(57)【要約】  本発明によれば、線形溶融ゾーンからの成長によって半導体リボンを連続的に製造するための方法が提供される。溶融ゾーンの生成は、前記材料を融解させるだけの十分に強烈な直流電流又は交流電流を好ましくは前記材料の電極を使用してリボンの表面に平行に、且つ、成長の方向に直角に印加することによって達成される。溶融ゾーンは、原料が融解する１つ以上のリザーバからの液体状態の材料の移動によって供給される。前記電極及び前記１つ以上のリザーバは、前記材料によってのみ構成されることが好ましく、それにより異物による汚染が回避される。本発明は、例えば光起電性用途のためのシリコン・リボン製造産業に適用することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体材料のリボンを成長させるための方法であって、（ａ）溶融ゾーンからの抽出によって前記材料の前記リボンの成長が実行され、（ｂ）前記リボンの表面に平行で、且つ、前記リボンの成長方向に直角の電流によって前記溶融ゾーンが維持され、（ｃ）前記溶融ゾーンが、前記材料の原料が融解する１つ以上のリザーバからの液体状態の材料の移動によって供給されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記材料がシリコンである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記リザーバが前記材料から構成される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記電流を導入する電極が前記材料から構成される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記電流が直流である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記液体状態の材料の移動を調整し、且つ、前記リザーバと前記材料の前記リボンの間に配置される前記リボンの端を安定させるエレメントを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記エレメントが前記材料から構成される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記溶融ゾーンが楕円の形態又は多角形の形態を実質的に有する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法に従って半導体材料のリボンを成長させるための装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体材料の溶融物から半導体材料のリボンを連続成長させるための方法に関し、より詳細には溶融ゾーンからのリボン成長に関する。
【背景技術】
【０００２】
インゴットをウェハに切断するための操作に関わる切溝損失及びコストが除去されるため、溶融物からリボン即ち箔への半導体材料の直接的な結晶化は魅力的である。半導体リボンを連続的又は半連続的に成長させるためのいくつかの方法が提案されている。しかしながら、産業的に実行可能であることが証明されているのは極わずかにすぎず、現在生産で使用されている方法は２つだけである（米国特許第４１１８１９７号及び米国特許第４６６１２００号から導出される）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
問題のいくつかは、それだけではないが、溶融した半導体と異物との接触による汚染、例えばるつぼ中で使用される異物又は例えばリボン・シェーパなどの他の炉エレメント中で使用される異物との接触による汚染のため、成長の安定性に劣ること、大量のエネルギーを消費すること、及び製造される材料の品質が劣ることである。
【０００４】
提案されている方法のいくつかは、溶融ゾーンからのリボンの結晶化によって、るつぼの使用を回避している（例えば米国特許第４６９０７９７号）。しかしながらこれらの方法には、プリシェープ・フォーム又はプリリボンに開始材が使用されており、原料からこのプリリボンを得るための工程が追加されているため、これらの方法を魅力に欠けるものにしている。るつぼを使用しない方法がいくらかでも可能であるのはインゴット成長のための方法のみであり、１９９３年のＪＰ５０４３３７６及び１９９４年のＪＰ６１９９５８９に記載されているように、原料と共に直接溶融物を連続供給する（溶融キャップの形態で）方法が記述されている。これらの特許には、それぞれ粒状材料又は粉末と共に供給される溶融キャップからシリコン・インゴットを成長させる方法が示されている。
【０００５】
半導体材料を溶融物に加熱するために使用される技法に関して、最も広く使用されているのは、材料に流れる電流によって材料自らが結晶化する（固相及び溶融相の両方で）ジュール効果である。ほとんどの技法には、外部コイルによって生成される誘導電流が使用されているが、中には電極によって注入される電流を使用している技法もある。米国特許第３９６０５１１号に記載されている方法はこのような方法であり、シェーパとしても作用している電極によってリボン形成溶融物の長さ全体に沿って横方向に電流が印加されている。また、米国特許第３９３５０５８号に記載されている方法もこのような方法であり、装入物を融解させるために装入物を介して長手方向に流れる電流を利用したゾーン融解プロセスの融解ゾーンにおいて優れた熱制御が達成されている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、線形溶融ゾーンからの成長によって半導体材料のリボンを連続的に製造するための方法が提供される。その長さが幅又は厚さよりはるかに長い、という意味において線形であるこの溶融ゾーンは、前記材料を融解させるだけの十分に強烈な直流電流又は交流電流を好ましくは前記材料の電極を使用してリボンの表面に平行に、且つ、成長の方向に直角に印加することによって達成される。溶融ゾーンは、原料が融解する１つ以上のリザーバからの液体状態の前記材料の移動によって供給される。前記１つ以上のリザーバは、前記材料によってのみ構成されることが好ましく、それにより異物による溶融物の汚染が回避される。
【０００７】
本発明は、例えば太陽光電池産業のためのシリコン・リボンの製造に適用することができる。
【実施例】
【０００８】
図１に示す実施例では、半導体材料のリボン１は、支持プレート２の幅に沿って延在している線形溶融ゾーン３から抽出されている。溶融ゾーンは、図面の矢印で示す、リボン１の表面に平行で、且つ、前記リボンの成長方向に直角の電流を使用して生成され、且つ、維持されている。前記電流の強度は、前記材料を融解させ、延いては前記溶融ゾーンを生成するだけの十分な強度でなければならない。直流電流が使用されることが好ましいが、交流電流を使用することも可能である。
【０００９】
放射予備加熱システムを使用して溶融ゾーンの形成を促進することができることが好ましい。電流源９によって生成される電流は、前記リボンの材料と同じ材料であることが好ましい電極４、５を介して印加される。
【００１０】
液体状態の原料材料のリザーバ６は、電極４の中に配置されている。リザーバは、ガイド７によってリザーバに連続的に加えられる、粒状形態又は粉末形態であることが好ましい原料によって供給される。リザーバ６は、好ましくは誘導コイル８を使用して加熱され、一定の体積の材料が溶融状態に維持される。別法としては、放射線などの他の手段によって原料を融解させることも可能である。
【００１１】
溶融ゾーン３は、リザーバ６と接触するまで延在しており、したがって前記ゾーンは、リザーバからの前記溶融材料の移動によって供給される。また、前記溶融ゾーンは、電極５まで延在していることが好ましい。
【００１２】
電極５の上の溶融ゾーンの延長部分と連絡している第２のリザーバを使用することができる。図１には示されていないが、この第２のリザーバは、溶融ゾーンに供給するための第２の材料源として作用することができ、或いは前記溶融材料に存在している不純物を抽出するためのシンクとして作用させることができる。
【００１３】
前記リザーバと前記溶融ゾーンの間の質量移動を制御するためには、溶融材料のリザーバ６と溶融ゾーン３の間に圧力差が印加されることが好ましい。
【００１４】
リボンの端を安定させ、且つ、質量移動を調整するためにエレメント１０、１１が使用されることが好ましい。これらのエレメントは、電極４、５の間及びリボン１と支持プレート２の間に配置されていることが好ましい。これらのエレメントは、リボンの材料と同じ材料であることが好ましい。
【００１５】
図２は、本発明の他の実施例の１つを示したものである。この方法は、溶融ゾーン３が実質的に多角形の形態を有していることを特徴としている。
【００１６】
抽出された材料１は、とりわけ図に示す実施例の場合、後で長手方向に切断して半導体材料のリボンを生成するための六角形チューブの形態を有している。この実施例では、溶融ゾーン３は、電流源９によって生成され、電極４、５によって印加される第１の電流と、誘導コイル１０を介した誘導によって生成される第２の電流の２つの電流によって生成され、且つ、維持されている。図１に示す実施例の場合と同様、溶融ゾーンは、ガイド７によってリザーバに連続的に加えられる原料が融解するリザーバ６によって供給される。リザーバ６内の材料は、誘導コイル８を使用して融解させることが好ましい。
【００１７】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、当業者には、開示した実施例が単に例示的なものにすぎないこと、また、本発明の範囲内で他の様々な代替、適合及び改変を加えることができることに留意されたい。したがって本発明は、本明細書において説明した特定の実施例に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による方法の一実施例を示す簡易略図である。
【図２】本発明による方法の他の実施例を示す簡易略図である。
【図１】
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【図２】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年7月6日(2005.7.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長い溶融ゾーンから半導体材料のリボンを成長させるための方法であって、前記溶融ゾーンの長さが実質的に前記リボンの幅に等しく、また、前記溶融ゾーンが、前記材料の原料が融解する１つ以上のリザーバからの液体状態の材料の移動によって供給され、
（ａ）前記移動が、固体半導体材料とは異なり、前記リザーバ内の前記溶融材料と前記溶融ゾーンの間を流れる電流によって生成される毛管を通して実行され、したがってこれらの毛管に沿って液体半導体が異物と接触しないこと、
（ｂ）前記溶融ゾーンが液体の連続膜であって、前記液体が（ｉ）前記液体がその長さ全体に沿って前記半導体材料の固相とのみ接触し、その自由表面上の気体を除く他の物質とは接触しないよう、一方の側の成長リボンの固体−液体界面と、２つの横方向の自由液体−気体界面を備えた反対側の同じ材料の支持プレートの固体−液体界面との間で懸濁した液体であり、また、（ｉｉ）前記溶融ゾーンを構成している連続する懸濁溶融物を形成するだけの十分な強度で前記半導体材料中を流れる、前記リボンの表面に実質的に平行で、且つ、前記リボンの成長方向に直角の電流によって生成された液体であることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記成長リボンを含む前記溶融ゾーン及び隣接する固体半導体材料が、内部電流によって加熱されるだけでなく、適切な成長条件を達成するために放射線などの他の相補熱源によっても加熱される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記材料がシリコンである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記リザーバが前記材料から構成される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記電流を導入する電極が前記材料から構成される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記リボンの端を安定させ、且つ、前記溶融ゾーンへの前記液体の移動又は前記溶融ゾーンからの前記液体の移動を調整する１つ以上のプレート形エレメントを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記エレメントが前記材料から構成される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記溶融ゾーンが楕円の形状又は多角形の形状を実質的に有する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
溶融ゾーンから半導体材料のリボンを成長させるための装置であって、
半導体材料のプレートと、
前記半導体材料を融解させる１つ以上のリザーバと、
前記プレートの端まで延在している、前記半導体材料の一対の電極と、
前記電極に接続された、前記プレートに浮遊溶融ゾーンを形成し、且つ、液体状態の前記半導体材料を前記リザーバから前記浮遊溶融ゾーンへ移動させることができる毛管を前記電極に形成するための電流を流すための手段であって、それにより前記液体が前記半導体材料とのみ接触する手段と、
前記浮遊溶融ゾーンを前記電流によって連続的に加熱し、且つ、前記リザーバから移動する液体状態の前記半導体材料によって前記浮遊溶融ゾーンを補給しながら前記浮遊溶融ゾーンからリボンを引き出す手段とを備えた装置。
【国際調査報告】
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