[发明专利]使熔体成长为结晶片的结晶器系统及方法

说明书

本发明提供一种使熔体成长为结晶片的结晶器及方法。结晶器可包括致冷面面对于熔体的暴露面的致冷块，致冷块被设置以用于在致冷面产生致冷块温度，且致冷块温度低于在熔体的暴露面的熔体温度。所述结晶器还可包括配置于致冷块内且被配置以用于传送气体喷射至暴露面的喷嘴，其中气体喷射以及致冷块互操作以产生处理区，所述处理区以第一散热速率移除来自于暴露面的热。第一散热速率大于处理区之外的外部区域中的暴露面的第二散热速率。使熔体成长为结晶片的结晶器及方法中，使用结晶器以提供气体喷射以在熔体的表面以及致冷块之间形成对流区，有助于高速散热。

本发明是2015年03月13日所提出的申请号为201580016307.3、发明名称为《使熔体成长为结晶片的结晶器及方法》的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种结晶材料自熔体的成长，尤其涉及一种使用致冷块与气体喷射冷却熔体的结晶器及方法。

背景技术

硅晶圆或片材可被使用于例如集成电路或太阳能电池产业。随着对再生性能源的需求增加，对太阳能电池的需求也持续增加。在太阳能电池产业中，其中一项主要的成本是用来制造这些太阳能电池的晶圆或片材。减少晶圆或片材的成本，则可减少太阳能电池的成本，而使此再生性能源技术更为普遍。经研究，降低用于太阳能电池的材料的成本的方法之一为自熔体垂直拉动薄硅带(thin silicon ribbon)，并使其冷却以及固化后成为结晶片。然而，在硅片的垂直拉动的过程中，温度梯度的发展可能导致品质低劣的多晶硅。片材沿熔体的表面水平拉动的水平带生长(Horizontal ribbon growth,HRG)也已被投入研究。现有技术试图采用气体以”淋喷头(showerhead)”的方式提供冷却，以达到拉动带所需的连续表面成长。此些现有技术的尝试并未达到制造出可靠且迅速地拉动均匀厚度的宽带的目标，即未达到“值得制造(production worthy)”的目标。硅熔体的辐射冷却已被提出作为形成结晶片的另一种方法。然而，因为辐射冷却并无法有效地提供快速热移除，而有无法适当结晶硅板的问题。

基于这些以及其他的考虑，如本发明的改进是必要的。

发明内容

本发明内容以简单的形式介绍一些概念，这些概念将于下述实施方式更进一步说明。本发明内容并非用以指出权利要求的标的的关键技术特征或必要技术特征，也非用以帮助判断权利要求的标的的范畴。

在一实施例中，用以使熔体成长为结晶片的结晶器可包括致冷块。致冷块具有面对于熔体的暴露面的致冷面。致冷块被设置以用于在致冷面形成致冷块温度，致冷块温度低于在熔体的该暴露面的熔体温度。本结晶器可也包含配置于致冷块内的喷嘴。喷嘴被配置以用于传送气体喷射至暴露面，其中气体喷射以及致冷块互操作以产生处理区。处理区以第一散热速率移除来自于暴露面的热。第一散热速率大于来自于处理区外的外部区域中的第二散热速率。

在另一个实施例中，使熔体成长为结晶片的方法包括：排列致冷块于熔体的暴露面上，在致冷块面对于熔体的致冷面产生致冷温度，致冷温度低于在熔体的暴露面的熔体温度。此方法还包括通过配置于致冷块中的喷嘴传送气体喷射至暴露面，其中气体喷射以及致冷块彼此互操作以形成处理区，处理区以第一散热速率移除来自于暴露面的热。第一散热速率大于来自于处理区的外部区域中的暴露面的第二散热速率。

使熔体成长为结晶片的结晶器及方法中，使用结晶器以提供气体喷射以在熔体的表面以及致冷块之间形成对流区，有助于高速散热。

附图说明

图1A为根据本发明的实施例示出系统的侧面剖视图。

图1B为示出图1A的系统的一部分的底面示意图。

图1C为图1A的系统的一部分的侧面剖视图的特写。

图1D为图1A的系统的一部分的顶面剖视图的特写。

图2A为示出在结晶片成长期间，图1A的系统的操作实例的侧面剖视图。