水素ラジカル還元法による高純度シリコンの高効率作製プロセスの開発

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本研究は、高純度シリコンの製造プロセス（シーメンス法）においてクロロシラン系原料（SiHCl3、SiCl4）の還元剤として用いられている水素ガスの代わりに、より反応性の高い水素ラジカルを用いることで、プロセスの高効率化を目指すものである。水素ラジカルをシーメンス法に応用するには、大気圧以上で水素ラジカルを発生させ、反応炉まで輸送し、クロロシラン系原料と反応させる必要がある。前年度までに大気圧条件下での水素ラジカルの輸送、および低圧下でのSiCl4の還元に成功している。そのため今年度は、大気圧条件下での水素ラジカルを用いたSiCl4の還元に取り組んだ。大気圧下で外部から輸送した水素ラジカルとSiCl4の蒸気を混合し850℃で加熱したところ、水素ラジカルを還元剤として用いた場合、水素ガスを用いた場合よりも得られるシリコンの量が増加した。これは大気圧条件下においても、水素ラジカルによりSiCl4の還元が促進されたことを示唆している。また、水素ラジカルによりSiCl4の還元反応に必要な温度が低下する傾向も見られた。30 minの処理時間で約1μmの厚みのシリコンの膜が得られたため、製膜レートとしては2μm/hとなる。この製膜レートは、導入するSiCl4蒸気の量を増加することや、水素ラジカル濃度を増加させることにより向上させることが可能と考えれる。これらの結果から、水素ラジカルのシーメンス法への応用と高純度Si作製プロセスの効率向上の可能性を示すことができた。