TW201718922A - 用以改良多晶矽生長之二氯矽烷補償控制策略 - Google Patents

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Abstract

一種改良一反應器中多晶矽生長的方法，其包括：引入包含三氯矽烷及二氯矽烷的氯矽烷饋料組成物至一沉積艙，其中該沉積艙含有一基材；摻合該氯矽烷饋料組成物與氫氣，以形成饋料組成物；調整氯矽烷及氫氣進入該沉積艙的基準流量，以達到預定總流量及預定氯矽烷饋料組成物設定點；對該沉積艙施加壓力且對該沉積艙中之該基材施加能量，以形成多晶矽；測量該氯矽烷饋料組成物中所存在之二氯矽烷之量，及判定該氯矽烷饋料組成物中所存在之二氯矽烷與目標值的偏移值；藉由與該二氯矽烷偏移值呈反比之量調整該氯矽烷饋料組成物設定點；及沉積該形成的多晶矽於該基材上。

Description

用於改良多晶矽生長之二氯矽烷補償控制策略
本文所揭示者是一種改良一反應器中多晶矽生長的方法。
高純度半導體級矽一般係藉由「西門子(Siemens)」製程製備，其中三氯矽烷(HSiCl3或TCS)氣體在氫存在下還原，且沉積於經加熱的矽元件上。在該製程中，僅小部分的TCS矽饋料係經沉積為元素矽，其餘部分離開反應器成為排出氣體(effluent gas)，該排出氣體一般包含大於50莫耳百分比(mol%)之未反應TCS、5至15mol%之二氯矽烷(H2SiCl2或DCS，其係形成為平衡反應之一部分)、35至45mol%之四氯矽烷(SiCl4或STC，其係於矽沉積期間由TCS氯化形成)、高至約1mol%之氯矽烷(H3SiCl)、矽烷(SiH4)、二矽烷(Si2H6)、及氯二矽烷、以及顆粒狀矽。氫亦產生於該反應中。
在一般化學氣相沉積(CVD)製程中，排出氣體接著藉由冷凝分離，且隨後經蒸餾為包含二氯矽烷(DCS)及TCS之低沸點餾分、及主要由STC組成之高沸點餾分。接著高沸點餾分在額外步驟中經進一步處理，以分離STC主體與其他組分。此回收之STC可接著經氫化以形成TCS，該TCS接著再循環至CVD反應器。包含二矽烷、氯二矽烷、及顆粒狀矽之高沸點餾分的其餘組分可經進一步處理以裂解二矽烷(在下文中的「二矽烷 (disilane(s))」係指以式HnCl6-nSi2描述之化合物，其中n具有0至6之值)，並自其中分離顆粒狀矽。
反應器排出物中所存在的二氯矽烷(DCS)之量隨著生長條件的改變(諸如隨批次進展改變的Si轉換)而有所變化。由於一般的多晶矽生產工廠是由許多反應器組成，且該等反應器的排出物係經組合以進一步處理，因此難以預料及控制所得之再循環TCS中的DCS餾分。此情況進一步受到複雜的化學加工作業所需之其他因素(諸如庫存管理、動態整體生產率、及蒸餾控制)影響而益形複雜。這些複雜性加上DCS相較於TCS之顯著較高的反應性，限制了多晶矽工廠在最小化分解反應器性能差異上所推行之全廠控制措施的有效性。
一種改良一反應器中多晶矽生長的方法，其包含：引入包含三氯矽烷及二氯矽烷的氯矽烷饋料組成物至一沉積艙，其中該沉積艙含有一基材；摻合該氯矽烷饋料組成物與氫氣，以形成饋料組成物；調整氯矽烷及氫氣進入該沉積艙的基準流量，以達到預定總流量及預定氯矽烷饋料組成物設定點；對該沉積艙施加壓力且對該沉積艙中之該基材施加能量，以形成多晶矽；測量該氯矽烷饋料組成物中所存在之二氯矽烷之量，及判定該氯矽烷饋料組成物中所存在之二氯矽烷與目標值的偏移值；藉由與該二氯矽烷偏移值呈反比之量調整該氯矽烷饋料組成物設定點；及沉積該形成的多晶矽於該基材上。
【詳細說明】
本文所揭示者是一種改良一反應器中多晶矽生長的方法。在多晶矽於反應器中生長期間，工廠和反應器饋料中所存在的二氯矽烷整體含量可有所變化。由於二氯矽烷比三氯矽烷更具反應性，因此存在反應器饋料中之二氯矽烷量的差異，可造成分解製程隨著氯矽烷饋料混合物中二氯矽烷濃度改變之差異。此可導致生產效率低落，甚至有時可導致較低等級的多晶矽或非典型多晶矽產物。因此，所欲的是，對二氯矽烷之差異加以補償，以維持一致的反應器性能。
反應器中多晶矽的生長速率可視數種因子而定，包括但不限於反應溫度、總饋料流量、以及氯矽烷於氫中之mol%。欲引入反應器中的氯矽烷饋料可含有三氯矽烷及二氯矽烷。二氯矽烷對三氯矽烷之比例的改變通常是不可控制因子，且可干擾分解製程，因為二氯矽烷較三氯矽烷更具反應性，而且二氯矽烷可隨著其於氯矽烷饋料中所存在之量的變化而影響分解反應速率。例如，如果二氯矽烷之量變成氯矽烷饋料中之過大部分，或者如果二氯矽烷在反應器運行期間具有可變含量，則多晶矽生長速率的一致性可受到影響。令人驚訝的是，即使是少量差異，例如小於+/- 1mol%於TCS中之DCS可影響瞬間生長速率、氣相成核，且因此影響整體反應器性能。反應器一般係經由製程配方(recipe)控制，其中的流量、TCS組成、以及電能輸入經設定成隨運行時間變化之基準值。雖然回饋調整一般係針對偏移諸如棒溫(rod temperature)偏移進行，但饋料的反應性通常經假設為恆定，因此任何相對於基準假設之差異皆有可能對反應器性能造成負面影響。高及/或可變的二氯矽烷含量可影響氣相中的粉塵形成，導致難以維持所欲氣體溫度、縮短批次時間、以及整體生產力。高及/或可變的二氯矽烷含量可導致表現出不均勻及/或多孔矽生長之較低等級多晶矽產物。高及/或可變的二氯矽烷含量可導致多晶矽上之非典型表面，表現為局部非典型生長現象(諸如樹枝狀生長)的存在。
可利用使再分布反應器中所排出的氯矽烷進行自身氧化還原，以嘗試抑制DCS含量的差異。然而，此做法的缺點在於，其無法顧及在典型化學工廠作業中所遇到的許多變數之改變或者反應時間過慢而無法因應這些改變而做出調整。例如，任何實際規模的多晶矽工廠通常包括許 多反應器、多個冷凝系統(condensation train)、儲存槽、集中蒸餾系統、及新鮮與再循環TCS饋料的摻合物。這些系統內的差異，例如冷凝系統溫度和再分布反應控制的差異，將影響DCS含量。操作這麼多的變數以控制DCS含量，同時又要維持其他功能性需求，可變得極其複雜，且可能無法達到穩定反應器作業所需的精確控制。另一種可能的做法是，藉由摻合富含DCS的饋料來源至對照組成物以嘗試調整DCS含量。此做法將需要分離、儲存、及遞送此替代性來源，因此需要額外資金投入及複雜性。還有另一個選項是將DCS與TCS完全分離，但此亦需要額外資金投入，且會產生濃縮DCS廢料流有待處理，導致安全性隱憂與經濟懲罰。本文所揭示的方法可解決這些缺點，並且在無需顯著資金投入及最小複雜性的情況下，消除由可變DCS含量所造成的差異。
已發現的是，實施控制策略以補償分解反應器中之反應器饋料二氯矽烷含量的變化，可降低或消除此變異性對多晶矽沉積及整體反應器性能的影響，藉以減少或消除對複雜DCS控制方法的需要。例如，藉由相關係數來調整反應器饋料之氯矽烷mol%，以使其與反應器二氯矽烷含量與目標含量之偏差呈反比，可導致降低或消除多晶矽生產工廠中所有反應器之關鍵性能特徵的變異性。相關係數可從來自工廠中不同反應器的歷史資料以及實驗運行加以計算。相關係數可依個別反應器調整，以容納計量錯誤或給定反應器獨特的其他屬性。
由於可維持恆定的多晶矽生長速率，因此維持恆定的氯矽烷饋料反應性可減少不同運行之間的變異性。除此以外，由於不再需要顧慮整體二氯矽烷含量及變異性，因此無需再使用再分布系統及/或複雜DCS控 制方法，藉以簡化整體多晶矽工廠作業。
如圖1所繪示，氯矽烷饋料氣流101可經饋送至西門子反應器102，該反應器含有基材，例如1或多個U型棒(U-rod)。氯矽烷饋料氣流101可包含三氯矽烷及二氯矽烷，且可能包含氫。U型棒可包含兩個藉由多晶矽橋連接在一起的多晶矽晶種棒。多晶矽可從饋料氣流101沉積至U型棒上，以產生棒型多晶矽產物103。棒型產物103可於批次結束時從西門子反應器102移出。來自西門子反應器的出口氣流104可包含二氯矽烷、三氯矽烷、四氯化矽、氫、氯化氫、二矽烷、以及矽粉。
出口氣流104可經輸送至回收系統109。氫可被回收且經由管線110輸送回西門子反應器102。氯矽烷可經由管線111回收，且可經再循環或銷售。氯化氫可經回收及銷售。四氯化矽可經氫化或另外轉換為三氯矽烷，且所得三氯矽烷可再循環至西門子反應器102。
進入分解反應器的氯矽烷饋料通常含有以氫稀釋的三氯矽烷(TCS)及二氯矽烷(DCS)。二氯矽烷的反應性遠超過三氯矽烷，且可隨著其在氯矽烷饋料混合物中的濃度變化而造成分解製程的差異。反應器饋料條件可經設定為二氯矽烷存在之標稱值(例如5%)，而如本文中先前所述，任何相對於標稱值之差異皆可導致反應器性能差異。較低的二氯矽烷含量可減少沉積速率並增加作業成本。較高的二氯矽烷含量可導致運行時間縮短(歸因於氣相中粉塵形成)、較低等級的多晶矽產物(呈現不均勻、多孔矽生長)、以及非典型表面。
由於二氯矽烷與三氯矽烷兩者之間的沸點相近，因此二氯矽烷難以完全與三氯矽烷分離，使得二氯矽烷仍為氯矽烷饋料的一部分。除 此以外，進入分解反應器的饋料中具有至少一些二氯矽烷可帶來益處。二氯矽烷相較於三氯矽烷之較高反應性可改善生產力且降低能量消耗，從而降低生產多晶矽之整體成本。
再分布系統可用以影響工廠DCS組成，但因先前所述的若干原因，該等系統無法提供有效控制對矽分解之影響的所需控制程度，以及因此帶來的反應器生產力。因此，發展了本文中所述的方法，以將這些問題納入考量，且發展製程以降低氯矽烷饋料組成物中所存在之二氯矽烷之量的差異所帶來的影響。
本文所揭示之方法可更有效地減少饋料組成所引發的差異，藉以簡化故障排除工作。本方法的整體基礎在於保持饋料材料的整體反應性恆定，儘管有可變的DCS組成。本文所揭示之方法可使用依經驗推導的相關係數來調整反應器饋料中之氯矽烷mol%以使其與二氯矽烷含量呈反比。換言之，當二氯矽烷含量增加時，進入反應器之氯矽烷饋料可減少。同樣地，當二氯矽烷含量降低時，進入反應器之氯矽烷饋料可增加。相關係數可從來自反應器的歷史資料以及從工廠試驗加以計算。
本改良一反應器中多晶矽生長的方法可包括：引入包含三氯矽烷及二氯矽烷的氯矽烷饋料組成物至一沉積艙。沉積艙通常含有一基材。饋料組成物可藉由摻合氯矽烷饋料與氫氣形成。氯矽烷及氫氣進入沉積艙的基準流量可經調整，以達到預定總流量及預定氯矽烷饋料組成物設定點，其可經設定為隨運行時間變動且藉由製程配方(recipe)固定。接著可對沉積艙施加壓力且可對沉積艙中之基材施加能量，以形成多晶矽。可測量氯矽烷饋料組成物中所存在之二氯矽烷之量，及接著可判定氯矽烷饋料 組成物中所存在之二氯矽烷與目標值的偏移值。可藉由與二氯矽烷偏移值呈反比之量調整氯矽烷饋料組成物設定點。所形成的多晶矽接著可以較低變異性沉積於基材上，且不需要額外儀器或饋料來源。
沉積該形成的多晶矽於該基材上可藉由氣相沉積法(vapor deposition)達成，該氣相沉積法係選自化學氣相沉積、大氣壓力化學氣相沉積、高壓化學氣相沉積、熱絲(hot filament)化學氣相沉積、混合物理化學氣相沉積、及快速熱化學氣相沉積。
沉積艙中之壓力可大於或等於0.5千帕(kPa)，例如300至1000kPa。沉積艙內之氣體溫度可小於或等於750℃，例如500至750℃。沉積艙內之基材溫度可大於或等於900℃，例如大於或等於1,000℃，例如小於或等於1,200℃。
在一實施例中，本方法可包括隨著批次運行時間變動而預定總流量、氯矽烷饋料組成物、及電能設定點。總流量及氯矽烷饋料組成物設定點可經動態地調整，以維持沉積艙中之總氣體溫度低於預定臨限值。例如，總氣體溫度可維持在低於750℃之溫度下。預定臨限值可從歷史資料加以計算，或者依照反應器系統的機械完整性限制加以設定。可調整經施加於基材之能量的量，其方式係經由另一相關常數來調整符合氯矽烷饋料流量的能量輸入。
用於判定最佳饋料調整的比例常數可經估算以維持矽對氫的百分比(% Si-H)，接著從歷史反應器資料與實驗性試驗進一步調整。例如，比例常數可藉由比較運行反應器性能資料與可符合高或低DCS相對含量之不同TCS饋料組成物設定點來加以判定。藉由比較具有類似生長特色 但TCS饋料設定點與DCS組成之組合不同的運行，可產生TCS mol%與DCS mol%之間的經驗關係。此常數可進一步藉由以可控制的方式操作DCS含量及TCS mol%設定點偏移來精修，以建立相同相關性。將TCS mol%偏移對DCS偏移作圖產生直線關係，其斜率決定比例常數。
氯矽烷饋料組成物可含有1mol%至15mol%的二氯矽烷，例如4.5mol%至15mol%的二氯矽烷，例如3mol%至10mol%的二氯矽烷。氯矽烷組成物設定點調整之量可藉由比例常數判定，該比例常數可如先前所述而判定。為了能夠對二氯矽烷存在量之波動有即時回應，可在反應器的批次運行期間連續測量氯矽烷饋料組成物中所存在之二氯矽烷之量。此可在局部或共同饋送系統中使用諸如液相層析法、氣相層析法、或拉曼光譜分析法(Raman spectroscopy)之方法測量。儘管有DCS組成的差異，對於氯矽烷饋料中所存在之二氯矽烷之量進行連續測量，可實現對饋料組成物的連續調整，以維持恆定反應性。
氯矽烷饋料可與氫預摻合。預摻合之氯矽烷饋料組成物可含有5至65mol%的氫，例如10至55mol%的氫，例如25至45mol%的氫。
本文中所揭示的方法相較於未考慮氯矽烷饋料組成物中所存在之二氯矽烷之量的差異的沉積艙，可降低在沉積艙中多晶矽於基材上之沉積速率的批次差異。本文中所揭示的方法相較於未考慮氯矽烷饋料組成物中所存在之二氯矽烷之量的差異的沉積艙中之多晶矽於基材上生長期間的反應器單元能量消耗，可減少在沉積艙中多晶矽於基材上生長期間的反應器單元能量消耗的批次差異。本文中所揭示的方法相較於未考慮氯矽烷饋料組成物中所存在之二氯矽烷之量的差異的沉積艙，可減少在沉積艙 中氯矽烷饋料組成物於基材上轉換為多晶矽的批次差異。本文中所揭示的方法相較於未考慮氯矽烷饋料組成物中所存在之二氯矽烷之量的差異的沉積艙，可減少在沉積艙中達到指定臨限溫度之時間的批次差異。
實例
實例1：單元能量消耗與DCS之間的相關性
在此實例中，沉積艙中所存在之二氯矽烷(DCS)偏差量及單元能量消耗偏差量，係於未利用改良一反應器中多晶矽生長之方法的沉積艙中測量，且亦於利用如本文所揭示之改良一反應器中多晶矽生長之方法的沉積艙中測量。結果繪示於圖2及圖3中，其中單元能量消耗偏差(測量單位為每公斤千瓦小時(kWh/kg))係對DCS偏差(測量單位為莫耳百分比(mol%))作圖。在圖2及圖3中，各批次的絕對偏差係相較於各批次的平均值繪示。如圖2及圖3可見，當使用本發明請求之方法時，單元能量消耗偏差相對於任何DCS偏差降低。換言之，單元能量消耗偏差可解耦於(即變得無關於)任何DCS偏差。
實例2：轉換與DCS之間的相關性
在此實例中，沉積艙中所存在之二氯矽烷(DCS)偏差量及矽轉換偏差量，係於未利用改良一反應器中多晶矽生長之方法的沉積艙中測量，且亦於利用如本文所揭示之改良一反應器中多晶矽生長之方法的沉積艙中測量。結果繪示於圖4及圖5中，其中矽轉換偏差(測量單位為百分比(%))係對DCS偏差(測量單位為莫耳百分比(mol%))作圖。在圖4及圖5中，各批次的絕對偏差係相較於各批次的平均值繪示。如圖4及圖5可見，當使用本發明請求之方法時，矽轉換偏差相對於任何DCS偏差降低。
實例3：達到最大氣體臨限溫度之時間與DCS之間的相關性
在此實例中，二氯矽烷(DCS)偏差量及達到臨限氣體溫度之時間偏差量，係於未利用改良一反應器中多晶矽生長之方法的沉積艙中測量，且亦於利用如本文所揭示之改良一反應器中多晶矽生長之方法的沉積艙中測量。應注意的是，達到臨限氣體溫度之時間係具體棒徑(rod diameter)之主要指標。因此，此時間偏差表示平均棒生長與目標生長特色之偏移。結果繪示於圖6及圖7中，其中時間偏差(測量單位為小時(hr))係對DCS偏差(測量單位為莫耳百分比(mol%))作圖。在圖6及圖7中，各批次的絕對偏差係相較於各批次的平均值繪示。如圖6及圖7可見，當使用本發明請求之方法時，時間偏差相對於任何DCS偏差降低。
本文揭示之方法包括至少下列實施例：
實施例1：一種改良一反應器中多晶矽生長的方法，其包含：引入包含三氯矽烷及二氯矽烷的氯矽烷饋料組成物至一沉積艙，其中該沉積艙含有一基材；摻合該氯矽烷饋料組成物與氫氣，以形成饋料組成物；調整氯矽烷及氫氣進入該沉積艙的基準流量，以達到預定總流量及預定氯矽烷饋料組成物設定點；對該沉積艙施加壓力且對該沉積艙中之該基材施加能量，以形成多晶矽；測量該氯矽烷饋料組成物中所存在之二氯矽烷之量，及判定該氯矽烷饋料組成物中所存在之二氯矽烷與目標值的偏移值；藉由與該二氯矽烷偏移值呈反比之量調整該氯矽烷饋料組成物設定點；及沉積該形成的多晶矽於該基材上。
實施例2；如實施例1之方法，其中測量該氯矽烷饋料組成物中所存在之二氯矽烷之量進一步包含：判定該氯矽烷饋料組成物中所存 在之二氯矽烷與目標值的偏移值。
實施例3：如實施例2之方法，其中該氯矽烷饋料組成物設定點係藉由與該二氯矽烷偏移值呈反比之量而調整。
實施例4：如實施例1至3中任一例之方法，其中沉積該形成的多晶矽於該基材上係藉由化學氣相沉積法(chemical vapor deposition)達成，該化學氣相沉積法係選自化學氣相沉積、大氣壓力化學氣相沉積、高壓化學氣相沉積、熱絲(hot filament)化學氣相沉積、混合物理化學氣相沉積、及快速熱化學氣相沉積。
實施例5：如實施例1至4中任一例之方法，其中該沉積艙中之壓力係大於或等於0.5帕。
實施例6：如實施例1至5中任一例之方法，其中該沉積艙內之氣體溫度係小於或等於750℃。
實施例7：如實施例1至6中任一例之方法，其中該基材溫度係大於或等於900℃。
實施例8：如實施例1至7中任一例之方法，其進一步包含隨著批次運行時間變動而預定該等總流量及氯矽烷饋料組成物設定點。
實施例9：如實施例1至8中任一例之方法，其中該等總流量及氯矽烷饋料組成物設定點係經進一步調整，以維持該沉積艙中之氣體溫度低於預定臨限值。
實施例10：如實施例1至9中任一例之方法，其進一步包含隨著氯矽烷饋料組成物流量變動而調整施加於該基材之能量的量。
實施例11：如實施例1至9中任一例之方法，其中該氯矽 烷饋料組成物含有1至15mol%的二氯矽烷。
實施例12：如實施例11之方法，其中該氯矽烷饋料組成物含有3至10mol%的二氯矽烷。
實施例13：如實施例1至12中任一例之方法，其中該氯矽烷組成物設定點調整之量係由比例常數判定。
實施例14：如實施例13之方法，其中該比例常數係基於自該沉積艙收集的歷史資料。
實施例15：如實施例13或14之方法，其中該比例常數係基於該沉積艙之實驗運行。
實施例16：如實施例1至15中任一例之方法，其中該氯矽烷饋料組成物中所存在之二氯矽烷之量係在該反應器的一批次運行期間經連續測量。
實施例17：如實施例1至16中任一例之方法，其中該氯矽烷饋料組成物係與氫預摻合。
實施例18：如實施例17之方法，其中該預摻合之氯矽烷饋料組成物含有10至55mol%的氫。
實施例19：如實施例1至18中任一例之方法，其中在沉積艙中多晶矽於所生長基材上之沉積速率的批次差異，係小於在未考慮氯矽烷饋料組成物中所存在之二氯矽烷之量的差異的沉積艙中所生長者之批次差異。
實施例20：如實施例1至19中任一例之方法，其中在沉積艙中多晶矽於基材上生長期間的反應器單元能量消耗的批次差異，係小於 在未考慮氯矽烷饋料組成物中所存在之二氯矽烷之量的差異的沉積艙中之多晶矽於基材上生長期間的反應器單元能量消耗。
實施例21：如實施例1至20中任一例之方法，其中在沉積艙中氯矽烷饋料組成物於基材上轉換為多晶矽的批次差異，係小於在未考慮氯矽烷饋料組成物中所存在之二氯矽烷之量的差異的沉積艙中之批次差異。
單數形式「一(a,an)」及「該(the)」包括複數型式引用，除非上下文另有明確規定。「或(or)」意指「及/或(and/or)」。與數量關聯使用的修飾語「約(about)」包括該所述值，並且具有由上下文指定的意義(例如，包括與特定數量的測量值相關的誤差程度)。符號「±10%」表示所指示的測量值可以是自該所述值減去10%的數量至該所述值加上10%的數量。涉及相同組分或性質的所有範圍之端點是包括性端點並且可以獨立地組合(例如，範圍「小於或等於25wt%，或5wt%至20wt%」包括端點和範圍「5wt%至25wt%」的所有中間值等等)。除了一較廣範圍之外，一較窄範圍或較特定群組之揭示非聲明放棄該較廣範圍或較大群組。
英文中表示複數的「(s)」字尾意在包括其所修飾之用語的單數和複數，藉以包括至少一個/種該用語(例如，colorant(s)包括至少一種著色劑)。「可選的(optional)」或「可選地(optionally)」是指隨後描述的事件或情形可發生或者可不發生，且該描述包括該事件發生的情況及該事件不發生的情況。除非另有定義，本文所用之技術及科學用語與本發明所屬技術領域具有通常知識者所通常理解的意義相同。「組合(combination)」包括摻合物(blend)、混合物(mixture)、合金(alloy)、反應產物(reaction product)等。
所有引用的專利、專利申請案、及其他參考文獻在此通過引用整體併入本文。然而，如果本申請案中之用語與併入參考文獻的用語矛盾或衝突，則本申請案的用語優先於來自該併入參考文獻的該衝突用語。
儘管已為了說明目的闡述典型實施例，然而以上描述不應被視為對本發明範圍的限制。因此，本技術領域具有通常技藝者可進行各種等效之修改、潤飾及替代，而不悖離本發明的精神與範圍。
下文提供圖式簡單說明，其中相似元件係標上相似編號，且 係例示在本文中所描述的各種實施例。
圖1係具有一回收系統之一西門子反應器的示意圖。
圖2係在未使用本文所揭示之用於改良一反應器中多晶矽生長的製程下，沉積艙中之反應器能量消耗偏差對DCS偏差的代表圖。
圖3係在使用本文所揭示之用於改良一反應器中多晶矽生長的製程下，沉積艙中之反應器能量消耗偏差對DCS偏差的代表圖。
圖4係在未使用本文所揭示之用於改良一反應器中多晶矽生長的製程下，沉積艙中之矽轉換偏差對DCS偏差的代表圖。
圖5係在使用本文所揭示之用於改良一反應器中多晶矽生長的製程下，沉積艙中之矽轉換偏差對DCS偏差的代表圖。
圖6係在未使用本文所揭示之用於改良一反應器中多晶矽生長的製程下，沉積艙中之臨限溫度時間偏差對DCS偏差的代表圖。
圖7係在使用本文所揭示之用於改良一反應器中多晶矽生長的製程下，沉積艙中之臨限溫度時間偏差對DCS偏差的代表圖。
101‧‧‧氯矽烷饋料氣流
102‧‧‧西門子反應器
103‧‧‧棒型多晶矽產物
104‧‧‧出口氣流
109‧‧‧回收系統
110‧‧‧管線
111‧‧‧管線

Claims (18)

  1. 一種改良一反應器中多晶矽生長的方法，其包含：引入包含三氯矽烷及二氯矽烷的氯矽烷饋料組成物至一沉積艙，其中該沉積艙含有一基材；摻合該氯矽烷饋料組成物與氫氣，以形成饋料組成物；調整氯矽烷及氫氣進入該沉積艙的基準流量，以達到預定總流量及預定氯矽烷饋料組成物設定點；對該沉積艙施加壓力且對該沉積艙中之該基材施加能量，以形成多晶矽；測量該氯矽烷饋料組成物中所存在之二氯矽烷之量；藉由與該氯矽烷饋料組成物中所存在之二氯矽烷之量呈反比之量調整該氯矽烷饋料組成物設定點；及沉積該形成的多晶矽於該基材上。
  2. 如請求項1之方法，其中測量該氯矽烷饋料組成物中所存在之二氯矽烷之量進一步包含：判定該氯矽烷饋料組成物中所存在之二氯矽烷與目標值的偏移值。
  3. 如請求項2之方法，其中該氯矽烷饋料組成物設定點係藉由與該二氯矽烷偏移值呈反比之量而調整。
  4. 如請求項1至3中任一項之方法，其中沉積該形成的多晶矽於該基材上係藉由化學氣相沉積法(chemical vapor deposition)達成，該化學氣相沉積法係選自化學氣相沉積、大氣壓力化學氣相沉積、高壓化學氣相沉積、熱絲(hot filament)化學氣相沉積、混合物理化學氣相沉積、及快速 熱化學氣相沉積。
  5. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該沉積艙中之壓力係大於或等於0.5帕。
  6. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該沉積艙內之氣體溫度係小於或等於750℃。
  7. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該基材溫度係大於或等於900℃。
  8. 如請求項1至3中任一項之方法，其進一步包含隨著批次運行時間變動而預定該等總流量及氯矽烷饋料組成物設定點。
  9. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該等總流量及氯矽烷饋料組成物設定點係經進一步調整，以維持該沉積艙中之氣體溫度低於預定臨限值。
  10. 如請求項1至3中任一項之方法，其進一步包含隨著氯矽烷饋料組成物流量變動而調整施加於該基材之能量的量。
  11. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該氯矽烷饋料組成物含有1至15mol%的二氯矽烷。
  12. 如請求項11之方法，其中該氯矽烷饋料組成物含有3至10mol%的二氯矽烷。
  13. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該氯矽烷組成物設定點調整之量係由比例常數判定。
  14. 如請求項13之方法，其中該比例常數係基於自該沉積艙收集的歷史資料。
  15. 如請求項13或14之方法，其中該比例常數係基於該沉積艙之實驗運行。
  16. 如請求項1至3、11、或13中任一項之方法，其中該氯矽烷饋料組成物中所存在之二氯矽烷之量係在該反應器的一批次運行期間經連續測量。
  17. 如請求項1至3、11、或13中任一項之方法，其中該氯矽烷饋料組成物係與氫預摻合。
  18. 如請求項17之方法，其中該預摻合之氯矽烷饋料組成物含有10至55mol%的氫。
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