JPH02267196A - 炭化硅素の選択的結晶成長方法 - Google Patents
炭化硅素の選択的結晶成長方法Info
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- JPH02267196A JPH02267196A JP8862089A JP8862089A JPH02267196A JP H02267196 A JPH02267196 A JP H02267196A JP 8862089 A JP8862089 A JP 8862089A JP 8862089 A JP8862089 A JP 8862089A JP H02267196 A JPH02267196 A JP H02267196A
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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)
本発明はシリコン基板上の炭化硅素の選択的成長方法に
関する。
関する。
(従来の技術)
CVD法による炭化硅素(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住良
< 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にさらすことに
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SiH4、Si2H6,5iH2C12などが使用
されている。また、炭素原料としてはC3H5、C2H
2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〜1400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SiH4ガスならびにC2H2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。
大口径の基板に均一に、あるいは特定の場所に制御住良
< 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にさらすことに
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SiH4、Si2H6,5iH2C12などが使用
されている。また、炭素原料としてはC3H5、C2H
2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〜1400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SiH4ガスならびにC2H2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猟に困難
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猟に困難
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、シリコン系ガスと炭化水素系ガスを原料とし
たCVD法により炭化硅素を成長させる方法において、
マスク材で部分的に覆われたシリコン基板」二にシリコ
ン系カスと塩化水素ガスと炭化水素系カスの順もしくは
炭化水素系ガスとシリコン系ガスと塩化水素カスの順に
流す工程を繰り返し行うことを特徴とする炭化硅素の選
択的成長力法を提供するものである。
たCVD法により炭化硅素を成長させる方法において、
マスク材で部分的に覆われたシリコン基板」二にシリコ
ン系カスと塩化水素ガスと炭化水素系カスの順もしくは
炭化水素系ガスとシリコン系ガスと塩化水素カスの順に
流す工程を繰り返し行うことを特徴とする炭化硅素の選
択的成長力法を提供するものである。
本発明によれば、ギヤリアカスと原料カスの他にHCI
ガスを用い、例えば塩化シリコン系カスあるいは水素化
シリコン系ガス、塩化水素カス、炭化水素系ガスの順番
か、あるいは炭化水素系カス、塩化シリコン系ガスある
いは水素化シリコン系カス、塩化水素ガスの順番にガス
を)Aシずことを−サイクルとして、このサイクルを何
度も行なうこと、基板として基板表面の一部がマスク利
により覆われているシリコンを使用することに」:リシ
リコン基板」−に選択成長を行うことが可能となる。
ガスを用い、例えば塩化シリコン系カスあるいは水素化
シリコン系ガス、塩化水素カス、炭化水素系ガスの順番
か、あるいは炭化水素系カス、塩化シリコン系ガスある
いは水素化シリコン系カス、塩化水素ガスの順番にガス
を)Aシずことを−サイクルとして、このサイクルを何
度も行なうこと、基板として基板表面の一部がマスク利
により覆われているシリコンを使用することに」:リシ
リコン基板」−に選択成長を行うことが可能となる。
原料ガスあるいはギヤリアガスとMCIカスとの流量比
は原料ガス量ならびにギヤリアカス量あるいは成長温度
などにより異なり、使用される原料ガスならびにキャリ
アガス量に於て選択成長膜が得られる最適の役割に適宜
選択され得る。
は原料ガス量ならびにギヤリアカス量あるいは成長温度
などにより異なり、使用される原料ガスならびにキャリ
アガス量に於て選択成長膜が得られる最適の役割に適宜
選択され得る。
また、それぞれのガスを流している時間あるいはカスを
流さない時間に関しても選択成長膜が得られる割合に適
宜選択される。
流さない時間に関しても選択成長膜が得られる割合に適
宜選択される。
(作用)
これまでの成長に於て選択成長が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マスク拐として用いられた誘
電体絶縁材料の上にもジノ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誘電体絶縁膜上に
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」二にはS
iC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ぜないか、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良い。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
れないのに列して、誘電体絶縁膜などのシリコン以外の
材料からなるマスクオAの」−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。
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マスク拐として用いられた誘
電体絶縁材料の上にもジノ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誘電体絶縁膜上に
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」二にはS
iC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ぜないか、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良い。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
れないのに列して、誘電体絶縁膜などのシリコン以外の
材料からなるマスクオAの」−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カスとしてはHCIガスが
ある。このため、原本l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。誘電体
絶縁膜を利用した選択成長に於て、誘電体絶縁膜の上に
堆積しノコシリコン原子は次に流されるMCIガスのエ
ツチング効果により除去される。このため、誘電体絶縁
膜の上にSiCは成長することが出来ない。さらに、1
000’Cの温度では、酸化膜上に炭素原子は堆積しな
い。
エツチングすることが出来るカスとしてはHCIガスが
ある。このため、原本l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。誘電体
絶縁膜を利用した選択成長に於て、誘電体絶縁膜の上に
堆積しノコシリコン原子は次に流されるMCIガスのエ
ツチング効果により除去される。このため、誘電体絶縁
膜の上にSiCは成長することが出来ない。さらに、1
000’Cの温度では、酸化膜上に炭素原子は堆積しな
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。
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、加熱装置3、ボンベ4a。
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、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。
、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カス、水素5
%希釈C2H2ガス、エツチングガスとしては100%
HCIガス、ギヤリアガスとしては水素を使用している
。キA・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50
00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400Å犠牲酸化によりダメ
ージ層を除去した選択成長用基板(図2)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
ベーキングすることによりシリコン基板表面の自然酸化
膜を除去したのち、水素61/min、 C2H210
cc/min、 ?H度10000C1時間10分間炭
化を行った。その後、水素61/mim、 C2H2を
10cc/min 30秒の条件で流した。
%希釈C2H2ガス、エツチングガスとしては100%
HCIガス、ギヤリアガスとしては水素を使用している
。キA・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50
00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400Å犠牲酸化によりダメ
ージ層を除去した選択成長用基板(図2)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
ベーキングすることによりシリコン基板表面の自然酸化
膜を除去したのち、水素61/min、 C2H210
cc/min、 ?H度10000C1時間10分間炭
化を行った。その後、水素61/mim、 C2H2を
10cc/min 30秒の条件で流した。
その後、30秒間水素ガスのみを流して管内をパージし
た。次に5iH2CI2を5cc/min 30秒間流
した。次に、水素ガスだけを30秒間流した後、最後に
HCIを200cc/min 30秒間流した。成長温
度1000’Cの条件でこのくりかえしを行った。その
結果、SiC層を基板のシリコンが露出した部分にのみ
選択的に成長することが出来た。本実施例に於ては、マ
スク材として酸化膜を用いた場合に関して説明したが、
窒化膜などの他の材料を用いても同様な効果が得られる
。また、本実施例に於ては、シリコンの原料ガスとして
5iH2C12を用いたが、他の塩化シリコン系ガスに
おいても同様な結果が得られる。なお、このSiCの選
択成長は、基板温度650〜1300°Cの間で、成長
圧力は常圧以下で確認できた。ガス流量゛・、(7) についてもマスク材上に核成長が起こらない範囲であれ
ば可変である。
た。次に5iH2CI2を5cc/min 30秒間流
した。次に、水素ガスだけを30秒間流した後、最後に
HCIを200cc/min 30秒間流した。成長温
度1000’Cの条件でこのくりかえしを行った。その
結果、SiC層を基板のシリコンが露出した部分にのみ
選択的に成長することが出来た。本実施例に於ては、マ
スク材として酸化膜を用いた場合に関して説明したが、
窒化膜などの他の材料を用いても同様な効果が得られる
。また、本実施例に於ては、シリコンの原料ガスとして
5iH2C12を用いたが、他の塩化シリコン系ガスに
おいても同様な結果が得られる。なお、このSiCの選
択成長は、基板温度650〜1300°Cの間で、成長
圧力は常圧以下で確認できた。ガス流量゛・、(7) についてもマスク材上に核成長が起こらない範囲であれ
ば可変である。
(実施例2)
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、加熱装置3、ボンベ4a。
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、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’la、1bから構成されている。
、各ガスの精製装置’la、1bから構成されている。
原料ガスとしては5%希釈SiH4ガス、水素5%希釈
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
ングすることによりシリコン基板表面の自然酸化膜を除
去したのち、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、30秒間水素ガスのみを
流して管内をパージした。次にSiH4を5cc/mi
n 30秒間流した。次に、水素ガスだけを30秒間流
した後、HCIを200cc/min 30秒間流した
。最後に、C2H2を10cc/m1n30秒の条件で
流した。成長温度1000°Cの条件でこのくりかえし
を行った。その結果、SiC層を基板のシリコンが露出
した部分にのみ選択的に成長することが出来た。本実施
例に於ては、マスク材として酸化膜を用いた場合に関し
て説明したが、窒化膜などの他の材料を用いても同様な
効果が得られる。また、本実施例に於ては、シリコンの
原料としてSiH4を用いたが、Si2H6のような他
の水素化シリコン系ガスにおいても同様な結果が得られ
る。なお、このSiCの選択成長は、基板温度900〜
1300°C1成長圧力は常圧以下で確認できた。
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
ングすることによりシリコン基板表面の自然酸化膜を除
去したのち、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、30秒間水素ガスのみを
流して管内をパージした。次にSiH4を5cc/mi
n 30秒間流した。次に、水素ガスだけを30秒間流
した後、HCIを200cc/min 30秒間流した
。最後に、C2H2を10cc/m1n30秒の条件で
流した。成長温度1000°Cの条件でこのくりかえし
を行った。その結果、SiC層を基板のシリコンが露出
した部分にのみ選択的に成長することが出来た。本実施
例に於ては、マスク材として酸化膜を用いた場合に関し
て説明したが、窒化膜などの他の材料を用いても同様な
効果が得られる。また、本実施例に於ては、シリコンの
原料としてSiH4を用いたが、Si2H6のような他
の水素化シリコン系ガスにおいても同様な結果が得られ
る。なお、このSiCの選択成長は、基板温度900〜
1300°C1成長圧力は常圧以下で確認できた。
ガス流量についてもマスク材上に核成長が起こらない範
囲であれば可変である。
囲であれば可変である。
以」二の実施例においては、SiC原料として、塩化シ
リコン系ガスもしくは水素化シリコンガスを炭素系ガス
はC2H2ガスを各々用いたが、本発明の効果は原料ガ
スの種類に依存するものでなく、要は原料ガスと塩化水
素ガスを交互に供給すれば良い。
リコン系ガスもしくは水素化シリコンガスを炭素系ガス
はC2H2ガスを各々用いたが、本発明の効果は原料ガ
スの種類に依存するものでなく、要は原料ガスと塩化水
素ガスを交互に供給すれば良い。
(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膜を成長させる際に、キ
ャリアガスと原料ガスの他にシリコンのエツチングガス
であるHCIガスを用い、シリコン系ガス、塩化水素ガ
ス、炭化水素系ガスの順番か、あるいは炭化水素系ガス
、シリコン系ガス、塩化水素ガスの順番にガスを流すこ
とを−サイクルとして、このサイクルを何度も行うこと
、かつ基板として基板表面の一部がマスク材により覆わ
れているシリコンを使用することにより、マスク材上に
堆積したシリコン原子を除くことができる。このためS
iCの選択成長を従来よりも確実に行うことが出来る。
によりシリコン基板上にSiC膜を成長させる際に、キ
ャリアガスと原料ガスの他にシリコンのエツチングガス
であるHCIガスを用い、シリコン系ガス、塩化水素ガ
ス、炭化水素系ガスの順番か、あるいは炭化水素系ガス
、シリコン系ガス、塩化水素ガスの順番にガスを流すこ
とを−サイクルとして、このサイクルを何度も行うこと
、かつ基板として基板表面の一部がマスク材により覆わ
れているシリコンを使用することにより、マスク材上に
堆積したシリコン原子を除くことができる。このためS
iCの選択成長を従来よりも確実に行うことが出来る。
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
の概略を示す図である。
示す概略構成図、第2図は選択成長に際して用いた基板
の概略を示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)シリコン系ガスと炭化水素系ガスを原料としたCV
D法により炭化硅素を成長させる方法において、マスク
材で部分的に覆われたシリコン基板上にシリコン系ガス
と塩化水素ガスと炭化水素系ガスの順番か炭化水素系ガ
スシリコン系ガスと塩化水素ガスの順にガスを流す工程
を繰り返し行うことを特徴とする炭化硅素の選択的成長
方法。 2)請求項1記載のシリコン系ガスとして水素化シリコ
ン系ガスを用いることを特徴とする炭化硅素の選択的成
長方法。 3)請求項1記載のシリコン系ガスとして塩化シリコン
系ガスを用いることを特徴とする炭化硅素の選択的成長
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8862089A JPH02267196A (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 炭化硅素の選択的結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8862089A JPH02267196A (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 炭化硅素の選択的結晶成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02267196A true JPH02267196A (ja) | 1990-10-31 |
Family
ID=13947851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8862089A Pending JPH02267196A (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 炭化硅素の選択的結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02267196A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2016067918A1 (ja) * | 2014-10-31 | 2017-07-20 | 富士電機株式会社 | 炭化珪素エピタキシャル膜の成長方法 |
| JPWO2022172787A1 (ja) * | 2021-02-15 | 2022-08-18 |
-
1989
- 1989-04-07 JP JP8862089A patent/JPH02267196A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2016067918A1 (ja) * | 2014-10-31 | 2017-07-20 | 富士電機株式会社 | 炭化珪素エピタキシャル膜の成長方法 |
| JPWO2022172787A1 (ja) * | 2021-02-15 | 2022-08-18 | ||
| WO2022172787A1 (ja) * | 2021-02-15 | 2022-08-18 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素エピタキシャル基板 |
| US12516443B2 (en) | 2021-02-15 | 2026-01-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Silicon carbide epitaxial substrate |
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