JP2001199792A - シリコン２８の純度が高いシリコンインゴット及びウエハ - Google Patents
シリコン２８の純度が高いシリコンインゴット及びウエハInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高純度シリコン２８のインゴットやウエハ
を、従来の技術に大きな変更を加えること無く、大量生
産することができるようにする。 【解決手段】 シリコン単結晶製造の上流工程である
「モノシランガス、ジクロロシランガス、トリクロロシ
ランガス、テトラクロロシランガス、ジシランガス、ト
リシランガス、若しくはテトラシランガス」の製造・精
製工程において、同位体質量分離を行い、質量数２８の
シリコンを高純度に含む当該ガスを大量生産する。そし
て、この高純度モノシランガス等を用いて、高純度ガス
専用のガス供給ライン、ガスボンベ、多結晶炉、単結晶
（ＣＺ、ＦＺ）炉を用いてシリコン単結晶を製造し、最
終製品であるウェハ迄を製造する。
を、従来の技術に大きな変更を加えること無く、大量生
産することができるようにする。 【解決手段】 シリコン単結晶製造の上流工程である
「モノシランガス、ジクロロシランガス、トリクロロシ
ランガス、テトラクロロシランガス、ジシランガス、ト
リシランガス、若しくはテトラシランガス」の製造・精
製工程において、同位体質量分離を行い、質量数２８の
シリコンを高純度に含む当該ガスを大量生産する。そし
て、この高純度モノシランガス等を用いて、高純度ガス
専用のガス供給ライン、ガスボンベ、多結晶炉、単結晶
（ＣＺ、ＦＺ）炉を用いてシリコン単結晶を製造し、最
終製品であるウェハ迄を製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、質量数２８のシリ
コンの純度が高いシリコンインゴット及びウエハ及びそ
の製造方法に関する。
コンの純度が高いシリコンインゴット及びウエハ及びそ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリコンの安定な同位体には質量数が２
８のメインのもの（原子百分率９２．２％）の他に、質
量数が２９のもの（原子百分率４．７％）と３０のもの
（原子百分率３.１％）が存在するが、慶応大学とロシ
アのクルチャトフ研究所は、質量数２８のシリコン（以
下、シリコン２８）の純度が９９．９２％の単結晶（以
下、高純度シリコン２８単結晶）の製造に成功したとい
うことが報告されている（日本経済新聞、1999年12月20
日）。そして同報告には、この高純度シリコン２８は、
従来のシリコンに比べて熱伝導率が６０％良く、放熱性
に優れているということが示されている。
８のメインのもの（原子百分率９２．２％）の他に、質
量数が２９のもの（原子百分率４．７％）と３０のもの
（原子百分率３.１％）が存在するが、慶応大学とロシ
アのクルチャトフ研究所は、質量数２８のシリコン（以
下、シリコン２８）の純度が９９．９２％の単結晶（以
下、高純度シリコン２８単結晶）の製造に成功したとい
うことが報告されている（日本経済新聞、1999年12月20
日）。そして同報告には、この高純度シリコン２８は、
従来のシリコンに比べて熱伝導率が６０％良く、放熱性
に優れているということが示されている。
【０００３】ここで、上記報告によれば、高純度シリコ
ン２８単結晶を、シリコン粉末を遠心分離法に供してシ
リコン同位体の質量分離を行うことによって得ている。
ン２８単結晶を、シリコン粉末を遠心分離法に供してシ
リコン同位体の質量分離を行うことによって得ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、粉末で
同位体の質量分離を行った場合には効率が悪く、到達純
度にも限界があり、大量生産には適さない。ところが、
シリコンウエハ製造の現状に鑑みれば量産ラインに乗せ
ることができなければ技術的価値は全く無いと言っても
過言ではない。このため、高純度シリコン２８単結晶の
特性が如何に良好なものであったとしても、シリコン粉
末の遠心分離による質量分離を採用しなければならない
とすれば、その良好な特性が生かされることはない。
同位体の質量分離を行った場合には効率が悪く、到達純
度にも限界があり、大量生産には適さない。ところが、
シリコンウエハ製造の現状に鑑みれば量産ラインに乗せ
ることができなければ技術的価値は全く無いと言っても
過言ではない。このため、高純度シリコン２８単結晶の
特性が如何に良好なものであったとしても、シリコン粉
末の遠心分離による質量分離を採用しなければならない
とすれば、その良好な特性が生かされることはない。
【０００５】この一方で、現在のシリコンの製造工程に
おいて、既存設備の改変は著しく困難であるため、既存
の設備をそのまま使用してシリコン２８の純度を高める
ことができるようにするのが好ましい。
おいて、既存設備の改変は著しく困難であるため、既存
の設備をそのまま使用してシリコン２８の純度を高める
ことができるようにするのが好ましい。
【０００６】本発明は以上のような課題に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、高純度シリコン２８のイン
ゴットやウエハを、従来の技術に大きな変更を加えるこ
と無く、大量生産することができるようにすることにあ
る。
たものであり、その目的は、高純度シリコン２８のイン
ゴットやウエハを、従来の技術に大きな変更を加えるこ
と無く、大量生産することができるようにすることにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
するために本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、多結晶
シリコンを製造する際のモノシランガス或いはトリクロ
ロシランガスの段階で同位体質量分離を行うことによっ
て大量生産が可能になる可能性を見出し、本発明を完成
するに至った。
するために本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、多結晶
シリコンを製造する際のモノシランガス或いはトリクロ
ロシランガスの段階で同位体質量分離を行うことによっ
て大量生産が可能になる可能性を見出し、本発明を完成
するに至った。
【０００８】より具体的には、本発明においては以下の
ようなものを提供する。
ようなものを提供する。
【０００９】（１） 「液体モノシラン、液体ジクロロ
シラン、液体トリクロロシラン、液体テトラクロロシラ
ン、液体ジシラン、液体トリシラン、若しくは液体テト
ラシラン」に遠心質量分離法若しくは分別蒸留法を適用
することによってシリコン２８（質量数２８のシリコ
ン。以下、同じ）を高純度に含む画分を分離する工程
と、このシリコン２８を高純度に含む画分を使用するこ
とによって多結晶の高純度シリコン２８の塊を製造する
工程と、を含む高純度シリコン２８塊の製造方法。
シラン、液体トリクロロシラン、液体テトラクロロシラ
ン、液体ジシラン、液体トリシラン、若しくは液体テト
ラシラン」に遠心質量分離法若しくは分別蒸留法を適用
することによってシリコン２８（質量数２８のシリコ
ン。以下、同じ）を高純度に含む画分を分離する工程
と、このシリコン２８を高純度に含む画分を使用するこ
とによって多結晶の高純度シリコン２８の塊を製造する
工程と、を含む高純度シリコン２８塊の製造方法。
【００１０】ここで、モノシランガス或いはトリクロロ
シランガスの段階で同位体質量分離を行う手法として
は、モノシランガス或いはトリクロロシランガスの段階
で液化したものを同位体質量分離する手法が挙げられ
る。同位体質量分離の具体的な手法としては、液体モノ
シラン或いは液体トリクロロシランを遠心分離にかけた
り、或いは蒸留したりというような通常の同位体質量分
離法を採用することができる。
シランガスの段階で同位体質量分離を行う手法として
は、モノシランガス或いはトリクロロシランガスの段階
で液化したものを同位体質量分離する手法が挙げられ
る。同位体質量分離の具体的な手法としては、液体モノ
シラン或いは液体トリクロロシランを遠心分離にかけた
り、或いは蒸留したりというような通常の同位体質量分
離法を採用することができる。
【００１１】（２） 前記シリコン２８を含む画分を分
離する工程の前に、「モノシランガス、ジクロロシラン
ガス、トリクロロシランガス、テトラクロロシランガ
ス、ジシランガス、トリシランガス、若しくはテトラシ
ランガス」を液化する工程を含むことを特徴とする
（１）記載の方法。
離する工程の前に、「モノシランガス、ジクロロシラン
ガス、トリクロロシランガス、テトラクロロシランガ
ス、ジシランガス、トリシランガス、若しくはテトラシ
ランガス」を液化する工程を含むことを特徴とする
（１）記載の方法。
【００１２】（３） 前記モノシランガス若しくはトリ
クロロシランガスの液化を液体窒素、エタノール、イソ
ペンタン若しくはペルティエ素子を使用して行うことを
特徴とする（２）記載の方法。このように液体窒素等を
使用することによって、安価に冷却を行うことができ、
ウエハ等の量産にとって好適となる。
クロロシランガスの液化を液体窒素、エタノール、イソ
ペンタン若しくはペルティエ素子を使用して行うことを
特徴とする（２）記載の方法。このように液体窒素等を
使用することによって、安価に冷却を行うことができ、
ウエハ等の量産にとって好適となる。
【００１３】（４） 前記シリコン２８を高純度に含む
画分を使用することによって多結晶の高純度シリコン２
８の塊を製造する工程は、ＣＶＤ工程であることを特徴
とする（１）から（３）いずれか記載の方法。
画分を使用することによって多結晶の高純度シリコン２
８の塊を製造する工程は、ＣＶＤ工程であることを特徴
とする（１）から（３）いずれか記載の方法。
【００１４】（５） 高純度シリコン２８の大量生産方
法である（１）から（４）いずれか記載の方法。
法である（１）から（４）いずれか記載の方法。
【００１５】（６） 「液体モノシラン、液体ジクロロ
シラン、液体トリクロロシラン、液体テトラクロロシラ
ン、液体ジシラン、液体トリシラン、若しくは液体テト
ラシラン」に遠心質量分離法若しくは分別蒸留法を適用
することによってシリコン２８（質量数２８のシリコ
ン。以下、同じ）を高純度に含む画分を分離する工程
と、このシリコン２８を高純度に含む画分をエピタキシ
ャル成長に使用することによって高純度エピタキシャル
ウエハを製造する方法。
シラン、液体トリクロロシラン、液体テトラクロロシラ
ン、液体ジシラン、液体トリシラン、若しくは液体テト
ラシラン」に遠心質量分離法若しくは分別蒸留法を適用
することによってシリコン２８（質量数２８のシリコ
ン。以下、同じ）を高純度に含む画分を分離する工程
と、このシリコン２８を高純度に含む画分をエピタキシ
ャル成長に使用することによって高純度エピタキシャル
ウエハを製造する方法。
【００１６】（７） 数種の同位体を含む活性種のＣＶ
Ｄにおける移動度の差を利用してシリコン２８を優先的
に析出させる工程を含み、既存のシリコン精製設備を使
用して高純度シリコン２８精製を行う方法。
Ｄにおける移動度の差を利用してシリコン２８を優先的
に析出させる工程を含み、既存のシリコン精製設備を使
用して高純度シリコン２８精製を行う方法。
【００１７】（８） 数種の同位体を含む活性種のＣＶ
Ｄにおける移動度の差を利用してシリコン２８を優先的
に析出させるＣＶＤ反応炉を含む高純度シリコン２８精
製装置。
Ｄにおける移動度の差を利用してシリコン２８を優先的
に析出させるＣＶＤ反応炉を含む高純度シリコン２８精
製装置。
【００１８】（９） 高純度シリコン２８の大量生産装
置である（８）記載の高純度シリコン２８精製装置。
置である（８）記載の高純度シリコン２８精製装置。
【００１９】（１０） 大量生産されたシリコン２８イ
ンゴット若しくはシリコン２８ウエハ。
ンゴット若しくはシリコン２８ウエハ。
【００２０】なお、上記のような本発明は、シリコン２
８の量産のためにＣＶＤ反応炉を使用する方法、として
捉えることもできる。また、ある側面では、本発明にお
いては、同位体分離装置を、シリコン２８の量産のため
にＣＶＤ反応炉へ供給されるクロロシラン製造用の単一
同位体塩素製造用の同位体分離装置として使用すること
になる。
８の量産のためにＣＶＤ反応炉を使用する方法、として
捉えることもできる。また、ある側面では、本発明にお
いては、同位体分離装置を、シリコン２８の量産のため
にＣＶＤ反応炉へ供給されるクロロシラン製造用の単一
同位体塩素製造用の同位体分離装置として使用すること
になる。
【００２１】また、他の側面では、本発明は、モノシラ
ンガスもしくはトリクロロシランガスの温度を各々の沸
点以下に下げて液体状態にし、遠心分離法若しくは分別
蒸留法によりシリコン２８の純度を高める工程を含む、
シリコンの導電性の調整方法、として捉えることもでき
る。更にまた、本発明により得られた高純度シリコン２
８のシリコンウエハを半導体デバイスの製造のために使
用することができるのは勿論のこと、その他にも、本発
明によれば、高純度シリコン２８とまでは行かない、通
常よりはシリコン２８の純度が高いシリコンウエハも作
製することができ、そのようなシリコンウエハにおいて
は、原子レベル若しくはそれに近いレベルのデバイスを
作製する場合において、シリコン２９やシリコン３０の
原子が存在する部分を避けて当該デバイスを作製するよ
うにする用途に供することができる。
ンガスもしくはトリクロロシランガスの温度を各々の沸
点以下に下げて液体状態にし、遠心分離法若しくは分別
蒸留法によりシリコン２８の純度を高める工程を含む、
シリコンの導電性の調整方法、として捉えることもでき
る。更にまた、本発明により得られた高純度シリコン２
８のシリコンウエハを半導体デバイスの製造のために使
用することができるのは勿論のこと、その他にも、本発
明によれば、高純度シリコン２８とまでは行かない、通
常よりはシリコン２８の純度が高いシリコンウエハも作
製することができ、そのようなシリコンウエハにおいて
は、原子レベル若しくはそれに近いレベルのデバイスを
作製する場合において、シリコン２９やシリコン３０の
原子が存在する部分を避けて当該デバイスを作製するよ
うにする用途に供することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明は、シリコン単結晶製造の
上流工程であるモノシランガス、トリクロロシランガス
の製造・精製工程において、同位体質量分離を行い、質
量数２８のシリコンを高純度に含む当該ガスを大量生産
するものである。
上流工程であるモノシランガス、トリクロロシランガス
の製造・精製工程において、同位体質量分離を行い、質
量数２８のシリコンを高純度に含む当該ガスを大量生産
するものである。
【００２３】まず、一例として、高純度シリコン２８塊
を製造するにあたって、「モノシランガス、ジクロロシ
ランガス、トリクロロシランガス、テトラクロロシラン
ガス、ジシランガス、トリシランガス、若しくはテトラ
シランガス」を液化して「液体モノシラン、液体ジクロ
ロシラン、液体トリクロロシラン、液体テトラクロロシ
ラン、液体ジシラン、液体トリシラン、若しくは液体テ
トラシラン」を得るか、或いは「液体モノシラン、液体
ジクロロシラン、液体トリクロロシラン、液体テトラク
ロロシラン、液体ジシラン、液体トリシラン、若しくは
液体テトラシラン」の市販品を購入する。
を製造するにあたって、「モノシランガス、ジクロロシ
ランガス、トリクロロシランガス、テトラクロロシラン
ガス、ジシランガス、トリシランガス、若しくはテトラ
シランガス」を液化して「液体モノシラン、液体ジクロ
ロシラン、液体トリクロロシラン、液体テトラクロロシ
ラン、液体ジシラン、液体トリシラン、若しくは液体テ
トラシラン」を得るか、或いは「液体モノシラン、液体
ジクロロシラン、液体トリクロロシラン、液体テトラク
ロロシラン、液体ジシラン、液体トリシラン、若しくは
液体テトラシラン」の市販品を購入する。
【００２４】そして、それに対して遠心質量分離法にか
けることによって同位体を重量ごとに分離し、シリコン
２８を高純度に含む「モノシラン、ジクロロシラン、ト
リクロロシラン、テトラクロロシラン、ジシラン、トリ
シラン、若しくはテトラシラン」の画分からそれらの高
純度液体を製造する。または、同位体によって蒸発のし
易さに差があることを利用し、例えば市販の「液体モノ
シラン、液体ジクロロシラン、液体トリクロロシラン、
液体テトラクロロシラン、液体ジシラン、液体トリシラ
ン、若しくは液体テトラシラン」を分留（分別蒸留）す
ることによって、シリコン２８を高純度に含むモノシラ
ン若しくはトリクロロシランの高純度ガスを製造する
（分別蒸留法）。
けることによって同位体を重量ごとに分離し、シリコン
２８を高純度に含む「モノシラン、ジクロロシラン、ト
リクロロシラン、テトラクロロシラン、ジシラン、トリ
シラン、若しくはテトラシラン」の画分からそれらの高
純度液体を製造する。または、同位体によって蒸発のし
易さに差があることを利用し、例えば市販の「液体モノ
シラン、液体ジクロロシラン、液体トリクロロシラン、
液体テトラクロロシラン、液体ジシラン、液体トリシラ
ン、若しくは液体テトラシラン」を分留（分別蒸留）す
ることによって、シリコン２８を高純度に含むモノシラ
ン若しくはトリクロロシランの高純度ガスを製造する
（分別蒸留法）。
【００２５】そして次に、これらの工程で製造されたシ
リコン２８を高純度に含む「モノシラン、ジクロロシラ
ン、トリクロロシラン、テトラクロロシラン、ジシラ
ン、トリシラン、若しくはテトラシラン」の高純度液
体、またはシリコン２８を高純度に含む「モノシラン、
ジクロロシラン、トリクロロシラン、テトラクロロシラ
ン、ジシラン、トリシラン、若しくはテトラシラン」の
高純度ガスから、シリコン２８を高純度に含むモノシラ
ン若しくはトリクロロシランを得、当該シリコン２８を
高純度に含む「モノシラン、ジクロロシラン、トリクロ
ロシラン、テトラクロロシラン、ジシラン、トリシラ
ン、若しくはテトラシラン」を通常行われているＣＶＤ
等に供することによって多結晶の高純度シリコン２８の
塊を製造する。
リコン２８を高純度に含む「モノシラン、ジクロロシラ
ン、トリクロロシラン、テトラクロロシラン、ジシラ
ン、トリシラン、若しくはテトラシラン」の高純度液
体、またはシリコン２８を高純度に含む「モノシラン、
ジクロロシラン、トリクロロシラン、テトラクロロシラ
ン、ジシラン、トリシラン、若しくはテトラシラン」の
高純度ガスから、シリコン２８を高純度に含むモノシラ
ン若しくはトリクロロシランを得、当該シリコン２８を
高純度に含む「モノシラン、ジクロロシラン、トリクロ
ロシラン、テトラクロロシラン、ジシラン、トリシラ
ン、若しくはテトラシラン」を通常行われているＣＶＤ
等に供することによって多結晶の高純度シリコン２８の
塊を製造する。
【００２６】ここで、モノシランの沸点は-112℃、ジク
ロロシランの沸点は8.2℃、トリクロロシランの沸点は3
2.2℃、テトラクロロシランの沸点は59.0℃、ジシラン
の沸点は-14.5℃、トリシランの沸点は52.9℃、テトラ
シランの沸点は107.4℃であり、この中で常温で気体の
ものについては、液体窒素（沸点-196℃）、エタノール
（融点-114.5℃）、イソペンタン融点-159.9℃）、ペル
ティエ素子（温度制御自在）等を使用することによって
容易に液体とすることができる。そして、上述のよう
に、液体状態にしてから、遠心分離法、あるいは分別蒸
留法等によって同位体の質量分離を行い、９９．９％以
上の高純度ガスを製造することとなる。
ロロシランの沸点は8.2℃、トリクロロシランの沸点は3
2.2℃、テトラクロロシランの沸点は59.0℃、ジシラン
の沸点は-14.5℃、トリシランの沸点は52.9℃、テトラ
シランの沸点は107.4℃であり、この中で常温で気体の
ものについては、液体窒素（沸点-196℃）、エタノール
（融点-114.5℃）、イソペンタン融点-159.9℃）、ペル
ティエ素子（温度制御自在）等を使用することによって
容易に液体とすることができる。そして、上述のよう
に、液体状態にしてから、遠心分離法、あるいは分別蒸
留法等によって同位体の質量分離を行い、９９．９％以
上の高純度ガスを製造することとなる。
【００２７】この高純度「モノシランガス、ジクロロシ
ランガス、トリクロロシランガス、テトラクロロシラン
ガス、ジシランガス、トリシランガス、若しくはテトラ
シランガス」を用いた場合には、従来と全く同様である
が、高純度ガス専用のガス供給ライン、ガスボンベ、多
結晶炉、単結晶（ＣＺ、ＦＺ）炉を用いてシリコン単結
晶を製造し、最終製品であるウェハ迄を製造する。
ランガス、トリクロロシランガス、テトラクロロシラン
ガス、ジシランガス、トリシランガス、若しくはテトラ
シランガス」を用いた場合には、従来と全く同様である
が、高純度ガス専用のガス供給ライン、ガスボンベ、多
結晶炉、単結晶（ＣＺ、ＦＺ）炉を用いてシリコン単結
晶を製造し、最終製品であるウェハ迄を製造する。
【００２８】また、この高純度ガスをエピ成長の成長ガ
スとして用い、高純度エピ層を有するエピタキシャルウ
ェハの製造も可能である。
スとして用い、高純度エピ層を有するエピタキシャルウ
ェハの製造も可能である。
【００２９】そのためには、例えば「液体モノシラン、
液体ジクロロシラン、液体トリクロロシラン、液体テト
ラクロロシラン、液体ジシラン、液体トリシラン、若し
くは液体テトラシラン」の市販品若しくはそれらに対応
するガスを液化して得たものに遠心質量分離法を適用す
るか、または分別蒸留法を適用することによって、シリ
コン２８を高純度に含む「モノシラン、ジクロロシラ
ン、トリクロロシラン、テトラクロロシラン、ジシラ
ン、トリシラン、若しくはテトラシラン」の高純度ガス
を製造する。そして、当該高純度ガスをエピタキシャル
成長の成長ガスとして使用することによって高純度エピ
タキシャルウエハを製造する。
液体ジクロロシラン、液体トリクロロシラン、液体テト
ラクロロシラン、液体ジシラン、液体トリシラン、若し
くは液体テトラシラン」の市販品若しくはそれらに対応
するガスを液化して得たものに遠心質量分離法を適用す
るか、または分別蒸留法を適用することによって、シリ
コン２８を高純度に含む「モノシラン、ジクロロシラ
ン、トリクロロシラン、テトラクロロシラン、ジシラ
ン、トリシラン、若しくはテトラシラン」の高純度ガス
を製造する。そして、当該高純度ガスをエピタキシャル
成長の成長ガスとして使用することによって高純度エピ
タキシャルウエハを製造する。
【００３０】ところで、同位体元素の分離法の中で適切
なものを選択することにより、既存設備の改変を殆ど伴
わず、既存の設備をほぼそのまま使用してシリコン２８
の純度を高める方法も本発明者らは提供する。
なものを選択することにより、既存設備の改変を殆ど伴
わず、既存の設備をほぼそのまま使用してシリコン２８
の純度を高める方法も本発明者らは提供する。
【００３１】そのための方法としては、例えば、同位体
元素を含む単一化合物においては電気分解やＣＶＤにお
ける化学種の移動度に差が出ることを利用して当該同位
体元素を含む単一化合物の分離を行う方法を挙げること
ができる。
元素を含む単一化合物においては電気分解やＣＶＤにお
ける化学種の移動度に差が出ることを利用して当該同位
体元素を含む単一化合物の分離を行う方法を挙げること
ができる。
【００３２】例えば、ＣＶＤ反応炉内において加熱した
シリコン心棒の上でトリクロロシランガスを還元するこ
とによって半導体級多結晶シリコンを得る工程におい
て、トリクロロシランの塩素原子を塩素３５（質量数３
５の塩素原子）若しくは塩素３７（質量数３７の塩素原
子）のいずれかに統一したトリクロロシランを使用し、
ＣＶＤ反応炉内での化学種（トリクロロシラン）の移動
度の差を利用することによってシリコン２８の純度を高
めることが考えられる。
シリコン心棒の上でトリクロロシランガスを還元するこ
とによって半導体級多結晶シリコンを得る工程におい
て、トリクロロシランの塩素原子を塩素３５（質量数３
５の塩素原子）若しくは塩素３７（質量数３７の塩素原
子）のいずれかに統一したトリクロロシランを使用し、
ＣＶＤ反応炉内での化学種（トリクロロシラン）の移動
度の差を利用することによってシリコン２８の純度を高
めることが考えられる。
【００３３】より具体的に説明すれば、シリコン２８の
トリクロロシラン分子は、他の安定同位体（シリコン２
９及びシリコン３０）のトリクロロシラン分子よりも、
質量数が軽い分だけ速く移動するので、ＣＶＤ反応炉内
でシリコン心棒の上に早く移動して当該心棒上にシリコ
ンを堆積させることができる。
トリクロロシラン分子は、他の安定同位体（シリコン２
９及びシリコン３０）のトリクロロシラン分子よりも、
質量数が軽い分だけ速く移動するので、ＣＶＤ反応炉内
でシリコン心棒の上に早く移動して当該心棒上にシリコ
ンを堆積させることができる。
【００３４】このため、ＣＶＤを熱力学支配から反応速
度支配の系に移行するように、なるべく低温で行うよう
にするなどして、ＣＶＤの条件を適切に調整することに
より、ＣＶＤ反応炉内のシリコン心棒上に堆積するシリ
コン２８の純度を高めることができ、最終的には高純度
シリコン２８を得ることができる。
度支配の系に移行するように、なるべく低温で行うよう
にするなどして、ＣＶＤの条件を適切に調整することに
より、ＣＶＤ反応炉内のシリコン心棒上に堆積するシリ
コン２８の純度を高めることができ、最終的には高純度
シリコン２８を得ることができる。
【００３５】そしてこのようにすることにより、既存設
備の改変を殆ど伴わず、既存の設備をほぼそのまま使用
して高純度シリコン２８を得ることができるようにな
る。なお、ＣＶＤの条件設定としては、水を電気分解し
て重水を分離する際の条件設定等を参考にして行う。ま
た、塩素３５と塩素３７の分離は、通常の同位体分離法
を適用することによって行うことができる。
備の改変を殆ど伴わず、既存の設備をほぼそのまま使用
して高純度シリコン２８を得ることができるようにな
る。なお、ＣＶＤの条件設定としては、水を電気分解し
て重水を分離する際の条件設定等を参考にして行う。ま
た、塩素３５と塩素３７の分離は、通常の同位体分離法
を適用することによって行うことができる。
【００３６】
【発明の効果】液体状態での同位体質量分離は、粉末に
比べて効率が高いため、本発明によれば、高純度シリコ
ン２８のシリコンインゴット及びシリコンウエハを容易
に大量生産することができる。
比べて効率が高いため、本発明によれば、高純度シリコ
ン２８のシリコンインゴット及びシリコンウエハを容易
に大量生産することができる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/02 Ｈ０１Ｌ 21/02 Ｂ 21/205 21/205 21/304 ６１１ 21/304 ６１１Ｓ
Claims (10)
- 【請求項１】 「液体モノシラン、液体ジクロロシラ
ン、液体トリクロロシラン、液体テトラクロロシラン、
液体ジシラン、液体トリシラン、若しくは液体テトラシ
ラン」に遠心質量分離法若しくは分別蒸留法を適用する
ことによってシリコン２８（質量数２８のシリコン。以
下、同じ）を高純度に含む画分を分離する工程と、この
シリコン２８を高純度に含む画分を使用することによっ
て多結晶の高純度シリコン２８の塊を製造する工程と、
を含む高純度シリコン２８塊の製造方法。 - 【請求項２】 前記シリコン２８を含む画分を分離する
工程の前に、「モノシランガス、ジクロロシランガス、
トリクロロシランガス、テトラクロロシランガス、ジシ
ランガス、トリシランガス、若しくはテトラシランガ
ス」を液化する工程を含むことを特徴とする請求項１記
載の方法。 - 【請求項３】 前記モノシランガス若しくはトリクロロ
シランガスの液化を液体窒素、エタノール、イソペンタ
ン若しくはペルティエ素子を使用して行うことを特徴と
する請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 前記シリコン２８を高純度に含む画分を
使用することによって多結晶の高純度シリコン２８の塊
を製造する工程は、ＣＶＤ工程であることを特徴とする
請求項１から３いずれか記載の方法。 - 【請求項５】 高純度シリコン２８の大量生産方法であ
る請求項１から４いずれか記載の方法。 - 【請求項６】 「液体モノシラン、液体ジクロロシラ
ン、液体トリクロロシラン、液体テトラクロロシラン、
液体ジシラン、液体トリシラン、若しくは液体テトラシ
ラン」に遠心質量分離法若しくは分別蒸留法を適用する
ことによってシリコン２８（質量数２８のシリコン。以
下、同じ）を高純度に含む画分を分離する工程と、この
シリコン２８を高純度に含む画分をエピタキシャル成長
に使用することによって高純度エピタキシャルウエハを
製造する方法。 - 【請求項７】 数種の同位体を含む活性種のＣＶＤにお
ける移動度の差を利用してシリコン２８を優先的に析出
させる工程を含み、既存のシリコン精製設備を使用して
高純度シリコン２８精製を行う方法。 - 【請求項８】 数種の同位体を含む活性種のＣＶＤにお
ける移動度の差を利用してシリコン２８を優先的に析出
させるＣＶＤ反応炉を含む高純度シリコン２８精製装
置。 - 【請求項９】 高純度シリコン２８の大量生産装置であ
る請求項８記載の高純度シリコン２８精製装置。 - 【請求項１０】 大量生産されたシリコン２８インゴッ
ト若しくはシリコン２８ウエハ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000007224A JP2001199792A (ja) | 2000-01-14 | 2000-01-14 | シリコン２８の純度が高いシリコンインゴット及びウエハ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000007224A JP2001199792A (ja) | 2000-01-14 | 2000-01-14 | シリコン２８の純度が高いシリコンインゴット及びウエハ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001199792A true JP2001199792A (ja) | 2001-07-24 |
Family
ID=18535630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000007224A Pending JP2001199792A (ja) | 2000-01-14 | 2000-01-14 | シリコン２８の純度が高いシリコンインゴット及びウエハ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001199792A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6653658B2 (en) | 2001-07-05 | 2003-11-25 | Isonics Corporation | Semiconductor wafers with integrated heat spreading layer |
| WO2004004871A1 (en) * | 2002-07-05 | 2004-01-15 | Scatec As | Method for separation of isotopes |
| JP2008096015A (ja) * | 2006-10-10 | 2008-04-24 | Just Thokai:Kk | 地中熱交換器の埋設構造 |
| CN102153092A (zh) * | 2011-04-27 | 2011-08-17 | 天津大学 | 一种热泵精馏与多效精馏集成的三氯氢硅提纯装置及工艺 |
| RU2693786C1 (ru) * | 2018-09-13 | 2019-07-04 | Акционерное Общество "Производственное Объединение "Электрохимический завод" (АО "ПО ЭХЗ") | Способ получения особочистого высокообогащенного изотопа кремний-28 |
-
2000
- 2000-01-14 JP JP2000007224A patent/JP2001199792A/ja active Pending
Cited By (7)
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| RU2693786C1 (ru) * | 2018-09-13 | 2019-07-04 | Акционерное Общество "Производственное Объединение "Электрохимический завод" (АО "ПО ЭХЗ") | Способ получения особочистого высокообогащенного изотопа кремний-28 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425 Effective date: 20070126 |
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