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氧化鋁坩堝在單晶硅拉制中的應(yīng)用:雜質(zhì)污染控制與長晶效率提升

2025-05-06 [372]
  在單晶硅拉制過程中,氧化鋁坩堝憑借其高熔點、良好的耐化學(xué)腐蝕性和熱穩(wěn)定性,成為關(guān)鍵容器材料。然而,其應(yīng)用需重點解決雜質(zhì)污染控制與長晶效率提升兩大問題。
  雜質(zhì)污染控制方面,氧化鋁坩堝需應(yīng)對來自原料、坩堝材料及工藝環(huán)節(jié)的污染風(fēng)險。例如,原料中的金屬雜質(zhì)(如Cu、Fe等)可能通過與坩堝接觸引入單晶硅中。此外,氧化鋁坩堝在高溫下可能釋放微量氧化物,污染熔體。為此,需采取嚴(yán)格措施:選用高純度氧化鋁原料制備坩堝,降低雜質(zhì)本底;在坩堝表面涂覆保護(hù)涂層(如Y?O?涂層),減少熔體與坩堝的直接接觸;優(yōu)化拉晶工藝,采用高純氬氣保護(hù),減少氧、碳等雜質(zhì)引入;控制爐內(nèi)氣氛為弱氧化性,避免坩堝過度氧化導(dǎo)致雜質(zhì)釋放。
  長晶效率提升方面,氧化鋁坩堝的設(shè)計與工藝優(yōu)化至關(guān)重要。通過改進(jìn)坩堝形狀與尺寸,可優(yōu)化熔體對流,促進(jìn)熱量均勻傳遞,減少晶體生長缺陷。例如,采用大尺寸坩堝配合高氬氣流量,可加速SiO揮發(fā),降低氧雜質(zhì)含量。同時,引入導(dǎo)流罩技術(shù),精確控制氬氣流動路徑,減少氣塵雜質(zhì)對晶體生長面的污染,顯著提高成晶率。此外,優(yōu)化坩堝預(yù)熱與冷卻工藝,避免溫度驟變導(dǎo)致的熱應(yīng)力,延長坩堝使用壽命,進(jìn)一步提升生產(chǎn)效率。
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