专利名称：晶棒提拉的截面成型构造的制作方法
技术领域：
本实用新型有关一种晶棒的制造构造，旨在提供一种可令 晶体长成具有较接近多边形的截面形状的成型方法，以减少习 有圆形晶棒在后续制造成为晶片时，其圆弧形的边线区域必须 成为废料的课题。尤其是在生长太阳能电池所需的晶棒时，正 方形的晶棒可减少制作晶片时所需切除的原料，可大幅提高产 能与降低制造成本。
背景技术：
太阳能光电池属半导体的一种，故又称为太阳能晶片，硅(silicon) 为目前通用的太阳能电池的原料代表，其发电原理为利用太阳光能转 换成电能。太阳能光电基板(SolarPVCell)的晶片材质有很多种，大致 上可分为单晶娃(Monocrystalline Silicon)、 多晶硅 (Polycrystalline/Multicrystalline Silicon)、非晶珪(Amorphous Silicon),或 其它非硅材料，例如碲化镉、砷化镓铟、砷化镓等化合物半导体的材 料，其中以单晶硅及多晶硅两类最为常见。
再者，晶体硅可分为多晶硅及单晶硅两种，其中单晶硅的组成原 子均按照一定的规则，因此产品转换效率较高，单晶硅的制作方法是 把纯度为99.999999999%的硅金属熔融于如图l所示的坩埚ll中，然后 把方向为<100>的单晶硅硅晶种(seed)插入硅融汤的液面，以每分钟转 2~20圏的速率旋转，同时以每分钟0.3 10毫米(mm)的速度緩慢的裤上 拉引，经过颈部成长、晶冠成长、晶体成长以及尾部成长的拉晶程序 之后，即可形成一直径4 8吋单晶硅晶棒20，此制作方法称为柴氏长晶 法(Czochralski Method)。
在如图l所示用以制造硅晶棒的长晶炉10设备当中，在坩锅ll的外 围设有对坩锅11内部的原料进行加热的加热器12,另外在加热器12以及坩锅11的外围设有绝缘层13，并且在坩锅11的上方设有热惟幕14以 构成长晶炉10的热场，减少热源的流失藉以降低晶棒的制造成本；再 者，其用以将加热器12以及坩锅11外围的绝缘层13下方设有通气孔 131，用以产生通过长晶炉热场的气流以将容易形成杂质的氧化物排 出。
上述长晶方式在所制造成型的晶棒截面为圆形的截面，如图3所 示，在晶棒20后续用以制造成为太阳能用方形晶片时，晶棒截面的圓 弧形边线区域因为无法使用，将会被视为废料21而加以切除，如此将 浪费大量的晶圆材料，因而增加晶片的成本。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型即在拉晶时透过控制气流、热传导与热辐 射的方式，使长晶凝固温度的等温线趋近预想直边线的状态，令晶体 长成具有较接近预设多边形的截面形状，以减少晶棒在后续制造成为 晶片时所产生的废料。
于实施时，在抽拉制造晶棒的坩埚开口处设有一个热惟幕，此热 惟幕设有一个接近多边形轮廓的开口，由此开口控制长晶的气流、热 传导及热辐射，并且在开口形状的控制下，使长晶时的凝固温度的等 温线趋近于所需多边形的形状，进而令晶体长成具有较接近预设多边 形的截面形状。
另种实施方式，于抽拉制造晶棒的坩埚开口处设有一个罩体，此 罩体设有一个呈接近多边形轮廓的开口 ，控制罩体的重量并利用由罩 体向下形成的压力，而让坩埚中硅融汤朝开口挤压成具有较接近预设 多边形的截面形状的晶体。
本实用新型的有益效果为均可用以生产具有非圆形截面的晶棒， 有效解决习有圆形晶棒在后续制造成为晶片时，其圓弧形的边线区域 必须成为废料的课题。
4图l为一种长晶炉的结构示意图； 图2为另种长晶炉的结构示意图； 图3为习有长晶炉所制造成型的晶棒截面示意图； 图4至图7本实用新型各实施例的罩体开口形状示意图。图号说明
IO长晶炉 ll坩锅 12加热器 13隔热层 131通气孔 14热惟幕 141开口 15罩体 151开口 20晶棒 21废料 30等温线
具体实施方式
为能使贵审查员清楚本实用新型的主要技术内容，以及实施方式， 兹配合图式说明如下
本实用新型晶棒提拉的截面成型构造，主要透过控制气流、热传 导与热辐射的方式，使长晶时热场的凝固温度的等温线趋近所需多边
形的状态，控制气流、热传导及热辐射的构造可以由一个装设在坩竭 开口处的热惟幕所构成，进而令晶体长成具有较接近预设多边形的截 面形状，以减少晶棒在后续制造成为晶片时所需切除的废料。
于实施时，整个用以制造晶棒的设备同样如图l所示，由一个利用 坩锅11盛装晶体原料的长晶炉10为主要的设备，其晶体原料可以为硅 或其它非硅材料，例如碲化镉、砷化镓铟、砷化镓等化合物半导体的 材料，其长晶炉IO在坩锅I 1的周边设有对坩锅l 1内部的原料进行加热 的加热器12，另外在加热器12以及坩锅11的外围设有绝缘层13以减少 热源的流失，以及在绝缘层13的下方有通气孔131,用以产生通过长晶 炉热场的气流以将容易形成杂质的氧化物排出。
在长晶炉10中的坩埚11上方开口处设有 一 个热惟幕14用以与隔热 层12配合构成长晶炉10的热场，该热惟幕14可为绝缘性佳的材质，此热惟幕14设有一个呈接近多边形轮廓的开口 141,由此开口 141供晶体 20通过，并且控制通过长晶炉10热场的气流；在具体实施时，热惟幕 14用以控制气流的开口 141以如图4所示的正四边形为佳，当然亦可如 图5至图7所示将此正多边形开口 141的边角加以延伸或是做适当的形 状设计，使长晶凝固温度的等温线30趋近于预设的形状，进而令晶体 20长成具有较接近预设多边形的截面形状。
另种实施方式可如图2所示，同样由一个利用坩锅ll盛装晶体原料 的长晶炉IO为主要的设备，其长晶炉IO在坩埚11的周边设有对坩埚11 内部的原料进行加热的加热器12，另外在加热器12以及坩锅11的外围 设有绝缘层13以减少热源的流失，在长晶炉10的开口处以接触方式设 有一个罩体15，该罩体15设有一个呈接近多边形轮廓的开口151，利用 由罩体15向下形成压力，而让坩埚11中硅融汤朝开口151挤压成型，同 样可令晶体20长成具有较接近预设多边形的截面形状。
上述两种实施方式，均可用以生产具有非圆形截面的晶棒，有效 解决习有圆形晶棒在后续制造成为晶片时，其圓弧形的边线区域必须 成为废料的课题。
如上所述，本实用新型提供一种可以制造非圓形截面晶棒的技术， 于是依法提呈实用新型专利的申请；然而，以上的实施说明及图式所 示，是本实用新型较佳实施例，并非以此局限本实用新型，是以，举 凡与本实用新型的构造、装置、特征等近似、雷同的，均应属本实用 新型的创设目的及申请专利范围之内。
权利要求1、一种晶棒提拉的截面成型构造，其特征在于，在坩埚开口处设有一个用以控制热流通过长晶热场方式的热惟幕。
2、 如权利要求l所述晶棒提拉的截面成型构造，其特征 在于，该热惟幕设有一个轮廓呈多边形的开口 。
3、 如权利要求2所述晶棒提拉的截面成型构造，其特征 在于，该多边形的开口的边角加以延伸。
4、 如权利要求l所述晶棒提拉的截面成型构造，其特征 在于，该热惟幕为绝缘性佳的材质制成。
5、 一种晶棒提拉的截面成型构造，其特征在于，在坩 埚开口处设有 一个用以控制热流与晶体通过方式的罩体，其 罩体设有一个开口 。
6、 如权利要求5所述的晶棒提拉的截面成型构造，其特 征在于，该开口的轮廓呈多边形。
7、 如权利要求5所述的晶棒提拉的截面成型构造，其特 征在于，该开口的边角力口以延伸。
专利摘要本实用新型晶棒提拉的截面成型构造，在长晶炉抽拉制造晶棒时，在坩埚上的开口处装设一个热惟幕，此热惟幕设有一个呈接近多边形轮廓的开口，由此开口可控制长晶时的气流、热传导及热辐射，并且在开口形状的控制下，使长晶时的凝固温度的等温线趋近于所需多边形的形状，进而令晶体长成具有较接近预设多边形的截面形状，以减少晶棒在后续制造成为晶片时所需切除的材料。
文档编号C30B15/22GK201428007SQ20082018053
公开日2010年3月24日 申请日期2008年12月3日 优先权日2008年12月3日
发明者何思桦, 徐文庆, 王兴邦, 蓝崇文, 谢兆坤 申请人:昆山中辰矽晶有限公司