用于形成硅晶片的方法和设备技术

一种用于生长带状晶体的熔炉，具有：通道，所述通道用于在给定方向以给定速率生长带状晶体；以及分离机构，所述分离机构用于从生长的带状晶体中分离一部分。当从所述生长的带状晶体分离所述部分的同时，所述分离机构的至少部分大约在所述给定方向并且大约以所述给定速率移动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及半导体晶片，更具体地，本专利技术涉及半导体晶片的 形成。
技术介绍
硅晶片是诸如太阳能电池、集成电路、以及MEMS器件的各种各 样的半导体器件的构建块(building block)。例如，Evergreen Solar, Inc. of Marlboro, Massachusetts由禾ij用公知的"带牵弓I (ribbon pulling)，，技术制造的硅晶片形成太阳能电池。带牵引技术不合需要地需要大量的人工介入。具体地，为了使用带 牵引技术制造单独的硅晶片，操作者首先要人工地利用金刚石头 (diamond point)对半导体带状晶体进行划线，然后将被切割的部分(现 在被认为是"晶片")放置在塑胶托盘上，用于在分离激光设备中的处6理，所述分离激光设备与生长带状晶体的熔炉间隔开。然后，激光设备 进一步将(较大的)晶片切割成更小的半导体晶片。例如，激光器可以 将两米长的晶片切割成一个或者多个15厘米长的矩形的更小的半导体曰ldr 曰曰斤o除了劳动密集之外，半导体带状晶体和晶片的人工划线和处理还会 降低晶片的产率。具体来说，划线和处理会不合需要地在带状晶体和晶 片的边缘处形成极小的裂缝。其中，通常该极小的裂缝最终会导致肉眼 可见的裂缝，甚至会导致晶片失效。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施例， 一种用于生长带状晶体的熔炉具有通 道，所述通道用于在给定方向以给定速率生长带状晶体；以及分离机构， 所述分离机构用于从生长的带状晶体中分离一部分。在从所述生长的带 状晶体中分离所述部分的同时，所述分离机构的至少部分大约在所述给 定方向并且大约以所述给定速率移动。分离机构可以具有纤维激光器，所述纤维激光器产生用于切割所述 生长的带状晶体的短脉冲激光束。可选地，或者另外，所述分离机构可 以具有激光束引导设备，所述激光束引导设备用于引导激光束朝向所述生长的带状晶体。在两个例子中，所述激光束可以被认为是所述分离机 构的部分。为了提高输出容量，该设备具有多个通道，因此能够生长多个带状 晶体。在此情况下，所述分离机构可以是可移动的以用基本相同的方式 切割所述多个带状晶体中的每一个。此外，所述分离机构可以具有两个 区域，所述两个区域用于抓取所述生长的带状晶体。在此情况下，所述 分离机构可以分离所述两个抓取区域之间的晶体部分。所述分离机构还 可以具有可移动臂，所述可移动臂用于将所述带状晶体的被分离的部分从第一位置移动到第二位置。在一些实施例中，分离机构具有输入，所述输入用于接收与所述生 长的带状晶体的所述给定速率相关的移动信息。响应于所述移动信息的 接收，所述分离机构的上述部分可以大约以所述给定速率移动。为了进 一步提高效率和产率，所述分离部分可以根据所述生长的带状晶体的压 缩和张紧切割所述带状晶体。在切割所述被分离部分之后，熔炉可以将 其放置在容器中。根据本专利技术的另一实施例， 一种用于生长带状晶体的设备具有晶 体生长通道；可移动臂，所述可移动臂用于抓取生长的带状晶体；以及 激光分离设备，所述激光分离设备用于从生长的带状晶体中分离一部 分。上述设备还可以具有多个带导向件(guide)，所述多个带导向件 用于引导多个生长的带状晶体的。所述激光分离设备(例如，激光器、 用于激光束的导向件、或者光束本身)可移动到所述导向件的每一个， 用于以基本相同的方式切割多个生长的带状晶体。根据本专利技术的其他实施例， 一种形成晶片的方法从熔化的材料中生 长带状晶体，并且使用用于切割所述生长的带状晶体的分离机构以生产被分离的部分。接下来，该方法控制可移动臂以将所述被分离的部分移 动到接收器。此外，该方法可以使用分离机构，该分离机构在第一和第二吸气装 置之间形成穿过所述带状晶体的大体上直线的切割线。在各种实施例 中，该方法可以从熔化的材料中生长多个.带状晶体。为此，然后该方法 可以检测所述多个带状晶体中的哪一个具有至少给定长度，并且连续地 将所述分离机构移动到被确定为具有至少所述给定长度的多个带状晶 体的每一个。所述分离机构可以产生激光束，所述激光束至少在穿过所述生长的 带状晶体的第一方向和基本上与所述第一方向垂直的第二方向移动。所 述激光束可以在所述第二方向以与在所述第二方向的所述生长的带状 晶体的生长速率基本上相同的速率移动。仍然根据其他的实施例， 一种用于生长带状晶体的设备具有通道，所述用于生长带状晶体；以及可移动臂，所述可移动臂用于抓取生长的 带状晶体。该设备还具有多个通道，所述多个通道用于基本同时生长 多个分离的带状晶体；以及分离设备，所述分离设备用于从所述生长的 带状晶体中分离一部分。所述分离设备是可移动的以处理在两个或多个 所述通道处的带状晶体。具有多个通道的所述设备还可以具有位置逻辑电路，所述位置逻辑 电路能够检测至少一个带状晶体的位置。所述分离设备是可移动的以响 应于来自所述位置逻辑电路的信号的接收处理所述多个生长的带状晶 体中的被选择的带状晶体。附图说明本领域的技术人员应该能从以下的参考以下即将要概括的附图所 讨论的"说明实施例的描述"中更全面地理解本专利技术的各种实施例的优 点。图1示意性地示出了根据本专利技术的说明性实施例构造的带牵引熔炉。该图还示出了在图2中所示的过程中的步骤200、 202、和204。 图2示出了根据本专利技术的说明性实施例的形成半导体晶片的过程。 图3示意性地示出了在步骤206和步骤208之间的图2的熔炉。 图4示意性地示出了当执行步骤210时图2的熔炉。 图5示意性地示出了当执行步骤212时图2的熔炉。 图6示意性地示出了在图2的熔炉中使用的外壳的另外的细节。 图7示出了详述用于实现本专利技术的各种实施例的许多不同选项的图表。图8-11示意性地示出了根据本专利技术的说明性实施例的图7的图表 的几种置换。具体实施例方式在说明性的实施例中， 一种形成硅带状晶片的方法基本上能够使 晶片生产连续，同时最小化人工介入。为此，说明性的带牵引熔炉可 以具有分离机构，该分离机构在分离(例如，切割)时，与正在处理 的生长的带状晶体大约在相同方向并且大约以相同速率移动。其中， 分离机构可以具有激光设备、和/或能够处理在单个熔炉或在多个熔炉 中同时生长的多个带状晶体。以下讨论这些和其他的实施例的细节。图1示意性示出了根据本专利技术的说明性实施例构造的带牵引熔炉 10。其中，熔炉IO具有用于包含熔化的材料的坩埚(未示出)，以及具有四个导向件14A-14D的带状导向组件14，导向组件14用于从熔 化的材料中沿着四个分离的生长通道引导四个分离的带状晶体30。出于简便，在此讨论的熔化的材料可以是熔化的硅。当然，可以 将本专利技术的各种实施例应用到其他熔化的材料。此外，本领域的技术 人员应该理解将各种实施例的原理应用到处理多于或者少于四个分离 的带状晶体(一般由参考标号30表示)的熔炉。例如，将一些实施例 应用到仅仅生长单个带状晶体30的熔炉，或者应用到生长六个带状晶 体30的熔炉。因此，对生长四个带状晶体30的单个熔炉的讨论仅仅 是出于说明的目的。根据本专利技术的说明性实施例，熔炉IO具有可移动组件16，可移动 组件16用于选择性地分离(例如，切割)生长的带状晶体30，然后将 形成较小的晶片(在这里简单地称为"晶片31")的被分离的部分(因 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生长带状晶体的熔炉，所述熔炉包括：　通道，所述通道用于在给定方向以给定速率生长带状晶体；以及　分离机构，所述分离机构用于从生长的带状晶体中分离一部分，在从所述生长的带状晶体中分离所述部分的同时，所述分离机构的至少部分大约 在所述给定方向并且大约以所述给定速率移动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：莱奥万格拉比克，布赖恩阿奇利，罗伯特E雅诺赫，安德鲁P安塞尔莫，斯科特赖特斯玛，
申请(专利权)人：长青太阳能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]