多晶硅锭的制造方法及多晶硅锭技术

本发明专利技术提供减少底部中的氧浓度高的部分、可大幅提高多晶硅的合格率的多晶硅锭的制造方法及多晶硅锭。本发明专利技术的多晶硅锭的制造方法，为使贮留在坩埚内的硅熔融液自其底面向着上方单向凝固的多晶硅锭的制造方法，所述坩埚在其侧壁内面及底面内面形成有氮化硅的涂层，将所述坩埚内的凝固过程以所述坩埚的底面为基准分为自0mm至高度X的第1区域、自高度X至高度Y的第2区域和高度Y以上的第3区域，该高度X为10mm≤X<30mm，高度Y为30mm≤Y<100mm，所述第1区域中的凝固速度V1设定在10mm/h≤V1≤20mm/h的范围内，所述第2区域中的凝固速度V2设定在1mm/h≤V2≤5mm/h的范围内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过在二氧化硅制坩埚内单向凝固硅熔融液，从而制造多晶硅锭的多晶硅锭的制造方法及通过该制造方法得到的多晶硅锭。本申请基于2010年3月26日向日本申请的日本特愿2010-071699号主张优先权，在此援引其内容。
技术介绍
多晶硅锭例如如专利文献I所记载，作为太阳能电池用基板的原材料被利用。即，将多晶硅锭切成规定的厚度制造多晶硅片，对该多晶硅片进行加工而制造太阳能电池用基板。在太阳能电池中，作为太阳能电池用基板的原材料的多晶硅锭的特性较大地左右转换 效率等性能。特别是，多晶硅中含有的氧量或杂质量多时，太阳能电池的转换效率大幅降低。因此，为了保持高的太阳能电池的转换效率，需要减少形成太阳能电池用基板的多晶硅中的氧量或杂质量。在坩埚内单向凝固而成的多晶硅锭、即向着一个规定的方向逐渐凝固而得到的多晶硅锭中，在作为凝固开始部分的底部及作为凝固结束部分的顶部，存在氧量或杂质量变高的趋势。因此，为了使氧量和杂质量减少，单向凝固后的多晶硅锭的底部及顶部会被切断除去。以下，详细说明在上述多晶硅锭的底部和顶部，氧量和杂质量分别变高的理由。在坩埚内使硅熔融液向着上方单向凝固时，由于在固相中的杂质的熔解度低于液相，杂质从固相向着液相排出。因此，固相部分的杂质量变低，但相反作为凝固结束部分的上述多结晶锭的顶部中，杂质量变得非常高。另外，在二氧化硅制坩埚内贮留有硅熔融液时，氧从二氧化硅(SiO2)混入到硅熔融液。硅熔融液内的氧作为SiO气体从液面排出。在凝固开始时，氧从坩埚的底面及侧面混入，因此在凝固开始时刻，硅熔融液内的氧量变高。若进行自底面侧开始的凝固而固液界面上升，则氧仅从侧面混入，因此混入到硅熔融液的氧量慢慢减少，硅熔融液内的氧量稳定地维持一定值。基于以上的理由，在作为凝固开始部分的底部，氧量变高。因此，例如如专利文献2所示，提供了通过使用在二氧化硅制坩埚的内面(侧面及底面)形成有Si3N4涂层的坩埚，抑制氧的混入的技术。另夕卜，以往使多晶硅锭单向凝固时，如非专利文献I所记载，例如以O. 2mm/min (12mm/h)的这种一定的凝固速度使其凝固。专利文献I :日本特开平10-245216号公报专利文献2 :日本特开2001-198648号公报非专利文献 I Noritaka Usami, Kentaro Kutsukake, Kozo Fujiwara, and KazuoNakajima; “Modification of local structures in multicrystals revealed byspatially resolved χ-ray rocking curve analysis，，，JOURNAL OF APPLIED PHYSICS102，103504(2007)最近，对太阳能电池要求进一步的转换效率的提高。为此，要求提供与以往相比氧浓度更低(具体来讲，氧浓度为4X 1017atm/cm3以下)的多晶硅。以往的多晶硅锭制造方法中，虽然可以使用形成有Si3N4涂层的坩埚来抑制氧向硅熔融液内的混入，但并不能完全防止。因此，如前所述，作为凝固开始部的底部侧的氧浓度变高。将作为制品的多晶硅的氧量的上限值设定得较低时，为了满足上述设定值，需要增加多晶硅锭的底部侧的切断除去量。此时，从每个多晶硅锭来看，做成制品的多晶硅的量变少，存在多晶硅的生产效率大幅降低的问题。
技术实现思路
本专利技术是基于上述情况而提出的，其目的在于，提供通过在多晶硅锭底部，使氧浓度变闻部分减少，由此可大幅提闻多晶娃的生广合格率的多晶娃淀的制造方法及多晶娃 锭。本专利技术的第一方案涉及的多晶硅锭的制造方法，为使贮留在坩埚内的硅熔融液自其底面向着上方单向凝固的多晶硅锭的制造方法，所述坩埚由二氧化硅构成，在其侧壁内面及底面内面形成有氮化硅的涂层，将所述坩埚内的凝固过程以所述坩埚的底面为基准分为自Omm至高度X的第I区域、自高度X至高度Y的第2区域和高度Y以上的第3区域，该高度X为X〈30mm,高度Y为30mm < Y〈100mm,所述第I区域中的凝固速度Vl设定在10mm/h ^ Vl ^ 20mm/h的范围内，所述第2区域中的凝固速度V2设定在l_/h ^ V2 ^ 5mm/h的范围内。根据该技术方案的多晶硅锭的制造方法，将所述坩埚内的凝固过程以所述坩埚的底面为基准分为自Omm至高度X的第I区域、自高度X至高度Y的第2区域和高度Y以上的第3区域，规定第I区域和第2区域中的凝固速度。而且，将所述第I区域中的凝固速度Vl设定在10mm/h ^ Vl ^ 20mm/h的范围内，由于较快，在坩埚的底面部分快速形成固相，由此可抑制氧自坩埚的底面混入至硅熔融液。另外，第I区域的高度X为IOmm < X<30mm,因此可切实地抑制氧自坩埚的底面混入至硅熔融液。另外，凝固速度Vl若小于10mm/h，则晶核的产生不充分，无法顺利进行单向凝固。另外，凝固速度Vl若超过20mm/h，则无法使第I区域的高度X变薄。因此，将所述第I区域中的凝固速度Vl设定在10mm/h ^ Vl ^ 20mm/h的范围内。另外，将所述第2区域中的凝固速度V2设定在lmm/h彡V2彡5mm/h的范围内，由于较缓慢，能够在该第2区域自液面排出硅熔融液内的氧，可以大幅减少硅熔融液内的氧量。而且,第I区域及第2区域的高度Y为30mm < Y〈IOOmm,因此可使氧量高的部分的长度缩短，可大幅提闻做成制品的多晶娃的生广合格率。另外，若凝固速度V2小于lmm/h，则固相有可能再熔融。并且，若凝固速度V2超过5mm/h，则无法充分排出氧。因此，将所述第2区域中的凝固速度V2设定在lmm/h ^ V2 ^ 5mm/h的范围内。在此，优选所述第2区域的高度Y — X设定在IOmm彡Y — X彡40mm的范围内。此时，所述第2区域的高度Y — X由于为Y — X彡IOmm,能确保将硅熔融液内的氧排出到外部的时间，可切实地减少多晶硅锭内的氧量。另一方面，所述第2区域的高度Y —X由于为' —K 40mm,可切实地缩短氧量闻的部分的长度。另外，优选所述第3区域中的凝固速度V3设定在5mm/h ^ V3 ^ 30mm/h的范围内。此时，所述第3区域中的凝固速度V3由于为V3彡5mm/h，可确保多晶硅锭的生产效率。另一方面，所述第3区域中的凝固速度V3由于为V3 ( 30mm/h,可顺利地实施单向凝固。本专利技术的第二方案的多晶硅锭为通过上述多晶硅锭的制造方法制造的多晶硅锭，距离接触到所述坩埚的底面的多晶硅锭底部为30mm高度的部分的截面中心部中的氧浓度为 4X 1017atm/cm3 以下。 在该技术方案的多晶硅锭中，由于距离接触到所述坩埚的底面的多晶硅锭底部为30mm高度的部分的截面中心部中的氧浓度为4X 1017atm/cm3以下，即便是距离底部为30mm高度的部分，也可作为多晶硅片等制品使用。如此，根据本专利技术，可提供减少底部中的氧浓度高的部分，可大幅提高多晶硅的生广合格率的多晶娃淀的制造方法及多晶娃淀。附图说明图I为作为本专利技术的实施方式的多晶硅锭的简要说明图。图2为用于制造图I所示的多晶硅锭的多晶硅锭制造装置的简要说明图。图3为在图2所示的多晶硅锭制造装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.26 JP 2010-0716991.一种多晶硅锭的制造方法，为使贮留在坩埚内的硅熔融液自其底面向着上方单向凝固的多晶硅锭的制造方法， 所述坩埚由二氧化硅构成，在其侧壁内面及底面内面形成有氮化硅的涂层， 将所述坩埚内的凝固过程以所述坩埚的底面为基准分为自Omm至高度X的第I区域、自高度X至高度Y的第2区域和高度Y以上的第3区域，该高度X为IOmm彡X<30mm,高度Y 为 30mm ( Y<100mm, 所述第I区域中的凝固速度Vl设定在10mm/h ^ Vl ^ 2...

【专利技术属性】
技术研发人员：续桥浩司，池田洋，金井昌弘，胁田三郎，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，三菱材料电子化成株式会社，
类型：发明
国别省市：