JPH02172894A - 半導体の選択的結晶成長方法 - Google Patents
半導体の選択的結晶成長方法Info
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- JPH02172894A JPH02172894A JP32521988A JP32521988A JPH02172894A JP H02172894 A JPH02172894 A JP H02172894A JP 32521988 A JP32521988 A JP 32521988A JP 32521988 A JP32521988 A JP 32521988A JP H02172894 A JPH02172894 A JP H02172894A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は半導体結晶成長方法に関し、特にシリコン基板
の上に選択的にＳｉＣを成長させる方法に関する。
の上に選択的にＳｉＣを成長させる方法に関する。
（従来の技術）
ＣＶＤ法によるＳｉＣ結晶成長において、大口径の基板
に均一に、あるいは特定の場所に制御性良＜ ＳｉＣ膜
を形成することはデバイスの設計上重要である。従来、
ＳｉＣの結晶の成長は、加熱された基板をキャリアガス
である水素ガスと原料ガスｔこさらすことにより行われ
ている。原料ガスとしては、シリコン原料としてはＳｉ
Ｈ４、Ｓｉ２Ｈ６，５ｉＨ２ＣＩ２などが使用されてい
る。また、炭素原料としてはＣ３Ｈ８、Ｃ２Ｈ２などが
使用されている。基板としては、シリコン、サファイア
などが用いられている。ＳｉＨ４とＣ２Ｈ２を原料とし
、基板としてはシリコンを用いた結晶成長を例に取って
説明する。縦型あるいは横型の反応管の中に、通常〜１
４００度に加熱したサセプタ上にシリコン基板を保持し
、キャリアガスである水素ガスに対して数％程度のＳｉ
Ｈ４ガスならびに０２Ｈ２ガスを混合したものを反応管
の上流、から流すことにより基板の上にＳｉＣを堆積さ
せている。また、成長に先立って、炭化法あるいはスパ
ッタ法などによりバッファー層を形成することもある。
に均一に、あるいは特定の場所に制御性良＜ ＳｉＣ膜
を形成することはデバイスの設計上重要である。従来、
ＳｉＣの結晶の成長は、加熱された基板をキャリアガス
である水素ガスと原料ガスｔこさらすことにより行われ
ている。原料ガスとしては、シリコン原料としてはＳｉ
Ｈ４、Ｓｉ２Ｈ６，５ｉＨ２ＣＩ２などが使用されてい
る。また、炭素原料としてはＣ３Ｈ８、Ｃ２Ｈ２などが
使用されている。基板としては、シリコン、サファイア
などが用いられている。ＳｉＨ４とＣ２Ｈ２を原料とし
、基板としてはシリコンを用いた結晶成長を例に取って
説明する。縦型あるいは横型の反応管の中に、通常〜１
４００度に加熱したサセプタ上にシリコン基板を保持し
、キャリアガスである水素ガスに対して数％程度のＳｉ
Ｈ４ガスならびに０２Ｈ２ガスを混合したものを反応管
の上流、から流すことにより基板の上にＳｉＣを堆積さ
せている。また、成長に先立って、炭化法あるいはスパ
ッタ法などによりバッファー層を形成することもある。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、従来の成長方法で成長を行うと基板全面
にＳｉＣ結晶が成長してしまう。ＳｉＣは化学的に非常
に安定な材料であるため、全面に成長させた後に、エツ
チングにより不用な部分を除去することが非常に困難で
あるという問題がある。
にＳｉＣ結晶が成長してしまう。ＳｉＣは化学的に非常
に安定な材料であるため、全面に成長させた後に、エツ
チングにより不用な部分を除去することが非常に困難で
あるという問題がある。
本発明の目的は、このような従来の欠点を除去せしめて
、シリコン基板上の任意の場所に選択的にＳｉＣを成長
させることが可能となる。ＳｉＣ膜成長方法を提供する
ことである。
、シリコン基板上の任意の場所に選択的にＳｉＣを成長
させることが可能となる。ＳｉＣ膜成長方法を提供する
ことである。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、１）塩化シリコン系ガスと炭化水素系ガスを
原料としたＣＶＤ法によるＳｉＣ結晶の成長に於いて、
キャリアガスと原料ガス及び塩化水素ガスを成長系に導
入し、かつ基板として基板表面の一部が膜材により覆わ
れているシリコンを使用することにより、シリコン基板
上に選択的にＳｉＣを成長させることを特徴とする半導
体選択的成長方法、ならびに、２）塩化シリコン系ガス
と塩化炭素系の原料としたＣＶＤ法によるＳｉＣ結晶の
成長に於いて、キャリアガスと原料ガス以外に塩化水素
ガスを使用し、かつ基板として基板表面の一部が膜材に
より覆われているシリコンを使用することにより、シリ
コン基板上に選択的にＳｉＣを成長させることを特徴と
する半導体選択的成長方法である。
原料としたＣＶＤ法によるＳｉＣ結晶の成長に於いて、
キャリアガスと原料ガス及び塩化水素ガスを成長系に導
入し、かつ基板として基板表面の一部が膜材により覆わ
れているシリコンを使用することにより、シリコン基板
上に選択的にＳｉＣを成長させることを特徴とする半導
体選択的成長方法、ならびに、２）塩化シリコン系ガス
と塩化炭素系の原料としたＣＶＤ法によるＳｉＣ結晶の
成長に於いて、キャリアガスと原料ガス以外に塩化水素
ガスを使用し、かつ基板として基板表面の一部が膜材に
より覆われているシリコンを使用することにより、シリ
コン基板上に選択的にＳｉＣを成長させることを特徴と
する半導体選択的成長方法である。
本発明によれば、キャリアガスと原料ガスの他にＨＣＩ
ガスを混合させ、同時に基板として基板表面の一部が膜
材により覆われているシリコンを使用することによりシ
リコン基板上に選択成長を行うことが可能となる。原料
ガスあるいはキャリアガスとＨＣＩガスとの流量比は原
料ガス量ならびにキャリアガス量あるいは成長温度など
により異なり、使用させる原料ガスならびにキャリアガ
ス量に於いて選択成長膜が得られる最適の割合に適宜選
択され得る。
ガスを混合させ、同時に基板として基板表面の一部が膜
材により覆われているシリコンを使用することによりシ
リコン基板上に選択成長を行うことが可能となる。原料
ガスあるいはキャリアガスとＨＣＩガスとの流量比は原
料ガス量ならびにキャリアガス量あるいは成長温度など
により異なり、使用させる原料ガスならびにキャリアガ
ス量に於いて選択成長膜が得られる最適の割合に適宜選
択され得る。
（作用）
これまでの成長に於いて選択成長か実現できなかった原
因に次のことが挙げられる。これまでの成長方法では、
シリコン基板の上だけでなく膜材で覆われた部分にもシ
リコン原子が堆積することが考えられる。これはシリコ
ンの結晶成長において、通常、選択性なくシリコン基板
の上と同様に膜材で覆われた部分にもシリコンが堆積す
ることから類推される。このように−度堆積したシリコ
ン原子と炭素原子が反応するとそこでＳｉＣが生成され
る。このように−度生成して基板上に堆積したＳｉＣは
再び気相に離脱する可能性はほとんどない。
因に次のことが挙げられる。これまでの成長方法では、
シリコン基板の上だけでなく膜材で覆われた部分にもシ
リコン原子が堆積することが考えられる。これはシリコ
ンの結晶成長において、通常、選択性なくシリコン基板
の上と同様に膜材で覆われた部分にもシリコンが堆積す
ることから類推される。このように−度堆積したシリコ
ン原子と炭素原子が反応するとそこでＳｉＣが生成され
る。このように−度生成して基板上に堆積したＳｉＣは
再び気相に離脱する可能性はほとんどない。
また、このようなＳｉＣがいくつか集まると基板上を泳
動することも不可能となる。このため、ある材料の上に
はＳｉＣが成長するが、ある材料の上にはＳｉＣが成長
しないという選択性は得られない。選択性を実現するた
めには、ＳｉＣ膜を成長させたくないところにはシリコ
ンを吸着させないか、あるいは吸着してもすみやかに表
面から離脱するようにすればよい。ここで重要なことは
、ＳｉＣとして取り込まれたシリコン原子はＳｉＣの構
成元素として安定であり容易にエツチングされないのに
対して、膜材の上に存在するシリコン原子は容易にエツ
チングすることが可能であることである。ＳｉＣ結晶を
エツチングすることなく、シリコン結晶をエツチングす
ることが出来るガスとしてはＨＣＩガスがある。このた
め、原料ガスとキャリアガスにＨＣＩガスを混合するこ
とにより選択成長が可能となる。膜材を利用した選択成
長に於いて膜材の上にはシリコン原子がＨＣＩガスのエ
ツチング効果により吸着することが８束ない。このため
、膜材の上にはＳｉＣは成長することが出来ない。一方
、選択成長用基板の開口部であるシリコン結晶上には通
常の成長であるのでＳｉＣ結晶を成長させることが可能
となる。
動することも不可能となる。このため、ある材料の上に
はＳｉＣが成長するが、ある材料の上にはＳｉＣが成長
しないという選択性は得られない。選択性を実現するた
めには、ＳｉＣ膜を成長させたくないところにはシリコ
ンを吸着させないか、あるいは吸着してもすみやかに表
面から離脱するようにすればよい。ここで重要なことは
、ＳｉＣとして取り込まれたシリコン原子はＳｉＣの構
成元素として安定であり容易にエツチングされないのに
対して、膜材の上に存在するシリコン原子は容易にエツ
チングすることが可能であることである。ＳｉＣ結晶を
エツチングすることなく、シリコン結晶をエツチングす
ることが出来るガスとしてはＨＣＩガスがある。このた
め、原料ガスとキャリアガスにＨＣＩガスを混合するこ
とにより選択成長が可能となる。膜材を利用した選択成
長に於いて膜材の上にはシリコン原子がＨＣＩガスのエ
ツチング効果により吸着することが８束ない。このため
、膜材の上にはＳｉＣは成長することが出来ない。一方
、選択成長用基板の開口部であるシリコン結晶上には通
常の成長であるのでＳｉＣ結晶を成長させることが可能
となる。
（実施例）
次に本発明の実施例について、図面を参照して詳細に説
明する。
明する。
実施例１
第１図は本発明の方法に用いられる半導体成長装置の一
例を示す概略構成図である。
例を示す概略構成図である。
装置は、成長を行う反応管１、基板８を保持するための
サセプタ（ＳｉＣコートしたグラファイト製）２、基板
８ならびにサセプタ２を加熱装置３、ボンベ４ａ、４ｂ
、４ｃ、４ｄ、ガスミキサー５、流量制御部６、各ガス
の精製装置７ａ、７ｂから構成されている。原料ガスと
しては１００％５ｉＨ２Ｃ１２ガス、１００％Ｃ２Ｈ２
ガス、エツチングガスとしては１００％ＨＣＩガス、キ
ャリアガスとしては水素を使用している。キャリアガス
は高純度精製装置により精製して使用した。基板として
は、（１００）の面方位をもつ直径３インチのシリコン
基板に酸化膜を熱堆積法により約５０００人堆積させた
ものを、ＲＩＥ法により一部ドライエツチングを行い、
その後約４００人犠牲酸化によりダメージ層を除去した
選択成長用基板（第２図）を用いた。基板の前処理とし
てはブランソン洗浄を行った。基板を水素６１／ｍｉｎ
、温度１０００’Ｃ１時間５分の条件でベーキングのち
、水素６１／ｍｉｎ 、 Ｃ２Ｈ２１０ｃｃ／ｍｉｎ、
温度１０００°Ｃ１時間１０分間炭化を行った。その後
、水素６１／ｍｉｎ 、 Ｃ２Ｈ２１０ｃｃ／ｍｉｎ
、 ５ｉＨ２Ｃ１２５ｃｃ／ｍｉｎ 、 ＨＣｌ３０ｃ
ｃ／ｍｉｎ、温度１０００°Ｃ１成長時間６０分の条件
で成長を行った。その結果、膜厚０．３ｐｍのＳｉＣ層
を基板シリコンが露出した部分のみに選択的に成長する
ことが出来た。本実施例に於いては、シリコン基板を覆
う膜材として酸化膜を用いた場合に関して説明したが、
窒化膜などの他の膜材を用いても同様な効果が得られる
。
サセプタ（ＳｉＣコートしたグラファイト製）２、基板
８ならびにサセプタ２を加熱装置３、ボンベ４ａ、４ｂ
、４ｃ、４ｄ、ガスミキサー５、流量制御部６、各ガス
の精製装置７ａ、７ｂから構成されている。原料ガスと
しては１００％５ｉＨ２Ｃ１２ガス、１００％Ｃ２Ｈ２
ガス、エツチングガスとしては１００％ＨＣＩガス、キ
ャリアガスとしては水素を使用している。キャリアガス
は高純度精製装置により精製して使用した。基板として
は、（１００）の面方位をもつ直径３インチのシリコン
基板に酸化膜を熱堆積法により約５０００人堆積させた
ものを、ＲＩＥ法により一部ドライエツチングを行い、
その後約４００人犠牲酸化によりダメージ層を除去した
選択成長用基板（第２図）を用いた。基板の前処理とし
てはブランソン洗浄を行った。基板を水素６１／ｍｉｎ
、温度１０００’Ｃ１時間５分の条件でベーキングのち
、水素６１／ｍｉｎ 、 Ｃ２Ｈ２１０ｃｃ／ｍｉｎ、
温度１０００°Ｃ１時間１０分間炭化を行った。その後
、水素６１／ｍｉｎ 、 Ｃ２Ｈ２１０ｃｃ／ｍｉｎ
、 ５ｉＨ２Ｃ１２５ｃｃ／ｍｉｎ 、 ＨＣｌ３０ｃ
ｃ／ｍｉｎ、温度１０００°Ｃ１成長時間６０分の条件
で成長を行った。その結果、膜厚０．３ｐｍのＳｉＣ層
を基板シリコンが露出した部分のみに選択的に成長する
ことが出来た。本実施例に於いては、シリコン基板を覆
う膜材として酸化膜を用いた場合に関して説明したが、
窒化膜などの他の膜材を用いても同様な効果が得られる
。
実施例２
装置は実施例１で用いたのと同様の物を使用した。原料
ガスとしては１００％５ｉＨ２Ｃ１２ガス、１００％Ｃ
２Ｃｌ２ガス、エツチングガスとしては１００％ＭＣＩ
ガス、キャリアガスとしては水素を使用している。
ガスとしては１００％５ｉＨ２Ｃ１２ガス、１００％Ｃ
２Ｃｌ２ガス、エツチングガスとしては１００％ＭＣＩ
ガス、キャリアガスとしては水素を使用している。
キャリアガスは高純度精製装置により精製して使用した
。基板は実施例１と同様の基板を使用し、た。
。基板は実施例１と同様の基板を使用し、た。
基板の前処理、ベーキング条件は実施例１と同様とした
。水素６１／ｍｉｎ、 ＣＨ２Ｃｌ２１０ｃｃ／ｍｉｎ
、 ’ｔＫ度１０００’Ｃ１時間１０分間炭化を行った
。その後、水素６ Ｌ／ｍｉｎ、ＣＨ２Ｃｌ２１０ｃｃ
／ｍｉｎ、 ５ｉＨ２Ｃ１２５ｃｃ／ｍｉｎ、 ＨＣｌ
３０ｃｃ／ｍｉｎ、温度１０００°Ｃ１成長時間６０分
の条件で成長を行った。その結果、膜厚０．２５ｐｍの
ＳｉＣ層を基板のシリコンが露出した部分にのみに選択
的に成長することが出来た。本実施例に於いては、シリ
コン基板を覆う膜として酸化膜を用いた場合に関して説
明したが、窒化膜などの他の膜材を用いても同様な効果
が得られる。
。水素６１／ｍｉｎ、 ＣＨ２Ｃｌ２１０ｃｃ／ｍｉｎ
、 ’ｔＫ度１０００’Ｃ１時間１０分間炭化を行った
。その後、水素６ Ｌ／ｍｉｎ、ＣＨ２Ｃｌ２１０ｃｃ
／ｍｉｎ、 ５ｉＨ２Ｃ１２５ｃｃ／ｍｉｎ、 ＨＣｌ
３０ｃｃ／ｍｉｎ、温度１０００°Ｃ１成長時間６０分
の条件で成長を行った。その結果、膜厚０．２５ｐｍの
ＳｉＣ層を基板のシリコンが露出した部分にのみに選択
的に成長することが出来た。本実施例に於いては、シリ
コン基板を覆う膜として酸化膜を用いた場合に関して説
明したが、窒化膜などの他の膜材を用いても同様な効果
が得られる。
以上の実施例においては基板温度１０００°Ｃで選択成
長を行ったが、８００°Ｃ−１４００°Ｃであれば、成
長可能であることは確認した。また、原料ガスとしては
５ｉＨ２Ｃ１２以外に５ｉＨＣ１３，５ｉＣ１４などで
も良いし、Ｃ２Ｈ５及びＣ２Ｃｌ２以外にＣ２Ｈ６、Ｃ
３Ｈ８、ＣＨ４、ＣＣｌ４．０２Ｃ１２などでも構わな
い。
長を行ったが、８００°Ｃ−１４００°Ｃであれば、成
長可能であることは確認した。また、原料ガスとしては
５ｉＨ２Ｃ１２以外に５ｉＨＣ１３，５ｉＣ１４などで
も良いし、Ｃ２Ｈ５及びＣ２Ｃｌ２以外にＣ２Ｈ６、Ｃ
３Ｈ８、ＣＨ４、ＣＣｌ４．０２Ｃ１２などでも構わな
い。
（発明の効果）
以上、詳細に述べた通り、本発明の方法によればＣＶＤ
法によりシリコン基板上にＳｉＣ膜を成長される際に、
キャリアガスと原料ガスにシリコンのエツチングガスで
あるＨＣＩガスを混合させ、基板として基板表面の一部
が膜材により覆われているシリコンを使用することによ
り、ＳｉＣの選択成長を行うことが出来る。
法によりシリコン基板上にＳｉＣ膜を成長される際に、
キャリアガスと原料ガスにシリコンのエツチングガスで
あるＨＣＩガスを混合させ、基板として基板表面の一部
が膜材により覆われているシリコンを使用することによ
り、ＳｉＣの選択成長を行うことが出来る。
第１図は本発明の方法に用いられる半導体装置の一例を
示す概略構成図、第２図は選択成長に際して用いた基板
を説明するための図である。 １・・・反応管、２・・・サセプタ、３・・・加熱装置
、４ａ、 ４ｂ。
示す概略構成図、第２図は選択成長に際して用いた基板
を説明するための図である。 １・・・反応管、２・・・サセプタ、３・・・加熱装置
、４ａ、 ４ｂ。
Claims (2)
- （１）シリコン基板上に塩化シリコン系ガスと炭化水素
系ガスを原料としたＣＶＤ法によりＳｉＣ結晶を成長さ
せる方法に於いて、シリコン基板上に開口部を有する膜
材を形成した基板を反応管中に配し、キャリアガスと原
料ガス及び塩化水素ガスを成長系に導入し、前記膜材の
形成されていないシリコン基板上に選択的にＳｉＣを成
長させることを特徴とする半導体の選択的成長方法。 - （２）塩化シリコン系ガスと塩化炭素ガスを原料とした
ＣＶＤ法によりシリコン基板上にＳｉＣ結晶を成長させ
る方法に於いて、シリコン基板上に開口部を有する膜材
を形成した基板を反応管中に配し、キャリアガスと原料
ガス及び塩化水素ガスを成長系に導入し、前記膜材の形
成されていないシリコン基板上に選択的にＳｉＣを成長
させることを特徴とする半導体の選択的成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32521988A JPH02172894A (ja) | 1988-12-22 | 1988-12-22 | 半導体の選択的結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32521988A JPH02172894A (ja) | 1988-12-22 | 1988-12-22 | 半導体の選択的結晶成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02172894A true JPH02172894A (ja) | 1990-07-04 |
Family
ID=18174354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32521988A Pending JPH02172894A (ja) | 1988-12-22 | 1988-12-22 | 半導体の選択的結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02172894A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5296086A (en) * | 1991-07-25 | 1994-03-22 | Rohm Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device having grown layer on insulating layer |
| US5341000A (en) * | 1991-09-18 | 1994-08-23 | Rohm Co., Ltd. | Thin silicon carbide layer on an insulating layer |
| WO1999010919A1 (en) * | 1997-08-27 | 1999-03-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Silicon carbide substrate, process for producing the same, and semiconductor element containing silicon carbide substrate |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS4937040A (ja) * | 1972-08-14 | 1974-04-06 | ||
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1988
- 1988-12-22 JP JP32521988A patent/JPH02172894A/ja active Pending
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