JPH013005A

JPH013005A - シリコンインゴットの製造方法

Info

Publication number: JPH013005A
Application number: JP62-158462A
Authority: JP
Inventors: 敏明藤原; 小林　万早夫
Original assignee: サンクス株式会社
Filing date: 1987-06-25
Publication date: 1989-01-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「発明の１−」的コ（産業上の利用分野）本発明は太陽電池基板用等に好適するシリコンインゴッ
トの梨ＪＪｊ方法に関する。

（ｉメＩ来の技術）例えば太陽電池基板用のシリコンインゴットを製造する
ツノ法としては、従来より、Ｉｌｌ結晶シリコンを製造
するチョクラルスキー法と多結晶シリコンを製造するキ
ャスティング法とがある。前者は、るつぼ中のシリコン
ｍ＋に種結晶を浸して結晶を成長させ、るつぼを回転さ
せながら結晶成長部分を徐々に引ｉ−ばて円柱状のｔド
結晶を得るものである。一方、後者はるつぼ内の溶融シ
リコンを徐冷して多結晶化させるものである。

（発明か解決しようとする問題点）しかしながら、チョクラルスキー法は１夏雑且つ高価な
設備を要し、また電力消費口も多いため、製造コストが
高くなるという欠点がある。これに対し、キャスティン
グ法ではコストダウンは可能であるものの、結晶成長条
件の制御が困難であるから、成長方向が揃った粒径か均
一な結晶を得難く、このために太陽電池としたときの光
電変換効率か低くなるという欠点がある。また、チョク
ラルスキー法及びキャスティング法によって得られたシ
リコンインゴットは、太陽電池基板とする場合にはイン
ゴットの周囲部をカットして除去しなくてはななず、イ
ンゴットの利用効率に劣るという欠点がある。

そこで、本発明の目的は、製造コストを低く抑えること
ができながら、しかも結晶成長を最適に制御することが
可能で優れた特性のインゴットを得ることかでき、かつ
、太陽電池基板とするときの利用効率か高いシリコンイ
ンゴットの製造方法を提供するにある。

［発明のｔ、１１１７４戊］（問題点を解決するための手段）本発明に係るシリコンインゴットの製造方法は、加熱室
内に配置したるつぼを不活性ガス雰囲気中でヒーターに
より加熱することによってるつぼ内に収納したシリコン
を溶融させ、この後、るつぼを回転させることなく下降
させることによりヒーターによる加熱域から徐々に外し
て溶融シリコンを結晶化させるところに特徴を有するも
のである。

（作用）シリコンかるつぼ内で溶融した状態で、るつぼをド降さ
せると、るつぼがヒーターによる加熱域から徐々に外、
れてシリコーン融液は下部から徐冷される。このため、
結晶が下から上へと揃って成長し、また粒径も均一化す
る。さらには、加熱室内は不活性ガス雰囲気であるから
、不純物の混入を防いで格子欠陥の発生を抑えることが
でき、この面からも特性向１−を図り得る。

（実施例）以ド木発明の一実施例につき図面を参照して説明する。

図面には、本発明方法を実施するための装置が示されて
おり、ここで１は基台２」二に設けた加熱室で、その内
部には所定圧力の例えばアルゴンガスがｌ十人されて不
活性ガス雰囲気とされる。３は加熱室１内に支柱４を介
して上下動可能に設けたるつぼ受台で、これは水冷方式
により冷却可能であって、これに例えばｌＱｃｍ角のる
つぼ５か載置され、そのるつぼ５内に原料シリコンが収
納されている。６はるつぼ５を周囲から包囲するように
設けた筒形のヒーターであり、これはるつぼ受台３が最
も高位の位置にあるときにるつぼ５の全体を包囲できる
高さに設けられており、電極６ａ。

６ｂを介して電力の供給を受ける。７は加熱室１内にお
いて、ヒーター６の全体及びその下方空間を包囲するよ
うに設けられた筒形の遮熱壁である。

さて、１ユ記構成の装置においてシリコンインゴットを
製造するには、まず原料シリコンをるつぼ５内に収納し
ておき、加熱室１内を不活性ガス雰囲気としてヒーター
６に通電してるつぼ５を加熱する。そして、るつぼ５内
のシリコンが完全に溶融した後に、るつぼ受台３を水冷
方式により冷却すると共に、回転させることなく下降さ
せてるつぼ５をヒーター６による加熱域から徐々に外す
。

すると、るつぼ５内のシリコン融液の温度は下部程低く
、上部程高い分布を示すから、まず底部において結晶化
が開始され、その結晶粒がより高温の−に方に向かって
成長することになる。そして、るつぼ５内のシリコン融
液を完全に結晶化させた状態では、シリコンインゴット
は多結晶であるものの、各結晶粒はインゴットの軸方向
に揃って伸び１１．つＬ’を径か均一化された状態にあ
り、また、るつぼ５の形状に倣って角柱状となっている
。そこで、シリコンインゴットをるつぼ５から取出し、
軸方向に直交する面に沿って所定厚さに切断してウェハ
ー化し、更に周知の後加工を施して太陽電池基板とする
。

上記実施例によれば、るつぼ５内のシリコン融液は下方
程低忍となる温度分布の下で結晶化するため、シリコン
インゴットの結晶粒の成長方向を軸方向に揃えることが
できる。また、つるぼ受台３の下降速成の制御等により
シリコン融液の温度勾配や冷却速度ひいては結晶の成長
速度を適切に制御することかり能であるから、結晶粒の
ｔ＋＞径を均一化でき、」−述の結晶成長方向の均一化
とあいまって多結晶ながら均質性の高いインゴットをｉ
することができる。しかも、加熱室１内は不活性ガス雰
囲気にされているから、インゴット中への不純物の混入
も少なく格子欠陥か少なくなり、総じてチョクラルスキ
ー法益の特性を発揮できる太陽電池基板を製造できる。

因みに、本実施例方法により製造したシリコンインゴッ
トは１０ｃｍ角の角柱状をなし、各結晶粒径は２〜３ｎ
＋＋ｎ角であった。

また、これと従来のチョクラルスキー法により製逃した
ンリコンインゴットとの不純物濃度の分析値を次表に示
す。尚、同表中酸素濃度及び炭素濃度は赤外線分光法に
て測定し、その他の不純物はｊｌ；（子吸光ｌ去により
測定した値である。

また、斯かる優れた特性のシリコンインゴットを得るこ
とができながら、チョクラルスキー法のように＋１２＞
ＩＦな結晶引１−げ装置等を必要としないから装置自体
が安価であるばかりか、自動化が容易てあって製造コス
トの低減化を図ることができる。

更に、チョクラルスキー法とは異なり、大口径のインゴ
ットを容易に製造てきるから、ウェハーの面積換算の成
長速成が大きくなり、生産性の而からも製造コストの低
減化に寄与する。しかも、インゴットの形状はるつぼの
形状を低えることによってＩし方形は勿論のこと、六角
形等の任意の断面形状にすることができ、且つインゴッ
トの周囲を仕上げることなく全体を効率的に利用できる
から、太陽電池基板の製造に極めて好適する。

［発明の効果］以Ｉ述べたように本発明によれば、るつぼ内のシリコン
融液を徐冷して多結晶インゴットを製造するものであり
ながら、融液の冷却速度や温度分布を適切に制御しつつ
結晶の成長方向及び結晶粒の粒径を揃えることができ、
しかも不純物濃度を低く抑えることができるから、欠陥
の少ない優れた特性のシリコンインゴットを製造できる
という優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す製造装置の縦断面図で
ある。図ＩＩＩ中、■は加熱室、３はるつぼ受台、５はるりは
、６はヒーターである。Ｉｔ　！ｒｊｉｊ人　サンクス株式会ン１第１図

Claims

【特許請求の範囲】

１、加熱室内に配置したるつぼを不活性ガス雰囲気中で
ヒーターにより加熱することによって前記るつぼ内に収
納したシリコンを溶融させ、この後、前記るつぼを回転
させることなく下降させることにより前記ヒーターによ
る加熱域から徐々に外して溶融シリコンを結晶化させる
ことを特徴とするシリコンインゴットの製造方法。