[发明专利]多晶硅棒

说明书

本发明提供适合作为单晶硅制造用原料的多晶硅棒。从由西门子法培育出的多晶硅棒中采集晶片(评价试样)，筛选出粒径为100nm以下的大小的晶粒以面积比例计占3％以上的多晶硅棒作为单晶硅制造用原料。使用这种多晶硅棒作为原料并通过FZ法来培育单晶硅时，可显著抑制位错的发生。

技术领域

本发明涉及由西门子法培育出的多晶硅棒，特别涉及适合作为基于悬浮区熔法(FZ法)的单晶硅制造的原料的多晶硅棒。

背景技术

多晶硅被用作半导体用单晶硅或太阳能电池用硅的原料。作为多晶硅的制造方法，西门子法广为人知。西门子法通常是通过使硅烷原料气体与加热后的硅芯线接触来利用CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)法在该硅芯线的表面析出多晶硅的方法。

在利用西门子法的多晶硅棒的制造时，将硅芯线组装成铅垂方向2根、水平方向1根的鸟居形(倒U字形)，然后将该鸟居形硅芯线的两端部分别与芯线支架连接，且固定在配置于基板上的一对金属制的电极上。通常，在反应炉内采用配置有多组鸟居形硅芯线的结构。

当通过通电将鸟居形的硅芯线加热到析出温度、且使例如三氯硅烷和氢的混合气体作为原料气体接触到硅芯线上时，硅进行气相生长，所期望的直径的多晶硅形成为倒U字状。

在利用提拉法(CZ法)的单晶硅的制造中，将破碎上述倒U字状多晶硅棒而得到的多晶硅块填充在石英制的坩埚内，使籽晶与将其加热熔融后的硅熔液接触，培育单晶硅锭。

可知在用CZ法培育单晶硅的情况下，当硅熔液中残存漂浮有未熔融的多晶硅时，其成为位错发生的原因。

另外，在利用FZ法的单晶硅的制造中，将上述的形成为倒U字状的多晶硅的铅垂方向的2根多晶硅部分的两端部切开，制成圆柱状的多晶硅棒，以该多晶硅棒为原料来使用。

专利文献1(日本特开2008-285403号公报)报道了：在制造多晶硅棒时，有时作为非均质微细结构的针状晶体会析出。据报道，当以析出了这种针状晶体的多晶硅棒为原料进行利用FZ法的单晶培育时，各个微晶因多晶硅棒的非均质微细结构而没有均匀地熔融，未熔融的微晶穿过熔融带到达培育中的单晶硅的固液界面，由此引起位错化。

一旦发生位错化，就已经不能得到单晶硅锭，会出现制造成品率下降的结果。

由此可见，在专利文献1、专利文献2(日本特开2014-28747号公报)公开的方法中，提出了用于抑制针状晶体的产生的方案。

另外，例如在专利文献3(日本特开2013-193902号公报)中，公开了优选作为利用CZ法的单晶硅的制造原料或利用浇铸法的硅锭的制造原料使用的多晶硅棒的发明，据报道，通过使晶粒粗大化，熔化所需要的能量有降低的倾向。

进而，在专利文献4(日本特开2014-31297号公报)、专利文献5(日本特开2017-057093号公报)中，公开了通过使多晶硅棒的晶体粒径的范围适当来抑制单晶硅培育时的缺陷形成的发明。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-285403号公报

专利文献2：日本特开2014-28747号公报

专利文献3：日本特开2013-193902号公报

专利文献4：日本特开2014-31297号公报

专利文献5：日本特开2017-057093号公报

发明内容

发明所要解决的问题

但是，根据本发明人的研究，表明在这些现有技术文献所记载的对策中，难以可靠地抑制FZ法、CZ法中的单晶硅培育时的位错的发生。