专利名称：多晶硅棒及其制造装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过利用化学气相析出法在竖立地配置在反应容器内的硅芯材上析出多晶硅而获得的多晶硅棒，特别是涉及一种可用于浮动区域硅精炼法(FZ法)或者切克劳斯基单晶生长法(CZ法)的再装填(recharge)的多晶硅棒。
背景技术：
以往，公知有各种制造可用作半导体或者太阳光发电用晶圆原料的硅的方法，其中的几种已经在工业上实施。例如其中之一是被称作西门子(Siemens)法的方法，是指在罩内部的反应室中设置硅芯材，利用通电将硅芯材加热到硅的析出温度，在该状态下向反应室内供给三氯硅烷(SiHCl3)、单硅烷(SiH4)等硅烷化合物的气体，利用化学气相析出法在硅芯材上析出硅。该方法的特征在于能以棒的形态获得高纯度的多晶硅，可作为最普通的方法来实施(参照专利文献1、2)。专利文献1 日本特开2004-149324号公报专利文献2 日本特开2005-112662号公报但是，硅芯材具有π (圆周率符号)字形状，其由分别保持于电极且自该电极立起的一对芯线和将该芯线的上端彼此连结起来的架桥线构成。在该硅芯材的表面析出的多晶硅棒随着在硅芯材表面的析出、生长，其棱角逐渐变圆，整体能够以倒U字形的形态获得。 将该形状的多晶硅棒切削去掉一部分，且将在自电极立起的芯线上析出、生长的直胴部从与其上端相连的架桥部切开，能用作单晶硅的原料。另外，所采用的多晶硅的形状根据单晶化的方法而不同，例如在切克劳斯基单晶生长法(CZ法)中采用块状体的多晶硅，在浮动区域硅精炼法(FZ法)中采用棒状体的多晶硅。并且，在CZ法中，有时会进行使多晶硅棒直接熔化在将块状体的多晶硅加热熔融而获得的硅熔体中的再装填，出于该目的而使用的多晶硅棒被称作再装填用多晶硅。为了像上述的CZ法的再装填或FZ法那样将多晶硅棒保持棒形状地使用，需要输送该硅棒，但作为利用西门子法获得的多晶硅棒，为了维持硅的生产量，通常将该多晶硅棒制成以直径较粗且直胴部的直径大致均勻的圆柱状。因而，上述多晶硅棒很难以保持棒状的形态输送，因此，作为该硅棒的输送方法，例如可采用这样的方法，即，利用金刚石制的外周切刀等在硅棒整周上切出微小的切口，在切口中卷绕操作线等来保持硅棒地将其吊起输送。但是，为了在硅棒整周上切出切口，需要特殊的装置以便能够一边使棒旋转一边切断该棒表面，存在用于输送的操作复杂这样的课题。
发明内容
因而，本发明的目的在于提供可用于FZ法或CZ法的再装填的多晶硅棒及其制造装置，其中，得到的多晶硅棒的直胴部为容易输送的形状，不必进行用于输送的加工，输送性优良。
对于上述课题，本发明人等进行了深入研究，结果发现在利用上述西门子法制造多晶硅棒时，能够在该硅棒的直胴部上沿长度方向形成直径分布，即在直胴部上形成最小直径部和最大直径部。而且还发现，该形状的多晶硅棒利用形成于直胴部上的直径分布，不进行特别的形状加工，就能够直接钩挂吊具地利用吊车等输送，从而完成了本发明。即，采用本发明，提供一种多晶硅棒，该多晶硅棒利用化学气相析出法使硅在由立设在电极上的一对硅芯线和将该硅芯线的上端彼此连结起来的架桥线构成的硅芯材上析出并生长而获得，具有在该芯线上析出并生长的直胴部和在该架桥线上析出的架桥部，其特征在于，上述硅棒的直胴部在长度方向上具有直径分布，该直胴部的最小直径被调整为其最大直径的60 95%的大小。另外，在本发明中，硅棒的直胴部的平截面并不限定为完全的圆形，也存在椭圆形或者近似椭圆形的形状的情况。因而，硅棒的直胴部的直径的意思是指，将平截面的最大直径设为A，最小直径设为B，利用下式计算出的值。直胴部的直径=((A2+B2)/2)1/2另外，在上述本发明的多晶硅棒中，从利用吊具输送的容易度的方面考虑，优选为(1)在上述直胴部的位于电极附近的部分形成有凹部，该凹部的最深部成为上述
最小直径部；(2)在该多晶硅棒的直胴部上保留上述凹部地切断上述直胴部和架桥部，以供于输送；(3)上述直胴部的直径随着从上方向下方去而逐渐增大。采用本发明，还提供一种多晶硅棒的制造装置，该多晶硅棒制造装置包括底板， 其保持有一对电极；η字形硅芯材，其由一对硅芯线和将该硅芯线的上端彼此连结起来的架桥线构成，且该硅芯线的下端立设在上述一对电极上而被上述一对电极保持；罩，其以能收容该硅芯材的方式覆盖底板，在由该罩和该底板形成的反应室内，通过该底板延伸有气体供给管和气体排出管，其特征在于，在上述气体供给管的前端部设有气体排出喷嘴，在该气体排出喷嘴上形成有用于朝向与上述底板的上表面平行的横向排出气体的侧面排出口。在上述制造装置中，优选为(4)在上述气体排出喷嘴上，与上述侧面排出口一起形成有用于朝向与上述底板的上表面垂直的向上的方向排出气体的上表面排出口。本发明的多晶硅棒能够与利用公知方法制造的多晶硅棒同样地以倒U字形的形态获得，但其明显的特征是在其直胴部上沿长度方向具有直径分布，换言之，在该直胴部上形成有最小直径部和最大直径部。即，本发明的多晶硅棒的直胴部只要将其与和直胴部连接的架桥部分离，就能利用直径分布使用吊具直接提起后用吊车等输送，不必进行特别的形状加工，能用于FZ法或CZ法的再装填。这样，本发明的多晶硅棒的直胴部的输送性极为优良。另外，上述那样形状的硅棒利用这样的制造装置能够特别容易地制造，该制造装置具有从延伸到罩内的反应室内的气体供给管朝向横向排出反应气体的构造。即，其原因在于，在该构造的制造装置中，硅棒的直胴部的喷射反应气体的部分的温度降低，结果，硅在喷射反应气体的部分的析出、生长变慢，在该部分形成凹部(最深部成为最小直径部)。
图1是表示本发明的多晶硅棒的直胴部的较佳形状的图。图2是表示本发明的多晶硅棒的直胴部的其他形状的图。图3是表示图1的多晶硅棒的直胴部的输送状态的概略图。图4是表示图2的多晶硅棒的直胴部的输送状态的概略图。图5是放大表示图1的硅棒的主要部分的图。图6是表述用于制造多晶硅棒的硅制造装置的概略构造的侧剖视图。图7是从上部俯视图6的用于制造多晶硅棒的硅制造装置的反应室A内部的底板的概略图。图8是放大表示图6及图7的制造装置中的、特别适合用于制造图1的形状的多晶硅棒的气体供给管的前端部分的图。
具体实施例方式本发明的多晶硅棒在刚刚制造成之后的状态下具有倒U字形状，具有两个直胴部，这些直胴部的上端通过架桥部互相连接，在这些直胴部的下端结合有设置于后述的制造装置上的电极。该构造与以往公知的多晶硅棒相同，但也如上所述那样，在本发明中，在该直胴部形成有直径分布这一点上具有新颖特征。参照表示上述形状的直胴部的形状的图1及图2，在这些图中，整体以附图标记50 表示的多晶硅棒的直胴部以将连接在该直胴部上端的架桥部和接合于该直胴部下端的电极部分切掉后的状态表示。S卩，在本发明中，由于在直胴部50上形成有直径分布，因此，随着该直径分布形成有最小直径部和最大直径部。例如，在图1的例子中，在直胴部50的下端部附近形成有凹部51，在该凹部51内存在有最小直径部53。在该形态中，直胴部50除了形成有凹部51之外实质上具有圆柱形状，因此，最大直径部55相当于除凹部51之外的区域。另外，在图2的例子中，直胴部50的外表面为锥面，在图2中，其上端部为最小直径部53，其下端部为最大直径部55，直胴部50呈随着从上端向下方去直径逐渐增大的形状。即，如上所述地切断的直胴部50能够利用其直径分布如图3及图4所示地通过钩挂吊车的吊具60来输送。例如，具有图1那样的直径分布的直胴部50能够通过将其保持在颠倒的状态、在存在有最小直径部53的凹部51处钩挂吊具60来输送。另外，上述图1形状的凹部51的位置即凹部51的最小直径部53距直胴部50下端部的距离L没有特别的限制，只要是能够通过钩挂吊具60来进行输送的位置即可，但考虑到将直胴部50钩挂于吊具60地进行输送时的稳定性等，通常，优选L与直胴部50的高度H之比(L/H)为0.2以下，特别优选为0.05 0. 1的范围。另外，若将具有图2那样的直径分布的直胴部50保持在颠倒的状态、通过钩挂吊具60将其提起，则由于上方为最大直径部55，因此，直胴部50的上方部分会被吊具60牢固地保持，能够没有任何不良情况地输送。可用于输送上述本发明的多晶硅棒的吊具并没有特别的限制，可以使用公知的多晶硅棒输送用的吊具。作为上述吊具，具体而言，如图3及图4所示，能够列举出具有用于保持多晶硅棒的操作线或带等的保持部和将该保持部与用于输送的操作线等连接起来的连接部的吊具等。如图3及图4所示，上述吊具通过以下述状态悬挂多晶硅棒，能够输送多晶硅棒，上述状态是指将操作线或带等保持部卷绕于硅棒上，并在连接部上连接用于为了输送多晶硅棒而悬挂多晶硅棒的操作线等。在本发明中，上述那样的直胴部50的直径分布形态并没有特别的限制，例如，最小直径部53的位置并不限定于图1及图2所示的位置。作为未图示的其他例子，例如能够列举出在从直胴部的一端到直胴部的任意位置的区域中形成锥面的形状。在该形状的情况下，若形成锥面的区域相对于多晶硅棒的重心偏置地存在于一个区域中，则由于钩挂吊具地输送时多晶硅棒的稳定性较低，因此，优选为形成锥面的最小直径部和最大直径部夹着多晶硅棒的重心地存在的形状。另外，上述图2的形状也能够列举出这样的形状，即，将上述图2的形状颠倒，使直胴部的最小直径部分位于下端的电极附近，随着从该最小直径部分向上方去直径逐渐增大，该上方的位于弯曲成U字形的部分附近的部分为最大直径部。通常，在利用西门子法获得的多晶硅棒的电极附近，作为电极材料的碳等的含有量比较高，在将该多晶硅棒用于FZ 法或CZ法的再装填的情况下，需要在一定程度上切削电极附近部分而使用碳含有量较少的部分，但由于上述图2形状的多晶硅棒的直胴部的最大直径部分处于电极附近，因此，不用不必要地切削硅棒就能够将硅棒用于FZ法或CZ法的再装填，与直胴部的最小直径部分位于下端的电极附近的形状的多晶硅棒相比，在能够高效率地使用所获得的多晶硅棒这一点上较为理想。在上述本发明的多晶硅棒的形状中，从钩挂吊具的容易度方面及钩挂吊具地进行输送时的多晶硅棒的稳定性较高这个方面考虑，图1及图2的形态较佳，图1所示的形状的
硅棒最佳。另外，在本发明中，最小直径部53的直径应该在最大直径的60 95%的范围内。 其原因在于在最小直径大于上述范围时，最小直径和最大直径之差过小，因此，难以钩挂上述那样的吊具60，导致输送性降低。另一方面，在最小直径小于上述范围时，特别是对图 1的多晶硅形状的硅棒而言，不仅输送性得不到改善，而且多晶硅棒的强度也会降低，导致在多晶硅棒的制造过程中该棒易于发生破坏等。并且，对图2形状的多晶硅棒而言，锥面的倾斜越大，即最小直径越小，将硅棒钩挂于吊具60时的稳定性越优良，输送性越优良，因此较为理想，但在最小直径过小时，与圆柱状的多晶硅棒相比，每根棒的硅量大幅度减少，因此，作为可用于FZ法或CZ法的再装填的多晶硅棒的效率不高，并不理想。从高效率地获得输送性优良的多晶硅棒这个方面考虑， 特别优选上述图2形状的硅棒的最小直径部53的直径为最大直径的70 95%的范围，更优选是80 90%的范围。另外，参照放大表示本发明中的具有最佳形状的图1的硅棒的主要部分的图5，该凹部51的宽度w通常处于400 IOOmm的范围内，特别优选处于200 IOOmm的范围内。其原因在于在该宽度w过小或过大时，有可能导致难以钩挂上述吊具60或者在将吊具60 钩挂于凹部51时吊具60不稳定。另外，在该例子中，凹部51的上方及下方部分实质上为圆柱状，但该硅棒是利用化学反应获得的，并不是利用机械方法获得的，因而，其直径易于产生偏差，特别是存在越是硅棒的上方部分、下端部附近，偏差越大的倾向。因而，为了高精度地计算凹部51的宽度 w,例如优选为沿着棒的外周面引出外饰线(切线)Y，以该外饰线Y为基准来计算凹部51的宽度W。硅棒的制造 具有上述形状的直胴部50的本发明的多晶硅棒，通过在制造过程中的棒上形成与直胴部50的直径分布相对应的析出速度分布来制造。下面，说明该制造方法。参照图6及图7，用于制造本发明的多晶硅棒的制造装置整体以附图标记1来表示，基本上与以往公知的装置相同。即，该装置1包括通过用罩5覆盖底板3而形成的反应室A。另外，在底板3上设有与底板3绝缘的电极7，由与该电极7相连接并立起的一对硅芯线和将该硅芯线的上端连结起来的架桥线构成的硅芯材9 (形成为π字形)立设于底板 3上，并且，通过电极7对硅芯材9通电加热。另外，架桥部以往有时也采用石墨，但从获得高纯度的多晶硅棒这个方面考虑，主要采用硅。另外，如图7图示的6个硅芯材9那样，该硅芯材9通常与反应室A的容积相应地设有多个，各个硅芯材9分别与电极7相连接地立设，能对各硅芯材9通电加热。并且，为了能容易地冷却反应室A的内壁，也可以用冷却套(未图示)覆盖罩5的外表面或者底板3。在上述那样形成的反应室A中，通过底板3插入有气体供给管15和气体排出管 17，通过气体供给管15向反应室A内供给规定的反应气体，未反应气体、副产的化合物的气体通过气体排出管17从反应室A排出。使用上述的硅制造装置1如下所述地制造多晶硅棒。即，通过电极7对硅芯材9通电加热，从而将硅芯材9的温度加热到硅的析出温度以上。在后述的氯硅烷是三氯硅烷的情况下，硅的析出温度约为900°C以上，但为了在硅芯材9上迅速地析出硅，通常将硅芯材9通电加热为保持在1000 1100°C左右的温度。在开始对硅芯材9通电的同时，或者硅芯材9的温度达到硅的析出温度以上的时刻，向反应室A内供给作为反应性气体的氯硅烷气体和载气(carrier gas)，生成硅。作为氯硅烷气体，可单独使用三氯硅烷(以下简记作TCQ、二氯硅烷等氯硅烷的气体或者使用多个氯硅烷气体的混合气体，通常优选使用TCS气体。另外，作为载气，大多使用具有还原性的氢气。通过供给上述反应性气体而生成的硅(Si)在上述硅芯材9上析出，通过继续进行该反应，硅芯材9上的硅生长，最终得到由多晶硅构成的硅棒X。在如上所述地得到了具有一定粗度的多晶硅棒X的阶段结束反应，停止对硅芯材 9通电，自反应室A内排出氯硅烷气体、氢气及副产的四氯化硅、氯化氢等，然后用安全的气体将反应室A内置换，然后将罩5打开，取出多晶硅棒X。这样地形成的多晶硅棒X随着在硅芯材9上的析出其棱角逐渐变圆，因此，整体具
7有倒U字形状，具有两根直胴部50，在该直胴部50的下端结合有电极7，其上端与连结着两直胴部50的架桥部65相连接。在本发明中，如上所述地形成的直胴部50在长度方向上具有直径分布，例如具有上述的图1或图2所示的形状，为了做成该形状，利用从气体供给管15供给到反应室A内的反应性气体，形成与多晶硅棒X的直胴部50的直径分布相对应的析出速度分布。在硅芯材和多晶硅棒表面上析出硅的机构未具体地明确，一般认为要依赖多晶硅棒表面的温度和由存在于该表面附近的氯硅烷形成的活性种的浓度。因而，通过调节供给到反应室A中的氯硅烷气体的供给量、流速、氯硅烷气体的温度等，能够调节硅在多晶硅棒表面的析出速度。具有图1的形状的盲胴部的多晶硅棒的制造为了形成具有上述的图1所示形状的直胴部的多晶硅棒X，如图8所示，在气体供给管15的前端安装排出喷嘴20，利用该排出喷嘴20来限制反应性气体的喷出方向的做法特别好。即，在该排出喷嘴20上设置用于朝向与底板3的上表面平行的横向喷射反应性气体的侧面排出口 20a，从该侧面排出口 20a向多晶硅棒X(在反应初始是硅芯材9)的直胴部50的形成凹部的部位直接喷射反应性气体的做法较佳。即，由于自气体供给管15供给来的反应性气体的表面温度低于多晶硅棒X的表面温度，因此，通过喷射反应性气体能局部冷却多晶硅棒X的表面，能够大幅度降低喷射反应性气体的部位的硅析出速度，由此，能够迅速地形成凹部。另外，由上述说明可理解，排出喷嘴20的(特别是侧面排出口 20a)的位置理所当然会被设定在比电极7的上端高的位置。另外，优选在上述排出喷嘴20上与侧面排出口 20a —起设置有上表面排出口 20b， 该上表面排出口 20b设于上述排出喷嘴20的上端面，用于朝向与底板3的上表面垂直的方向的上方喷射气体，利用该喷嘴20，在朝向横向喷射反应性气体的同时也朝向上方喷射反应性气体的做法较佳。即，在做成仅向横向喷射反应性气体的构造时，反应室A的上方部分的反应性气体的浓度较低，结果，得到的多晶硅棒X的上方部分成为爆裂状，导致变脆。为了避免该不良情况，做成也向上方喷射反应性气体的构造较佳。另外，在图8的例子中，喷嘴20具有圆筒形状，但并不限定于该形态，例如也可以将喷嘴20做成环形状，将环形状的喷嘴20以包围多晶硅棒X的方式配置。另外，上述气体供给管15、喷嘴20的材质没有特别的限制只要是不会污染供给来的反应性气体的材质即可，例如能够列举出硅制、碳化硅制、石墨制或者用硅包覆石墨的表面而成的材料等。参照图6，上述喷嘴20和硅芯材9的表面之间的距离d没有特别的限制，只要能够将反应性气体直接喷射到多晶硅棒X的直胴部50的形成凹部的部位即可，只要考虑到生成的多晶硅棒X的大小等适当地决定即可，在距离很小时，冷却效果过高，形成的凹部的直径过小，而在距离很大时，冷却效果降低，因此效率很低。例如在生成最大直径为120mm、直胴部的高度为an的多晶硅棒X的情况下，上述距离d只要在50 300mm的范围内适当地决定就足够。自气体供给管15(喷嘴20)喷射到硅芯材9上的反应性气体的温度没有特别的限制，只要符合形成图1所示的形状的多晶硅棒X的条件即可，只要考虑到罩5的大小、设置的硅芯材9的数量及生成的多晶硅棒X的大小、硅析出反应时间等适当地决定即可。但是，温度很低的反应性气体需要用于冷却反应性气体的装置，装置复杂并不理想，而温度很高的反应性气体导致形成凹部的部位的冷却效果很低，因此并不理想。因而，在使用TCS作为氯硅烷气体的情况下，上述反应性气体的温度在室温 70°C的范围内适当地设定较为理想。另外，上述反应性气体的供给速度没有特别的限制，只要能局部冷却多晶硅棒X 的形成凹部的部位的表面而局部降低硅析出速度即可，只要考虑到罩5的大小、设置的硅芯材9的数量及生成的多晶硅棒X的大小、硅析出反应时间等适当地决定即可。通常，为了维持恒定的析出速度，反应性气体的流量大多随着析出反应地进行而增加。例如，在获得最大直径为110 120mm的硅的情况下，在喷嘴20上设有直径5mm的侧面排出口 20a时，从该侧面排出口 20a吹出的反应性气体的流速只要在硅析出反应即将结束之前(即，在多晶硅棒X的最大直径生长到120mm的时候)线速度为10 30m/s左右就足够。另外，通过调整从侧面排出口 20a吹出的反应性气体的流量(A)和从上表面排出口 20b吹出的反应性气体的流量(B)的流量比(A/B)，能够调整形成于多晶硅棒X上的凹部51的宽度W。即，该流量比(A/B)的值越大，凹部51的宽度w越小，流量比(A/B)的值越小，凹部51的宽度w越大。因而，通过利用这一原理适当地改变流量比(A/B)，能够增大或减小凹部51的宽度W。具有图2的形状的盲胴部的多晶硅棒的制造为了形成具有图2所示形状的直胴部的多晶硅棒X，需要使硅棒X的直胴部50下端部的硅析出速度较高，形成朝向上方使析出速度降低那样的析出速度分布。作为用于形成上述析出速度分布的方法，例如能够列举出降低供给到反应室A内的氯硅烷气体的供给量的方法。S卩，在将反应性气体从气体供给管15供给到反应室A内时，反应性气体利用热对流在多晶硅棒X的直胴部50的表面上朝向图2的Z方向上升，但随着析出反应在多晶硅棒 X的表面进行，反应性气体中的氯硅烷气体被消耗，因此，多晶硅棒X的直胴部50表面附近的氯硅烷气体浓度在多晶硅棒X的下端部较高，朝向上方而降低。因而，通过充分地减少供给到反应室A中的氯硅烷气体量，越向多晶硅棒X的上方去，多晶硅棒X表面附近的氯硅烷气体越不足，析出速度会大幅度降低，能够在多晶硅棒X的直胴部50形成上述析出速度分布。为了形成具有图2所示形状的直胴部的多晶硅棒X，向上述反应室A中供给的反应性气体的供给条件没有特别的限制，只要能够形成上述析出分布速度即可，只要考虑到罩5 的大小等适当地决定即可。在容易形成上述析出速度分布这一点上，优选设为减少供给到反应室A中的氯硅烷气体的供给量这样的反应性气体的供给条件，但在供给量过少时，为了得到足够大小的多晶硅棒所需的时间过长，并不能说在工业上效率高。另外，由于反应室A上部的反应性气体的浓度会过度降低，因此，硅棒X的上部成为上述的爆裂状会导致变脆。因而，作为供给到上述反应室A中的反应性气体的供给条件，例如在使用TCS作为氯硅烷气体并在1000°C析出硅的情况下，作为硅每单位表面积的氯硅烷气体供给量，在0. 02 0. 07mol/cm2 · h的范围、特别优选在0. 04 0. 06mol/cm2 · h的范围内供给较为理想。
并且，从提高多晶硅棒X的直胴部50的下端部表面附近的硅析出速度这个方面考虑，上述供给到反应室A中的反应性气体的温度越高越理想。但是，温度很高的反应性气体会引起来自配管的污染、制品的纯度降低及配管的劣化等问题，因此并不理想。因而，在使用TCS作为氯硅烷气体的情况下，上述反应性气体的温度在室温 500°C的范围、特别是 200 350°C的范围内适当地设定较为理想。为了形成具有上述图2形状的直胴部的多晶硅棒X，气体供给管15的形状没有特别的限制，只要能够以上述供给量向反应室A中供给反应性气体即可，可以做成公知形状的气体供给管。另外，除了上述方法之外，作为用于形成具有图2所示形状的直胴部的多晶硅棒X 的方法，也可以采用这样的方法，即，通过相对于多晶硅棒X的直胴部50的高度提高罩5的顶部高度，来降低多晶硅棒X的架桥部65附近的来自罩5内壁的红外线反射量，从而降低多晶硅棒X上部的表面温度。例如在生成直胴部的高度为an的多晶硅棒X的情况下，该方法中的罩5的顶部距底板的高度只要在: 以上的范围内适当地决定就足够。析出反应后的处理这样地在直胴部50上形成有直径分布的硅棒X按照常用方法将直胴部50的下端部分附近切断而将其与电极7分离，并且，将直胴部50的上端部分切断而将其与架桥部65 分离，如图3或图4所示，能够与直胴部的形状相结合地用吊具60钩挂提起。在上述本发明的多晶硅棒中，不对切断后的直胴部进行形状加工就能够以原有的形态容易地输送，从而能够显著地减轻输送所需的劳动力。实施例下面，为了更具体地说明本发明表示了实施例，但本发明并不限定于这些实施例。实施例1利用图6及图7所示的制造装置制造多晶硅棒。另外，在气体供给管15的前端部分安装了具有上表面排出口和4个侧面排出口的喷嘴20。该上表面排出口的直径(喷嘴20的前端部内径)为20mm，4个侧面排出口的直径为 5mm0上述喷嘴20的顶端位置距底板3的高度为400mm，4个侧面排出口的位置分别被设定为距底板3的高度为300mm。另外，在底板3的电极7上立设有由8mm见方、高度2. 2m的细棒构成的π字形的娃芯材9。并且，气体供给管15 (喷嘴20)和硅芯材9之间的距离d为200mm。通过电极7开始对硅芯材9通电，在硅芯材9的表面温度达到1000°C的时刻，自气体供给管15通过喷嘴20供给以1 5的比例预先混合了 TCS和氢而成的温度25°C的反应性气体。此时，随着在硅芯材9的表面析出的硅棒的直径增大，将气体的供给量调整为使硅棒每单位表面积的TCS气体供给量保持在0. 09士0. Olmol/cm2 · h，硅析出反应进行到直胴部的最大直径成为120mm为止。反应即将结束之前自气体供给管15供给的反应性气体的线速度约为18m/s。反应结束之后，停止供给反应性气体和对硅芯材9通电，将直胴部50的下端部分附近切断而将其与电极7分离，并且，将直胴部50的上端部分切断而将其与架桥部65分离，取出长度an的多晶硅棒，于是得到了在直胴部50的下端附近形成有凹部51的多晶硅棒。最小直径部是从多晶硅棒的下端向上方20cm的部位，最小直径为109mm(最大直径的91%)。另外，凹部的宽度为150mm。在得到的多晶硅棒的凹部钩挂吊具地进行输送，能够没有特殊问题地进行输送。实施例2 4除了将喷嘴20的上表面排出口的直径(喷嘴20的顶端部内径)和4个侧面排出口的直径做成表1所示的直径之外，与实施例1同样地制造多晶硅棒。最小直径和凹部的宽度表示在表1中。表权利要求
1.一种多晶硅棒，该多晶硅棒利用化学气相析出法使硅在由立设在电极上的一对硅芯线和将该硅芯线的上端彼此连结起来的架桥线构成的硅芯材上析出并生长而获得，具有在该芯线上析出并生长的直胴部和在该架桥线上析出的架桥部，其特征在于，上述硅棒的直胴部在长度方向上具有直径分布，该直胴部的最小直径被调整为其最大直径的60 95%的大小。
2.根据权利要求1所述的多晶硅棒，其特征在于，在上述直胴部的位于电极附近的部分形成有凹部，该凹部的最深部为上述最小直径部。
3.根据权利要求2所述的多晶硅棒，其特征在于，在该多晶硅棒的直胴部上保留上述凹部地切断上述直胴部和架桥部，以供于输送。
4.根据权利要求1所述的多晶硅棒，其特征在于， 上述直胴部的直径随着从上方向下方去而逐渐增大。
5.一种多晶硅棒的制造装置，该多晶硅棒制造装置包括底板，其保持有一对电极；η 字形硅芯材，其由一对硅芯线和将该硅芯线的上端彼此连结起来的架桥线构成，且该硅芯线的下端立设在上述一对电极上而被上述一对电极保持；罩，其以能收容该硅芯材的方式覆盖底板，在由该罩和该底板形成的反应室内，通过该底板延伸有气体供给管和气体排出管，其特征在于，在上述气体供给管的前端部设有气体排出喷嘴，在该气体排出喷嘴上形成有用于朝向与上述底板的上表面平行的横向排出气体的侧面排出口。
6.根据权利要求5所述的制造装置，其特征在于，在上述气体排出喷嘴上，与上述侧面排出口一起形成有用于朝向与上述底板的上表面垂直的向上的方向排出气体的上表面排出口。
全文摘要
本发明提供多晶硅棒及其制造装置。该多晶硅棒可用于浮动区域硅精炼法(FZ法)或者切克劳斯基单晶生长法(CZ法)的再装填，直胴部成为容易输送的形状，输送性优良。该多晶硅棒利用化学气相析出法使硅在由立设在电极上的一对硅棒和将硅棒的一端连结起来的架桥线构成的硅芯材上析出并生长而获得，在立设在电极上的上述硅棒的直胴部上沿长度方向具有直径分布，最小直径被调整为最大直径的60～95％的大小。
文档编号C01B33/035GK102300808SQ20108000591
公开日2011年12月28日 申请日期2010年2月23日 优先权日2009年2月27日
发明者小柳信一郎, 小田开行 申请人:株式会社德山