JPH01153600A - 炭化珪素単結晶の製造方法 - Google Patents
炭化珪素単結晶の製造方法Info
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は単結晶シリコン基板上に単結晶のβ−炭化珪素
（以下ＳｉＣと略）を成長させる方法に関するものであ
る。
（以下ＳｉＣと略）を成長させる方法に関するものであ
る。
［従来の技術］
ＳｉＣは２．２ｅＶという大きなバンドギャップ及び１
０００ｃｍ”／Ｖ−ｓという大きな電子移動度を持ち、
かつｐ型、ｎ型の制御が容易な半導体である。ＳｉＣを
用いれば従来のＳｔやＧａＡｓなとでは実現不可能な高
温動作用の新しい半導体デバイスが製作できる。
０００ｃｍ”／Ｖ−ｓという大きな電子移動度を持ち、
かつｐ型、ｎ型の制御が容易な半導体である。ＳｉＣを
用いれば従来のＳｔやＧａＡｓなとでは実現不可能な高
温動作用の新しい半導体デバイスが製作できる。
そこで、近年、シリコン（Ｓｉ）基板上にβ−５ｉＣを
成長させる方法が種々提案されている。例えばＬａｔｅ
Ｎｅｗｓ Ａｂｓｔｒ、１６ｔｈ Ｃ：ｏｎｆ、 Ｓ
ＳＤＭ（１９８４）には、単結晶Ｓｉの上にまず炭化バ
ッファ層を形成し、その上にＳｉＣをエピタキシャル成
長させる方法が提案されている。また、特開昭６２−１
５５５１２にはトリクロロシランと炭化水素のＣＶＤ反
応により、ＳＬ基板上に直接にβ−５ｉＣをエピタキシ
ャル成長させる方法が提案されている。
成長させる方法が種々提案されている。例えばＬａｔｅ
Ｎｅｗｓ Ａｂｓｔｒ、１６ｔｈ Ｃ：ｏｎｆ、 Ｓ
ＳＤＭ（１９８４）には、単結晶Ｓｉの上にまず炭化バ
ッファ層を形成し、その上にＳｉＣをエピタキシャル成
長させる方法が提案されている。また、特開昭６２−１
５５５１２にはトリクロロシランと炭化水素のＣＶＤ反
応により、ＳＬ基板上に直接にβ−５ｉＣをエピタキシ
ャル成長させる方法が提案されている。
［発明が解決しようとする問題点］
前者の如く、Ｓｔ基板上にまず炭化バッファ層を形成す
る方法においては、Ｓｉ基板とβ−５ｉＣとの間に炭化
バッファ層が介在するから、電気的特性に劣る。また、
ＣＶＤ反応の途中において導入するガスの種類を変えな
ければならないから、プロセスの制御が複雑である。
る方法においては、Ｓｉ基板とβ−５ｉＣとの間に炭化
バッファ層が介在するから、電気的特性に劣る。また、
ＣＶＤ反応の途中において導入するガスの種類を変えな
ければならないから、プロセスの制御が複雑である。
特開昭６２−１５５５１２の方法では、原料ガスとして
トリクロロシランと炭化水素の複数種類を用いなければ
ならないから、その混合比の正確な制御が必要となり、
プロセス制御が複雑であると共に、成長速度が小さいと
いう問題もあった。
トリクロロシランと炭化水素の複数種類を用いなければ
ならないから、その混合比の正確な制御が必要となり、
プロセス制御が複雑であると共に、成長速度が小さいと
いう問題もあった。
［問題点を解決するための手段］
本発明の炭化珪素単結晶の製造方法は、メチルトリクロ
ルシランを非酸化性のキャリアガスと共に加熱炉内に導
入して熱分解させることにより、シリコン車結晶基板上
に直接にβ−５ｉＣの単結晶を成長させるものである。
ルシランを非酸化性のキャリアガスと共に加熱炉内に導
入して熱分解させることにより、シリコン車結晶基板上
に直接にβ−５ｉＣの単結晶を成長させるものである。
［作用］
かかる本発明においては、Ｓｔ基板上に直接にβ−５ｉ
Ｃを成長させることができ、成長速度も速い。また、原
料ガスもメチルトリクロルシランの１種類のみで良い。
Ｃを成長させることができ、成長速度も速い。また、原
料ガスもメチルトリクロルシランの１種類のみで良い。
以下本発明の構成について更に詳細に説明する。
本発明においてはメチルトリクロルシランはキャリアガ
スと共に加熱炉内に導入されて熱分解される。このメチ
ルトリクロルシランは、常温では液状であるから、飽和
容器（バブラ）中に入れ、キャリアガスを通過させるこ
とにより気化させて必要量を加熱炉内に導入するのが好
適である。
スと共に加熱炉内に導入されて熱分解される。このメチ
ルトリクロルシランは、常温では液状であるから、飽和
容器（バブラ）中に入れ、キャリアガスを通過させるこ
とにより気化させて必要量を加熱炉内に導入するのが好
適である。
キャリアガスとしては水素、アルゴン、窒素等の非酸化
性のものが用いられ、これらは１種類のみ用いても良く
、２種頚以上を混合して用いても良い。このキャリアガ
スの加熱炉内への導入量は、メチルトリクロルシランの
１０００倍以上とするのが好適である。
性のものが用いられ、これらは１種類のみ用いても良く
、２種頚以上を混合して用いても良い。このキャリアガ
スの加熱炉内への導入量は、メチルトリクロルシランの
１０００倍以上とするのが好適である。
単結晶Ｓｉ基板は、通常のＳｉウェハを用いることがで
きる。この単結晶ＳＬ基板は、その上にβ−５ｉＣを成
長させるに先立って、表面を十分に清浄にしておくのが
好適である。そのためには、単結晶ＳＬ基板をＨＣＪｉ
Ｌガス等でエツチングするのが好適である。ＨＣｊ２ガ
スにてエツチングする場合、１０００〜１１００ｔ：程
度の温度下においてＨＣｕガスをＳｉ基基板１ｃｍ品た
り５〜１０ｃｃ／ｍｉｎ程度流通させ、これを１〜１０
ｍ１ｎ程度継続することにより該Ｓｔ基板表面を十分に
清浄化することができる。
きる。この単結晶ＳＬ基板は、その上にβ−５ｉＣを成
長させるに先立って、表面を十分に清浄にしておくのが
好適である。そのためには、単結晶ＳＬ基板をＨＣＪｉ
Ｌガス等でエツチングするのが好適である。ＨＣｊ２ガ
スにてエツチングする場合、１０００〜１１００ｔ：程
度の温度下においてＨＣｕガスをＳｉ基基板１ｃｍ品た
り５〜１０ｃｃ／ｍｉｎ程度流通させ、これを１〜１０
ｍ１ｎ程度継続することにより該Ｓｔ基板表面を十分に
清浄化することができる。
加熱炉としては、石英、アルミナ等耐熱性、耐食性、耐
久性を有する容器とその内部を加熱することができるヒ
ータを備えたものが用いられる。
久性を有する容器とその内部を加熱することができるヒ
ータを備えたものが用いられる。
容器は、通常の場合チューブ状とするのが好適であるが
その他の形状としても良い。ヒータとしては抵抗発熱体
、誘導加熱コイル、レーザ等各種の加熱方式のものを採
用することができる。
その他の形状としても良い。ヒータとしては抵抗発熱体
、誘導加熱コイル、レーザ等各種の加熱方式のものを採
用することができる。
本発明において、β−３ｉＣを成長させるためのメチル
トリクロルシランの熱分解温度は１２００〜１４００℃
程度が好適である。この反応時間は、目的とするβ−５
ｉＣの膜厚により決定される。
トリクロルシランの熱分解温度は１２００〜１４００℃
程度が好適である。この反応時間は、目的とするβ−５
ｉＣの膜厚により決定される。
［実施例］
以下実施例について説明する。
実施例１
第１図に示す装置を用いて単結晶Ｓｔ基板上にβ−５ｉ
Ｃ０′）ｊＩＬ結晶膜を成長させた。なお、第２図は第
１図の要部拡大図、第３図は温度プログラムである。
Ｃ０′）ｊＩＬ結晶膜を成長させた。なお、第２図は第
１図の要部拡大図、第３図は温度プログラムである。
メチルトリクロルシランはバブラ１中に入れられており
、水素ボンベ２から供給される水素ガスが通過されるこ
とにより石英製反応管３中に供給される。また、石英製
反応管３中にはＨＣｆガスがボンベ４から導入可能とさ
れている。石英製反応管３には試料のホルダ５が差し込
まれており、ホルダ５は反応管３の軸線方向に沿って穆
動可能である。ホルダ５の先端に単結晶ｓｉ基板６が載
置される。反応管３内を加熱するために、本実施例では
抵抗加熱炉７を採用している。反応管３にはゲートバル
ブ８が設けられており、反応管３内を抵抗加熱炉フによ
り所定温度に昇温させたままで試料の出し入れができる
ように構成されている。ゲートバルブ８の部分にはロー
タリーポンプ９とベント配管１０が接続されている。符
号１１はマスフローコントローラを示す。なお、第２図
に示す如くこの抵抗加熱炉７により、反応管３の内部を
１３００℃に昇温させてβ−３ｉＣの成長を行なわせた
。この反応管３内部には、第２図に示す如＜１３００℃
の等温帯が約１２ｃｍの長さにわたって存在している。
、水素ボンベ２から供給される水素ガスが通過されるこ
とにより石英製反応管３中に供給される。また、石英製
反応管３中にはＨＣｆガスがボンベ４から導入可能とさ
れている。石英製反応管３には試料のホルダ５が差し込
まれており、ホルダ５は反応管３の軸線方向に沿って穆
動可能である。ホルダ５の先端に単結晶ｓｉ基板６が載
置される。反応管３内を加熱するために、本実施例では
抵抗加熱炉７を採用している。反応管３にはゲートバル
ブ８が設けられており、反応管３内を抵抗加熱炉フによ
り所定温度に昇温させたままで試料の出し入れができる
ように構成されている。ゲートバルブ８の部分にはロー
タリーポンプ９とベント配管１０が接続されている。符
号１１はマスフローコントローラを示す。なお、第２図
に示す如くこの抵抗加熱炉７により、反応管３の内部を
１３００℃に昇温させてβ−３ｉＣの成長を行なわせた
。この反応管３内部には、第２図に示す如＜１３００℃
の等温帯が約１２ｃｍの長さにわたって存在している。
成長方法を次に説明する。ホルダ５の先端にＳｉ基板６
を載せ、まずこのＳｉ基板６が１１００℃の領域に位置
するようにホルダ５を反応管３内に挿入する。そして、
ＨＣｕ流量５ｃ ｃ ／ ｍ ｉ ｎ 、水素流量ＩＪ
２／ｍｉｎ、エツチング時間５ｍ１ｎの条件にてＳｉ基
板をエツチング処理してその表面を清浄化した。次に、
水素を１ｊ２／ｍｉｎの流量にて５ｍ１ｎ流し、反応管
３内に残留するＨＣＡガスを追い出した。
を載せ、まずこのＳｉ基板６が１１００℃の領域に位置
するようにホルダ５を反応管３内に挿入する。そして、
ＨＣｕ流量５ｃ ｃ ／ ｍ ｉ ｎ 、水素流量ＩＪ
２／ｍｉｎ、エツチング時間５ｍ１ｎの条件にてＳｉ基
板をエツチング処理してその表面を清浄化した。次に、
水素を１ｊ２／ｍｉｎの流量にて５ｍ１ｎ流し、反応管
３内に残留するＨＣＡガスを追い出した。
次に、Ｓｉ基板６が反応管３内の１３００℃の領域に位
置するようにホルダ５を反応管３内に差し込んだ。そし
て、水素流量１℃／ｍｉｎ、メチルトリクロルシラン流
量２ｃｃ／ｍｉｎ、成長時間１０ｍｉ ｎにてＳｉ基板
上にβ−３ｉＣを析出させた。１０ｍｉ ｎ経過後メチ
ルトリクロルシランの供給を止め、Ｓｉ基板６が反応管
３内の低温部に位置するようにホルダ５を後退させ、は
ぼ室温温度となるまで冷却した後ゲートバルブ８を開い
て試料を取り出した。
置するようにホルダ５を反応管３内に差し込んだ。そし
て、水素流量１℃／ｍｉｎ、メチルトリクロルシラン流
量２ｃｃ／ｍｉｎ、成長時間１０ｍｉ ｎにてＳｉ基板
上にβ−３ｉＣを析出させた。１０ｍｉ ｎ経過後メチ
ルトリクロルシランの供給を止め、Ｓｉ基板６が反応管
３内の低温部に位置するようにホルダ５を後退させ、は
ぼ室温温度となるまで冷却した後ゲートバルブ８を開い
て試料を取り出した。
得られたＳｉ基板上のＳｉＣについて反射電子線回折法
（ＲＨＥＥＤ）により結晶性の評価を行なった。その結
果、このＳｉＣはβ−５ｉＣの単結晶であることが認め
られた。また、その膜厚は２０００Ａであり、β−５ｉ
Ｃの成長速度は２００Ａ／ｍｉｎであった。
（ＲＨＥＥＤ）により結晶性の評価を行なった。その結
果、このＳｉＣはβ−５ｉＣの単結晶であることが認め
られた。また、その膜厚は２０００Ａであり、β−５ｉ
Ｃの成長速度は２００Ａ／ｍｉｎであった。
なお、第４図にＲＨＥＥＤの結果を示す写真を掲げる。
実施例２
上記実施例においてメチルトリクロルシランの供給量を
ｉｃｅ／ｍｉｎとしたこと以外は同様にしてβ−５ｉＣ
の堆積を行なわせた。ＲＨＥＥＤの結晶性評価によれば
、このβ−３ｉＣは単結晶であることが認められた。ま
た、得られたβ−３ｉＣの膜厚は２０００Ａであり、成
長速度は２００Ａ／ｍｉｎであった。
ｉｃｅ／ｍｉｎとしたこと以外は同様にしてβ−５ｉＣ
の堆積を行なわせた。ＲＨＥＥＤの結晶性評価によれば
、このβ−３ｉＣは単結晶であることが認められた。ま
た、得られたβ−３ｉＣの膜厚は２０００Ａであり、成
長速度は２００Ａ／ｍｉｎであった。
なお、第５図にＲＨＥＥＤの結果を示す写真を掲げる。
［効果］
以上の実施例からも明らかな通り、本発明によればＳｉ
基板上に単結晶β−３ｉＣを直接に成長させることがで
きる。この際、原料ガスとしてはメチルトリクロルシラ
ンを１種類のみで良く、プロセス制御が容易である。
基板上に単結晶β−３ｉＣを直接に成長させることがで
きる。この際、原料ガスとしてはメチルトリクロルシラ
ンを１種類のみで良く、プロセス制御が容易である。
第１図は実施例で用いた成長装置の系統図、第２図は第
１図の要部拡大図、第３図は温度プログラムである。第
４図及び第５図はβ−５ｉＣの電子回折写真である。 １・・・バブラ、 ３・・・石英製反応管、５・・・
ホルダ、 ６・・・Ｓｉ基板、７・・・抵抗加熱炉
、８・・・ゲートバルブ、９・・・ロータリーポンプ。
１図の要部拡大図、第３図は温度プログラムである。第
４図及び第５図はβ−５ｉＣの電子回折写真である。 １・・・バブラ、 ３・・・石英製反応管、５・・・
ホルダ、 ６・・・Ｓｉ基板、７・・・抵抗加熱炉
、８・・・ゲートバルブ、９・・・ロータリーポンプ。
Claims (1)
- （１）メチルトリクロルシランを非酸化性のキャリアガ
スと共に加熱炉内に導入して熱分解させることにより、
シリコン単結晶基板上に直接にβ−炭化珪素の単結晶を
成長させることを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62313083A JPH07115998B2 (ja) | 1987-12-10 | 1987-12-10 | 炭化珪素単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62313083A JPH07115998B2 (ja) | 1987-12-10 | 1987-12-10 | 炭化珪素単結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01153600A true JPH01153600A (ja) | 1989-06-15 |
| JPH07115998B2 JPH07115998B2 (ja) | 1995-12-13 |
Family
ID=18036980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62313083A Expired - Lifetime JPH07115998B2 (ja) | 1987-12-10 | 1987-12-10 | 炭化珪素単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07115998B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117966264A (zh) * | 2024-02-02 | 2024-05-03 | 洛阳中硅高科技有限公司 | 一种化学气相沉积制备高纯碳化硅的方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51116200A (en) * | 1975-04-04 | 1976-10-13 | Showa Denko Kk | Method for formation of uniform and single phase silicon carbide coati ng |
-
1987
- 1987-12-10 JP JP62313083A patent/JPH07115998B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51116200A (en) * | 1975-04-04 | 1976-10-13 | Showa Denko Kk | Method for formation of uniform and single phase silicon carbide coati ng |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117966264A (zh) * | 2024-02-02 | 2024-05-03 | 洛阳中硅高科技有限公司 | 一种化学气相沉积制备高纯碳化硅的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07115998B2 (ja) | 1995-12-13 |
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