CN107709633A - 用于维持材料被耗尽和补充的熔融材料所含体积的方法 - Google Patents

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Abstract

一种从在供料坩埚内总是维持固体和液体半导体两相的供料坩埚补充熔融半导体的主要坩埚。加热以熔化固体材料导致固体材料相变为液体，但将不导致供料坩埚内液体温度的任何明显的升高。温度偏移有利地是小的，即小于其将引起成形产物的问题。固体产物材料用作一种温度缓冲剂，以自动地和被动地维持供应液体温度在或非常接近于相变温度。对于硅，偏移被保持小于90℃，且甚至小至50℃。使用锗的方法也是有用的。完全熔化半导体的现有技术硅方法经历超过100℃的偏移。

Description

用于维持材料被耗尽和补充的熔融材料所含体积的方法
相关文件
发明人Jonczyk等人要求美国临时专利申请号62/154,383的优先权(2015年4月29日提交，题目为“用于晶体生长的两相连续熔体补充(TWO PHASE CONTINUOUS MELTREPLENISHMENT FOR CRYSTAL GROWTH)”，申请人Bedford, MA的1366 Technologies,Inc.，其全部公开内容通过引用结合到本文中。
背景
半导体晶片可直接从半导体熔体形成，通常使用2012年10月23日发布的Sachs等人的美国专利号8,293,009中公开的技术，题目为“从熔融材料有效地制备用于太阳能电池等的薄半导体主体的方法(METHODS FOR EFFICIENTLY MAKING THIN SEMICONDUCTOR BODIESFROM MOLTEN MATERIAL FOR SOLAR CELLS AND THE LIKE)，其通过引用完全结合到本文中。在该专利中公开的技术在此通常称为Direct Wafer® (DW)晶片形成技术。根据这种技术，薄半导体主体(thin semi-conductor body)，例如晶片，从半导体材料的熔体形成，而不是从铸块锯开，或在线状物(strings)之间生长，或一些其它方法。专利号8,293,009有时在下文称为DW专利或直接晶片专利。
简言之，参考图1-4 (其为来自现有技术DW专利的附图的注释版本)，根据直接晶片(DW)晶片形成技术，压力差被施加于多孔成形构件5，而半导体(例如硅)晶片19在其上直接从熔融材料的体积13形成。压力差的缓和允许释放晶片19 (如在图4中所示)。成形构件5(有时在DW专利和本文称为模具片)可比熔体13温度低。(该术语模具和片适合于直接晶片技术的专门讨论，特别是当它被介绍时。然而，结合本文描述的发明，其可与非模制应用一起使用，且其中在其上物件(items)从液体材料成形的机械元件可以不是片，使用更多的通用术语是有益的。因此，类似于在DW专利中称为模具片的物件5的元件在此称为成形构件，或成形元件)。当它成形时，通过晶片19的厚度吸取热量。液体和固体界面基本上与成形构件的平面平行。凝固体19的温度在其整个宽度上是基本上均匀的，导致低的应力和位错密度以及更高的晶体品质。多孔成形构件5应是充分可渗透的，以允许气流通过它。它不应是如此可渗透而导致允许熔融材料13在提供压力差时侵入孔隙的开口。另外，孔隙可变得阻塞而不能维持压力差。熔体可通过以下方式引入构件：使完整的区域与熔体15的顶部接触；熔体穿过部分区域与成形构件接触，无论是水平或垂直，或者在两者之间；和通过将成形构件浸渍到熔体中。晶粒度可通过许多方式控制。
压力差，在直接晶片技术专利和本文中有时称为压差机制(differentialpressure regime)，可通过维持熔体表面15在大气压下并因而维持成形构件5的形成面6在大气压下，且维持成形构件5的背面7在小于大气压下(如由箭头17指示的，表示被抽真空)，或其它压力调节来建立。在另一个实施方案中，成形构件5的面6和7之间的压差通过使成形构件的背面7直接向大气通风，同时维持熔融表面15上的大气在基本上高于局部大气压的压力下并因而维持成形构件的形成面6在基本上高于局部大气压的压力下来生成。这个实施方案的优点是不需要真空泵。形成面6和熔体表面15彼此接触可称为接触持续时间的一段时间。在至少一部分接触持续时间期间，提供压差机制。
关于成形构件5的孔隙度，在一个实施方案中，接触首先熔融和随后凝固的半导体材料的表面6的孔隙度，应在尺度上足够小，以使熔融半导体13难以进入孔隙。通常，关注的孔大小可在从0.1至10.0微米范围内。孔隙互相连接使得通过成形构件的多孔介质的气体通常以复杂的模式流动，因而通过发现任何堵塞周围的绕行的路径适应局部堵塞。
形成面向和接触熔融材料13的表面15的表面的多孔体5的最外表面6可以是稍微非平面的(在显微镜或稍大的尺度上)，因此允许熔融半导体只在特定的、但众多和致密装填的位置接触形成表面。关于这种结构，气体可在熔融材料和多孔模具的表面之间稍稍横向流动。这允许通过将力施加于晶片19表面上(其面积的很大的百分比，大约100%)的压差机制提供的抽吸。这与其中较小数目的较大孔(通过这些孔可提供压差，以建立相等的压力差)可被提供的情况形成对比。在后一种情况下，压力差的位置被局限于相对小数目的大孔的相对小的表面积。与真正的多孔体相比，在前一种情况下，由于气体可横向流动，压力差实际以大得多的分布特性存在于成形构件5和附接的晶片19的表面6的整个区域。单词多孔在此用来描述前一种情况，而非后者。
形成表面6的熔体13的温度控制和从形成主体19吸收的热量对于高品质多晶半导体(例如硅)的生长，通过直接从熔体制备晶片都是重要的。这些因素控制晶核形成和直接从熔体形成晶片19的晶粒的生长，以及影响少数载流子寿命和最终影响电池效率的杂质分离过程。这些变量的均匀度控制，在空间(包括但不限于熔体13的体积内和横过形成表面6的面)和时间二者上是特别重要的。
根据DW技术制备的晶片从相对小的体积的熔融半导体，例如保持在加热的坩埚11内的硅中拉出。当晶片19逐片移出时，构成晶片的硅从熔体13移出。在规定区间内，用一定量的预熔化的硅补充熔体。如在DW专利8,293,009中描述的，补充可在每个晶片形成之间，在各批晶片形成之间，或连续地发生。为了补充，将固体硅加入到主要晶片形成坩埚将很可能引起熔体温度变化，这在很大程度上归因于熔化固体所需的熔合潜热，并将极大地限制生产能力，因为操作者将在形成另一个晶片之前等待硅熔化。因此，这是不可取的。相反，固体硅可以离线预熔化。其中硅被离线熔化的第二坩埚作为浇注盘(tundish)在工业上是已知的。浇注盘事实上是一种坩埚。它在此也可称为第二坩埚、给料坩埚，或更通常地，称为供料坩埚。通常，这样的供料坩埚由与其中晶片被成形的主要坩埚相同的材料制得。在这里，短语浇注盘将通常被用来讨论现有技术。术语供料坩埚将与本发明的方法结合使用。已经确定，如果固体硅在浇注盘中完全熔化，并以预定的区间倾入主要坩埚11中，则发生几个问题。
首先，为在浇注盘中完全熔化硅并维持晶片的出炉量，大量的加热器功率被送到浇注盘。这熔化硅，但也升高浇注盘中熔融硅的温度至很高的温度。当硅在该相对高温下加入到主要坩埚11中时，在主要坩埚11中熔体13的体积内导致温度偏移以及熔体13的整个体积的温度非均匀性。这些偏移和非均匀性对生长高品质晶片提出了挑战。
其次，为防止预熔化的补充硅冻结，并维持炉的生产率，加入的硅必须被迅速地加热至远高于其熔点。这导致它的温度显著高于坩埚11中的大部分熔融硅的温度。其中放置坩埚11的炉的内部通常主要由石墨组成。其中包含的碳可溶于熔融硅中。而且，碳在硅中的溶解性在较高的温度下是非常高的。
除了炉绝缘外，人们必须考虑坩埚的组成。坩埚，供料坩埚和主要坩埚二者，可从一组已知能够保留熔融硅的材料，例如石墨、硅石、碳化硅、氮化硅、石英(二氧化硅)及其它材料制得。所有这些材料在熔融硅中是可微溶的，而在较高温度的液体硅中具有较高的溶解性。如果在供料坩埚中仅有液相产物材料，且温度超出过大时，坩埚组分，例如碳(对于石墨或碳化硅坩埚)、氧(对于石英坩埚)、氮(对于氮化硅坩埚)等，将以比接近熔体温度将出现的浓度更大的浓度溶于液体半导体。
太多的碳或氧(来自坩埚，或别处)在生长的晶片中可在用于太阳能电池的晶片中引起少数载流子寿命减少。它也可在炉的运行中引起其它问题。这些其它问题可包括碳化硅的过度沉淀或过量的一氧化硅通过气体传送在室内的沉积。伴有较高温度的增加是非常显著的。如果非常热的熔融硅(用溶解的碳饱和)被加入到 冷却的熔融硅中，碳化硅将在熔体中沉淀。这些沉淀物损害通过DW方法从熔融硅制得的任何晶片的品质。它们引起较差的表面光洁度品质，例如包含高杂质的材料的膜，或在晶片体内的内含物或沉淀物。沉淀物也可通过晶片块的连接和局部重组中心引起分流而损害品质。
第三，为最大限度地减少为熔化进料而不引起这些高温偏移所需的热量，操作者可试图使用相对较小尺寸，例如1 mm-10 mm大小，或更小的进料颗粒。然而，这样的较小颗粒具有与较大颗粒比较的更大的表面积/体积。由于表面是杂质和污染物的主要位置，这样的较大的表面积与体积之比是不合需要的，且因此相对更大的表面积是来自表面污染物的更大污染的来源。
存在最大限度地降低浇注盘中温度梯度的本领域已知的方法，且它们包括，但不限于旋转坩埚或来回地倾斜它以促进混合，使气体鼓泡通过液体以促进混合，及其它的这样的方法。这些方法是稍有些麻烦的并需要机械处理和操作或以其它方式扰动浇注盘，其全部活动都是有成本的和复杂的，如果可能的话最好应该避免。
因此，希望能够直接从坩埚中熔融半导体的熔体生产半导体，并补充坩埚中的熔融半导体而不降低晶片生产的生产率。进一步希望能够在供料坩埚或主要坩埚中包含的熔融材料内补充(在空间和时间二者上)熔融半导体而不引起显著的温度偏移和非均匀性。所述的另一个方法，希望能够在任何供料坩埚和主要坩埚中包含的熔融材料内补充(在空间和时间二者上)熔融半导体，同时仅有利地引起小的温度偏移和非均匀性。进一步希望能够补充熔融半导体而不引起碳化物的沉淀，特别是在硅半导体的情况下的碳化硅的沉淀。也希望能够直接从熔融半导体的熔体生产半导体，其熔体已经使用粒径大于10 mm的进料形成。
因此，本发明的一个目标是能够从坩埚中的熔融半导体的熔体直接生产半导体，并补充坩埚中的熔融半导体，而不降低晶片生产的生产率。本发明的进一步的目标是能够补充熔融半导体而不在任何供料坩埚内或在主要坩埚内包含的熔融材料内引起显著的温度偏移和非均匀性。本发明的一个目标是能够补充熔融半导体，同时仅有利地在任何供料坩埚和主要坩埚二者中包含的熔融材料内引起小的温度偏移和非均匀性。本发明的又一个目标是能够补充熔融半导体而不引起碳化物的沉淀，特别是在硅半导体的情况下的碳化硅的沉淀。更广泛的目标包括，为了从熔融半导体的坩埚制造任何物体实现这些目的，而不在熔融材料的体积内引起温度的偏移和非均匀性。类似地，本发明的目标是补充熔融材料的熔体而不引起不合需要的化合物的沉淀，特别是由于补充材料是处于比大体积的熔融材料显著更高的温度。本发明的再一个目标是直接从熔融半导体的熔体生产半导体，其熔体已经使用粒径大于10 mm的进料形成。
本发明的一个相对特定的目标是能够直接从熔融材料的坩埚，以有效的高产出量生产具有可重复的组成的高品质半导体晶片。
概述
根据本发明的一个方面，与例如通过DW方法，直接从熔融材料的主要坩埚形成半导体晶片的方法结合，在温度和体积和组成的条件下，用其内所需组成的供应半导体维持供料坩埚(浇注盘)，以使在供料坩埚内总是有固体材料和液体材料两相。加入以熔化固体材料的任何额外的热量将导致固体材料相变为液体，但将不导致供料坩埚内液体温度的任何显著的升高。发生的温度偏移有利地是小的，即小于将引起有问题的成形产品。关于在供料坩埚中包含的液体的温度偏移的动态情况的详细讨论在下文的详细讨论部分中提出。来自加入的热量的能量通过相变吸收，而不是供料坩埚内的固体或液体产物材料的温度的任何升高。对于硅，熔合潜热是4.138 kJ*cm-3。只要一些固体产物材料保持在供料坩埚内，供料坩埚内的任何液体产物材料的温度将不会显著升高。有利地保持温度的任何小幅升高。固体产物材料用作一种温度缓冲剂，以自动地和被动地维持供应液体温度在或非常接近相变温度。如在此所用的，术语产物材料意思是被熔化，且随后凝固形成产物的材料，如此产物以一些方式被模制或成形，以制备产品或产品前体。
使用现有技术方法，高于用于硅的目标过程温度的供料坩埚中典型的温度偏移将是大约100℃。有利的是能够控制该过程以使供料坩埚中的温度偏移小于这个100℃。即使所述偏移仅为小于通过现有技术的经历10℃，意味着90℃的偏移，这样一种情形将是有利的。如在此所用的，对于硅体系的情况，高于过程目标温度的小于90℃的偏移被有利地认为是小的。有利地，小偏移也可根据多个平衡熔化温度表征，如下文所解释的。
其它半导体材料也可从这种方法获益。另一个实例是锗，其也具有相对高的熔合热和在938℃下熔化。锗体系也在下文更详细地讨论。
液体产物材料可通过任何合适的方法，从供料坩埚转移至主要坩埚。几种这样的方法包括(通过举例说明)，而不意味着构成一种穷尽性或限制性列表，通过向供料坩埚加热器增加功率，增加液体产物材料在供料坩埚中的高度，直至液体产物材料溢出供料坩埚的边缘进入主要坩埚，主要坩埚被按重力方向布置在供料坩埚的下方。另一个方法是使供料坩埚倾斜。另一个方法是，例如通过使用固体或气体以占据在供料坩埚内的体积，从而引起液体产物材料溢出边缘，从供料坩埚转移液体产物材料。另一个方法是使用从供料坩埚至主要坩埚的导管或槽。
使用这种两相方法，例如使用用来制造太阳能集热器板的硅体，n或p-掺杂的晶片的固体产物材料可从1 mm- 15 mm尺寸，或更大的固体产物材料制得。这样一种两相方法可被用来维持用于需要进料补充的任何过程的供应补充液体半导体材料的温度和组成，其对温度偏移，和组成变化，以及可由于温度偏移和固体补充材料中的杂质含量而掺入熔体的杂质是敏感的。高于过程目标温度的供料坩埚中的温度偏移被有利地维持在小范围。
虽然根据形成过程讨论了方法，其中形成表面与熔融半导体材料接触，所述方法与其中主要容器中的一定体积的熔融材料在时间区间中被耗尽，然后用更多的熔融材料补充的任何方法相关，其中将温度偏移引入主要容器中的熔融材料的过程是不合需要的，并且将某些类型的杂质引入熔融材料也是不合需要的，其不良作用随着温度偏移而增强。
在此公开的发明的这些和其它目标和方面将参考其附图而得到更好的理解：
附图简述
图1是现有技术过程的步骤和装置和DW装置和过程的示意图，显示接触熔体表面的成形构件；
图2是在图1的现有技术成形构件上的熔体内形成的半导体主体的示意图；
图3是从具有附着于形成表面的成形凝固体的熔体除去现有技术成形构件组件的示意图；
图4是通过模具主体压差的释放时，从现有技术成形构件释放的成形半导体主体的示意图；
图5是本发明的实施方案的横截面图的示意图，显示包含熔融材料的主要坩埚(为清楚起见，未示出成形产物主体)和包含产物材料的固相和液相的供料坩埚，从中补充的液体产物材料被加入到主要坩埚中；
图6以流程图的形式图示地显示本发明的过程实施方案的方法步骤；
图7是本发明的实施方案的横截面图的示意图，类似于在图5中显示的，显示包含固相和液相产物材料的供料坩埚，保留在漏斗内的固体产物材料，和在供料坩埚的出口的堰(weir)；和
图8以图形形式图示显示，供料坩埚中的潜在温度偏移与使用的现有技术方法的比较，如供料坩埚与使用的本发明方法比较的，维持供料坩埚中的产物材料的固相，显示使用本发明的实施方案的较小的温度偏移。
详述
图5示意地显示其中具有一定体积的熔融产物材料13的主要坩埚11。这是与图1-4中所示的相同种类的坩埚。为了简洁的解释，未显示成形表面和成形制品。也如上提及的，本发明的过程可与任何熔融半导体形成过程一起使用，其中主要坩埚中的熔融材料的体积在时间区间中被耗尽，并且随后也进行补充。这可包括其中熔融半导体被倾入模具，或倾入具有其它步骤的过程流的过程，或其中一些种类的成形工具，例如绳，或棒，被浸渍到熔融材料中的过程，且熔融材料被从中抽出以供别处使用。这些只是意味着说明性的且不受限制的实例。重要因素是熔融材料的体积从将由其制得产物的主要坩埚移出，且不时被取出，且其体积需要补充。
供料坩埚111 (在此也称为浇注盘，或供料浇注盘)按重力方向位于(在这个实施例中，但它不必在)主要坩埚11的上方或与之重叠。供料坩埚111和主要坩埚11可以是，且通常独立地通过未示出的常规装置加热。半导体进料，例如在形成硅体的情况下，固体硅产物材料103被进料至供料坩埚111内的浅熔体113中。固体产物材料103缓慢地熔化而变成液体，也在此称为熔融。固体产物材料103被显示为块材料。当液体半导体表面115在供料坩埚111中的水平升高至高于槽口117的开口时，液体半导体118流出槽口117并进入下面的主要坩埚11。
如下文所讨论的，本发明的方法的方面是维持供料坩埚111中的产物材料呈两相状态：一些固相产物材料103；和一些液相产物材料113。从业者将认识到术语液体和熔体通常是同义的，且打算使它们如在此所用的那样。通常，术语液体被用于有关产物材料相的讨论。术语熔体通常当讨论热的、熔化的, 熔融产物材料(通常在主要坩埚11，但也在供料坩埚111中)时使用。从业者通常称之为熔融。然而，当讨论物理相，或状态时，如与固体对比，该状态通常称为液体。
延伸超出供料坩埚111的加热区的槽口117的任何部分可用石英衬里，其对于硅(作为半导体的实例)是一种差的成核剂，并将允许某种程度的过冷却，保持硅呈液相并防止冷冻至固体。(如果不同的半导体材料被用于制备产品，则使用不是石英的不同衬里材料是可能的，其它材料对于其它要用的特殊的产品半导体材料将具有差的成核倾向。)
液体产物材料118从供料坩埚111流出或排出的速率应被调整以补足主要坩埚11中熔融材料13体积的消耗，其速率将取决于熔融材料13被耗尽的速度，基于成形物体的移出(未在图5中示出，但类似于图3和4中显示的晶片19)。它也将取决于主要坩埚11内熔融材料13体积变化的耐受量。流118排出供料坩埚111的速率可通过任何适宜的方法建立。具有仪表的泵可被提供与供料坩埚111和主要坩埚11的出料口117流体耦合。
供料坩埚111可以相对于水平的可变角度倾斜，以在需要时驱使相对更多的，或更少的液体118流出，或没有液体118流出。图5显示供料坩埚111如所示的从水平方向倾斜，顺时针方向稍稍旋转，因此供料坩埚的底面114被倾斜，以使槽口按重力方向是底面114的最高部分。这个位置相对于中立水平位置的方向趋向于阻止液体流出槽口117。在相反位置的方向，按重力方向为底面114的最低部分的槽口将倾向于促使液体118流出供料坩埚111。旋转的程度可通过提供任何合适的旋转或连接到供料坩埚111的提升致动器主动控制。
或者，供料坩埚111的倾斜可以是固定的、倾斜的，如所显示。由于倾斜，排出供料坩埚111的液体流118的控制可通过提供供应容器中的更多液体113增加。可通过提供功率至加热供料坩埚的加热器(其将熔化一些固体产物材料103)，从而随着更多的固体材料103下降进入液体材料113中(因为它能够替换之前不久仍为固体产物材料103的液体产物材料)，提高液体113的水面115，使得液体材料118流出供料坩埚111。
供料坩埚111中液体113的温度保持相对恒定，只要产物材料在呈液相和固相两相的温度范围内，如在图5中显示的，即存在液体113和固体103产物材料。如果总是存在固体和液体产物材料，不管对供料坩埚111提供多少热能，液体113的温度将基本上保持接近熔点。
供料坩埚111中的期望温度偏移高于熔点的幅度不能简单地限定或讨论。供料坩埚中的液体产物材料113将接近仅在两相体积紧邻处的产物材料的熔化温度。所谓紧邻处，其意指接近于存在固体元件103和液体体积113两种相位的地方，例如在用字母T标记的位置。当液体仅存在于例如在用字母L标记的位置时，液体产物材料113的温度可升高至高于平衡熔化温度。将期望存在液体的温度梯度，以将热量传导至固体产物材料颗粒103。两相的存在阻止温度偏移。产物(例如，半导体晶片)制备过程是动态的。当最后一些固体产物材料被熔化时，提供两相的材料限制将自然发生的热超调(在缺乏固体产物材料补充的情况下)。
当过程的不同部分进行时，提供两相的材料也限制使用现有技术单相方法(在缺乏固体产物材料补充的情况下)随时间推移将发生的热超调的可变性。例如，最初在加入固体材料后，供料坩埚中的温度倾向于下降，因为热能被固体材料至液体材料的相变所需的能量吸收。当越来越少的固体材料保持时，液体产物材料的温度升高，直至更多的固体材料被提供，此时液体产物材料的温度再次下降。这种高于熔化温度的温度偏移的可变性增加了系统控制的复杂性，这不同于处理高于产物材料熔化温度的固定量的简单恒定温度偏移的简单困难。
半导体的熔体温度对于硅是例如1414℃。事实上提供的所有过度的热能被固体硅材料103至液体硅材料113的相变所需能量吸收。如果操作者允许固体材料103完全熔化，则在提供给完全的液体体积时加入的热量将确实引起液体113的温度增加。然而，相反，如果在固体产物材料103被完全熔化之前，操作者或自动系统加入固体产物材料，则液体产物材料113的温度将保持基本上恒定，如下文更多量化解释。
实际上，对于供料坩埚111的典型容量(200-400 cm3)，使用现有技术方法，液体产物材料113的温度将通常升高至高于大约1420℃的标称过程目标温度大约100℃或更高。通常，对于其中固体供应材料被完全熔化的硅体系，标称平衡熔化温度是1414℃。为确保液体不会冻结，其对整个过程将是非常有害的，该过程旨在保持供应液体温度在大约1420℃。为简化以下的讨论，术语过程目标温度将被用来意指在硅的情况下高于平衡熔化温度几度，高于熔化温度6℃是典型的。
当该术语在此和在权利要求书中使用时，高于目标过程温度100℃或更高的硅体系的温度偏移被认为是显著的偏移。使用在此公开的本发明的方法，硅体系的温度偏移保持小于90℃，且可小至50℃或甚至更小。为描述各种进料材料或炉的构型，讨论关于使用本发明与不使用本发明的比较的温度偏移的减少(在百分比减少方面)是有帮助的。因此，使用在此公开的本发明的方法，温度偏移减少了10%，且可高达50%或更高。
有利的是能够控制过程以使供料坩埚中的温度偏移少于这个100℃。即使偏移是只有低于通过现有技术的经历10℃，意指偏移90℃，这样一种情形将是有利的。如在此所用的，对于硅体系的情况，高于过程目标温度小于90℃的偏移被认为是有利地小的。甚至小于90℃，例如75℃，或50℃的偏移可同样是或甚至更有利的。因此，如在此所用的，对于硅体系，高于过程目标温度的有利的小的温度偏移是90℃或更小的偏移。
也有利的是限制当不同的事件发生时，在过程中最大温度偏移随时间推移的可变性。现有技术方法经历温度偏移随时间推移的大的变化，其中一些高达上述的100℃，且一些非常低。
在一般讨论本发明的方法和设备的实施方案后，动态温度情形在下文更详细地讨论。
因此，增加液体118从供料坩埚111流向主要坩埚11的速率的一种方法是，通过引起更多的固体材料103熔化，通过增加提供给供料坩埚111的热能，增加液体113的表面水面115的高度，高于槽口117的高度。相反，为减少液体118从供料坩埚111流向主要坩埚11的速率，操作者将减少提供给供料坩埚111的热能的量，其将减少固体材料103熔化的速率，并因而减少或逆转增加液体113的表面115水平的高度至高于供料坩埚111的槽口117水平的速率。
本发明的这个方面的一个优点是，由于供料坩埚111中的半导体(在主要实施例中的硅)的两相性质，实现熔化必要量的固体产物材料103的温度超调将被最小化，如与其中所有的固体产物材料被相对快速地熔化，然后用来补充主要坩埚11的方法比较的。这种较低的温度方案导致相对较少的碳溶于液体产物材料熔体补充流118中。如果需要，槽口117也可以是温度控制的。槽口117可用独立的加热器加热并控制，保持其温度接近主要坩埚111中的液体13的温度，以防止在倾泻时冻结，并且也在当来自供料坩埚111的供应液体118碰撞主要坩埚11内的液体13时防止温度偏移。
重要的是总是有一些固体产物材料103在供料坩埚111中，以致一些提供给坩埚的热能在引起从固相向液相的转换中被吸收，在这种情况下，没有能量可获得以升高液体的温度。任何合适的装置可被用来维持一些固体产物材料103的存在。
例如，离散批次的相等或不等的体积可在规定的时间加入到供料坩埚111中。或者，传送相对稳流的固体材料至供料坩埚111的传送带型系统可被提供。
另一个方法，如参考图7示意地显示的，将提供在保持容器721中的相对大体积的固体产物材料703，所述容器被成形和排列以使相对等体积的固体材料703被维持在加热的供料坩埚711中，所述材料根据提供给供料坩埚711的热量的速率和多少固体703和液体材料713被保留在那里等其它因素被加热和熔化。
例如，漏斗721或料斗可被提供有在加热区内的相对较小尺寸的开口701，和在重力方向高于和热远离加热的供料坩埚711的相对较大尺寸的开口707。提供其内具有相对大体积的固体材料703的漏斗，其中一些固体材料是在较低的加热部分，但其大部分是在非加热的供应区的上方。在图7中显示的布置是有利的，因为，当坩埚体内堆积的固体产物材料变得耗尽时，它是加入更多固体材料至供料坩埚中的一种被动方法。
加热器(未显示，其可以是电阻的或感应的或任何其它种类)按常规方式，以通过提供的热量确定的速率熔化其影响区内的固体产物材料703，而高于供料坩埚711的固体材料下降到被最近熔化的固体材料703此前占据的区域中。当液体718流出供料坩埚711时，更多的空间专为新熔化的液体(先前的固体材料)腾出。一种变化在图7中显示，其中升高的堰723在供料坩埚底板714的(流动方向(flow-wise))前缘717被提供。对于相同的旋转方向，堰能够使更多的液体材料713保留在供料坩埚711内(如与在图5显示的无堰的实施方案比较的)，而不使液体水平的表面715高于供料坩埚前缘717的最高部分。
固体产物材料103或703的粒度，如通过粒径表征的，在建立相对高产物产量方面并不是至关重要的，因为固体产物材料在(及时)需要供应主要坩埚11之前要完全熔化。因此，固体产物材料的粒径不必是小的。在已知的系统中，有益的是使用小于约10 mm的颗粒，以便不需要花费太长的时间以熔化颗粒，这将放慢产量。使用在此公开的本发明，该尺寸限制不是相关的。例如，可使用尺寸10 mm直径和更大的颗粒。事实上，可使用与供料坩埚111本身同样大或任何料斗或漏斗721可容纳和分配到供料坩埚111、711的加热区中的颗粒。使用相对较大的颗粒103、703是有利的，因为表面与体积之比是相对小于较小的颗粒103、703的。因此，任何表面污染物的量是少于将以名义上相同但较小尺寸的颗粒103、703存在的量。
作为实例，使用具有在200和400 cm3之间的容量的供料坩埚，和具有在400和1100cm3之间的容量的主要坩埚，可达到在5和50 cm3/min之间的从供料坩埚至主要坩埚的补充液体的速率。对于156 x 156 mm表面积，190微米厚，约5 cm3的体积的工业标准的太阳能硅晶片，这相当于从主要坩埚11的熔体13形成在1和10块之间的晶片/分钟。为审慎起见，有益的是维持固体产物材料103在供料坩埚111中的量高于安全最小体积，以使所有的固体材料如意料地熔化，从而允许液体产物材料113的温度无法接受地升高。这样一种安全的最小固体体积可由操作者通过常规实验，基于变量例如产品(晶片)产量和几何尺寸和系统的热响应来确定。
本发明的方法步骤也可以流程图的形式表征，如参考图6示意显示。过程开始(600)。液体产物材料在主要坩埚中11中提供(610)。至少一个制造的物体，例如用于太阳能集热器板的晶片被制造(612)。测试条件(614)以确定是否要制备更多的物体(晶片)。如果不是，则过程结束(640)。如果是，则测试条件(616)以确定在主要坩埚11中是否需要更多的液体产物材料。如果不是，则过程返回(612)并成形额外的(晶片)物体，并继续如上和如下所述的过程。如果是，则在主要坩埚11中需要更多的液体产物材料，然后从供料坩埚111向主要坩埚11提供液体产物材料(618)。此时系统，或连续地，通过测试两相条件以确定两相产物材料是否存在(620)。(这可以测试的形式查看是否有足够的固相产物材料存在于供料坩埚111中，或它也可在也有液体产物材料存在的测试(619)之后进行。对于足够的液体和足够的固体的测试可用任一个首先，或同时进行)。如果测试619确定没有足够的液体存在，则加入热量(617)。对于足够的固相材料，返回到条件测试(620)，如果没有固体存在或如果固体材料的量不够，则将固体产物材料622加入至供料坩埚111中。从供料坩埚111加入液体(624)至主要坩埚11，且该方法返回到612并制造至少又一个物体。
在供料坩埚111和主要坩埚11中通常有液体113的流体耦合。图5显示这种流体耦合作为简单的、开放式倾出。耦合也可以是一个或多个密闭管，或开放式通道，或管或通道与倾出的组合，或管和通道和倾出二者的组合。迫使液体产物材料113离开供料坩埚111并使其通向主要坩埚11的方法可以是通过泵吸它，或通过提高供料坩埚111中液体材料113的表面115的高度高于供料坩埚的槽口117，或通过倾斜/旋转整个坩埚本身，以使液体113的表面115升高(相对于槽口117)，或通过替换槽口上游的一些液体，或通过加入更多的固体产物材料103，或通过提供一定体积的另一种将不熔化的固体，或通过对液体113的体积施压以使它流动，或通过用另一种流体，例如一些种类的空气或气体替换它，或以控制的体积替换液体的任何方法。在通过替换移去材料的情况下，供料坩埚111不必高于主要坩埚；而是液体的最高程度必须高于主要坩埚。
现在转到关于供料坩埚111中温度的动态情况的更详细的讨论，在现有技术的情况下，其中供料坩埚111中的固体产物材料103在加入液体产物材料118至主要坩埚11之前已完全熔化，供料坩埚中的温度偏移取决于变量的数目。这些变量包括，但不限于，来自供料坩埚111的液体产物材料118从要加入到主要坩埚11的供料坩埚111退出的速率(其对应于在各加料之间制备的产品的数目和量)，供料坩埚111的体积，加热器的控制，加热器/坩埚系统的热响应，和固体产物材料103的粒径。
关于加热器的控制，如果有对加热器功率和速率的最终的控制，和加入的固体产物材料103的速率和量，则在可变速率下给出加热器正好正确的功率量将是可能的，以致每次加入到供料坩埚111中的固体产物材料103刚好以最低的超调温度熔化。实际上，这将需要对加热器的非常复杂的主动控制。
在制造半导体例如硅以外的，具有高熔合热量的用于太阳能电池的产品例如晶片的情况下，这种方法将通过Si的高熔合热量(所有元件中第二高)以及系统的质量，导致显著的热延迟而变得更加复杂。实际上，在此公开的本发明的两相方法以一种更简单的被动方式解决了温度超调的问题。
保持固相产物材料103存在于供料坩埚111中意味着，由于熔化需要潜热，通过加热器供应的过量热量导致固体产物材料103的更多熔化，而不是由于显热的增加而增加液体113的温度。然而，由于这是动态的过程且过度的热量通常被周期性地加入到供料坩埚111中，以增加在固定的时间量中液体产物材料113与固体产物材料103的比率，在供料坩埚111中仍存在液体产物材料113的温度变化。但是这些变化大部分是空间而非时间的。热量被加入到供料坩埚111以维持其温度，并将引起从被加热的供料坩埚表面114到液体/气体和液体/固体界面的小的温度梯度。当液体产物材料118移出或固体产物材料103加入时，这些梯度将增加，并且更多的热量被加入到供料坩埚111中以维持液体供应材料113的量。加入供料坩埚表面114的热量的增加将引起接近加热的供料坩埚表面114的液体温度升高，并且这将通过混合和传导开始升高整体温度。当这种温度增加到达固体产物材料103时，它开始熔化，有效地使用了热量并防止更多的温度升高。
然而，如参考图8中所示意地显示，这些温度偏移如与其中进料在供料坩埚中完全熔化的现有技术情况比较是很小的。图8示意地比较了现有技术情形(曲线A)与代表本发明方法的实施方案的两种情形(曲线B和C)。垂直标尺显示液体产物材料在供料坩埚内，例如在图5的位置L的温度。对于现有技术曲线A，温度将采自在供料坩埚的相应的位置(接近其出料口)。水平标尺是时间。
图8显示其中本发明经历的温度超调的范围，与现有技术方法比较减少高达50%或更多的情形。重要的是记住偏移的大小取决于上面所列的变量。图8使用硅的产物材料作为实例，其具有1414℃的熔化温度。为确保硅不冻结，一直进行着保持液体硅的目标过程温度的尝试以保持在1420℃或更高。曲线A (上面的曲线)显示使用现有技术的方法(而不维持固体材料)，供料坩埚中的液体产物材料温度的典型的变化。温度范围从1420℃超调至高达1520℃且甚至更高。在现有技术曲线A的情况下，显示的循环示意地对应于从供料坩埚移去液体，加入新的固体产物材料进料，和作为到加热器的功率的熔体温度超调增加，以快速地熔化所有新供应的固体产物材料进料。
在曲线B和C的情况下，显示的循环示意地对应于从供料坩埚移出液体，从上面缓慢、连续加入新的固体产物材料进料到供料坩埚中，由于其内的固体材料如上讨论被熔化。在缓慢、连续加入液体产物材料118到主要坩埚11的情况下，可能不需要加热器功率循环，除非通过循环加热器并生成更多的液体是操作者使得液体材料118从供料坩埚111流到主要坩埚11的方式。在其中固体产物材料103被分批加入的情况下，将需要加热器循环以熔化固体颗粒103并维持液体水面115。
曲线B (下面的曲线)显示在本发明的方法的实施方案实施期间，在供料坩埚111的液体产物材料113的温度情形。通过保持供料坩埚111中的进料的固相产物材料103的量，温度偏移显著减少，而超调量的减少取决于液体产物材料118从供料坩埚111中的一定量的液体产物材料113移出和加入到主要坩埚11中的速率。这相当于制备的产品的数目，并因而减少主要坩埚11中液体13的体积(即，加入液体117之间制得的晶片数目)，供料坩埚111的体积，加热器的控制，加热器/坩埚系统的热响应，和固体产物材料103进料的粒径，及其它因素。
曲线B显示从1420℃至大约1470℃的范围约50℃的温度偏移。这与现有技术曲线A中显示的比较是相对较小的偏移范围，并表示温度偏移从100℃(曲线A)减少至仅50℃。这被有利地认为是小的温度偏移。事实上，它是非常有利的。
曲线C (中间的曲线)显示从1420℃至大约1510℃的90℃范围的温度偏移。这与现有技术曲线A中显示的100℃比较是相对较小的偏移范围，但它大于曲线B显示出的偏移范围。曲线C表示温度偏移从100℃(曲线A)至仅90℃的减少。即使这是对现有技术的仅仅10℃的改进，温度偏移的这样一种减少提供工艺优点，并且这被认为是有利的小温度偏移。
如果该情形是一种平衡情形，其中加热的速率是不重要的，则供料坩埚111中的散装液体产物材料温度将是非常接近于进料的熔点或就是进料的熔点。然而，由于操作情形，固体产物材料103必须在某些时间量内熔化以维持炉产量，供料坩埚111中的液体产物材料113内的温度梯度将出现，但将显著地受阻，如与其中供料坩埚中的固体进料材料被允许完全熔化的现有技术情况所比较的。对于给定的一组炉参数，如果供料坩埚材料被允许完全熔化，则温度超调可如在下表1的第一行中显示的发生。实际的超调取决于几个变量，包括固体产物材料、固体产物材料的体积(和这样的体积在各次运行之间的可变性)、固体产物材料粒径(和这样的粒径在各次运行之间的可变性)、加热器/坩埚系统热响应，和加热器控制算法。
导致超调的体积和粒径在各次运行之间的可变性的理由是，如果系统/炉期望固体产物材料的某些体积，或某些粒径，则它将被设置以在需要的时间段内熔化期望的体积或粒径。如果有较少的体积，或如果颗粒是较小的，则所述材料将被更快地熔化，并且将存在温度的超调。如果变化是在相反的方向上，熔化将花费更长的时间，并且将存在较少的超调，但是或许，系统的产量要求需要将无法满足。因此，可能的是偏差将是导致温度超调，而不是不足产量的变量侧上的误差。
表1显示液体温度超调量是100℃。这对应于图8的曲线A。使用如在此描述的两相方法提供显著地减少给定的温度超调的益处至有利地小超调，减少了10%，如在情况I中。更优选地，它减少超调达25%，如在情况II中，其也有利地是小超调，甚至是小于10%的超调。最有利地，它减少超调达50%，如在情况III中。情况I对应于在图8中的曲线C显示的情形。情况III对应于在图8中的曲线B显示的情形。在此公开的本发明的两相方法将提供超过单相现有技术方法的优点，以对应的方式减少温度超调，即使单相超调是不同于100℃。超调的实际减少(以绝对摄氏度或者百分比超调表示)将取决于考虑中的实际过程。
情况 最小供料坩埚温度℃ 最大供料坩埚温度℃ 温度范围(超调)℃ 减少范围%
现有技术 1420 1520 100
2相I 1420 1510 90 10%
2相II 1420 1495 75 25%
2相III 1420 1470 50 50%
表1
总是维持固体产物材料103在供料坩埚111中的另一个重要的优点是，高于目标过程温度或平衡熔化温度的温度偏移的变化与现有技术方法比较要小得多，在现有技术方法中产物材料被完全熔化且未进行努力以维持固体产物材料103在供料坩埚中。如在图8中所示，现有技术曲线A显示至多从1520℃至高达大约1550℃的最大温度偏移中的波动。可变性由于许多因素，包括需要提供相对更多的功率至加热器，关于固体产物材料每次填料提供给供料坩埚的实际量的不确定性，关于在每次液体移去事件从供料坩埚移去的液体实际量的不确定性，在每次填料时加入的实际平均粒径或固体产物材料。实际上，这些参数改变。因此，在每次填充固体产物材料时导入正确的加热器功率是困难的，不仅导致供料坩埚中的温度超调，而且还导致各循环之间温度超调的可变性。这表现一种具有高体积产量、高产率过程的负面结果。通过实施本发明的方法且总是保持在供料坩埚中的固体和液体产物材料两相，液体温度变化以相对低的量维持，并且在任何情况下，从其中所有固体材料被熔化的情况下经历的量减少。应该注意到图8中所示的曲线B和C是理想化的，因为它们在高于熔化温度的最大温度偏移中不显示各个循环之间的变化。实际上，将很可能有一些变化。然而，对于以上讨论的理由，比使用现有技术方法经历的变化小得多。有较少的不确定性。加入的热量总是被用来熔化固体材料，并且从未剩下以不受阻碍地加热液体。
前文已经在高于平衡熔体温度，或实际上超过安全的、稍微较高的目标过程温度的绝对超调(以摄氏度表示)方面讨论了现有技术完全熔化的方法与本发明的两相方法比较的温度偏移。在具有广泛的工业应用的硅体系的情况下，由现有技术方法经历的超调已经经历为通常在最低安全目标过程温度1420℃(目标过程温度)和至少1500℃，和高达1550℃之间。这是至少80℃，和有时高达130℃的超调。在此公开的本发明的方法能够维持高于1420℃，通常低于1490℃，且通常低至1480℃并在一些情况下低至1470℃的温度超调。本发明的方法的超调值因此通常为小于70℃ (1490-1420)；通常小于60℃ (1480-1420)并可低至仅50℃ (1470-1420)。如果应用更复杂的加热器控制，本发明的方法的超调值可能甚至小于50℃。
另一种表征这些超调的方法是作为正被讨论的材料，例如硅的平衡熔体温度E，1414℃的Es的分数倍。在那些术语中，现有技术典型的80℃的超调是0.06Es，和130℃的偶然超调是0.09Es。因此，用于现有技术方法的超调的期望范围是至少高达0.06Es，且可能高达0.09Es。
相反，本发明的方法经历高于70℃的平衡温度的超调，其仅为0.05Es；高于60℃，其仅为0.04Es；而高于50℃，其仅为0.034Es。获得0.05Es和更少的供应液体产物材料中的温度超调是其发明的一个方面，且必定小于为至少0.06Es和通常更高的现有技术超调。
锗是可以应用在此公开的发明的方法的另一个有用的半导体。锗具有相对高的熔合热和938℃的平衡熔体温度Eg。相信使用锗的较小的温度超调，例如通常低至0.05Eg或47℃和降低至0.034Eg或32℃的类似益处可以获得。
考虑从其制得供应坩埚111和主要坩埚11的材料，及其对主要坩埚11中液体产物材料13的纯度的影响也是有帮助的，特别是在从作为示例的熔融硅形成产品的情况下。两种坩埚可由相同的材料或不同的材料制得。材料可以是来自能够保留熔融硅的一组材料，例如石墨、硅石、碳化硅、氮化硅、石英(二氧化硅)及其它。所有这些材料稍溶于熔融硅，液体硅在较高温度下溶解性较高。如果在供料坩埚111中仅有液相产物材料113，如在现有技术方法的实践中，且温度超调大时，坩埚组分，例如碳(对于石墨或碳化硅坩埚)、氧(对于石英坩埚)、氮(对于氮化硅坩埚)等，将以比接近平衡熔化温度将发生的更大的浓度溶解。当这种高温液体倾入主要坩埚11的液体13中时，所述液体13是在较低的温度，而刚刚加入的较热液体的总体温度降低，在该先前的较热液体中溶解的杂质将沉淀，导致在从主要坩埚中的液体产物材料形成的产物(即硅晶片)内的此类杂质的内含物。这将是不合需要的。使用在此公开的本发明的方法，供料坩埚111中的温度偏移没有如此之大，因而，来自供料坩埚111和大气的杂质的溶解性不与具有较高的温度偏移的情况中的溶解性一样高，因而成形的产品经历较少的杂质。
如图8所示，即使使用本发明的两相方法，在供料坩埚111中的液体113内可有一些温度。如果必要，可使用以上讨论的本领域已知的最大限度地减少温度梯度的任何或所有方法，包括，但不限于，旋转坩埚或来回地倾斜它以促进混合，气体鼓泡通过液体以促进混合。
本公开内容描述和披露超过一个发明。所述发明在其权利要求书和不仅在提交时，而且也在基于本公开内容的任何专利申请的进行期间开发的相关文件中阐明。发明人打算将所有的各种发明都要求到现有技术所允许的限度内，如同它随后被确定为的。在此描述的特征没有一个对在此公开的每个发明是重要的。因此，本发明人打算，在此描述的特征，除了在基于本公开内容的任何专利的任何特定要求中要求的以外，不应结合到任何这样的权利要求中。
例如，总是维持至少一些固体和至少一些液体产物材料在供料坩埚中的发明可用于任何种类的半导体材料，包括但不限于硅和锗。它可与任何种类的固体产物材料供应布置一起使用，包括但不限于直接手工供应，固体产物材料颗粒的间歇式(定期周期性的或不定期的)散装供应，连续的传送带或提供均匀的固体产物材料流至供料坩埚的其它传送系统。它可与在从坩埚上或炉内的沉积物和高温偏移产生的碳化物或其它化合物的存在下，经受或不经受不良性能的产物材料一起使用。从供料坩埚至主要坩埚的流体耦合可以是简单的开放式倾出，如在图5中显示，或通过堰缓和的，其可以是固定的或可移动的。流体耦合可以是整体或部分密闭的管或开放通道或其组合，并且也与如在图5中显示的开放式倾出组合。
硬件的一些组件，或步骤的集合，可在此称为发明。然而，这并不承认是任何这样的组件或集合必然是可专利区分的发明，特别是如由关于将在一个专利申请中检查的发明数目，或发明的单一性的法条和规章所涵盖的。其目的是叙述本发明的实施方案的一种简要方式。
在此一并提交摘要。须强调提供该摘要以遵守将允许审查员和其它研究者快速确定本技术公开内容的主题的摘要需要的规则。提交它须理解其将不被用来解释或限制权利要求书的范围或意义，如通过专利局的规定所允诺的。
前述讨论应被理解为示例性的且不应被认为是任何意义上的限制。虽然本发明已参考其优选的实施方案被特别地显示和描述，本领域技术人员应该理解形式和细节的各种改变可在其中进行，而不背离如由权利要求书限定的本发明的精神和范围。
在以下权利要求书中的所有装置或步骤加功能元件的相应的结构、材料、动作和等价物意欲包括用于执行与具体要求的其它要求的元件组合的功能的任何结构、材料，或动作。
发明的方面
本发明的以下方面打算在此描述，且这个部分是确保它们被提及。它们称为方面，虽然它们类似于权利要求书出现，它们不是权利要求书。然而，在未来的一些时间点，申请人保留要求在这个申请和任何相关申请中的任何和所有这些方面的权利。
A1. 一种在主要坩埚中维持一定体积的液体半导体产物材料的方法，所述方法包括：
a. 提供包含液体半导体产物材料的主要坩埚，所述半导体产物材料具有平衡熔化温度；
b. 提供供料坩埚，和流体耦合，其将所述供料坩埚耦合至所述主要坩埚；
c. 在所述供料坩埚中提供呈液相和固相二者的半导体产物材料；
d. 维持所述供料坩埚以使液相半导体产物材料和固相半导体产物材料二者存在于所述供料坩埚中；
e. 经一段时间从所述主要坩埚移出至少一个等分部分的半导体产物材料，一次一个等分部分；和
f. 在至少一个等分部分的半导体产物材料已从所述主要坩埚移出后，将液体半导体产物材料从所述供料坩埚经由所述流体耦合加入到所述主要坩埚中。
A2. 方面1的方法，维持所述供料坩埚以使液相半导体产物材料和固相半导体产物材料二者存在于所述供料坩埚中的步骤包括加入固体半导体产物材料至所述供料坩埚中。
A3. 方面1-2的方法，其还包括重复步骤d和e至少再多一次，以从所述主要坩埚移出至少一个额外的等分部分的半导体产物材料。
A4. 方面2-3的方法，在加入固体半导体产物材料至所述供料坩埚的步骤之前，选择额外的产物材料以使加入额外的固体半导体产物材料至所述供料坩埚时，在所述供料坩埚中的液相半导体产物材料的温度保持在高于所述产物材料平衡熔化温度的有利的小范围差异内的步骤。
A5. 方面4的方法，在加入固体产物材料至所述供料坩埚的步骤之前，选择一定体积的固体产物材料，以使所述供料坩埚中的液相产物材料的温度保持在高于所述产物材料平衡熔化温度的有利的小范围差异内的步骤。
A6. 方面4的方法，在加入额外的产物材料至所述供料坩埚的步骤之前，选择具有平均粒径的固体产物材料，以使所述供料坩埚中的液相产物材料的温度保持在高于所述产物材料平衡熔化温度的有利的小范围差异内的步骤。
A7. 方面1-6的方法，从所述主要坩埚移出至少一个等分部分的半导体产物材料的步骤包括直接从所述主要坩埚中的液体半导体材料形成半导体晶片并从所述主要坩埚移出成形的晶片。
A8. 方面1-7的方法，所述供料坩埚按重力方向布置在所述主要坩埚上方，以致在所述供料坩埚和所述主要坩埚之间的供应流体耦合是重力方向的，通过将液体半导体产物材料从所述供料坩埚倾入所述主要坩埚中实现。
A9. 方面8的方法，将液体半导体产物材料从所述供料坩埚经由所述流体耦合加入到所述主要坩埚中的步骤包括向所述供料坩埚供热，以熔化固体半导体产物材料，从而提高所述供料坩埚中的液体半导体材料的水平，以使所述液体半导体材料流出所述供料坩埚。
A10. 方面1-9的方法，将液体半导体产物材料从所述供料坩埚经由所述流体耦合加入到所述主要坩埚中的步骤包括，将液体半导体材料从所述供料坩埚经由所述流体耦合泵送至所述主要坩埚。
A11. 方面2的方法，加入固体半导体产物材料的步骤包括连续地提供固体半导体产物材料。
A12. 方面2的方法，加入固体半导体产物材料的步骤包括分批地提供固体半导体产物材料。
A13. 方面2的方法，加入固体半导体产物材料的步骤包括经由传送系统提供固体半导体产物材料。
A14. 方面2的方法，加入固体半导体产物材料的步骤包括提供包含固体半导体产物材料的料斗，所述料斗具有第一相对较大的开口和第二相对较小的开口，所述料斗经布置以使较小的开口邻近于所述供料坩埚中的液相半导体产物材料。
A15. 方面14的方法，所述料斗包含漏斗。
A16. 方面14的方法，所述方法还包括加入固体半导体产物材料至所述料斗中，同时先前提供的固体产物材料保持在料斗中的步骤。
A17. 方面1-16的方法，所述半导体产物材料包含硅。
A18. 方面2-17的方法，所述半导体产物材料包含硅。
A19. 方面18的方法，其还包括，在加入半导体产物材料至所述供料坩埚的步骤之前，选择额外的半导体产物材料的步骤，以使所述供料坩埚中的液相产物材料的温度之间的差异保持小于0.05乘以所述产物材料平衡熔化温度加所述产物材料平衡熔化温度。
A20. 方面18的方法，其还包括，在加入半导体产物材料至所述供料坩埚的步骤之前，选择额外的半导体产物材料的步骤，以使所述供料坩埚中的液相产物材料的温度之间的差异保持小于0.04乘以所述产物材料平衡熔化温度加所述产物材料平衡熔化温度。
A21. 方面18的方法，其还包括，在加入半导体产物材料至所述供料坩埚的步骤之前，选择额外的半导体产物材料的步骤，以使所述供料坩埚中的液相产物材料的温度之间的差异保持小于0.034乘以所述产物材料平衡熔化温度加所述产物材料平衡熔化温度。
A22. 方面4的方法，所述产物材料平衡熔化温度是1414℃，有利地小的差异范围是6℃-90℃。
A23. 方面4的方法，所述产物材料平衡熔化温度是1414℃，有利地小的差异范围是6℃-75℃。
A24. 方面4的方法，所述产物材料平衡熔化温度是1414℃，有利地小的差异范围是6℃-50℃。
A25. 方面1的方法，所述半导体产物材料选自n-掺杂的锗和p-掺杂的锗。
A26. 方面1的方法，所述半导体产物材料选自n-掺杂的硅和p-掺杂的硅。
A27. 方面2的方法，加入固体半导体产物材料的步骤包括加入具有直径至少40mm的颗粒。
A28. 方面2的方法，加入固体产物材料的步骤包括加入具有直径至少15 mm的颗粒。
A29. 方面2的方法，加入固体产物材料的步骤包括加入具有直径至少10 mm的颗粒。
A30. 一种在主要坩埚中维持一定体积的液体硅的方法，所述方法包括：
a. 提供包含液体硅的主要坩埚，所述硅具有平衡熔化温度；
b. 提供供料坩埚，其选择性地流体耦合到所述主要坩埚；
c. 在所述供料坩埚中提供呈液相和固相两相的硅；
d. 维持所述供料坩埚，以使液相和固相硅都存在于所述供料坩埚中；
e. 经一段时间从所述主要坩埚移出至少一个等分部分的硅，一次一个等分部分；和
f. 在至少一个等分部分的硅已从所述主要坩埚移出后，从所述供料坩埚经由所述流体耦合，加入液体硅至所述主要坩埚中。
已描述在此公开的本发明，要求的权利是：

Claims (30)

1.一种在主要坩埚中维持一定体积的液体半导体产物材料的方法，所述方法包括：
a. 提供包含液体半导体产物材料的主要坩埚，所述半导体产物材料具有平衡熔化温度；
b. 提供供料坩埚，和流体耦合，其将所述供料坩埚耦合至所述主要坩埚；
c. 在所述供料坩埚中提供呈液相和固相二者的半导体产物材料；
d. 维持所述供料坩埚以使液相半导体产物材料和固相半导体产物材料二者存在于所述供料坩埚中；
e. 经一段时间从所述主要坩埚移出至少一个等分部分的半导体产物材料，一次一个等分部分；和
f. 在至少一个等分部分的半导体产物材料已从所述主要坩埚移出后，将液体半导体产物材料从所述供料坩埚经由所述流体耦合加入到所述主要坩埚中。
2.权利要求1的方法，维持所述供料坩埚以使液相半导体产物材料和固相半导体产物材料二者存在于所述供料坩埚中的步骤包括加入固体半导体产物材料至所述供料坩埚中。
3.权利要求2的方法，其还包括重复步骤d和e至少再多一次，以从所述主要坩埚移出至少一个额外的等分部分的半导体产物材料。
4.权利要求2的方法，在加入固体半导体产物材料至所述供料坩埚的步骤之前，选择额外的产物材料以使加入额外的固体半导体产物材料至所述供料坩埚时，在所述供料坩埚中的液相半导体产物材料的温度保持在高于所述产物材料平衡熔化温度的有利的小范围差异内的步骤。
5.权利要求4的方法，在加入固体产物材料至所述供料坩埚的步骤之前，选择一定体积的固体产物材料，以使所述供料坩埚中的液相产物材料的温度保持在高于所述产物材料平衡熔化温度的有利的小范围差异内的步骤。
6.权利要求4的方法，在加入额外的产物材料至所述供料坩埚的步骤之前，选择具有平均粒径的固体产物材料，以使所述供料坩埚中的液相产物材料的温度保持在高于所述产物材料平衡熔化温度的有利的小范围差异内的步骤。
7.权利要求1的方法，从所述主要坩埚移出至少一个等分部分的半导体产物材料的步骤包括直接从所述主要坩埚中的液体半导体材料形成半导体晶片并从所述主要坩埚移出成形的晶片。
8.权利要求1的方法，所述供料坩埚按重力方向布置在所述主要坩埚上方，以致在所述供料坩埚和所述主要坩埚之间的供应流体耦合是重力方向的，通过将液体半导体产物材料从所述供料坩埚倾入所述主要坩埚中实现。
9.权利要求8的方法，将液体半导体产物材料从所述供料坩埚经由所述流体耦合加入到所述主要坩埚中的步骤包括向所述供料坩埚供热，以熔化固体半导体产物材料，从而提高所述供料坩埚中的液体半导体材料的水平，以使所述液体半导体材料流出所述供料坩埚。
10.权利要求1的方法，将液体半导体产物材料从所述供料坩埚经由所述流体耦合加入到所述主要坩埚中的步骤包括，将液体半导体材料从所述供料坩埚经由所述流体耦合泵送至所述主要坩埚。
11.权利要求2的方法，加入固体半导体产物材料的步骤包括连续地提供固体半导体产物材料。
12.权利要求2的方法，加入固体半导体产物材料的步骤包括分批地提供固体半导体产物材料。
13.权利要求2的方法，加入固体半导体产物材料的步骤包括经由传送系统提供固体半导体产物材料。
14.权利要求2的方法，加入固体半导体产物材料的步骤包括提供包含固体半导体产物材料的料斗，所述料斗具有第一相对较大的开口和第二相对较小的开口，所述料斗经布置以使较小的开口邻近于所述供料坩埚中的液相半导体产物材料。
15.权利要求14的方法，所述料斗包含漏斗。
16.权利要求14的方法，所述方法还包括加入固体半导体产物材料至所述料斗中，同时先前提供的固体产物材料保持在料斗中的步骤。
17.权利要求1的方法，所述半导体产物材料包含硅。
18.权利要求2的方法，所述半导体产物材料包含硅。
19.权利要求18的方法，其还包括，在加入半导体产物材料至所述供料坩埚的步骤之前，选择额外的半导体产物材料的步骤，以使所述供料坩埚中的液相产物材料的温度之间的差异保持小于0.05乘以所述产物材料平衡熔化温度加所述产物材料平衡熔化温度。
20.权利要求18的方法，其还包括，在加入半导体产物材料至所述供料坩埚的步骤之前，选择额外的半导体产物材料的步骤，以使所述供料坩埚中的液相产物材料的温度之间的差异保持小于0.04乘以所述产物材料平衡熔化温度加所述产物材料平衡熔化温度。
21.权利要求18的方法，其还包括，在加入半导体产物材料至所述供料坩埚的步骤之前，选择额外的半导体产物材料的步骤，以使所述供料坩埚中的液相产物材料的温度之间的差异保持小于0.034乘以所述产物材料平衡熔化温度加所述产物材料平衡熔化温度。
22.权利要求4的方法，所述产物材料平衡熔化温度是1414℃，有利地小的差异范围是6℃-90℃。
23.权利要求4的方法，所述产物材料平衡熔化温度是1414℃，有利地小的差异范围是6℃-75℃。
24.权利要求4的方法，所述产物材料平衡熔化温度是1414℃，有利地小的差异范围是6℃-50℃。
25.权利要求1的方法，所述半导体产物材料选自n-掺杂的锗和p-掺杂的锗。
26.权利要求1的方法，所述半导体产物材料选自n-掺杂的硅和p-掺杂的硅。
27. 权利要求2的方法，加入固体半导体产物材料的步骤包括加入具有直径至少40 mm的颗粒。
28. 权利要求2的方法，加入固体产物材料的步骤包括加入具有直径至少15 mm的颗粒。
29. 权利要求2的方法，加入固体产物材料的步骤包括加入具有直径至少10 mm的颗粒。
30.一种在主要坩埚中维持一定体积的液体硅的方法，所述方法包括：
a. 提供包含液体硅的主要坩埚，所述硅具有平衡熔化温度；
b. 提供供料坩埚，其选择性地流体耦合到所述主要坩埚；
c. 在所述供料坩埚中提供呈液相和固相两相的硅；
d. 维持所述供料坩埚，以使液相和固相硅都存在于所述供料坩埚中；
e. 经一段时间从所述主要坩埚移出至少一个等分部分的硅，一次一个等分部分；和
f. 在至少一个等分部分的硅已从所述主要坩埚移出后，从所述供料坩埚经由所述流体耦合，加入液体硅至所述主要坩埚中。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016176418A1 (en) * 2015-04-29 2016-11-03 1366 Technologies, Inc. Method for maintaining contained volume of molten material from which material is depleted and replenished
US20180253677A1 (en) * 2017-03-01 2018-09-06 Gregory James Foster Method for Performing Dynamic Data Analytics
CN110361284B (zh) * 2019-08-02 2021-01-19 西安交通大学 一种液态金属空化冲蚀实验装置
EP4443743A2 (en) 2021-06-16 2024-10-09 Conti Innovation Center, LLC Solar module racking system

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1163949A (zh) * 1995-12-28 1997-11-05 三菱麻铁里亚尔硅材料株式会社 单晶提拉装置
JP2008195601A (ja) * 2007-01-15 2008-08-28 Sharp Corp 固体原料投入装置、融液原料供給装置および結晶製造装置
JP2009263174A (ja) * 2008-04-25 2009-11-12 Sharp Corp 溶融炉
CN101649486A (zh) * 2008-08-11 2010-02-17 上海元亮光电科技有限公司 提拉法生长铽镓石榴石(tgg)晶体的装置及其方法
JP2010070404A (ja) * 2008-09-17 2010-04-02 Sumco Corp シリコン融液形成装置
CN101798705A (zh) * 2010-03-12 2010-08-11 上海太阳能电池研究与发展中心 一种从低温熔体中连续拉晶提纯多晶硅的方法及专用装置
CN103249875A (zh) * 2010-09-03 2013-08-14 Gt高级锆石有限责任公司 镓、铟、或铝掺杂单晶硅

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4853076A (en) 1983-12-29 1989-08-01 Massachusetts Institute Of Technology Semiconductor thin films
KR20010020315A (ko) * 1998-03-12 2001-03-15 모리 레이지로 단결성 원료 보조 용해장치 및 단결정 원료 용해방법
JPH11255589A (ja) * 1998-03-12 1999-09-21 Super Silicon Kenkyusho:Kk 単結晶原料補助溶解装置及び単結晶原料補助溶解装置における単結晶原料溶解方法
US8021483B2 (en) * 2002-02-20 2011-09-20 Hemlock Semiconductor Corporation Flowable chips and methods for the preparation and use of same, and apparatus for use in the methods
WO2008087949A1 (ja) * 2007-01-15 2008-07-24 Sharp Kabushiki Kaisha 固体原料供給装置、融液原料供給装置および結晶製造装置
DE102007038851A1 (de) * 2007-08-16 2009-02-19 Schott Ag Verfahren zur Herstellung von monokristallinen Metall- oder Halbmetallkörpern
US20090151622A1 (en) * 2007-12-14 2009-06-18 Wilson Andrew B Systems and methods for growing polycrystalline silicon ingots
US7855087B2 (en) * 2008-03-14 2010-12-21 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Floating sheet production apparatus and method
US20100047148A1 (en) 2008-05-23 2010-02-25 Rec Silicon, Inc. Skull reactor
CN101736401B (zh) * 2008-11-10 2013-07-24 Axt公司 锗晶体生长的方法和装置
TWI531691B (zh) * 2009-03-09 2016-05-01 1366科技公司 從熔融材料製作半導體薄體的方法和裝置
US9664448B2 (en) * 2012-07-30 2017-05-30 Solar World Industries America Inc. Melting apparatus
JP2013079800A (ja) * 2012-12-14 2013-05-02 Sharp Corp 溶融炉
KR20160074455A (ko) * 2013-08-08 2016-06-28 에너지 머티리얼즈 리서치 엘엘씨 실리콘 웨이퍼 형성을 위한 시스템 및 방법
WO2016176418A1 (en) * 2015-04-29 2016-11-03 1366 Technologies, Inc. Method for maintaining contained volume of molten material from which material is depleted and replenished

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1163949A (zh) * 1995-12-28 1997-11-05 三菱麻铁里亚尔硅材料株式会社 单晶提拉装置
JP2008195601A (ja) * 2007-01-15 2008-08-28 Sharp Corp 固体原料投入装置、融液原料供給装置および結晶製造装置
JP2009263174A (ja) * 2008-04-25 2009-11-12 Sharp Corp 溶融炉
CN101649486A (zh) * 2008-08-11 2010-02-17 上海元亮光电科技有限公司 提拉法生长铽镓石榴石(tgg)晶体的装置及其方法
JP2010070404A (ja) * 2008-09-17 2010-04-02 Sumco Corp シリコン融液形成装置
CN101798705A (zh) * 2010-03-12 2010-08-11 上海太阳能电池研究与发展中心 一种从低温熔体中连续拉晶提纯多晶硅的方法及专用装置
CN103249875A (zh) * 2010-09-03 2013-08-14 Gt高级锆石有限责任公司 镓、铟、或铝掺杂单晶硅

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