JPH03112127A - 炭化シリコンの形成方法 - Google Patents
炭化シリコンの形成方法Info
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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。
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〕
本発明は炭化シリコンの成長方法に関する。
［従来の技術］
炭化シリコン（Ｓ ｉ Ｃ）はバンドギャップが大きい
ため、青色の発光素子や高耐熱のトランジスタ材料とし
て注目されている。ＳｉＣの結晶構造にはいくつかある
が、このうちβ−５ｉＣはバンドギャップが２，３ｅＶ
と大きく、他の結晶構造のものと比較し、シリコンとの
ミスマツチも少ないことからシリコンへテロバイポーラ
トランジスタのエミッタ材料として期待されている。
ため、青色の発光素子や高耐熱のトランジスタ材料とし
て注目されている。ＳｉＣの結晶構造にはいくつかある
が、このうちβ−５ｉＣはバンドギャップが２，３ｅＶ
と大きく、他の結晶構造のものと比較し、シリコンとの
ミスマツチも少ないことからシリコンへテロバイポーラ
トランジスタのエミッタ材料として期待されている。
ＳｉＣの結晶成長は、液相成長法、気相成長法（ＣＶＤ
）などにより行われてきた。このうち、ＣＶＤは、大面
積基板への多数枚成長が実現できることから量産化を考
える上で有利である。従来、ＳｉＣのＣＶＤとしては、
シリコン原料としてシランやジグロルシラン、炭素原料
としてアセチレン（Ｃ，Ｈ，）、ブタン（Ｃ，Ｈ，）を
用いた成長が多数報告されている（大王はか、第３６回
応用物理学関係連合講演会予稿集。
）などにより行われてきた。このうち、ＣＶＤは、大面
積基板への多数枚成長が実現できることから量産化を考
える上で有利である。従来、ＳｉＣのＣＶＤとしては、
シリコン原料としてシランやジグロルシラン、炭素原料
としてアセチレン（Ｃ，Ｈ，）、ブタン（Ｃ，Ｈ，）を
用いた成長が多数報告されている（大王はか、第３６回
応用物理学関係連合講演会予稿集。
１ａ−ＺＬ−８，２４９ページ）。
ヘテロバイポーラトランジスタを作製する際、エミツタ
層は最後に形成される。したがって、シリコン基板にコ
レクタ・ベース間のｐｎ接合が形成された後でＳｉＣの
成長を行うことになる。Ｃ，Ｈ，。
層は最後に形成される。したがって、シリコン基板にコ
レクタ・ベース間のｐｎ接合が形成された後でＳｉＣの
成長を行うことになる。Ｃ，Ｈ，。
Ｃ，Ｈ，を炭素原料としたＣＶＤでは、ガスの分解温度
が高いため１０００℃以上の成長温度が必要である。
が高いため１０００℃以上の成長温度が必要である。
このような高温においてはシリコン中の不純物拡散がか
なり大きくなり、基板中に形成された不純物プロファイ
ルがだれてしまうという欠点があった。これは特にベー
ス走行時間を減らすため薄いベースを形成する場合に大
きな問題である。
なり大きくなり、基板中に形成された不純物プロファイ
ルがだれてしまうという欠点があった。これは特にベー
ス走行時間を減らすため薄いベースを形成する場合に大
きな問題である。
本発明の目的は前記課題を解決した炭化シリコンの形成
方法を提供することにある。
方法を提供することにある。
前記目的を達成するため、本発明に係る炭化シリコンの
形成方法は、炭化シリコンの化学気相成長法において、
炭素原料としてｍ族またはＶ広原子とハロゲン原子の結
合を分子内に少なくとも持つ有機金属ガスを用いるもの
である。
形成方法は、炭化シリコンの化学気相成長法において、
炭素原料としてｍ族またはＶ広原子とハロゲン原子の結
合を分子内に少なくとも持つ有機金属ガスを用いるもの
である。
〔作用］
以下、ｍ族またはＶ広原子とハロゲン原子の結合を分子
内に少なくとも持つ有機金属ガスとしてジエチルガリウ
ムクロライド（（Ｃ，Ｈ，）、ＧａＣＲ： ＤＥＧａＣ
Ｑ）を例に取って説明する。
内に少なくとも持つ有機金属ガスとしてジエチルガリウ
ムクロライド（（Ｃ，Ｈ，）、ＧａＣＲ： ＤＥＧａＣ
Ｑ）を例に取って説明する。
ＤＥＧａＣＱは熱分解により３８０℃以上でＧａＣＱと
エチルラジカルに分解することが報告されている（Ｃ。
エチルラジカルに分解することが報告されている（Ｃ。
５ａｓａｏｋａほか、ジャパニーズ・ジャーナル・オブ
・アプライド６フイジツクス（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏ
ｕｒｎａｌ ｏｆＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）、
第７巻、 １９８８年、 Ｌ４９０ページ）。
・アプライド６フイジツクス（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏ
ｕｒｎａｌ ｏｆＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）、
第７巻、 １９８８年、 Ｌ４９０ページ）。
分解により生じたエチルラジカルはシリコン基板と反応
しβ−８ｉＣを形成する。一方、ＧａＣＱはある程度高
い基板温度ではシリコン表面から脱離する。
しβ−８ｉＣを形成する。一方、ＧａＣＱはある程度高
い基板温度ではシリコン表面から脱離する。
ここで、実際にＳｉＣが形成されること及びＳｉＣ成長
層がＧａで汚染されないことを確認するため、ＤＥＧａ
ＣＱのＳｉ表面への吸着状態をＸ線光電子分光法（ＸＰ
Ｓ）、反射高エネルギー電子線回折（ＲＨＥＥＤ）によ
り観察した。２６０℃のシリコン基板にＤＥＧａＣ４を
吸着させた場合、Ｓｉ、、ピークエネルギーはバルクの
シリコントと同じ９９ｅＶであり、ケミカルシフトはみ
られなかった。Ｇａ、、ピークが観察されたことから、
基板表面にＧａが存在することがわかった。一方５２０
℃で吸着させた場合はＳｔ、、ピークは１０１ｅＶにケ
ミカルシフトし、Ｇａのシグナルは全くみられなかった
。反射高エネルギー電子線回折（ＲＨＥＥＤ）観察を行
ったところβ−５ｉＣに対応する回折スポットが得られ
た。これよりＤＥＧａＣＲを炭素原料とすることにより
、５２０℃という低温でＧａによる汚染のないＳｉＣが
形成されることが明らかとなった。
層がＧａで汚染されないことを確認するため、ＤＥＧａ
ＣＱのＳｉ表面への吸着状態をＸ線光電子分光法（ＸＰ
Ｓ）、反射高エネルギー電子線回折（ＲＨＥＥＤ）によ
り観察した。２６０℃のシリコン基板にＤＥＧａＣ４を
吸着させた場合、Ｓｉ、、ピークエネルギーはバルクの
シリコントと同じ９９ｅＶであり、ケミカルシフトはみ
られなかった。Ｇａ、、ピークが観察されたことから、
基板表面にＧａが存在することがわかった。一方５２０
℃で吸着させた場合はＳｔ、、ピークは１０１ｅＶにケ
ミカルシフトし、Ｇａのシグナルは全くみられなかった
。反射高エネルギー電子線回折（ＲＨＥＥＤ）観察を行
ったところβ−５ｉＣに対応する回折スポットが得られ
た。これよりＤＥＧａＣＲを炭素原料とすることにより
、５２０℃という低温でＧａによる汚染のないＳｉＣが
形成されることが明らかとなった。
以下本発明の一実施例について、図面を用いて説明する
。
。
本実施例では、ｍ族またはＶ広原子とハロゲン原子の結
合を分子内に少なくとも持つ有機金属ガスとしてジエチ
ルガリウムクロライドＤＥＧａ（ｊ２をとりあげる。
合を分子内に少なくとも持つ有機金属ガスとしてジエチ
ルガリウムクロライドＤＥＧａ（ｊ２をとりあげる。
第１図は本発明に基づ＜ＳｉＣ気相成長装置の概略図で
ある。図において、ＤＥＧａＣＱ （ジエチルガリウム
クロライド）■は恒温槽２により６０℃に保った。ＤＥ
ＧａＣＱはアルゴンガス３によりバブルされ、反応管４
に供給される。途中配管はＤＥＧａＣ：１２の析出を防
ぐためヒーター５により８０℃昇温した。アルゴンガス
３の流量及びＳｉＨ４ガス６の流量は流量制御器７によ
り制御した。基板８はカーボンサセプタ９上にセットさ
れ、高周波加熱により成長温度まで昇温される。反応管
４内の圧力は圧力制御器１０．１１及びポンプ１２によ
り２Ｔｏｒｒに保った。ＤＥＧａＣＱのキャリアガス流
量を４００ｓｅｃｍ、 Ｓ ｉ Ｈ４ガス流量を５ 、
１０１０５ｅ、全アルゴンを２ｓＱｍとして成長を行っ
た。成長開始前にシリコン基板を８３０℃に昇温し自然
酸化膜を除去した後、基板温度８００℃において成長を
行った。
ある。図において、ＤＥＧａＣＱ （ジエチルガリウム
クロライド）■は恒温槽２により６０℃に保った。ＤＥ
ＧａＣＱはアルゴンガス３によりバブルされ、反応管４
に供給される。途中配管はＤＥＧａＣ：１２の析出を防
ぐためヒーター５により８０℃昇温した。アルゴンガス
３の流量及びＳｉＨ４ガス６の流量は流量制御器７によ
り制御した。基板８はカーボンサセプタ９上にセットさ
れ、高周波加熱により成長温度まで昇温される。反応管
４内の圧力は圧力制御器１０．１１及びポンプ１２によ
り２Ｔｏｒｒに保った。ＤＥＧａＣＱのキャリアガス流
量を４００ｓｅｃｍ、 Ｓ ｉ Ｈ４ガス流量を５ 、
１０１０５ｅ、全アルゴンを２ｓＱｍとして成長を行っ
た。成長開始前にシリコン基板を８３０℃に昇温し自然
酸化膜を除去した後、基板温度８００℃において成長を
行った。
上記成長条件の下でＳｉＣ成長膜が得られた。このとき
成長速度は１５０人／ｍ ｆ ｎであった。成長膜のＸ
線回折測定を行ったところ、成長層からβ−５ｉＣに対
応するピークが得られた。さらに５０ＭＳ測定の結果、
成長膜はＧａ濃度ｌＯ″’ｃｍ−”以下の高純度膜であ
ることがわかり、本発明の効果が確認できた。
成長速度は１５０人／ｍ ｆ ｎであった。成長膜のＸ
線回折測定を行ったところ、成長層からβ−５ｉＣに対
応するピークが得られた。さらに５０ＭＳ測定の結果、
成長膜はＧａ濃度ｌＯ″’ｃｍ−”以下の高純度膜であ
ることがわかり、本発明の効果が確認できた。
本実施例では、ｍ族またはＶ広原子とハロゲン原子の結
合を分子内に少なくとも持つ有機金属ガスとしてジエチ
ルガリウムクロライドを用いたが、本発明はこれに限定
されず、■広原子がアルミニウム、インジウムのいずれ
かであり、Ｖ広原子がヒ素、リンのいずれかである有機
金属ガスを用いても同様の効果がある。また分子内のハ
ロゲン原子が、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素のいずれか
である有機金属ガスを用いても同様の効果が得られる。
合を分子内に少なくとも持つ有機金属ガスとしてジエチ
ルガリウムクロライドを用いたが、本発明はこれに限定
されず、■広原子がアルミニウム、インジウムのいずれ
かであり、Ｖ広原子がヒ素、リンのいずれかである有機
金属ガスを用いても同様の効果がある。また分子内のハ
ロゲン原子が、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素のいずれか
である有機金属ガスを用いても同様の効果が得られる。
原料有機金属分子中の有機基はエチル基に限定されず、
メチル基、ブチル基などにおいても同様の効果が得られ
ることは明らかである。
メチル基、ブチル基などにおいても同様の効果が得られ
ることは明らかである。
ｒ発明の効果］
本発明により、従来の行われてきた成長温度よりも２０
０℃以上低い成長温度において純度の高いＳｉＣ成長を
行うことが可能となった。
０℃以上低い成長温度において純度の高いＳｉＣ成長を
行うことが可能となった。
第１図は本発明によるＳｉＣ成長装置を示す概略図であ
る。 ｌ・・・ジエチルガリウムクロライド
る。 ｌ・・・ジエチルガリウムクロライド
Claims (1)
- （１）炭化シリコンの化学気相成長法において、炭素原
料としてIII族またはＶ族原子とハロゲン原子の結合を
分子内に少なくとも持つ有機金属ガスを用いることを特
徴とする炭化シリコンの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25109089A JPH03112127A (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 炭化シリコンの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25109089A JPH03112127A (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 炭化シリコンの形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03112127A true JPH03112127A (ja) | 1991-05-13 |
Family
ID=17217492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25109089A Pending JPH03112127A (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 炭化シリコンの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03112127A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021171136A1 (ja) * | 2020-02-28 | 2021-09-02 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 金属酸化物、金属酸化物の成膜方法、および金属酸化物の成膜装置 |
-
1989
- 1989-09-27 JP JP25109089A patent/JPH03112127A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021171136A1 (ja) * | 2020-02-28 | 2021-09-02 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 金属酸化物、金属酸化物の成膜方法、および金属酸化物の成膜装置 |
| JPWO2021171136A1 (ja) * | 2020-02-28 | 2021-09-02 |
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