[发明专利]多晶硅原料

说明书

一种多晶硅原料，其是包含多种多晶硅块的单晶硅制造用多晶硅原料，将在多晶硅原料的主体内存在的施主元素的合计浓度设为Cd1[ppta]、在多晶硅原料的主体内存在的受主元素的合计浓度设为Ca1[ppta]、在多晶硅原料的表面存在的施主元素的合计浓度设为Cd2[ppta]、在多晶硅原料的表面存在的受主元素的合计浓度设为Ca2[ppta]时，Cd1、Ca1、Cd2和Ca2为2[ppta]≤(Cd1+Cd2)‑(Ca1+Ca2)≤8[ppta]。

技术领域

本发明涉及多晶硅原料。特别是，本发明涉及用于制造具有高电阻率的单晶硅的多晶硅原料。

背景技术

单晶硅是工业上极其重要的材料，用于半导体晶片、太阳能电池单元、高频器件、传感器等各种元件的基板等。在用于各种元件的基板的情况下，为了抑制基板内的电荷的移动，要求基板为具有高电阻率的单晶硅。例如，如专利文献1所记载地那样，要求电阻率为数千Ωcm左右的基板。

单晶硅是通过使晶种与将多晶硅原料熔融而得到的硅熔液接触从而作为单晶硅锭而得到的。作为得到单晶硅锭的方法，已知CZ(柴可拉斯基)法和FZ(悬浮区熔)法。

以往，具有高电阻率的单晶硅是通过FZ法制造的。然而，对于FZ法，制造大口径的锭是困难的，在成本方面不利。

因此，尝试了通过能够比较容易地制造φ300mm以上的大口径的锭，并且与FZ法相比为低成本的CZ法，来制造具有高电阻率的单晶硅。

例如，专利文献2公开了通过使用多晶硅原料中的杂质浓度之差(施主浓度与受主浓度之差)被管控为特定范围内的多晶硅原料，得到具有高电阻率的单晶硅。

然而，多晶硅原料的表面通常被污染，各种杂质元素存在于表面。在这样的杂质元素中也包含掺杂元素(施主元素和受主元素)。被区分为在多晶硅原料的表面存在的掺杂元素(表面掺杂元素)和在多晶硅原料的主体(Bulk)内存在的掺杂元素(主体掺杂元素)。

然而，在将多晶硅原料熔融时，表面掺杂元素与主体掺杂元素一起包含于硅熔液。因此，在提拉单晶硅时，表面掺杂元素作为主体掺杂元素而被引入到单晶硅内。其结果是，多晶硅原料的表面掺杂元素对单晶硅的电阻率带来影响。

特别是，在CZ法中使用的多晶硅原料使用将多晶硅棒破碎而得到的片断状的原料(多晶硅块)。因此，由多晶硅块构成的多晶硅原料的表面积与在FZ法中使用的棒状的多晶硅原料的表面积相比非常大。由于表面掺杂元素量与表面积成比例，因此对于CZ法，表面掺杂元素对单晶硅的电阻率带来的影响极大。

进而，多晶硅原料中的多晶硅块的大小不是一定的，而是具有规定的粒度分布。由于多晶硅块的表面积与多晶硅块的大小对应，因此表面掺杂元素量根据多晶硅块的大小而不同。

因此，已知在制造具有高电阻率的单晶硅时，不仅着眼于多晶硅原料的主体掺杂元素，而且也着眼于表面掺杂元素的技术。例如，专利文献3公开了使多晶硅原料中的表面掺杂元素的浓度和主体掺杂元素的浓度分别为规定的范围内。此外，专利文献4和专利文献5公开了测定多晶硅原料中的表面掺杂元素的浓度和主体掺杂元素的浓度，基于该测定结果，以成为所希望的电阻率的方式添加掺杂剂。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-69240号公报

专利文献2：日本特开2004-315336号公报

专利文献3：日本特开2013-151413号公报

专利文献4：日本特开2014-156376号公报

专利文献5：日本特开2018-90466号公报

发明内容

发明所要解决的问题