控制在熔体成长的结晶片的厚度的装置及其方法制造方法及图纸

一种装置可包括坩埚用以容纳熔体，所述熔体具有与所述坩埚的底面相隔第一距离的暴露表面，壳体包含不对所述熔体造成污染的材料，所述壳体包括多个侧壁并包括顶部，所述多个侧壁及所述顶部用以接触所述熔体，以及多个加热元件，与所述熔体隔绝并沿与所述结晶片的拉动方向垂直的横向方向安置，所述多个加热元件被各别地供电，其中所述多个加热元件相对于所述熔体的所述暴露表面安置于第二组距离处，所述第二组距离小于所述第一距离，且其中所述多个加热元件用以在所述多个加热元件被各别地供应电力时改变沿所述横向方向的热通量轮廓。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】控制在熔体成长的结晶片的厚度的装置及其方法
本专利技术实施例涉及单晶基板形成，且更具体而言，涉及控制自熔体成长的结晶材料的厚度的装置及技术。
技术介绍
目前，已开发出自给定材料(例如硅)的熔体成长单结晶(单晶)片的技术。此是通过使给定材料的薄固体层在由给定材料构成的熔体表面上的给定位置处结晶并沿拉动方向拉动所述薄固体层来实现。当沿给定方向牵拉单晶材料时，单晶材料带可形成其中所述带的一端在给定位置处保持固定或其中发生结晶的结晶区。此结晶区可在单晶片与熔体之间界定结晶前部(前缘)，所述结晶前部(前缘)是由在所述前缘处形成的小晶界面(crystalfacet)界定。为了维持此有小平面的前缘在稳态条件下的成长以使成长速度匹配单晶片或“带”的拉动速度，可由结晶器在结晶区中应用强烈的冷却。此可导致形成其初始厚度与所应用的冷却的强度相称的单晶片，在硅带成长的情况下，所述初始厚度常常大约为1-2mm。然而，对于欲自单晶片或带形成的例如太阳电池等应用而言，目标厚度可大约为200μm或200μm以下。此需要初始形成的带的厚度减小，此可通过在沿拉动方向拉动带时在容纳熔体的坩埚的区上方加热所述带来实现。当在带接触熔体的同时穿过所述区牵拉所述带时，可回熔给定厚度的带，从而将带的厚度减小至目标厚度。此回熔方法尤其非常适合于所谓的浮硅法(FloatingSiliconMethod，FSM)，所述浮硅法根据以上大体阐述的程序而在硅熔体的表面上形成硅片。然而，在利用例如浮硅法等方法成长单晶片期间，片厚度可在单晶片的整个宽度上(即，沿垂直于拉动方向的横向方向)而变化。片厚度可在每一段之间或甚至在一段内变化，其中段对应于由单晶材料生产单个带的过程。此外，由于带的最终目标厚度可比初始厚度薄10倍，因此厚度均匀性的精确控制可特别重要。举例而言，元件应用可规定基板厚度为200μm+/-20μm。如果单晶片被结晶成在结晶器附近具有2mm的初始厚度及5％(或100μm)的初始厚度变化，在不对此初始厚度变化进行校正的情况下，在通过将带牵拉穿过回熔区而使带变薄为200μm之后，100μm的厚度变化此时会构成50％的厚度变化，从而可使得所述带无法用于其预期应用。此外，带的厚度可以不容易通过利用传统加热器将带回熔而进行校正的方式沿横向方向变化。鉴于这些及其他考虑因素，一直需要进行本专利技术所作的改良。
技术实现思路
提供此
技术实现思路
是为了以简化形式介绍对下文在具体实施方式中进一步阐述的一系列概念。此
技术实现思路
并非旨在识别所主张主题的关键特征或本质特征，也并非旨在帮助确定所主张主题的范围。在一个实施例中，一种控制自熔体成长的结晶片的厚度的装置可包括：坩埚，用以容纳所述熔体，所述熔体具有与所述坩埚的底面相隔第一距离的暴露表面；壳体，包含不对所述熔体造成污染的材料，所述壳体包括多个侧壁并包括顶部，所述多个侧壁及所述顶部用以接触所述熔体；以及多个加热元件，与所述熔体隔绝并沿与所述结晶片的拉动方向垂直的横向方向安置，所述多个加热元件被各别地供电，其中所述多个加热元件相对于所述熔体的所述暴露表面安置于第二组距离处，所述第二组距离小于所述第一距离，且其中所述多个加热元件用以在所述多个加热元件被各别地供应电力时改变沿所述横向方向的热通量轮廓。在另一实施例中，一种用于自熔体成长结晶片的系统可包括：坩埚，用以容纳所述熔体，所述熔体具有与所述坩埚的底面相隔第一距离的暴露表面；结晶器，用以沿所述熔体的表面在第一位置产生所述结晶片的结晶前部以及拉晶机，用以沿拉动方向拉动所述结晶片，其中在所述结晶器下游的第二位置，所述结晶片沿垂直于所述拉动方向的横向方向具有初始厚度轮廓。所述系统还可包括位于所述第二位置下游的分段式加热器，所述分段式加热器包括：壳体；以及多个加热元件，沿所述横向方向安置，其中所述壳体安置于所述多个加热元件与所述熔体之间，其中所述多个加热元件相对于所述熔体的所述暴露表面安置于小于所述第一距离的第二组距离处，且其中所述多个加热元件用以改变沿所述横向方向的热通量轮廓，以将所述结晶片回熔而在所述第二位置下游的第三位置产生比所述初始厚度轮廓更均匀的沿所述横向方向的最终厚度轮廓。在再一实施例中，一种用于控制结晶片的厚度的方法可包括：利用结晶器在熔体的表面产生所述结晶片的结晶前部；沿拉动方向远离所述结晶前部拉动所述结晶片，其中在所述结晶前部下游的第一位置处，所述结晶片沿垂直于所述拉动方向的横向方向具有初始厚度轮廓，以及利用邻近所述结晶片而沿所述横向方向安置于不同位置的多个加热元件在回熔区上方回熔所述结晶片，其中所述多个加热元件安置于距所述熔体的所述表面为一组距离处，所述一组距离小于容纳所述熔体的坩埚的熔体深度。所述多个加热元件可用以改变沿所述横向方向的热通量轮廓，以将所述结晶片回熔而在所述回熔区下游的位置在所述结晶片中产生比所述初始厚度轮廓更均匀的沿所述横向方向的最终厚度轮廓。附图说明图1显示根据本专利技术的实施例，自熔体成长结晶片的处理系统；图2A及图2B分别显示根据本专利技术的其他实施例，另一处理系统的侧视图及端视图；图2C呈现图2A所示分段式加热器的另一端视剖面图；图3A显示根据本专利技术的其他实施例，另一处理系统的端视剖面图；图3B显示分段式加热器的一个实施例；图3C显示可由图3B所示分段式加热器产生的热通量；图3D显示分段式加热器的另一实施例；图3E显示可由图3D所示分段式加热器产生的热通量；图3F显示分段式加热器的再一实施例；图3G显示可由图3F所示分段式加热器产生的热通量；图3H显示图3F所示分段式加热器的操作的一个实例；图3I显示可由图3H中的分段式加热器产生的热通量；图4A显示处理装置的另一实施例的顶部透视图；图4B显示图4A所示装置的分段式加热器的一部分的透视剖面图；图5A以示意图形式显示示例性分段式加热器的横截面的一部分；图5B显示当在图5A中所示分段式加热器中热障的高度发生改变时产生的热通量轮廓；图5C说明自与用于产生图5B所示曲线的配置对应的由多个加热元件形成的阵列产生的热通量曲线；图5D基于图5C所示结果来绘制随着热障高度变化而变化的热通量起伏的幅度；图5E绘制随着热障高度变化而变化的各别加热元件的热通量轮廓的半峰全宽(FWHM)；图6A显示另一分段式加热器的实施例，在图中示出朝向分段式加热器的一个边缘的外侧区段；图6B显示图6A的分段式加热器的模拟热流动；图6C显示大体根据分段式加热器600进行排列的分段式加热器的所计算回熔轮廓620，所计算回熔轮廓620被示出为熔融结晶片的厚度相对于沿X-轴的位置的变化；图7A显示根据本专利技术的各种实施例的处理系统；图7B显示处理系统的另一实施例；图8A至图8C提供根据本专利技术实施例的一个结晶片厚度控制实施方案的细节；图9A示出根据本专利技术的实施例包括层的热通量三维模型；以及图9B显示一系列分段式加热器回熔响应曲线。具体实施方式现在将参照示出某些实施例的附图在下文中更充分地阐述本专利技术实施例。然而，本专利技术的主题可实施为诸多不同形式而不应被视为限制于本文所述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本专利技术将透彻及完整，并将向所属领域的技术人员充分传达所述主题的范围。在附图中，相同编号自始至终指代相同元件。本专利技术实施例对于结晶片的成长提供在传统技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制自熔体成长的结晶片的厚度的装置，包括：坩埚，用以容纳所述熔体，所述熔体具有与所述坩埚的底面相隔第一距离的暴露表面；壳体，包含不对所述熔体造成污染的材料，所述壳体包括多个侧壁并包括顶部，所述多个侧壁及所述顶部用以接触所述熔体；以及多个加热元件，与所述熔体隔绝并沿与所述结晶片的拉动方向垂直的横向方向安置，所述多个加热元件被各别地供电，其中所述多个加热元件相对于所述熔体的所述暴露表面安置于第二组距离处，所述第二组距离小于所述第一距离，且其中所述多个加热元件用以在所述多个加热元件被各别地供应电力时改变沿所述横向方向的热通量轮廓。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.17 US 14/517,2171.一种控制自熔体成长的结晶片的厚度的装置，包括：坩埚，用以容纳所述熔体，所述熔体具有与所述坩埚的底面相隔第一距离的暴露表面；壳体，包含不对所述熔体造成污染的材料，所述壳体包括多个侧壁并包括顶部，所述多个侧壁及所述顶部用以接触所述熔体；以及多个加热元件，与所述熔体隔绝并沿与所述结晶片的拉动方向垂直的横向方向安置，所述多个加热元件被各别地供电，其中所述多个加热元件相对于所述熔体的所述暴露表面安置于第二组距离处，所述第二组距离小于所述第一距离，且其中所述多个加热元件用以在所述多个加热元件被各别地供应电力时改变沿所述横向方向的热通量轮廓。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个加热元件沿所述横向方向及沿所述拉动方向安置于距所述熔体的表面恒定的距离处。3.根据权利要求1所述的装置，还包括：绝缘体总成，安置于相邻的加热元件之间，且包含用以提供第一热传递速率的材料；导体总成，安置于所述多个加热元件与所述壳体的所述顶部之间，且具有大于所述第一热传递速率的第二热传递速率；以及空腔，安置于所述加热元件与所述壳体的所述顶部之间，其中所述绝缘体总成、所述导体总成及所述空腔能够交互操作以产生具有相对于由所述多个加热元件在所述暴露表面处产生的热通量总水平而言小于1％的摆动幅度的热通量轮廓。4.根据权利要求1所述的装置，还包括加热器控制系统，所述加热器控制系统用以将电力各别地引导至所述多个加热元件，其中所述加热器控制系统用以因应于沿所述横向方向的所述结晶片的所接收厚度轮廓而产生如下热通量轮廓：所述热通量轮廓在所述结晶片中形成比所述所接收厚度轮廓更均匀的经调整厚度轮廓。5.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个加热元件沿所述拉动方向伸长。6.根据权利要求3所述的装置，其中所述绝缘体总成包括安置于相邻的加热元件之间的多个热障，其中所述热障的顶面相对于靠近所述壳体的所述顶部的由所述多个加热元件界定的顶面而凹陷。7.根据权利要求3所述的装置，其中所述绝缘体总成包括安置于相邻的加热元件之间的多个热障，其中一对外侧热障的第一顶面被安置成比安置于所述外侧热障之间的内侧热障的第二顶面更接近所述壳体的所述顶部。8.一种用于自熔体成长结晶片的系统，包括：坩埚，用以容纳所述熔体，所述熔体具有与所述坩埚的底面相隔第一距离的暴露表面；结晶器，用以沿所述熔体的表面在第一位置产生所述结晶片的结晶前部；拉晶机，用以沿拉动方向拉动所述结晶片，其中在所述结晶器下游的第二位置，所述结晶片沿垂直于所述拉动方向的横向方向具有初始厚度轮廓；以及位于所述第二位置下游的分段式加热器，所述分段式加热器包括：壳体；以及多个加热元件，沿所述横向方向安置，其中所述壳体安置于所述多个加热元件与所述熔体之间，其中所述多个加热...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼德·L·凯勒曼，菲德梨克·M·卡尔森，大卫·莫雷尔，布莱恩·梅克英特许，南帝斯·德塞，
申请(专利权)人：瓦里安半导体设备公司，
类型：发明
国别省市：美国,US