JP3934868B2

JP3934868B2 - Crystal growth crucible and crystal growth method

Info

Publication number: JP3934868B2
Application number: JP2000304879A
Authority: JP
Inventors: 順三涌田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-10-04
Filing date: 2000-10-04
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2020-10-04
Also published as: JP2002107063A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造工程に用いる、結晶成長用ルツボおよび結晶成長方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一般的な結晶成長用ルツボ１およびキャスト（鋳造）法による多結晶シリコンインゴットの結晶成長方法（以下、結晶成長法と略称する）を図６および図７を用いて説明する。図６（ａ）は、従来の結晶成長用ルツボ１（以下、ルツボ１と略記する）の斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の切断面線Ｘ−Ｘのから見た断面図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）のルツボ１の平面図である。前記ルツボ１は、上面に開口部を有する四角箱型形状であり、内部の空間が立方体または直方体形状である。前記ルツボ１は、たとえば、シリカ（二酸化珪素）などから成る。
【０００３】
前記ルツボ１を用いた結晶成長方法を図７を参照して説明する。まず、ルツボ１の内部に窒化珪素（ＳｉＮ）２をコーティングした後、焼成を行う。つぎに、焼成を行ったルツボ１にＳｉスクラップ３を投入する。そして、ルツボ１に熱を加えてＳｉスクラップ３を融解させ、その後冷却することで結晶成長を行っていた。このような、キャスト法による結晶成長法に用いられる結晶成長用ルツボおよびキャスト法による結晶成長方法は、たとえば、特開平１１−１１６２２８号公報、特開平１１−２３６２９１号公報および特開平９−７１４９７号公報に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの公報に開示されている結晶成長用ルツボおよび結晶成長方法では、結晶成長時に温度制御を行って多結晶シリコンインゴットを結晶成長させるが、この温度制御では、結晶の内部応力が制御できない問題があった。
【０００５】
このような問題に鑑み、結晶の内部応力を低減する結晶成長用ルツボが、たとえば、特開平１１−２４４９８８号公報および特開平１１−２４８３６３号公報に開示されている。これらの公報に開示されている結晶成長用ルツボでは、複数の層を積層して結晶成長用ルツボを形成している。このように結晶成長用ルツボを形成することで、融解したシリコンが凝固するときに積層した内側の層が引っ張られて剥離するため、結晶の内部応力が低減される。また、このように、結晶の内部応力を低減させると、結晶成長の速度が早くなる。
【０００６】
しかしながら、特開平１１−２４４９８８号公報および特開平１１−２４８３６３号公報では、結晶の内部応力は抑えられるが、結晶内部にある不純物の制御および除去はできなかった。
【０００７】
本発明の目的は、結晶品質の向上、歩留り向上および結晶成長速度の改善を図ることができる結晶成長用ルツボおよび結晶成長方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、キャスト法によるシリコン結晶の成長に用いる結晶成長用ルツボにおいて、
外部の少なくとも一部に連続した凹凸形状が形成されることを特徴とする結晶成長用ルツボである。
【０００９】
また本発明で、前記凹凸形状は、ルツボの外部の全面に形成されることを特徴とする。
【００１０】
また本発明で、前記凹凸形状は、ルツボの縦方向に延びる溝が、平行に連続して複数本形成されることを特徴とする。
【００１１】
また本発明で、前記凹凸形状は、ルツボの横方向に延びる溝が、平行に連続して複数本形成されることを特徴とする。
【００１２】
また本発明で、前記凹凸形状は、格子形溝であることを特徴とする。
【００１３】
シリコンを結晶成長用ルツボに投入し成長させると融解シリコンがルツボ側に引っ張られるが、本発明に従えば、結晶成長用ルツボの外部に連続した凹凸形状が形成されることによって、内部応力が抑えられる。したがって、ひび割れのなく、歩留りが向上した結晶を成長させることができる。また、内部応力の分散が可能となり、結晶成長速度も早くなる。
【００１４】
また本発明で、前記凹凸形状の凸部の肉厚と凹部の肉厚とは、所定比率で構成されることを特徴とする。
【００１５】
また本発明で、前記凹凸形状の所定比率は、凸部の肉厚が凹部の肉厚の１．５倍以上であることを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、凹凸の所定比率は、凸部の肉厚が凹部の肉厚の１．５倍以上とすることによって、結晶に発生する内部応力を確実に抑えることができる。
【００１７】
また本発明で、前記凹凸形状の凸部の断面形状は、四角形、台形または半円形であることを特徴とする。
【００１８】
本発明に従えば、前記凹凸形状の凸部の断面形状は、四角形、台形または半円形など、どのような形状であってもよい。
【００１９】
【００２０】
【００２１】
また本発明で、前記結晶成長用ルツボは、シリカ、黒鉛、カーボン、石英のうちの少なくともいずれか１つの材料から構成されることを特徴とする。
【００２２】
本発明に従えば、結晶成長用ルツボはシリカ、黒鉛、カーボン、石英のうち、どの材料を用いても作製することができる。
【００２３】
また本発明は、キャスト法によるシリコン結晶の結晶成長方法において、
外部の少なくとも一部に連続した凹凸形状が形成された結晶成長用ルツボを用いて融解した結晶材料を成長させることを特徴とする結晶成長方法である。
【００２４】
本発明に従えば、ルツボの外部に凹凸形状が形成される結晶成長用ルツボを用いて結晶成長を行うことによって、融解シリコンがルツボ側に引っ張られることで発生する結晶の内部応力が抑えられる。これによって、ひび割れのない結晶を成長させることができる。
【００２５】
また本発明は、前記結晶成長用ルツボの上に、底壁に孔を有する上部ルツボを設置し、前記上部ルツボで結晶材料を融解させ、融解した結晶成長用材料を底壁の孔から下側の結晶成長用ルツボに落下させ、下側の結晶成長用ルツボで融解した結晶材料を成長させることを特徴とする。
【００２６】
本発明に従えば、不純物は上部ルツボのシリコンの融解液の表面部分に偏析されるため、不純物を上部ルツボに残留させることができ、下側の結晶成長用ルツボに不純物の少ない融解シリコンを堆積させることができる。したがって、結晶の均一性が向上し、結晶グレインの形状も大きくなり、また、ひび割れのない高品質な結晶が成長する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の第１の実施形態の結晶成長用ルツボ１０（以下、ルツボ１０と略記する）について説明する。
【００２８】
図１（ａ）は、本発明の実施の一形態におけるルツボ１０の概略斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の切断面線Ｉ−Ｉから見た側壁部分の破断斜視図である。図１（ｃ）は、図１（ａ）の切断面線Ｉ−Ｉから見た底壁部分の破断斜視図である。
【００２９】
前記ルツボ１０は、上面に開口部を有し、４つの側壁４，５，６，７と底壁８とから成る四角箱型形状であり、外部の全面には連続した凹凸形状を有する。また、前記ルツボ１０の内部の空間は立方体形状であり、この内部にシリコン材料を充填し、シリコン材料を融解させ、冷やすことでシリコンを結晶成長させる。
【００３０】
前記ルツボ１０の外部の連続した凹凸形状は、各側壁４，５，６，７の外部では、底壁８に垂直な方向（縦方向）に延びる複数の凸条１１を平行に連続して形成し、凸条１１と凹溝１２とが各側壁４，５，６，７の全面に連続して形成される。また、底壁８では、側壁４，６に平行な方向に延びる複数の凸条１１が平行に連続して全面に形成される。また、前記ルツボ１０では、外部の全面に凹凸形状が形成されるが、凹凸形状は外部の一部分のみに形成されてもよい。
【００３１】
また、前記ルツボ１０では、側壁４と側壁５との角部１３では、図１（ｂ）に示すように、凸条１１が側壁４，５に連なって突出するように形成されるが、図１（ｄ）に示すように、角部１３を避けて凸条１１を形成し、角部１３が突出するように形成してもよい。
【００３２】
また、前記ルツボ１０の外部の連続した凹凸形状は、図２に示すように、各側壁４，５，６，７の外部で、底壁８に平行な方向（横方向）に延びる複数の凸条１１を平行に連続して形成して、凸条１１と凹溝１２とを各側壁４，５，６，７の全面に連続して形成してもよい。
【００３３】
このような凹凸形状を形成する場合も、図２（ａ）に示すように、凸条１１が側壁４の上端部１４および下端部１５から連なるように形成してもよく、また、図２（ｂ）に示すように、側壁４の上端部１４および下端部１５は凸条１１とせず、上端部１４および下端部１５が凹溝１２となるように、上端部１４の少し下および下端部１５の少し上から凸条１１が連なるように形成してもよい。また、前記底壁８および各側壁４，５，６，７の外部の凹凸形状は、格子形溝であってもよい。
【００３４】
【００３５】
【００３６】
【００３７】
【００３８】
【００３９】
【００４０】
【００４１】
【００４２】
【００４３】
図３（ａ）は、前記第１の実施形態のルツボ１０の連続した凹凸形状の一方向に延びる凸条１１に垂直な方向の断面図である。前記ルツボ１０では、凸条１１に垂直な方向の断面は四角形状であり、ルツボ１０の側壁に対する凸条１１の一側面１６の角度ａは９０°となる。この角度ａを変えて、図３（ｂ）に示すように、凸条１１の断面形状が台形となるように凹凸形状を形成してもよく、また、図３（ｃ）に示すように、凸条１１の断面形状が半円形となるように凹凸形状を形成してもよい。
【００４４】
また、前記ルツボ１０の凹凸形状では、凸部（凸条１１）の肉厚１７は凹部（凹溝１２）の肉厚１８の１．２〜２．０倍とし、前記第１の実施形態のルツボ１０では、約１．５倍としている。このように構成することによって、製造が容易となり、確実に内部応力を抑えることができる。ここで、凸部の肉厚１７とは、凹凸の無い反対側の表面から凸部の上端表面までの高さであり、凹部の肉厚とは、凹凸の無い反対側の表面から凹部の底面までの高さである。
【００４５】
前記ルツボ１０の作製にあたっては、鋳型を形成して、そこにシリカを流し込み、鋳造方式で形成した。鋳造形成されたルツボ１０には、内部に窒化珪素をコーティングした後、約９００℃で焼成を行い冷却した後、結晶成長を行う。
【００４６】
次に、前記ルツボ１０を用いた結晶成長方法について説明する。
まず、前記ルツボ１０にシリコン材料を投入し、熱を加える。そして、シリコン材料が融解した後、冷却することで結晶を成長させた。また、ルツボ１０の他に、図６に示すような、外部および内部に凹凸形状を形成していない従来のルツボを用いて、同様な条件にて結晶成長を行った。この結晶成長条件を表１に示す。
【００４７】
【表１】

【００４８】
次に、成長した結晶の評価を行った。成長した結晶の評価手段としては、各サンプルのウエハの厚みを３５０μｍ±１０μｍに統一し、割れ率を調べる方法を用いた。各ルツボによって結晶成長させたシリコンの評価（割れ率）を表２に示す。
【００４９】
【表２】

【００５０】
表２から前記第１の実施形態のルツボ１０を用いて結晶成長させたシリコンインゴットは、従来の結晶成長用ルツボを用いて結晶成長させたシリコンインゴットよりも、割れ率が低下していることがわかる。これにより、内部応力が緩和されていると考えられる。
【００５１】
以上のように、前記ルツボ１０により結晶成長を行うことによって、ひび割れがなく、歩留りが向上したシリコンインゴットを結晶成長させることができる。また、結晶の内部応力を低減できるので、結晶成長速度が早くなる。このため、シリコンインゴットの作製において大幅なコストダウンが可能となる。
【００５２】
次に、前記ルツボ１０を用いた他の結晶成長方法について説明する。図４は、ルツボ１０を用いた他の結晶成長方法を説明するための図である。
【００５３】
まず、底壁２３に、底壁２３の厚み方向に貫通して形成される貫通孔である孔２２を有する上部ルツボ２１の底壁２３の下側に、前記ルツボ１０の開口部が配置されるように、ルツボ１０を距離をおいて配置した。
【００５４】
次に、前記上部ルツボ２１にシリコン材料を充填する。このとき、上部ルツボ２１の底壁２３の孔２２を覆い隠すぐらいのシリコン材料の固まりを、まず、この孔２２の上に置いて、その周囲にシリコン材料を充填する。そして、上部ルツボ２１の上面部から徐々に熱を加えると上部ルツボ２１の上面部のシリコン材料が融解し始める。その後、熱を加え続けると、最終的には底壁２３の孔２２を覆っているシリコン材料の固まりが融解し、この孔２２を通して上部ルツボ２１の下側に設置されているルツボ１０に落下する。この落下したシリコン融解液は冷却され、結晶が成長する。シリコン材料が融解し、冷却されて結晶ができるまでの時間は、前記結晶成長方法より５時間短く、約５０時間とすることができた。
【００５５】
このような方法で結晶成長させたシリコンインゴットと従来の方法で結晶成長させたシリコンインゴットとをライフタイム測定器を用いて比較評価した結果を図５に示す。成長時間以外の結晶の成長条件は、前記実施形態の表１に示す結晶成長条件と同様である。図５から、ライフタイム特性が向上したことがわかる。
【００５６】
【００５７】
以上のように、結晶成長を行うと、結晶の内部応力が抑えられ、さらに結晶内の不純物を取り除くことができる。したがって、結晶の均一性が向上し、また、ひび割れがなく、歩留りが向上した高品質なシリコンインゴットを結晶成長させることができる。また、結晶の内部応力が低減されるので、結晶成長速度が早くなる。このため、シリコンインゴットの製造において大幅なコストダウンが可能となる。
【００５８】
【００５９】
【００６０】
【００６１】
【００６２】
【００６３】
【００６４】
【００６５】
【００６６】
以上のように、前記第１の実施形態の結晶成長用ルツボおよび結晶成長方法によって結晶成長させたシリコンインゴットは、たとえば、太陽電池用パネルなどに用いられる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によれば、結晶成長用ルツボの外部に連続した凹凸形状が形成されることによって、内部応力が抑えられるので、ひび割れのなく、歩留りが向上した結晶を成長できる。また、内部応力の分散が可能となり、結晶成長速度も早くなる。このため、シリコンインゴットの製造において、大幅なコストダウンが可能となる。
【００６８】
また本発明によれば、凹凸の所定比率は、凸部の肉厚が凹部の肉厚の１．５倍以上とするので、結晶に発生する内部応力を確実に抑えることができる。
【００６９】
また本発明によれば、前記凹凸形状の凸部の断面形状は、四角形、台形または半円形など、どのような形状であってもよい。
【００７０】
【００７１】
また本発明によれば、結晶成長用ルツボはシリカ、黒鉛、カーボン、石英のうち、どの材料を用いても作製することができる。
【００７２】
また本発明によれば、ルツボの外部に凹凸形状が形成される結晶成長用ルツボを用いて結晶成長を行うことによって、融解シリコンがルツボ側に引っ張られることで発生する結晶の内部応力が抑えられる。これによって、ひび割れのない結晶が成長できる。このため、シリコンインゴットの製造において、大幅なコストダウンが可能となる。
【００７３】
また本発明によれば、不純物は上部ルツボのシリコンの融解液の表面部分に偏析されるため、不純物を上部ルツボに残留させることができ、下側の結晶成長用ルツボに不純物の少ない融解シリコンを堆積させることができる。したがって、結晶の均一性が向上し、結晶グレインの形状も大きくなり、また、ひび割れのない、歩留りが向上した高品質な結晶が成長する。このため、シリコンインゴットの製造において、大幅なコストダウンが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態における結晶成長用ルツボ１０の概略斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の切断面線Ｉ−Ｉから見た側壁部分の破断斜視図であり、（ｃ）は、（ａ）の切断面線Ｉ−Ｉから見た底壁部分の破断斜視図であり、（ｄ）は、外部に形成される凹凸形状の他の例を示す図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、図１の結晶成長用ルツボ１０の外部に形成される凹凸形状の他の例を示す破断斜視図である。
【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、結晶成長用ルツボ１０に形成される凹凸形状の例を示す断面図である。
【図４】図１のルツボ１０を用いた結晶成長方法の例を示す図である。
【図５】図４の結晶成長方法によって結晶成長させたシリコンインゴットと従来の方法によって結晶成長させたシリコンインゴットを比較したライフタイム測定の結果を示す図である。
【図６】（ａ）は、従来の結晶成長用ルツボ１の斜視図であり、（ｂ）は切断面線Ｘ−Ｘから見た断面図であり、（ｃ）は、結晶成長用ルツボ１の平面図である。
【図７】図６の結晶成長用ルツボ１を用いたシリコンの結晶方法を示す図である。
【符号の説明】
１，１０結晶成長用ルツボ
２窒化珪素
３シリコン材料
４，５，６，７側壁
８，２３底壁
１１凸条
１２凹溝
１３角部
１６凸部側面
１７凸部の肉厚
１８凹部の肉厚
２１上部ルツボ
２２孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a crucible for crystal growth and a crystal growth method used in a semiconductor manufacturing process.
[0002]
[Prior art]
Crystal growth method of polycrystalline silicon ingot according to a conventional general crystal growth crucible 1 and the cast (casting) method (hereinafter, abbreviated as the crystal growth method) will be described with reference to FIGS. 6 (a) is a perspective view of a conventional crystal growth crucible 1 (hereinafter abbreviated as crucible 1), and FIG. 6 (b) is a cross-sectional line XX in FIG. 6 (a). FIG. 6 (c) is a plan view of the crucible 1 of FIG. 6 (a). The crucible 1 has a square box shape having an opening on the upper surface, and the internal space has a cubic or rectangular parallelepiped shape. The crucible 1 is made of, for example, silica (silicon dioxide).
[0003]
It will be described with reference to FIG crystal growth method using the crucible 1. First, silicon nitride (SiN) 2 is coated inside the crucible 1 and then baked. Next, Si scrap 3 is thrown into the crushed crucible 1. Then, heat is applied to the crucible 1 to melt the Si scrap 3, and then the crystal is grown by cooling. Such a crucible for crystal growth used in the crystal growth method by the casting method and a crystal growth method by the casting method are disclosed in, for example, JP-A-11-116228, JP-A-11-236291, and JP-A-9-71497. It is disclosed in the publication.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the crucible for crystal growth and the crystal growth method disclosed in these publications, the temperature is controlled during crystal growth to grow a polycrystalline silicon ingot, but the internal stress of the crystal cannot be controlled by this temperature control. There was a problem.
[0005]
In view of such a problem, crucibles for crystal growth that reduce the internal stress of the crystal are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 11-244988 and 11-248363. In the crucible for crystal growth disclosed in these publications, a crucible for crystal growth is formed by laminating a plurality of layers. By forming the crucible for crystal growth in this way, the inner layer stacked is pulled and peeled when the melted silicon solidifies, so that the internal stress of the crystal is reduced. Further, when the internal stress of the crystal is reduced as described above, the rate of crystal growth is increased.
[0006]
However, in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 11-244988 and 11-248363, the internal stress of the crystal can be suppressed, but the impurities in the crystal cannot be controlled and removed.
[0007]
An object of the present invention is to provide a crucible for crystal growth and a crystal growth method capable of improving crystal quality, yield and crystal growth rate.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a crucible for crystal growth used for growing a silicon crystal by a casting method.
A crucible for crystal growth characterized in that a continuous irregular shape is formed on at least a part of the outside.
[0009]
In the present invention, the uneven shape is formed on the entire surface outside the crucible.
[0010]
In the present invention, the uneven shape is characterized in that a plurality of grooves extending in the longitudinal direction of the crucible are continuously formed in parallel.
[0011]
In the present invention, the uneven shape is characterized in that a plurality of grooves extending in the lateral direction of the crucible are continuously formed in parallel.
[0012]
In the present invention, the uneven shape is a lattice-shaped groove.
[0013]
Shi Although the melting silicon is silicon was added to the crystal growth crucible for growth is pulled to the crucible side, according to the present invention, by uneven shape is formed continuous to the outer part of the crystal growth crucible, the internal Stress can be suppressed. Therefore, it is possible to grow a crystal having no yield and improved yield. In addition, internal stress can be dispersed and the crystal growth rate is increased.
[0014]
In the present invention, the thickness of the projections and depressions having the concavo-convex shape and the thickness of the recesses are configured in a predetermined ratio.
[0015]
Further, in the present invention, the predetermined ratio of the concavo-convex shape is characterized in that the thickness of the convex portion is 1.5 times or more the thickness of the concave portion.
[0016]
According to the present invention, the predetermined ratio of the unevenness can surely suppress the internal stress generated in the crystal when the thickness of the convex portion is 1.5 times or more the thickness of the concave portion.
[0017]
In the invention, it is preferable that a cross-sectional shape of the concavo-convex convex portion is a quadrangle, a trapezoid, or a semicircle.
[0018]
According to the present invention, the cross-sectional shape of the concavo-convex convex portion may be any shape such as a quadrangle, a trapezoid, or a semicircle.
[0019]
[0020]
[0021]
In the present invention, the crucible for crystal growth is made of at least one material selected from silica, graphite, carbon, and quartz.
[0022]
According to the present invention, the crucible for crystal growth can be produced using any material of silica, graphite, carbon, and quartz.
[0023]
The present invention also provides a method for growing a silicon crystal by a casting method.
Is a crystal growth method characterized by growing a crystalline material melted by using at least a part a continuous irregularities formed in the crystal growth crucible for external.
[0024]
According to the present invention, by performing crystal growth using the crystal growth crucible irregularities in the outer portion is formed of the crucible, the internal stress of the crystal is suppressed melting silicon occurs by being pulled to the crucible side . Thereby, a crystal without a crack can be grown.
[0025]
In the present invention, an upper crucible having a hole in the bottom wall is installed on the crystal growth crucible, the crystal material is melted by the upper crucible, and the melted crystal growth material is placed below the hole in the bottom wall. The crystal material is dropped into a crucible for crystal growth, and a crystal material melted by the lower crystal growth crucible is grown.
[0026]
According to the present invention, since the impurities are segregated on the surface portion of the silicon melt of the upper crucible, the impurities can be left in the upper crucible, and molten silicon with less impurities is deposited in the lower crystal growth crucible. Can be made. Accordingly, the uniformity of the crystal is improved, the crystal grain shape is increased, and a high-quality crystal without cracks grows.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The crystal growth crucible 10 (hereinafter abbreviated as crucible 10) of the first embodiment of the present invention will be described below.
[0028]
Fig.1 (a) is a schematic perspective view of the crucible 10 in one Embodiment of this invention, FIG.1 (b) is a fracture | rupture of the side wall part seen from the cut surface line II of Fig.1 (a). It is a perspective view. FIG.1 (c) is a fracture | rupture perspective view of the bottom wall part seen from the cut surface line II of Fig.1 (a).
[0029]
The crucible 10 has an opening on the top surface and has a quadrangular box shape composed of four

side walls

4, 5, 6, 7 and a bottom wall 8, and has a continuous uneven shape on the entire outer surface. The space inside the crucible 10 has a cubic shape, and the inside is filled with a silicon material, and the silicon material is melted and cooled to grow silicon crystals.
[0030]
The continuous concave-convex shape outside the crucible 10 is formed in parallel with a plurality of ridges 11 extending in a direction perpendicular to the bottom wall 8 (longitudinal direction) outside the

side walls

4, 5, 6, 7. Then, the ridges 11 and the grooves 12 are continuously formed on the entire surfaces of the

side walls

4, 5, 6, 7. In the bottom wall 8, a plurality of ridges 11 extending in a direction parallel to the

side walls

4 and 6 are continuously formed in parallel on the entire surface. In the crucible 10, the concavo-convex shape is formed on the entire outer surface, but the concavo-convex shape may be formed only on a part of the outside.
[0031]
Further, in the crucible 10, at the corner portion 13 between the side wall 4 and the side wall 5, as shown in FIG. 1B, the ridge 11 is formed so as to protrude from the

side walls

4, 5. As shown in 1 (d), the protrusions 11 may be formed so as to avoid the corners 13, and the corners 13 may be projected.
[0032]
Further, as shown in FIG. 2, the continuous uneven shape outside the crucible 10 has a plurality of protrusions extending in the direction parallel to the bottom wall 8 (lateral direction) outside the

side walls

4, 5, 6, 7. The ridges 11 may be formed continuously in parallel, and the ridges 11 and the grooves 12 may be formed continuously over the

entire side walls

4, 5, 6, and 7.
[0033]
In the case of forming such a concavo-convex shape, as shown in FIG. 2A, the ridges 11 may be formed so as to be continuous from the upper end portion 14 and the lower end portion 15 of the side wall 4. As shown in b), the upper end 14 and the lower end 15 of the side wall 4 are not the ridges 11, and the upper end 14 and the lower end 15 are slightly below the upper end 14 and the lower end 15 so that the upper end 14 and the lower end 15 become the concave grooves 12. You may form so that the protruding item | line 11 may continue from a little above. Further, the concave and convex shape outside the bottom wall 8 and the

side walls

4, 5, 6, and 7 may be a lattice-shaped groove.
[0034]
[0035]
[0036]
[0037]
[0038]
[0039]
[0040]
[0041]
[0042]
[0043]
3 (a) is a sectional view of a direction perpendicular to the ridge 11 extending in one direction of the continuous concave-convex shape of the crucible 1 0 of the first embodiment. In the crucible 1 0, cross section in a direction perpendicular to the projections 11 is a square shape, the angle a of the one side surface 16 of the ridge 11 against the side walls of the crucible 1 0 becomes 90 °. By changing the angle a, as shown in FIG. 3 (b), the cross-sectional shape of the ridges 11 may form an uneven shape such that the trapezoid, and as shown in FIG. 3 (c), The concavo-convex shape may be formed so that the cross-sectional shape of the ridge 11 is a semicircular shape.
[0044]
Also, the irregular shape of the crucible 1 0, wall thickness 17 of the protrusion (ridge 11) is set to 1.2 to 2.0 times the thickness 18 of the recess (groove 12), the first embodiment in the crucible 1 0, it is set to approximately 1.5 times. By constituting in this way, manufacture becomes easy and internal stress can be suppressed reliably. Here, the thickness 17 of the convex portion is the height from the surface on the opposite side having no irregularities to the upper end surface of the convex portion, and the thickness of the concave portion is the bottom surface of the concave portion from the opposite surface having no irregularities. Up to.
[0045]
In manufacturing of the crucible 1 0, to form a mold, there pouring silica was formed in a casting method. The crucible 1 0 which is cast formed after coating a silicon nitride therein, after cooling baked at about 900 ° C., crystal growth is performed.
[0046]
Next, the crystal growth method will be described using the crucible 1 0.
First, a silicon material was introduced into the crucible 1 0, the application of heat. Then, after the silicon material was melted, the crystal was grown by cooling. In addition to the crucible 1 0, as shown in FIG. 6, using the conventional crucible not forming an uneven shape outside and inside, was grown under the same conditions. The crystal growth conditions are shown in Table 1.
[0047]
[Table 1]

[0048]
Next, the grown crystal was evaluated. As a means for evaluating the grown crystal, a method was used in which the wafer thickness of each sample was unified to 350 μm ± 10 μm and the cracking rate was examined. Table 2 shows the evaluation (cracking rate) of silicon grown by each crucible.
[0049]
[Table 2]

[0050]
Silicon ingot grown crystal using the crucible 1 0 of the first embodiment from Table 2, than the silicon ingot obtained by crystal growth using a conventional crystal-growing crucible, the cracking rate was lowered I understand. Thereby, it is thought that internal stress is relieved.
[0051]
As described above, by performing more crystal growth to the crucible 1 0, no cracks, a silicon ingot yield is improved can be grown. In addition, since the internal stress of the crystal can be reduced, the crystal growth rate is increased. For this reason, the cost can be significantly reduced in the production of the silicon ingot.
[0052]
Next, another crystal growth method using the crucible 10 will be described. FIG. 4 is a diagram for explaining another crystal growth method using the crucible 10.
[0053]
First, the opening of the crucible 10 is disposed below the bottom wall 23 of the upper crucible 21 having a hole 22 that is a through hole formed through the bottom wall 23 in the thickness direction of the bottom wall 23. Thus, the crucible 10 was arranged at a distance.
[0054]
Next, the upper crucible 21 is filled with a silicon material. At this time, a lump of silicon material that covers the hole 22 in the bottom wall 23 of the upper crucible 21 is first placed on the hole 22 and filled with the silicon material. Then, when heat is gradually applied from the upper surface portion of the upper crucible 21, the silicon material on the upper surface portion of the upper crucible 21 begins to melt. After that, when heat is continuously applied, the lump of silicon material covering the hole 22 in the bottom wall 23 is eventually melted and falls through the hole 22 to the crucible 10 installed on the lower side of the upper crucible 21. . The dropped silicon melt is cooled and crystals grow. The time required for the silicon material to melt and cool to form crystals was 5 hours shorter than the crystal growth method, and could be about 50 hours.
[0055]
FIG. 5 shows a result of comparative evaluation of a silicon ingot crystal-grown by such a method and a silicon ingot crystal-grown by a conventional method using a lifetime measuring device. The crystal growth conditions other than the growth time are the same as the crystal growth conditions shown in Table 1 of the above embodiment. FIG. 5 shows that the lifetime characteristics are improved.
[0056]
[0057]
As described above, when crystal growth is performed, internal stress of the crystal can be suppressed and impurities in the crystal can be removed. Therefore, it is possible to grow a high quality silicon ingot having improved crystal uniformity, no cracks, and improved yield. In addition, since the internal stress of the crystal is reduced, the crystal growth rate is increased. For this reason, the cost can be significantly reduced in the production of the silicon ingot.
[0058]
[0059]
[0060]
[0061]
[0062]
[0063]
[0064]
[0065]
[0066]
As described above, the silicon ingot crystal-grown by the crystal growth crucible and the crystal growth method of the first embodiment is used for, for example, a solar cell panel.
[0067]
【The invention's effect】
According to the present invention, by uneven shape continuous to the outer part of the crystal growth crucible is formed, since internal stress can be suppressed, without cracking, it can be grown yield was improved crystallinity. In addition, internal stress can be dispersed and the crystal growth rate is increased. For this reason, in the manufacture of a silicon ingot, the cost can be significantly reduced.
[0068]
Further, according to the present invention, the predetermined ratio of the unevenness is such that the thickness of the convex portion is 1.5 times or more the thickness of the concave portion, so that the internal stress generated in the crystal can be reliably suppressed.
[0069]
According to the invention, the cross-sectional shape of the concavo-convex convex portion may be any shape such as a quadrangle, a trapezoid, or a semicircle.
[0070]
[0071]
According to the present invention, the crucible for crystal growth can be produced using any material of silica, graphite, carbon, and quartz.
[0072]
According to the present invention, by performing crystal growth using the crystal growth crucible irregularities in the outer portion is formed of the crucible, the internal stress of the crystal is suppressed melting silicon occurs by being pulled to the crucible side It is done. As a result, crystals without cracks can be grown. For this reason, in the manufacture of a silicon ingot, the cost can be significantly reduced.
[0073]
Further, according to the present invention, since impurities are segregated on the surface portion of the silicon melt of the upper crucible, the impurities can remain in the upper crucible, and molten silicon with less impurities can be added to the lower crystal growth crucible. Can be deposited. Therefore, the uniformity of the crystal is improved, the shape of the crystal grain is increased, and a high-quality crystal with improved yield without cracks is grown. For this reason, in the manufacture of a silicon ingot, the cost can be significantly reduced.
[Brief description of the drawings]
1A is a schematic perspective view of a crystal growth crucible 10 according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a side wall portion viewed from a cutting plane line II in FIG. (C) is a cutaway perspective view of the bottom wall portion viewed from the cutting plane line II of (a), and (d) is another view of the irregular shape formed on the outside. It is a figure which shows an example.
FIGS. 2A and 2B are broken perspective views showing other examples of the uneven shape formed outside the crystal growth crucible 10 of FIG.
[3] (a), (b), (c) is a sectional view showing an example of the concavo-convex shape formed on the crystal growth crucible 1 0.
4 is a diagram showing an example of a crystal growth method using the crucible 10 of FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a result of lifetime measurement comparing a silicon ingot crystal-grown by the crystal growth method of FIG. 4 and a silicon ingot crystal-grown by a conventional method.
6 (a) is a perspective view of a conventional crystal-growing crucible 1, (b) is a sectional view taken along the line X-X, (c), the crystal growth crucible 1 FIG.
7 is a diagram showing a silicon crystal method using the crystal growth crucible 1 of FIG. 6. FIG.
[Explanation of symbols]
1, 10 Crystal growth crucible 2 Silicon nitride 3

Silicon material

4, 5, 6, 7

Side wall

8, 23 Bottom wall 11 Convex ridge 12 Concave groove 13 Corner 16 Convex side 17 Thickness of concavity 18 Concave wall Thickness 21 Upper crucible 2 2 holes

Claims

In the crucible for crystal growth used for the growth of silicon crystal by the casting method,
A crucible for crystal growth, wherein a continuous uneven shape is formed on at least a part of the outside.

The crucible for crystal growth according to claim 1, wherein the uneven shape is formed on the entire surface outside the crucible.

The crucible for crystal growth according to claim 1 or 2, wherein the concavo-convex shape includes a plurality of grooves extending in parallel in the longitudinal direction of the crucible.

The crucible for crystal growth according to claim 1 or 2, wherein the concavo-convex shape includes a plurality of grooves extending in parallel in the lateral direction of the crucible.

The crucible for crystal growth according to claim 1, wherein the uneven shape is a lattice-shaped groove.

The crucible for crystal growth according to any one of claims 1 to 5, wherein the thickness of the projections and depressions of the concavo-convex shape is configured in a predetermined ratio .

Predetermined ratio, the crystal growth crucible according to claim 6, wherein the thickness of the protrusions, characterized in der Rukoto least 1.5 times the thickness of the concave portion of the uneven shape.

Cross-sectional shape of the convex portion of the concavo-convex shape, square, trapezoidal or crystal growth crucible according to any one of claims 1 to 7, semicircular der wherein Rukoto.

The crystal growth crucible, silica, graphite, carbon, crystal growth crucible according to any one of claims 1-8, characterized in Rukoto is composed of at least any one material of quartz.

In the crystal growth method of silicon crystal by the casting method,
Crystal growth method according to claim Rukoto grown molten crystal material using an external at least partially in a continuous concave-convex shape is formed crystal growth crucible.

An upper crucible having a hole in the bottom wall is installed on the crystal growth crucible, the crystal material is melted by the upper crucible, and the melted crystal growth material is placed below the hole in the bottom wall. crystal growth method according to claim 10, wherein the dropped, characterized Rukoto grown crystalline material melts at a lower crystal growth crucible to.