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石墨坩埚烧成过程一般有这四个部分

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石墨坩埚烧成过程一般有这四个部分

发布日期:2018-12-11 作者: 点击:


   石英坩埚可在1450度以下使用,分透明和不透明两种。用电弧法制的半透明石英坩埚是拉制大直径单晶硅,发展大规模集成电路必不可少的基础材料。当今,世界半导体工业发达国家已用此坩埚取代了小的透明石英坩埚。他具有高纯度、耐温性强、尺寸大精度高、保温性好、节约能源、质量稳定等优点。

    目前,用石英砂泥浆注浆成型方法生产的石英坩埚,一般为方形或长方形,多晶硅铸锭用的石英坩埚,一般为方形或长方形,石英砂泥浆注浆模具,设计的一般为方形或长方形形状。同时大多数石英坩埚为单层结构,并且由于方形或长方形在相同壁厚的情况下,直径越大抗压能力越低,因为直径约大,受力面积越大,所以可以耐压能力越低,因此,底部压强大,当底部直径小,有利于提高容器的耐压强度,由于以往的石英坩埚为方形或长方形,其底部抗压能力偏低,当使用者有误操作的时候,极易出现石英坩埚变形的现象,大大影响了正常拉晶,严重时将无法拉晶,同时溶料中发生鼓包的问题,当鼓包较大时,在拉晶过程中随着液位的下降,鼓包会渐渐露出液面,这时已经拉出的晶棒会碰擦鼓包,如不及时停炉会发生晶棒跌落的严重事故。


有关石墨坩埚烧成的基本过程,可分以下四个阶段来说明:


 

1、预热烘烤阶段

窑炉温度在100~300℃,是石墨坩埚|石墨匣钵坯体排除残余水分的过程。窑项天窗应开启,升温时速度应缓慢,特别是当石墨坩埚|石墨匣钵中残余水分超过3%时,应严格控制温度,沓则易发生坩埚裂纹和炸罐事故。

 

2、低温烧成阶段,400-600℃

系坩埚烧结的低温阶段。随着窑温的升高,坩埚中的结合水开始分解和排除。粘土中的主体成份A1203和Si02,一度形成游离状态:坩埚外表釉层尚未熔化,升温速度仍应缓慢进行,如若升温速度过快和不均匀,同样也易发生炸罐和塌垛事故。

 

3、中温烧成阶段:700-900℃

这时,粘土中非晶形A1203,可能部分转化成y型结晶Al203在窑温逐步升高的情况下,以游离状态而存在的Al203和Si0',便结合成坚硬的硅酸盐的固化物(又称百化过程),把坩埚中的石墨,熟料连接固化为整体。在石墨加工中温烧结过程中,石墨坩埚|石墨匣钵的外表釉层随着温度的升高逐渐溶化,形成一层玻璃状的釉膜,封闭或覆盖于坩埚表层,保护着坩埚不受氧化。这期间升温速度应快’窑中火焰以还原焰为佳。

 

4、高温烧成阶段:

此阶段温度为iooo-1200cc。此时坩埚中的粘土经中温烧结形成固化后,逐步向莫来石转化。这期间升温速度应比中温时加快(俗称放大火过程),窑中火焰应控制为中性焰或还原焰。坩埚在高温烧结过程中,釉层巳完全熔化,形成玻璃状釉膜,封闭于坩埚外表。若烧结温度超出釉料较高温度限度,易流脱造成坩埚的氧化。因此,在高温烧结过程中’应注意观察石墨坩埚|石墨匣钵釉层熔化状况,避免由于过烧而达不到烧结的目的。在坩埚烧结过程中,由于可塑性耐火粘土的热效应作用把石墨、熟料固结为具有一定的机械强度的整体。




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