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1. (WO2010083818) METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING THIN SILICON RODS
Latest bibliographic data on file with the International Bureau

Pub. No.: WO/2010/083818 International Application No.: PCT/DE2010/000070
Publication Date: 29.07.2010 International Filing Date: 19.01.2010
IPC:
C30B 13/00 (2006.01) ,C30B 13/10 (2006.01) ,C30B 13/20 (2006.01) ,C30B 15/00 (2006.01) ,C30B 15/04 (2006.01)
C CHEMISTRY; METALLURGY
30
CRYSTAL GROWTH
B
SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
13
Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
C CHEMISTRY; METALLURGY
30
CRYSTAL GROWTH
B
SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
13
Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
08
adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the molten zone
10
with addition of doping materials
C CHEMISTRY; METALLURGY
30
CRYSTAL GROWTH
B
SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
13
Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
16
Heating of the molten zone
20
by induction, e.g. hot wire technique
C CHEMISTRY; METALLURGY
30
CRYSTAL GROWTH
B
SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
15
Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
C CHEMISTRY; METALLURGY
30
CRYSTAL GROWTH
B
SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
15
Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
02
adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt
04
adding doping materials, e.g. for np-junction
Applicants:
PV SILICON FORSCHUNGS UND PRODUKTIONS GMBH [DE/DE]; Wilhelm-Wolff-Strasse 25 99099 Erfurt, DE (AllExceptUS)
RIEMANN, Helge [DE/DE]; DE (UsOnly)
SCHULZE, Friedrich-Wilhelm [DE/DE]; DE (UsOnly)
FISCHER, Jörg [DE/DE]; DE (UsOnly)
RENNER, Matthias [DE/DE]; DE (UsOnly)
Inventors:
RIEMANN, Helge; DE
SCHULZE, Friedrich-Wilhelm; DE
FISCHER, Jörg; DE
RENNER, Matthias; DE
Agent:
HOFFMANN, Hans-Dietrich; An der Wiese 4 16356 Ahrensfelde, DE
Priority Data:
10 2009 005 837.021.01.2009DE
Title (DE) VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR HERSTELLUNG VON SILIZIUMDÜNNSTÄBEN
(EN) METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING THIN SILICON RODS
(FR) PROCÉDÉ ET DISPOSITIF DE FABRICATION DE BARRES DE SILICIUM FINES
Abstract:
(DE) Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Siliziumdünnstäben, wie sie beim herkömmlichen Siemens-Verfahren für die Siliziumabscheidung verwendet werden. Durch den stark steigenden Bedarf an Silizium für Halbleiter und Solarzellen steigt auch der Bedarf an Siliziumdünnstäben. Das erfindungsgemäße Verfahren entspricht grundsätzlich dem klassischen Pedestal-Verfahren. Erfindungsgemäß weist die verwendete Induktionsspule (1) um die stromumflossene Zentralöffnung (4) herum weitere Ziehöffnungen (5.1, 5.2, 5.3, 5.4) auf. Im Vorratsstab unter der Induktionsspule (1) wird ein ausreichend gleichmäßiges Temperaturprofil erzeugt, dass die Kuppe des Vorratsstabes schmilzt und ein Schmelzensee entsteht (6.1) auf (6). Durch die weiteren Ziehöffnungen in der Induktionsspule kann jeweils ein Siliziumdünnstab (9.1, 9.2, 9.3, 9.4) aus dem Schmelzensee nach oben gezogen werden. Im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik wird durch die stromumflossene Zentralöffnung kein Stab nach oben gezogen. Die weiteren zusätzlichen Ziehöffnungen sind vorzugsweise konzentrisch zur Zentralöffnung und mit einem ausreichenden Abstand zum Außenrand des Vorratsstabes (6) angeordnet. Ihr Abstand zueinander ist so gewählt, dass die wachsenden Siliziumdünnstäbe sich gegenseitig thermisch nicht zu stark beeinflussen, damit die einzelnen Siliziumdünnstäbe möglichst gleich wachsen. Je größer der Durchmesser des verwendeten Si-Rohstabes ist, desto größer kann auch der Durchmesser der Induktionsspule gewählt werden und es können somit auch eine entsprechend größere Anzahl zusätzlicher Ziehöffnungen vorgesehen werden.
(EN) The invention relates to a method and to a device for producing thin silicon rods such as those used in the conventional Siemens process for precipitating silicon. Due to the strongly increasing demand for silicon for semiconductors and solar cells, the demand for thin silicon rods is also increasing. The method according to the invention fundamentally corresponds to the classical pedestal method. According to the invention, the induction coil (1) used comprises further draw openings (5.1, 5.2, 5.3, 5.4) about the central opening (4) having circumfluent current. A sufficiently uniform temperature profile is generated in the stock rod under the induction coil (1), such that the point of the stock rod melts and a melt pool forms (6.1) (6). One thin silicon rod (9.1, 9.2, 9.3, 9.4) each can be drawn upward out of the melt pool through the further draw openings in the induction coil. In contrast to the known prior art, no rod is drawn upward through the central opening having circumfluent current. The further additional draw openings are preferably disposed concentrically to the central opening and at a sufficient distance from the outer edge of the stock rod (6). The spacing thereof to each other is selected such that the growing thin silicon rods do not thermally influence each other too strongly, so that the individual thin silicon rods grow as uniformly as possible. The greater the diameter of the raw Si rod, the greater the diameter of the induction coil can be selected, and a correspondingly greater number of additional draw openings can be provided.
(FR) La présente invention concerne un procédé et un dispositif de fabrication de barres de silicium fines telles que celles utilisées pour la précipitation du silicium selon le procédé Siemens conventionnel. La forte croissance de la demande de silicium pour les semi-conducteurs et les cellules solaires fait également croître la demande en barres de silicium fines. Le procédé de l'invention reprend essentiellement le procédé classique de la croissance du cristal sur piédestal. En l'occurrence, on utilise pour l'invention une bobine d'induction (1) dont l'orifice central (4) autour duquel circule le courant est entouré d'autres orifices d'étirage (5.1, 5.2, 5.3, 5.4). Dans la barre d'alimentation en dessous de la bobine d'induction, on réalise un profil de température suffisamment régulier pour que la calotte de la barre d'alimentation (6) fonde et qu'un lac de produit en fusion (6.1) se forme. À partir de ce lac de produit en fusion, on peut alors étirer vers le haut une barre de silicium fine (9.1, 9.2, 9.3, 9.4) au travers de chacun des autres orifices ménagés dans la bobine d'induction. Contrairement à l'état connu de la technique, on n'étire aucune barre de silicium au travers de l'orifice central (4) autour duquel circule le courant. Les orifices d'étirage supplémentaires sont disposés de préférence en cercle autour de l'orifice central, à une distance suffisante du bord extérieur de la barre d'alimentation. La distance entre les orifices d'étirage supplémentaires est choisie de façon que les barres de silicium fines en cours de croissance ne s'influencent mutuellement pas trop fortement du point de vue thermique afin que les différentes barres de silicium fines croissent autant que possible de la même façon. Plus le diamètre de la barre de silicium brute est grand, plus le diamètre choisi pour la bobine d'induction,pourra être important et plus le nombre d'orifices d'étirage supplémentaires pouvant être ménagés sera lui aussi par conséquent important.
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Publication Language: German (DE)
Filing Language: German (DE)
Also published as:
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