多晶硅原料制造技术

一种多晶硅原料，其特征在于，所述多晶硅原料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满足下述关系：5[ppta]≤(Ca1+Ca2)

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多晶硅原料


[0001]本专利技术涉及多晶硅原料。特别是，本专利技术涉及用于制造具有高电阻率的单晶硅的多晶硅原料。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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)。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]现有技术文献
[0013]专利文献
[0014]专利文献1：日本特开2017
‑
69240号公报
[0015]专利文献2：日本特开2004
‑
315336号公报
[0016]专利文献3：日本特开2013
‑
151413号公报
[0017]专利文献4：日本特开2014
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156376号公报
[0018]专利文献5：日本特开2018
‑
90466号公报

技术实现思路

[0019]专利技术所要解决的问题
[0020]近年来，要求具有更高电阻率的单晶硅，例如，要求具有10000Ωcm以上的电阻率的单晶硅。为了得到这样的具有非常高的电阻率的单晶硅，优选的是，调整多晶硅原料所包含的掺杂元素量而不添加掺杂剂。
[0021]然而，在专利文献2中，没有关于控制多晶硅原料的主体掺杂元素的浓度的启示，而是仅使用简单将各种多晶硅原料组合而将原料中的施主浓度与受主浓度之差管控为特定范围内的原料。而且，完全没有着眼于多晶硅原料的表面掺杂元素的浓度。
[0022]因此，存在如下问题：根据表面掺杂元素的浓度，得到具有与所希望的导电型相反的导电型的单晶硅。或者，存在如下问题：即使是所希望的导电型的单晶硅，也得不到所希望的电阻率。
[0023]专利文献2本身是以制造电阻率为2000Ωcm左右的单晶硅作为目的的，即使使多晶硅原料中的施主浓度与受主浓度之差为专利文献2所记载的范围内，也无法制造电阻率例如为10000Ωcm以上的单晶硅。
[0024]专利文献3虽然着眼于表面掺杂元素的浓度和主体掺杂元素的浓度，但是不过是特定各自的浓度范围。因此，存在如下问题：根据表面掺杂元素中的施主浓度和受主浓度与主体掺杂元素中的施主浓度和受主浓度的大小关系，得到具有与所希望的导电型相反的导电型的单晶硅。或者，存在如下问题：即使是所希望的导电型的单晶硅，也得不到所希望的电阻率。
[0025]在专利文献4和专利文献5中，与专利文献2同样地，没有关于控制多晶硅原料的表面掺杂元素的浓度和主体掺杂元素的浓度的启示，基于表面掺杂元素的浓度和主体掺杂元素的浓度的测定结果，添加掺杂剂来调整单晶硅的电阻率。
[0026]然而，专利文献4和专利文献5都与专利文献2同样地，以制造电阻率为数千Ωcm左右的单晶硅作为目的。因此，在要通过专利文献4所公开的方法得到例如具有10000Ωcm以上的电阻率的单晶硅的情况下，不得不使掺杂剂的添加量为极微量。存在如下问题：在称量这样的极微量的掺杂剂添加量时误差变大，难以得到所希望的电阻率。
[0027]而且，在这些专利文献中，针对所预期的掺杂元素，具体而言，如果为施主元素则仅仅为磷(P)，而如果为受主元素则仅仅为硼(B)。由于上述原因，不能使如此不添加掺杂剂而得到的单晶硅的电阻率成为目标的值，其结果是，如果不添加上述掺杂剂进行调整，则不仅难以控制导电型，而且难以将电阻率控制为所希望的高值。
[0028]本专利技术是鉴于这样的实情而做出的，其目的在于提供一种多晶硅原料，其用于以不添加掺杂剂的方式制造出导电型为p型且能高精度地显现目标的高电阻率的单晶硅。
[0029]用于解决问题的方案
[0030]本专利技术人等发现，通过考虑多晶硅原料中对电阻率带来影响的全部受主和施主而使它们的平衡为规定的范围内，即使目标的电阻率高，也能得到具有目标的导电型，能高精度地显现目标的电阻率的单晶硅。
[0031]为了达到上述目的，本专利技术的方案如下：
[0032][1]一种多晶硅原料，其特征在于，所述多晶硅原料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满足下述关系：5[ppta]≤(Ca1+Ca2)
‑
(Cd1+Cd2)≤26[ppta]。
[0033][2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种多晶硅原料，其特征在于，所述多晶硅原料是包含多种多晶硅块的单晶硅制造用多晶硅原料，将在所述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]、在所述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]、在所述多晶硅原料的表面存在的施主元素的合计浓度设为Cd2[ppta]、在所述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，所述Cd1、Ca1、Cd2和Ca2满足下述关系：5[ppta]≤(Ca1+Ca2)
‑
(Cd1+Cd2)≤26[ppta]。2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：浅野卓也，佐伯幸一，惠本美树，小野田透，
申请(专利权)人：株式会社德山，
类型：发明
国别省市：