DE4236827A1

DE4236827A1 - Appts. for prodn. of semiconductor blocks - comprises casting mould with side walls and base, and heater to heat mould

Info

Publication number: DE4236827A1
Application number: DE19924236827
Authority: DE
Inventors: Theodor Zoellner; Peter Dr Schaetzle; Fridolin Haas; Hans-Dieter Dr Miller; Achim Dr Eyer; Rolf Michael Dr Knobel
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Wacker Siltronic AG
Current assignee: Siltronic AG; Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1992-10-30
Filing date: 1992-10-30
Publication date: 1994-05-05

Abstract

Appts. for prodn. of multi-crystalline semiconductor blocks with columnar crystal structure comprises a casting mould with side walls and a base part, and a heater to heat the mould in which the side walls are thermally coupled by the base part. Prodn. of multi-crystalline Si blocks comprises filling a casting mould, heated to a temp. above the melting point of Si, with a Si melt and solidifying the mould by removing heat through the base. The mould is heat treated before filling with molten material. The front surfaces of the side walls of the mould are heated. ADVANTAGE - On crystallising molten material, a flat crystallisation front can be produced.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung multikristalliner Halbleiter-Blöcke mit kolumnarer Kristall struktur. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrich tung zur Herstellung von multikristallinen Silicium-Blöcken mit kolumnarer Kristallstruktur. Ferner betrifft die Erfin dung ein Herstellungsverfahren unter Benutzung der Vorrich tung.The invention relates to a device for production multicrystalline semiconductor blocks with columnar crystal structure. In particular, the invention relates to a Vorrich device for the production of multicrystalline silicon blocks with columnar crystal structure. Furthermore concerns the Erfin a manufacturing process using the device tung.

Multikristalline Blöcke aus Halbleitermaterialien, wie bei spielsweise Silicium, haben besondere Vorteile bezüglich ihrer elektrischen Eigenschaften, wenn die Kristallstruktur der Kristallite ein kolumnares Wachstum aufweist. Kolumnares Wachstum bedeutet, daß die Kristallite, die beim Erstarren von schmelzflüssigem Material entstehen, entlang einer Vor zugsrichtung und parallel zueinander angeordnet sind. Multi kristalline Silicium-Blöcke mit kolumnarer Kristallstruktur werden als Grundmaterial für die Erzeugung von Solarzellen benötigt. Das kolumnare Wachstum der Kristallite im Sili cium-Block hat einen entscheidenden Einfluß auf den Wir kungsgrad der späteren Solarzelle.Multicrystalline blocks made of semiconductor materials, as in for example silicon, have particular advantages in terms of their electrical properties when the crystal structure the crystallite has a columnar growth. Columnares Growth means that the crystallites that solidify of molten material arise along a front tensile direction and are arranged parallel to each other. Multi crystalline silicon blocks with columnar crystal structure are used as the basic material for the production of solar cells needed. The columnar growth of crystallites in sili cium block has a decisive influence on the we degree of efficiency of the future solar cell.

Für die Herstellung solcher Blöcke gibt es verschiedene Lösungsansätze (J. Dietl, D. Helmreich, E. Sirtl in Crystals: Growth, Properties and Applications 5, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1981, Seiten 61-65). Unter anderem wird nach einem Verfahren vor gegangen, bei dem das schmelzflüssige Material in eine Gieß form, bei der die Seitenwände und der Boden in thermischem Kontakt stehen, eingebracht und dann mittels der Steuerung der Wärme zu- und -abführung einer gerichteten Erstarrung unterzogen wird. Durch das Abführen von Wärme über den Boden der Gießform wird angestrebt, daß das Wachstum der Kristal lite entlang einer vertikalen Vorzugsrichtung vom Boden zur Schmelzenoberfläche hin erfolgt. Ein besonders hohes Automa tisierungspotential besitzt ein Verfahren, bei dem die Wärme von oben in Richtung auf die Schmelzenoberfläche zugeführt wird. Der besondere Vorteil dieser sogenannten Top-Heizung besteht darin, daß die Gießform jederzeit horizontal beweg bar bleibt und ohne besonderen Aufwand vom Heizbereich ge trennt werden kann. Wird die Heizvorrichtung für einen Er starrungsvorgang nicht mehr benötigt, steht sie für einen folgenden sofort zur Verfügung.For the production There are different approaches to solving such blocks (J. Dietl, D. Helmreich, E. Sirtl in Crystals: Growth, Properties and Applications 5, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1981, Pages 61-65). Among other things, a procedure before gone, where the molten material in a pour shape, in which the side walls and the bottom in thermal Contact, introduced and then by means of the controller the heat supply and dissipation of a directed solidification is subjected. By dissipating heat across the floor the mold is aimed at the growth of the crystal lite along a vertical preferred direction from the floor to the Melt surface occurs. A particularly high automa Potentialization has a process in which the heat fed from above towards the melt surface becomes. The special advantage of this so-called top heating is that the mold move horizontally at all times remains bar and without any special effort from the heating area can be separated. If the heater for an Er rigidification process no longer required, it stands for one following immediately available.

Ungünstigerweise weist insbesondere die Verwendung einer Top-Heizung schwerwiegende Nachteile auf: Über die Seiten wände fließt zum gekühlten Boden der Gießform soviel Wärme ab, daß es auch zu einem Kristallwachstum an den Innen flächen der Seitenwände, dem sogenannten Randwachstum kommt. Das schmelzflüssige Material erstarrt nicht - wie es wünschenswert wäre - mit einer ebenen, sondern mit einer mehr oder weniger stark ausgeprägt durchhängenden Erstar rungsfront. Durch das Randwachstum weisen die erhaltenen Blöcke nur im Zentrum eine senkrechte Ausrichtung der mono kristallinen Bereiche auf, während sich ihre Wachstumsrich tung zu den Randbereichen hin parabelartig an die Waage rechte annähert. Die Folgen dieser Kristallisations-Charak teristik sind einerseits vermehrt Kristalldefekte in den Kristalliten und andererseits eine ungünstige, inhomogene Verteilung von Restverunreinigungen durch Segregationseffek te. Beides verkürzt die Lebensdauer der Minoritäts-Ladungs träger und vermindert den Wirkungsgrad aus derartigem Material erzeugter Solarzellen.Unfortunately, the use of a Top heating serious disadvantages: On the sides so much heat flows to the cooled bottom of the mold from that there is also crystal growth on the inside areas of the side walls, the so-called edge growth. The molten material does not solidify - like it does would be desirable - with one level, but with one more or less pronounced sagging star front. Due to the edge growth, the preserved ones Blocks only in the center a vertical orientation of the mono crystalline areas, while their growth direction towards the edge towards the scales right approximates. The consequences of this crystallization character On the one hand, teristics are increasingly crystal defects in the Crystallites and on the other hand an unfavorable, inhomogeneous Distribution of residual impurities through segregation effect te. Both shorten the life of the minority charge sluggish and reduces the efficiency of such Material produced by solar cells.

Es war deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Herstellung von Halbleiter-Blöcken mit kolumnarer Kristallstruktur anzugeben, mit der beim Kristal lisieren von schmelzflüssigem Material eine ebene Kristalli sationsfront erzeugt werden kann und mit welcher die insbe sondere bei der Verwendung einer Top-Heizung genannten Nachteile im Stand der Technik vermieden werden können.It was therefore the object of the present invention, a Device for the production of semiconductor blocks with columnar crystal structure to indicate with the crystal a smooth crystallization of molten material sationsfront can be generated and with which the esp especially when using a top heater Disadvantages in the prior art can be avoided.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Herstel lung von multikristallinen Halbleiter-Blöcken mit kolumnarer Kristallstruktur, im wesentlichen bestehend aus einer Gieß form mit Seitenwänden und einem Bodenteil, sowie einer Hei zung zum Beheizen der Gießform, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Seitenwände vom Bodenteil thermisch entkoppelt sind.The task is solved by a device for manufacturing development of multicrystalline semiconductor blocks with columnar Crystal structure, consisting essentially of a casting shape with side walls and a bottom part, as well as a Hei tongue for heating the mold, which is characterized is that the side walls are thermally decoupled from the bottom part are.

Obwohl die Erfindung im folgenden am Beispiel des Halblei termaterials Silicium beschrieben wird, ist sie ohne weite res mit allgemeinem Wissen auf andere Halbleitermaterialien übertragbar.Although the invention in the following using the example of the half lead termaterials silicon is described, it is not far res with general knowledge on other semiconductor materials transferable.

Die thermische Entkoppelung der Seitenwände vom Bodenteil der Gießform verhindert weitgehend den direkten Wärmefluß von den Seitenwänden zum Bodenteil. Als Folge davon ist es möglich, während des Erstarrens der Schmelze die Temperatur desjenigen Niveaus der Seitenwände, welches von der vom Boden aufsteigenden Erstarrungsfront noch nicht erreicht worden ist, oberhalb des Schmelzpunktes von Silicium zu hal ten. Ein Randwachstum von Kristalliten, das von Wandbe reichen ausgeht, die noch überhalb des Niveaus der Erstar rungsfront liegen, ist ausgeschlossen. Da außerdem der Wärmeabfluß gezielt von der Schmelze zum gekühlten Bodenteil der Gießform erfolgt, läßt sich beim Kristallisieren eine ebene Erstarrungsfront realisieren, so daß die Kristallite der resultierenden Silicium-Blöcke eine ausgezeichnete kolumnare Struktur aufweisen.The thermal decoupling of the side walls from the bottom part the mold largely prevents direct heat flow from the side walls to the bottom part. As a result, it is possible, the temperature during the solidification of the melt of the level of the side walls, which of the from The ascending solidification front has not yet been reached has been above half the melting point of silicon A marginal growth of crystallites, that of Wandbe range that is still above the level of the star front is excluded. Since also the Heat flow targeted from the melt to the cooled bottom part the mold takes place, can be a crystallization Realize flat solidification front, so that the crystallites of the resulting silicon blocks is excellent have columnar structure.

Erfindungsgemäß wird die thermische Entkoppelung dadurch er reicht, daß eine Isolierung den direkten Wärmefluß von den Seitenwänden zum Bodenteil der Gießform nahezu verhindert. Die Gießform besteht im wesentlichen aus einem Bodenteil und davon getrennten Seitenwänden, wobei die Seitenwände aus einem Teil gefertigt oder als Verbund von mehreren Einzel teilen vorliegen können. Zwischen dem Bodenteil und den Sei tenwänden befindet sich eine Isolierung, die neben der Funk tion als Barriere für den Wärmefluß auch noch eine dichtende und eine stützende Funktion ausübt. Die Isolierung ist außerdem so gestaltet, daß sie nach der Entnahme des erstarrten und abgekühlten Silicium-Blocks entweder wieder verwendet oder gegen eine neue ausgetauscht werden kann. Es hat sich zwar gezeigt, daß mindestens eine einmalige Wieder verwendung fast immer möglich ist, jedoch erscheint es wegen der Gefahr, daß eine einmal verwendete Isolierung bei der erneuten Benutzung undicht wird, günstiger, für jeden neuen Gießvorgang eine neue Isolierung zu verwenden.According to the invention, he is thermal decoupling is sufficient that insulation isolates the direct heat flow from the Side walls to the bottom part of the mold almost prevented. The casting mold consists essentially of a bottom part and separate side walls thereof, the side walls made of manufactured in one part or as a combination of several individual parts parts can be present. Between the bottom part and the be There is an insulation next to the radio tion as a barrier to heat flow also a sealing and has a supporting function. The insulation is also designed so that after the removal of the solidified and cooled silicon blocks either again can be used or exchanged for a new one. It It has been shown that at least once use is almost always possible, but it appears because of the risk that once used insulation in the reuse will leak, cheaper, for each new one Casting process to use new insulation.

Bodenteil und Seitenwände der Gießform sind bevorzugt aus einem temperaturfesten Material wie beispielsweise Graphit gefertigt. Zweckmäßigerweise sind zumindest die Flächen, die mit flüssigem Silicium in Kontakt kommen, durch eine Be schichtung aus siliciumresistentem Material auf der Basis von Siliciumoxid und/oder Siliciumnitrid oder durch eine Auskleidung aus derartigem Material, geschützt. Die Gießform ist vorzugsweise in der bei der Herstellung von blockförmi gen Solarzellen-Grundmaterial üblichen Geometrie ausgestal tet. Das bedeutet, daß der Innenraum der Gießform würfel- oder quaderförmig ist und das Gießen von Silicium-Blöcken beliebiger Größe, vorzugsweise solcher von 220×220×180 mm³ bis 430×430×280 mm³ erlaubt. Die äußere Form der Gießform kann nahezu beliebig gestaltet sein, wenn auch eine zylin drische Form bevorzugt ist.The base part and side walls of the casting mold are preferably made of a temperature-resistant material such as graphite. At least the surfaces which come into contact with liquid silicon are expediently protected by a coating of silicon-resistant material based on silicon oxide and / or silicon nitride or by a lining made of such material. The casting mold is preferably configured in the geometry customary in the production of block-shaped solar cell base material. This means that the interior of the mold is cuboid or cuboid and allows the casting of silicon blocks of any size, preferably those of 220 × 220 × 180 mm ³ to 430 × 430 × 280 mm ³ . The outer shape of the mold can be designed almost arbitrarily, although a cylindrical shape is preferred.

Die erfindungsgemäße Gießform kann im Prinzip mit jeder be kannten Heizvorrichtung beheizt werden, insbesondere auch mit solchen, die ringförmig um die Gießform herum angeordnet sind. Bevorzugt wird jedoch eine Top-Heizung verwendet, die sich oberhalb der Gießform befindet.In principle, the casting mold according to the invention can be used with anyone knew heater to be heated, especially with those arranged in a ring around the mold are. However, a top heater is preferably used is located above the mold.

Im folgenden werden an Hand der Figur weitere Einzelheiten der Erfindung erklärt. Die Figur zeigt, ohne daß eine Ein schränkung des Erfindungsgedankens beabsichtigt ist, die be sonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Es sind nur die zu ihrer Beschreibung notwendi gen Teile dargestellt.The following are more details based on the figure of the invention explained. The figure shows without an on restriction of the inventive concept is intended, the be particularly preferred embodiment of the invention Contraption. There are only those necessary to describe them shown parts.

Die eigentliche Gießform besteht aus den Seitenwänden 1 und dem Bodenteil 2, die voneinander durch die dichtende Isolie rung 3 getrennt sind. Vorzugsweise ist neben der dichtenden Isolierung noch eine zweite, stützende Isolierung 4 vorgese hen. Die Seitenwände sind aus zwei bis vier Einzelteilen zu einem Rohr mit quadratischem Querschnitt verbunden, günsti gerweise verschraubt. Dies erleichtert die Entnahme des fer tigen Silicium-Blocks und die Wiederverwendbarkeit der Sei tenwände. Die Seitenwände 1 ruhen auf einer Schicht der dichtenden Isolierung 3, die bevorzugt aus Silicium-Pulver oder einem keramischen Material, beispielsweise aus Sili ciumoxid, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid oder einem Verbund werkstoff aus zwei oder allen dieser Materialien besteht. Die zweite, tragende Isolierung deren Hauptzweck eine Stütz- und Isolierfunktion ist, kann ebenfalls aus den genannten Keramiken oder auch aus Kohlefilz bestehen.The actual mold consists of the side walls 1 and the bottom part 2 , which tion 3 are separated from each other by the sealing insulation. Preferably, in addition to the sealing insulation, a second, supporting insulation 4 is hen vorgese. The side walls are connected from two to four individual parts to a tube with a square cross-section, screwed in favorably. This facilitates the removal of the finished silicon block and the reusability of the side walls. The side walls 1 rest on a layer of sealing insulation 3 , which is preferably made of silicon powder or a ceramic material, for example silicon oxide, silicon nitride, silicon carbide or a composite material made of two or all of these materials. The second, load-bearing insulation, the main purpose of which is a support and insulation function, can also consist of the ceramics mentioned or of carbon felt.

Eine entscheidende Bedeutung kommt der sicheren Abdichtung der Fuge zwischen den Seitenwänden der Gießform und dem Bodenteil zu, die von der dichtenden Isolierung ausgefüllt wird. Als kritisch sind in diesem Zusammenhang vor allem die Bereiche anzusehen, an denen sich die Isolierung und die Gießform berühren. Es hat sich als besonders günstig erwie sen, die Gießform vor dem Befüllen mit schmelzflüssigem Silicium, auf eine Temperatur von größer 1420 bis 1700°C aufzuheizen und für 1 bis 15 min in diesem Zustand zu belas sen. Je nach Dauer der thermischen Behandlung wird dadurch die Isolierung verdichtet und kann bei längeren Behandlungs zeiten an den Berührungsstellen mit der Auskleidung oder Be schichtung der Innenwände der Gießform zur Reaktionsbindung oder Verschmelzung gebracht werden. Aus einer auf diese Weise abgedichteten Gießform kann darin eingebrachtes, flüs siges Silicium nicht auslaufen. Andererseits ist der ge schaffene Kontakt wieder lösbar, so daß sich zur Entnahme des erstarrten und abgekühlten Silicium-Blocks die Seiten wände und das Bodenteil der Gießform wieder trennen lassen, ohne daß die Isolierung beschädigt wird.Safe sealing is of crucial importance the joint between the side walls of the mold and the Bottom part too, filled by the sealing insulation becomes. In this context, the most critical are Areas to look at where the insulation and the Touch the mold. It has proven to be particularly cheap sen, the mold before filling with molten Silicon, to a temperature greater than 1420 to 1700 ° C heat up and leave in this state for 1 to 15 min sen. This depends on the duration of the thermal treatment the insulation thickens and can last longer treatment times at the points of contact with the lining or Be Layering the inner walls of the mold for reaction binding or merger. From one to this Wise sealed mold can flow into it Do not leak silicon. On the other hand, the ge create contact again detachable so that it can be removed of the solidified and cooled silicon block the sides let the walls and the bottom part of the mold separate, without damaging the insulation.

Ein weiteres Ausgestaltungsmerkmal der Gießform sieht vor, daß zwischen dem Bodenteil 2 und dem Kühlteller 5, eine Zwi schenschicht 6 vorgesehen ist, deren Wärmeleitfähigkeit vom Füllzustand der Gießform abhängig ist. Im einfachsten Fall erfüllt diese Funktion ein mit Ofenatmosphäre gefüllter Spalt, der sich beim Befüllen der Gießform mit flüssigem Silicium durch das zunehmende Gewicht der Schmelzenmenge schließt. Dieser Spalt kann auch mit einem kompressiblen oder sinterfähigen Material, beispielsweise aus Graphit- oder Quarzfilz, ausgefüllt sein, welches beim Befüllen der Gießform zusammengedrückt wird und dadurch Wärme besser lei tet. Damit dieser Mechanismus störungsfrei arbeitet, ist die stützende Isolierung 4 so gestaltet, daß sie unter der Last des Siliciums federnd nachgibt. Eine mit der Zwischenschicht 6 ausgestattete Gießform besitzt den Vorteil, daß keine Wärme über das Bodenteil abfließen und ungenutzt verloren gehen kann, solange die beschriebene thermische Behandlung läuft und noch kein flüssiges Silicium eingefüllt ist. Dies verkürzt die benötigten Aufheizzeiten und spart Energie. Die erwünschte Wärmeabführung über das Bodenteil 2 erfolgt erst, wenn die Gießform sich mit Silicium füllt. Bei der Entnahme des fertigen Silicium-Blocks federt die stützende Isolierung 4 auf ihr ursprüngliches Maß zurück, so daß die Zwischen schicht 6 für einen neuen Gießzyklus bereit steht.Another design feature of the casting mold provides that between the bottom part 2 and the cooling plate 5 , an inter mediate layer 6 is provided, the thermal conductivity of which is dependent on the filling state of the casting mold. In the simplest case, this function is performed by a gap filled with an oven atmosphere, which closes when the casting mold is filled with liquid silicon due to the increasing weight of the amount of melt. This gap can also be filled with a compressible or sinterable material, for example made of graphite or quartz felt, which is compressed when the casting mold is filled and thus conducts heat better. So that this mechanism works properly, the supporting insulation 4 is designed so that it yields resiliently under the load of the silicon. A casting mold equipped with the intermediate layer 6 has the advantage that no heat can flow off the bottom part and can be lost unused as long as the thermal treatment described is running and no liquid silicon has been filled in yet. This shortens the heating-up times required and saves energy. The desired heat dissipation via the base part 2 takes place only when the casting mold fills with silicon. When the finished silicon block is removed, the supporting insulation 4 springs back to its original size, so that the intermediate layer 6 is ready for a new casting cycle.

Die stützende Isolierung 4 ist zweckmäßigerweise im Zentrum großflächig durchbrochen, so daß das Bodenteil 2 der Gieß form während der gerichteten Erstarrung des flüssigen Sili ciums mit dem Kühlteller 5 in Kontakt steht. Gegebenenfalls kann zur Steuerung der Kristallisationszeit, während derer multikristallines Silicium 7 überschichtet mit flüssigem Silicium 8 vorliegt, noch eine isolierende Schicht auf dem Kühlteller 5 aufliegen. Der Kühlteller ist vorzugsweise drehbar und sowohl vertikal als auch horizontal bewegbar an einer diese Mobilität ermöglichenden, kühlbaren Welle 9 be festigt.The supporting insulation 4 is expediently broken through in the center, so that the bottom part 2 of the casting mold is in contact with the cooling plate 5 during the directional solidification of the liquid silicon. If necessary, in order to control the crystallization time, during which multicrystalline silicon 7 is overlaid with liquid silicon 8 , an insulating layer can also rest on the cooling plate 5 . The cooling plate is preferably rotatable and moveable both vertically and horizontally on a coolable shaft 9 which enables this mobility.

Zur thermischen Isolierung nach außen sind die Seitenwände der Gießform von einer Isolierung 10, vorzugsweise von einem zylindrischen Mantel aus thermisch isolierendem Material, wie beispielsweise Graphit-Filz, umgeben. Er stellt sicher, daß die Seitenwände nicht soviel Wärme nach außen verlieren, daß sie unter die Schmelztemperatur des Siliciums abkühlen. For thermal insulation to the outside, the side walls of the casting mold are surrounded by insulation 10 , preferably by a cylindrical jacket made of thermally insulating material, such as graphite felt. It ensures that the side walls do not lose so much heat to the outside that they cool below the melting temperature of the silicon.

Die Beheizung der Gießform erfolgt vorzugsweise über eine Top-Heizung 11, die mit ihrer Fläche nicht nur die Öffnung der Gießform, sondern auch die Stirnflächen der Seitenwände vollkommen überdeckt. Sie ist in an sich bekannter Weise nach außen durch eine isolierende Haube 12 abgedeckt. Ein weiteres, bevorzugtes Merkmal der Heizung ist, daß sie im Randbereich, der über den Stirnflächen der Seitenwände liegt, eine höhere Heizleistungsdichte abzugeben vermag als im Zentrum. Dies erlaubt, die Seitenwände stärker als die Schmelze zu beheizen. Soll die Gießform kurzzeitig oder für länger aus dem Wirkungsbereich der Heizung bewegt werden, beispielsweise um das schmelzflüssige Silicium einzufüllen oder um die gefüllte Gießform in eine Kristallisations-Sta tion zu transportieren, so können die Seitenwände zuvor di rekt mit zusätzlicher Wärme versorgt werden, um den beim Transport zu erwartenden Wärmeverlust auszugleichen. Die Heizung ist bevorzugt als Widerstandsheizung ausgeführt, ob wohl auch andere Möglichkeiten, wie optische Heizungen, Laser- oder Elektronenstrahl-Heizungen einsetzbar sind.The casting mold is preferably heated by a top heater 11 , the surface of which not only completely covers the opening of the casting mold, but also the end faces of the side walls. It is covered to the outside in a manner known per se by an insulating hood 12 . Another preferred feature of the heater is that it can deliver a higher heat output density in the edge region, which lies above the end faces of the side walls, than in the center. This allows the side walls to be heated more than the melt. If the casting mold is to be moved out of the effective range of the heating for a short time or for longer, for example to fill in the molten silicon or to transport the filled casting mold into a crystallization station, the side walls can be directly supplied with additional heat beforehand in order to Compensate for heat loss to be expected during transport. The heater is preferably designed as a resistance heater, whether other options such as optical heaters, laser or electron beam heaters can also be used.

Die Herstellung von Silicium-Blöcken unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gliedert sich in folgende Teilschritte. Zunächst wird die Gießform durch Aufheizen in einen Zustand versetzt, in dem sie gegen das Auslaufen von flüssigem Silicium abgedichtet ist und in dem ihre Seiten wände eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes von Sili cium aufweisen. Dann wird schmelzflüssiges Silicium in die Gießform gefüllt und beginnend vom Bodenteil der Gießform zur Schmelzenoberfläche hin kristallisiert. Zum Befüllen der Gießform muß diese nicht notwendigerweise von der Top-Hei zung getrennt werden. Eine Ausführungsform sieht vor, daß die Gießform durch eine zentrale Öffnung in der Heizung mit schmelzflüssigem Material befüllt wird. The manufacture of silicon blocks using the The device according to the invention is divided into the following Partial steps. First, the mold is heated in a state in which they are against the leakage of liquid silicon is sealed and in which their sides temperature above the melting point of Sili have cium. Then molten silicon is placed in the Mold filled and starting from the bottom part of the mold crystallized towards the melt surface. To fill the This mold does not necessarily have to be from the top hei be separated. One embodiment provides that the mold through a central opening in the heater molten material is filled.

Die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung her gestellten Halbleiter-Blöcke weisen eine ausgezeichnete kolumnare Struktur der monokristallinen Kristallbereiche auf. Dies gilt sowohl für Silicium-Blöcke, als auch für Blöcke aus anderen Halbleitermaterialien. Bei den Silicium- Blöcken wirkt sich neben einer verbesserten Kristallqualität besonders vorteilhaft aus, daß die Ausbeuten an für die So larzellenproduktion je Block verwertbarem Material erhöht sind und sich der Zeitaufwand zur Herstellung eines Blockes vermindert hat.That using the device according to the invention placed semiconductor blocks have an excellent Columnar structure of the monocrystalline crystal areas on. This applies to silicon blocks as well Blocks of other semiconductor materials. With the silicon Blocks act alongside improved crystal quality particularly advantageous from that the yields for the So Lar cell production per block of recyclable material increased are and the time required to produce a block has decreased.

Claims

1. Apparatus for the production of multicrystalline semi-conductor blocks with a columnar crystal structure, consisting essentially of a casting mold with Seitenwän and a bottom part, and a heater for heating the casting mold, characterized in that the side walls are thermally decoupled from the bottom part.

2. Device according to claim 1, characterized in that that insulation the direct heat flow from the sides walls to the bottom part prevented.

3. Device according to claims 1 or 2, characterized ge indicates that the side walls from one or more individual parts stand.

4. The device according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that between the bottom part and the one supporting the mold Cooling plate is provided an intermediate layer, the Thermal conductivity depends on the filling status of the mold is.

5. The device according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the heating the opening of the mold and the end faces covers the side walls of the mold.

6. The device according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that from the heater to the end faces of the side walls emitted heating power density is higher than that of heat given to the opening of the mold power density.

7. A method for producing multicrystalline silicon blocks with a columnar crystal structure using a device according to one or more of claims 1 to 6, in which a silicon melt is heated in a mold heated by means of a heater to a temperature above the melting point of silicon filled and subjected to a directed solidification by dissipating heat through the bottom of the mold, characterized in that

a) the casting mold undergoes a heat treatment before it is filled with molten material, which seals it against the leakage of molten silicon and
b) the end faces of the side walls of the casting mold are subjected to additional heat from the heating.

8. Use of the device according to one or more of the Claims 1 to 6 for the production of Silicon blocks.