DE68907968T2 - Rückgewinnung niedrig siedender Silane in einem CVD-Verfahren. - Google Patents
Rückgewinnung niedrig siedender Silane in einem CVD-Verfahren.Info
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Description
- Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Silizium mit Halbleiterqualität, in dem Verluste von niedrig siedenden Silanen vermieden werden. Genauer gesagt, bezieht sich diese Erfindung auf ein Verfahren, in dem diese niedrig siedenden Silane durch einen Überschuß von Tetrachlorsilan disproportioniert werden, um Trichlorsilane zu einfacheren Rückgewinnung und Rückhaltung zu erzeugen.
- Für den Zweck der vorliegenden Erfindung wird der Ausdruck "Silane" allgemein verwendet, um bestimmte Verbindungen, u.a. Silan (SiH&sub4;), Chlorsilan (H&sub3;SiCl oder MCS), Dichlorsilan (H&sub2;SiCl&sub2; oder DCS), Trichlorsilan (HSiCl&sub3; oder TCS) und Tetrachlorsilan (SiCl&sub4; oder STC) einzuschließen. Die "niedrig siedenden Silane" sind im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung als SiH&sub4;, MCS und DCS definiert. Der Ausdruck "Silan", gefolgt von der chemischen Formel (SiH&sub4;), wird verwendet, um Silan als eine definierte Verbindung zu bezeichnen.
- SiH&sub4;, MCS und DCS haben Siedepunkte bei Atmosphärendruck von -112ºC, -31ºC bzw. 8ºC. Diese Silane sind aufgrund ihrer niedrigen Siedepunkte schwierig zurückzuhalten. Drucke höher als der Atmosphärendruck und niedrige Temperaturen sind notwendig für die Rückgewinnung und Lagerung dieser Verbindungen. Verluste dieser Verbindungen während ihrer Verarbeitung und Lagerung ist ein bedeutsames ökonomisches und Umweltproblem.
- Die Herstellung von Halbleitersilizium uber die reduktive chemische Dampfphasenzersetzung/-abscheidung (CVD) ist bekannt. Repräsentative Beispiele der Vorrichtungen und Verfahren sind in mehreren US-Patenten beschrieben:
- U.S. 3,011,877, Schweickert et al., herausgegeben 5. Dezember 1961; U.S. 3,099,534, Schweickert et al., herausgegeben 30. Juli 1963; U.S. 3,147,141, Ishizuka, herausgegeben 1.September 1964; U.S. 4,150,168, Yatsurugi et al., herausgegeben 17. April 1979;; U.S. 4,179,530, Koppl et al., herausgegeben 18. Dezember 1979; und U.S. 4,311,545, Bugl et al. herausgegeben 19. Januar 1982.
- Die Chemie der Disproportionierung von siliziumhaltigen Verbindungen mit Wasserstoff- und Chlorliganden ist bekannt. Die Verwendung von festen Katalysatoren und der Katalysatoren an festen Trägern ist ebenfalls bekannt. Jenkner et al., U.S. 3,147,071, herausgegeben am 1. September 1964, offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Dichlorsilan aus Reaktionsmischungen von z.B. Silan und Tetrachlorosilan unter Verwendung von Aktivkohle als Katalysator.
- Litteral et al., U.S. 4,113,845, herausgegeben am 12. September 1978, offenbart ein Verfahren, bei dem Dichlorsilan aus Trichlorsilan hergestellt werden kann und Silan aus Dichlorsilan hergestellt werden kann. Dieses Verfahren verwendet einen Katalysator, der ein Ionenaustauscherharz ist, an das tertiäre Amino- oder quaternäre Ammoniumgruppen gebunden sind.
- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Verlust von niedrig siedenden Silanen beim CVD-Prozeß zur Herstellung von Silizium mit Halbleiterqualität zu minimieren. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Zurückgewinnung und Wiederverwendung des entstehenden TCS als Aufgabegut für den CVD-Prozeß oder als Aufgabegut für ein Verfahren zur Herstellung von SiH&sub4;, MCS oder DCS, die ebenfalls als Aufgabegut für den CVD- Prozeß geeignet sind.
- Niedrig siedende Silane werden durch Drücke oberhalb Atmosphärendruck und/oder niedrige Temperaturen zurückgehalten. SiH&sub4; wird normalerweise als unter Druck stehendes Gas gehalten. MCS und DCS können als Flüssiggase aufrechterhalten werden. Die Zurückgewinnung dieser niedrig siedenden Silane aus Dampfströmen, bei denen die Silane mit nicht kondensierbaren Gasen wie z.B. Wasserstoff und Stickstoff verdünnt sind, kann aufgrund der Notwendigkeit von Drücken oberhalb des Atmosphärendrucks und in den meisten Fällen extrem niedrigen Temperaturen, um die Verflüssigung und anschließende Isolierung und Abtrennung zu bewirken, nur mit großen Schwierigkeiten und Kosten erreicht werden. Die Umwandlung dieser niedrig siedenden Silane zu weniger flüchtigem TCS im Prozeßstrom vor der Isolierung und Trennung erleichtert die Zurückgewinnung in einer effizienteren, weniger kostspieligen Art und Weise als die Kompression und Abkühlung des Standes der Technik.
- Die Chemie der Disproportionierung von wasserstoffhaltigen Silanen und chlorhaltigen Silanen ist im Stand der Technik bekannt. Weiterhin ist die Herstellung von reinem Halbleitersilizium über den CVD-Prozeß ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt. Nirgends existiert aber im Stand der Technik ein Hinweis oder ein Vorschlag zur Verwendung eines CVD-Prozesses zur Herstellung von reinem Halbleitersilizium unter Verwendung eines Bettes eines festen Disproportionierungskatalysator als einem Mittel zur Zurückgewinnung von niedrig siedenden Silanen, die zur Zeit verloren gehen, durch Disproportionieren dieser niedrig siedenden Silane zu einfacher zurückgewinnbarem TCS.
- Die vorliegende Erfindung soll durch die angefügten Zeichnungen für den Fachmann besser verständlich werden. Figur 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der ein CVD- Prozeß zur Herstellung von Silizium mit Halbleiterqualität einen Flüssigkeitsstrom erzeugt, der eine beachtliche Menge von niedrig siedenden Silanen beinhaltet. Diese Flüssigkeit wird mit einem Überschuß von STC vermischt und mit einem festen Katalysator in Kontakt gebracht, um die niedrig siedenden Silane in TCS zu überführen.
- Figur 2 ist eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in dem die Prozeßabluftströme, die niedrig siedende Silane enthalten, in der Dampfphase mit einem festen Katalysator und Überschuß von STC in Kontakt gebracht werden.
- Die Darstellung dieser beiden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dient erläuternden Zwecken und ist nicht dazu gedacht, die vorliegende Erfindung, wie sie in den Ansprüchen festgelegt ist, zu beschränken.
- In Figur 1 ist 1 ein CVD-Reaktor mit einem elektrisch beheizten Siliziumsubstrat mit Halbleiterqualität. 2 ist ein flüssiger Zufuhrstrom von TCS. 3 ist ein Verdampfer. 4 ist der dampfförmige Zufuhrstrom von TCS zu dem CVD- Reaktor. 5 ist der Wasserstoffgaszufuhrstrom zu dem CVD- Reaktor. 6 ist der gasförmige Austrittsstrom aus dem CVD-Reaktor 1, der unreagiertes TCS, Wasserstoff, Nebenproduktsilane und Nebenproduktchlorwasserstoff enthält. 7 ist ein Kühl-/Kondensationssystem zur Zurückgewinnung der Silane aus dem CVD-Reaktoraustritt 6. 8 ist der zurückgewonnene Flüssigkeitsstrom, der in erster Linie TCS und STC aus dem Zurückgewinnungssystem 7 enthält. 9 ist ein Tank zum Auffangen einer Flüssigkeit, die hauptsächlich TCS und STC enthält. 10 ist ein Gaskompressor. 11 ist ein Dampfstrom, den in seinem MCS- und DCS-Gehalt angereichert ist. 12 ist ein gekühlter Kondensator. 13 ist ein Flüssigkeitsstrom mit einem beachtlichen Gehalt an MCS und DCS. 14 ist ein Tank zum Auffangen des Flüssigkeitsstroms 13. 15 ist ein Dampfstrom, der Wasserstoff und Chlorwasserstoff enthält. 16 ist ein Aktivkohlesystem zur effektiven Trennung von Wasserstoff und Chlorwasserstoff. 17 ist ein angereicherter Chlorwasserstoffstrom. 18 ist der Disproportionierungsreaktor, der ein Bett eines festen Katalysators ist. 19 ist ein flüssiger STC-Strom. 20 ist die Kombination des Silanstroms 13 und des STC-Stroms 19, der dem Disproportionierungsreaktor 18 zugeführt wird. 21 ist der flüssige Austrittsstrom aus dem Reaktor 18, der im Gehalt an MCS und DCS verringert und im Gehalt an TCS angereichert ist. 22 ist eine Destillationskolonne. 23 ist ein Strom, der in erster Linie aus TCS und STC besteht und der Destillationskolonne 22 zugeführt wird. 24 ist der Strom des zurückgewonnenen TCS. 25 ist ein TCS-Auffangtank. 26 ist der Strom des zurückgewonnenen STC. 27 ist ein Tank zum Auffangen des flüssigen STC.
- In Figur 2 ist 101 ein CVD-Reaktor, der ein elektrisch beheiztes Siliziumsubstrat mit Halbleiterqualität enthält. 102 ist ein flüssiger TCS-Zufuhrstrom. 103 ist ein Verdampfer. 104 ist der gasförmige TCS-Zufuhrstrom zu dem CVD-Reaktor. 105 ist der Wasserstoffgaszufuhrstrom zu dem CVD-Reaktor. 106 ist der gasförmige Austrittsstrom aus dem CVD-Reaktor 101, der nicht umgesetztes TCS, Wasserstoff, Nebenproduktsilane und Nebenproduktchlorwasserstoff enthält. 107 ist eine Vorrichtung zur Trennung des Wasserstoffs und Nebenproduktchlorwasserstoffs von den Silanen. 108 ist die gesammelte Flüssigkeit aus Vorrichtung 107, die hauptsächlich TCS und STC enthält. 109 ist ein Gasstrom, der Wasserstoff und Nebenproduktchlorwasserstoff enthält. 110 ist der Prozeßentlüftungsstrom, der als einen Anteil niedrig siedende Silane enthält. 111 ist ein Aktivkohlesystem zur effektiven Trennung von Wassersstoff von Chlorwasserstoff. 112 ist ein Dampfstrom, der als Hauptbestandteil Wasserstoff und als Nebenbestandteil niedrig siedende Silane enthält. 113 ist ein angereicherter Chlorwasserstoffstrom. 114 ist eine Kombination der Gasströme 110 und 112. 115 ist der Disproportionierungsreaktor, der ein Bett eines festen Katalysators ist. 116 ist der flüssige STC-Strom. 117 ist ein Verdampfer. 118 ist ein Dampfstrom an STC, der dem Reaktor 115 zugeführt ist. 119 ist der Dampfaustritt aus dem Reaktor 115, der in seinem SiH&sub4;-, MCS- und DCS-Gehalt verrringert und an TCS angereichert ist. 120 ist ein Kondensator. 121 ist ein Flüssigkeitsstrom, der hauptsächlich TCS und STC enthält. 122 ist ein Tank zum Auffangen einer Flüssigkeit, die hauptsächlich TCS und STC enthält. 123 ist eine Destillationskolonne. 124 ist der Zufuhrstrom zu der Destillationskolonne 123. 125 ist der zurückgewonnene TCS- Strom. 126 ist ein TCS-Lagertank. 127 ist der zurückgewonnene STC-Strom. 128 ist der STC-Lagertank.
- Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Abscheidung von Silizium mit Halbleiterqualität unter Bedingungen, die hierin weiter ausgeführt werden, zur Verfügung gestellt. Was beschrieben wird, ist daher ein Verfahren zur Abscheidung von Silizium mit Halbleiterqualität durch reduktive chemische Dampfphasenzersetzung eines Vorläufersilans, ausgewählt aus der aus Chlorsilan, Dichlorsilan und Trichlorsilan bestehenden Gruppe durch
- A. Zuführen des Vorläufersilans in Dampfform mit Wasserstoffgas in ein Abscheidegefäß, das einen erwärmten Träger aus Silizium mit Halbleiterqualität enthält;
- B. Ausbilden und Abscheiden von Silizium mit Halbleiterqualität auf dem Träger;
- C. Überführen der Abgase aus dem Ausscheidegefäß in eine Vorrichtung zum Abtrennen einer Mischung, die mit niedrig siedendem Silan angereichert ist, nämlich mit Silan (SiH&sub4;), Chlorsilan und Dichlorsilan, aus den Abgasen und Abtrennen dieser Mischung;
- D. Kombinieren dieser mit niedrig siedenden Silanen angereicherten Mischungen mit zusätzlichem Tetrachlorsilan, wobei die Mengenverhältnisse der Mischungen und dem zusätzlichen Tetrachlorsilan so gesteuert werden, daß in der Kombination weniger als etwa 1 Mol an Silizium gebundenem Wasserstoff pro Mol Gesamtsilizium vorhanden sind;
- E. Hindurchleiten der Kombination aus mit niedrig siedendem Silan angereicherten Mischung und zusätzlichem Tetrachlorsilan durch ein Bett eines festen Katalysators, wobei der im wesentlichen wasserfreie Katalysator die Disproportionierung von wasserstoffhaltigen Silanen und chlorhaltigen Silanen einschließlich Tetrachlorsilan bewirkt;
- F. Fördern der Disproportionierung von wasserstoffhaltigen Silanen und chlorhaltigen Silanen, um einen Strom zu erzeugen, der einen verringerten Gehalt an Silan, Chlorsilan und Dichlorsilan und einen erhöhten Gehalt an Trichlorsilan aufweist, und
- G. Isolierung und Abtrennen des Trichlorsilans.
- Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß Nebenproduktprozepströme, die niedrig siedende, schwieriger zurückhaltende Silane, wie z.B. Silan (SiH&sub4;), Chlorsilan (MCS) und Dichlorsilan (DCS), enthalten, mit Tetrachlorsilan (STC) umgesetzt werden können, um Trichlorsilan (TCS) zu erhalten, das einfacher zurückgewonnen und zurückgehalten werden kann. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein CVD-Verfahren, bei dem es insbesondere wichtig ist, die Reinheit in ihrer Gesamtheit aufrechtzuerhalten, die notwendig ist, um reines Halbleitersilizium der benötigten Qualität herzustellen.
- Schritte (A) und (B) wie oben beschrieben sind ähnlich zu den Vorrichtungen und Verfahrensweisen, die im Stand der Technik für die Herstellung von Halbleitersilizium über das CVD-Verfahren wie oben diskutiert beschrieben sind.
- Bei der Herstellung von Halbleitersilizium über das CVD- Verfahren wird das reine Halbleitersubstrat auf einer Temperatur größer als ungefähr 900ºC gehalten. Unter diesen Zersetzungs-/Abscheidungsbedingungen wird nur ein Teil des Vorläufersilans reduziert, um Silizium abzuscheiden. Der Wasserstoff, der mit dem Vorläufersilan reagiert, erzeugt als ein Nebenprodukt Chlorwasserstoff. Das nicht umgesetzte Vorläufersilan erzeugt Nebenprodukt silane, die das gesamte Spektrum von Silanen von SiH&sub4;, MCS, DCS, TCS zu STC umfassen. Nebenproduktchlorwasserstoff kann auf der anderen Seite mit dem Silan reagieren, um höher chlorierte Silane auszubilden. Daher wird aus dem Zersetzungs-/Abscheidungsgefäß ein Austrittsgasstrom freigesetzt, der Wasserstoff, nicht umgesetztes Vorläufersilan, Nebenproduktchlorwasserstoff und Nebenproduktsilane enthält.
- Dieser Austrittsgasstrom aus Wasserstoff, Vorläufersilan und Nebenprodukten kann in eine Einrichtung zur Abtrennung der Silane von dem Wasserstoff und dem Chlorwasserstoff überführt werden. Diese Einrichtung zur Abtrennung der Silane kann solch ein bekanntes Verfahren wie z.B. die Kondensation der Silane sein. Ein Beispiel dieser Einrichtungen zur Abtrennung wird mit einer Reihe von Schritten betrieben, bei denen der Dampfstrom zuerst auf Raumtemperatur abgekühlt wird; der Dampfstrom wird dann abgekühlt, um eine flüssigkeit, die in erster Linie aus TCS und STC besteht, zu kondensieren; die verbleibenden Dämpfe werden komprimiert und durch Kühlen abgekühlt, um einen Flüssigkeitsstrom, der an niedrig siedenen Silanen konzentriert ist, zurückzugewinnen. Die Weiterverarbeitung dieses an niedrig siedenden Silanen angereicherten Flüssigkeitsstroms kann ebenfalls zu einem oder mehreren Dampfströmen führen. Daher bewirkt die Abtrennung der Silankomponenten des Austrittsstroms aus dem Zersetzungsgefäß die Abtrennung einer Mischung oder Mischungen, die an niedrig siedenden Silanen angereichert sind. Zusätzlich können dieser Strom oder diese Ströme entweder flüssig oder gasförmig sein.
- In einer Ausführungsform der schrittweisen Separierung von Silanen von Wasserstoff und Chlorwasserstoff wird der Flüssigkeitsstrom aus dem letzten Kondensationsschritt eine höhere Konzentration an den höher wasserstoffhaltigen, schwieriger zurückzuhaltenden Silanen aufweisen. Als Beispiel für die Herstellung von reinem Halbleitersilizium aus TCS über das CVD-Verfahren kann die Zusammensetzung an Silanen (ausgedrückt in Mol-Prozent) in der Flüssigkeit aus dem letzten Kondensationsschritt wie folgt sein:
- Das verbleibende Austrittsgas, befreit von den meisten Silankomponenten, kann zu einer Einrichtung zur Abtrennung von Wasserstoff von Nebenprodukt Chlorwasserstoff überführt werden. Die Einrichtung zur Abtrennung von Wasserstoff von Nebenprodukt Chlorwasserstoff kann mit jedem im Stand der Technik bekannten Verfahren betrieben werden, wie z.B. Behandlung mit Aktivkohle, bei dem der Chlorwasserstoff absorbiert und abgetrennt wird. Ein anderes bekanntes Mittel für die Wasserstoff-/ Chlorwasserstofftrennung ist das Waschen des Gasstroms mit Wasser und Trocknen des anschließend isolierten Wasserstoffs. Der isolierte Wasserstoffstrom kann einige der niedrig siedenden Silane enthalten. Der so zurückgewonnene Wasserstoff ist für die Kreisführung im CVD-Prozeß geeignet. Die Reduzierung des Silangehaltes ist erwünscht, bevor der zurückgewonnene Wasserstoff zu dem CVD-Gefäß zurückgeführt wird. Zum Beispiel bei der Verwendung von TCS als Zufuhr zu dem CVD-Gefäß kann jede überschüssige Menge an SiH&sub4;, MCS oder DCS einen negativen Effekt auf die Qualität des gebildeten Stabes aus Halbleitersilizium haben. Zusätzlich zu den ersten Wasserstoff- und Chlorwasserstoffströmen existieren viele andere Prozeßströme, die als Abluftdämpfe an Gaswäscher u. dgl. verlorengehen können. Zum Beispiel bei der Verwendung von Aktivkohle, um Chlorwasserstoff von Wasserstoff abzutrennen, können Gase wie z.B. Wasserstoff, die verwendet werden, um das Absorptionsbett zu regenerieren, beachtliche Mengen an niedrig siedenden Silanen enthalten, die verlorengehen können. Ein Beispiel eines solchen Gasstroms ist ein Strom, wie er in den folgenden Beispielen beschrieben wird, indem Wasserstoff ungefähr 85 % des Stroms beinhaltet, der Rest sind Silane; die Zusammensetzung des Silananteils, ausgedrückt in Mol-%, kann sein:
- Daher können bei der Abtrennung des Wasserstoffs von Chlorwasserstoff Mittel zur Abtrennung einer Mischung, angereichert an niedrig siedenden Silanen also Dampf benötigt werden.
- Es wird darauf hingewiesen, daß bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung mehrere Ströme, die niedrig siedende Silane enthalten, miteinander kombiniert werden können oder unabhängig voneinander durch die vorliegende Erfindung zur gleichen Zeit behandelt werden können.
- Um eine beachtliche Menge an niedrig siedenden Silanen, die während des Verfahrens der CVD-Methode oder während der Lagerung verlorengehen können, zurückzugewinnen, nutzt die vorliegende Erfindung die Disproportionierung des SiH&sub4;-, MCS- und DCS-Gehalts der Prozeßströme mit überschüssigem STC, um TCS auszubilden. Es wurde gefunden, daß bei Temperaturen unterhalb von ungefähr 100ºC, wenn das Verhältnis von STC und anderer Silane so eingestellt wird, daß in der Kombination weniger als ungefähr 1,0 Mol an Silizium gebundener Wasserstoff pro Gesamtmol Silizium vorhanden ist, der Gehalt an SiH&sub4;, MCS und DCS zugunsten eines Anstiegs an dem TCS-Gehalt reduziert wird. Es ist bevorzugt, daß der Gehalt von an Silizium gebundenem Wasserstoff pro Gesamtmolen Silizium in der Kombination weniger als ungefähr 0,6 ist, so daß SiH&sub4; und MCS im wesentlichen eliminiert werden.
- Die Disproportionierung wird durch Hindurchleiten eines Flüssigkeits- oder Dampfstroms durch ein Bett eines festen Katalysators, der für Disproportionierung von wasserstoffhaltigen Silanen und chlorhaltigen Silanen geeignet ist, bewirkt. Katalysatoren für die Disproportionierung sind zahlreich und im Stand der Technik weitläufig bekannt. Ein bevorzugter Katalysator wird aus der Gruppe, bestehend aus Aktivkohle, Stickstoff enthaltenden Verbindungen auf festen Trägern und phosphorhaltigen Verbindungen auf festen Trägern. Die stickstoffhaltigen Verbindungen können zum Beispiel quaternäre Ammoniumhalogenide, tertiäre Amine, Dialkylcyanamide oder Nitrile sein. Die phosphorhaltigen Verbindungen können zum Beispiel quaternäre Phosphoniumhalogenide oder Phosphoramide sein. Die festen Träger können zum Beispiel organische Harze, Kieselsäure oder Aktivkohle sein. Ein bevorzugterer Katalysator ist eine Stickstoffverbindung auf einem organischen Harz wie z.B. einer polymeren Styroldivinylbenzolmatrix.
- Der Katalysator muß getrocknet oder effektiv frei von Wasser sein, bevor er mit den Silanen in Berührung gebracht wird. Das Unterlassen der Trocknung des Katalysators führt zu Reaktionen zwischen Wasser und den Silanen, die die Vergiftung des Katalysators und die Zerstörung seiner Eignung als Katalysator bewirken. Der Katalysator kann mit Stickstoffgas getrocknet werden. Als Beispiel für effektive Trocknungsbedingungen kann der Katalysator effektiv bei Raumtemperatur von Wasser befreit werden, indem 1 bis 2 Wochen lang Wasserstoff durch das Katalysatorbett hindurchgeleitet wird. Die Trocknungsdauer kann durch Anwendung von Wärme und/oder Vakuum verkürzt werden. Die Temperatur, auf die der Katalysator erwärmt werden kann, ist beschränkt durch die Temperatur, bei der der Katalysator sich zu zersetzen beginnt. Zum Beispiel kann ein stickstoffunktionelles organisches Harz bei Temperaturen von oberhalb ungefähr 150ºC thermisch desaktiviert werden.
- Es ist bevorzugt, daß der Katalysator sich in einer Festbettkonfiguration befindet.
- Das Fördern der Disproportionierung von wasserstoffhaltigen Silanen und chlorhaltigen Silanen wird im wesentlichen durch die Regelung der Temperatur innerhalb des Katalysatorbettes und der Zeit, in der die Silanmischung in Kontakt mit dem Katalysator steht, geregelt. Die Temperatur innerhalb des Bettes wird durch die Maximaltemperatur, auf die der Katalysator ohne Beschädigung der katalytischen Aktivität und strukturellen Beständigkeit erhitzt werden kann, und dem Druck, der benötigt wird, um einen vernünftigen Druck innerhalb des Katalysatorbettes aufrechtzuerhalten, im fall eines Flüssigphasensystems bestimmt. Es ist gefunden worden, daß die meisten Katalysatoren bis zu einer Temperatur von weniger als ungefähr 150ºC handhabbar sind. Es ist ebenfalls gefunden worden, daß vernünftige Geschwindigkeiten der Disproportionierung bei Temperaturen von größer als ungefähr 10ºC in entweder der flüssigen Phase oder der Dampfphase erreicht werden können. Es ist bevorzugt, den Katalysator bei einer Temperatur im Bereich zwischen ungefähr 10 und 80ºC zu halten. Dabei ist festzustellen, daß Temperaturen unterhalb von ungefähr 10ºC verwendet werden können bei aber einer niedrigeren Geschwindigkeit der Disproportionierung. Es ist ferner festzustellen, daß Temperaturen von größer als ungefähr 80ºC verwendet werden können bei einer höheren Geschwindigkeit der Disproportionierung und aber der Möglichkeit von Katalysatorzersetzung und höheren Prozeßdrücken. Die Temperaturregelung innerhalb des Bettes des festen Katalysators kann mit solchen bekannten Mitteln wie Erwärmen der Zufuhrströme zu dem Bett oder Erwärmung des Bettes selbst durch Ummantelung des Bettes für externes Erwärmen erreicht werden.
- Bei den gerade beschriebenen Temperaturen glauben die Erfinder, daß bei einem Flüssigphasensystem eine Kontaktzeit von größer als ungefähr 1 Minute eine geeignete Geschwindigkeit der Disproportionierung bewirkt. Um sich an die Gleichgewichtsverteilung der Silane näher anzunähern, ist es bevorzugt, daß die Kontaktzeit im Bereich zwischen ungefähr 5 und 20 Minuten liegt. Eine Kontaktzeit von größer als 20 Minuten wird nicht als mit einem Vorteil verbunden angesehen.
- Entsprechend glauben die Erfinder bei einem Dampfphasensystem bei den gerade beschriebenen Erfindungen, daß eine Kontaktzeit von größer als ungefähr 1 Sekunde eine geeignete Geschwindigkeit der Disproportionierung bewirkt. Um sich näher an die Gleichgewichtsverteilung der Silane anzunähern, ist es bevorzugt, daß die Kontaktzeit in einem Bereich von ungefähr 1 bis 10 Sekunden liegt. Eine Kontaktzeit von größer als 10 Sekunden werden nicht als mit einem Vorteil verbunden angesehen.
- Sobald die Disproportionierung der Mischung von SiH&sub4;, MCS und DCS mit STC bewirkt wird, um zusätzliches TCS auszubilden, kann das TCS wirkungsvoll mit solchen bekannten Trennmethoden wie z.B. Destillation isoliert und abgetrennt werden. Das weniger flüchtige TCS kann wirkungsvoll gelagert und zurückgehalten werden ohne die Verluste, die man bei tiefer siedenden Silanen erlebt. Das auf diese Weise isolierte und abgetrennte TCS kann als Aufgabegut für einen CVD-Prozeß unter Verwendung von TCS als Ausgangssilan zurückgeführt werden. Das TCS kann ebenfalls als Aufgabegut zu einem Disproportionierungsprozeß verwendet werden, um SiH&sub4;, MCS oder DCS für CVD-Prozesse, die diese Silanverbindungen als Ausgangsmaterial verwenden, herzustellen.
- Damit der Fachmann die vorliegende Erfindung besser verstehen und beurteilen kann, werden folgende Beispiele aufgeführt. Die folgenden Beispiele werden ausgeführt, um die vorliegende Erfindung zu erläutern und sind nicht dazu gedacht, die vorliegende Erfindung wie in den Ansprüchen ausgeführt zu beschränken.
- Die Disproportionierung eines Stroms, der flüchtige, Silizium enthaltende Verbindungen enthält, wurde in der Gasphase bestimmt.
- Der verwendete feste Katalysator war DOWEX MWA-1, ein tertiär aminofunktionelles Ionenaustauscherharz. Das Harz ist eine polymere Styroldivinylbenzolmatrix. Das DOWEX MWA-1 wurde von The Dow Chemical Company, Midland, Michigan, hergestellt. Der feste Katalysator wurde in einem Bett mit einem Volumen von ungefähr 0,0085 m³ (0,3 Kubikfüße) angeordnet.
- Die Bettemperatur wurde durch Erwärmen der Gaszufuhr zu dem Katalysatorbett geregelt. Die Kontaktzeit innerhalb des Bettes wurde durch Regelung der Gaszufuhr zu dem Bett geregelt.
- Der Katalysator wurde im Bett durch 8 Tage langes Hindurchleiten eines durch Dampf erwärmten Stickstoffstroms durch den Katalysator getrocknet.
- Der untersuchte Strom war ein Prozeßabluftstrom, der Wasserstoff, Silan (SiH&sub4;), Chlorsilan (MCS), Dichlorsilan (DCS), Trichlorsilan (TCS) und Tetrachlorsilan (STC) enthielt. Der Prozeßstrom enthielt ungefähr 15 Mol-% Silane. Die Zusammensetzung des Prozeßabluftstroms und folgender Gasströme wurde durch eine Kombination von Infrarotspektroskopie und gaschromatographischen analytischen Methoden bestimmt. Dem Prozeßstrom wurden mehrmals Proben entnommen, während das Gas dem Bett von festem Katalysator zugeführt wurde. Diese Proben wurden als Proben A, B bzw. C bezeichnet. Tabelle 1 ist eine Zusammenfassung der Ergebnisse repräsentativer Analysen auf einer wasserstofffreien Basis. In Tabelle 1 werden die individuellen Komponenten in Mol-% wiedergegeben; Mol-% SiH&sub4;, MCS, DCS, TCS bzw. STC werden mit "%SiH&sub4;", "%MCS", "%DCS", "%TCS" und "%STC" bezeichnet. Tabelle 1 Beispiel
- Der Prozeßabluftstrom wurde mit STC-Dampf vermischt, bevor er dem Bett des festen Katalysators zugeführt wurde. Das Katalysatorbett wurde erhitzt und das System bei einem Druck von ungefähr 34,5 kPa (5 psig) betrieben. Tabelle 2 ist eine Zusammenfassung der Versuchsbedingungen und der Analysen des Prozeßstroms auf einer wasserstofffreien Basis. In Tabelle 2 ist die Bettemperatur mit "ºC" bezeichnet; die Gesamtgaszufuhrgeschwindigkeit in m³ pro Stunde (Kubikfuß pro Stunde) ist als "CFH" bezeichnet; die berechnete Verweilzeit des Gases im Bett in Sekunden ist als "RT" bezeichnet; die Analysen des Zufuhrstroms ist wie in Tabelle 1 bezeichnet, und der Wasserstoffgehalt der Silizium enthaltenden Verbindungen, ausgedrückt in Mol Wasserstoff, gebunden an Silizium pro Mol an Gesamtsilizium, ist als "SiH" bezeichnet. Tabelle 2
- Tabelle 3 ist eine Zusammenfassung der Analysen der Silizium enthaltenden Verbindungen, die das Bett von festem Katalysator verlassen. Die in Tabelle 1 verwendete Bezeichnung wird auch in Tabelle 3 verwendet. Tabelle 3 Beispiel
- Die obigen Ergebnisse zeigen, daß ein Wasserstoffgasstrom, der niedrig siedende Silane enthält, mit einem Disproportionierungskatalysator mit Überschuß an STC behandelt werden kann, um den Gehalt an SiH&sub4;, MCS und DCS zugunsten von zusätzlichem TCS zu vermindern.
- Die Disproportionierung eines Stroms, der flüchtige, Siliziumhaltige Verbindungen enthält, wurde in der flüssigen Phase bestimmt.
- Die Betttemperatur wurde durch Erwärmen der Flüssigkeitszufuhr zum Katalysatorbett geregelt. Die Kontaktzeit innerhalb des Bettes wurde durch Regelung des Flüssigkeitsstroms zu dem Bett geregelt.
- Der verwendete feste Katalysator war wiederum DOWEX MWA-1. Der Katalysator wurde ungefähr zwei Wochen lang in dem Bett mit durch Wasserdampf erhitzten Stickstoff getrokknet.
- Der untersuchte Strom war ein flüssiger Prozeßstrom, der SiH&sub4;, MCS, DCS, TCS und STC enthielt. Die Zusammensetzung des Prozeßstroms und folgender Prozeßströme wurde durch gaschromatographische analytische Methoden bestimmt. Dem Prozeßstrom wurden mehrmals Proben entnommen, während die Flüssigkeit dem Bett von festem Katalysator zugeführt wurde. Diese Proben sind als Proben G, H bzw. J bezeichnet. Tabelle 4 ist eine Zusammenfassung der Ergebnisse der entsprechenden Analysen unter Verwendung der Bezeichnung von Tabelle 1. Tabelle 4 Beispiel
- Der flüssige Prozeßstrom wurde mit zusätzlichem STC vermischt, bevor er dem Bett von flüssigem Katalysator zugeführt wurde. Das system wurde bei einem Druck von ungefähr 345-414 kPa (50-60 psig) betrieben. Tabelle 5 ist eine Zusammenfassung der Versuchsbedingungen und der Analysen der Zufuhr zu dem Bett von festem Katalysator. In Tabelle 5 wird die Bezeichnung, die in Tabelle 2 verwendet wird, verwendet mit der Ausnahme, daß die Verweilzeit der Flüssigkeit im Bett in Minuten angegeben wird. Tabelle 5 Beispiel
- Tabelle 6 ist eine Zusammenfassung der Analysen des siliziumhaltigen Materials, das das Bett von festem Katalysator verläßt. Die in Tabelle 3 verwendete Bezeichnung wird in Tabelle 6 verwendet. Tabelle 6 Beispiel
- Die obigen Ergebnisse zeigen, daß ein Flüssigkeitsstrom, der niedrig siedende Silane enthält, mit einem Disproportionierungskatalysator mit Überschuß an STC behandelt werden kann, um den Gehalt an MCS und DCS zugunsten von zusätzlichem TCS zu vermindern.
Claims (2)
1. Verfahren zum Abscheiden von Silizium mit
Halbleiterqualität durch reduzierende chemische Dampfabscheidung
eines Vorläufersilans, ausgewählt aus der aus Chlorsilan,
Dichlorsilan und Trichlorsilan bestehenden Gruppe, durch
A. Zuführen des Vorläufersilans in Dampfform mit
Wasserstoffgas in ein Abscheidegefäß, das einen erwärmten
Träger aus Silizium mit Halbleiterqualität enthält,
B. Ausbilden und Abscheiden von Silizium mit
Halbleiterqualität auf dem Träger,
C. Überführen der Abgase aus dem Abscheidegefäß in
eine Vorrichtung zum Abtrennen einer Mischung, die mit
niedrigsiedenden Silanen angereichert ist, nämlich mit
Silan (SiH&sub4;), Chlorsilan und Dichlorsilan, aus den
Abgasen und Abtrennen dieser Mischung,
D. Kombinieren dieser mit niedrigsiedenden Silanen
angereicherten Mischung mit zusätzlichem Tetrachlorsilan,
wobei die Mengenverhältnisse der Mischung und dem
zusätzlichen Tetrachlorsilan so gesteuert werden, daß in der
Kombination weniger als etwa 1 Mol an Silizium gebundenem
Wasserstoff pro Mol Gesamtsilizium vorhanden sind,
E. Hindurchleiten der Kombination aus mit
niedrigsiedenden Silanen angereicherten Mischung und zusätzlichem
Tetrachlorsilan durch ein Bett eines festen Katalysators,
wobei der im wesentlichen wasserfreie Katalysator die
Disproportionierung von wasserstoffhaltigen Silanen und
chlorhaltigen Silanen einschließlich Tetrachlorsilan
bewirkt,
F. Fördern der Disproportionierung von
wasserstoffhaltigen Silanen und chlorhaltigen Silanen, um einen Strom
zu erzeugen, der einen verringerten Gehalt an Silan
(SiH&sub4;), Chlorsilan und Dichlorsilan und einen erhöhten
Gehalt an Trichlorsilan aufweist, und
G. Isolierung und Abtrennen des Trichlorsilans.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurchgekennzeichnet,
daß das Vorläufersilan Trichlorsilan ist, der Katalysator
eine tertiäre Aminoverbindung auf einem organischen Harz
ist, die Mengenverhältnisse der mit niedrigsiedenden
Silanen angereicherten Mischung und der zusätzliche
Tetrachlorsilangehalt so gesteuert werden, daß in der
Kombination weniger als etwa 0,6 Mol an Silizium
gebundenem Wasserstoff pro Mol Gesamtsilizium vorhanden sind,
die mit niedrigsiedenden Silanen angereicherte Mischung
und das Tetrachlorsilan mit dem festen Katalysator bei
einer Temperatur im Bereich von etwa 10º bis 80ºC in
Berührung gebracht werden und das Trichlorsilan durch
Destillation isoliert und abgetrennt wird.
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Families Citing this family (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08507575A (ja) * | 1993-08-17 | 1996-08-13 | アクツィオネルノエ オブシュストボ “ルッスコエ オブシュストボ プリクラドノイ エレクトロニキ” | 炭化ケイ素層の製造方法とその物品 |
| US5420437A (en) * | 1994-01-11 | 1995-05-30 | Siess; Harold E. | Method and apparatus for generation and implantation of ions |
| US5529935A (en) * | 1995-05-17 | 1996-06-25 | Hemlock Semiconductor Corporation | Method for determining organoamines concentrations in chlorosilane |
| JPH09129561A (ja) * | 1995-11-06 | 1997-05-16 | Teisan Kk | ガス回収装置 |
| US6257018B1 (en) * | 1999-06-28 | 2001-07-10 | Praxair Technology, Inc. | PFC recovery using condensation |
| DE10049012B4 (de) * | 2000-10-04 | 2013-10-17 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren zur Reinigung von Silan enthaltenden Abgasströmen |
| US6737361B2 (en) * | 2001-04-06 | 2004-05-18 | Wafermaster, Inc | Method for H2 Recycling in semiconductor processing system |
| US20020187096A1 (en) * | 2001-06-08 | 2002-12-12 | Kendig James Edward | Process for preparation of polycrystalline silicon |
| DE102004010055A1 (de) * | 2004-03-02 | 2005-09-22 | Degussa Ag | Verfahren zur Herstellung von Silicium |
| JP4740646B2 (ja) * | 2005-05-18 | 2011-08-03 | 株式会社トクヤマ | シリコンの製造方法 |
| DE102006009953A1 (de) * | 2006-03-03 | 2007-09-06 | Wacker Chemie Ag | Verfahren zur Wiederverwertung von hochsiedenden Verbindungen innerhalb eines Chlorsilanverbundes |
| WO2008154293A1 (en) * | 2007-06-07 | 2008-12-18 | Linde, Inc. | Recycle and reuse of silane |
| US7754175B2 (en) * | 2007-08-29 | 2010-07-13 | Dynamic Engineering, Inc. | Silicon and catalyst material preparation in a process for producing trichlorosilane |
| US20090060819A1 (en) * | 2007-08-29 | 2009-03-05 | Bill Jr Jon M | Process for producing trichlorosilane |
| JP4714196B2 (ja) * | 2007-09-05 | 2011-06-29 | 信越化学工業株式会社 | トリクロロシランの製造方法および多結晶シリコンの製造方法 |
| KR101573933B1 (ko) * | 2008-02-29 | 2015-12-02 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 트리클로로실란의 제조 방법 및 제조 장치 |
| US20100150809A1 (en) * | 2008-12-11 | 2010-06-17 | Bill Jr Jon M | enhancements for a chlorosilane redistribution reactor |
| RU2011130894A (ru) | 2008-12-25 | 2013-01-27 | Токуяма Корпорейшн | Способ получения хлорсилана |
| DE102009027728A1 (de) * | 2009-07-15 | 2011-01-20 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren zur Behandlung von Katalysator-Präkursoren |
| DE102009043946A1 (de) * | 2009-09-04 | 2011-03-17 | G+R Technology Group Ag | Anlage und Verfahren zur Steuerung der Anlage für die Herstellung von polykristallinem Silizium |
| US20120082609A1 (en) * | 2010-10-01 | 2012-04-05 | Mitsubishi Materials Corporation | Method for producing trichlorosilane with reduced boron compound impurities |
| WO2012047695A2 (en) * | 2010-10-07 | 2012-04-12 | Dassel Mark W | Mechanically fluidized reactor systems and methods, suitable for production of silicon |
| DE102011003453A1 (de) * | 2011-02-01 | 2012-08-02 | Wacker Chemie Ag | Verfahren zur destillativen Reinigung von Chlorsilanen |
| US8871153B2 (en) | 2012-05-25 | 2014-10-28 | Rokstar Technologies Llc | Mechanically fluidized silicon deposition systems and methods |
| JP5879283B2 (ja) | 2013-02-13 | 2016-03-08 | 信越化学工業株式会社 | トリクロロシランの製造方法 |
| NL2010809C2 (nl) * | 2013-05-16 | 2014-11-24 | Smit Ovens Bv | Inrichting en werkwijze voor het aanbrengen van een materiaal op een substraat. |
| US10480071B2 (en) | 2013-07-26 | 2019-11-19 | Techno Boundary Co. | Continuous distillation trichlorosilane vaporization supply apparatus |
| MY177612A (en) * | 2014-01-24 | 2020-09-22 | Hanwha Chemical Corp | Purification method and purification apparatus for off-gas |
| CN104556042B (zh) * | 2014-12-29 | 2016-11-23 | 新疆大全新能源有限公司 | 基于改良西门子法的多晶硅生产方法及多晶硅生产设备 |
| TW201718922A (zh) | 2015-08-24 | 2017-06-01 | 漢洛克半導體公司 | 用以改良多晶矽生長之二氯矽烷補償控制策略 |
| CN105948059B (zh) * | 2016-05-03 | 2018-05-08 | 宜昌南玻硅材料有限公司 | 回收处理氯硅烷尾气的系统及方法 |
| EP3620436A1 (de) * | 2018-09-10 | 2020-03-11 | Momentive Performance Materials Inc. | Synthese von trichlorsilan aus tetrachlorsilan und hydridosilanen |
| EP4317062A1 (de) | 2022-08-02 | 2024-02-07 | Alexander Lygin | Optimiertes verfahren zur abscheidung von silizium |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3147071A (en) * | 1964-09-01 | Process of manufacturing dichloro- | ||
| BE527039A (de) * | 1953-03-25 | |||
| US3011877A (en) * | 1956-06-25 | 1961-12-05 | Siemens Ag | Production of high-purity semiconductor materials for electrical purposes |
| DE1061593B (de) * | 1956-06-25 | 1959-07-16 | Siemens Ag | Vorrichtung zur Gewinnung reinsten Halbleitermaterials fuer elektrotechnische Zwecke |
| NL251143A (de) * | 1959-05-04 | |||
| BE784818A (fr) * | 1971-06-14 | 1972-12-13 | Westinghouse Electric Corp | Etalonnage du profil de deplacement de la position d'un entrainement par moteur |
| JPS53106626A (en) * | 1977-03-02 | 1978-09-16 | Komatsu Mfg Co Ltd | Method of making high purity rod silicon and appratus therefor |
| US4179530A (en) * | 1977-05-20 | 1979-12-18 | Wacker-Chemitronic Gesellschaft Fur Elektronik-Grundstoffe Mbh | Process for the deposition of pure semiconductor material |
| DE2912661C2 (de) * | 1979-03-30 | 1982-06-24 | Wacker-Chemitronic Gesellschaft Fuer Elektronik-Grundstoffe Mbh, 8263 Burghausen | Verfahren zur Abscheidung von reinem Halbleitermaterial und Düse zur Durchführung des Verfahrens |
| DE2918066A1 (de) * | 1979-05-04 | 1980-11-13 | Siemens Ag | Verfahren zur siliciumherstellung durch gasphasenabscheidung unter wiederverwendung der restgase |
| CA1184017A (en) * | 1980-08-28 | 1985-03-19 | Larry M. Coleman | Ultrahigh purity silane and silicon production with recycle of silane products |
| JPS57140309A (en) * | 1981-02-19 | 1982-08-30 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Manufacture of silicon |
| US4395389A (en) * | 1982-03-01 | 1983-07-26 | Ethyl Corporation | Chlorosilane disproportionation process |
| US4751067A (en) * | 1982-06-22 | 1988-06-14 | Harry Levin | Process for making silicon from halosilanes and halosilicons |
| JPS6042216A (ja) * | 1983-08-10 | 1985-03-06 | Osaka Titanium Seizo Kk | トリクロロシラン・ジクロロシラン・モノクロロシランの不均斉化方法 |
| US4610858A (en) * | 1984-04-06 | 1986-09-09 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Chlorosilane disproportionation catalyst and method for producing a silane compound by means of the catalyst |
-
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