ES2223516T3 - Relleno continuo de masa fundida para el crecimiento de cristales. - Google Patents

Abstract

Un método para hacer crecer en continuo una cinta cristalina que comprende los pasos de: a) introducir un material fuente granular en un alimentador; b) disponer un volumen de material fuente granular (108¿, 108¿¿) que sale del alimentador sobre una cinta móvil (102) en translación que comprende un par de labios elevados (104), formando el volumen del material fuente granular un ángulo de reposo (¿) con la cinta móvil; c) alimentar de forma continua el material fuente granular dispuesto en la cinta móvil a un crisol (43) que comprende una masa fundida (42) del material fuente granular a un régimen basado en el ángulo de reposo; y d) crecer de forma continua una cinta cristalina por solidificación de la masa fundida en una interfase sólido- líquido.

Description

Relleno continuo de masa fundida para el crecimiento de cristales.

La invención se refiere generalmente al crecimiento de cristales de materiales semiconductores y, más específicamente, a un método de crecimiento en continuo de cristales.

De cara a producir células solares de menor coste para facilitar las aplicaciones eléctricas en gran escala de electricidad solar, es importante proporcionar materiales de sustrato de menor coste para hacer las células solares. Un método conocido para alcanzar este objetivo es hacer crecer silicio cristalino usando un proceso de crecimiento en continuo de cinta como el descrito en las Patentes Americanas Números 4,661,200; 4,627,887; 4,689,109; y 4,594,229.

De acuerdo con el método de crecimiento en continuo de cinta, dos cuerdas de material a alta temperatura son introducidas a través de agujeros en un crisol que contiene un lecho poco profundo de silicio fundido. Se forma una cinta de silicio cristalino según se solidifica la masa fundida mientras que es arrastrada verticalmente desde la masa fundida. Las cuerdas estabilizan los bordes de la cinta que crece. El silicio fundido se enfría en una cinta sólida justo por encima del lecho de silicio fundido. Para hacer continuo este proceso de cinta de silicio, se añade silicio a la masa fundida según se forma el silicio cristalino para mantener la cantidad de masa fundida constante. Mantener la cantidad de la masa fundida constante durante el proceso de crecimiento es importante también de cara a obtener un crecimiento uniforme y controlable del silicio cristalino y para mantener constante el medio ambiente térmico de la cinta que se está enfriando. Cambios leves en la profundidad de la masa fundida, y los cambios consiguientes en la posición vertical de la interfase sólido-líquido, pueden cambiar de forma significativa este medio ambiente térmico. Por ejemplo, se ha encontrado que variaciones en la profundidad de la masa fundida de más de un milímetro, aproximadamente, pueden dar como resultado un espesor apreciablemente diferente e introducir un estado de tensiones residuales en la cinta de silicio crecida. Por todas estas razones, un nivel constante de la masa fundida es un elemento importante para asegurar el crecimiento uniforme y controlable de la cinta de silicio. Un método para medir de forma continua la profundidad de la masa fundida, para proporcionar una retroalimentación a un mecanismo de alimentación de forma que el régimen de alimentación pueda ser ajustada de cara a mantener la profundidad de la masa fundida constante, es descrito en la solicitud de Patente Europea en tramitación Número 00928608.9. Una vez que tal método está establecido, entonces se vuelve importante ser capaz de introducir un material de alimentación a un régimen exacto y predeterminado. Como el material de alimentación de silicio sólido debe ser fundido, es importante que la introducción de silicio sólido en la masa fundida tenga lugar con un mínimo de disrupción térmica en el medio ambiente inmediato de la interfase sólido-líquido.

La dosificación controlable de material de alimentación también tiene una aplicación general para el crecimiento de cristales, en el que no son deseables perturbaciones térmicas, y se necesita una régimen de alimentación constante. Un ejemplo está en el crecimiento Czochralski de lingotes de silicio, en el que se desea introducir material de alimentación adicional al crisol durante el crecimiento. De esta manera, se puede obtener por arrastre un lingote más largo de silicio a partir de una única semilla.

Se conocen varios métodos de introducir un material de alimentación en un crisol que contiene silicio fundido. La Patente Americana Número 4,036,595 describe un método en el que se usa un crisol calentado de forma independiente. La Patente Europea Número 0 170 856 B 1 describe un alimentador con una cinta móvil que puede ser usado para añadir el silicio de alimentación a un crisol cilíndrico rotativo con tabicas concéntricas para recoger y fundir el silicio de alimentación en el crecimiento de cristales Czochralski. El silicio se dispone sobre la cinta desde el alimentador y la cinta entrega silicio de manera continua a la masa fundida, de tal forma que se mantiene un volumen constante de silicio en el crisol. La Patente Americana Número 5,242,667 describe un método que usa una cuchilla rascadora de silicio sobre un disco giratorio horizontal de silicio para controlar el régimen de alimentación desde una tolva de almacenamiento situada sobre el disco. Todos estos métodos, sin embargo, tienen desventajas. El primer método requiere un crisol calentado independientemente. El segundo método requiere una disposición compleja del crisol que es adecuada sólo para geometría cilíndrica y puede ser difícil de implementar para un material de alimentación con un ángulo de reposo pequeño. El tercer método tiene limitaciones para controlar el régimen de alimentación para regímenes de alimentación pequeños, tales como los que se encontrarían en el crecimiento de una cinta de silicio.

De cara a transportar de forma continua y controlable un material de alimentación de silicio, es importante que el material tenga una morfología que se preste a ser transportado de forma fácil y controlable. El mismo silicio, si es triturado, exhibe fractura angular y rompimiento a lo largo de los planos de exfoliación. Esto hace que el silicio triturado tenga una forma altamente irregular y, por ello, difícil de transportar de manera controlable usando un método conocido tal como un alimentador vibratorio. El silicio esférico, por otro lado, puede ser producido por descomposición en lecho fluido de silano (SiH_{4}) o en una torre de perdigones. El anterior es un método ampliamente usado y en el presente es el material fuente para la mayoría de los procesos de crecimiento de una cinta de silicio. Este método produce silicio esférico con una distribución de tamaño desde casi polvo fino hasta unos 2 mm de diámetro.

La Patente Americana Número 5,098,229 describe un sistema de relleno de masa fundida de silicio que usa un fluido a presión para inyectar esferas de silicio al interior de la masa fundida. Una desventaja importante de este sistema es que requiere silicio esférico. Otra desventaja importante es que las esferas de silicio necesitan estar en un rango de tamaño de partículas bastante estrecho para que sea efectivo. Las partículas esféricas o demasiado pequeñas o demasiado grandes no pueden ser usadas de forma efectiva con este sistema. El resultado es que es necesario cribar el material del lecho fluido para eliminar las esferas demasiado grandes y las demasiado finas. La labor adicional y el manejo de la operación de cribado añaden coste e incrementan el riesgo de contaminación por impurezas.

El crecimiento de una cinta de silicio para propósitos de células solares está dopado usualmente con una pequeña cantidad de un dopante, típicamente el boro. Gránulos muy pequeños de silicio pueden ser dopados con boro. Alternativamente, cantidades muy pequeñas de gránulos de boro pueden ser añadidas al material de alimentación que consta de gránulos de silicio y mezclados físicamente con los gránulos de silicio antes de ser transportados al silicio fundido antes del crecimiento. La mezcla se hace para promover una distribución uniforme del boro. Sin embargo, en algunos sistemas de transporte tales como un alimentador vibratorio, puede dar como resultado una mezcla no homogénea de gránulos de boro o boro que contiene gránulos de silicio. Esto puede producir variaciones en la resistividad volumétrica final de la cinta crecida y esto, a su vez, puede tener como resultado un proceso de fabricación de células solares controlado menos estrictamente.

Un método de relleno de masa fundida que permita un crecimiento en continuo, que utilice todos los tamaños y morfologías de silicio, que permita un diseño simplificado y de bajo coste para el crecimiento de una cinta de silicio y que produzca una mezcla más homogénea de boro, es por ello mucho más necesario y representaría un paso importante hacia elementos fotovoltáicos de bajo coste.

La invención presenta un método de crecimiento en continuo de cristales. En un aspecto, la invención presenta un método de crecimiento en continuo de una cinta cristalina. Un material fuente granular se introduce en el alimentador. En una realización, el alimentador es un tolva. Un volumen del material fuente granular que sale de la tolva es dispuesto sobre una cinta que se mueve en traslación y que comprende un par de labios elevados. El volumen del material fuente granular forma un ángulo de reposo con la cinta móvil. El material fuente granular dispuesto en la cinta móvil es alimentado de forma continua a un crisol que comprende una masa fundida del material fuente granular a un régimen basado en el ángulo de reposo, la velocidad de la cinta y el tamaño de la abertura de la tolva. Una cinta cristalina crece de forma continua por solidificación de la masa fundida en la interfase sólido-líquido.

En una realización, el material fuente granular es un semiconductor y crece un semiconductor cristalino en una cinta continua. El material fuente semiconductor puede ser de tipo dopado n o p y es alimentado desde la tolva a la cinta móvil la cual lo alimenta al crisol.

En otra realización preferida, el material fuente granular es silicio. El material fuente de silicio puede ser de tipo dopado n o p. El material fuente granular de silicio es introducido en la tolva y el material sale de la tolva a la cinta móvil. La velocidad de la cinta varía desde unos 2 mm/min hasta 10 mm/min. El material sale de la cinta móvil y es alimentado al crisol de crecimiento. El régimen de alimentación del material fuente al crisol de crecimiento puede estar basado en el ángulo de reposo, la velocidad de la cinta móvil y el tamaño de la abertura de la tolva justo encima de la cinta.

En otro aspecto, la invención presenta un método de introducir un material fuente a una masa fundida para su uso en un sistema de crecimiento de cristales. Un material fuente granular se introduce en una tolva. Un volumen del material fuente granular que sale de la tolva es dispuesto en una cinta móvil en translación y que comprende un par de labios elevados. El volumen del material fuente granular forma un ángulo de reposo con la cinta móvil. El material fuente granular dispuesto en la cinta móvil es alimentado de forma continua a un crisol que comprende una masa fundida del material fuente granular a un régimen basado en el ángulo de reposo.

La invención también presenta un sistema de crecimiento en continuo de una cinta cristalina. El sistema incluye una tolva para proporcionar un material fuente granular en un montón que forma un ángulo de reposo con una superficie sustancialmente plana, un crisol para contener la masa fundida del material fuente granular, un par de cuerdas dispuestas a través del crisol para estabilizar el crecimiento de una cinta cristalina a partir de la masa fundida y una cinta móvil en translación que comprende un par de labios elevados. La cinta entrega de manera continua el material fuente granular desde el alimentador al crisol a un régimen basado en el ángulo de reposo, la velocidad de la cinta y la abertura de la tolva justo encima de la cinta. En otra realización, la cinta, además, comprende un tope dispuesto por encima de la cinta y por detrás de la tolva.

En otra realización, el alimentador comprende una tolva y el material fuente granular incluye un material semiconductor, y en el cual el material fuente granular puede también tener partículas no uniformes en tamaño y forma.

En otro aspecto, la invención presenta un sistema para introducir un material fuente en una masa fundida para su uso en un sistema de crecimiento de cristales. El sistema comprende un alimentador para proporcionar un material fuente granular en un montón que forma un ángulo de reposo con una superficie sustancialmente plana, un crisol para contener la masa fundida del material fuente granular y una cinta móvil en translación para entregar de forma continua el material fuente granular desde el alimentador hasta el crisol a un régimen basado en el ángulo de reposo. La cinta comprende un par de labios elevados.

Una realización de la invención será ahora descrita, solamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos que acompañan, en los cuales:

La Figura 1 ilustra un ángulo de reposo de un material granular.

Las Figuras 2(a)-2(c) ilustran las variaciones en el ángulo de reposo para partículas esféricas con una distribución en tamaño estrecha, partículas esféricas con una distribución en tamaño ancha y partículas de silicio triturado que tienen forma angulosa.

La Figura 3, muestra una realización de una porción de un sistema de crecimiento en continuo de cristales de acuerdo con la presente invención.

La Figura 4 ilustra un sistema para crecimiento en continuo de una cinta cristalina.

La Figura 5 muestra una realización de un sistema para crecimiento en continuo de una cinta cristalina de acuerdo con la presente invención.

La Figura 6 ilustra el cálculo del área de la sección transversal de la masa de un montón de material granular en un plano horizontal.

La Figura 7 es un gráfico que ilustra la relación lineal entre la régimen de alimentación y la velocidad de la cinta (o % de consumo de energía) para el sistema para crecimiento en continuo de una cinta cristalina de la invención y la relación altamente no lineal entre la régimen de alimentación y la velocidad de la cinta (o % de consumo de energía) para un sistema de alimentación vibratorio.

La Figura 8 muestra el grado de variación que puede introducir un alimentador vibratorio cuando se compara con la presente invención.

Las Figuras 9a y 9b ilustran una realización de parte de un sistema de crecimiento en continuo de cristales de acuerdo con la presente invención.

Las Figuras 10a y 10b muestran vistas en sección transversal de parte del sistema de crecimiento de cristales de las Figuras 9a y 9b, respectivamente.

La Figura 11 ilustra el cálculo del área de la sección transversal de la masa de un montón de material granular en una cinta del sistema de crecimiento de cristales de las Figuras 9a y 9b.

Todos los materiales granulares tienen un ángulo característico, denominado ángulo de reposo, que se refiere al ángulo con un plano horizontal en el cual se formaría un montón estable del material angular si se le permitiera caer lentamente desde un orificio estrecho sobre el plano. Tal ángulo es una propiedad básica de un material que tiene una distribución de tamaño de partícula dada y una distribución de forma de partícula dada.

Refiriéndose a la Figura 1, un montón de material granular que sale de una tolva 12, o un alimentador con forma de embudo grande, forma un ángulo de reposo específico 13 con una superficie plana 15. Para una distribución de tamaño de partícula y de morfología determinada, una sección transversal constante o una masa de material 14 constante se repite como se ilustra en la Figura 1 y se muestra con detalle en la Figura 6.

Refiriéndose a las Figuras 2(a) a 2(c), el ángulo de reposo 23a, 23b y 23c varía para diferentes distribuciones de tamaño de partícula y de morfología. La Figura 2(a) muestra el ángulo de reposo para partículas que son esféricas y que tienen una distribución de tamaño estrecha. La Figura 2(b) muestra el ángulo de reposo para partículas que son esféricas y que tienen una distribución en tamaño ancha. El ángulo de reposo para las partículas con una distribución de tamaño ancha es diferente que el ángulo de reposo para las partículas con una distribución de tamaño pequeña. La Figura 2(c) muestra el ángulo de reposo para partículas de forma no esférica. Las partículas tienen forma angulosa. El ángulo de reposo de partículas no esféricas es mayor que el ángulo de reposo de partículas esféricas.

La presente invención usa el concepto del ángulo de reposo formado en una cinta que se mueve lentamente para proporcionar un relleno continuo y uniforme de la masa fundida para el crecimiento de una cinta de silicio. Un material fuente granular dispuesto en una cinta móvil en translación forma un ángulo de reposo con la cinta móvil y una sección transversal constante como se describió más arriba. El régimen de introducción del material fuente en un crisol que contiene una masa fundida puede ser controlado ajustando la velocidad de la cinta, el ángulo de reposo y el tamaño de la abertura de la tolva justo encima de la cinta.

Refiriéndose a la Figura 4, un sistema de crecimiento en continuo de una cinta 50 incluye un crisol 43 que contiene un lecho de silicio fundido ("la masa fundida") 42 y un par de cuerdas 44 que se extienden a través del crisol 43. Una lámina delgada policristalina de silicio 41 es obtenida por arrastre lento a partir de la masa fundida 42, según cristaliza el líquido más frío de silicio en la parte superior del menisco. Las cuerdas 44 que pasan a través de agujeros (no mostrados) en el fondo del crisol 43 resultan incorporadas en, y definen, los bordes de contorno de la lámina cristalina 41. Las cuerdas 44 estabilizan los bordes según crece la lámina 41. La tensión superficial del silicio evita fugas a través de los agujeros del crisol 43 por los que atraviesan las cuerdas 44. En un aparato real de crecimiento en continuo de cristales, la masa fundida 42 y el crisol 43 están alojados dentro de una envolvente llena de gas inerte (no mostrada) para evitar la oxidación del silicio fundido. Rodillos (no mostrados) mantienen la lámina 41 moviéndose verticalmente según crece la lámina 41. El crisol 43 permanece caliente para mantener el silicio fundido en la masa fundida 42. El crisol 43 también permanece estacionario.

Para proporcionar un proceso de crecimiento en continuo de cristales, la masa fundida 42 necesita ser rellenada continuamente según se pierde un poco de la masa fundida 42 por solidificación para formar una cinta cristalina. En una realización, un material fuente granular 35 entra en la tolva 32 a través de una abertura grande 10 y sale de la tolva 32 a través de una abertura pequeña 8, como se muestra en la Figura 3. El material fuente granular 35 puede tener partículas de tamaños no uniformes. El material fuente, por ejemplo, puede ser un material semiconductor. En una realización, el material fuente comprende silicio y un dopante tal como el boro. El material fuente 35 que sale de la tolva 32 dispone un montón de material fuente 35 sobre una cinta 34 que se mueve en translación. El montón de material fuente 35 tiene un ángulo de reposo que está determinado por las distribuciones de forma y de tamaño de las partículas que forman el material fuente 35.

Refiriéndose a la Figura 5, el material fuente 35 dispuesto sobre la cinta móvil 34 es alimentado de forma continua, a un régimen determinado, en un crisol 43 que comprende una masa fundida del material fuente 35. El material fuente es introducido en el crisol a través de un embudo 45 y un tubo 47. El tubo 47 está colocado dentro de un extremo del crisol 32. En una realización, el régimen de alimentación es constante. El régimen de alimentación está basado en el ángulo de reposo del material fuente.

El volumen del material fuente es igual al producto del área de la sección transversal de la masa del material fuente por la velocidad de la cinta móvil. La Figura 6 ilustra el área de la sección transversal de la masa. El área de la sección transversal de la masa es igual a H^{2}/tan\alpha + HL, donde \alpha es el ángulo de reposo, H es la altura y L es el tamaño de la abertura del tolva justo encima de la cinta. El régimen de alimentación puede ser controlado por el velocidad del movimiento de la cinta en combinación con el ángulo de reposo. La cinta, por ejemplo, puede moverse a una velocidad constante y con ello introducir el material fuente en el crisol a un régimen constante. La cinta puede también moverse a una velocidad en el rango desde 2 mm/min hasta 10 mm/min. En otra realización más, la régimen de alimentación esta basado en el área de la sección transversal de la masa del material fuente según está en la cinta, o en la velocidad de la cinta.

El uso del concepto de ángulo de reposo junto con una cinta que se mueve lentamente, como se muestra en las Figuras 3, 5 y 6, le permite a uno transportar de forma continua y muy exacta cualquier cantidad deseada de silicio granular dentro de un crisol que contiene la masa fundida. Como es evidente a partir de la Figura 1, la sección recta del material que emerge desde el orificio estrecho es constante debido a la consistencia del ángulo de reposo característico. Con esta sección recta constante, la cantidad de material transportado puede ser variada simplemente con variar la velocidad de la cinta que lleva el material granular. Así, la invención permite una considerable libertad en la elección de la distribución del tamaño de partícula y de la distribución de la forma de partícula para el material de alimentación de silicio.

Una relación muy sencilla, lineal, existe entre la velocidad de la cinta y la régimen de alimentación. La Figura 7 ilustra que el régimen de introducción del material fuente 35 en el crisol 43 es directamente proporcional a la velocidad a la cual la cinta 34 se mueve o a la cantidad de energía aplicada a la cinta 34 para moverse. Como se muestra en la Figura 8, la relación entre la energía aplicada o la velocidad de la cinta y el régimen de alimentación en la presente invención es también constante, de forma que el régimen de alimentación que resulta de una velocidad de cinta concreta puede ser repetido. En contraste, la relación entre la energía aplicada y el régimen de alimentación en un sistema vibratorio es no lineal y compleja, además de ser inconstante. La misma cantidad de energía aplicada al sistema vibratorio puede dar como resultado regímenes de alimentación variables en un sistema vibratorio como se muestra en la Figura 8.

En una realización, la ubicación de la salida de la tolva está a no menos de 2,54 cm (1 pulgada) desde el extremo (de alimentación) de la cinta. Esto es, la cinta con el material de alimentación dispuesta sobre ella debería recorrer al menos 2,54 cm (1 pulgada) antes de que el material de alimentación caiga. Esto es para permitir al montón de material de alimentación extenderse hasta sus límites (que están gobernados por el ángulo de reposo) en la dirección del recorrido de la cinta, mientras que la cinta no se está moviendo. Sin esta distancia de regulación, existe el riesgo de que el material de alimentación se derrame sobre el extremo de la cinta incluso sin movimiento de la cinta - comprometiendo el esquema completo de dosificación. El concepto está ilustrado en las Figuras 9a-9b, en las que la Figura 9a muestra un material de alimentación 108' que tiene un ángulo de reposo doble que el material de alimentación 108'' mostrado en la Figura 9b.

En otra realización, se usan pequeñas poleas para mover la cinta. Esta realización asegura un punto bien definido en el cual el material de alimentación se desliza fuera de la cinta. En una realización, la cinta hace una curva cercana a 90º para definir la línea en la que el material de alimentación cae en el embudo.

En otra realización, la separación entre la cinta y la salida del tolva está alrededor del diámetro máximo de las partículas del material de alimentación. Esto sirve para limitar la cantidad de material de alimentación en la cinta y permite que las partículas mayores pasen entre la cinta y la salida del tolva.

En otra realización más, la cinta es flexible. La cinta flexible permite mediante simple tensado definir la posición de reposo de la cinta, mientras que permite la adaptación de la cinta si se encuentra una partícula del material de alimentación con diámetro mayor. Esta adaptabilidad de la cinta es útil para material de alimentación con un tamaño de partícula pobremente definido.

En otra realización más, la cinta está hecha de un material que no contamine el material de alimentación de silicio con metales de transición tales como el titanio o el vanadio. El material de la cinta puede ser también resistente a la abrasión de forma que el material de la cinta no contamine la masa fundida.

Refiriéndose a las Figuras 9a-9b y 10a-10b, un sistema 100 de crecimiento en continuo de cristales incluye una cinta 102 que tiene labios elevados 104 a los lados y un tope 106. El tope 106 está colocado por detrás de la tolva 108 en la dirección contraria al movimiento de la cinta 107. Esta realización es particularmente útil cuando se está alimentando un material que tiene un ángulo de reposo bajo o un ángulo de reposo pobremente definido. Los labios elevados 104 y el tope 106 constriñen la extensión del montón del material de alimentación 108', 108'' que se forma debajo de la tolva 110. Los labios elevados 104 y el tope 106 proporcionan varias ventajas. Limitan la cantidad de material de alimentación 108', 108'' presente sobre la cinta 102, proporcionando una alimentación controlada de un flujo de masa pequeño del material de alimentación 108', 108'' en el crisol (no mostrado). También limitan el tamaño del aparato de la cinta y confinan el flujo del material de alimentación 108', 108'' en la cinta 102 sólo en la dirección de movimiento de la cinta 107. Se evita que el material de alimentación 108', 108'' caiga por los lados de la cinta 102 o por detrás de la cinta 102. La Figura 10a muestra un material de alimentación 108' que tiene un ángulo de reposo \alpha' situado en una cinta móvil 102 que tiene labios elevados 104 y un tope 106. Alternativamente, otras realizaciones pueden ser usadas para restringir el tamaño del montón de material de alimentación. Por ejemplo, pueden crearse en la cinta una garganta o un canal.

La Figura 10b muestra un material de alimentación 108'' que tiene un ángulo de reposo \alpha'', que es alrededor de la mitad del ángulo de reposo \alpha', colocado sobre una cinta móvil 102 que tiene labios elevados 104 y un tope 106. La extensión lateral del montón de material de alimentación 108'' que tiene el ángulo de reposo menor \alpha'' sería bastante grande si no estuviera constreñido por los labios elevados 104.

El concepto de ángulo de reposo se extiende al uso de una cinta con los labios elevados en sus lados, así como a una cinta con un canal o una garganta formada en su superficie superior. Estas características proporcionan un límite positivo a la extensión lateral del montón de material de alimentación a la salida de la tolva. Esto sirve para modificar la sección transversal del montón a la mostrada en la Figura 6. La superficie de este montón está descrita por:

(L_{2}H_{2}) - \{(tan\alpha)(L_{1}L_{2})^{2}\}

Este cálculo está ilustrado en la Figura 11. La ventaja aquí es que la anchura total (L_{2}) del montón puede ser ahora especificada arbitrariamente, cuando en la cinta plana esta anchura depende del ángulo de reposo del material de alimentación.

En la presente invención, el régimen de introducción del material fuente puede ser controlado ajustando la velocidad de la cinta y está basado en el ángulo de reposo del material fuente. Esta característica permite un rellenado controlable y continuo de la masa fundida lo cual, a su vez, permite un crecimiento de cristales uniforme y continuo.

Claims (28)

1. Un método para hacer crecer en continuo una cinta cristalina que comprende los pasos de:

a) introducir un material fuente granular en un alimentador;

b) disponer un volumen de material fuente granular (108', 108'') que sale del alimentador sobre una cinta móvil (102) en translación que comprende un par de labios elevados (104), formando el volumen del material fuente granular un ángulo de reposo (\alpha') con la cinta móvil;

c) alimentar de forma continua el material fuente granular dispuesto en la cinta móvil a un crisol (43) que comprende una masa fundida (42) del material fuente granular a un régimen basado en el ángulo de reposo; y

d) crecer de forma continua una cinta cristalina por solidificación de la masa fundida en una interfase sólido-líquido.

2. El método de la reivindicación 1, en el que el paso a) comprende introducir un material fuente semiconductor dopado en el alimentador.

3. El método de la reivindicación 2, en el que el material fuente semiconductor comprende silicio dopado.

4. El método de la reivindicación 1, 2 ó 3 en el que el paso a) comprende introducir un material fuente granular en una tolva (110).

5. El método de la reivindicación 4, en el que el paso c) comprende alimentar el material fuente granular (108', 108'') al crisol (43) a un régimen basado en el ángulo de reposo (\alpha'), una velocidad de movimiento de la cinta móvil (102) y un tamaño de una abertura del tolva (110).

6. El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el paso b) comprende disponer un volumen del material fuente granular (108', 108'') desde una cinta a un régimen de desde alrededor de 0,1 g/min hasta alrededor de 100 g/min.

7. El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el paso b) comprende disponer un volumen del material fuente granular (108', 108'') en dicha cinta móvil (102) la cual se está moviendo a una velocidad sustancialmente constante.

8. El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el paso c) comprende alimentar el material fuente granular (108', 108'') al crisol (43) a un régimen constante.

9. El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el régimen de alimentación del material fuente granular (108', 108'') al crisol (43) y la velocidad de movimiento de la cinta móvil (102) tienen una relación lineal.

10. El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende, además, el paso de mantener la profundidad de la masa fundida (42) en un nivel constante.

11. El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el paso b) comprende formar la cinta cristalina por solidificación de la masa fundida (42) entre un par de cuerdas (44) que pasan a través del crisol.

12. El método de la reivindicación 1, en el que el paso b) comprende disponer un volumen del material fuente granular (108', 108'') sobre dicha cinta móvil (102) en traslación que tiene un tope (106) situado por encima de la cinta y por detrás del alimentador.

13. Un sistema para crecimiento en continuo de cristales en una cinta, que comprende:

un alimentador para proporcionar un material fuente granular (108', 108'') en un montón que forma un ángulo de reposo (\alpha') con una superficie sustancialmente plana;

un crisol (43) para mantener una masa fundida (42) del material fuente granular;

un par de cuerdas (44) que pasan a través del crisol para estabilizar una cinta cristalina crecida a partir de la masa fundida; y

una cinta móvil (102) en translación que comprende un par de labios elevados (104) para entregar de forma continua el material fuente granular desde el alimentador al crisol a un régimen basado en el ángulo de reposo (\alpha').

14. El sistema de la reivindicación 13, en el que el alimentador comprende una tolva (110).

15. El sistema de la reivindicación 14, en el que, en uso, la cinta móvil (102) en translación está dispuesta de tal forma que el material fuente granular (108', 108'') es entregado desde la tolva (110) hasta el crisol (43) a un régimen basado, además, en una velocidad de la cinta y un tamaño de una abertura de la tolva.

16. El sistema de la reivindicación 13, 14 ó 15, en el que el alimentador es alimentado con material fuente granular (108', 108'') que comprende un material semiconductor.

17. El sistema de la reivindicación 16, en el que al alimentador se le proporciona material fuente granular (108', 108'') que comprende silicio y un dopante.

18. El sistema de las reivindicaciones 13 a 17, en el que al alimentador se le proporciona material fuente granular (108', 108'') que tiene partículas de tamaño no uniforme.

19. El sistema de las reivindicaciones 13 a 18, que comprende, además, un embudo (45) para dirigir el material fuente granular (108', 108'') dispuesto en la cinta móvil (102) hacia la masa fundida (42).

20. El sistema de las reivindicaciones 13 a 19, en el que el crisol (43) comprende uno de los siguientes: grafito, cuarzo, carburo de silicio o nitruro de silicio.

21. El sistema de las reivindicaciones 13 a 20, que comprende, además, un motor para mover la cinta.

22. El sistema de las reivindicaciones 15 a 21, en el que la cinta móvil (102) en translación comprende un tope (106) dispuesto por encima de la cinta y por detrás del alimentador.

23. Un método para introducir un material fuente en una masa fundida para su uso en el crecimiento en continuo de una cinta cristalina, que comprende los pasos de:

a) introducir un material fuente granular (108', 108'') en una tolva (110);

b) disponer un volumen del material fuente granular que sale de la tolva sobre una cinta móvil (102) en translación que comprende un par de labios elevados (104), formando el volumen del material fuente granular un ángulo de reposo (\alpha') con la cinta móvil;

c) alimentar de forma continua el material fuente granular dispuesto en la cinta móvil a un crisol (43) que comprende una masa fundida (42) del material fuente granular a un régimen basado en el ángulo de reposo.

24. El método de la reivindicación 23, en el que el paso c) comprende alimentar de forma continua el material fuente granular (108', 108'') a un régimen basado en el ángulo de reposo (\alpha') y una distancia entre el par de labios elevados (104).

25. El método de la reivindicación 23, en el que el paso c) comprende alimentar de forma continua el material fuente granular (108', 108'') a un régimen basado en una superficie de la sección transversal del material fuente granular dispuesto en la cinta móvil (102).

26. El método de las reivindicaciones 23, 24 ó 25, en el que el paso b) comprende disponer un volumen del material fuente granular (108', 108'') sobre la cinta móvil (102) que comprende un tope (106) dispuesto por encima de la cinta y por detrás de la tolva (110).

27. Un sistema para introducir un material fuente en una masa fundida para su uso en el crecimiento en continuo de una cinta cristalina, que comprende:

un alimentador para proporcionar un material fuente granular (108', 108'') en un montón que forma un ángulo de reposo (\alpha') con una superficie sustancialmente plana;

un crisol (43) para mantener una masa fundida (42) del material fuente granular; y

una cinta móvil (102) en translación que comprende un par de labios elevados (104) para entregar de forma continua el material fuente granular desde el alimentador al crisol a un régimen basado en el ángulo de reposo.

28. El sistema de la reivindicación 27, que comprende, además, un tope (106) dispuesto por encima de la cinta (102) y por detrás de la tolva (110).