JPS5932431B2 - 帯状シリコン結晶の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は帯状シリコン結晶の製造方法に関する。

帯状シリコン結晶は薄板状であるため、チョクラルスキ
ー法で得られたインゴット状のシリコン結晶とは異なり
、その得られた形状のままで半導体素子の基板として用
いられる。

従って例えばチョクラルスキー法で得られるシリコン結
晶を基板として用いるよりも半導体素子か安価になると
いう大きな特徴を有する。

帯状シリコン結晶を成長させている状態のキャピラリ・
ダイおよびそのまわりの概念図を第１図に示す。

この第１図はシリコン融液１を収容する石英ガラス製ル
ツボ２にグラファイトで作られたスリット（間隔）を有
するキャピラリ・ダイ３（３ａ、３ｂ）（以下単にダイ
と言う）を配した構成である。

このように構成された成長装置の石英ルツボ２に多結晶
シリコンを入れ、これらを力ロ熱炉（図示してない）の
中に入れて炉内の温度を約１５００°Ｃに上昇させる。

すると、多結晶シリコンはシリコン融液１となり、そし
てこのシリコン融液１が毛細管現象により、ダイ３の先
端部まで上昇する。

この上昇したシリコン融液１に上方から種子結晶４を接
触させ、次に徐々に引き上げることにより、帯状シリコ
ン結晶５を成長させるこきができる。

本発明者は、上述した方法により、帯状シリコン結晶を
成長させたところ、単結晶からなる種子結晶４と帯状シ
リコン結晶５の境界面から、帯状シリコン結晶５中およ
び結晶表面に双晶を主とした粒界がいくつかの方向に平
行に走っているこさを見出した。

このような種子結晶４と帯状シリコン結晶５との境界面
から発生する双晶をおさえること、あるいは双晶の方位
を規定することは、どちらも困難であった。

一方、本発明者らの観察によれば、単結晶の種子結晶と
帯状シリコン結晶との境界面から発生する双晶の方位は
、必ずしも不規則ではなく、種子結晶に双晶が入ってい
る場合、その双晶面の方向がそのまま引き上げられる帯
状シリコン結晶内に引き継がれていることが確認された
。

そこで本発明は上記知見に基づき、積極的に双晶の入っ
ている種子結晶を使って良質の帯状シリコン結晶を製造
する方法を提供するものである。

即ち本発明は、種子結晶として、少くともその先端部に
双晶が入っており、かつその双晶面の方向が結晶引き上
げ方向に対して所定角度傾斜したものを用いる。

これにより種子結晶と帯状シリコン結晶との境界面から
帯状シリコン結晶内に発生。

する双晶に一定の方向を持たせ、例えば数α成長させる
と、それらの双晶面を帯状シリコン結晶の側面あるいは
正面方向に抜くことができ、それ以後の成長部分を単結
晶化することができる。

以下、図面を参照して本発明を説明する。

第２図か本発明の一実施例に用いた、双晶の入った薄板
状の種子結晶２１の平面図である。

結晶引き上げ方向から約３５°の傾きで平行に伸びた双
晶面２２が表面に走っている厚さ約ｏ、 ｓ ｍｖｔの
板状結晶である。

この種子結晶２１を用いて第１図に示すようにダイ３の
先端部のシリコン融液に接触させて徐々に引き上げた。

ある程度成長した帯状シリコン結晶３１と種子結晶との
境界付近の様子を第３図に示す。

種子結晶２１の双晶面２２は、そのままの方向で引き上
げられた帯状シリコン結晶３１中に伝播している。

そして、約３ｃｍ、成長した時点で、境界面３２を通し
て伝播した双晶面３３が全て、第３図の帯状シリコン結
晶３１の左側部に抜け、その後に成長した部分には双晶
の発生が見られなかった。

以上説明した実施例から明らかなように、この発明によ
れば、所望の方向に双晶の入った種子結晶を使うことに
より、帯状シリコン結晶に発生する双晶面を所望の方位
に規定することができ、その結果帯状シリコン結晶の単
結晶化の歩留りを上げることができる。

帯状シリコン結晶は、主に太陽電池用として、開発され
た。

双晶の入った結晶は単結晶に比べて、太陽エネルギーの
変換効率は落ちる。

それは、双晶などの欠陥部分には不純物の製果などがあ
り、これが電気的に有害となるからである。

ここに単結晶の帯状シリコン結晶による太陽電池の利点
はある。

また、単結晶表面は双晶結晶より滑らかになり、電極の
プリントなどがより容易になるし、太陽電池の製作工程
での割れに対する歩留りは上昇する。

更に双晶の入った帯状結晶は、他の半導体素子基板とし
ては不十分であったか、双晶のほとんどない帯状結晶に
することによって従来のチョクラルスキー法による単結
晶基板に取って替わる可能性かあり、しかも、薄板状に
切断して使用する工程が不要である。

従来、はとんど不可能であった非常に長い基板を取るこ
とも可能になり、省資源、省エネルギーの利益とも併せ
、更に広範囲の応用が期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、帯状シリコン結晶の引上原理図、第２図は双
晶の入ったシリコン種子結晶を示す図、第３図はこの種
子結晶を用いて引き上げた帯状シリコン結晶を示す図で
ある。 １・・・・・・シリコン融液、２・・・・・・石英ガラ
スルツボ。 ３ａ、３ｂ・・・・・・キャピラリ・ダイ、４・・・・
・・種子結晶、５・・・・・・帯状シリコン結晶、２１
・・・・・・種子結晶、２２・・・・・・双晶面、３１
・・・・・・帯状シリコン結晶、３２・・・・・・境界
面、３３・・・・・・双晶面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シリコン融液を収容したルツボにスリットを有する
   キャピラリ・ダイを配し、前記スリットを介して上昇し
   た融液に種子結晶を接触させ、この種子結晶を引き上げ
   ることにより帯状シリコン結晶を引き上げる方法におい
   て、前記種子結晶として、少くともその先端部に双晶が
   入っており、かつその双晶面の方向が結晶引上げ方向に
   対して所定角度傾斜したものを用いることにより、単結
   晶の帯状シリコン結晶を引き上げることを特徴とする帯
   状シリコン結晶の製造方法。