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쵸크랄스키법을 이용한 단결정 실리콘 잉곳 제조에 사용되는 폴리실리콘을 용융하는 용기로 석영도가니를 사용하게 된다. 석영도가니는 외부 층과 내부 층으로 나뉘며, 외부는 기포가 많고 불투명하고 내부는 투명하다. 실리콘 단결정의 균일한 성장을 위해서는 석영도가니의 내부 표면이 매우 중요하다. 내부 표면의 오염으로 도가니의 표면에 실투가 일어나며, 핵을 형성하여 크리스토발라이트 결정이 생성된다. 부분적으로 생성된 크리스토발라이트 결정은 ...

쵸크랄스키법을 이용한 단결정 실리콘 잉곳 제조에 사용되는 폴리실리콘을 용융하는 용기로 석영도가니를 사용하게 된다. 석영도가니는 외부 층과 내부 층으로 나뉘며, 외부는 기포가 많고 불투명하고 내부는 투명하다. 실리콘 단결정의 균일한 성장을 위해서는 석영도가니의 내부 표면이 매우 중요하다. 내부 표면의 오염으로 도가니의 표면에 실투가 일어나며, 핵을 형성하여 크리스토발라이트 결정이 생성된다. 부분적으로 생성된 크리스토발라이트 결정은 언더컷 되어 실리콘 융액에 방출되면서 전위를 형성하게 된다. 결국 실리콘 단결정 성장이 멈추게 된다.

본 연구에서는 실투촉진제로 석출계수(segregation coefficient)가 낮은 Ba을 사용하였다. Barium hydroxide octahydrate를 사용하여 코팅용액을 제조 하였으며, air spray 법으로 도가니의 내부표면을 코팅하였다. 코팅하지 않은 도가니의 경우 1350℃에서 불균질한 실투현상이 나타났으나, Ba을 내부에 코팅한 도가니는 1200℃에서 실투현상을 시작하였다. 1200℃에서 실투현상은 1200℃의 BaSi2O5상의 생성에 기인하였다. 낮은 온도에서 도가니의 내부 표면에 생성된 균일한 결정화는 단결정 잉곳 제조 수율을 69.1%에서 83.8%로 증가된 결과를 보였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Single-crystal silicon ingots for solar-cells are produced from polycrystalline silicon according to a Czochralski method using a quartz glass crucible. A quartz crucible is divided into inner and an outer layer. The outside of quartz crucible is opaque and has many air bubbles. The inside one is a ...

Single-crystal silicon ingots for solar-cells are produced from polycrystalline silicon according to a Czochralski method using a quartz glass crucible. A quartz crucible is divided into inner and an outer layer. The outside of quartz crucible is opaque and has many air bubbles. The inside one is a transparent glass layer. The inner surface of the quartz crucible is very important for uniform growth of the silicon single crystal. Contaminants on the inner surface of the crucible could make nuclei for the crystallization of glass and promote the formation of cristobalite islands in the quartz crucible surface when the polysilicon was melted and the single crystal ingot was grown. The cristobalite islands can be undercut and released as particles into the silicon melt, causing the formation of dislocations in the silicon ingot

In this study, Ba was selected as the crystallization promotor, because Ba has a small segregation coefficient. Ba solution was prepared with barium hydroxide octahydrate. Inner surface of crucible was coated by the air spray method. Devitrification was begun for the non-coated crucible at the 1350℃, whereas it was begun at 1200℃ for Ba-coated crucible. This is due to the formation of BaSi2O5 phase at 1200℃. The uniform crystallization on the inner surface of crucible at lower temperature resulted in the increase of production yield of single crystal ingot from 69.1% to 83.8%.

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