[發(fā)明專利]沉積多晶硅的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910001882.2
• 申請日: 2009-01-14
• 公開（公告）號: CN101487139A
• 公開（公告）日: 2009-07-22
• 發(fā)明（設計）人: K·黑塞;F·施賴德爾
• 申請（專利權）人: 瓦克化學股份公司
• 主分類號: C30B29/06
• 分類號: C30B29/06;C30B28/14;C01B33/035
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 過曉東

技術領域

本發(fā)明涉及一種沉積多晶硅的方法。?

背景技術

在通過對氯硅烷例如三氯硅烷或二氯硅烷進行化學氣相沉積來制備多晶硅的時候，在熾熱的硅表面例如棒(西門子法)或顆粒(流化床法)上分解氣體，由此在主要反應中將硅沉積在熱表面上，并生成副產物四氯硅烷。由三氯硅烷沉積多晶硅是基于氯硅烷的熱平衡過程。例如，在三氯硅烷沉積中，根據反應條件，發(fā)生以下主要反應：?

4SiHCl₃----＞3SiCl₄+Si+2H₂或?

4SiHCl₃+2H₂----＞3Si+SiCl₄+8HCl。?

可以從硅沉積反應器的尾氣中冷凝成液體(尾氣冷凝物)的氯硅烷化合物根據沉積條件除了二氯硅烷、三氯硅烷和四氯化硅之外，還包括0.001-3重量％的高沸點氯硅烷，所述高沸點氯硅烷在下文中也稱為高沸點化合物，其在副反應中生成。高沸點氯硅烷是包含硅和氯的、并含有或不含有氫、氧和碳的化合物，其具有比四氯硅烷(57℃/1013hPa)更高的沸點。它們優(yōu)選是式H_nCl_6-nSi₂(n＝0-6)的二硅烷、式H_2n-mCl_mSi_n(n＝2-∞，優(yōu)選為2-4，且m＝0-2n)的低聚(氯)硅烷、式H_nCl_6-nSi₂O(n＝0-4)的二硅氧烷、式H₃Si-[O-SiR₂]_n-O-SiH₃(n＝1-4，優(yōu)選1或2；R獨立地為H、Cl或CH₂)的硅氧烷、和式為如下的環(huán)狀低聚硅氧烷及其甲基衍生物：?

在典型的組成中，這些高沸點氯硅烷由約50重量％的Si₂Cl₆、大于34重量％的Si₂HCl₅、10重量％的Si₂H₂Cl₄(2個同分異構體)、5重量％的Si₂H₂Cl₃(2個同分異構體)、和小于1重量％的更高沸點的氯硅烷成分組成。?

對多晶硅沉積的尾氣的處理，已知有各種方法：DE2918066公開了一種方法，其中將在多晶硅沉積的冷凝物中獲得的所有氯硅烷都重新供回到沉積的反應氣體中。這個方法具有的嚴重缺陷是非常低的硅沉積速率，這是由反應氣體平衡中產生的四氯硅烷濃度非常高造成的，使得該沉積方法很不經濟(W.C.O′Mara，R.B.Herring，L.P.Hunt，Handbook?of?SemiconductorSilicon?Technology，ISBN?0-8155-1237-6，p.77，1990)。?

在商業(yè)上應用的被稱為西門子法的方法用于通過三氯硅烷沉積來制備棒狀多晶硅，因此常規(guī)上是從尾氣中提供沸點低于三氯硅烷的氯硅烷以及未反應的三氯硅烷返回到西門子沉積反應器中來制備多晶硅。得到的四氯硅烷通過蒸餾從尾氣流中分離出來，然后或者轉化為三氯硅烷(Motorola，US3,933,985)，或者用作其它化學產品例如熱解沉積二氧化硅或四乙基硅酸鹽的起始材料(參照Handbook?of?Semiconductor?Silicon?Technology，ISBN0-8155-1237-6，p.72，1990)。另外得到的高沸點化合物或者被處理掉(例如US?4,252,780)或者轉化為單體。這通過四氯硅烷和氫的反應，或者通過用HCl裂解來完成(Osaka?Titanium，JP?Hei?1-188414；Tokuyama，JPH09-263405；Union?Carbide，US?4,340,574；Hemlock，WO?02/100776?A1)。?

同樣已知的是，高純度六氯二硅烷(H₂Si₂Cl₆)可以從多晶硅沉積的尾氣中分離出來(WO2002012122)。但是，分離出這些高沸點餾分用作特定的晶體取向生長或制備硅聚合物的起始材料是十分復雜的。?