[发明专利]多晶硅棒

说明书

技术领域

本发明涉及多晶硅棒，特别是涉及优选为被用作基于提拉(Czochralski：CZ)法的单晶硅制造原料或基于铸造法的硅锭的制造原料的多晶硅棒。

背景技术

西门子法(Siemens method)是已知作为硅单晶的原料的多晶硅的制造方法。西门子法是通过将配置于钟罩式(bell jar type)的反应器内部的硅芯线通电，加热至硅的析出温度，将三氯硅烷(trichlorosilane；SiHCl₃)、甲硅烷(monosilane；SiH₄)等的硅烷化合物的气体与氢供应到此处，通过化学气相析出法在硅芯在线析出多晶硅，获得高纯度的多晶硅棒。基于CZ法制造硅单晶的过程中，将多晶硅棒打碎成适当大小，投入熔融坩埚中熔解，使用种晶拉出单晶硅锭。另外基于铸造法制造硅锭的过程中，同样地将多晶硅棒投入熔融坩埚中熔解，使熔解液冷却凝固而形成铸锭。

多晶硅棒的熔解的进行，是在非活性气氛下，加热已充填有多晶硅棒的碎片的熔融坩埚。本申请发明人为了提升熔解时的能源效率而进行各种研究，发现随着作为原料的多晶硅棒的性质状态的不同，熔解所需要的热能会不同。

专利文献1(特开2008-285403号公报)中，公开以防止多晶硅棒的龟裂、破损等为目的，降低针状结晶的含量、大部分以微结晶构成的多晶硅棒。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：特开2008-285403号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，像专利文献1以微结晶为主体构成的多晶硅棒，有熔解所需要的时间长、能量增加的倾向。根据上述理解，推定多晶硅棒的熔解性会受到构成多晶硅棒的晶粒的大小的影响，本申请发明人等进行进一步的研究，发现使构成多晶硅棒的晶粒粗大化，粗大结晶的比例越多，熔解所需的能量有降低的倾向，促使本发明的完成。

本发明是基于上述的理解而成，而以提供熔解所需要的能量少、作为单晶硅制造原料或铸造法硅锭制造原料时可对削减能源成本有贡献的多晶硅棒。

解决课题的方法

达成上述目的的本申请发明包含下列要点。

(1)一种多晶硅棒，其为以硅芯线为中心放射状地析出多晶硅的多晶硅棒，其特征在于：将圆柱状的棒材相对于轴向垂直切割的切割面中，在芯线部分以外的面观察的结晶中，长径为50μm以上的粗大晶粒的面积比例为20％以上。

(2)如(1)所述的多晶硅棒，其中上述粗大结晶具有50～1000μm的平均长径。

(3)如(1)或(2)所述的多晶硅棒，其直径为90～180mm。

(4)如(1)所述的多晶硅棒，其为以硅芯线为中心放射状地析出多晶硅的多晶硅棒，其芯线以外的析出方向的截面中，截面方向的导热率为100～150W/m·K。

(5)如(1)至(4)任一项所述的多晶硅棒，其是被用作基于提拉(Czochralski)法的单晶硅制造原料或基于铸造法的硅锭的制造原料。

发明的效果

本发明的多晶硅棒是具有特有的微结构，导热率高，这意味着与同重量的多晶硅棒比较，熔解所需的能量较少。因此，本发明的多晶硅棒在用作单晶硅制造原料或铸造法硅锭制造时，可对削减能源成本具有贡献。

附图说明

图1是显示本发明的一实施方式的多晶硅棒的剖面的概略图。

图2是显示多晶硅棒的制造装置的一例的概略图。

图3是显示实施例中的结晶拍摄部位的一例。

图4是试样2的多晶硅棒剖面中的结晶照片。

图5是试样4的多晶硅棒剖面中的结晶照片。

图6是试样6的多晶硅棒剖面中的结晶照片。

具体实施方式

以下，根据实施方式来说明本发明。

本发明的多晶硅棒20，如在图1显示的剖面的概略图，是以硅芯线10为中心析出多晶硅而成。多晶硅也称为硅多晶体(polysilicon)，通常是微细的硅结晶的集合体。在本发明的多晶硅棒中，主要由粗大晶粒11构成多晶硅。具体而言，在观察多晶硅棒20的放射剖面(相对于轴向垂直的剖面)时，芯线10的部分除外的任意的视野中的粗大晶粒11的面积比例的平均值为20％以上、优选为25％以上、更优选为35％以上。另外，在更适合的方式中，芯线10的部分除外，任何的区域中的粗大晶粒11的面积比例为20％以上、优选为25％以上、更优选为35％以上。在此处，粗大晶粒指的是，在相对于多晶硅棒的轴向大致垂直的切割面中得到观察的晶粒的长径为50μm以上的晶粒。