NO321946B1 - Smeltedigel med beskyttende lag av silisium og anvendelse av det samme - Google Patents

Smeltedigel med beskyttende lag av silisium og anvendelse av det samme Download PDF

Info

Publication number
NO321946B1
NO321946B1 NO19993466A NO993466A NO321946B1 NO 321946 B1 NO321946 B1 NO 321946B1 NO 19993466 A NO19993466 A NO 19993466A NO 993466 A NO993466 A NO 993466A NO 321946 B1 NO321946 B1 NO 321946B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
silicon
silicon nitride
maximum
protective layer
content
Prior art date
Application number
NO19993466A
Other languages
English (en)
Other versions
NO993466L (no
NO993466D0 (no
Inventor
Horst Lange
Wolfgang Krumbe
Heinz Gatzweiler
Original Assignee
G T Equipment Technologies Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=7819403&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=NO321946(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by G T Equipment Technologies Inc filed Critical G T Equipment Technologies Inc
Publication of NO993466L publication Critical patent/NO993466L/no
Publication of NO993466D0 publication Critical patent/NO993466D0/no
Publication of NO321946B1 publication Critical patent/NO321946B1/no

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/22Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with other inorganic material
    • 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
    • C30B11/002Crucibles or containers for supporting the melt
    • 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
    • C30B15/00Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/10Crucibles or containers for supporting the melt
    • 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
    • C30B35/00Apparatus not otherwise provided for, specially adapted for the growth, production or after-treatment of single crystals or of a homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B35/002Crucibles or containers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00Coatings on glass
    • C03C2217/20Materials for coating a single layer on glass
    • C03C2217/28Other inorganic materials
    • C03C2217/282Carbides, silicides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Description

Oppfinnelsen angår en smeltedigel med beskyttende lag av silisium og anvendelse av samme for fremstilling av silisiumsmelter.
Ved bearbeiding av høyrent silisium for anvendelse i halvlederteknologi og fotovoltaiske anvendelser spiller omgang med silisiumsmelter en sentral rolle. F.eks. blir enkle krystaller for halvlederteknologi og fotovoltaiske anvendelser trukket fra silisiumsmelter ved anvendelse av Czocharlski-metoden. Videre kan silisiumsmelter bearbeides ved krystallisering ved anvendelse av Bridgman-metoden eller ved blokkstøping med etterfølgende kontrollert krystallisasjon på en økonomisk fordelaktig måte for å danne blokkmateriale med en fordelaktig polykrystallinsk gitterstruktur, som deretter såes for å danne silisiumskiver for produksjonen av polykrystallinske solceller. Silisium spiller også en viktig rolle i forskjellige metallurgiske prosesser som anvendes for vasking av silisiumet, f.eks. ved bobling av forskjellige reaktive gasser gjennom dem eller slaggekstraksjonsmetoder.
I disse prosessene er det spesielt viktig å anvende materialer som motstår angrepet fra korrosive varme silisiumsmelter og samtidig ikke frigjør noen uakseptable urenheter til den ultrarene smeiten eller smeiten som skal renses.
Vanligvis anvendes ved håndtering av ultrarene silisiumsmelter kvartsglass eller smeltesilisiuminstrumenter. Noen ganger foreslås imidlertid formede keramiske artikler fremstilt fra silisiumnitrid eller keramikk som inneholder silisiumnitrid.
Ved kontakt mellom kvarts og flytende silisium finner det imidlertid sted en kjemisk reaksjon med dannelsen av SiO-gass. På grunn av dette korrosive angrepet, hvor ikke bare materialet som er fuktet av smeiten gradvis blir løst opp og derfor, i tilfellet forlengde kontakttider, ødelagt, men også i tilfellet krystallisering av smeiten eller smelteresiduene i smeltedigler eller former, finner utstrakt adhesjon og herding sted mellom den formede artikkelen og det faste silisiumet. På grunn av de forskjellige koeffisientene for termisk ekspansjon mellom kvarts og silisium, dannes termiske stress som vanligvis fører til sprekker, revner og avskalling i løpet av avkjølingen av den krystalliserte silisiumen. I tilfellet silisiumblokker som resultat av kontrollert krystallisasjon som er ment for videre bearbeiding for fotovoltaiske anvendelser, fører dette fenomenet til signifikante tap av materiale. I noen ekstreme tilfeller kan det termomekaniske stresset bli så stort at det på grunn av sprekker, revner eller avflaking, så vel som herdet fast stoff av kvartsresiduer på blokkveggene, gjør at silisiumblokken blir ustabil.
Også i tilfellet kontakt mellom silisiumsmelter og formede artikler fremstilt av silisiumnitrid eller keramisk inneholdende silisiumnitrid, finner fast størkning mellom krystallisert silisium og den keramisk formede artikkelen sted.
Herding fører ikke bare til betydelig tap i utbytte av ustabilt silisium, men også hindrer gjenanvendelse av smeltediglene. Videre krever krystalliserte silisiumblokker som er blitt herdet betydelig utlegg for å få materiale som kan anvendes i det hele tatt. Pålitelig hindring av slik herding er derfor et viktig bidrag til økonomisk produksjon av ferdige artikler fremstilt av krystallinsk silisium.
For å unngå kontakt mellom silisiumsmelten og den formede kvartsartikkelen, konf. dokument fra 15th Photovolt. Spee. Conference 1981, ff. 576 og Sola Energy Materials 9,337-345 (1984) har foreslått å belegge kvartsaraklene med silisiumnitridpulver som utviser en nål-børstelignende partikkelmorfologi.
Det har imidlertid blitt funnet at slik belegging ikke kan på en pålitelig måte hindre adhesjon mellom kvarts eller keramiske komponenter og silisium med de beskrevne negative konsekvenser primært ved håndtering av relativt store mengder av smelte med forlengede kontakttider mellom smeiten og de formede artiklene, over hele kontaktarealet mellom væskesilisiumet og den formede artikkelen. I tillegg til dette er det toksikologiske problemer som gjør bearbeiding av silisiumnitridbørster sikker med hensyn til ansattes helse, uten økte utlegg på sikkerhetsanordninger, som øker kostnadene.
Videre har J. Crystal Growth 94 (1989) s. 62 foreslått å hindre kontakt mellom silisiumsmelter eller krystallisert silisium og smeltedigelen ved å danne en jordalkalihalidsmeltefilm mellom silisiumet og smeltedigelen, og på denne måten å hindre herding. En ulempe med denne fremgangsmåten er imidlertid korrosjonen, primært av kvartssmeltedigelen, av jordalkalimetallsmelten i tilfellet forlengede kontakttider mellom silisiumsmelten og smeltedigelen, som er teknisk uunnværlig i tilfellet krystalliseringen av storformatblokker med blokker på mer enn 20 kg. Tilsatt til denne er det uungåelige bidraget fra urenheter av jordalkalimetall i det høyrene silisiumet. Videre er det uunngåelig nødvendig å anvende høyrent dytt jordalkalimetallhalid for å unngå uønsket kontaminering av silisiumet med urenheter fra jordalkalimetallhalidet. Til slutt er den totale prosessen svært sensitivt betinget av stabiliteten av jordalkalimetallhalidsmeltefilmen mellom silisiumet og smeltedigelveggen, ved riving eller utilstrekkelig tykkelse av smeltefilmen er omfattende størkning i et omfang som ødelegger smeltedigelen uunngåelig.
En mulig måte å unngå disse ulempene på er tilveiebrakt i US-A 5.431.869.1 dette dokumentet blir først en grafittsmeltedigel belagt med et silisiumnitridpulver og deretter blir en jordalkalimetallhalidsmeltefilm dannet i tillegg mellom
silisiummtridpulverbelegget og silisiumsmelten. Denne fremgangsmåten er imidlertid forbundet med høyere arbeidsomkostning og på samme måte kontaminerer silisiumsmelten på en uønsket måte med jordalkalimetall og muligens med andre urenheter fra jordalkalimetallhalidblandingen som anvendes. Videre følger det faktumet at jordalkalimetallhalidsmelten korroderer silisiumnitrid (se Gmelin Handbook Si Suppl. Vol. B 5 d 2, s. 214), slik at i tilfellet forlengde kontakttider mellom jordalkalimetallhalidsmelten og silisiumnitridbelegget - som er uunngåelig i tilfellet krystalliseringen av storformat silisiumblokker - kan det beskyttende smeltedigelbelegget brytes gjennom. I tilfellet direkte kontakt mellom jordalkalimetallhalidsmelten og kvartssmeltedigelen, løper man den risikoen at, ved siden av betydelig smeltedigelkorrosjon, kan kvartsmeltedigelen devitrifisere også før silisiumkrystalliseringen er fullført, og ødelegges på denne måten. Dette øker faren for uhell med smeltedigelen med ukontrollert utstrømming av smelte, i tilfellet hvor smeltesystemet kan bli skadet, og det krystalliserte silisiumet kan bli ustabilt for videre bearbeiding. Beskyttende filmer av jordalkalimetallhalidsmelter med kvartssmeltedigler synes derfor uegnet forbehandling av silisiumsmelter.
Revel G. et al: "Selection of a Crucible Material in Contact With Molten Silicon" 17. okt. 1983, "Proe. of the Int. Photovaltaic Solar Energy Conf.", Kavouri, Hellas, 17-21. okt. 1983, nr. konf. 5, s. 1037-1042, beskriver test av kvarts-, karbon- og silisiumnitridmaterialer som digelmateriale for smeltet silisium. Et belegg av p-fase silisiumnitridpulver på innsiden av en digel er angitt å være den enkleste teknikken og denne metoden fører til resultater som er brukbare for fotoelektriske anvendelser.
EP 65 122 Al beskriver en digel laget av grafitt, silisiumkarbid eller silisiumnitrid med krystallinsk eller amorft silisiumnitirdbeskyttende lag. Eksempel 1 i dette patentet viser et silisiumnitirdbeskyttende lag som består av 55 % P-fase med et jeminnhold på 25 ppm (tabell 1, side 13). Minst 10 % av silisiumnitirdpartiklene har en partikkelstørrelse på minst 5 um eller større.
I tilfellet anvendelsen av jordalkalimetallhalidsmeltefilmer på grafittsmeltedigler, er det en ulempe med at dannelsen av den krystalliserte silisiumblokken er bare mulig over smeltepunktet til jordalkalimetallhalidet som anvendes. For produksjon av storformat silisiumblokker er dette imidlertid en omstendelig og arbeidskrevende prosess som ofte beheftes med problemer.
Det er derfor et behov for å tilveiebringe et belegg for komponenter som kommer i kontakt med først væske og deretter rekrystalliserende silisium og som på en pålitelig måte hindrer liming eller størkning selv i løpet av håndteringen av relativt store mengder av smelte og virkningen av flytende silisium på relativt store komponentområder over lengre kontakttid. Belegget bør videre være greit og økonomisk å danne og like enkelt anvendbart på materialene kvarts, keramikk og grafitt som er relevant for silisiummetallurgi.
Overraskende er dette målet blitt nådd med kvarts, grafitt eller keramiske smeltedigler tilveiebrakt med silisiumnitirdbeskyttende lag, hvor lagene består av et silisiumnitridpulver med pulverpartikler som har et 02-innhold på fra 0,3 til maksimalt 5 vekt-%, og hvis lengde i forhold til diameter (l/d) andel er < 10.1 en særlig foretrukket utførelsesform har silisiumnitirdpulverlag overraskende vist særlig pålitelighet, hvor silisiumnitirdpulveret som anvendes i tillegg har et maksimalt 02-innhold på 5 vekt-%, et alkalimetall-, jordalkalimetall-, fluor-, klor- og totalt karboninnhold begrenset til en lav verdi, og et jern-, krom-, kobolt-, nikkel-, wolfram- og titaninneholdende partikkelinnhold begrenset til en lav verdi.
Begrepet smeltedigel i den foreliggende oppfinnelsen dekker også avstøpning og andre former som anvendes for å produsere silisiumsmelter, blokker, staver og skiver.
Oppfinnelsen angår derfor kvarts-, grafitt- eller keramikksmeltedigler tilveiebrakt med . silisiumnitridbeskyttende sjikt for å unngå adhesjon mellom smeltedigelen og ikke-jernmetaller som følger av kontakt mellom smeltedigelen og størknende ikke-jemmetallsmelter, kjennetegnet ved at sjiktene består av et silisiumnitridpulver som har et oksygeninnhold på fra 0,3 til maksimalt 5 vekt-% og hvis lengde (1) til diameter (d) forholdstall er < 10.
Som ikke-jernsmelter er Si-, Al-, Ge- og/eller Ti-smelter foretrukket i dette tilfellet, hvor disse er tilstede enten i en støpeform eller som en legering. Silisiumsmelter er i dette tilfellet særlig foretrukne.
I en foretrukken utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen har smeltediglene tilveiebrakt med silisiumnitirdbeskyttende lag foretrukket oksygeninnhold på fra 0,3 til 2%, svært spesielt foretrukket fra 0,3 til 1,5%, et alkalimetall- og jordalkalimetallinnhold på, i hvert tilfelle, maksimum 1000 ppm, spesielt foretrukket fra 1 til 100 ppm, et fluorinnhold på maksimum 2000 ppm, særlig foretrukket fra 10 til 1000 ppm, et klorinnhold på maksimum 2000 ppm, særlig foretrukket fra 30 til 1000 ppm, et totalt karboninnhold på maksimum 2000 ppm, særlig foretrukket fra 50 til 1500 ppm, og et jern-, krom-, kobolt-, nikkel-, wolfram- og/eller titaninnhold på, i hvert tilfelle, maksimum 100 partikler/g av silisiumnitridpulver. Antallet fremmede partikler blir i dette tilfellet bestemt ved hjelp av scanning elektronmikrografer i kombinasjon med en elementfordelingskurve. I dette tilfellet blir spesielt partikler med en størrelse over 0,05 fim tatt opp.
Partiklene i silisiumnitridlaget har foretrukket en globulær eller nodulær struktur.
Foretrukket er den gjennomsnittlige partikkelstørrelsen av silisiumnitirdpartiklene maksimum 50 um, særlig foretrukket fra 0,6 til 6 um. I en særlig foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen har sUisiumnitirdpulveret et oksygeninnhold på fra 0,3 til 1,5 vekt-%, en gjennomsnittlig partikkelstørrelse fra 0,6 til 6 um, et fluor- og et totalt karboninnhold på maksimum 1000 ppm og en andel på fra 2 til 100%, foretrukket fra 5 til 100%, i den fl-krystallografiske fasen.
I en annen utførelsesform av oppfinnelsen er det globulære eller nodulære silisiumnitirdpulveret amorft.
I dette tilfellet er nivåene av fremmedelementer foretrukket identisk med nivåene beskrevet ovenfor for den C-krystallografiske fasen.
Silisiumnitirdpulveret med spesifikasjonen beskrevet ovenfor blir solgt av selskapet H.C. Starck, Goslar, Tyskland, eller kan fremstilles ved anvendelse av fremgangsmåten beskrevet i DE-A 3.536.933.
Det silisiumnitridbeskyttende laget av kvarts, grafitt eller keramikk er foretrukket fra 50 til 5000 um tykt.
For å forbedre adhesjonen av det påførte laget, kan festefremmere, slik som organosilaner, silisiumsyreestere, polyoler, polyvinylalkoholer, akrylater og lignende forbindelser tilsettes til dispersjonsmiddelet. På samme måte kan tilsetningsmidler slik som flytefremmere (f.eks. aminoalkoholer) eller fortykningsmidler (f.eks. cellulosederivater) tilsettes til dispersjonen for å matche den reologiske oppførselen til den valgte beleggingsmetoden.
Måten som sjiktet påføres og etterfølgende tørkes som kan følge, må være slik at et homogent, uniformt dannet sjikt fritt for sprekker og flak dannes. Tørkingen kan finne sted ved romtemperatur. Temperaturer over 100°C er imidlertid foretrukket.
Etter at sjiktene er tørket, kan hvis hensiktsmessig annen varmebehandling finne sted for å fjerne organiske løsemidler. Det er vanligvis tilstrekkelig for dette formålet å varme den belagte komponenten forsiktig i luft ved 500 til 1000*C, foretrukket 500 til 700°C. Begrepet forsiktig er ment i dette tilfellet å dekke tidsintervallet på 2 minutter til 10 timer. Komponentene som belegges på denne måten kan etter kontakt med væske og etterfølgende fast silisium, kan uten å ødelegge frigjøres fra den krystalliserte silisiumen fra komponenten.
Oppfinnelsen angår også anvendelsen av smeltedigelen som er tilveiebrakt med silisiumnitridbeskyttende sjikt for fremstilling av silisiumsmelter for oppbevaring av flytende silisium og for å krystallisere flytende silisium for å danne silisiumblokker, staver eller barrer og silisiumskiver eller silisiumgranuler.
Eksemplene nedenfor tjener til å forklare oppfinnelsen, men uten å begrense den.
ILLUSTRATIVE UTFØRELSESFORMER
Eksempel 1
Fra et silisiumnitridpulver med et oksygeninnhold på 1,3%, et fluorinnhold på 6 ppm, et klorinnhold på 800 ppm et totalt karboninnhold på 700 ppm og et jernpartikkelinnhold på 2 partikler/g silisiumnitridpulver med et fl-krystallografisk faseinnhold på 10%, ble en vandig dispersjon med et faststoffinnhold på 30% fremstilt. Etter tilsetningen av 0,5% polyvinylalkohol, ble en kvartssmeltedigel belagt ved spraying med denne dispersjonen. Etter tørking av belegget ved 150°C og utbrenning av de organiske additivene ved oppvarming til 900°C i luft, ble smeltedigelen belagt på denne måten fylt med 100 kg flytende silisium. Etter 3 timers kontakttid mellom den belagte smeltedigelen og silisiumsmelten, krystalliserte smeltevolumet. Etter avkjøling til romtemperatur kan smeltedigelfragmentene som resulterte fra krystalliseringen av kvartsglasset fjernes uten problemer fra veggene av silisiumet krystallisert på blokkmåte. Størkning eller adhesjon mellom smeltedigelen og silisiumet ble ikke observert overhele smeltedigel - silisiumkontaktsonen. Silisiumet krystalliserte på blokkmåte og størknet uten sprekker og kunne anvendes fullt ut f.eks. for fremstilling av silisiumplater for fotovoltaiske applikasjoner.
Eksempel 2 (sammenligning)
Fra et silisiumnitridpulver med et oksygeninnhold på 6%, et fluorinnhold på 2S00 ppm, et klorinnhold på 3000 ppm et totalt karboninnhold på 2700 ppm, et jempartikkelinnhold på 150 partikler/g silisiumnitridpulver og et B-krystallograflsk faseinnhold på 80%, ble en vandig dispersjon fremstilt - som beskrevet i eksempel 1 - og en kvartssmeltedigel ble belagt med den. Etter fylling av kvartssmeltedigelen med 100 kg flytende silisium, 3 timers kontakttid mellom formen og den belagte smeltedigelen og etterfølgende krystallisering av smeltevolumet, ble det observert massiv størkning mellom smeltedigelen og det krystalliserte silisiumet. Ved fjerning av smeltedigelrester fra silisiumblokken, fant betydelig erupsjon og avflakning sted på blokken, som derfor resulterte i betydelig tap av materiale. Silisiumet krystallisert på blokkmåte ble også gjennomtrengt av et antall synlige utstrakte sprekker og hårtynne mikrosprekker og var uegnet for økonomisk videre bearbeiding (f.eks. for produksjon av silisiumplater for fotovoltaiske applikasjoner).
Eksempel 3
Fremgangsmåten beskrevet i eksempel 2 ble fulgt; et silisiumnitridpulver med et oksygeninnhold på 0,8%, et fluorinnhold under grensen for deteksjon, et klorinnhold på 110 ppm, et totalt karboninnhold på 100 ppm, en gjennomsnittlig partikkelstørrelse på 10 um og et jempartikkelinnhold under deteksjonsgrensen og et 13-krystallografisk faseinnhold på 98% ble anvendt. Silisiumet krystallert på blokkmåte var i stand til å ha de krystalliserte kvartsfragmentene til smeltedigelen fjernet uten problemer; sprekkene i den krystalliserte silisiumen, så vel som størkning på smeltedigelsegmentene fant ikke sted. Den egnede krystalliseringen var godt egnet for videre bearbeiding (f.eks. for produksjon av silisiumplater for fotovoltaiske applikasjoner).
Eksempel 4
Et amorft silisiumnitridpulver med et oksygeninnhold på 0,4, et fluorinnhold under deteksjonsgrensen, et klorinnhold på 4000 ppm, totalt karboninnhold på 300 ppm, en gjennomsnittlig partikkelstørrelse på 0,1 um og et jempartikkelinnhold under deteksjonsgrensen ble anvendt for å produsere en dispersjon med 30% faststoffinnhold i glykoldimetyleter. 0,5% polyvinylalkohol ble tilsatt til dispersjonen som festefremmer. Fremgangsmåten beskrevet i eksempel 1 ble deretter fulgt. Silisiumen krystalliserte på blokkmåte og størknet uten sprekker og kunne anvendes fullt ut (f.eks. produksjon av silisiumplater for fotovoltaiske applikasjoner); størkning av de krystalliserte kvartsfragmentene ble ikke observert. Fragmentene til kvartssmeltediglene kunne lett fjernes fra den krystalliserte silisiumen uten problemer.

Claims (6)

1. Kvarts-, grafitt- eller keramikksmeltedigler tilveiebrakt med silisiunuiitridbeskyttende sjikt for å unngå adhesjon mellom smeltedigelen og ikke-jernmetaller som følger av kontakt mellom smeltedigelen og størknende ikke-jernmetallsmelter, karakterisert ved at sjiktene består av et silisiumnitridpulver som har et oksygeninnhold på fra 0,3 til maksimalt S vekt-% og hvis lengde (1) til diameter (d) forholdstall er < 10.
2. Smeltedigler tilveiebrakt med silisiumnitridbeskyttende sjikt ifølge krav 1, karakterisert ved at de har et alkalimetall-og jordalkalimetallinnhold på, i hvert tilfelle, maksimalt 1000 ppm, et fluorinnhold på maksimalt 2000 ppm, et klorinnhold på maksimalt 2000 ppm, et totalt karboninnhold på maksimalt 2000 ppm og et jern-, krom-, kobolt-, nikkel-, wolfram og/eller titaninnhold på, i hvert tilfelle, maksimalt 100 partikler/g silisiumnitridpulver.
3. Smeltedigler tilveiebrakt med silisiumnitirdbeskyttende sjikt ifølge enten krav 1 eller 2, karakterisert ved at den gjennomsnittlige partikkelstørrelsen til silisiumnitirdpulveret er maksimalt SO um.
4. Smeltedigler tilveiebrakt med silisiumnitridbeskyttende sjikt ifølge et eller flere av kravene 1 til 3, karakterisert ved at fra 2 til 100% av silisiumnitirdpulveret består av den krystallografiske p-fasen.
5. Smeltedigler tilveiebrakt med silisiumnitridbeskyttende sjikt ifølge et eller flere av kravene 1 til3, karakterisert ved at silisiumnitridpulveret er amoft.
6. Anvendelse av smeltedigler tilveiebrakt med silisiumnitirdbeskyttende sjikt ifølge et eller flere av kravene 1 til 5 for fremstilling av silisiumsmelter for oppbevaring av flytende silisium og for krystallisering av flytende silisium å danne silisiumblokker, -staver eller -barrer og silisiumskiver eller silisiumgranuler.
NO19993466A 1997-02-06 1999-07-14 Smeltedigel med beskyttende lag av silisium og anvendelse av det samme NO321946B1 (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19704371 1997-02-06
PCT/EP1998/000333 WO1998035075A1 (de) 1997-02-06 1998-01-22 Mit siliciumschutzschichten versehene schmelztiegel, ein verfahren zum aufbringen der siliciumschutzschicht und deren verwendung

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO993466L NO993466L (no) 1999-07-14
NO993466D0 NO993466D0 (no) 1999-07-14
NO321946B1 true NO321946B1 (no) 2006-07-24

Family

ID=7819403

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO19993466A NO321946B1 (no) 1997-02-06 1999-07-14 Smeltedigel med beskyttende lag av silisium og anvendelse av det samme

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6165425A (no)
EP (1) EP0963464B1 (no)
JP (2) JP2001510434A (no)
DE (1) DE59801041D1 (no)
NO (1) NO321946B1 (no)
WO (1) WO1998035075A1 (no)

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6491971B2 (en) * 2000-11-15 2002-12-10 G.T. Equipment Technologies, Inc Release coating system for crucibles
AU2002230671A1 (en) * 2000-11-15 2002-05-27 Gt Equipment Technologies Inc. Improved crucible coating system
NO317080B1 (no) * 2002-08-15 2004-08-02 Crusin As Silisiumnitriddigler som er bestandige mot silisiumsmelter og fremgangsmate for fremstilling av slike digler
US20040187767A1 (en) * 2002-10-24 2004-09-30 Intel Corporation Device and method for multicrystalline silicon wafers
UA81278C2 (en) * 2002-12-06 2007-12-25 Vessel for holding a silicon and method for its making
ES2214139B2 (es) * 2003-02-21 2005-03-16 Universidade De Santiago De Compostela Procedimiento de obtencion de recubrimientos superficiales de nitruro de silicio sobre piezas y componentes ceramicos.
FR2853913B1 (fr) * 2003-04-17 2006-09-29 Apollon Solar Creuset pour un dispositif de fabrication d'un bloc de materiau cristallin et procede de fabrication
CN100372059C (zh) * 2003-12-24 2008-02-27 上海宏力半导体制造有限公司 形成半导体材料晶片的方法及其结构
WO2006002779A1 (de) * 2004-06-30 2006-01-12 Deutsche Solar Ag Herstellungsverfahren für kokille mit antihaftbeschichtung
DE102005028435B4 (de) * 2004-06-30 2011-05-12 Deutsche Solar Ag Kokille mit Antihaftbeschichtung ihr Herstellungsverfahren und ihre Verwendung
WO2006005416A1 (de) * 2004-07-08 2006-01-19 Deutsche Solar Ag Herstellungsverfahren für kokille mit antihaftbeschichtung
DE102005029039B4 (de) * 2004-07-08 2012-07-12 Deutsche Solar Gmbh Herstellungsverfahren für Kokille mit Antihaftbeschichtung
US7540919B2 (en) * 2005-04-01 2009-06-02 Gt Solar Incorporated Solidification of crystalline silicon from reusable crucible molds
TWI400369B (zh) * 2005-10-06 2013-07-01 Vesuvius Crucible Co 用於矽結晶的坩堝及其製造方法
DE102005050593A1 (de) * 2005-10-21 2007-04-26 Esk Ceramics Gmbh & Co. Kg Dauerhafte siliciumnitridhaltige Hartbeschichtung
US7572334B2 (en) 2006-01-03 2009-08-11 Applied Materials, Inc. Apparatus for fabricating large-surface area polycrystalline silicon sheets for solar cell application
EP1811064A1 (fr) * 2006-01-12 2007-07-25 Vesuvius Crucible Company Creuset pour le traitement de silicium à l'état fondu
DE102006003819A1 (de) * 2006-01-26 2007-08-02 Wacker Chemie Ag Keramischer Formkörper mit hochreiner Si3N4-Beschichtung, Verfahren zu seiner Herstellung und Verwendung
KR20090024802A (ko) * 2006-06-23 2009-03-09 알이씨 스캔웨이퍼 에이에스 반도체용 실리콘의 제조 장치 및 방법
JP4911607B2 (ja) * 2007-03-23 2012-04-04 コバレントマテリアル株式会社 シリコン鋳造用鋳型およびその製造方法
NO327122B1 (no) 2007-03-26 2009-04-27 Elkem Solar As Beleggingssystem
DE102007053284A1 (de) * 2007-11-08 2009-05-20 Esk Ceramics Gmbh & Co. Kg Fest haftende siliciumnitridhaltige Trennschicht
EP2263076A1 (de) * 2008-03-28 2010-12-22 Schott AG Verfahren zur thermographischen prüfung nichtmetallischer werkstoffe, insbesondere beschichteter nichtmetallischer werkstoffe, sowie verfahren zu deren herstellung und verfahrensgemäss hergestellter körper
EP2116637A3 (en) * 2008-05-07 2012-03-21 Covalent Materials Corporation Crucible for melting silicon and release agent used to the same
DE102008031766A1 (de) 2008-07-04 2009-10-15 Schott Ag Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Tiegels aus einem Tiegelgrünkörper oder aus einem zwischengebrannten Tiegelkörper sowie die Verwendung solch eines beschichteten Tiegels
CN101433890B (zh) * 2008-12-05 2010-12-29 江阴海润太阳能电力有限公司 低压下在石英坩埚内壁上喷涂氮化硅涂层的方法及装置
DE102009048741A1 (de) 2009-03-20 2010-09-30 Access E.V. Tiegel zum Schmelzen und Kristallisieren eines Metalls, eines Halbleiters oder einer Metalllegierung, Bauteil für einen Tiegelgrundkörper eines Tiegels und Verfahren zum Herstellen eines Bauteils
WO2011009062A2 (en) * 2009-07-16 2011-01-20 Memc Singapore Pte, Ltd. Coated crucibles and methods for preparing and use thereof
CN101845666B (zh) * 2010-06-03 2013-08-28 王敬 一种掺氮晶体硅及其制备方法
JP5637221B2 (ja) 2010-12-28 2014-12-10 宇部興産株式会社 多結晶シリコンインゴット鋳造用鋳型及びその製造方法並びに多結晶シリコンインゴット鋳造用鋳型の離型材用窒化珪素粉末及びそれを含有したスラリー
US9625213B2 (en) 2011-08-31 2017-04-18 3M Innovative Properties Company Silicon-nitride-containing separating layer having high hardness
US8747538B2 (en) * 2011-09-20 2014-06-10 Chung-Hou Tony Hsiao Photovoltaic ingot mold release
JP5930637B2 (ja) * 2011-09-28 2016-06-08 デンカ株式会社 離型剤用窒化ケイ素粉末およびその製造方法
JP2013151386A (ja) * 2012-01-25 2013-08-08 Kyodo Fine Ceramics Co Ltd ポリシリコンインゴット鋳造用鋳型、ポリシリコンインゴット鋳造用鋳型の製造方法、及びポリシリコンインゴット製造方法
WO2013160236A1 (en) 2012-04-24 2013-10-31 Saint-Gobain Ceramic Materials A. S. Silicon nitride containing crucible and a method of producing the silicon nitride containing crucible
DE102013206993B4 (de) * 2013-04-18 2014-12-04 Morgan Advanced Materials Haldenwanger GmbH Verfahren zur Beschichtung von Formkörpern aus Quarzgut
CN103288357B (zh) * 2013-06-20 2016-03-30 天津英利新能源有限公司 氮化硅溶液及其制备方法、多晶硅铸锭用坩埚及其制备方法
JP6743753B2 (ja) * 2017-04-27 2020-08-19 株式会社Sumco シリコン単結晶の引上げ方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4515755A (en) * 1981-05-11 1985-05-07 Toshiba Ceramics Co., Ltd. Apparatus for producing a silicon single crystal from a silicon melt
DE3536933A1 (de) * 1985-10-17 1987-04-23 Bayer Ag Verbessertes siliciumnitrid und verfahren zu dessen herstellung
US5431869A (en) * 1993-01-12 1995-07-11 Council Of Scientific & Industrial Research Process for the preparation of polycrystalline silicon ingot
JP2615437B2 (ja) * 1994-09-20 1997-05-28 工業技術院長 高強度・高靱性窒化ケイ素焼結体及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
NO993466L (no) 1999-07-14
US6165425A (en) 2000-12-26
NO993466D0 (no) 1999-07-14
DE59801041D1 (de) 2001-08-23
WO1998035075A1 (de) 1998-08-13
JP2009298693A (ja) 2009-12-24
JP2001510434A (ja) 2001-07-31
EP0963464A1 (de) 1999-12-15
EP0963464B1 (de) 2001-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO321946B1 (no) Smeltedigel med beskyttende lag av silisium og anvendelse av det samme
US5911824A (en) Method for growing crystal
AU2007204406B2 (en) Crucible for the treatment of molten silicon and process for its manufacture
CN112144115B (zh) 一种高寿命低变形率石英坩埚及其制备方法
US20040211496A1 (en) Reusable crucible for silicon ingot growth
NO174844B (no) Fremgangsmåte og innretning for rensing av råsilisium.
US4030965A (en) Crystal growth procedure
CN102351188B (zh) 针状高纯硅聚集体的制备方法及其设备
TWI498282B (zh) 適用在用於純化矽之定向凝固之助熔劑組合物及其方法
EP0509060A1 (en) HYDROTHERMIC PROCESS FOR THE CULTURE OF OPTICAL QUALITY MONOCRYSTALS.
AU2008260891A1 (en) Method of solidifying metallic silicon
Heck et al. Castability of directionally solidified nickel base superalloys
EP2280091B1 (en) METHOD FOR PRODUCTION OF WATER-REACTIVE Al FILM, AND STRUCTURAL MEMBER FOR FILM-FORMING CHAMBER
Shetty et al. Influence of ampoule coatings on cadmium telluride solidification
Hoseinpur et al. Phosphorus removal from Al-doped silicon by vacuum refining
US3041690A (en) Processing semiconductor material
WO2006085679A1 (ja) Siの精錬方法
AU2005245291B2 (en) Cooled lump from molten silicon and process for producing the same
EP2287354A1 (en) WATER-REACTIVE Al COMPOSITE MATERIAL, WATER-REACTIVE Al FILM, PROCESS FOR PRODUCTION OF THE Al FILM, AND CONSTITUENT MEMBER FOR FILM DEPOSTION CHAMBER
US4561930A (en) Process for the production of coarsely crystalline silicon
US5383981A (en) Reusable crucible for containing corrosive liquids
Jones et al. Growth of cadmium fluoride crystals from the melt
JP2002068886A (ja) 半導体単結晶製造装置及び黒鉛部材評価方法
JP2003119096A (ja) 多元系フッ化物単結晶およびその作製方法
JP2005239533A (ja) シリコン単結晶引上げ用石英ガラスルツボ及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
CB Opposition filed (par. 26,5 patents act)

Opponent name: ELKEM AS, PATENTAVDELINGEN, POSTBOKS 8040 VAGSBYGD

Effective date: 20070423

BDEC Board of appeal decision

Free format text: FORSTE AVDELINGS AVGJORELSE STADFESTES OG PATENT NEKTES