JPH0725533B2 - シリコン多結晶インゴツトの製造方法 - Google Patents
シリコン多結晶インゴツトの製造方法Info
- Publication number
- JPH0725533B2 JPH0725533B2 JP61010884A JP1088486A JPH0725533B2 JP H0725533 B2 JPH0725533 B2 JP H0725533B2 JP 61010884 A JP61010884 A JP 61010884A JP 1088486 A JP1088486 A JP 1088486A JP H0725533 B2 JPH0725533 B2 JP H0725533B2
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- Japan
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- silicon
- container
- solidified
- ingot
- polycrystalline
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、シリコン多結晶インゴットの製造方法に関
するものである。
するものである。
「従来の技術」 シリコン多結晶インゴットの製造手段として、るつぼ内
で原料シリコンを溶融した後そのまま冷却することによ
り、るつぼを鋳型としてインゴットを成型することが試
みられている。ところがそのような手段では、溶融シリ
コンが固化する際の膨張がるつぼにより拘束されて多結
晶化したシリコンが壊れてしまい、実用に供し得るシリ
コン多結晶インゴットを得ることはできないものであ
る。
で原料シリコンを溶融した後そのまま冷却することによ
り、るつぼを鋳型としてインゴットを成型することが試
みられている。ところがそのような手段では、溶融シリ
コンが固化する際の膨張がるつぼにより拘束されて多結
晶化したシリコンが壊れてしまい、実用に供し得るシリ
コン多結晶インゴットを得ることはできないものであ
る。
このため、従来一般には、単結晶シリコンを製造する場
合に広く用いられる引き上げ法(CZ法)が転用されてい
る。この引き上げ法は、種結晶(シード)を溶融シリコ
ンに接触させて徐々に引き上げることにより、多結晶シ
リコンを棒状に成長させるようにするものである。
合に広く用いられる引き上げ法(CZ法)が転用されてい
る。この引き上げ法は、種結晶(シード)を溶融シリコ
ンに接触させて徐々に引き上げることにより、多結晶シ
リコンを棒状に成長させるようにするものである。
「発明が解決しようとする問題点」 ところが、上記の引き上げ法においては、 引き上げ速度をあまり速くできず1mm/min程度が限
度であるので、例えば、6インチ径のシリコン多結晶イ
ンゴットの場合18g/min程度のものしか得られず、生産
性が極めて低く、このため製造コストが高い。
度であるので、例えば、6インチ径のシリコン多結晶イ
ンゴットの場合18g/min程度のものしか得られず、生産
性が極めて低く、このため製造コストが高い。
成長し得るシリコン多結晶インゴットの径は20cm程
度が限度であり、それ以上の大径のものは製造できな
い。
度が限度であり、それ以上の大径のものは製造できな
い。
多結晶シリコンを引き上げつつ成長させるので、ク
ラックが生じやすい。
ラックが生じやすい。
多結晶シリコンの電気抵抗率を調整するために溶融
シリコン中にドープ材を混入した場合、そのドープ材の
引き上げは均等になされずにむらが生じやすい。したが
って成長したシリコン多結晶インゴットの抵抗率が均一
にならず、特に多量のドープ材を必要とする低抵抗率の
多結晶シリコンを得ることが極めて困難である。
シリコン中にドープ材を混入した場合、そのドープ材の
引き上げは均等になされずにむらが生じやすい。したが
って成長したシリコン多結晶インゴットの抵抗率が均一
にならず、特に多量のドープ材を必要とする低抵抗率の
多結晶シリコンを得ることが極めて困難である。
等の問題があり、これらの改善が望まれていた。
「問題点を解決するための手段」 上記の問題点を解決するために、この発明は、容器内で
原料シリコンを溶融し、その溶融シリコンを冷却して多
結晶の固化シリコンを生じさせ、この生じた固化シリコ
ンの温度を保持したまま上記容器を加熱して上記固化シ
リコンの容器内面との接触部を溶融させることにより固
化シリコンと容器とを分離し、その分離した固化シリコ
ンを容器内から取り出してさらに冷却しシリコン多結晶
インゴットとすることを特徴としている。
原料シリコンを溶融し、その溶融シリコンを冷却して多
結晶の固化シリコンを生じさせ、この生じた固化シリコ
ンの温度を保持したまま上記容器を加熱して上記固化シ
リコンの容器内面との接触部を溶融させることにより固
化シリコンと容器とを分離し、その分離した固化シリコ
ンを容器内から取り出してさらに冷却しシリコン多結晶
インゴットとすることを特徴としている。
「作用」 この発明は、容器内で溶融シリコンを冷却し結晶が充分
に成長しない温度に保ちつつ固化させて多結晶の固化シ
リコンとする。この固化シリコンの温度を保持したまま
上記容器を加熱すると、上記固化シリコンの容器内面と
の接触部が溶融し、容器に密着した固化シリコンは容器
内面から容易に剥離し、固化シリコンと容器とが容易に
分離される。その分離した固化シリコンを容器内から取
り出してさらに冷却すればシリコン多結晶インゴットと
なる。以上により、固化シリコンを拘束することなし
に、内部にクラック等のない大径のシリコン多結晶イン
ゴットを容易に製造する。
に成長しない温度に保ちつつ固化させて多結晶の固化シ
リコンとする。この固化シリコンの温度を保持したまま
上記容器を加熱すると、上記固化シリコンの容器内面と
の接触部が溶融し、容器に密着した固化シリコンは容器
内面から容易に剥離し、固化シリコンと容器とが容易に
分離される。その分離した固化シリコンを容器内から取
り出してさらに冷却すればシリコン多結晶インゴットと
なる。以上により、固化シリコンを拘束することなし
に、内部にクラック等のない大径のシリコン多結晶イン
ゴットを容易に製造する。
「実施例」 以下、この発明方法の実施例について第1図ないし第7
図を参照して説明する。これらの図はこの実施例の手順
を工程順に示すものである。
図を参照して説明する。これらの図はこの実施例の手順
を工程順に示すものである。
まず、第1図に示すように、るつぼ1内に原料シリコン
(多結晶シリコン)2を入れ、図示しないヒータにより
加熱してその原料シリコン2を溶融し、第2図に示すよ
うに溶融シリコン3とする。この時、必要に応じて、結
晶の電気抵抗率を所定の値とするためのドープ材を所定
量溶融シリコン3中に添加しておく。
(多結晶シリコン)2を入れ、図示しないヒータにより
加熱してその原料シリコン2を溶融し、第2図に示すよ
うに溶融シリコン3とする。この時、必要に応じて、結
晶の電気抵抗率を所定の値とするためのドープ材を所定
量溶融シリコン3中に添加しておく。
それから、第3図に示すように、種結晶(シード)4を
チャック5により挾持して、その下端部を溶融シリコン
3中に位置させてシード付けを行う。その後、るつぼ1
の加熱を中止して、溶融シリコン3の温度が融点温度
(1,415℃)以下となって凝固し、第4図に示すように
固化シリコン6となって種結晶4がその固化シリコン6
に固着されるまで冷却する。なお、この時、固化シリコ
ン6の温度が約1,000℃以下には下がらないように温度
管理を行い、固化シリコン6が未だ充分に結晶が成長し
ない状態を保つ。
チャック5により挾持して、その下端部を溶融シリコン
3中に位置させてシード付けを行う。その後、るつぼ1
の加熱を中止して、溶融シリコン3の温度が融点温度
(1,415℃)以下となって凝固し、第4図に示すように
固化シリコン6となって種結晶4がその固化シリコン6
に固着されるまで冷却する。なお、この時、固化シリコ
ン6の温度が約1,000℃以下には下がらないように温度
管理を行い、固化シリコン6が未だ充分に結晶が成長し
ない状態を保つ。
その後、再びヒータ(図示略)によりるつぼ1を加熱し
て、第5図に示すように、固化シリコン6のるつぼ1内
面との接触部のみを再び溶融させることにより、固化シ
リコン6とるつぼ1とを分離する。そして、その分離し
た固化シリコン6を、種結晶4を引き上げることによ
り、第6図に示すように、種結晶4とともにるつぼ1よ
り取り出し、そのまま固化シリコン6をるつぼ1外でさ
らに冷却すれば、シリコン多結晶インゴットとなる。
て、第5図に示すように、固化シリコン6のるつぼ1内
面との接触部のみを再び溶融させることにより、固化シ
リコン6とるつぼ1とを分離する。そして、その分離し
た固化シリコン6を、種結晶4を引き上げることによ
り、第6図に示すように、種結晶4とともにるつぼ1よ
り取り出し、そのまま固化シリコン6をるつぼ1外でさ
らに冷却すれば、シリコン多結晶インゴットとなる。
このインゴット7を種結晶4より切り離してスライス加
工すれば、第7図に示すように、ウェーハ8が得られ
る。
工すれば、第7図に示すように、ウェーハ8が得られ
る。
上記の手順によれば、シリコンの多結晶化はるつぼ1の
外で固化シリコン6が何等拘束されない状態でなされる
から、多結晶化したシリコンが壊れることはなく、高品
質のシリコン多結晶インゴットを得ることができる。
外で固化シリコン6が何等拘束されない状態でなされる
から、多結晶化したシリコンが壊れることはなく、高品
質のシリコン多結晶インゴットを得ることができる。
また、多量の溶融シリコン3から一度にかつ速やかに多
結晶化したシリコンのインゴットを得ることができるの
で、その生産性を50〜100g/min程度とでき、従来の引き
上げ法の場合に比して著しく向上させることができ、し
たがって製造コストを削減することができる。また、製
造されるインゴット7の径には制限はなく、るつぼ1の
内径寸法により40cmあるいはそれ以上の大径のインゴッ
ト7も容易に製造できる。さらに、結晶を引き上げるこ
となく静的な状態で多結晶化させるので、製造されるイ
ンゴット7にクラックが生じることはなく、その後の機
械的な加工に充分耐えられる丈夫なシリコン多結晶イン
ゴットを得ることができる。
結晶化したシリコンのインゴットを得ることができるの
で、その生産性を50〜100g/min程度とでき、従来の引き
上げ法の場合に比して著しく向上させることができ、し
たがって製造コストを削減することができる。また、製
造されるインゴット7の径には制限はなく、るつぼ1の
内径寸法により40cmあるいはそれ以上の大径のインゴッ
ト7も容易に製造できる。さらに、結晶を引き上げるこ
となく静的な状態で多結晶化させるので、製造されるイ
ンゴット7にクラックが生じることはなく、その後の機
械的な加工に充分耐えられる丈夫なシリコン多結晶イン
ゴットを得ることができる。
さらにまた、溶融シリコン3中にドープ材を添加してお
けば、溶融シリコン3はそのまま固化するので所望の抵
抗率を有する多結晶シリコンを得ることができるととも
に、製造されたインゴット7の各部位での抵抗率にむら
が生じることがなく、抵抗率の均一なインゴット7を得
ることができる。したがって、従来特に製造することが
困難であった低抵抗率の多結晶シリコンを容易に製造す
ることができる。
けば、溶融シリコン3はそのまま固化するので所望の抵
抗率を有する多結晶シリコンを得ることができるととも
に、製造されたインゴット7の各部位での抵抗率にむら
が生じることがなく、抵抗率の均一なインゴット7を得
ることができる。したがって、従来特に製造することが
困難であった低抵抗率の多結晶シリコンを容易に製造す
ることができる。
なお、上記のように製造したシリコン多結晶インゴット
7は、たとえば太陽電池の基板、シリコン製の各種の治
具として用いることの他に、マザーアロイとして用いた
り、また特に低抵抗率の電極(ターゲット材)用の材料
として用いる等、広い用途が考えられる。
7は、たとえば太陽電池の基板、シリコン製の各種の治
具として用いることの他に、マザーアロイとして用いた
り、また特に低抵抗率の電極(ターゲット材)用の材料
として用いる等、広い用途が考えられる。
以上、この発明の実施例を説明したが、この発明は上記
実施例に限定されるものではない。たとえば、上記では
種結晶によって固化シリコンを吊り上げるようにした
が、これに限らずたとえば棒状の石英あるいはその他の
材料を用いることもできるし、あるいは固化シリコンを
吊り上げることなく他の手段によって容器から取り出す
ようにしても良い。
実施例に限定されるものではない。たとえば、上記では
種結晶によって固化シリコンを吊り上げるようにした
が、これに限らずたとえば棒状の石英あるいはその他の
材料を用いることもできるし、あるいは固化シリコンを
吊り上げることなく他の手段によって容器から取り出す
ようにしても良い。
「発明の効果」 以上詳細に説明したように、この発明によれば、溶融シ
リコンを冷却して多結晶の固化シリコンを生じさせ、こ
の生じた固化シリコンの温度を保持したまま上記容器を
加熱して上記固化シリコンの容器内面との接触部を溶融
させることにより固化シリコンと容器とを分離し、その
分離した固化シリコンを容器内から取り出してさらに冷
却しシリコン多結晶インゴットとしたので、次のような
優れた効果を奏する。
リコンを冷却して多結晶の固化シリコンを生じさせ、こ
の生じた固化シリコンの温度を保持したまま上記容器を
加熱して上記固化シリコンの容器内面との接触部を溶融
させることにより固化シリコンと容器とを分離し、その
分離した固化シリコンを容器内から取り出してさらに冷
却しシリコン多結晶インゴットとしたので、次のような
優れた効果を奏する。
多結晶化したシリコンを壊すことなく、多量の溶融
シリコンを速やかに多結晶化することができ、したがっ
て生産性が向上し、製造コストの削減に寄与できる。
シリコンを速やかに多結晶化することができ、したがっ
て生産性が向上し、製造コストの削減に寄与できる。
容器の径がそのままインゴットの径となるので、大
径のインゴットを容易に製造できる。
径のインゴットを容易に製造できる。
静的な状態で多結晶化させるので、インゴットにク
ラックが生じることがない。
ラックが生じることがない。
溶融シリコン中に添加したドープ材がそのまま固化
するので、所望の抵抗率を有する多結晶シリコンを得る
ことができるとともに、抵抗率の均一なインゴットを得
ることができる。
するので、所望の抵抗率を有する多結晶シリコンを得る
ことができるとともに、抵抗率の均一なインゴットを得
ることができる。
第1図ないし第7図は、この発明の実施例の製造方法を
その工程順に説明するための図である。 1……るつぼ(容器)、2……原料シリコン、3……溶
融シリコン、6……固化シリコン、7……シリコン多結
晶インゴット。
その工程順に説明するための図である。 1……るつぼ(容器)、2……原料シリコン、3……溶
融シリコン、6……固化シリコン、7……シリコン多結
晶インゴット。
Claims (1)
- 【請求項1】容器内で原料シリコンを溶融し、その溶融
シリコンを冷却して多結晶の固化シリコンを生じさせ、
この生じた固化シリコンの温度を保持したまま上記容器
を加熱して上記固化シリコンの容器内面との接触部を溶
融させることにより固化シリコンと容器とを分離し、そ
の分離した固化シリコンを容器内から取り出してさらに
冷却しシリコン多結晶インゴットとすることを特徴とす
るシリコン多結晶インゴットの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61010884A JPH0725533B2 (ja) | 1986-01-21 | 1986-01-21 | シリコン多結晶インゴツトの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61010884A JPH0725533B2 (ja) | 1986-01-21 | 1986-01-21 | シリコン多結晶インゴツトの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62167213A JPS62167213A (ja) | 1987-07-23 |
JPH0725533B2 true JPH0725533B2 (ja) | 1995-03-22 |
Family
ID=11762741
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61010884A Expired - Lifetime JPH0725533B2 (ja) | 1986-01-21 | 1986-01-21 | シリコン多結晶インゴツトの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0725533B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8709154B2 (en) | 2007-07-25 | 2014-04-29 | Amg Idealcast Solar Corporation | Methods for manufacturing monocrystalline or near-monocrystalline cast materials |
JP4498457B1 (ja) * | 2009-06-15 | 2010-07-07 | 佑吉 堀岡 | 結晶成長方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61239104A (ja) * | 1985-04-17 | 1986-10-24 | Hitachi Ltd | 直角度測定方法および直角度測定装置 |
-
1986
- 1986-01-21 JP JP61010884A patent/JPH0725533B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61239104A (ja) * | 1985-04-17 | 1986-10-24 | Hitachi Ltd | 直角度測定方法および直角度測定装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS62167213A (ja) | 1987-07-23 |
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