JP5564418B2 - ポリクリスタルシリコンまたはマルチクリスタルシリコンの製造装置および方法、それらによって製造されるポリクリスタルシリコンまたはマルチクリスタルシリコンのインゴットおよびウエハ、ならびにそれらの太陽電池製造のための使用 - Google Patents
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Description
Claims (19)
- シリコン出発材料の溶融物を形成するステップと、前記溶融物の方向性凝固を行うステップと、を有する結晶シリコンの製造方法であって、
前記シリコン出発材料がるつぼ内で溶融され、
a)ある条件下において、前記溶融物の上方にカバー材料が設けられ、前記カバー材料は、元素周期表のIII族及びIV族の酸化物、炭化物、あるいはそれらの混合物からなる群から選択され、
および/または、
b)前記るつぼは、
気密な容器を形成するためにカバーまたはプレートを備えている状態、
および、
前記溶融物の上方のガス空間内に、各々制御されて、
(i)不活性ガス、および/または、
(ii)酸素、炭素および/または窒素を含むガス種、
が供給される状態、
のうちから選択されるいずれか1つの状態で構成されており、
外部と隔離されている制御されたガス雰囲気を提供するための限られたガス空間が、制御されないフラッシュガスの流れがない状態で、前記溶融物の上方に形成され、
少なくとも前記結晶シリコンの凝固段階中に、平衡状態が前記溶融物の上方に確立されること、を特徴とする結晶シリコンの製造方法。 - 請求項1に記載の結晶シリコンの製造方法であって、
前記溶融物は、外部と隔離されるように覆われたるつぼ内で凝固することを特徴とする結晶シリコンの製造方法。 - 請求項1または2に記載の結晶シリコンの製造方法であって、
前記溶融物の上方の気相における酸素含有ガス成分の凝縮が防止されるように、前記シリコン出発材料からなる前記溶融物が高温壁によって囲まれることを特徴とする結晶シリコンの製造方法。 - 請求項1に記載の結晶シリコンの製造方法であって、
前記ガス空間から成分が凝縮されるのを防止するために、前記ガス空間を囲む壁が加熱されることを特徴とする結晶シリコンの製造方法。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の結晶シリコンの製造方法であって、
前記溶融物を覆うカバー材料が粒状でありまたは溶融しており、前記溶融物を全体的にまたは部分的に覆うことを特徴とする結晶シリコンの製造方法。 - 請求項1に記載の結晶シリコンの製造方法であって、
前記カバー材料は二酸化シリコン、二酸化ゲルマニウム、酸化アルミニウム、酸化ホウ素、または上記酸化物の混合物を含むことを特徴とする結晶シリコンの製造方法。 - 請求項1に記載の結晶シリコンの製造方法であって、
前記カバー材料は二酸化シリコン、二酸化ゲルマニウム、酸化アルミニウム、酸化ホウ素、または上記酸化物の混合物であることを特徴とする結晶シリコンの製造方法。 - 請求項1に記載の結晶シリコンの製造方法であって、
カバー材料は粉末状SiO2または粉末状B2O3またはSiO2片またはB2O3片の形態で前記シリコン出発材料上に適用されることを特徴とする結晶シリコンの製造方法。 - 請求項1に記載の結晶シリコンの製造方法であって、
前記溶融物を囲むまたは前記溶融物に通じている、るつぼあるいは炉の全ての構成要素が、少なくとも前記結晶シリコンの凝固段階における温度にされおよび/または該温度に維持され、前記温度が酸化シリコンの凝縮温度よりも高いことを特徴とする結晶シリコンの製造方法。 - 請求項1に記載の結晶シリコンの製造方法であって、
前記方向性凝固は、ブリッジマン法(BS)、垂直温度勾配凝固法(VGF)、または熱交換法(HEM)のいずれかから選択された方法によって行われることを特徴とする結晶シリコンの製造方法。 - 請求項1に記載の結晶シリコンの製造方法であって、
酸素源が制御および/または低減され、
該酸素源が、残留水分、出発材料の酸化物成分、気相を介して前記溶融物に通じている製造装置の元素のいずれか1つであることを特徴とする結晶シリコンの製造方法。 - 請求項11に記載の結晶シリコンの製造方法であって、
水分を排出されたシリコン出発材料を使用することにより、または、凝固が始まる前に前記溶融物を囲む空間から残留水分を排出することにより、残留水分から発生した前記酸素源を低減させることを特徴とする結晶シリコンの製造方法。 - 請求項1に記載の結晶シリコンの製造方法であって、結晶シリコンはインゴットの形状で形成され、次に、シリコンウェハは前記インゴットから分割または個別化されることを特徴とする結晶シリコンの製造方法。
- 請求項13に記載の結晶シリコンの製造方法であって、分割または個別化された前記シリコンウェハは、太陽電池の製造に使用されることを特徴とする結晶シリコンの製造方法。
- シリコン出発材料を充填可能なるつぼ(5)と、前記るつぼを加熱するための少なくとも1つのヒータ(6、7)と、を有する結晶シリコンの製造装置において、
a)前記シリコン出発材料の溶融物の上方にカバー材料(9)が設けられ、前記カバー材料は、元素周期表のIII族及びIV族の酸化物、炭化物、あるいはそれらの混合物からなる群から選択され、
および/または、
b)前記るつぼは、
気密な容器を形成するためにカバーまたはプレートを備えている状態、
および、
前記溶融物の上方のガス空間内に、各々制御されて、
(i)不活性ガス、および/または、
(ii)酸素、炭素および/または窒素を含むガス種、
が供給される状態、
のうちから選択されるいずれか1つの状態で構成されており、
外部と隔離されている制御されたガス雰囲気を提供するための限られたガス空間が、制御されないフラッシュガスの流れがない状態で、前記溶融物の上方に形成され、
少なくとも前記結晶シリコンの凝固段階中に、平衡状態が前記溶融物の上方に確立されること、を特徴とする結晶シリコンの製造装置。 - 請求項15に記載の結晶シリコンの製造装置であって、
前記るつぼは閉じられ、高温壁によって完全に仕切られた前記溶融物(1)の上方にガス空間(4)が形成されていることを特徴とする結晶シリコンの製造装置。 - 請求項15に記載の結晶シリコンの製造装置であって、
前記るつぼ(5)は耐熱材料からなるカバー(8)に覆われ、外部と隔離されていることを特徴とする結晶シリコンの製造装置。 - 請求項15に記載の結晶シリコンの製造装置であって、
前記カバー材料(9)は、粒子状のおよび/または溶融した材料であること、
を特徴とする結晶シリコンの製造装置。 - 請求項15に記載の結晶シリコンの製造装置であって、
前記カバー材料が、SiO2、GeO2、Al2O3、CaCO3またはB2O3あるいはそれらの混合物からなる群から選択される材料の粉末、粒子または溶融物を含むことを特徴とする結晶シリコンの製造装置。
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