JPS594374B2 - 元素状シリコンを析出するための反応容器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、元素状シリコンを熱的に析出する能力を有し
反応容器を貫流する反応ガスから、加熱されたシリコン
製基体上に元素状シリコンを析出するための反応容器に
関するもので、この容器は、反応ガスの導入及び排出用
の導孔と、基体の支持部を備えた底板と、この底板上に
気密に載せられた鐘状体から成る。

このような装置は既に本出願人によつても提案されてい
る（昭和５０年特許出願公開第１８３６３号）。

図面によりこの装置を説明する。底板は貫通孔を有する
銀板１から成る。

中心孔２に取り付けられた通路４を通して使用済のガス
が反応室から排出される。この通路４及び中心孔２の内
部に、弁を備えた導管３が新鮮な反応ガス導入用として
設けられている。この中心孔の両側に２個の電極５，６
が互に絶縁して銀板１を気密に貫通している。これら電
極５，６は基体に加熱電流を供給し、同時に基体保持体
として使用されるもので、この保持体内に純な元素状シ
リコンからなる同じ長さの棒状基体７が垂直に挿入され
それらの上端は耐熱性の導電材料からなる橋絡片７ａで
結合されている。他方銀板１は貫通孔を有する鋼製の圧
力容器底板８に、図から解るような方法で気密に固定さ
れている。

石英製の鐘状体９は、その下端のフランジ状に形成され
た縁部１０によつて銀板１上に気密に載せられている。

気密をよくするためにパツキンリング１１を設けること
ができる。鐘状体９は銀板１と共に反応容器を形成する
。この容器は、昭和５０年特許出願公開第１８３６３号
公報に述べられた構成形態の場合、加圧ガス雰囲気によ
り囲まれ、ガスの圧力によつて鐘状体９の下端縁部は銀
板１ないし鐘状体９と銀板１との間に設けられたパツキ
ンに対し気密に押し付けられている。加圧ガス雰囲気は
、鐘状体９及び銀板１上の鐘状体の支持個所を外側から
包囲する圧力容器１２により形成される。この圧力容器
１２は、不活性ガスの導入孔１３、圧力容器１２内の圧
力を監視するための圧力計１４及び場合によつては更に
覗き窓１５を備えている。このような装置を大量のシリ
コンを析出させるために使用しようとする場合、最初析
出した層が通常後で析出した層より一層純であることが
確められている。

これはとりわけ石英ないしロートジル（ＲＯｔＯｓｉｌ
）からなる鐘状体９の熱応力が増大するためである。こ
のような欠点は、最初に述べた、圧力容器を使用してい
ない通例の装置においても見出されている。

壁の熱応力の増大を析出プロセスに対し危険を及ぼすこ
となく適当な冷却により直ちに補償することができない
ので、この問題を解決する他の方法を見出す必要がある
。この問題は、本発明によれば、鐘状体として、その少
なくとも基体を側方から取り囲む壁部分を、適当な反応
ガスからの析出により得られる純なシリコンで構成した
ものを用いることにより解決される。

鐘状体全体をガス相から析出された高純のシリコンによ
り構成すると有利である。このことは、本発明及び図面
に示される装置に対応する構成が、純銀からなる底板１
上に気密に置かれた高純シリコンから成る鐘状体９を使
用することを意味する。

この方法は反応空間の熱的な遮断という点で特に好適で
ある。鐘状体がドーピング材料の供給源として又反応ガ
スの供給源（例えば移送反応の意味において）として作
用する課題を持つていないことに注意すべきである。

このことは基体７と比べて鐘状体９が常に低温なので不
可能である。高純シリコンからなる鐘状体９は、シリコ
ン管を製造する場合と同様の方法で製造することができ
る。

例えばグラフアイトから成りその寸法と形状が製造すべ
きシリコン鐘状体９に対応する心を、誘導交流磁界中に
おいて、シリコンを析出することのできる反応ガス、特
に水素とシリコンハロゲン化物（ＳｉＨＣｌ３又はＳｉ
Ｃｌ４）の混合物を同時に作用させながら、酸素又は他
の酸化性物質が存在しない状態において、できるだけ均
一に約１０００ないし１２００゜Ｃに加熱し、元素状シ
リコンから成り、例えば２ないし４韮の壁厚を有する充
分な厚さの層を析出させる。この方法については例えば
ドイツ連邦共和国特許出願公開第２０２２０２５号公報
に記載されている。上記公報に述べられた半導体材料か
らなる中空体を製造するための方法においては、グラフ
アイトからなり、回転対象の鐘状中空体として形成され
た基体が使用されている。

基体はその内面の鐘状体の頂部の中央に対応する個所で
棒状の電極と鐘状体縁部に対応する外周部で第２の電極
とリング状にそれぞれ接触している。この装置は、例え
ばドイツ連邦共和国特許第１８０５９７０号明細書の図
面に対応する反応容器内に配置され、純なシリコンを熱
的に析出することのできる反応ガスを均一に作用させな
がら鐘状心の外表面に約２ないし４ｍｍの厚みを持つ層
が成長するまで加熱される。この層は装置が冷えた後心
から取り外される。その下縁は、取り外された層により
形成されたシリコン鐘状体９を特に純銀又はＶＡ鋼から
なる底板１上に気密に置くことができるようにするため
平担に研磨される。ドイツ連邦共和国特許出願公開第２
０６０６５１号公報に、縁部に環状隆起を有するシリコ
ン管をガス相からの熱的析出により得ることが出来るこ
とが示されている。

即ち、管の製造に当り中空体として構成された心の所要
個所をリング状に薄くするか、加熱電流を導き心に対し
て同心的に配置された内部導体を、心のリング状の部分
が心の残りの表面より強く加熱されるようにして付加加
熱することによつて行われる。類似の方法においては又
、リング状の隆起を製造すべきシリコン鐘状体９の縁部
に設け、隆起部により、気密封止の改善のために必要な
シリコン鐘状体９の縁部の平担研磨を著しく簡単にする
ことができる。

しかしながら又、このような隆起の内側及び外側の少な
くとも一方をすり合せにし、鐘状体９を載せたときに対
応するリング状隆起と適合させ密着させることもできる
。底板１は直接シリコンで覆われない。

しかしながら、底板１が純銀及び（又は）ＶＡ鋼から成
る場合には、底板１の熱応力が経験的に鐘状体９と比較
して増大しないので、その時点で可能な最適化が達せら
れる。鐘状体９は又シリコン管から作ることもできる。

一端が閉じた任意の厚さのシリコン管へのガス相からの
析出は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第２０５００７
６号公報に示されているように原理的に可能なので、こ
のように作られたシリコン管は直接鐘状体９として用い
られる。しかしながら又、両端が開いたシリコン管の一
端に純銀又はＶＡ鋼又（ばグラフアイト又はシリコンか
らなる蓋を、適当な熱処理により気密に結合し、こうし
て得られた部材を鐘状体９として使用することもできる
。しかし鐘状体９の上側がシリコンでない場合には、適
当に大きな直径を持つた橋絡片７ａを利用することによ
り、これを低い温度に保ち、シリコン析出のために使用
したとき実際上シリコンが析出しないようにするのが望
ましい。シリコン鐘状体９と底板１との気密封市は、オ
イルシールを用いて行うこともできる。

しかしながら、図示したように反応容器を加圧室内に設
置するのが最適である。析出操作に関し、シリコンから
なる鐘状体９に、大きな温度変動を生ずる透明な窓を設
けられないという本質的な欠点がある。

従つて基体７を直接目視により監視することはできない
。それ故本発明の他の態様に従えば、底板１とこれに載
置されたシリコン鐘状体からなりシリコン製の棒状基体
７を備えた反応容器の外側に赤外光学系と赤外感光性の
ビジコンからなるテレビカメラ１６を設け、これを反応
容器内部における現象を監視するのに使用し、かつ録画
装置と結合することができる。

それ故図に示すように、反応容器を圧力容器の内部に、
カメラを圧力容器の外部に設ける場合には、窓１５が赤
外線に対し充分な透過性を有するようにしなければなら
ない。

公知のように、高純シリコンはλ〉１，１μｍの範囲の
赤外線に対し透明であるから、壁厚が数？程度の場合鐘
状体９は充分な量の赤外線を透過し、従つて赤熱された
基体７，７ａの画像を、鐘状体９の外部及びシリコンか
ら成る監視窓１５の外部にある赤外画像変換器でただち
に監視することができる。テレビカメラ１６は、その走
査線がカメラの光学系によりカメラのターゲツト上に投
射される基体７の赤外光像に対して垂直になるよう向け
られるのか望ましい。

カメラがこの角度で固定されていると、画像をビジコン
上に走査する電子線は赤外線により変調され、この場合
変調は、時間ｔに関しては当該走査線で切られる個所に
おける基体７の画像の各直径により、又その振幅に関し
ては当該走査線における画像の赤外光光度により定めら
れる。従つてドイツ連邦共和国特許出願公開第 ２１１３７２０号公報に述べられている光学的テレビカ
メラを用いたるつぼなし帯域溶融法と同様に、棒状基体
７の厚み成長とその温度の両者を監視及び制御すること
ができる。

そこにあげられた種々の考えは本発明に移し変えること
ができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の対象とする元素状シリコンを加熱された基
体上に析出するための装置の縦断正面図である。 １・・・・・・底板、３・・・・・・導管、４・・・・
・・通路、５，６・・・・・・電極、７・・−・・・基
体、７ａ・・・・・・橋絡片、８・・・・・・圧力容器
底板、９・・・・・・鐘状体、１０・・・・・・縁部、
１２・・・・・・圧力容器、１５・・・・・・覗き窓、
１６・・・・−・テレビカメラ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加熱されたシリコン製基体上に、反応容器を貫流し
   、元素状シリコンを熱的に析出する能力を持つ反応ガス
   から元素状シリコンを析出するための反応容器であつて
   、反応ガスの導入及び排出用の導孔と、基体の支持部を
   備えた底板と、この底板上に気密に載せられた鐘状体と
   からなるものにおいて、鐘状体の少なくとも基体を側方
   から取り囲む壁部分を、適当な反応ガスからの析出によ
   り得られた高純シリコンで形成したことを特徴とする元
   素状シリコンを析出するための反応容器。 ２ 鐘状体全体が、適当なグラファイト製心上にシリコ
   ン層を析出させ、そして心から分離することにより作ら
   れたシリコン層からなることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の容器。 ３ シリコンからなる鐘状体の壁部分の厚みが１ないし
   ４ｍｍ特に２ないし３ｍｍに調整されたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の容器。 ４ 底板上に載る鐘状体の縁部が環状にふくらんでいる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項の
   いずれかに記載の容器。 ５ 鐘状体が縁部に底板の表面に適合する特に平担なす
   り合わせ部を有することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項ないし第４項のいずれかに記載の容器。 ６ 板状底板が銀、特に純銀及び（又は）ＶＡ鋼からな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第５項
   のいずれかに記載の容器。 ７ 鐘状体が両端の開いたシリコン管から成り、その上
   端が銀又はＶＡ鋼又は高純グラファイトよりなる蓋で気
   密に閉じられていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項ないし第６項のいずれかに記載の容器。 ８ 互に平行する２本のシリコン棒と、この棒の上端を
   導電的に結合する橋絡片、特にシリコン橋絡片からなる
   基体が使用され、電極を形成する支持部と両シリコン棒
   と橋絡片を介して流れる加熱電流が、シリコン棒とは異
   なり橋絡片を析出温度まで加熱しないように橋絡片の断
   面積が定められていることを特徴とする特許請求の範囲
   第７項記載の容器。 ９ 鐘状体と底板が、これらを取り囲む圧力容器内の不
   活性高圧ガスにより押圧され気密に結合されることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項ないし第８項のいずれか
   に記載の容器。 １０ 鐘状体の壁厚が、析出処理時赤熱された基体から
   放射される赤外線を十分に透過するよう定められ、更に
   、反応容器の外部に赤外線画像変換器が設けられ、この
   赤外線画像変換器によりシリコン鐘状体の壁を通して基
   体の寸法とその温度が監視されることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項ないし第９項のいずれかに記載の容器
   。 １１ 赤外線画像変換器として、赤外光に修正された結
   像光学系と赤外線に感応するピジコンとを有するテレビ
   カメラを備えることを特徴とする特許請求の範囲第１０
   項記載の容器。