(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶成長方向を有する多結晶シリコン柱であって、
結晶成長方向に沿って成長する複数のシリコン結晶粒を含み、前記結晶成長方向において前記多結晶シリコン柱の前記シリコン結晶粒の平均結晶粒径及び抵抗率が逆に変動する傾向があり、
有効部分を更に含み、前記有効部分の少数キャリア寿命が２．０×１０−６秒以上であり、前記多結晶シリコン柱の抵抗率が１．５５Ω−ｃｍ以上であるか、前記平均結晶粒径が１．０ｃｍ以下であるか、酸素含有量が５．５ｐｐｍａ以上である前記有効部分は、底部部分とされ、前記底部部分の平均欠陥面積率が１．５％以下である、前記多結晶シリコン柱。
【請求項２】
前記シリコン結晶粒の平均結晶粒径が前記結晶成長方向に沿って次第に増大し、且つ前記多結晶シリコン柱の抵抗率は前記結晶成長方向に沿って次第に減少する、請求項１に記載の多結晶シリコン柱。
【請求項３】
前記底部部分内で前記結晶方位｛１１２｝、｛１１３｝及び｛１１５｝を有する前記シリコン結晶粒の容積パーセントが４５％超である、請求項１に記載の多結晶シリコン柱。
【請求項４】
前記底部部分内で前記結晶方位｛１１２｝を有する前記シリコン結晶粒の容積パーセントが２５％〜３０％である、請求項１に記載の多結晶シリコン柱。
【請求項５】
前記底部部分内で前記結晶方位｛１１２｝を有する前記シリコン結晶粒の容積パーセントが、前記結晶方位｛１１３｝または｛１１５｝を有する前記シリコン結晶粒の容積パーセントよりも大きい、請求項１に記載の多結晶シリコン柱。
【請求項６】
前記多結晶シリコン柱が前記結晶成長方向に垂直な断面を有する結晶インゴットであり、前記断面が径方向長さを有し、前記底部部分内の前記シリコン結晶粒の平均結晶粒径対前記結晶インゴットの前記断面の径方向長さ比が０．０１以下である、請求項１に記載の多結晶シリコン柱。
【請求項７】
前記多結晶シリコン柱が前記結晶成長方向に垂直な断面を有する結晶ブリックであり、前記断面が径方向長さを有し、前記底部部分内の前記シリコン結晶粒の平均結晶粒径対前記結晶ブリックの前記断面の径方向長さの平均比が０．０６１以下である、請求項１に記載の多結晶シリコン柱。
【請求項８】
前記底部部分内の前記シリコン結晶粒の平均結晶粒径が１．０ｃｍ以下である、請求項１に記載の多結晶シリコン柱。
【請求項９】
前記底部部分内の前記多結晶シリコン柱の酸素含有量は５．５ｐｐｍａ以上である、請求項１に記載の多結晶シリコン柱。
【請求項１０】
前記底部部分内の前記多結晶シリコン柱の抵抗率が１．５５Ω−ｃｍ以上である、請求項１に記載の多結晶シリコン柱。
【請求項１１】
前記底部部分内の８０％以上の前記多結晶シリコン柱の炭素含有量が４ｐｐｍａ以上である、請求項１に記載の多結晶シリコン柱。
【請求項１２】
前記底部部分内の６０％以上の前記多結晶シリコン柱の炭素含有量が５ｐｐｍａ以上である、請求項１に記載の多結晶シリコン柱。
【請求項１３】
前記底部部分内の２５％以上の前記多結晶シリコン柱の炭素含有量が６ｐｐｍａ以上である、請求項１に記載の多結晶シリコン柱。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、多結晶シリコン柱及び多結晶シリコンウエハに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、太陽光を吸収して光起電力効果による光起電力変換を行うことにより電気エネルギーを発生させる光電素子である。近年、太陽電池材料は、主にシリコン材料であるが、これは、シリコンが地上で２番目に入手しやすい元素であり、原料コストが低く、毒性がなく安定性が高い等の長所があり、かつ半導体分野におけるシリコンの適用において十分な実績があるためである。
【０００３】
主にシリコン材料から作られる太陽電池は、単結晶シリコン、多結晶シリコン及び非晶質シリコンといった３種類がある。多結晶シリコンを太陽電池の原材料として利用することは、主にコストを考慮したものである。既存のチョクラルスキー法(ＣＺ法)及び浮遊帯法(ＦＺ法)により製造される単結晶シリコンと比較して、多結晶シリコンのコストは、比較的安価である。
【０００４】
太陽電池製造に用いられる多結晶シリコンは、一般的な鋳造プロセスを用いて製造される。鋳造プロセスを用いて多結晶シリコンを製造し、ひいて太陽光電池に応用することは、本技術分野の從來技術である。要するに、高純度のシリコンは、鋳型(例えば、石英るつぼ)内で溶融され、次に制御した凝固下で冷却し、多結晶シリコンインゴットを形成する。次に、多結晶シリコンインゴットは、一般に正方形ウエハに切断され、この正方形ウエハは太陽電池業者によって太陽電池に組み立てられる。
【０００５】
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓａｌ Ｇｒｏｗｔｈ、３１２、ｐ．１５７２−１５７６(２０１０)には、方向性凝固結晶成長炉を用いて太陽電池の高純度多結晶シリコンを成長させる方法が公表されている。上記の従来方法において開示されるように、多結晶成長プロセスにおいて、シリコン融液に取り込まれた一酸化炭素の含有量が高いと、揮発性の一酸化炭素ガスが容易に生成され、酸素の析出物によるゲッタリングサイト効果が低減され、これによって他の結晶の欠陥による結晶品質の劣化に与える影響を向上させた。内のさらに、上述するように、従来方法で取り込まれる炭素は、溶融物中での炭素とシリコンとの反応を通じて容易に炭化ケイ素析出物を生成することができ、これによって太陽電池のシャント抵抗(Ｒ ｓｈｕｎｔ)が減少し、リーク電流現象が頻繁に発生する可能性がある。したがって、当業者は、過度に高い炭素の含有量は、上記の状況をもたらし、そのため光起電力変換効率が悪化すると考えている。
【０００６】
上記説明が本開示の主題を開示することを認めるものというよりはむしろ、背景技術を提供するためにのみ用いられるものである。上記説明は、本開示の従来技術を構成するものではなく、また上記説明のいずれも本開示の任意の部分として考えるべきでない。
【発明の概要】
【０００７】
本開示の実施形態は、結晶成長方向を有する多結晶シリコン柱を提供する。前述の多結晶シリコン柱は、結晶成長方向に沿って成長する複数のシリコン結晶粒を含み、結晶成長方向においては、シリコン結晶粒の平均結晶粒径及び多結晶シリコン柱の抵抗率は、逆に変動する傾向がある。
【０００８】
本開示の別の実施形態は、結晶成長方向を有する多結晶シリコン柱を提供する。前述の多結晶シリコン柱は、結晶成長方向に沿って成長する複数のシリコン結晶粒を含み、結晶成長方向においては、シリコン結晶粒の平均結晶粒径及び多結晶シリコン柱の酸素含有量は、対照的な変化傾向がある。
【０００９】
本開示の別の実施形態では、結晶成長方向を有する多結晶シリコン柱を提供する。前述の多結晶シリコン柱は、結晶成長方向に沿って成長する複数のシリコン結晶粒を含み、結晶成長方向においては、シリコン結晶粒の平均結晶粒径と多結晶シリコン柱の欠陥面積率は、同様に変動する傾向があり、多結晶シリコン柱の全体の平均欠陥面積率は、２．５％以下である。
【００１０】
本開示の別の実施形態では、複数のシリコン結晶粒を含む多結晶シリコンウエハを提供し、多結晶シリコンウエハは、４ｐｐｍａの、多結晶シリコンウエハの抵抗率は、１．５５Ω−ｃｍ以上である。
【００１１】
本開示のさらなる実施形態では、複数のシリコン結晶粒を含む多結晶シリコンウエハを提供し、多結晶シリコンウエハの炭素含有量は、４ｐｐｍａよりも大きく、且つ多結晶シリコンウエハの酸素含有量は、５．５ｐｐｍａ以上である。
【００１２】
本開示のさらなる実施形態では、複数のシリコン結晶粒を含む多結晶シリコンウエハを提供し、多結晶シリコンウエハの炭素含有量は、４ｐｐｍａよりも大きく、且つ多結晶シリコンウエハの平均欠陥面積率は１．５％以下である。
【００１３】
本開示の多結晶シリコン柱はより高い炭素含有量を有し、特にその底部部分は、より高い炭素含有量及びより低い欠陥面積率を有し、多結晶シリコン柱を切り取って製造する多結晶シリコンウエハもより高い炭素含有量及びより低い欠陥面積率を有し、よってより高い光起電力変換効率を有する。
【００１４】
上記に比較的広範囲で要約した本開示の技術的特徴及び長所によって、以下の本開示の詳細な説明がより良くされる。本開示の特許請求の範囲の主題を構成する他の特徴及び長所を以下に記述する。本開示の目的が、他の構造またはプロセスを修正または設計することにより達成し得ることが、本開示の技術分野の当業者により理解されるべきである。同様に、そのようなものと同等の構築物は、添付の特許請求の範囲によって限定されるように、本開示の趣旨及び範囲から逸脱し得ないことが、本開示の技術分野の当業者により理解されるべきである。
【００１５】
本開示の態様は、以下の図面に関する詳細な説明を読むことにより、最も良く理解される。業界の標準的な実施に従い、様々な特徴は、一定の縮尺で図示していることに留意されたい。実際上、考察を明確にするために、様々な特徴の寸法は、任意に拡大或いは縮小しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本開示の実施形態で用いるＤＳＳ(方向性凝固システム)結晶成長炉を示す。
【図２】本開示の実施形態における多結晶シリコンインゴットの製造方法を示す。
【図３】本開示の対照群における多結晶シリコンインゴットの製造方法を示す。
【図４】本開示の実施形態における多結晶シリコン柱の少数キャリア寿命対結晶成長方向の相関曲線を示す。
【図５】本開示の実施形態における結晶成長方向の炭素含有量と多結晶シリコン柱の有効部分の高さ比の関係を表す多結晶シリコン柱の相関グラフである。
【図６】対比例における結晶成長方向の炭素含有量と多結晶シリコン柱の有効部分の高さ比の関係を表す多結晶シリコン柱の相関グラフである。
【図７】本開示の実施形態における多結晶シリコン柱の底部部分内の炭素含有量の分布図である。
【図８】対比例における多結晶シリコン柱の底部部分内の炭素含有量の分布図である。
【図９】本実施形態の多結晶シリコン柱の炭素含有量測定位置の概略図を示す。
【図１０】対比例における多結晶シリコン柱のシリコン結晶粒の平均結晶粒径と多結晶シリコン柱の有効部分高さ比の関係を表す相関図である。
【図１１】本開示の実施形態における多結晶シリコンインゴット対結晶インゴットの径方向長さに対する結晶成長方向の平均結晶粒径の比率の分布図である。
【図１２】対比例における多結晶シリコンインゴット対結晶インゴットの径方向長さに対する結晶成長方向の平均結晶粒径の比率の分布図である。
【図１３】本開示の実施形態における多結晶ブリック対結晶インゴットの径方向長さに対する結晶成長方向の結晶粒径の比率の分布図を示す。
【図１４】本開示の実施形態における多結晶シリコン柱の抵抗率と多結晶シリコン柱の有効部分の高さ比の関係を表す相関図である。
【図１５】本開示の実施形態における多結晶シリコン柱の酸素含有量と多結晶シリコン柱の有効部分の高さ比の関係を表す相関図である。
【図１６】本開示の実施形態における多結晶シリコン柱の欠陥面積率と多結晶シリコン柱の有効部分の高さ比の関係を表す相関図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下は、本発明の異なる構成要素を実施するための多数の異なる実施形態及び例を開示する。本発明の開示内容を簡易化するために、構成要素及び構成の特定例を以下に記述する。勿論、これらは、例示的なものに過ぎず、本発明を制限するものではない。例えば、以下の説明においては、第２の構成要素の上または上側に第１の構成要素を形成することは、第２の構成要素と直接接触するように第１の構成要素を形成することを含み、第１の構成要素と第２の構成要素との間に他の構成要素を形成することも含む。さらに、数字記号及び／または文字は、本発明の異なる例において繰り返し使用される。これは、異なる実施形態及び／または考察される構造との間の関係を表すよりも、むしろ単純化かつ明確化するためである。
【００１８】
なお、本発明では、図中のある要素または構成要素と別の構成要素または構h成要素の関係を表すために、「下に」、「低い」、「比較的低い」「高い」、「比較的高い」等の空間対応表現の単純化した説明を用いることができる。空間対応表現は、図中に記述した方向に加えて、使用または操作中の装置の異なる方向を含む。装置は、９０度回転させて、または他の方向に配置しても良く、それにしたがって本発明で用いる空間対応表現を説明され得る。
【００１９】
本開示の実施形態は、多結晶シリコン柱のまたは多結晶シリコンウエハの炭素含有量を改善するためのいくつかの技術を開示する。以下は、多結晶シリコン柱の成長プロセス中の多結晶シリコン柱の炭素含有量を上げるための方法を示し、この方法によって、太陽シリコンウエハの光起電力変換効率を効果的に向上させることができる。さらに、本開示の実施形態によって製造された多結晶シリコン柱または多結晶シリコンウエハはより高い炭素含有量を有することに加えて、結晶成長方向に沿ってシリコン結晶粒の平均結晶粒径が次第に増大し、平均欠陥面積率が比較的小さい等の特徴を有する。
【００２０】
本明細書中の用語「多結晶シリコン柱」は、多結晶シリコンインゴット、多結晶シリコンブリック、または任意の断面形状または大きさを有する他の多結晶シリコン柱であっても良い。例えば、多結晶シリコン柱の断面形状は、正方形、円形または他の幾何学的形状のような多角形でも良い。本明細書中の用語「多結晶シリコンインゴット」は、シリコンが鋳型内で溶融された後に、結晶成長方向に沿って冷却することにより形成される多結晶シリコン柱を指す。いくつかの実施形態では、結晶成長方向に対して垂直する方向における多結晶シリコンインゴットの断面形状は正方形であり、断面の大きさは、例えば、６９０ｍｍ×６９０ｍｍ、８４０ｍｍ×８４０ｍｍ、１０００ｍｍ×１０００ｍｍまたは他の適切な大きさであって良く、且つ断面の高さは、例えば、３００ｍｍであって良いが、これに限定されない。用語「多結晶シリコンブリック」は、結晶成長方向に沿って多結晶シリコンインゴットを切り取ることにより形成される多結晶シリコン柱を指す。いくつかの実施形態では、結晶成長方向に対して垂直する方向における多結晶シリコンブリックの断面形状は正方形であり、断面の大きさは、例えば、１５６ｍｍ×１５６ｍｍまたは他の適切な大きさであって良く、且つ断面の高さは、例えば、３００ｍｍであって良いが、これに限定されない。本明細書中の用語「多結晶シリコンウエハ」は、結晶成長方向に対して垂直する方向に沿って多結晶シリコンインゴットまたは多結晶シリコンブリックを切り取ることにより形成される多結晶シリコンウエハを指す。いくつかの実施形態では、多結晶シリコンウエハの形状及び大きさは、結晶成長方向に対して垂直する方向における多結晶シリコンブリックの断面形状及び大きさと同じであり、多結晶シリコンウエハの厚さは、例えば、０．１ｍｍ〜３．０ｍｍであるが、これらに限定されない。
【００２１】
図１を参照する。図１は、本開示の実施形態における製造方法で用いるＤＳＳ(方向性凝固システム)結晶成長炉を示す。ＤＳＳ結晶成長炉１は、炉本体１０、上部断熱カバー１２２及び下部断熱板１２４からなる断熱ケージ１２、断熱ケージ１２内に配置された方向性凝固ブロック１８、方向性凝固ブロック１８を支持するための少なくとも１つの支柱１９、方向性凝固ブロック１８上に配置されたボックス本体１６、ボックス本体１６内に配置された鋳型４、鋳型４上部に配置されたヒータ１３、及び炉本体１０及び断熱ケージ１２を貫通する不活性ガス管１１を含む。本実施形態において、鋳型４は、石英るつぼまたは他の耐熱性材料からなる鋳型であって良く、方向性凝固ブロック１８はグラファイトまたは他の耐熱性材料から形成されても良く、ボックス本体１６は、基部１６２及び上部カバー板１６４を含み、グラファイトまたは他の耐熱性材料から形成されても良く、不活性ガス管１１は、アルゴンのような不活性ガスを断熱ケージ１２内へ導入するために用いられる。本実施形態において、ボックス本体１６が変形することを回避することによって、鋳型４が熱を受けて変形することを防ぐことができるように、ボックス本体１６の溶融点は鋳型４の溶融点よりも高く、その一方で、ＤＳＳ結晶成長炉１内の混入物質、例えば高温度下で生成された酸化物、炭化物及び炭素元素のちりは分離され得る。
【００２２】
図１のみならず図２も参照する。図２は、本開示の実施形態における多結晶シリコンインゴットの製造方法を示す。本実施形態における多結晶シリコンインゴットの製造方法は、次のステップを含む。最初に、核形成促進層２を鋳型４の底部部分上に設置し、シリコン原料を鋳型４内に設置する。次に、シリコン原料を充填した鋳型４を図１に示したＤＳＳ結晶成長炉１内に設置する。ここで鋳型４を、ボックス本体１６の基部１６２内に設置するが、ボックス本体１６の上部カバー板１６４は、ＤＳＳ結晶成長炉１内に鋳型４を露出させるために、意図的に取り除く。ＤＳＳ結晶成長炉１における加熱によって、シリコン原料は完全に溶融してシリコン溶液８になり、また核形成促進層２は部分的に溶融するが、核形成促進層２の他の部分は溶融しない。その後、結晶成長方向(Ｖ)に沿って複数の多結晶シリコン結晶粒が徐々に成長して炭素含有量がより高い多結晶シリコンインゴットを形成するように、鋳型４は方向性凝固プロセスによって冷却される。本実施形態において、シリコン原料は、ボックス本体１６の上部カバー板１６４が取り除かれた状況で溶融されてシリコン融液８になる。即ち、多結晶シリコン結晶粒は、シリコン原料がＤＳＳ結晶成長炉１内に露出される環境下でシリコン原料から成長する。また、ＤＳＳ結晶成長炉１の要素材料、例えば炭素繊維、絶縁材及びグラファイト板は全て炭素を含んでいるため、製造された多結晶シリコンインゴットがより高い炭素含有量を有するように、高温で生成された炭化物及び炭素元素はシリコン融液８内へ入る。
【００２３】
本開示の実施形態においては、ＤＳＳ結晶成長炉１の操作は以下の通りであるが、これに限定されない。(１)加熱部分から溶融部分までの温度は１４１４℃を超えており、このためシリコン原料の溶融が開始する。(２)シリコン溶融の温度が１５００〜１５７０℃まで上昇すると、方向性凝固ブロック１８の温度が約１３５０〜１４００℃となり、かつ破砕底質(核形成促進層２)の残存する高さが５０〜７０ｍｍに制御されるように、断熱ケージ１２は、１〜７ｃｍ開放され、シリコン融液の温度が１４５０〜１５００℃に下がると、方向性凝固ブロック１８の温度が約１３３０〜１３５０℃以下となり、かつ破砕底質(核形成促進層２)の残存する高さが３０〜５０ｍｍに制御されるように、断熱ケージ１２は１〜８ｃｍ開放され、シリコン融液の温度が１３９０〜１４５０℃に下がると、方向性凝固ブロック１８の温度が約１３２０〜１３４０℃以下となり、かつ破砕底質(核形成促進層２)の残存する高さが１５〜３０ｍｍに制御されるように、断熱ケージ１２は１−８ｃｍ開放され、次に、プロセスは、再度結晶成長部分に入る。(３)結晶成長を完了させるために、結晶成長部分の初期温度は１３８５〜１４３０℃に設定し、最終温度は１３８５〜１４００℃に設定し、断熱ケージ１２はまず１〜６ｃｍ開放し、最終的には１５〜３０ｃｍ開放する。(４)結晶成長が完了した後、アニール及び冷却プロセスが完了する。
【００２４】
本実施形態において、核形成促進層２は、不規則な形状を有する複数の結晶状粒子からなり、且つ各結晶状粒子の結晶粒径は約５０ｍｍ未満であり、好ましくは１０ｍｍ未満である。本実施形態において、結晶状粒子は、多結晶シリコン粒子、単結晶シリコン粒子、単結晶シリコン炭化物粒子、または約１４００℃超の溶融点を有し、かつ核形成を促進する物質によって形成される他の結晶状粒子である。本開示の別の実施形態では、核形成促進層は、約１４００℃超の溶融点を有する物質で形成されるプレート本体であり、多重核形成点を提供するように、溶融シリコンスープに接触するプレート本体は、３００μｍ〜１０００μｍの範囲の粗度を有する。
【００２５】
図３を参照する。図３は、本開示の対比例における多結晶シリコンインゴットの製造方法を示す。対比例の多結晶シリコンインゴットの製造方法では、核形成促進層を使用しない全溶融プロセスが用いられ、結晶は、シリコン原料が完全に溶融した後に成長する。対比例の製造方法は次のステップを含む。シリコン原料を鋳型４内に入れ、次に、シリコン原料で充填した鋳型４を、図１に示したＤＳＳ結晶成長炉１内に入れ、鋳型４を、ボックス本体１６内に設置し、ボックス本体１６を、上部カバー板１６４で覆う。最初に、シリコン原料は、ＤＳＳ結晶成長炉１内のシリコン融液８中で完全に溶融させる。その後、複数の多結晶シリコン結晶粒が結晶成長方向(Ｖ)に沿って徐々に成長して多結晶シリコンインゴットを形成するように、鋳型４を方向性凝固プロセスによって冷却する。結晶成長プロセス中の本開示の実施形態と比較して、高温度下で生成される炭化物及び炭素元素がシリコン融液８中に添加されないように、ボックス本体１６の上部カバー板１６４を意図的に取り除く。本開示の対比例では、結晶成長プロセスにおいて、炭素元素がシリコン融液８中に添加されないように、ボックス本体１６の上部カバー板１６４を取り除かない。上述したように、本開示の製造方法を用いて形成された多結晶シリコン柱が比較的高い炭素含有量を有する。
【００２６】
本開示の実施形態において、キャリア寿命テスター(マイクロ波光導電減衰法μ―ＰＣＤ、マイクロ波寿命テスター)は、多結晶シリコン柱の少数キャリア寿命対結晶成長方向(Ｖ)の相関曲線を測定するために用いられても良い。キャリア寿命テスターを使用して、より高い炭素含有量を有する多結晶シリコン柱の領域上にレーザパルスを照射し、それによって電子及び電子ホールが励起され、マイクロ波を使用してレーザパルスによって既に励起された領域を照射し、次いでキャリアがシリコン結晶から分離する、かつそれに結合する時間を測定し、その後、測定ヘッドを結晶成長方向(Ｖ)に沿って移動させて測定を実施し、それによって少数キャリア寿命対結晶成長方向(Ｖ)の相関曲線が形成される。多結晶シリコン柱の様々な部分の少数キャリア寿命(ライフタイム)対結晶成長方向(Ｖ)の相関曲線を得た後、少数キャリア寿命は、多結晶シリコン柱の有効部分及び非有効部分を定義するための基準として使用し得る。本開示において、キャリア寿命テスターは、多結晶シリコンインゴットまたは多結晶シリコンブリックの少数キャリア寿命の測定に使用し得る。
【００２７】
図４を参照する。図４は、本開示の実施形態における多結晶シリコン柱の少数キャリア寿命対結晶成長方向の相関曲線を示し、縦軸は少数キャリア寿命であり、横軸は多結晶シリコン柱の有効部分の高さ比である。図４に示すように、特定値以上の少数キャリア寿命を有する部分は、有効部分として定義され、一方、特定値未満の少数キャリア寿命を有する部分は、切除されかつ除去され得る非有効部分として限定される。例えば、本実施形態において、２．０×１０−６秒以上の少数キャリア寿命を有する多結晶シリコン柱の部分は有効部分として定義され、２．０×１０−６秒未満の少数キャリア寿命を有する部分は、切除されかつ除去され得る非有効部分として限定される。図４に示すように、一般的に、多結晶シリコン柱の底端部及び上端部に位置する部分は、低キャリア寿命を有する部分、即ち、切除されかつ除去される非有効部分であり、非有効部分が切除されて除去された後に残存する部分は、有効部分である。実施形態において、結晶成長方向(Ｖ)に沿って、有効部分はさらに、底部部分、中間部分及び上部部分を含んでも良く、底部部分、中間部分及び上部部分の比率は、抵抗率、平均欠陥面積率、酸素含有量、平均結晶粒径及び他の特性に基づいて定義される。例えば、１つの実施形態において、結晶成長方向に沿う多結晶シリコン柱の平均結晶粒径及び多結晶シリコン柱の抵抗率が逆に変動する傾向があり、抵抗率が１．５５Ω−ｃｍ以上であるか、平均結晶粒径が１．０ｃｍ未満であるか、酸素含有量が５．５ｐｐｍａ以上である多結晶シリコン柱の有効部分は、底部部分として考えられる。他の実施形態において、結晶成長方向の多結晶シリコン柱の平均結晶粒径及び酸素含有量が逆に変動する傾向があり、抵抗率が１．５５Ω−ｃｍ以上であるか、平均結晶粒径が１．０ｃｍ以下であるか、酸素含有量が５．５ｐｐｍａ以上である多結晶シリコン柱の有効部分は、底部部分として考えられる。他の実施形態において、結晶成長方向の多結晶シリコン柱の平均結晶粒径及び欠陥面積率が同様に変動する傾向があり、抵抗率が１．５５Ω−ｃｍ以上であるか、平均結晶粒径が１．０ｃｍ以下であるか、酸素含有量が５．５ｐｐｍａ以上である多結晶シリコン柱の有効部分は、底部部分として考えられる。
【００２８】
実施形態において、多結晶シリコン柱中のシリコン結晶粒の結晶方位分布は、電子線後方散乱回析法(ＥＢＳＤ)によって分析しても良い。表１を参照する。表１は、本開示の実施形態及び対比例における多結晶シリコン柱中のシリコン結晶粒の結晶方位分布の分析結果を示す。表１の上半部分から分かるように、本実施形態における多結晶シリコン柱は、｛１１１｝、｛１１２｝、｛１１３｝、｛３１５｝及び｛１１５｝の結晶方位に加え、｛１００｝、｛３１３｝及び｛１０１｝の結晶方位も含む。実施形態において、ベースラインとして多結晶シリコン柱の有効部分の底端部を基準として、約１％の高さ比を有する位置で測定した結晶方位分布を底部部分の結晶方位分布とし、約５０％の高さ比を有する位置で測定した結晶方位分布を中間部分の結晶方位分布とし、約１００％の高さ比を有する位置で測定した結晶方位分布を上部部分の結晶方位分布とする。
【００２９】
実施形態における多結晶シリコン柱の底部部分内の結晶方位｛１１２｝、｛１１３｝及び｛１１５｝を有するシリコン結晶粒の容積百分率合計は、多結晶シリコン柱内の異なる結晶方位を有する全シリコン結晶粒の４５％超を占め、底部部分内の結晶方位｛１１２｝を有するシリコン結晶粒の容積百分率合計は、多結晶シリコン柱内の異なる結晶方位を有する全シリコン結晶粒の２５％〜３０％を占め、且つ底部部分内の結晶方位｛１１２｝を有するシリコン結晶粒の容積百分率は、底部部分内の結晶方位｛１１３｝または｛１１５｝を有するシリコン結晶粒の容積百分率よりも大きい。例えば、表１から分かるように、実施形態における多結晶シリコン柱内の底部部分内の結晶方位｛１１２｝、｛１１３｝及び｛１１５｝を有するシリコン結晶粒の容積百分率合計は、多結晶シリコン柱内の異なる結晶方位を有する全シリコン結晶粒の約５０．７％を占め、底部部分内の結晶方位｛１１２｝を有するシリコン結晶粒の容積百分率合計は、多結晶シリコン柱内の異なる結晶方位を有する全シリコン結晶粒の約２６．２％を占め、且つ底部部分内の結晶方位｛１１２｝を有するシリコン結晶粒の容積百分率は、底部部分内の結晶方位｛１１３｝または｛１１５｝を有するシリコン結晶粒の容積百分率よりも大きい。一方で、対比例における多結晶シリコン柱内の底部部分内の結晶方位｛１１２｝、｛１１３｝及び｛１１５｝を有するシリコン結晶粒の容積百分率合計は、多結晶シリコン柱内の異なる結晶方位を有する全シリコン結晶粒の４４．８％を占める。即ち、３つの結晶方位｛１１２｝、｛１１３｝及び｛１１５｝の容積百分率は４５％未満であり、この場合、底部部分内の結晶方位｛１１２｝を有するシリコン結晶粒の容積百分率は、底部部分内の結晶方位｛１１３｝または｛１１５｝を有するシリコン結晶粒の容積百分率未満であり、且つ底部部分内の結晶方位｛１１２｝を有するシリコン結晶粒の容積百分率は、わずか５．８％である。即ち、結晶方位｛１１２｝容積百分率は、２５％〜３０％の範囲未満である。
【表１】
0006734150.tif 000002
【００３０】
図５及び６を参照する。図５は、本開示の実施形態における結晶成長方向の炭素含有量と多結晶シリコン柱の有効部分の高さ比の関係を表す多結晶シリコン柱の相関グラフであり、図６は、対比例における結晶成長方向の炭素含有量と多結晶シリコン柱の有効部分の高さ比の関係を表す多結晶シリコン柱の相関グラフであり、縦軸は炭素含有量であり、横軸は結晶成長方向における多結晶シリコン柱の有効部分の高さ比である。図５及び６に示すように、多結晶シリコン柱サンプルの複合の群の測定結果によると、結晶成長方向(Ｖ)の実施形態における多結晶シリコン柱の異なる位置の炭素含有量分布は比較的均等であり、一方、結晶成長方向(Ｖ)の対比例における多結晶シリコン柱の異なる位置の炭素含有量分布は、比較的不均等であり、かつ次第に増加することが示されている。さらに、対比例と比較して、本実施形態における多結晶シリコン柱の全体の炭素含有量、特に底部部分の炭素含有量は明らかに高い。
【００３１】
図７を参照する。図７は、本開示の実施形態における多結晶シリコン柱の底部部分内の炭素含有量の分布図である。図７に示すように、本実施形態において、底部部分内の多結晶シリコン柱の８０％以上が４ｐｐｍａ以上の炭素含有量を有し、例えば、底部部分内の多結晶シリコン柱の約８８％が４ｐｐｍａ以上の炭素含有量を有し、底部部分内の多結晶シリコン柱の６０％以上が５ｐｐｍａ以上の炭素含有量を有し、また例えば、底部部分内の多結晶シリコン柱の約６８％が５ｐｐｍａ以上の炭素含有量を有し、底部部分内の多結晶シリコン柱の２５％以上が６ｐｐｍａ以上の炭素含有量を有し、また例えば、底部部分内の多結晶シリコン柱の約２９％が６ｐｐｍａ以上の炭素含有量を有する。したがって、本実施形態における多結晶シリコン柱の底部部分を切り取って製造した多結晶シリコンウエハ８０％以上が４ｐｐｍａ超の炭素含有量を有し、多結晶シリコンウエハの６０％以上が５ｐｐｍａ超の炭素含有量を有し、また多結晶シリコンウエハの２５％以上が６ｐｐｍａ超の炭素含有量を有する。
【００３２】
図８を参照する。図８は、対比例における多結晶シリコン柱の底部部分の炭素含有量の分布図である。図８に示すように、対比例において、底部部分内の多結晶シリコン柱のわずか４％以上が４ｐｐｍａ以上の炭素含有量を有する。即ち、対比例において、底部部分内の多結晶シリコン柱の大部分は、４ｐｐｍａ未満の炭素含有量を有するが、これは、本実施形態の多結晶シリコン柱の底部部分内の炭素含有量の分布とは明らかに異なる。
【００３３】
上記の本開示の実施形態と対比例における多結晶シリコン柱の炭素含有量は、測定機器であるＳＥＭＩ ＭＦ １３９１−０７０４標準測定仕様書に準拠して、フーリエ変換赤外分光光度計(ＦＴＩＲ)を用いて測定する。図９を参照する。図９は、本実施形態の多結晶シリコン柱の炭素含有量を測定位置の概略図である。本実施形態の多結晶シリコン柱の炭素含有量の具体的な測定方法は、以下の通りである。最初に、多結晶シリコン柱を複数の試験片に切断する。次に、ＦＴＩＲ測定器を用いて、試験片の９箇所の異なる位置での炭素含有量を測定する。最後に、単一試験で測定した試験片の９箇所の位置でのそれぞれの炭素含有量の平均値を計算し、また試験を５回繰り返した後に得た全体の平均値を本試験片の炭素含有量とみなす。図９に示すように、本実施形態の試験片は、大きさが１５６ｍｍ×１５６ｍｍ、厚さが０．１ｍｍ〜３ｍｍ(例えば０．２ｍｍまたは２ｍｍの)の正方形である。試験片上の位置１は、２本の対角線が交差する位置である。位置２、５、６及び９は、対称中心である位置１に対して対称であり、それぞれの隣接する隅部から離れるように、約１０ｍｍの距離で、対角線上にそれぞれ位置する。位置３、４、７及び８は、対称中心である位置１に対して対称であり、位置１から離れるように、約５０．８ｍｍの距離で、対角線上にそれぞれ位置する。さらに、図７及び８で説明したような底部部分内の多結晶シリコン柱の炭素含有量の関係は、底部部分を複数の試験片に切断し、上述の方法でそれぞれの試験片の炭素含有量を測定した後に、異なる炭素含有量を有する試験片の数の全試験片の数に対する比の統計を遂行することにより得た関係を指す。例えば、多結晶シリコン柱の底部部分を１００片の試験片に切断された場合、１００片の試験片の各々の炭素含有量を上述の方法で測定した後、試験片を炭素含有量(例えば、第１の群の炭素含有量は０ｐｐｍａ以上かつ１ｐｐｍ未満であり、第２の群の炭素含有量は、１ｐｐｍａ以上かつ２ｐｐｍａ未満である等)に基づいていくつかの群に分け、最終的に、多結晶シリコン柱の底部部分内の炭素含有量の統計的データを得ることができる。例えば、底部部分内の本実施形態における多結晶シリコン柱の８０％以上は４ｐｐｍａ以上の炭素含有量を有する。即ち、同じ多結晶シリコン柱の底部部分から切り分けた試験片１００片のうちの少なくとも８０片は、４ｐｐｍａ以上の炭素含有量を有する。
【００３４】
上述したように、本開示の製造方法は、結晶成長プロセスにおいて炭素を意図的に添加することによって、形成された多結晶シリコンインゴットが、特に底部部分でより高い炭素含有量を有する。したがって、より高い炭素含有量を有する多結晶シリコンインゴットを切り取って形成される多結晶シリコンブリック及び多結晶シリコンウエハは、欠陥面積率が低くなり、そのため、比較的に高い光電変換効率有することができる。
【００３５】
図１０を参照する。図１０は、本開示の実施形態及び対比例における多結晶シリコン柱のシリコン結晶粒の平均結晶粒径と多結晶シリコン柱の有効部分の高さ比の関係を表す相関グラフであり、縦軸は平均結晶粒径であり、横軸は結晶成長方向における多結晶シリコン柱の有効部分の高さ比である。図１０に示すように、多結晶シリコン柱サンプルの複合の群の測定結果に応じて、本開示の方法で製造した多結晶シリコン柱(多結晶シリコンインゴットまたは多結晶シリコンブリックを含む)のシリコン結晶粒の結晶粒径については、多結晶シリコン柱の有効部分の平均結晶粒径は、結晶成長方向(Ｖ)に沿って次第に増大する。さらに、図１０から分かるように、多結晶シリコン柱の有効部分の各位置でのシリコン結晶粒の平均結晶粒径が１．２６ｃｍ以下であり、多結晶シリコン柱の有効部分のシリコン結晶粒の全体の平均結晶粒径が１．１ｃｍ以下であり、特に、底部部分内のシリコン結晶粒の平均結晶粒径が１．０ｃｍ以下である。一方、対比例における多結晶シリコン柱のシリコン結晶粒の平均結晶粒径は、結晶成長方向(Ｖ)に沿って次第に減少する。さらに、対比例における多結晶シリコン柱の有効部分内に位置するシリコン結晶粒の全体の平均結晶粒径は１．２６よりも大きく、特に底部部分内の平均結晶粒径は明らかに１．４ｃｍよりも大きい。
【００３６】
本開示の対比例及び実施形態の上述の平均結晶粒径は、ＡＳＴＭ Ｅ１１２−１０標準測定仕様書に準拠して測定した。例えば、多結晶シリコン柱サンプルを結晶成長方向(Ｖ)に沿って複数の試験片に切断し、試験片の各片をスキャンしてその画像を形成し、シリコン結晶粒の数を対角線に沿って観察し、試験片の対角線長さ及びシリコン結晶粒の数に従って平均結晶粒径を計算した。
【００３７】
図１１を参照する。図１１は、本開示の実施形態における多結晶シリコンインゴット対結晶インゴットの径方向長さに対する結晶成長方向の平均結晶粒径の比率の分布図であり、縦軸は平均結晶粒径対結晶成長方向に対して垂直方向内の多結晶シリコンインゴットの断面の径方向長さ比であり、横軸は、結晶成長方向の多結晶シリコンインゴットの有効部分の高さ比である。さらに、サンプル１の結晶インゴットの径方向長さは６７５ｍｍ〜６９０ｍｍであり、且つ平均結晶粒径対結晶インゴットの径方向長さ比が０．０１３５未満である部分は底部部分として定義され、サンプル２の結晶インゴットの径方向長さは８２０ｍｍ〜８５５ｍｍであり、且つ平均結晶粒径対結晶インゴットの径方向長さ比が０．０１１０未満である部分は底部部分として定義され、サンプル３の結晶インゴットの径方向長さは９７５ｍｍ〜１０１５ｍｍであり、且つ平均結晶粒径対結晶インゴットの径方向長さ比が０．００９３未満である部分は底部部分として定義され、サンプル４の結晶インゴットの径方向長さは１３２０ｍｍ〜１３３０ｍｍであり、且つ平均結晶粒径対結晶インゴットの径方向長さ比が０．００７１未満である部分は底部部分として定義される。図１１に示すように、多結晶シリコンインゴットの底部部分の平均結晶粒径対結晶インゴットの径方向長さ比は０．０１以下である。本実施形態において、多結晶シリコンインゴットは、鋳型(例えば、るつぼ)内での成長により形成されるため、多結晶シリコンインゴットの底部部分内のシリコン結晶粒の平均結晶粒径対鋳型の大きさの比も、同様に上述の性能に適合する。
【００３８】
図１２を参照する。図１２は、対比例における多結晶シリコンインゴット対結晶インゴットの径方向長さに対する結晶成長方向の平均結晶粒径の比率の分布図であり、縦軸は平均結晶粒径対結晶成長方向に対して垂直方向の多結晶シリコンインゴットの断面の径方向長さ比であり、横軸は、結晶成長方向の多結晶シリコンインゴットの有効部分の高さ比である。さらに、サンプル１’の結晶インゴットの径方向長さは６７５ｍｍ〜６９０ｍｍであり、サンプル２’の結晶インゴットの径方向長さは８２０ｍｍ〜８５５ｍｍであり、サンプル３’の結晶インゴットの径方向長さは９７５ｍｍ〜１０１５ｍｍであり、サンプル４’の結晶インゴットの径方向長さは１３２０ｍｍ〜１３３０ｍｍである。図１２に示すように、対比例において、多結晶シリコンインゴットの有効部分内の全体の平均結晶粒径対結晶インゴットの径方向長さ比は、０．０１よりも大きい。
【００３９】
図１３を参照する。図１３は、本開示の実施形態における多結晶シリコンブリック対結晶ブリックの径方向長さに対する結晶成長方向の平均結晶粒径の比率の分布図であり、縦軸は、平均結晶粒径対結晶成長方向に対して垂直方向の多結晶シリコンブリックの断面の径方向長さ比であり、横軸は、結晶成長方向の多結晶シリコンブリックの有効部分の高さ比である。図１３に示すように、本実施形態における多結晶シリコンブリックの有効部分内の全体の平均結晶粒径対結晶シリコンブリックの径方向長さの平均比は０．０８以下であり、特に底部部分内の結晶粒径対多結晶シリコンブリックの径方向長さの平均比は０．０６１以下である。本実施形態の多結晶シリコンブリックは、多結晶シリコンウエハを形成するために、結晶成長方向(Ｖ)に沿って切り取っても良く、且つ多結晶シリコンウエハの幅は、多結晶シリコンブリックの断面の径方向長さに実質的に等しい。言い換えれば、本実施形態の多結晶シリコンブリックの底部部分を切り取って形成される多結晶シリコンウエハにおいて、シリコン結晶粒の平均結晶粒径に対する多結晶シリコンウエハの断面の径方向長さ比も前記のように実現される。一方で、対比例において、多結晶シリコンブリックの有効部分内の全体の平均結晶粒径対多結晶シリコンブリックの径方向長さの平均比は０．０８よりも大きく、明らかに実施形態の平均比よりも大きい。
【００４０】
図１４を参照する。図１４は、本開示の実施形態における多結晶シリコン柱の抵抗率と多結晶シリコン柱の有効部分の高さ比の関係を表す相関図であり、縦軸は多結晶シリコン柱の抵抗率であり、横軸は結晶成長方向の多結晶シリコン柱の有効部分の高さ比である。図１４に示すように、多結晶シリコン柱サンプルの複数の群の測定結果に応じて、本開示の方法で製造した多結晶シリコン柱(多結晶シリコンインゴットまたは多結晶シリコンブリックを含む)の抵抗率について、最大抵抗率値または最小抵抗率値のいずれかを有するサンプルに関係なく、その抵抗率は、結晶成長方向(Ｖ)に沿って次第に減少し、したがって、サンプルの複数の群から計算した平均抵抗率値も結晶成長方向(Ｖ)に沿って次第に減少する。言い換えれば、図１０及び１４を参照すると、結晶成長方向(Ｖ)において、本開示の方法で製造した多結晶シリコン柱のシリコン結晶粒の平均結晶粒径及び多結晶シリコン柱の抵抗率は、逆に変動する傾向があることを観測することができる。さらに、図１４から分かるように、多結晶シリコン柱の底部部分内の抵抗率は１．５５Ω−ｃｍ以上、例えば、１．５５Ω−ｃｍ〜１．９Ω−ｃｍであり、したがって、本実施形態の多結晶シリコン柱の底部部分の切り取りにより形成された多結晶シリコンウエハの抵抗率も１．５５Ω−ｃｍ以上である。
【００４１】
本実施形態において、抵抗率の測定は以下の方法を用いて実施する。多結晶シリコン柱の側面は、非接触抵抗メーターを用いて試験し、多結晶シリコン柱の４側面の各高さで測定された値の平均値は、当該高さでの抵抗率とみなすか、または多結晶シリコン柱から切り取ったウエハを、非接触抵抗メーターを用いて検出し、それによって各ウエハの抵抗率を得て、それぞれの高さでの抵抗率の変動は、結晶成長方向に沿ってウエハを配列することにより分かる。非接触抵抗率の測定は以下の通り実施する。固定周波数を有する交流電流を伝達コイルに導入し、コイルで生成した磁場が測定対象物に接近する時、測定対象物には渦電流が生じる。渦電流の強度は、抵抗率に反比例し、したがって、測定対象物の抵抗率を得ることができる。
【００４２】
図１５を参照する。図１５は、本開示の実施形態における多結晶シリコン柱の酸素含有量と多結晶シリコン柱の有効部分の高さ比の関係を表す相関グラフであり、縦軸は酸素含有量であり、横軸は、結晶成長方向の多結晶シリコン柱の有効部分の高さ比である。本実施形態における多結晶シリコン柱の酸素含有量の測定及びサンプリング方法は、上述の実施形態における多結晶シリコン柱の炭素含有量の測定及びサンプリング方法に類似する。即ち、多結晶シリコン柱を複数の試験片に切断し、試験片の異なる位置での酸素含有量を、ＡＳＴＭ ＭＦ１１８８−１１０５標準測定仕様書に準拠して、ＦＴＩＲ測定機器を用いて測定し、試験片の酸素含有量として酸素含有量の平均値を得る。全試験片の酸素含有量は、結晶成長方向の異なる位置での多結晶シリコン柱の酸素含有量を表す。図１５に示すように、多結晶シリコン柱サンプルの複数の群の測定結果に応じて、本開示の方法で製造した多結晶シリコン柱(多結晶シリコンインゴットまたは多結晶シリコンブリックを含む)の酸素含有量は結晶成長方向(Ｖ)に沿って次第に減少する。言い換えれば、図１０及び１５を参照すると、結晶成長方向(Ｖ)において、本開示の方法で製造した多結晶シリコン柱のシリコン結晶粒の平均結晶粒径及び多結晶シリコン柱の酸素含有量は、逆に変動する傾向があることが観察できる。さらに、図１５から分かるように、多結晶シリコン柱の有効部分の底部部分内の酸素含有量は、５．５ｐｐｍａ以上である。
【００４３】
図１６を参照する。図１６は、本開示の実施形態における多結晶シリコン柱の欠陥面積率と多結晶シリコン柱の有効部分の高さ比の関係を表す相関グラフであり、縦軸は欠陥面積率であり、横軸は、多結晶シリコン柱の有効部分の高さ比である。本実施形態において、欠陥面積率の検出方法は、光ルミネセンス(ＰＬ)計で検出して実施され、半導体エネルギーギャップよりもより高いエネルギーを有する光は、多結晶シリコン上に照射され、キャリア遷移及び複雑挙動によって放射された蛍光を生成し、次に、欠陥位置を蛍光スペクトルに基づいて測定システムによって決定して、欠陥面積率を計算する。最初に、図１０及び１６を参照すると、結晶成長方向(Ｖ)において、本開示の方法で製造した多結晶シリコン柱中のシリコン結晶粒の平均結晶粒径と多結晶シリコン柱の欠陥面積率は、同様に変動する傾向があることが観察できる。さらに、図１６に示すように、本開示の方法で製造した多結晶シリコン柱(多結晶シリコンインゴットまたは多結晶シリコンブリックを含む)の有効部分内のそれぞれの位置での平均欠陥面積率は、３．５％未満であり、多結晶シリコン柱の有効部分内の全体の平均欠陥面積率は２．５％以下であり、特に、底部部分内の平均欠陥面積率は１．５％以下である。したがって、本開示に従って形成された多結晶シリコン柱を切り取ることにより形成したウエハは、より高い光電変換効率を有する。これに対して、対比例の全溶融プロセスで製造した多結晶シリコン柱の有効部分内の全体の平均欠陥面積率は４％よりも大きく、したがって、多結晶シリコン柱から切り取ったウエハは、より低い光電変換効率を有する。
【００４４】
本開示の製造方法において、結晶成長プロセスの間、シリコン融液は、炭素含有環境にさらされ、したがって、形成された多結晶シリコン柱はより高い炭素含有量を有し、特に、底部部分は明らかに高い炭素含有量を有する。したがって、より高い炭素含有量を有する多結晶シリコン柱を切り取って形成された多結晶シリコンウエハもより高い炭素含有量及びより低い欠陥面積率を有し、したがってより高い光電変換効率を有する。さらに、より高い炭素含有量を有するほかに、本開示の方法で製造した多結晶シリコン柱または多結晶シリコンウエハはシリコン結晶粒の平均結晶粒径が結晶成長方向に沿って次第に増加する、欠陥面積率がより小さい、シリコン結晶粒の平均結晶粒径がより小さいといった特性を有する。
【００４５】
先行技術では、多結晶シリコン柱がより低い炭素含有量有すると、多結晶シリコンインゴットの品質はより良いものになり、逆に、炭素含有量が高過ぎると、シリコン炭化物沈澱が生じるという問題があり、このために、多結晶シリコンインゴットから作製された多結晶シリコンウエハの良品率が低下し、さらにリーク電流が増加し、それによって光電変換効率が低下すると考える。本開示は、先行技術の狭い見解から抜け出するものであり、より高い炭素含有量を有する多結晶シリコンインゴットを製造するように、結晶成長プロセスに炭素を意図的に添加する。具体的には、多結晶シリコンインゴットは底部部分内でより高い炭素含有量を有し、したがって、より高い炭素含有量を有する多結晶シリコンインゴットを切り取って形成された多結晶シリコンブリックまたは多結晶シリコンウエハも、同様に、炭素含有量がより高く、かつ欠陥面積率がより低いという特性を有し、したがって、光電変換効率がより高いという特性を有する。
【００４６】
いくつかの実施形態における構成要素を簡潔に説明することで、当業者は本開示の態様をより良く理解することができる。当業者は、本発明の開示が他のプロセス及び構成の設計または修正の基礎として容易に利用し、それによって、本発明の実施形態と同等の目的及び／または同等の利点を達成し得ることを理解すべきである。当業者は、このような同等の構成が本発明の開示の趣旨及び範囲から逸脱するものではなく、本発明の開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な変更、置換及び交換をなし得ることを、理解すべきである。
【符号の説明】
【００４７】
１  ＤＳＳ結晶成長炉
２  核形成促進層
４  鋳型
８  溶融シリコンスープ
１０  炉本体
１１  不活性ガス
１２  断熱ケージ
１３  ヒータ
１６  ボックス本体
１８  方向性凝固ブロック
１９  支柱
１２２  上部断熱カバー
１２４  下部断熱板
［付記１］
複数のシリコン結晶粒を含む多結晶シリコンウエハであって、
前記多結晶シリコンウエハの炭素含有量が４ｐｐｍａ超であり、且つ前記多結晶シリコンの抵抗率が１．５５Ω−ｃｍ以上である、前記多結晶シリコンウエハ。
［付記２］
前記シリコン結晶粒が少なくとも３つの結晶方位を含み、前記少なくとも３つの結晶方位が｛１１２｝、｛１１３｝及び｛１１５｝を含む、付記１に記載の多結晶シリコンウエハ。
［付記３］
前記底部部分内で前記結晶方位｛１１２｝、｛１１３｝及び｛１１５｝を有する前記シリコン結晶粒の容積パーセントが４５％超である、付記２に記載の多結晶シリコンウエハ。
［付記４］
前記底部部分内で前記結晶方位｛１１２｝を有する前記シリコン結晶粒の容積パーセントが２５％〜３０％である、付記２に記載の多結晶シリコンウエハ。
［付記５］
前記底部部分内で前記結晶方位｛１１２｝を有する前記シリコン結晶粒の容積パーセントが、前記結晶方位｛１１３｝または｛１１５｝を有する前記シリコン結晶粒の容積パーセントよりも大きい、付記２に記載の多結晶シリコンウエハ。
［付記６］
前記多結晶シリコンウエハが幅を有し、前記シリコン結晶粒の平均結晶粒径対前記多結晶シリコンウエハの幅比が０．０６１以下である、付記１に記載の多結晶シリコンウエハ。
［付記７］
前記シリコン結晶粒の平均結晶粒径が１．０ｃｍ以下である、付記１に記載の多結晶シリコンウエハ。
［付記８］
前記多結晶シリコン柱の前記平均欠陥面積率が１．５％以下である、付記１に記載の多結晶シリコンウエハ。
［付記９］
前記多結晶シリコンウエハの酸素含有量が５．５ｐｐｍａ以上である、付記１に記載の多結晶シリコンウエハ。
［付記１０］
前記多結晶シリコンウエハの炭素含有量が５ｐｐｍａ以上である、付記１に記載の多結晶シリコンウエハ。
［付記１１］
前記多結晶シリコンウエハの炭素含有量が６ｐｐｍａ以上である、付記１に記載の多結晶シリコンウエハ。
［付記１２］
複数のシリコン結晶粒を含む多結晶シリコンウエハであって、
前記多結晶シリコンウエハの炭素含有量が４ｐｐｍａ超であり、且つ前記多結晶シリコンウエハの酸素含有量が５．５ｐｐｍａ以上である、前記多結晶シリコンウエハ。
［付記１３］
前記シリコン結晶粒が少なくとも３つの結晶方位を含み、前記少なくとも３つの結晶方位が｛１１２｝、｛１１３｝及び｛１１５｝を含む、付記１２に記載の多結晶シリコンウエハ。
［付記１４］
前記結晶方位｛１１２｝、｛１１３｝及び｛１１５｝を有する前記シリコン結晶粒の容積パーセンが４５％超である、付記６１に記載の多結晶シリコンウエハ。
［付記１５］
前記結晶方位｛１１２｝を有する前記シリコン結晶粒の容積パーセントが２５％〜３０％である、付記６１に記載の多結晶シリコンウエハ。
［付記１６］
前記結晶方位｛１１２｝を有する前記シリコン結晶粒の容積パーセントが前記結晶方位｛１１３｝または｛１１５｝を有する前記シリコン結晶粒の容積パーセントよりも大きい、付記６１に記載の多結晶シリコンウエハ。
［付記１７］
前記多結晶シリコンウエハが幅を有し、前記シリコン結晶粒の平均結晶粒径対前記多結晶シリコンウエハの幅比が０．０６１以下である、付記１２に記載の多結晶シリコンウエハ。
［付記１８］
前記シリコン結晶粒の平均結晶粒径が１．０ｃｍ以下である、付記１２に記載の多結晶シリコンウエハ。
［付記１９］
前記多結晶シリコンウエハの前記平均欠陥面積率が１．５％以下である、付記１２に記載の多結晶シリコンウエハ。
［付記２０］
前記多結晶シリコンウエハの炭素含有量が５ｐｐｍａ以上である、付記１２に記載の多結晶シリコンウエハ。
［付記２１］
前記多結晶シリコンウエハの炭素含有量が６ｐｐｍａ以上である、付記１２に記載の多結晶シリコンウエハ。
［付記２２］
複数のシリコン結晶粒を含む多結晶シリコンウエハであって、
前記多結晶シリコンウエハの炭素含有量が４ｐｐｍａ超であり、且つ前記多結晶シリコンウエハの平均欠陥面積率が１．５％以下である、前記多結晶シリコンウエハ。
［付記２３］
前記シリコン結晶粒は少なくとも３つの結晶方位を含み、前記少なくとも３つの結晶方位が｛１１２｝、｛１１３｝及び｛１１５｝を含む、付記２２に記載の多結晶シリコンウエハ。
［付記２４］
前記結晶方位｛１１２｝、｛１１３｝及び｛１１５｝を有する前記シリコン結晶粒の容積パーセントが、４５％以上である、付記７１に記載の多結晶シリコンウエハ。
［付記２５］
前記結晶方位｛１１２｝を有する前記シリコン結晶粒の容積パーセントが、２５％〜３０％である、付記７１に記載の多結晶シリコンウエハ。
［付記２６］
前記結晶方位｛１１２｝を有する前記シリコン結晶粒の容積パーセントが、前記結晶方位｛１１３｝または｛１１５｝を有する前記シリコン結晶粒の容積パーセントよりも大きい、付記７１に記載の多結晶シリコンウエハ。
［付記２７］
前記多結晶シリコンウエハが幅を有し、前記シリコン結晶粒の平均結晶粒径対前記多結晶シリコンウエハの幅比が０．０６１以下である、付記２２に記載の前記多結晶シリコンウエハ。
［付記２８］
前記シリコン結晶粒の平均結晶粒径が１．０ｃｍ以下である、付記２２に記載の多結晶シリコンウエハ。
［付記２９］
前記多結晶シリコンウエハの酸素含有量が５．５ｐｐｍａ以上である、付記２２に記載の多結晶シリコンウエハ。
［付記３０］
前記多結晶シリコンウエハの炭素含有量は５ｐｐｍａ以上である、付記２２に記載の多結晶シリコンウエハ。
［付記３１］
前記多結晶シリコンウエハの炭素含有量が６ｐｐｍａ以上である、付記２２に記載の多結晶シリコンウエハ。
【図１】
0006734150.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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