[发明专利]多晶硅棒的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多晶硅棒的制造方法。更具体而言，涉及通过CVD 法得到极高纯度的多晶硅时所使用的棒的制造方法。

背景技术

作为用于制造半导体器件的主要基板的硅基板，主要通过对以切 克劳斯基法(以下简称为“CZ法”)结晶培育而成的单晶硅锭进行切割、 研磨等来制作，这种单晶硅锭的培育通过下述方式进行：将装填在石 英坩埚内的多晶硅块熔融，在该硅熔液中将硅的单晶晶种(籽晶)浸入到 硅熔液液面下，一边使其旋转一边缓慢提拉，然后进行冷却。

作为这种结晶培育的原料的多晶硅块，一般通过利用化学气相沉 积法(Chemical Vapor Deposition；以下简称为“CVD法”)使硅析出来 制造，其代表性的方法是“西门子法”。具体而言，是使高纯度的三 氯硅烷(SiHCl₃；以下简称为“TCS”)和氢的混合气体与在反应炉内通 过通电加热保持高温的细的棒状硅芯线(晶种)接触、从而使多晶硅在该 硅芯线的表面上析出的方法。

上述作为硅芯线使用的硅材料通常使用从多晶硅棒切出的硅棒、 或通过基座拉晶法而制造的硅棒，这已成为被确立的方法(例如，参照 日本特开2005-112662号公报(专利文献1)等)。

作为拉晶原料的多晶硅中的金属杂质和掺杂剂杂质，混入从硅熔 液固化并单晶化的硅锭中，成为使培育成的单晶硅的品质(纯度)下降、 或偏离最初设定的电阻率的原因。

另外，近年来，开始通过CZ法制造大直径的硅锭，这不仅需要 在单晶硅拉晶开始前装填多晶硅块，还需要在拉晶中向石英坩埚中重 装填多晶硅块，由于从多晶硅带入硅熔液中的大部分杂质的偏析系数 小于1，因此，硅熔液中的浓度随着单晶硅拉晶的进行而增高，使从杂 质浓度增高的硅熔液培育成的单晶硅部的纯度降低，结果损害了通过 重装填培育超长单晶硅锭的优点。

因此，在今后的以更大直径化为目标的情况下，希望实现现有多 晶硅以上的高纯度化，但现有的多晶硅棒的制造方法从除去杂质的观 点来看是有限度的。作为其原因之一，可以举出难以对上述的来自硅 芯线的杂质进行管理。例如，在从多晶硅棒切出芯线的前工序中实施 高温热处理，该高温热处理工序中易发生杂质污染。

具体而言，刚结束CVD生长后的多晶硅棒在其结晶内部具有应 变，因此，在该状态下切出芯线用多晶硅时，在切断工序中棒会断裂。 为了防止该断裂，有时实施将多晶硅棒在高温下进行热处理以消除内 应变的处理，但是在该工序中，易受到来自热处理炉材及炉内环境的 杂质污染的影响。作为用于避免这种杂质污染的对策，也有在CVD反 应器内使多晶硅棒生长后，在该CVD反应器中进行加热、缓冷来除去 内应变的方法，但是由于CVD反应器的占用时间变长，结果导致生产 率降低。

另外，在与CZ法同时作为单晶硅的培育方法被熟知的悬浮区熔 法(以下简称为“FZ法”)中使用的多晶硅棒中，随着培育结晶的大直 径化，提高所谓的“一次成功率”成为重要的课题。但是，使用多晶 硅作为芯线实施CVD工序时，芯线与在其表面生长的多晶硅的界面附 近的晶界尺寸增大，结果，FZ法的单晶化率降低，因而成品率和生产 率下降。

此外，也有使用通过基座拉晶法而制造的硅棒作为芯线材料的方 法，但是通过基座拉晶法得到的硅棒只不过是部分结晶化，而不是硅 棒整体具有一定的晶轴方位的硅棒，因此，即使通过FZ法采用使用该 硅棒作为芯线而得到的多晶硅进行结晶培育，一次成功率仍然降低。

发明内容

本发明是鉴于上述那样的现有多晶硅棒的制造方法所存在的问题 而开发的，其目的在于提供能够制造以现有方法无法得到的低杂质污 染(高纯度)的多晶硅棒及单晶化效率高的FZ用多晶硅棒的方法。

此外，本发明的目的还在于，提供使用在CVD的多晶硅的生长工 序时不易发生由开裂导致的断裂的高强度的硅芯线来制造多晶硅棒的 方法。

为了解决这样的课题，本发明提供通过CVD法使硅析出到硅芯线 上而制造多晶硅棒的方法，其特征在于，使用从单晶硅锭切出的硅部 件作为所述硅芯线。

例如，所述单晶硅锭为通过切克劳斯基法(CZ法)或悬浮区熔法(FZ 法)培育而成的单晶硅锭，该单晶硅锭的结晶生长轴方位以密勒指数记 为<100>或<111>。