JPS6156162B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は微細結晶状のシリコンを、特に直接通
電により加熱される担体上に、適当な、特にシリ
コンハロゲン化合物および水素からなる反応ガス
より析出させるための方法に関する。

気相からの析出方法において、析出条件を定め
るパラメータを、析出プロセスの開始時またはプ
ロセス中に変更することは公知である。ドイツ連
報共和国特許第1123300号明細書により、析出工
程の開始時には流通するガス混合物の流量を僅か
にし、次第に流量を高めることが公知である。こ
のような処置の意味は、望ましくないほう素の析
出を阻止することにより、シリコンの純度を高め
るということにある。

周知のように、ほう素はゾーンメルデイングに
より完全に除去するのが難しいという不都合な特
性を持つている。というのはその偏析係数がほぼ
１であり、しかもごく微量しか真空中に蒸発しな
いからである。このため、できるだけほう素が析
出時半導体材料中に侵入しないようにする努力が
払われてきた。それ故ほう素の析出は、析出プロ
セスの開始時、反応ガス混合物の流量を僅かに
し、そしてこれら流量を次第に高めることにより
阻止するようにしている。

これに対し、本発明は他の効果に基づいてい
る。即ち、多結晶シリコン棒を製造するための析
出処理の間、時折巨大結晶の成長が起り、この多
結晶棒から続いてるつぼなしゾーンメルテイング
により単結晶棒を製造する際に、著しい結晶格子
の乱れが生ずることが確認された。

この目的のために、ドイツ連邦共和国特許出願
P2727305.8号において、反応ガスのモル比ならび
に、析出温度およびガス流量を、高いモル比、高
いガス流量および最適の析出温度で始め、析出プ
ロセス中、予め与えられたプログラムに従つて低
下或は上昇させることが既に提案されている。

この種の方法においては、モル比が析出の開始
時0.5に、そして最適の析出温度が1100℃に設定
され、析出工程の間3000〜15000/hの流量で操
作されるのが望ましい。周知のようにガス流量と
は、単位時間に加熱された担体に沿つて流れれる
ガスの量である。この先の提案の実施例に従え
ば、高いモル比での約10分間の析出の後に、モル
比は0.2に引き下げられる。

従来の方法に対し本発明は、反応ガスのモル比
が設定され、析出プロセスのためのガス流量が選
定されているときに、析出の開始時には析出速度
を定めるシリコン担体の温度を最適値あるいはそ
れ以上に設定し、シリコン棒の直経の増大に応じ
て、析出条件を定める残りのパラメータを一定に
保ちながら、この温度を最低値まで連続的あいは
段階的に低下させるものである。

この場合、析出プロセスを、例えば1100℃であ
る最適に設定された析出温度か、より高く例えば
1150℃あるいはそれ以上に設定された析出温度に
おいて開始し、最低析出温度として約1000〜1050
℃を選定するのが望ましい。

本発明の一実施態様によれば、析出プロセス中
シリコンハロゲンの流量は一定に保たれる。しか
しながらまた、シリコン棒の直径の増大に伴い、
次第に増大させてもなんら支障はない。

本発明は、多結晶シリコン棒を製造するにあた
り、一方において良好なシリコンハロゲン収量
を、そして他方においてシリコンの良好な微細結
晶状表面を得ようとするものである。通常両者は
同時には達成できないものである。即ち収量を向
上させようとすると、これに伴いシリコン表面の
状態が悪化してしまうものである。

これまで良好な表面、即ち微結晶状の表面は、
シリコンハロゲン収量を犠牲にすることによつて
しか得られなかつた。即ち析出温度を低下させる
か、シリコンハロゲン流量を高めることによつ
て、それ故高い流量および（または）高いモル比
によつて得られていたのである。

本発明が示すように、微結晶構造に関連した表
面品質の改良は、全析出期間にわたり一定の温度
で操作するのではなくて、本発明が示すように温
度を次第に低下させ、それによつて新しい結晶の
種を形成することにより、シリコン収量に本質的
な影響をおよぼすことなしに達成できるのであ
る。

以下本発明実施例を図面を参照して説明する。

図は多結晶シリコンを析出させるための装置を
示す。この装置は金属基板１と、その上に載置さ
れた、例えば石英製の鐘状体２からなる。金属基
板１を通して、互いに絶縁された気密の電極４が
導かれ、これらは、高純度シリコンからなるＵ字
状に湾曲した棒状担体３の各端部と結合されてい
る。金属基板１を通して、反応空間の内部に達し
そして新鮮ガスを供給するノズル５が導入され、
このノズル５は、この実施例においては、使用ず
みの反応ガス混合物の排出管６により同心的に取
り囲まれている。棒状担体３の加熱は電源７によ
り行われる。

反応ガスの加熱のために水素タンク１１が設け
られている。タンク１１から流れ出る水素は、流
量計１２を経て液状のシリコクロロホルムで満た
された蒸発器１３に流入し、その出口は反応容器
内の供給ノズル５につながつている。蒸発器１３
内の温度を調整するために、蒸発器１３は恒温器
１４内に収容されている。水素ガス中に混入する
シリコクロロホルムの量、それ故にシリコクロロ
ホルムと水素とのモル比はこれにより調整され
る。

一般的な方法においては通常一定の温度で操作
しており、この場合シリコン棒の直径の増大に伴
いガス流量が高められる。しかしそうすると、石
英ガラス製の反応容器に、まもなく、許容できな
い程の厚みでシリコンが析出し、この結果表面品
質の低下が起こるのである。

このためガス流量の増大は強く制約され、良好
な表面品質を得るため、一定の流量において操作
するという方法のみが実施されていた訳である。

本発明によれば、シリコン析出は、細い棒を用
い、1100〜1150℃の温度において開始される。次
いで、棒の直経の増大に伴い、温度はゆつくり
と、例えば棒の直径が50mmであるとき1000〜1050
℃まで低下せしめられる。反応ガスの流量を一定
に保つと、この場合温度が低いにも係らず、供給
されたシリコンクロロホルムからのシリコン収量
は一定に保たれる。というのは、シリコン表面積
および反応器の熱容量が増大するからである。し
かしながらまた、これに加えてガス流量ないしシ
リコクロロホルムロロホルム流量を増加すること
も可能であり、これにより石英製鐘状体へのシリ
コン析出が許容できない程に増大してしまうこと
もない。析出の終り頃に温度を低下させることに
より、さらに表面の微結晶性も著しく改善され
る。

従来提案された方法に対し、本発明による方法
は、操作が容易であるという特徴を持つており、
その結果本発明による方法は大量生産に、即ち例
えば5″あるいはそれ以上の特に太い結晶棒のため
の、多数の反応器を並行運転するために特に好適
なものと言うことができる。見のがすことのでき
ない付加的な結果として、本発明による方法によ
ると25〜30％のエネルギー節減を図り得ることが
指滴できる。

特に担体温度をパイロメータで測定するため監
視窓を清浄に保とうとするときに困難を引き起こ
す壁面への析出は実際上完全に抑制される。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明による方法を実施するための装置
の一例の断面図である。 １……金属基板、２……鐘状体、３……担体、
４……電極、５……ノズル、６……排出管、７…
…電源、１１……水素タンク、１２……流量計、
１３……蒸発器、１４……恒温器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 微細結晶状のシリコンを、直接通電により加
   熱される担体上にシリコンハロゲン化合物および
   水素からなる反応ガスより析出させるための方法
   において、反応ガスのモル比を設定し、析出プロ
   セスのためのガス流量を選定し、析出の開始時に
   は析出速度を定めるシリコン担体の温度を最適値
   あるいはそれ以上に設定し、シリコン棒の直径の
   増大に応じて、析出条件を定める残りのパラメー
   タを一定に保ちながら、この温度を最低値まで連
   続的あるいは段階的に低下させることを特徴とす
   る微細結晶状シリコンの析出方法。 ２ 析出プロセスを、最適値として設定された
   1100℃の析出温度において開始することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 析出プロセスを、1150℃あるいはそれ以上の
   高めに設定された析出温度において開始すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ 最低析出温度を1000〜1050℃とすることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のい
   ずれか１項に記載の方法。 ５ シリコンハロゲンの流量を析出プロセスの間
   一定に保つことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項ないし第４項のいずれか１項に記載の方法。 ６ シリコンハロゲンの流量をシリコン棒の直径
   の増大に伴つて高めることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項ないし第４項のいずれか１項に記載
   の方法。