JP2000154096A - ＳｉＣ結晶の液相エピタキシャル成長方法 - Google Patents
ＳｉＣ結晶の液相エピタキシャル成長方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 デバイス動作不良の原因となるマイクロパイ
プ、ポリタイプの混在等の結晶欠陥が無く、結晶の電気
的特性に大きく影響を与える残留不純物濃度も大幅に低
減された高品質でかつ大型のＳｉＣ結晶を育成可能なＳ
ｉＣ結晶の液相エピタキシャル成長方法を提供する。 【解決手段】 この液相エピタキシャル成長方法は、Ｓ
ｉ−Ｃの２成分系状態図に示される包晶点と共晶点間の
組成を有するＳｉ−Ｃ系融液を原料融液とし、この原料
融液とＳｉ基板若しくはＳｉ基板上に設けられたＳｉＣ
膜とを接触させて上記Ｓｉ基板上若しくはＳｉＣ膜上に
ＳｉＣ結晶をエピタキシャル成長させることを特徴とす
る。
プ、ポリタイプの混在等の結晶欠陥が無く、結晶の電気
的特性に大きく影響を与える残留不純物濃度も大幅に低
減された高品質でかつ大型のＳｉＣ結晶を育成可能なＳ
ｉＣ結晶の液相エピタキシャル成長方法を提供する。 【解決手段】 この液相エピタキシャル成長方法は、Ｓ
ｉ−Ｃの２成分系状態図に示される包晶点と共晶点間の
組成を有するＳｉ−Ｃ系融液を原料融液とし、この原料
融液とＳｉ基板若しくはＳｉ基板上に設けられたＳｉＣ
膜とを接触させて上記Ｓｉ基板上若しくはＳｉＣ膜上に
ＳｉＣ結晶をエピタキシャル成長させることを特徴とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温動作デバイ
ス、パワーデバイス、耐放射線デバイス等の材料として
期待されているＳｉＣ結晶の育成方法に係り、特に、デ
バイス動作不良の原因となるマイクロパイプ、ポリタイ
プの混在等の結晶欠陥が無く、結晶の電気的特性に大き
く影響を与える残留不純物濃度も大幅に低減された高品
質でかつ大型のＳｉＣ結晶を育成可能なＳｉＣ結晶の液
相エピタキシャル成長方法に関するものである。
ス、パワーデバイス、耐放射線デバイス等の材料として
期待されているＳｉＣ結晶の育成方法に係り、特に、デ
バイス動作不良の原因となるマイクロパイプ、ポリタイ
プの混在等の結晶欠陥が無く、結晶の電気的特性に大き
く影響を与える残留不純物濃度も大幅に低減された高品
質でかつ大型のＳｉＣ結晶を育成可能なＳｉＣ結晶の液
相エピタキシャル成長方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ワイドギャップ半導体であるＳｉＣ結晶
は、エネルギーギャップが約３ｅＶと大きい上に、化学
結合力が強固であるため物理的、化学的に安定で、耐熱
性、耐放射線性に優れた材料である。更に、ｐ、ｎ両伝
導型の制御が可能であることやキャリアの移動度がＳｉ
結晶並に大きいこと等から、次世代送電システム、電
車、電気自動車などや、航空、原子力、宇宙科学などの
分野で要求される高耐圧パワーデバイス、高温動作デバ
イス、耐放射線デバイス等、従来におけるＳｉ等の半導
体材料ではその物性値から実現不可能であった過酷な環
境下でも使用できる電子デバイスの材料として最も期待
されている。
は、エネルギーギャップが約３ｅＶと大きい上に、化学
結合力が強固であるため物理的、化学的に安定で、耐熱
性、耐放射線性に優れた材料である。更に、ｐ、ｎ両伝
導型の制御が可能であることやキャリアの移動度がＳｉ
結晶並に大きいこと等から、次世代送電システム、電
車、電気自動車などや、航空、原子力、宇宙科学などの
分野で要求される高耐圧パワーデバイス、高温動作デバ
イス、耐放射線デバイス等、従来におけるＳｉ等の半導
体材料ではその物性値から実現不可能であった過酷な環
境下でも使用できる電子デバイスの材料として最も期待
されている。
【０００３】ところで、ＳｉＣは常圧では融点を持たな
いため、バルク結晶の育成は非常に困難である。そし
て、ＳｉＣ結晶の育成方法としては、ＳｉＯ2 とコーク
スを高温で反応させるアチソン法が古くから知られてい
る。このアチソン法では、研磨剤、耐火材等の一般工業
用ＳｉＣ結晶が製造されているが、偶発的に径が１０ｍ
ｍ程度の六角板状単結晶が得られる。しかし、このアチ
ソン法では、単結晶の成長を制御することは不可能であ
るため、再現性が無く高純度で大型結晶を育成すること
はできない。
いため、バルク結晶の育成は非常に困難である。そし
て、ＳｉＣ結晶の育成方法としては、ＳｉＯ2 とコーク
スを高温で反応させるアチソン法が古くから知られてい
る。このアチソン法では、研磨剤、耐火材等の一般工業
用ＳｉＣ結晶が製造されているが、偶発的に径が１０ｍ
ｍ程度の六角板状単結晶が得られる。しかし、このアチ
ソン法では、単結晶の成長を制御することは不可能であ
るため、再現性が無く高純度で大型結晶を育成すること
はできない。
【０００４】他方、１９６０年代から研究されたレイリ
ー法（昇華法）、すなわち、グラファイト製容器内にお
いて２０００℃以上の高温でＳｉＣ粉末を昇華再結晶さ
せる方法も、結晶核の発生を制御することが困難なため
大型のＳｉＣ結晶を育成することは難しかった。
ー法（昇華法）、すなわち、グラファイト製容器内にお
いて２０００℃以上の高温でＳｉＣ粉末を昇華再結晶さ
せる方法も、結晶核の発生を制御することが困難なため
大型のＳｉＣ結晶を育成することは難しかった。
【０００５】このような技術的背景の下、容器内の低温
部に平板結晶を設置しこの平板結晶を種結晶としてＳｉ
Ｃの昇華ガスを再結晶化させる改良型レイリー法（昇華
法）が１９７８年にロシアのYu.M.Tairov等によって提
唱され、ＳｉＣ結晶の大型化に向けて大きく進展した。
部に平板結晶を設置しこの平板結晶を種結晶としてＳｉ
Ｃの昇華ガスを再結晶化させる改良型レイリー法（昇華
法）が１９７８年にロシアのYu.M.Tairov等によって提
唱され、ＳｉＣ結晶の大型化に向けて大きく進展した。
【０００６】現在、一般的に行われている改良型レイリ
ー法は、図４（Ａ）〜（Ｂ）に示すように円筒形のグラ
ファイトからなる容器１内の一方に原料となるＳｉＣ粉
末２を収容し、もう一方に種結晶３となる平板状のＳｉ
Ｃ単結晶を配置し、Ａｒ等の不活性ガス雰囲気中で高周
波誘導加熱コイルあるいは抵抗加熱ヒータ等の加熱手段
（図示せず）によって容器１を２３００〜２７００Ｋ程
度に加熱して行われている。
ー法は、図４（Ａ）〜（Ｂ）に示すように円筒形のグラ
ファイトからなる容器１内の一方に原料となるＳｉＣ粉
末２を収容し、もう一方に種結晶３となる平板状のＳｉ
Ｃ単結晶を配置し、Ａｒ等の不活性ガス雰囲気中で高周
波誘導加熱コイルあるいは抵抗加熱ヒータ等の加熱手段
（図示せず）によって容器１を２３００〜２７００Ｋ程
度に加熱して行われている。
【０００７】そして、加熱によって原料ＳｉＣ粉末から
昇華した気体が容器１内で温度が最も低く設定されてい
る種結晶３部に集まり、種結晶３上で結晶成長が行わ
れ、種結晶３と同一結晶方位のＳｉＣバルク結晶４が得
られている。
昇華した気体が容器１内で温度が最も低く設定されてい
る種結晶３部に集まり、種結晶３上で結晶成長が行わ
れ、種結晶３と同一結晶方位のＳｉＣバルク結晶４が得
られている。
【０００８】更に、大面積のＳｉＣ結晶を得るため、直
径６インチ、８インチが既に実用化されているＳｉ結晶
を基板として適用し、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法等の気相成長
法により上記Ｓｉ結晶基板上にＳｉＣ膜をエピタキシャ
ル成長させる方法も研究されている。
径６インチ、８インチが既に実用化されているＳｉ結晶
を基板として適用し、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法等の気相成長
法により上記Ｓｉ結晶基板上にＳｉＣ膜をエピタキシャ
ル成長させる方法も研究されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記改良型
レイリー法（昇華法）を適用した場合、研究レベルで直
径５０ｍｍ程度のＳｉＣ結晶は得られているが、現実的
にある程度の再現性を持って得られる結晶のサイズは直
径３０ｍｍ程度であり、実用的なサイズである結晶径５
０ｍｍ以上の大型結晶を再現性よく育成することは困難
であった。
レイリー法（昇華法）を適用した場合、研究レベルで直
径５０ｍｍ程度のＳｉＣ結晶は得られているが、現実的
にある程度の再現性を持って得られる結晶のサイズは直
径３０ｍｍ程度であり、実用的なサイズである結晶径５
０ｍｍ以上の大型結晶を再現性よく育成することは困難
であった。
【００１０】更に、改良型レイリー法を用いて育成され
たＳｉＣ結晶には、マイクロパイプ、ポリタイプの混在
など、デバイス特性に大きな影響を与え半導体基板とし
て本質的に存在してはならない重大な結晶欠陥が存在す
る。そして、マイクロパイプは、電子デバイスにおいて
リーク電流を発生させる原因となり、マイクロパイプが
存在する領域は基板材料として使用することができな
い。ポリタイプは、ポリタイプが異なるとバンドギャッ
プが異なるため、これ等ポリタイプが存在する領域もデ
バイス作製には適用することができない。
たＳｉＣ結晶には、マイクロパイプ、ポリタイプの混在
など、デバイス特性に大きな影響を与え半導体基板とし
て本質的に存在してはならない重大な結晶欠陥が存在す
る。そして、マイクロパイプは、電子デバイスにおいて
リーク電流を発生させる原因となり、マイクロパイプが
存在する領域は基板材料として使用することができな
い。ポリタイプは、ポリタイプが異なるとバンドギャッ
プが異なるため、これ等ポリタイプが存在する領域もデ
バイス作製には適用することができない。
【００１１】加えて、改良型レイリー法で原料として通
常用いられるＳｉＣ粉末は上述したアチソン法で合成さ
れたものが一般的であり、ＳｉＣ粉末の純度は高々９８
％程度である。このため、改良型レイリー法による育成
中に、原料のＳｉＣ粉末に含まれる不純物元素も昇華し
結晶中に取り込まれてしまう。従って、この方法で育成
されたＳｉＣ結晶に含まれる残留不純物濃度は１０17〜
１０18／ｃｍ2 以上となる。そして、この高い残留不純
物濃度は結晶の電気的特性に大きな影響を与えることか
ら、改良型レイリー法では、電子デバイス用材料として
所望の電気的特性を有する結晶を得ることは非常に困難
となる。
常用いられるＳｉＣ粉末は上述したアチソン法で合成さ
れたものが一般的であり、ＳｉＣ粉末の純度は高々９８
％程度である。このため、改良型レイリー法による育成
中に、原料のＳｉＣ粉末に含まれる不純物元素も昇華し
結晶中に取り込まれてしまう。従って、この方法で育成
されたＳｉＣ結晶に含まれる残留不純物濃度は１０17〜
１０18／ｃｍ2 以上となる。そして、この高い残留不純
物濃度は結晶の電気的特性に大きな影響を与えることか
ら、改良型レイリー法では、電子デバイス用材料として
所望の電気的特性を有する結晶を得ることは非常に困難
となる。
【００１２】尚、原料粉末として、気相合成法などアチ
ソン法以外の方法で合成された高純度品を適用すること
もできるが、原料粉末の生産性が悪いことから原料コス
トがアチソン法の１００倍以上と高くなる問題があり、
更に、アチソン法以外の方法で得られたＳｉＣ原料粉末
でさえも純度は９９．５％程度であり、半導体結晶を育
成するための原料として期待される６Ｎ（９９．９９９
９％）あるいは７Ｎ（９９．９９９９９％）という値と
比較すると十分な純度ではない。
ソン法以外の方法で合成された高純度品を適用すること
もできるが、原料粉末の生産性が悪いことから原料コス
トがアチソン法の１００倍以上と高くなる問題があり、
更に、アチソン法以外の方法で得られたＳｉＣ原料粉末
でさえも純度は９９．５％程度であり、半導体結晶を育
成するための原料として期待される６Ｎ（９９．９９９
９％）あるいは７Ｎ（９９．９９９９９％）という値と
比較すると十分な純度ではない。
【００１３】他方、Ｓｉ結晶を基板として適用した気相
成長法においては、上記マイクロパイプの結晶欠陥はみ
られないが、その成長速度がせいぜい２〜３μｍ／ｈ
ｒ．と上記改良型レイリー法の数百〜数千μｍ／ｈｒ．
に較べて生産性が非常に劣る問題点を有している。ま
た、成長温度が１０００〜１１００℃程度で行われるた
めに、低温安定型でエネルギーバンドギャップがＳｉＣ
ポリタイプの中で最も狭い３Ｃタイプの結晶しか得られ
ていないのが現状である。
成長法においては、上記マイクロパイプの結晶欠陥はみ
られないが、その成長速度がせいぜい２〜３μｍ／ｈ
ｒ．と上記改良型レイリー法の数百〜数千μｍ／ｈｒ．
に較べて生産性が非常に劣る問題点を有している。ま
た、成長温度が１０００〜１１００℃程度で行われるた
めに、低温安定型でエネルギーバンドギャップがＳｉＣ
ポリタイプの中で最も狭い３Ｃタイプの結晶しか得られ
ていないのが現状である。
【００１４】本発明はこの様な問題点に着目してなされ
たもので、その課題とするところは、デバイス動作不良
の原因となるマイクロパイプ、ポリタイプの混在等の結
晶欠陥が無く、結晶の電気的特性に大きく影響を与える
残留不純物濃度も大幅に低減された高品質でかつ大型の
ＳｉＣ結晶を育成可能なＳｉＣ結晶の液相エピタキシャ
ル成長方法を提供することにある。
たもので、その課題とするところは、デバイス動作不良
の原因となるマイクロパイプ、ポリタイプの混在等の結
晶欠陥が無く、結晶の電気的特性に大きく影響を与える
残留不純物濃度も大幅に低減された高品質でかつ大型の
ＳｉＣ結晶を育成可能なＳｉＣ結晶の液相エピタキシャ
ル成長方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１に係
る発明は、ＳｉＣ結晶の液相エピタキシャル成長方法を
前提とし、Ｓｉ−Ｃの２成分系状態図に示される包晶点
と共晶点間の組成を有するＳｉ−Ｃ系融液を原料融液と
し、この原料融液とＳｉ基板若しくはＳｉ基板上に設け
られたＳｉＣ膜とを接触させて上記Ｓｉ基板上若しくは
ＳｉＣ膜上にＳｉＣ結晶をエピタキシャル成長させるこ
とを特徴とし、請求項２に係る発明は、請求項１記載の
発明に係るＳｉＣ結晶の液相エピタキシャル成長方法を
前提とし、上記Ｓｉ基板の温度をＳｉ−Ｃ系の共晶点の
温度１４０４℃以上でＳｉの融点１４１４℃未満に設定
し、かつ、Ｓｉ−Ｃ系融液内における最も高温部の温度
をＳｉの融点１４１４℃以上に設定することを特徴と
し、また、請求項３に係る発明は、請求項１または２記
載の発明に係るＳｉＣ結晶の液相エピタキシャル成長方
法を前提とし、Ｓｉ−Ｃ系融液内における最も高温部に
Ｃ供給源となるグラファイトを配置しかつＳｉ−Ｃ系融
液内における最も低温部にＳｉ基板若しくはＳｉＣ膜が
設けられたＳｉ基板を配置させると共に、Ｓｉ−Ｃ系融
液の温度分布を保持してＳｉＣ結晶をエピタキシャル成
長させることを特徴とする。
る発明は、ＳｉＣ結晶の液相エピタキシャル成長方法を
前提とし、Ｓｉ−Ｃの２成分系状態図に示される包晶点
と共晶点間の組成を有するＳｉ−Ｃ系融液を原料融液と
し、この原料融液とＳｉ基板若しくはＳｉ基板上に設け
られたＳｉＣ膜とを接触させて上記Ｓｉ基板上若しくは
ＳｉＣ膜上にＳｉＣ結晶をエピタキシャル成長させるこ
とを特徴とし、請求項２に係る発明は、請求項１記載の
発明に係るＳｉＣ結晶の液相エピタキシャル成長方法を
前提とし、上記Ｓｉ基板の温度をＳｉ−Ｃ系の共晶点の
温度１４０４℃以上でＳｉの融点１４１４℃未満に設定
し、かつ、Ｓｉ−Ｃ系融液内における最も高温部の温度
をＳｉの融点１４１４℃以上に設定することを特徴と
し、また、請求項３に係る発明は、請求項１または２記
載の発明に係るＳｉＣ結晶の液相エピタキシャル成長方
法を前提とし、Ｓｉ−Ｃ系融液内における最も高温部に
Ｃ供給源となるグラファイトを配置しかつＳｉ−Ｃ系融
液内における最も低温部にＳｉ基板若しくはＳｉＣ膜が
設けられたＳｉ基板を配置させると共に、Ｓｉ−Ｃ系融
液の温度分布を保持してＳｉＣ結晶をエピタキシャル成
長させることを特徴とする。
【００１６】また、請求項４に係る発明は、請求項３記
載の発明に係るＳｉＣ結晶の液相エピタキシャル成長方
法を前提とし、成長容器内の上方側にＳｉ基板若しくは
ＳｉＣ膜が設けられたＳｉ基板を配置しかつ成長容器内
の下方側にＳｉ原料とグラファイトを配置する工程と、
成長容器内を加熱してＳｉ融液を得ると共に、Ｓｉ融液
上に配置されたグラファイトから供給されるＳｉ−Ｃ系
融液内におけるＣ濃度が平衡状態に達するまで加熱を継
続させる工程と、Ｓｉ−Ｃ系融液内におけるＣ濃度が平
衡状態に達した後、Ｓｉ−Ｃ系融液の温度とＳｉ基板の
温度がＳｉ−Ｃ系の共晶点の温度１４０４℃〜Ｓｉの融
点１４１４℃の範囲内で、かつ、（Ｓｉ基板の温度）＜
（Ｓｉ−Ｃ系融液の温度）の関係を満たすと共に、Ｓｉ
−Ｃ系融液内においてグラファイトとの接触部の融液温
度が最も低温となるように成長容器内の温度分布を変更
させる工程と、Ｓｉ−Ｃ系融液におけるグラファイトと
の接触部の温度が、（Ｓｉ基板の温度）＜（Ｓｉ−Ｃ系
融液におけるグラファイトとの接触部の温度）＜（Ｓｉ
の融点１４１４℃）の関係を満たすまで降下した後、Ｓ
ｉ−Ｃ系融液全体の温度をグラファイトとの接触部の融
液温度と等しくなるように変更させる工程と、Ｓｉ基板
温度とＳｉ−Ｃ系融液温度を安定させた後、成長容器の
上下を反転させてＳｉ−Ｃ系融液とＳｉ基板若しくはＳ
ｉＣ膜とを接触させると共に、Ｓｉ基板の温度を保持し
たままグラファイトが浮かぶＳｉ−Ｃ系融液上面側の温
度をＳｉの融点１４１４℃よりも高温に設定してＳｉ−
Ｃ系融液の上記温度分布を形成させる工程、の各工程を
具備することを特徴とするものである。
載の発明に係るＳｉＣ結晶の液相エピタキシャル成長方
法を前提とし、成長容器内の上方側にＳｉ基板若しくは
ＳｉＣ膜が設けられたＳｉ基板を配置しかつ成長容器内
の下方側にＳｉ原料とグラファイトを配置する工程と、
成長容器内を加熱してＳｉ融液を得ると共に、Ｓｉ融液
上に配置されたグラファイトから供給されるＳｉ−Ｃ系
融液内におけるＣ濃度が平衡状態に達するまで加熱を継
続させる工程と、Ｓｉ−Ｃ系融液内におけるＣ濃度が平
衡状態に達した後、Ｓｉ−Ｃ系融液の温度とＳｉ基板の
温度がＳｉ−Ｃ系の共晶点の温度１４０４℃〜Ｓｉの融
点１４１４℃の範囲内で、かつ、（Ｓｉ基板の温度）＜
（Ｓｉ−Ｃ系融液の温度）の関係を満たすと共に、Ｓｉ
−Ｃ系融液内においてグラファイトとの接触部の融液温
度が最も低温となるように成長容器内の温度分布を変更
させる工程と、Ｓｉ−Ｃ系融液におけるグラファイトと
の接触部の温度が、（Ｓｉ基板の温度）＜（Ｓｉ−Ｃ系
融液におけるグラファイトとの接触部の温度）＜（Ｓｉ
の融点１４１４℃）の関係を満たすまで降下した後、Ｓ
ｉ−Ｃ系融液全体の温度をグラファイトとの接触部の融
液温度と等しくなるように変更させる工程と、Ｓｉ基板
温度とＳｉ−Ｃ系融液温度を安定させた後、成長容器の
上下を反転させてＳｉ−Ｃ系融液とＳｉ基板若しくはＳ
ｉＣ膜とを接触させると共に、Ｓｉ基板の温度を保持し
たままグラファイトが浮かぶＳｉ−Ｃ系融液上面側の温
度をＳｉの融点１４１４℃よりも高温に設定してＳｉ−
Ｃ系融液の上記温度分布を形成させる工程、の各工程を
具備することを特徴とするものである。
【００１７】そして、請求項１〜４記載の発明に係るＳ
ｉＣ結晶の液相エピタキシャル成長方法によれば、Ｓｉ
−Ｃの２成分系状態図に示される包晶点と共晶点間の組
成を有するＳｉ−Ｃ系融液を原料融液とし、この原料融
液とＳｉ基板若しくはＳｉ基板上に設けられたＳｉＣ膜
とを接触させて上記Ｓｉ基板上若しくはＳｉＣ膜上にＳ
ｉＣ結晶をエピタキシャル成長させているため、従来よ
り大型で、かつ、マイクロパイプ等の結晶欠陥が少な
く、しかもポリタイプが電子デバイス用材料として必要
とされている４Ｈ（六方晶系）あるいは６Ｈ（六方晶
系）タイプのＳｉＣ結晶を簡便に得ることが可能とな
る。
ｉＣ結晶の液相エピタキシャル成長方法によれば、Ｓｉ
−Ｃの２成分系状態図に示される包晶点と共晶点間の組
成を有するＳｉ−Ｃ系融液を原料融液とし、この原料融
液とＳｉ基板若しくはＳｉ基板上に設けられたＳｉＣ膜
とを接触させて上記Ｓｉ基板上若しくはＳｉＣ膜上にＳ
ｉＣ結晶をエピタキシャル成長させているため、従来よ
り大型で、かつ、マイクロパイプ等の結晶欠陥が少な
く、しかもポリタイプが電子デバイス用材料として必要
とされている４Ｈ（六方晶系）あるいは６Ｈ（六方晶
系）タイプのＳｉＣ結晶を簡便に得ることが可能とな
る。
【００１８】また、成長原料としてＳｉＣ粉末を用いて
いないため上述した改良型レイリー法（昇華法）で得ら
れたＳｉＣ結晶よりも残留不純物濃度の低いＳｉＣ結晶
を得ることができ、かつ、その成長速度も、成長温度や
Ｓｉ−Ｃ系融液内の温度勾配等に依存するが、数百μｍ
／ｈｒ．以上とＳｉ基板を用いた上述の気相成長法の百
倍以上であり、高速でかつ再現性よくＳｉＣ結晶を得る
ことが可能となる。
いないため上述した改良型レイリー法（昇華法）で得ら
れたＳｉＣ結晶よりも残留不純物濃度の低いＳｉＣ結晶
を得ることができ、かつ、その成長速度も、成長温度や
Ｓｉ−Ｃ系融液内の温度勾配等に依存するが、数百μｍ
／ｈｒ．以上とＳｉ基板を用いた上述の気相成長法の百
倍以上であり、高速でかつ再現性よくＳｉＣ結晶を得る
ことが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【００２０】図２は、常圧におけるＳｉ−Ｃの２成分系
状態図である。この２成分系状態図で示されるようにＳ
ｉ単体の融点は１４１４℃であるが、Ｓｉ−Ｃの２成分
系は２５４５±４０℃で包晶点を、また、１４０４±５
℃で共晶点を持つ。包晶点での組成は、Ｓｉが７３ａｔ
％、Ｃが２７ａｔ％であり、共晶点での組成は、Ｓｉが
９９．２５±０．５ａｔ％、Ｃが０．７５±０．５ａｔ
％である。
状態図である。この２成分系状態図で示されるようにＳ
ｉ単体の融点は１４１４℃であるが、Ｓｉ−Ｃの２成分
系は２５４５±４０℃で包晶点を、また、１４０４±５
℃で共晶点を持つ。包晶点での組成は、Ｓｉが７３ａｔ
％、Ｃが２７ａｔ％であり、共晶点での組成は、Ｓｉが
９９．２５±０．５ａｔ％、Ｃが０．７５±０．５ａｔ
％である。
【００２１】これ等の包晶組成と共晶組成の間の組成を
有するＳｉ−Ｃ系融液、例えば、図２において始めに点
Ａの状態にある融液を徐冷すると、融液の温度がＴとな
り、液相線上の点Ｂに到達した後は、Ｓｉ−Ｃ系融液は
ＳｉＣ結晶を晶出しながら組成を液相線に沿って変化さ
せる。温度降下に伴ってＳｉ−Ｃ系融液の組成が液相線
に沿って変化しても、晶出する結晶は常にＳｉＣであ
る。この状態は、Ｓｉ−Ｃ系融液の組成が共晶点に到達
するまで続く。そして、共晶点温度よりも低温では、も
はや液相は存在せずに共晶点に達するまでに晶出したＳ
ｉＣと共晶組成のＳｉとＳｉＣの混合物から成る固相と
なる。
有するＳｉ−Ｃ系融液、例えば、図２において始めに点
Ａの状態にある融液を徐冷すると、融液の温度がＴとな
り、液相線上の点Ｂに到達した後は、Ｓｉ−Ｃ系融液は
ＳｉＣ結晶を晶出しながら組成を液相線に沿って変化さ
せる。温度降下に伴ってＳｉ−Ｃ系融液の組成が液相線
に沿って変化しても、晶出する結晶は常にＳｉＣであ
る。この状態は、Ｓｉ−Ｃ系融液の組成が共晶点に到達
するまで続く。そして、共晶点温度よりも低温では、も
はや液相は存在せずに共晶点に達するまでに晶出したＳ
ｉＣと共晶組成のＳｉとＳｉＣの混合物から成る固相と
なる。
【００２２】上記過程において、包晶組成と共晶組成の
間の組成を有するＳｉ−Ｃ系融液がＳｉＣ結晶を晶出す
る反応を、種結晶基板としてのＳｉ基板上若しくはＳｉ
基板に設けられたＳｉＣ膜上で行わせればエピタキシャ
ル成長が起こり、Ｓｉ基板上若しくはＳｉＣ膜上にＳｉ
Ｃ結晶を育成させることが可能となる。
間の組成を有するＳｉ−Ｃ系融液がＳｉＣ結晶を晶出す
る反応を、種結晶基板としてのＳｉ基板上若しくはＳｉ
基板に設けられたＳｉＣ膜上で行わせればエピタキシャ
ル成長が起こり、Ｓｉ基板上若しくはＳｉＣ膜上にＳｉ
Ｃ結晶を育成させることが可能となる。
【００２３】このとき、ＳｉＣの晶出反応を効率よくＳ
ｉ基板上若しくはＳｉＣ膜上で行わせるために、Ｓｉ−
Ｃ系融液内にＳｉ基板側が最も低温となる温度勾配を設
定する。晶出反応は、この温度勾配を保持したままでＳ
ｉ−Ｃ系融液全体の温度を降下させることで起こすこと
ができるが、Ｓｉ−Ｃ系融液内における最も高温部にＣ
供給源となるグラファイトを配置しかつＳｉ−Ｃ系融液
内における最も低温部にＳｉ基板若しくはＳｉＣ膜が設
けられたＳｉ基板を配置させると共に、基板側低温−Ｃ
供給源側高温の上記Ｓｉ−Ｃ系融液の温度分布を保持す
ることでも晶出反応を起こすことが可能である。これ
は、高温部で平衡濃度となったＳｉ−Ｃ系融液中のＣ
が、融液中のＣ濃度の差による拡散で基板が設置されて
いる低温部に達すると過飽和状態となり、基板部の温度
で平衡状態に近付こうとするときにＳｉＣを晶出し、最
も低温に保たれているＳｉ基板上若しくはＳｉＣ膜上で
ＳｉＣのエピタキシャル成長が行われる（すなわち温度
差を利用した晶出方法）。また、他の方法として、Ｓｉ
−Ｃ系融液内の温度分布は一定に保ったままで溶媒であ
るＳｉを蒸発させ、Ｓｉ−Ｃ系融液内をＣ過剰の過飽和
状態とすることでＳｉＣの晶出反応を起こすこともでき
る。
ｉ基板上若しくはＳｉＣ膜上で行わせるために、Ｓｉ−
Ｃ系融液内にＳｉ基板側が最も低温となる温度勾配を設
定する。晶出反応は、この温度勾配を保持したままでＳ
ｉ−Ｃ系融液全体の温度を降下させることで起こすこと
ができるが、Ｓｉ−Ｃ系融液内における最も高温部にＣ
供給源となるグラファイトを配置しかつＳｉ−Ｃ系融液
内における最も低温部にＳｉ基板若しくはＳｉＣ膜が設
けられたＳｉ基板を配置させると共に、基板側低温−Ｃ
供給源側高温の上記Ｓｉ−Ｃ系融液の温度分布を保持す
ることでも晶出反応を起こすことが可能である。これ
は、高温部で平衡濃度となったＳｉ−Ｃ系融液中のＣ
が、融液中のＣ濃度の差による拡散で基板が設置されて
いる低温部に達すると過飽和状態となり、基板部の温度
で平衡状態に近付こうとするときにＳｉＣを晶出し、最
も低温に保たれているＳｉ基板上若しくはＳｉＣ膜上で
ＳｉＣのエピタキシャル成長が行われる（すなわち温度
差を利用した晶出方法）。また、他の方法として、Ｓｉ
−Ｃ系融液内の温度分布は一定に保ったままで溶媒であ
るＳｉを蒸発させ、Ｓｉ−Ｃ系融液内をＣ過剰の過飽和
状態とすることでＳｉＣの晶出反応を起こすこともでき
る。
【００２４】そして、これ等の中で、特に上記温度差を
利用した晶出方法では、基板側低温−Ｃ供給源側高温の
Ｓｉ−Ｃ系融液の温度分布を保持する方法であることか
ら、結晶育成中、常に温度が一定に保たれる上に、溶媒
Ｓｉを蒸発させることなく成長が行われるため、温度変
化によるポリタイプ変化等の結晶欠陥の発生を抑制でき
るだけでなくＣの供給がなくなるまでＳｉＣの成長を行
うことが可能であり、十分な厚さのＳｉＣ結晶が得られ
る利点を有する。
利用した晶出方法では、基板側低温−Ｃ供給源側高温の
Ｓｉ−Ｃ系融液の温度分布を保持する方法であることか
ら、結晶育成中、常に温度が一定に保たれる上に、溶媒
Ｓｉを蒸発させることなく成長が行われるため、温度変
化によるポリタイプ変化等の結晶欠陥の発生を抑制でき
るだけでなくＣの供給がなくなるまでＳｉＣの成長を行
うことが可能であり、十分な厚さのＳｉＣ結晶が得られ
る利点を有する。
【００２５】以下、Ｓｉ単結晶ウェハを液相エピタキシ
ャル成長の基板とし、上記温度差法によりＳｉＣ結晶を
育成する方法について具体的に説明する。尚、ＳｉＣ結
晶の育成を行う際には、Ｓｉ基板の温度を、Ｓｉ−Ｃ系
の共晶点温度１４０４℃以上Ｓｉ単体の融点温度１４１
４℃未満に保持し、かつ、Ｓｉ−Ｃ系融液内の少なくと
も一部はＳｉ単体の融点１４１４℃よりも高い温度とな
るように成長容器内の温度分布を設定する。
ャル成長の基板とし、上記温度差法によりＳｉＣ結晶を
育成する方法について具体的に説明する。尚、ＳｉＣ結
晶の育成を行う際には、Ｓｉ基板の温度を、Ｓｉ−Ｃ系
の共晶点温度１４０４℃以上Ｓｉ単体の融点温度１４１
４℃未満に保持し、かつ、Ｓｉ−Ｃ系融液内の少なくと
も一部はＳｉ単体の融点１４１４℃よりも高い温度とな
るように成長容器内の温度分布を設定する。
【００２６】まず、図１（Ａ）に示すように成長容器１
０内に、基板となるＳｉ単結晶ウェハ２０と、溶融して
溶媒となりかつＳｉ−Ｃ系融液の原料となるＳｉ多結晶
体３１と、融液にＣを供給する原料となるグラファイト
３２を配置する。
０内に、基板となるＳｉ単結晶ウェハ２０と、溶融して
溶媒となりかつＳｉ−Ｃ系融液の原料となるＳｉ多結晶
体３１と、融液にＣを供給する原料となるグラファイト
３２を配置する。
【００２７】次に、上記成長容器１０を、Ａｒガス等の
雰囲気中で高周波誘導加熱法あるいは抵抗加熱法等によ
って昇温する。このとき、Ｓｉ多結晶体３１とグラファ
イト３２の設置部は、Ｓｉ単体の融点Ｔm 以上の温度
（例えば、図３のＴ）に昇温されるが、Ｓｉ単結晶ウェ
ハ２０の設置部は、Ｓｉ単結晶ウェハ２０が融解しない
ようにＳｉ単体の融点Ｔm を越えないように調整するこ
とが必要である。更に、図１（Ｂ）に示すように、Ｓｉ
単結晶ウェハ２０と、Ｓｉ多結晶体３１の融液３１’が
接触しないようにそれぞれ配置する。この配置で成長容
器１０内の温度を保持することによりＳｉ−Ｃ系融液中
のＣ濃度を平衡状態に近付ける。
雰囲気中で高周波誘導加熱法あるいは抵抗加熱法等によ
って昇温する。このとき、Ｓｉ多結晶体３１とグラファ
イト３２の設置部は、Ｓｉ単体の融点Ｔm 以上の温度
（例えば、図３のＴ）に昇温されるが、Ｓｉ単結晶ウェ
ハ２０の設置部は、Ｓｉ単結晶ウェハ２０が融解しない
ようにＳｉ単体の融点Ｔm を越えないように調整するこ
とが必要である。更に、図１（Ｂ）に示すように、Ｓｉ
単結晶ウェハ２０と、Ｓｉ多結晶体３１の融液３１’が
接触しないようにそれぞれ配置する。この配置で成長容
器１０内の温度を保持することによりＳｉ−Ｃ系融液中
のＣ濃度を平衡状態に近付ける。
【００２８】Ｓｉ−Ｃ系融液内におけるＣ濃度が平衡状
態に達したら、Ｓｉ−Ｃ系融液の温度とＳｉ単結晶ウェ
ハ２０の温度が、共に図３で示すＳｉ−Ｃ系の共晶点の
温度Ｔu とＳｉ単体の融点Ｔm の範囲内で、かつ、（Ｓ
ｉ単結晶ウェハ２０の温度）＜（Ｓｉ−Ｃ系融液の温
度）の関係となるように成長容器１０内の温度分布を変
更する。この際、Ｓｉ−Ｃ系融液内においては、Ｃの供
給源であるグラファイト３２との接触部の融液温度が最
も低温となるようにＳｉ−Ｃ系融液内部に温度勾配を設
ける。これは、Ｓｉ−Ｃ系融液温度を低下させることで
融液中のＣ濃度が過飽和となり、ＳｉＣが析出する反応
を全てグラファイト３２表面で行わせるためである（す
なわちグラファイト３２との接触部以外のＳｉ−Ｃ系融
液中におけるＳｉＣの析出を行わせないためである）。
態に達したら、Ｓｉ−Ｃ系融液の温度とＳｉ単結晶ウェ
ハ２０の温度が、共に図３で示すＳｉ−Ｃ系の共晶点の
温度Ｔu とＳｉ単体の融点Ｔm の範囲内で、かつ、（Ｓ
ｉ単結晶ウェハ２０の温度）＜（Ｓｉ−Ｃ系融液の温
度）の関係となるように成長容器１０内の温度分布を変
更する。この際、Ｓｉ−Ｃ系融液内においては、Ｃの供
給源であるグラファイト３２との接触部の融液温度が最
も低温となるようにＳｉ−Ｃ系融液内部に温度勾配を設
ける。これは、Ｓｉ−Ｃ系融液温度を低下させることで
融液中のＣ濃度が過飽和となり、ＳｉＣが析出する反応
を全てグラファイト３２表面で行わせるためである（す
なわちグラファイト３２との接触部以外のＳｉ−Ｃ系融
液中におけるＳｉＣの析出を行わせないためである）。
【００２９】そして、Ｓｉ−Ｃ系融液における上記グラ
ファイト３２との接触部の温度が、（Ｓｉ単結晶ウェハ
２０の温度）＜（Ｓｉ−Ｃ系融液の温度）＜（Ｓｉ単体
の融点Ｔm ）の関係を満たすまで降下したら、Ｓｉ−Ｃ
系融液全体の温度をグラファイト３２との接触部の融液
温度と等しくなるように変更する。この条件でＳｉ単結
晶ウェハ２０の温度とＳｉ−Ｃ系融液温度が安定した
ら、成長容器１０の上下を反転させて図１（Ｃ）に示す
ようにＳｉ−Ｃ系融液とＳｉ単結晶ウェハ２０とを接触
させ、図１（Ｃ）の配置となったら、Ｓｉ単結晶ウェハ
２０の温度を保持したままグラファイト３２が浮かぶＳ
ｉ−Ｃ系融液上面側の温度をＳｉ単体の融点Ｔm よりも
高温となるように変更する。
ファイト３２との接触部の温度が、（Ｓｉ単結晶ウェハ
２０の温度）＜（Ｓｉ−Ｃ系融液の温度）＜（Ｓｉ単体
の融点Ｔm ）の関係を満たすまで降下したら、Ｓｉ−Ｃ
系融液全体の温度をグラファイト３２との接触部の融液
温度と等しくなるように変更する。この条件でＳｉ単結
晶ウェハ２０の温度とＳｉ−Ｃ系融液温度が安定した
ら、成長容器１０の上下を反転させて図１（Ｃ）に示す
ようにＳｉ−Ｃ系融液とＳｉ単結晶ウェハ２０とを接触
させ、図１（Ｃ）の配置となったら、Ｓｉ単結晶ウェハ
２０の温度を保持したままグラファイト３２が浮かぶＳ
ｉ−Ｃ系融液上面側の温度をＳｉ単体の融点Ｔm よりも
高温となるように変更する。
【００３０】この操作によって、Ｓｉ−Ｃ系融液内の温
度分布は、Ｓｉ単結晶ウェハ２０側が最も低温に、Ｃの
供給源であるグラファイト３２側が高温となり、上述し
た温度差法によりＳｉ単結晶ウェハ２０上にエピタキシ
ャル成長が起こり、ＳｉＣ結晶を得ることができる。
度分布は、Ｓｉ単結晶ウェハ２０側が最も低温に、Ｃの
供給源であるグラファイト３２側が高温となり、上述し
た温度差法によりＳｉ単結晶ウェハ２０上にエピタキシ
ャル成長が起こり、ＳｉＣ結晶を得ることができる。
【００３１】
【実施例】以下、本発明の実施例について具体的に説明
する。
する。
【００３２】まず、内壁をＢＮでコートしたグラファイ
ト製成長容器１０内の上方側に、図１（Ａ）に示すよう
に基板となるＳｉ単結晶ウェハ２０を配置しかつ成長容
器１０内の下方側にＳｉ多結晶体３１とグラファイト３
２をそれぞれ配置した。
ト製成長容器１０内の上方側に、図１（Ａ）に示すよう
に基板となるＳｉ単結晶ウェハ２０を配置しかつ成長容
器１０内の下方側にＳｉ多結晶体３１とグラファイト３
２をそれぞれ配置した。
【００３３】次に、上記成長容器１０を、Ａｒガス雰囲
気中で、Ｓｉ多結晶体３１とグラファイト３２の設置部
が１４３０℃、Ｓｉ単結晶ウェハ２０の設置部が１４０
０℃となるように高周波誘導加熱法により加熱し、図１
（Ｂ）に示すようにグラファイト３２が浮かぶＳｉ−Ｃ
系融液を得た。
気中で、Ｓｉ多結晶体３１とグラファイト３２の設置部
が１４３０℃、Ｓｉ単結晶ウェハ２０の設置部が１４０
０℃となるように高周波誘導加熱法により加熱し、図１
（Ｂ）に示すようにグラファイト３２が浮かぶＳｉ−Ｃ
系融液を得た。
【００３４】次に、上記成長容器１０内の温度を保持す
ることによりＳｉ−Ｃ系融液中のＣ濃度を平衡状態に近
付け、かつ、Ｃ濃度が平衡状態に達したら、Ｓｉ−Ｃ系
融液の温度とＳｉ単結晶ウェハ２０の温度が、共に図３
で示すＳｉ−Ｃ系の共晶点の温度１４０４℃（Ｔu ）と
Ｓｉ単体の融点１４１４℃（Ｔm ）の範囲内で、かつ、
（Ｓｉ単結晶ウェハ２０の温度）＜（Ｓｉ−Ｃ系融液の
温度）の関係となるように成長容器１０内の温度分布を
変更する。すなわち、Ｓｉ単結晶ウェハ２０の温度を１
４０５℃に設定すると共に、グラファイト３２との接触
部の融液温度：１４１０℃、融液の最高温度：１４１３
℃となるようにＳｉ−Ｃ系融液内部に温度勾配を設け
る。
ることによりＳｉ−Ｃ系融液中のＣ濃度を平衡状態に近
付け、かつ、Ｃ濃度が平衡状態に達したら、Ｓｉ−Ｃ系
融液の温度とＳｉ単結晶ウェハ２０の温度が、共に図３
で示すＳｉ−Ｃ系の共晶点の温度１４０４℃（Ｔu ）と
Ｓｉ単体の融点１４１４℃（Ｔm ）の範囲内で、かつ、
（Ｓｉ単結晶ウェハ２０の温度）＜（Ｓｉ−Ｃ系融液の
温度）の関係となるように成長容器１０内の温度分布を
変更する。すなわち、Ｓｉ単結晶ウェハ２０の温度を１
４０５℃に設定すると共に、グラファイト３２との接触
部の融液温度：１４１０℃、融液の最高温度：１４１３
℃となるようにＳｉ−Ｃ系融液内部に温度勾配を設け
る。
【００３５】そして、Ｓｉ−Ｃ系融液における上記グラ
ファイト３２との接触部の温度が、（Ｓｉ単結晶ウェハ
２０の温度）＜（Ｓｉ−Ｃ系融液の温度）＜（Ｓｉ単体
の融点Ｔm ）の関係を満たす１４１０℃まで降下した
ら、Ｓｉ−Ｃ系融液全体の温度をグラファイト３２との
接触部の融液温度と等しくなるように変更する。この条
件でＳｉ単結晶ウェハ２０の温度とＳｉ−Ｃ系融液温度
が安定したら、成長容器１０の上下を反転させて図１
（Ｃ）に示すようにＳｉ−Ｃ系融液とＳｉ単結晶ウェハ
２０とを接触させ、図１（Ｃ）の配置となったら、Ｓｉ
単結晶ウェハ２０の温度を保持したままグラファイト３
２が浮かぶＳｉ−Ｃ系融液上面側の温度をＳｉ単体の融
点Ｔm よりも高温（１４３０℃）となるように変更す
る。
ファイト３２との接触部の温度が、（Ｓｉ単結晶ウェハ
２０の温度）＜（Ｓｉ−Ｃ系融液の温度）＜（Ｓｉ単体
の融点Ｔm ）の関係を満たす１４１０℃まで降下した
ら、Ｓｉ−Ｃ系融液全体の温度をグラファイト３２との
接触部の融液温度と等しくなるように変更する。この条
件でＳｉ単結晶ウェハ２０の温度とＳｉ−Ｃ系融液温度
が安定したら、成長容器１０の上下を反転させて図１
（Ｃ）に示すようにＳｉ−Ｃ系融液とＳｉ単結晶ウェハ
２０とを接触させ、図１（Ｃ）の配置となったら、Ｓｉ
単結晶ウェハ２０の温度を保持したままグラファイト３
２が浮かぶＳｉ−Ｃ系融液上面側の温度をＳｉ単体の融
点Ｔm よりも高温（１４３０℃）となるように変更す
る。
【００３６】この操作によって、Ｓｉ−Ｃ系融液内の温
度分布は、Ｓｉ単結晶ウェハ２０側が最も低温に、Ｃの
供給源であるグラファイト３２側が高温となり、温度差
法によりＳｉ単結晶ウェハ２０上にエピタキシャル成長
が起こり、ＳｉＣ結晶を得ることができた。
度分布は、Ｓｉ単結晶ウェハ２０側が最も低温に、Ｃの
供給源であるグラファイト３２側が高温となり、温度差
法によりＳｉ単結晶ウェハ２０上にエピタキシャル成長
が起こり、ＳｉＣ結晶を得ることができた。
【００３７】
【発明の効果】請求項１〜４記載の発明に係るＳｉＣ結
晶の液相エピタキシャル成長方法によれば、Ｓｉ−Ｃの
２成分系状態図に示される包晶点と共晶点間の組成を有
するＳｉ−Ｃ系融液を原料融液とし、この原料融液とＳ
ｉ基板若しくはＳｉ基板上に設けられたＳｉＣ膜とを接
触させて上記Ｓｉ基板上若しくはＳｉＣ膜上にＳｉＣ結
晶をエピタキシャル成長させているため、従来より大型
で、かつ、マイクロパイプ等の結晶欠陥が少なく、しか
もポリタイプが電子デバイス用材料として必要とされて
いる４Ｈ（六方晶系）あるいは６Ｈ（六方晶系）タイプ
のＳｉＣ結晶を簡便に得ることが可能となる。
晶の液相エピタキシャル成長方法によれば、Ｓｉ−Ｃの
２成分系状態図に示される包晶点と共晶点間の組成を有
するＳｉ−Ｃ系融液を原料融液とし、この原料融液とＳ
ｉ基板若しくはＳｉ基板上に設けられたＳｉＣ膜とを接
触させて上記Ｓｉ基板上若しくはＳｉＣ膜上にＳｉＣ結
晶をエピタキシャル成長させているため、従来より大型
で、かつ、マイクロパイプ等の結晶欠陥が少なく、しか
もポリタイプが電子デバイス用材料として必要とされて
いる４Ｈ（六方晶系）あるいは６Ｈ（六方晶系）タイプ
のＳｉＣ結晶を簡便に得ることが可能となる。
【００３８】また、成長原料としてＳｉＣ粉末を用いて
いないため上述した改良型レイリー法（昇華法）で得ら
れたＳｉＣ結晶よりも残留不純物濃度の低いＳｉＣ結晶
を得ることができ、かつ、その成長速度も、成長温度や
Ｓｉ−Ｃ系融液内の温度勾配等に依存するが、数百μｍ
／ｈｒ．以上とＳｉ基板を用いた上述の気相成長法の百
倍以上であり、高速でかつ再現性よくＳｉＣ結晶を得る
ことが可能となる。
いないため上述した改良型レイリー法（昇華法）で得ら
れたＳｉＣ結晶よりも残留不純物濃度の低いＳｉＣ結晶
を得ることができ、かつ、その成長速度も、成長温度や
Ｓｉ−Ｃ系融液内の温度勾配等に依存するが、数百μｍ
／ｈｒ．以上とＳｉ基板を用いた上述の気相成長法の百
倍以上であり、高速でかつ再現性よくＳｉＣ結晶を得る
ことが可能となる。
【図１】図１（Ａ）〜（Ｃ）は実施例に係る液相エピタ
キシャル成長方法の工程を示す説明図。
キシャル成長方法の工程を示す説明図。
【図２】Ｓｉ−Ｃの２成分系状態図。
【図３】Ｓｉ−Ｃの２成分系状態図における共晶点付近
の部分拡大図。
の部分拡大図。
【図４】図４（Ａ）（Ｂ）は従来の改良型レイリー法
（昇華法）の工程説明図。
（昇華法）の工程説明図。
１０ 成長容器 ２０ Ｓｉ単結晶ウェハ ３１ Ｓｉ多結晶体 ３２ グラファイト
Claims (4)
- 【請求項１】ＳｉＣ結晶の液相エピタキシャル成長方法
において、 Ｓｉ−Ｃの２成分系状態図に示される包晶点と共晶点間
の組成を有するＳｉ−Ｃ系融液を原料融液とし、この原
料融液とＳｉ基板若しくはＳｉ基板上に設けられたＳｉ
Ｃ膜とを接触させて上記Ｓｉ基板上若しくはＳｉＣ膜上
にＳｉＣ結晶をエピタキシャル成長させることを特徴と
するＳｉＣ結晶の液相エピタキシャル成長方法。 - 【請求項２】上記Ｓｉ基板の温度をＳｉ−Ｃ系の共晶点
の温度１４０４℃以上でＳｉの融点１４１４℃未満に設
定し、かつ、Ｓｉ−Ｃ系融液内における最も高温部の温
度をＳｉの融点１４１４℃以上に設定することを特徴と
する請求項１記載のＳｉＣ結晶の液相エピタキシャル成
長方法。 - 【請求項３】Ｓｉ−Ｃ系融液内における最も高温部にＣ
供給源となるグラファイトを配置しかつＳｉ−Ｃ系融液
内における最も低温部にＳｉ基板若しくはＳｉＣ膜が設
けられたＳｉ基板を配置させると共に、Ｓｉ−Ｃ系融液
の温度分布を保持してＳｉＣ結晶をエピタキシャル成長
させることを特徴とする請求項１または２記載のＳｉＣ
結晶の液相エピタキシャル成長方法。 - 【請求項４】成長容器内の上方側にＳｉ基板若しくはＳ
ｉＣ膜が設けられたＳｉ基板を配置しかつ成長容器内の
下方側にＳｉ原料とグラファイトを配置する工程と、 成長容器内を加熱してＳｉ融液を得ると共に、Ｓｉ融液
上に配置されたグラファイトから供給されるＳｉ−Ｃ系
融液内におけるＣ濃度が平衡状態に達するまで加熱を継
続させる工程と、 Ｓｉ−Ｃ系融液内におけるＣ濃度が平衡状態に達した
後、Ｓｉ−Ｃ系融液の温度とＳｉ基板の温度がＳｉ−Ｃ
系の共晶点の温度１４０４℃〜Ｓｉの融点１４１４℃の
範囲内で、かつ、（Ｓｉ基板の温度）＜（Ｓｉ−Ｃ系融
液の温度）の関係を満たすと共に、Ｓｉ−Ｃ系融液内に
おいてグラファイトとの接触部の融液温度が最も低温と
なるように成長容器内の温度分布を変更させる工程と、 Ｓｉ−Ｃ系融液におけるグラファイトとの接触部の温度
が、（Ｓｉ基板の温度）＜（Ｓｉ−Ｃ系融液におけるグ
ラファイトとの接触部の温度）＜（Ｓｉの融点１４１４
℃）の関係を満たすまで降下した後、Ｓｉ−Ｃ系融液全
体の温度をグラファイトとの接触部の融液温度と等しく
なるように変更させる工程と、Ｓｉ基板温度とＳｉ−Ｃ
系融液温度を安定させた後、成長容器の上下を反転させ
てＳｉ−Ｃ系融液とＳｉ基板若しくはＳｉＣ膜とを接触
させると共に、Ｓｉ基板の温度を保持したままグラファ
イトが浮かぶＳｉ−Ｃ系融液上面側の温度をＳｉの融点
１４１４℃よりも高温に設定してＳｉ−Ｃ系融液の上記
温度分布を形成させる工程、の各工程を具備することを
特徴とする請求項３記載のＳｉＣ結晶の液相エピタキシ
ャル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33850698A JP3752868B2 (ja) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | ＳｉＣ結晶の液相エピタキシャル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33850698A JP3752868B2 (ja) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | ＳｉＣ結晶の液相エピタキシャル成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000154096A true JP2000154096A (ja) | 2000-06-06 |
| JP3752868B2 JP3752868B2 (ja) | 2006-03-08 |
Family
ID=18318806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33850698A Expired - Lifetime JP3752868B2 (ja) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | ＳｉＣ結晶の液相エピタキシャル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3752868B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006001788A (ja) * | 2004-06-17 | 2006-01-05 | Hitachi Chem Co Ltd | フッ化カルシウム結晶育成ルツボ、フッ化カルシウム結晶の製造方法及びフッ化カルシウム結晶 |
| JP2015086122A (ja) * | 2013-11-01 | 2015-05-07 | 株式会社豊田自動織機 | 化合物半導体結晶の製造方法 |
-
1998
- 1998-11-12 JP JP33850698A patent/JP3752868B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006001788A (ja) * | 2004-06-17 | 2006-01-05 | Hitachi Chem Co Ltd | フッ化カルシウム結晶育成ルツボ、フッ化カルシウム結晶の製造方法及びフッ化カルシウム結晶 |
| JP2015086122A (ja) * | 2013-11-01 | 2015-05-07 | 株式会社豊田自動織機 | 化合物半導体結晶の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3752868B2 (ja) | 2006-03-08 |
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