多晶硅棒的制造方法以及反应炉技术

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。

Manufacturing method of polysilicon rod and reaction furnace

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多晶硅棒的制造方法以及反应炉
本专利技术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。
技术介绍
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以顶端喷射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射口，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
技术实现思路
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射口向上方空间排出，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。此外，即使使用除了所述顶端喷射口以外还形成有侧壁喷射口的喷嘴作为气体供给喷嘴，也无法充分消除这些不良情况。若详细叙述，则这是因为：这样的侧壁喷射口使原料气体在横向喷射，因此，在钟罩内下部，气氛的搅拌效果在一定程度上提高，但由于原料气体从侧壁喷射口喷出，与之相应地来自喷嘴顶端的喷射口的喷出量变少，其流势减弱，在钟罩内的上部与下部的气氛的循环性降低。根据这些，开发如下的方法是一个大问题，即，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。用于解决问题的方案本专利技术人等鉴于上述问题，继续进行了深入研究。其结果是发现了以下事实，从而完成了本专利技术，即，作为使用的气体供给喷嘴，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，由此能解决所述的问题。即，本专利技术是一种多晶硅棒的制造方法，其特征在于，使用如下构造的反应炉：利用钟罩和底板将内部密闭，在所述底板设有用于保持多条硅芯线并且对该硅芯线通电的电极对，进而，在所述底板以顶端喷射口朝上的方式分别设有用于向所述钟罩的内部空间供给硅沉积用原料气体的多个气体供给喷嘴，一边对所述硅芯线通电一边使硅沉积用原料气体从所述气体供给喷嘴喷出，由此使多晶硅沉积在所述硅芯线，作为所述气体供给喷嘴的至少一个，使用流量放大喷嘴，其具有通过被供给至喷嘴的硅沉积用原料气体与被导入喷嘴内的钟罩内气氛混合而被增量并吹出的作用。此外，本专利技术还提供一种多晶硅棒制造用反应炉，其特征在于，作为用于实施上述制造方法的反应炉，为如下构造：利用钟罩和底板将内部密闭，在所述底板设有用于保持多条硅芯线并且对该硅芯线通电的电极对，进而在所述底板以顶端喷射口朝上的方式分别设有用于向所述钟罩的内部空间供给硅沉积用原料气体的多个气体供给喷嘴，所述气体供给喷嘴的至少一个是流量放大喷嘴，其具有通过被供给至喷嘴的硅沉积用原料气体与被导入喷嘴内的钟罩内气氛混合而被增量并吹出的作用。专利技术效果根据本专利技术的多晶硅棒的制造方法，能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，由此吹出的气流的流势增加。因此，能以在钟罩内的上部与下部的原料气体的循环性优异而使原料气体的利用效率提高的状态制造多晶硅棒。因此，能大幅地改善伴随多晶硅棒的制造的电力消耗率、原料硅烷化合物的消耗率。此外，即使在所得到的多晶硅棒中，也不易在表面产生凹凸，也能使棒的粗细的稳定性提高。因此，棒表面的平滑性优异，也能显著地降低由表面积的增大引起的杂质污染等。附图说明图1的(a)是本专利技术所使用的流量放大喷嘴的代表形态的剖视图和图1的(b)是局部剖切立体剖视图。图2的(a)是本专利技术所使用的流量放大喷嘴的另一形态的剖视图和图2的(b)是局部剖切立体剖视图。图3的(a)是本专利技术所使用的流量放大喷嘴的又一形态的剖视图和图3的(b)是局部剖切立体剖视图。图4的(a)是本专利技术所使用的流量放大喷嘴的又一形态的剖视图和图4的(b)是局部剖切立体剖视图。图5的(a)是本专利技术所使用的流量放大喷嘴的又一形态的剖视图和图5的(b)是局部剖切立体剖视图。图6是表示本专利技术所应用的代表形态的多晶硅棒制造用反应炉的构造的概略图。具体实施方式以下对本专利技术的一个实施方式进行说明，但本专利技术并不限定于此。本专利技术并不限定于以下说明的各构成，可以进行各种变更。即，对于将在不同的实施方式中分别公开的技术手段适当组合而得到的实施方式也包含于本专利技术的技术范围。此外，本说明书中所记载的专利文献全部作为参考文献被引用至本说明书中。此外，在本说明书中，只要没有特别记载，表示数值范围的“A～B”就是指“A以上(包含A且大于A本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多晶硅棒的制造方法，其特征在于，/n使用如下构造的反应炉：利用钟罩和底板将内部密闭，在所述底板设有用于保持多条硅芯线并且对所述硅芯线通电的电极对，进而，在所述底板以顶端喷射口朝上的方式分别设有用于向所述钟罩的内部空间供给硅沉积用原料气体的多个气体供给喷嘴，/n一边对所述硅芯线通电一边使硅沉积用原料气体从所述气体供给喷嘴喷出，由此使多晶硅沉积在所述硅芯线，/n作为所述气体供给喷嘴的至少一个，使用流量放大喷嘴，其具有通过被供给至喷嘴的硅沉积用原料气体与被导入喷嘴内的钟罩内气氛混合而被增量并吹出的作用。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180405 JP 2018-0732581.一种多晶硅棒的制造方法，其特征在于，
使用如下构造的反应炉：利用钟罩和底板将内部密闭，在所述底板设有用于保持多条硅芯线并且对所述硅芯线通电的电极对，进而，在所述底板以顶端喷射口朝上的方式分别设有用于向所述钟罩的内部空间供给硅沉积用原料气体的多个气体供给喷嘴，
一边对所述硅芯线通电一边使硅沉积用原料气体从所述气体供给喷嘴喷出，由此使多晶硅沉积在所述硅芯线，
作为所述气体供给喷嘴的至少一个，使用流量放大喷嘴，其具有通过被供给至喷嘴的硅沉积用原料气体与被导入喷嘴内的钟罩内气氛混合而被增量并吹出的作用。


2.根据权利要求1所述的多晶硅棒的制造方法，其中，
所述流量放大喷嘴在喷嘴周壁设有开口部，具有：所述原料气体在喷嘴内的硅沉积用原料气体流通路朝向顶端喷出口流动时，从所述周壁开口部将喷嘴周围的气氛吸入至所述硅沉积用原料气体流通路的作...

【专利技术属性】
技术研发人员：立川敬史，相本恭正，
申请(专利权)人：株式会社德山，
类型：发明
国别省市：日本;JP