我國(guó)多晶硅坩堝存在的主要問(wèn)題

目前，我國(guó)多晶硅鑄錠用重慶坩堝電話(huà)全部為熔融石英陶瓷材質(zhì)，采用注漿成形或注凝成型工藝制備，重慶坩堝存在以下先天缺陷：熔融石英耐溫性能不足，硅錠熱處理后軟化，從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變成結(jié)晶態(tài)，冷卻期間，結(jié)晶氧化硅相變產(chǎn)生體積膨脹，易導(dǎo)致重慶坩堝選購(gòu)破裂、破碎；另外，重慶坩堝被熔融硅侵蝕，凝固中的硅錠趨于粘附在重慶石英坩堝價(jià)格壁上，由于硅與熔融石英具有不同的熱膨脹系數(shù)，極大的機(jī)械應(yīng)力可能產(chǎn)生于坩堝壁內(nèi)，導(dǎo)致坩堝干裂。這些缺陷使得坩堝只能使用一次且難以回收，提高了多晶硅生產(chǎn)成本，嚴(yán)重浪費(fèi)原料。

熔融石英陶瓷坩堝的另外一個(gè)重要問(wèn)題是如何避免雜質(zhì)影響硅錠。硅熔體侵蝕重慶坩堝內(nèi)壁，使得坩堝內(nèi)的雜質(zhì)進(jìn)入硅料，即使采用高純坩堝原料，也無(wú)法克服雜質(zhì)氧的影響。高溫生產(chǎn)過(guò)程中，熔融Si和重慶坩堝原料SiO2的反應(yīng)產(chǎn)物為氣態(tài)SiO，逸出后與放置重慶坩堝廠家的石墨制品反應(yīng)形成CO氣體，CO易于進(jìn)入硅熔體中，將碳和氧引入硅中。采用Bridgman法生產(chǎn)多晶硅錠時(shí)，一般含有2～6×1017/cm2的間隙氧和2～6×1017/cm2的替位碳。硅熔體中C的增加會(huì)提高多晶硅中形成針形SiC晶體的量，尤其在錠料最上部區(qū)域更多，這會(huì)導(dǎo)致所制成的太陽(yáng)能電池短路，電池效率急劇降低。而間隙氧的增加則可以導(dǎo)致氧沉淀或重新結(jié)合生成活性氧絡(luò)合物，使得產(chǎn)品不能滿(mǎn)足大規(guī)模集成電路對(duì)零缺陷硅片的質(zhì)量要求。針對(duì)以上問(wèn)題，目前的解決方式是重慶坩堝電話(huà)內(nèi)壁涂覆高純度的氮化硅涂層，但是國(guó)內(nèi)僅有少數(shù)廠商可以提供高純度的氮化硅原料，價(jià)格昂貴，且只能使用一次難以回收。

正是由于熔融石英陶瓷重慶坩堝存在上述不足，世界各國(guó)一直致力于開(kāi)發(fā)可多次反復(fù)使用的坩堝制品。