專(zhuān)利名稱(chēng)：晶棒提拉的截面成型構(gòu)造的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型有關(guān)一種晶棒的制造構(gòu)造，旨在提供一種可令 晶體長(zhǎng)成具有較接近多邊形的截面形狀的成型方法，以減少習(xí) 有圓形晶棒在后續(xù)制造成為晶片時(shí)，其圓弧形的邊線(xiàn)區(qū)域必須 成為廢料的課題。尤其是在生長(zhǎng)太陽(yáng)能電池所需的晶棒時(shí)，正 方形的晶棒可減少制作晶片時(shí)所需切除的原料，可大幅提高產(chǎn) 能與降低制造成本。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能光電池屬半導(dǎo)體的一種，故又稱(chēng)為太陽(yáng)能晶片，硅(silicon) 為目前通用的太陽(yáng)能電池的原料代表，其發(fā)電原理為利用太陽(yáng)光能轉(zhuǎn) 換成電能。太陽(yáng)能光電基板(SolarPVCell)的晶片材質(zhì)有很多種，大致 上可分為單晶娃(Monocrystalline Silicon)、 多晶硅 (Polycrystalline/Multicrystalline Silicon)、非晶珪(Amorphous Silicon),或 其它非硅材料，例如碲化鎘、砷化鎵銦、砷化鎵等化合物半導(dǎo)體的材 料，其中以單晶硅及多晶硅兩類(lèi)最為常見(jiàn)。
再者，晶體硅可分為多晶硅及單晶硅兩種，其中單晶硅的組成原 子均按照一定的規(guī)則，因此產(chǎn)品轉(zhuǎn)換效率較高，單晶硅的制作方法是 把純度為99.999999999%的硅金屬熔融于如圖l所示的坩堝ll中，然后 把方向?yàn)?lt;100>的單晶硅硅晶種(seed)插入硅融湯的液面，以每分鐘轉(zhuǎn) 2~20圏的速率旋轉(zhuǎn)，同時(shí)以每分鐘0.3 10毫米(mm)的速度緩慢的褲上 拉引，經(jīng)過(guò)頸部成長(zhǎng)、晶冠成長(zhǎng)、晶體成長(zhǎng)以及尾部成長(zhǎng)的拉晶程序 之后，即可形成一直徑4 8吋單晶硅晶棒20，此制作方法稱(chēng)為柴氏長(zhǎng)晶 法(Czochralski Method)。
在如圖l所示用以制造硅晶棒的長(zhǎng)晶爐10設(shè)備當(dāng)中，在坩鍋ll的外 圍設(shè)有對(duì)坩鍋11內(nèi)部的原料進(jìn)行加熱的加熱器12,另外在加熱器12以及坩鍋11的外圍設(shè)有絕緣層13，并且在坩鍋11的上方設(shè)有熱惟幕14以 構(gòu)成長(zhǎng)晶爐10的熱場(chǎng)，減少熱源的流失藉以降低晶棒的制造成本；再 者，其用以將加熱器12以及坩鍋11外圍的絕緣層13下方設(shè)有通氣孔 131，用以產(chǎn)生通過(guò)長(zhǎng)晶爐熱場(chǎng)的氣流以將容易形成雜質(zhì)的氧化物排 出。
上述長(zhǎng)晶方式在所制造成型的晶棒截面為圓形的截面，如圖3所 示，在晶棒20后續(xù)用以制造成為太陽(yáng)能用方形晶片時(shí)，晶棒截面的圓 弧形邊線(xiàn)區(qū)域因?yàn)闊o(wú)法使用，將會(huì)被視為廢料21而加以切除，如此將 浪費(fèi)大量的晶圓材料，因而增加晶片的成本。

實(shí)用新型內(nèi)容
有鑒于此，本實(shí)用新型即在拉晶時(shí)透過(guò)控制氣流、熱傳導(dǎo)與熱輻 射的方式，使長(zhǎng)晶凝固溫度的等溫線(xiàn)趨近預(yù)想直邊線(xiàn)的狀態(tài)，令晶體 長(zhǎng)成具有較接近預(yù)設(shè)多邊形的截面形狀，以減少晶棒在后續(xù)制造成為 晶片時(shí)所產(chǎn)生的廢料。
于實(shí)施時(shí)，在抽拉制造晶棒的坩堝開(kāi)口處設(shè)有一個(gè)熱惟幕，此熱 惟幕設(shè)有一個(gè)接近多邊形輪廓的開(kāi)口，由此開(kāi)口控制長(zhǎng)晶的氣流、熱 傳導(dǎo)及熱輻射，并且在開(kāi)口形狀的控制下，使長(zhǎng)晶時(shí)的凝固溫度的等 溫線(xiàn)趨近于所需多邊形的形狀，進(jìn)而令晶體長(zhǎng)成具有較接近預(yù)設(shè)多邊 形的截面形狀。
另種實(shí)施方式，于抽拉制造晶棒的坩堝開(kāi)口處設(shè)有一個(gè)罩體，此 罩體設(shè)有一個(gè)呈接近多邊形輪廓的開(kāi)口 ，控制罩體的重量并利用由罩 體向下形成的壓力，而讓坩堝中硅融湯朝開(kāi)口擠壓成具有較接近預(yù)設(shè) 多邊形的截面形狀的晶體。
本實(shí)用新型的有益效果為均可用以生產(chǎn)具有非圓形截面的晶棒， 有效解決習(xí)有圓形晶棒在后續(xù)制造成為晶片時(shí)，其圓弧形的邊線(xiàn)區(qū)域 必須成為廢料的課題。


4圖l為一種長(zhǎng)晶爐的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為另種長(zhǎng)晶爐的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為習(xí)有長(zhǎng)晶爐所制造成型的晶棒截面示意圖； 圖4至圖7本實(shí)用新型各實(shí)施例的罩體開(kāi)口形狀示意圖。圖號(hào)說(shuō)明
IO長(zhǎng)晶爐 ll坩鍋 12加熱器 13隔熱層 131通氣孔 14熱惟幕 141開(kāi)口 15罩體 151開(kāi)口 20晶棒 21廢料 30等溫線(xiàn)
具體實(shí)施方式
為能使貴審查員清楚本實(shí)用新型的主要技術(shù)內(nèi)容，以及實(shí)施方式， 茲配合圖式說(shuō)明如下
本實(shí)用新型晶棒提拉的截面成型構(gòu)造，主要透過(guò)控制氣流、熱傳 導(dǎo)與熱輻射的方式，使長(zhǎng)晶時(shí)熱場(chǎng)的凝固溫度的等溫線(xiàn)趨近所需多邊
形的狀態(tài)，控制氣流、熱傳導(dǎo)及熱輻射的構(gòu)造可以由一個(gè)裝設(shè)在坩竭 開(kāi)口處的熱惟幕所構(gòu)成，進(jìn)而令晶體長(zhǎng)成具有較接近預(yù)設(shè)多邊形的截 面形狀，以減少晶棒在后續(xù)制造成為晶片時(shí)所需切除的廢料。
于實(shí)施時(shí)，整個(gè)用以制造晶棒的設(shè)備同樣如圖l所示，由一個(gè)利用 坩鍋11盛裝晶體原料的長(zhǎng)晶爐10為主要的設(shè)備，其晶體原料可以為硅 或其它非硅材料，例如碲化鎘、砷化鎵銦、砷化鎵等化合物半導(dǎo)體的 材料，其長(zhǎng)晶爐IO在坩鍋I 1的周邊設(shè)有對(duì)坩鍋l 1內(nèi)部的原料進(jìn)行加熱 的加熱器12，另外在加熱器12以及坩鍋11的外圍設(shè)有絕緣層13以減少 熱源的流失，以及在絕緣層13的下方有通氣孔131,用以產(chǎn)生通過(guò)長(zhǎng)晶 爐熱場(chǎng)的氣流以將容易形成雜質(zhì)的氧化物排出。
在長(zhǎng)晶爐10中的坩堝11上方開(kāi)口處設(shè)有 一 個(gè)熱惟幕14用以與隔熱 層12配合構(gòu)成長(zhǎng)晶爐10的熱場(chǎng)，該熱惟幕14可為絕緣性佳的材質(zhì)，此熱惟幕14設(shè)有一個(gè)呈接近多邊形輪廓的開(kāi)口 141,由此開(kāi)口 141供晶體 20通過(guò)，并且控制通過(guò)長(zhǎng)晶爐10熱場(chǎng)的氣流；在具體實(shí)施時(shí)，熱惟幕 14用以控制氣流的開(kāi)口 141以如圖4所示的正四邊形為佳，當(dāng)然亦可如 圖5至圖7所示將此正多邊形開(kāi)口 141的邊角加以延伸或是做適當(dāng)?shù)男?狀設(shè)計(jì)，使長(zhǎng)晶凝固溫度的等溫線(xiàn)30趨近于預(yù)設(shè)的形狀，進(jìn)而令晶體 20長(zhǎng)成具有較接近預(yù)設(shè)多邊形的截面形狀。
另種實(shí)施方式可如圖2所示，同樣由一個(gè)利用坩鍋ll盛裝晶體原料 的長(zhǎng)晶爐IO為主要的設(shè)備，其長(zhǎng)晶爐IO在坩堝11的周邊設(shè)有對(duì)坩堝11 內(nèi)部的原料進(jìn)行加熱的加熱器12，另外在加熱器12以及坩鍋11的外圍 設(shè)有絕緣層13以減少熱源的流失，在長(zhǎng)晶爐10的開(kāi)口處以接觸方式設(shè) 有一個(gè)罩體15，該罩體15設(shè)有一個(gè)呈接近多邊形輪廓的開(kāi)口151，利用 由罩體15向下形成壓力，而讓坩堝11中硅融湯朝開(kāi)口151擠壓成型，同 樣可令晶體20長(zhǎng)成具有較接近預(yù)設(shè)多邊形的截面形狀。
上述兩種實(shí)施方式，均可用以生產(chǎn)具有非圓形截面的晶棒，有效 解決習(xí)有圓形晶棒在后續(xù)制造成為晶片時(shí)，其圓弧形的邊線(xiàn)區(qū)域必須 成為廢料的課題。
如上所述，本實(shí)用新型提供一種可以制造非圓形截面晶棒的技術(shù)， 于是依法提呈實(shí)用新型專(zhuān)利的申請(qǐng)；然而，以上的實(shí)施說(shuō)明及圖式所 示，是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例，并非以此局限本實(shí)用新型，是以，舉 凡與本實(shí)用新型的構(gòu)造、裝置、特征等近似、雷同的，均應(yīng)屬本實(shí)用 新型的創(chuàng)設(shè)目的及申請(qǐng)專(zhuān)利范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種晶棒提拉的截面成型構(gòu)造，其特征在于，在坩堝開(kāi)口處設(shè)有一個(gè)用以控制熱流通過(guò)長(zhǎng)晶熱場(chǎng)方式的熱惟幕。
2、 如權(quán)利要求l所述晶棒提拉的截面成型構(gòu)造，其特征 在于，該熱惟幕設(shè)有一個(gè)輪廓呈多邊形的開(kāi)口 。
3、 如權(quán)利要求2所述晶棒提拉的截面成型構(gòu)造，其特征 在于，該多邊形的開(kāi)口的邊角加以延伸。
4、 如權(quán)利要求l所述晶棒提拉的截面成型構(gòu)造，其特征 在于，該熱惟幕為絕緣性佳的材質(zhì)制成。
5、 一種晶棒提拉的截面成型構(gòu)造，其特征在于，在坩 堝開(kāi)口處設(shè)有 一個(gè)用以控制熱流與晶體通過(guò)方式的罩體，其 罩體設(shè)有一個(gè)開(kāi)口 。
6、 如權(quán)利要求5所述的晶棒提拉的截面成型構(gòu)造，其特 征在于，該開(kāi)口的輪廓呈多邊形。
7、 如權(quán)利要求5所述的晶棒提拉的截面成型構(gòu)造，其特 征在于，該開(kāi)口的邊角力口以延伸。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型晶棒提拉的截面成型構(gòu)造，在長(zhǎng)晶爐抽拉制造晶棒時(shí)，在坩堝上的開(kāi)口處裝設(shè)一個(gè)熱惟幕，此熱惟幕設(shè)有一個(gè)呈接近多邊形輪廓的開(kāi)口，由此開(kāi)口可控制長(zhǎng)晶時(shí)的氣流、熱傳導(dǎo)及熱輻射，并且在開(kāi)口形狀的控制下，使長(zhǎng)晶時(shí)的凝固溫度的等溫線(xiàn)趨近于所需多邊形的形狀，進(jìn)而令晶體長(zhǎng)成具有較接近預(yù)設(shè)多邊形的截面形狀，以減少晶棒在后續(xù)制造成為晶片時(shí)所需切除的材料。
文檔編號(hào)C30B15/22GK201428007SQ20082018053
公開(kāi)日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月3日
發(fā)明者何思樺, 徐文慶, 王興邦, 藍(lán)崇文, 謝兆坤 申請(qǐng)人:昆山中辰矽晶有限公司