[发明专利]连续蒸馏式三氯氢硅气化供给装置

说明书

本发明提供一种用于半导体产业等的三氯氢硅气化供给装置。本发明的三氯氢硅气化供给装置包括：蒸发器1，具备作为载气的氢气的导入口3，还具有使液体三氯氢硅气化的加热装置16；冷凝器2，具有用低于气化的三氯氢硅气体的蒸气压的饱和蒸气压对应的温度使气体凝结的冷却装置20；冷凝器的精密温度控制机构及精密压力调节机构5，其中，蒸发器的中心线和冷凝器的中心线不在同一线上，且冷凝器的下端和蒸发器的下端通过管道13、14连通。另外，控制过程中，使被调节浓度的三氯氢硅·氢气混合气体总送气流量和蒸发器内液体三氯氢硅17的温度比例联动。

技术领域

本发明涉及在半导体产业等中所使用的用于产生原料的连续蒸馏式三氯氢硅气化供给装置及连续蒸馏式三氯氢硅气化方法。

背景技术

硅外延晶片及使用它的集成设备等的制造工序中会用到三氯氢硅(SiHCl3、沸点31.8℃)、四氯硅烷(SiCl4、沸点57.6℃)、四氯化锗(GeCl4、沸点84℃)，这些物质在常温下为液态，通常是气化后再被利用。

上述制造工序中用到的一种三氯氢硅消费设备，其包括：原料气体导入手段、红外线灯等热源、切断外部空气的石英玻璃制反应容器、气体排气手段。

反应容器内具有涂有SiC的碳制基座，硅晶片被放置在该基座的上面。该硅晶片连同基座一起被红外线灯等外部热源加热到既定温度并保持。

预先气化的三氯氢硅和作为载气的氢气及控制电阻用掺杂气体一起通过保持高温并旋转的碳制基座上面的硅晶片表面。此时，因热分解反应及氢还原反应，在硅晶片上形成新的硅层。这就是所谓的硅外延晶片，用于IC为首的许多硅设备中。

三氯氢硅在常温下为液体，三氯氢硅的气化方法中用到连续蒸馏式三氯氢硅气化供给装置，该装置包括：蒸发器，使液体三氯氢硅气化；冷凝器，位于该蒸发器的正上方，并且通过设有一个闸门阀的连接部连接到该蒸发器；控制器和减压器，该减压器依据控制器的指示进行电性调压操作，使设定压力与装置内压力相同，该装置具有如下特征，该冷凝器具有足够的热交换面积使三氯氢硅的超饱和部分几乎全部凝结，在闸门阀打开的状态下，该蒸发器使超过硅外延生长装置所需要的量的过剩的三氯氢硅气化，气化的三氯氢硅通过该连接部送到冷凝器，该冷凝器几乎将超饱和的三氯氢硅全部凝结，凝结的三氯氢硅通过该连接部因重力作用返回到蒸发器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许4505077号公报

专利文献2：日本特许4542643号公报

发明要解决的课题

上述连续蒸馏式三氯氢硅气化供给装置能源损失严重。更具体地，冷凝器为连续蒸馏式三氯氢硅气化供给装置的构成部分，在冷凝器中凝结液化的三氯氢硅液保持低温状态下滴落到位于直下方的蒸发器中，使蒸发器内三氯氢硅液的温度瞬间降低。

如果蒸发器内三氯氢硅液的温度显著降低，有可能无法达到所需的三氯氢硅蒸发量，这将导致三氯氢硅-氢气混合气体的浓度降低，引发硅外延生长层的生长速度降低、电阻下降等忧患。

为了避免发生上述情况，需要将蒸发器内三氯氢硅液的温度提高到所需温度以上或者增加蒸发器的容量，通过增加热容量使温度降低最小限度，从而确保三氯氢硅的蒸发量。

然而，通过提高蒸发器内三氯氢硅液的温度来增加总的蒸发量，虽然可以防止达不到蒸发量，但是冷凝器的能力及传热面积需要同时增大。如此一来，增加蒸发器容量的同时扩大装置规模，不仅增加了成本，根据规模法(消防法～危险物、劳动安全卫生法～压力容量)将受到更加严格的监管，甚至周边设备等也因此需要增加成本。

因此，相比传统方式的装置，本发明的目的是提供一种具有相同能力但小型化的设备，从而