[发明专利]使用选晶器的晶体材料铸造方法及装置

权利要求书

1.一种使用垂直方向凝固法制造晶体的方法，包括提供具有基本上直立的侧壁的坩埚以容纳晶体原料，其中坩埚的底壁包含有位于坩埚最底部的选晶器部位，和提供包含有坩埚加热装置、坩埚支撑装置的垂直方向凝固法的晶体制造装置以容纳所述的坩埚，启动加热装置并控制该加热，形成从坩埚底部向上方温度逐渐上升的温度梯度分布热场，熔化坩埚内的原料，然后冷却坩埚内的熔体使其从选晶器部位底部开始向上作方向凝固，获得晶体实体，本发明的特征是，在底壁的选晶器部位的上口和坩埚侧壁底部之间，包含有其围成的腔体的水平截面逐渐扩大的渐变性过渡部位。

2.根据权利要求1的方法，其特征是，所述的坩埚底壁的渐变性过渡部位，形成以一个选晶器部位为中心，以取自包括向外凸的碗形、向内凹形(喇叭形)、单阶或多阶的圆台形或棱台形的一组结构中的任一种逐渐向上向侧壁方向倾斜延续而连接到侧壁底部。

3.根据权利要求1～2的方法，其中，所述的坩埚由直立的侧壁所围成的腔体与底壁的选晶器部位上口处的腔体之间具有大于60的水平截面面积之比。

4.一种使用垂直方向凝固法制造晶体的装置，其包含具有基本上直立的侧壁、连接侧壁的底壁的坩埚，和坩埚支撑装置，及含有至少一组加热器的加热装置，其中坩埚的底壁包含有位于坩埚最底部的选晶器部位，本发明的特征在于，在底壁的选晶器部位的上口和坩埚侧壁底部之间，包含有其围成的腔体的水平截面逐渐扩大的渐变性过渡部位。

5.根据权利要求4的装置，其特征是，籽晶容纳部位上口较小横截面面积与坩埚腔体的较大的横截面面积之比小于1/60，所述的坩埚底壁的渐变性的过渡部位，形成以一个选晶器部位为中心，以取自以下一组形状中的任意一种、逐渐向上向侧壁方向倾斜延续而连接到侧壁底部或底壁的其余部位的底壁结构：向外凸的碗形、向内凹形(喇叭形)、单阶或多阶的圆台形或棱台形。

6.根据权利要求4～5的装置，其特征是，所述的选晶器部位附近，至少设置有任选自加热装置和冷却装置两者之一的独立温度调节装置。

7.根据权利要求4～5的装置，其特征是，还设置有任选自机械搅拌装置和电磁搅拌装置之一的熔体搅拌装置。

8.一种使用垂直方向凝固法铸造晶体的坩埚，其包含具有基本上直立的侧壁、连接侧壁的底壁的坩埚，坩埚的底壁包含有位于坩埚最底部的选晶器部位，其中选晶器部位上口处的腔体水平截面面积与穿过侧壁的水平截面面积之比小于1/60，本发明的特征是，在坩埚底壁的选晶器部位的上口和坩埚侧壁底部之间，包含有其围成的腔体的水平截面逐渐扩大的渐变性过渡部位。

9.根据权利要求8的坩埚，所述的坩埚底壁的渐变性过渡部位，形成以一个选晶器部位为中心，以取自以下一组形状中的任意一种、逐渐向上向侧壁方向倾斜延续而连接到侧壁底部或底壁的其余部位的底壁结构：向外凸的碗形、向内凹形(喇叭形)、单阶或多阶的圆台形或棱台形。

10.根据8～9的坩埚，其材质的主要成分为任选自石墨、碳化硅、碳化硅结合氮化硅、氮化硅、石英、石英陶瓷、氧化铝、氧化锆、氧化钙、氧化镁中的一种。

11.一种方向凝固铸造单晶或多晶连续实体，包含有作为凝固起始部位的选晶器部位和晶体主体部位，其特征是，与凝固方向垂直的横切截面的面积在所述的主体部位与凝固起始部位上端之比大于60，在所述的凝固起始部位和晶体主体部位之间，包含有其与凝固方向垂直的横切截面的面积逐渐扩大的渐变性过渡部位。

12.根据11，所述的晶体是含有掺杂剂的半导体晶体。

13.半导体晶片或器件的制造方法，包括提供根据权利要求1～5的方法制取的掺杂的半导体晶体实体，由该晶体形成晶片，在该晶片上，任选形成至少一个p-n结，任选形成导电触点(或线/带)，任选封装该晶片，任选将附加的器件连接该晶片上。

14.光电池片或光电池的制造方法，包括：

提供根据权利要求1～5的掺杂的半导体晶体实体；由该实体至少形成一个晶片；

任选对晶片实施热处理步骤；任选在晶片表面实施清洗步骤；任选在该表面上实施制绒步骤；

形成p-n结；任选在该表面上沉积抗反射涂层；任选形成选自背面电场和钝化层的至少一层；

以及在晶片上形成导电触点(线、带)；任选将晶片封装并引出导电线。

15.根据权利要求11或12所述的晶体，其用于制作任选自p型、n型、含p-n结的晶片或半导体器件之一的用途。