晶前缘408不同，而与结晶前缘412相同的是，结晶前缘524、526分别和拉动方向528的垂线542形成非零角度。特别是，结晶前缘524会形成+ Θ，而结晶前缘526形成角度-Θ。因此，在稳定晶体拉动条件下(其中结晶前缘524、526保持静止且形成连续的晶片530)，沿着拉动方向528的晶片530的拉动速度Vp会超过Vg(根据图4b中所记载的增强因子418)。在不同实施例中，为了形成结晶材料的均匀晶片，调整冷块510与拉动方向528的配置，以致于角度-Θ与+ Θ为相同值。另一种表达此情况的方式是考虑结晶前缘524、526之间的角度θ2。当角度-Θ与+ Θ为相同值时，拉动方向平分(bisects)两前缘之间的角度Θ 2，从而在拉动方向528与对应的结晶前缘524与526之间形成相同的角度值-Θ 3与+ Θ 30
[0036]此外，为了使用V型结构的冷块来成长均匀的材料晶片，冷块510的对应的部分512、514的下表面552与554共面(coplanar)且平彳丁于表面518。因此，下表面552与554与表面518的距离相同，从而提供相同的冷却温度给表面518，并进而使结晶前缘524、526具有相同的Vg值。
[0037]图7绘示当图5、6中的V型冷块使用于启动结晶化时，晶体成长的几何形状的进一步叙述的顶视图。如图所示，晶片702沿着拉动方向704拉动，而冷块(未示出)产生定义V型的结晶前缘710的结晶前缘706与708。结晶前缘706、708沿着对应的方向712、714成长，以致于在稳定成长的条件下，拉动速度Vp超过结晶前缘706、708的成长速度V g。因为结晶前缘710的方向在个别结晶前缘706、708相交于P点时突然改变，而于P点附近的区域中形成缺陷。其结果是，在拉动晶片702的期间，在晶片702的内部区域形成大致为线型且大致平行于拉动方向704的区域716。在本实施例中，于方向平行于Y轴的V型冷却区块的整体宽度经过调整，以致于晶片702的宽度W3(介于相对侧718之间的距离)足够宽，使基板可以随后从晶片上切除下来，且不与区域716相交。因此，假使预定将基板720切割成宽度为W4 (表示为设计的基板宽度)，则宽度胃3应调整为W 4的两倍以上，以致于区域716不会被包含于基板720中。
[0038]虽然冷块可以经过调整，使得结晶前缘706的宽度不同于结晶前缘708的宽度，但在各种实施例中，结晶前缘706、708的宽度为相同。在此情况下，相同大小的基板由位于区域716的上方及下方的晶片702的区域722、724便利地产生。
[0039]综上所述，本实施例相较于现有技术的FSM与HRG装置具有多个优点。其中之一为相较于传统的FSM装置或HRG装置，在传递至材料的熔体表面的过冷却程度相同时，提供更为快速的结晶拉动速度以形成晶片。此外，可以较小的过冷却值达到相同于传统装置的晶体拉动速度。换句话说，根据本实施例中配置的冷块能够达到相同于传统装置的拉动速度，而不需要通过传统装置传递更高的过冷却程度至熔体的表面，其原因在于由冷块相对于拉动方向的成角度的几何形状(angled geometry)提供的增强因子。
[0040]本发明没有被限制于此处介绍的特殊具体实施例的范围内。事实上，除了此处所述外，根据前面叙述和附图，本发明的其他不同实施例和改良对于所属领域的普通技术人员是显而易见的。因此，此种其他实施例及改良方法将落入本揭示的范畴内。此外，虽然为特殊目的在特殊环境中通过特殊实施方法对本揭示进行了描述，但本技术领域普通技术人员，将理解本发明的用处将不限制于此，且本揭示可有效益地落实于任何目的及任何环境中。因此，应该以本文所描述的本揭示的完整广度及精神的观点来理解本揭示的主题。
【主权项】
1.一种由熔体形成晶片的装置，包括: 坩祸，用以容纳所述熔体； 冷块，用以在所述熔体的表面附近给予一低温区域，所述低温区域用以产生所述晶片的结晶前缘；以及 晶体拉动器，用以沿着所述熔体的所述表面顺着拉动方向拉动所述晶片，其中，所述拉动方向的垂线与所述结晶前缘形成小于90°且大于0°的角度。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述冷块包括细长形状，用以于所述低温区域产生第一宽度，所述第一宽度相同于所述结晶前缘的第二宽度。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述冷块移动于第一位置与第二位置之间，所述第一位置更为靠近所述熔体的所述表面，其中当所述冷块配置于所述第一位置时，则所述晶片的第一成长速度大于当所述冷块配置于所述第二位置时的第二成长速度。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述结晶前缘为第一结晶前缘，且所述冷块包括: V型结构，所述V型平行于所述熔体的所述表面，所述V型结构包括第一部分与连接至所述第一部分的第二部分， 其中，所述第一部分用以在相对于所述垂线的第一角度产生所述第一结晶前缘，以及其中所述第二部分用以在相对于所述垂线的第二角度产生对应的第二结晶前缘，所述第二角度的大小相同于所述第一角度。
5.根据权利要求5所述的装置，其中平行于第一结晶前缘的所述第一部分的第三宽度等于平行于所述第二结晶前缘的所述第二部分的第四宽度。
6.根据权利要求5所述的装置，其中从所述装置沿着所述垂线拉取的晶片具有第五宽度，且所述第五宽度大于或等于两倍的从所述晶片形成的基板的预设基板宽度。
7.根据权利要求5所述的装置，其中邻近于所述熔体的所述第一部分的第一下表面共面于邻近于所述熔体的所述第二部分的第二下表面。
8.根据权利要求1项所述的装置，其中所述冷块包括内部流体以维持所述冷块的温度低于熔体的熔融温度。
9.一种由熔体形成晶片的方法，包括: 加热于坩祸中的材料以形成所述熔体； 在距离所述熔体的表面第一距离处提供冷块的低温区域，其中所述低温区域用以产生所述晶片的结晶前缘；以及 顺着拉动方向沿着所述熔体的表面拉动所述晶片，其中，所述拉动方向的垂线与所述结晶前缘形成小于90°且大于0°的角度。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述冷块的所述低温区域为具有第一宽度的细长形状，所述第一宽度等于所述结晶前缘的第二宽度。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述结晶前缘是第一结晶前缘，所述方法还包括: 将所述冷块配置成平行于所述熔体表面的V型结构，所述V型结构包括第一部分以及连接至所述第一部分的第二部分； 于相对于所述垂线第一角度处，使用所述第一部分产生所述第一结晶前缘；以及 于相对于所述垂线第二角度处，使用所述第二部分产生所述第二结晶前缘，所述第二角度的大小相同于所述第一角度。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括: 将平行于所述第一结晶前缘的所述第一部分的第三宽度配置成等于平行于所述第二结晶前缘的所述第二部分的第四宽度。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括: 针对从所述晶片制造的基板，决定其基板宽度；以及 配置所述V型结构，使其沿着所述垂线具有第五宽度，所述第五宽度大于或等于两倍的所述基板宽度。
14.根据权利要求11所述的方法，还包括配置邻近于所述熔体的所述第一部分的第一下表面，使其共面于邻近于所述熔体的所述第二部分的第二下表面
15.根据权利要求9所述的方法，还包括移动所述冷块由所述第一距离至距离所述熔体表面大于所述第一距离的第二距离，其中当所述冷块移动至所述第二距离时，则中止所述结晶前缘。
【专利摘要】一种用以由熔体形成晶片的装置，包括坩埚，用以容纳所述熔体。所述装置也可包括冷块和晶体拉动器，冷块用以在熔体的表面附近给予一低温区域，所述低温区域用以产生所述晶片的结晶前缘，晶体拉动器用以沿着所述熔体的表面的拉动方向拉动所述晶片，其中，拉动方向的垂线与所述结晶前缘形成小于90°且大于0°的角度。
【IPC分类】C30B15-06, C30B15-14
【公开号】CN104797746
【申请号】CN201380060132
【发明人】法兰克·辛克莱, 彼德·L·凯勒曼
【申请人】瓦里安半导体设备公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2013年7月8日
【公告号】US20140096713, WO2014058489A1