多晶硅制造用反应炉、多晶硅制造装置、多晶硅的制造方法、以及多晶硅棒或多晶硅块.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111153407A(43)申请公布日2020.05.15(21)申请号202010051606.3(22)申请日2015.07.29(30)优先权数据2014-1797932014.09.04JP(62)分案原申请数据201580044611.92015.07.29(71)申请人信越化学工业株式会社地址日本东京都(72)发明人祢津茂义星野成大冈田哲郎齐藤弘(74)专利代理机构中原信达知识产权代理有限责任公司11219代理人杨青安翔(51)Int.Cl.C01B33/035(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图4页(54)发明名称多晶硅制造用反应炉、多晶硅制造装置、多晶硅的制造方法、以及多晶硅棒或多晶硅块(57)摘要本发明提供多晶硅制造用反应炉、多晶硅制造装置、多晶硅的制造方法、以及多晶硅棒或多晶硅块。本发明涉及的多晶硅制造用反应炉按照具有以与反应炉的直筒部垂直的该反应炉的内截面积(S0)和通过多晶硅的析出而培育的多晶硅棒的截面积的总和(SR)定义的反应空间截面积比(S＝[S0-SR]/SR)在多晶硅棒的直径为140mm以上的情况下满足2.5以上的炉内反应空间的方式设计。这样的反应炉即使多晶硅棒的直径扩大也具有充分的炉内反应空间，因此，保持了反应炉内的气体的适宜的循环。其结果是，即使在多晶硅棒的直径扩大的情况下，也能够将硅析出边界层内的反应气体浓度和气体温度控制为适宜的范围。CN111153407ACN111153407A权利要求书1/1页1.一种多晶硅制造用反应炉，其用于利用西门子法来制造多晶硅，其特征在于，该多晶硅制造用反应炉具有如下所述的炉内反应空间：将与所述反应炉的直筒部垂直的该反应炉的内截面积设为S0、将通过多晶硅在配置于所述反应炉内的至少一对倒U字型硅芯线上的析出而培育的多晶硅棒的截面积的总和设为SR＝ΣSi时，以S＝[S0-SR]/SR定义的反应空间截面积比在所述多晶硅棒的直径为140mm以上的情况下满足2.5以上。2.一种多晶硅制造装置，其具备权利要求1所述的反应炉。3.一种多晶硅的制造方法，其为利用西门子法的多晶硅的制造方法，其特征在于，使用权利要求1所述的反应炉，在生长中的多晶硅棒的直径达到100mmφ为止的反应工序中，以排气中的三氯硅烷TCS与四氯化硅STC的重量％组成比为1.2以上的方式进行控制。4.一种多晶硅的制造方法，其为利用西门子法的多晶硅的制造方法，其特征在于，使用权利要求1所述的反应炉，向所述倒U字型硅芯线供电50Hz～10000KHz的高频电流，在所述多晶硅棒达到预定直径为止将芯附近100mmφ以内的温度控制为1400℃以下。5.通过权利要求4所述的方法制造的多晶硅棒或者将该多晶硅棒粉碎而得到的多晶硅块。2CN111153407A说明书1/8页多晶硅制造用反应炉、多晶硅制造装置、多晶硅的制造方法、以及多晶硅棒或多晶硅块[0001]本申请是申请日为2015年7月29日、申请号为201580044611.9(国际申请号为PCT/JP2015/003820)、发明名称为“多晶硅制造用反应炉、多晶硅制造装置、多晶硅的制造方法、以及多晶硅棒或多晶硅块”的发明专利申请的分案申请。技术领域[0002]本发明涉及多晶硅的制造技术，更详细而言，涉及用于利用西门子法制造多晶硅的反应炉的结构和使用了该反应炉的多晶硅的制造方法。背景技术[0003]多晶硅是半导体器件制造用单晶硅基板、太阳能电池制造用硅基板的原料。通常，多晶硅的制造是通过西门子法进行的，在该西门子法中，使含有氯硅烷的原料气体与加热后的硅芯线接触，通过化学气相沉积法(CVD：ChemicalVaporDeposition)使多晶硅在该硅芯线的表面析出。[0004]在利用西门子法制造多晶硅的情况下，在穹顶型的反应容器(钟形罩)内，将铅直方向的两根硅芯线和水平方向的一根硅芯线组装成牌坊型(倒U字型)，将该牌坊型硅芯线的端部分别收纳于芯线夹，并且将这些芯线夹固定于基板上所设置的一对金属电极上。通过经由金属电极进行通电，硅芯线被通电加热，通过使原料气体与该硅芯线接触，由此发生多晶硅的析出，得到多晶硅棒。需要说明的是，在通常的反应炉中，形成在基板上配置有多组牌坊型硅芯线的构成。[0005]钟形罩的内部空间被基板密闭，该密闭空间成为多晶硅的气相生长反应空间。硅芯线通电用的金属电极夹着绝缘物贯通基板，与设置于钟形罩下方的电源连接、或者与用于对配置在钟形罩内的其它牌坊型硅芯线进行通电的金属电极连接。[0006]为了防止在牌坊型硅芯线以外的部分析出多晶硅，并且防止构成反应炉的构件变得过度高温而损伤，金属电极、基板以及钟形罩通过水等冷介质和油等热介质而被冷却。需要说明的是，芯线夹通过金属