JPH0526324B2 - - Google Patents

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JPH0526324B2
JPH0526324B2 JP57092612A JP9261282A JPH0526324B2 JP H0526324 B2 JPH0526324 B2 JP H0526324B2 JP 57092612 A JP57092612 A JP 57092612A JP 9261282 A JP9261282 A JP 9261282A JP H0526324 B2 JPH0526324 B2 JP H0526324B2
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JP
Japan
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container
silane
reactive gas
filling
purification
Prior art date
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Application number
JP57092612A
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Japanese (ja)
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JPS58209114A (en
Inventor
Shunpei Yamazaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP57092612A priority Critical patent/JPS58209114A/en
Publication of JPS58209114A publication Critical patent/JPS58209114A/en
Publication of JPH0526324B2 publication Critical patent/JPH0526324B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/0262Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
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    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02521Materials
    • H01L21/02524Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02532Silicon, silicon germanium, germanium

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、98%以上の純度を有する反応性気体
代表的にはシランまたはゲルマンを高圧容器に充
填するに際し、この高圧容器内を真空引きをする
に加えて、容器を100℃以上に加熱して容器の内
部の吸着気体を除去した工程の後、反応性気体を
高圧容器に充填する方法に関する。 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粒を除去すること
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1×1015〜3×1016cm-3とすることを可
能にさせることを目的としている。 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ーカ、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)またエ
ピタキシヤ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。 しかしかかる原材料を移動用タンクに移し、さ
らに3.4、10または47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、空気のリーク
による酸素不純物は0.1〜0.01%も混入してしま
つていた。 このため本発明人の出願になる特許願「セミア
モルフアス半導体」(55−26388 S55.3.3出願)ま
たは美結晶を用いたPN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
ルフアス半導体を含む水素化非単結晶を作製せん
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つた。 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
型化するドナーセンタ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特性を悪化させて
しまつた。 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ー放電法
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5〜200Åというシヨートレンジオーダ
での秩序性を阻害し、微結晶性をさまたげる材料
であることが判定した。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。 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〜400℃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。 以下に図面に従つてその詳細を説明する。 第1図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ツク
ダイヤグラムである。これをシランの代わりにゲ
ルマンをまた水素等により希釈されたジボランま
たはフオ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。 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
ージ用水素14中の残留水分除去用容器5、液体
窒素を容れるデユーア6,7,8容器を加熱する
脱気用ヒータ9,10,36、これらの温度コン
トローラ11,12,37を有している。この第
1図のブロツクダイヤグラムは2段精製の場合で
あり、1段または多段精製であつても同様であ
る。 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。 第1表において第1図のブロツクダイヤグラム
図に基づきその工程を示している。 精製装置の清浄化(表1) 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 コントローラ11,12,37にてヒータ
9,10,36を200〜350℃に加熱。 3 N13よりV38を開け流量計39よりミキ
サ17より排気18。 4 オイルフリーの排気系16オン、V28、V
44、V25、V24、V21、V46開、容
器4,3,2,5を真空引き。約1〜5時間。 5 V29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 V25閉とし容器2,3を水素で充填し1気
圧以上になつた後V22開、容器2,3の吸着
物を加熱除去。約1〜5時間。 7 V22閉、V46閉、V25開、容器2,
3,4を真空引き。 8 ヒータ9,10,36をコントローラ11,
12,37にてオフ。 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。 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。 即ち本発明においては、従来ボンベ容器内を単
にロータリーポンプで10-3torrまで真空引きをし
て行つていたことにより、炭化水素が0.1%のオ
ーダまで混入してしまつ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
式のターボポンプによつて9×10-5〜10-8torrま
で真空引きをし、かつオイル成分をバツクデイフ
イージヨン(逆拡散)を9×10-6torr以下好まし
くは10-7〜10-9torrにまで除いた。 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0.01PPM好ましくは0.1〜
10PPBになるまで十分真空引きをした。 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より今一度液体を−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
下の表2に示す。 シランガスの液化、気化精製(表2) 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、V28、V44、V25、V2
4、24、V23開、V26、V27、V4
6、V22閉の確認。 3 容器2のデユーア6に液体窒素充填。−150±
10℃とした。 4 シランボンベ1のコツク開、V21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
V21閉、ボンベ1のコツク閉。 6 V24閉、デユーア7に液体窒素を充填、容
器3を−150±10℃とした。 7 V24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42は10〜500c.c./分代表的に
は100c.c./分とする。連成計は0.5〜34気圧と
し、容器2は−90〜−100℃にコントローラに
より制御する。 8 移し終えたらV23閉、V27、V46、V
44の閉を確認。 9 V24、V25開、デユーア7を−50〜−70
℃として液化シランを溶器4に移相、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V25閉にて精製を完了。 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つているため、
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
イルター34,35を各容器2,3に2段設け、
これを液化シランに浸し、このフイルターに微粉
末を吸着させて除去する方法をとつた。 かくす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
できるようになつた。 これは従来が単に出発材料のしてのシランは
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』のようになつてしまうため、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
きを単にロータリーポンプで行つたのみであつた
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ち大きな進
歩である。 加えてその後のシランをこれまで科学精製のみ
であつ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。 最後に第1図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。 残留シランガス不純物の排気(表3) 1 すべてのバルブが閉であることの確認。 2 N13をV38を開け流量計39よりミキサ
17を経由して排気18。 3 H14をV29、V46、V24、V23開
にて容器2,3に充填。 4 V22開、流量計49にて5c.c./分程度より
徐々にミキサ17に流し(H+SiH)/N>
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 ヒータ9,10を100〜150℃に加熱、水素を
0.5〜2/分流し容器2,3内の不純物の排
気1〜5時間。 7 V22、V23、V24、V46、V29
閉、連成計30,31を0.5〜3.0気圧に水素中
保持。 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。 かかる高純度のシランガスを用いてグロー放電
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
用いる条件下に非単結晶珪素半導体を形成させ
た。 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5
4は本発明の液一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
除して作つた場合である。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、耐熱製の容器
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。 図面において、55は残留シランが殆どなくな
つてしまつたため容器内に残つている酸化珪素が
外部に出てしまつたと推定される。 また本発明の液化一気化精製を2段行うと、さ
らにそれらを1/10〜1/1000にまで下げることをが
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5
7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。 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、第1図に示された容器
はボンベ1を10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つ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。 この半導体用の反応性気体をシランではなくゲ
ルマンまたはヘリユーム、水素にて希釈されたジ
ボラン、フオ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4に示す。
In the present invention, when filling a high-pressure container with a reactive gas having a purity of 98% or higher, typically silane or germane, in addition to evacuating the high-pressure container, the container is heated to 100°C or higher. The present invention relates to a method of filling a high-pressure container with a reactive gas after removing adsorbed gas inside the container. The present invention deals with the heavy metals remaining in the reactive gas, water,
Oxygen or carbon remaining in the reactive gas after purification by removing oxide impurities, especially ultrafine silicon oxide particles, especially oxygen concentration, is reduced to 3×10 17 cm -3 or less, preferably 1×10 15 to 3×10 The purpose is to make it possible to achieve 16 cm -3 . Conventionally, reactive gases for semiconductors have been filled in iron cylinders, and semiconductor device manufacturers and research laboratories have simply used them as plasma vapor deposition equipment (PCVD equipment) and low pressure vapor deposition equipment (LP CVD equipment). It was also used in epitaxial growth equipment. However, although silane, which is typically a reactive gas for semiconductors, is produced chemically when producing raw materials, its purity is limited.
It has 6N to 7N, and the impurity is 1PPM or less. This is clear from the fact that the oxygen concentration in FZ single crystal silicon using raw material silane is 1 to 9×10 16 cm −3 or less. However, when such raw materials are transferred to transfer tanks and further subdivided into 3.4, 10 or 47 common steel high-pressure cylinders, the control is insufficient, resulting in contamination of hydrocarbons in the oil component and air leakage. As much as 0.1 to 0.01% of oxygen impurities were mixed in. For this reason, the inventor has filed a patent application for ``Semi-Amorphous Semiconductor'' (55-26388 S55.3.3 application) or ``Semiconductor device for photovoltaic power generation'' having PN junction using beautiful crystal (49-71738 S49). .6.22 application)
When attempting to fabricate a hydrogenated non-single crystal containing an amorphous semiconductor using the PCVD method, the oxygen or carbon is mixed into the silicon semiconductor as a silicon oxide insulator or silicon carbide insulator, and the semiconductor As a result, its characteristics have deteriorated. In particular, when this mixed oxygen mixes into a hydrogenated non-single crystal semiconductor, if it forms 5 to 50 oxygen clusters, it acts as a recombination center, and if it has dangling bonds, the semiconductor N
This caused the semiconductor to act as a donor center, deteriorating its properties as a semiconductor in all aspects. In addition, such oxygen is
In the production of non-single-crystalline semiconductors using the glow discharge method that utilizes a high-frequency discharge of 13.56 MHz, it is necessary to use materials that inhibit the quantum-theoretical ordering in the short range of 5 to 200 Å and impede microcrystallinity. It was decided that something was true. It has been found that purification of silane, which is the starting characteristic of the present invention, is extremely important when attempting to remove these and create a silicon thin film as an original semiconductor by the PCVD method. The present invention deals with such semiconductors, especially at low temperatures (typically room temperature to 400°C) where the deterioration effect due to the addition of oxygen is significant.
The present invention relates to a purification method for producing high-purity silane for forming semiconductor films at a temperature of 200 to 300°C. The details will be explained below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a purification method using a reactive gas for semiconductors, particularly silane, according to the present invention. In the case where germane is used instead of silane, or diborane or phosphine diluted with hydrogen or the like is prepared, it can be prepared in the same manner as described below. In the drawing, silane cylinder 1, liquefaction vaporization cylinder 1
a container 2, a second container 3, a third final container 4, a container 5 for removing residual moisture in the purge hydrogen 14, a degassing heater 9 for heating the containers 6, 7, and 8 containing liquid nitrogen; 10, 36, and temperature controllers 11, 12, 37. The block diagram in FIG. 1 is for two-stage purification, and the same applies to single-stage or multi-stage purification. In the drawings, the cleaning of the first, second, and third containers and the piping system connected thereto is omitted. Table 1 shows the process based on the block diagram of FIG. Cleaning of purification equipment (Table 1) 1. All valves (hereinafter abbreviated as V) are closed. Installing the silan cylinder. 2 Heat the heaters 9, 10, and 36 to 200 to 350°C using the controllers 11, 12, and 37. 3 Open V38 from N13 and exhaust 18 from mixer 17 using flow meter 39. 4 Oil-free exhaust system 16 on, V28, V
44, V25, V24, V21, V46 open, vacuum containers 4, 3, 2, and 5. Approximately 1 to 5 hours. 5 At V29, hydrogen is purified in container 5 (77°K) and then introduced to remove impurities such as water in container 4.
Approximately 1 to 3 hours. 6 Close V25, fill containers 2 and 3 with hydrogen, and after the pressure reaches 1 atmosphere or more, open V22 and remove the adsorbed substances in containers 2 and 3 by heating. Approximately 1 to 5 hours. 7 V22 closed, V46 closed, V25 open, container 2,
Vacuum 3 and 4. 8 The heaters 9, 10, 36 are connected to the controller 11,
Off at 12.37. Furthermore, in this way, the adsorbed substances in the widths of the containers 2, 3, and 4 in the apparatus 40 constituting the purification section were removed. In particular, containers that are made of stainless steel and have a sufficiently flat mirror finish on the inside are pressure sensitive.
It was designed to withstand up to 150 kg/cm 2 to prevent residual fine powder from sticking to the recesses on the inner wall and making it impossible to remove. Furthermore, in order to remove adsorbed oxygen and water in the containers 2, 3, and 4, when the inside of the container heated from the outside to 200 to 350 DEG C. was evacuated, the vacuum device 16 was designed to prevent hydrocarbons, especially oil vapor, from flowing back. That is, in the present invention, we discovered the fact that conventionally, the inside of a cylinder was simply evacuated to 10 -3 torr using a rotary pump, which resulted in hydrocarbons of the order of 0.1% being mixed in. ,
In order to remove such impurities, a continuous exhaust turbo pump is used to evacuate to 9×10 -5 to 10 -8 torr, and the oil component is back-diffused to 9×10 torr. -6 torr or less, preferably 10 -7 to 10 -9 torr. Thus, containers 2, 3, and 4 contain water, carbon dioxide,
Hydrocarbon residue 0.01PPM preferably 0.1~
I vacuumed it enough until it reached 10PPB. Container 2 was then cooled to -150°C, and silane, a reactive gas for semiconductors, was transferred from cylinder 1. Furthermore, the liquid was vaporized and purified once again from this container 2 and transferred from container 4 to the second stage container. At this time, the vaporization temperature is -100 to -90℃, and the temperature is 5 to 50℃.
After transferring for a long period of time, the container 4 was filled with the silane purified by the liquefaction-vaporization purification. The liquefaction-vaporization process of this silane is shown in Table 2 below. Liquefaction and vaporization purification of silane gas (Table 2) 1 Confirm with compound gauges 30, 31, and 32 that containers 2, 3, and 4 are evacuated. 2 Exhaust system on, V28, V44, V25, V2
4, 24, V23 open, V26, V27, V4
6. Check that V22 is closed. 3 Fill the deurea 6 of container 2 with liquid nitrogen. −150±
The temperature was 10℃. 4. Open the silane cylinder 1, open the V21, and while supplying liquid nitrogen so as not to overflow while watching the flow meter 41, liquefy the silane in the cylinder in the container 2. During the liquefaction work, the pressure gauge 30 shows 0.5 to 5 atm. do. 5 After transferring the silane from silane cylinder 1, close V21 and close cylinder 1. 6 V24 was closed, the deurer 7 was filled with liquid nitrogen, and the container 3 was set at -150±10°C. 7 Open V24, transfer the liquefied silane in container 2 to container 3 over time, and perform liquefaction and vaporization purification. (5~
50 hours) The flow meter 42 is set at 10 to 500 c.c./min, typically 100 c.c./min. The pressure of the compound gauge is 0.5 to 34 atm, and the temperature of the container 2 is controlled to be -90 to -100°C by a controller. 8 After completing the transfer, close V23, V27, V46, V
Confirm that 44 is closed. 9 V24, V25 open, duer 7 -50 to -70
℃ and phase transfer the liquefied silane to vessel 4, taking the same precautions as in item 7. 10 After filling container 4 (compatible with end cylinder) to 12 to 5 atmospheres, complete purification by closing V25. In this purification process, the silane oxide in the cylinder 1 has become a fine powder of silicon oxide, so
Mere purification through liquefaction and vaporization is not sufficient. Therefore, in order to remove such fine powder, two stages of sintered stainless steel filters 34 and 35 are provided in each container 2 and 3.
This was soaked in liquefied silane, and the fine powder was adsorbed onto the filter to remove it. By hiding the purified silane, the oxygen concentration can be reduced.
It is now possible to reduce the carbon content to 0.01 PPM (10 14 - 10 15 cm -3 ), which is equivalent to the detection limit of SIMS or activation analyzers, and in addition, it has become possible to reduce the carbon content to 1 PPM or less. Traditionally, silane is simply used as a starting material.
Although it is only contaminated with oxygen components at a concentration of 10 16 to 10 17 cm -3 , when refilling this silane, the container becomes like the so-called ``inner wall of the human intestine'' with many irregularities. Because of this, the removal of impurities is not sufficient. Furthermore, since vacuuming prior to filling was performed simply by a rotary pump, containers such as those of the present invention were heated to 10 -5 torr.
It is an extremely significant advance that the residual oxygen and carbon components in the container were reduced to 0.1 PPM or less by doing the following: In addition, by adding physical refining to the silane that had previously only been chemically refined, we were able to further reduce the oxygen concentration to 1/100 of that, 0.01 PPM. Finally, the evacuation of the silane remaining in the containers 2 and 3 containing impurities after being purified by the purification method of the present invention shown in FIG. 1 will be briefly described below. Exhaust of residual silane gas impurities (Table 3) 1. Confirm that all valves are closed. 2 Open N13 and V38 and exhaust 18 from flow meter 39 via mixer 17. 3 Fill containers 2 and 3 with H14 with V29, V46, V24, and V23 open. 4 Open V22, gradually flow into the mixer 17 from about 5c.c./min using the flowmeter 49 (H+SiH)/N>
Set it to 100. 1 to 3 hours. 5. Wait until the difference in flow rate between flowmeters 49 and 45 disappears. 6 Heat heaters 9 and 10 to 100 to 150℃ and supply hydrogen.
0.5 to 2/minute Evacuation of impurities in the flow containers 2 and 3 for 1 to 5 hours. 7 V22, V23, V24, V46, V29
Closed, compound gauges 30 and 31 are maintained at 0.5 to 3.0 atmospheres in hydrogen. The above-mentioned method for purifying a reactive gas and using the method made it possible to fill a high-pressure container with an ultra-high purity reactive gas for semiconductors. Using this high-purity silane gas, the plasma CVD method using the glow discharge method was used to generate a 0.1 torr, 250
A non-single crystal silicon semiconductor was formed under the following conditions: °C, RF power (13.56 MHz), 10 W, and 100% silane. In the drawing, curve 53 is produced using a conventionally known silane cylinder;
4 is a case in which the residual content inside the container with the stainless steel inner surface finish of the present invention is sufficiently removed to 9×10 -5 torr, preferably 10 -5 torr or less, without carrying out the liquid refining of the present invention at once. . That is, the inner wall of the container was mirror-finished and the container was made of stainless steel and was made of high pressure and heat resistant material. In addition, when filling with silane, the container is heated to 100° C. or higher, preferably 250 to 300° C., to sufficiently exhaust the adsorbate. In this way, by devising the container itself as in the present invention and paying sufficient attention to the filling method, it was possible to reduce the amount of mixed oxygen, etc. to 1/100 to 1/1000. In the drawing, it is presumed that 55 has almost no residual silane, so the silicon oxide remaining in the container has leaked out. Furthermore, by carrying out two stages of liquefaction and vaporization purification according to the present invention, it was possible to further reduce these to 1/10 to 1/1000. In particular, even if all the gas remaining in the container is used, the silicon oxide component will not increase in it.
It was found that the number of measurement points of 7 did not increase as much as the number of measurement points of 55. Furthermore, when silane is used as a reactive gas for semiconductors in the method of the present invention, the container shown in FIG.
483gr, residual amount 10g, residual pressure 0.5Kg/ cm2 , and furthermore, this silane is designed so that the internal volume in the container is 1.5, and the residual gas and impurities are 10g in container 2 and 10g in container 3. 4 is a 10-cylinder cylinder, and the silane is filled into this container 4 by cooling it to -150±10°C in the same way as containers 2 and 3, and then passing the silane to the usage system 15 at the atmospheric concentration as shown in the figure through the valve 27.
I opened it and used it. For this reason, the working pressure of container 4 is
15 to 17 Kg/cm 2 , and can be used in the same manner as conventionally used silane cylinders. Instead of silane, the reactive gas for the semiconductor may be germane or helium, diborane diluted with hydrogen, phoscine, or arsine. Their chemical properties are shown in Table 4 below.

【表】 即ち、これらの反応性気体を用いる場合、それ
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。また水素で希釈使
用するならば、必要系の半導体用の反応性気体を
充填した後第1図において水素を14よりコール
ドトラツプ5を経てバルブ46を経て加圧充填し
て50〜5000PPMに希釈すれはよい。 また希釈用の気体が水素またはヘリユーム等に
おいては同様に14より導入すればよい。 以上の説明から明らかなごとく、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一気
化精製および吸着方式を併用することにより、従
来の1/1000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気体によ
りプラズマCVD法への精製による制御が初めて
可能になつた。
[Table] That is, when using these reactive gases, in order to achieve a concentration of 100%, the same procedure as described above can be used for silane. If diluted with hydrogen, after filling the required system with a reactive gas for semiconductors, fill the hydrogen under pressure from 14 through the cold trap 5 and through the valve 46 to dilute it to 50 to 5000 PPM. It's fine. Further, if the dilution gas is hydrogen or helium, it may be introduced from 14 in the same manner. As is clear from the above description, the present invention eliminates impurities mixed in when the reactive gas for semiconductors is subdivided into cylinders in order to reduce the amount of oxygen and carbon mixed in to 1 PPM or less, preferably 1 to 100 ppb. In addition, during this subdivision, the amount of mixed oxide gas is reduced to less than 1/1000 of the conventional method by using a liquefaction, vaporization purification and adsorption method of the reactive gas, and the purified reaction For the first time, it has become possible to control purification using gas using plasma CVD.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の反応性気体精製方法を示すブ
ロツクダイヤグラムである。、第2図は本発明方
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. 1 is a block diagram showing the reactive gas purification method of the present invention. , and FIG. 2 compares the residual oxygen concentration in silicon investigated using the silane obtained by the method of the present invention with that of the conventional method.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 反応性気体を充填するための耐熱性かつ耐蝕
性密閉式の高圧容器を、外部より100℃以上に加
熱しかつオイルフリーの真空排気装置により真空
引きする工程と、該工程の後、前記反応性気体を
前記高圧容器中に充填することを特徴とする反応
性気体充填方法。 2 特許請求の範囲第1項において、オイルフリ
ーの真空排気装置はターボ分子ポンプであること
を特徴とする反応性気体充填方法。 3 反応性気体を充填するための耐熱性かつ耐蝕
性密閉式の高圧容器を、外部より100℃以上に加
熱しかつオイルフリーの真空排気装置により真空
引きする工程と、該工程の後、前記反応性気体を
フイルタを通して前記高圧容器中に充填すること
を特徴とする反応性気体充填方法。 4 特許請求の範囲第3項において、オイルフリ
ーの真空排気装置はターボ分子ポンプであること
を特徴とする反応性気体充填方法。
[Claims] 1. A step of heating a heat-resistant and corrosion-resistant sealed high-pressure container for filling with a reactive gas to 100°C or more from the outside and evacuating it using an oil-free vacuum evacuation device; A reactive gas filling method characterized in that, after the step, the reactive gas is filled into the high pressure container. 2. The reactive gas filling method according to claim 1, wherein the oil-free evacuation device is a turbo molecular pump. 3. A step of heating a heat-resistant and corrosion-resistant sealed high-pressure container for filling a reactive gas to 100°C or more from the outside and evacuating it using an oil-free evacuation device, and after this step, the reaction A method for filling a reactive gas, comprising filling the high-pressure container with a reactive gas through a filter. 4. The reactive gas filling method according to claim 3, wherein the oil-free evacuation device is a turbo molecular pump.
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