On Chemical Kinetics of Silicon Deposition from Silane (111)
LPCVD poly Silicon Formation in the Temperature Range 900-950 K LPCVD poly Silicon deposition form silane has been investigated for limited conditions regarding temperature, silane input and pumping speed. It has been found that layer growth is controlled by a chemical reaction of O.Sth-order in consequence of which growth rate linearly decays along the axis of an open isothermal reactor tube. The slope of that decay is determined not only by the reaction rate constant but also by linear gas velocity within the tube and that part of total substrate surface area that is effectively exposed to silane at each wafer position. In conseqence growth rate decay is the steeper not only the higher temperature will be chosen but also the slower gas velocity is adjusted and the smaller wafers are separated to each other. The kind of how axial layer growth rate distribution is effected by changing wafer spacing is a proof for the heterogeneous reaction mechanism. The silicon forming reaction is characterised by an activation energy of about 52 kcal/mole.
Es wurde die Abscheidung von poly Silicium aus Silan fur einen eingeschrankten Bereich von Temperatur, Silaneinspeisung und Totaldruck des LPCVD-Prozesses untersucht. Dabei wurde gefunden, daO das Schichtwachstum iiber eine chemische Reaktion der 0.5-ten Ordnung stattfindet, als deren Folge ein hearer Abfall der Schichtwachstumsgeschwindigkeit langs der Achse des offenen isothermen Rohrreaktors auftritt. Die Steilheit dieses Abfalls wird nicht allein durch den EinfluD der Geschwindigkeitskonstanten der Silicium bildenden Reaktion sondern auch durch den der linearen Gasgeschwindigkeit im Rohr und durch den desjenigen Anteils der Substratoberflache, der an jeder Scheibenposition effektiv der Silaneinwirkung ausgesetzt ist, bestimmt. Deshalb ist die Steilheit des Wachstumsgeschwindigkeitsabfalls nicht nur urn so grorjer je hoher die Temperatur gewahlt, sondern auch je geringer die Gasgeschwindigkeit eingestellt wird und je weniger weit die Scheiben voneinander angeordnet werden. Aus der Art der Abhangigkeit der axialen Wachstumsgeschwindigkeitsverteilung vom Abstand der Substratscheiben untereinander kann eindeutig auf einen heterogenen Reaktionsmechanismus geschlossen werden. Die Aktivierungsenergie der Silicium bildenden chemischen Reaktion betragt ca. 52 kcal/Mol.