[发明专利]多晶硅析出用硅芯线及其制造方法

说明书

本发明的问题在于，在呈门型形状的多晶硅析出用硅芯线中，进一步高度地降低接合角部的表面金属浓度。一种多晶硅析出用硅芯线，其特征在于，所述多晶硅析出用硅芯线为由一对垂直棒部与连接这一对垂直棒部的各上端的横架部构成的呈门型形状的、用于使多晶硅析出的硅芯线，所述垂直棒部与横架部的端部彼此通过焊接而接合，其接合角部的表面金属浓度为1ppbw以下，特别是铁的浓度为0.2ppbw以下，铬的浓度为0.1ppbw以下，镍的浓度为0.05ppbw以下，以及钛的浓度为0.2ppbw以下。

技术领域

本发明涉及一种多晶硅析出用硅芯线，详细而言，涉及一种由一对垂直棒部与连接这一对垂直棒部的各上端的横架部构成的呈门型形状的所述硅芯线。

背景技术

多晶硅有用地用作半导体或太阳能发电用晶圆的原料。已知各种这样的多晶硅的制造方法，例如，在工业上实施被称为西门子(Siemens)法的方法。

若对西门子法的典型进行概述，则为以下方法：首先，在反应炉内的底盘上设置由一对垂直棒部与连接这一对垂直棒部的各上端的横架部构成的呈门型形状的硅芯线，在其各端经由芯线支架固定金属电极。然后，对金属电极通电而将上述硅芯线加热至硅的析出温度，在该状态下向反应室内供给由三氯硅烷(SiHCl₃)、甲硅烷(SiH₄)等硅烷化合物和还原气体构成的硅析出用原料气体，利用化学气相沉积法使硅在上述硅芯线上析出。根据该方法，能以棒的形态得到高纯度的多晶硅。

西门子法中使用的所述呈门型形状的硅芯线例如通过以下的方法来制造。即，是将一对垂直棒部用硅棒各自的上端作成V字形的承接结构，在此载置横架部用硅棒的各端部而进行组装的方法(专利文献1)。但是，通过该方法得到的硅芯线的角部是仅在垂直棒部用硅棒的上端承接结构载置有横架部用硅棒的端部的结构，因此稳定性差。因此，在多晶硅析出时的初始通电中，容易产生由高电压引起的电弧，角部周边有时会熔断。

另一方面，也进行以下方法：作为硅芯线，使用硅制的长棒构件，将其加热至高温(800℃以上)使其软化并使其弯曲来得到(专利文献2和3)。若是通过该方法得到的硅芯线，则为一体结构，因此能抑制所述初始通电时的电弧产生。但是，如此将所述长棒构件加热至高温而折弯的操作并不简单，需要复杂的加热处理装置，设备费用增加。而且，在该方法中，在上述高温加热时，呈高活性的硅表面与装置的金属面、空气接触，引起硅芯线的金属污染。

作为门型形状的硅芯线的制法，也可以考虑将所述垂直棒部用硅棒的上端与横架部用硅棒部的端部焊接。在此，硅制构件的焊接通常借助高频感应加热来进行。即，高频感应加热是通过在与交流电源连接的工作线圈中插入由导体构成的被加热物，从而在被加热物的表面附近产生高密度的涡电流，利用其焦耳热使被加热物的表面进行自发热的方法。通过进行高频感应加热，在接合的硅制构件各端部的抵接部位附近生成熔融液滴，这些熔融液滴因表面张力而一体化并被冷却，由此被焊接。

但是，迄今为止，借助高频感应加热的硅制构件的焊接仅已知有直线焊接(直线状的焊接)(专利文献4～6)，未进行用于得到所述门型形状的硅芯线所需的直角焊接等以高角度的弯曲焊接。其原因在于，为了进行所述高频感应加热，需要用工作线圈包围被接合部，若被接合部在该状态下具有角度，则该被接合部相对于工作线圈的包围内不易取放，产生与该工作线圈的接触，引起硅芯线的金属污染。

进而，借助上述高频感应加热的焊接在对被接合部进行预加热后进行，因此在该被接合部的周围也必须配置碳构件制的预加热器，提高了因硅制构件与预热加热器的接触导致的硅芯线污染的危险性。