CN1092602C - 多晶硅的制造方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种由金属硅或氧化硅作为起始原料，通过一系列的连续工序进行流水作业，廉价而且大量地生产作为制品的多晶硅和使用该多晶硅制造基片的制造方法和装置。为了达到该目的，使用下列的各工序，由金属硅制造多晶硅和太阳能电池用硅基片，所说工序包括：A.将金属硅在减压下精炼，进而为了从熔体中除去杂质而进行凝固，获得铸块；B.将上述铸块的杂质浓集部分切除；C.将剩余部分再熔化，然后在氧化性气氛中将硼和碳从熔体中氧化除去，接着吹入氩气或氩和氢的混合气以进行脱氧；D.将上述脱氧后的熔体浇铸入铸模中进行定向凝固，获得铸块；E.把通过定向凝固获得的铸块中的杂质浓集部分切除。

Description

多晶硅的制造方法和装置

技术领域

本发明涉及多晶硅的制造方法和装置以及太阳能电池用硅基片的制造方法，尤其是涉及一种以金属硅或氧化硅为起始原料，通过一系列工序的流水作业来制造作为最终制品的太阳能电池用多晶硅基片的生产技术。

背景技术

关于太阳能电池方面的研究已经进行了很长时间，最近已出现了一种在地上太阳光下其光电转换效率达到13～15％左右的太阳能电池，并在各种不同用途方面逐步达到了实用化。然而，作为一般家庭用电力或者汽车、船舶、工作机械等方面的能源，至少在我国尚不能说已十分普及。其原因是至今尚没有建立能够廉价地大量生产用于制造太阳能电池所必需的硅基片技术。

现在，为了制造太阳能电池用的硅基片，使用化学方法已经能够以原料纯度低的金属硅(99.5重量％的Si)作为起始原料，直接地制得适合作为半导体使用而且成为块状的高纯度硅。进而使用冶金方法将该块状的高纯度硅再熔融并将其调整成为适合于太阳能电池的化学组成，然后用拉制法或定向凝固法将所获的熔体制成硅锭，最后将该硅锭切成(slice)薄片。也就是说，如图5所示那样，首先将金属硅与盐酸反应，气化成三氯硅烷，通过将该气体精馏而除去其中的杂质，然后使其与氢气反应，按照所谓的CVD(化学气相沉积)法使其由气体析出高纯度的硅。因此，所获的高纯度硅仅仅成为一种结晶粒子之间的结合力很弱的，仅由硅粒子组成的集合体。另外，在形成该集合体的高纯度硅中所含的硼即使降低到0.001ppm左右，也不能满足作为P-型半导体用基板所要求的比电阻0.5～1.5Ω·cm的规格要求。为了将上述的高纯硅用于太阳能电池，必须调整其比电阻并控制其结晶性，以便获得单晶或者具有数mm以上粒径的结晶，并且使得其晶界不会对光电转换效率产生不良影响，因此，上述的高纯硅在该状态下不能直接制成基片。然后，如图5的右侧所示，还必须经历将该块状物再熔融、对熔体成分进行调整(添加硼)、锭块化(对单晶采用拉制法，对多晶采用定向凝固法)并形成基片的工序。

然而，所说的以往的制造方法还必须对那些已经达到能够适用于半导体的高纯度硅锭再次进行成分调整(主要是添加硼)和精制，以便使其适用于太阳能电池，这样不但工艺过程复杂，合格率低，而且还需要再熔化的设备和外加的能量，因此制造成本高。因此，正如上述，现在能够购买到的太阳能电池都是高价的产品，这就成为妨碍它获得广泛普及的障碍。另外，按照化学方法，为了使金属硅达到高纯度，无法避免地产生大量的硅烷、氯化物等污染环境的物质，成为阻碍它达到大量生产的障碍，因此也有问题。另外，由于受到上述制造方法的影响，最近公开的技术研究趋势是将制造工序更加细分，例如金属硅的高纯化和凝固技术等。

例如，特开平5-139713号公报公开了一种“获得低硼含量的硅的方法，该方法是在一个由二氧化硅或以二氧化硅为主成分的容器内保持着熔融的硅，在该熔体的表面上喷射一种惰性气体的等离子气体射流，同时从该容器的底部吹入惰性气体”。另外，特开平7-17704号公报公开了一种“高效率地除硼的方法，该方法是在使用电子束来熔化金属硅时，在金属硅粉的表面上，相对于每1kg硅，预先形成1.5～15kg的SiO₂”。另外，关于凝固技术，特开昭61-141612号公报提出了一种“防止在硅锭中析出夹杂物的技术，该技术是在将熔融的硅浇铸入铸模中时使该铸模旋转”。另外，本申请人自己也在特愿平7-29500号(申请日为平成7年2月17日)中提出了一种“通过使熔融金属硅进行定向凝固来进行精制的方法”。

另一方面，由金属硅直接制造太阳能电池用硅的技术并不是没有。例如，特开昭62-252393号公报公开了一种区域熔融法(Zonemelting)，该方法是将一种曾经作为半导体使用的电子工业的废硅作为起始原料，使用氩、氢和氧的混合气产生的等离子体射流将所说原料进行区域熔融处理。然而，该方法只是一种利用工业废物的方法，不能成为一种需要大量生产硅基片的主流技术。另外，虽然原料硅使用经济，但是一旦要求高纯度化，则该方法就不能成为上述麻烦的制造方法的代替技术。另外，特开昭63-218506号公报公开了一种通过等离子体熔融由粉末状、颗粒状或未经磨削的金属硅制造太阳能电池用或电子仪器用的块状硅的方法。然而，该方法的原理与上述特开昭62-252393号公报相同，都是使用等离子体的区域熔融法，存在电能消耗大和不能大量生产的缺点。另外，该公报的实施例只不过是按实验室规模获得50g左右的棒状硅，对于达到实用大小的太阳能电池用硅基片则没有记载。

发明的公开

鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种由金属硅或氧化硅作为起始原料，通过一系列的连续工序进行流水作业，廉价而且大量地生产作为制品的多晶硅和使用该多晶硅制造的基片的制造方法和装置。

本发明者为了达到上述目的，不用化学方法，仅仅利用冶金方法，着眼于获得最大的经济效果而进行了深入的研究，从而完成了本发明。

也就是说，本发明提供一种多晶硅的制造方法，其特征在于，使用以下各工序由金属硅制造多晶硅：

A.将金属硅在真空中熔融，使其中的磷气化挥发而将其脱除，然后进行凝固以从熔体中除去杂质成分，从而获得铸块；

B.将上述铸块的杂质浓集部分切除；

C.将杂质浓集部分切除后的剩余部分再熔化，然后在氧化性气氛中将硼和碳从熔体中氧化除去，接着向该熔体吹入氩气或氩和氢的混合气以进行脱氧；

D.将上述脱氧后的熔体浇铸入铸模中，进行定向凝固，获得铸块；

E.把通过定向凝固获得的铸块的杂质浓集部分切除。

另外，本发明还提供了一种多晶硅的制造方法，其特征在于，通过氧化硅的还原精炼而获得上述金属硅。

另外，本发明还提供了一种多晶硅的制造方法，其特征在于，首先把通过氧化硅精炼获得的熔融状态的金属硅转移入坩埚中，在氧化性气氛中氧化除去硼和碳后使其凝固，接着进行权利要求1的B工序，在真空中进行熔融，然后进行权利要求1的C、D和E工序。

另外，本发明还提供了一种多晶硅的制造方法，其特征在于，上述的氧化性气氛由H₂O、CO₂或O₂气形成，其用量尽可能少以便上述熔体与气体的界面不被氧化硅覆盖，用等离子电弧进行局部加热的方法来除去在上述熔体的表面上生成的氧化硅，或者使用H₂O、CO₂或O₂气吹入熔体中代替上述的在氧化性气氛中。

另外，本发明还提供了一种多晶硅的制造方法，其特征在于，使用SiO₂或Si₃N₄作为上述的脱模剂，在为了除去上述杂质而进行凝固时的凝固界面移动速度在5mm/min以下，在进行定向凝固时的凝固界面移动速度在2mm/min以下，或者从该铸块下端起70％以上的高度处将上述铸块切断。

另外，本发明还提供了一种多晶硅的制造方法，其特征在于，将所说熔体中的磷浓度降低至0.3ppm以下，硼浓度降低至0.6ppm以下或者将碳浓度降低至10ppm以下。

在制造装置方面也完成了本发明，也就是一种多晶硅的制造装置，其特征在于，该装置包含：用于熔化或加热金属硅的加热装置；用于保持熔融金属硅的保持容器；用于浇铸该保持容器内的熔体的第1铸模；包围着这些保持容器和铸模，用于使磷从熔体中气化除去的减压室；用于将取自上述铸模中的铸块的一部分再熔化或加热的再熔化装置；用于保持再熔化的熔体的精炼容器；用于向该精炼容器内的熔体中吹入或喷射氧化性气体、氢气或者氢氩混合气的喷嘴；用于将已经脱氧的熔体浇铸成铸块的第2铸模。

另外，本发明提供了一种多晶硅的制造装置，其特征在于，上述减压室内的真空度高于10^-3托、由铜制的水冷夹套坩埚或石墨坩埚作为上述保持容器，由SiO₂质坩埚、SiO₂模压坩埚或SiO₂衬里坩埚作为上述精炼容器。

另外，本发明提供了一种多晶硅的制造装置，其特征在于，上述加热装置为电子枪、上述再熔化装置为等离子体电弧枪或直流电弧源。

另外，本发明提供了一种多晶硅的制造装置，其特征在于，第1和第2铸模的侧壁由隔热材料形成，其底部由水冷夹套形成，并且在这些铸模的上方配置用于加热铸入熔体的加热源，并使上述铸模的高度H与其直径W之比为W/H＞0.5。

另外，本发明的主要方面是提供一种太阳能电池用硅基片的制造方法，其特征在于，将上述任一种制造方法获得的多晶硅铸块切割成厚度为100～450μm的薄板。

按照本发明，使用上述的方法及装置来制造多晶硅或太阳能电池用硅基片，不需要进行在以往的方法中所不可缺少的高纯硅的成分调整步骤。另外，不但可以减少能量的无用消耗，而且由于仅仅采用冶金方法，因此不会大量地产生象使用化学方法时所特有的污染环境的物质，从而可以放心地实现设备的大型化。其结果，可以按照比过去低得多的价格提供一种光电转换效率优良的太阳能电池用硅基片。而且，通过实施本发明获得的多晶硅即使不制作基片，也能有效地用作制铁原料等其他用途。

如上所述，按照本发明，可以避免能量的浪费，并且可以使设备大型化，因此可以大量地生产纯度较优的多晶硅和太阳能电池用多晶硅基片。其结果，可以按特别低的价格提供一种在地上的光电转变效率与按过去的方法所获得的产品没有什么不同的太阳能电池用多晶硅基片，因此可以期待太阳能电池获得广泛的普及。另外，所获的多晶硅即使不用于制造基片，还可以有效地用作制铁原料等。

对附图的简单说明

图1是一个表示本发明中所说的多晶硅及太阳能电池用硅基片的制造方法之一例的流程图。

图2是一个表示本发明中所说的多晶硅及太阳能电池用硅基片的制造方法的另一种方案流程图。

图3是一个用于实施本发明中所说的多晶硅和太阳能电池用硅基片制造方法的装置模式图。

图4是一个用于实施本发明中所说的多晶硅和太阳能电池用硅基片制造方法另一种方案的装置。

图5是表示过去的太阳能电池用硅基片的制造方法的流程图。

实施发明的最佳方案

在图1中以一个流程图示出本发明中所说的多晶硅和太阳能电池用硅基片的制造方法之一例(其中被虚线包围的部分是基片的制造)。

首先将一种纯度较低(99.5重量％Si)的金属硅装入一个石墨或水冷铜制的保持容器中，在真空下进行熔融。这时，作为加热手段，可以利用公知的气体加热、电加热等，但最好是电子枪。此处，将熔融的金属硅(以下称为熔体)在上述的保持容器内，在1450～1900℃的温度范围保持预定的时间(例如30～60分钟)，以便使得所含杂质中的磷和铝气化除去(真空精炼)。优选是将熔体中的磷浓度降低至0.3ppm以下。然后为了将Fe、Al、Ti、Ca等杂质降低至100ppm以下，将该熔体浇铸入第1铸模中，使其冷却，从而使熔体从底部向上方凝固，凝固界面的移动速度为5mm/min。其结果，获得了上述杂质元素浓集的熔体在最后凝固的铸块。

接着，将杂质元素浓集的上述铸块的上部约30％切除。然后将剩余的铸块装入一台具有等离子体电弧的熔化炉中将其再熔化。在此情况下，加热手段不限于等离子电弧。将熔化后的熔体升温至1450℃以上的温度并同时使其与氧化性气体反应，从而将熔体中的硼和碳以氧化物的形式除去(氧化精炼)。然后，向氧化精炼结束后的熔体中吹喷入氩气或氩氢混合气一定时间。其结果使得该熔体中的氧被脱除至10ppm以下。上述的氧化精炼可在减压室内进行，也可以在大气中进行。接着将该脱氧后的熔体作为精制的产物浇铸入涂有脱模剂的第2铸模中，使其定向地凝固，从而获得铸块。在该铸块的上部浓集了杂质元素，因此将该部分(通常占20％左右)切断除去，其余部分作为多晶硅制品。

上面已描述了多晶硅的制造方法，但是在要制成太阳能电池用硅基片的情况下，将所说的其余部分用一种多线锯切割(薄片化)成厚度为100～450μm的薄片。

由于上述作为起始原料的金属硅通常可以通过氧化硅的还原精炼而获得，因此，当以氧化硅作为起始物质时也属于本发明。对于氧化硅的精炼方法来说，为了获得与上述本发明中最初使用的金属硅具有相同水平纯度的产物，可以使用任何公知的方法。例如，可以使用一种潜弧熔化炉，以碳作为还原剂使氧化硅熔化、还原的方法。另外，按照本发明，在由氧化硅制备金属硅时，也可以考虑把作为多晶硅或太阳能电池用硅基片所不需要的成分预先除去。也就是说，如图2的流程图所示，把由氧化硅获得的，纯度较低且处于熔融状态的金属硅装入精炼容器(例如坩埚)中，进行所谓预精炼的方法。具体地说，向坩埚内的熔体中吹入氧化性气体(H₂O、CO₂等)，将硼和碳作为氧化物除去，然后使其凝固。接着将所获得的铸块在上述的减压室中进行熔化和真空精炼以使其脱磷，然后进行定向凝固，从而获得多晶硅的铸块。为了获得基片，可以与上述同样地将铸块切成薄片。该方法的优点是通过改变常规金属硅制造作业的一部分，不需要上述本发明的“脱硼、脱碳”以及“为了除去杂质而进行凝固”的步骤。其结果，可以省去某些设备并显著地降低能量的消耗，因此可以按更低的成本获得与按照上述本发明所说方法获得的产品具有同样水平的多晶硅和太阳能电池用硅基片。尤其是如果在金属硅的制造阶段在矿山现场已预先完成了脱硼和脱碳作业，那么对于多晶硅或基片的制造业者来说，后面的作业就非常容易进行。

顺便说明，在本发明中的凝固界面移动速度，在第1铸模时为5mm/min以下，在第2铸模时为2mm/min以下，其理由是，如果大于这些数值，则金属硅中的Fe、Al等杂质金属元素在铸块上方的浓集进行得不够充分。另外，之所以要从该铸块下端起70％以上的高度处切断上述铸块，这是为了使得低于此高度的其余部分能够达到作为多晶硅所要求的目标组成。另外，在本发明中要求上述减压室内的真空度高于10^-3托，这是为了使金属硅中磷的蒸气压适合于气化脱磷的需要。

另外，在本发明中，将熔体中的磷浓度降低至0.3ppm以下的理由是为了确保太阳能电池能稳定地工作；将硼浓度降低至0.6ppm以下的理由是为了使其适合作为P型半导体用的基片；将碳浓度降低至10ppm以下的理由是为了抑制硅结晶中析出SiC和防止光电转换效率的降低。

另外，使用铜制的水冷夹套坩埚或石墨坩埚作为上述金属硅熔化时的保持容器，以及使用SiO₂质坩埚、SiO₂压模或SiO₂衬里坩埚作为上述的精炼容器，其理由是，硅容易与其他物质反应，因此，如果使用上述以外的容器，就会使这些成分元素混入硅中。顺便说明，在金属硅的制造阶段进行脱硼等操作时，可以使用SiO₂以外的廉价的Al₂O₃、MgO、石墨等作为耐火物的衬里。其理由是，例如即使混入了这些杂质，也可在后续的处理阶段中除去。另外，使用SiO₂或Si₃N₄作为凝固时使用的铸模脱模剂，其理由同上。必须用脱模剂的理由是，当熔融的硅在凝固时其体积膨胀10％，使用脱模剂可以防止产生残余应力。

另外，在本发明的装置中，如图3所示，除了在凝固时之外，金属硅1的熔体2几乎是连续地流入后续的步骤中。按照该方法，可以使制造作业变得顺利，操作时间缩短，从而使制造成本更为低廉。另外，在本发明中使用的装置由于仅仅基于冶金方法，因此可以容易地进行大型化，而且不会产生污染环境的物质，有希望通过大量生产而降低生产成本。

为了脱除熔体2中的硼和碳，所用的氧化性气体只要具有弱的氧化能力即可，优选是使用H₂O或CO₂。如果氧化力过强，则会在熔体的表面形成SiO₂薄膜，从而阻碍硼或二氧化碳的脱除。因此，在此情况下，为了除去该薄膜，必须使用等离子体电弧枪4或者由直流电弧源喷射电弧。另外，上述的氧化性气体也可直接地吹入熔体中。用于吹入氧化性气体的喷嘴5的材质只限于石墨或SiO₂。如果使用这两种以外的材质，则会造成对熔体2的污染。另外，为了把从第2铸模9中取出的铸块6切割成薄片状的切割机(图中未示出)，使用公知的多线锯或多刀片锯是较理想的。将薄片的厚度限定为100～450μm的理由是，如果不到100μm，则其强度过低，如果超过450μm，则其光电转换效率降低。

在本发明的装置中，对于进行凝固的铸模9的结构采取了特殊的构思。具体地如图3所示，其形状象一种所谓盆型，其直径W对高度H之比在0.5以上。此外，在其侧壁上设置隔热材料11，在其底部设置水冷夹套10，在其上方设置加热源8，以便能够调整上述凝固界面的移动速度。

另外，在本发明中，为了提高硅的纯度，可以把在第1和第2铸模中进行的凝固操作各自反复地进行(凝固一再熔化)多次。另外，可以准备许多个铸模，同时可将上述保持容器或精炼容器大型化，把这些容器中的熔体分注入所说的铸模中。另外，在本发明中，上述工序A、B、C、D、E的实施顺序，除了将D、E置于最后之外，其他步骤的顺序可以不同。

实施例1

如图3所示，在减压室18内的上部具有一个输出功率为300KW的电子枪，金属硅1以10kg/小时的速率供入石墨制的保持容器19(也称熔化炉)中熔化。这时，使减压室18达到10^-5托的真空度，磷和铝元素的一部分从熔体2中气化而被除去。然后将该溶体2浇注入水冷式铜制铸模9中，用电子束3照射熔体表面以使其保持熔融状态，然后使其以1mm/min的凝固界面移动速度从底部开始向上凝固，获得50kg的铸块6。将该铸块6的上部20％(记号A)切断除去，表1中示出了铸块的化学组成。

                                表1                               单位(ppm)

	B	P	Fe	Al	Ti	Ca	C	O
									金属硅	7	23	980	860	180	950	～5000	-
粗精制后的铸块	7	＜0.1	10	8.5	2	10	35	-
									基片	0.1	＜0.1	＜0.1	＜0.1	＜0.1	＜0.1	3.5	5.7

然后将该铸块6的切剩部分置于一个二氧化硅坩埚(精炼容器)16中，利用一个配置在其上方的，输出功率为100KW的等离子体电弧枪4将该铸块熔化。然后将该熔体的温度保持在1600℃，同时向该熔体的表面吹喷一种含有15体积％水蒸汽的氩—水蒸汽的混合气体21。这时，从熔体2中取试样，测定该试样的比电阻。在经过约2小时后，比电阻变成1Ω·cm，这时用单纯氩气替换混合气体21进行30分钟的脱氧。然后将该熔体浇铸入一个涂有脱模剂Si₃N₄的石墨制第2铸模中，在氩气氛中使其从底部开始冷却和凝固，从而获得铸块。这时，利用一个安装在铸模9上方的石墨加热器8来加热熔体表面。结果使得凝固界面的移动速度为0.7mm/min。

凝固结束后，将所获得铸块6的上部30％切除，将剩余部分作为多晶硅制品。接着使用多线锯将该制品切割成一种每片厚度为350μm的薄片，获得了300片尺寸为15cm×15cm的太阳能电池用硅基片。该基片的性能如下：比电阻为1.2Ω·cm；少数载流子的寿命为12微秒；光电转换效率为13.8％。另外，其化学组成如表1所示。

实施例2

把按照与实例1同样的方法由第1铸模获得的铸块6的下部70％置于一个二氧化硅坩埚(精炼容器)16中，利用一个配置在其上方的，输出功率为100KW的等离子体电弧枪4将该铸块熔化。然后将该熔体2的温度保持在1600℃，通过一个设置在坩埚16底部的多孔塞15，以10升/分的流量向熔体2中吹入含有15体积％水蒸汽的氩-水蒸汽混合气体21以进行脱硼和脱碳。然后进行脱氧、定向凝固和切除操作，获得多晶硅的制品，并与实施例1同样地对该制品进行切片，获得了太阳能电池用硅基片。

所获基片的大小、片数和性能都几乎与实施例1相同。

实施例3

在图4所示的电弧炉12中，使用碳质还原剂将作为起始物质的氧化硅熔融、还原，制得如表2所示化学组成的熔融金属硅。在出料时，将50kg所说的金属硅1倒入一个内壁衬有二氧化硅耐火层，并在其底部装有多孔塞15的坩埚14中，然后通过该多孔塞15向熔体中吹入一种含有20体积％水蒸汽的氩-水蒸汽混合气30分钟。由于硅的氧化热而将熔体2的温度升高至1650℃，从而引起脱硼和脱碳反应。将该熔体2浇铸入一个在其上方配有SiC制加热器，并具有底部冷却系统的上述第1铸模中，以1.5mm/min的凝固界面移动速度进行冷却和凝固。接着将所获铸块的下部80％装入一个配置在上述减压室内的保持容器中进行熔化、脱磷和脱氧，然后将该熔体浇铸入上述第2铸模中进行定向凝固。将如此获得的铸块6切除其上部的30％，余下部分作为多晶硅的制品。然后用一种多刀片锯将该制品切割成上述尺寸的薄片，获得了300片太阳能电池用多晶硅基片。该基片的比电阻为0.9Ω·cm，少数载流子的寿命为10微秒，光电转换效率为13.5％。另外，其化学组成如表2所示。

                                   表2                                   单位(ppm)

	B	P	Fe	Al	Ti	Ca	C	O
									坩埚中的金属硅	7	25	1010	800	180	950	～5000	-
坩埚精炼后的铸块	7	23	10	25	3	13	6	40
									基片	0.1	＜0.1	＜0.1	＜0.1	＜0.1	＜0.1	4	1

最后，将上述本发明中所述多晶硅的制造方法和装置以及太阳能电池用多晶硅基片的制造方法的优点与先有技术进行对比，并将对比结果总结如下。

也就是说，本发明中所述多晶硅的制造方法和太阳能电池用多晶硅基片的制造方法在资源方面没有问题(不会发生原料短缺的问题)，另外也没有产生污染环境的副产物，作为冶金技术基本上能适应设备的大型化和大量生产，因此，即使太阳能电池的需求达到现在的数百倍，也能稳定地供给所需的基片。另外，按照以往的制造方法，由块状的高纯度硅制成基片要经过粉碎等步骤，因此要产生20重量％左右的损失或不合格产品，但是在本发明中，由硅的制造直至获得基片是一个连续的一体化过程，因此损失少，能够有效地使用电源和能量。因此，通过实施本发明而获得的硅基片价格可降低到常规产品的一半以下，可以让太阳能电池经济地作为发电装置使用。

工业上利用的可能性

根据本发明，一种高纯度的多晶硅或太阳能电池用硅基片可以只使用冶金方法和通过连续的流水性作业来制造。因此，可适合于设备的大型化，而且能够避免能量的浪费，非常适用于太阳能电池用基片的制造。

Claims (19)

1.一种多晶硅的制造方法，其特征在于，使用以下各工序由金属硅制造多晶硅：

A.将金属硅在真空中熔融，使其中的磷气化而将其脱除，然后进行凝固以从熔体中除去杂质成分，从而获得铸块；

B.将上述铸块的杂质浓集部分切除；

C.将杂质浓集部分切除后的剩余部分再熔化，然后在氧化性气氛中将硼和碳从熔体中氧化除去，接着向该熔体中吹入氩气或氩和氢的混合气以进行脱氧；

D.将上述脱氧后的熔体浇铸入铸模中，进行定向凝固，获得铸块；

E.把通过定向凝固获得的铸块的杂质浓集部分切除。

2.如权利要求1所述的多晶硅的制造方法，其特征在于，通过氧化硅的还原精炼而获得上述金属硅。

3.如权利要求1或2所述的多晶硅的制造方法，其特征在于，上述的氧化性气氛由H₂O、CO₂或O₂气形成，其用量尽可能少以便上述熔体与气体的界面不被氧化硅覆盖。

4.如权利要求3所述的多晶硅的制造方法，其特征在于，用等离子电弧进行局部加热的方法来除去在上述熔体的表面上生成的氧化硅。

5.如权利要求1或2所述的多晶硅的制造方法，其特征在于，使用H₂O、CO₂或O₂气吹入熔体中代替上述的在氧化性气氛中。

6.如权利要求3所述的多晶硅的制造方法，其特征在于，使用H₂O、CO₂或O₂气吹入熔体中代替上述的在氧化性气氛中。

7.如权利要求4所述的多晶硅的制造方法，其特征在于，使用H₂O、CO₂或O₂气吹入熔体中代替上述的在氧化性气氛中。

8.如权利要求1所述的多晶硅的制造方法，其特征在于，在为了除去上述杂质而进行凝固时的凝固界面移动速度在5mm/min以下，在进行定向凝固时的凝固界面移动速度在2mm/min以下。

9.如权利要求1所述的多晶硅的制造方法，其特征在于，从该铸块下端起70％以上的高度处将上述铸块切断。

10.如权利要求1所述的多晶硅的制造方法，其特征在于，将熔体中的磷浓度降低至0.3ppm以下。

11.如权利要求1所述的多晶硅的制造方法，其特征在于，将熔体中的硼浓度降低至0.6ppm以下。

12.如权利要求1所述的多晶硅的制造方法，其特征在于，将熔体中的碳浓度降低至10ppm以下。

13.一种多晶硅的制造装置，其特征在于，该装置包含：用于熔化或加热金属硅的加热装置；用于保持熔融金属硅的保持容器；用于浇铸该保持容器内的熔体的第1铸模；包围着这些保持容器和铸模，用于使磷从熔体中气化除去的减压室；用于将取自上述铸模中的铸块的一部分再熔化或加热的再熔化装置；用于保持再熔化的熔体的精炼容器；用于向该精炼容器内的熔体中吹入或喷射氧化性气体、氢气或者氢氩混合气的喷嘴；用于将已经脱氧的熔体浇铸成铸块的第2铸模。

14.如权利要求13所述的多晶硅制造装置，其特征在于，上述减压室内的真空度为10^-5～10^-3托。

15.如权利要求13或14所述的多晶硅制造装置，其特征在于，由铜制的水冷夹套坩埚或石墨坩埚作为上述保持容器，由SiO₂质坩埚、SiO₂模压坩埚或SiO₂衬里坩埚作为上述精炼容器。

16.如权利要求13所述的多晶硅制造装置，其特征在于，上述的加热装置为电子枪。

17.如权利要求13所述的多晶硅制造装置，其特征在于，上述再熔化装置为等离子体电弧枪或直流电弧源。

18.如权利要求13所述的多晶硅制造装置，其特征在于，第1和第2铸模的侧壁由隔热材料形成，其底部由水冷夹套形成，并且在这些铸模的上方配置用于加热铸入的熔体的加热源。

19.如权利要求13所述的多晶硅制造装置，其特征在于，上述铸模的高度H与其直径W之比为W/H＞0.5。

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