今年下半年全球景氣因為歐美市場的需求無法提振,股價如坐溜滑梯一樣,讓許多股民損失慘重,也有許多公司無法撐過這段寒冬。但是從企業創新布局的角度來看,這也是一個難得逢低進場的好機會。例如最近美國矽晶圓製造大廠 Evergreen Solar 宣告破產,現正尋求出售資產就是一例,並讓我們簡單介紹其中最具價值的String Ribbon 矽晶圓製造技術。
String Ribbon®晶圓是利用「表面張力」的科學原理製成,簡單地說,製造String Ribbon®晶圓就像吹泡泡一樣。兩者唯一不同之處在於,吹泡泡是利用肥皂水和吹泡環圈之間的表面張力產生泡泡,而String Ribbon®晶圓則是利用兩條平行的高溫細線之間的表面張力,產出一片薄薄的矽膜。這兩條細線必須運用Evergreen Solar獨家技術,才能垂直拉過熔融矽,拉出來之後,一層熔融矽就會展開並固化在兩線之間 (http://evergreensolar.com/en/about/)。接下來就簡單介紹一下String Ribbon這項重要的矽晶圓製造技術。
圖1A顯示的是最基礎的 Ribbon 技術,從一個坩堝 (11) 拉出一片連續成長的矽薄膜材 (17),坩堝 (11) 裡面是矽熔融液 (12) 和垂直拉伸穿過坩堝的一對細線 (15)。
冷卻的液態矽結晶於液面 (19) 前緣,兩條細線 (15) 嵌於其中,形成該結晶帶的邊緣界線 (18a, 18b)。
由於此製程產生的矽晶帶具有連續成長的特性,所以不需經過切片,就可以製成晶圓,省工省料。後續的專利技術更發展到一個坩堝可以同時產生多條半導體帶。
例如圖2A,一個坩堝 (21) 同時產生兩條矽晶帶,坩堝 (21) 裡面是矽熔融液 (22) 和垂直拉伸穿過坩堝的兩對細線 (25a, 25b)。
每對細線 (25a, 25b) 線距固定,待冷卻的液態矽結晶於液面 (29a, 29b) 前緣後,從熔融液 (22) 拉出兩條矽晶帶 (27a, 27b)。
兩對細線 (25a, 25b) 穿過坩堝底部的孔,嵌於該矽晶帶內,形成該矽晶帶的邊緣界線。
其他具體實施例如圖3A和3B,其中包含液面整形器 (3a, 3b),置於兩對細線 (35a, 35b) 周圍以分割熔融液 (32) 形成次區域 (3c, 3d),再由此產生兩條矽晶帶。
相關專利尚有圖6所示的同時可拉製九條矽晶帶的系統,其中包含九對細線、九個液面整形器 (6a-6i) 和一個後熱器 (64)。
String Ribbon系列專利揭露的方法和裝置可大幅提高生產率與生產效率,有助降低資本、物料和人工成本,但缺點是必須變更標準製程,而且運用此製程生產出來的晶圓和電池,尺寸與傳統製程生產的有所差異。
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