多晶硅棒及多晶硅棒的制造方法技术

本发明专利技术涉及的多晶硅棒，通过西门子法制造，其长度方向上的长度大于等于1米，其棒体侧面长度方向的残留应力的压缩应力与拉伸应力之差的绝对值小于等于22Mpa。之差的绝对值小于等于22Mpa。之差的绝对值小于等于22Mpa。

【技术实现步骤摘要】
多晶硅棒及多晶硅棒的制造方法


[0001]本专利技术涉及一种通过西门子法制作的多晶硅棒及多晶硅棒的制造方法。

技术介绍

[0002]多晶硅是半导体制造用单晶硅和太阳能电池制造用硅的原料。作为多晶硅的制造方法，已知西门子法，在该方法中，一般通过使硅烷系原料气体与加热后的硅芯线接触，在该硅芯线的表面利用CVD(ChemicalVaporDeposition：化学气相沉积)法析出多晶硅。
[0003]西门子法是将硅芯线组装成垂直方向2根、水平方向1根的倒U字型，将其两端部分别与芯线支架连接，并固定在配置于底板上的一对金属电极上。一般是在反应炉内配置多组倒U字型硅芯线的结构。
[0004]当通电将倒U字型的硅芯线表面加热至900℃～1200℃使作为原料气体的例如三氯硅烷和氢的混合气体接触硅芯线上时，多晶硅会在硅芯线上进行气相生长，最终形成倒U字形的所需直径的多晶硅棒。
[0005]多晶硅棒随着周边技术的提高，所要求的直径逐渐增大，有向更大口径化、长尺寸化发展的趋势。大口径化、长尺寸化越发展，制造时所需的电力就越多。
[0006]多晶硅具有温度越高电阻率越低的特性，因此就有中心附近温度变高，表面附近温度变低的倾向，随着大口径化的发展，其温度差也会变大。
[0007]因此，随着多晶硅棒的直径变大，在反应过程中，特别是蒸镀结束后的冷却时，多晶硅棒内包含的应力变大，容易发生裂纹、剥离等损伤甚至坍塌等不良情况。作为对策，日本专利第2805457号等提出了通过使电极处于可工作状态来降低对多晶硅棒施加的力，从而减少损伤的方法。
[0008]但是，由于用这些方法制作的损伤少的多晶硅棒在应力未释放的情况下冷却到室温，因此残留应力必然有变大的倾向。
[0009]因此，在进行将棒体调整为规定的长度等的下一工序加工时，由于棒体的切削，一部分应力被释放，容易发生因残余应力失去平衡而导致的裂纹。另外，一旦发生裂纹，裂纹会传播到整个棒体，因此还存在产品无法以所需的棒体形状来发货的问题。
[0010]另外，因应力传播而全身出现裂纹的多晶硅棒，由于其冲击，碎片特别会在棒长度方向上飞散，因此对操作人员造成危险。当务之急是对这一问题进行改善。
[0011]迄今为止，对降低多晶硅棒残余应力的方法也提出了新的方案。
[0012]例如，在日本特开2017
‑
48098号公报中，提出了将析出时的多晶硅棒析出阶段分为硅芯线的附近区域、R/2区域、以及最表面区域，并分别随着趋向反应后期而降低多晶硅棒表面温度的方法。不过，由于该方法需要随时降低多晶硅棒的表面温度，因而存在导致反应速度降低、以及生产率低下的缺点。
[0013]另外WO97/44277提出了通过在反应结束后再次进行热处理来减少应变的方法。这种方法除了通常的析出工序外还必须进行热处理工序，因此同样存在生产率不高的缺点。
[0014]如上所述，为了用现有技术降低大口径、长尺寸的多晶硅棒的残留应力(应变)从
而导致了生产效率的大幅度降低。因此，本专利技术的目的在于提供一种多晶硅棒，其在不极力降低生产效率的情况下，降低多晶硅棒的残余应力，并降低加工时因裂纹传播而崩溃的风险。

技术实现思路

[0015]【概念1】
[0016]本专利技术涉及的多晶硅棒，通过西门子法制造，所述多晶硅棒的长度方向上的长度大于等于1米，其特征在于：所述多晶硅棒的侧面的长度方向上的残留应力的压缩应力与拉伸应力之差的绝对值小于等于22Mpa。
[0017]【概念2】
[0018]本专利技术涉及的多晶硅棒的制造方法，通过西门子法使多晶硅析出在硅芯线上，其特征在于：所述多晶硅棒在反应结束前的至少1小时前，使多晶硅棒截面的温度差Δt在小于等于200℃的状态下来制造概念1所述的多晶硅棒。
[0019]【概念3】
[0020]在基于概念2所述的多晶硅棒的制造方法中，
[0021]在反应结束前的至少1小时前，在连续或断续地降低用于制造多晶硅棒的供给电流的同时，连续或断续地降低原料气体量。
[0022]【概念4】
[0023]在概念2或3所述的多晶硅棒的制造方法中，
[0024]在反应结束前的至少1小时前，通过高频电源装置向多晶硅棒的表面提供高频电流。
[0025]【概念5】
[0026]在根据概念2或3所述的多晶硅棒的制造方法中，
[0027]在反应结束前的至少1小时前，使供给气体中含有掺杂剂来生长多晶硅棒。
[0028]【概念6】
[0029]在根据概念2或3所述的多晶硅棒的制造方法中，
[0030]在析出所述多晶硅时，在该多晶硅周缘外侧使伪多晶硅棒(Dummy polysiliconrod)生长。
[0031]专利技术效果
[0032]通过本专利技术，就可以减少再对生长结束的多晶硅进行加工时产生的裂纹等损伤。
附图说明
[0033]图1是本专利技术实施方式的反应装置的概略图。
[0034]图2是表示采用本专利技术的实施方式中的高频电源装置时的反应容器内的上方平面图。
[0035]图3是在本专利技术的实施方式中使伪多晶硅棒在多晶硅棒的边缘外侧生长时的反应容器内的上方平面图。
[0036]图4是在多晶硅棒上安装应变计时的上方平面图。
[0037]图5是在多晶硅棒上安装应变计时的立体图。
[0038]图6是在切断安装有应变计的多晶硅棒时的立体图。
[0039]图7是展示使用现有技术以及本专利技术的实施例并通过应变释放法测量多晶硅棒的残余应力时的曲线图。
具体实施方式
[0040]一下将描述本专利技术的实施例。
[0041]用于制造多晶硅棒的制造装置(反应装置)如图1所示，包括：反应容器10、设置在反应容器10上的一个或多个成对的电极220、安装在成对的电极220上的U字型的电极线210、用于向反应容器10供给包含原料气体的供给气体的供给部260、以及用于从反应容器10排出排放气体的排出部270。在反应装置中，例如使用通过CVD反应使多晶硅生长的西门子法生成多晶硅棒。
[0042]多晶硅棒制造装置也可以包括：由操作者进行输入的个人计算机、智能手机、平板终端等构成的输入部370、对多晶硅棒的制造装置进行各种控制的控制部350、以及用于存储各种信息的存储部360。配方等一系列步骤被存储在存储部360中，控制部350通过读取配方，可以按照预定的顺序进行多晶硅棒的制造。
[0043]以往认为处于反应温度时的表面温度会影响最终的残留应力，但根据专利技术者们确认的情况，通过减小停止析出的至少1小时前的多晶硅棒截面(与多晶硅棒延伸的长度方向正交的横截面)上的温度差，就可以获得足够低的残留应力。另外，在本实施方式中，虽然棒体侧面长度方向的残留应力的压缩应力与拉伸应力之差的绝对值为小于等于22MPa，但优选为小于等于20MPa，更优选为小于等于16MPa，进一步优选为小于等于10MPa。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多晶硅棒，通过西门子法制造，所述多晶硅棒的长度方向上的长度大于等于1米，其特征在于：所述多晶硅棒的侧面的长度方向上的残留应力的压缩应力与拉伸应力之差的绝对值小于等于22Mpa。2.一种多晶硅棒的制造方法，通过西门子法使多晶硅析出在硅芯线上，其特征在于：所述多晶硅棒在反应结束前的至少1小时前，使多晶硅棒截面的温度差Δt在小于等于200℃的状态下来制造权利要求1所述的多晶硅棒。3.根据权利要求2所述的多晶硅棒的制造方法，其特征在于：在反应结束前的至少1小时前，...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈田哲郎，星野成大，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：