JP2002234720A - 半導体材料を析出する装置、多結晶シリコン棒の製造方法、前記製造方法のための炭素電極の使用 - Google Patents
半導体材料を析出する装置、多結晶シリコン棒の製造方法、前記製造方法のための炭素電極の使用Info
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Abstract
を提供する。 【解決手段】 析出装置の基板に導通され、固定された
電流通路と電極ホルダーを有し、この電極ホルダーは電
流通路の上に配置されている下面および炭素電極と接続
されている上面を有し、この炭素電極に支持体をはめ込
むことができる、加熱した支持体に半導体材料を析出す
る装置において、炭素電極が145W/m・Kより大き
い熱伝導率を有し、かつシリコンの熱膨張率に適合して
いる熱膨張率を有することを特徴とする。
Description
性を有する炭素電極を使用して多結晶シリコン棒を製造
する装置および方法に関する。
の出発物質としての高純度多結晶シリコン(ポリシリコ
ン)は、一般に析出ガスの熱分解または水素還元により
得られる。その際析出ガスとして一般にクロロシラン、
例えばトリクロロシランを使用する。還元性水素が関与
するトリクロロシランの熱分解および引き続く薄いシリ
コン棒への高純度シリコンの析出は“ジーメンス法”の
名称で知られている。この方法によりポリシリコンは世
界的にポリシリコン析出装置で製造される。
これらの装置は、主に金属の基板およびこの基板上に配
置される冷却可能な鐘状物からなり、鐘状物の内部に閉
鎖された反応空間が形成される。析出装置は気密に閉鎖
可能でなければならない、それというのも析出ガスは腐
食性に作用し、空気との混合物で自然発火する傾向があ
るからである。基板はホルダーを備えており、これによ
り支持体が反応空間内に保持される。支持体として一般
に薄いシリコン棒が用いられ、この棒は直接的な電流の
導通により必要な析出温度に加熱される。一般に2つの
隣接する棒が、保持される脚の端部と向かい合う自由な
端部に、橋により結合し、U形の支持体を形成する。電
流の供給は、U形の支持体の棒の脚部を保持するホルダ
ーの対により行う。
は、基板に導通され、析出装置の外側で電源に接続して
いる。析出装置の内側で、電流通路は、電極ホルダーと
して形成されるか、または分離した電極ホルダーと強固
に結合している。電極ホルダー上に炭素電極が配置さ
れ、この炭素電極は反応空間に向かって配列されてい
る。炭素電極は一般に上方に間隙を有し、この間隙に支
持体の棒の脚部がはめ込まれている。ホルダーは、保持
された支持体が固定され、かつ動くことができないよう
に形成されている。電流通路および場合により電極ホル
ダーは冷却される。これにより半導体材料が支持体のホ
ルダーに析出することが回避される。
は、析出の最終段階でまたは析出後の冷却段階の間にシ
リコン棒がホルダーから傾倒する(転倒する)および/
または棒の脚の端部の領域が損傷することを、かなり頻
繁に監視しなければならない。この現象は、主に電子工
業で必要な製品を生じる半導体の引き続く処理を遅らせ
るだけでなく、大きな経済的な損害を生じる、それとい
うのも傾倒したシリコン棒はもはや計画されたように引
き続き処理することができないからである。
593465号明細書において、電流通路と電極ホルダ
ーの間に少なくとも1個のスプリング部材を配置し、こ
の部材により電流通路に対して相対的に電極ホルダーが
動き、この運動のクッションとなることが提案されてい
る。しかしながらこの解決手段は多くの技術的な費用、
従ってかなりの費用と結びついている。
の析出装置での費用のかかる改造手段を使用せずに前記
の欠点を十分に阻止する、加熱した支持体に半導体材料
を析出する装置を提供することである。
基板に導通され、固定された電流通路と電極ホルダーを
有し、この電極ホルダーは電流通路の上に配置されてい
る下面および炭素電極と接続されている上面を有し、こ
の炭素電極に支持体をはめ込むことができる装置により
解決され、この装置は、炭素電極が145W/m・Kよ
り大きい熱伝導率を有し、かつシリコンの熱膨張率に適
合している熱膨張率を有することを特徴とする。
−圧縮応力が棒の脚部で減少するように、できるだけ大
きく選択する。有利には熱伝導率は145W/m・Kよ
り大きい。特に熱伝導率は165W/m・Kより大き
く、特に有利には熱伝導率は170W/m・Kである。
170W/m・Kの値は今まで試験できるすべての種類
の炭素のうち最も高い熱伝導率を有する炭素電極に相当
する。この炭素電極を使用して今まで最もよい結果が達
成された。しかしながら更に高い熱伝導率を有する炭素
電極を使用して更によい結果が達成できることが考えら
れる。
している。従って熱膨張率は有利には2×10−6〜6
×10−6である。特に熱膨張率は3.0×10−6〜
3.6×10−6であり、特に有利には熱膨張率は3.3
×10−6である。
よりポリシリコン棒が傾倒することが示された。一般的
な炭素電極と前記の材料特性を有する炭素電極との交換
によってのみ棒脚部の破砕の発生を著しく減少すること
ができた。破裂した棒の脚部による多結晶シリコン棒の
傾倒は本発明の装置により阻止される。
形式および方法で実施する、多結晶シリコン棒の製造方
法に関する。
145W/m・Kより大きい熱伝導率およびシリコンの
熱膨張率に適合している熱膨張率を有する炭素電極を使
用することを特徴とする。
する。支持体材料として、薄いシリコン棒が用いられ、
この棒は直接的な電流の導通により有利には900〜1
200℃の析出温度範囲に加熱する。クロロシランの量
は有利には10〜1400kg/h以上であり、水素の
量は有利には10〜800m3/h以上である。使用す
る場合に棒の脚部が部分的に破砕する、熱伝導率75W
/m・Kおよび熱膨張率4×10−6を有する従来の炭
素電極と異なり、本発明の熱伝導率および本発明の熱膨
張率を有する炭素電極は、棒の脚部での引張り応力−圧
縮応力を減少するために使用する。
メンス法より経済的である。
の微細な破片の減少)。
を有する炭素電極の多結晶シリコンを製造するための使
用に関する。
Kohlenstofftechnik社(D−35
339、ギーセン)またはSGL Carbon グル
ープ(SGL CARBON社、Werk Rings
dorf、Drachenburgstrasse
1,D−53170、ボン)から入手できる。
い熱伝導率およびシリコンの熱膨張率に適合している熱
膨張率を有する炭素電極の、ジーメンス法により多結晶
シリコンを製造するための使用に関する。
る。
よび熱伝導率170W/m・Kおよび熱膨張率3.3×
10−6を有する黒鉛電極を用いて、その他は同じ条件
で交互に14回印加して運転した(析出温度範囲900
〜1200℃、クロロシランの量10〜1400kg/
hおよび水素の量10〜800m3/h)。通常の装置
を使用して生じた98回のプロセスチャージの間に15
回目のチャージで傾倒したが、本発明の装置を使用して
生じた98回のプロセスチャージでは全く傾倒しなかっ
た。
Claims (9)
- 【請求項1】 析出装置の基板に導通され、固定された
電流通路と電極ホルダーを有し、この電極ホルダーは電
流通路の上に配置されている下面および炭素電極と接続
されている上面を有し、この炭素電極に支持体をはめ込
むことができる、加熱した支持体に半導体材料を析出す
る装置において、炭素電極が145W/m・Kより大き
い熱伝導率を有し、かつシリコンの熱膨張率に適合して
いる熱膨張率を有することを特徴とする、半導体材料を
析出する装置。 - 【請求項2】 炭素電極の熱伝導率が145W/m・K
より大きい請求項1記載の装置。 - 【請求項3】 炭素電極の熱伝導率が165W/m・K
より大きい請求項1記載の装置。 - 【請求項4】 炭素電極の熱伝導率が170W/m・K
である請求項1記載の装置。 - 【請求項5】 熱膨張率が2×10−6〜6×10−6
である請求項1から4までのいずれか1項記載の装置。 - 【請求項6】 熱膨張率が3.0×10−6〜3.6×1
0−6である請求項1から4までのいずれか1項記載の
装置。 - 【請求項7】 熱膨張率が3.3×10−6である請求
項1から4までのいずれか1項記載の装置。 - 【請求項8】 一般的なジーメンス法で145W/m・
Kより大きい熱伝導率を有し、かつシリコンの熱膨張率
に適合している熱膨張率を有する炭素電極を使用するこ
とを特徴とする多結晶シリコン棒の製造方法。 - 【請求項9】 145W/m・Kより大きい熱伝導率を
有し、かつシリコンの熱膨張率に適合している熱膨張率
を有する炭素電極の、多結晶シリコンを製造するための
使用。
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