JPH0143720B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0143720B2 JPH0143720B2 JP59138569A JP13856984A JPH0143720B2 JP H0143720 B2 JPH0143720 B2 JP H0143720B2 JP 59138569 A JP59138569 A JP 59138569A JP 13856984 A JP13856984 A JP 13856984A JP H0143720 B2 JPH0143720 B2 JP H0143720B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- film
- sapphire substrate
- silicon carbide
- crystal film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
- C30B23/02—Epitaxial-layer growth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/36—Carbides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、絶縁性基板であるサフアイア基板
上への炭化硅素単結晶膜の製造方法に関するもの
である。
上への炭化硅素単結晶膜の製造方法に関するもの
である。
サフアイアなどの絶縁性基板上へのシリコン単
結晶膜の作製（SOS）は、素子集積化に際して素
子間の電気的分離が容易であるために、シリコン
集積回路作製技術上重要である。これと同様の理
由で絶縁性基板であるサフアイア基板上への炭化
硅素単結晶膜の作製技術は、炭化硅素を用いた電
子あるいは光電子素子作製上重要である。しか
し、サフアイア基板上への炭化硅素単結晶膜の作
製は殆ど行われていない。
結晶膜の作製（SOS）は、素子集積化に際して素
子間の電気的分離が容易であるために、シリコン
集積回路作製技術上重要である。これと同様の理
由で絶縁性基板であるサフアイア基板上への炭化
硅素単結晶膜の作製技術は、炭化硅素を用いた電
子あるいは光電子素子作製上重要である。しか
し、サフアイア基板上への炭化硅素単結晶膜の作
製は殆ど行われていない。
例えば、化成蒸着法によりサフアイア基板上に
炭化硅素を成長させた場合、繊維構造膜は基板よ
り剥離しないが、単結晶膜は厚さ2000Å以上で、
膜成長後膜が基板から剥離してしまう。しかしサ
フアイア基板上に、化成蒸着法により窒化アルミ
ニウム単結晶膜を成長させ、この上に炭化硅素を
成長させることにより、剥離することなく炭化硅
素単結晶膜が成長できる。この炭化硅素単結晶膜
は双晶構造を含むため、電気的性質に劣り、電子
素子への応用上結晶の質の向上が必要である。
炭化硅素を成長させた場合、繊維構造膜は基板よ
り剥離しないが、単結晶膜は厚さ2000Å以上で、
膜成長後膜が基板から剥離してしまう。しかしサ
フアイア基板上に、化成蒸着法により窒化アルミ
ニウム単結晶膜を成長させ、この上に炭化硅素を
成長させることにより、剥離することなく炭化硅
素単結晶膜が成長できる。この炭化硅素単結晶膜
は双晶構造を含むため、電気的性質に劣り、電子
素子への応用上結晶の質の向上が必要である。
この発明は、上記の点にかんがみなされたもの
で、絶縁基板であるサフアイア基板上に窒化アル
ミニウム単結晶膜を成長させた後、その上にアル
ミニウムの酸化層を成長させ、さらに、その上に
炭化硅素単結晶膜を成長させることにより、剥離
することなくサフアイア基板上に、結晶性の良好
な、電気的性質に優れた炭化硅素単結晶膜を成長
させる方法を提供することを目的とするものであ
る。
で、絶縁基板であるサフアイア基板上に窒化アル
ミニウム単結晶膜を成長させた後、その上にアル
ミニウムの酸化層を成長させ、さらに、その上に
炭化硅素単結晶膜を成長させることにより、剥離
することなくサフアイア基板上に、結晶性の良好
な、電気的性質に優れた炭化硅素単結晶膜を成長
させる方法を提供することを目的とするものであ
る。
本発明者等は、窒化アルミニウム単結晶膜上へ
のアルミニウムの酸化層がこの目的を達成するの
に極めて有効であることを見出し、この発明に至
つたものである。
のアルミニウムの酸化層がこの目的を達成するの
に極めて有効であることを見出し、この発明に至
つたものである。
次に、この発明に至つた技術的経緯を説明す
る。
る。
サフアイア基板上に窒化アルミニウム単結晶を
成長させ、この上に炭化硅素単結晶を成長させる
場合、窒化アルミニウム単結晶膜成長後、室温に
おいて窒化アルミニウム単結晶表面を大気にさら
した後、この上に炭化硅素を成長させるほうが、
大気にさらさない窒化アルミニウム上に成長させ
るより、単結晶の成長が容易であつた。
成長させ、この上に炭化硅素単結晶を成長させる
場合、窒化アルミニウム単結晶膜成長後、室温に
おいて窒化アルミニウム単結晶表面を大気にさら
した後、この上に炭化硅素を成長させるほうが、
大気にさらさない窒化アルミニウム上に成長させ
るより、単結晶の成長が容易であつた。
窒化アルミニウム単結晶膜は、大気にさらされ
ることによりその表面には数10Å厚さの酸化層が
形成されることが、オージエ電子分光測定による
深さ方向の組成分析の結果よりわかつている。
ることによりその表面には数10Å厚さの酸化層が
形成されることが、オージエ電子分光測定による
深さ方向の組成分析の結果よりわかつている。
また、サフアイア基板上へ直接炭化硅素単結晶
を成長させた場合には、膜は成長後数時間で基板
より剥離してしまうが、成長した炭化硅素単結晶
膜は双晶構造を含まない極めて良好な結晶性を示
す。
を成長させた場合には、膜は成長後数時間で基板
より剥離してしまうが、成長した炭化硅素単結晶
膜は双晶構造を含まない極めて良好な結晶性を示
す。
窒化アルミニウムおよびその酸化層は1013Ω・
cm以上の高い抵抗率を持ち、また、熱的、化学的
に極めて安定であるために、窒化アルミニウムと
その酸化層が存在することは、炭化硅素単結晶膜
を絶縁基板上に成長させるという目的を妨げない
ばかりでなく、素子化のための炭化硅素膜に対す
る熱的、化学的プロセスに十分耐え得ると考えら
れる。
cm以上の高い抵抗率を持ち、また、熱的、化学的
に極めて安定であるために、窒化アルミニウムと
その酸化層が存在することは、炭化硅素単結晶膜
を絶縁基板上に成長させるという目的を妨げない
ばかりでなく、素子化のための炭化硅素膜に対す
る熱的、化学的プロセスに十分耐え得ると考えら
れる。
この発明は、以上の知見に基づいて完成したも
のである。以下、この発明につき実施例に基づき
化成蒸着法による方法を説明する。
のである。以下、この発明につき実施例に基づき
化成蒸着法による方法を説明する。
図面は、この発明を実施するための装置を示す
構成図である。10-6Pa以下の超高真空に排気さ
れた真空槽１内には、基板の背面或いは側面に基
板加熱ヒータ２があり、基板加熱ヒータ２近くに
はサフアイア基板３が配置され、その前面はシヤ
ツタ４で遮断されるようになつている。また、サ
フアイア基板３の前方中央にはアンモニア
（NH3）と酸素（O2）およびアセチレンガス
（C2H2）を導入するパイプ５が、その開口部５ａ
をサフアイア基板３に向けて配置され、パイプ５
の両側にはアルミニウム（Al）蒸発源６および
シリコン（Si）蒸発源７が配置されている。ま
た、８は排気口、９，１０，１１は制御弁であ
る。なお、基板加熱ヒータ２の温度制御装置は省
略してある。
構成図である。10-6Pa以下の超高真空に排気さ
れた真空槽１内には、基板の背面或いは側面に基
板加熱ヒータ２があり、基板加熱ヒータ２近くに
はサフアイア基板３が配置され、その前面はシヤ
ツタ４で遮断されるようになつている。また、サ
フアイア基板３の前方中央にはアンモニア
（NH3）と酸素（O2）およびアセチレンガス
（C2H2）を導入するパイプ５が、その開口部５ａ
をサフアイア基板３に向けて配置され、パイプ５
の両側にはアルミニウム（Al）蒸発源６および
シリコン（Si）蒸発源７が配置されている。ま
た、８は排気口、９，１０，１１は制御弁であ
る。なお、基板加熱ヒータ２の温度制御装置は省
略してある。
炭化硅素単結晶膜作製の工程としては、真空槽
１内を10-6Pa以下の超高真空に排気し、アルミ
ニウム蒸発源６よりアルミニウム分子線を、基板
方向に向いたガス導入パイプ５より10- 3Paのア
ンモニアを1000〜1200℃に加熱されたサフアイア
基板３を同時に入射させ、窒化アルミニウム単結
晶膜を成長させる。膜の成長速度は、アルミニウ
ム分子線強度およびアンモニア分圧に依存する
が、２×1015／cm2・sec、７×10-3Paの時、約２
Å／secである。
１内を10-6Pa以下の超高真空に排気し、アルミ
ニウム蒸発源６よりアルミニウム分子線を、基板
方向に向いたガス導入パイプ５より10- 3Paのア
ンモニアを1000〜1200℃に加熱されたサフアイア
基板３を同時に入射させ、窒化アルミニウム単結
晶膜を成長させる。膜の成長速度は、アルミニウ
ム分子線強度およびアンモニア分圧に依存する
が、２×1015／cm2・sec、７×10-3Paの時、約２
Å／secである。
次に、所定の膜厚の窒化アルミニウム単結晶膜
を成長させた後、アルミニウム分子線はそのまま
とし、アンモニアガスの供給を止めるとともに、
サフアイア基板３の温度を同一に保つたままガス
導入パイプ５より、10-4Paの酸素を窒化アルミ
ニウム単結晶膜でおおわれたサフアイア基板３に
向けて導入する。成長時間は５分間である。
を成長させた後、アルミニウム分子線はそのまま
とし、アンモニアガスの供給を止めるとともに、
サフアイア基板３の温度を同一に保つたままガス
導入パイプ５より、10-4Paの酸素を窒化アルミ
ニウム単結晶膜でおおわれたサフアイア基板３に
向けて導入する。成長時間は５分間である。
さらに、アルミニウム分子線および酸素の供給
を止め、アンモニアガスおよび酸素などの残留ガ
スの影響を避けるため、サフアイア基板３を1000
℃で真空中に60分以上保持して後、約1200℃にサ
フアイア基板３の温度を保ち、シリコン蒸発源７
よりシリコン分子線を、ガス導入パイプ５より
10-3Paのアセチレンを窒化アルミニウム単結晶
膜とその酸化層でおおわれたサフアイア基板３に
同時に入射させ、炭化硅素単結晶膜を成長させ
る。
を止め、アンモニアガスおよび酸素などの残留ガ
スの影響を避けるため、サフアイア基板３を1000
℃で真空中に60分以上保持して後、約1200℃にサ
フアイア基板３の温度を保ち、シリコン蒸発源７
よりシリコン分子線を、ガス導入パイプ５より
10-3Paのアセチレンを窒化アルミニウム単結晶
膜とその酸化層でおおわれたサフアイア基板３に
同時に入射させ、炭化硅素単結晶膜を成長させ
る。
膜の成長速度は、シリコン分子線強度およびア
セチレン分圧に依存するが、1.7×1015／cm2・sec、
１×10-3Paの時、約３Å／secである。
セチレン分圧に依存するが、1.7×1015／cm2・sec、
１×10-3Paの時、約３Å／secである。
この方法により作製したサフアイア基板３上の
窒化アルミニウム単結晶膜とその酸化層上の炭化
硅素膜は、数μｍの膜厚であつても、作製後サフ
アイア基板３の温度を室温とし、大気中に取り出
しても剥離することはなく、また、膜をこすつて
も剥れることはなかつた。
窒化アルミニウム単結晶膜とその酸化層上の炭化
硅素膜は、数μｍの膜厚であつても、作製後サフ
アイア基板３の温度を室温とし、大気中に取り出
しても剥離することはなく、また、膜をこすつて
も剥れることはなかつた。
さらに、反射電子線回析により作成した膜は、
双晶構造を含まないβ（あるいは3C）−炭化硅素
単結晶膜であることが判明した。
双晶構造を含まないβ（あるいは3C）−炭化硅素
単結晶膜であることが判明した。
また、作成した膜は従来の方法による絶縁基板
上の膜より電気的に優れている。すなわち、サフ
アイア基板３上に直接成長させた繊維状構造およ
びサフアイア基板３上へ窒化アルミニウムを成長
させその上に成長させた膜は電子移動度が５〜６
cm2／Ｖ・secであるのに対し、この方法による膜
は、電子移動度が24cm2／Ｖ・secと大きな値を示
した。
上の膜より電気的に優れている。すなわち、サフ
アイア基板３上に直接成長させた繊維状構造およ
びサフアイア基板３上へ窒化アルミニウムを成長
させその上に成長させた膜は電子移動度が５〜６
cm2／Ｖ・secであるのに対し、この方法による膜
は、電子移動度が24cm2／Ｖ・secと大きな値を示
した。
なお、この発明は上記の実施例に示される化成
蒸着法による方法に限定されるものではなく、全
ての成長過程を反応性イオンプレーテイング法や
気相成長法などいずれに従つてもよい。
蒸着法による方法に限定されるものではなく、全
ての成長過程を反応性イオンプレーテイング法や
気相成長法などいずれに従つてもよい。
以上説明したように、この発明はサフアイア基
板上に窒化アルミニウム単結晶膜を成長させ、こ
の窒化アルミニウム単結晶膜上にアルミニウム酸
化層を成長させ、前記アルミニウムの酸化層上に
炭化硅素を成長させたもので、絶縁性基板である
サフアイア基板上に、結晶性に優れた炭化硅素単
結晶膜を剥離することなく成長させることがで
き、炭化硅素を用いた電子素子等の諸種の応用に
その活用が期待できる利点を有するものである。
板上に窒化アルミニウム単結晶膜を成長させ、こ
の窒化アルミニウム単結晶膜上にアルミニウム酸
化層を成長させ、前記アルミニウムの酸化層上に
炭化硅素を成長させたもので、絶縁性基板である
サフアイア基板上に、結晶性に優れた炭化硅素単
結晶膜を剥離することなく成長させることがで
き、炭化硅素を用いた電子素子等の諸種の応用に
その活用が期待できる利点を有するものである。
図面はこの発明を実施するための装置を示す構
成図である。 図中、１は真空槽、２は基板加熱ヒータ、３は
サフアイア基板、４はシヤツタ、５はアンモニア
ガスと酸素およびアセチレンガスの導入パイプ、
６はアルミニウム蒸発源、７はシリコン蒸発源、
８は排気口、９〜１１は制御弁である。
成図である。 図中、１は真空槽、２は基板加熱ヒータ、３は
サフアイア基板、４はシヤツタ、５はアンモニア
ガスと酸素およびアセチレンガスの導入パイプ、
６はアルミニウム蒸発源、７はシリコン蒸発源、
８は排気口、９〜１１は制御弁である。
Claims (1)
- １ サフアイア基板上に窒化アルミニウム単結晶
膜を成長させ、この窒化アルミニウム単結晶膜上
にアルミニウム酸化層を成長させ、前記アルミニ
ウムの酸化層上に炭化硅素を成長させることを特
徴とする炭化硅素単結晶膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59138569A JPS6117497A (ja) | 1984-07-04 | 1984-07-04 | 炭化硅素単結晶膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59138569A JPS6117497A (ja) | 1984-07-04 | 1984-07-04 | 炭化硅素単結晶膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6117497A JPS6117497A (ja) | 1986-01-25 |
| JPH0143720B2 true JPH0143720B2 (ja) | 1989-09-22 |
Family
ID=15225197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59138569A Granted JPS6117497A (ja) | 1984-07-04 | 1984-07-04 | 炭化硅素単結晶膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6117497A (ja) |
-
1984
- 1984-07-04 JP JP59138569A patent/JPS6117497A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6117497A (ja) | 1986-01-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |