JPH04362092A - 純粋半導体材料を熱分解により析出する装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明対象は、析出炉内で加熱した支持体
上の半導体材料の気状化合物を熱分解することにより純
粋半導体材料、特にシリコンを析出する装置及び方法で
ある。

【０００２】揮発性半導体化合物、例えばシリコン化合
物を熱分解して遊離シリコンを形成し、気相から発生す
るシリコンを、加熱した支持体上に析出させる半導体材
料のかかる製造方法は以前から知られている。かかる装
置が例えばドイツ特許明細書第　２８　５４　７０７号
に記載してある。反応容器は支持体用ホルダを有する底
板と気状反応物用給排穴と底板上に気密に取り付けたる
つぼとからなり、るつぼは例えば反応室に向かって銀め
っきした特殊鋼からなり、冷却可能な外被を有する。

【０００３】支持体は例えばＵ形のシリコン細棒であり
、底板のホルダ上に取り付けられ、各２個のホルダを互
いに結合する。このホルダが接点を有し、この接点を介
し細棒を電源網と導電接続することができる。いわゆる
ジーメンス法によるトリクロロシランからのシリコンの
析出はこの細棒で少なくとも９００　℃、一般に１００
０〜１２００℃の温度において行われ、この温度は接点
に印加した電圧を基に通電により維持される。別の析出
操作はそれより低い温度で行われ、例えばシランからの
シリコンの析出は単に約４００　℃以降の温度で行われ
る。

【０００４】シリコンは約４００　℃以降の温度ではじ
めて十分に電気伝導性となるので（この場合抵抗率が約
０．５　Ωｃｍの値となる。）、析出に使用するシリコ
ン支持体をこの温度に加熱することは別の方法で行わね
ばならない。 このため析出炉の頂部に堰が設けてあり、この堰を通し
て加熱フィンガを反応室内に挿入することができる。不
活性ガス、特に窒素ガスの下、反応室は発火温度まで加
熱され、この温度以降は細棒を流れる電流により更なる
加熱が行われる。

【０００５】技術水準により知られたこの装置及び方法
には重大な欠点がある。加熱フィンガを挿入するための
反応室の穴の故に反応室に混入する異物が増すことにな
る。反応室を均一に加熱するため加熱フィンガには、反
応室内で既にフィンガから金属の蒸発が起きるほどに高
い温度が必要である。このため、望ましくないことに半
導体材料が金属原子で更に汚染されることになる。不活
性ガス、例えば窒素ガスの下で加熱を行わねばならない
ので、本来の析出操作のとき窒素ガスの残留濃度が存在
し、析出したポリシリコン中の窒素濃度が高まることに
なる。窒素の封入は引き続き単結晶材料を製造する際積
層欠陥の原因となる。更に細棒の加熱に３０〜６０分の
付加的時間が必要となり、その間設備が停止し、経済性
が低下する。

【０００６】別の汚染の危険は、トリクロロシランから
シリコンを析出する際、析出中棒を電極間の通電により
電気的に加熱するとき、電気的及び熱的に誘導されて電
極から半導体棒内に原子が拡散することにより発生する
。この汚染の危険を避けることができるのは、例えばシ
ランからのシリコンの析出を比較的低い温度で電磁放射
、例えばマイクロ波で加熱することのみによって行う場
合だけである。

【０００７】このため、細棒の加熱をマイクロ波で行う
ことにより、反応炉を開いて加熱フィンガを挿入するこ
とを避ける方法がとられるようになった。ドイツ特許明
細書第　３７　３９　８９５号では例えば棒を加熱する
ため析出炉の上部穴にマイクロ波加熱装置が取り付けら
れる。通風機が入射マイクロ波の炉内部への分布を向上
するのに役立つが、しかしマイクロ波の一部は底板で反
射されて戻って導波管に達する。それ故、マイクロ波を
入射するのに必要な導波管はマイクロ波が反射して発振
器自体に戻るのを防止するため調整装置を有する。

【０００８】上述の方法では欠点として反応炉頂部から
のマイクロ波の入射により細棒の加熱が不規則に行われ
る。このことにより、棒の諸部分が緩慢に加熱されるの
で通電の投入が遅れることになる。このことで更に棒に
熱応力と微細亀裂が生じ、結果として棒の破断や、少な
くとも機械的不安定を生じることがあり、冷却及び分解
後、後続の例えば帯域溶融操作や鋸引き操作のとき破断
や障害の原因となる。しかもこの効果は例えばドイツ特
許明細書第３４　２８　２５５　号に記載の方法では局
部的過熱時に発生した微細亀裂及び応力によって材料の
粉砕を容易とするため応用されてさえいる。マイクロ波
の分布を向上し又反射を避けるため通風機と調整装置を
取り付けることも、上から入射する場合に棒の均一な加
熱を特に下部でも達成するには十分でない。

【０００９】特に、棒状支持体を析出する唯一の方法と
して電極拡散による汚染を防止するような低い析出温度
を基にシランからシリコンを析出する場合のように析出
を通電によってではなくマイクロ波加熱のみによって行
う場合、この方法は好ましくない。つまり棒を上から加
熱するとこの場合特に棒の上端でシリコンの析出が不規
則となり、従って棒の太さが不規則となり、この棒は特
定の使用目的、例えば帯域溶融操作に全く不適となる。

【００１０】そこで本発明は、上記諸欠点を防止して半
導体材料の均一な、汚染のない加熱を可能とする気状予
備生成物の熱分解により半導体材料、例えばシリコンを
析出する装置及び方法を見いだすことを課題とする。

【００１１】この課題は、析出炉内で半導体材料の気状
化合物を、加熱すると電磁放射を吸収する加熱した支持
体上で熱分解することにより純粋半導体材料、特にシリ
コンを析出する装置であって、気体給排用ノズルを有す
る金属製底板と、その上に被せて縁を底板で気密閉鎖し
た冷却可能なるつぼとからなるものにおいて、反応炉の
外側に配置され、複数箇所で反応炉内に入射される電磁
波を発生する少なくとも１台の発振器と、入射電磁波を
ほぼ損失なしに反射する材料からなる反応炉内壁とを特
徴とする装置によって解決される。この課題は更に、こ
の装置を用い、支持体材料の加熱を複数源からの電磁放
射により均一に行うことを特徴とする方法によって解決
される。

【００１２】本発明を適用するには、気状予備生成物を
微細粒質上（例えば流動層反応炉内で）に、又は例えば
棒、球又は板等の予備成形して加熱される支持体上に析
出するのに役立つ全ての反応炉、特に流動層反応炉や薄
膜を析出する反応炉、例えばエピタキシアル反応炉も適
している。

【００１３】本発明の意味は反応炉の反応帯域内で均質
な放射分布を得ることにある。反応炉の型式に応じてこ
の反応帯域の実施態様は異なる。

【００１４】本発明の１実施態様は例えば技術水準に記
載されたような析出炉を基にしている。反応炉のこの実
施態様において本発明によれば反応炉の内部全体で放射
の均一分布が達成される。好ましい円筒形反応炉は金属
製底板と円筒形ハウジングとからなる。底板は半導体材
料の各１本のＵ形棒用に少なくとも２個のホルダを備え
ている。更にそれは気状反応成分用給排穴を有する。特
別の実施態様では半導体材料用ホルダはＵ形棒を通して
電圧が印加される接点を備えている。

【００１５】反応炉ハウジングは底板と気密に結合、例
えばねじ締めすることができ、冷却液、特に水を通すた
め好ましくは二重壁で実施してある。但し技術水準とは
対照的に加熱フィンガ又は導波管を反応炉の頂部に挿入
する穴を省くことができる。

【００１６】この反応炉の説明は例示と理解しなければ
ならず、決して本発明思想を限定するものではない。

【００１７】反応炉るつぼは電磁波を発生する少なくと
も１台の発振器を備えている。熱膨張による亀裂や破断
を防止するため半導体材料のできるだけ均一な加熱を達
成すべきであるので、望ましくは複数台の発振器を本発
明の課題に合わせて入射電磁放射が反応炉の内部全体に
均一にフィールド分布するよう取り付けられる。反応炉
内部を支配している条件に基づき単数又は複数台の発振
器が望ましくはハウジングの外側に設けられる。この場
合発振器は一般に使用される電磁放射を透過し、これを
吸収しない例えば石英からなる隔膜によって反応炉内部
から分離される。隔膜は好ましくは二重壁に実施され、
入射電磁放射を吸収しない非極性冷却液、例えばパラフ
ィン油を通すことができる。

【００１８】電磁波を発振器から隔膜に案内するのは望
ましくは当業者にとって周知の市販の導波管で行うこと
ができる。特に好ましいと判明したのは１台の発振器と
それから派生した複数の導波管を設けることであり、こ
の導波管は放射を隔膜窓を通して反応炉内部に案内し、
こうして反応炉内部で放射のできるだけ均一な分布と、
従って半導体材料の均一な加熱が行われる。

【００１９】電磁放射を入射する隔膜を備えた穴の配置
は反応炉や支持体の形状、質量及び数に依存する。好ま
しい配置は当業者にとって容易に明らかとなる。放射の
所要の均一分布は特に電磁放射用入口穴が２個以上、特
に４〜８個のとき達成される。トリクロロシランからシ
リコンを析出するのに主に用いられるＵ形支持体の場合
特に反応炉円筒の方からＵ形体の３面のそれぞれに入射
するのが好ましく、棒の２つの縦長の平行な部分は望ま
しくは各２個の隔膜穴から照射され、こうして入射穴の
総数が５個となる。

【００２０】本発明思想の１展開は複数の反応炉に対し
１台の発振器と適宜な導波管とを設け、発振器がそれぞ
れ加熱時間の間導波管中の傾動鏡を操作することにより
各反応炉に接続することができる点にある。

【００２１】別の実施態様は流動層反応炉への本発明の
適用にある。本発明によればこの反応炉型式では特に反
応炉内部の隣接した反応帯域で放射の均一分布が達成さ
れる。析出炉の上記実施態様におけると同様、底板とそ
の上に被せた冷却可能なるつぼとからなる反応炉の基本
原理が得られる。更に、有利にはるつぼの上部範囲にプ
ロセスガス用排出穴が設けられる。半導体材料からなる
支持体はこの実施態様の場合好ましくは粒質からなり、
この粒質は反応炉の運転開始前薄い例えば５０〜３５０
　ｍｍ、特に７５〜２５０　ｍｍ厚の層として円筒形反
応炉の下部範囲で有孔板上に沈積する。この有孔板は粒
質の直径より一般に小さな直径の孔を有する。特に直径
１５０　〜６００　μｍの粒質が好ましいことが判明し
た。運転中これらの孔を、一部半導体材料の揮発性熱分
解化合物、例えばシランからなるプロセスガスが流れる
。半導体材料の粒径は半導体粒子が有孔板から流出する
気体の圧力によって運動状態に保たれるよう設計される
。特に粒子の微量部分を底板から完全に持ち上げ、底板
から１００　〜５００　ｍｍの距離を置いて反応帯域内
に搬送すべきである。従って、特定質量の粒子を反応帯
域内に搬送するのに必要なプロセスガスの圧力は当業者
が容易に突き止めることができる。

【００２２】本発明によれば、反応帯域ができるだけ均
一に照射されるよう複数個、好ましくは４〜８個の隔膜
を通して電磁放射が反応炉内部に入射される。こうして
、気体流により反応帯域内に容易に搬送される支持体の
加熱と半導体材料の析出は、有孔板上の冷たい非照射帯
域においてではなく好ましくは反応帯域内で行われ、底
板上にある重い半導体材料の焼付けが防止される。重い
支持体は析出後底に沈降し、結局反応ガスの圧力に依存
した均一粒径の生成物が得られる。

【００２３】従って特に反応帯域での電磁放射の均一分
布は格別有利な形で半導体材料の均一な析出に、従って
生成物粒質の特に大きな規則性と均質性とに寄与する。 本発明によれば反応炉の壁により吸収されてこれを加熱
する放射部分ができるだけ小さく保たれるので、放射の
吸収は特に支持体によって行われる。従って特別損失の
ない支持体の加熱と高いエネルギー収率が達成される。

【００２４】使用する発振器は、支持体の加熱が起きる
よう、支持体を構成する材料によって可能なかぎり完全
に吸収される周波数の電磁放射を発生する。同時に、望
ましくは、できるだけ反応炉の壁によって吸収されるこ
とが少ない放射が使用される。更に、最も好ましい場合
に使用される放射の周波数は使用した支持体の厚さに依
存する。

【００２５】周波数０．５　〜３０　ＧＨｚのマイクロ
波は普通金属によって吸収されるのでなく反射される。 しかしこの周波数の電磁放射は未添加半導体材料、例え
ばシリコンによってほぼ完全に吸収される。温度を高め
ると普通かかる半導体の伝導率が上昇し、だがこれは電
磁放射の吸収低下をもたらす。永久双極子モーメントを
有する分子はやはりマイクロ波を吸収する。

【００２６】使用した、例えば特殊鋼からなる反応炉の
内部を銀めっきするのが特に好ましいことが判明した。 このことにより入射電磁放射が格別十分に反射され又反
応炉内部で放射の均一性が向上し、このことから半導体
材料が格別均一且つ慎重に加熱され又加熱時間が短くな
る。しかし反応炉の壁を石英で被覆した実施も可能であ
る。内壁は外部から二重壁反応炉ハウジングにより冷却
される。支持体が十分な伝導率を達成し又これに伴い通
電時もはや吸収しなくなってはじめて逆反射が起きる。 それ以前には支持体による放射のほぼ完全な吸収と又こ
れに伴いほぼ損失のない加熱が起きる。

【００２７】支持体用にホルダ（電極）を設けた実施態
様の反応炉では、電磁放射の入射のみによって析出温度
を達成するのではないとき、支持体は好ましくは通電時
の加熱を避けるため良電気伝導性材料、例えばグラファ
イトからなる。この場合電極を冷やす手段を設けるのが
望ましい。

【００２８】析出すべき材料を沈積させる支持体は、特
に反応炉の種類に応じてさまざまな形状とすることがで
きる。流動層反応炉では有孔板の直径より大きな直径の
小さな円形又は多角形粒子からなる粒質が、そしてエピ
タキシアル反応炉では特に円板体が析出に利用される。 しかし一般には細棒である。

【００２９】しかし支持体の形状と取付は析出温度にも
依存する。特に細棒を支持体として利用する実施態様で
は揮発成分の分解反応が始まる温度、従って細棒上への
材料の析出が始まる温度が、析出炉内でホルダの電極に
電圧を印加しなければならないかどうか又は析出温度へ
の細棒の加熱を電磁放射のみによって行うかどうかにと
って決定的である。例えばトリクロロシランからシリコ
ンを経済的に析出するには約９００　〜１２５０℃の温
度が必要である。この場合支持体は望ましくは太さ５〜
１５ｍｍの細いＵ形シリコン棒からなり、この棒は電圧
を印加できるようホルダに取り付けられる。シランから
のシリコンの析出は既に３００　〜４００　℃で始まり
、この析出時細棒の加熱は電磁波のみによって行うこと
ができる。それ故空間中に自由となった異物、特に棒又
は板が支持体として適している。棒は正方形、だが又多
角形又は卵形断面とし、単結晶又は多結晶半導体材料か
ら作製しておくことができる。特に好適なのは丸い心棒
であり、これは析出後別に加工することなく例えば帯域
溶融操作に直接供給することができる。しかし支持体は
、電磁波を吸収して加熱されるその他全ての材料から構
成することができる。

【００３０】流動層反応炉の実施態様でも電磁放射のみ
によって支持体の加熱が可能である。従ってこの反応炉
型式は既に低温で分解する化合物からの熱析出、特にシ
ランからシリコンを析出するのに適している。

【００３１】シリコンを加熱する電磁放射発振器の周波
数は好ましくはマイクロ波の領域であり、普通材料厚に
も依存する。太い棒は好ましくは小さな周波数で加熱さ
れる。例えばシリコンの場合、直径５〜１５ｍｍの棒を
支持体として使用するときには０．５　〜３．０　ＧＨ
ｚ　範囲の周波数が使用される。２．０　〜２．８　Ｇ
Ｈｚ　、特に２．４５　ＧＨｚのマイクロ波が特に好ま
しいことが判明した。というのもこの周波数のとき表面
が均一に加熱され又それに伴い格別均一な析出が起きる
からである。

【００３２】発振器出力は反応炉の大きさ、棒の質量、
そして伝導性又は析出を達成するのに必要な温度に依存
する。例えばトリクロロシランからシリコンを析出する
には、シリコンの電気抵抗がトリクロロシランからシリ
コンの本来の析出温度である９００　〜１２５０℃を通
電によって達成するのに十分な低さとなる温度範囲を達
成しなければならない。約４００　℃以降がそうである
。シランから析出する場合には３００〜４００　℃の温
度で間に合う。反応炉の壁、特に銀めっき壁は本来の電
磁波を全反射するので既に１ｋＷ以降の出力で十分であ
り、２〜１０ｋＷの出力で良好な結果が達成される。電
気的発火に至るまでの総出力又は幾つかの適宜に低い出
力をもたらす発振器を使用することができる。

【００３３】それとは逆に例えばシランからシリコンを
析出するには反応容積に応じて適宜に小さな出力幅、例
えば１〜１０ｋＷの発振器が析出中連続運転で使用され
る。 析出温度が低いのでこの場合通電を省くことができ、こ
れにより、固体拡散に基づく温度及び電圧に依存した汚
染が防止される。

【００３４】支持体の温度に依存した発振器の出力制御
は適宜な測定要素、例えばセンサにより、又は例えばシ
リコン棒を流れる電流の抵抗測定により行うことができ
る。その他の例えばシリコン加熱時の加熱を通電により
行う場合、マイクロ波加熱から電気加熱への移行を高価
な測定又は制御によって切換えてはならない。例えば抵
抗率が１Ωｃｍ未満のとき、好ましくは０．１　Ωｃｍ
以下のときでさえ、高温に基づきシリコンの伝導率が限
界値を上まわったならマイクロ波はシリコンによっても
はや吸収されないで反射され、発振器により反応炉の加
熱が自動的に遮断される。このことはほぼ５００　℃以
降でそうであり、特別純粋なシリコン支持体の場合約６
５０　℃の温度でも達成される。加熱時間は入射出力に
よって与えられ、それに応じて２〜１０分である。

【００３５】トリクロロシランから析出する場合電磁波
の入射は既に水素雰囲気の下で行うことができる。従来
の方法ではシステムが開かれるので費用をかけて反応炉
を不活性ガス、例えば窒素又はアルゴンで洗浄する必要
があったが、この洗浄がこれでもって不要となる。他方
極性雰囲気のなかでは、例えば反応室内にトリクロロシ
ランが存在する場合には、この場合放射が気体により吸
収されて反応室内で気体の加熱を生じるので照射は不可
能である。電磁波による加熱と析出とを同時に行うとき
にのみ反応炉内部に既に気体混合物が負荷してあり、こ
の混合物から例えばシラン又はシラン／水素混合物の析
出が行われる。

【００３６】本発明は、支持体を加熱するのに加熱フィ
ンガを用いる技術水準の方法に比べ、反応炉内部の加熱
を全く汚染なしに行うことができる利点を有する。支持
体の加熱がきわめて選択的に行われるので、加熱操作中
加熱フィンガ、反応炉壁及び電極からの金属原子の蒸発
が完全に防止される。このように析出した多結晶シリコ
ンは金属含量中ＩＮＡＡ（中性子放射化機器分析）で測
定して著しく低下したことが判明した。

【００３７】３０〜６０分に比べ減少した２〜１０分の
加熱時間は操作が促進される利点を有するだけではない
。従来の方法ではこの時間の間不活性ガスで洗浄せねば
ならなかったが、本発明方法では反応炉が閉じているた
め既に水素又はプロセスガスの下で加熱を行うことがで
きる。 従って不活性ガスも節約することができ、このことから
更に利点として結晶品質が向上する。というのも析出し
た多結晶シリコン中に例えば窒素が埋封されると積層欠
陥を生じるからである。

【００３８】電磁放射を支持体の加熱に用いる技術水準
に示された方法に比べ本発明方法及び本発明装置は支持
体の加熱が均一に損失なしに行われる利点を有する。反
応炉内部で銀めっきした特殊鋼を用いることにより、放
射が格別損失なしに反射され、従って半導体材料が唯一
加熱され、加熱時間が短くなる。本発明を流動層反応炉
に適用すると特に利点として放射が反応炉の壁で完全に
反射され又専ら反応帯域が照射されることにより投入エ
ネルギーは支持体の加熱、従って材料の析出に用いられ
るだけとなる。従ってＧ値及びエネルギー効率が特に大
きい。更に、この反応炉型式では熱拡散又は電気拡散が
現れないので半導体材料の汚染が完全に回避される。し
かしこの反応炉をシランからシリコンを析出するのに使
用することは電磁放射による損失なしの加熱を適用して
はじめて経済的となった。

【００３９】反応炉及び支持体の形状に合わせて複数箇
所で反応炉内に入射が行われるので、支持体の加熱に局
所的むらが生じない。これにより磨耗部品でもある通風
機等の放射分配手段も有利なことに省くことができる。 達成された電気伝導率に基づき支持体がもはや吸収せず
、発振器内への逆反射を防止するのに用いる手段も設け
る必要がないので、マイクロ波出力の発振器内への逆反
射は加熱時間の最後ではじめて起きる。

【００４０】棒中に前記熱応力や微細亀裂があると棒が
破断し、少なくとも機械的に不安定となり、冷却及び分
解後、後続の操作、例えば帯域溶融法や鋸引きのとき破
断や障害の原因となるが、これらが防止される。析出操
作自体及び後続の操作における収率がこれでもって本質
的に向上する。特に、低い析出温度に基づきシランから
シリコンを析出する場合のように通電によってではなく
マイクロ波加熱のみによって析出を行う場合、均一な厚
さの、従って帯域溶融等の操作に特別損失なしに適した
棒が得られる。従って本方法は周知の技術水準に比べ大
きな経済的利点を有する。

【００４１】以下実施例を基に本発明装置及び方法を詳
しく説明する。これらの実施例は単に理解を助けるため
のものであり、発明思想の制限を意味するものではない
。

【００４２】

【実施例】実施例１ 石英るつぼを内部に設けた全高８０ｃｍの試験析出設備
内に直径８ｍｍ、全長１１０　ｃｍのＵ形シリコン棒（
心棒）を３本組み込み、棒の円錐端をグラファイトホル
ダで電圧発振器に接続した。マイクロ波ユニットは各１
ｋＷの４台の発振器からなり、発振器はパラフィン油で
冷却可能な石英窓を通して銀めっき黄銅からなる長さ各
１ｍの導波管を介し接続し、反応炉の円筒外被の周囲に
それぞれ９０°ずらして円筒軸に沿って反応炉全高のそ
れぞれ２０％の高さで反応炉に配置してあり、このユニ
ットをスイッチオンすると、導波管中で反射する出力が
ゼロであるので、入射エネルギーの完全吸収が達成され
た。既に５分後、シリコン棒の温度（実験では熱電対を
使って測定）が約４００　℃に上昇することにより、印
加電圧２５０　Ｖの場合通電が測定されるほど低い抵抗
が達成された。これにより温度、従って伝導率が急速に
高まり、数秒（＜５秒）後には既に４０Ａの電流が流れ
、短時間で＞１０００℃の析出温度が達成された。トリ
クロロシラン４ｋｇを２Ｎｍ３／ｈ　の水素に混合した
場合約１．２　ｍｍ／ｈの析出速度が達成された。多結
晶シリコンの析出が進み、従って直径が増すのに伴い通
電は３０ｍｍの最終径が達成されるまで１８０　Ａ／１
００　Ｖ　に上昇した。こうして析出した多結晶シリコ
ンを帯域溶融操作により単結晶棒に再結晶化し、ＩＮＡ
Ａで測定した金属含量を著しく減少させた。従来の技術
水準で一般的であった３００　ｐｐｔｗ　Ｆｅ，３５ｐ
ｐｔｗ　Ｃｒ　に比べ一定した値１２０　ｐｐｔｗ　Ｆ
ｅ，　１５　ｐｐｔｗ　Ｃｒ　が得られた。

【００４３】実施例２ 実施例１と同じ、但し壁に銀めっきした反応炉に同一寸
法の心棒を組み込んだ。マイクロ波加熱設備のスタート
後、Ｕ形シリコン棒は反応炉壁の放射吸収が少ないこと
により一段と早く加熱され、これにより加熱時間を３．
５　分に短縮することができた。マイクロ波加熱により
棒中に達成される最高温度は輻射が少ないのでなお多少
高まり、既に１２０　Ｖの電圧で通電が起きた。この試
験析出も問題なく経過した。析出率は約１ｍｍ／ｈであ
った。この多結晶シリコン棒を実施例１におけると同様
に帯域溶融法により更に処理したが、少数キャリヤの寿
命に関する値は実施例１に比べ何ら劣らなかった（＞１
０００μ秒）。ＩＮＡＡ法で測定した金属値、代表的に
はＦｅもきわめて良好であり、しかも５０　ｐｐｔｗ　
の検出限界以下であった。

【００４４】実施例３ 反応炉を実施例１、２と同様に構成した。但し輻射熱を
更に制限するため石英るつぼとして構成した反応室を外
側から冷却銀箔で包み込んだ。シリコン棒はグラファイ
トホルダ上に取り付けたが、電圧源には接続しなかった
。マイクロ波ユニットのスイッチオン後、僅かな水素流
の下で５分待つとシリコン棒は約５５０℃の温度に達し
た。次に水素から水素＋シラン混合物に切換えた。この
混合物はシラン飽和が１０％であった。この実験で達成
された析出率は０．２　ｍｍ／ｈであった。通電が欠落
し且つ温度が低い故に小さいこの析出率でもって達成さ
れた純度はしかし結晶化後２０００Ωｃｍ（ｎ型）の抵
抗値を特徴としていた。金属含量は例外なく検出限界以
下であったので検出することができなかった。しかし金
属の純粋さは少数キャリヤの寿命が＞５０００μ秒と格
別長いことにより説明することができる。この析出法の
特別の利点は、低い温度により析出がシリコン棒でのみ
経過する一方、使用した易分解性シラン（ＳｉＨ４）の
気相分解が観察されなかったことにある。

【００４５】実施例４ 内径２５０　ｍｍ、高さ１０００ｍｍの反応炉を構成し
た。反応炉の下部を薄い有孔板により分離した。この有
孔板を通して下からシランと水素との混合物からなる気
体流を吹き込み、有孔板上にある粒径３００　μｍ、ば
ら高約２００　ｍｍのシリコン粒質を僅かに運動させて
保持した。流動層の上部で横に配置した導波管を介し総
出力５ｋＷのマイクロ波発振器をスイッチオン後、シリ
コン粒質を１０分間予熱した。達成された温度は水素で
希釈したシランを反応させてシリコン粒質の粒子上にシ
リコンを析出するのに十分であった。この析出中マイク
ロ波出力は約２ｋＷに下げることができた。この場合の
利点として反応炉の壁を抵抗加熱により加熱する必要も
又流動層に通電する必要もない。しかもマイクロ波導波
管を好ましくは流動層上部に配置することによりＳｉ粒
子の熱焼付け又は反応性成長が防止された。使用した気
体混合物が５％のシランを含有し、このシランは反応時
、廃ガス成分のガスクロマトグラフ測定又はシリコン粒
質の量増加により突き止めたように９８％超までシリコ
ンと水素とに変換された。

【００４６】以下、本発明の好適な実施態様を例示する
。

【００４７】１．　　発振器から反応炉に至る電磁波の
進路を少なくとも隔膜に通し、該隔膜が使用した電磁放
射を完全に透過し、隔膜上では半導体材料の析出が起き
ないことを特徴とする請求項１記載の装置。

【００４８】２．　　電磁放射を４〜８個の隔膜を通し
て反応炉ハウジング内に入射することを特徴とする前項
１記載の装置。

【００４９】３．　　隔膜が好ましくは冷却可能な石英
窓からなることを特徴とする前項１〜前項２のいずれか
１項又は複数項記載の装置。

【００５０】４．　　発振器から反応炉に至る電磁波の
伝送を導波管を介し行うことを特徴とする請求項１、前
項１〜前項３のいずれか１項又は複数項記載の装置。

【００５１】５．　　電磁波発振器がマイクロ波を発生
することを特徴とする請求項１、前項１〜前項４のいず
れか１項又は複数項記載の装置。

【００５２】６．　　発振器が周波数０．５　〜３．０
　ＧＨｚ　のマイクロ波を発生することを特徴とする前
項５の装置。

【００５３】７．　　半導体材料からなる支持体を特に
グラファイトからなるホルダにより金属製底板に固着し
たことを特徴とする請求項１、前項１〜前項６のいずれ
か１項又は複数項記載の装置。

【００５４】８．　　半導体材料が細い棒の形で反応炉
内にあり、該棒が電流給排線を備えた各２つのホルダを
接続することを特徴とする請求項１、前項１〜前項７の
いずれか１項又は複数項記載の装置。

【００５５】９．　　反応炉の底が有孔板からなり、そ
の孔を通してプロセスガスが流入し、且つ半導体粒質か
らなる支持体を運動状態に保つことを特徴とする請求項
１、前項１〜前項８のいずれか１項又は複数項記載の装
置。

【００５６】１０．　　反応炉ハウジングの反応室を取
り囲む面が銀又は銀めっき鋼からなることを特徴とする
請求項１、前項１〜前項９のいずれか１項又は複数項記
載の装置。

【００５７】１１．　　析出をシランＳｉＨ４、特にＳ
ｉＨ４／Ｈ２混合物の熱分解により行うことを特徴とす
る請求項２記載の方法。

【００５８】１２．　　析出をトリクロロシランと水素
との混合物から行うことを特徴とする請求項２記載の方
法。

【００５９】１３．　　支持体材料の加熱を、電磁放射
により、支持体の半導体材料により電磁放射の反射が起
きる限界温度にまで行うことを特徴とする請求項２、前
項１１〜前項１２のいずれか１項又は複数項記載の方法
。

【００６０】１４．　　電磁放射による加熱を６５０　
℃以下の温度範囲において行うことを特徴とする請求項
２、前項１１〜前項１３のいずれか１項又は複数項記載
の方法。

【００６１】１５．　　電磁放射の均一入射を有孔板の
上１００　〜５００ｍｍにある反応帯域において行うこ
とを特徴とする請求項３記載の方法。

【００６２】１６．　　発振器により発生した電磁放射
を複数の異なる反応炉へと転向するのに傾動鏡を用いる
ことを特徴とする請求項２、前項１１〜前項１４いずれ
か１項又は複数項記載の方法。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】析出炉内で半導体材料の気状化合物を、加
   熱すると電磁放射を吸収する加熱した支持体上で熱分解
   することにより純粋半導体材料、特にシリコンを析出す
   る装置であって、気体給排用ノズルを有する金属製底板
   と、その上に被せて縁を底板で気密閉鎖した冷却可能な
   るつぼとからなるものにおいて、ａ）反応炉の外に配置
   され、複数箇所で反応炉内に入射される電磁波を発生す
   る少なくとも１台の発振器と、ｂ）入射電磁波をほぼ損
   失なしに反射する材料からなる反応炉内壁とを特徴とす
   る装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の装置内で半導体材料の気状
   化合物を、加熱した支持体上で熱分解することにより純
   粋半導体材料、特にシリコンを析出する方法において、
   支持体材料の加熱を複数源からの電磁放射により均一に
   行うことを特徴とする方法。
3. 【請求項３】反応炉の底が有孔板からなり、その孔を通
   してプロセスガスが流入し、且つ半導体粒質からなる支
   持体を運動状態に保つことを特徴とする請求項１記載の
   装置を用いた請求項２記載の方法において、半導体材料
   からなる粒質を、有孔板を通るプロセスガスの流れによ
   り運動状態に保つことを特徴とする方法。