[發明專利]用于生長薄半導體帶的方法

無效

• 申請號: 200680005915.5
• 申請日: 2006-03-01
• 公開（公告）號: CN101128625A
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發明（設計）人: C·雷米
• 申請（專利權）人: 索拉爾福爾斯公司
• 主分類號: C30B15/00
• 分類號: C30B15/00;C30B15/24;C30B29/06
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所
• 代理人: 楊曉光;于靜

技術領域

本發明涉及一種從硅的熔體拉拔半導體特別是多晶硅的薄帶的方法。

背景技術

最廣泛地使用的半導體帶，特別是用于制造光伏電池的，是多晶硅的帶。因此，下列說明涉及硅帶但是應該記住本發明還涉及其它半導體材料例如鍺或砷化鎵的帶。

當制造光伏電池時，制造硅的薄帶是比通過鋸切錠制造硅晶片優選的解決方案。帶解決方案基本上減少了硅的消耗，摒棄了昂貴的晶片鋸切操作，并且減少了有毒的化學制品的消耗。

在已開發的生長或拉拔硅帶的許多的解決方案中，已證實兩種垂直拉拔方法是用于制造薄帶的最好的方法；一種稱為在臨時基底上的帶(Rubansur?substrat?temporaire)(在臨時基底上的帶)“RST”以及另一種稱為“STR”(線帶)。

在RST方法中，通常由碳制造的薄條帶以恒定的速率垂直向上移動經過硅的熔體。在碳條帶的兩個面中的每一個上淀積硅的薄層。在凝固之后，離開熔化狀態后的條帶是由在兩個硅層之間嵌入的碳核所構成的合成條帶。隨后通過在高溫爐中燃燒消除碳核。獲得切割成晶片的兩個薄硅條帶。例如在法國專利FR-A-2386359、FR-A-2550965和FR-A-2561139中描述了RST方法。

在圖1中，圖解地示出了另一種方法，STR方法。具有加熱器裝置(未示出)的拉拔坩堝10包含硅熔體12。兩個絲14和16穿透其的兩個孔刺穿了坩堝的底；它們是平行的、垂直的并且彼此間隔。該絲以恒定的速率向上移動通過硅。籽晶可以起動在硅熔體的表面處的兩個絲之間的硅的結晶。然后可以在起穩定或固定帶的邊緣的作用的兩個絲之間拉拔自支撐的帶18。從彎月面20生長帶18，在絲14和16之間通過毛細溢出在硅熔體表面之上的大約7mm(毫米)的高度形成該彎月面20。在硅凝固之后，絲在硅帶邊緣處并入到硅帶中。例如國際專利申請WO-A-2004/035877描述了可以減少或防止有時出現的彎月面變形的STR方法和裝置的實施例。

雖然它們表現得很好，但是由于趨向分開彎月面的毛細力，這樣的垂直拉拔方法遭遇在帶的各端處的液體硅彎月面的不穩定的問題。已提出了對于該方法的各種改進。作為實例，對于RST方法，FR-A-2550965提出了使用在帶的邊緣附近設置的固定元件以調整彎月面形狀和在這些邊緣之上的硅層厚度。相似地，對于STR方法，WO-A3-01/04388提出了用于通過提高絲附近的硅熔體的高度來穩定彎月面的邊緣的裝置。然而，這樣的方法不能完全令人滿意。

STR方法具有其它缺點。作為實例，因為大約1.7cm/分(厘米/分鐘)的低拉拔速率，所以其制造率是低的。大于該拉拔速率，由于使硅帶表面變形的熱應力，帶扭曲。因此已提出建議以在同一設備中進行多個并行的拉拔工序。然而，并行拉拔遇到自由液體彎月面之間的彼此干擾的問題。事實上，彎月面趨向彼此吸引以減小表面能，這導致帶平面度的缺陷。在國際專利申請WO-A1-2004/042122中通過在帶周圍設置元件以控制在帶的側部中的彎月面的形狀，部分解決了該問題，但以致使該方法更為復雜為代價。STR系統的另一個缺點在于在實踐中難以制造厚度小于250μm(微米)的帶。小于該厚度，硅帶變得扭曲和易碎并且在光伏電池制造的步驟期間難以操作。而且，STR方法包括用于起動的引晶階段，在開始拉拔帶時或在液體彎月面偶然破裂后重新開始時該引晶階段是關鍵的和困難的。

發明內容

本發明的目的是通過克服上述缺點的一個或多個來改進STR方法。

為達到所述目的，本發明提供一種拉拔至少一個半導體材料帶的方法，在所述方法中彼此間隔的兩個平行的絲以連續的方式垂直向上經過所述半導體材料的熔體的表面，由位于所述絲之間的彎月面并且基本上在所述表面處形成所述帶。根據本發明，支撐條帶被插入在所述絲之間并且被包含在通過所述絲限定的平面內，所述支撐條帶以連續的方式以與所述絲相同的速率垂直向上經過熔化的半導體材料的所述熔體的所述表面，所述半導體材料帶被形成在所述支撐條帶的兩個面中的一個上并且通過所述面被支撐。

優選地，同時形成兩個半導體材料帶，一個半導體材料帶在所述支撐條帶的所述兩個面中的一個面上而另一個半導體材料帶在另一面上。

有利地，所述絲由碳或硅石(silica)制造并且具有在0.3mm至1mm范圍內的直徑?？梢杂脽峤馐痈采w它們。

在優選的實施例中，所述支撐條帶由碳制造并且具有在200μm至350μm范圍內的厚度。所述熔化的半導體材料被包含在具有基本上水平的底的拉拔坩堝中，所述底包括所述支撐條帶和所述絲穿過的孔。