JPH1143317A - Polycrystal silicon rod with improved surface state - Google Patents

Polycrystal silicon rod with improved surface state

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JPH1143317A
JPH1143317A JP12214498A JP12214498A JPH1143317A JP H1143317 A JPH1143317 A JP H1143317A JP 12214498 A JP12214498 A JP 12214498A JP 12214498 A JP12214498 A JP 12214498A JP H1143317 A JPH1143317 A JP H1143317A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a polycrystal silicon rod with reduced popcorn by forming a polycrystal silicon cylinder having crystals having crystalline particle diameters smaller than that of the crystal at the position of a specific length from a precipitation center in the same radial direction in the region over the specific length from a precipitation center to peripheral part in the radial direction. SOLUTION: This polycrystal silicon is obtained by precipitating polycrystal silicon on a silicon core heated to a prescribed temperature by reacting trichlorosilane with hydrogen. A trapping site is formed at the time not at the early stage but after middle stage or, in other word expressed by the diameter of the polycrystalline silicon, at the region over 50% of the radius from the center to periphery part in the radius direction. When being expressed by the change of the crystalline particle diameter, the formation of the trapping site is carried out so that the crystalline particle diameter smaller than the particle diameter of the crystal at the position of 50% length from the center may be 20-80% of the particle diameter of the crystal at the position of 50% length from the center. The formation of the trapping site is realized by regulating a heating electric current value so as to be a constant value to lower the rod temperature and to lower the precipitating temperature.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、多結晶シリコンロ
ッドに関する。さらに詳しくは表面細孔の減少した半導
体グレードの高純度多結晶シリコンからなる多結晶シリ
コンロッドに関する。
[0001] The present invention relates to a polycrystalline silicon rod. More specifically, the present invention relates to a polycrystalline silicon rod made of semiconductor-grade high-purity polycrystalline silicon having reduced surface pores.

【0002】[0002]

【従来の技術】高純度多結晶シリコンの製造において最
も一般的な方法は、高純度のシリコンの芯線を電流加熱
し、該芯線上でトリクロロシランを水素と反応させ、ロ
ッド状の多結晶シリコンを析出する方法である。
2. Description of the Related Art The most common method for producing high-purity polycrystalline silicon is to heat a core wire of high-purity silicon with electric current, and react trichlorosilane with hydrogen on the core wire to produce rod-shaped polycrystalline silicon. This is a method of depositing.

【0003】多結晶シリコンの析出において、その生産
性に最も大きな影響を及ぼす因子は、析出速度である。
多結晶シリコンの析出速度は、析出温度が高い程大きい
ことは、知られていた。しかし析出温度を高くした場
合、析出したロッドの表面状態が悪くなり、大きさ、形
とも、ポップコーンに非常によく似た形状物を持つ表面
状態になることも知られていた。表面状態の悪い多結晶
シリコン(以下、単にポップコーンと記す)は、不純物
を取り込み易く、エッチング処理後にエッチング液が残
り易く、また内部に細孔が存在する等のため、単結晶引
き上げ時に特に単結晶に悪影響を及ぼし製品として好ま
しくない単結晶を与えるので、析出温度をあまり上げる
ことはできなかった。特開昭55−16000号公報に
は、実際、多結晶シリコンの生産量と表面状態は両立し
ないことが記載されている。
[0003] In the deposition of polycrystalline silicon, the factor that has the greatest effect on its productivity is the deposition rate.
It has been known that the deposition rate of polycrystalline silicon increases as the deposition temperature increases. However, it has also been known that when the deposition temperature is increased, the surface condition of the deposited rod deteriorates, and the surface condition becomes very similar in size and shape to popcorn. Polycrystalline silicon having a poor surface condition (hereinafter simply referred to as popcorn) tends to take in impurities, easily leave an etching solution after an etching process, and has pores therein. The precipitation temperature could not be raised too much because it adversely affected the crystal quality and gave undesired single crystals. Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-16000 describes that the production amount and surface state of polycrystalline silicon are not compatible.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】多結晶シリコンロッド
の表面にポップコーンを形成させないためには、析出ガ
ス中のクロロシランのモル比を上げれば良いことは知ら
れている。従って、これまで、析出ガス中のモル比をポ
ップコーンのできない状態にコントロールすることによ
って、対策がとられてきた。しかし、モル比を上げた場
合、副生物の四塩化珪素が大量に発生し、トリクロロシ
ランの原単位も悪くなるという問題があった。一方、同
じモル比でも温度を上げれば更に析出速度が上がり、生
産性を向上させることができるため、通常よりも高い析
出温度において、ポップコーンができない析出方法を開
発することが望まれてきた。
It is known that in order to prevent popcorn from being formed on the surface of a polycrystalline silicon rod, the molar ratio of chlorosilane in the deposition gas should be increased. Therefore, countermeasures have been taken so far by controlling the molar ratio in the deposition gas to a state where popcorn cannot be formed. However, when the molar ratio is increased, there is a problem that silicon tetrachloride as a by-product is generated in a large amount, and the basic unit of trichlorosilane is also deteriorated. On the other hand, even when the molar ratio is the same, if the temperature is increased, the deposition rate is further increased, and the productivity can be improved. Therefore, it has been desired to develop a deposition method that does not allow popcorn at a higher deposition temperature than usual.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ポップコ
ーンが形成されるメカニズムについて研究を行い、その
機構を解明することに成功した。そしてポップコーンを
形成する因子の一つを排除することにより、これまでよ
り高い析出温度においてもポップコーンの発生しない析
出技術を完成し、本発明に到達したものである。
Means for Solving the Problems The present inventors have studied the mechanism of forming popcorn and succeeded in elucidating the mechanism. By eliminating one of the factors forming popcorn, a deposition technique that does not generate popcorn even at a higher deposition temperature has been completed, and the present invention has been achieved.

【0006】即ち本発明は、高純度多結晶シリコンの円
柱であって、半径方向に析出中心から周辺部に向かって
長さの50%を超えた領域に、析出中心から長さ50%
の位置の結晶の結晶粒径よりも小さい結晶粒径を持つ結
晶が同じ半径方向に存在する多結晶シリコンロッドであ
る。
That is, the present invention relates to a column of high-purity polycrystalline silicon, which is located in a region exceeding 50% of the length from the deposition center to the peripheral portion in the radial direction, and has a length of 50% from the deposition center.
Is a polycrystalline silicon rod in which a crystal having a crystal grain size smaller than the crystal grain size of the crystal at the position is present in the same radial direction.

【0007】本発明者らは、ポップコーンの形成過程を
精密に観察した結果、ポップコーンの形成は、部分的な
析出速度の違いによって起こることを見い出した。すな
わち、析出速度の違いによって先ず小さな凹凸が形成さ
れ、その後凹部には析出ガスが行き渡りにくくなって、
更に析出速度が小さくなる。一方凸部にはガスがよく当
たるため、更に析出速度は大きくなる。こうして部分的
に大きな析出速度の差ができることにより、ポップコー
ンが形成されることが明らかにされた。
As a result of closely observing the process of forming popcorn, the present inventors have found that the formation of popcorn is caused by a partial difference in deposition rate. That is, small irregularities are first formed due to the difference in the deposition rate, and then the deposition gas becomes difficult to spread to the concave portions,
Further, the deposition rate is reduced. On the other hand, since the gas hits the projections well, the deposition rate is further increased. It was clarified that the formation of popcorn was formed by the partial difference in deposition rate.

【0008】さらに、初期の析出速度に差ができる原因
を研究した結果、結晶粒界が多く存在する部分で、析出
速度が大きくなることを見い出した。このことから、大
きな結晶粒の部分では析出速度が小さく、小さな結晶粒
が集まっている所では、析出速度が大きくなると考えら
れた。即ち、ポップコーン形成における部分的な析出速
度の違いは、結晶粒の大きさが原因すると考えられた。
Further, as a result of studying the cause of the difference in the initial deposition rate, it was found that the deposition rate was increased in a portion where many crystal grain boundaries existed. From this, it was considered that the deposition rate was small in the portion of large crystal grains, and increased in the portion where small crystal grains were gathered. That is, it was considered that the difference in the partial precipitation rate in popcorn formation was caused by the size of the crystal grains.

【0009】上記考察の妥当性を確認するため、図1お
よび図2に示すテストピースを作成し、この表面上に多
結晶シリコンを析出させる実験を行った。テストピース
は、図1は中心付近3が単結晶であり、両サイドは粒径
20μm以下の多結晶1,2とした。また、図2は全体
が粒径20μm以下の多結晶4とした。これらのテスト
ピースに、1050℃で多結晶シリコンを析出させた結
果、図3および図4に示す形状のものとなった。図3の
5および図4の6に示す部分が析出したシリコンであ
る。即ち単結晶部分では析出速度が小さく、多結晶部分
では析出速度が大きいことが確認された。また、図3の
テストピースの析出を続けた場合、両サイドが更に盛り
上がり、ポップコーンが形成されることも比較的容易に
想像された。本発明者らは、上記の実験結果を考察し、
以下の結論を導いた。
In order to confirm the validity of the above consideration, a test piece shown in FIGS. 1 and 2 was prepared, and an experiment was conducted in which polycrystalline silicon was deposited on this surface. In FIG. 1, the test piece was a single crystal in the vicinity 3 of the center, and both sides were polycrystals 1 and 2 having a grain size of 20 μm or less. FIG. 2 shows a polycrystal 4 having a particle diameter of 20 μm or less. As a result of depositing polycrystalline silicon at 1050 ° C. on these test pieces, the test pieces had the shapes shown in FIGS. The portions indicated by 5 in FIG. 3 and 6 in FIG. 4 are the precipitated silicon. That is, it was confirmed that the deposition rate was low in the single crystal portion and high in the polycrystal portion. Further, it was relatively easily imagined that when the test piece of FIG. 3 was continued to be deposited, both sides were further raised and popcorn was formed. The present inventors considered the above experimental results,
The following conclusions were drawn.

【0010】結晶の成長過程は、ミクロに見れば以下の
現象を繰り返していると考えられる。トリクロロシラン
分子の一部が分解して生成したシリコン分子が基材のシ
リコンに付着する。次いでこのシリコン分子は、基材シ
リコン表面を拡散し、ある場所、即ちトラッピングサイ
トで落ち着く。多数のシリコン分子がこれを繰り返すこ
とにより、全体として、基材シリコン、即ちシリコンロ
ッドは成長して行くと考えられる。基材シリコン、すな
わち最初に用いられる芯材としてのシリコンロッドは好
ましくは2〜10mmの直径を有する。シリコンロッド
が成長していく場合のトラッピングサイトの数は、滑ら
かな結晶の中よりも、その周囲にある、いびつな、結晶
と結晶との隙間、即ち結晶粒界の方が多いであろうこと
は、容易に考えられる。また、安定な結晶の中よりも、
結晶的歪みの大きい結晶粒界の方が、シリコン分子を引
き寄せる力が大きいことも考えられる。このようにし
て、結晶の中心部よりもその外側の方が析出速度が大き
くなるものと考えられた。結晶が小さければさほど問題
は無いが、例えば結晶粒径が100μmを超えると、立
体的にもかなりな差が現われ、ポップコーン形成の引き
金となると考えられる。実験により、析出温度が高い
程、多結晶シリコンの結晶粒径も大きくなることが確認
された。このことから、析出温度が高い程、大きなポッ
プコーンが形成されることも分かった。
The crystal growth process is considered to repeat the following phenomena when viewed microscopically. Silicon molecules generated by partial decomposition of the trichlorosilane molecules adhere to the silicon of the base material. The silicon molecules then diffuse on the surface of the base silicon and settle at a location, ie, a trapping site. It is considered that the base silicon, that is, the silicon rod, grows as a whole when a large number of silicon molecules repeat this. The base silicon, i.e. the silicon rod as the core used initially, preferably has a diameter of 2 to 10 mm. When a silicon rod grows, the number of trapping sites will be larger at the surrounding, distorted, crystal-to-crystal gaps, that is, at the grain boundaries, than in the smooth crystal. , Easily conceivable. Also, than in a stable crystal,
It is also conceivable that a crystal grain boundary having a large crystal distortion has a larger force to attract silicon molecules. Thus, it was considered that the deposition rate was higher on the outside of the crystal than on the center. The smaller the crystal, the less problematic, but for example, if the crystal grain size exceeds 100 μm, a considerable difference appears three-dimensionally, which is thought to trigger popcorn formation. Experiments have confirmed that the higher the deposition temperature, the larger the crystal grain size of polycrystalline silicon. From this, it was also found that as the precipitation temperature was higher, larger popcorn was formed.

【0011】本発明者らは、上記の如く、実験で裏づけ
られた考えに立ち、ポップコーンを低減させるための方
法として、大きな結晶粒が形成されても、その中心部が
へこむ前に、結晶粒の中ほどに、新たなトラッピングサ
イトを形成する方法が有効であることを見い出した。ト
ラッピングサイトを形成するためには、シリコン分子同
士の衝突を利用するのが好ましい。シリコン分子、例え
ばSiH2等の表面拡散分子は、単独では大きな移動速
度を持つと考えられるが、同じ分子同士が衝突して結合
したダイマーは、移動速度が小さくなり、トラッピング
サイトとなりうる。
As described above, the present inventors have found that, as a method for reducing popcorn, as described above, even if large crystal grains are formed, the crystal grains are not dented before the center thereof is dented. In the middle of the process, it was found that the method of forming a new trapping site was effective. In order to form a trapping site, it is preferable to use collision between silicon molecules. A silicon molecule, for example, a surface diffusion molecule such as SiH 2 is considered to have a high moving speed by itself. However, a dimer in which the same molecule collides and bonds with each other has a low moving speed and can be a trapping site.

【0012】分子同士の衝突を促進する方法としては、
種々の方法を選択できるが、中でも析出温度を下げて拡
散速度を小さくすることで、トラッピングサイトに吸収
される前の拡散中の分子の密度を上げることが、最も簡
便に行える方法である。また、結晶中にトラッピングサ
イトが形成されるまでの短時間の間だけ、析出ガス中の
クロロシラン濃度、即ちモル比を高くし、拡散分子の絶
対数を増加させる方法も使用することができる。さら
に、圧力を上げて、基材シリコン表面へのトリクロロシ
ラン分子の吸着量を増加させる方法も採用できる。
As a method of promoting collision between molecules,
Although various methods can be selected, it is the easiest method to increase the density of molecules during diffusion before being absorbed by trapping sites by lowering the deposition temperature and decreasing the diffusion rate. Also, a method of increasing the chlorosilane concentration in the deposition gas, that is, the molar ratio, and increasing the absolute number of diffusing molecules for a short time until a trapping site is formed in the crystal can be used. Furthermore, a method of increasing the pressure to increase the amount of trichlorosilane molecules adsorbed on the surface of the silicon substrate can also be employed.

【0013】いずれの方法によっても、結晶粒中にトラ
ッピングサイトを意図的に形成させた多結晶シリコンロ
ッドは、その操作を行った部分で、必然的に結晶粒径の
小型化が起こる。本発明に言う、より小さい結晶粒径を
持つ結晶とは、上記操作を行った部位にある結晶を言
う。多結晶シリコンに限らず、一般に化学気相析出によ
り成長する結晶は、成長に従って結晶粒径が大きくなる
かあるいは一定の粒径を維持する性質を有する。トラッ
ピングサイトの形成を行った部分では、新たに結晶成長
の端緒を作るため、その部分から先の結晶は、それまで
よりも小さくなる。
In any of the methods, in the polycrystalline silicon rod in which trapping sites are intentionally formed in the crystal grains, the crystal grain size is inevitably reduced in the portion where the operation is performed. The crystal having a smaller crystal grain size according to the present invention refers to a crystal at a portion where the above operation is performed. In addition to polycrystalline silicon, a crystal grown by chemical vapor deposition generally has a property that the crystal grain size increases with growth or maintains a constant grain size. In the portion where the trapping site is formed, a new starting point for crystal growth is created, and the crystal beyond the portion becomes smaller than before.

【0014】以下、結晶粒径の測定方法について説明す
る。多結晶シリコンの結晶粒径を測定するには、顕微鏡
による組織観察が最も正確である。円柱状の多結晶シリ
コンロッドを長手方向に対し垂直に輪切りに切断して結
晶の成長方向を観察できる断面を露出させる。その断面
を研磨し、弗酸および硝酸の混酸でエッチングした後、
光学顕微鏡、あるいは電子顕微鏡の2次電子像にて観察
する。この時、視野の中には、結晶粒は面状に見え、結
晶粒界は結晶粒を囲む線状に観察される。結晶粒は結晶
粒界によって区切られているが、通常多結晶シリコンの
結晶粒界は直線的でない。結晶粒界とよく似たものに、
双晶境界や積層欠陥があるが、これは単に結晶の並びの
規則性がその面を境に逆転しただけのものである。従っ
て結晶的に見れば完全であり、トラッピングサイトとし
ての効果はない。これらは、顕微鏡では直線として観察
されるため、結晶粒界と異なるものであることは、容易
に判別できる。
Hereinafter, a method for measuring the crystal grain size will be described. Microscopic observation of the structure is most accurate for measuring the crystal grain size of polycrystalline silicon. The column-shaped polycrystalline silicon rod is cut into slices perpendicular to the longitudinal direction to expose a cross section where the crystal growth direction can be observed. After polishing the cross section and etching with a mixed acid of hydrofluoric acid and nitric acid,
Observation is made with a secondary electron image of an optical microscope or an electron microscope. At this time, the crystal grains appear planar in the visual field, and the crystal grain boundaries are observed as lines surrounding the crystal grains. Although the crystal grains are separated by crystal grain boundaries, the crystal grain boundaries of polycrystalline silicon are usually not linear. To something very similar to a grain boundary,
Although there are twin boundaries and stacking faults, this is simply the reversal of the regularity of the crystal arrangement from that plane. Therefore, it is perfect from a crystalline point of view and has no effect as a trapping site. Since these are observed as straight lines with a microscope, it can be easily distinguished from the crystal grain boundaries.

【0015】半径方向に、中心から長さの50%の位置
の結晶粒径を測定するには、まず、輪切りにした円柱状
のロッドの、析出の中心を決める。この位置は、輪切り
にしたロッドの中心とは多少ずれる場合もあるが、結晶
の成長方向を見れば容易に判断できる。次いで析出の中
心からロッドの外皮までの長さ、即ち析出厚さを測定す
る。次いで、該長さの50%の長さ分だけ中心から外皮
側に進んだ位置に、中心から外皮に向かう方向と垂直に
円弧を描く。該円弧は、ある時点における析出表面と一
致する。この円弧が横切る結晶粒の幅は、該円弧がロッ
ドの表面であった時に、表面に露出していた結晶の大き
さを表す。こうして、線状に観察される隣り合った結晶
粒界と、該円弧とが交差する点間の距離を測定すること
により、ある時点での結晶粒径が測定できる。
In order to measure the crystal grain size at a position 50% of the length from the center in the radial direction, first, the center of precipitation of a rounded cylindrical rod is determined. Although this position may be slightly deviated from the center of the sliced rod, it can be easily determined by looking at the crystal growth direction. Next, the length from the center of the deposition to the outer skin of the rod, that is, the deposition thickness is measured. Next, an arc is drawn perpendicularly to the direction from the center to the outer skin at a position that advances by 50% of the length from the center toward the outer skin. The arc coincides with the deposition surface at some point. The width of the crystal grain traversed by the arc indicates the size of the crystal exposed on the surface when the arc was the surface of the rod. Thus, the crystal grain size at a certain point in time can be measured by measuring the distance between adjacent crystal grain boundaries observed linearly and the point where the circular arc intersects.

【0016】本発明に云う結晶としては、小さい結晶粒
は問題にされず、大きな粒径を持つ結晶粒が対象とな
る。従って本発明においては、結晶粒径は以下のように
定義される。前述の円弧を任意の位置で一定の長さに分
割し、分割した円弧が横切る結晶粒の内、幅の大きいも
のから上位5個を選定し、それらの結晶粒径の値を平均
化する。同様の操作を円弧の任意の別の位置で、数箇所
行い、各位置での平均値をさらに平均化することによ
り、その部位での結晶の結晶粒径として定義することに
する。
As the crystals according to the present invention, small crystal grains are not a problem, and crystal grains having a large grain size are considered. Therefore, in the present invention, the crystal grain size is defined as follows. The above-described arc is divided into arbitrary lengths at an arbitrary position, and among the crystal grains traversed by the divided arc, the top five grains having the largest width are selected, and the values of the crystal grain diameters are averaged. The same operation is performed at any other position of the circular arc at several positions, and the average value at each position is further averaged, thereby defining the crystal grain size of the crystal at that position.

【0017】多結晶シリコンロッドを、反応器中に多数
本立てて析出を行う場合、ポップコーンの生成は、析出
初期のロッドが細い時期よりも、析出の中間点を過ぎた
ある程度成長したロッドの表面にでき易い傾向がある。
これは、結晶粒径が次第に成長することも原因と思われ
るが、ロッドの熱放射量が大きくなるため、ガスがそれ
だけ加熱されることになるためと考えられる。また、ロ
ッドが太くなって、ガスの流路も狭められるため、部分
的にクロロシランのモル比が低くなる部分が発生するこ
とも原因であると考えられる。このような事情から、ト
ラッピングサイトを形成するタイミングは、析出の初期
よりも、析出の中盤を過ぎた時点、例えば多結晶シリコ
ンロッドの直径で表せば、半径方向に、中心から周辺部
に向かって50%を超えた領域、好ましくは60%を超
えた領域、更に好ましくは60〜95%の領域、特に好
ましくは70%から90%の間の領域でおこなわれる。
トラッピングサイトの形成操作は、ロッド全体に渡って
なされるため、結晶粒径の変化は、ロッドの輪切り断面
では円周上に、また、ロッドの長手方向に対しても均一
に起こる。その結果、上記領域に、中心から長さの50
%の位置の結晶粒径と異なる結晶粒径を持つ結晶が、円
柱の円周および長さ方向の両方向に存在するものが形成
される。
When a large number of polycrystalline silicon rods are deposited in a reactor for deposition, popcorn is formed on the surface of the rod that has grown to some extent past the intermediate point of the deposition, rather than at a time when the initial rod is thin. It tends to be easy.
This is thought to be due to the fact that the crystal grain size gradually grows, but it is considered that the gas is heated accordingly because the heat radiation amount of the rod increases. In addition, it is considered that the reason is that a part where the molar ratio of chlorosilane is partially reduced is generated because the rod becomes thick and the gas flow path is narrowed. Under such circumstances, the timing of forming the trapping site is, from the initial stage of the precipitation, at a point after the middle of the deposition, for example, in terms of the diameter of the polycrystalline silicon rod, in the radial direction, from the center to the periphery. It is carried out in the region of more than 50%, preferably in the region of more than 60%, more preferably in the region of 60-95%, particularly preferably in the region between 70% and 90%.
Since the operation of forming the trapping site is performed over the entire rod, the change in crystal grain size occurs uniformly on the circumference in the cross section of the rod and also in the longitudinal direction of the rod. As a result, in the above-mentioned area, 50
%, A crystal having a crystal grain size different from the crystal grain size existing in both the circumferential direction and the longitudinal direction of the column is formed.

【0018】トラッピングサイトの形成操作は長時間行
う必要は無く、大きな粒径を持つ結晶粒がなくなれば目
的は達成される。しかし、あまりに短時間で行うと、結
晶粒子径の極端に異なる場所に、歪みが集中し易くな
り、ロッドが破損し易くなる。これを避けるため、該操
作は、結晶粒径の変化を基準に取れば、中心から長さの
50%の位置の結晶の結晶粒径よりも小さい結晶粒径
が、中心から長さの50%の位置の結晶の結晶粒径の2
0〜80%の範囲になる程度、好ましくは、30から7
0%、更に好ましくは40から60%の範囲になるよう
に行うのが望ましい。
It is not necessary to perform the trapping site forming operation for a long time, and the object can be achieved if there are no crystal grains having a large grain size. However, if it is performed in a very short time, the strain tends to concentrate at a place where the crystal particle diameter is extremely different, and the rod is likely to be broken. In order to avoid this, the crystal grain size smaller than the crystal grain size at a position 50% of the length from the center is set to 50% of the length from the center, based on the change in the crystal grain size. 2 of the crystal grain size of the crystal at the position
0 to 80%, preferably 30 to 7%.
It is desirable to carry out the treatment so as to be 0%, more preferably in the range of 40 to 60%.

【0019】前述の通り、トラッピングサイトの形成操
作の具体的な手段は特に限定されないが、析出温度を下
げる手段として最も簡便な方法は、加熱手段である電流
値を下げる方法である。この場合、あまりに急激な温度
変化をロッドに与えると、温度変化による内部歪みが発
生するため、好ましくない。析出中、ロッドは連続的に
その直径が増加しているため、一般に、その直径が増加
するに従って、電流値も増加させるようコントロールさ
れている。従って、意識的に電流値を下げずとも、電流
値をある一定の値で止めることにより、結果的にロッド
温度をゆっくり下げることが実現される。
As described above, the specific means for forming trapping sites is not particularly limited, but the simplest method for lowering the deposition temperature is a method for lowering the current value, which is a heating means. In this case, it is not preferable to give an excessively rapid temperature change to the rod because an internal distortion occurs due to the temperature change. During deposition, the rod continuously increases in diameter, so that generally the current value is controlled to increase as the diameter increases. Therefore, without intentionally lowering the current value, by stopping the current value at a certain value, the rod temperature can be slowly lowered as a result.

【0020】上記の方法は、一つの反応器の中の、特に
ポップコーンの出来易いロッド、あるいはそのロッドを
含む電源系列のみに実施することもできるし、反応器中
のロッド全体に対して実施することもできる。析出反応
器が3基以上設置されている場合、その電源に供するメ
イントランスの容量をできるだけ小さくするため、析出
反応器の運転は、一定の計画に沿ったシリーズで運転さ
れる。この場合、本発明の電流制限を効果的に織り込む
ことにより、メイントランスより供給される電流値の変
動を吸収することができる。例えば、運転の計画が崩
れ、工程の変更が要求された場合、本発明を行う時間、
即ちある一つの反応器に対し、他の大電流を要求してい
る反応器の運転が終了するまで電流を一定値にキープ
し、その後最適な電流値に戻すことにより、工程のずれ
に基づく最大電流値の変化を吸収することができる。こ
の対策により、ポップコーンの発生と、反応系全体の電
力低下の2つのトラブルを防ぐことができる。この場
合、ポップコーン発生の抑制になる範囲内で、できるだ
けロッドの直径の大きくなった反応器に対し実施するこ
とが効果的である。以下、実施例により本発明を詳述す
る。
The above method can be carried out only on a rod in a single reactor, in particular, on a rod easily made of popcorn, or a power supply system including the rod, or on the entire rod in the reactor. You can also. When three or more precipitation reactors are installed, the operation of the precipitation reactors is operated in a series according to a certain plan in order to minimize the capacity of the main transformer serving as the power source. In this case, the fluctuation of the current supplied from the main transformer can be absorbed by effectively incorporating the current limitation of the present invention. For example, when the operation plan is disrupted and a process change is requested, the time for performing the present invention,
That is, for one reactor, the current is kept at a constant value until the operation of the reactor requiring the other large current is completed, and thereafter, the current is returned to the optimum current value, so that the maximum value based on the process deviation can be obtained. The change in the current value can be absorbed. With this measure, it is possible to prevent two problems, that is, generation of popcorn and reduction in the power of the entire reaction system. In this case, it is effective to apply the method to a reactor having a rod with a diameter as large as possible within a range in which popcorn generation is suppressed. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.

【0021】[0021]

【実施例】【Example】

実施例1 多結晶シリコン析出用の芯材として直径5mmの多結晶
シリコンロッドを用い、その表面温度を1030℃に維
持して、シーメンス法により精製トリクロロシランと水
素とからそれ自体公知の方法に従って多結晶シリコンの
析出を行った。その直径が85mmになった時点で電流
の上昇を停止させ、一定値を保った。表面温度が970
℃になった時点で、再びロッドの表面温度を1030℃
に戻した。温度を元に戻す操作は、30時間かけてゆっ
くり行った。直径が120mmになった後、析出を終了
した。この時の多結晶シリコンロッドの析出速度は、6
1kg/hrであった。また、このときのポップコーン
の発生率を調べたところ、13%であった。ポップコー
ンの発生率とは、ブリッジ部を除き、ポップコーンの発
生したロッドの本数を、全ロッドの本数で除した値であ
る。析出終了後、該シリコンロッドを輪切りにし、結晶
粒径を測定した。その結果を表1に示す。
Example 1 A polycrystalline silicon rod having a diameter of 5 mm was used as a core material for polycrystalline silicon deposition, its surface temperature was maintained at 1030 ° C., and polycrystalline silicon was purified from purified trichlorosilane and hydrogen by the Siemens method according to a method known per se. Crystalline silicon was deposited. When the diameter reached 85 mm, the rise of the current was stopped, and a constant value was maintained. Surface temperature of 970
℃, the surface temperature of the rod again 1030 ℃
Back to. The operation of restoring the temperature was performed slowly over 30 hours. After the diameter reached 120 mm, the precipitation was terminated. At this time, the deposition rate of the polycrystalline silicon rod is 6
It was 1 kg / hr. Further, when the incidence of popcorn at this time was examined, it was 13%. The popcorn occurrence rate is a value obtained by dividing the number of rods in which popcorn is generated by the number of all rods except for the bridge portion. After the precipitation was completed, the silicon rod was cut into a circle and the crystal grain size was measured. Table 1 shows the results.

【0022】比較例1 多結晶シリコンを、その表面温度を終始1030℃に維
持して実施例1と同様にして析出を行った。直径が12
0mmになった後、析出を終了した。このときのポップ
コーンの発生率を調べたところ、90%であった。結果
を表1に示した。
Comparative Example 1 Polycrystalline silicon was deposited in the same manner as in Example 1, except that the surface temperature was maintained at 1030 ° C. all the time. 12 in diameter
After reaching 0 mm, the precipitation was terminated. When the incidence of popcorn at this time was examined, it was 90%. The results are shown in Table 1.

【0023】比較例2 多結晶シリコンを、その表面温度を終始1000℃に維
持して実施例1と同様にして析出を行った。直径が12
0mmになった後、析出を終了した。このときのポップ
コーンの発生率を調べたところ、17%であった。ま
た、この時の多結晶シリコンロッドの析出速度は53k
g/hrであった。この析出速度の値は、実施例1と比
較すると13%低く、生産効率が悪い。結果を表1に示
した。
Comparative Example 2 Polycrystalline silicon was deposited in the same manner as in Example 1 while maintaining the surface temperature at 1000 ° C. throughout. 12 in diameter
After reaching 0 mm, the precipitation was terminated. When the incidence of popcorn at this time was examined, it was 17%. At this time, the deposition rate of the polycrystalline silicon rod is 53 k.
g / hr. The value of the deposition rate is 13% lower than that of Example 1, and the production efficiency is poor. The results are shown in Table 1.

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】[0025]

【発明の効果】本発明によれば、表面細孔(ポップコー
ン)の減少した半導体グレードの高純度多結晶シリコン
からなる多結晶シリコンロッドが提供される。
According to the present invention, there is provided a polycrystalline silicon rod made of semiconductor-grade high-purity polycrystalline silicon having reduced surface pores (popcorn).

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】多結晶シリコンの析出速度を調べるためのシリ
コンのテストピースの概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a silicon test piece for examining the deposition rate of polycrystalline silicon.

【図2】多結晶シリコンの析出速度を調べるためのシリ
コンのテストピースの概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view of a silicon test piece for examining the deposition rate of polycrystalline silicon.

【図3】図1のテストピース上に、多結晶シリコンを析
出させた状態の概略断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view of a state where polycrystalline silicon is deposited on the test piece of FIG.

【図4】図2のテストピース上に、多結晶シリコンを析
出させた状態の概略断面図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view of a state where polycrystalline silicon is deposited on the test piece of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 多結晶シリコン 2 多結晶シリコン 3 単結晶シリコン 4 多結晶シリコン 5 析出したシリコン 6 析出したシリコン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polycrystalline silicon 2 Polycrystalline silicon 3 Monocrystalline silicon 4 Polycrystalline silicon 5 Precipitated silicon 6 Precipitated silicon

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高純度多結晶シリコンの円柱であって、
半径方向に析出中心から周辺部に向かって長さの50%
を超えた領域に、析出中心から長さ50%の位置の結晶
の結晶粒径よりも小さい結晶粒径を持つ結晶が同じ半径
方向に存在する多結晶シリコンロッド。
1. A column of high-purity polycrystalline silicon,
50% of the length from the precipitation center to the periphery in the radial direction
A polycrystalline silicon rod in which a crystal having a crystal grain size smaller than the crystal grain size of the crystal at a position 50% of the length from the precipitation center exists in the same radial direction in a region exceeding the center.
【請求項2】 析出中心から長さ50%の位置の結晶の
結晶粒径よりも小さい結晶粒径の結晶が析出中心から長
さ50%の位置の結晶の結晶粒径の20〜80%の範囲
にある結晶粒径を持つ請求項1の多結晶シリコンロッ
ド。
2. A crystal having a grain size smaller than that of a crystal at a length of 50% from a precipitation center has a crystal grain size of 20 to 80% of a crystal grain at a length of 50% from a precipitation center. 2. The polycrystalline silicon rod of claim 1 having a grain size in a range.
【請求項3】 ロッドの析出中心から外皮までの長さ5
0%の位置にある結晶の結晶粒径よりも小さい結晶粒径
を持つ結晶が同じ長さ方向に該長さの60〜95%の範
囲に存在する請求項1の多結晶シリコンロッド。
3. A length 5 from the center of deposition of the rod to the outer skin.
2. The polycrystalline silicon rod according to claim 1, wherein crystals having a grain size smaller than the grain size of the crystal located at 0% exist in the same length direction in the range of 60 to 95% of the length.
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