[发明专利]多晶硅锭制造装置、多晶硅锭的制造方法及多晶硅锭

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过使积存于坩埚内的硅熔融液单向凝固来制造多晶硅锭的多晶硅锭制造装置、多晶硅锭的制造方法及通过该制造方法得到的多晶硅锭。

本申请主张基于2010年7月22日在日本申请的日本专利申请2010-164774号的优先权，其内容援引于本说明书中。

背景技术

为了制造多晶硅晶片，例如如专利文献1中所记载，首先，将多晶硅锭切片为预定的厚度来制造多晶硅切片。接着，通过将该多晶硅切片切取成预定尺寸来制造多晶硅晶片。该多晶硅晶片主要作为太阳能电池用基板的原材料而被利用。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影响转换效率等性能。

尤其，若多晶硅中所含的氧量或杂质量较多，则太阳能电池的转换效率大幅下降。因此，有必要降低成为太阳能电池用基板的多晶硅中的氧量或杂质量。

将在坩埚内使硅熔融液单向凝固来制造的多晶硅锭、即通过朝向一个既定的方向逐次凝固而得到的多晶硅锭作为太阳能电池基板的原材料而利用时，在作为凝固开始部分的底部及作为凝固结束部分的顶部，有氧量或杂质量增加的倾向。因此，为了降低氧量及杂质量，切断去除这些底部及顶部后，将剩余的部分作为多晶硅晶片的原材料而利用。

以下，对氧量及杂质量在上述多晶硅锭的底部及顶部变高的理由分别进行详细说明。

在坩埚内使硅熔融液朝向上方单向凝固时，从固相朝向液相排出杂质。因此，固相部分的杂质量降低，但相反地在作为凝固结束部分的上述多晶硅锭的顶部，杂质量变得非常高。

并且，在二氧化硅制坩埚内积存硅熔融液时，氧从二氧化硅（SiO₂）混入硅熔融液。硅熔融液内的氧作为SiO气体从液面放出。凝固开始时，由于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增加。若从底面侧进行凝固而固液界面上升，则氧仅从侧面混入，因此混入硅熔融液的氧量逐渐降低，硅熔融液内的氧量稳定在一定值上。由于上述理由，在作为凝固开始部分的底部，氧量变高。

这种多晶硅锭例如根据利用专利文献2、3中所记载的铸造装置的单向凝固法来制造。

专利文献2中所记载的铸造装置在坩埚上方配设有上部加热器，在坩埚下方配设有下部加热器。通过上部加热器及下部加热器进行加热，由此熔解坩埚内的硅原料并生成硅熔融液。之后，停止下部加热器，从坩埚的底部侧散热，由此使坩埚内的硅熔融液从坩埚底面朝向上方进行单向凝固。

并且，专利文献3中所记载的铸造装置具备配置成与坩埚的侧面对置的侧加热器。首先，通过坩埚的侧加热器进行加热，由此熔解坩埚内的硅原料并生成硅熔融液。之后，使坩埚朝向下方移动，由此对坩埚的底面侧进行低温化而设置温度梯度，并使坩埚内的硅熔融液从坩埚的底面朝向上方单向凝固。

专利文献1：日本专利公开平10-245216号公报

专利文献2：日本专利公开2004-058075号公报

专利文献3：日本专利公开2008-303113号公报

然而，在制造呈矩形截面状的多晶硅锭时，确认到将坩埚内的硅熔融液的高度设定得较高时，在位于坩埚底面侧的部分产生氧浓度局部较高的部分。

关于以往的多晶硅锭，将对预定的高度位置（凝固方向位置）的矩形截面内的氧浓度进行测定的结果示于图6A及图6B中。根据该图6A及图6B，确认到在高度位置10mm、50mm的截面内，周边部的一边的中央部分（图6A的测定点3）的氧浓度局部变高。

在此，在高度位置50mm的截面内，截面中心部（图6A的测定点5）及截面角部（图6A的测定点1）的氧浓度为5×10¹⁷atm/cm³以下，但局部（图6A的测定点3）的氧浓度超过了5×10¹⁷atm/cm³，所以无法作为多晶硅切片来进行产品化。因此，存在多晶硅锭中可产品化的部分变少，产品的制造效率下降的问题。

尤其是最近，为了由多晶硅锭高效生产太阳能电池用基板，而尝试着多晶硅锭的大型化，即多晶硅切片的大面积化（例如一边长度为680mm以上）或者提高多晶硅锭的高度。

然而，如此对多晶硅锭进行大型化时，倾向于如上所述在位于坩埚的底面侧的部分易产生氧浓度局部较高的部分，因此需要较大地切断去除多晶硅锭的底部侧，无法高效地生产多晶硅晶片。

发明内容

本发明是鉴于上述状况而完成的，其目的在于提供一种能够减少底部的氧浓度局部变高的部分来大幅提高多晶硅的生产成品率的多晶硅锭制造装置、多晶硅锭的制造方法及多晶硅锭。