[发明专利]利用局部冷却来生长带状晶体的方法和设备

说明书

技术领域

本发明总体涉及晶体生长，并且更加具体地，本发明涉及带状晶 体的生长。

背景技术

硅片是很多种半导体装置，诸如太阳能电池、集成电路和MEMS 装置的构造块。例如，Marlboro，Massachusetts的Evergreen Solar，Inc. 由通过熟知的“带状拉制”技术制造的硅片形成太阳能电池。

带状拉制技术使用已证实的工艺来生产高质量硅晶。然而，这种 工艺可生产具有容易断裂的相对薄的区域的带状晶体。例如，图1示 意性示出现有技术带状晶体10A的一部分的剖视图。该剖视图示出所 谓的“颈部区域12”，该颈部区域相对于带状晶体12的其余部分的厚 度是薄的。

为了避免该问题，常规的带状拉制熔炉可具有弯月成形器，以改 变生长的带状晶体与熔融的硅之间的界面的形状和高度，因此消除颈 部区域12。虽然对于该问题来说是有利的，但必须以规则的间隔清洁 弯月成形器，以保证适当的熔炉操作。因此，必须暂停整个晶体生长 工艺，以清洁弯月成形器，因此减小产率。此外，弯月成形器清洁需 要手动/操作者干预，因此提高了生产成本。

发明内容

根据本发明的一个实施例，一种生长带状晶体的方法将至少两根 线穿过熔融材料，以产生部分形成的带状晶体。该方法也对流冷却部 分形成的带状晶体的给定部分。

部分形成的带状晶体具有大体上由所述线中的一根所限定的边 缘、与该边缘间隔开的向内部分和在该边缘与向内部分之问的给定部 分。当对流冷却时，该方法可使给定部分的厚度大于向内部分的厚度。 在一些实施例中，对流冷却可包括改变对流冷却以改变界面的位置。 给定部分因此具有作为界面的位置的函数的厚度。

在各种实施例中，通过将流体流束导向给定部分而实现对流冷却。 例如，流体输送设备可导向流体流束，以冲击给定部分。实际上，流 体流束也可(在接触给定部分之后)接触部分形成的带状晶体的第二 部分并且也冷却第二部分。

除了对流冷却生长的带状晶体外，流体输送设备可辐射冷却给定 部分。

在生长时，部分形成的带状晶体具有带宽度。给定部分也可具有 不大于大约一半带宽度的宽度。

根据本发明的另一实施例，一种生长带状晶体的方法提供包含熔 融材料的坩锅，并将至少两根线穿过熔融材料，以生产部分形成的带 状晶体。然后，该方法将流体导向部分形成的带状晶体的给定部分， 以对流冷却给定部分。

根据本发明的其他实施例，一种用来形成带状晶体的设备具有用 于包含熔融材料的坩锅。坩锅形成线孔，该线孔用来将线穿过熔融材 料，以便生长带状晶体。该设备也具有气体喷嘴，该气体喷嘴的出口 面向内，以便将气体大致向内导向正在生长的带状晶体。

在一些实施例中，气体喷嘴与坩锅水平间隔开。此外，在其他实 施例中，该设备具有第二气体喷嘴。第一气体喷嘴沿第一方向导向气 体，并且第二气体喷嘴沿第二方向导向气体。第一和第二方向示例性 地为不同的方向并且大致平行。例如，第一气体喷嘴和第二气体喷嘴 可产生大体上共轴的相应的气体流束。

一些实施例也可包括穿过线孔的线和正在生长的带状晶体。

附图说明

从下面参考紧接概述的附图论述的“具体实施方式”，本领域技 术人员将更充分地理解本发明的各个实施例的优点。

图1示意性示出现有技术带状晶体的局部剖视图。

图2示意性示出可根据本发明的示例性实施例生产的带状晶体的 顶视图。

图3示意性示出图2的带状晶体跨过线3-3的剖视图。

图4示意性示出本发明的示例性实施例的带状晶体熔炉实施的一 部分。

图5示意性示出形成工艺中的带状晶体。

图6示出根据本发明的示例性实施例形成带状晶体的部分工艺。

具体实施方式

本发明的示例性实施例形成没有如图1中所示的细颈区域的带状 晶体。因此，带状晶体将较小倾向于在那个通常的区域断裂。为此， 各种实施例使用对流冷却技术来局部冷却正在生长的带状晶体的一个 或多个特定区域。下面论述各种实施例的细节。