[发明专利]多晶硅和多晶硅的选择方法

说明书

技术领域

本发明涉及多晶硅的制造技术，更具体而言，涉及对适合于稳定地制造单晶硅的多晶硅进行评价的技术。

背景技术

在制造半导体器件等中不可欠缺的单晶硅通过CZ法、FZ法进行晶体培育，使用多晶硅棒、多晶硅块作为此时的原料。这种多晶硅材料多数情况下通过西门子法来制造。西门子法是指如下所述的方法：使三氯硅烷、甲硅烷等硅烷原料气体与加热后的硅芯线接触，由此通过CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)法使多晶硅在该硅芯线的表面气相生长(析出)，从而得到多晶硅。

在以多晶硅作为原料制造单晶硅中，存在有CZ法和FZ法这两种方法。利用CZ法培育单晶硅时，将多晶硅块装载于石英坩埚内，将籽晶浸渍在使上述多晶硅块加热熔融而得的硅熔体中使位错线消除(无位错化)后，使直径缓慢地扩大至规定的直径后进行晶体的提拉。此时，如果在硅熔体中残留有未熔融的多晶硅，则该未熔融多晶片因对流而漂浮在固液界面附近，成为诱发产生位错而使得晶体线(結晶線)消失的原因。

另外，在专利文献1中指出，在利用西门子法制造多晶硅棒的工序中有时在该棒中有针状晶体析出，使用该多晶硅棒进行基于FZ法的单晶硅培育时，存在如下问题：各个微晶的熔融取决于其尺寸，因此无法均匀地熔融，未熔融的微晶以固体粒子的形式通过熔融区域通向单晶棒从而以未熔融粒子的形式插入单晶的凝固面，由此引起缺陷形成。

对于该问题，在专利文献1中提出了如下方法：对相对于多晶硅棒的长轴方向垂直地切割出的试样面进行研磨或抛光，将衬度提高至即使在蚀刻后也能够在光学显微镜下目视确认出组织的微晶的程度来测定针状晶体的尺寸及其面积比例，基于该测定结果来判断作为FZ单晶硅生长用原料是否合格。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-285403号公报

发明内容

发明所要解决的问题

但是，如专利文献1所公开的方法那样的基于光学显微镜下的目视确认来判断合格与否取决于观察试样表面的蚀刻程度、评价负责人的观察技能等而使得结果容易产生差异，除此以外，定量性、重复性也差。因此，从提高单晶硅的制造成品率的观点出发，需要预先将判断作为原料的多晶硅的合格与否的基准设定得较高，结果导致多晶硅棒的不合格品率升高。

另外，根据本发明人们研究的结果可确认：在专利文献1所公开的方法中，即使在使用判定为合格品的多晶硅棒的情况下，有时在基于FZ法的单晶硅棒的培育工序中也会产生位错、晶体线消失，另一方面，即使在使用判定为不合格品的多晶硅棒的情况下，有时也能良好地得到FZ单晶。

如上所述，多晶硅存在有CZ用途和FZ用途这两种，其中，CZ用途是将多晶硅的棒破碎至小块的大小并使全部量熔化后从熔体向籽晶上提拉出单晶的方法，与像FZ法那样的熔化区域狭窄的方法相比，晶体线的消失比例低。

即，在FZ用途中，期望CZ用途以上的高品质的结晶性、最佳直径的结晶粒径、均匀尺寸的晶粒，选择与各要求品质相符的多晶硅很重要。

因此，为了以高成品率稳定地制造单晶硅，寻求以高的定量性和重复性来选择适合作为单晶硅制造用原料的多晶硅的高级技术。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供以高的定量性和重复性来选择适合作为单晶硅制造用原料的多晶硅且有助于稳定地制造单晶硅的技术。

用于解决问题的手段

为了解决上述问题，本发明的多晶硅的特征在于，利用原子力显微镜(AFM)对选取的板状试样的表面测定表面粗糙度时，表面最大粗糙度Rpv(Peak-to-Valley，峰-谷)的值为5000nm以下，算术平均粗糙度Ra的值为600nm以下，并且，均方根粗糙度Rq的值为600nm以下。

优选的是：上述Rpv值为2500nm以下、上述Ra值为300nm以下、上述Rq值为300nm以下；更优选的是：上述Rpv值为2000nm以下、上述Ra值为100nm以下、上述Rq值为150nm以下。

另外，本发明的多晶硅的选择方法的特征在于，从多晶硅块切割出板状试样，利用研磨剂对该板状试样的表面进行研磨处理，利用氢氟酸与硝酸的混合液对该研磨处理后的上述板状试样的表面进行蚀刻处理，利用原子力显微镜(AFM)对该蚀刻处理后的上述板状试样表面的粗糙度进行评价，在表面最大粗糙度Rpv的值为5000nm以下、算术平均粗糙度Ra的值为600nm以下、并且均方根粗糙度Rq的值为600nm以下的情况下评价为合格品。