DE112011104976T5 - Gasphasenabschneidungsvorrichtung und Gasphasenabschneidungsverfahren - Google Patents

Gasphasenabschneidungsvorrichtung und Gasphasenabschneidungsverfahren Download PDF

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Abstract

Eine Gasphasenabscheidungsvorrichtung beinhaltet eine Gasphasenabscheidungskammer, eine Heizkammer, eine Mischkammer, einen ersten Behälter zum Lagern von Trichlorsilangas und einen zweiten Behälter zum Lagern eines Silangases, das mit Chlorwasserstoffgas reagiert. Die Heizkammer steht mit dem ersten Behälter und der Mischkammer in Verbindung, erhitzt das Trichlorsilangas und führt dann das erhitzte Gas der Mischkammer zu. Die Mischkammer steht mit dem zweiten Behälter und der Gasphasenabscheidungskammer in Verbindung, mischt das aus der Heizkammer zugeführte erhitzte Gas und das Silangas und führt dann das gemischte Gas der Gasphasenabscheidungskammer zu. Eine Temperatur in der Heizkammer ist höher als eine Temperatur in der Mischkammer.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität auf Basis der japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-042290 , eingereicht am 28. Februar 2011, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist. Diese Anmeldung betrifft eine Gasphasenabscheidungsvorrichtung und ein Gasphasenabscheidungsverfahren zum Abscheiden eines Siliciumfilms auf der Oberfläche eines Substrats.
  • Stand der Technik
  • Eine Gasphasenabscheidungsvorrichtung, die einen Siliciumfilm auf der Oberfläche eines Substrats abscheidet, ist bekannt. Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2009-105328 offenbart eine Technik zum Bilden eines Siliciumfilms auf der Oberfläche eines Substrats per Kristallwachstum unter Verwendung einer Gasphasenabscheidungsvorrichtung. In der in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2009-105328 offenbarten Technik wird Silanchloridgas als Ausgangsmaterialgas einer Gasphasenabscheidungskammer zugeführt, um einen Siliciumfilm auf der Oberfläche des Substrats per Kristallwachstum zu bilden. In der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2009-105328 wird Trichlorsilan (SiHCl3) Gas als ein Beispiel des Silanchloridgases beschrieben.
  • Das Trichlorsilan (SiHCl3) Gas zersetzt sich unter Erzeugung von Siliciumdichlorid (SiCl2) Gas und Chlorwasserstoff (HCl) Gas. Diese Zersetzung nimmt mit steigender Temperatur des SiHCl3-Gases zu. Wenn Si-Atome des SiCl2-Gases mit der Oberfläche eines Substrats zusammentreffen, bildet sich per Kristallwachstum ein Siliciumfilm auf der Oberfläche des Substrats.
  • Wenn der Siliciumfilm sich auf der Oberfläche des Substrats per Kristallwachstum bildet, wird das SiHCl3-Gas verbraucht und die Konzentration des HCl-Gases nimmt relativ betrachtet zu. Daher tritt mit fortschreitendem Kristallwachstum des Siliciumfilms eine Reaktion in die entgegengesetzte Richtung der Zersetzungsreaktion auf und die Wachstumsgeschwindigkeit des Siliciumfilms nimmt ab.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Das SiHCl3-Gas kann günstiger als andere Silanchloridgase erworben werden. Jedoch, wenn das SiHCl3-Gas als Ausgangsmaterialgas verwendet wird, kann die Wachstumsgeschwindigkeit des Siliciumfilms wegen dem oben erklärten Grund nicht erhöht werden. Es ist eine Aufgabe der in dieser Beschreibung offenbarten Technik, eine Technik zur Erhöhung der Geschwindigkeit des Kristallwachstums des Siliciumfilms bereitzustellen, während das SiHCl3-Gas als das Ausgangsmaterialgas verwendet wird.
  • Eine in dieser Beschreibung offenbarte Gasphasenabscheidungsvorrichtung ist durch die Zersetzung des SiHCl3-Gases unter Erzeugung von SiCl2-Gas und HCl-Gas und die anschließende Zugabe eines Silangases, das mit dem HCl-Gas reagiert, zu den Gasen gekennzeichnet. Als Folge dessen wird eine Abnahme der Wachstumsgeschwindigkeit des Siliciumfilms unterbunden durch Beibehalten einer niedrigen Konzentration des HCl-Gases.
  • Die in dieser Beschreibung offenbarte Gasphasenabscheidungsvorrichtung ist eine Gasphasenabscheidungsvorrichtung zum Abscheiden eines Siliciumfilms auf der Oberfläche eines Substrats. Die Gasphasenabscheidungsvorrichtung beinhaltet eine Gasphasenabscheidungskammer, eine Heizkammer, eine Mischkammer, einen ersten Behälter zum Lagern von SiHCl3-Gas und einen zweiten Behälter zum Lagern eines Silangases, das mit HCl-Gas reagiert. Die Heizkammer steht mit dem ersten Behälter und der Mischkammer in Verbindung, erhitzt das aus dem ersten Behälter zugeführte SiHCl3-Gas und führt dann das erhitzte Gas der Mischkammer zu. Die Mischkammer steht mit dem zweiten Behälter und der Gasphasenabscheidungskammer in Verbindung, mischt das aus der Heizkammer zugeführte erhitzte Gas und das Silangas und führt dann das gemischte Gas der Gasphasenabscheidungskammer zu. Eine Temperatur in der Heizkammer ist höher als eine Temperatur in der Mischkammer.
  • In der Gasphasenabscheidungsvorrichtung wird das SiHCl3-Gas in der Heizkammer erhitzt, um dadurch in SiCl2-Gas und HCl-Gas zersetzt zu werden. In der Mischkammer reagiert das Silangas mit dem HCl-Gas, um die Konzentration des in der Heizkammer erzeugten HCl-Gases zu verringern. An dieser Stelle nimmt die Konzentration des SiCl2-Gases nicht ab. Gas mit einer hohen Konzentration an SiCl2-Gas und einer niedrigen Konzentration an HCl-Gas kann der Gasphasenabscheidungskammer zugeführt werden. Als ein Ergebnis ist es möglich, eine niedrige Konzentration des HCl-Gases beizubehalten. Daher ist es möglich, die Abnahme der Wachstumsgeschwindigkeit des Siliciumfilms zu unterbinden.
  • Es ist bevorzugt, dass das Silangas Dichlorsilan (SiH2Cl2) Gas ist. Das SiH2Cl2-Gas reagiert nicht nur mit dem HCl-Gas, sondern zersetzt sich auch unter Erzeugung von SiCl2-Gas und Wasserstoff (H2) Gas. Daher ist es möglich, die Konzentration des der Gasphasenabscheidungskammer zugeführten SiCl2-Gases weiter zu erhöhen und die Wachstumsgeschwindigkeit des Siliciumfilms weiter zu erhöhen.
  • Es ist bevorzugt, dass die Heizkammer eine Heizeinheit umfasst, die das SiHCl3-Gas auf 700 bis 1000°C erhitzt. Die Zersetzung des SiHCl3-Gases nimmt mit steigender Temperatur zu. Wenn das SiHCl3-Gas auf eine höhere Temperatur in der Heizkammer erhitzt wird, ist es möglich, eine größere Menge des SiHCl3-Gases zu erzeugen. Daher ist eine Temperatur zum Erhitzen des SiHCl3-Gases vorzugsweise 700°C oder mehr. Wenn die Temperatur für das Erhitzen in der Heizkammer 1000°C oder weniger ist, kann eine Reaktion, bei der sich ein Produkt, das durch das HCl-Gas und das Silangas erzeugt wird, in das HCl-Gas und das Silangas zersetzt, unterdrückt werden. Daher ist es möglich, eine niedrige Konzentration des HCl-Gases beizubehalten.
  • Ein in dieser Beschreibung offenbartes Verfahren zur Abscheidung eines Siliciumfilms beinhaltet: Erhitzen von Trichlorsilangas; Verursachen, dass Silangas mit dem erhitzten Gas reagiert; und Zuführen des reagierten Gases auf eine Oberfläche eines Substrats.
  • Gemäß der in dieser Beschreibung offenbarten Technik ist es möglich, die Kristallwachstumsgeschwindigkeit des Siliciumfilms zu erhöhen, während ein preiswertes Ausgangsmaterialgas verwendet wird.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine Schnittansicht einer Gasphasenabscheidungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform und 2 zeigt eine Schnittansicht einer Gasphasenabscheidungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Verschiedene der in dieser Beschreibung offenbarten technischen Merkmale sind unten zusammengefasst.
    (Merkmal 1) Ein in dieser Beschreibung offenbartes Verfahren zur Abscheidung eines Siliciumfilms beinhaltet vorzugsweise ein Erhitzen und Zersetzen von Trichlorsilan (SiHCl3) Gas, um Siliciumdichlorid (SiCl2) Gas und Chlorwasserstoff (HCl) Gas zu erzeugen, ein Mischen des erzeugten HCl-Gases mit dem Silangas und ein Verursachen, dass das HCl-Gas mit dem Silangas reagiert, um relativ betrachtet die Konzentration des HCl-Gases in Bezug auf die Konzentration des SiCl2-Gases zu verringern, und ein Zuführen des gemischten Gases auf die Oberfläche eines Substrats.
    (Merkmal 2) Die Temperatur des Gases in einer Mischkammer ist vorzugsweise 500 bis 800°C. Da die Zersetzung des SiHCl3-Gases in der Mischkammer unterdrückt ist, ist es möglich zu unterbinden, dass sich die Konzentration des einer Gasphasenabscheidungskammer zugeführten HCl-Gases erhöht.
    (Merkmal 3) Eine Trennplatte wird vorzugsweise zwischen einem Gaszuführanschluss und dem Substrat in der Gasphasenabscheidungskammer einer Gasphasenabscheidungsvorrichtung vorgesehen. In diesem Fall kann die Mischkammer ein Raum sein, der durch die Trennplatte und einen Teil einer Wand der Gasphasenabscheidungskammer aufgeteilt ist. Ein Teil der Gasphasenabscheidungskammer fungiert auch als die Mischkammer. Daher ist es nicht notwendig, die Mischkammer separat bereitzustellen.
  • Erste Ausführungsform
  • Wie in 1 gezeigt, beinhaltet eine Gasphasenabscheidungsvorrichtung 10 eine Kammer 37, eine Heizkammer 8, einen ersten Behälter 42, einen zweiten Behälter 40 und einen dritten Behälter 44. Die Kammer 37 beinhaltet eine Gasphasenabscheidungskammer 36 und eine Mischkammer 38. Die Gasphasenabscheidungskammer 36 und die Mischkammer 38 sind durch eine Trennplatte 20 aufgeteilt. Die Trennplatte 20 ist zwischen einem Substrat 32 und Gaszuführanschlüssen 16 und 4 vorgesehen, die in einem oberen Teil der Kammer 37 vorgesehen sind. Die Trennplatte 20 beinhaltet eine Öffnung 20a. Ein Platzierungstisch 22 ist in einem unteren Teil der Gasphasenabscheidungskammer 36 vorgesehen. Eine Heizeinrichtung 24 ist innerhalb des Platzierungstisches 22 vorgesehen. Das Substrat 32 kann auf eine vorgegebene Temperatur erhitzt werden. Der Platzierungstisch 22 kann in Richtung des Pfeils 26 rotieren. Eine Austrittsöffnung 28 ist ferner in dem unteren Teil der Gasphasenabscheidungskammer 36 vorgesehen. Abgas 30 wird von der Gasphasenabscheidungskammer 36 durch die Austrittsöffnung 28 nach außen abgeführt. Die Mischkammer 38 steht mit dem zweiten Behälter 40 über einen Kommunikationspfad 2 in Verbindung. Die Gaszuführanschlüsse 16 und 4 sind in der Mischkammer 38 vorgesehen. Die Gaszuführanschlüsse 16 und 4 sind in einer senkrechten Richtung zu der Oberfläche des Substrats 32 gebildet. Der Kommunikationspfad 2 ist in den Gaszuführanschluss 4 eingefügt.
  • Die Heizkammer 8 steht mit der Mischkammer 38 über einen Kommunikationspfad 6 in Verbindung, steht mit dem ersten Behälter 42 über einen Kommunikationspfad 12 in Verbindung und steht mit dem drittem Behälter 44 über einen Kommunikationspfad 14 in Verbindung. Der Kommunikationspfad 6 ist in den in der Mischkammer 38 vorgesehenen Gaszuführanschluss 16 eingefügt. Eine Heizeinheit 15, die das Innere der Heizkammer 8 erhitzt, ist in der Heizkammer 8 vorgesehen. Ein Wärmetauscher oder ein Lamellenheizer wird vorzugsweise als die Heizeinheit 15 verwendet.
  • SiHCl3-Gas wird in dem ersten Behälter 42 gelagert. Dichlorsilan (SiH2Cl2) Gas wird in dem zweiten Behälter 40 gelagert. Wasserstoff (H2) Gas wird in dem dritten Behälter 44 gelagert. Daher werden das SiHCl3-Gas aus dem ersten Behälter 42 und das H2-Gas aus dem dritten Behälter 44 der Heizkammer 8 zugeführt. Die zugeführte Menge des SiHCl3-Gases wird durch ein Ventil 43 eingestellt. Die zugeführte Menge des H2-Gases wird durch ein Ventil 45 eingestellt. Das SiHCl3-Gas ist ein Ausgangsmaterialgas des Siliciumfilms. Das H2-Gas ist ein Trägergas. Das Gas aus der Heizkammer 8 und das SiH2Cl2-Gas aus dem zweiten Behälter 40 werden der Mischkammer 38 zugeführt. Die zugeführte Menge des SiH2Cl2-Gases wird durch ein Ventil 41 eingestellt. Das SiH2Cl2-Gas ist ein Ausgangsmaterialgas des Siliciumfilms und ist ein Silangas zum Reagieren mit dem HCl-Gas. Das von der Heizkammer 8 zugeführte Gas und das aus dem zweiten Behälter 40 zugeführte SiH2Cl2-Gas werden in der Mischkammer 38 gemischt. Ein gemischtes Gas 34, das in der Mischkammer 38 gemischt wurde, wird dem unteren Teil der Gasphasenabscheidungskammer 36 durch die Öffnungen 20a der Trennplatte 20 zugeführt. Die Öffnungsgrade der Ventile 41, 43 und 45 werden durch eine Kontrollvorrichtung 46 gesteuert bzw. geregelt. Eine Temperatur in der Heizkammer 8 ist eine Eingabe für die Kontrollvorrichtung 46.
  • Eine Reaktion wird erklärt, bei der ein Siliciumfilm per Kristallwachstum auf der Oberfläche des Substrats 32 gebildet wird. Das SiHCl3-Gas aus dem ersten Behälter 42 und das H2-Gas aus dem dritten Behälter 44 werden der Heizkammer 8 zugeführt. Die Kontrollvorrichtung 46 steuert bzw. regelt die Öffnungsgrade der Ventile 43 und 45 und stellt die zugeführten Mengen des SiHCl3-Gases und des H2-Gases ein. Das der Heizkammer 8 zugeführte SiHCl3-Gas wird durch die Heizeinheit 15 auf 700 bis 1000°C erhitzt und zersetzt sich, wie durch die Formel (1) unten angegeben (Heizschritt). Die durch Formel (1) angegebene Reaktion tritt mit steigender Heiztemperatur des SiHCl3-Gases leichter auf und nimmt insbesondere zu, wenn die Heiztemperatur 900°C übersteigt. SiHCl3 → SiCl2 + HCl Formel (1)
  • Das in der Heizkammer 8 nicht-zersetzte SiHCl3-Gas, das in der Heizkammer 8 erzeugte SiCl2-Gas und das in der Heizkammer 8 erzeugte HCl-Gas werden zusammen mit dem Trägergas (das H2-Gas) der Mischkammer 38 zugeführt. Das SiH2Cl2-Gas wird der Mischkammer 38 aus dem zweiten Behälter 40 zugeführt. Die Kontrollvorrichtung 46 steuert bzw. regelt den Öffnungsgrad des Ventils 41 gemäß einer Temperatur in der Heizkammer 8 und einer zugeführten Menge des der Heizkammer 8 zugeführten SiHCl3-Gases und stellt eine zugeführte Menge des SiH2Cl2-Gases ein, das der Mischkammer 38 zugeführt werden soll. In der Mischkammer 38 werden das aus der Heizkammer 8 zugeführte Gas und das aus dem zweiten Behälter 40 zugeführte SiH2Cl2-Gas gemischt. Die Temperatur des gemischten Gases fällt unter die Gastemperatur in der Heizkammer 8. In Abhängigkeit von der Temperatur des aus der Heizkammer 8 zugeführten Gases, beträgt die Temperatur des gemischten Gases in der Mischkammer 38 500 bis 800°C. In der Mischkammer 38 treten Reaktionen auf, die durch Formel (2) und Formel (3) unten angegeben sind (Reaktionsschritt). SiH2Cl2 + HCl → SiHCl3 + H2 Formel (2) SiH2Cl2 → SiCl2 + H2 Formel (3)
  • Formel (2) gibt eine Reaktion an, bei der das in der Heizkammer 8 erzeugte HCl-Gas mit dem SiH2Cl2-Gas reagiert und SiHCl3-Gas erzeugt wird. In Formel (2) wirkt das SiH2Cl2-Gas als ein Gas zur Verringerung der Konzentration des HCl-Gases. In Folge dessen nimmt die Konzentration des SiCl2-Gases nicht ab und die Konzentration des HCl-Gases nimmt ab. Wie oben erklärt, tritt die durch Formel (1) angegebene Reaktion mit steigender Heiztemperatur des SiHCl3-Gases leichter auf. Das heißt, wenn die Heiztemperatur des SiHCl3-Gases ansteigt, nimmt die Konzentration des der Mischkammer 38 zuzuführenden HCl-Gases zu. Jedoch wird durch die Kontrollvorrichtung 46 das SiH2Cl2-Gas in einer Menge, die der Temperatur in der Heizkammer 8 entspricht, der Mischkammer 38 zugeführt. Daher ist es möglich, die Konzentration des HCl-Gases auf eine gewünschte Konzentration zu verringern.
  • Gemäß der durch Formel (2) angegebenen Reaktion, wird SiHCl3-Gas erneut in der Mischkammer 38 erzeugt. Die Temperatur des Gases in der Mischkammer 38 ist jedoch niedriger als die Temperatur des Gases in der Heizkammer 8. Daher tritt in der Mischkammer 38 die durch Formel (1) angegebene Reaktion weniger leicht auf als in der Heizkammer 8 und die Erzeugung des HCl-Gases ist unterdrückt. Daher wird gemischtes Gas mit einer hohen Konzentration an SiCl2-Gas und einer niedrigen Konzentration an HCl-Gas der Gasphasenabscheidungskammer 36 zugeführt.
  • In der Mischkammer 38 tritt, wie durch Formel (3) angegeben, auch eine Reaktion auf, bei der das SiH2Cl2-Gas sich in das SiCl2-Gas zersetzt. Daher wirkt das SiH2Cl2-Gas als ein Gas nicht nur zur Verringerung der Konzentration des HCl-Gases, sondern auch zur Erhöhung der Konzentration des SiCl2-Gases. Wenn das gemischte Gas 34 die Oberfläche des Substrats 32 erreicht, verbinden sich Si-Atome des SiCl2-Gases in dem gemischten Gas 34 mit Si-Atomen in einem Oberflächenschichtabschnitt des Substrats 32 (Zuführschritt).
  • Wenn sich Si-Atome des SiCl2-Gases mit Si-Atomen des Oberflächenschichtabschnitts des Substrats 32 verbinden, tritt eine Reaktion auf, die durch Formel (4) unten angegeben ist. Formel (4) gibt an, dass Cl-Atome des mit dem Oberflächenschichtabschnitt des Substrats 32 verbundenen SiCl2 mit dem H2-Gas (dem Trägergas) reagieren und die Si-Atome auf der Oberfläche des Substrats 32 verbleiben. Ein Siliciumfilm bildet sich per Kristallwachstum auf der Oberfläche des Substrats 32 gemäß der durch Formel (4) angegebenen Reaktion. Wie durch Formel (4) angegeben, wenn der Siliciumfilm sich per Kristallwachstum auf der Oberfläche des Substrats 32 bildet, wird das HCl-Gas als ein Nebenprodukt erzeugt. SiCl2 + H2 → Si + 2HCl Formel (4)
  • Auf der Oberfläche des Substrats 32 tritt auch eine Reaktion, die durch Formel (5) unten angegeben ist, zu einem bestimmten Anteil zusätzlich zu der durch Formel (4) angegebenen Reaktion auf. Die durch Formel (5) angegebene Reaktion ist eine Umkehrreaktion von Formel (4). Formel (5) gibt an, dass der durch Kristallwachstum auf der Oberfläche des Substrats 32 gebildete Siliciumfilm durch das HCl-Gas angeätzt wird. Wenn die durch Formel (5) angegebene Reaktion zunimmt, nimmt die Geschwindigkeit des Kristallwachstums des Siliciumfilms ab. Wie aus Formel (5) ersichtlich ist, tritt mit zunehmender Konzentration des HCl-Gases in der Gasphasenabscheidungskammer 36 die durch Formel (5) angegebene Reaktion auf der Oberfläche des Substrats 32 leichter auf und die Geschwindigkeit des Kristallwachstums des Siliciumfilms nimmt ab. Si + 3HCl → SiHCl3 + H2 Formel (5)
  • In der Gasphasenabscheidungsvorrichtung 10, zersetzt sich das SiHCl3-Gas in das SiCl2-Gas und das HCl-Gas in der Heizkammer 8, wie durch Formel (1) angegeben. Anschließend kann das HCl-Gas in der Mischkammer 38 entfernt werden, wie durch Formel (2) angegeben. Daher tritt die durch Formel (5) angegebene Reaktion weniger leicht auf und die Wachstumsgeschwindigkeit des Siliciumfilms kann erhöht werden. In der Mischkammer 38 wird SiHCl3-Gas erneut erzeugt gemäß der durch Formel (2) angegebenen Reaktion. Da jedoch die Temperatur der Mischkammer 38 niedriger als die Temperatur der Heizkammer 8 ist, wird die Zersetzung des SiHCl3-Gases unterdrückt und die Erzeugung des HCl-Gases wird unterdrückt.
  • Zweite Ausführungsform
  • Wie in 2 gezeigt, ist in einer Gasphasenabscheidungsvorrichtung 50 eine Kühlkammer 38a außerhalb der Kammer 37 vorgesehen. In der Kühlkammer 38a ist eine Kühleinheit 64, die das Innere der Kühlkammer 38a kühlt, vorgesehen. Als Kühleinheit 64 wird vorzugsweise eine Wärmetauscher oder ein Peltier-Element verwendet. Ein Gaszuführanschluss 62 ist in einem oberen Teil der Kammer 37 vorgesehen. Ein Kommunikationspfad 60 ist in den Gaszuführanschluss 62 eingefügt. Die Kühlkammer 38a und die Mischkammer 38b stehen miteinander über den Kommunikationspfad 60 in Verbindung. Gas aus der Heizkammer 8 und SiH2Cl2-Gas aus dem zweiten Behälter 40 werden der Kühlkammer 38a zugeführt. In der Kühlkammer 38a werden das aus der Heizkammer 8 zugeführte Gas und das aus dem zweiten Behälter 40 zugeführte SiH2Cl2-Gas gekühlt, während sie gemischt werden. Daher kann die Kühlkammer 38a und die Mischkammer 38b zusammen als die Mischkammer 38 angesehen werden.
  • Wie oben erklärt, kann in der Gasphasenabscheidungsvorrichtung 50 das Gas in der Mischkammer 38 durch die Kühleinheit 64 gekühlt werden. Selbst wenn die Temperatur des aus der Heizkammer 8 zugeführten Gases hoch ist, kann die Temperatur des Gases in der Mischkammer 38 auf eine gewünschte Temperatur eingestellt werden. In der Kühlkammer 38a kann zum Beispiel das gemischte Gas des aus der Heizkammer 8 zugeführten Gases und des aus dem zweiten Behälter 40 zugeführten SiH2Cl2-Gases auf 500 bis 800°C gekühlt werden. Es ist möglich, sicherer zu unterdrücken, dass das gemäß der Formel (2) erzeugte SiHCl3-Gas sich wieder in das SiCl2-Gas und das HCl-Gas zersetzt.
  • In den oben erklärten Ausführungsformen ist ein Beispiel erklärt, bei dem das SiH2Cl2-Gas als das Silangas, das mit dem HCl-Gas reagiert, verwendet wird. Anstelle des SiH2Cl2-Gases können zum Beispiel auch Monosilan (SiH4) Gas, Disilan (Si2H6) Gas und Monochlorsilan (SiH3Cl) Gas verwendet werden. Wenn diese Gase verwendet werden, ist es auch bevorzugt, die Temperatur des Gases in der Mischkammer 38 niedriger als die Temperatur des Gases in der Heizkammer 8 festzulegen. Wie oben erklärt, entfernt das SiH2Cl2-Gas nicht nur das HCl-Gas, sondern erzeugt auch das SiCl2-Gas durch Zersetzung. Daher ist es besonders bevorzugt, das SiH2Cl2-Gas als das Silangas, das mit dem HCl-Gas reagiert, zu verwenden. Zusätzlich zu den Gasen in den Ausführungsformen kann ein Dotiergas aus Verunreinigungen der Heizkammer 8 oder der Mischkammer 38 zugeführt werden. Wenn das Dotiergas aus Verunreinigungen zugeführt wird, ist es möglich, einen Siliciumfilm vom n-Typ oder p-Typ per Kristallwachstum zu bilden.
  • Als das Material des Substrats 32 können Silicium, Aluminiumnitrid (AlN), Saphir (Al2O3), Siliciumcarbid (SiC), Spinell (MgAl2O4), Gruppe III-Nitrid-Halbleiter (GaN, AlGaN, etc.) verwendet werden. Wenn Silicium als das Material des Substrats 32 verwendet wird, da das Material dasselbe wie das Material des Siliciumfilms ist, treten Unzulänglichkeiten, wie zum Beispiel Deformationen, in dem gewachsenen Siliciumfilm weniger leicht auf. Wenn ein anderes Material als Silicium als das Material des Substrats 32 verwendet wird, selbst wenn die Temperatur zum Erhitzen des Substrats 32 nahe dem Schmelzpunkt von Silicium festgelegt ist, treten Deformationen und dergleichen weniger leicht in dem Substrat 32 auf. Daher ist es möglich, einen Siliciumfilm mit hoher Qualität per Kristallwachstum zu bilden. Als das andere Material als Silicium sind Aluminiumnitrid und Siliciumcarbid besonders bevorzugt. Die thermischen Expansionskoeffizienten von Aluminiumnitrid und Siliciumcarbid liegen nahe bei dem thermischen Expansionskoeffizienten von Silicium. Daher ist es möglich, einen Siliciumfilm mit höherer Qualität per Kristallwachstum zu bilden.
  • Die spezifischen Beispiele der vorliegenden Erfindung sind oben detailliert erklärt. Jedoch sich diese spezifischen Beispiele lediglich Veranschaulichungen und beschränken nicht den Umfang der Ansprüche. Verschiedene Modifikationen und Abwandlungen der oben aufgezeigten spezifischen Beispiele sind in den in den Ansprüchen beschriebenen Techniken eingeschlossen. Die technischen Elemente, die in dieser Beschreibung oder den Zeichnungen erklärt sind, weisen eine technische Nützlichkeit entweder einzeln oder durch verschiedene Kombinationen auf und sind nicht auf eine Kombination beschränkt, die in den Ansprüchen wie eingereicht beschrieben ist. Die Techniken, die in dieser Beschreibung oder den Zeichnungen veranschaulicht sind, können gleichzeitig eine Vielzahl an Zielen erreichen und das Erreichen von einem der Ziele bringt selbst eine technische Nützlichkeit.

Claims (5)

  1. Gasphasenabscheidungsvorrichtung zum Abscheiden eines Siliciumfilms auf einer Oberfläche eines Substrats, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst: eine Gasphasenabscheidungskammer; eine Heizkammer; eine Mischkammer; einen ersten Behälter zum Lagern von Trichlorsilangas; und einen zweiten Behälter zum Lagern eines Silangases, das mit Chlorwasserstoffgas reagiert, wobei die Heizkammer mit dem ersten Behälter und der Mischkammer in Verbindung steht, das aus dem ersten Behälter zugeführte Trichlorsilangas erhitzt und dann das erhitzte Gas der Mischkammer zuführt, die Mischkammer mit dem zweiten Behälter und der Gasphasenabscheidungskammer in Verbindung steht, das aus der Heizkammer zugeführte erhitzte Gas und das Silangas mischt und dann das gemischte Gas der Gasphasenabscheidungskammer zuführt, und eine Temperatur in der Heizkammer höher als eine Temperatur in der Mischkammer ist.
  2. Gasphasenabscheidungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Silangas Dichlorsilangas ist.
  3. Gasphasenabscheidungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Heizkammer eine Heizeinheit umfasst, die das Trichlorsilangas auf 700 bis 1000°C erhitzt.
  4. Gasphasenabscheidungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Mischkammer eine Kühleinheit umfasst, die das gemischte Gas kühlt.
  5. Verfahren zur Abscheidung eines Siliciumfilms, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Erhitzen von Trichlorsilangas; Verursachen, dass Silangas mit dem erhitzten Gas reagiert; und Zuführen des reagierten Gases auf eine Oberfläche eines Substrats.
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