JPH01305810A - 多結晶シリコンの通電加熱方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、多結晶シリコンの製造におけるシリコン棒の
通電加熱方法に関する。

〔従来の技術〕

気相析出法で多結晶シリコンを製造する場合、反応炉内
にセットされたシリコン棒を通電加熱しながら、反応炉
内にトリクロロシラン等の反応用ガスを流通させること
が行われる。

従来より、このような多結晶シリコンの製造においては
、シリコンの製造能率を高める意味から、１つの大型の
反応炉内に多数本のシリコン棒をセットするのが好まし
いとされている。この場合、多数本のシリコン棒は数本
を１組として複数の組に分けられ、各組をそれぞれ独立
の電源装置で通電加熱するのが通例である。

しかるに、シリコンは半導体特存の負性抵抗を有し、温
度が高くなるほど電気が流れやすくなる。

したがって、数本のシリコン棒を一つの電源装置に接続
する場合、並列に接続したのでは、１つのシリコン棒に
電流集中と温度上昇が雪崩的に起こり、シリコン棒間で
加熱不均等が生じるので、複数のシリコン欅ば一つの電
源装置に対して直列に接続するのが基本となっており、
一部には直列に接続された複数のシリコン棒を更に並列
に接続しても均等な電流が遣しるように工夫された電源
装置も見られる。

複数のシリコン棒が１つの１ｃ源装置に直列に接続され
ると、各シリコン棒に均等な電流は流れる。

しかし、直列に接続された複数のシリコン棒は低温時に
は高抵抗なため、通電加熱に高電圧を必要とし、高温に
なった後は低抵抗のため大電流が流れる。これを一つの
電源装置でまかなおうとすると、第２図にＡで示される
ような大容量の電源装置が必要となるので、通常は高電
圧、小電流の起動運転用電源装置Ｂ、と、低電圧、大電
流の安定運転用電源袋ｗ、Ｂ！の２つで通電加熱が行わ
れている。

また、安定運転用電源装置Ｂ、に相当する一つの電源装
置で起動から安定運転までをカバーできる可能性のある
ものとしては、複数のシリコン棒を電源装置に順番に加
えて行く方法が特公昭４３−８３５９号公報にて提案さ
れている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、前者の通常採用される通電加熱方法では、電
源装置が２つに分割されているものの、シリコン棒が直
列に接続されている関係から、個々の電源装置は相当大
きい容量を必要とする。

また、後者の複数のシリコン棒を電源装置に順番に加え
て行く方法では、１つのシリコン棒を１つの電源装置で
集中的に加熱し、その抵抗が低下してから次のシリコン
棒を接続するので、電源装置の小型化が可能になり、先
に加熱されたシリコン棒からの輻射熱も期待できる。し
かし、加熱されたといってもシリコン棒の抵抗がなくな
るわけではなく、シリコン棒の接続が進むにつれて抵抗
が増し、それに見合う容量が電源装置に必要となる。ま
た、先に接続されたシリコン棒と後から接続されたシリ
コン棒との間に温度差が生じることも避けられない。

本発明は、これらの問題点を全て解決した多結晶シリコ
ンの通電加熱方法を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の方法を実施するためのシリコン棒の接
続回路を例示したものである。

複数のシリコン棒１ａ、ｌｂ・・・は直列に接続されて
１つの電＃装置に挿入されるとともに、各シリコン棒１
ａ、ｌｂ・・・に短絡用の０ＮＴＯＦＦ回路２ａ、２ｂ
・・・を並列に接続したものとなっている。

本発明の方法は、例えば先ず０Ｎ−ＯＦＦ回路２ａをＯ
ＦＦ、他の０Ｎ−ＯＦＦ回路２ｂ、２ｃ・・・を全てＯ
Ｎとし、シリコン棒１ａのみを１つの電源装置で集中的
に加熱し、次に０Ｎ−ＯＦＦ回路２ｂのみをＯＦＦとし
てシリコン棒ｉｂのみを集中的に加熱するというように
、複数のシリコン棒を順番に連続単独通電加熱し、複数
シリコン棒の全てに対しこの連続単独通電加熱を複数回
繰り返してシリコン棒が所定温度に加熱されたなら、０
Ｎ−ＯＦＦ回路２ａ、２ｂ−・・の全てをＯＦＦとして
複数のシリコン棒の全部を同時通電加熱するものである
。

本発明において、個々のシリコン棒ｌを集中的に加熱す
る単独ｉ１電加熱法としては、例えば次の方法が採用さ
れる。

■の方法は、１本のシリコン棒ｌに充分な抵抗の低下が
得られるまで通電加熱を行う方法である。

この場合には、抵抗の低下は、電流値（Ａ）の検出によ
り可能となる。

個々のシリコン捧ｌに、この操作を繰り返して行うこと
により集中的加熱は終了する。この操作中、先行の通電
加熱による予熱効果のために、個々のシリコン棒１に対
する１ｆｆｌｆｆｌ電量熱漸次減少することとなる。

Ｈの方法は、シリコン棒１の通電時間を常に一定とする
方法である。すなりち、個々のシリコン棒ｌに対し通電
加熱を所定時間づつ順番に行う。

この方法では、１回の通電加熱では所定の抵抗の低下は
得られないが、所定時間通電を全シリコン棒に繰り返す
ことにより、全シリコン棒の抵抗の低下を図る。これに
より、集中加熱時間を全シリコン棒で均等化し、反応ム
ラの減少が図れることとなる。

■又は■の方法においては、Ｓｔ棒の長さや炉内雰囲気
条件に応じて、その都度、抵抗の低下による電流値（Ａ
）や加熱通電時間が選択されることとなる。

また、連続屯独ｉ１１電加熱から同時通電加熱に切り換
える時期は、通常は起動運転を終えて安定運転に入る時
期である。

単独通電加熱は起動運転用電源装置で行ってもよいし、
同時通電加熱用の安定運転用電源装置で行ってもよい。

また、第１図の接続回路における０Ｎ−ＯＦＦ回路２ａ
、２ｂ・・・は有接点方式のものでも無接点方式のもの
でもよい。

（作　　用〕 本発明の方法によると、第１にシリコン棒１ａ、ｌｂ・
・・がその加熱初期に一つづつ単独で通電されるので、
一つ一つの抵抗は大きくても小容量の電ｔＡ装置で加熱
を行うことができ、起動運転用電源の省略乃至は容置の
大幅縮小を可能にする。

第２に、各シリコン棒１ａ、ｌｂ・・・を繰り返し多数
回通電するので、各シリコン棒１ａ、ｌｂ・・・間の温
度均一化が図られ、単独通電加熱終了時において各シリ
コン棒１ａ、ｌｂ・・・間に温度差は生じない。

〔実施例〕

外径が５ｍｍ、全長１．５　ｍの８本の多結晶シリコン
を第１図に示すような回路で電源装置に接続し、本発明
の方法を第１表（夏）に示す条件で実施したところ、４
０分で１０００’ｃに均等加熱することができた。また
、第１表（ｎ）に示す条件では６０分で１０００℃であ
った。ちなみに、同じ電源装置で同じ多結晶シリコンを
常温から同時通電加熱したときは１０００℃まで加熱す
るのに１３０分を要した。

第　　　１　　　表 〔発明の効果〕 以上の説明から明らかなように、本発明の方法は多結晶
シリコンの製造においてシリコンの初期加熱を小容量の
電源装置で均等に行い、電源装置のコスト低下等に多大
の効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施するためのシリコン棒の接
続状態を例示する回路図である。 図中、ｌ：シリコン棒、２　：　０Ｎ−ＯＦＦ回路。 第　　２　＠ 第　　１　　図 手続補正書働弐） 特許庁長官　吉　１）文　毅　殴 １、事件の表示 昭和６３年特許願第１３６２６４号 ２、発明の名称 多結晶シリコンの通電加熱方法 ３、補正をする者 事°件との関係　特許出願人 住　所　　兵庫県尼崎市東浜町１番地 名　称　　　大阪チタニウム製造株式会社代表者　小　
島　　浩 ４、代理人 ５、補正命令の日付 昭和６３年８月３日 ６、補正の対象 明細書の「図面の簡単な説明」の欄。 ７、補正の内容 明細書第９真９行目「回路図である。」とあるを「回路
図、第２図はシリコンの抵抗特性とその加熱用電源規模
を示す電圧−電流特性図である。ｊに補正いたします。 以　　上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、複数の多結晶シリコン棒を通電加熱する際に、複数
   の多結晶シリコン棒を１本づつ順番に連続単独通電加熱
   し、複数の多結晶シリコン棒の全てに対してこの連続単
   独通電加熱を複数回繰り返して複数の多結晶シリコン棒
   が所定温度に加熱されたなら、複数の多結晶シリコン棒
   の全部に同時通電加熱を行うことを特徴とする多結晶シ
   リコンの通電加熱方法。