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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
mit Bor versetzten gereinigten Siliciums und genau ein Verfahren,
umfassend Reduzieren eines Siliciumhalogenids mit einem Aluminiummetall,
um ein reduziertes Silicum zu ergeben, gefolgt von Zugeben von Bor
zu dem reduzierten Silicium, wobei ein gereinigtes Silicum hergestellt
wird.
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Ein
mit Bor versetztes gereinigtes Silicum ist als ein Material für
Solarzellen nützlich. Ein solches gereinigtes Silicium
kann durch Zugeben von Bor zu einem erwärmten und geschmolzenen
Silicium hergestellt werden.
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Auf
der anderen Seite ist zur Herstellung von Silicium ein Verfahren
von Reduzieren eines Siliciumhalogenids mit einem Aluminiummetall
bekannt [Patentdokument 1:
JP-A
2-64006 ]. Das reduzierte Silicium, welches gemäß einem
solchen Verfahren hergestellt wird, enthält viel Aluminium
als eine Verunreinigung, und Aluminium sollte entfernt werden. Im
Allgemeinen wird das erhaltene reduzierte Silicium unter Wärme
geschmolzen, in einer Form unter der Bedingung eines Temperaturgradienten,
welcher in einer Richtung bereitgestellt wird, erstarrt und dann
wird die Region, welche eine relativ größere Menge
an Aluminium enthält, entfernt. Das reduzierte Silicium
wird gemäß einem solchen gerichteten Erstarrungsverfahren
gereinigt und dann als ein Material für Solarzellen verwendet.
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Jedoch
muss zum Zugeben von Bor zu dem gemäß dem gerichteten
Erstarrungsverfahren gereinigten Silicium das gereinigte Silicium
wieder erwärmt und geschmolzen werden, was viel Energie
verbraucht.
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Demgemäß haben
die Erfinder sorgfältig studiert für den Zweck,
ein Verfahren zur Herstellung eines mit Bor versetzten Siliciums
in einer energiesparenden Weise aus einem reduzierten Silicium,
erhalten durch Reduzieren eines Siliciumhalogenids mit einem Aluminiummetall,
zu entwickeln. Als ein Ergebnis haben die Erfinder gefunden, dass,
sogar wenn Bor zu einem erwärmten und geschmolzenen Silicium
gegeben wird und dann das Silicium in einer Richtung erstarrt wird,
das zugegebene Bor einheitlich in dem erstarrten Silicium verteilt
ist. Demgemäß haben die Erfinder gefunden, dass,
wenn ein reduziertes Silicium erwärmt und geschmolzen wird
und dann Bor dazu gegeben wird, um geschmolzenes Gemisch zu bilden,
welches Silicium, Aluminium und Bor enthält, und danach
dieses in einer Richtung erstarrt und gereinigt wird, dann ein mit
Bor versetztes Silicium hergestellt werden kann, und haben die vorliegende
Erfindung erreicht.
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Speziell
stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines mit Bor
versetzten Siliciums bereit, wobei:
ein Siliciumhalogenid mit
einem Aluminiummetall gemischt wird, um das Siliciumhalogenid zu
reduzieren, wobei ein reduziertes Silicium hergestellt wird,
das
reduzierte Silicium erwärmt und geschmolzen wird und Bor
dazu gegeben wird, und dann das reduzierte Silicium in einer Form
unter der Bedingung eines Temperaturgradienten, der in einer Richtung
bereitgestellt wird, erstarrt wird, wobei ein gereinigtes Silicium
hergestellt wird.
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Gemäß dem
erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren wird ein
reduziertes Silicium erwärmt und geschmolzen und, nachdem
Bor dazu gegeben wurde, in einer Richtung erstarrt und gereinigt;
und deshalb erfordert verglichen mit einem herkömmlichen
Verfahren, umfassend Erstarren eines reduzierten Siliciums in einer
Richtung, Reinigen und wieder Erwärmen und Schmelzen des
Siliciums und danach Geben von Bor dazu, das erfindungsgemäße
Herstellungsverfahren nicht wieder Erwärmen und Schmelzen
des reduzierten Siliciums und kann ein mit Bor versetztes Silicium
mit wenig Energie herstellen.
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[1]
eine Skizzenansicht, welche einen Schritt von Reduzieren eines Siliciumhalogenids
mit einem Aluminiummetall zeigt.
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[2]
eine Skizzenansicht, welche einen Schritt von Erstarren eines reduzierten
Siliciums gemäß einem gerichteten Erstarrungsverfahren
zeigt.
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[3]
eine schematische Ansicht, welche einen Schritt von Erhalten eines
mit Bor versetzten Siliciums aus dem gerichtet erstarrten Silicium,
erhalten gemäß dem gerichteten Erstarrungsverfahren,
zeigt.
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Gemäß dem
erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren wird ein
Siliciumhalogenid zuerst mit einem geschmolzenen Aluminiummetall
reduziert, um ein reduziertes Silicium zu erhalten.
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Das
Siliciumhalogenid ist zum Beispiel eine Verbindung, dargestellt
durch eine Formel (1): SiHnX4-n (1)[wobei n
eine ganze Zahl von 0 bis 3 angibt; und X ein Halogenatom darstellt].
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Das
durch X in der Formel (1) dargestellte Halogenatom schließt
ein Fluoratom, ein Chloratom, ein Bromatom und ein Iodatom ein.
Die Siliciumhalogenidverbindung (I) schließt zum Beispiel
Siliciumtetrafluorid, Siliciumtrifluorid, Siliciumdifluorid, Siliciummonofluorid,
Siliciumtetrachlorid, Siliciumtrichlorid, Siliciumdichlorid, Siliciummonochlorid,
Siliciumtetrabromid, Siliciumtribromid, Siliciumdibromid, Siliciummonobromid,
Siliciumtetraiodid, Siliciumtriiodid, Siliciumdiiodid, Siliciummonoiodid,
usw. ein.
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Das
Siliciumhalogenid (I) weist bevorzugt eine Reinheit von mindestens
(nicht niedriger als) 99,99 Masse-%, stärker bevorzugt
mindestens 99,9999 Masse-%, noch stärker bevorzugt mindestens
99,99999 Masse-% im Hinblick auf das Erhalten eines mit Bor versetzten
Siliciums mit einer hohen Reinheit auf. Im Falle, wo das erhaltene
feste Silicium als ein Material für Solarzellen verwendet
wird, wird das Siliciumhalogenid (I) mit einem kleineren Phosphorgehalt bevorzugt
verwendet, genau mit einem Phosphorgehalt von höchstens 0,5
ppm, stärker bevorzugt höchstens 0,3 ppm, noch
stärker bevorzugt höchstens 0,1 ppm.
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Als
das Aluminiummetall verwendbar ist ein elektrolytisch reduziertes
Aluminium, welches im Allgemeinen als ein kommerzielles Produkt
erhältlich ist, sowie ein Hochreinheits-Aluminium, welches
erhalten wird durch Reinigen eines elektrolytisch reduzierten Aluminiums
gemäß einem Segregationserstarrungsverfahren, einem
elektrolytischen Dreischichtverfahren oder dergleichen. Zum Erhalten
eines festen Siliciums, welches wenig durch Verunreinigungen kontaminiert
ist, wird bevorzugt ein Hochreinheits-Aluminiummetall mit einer Reinheit
von mindestens (nicht niedriger als) 99,9 Masse-%, stärker
bevorzugt mindestens 99,95 Masse-% verwendet. Dabei ist die Reinheit
des Aluminiummetalls eine Reinheit davon, welche durch Subtrahieren
des Gesamtgehalts von Eisen, Kupfer, Gallium, Titan, Nickel, Natrium,
Magnesium und Zink von dem Aluminiummetall von 100 Masse-% erhalten
wird; und der Gesamtgehalt von jenen Elementen kann durch Glimmentladungsmassenspektrometrie
bestimmt werden. Als das Aluminiummetall auch verwendbar ist ein
Aluminiummetall, welches Silicium in einem relativ niedrigen Gehalt
enthält.
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Zum
Reduzieren eines Siliciumhalogenids mit einem Aluminiummetall kann
zum Beispiel ein Siliciumhalogenidgas in ein erwärmtes
und geschmolzenes Aluminiummetall eingeblasen werden.
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Die
in 1 bis 3 verwendeten Bezugszahlen und
-alphabete zeigen an wie folgt: Die Bezugszahl 1 bedeutet
ein Siliciumhalogenidgas; 2 bedeutet ein Blasrohr; 3 bedeutet
ein geschmolzenes Aluminiummetall; 4 bedeutet einen Behälter; 5 bedeutet
ein reduziertes Silicium (51 ist auf einer Niedertemperaturseite; 52 ist auf
einer Hochtemperaturseite); 6 bedeutet eine Form; 7 bedeutet
eine Erwärmungsvorrichtung; 8 bedeutet einen Ofen; 9 bedeutet
eine Wasserkühlplatte; 10 bedeutet ein gerichtet
erstarrtes Silicium (10A ist eine gereinigte Siliciumregion; 10B ist
eine Rohsiliciumregion); 11 bedeutet ein mit Bor versetztes
Silicium; 12 bedeutet ein Rohsilicium. Das Bezugszeichen
T bedeutet einen Temperaturgradienten und R bedeutet eine Erstarrungsgeschwindigkeit.
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Ein
Siliciumhalogenid ist im Allgemeinen gasförmig. Wie in 1 wird
ein Siliciumhalogenidgas (1) in ein erwärmtes
und geschmolzenes Aluminiummetall (3) durch das Blasrohr
(2) eingeblasen. Als das Blasrohr (2), welches
im Allgemeinen verwendet wird, ist eines, welches gegen geschmolzenes
Aluminiummetall (3) inaktiv und gegen Wärme resistent
ist, konkret eines, welches aus Kohlenstoff wie Graphit, oder Siliciumcarbid, Stickstoffcarbid,
Aluminiumoxid (Aluminiumoxid), Siliciumdioxid (Siliciumoxid) wie
Quarz, oder dergleichen besteht.
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Als
der Behälter (4) zum Vorhalten des geschmolzenen
Aluminiummetalls (3) darin, welcher im Allgemeinen verwendet
wird, ist einer, welcher gegen das erwärmte und geschmolzene
Aluminiummetall, das Siliciumhalogenidgas (1) und Silicium
inaktiv und gegen Wärme resistent ist, konkret einer, welcher
aus Kohlenstoff wie Graphit, oder Siliciumcarbid, Stickstoffcarbid,
Aluminiumoxid (Aluminiumoxid), Siliciumdioxid (Siliciumoxid) wie
Quarz, oder dergleichen besteht.
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Durch
Einblasen eines Siliciumhalogenidgases (1) in das geschmolzene
Aluminiummetall (3) wird das Siliciumhalogenid (1)
mit dem geschmolzenen Aluminiummetall (3) reduziert und
das gebildete Silicium wird in dem Aluminiummetall gelöst,
was ein Silicium ergibt, welches geschmolzenes Aluminiummetall (3)
enthält.
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Der
Siliciumgehalt in dem geschmolzenen Aluminiummetall (3)
kann durch die Menge des eingeblasenen Siliciumhalogenidgases (1)
gesteuert werden.
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Durch
Kühlen des geschmolzenen Aluminiummetalls (3)
nach dem Einblasen des Siliciumhalogenidgases (1) wird
das in der Schmelze gelöste Silicium als ein reduziertes
Silicium (5) auskristallisiert. Das kristallisierte reduzierte
Silicium (5) wird aus dem Feststoff geschnitten, nachdem
abgekühlt wurde, was das beabsichtigte reduzierte Silicium
(5) ergibt.
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Die
Reinheit des erhaltenen reduzierten Siliciums (5) beträgt
im Allgemeinen mindestens (nicht weniger als) 99,9 Masse-%, bevorzugt
mindestens 99,99 Masse-%; und der Aluminiumgehalt beträgt
bevorzugt höchstens 1100 ppma (Teile pro Million Atome)
als ein Atomverhältnis zu Silicium, stärker bevorzugt
höchstens 12 ppma, noch stärker bevorzugt höchstens
10 ppma. Der Borgehalt beträgt bevorzugt höchstens
0,3 ppma als ein Atomverhältnis zu Silicium, stärker
bevorzugt höchstens 0,03 ppma. Der Kohlenstoffgehalt beträgt
bevorzugt höchstens 17 ppma, stärker bevorzugt
höchstens 2 ppma. Das reduzierte Silicium (5)
mit einer solchen Reinheit kann zum Beispiel durch Kühlen
des geschmolzenen Aluminiums (3) bei einer niedrigen Kühlgeschwindigkeit
erhalten werden.
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Dann
wird das erhaltene reduzierte Silicium (5) erwärmt
und geschmolzen. Jedoch kann eine relativ große Menge eines
Aluminiummetalls an der Oberfläche des reduzierten Siliciums
(5) anhaften. Abhängig von der Reinheit des Siliciumhalogenids
(1) und des geschmolzenen Aluminiummetalls (3),
welche verwendet werden, kann das erhaltene reduzierte Silicium
(5) eine relativ große Menge von Verunreinigungen
enthalten. In solchen Fällen wird das reduzierte Silicium
(5) bevorzugt mit einer Säure gewaschen und dann
erwärmt und geschmolzen im Hinblick auf Entfernen der Verunreinigungen
wie Aluminium.
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Säurewaschen
des reduzierten Siliciums (5) kann zum Beispiel durch Tauchen
des reduzierten Siliciums (5) in eine Säure erreicht
werden. Die Säure zur Verwendung für das Säurewaschen
schließt zum Beispiel konzentrierte Salpetersäure,
konzentrierte Salzsäure, Königswasser (Salpetersalzsäure)
und dergleichen ein. Die Säurewaschtemperatur kann im Allgemeinen
20°C bis 90°C sein. Die Säurewaschzeit
kann im Allgemeinen 5 Stunden bis 24 Stunden, bevorzugt höchstens
12 Stunden sein.
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Das
reduzierte Silicium (5) kann unter Atmosphärendruck
erwärmt und geschmolzen werden, es wird aber bevorzugt
unter reduziertem Druck erwärmt und geschmolzen im Hinblick
auf Abdampfen und Entfernen der flüchtigen Verunreinigungselemente.
Der Druck (absolute Druck) beim Erwärmen und Schmelzen
unter verringertem Druck kann im Allgemeinen höchstens
400 Pa, bevorzugt höchstens 50 Pa, stärker bevorzugt höchstens
5 Pa, besonders bevorzugt höchstens 0,5 Pa sein.
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Die
Erwärmungstemperatur beim Erwärmen und Schmelzen
des reduzierten Siliciums (5) ist nicht niedriger als die
Schmelztemperatur von Siliciummaterial, im Allgemeinen von 1410°C
bis 1600°C.
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Dann
wird Bor (z. B. B12 oder B84)
zu dem erwärmten und geschmolzenen reduzierten Silicium
(5) gegeben. Die Menge von Bor, welche zugegeben wird,
kann in geeigneter Weise abhängig vom Borgehalt, ursprünglich
in dem reduzierten Silicium (5), und dem beabsichtigten
Borgehalt in dem gereinigten Silicium bestimmt werden. Im Falle,
wo das reduzierte Silicium zum Beispiel als ein Material für
Solarzellen verwendet wird, kann der Borgehalt im Allgemeinen 0,03
ppma bis 2 ppma, ausgedrückt in Teile pro Million Atome
(ppma) als ein Atomverhältnis zu dem Siliciumelement, bevorzugt
0,1 ppma bis 0,6 ppma sein.
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Wie
in 2 wird gemäß dem erfindungsgemäßen
Herstellungsverfahren ein reduziertes Silicium (5) in einem
erwärmten und geschmolzenen Zustand, nachdem Bor dazu gegeben
wurde, in der Form (6) unter der Bedingung eines in einer
Richtung bereitgestellten Temperaturgradienten (T) gemäß einem
sogenannten gerichteten Erstarrungsverfahren erstarrt.
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Das
geschmolzene reduzierte Silicium (5) wird unter der Bedingung
eines Temperaturgradienten (T), welcher auf das geschmolzene reduzierte
Silicium (5) in einer Richtung davon aufgebracht wird,
gekühlt. Der Temperaturgradient (T) kann in einer Richtung
bereitgestellt werden und der Temperaturgradient (T) kann in einer
horizontalen Richtung bereitgestellt werden, so dass die Niedertemperaturseite
(51) und die Hochtemperaturseite (52) auf dem
gleichen Level sein können; oder kann in einer Schwerkraftrichtung
sein, so dass die Niedertemperaturseite (51) das Kopfteil
sein kann und die Hochtemperaturseite (52) das Bodenteil
sein kann. Im Allgemeinen wird wie in 2 der Temperaturgradient
(T) in einer Schwerkraftrichtung bereitgestellt, so dass die Niedertemperaturseite
(51) das Bodenteil sein kann und die Hochtemperaturseite
(52) das Kopfteil sein kann. Da es keine unangemessene Ausrüstung
erfordert und da es praktikabel ist, beträgt der Temperaturgradient
(T) im Allgemeinen 0,2°C/mm bis 2,5°C/mm, bevorzugt
0,5°C/mm bis 1,5°C/mm.
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Der
Temperaturgradient (T) kann zum Beispiel gemäß einem
Verfahren von Erwärmen des oberen Teils der Form (6)
in einem Ofen (8), ausgestattet mit einer Erwärmungsvorrichtung
(7) und Offengehalten für Luft am Bodenteil davon,
mit der Erwärmungsvorrichtung (7), während
Kühlen des unteren Teils der Form unter dem Ofen (8)
bereitgestellt werden. Zum Kühlen des unteren Teils der
Form (6) ist ein Luftkühlverfahren verwendbar;
jedoch kann abhängig von dem Temperaturgradienten (T) zum
Beispiel eine Wasserkühlplatte (9) unter dem Ofen
(8) angeordnet werden und Wärmeentfernung und
Kühlen kann durch die Wasserkühlplatte (9)
erreicht werden.
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Im
Allgemeinen kann das reduzierte Silicium (5) zum Beispiel
durch Bewegen der Form (6), welche das Silicium darin enthält,
in der Richtung nach unten und Führen der Form aus dem
Ofen (8) aus seinem unteren Teil gekühlt werden.
Das reduzierte Silicium (5) wird in dieser Weise gekühlt,
wobei das reduzierte Silicium (5) mit Bilden einer festen
Phase (54) auf der Niedertemperaturseite (51)
erstarrt werden kann, wobei ein gerichtet erstarrtes Silicium erhalten
wird.
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Die
Erstarrungsgeschwindigkeit (R), dargestellt durch die Bewegungsgeschwindigkeit
der Grenze (56) zwischen der festen Phase (54),
welche durch Kühlen auf der Niedertemperaturseite (51)
gebildet wird, und der flüssigen Phase (55), welche
auf der Hochtemperaturseite (52) noch nicht erstarrt ist,
kann im Allgemeinen 0,05 mm/min bis 2 mm/min, bevorzugt 0,5 mm/min
bis 1,2 mm/min sein. Die Erstarrungsgeschwindigkeit (R) kann zum
Beispiel durch Steuern der Bewegungsgeschwindigkeit der Form (6)
zu der Zeit, wenn die Form (6) aus dem Ofen (8)
bewegt wird, gesteuert werden.
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In
der Weise wie vorstehend erstarrt das reduzierte Silicium (5)
nach und nach von der Niedertemperaturseite (51) davon.
Der Grad der Erstarrungsfraktion (Y) in dem Erstarrungsverfahren
(fester Anteil) ist ein Index, der den Grad des Erstarrungsfortschritts anzeigt,
und wird dargestellt durch den Anteil (%) der gebildeten festen
Phase (54) zu dem verwendeten reduzierten Silicium (5).
Zum Beispiel beträgt die Erstarrungsfraktion (Y) an der
Erstarrungsstartstelle 0 (%), und die Erstarrungsfraktion (Y) beträgt
an der Erstarrungsendstelle 100 (%) und die Erstarrungsfraktion
(Y) steigt entlang der Erstarrungsrichtung.
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In
dem Verfahren von Erstarren des reduzierten Siliciums (5)
durch Kühlen in dieser Weise bewegen sich die Verunreinigungen
wie Aluminium in dem reduzierten Silicium (5) durch Segregation
zu der Hochtemperaturseite (52). Demgemäß steigt
in dem gerichtet erstarrten Silicium (10) nach Erstarrung
der Verunreinigungsgehalt (C) in einer Richtung von der Niedertemperaturseite
(51) zur Hochtemperaturseite (52) des Temperaturgradienten
(T).
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Auf
der anderen Seite segregiert Bor auf der Hochtemperaturseite (52)
nahezu nicht, sondern ist bei einer nahezu konstanten Konzentration
in der festen Phase (55) und der flüssigen Phase
(54) des reduzierten Siliciums (5) verteilt.
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Wie
in 3 gezeigt ist von dem erhaltenen gerichtet erstarrten
Silicium (10) die Region auf der Niedertemperaturseite
(51) des Temperaturgradienten (T) in dem Kühlverfahren
eine gereinigte Siliciumregion (10A) mit einem niedrigeren
Verunreinigungsgehalt, während die Region auf der Hochtemperaturseite
(52) eine Rohsiliciumregion (10B), welche eine
größere Menge von segregierten Verunreinigungen
enthält, ist. Von dem gerichtet erstarrten Silicium (10)
wird die Rohsiliciumregion (10B) abgeschnitten, wobei das
beabsichtigte mit Bor versetzte Silicium (11), oder das
heißt gereinigtes Silicium als die gereinigte Siliciumregion
(10A) erhalten wird. Das Verfahren zum Abschneiden der
Rohsiliciumregion (10B) ist nicht speziell definiert. Zum
Beispiel kann die Region gemäß einem gewöhnlichen
Verfahren unter Verwendung einer Diamantschneidevorrichtung oder
dergleichen abgeschnitten werden, um die Rohsiliciumregion (10B)
als ein Rohsilicium (12) zu entfernen.
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Das
erhaltene mit Bor versetzte Silicium (11) ist zum Beispiel
als ein Material für Solarzellen nützlich.
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Gegebenenfalls
kann nachdem gemäß einem gerichteten Erstarrungsverfahren
gereinigt wurde das reduzierte Silicium (5) wieder erwärmt
und geschmolzen werden und dann kann Bor dazu gegeben werden.
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[Beispiele]
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Die
Erfindung wird detaillierter mit Bezug auf die folgenden Beispiele
beschrieben; jedoch soll die Erfindung nicht durch diese Beispiele
eingeschränkt werden.
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Beispiel 1:
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Wie
in 1 gezeigt wurde ein Siliciumhalogenidgas (1),
welches Siliciumtetrachloridgas ist, in ein geschmolzenes Aluminiummetall
(3) in einem erwärmten und geschmolzenen Zustand
bei 1020°C durch das Blasrohr (2) eingeblasen
und reduziert, und dann wurde das geschmolzene Aluminiummetall (3)
gekühlt und das kristallisierte reduzierte Silicium (5)
wurde ausgeschnitten. Der Aluminiumgehalt in dem reduzierten Silicium
(5) wurde quantitativ durch Plasmaemissionsmassenspektrometrie
(ICPMS) bestimmt und war 1100 ppma als ein Atomverhältnis
zu dem Siliciumelement.
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Das
reduzierte Silicium (5) wurde in konzentrierte Salzsäure
[36%ige Salzsäure] bei 80°C für 8 Stunden
zum Säurewaschen darin getaucht. Der Aluminiumgehalt und
der Phosphor- und Borgehalt in dem reduzierten Silicium (5)
nach dem Säurewaschen wurden quantitativ durch ICP-Massenspektrometrie
bestimmt. Der Aluminiumgehalt war 10,3 ppma als ein Atomverhältnis
zu dem Siliciumelement; der Phosphorgehalt war 0,1 ppma und der
Borgehalt war niedriger als 0,03 ppma (niedrigste Nachweisgrenze).
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Das
mit Säure gewaschene reduzierte Silicium (5) wurde
in die in 2 gezeigte Form (6)
in dem Ofen (8) gegeben und bei 1510°C erwärmt
und geschmolzen. In diesem Zustand wurde das Silicium unter verringertem
Druck von 1 Pa (absoluter Druck) für 12 Stunden gehalten.
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Danach
wurde, während der erwärmte und geschmolzene Zustand
des reduzierten Siliciums (
5) als solcher aufrechterhalten
wurde, Argongas in den Ofen (
8) eingebracht, um Atmosphärendruck
herzustellen, und Bor wurde zu 0,3 ppma als ein Atomverhältnis
zu dem Siliciumelement zugegeben. Dann wurde gemäß einem
gerichteten Erstarrungsverfahren von Bewegen der Form (
6)
unter der Bedingung eines Temperaturgradienten (T) von 1°C/mm
und einer Erstarrungsgeschwindigkeit (R) von 0,4 mm/min das reduzierte
Silicium (
5) in einer Richtung erstarrt, um ein gerichtet
erstarrtes Silicium (
10) zu ergeben. Von dem erhaltenen
gerichtet erstarrten Silicium (
10) wurde der Teil entsprechend
der Grenze (
56) zwischen der flüssigen Phase (
54)
und der festen Phase (
55) mit einer Erstarrungsfraktion
(Y) von 20%, 50% und 70% ausgeschnitten und der Aluminium-, Phosphor-
und Borgehalt in jedem Teil wurden quantitativ durch ICP-Massenspektrometrie
bestimmt und die gefundenen Daten sind wie in Tabelle 1 nachstehend. Tabelle 1
| Grad
von Erstarrung (%) | Aluminium
(ppma) | Phosphor
(ppma) | Bor
(ppma) |
| 20 | 0,05 | 0,03 | 0,22 |
| 50 | 0,07 | 0,05 | 0,23 |
| 70 | 0,14 | 0,06 | 0,25 |
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Das
erhaltene gerichtet erstarrte Silicium (10) wurde an dem
Teil entsprechend der Grenze (56) mit einer Erstarrungsfraktion
(Y) von 70% durchgeschnitten, um die Rohsiliciumregion (10B)
zu entfernen, wobei das beabsichtigte mit Bor versetzte Silicium
(11) als eine gereinigte Siliciumregion (10A)
erhalten wurde.
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Vergleichsbeispiel 1:
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Ein
in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 erhaltenes reduziertes Silicium
(5) wurde in die in 2 gezeigte
Form (6) in dem Ofen (8) gegeben, dann bei 1540°C
erwärmt und geschmolzen, und gemäß einem gerichteten
Erstarrungsverfahren von Bewegen der Form (6) unter der
Bedingung eines Temperaturgradienten (T) von 1°C/mm und
einer Erstarrungsgeschwindigkeit (R) von 0,2 mm/min wurde das reduzierte
Silicium (5) in einer Richtung erstarrt, um ein gerichtet
erstarrtes Silicium (10) zu ergeben. Von dem erhaltenen
gerichtet erstarrten Silicium (10) wurde die Rohsiliciumregion
(10B) an dem Teil entsprechend der Grenze (56)
mit einer Erstarrungsfraktion (Y) von 70% abgeschnitten, um dabei
das reduzierte Silicium (5) zu reinigen. Der Aluminium-,
Bor- und Phosphorgehalt in dem gereinigten reduzierten Silicium
(5), welches als eine gereinigte Siliciumregion (10A)
erhalten wurde, wurden quantitativ durch ICP-Massenspektrometrie
bestimmt. Der Aluminiumgehalt war 6,2 ppma, der Phosphorgehalt war
0,08 ppm und der Borgehalt war niedriger als 0,03 ppma (niedrigste
Nachweisgrenze).
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Beispiel 2:
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Das
im Vorstehenden gereinigte reduzierte Silicium (
5) wurde
in die in
2 gezeigte Form (
6)
in dem Ofen (
8) gegeben und bei 1540°C erwärmt
und geschmolzen; und Bor wurde dazu zu 0,3 ppma als ein Atomverhältnis
zu dem Siliciumelement gegeben. Dann wurde gemäß einem
gerichteten Erstarrungsverfahren von Bewegen der Form (
6)
unter der Bedingung eines Temperaturgradienten (T) von 1°C/mm
und einer Erstarrungsgeschwindigkeit (R) von 0,2 mm/min das reduzierte
Silicium (
5) in einer Richtung erstarrt, um ein gerichtet
erstarrtes Silicium (
10) zu ergeben. Von dem erhaltenen
gerichtet erstarrten Silicium (
10) wurde der Teil entsprechend
der Grenze (
56) mit einer Erstarrungsfraktion (Y) von 20%,
50% und 70% ausgeschnitten und der Aluminium-, Phosphor- und Borgehalt
in jedem Teil wurden durch ICPMS quantitativ bestimmt und die gefundenen
Daten sind wie in Tabelle 2 nachstehend. Tabelle 2
| Grad
von Erstarrung (%) | Aluminium
(ppma) | Phosphor
(ppma) | Bor
(ppma) |
| 20 | 0,05 | 0,03 | 0,22 |
| 50 | 0,08 | 0,04 | 0,23 |
| 70 | 0,16 | 0,06 | 0,25 |
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Das
erhaltene gerichtet erstarrte Silicium (10) wurde an dem
Teil entsprechend der Grenze (56) mit einer Erstarrungsfraktion
(Y) von 70% durchgeschnitten, um die Rohsiliciumregion (10B) zu
entfernen, wobei das beabsichtigte mit Bor versetzte Silicium (11)
als eine gereinigte Siliciumregion (10A) erhalten wurde.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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