硅锭制造用容器及硅锭的制造方法技术

提供一种能够容易地将培养成的硅锭从容器取出、并且能够实现硅锭的成品率的提高的硅锭制造用容器及硅锭的制造方法。在用来使硅熔融液凝固而使硅多结晶生长的上表面开口的有底筒状的硅锭制造用容器中，将该容器的侧壁通过铅直形成的侧面下部、在该侧面下部上相对于铅直方向以规定的锥角θ朝向上表面开口部扩展而倾斜地连接设置的侧面中部、和在该侧面中部上铅直地连接设置的侧面上部构成。将硅原料投入到该硅锭制造用容器中以使硅熔融液的表面位于倾斜部，通过凯罗泡洛斯法一边以极低速将晶种拉起一边使硅多结晶生长。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于制造太阳能电池级的硅锭的。
技术介绍
以往，作为在太阳能电池等中使用的硅锭的制造方法，已知有将硅熔融液收容到坩埚或铸模等容器中、使该硅熔融液从下方凝固而使硅多结晶生长的模铸法(铸造法)(例如专利文献I 5)。根据该模铸法，由于当硅熔融液凝固时结晶生长的方向一致于一定方向，所以能够制造抑制了因晶粒边界带来的电阻率的增大的良好品质的晶片。此外，根据模铸法，能够实现硅锭的大量生产。一般而言，在用于模铸法的容器的内面上形成有分型件。在通过模铸法制造硅锭的情况下，如果在使硅熔融液在容器内凝固时硅与容器反应，则硅结晶固接在容器上，难以将锭取出。因此，通过在容器的内面上形成分型件，使硅结晶不会与容器直接接触。此外，由于硅熔融液的密度是2.5g/cm3，而固体密度是2.33g/cm3，所以当使硅熔融液在容器内凝固时，体积膨胀约7%。并且，随着该体积膨胀而在容器中发生应力，所以难以从容器中将硅锭取出，进而，也有形成在容器上的分型件损坏的情况。如果分型件损坏，则硅结晶接触在容器上而固接，所以硅锭的取出性进一步恶化。所以，需要将使伴随着硅熔融液凝固时的体积膨胀的应力缓和的技术。例如，提出了通过将容器的开口部从 铅直方向向外侧倾斜、将垂直于容器侧面的应力成分缓和、使硅结晶难以咬入到容器中的技术(例如专利文献I)。在专利文献I中，公开了在朝向容器的开口部扩展的方向上使侧面整体以3°以上倾斜的带有锥度的容器。专利文献1:实开昭58 - 22936号公报 专利文献2:实公平3 - 22907号公报 专利文献3:特开平6 - 345416号公报 专利文献4:特开平10 - 182133号公报 专利文献5:特表2010 — 503596号公报。
技术实现思路
但是，在使用专利文献I所记载的带有锥度的容器的情况下，如果容器侧面的锥角过小，则不能得到将伴随着硅凝固时的体积膨胀的应力分散的效果，所以难以从容器将硅锭取出，不能消除分型件损坏的问题。此外，如果容器侧面的锥角过大，则将硅锭的外周部切断时的损失变大，成品率(原料采取率)下降，所以并不希望这样(参照图5)。此外，在通过模铸法制造硅锭的情况下，由于使硅结晶从形成有分型件的容器底部生长，所以减少结晶晶粒边界变得困难。结果，导致因载体的损失造成的结晶品质的下降、或因结晶晶粒边界的生长造成的成品率的下降。本专利技术是为了解决上述课题而做出的，目的是能够将培养成的硅锭从容器容易地取出、并且能够实现硅锭的成品率的提高的。技术方案I所述的专利技术，是一种用来使娃熔融液凝固而使娃多结晶生长的上表面开口的有底筒状的硅锭制造用容器，其特征在于，该容器的侧壁由铅直形成的侧面下部、在该侧面下部上相对于铅直方向以规定的锥角Θ朝向上表面开口部扩展而倾斜地连接设置的侧面中部、和在该侧面中部上铅直地连接设置的侧面上部构成。 技术方案2所述的专利技术，在技术方案I所述的硅锭制造用容器中，其特征在于，上述锥角θ是10 80°。技术方案3所述的专利技术，在技术方案2所述的硅锭制造用容器中，其特征在于，上述锥角Θ是15 60°。技术方案4所述的专利技术，在技术方案2所述的硅锭制造用容器中，其特征在于，上述锥角Θ是20 70°。技术方案5所述的专利技术，在技术方案2所述的硅锭制造用容器中，其特征在于，上述锥角Θ是20 45°。技术方案6所述的专利技术,在技术方案I 5中任一项所述的娃锭制造用容器中,其特征在于，通过由石英、Si3N4、SiC、石墨、氧化铝的任一种构成的材料或组合了两种以上的材料构成。技术方案7所述的专利技术，其特征在于，将硅原料投入到技术方案I 6中任一项所述的硅锭制造用容器中，以使硅熔融液的表面位于上述倾斜部；使上述硅熔融液凝固而使硅多结晶生长。技术方案8所述的专利技术，在技术方案7所述的硅锭的制造方法中，其特征在于，使晶种接触在上述硅熔融液的表面上；一边将上述晶种拉起，一边使上述硅熔融液从表面凝固而使硅多结晶生长。`技术方案9所述的专利技术，在技术方案8所述的硅锭的制造方法中，其特征在于，以与上述硅熔融液凝固时的体积膨胀对应的速度将上述晶种拉起。以下，对达到完成本专利技术的经过进行说明。以往，作为结晶生长法之一，有使晶种接触在熔融液表面上、使结晶从熔融液面朝向下方生长的凯罗泡洛斯法。在该凯罗泡洛斯法中，由于结晶从异物较少的熔融液面生长，所以与模铸法相比能够期待高品质的硅结晶。本专利技术者为了确立代替从形成有分型件的容器底部使结晶生长的模铸法、利用凯罗泡洛斯法制造硅锭的方法，反复进行了研究。首先，提出了在利用凯罗泡洛斯法制造硅锭时、通过将生长结晶以极低速拉起、将伴随着硅凝固时的体积膨胀的纵向的应力缓和的方法。但是，在用该方法制造硅锭的情况下，较多发生形成在容器的内面上的分型件以面状消失的部位，硅锭的取出也较困难。为了追究原因而观察制造硅锭后的容器，清楚的是:在硅锭的顶部周缘、即与硅熔融液的表面附近凝固而结晶化的部分对应的部位，分型件以面状消失。此外，确认了在硅锭的顶部周缘上遍及周向形成有高度0.1 0.5mm左右的凸部。另一方面，在通过模铸法制造硅锭的情况下也同样，在与硅锭的顶部对应的部位，分型件消失。由此可以认为，不论结晶生长法如何，伴随着硅熔融液的表面附近凝固时的体积膨胀的应力都比伴随着其他部分凝固时的体积膨胀的应力显著地大。此外，在利用凯罗泡洛斯法的情况下，可以认为在硅熔融液的表面附近凝固时，在横向上膨胀的硅结晶(特别是顶部周缘的凸部)咬入到分型件中，通过在该状态下中途被强拉地拉起，分型件剥离。并且发现，通过着眼于硅熔融液的表面位于的部分改善容器的形状，能够将伴随着硅凝固时的体积膨胀(特别是横向的体积膨胀)的应力有效地分散，由此得到能够同时实现硅锭的从容器的取出性和成品率的认识，完成了本专利技术。根据本专利技术，由于伴随着硅凝固时的体积膨胀在容器上发生的应力被缓和，所以能够有效地防止形成在容器内面上的分型件损坏。因而，培养成的硅锭也不会固接在容器上，能够容易地取出。此外，在硅锭制造用容器中，由于使伴随着硅凝固时的体积膨胀的应力变大的部分为倾斜部，关于应力较小的部分(侧面下部)铅直地形成，所以将硅锭的外周部切断时的加工损失变小。因而，能够实现娃淀的成品率的提闻。附图说明图1是应用了本专利技术的硅锭制造用容器的剖视图。图2是表示使用应用了本专利技术的硅锭制造用容器的结晶生长装置的一例的图。图3是表示使用实施方式的结晶生长装置时的硅多结晶的生长过程的图。图4是表示使用一 般的直体型的硅锭制造用容器的结晶生长装置的图。图5是在使用以往的锥型容器时发生的损失的图。图6是在本专利技术的实施方式中使用的硅锭制造用容器侧壁的截面(a)、从容器上部朝向底壁面眺望的情况下的容器形状的例子(方筒状容器(b)、圆筒状容器(C))、以及它们的适当的厚度及长度的概要说明图。具体实施例方式以下，基于附图详细地说明本专利技术的实施方式。图1是应用了本专利技术的硅锭制造用容器的剖视图。图1所示的硅锭制造用容器(以下称作容器)11是例如将石英材料成形而成的、上表面开口的有底的圆筒状或方筒状的容器。容器11的侧壁被划分为铅直地形成的侧面下部(以下称作直体部)11c、在侧面下部Ilc上以锥角(相对于铅直方向的倾斜角)Θ朝向上表面开口部扩展而倾斜地连接设置的侧面中部(以下称作倾斜部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.16 JP 2010-2075331.一种硅锭制造用容器，是用来使硅熔融液凝固而使硅多结晶生长的上表面开口的有底筒状的硅锭制造用容器，其特征在于， 该容器的侧壁由铅直形成的侧面下部、在该侧面下部上相对于铅直方向以规定的锥角Θ朝向上表面开口部扩展而倾斜地连接设置的侧面中部、和在该侧面中部上铅直地连接设置的侧面上部构成。2.按权利要求1所述的硅锭制造用容器，其特征在于，上述锥角Θ是10 80°。3.按权利要求2所述的硅锭制造用容器，其特征在于，上述锥角Θ是15 60°。4.按权利要求2所述的硅锭制造用容器，其特征在于，上述锥角Θ是20 70°。5.按权利要求2所述的硅锭...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉泽彰，清水孝幸，朝日聪明，
申请(专利权)人：吉坤日矿日石金属株式会社，
类型：
国别省市：