專利名稱：多晶硅制造用芯線支架及多晶硅的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在多晶硅的制造中使用的芯線支架及多晶硅的制造方法。
背景技術(shù)：
作為制造半導(dǎo)體制造用的單晶硅或作為太陽(yáng)能電池制造用的硅的原料的多晶硅的方法，已知有西門子法。西門子法是通過使含有氯硅烷的原料氣體與加熱后的硅芯線接觸，而使用CVD (Chemical Vapor Deposition 化學(xué)氣相沉積)法使多晶硅在該硅芯線的表面進(jìn)行氣相生長(zhǎng)的方法。通過西門子法使多晶硅進(jìn)行氣相生長(zhǎng)時(shí)，在氣相生長(zhǎng)裝置的反應(yīng)爐內(nèi)將硅芯線組裝成鉛垂方向有兩根且水平方向有一根的牌坊型，將該牌坊型的硅芯線的兩端經(jīng)由一對(duì)芯線支架固定在配置于基板上的一對(duì)金屬電極。例如日本特公昭37-18861號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)中公開了該結(jié)構(gòu)。金屬電極隔著絕緣物貫通基板，通過配線而與另一金屬電極連接或與配置在反應(yīng)爐外的電源連接。為了防止在氣相生長(zhǎng)過程中多晶硅析出，使用制冷劑對(duì)金屬電極、基板及反應(yīng)爐進(jìn)行冷卻。并且，固定于金屬電極的芯線支架也通過金屬電極來(lái)冷卻。當(dāng)從金屬電極導(dǎo)通電流而將硅芯線在氫氣氛中加熱至900°C以上且1200°C以下的溫度范圍，同時(shí)從氣體噴嘴向反應(yīng)爐內(nèi)供給例如三氯硅烷與氫的混合氣體作為原料氣體時(shí)，硅在硅芯線上進(jìn)行氣相生長(zhǎng)，以倒U字狀形成所希望的直徑的多晶硅棒。然而，在此種多晶硅的氣相生長(zhǎng)的工序中或工序后，上述的多晶硅棒可能發(fā)生倒伏。作為防止此種倒伏的對(duì)策，例如在日本特開2002-234720號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)中，提出了使用一種具有大于145W/m*K的導(dǎo)熱系數(shù)、且具有與硅的熱膨脹率相適合的熱膨脹率的芯線支架。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1日本特公昭37-18861號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本特開2002-2；34720號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
通過西門子法使多晶硅進(jìn)行氣相生長(zhǎng)時(shí)，為了提高生產(chǎn)率，優(yōu)選從生長(zhǎng)初期開始以大流量或高濃度供給原料氣體而增大生長(zhǎng)速度。然而，若在生長(zhǎng)初期以大流量或高濃度供給原料氣體，則硅芯線容易倒伏。硅芯線的倒伏在硅芯線與芯線支架的接合強(qiáng)度不充分時(shí)發(fā)生，但可以認(rèn)為，這是由于在多晶硅的生長(zhǎng)初期，在硅芯線與芯線支架的接合部附近，多晶硅在硅芯線上不均勻地生長(zhǎng)所引起的。芯線支架通常為石墨制成的，在其一端側(cè)(第一端側(cè))為了插入并保持硅芯線而形成具有開口的空洞，另一端側(cè)(第二端側(cè))固定于金屬電極。并且，從金屬電極向芯線支架的第二端側(cè)供給的電流流動(dòng)到電阻低的芯線支架的第一端側(cè)的端部，在空洞的開口部附近開始流入硅芯線。硅芯線通常截面為四邊形，插入到形成于芯線支架的四邊形截面的空洞內(nèi)，與四邊形截面的相鄰的兩面彼此緊貼。電流在空洞開口部附近的緊貼兩面部從芯線支架流入芯線。電流以最短距離流向芯線上方，因此緊貼兩面部側(cè)比非接觸兩面部側(cè)更能促進(jìn)發(fā)熱。其結(jié)果是，在反應(yīng)的初期階段，在芯線支架上，接觸面?zhèn)却龠M(jìn)多晶硅的析出，而對(duì)于硅芯線未接觸的空洞的部分(非接觸面?zhèn)?，芯表面溫度低，多晶硅的析出也慢，因此多晶硅的形狀變得不均勻。另外，在反應(yīng)的初期階段，與芯線截面形狀為四邊形、圓形無(wú)關(guān)，和芯線支架接觸的金屬電極被水冷，因此硅芯線的芯線支架接觸部附近的溫度比多晶硅主體部低，因此該部位的多晶硅比主體部的析出速度慢，直徑也細(xì)。如此，當(dāng)在硅芯線與芯線支架的接合部附近的多晶硅的形狀不均勻且直徑細(xì)的狀態(tài)下大幅增加原料氣體的流量或濃度時(shí)，硅芯線發(fā)生擺動(dòng)，因此力矩集中在接合部，容易引起損傷造成的倒伏。而且，當(dāng)原料氣體的流量或濃度增加時(shí)，為了維持硅芯線的溫度而需要補(bǔ)給與原料氣體的對(duì)流傳熱相當(dāng)?shù)臒崃?，因此電流也急速增加，因此形狀不均勻的部位或直徑?xì)的部位的電流密度上升，發(fā)生局部性的硅熔化或熔斷而成為硅芯線倒伏的原因。從這種理由出發(fā)，以往，在使多晶硅進(jìn)行氣相生長(zhǎng)時(shí)，向空洞的開口部整體堆積多晶硅而使硅芯線與芯線支架的接合部的強(qiáng)度變得充分之前的期間，需要限制原料氣體的流量及濃度，該期間存在生長(zhǎng)速度受到抑制這樣的問題。本發(fā)明為了解決上述課題而作出，其目的在于提供一種多晶硅的制造方法，該制造方法能夠在短時(shí)間內(nèi)使硅芯線與芯線支架具有充分的接合強(qiáng)度，其結(jié)果是能夠縮短反應(yīng)初期的生長(zhǎng)速度抑制期間。為了解決上述課題，本發(fā)明的芯線支架在利用西門子法進(jìn)行的多晶硅的制造中使用，其特征在于，在設(shè)有供硅芯線插入的空洞的開口部的一端和作為與金屬電極接觸的接觸部的另一端之間設(shè)有絕熱部，所述金屬電極用于使電流流向所述硅芯線。所述芯線支架例如為石墨制碳電極。所述絕熱部可以是包含從所述開口部附近的外周面朝向所述空洞形成的至少一個(gè)環(huán)狀狹縫的方式。優(yōu)選的是，所述環(huán)狀狹縫的形成深度為該環(huán)狀狹縫形成區(qū)域的芯線支架壁厚的70%以上且小于100%，更優(yōu)選為90%以上且小于100%。所述環(huán)狀狹縫的內(nèi)周面與所述硅芯線的外周面的距離優(yōu)選為0. Imm以上，所述環(huán)狀狹縫的寬度優(yōu)選為0. 5mm以上。本發(fā)明的芯線支架中，例如，所述一端側(cè)形成為圓錐臺(tái)狀，所述環(huán)狀狹縫形成在該圓錐臺(tái)的斜面上。本發(fā)明的芯線支架可以是在所述環(huán)狀狹縫內(nèi)填充有導(dǎo)熱性比所述芯線支架的材料小的絕緣材料的方式。本發(fā)明的芯線支架的導(dǎo)熱系數(shù)優(yōu)選為145W/m · K以下。本發(fā)明的多晶硅的制造方法使用上述的芯線支架，其特征在于，在多晶硅的氣相生長(zhǎng)開始時(shí)，以所述環(huán)狀狹縫形成部的截面電流密度為0. 05A/mm2以上且4. 9A/mm2以下的方式進(jìn)行向所述芯線支架的電流供給。多晶硅的氣相生長(zhǎng)工序中，芯線支架的一端側(cè)受到來(lái)自硅芯線或多晶硅的傳導(dǎo)熱及輻射熱，但在現(xiàn)有的芯線支架中，該熱量經(jīng)由通過金屬電極被冷卻的芯線支架的另一端側(cè)向金屬電極逸散，一端側(cè)的加熱變得不充分而使多晶硅向該部分的堆積速度下降。相對(duì)于此，本發(fā)明的芯線支架中，在設(shè)有供硅芯線插入的空洞的開口部的一端(上部側(cè))和作為與金屬電極接觸的接觸部的另一端(下部側(cè))之間設(shè)有絕熱部，該金屬電極用于使電流流向硅芯線，因此，來(lái)自硅芯線或多晶硅的傳導(dǎo)熱及輻射熱難以向金屬電極側(cè)逸散，從而通過蓄積在芯線支架的一端側(cè)與絕熱部之間的熱量將一端側(cè)均勻地加熱。其結(jié)果是，容易將芯線支架的一端側(cè)(上部面?zhèn)?維持成高溫且該區(qū)域的溫度分布變得均勻，多晶硅向上部面附近的硅芯線的析出效率提高且多晶硅均勻地堆積在該區(qū)域。另外，在反應(yīng)的初期階段，能夠充分地增大多晶硅覆蓋芯線支架的上部面的面積，因此能夠在短時(shí)間內(nèi)使硅芯線與芯線支架具有充分的接合強(qiáng)度，從而能夠縮短反應(yīng)初期的生長(zhǎng)速度抑制期間。


圖1是表示本發(fā)明的芯線支架的結(jié)構(gòu)的一例的剖視簡(jiǎn)圖。圖2是表示本發(fā)明使用的氣相生長(zhǎng)裝置的一例的簡(jiǎn)要說明圖。圖3是表示在芯線支架的第一端附近堆積多晶硅時(shí)的芯線支架的加熱狀態(tài)的概念圖。圖4是表示本發(fā)明的另一實(shí)施方式的簡(jiǎn)要說明圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖，說明本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1是表示本發(fā)明的芯線支架的結(jié)構(gòu)的一例的剖視簡(jiǎn)圖，本發(fā)明的芯線支架20例如可以形成為石墨制的碳電極。在該圖所示的例子中，一端側(cè)(第一端側(cè))形成為具有圓錐臺(tái)狀的斜面的形狀，在該端部設(shè)有開口部22，且形成用于插入并保持硅芯線5的空洞21。在硅芯線5的表面通過西門子法使多晶硅6氣相生長(zhǎng)，進(jìn)行多晶硅棒的制造。需要說明的是，芯線支架20的另一端側(cè)(第二端側(cè))如后述那樣，成為與用于使電流流向硅芯線5的金屬電極(圖2中標(biāo)號(hào)2所示)接觸的接觸部，并將芯線支架20固定于金屬電極2。在開口部22附近的圓錐臺(tái)狀斜面上從開口部附近的外周面朝向空洞21形成有環(huán)狀狹縫23 23c)作為絕熱層。該環(huán)狀狹縫23作為絕熱部(絕熱層)發(fā)揮作用，抑制來(lái)自硅芯線5或多晶硅6的傳導(dǎo)熱及輻射熱向金屬電極逸散。需要說明的是，作為絕熱部的狹縫，如圖示那樣的環(huán)狀地加工出切口的結(jié)構(gòu)容易制作且容易使用，但作為其他的形狀，也可以從芯線支架側(cè)面的相向位置加工出直線狀的切口，形成隔著芯線支架的截面圓的2等分線的兩個(gè)大致半圓形的狹縫那樣的形狀。例如，在芯線支架20為石墨制的碳電極時(shí)，環(huán)狀狹縫23的槽部分(的空間)作為有效的絕熱層發(fā)揮作用。不過，當(dāng)多晶硅6堆積于芯線支架20而將環(huán)狀狹縫23的槽填埋時(shí)，環(huán)狀狹縫23不會(huì)再作為絕熱層發(fā)揮作用。因此，在要延長(zhǎng)第一端側(cè)的加熱期間時(shí)，如圖1所示，可以形成多個(gè)環(huán)狀狹縫23。在未設(shè)置絕熱部(絕熱層)的現(xiàn)有的芯線支架中，在多晶硅的氣相生長(zhǎng)工序中，一端側(cè)受到的來(lái)自硅芯線或多晶硅的傳導(dǎo)熱及輻射熱經(jīng)由通過金屬電極被冷卻的芯線支架的另一端側(cè)而向金屬電極逸散，因此一端側(cè)的加熱變得不充分而使多晶硅向該部分的堆積速度下降。而且，硅芯線在空洞內(nèi)21未與芯線支架接觸的部分(非接觸部)上，溫度低，在多晶硅的生長(zhǎng)初期階段析出速度慢。其結(jié)果是，多晶硅6的析出初期的芯線支架上端側(cè)(一端側(cè))的形狀如圖1中的虛線P所示那樣，與芯線支架上端面的接觸面積小，難以確保硅芯線5與芯線支架的充分的接合強(qiáng)度。相對(duì)于此，如本發(fā)明那樣在芯線支架20設(shè)有環(huán)狀狹縫23時(shí)，來(lái)自硅芯線5或多晶硅6的傳導(dǎo)熱及輻射熱難以向金屬電極2側(cè)逸散，因此通過蓄積在芯線支架20的一端側(cè)與絕熱部之間的熱量將一端側(cè)均勻地加熱。而且，電流不能流過環(huán)狀狹縫23的形成有槽的部分，因此電流偏向空洞側(cè)而流過芯線支架20內(nèi)，該部分的電流密度升高。尤其是如圖1所示，將芯線支架20的一端側(cè)形成為圓錐臺(tái)狀而將環(huán)狀狹縫23形成為圓錐臺(tái)的斜面時(shí)，電流容易偏向空洞側(cè)流動(dòng)。S卩，通過這種環(huán)狀狹縫23來(lái)限定電流的流路，一端側(cè)的加熱量增大。因此，容易將芯線支架20的一端側(cè)(上部面?zhèn)?維持成高溫且該區(qū)域的溫度分布變得均勻，多晶硅6向上部面附近的硅芯線的析出效率提高，且多晶硅6均勻地堆積到該區(qū)域。其結(jié)果是，多晶硅6的析出初期的芯線支架20的上端側(cè)(一端側(cè))的形狀如圖1中的實(shí)線a所示那樣，與芯線支架20的上端面的接觸面積增大，在短時(shí)間內(nèi)使硅芯線5與芯線支架20具有充分的接合強(qiáng)度，能夠縮短反應(yīng)初期的生長(zhǎng)速度抑制期間。然后，多晶硅6的生長(zhǎng)如實(shí)線b、c、d那樣進(jìn)行。若使環(huán)狀狹縫23的槽變深而縮短從該槽的底部到硅芯線5的距離，則絕熱性提高，而機(jī)械強(qiáng)度下降。反之，若使環(huán)狀狹縫23的槽變淺而延長(zhǎng)從該槽的底部到硅芯線5的距離，則機(jī)械強(qiáng)度提高，而絕熱性下降。根據(jù)本發(fā)明人的研究，為了確保良好的絕熱性和機(jī)械強(qiáng)度，環(huán)狀狹縫23的形成深度(X)優(yōu)選為該環(huán)狀狹縫23的形成區(qū)域的芯線支架20的壁厚(y)的70%以上且小于100%，更優(yōu)選形成為90%以上且小于100%。另外，環(huán)狀狹縫23的內(nèi)周面與硅芯線5的外周面的距離(s)優(yōu)選為0. Imm以上。而且，當(dāng)環(huán)狀狹縫23的寬度(w)小于0. 5mm時(shí)，在狹縫間有時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花，因此優(yōu)選為0. 5mm以上。通過西門子法使多晶硅6在硅芯線5上進(jìn)行氣相生長(zhǎng)時(shí)，在點(diǎn)火時(shí)供給60 70A的電流，然后，在氣相生長(zhǎng)開始時(shí)通常供給100A左右的電流。從形成于芯線支架20的環(huán)狀狹縫23的槽的底部到芯線5的距離為0. Imm時(shí)，流過環(huán)狀狹縫23與空洞21之間的電流的截面電流密度成為4. 9A/mm2。而且，從環(huán)狀狹縫23的槽的底部到芯線5的距離為50mm時(shí)，流過環(huán)狀狹縫23與空洞21之間的電流的截面電流密度成為0. 05A/mm2。從環(huán)狀狹縫23的槽的底部到芯線5的距離大于50mm時(shí)，環(huán)狀狹縫23產(chǎn)生的絕熱效果實(shí)質(zhì)上消失。因此，在使用本發(fā)明的芯線支架20來(lái)制造多晶硅6的情況下，在多晶硅6的氣相生長(zhǎng)開始時(shí)，以環(huán)狀狹縫形成部的截面電流密度成為0. 05A/mm2以上且4. 9A/mm2以下的方式進(jìn)行向芯線支架20的電流供給。芯線支架20自身的導(dǎo)熱系數(shù)越低，向金屬電極2逸散的熱量越下降。從本發(fā)明人的反復(fù)試驗(yàn)的研究結(jié)果可知，芯線支架20的導(dǎo)熱系數(shù)優(yōu)選為145W/m · K以下。以下，具體說明本發(fā)明的多晶硅的制造工序。圖2是表示使用本發(fā)明的氣相生長(zhǎng)裝置100的一例的簡(jiǎn)要說明圖。氣相生長(zhǎng)裝置100是通過西門子法使多晶硅6在硅芯線5的表面進(jìn)行氣相生長(zhǎng)的裝置，大致通過基板1和反應(yīng)爐10構(gòu)成。需要說明的是，在此，芯線支架20為石墨制的碳電極。在基板1配置有向硅芯線5供給電流的金屬電極2 ；供給氮?dú)?、氫氣、三氯硅烷氣體等工藝氣體的氣體噴嘴3 ；將廢氣排出的排氣口 4。金屬電極2隔著絕緣物7貫通基板1，通過配線而與另一金屬電極連接或與配置于反應(yīng)爐外的電源連接。金屬電極2、基板1及反應(yīng)爐10使用制冷劑來(lái)冷卻。如圖2所示，在使多晶硅6進(jìn)行氣相生長(zhǎng)時(shí)，在反應(yīng)爐10內(nèi)將硅芯線5組裝成鉛垂方向有兩根且水平方向有一根的牌坊型，將該牌坊型的硅芯線5的兩端經(jīng)由一對(duì)芯線支架20固定在配置于基板1上的一對(duì)金屬電極2。芯線支架20是導(dǎo)熱系數(shù)為145W/m ·Κ以下的石墨制，在具有圓錐臺(tái)狀的斜面的一端側(cè)(第一端側(cè))形成有為了插入并保持硅芯線5而開口的空洞21，另一端側(cè)(第二端側(cè))固定于金屬電極2。在第一端側(cè)的空洞21的開口部22附近的圓錐臺(tái)狀斜面上朝向空洞21形成有環(huán)狀狹縫23作為絕熱層。該環(huán)狀狹縫23的深度形成為環(huán)狀狹縫形成區(qū)域的壁厚的90%以上且小于100%，環(huán)狀狹縫23的寬度優(yōu)選為0. 5mm以上。而且，從環(huán)狀狹縫23的底部到芯線5的距離優(yōu)選形成為0. Imm以上。需要說明的是，圖2僅圖示了一個(gè)該環(huán)狀狹縫23，但也可以設(shè)置多個(gè)環(huán)狀狹縫。為了使多晶硅6進(jìn)行氣相生長(zhǎng)，首先，將反應(yīng)爐10緊貼于載置在基板1上，從氣體噴嘴3供給氮?dú)舛鴮⒎磻?yīng)爐10內(nèi)的空氣置換成氮。反應(yīng)爐10內(nèi)的空氣和氮從排氣口 4排出。在將反應(yīng)爐10內(nèi)置換成氮?dú)夥胀戤吅?，取代氮?dú)舛鴱臍怏w噴嘴3供給氫氣，使反應(yīng)爐10內(nèi)成為氫氣氛。接著，使用未圖示的加熱器將硅芯線5預(yù)先加熱至250°C以上的溫度，而具有電流可高效率地在硅芯線5中流動(dòng)那樣的導(dǎo)電性。接著，從金屬電極2經(jīng)由芯線支架20向硅芯線5供給電流，將硅芯線5加熱至900°C以上。并且，供給約100A的電流，并將三氯硅烷氣體與氫氣一起作為原料氣體以低流量供給，開始?xì)庀嗌L(zhǎng)。此時(shí)，流過形成于石墨制芯線支架20的環(huán)狀狹縫23與空洞21之間的電流的截面電流密度為0. 05A/mm2以上且4. 9A/mm2以下。圖3A至E是表示多晶硅6堆積在芯線支架20的第一端附近時(shí)的芯線支架20的加熱狀態(tài)的概念圖。當(dāng)開始向硅芯線5通電且多晶硅6開始?xì)庀嗌L(zhǎng)時(shí)，受到來(lái)自硅芯線5及多晶硅6的傳導(dǎo)熱及輻射熱，芯線支架20的第一端與環(huán)狀狹縫23之間逐漸帶有紅色。例如，如圖3A所示的芯線支架20那樣，在共形成三個(gè)環(huán)狀狹縫(23a、23b、23c)時(shí)，芯線支架20的第一端與環(huán)狀狹縫23a之間被均勻地加熱。
隨著多晶硅6的直徑增大而開始向芯線支架20上堆積時(shí)，芯線支架20的第一端與環(huán)狀狹縫23a之間被均勻地加熱，因此多晶硅6在該區(qū)域均勻地生長(zhǎng)(圖:3B)。當(dāng)生長(zhǎng)進(jìn)一步進(jìn)行、環(huán)狀狹縫23a被多晶硅6覆蓋時(shí)，環(huán)狀狹縫2 的上側(cè)被加熱(圖3C)，當(dāng)環(huán)狀狹縫2 被覆蓋時(shí)，環(huán)狀狹縫23c的上側(cè)被加熱(圖3D)。并且，當(dāng)環(huán)狀狹縫23c被多晶硅6覆蓋時(shí)，環(huán)狀狹縫23產(chǎn)生的絕熱效果消失(圖3E)，但多晶硅6均勻地向芯線支架上析出，能得到充分的接觸面積，因此不會(huì)發(fā)生因電流值的增加而使電流密度局部地上升并熔化的情況。直徑達(dá)到35mm時(shí)，硅芯線5與芯線支架20的接合強(qiáng)度變得充分，因此能夠使原料氣體的供給流量增加。因此，使原料氣體的氫氣和三氯硅烷氣體的供給量以及電流供給量進(jìn)一步增加，并且使多晶硅6在硅芯線5上在900°C以上且1200°C以下的溫度范圍進(jìn)行氣相生長(zhǎng)。未反應(yīng)氣體和副生成氣體從排氣口 4排出。在多晶硅6生長(zhǎng)至所希望的直徑(例如120mm)之后，停止原料氣體的供給，使反應(yīng)爐10內(nèi)的溫度下降，將反應(yīng)爐內(nèi)的氣氛從氫置換成氮，將反應(yīng)爐10向大氣敞開。需要說明的是，到此為止說明了使環(huán)狀狹縫23作為絕熱層起作用的方式，但作為絕熱層的作用，也可以通過除此以外的方式得到。例如，也可以采用將作為絕緣材料且相對(duì)于芯線支架20的導(dǎo)熱性小的材料填充在環(huán)狀狹縫內(nèi)的方式等。另外，如圖4所示，若形成為在芯線支架20的第一端設(shè)置芯線支架的擴(kuò)徑傾斜部(擴(kuò)徑或傾斜的部分)24的方式，則除了來(lái)自硅芯線5及多晶硅6的熱傳導(dǎo)之外，還能夠更高效地接受輻射熱，因此能夠使芯線支架20的第一端側(cè)的加熱量增加。實(shí)施例實(shí)施例1使用如下的石墨制芯線支架20 第一端側(cè)為圓錐臺(tái)狀，并在距空洞21的開口部22為4mm的所述圓錐臺(tái)的斜面位置上形成一個(gè)朝向空洞21且寬度為1mm、深度為3. 5mm的環(huán)狀狹縫23。將由該芯線支架20保持的硅芯線5加熱至1063°C，并將三氯硅烷氣體與氫氣一起作為原料氣體供給時(shí)，在氣相生長(zhǎng)開始后的觀小時(shí)的生長(zhǎng)速度抑制期間內(nèi)，芯線支架20的第一端側(cè)通過多晶硅6的析出而被均勻地覆蓋。此時(shí)，多晶硅6的直徑為38mm，電流值為605A。實(shí)施例2使用與實(shí)施例1相同類型的石墨制芯線支架20，將由該芯線支架20保持的硅芯線5加熱至1055°C，并將三氯硅烷氣體與氫氣一起作為原料氣體供給。在氣相生長(zhǎng)開始后的沈小時(shí)的生長(zhǎng)速度抑制期間內(nèi)，芯線支架20的第一端側(cè)通過多晶硅6的析出而被均勻地覆蓋。此時(shí)，多晶硅6的直徑為36mm，電流值為590A。比較例使用除了未形成環(huán)狀狹縫以外與實(shí)施例1相同類型的石墨制芯線支架20，將由該芯線支架20保持的硅芯線5加熱至1055°C，并將三氯硅烷氣體與氫氣一起作為原料氣體供給。在氣相生長(zhǎng)開始后的37小時(shí)的生長(zhǎng)速度抑制期間內(nèi)，芯線支架20的第一端側(cè)通過多晶硅6的析出而被均勻地覆蓋。此時(shí)，多晶硅6的直徑為56mm，電流值為1110A。如以上說明所示，根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)⒍嗑Ч栝_始堆積于芯線支架的第一端附近的時(shí)間提前。而且，相對(duì)于沒有狹縫的芯線支架，能夠以約一半的電流值由多晶硅均勻地覆蓋芯線支架的開口部。而且，能夠?qū)π揪€支架20的第一端整周進(jìn)行加熱，因此多晶硅的析出均勻，不會(huì)發(fā)生局部生長(zhǎng)引起的倒伏。而且，多晶硅6均勻地堆積在芯線支架20的第一端附近，因此能夠在短時(shí)間內(nèi)使硅芯線5與芯線支架20具有充分的接合強(qiáng)度，從而能夠大幅縮短反應(yīng)初期的生長(zhǎng)速度抑制期間。工業(yè)實(shí)用性根據(jù)本發(fā)明，提供一種多晶硅的制造方法，該制造方法能夠在短時(shí)間內(nèi)使硅芯線與芯線支架具有充分的接合強(qiáng)度，其結(jié)果能夠縮短反應(yīng)初期的生長(zhǎng)速度抑制期間。標(biāo)號(hào)說明
1基板
2金屬電極
3氣體噴嘴
4排氣口
5硅芯線
6多晶娃
7絕緣物
10反應(yīng)爐
20芯線支架
21空洞
22開口部
23、23a、23b、23c 環(huán)狀狹縫
24芯線支架的擴(kuò)徑傾斜部
100氣相生長(zhǎng)裝置
權(quán)利要求
1.一種芯線支架，在利用西門子法進(jìn)行的多晶硅的制造中使用，其特征在于，在設(shè)有供硅芯線插入的空洞的開口部的一端和作為與金屬電極接觸的接觸部的另一端之間設(shè)有絕熱部，所述金屬電極用于使電流流向所述硅芯線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯線支架，其中，所述芯線支架為石墨制碳電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的芯線支架，其中，所述絕熱部包含從所述開口部附近的外周面朝向所述空洞形成的至少一個(gè)環(huán)狀狹縫。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的芯線支架，其中，所述環(huán)狀狹縫的形成深度為該環(huán)狀狹縫形成區(qū)域的芯線支架壁厚的70%以上且小于100%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的芯線支架，其中，所述環(huán)狀狹縫的形成深度為該環(huán)狀狹縫形成區(qū)域的芯線支架壁厚的90%以上且小于100%。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的芯線支架，其中，所述環(huán)狀狹縫的內(nèi)周面與所述硅芯線的外周面的距離為0. Imm以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的芯線支架，其中，所述環(huán)狀狹縫的寬度為0. 5mm以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的芯線支架，其中，所述一端側(cè)形成為圓錐臺(tái)狀，所述環(huán)狀狹縫形成在該圓錐臺(tái)的斜面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的芯線支架，其中，在所述環(huán)狀狹縫內(nèi)填充有導(dǎo)熱性比所述芯線支架的材料小的絕緣材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的芯線支架，其中，所述芯線支架的導(dǎo)熱系數(shù)為145W/m · K以下。
11.一種多晶硅的制造方法，使用權(quán)利要求3所述的芯線支架，其特征在于，在多晶硅的氣相生長(zhǎng)開始時(shí)，以所述環(huán)狀狹縫形成部的截面電流密度為0. 05A/mm2以上且4. 9A/mm2以下的方式進(jìn)行向所述芯線支架的電流供給。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多晶硅的制造方法，其能夠在短時(shí)間內(nèi)使硅芯線與芯線支架獲得充分的接合強(qiáng)度，其結(jié)果是能夠縮短反應(yīng)初期的生長(zhǎng)速度抑制期間。本發(fā)明的芯線支架(20)中，一端側(cè)為具有圓錐臺(tái)狀的斜面的形狀，在該端部設(shè)有開口部(22)，且形成有用于插入并保持硅芯線(5)的空洞(21)。在硅芯線(5)的表面通過西門子法使多晶硅(6)進(jìn)行氣相生長(zhǎng)，進(jìn)行多晶硅棒的制造。在開口部(22)附近的圓錐臺(tái)狀斜面上從開口部附近的外周面朝向空洞(21)形成有環(huán)狀狹縫(23a～c)作為絕熱層。該環(huán)狀狹縫作為絕熱部(絕熱層)發(fā)揮作用，抑制來(lái)自硅芯線(5)或多晶硅(6)的傳導(dǎo)熱及輻射熱向金屬電極的逸散，并對(duì)芯線支架(20)的一端側(cè)進(jìn)行加熱。
文檔編號(hào)C01B33/035GK102574691SQ20108004625
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月14日
發(fā)明者久米史高, 小黑曉二, 禰津茂義, 黑谷伸一 申請(qǐng)人:信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社