On chemical kinetics of silicon deposition from silane (IV). In‐situ phosphorus doping of LPCVD poly silicon in the temperature range 900–950 K

Abstract

In-situ Phosphorus Doping of LPCVD poly Silicon in the Temperature Range -950 KHighly in-situ phosphorus-doped LPCVD poly silicon deposition from mixtures consisting of silane and phosphine has been investigated for limited conditions regarding temperature, silane input, phosphine-silane ratio and total pressure. Agreeing with the deposition of undoped poly silicon, growth rate linearly decays along the axis of the wafer cage applied for in-situ doped poly silicon. In consequence layer growth should be controlled by a chemical reaction of OSth order. In contrast to undoped poly silicon the slope of axial growth rate decay increases with the distance between wafers increased. This behaviour is a proof for a homogneous chemical reaction mechanism. The silicon forming reaction is characterized by an activation energy of about 25 kcal/mole for PH,/SiH, = 0.003. Die Abscheidung von in-situ hochdotiertem LPCVD poly Silicium aus Silan und PhosphinGasmischungen wurde fur einen eingeschrankten Bereich von Temperatur, Silaneinspeisung, PH,/SiH,-Verhaltnis und Totaldruck untersucht. In ubereinstimmung mit dem Verhalten von undotiertem poly Silicium nimmt die Schichtwachstumsrate linear langs der Achse des im vorliegenden Fall verwendeten Scheibenkafigs ab. Das deutet auf eine Reaktion mit der Ordnung 1/2 hin. Im Gegensatz zum Verhalten von undotiertem poly Silicium nimmt der Anstieg des axialen Wachstumsrateabfalls zu, wenn der Scheibenabstand vergroBert wird. Dieses Verhalten wird theoretischerseits fur eine Homogenreaktion im Gas erwartet. Die Aktivierungsenergie der Silicium bildenden chemischen Reaktion betragt ca. 25 kcal/Mol fur ein PH,/SiH, = 0,003.