[发明专利]用于生产硅锭的方法

说明书

相关申请的交叉引用

德国专利申请DE102012201735.6和德国专利申请DE102012203706.3的内容通过引用纳入此文。

技术领域

本发明涉及用于生产硅锭的方法。本发明也涉及用于制造用于生产硅锭的籽基（seed base，晶种基体）的方法。本发明还涉及晶体硅的籽晶以及当生产硅锭时这种籽晶用作籽基的用途。最后，本发明涉及用于生产硅锭的坩埚。

硅锭的生产是特别地用于光伏应用的硅片的生产中的基础步骤。例如，在US2010/0203350A1中公开了用于生产硅锭的方法。一直存在改进此类方法的需求。

发明内容

因此本发明的目的是改进用于生产硅锭的方法。该目的通过一种用于生产硅锭的方法来实现，该方法包括如下的步骤：

a.提供用于接收熔融硅的容器，所述容器包括：

i.底部，其在垂直于纵向的方向上伸展；

ii.至少一个侧壁；

b.在所述容器的所述底部设置包括多个籽基的籽结构，

i.所述籽基具有带有<110>方向的晶体结构，

c．至少两个籽基设置成具有相对于彼此以0.2°至10°范围内的角度倾斜的<110>方向。

本发明的要点是在坩埚的底部设置带有已知<110>方向的籽基使得<110>方向相对于彼此倾斜。它们特别是以如下方式设置，使得至少两个籽基具有相对于彼此以0.2°至10°范围内，特别是0.5°至10°范围内，特别是1°至5°的范围内，特别是小于3°的范围内的角度b倾斜的<110>方向。特别是，设想相应地设置相邻的籽基。特别是，相邻的籽基具有相对于彼此以0.2°至10°范围内，特别是0.5°至10°范围内，特别是1°至5°的范围内，特别是小于3°的范围内的角度b倾斜的<110>方向。特别是，籽基以如下的方式来设置使得相邻的籽基的<110>方向朝向彼此倾斜。结果发现使用此类型的籽基允许降低在平行于生长方向的方向上、在间隙的区域中、在整个块高度上发生的位错。因此根据本发明设置籽基允许显著地降低硅锭中的位错密度。这相当大地改进了硅锭的晶体结构。

整个籽基是籽结构的一部分。该籽结构可以是不连续的，其中在间隙区域籽基彼此分开，因此该籽结构包括多个分开的各带有特定的晶体结构的籽基。另一方面，籽结构也可以形成为连续的晶体，因此包括多个分别带有特定的晶体结构的籽基，但是这些籽基之间的间隙已晶化。

优选地，籽基设置成使得其<110>方向平行于坩埚的纵向。从该籽基开始，其相邻的籽基优选地以如下的方式来设置，使得在它们的<110>方向和纵向之间形成逐渐增大的角。这确保从坩埚的底部开始，相邻的籽基的<110>方向朝向彼此定向。

优选地，籽基相对于与坩埚的底部垂直的平面对称。

特别地，相邻的籽基以如下的方式设置使得：它们中的至少一个具有朝向由相应共有的间隙限定、大致与所述间隙平行并且与底壁垂直的平面倾斜的<110>方向。

当例如通过熔化固体硅或者将已经熔化的熔融硅倒入坩埚中而在坩埚中提供熔融硅时，特别是，保证籽基没有完全地而是特别地只是部分地熔化。这允许在后续的固化工艺中可以保持熔融硅中的籽基的特定的晶体结构和定向。

优选地，籽基在坩埚的底部具有这样的尺寸和/或布置，使得相邻的籽基之间的间隙分别在其中成品硅锭待被切割的区域中伸展。换句话说，以如下的方式来设计籽基尺寸和设置籽基：硅锭中的间隙的位置与在晶锭生产期间使用的锯切口的位置一致。相应地，有利地以如下的方式在坩埚的底部来设置籽基：侧边的锯切与最外侧的籽边缘的位置一致。这确保由锯切工艺而造成的锯切损失被基本限制在其中由于间隙的作用硅材料表现出高位错密度的区域中，使得高质量硅材料的损失降低。

一种使籽晶的<110>方向倾斜的方法是以如下的方式生产和/或制备具有相同的几何形状的籽基，使得这些籽基的<110>方向以不同角度倾斜。或者，可以设想使用具有不同的几何形状的籽基或者以与坩埚的底部成角度的方式将籽基放置在坩埚的底部。这三种可能性的结合也是可以想到的。

优选地，籽基是单晶体的，也就是，它们由单一的晶体组成。优选地，它们不含有晶界。也可以想到籽基的所谓的准单晶结构（即，包含大量的单晶区域以及少量的晶界的结构）。