專利名稱：形成晶體的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及晶體生長(zhǎng)，更具體地，本發(fā)明涉及促進(jìn)晶體生長(zhǎng) 過程的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
硅晶片形成了各式各樣的如太陽(yáng)能電池、集成電路和MEMS器件 的半導(dǎo)體器件的構(gòu)建塊。這些器件經(jīng)常具有變化的載流子壽命，這影響器件的性能。例如，具有較高載流子壽命的硅基太陽(yáng)能電池可以比 具有較低載流子壽命的硅基太陽(yáng)能電池更有效地以更高效率將太陽(yáng)能 轉(zhuǎn)換成電能。器件的載流子壽命通常是形成器件的硅晶片中雜質(zhì)濃度 的函數(shù)。效率較高的器件因此經(jīng)常由具有較低的雜質(zhì)濃度的硅晶片形 成。
然而，硅晶片的雜質(zhì)濃度通常取決于形成該硅晶片的硅原材料中 的雜質(zhì)濃度。不理想的是，具有較低的雜質(zhì)濃度的硅原材料通常比具 有較高的雜質(zhì)濃度的硅原材料更昂貴。因此，在本領(lǐng)域中不增加生產(chǎn) 成本通常無法生產(chǎn)出效率較高的器件。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式， 一種用于產(chǎn)生晶體的系統(tǒng)，所述晶 體由具有雜質(zhì)的材料形成，所述系統(tǒng)具有用于容納該材料的坩堝。其 中，該坩堝具有用于形成晶體的晶體區(qū)域、用于接收材料的引入?yún)^(qū)域 和用于去除一部分材料的去除區(qū)域。該坩堝被構(gòu)造成產(chǎn)生材料(液體 形式)從引入?yún)^(qū)域向去除區(qū)域的基本單方向的流動(dòng)。該基本單方向的 流動(dòng)使得去除區(qū)域具有比引入?yún)^(qū)域更高的雜質(zhì)濃度。
坩堝的一些實(shí)施方式具有狹窄的端部，該狹窄的端部容納至少一 部分去除區(qū)域。坩堝的其他實(shí)施方式具有帶有長(zhǎng)度尺寸和寬度尺寸的 細(xì)長(zhǎng)形狀。晶體區(qū)域可以沿著長(zhǎng)度尺寸位于引入?yún)^(qū)域和去除區(qū)域之間。 另外，長(zhǎng)度尺寸可以是寬度尺寸的至少三倍。此外，坩堝說明性地被 構(gòu)造成沿長(zhǎng)度方向基本單方向的向去除區(qū)域引導(dǎo)材料流動(dòng)。
去除區(qū)域可以釆用許多不同的方式中的任一種來去除材料。例如， 去除區(qū)域可以具有用于去除一部分材料的去除端口，該去除端口與晶 體區(qū)域間隔開。因此系統(tǒng)可以具有用于促使材料通過去除端口的壓力 源，或依靠重力進(jìn)料。為了接收去除的材料，該系統(tǒng)還可以具有與去 除端口聯(lián)接的容器。做為選擇，或另外地，該系統(tǒng)也可以具有穿過去除區(qū)域的用于去除材料的吸液芯(wick)。
坩堝可以被構(gòu)造成使得材料具有從引入?yún)^(qū)域向去除區(qū)域基本增加 的雜質(zhì)量。例如，基本單方向的流動(dòng)可以使去除區(qū)域具有比晶體區(qū)域 中的平均雜質(zhì)濃度更高的雜質(zhì)濃度。
在一些實(shí)施方式中，坩堝是基本平坦的并通過表面張力容納材料。 此外，柑堝可以被構(gòu)造成使材料在晶體區(qū)域內(nèi)或者緊接晶體區(qū)域的區(qū) 域中基本沒有旋轉(zhuǎn)流動(dòng)。也可以預(yù)期，各種實(shí)施方式可用來生長(zhǎng)多個(gè) 晶體。在該情況下，晶體區(qū)域包括許多用于生長(zhǎng)多個(gè)晶體的晶體子區(qū) 域。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式， 一種制造晶體的方法將材料添加 到坩堝的引入?yún)^(qū)域中。以類似于上面所討論的坩堝的方式，該坩堝同 樣具有晶體區(qū)域和去除區(qū)域。該方法然后使材料在去除區(qū)域的方向以 基本單方向的方式流動(dòng)。至少一些雜質(zhì)隨單方向的流動(dòng)而流動(dòng)到去除 區(qū)域。該方法還從去除區(qū)域去除一部分材料。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式， 一種拉帶系統(tǒng)，用于制造由具有
雜質(zhì)的硅形成的帶晶體(ribbon crystal)，所述拉帶系統(tǒng)包括用于容納 液體硅的坩堝。以上述那些實(shí)施方式的方式，坩堝具有用于形成晶體 的晶體區(qū)域、用于接收硅的引入?yún)^(qū)域和用于去除一部分液體形式的硅 的去除區(qū)域。坩堝被構(gòu)造成產(chǎn)生材料從引入?yún)^(qū)域向去除區(qū)域的基本單 方向的硅(液體形式)流動(dòng)。該基本單方向的流動(dòng)使得去除區(qū)域具有 比引入?yún)^(qū)域更高的雜質(zhì)濃度。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式， 一種用于制造帶晶體的系統(tǒng)，所 述帶晶體由具有雜質(zhì)的材料形成，所述系統(tǒng)具有用于容納該材料的坩
堝。這些坩堝還具有用于形成晶體的晶體區(qū)域、用于接收材料的引入 區(qū)域和用于去除一部分材料的去除區(qū)域。坩堝被構(gòu)造成使得基本大多
10數(shù)的材料基本直接地從引入?yún)^(qū)域向去除區(qū)域流動(dòng)。該流動(dòng)使得去除區(qū) 域具有比引入?yún)^(qū)域更高的雜質(zhì)濃度。


本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)可以從下述參照以下概述的附圖討論的"具 體實(shí)施方式"的描述中更充分地理解本發(fā)明的各種實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)。
圖1示意性地示出可以實(shí)施本發(fā)明的說明性實(shí)施方式的硅帶晶體 生長(zhǎng)爐。
圖2示意性地示出圖1中所示的晶體生長(zhǎng)爐的局部剖視圖。 圖3A示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施方式構(gòu)造的坩堝。 圖3B示意性地示出容納液體硅并生長(zhǎng)多個(gè)硅帶晶片的坩堝的實(shí) 施方式。
圖4以曲線圖示出坩堝的熔融材料中的雜質(zhì)濃度的示例。
圖5示意性地示出如圖3B中所示的坩堝的剖面圖。
圖6示意性地示出圖3A中所示的坩堝的一部分的縱向剖視圖。
圖7A示意性地示出柑堝的出口端口和根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式
的用于使熔融物質(zhì)傾倒的裝置的局部剖視圖。
圖7B示意性地示出坩堝的出口端口和根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式
的用于使熔融物質(zhì)傾倒的裝置的局部剖視圖。
圖7C示意性地示出坩堝的出口端口和根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式
的用于使熔融物質(zhì)傾倒的裝置的局部剖視圖。
圖7D和7E示意性地示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式的用于使熔融
物質(zhì)傾倒的裝置的局部剖視圖。
圖8示出根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施方式的熔融物質(zhì)傾倒的方法。 圖9示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的替換實(shí)施方式的具有狹窄端部的
坩堝的頂視圖。
圖IOA、 IOB和IOC示意性地示出坩堝的三個(gè)另外的替代實(shí)施方 式的平面圖。
具體實(shí)施方式
在說明性實(shí)施方式中，晶體生長(zhǎng)系統(tǒng)具有坩堝，該坩堝被構(gòu)造成 由質(zhì)量較低的原材料來制造質(zhì)量較高的晶體。因此，該系統(tǒng)會(huì)降低晶 體生產(chǎn)成本，相應(yīng)地降低由這些晶體形成的器件的成本。
為此，該坩堝具有去除區(qū)域，用于通過基本單方向的流動(dòng)選擇性 地去除被沖刷到該去除區(qū)域的雜質(zhì)較高的熔融材料。更具體地說，該 流動(dòng)使得材料中的許多雜質(zhì)(隨著材料的流動(dòng))從坩堝的上游區(qū)域向 去除區(qū)域流動(dòng)。使用硅熔融物質(zhì)的試驗(yàn)已經(jīng)表明，該流動(dòng)使雜質(zhì)積聚 在去除區(qū)域。
從去除區(qū)域去除材料具有從坩堝中去除雜質(zhì)的凈效應(yīng)，因此能夠 使該系統(tǒng)制造具有較低雜質(zhì)濃度的晶體。下面論述說明性實(shí)施方式的 細(xì)節(jié)。
圖1示意性地示出可以實(shí)施本發(fā)明的說明性實(shí)施方式的硅帶晶體
生長(zhǎng)爐10。其中，爐10具有形成密封內(nèi)部的外殼12，該密封內(nèi)部基 本沒有氧(以防止燃燒)。該內(nèi)部具有一定濃度的不是氧的比如氬的 另一種氣體或混合氣體。其中，該外殼內(nèi)部還容納坩堝14及其他部件 (其中一些在下面論述)，用于基本同時(shí)生長(zhǎng)四個(gè)硅帶晶體32。帶晶 體32可以是各種晶體類型中的任一種，比如多種晶的、單晶的、復(fù)晶 的、微晶的或半晶體的。外殼12中的進(jìn)料口 18提供了用于將硅原材 料引導(dǎo)到內(nèi)部坩堝14中的裝置，同時(shí)，可選的窗口 16使得能夠?qū)?nèi) 部的部件進(jìn)行檢査。
應(yīng)當(dāng)注意的是，硅帶晶體32的討論是說明性的，不用來限制本發(fā) 明的所有實(shí)施方式。例如，晶體可以由除了硅以外的材料或者硅和其 它材料的結(jié)合形成。作為另一個(gè)實(shí)例，說明性實(shí)施方式可以形成非帶 晶體。
圖2示意性地示出圖1中所示的晶體生長(zhǎng)爐IO的局部剖視圖。其中，該視圖示出上述坩堝14,該坩堝14支撐在外殼12中的內(nèi)部平臺(tái) 20上，并具有基本平坦的頂表面。如圖3A所示，坩堝14的該實(shí)施方 式具有細(xì)長(zhǎng)形狀，具有沿其長(zhǎng)度并排設(shè)置的用于生長(zhǎng)硅帶晶體32的區(qū) 域。
在說明性實(shí)施例中，坩堝14由石墨制成并被電阻加熱到能夠?qū)⒐?維持在其熔點(diǎn)以上的溫度。為了改善結(jié)果，坩堝14具有遠(yuǎn)大于其寬度
的長(zhǎng)度。例如，坩堝14的長(zhǎng)度可以是其寬度的三倍或更多倍。當(dāng)然， 在某些實(shí)施方式中，坩堝14不是這樣細(xì)長(zhǎng)的。例如，坩堝14可以具 有大致正方形的形狀，或非矩形的形狀。為簡(jiǎn)單起見，坩堝的所有實(shí) 施方式通過附圖標(biāo)記14表示。
可以認(rèn)為坩堝14具有三個(gè)獨(dú)立但連接的區(qū)域也就是，1)用于 從外殼進(jìn)料口 18接收硅原材料的引入?yún)^(qū)域22; 2)用于生長(zhǎng)四個(gè)帶晶 體32的晶體區(qū)域24;和3)用于去除由坩堝14容納的一部分熔融硅 (即，進(jìn)行傾倒操作)的去除區(qū)域26。在所示的實(shí)施方式中，去除區(qū) 域26具有用于使硅去除的端口 34。然而，如在下面詳細(xì)描述的，其他 實(shí)施方式不具有這種端口 34。
晶體區(qū)域24可被認(rèn)為形成四個(gè)獨(dú)立的晶體子區(qū)域，每個(gè)所述晶體 子區(qū)域生長(zhǎng)單個(gè)帶晶體32。為此，每個(gè)晶體子區(qū)域具有一對(duì)線孔28， 用于分別接收最終形成生長(zhǎng)硅帶晶體32的邊緣區(qū)域的兩個(gè)高溫線。此 外，每個(gè)子區(qū)域還可被認(rèn)為通過一對(duì)可選的流動(dòng)控制脊30限定。因此， 每個(gè)子區(qū)域具有一對(duì)形成其邊界的脊30、和一對(duì)用于接收線的線孔28。 如圖中所示，中間的晶體子區(qū)域與相鄰的晶體子區(qū)域共享脊30。此外， 除了分開晶體子區(qū)域之外，脊30還阻止了對(duì)熔融硅流動(dòng)的一定程度的 流體阻力，從而提供用于控制流體沿坩堝14流動(dòng)的裝置。
以類似于本發(fā)明的其他方面的方式，四個(gè)晶體子區(qū)域的討論僅是 一種實(shí)施方式。本發(fā)明的各個(gè)方面能夠被用于具有少于四個(gè)晶體子區(qū)
13域(例如， 一個(gè)、二個(gè)或三個(gè)子區(qū)域)或大于四個(gè)晶體子區(qū)域的坩堝
14，因此， 一個(gè)晶體子區(qū)域的討論僅用于說明性的目的，不用來限制 所有的實(shí)施方式。以類似的方式，多于一個(gè)的帶晶體32的討論是一種 實(shí)施方式。 一些實(shí)施方式僅僅應(yīng)用于生長(zhǎng)單個(gè)帶晶體32的系統(tǒng)。
圖3B示意性地示出具有淺周壁31的坩堝14的實(shí)施方式。另外， 該圖示出容納液體硅并生長(zhǎng)四個(gè)硅帶晶體32的該坩堝14的實(shí)施方式。 如圖所示，最靠近引入?yún)^(qū)域22的晶體子區(qū)域稱為第一子區(qū)域，生長(zhǎng)"帶 3"，而第二子區(qū)域生長(zhǎng)"帶2"。第三子區(qū)域生長(zhǎng)"帶1"，最靠近 去除區(qū)域26的第四子區(qū)域生長(zhǎng)"帶0"。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的， 連續(xù)的硅帶晶體生長(zhǎng)可以由在坩堝14中穿過線孔28引入兩條高溫材 料線來實(shí)施。該線穩(wěn)定了生長(zhǎng)帶晶體32的邊緣，并且如上所述，最終 形成生長(zhǎng)硅帶晶體32的邊緣區(qū)域。
如圖3B所示，被向上拉的熔融硅與線和在正好高于熔融硅的頂表 面上存在的凝固帶晶體32相結(jié)合。在這個(gè)位置(稱為"界面")，固 體帶晶體32通常從其晶體結(jié)構(gòu)中排出一部分雜質(zhì)。其中，這種雜質(zhì)可 以包括鐵、碳、鎢和鐵。雜質(zhì)因而被排回到熔融硅中，因此增加了晶 體區(qū)域24內(nèi)的雜質(zhì)濃度。在該過程中，每個(gè)帶晶體32優(yōu)選以極低的 速率從熔融硅中被拉出。例如，每個(gè)帶晶體32可以利用每分鐘約一英 寸的速率從熔融硅中被拉出。
根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施方式，坩堝14被構(gòu)造成使熔融硅以極低 的速率從引入?yún)^(qū)域22向去除區(qū)域26流動(dòng)。如果該流動(dòng)速率太高，生 長(zhǎng)晶體可能以不理想的方式不理想地生長(zhǎng)，因而有用性減小。這種低 流動(dòng)性使得熔融硅內(nèi)的一部分雜質(zhì)，包括由生長(zhǎng)晶體排出的那些雜質(zhì)， 從晶體區(qū)域24向去除區(qū)域26流動(dòng)。
幾個(gè)因素對(duì)熔融硅向去除區(qū)域26的流動(dòng)速率有貢獻(xiàn)。這些因素中 每一個(gè)因素都涉及向坩堝14添加硅或從坩堝14去除硅。具體地說，這些因素中的第一個(gè)因素完全是由線通過熔融物質(zhì)的向上的物理運(yùn)動(dòng)
所引起的硅去除。例如，四個(gè)帶晶體32以每分鐘1英寸的速率去除,. 其中每個(gè)帶晶體32具有大約三英寸的寬度和在大約190微米到大約 300微米之間的厚度，每分鐘去除大約3克熔融硅。影響流動(dòng)速率的這 些因素中的第二個(gè)因素是從去除區(qū)域26選擇性去除/傾倒熔融硅。
因此，為了維持基本恒定的熔融物質(zhì)高度，系統(tǒng)作為坩堝14中期 望的熔融物質(zhì)高度的函數(shù)來添加新的硅原材料。為此，其中，該系統(tǒng) 可以檢測(cè)出坩堝14的電阻變化，所述電阻是坩鍋中容納的熔融物質(zhì)的 函數(shù)。因此，在必要時(shí)，系統(tǒng)可以根據(jù)坩堝14的電阻向坩堝14中添 加新的硅原材料。例如，在某些實(shí)施中，熔融物質(zhì)髙度通?？梢酝ㄟ^ 約每一秒添加一個(gè)具有大約幾毫米的直徑的大致球形的硅塊來維持。 例如，參見下列美國(guó)專利(以引用的方式將其全部公開內(nèi)容并入本文) 中關(guān)于向坩堝14中添加硅原材料并保持熔融物質(zhì)髙度的附加信息
US6,090，199
.US6,200,383,禾口
US6,217,649.
因此，坩堝14內(nèi)的熔融硅的流動(dòng)速率由該基本連續(xù)的/間歇的向 坩堝14填加硅和從坩堝14去除硅所引起?？梢灶A(yù)期的是，在適當(dāng)?shù)?低流動(dòng)速率下，坩堝14的各種實(shí)施方式的幾何結(jié)構(gòu)和形狀將使得熔融 硅通過基本單方向的流動(dòng)向去除區(qū)域26流動(dòng)。通過具有該基本單方向 的流動(dòng)，基本大多數(shù)的熔融硅(基本全部的熔融硅)直接向去除區(qū)域 26流動(dòng)。
在以這種方式流動(dòng)時(shí)， 一些熔融硅將會(huì)接觸生長(zhǎng)帶晶體32非常薄 的側(cè)面。如上所述，在說明性實(shí)施方式中，帶晶體32的該薄側(cè)面可以 在約190微米和300微米之間。在一些實(shí)施方式中，帶晶體32可以具 有薄如約60微米的部分。因此，由帶晶體32的側(cè)面所引起的流動(dòng)阻 力相對(duì)于硅向去除區(qū)域26的流動(dòng)來說基本應(yīng)該忽略。然而，該阻力可以引起熔融硅在不指向去除區(qū)域26的方向上的一些非常小的、可忽略 的局部流動(dòng)。然而可以預(yù)期，熔融硅會(huì)平穩(wěn)地流過該點(diǎn)，且不引起雜 質(zhì)在除了向去除區(qū)域26之外的任何方向上有顯著運(yùn)動(dòng)。事實(shí)上，由于 它們的薄外形，生長(zhǎng)的帶晶體32實(shí)際上可被認(rèn)為是象翅片(fins) — 樣起作用，以確保/促進(jìn)向去除區(qū)域26的基本單方向的流體流動(dòng)。
如上所述，坩堝14可以具有其他用于產(chǎn)生對(duì)熔融硅的流動(dòng)的阻力 的裝置；即，在所示的實(shí)施方式中，多個(gè)脊30分隔開晶體區(qū)域24的 不同子區(qū)域。與生長(zhǎng)帶晶體32的側(cè)面相似，同樣期望這些脊30引起 熔融硅在不指向去除區(qū)域26的方向上的可忽略的局部流動(dòng)。換句話說， 以類似于生長(zhǎng)的帶晶體32的側(cè)面的方式，這些脊30可以產(chǎn)生一般垂 直于整個(gè)流體流動(dòng)方向的基本可忽略的局部流動(dòng)。盡管如此，在本實(shí) 施例中，在低流動(dòng)速率的條件下，基本大多數(shù)的硅還是以基本單方向 的方式向去除區(qū)域26并一般平行于坩堝14的縱軸流動(dòng)。該現(xiàn)象可以 通過在去除區(qū)域26雜質(zhì)濃度的增加證明，尤其是在當(dāng)與晶體區(qū)域24 和引入?yún)^(qū)域22中的雜質(zhì)濃度比較時(shí)。
換句話說，盡管有一些可以忽略的局部流體湍流，穿過坩堝14的 一些實(shí)施方式的頂面的熔融硅流具有向去除區(qū)域26的基本單方向的流 體流動(dòng)。這與一些現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)不同，所述現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)使得大 量熔融硅在晶體區(qū)域24內(nèi)或緊接晶體區(qū)域24的區(qū)域中以基本環(huán)形或 其他的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方式循環(huán)。不同于那些現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)，在說明性實(shí) 施方式中的如上所述的可忽略的局部硅流動(dòng)應(yīng)該對(duì)性能無顯著影響， 因此不改變向去除區(qū)域26的基本單方向的流體流動(dòng)的性質(zhì)。
作為該基本單方向流動(dòng)的結(jié)果，熔融硅中的雜質(zhì)濃度通常在引入 區(qū)域22和去除區(qū)域26之間增加。該增加在一些區(qū)域中比在其它區(qū)域 中更高。圖4以曲線圖示出該關(guān)系的示例。具體來說，在引入?yún)^(qū)域22 中雜質(zhì)濃度基本恒定。由于上述的在晶體生長(zhǎng)界面的雜質(zhì)排出，在晶 體區(qū)域24中雜質(zhì)濃度提高。這種排出在本領(lǐng)域中也稱為"偏析"。濃度通常在去除區(qū)域26中穩(wěn)定到較高的基本恒定的濃度。期望在去除區(qū) 域26中該較高的濃度大于晶體區(qū)域24的平均濃度。另外，還期望該 較高的濃度大于在引入?yún)^(qū)域22的任何部分中的濃度。
如圖所示，雜質(zhì)濃度僅僅在晶體區(qū)域24內(nèi)改變。因此，晶體區(qū)域 24的大體下游端(從流體流動(dòng)的角度來看)具有與去除區(qū)域26的雜質(zhì) 濃度基本相同的雜質(zhì)濃度。以類似方式，晶體區(qū)域24的大體上游端具 有與引入?yún)^(qū)域22的雜質(zhì)濃度基本相同的雜質(zhì)濃度。然而，這種表示僅 僅是一個(gè)實(shí)施例的概括的理想表示。實(shí)際上，實(shí)際的雜質(zhì)濃度能夠在 所有區(qū)域中在一定程度上變化。
晶體區(qū)域24中的變化的雜質(zhì)濃度影響四個(gè)生長(zhǎng)帶晶體32中每一 個(gè)的雜質(zhì)濃度。具體地，通常期望最接近引入?yún)^(qū)域22的帶晶體32具 有比較靠近去除區(qū)域26的帶晶體更少的雜質(zhì)。事實(shí)上，單個(gè)帶晶體32 的雜質(zhì)濃度可以由于這種分布而變化。 一些實(shí)施方式實(shí)際上可以通過 去除許多雜質(zhì)的去除區(qū)域26生長(zhǎng)帶晶體32。這種實(shí)施方式可以使用或 可以不使用去除端口 34。
坩堝14可以通過許多不同方式中的任何一種容納熔融硅。在說明 性實(shí)施方式中，坩堝14的頂面基本是平坦的，沒有側(cè)壁31 (例如圖 3A)。因此，熔融硅的表面張力基本使坩堝14容納硅。圖5通過示出 沿著坩堝14的寬度的坩堝14剖面圖來說明此。該圖還示出生長(zhǎng)帶晶 體32的側(cè)面。應(yīng)當(dāng)注意到，以類似于其他圖的方式。圖5是示意圖， 因此其尺寸未按比例繪制。
然而，坩堝14的其他實(shí)施方式可以具有不同高度的周壁31 (例 如，參見圖3B)。因此，基本平坦的或平的坩堝14或者具有壁31的 一個(gè)坩堝的討論僅僅用于說明的目的，并不用來限制本發(fā)明的許多其 他的實(shí)施方式。為了說明各個(gè)說明性實(shí)施方式的細(xì)節(jié)，圖6示意性地示出從去除 區(qū)域26到僅過第一線孔28的一點(diǎn)的圖3A中的坩堝14的一部分長(zhǎng)度 的剖視圖。在該實(shí)施方式中，坩堝14具有去除端口 34，該去除端口 34在柑堝14的頂面平面中具有較大的內(nèi)部尺寸。然而，該內(nèi)部尺寸到 具有極小內(nèi)部尺寸的通道會(huì)聚成基本截頭圓錐體的形狀。該形狀有效 地作為用于去除待傾倒的熔融硅的漏斗。
去除端口 34的底部說明性地具有毛細(xì)作用保持功能部件36,該 毛細(xì)作用保持功能部件36使熔融硅的表面張力來平衡重力。如在下文 中所更加詳細(xì)的討論的，熔融硅可以通過使用真空、差壓或其它裝置 被強(qiáng)制離開去除端口34。然而，在某些實(shí)施方式中，依賴孔徑、流動(dòng)、 及其他功能部件，熔融硅可以在無輔助的情況下離開去除端口 34。做 為選擇，去除端口 34的內(nèi)部尺寸可以足夠大以使重力同樣在無輔助的 情況下能夠去除熔融硅(例如，在無真空的情況下)。例如，在重力 去除系統(tǒng)中，熔融硅可以形成小滴，該小滴在達(dá)到臨界尺寸/質(zhì)量之后 與去除端口 34分離。該小滴的尺寸可以根據(jù)用于熔融物質(zhì)的材料種類 和去除端口 34的尺寸來控制。
圖6更具體地示出坩堝14的許多其他功能部件，比如稍微突出到 坩堝14的表面上方的脊30、以及所述的線孔28。以類似于去除端口 34的方式，線孔28具有同樣提供類似的毛細(xì)作用保持功能部件36的 內(nèi)部尺寸，從而用作有效封閉。另外，圖6中示出的坩堝14還具有塞 孔38，該塞孔38有助于控制坩堝14的溫度。為此，根據(jù)期望的溫度， 可從塞孔38增加和/或去除絕熱件。
說明性實(shí)施方式能夠使用許多不同的從去除區(qū)域26去除熔融硅 的技術(shù)。一個(gè)上述的這種技術(shù)包括通過去除區(qū)域26生長(zhǎng)犧牲帶晶體32。 圖7A到7E示意性地示出可用來從去除區(qū)域26去除高雜質(zhì)熔融硅的各 種其他技術(shù)。這些技術(shù)中的每一個(gè)可以單獨(dú)使用或與其他技術(shù)共同使 用。應(yīng)當(dāng)注意到，這些技術(shù)的討論不用來暗示沒有其他能用于去除熔融硅的技術(shù)。實(shí)際上，本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方式可以使用其他用于從去
除區(qū)域26去除硅的技術(shù)。
圖7A示意性地示出一種裝置，該裝置向去除端口 34的頂部提供 小的正壓力，用于從去除區(qū)域26去除熔融硅。為此，該裝置具有環(huán)管 (collar) 40，該環(huán)管40具有設(shè)置在去除端口 34的頂部上方的開口端 和密封的相對(duì)端。該密封端具有用于接收壓縮氣體比如氬氣的管42， 用于向去除端口 34輸送正壓力。該裝置可以是活動(dòng)的或固定的。
系統(tǒng)還具有可去除的接收器44，該接收器44結(jié)合在去除端口 34 的底部周圍用于接收去除的/傾倒的熔融硅。該接收器44可以位于外殼 12之內(nèi)、位于外殼12的外部、或部分地位于外殼12之內(nèi)。在說明性 實(shí)施方式中，接收器44是水冷的并且在外殼12的外部。
因此，向去除端口 34的頂部施加正壓力產(chǎn)生壓力差，該壓力差強(qiáng) 制熔融硅小滴從去除端口 34到達(dá)接收器44中。每個(gè)小滴的尺寸由去 除端口的內(nèi)部尺寸和熔融硅的密度和表面張力控制。例如，具有4毫 米的基本為圓形的內(nèi)部尺寸的去除端口 34可以產(chǎn)生質(zhì)量約0.9克的小 滴。
不是正壓力或除正壓力之外， 一些實(shí)施方式從去除端口 34的底部 施加小的真空(例如在大氣壓力以下約800Pa)(即負(fù)壓)。為此，圖 7B示意性地示出向去除端口 34的出口部施加真空的接收器44。本實(shí) 施方式的接收器44可以類似于上述關(guān)于圖7A所討論的接收器，但是 具有額外的真空連接(未示出)。在一些實(shí)施方式中，包括本文所論 述的其他實(shí)施方式，激光或光電傳感器能夠被設(shè)置在爐IO的外面以測(cè) 定小滴已經(jīng)分離的時(shí)間。這能夠控制真空度和小滴的逐漸收回。例如， 一滴熔融物質(zhì)可以通過在約800毫秒內(nèi)突升到約6iwc (英寸水柱)的 真空度、并在200毫秒內(nèi)下降到約0而被抽取出來。試驗(yàn)已經(jīng)證明， 使用自動(dòng)定時(shí)程序可以抽取出十二個(gè)單個(gè)的可控滴。圖7C示意性地示出不需要毛細(xì)作用保持的另一個(gè)實(shí)施方式。不同 的是，該實(shí)施方式選擇性地凍結(jié)(即固化)和解凍熔融硅滴以計(jì)量通 過去除端口 34的流體流動(dòng)。為此，該實(shí)施方式具有用于輸送冷卻去除 端口 34的氣體噴流的管46。例如，氣體噴流可以選擇性地向去除端口 34輸送氬氣。該實(shí)施方式也可以具有用于接收丟棄的硅的接收器44。 接收器44可以是類似于上述關(guān)于圖7A和7B所討論的那些接收器。
圖7D和7E示意性地示出又一個(gè)用于從去除區(qū)域26去除雜質(zhì)的 技術(shù)。不同于上面所討論的技術(shù)，該技術(shù)并不需要去除端口 34。不同 的是，該實(shí)施方式使用吸液芯(wick) 48來去除硅內(nèi)的雜質(zhì)。為此， 該實(shí)施方式具有吸液芯組件49,該吸液芯組件49經(jīng)過吸液芯48，該 吸液芯48通過坩堝14中的熔融硅。圖7D示意性地示出具有吸液芯組 件49的爐10的剖視圖，而圖7E示意性地示出閉合在外殼12之內(nèi)的 吸液芯組件49。
在該實(shí)施方式中，吸液芯48可以由類似于用于形成帶晶體32的 線的材料的材料來形成。具體地，吸液芯48可以纏繞在線軸51上， 吸液芯48從該線軸51上被去除并被引導(dǎo)向坩堝14。電機(jī)50比如直流 電步進(jìn)電機(jī)將吸液芯48從線軸51拉到樞軸臂52，該樞軸臂52將吸液 芯48再引向坩堝14。第二電動(dòng)機(jī)54或類似的樞轉(zhuǎn)裝置控制臂52上的 樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。吸液芯48通過導(dǎo)引構(gòu)件56A經(jīng)過坩堝14，該導(dǎo)引構(gòu)件56A 從坩堝14的去除區(qū)域26向上延伸。
在吸液芯48穿過熔融硅之后，硅凍結(jié)/粘附到吸液芯48的外表面。 具體地說，為了從熔融硅中去除雜質(zhì)，吸液芯48能夠穿過熔融硅的表 面或者穿過熔融硅的較深部分。 一對(duì)機(jī)動(dòng)輥58強(qiáng)制覆蓋在吸液芯48 的硅向其能夠被丟棄的外部位置運(yùn)動(dòng)。
在說明性實(shí)施方式中，吸液芯組件49具有通常在主外殼12外部的吸液芯外殼60。該吸液芯外殼60容納吸液芯組件49的各個(gè)部分， 比如輥58、第二電機(jī)54和從線軸51 (部分示出)引導(dǎo)吸液芯48的另 一個(gè)導(dǎo)引構(gòu)件(未示出)。以類似于主外殼12的內(nèi)部的方式，該外殼 60同樣可以是基本無氧的并填充有一些替代氣體比如氬。密封件62可 為兩個(gè)外殼12和60之間的吸液芯48提供密封接口。
在替代實(shí)施方式中，吸液芯48采取除線以外的形式。例如，吸液 芯48可以是管、帶晶體、線的濕段或多孔或濕潤(rùn)的材料。替代實(shí)施方 式可以使吸液芯48以與圖7D和7E中示出的方式相同的方式或不同的 方式接觸熔融硅。
如上所述，能夠利用其他技術(shù)從坩堝14中去除熔融硅。例如，可 以通過溫度波動(dòng)的方式使硅離開坩堝14。因此，各種硅去除技術(shù)的討 論是對(duì)于那些具體的實(shí)施方式的討論。
安裝以后，系統(tǒng)主要以基本連續(xù)的方式制造硅帶晶體32。圖8示 出根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施方式形成硅帶晶體32的簡(jiǎn)化方法。該方法 中的每個(gè)步驟可以連續(xù)地、基本同時(shí)地、和/或在不同的時(shí)間以不同的 順序?qū)嵤Ｒ虼?，?yīng)該注意到，圖8示出的平行實(shí)施的每個(gè)步驟，僅 僅是一種實(shí)施方式。
具體地說，步驟800將硅原材料通過爐外殼12中的進(jìn)料口 18周 期性地添加到坩堝14中。如上所述，該硅原材料可以具有比其它的原 材料更高的雜質(zhì)濃度。盡管如此，說明性實(shí)施方式允許使用這種原材 料制造雜質(zhì)濃度較低的硅帶晶體32。說明性實(shí)施方式可以通過任何傳 統(tǒng)裝置比如利用移動(dòng)帶將硅原材料傳送地移動(dòng)到進(jìn)料口 18中?？梢詫?以任何傳統(tǒng)的形式比如以顆粒、片、或完全壓碎的材料的形式的硅原 材料添加到進(jìn)料口 18中。在其他的實(shí)施方式中，將以液體形式的硅原 材料添加到進(jìn)料口 18中。步驟802通過使線通過坩堝14中的線孔28以傳統(tǒng)的方式簡(jiǎn)單地 形成單晶或多晶態(tài)的硅帶晶體32。步驟804以如上所述的方式周期性 地從去除區(qū)域26去除烙融硅。在替代實(shí)施方式中，系統(tǒng)從去除區(qū)域26 去除固體硅而不是從去除區(qū)域26去除熔融硅。應(yīng)當(dāng)注意到，雖然硅的 添加和傾倒被認(rèn)為是"周期性的"，但這種步驟可以通過規(guī)定間隔實(shí) 施，或根據(jù)"需要"間歇地實(shí)施。
上面所討論的實(shí)施方式將坩堝14描述為具有基本矩形的細(xì)長(zhǎng)形 狀。在替代實(shí)施方式中，柑堝14可以釆取一些其他非矩形的、非細(xì)長(zhǎng) 的、或既非矩形的又非細(xì)長(zhǎng)的形狀。圖9示意性地示出一個(gè)這種實(shí)施 方式，其中坩堝14具有相對(duì)寬的引入?yún)^(qū)域22，但是會(huì)聚成包含去除區(qū) 域26的狹窄端部。坩堝14的該實(shí)施方式具有許多與上面所討論的坩 堝14類似的功能部件，例如線孔28、四個(gè)晶體子區(qū)域和流動(dòng)控制脊 30。由于其形狀和預(yù)期的流動(dòng)速率，基本大多數(shù)的熔融硅的流動(dòng)通常 將向去除區(qū)域26會(huì)聚。
圖9中示出的坩堝14的形狀和構(gòu)造僅僅是各式各樣的形狀之一并 可被使用。可以使用其他不規(guī)則形狀或規(guī)則形狀的坩堝14。在此情況 下，坩堝14的幾何結(jié)構(gòu)和形狀結(jié)合其他的考慮比如熔融硅的預(yù)期流動(dòng) 速率，促進(jìn)了向去除區(qū)域26的基本單方向流動(dòng)。
在本發(fā)明的一些其它實(shí)施方式中，坩堝14可以是細(xì)長(zhǎng)但彎曲的。 在該情況下，如果基本大多數(shù)的熔融硅沿著這種坩堝14的外邊界，熔 融硅可以被認(rèn)為是在以基本單方向的方式流動(dòng)。因此，例如，雖然硅 可以通過弧形方式運(yùn)動(dòng)，但是如果基本大多數(shù)的硅基本沿著坩堝14的 彎曲和輪廓方向，這種材料流動(dòng)仍被認(rèn)為是基本單方向的。
圖10A到10C示意性地示出基本在坩堝的中心具有去除區(qū)域26 的一種類型的坩堝14的各種實(shí)施方式。具體來說，在這些圖中所示的 實(shí)施方式中，爐10被構(gòu)造成提供用于將硅原材料添加到坩堝14中的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域。例如，根據(jù)圖IOA，圖中示出基本圓形的坩堝14， 利用時(shí)鐘時(shí)間位置作為參考，在十二點(diǎn)鐘位置、三點(diǎn)鐘位置、六點(diǎn)鐘 位置和九點(diǎn)鐘位置(或一些相似的間隔區(qū)域)添加硅原材料。因此， 引入?yún)^(qū)域22被認(rèn)為是一種環(huán)形形狀區(qū)域(即形狀像圈餅)，在坩堝14 的頂面外接邊緣具有四個(gè)進(jìn)料口區(qū)域。引入?yún)^(qū)域22的內(nèi)徑明顯比去除 區(qū)域26的內(nèi)徑大得多。
以類似于引入?yún)^(qū)域22的方式，晶體區(qū)域24同樣是坩堝14的環(huán)形 形狀區(qū)域，該晶體區(qū)域24沿徑向在引入?yún)^(qū)域22和去除區(qū)域26之間。 晶體區(qū)域24的內(nèi)徑因此小于引入?yún)^(qū)域22的內(nèi)徑。以與圖3A中所示的 坩堝14的實(shí)施方式相似的方式，坩堝14的這些實(shí)施方式因而使晶體 區(qū)域24沿徑向位于引入?yún)^(qū)域22和去除區(qū)域26之間。這樣，出于與如 上所述的關(guān)于圖3A的坩堝14的相同原因，坩堝14的該實(shí)施方式也被 構(gòu)造成使得基本大多數(shù)的材料基本直接地從引入?yún)^(qū)域22向去除區(qū)域26 流動(dòng)。在這些實(shí)施方式中，基本大多數(shù)的熔融硅向去除區(qū)域26會(huì)聚流 動(dòng)；也就是說，在這種情況下，向坩堝14的大致中心會(huì)聚流動(dòng)。這種 實(shí)施方式未提供基本單方向的流動(dòng)。因此，該流體流動(dòng)應(yīng)該使得一部 分雜質(zhì)隨向去除區(qū)域26流動(dòng)的硅移動(dòng)。這應(yīng)該有利地引起去除區(qū)域26 中雜質(zhì)濃度的增加。
同樣以類似于圖3A中所示的坩堝14的方式，該實(shí)施方式應(yīng)該不 會(huì)使熔融硅以圓形的方式流動(dòng)。相反，熔融硅從坩堝14的外徑向去除 區(qū)域26沿徑向基本線性地流動(dòng)。
如上所述，在該實(shí)施方式中的坩堝14的形狀可以變化。例如，圖 IOA示出圓形形狀的坩堝14，而圖IOB示出橢圓形形狀的坩堝14。作 為又另一個(gè)示例，圖IOC示出矩形形狀的坩堝14。當(dāng)然，該實(shí)施方式 的坩堝14可以采取其他未示出的形狀，比如八角形形狀或一些不規(guī)則 的形狀。如果該實(shí)施方式的坩堝14的形狀是不對(duì)稱的，那么去除區(qū)域 26可以在某個(gè)大致中央的位置。通過說明性實(shí)施方式制造的硅晶體可以用作各式各樣的半導(dǎo)體產(chǎn)
品的基底。其中，例如，帶晶體32可以被切割成形成高效率的太陽(yáng)能 電池的晶片。
因此，各種實(shí)施方式有效地從坩堝14的晶體區(qū)域24沖刷出許多 雜質(zhì)。與l)引入?yún)^(qū)域22的雜質(zhì)濃度和2)晶體區(qū)域24的平均雜質(zhì)濃 度相比，該沖刷使得雜質(zhì)在去除區(qū)域26中以相對(duì)高的濃度積聚。因此 本發(fā)明的各種實(shí)施方式有助于由較便宜的、雜質(zhì)較高的原材料制造高 質(zhì)量(即具有較低的雜質(zhì)濃度)的晶體。因此，各種高效的半導(dǎo)體器 件可以利用較低的成本制造。
盡管上述討論公開了本發(fā)明的各種示例性實(shí)施方式，但應(yīng)該理解， 本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠進(jìn)行實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一些優(yōu)點(diǎn)的各種修改，而不背 離本發(fā)明真實(shí)的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生晶體的系統(tǒng)，所述晶體由具有雜質(zhì)的材料形成，該系統(tǒng)包括坩堝，用于容納所述材料并具有用于形成所述晶體的晶體區(qū)域、用于接收所述材料的引入?yún)^(qū)域和用于去除一部分所述材料的去除區(qū)域，所述坩堝被構(gòu)造成產(chǎn)生液體形式的所述材料從所述引入?yún)^(qū)域向所述去除區(qū)域的基本單方向的流動(dòng)，所述基本單方向的流動(dòng)使得所述去除區(qū)域具有比所述引入?yún)^(qū)域更高的雜質(zhì)濃度。
2. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述坩堝具有帶有長(zhǎng)度尺寸的 細(xì)長(zhǎng)形狀，所述晶體區(qū)域沿著所述長(zhǎng)度尺寸位于所述引入?yún)^(qū)域和所述 去除區(qū)域之間。
3. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述坩堝具有寬度尺寸，所述長(zhǎng)度尺寸是所述寬度尺寸的至少三倍。
4. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述坩堝具有長(zhǎng)度尺寸和寬度 尺寸，所述坩堝被構(gòu)造成沿長(zhǎng)度方向基本單方向地向去除區(qū)域引導(dǎo)所 述材料的流動(dòng)。
5. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括穿過所述去除區(qū)域的吸 液芯。
6. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述柑堝被構(gòu)造成使得所述材 料具有從所述引入?yún)^(qū)域向所述去除區(qū)域基本增加的所述材料中的雜質(zhì)
7. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述坩堝被成形為具有狹窄的 端部，所述去除區(qū)域的至少一部分位于所述狹窄的端部?jī)?nèi)。
8. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述材料是硅。
9. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述晶體是硅帶晶體。
10. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述坩堝被構(gòu)造成使得所述 材料在所述晶體區(qū)域內(nèi)或緊接所述晶體區(qū)域的區(qū)域中基本沒有旋轉(zhuǎn)流 動(dòng)。
11. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述晶體區(qū)域包括用于生長(zhǎng)多個(gè) 晶體的多個(gè)晶體子區(qū)域。
12. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述坩堝是基本平坦的并通 過表面張力容納所述材料。
13. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括液體形式的所述材料， 所述材料由所述坩堝容納。
14. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述去除區(qū)域具有用于去除 一部分所述材料的去除端口，所述去除端口與所述晶體區(qū)域間隔開。
15. 如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于促使材料通過所 述去除端口的壓力源。
16. 如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括與所述去除端口聯(lián)接 的容器，所述容器接納經(jīng)由所述端口去除的材料。
17. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述基本單方向的流動(dòng)使得所述去除區(qū)域具有比所述晶體區(qū)域的平均雜質(zhì)濃度更高的雜質(zhì)濃度。
18. —種形成晶體的方法，所述方法包括將材料添加到坩堝的引入?yún)^(qū)域，所述坩堝還具有用于產(chǎn)生所述晶體的晶體區(qū)域，所述坩堝進(jìn)一步具有去除區(qū)域；使得所述材料沿所述去除區(qū)域的方向以基本單方向的方式流動(dòng)， 至少一些雜質(zhì)隨所述單方向的流動(dòng)而流動(dòng)到所述去除區(qū)域；和從所述去除區(qū)域去除一部分所述材料。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述晶體區(qū)域具有第一雜質(zhì) 濃度，所述去除區(qū)域具有第二雜質(zhì)濃度，所述第二雜質(zhì)濃度大于所述 第一雜質(zhì)濃度。
20. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述材料包括硅并且所述晶 體是硅帶晶體。 ~
21. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述單方向的流動(dòng)在所述晶 體區(qū)域內(nèi)或在緊接所述晶體區(qū)域的區(qū)域中基本沒有旋轉(zhuǎn)流動(dòng)。
22. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中至少一部分所述材料的去除 至少部分地使得所述材料沿所述去除區(qū)域的方向以基本單方向的方式 流動(dòng)。
23. 如權(quán)利要求18所述的方法， 來容納所述材料。
24. 如權(quán)利要求18所述的方法, 區(qū)域和所述去除區(qū)域之間。
25. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中使得包括至少使用表面張力其中所述晶體區(qū)域位于所述引入其中使得包括使所述材料朝所述去除區(qū)域沿線性方向以基本單方向的方式流動(dòng)。
26. —種拉帶系統(tǒng)，用于產(chǎn)生由具有雜質(zhì)的硅形成的帶晶體，所 述系統(tǒng)包括坩堝，用于容納液體硅并具有用于形成所述晶體的晶體區(qū)域、用 于接收硅的引入?yún)^(qū)域和用于去除一部分液體形式的所述硅的去除區(qū) 域，所述坩堝被構(gòu)造成產(chǎn)生液體形式的所述硅從所述引入?yún)^(qū)域向所述 去除區(qū)域的基本單方向的流動(dòng)，所述基本單方向的流動(dòng)使得所述去除區(qū)域具有比所述引入?yún)^(qū)域更 高的雜質(zhì)濃度。
27. 如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中所述坩堝具有帶有長(zhǎng)度尺寸 的細(xì)長(zhǎng)形狀，所述晶體區(qū)域沿著所述長(zhǎng)度尺寸位于所述引入?yún)^(qū)域和所 述去除區(qū)域之間。
28. 如權(quán)利要求26所述的拉帶系統(tǒng)，其中所述晶體區(qū)域具有多個(gè) 線孔對(duì)。
29. 如權(quán)利要求26所述的拉帶系統(tǒng)，其中所述坩堝基本是平坦的 并通過表面張力容納所述硅。
30. 如權(quán)利要求26所述的拉帶系統(tǒng)，其中所述晶體區(qū)域包括多個(gè) 用于生長(zhǎng)多個(gè)晶體的晶體子區(qū)域。
31. —種用于產(chǎn)生帶晶體的系統(tǒng)，所述帶晶體由具有雜質(zhì)的材料 形成，所述系統(tǒng)包括坩堝，用于容納所述材料并具有用于形成晶體的晶體區(qū)域、用于 接收所述材料的引入?yún)^(qū)域和用于去除一部分所述材料的去除區(qū)域，所述坩堝被構(gòu)造成使得基本所有的材料基本直接地從所述引入?yún)^(qū)域向所述去除區(qū)域流動(dòng)，所述流動(dòng)使得所述去除區(qū)域具有比所述引入?yún)^(qū)域更高的雜質(zhì)濃度。
32. 如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中所述去除區(qū)域位于所述坩堝 的大致中心，所述材料的流動(dòng)被引導(dǎo)向所述坩堝的大致中心。
33. 如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中所述坩堝具有大致矩形的形狀。
34. 如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中所述坩堝具有大致圓形的形 狀或橢圓形的形狀。
35. 如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中所述坩堝具有外側(cè)的外接邊 緣，所述引入?yún)^(qū)域比所述去除區(qū)域更靠近所述外接邊緣。
36. 如權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其中所述晶體區(qū)域位于所述引入 區(qū)域和所述去除區(qū)域之間。
37. 如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中所述坩堝具有細(xì)長(zhǎng)形狀，所 述坩堝被構(gòu)造成產(chǎn)生液體形式的所述材料從所述引入?yún)^(qū)域向所述去除 區(qū)域的基本單方向的流動(dòng)。
38. 如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中所述坩堝被構(gòu)造成使基本大 多數(shù)的所述材料向所述去除區(qū)域會(huì)聚。
39. 如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中所述坩鍋被構(gòu)造成使得所述 材料在所述晶體區(qū)域內(nèi)或緊接所述晶體區(qū)域的區(qū)域中基本沒有旋轉(zhuǎn)流動(dòng)。
40.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中所述引入?yún)^(qū)域包括多個(gè)引入 區(qū)域，所述晶體區(qū)域包括多個(gè)晶體區(qū)域，每個(gè)引入?yún)^(qū)域具有相關(guān)聯(lián)的 晶體區(qū)域。
全文摘要
一種用于產(chǎn)生晶體的系統(tǒng)，所述晶體由具有雜質(zhì)的材料形成，該系統(tǒng)具有用于容納該材料的坩堝。其中，坩堝具有用于形成晶體的晶體區(qū)域、用于接收材料的引入?yún)^(qū)域和用于去除一部分材料的去除區(qū)域。該坩堝被構(gòu)造成產(chǎn)生材料(液體形式)從引入?yún)^(qū)域向去除區(qū)域的基本單方向的流動(dòng)。該基本單方向的流動(dòng)使得去除區(qū)域具有比引入?yún)^(qū)域更高的雜質(zhì)濃度。
文檔編號(hào)C30B15/00GK101631900SQ200780044560
公開日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2007年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月6日
發(fā)明者埃馬努埃萊·薩克斯, 大衛(wèi)·哈維, 理查德·華萊士, 萊奧·萬格拉比克, 黃衛(wèi)東 申請(qǐng)人:長(zhǎng)青太陽(yáng)能股份有限公司