[发明专利]坩埚结构及其制作方法与硅晶结构及其制作方法

说明书

本发明公开一种坩埚结构及其制作方法与硅晶结构及其制作方法。坩埚结构，适于制作一硅晶结构。坩埚结构包括一坩埚本体以及一离型涂层。坩埚本体的材料包括二氧化硅。离型涂层直接覆盖坩埚本体，且离型涂层的材料包括硅酸钡。硅酸钡为一连续膜层用以接触硅晶结构，而离型涂层的厚度介于35微米至350微米之间。

技术领域

本发明涉及一种坩埚结构及其制作方法与硅晶结构及其制作方法，且特别是涉及一种用以制作硅晶结构的坩埚结构及其制作方法与采用上述坩埚结构的硅晶结构及其制作方法。

背景技术

现今多晶晶碇的制作方法依序为：将硅料填入石英坩埚中；接着，加热使硅料熔解成熔融态硅料；之后，使熔融态硅料冷却后凝固形成多晶晶碇；最后，再将石英坩埚移除。为了后续使多晶晶碇与石英坩埚分离，一般会在石英坩埚的表面先喷涂一层氮化硅来作为脱膜剂，以避免硅料与石英坩埚反应后发生粘着，而在降温过程中，因为硅锭与石英坩埚冷却收缩的比例不同，造成拉扯而导致晶锭破裂。然而，氮化硅粉末之间的粘着力并不强，因此在长晶过程中，很高机率会有部分掉落至晶碇内形成杂质衍生的缺陷。此外，氮化硅的价格昂贵，因此作为石英坩埚的涂层会有生产成本较高的问题。

另外，在现今的单晶晶碇的制作方法中，加热石英坩埚与硅料时，坩埚会逐渐生成结构较为松散的白硅石(cristobalite)。为了产生致密度较高的白硅石，会于坩埚内壁表面涂敷少量的钡化合物(如0.6×10^-4g/cm²～0.9×10^-4g/cm²)，并通过形成少量的硅酸钡而去促进形成最大厚度不大于30微米的白硅石连续膜层，以防止硅料与坩埚反应，而非作为脱模剂之用。此外，在形成单晶的过程中，因采用的是拉晶方式，因此单晶结构并不会直接接触石英坩埚。

发明内容

本发明提供一种坩埚结构，可降低生产成本。

本发明还提供一种坩埚结构的制作方法，用以制作上述的坩埚结构。

本发明另提供一种硅晶结构的制作方法，其是通过上述的坩埚结构来制作，可降低生产成本且可有效减缓或避免杂质进入硅晶结构的机率。

本发明还提供一种硅晶结构，其是通过上述的坩埚结构所生长而成。

本发明的坩埚结构，适于制作硅晶结构。坩埚结构包括坩埚本体以及离型涂层。坩埚本体的材料包括二氧化硅。离型涂层直接覆盖坩埚本体，且离型涂层的材料包括硅酸钡。硅酸钡为连续膜层用以接触硅晶结构，而离型涂层的厚度介于35微米至350微米之间。

本发明的坩埚结构的制作方法，其中此坩埚结构适于制作硅晶结构。坩埚结构的制作方法，其包括以下步骤。提供坩埚本体，其中坩埚本体的材料包括二氧化硅。涂敷包含钡化合物材料的离型涂层原材于坩埚本体上。加热坩埚本体与离型涂层原材，以形成直接覆盖坩埚本体的离型涂层。离型涂层的材料包括硅酸钡，而硅酸钡为连续膜层用以接触硅晶结构，且离型涂层的厚度介于35微米至350微米之间。

本发明的硅晶结构的制作方法，其包括以下步骤。提供坩埚本体，而坩埚本体的材料包括二氧化硅。涂敷包含钡化合物材料的离型涂层原材于坩埚本体上。填充硅料于坩埚本体内，离型涂层原材位于坩埚本体与硅料之间。加热坩埚本体、离型涂层原材以及硅料至第一温度，以形成直接覆盖坩埚本体的离型涂层。离型涂层的材料包括硅酸钡，而硅酸钡为连续膜层用以接触硅晶结构，且离型涂层的厚度介于35微米至350微米之间。从第一温度加热坩埚本体、离型涂层以及硅料至第二温度，使硅料形成熔融态硅料。冷却坩埚本体，使熔融态硅料形成直接接触坩埚本体的硅晶结构。

本发明的硅晶结构，是利用上述的坩埚结构所生长而成。