发明名称 晶体成长装置及方法
摘要 对于使用边缘固定、薄膜送入生长法(EFG法)制作中空管状结晶体之装置中于坩埚模总成及相关装置内装成分离之内侧气体通道与外侧气体通道,使适于对所生长之中空管状结晶体所需内侧与外侧气体,并对温度作有效的控制以改善所制作中空管状结晶的之品质。附注:本案已向美国(地区)申请专利,申请日期1987年3月27日案号:031,329号
申请公布号 TW127477 申请公布日期 1990.01.21
申请号 TW077101644 申请日期 1988.03.15
申请人 摩比尔太阳能公司 发明人 大卫哈威
分类号 H01L 主分类号 H01L
代理机构 代理人 田德俭 台北巿八德路三段八十一号七楼之七
主权项 1.一种由熔融物生长空心结晶体时所用改良装置,所述结晶体有选定之剖面形状,所述装置包含:(a)一坩埚模总成,所述坩埚模总成有装形成一室以包容液体始材料供给2、有装置形成一生长面以支承原始材料之液体薄膜以备晶体生长时所用晶种与其接触,其有装置形成至少一个毛细管以将体原始材料由前述坩埚供输至前述生长面,藉毛细管作用维前述原始材料之淬体膜,所述生长面从平面图看来为环形,特点为具有一内边缘与一外边缘,从而可由前述生长面上之熔融物薄膜生长出一空心管状体;(b)用以支持前述坩埚模总成之支持装置,其特征在于该晶体成长装置;所述装置改良之处包括:(1)第一汔门装置,与前述支装置相关连以界定一一进气汔门;(2)第一通道装置,连于前述第一汔门装置,以将引入前述第一汔门装置之气体导至前述生长面内边缘或外边缘附近之区域,此第一通道装置至少有一部份形成前述堪埚之一部份。2.如申请专利范围第1项之改良装置,其中所述坩埚有一侧壁,且前述第一通道装置至少有一部份是形成于该侧壁内。3.如申请专利范围第1项之改良装置,其中所述坩埚模总成包括一邻近前述内边缘但与其分开之内顶表面,一邻近前述外边缘但与其分开之外顶表面,一底面,又前述第一通道装置包括至少一通道延伸于前述内顶表面与底面之间或前述外顶表面与底面之间。4.如申请专利范围第1项之改良装置,其中所述第一通道装置可导引所述气体以在由前述生长面上薄膜长成之管状晶体附近产生该气体之层流。5.如申请专利范围第1项之改良装置,其中所述第一通道装置之安排衣式可将经前述第一汔门装置引入之气体导至前述生长面内边缘附近之区域;另尚包括:第二汔门装置以形成第二进气汔门;第二通道装置,连于前述第二汔门装置而形成前述坩埚莫总成之一部份,用以将经第二汔门装置引入气体导至前述生长面外边缘附近之区域,从而使由前述液体薄膜长成之空心体内外表面分别前述第一及第二通道装置所排出之气体接触。6.如申请专利范围第5项之改良装置,其中所述坩埚有一侧壁,且前述第一及第二通道装置在该侧壁上端有排气孔。7.如申请专利范围第5项之改良装置,其中所述坩埚模总成包括一邻近前述内边缘但与其分开之内表面,一邻近前述外边缘但与其分开之外表面, 一底面,又前述第一道道装置包括至少一通道延伸于前述内表面与前述底面之间,且前述第二通道装置包括至少一通道延伸于前述外表面与前述底面之间。8.如申请专利范围第5项之改良装置,其中所述第一及第二通道装置可导引前述气体使在由前述生长面上液体薄膜长成之管状体内外表面附近产生前述气体之层流。9.如申请专利范围第5项之改良装置,其中所述第一通道装置之形成系与前述第二通道装置分离且不连通。10.如申请专利范围第6,7,8项之改良装置,其中所述第一卜道装置之形成系与前述第二通道装置分离且不连通。11.一种依照EFG制程(边缘确定、薄膜送入生长法)自一熔融物生长空心结晶体的改良方法,所长成空心结晶体具有所选择断面形状,所使用之装置包含一坩埚模总成,所述坩埚模总成包含一室以包容液体原始材料之供给源,一生长面以靠近一结晶晶种支承原始材料之液体薄膜、用以由该液月生长并拉成一结晶体,及至少一个毛细孔、以毛细作用由所述室供输液体原始材料至液体薄膜,所述生长面从平面图看来为玾形,其特点为具有一内边缘与一外边缘,从而可由前述生长面上原始材料之液体薄膜在所述晶种上长出一空心管状体;述改良包括下列顺序之各步骤:将第一种引入一形成上述坩埚模总成一部份之第一通道装置,然后将该第一气体导至前述长面内边缘附近之域;并且耐第二种气体引入一第一通道装置,该第二通道装置形成所述坩埚模总成之一部份,可将所述第二气体导至前述生长面外边缘附近之区域。12.如申请专利范围第11项之方法,其中前述第一种气体及(或)前述第二种气体包含一钝性气体用以将生长中结晶体遮离环绕生长中结晶体区域内可能出现之其他有害气体。13.如申请专利范围第11项之方法,其中前述第一气体及(或)前述第二种气体包含一活性气体,可于前述结晶体自所述生长面冒出时改变该生长中结晶体之组成。14.如申请专利范围第11项之方法,其中前述第一种气体及(或)前述第二种气体包含一掺杂气体,可于前述结体自所述长面冒出时会将一掺杂剂给予该生长中结晶体。15.一种藉EFG制程由熔融物中生长空心结晶体用之改良坩埚模总成,该结晶体具有选定的横部面形状,该坩埚模总成包括:一侧壁及一底壁,界定一容盛液体原浆材料源之室,该侧壁有一顶端及一底端,该底壁与该侧壁之底端为一整体;一突起之模生长面,在所述侧壁顶端,用以支持一邻接品体形成时所用晶种之液体原始材料膜,该生长面所其平面图中观之环形,其特点为有一内导缘及一外边缘,由是可用一熔融物在该生长面上成一空心之结晶体:至少一毛细管、在所述侧壁上,用以将体原浆材料由所述熔融物藉毛细管作用输送至所述生长面;所述媲成改良之处包括:界定一进气汔门之装置,与所述坩埚模总成相间隔;到一通导在所述侧壁内,连于所述进气汔门以运送引入该进气汔门之一种或多种气体,该至少一通导有一排气点在所述侧壁顶端,其位置可将所述一种或多种气体向上沿所述生长面内外边缘之一排出。16.如申请专利范围15项之改良坩埚模总成,有多数所述通导,且每一通导系用一田该坩埚模总成向下延伸之管状构件于所述进气汔门。17.如申请专利范围第15项之改良坩埚模总成,其中所述排气点之位置可使其在所述生长面内边缘附近排出气体;另尚包括:一第一进气汔门;至少一其他通导,在所述侧壁内,连于所述第二进气汔门以运送引入该第二进气汔门之一种或多种气体,所述至少一其他通导有一排气点在所述侧壁顶端,其位置可将所述气体向上沿所述生长面外边缘排出。18.如申请专利范围第17项之改良坩埚模总成,其中所述至少一通导之形方式系与所述至少一其他通导分开且不相通。19.如申请专利范围第17项之改良坩埚模总成,其中所述第一及第一通导装置可导引所述气体,使沿所述生长面上薄膜所生长之管状体内外表面产生所述气体之层流。20.一种藉EFG制程由熔融物生长空心结晶体之系统中所用改良装置,所述结晶体有选定之剖面形状,所述装置包括:(a)一坩埚模总成,有第一及第二壁装置形成一坩埚以盛装液体原浆材料供给源,有装置在所述第一壁装置上端形成一模面以支持淬体原浆材料膜、备与晶体生长用晶种接触,并有装置在所述第一壁装置内形成至少一毛细管以将液体原始材料供由所述坩埚输至该模面,藉毛细管作用维持所述液体原始材料膜,所述模面在其平面图中观之为环形,点为有一内边缘表面及一外边缘表面,由是可由在该模面上之液体原始材料膜长成一剖面为多角形之空心结晶体;(b)一支持所述坩埚模总之装置;所述总改良之处包括:(1)一在所述坩埚外面之第一汔门装置,用以形成一远述坩埚模总成之第一进气汔门;(2)一在所述坩埚外面之第二汔装置,用以形成一远离所述坩埚模总成之第二进气汔门;(3)一在所述坩埚外面之第三杚门装置,用以形成一远离所述坩埚模总成之第三进气汔门;(4)至少一第一通道,在所卜术第一壁装置内,其端有第一排气口位于所 述模之外边缘表面附近;(5)第一导管装置,连接所述至少一第一通道之另一端与所述第一汔门装置以使经该第一进气汔门装置引入之气体向经过所述模面之内边缘表面流出所述第一排气口;(6)至少一第二通道,在所述第一壁装置内,其一端有一第二排气口位所卜术模之外边缘表面附近;(7)第二导管装置,连接所述至少一第二通道之一端与所述第二汔门装置以使经该第二汔门装置以使经该第二进气汔门装置引入之气体向上经过所述模之外边缘表面流出所述第二排气口;(8)第三导管装置,连于所述第三汔门装置以将经所述第三进气汔门引入之气体输送至所卜术坩埚模总成及成长中空心体周围之空间内。21.如申请专利范围第20项之改良装置,包括一连于所述至少一第一通导之内气体歧管装置,一连于所述至少一第二通导之外气体歧管装置,以及将所述内外二气体歧管装置分别连接于所述第一及第二汔门装置之装置。22.如申请专利范围第20项之改良装置,包括在所述坩埚模总成周围界定一腔室之成室装置,又该成室装置包括一在所述坩埚模上方之开口,所述生长中之空心体系经由该口抽出。23.如申请专利范围第20项之改良装置,包括在所坩埚模总成周围界定一腔室之成室装置,又所述第二汔门装置系萶所系第三导管装置连于该室。24.如申请专利范围第22项之改良装置,另尚包括第一及第二同心之气体偏向器,该二偏向器位于所述坩埚模总成上方分别邻近所述内外二边缘表面但与之相间隔,如是逐使由所述第一及第二排气门排出之气体分别沿贴所述内外二 边缘表面及中结晶体之内外二表面向上流动。25.一种由熔融物生长空心结晶体之系统中所用改良装置,所述结晶体具有所选定之剖面形状,所述装置包括:(a)一支座;及(b)一支持于该支座上之坩埚模总成,所述坩埚模总成包括一界 定坩埚之装置,用以盛装液体原始材料供给源,一界定模面之装置,用以支一液体原始材料膜以备与晶体生长时所用晶种接触,以及界 定至少一毛细管之装置,用以将液体原始材料由所述坩埚供输至所述模面,藉毛细管作用维持所述液体原始材料膜以备与晶体生长时所明晶种接触,以特点为有一内边缘及一外边缘,由是由该模面上之熔融物膜可长成空心之结晶体;所总成改良之处包括:(1)连接于所述支座之装置,界定所述坩埚模总成外面之第一、第二及第二汔门装置;(2)第一通道装置,用以将引入所述第一汔门装置之一种或多种气体输送至所述坩埚模总成邻近所述模面内边缘之处;(3)第二通道装置,用以将引入所述第二汔门装置之一种或多种气体输送至所述坩埚模总成近所述模面外边缘之处;(4)第三通道装,用以将引入所述第三汔门装置之气体送入坩埚模总成及生长中空心体周围所述室之一端。26.如申请专利范围第25项之改良装置,包括一在所述坩埚模总成及所述生长中空心管状周围界定一室之装置,又其中所述第三通道装置可输送气体进入该室之一端,并有装置可由该室之另一端排放气体。27.如申请专利范围第25项之改良装置,包括一由所述支座支持之外气体歧管装置,一由所述外气体歧管装置支持、并支持所述坩埚模总成之内气体歧管装置,将所述内气体歧管装置连于所述第一汔门装置与所述第一通导装置之装置,以及将所述外气体歧管装置连于所述第二汔门装置之装置。28.一种依照EFG制程由熔融物生长空心结晶体之方法,所述空心结晶体具有所选定之形状,此法用一坩埚模总成,包括一装有液体原始材料供给源之一坩埚,一在坩埚上端之模,用以支持一液体原材料膜备与晶体形成时所用晶种接触,以及至少一毛细管,用以藉毛细管作用将液体原始材料由熔融物供输至所述液体膜,所述模由其平面图观之为环形,特点为有一内边缘及一外边缘,由是由所述模上之液体膜可长成空心之管状体;所述方法改良之处包括下各步骤;(1)在所述模上建立一所述液体原始材料之膜使与一晶种接触;(2)传送第一种气体向上经过所述坩埚模总成中之第一组通道,以使所述第一种气体接触并向上经过所述模之内边缘;(3)传送第二种气体向上经过所述坩埚模总成中之第二组通道、以使所述第二种气体接触并向上经过所述模之外边缘;(4)将所述晶种向上拉离所述模以在所述晶体由所述膜生长一空心结晶体;(5)继续传送所述第一及第二种气体向上分别经过所述第一及第二组通道、以使该二种气体接触并沿生长中之空心体内外二表面向上流动。29.如申请专利范围第28项之方法,其中所述液体原始材料为矽。图示简单说明:图1为供以依EFG方法生长管状结晶体使用之装置断面图,其中之装置纳有本发明之一较佳具体形式;图2为图1所示坩埚模总成之俯视平面部;图2A为图1与图2所示坩埚模总成之部份断面图;图3为图1所示内侧气流歧管之俯视平面图;图4为图3沿直线4-4所截取之断面图;图5为图1所示外侧气流歧管之俯视平面断面图;而图6为图5沿直线6-6所截取之断面图。
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