JP2654466B2 - Reactive gas filling method - Google Patents

Reactive gas filling method

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JP2654466B2
JP2654466B2 JP3163869A JP16386991A JP2654466B2 JP 2654466 B2 JP2654466 B2 JP 2654466B2 JP 3163869 A JP3163869 A JP 3163869A JP 16386991 A JP16386991 A JP 16386991A JP 2654466 B2 JP2654466 B2 JP 2654466B2
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silane
container
reactive gas
purification
semiconductor
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舜平 山崎
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/32Hydrogen storage

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は反応性気体の充填に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to the filling of reactive gases.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体用反応性気体は鉄製のボン
ベに充填されており、これを半導体装置製造メ−カ、研
究所は単純にプラズマ気相法用装置(PCVD装置)減圧気
相法用装置(LP CVD装置)またはエピタキシャル成長装
置に用いていた。しかしかかる半導体用反応性気体代表
的にはシランは原料作製時においては化学的に作製する
も、その純度は6N〜7Nを有し、不純物も1PPM以下であ
る。それは原料シランを用いたFZ単結晶シリコン中の酸
素濃度が1〜9×1016cm-3以下であることより明らかで
ある。
2. Description of the Related Art Heretofore, a reactive gas for semiconductors has been filled in an iron cylinder, which has been simply manufactured by a semiconductor device manufacturer and a laboratory by a plasma gas phase process (PCVD) system. Equipment (LP CVD equipment) or epitaxial growth equipment. However, such a reactive gas for semiconductors, typically silane, is chemically produced at the time of producing the raw material, but has a purity of 6N to 7N and an impurity of 1 PPM or less. This is apparent from the fact that the oxygen concentration in the FZ single crystal silicon using the raw material silane is 1 to 9 × 10 16 cm −3 or less.

【0003】しかしかかる原材料を移動用タンクに移
し、さらに3.4 リットル, 10リットルまたは47リットル
の一般的な鉄製の高圧ボンベに小分けする際、その管理
が不十分であるため、油成分の炭化水素の混入、空気の
リ−クによる酸化珪素超微粉末の生成混入により特に酸
化物を含む酸素不純物は0.1 〜0.01%も混入してしまっ
ていた。このため本発明人の出願になる特許願「セミア
モルファス半導体」(55─26388 S55.3.3 出願)または
微結晶を用いたPNまたはPIN 接合を有する「光起電力発
生用半導体装置」(49─71738 S49.6.22出願)を作製し
ようとする時、即ちPCVD法によりアモルファス半導体を
含む水素化非単結晶半導体を作製せんとする時、その酸
素または炭素は酸化珪素絶縁物または炭化珪素絶縁物と
して珪素半導体中に混入して半導体としての特性を悪化
してしまった。
However, when such raw materials are transferred to a transfer tank and further subdivided into 3.4 liter, 10 liter or 47 liter general high-pressure cylinders made of iron, their management is inadequate. Oxygen impurities, especially including oxides, were mixed in as much as 0.1 to 0.01% due to the mixing and the formation of ultrafine silicon oxide powder by air leakage. For this reason, the patent application “Semi-amorphous semiconductor” filed by the present inventor (55-26388 S55.3.3 filed) or a “semiconductor device for photovoltaic generation” having a PN or PIN junction using microcrystals (49-71738) S49.6.22 application), that is, when producing a hydrogenated non-single-crystal semiconductor including an amorphous semiconductor by the PCVD method, the oxygen or carbon is converted into a silicon semiconductor as a silicon oxide insulator or a silicon carbide insulator. Incorporation into the semiconductor deteriorates the characteristics as a semiconductor.

【0004】特にこの混入した酸素が水素化非単結晶半
導体中に混入すると、それが5〜50ケの酸素クラスタを
構成した場合、再結合中心として作用してしまい、さら
に不対結合手を有する場合は半導体をN型化するドナ−
センタとして作用してしまい、また結合する場合は局部
的な絶縁性の電流のバリヤとして作用してしまい、あら
ゆる面において半導体としての特性を悪化させてしまっ
た。
In particular, when this mixed oxygen is mixed into a hydrogenated non-single-crystal semiconductor, if it forms 5 to 50 oxygen clusters, it acts as a recombination center and further has an unpaired bond. In this case, the semiconductor is made into an N-type donor.
It acts as a center, and when coupled, acts as a local insulating current barrier, deteriorating the characteristics of the semiconductor in all aspects.

【0005】加えて、かかる酸素は、200 〜300 ℃の低
温で13.56MHzの高周波放電を利用するグロ−放電法を用
いた非単結晶半導体の作製において、その量子論的な5
〜200 Åというショ−トレンジオ−ダでの秩序性を阻害
し、微結晶性をさまたげる材料であることが判明した。
[0005] In addition, such oxygen is used in the production of a non-single-crystal semiconductor using a glow discharge method utilizing a high frequency discharge of 13.56 MHz at a low temperature of 200 to 300 ° C.
It has been found that the material inhibits ordering in the short-range order of about 200 ° and hinders microcrystallinity.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の98%以上の
純度を有する半導体用の反応性気体代表的にはシランま
たはゲルマンを液化/気化工程を少なくとも1回行なわ
しめることにより、さらに残留酸素、水、炭化水素が
0.1PPM以下に保持された内面が鏡面仕上がなされ
たステンレス製容器に充填したことにより、精製して高
純度の酸素および炭素不純物の十分除去された反応性気
体を容器に充填することを目的としている。
The liquefaction / vaporization step of the reactive gas for semiconductors having a purity of 98% or more of the present invention, typically silane or germane, is carried out at least once to further reduce residual oxygen, By filling a stainless steel container whose water and hydrocarbons are kept at 0.1 PPM or less in a mirror-finished inner surface, a highly purified reactive gas from which high-purity oxygen and carbon impurities have been sufficiently removed is supplied to the container. It is intended to be filled.

【0007】本発明は反応性気体中に残存する重金属、
水、酸化物不純物特に酸化珪素超微粉を除去することに
より精製された後の反応性気体中に残存する酸素または
炭素特に酸素濃度を3×1017cm-3以下好ましくは1×10
15〜3×1016cm-3とすることを可能にさせることを目的
としている。
[0007] The present invention provides a heavy metal remaining in a reactive gas,
The concentration of oxygen or carbon remaining in the reactive gas after purification by removing water, oxide impurities, particularly ultrafine silicon oxide powder, is preferably 3 × 10 17 cm −3 or less, more preferably 1 × 10 17
It is intended to make it possible to make it 15 to 3 × 10 16 cm −3 .

【0008】これらを除去し、本来あるべき半導体とし
ての珪素薄膜をPCVD法により作ろうとする時、本発明の
出発特性であるシランの精製がきわめて重要であること
が判明した。
When these are removed and a silicon thin film as an original semiconductor is to be formed by the PCVD method, it has been found that the purification of silane, which is the starting characteristic of the present invention, is extremely important.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる半導体
特に酸素の添加による劣化効果の著しい低温(室温〜40
0 ℃代表的には200 〜300 ℃)での半導体膜の形成用の
高純度シランを作製するための精製方法に関するもので
ある。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device having a remarkably low temperature (from room temperature to 40.degree.
The present invention relates to a purification method for producing high-purity silane for forming a semiconductor film at 0 ° C (typically 200 to 300 ° C).

【0010】以下に図面に従ってその詳細を説明する。The details will be described below with reference to the drawings.

【実施例】図1は本発明の半導体用反応性気体特にシラ
ンを用いた場合の精製方法を示すためのブロックダイヤ
グラムである。これをシランの代わりにゲルマンをまた
は水素等により希釈されたジボランまたはフォスヒンを
作る場合も後述のごとく同様に作製可能である。
FIG. 1 is a block diagram showing a purification method using a reactive gas for semiconductors, particularly silane, of the present invention. This can be produced in the same manner as described below in the case of producing germane or diborane or phosphor diluted with hydrogen or the like instead of silane.

【0011】図面においてシランボンベ(1)液化気化
用第1の容器(2)、第2の容器(3)、第3の最終容
器(4)、パ−ジ用水素(14)中の残留水分除去用容器
(5)液体窒素を容れるデュ−ア(6)(7)(8)容
器を加熱する脱気用ヒ−タ(9)(10)(36)これらの
温度コントロ−ラ(11)(12)(37)を有している。こ
の図1のブロックダイヤグラムは2段精製の場合であ
り、1段または多段精製であっても同様である。
[0011] In the drawing, silane cylinder (1) first vessel (2) for liquefaction and vaporization, second vessel (3), third final vessel (4), removal of residual water in purge hydrogen (14) Container (5) Dewar containing liquid nitrogen (6) (7) (8) Degassing heaters (9) (10) (36) for heating the container These temperature controllers (11) ( 12) It has (37). The block diagram in FIG. 1 shows a case of two-stage purification, and the same applies to one-stage or multi-stage purification.

【0012】図面において、第1、2、3の容器および
それらに連結する配管系の清浄化につき略記する。
In the drawings, the first, second, and third vessels and the cleaning of a piping system connected to them are abbreviated.

【0013】以下において図1のブロックダイヤグラム
図に基づきその工程を示す。
The steps will be described below with reference to the block diagram of FIG.

【0014】精製装置の清浄化 1.すべてのバルブ(以下Vと略す)が閉であること。シ
ランボンベの取りつけ。 2.コントロ−ラ(11)(12)(37)にてヒ−タ(9)
(10)(36)を200 〜350℃に加熱。 3.N(13)よりV(38)を開け流量計(39)よりミキサ
(17)より排気(18)。 4.オイルフリ−の排気系(16)オン、V(28)V (4
4)V(25)V(24)V(21)V(46)開、容器(4)
(3)(2)(5)を真空引き。約1〜5時間。 5.V(29)にて水素を容器(5)(77゜K )で精製した
後、導入し容器(4)内の水等の不純物を除去。約1〜
3時間。 6.V(25)閉とし容器(2)(3)を水素で充填し1気
圧以上になった後V(22)開、容器(2)(3)の吸着
物を加熱除去。約1〜5時間。 7.V(22)閉、V(46)閉、V(25)開、容器 (2)
(3)(4)を真空引き。 8.ヒ−タ(9)(10)(36)をコントロ−ラ(11)(1
2)(37)にてオフ。
Purification of Purification Equipment 1. All valves (hereinafter abbreviated as V) must be closed. Installation of silane cylinder. 2. Heater (9) at controller (11) (12) (37)
(10) Heat (36) to 200-350 ° C. 3. Open V (38) from N (13) and exhaust (18) from mixer (17) from flow meter (39). 4. Oil-free exhaust system (16) ON, V (28) V (4
4) V (25) V (24) V (21) V (46) open, container (4)
(3) (2) (5) is evacuated. About 1-5 hours. 5. After purifying hydrogen at V (29) in the container (5) (77 ° K), introduce hydrogen to remove impurities such as water in the container (4). About 1
3 hours. 6. Close V (25), fill containers (2) and (3) with hydrogen and reach 1 atm or more, then open V (22) and heat remove adsorbate in containers (2) and (3). About 1-5 hours. 7. V (22) closed, V (46) closed, V (25) open, container (2)
(3) (4) is evacuated. 8. Replace heaters (9), (10) and (36) with controllers (11) and (1).
2) Turn off at (37).

【0015】さらに、かくのごとくに精製部を構成する
装置(40)における容器(2)(3)(4)の巾の吸着
物を除去した。特にこの際ステンレス製であり、かつ内
面が十分平坦に鏡面仕上げがなされた容器は圧力150Kg
/cm2 まで耐えるようにし、残留微粉末が内壁の凹部
に固着して除去できなくすることがないようにした。
Further, the adsorbed material having the width of the containers (2), (3) and (4) in the apparatus (40) constituting the refining section was removed as described above. In particular, a container made of stainless steel and having a mirror-finished inner surface with sufficient flatness has a pressure of 150 kg.
/ Cm 2 so that the residual fine powder does not stick to the concave portion of the inner wall and cannot be removed.

【0016】さらに容器(2)(3)(4)において吸
着酸素、水を除去するため、外部より200 〜350 ℃に加
熱した容器内を真空引きする際、真空装置(16)より炭
化水素特にオイル蒸気が逆流しないようにした。
Further, in order to remove adsorbed oxygen and water in the containers (2), (3) and (4), when the inside of the container heated to 200 to 350 ° C. is evacuated from the outside, hydrocarbons, especially Oil vapor was prevented from flowing back.

【0017】即ち本発明においては、従来ボンベ容器内
を単にロ−タリ−ポンプで10-2〜10-3torrまで真空引き
をして行っていたことにより、炭化水素が0.1 %のオ−
ダまで混入してしまっていた事実を突き止め、かかる不
純物の混入を除去するため、連続排気方式のタ−ボポン
プによって9×10-5〜10-8torrまで真空引きをし、かつ
オイル成分のバックディフィ−ジョン(逆拡散)を9×
10-6torr以下好ましくは10-7〜10-9torrにまで除いた。
That is, in the present invention, since the inside of the cylinder vessel is conventionally evacuated to 10 -2 to 10 -3 torr by simply using a rotary pump, 0.1% of hydrocarbon is used in the autoclave.
In order to ascertain the fact that the oil has been mixed into the oil, to remove such impurities, a continuous exhaust type turbo pump is used to evacuate to 9 × 10 -5 to 10 -8 torr, and to back up the oil component. 9 × diffusion (despreading)
10 -6 torr or less, preferably 10 -7 to 10 -9 torr.

【0018】かくして容器(2)(3)(4)内には
水、炭酸ガス、炭化水素の残留分を0.1PPM好ましくは0.
1 〜10PPB になるまで十分真空引きをした。
Thus, in the containers (2), (3), and (4), water, carbon dioxide, and residual hydrocarbons are stored at 0.1 PPM, preferably 0.1 PPM.
Vacuum was exhausted sufficiently until it became 1-10PPB.

【0019】次に容器(2)を-150℃に冷却して、シラ
ンの半導体用の反応性気体をボンベ(1)より移した。
さらにこの容器(2)より今一度液体─気化精製をし
て第2段目の容器に容器(4)より移した。 この時気
化温度は-100〜-90 ℃とし、5〜50時間という長時間を
かけて移した後、さらにかかる液化─気化精製をして精
製されたシランを容器 (4)に充填した。このシラン
の液化─気化工程を以下に示す。
Next, the container (2) was cooled to -150 ° C., and the reactive gas for silane semiconductor was transferred from the cylinder (1).
Further, liquid─vaporization and purification were performed once again from the container (2) and transferred to the second stage container from the container (4). At this time, the vaporization temperature was -100 to -90 ° C, and after a long time of 5 to 50 hours, the silane purified by the liquefaction and vaporization purification was filled in a container (4). The silane liquefaction-vaporization process is described below.

【0020】シランガスの液化、気化精製 1.容器(2)(3)(4)が真空引きされていることを
連成計(30)(31)(32)にて確認。 2.排気系オン、V(28)V(44)V(25)V(24)V
(24)V(23)開、V(26)V(27)V(46)V(22)
閉の確認。 3.容器(2)のデュ−ア(6)に液体窒素充填。-150±
10℃とした。 4.シランボンベ(1)のコック開、V(21)開、流量計
(41)を見ながら液体窒素があふれないように供給しつ
つボンベ中のシランを容器(2)にて液化、液化作業中
は圧力計(30)は0.5 〜5気圧とする。 5.シランボンベ(1)よりのシランを移し終えたらV
(21)閉、ボンベ(1)のコック閉。 6.V(24)閉、デュ−ア(7)に液体窒素を充填、容器
(3)を-150±10℃とした。 7.V(24)開、容器(2)の液化シランを容器(3)に
時間をかけて移し、液化気化精製を行う。(5〜50時
間)流量計(43)は10〜500cc /分代表的には100cc /
分とする。連成計は 0.5 〜3気圧とし、容器(2)は
-90 〜-100℃にコントロ−ラにより制御する。 8.移し終えたらV(23)閉、V(27)、V(46)、V
(44)の閉を確認。 9.V(24)V(25)開、デュ−ア(7)を-50 〜-70 ℃
として液化シランを容器(4)に移送、項目7.と同様の
注意をする。 10. 容器4(エンドボンベに対応)を12〜5気圧に充填
した後V(25)閉にて精製を完了。
Liquefaction and vaporization and purification of silane gas 1. Confirm that the containers (2), (3) and (4) are evacuated by a compound meter (30) (31) (32). 2. Exhaust system on, V (28) V (44) V (25) V (24) V
(24) V (23) open, V (26) V (27) V (46) V (22)
Confirmation of closing. 3. Fill the dewar (6) of the container (2) with liquid nitrogen. -150 ±
10 ° C. 4. Opening the cock of the silane cylinder (1), opening the V (21), liquefying the silane in the cylinder in the container (2) while supplying liquid nitrogen so as not to overflow while watching the flow meter (41) The pressure gauge (30) is set to 0.5 to 5 atm. 5. After transferring silane from silane cylinder (1), V
(21) Close the cock of the cylinder (1). 6. Close the V (24), fill the dewar (7) with liquid nitrogen, and keep the container (3) at -150 ± 10 ° C. 7. Open V (24), transfer the liquefied silane in the container (2) to the container (3) over time, and perform liquefied vaporization purification. (5 to 50 hours) The flow meter (43) is 10 to 500 cc / min, typically 100 cc / min.
Minutes. The combined gauge is 0.5 to 3 atmospheres, and the container (2) is
It is controlled by a controller at -90 to -100 ° C. 8. When transfer is complete, close V (23), V (27), V (46), V
Confirm that (44) is closed. 9. V (24) V (25) open, Duer (7) at -50 to -70 ° C
Liquefied silane is transferred to the container (4), and the same precautions as in item 7. 10. After filling container 4 (corresponding to the end cylinder) to 12 to 5 atm, purification is completed by closing V (25).

【0021】かかる精製工程において、ボンベ(1)中
のシランの酸化物は酸化珪素の微粉末になっているた
め、単に液化気化の精製だけでは十分でない。このため
かかる微粉末を除去するため焼結ステンレスフィルタ−
(34)(35)を各容器(2)(3)に2段設け、これを
液化シランに浸し、このフィルタ−に微粉末を吸着させ
て除去する方法をとった。かくすることにより精製後の
シランは酸素濃度をSIMSまたは放射化分析装置での検出
限界に等しい0.01PPM (1014〜1015cm-3)にまでするこ
とができ、加えて炭素成分を1PPM以下にすることができ
るようになった。
In this purification step, the silane oxide in the cylinder (1) is in the form of fine powder of silicon oxide, so that liquefaction and vaporization alone is not sufficient. Therefore, in order to remove such fine powder, a sintered stainless steel filter is used.
(34) and (35) were provided in two stages in each of the containers (2) and (3), immersed in liquefied silane, and adsorbing and removing the fine powder on the filter. By doing so, the purified silane can have an oxygen concentration of 0.01 PPM (10 14 -10 15 cm -3 ), which is equal to the detection limit of SIMS or activation analyzer, and the carbon content is less than 1 PPM. You can now.

【0022】これは従来が単に出発材料としてのシラン
は1016〜1017cm-3の濃度の酸素成分が混入しているにす
ぎないが、このシランの詰め替えに際し、その容器が内
壁の凹凸の多いいわゆる『人間の腸の内壁』のようにな
ってしまうため、その不純物の除去が十分でない。さら
に、充填に先立つ真空引きを単にロ−タリ−ポンプで行
ったのみであったため、本発明のごとき容器を加熱しか
つ10-5torr以下とすることにより容器内の残留酸素、炭
素成分を0.1PPM以下にしたことはきわめて大きな進歩で
ある。
Conventionally, the silane as a starting material is merely a mixture of an oxygen component having a concentration of 10 16 to 10 17 cm −3 , but when the silane is refilled, the container has irregularities on the inner wall. Since it often looks like the “inner wall of the human intestine”, its impurities are not sufficiently removed. Further, since the evacuation prior to filling was merely performed by a rotary pump, the residual oxygen and carbon components in the container were reduced to 0.1-5 torr by heating the container as in the present invention to 10 -5 torr or less. Being below PPM is a huge advance.

【0023】加えてその後のシランをこれまで化学精製
のみであったものをそれに加えて物理精製をしたことに
より酸素濃度をさらにその1 /100 の0.01PPM 以下にす
ることができたものである。
In addition, the oxygen concentration can be further reduced to 1/100 or less of 0.01 PPM by subjecting the subsequent silane, which had only been chemically purified, to physical purification.

【0024】最後に図1に示した本発明の精製方法によ
り精製された後の不純物を含む容器(2)(3)に残留
するシランの排気につき以下に略記する。
Finally, the exhaustion of silane remaining in the containers (2) and (3) containing impurities after purification by the purification method of the present invention shown in FIG. 1 will be briefly described below.

【0025】残留シランガス不純物の排気 1.すべてのバルブが閉であることの確認。 2.N2 13)をV(38)を開け流量計(39)よりミキサ
(17)を経由して排気(18)。 3.H2(14)をV(29)、V(46)、V(24)、V(23)
開にて容器(2)(3)に充填。 4.V(22)開、流量計(49)にて5cc /分程度より徐々
にミキサ(17)に流し(H2+SiH4 )/N2>100 とする。
1〜3時間。 5.流量計(49)(45)の流量差がなくなるまで十分待
つ。 6.ヒ−タ(9)(10)を100 〜150 ℃に加熱、水素を0.
5 〜2リットル/分流し容器(2)(3)内の不純物の
排気1〜5時間。 7.V(22)V(23)V(24)V(46)V(29)閉、連成
計(30)(31)を0.5 〜3.0 気圧に水素中保持。
Evacuation of residual silane gas impurities 1. Confirm that all valves are closed. 2. N 2 13) is opened to V (38) and exhausted from the flow meter (39) via the mixer (17) (18). 3. Convert H 2 (14) to V (29), V (46), V (24), V (23)
Fill containers (2) and (3) when opened. 4. V (22) is opened, and the flow meter (49) is gradually flown to the mixer (17) from about 5 cc / min so that (H 2 + SiH 4 ) / N 2 > 100.
1-3 hours. 5. Wait until the flow rate difference between the flowmeters (49) and (45) disappears. 6. Heat the heaters (9) and (10) to 100-150 ° C,
Evacuation of impurities in the flow vessels (2) and (3) at a flow rate of 5 to 2 liters / minute 1 to 5 hours. 7. Close the V (22) V (23) V (24) V (46) V (29) and keep the combined gauge (30) (31) in hydrogen at 0.5-3.0 atm.

【0026】以上のごとき反応性気体の精製方法および
それにより超高純度の半導体用の反応性気体を高圧容器
内に充填することができた。
As described above, the reactive gas purification method and the reactive gas for ultrahigh-purity semiconductors can be filled in the high-pressure vessel.

【0027】かかる高純度のシランガスを用いてグロ−
放電法を用いたプラズマCVD 法により0.1torr,250 ℃,
RF出力(13.56MHz)、10W,100 %シランを用いる条件下
にて非単結晶珪素半導体を形成させた。
Using such high-purity silane gas, gross
0.1 torr, 250 ℃, by plasma CVD method using discharge method
A non-single-crystal silicon semiconductor was formed under the conditions using RF output (13.56 MHz), 10 W, and 100% silane.

【0028】図面において、曲線(53)は従来より知ら
れたシランボンベを用いて作製したものであり、曲線
(54)は本発明の液─気精製を行うことなく本発明のス
テンレス製内面仕上げをした容器内部の残留分を9×10
-5torr好ましくは10-5torr以下に十分排除して作った場
合である。即ち容器の内壁は鏡仕上げをしてステンレス
製の高耐圧、耐熱性の容器を用いた。加えてシランを充
填する場合はかかる容器を100 ℃以上好ましくは250 〜
300 ℃に加熱をして吸着物を十分排気したものである。
かくのごとくに容器それ自体を本発明の如く工夫しさら
にその充填方法を十分注意するのみで混入させた酸素等
を1 /100 〜1 /1000にまで下げることができた。
In the drawing, a curve (53) is prepared by using a conventionally known silane cylinder, and a curve (54) is a stainless steel inner surface finish of the present invention without performing the liquid / gas purification of the present invention. 9 × 10
-5 torr, preferably 10 -5 torr or less. That is, the inner wall of the container was mirror-finished, and a high-pressure and heat-resistant container made of stainless steel was used. In addition, when filling with silane, the container should be kept at 100 ° C. or higher, preferably 250 to
It was heated to 300 ° C and the adsorbate was sufficiently evacuated.
Thus, the oxygen itself and the like mixed therein could be reduced to 1/100 to 1/1000 by devising the container itself as in the present invention and paying sufficient attention to the filling method.

【0029】図面において、(55)は残留シランが殆ど
なくなってしまったため容器内に残っている酸化珪素が
外部に出てしまったと推定される。
In the drawing, (55) is presumed to be that silicon oxide remaining in the container has gone outside due to almost no residual silane.

【0030】また本発明の液化─気化精製を2段行う
と、さらにそれらを1/10〜1 /1000にまで下げること
ができた。特に容器内に残留するガスを全部用いてもそ
の中には酸化珪素成分が増加しないことが(57)の測定
点が(55)の測定点のごとく増加しないことにより判明
した。
When the liquefaction / vaporization purification of the present invention was carried out in two stages, they could be further reduced to 1/10 to 1/1000. In particular, it was found that the measurement point of (57) did not increase as in the measurement point of (55), even when all of the gas remaining in the container was used, where the silicon oxide component did not increase.

【0031】また本発明方法における半導体用の反応性
気体としてシランを用いる時、図1に示された容器はボ
ンベ(1)を10リットルボンベとすると、充填シラン等
483gr,残留量10g,残圧0.5Kg /cm2 とし、さらにこの
シランを容器にては内容積1.5 リットルとし、容器
(2)では10g,容器(3)では10gの残留ガスおよび不
純物となるように設計し、容器(4)は10リットルボン
ベとしてこの容器(4)へのシランの充填も容器(2)
(3)と同様に-150±10℃に冷却して、その後図示する
ごとく大気濃度として使用系(15)へとバルブ(27)を
開けて使用した。このため容器(4)の使用圧力を15〜
17Kg/cm2 とすることができ、従来用いられているシ
ランボンベとまったく同様にして用いることができると
いう特徴を有する。
When silane is used as the reactive gas for the semiconductor in the method of the present invention, the container shown in FIG.
483 gr, residual amount 10 g, residual pressure 0.5 kg / cm 2 , and this silane in the container was made to have an internal volume of 1.5 liters. In container (2), 10 g, and in container (3), 10 g of residual gas and impurities. The container (4) is designed as a 10-liter cylinder and the container (2) can be filled with silane.
After cooling to -150 ± 10 ° C. in the same manner as in (3), the valve (27) was opened to the working system (15) as shown in the figure to obtain the atmospheric concentration, and then used. For this reason, the working pressure of the container (4) should be 15 to
It has a characteristic that it can be 17 kg / cm 2 and can be used in exactly the same manner as a conventionally used silane cylinder.

【0032】この半導体用の反応性気体をシランではな
くゲルマンまたはヘリュ−ム、水素にて希釈されたジボ
ラン、フォスヒンまたはアルシンとしてもよい。これら
の化学的特性を以下の表1に示す。
Instead of silane, the reactive gas for the semiconductor may be germane or helium, diborane diluted with hydrogen, phosphine or arsine. These chemical properties are shown in Table 1 below.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】即ち、これらの反応性気体を用いる場合、
それらを100 %の濃度にするにはシランと同様にこれま
で記したごとくに行えばよい。また水素で希釈しようと
するならば、必要系の半導体用の反応性気体を充填した
後図1において水素を(14)よりコ−ルドトラップ
(5)を経てバルブ(46)を経て加圧充填して50〜5000
PPM の所定の濃度例えば500 〜1000PPM に希釈すればよ
い。
That is, when using these reactive gases,
To achieve a 100% concentration, they can be carried out as described above, as with silane. If it is desired to dilute with hydrogen, after filling a necessary reactive gas for semiconductors, hydrogen is charged from (14) through a cold trap (5) through a valve (46) as shown in FIG. Then 50-5000
The PPM may be diluted to a predetermined concentration, for example, 500 to 1000 PPM.

【0035】また希釈用の気体が水素またはヘリュ−ム
等においては同様に(14)より導入すればよい。
When the gas for dilution is hydrogen or helium, the gas may be similarly introduced from (14).

【0036】[0036]

【発明の効果】以上の説明より明らかなごとく、本発明
は半導体用反応性気体を酸素、炭素の混入量を1PPM以下
好ましくは1 〜100ppbにすべくその反応性気体をボンベ
に小分けの際に混入する不純物を排除し、加えてこの小
分けの際反応性気体の液化─気化精製および吸着方式を
併用することにより、従来の1 /10000 以下の酸化物気
体の混入量としたことを特徴としており、その精製され
た反応性気体によりプラズマCVD 法、LP CVD法への精製
による制御が初めて可能になった。
As is evident from the above description, the present invention is applicable to a case where the reactive gas for semiconductor is divided into cylinders so that the mixed amount of oxygen and carbon is 1 PPM or less, preferably 1 to 100 ppb. The characteristic feature is that the amount of mixed oxide gas is reduced to 1/10000 or less by eliminating the contaminating impurities and liquefying the reactive gas in this subdivision and using the vaporization purification and adsorption method together. For the first time, control by plasma CVD and LP CVD was enabled by the purified reactive gas.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の反応性気体精製方法を示すブロックダ
イヤグラムである。
FIG. 1 is a block diagram showing a reactive gas purification method of the present invention.

【図2】本発明方法により得られたシランを用いて調べ
た珪素中の残留酸素濃度を従来方法と比較したものであ
る。
FIG. 2 is a graph comparing the concentration of residual oxygen in silicon measured using a silane obtained by the method of the present invention with that of a conventional method.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 層の形成に使用される精製された後の反
応性気体を高圧容器に充填する前に、前記高圧容器内の
炭酸ガス、炭化水素等の残留物を、前記高圧容器を加熱
しながらオイルフリーの真空排気装置にて真空引きをし
た後に前記反応性気体の充填を行い前記残留不純物を
0.1ppm以下にすることを特徴とする反応性気体充
填方法。
Before filling a purified reactive gas used for forming a layer into a high-pressure vessel, a residue such as carbon dioxide and hydrocarbons in the high-pressure vessel is heated to heat the high-pressure vessel.
A method for charging a reactive gas, wherein the reactive gas is filled after evacuating with an oil-free vacuum exhaust device while reducing the residual impurities to 0.1 ppm or less.
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