KR20120052855A - ｎ형 다결정 실리콘 웨이퍼 그리고 ｎ형 다결정 실리콘 잉곳 및 그 제조 방법 - Google Patents

ｎ형 다결정 실리콘 웨이퍼 그리고 ｎ형 다결정 실리콘 잉곳 및 그 제조 방법 Download PDF

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타카후미 기타무라
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Abstract

(과제) 고효율인 발전 패널용의 다결정 실리콘 웨이퍼를 제공한다.
(해결 수단) 전자기 주조법에 의해 다결정 실리콘 잉곳을 제조할 때에, 실리콘 융액에 인을 연속적 또는 단속적으로 첨가함으로써 비(比)저항을 1Ω㎝ 이상, 10Ω㎝ 이하로 제어한다. 본 발명에 의하면, 도펀트를 연속적 또는 단속적으로 첨가 가능한 전자기 주조법을 이용하고 있는 점에서, 다결정 실리콘 잉곳의 비저항을 결정축 방향에 있어서 1Ω㎝이상, 10Ω㎝이하의 범위로 제어하는 것이 가능해진다. 게다가, 도펀트가 인인 점에서, B-O 복합체가 형성되는 것에 의한 전위 밀도의 증가도 발생하지 않는다.

Description

ｎ형 다결정 실리콘 웨이퍼 그리고 ｎ형 다결정 실리콘 잉곳 및 그 제조 방법{N-TYPE POLYCRYSTALLINE SILICON WAFER, N-TYPE POLYCRYSTALLINE SILICON INGOT AND METHOD OF MANUFACTURING SAME}
본 발명은 n형 다결정 실리콘 웨이퍼에 관한 것으로, 특히, 전자기 주조법에 의해 제작되는 발전(發電) 패널용의 n형 다결정 실리콘 웨이퍼에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, n형 다결정 실리콘 잉곳 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 전자기 주조법에 의해 육성되는 발전 패널용의 n형 다결정 실리콘 잉곳 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 화석 연료의 고갈이나 지구 환경의 악화 등을 배경으로, 자연 에너지를 이용한 발전이 주목받고 있다. 그 중에서도, 태양광 발전 장치(태양전지라고도 불림)는, 기계적 동작을 수반하지 않고, 게다가, 소규모인 타입에서 대규모인 타입까지 폭 넓은 제품 전개가 가능한 점에서, 향후 더욱 더 수요가 증대될 것으로 기대되고 있다.
널리 알려져 있는 바와 같이, 태양광 발전 장치의 발전 패널에는 실리콘 웨이퍼가 이용된다. 그러나, 태양광 발전 장치에는 저(低)비용화가 강하게 요구되는 점에서, IC 디바이스에 이용되는 단결정 실리콘 웨이퍼가 아니라, 보다 염가인 다결정 실리콘 웨이퍼가 이용되는 것이 일반적이다. 또한, 수광 면적을 충분히 확보하기 위해, 다결정 실리콘 웨이퍼의 주면(主面)은, 단결정 실리콘 웨이퍼와 같은 원형이 아니라, 사각형인 것이 바람직하다.
사각형의 다결정 실리콘 웨이퍼를 제조하는 방법으로서는, 용융 실리콘을 주형에서 응고시키는 주조법(「캐스트법」이라고도 함)이나, 전자기 유도에 의한 연속 주조법(「전자기 주조법」이라고도 함)이 알려져 있다(특허문헌 1 참조). 그 중에서도 전자기 주조법은, 고(高)품위인 대형의 다결정 실리콘 잉곳을 제조할 수 있는 점에서, 변환 효율이 높은 태양광 발전 패널을 비교적 염가로 제조하는 것이 가능하다. 현재, 전자기 주조법에 의해 육성되는 다결정 실리콘 잉곳의 대부분은, 붕소(boron)를 첨가한 p형의 잉곳이다.
일본특허 제3005633호 공보
그러나, 다결정 실리콘은 단결정 실리콘과 상이하게, 결정 중에 입계(粒界)나 금속 불순물이 도입되기 때문에, 결정의 냉각 중에 있어서 불균일 핵 형성이 일어나기 쉽다. 특히, 붕소가 첨가된 p형의 다결정 실리콘 잉곳에 있어서는, 결정의 냉각 과정에 있어서 붕소 원자와 산소 원자가 B－O 복합체를 형성하여, 산소 석출의 핵이 된다. 결정 냉각 중에 형성된 B－O 복합체는, 냉각 과정에 있어서 수 ㎚?수십 ㎛의 산소 석출물로 성장하여, 나아가서는 석출물 자체에서의 성장에 따른 변형을 완화하기 위해 전위(dislocation)를 방출한다. 이들 전위가 연속적으로 각각의 석출물로부터 발생?증식하는 거동을 반복함으로써, 다결정 실리콘 중의 전위 밀도를 증가시켜, 이것이 변환 효율을 저하시키는 원인이 된다.
따라서, 본 발명은, 전자기 주조법에 의해 제조되는 다결정 실리콘 중의 전위 밀도를 억제하여, 이에 따라 변환 효율이 높은 발전 패널용의 다결정 실리콘 웨이퍼를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 붕소를 첨가함으로써 p형의 다결정 실리콘 잉곳을 제조하는 대신에, 인을 첨가함으로써 n형의 다결정 실리콘 잉곳을 제조하는 것을 검토했다. 이는, 인을 첨가한 n형의 결정에서는 B－O 복합체가 형성되지 않기 때문에, 전위의 방출원인 석출물의 형성이 큰 폭으로 억제되어, 그 결과, 다결정 실리콘 중의 전위 밀도가 저감된다고 기대할 수 있기 때문이다.
이러한 관점에서, 본 발명자들은, 전자기 주조법에 의해 인 도프의 n형 다결정 실리콘 잉곳을 육성하여, 이것을 가공함으로써 발전 패널용의 다결정 실리콘 웨이퍼를 제작했다. 그리고, 이들 웨이퍼를 이용하여 발전 패널을 제작하고, 웨이퍼의 평가를 행한 바, 인의 도프량이 증가함에 따라서 전위 밀도가 감소하는 것이 밝혀졌다. 그러나, 인 도프의 n형 다결정 실리콘에 있어서는, 전위 밀도의 감소와 변환 효율의 향상과의 관계가 직선적이지 않고, 농도 범위에 따라서는 전위 밀도를 감소시켜도 변환 효율이 향상되지 않고, 오히려 변환 효율이 저하되는 것도 밝혀졌다. 본 발명은, 이러한 기술적 지견에 기초하여 이루어진 것이다.
본 발명에 의한 다결정 실리콘 웨이퍼는, 전자기 주조법에 의해 육성된 다결정 실리콘 잉곳으로부터 절출(cut)된 발전 패널용의 n형 다결정 실리콘 웨이퍼로서, 인의 첨가에 의한 비(比)저항이 1Ω㎝ 이상, 10Ω㎝ 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 인의 첨가에 의한 비저항을 1Ω㎝이상, 10Ω㎝이하로 하고 있는 점에서, 일반적으로 고효율로 불리는 16％ 이상의 변환 효율을 얻는 것이 가능해진다.
본 발명에 의한 다결정 실리콘 잉곳은, 전자기 주조법에 의해 육성된 n형 다결정 실리콘 잉곳으로서, 인의 첨가에 의한 비저항이 1Ω㎝ 이상, 10Ω㎝ 이하인 영역이 결정축 방향의 50％ 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 인의 첨가에 의한 비저항이 1Ω㎝이상, 10Ω㎝이하인 영역을 결정축 방향의 50％ 이상으로 하고 있는 점에서, 16％ 이상의 변환 효율이 얻어지는 실리콘 웨이퍼를 효율 좋게 얻는 것이 가능해진다.
본 발명에 있어서는, 비저항이 결정축의 일단으로부터 타단을 향하여 단조(單調) 변화하는 것이 바람직하다. 이에 의하면, 실제의 비저항이 설계치로부터 어긋난 경우라도, 잉곳 전체가 1Ω㎝이상, 10Ω㎝이하의 영역으로부터 벗어날 가능성이 낮아지기 때문에, 로스(loss)를 저감하는 것이 가능해진다.
본 발명에 의한 다결정 실리콘 잉곳의 제조 방법은, 전자기 주조법에 의해 n형의 다결정 실리콘 잉곳을 제조하는 방법으로서, 실리콘 융액에 인을 연속적 또는 단속적으로 첨가함으로써 비저항을 1Ω㎝ 이상, 10Ω㎝ 이하로 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 도펀트를 연속적 또는 단속적으로 첨가 가능한 전자기 주조법을 이용하고 있는 점에서, 다결정 실리콘 잉곳의 비저항을 결정축 방향에 있어서 1Ω㎝이상, 10Ω㎝ 이하의 범위로 제어하는 것이 가능해진다.
본 발명에 있어서는, 인이 도프된 실리콘을 상기 실리콘 융액에 연속적 또는 단속적으로 첨가하는 것이 바람직하다. 이에 의하면, 인을 직접 첨가하는 경우와 비교하여, 보다 고(高)정밀도의 농도 조정을 행하는 것이 가능해진다.
본 발명에 있어서는, 인의 첨가량을 제어함으로써, 결정축의 일단으로부터 타단을 향하여 비저항을 단조 변화시키는 것이 바람직하다. 이에 의하면, 실제의 비저항이 설계치로부터 어긋난 경우라도, 잉곳 전체가 1Ω㎝이상, 10Ω㎝이하의 영역으로부터 벗어날 가능성이 낮아지기 때문에, 로스를 저감하는 것이 가능해진다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 16％ 이상의 변환 효율을 얻는 것이 가능한 인 도프의 n형 다결정 실리콘 웨이퍼를 제공하는 것이 가능해진다.
도 1은 다결정 실리콘 웨이퍼의 제조 공정을 개략적으로 나타내는 플로우 차트이다.
도 2는 다결정 실리콘 웨이퍼의 제조에 이용하는 전자기 주조 장치(10)의 모식도이다.
도 3은 바닥이 없는 도가니(14)의 구조를 나타내는 개략 사시도이다.
도 4는 다결정 실리콘 잉곳으로부터 실리콘 웨이퍼를 절출하는 절단 공정을 설명하기 위한 모식도이다.
도 5는 인 도프의 n형 다결정 실리콘 웨이퍼의 비저항과 결함 밀도 및 변환 효율과의 관계를 나타내는 모식적인 그래프이다.
도 6은 화상 촬영 장치로 관찰한 결함상(像)의 일 예이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은, 다결정 실리콘 웨이퍼의 제조 공정을 개략적으로 나타내는 플로우 차트이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 우선 전자기 주조법에 의해 n형의 다결정 실리콘 잉곳을 연속적으로 주조한다(스텝 S101). 스텝 S101에 있어서는, 후술하는 바와 같이, 실리콘 융액에 인을 연속적 또는 단속적으로 첨가함으로써, 비저항을 1Ω㎝ 이상, 10Ω㎝ 이하로 제어한다. 이에 따라, 인의 첨가에 의한 비저항이 1Ω㎝ 이상, 10Ω㎝ 이하인 n형의 다결정 실리콘 잉곳이 육성된다. 다결정 실리콘 잉곳의 비저항은, 결정축 방향의 전체 길이에 걸쳐서 1Ω㎝ 이상, 10Ω㎝ 이하의 범위인 것이 바람직하지만, 본 발명에 있어서는 전체 길이에 걸쳐서 1Ω㎝ 이상, 10Ω㎝ 이하인 것은 필수가 아니고, 1Ω㎝ 이상, 10Ω㎝ 이하인 영역이 결정축 방향의 50％ 이상이면 충분하다. 1Ω㎝ 이상, 10Ω㎝ 이하인 영역이 결정축 방향의 50％ 이상이면, 여기로부터 절출되는 다결정 실리콘 웨이퍼의 반수 이상을 양품(良品)으로 할 수 있기 때문이다.
다음으로, 다결정 실리콘 잉곳으로부터 복수의 실리콘 블록을 절출한 후(스텝 S102), 이 실리콘 블록을 소정의 두께로 슬라이스하고(스텝 S103), 추가로 표리면을 연마하여 그 두께와 평탄도를 조정함으로써(스텝 S104), 다결정 실리콘 웨이퍼가 완성된다.
도 2는, 본 실시 형태에 의한 다결정 실리콘 웨이퍼의 제조에 이용하는 전자기 주조 장치(10)의 모식도이다.
도 2에 나타내는 전자기 주조 장치(10)는, 내부의 발열을 차단하는 이중벽 구조의 수냉 용기로 이루어지는 챔버(11)를 갖는다. 챔버(11)는, 상부에 설치된 차폐 수단(12)을 통하여 원료 투입 장치(5)에 연결되어 있어, 이에 따라 원료 투입 장치(5)로부터 원료인 입상(粒狀) 또는 괴상(塊狀)의 실리콘 재료(S) 및 도펀트 재료(D)가 연속적 또는 단속적으로 공급된다. 도펀트 재료(D)는 인을 포함하는 재료이며, 인 그 자체라도 상관없지만, 초크랄스키법에 의해 육성된 인 도프의 실리콘 잉곳을 잘게 부순 실리콘편을 이용하는 것이 바람직하다. 도펀트 재료(D)로서 이러한 실리콘편을 이용하면, 인의 첨가량에 대하여 투입하는 도펀트 재료(D)의 질량이 커지는 점에서, 첨가량을 고정밀도로 조정하는 것이 가능해진다.
또한, 도펀트 재료(D)의 투입량은, 결정축 방향으로 농도가 서서히 높아지도록 또는 낮아지도록 조정하는 것이 바람직하다. 이는, 실제로 얻어지는 비저항이 반드시 설계치대로는 되지 않기 때문에, 결정축 방향으로 농도를 일정하게 제어하면, 실제의 비저항이 설계치로부터 어긋난 경우, 1개의 잉곳이 모두 규격 외가 되어 버리기 때문이다. 이에 대하여, 결정축 방향으로 농도가 서서히 높아지도록 또는 낮아지도록 조정하여, 이에 따라 결정축의 일단으로부터 타단을 향하여 비저항을 단조 변화시키면, 실제의 비저항이 설계치로부터 어긋난 경우라도, 결정축 방향의 50％ 이상에 걸쳐서 비저항이 1Ω㎝ 이상, 10Ω㎝ 이하의 범위 내가 될 가능성이 높아지기 때문에 로스를 저감하는 것이 가능해진다.
원료 투입 장치(5)로부터 공급되는 실리콘 재료(S) 및 도펀트 재료(D)는, 원료 투입 배관(13)을 통하여, 바닥이 없는 도가니(14)에 투입된다. 바닥이 없는 도가니(14)는, 실리콘 재료(S) 및 도펀트 재료(D)의 투입구가 되는 상방 개구부(14a)와, 다결정 실리콘 잉곳(1)의 취출구가 되는 하방 개구부(14b)를 갖고 있다. 바닥이 없는 도가니(14)의 하방 개구부(14b)로부터 취출된 다결정 실리콘 잉곳(1)은, 챔버(11)의 저부에 설치된 인출구(15)로부터 인출된다. 또한, 챔버(11)의 상부 측벽에는 불활성 가스 도입구(16)가 설치되고, 챔버(11)의 하부 측벽에는 진공 흡인구(18)가 설치되어 있다.
바닥이 없는 도가니(14)는, 도 3에 나타내는 바와 같이 구리제(製)의 수냉 각기둥체이며, 부분적인 세로 방향의 슬릿(14c)에 의해 둘레 방향으로 복수 분할되어 있다. 바닥이 없는 도가니(14)의 주위에는, 유도 코일(14d)이 설치되어 있다. 유도 코일(14d)은, 바닥이 없는 도가니(14)의 슬릿(14c)을 설치한 위치의 외주측에 동심으로 설치되고, 도시되어 있지 않은 동축 케이블로 전원에 접속된다. 이에 따라, 유도 코일(14d)에 전류를 흘리면, 바닥이 없는 도가니(14) 내의 실리콘 재료(S) 및 도펀트 재료(D)가 유도 가열되어, 인 도프의 실리콘 융액(S0)이 된다. 또한, 바닥이 없는 도가니(14)의 바로 위에는 가열 수단(19)이 승강 가능하게 설치되어, 하강한 상태로 바닥이 없는 도가니(14) 내에 장입되게 되어 있다. 단, 본 발명에 있어서 가열 수단(19)을 이용하는 것은 필수가 아니다.
챔버(11) 내에는 애프터 히터(20)가 설치되어 있다. 애프터 히터(20)는, 바닥이 없는 도가니(14)의 하방 개구부(14b)에 동심으로 연달아 설치되고, 바닥이 없는 도가니(14)로부터 인하되는 잉곳(1)을 가열하여, 그 축 방향으로 소정의 온도 구배를 부여한다.
애프터 히터(20)의 하방에는, 가스 시일부(21)가 설치됨과 함께, 잉곳(1)을 지지하면서 하방으로 인출하는 인발(引拔;draw) 장치(22)가 설치되어 있다.
도 4는, 다결정 실리콘 잉곳으로부터 실리콘 웨이퍼를 절출하는 절단 공정을 설명하기 위한 모식도이다.
도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 다결정 실리콘 잉곳(1)은, 전체 길이(L0)를 성장 방향으로 분할하여 n개의 중(中)잉곳(2)을 얻는다. 여기에서, 성장 방향으로 분할이란, 도 4에 나타내는 XY 평면에서 절단하는 것을 의미한다. 라인(C11)은 등분할의 절단 위치를 나타내고 있다. 잉곳의 분할수는 특별히 한정되지 않고, 최종 목표로 하는 실리콘 블록의 길이에 따라 적절히 결정하면 좋다.
다음으로, 중잉곳(2)의 단면(XY 평면)을 매트릭스 형상으로 6분할함으로써, 단면이 대략 정방형의 다결정 실리콘 블록(3)을 얻는다. 잉곳의 단면 사이즈가 예를 들면 505×345㎜의 직사각형인 경우, 중잉곳(2)을 6분할하여 약 156×156㎜의 실리콘 블록을 얻을 수 있다. 즉, 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 중잉곳(2)을 라인(C21, C22)의 위치에서 절단하여 주기면(鑄肌面)을 제거하고, 추가로 라인(C23)의 위치에서 절단하여 X축 방향으로 2분할한다. 또한, 도 4(c)에 나타내는 바와 같이, 2분할된 소(小)잉곳(2a)의 각각을 라인(C31, C32)의 위치에서 절단하여 주기면을 제거하고, 추가로 라인(C33, C34)의 위치에서 절단하여 Y축 방향으로 3분할한다. 이상에 의해, 도 4(d)에 나타내는 바와 같이, 중잉곳(2)이 최종적으로 6분할된 다결정 실리콘 블록(3)을 얻을 수 있다.
이와 같이 하여 얻어진 다결정 실리콘 블록(3)은, 성장 방향에 대하여 수직으로, 즉 XY 평면을 따라 슬라이스되고, 이에 의해 도 4(e)에 나타내는 바와 같이, 거의 정방형의 다결정 실리콘 웨이퍼(4)가 취출된다.
도 5는, 인 도프의 n형 다결정 실리콘 웨이퍼의 비저항과 결함 밀도 및 변환 효율과의 관계를 나타내는 모식적인 그래프이다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 인 도프의 n형 다결정 실리콘 웨이퍼는, 비저항이 작을수록(인의 첨가량이 많을수록) 결함 밀도가 적어진다. 이는, 첨가되는 인이 전위의 발생을 억제하고 있는 것이라고 생각할 수 있다. 이에 대하여, 변환 효율에 대해서는, 1Ω㎝?10Ω㎝의 범위에 있어서 높은 변환 효율이 얻어지고, 비저항이 1Ω㎝ 미만 또는 10Ω㎝ 초과가 되면, 변환 효율이 급격하게 저하된다.
또한, 1Ω㎝?10Ω㎝의 범위 내에 주목하면, aΩ㎝?10Ω㎝의 범위에 있어서는 비저항이 작을수록(인의 첨가량이 많을수록) 변환 효율이 높아진다. 즉, aΩ㎝?10Ω㎝의 범위에 있어서는, 결함 밀도의 저하에 따라 변환 효율이 높아지는 경향을 볼 수 있다. 이에 대하여, 1Ω㎝?aΩ㎝의 범위에 있어서는 비저항이 작을수록(인의 첨가량이 많을수록) 변환 효율이 낮아진다. 이는, 1Ω㎝?aΩ㎝의 범위에 있어서는, 결함 밀도가 저하에 의한 변환 효율의 향상보다도, 비저항이 너무 낮은 것에 의한 변환 효율의 저하의 영향이 큰 것이라고 생각할 수 있다. a의 값은 제(諸)조건에 의해 변동되지만, 4?8 정도이다.
그리고, 본 발명에 있어서는, 다결정 실리콘 잉곳(1)의 비저항이 1Ω㎝ 이상, 10Ω㎝ 이하인 영역이 결정축 방향의 50％ 이상 존재하고 있는 점에서, 여기로부터 절출되는 반수 이상의 다결정 실리콘 웨이퍼(4)의 비저항이 1Ω㎝ 이상, 10Ω㎝ 이하가 된다. 본 발명자들의 연구에 의하면, 인 도프에 의해 비저항이 1Ω㎝ 이상, 10Ω㎝ 이하인 n형의 다결정 실리콘 웨이퍼를 발전 패널용으로 사용하면, 16％ 이상의 변환 효율이 얻어지는 것을 확인하고 있다. 이는, 비저항이 10Ω㎝ 이하가 되도록 인의 첨가량을 설정하면 전위 밀도가 충분히 저하되기 때문이며, 그 한편으로, 인의 첨가량이 너무 많으면 비저항이 1Ω㎝ 미만이 되어, 오히려 변환 효율이 저하되기 때문이라고 생각할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은, 상기의 실시 형태로 한정되는 일 없이, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하고, 그것들도 본 발명의 범위 내에 포함되는 것인 것은 말할 필요도 없다.
(실시예)
도 2에 나타낸 구조를 갖는 전자기 주조 장치를 이용하여, 투입하는 도펀트 재료(D)의 종류 및 농도를 바꿈으로써 복수의 다결정 실리콘 잉곳(A?G)을 육성했다. 각 잉곳의 사이즈는, 단면이 505×345㎜, 길이가 7000㎜이며, 도펀트 재료(D)의 종류 및 농도는 표 1에 나타내는대로이다.
Figure pat00001
다음으로, 얻어진 잉곳(A?G)을 도 4에 나타낸 방법으로 블록화하여, 슬라이스함으로써 156㎜의 각형의 다결정 실리콘 웨이퍼를 절출했다. 그리고, 결정 보텀으로부터 2000㎜의 위치로부터 절출한 웨이퍼에 대하여, 화상 해석에 의한 결함 평가 및 변환 효율을 평가했다.
결함 평가는, 질산, 아세트산, 불산의 혼산액(10:10:1)에 각 웨이퍼를 1분간 침지하고, 그 후, 화상 촬영 장치로 표면의 결함상을 관찰함으로써 행했다. 도 6은, 결함상의 일 예이며, 희게 보이는 부분이 결함 영역이다. 그리고, 웨이퍼 면적에 대한 결함 영역의 점유율을 산출했다. 따라서, 면적 점유율이 클수록 결함 밀도가 높은 것을 의미한다. 평가의 결과를 변환 효율과 함께 표 2에 나타낸다.
Figure pat00002
표 2에 나타내는 바와 같이, 잉곳(A)으로부터 절출된 웨이퍼(붕소가 첨가된 p형의 웨이퍼)에 있어서는, 결함의 면적 점유율이 36％이며, 변환 효율은 15.7％였다. 한편, 잉곳(B?G)으로부터 절출된 웨이퍼(인이 첨가된 n형의 웨이퍼)에 있어서는, 비저항이 작을수록(첨가량이 많을수록) 결함의 면적 점유율이 작아져, 비저항이 10Ω㎝?8Ω㎝의 범위에 있어서는 결함의 면적 점유율이 작을수록 변환 효율이 높아지는 것이 확인되었다. 단, 비저항이 8Ω㎝ 미만의 영역에서는 비저항이 작을수록(첨가량이 많을수록) 변환 효율이 반대로 저하되어, 0.5Ω㎝에서는 변환 효율이 잉곳(A)로부터 절출된 웨이퍼와 동등하게까지 저하했다. 이상의 결과로부터, 인 도프에 의한 n형 웨이퍼의 비저항이 1Ω㎝?10Ω㎝의 범위이면, 붕소 도프에 의한 p형 웨이퍼보다도 충분히 높은, 16％ 이상의 변환 효율이 얻어지는 것이 확인되었다.
1 : 다결정 실리콘 잉곳
2 : 중잉곳
2a : 소잉곳
3 : 다결정 실리콘 블록
4 : 다결정 실리콘 웨이퍼
5 : 원료 투입 장치
10 : 전자기 주조 장치
11 : 챔버
12 : 차폐 수단
13 : 원료 투입 배관
14 : 바닥이 없는 도가니
14a : 상방 개구부
14b : 하방 개구부
14c : 슬릿
14d : 유도 코일
15 : 인출구
16 : 불활성 가스 도입구
18 : 진공 흡인구
19 : 가열 수단
20 : 애프터 히터
21 : 가스 시일부
22 : 인발 장치
D : 도펀트 재료
S : 실리콘 재료
S0 : 실리콘 융액

Claims (6)

  1. 전자기 주조법에 의해 육성된 다결정 실리콘 잉곳으로부터 절출(cut)된 발전 패널용의 n형 다결정 실리콘 웨이퍼로서, 인의 첨가에 의한 비(比)저항이 1Ω㎝ 이상, 10Ω㎝ 이하인 것을 특징으로 하는 n형 다결정 실리콘 웨이퍼.
  2. 전자기 주조법에 의해 육성된 n형 다결정 실리콘 잉곳으로서, 인의 첨가에 의한 비저항이 1Ω㎝ 이상, 10Ω㎝ 이하인 영역이 결정축 방향의 50％ 이상인 것을 특징으로 하는 n형 다결정 실리콘 잉곳.
  3. 제2항에 있어서,
    비저항이 결정축의 일단으로부터 타단을 향하여 단조(單調) 변화하는 것을 특징으로 하는 n형 다결정 실리콘 잉곳.
  4. 전자기 주조법에 의해 n형의 다결정 실리콘 잉곳을 제조하는 방법으로서,
    실리콘 융액에 인을 연속적 또는 단속적으로 첨가함으로써 비저항을 1Ω㎝ 이상, 10Ω㎝ 이하로 제어하는 것을 특징으로 하는 n형 다결정 실리콘 잉곳의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    인이 도프된 실리콘편을 상기 실리콘 융액에 연속적 또는 단속적으로 첨가하는 것을 특징으로 하는 n형 다결정 실리콘 잉곳의 제조 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    인의 첨가량을 제어함으로써, 결정축의 일단으로부터 타단을 향하여 비저항을 단조 변화시키는 것을 특징으로 하는 n형 다결정 실리콘 잉곳의 제조 방법.
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