JPS59105804A - Purification of reactive gas for semiconductor - Google Patents

Purification of reactive gas for semiconductor

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JPS59105804A
JPS59105804A JP57217570A JP21757082A JPS59105804A JP S59105804 A JPS59105804 A JP S59105804A JP 57217570 A JP57217570 A JP 57217570A JP 21757082 A JP21757082 A JP 21757082A JP S59105804 A JPS59105804 A JP S59105804A
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reactive gas
container
silane
gas
semiconductors
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Abstract

PURPOSE:To obtain reactive gas from which a carbon compound is sufficiently removed, by performing a silane or germane liquification and gasification process at least one time. CONSTITUTION:Vessels 2, 3, 4 are evacuated while dewers 6, 7 are filled with liquid nitrogen. A silane mixture is transferred to the vessel 2 from a silane bomb 1 to be liquified in said vessel 2. In this case, pressure is adjusted to 0.5- 5atm. during liquification work. The liquified silane in the vessel 2 is transferred to the vessel 3 to perform purification due to liquification and gasification for 5-50hr while controlling pressure to 0.5-3atm. and a temp. to -100 deg.C. The liquified silane is transferred to the vessel 4 which is, in turn, regulated to a room temp. and the pressure in the bomb 1 is raised to 10-25atm.

Description

【発明の詳細な説明】 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回行なわしめるどとによシ、さらに残留酸
素、水、炭化水素が00122M以下に保持された内面
が鏡面仕上げがなされたステンレス製容器に充填したこ
とによシ、精製して高純度の酸素および炭素化物不純物
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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION According to the present invention, a reactive gas for semiconductors having a purity of 98% or higher, typically silane or germane, is subjected to at least one liquefaction/vaporization step and further freed from residual oxygen. , water, and hydrocarbons are maintained at 0.0122M or less by filling the stainless steel container with a mirror-finished inner surface.This allows for highly purified reactive gases from which oxygen and carbon impurities have been sufficiently removed. The purpose is to fill containers.

本発明は高圧容器内でシラン中の不純物である酸化珪素
と、シランに対し0.1〜10傑一般には3〜5チ混合
したフッ化物特にフッ素またはフッ化水素とを以下の反
応式の如く反応せしめ、HL十F、’−−−→2BF SiOL + 4HF→SiF4  + 2HLO↓酸
化珪素を水とフッ化珪素に反応せしめ、この水を−90
〜−150°Cの液化(−x2o〜−140”C)/気
化(−100〜−1100)工程の際トラップ内に残存
せしめることにより精製することを目的としている0こ
の際高圧容器内に残存するフッ素またはフッ化水素は以
下の反応をし、 SiH4+  2Fz→ SiF、J +H工Sin、
  −1−4HF−→SiF+↓+4)bフッ化珪素(
Bp−=95.7°C)も必要に応じて液化残存せしめ
て超高純度シランを得ることを目的としている。
In the present invention, silicon oxide, which is an impurity in silane, is mixed with fluoride, especially fluorine or hydrogen fluoride, which is mixed with 0.1 to 10 parts of silane, and generally 3 to 5 parts of silane, in a high-pressure container as shown in the following reaction formula. React, HL1F,'----→2BF SiOL + 4HF→SiF4 + 2HLO↓Silicon oxide is reacted with water and silicon fluoride, and this water is -90
It is intended to be purified by remaining in the trap during the liquefaction (-x2o to -140"C)/vaporization (-100 to -1100) process at ~-150°C. At this time, it remains in the high-pressure vessel. The fluorine or hydrogen fluoride undergoes the following reaction, SiH4+ 2Fz→ SiF, J + H Engineering Sin,
-1-4HF-→SiF+↓+4) b Silicon fluoride (
Bp-=95.7°C) is also liquefied and left as necessary to obtain ultra-high purity silane.

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シ、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3X10  cm以下好捷しくは1×10〜5
X10”cInJとすることを可能にさせるこ′とを目
的としている。
The present invention reduces the concentration of oxygen or carbon, particularly oxygen, remaining in the reactive gas after being purified by removing heavy metals, water, oxide impurities, especially ultrafine silicon oxide powder, remaining in the reactive gas after being purified. cm or less, preferably 1 x 10~5
The purpose is to make it possible to obtain X10"cInJ.

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
(LPCvD装置)またはエピタキシアル成長装置に用
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、原材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IPPM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/6り 濃度が1〜9X10 am以下であることよシ明らかで
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.υ、10ノまたは47ノの一般的な鉄製の高圧ボ
ンベに小わけする際、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化珪素超
微粉末の生成混入にょシ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。
Conventionally, reactive gases for semiconductors have been filled in iron cylinders, and semiconductor device manufacturers and laboratories have simply used them in plasma vapor deposition equipment (PCVD equipment), low pressure vapor deposition equipment (LPCvD equipment), or It was used in epitaxial growth equipment. However, although silane, which is typically a reactive gas for semiconductors, is chemically produced at the time of raw material production, its purity is 6N to 7N, and its impurities are less than IPPM. This is clear from the fact that the oxygen/6 concentration in FZ single crystal silicon using raw material silane is 1 to 9×10 am or less. However, if such raw materials are transferred to a transfer tank, 3. When subdividing into common iron high-pressure cylinders of υ, 10 or 47 mm, due to insufficient control, hydrocarbons from the oil component were mixed in, and ultrafine silicon oxide powder was formed due to air leaks. In particular, 0.1 to 0.01% of oxygen impurities, including oxides, were mixed in.

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(55−263886155,3,3出願)ま
たは微結晶を有するPMまたはP工N接合を有する光起
電力発生用半導体装置(49−71738849゜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
または炭素クラスタ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“りた。
For this reason, the patent application filed by the present inventor is semi-amorphous semiconductor (55-263886155, 3, 3 application) or semiconductor device for photovoltaic generation having PM with microcrystals or P-N junction (49-71738849゜). When attempting to fabricate a hydrogenated non-single crystal semiconductor containing an amorphous semiconductor using the PCVD method, the oxygen or carbon is incorporated into the silicon semiconductor as a silicon oxide insulator or carbon clusters. This caused the contamination and deteriorated the properties of the semiconductor.

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i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5i−0−H・・・Si結合を構成し、半
導体中において光劣化(ステブラロンスキ−効果といわ
れる)原因として作用してしまい、また結合して8i−
0’−8iを構成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 mixes into a hydrogenated non-single crystal semiconductor, if it forms 5 to 50 oxygen clusters, it acts as a recombination i center, and if it has a dangling bond, it acts as a 5i- 0-H... forms Si bonds, acts as a cause of photodegradation (called the Stebleronski effect) in the semiconductor, and also combines to form 8i-
In the case of configuring 0'-8i, it acts as a local insulating current barrier, deteriorating the characteristics as a semiconductor in all aspects.

加えてかかる酸素は200〜300’Cの低温で13.
56MH2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〜
200Xというショートレンジオーダでの秩序性を阻害
し、微結晶性を防げる非晶質化即ちアモルファス化材料
であるべきことが判明した。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、本発明の出発物質であるシランの精製がきわめ
て重要であるととが判明した。
In addition, such oxygen is 13.
In the production of non-single-crystal semiconductors using the glow discharge method that utilizes a high-frequency discharge of 56MH2, the quantum theoretical 5~
It was found that the material should be made amorphous by inhibiting orderliness in the short range order of 200X and preventing microcrystallinity. It has been found that purification of silane, which is the starting material 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.

本発明はかかる半導体特に酸素の添加による悪化効果の
著しい低温(室温〜400’C代表的には200〜30
0’Cり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。
The present invention is directed to such semiconductors, especially at low temperatures (room temperature to 400'C, typically 200 to 300'C), where the addition of oxygen has a significant deteriorating effect.
The present invention relates to a purification method for producing high-purity silane for forming a semiconductor film at 0'C.

以下に図面に従ってその詳細を説明する。The details will be explained below according to the drawings.

第1図は本発明の半導体用反応性気体に特にシランを用
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。これをシランのかわりにゲルマンをまたは水素
等によシ希釈されたYボランまたはフオスヒンを作る場
合も後述の如く同様に作製可能である。
FIG. 1 is a block diagram showing a purification method in which silane is particularly used as a reactive gas for semiconductors according to the present invention. In the case where Y borane or phosphine diluted with germane or hydrogen etc. is prepared instead of silane, it can be prepared in the same manner as described below.

図面においてフッ素またはフッ化水素が0.1〜10チ
一般には1〜5%混合したシランの高圧容器(ボンベ)
 (1)、液化気化用語1の容器(2)、第2の容5(
3)、783の最終容器(ステンレスホンベラ一般に用
いる)(4)、パージ用水素αΦ中の残留水分際してい
る。この第1図のブロックダイヤグラムは2段精製の場
合であシ、1段または多段精製であっても同様である。
In the drawing, a high-pressure container (cylinder) of silane containing 0.1 to 10 grams of fluorine or hydrogen fluoride, generally 1 to 5%.
(1), liquefaction vaporization term 1 container (2), second container 5 (
3), the final container of 783 (generally used for stainless steel hone bara) (4), and the residual moisture in the purge hydrogen αΦ. The block diagram in FIG. 1 applies to two-stage purification, and is the same whether it is one-stage or multi-stage purification.

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, cleaning of the containers and the piping system connected to them in 1.2.3 will be abbreviated.

第1表において第1図のブロックダイヤグラム図に基す
きその工程を示している。
Table 1 shows the plowing process based on the block diagram of FIG.

精製装置の清浄化 1、 すべてのバルブが閉であること、混合シラ720
0〜3500CK加熱。
Cleaning the purification equipment 1, all valves are closed, mixing cylinder 720
0-3500CK heating.

3、NL(j3)よシV3Bを開は流量計(39)より
ミキサ07)よシ排気α呻する。
3. When NL (j3) and V3B are opened, the mixer 07) is exhausted from the flow meter (39).

4、 オイルフリーの排気系(IQオン、V2B、 V
44.コック(59)1戦−V24. V23゜V21
. V46を開とする。容器(4)、(3)、(2)、
(5)を真空引をして1×10〜lXl0 torrと
する。約1〜5時間。
4. Oil-free exhaust system (IQ on, V2B, V
44. Cook (59) 1st race - V24. V23°V21
.. Open V46. Container (4), (3), (2),
(5) is evacuated to 1×10 to 1×10 torr. Approximately 1 to 5 hours.

5、  V29開にて水素を容器(5) (77K)で
精製した後導入し容器(4)内を約1気圧とする。
5. With V29 open, hydrogen is purified in container (5) (77K) and then introduced to bring the inside of container (4) to about 1 atmosphere.

5、  V44、コック(59)を閉とし容器(2)、
/3)を水素で充填し1気圧以よとなった後V23開と
する。
5. V44, close the cock (59) and container (2),
/3) is filled with hydrogen and after the pressure reaches 1 atm or more, open V23.

容器(2)、(3)内の吸着物を加熱して水素により排
気除去。約1〜5時間。
The adsorbate in containers (2) and (3) is heated and removed by hydrogen. Approximately 1 to 5 hours.

7、  V22閉、V46閉、V44開とする。容器(
2)、(3人(4)を再び真空引をしてlXl0  t
orr以下とする。
7. Set V22 closed, V46 closed, and V44 open. container(
2), (3 people (4) were evacuated again and lXl0 t
orr or less.

8、 ヒータ(9)、(10)、(36)をコントロー
ラa℃、α苧7)によりオフとして容器(2)、(3)
、(4)を室温とする。
8. Turn off the heaters (9), (10), (36) using the controller a℃, α7) and turn off the containers (2), (3).
, (4) are at room temperature.

表    1 さらにかくの如くにして精製部を構成する装置00)に
おける容器(2)、(3)、(4)の内壁の吸着物特に
水、炭酸ガスを除去した。%にこの際ステンレス製であ
シかつ内面が十分平たんに鏡面仕上がなされた容器は圧
力150Kg/cmLまでに耐えるようにし、残留微粉
末(特に酸化珪素微粉末)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。
Table 1 Furthermore, in this manner, adsorbed substances, particularly water and carbon dioxide gas, on the inner walls of the containers (2), (3), and (4) in the apparatus 00) constituting the purification section were removed. At this time, the container is made of stainless steel and has a mirror-finished inner surface that is sufficiently flat so that it can withstand a pressure of up to 150 kg/cmL to prevent residual fine powder (particularly silicon oxide fine powder) from sticking to the recesses of the inner wall. This has been fixed so that it does not become impossible to remove the file.

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する際、真空装置α・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 containers (2), (3), and (4), adsorbed oxygen,
In order to remove water, when the inside of the container heated to 200 to 350" (!) was evacuated from the outside, a vacuum device α was used to prevent hydrocarbons, especially oil vapor, from flowing back.

即ち本発明においては、従来ボンベ容器内の真空引を単
にロータリーポンプで10〜10  torrまで真空
引をして行なっていたことにより、炭化水素が0,1チ
のオーダまで混入してしまっていた事実をつきとめ、か
かる不純物の混入を除去するためターボポンプを主とし
、9×10〜10 torrまで真空引をし、かつオイ
ル成分のバックディフィージョン(逆拡散)を9X10
以下特ニ10〜−フ 10 torrにまで除いた。
In other words, in the present invention, since the vacuum in the cylinder container was conventionally simply evacuated to 10 to 10 torr using a rotary pump, hydrocarbons were mixed in to the order of 0.1 torr. In order to find out the facts and remove the contamination of such impurities, we mainly used turbo pumps to evacuate to 9 x 10 to 10 torr, and back diffusion of oil components to 9 x 10 torr.
In the following, the specific pressure was reduced to 10 to 10 torr.

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O,IPPM好ましくは0.1
〜l0PPBになるまで十分真空引をした。
Thus, the residual content of water, carbon dioxide, and hydrocarbons in the containers (2), (3), and (4) is O, IPPM preferably 0.1
Vacuuming was carried out sufficiently until the pressure reached ~10 PPB.

次に第1の容器(2)を液体窒素によシー1506(3
に冷却して、シランとフッ素との混合気体の半導体用の
反応性気体をボンベ(1)よシ移して、容器(2)内で
液化した。さらにこの容器(2)よシ今一度液体一気体
精製をして第2段目の製器に容器(4)より移した。こ
の時気化温度は−110−39060好ましくは−10
0〜−105’OトL、5〜50時間ト時間トイ間長か
けて移した後、さらにかかる液化−気化精製をして才!
V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。
Next, seal the first container (2) with liquid nitrogen 1506 (3).
A reactive gas for semiconductors, which is a mixed gas of silane and fluorine, was transferred to the cylinder (1) and liquefied in the container (2). Furthermore, this container (2) was once again subjected to liquid-gas purification and transferred from container (4) to the second-stage manufacturing device. At this time, the vaporization temperature is -110-39060, preferably -10
After transferring for a long time from 0 to -105'O L for 5 to 50 hours, the product is further purified by liquefaction and vaporization.
The container (4) was filled with V-prepared silane. The liquefaction-vaporization process of this silane is shown in Table 2 below.

シランガスの液化・気化精製 1、容器(2)、(3)、(4)が真空引されているこ
とを連成計(30)、(31)、(32) Kて確認す
る。
Confirm with the compound gauges (30), (31), (32) that the silane gas liquefaction/vaporization purification 1, containers (2), (3), and (4) are evacuated.

2、排気系aeiオン、V2B、 V44. V24.
V23開とする。V26. V27. V46. V2
2閉の確認。
2. Exhaust system aei on, V2B, V44. V24.
V23 open. V26. V27. V46. V2
2. Confirmation of closure.

3、容器(2)のデューア(6)K液体窒素を充填して
、−150±10’Oとした。
3. The container (2) was filled with Dewar (6) K liquid nitrogen to a temperature of -150±10'O.

4、 シランフッ化物(約3%混合〕ボンベ(1)のコ
ック開、■21開、流量計(41)をみながら液体窒素
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)Kて液化。液化作業中は圧力計(3のは0.5〜
5気圧とする。
4. Open the cock of the silane fluoride (approximately 3% mixture) cylinder (1), open 21, and pour the silane in the cylinder into the container (2) K while watching the flow meter (41) and supplying liquid nitrogen so as not to overflow. During the liquefaction process, check the pressure gauge (3 is 0.5~
The pressure shall be 5 atm.

5、 シランボンベ(1)よシの混合シランを移し終え
たらV21閉、コック閉。
5. After transferring the mixed silane from the silane cylinder (1), close V21 and close the cock.

6、V24閉、デューア(7)K液体窒素を充填する。6. Close V24 and fill with Dewar (7) K liquid nitrogen.

容器(3) ヲ−150−1−10’O(!: L7’
n。
Container (3) wo-150-1-10'O(!: L7'
n.

7、  V23を開とする。容器(2)の液化シランを
容器(3)ニ時間をかけて移し、液化気化精製を5〜5
0時間かけて行なう。流量計(4つは10〜500cc
Z分代表的には100cc10までとする。連成計(3
1)は0.5〜3気圧とし、容器(2)は−90〜−1
05’O代表的には一100°c、 Kコントローラへ
望により制御する。かくして液化ゾ気化精製を行なう。
7. Open V23. The liquefied silane in the container (2) is transferred to the container (3) over a period of time, and the liquefied silane is purified by vaporization for 5 to 5 minutes.
It will take 0 hours. Flowmeter (4 are 10-500cc
The Z portion is typically up to 100cc10. Coupled meter (3
1) is 0.5 to 3 atm, and container (2) is -90 to -1
05'O typically -100°C, controlled by K controller as desired. In this way, liquefaction and vaporization purification is performed.

この8、移し終えたらV23閉、V2’7.V2B、V
26の閉を確認。
After completing this 8, close V23, V2'7. V2B, V
Confirmed the closure of 26.

9、  V24.V44.コック(59)を開としデュ
ーア(7)を=90〜−105’O代表的には一109
°Cとビて液化シランを容器(本発明においては高圧ス
テンレスボンベを用いた)(4)に移相、項目7.と同
様の注意をする。
9, V24. V44. Open the cock (59) and turn the duer (7) =90~-105'O Typically -109
°C and phase shift the liquefied silane to a container (a high-pressure stainless steel cylinder was used in the present invention) (4), item 7. Take the same precautions.

10、容器(4)(エンドボンベに対応)を室温にして
ボンベ内圧力を10〜25気圧に充填した後V 44閉
にて精製を完了。
10. After bringing the container (4) (corresponding to the end cylinder) to room temperature and filling the cylinder to an internal pressure of 10 to 25 atm, purification is completed by closing the V44.

表   2 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、前記した反
応式に基すき水として除去して精製することができた。
Table 2 In this purification step, since the silane oxide in the cylinder (1) was in the form of fine powder of silicon oxide, it could be purified by removing it as water based on the reaction formula described above.

さらにこの気化の際?、 Jパフにより液体のまま次段
に移ることを防ぐため、焼結ステンレスフィルター(2
〜5μ0メツシユ) ヲ各容器(2)(3)に2段設け
、これを液化シランに浸してブロッキングする方法をと
った。
Furthermore, during this vaporization? , In order to prevent the J-puff from transferring the liquid to the next stage, a sintered stainless steel filter (2
~5μ0 mesh) Two stages were provided in each container (2) and (3), and a method was used for blocking by immersing them in liquefied silane.

かくして鞘製後のシランは酸素り度をo、0下コIPP
B (10〜10  am )Ktですることができ、
加えて炭素成分をIPPM以下にすることができるよう
になった。
In this way, the silane after making the sheath has an oxygen level of 0, 0 or less for IPP.
B (10-10 am) can be done at Kt,
In addition, it has become possible to reduce the carbon content to IPPM or less.

加えてその後のシランをこれまで化学4’r’;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
、PCvD法により形成された被膜中の酸素濃度を従来
のlO〜10 Cmよりさらにその1/10’〜l/1
0”の0.0IPPM以下にすることができたものであ
る。
In addition, by physically refining the subsequent silane, which had previously only been made by chemical 4'r'; Furthermore, 1/10'~l/1
0” or less.

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。
Finally, the evacuation of the silane remaining in the impurity-containing containers <2) and (3) after being purified by the purification method of the present invention shown in FIG. 1 will be briefly described below.

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。Exhaust residual silane gas impurities 1. Confirm that all valves are closed.

2、N利→をV38をあけ流量計(39)よりミキサ(
liを経由して排気(+8) しておく。
2. Open V38 and connect mixer (
Exhaust (+8) via li.

3H404をV29.V46.V24.V23を開とし
て容器(2)、(3)に充填。
3H404 to V29. V46. V24. Open V23 and fill containers (2) and (3).

4、V22開、流量計09)Kて50CCZ分程度より
徐々にミキサα7)K流しくH汁5iH4)/NL21
00とする。
4. Open V22, flow meter 09)K and gradually start flowing H juice 5iH4)/NL21 from about 50CCZ minutes through mixer α7)K.
Set to 00.

1〜3時間。1 to 3 hours.

5、 流量計(49)、(45:の流量差かなくなるま
で十分まつ0 6 ヒータ(9)、(1つを100〜150’C!に加
熱、水拭を0.5〜2ル扮流し容器(2)、(3)内の
不純物の排気1〜5時間。
5. Heat the flow meter (49), (45) long enough until the difference in flow rate disappears. Evacuation of impurities in containers (2), (3) for 1 to 5 hours.

7、  V22.V23.V24.V4.6.V29閉
、連成計00)(31)を0.5〜3.0気圧に水素保
持。
7, V22. V23. V24. V4.6. V29 closed, compound gauge 00) (31) held hydrogen at 0.5 to 3.0 atm.

表   3 以上の如き反応性気体の精製方法およびそれtζ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。
Table 3 Using the method for purifying reactive gas and its tζ as described above, it was possible to fill a high-pressure container with ultra-high purity reactive gas for semiconductors.

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OVD法によりO,1torr。
The plasma OVD method using the glow discharge method was performed using such high-purity silane gas at O.1 torr.

250°a、Ry出力(13,56MHz)、IOW、
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。
250°a, Ry output (13,56MHz), IOW,
A non-single crystal silicon semiconductor was formed under conditions using 100% silane.

このアンドープシリコン膜を工MAXMA(カメカンボ
ンベを用いて作製したものであシ、曲線(5りは本発明
の液化/気化精製を行なうことなく、本発明のステンレ
ス製容器内部の残留分を10 torr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をして
ステンレス環の高耐圧、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100bC以上
好ましくは250〜300’OK加熱をして吸着物を十
分排気したものである。かくの如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は’:l/100〜1/1oo
oKまで下げることができた。
This undoped silicon film was fabricated using a MAXMA (camecan cylinder), and the curve (5) indicates that the residual content inside the stainless steel container of the present invention was reduced to 10 torr or less without performing the liquefaction/vaporization purification of the present invention. In other words, the inner wall of the container is mirror-finished and a high pressure and heat resistant container with a stainless steel ring is used.In addition, when filling silane, such a container is preferably made at a temperature of 100 bC or more. is heated for 250 to 300 degrees to sufficiently exhaust the adsorbate.By devising the container itself as in the present invention and paying sufficient attention to the filling method, oxygen, etc., can be mixed in. Ha':l/100~1/1oo
I was able to get it down to OK.

図面において(55)は残留シランがほとんどなくなっ
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), almost no residual silane was left, so it is presumed that the silicon oxide remaining in the container came out.

寸だ本発明の液化−気化精製を本発明の如くに行なうと
、曲線(55)が得られた。そしてこの中の酸素濃度は
曲線(5りに比べてさらシてそれらを1/10〜1/1
000にまで下げることができた。行に容器内に残留す
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″I)の測定点が(55)の測定点の
如く増加しないことによυ判明した。
When the liquefaction-vaporization purification of the present invention was carried out as in the present invention, a curve (55) was obtained. And the oxygen concentration in this is a curve (1/10 to 1/1 compared to 5).
I was able to get it down to 000. Even if all the gas remaining in the container is used in the row, it is clear that the silicon oxide component does not increase in the gas because the measurement point (5"I) does not increase as much as the measurement point (55). did.

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ノボンベとすると、充填シラン等4B3gr、残
留量10g、残圧0.5Kg/cm’とし、さらにこの
シランを容器にては内容積1.5.l−とし、容器(2
)ではlog、容器(3)ではLog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)と同様に一150±10°OK冷却し、その後図示
する如く大気温度として使用系0→へとバルブ(イ)を
開けて使用した。またこの容器(4)は内部に不純物が
0.01PPM以下しかないステンレスボンベとし、そ
の使用圧力を15に〜17 K g、/c rLとする
ことができ、他の場所に移動もでき、従来用いられてい
るシランボンベと全く同様にして用いることができると
いう特徴を有する。
Furthermore, when silane is used as a reactive gas for semiconductors in the method of the present invention, the container shown in FIG.
Assuming that the cylinder is 10 kg, the silane, etc. is filled with 4B3 gr, the residual amount is 10 g, the residual pressure is 0.5 Kg/cm', and the silane is contained in a container with an internal volume of 1.5 kg. l-, container (2
), and container (3) is designed so that the residual gas and impurities are
In the same manner as in 3), the system was cooled to 1150±10° and then used by opening the valve (a) from the operating system 0 to the atmospheric temperature as shown in the figure. In addition, this container (4) is a stainless steel cylinder with impurities of 0.01 PPM or less inside, and its working pressure can be set to 15 to 17 Kg/c rL, and it can be moved to other locations, compared to conventional It has the feature that it can be used in exactly the same way as the silane cylinder used.

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^リューム、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。
Instead of silane, the reactive gas for the semiconductor may be germane, diborane diluted with hydrogen, phoscine, or arsine.

これらの化学的特性を以下の表4に示す。Their chemical properties are shown in Table 4 below.

Ge馬 ジボラン 2’7.67−92.8 0’、95   
1.22 0.470LH6 フオスヒン34゜00−8’i’、’/4  L 14
6  1.380 0.746PH。
Ge horse diborane 2'7.67-92.8 0', 95
1.22 0.470LH6 Huosuhin 34゜00-8'i','/4 L 14
6 1.380 0.746PH.

アルシン  ’77.95 −62.48 2.695
 3.48 1.604表    4 即ちこれらの反応性気体を用いる場合、それと100%
の濃度にするにはシランと同様にこれまで記した如くに
行なえばよい。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、第1図にお
い1水素をa4よりコールドトラップ(5)をへてバル
ブ(46)をへて加圧充填して50〜5000PPMの
所定の濃度例えば500〜101000PP希釈すれば
よい0 また希釈用の気体が水素またはへリューム等においては
同様VCa41よシ導入すればよい。
Arsin '77.95 -62.48 2.695
3.48 1.604 Table 4 That is, when using these reactive gases, it and 100%
To obtain a concentration of , the same procedure as for silane can be carried out as described above. Also, if you want to dilute with hydrogen, after filling the necessary system with a reactive gas for semiconductors, as shown in Figure 1, 1 hydrogen is pressurized from A4 through the cold trap (5) and the valve (46). It is sufficient to fill the gas and dilute it to a predetermined concentration of 50 to 5000 PPM, for example 500 to 101000 PP. Furthermore, if the dilution gas is hydrogen or helium, VCa41 may be introduced in the same manner.

以上の説明より明らかな如く、本発明は半導体用反応性
気体を酸素、炭素の混入量をIPPM以下好ましくは1
〜100PPBKすべくその反応性気体をボンベに小わ
けの際に混入する不純物を排除し、加えてこの小わけの
際反応性気体の液化−砥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9、その精製された反
応性気体によりプラズマOVD法、LPOVD法への精
製ニよる制御が初めて可能になった。
As is clear from the above explanation, in the present invention, the mixed amount of oxygen and carbon in the reactive gas for semiconductors is IPPM or less, preferably 1
By eliminating impurities that get mixed in when dividing the reactive gas into cylinders in order to obtain ~100 PPBK, and in addition, using a combination of liquefaction-abrasive purification and adsorption methods of the reactive gas during this division, it is possible to This method is characterized in that the amount of oxide gas mixed in is less than /10,000 9, and the purified reactive gas makes it possible for the first time to control the purification of the plasma OVD method and LPOVD method.

【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ックダ
イヤグラムである。 第2図は本発明方法によシ得られたシランを用いてH1
ηべた珪素中の残留酸素濃度を従来方法と比較したもの
でちる。 /        5       q凹 皺
FIG. 1 is a block diagram showing the reactive gas purification method of the present invention. Figure 2 shows H1 using the silane obtained by the method of the present invention.
η The residual oxygen concentration in solid silicon is compared with the conventional method. / 5 q concave wrinkle

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、高圧容器に充填された純度9日チ以上の半導体用反
応性気体とフッ化物気体との混合反応性気体を該反応性
気体の沸点以下に保持された第1の容器内に導入して液
化する工程と、該液化した反応性気体を前記沸点以上の
温度にして気化するとともに該気化した反応性気体を第
2の容器内に保集する工程とを少なくとも1同右せしめ
ることにより、前記反応性気体中の重金属、炭イヒ、水
素、水、酸化物不純物を除去精製することを特徴とする
半導体用反応性気体精製方法。 2、特許請求の範囲第1項において、混合反応性気体は
高圧容器内にフッ化物気体であるフッ素またはフッ化水
素を0.1−10チの濃度にシランとともに充填するこ
とにより、前記容器内で酸化珪素をフッ化珪素に変質し
て液化した反応性気体に混入せしめ、反応性気体を気化
せしめる際第1の容器内に水として残存せしめて前記反
応性気体を精製せしめることを特徴とする半導体用反応
性気体精製方法。 3、第1の容器と第2の容器を100−450’Oのす
る工程と、残存する不純物を真空引をして除去する工程
とを有せしめることにょシ前記容器内を清浄にした後、
純度96%以上の半導体用反応性気体と7ツ化物気体と
を該反応性気肇蛋該反応性気体のフッ点以下に保持され
た第1の容器内[4人して液化する工程と、該液化した
反応性気体を前記沸点以上の温度にして気化するととも
に該気化した反応性気体を第2の容器内に保集する工程
とを少なくとも1同右せしめることにより、前記反応性
気体中の重金属、炭化水素、水、酸化物、フッ化物不純
物を除去精製することを特徴とする半導体用反応性気体
精製方法。
[Claims] 1. A mixed reactive gas of a semiconductor reactive gas with a purity of 9 days or more and a fluoride gas, which is filled in a high-pressure container, is heated to a first temperature maintained below the boiling point of the reactive gas. A step of introducing the liquefied reactive gas into a container and liquefying it, and a step of vaporizing the liquefied reactive gas at a temperature equal to or higher than the boiling point and collecting the vaporized reactive gas in a second container are performed at least once. A method for purifying a reactive gas for semiconductors, characterized in that heavy metals, carbon dioxide, hydrogen, water, and oxide impurities in the reactive gas are removed and purified by heating the reactive gas. 2. In claim 1, the mixed reactive gas is produced by filling a high-pressure container with fluorine or hydrogen fluoride, which is a fluoride gas, at a concentration of 0.1-10 g together with silane. The method is characterized in that silicon oxide is changed into silicon fluoride and mixed into the liquefied reactive gas, and when the reactive gas is vaporized, it remains as water in the first container to purify the reactive gas. Reactive gas purification method for semiconductors. 3. After cleaning the inside of the container, the first container and the second container are heated to 100-450'O, and the remaining impurities are removed by vacuuming.
A reactive gas for semiconductors having a purity of 96% or more and a heptadide gas are placed in a first container in which the temperature of the reactive gas is maintained at a temperature below the hydrogen point of the reactive gas [a step of liquefying the reactive gas by four people; Heavy metals in the reactive gas are removed by at least one step of vaporizing the liquefied reactive gas at a temperature equal to or higher than the boiling point and collecting the vaporized reactive gas in a second container. , a method for purifying a reactive gas for semiconductors, characterized by purifying it by removing impurities such as hydrocarbons, water, oxides, and fluorides.
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