JPH0729874B2 - 多結晶シリコン製造装置の芯線間接続用ブリッジ - Google Patents
多結晶シリコン製造装置の芯線間接続用ブリッジInfo
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- JPH0729874B2 JPH0729874B2 JP1286040A JP28604089A JPH0729874B2 JP H0729874 B2 JPH0729874 B2 JP H0729874B2 JP 1286040 A JP1286040 A JP 1286040A JP 28604089 A JP28604089 A JP 28604089A JP H0729874 B2 JPH0729874 B2 JP H0729874B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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- C01B33/035—Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds in the presence of heated filaments of silicon, carbon or a refractory metal, e.g. tantalum or tungsten, or in the presence of heated silicon rods on which the formed silicon is deposited, a silicon rod being obtained, e.g. Siemens process
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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- C23C16/46—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、フローティングゾーン法（以下、FZ法とい
う）により半導体シリコン単結晶を製造するための素材
に用いられる、加工ロスの少ない多結晶シリコンを提供
する技術に係り、とくに、熱分解装置内にあって、通電
加熱される芯線間の接続用ブリッジに関わる。
う）により半導体シリコン単結晶を製造するための素材
に用いられる、加工ロスの少ない多結晶シリコンを提供
する技術に係り、とくに、熱分解装置内にあって、通電
加熱される芯線間の接続用ブリッジに関わる。
FZ法により製造される半導体単結晶、とくにシリコン単
結晶は、半導体分野の技術進歩に伴い、より太い径のも
のが要求され、現在、直径６インチに達するものも造ら
れている。こうした太径のものを得るための素材となる
多結晶シリコンの直径は、たとえば細い素材を使う場合
は、詰め込み操作と称する技術により太くすることがで
きるため、必ずしも同じ径である必要はないが、径い細
いとそれだけ長い素材が要り、FZの装置への装填の問題
も出てくるから、得ようとする単結晶と同径に近い素材
が要求されている。
結晶は、半導体分野の技術進歩に伴い、より太い径のも
のが要求され、現在、直径６インチに達するものも造ら
れている。こうした太径のものを得るための素材となる
多結晶シリコンの直径は、たとえば細い素材を使う場合
は、詰め込み操作と称する技術により太くすることがで
きるため、必ずしも同じ径である必要はないが、径い細
いとそれだけ長い素材が要り、FZの装置への装填の問題
も出てくるから、得ようとする単結晶と同径に近い素材
が要求されている。
シリコン単結晶の製造に先立つ素材となる多結晶シリコ
ンは、特公昭53−12358号公報や特公昭55−23457号公報
に開示されるように、たとえばモノシランガスを通電加
熱した芯線上に導き、熱分解して析出堆積させることに
より得ている。ここで、破砕して使うための多結晶シリ
コンを得るのであれば、製造装置の芯線及び芯線間を電
気的に接続するブリッジは、特公昭55−23457号公報に
あるカーボンを用いることより、前記公報にある金属シ
リコンを用いるのが、異種材料からの汚染防止や、その
後の加工の点からも、最も一般的である。
ンは、特公昭53−12358号公報や特公昭55−23457号公報
に開示されるように、たとえばモノシランガスを通電加
熱した芯線上に導き、熱分解して析出堆積させることに
より得ている。ここで、破砕して使うための多結晶シリ
コンを得るのであれば、製造装置の芯線及び芯線間を電
気的に接続するブリッジは、特公昭55−23457号公報に
あるカーボンを用いることより、前記公報にある金属シ
リコンを用いるのが、異種材料からの汚染防止や、その
後の加工の点からも、最も一般的である。
この場合、芯線及び接続用ブリッジ上には、多結晶シリ
コンが同程度析出堆積するが、第４図（II）に示すよう
に、堆積が進み接続用ブリッジ部分が太ってくると、反
応炉内のガスの流れが変化し、芯線上に堆積する多結晶
シリコンは、とくに接続用ブリッジと芯線とのつなぎ目
付近で変形し、細くなると同時に、中心軸がずれてく
る。FZ法に用いられる多結晶シリコンロッドは、直径が
均一であることが要求されるため、FZ法に適用する際
は、この細い部分が仕様直径に適合するまで堆積を行な
い、その後、一定の直径になるよう、外径研削を行なわ
なければならない。当然、径が太くなればなる程、同じ
削り代でも研削ロスは多くなるし、径の変化が大きいほ
ど、無駄が多い。
コンが同程度析出堆積するが、第４図（II）に示すよう
に、堆積が進み接続用ブリッジ部分が太ってくると、反
応炉内のガスの流れが変化し、芯線上に堆積する多結晶
シリコンは、とくに接続用ブリッジと芯線とのつなぎ目
付近で変形し、細くなると同時に、中心軸がずれてく
る。FZ法に用いられる多結晶シリコンロッドは、直径が
均一であることが要求されるため、FZ法に適用する際
は、この細い部分が仕様直径に適合するまで堆積を行な
い、その後、一定の直径になるよう、外径研削を行なわ
なければならない。当然、径が太くなればなる程、同じ
削り代でも研削ロスは多くなるし、径の変化が大きいほ
ど、無駄が多い。
また、外径研削は、ただ外周が一様となれば良いのでは
なく、目的とする単結晶の抵抗率が所定の値になるよ
う、一定の直径まで研削している。これは、多結晶ロッ
ド外周部への不純物の埋込や塗布、またはガス状不純物
によるドープ、あるいは芯線の抵抗率と直径による仕上
り品に対する抵抗率制御のいずれの場合にも採用されて
いる。
なく、目的とする単結晶の抵抗率が所定の値になるよ
う、一定の直径まで研削している。これは、多結晶ロッ
ド外周部への不純物の埋込や塗布、またはガス状不純物
によるドープ、あるいは芯線の抵抗率と直径による仕上
り品に対する抵抗率制御のいずれの場合にも採用されて
いる。
このようなことから、FZ法に用いられる多結晶シリコン
は、その製造段階から径が一様であることが、成長時間
の短縮、それによる原料や電気の使用料の低減、加工工
程の短縮化、さらにまた研削ロスの低減等を実現するた
めに、とくに必要となってくる。
は、その製造段階から径が一様であることが、成長時間
の短縮、それによる原料や電気の使用料の低減、加工工
程の短縮化、さらにまた研削ロスの低減等を実現するた
めに、とくに必要となってくる。
しかし、従来から、このような問題に対しては充分な解
決策は与えられていなかった。
決策は与えられていなかった。
本発明は、上記のような従来の問題点を解決すべくなさ
れたもので、モノシランガスの熱分解法により、通電加
熱されたフィラメント芯線上に多結晶シリコンを析出さ
せて製造する装置内の、前記フィラメント芯線間を接続
する接続用ブリッジを、タンタル、モリブデン、タング
ステン、またはジルコニウムで構成し、該接続用ブリッ
ジの断面形状が逆三角形、涙滴形または縦長長方形とす
るものである。
れたもので、モノシランガスの熱分解法により、通電加
熱されたフィラメント芯線上に多結晶シリコンを析出さ
せて製造する装置内の、前記フィラメント芯線間を接続
する接続用ブリッジを、タンタル、モリブデン、タング
ステン、またはジルコニウムで構成し、該接続用ブリッ
ジの断面形状が逆三角形、涙滴形または縦長長方形とす
るものである。
本発明よる接続用ブリッジは、電気抵抗の低いタンタ
ル、モリブデン、タングステン、またはジルコニウムで
構成されているため、たとえば、従来と同じ直径の7.5m
mのものを採用しても、通電によって、モノシランガス
の分解温度にまでは加熱されない。したがって、接続用
ブリッジ上ではモノシランガスの熱分解が起きないか
ら、多結晶シリコンの析出堆積が起きない。すなわち、
接続用ブリッジの径が時間とともに太ってくることがな
いため、製造装置内気相部のガスの流れに滞留等の悪影
響を与えず、目的とする多結晶シリコンが、芯線上にの
み一様な直径で堆積してくる。
ル、モリブデン、タングステン、またはジルコニウムで
構成されているため、たとえば、従来と同じ直径の7.5m
mのものを採用しても、通電によって、モノシランガス
の分解温度にまでは加熱されない。したがって、接続用
ブリッジ上ではモノシランガスの熱分解が起きないか
ら、多結晶シリコンの析出堆積が起きない。すなわち、
接続用ブリッジの径が時間とともに太ってくることがな
いため、製造装置内気相部のガスの流れに滞留等の悪影
響を与えず、目的とする多結晶シリコンが、芯線上にの
み一様な直径で堆積してくる。
また、実験によれば、タンタル、モリブデン、タングス
テン、あるいはジルコニウムは、モノシランを用いて多
結晶シリコンを製造するときの熱分解温度（750℃〜950
℃）では、シリコンとほとんど反応しないこと、いずれ
の金属も蒸気圧が低く、シリコン中への拡散速度が遅い
こと、さらにシリコンの特性には影響を及ぼさないこと
が判っている。
テン、あるいはジルコニウムは、モノシランを用いて多
結晶シリコンを製造するときの熱分解温度（750℃〜950
℃）では、シリコンとほとんど反応しないこと、いずれ
の金属も蒸気圧が低く、シリコン中への拡散速度が遅い
こと、さらにシリコンの特性には影響を及ぼさないこと
が判っている。
なお、タンタルは、高温度の水素雰囲気中では、水素脆
性を起し脆くなる欠点はあるが、高温に達する芯線との
接続箇所付近を太くすれば、再利用が可能であることが
分かった。
性を起し脆くなる欠点はあるが、高温に達する芯線との
接続箇所付近を太くすれば、再利用が可能であることが
分かった。
接続用ブリッジの断面形状は、逆三角形、涙滴形または
縦長長方形としたが、これは、接続用ブリッジが、第１
図のように装置内気相部の上昇気流を横切ることから生
じる乱流を防ぐため採用された形状で、また、この形を
採用すると、丸形に較べ表面積が増し放熱量が多くなっ
て、温度をさらに下げることができる。もちろん、製造
する多結晶シリコンが細い場合は丸形で充分である。
縦長長方形としたが、これは、接続用ブリッジが、第１
図のように装置内気相部の上昇気流を横切ることから生
じる乱流を防ぐため採用された形状で、また、この形を
採用すると、丸形に較べ表面積が増し放熱量が多くなっ
て、温度をさらに下げることができる。もちろん、製造
する多結晶シリコンが細い場合は丸形で充分である。
〔実施例１〕 第１図は、本発明の接続用ブリッジを備えた、モノシラ
ン熱分解法による多結晶シリコンの製造装置の縦断面図
を示す。
ン熱分解法による多結晶シリコンの製造装置の縦断面図
を示す。
図中符号１は、シリコン多結晶が析出堆積するシリコン
芯線、２は、芯線上に析出堆積した多結晶シリコン、３
は、芯線１に通電加熱するための電極、４は、芯線間の
接続用ブリッジである。
芯線、２は、芯線上に析出堆積した多結晶シリコン、３
は、芯線１に通電加熱するための電極、４は、芯線間の
接続用ブリッジである。
第１図の装置を用い、芯線間の接続用ブリッジ４に、第
２図ａに示した２×19mm断面をもつモリブデンを用い、
原料ガスとして、モノシランを供給し、芯線１を通電加
熱しながら、熱分解法により多結晶シリコン２を析出さ
せた。モノシランの供給量は、堆積速度が４〜８μ/mi
n.となるよう設定し代表直径73nmを有する多結晶シリコ
ン２を得た。反応終了後も、モリブデンの接続用ブリッ
ジ４には、第４図（Ｉ）に示すように、多結晶シリコン
の堆積はなかった。このモリブデンの接続用ブリッジ
は、再使用が可能で、約30回連続使用できた。
２図ａに示した２×19mm断面をもつモリブデンを用い、
原料ガスとして、モノシランを供給し、芯線１を通電加
熱しながら、熱分解法により多結晶シリコン２を析出さ
せた。モノシランの供給量は、堆積速度が４〜８μ/mi
n.となるよう設定し代表直径73nmを有する多結晶シリコ
ン２を得た。反応終了後も、モリブデンの接続用ブリッ
ジ４には、第４図（Ｉ）に示すように、多結晶シリコン
の堆積はなかった。このモリブデンの接続用ブリッジ
は、再使用が可能で、約30回連続使用できた。
本実施例による場合と、接続用ブリッジにシリコンを用
いた従来の装置による場合との比較を第１表に掲げた。
いた従来の装置による場合との比較を第１表に掲げた。
また、本実施例の、接続ブリッジにモリブデンを用いて
得られた多結晶シリコンの原子吸光分析を行なったとこ
ろ、接続用ブリッジ４との接触部に当るところから2mm
以内には、0.1ppma以内の濃度でモリブデンが検出され
たが、その他の部分からは検出されなかった。さらに、
この多結晶シリコンを原料素材としてFZ法で単結晶シリ
コンを製造したが、特性上問題はなかった。
得られた多結晶シリコンの原子吸光分析を行なったとこ
ろ、接続用ブリッジ４との接触部に当るところから2mm
以内には、0.1ppma以内の濃度でモリブデンが検出され
たが、その他の部分からは検出されなかった。さらに、
この多結晶シリコンを原料素材としてFZ法で単結晶シリ
コンを製造したが、特性上問題はなかった。
〔実施例２〕 接続用ブリッジ４に、第２図ｂに示す、底辺7mm×高さ1
0mmの逆三角形のモリブデンの板を採用して、実施例１
と同様にして、モノシラン熱分解法により多結晶シリコ
ンを製造した。結果は、実施例１と同様であった。
0mmの逆三角形のモリブデンの板を採用して、実施例１
と同様にして、モノシラン熱分解法により多結晶シリコ
ンを製造した。結果は、実施例１と同様であった。
〔実施例３〕 接続用ブリッジ４に、第３図に示す、涙滴型の断面をも
つモリブデンの板を採用して、実施例１と同様にして、
モノシラン熱分解法により多結晶シリコンを製造した。
製品直径が70mm位までは、実施例１と同様であったが、
それ以上の太さになると、丸形を採用したものより若干
（＋30mm〜＋40mm）製品長を長くとれた。
つモリブデンの板を採用して、実施例１と同様にして、
モノシラン熱分解法により多結晶シリコンを製造した。
製品直径が70mm位までは、実施例１と同様であったが、
それ以上の太さになると、丸形を採用したものより若干
（＋30mm〜＋40mm）製品長を長くとれた。
本発明の接続用ブリッジは、抵抗率の低いタンタル、モ
リブデン、タングステン、またはジルコニウムを用いて
いるため、発熱が少なく、したがって、芯線上に堆積す
る多結晶シリコンが所定の直径に成長するまでの時間を
経ても、接続用ブリッジ上には多結晶シリコンの堆積は
起きない。このため、装置内の気相部の原料ガスの流れ
も、成長初期の段階から最終段階まで変わらず、従来の
ように、温度上昇や直径の増大による乱流を生じさせる
ことがない。芯線付近の原料ガスの上昇気流が常に安定
している場合には、多結晶シリコンの堆積は、結局、芯
線上に移動する原料ガスの移動速度のみにより律速され
ることになり、直径の均一性が非常によいことがすでに
判っているが、前記のように、本発明の接続用ブリッジ
を使用すれば、原料ガスの流れに乱れを生じさせないか
ら、直径の非常に均一な多結晶シリコンを得ることがで
きる。
リブデン、タングステン、またはジルコニウムを用いて
いるため、発熱が少なく、したがって、芯線上に堆積す
る多結晶シリコンが所定の直径に成長するまでの時間を
経ても、接続用ブリッジ上には多結晶シリコンの堆積は
起きない。このため、装置内の気相部の原料ガスの流れ
も、成長初期の段階から最終段階まで変わらず、従来の
ように、温度上昇や直径の増大による乱流を生じさせる
ことがない。芯線付近の原料ガスの上昇気流が常に安定
している場合には、多結晶シリコンの堆積は、結局、芯
線上に移動する原料ガスの移動速度のみにより律速され
ることになり、直径の均一性が非常によいことがすでに
判っているが、前記のように、本発明の接続用ブリッジ
を使用すれば、原料ガスの流れに乱れを生じさせないか
ら、直径の非常に均一な多結晶シリコンを得ることがで
きる。
また、接続用ブリッジの断面形状を逆三角形、涙滴形あ
るいは縦長長方形としたため、原料ガスの流れを乱し難
くなるが、とくに涙滴形のものは効果が高く、直径の一
層均一な多結晶シリコンを得ることができる。
るいは縦長長方形としたため、原料ガスの流れを乱し難
くなるが、とくに涙滴形のものは効果が高く、直径の一
層均一な多結晶シリコンを得ることができる。
さらに、接続用ブリッジに堆積がないので、原料ガスの
消費が少なく、原料ガス濃度の不均一化も起り難くな
る。
消費が少なく、原料ガス濃度の不均一化も起り難くな
る。
以上のことから、得られる多結晶シリコンはその直径が
接続用ブリッジ付近まで細らず、かつ偏心が起きない。
製品長は従来に較べ長くなり、製造に要する電気や原料
ガス、また加工時のロス等節減され、さらに工程時間も
短縮して生産性が向上する。
接続用ブリッジ付近まで細らず、かつ偏心が起きない。
製品長は従来に較べ長くなり、製造に要する電気や原料
ガス、また加工時のロス等節減され、さらに工程時間も
短縮して生産性が向上する。
また、接続用ブリッジに従来のようにシリコンを用いた
場合は、切離が大変であったが、本発明の接続用ブリッ
ジによれば、熱膨張率がシリコンとは異なるため、確実
に切り離しができる。
場合は、切離が大変であったが、本発明の接続用ブリッ
ジによれば、熱膨張率がシリコンとは異なるため、確実
に切り離しができる。
第１図は、本発明の接続用ブリッジを採用した多結晶シ
リコン製造装置の一実施例の縦断面図。 第２図及び第３図は、本発明の接続用ブリッジの形状を
示す図。 第４図は、接続用ブリッジと芯線との接続部分付近に堆
積した多結晶シリコンの形状を示す図。 １……芯線 ２……多結晶シリコン ３……電極 4,4b,4c,4d……接続用ブリッジ
リコン製造装置の一実施例の縦断面図。 第２図及び第３図は、本発明の接続用ブリッジの形状を
示す図。 第４図は、接続用ブリッジと芯線との接続部分付近に堆
積した多結晶シリコンの形状を示す図。 １……芯線 ２……多結晶シリコン ３……電極 4,4b,4c,4d……接続用ブリッジ
Claims (1)
- 【請求項１】モノシラン熱分解法による多結晶シリコン
製造装置内にあって通電加熱され、気相中より析出多結
晶シリコンがその表面に堆積するフィラメント芯線の、
芯線間接続用ブリッジを、タンタル、モリブデン、タン
グステン、またはジルコニウムで構成し、該接続ブリッ
ジの断面形状が、逆三角形、涙滴形または縦長長方形で
あることを特徴とする多結晶シリコン製造装置の芯線間
接続用ブリッジ。
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|---|---|---|---|
| JP1286040A JPH0729874B2 (ja) | 1989-11-04 | 1989-11-04 | 多結晶シリコン製造装置の芯線間接続用ブリッジ |
| PCT/JP1990/001373 WO1991006507A1 (fr) | 1989-11-04 | 1990-10-25 | Pont connecteur de conducteurs centraux destine aux appareils de fabrication de silicium polycristallin |
| DE69014896T DE69014896T2 (de) | 1989-11-04 | 1990-10-25 | Verbindungsbrücke für kerndrähte für apparate zur herstellung polykristallinen siliziums. |
| US07/849,450 US5327454A (en) | 1989-11-04 | 1990-10-25 | Bridge for connecting cores in a manufacturing equipment of polycrystal silicon |
| EP90915813A EP0498887B1 (en) | 1989-11-04 | 1990-10-25 | Core wire connecting bridge for polycrystalline silicon manufacturing apparatuses |
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|---|---|---|---|
| JP1286040A JPH0729874B2 (ja) | 1989-11-04 | 1989-11-04 | 多結晶シリコン製造装置の芯線間接続用ブリッジ |
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|---|---|
| JPH03150298A JPH03150298A (ja) | 1991-06-26 |
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1990
- 1990-10-25 DE DE69014896T patent/DE69014896T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-10-25 US US07/849,450 patent/US5327454A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-10-25 EP EP90915813A patent/EP0498887B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-10-25 WO PCT/JP1990/001373 patent/WO1991006507A1/ja not_active Ceased
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| JPH03150298A (ja) | 1991-06-26 |
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