JPS5932436B2 - 帯状シリコン結晶の成長装置 - Google Patents
帯状シリコン結晶の成長装置Info
- Publication number
- JPS5932436B2 JPS5932436B2 JP56145817A JP14581781A JPS5932436B2 JP S5932436 B2 JPS5932436 B2 JP S5932436B2 JP 56145817 A JP56145817 A JP 56145817A JP 14581781 A JP14581781 A JP 14581781A JP S5932436 B2 JPS5932436 B2 JP S5932436B2
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- Japan
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- crystal
- shaped silicon
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- Expired
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Classifications
-
- 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
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/34—Edge-defined film-fed crystal-growth using dies or slits
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、毛細管現象を利用した帯状シリコン結晶の成
長装置に関する。
長装置に関する。
従来、帯状シリコン結晶をシリコン融液より成長させる
装置として、第１図に示すものが知られている。
装置として、第１図に示すものが知られている。
すなわち、シリコン融液１１を収容する石英ガラスで構
成されたルツボ１２に、カーボンで構成されたスリット
（間隙）を有するダイ１３ａ、１３ｂが支持棒１４ａ、
１４ｂで支持される。
成されたルツボ１２に、カーボンで構成されたスリット
（間隙）を有するダイ１３ａ、１３ｂが支持棒１４ａ、
１４ｂで支持される。
このダイ１３ａ、１３ｂの先端部はナイフェツジ状に鋭
く加工されている。
く加工されている。
ルツボ１２の外側には一対の板状メインヒーク１５ ａ
ｙ １５ ｂが設けられている。
ｙ １５ ｂが設けられている。
このような構成でルツボ１２に原料の多結晶シリコンを
入れメインヒーク１５ ａ ５１５ ｂに電力を供給す
ると、多結晶シリコンはシリコン融液１１となる。
入れメインヒーク１５ ａ ５１５ ｂに電力を供給す
ると、多結晶シリコンはシリコン融液１１となる。
そして、このシリコン融液１１がダイ１３ａ、１３ｂ間
のスリット内を毛細管現象により上昇し、先端部に達す
る。
のスリット内を毛細管現象により上昇し、先端部に達す
る。
この先端部に達したシリコン融液１１に種子結晶を接触
させ、その種子結晶を徐々に引き上げることにより、帯
状シリコン結晶１６が成長する。
させ、その種子結晶を徐々に引き上げることにより、帯
状シリコン結晶１６が成長する。
ところで、この成長装置では、成長中の帯状シリコン結
晶１６の厚さ方向の固液界面の形状は第２図に２１で示
すような凸形となる。
晶１６の厚さ方向の固液界面の形状は第２図に２１で示
すような凸形となる。
これはカーボンで構成したダイ１３ａ、１３ｂの先端部
２３ａ 、２３ｂの温度がシリコン融液１１のダイ先端
部近傍部分２２の温度より低温であるため、シリコン融
液１１の部分２２の温度分布はダイ側１３ａ、１３ｂ近
傍で低温となり、中央部で高温となるからである。
２３ａ 、２３ｂの温度がシリコン融液１１のダイ先端
部近傍部分２２の温度より低温であるため、シリコン融
液１１の部分２２の温度分布はダイ側１３ａ、１３ｂ近
傍で低温となり、中央部で高温となるからである。
固液界面２１かこのような形状の状態で成長を行うと、
帯状シリコン結晶１６の表面から結晶核が発生するため
、帯状シリコン結晶１６の厚さ方向中央部に第３図に示
す如く結晶不整３１が生ずる。
帯状シリコン結晶１６の表面から結晶核が発生するため
、帯状シリコン結晶１６の厚さ方向中央部に第３図に示
す如く結晶不整３１が生ずる。
なお、３２は双晶粒界である。
このような結晶不整３１が結晶中に存在すると、バルク
結晶中の比抵抗の分布が不均一となる。
結晶中の比抵抗の分布が不均一となる。
また結晶中の少数キャリアライフタイムが極端に短くな
り、太陽電池として素子化した場合、電気変換効率が著
しく低いものとなってしまう。
り、太陽電池として素子化した場合、電気変換効率が著
しく低いものとなってしまう。
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、その目的
は厚さ方向中央部の結晶不整を生ずることのない帯状シ
リコン結晶の成長装置を提供することにある。
は厚さ方向中央部の結晶不整を生ずることのない帯状シ
リコン結晶の成長装置を提供することにある。
本発明は、ダイ先端部の温度をダイのスリット内を上昇
するシリコン融液のダイ先端部近傍部分の温度より高温
の状態に制御する温度制御装置を備えることによって、
シリコン融液のダイ先端部近傍部分の温度分布を従来と
は逆にダイ側で高温、スリット内中央部で低温となるよ
うにしたものである。
するシリコン融液のダイ先端部近傍部分の温度より高温
の状態に制御する温度制御装置を備えることによって、
シリコン融液のダイ先端部近傍部分の温度分布を従来と
は逆にダイ側で高温、スリット内中央部で低温となるよ
うにしたものである。
このようにすると、帯状シリコン結晶厚さ方向における
固液界面の形状は凹形となるため、従来問題となってい
た厚さ方向中央部の結晶不整を除去することができる。
固液界面の形状は凹形となるため、従来問題となってい
た厚さ方向中央部の結晶不整を除去することができる。
なお、上記の温度制御は具体的には、スリット内を上昇
するシリコン融液の中央部を冷却することによって達成
することが可能である。
するシリコン融液の中央部を冷却することによって達成
することが可能である。
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第４図は本発明の一実施例の要部を示す図であり、ａは
斜視図、ｂは断面図である。
斜視図、ｂは断面図である。
ダイ１３ａ。１３ｂの間のスリット内中央部に薄い冷却
板４１か設置されている。
板４１か設置されている。
この冷却板４１は例えばカーボン板からなり、ダイ１３
ａ、１３ｂと平行に設けられ、またその先端位置はダイ
１３ａ、１３ｂの先端エツジより低く設定される。
ａ、１３ｂと平行に設けられ、またその先端位置はダイ
１３ａ、１３ｂの先端エツジより低く設定される。
また、冷却板４１の先端は４２ ａ 、４２ ｂの如く
両側に突出する形でダイ１３ａ 、’１３ｂの幅より広
く形成され、これらの突出部４２ａ、４２ｂがアルゴン
ガスのような冷却ガス４３ ａ 、４３ ｂが噴き付け
られることにより冷却される。
両側に突出する形でダイ１３ａ 、’１３ｂの幅より広
く形成され、これらの突出部４２ａ、４２ｂがアルゴン
ガスのような冷却ガス４３ ａ 、４３ ｂが噴き付け
られることにより冷却される。
そして、・ガス４３ａ。４３ｂの流量を制御して、冷却
板４１の少なくとも先端部の温度をダイ１３ａ、１３ｂ
先端部の温度より低温に設定する。
板４１の少なくとも先端部の温度をダイ１３ａ、１３ｂ
先端部の温度より低温に設定する。
このような温度条件下では、シリコン融液１１のダイ１
３ ａ 、１３ ｂ先端部近傍部分の温度分布はスリッ
ト内中央部、つまり冷却板４１近傍で低温さなり、ダイ
１３ａ、１３ｂ側で高温となる。
３ ａ 、１３ ｂ先端部近傍部分の温度分布はスリッ
ト内中央部、つまり冷却板４１近傍で低温さなり、ダイ
１３ａ、１３ｂ側で高温となる。
従って、この温度条件下で帯状シリコン結晶の引上げを
行うと結晶の厚さ方向における固液界面の形状“は、第
５図に５１で示す如く凹形となる。
行うと結晶の厚さ方向における固液界面の形状“は、第
５図に５１で示す如く凹形となる。
そして固液界面５１がこのような形状の状態で成長した
帯状シリコン結晶１６の厚さ方向の断面は第６図の如く
なる。
帯状シリコン結晶１６の厚さ方向の断面は第６図の如く
なる。
すなわち、厚さ方向において中央部より結晶核が発生し
、リボン表面に進行する結果、中央部の結晶不整は除去
され、双晶粒界６１のみで構成される。
、リボン表面に進行する結果、中央部の結晶不整は除去
され、双晶粒界６１のみで構成される。
このようにして得られた帯状シリコン結晶は、比抵抗の
分布が均一となるばかりでなく、少数キャリアライフタ
イムも格段に長くなり、太陽電池として素子化した場合
、その電気変換効率は平均１０％にも達し大幅な向上が
見られた。
分布が均一となるばかりでなく、少数キャリアライフタ
イムも格段に長くなり、太陽電池として素子化した場合
、その電気変換効率は平均１０％にも達し大幅な向上が
見られた。
以上説明したように、本発明によればダイ先端部の温度
がダイ先端部近傍部分のシリコン融液より高温の状態の
温度条件を形成して厚さ方向の固液界面の形状を凹形に
することにより、帯状シリコン結晶の厚さ方向中央部で
の結晶不整の発生を防止して結晶の品質を向上させるこ
とができ、太陽電池として用いた場合電気変換効率を大
幅に向上させることが可能となる。
がダイ先端部近傍部分のシリコン融液より高温の状態の
温度条件を形成して厚さ方向の固液界面の形状を凹形に
することにより、帯状シリコン結晶の厚さ方向中央部で
の結晶不整の発生を防止して結晶の品質を向上させるこ
とができ、太陽電池として用いた場合電気変換効率を大
幅に向上させることが可能となる。
第１図は帯状シリコン結晶成長装置の基本構成を示す断
面図、第２図は従来装置における固液界面の形状を説明
するための断面図、第３図は従来装置において得られる
帯状シリコン結晶の厚み方向の断面図、第４図ａ、ｂは
本発明の一実施例の要部の構成を示す１斜視図および断
面図、第５図は同実施例装置における固液界面の形状を
説明するための断面図、第６図は同実施例装置によって
得られた帯状シリコン結晶の厚さ方向の断面図、である
。 １１・・・・・・シリコン融液、１２・・・・・・ルツ
ボ、１’ｚ ａ ｔ ｉ ３ｂ・・・・・・ダイ、１４
ａ、１４ｂ・・・・・・支持棒、１５ ａ 、１５ ｂ
””メインヒータ、１６・・・・・・帯状シリコン結
晶、２１・・・・・・固液界面、３１・・・・・・結晶
不整、３２・・・・・・双晶粒界、４１・・・・・・冷
却板、４３ａ、４３ｂ・・・・・・冷却ガス、５１・・
・・・・固液界面、６１・・・・・・双晶粒界。
面図、第２図は従来装置における固液界面の形状を説明
するための断面図、第３図は従来装置において得られる
帯状シリコン結晶の厚み方向の断面図、第４図ａ、ｂは
本発明の一実施例の要部の構成を示す１斜視図および断
面図、第５図は同実施例装置における固液界面の形状を
説明するための断面図、第６図は同実施例装置によって
得られた帯状シリコン結晶の厚さ方向の断面図、である
。 １１・・・・・・シリコン融液、１２・・・・・・ルツ
ボ、１’ｚ ａ ｔ ｉ ３ｂ・・・・・・ダイ、１４
ａ、１４ｂ・・・・・・支持棒、１５ ａ 、１５ ｂ
””メインヒータ、１６・・・・・・帯状シリコン結
晶、２１・・・・・・固液界面、３１・・・・・・結晶
不整、３２・・・・・・双晶粒界、４１・・・・・・冷
却板、４３ａ、４３ｂ・・・・・・冷却ガス、５１・・
・・・・固液界面、６１・・・・・・双晶粒界。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ シリコン融液を収容したルツボ内に、スリットを有
するダイを立設し、このスリット内を上昇したシリコン
融液に種子結晶を接触させ、この種子結晶を引上げて帯
状シリコン結晶を成長させる装置において、前記ダイの
スリット内中央部に冷却板を備え、ダイ先端部のシリコ
ン融液の温度を、スリット内中央部でダイ側よりも低温
の状態に制御することを特徴とする帯状シリコン結晶の
成長装置。 ２ 冷却板をガスにより冷却するようにしたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の帯状シリコン結晶の
成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56145817A JPS5932436B2 (ja) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | 帯状シリコン結晶の成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56145817A JPS5932436B2 (ja) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | 帯状シリコン結晶の成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5849692A JPS5849692A (ja) | 1983-03-23 |
| JPS5932436B2 true JPS5932436B2 (ja) | 1984-08-08 |
Family
ID=15393817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56145817A Expired JPS5932436B2 (ja) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | 帯状シリコン結晶の成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5932436B2 (ja) |
-
1981
- 1981-09-16 JP JP56145817A patent/JPS5932436B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5849692A (ja) | 1983-03-23 |
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