[发明专利]半导体材料片材、用于形成它的系统和方法

说明书

相关申请交叉参考

本申请根据35U.S.C.§120，要求2013年3月15日提交的美国申请系列号13/841,995的优先权，并根据35U.S.C.§119，要求2012年10月9号提交的美国临时申请系列的号61/711,506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。

背景技术

本发明涉及用于形成半导体材料片材的系统,使用该系统形成半导体材料片材的方法,和使用该方法形成的半导体材料片材。

半导体材料用于各种应用，并可结合进入例如电子设备例如光伏设备。半导体材料的性质可取决于各种因素，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。一种半导体材料是硅，其可通过各种技术来形成，例如作为锭、片材或带。硅可通过下面的基片来支持或不支撑。

小的半导体材料片材可通过各种间歇方法来制备。形成这种小片材的一种间歇方法称为外浇铸法(exocasting)，其中把具有能放入坩锅的小形状的模具浸入设置在坩锅中的半导体材料熔体。然后，把模具从半导体材料熔体取出，并在模具的表面上形成小的片材，其随后可取下和提纯或以其它方式利用。但是,用这种常规方法形成的半导体材料片材基于所用模具的尺寸受限于大小，因此为了获得大量的小半导体材料片材，这种常规方法可为特别耗时的。此外,这种常规方法是间歇过程，这进一步限制了半导体材料片材的生产速率。

概述

本发明提供使用一系统形成半导体材料片材的方法。所述系统包括第一凸面元件，其沿着第一轴线延伸且能绕着第一轴线旋转。所述系统还包括与第一凸面元件隔开的第二凸面元件，其沿着第二轴线延伸且能绕着第二轴线旋转。第一和第二轴线基本上相互平行，且第一和第二凸面元件限定了在它们之间的辊隙(nipgap)。所述方法包括在第一凸面元件和第二凸面元件中的至少一个的外部表面上施加半导体材料熔体以在第一凸面元件和第二凸面元件中的至少一个的外部表面上形成沉淀物。所述方法还包括以相互相对的方向分别绕着第一和第二轴线旋转第一和第二凸面元件，以允许沉淀物穿过辊隙,由此形成半导体材料片材。

此外，本发明提供用于使用所述方法形成半导体材料片材的系统。最后，本发明提供使用所述方法形成的半导体材料片材。

附图简要说明

在下面的详细描述中将结合附图描述其它优势和方面，其中：

图1是用于形成半导体材料片材的系统的一种实施方式的示意性横截面视图；

图2是用于形成半导体材料片材的系统的另一种实施方式的示意性横截面视图；

图3是图2的实施方式的示意性透视图；和

图4是用于形成半导体材料片材的系统的另一种实施方式的透视图。

发明详细描述

本发明提供使用系统形成半导体材料片材的方法。此外，本发明提供用于根据方法形成半导体材料片材的系统10。最后，本发明提供使用系统10和方法形成的半导体材料片材。通过方法和系统10形成的半导体材料片材特别适用于电子应用和组件，例如微处理器和光伏电池模块。

利用系统10来从半导体材料熔体形成半导体材料片材。用于形成半导体材料片材的系统10包括第一凸面元件10，其沿着第一轴线14延伸且能绕着第一轴线14旋转。系统10还包括与第一凸面元件12隔开的第二凸面元件16，其沿着第二轴线18延伸且能绕着第二轴线18旋转。第一和第二凸面元件12,16限定了在它们之间的辊隙20。在各种实施方式中,大部分因为第一和第二凸面元件中的至少一个和环境的热损失,至少一部分的半导体材料熔体经历液固相转变，这导致在第一和第二凸面元件12,16中的至少一个的外部表面上形成半导体材料沉淀物。在系统10中,第一和第二凸面元件12,16中的至少一个用作散热器和用于发生固化的固体模型(form)或模具。如下参考方法所述，当沉淀物穿过辊隙20时，形成半导体材料片材。