DE3415799A1 - Verfahren zur herstellung eines einkristall-substrats aus siliziumcarbid - Google Patents
Verfahren zur herstellung eines einkristall-substrats aus siliziumcarbidInfo
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Description
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Einkristall-Substraten aus Siliziumcarbid
(SiC).
SiC besitzt viele Kristallstrukturen (als "vielartig" bzw. "polytyp" bezeichnet) und weist daher in Abhängigkeit
der Kristallstruktur verbotene Bandunterbrechungen bzw. -lücken von 2,2 bis 3,3 Elektronenvolt (eV) auf.
SiC ist thermisch, chemisch und mechanisch sehr stabil und weist Beständigkeit gegenüber Schäden aufgrund von
Bestrahlung auf. Sowohl das Material vom p-Typ als auch vom η-Typ besitzt eine gute Stabilität, was im Falle der
Breitspalt (wide-gap)-Halbleiter selten ist. Demzufolge scheint SiC als Halbleitermaterial für elektronische
Geräte, die bei hohen Temperaturen oder mit großer elektrischer Leistung betrieben werden können, für äußerst
zuverlässige Halbleitereinrichtungen oder bestrahlungsbeständige Geräte geeignet zu sein. Weiterhin sollte
SiC elektronische Geräte vorsehen, die in einer Umgebung, bei der mit Geräten, die aus herkömmlichen Halbleitermaterialien
hergestellt sind, Schwierigkeiten auftreten, verwendbar sind, wodurch der Anwendungsbereich für HaIbleitergeräte
bzw. -einrichtungen stark vergrößert würde. Durch Ausnutzung seiner breiten Energielücke ist SiC
ebenso als Halbleitermaterial für optisch-elektronische Geräte für sichtbares Licht kurzer Wellenlängen und
ultraviolett-nahes Licht geeignet. Während andere Breitspalt- bzw. Breitlücken-Halbleiter gewöhnlicherweise als
Hauptbestandteil ein Schwermetall enthalten und somit
mit Problemen hinsichtlich der Verschmutzung und Rohstoffquellen verbunden sind, ist SiC nicht mit diesen
Problemen behaftet und scheint daher ein vielversprechendes, elektronisches Material zu sein.
Trotz dieser vielen Vorteile und Möglichkeiten kam SiC nicht zur praktischen Anwendung, da die Technik für das
Wachstum bzw. das Züchten von SiC-Kristallen mit guter
Reproduzierbarkeit, die zur kommerziellen Herstellung von SiC-Substraten in großem Maßstab mit hoher Qualität
und Produktivität erforderlich ist, noch nicht vervöllkommnet werden konnte.
Herkömmliche Verfahren zur Herstellung von SiC-Einkristall-Substraten
im Labormaßstab umfassen das sogenannte Sublimationsverfahren (ebenso als "Lely-Verfahren" bezeichnet;
"Growth Phenomena in Silicon Carbide" W.F. Knippenberg: Philips Research Reports, Band 18, Nr. 3, Seiten 161 -
21k (1963); (Kapitel 8 "The Growth of SiC by Recrystallization
and Sublimation", Seiten 2HH - 266)), bei dem
SiC-Pulver in einem Graphit-Tiegel bei 2 200 bis 2 600° C sublimiert und rekristallisiert wird, um ein SiC-Substrat
zu erhalten; das sogenannte Lösungsverfahren (" Growth of Silicon Carbide from Solution" R.C. Marshall: Material
Research Bulletin, Band H, Seiten S73 - S8H (1969)),
bei dem Silizium oder eine Mischung aus Silizium mit Eisen, Kobalt, Platin oder ähnlichen Verunreinigungen
in einem Graphit-Tiegel geschmolzen wird, um ein SiC-Substrat zu erhalten; sowie das Acheson-Verfahren
("Growth Phenomena in Silicon Carbide" W.F. Knippenberg: Philips Research Reports, Band 18, Nr. 3, Seiten 161 271J
(1963); (Kapitel 2 "Preparative Procedures", Seiten 171 - 179)), das im allgemeinen zur kommerziellen Herstellung
von Schleifmaterialien verwendet wird und bei dem beiläufig SiC-Substrate erhalten werden.
Mit dem Sublimations- und dem Lösungsverfahren können eine große Anzahl von Kristallen erhalten werden, jedoch
ist es schwierig, große SiC-Einkristall-Substrate herzustellen, da viele Kristallkeime in der Anfangsstufe
des Kristallwachstums auftreten, während das SiC-Produkt verschiedene Arten von Kristallstrukturen (polytyp)
aufweist. Diese Verfahren sind somit hinsichtlich der Herstellung großer SiC-Einkristalle vom Einzel-Polytyp
mit guter Reproduzierbarkeit immer noch zu verbessern.
/t.
Das nach dem Acheson-Verfahren beiläufig erhaltene SiC-Substrat muß hinsichtlich der Reinheit und Kristallinität
zur Verwendung als Halbleitermaterial verbessert werden, so daß dieses Verfahren zur kommerziellen Herstellung
von SiC-Substraten nicht geeignet ist.
Durch Verbesserungen der Halbleitertechniken in den jüngsten Jahren wurde es möglich, einen dünnen Einkristall-Film
aus SiC vom 3C-Typ (mit einer Kristallstruktür vom kubischen System und einer Energielücke von 2,2
eV) auf einem fremden Substrat aus Silizium (Si), das als großformatiges Einkristallsubstrat guter Qualität
erhältlich ist, durch die Heteroepitaxial-Technik mittels chemischer Dampfabscheidung (CVD) zu bilden ("Some
properties of Vapor Deposited SiC" K.E. Bean und P.S.
Gleim: Journal of the Electrochemical Society, Band 114,
Nr. 11, Seiten 1 158 - 1 161 (1967); " ß-Silicon Carbide
Films" P. Rai-Choudhury und N.P. Formigoni: Journal of
the Electrochemical Society, Band 116, Nr. 10, Seiten 1 440 - 1 443 (1969); "Growth, Texture, and Surface
Morphology of SiC Layers" K.A. Jacobson: Journal of the Electrochemical Society, Band 118. Nr. 6, Seiten 1 001 1
006 (1971); "Vapor-Phase Deposition of Beta-Silicon Carbide on Silicon Substrates" K. Kuroiwa und T. Sugano:
Journal of the Electronical Society, Band 120, Nr. 1, Seiten 138 - 140 (1973)). Das CVD-Verfahren ist
eine Herstellungstechnik mit hoher Produktivität in einem kommerziellen Maßstab und eine vielversprechende
Technik zum Züchten eines SiC-Einkristall-Films mit
großer Fläche und hoher Qualität über Si-Substraten mit guter Reproduzierbarkeit. Gewöhnlicherweise werden
bei diesem Verfahren als Siliziumquelle SiH2,,
2Cl2, (CH3KSiCl oder (CHO2SiCl2, als Kohlenstoffquelle
CCl1J, CH2+, C3Hg oder C5Hg und als Trägergas
1J
2+
Wasserstoff, Argon oder dergleichen zur epitaxialen Bildung eines dünnen Einkristall-Films aus SiC vom
3C-Typ auf einem Si-Substrat, das auf eine Temperatur von 1 200 bic 1 400° C erhitzt wird, verwendet.
SiC ist jedoch mit dem Si-fremden Substrat nicht ausreichend verträglich (benetzbar), trotzdem SiC a:ioh von
Si in der Gitterkonstanten um so viel wie 20 % unterscheidet, so daß, selbst wenn versucht wird, einen Einkristall aus
SiC direkt auf dem Si-Substrat zu züchten, SiC nicht zu einer Schicht aus einem Einkristall-Film, sondern zu
einer polykristallinen Form mit dendritischer Struktur wächst oder ein sehr dünner Einkristall-Film, falls erhalten,
dazu neigt, mitzunehmender Dicke sich zu verschlechtern
oder polykristallin zu werden.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung eines Einkristall-Substrats (Einzelkristall-Substrats)
aus SiC mit großer Fläche und hoher Qualität, indem man zuerst die Oberfläche eines Si-Substrats mit einer
sehr dünnen SiC-Schicht, die mittels dem CVD-Verfahren bei einer niederen Temperatur gezüchtet wurde, an Stelle
daß ein Einzelkristall aus SiC direkt auf dem Si-Substratkristall gezüchtet wird, überzieht und danach einen
Einzelkristall aus SiC auf dieser Schicht mittels dem CVD-Verfahren unter Bedingungen des Einzelkristall-Wachstums
züchtet.
Die beiliegende Zeichnung zeigt eine Wachstumsvorrichtung, wie sie in den nachfolgenden Beispielen verwendet
wurde.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung eines Einkristall-Substrats aus
Siliziumcarbid, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Oberfläche eines Siliziumsubstrats mit einem einheitlichen,
dünnen Film aus Siliziumcarbid, der nach dem CVD-Verfahren bei·einer niedrigen Temperatur gezüchtet
wurde, überzieht und danach einen Einkristall-Film aus Siliziumcarbid auf dem dünnen Film nach dem
CVD-Verfahren bei einer höheren Temperatur als in der vorangehenden Stufe züchtet.
ys-
F>findungsgemaß wird zuerst die Oberfläche eines Si-Subötrats
einheitlich mit einem sehr dünnen SiC-FiIm überzogen, indem man den Film durch das CVD-Verfahren
bei einer niedrigen Temperatur züchtet. Dadurch, daß man das Si-Substrat in dieser Stufe bei einer niedrigeren
Temperatur als in der Stufe der Züchtung eines Einzelkristalls hält, kann die Wachstumsatmosphäre mit
den Ausgangsgasen zu einem größeren Ausmaß übersättigt werden, wodurch die Bildung von SiC-Wachstumskeimen auf dem
Substrat mit einer erhöhten Dichte möglich ist, um die Substratoberfläche mit einem einheitlichen SiC-FiIm
zu überziehen. Wenn die Temperatur des Substrats niedrig ist, wird im allgemeinen ein polykristalliner oder amorpher
SiC-FiIm von geringer Kristallinitat auf dem Substrat
abgeschieden. Dieser Film sorgt dafür, daß das Si -Substrat nicht in direkten Kontakt mit dem anschließend
zu bildenden SiC-Einkristall-F'ilm kommt und wirkt somit
einer Verschlechterung bzw. einem Zerfall des SiC-Einkristall-Films
, die bzw. der aufgrund des Unterschiedes in der Gitterkonstante zwischen Si und dem SiC-Einkristall
auftreten könnte, entgegen. Zufriedenstellende Ergebnisse können insofern erzielt werden, wie der durch
das CVD-Verfahren bei einer niedrigen Temperatur gebildete, dünne Film die Substratoberfläche einheitlich bedeckt.
Der dünne Film besitzt somit eine geringe Dicke
von etwa 10 bis etwa 1 000 A, vorzugsweise etwa 100 bis
etwa 500 A.
Der Ausdruck "niedrige Temperatur", wie hierin verwendet, bedeutet eine Temperatur, die niedriger als die
Temperatur zur Züchtung eines Einzelkristalls aus SiC ist und bei der ein dünner SiC-FiIm gebildet werden
kann. Insbesondere liegt diese niedrige Temperatur im Bereich von 800 bis 1 200° C, vorzugsweise 1 000 bis
1 100° C, bei Atmosphärendruck. Andererseits beträgt die Temperatur zur Züchtung des Einzelkristalls aus SiC
1 ?0ö bis 1 400° C. vorzugsweise 1 300 bis 1 350° C, bei
Atmor.phärendruck.
I 3 / jo
Das CVD-Verfahren wird durch Zuführen einer Mischung
aus Siliziumgas und Kohlenstoffgas zu der Oberfläche
eines Si-Substrats durchgeführt. Wie bereits unter Bezugnahme auf den Stand der Technik erwähnt, setzt sich
die Gasmischung aus einer Siliziumquelle (wie etwa SiH1+, SiCl24, SiH2Cl2, (CH3KSiCl oder (CH^)2SiCl2) und
einer Kohlenstoffquelle (wie etwa CCl^, Ch^, C^Hp oder
CHc) zusammen. Weiterhin kann ein Trägergas, wie etwa
Wasserstoff oder Argon, verwendet werden.
Für das Niedertempertur-CVD-Verfahren wird die Gasmischung
im allgemeinen mit einer Geschwindigkeit von 0,01 bis 10 cm3/min , vorzugsweise 0,05 bis 5 cma/min,
zugeführt. Das Mischungsverhältnis der Siliziumquelle zu der Kohlenstoffquelle beträgt im allgemeinen 0,OT bis
IC, vorzugsweise 0,5 bis 5, ausgedrückt als Si/C-Ordnungszahlen-Verhältnis.
Die zur Bildung des dünnen Films angewandte Zeit beträgt 0,5 bis 10 Minuten, vorzugsweise 1 bis 5 Minuten. Die Dicke des dünnen
Films kann primär durch Einregulierung der Zuführung der Gasmischung und der Filmbildungszeit reguliert
werden. Es ist, kurz gesagt, erwünscht, diese Faktoren
zu regulieren bzw. zu kontrollieren, um die eben genannte Filmdicke zu erreichen.
Daran anschließend wird ein Einkrjstall-FiIm aus SiC
auf dem dünnen SiC-FiIm mittels dem CVD-Verfahren bei einer erhöhten Wachstumstemperatur von 1 200 bis 1 400° C
bei Atmosphärendruck gebildet. Tn diesem Fall kann die Zufuhr der Gasmischung nach Bildung des dünnen SiC-Filres
unterbrochen werden, um die Wachstumstemperatur zu erhöhen und danach das Verfahren zur Bildung des SiC-Einkristall-Films
wiederaufzunehmen. Alternativ hierzu kann die Wachstumstemperatur erhöht werden, während die
Gasmischung zugeführt wird, um den SiC-Einkristall-Filin
zu züchten.
Der SiC-Einkristall-Film besitzt geeigneterweise ei'" Dicke von
1 bis 50 μΓπ, insbesondere 0,5 bis 5 μΐη oder 10 bis 50 μπκ
Ein Film mit einer solchen Dicke kann im allgemeinen dadurch erhalten werden, daß man die Gasmischung mit einer
Geschwindigkeit von 0,01 bis 10 cm3/min, vorzugsweise 0,05 bis 5 cm3/min bei einem Mischungsverhältnis (Si/C-Ordnungszahlen-Verhältnis)
von 0,01 bis 10, vorzugsweise 0,5 bis 5 über einen Zeitraum von 0,5 bis 15 Stunden
(Wachstums- bzw. Züchtungszeit) zuführt.
Die vorgenannten Bedingungen für das bei der niedrigen Temperatur sowie bei der höheren Temperatur durchzuführende
CVD-Verfahren umfassen Atmosphärendruck, obwohl das erfindungsgemäße Verfahren auch bei einem verringertem
Druck, beispielsweise 0,01 bis 100 Torr, vorzugsweise 0,1 bis 10 Torr, durchgeführt werden kann. Die
niedrige Temperatur sowie auch die höhere Temperatur kann dann etwas geringer sein (beispielsweise um 100° C),
wobei sich ein noch einheitlicherer SiC-FiIm über der gesamten Oberfläche des Siliziumsubstrats bilden kann.
Pie vorgenannten Bedingungen können geeigneterweise
variiert werden, wenn die Arten der Ausgangsgase und die Größe der Vorrichtung geändert werden.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird auf einem Si-Substrat
ein Einkristall-Film aus SiC mit einer Dicke von mindestens 1 μΐη, einer besseren Qualität und einer
großen Fläche gebildet, so daß sich das erfindungsgemäße
Verfahren für die Massenproduktion eignet und daher eine deutlich verbesserte Produktivität sicherstellt.
Dies ermöglicht die Anwendung von Halbleitergeräten bzw. -einrichtungen unter Verwendung von Siliziumcarbid
in einem kommerziellen Maßstab.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich nicht nur zur Kombination aus einem Si-Substrat und einem Einkristall-Film
aus SiC, sondern ebenso für eine breite Anwendung, einschließlich der heteroepitaxialen Züchtung
von Einkristallen auf Substraten verschiedener Arten.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher von großer
technischer Bedeutung.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung. 5
Die Fig. 1 zeigt die in den Beispielen verwendete Vorrichtung. Die Vorrichtung umfaßt eine wassergekühlte,
horizontale Doppelreaktorröhre 1 aus Quartz, die im Inneren mit einer Quartzauflagescheibe 3 mit einem
darauf angeordneten Graphit-Probenträger 2 ausgestattet ist. Die Reaktorröhre 1 ist mit einer Betriebsspule 4
umwickelt, durch die ein Hochfrequenzstrom (HF) geführt
wird, um den Probenträger 2 durch Induktion zu erhitzen. Der Probenträger 2 kann horizontal oder (soweit geeignet)
schräg angeordnet sein. Die Reaktorröhre 1 besitzt an einem Ende ein Abzweigungsrohr 5, um einen Gaseinlaß
vorzusehen. Durch die Abzweigungsrohre 6 und 7 wird Kühlwasser in den Innenraum der Außenröhre der Reaktorröhre
I zugeführt. Das andere Ende der Reaktorröhre 1 wird
mittels eines korrosionsbeständigen Stahlflansches 8, einer Halterungsscheibe 9, den Schrauben 10, den Muttern
II und einem O-Ring 12 abgedichtet. Der Flansch 8 weist
ein Abzweigungsrohr 13 auf, um einen Gasauslaß vorzusehen. Unter Verwendung dieser Vorrichtung wurden in
folgender Weise Kristalle gezüchtet.
(1) Ein Einkristall-Substrat aus Si (Abmessung 15 mm χ 15 mm) 14 wurde auf den Probenträger 2 aufgebracht.
Mit dem Austausch der Luft innerhalb der Reaktorröhre 1 durch Wasserstoffgas wurde HF-Strom durch
die Betriebsspule 4 geschickt, um den Graphit-Probenträger 2 zu erhitzen und die Temperatur des Si-Substrats
14 auf etwa 1 050° C zu erhöhen. Als Ausgangsgase wurden Monosilan (SiHk) der Reaktorröhre
mit einer Geschwindigkeit von 0,? cm-/min und
Propan (C^Hg) mit 0,4 cm3/min zugeführt. Als Trägergas
wurde der Röhre mit einer Geschwir ''gkeit von
3 l/min Wasserstoff zugeführt. Diese Gase wurden durch das Abzweigungsrohr 5 über 1 Minute eingespeist,
wodurch ein sehr dünner, polykristalliner Film aus SiC von 3C-Typ mit einer Dicke von etwa
250 α gebildet wurde, der die Oberfläche des Si-Substrats
14 einheitlich bedeckte.
(2) Während dem Durchleiten von Wasserstoff-Trägergas durch die Reaktorröhre 1 wurde die Zufuhr der Ausgangs-
bzw. Materialgase unterbrochen. Danach wurde eine erhöhte Menge an HF-Strom durch die Betriebsspule 4 geschickt, um den Probenträger 2 zu erhitzen
und das Si-Substrat 14 auf eine Temperatur von etwa 1 350° C einzustellen. Während die Zufuhr von Wasserstoff-Trägergas
mit einer Geschwindigkeit von 3 l/min aufrechterhalten wurde, wurden SiHn mit einer Geschwindigkeit
von 0,04 cm3/min und C^Hg mit 0,02
cm3/min eingespeist, um einen Einkristall-Film aus SiC vom 3C-Typ auf dem Si-Substrat 14, das mit dem
sehr dünnen SiC-FiIm bedeckt war, zu bilden. Über die
gesamte Oberfläche des Substrats wuchs der Einkristall-Film in 30 Minuten nach Beginn der zweiten
Stufe zu einer Dicke von 0,7 um und in zwei Stunden zu einer Dicke von 2,5 um.
(1) Ein Si-Einkristall-Substrat (Abmessungen 15 mm χ
15 mm) 14 wurde auf den Probenträger 2 aufgebracht. Während dem Austausch der Luft innerhalb der Reak-
^ torröhre 1 durch Wasserstoffgas wurde HF-Strom durch
die Betriebsspule 4 geschickt, um den Graphit-Probenträger 2 zu erhitzen und die Temperatur des
Si-Substrats auf etwa 1 050° C zu erhöhen. Als Ausgangsgase wurden Dichlorsilan (SiHpCIp) der Reaktorröhre
mit einer Geschwindigkeit von 0,58 cm3/min und Propan (C-,Hn) mit 0,77 cm3/min zugeführt. Als
Trägergas wurde Wasserstoff der Röhre 1 mit einer Geschwindigkeit von 3 l/min zugeführt. Diese Gase
η.
wurden durch das Abzweigungsrohr 5 während 1 Minute eingespeist, wodurch ein sehr dünner, polykriM all aner
Film aus SiC von 3C-Typ mit einer Dicke von etwa
100 A gebildet wurde, der die Oberfläche des Si-Substrats 14 einheitlich bedeckte.
(2) Danach wurden unter Aufrechterhalten der Zufuhr von Wasserstoffgas mit einer Geschwindigkeit von 3 l/min
SiHpCIp und C^Hg der Reaktorröhre 1 mit verringerten
Geschwindigkeiten von 0,15 cm3/min bzw. 0,075 cm3/min zugeführt und eine erhöhte Menge an HF-Strom
durch die Betriebsspule 4 geschickt, um den Probenträger 2 zu erhitzen und das Si-Substrat 14 auf eine
Temperatur von etwa 1 350° C einzustellen.
(3) Während die Zufuhr von Wasserstoffgas weiterhin
mit einer Geschwindigkeit von 3 l/min aufrechterhalten wurde, wurden dann SiHpCIp und C^Hr dem Reaktor
mit erhöhten Geschwindigkeiten von 0,20 cm3/min bzw. 0,15 cm3/min zugeführt, um einen Einkristall-Film
aus SiC vom 3C-Typ auf dem dünnen SiC-FiIm über dem Si-Substrat zu bilden. Über der gesamten Oberfläche
des Substrats wuchs der Einkristall-Film in zwei Stunden zu einer Dicke von 1.4 um und in sechs Stunden
zu einer Dicke von 4,5 Mm.
Zwar wurden in den obigen Beispielen die Niedertemperatur-SiC-Wachstumsstufe
und die SiC-Einkristall-Wachstumsstufe
bei höherer Temperatur beide mittels dem CVD-Verfahren bei Atmosphärendruck durchgeführt, jedoch
kann das CVD-Verfahren auch bei verringertem Druck für eine oder beide dieser Stufen durchgeführt werden. Das
Trägergas, das in den Beispielen Wasserstoff war, kann ebenso ein anderes Inertgas, wie etwa Argon, Helium
oder dergleichen sein. Ebenso können das als Ausgangsgas für Silizium verwendete SiH^ oder SiH„Clp und das
als Ausgangsgas für Kohlenstoff verwendete C-Hp durch
andere Silizium- und Kohlenstoffgase ersetzt, werden.
v/fc
- Leerseite
Claims (11)
1. Verfahren zur Herstellung eines Einkristall-Substrats
aus Siliziumcarbid, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Oberfläche eines Silizium-Substrats mit einem einheitlichen, dünnen Film aus
Siliziumcarbid, der nach dem chemischen Dampfabscheidungsverfahren (CVD-Verfahren) bei einer niedrigen
Temperatur gezüchtet wurde, überzieht und danach einen Einkristall-Film aus Siliziumcarbid auf dem dünnen
Film nach dem chemischen Dampfabscheidungsverfahren bei einer höheren Temperatur als in der vorangehenden
Stufe züchtet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet,
daß die niedrige Temperatur im Bereich von 800 bis 1 200° C und die höhere Temperatur
im Bereich von 1 200 bis 1 400° C, bei Atmosphärendruck, liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die niedrige Temperatur im Bereich
von 1 000 bis 1 100° C und die höhere Temperatur im Bereich von 1 300 bis 1 350° C, bei Atmosphärendruck,
liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jede Stufe des CVD-Verfahrens
durch Zuführen einer Mischung aus Siliziumgas und Kohlenstoffgas, wahlweise mit einem Trägergas, zur
Oberfläche des Substrats durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Siliziumgas ein Gas aus
SiHjj, SiCl^, SiH2Cl2, (CH-JoSiCl und/oder (CHo)2SiCl2
und das Kohlenstoffgas ein Gas aus CCIm, CHL, C-Hg
und/oder C2Hg ist.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η zeichnet,
daß das Mischungsverhältnis der Mischung aus Siliziumgas und Kohlenstoffgas 0,01 bis
10, ausgedrückt als Si/C-Ordnungszahl (Atomnummer)-Verhältnis,
beträgt.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Mischungsverhältnis 0,5
bis 5 beträgt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet,
daß der dünne Film aus Siliziumcarbid, der nach dem CVD-Verfahren bei einer niedrigen
Temperatur gezüchtet wurde, eine Dicke von 10 bis 1 000 A besitzt.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der dünne Film eine Dicke von
100 bis 500 A besitzt.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Einkristall-Film aus
Siliziumcarbid auf dem dünnen Film eine Dicke von 1 bis 50 μΐη besitzt.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Einkristall-Film eine
Dicke von 0,5 bis 5 μΐη oder 10 bis 50 um besitzt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58076842A JPS59203799A (ja) | 1983-04-28 | 1983-04-28 | 炭化珪素単結晶基板の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3415799A1 true DE3415799A1 (de) | 1984-10-31 |
DE3415799C2 DE3415799C2 (de) | 1989-12-14 |
Family
ID=13616916
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19843415799 Granted DE3415799A1 (de) | 1983-04-28 | 1984-04-27 | Verfahren zur herstellung eines einkristall-substrats aus siliziumcarbid |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4623425A (de) |
JP (1) | JPS59203799A (de) |
DE (1) | DE3415799A1 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3613012A1 (de) * | 1985-04-18 | 1986-11-06 | Sharp K.K., Osaka | Verfahren zur herstellung eines sic-einkristall-substrats |
DE3727019A1 (de) * | 1986-08-18 | 1988-02-25 | Sharp Kk | Halbleiterbauelement |
EP0269439A2 (de) * | 1986-11-27 | 1988-06-01 | Sharp Kabushiki Kaisha | Verfahren zur hetero-epitaktischen Züchtung |
EP0504712A1 (de) * | 1991-03-19 | 1992-09-23 | Cs Halbleiter-Und Solartechnologie Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer monokristallinen Siliciumcarbid-Schicht |
EP0538611A1 (de) * | 1991-10-24 | 1993-04-28 | Daimler-Benz Aktiengesellschaft | Mehrschichtige Zusammensetzung mit einer Schicht aus monokirstallinem Beta-Siliziumkarbid |
Families Citing this family (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60145992A (ja) * | 1983-12-29 | 1985-08-01 | Sharp Corp | 炭化珪素単結晶基板の製造方法 |
JPS6270297A (ja) * | 1985-09-24 | 1987-03-31 | Sharp Corp | 炭化珪素単結晶基板の製造方法 |
JPS62138398A (ja) * | 1985-12-13 | 1987-06-22 | Agency Of Ind Science & Technol | 炭化けい素単結晶の製造法 |
US5200157A (en) * | 1986-02-17 | 1993-04-06 | Toshiba Ceramics Co., Ltd. | Susceptor for vapor-growth deposition |
JPH0658874B2 (ja) * | 1986-03-18 | 1994-08-03 | 富士通株式会社 | X線マスクの製造方法 |
US5229625A (en) * | 1986-08-18 | 1993-07-20 | Sharp Kabushiki Kaisha | Schottky barrier gate type field effect transistor |
JP2534525B2 (ja) * | 1987-12-19 | 1996-09-18 | 富士通株式会社 | β−炭化シリコン層の製造方法 |
US5319220A (en) * | 1988-01-20 | 1994-06-07 | Sharp Kabushiki Kaisha | Silicon carbide semiconductor device |
JPH01238111A (ja) * | 1988-03-18 | 1989-09-22 | Fujitsu Ltd | シリコンカーバイド半導体膜の製造方法 |
US5279701A (en) * | 1988-05-11 | 1994-01-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for the growth of silicon carbide single crystals |
JPH026387A (ja) * | 1988-06-09 | 1990-01-10 | Fujitsu Ltd | 薄膜形成方法 |
US5135885A (en) * | 1989-03-27 | 1992-08-04 | Sharp Corporation | Method of manufacturing silicon carbide fets |
US5216264A (en) * | 1989-06-07 | 1993-06-01 | Sharp Kabushiki Kaisha | Silicon carbide MOS type field-effect transistor with at least one of the source and drain regions is formed by the use of a schottky contact |
US5211801A (en) * | 1989-06-20 | 1993-05-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for manufacturing single-crystal silicon carbide |
US5230768A (en) * | 1990-03-26 | 1993-07-27 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for the production of SiC single crystals by using a specific substrate crystal orientation |
JP2542448B2 (ja) * | 1990-05-24 | 1996-10-09 | シャープ株式会社 | 電界効果トランジスタおよびその製造方法 |
JP2556621B2 (ja) * | 1990-12-11 | 1996-11-20 | ホーヤ株式会社 | 炭化ケイ素膜の成膜方法 |
JPH0529621A (ja) * | 1991-07-19 | 1993-02-05 | Rohm Co Ltd | 炭化珪素薄膜回路素子とその製造方法 |
JPH0529332A (ja) * | 1991-07-22 | 1993-02-05 | Rohm Co Ltd | ヘテロ接合バイポーラトランジスタとその製造方法 |
JPH0992882A (ja) * | 1995-09-25 | 1997-04-04 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体発光素子,及びその製造方法 |
SE9503428D0 (sv) † | 1995-10-04 | 1995-10-04 | Abb Research Ltd | A method for epitaxially growing objects and a device for such a growth |
JP3929140B2 (ja) * | 1997-10-27 | 2007-06-13 | 日本碍子株式会社 | 耐蝕性部材およびその製造方法 |
US6646292B2 (en) * | 1999-12-22 | 2003-11-11 | Lumileds Lighting, U.S., Llc | Semiconductor light emitting device and method |
CN101490315A (zh) | 2006-07-19 | 2009-07-22 | 陶氏康宁公司 | 生产具有改善的载流子寿命的基底的方法 |
JP5693946B2 (ja) * | 2010-03-29 | 2015-04-01 | エア・ウォーター株式会社 | 単結晶3C−SiC基板の製造方法 |
JP5720140B2 (ja) | 2010-08-13 | 2015-05-20 | セイコーエプソン株式会社 | 立方晶炭化ケイ素膜の製造方法及び立方晶炭化ケイ素膜付き基板の製造方法 |
US20130052809A1 (en) * | 2011-08-25 | 2013-02-28 | United Microelectronics Corporation | Pre-clean method for epitaxial deposition and applications thereof |
JP6488607B2 (ja) | 2014-09-22 | 2019-03-27 | 株式会社Sumco | 単結晶SiCウェーハの製造方法 |
JP6526528B2 (ja) | 2015-09-11 | 2019-06-05 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
JP7261542B2 (ja) * | 2018-03-13 | 2023-04-20 | イビデン株式会社 | SiC被覆ケイ素質材の製造方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3002671C2 (de) * | 1979-01-25 | 1983-04-21 | Sharp K.K., Osaka | Verfahren zur Herstellung eines Siliciumcarbidsubstrats |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3847686A (en) * | 1970-05-27 | 1974-11-12 | Gen Electric | Method of forming silicon epitaxial layers |
SU408509A1 (ru) * | 1970-11-09 | 1974-04-15 | о П и с ХТГи Е ИЗОБРЕТЕНИЯ(Ц)408509 | |
JPS5148947A (en) * | 1974-10-25 | 1976-04-27 | Fujitsu Ltd | Indetsukusu supaasu bekutoruno seigyohoshiki |
JPS5838399B2 (ja) * | 1979-04-26 | 1983-08-23 | シャープ株式会社 | 炭化珪素結晶層の製造方法 |
JPS55104999A (en) * | 1979-01-29 | 1980-08-11 | Sharp Corp | Production of silicon carbide crystal layer |
-
1983
- 1983-04-28 JP JP58076842A patent/JPS59203799A/ja active Granted
-
1984
- 1984-04-24 US US06/603,454 patent/US4623425A/en not_active Expired - Lifetime
- 1984-04-27 DE DE19843415799 patent/DE3415799A1/de active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3002671C2 (de) * | 1979-01-25 | 1983-04-21 | Sharp K.K., Osaka | Verfahren zur Herstellung eines Siliciumcarbidsubstrats |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JP 55-149192 A. In: Patents Abstracts of Japan, C-43, Vol. 5, 1981, Nr. 24 * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3613012A1 (de) * | 1985-04-18 | 1986-11-06 | Sharp K.K., Osaka | Verfahren zur herstellung eines sic-einkristall-substrats |
DE3727019A1 (de) * | 1986-08-18 | 1988-02-25 | Sharp Kk | Halbleiterbauelement |
EP0269439A2 (de) * | 1986-11-27 | 1988-06-01 | Sharp Kabushiki Kaisha | Verfahren zur hetero-epitaktischen Züchtung |
EP0269439A3 (en) * | 1986-11-27 | 1989-06-07 | Sharp Kabushiki Kaisha | A heteroepitaxial growth method a heteroepitaxial growth method |
EP0504712A1 (de) * | 1991-03-19 | 1992-09-23 | Cs Halbleiter-Und Solartechnologie Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer monokristallinen Siliciumcarbid-Schicht |
EP0538611A1 (de) * | 1991-10-24 | 1993-04-28 | Daimler-Benz Aktiengesellschaft | Mehrschichtige Zusammensetzung mit einer Schicht aus monokirstallinem Beta-Siliziumkarbid |
DE4135076A1 (de) * | 1991-10-24 | 1993-04-29 | Daimler Benz Ag | Mehrschichtige, monokristallines siliziumkarbid enthaltende zusammensetzung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS59203799A (ja) | 1984-11-17 |
DE3415799C2 (de) | 1989-12-14 |
JPS6346039B2 (de) | 1988-09-13 |
US4623425A (en) | 1986-11-18 |
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