[发明专利]用于熔融半导体材料的容器及其制造方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请根据35U.S.C.§120，要求2011年4月25日提交的美国申请系列号第13/093,336号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。

技术领域

本发明一般地涉及构造成装纳熔融半导体材料的容器，更具体地涉及包含致密、高纯度内衬和能够支撑所述内衬的多孔、绝热背衬的容器。本发明的实施方式还涉及此类容器的制造方法。

技术背景

半导体材料用于各种应用，可以例如结合入光伏器件之类的电子器件之内。光伏器件通过光电效应将光辐射转化为电能。

半导体材料的性质可取决于很多的因素，包括晶体结构、本生缺陷的浓度和种类，是否存在掺杂剂和其他杂质，以及它们的分布。在半导体材料中，例如粒度和粒度分布会对制得的器件的性能造成影响。例如，随着颗粒变得更大和更均匀，光伏电池之类的基于半导体的器件的电导率通常会获得改进，因此总体效率会获得改进。

对于硅基器件，可以使用各种技术对硅进行成形。其例子包括成形为锭块、片材或带材的硅。所述硅可以被下方的基材支承，或者未被支承。

例如，可以使用丘克拉斯基(Czochralski)工艺或者布里奇曼(Bridgman)工艺生产非支承型单晶半导体材料。但是，在将所述材料切割成薄片或者晶片的时候，此种大批量法可能会不利地造成显著的截口损失。可用来生产非支承型多晶半导体材料的其他方法包括电磁浇铸和直接网形片材生长法，例如带材生长工艺。但是，这些技术很慢，而且很贵。使用硅带材生长技术生产的多晶硅带材通常仅能以大约1-2cm/分钟的速率形成。

可以以较廉价的方式生产支承型半导体材料片，但是，半导体材料片会受到在其上形成该半导体材料的基材的限制，所述基材可能必须要满足各种工艺要求和应用要求，这些要求可能是相互冲突的。

在共同拥有的美国专利申请第12/466,143号和第12/394,608号中揭示了用于生产多晶半导体材料的方法，其全文通过引用结合入本文。这些发明通常涉及用于形成多晶半导体材料的外浇铸法，其中，在浸入熔融半导体材料的模具的外表面上形成半导体材料的固体层。通常在耐高温容器中装纳熔融半导体材料。

在各种应用中，容器在提升的温度下可以是机械和化学稳定的、绝热的、具有高纯度，特别是在与熔融半导体材料接触的内表面处。在一些工艺过程中，熔融半导体材料会被加热至超过1400℃的温度。

本发明揭示了能够装纳熔融半导体材料的容器。所述容器可以用以下特征进行表征，例如它们的温度稳定性、纯度和/或绝热性质。但是，应理解的是，在各个实施方式中，所述热稳定性、纯度和/或绝热性质可能以较大或较小的程度存在，或者可能完全不存在。所揭示的各个实施方式旨在落在本发明的范围内。

发明内容

构造成装纳熔融半导体材料的容器包括具有第一熔凝二氧化硅的内衬和具有第二熔凝二氧化硅的多孔背衬，所述内衬具有限定了内部空间的基底和侧壁，所述多孔背衬靠近内衬的外表面。所述内衬包含高纯度材料，并且总杂质含量小于或等于100ppbw。在一些实施方式中，背衬中所含的熔凝二氧化硅没有内衬中所含的熔凝二氧化硅那么致密（即，具有较高的孔隙率）。

本发明还涉及制备这种容器的制造方法。在一个示例性方法中，可以通过形成包含第一熔凝二氧化硅的内衬来制造容器，其中所述内衬具有限定了内部空间的基底和侧壁。可以靠近内衬的外表面形成包含第二熔凝二氧化硅的背衬，所述背衬可以支撑所述内衬。在所揭示的方法中，内衬的总杂质含量小于或等于100ppbw，并且比背衬更为致密（即，较少的孔）。

本发明的其他目的和优点将在以下描述中指出，其中一部分通过该描述不难理解，或者可通过实施本发明而了解。借助所附权利要求中特别指出的要素和组合，将会认识和实现这些目的和优点。

应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都只是示例和说明性的，不对权利要求书构成限制。附图被结合在本说明书中，并构成说明书的一部分，附图说明了本发明的一些示例性实施方式，并与描述部分一起用来说明本发明的原理。

附图简要说明

图1是根据一个示例性实施方式的容器的透视图；

图2是根据另一个示例性实施方式的容器的侧视图；

图3是容器沿图2中3-3线的截面图；

图4是根据另一个示例性实施方式的容器的侧视图；以及

图5是根据一个实施方式的具有子内衬的容器的侧视图。