流動層粒子循還系と用いた多結晶シリコン製造プロセスの開発

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63850187
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 阿尻 雅文 東北大学, 工学部, 助手 (60182995)
• 研究分担者: 服部 達彦 東亜合成化学工業, 研究所, 主席研究員 ; 原田 勝可 東亜合成化学工業, 研究所, 研究員 ; 山本 英夫 東京大学, 生産技術研究所, 講師 (50107554) ; 藤元 薫 東京大学, 工学部, 助教授 (30011026) ; 新井 邦夫 東北大学, 工学部, 教授 (10005457)
• キーワード: CVD / シリコン / モノシラン / 流動層 / 反応速度 / トリクロロシラン

研究概要

流動層
モノシランCVD、SiーHーCl系CVDを比較することにより、流動層におけるモノシランの熱分解反応機構を検討した。気泡中では、熱分解、ラジカル連鎖分解によるモノシランの分解反応および微粉生成反応が主に進行すること、また、濃厚相では表面析出反応および気泡で生成した中間生成物の表面析出反応が主に進行することがわかった。固定層実験により、モノシラン分解反応速度に与える表面積の影響を評価した。さらに、その結果と気泡モデルとから、流動層実験の結果の説明を行った。流動層でのモノシラン分解反応は、反応律速下で進行すること、ガスの反応率、析出量は、十分予測できることがわかった。温度、濃度が高いほど、クロッキングが生じやすいが、気泡で微粉が生成するほどの高温、高濃度とすると、逆に、表面反応の寄与が小さくなりクロッギングが生じにくいことがわかった。
粒子生成
粒子の生成と成膜が同時に起こる条件下で気相・固相の両側から反応速度を測定し、その挙動から反応機構を検討した。その結果、従来、粒子生成がないと報告されている反応条件領域でも、粒子生成が生ずる場合があることがわかった。また、その反応過程に自己触媒反応が存在することがわかった。

研究成果

• [文献書誌] 小島紀徳: "流動層CVDによるモノシランからのシリコン製造における機構と速度" ケミカルエンジニアリング. 34(3). 37-42 (1989)
• [文献書誌] Kojima T.,Morisawa O.,Hiroha H.,Iwata K.,Furusawa T.: "Production of Polycrystaline Silicon by Monosilane Pyrolysis in a Fluidized Bed" Proc.of 6th Intern.Conf.on Fluidization,Eng.Foudation,Banff,Alberta,Canada,. 327-334 (1989)
• [文献書誌] Kojima T.,Usui K.,Furusawa T.: "Properties of Produced Silicon by Monosilane Pyrolysis" J.Chem.Eng.Jph.22(6). 683-686 (1989)
• [文献書誌] Kojima T.,Iwata K.,Furusawa T.: "Kinetic Study on Konosilane Pyrolysis for Polycrystalline Silicon Production in a Fluidized Bed" J.Chem.Eng.Jpn.22(6). 677-683 (1989)
• [文献書誌] 小島紀徳: "化学変換法による微量成分および難精製物の高度分離(東稔節治編) 第4章 気ー固変換法による金属・金属化合物の高純度化 4・2 気固変換法によるSiの高純度化" アイピ-シ-、東京, (250-266) (1989)