JPH0232784B2 - - Google Patents

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JPH0232784B2
JPH0232784B2 JP57046068A JP4606882A JPH0232784B2 JP H0232784 B2 JPH0232784 B2 JP H0232784B2 JP 57046068 A JP57046068 A JP 57046068A JP 4606882 A JP4606882 A JP 4606882A JP H0232784 B2 JPH0232784 B2 JP H0232784B2
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melt
wafer
silicon
turntable
thickened
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JP57046068A
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JPS58162035A (ja
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Takashi Yokoyama
Yasuhiro Maeda
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Hokusan Co Ltd
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Hokusan Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • C30B11/008Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method using centrifugal force to the charge
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02Elements
    • C30B29/06Silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/60Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape characterised by shape
    • C30B29/605Products containing multiple oriented crystallites, e.g. columnar crystallites

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は太陽電池その他の光電変換素子等に用
いられている多結晶シリコンウエハの製造方法に
関する。
従来から多結晶シリコンウエハは各種の方法に
よつて製造されており、最も一般的にはシリコン
母材により一たん所定形状のインゴツトを鋳造
し、これをスライスすることによつてウエハを得
るようにしているが、これではスライス作業に大
変な時間をかけなければならないだけでなく、イ
ンゴツトの約50%がスライス時のロスとなつてし
まうため、製品がコスト高につき大量生産も不可
能である。
そこでスライスによらない方法としてリボン法
とキヤステイング法(鋳造法)が既に実施されて
いるが、リボン法は例えば回転ドラムの周面に溶
融シリコンを噴当させ、当該周面にリボン状のウ
エハを形成するものであり、同法によるときは実
際上リボン幅が数mm程度のものしか製造すること
ができず、大形の太陽電池素材等が得られない難
点がある。
また上記キヤステイング法と呼ばれているもの
は、シリコン母材を加熱して融液となし、これを
製品ウエハの寸法に応じた鋳型に流し込み、さら
に当該型の可動部分により融液を押圧成型して固
化させるものであるが、同法によるときは、一度
に所定形状のウエハが得られ、量産性の点で望ま
しい結果が期待できるものゝ、上記のように融液
は四方から押えつけられることになる。
このため同法では鋳型の上下面と側面が上記融
液の固化に際し、シリコン結晶粒(グレイン)の
成長を抑制してしまうことゝなり、固化製品の前
記各面と接する部分近傍が、非常に細かい結晶粒
となつて大きな結晶粒が得られず、太陽電池用シ
リコンウエハ等にあつて望ましいとされている大
結晶粒生成の要請を満足させることができないた
め、当該ウエハによつて得られた太陽電池の光電
変換効率も2〜3%と極度に悪くなつてしまう欠
陥をもつている。
そこで本願人は先に、所望雰囲気内にあつて、
ターンテーブル上におけるシリコン母材の融液
を、当該ターンテーブルの回転による遠心力によ
つて拡径方向へ流動させることにより、当該融液
による所望径の融液薄層を形成し、これを固化す
ることにより多結晶シリコンウエハを製製する方
法につき提案した。
しかし上記の如く融液を拡径してウエハを製造
した場合、得られる製品には不本意なピンホール
が生じたり、是正困難な凹凸が生じて製品厚が不
均一となることがあり、かゝる支障を解消するた
め、ターンテーブルの回転数や、当該テーブルの
温度条件、同テーブルへ供与するシリコン母材の
融液滴下条件等につき種々検討したが、根本的な
解決策を見出すことができなかつた。
また、上記の融液拡径による方法にあつては、
製品の結晶粒径を大きくすることが、太陽電池等
の効率を向上することになり、そのためには前記
のターンテーブルを高温に保ち、これにシリコン
母材の融液を供与することが望ましいのである
が、上記ターンテーブルを高温にしておくと、供
与された当該溶融シリコンが飛散してしまうた
め、充分な高温条件を満足させることができなか
つた。
本発明はかゝる問題点に解決を与えて、前記ピ
ンホール、不均一厚個所の発生を確実に排除する
と共に、製品の結晶粒径を大にしようとするの
が、その目的であり、その特徴とするところは、
所望雰囲気内にあつて、ターンテーブル上におけ
るシリコン母材の融液を、当該ターンテーブルの
回転による遠心力によつて、拡径方向へ流動させ
ることにより、当該融液による融液薄層を形成
し、これを固化することにより基盤ウエハ部を得
た後、当該ウエハ部上にシリコン母材の融液を供
給して前記回転による遠心力により、当該融液を
拡径流動させて、これにより当該融液を基盤ウエ
ハ部に融着固化して増厚ウエハ部が形成される工
程を、1回以上行なうようにしたことにある。
これを図面によつて詳記すれば、第1図に示す
設備例の如く坩堝1の外周側に電気ヒータ等によ
る溶融用熱源2を配し、坩堝1に投入したシリコ
ン母材を同熱源によつて、当該シリコンの溶融温
度1420℃を考慮して加熱することにより、これを
溶融し得るようになつており、当該熱源2として
は図示のように電熱線であるとか、高周波加熱装
置によることができ、もちろん適時当該加熱を停
止したり、加熱条件を制御可能にしておくことが
望ましい。
また上記シリコン母材としては金属級シリコ
ン、半導体級高純度シリコンなどを用いるように
し、また坩堝1の素材としてはシリコンとの反応
性が少ない石英、グラフアイト等を用い、図示例
では坩堝1の回転中心3転動軸として、これを回
転させることにより、その開口からシリコン母材
の融液を放出し得るようにしてあると共に、坩堝
1の直下にはこれまた石英、グラフアイト等によ
り形成した漏斗4を配して、同漏斗4をも溶融用
熱源2による加熱条件下に配し、さらにその直下
に配したターンテーブル5も、同熱源2によつて
加熱可能なるよう比較的近傍に配置され、図示の
ターンテーブル5は回転軸5′の上端にウエハ皿
5″を回転軸心と同軸となるよう設けたもので、
同皿5″も前記の坩堝1、漏斗4と同素材により
形成されている。
従つて上記坩堝1内にて溶融用熱源2によりシ
リコン母材が加熱され、これが溶融して融液とな
れば、前記坩堝1の転動により当該シリコン融液
が放流されて、一たん漏斗4に受承流下し、さら
にその流出口4′から、ウエハ皿5の中心に滴下
されることゝなり、この際ターンテーブル5は予
め回転させておくのがよいが、同時回転でも、滴
下完了後融液が固化しないうちに回転を開始させ
てもよく、当該回転による遠心力によつて融液は
拡径方向へ流動することになる。
本発明では上記の如くして、融液を滴下するな
どの手段により拡径して第2図のイに示す如き溶
融薄層Aを得たならば、自然放冷、強制空冷等の
手段により冷却して、当該溶融薄層Aを固化する
ことにより同図のロに示す基盤ウエハ部Bを得る
のであるが、この際当該ウエハ部Bの厚さは融液
の供給量によるのではなく、前記の如くウエハ皿
5″の温度、ターンテーブル5の回転数およびウ
エハ皿5″と、漏斗4の流出口4′との離間距離等
の要素により決定されるものであるから、これら
のパラメータによる所定条件下において、上記基
盤ウエハ部Bを形成するのである。
次に上記の如くして得られた基盤ウエハ部Bの
上から所要量のシリコン融液を、その中心に前記
所定条件と大きく相違しない条件の下において滴
下するのであり、このようにすることによつて当
該融液は基盤ウエハ部Bの上面を、ターンテーブ
ル5による遠心力によつて拡径方向に流動するこ
とゝなる。
そして上記拡径流動の過程において、融液は基
盤ウエハ部Bの上面層を融解し、同ウエハ部Bの
下層部は非融解状態となるが、この際融液は基盤
ウエハ部Bに生じているピンホールに流入して、
これを充填すると共に凹所があれば、これを埋め
ることゝなり、しかも融液は基盤ウエハ部Bの上
面層を融解しながら拡径流動するので、融液と同
上面層との間に付着力が生じ、このため同融液
は、前記基盤ウエハ部Bの形成条件と今回の形成
条件に可成り極端な相違がない限り、基盤ウエハ
部Bの外周端縁B′から外側方へ流動してしまう
ことなく拡径流動する。
かくして基盤ウエハ部Bの全上面にわたり融液
が広がつて増厚溶融薄層Cが形成され、これを冷
却固化することにより基盤ウエハ部Bに融着固化
した増厚ウエハ部Dが得られることにより、基盤
ウエハ部Bと増厚ウエハ部Dとが一体となつた製
品Eが得られることゝなる。
本発明では上記の如くして得られた増厚ウエハ
部Dの上面に対して、前同様に融液を供与して、
さらに図示しない増厚ウエハ部を所要回数だけ繰
り返すようにしてもよく、少なくとも前記の如く
1回の増厚ウエハ部形成工程をもつようにするの
である。
こゝで具体例を示せば、内径80mm、深さ4mmの
石英によるウエハ皿5″を用い、同皿の温度を一
定に保つて、50〜500r.p.m.によりターンテーブ
ル5を回転させ、一方石英製の坩堝1に約50gの
シリコン母材を入れて1450℃で、これを溶解さ
せ、石英製の漏斗4を用いて上記の回転している
ウエハ皿5″の中心に、先ず約25gの溶融シリコ
ン融液を流下させ、その後数秒〜数分後にあつ
て、融液薄層Aを固化することにより基盤ウエハ
部Bを得たが、このとき同部Bの厚さは約0.2mm
となつていた。
次に残り25gの融液を前同様にして、基盤ウエ
ハ部Bの上面中心に供給して、増厚ウエハ部Dを
形成し、かくて0.4〜0.5mm厚の製品Eを得た。
本発明は以上詳記した通り、一回の融液供与の
みで製品を得るのでなく、二回以上の供与を行な
うようにしたので、基盤ウエハ部Bそして上記供
与の回数を3回以上とした際には増厚ウエハ部
D,D…にあつて生じたピンホール、凹部も是正
され、この結果ピンホール、凹部が存在しない
か、極めて少ない製品を得ることができ、この結
果太陽電池などを製造するために用いる半導体ウ
エハとして良好な多結晶シリコンウエハを製造す
ることができる。
また、本発明では上記の通り同質の成長方法を
繰り返すことによる増厚を行うようにしたから、
一回だけの遠心力利用による基盤ウエハ部だけで
終るときは、ウエハ皿の温度を高くしておくと、
これに供給された溶融シリコンが飛散してしまう
のに反し、基盤ウエハ部を高温に保持しても、基
盤ウエハ部に対する増厚ウエハ部の積層であるか
ら、供与溶融シリコンの飛散はなく、従つて、基
盤ウエハ部を高温にした状態にて、増厚ウエハ部
を形成できることとなり、このことで、得られる
製品の結晶粒径を大きくすることができ、効率の
よい太陽電池等を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施に用い得る設備の縦断正
面説明図、第2図のイ,ロ,ハ,ニは同方法にて
ターンテーブル上に得られる製品の製造工程を示
した工程説明図である。 5……ターンテーブル、A……融液薄層、B…
…基盤ウエハ部、D……増厚ウエハ部、E……製
品。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 所望雰囲気内にあつて、ターンテーブル上に
    おけるシリコン母材の融液を、当該ターンテーブ
    ルの回転による遠心力によつて、拡径方向へ流動
    させることにより、当該融液による融液薄層を形
    成し、これを固化することにより基盤ウエハ部を
    得た後、当該ウエハ部上にシリコン母材の融液を
    供給して前記回転による遠心力により、当該融液
    を拡径流動させて、これにより当該融液を基盤ウ
    エハ部に融着固化して増厚ウエハ部が形成される
    工程を、1回以上行なうようにしたことを特徴と
    する多結晶シリコンウエハの製造方法。 2 基盤ウエハ部の形成条件と増厚ウエハ部の形
    成条件とを実質的に同一としたことを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の多結晶シリコンウエ
    ハの製造方法。
JP57046068A 1981-04-30 1982-03-23 多結晶シリコンウエハの製造方法 Granted JPS58162035A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57046068A JPS58162035A (ja) 1982-03-23 1982-03-23 多結晶シリコンウエハの製造方法
US06/373,039 US4561486A (en) 1981-04-30 1982-04-29 Method for fabricating polycrystalline silicon wafer
AU83147/82A AU562656B2 (en) 1981-04-30 1982-04-29 Fabricating polycrystalline silicon wafers
DE8282302246T DE3277974D1 (en) 1981-04-30 1982-04-30 Method fabricating a polycrystalline silicon wafer
EP82302246A EP0065373B1 (en) 1981-04-30 1982-04-30 Method fabricating a polycrystalline silicon wafer

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JP57046068A JPS58162035A (ja) 1982-03-23 1982-03-23 多結晶シリコンウエハの製造方法

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Publication Number Publication Date
JPS58162035A JPS58162035A (ja) 1983-09-26
JPH0232784B2 true JPH0232784B2 (ja) 1990-07-23

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ID=12736678

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JP (1) JPS58162035A (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5427720A (en) * 1977-08-03 1979-03-02 Nec Corp Process amplifier of color pickup unit
JPS55105000A (en) * 1979-01-29 1980-08-11 Sharp Corp Production of silicon carbide crystal layer
JPS55104999A (en) * 1979-01-29 1980-08-11 Sharp Corp Production of silicon carbide crystal layer

Patent Citations (3)

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JPS55104999A (en) * 1979-01-29 1980-08-11 Sharp Corp Production of silicon carbide crystal layer

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JPS58162035A (ja) 1983-09-26

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