硅铸造用容器制造技术

本发明专利技术提供能够制造高品质且高成品率硅锭的硅铸造用容器。该硅铸造用容器1包括底面部2和从底面部2的周缘立起设置的侧面部3，底面部2的导热率高于侧面部3的导热率。

【技术实现步骤摘要】
硅铸造用容器
本专利技术涉及硅铸造用容器。
技术介绍
近年来，盛行将太阳光作为能量源利用，作为用于形成太阳能电池的半导体基板， 使用娃基板。娃基板中，除了使用由丘克拉斯基（Czochralski)法制造的单晶娃基板，还使 用由单轴凝固法生产的多晶硅基板。该多晶硅基板，首先将在硅铸造用容器内加入的高纯 度的原料硅在真空炉内加热使其熔融后，从铸造用容器的底面部慢慢冷却而使硅凝固，由 此制造多晶硅锭。接着，对硅锭进行块体加工，再进行切片加工为一定厚度，由此制造太阳 能电池用的多晶硅基板（例如参照专利文献1)。 这里，已知使用多晶硅基板的太阳能电池的发电效率受多晶硅的纯度和结晶的成 长程度影响，多晶硅因为存在晶界，抑制太阳能电池特性中重要的电子移动，导致转换效率 降低。因此，期望结晶为更大且在单轴方向成长的结晶。所以，在冷却保持于硅铸造用容器 内的熔融硅时，通常使用水冷套等将容器的底面部强制冷却，使熔融硅从容器底面部（下 部）单方向凝固来使结晶成长，进行多晶硅锭的制造。 现有的熔融硅的凝固方法虽然能够在容器的底面部附近充分地控制熔融硅的凝 固速度，但是在离底部较远的地方受到来自容器的侧面部的冷却的影响变大，而难以充分 控制熔融硅的凝固速度，容易发生自容器的侧面部的结晶生长。因此，在熔融硅的结晶成长 方向不受控制的状态下进行凝固和结晶成长，从而产生晶粒方向不在一个方向上一致、品 质降低的部分。这样，由于所制造的硅锭的导热性低，从容器的底面部的结晶成长也到达临 界，难以制造出锭长较长的硅锭。作为构成硅铸造用容器的材料，从需要高热强度大且耐热 冲击性能强、并且能够廉价地购入高纯度的材料的理由出发，一般使用二氧化硅（Si02)。但 是，由于二氧化硅导热性能低，自容器的底面部的冷却效果差，能够控制熔融硅的凝固（结 晶成长方向）的范围较窄。因此，存在所制造的硅锭的锭长短、生产效率低的问题。 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本特开2012-1385号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题 本专利技术是着眼于上述问题作出的，其目的在于，通过在容器的底面部使用导热性 高的材料，而另一方面在侧面部使用导热性低的材料，一体地形成容器，提供一种能够制造 商品质且商成品率的娃淀的娃铸造用容器。 用于解决课题的方法 本专利技术的上述目的能够通过如下的硅铸造用容器来实现，其是用于使熔融硅凝固 来制造硅锭的硅铸造用容器，包括底面部和从上述底面部的周缘立起设置的侧面部，上述 底面部的导热率高于上述侧面部的导热率。 在上述结构的硅铸造用容器中，优选上述侧面部含有具有耐热性的耐热材料，底 面部含有在上述耐热材料中混合导热率高于上述耐热材料的导热率的高导热率材料而成 的混合材料。 另外，优选上述耐热材料为二氧化硅、石英、氧化铝、多铝红柱石和碳中的任意种。 另外，优选上述耐热材料为二氧化硅，上述高导热率材料为选自碳化硅、氮化硅、 氧化铝和氮化铝中的至少一种。 另外，优选上述底面部的导热率相对于上述侧面部的导热率的比至少为1. 47以 上。 另外，优选设定为上述侧面部与上述底面部的交界区域中，随着向上述底面部去， 导热率变高。 另外，优选上述侧面部和上述底面部通过对材料进行混炼，在金属制的芯模和橡 胶制的模具之间填充混炼物，在高压下进行成型之后，进行烧制而一体形成。 专利技术的效果 采用本专利技术的硅铸造用容器，能够制造高品质且高成品率的硅锭。 【附图说明】 图1是示意表示本专利技术的一个实施方式所涉及的硅铸造用容器的剖面图。 图2是硅铸造用容器的平面图。 图3是说明的剖面图。 图4是说明硅锭的制作方法的剖面图。 图5是用于说明利用硅铸造用容器使熔融硅凝固时的结晶成长状况的模式图。 图6是比较利用硅铸造用容器制造的硅锭的锭长的图。 图7是表示利用硅铸造用容器加热硅原料时的加热温度变化的图。 【具体实施方式】 以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。图1是示意表示本专利技术的一个实 施方式所涉及的硅铸造用容器1的剖面图，图2是硅铸造用容器1的俯视图。硅铸造用容 器1形成为在上部具有开口的箱状，具备俯视时为矩形的底面部2和从底面部2的周缘立 起设置的四个侧面部3,利用底面部2和侧面部3划分用于进行硅的结晶化的内部空间。底 面部2和侧面部3具有10mm?30mm左右的厚度。另外，侧面部3具有300mm?800mm左 右的高度。在该硅铸造用容器1的内部空间储存熔融后的硅（熔融硅），通过冷却使熔融硅 凝固后，进行脱模，由此得到硅锭。 为了防止熔融硅与构成容器1的材料或与该材料中所含的杂质反应而污染熔融 硅、或者冷却后硅锭附着于容器1，硅铸造用容器1的内表面利用例如以氮化硅（Si3N4)等 为主成分的脱模件（无图示）覆盖。 侧面部3含有具有耐热性的耐热材料。作为耐热材料，例如，能够列举二氧化硅、 石英（Si02)、氧化铝（A1203)、多铝红柱石、碳（C)等，从高热强度大且耐热冲击性能强、能够 廉价地购入高纯度的材料、并且导热率低（〇.58W/mK左右）的观点出发，能够适当地使用二 氧化硅（Si02)。另外，碳中，可以适当地使用石墨（黑铅）。此外，侧面部3不必由耐热材 料100%构成，耐热材料为主成分即可，可以含有添加物或杂质。 底面部2含有在形成上述侧面部3的耐热材料中混合导热率高于耐热材料的导热 率的高导热率材料得到的混合材料。由此，形成为底面部2的导热率比侧面部3的导热率高 的特性。在耐热材料为二氧化硅时，高导热率材料含有选自碳化硅（SiC)、氮化硅（Si3N4)、 氧化铝（A1203)和氮化铝（A1N)中的至少一种，可以在耐热材料中单独混合这些材料，也可 以组合几种材料在耐热材料中混合。其中，从提高导热率的观点来看，能够适当地使用碳化 硅。 若底面部2的导热率过小，如后所述，在使硅铸造用容器1内的熔融硅从底面部2 冷却凝固时，自底面部2的冷却效果弱，难以充分提高熔融硅的凝固速度，并且与侧面部3 的导热率差异小，因此也难以优先或促进从底部2在一个方向进行的熔融硅的凝固。因此， 底面部2的导热率相对于侧面部3的导热率的比率越大越好，优选至少为1. 47以上。底面 部2的优选的导热率的值，在后述的硅铸造用容器1的制造方法中，能够通过调整耐热材料 与高导热率材料的混合比例来适当设定。此外，底面部2不必由耐热材料和高导热率材料 100 %构成，也可以含有添加物或杂质。 本实施方式中，通过在作为耐热材料的二氧化硅中作为高导热率材料以规定比例 混合碳化硅，提高底面部2的导热率。本实施方式中的底面部2的化学成分及物理特性如 表1所示。通过相对于耐热材料按重量比在9 : 1?3 : 7的范围内混合高导热率材料， 与现有的由耐热材料（二氧化硅）100%构成的容器相比，至少能够使底面部2的导热率为 1. 47倍以上，通过使底面部2中的高导热率材料的混合量为10重量％以上，能够相对于侧 面部3充分提高底面部2的导热率。另外，通过使底面部2中的高导热率材料的混合量为 50重量％以上，能够进一步充分地提高底面部2的导热率。此外，如果本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使熔融硅凝固来制造硅锭的硅铸造用容器，其特征在于：包括底面部和从所述底面部的周缘立起设置的侧面部，所述底面部的导热率高于所述侧面部的导热率。

【技术特征摘要】
2013.07.23 JP 2013-1527071. 一种用于使熔融硅凝固来制造硅锭的硅铸造用容器，其特征在于： 包括底面部和从所述底面部的周缘立起设置的侧面部， 所述底面部的导热率高于所述侧面部的导热率。2. 如权利要求1所述的硅铸造用容器，其特征在于： 所述侧面部含有具有耐热性的耐热材料， 所述底面部含有在所述耐热材料中混合导热率高于所述耐热材料的导热率的高导热 率材料而成的混合材料。3. 如权利要求2所述的硅铸造用容器，其特征在于： 所述耐热材料为二氧化硅、石英、氧化铝、多铝红柱石和碳中的任意种。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：大桥秀明，安藤公一，木村义道，
申请(专利权)人：日本坩埚株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP