[发明专利]多晶硅棒的制造方法以及反应炉

说明书

开发一种如下的方法：在通过西门子法进行的多晶硅棒的制造中，更大幅地改善来自气体供给喷嘴的硅沉积用原料气体的喷出量，由此使气流的流势增强，以在钟罩内的上部与下部的原料气体的循环性优异的状态实施所述制造。作为多晶硅棒制造用反应炉，作为气体供给喷嘴的至少一个，使用具备供给至喷嘴的硅沉积用原料气体流量增加并吹出的作用的流量放大喷嘴，进行所述多晶硅棒的制造。

技术领域

本发明涉及一种多晶硅棒的制造方法，详细而言，涉及一种通过化学气相沉积法使多晶硅沉积在设于反应炉内的硅芯材上的多晶硅棒的制造方法，以及用于实施该制造方法的反应炉。

背景技术

以往，已知制造被用作半导体或太阳光发电用晶圆的原料的硅的各种方法，其中的几种已经在工业上实施。例如其一是被称为西门子(Siemens)法的方法，其为：在反应炉的内部设置硅芯线，通过通电将硅芯线加热至硅的沉积温度，在该状态下，向反应室内供给包含三氯硅烷(SiHCl₃)、甲硅烷(SiH₄)等硅烷化合物和还原气体的硅沉积用原料气体，通过化学气相沉积法使硅沉积在硅芯线上。该方法的特征在于以棒的形态得到高纯度多晶硅，作为最一般的方法来实施。

为了在工业上实施该西门子法，上述反应炉一般采用图6所示的构造。即，反应炉1使用如下构造：利用钟罩2和底板3将内部密闭，在所述底板3设有用于保持多条硅芯线4并且对该硅芯线4通电的电极对5。进而，采用如下构造：在所述底板3以顶端喷出口朝上的方式分别设有多个气体供给喷嘴6，用于向钟罩2的内部空间供给硅沉积用原料气体(参照专利文献1、2)。需要说明的是，在图6中仅示出一个气体供给喷嘴6，但实际机器在底板3的上表面以大致均等的间隔设有多个气体供给喷嘴6。

在此，作为所述气体供给喷嘴6的形态，通用的是内部的气体流通路在从供给口至所述顶端喷出口之间是相同口径的直筒管型的形态、或为了使原料气体的喷出压力增加，在上述喷出口附近的顶端部稍微缩小其口径的形态等(参照专利文献1、图4等)。

此外，还已知：出于在制造的多晶硅棒的下端附近形成用于输送棒的吊具的钩挂凹部的目的，在所述直筒管型喷嘴，不仅将原料气体的喷射口设于顶端喷出口，也设于该喷嘴的周壁面(形成有侧壁喷射口的喷嘴)。即，公知以下技术：通过形成该侧壁喷射口，在与底板的上表面平行的横向也排出气体，在所述多晶硅棒的下端附近形成所述吊具的钩挂用凹部(参照专利文献2、图6)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013－63884号公报

专利文献2：日本再表2010/098319号公报

发明内容

在所述以往的反应炉中，虽然以一定程度的喷射压力将硅沉积用原料气体从气体供给喷嘴的顶端喷出口向上方空间排出，但到钟罩上壁为止有一定的距离，因此，无法避免在到达钟罩上壁为止的期间其流速相当下降。其结果是，原料气体流到达上壁面后，即使反转也不会形成具有流势(勢い)的下降流，在钟罩内的上部与下部，原料气体浓度容易变得不均匀。因此，原料气体的利用效率变差，使伴随制造的电力消耗率(原単位)、原料硅烷化合物的消耗率恶化。此外，在所得到的多晶硅棒中，在表面也产生凹凸(爆米花状凹凸)，此外，棒的粗细变得不均匀而产生形状不良。于是，若这样在棒表面产生凹凸，则表面积增加，也成为由杂质引起的污染的原因。

为了抑制这些不良情况，使来自气体供给喷嘴的顶端喷出口的硅沉积用原料气体的喷出量尽可能增大，使其气体流速提高，在钟罩内的上部与下部，要求提高原料气体的循环性。但是，若使用以往的直筒管型气体供给喷嘴等，则此改善本身有限度，无法得到满意的效果。