JPS609656B2 - 多結晶シリコン半導体の製造方法 - Google Patents
多結晶シリコン半導体の製造方法Info
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- JPS609656B2 JPS609656B2 JP1742181A JP1742181A JPS609656B2 JP S609656 B2 JPS609656 B2 JP S609656B2 JP 1742181 A JP1742181 A JP 1742181A JP 1742181 A JP1742181 A JP 1742181A JP S609656 B2 JPS609656 B2 JP S609656B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C3/00—Selection of compositions for coating the surfaces of moulds, cores, or patterns
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は多結晶シリコン半導体の製造方法に関するもの
である。
である。
最近、太陽電池による太陽光発電がエネルギー源として
見直され低価格太陽電池の開発が盛んである。
見直され低価格太陽電池の開発が盛んである。
しかし高い効率を得るためには単結晶シリコンは欠陥の
少なものでできるだけ完全なものを用いなければならな
い。このため太陽電池の価格は高いものとなり、地上で
の使用は現在まで限られたものである。そこで単結晶シ
リコンに代る低価格太陽電池用材料として多結晶の開発
が始められるようになった。このような多結晶シリコン
は鋳造法によって作ることが行なわれている。
少なものでできるだけ完全なものを用いなければならな
い。このため太陽電池の価格は高いものとなり、地上で
の使用は現在まで限られたものである。そこで単結晶シ
リコンに代る低価格太陽電池用材料として多結晶の開発
が始められるようになった。このような多結晶シリコン
は鋳造法によって作ることが行なわれている。
鋳造法は単結晶を得る場合のチョクラルスキ一法と比較
して結晶成長速度が大きいことと任意の形状のィンゴッ
トが得られることと熟練を必要とせず操作が容易なこと
等から低価格化の可能性が大きい。例えば黒鉛のブロッ
クを鋳型として用いて、多結晶インゴットを形成し１０
肌×１０肌の多結晶板を切り出し太陽電池セルを得てい
る報告がある。（１２ｈ ｍＥＰｈｏｔｏｖｏｌねｉｃ
Ｓｐｅｏｃｉａｌｉｓｔｓ Ｃｏｍｆｅｒｅｍｅ
ｐ８６１９７６）。しかしこの方法の欠点としては
シリコン融液と黒鉛が濡れないようにするため低温度で
急速固化させるので多結晶粒径が大きくならないことで
ある。
して結晶成長速度が大きいことと任意の形状のィンゴッ
トが得られることと熟練を必要とせず操作が容易なこと
等から低価格化の可能性が大きい。例えば黒鉛のブロッ
クを鋳型として用いて、多結晶インゴットを形成し１０
肌×１０肌の多結晶板を切り出し太陽電池セルを得てい
る報告がある。（１２ｈ ｍＥＰｈｏｔｏｖｏｌねｉｃ
Ｓｐｅｏｃｉａｌｉｓｔｓ Ｃｏｍｆｅｒｅｍｅ
ｐ８６１９７６）。しかしこの方法の欠点としては
シリコン融液と黒鉛が濡れないようにするため低温度で
急速固化させるので多結晶粒径が大きくならないことで
ある。
一般に、多結晶粒蓬が大きいものほど太陽電池とした場
合に高い光電変換効率が得られる。
合に高い光電変換効率が得られる。
そこで鋳型として石英ルツボを用い石英ルッボ中にシリ
コンを溶融ししかる後石英ルッボの底から適当な速度で
結晶を成長させ多結晶粒径を大きくすることが提案され
ている。しかし従来の方法である石英ルッボを用いた多
結晶シリコン塊形成法においては石英ルッボとシリコン
融液とは激しく反応し、冷却固化させると強く固着する
。
コンを溶融ししかる後石英ルッボの底から適当な速度で
結晶を成長させ多結晶粒径を大きくすることが提案され
ている。しかし従来の方法である石英ルッボを用いた多
結晶シリコン塊形成法においては石英ルッボとシリコン
融液とは激しく反応し、冷却固化させると強く固着する
。
このために冷却時に石英とシリコン結晶の熱膨張係数の
差によりストレスが生じ石英ルッボが割れそれと同時に
シリコン多結晶塊にクラツクが入り、こまかく割れてし
まい、多結晶シリコン魂を得ることができなかった。こ
のような問題を解決する方法として粉末雛型剤法がある
。
差によりストレスが生じ石英ルッボが割れそれと同時に
シリコン多結晶塊にクラツクが入り、こまかく割れてし
まい、多結晶シリコン魂を得ることができなかった。こ
のような問題を解決する方法として粉末雛型剤法がある
。
これは鋳型の内面に粉末離型剤（窒化シリコン）を塗布
し、その中でシリコンを溶融し冷却固化せしめる方法で
ある。（昭和５３王春季応用物理学会予稿集許５３６）
。粉末離型剤の存在は冷却時における多結晶シリコンと
鋳型との熱膨ヒ張係数の差によって生ずるストレスを緩
和し、結晶内に発生する結晶欠陥をおさえる。また多結
晶シリコン塊を鋳型から容易に分離することができ、鋳
型との固着が原因で生ずる多結晶シリコン塊のラック発
生を防ぐことができる。しかし粉末雛型剤法の欠点は、
粉末の塗布の仕方により薄い部分や厚い部分ができごく
一部分が鋳型と固着することがあり鋳型より多結晶シリ
コン塊を取り出すことができない場合があることである
。
し、その中でシリコンを溶融し冷却固化せしめる方法で
ある。（昭和５３王春季応用物理学会予稿集許５３６）
。粉末離型剤の存在は冷却時における多結晶シリコンと
鋳型との熱膨ヒ張係数の差によって生ずるストレスを緩
和し、結晶内に発生する結晶欠陥をおさえる。また多結
晶シリコン塊を鋳型から容易に分離することができ、鋳
型との固着が原因で生ずる多結晶シリコン塊のラック発
生を防ぐことができる。しかし粉末雛型剤法の欠点は、
粉末の塗布の仕方により薄い部分や厚い部分ができごく
一部分が鋳型と固着することがあり鋳型より多結晶シリ
コン塊を取り出すことができない場合があることである
。
本発明の目的は上記した欠点をなくしかならず鋳型と多
結晶シリコン塊とが分離できるようにしたものである。
結晶シリコン塊とが分離できるようにしたものである。
上記の目的を達成するために、本発明においては鋳型を
縦割に２分割以上に分割し、これを組立て「その内面に
窒化シリコン粉末を塗布した鋳型を用いる。鋳型材質と
シリコン触媒と濡れ難くするために窒化シリコン粉末を
使用する。
縦割に２分割以上に分割し、これを組立て「その内面に
窒化シリコン粉末を塗布した鋳型を用いる。鋳型材質と
シリコン触媒と濡れ難くするために窒化シリコン粉末を
使用する。
窒化シリコンはナトラィド系ニューセラミックスの代表
的なもので従来のｏｘｉｄｅ系にない特性を有する。即
ち１９００ｄｏで昇温するが溶融金属と濡れ難くまた化
学安定性が高く高温強度が大きいなどの特性を有してい
る。このような縦割分割窒化シリコン粉末塗布鋳型の中
にシリコン原料を入れ加熱融解しこれを冷却することに
よって多結晶シリコン塊を形成する鋳型の材質として石
英を用いた場合には、石英の軟化点近くまで温度は上昇
するため鋳型が大小変形するが、縦割に分割しているた
め容易に多結晶シリコン塊を取り出すことができ鋳型を
再使用することが可能である。
的なもので従来のｏｘｉｄｅ系にない特性を有する。即
ち１９００ｄｏで昇温するが溶融金属と濡れ難くまた化
学安定性が高く高温強度が大きいなどの特性を有してい
る。このような縦割分割窒化シリコン粉末塗布鋳型の中
にシリコン原料を入れ加熱融解しこれを冷却することに
よって多結晶シリコン塊を形成する鋳型の材質として石
英を用いた場合には、石英の軟化点近くまで温度は上昇
するため鋳型が大小変形するが、縦割に分割しているた
め容易に多結晶シリコン塊を取り出すことができ鋳型を
再使用することが可能である。
このように多結晶シリコン塊の鋳型からの取り出しが改
善されることからシリコン融液の固化に際して鋳型を十
分高温に保つことが可能でありまた冷却速度を任意に選
ぶことがでかる。したがって得られる多結晶の粒径も大
きいものができやすい。鋳型内面に窒化シリコン粉末を
塗布するときに分割部分にも粉末を塗布するため、縦割
に分割した鋳型の中でシリコンを融解してもシリコン融
液が縦割したすき間より流れ出ることはない。
善されることからシリコン融液の固化に際して鋳型を十
分高温に保つことが可能でありまた冷却速度を任意に選
ぶことがでかる。したがって得られる多結晶の粒径も大
きいものができやすい。鋳型内面に窒化シリコン粉末を
塗布するときに分割部分にも粉末を塗布するため、縦割
に分割した鋳型の中でシリコンを融解してもシリコン融
液が縦割したすき間より流れ出ることはない。
ただし分割した鋳型の相互のずれを防ぐため一体成形し
たカーボン製ヒータ内に入れて鋳型を固定する必要があ
る。以下実施例にしたがって詳細に説明する。実施例
１ 図に示すように縦割２分割の石英鋳型を組立てその内面
に窒化シリコン粉末を塗布し、高純度シリコン原料５０
０夕を入れ、カーボン製ヒータ内に設置し１４７０午０
に高周波加熱しシリコン原料を融解する。
たカーボン製ヒータ内に入れて鋳型を固定する必要があ
る。以下実施例にしたがって詳細に説明する。実施例
１ 図に示すように縦割２分割の石英鋳型を組立てその内面
に窒化シリコン粉末を塗布し、高純度シリコン原料５０
０夕を入れ、カーボン製ヒータ内に設置し１４７０午０
に高周波加熱しシリコン原料を融解する。
ついで石英鋳型の底より固化させると数時間後には多結
晶シリコン塊となる。該カーボン製ヒータは組立て石英
鋳型がすっぽりおさまるように一体成形されている。石
英鋳型の内面には５０ミクロン厚の窒化シリコン粉末が
塗布してある。このためシリコン融液と石英との間には
固着はなく、熱膨張係数の差によって生ずるストレスは
飽和されｔ結晶内にクラックが入ることはなく、完全な
多結晶シリコン塊が形成される。石英鋳型より多結晶シ
リコン塊を取り出す時は、石英鋳型を入れているカーボ
ン製ヒータより石英鋳型を取り出し鋳型を左右に開けば
よい。
晶シリコン塊となる。該カーボン製ヒータは組立て石英
鋳型がすっぽりおさまるように一体成形されている。石
英鋳型の内面には５０ミクロン厚の窒化シリコン粉末が
塗布してある。このためシリコン融液と石英との間には
固着はなく、熱膨張係数の差によって生ずるストレスは
飽和されｔ結晶内にクラックが入ることはなく、完全な
多結晶シリコン塊が形成される。石英鋳型より多結晶シ
リコン塊を取り出す時は、石英鋳型を入れているカーボ
ン製ヒータより石英鋳型を取り出し鋳型を左右に開けば
よい。
石英鋳型には損傷はなく再度使用することができる。の
ような方法で製造した多結晶シリコン塊の粒径は数側〜
数肌ものが容易に得られる。窒化シリコン粉末が一部溶
けこむがこれが不純物として働くことはなく抵抗率とし
て３５０一肌〜２００一肌の高純度多結晶シリコンが得
られた。実施例 ２ 縦割４分割窒化シリコン製錬型を組立てその内面に離型
剤として窒化シリコン粉末を５０ミクロンの厚さに塗布
する。
ような方法で製造した多結晶シリコン塊の粒径は数側〜
数肌ものが容易に得られる。窒化シリコン粉末が一部溶
けこむがこれが不純物として働くことはなく抵抗率とし
て３５０一肌〜２００一肌の高純度多結晶シリコンが得
られた。実施例 ２ 縦割４分割窒化シリコン製錬型を組立てその内面に離型
剤として窒化シリコン粉末を５０ミクロンの厚さに塗布
する。
この窒化シリコン製鋳型をカーボン製ヒータに設置する
。該カーボン製ヒータは組立て窒化シリコン鋳型がすっ
ぽりおさまるように一体成型されている。シリコン原料
を窒化シリコン鋳型の中に５００夕入れ加熱融解する。
ついで鋳型の底よりシリコン融液を固化させると数時間
後に多結晶シリコン塊が形成される。４分割した鋳型の
すき間に蜜化シリコン粉末を塗布することによって鋳型
内の融液が結晶シリコン塊の形成中に流れ出ることはな
い。
。該カーボン製ヒータは組立て窒化シリコン鋳型がすっ
ぽりおさまるように一体成型されている。シリコン原料
を窒化シリコン鋳型の中に５００夕入れ加熱融解する。
ついで鋳型の底よりシリコン融液を固化させると数時間
後に多結晶シリコン塊が形成される。４分割した鋳型の
すき間に蜜化シリコン粉末を塗布することによって鋳型
内の融液が結晶シリコン塊の形成中に流れ出ることはな
い。
固化した多結晶シリコン塊は窒化シリコン鋳型から簡単
に取り出すことができ、さらに鋳型は全く変型も変質も
しないので何回も再使用が可能である。以上説明したよ
うに縦割２分割またはそれ以上に多分割した鋳型を用い
ることによって、多結晶シリコン塊を容易に鋳型から取
り出すことが可能となり、また鋳型の再使用ができるよ
うになった。
に取り出すことができ、さらに鋳型は全く変型も変質も
しないので何回も再使用が可能である。以上説明したよ
うに縦割２分割またはそれ以上に多分割した鋳型を用い
ることによって、多結晶シリコン塊を容易に鋳型から取
り出すことが可能となり、また鋳型の再使用ができるよ
うになった。
このようにして得られた多結晶シリコン塊はクランクが
入ることなく、結晶粒径が大きく欠陥の少ないもので高
性能太陽電池用として最適である。
入ることなく、結晶粒径が大きく欠陥の少ないもので高
性能太陽電池用として最適である。
第１図は本発明に用いられる鋳型の断面構造図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 内面に窒化シリコン粉末を塗布した鋳型を用いてシ
リコン融液を冷却固化し多結晶シリコン半導体を製造す
る方法において、あらかじめ縦割に２分割以上になるよ
うに分割された鋳型を用いることを特徴とする多結晶シ
リコン半導体の製造方法。 ２ 鋳型材質として石英、窒化シリコンを用いる特許請
求の範囲第１項記載の多結晶シリコン半導体の製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1742181A JPS609656B2 (ja) | 1981-02-10 | 1981-02-10 | 多結晶シリコン半導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1742181A JPS609656B2 (ja) | 1981-02-10 | 1981-02-10 | 多結晶シリコン半導体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57134235A JPS57134235A (en) | 1982-08-19 |
| JPS609656B2 true JPS609656B2 (ja) | 1985-03-12 |
Family
ID=11943541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1742181A Expired JPS609656B2 (ja) | 1981-02-10 | 1981-02-10 | 多結晶シリコン半導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS609656B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6149416A (ja) * | 1984-08-17 | 1986-03-11 | Hoxan Corp | 多結晶シリコンウエハ製造用カ−ボン皿のコ−テイング方法 |
| JPH0484467A (ja) * | 1990-07-27 | 1992-03-17 | Mitsubishi Electric Corp | 太陽電池の製造方法 |
| US8398768B2 (en) * | 2009-05-14 | 2013-03-19 | Corning Incorporated | Methods of making an article of semiconducting material on a mold comprising semiconducting material |
-
1981
- 1981-02-10 JP JP1742181A patent/JPS609656B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57134235A (en) | 1982-08-19 |
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