JPH0881795A - シランの電気化学的生成 - Google Patents
シランの電気化学的生成Info
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- JPH0881795A JPH0881795A JP7222829A JP22282995A JPH0881795A JP H0881795 A JPH0881795 A JP H0881795A JP 7222829 A JP7222829 A JP 7222829A JP 22282995 A JP22282995 A JP 22282995A JP H0881795 A JPH0881795 A JP H0881795A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
- C23C16/4488—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by in situ generation of reactive gas by chemical or electrochemical reaction
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】シリコン含有領域を有する製品の製造の改善さ
れた方法と装置を提供する。その方法はシリコン含有前
駆物質との電気化学的反応によってシランを生成する。
電気化学セルはこの前駆物質からのシリコンと反応して
シランを形成するＨ+ 種を生成する。シランはシリコン
含有製品領域を析出するために用いられる。又シリコン
含有領域を有する製品を製造する装置を提供する。 【解決手段】シラン生成電気化学セルと連通するガス供
給ラインを有する反応室を備える。電気化学セルはＨ+
イオンを生成する第１電極と、第１電極と連通するシリ
コン含有前駆物質と、第２電極と、電解液を入れる容器
とを備える。デバイス製造場所２４でシランを生成する
ことにより、シランの長期保存や輸送の必要性をなく
す。
れた方法と装置を提供する。その方法はシリコン含有前
駆物質との電気化学的反応によってシランを生成する。
電気化学セルはこの前駆物質からのシリコンと反応して
シランを形成するＨ+ 種を生成する。シランはシリコン
含有製品領域を析出するために用いられる。又シリコン
含有領域を有する製品を製造する装置を提供する。 【解決手段】シラン生成電気化学セルと連通するガス供
給ラインを有する反応室を備える。電気化学セルはＨ+
イオンを生成する第１電極と、第１電極と連通するシリ
コン含有前駆物質と、第２電極と、電解液を入れる容器
とを備える。デバイス製造場所２４でシランを生成する
ことにより、シランの長期保存や輸送の必要性をなく
す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はシランの電気化学的
生成に関するものであり、特にシランの長期間の保存を
実質的に必要としないシランの使用場所でのシランの電
気化学的生成に関する。
生成に関するものであり、特にシランの長期間の保存を
実質的に必要としないシランの使用場所でのシランの電
気化学的生成に関する。
【０００２】
【従来の技術】シランはデバイス製造に関連する様々な
工学プロセスにおいてシリコン及びシリコンを含む化合
物並びに合金の析出用前駆体ガスとして用いられている
析出したシランからのシリコンは半導体デバイス、導波
コンポーネント、わずかであるが、太陽電池やゼログラ
フィードラムのような光導電デバイスの重要な構成成分
である。シランは通常四弗化珪素（ＳｉＦ4 ）を四水素
化アルミニムウナトリウム（ＮａＡｌＨ4 ）、四水素化
アルミニウムカリウム（ＫＡｌＨ4 ）又はそれらの混合
物とを反応させ、好ましくはエーテルを含む不活性液状
媒体において反応させて大量に製造される従来のシラン
製造方法は珪酸マグネシウム（Ｍｇ2 Ｓｉ）と塩酸との
下記の反応による反応をもたらす。 Ｍｇ2 Ｓｉ＋４ＨＣｌ→ＳｉＨ4 ＋２ＭｇＣｌ２
工学プロセスにおいてシリコン及びシリコンを含む化合
物並びに合金の析出用前駆体ガスとして用いられている
析出したシランからのシリコンは半導体デバイス、導波
コンポーネント、わずかであるが、太陽電池やゼログラ
フィードラムのような光導電デバイスの重要な構成成分
である。シランは通常四弗化珪素（ＳｉＦ4 ）を四水素
化アルミニムウナトリウム（ＮａＡｌＨ4 ）、四水素化
アルミニウムカリウム（ＫＡｌＨ4 ）又はそれらの混合
物とを反応させ、好ましくはエーテルを含む不活性液状
媒体において反応させて大量に製造される従来のシラン
製造方法は珪酸マグネシウム（Ｍｇ2 Ｓｉ）と塩酸との
下記の反応による反応をもたらす。 Ｍｇ2 Ｓｉ＋４ＨＣｌ→ＳｉＨ4 ＋２ＭｇＣｌ２
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように製造された
シランは量産地からシラン精製及び包装プラントへ、最
後にその消費地へ輸送しなくてはならない。シランは自
然性と毒性が高いため、シランを最終目的地へ運ぶため
には様々な安全対策を取らなくてはならない。大口ユー
ザに対しては、シランは用地の保護区域に保管されなく
てはならないパイプトレーラーで供給される。このよう
に、シランの輸送は費用のかかる、危険の多い仕事であ
る。
シランは量産地からシラン精製及び包装プラントへ、最
後にその消費地へ輸送しなくてはならない。シランは自
然性と毒性が高いため、シランを最終目的地へ運ぶため
には様々な安全対策を取らなくてはならない。大口ユー
ザに対しては、シランは用地の保護区域に保管されなく
てはならないパイプトレーラーで供給される。このよう
に、シランの輸送は費用のかかる、危険の多い仕事であ
る。
【０００４】必要に応じてシランの使用場所で生成する
ことにより、シランの輸送と保存が関わる危険を回避す
る試みがなされた。しかしそのようなシラン生成器はシ
リコン原料と反応してシランを生成し、プラズマ又は水
素ガスの電子ビーム励起によって生成されるような高エ
ネルギーの水素の種の形成に通常限られてきた。このよ
うな技術はシランを小中規模に生成するが、普通大変複
雑か又は大規模の生産施設のニーズを満足させるに充分
な大量の生成をすることはできない。
ことにより、シランの輸送と保存が関わる危険を回避す
る試みがなされた。しかしそのようなシラン生成器はシ
リコン原料と反応してシランを生成し、プラズマ又は水
素ガスの電子ビーム励起によって生成されるような高エ
ネルギーの水素の種の形成に通常限られてきた。このよ
うな技術はシランを小中規模に生成するが、普通大変複
雑か又は大規模の生産施設のニーズを満足させるに充分
な大量の生成をすることはできない。
【０００５】このように、シランの使用場所でシランを
生成する方法と装置が求められている。そのような方法
と装置は、シランの長期保存や輸送を必要としなく、必
要に応じてシランを供給することができる。
生成する方法と装置が求められている。そのような方法
と装置は、シランの長期保存や輸送を必要としなく、必
要に応じてシランを供給することができる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明はシリコンを含む
領域、すなわち元素、化合物又は合金の状態でのエピタ
キシャル、多結晶質又は非晶質シリコンを含む領域を有
する製品の製造方法及び装置を提供するものである。こ
の方法はシリコン含有前駆物質との電気化学的反応によ
りシランを生成する。電気化学セルはＨ＋ 種を生成
し、それが前駆物質からのシリコンと反応しシランを形
成する。又は、シリコン含有前駆物質から構成された適
当な電極に対する直接的電気化学的作用により生成され
る。シランは元素シリコン、シリコン合金又はシリコン
化合物を含むデバイス領域を析出するのに用いられる。
領域、すなわち元素、化合物又は合金の状態でのエピタ
キシャル、多結晶質又は非晶質シリコンを含む領域を有
する製品の製造方法及び装置を提供するものである。こ
の方法はシリコン含有前駆物質との電気化学的反応によ
りシランを生成する。電気化学セルはＨ＋ 種を生成
し、それが前駆物質からのシリコンと反応しシランを形
成する。又は、シリコン含有前駆物質から構成された適
当な電極に対する直接的電気化学的作用により生成され
る。シランは元素シリコン、シリコン合金又はシリコン
化合物を含むデバイス領域を析出するのに用いられる。
【０００７】別の態様において、本発明は本来のシラン
生成能力を有する蒸着装置を提供する。この蒸着装置
は、シラン生成電気化学的セルと連通しているガス供給
ラインを有する反応室を備えている。この電気化学セル
は第１電極、第１電極と接触しているシリコン含有前駆
物質、Ｈ+ イオンを生成する手段、第２電極及び電解液
を入れる容器とを備える。本発明は、デバイス生産場所
においてシランを生成することによりシランの長期保存
と輸送の必要性をなくした利点を有する。
生成能力を有する蒸着装置を提供する。この蒸着装置
は、シラン生成電気化学的セルと連通しているガス供給
ラインを有する反応室を備えている。この電気化学セル
は第１電極、第１電極と接触しているシリコン含有前駆
物質、Ｈ+ イオンを生成する手段、第２電極及び電解液
を入れる容器とを備える。本発明は、デバイス生産場所
においてシランを生成することによりシランの長期保存
と輸送の必要性をなくした利点を有する。
【０００８】
【発明の実施の形態】同じ要素には同じ記号を付した図
面について、図１は本発明第１実施例に係るデバイス製
造システム１０を示す。デバイス製造システム１０はシ
リコン含有デバイス領域を生成するためのシラン析出用
反応室２０を備える。シランガス供給ライン４０はこの
反応室２０に接続し、シラン生成電気化学セル６０と連
通している。
面について、図１は本発明第１実施例に係るデバイス製
造システム１０を示す。デバイス製造システム１０はシ
リコン含有デバイス領域を生成するためのシラン析出用
反応室２０を備える。シランガス供給ライン４０はこの
反応室２０に接続し、シラン生成電気化学セル６０と連
通している。
【０００９】反応室２０はシランを加熱分解し、基板２
２上に元素、合金又は化合物として析出されるシリコン
を生成する。加熱エレメント２４はシランの解離のため
の熱エネルギーを供給し、輻射ヒータ、抵抗ヒータ、誘
導ヒータ、高周波ヒータ、マイクロ波ヒータ等の加熱エ
レメントからそれらに限らないが選ばれる。
２上に元素、合金又は化合物として析出されるシリコン
を生成する。加熱エレメント２４はシランの解離のため
の熱エネルギーを供給し、輻射ヒータ、抵抗ヒータ、誘
導ヒータ、高周波ヒータ、マイクロ波ヒータ等の加熱エ
レメントからそれらに限らないが選ばれる。
【００１０】反応室２０の様々な構造はいろいろな方法
でシランを分解するのに用いられる。図２において、反
応室２０はプラズマ生成システム３０を備える。プラズ
マ生成システム３０は高周波電源３４に接続された平行
板電極３２を備える。図３において、反応室２０はマイ
クロ波生成器１３２を有するマイクロ波プラズマ生成シ
ステム１３０を備える。図４において、反応室２０は水
銀アークランプ又は紫外線レーザ２３２のような光分解
光源を有する光分解システム２３０を備える。図１〜４
に示すシラン分解システムはほんの例にすぎない。シラ
ンを分解してシリコン含有反応物を生成するものならど
んなシステムも反応室２０と一緒に用いることができ
る。
でシランを分解するのに用いられる。図２において、反
応室２０はプラズマ生成システム３０を備える。プラズ
マ生成システム３０は高周波電源３４に接続された平行
板電極３２を備える。図３において、反応室２０はマイ
クロ波生成器１３２を有するマイクロ波プラズマ生成シ
ステム１３０を備える。図４において、反応室２０は水
銀アークランプ又は紫外線レーザ２３２のような光分解
光源を有する光分解システム２３０を備える。図１〜４
に示すシラン分解システムはほんの例にすぎない。シラ
ンを分解してシリコン含有反応物を生成するものならど
んなシステムも反応室２０と一緒に用いることができ
る。
【００１１】反応室２０は通常他の反応体又は不活性ガ
スを供給する他のガス供給ライン（図示せず）を備え
る。シリコンの析出が減圧下で起こると、反応室は真空
源（図示せず）に接続される。反応室は真空析出用の圧
力に耐えることのできるステンレス鋼のような比較的不
活性金属で作られる。反応室構造とガス分解システムの
他の特徴がＨｉｔｃｈｍａｎとＪｅｎｓｅｎの化学蒸着
（アカデミックプレス、１９９３年出版）とＭｉｄｄｌ
ｅｍａｎとＨｏｃｈｂｅｒｇの半導体デバイス製造にお
けるプロセスエンジニアリング分析（マイクロヒル、１
９９３年出版）に記載されている。これらの開示はここ
に参考として記述されている。
スを供給する他のガス供給ライン（図示せず）を備え
る。シリコンの析出が減圧下で起こると、反応室は真空
源（図示せず）に接続される。反応室は真空析出用の圧
力に耐えることのできるステンレス鋼のような比較的不
活性金属で作られる。反応室構造とガス分解システムの
他の特徴がＨｉｔｃｈｍａｎとＪｅｎｓｅｎの化学蒸着
（アカデミックプレス、１９９３年出版）とＭｉｄｄｌ
ｅｍａｎとＨｏｃｈｂｅｒｇの半導体デバイス製造にお
けるプロセスエンジニアリング分析（マイクロヒル、１
９９３年出版）に記載されている。これらの開示はここ
に参考として記述されている。
【００１２】電気化学セル６０は電気化学的に生成した
Ｈ+ イオンとシリコン含有前駆物質との反応によりシラ
ンを生成する。セル６０は要素６６として概略的に図示
してある適当な直流電源に接続された陰極６４と陽極６
２を備える。液体透過性バリア６７は陽極６２と陰極６
４を分け、陽極コンパートメント６３と陰極コンパート
メント６５とを形成している。電解水溶液６９はバリア
６７を循環する。選択された電気化学反応により、バリ
ア６７は陽極と陰極コンパートメント間の装填された種
の交換を制御するイオン選択膜となる。
Ｈ+ イオンとシリコン含有前駆物質との反応によりシラ
ンを生成する。セル６０は要素６６として概略的に図示
してある適当な直流電源に接続された陰極６４と陽極６
２を備える。液体透過性バリア６７は陽極６２と陰極６
４を分け、陽極コンパートメント６３と陰極コンパート
メント６５とを形成している。電解水溶液６９はバリア
６７を循環する。選択された電気化学反応により、バリ
ア６７は陽極と陰極コンパートメント間の装填された種
の交換を制御するイオン選択膜となる。
【００１３】電極構造は対向する平行板として図示され
ているが、他の様々な電極構造も電気化学セル６０に用
いることができる。一般に、電極に電流密度を均一に分
配する電極構造であればよい。棒電極を取り巻く筒電極
はそのような一例である。２つの電極がガス生成には充
分であるが、複数の陰極と陽極を備える構造はシランの
生成率を上げるのに任意に用いられる。
ているが、他の様々な電極構造も電気化学セル６０に用
いることができる。一般に、電極に電流密度を均一に分
配する電極構造であればよい。棒電極を取り巻く筒電極
はそのような一例である。２つの電極がガス生成には充
分であるが、複数の陰極と陽極を備える構造はシランの
生成率を上げるのに任意に用いられる。
【００１４】シリコン含有前駆物質６８は陽極６２に隣
接している。陽極で酸化される水素は陽極コンパートメ
ント６３にディストリビュータ７２を介して水素供給ラ
イン７０から供給される。
接している。陽極で酸化される水素は陽極コンパートメ
ント６３にディストリビュータ７２を介して水素供給ラ
イン７０から供給される。
【００１５】ガス状陰極反応物が通気ライン５０から排
出され、一方では生成されたシランがガス供給ライン４
０を通って陽極コンパートメント６３から排出される。
又は、生成されたシランはシランをガス供給ライン４０
に送出する一時保管コンテナーを介して反応室２０と連
通している。
出され、一方では生成されたシランがガス供給ライン４
０を通って陽極コンパートメント６３から排出される。
又は、生成されたシランはシランをガス供給ライン４０
に送出する一時保管コンテナーを介して反応室２０と連
通している。
【００１６】実施例において、シリコン含有前駆物質は
３次元パックドベッド電極内に形成される。導電性シリ
コン含有前駆物質を用いると、シリコン含有物質はパッ
クドベッド電極の全部を含む。珪酸マグネシウムはこの
ような物質の一例である。この方法はシリコン含有物質
をシラン前駆体として、又水素ガスを酸化する電極物質
としても用いることができるという利点を有す。導電性
が低い、又は絶縁性のシリコン含有前駆物質をパックド
ベッド電極構造に用いると、導電性粒子がシリコン含有
物質と混ざる。導電性粒子、例えば導電性金属はＨ2 ガ
スを電気化学的に酸化してＨ+ イオンを生成する能力に
よって選択される。Ｈ+ イオンは隣接するシリコン含有
前駆物質と反応してシランを生成する。
３次元パックドベッド電極内に形成される。導電性シリ
コン含有前駆物質を用いると、シリコン含有物質はパッ
クドベッド電極の全部を含む。珪酸マグネシウムはこの
ような物質の一例である。この方法はシリコン含有物質
をシラン前駆体として、又水素ガスを酸化する電極物質
としても用いることができるという利点を有す。導電性
が低い、又は絶縁性のシリコン含有前駆物質をパックド
ベッド電極構造に用いると、導電性粒子がシリコン含有
物質と混ざる。導電性粒子、例えば導電性金属はＨ2 ガ
スを電気化学的に酸化してＨ+ イオンを生成する能力に
よって選択される。Ｈ+ イオンは隣接するシリコン含有
前駆物質と反応してシランを生成する。
【００１７】通常の電流密度では、霧が生成したガスを
電解液に通してバブル化し、電解液を加熱することによ
って生成される。特に水に弱いデバイス製造技術におい
ては、この霧発生を抑制することが望ましい。それ故、
霧抑制器のような従来の手段は本発明の電気化学セルに
任意に内蔵される。通常の孔径が３オングストロームで
ある３Ａモレキュラーシーブのようなモレキュラーシー
ブの材質は流出流の含水量を有効的に減少するのにも用
いることができる。
電解液に通してバブル化し、電解液を加熱することによ
って生成される。特に水に弱いデバイス製造技術におい
ては、この霧発生を抑制することが望ましい。それ故、
霧抑制器のような従来の手段は本発明の電気化学セルに
任意に内蔵される。通常の孔径が３オングストロームで
ある３Ａモレキュラーシーブのようなモレキュラーシー
ブの材質は流出流の含水量を有効的に減少するのにも用
いることができる。
【００１８】代表的な反応はシリコン含有前駆物質６８
として珪酸マグネシウムＭｇ2 Ｓｉを用いる。下記の反
応により珪酸マグネシウムはシランを形成する。 Ｍｇ2 Ｓｉ＋４Ｈ+ →ＳｉＨ4 ＋２Ｍｇ2+ （１） 珪酸マグネシウムは導電性なので、陽極と接触したパッ
クドベッド構造に配置すると、電極として又シリコン含
有前駆物質として機能する。
として珪酸マグネシウムＭｇ2 Ｓｉを用いる。下記の反
応により珪酸マグネシウムはシランを形成する。 Ｍｇ2 Ｓｉ＋４Ｈ+ →ＳｉＨ4 ＋２Ｍｇ2+ （１） 珪酸マグネシウムは導電性なので、陽極と接触したパッ
クドベッド構造に配置すると、電極として又シリコン含
有前駆物質として機能する。
【００１９】陽極では、水素が下記の反応によって酸化
され水素イオンを形成する。 Ｈ2 →２Ｈ+ ＋２ｅ- （２） この反応は進行するために陽極が生成する電位を必要と
するため、Ｈ+ イオンの発生は陽極への電力供給を制御
することによって簡単に制御される。シラン生成にはそ
れらＨ+ イオンを必要とするため、シラン生成も又電力
供給によって制御される。その結果、シランは電極への
電流の流れを供給することによって「必要に応じて」の
み生成され、又シランの生成は電流の流れを停止した後
に止まる。この反応制御は不必要なシランの蓄積を回避
し、シランの長期保存の必要性をなくす。
され水素イオンを形成する。 Ｈ2 →２Ｈ+ ＋２ｅ- （２） この反応は進行するために陽極が生成する電位を必要と
するため、Ｈ+ イオンの発生は陽極への電力供給を制御
することによって簡単に制御される。シラン生成にはそ
れらＨ+ イオンを必要とするため、シラン生成も又電力
供給によって制御される。その結果、シランは電極への
電流の流れを供給することによって「必要に応じて」の
み生成され、又シランの生成は電流の流れを停止した後
に止まる。この反応制御は不必要なシランの蓄積を回避
し、シランの長期保存の必要性をなくす。
【００２０】シランは酸素と激しく反応するので、陽極
における分子酸素生成を抑制することは必須である。通
常、酸素は下記の反応により水性電気化学システムにお
ける陽極で生成される。 ２Ｈ2 Ｏ→Ｏ2 ＋４Ｈ+ ＋４ｅ- （３） しかし、反応（２）による水素の酸化は反応（３）の酸
化反応にとって熱力学的に非常に好ましい。充分な水素
があれば、反応（２）が常に反応（３）に優先する。安
全対策として、製造システム１０は、水素が陽極コンパ
ートメント６３に供給されない時電源が動作するのを防
ぐインターロックスイッチを任意に備える。さらに陽極
コンパートメント６３内で望ましくない酸素を消費する
追加陽極（図示せず）を任意に備えてもよい。そのよう
な陽極を構成する適切な材料はモリブデンのような酸素
との親和性が高い金属である。追加陽極はさらにより以
上の水素酸化能力を与えることにより電気化学セルを有
利にする。
における分子酸素生成を抑制することは必須である。通
常、酸素は下記の反応により水性電気化学システムにお
ける陽極で生成される。 ２Ｈ2 Ｏ→Ｏ2 ＋４Ｈ+ ＋４ｅ- （３） しかし、反応（２）による水素の酸化は反応（３）の酸
化反応にとって熱力学的に非常に好ましい。充分な水素
があれば、反応（２）が常に反応（３）に優先する。安
全対策として、製造システム１０は、水素が陽極コンパ
ートメント６３に供給されない時電源が動作するのを防
ぐインターロックスイッチを任意に備える。さらに陽極
コンパートメント６３内で望ましくない酸素を消費する
追加陽極（図示せず）を任意に備えてもよい。そのよう
な陽極を構成する適切な材料はモリブデンのような酸素
との親和性が高い金属である。追加陽極はさらにより以
上の水素酸化能力を与えることにより電気化学セルを有
利にする。
【００２１】珪酸マグネシウムからのシランの製造にお
いて、マグネシウムイオンが陽極と陰極間に電荷を移送
するために陽極から陰極へ流れる。陽極と陰極間に１つ
の流路を作るために、液体透過性バリアー６７が選択さ
れた電解液と相溶性のある陽イオン交換膜となる。マグ
ネシウムイオンは陽極コンパートメント６３から陽イオ
ン交換膜６７を介して陰極コンパートメント６５へ流れ
る。
いて、マグネシウムイオンが陽極と陰極間に電荷を移送
するために陽極から陰極へ流れる。陽極と陰極間に１つ
の流路を作るために、液体透過性バリアー６７が選択さ
れた電解液と相溶性のある陽イオン交換膜となる。マグ
ネシウムイオンは陽極コンパートメント６３から陽イオ
ン交換膜６７を介して陰極コンパートメント６５へ流れ
る。
【００２２】珪酸マグネシウム電気化学セルにおいて、
陰極は下記の反応によって電解水溶液６９からの水を電
解する。 ２Ｈ2 Ｏ＋２ｅ- →Ｈ2 ＋２ＯＨ- （４）
陰極は下記の反応によって電解水溶液６９からの水を電
解する。 ２Ｈ2 Ｏ＋２ｅ- →Ｈ2 ＋２ＯＨ- （４）
【００２３】この反応で生成されたＨ2 ガスは、通風ラ
イン５０を通って排出される。又は、水素はシランにと
って許容できるキャリアなので、陰極水素反応物はシラ
ン供給ライン４０へバルブ５２を介して送られてもよ
い。又は水素は陽極における電気化学酸化のために水素
供給ライン７０へ再循環させることができる。
イン５０を通って排出される。又は、水素はシランにと
って許容できるキャリアなので、陰極水素反応物はシラ
ン供給ライン４０へバルブ５２を介して送られてもよ
い。又は水素は陽極における電気化学酸化のために水素
供給ライン７０へ再循環させることができる。
【００２４】陽極コンパートメントにおいて生成された
シランとの反応を防ぐために、陰極で生成されたヒドロ
キシルイオンは陰極コンパートメントに滞留しなければ
ならない。バリア６７がデュポン社のＮＡＦＩＯＮTMイ
オン交換膜のような陽イオン交換膜の場合は、陰極から
陽極コンパートメントへのヒドロキシルイオンの移送は
最小限となる。
シランとの反応を防ぐために、陰極で生成されたヒドロ
キシルイオンは陰極コンパートメントに滞留しなければ
ならない。バリア６７がデュポン社のＮＡＦＩＯＮTMイ
オン交換膜のような陽イオン交換膜の場合は、陰極から
陽極コンパートメントへのヒドロキシルイオンの移送は
最小限となる。
【００２５】電気化学セルの陰極部に隣接する過剰なヒ
ドロキシイオンを取り除くために、消費できる物質が陰
極コンパートメント（図示せず）内に任意に配置され
る。過剰なヒドロキシイオンの除去はマグネシウムイオ
ンと反応するヒドロキシイオンの供給を減らし、それに
より陰極に沈殿できる反応物Ｍｇ（ＯＨ）2 を減少す
る。アルミニウムは下記の反応によってヒドロキシイオ
ンを消費する物質の１例である。 ２Ａｌ＋６Ｈ2 Ｏ＋２ＯＨ- →２Ａｌ（ＯＨ）- 4 ＋３Ｈ2 （５）
ドロキシイオンを取り除くために、消費できる物質が陰
極コンパートメント（図示せず）内に任意に配置され
る。過剰なヒドロキシイオンの除去はマグネシウムイオ
ンと反応するヒドロキシイオンの供給を減らし、それに
より陰極に沈殿できる反応物Ｍｇ（ＯＨ）2 を減少す
る。アルミニウムは下記の反応によってヒドロキシイオ
ンを消費する物質の１例である。 ２Ａｌ＋６Ｈ2 Ｏ＋２ＯＨ- →２Ａｌ（ＯＨ）- 4 ＋３Ｈ2 （５）
【００２６】この反応は自然に進行し、電気化学セルが
シランを生成するのに用いられない場合にヒドロキシイ
オンを減らすのに用いられる。シラン生成の間、ＯＨ-
の所望の濃度において、反応（５）を自然に進行させる
か、又は陰極電位が反応を妨害するためにアルミニウム
に印加される。通常は、犠牲となるアルミルウムの寿命
サイクルはシリコン含有前駆物質の寿命サイクルに似て
いる。
シランを生成するのに用いられない場合にヒドロキシイ
オンを減らすのに用いられる。シラン生成の間、ＯＨ-
の所望の濃度において、反応（５）を自然に進行させる
か、又は陰極電位が反応を妨害するためにアルミニウム
に印加される。通常は、犠牲となるアルミルウムの寿命
サイクルはシリコン含有前駆物質の寿命サイクルに似て
いる。
【００２７】珪酸マグネシウム電気化学セルにおいて、
電解水溶液は生成されたマグネシウムイオンと反応する
構成成分を有利に含む。適切な物質は解離してマグネシ
ウム陽イオンと反応する陰イオンを生成する酸である。
電解液構成成分は陽極と陰極の反応の副産物に対する溶
解度限度を満たし、非酸化性であり、電気化学的に不活
性があり、最小酸／塩緩衝酸力をもつことが望ましい。
多くの塩化物及び硫酸塩系酸がこれらの特徴を有す。一
例としてトリフリックアシッドとしても知られるトリフ
ルオロメタンスルホン酸で、これは下記の反応によりマ
グネシウムイオンと結合する。 ２ＣＦ3 ＳＯ3 Ｈ＋Ｍｇ+2→Ｍｇ（ＣＦ3 ＳＯ3 ）2 ＋２Ｈ+ （６）
電解水溶液は生成されたマグネシウムイオンと反応する
構成成分を有利に含む。適切な物質は解離してマグネシ
ウム陽イオンと反応する陰イオンを生成する酸である。
電解液構成成分は陽極と陰極の反応の副産物に対する溶
解度限度を満たし、非酸化性であり、電気化学的に不活
性があり、最小酸／塩緩衝酸力をもつことが望ましい。
多くの塩化物及び硫酸塩系酸がこれらの特徴を有す。一
例としてトリフリックアシッドとしても知られるトリフ
ルオロメタンスルホン酸で、これは下記の反応によりマ
グネシウムイオンと結合する。 ２ＣＦ3 ＳＯ3 Ｈ＋Ｍｇ+2→Ｍｇ（ＣＦ3 ＳＯ3 ）2 ＋２Ｈ+ （６）
【００２８】反応（６）によるマグネシウム反応物は電
解液に溶け、電極表面に付着しない。陽極コンパートメ
ントにおける水素イオン生成を電解液にトリフリックア
シッドを用いることにより有利に従進できる。
解液に溶け、電極表面に付着しない。陽極コンパートメ
ントにおける水素イオン生成を電解液にトリフリックア
シッドを用いることにより有利に従進できる。
【００２９】珪酸マグネシウム前駆物質と共に用いられ
る他の電解液構成成分はチオ硫酸塩を含む塩、例えばチ
オ硫酸カリウムやセレン酸塩である。
る他の電解液構成成分はチオ硫酸塩を含む塩、例えばチ
オ硫酸カリウムやセレン酸塩である。
【００３０】前記の反応は珪酸マグネシウム前駆物質の
場合を述べたが、他の多くのシリコン含有前駆体が電気
化学セル６０に適宜に用いられる。水素イオンと反応し
てシランを生成し、電気化学セルを介して電荷を移送で
きる種を含むものであればいかなるものでもシリコン含
有前駆体として用いられる。
場合を述べたが、他の多くのシリコン含有前駆体が電気
化学セル６０に適宜に用いられる。水素イオンと反応し
てシランを生成し、電気化学セルを介して電荷を移送で
きる種を含むものであればいかなるものでもシリコン含
有前駆体として用いられる。
【００３１】前記の発明は上記の実施例の場合を述べた
が、デバイス製造システム及び方法に様々な変更を加え
てもよいことは容易に明らかとなるであろう。従って、
上記に提案されたような変更は、しかしそれらに限ら
ず、本発明の範囲内であるとみなされる。
が、デバイス製造システム及び方法に様々な変更を加え
てもよいことは容易に明らかとなるであろう。従って、
上記に提案されたような変更は、しかしそれらに限ら
ず、本発明の範囲内であるとみなされる。
【図１】本発明に係るデバイス製造システムの概略図で
ある。
ある。
【図２】本発明の別の実施態様に係るデバイス製造シス
テムの概略図である。
テムの概略図である。
【図３】本発明の別の実施態様に係るデバイス製造シス
テムの概略図である。
テムの概略図である。
【図４】本発明の別の実施態様に係るデバイス製造シス
テムの概略図である。
テムの概略図である。
フロントページの続き (72)発明者 ロナルド アレキサンドラ ホーランド アメリカ合衆国 07050 ニュージャーシ ィ，オレンジ，オースチン ロード 184 (72)発明者 ジェームス ウィンフィールド ミッチェ ル アメリカ合衆国 08873 ニュージャーシ ィ，サマーセット，キングスブリッジ ロ ード 17 (72)発明者 ジョージ ルイス ヴァルデス アメリカ合衆国 07921 ニュージャーシ ィ，ベッドミンスター，ウェスコット ロ ード 80
Claims (9)
- 【請求項１】 元素シリコン、シリコン合金、又はシリ
コン化合物を含む少くとも１つの製品領域を有する製品
の製造方法であって、Ｈ+ の種を生成する電気化学セル
においてシリコンを含む前駆物質の電気化学反応によっ
てシランを生成し、生成したＨ+ の種は前駆物質からの
シリコンと反応してシランを形成し、生成したシランを
用いて、元素シリコン、シリコン合金又はシリコン化合
物を含む製品領域を析出させることを特徴とする製品の
製造方法。 - 【請求項２】 更に生成したシランを電気化学セルと、
元素シリコン、シリコン合金又はシリコン化合物を含む
製品領域を析出させる装置との間に移送することを特徴
とする請求項１に記載の製品の製造方法。 - 【請求項３】 上記前駆物質が珪酸塩であることを特徴
とする請求項１に記載の製品の製造方法。 - 【請求項４】 上記珪酸塩が珪酸マグネシウムであるこ
とを特徴とする請求項３に記載の製品の製造方法。 - 【請求項５】 元素シリコン、シリコン合金又はシリコ
ン化合物を含む製品領域の析出が加熱、プラズマ励起又
は光分解によるシランの分解によって行なわれることを
特徴とする請求項１に記載の製品の製造方法。 - 【請求項６】 上記製品は半導体デバイス、導波コンポ
ーネント及び光導電デバイスから選ばれることを特徴と
する請求項１に記載の製品の製造方法。 - 【請求項７】 上記前駆物質が電気化学セルにおいてパ
ックドベッド電極を形成することを特徴とする請求項１
に記載の製品の製造方法。 - 【請求項８】 元素シリコン、シリコン合金又はシリコ
ン化合物を含む少くとも１つの領域を有するデバイスの
製造装置であって、元素シリコン、シリコン合金又はシ
リコン化合物を析出し、加熱エレメント、プラズマ生成
電極、マイクロ波プラズマ生成器及び光分解装置から選
ばれるシラン解離用コンポーネントを備える反応室と、
該反応室と接続され、該反応室にシランを供給するガス
供給ラインと、該ガス供給ラインと連通し、第１電極
と、第１電極と接触してシラインを生成する前駆物質
と、Ｈ+ の原子を生成する手段と、第２電極と、電解液
を入れる容器とを具備していることを特徴とするデバイ
ス製造装置。 - 【請求項９】 元素シリコン、シリコン合金又はシリコ
ン化合物を含む少くとも１つの領域を有する製品の製造
装置であって、元素シリコン、シリコン合金又はシリコ
ン化合物を析出し、加熱エレメント、プラズマ生成電
極、マイクロ波プラズマ生成器及び光分解装置から選ば
れるシラン解離用コンポーネントを備える反応室と、該
反応室に接続され、該反応室にシランを供給するガス供
給ラインと、該ガス供給ラインと連通し、第１電極と、
第２電極と隣接し、シリコンを含有したシラン生成用前
駆物質を備えたパックドベッド電極と、第１と第２電極
の間に位置したイオン交換膜と、電解液を入れる容器と
を具備することを特徴とする製品製造装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/299,701 US5510007A (en) | 1994-08-31 | 1994-08-31 | Electrochemical generation of silane |
| US08/299701 | 1994-08-31 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0881795A true JPH0881795A (ja) | 1996-03-26 |
Family
ID=23155894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7222829A Pending JPH0881795A (ja) | 1994-08-31 | 1995-08-31 | シランの電気化学的生成 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5510007A (ja) |
| EP (1) | EP0704553B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0881795A (ja) |
| DE (1) | DE69507923T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006188367A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-20 | Hokkaido | シリコン製造方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2977579B1 (fr) * | 2011-07-08 | 2015-10-16 | Air Liquide Electronics Sys | Procede de preparation de monosilane electrochimiquement assiste |
| KR20140127879A (ko) * | 2012-02-16 | 2014-11-04 | 다우 코닝 코포레이션 | 메탈로이드-함유 물질을 형성시키기 위한 침착 시스템 및 이를 사용한 이의 형성 방법 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3404076A (en) * | 1965-04-15 | 1968-10-01 | Shell Oil Co | Electrolytic preparation of hydrides |
| US4178224A (en) * | 1978-01-19 | 1979-12-11 | Texas Instruments Incorporated | Apparatus for generation and control of dopant and reactive gases |
| US5156827A (en) * | 1989-03-14 | 1992-10-20 | Advanced Technology Materials, Inc. | Apparatus, process, and composition for in-situ generation of polyhydridic compounds of group iv-vi elements |
| JP2915038B2 (ja) * | 1990-01-12 | 1999-07-05 | チッソ株式会社 | シランガスの製造法 |
| DE69103251T2 (de) * | 1990-11-30 | 1994-11-24 | Agency Ind Science Techn | Verfahren zum Bilden einer amorphen Siliziumdünnschicht mittels Plasma-CVD. |
| DE4101687C1 (ja) * | 1991-01-22 | 1992-04-16 | Dr. Bastian Gmbh Silica, 5600 Wuppertal, De | |
| US5158656A (en) * | 1991-03-22 | 1992-10-27 | Electron Transfer Technologies, Inc. | Method and apparatus for the electrolytic preparation of group IV and V hydrides |
-
1994
- 1994-08-31 US US08/299,701 patent/US5510007A/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-08-23 EP EP95305912A patent/EP0704553B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-08-23 DE DE69507923T patent/DE69507923T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-08-31 JP JP7222829A patent/JPH0881795A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006188367A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-20 | Hokkaido | シリコン製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69507923T2 (de) | 1999-08-12 |
| EP0704553B1 (en) | 1999-02-24 |
| EP0704553A1 (en) | 1996-04-03 |
| US5510007A (en) | 1996-04-23 |
| DE69507923D1 (de) | 1999-04-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010903 |