JPS598688A - 薄膜結晶の製造方法 - Google Patents
薄膜結晶の製造方法Info
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- JPS598688A JPS598688A JP11718882A JP11718882A JPS598688A JP S598688 A JPS598688 A JP S598688A JP 11718882 A JP11718882 A JP 11718882A JP 11718882 A JP11718882 A JP 11718882A JP S598688 A JPS598688 A JP S598688A
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- crystal raw
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-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
- C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
- C30B11/002—Crucibles or containers for supporting the melt
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、薄膜結晶の製造方法に関するものである。さ
らに詳しくは、太陽電池等に用いる生導体材料の低コス
ト化を目的としたリボン結晶製造方法に関するものであ
る。
らに詳しくは、太陽電池等に用いる生導体材料の低コス
ト化を目的としたリボン結晶製造方法に関するものであ
る。
従来より、シリコン太陽電池の低コスト化を目的とした
リボン結晶の製造方法には、ＥＦＧ（Ｅｄ ｇｅ −ｄ
ａ ｆ １ｎｅｄ Ｆｉｌｍ−ｆｅｄ Ｇｒｏｗｔ ｈ
）法や横引き法等の直接溶融シリコンよシ単結晶を引き
出す方法や、レーザ・ゾーンリボン法（レーザ１４ｍい
たＦＺ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｚｃｎｅ法））Ｓさらに
は、７゜−ティング基板成長法等がある。
リボン結晶の製造方法には、ＥＦＧ（Ｅｄ ｇｅ −ｄ
ａ ｆ １ｎｅｄ Ｆｉｌｍ−ｆｅｄ Ｇｒｏｗｔ ｈ
）法や横引き法等の直接溶融シリコンよシ単結晶を引き
出す方法や、レーザ・ゾーンリボン法（レーザ１４ｍい
たＦＺ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｚｃｎｅ法））Ｓさらに
は、７゜−ティング基板成長法等がある。
ＥＦＧ法では、シリコン融液中ヘキャピラリーダイを挿
入し、このグイ内を濡れて上昇してくるシリコン融液を
、グイ先端でシリコン単結晶リボンと接触させ引上げる
方法であるが、リボンの成長速度９種結晶への熱伝導、
同液界面による凝固潜熱の発生等を考えに入れた固液面
形成の動的平衡が保たれることが必要であり、これらの
制御は非常に困難な技術であった。
入し、このグイ内を濡れて上昇してくるシリコン融液を
、グイ先端でシリコン単結晶リボンと接触させ引上げる
方法であるが、リボンの成長速度９種結晶への熱伝導、
同液界面による凝固潜熱の発生等を考えに入れた固液面
形成の動的平衡が保たれることが必要であり、これらの
制御は非常に困難な技術であった。
一方、横引き法では、ごく精密な液面の安定制御、水平
引出時の固液界面が広いことによる液面の波型等が問題
となっていた。
引出時の固液界面が広いことによる液面の波型等が問題
となっていた。
また、レーザ・ゾーンリボン法は、成形された多結晶シ
リコンをレーザを用い局部的に加熱溶融・再結晶させる
方法であるが、レーザをリボン成長方向と直角に走査さ
せなければならず、あｔ、ｂ量産的とはいえない。
リコンをレーザを用い局部的に加熱溶融・再結晶させる
方法であるが、レーザをリボン成長方向と直角に走査さ
せなければならず、あｔ、ｂ量産的とはいえない。
また、ンローティング基板成長法は、シリコンを飽和状
態に含んだ溶融錫の液面にＣＶＤ法によりシリコン結晶
をレオククシ〜成長させ、温度勾配をつけて規定の厚さ
に積ったシート状結晶を引き出す方法であるが、ＣＶＤ
工程で時間がかかり量産性に問題があった。
態に含んだ溶融錫の液面にＣＶＤ法によりシリコン結晶
をレオククシ〜成長させ、温度勾配をつけて規定の厚さ
に積ったシート状結晶を引き出す方法であるが、ＣＶＤ
工程で時間がかかり量産性に問題があった。
以」二連べてきた従来のリボン結晶製造法の欠点に鑑み
、本発明は、高性能リボン結晶を低コストで製造するこ
とを目的とした薄膜結晶の製造方法を提供するものであ
る。さらに詳しくは、結晶原料と媒体（展開物質または
浮遊物質）の比重差や不活性、融点差を利用して媒体表
面でリボン結晶を製造することを特徴とする。
、本発明は、高性能リボン結晶を低コストで製造するこ
とを目的とした薄膜結晶の製造方法を提供するものであ
る。さらに詳しくは、結晶原料と媒体（展開物質または
浮遊物質）の比重差や不活性、融点差を利用して媒体表
面でリボン結晶を製造することを特徴とする。
以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。
実施例１
不活性ガス（例えばＡ ｒ 、 Ｈｅ等）中で、第１図
（ｂ）に示すような温度勾配をつけた第１図（ａ）の溶
＃！ＩＩ炉１の高温部側２に、結晶原料３（この場合は
多結晶シリコン、融点＝１４１４０比重：２．３３）と
展開物質４（例えば前記シリコンに対して不活性で安定
で、しかもシリコンより低融点で比重の大きな物質、二
酸化ゲルマニウム：融点：１１１６±４Ｃ、比重；３．
１２１９ 又は二酸化スズ、融点；１１２７Ｃ，比重
：６．９１５）を混合させた状態で投入溶融し、低幅部
側５へ流してやる。このとき、結晶原料３と展開物質４
／′ｉ、互いの比重差により上下に分離された状態とな
り、さらに低温部１で行く途中６で展開物質上へ浮遊し
た結晶原料（この場合はシリコン）が、薄膜として再結
晶化される。最後に低温部端よシ固（シリコ／リボン結
晶）液（展開物質）分離した状態で、結晶のみ引上げて
やれば連続してリボン状の結晶７を製造することができ
る。なお、このとき、シリコンリボン結晶中へＱのゲル
マニウムやスズが混入しても同じ４族の為、斗導体特性
に大きな影響は生じない。
（ｂ）に示すような温度勾配をつけた第１図（ａ）の溶
＃！ＩＩ炉１の高温部側２に、結晶原料３（この場合は
多結晶シリコン、融点＝１４１４０比重：２．３３）と
展開物質４（例えば前記シリコンに対して不活性で安定
で、しかもシリコンより低融点で比重の大きな物質、二
酸化ゲルマニウム：融点：１１１６±４Ｃ、比重；３．
１２１９ 又は二酸化スズ、融点；１１２７Ｃ，比重
：６．９１５）を混合させた状態で投入溶融し、低幅部
側５へ流してやる。このとき、結晶原料３と展開物質４
／′ｉ、互いの比重差により上下に分離された状態とな
り、さらに低温部１で行く途中６で展開物質上へ浮遊し
た結晶原料（この場合はシリコン）が、薄膜として再結
晶化される。最後に低温部端よシ固（シリコ／リボン結
晶）液（展開物質）分離した状態で、結晶のみ引上げて
やれば連続してリボン状の結晶７を製造することができ
る。なお、このとき、シリコンリボン結晶中へＱのゲル
マニウムやスズが混入しても同じ４族の為、斗導体特性
に大きな影響は生じない。
また、リボン結晶の厚みは結晶原料と展開物質の混合比
、あるいは引上げ速度で容易にコントロールされる。
、あるいは引上げ速度で容易にコントロールされる。
さらに低部部端より溶融された状態で流出する展開物質
８は回収して、再び結晶原料を加えて高嵩側より投入す
れば非常に効率的である。
８は回収して、再び結晶原料を加えて高嵩側より投入す
れば非常に効率的である。
実施例２
不活性ガス中で、第２図（ｂ）に示すような上下方６１
、 、。
、 、。
向に温度勾配を持たせた溶融炉１１内の実施例１と同じ
展開物質の融液１２中へ、結晶原料の融点より低い温度
に保たれている底部下方から板状に成形された結晶原料
（この場合は、多結晶シリコン）１３を挿入する。この
とき、結晶原料１３は表面付近の結晶原料の融点より高
い高温部で溶融し、比重差の高上へ向って押し上げられ
、融液表面に線状１４となって浮き上ってくる。
展開物質の融液１２中へ、結晶原料の融点より低い温度
に保たれている底部下方から板状に成形された結晶原料
（この場合は、多結晶シリコン）１３を挿入する。この
とき、結晶原料１３は表面付近の結晶原料の融点より高
い高温部で溶融し、比重差の高上へ向って押し上げられ
、融液表面に線状１４となって浮き上ってくる。
次に、リボン状の種結晶を線状の溶解結晶原料に接触さ
せて引き上げればリボン結晶１６が得られる。
せて引き上げればリボン結晶１６が得られる。
この方法によると、リボン結晶１５の厚みは、結晶原料
の供給速度とリボン結晶の引止速度により制御される。
の供給速度とリボン結晶の引止速度により制御される。
しかも、従来のＥＦ（−Ａ法のような固体ウェッジを用
いないので完全連続化が可能である。すなわち、ウェッ
ジ交換等の停止を必要としない。
いないので完全連続化が可能である。すなわち、ウェッ
ジ交換等の停止を必要としない。
実施例３
不活性ガス雰囲気中で、第３図（１））に示すような温
度勾配を持つ溶融炉２１中に実施例と同様の展開物質の
融液を設置し、この融液の浮遊物質２２の結晶原木」の
融点より高い高温領域２３表面に結晶原料（この場合は
、板状に成形した多結晶シリコンを用いた力ｊ粉末状の
シリコンでも良い。）２４′を投入接触させるとＭ Ｊ
’Ｅ？原料は溶融して浮遊融液表面で外方向へ広がって
ゆく。次に、この融液は湛 前記結晶原料の融点より低い低頭域２６に流れるに伴っ
て冷却再結晶化され、炉の外縁では、リボン状の結晶２
６として、液体状の浮遊融液と容易に分離して引上げる
ことができる。
度勾配を持つ溶融炉２１中に実施例と同様の展開物質の
融液を設置し、この融液の浮遊物質２２の結晶原木」の
融点より高い高温領域２３表面に結晶原料（この場合は
、板状に成形した多結晶シリコンを用いた力ｊ粉末状の
シリコンでも良い。）２４′を投入接触させるとＭ Ｊ
’Ｅ？原料は溶融して浮遊融液表面で外方向へ広がって
ゆく。次に、この融液は湛 前記結晶原料の融点より低い低頭域２６に流れるに伴っ
て冷却再結晶化され、炉の外縁では、リボン状の結晶２
６として、液体状の浮遊融液と容易に分離して引上げる
ことができる。
以上、実施例１〜３で述べまたように、本発明の方法は
結晶原料に対して不活性、高密度、低融点の媒体の融液
表面のなめらかさを利用し、その高部部表面で結晶原料
の薄膜化を言−１す、低温部で再結晶化及び固液分離を
行うことを特像としており、いずれもリボン状の単結晶
を低コスト、高歩留で大量に製造できる。
結晶原料に対して不活性、高密度、低融点の媒体の融液
表面のなめらかさを利用し、その高部部表面で結晶原料
の薄膜化を言−１す、低温部で再結晶化及び固液分離を
行うことを特像としており、いずれもリボン状の単結晶
を低コスト、高歩留で大量に製造できる。
第１図（、）は本発明の第１の実施例を説明するだめの
溶融炉の概略断面図、第１図（ｂ）はその炉の温度分布
を示す図、第２図〕は本発明の第２の実施例を説明する
だめの炉の断面斜視図、第２図（ｂ）はその炉の縦方向
の温度分布を示す図、第３図（ａ）は本発明の第３の実
施例を説明するための溶融炉の断面図、第３図（ｂ）は
その炉の温度分布を示す図である。 １．１１．２１・・・・・・溶融炉、２・・・・・ 高
温部側、３，１３・・・・・結晶原料、４．８・・・・
・・展開物質、５・・・・・・低温部側、７，１６，２
６・・・・・・リボン状結晶、１２・−・・・・展開物
質の融液、２４・・・・・・粉末状のシリコン、２５・
・・・・・低温領域。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名＠
１ 図 （とλ−ン１５イ１＋Ｃフイ１ｒ置 １垢物勧匍
溶融炉の概略断面図、第１図（ｂ）はその炉の温度分布
を示す図、第２図〕は本発明の第２の実施例を説明する
だめの炉の断面斜視図、第２図（ｂ）はその炉の縦方向
の温度分布を示す図、第３図（ａ）は本発明の第３の実
施例を説明するための溶融炉の断面図、第３図（ｂ）は
その炉の温度分布を示す図である。 １．１１．２１・・・・・・溶融炉、２・・・・・ 高
温部側、３，１３・・・・・結晶原料、４．８・・・・
・・展開物質、５・・・・・・低温部側、７，１６，２
６・・・・・・リボン状結晶、１２・−・・・・展開物
質の融液、２４・・・・・・粉末状のシリコン、２５・
・・・・・低温領域。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名＠
１ 図 （とλ−ン１５イ１＋Ｃフイ１ｒ置 １垢物勧匍
Claims (1)
- （１）結晶原料と前記結晶原料に対して不活性で低融点
、高比重を有する媒体を混合させて、少なくとも前記結
晶原料の融点より高い温度部分と低い温度部分を有する
溶融炉の前記高い温度部分に投入し、前記溶融炉内の媒
体融液の前記低い温度部分で固液分離され、かつ表面で
再結晶化された薄ｊ灰を前記低い温度部分の媒体融液の
表面から取り出すことを特徴とする薄膜結晶の製造方法
。 （榊 結晶原料に対して不活性で低融点、高比重を有す
る媒体が溶融され、なくとも前記媒体表面が前記結晶原
料の融点よシ高い温度で底部が前記融点より低い温度に
保たれている溶融炉の底部よりあらかじめ成形された前
記結晶原料を挿入し、前記溶融炉の媒体融液表面に浮ん
でくる結晶原料融液に種結晶を接触させて単結晶薄膜を
引き」二げることを特徴とする薄膜結晶の製造方法。 ０）結晶原料に対して不活性で、低融点、高比重を有す
る媒体を溶融させ、梵くとも、前記結晶原料の融点より
高い高温部と前記融点より低い低温部を有する溶融炉の
、前記高温部の媒体融液表面に前記結晶原料を投入して
溶融し、前記媒体融液表面に沿って溶融した前記結晶原
料を展開し、前記低温部の媒体融液表面で再結晶化され
た薄膜結晶を引き上げることを特徴とした薄膜結晶の製
造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11718882A JPS598688A (ja) | 1982-07-06 | 1982-07-06 | 薄膜結晶の製造方法 |
| JP28473186A JPS62153187A (ja) | 1982-07-06 | 1986-11-28 | 薄膜結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11718882A JPS598688A (ja) | 1982-07-06 | 1982-07-06 | 薄膜結晶の製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28473186A Division JPS62153187A (ja) | 1982-07-06 | 1986-11-28 | 薄膜結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS598688A true JPS598688A (ja) | 1984-01-17 |
| JPS6251918B2 JPS6251918B2 (ja) | 1987-11-02 |
Family
ID=14705580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11718882A Granted JPS598688A (ja) | 1982-07-06 | 1982-07-06 | 薄膜結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS598688A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009155506A3 (en) * | 2008-06-20 | 2010-03-11 | Varian Semiconductor Equipment Associates | Melt purification and delivery system |
| WO2009149325A3 (en) * | 2008-06-05 | 2010-04-15 | Varian Semiconductor Equipment Associates | Method and apparatus for producing a dislocation-free crystalline sheet |
| CN102017178A (zh) * | 2008-03-14 | 2011-04-13 | 瓦里安半导体设备公司 | 浮式片材制造装置及方法 |
| JP2012506355A (ja) * | 2008-10-21 | 2012-03-15 | ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド | 製造装置からのシート取り出し |
| US9567691B2 (en) | 2008-06-20 | 2017-02-14 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Melt purification and delivery system |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8764901B2 (en) * | 2010-05-06 | 2014-07-01 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Removing a sheet from the surface of a melt using elasticity and buoyancy |
-
1982
- 1982-07-06 JP JP11718882A patent/JPS598688A/ja active Granted
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102017178A (zh) * | 2008-03-14 | 2011-04-13 | 瓦里安半导体设备公司 | 浮式片材制造装置及方法 |
| JP2011515311A (ja) * | 2008-03-14 | 2011-05-19 | ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド | フローティングシートの製造装置及び方法 |
| US9112064B2 (en) | 2008-03-14 | 2015-08-18 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Floating sheet production apparatus and method |
| JP2015163584A (ja) * | 2008-03-14 | 2015-09-10 | ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド | フローティングシートの製造装置及び方法 |
| WO2009149325A3 (en) * | 2008-06-05 | 2010-04-15 | Varian Semiconductor Equipment Associates | Method and apparatus for producing a dislocation-free crystalline sheet |
| US7816153B2 (en) | 2008-06-05 | 2010-10-19 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Method and apparatus for producing a dislocation-free crystalline sheet |
| WO2009155506A3 (en) * | 2008-06-20 | 2010-03-11 | Varian Semiconductor Equipment Associates | Melt purification and delivery system |
| US8545624B2 (en) | 2008-06-20 | 2013-10-01 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Method for continuous formation of a purified sheet from a melt |
| US9567691B2 (en) | 2008-06-20 | 2017-02-14 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Melt purification and delivery system |
| JP2012506355A (ja) * | 2008-10-21 | 2012-03-15 | ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド | 製造装置からのシート取り出し |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6251918B2 (ja) | 1987-11-02 |
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