JP2013035731A - 単結晶炭化シリコン膜の製造方法及び単結晶炭化シリコン膜付き基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】シリコン基板11上に単結晶炭化シリコン膜14を形成する単結晶炭化シリコン膜14の製造方法であって、シリコン基板11の表面に炭化シリコン膜12を形成する第1の工程と、炭化シリコン膜12の表面にマスク材13を形成する第2の工程と、マスク材13に開口部13hを形成し、炭化シリコン膜12の一部を露出させる第3の工程と、原料ガスを含むガス雰囲気中でシリコン基板11を加熱し、炭化シリコン膜12を基点として単結晶炭化シリコンをエピタキシャル成長させ、炭化シリコン膜12及びマスク材13を覆う単結晶炭化シリコン膜14を形成する第4の工程と、を含み、原料ガスを含むガス雰囲気の圧力は、5.0×10−4Pa以上かつ0.5Pa以下である。
【選択図】図1
Description
これらの材料の中でも、バンドギャップが2.2eV(300K)と高いワイドバンドギャップ半導体材料である立方晶炭化シリコン(3C−SiC)は、次世代における低損失のパワーデバイス用半導体材料として期待されており、特に、安価なシリコン基板上に単結晶成長(ヘテロエピタキシー)させることができる点からも、非常に有用と考えられている。
図3及び図4は、本実施形態の単結晶炭化シリコン膜付き基板の製造方法を示す過程図である。なお、以下の説明においては、シリコン基板11の温度を単に「基板温度」いう場合がある。
本願発明者は、単結晶炭化シリコンのエピタキシャル成長時におけるガス雰囲気の圧力とマスク材の表面における炭化シリコン膜の堆積レートとの間には一定の関係があることを実験により見出した。
図5は、本願発明者が行った実験結果であり、単結晶炭化シリコンのエピタキシャル成長時におけるガス雰囲気の圧力とマスク材の表面における炭化シリコン膜の堆積レートとの関係を示すグラフである。なお、図5において、破線は原料ガスとしてモノメチルシランガスを用いたときのグラフであり、実線は原料ガスとしてジクロロシランガス及びエチレンガスの混合ガスを用いたときのグラフである。
Claims (5)
- シリコン基板上に単結晶炭化シリコン膜を形成する単結晶炭化シリコン膜の製造方法であって、
シリコン基板の表面に炭化シリコン膜を形成する第1の工程と、
前記炭化シリコン膜の表面にマスク材を形成する第2の工程と、
前記マスク材に開口部を形成し、前記炭化シリコン膜の一部を露出させる第3の工程と、
原料ガスを含むガス雰囲気中で前記シリコン基板を加熱し、前記炭化シリコン膜を基点として単結晶炭化シリコンをエピタキシャル成長させ、前記炭化シリコン膜及び前記マスク材を覆う単結晶炭化シリコン膜を形成する第4の工程と、を含み、
前記原料ガスを含むガス雰囲気の圧力は、5.0×10−4Pa以上かつ0.5Pa以下であることを特徴とする単結晶炭化シリコン膜の製造方法。 - 前記単結晶炭化シリコン膜は立方晶炭化シリコン膜であり、
前記シリコン基板の表面がミラー指数(100)で表される結晶面を成しており、
前記マスク材の高さを前記開口部の幅の√2倍以上の高さとすることを特徴とする請求項1に記載の単結晶炭化シリコン膜の製造方法。 - 前記原料ガスとして、モノメチルシランを含むガスを用いることを特徴とする請求項1または2に記載の単結晶炭化シリコン膜の製造方法。
- 前記原料ガスとして、ジクロロシラン及びエチレンを含むガスを用いることを特徴とする請求項1または2に記載の単結晶炭化シリコン膜の製造方法。
- 請求項1ないし4のいずれか一項に記載の単結晶炭化シリコン膜の製造方法を含むことを特徴とする単結晶炭化シリコン膜付き基板の製造方法。
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