[發明專利]多晶硅的晶體取向度評價方法、多晶硅棒的選擇方法、多晶硅棒、多晶硅塊以及單晶硅的制造方法

有效

• 申請號: 201380032180.5
• 申請日: 2013-06-18
• 公開（公告）號: CN104395740A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 宮尾秀一;岡田淳一;禰津茂義
• 申請（專利權）人: 信越化學工業株式會社
• 主分類號: G01N23/20
• 分類號: G01N23/20;C01B33/02;C01B33/035
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 楊海榮;穆德駿

技術領域

本發明涉及對多晶硅的晶體取向度進行評價的方法以及利用該方法選擇適合作為用于穩定地制造單晶硅的原料的無取向性多晶硅棒或多晶硅塊的方法。

背景技術

在制造半導體器件等中不可欠缺的單晶硅通過CZ法、FZ法進行晶體生長，使用多晶硅棒、多晶硅塊作為此時的原料。這種多晶硅材料多數情況下通過西門子法來制造(參見專利文獻1等)。西門子法是指如下所述的方法：使三氯硅烷、甲硅烷等硅烷原料氣體與加熱后的硅芯線接觸，由此通過CVD(化學氣相沉積，Chemical?Vapor?Deposition)法使多晶硅在該硅芯線的表面氣相生長(析出)的方法。

例如，通過CZ法使單晶硅晶體生長時，將多晶硅塊裝載于石英坩堝內，將籽晶浸漬在使上述多晶硅塊加熱熔融后的硅熔液中使位錯線消除(無位錯化)后，緩慢擴大直徑至達到規定的直徑并進行晶體的提拉。此時，如果在硅熔液中殘留有未熔融的多晶硅，則該未熔融多晶片因對流而漂浮在固液界面附近，成為誘發產生位錯而使得晶體線消失的原因。

另外，在專利文獻2中，在利用西門子法制造多晶硅桿棒(多晶硅棒)的工序中有時在該桿棒中有針狀晶體析出，使用該多晶硅棒進行基于FZ法的單晶硅生長時，被指出存在如下問題：由于上述不均勻的微細結構導致各個微晶無法對應于其尺寸而均勻地熔融，不熔融的微晶以固體粒子的方式通過熔融區域通向單晶桿棒從而以未熔融粒子的方式引入至單晶的凝固面上，由此引起缺陷形成。

對于該問題，在專利文獻2中提出如下方法：對相對于多晶硅棒的長軸方向垂直切出的試樣表面進行研磨或拋光，將對比度提高至即使在蝕刻后也能夠在光學顯微鏡下目視確認出組織的微晶的程度、并測定針狀晶體的尺寸和其面積比例，基于該測定結果判斷作為FZ單晶硅生長用原料的合格與否。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特公昭37-18861號公報

專利文獻2：日本特開2008-285403號公報

發明內容

發明所要解決的問題

但是，如專利文獻2中公開的方法那樣的基于在光學顯微鏡下的目視確認來判斷合格與否，取決于觀察試樣表面的蝕刻程度及評價負責人的觀察技能等，從而導致結果容易產生差異，除此以外，定量性和再現性也差。因此，從提高單晶硅的制造成品率的觀點出發，需要預先將判斷合格與否的基準設定得較高，結果導致多晶硅棒的不合格品率升高。

另外，根據本發明人研究的結果發現，在專利文獻2中公開的方法中，即使在使用判定為合格品的多晶硅棒的情況下，在基于FZ法的單晶硅桿棒的生長工序中有時也會有位錯產生且晶體線消失。

因此，為了以高成品率穩定地制造單晶硅，要求以高定量性和再現性來選擇適合作為單晶硅制造用原料的多晶硅的技術。

本發明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供以高定量性和再現性來選擇適合作為單晶硅制造用原料的多晶硅且有助于穩定地制造單晶硅的技術。

用于解決問題的方法

為了解決上述課題，本發明涉及的多晶硅的晶體取向度評價方法利用X射線衍射法對多晶硅的晶體取向度進行評價，其特征在于，將上述多晶硅制成板狀試樣，將該板狀試樣配置于對來自密勒指數面<hkl>的布拉格反射進行檢測的位置，以該板狀試樣的中心作為旋轉中心使其以旋轉角度φ進行面內旋轉以使得由狹縫確定的X射線照射區域對上述板狀試樣的主面上進行φ掃描，求出表示來自上述密勒指數面<hkl>的布拉格反射強度對于上述板狀試樣的旋轉角度(φ)的依賴性的圖表，由該圖表求出基線，將該基線的衍射強度值用作晶體取向度的評價指標。

優選的是，上述密勒指數面<hkl>為<111>和<220>中的至少一方。

本發明涉及的多晶硅棒的選擇方法利用X射線衍射法對用作單晶硅制造用原料的多晶硅棒進行選擇，其特征在于，上述多晶硅棒是通過基于化學氣相法的析出而生長成的，選取以與該多晶硅棒的徑向垂直的截面作為主面的兩片以上板狀試樣，將該板狀試樣配置于對來自密勒指數面<hkl>的布拉格反射進行檢測的位置，以該板狀試樣的中心作為旋轉中心使其以旋轉角度φ進行面內旋轉以使得由狹縫確定的X射線照射區域對上述板狀試樣的主面上進行φ掃描，求出表示來自上述密勒指數面<hkl>的布拉格反射強度對于上述板狀試樣的旋轉角度(φ)的依賴性的圖表，由該圖表求出基線，以分別從上述兩片以上板狀試樣得到的上述基線的衍射強度值的比較結果作為判定基準來判斷是否適合作為單晶硅制造用原料。