多晶硅棒和多晶硅棒的制造方法技术

本发明专利技术提供适合作为单晶硅制造用原料的多晶硅棒和多晶硅棒的制造方法。在通过基于化学气相法的析出而制造直径为150mm以上的多晶硅棒时，在反应炉内配置多对硅芯线，将所述多晶硅棒的最终直径的平均值设为D(mm)、将所述多对硅芯线的相互间隔设为L(mm)时，将D/L的值设定为小于0.40的范围。

Manufacturing Method of Polycrystalline Silicon Rod and Polycrystalline Silicon Rod

The invention provides a method for manufacturing a polycrystalline silicon rod and a polycrystalline silicon rod suitable for being used as raw materials for the manufacture of monocrystalline silicon. When polycrystalline silicon rods with diameters of 150 mm or more are manufactured by chemical vapor precipitation, many pairs of silicon core wires are arranged in the reactor. When the average diameter of the polycrystalline silicon rods is set to D(mm), and the interval between the pairs of silicon core wires is set to L(mm), the value of D/L is set to be less than 0.40.

【技术实现步骤摘要】
多晶硅棒和多晶硅棒的制造方法
本专利技术涉及多晶硅棒的结晶生长技术，更详细而言，涉及适合作为单晶硅的制造原料的多晶硅棒的制造技术。
技术介绍
在半导体器件等的制造中不可缺少的单晶硅是通过CZ法(Czochralskimethod，直拉法)、FZ法(Floating-zonemethod，悬浮区熔法)进行结晶培育的，作为此时的原料，使用多晶硅棒或多晶硅块。多数情况下，这样的多晶硅材料通过西门子法进行制造。所谓西门子法是通过使三氯硅烷、单硅烷等硅烷原料气体与被加热的硅芯线接触而使多晶硅在该硅芯线的表面上通过CVD(ChemicalVaporDeposition，化学气相沉积)法进行气相生长(析出)的方法。例如，在通过CZ法结晶培育单晶硅时，在石英坩埚内装入多晶硅块，在使其加热熔融而得到的硅熔液中浸入籽晶而使位错线消失，在无位错化后缓慢地使其直径扩大，直至达到规定的直径为止，进行结晶的提拉。此时，若在硅熔液中残留有未熔融的多晶硅，则该未熔融多晶片会由于对流而漂浮于固液界面附近，成为诱发位错产生而使结晶线消失的原因。另外，在专利文献1中报道了下述内容：在通过西门子法制造多晶硅棒(多晶硅棒)的工序中，有时会在该棒中析出针状结晶，使用该多晶硅棒进行基于FZ法的单晶硅培育时，由于上述不均质的微细结构而导致各个微晶无法与其尺寸相应地均匀地熔融，未熔融的微晶以固体粒子的形式通过熔融区域而通向单晶棒，以未熔融粒子的形式插入至单晶的凝固面中，由此引起缺陷形成。需要说明的是，关于针状结晶，也请参考专利文献2和3。在此所述的针状结晶是指使其长轴方向为多晶硅棒的析出方向(与多晶硅棒的长轴方向垂直的方向)的针状结晶。针状结晶的长轴方向的长度较长的情况下达到约几mm。认为这样的针状结晶是由于在多晶硅析出的过程中产生的局部的不均质结晶随着析出工序的进行而相互连结、由此一体化而形成的。使用内部存在这种局部的不均质结晶、针状结晶的多晶硅棒进行基于FZ法的单晶硅的结晶培育时，会发生局部的不均质结晶、针状结晶漂浮于硅熔液中的情况，结晶生长中产生不良情况。因此，要求不含局部的不均质结晶和针状结晶的多晶硅棒的培育技术。需要说明的是，在结晶学上，针状结晶具有以密勒指数来进行比较时<220>比<111>占优势(若比较由X射线衍射得到的检测量，则<220>的检测量更多)的特征，不存在针状结晶的区域中<111>占优势。在专利文献4中报道了：以<111>为主面的局部的不均质结晶容易在多晶硅棒的中心部(靠近芯线的部分)产生。另一方面，在通过EBSD(ElectronBackscatteredDiffraction，电子背散射衍射)进行结晶粒径的测定时，对于局部的不均质结晶，除其外观之外，甚至对构成不均质结晶的结晶取向进行计数，但无法获得其为不均质结晶的信息。用于检测局部的不均质结晶的最好的方法是利用氢氟酸、硝酸混合水溶液进行蚀刻并在光学显微镜下进行观察的方法。在利用光学显微镜以约100倍的倍率进行观察时，多数情况下，局部的不均质结晶可以作为长径为10μm以上的结晶部分被确认到。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2013-193902号公报专利文献3：日本特开2014-028747号公报专利文献4：日本特开2016-150885号公报专利文献5：日本特开2015-003844号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题不言而喻的是，无论是CZ法还是FZ法，培育的单晶硅都是大型化的，目前直径6英寸至8英寸的单晶硅为主流，伴随这样的大口径化，多晶中存在的不均质部位在单晶化的工序中产生的不良影响(结晶线的消失、结晶线的弯曲或紊乱等)变得显著。因此，对于作为制造用原料使用的多晶硅要求比目前更高的结晶均质性。具体而言，要求不含有针状结晶、不含有局部的不均质结晶。本专利技术是鉴于这样的问题而完成的，其目的在于提供适合作为单晶硅制造用原料的多晶硅，有助于单晶硅的稳定制造。用于解决问题的方法为了解决上述问题，本专利技术的多晶硅棒为通过基于化学气相法的析出而培育出的多晶硅棒，其特征在于，不含有与上述多晶硅棒的长轴方向垂直的方向的粒径dV大于与上述多晶硅棒的长轴方向平行的方向的粒径dP(dV>dP)的形状的针状结晶。另外，本专利技术的多晶硅棒为通过基于化学气相法的析出而培育出的多晶硅棒，其特征在于，在利用氢氟酸与硝酸的混合液对按照以与多晶硅棒的长轴方向垂直的方向作为主面的方向的方式采取的板状试样的表面进行蚀刻时，在该蚀刻面中不含有粒径10μm以上的局部的不均质结晶。另外，本专利技术的多晶硅棒为通过基于化学气相法的析出而培育出的多晶硅棒，其特征在于，多晶硅棒的直径(2R)为150mm以上，在求出使从该多晶硅棒的中心区域、R/2区域和外侧区域采取的板状试样以其中心作为旋转中心、以φ＝180度的角度进行面内旋转而得到的X射线衍射图时，在用6σn-1/平均值来评价来自<220>面的衍射强度的变动的程度时，在中心区域为0.15以下、在R/2区域为0.30以下、在外侧区域为0.58以下。需要说明的是，σn-1为标准偏差。优选上述来自<220>面的衍射强度的变动的程度在中心区域为0.12以下、在R/2区域为0.30以下、在外侧区域为0.54以下。更优选上述来自<220>面的衍射强度的变动的程度在中心区域为0.09以下、在R/2区域为0.15以下、在外侧区域为0.20以下。进一步优选上述来自<220>面的衍射强度的变动的程度在中心区域为0.08以下、在R/2区域为0.10以下、在外侧区域为0.10以下。另外，本专利技术的多晶硅棒的制造方法为通过基于化学气相法的析出而制造直径为150mm以上的多晶硅棒的方法，其特征在于，在反应炉内配置多对硅芯线，将上述多晶硅棒的最终直径的平均值设为D(mm)、将上述多对硅芯线的相互间隔设为L(mm)时，将D/L的值设定为小于0.40的范围。优选将多晶硅的析出工序中的反应压力设定为0.2MPa以上。专利技术效果通过使用本专利技术的多晶硅棒利用FZ法进行结晶培育、或者使用由多晶硅块得到的块利用CZ法进行结晶培育，可抑制在局部产生部分的熔融残留，能够有助于单晶硅的稳定制造。附图说明图1A是用于对来自利用化学气相法析出而培育出的多晶硅棒的、X射线衍射线形测定用板状试样的采取例进行说明的图。图1B是用于对来自利用化学气相法析出而培育出的多晶硅棒的、X射线衍射线形测定用板状试样的采取例进行说明的图。图2是用于对利用φ扫描法求取来自板状试样的X射线衍射线形时的测定系统例的概略进行说明的图。图3A是由在D/L的值为0.69的条件下培育出的多晶硅棒采取的板状试样的来自<220>面的X射线衍射图。图3B是由在D/L的值为0.36的条件下培育出的多晶硅棒采取的板状试样的来自<220>面的X射线衍射图。图4A是利用氢氟酸与硝酸的混合液对图3A所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多晶硅棒，其为通过基于化学气相法的析出而培育出的多晶硅棒，其特征在于，不含有与所述多晶硅棒的长轴方向垂直的方向的粒径dV大于与所述多晶硅棒的长轴方向平行的方向的粒径dP、即dV>dP的形状的针状结晶。

【技术特征摘要】
2017.07.12 JP 2017-1360731.一种多晶硅棒，其为通过基于化学气相法的析出而培育出的多晶硅棒，其特征在于，不含有与所述多晶硅棒的长轴方向垂直的方向的粒径dV大于与所述多晶硅棒的长轴方向平行的方向的粒径dP、即dV>dP的形状的针状结晶。2.一种多晶硅棒，其为通过基于化学气相法的析出而培育出的多晶硅棒，其特征在于，在利用氢氟酸与硝酸的混合液对按照以与多晶硅棒的长轴方向垂直的方向作为主面的方向的方式采取的板状试样的表面进行蚀刻时，在该蚀刻面中不含有粒径10μm以上的局部的不均质结晶。3.一种多晶硅棒，其为通过基于化学气相法的析出而培育出的多晶硅棒，其特征在于，所述多晶硅棒的直径2R为150mm以上，在求出使从该多晶硅棒的中心区域、R/2区域和外侧区域采取的板状试样以其中心作为旋转中心、以φ＝180度的角度进行面内旋转而得到的X射线衍射图时，在用6σn-1/平均值来评价来自<220>面的衍射强度的变动的程度时，在中心区域为0.15以下、在R/2区域为0.30以下、在外侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫尾秀一，星野成大，冈田哲郎，祢津茂义，石田昌彦，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP