TW201429870A - 沉積多晶矽之方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於沉積多晶矽的方法，其中將含矽氣體導入反應器中，以及藉由使含矽氣體還原而在經直接流通電流而加熱到至少為550℃的溫度的支撐體上沉積多晶矽，其中，在使含矽氣體還原期間係存在至少一種選自以下群組作為第一催化劑的第一金屬：鈦、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅和鋅，並另外存在至少一種選自以下群組、不同於該第一金屬、作為第二催化劑的第二金屬：銅、銀和金。

Description

沉積多晶矽之方法
本發明關於沉積多晶矽的方法。
高純度多晶體矽(多晶矽)用作透過柴可拉斯基(Czochralski，CZ)法或區域熔融(zone melting，FZ)法以製造用於半導體的單晶矽、以及透過不同的提拉(pulling)和澆注(casting)方法以製造單晶或多晶矽以製造光伏打(photovoltaic)太陽能電池的起始材料，以及用作鋰離子電池的電極中的組分。
多晶矽通常利用西門子法製造。在此，將包含一種或多種含矽組分及視需要存在的氫的反應氣體導入包含經直接流通電流進行加熱的支撐體的反應器中，其中矽以固體形式沉積在支撐體上。
所使用含矽組分較佳為矽烷(SiH4)、單氯矽烷(SiH3Cl)、二氯矽烷(DCS，SiH2Cl2)、三氯矽烷(TCS，SiHCl3)、四氯矽烷(SiCl4)或該等物質的混合物。
西門子法通常在沉積反應器(又稱作“西門子反應器”)中進行。在最常用的具體實施態樣中，該反應器包含金屬底板和安裝在底板上的可冷卻的鐘形罩，從而在鐘形罩內部形成 反應空間。底板設置有一或多個氣體進料開口以及一或多個用於排出反應氣體的廢氣開口，以及設置有保持裝置其協助保持支撐體在反應空間中並供應電流。EP 2 077 252 A2說明在製造多晶矽時使用的反應器類型的一般構造。
每個支撐體通常由兩根細的細絲棒和一橋接(bridge)組成，該橋接通常將相鄰的棒在其自由端連接。在最通常的情況下，細絲棒由單晶或多晶矽製成，較罕見地使用金屬、合金或碳。細絲棒垂直地***位於反應器底部的電極中，經由電極而與電源連接。在加熱的細絲棒及水平的橋接上沉積高純度多晶矽，由此使其直徑隨時間而增大。在達到所期望的直徑之後，藉由停止送入含矽組分而結束該過程。
沉積過程通常藉由設定棒溫度和反應氣體的流量或組成加以控制。利用輻射高溫計通常在朝向反應器壁的棒表面上測量棒溫度。棒溫度以定額的方式設定或取決於棒直徑而藉由控制或調節電功率而加以設定。反應氣體的量和組成取決於時間或棒直徑而加以設定。
通常在900與1100℃之間的棒溫度下，以在每1平方公尺棒表面上(總計)0.5至10千莫耳/小時(kmol/h)的一或多種含矽組分的進料速率，利用TCS或其與DCS和/或STC的混合物進行沉積，其中在進料氣體流中該一或多種組分的莫耳比率(總計)在10%與50%之間(剩餘的90%至50%通常是氫)。
US 4,481,232公開了一種製造高純度矽的方法，該方 法包含形成矽化銅合金及將所述合金放置在容器內；相對於該合金放置一細絲；送入適合於輸送矽的輸送氣體；將該細絲和該合金加熱至使該氣體在該合金表面上與矽反應並且使矽沉積在該細絲上的溫度，其中該合金在該溫度下能夠藉由擴散而捕獲雜質。使用銅以促進矽生成矽烷的反應。由所形成的矽烷又立即沉積成矽。
US 4,759,830和US 4,773,973涉及在適合作為電極的導電材料上由一包含鹵化矽、鹵化鋁、鹼金屬鹵化物或鹵化銨及過渡金屬鹵化物的鹽熔體藉由電解沉積矽而製造元素矽薄層的方法，其中電解是在100至350℃的溫度下在惰性氣體(atmosphere)中及視情況加壓進行的。所揭露之過渡金屬的鹵化物為碘化鉻(II)(CrI2)、碘化錳(II)(MnI2)、碘化鐵(II)(FeI2)、碘化銅(I)(CuI)、碘化鉿(IV)(HfI4)、碘化鎳(NiI2)、碘化釩(II)(VI2)或這些碘化物的混合物。
矽的電解沉積可在陰極進行，其中使用由銅、鉻、鉬、鎳、鉑、鐵或不銹鋼、較佳由鋁、矽或石墨組成的材料作為陰極材料，使用由鉑、矽或石墨組成的材料作為陽極材料。
矽的電解沉積可在陽極由一包含鹵化矽、鹵化鋁、鹼金屬鹵化物或鹵化銨的熔體進行，其中所使用的陽極材料是由鋁組成，所使用的陰極材料是由矽或石墨組成。電解沉積矽係可由一，例如，包含四碘化矽、三碘化鋁和碘化鋰的熔體進行。
過渡金屬的鹵化物是所謂的催化劑，其明顯改善在 例如銅、鉻、鉬、鎳、鐵和鉻鋼或者無機玻璃(例如由二氧化錫或二氧化錫/氧化銦混合物所組成者)上的矽沉積及矽層的品質，且實際上使在該方法的條件下能夠在矽載體上形成矽層。若不使用該催化劑，則實際上觀察不到矽的沉積。
Müller-Rochow合成法是一種供工業規模製造甲基氯矽烷的方法。所使用的催化劑為銅，其是以元素形式或例如以銅的氧化物的形式使用。此外，鋅、錫、磷及其他元素也作為促進劑。該反應在約300℃及0.5至2巴(錶壓)下進行。
EP 2 036 117 A1公開了根據慣用的技術藉由使用催化金屬層在基材上生長矽奈米線。該金屬例如可以是在基材上沉積的金。此形成催化金屬島(catalytic metal island)。隨後，使用來自矽源的矽以達成在金屬島上生長矽奈米線。
EP 2 082 419 A2公開了一種金屬催化生長奈米線的方法，其中有效的金屬催化劑為元素週期表的過渡金屬，包括銅、銀、金、鎳、鈀、鉑、鈷、銠、銥、銦、鐵、釕、錫、鋨、錳、鉻、鉬、鎢、釩、鈮、鉭、鈦、鋯和鎵，包括一或多種此等金屬的混合物。
將矽應用於半導體技術中的現有技術在使用粗製矽時，對材料純度提出越來越高的要求。
本發明的目的在於提供更經濟地沉積多晶矽的方法。
該目的是藉由沉積多晶矽的方法達成的，其中將含矽氣體導入反應器中，藉由使含矽氣體還原而在經直接流通電流而加熱到至少為550℃的溫度的支撐體上沉積多晶矽，其中，在使含矽氣體還原期間係存在至少一種選自以下群組作為第一催化劑的第一金屬：鈦、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅和鋅，並另外存在有至少一種選自以下群組、不同於第一金屬、作為第二催化劑的第二金屬：銅、銀和金。
該含矽氣體較佳為鹵矽烷，更佳為三氯矽烷。
較佳地，在存在有氫的情況下係使用三氯矽烷。
進行兩個部分反應。必須斷開Si-H鍵和Si-Cl鍵。如下文所述，需要兩類催化劑，以促進這兩個部分反應。
以下組合被發現是特別合適的：銅和鈦/鐵/鎳；銀和鉻/錳/鐵/鋅；金和鈦/鉻/錳/鐵/鈷/鎳/鋅。
特別較佳為金和鈦、以及金和鉻的組合。
尤其特別較佳為使用銅和鎳。
特別較佳還可以組合使用銅和銀、以及銅和金。
在使含矽氣體還原期間，至少一種第一金屬和至少一種第二金屬存在的量應當使得在沉積的多晶矽中包含至少一種選自以下群組的元素：鈦、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅和鋅，其濃度為18pptw至40ppbw鈦、0.2pptw至5ppbw鉻、0.5pptw至15ppbw 錳、7pptw至50ppbw鐵、0.012pptw至25ppbw鈷、0.9pptw至8ppbw鎳、3pptw至12ppbw銅和/或0.6pptw至11ppbw鋅；並且包含至少一種選自以下群組的不同於第一元素的第二元素：銅、銀和金，其濃度為3pptw至12ppbw銅、0.15pptw至21ppbw銀和0.001pptw至0.3ppbw金。
因此，本發明還關於多晶矽，其包含至少一種選自以下群組的第一金屬：鈦、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅和鋅；以及至少一種選自以下群組的不同於第一金屬的第二金屬：銅、銀和金；其中至少兩種所選擇的金屬在多晶矽中以如下的量存在：18pptw至40ppbw鈦、0.2pptw至5ppbw鉻、7pptw至50ppbw鐵、0.012pptw至25ppbw鈷、0.9pptw至8ppbw鎳、3pptw至12ppbw銅、0.6pptw至11ppbw鋅、0.15pptw至21ppbw銀、0.001pptw至0.3ppbw金、0.5pptw至15ppbw錳。
表1所示為在所沉積的多晶矽中金屬的最小和最大濃度。
較佳地，該一或多種金屬係連同碳一起使用。
最佳是存在有銅、鎳和碳。
為此，含矽氣體中甲烷的濃度應當為2至18ppm。
該方法涉及龐大的經濟益處。在研究具有第1圖所示設計的反應器中的沉積速率時發現，與傳統方法(不使用金屬)相比，由於存在這兩種催化劑金屬而達成了至少50%的多晶矽厚度增長。金屬作為催化劑。這是在更低的操作溫度下使用更短的操作時間，因此節約相當大的能量。即使在550℃的溫度下，也顯示出有效的沉積速率。
尤其是在光伏打和電池技術中的應用，所製的多晶矽具有優異的適用性。關於微電子的應用，因為對於多晶矽純度的要求可能過高，所製的多晶矽的使用並非那麼較佳。
但是發現，即使存在有極少量的對於多晶矽品質不具有負面影響的金屬，也顯示出正面的作用(positive effect)。
重要的是，催化活性物質在所沉積的固體多晶矽中具有活性。氣相中的矽烷分解是非期望的。這會導致氣相成核(nucleation)及粉塵形成，這是非期望的。因此，該反應機制必須在多晶矽的表面內仍有效的。這是藉由使該金屬主要係溶解在 固體矽中而不是以自由形式(free form)留在氣相中而加以確保的。
引入的金屬可自由地擴散進入已沉積的多晶矽中。
一旦其到達表面並且非對稱地被矽包圍，則與基材形成更強之具有金屬矽化物特性的鍵結。
該金屬矽化物由於其鍵結結構而對周圍的矽烷中的氫及存在的氯具有吸引作用。藉由擬矽化物類(pseudosilicides)的吸質子作用將氫由周圍環境移除，可能是以質子形式移除。
含矽氣體，尤其是三氯矽烷，釋放出氫。這是第一部分反應。
失穩的(destabilized)矽烷因此分解，由此沉積矽。這是第二部分反應。
在不希望被這一假設所束縛之情形下，本發明的發明人認為，藉由催化劑促進這兩個部分反應，其中藉由第一催化劑促進第一部分反應，及藉由第二催化劑促進第二部分反應，雖然無法闡明是藉由鐵類金屬(ferrous metals)還是藉由貴金屬各自促進第一和第二部分反應。銅顯然能夠在這兩個部分反應中都作為催化劑。
若使三氯矽烷還原，則產生氯。這確保將金屬以易揮發的金屬氯化物類由反應器排出。同時確保活性催化劑在沉積室內均勻分佈。
出人意料地發現，這些元素的組合比單一元素更加有效，特別是碳，其在單純形式是無效的，但與金屬組合則顯示 出特別的特性，例如影響多晶矽的表面品質。若粉塵形成，即發生氣相成核，則粉塵顆粒同樣吸收金屬。於是在粉塵顆粒中也形成金屬矽化物，並發生矽沉積。這是非期望的。
藉由添加碳，可能有效地抑制氣相成核。
所使用的碳源為甲烷或其他含碳氣體，例如乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、乙烯、溶劑蒸汽、烴類的異構物形式、甲基矽烷等。由於甲烷在所述溫度下的反應性低，所以甲烷是較佳的。其他氣體具有更高的反應性，其甲烷當量可以藉由廢氣流中未消耗的碳量來確定。
若將銅作為催化劑之一引入，在其他方面相同的操作條件下，獲得在最大催化劑作用下20倍厚度的多晶矽層。在根據第1圖的實驗反應器中，多晶矽是沉積在矽核上。在此保持不變的操作條件是溫度、壓力、氣體流量和加熱電流。僅改變經第1圖中的催化劑源9添加金屬的情況(詳細示圖參見第2圖)。
在此觀察到，由特定含量起無法藉由增加金屬的量而提高最大功效。在供應量過低的情況下僅發現減小的生長情況。
若將金作為催化劑之一引入，在其他方面相同的操作條件下，在生長區域上獲得在最大催化劑作用下60倍厚度的多晶矽層。
在此觀察到，由某一含量起無法藉由增加金的量而提高最大功效。該功效無法提高，直至金在矽中的溶解度極限。
在製造太陽能電池時，必須避免所引入的元素摻雜 入矽，因為這使p-n接面的複雜化，並且對太陽能電池的有效性有負面影響。
在此，鋁發揮特別的作用。在標準太陽能電池的情況下，借助用鋁高量位(level)摻雜的區域實施接觸連接(contact connection)。這發生在p-n接面的p型摻雜側。在此，鋁不會作為雜質造成干擾。但是在n型摻雜側，鋁對摻雜有逆補償作用。
因此，鋁和第3主族元素(硼族)不合適作為催化劑。
佔據晶格位置的金屬通常具有作為p型或n型摻雜劑的活性。此外，晶格位置具有局部化作用(localizing effect)，即阻止擴散。
因此，B、C、Mg、Ca、Zn、Pt是不合適的，而Li、O、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Ag、Au是間隙的異原子(interstitial foreign atom)。
為了總是在表面上存在有金屬原子，其應當擴散至表面，因為其只有在此才能與沉積氣體(deposition atmosphere)相互作用。
這通常是在大於500℃的溫度下的情況。
銅即使在低的溫度下仍然具有高的擴散係數。
為了實現p-n接面的功能，必須將電荷載子分離。電荷載子壽命(lifetime)越長，則這越容易實現。一些金屬發揮作用並作為再結合位點(recombination site)。
銅和銀是特別有利的。
在反應器中較佳地藉由電弧(light arc)將金屬釋放至冷的氣相中，即至矽烷中，較佳至一惰性氣體中。但也可以其他方式將金屬引入反應氣體中。例如，可以在上游過程中已經將金屬引入氯矽烷中，例如三氯矽烷中。也可以在沉積的一上游方法中將金屬添加至氫。
較佳地，利用氣密性的、熱穩定的且防止溫度壓力波動的火花塞(spark plug)引入該等金屬。
藉由高壓脈衝在沉積過程的供應氣體中產生電弧。
該火花塞包含兩個均含有催化劑金屬的電極。
這兩個電極均可以完全由催化劑金屬組成。或者，可以將一催化劑金屬安裝在電極尖端上，例如焊接或熔焊的方式。
經點火電壓和電荷(焦耳)控制所釋放的催化劑金屬的量。
11‧‧‧石墨電源供應器
12‧‧‧電流接線頭
21‧‧‧矽烷進料：SiH4、DCS、TCS
22‧‧‧輔助氣體進料：氫、HCl、CH4
23‧‧‧廢氣
3‧‧‧水冷裝置
4‧‧‧聚矽氧烷密封件
5‧‧‧氣箱
61、62、63、64‧‧‧耐壓的螺栓連接件
71‧‧‧IR照射窗
72‧‧‧IR加熱燈/高溫計
8‧‧‧反應容器
81‧‧‧矽核(生長區域)
9‧‧‧火花塞/催化劑源
91‧‧‧金屬
92‧‧‧用於調節電弧長度的調節螺栓
第1圖所示為用於實施該方法的設備。
第2圖所示為火花塞的詳細示圖。
第1圖所圖示為用於實施該方法的設備。
反應容器8是壓力容器，於其中保持有矽核81以沉積多晶矽層。
保持裝置由兩個石墨電源供應器11組成，其安裝方 式使其適合於將加熱電流送至矽核。
利用電流接線頭12形成電性連接。
為了保護電流接線頭和聚矽氧烷密封件4的元件免受高的加工溫度，利用水冷裝置3冷卻石墨電源。
熱膨脹和在壓力改變時壓力容器的膨脹藉由氣箱5加以平衡抵消。
出於維護和清潔的目的，加工室的元件藉由耐壓的螺栓連接件61、62、63以及64而擰接在一起。
因為矽核81在室溫下不具有導電性，所以其必須利用紅外加熱燈72加熱至能夠由石墨電源供應器11有效地供應加熱電流的溫度。
為了加熱，反應容器8係設置有紅外照射窗71。
在將HIR加熱裝置轉出之後，使用IR照射窗71於觀察反應容器內部的過程，更特定的是，利用IR高溫計72監測溫度。
沉積多晶矽需要工作氣體(process gases)。
在該加工室底部送入矽烷21，同樣地送入輔助氣體22。
在該加工室的上部區域內排出廢氣23。
將催化劑引入輔助氣體22的流中。
在此，利用輕微改變的火花塞9以釋放催化活性金屬。
火花塞用作為催化劑源。
第2圖更詳細地顯示了火花塞9。
經電漿放電，存在於火花塞的多個電極之間的電弧使來自該等電極的金屬91移動(mobilize)。
可使用用於調節電弧長度的調節螺栓92，以調節和校正電極之間的距離。
所釋放的金屬的量和比例係藉由電極距離、點火電壓、電荷及該等電極的尖端角加以調節。
若在相同條件下進行放電直至遠遠超出金屬的檢測極限，則可將金屬的量歸因於單次放電，並由此可以調節該等低於檢測極限的比例。
9‧‧‧火花塞/催化劑源
91‧‧‧金屬
92‧‧‧用於調節電弧長度的調節螺栓

Claims (8)

  1. 一種沉積多晶矽的方法，其中將一含矽氣體導入一反應器中，以及藉由使該含矽氣體還原而在經直接流通電流而加熱到至少為550℃的溫度的一支撐體上沉積多晶矽，其中，在使該含矽氣體還原期間係存在至少一種選自以下群組作為第一催化劑的第一金屬：鈦、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅和鋅，並另外存在至少一種選自以下群組、不同於該第一金屬、作為第二催化劑的第二金屬：銅、銀和金。
  2. 根據請求項1的方法，其中在使該含矽氣體還原期間係存在有鎳和銅。
  3. 根據請求項1或2的方法，其中在使該含矽氣體還原期間，另外存在有碳。
  4. 根據請求項1或2的方法，其中，在存在氫的情況下，所使用的含矽氣體是三氯矽烷。
  5. 根據請求項1或2的方法，其中該第一金屬或第二金屬或這兩種金屬是藉由電弧(light arc)釋放至該含矽氣體或一惰性氣體中。
  6. 根據請求項1或2的方法，其中在使該含矽氣體還原期間，該至少一種第一金屬和至少一種第二金屬的存在量是使得在該沉積的多晶矽中包含至少一種選自以下組中的第一元素：鈦、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅和鋅，其濃度為18pptw至40ppbw鈦、0.2pptw至5ppbw鉻、0.5pptw至15ppbw錳、7pptw至 50ppbw鐵、0.012pptw至25ppbw鈷、0.9pptw至8ppbw鎳、3pptw至12ppbw銅和/或0.6pptw至11ppbw鋅；並且包含不同於該第一元素的至少一種選自以下群組的第二元素：銅、銀和金，其濃度為3pptw至12ppbw銅、0.15pptw至21ppbw銀和0.001pptw至0.3ppbw金。
  7. 一種多晶矽，其包含至少一種選自以下群組的第一金屬：鈦、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅和鋅，及至少一種選自以下群組的不同於該第一金屬的第二金屬：銅、銀和金，其中所選擇的該至少兩種金屬在多晶矽中是以如下的量存在：18pptw至40ppbw鈦、0.2pptw至5ppbw鉻、7pptw至50ppbw鐵、0.012pptw至25ppbw鈷、0.9pptw至8ppbw鎳、3pptw至12ppbw銅、0.6pptw至11ppbw鋅、0.15pptw至21ppbw銀、0.001pptw至0.3ppbw金、0.5pptw至15ppbw錳。
  8. 根據請求項7的多晶矽，其中存在有0.9pptw至8ppbw鎳和3pptw至12ppbw銅。
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US4481232A (en) 1983-05-27 1984-11-06 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Method and apparatus for producing high purity silicon
ES2021751B3 (es) 1986-08-19 1991-11-16 Ciba-Geigy Ag Procedimiento para obtencion de capas de silicio policristalino por deposito electrolitico de silicio.
CN101128393A (zh) * 2005-03-05 2008-02-20 联合太阳能硅有限及两合公司 反应器和制备硅的方法
KR100723882B1 (ko) 2006-06-15 2007-05-31 한국전자통신연구원 실리콘 나노점 박막을 이용한 실리콘 나노와이어 제조 방법
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JP5509578B2 (ja) 2007-11-28 2014-06-04 三菱マテリアル株式会社 多結晶シリコン製造装置及び製造方法
WO2010074674A1 (en) * 2008-12-23 2010-07-01 Arise Technologies Corporation Method and apparatus for silicon refinement
DE102010040836A1 (de) * 2010-09-15 2012-03-15 Wacker Chemie Ag Verfahren zur Herstellung von Silicium-Dünnstäben
DE102011089479A1 (de) * 2011-12-21 2013-06-27 Wacker Chemie Ag Polykristallines Silicium

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