JPH01162326A - β−炭化シリコン層の製造方法 - Google Patents

β−炭化シリコン層の製造方法

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JPH01162326A JP62320100A JP32010087A JPH01162326A JP H01162326 A JPH01162326 A JP H01162326A JP 62320100 A JP62320100 A JP 62320100A JP 32010087 A JP32010087 A JP 32010087A JP H01162326 A JPH01162326 A JP H01162326A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 シリコン基板上に、低温でβ−炭化シリコン層を形成す
る方法の改良に関し、 β−炭化シリコン層の気相成長温度である１　、　００
０℃程度よりさらに低温で、しかも、短時間で、シリコ
ン炭化層よりなるバッファ層を形成し、その上に、また
、低温で、β−炭化シリコン層を形成する利益を有する
、β−炭化シリコン層の製造方法を提供することを目的
とし、 シリコン基板を８００〜１，０００　”Ｃにおいてアセ
チレンに接触させて前記シリコン基板の表層を炭化して
シリコン炭化層よりなるバッファ層を形成し、その後、
このバッファ層上に、シリコンと水素と塩素との化合物
と、炭素数が２または３の炭化水素との混合ガスを反応
ガスとしてなす気相成長法を使用してβ−炭化シリコン
層を形成することによって構成する。
〔産業上の利用分野〕
シリコン基板上に、低温でβ−炭化シリコン層を形成す
る方法の改良に関する。
〔従来の技術〕
炭化シリコン層は耐熱性、耐放射線性等がすぐれており
、耐環境性がすぐれており、しかも、禁制帯幅が大きい
半導体である。
たヌ、炭化シリコン基板、すなわち、バルク炭化シリコ
ンを製造するには、２，０００℃以上の高温を必要とし
、炭化シリコン基板、すなわち、バルク炭化シリコンを
製造することは非現実的である。
ヘテロエピタキシャル成長法を使用して、シリコン基板
上に炭化シリコン層を成長するには、１．０００℃程度
の温度で可能であり、この手法が現実的である。
た−゛、この場合、１１ｍ厚以上の炭化シリコン層をシ
リコン基板上に成長すると、炭化シリコン層は多結晶質
となり、表面に荒れが生ずる。これを防止するには、シ
リコン基板と炭化シリコン層との間に薄いバッファ層を
介在させることが有効であり、シリコン基板上に炭化シ
リコン層を成長するには、シリコン基板と炭化シリコン
層との間にシリコン炭化層の薄いバッファ層を介在させ
ることが必須である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記のシリコン炭化層よりなるバッファ層を形成する方
法には、炭化シリコンをターゲットとしてなすスパッタ
法、１０−６Ｔｏｒｒ以上の高真空中においてプロパン
、ブタン等を反応ガスとしてなすシリコン炭化法、ある
いは反応性ガスにプロパン、ブタン等を使用した気相成
長法（ＣＶＤ法）等を用いてなすシリコン炭化法等があ
るが、スパッタ法は堆積速度が遅く、また、高真空中に
おける炭化は高真空にするために長時間を要し、いづれ
も、工業レベルの製造方法としては必ずしも適切ではな
い。一方、ＣＶＤ法を用いてシリコン層の炭化をなすに
は１　、３５０℃程度の高温が必要であり、電子デバイ
ス製作工程の途中に、１　、３５０℃もの高温処理工程
が入ることは、場合によっては電子デバイスに損傷を与
え、好ましくない。
本発明の目的は、この欠点を解消することにあり、β−
炭化シリコン層の気相成長温度１　、０００℃程度より
低温で、しかも、短時間で、シリコン炭化層よりなるバ
ッファ層を形成し、その上に、また、低温でβ−炭化シ
リコン層を形成する方法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の目的は、シリコン基板（１）を８００〜１　、０
００℃においてアセチレンに接触させて前記シリコン基
板（１）の表層を炭化してシリコン炭化層よりなるバッ
ファ層（２）を形成し、その後、前記シリコン基板（１
）上に形成された前記バッファ層（２）上に、シリコン
と水素と塩素との化合物と炭素数が２または３の炭化水
素との混合ガスを反応ガスとしてなす気相成長法を使用
してβ−炭化シリコン層（３）を形成することによって
達成される。
なお、前記の炭素数が２または３の炭化水素はアセチレ
ン（ＣＪｚ）またはプロパン（Ｃ３ＨＢ）であり、前記
のシリコンと水素と塩素との化合物はジクロルシラン（
ＳｉＨｚＣ１□）またはトリクロルシラン（ＳｉＨＣｌ
ｓ）であることが適当である。
〔作用〕
低温において分解しやすい炭素源とシリコンとを反応さ
せれば、低温において、しかも、短時間に、シリコン炭
化層を形成するのに有効との着想にもとづき、種々実験
を行った結果、アセチレンが前記炭素源として特に有効
に作用することが確認された。
〔実施例〕
以下、図面を参照しつ一１本発明の一実施例に係るβ−
炭化シリコン層の製造方法について説明する。
第１．２図参照 シリコン基板Ｗを、反応管Ｒ内に設けられたすセプタＳ
上に載置し、真空ポンプＰを作動させて反応管Ｒ内の圧
力を１０Ｔｏｒｒ以下とする。
水素Ｈ２を流量１〜２０ＳＬＭ（Ｓｔａｎｄａｒｄ　Ｌ
ｉｔｅｒ　　ｐｅｒＭｉｎｕｔｅ）をもって反応管Ｒに
供給し、加熱手段Ｈを使用して、シリコン基板Ｗを８０
０〜１　、０００″Ｃに加熱する。水素Ｈ２中での加熱
処理により、シリコン基板Ｗの表面に不可避的に形成さ
れている二酸化シリコン膜（自然酸化膜）を除去した後
、前記水素Ｈ２に加え、アセチレンＣ２Ｈｚを、数量５
〜３０３ＣＣＭ（Ｓｔａｎｄａｒｄ　Ｃｕｂｉｃ　Ｃｅ
ｎｔｉｍｅｔｅｒ　ｐｅｒ　Ｍｉｎｕｔｅ）をもって５
〜１０分間反応管Ｒに供給し、シリコン基板Ｗの表層を
炭化する。換言すれば、第１図に示すように、シリコン
基板１上に、シリコン炭化層よりなるバッファ層２を約
１００人厚形成する。
しかる後、水素Ｈ２、アセチレンＣ，Ｈ，またはプロパ
ンＣ３Ｈ１ｌに加え、ジクロルシラン５ｉｔ（ｚｃＩ　
２またはトリクロルシラン５ｉＨＣ１，を、流量０．１
〜Ｉ　ＳＬＭをもって反応管Ｒに供給し、加熱手段Ｈを
使用してシリコン基板Ｗを１　、０００℃程度に加熱し
、第１図に示すように、前記シリコン炭化層よりなるバ
ッファ層２上にβ−炭化９９３２層３を気相成長する。
〔発明の効果〕
以上説明せるとおり、本発明に係るβ−炭化シリコン層
の製造方法においては、シリコン基板上にシリコン炭化
層を形成する炭素源として、アセチレンを使用すること
により、シリコン基板上にシリコン炭化層よりなるバッ
ファ層を形成する温度を炭化シリコン気相成長温度１　
、０００℃より低い８００〜１　、０００℃とすること
が可能となった。そこで、低温で、しかも、短時間で、
シリコン炭化層よりなるバッファ層および炭化シリコン
層の形成が可能となったため、例えば、炭化シリコン層
をエミッタとするヘテロジャンクションバイポーラトラ
ンジスタの製造過程等において、ベース領域の不純物熱
拡散の抑制が可能となる等の効果が得られる。
第３図（ａ）は、シリコン基板をセットされた反応管に
、水素を流量７　ＳＬＭをもって供給して、１０分間８
５０℃に加熱し、次に、これに加えて、アセチレンを、
流量３０３ＣＣＭをもって１０分間供給してシリコン炭
化層を形成し、次に、アセチレンの供給を停止し、プロ
パンを、流量３０〜３５３ＣＣＭをもって、また、トリ
クロルシランを流量０．７ＳＬＭをもって、水素７　Ｓ
ＬＭとともに供給し、１　、０００″Ｃに加熱して形成
した１μ厚のβ−炭化シリコン層表面の微分干渉顕微鏡
写真を示す。
第３図（ｂ）は、従来技術、すなわち上記工程のうち、
シリコン炭化層形成工程を含まず、シリコン基板上に直
接形成したβ−炭化シリコン層の微分干渉顕微鏡写真を
示す。両者を比較すれば、本発明に係るβ−炭化シリコ
ン層の製造方法を実施して製造せるβ−炭化シリコン層
表面の方が顕著に平坦であることが明瞭である。
また、第４図（ａ）は、前者の本発明にもとづく製造方
法を使用して形成せるβ−炭化シリコン層のＸ線ロッキ
ングカーブを示す。従来技術を使用して形成せるβ−炭
化シリコン層のＸ線ロッキングカーブ第４図（ｂ）と比
較して、良質な単結晶のβ−炭化シリコン層が形成され
ていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施例に係るβ−炭化シリコン層
の製造方法を実施して製造したβ−炭化シリコン層を有
するシリコン基板の断面図である。 第２図は、本発明の一実施例に係るβ−炭化シリコン層
の製造方法に用いられる製造装置の構成図である。 第３図は、β−炭化シリコン層表面の微分干渉顕微鏡写
真である。 第４図は、β−炭化シリコン層表面のＸ線ロッキングカ
ーブである。 １・・・・シリコン基板、 ２・・・・シリコン炭化層、 ３・・・・β−炭化シリコン層、 Ｒ・・・・反応管、 Ｈ・・・・加熱手段、 Ｗ・・・・シリコン基板、 Ｓ・・・・サセプタ、 ＭＦ・・・マスフローメーター、 ＶＣ・・・バルブコントロール、 Ｐ・・・・真空ポンプ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ［１］シリコン基板（１）を８００〜１，０００℃の反
    応温度においてアセチレンに接触させて、前記シリコン
    基板（１）の表層を炭化してシリコン炭化層よりなるバ
    ッファ層（２）を形成し、 その後、前記シリコン基板（１）上に形成された前記バ
    ッファ層（２）上に、シリコンと水素と塩素との化合物
    と炭素数が２または３の炭化水素との混合ガスを反応ガ
    スとしてなす気相成長法を使用してβ−炭化シリコン層
    （３）を形成することを特徴とするβ−炭化シリコン層
    の製造方法。 ［２］前記炭素数が２または３の炭化水素はアセチレン
    （Ｃ＿２Ｈ＿２）またはプロパン（Ｃ＿３Ｈ＿８）であ
    り、前記シリコンと水素と塩素との化合物はジクロルシ
    ラン（ＳｉＨ＿２Ｃｌ＿２）またはトリクロルシラン（
    ＳｉＨＣｌ＿３）であり、前記反応温度は８５０℃程度
    であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のβ
    −炭化シリコン層の製造方法。
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