JP2013084643A - 半導体製造装置及び製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】LEDまたはSiCデバイスのコスト低減のために、GaN、AlNまたはSiCバファー膜を大量に堆積できる装置、及び、GaNまたはSiCエピタキシャル層のストレスの低減法、基板形成方法を提供する。
【解決手段】縦型ホットウォールタイプのクリーニング用プラズマ手段つき、減圧CVDおよびリモートプラズマCVD装置によりデバイスのコストを低減する。基板のデバイス形成領域の周辺に深い溝を形成することで、GaNまたはSiCエピタキシャル層のストレスを低減する。さらに基板表面を異方性、等方性パターンをエッチングにより形成する基板形成する。LEDデバイス基板に関しては、その表面にSiO2パターンを形成し、マイクロチャネルエピタキシーによって良好なエピタキシャル膜を形成し、欠陥の少ない良好な膜を得るようにする。
【選択図】なし

Description

本発明は、LEDまたはSiCデバイスに使用されるバッファー層または下地膜の形成用CVD装置およびその形成方法に関する。
従来、照明に用いられるGaNのLEDデバイスはエピ層の結晶性を高めるために、サファイヤ基板上にAlNまたはGaNバッファー層を500-700℃の低温で、または1100℃の高温で形成していた。その上に1000-1200℃程度の高温でエピ層を形成し、ホトリソグラフィー技術によってLEDデバイスを形成していた。
また近年はSi基板をエッチングによって加工し、またはポーラスSiを形成してからGaNバッファー層を600-700℃で形成し後、エピ層を高温で形成する方法が研究され始めている。ここでAlNやGaNバッファー層やエピ層はチャンバータイプのMOCVD装置で形成している（特許文献1,2）。
またSiCパワーデバイスはSiC基板の上にSiCエピタキシャル層を形成し、そこに金属膜を形成して、ショットキーデバイスを製造している。またはイオン注入等によって、ソース、ドレインを形成してMOSデバイスを形成している（特許文献3,4）。
特開2008−294482 米国特許第7,327,036号 特開平11−102917 特開2008−108669
しかし、特許文献1ではMOCVD装置を使用して、常圧でサファイア基板上に先ず、600-700℃程度の温度でGaNのバッファー層を形成し、その後同一装置で温度を1100-1200℃に上昇させ、エピタキシャル層を形成するものである。
ところが、バファー層の形成は、従来エピタキシャル層形成装置で行うため、処理枚数がすくなく、６インチサファイヤ基板ではせいぜい10枚程度の処理枚数しかない。さらにバッファー層を形成してから、温度を上げ、エピタキシャル層を形成している。
同様にSiCデバイス形成においても、高周波加熱方式の処理枚数の少ないMOCVD装置でバッファー層を形成し、同じMOCVD装置でエピタキシャル膜を形成している。
このため、従来のようなMOCVD装置でバッファー層とエピタキシャル層を形成することは単にエピタキシャル層を形成するのに比べ、多くの時間が掛かり、処理能力が少なくなる欠点があった。大量生産のためには、多くのMOCVD装置が必要となる欠点があった。
したがってバッファー膜の大量生産およびエピタキシャル層の大量生産を行うためには、多くのMOCVD装置が必要となり、CVD膜の製造コストが上昇した。このためCVD膜の製造コストの低減が大きな課題であった。またサファイヤ基板は高価であり、加工も時間が掛かる欠点があった。SiC基板に関しては、SiC単結晶基板は特に高価であるため、デバイス製造コストが大きかった。このため、安価な基板を使用して、製造コストを下げることが大きな課題であった。
以上のことを鑑み、MOCVD装置の処理時間の短縮または処理台数の低減と、安価な基板の使用により、LEDデバイスまたはSiCデバイスのコストを低減することを目的とする。
このための具体的手段として、本発明はLEDデバイス、またはSiCデバイスに使用される、良好なエピタキシャル層を形成するのに不可欠なバッファー膜を、ロードロック室と、リモートプラズマ装置およびGaN、AlN、GaAlN、SiOC、SiCバッファー膜を形成するためのガス選択供給手段を備えた大量生産できるホットウォールタイプの減圧CVD装置を採用する。
同様にロードロック室と、リモートプラズマ装置と二重インナー菅、さらにGaN、AlN、GaAlN、SiOC、SiCバッファー膜を形成するためのガス選択供給手段を備えた大量生産できるホットウォールタイプのリモートプラズマCVD装置を採用する。
またホットウォールタイプのリモートプラズマCVD装置においては二重インナー管の外管とAr、N2およびNH3ガスプラズマ供給用の多くの穴の開いた内管からなる二重石英管を採用する。
またLEDデバイス、またはSiCデバイス用基板に関しては、高価なサファイヤ基板およびSiC基板以外に単結晶Si、多結晶Si、SiO2、硝子、多結晶をSiC、アモーファスSiCおよびカーボン基板を採用する。
これらの基板に良好なエピタキシャルGaNまたはSiC膜を形成する手段として、第一にエピタキシャル膜のストレスを緩和するために、深い溝をデバイス領域の執念に形成し、第二にさらにエピタキシャル膜の欠陥を少なくし、結晶方位を一定にするための異方性エッチングまたは等方性エッチングによって基板表面にエッチングパターンを採用する。
それらの基板異深い溝があり、表面をエッチングした基板にバッファー膜を形成する方法を採用する。
さらに、GaNデバイス形成に関しては、SiO2パターンを形成し、バッファー膜を形成した上で、マイクロクロエピタキシーにより良好なGaNエピ層を形成する手段を採用する。
さらに、、SiO2パターン間の欠陥の多い部分を除去し、新たに別な部分にSiO2パターンを形成し、再度マイクロクロエピタキシーにより良好なGaNエピ層を形成する手段を採用する。
SiCデバイス形成に関しては、SiC、単結晶Si基板では直接バッファー膜を形成し、また多結晶Si、SiO2、硝子、多結晶をSiC、アモーファスSiCおよびカーボン基板上ではPolySi、SiOC、SiC膜を形成した後、バッファー膜を形成する手段を採用する。
ただし、縦型減圧CVDで形成したAlNまたはGaNバッファー膜を形成した基板を使用して、MOCVD装置で1000-1200℃程度の高温においてGaNエピタキシャル層を形成する際は、バファー層の表面の酸化膜をHCl等によってエッチングする必要がある。
またスループット向上とパーティクル低減のためにリモートプラズマエッチング装置を採用する。
本発明によると、LED基板としてサファイヤおよびサファイヤより安価な単結晶Si、多結晶Si、SiO2、硝子、多結晶SiC、アモーファスSiC又はカーボン基板上にAlN、GaN、AlGaN、InGaN 、SiCバッファー膜を一度に50-200枚と大量に形成できる。したがって、高価なチャンバー方式のMOCVD装置に比べ、安価な縦型減圧CVD装置により、バッファー膜付き基板を大量に提供できるため、製造コストを下げることのできる効果がある。また多結晶Si、SiO2、硝子、多結晶SiC、アモーファスSiC又はカーボン基板上にバッファー膜を形成できるため、使用できる基板の幅を広げることができ、デバイスの価格を低減できる効果がある。またリモートプラズマにより、クリーニングを行い、パーティクルを低減し、デバイスの歩留まりを向上できる効果がある。
同様に、SiC基板として単結晶Si、多結晶Si 、SiO2、硝子、アモーファスSiC又はカーボン基板上にSiCバッファー層を一度に50-200枚と大量に形成できる。したがって、SiC単結晶基板に比較して安価なバッファー層または下地膜上のバッファー膜つき基板を大量に提供できるため、製造コストを下げる効果がある。
三回対称異方性エッチング加工したサファイヤ（0001）基板又はSi（111）基板を示した図面である。（a）は基板表面図である。（b）は平面図である。(c)は断面図である。(d)は詳細断面図である。 ４回対称異方性エッチング加工した単結晶Si(100)基板を示した図である。（a）は基板表面図である。（b）は平面図である。(c)は断面図である。(d)は詳細断面図である。 4回対称等方性エッチング加工した基板を示した図である。（a）は基板表面図である。（b）は平面図である。(c)は断面図である。(d)は詳細断面図である。 円形等方性エッチング加工した基板を示した図である。（a）は基板表面図である。（b）は平面図である。(c)は断面図である。(d)は詳細断面図である。 線状に異方性エッチング加工したサファイヤおよび単結晶Si基板を示した図である。（a）は基板表面図である。（b）は平面図である。(c)は断面図である。(d)は詳細断面図である。(e)は別の詳細断面図である。 線状に等方性エッチング加工した基板を示した図である。（a）は基板表面図である。（b）は平面図である。(c)は断面図である。(d)は詳細断面図である。 表面を荒らした基板を示した図である。（a）は基板表面図である。（b）は平面図である。(c)は断面図である。 図１の基板の平坦部分にSiO2パターンを残し、その上にAlNバッファー層を形成した状態を示した図である。 図1、2、5または8の基板にSiO2パターンを形成し、AlN、GaN、SiCバッファー層を形成し、さらに単結晶GaNを形成した図である。(a)はGaN単結晶横方向エピタキシャル成長方法を示した図である。(b)はエッチングした後、GaN単結晶横方向エピタキシャル成長方法を示した図である。 図1、3、4、6または7の基板にPolySi膜、バッファー膜、GaN膜、SiO2パターン、さらに単結晶GaN膜を形成した図である。(a)は基板に図9(a)と同様に単結晶n型GaNを形成した図である。(b)は基板にSiC膜を形成した上で、図9(a)と同様に、単結晶n型GaNを形成した図である。 図1、3、4、6または7の基板にPolySi膜を形成した上で、図9(b)と同様に単結晶GaN膜を形成した図である。(a)は基板に図9（b）と同様に、単結晶n型GaNを形成した図である。(b)は図１の基板に図9(b)と同様に、単結晶n型GaNを形成した図である。 図3、4、6または7の基板にSiC膜を形成した上で、図１０と同様に単結晶GaN膜を形成した図である。(a)は基板に図１０と同様に、単結晶n型GaNを形成した図である。(b)は基板にSiC膜を形成し、図１０と同様のプロセスを行い、単結晶n型GaNを形成した図である。 図3、4、6または7の基板にSiC膜を形成して、図9（ｂ）と同様に、単結晶GaN膜を形成した図である。(a)は基板にSiC（SiOC）を形成し、図9(b）と同様に、単結晶n型GaNを形成した図である。(b)は基板にSiOC(SiC)を形成し、図9(b)と同様に、単結晶n型GaNを形成した図である。 本発明のAl(CH3)3ガス、Ga(CH3)3ガスまたはIn(CH3)3ガスとNH3ガスを用いたホットウォールタイプの縦型減圧CVD装置を示した図である。 本発明のメチルシランまたはメチルメトキシシランガスを用いたホットウォールタイプの縦型減圧CVD装置を示した図である。 本発明のAl(CH3)3ガス、Ga(CH3)3ガスまたはIn(CH3)3ガスとNH3ガスを用いたリモートプラズマ縦型CVD装置を示した図である。 本発明のメチルシランおよびメチルメトキシシランガスを用いたリモートプラズマ縦型CVD装置を示した図である。 本発明のリモートプラズマ縦型CVD装置に用いられる孔の開いた２重インナー石英管とリモートプラズマにより励起されたArまたはN2またはNH3ガス導入口を示した模式図である。 本発明のホットウォールCVD装置により形成したバッファー膜を使用したLEDデバイスを示した図である。(a)は基板にデバイスを形成した状態を示した図である。(b)は支持基板を接合し、n領域に電極を形成した状態を示した図である。 本発明のホットウォールCVD装置により形成したバッファー膜を使用したSiCデバイスを示した図である。(a)はショットキーダイオードを示した図である。(b)はMOSトランジスタを示した図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において同一部分には、同一の符号を付している。基板はサファイヤ、単結晶Si、多結晶シリコン、SiO2、硝子、アモーファスSiC、多結晶SiCおよびカーボン基板が使用できるが、多結晶シリコン、SiO2、硝子、アモーファスSiC、多結晶SiCおよびカーボン基板については本発明の減圧CVD装置またはリモートプラズマCVD装置により多結晶Si、SiOCまたはSiC膜を100-500nm形成してある。
SiOC膜の場合は約100nm形成した後、多結晶Si、SiC膜を100-500nm積層してある。。多結晶Si、SiC膜を厚く形成するのは、厚くすると例えば多結晶Siでは結晶方位が(110)方向を向きやすくなり、結晶性が出るためである。
（実施形態１）
図1に実施形態1で使用するエピタキシャル膜ストレス緩和用溝を形成し、表面をエッチング加工した基板を示す。なお実施形態１では図2−図8に示す同様に加工した基板も使用することができる。各図の詳細は以下に説明する。
また図９から図13に本発明のホットウォールタイプの減圧CVD装置でバッファー膜を形成し、GaNエピタキシャル膜を形成する応用についての模式図を示す。
ここで図１はLEDまたはSiCデバイス製作に用いる異方性エッチング加工したサファイヤ（0001）基板又はSi（111）基板を示した図面である。
（a）は基板表面を示した図面である。（b）はストレス緩和用のエッチング溝と3回対象のエッチングパターンのある基板表面を示した図面である。
(c)は基板全体の断面を示した図である。
(d)は異方性エッチングパターンの断面を示した図である。
図2はLEDまたはSiCデバイス製作に用いる異方性エッチング加工した単結晶Si(100)基板を示した図である。
（a）は基板表面を示した図である。（b）はストレス緩和用のエッチング溝と4回対称のエッチングパターンのある基板表面を示した図である。
(c)は基板全体の断面を示した図である。
(d)は異方性エッチングパターンの断面を示した図である。
図3はLEDまたはSiCデバイス製作に用いる4回対称等方性エッチング加工した基板を示した図である。
（a）は基板表面を示した図である。
（b）はストレス緩和用のエッチング溝と4回対称等方性エッチングパターンのある基板表面を示した図である。
(c)は基板全体の断面を示した図である。
(d)は4回対称等方性エッチングパターンの断面を示した図である。
図4はLEDまたはSiCデバイス製作に用いる円形等方性エッチング加工した基板を示した図である。
（a）は基板表面を示した図である。
（b）はストレス緩和用のエッチング溝と円形等方性エッチングパターンのある基板表面を示した図である。
(c)は基板全体の断面を示した図である。
(d)は円形等方性エッチングパターンの断面を示した図である。
図5はLEDまたはSiCデバイス製作に用いる異方性エッチング加工したサファイヤおよび単結晶Si基板を示した図である。
（a）は基板表面を示した図である。
（b）はストレス緩和用のエッチング溝と直線上のエッチングパターンのある基板表面を示した図である。
(c)は基板全体の断面を示した図である。
(d)は断面が三角形のエッチングパターンの断面を示した図である。
(e)は断面が矩形のエッチングパターンの断面を示した図である。
図6はLEDまたはSiCデバイス製作に用いる等方性エッチング加工した基板を示した図である。
（a）は基板表面を示した図である。
（b）はストレス緩和用のエッチング溝と直線上の等方性エッチングパターンのある基板表面を示した図である。
(c)はストレス緩和用のエッチング溝と直線上の等方性エッチングパターンのある基板表面を示した図である。
(d)はストレス緩和用のエッチング溝と直線上の等方性エッチングパターンのある基板断面を示した図である。
図7はLEDまたはSiCデバイス製作に用いる基板表面を荒らした基板を示した図である。
（a）は基板表面を示した図である。
（b）はストレス緩和用のエッチング溝と荒らした基板表面を示した図である。
(c)は基板全体の断面を示した図である。
(d)は表面を荒した基板断面を示した図である。表面粗さは0.1-1.0μmである。
図8は図4の基板の平坦部分にSiO2パターンを残し（または形成し）、その上にAlNバッファー層を形成した状態を示した図である。
図9は図1、2、5または8の基板にSiO2パターンを残し、または形成して、AlN、GaN、SiCバッファー層30nmを形成し、さらに単結晶n型GaNを形成したLEDデバイス基板を示した図である。
(a)は欠陥の少ない良質なGaN単結晶を得る横方向エピタキシャル成長方法を示した図である。
(b)はSiO2パターン間のエピタキシャル層を一度エッチングした後、欠陥の少ない良質なGaN単結晶を得る横方向エピタキシャル成長方法を示した図である。
図10は図3、4、6または7の基板にPolySi膜を形成してバッファー膜、GaN膜、SiO2パターン、さらにGaN膜を形成したLEDデバイス基板を示した図である。
(a)は基板にPolySi膜を300-500nm形成した上で、、図9（a）と同様のプロセスを行い、単結晶n型GaNを形成したLEDデバイス基板を示した図である。
(b)は基板にPolySi膜を300-500nm形成し、その上に、SiC膜を30nm形成した上で、図9(a)と同様のプロセスを行い、単結晶n型GaNを形成したLEDデバイス基板を示した図である。
図11は図3、4、6または7の基板にPolySi膜を形成した上で、図9と同様な方法でGaN膜を形成したLEDデバイス基板を示した図である。
(a)は基板にPolySi層を300-500nm形成した上で、図9（b）と同様のプロセスを行い、単結晶n型GaNを形成したLEDデバイス基板を示した図である。
(b)は基板にPolySi膜を300-500nm形成し、その上に、SiC膜を30nm形成した上で、図9（ｂ）と同様な方法で、単結晶n型GaNを形成したLEDデバイス基板を示した図である。
図12は図3、4、6または7の基板にSiC膜を形成した上で、図９(a)と同様な方法でGaN膜を形成したLEDデバイス基板を示した図である。
(a)は基板にSiC膜を100-300nm形成した上で、図9(a)同様のプロセスを行って、単結晶n型GaNを形成したLEDデバイス基板を示した図である。
(b)は基板にSiC膜を100-300nm形成し、その上に、PolySi膜を100-500nm形成した上で、さらにAlNバッファー膜を30nm形成し、図9(a)と同様のプロセスを行い、単結晶n型GaNを形成したLEDデバイス基板を示した図である。
図13は図3、4、6または7の基板にSiC膜を形成して、図9(b）と同様な方法を行い、再度SiO2パターンを形成しさらにGaN膜を形成したLEDデバイス基板を示した図である。
(a)は基板にSiC（SiOC）を100-300nm形成した上で、図9(b）と同様のプロセスを行い、その上にSiO2パターンを形成し、さらに単結晶n型GaNを形成したLEDデバイス基板を示した図である。
(b)は 基板にSiOC(SiC)を100-300nm形成し、その上に、PolySi膜を100-500nm形成した上で、AlNバッファー膜を30nm形成し、図9(b）と同様のプロセスを行い、その上にSiO2パターンを形成し、さらに単結晶n型GaNを形成したLEDデバイス基板を示した図である。
ただし、基板はサファイヤ、単結晶Siである。多結晶Si、SiO2、硝子、アモーファスまたは多結晶SiC、カーボン基板については下地膜をつけた上でバッファー膜を形成する。エッチング溝の幅および深さ、またエッチングパターンおよび表面粗さは図1で説明したものと同じである。
図14は本発明のホットウォールタイプの減圧CVD装置を示す。この装置はAlN膜を形成するために、N2ガス101、H2ガス102、Arガス103、NH3ガス105、Al(CH3)3ガスまたはIn(CH3)3ガス107 、Ga(CH3)3ガス108およびSiH4ガス109からなり、さらにインナー石英管402内をクリーニングするためのリモートプラズマ装置203およびそこに用いるArガス103、O2ガス104およびNF3ガス106からなる。本発明減圧CVD装置でAlN、GaN、AlGaNまたはInGaN膜を形成する実施形態を示す。
上下機構201にて石英ボート301を下げ、石英ボート301にハンドリング装置（図示せず）によってウェハ302を搭載する。ウェハ302の枚数は50枚から200枚である。その後、上下機構201によってボート301をインナー石英管402内に納める。その後、インナー石英管402内およびアウター石英管404内を排気ポンプ（図示せず）によって排気管204を使って排気する。
このときヒータ405により加熱されるインナー石英管402の温度は、石英ボート301がインナー石英管402内に入る際は400℃以下とし、ウェハ302が急激に加熱されることを防止する。排気後N2ガス103をマスフローコントローラー124によって流量をコントロールして、バルブ123を開き、ステンレスパイプ122を使用して、インナー石英管内に流す。通常は圧力が0.5-2.0TorrとなるようにN2ガス101を1000から3000cc/min程度流す。
N2ガスを流した後、インナー石英管402の温度を1050℃に昇温する。基板が単結晶Si、PolySiの場合は表面の酸化膜を除去するためにH2ガス102を2000-3000cc/min流す。その後AlN形成温度である600-1050℃に設定する。その後、H2ガス102を止め、Al(CH3)3ガス107を50-100cc/min流す。またNH3ガス105を3000-5000cc/min流す。その際、希釈ガスとしてH2ガス102をステンレスパイプ121を通してインナー石英管402に200-1000cc/min流す。またはH2ガスの代わりにHeガス（図示せず）を流しても良い。Al(CH3)3ガス107とNH3ガス105の反応によってウェハ302上にAlN膜が形成される。ここでGa(CH3)3ガスまたは In(CH3)3ガスを50-100cc/min添加してAlGaNまたはInGaN膜を形成できる。デポジションレートは1-5nm/minである。膜厚は10-50nmである。
インナー石英管402、アウター石英管404および石英ボート301のクリーニングにはリモートプラズマ203により、Arガス102、O2ガス104およびNF3ガス105のプラズマを発生させて行う。リモートプラズマの出力は1-5KWで、圧力は1-10Torrである。Arガス102の流量は500-2000cc/min、O2ガス104の流量は500-1000cc/min、NF3ガス105の流量は1000-4000cc/minである。
（実施形態２）
図2に実施形態2で使用するエピタキシャル膜ストレス緩和用溝を形成し、表面をエッチング加工した基板を示す。なお実施形態2では図1、および図3−図8に示す基板も使用することができる。
図15は本発明のホットウォールタイプの減圧CVD装置を示す。この装置はSiCまたはSiOC膜を形成するためのN2ガス101、H2ガス102、Arガス103およびO2ガス104、SiH4ガス109、SiH3（CH3）ガス110、SiH3(OCH3)ガス111およびC2H4ガス112からなり、またインナー石英管402内をクリーニングするためのリモートプラズマ装置203およびそこに用いるArガス103、O2ガス104およびNF3ガス106からなる。本発明減圧CVD装置でSiC膜を形成する実施形態を示す。
実施形態１と同様の方法でインナー石英管402内およびアウター石英管404内を排気する。
実施形態１と同様の方法でインナー石英管を加熱し、またその圧力が0.5-2.0TorrとなるようにN2ガス101を1000から3000cc/min程度流す。
N2ガスを流した後、インナー石英管402の温度をSiC形成温度である600-1050℃に昇温する。その後、N2ガス101を止め、SiH3(CH3)ガス107を100-500cc/min流す。その際、希釈ガスとしてArガス103を、ステンレスパイプ122を通してインナー石英管402に200-1000cc/min流す。またはArガスの代わりにHeガス（図示せず）を流しても良い。SiH3(CH3)ガス110の分解によってウェハ302上にSiC膜が形成される。デポジションレートは3-15nm/minである。膜厚は10-50nmである。なお、SiH3（CH3）110の代わりにSiHX(CH3)4−Xガスを使用しても良い。またSiとCの比率を変えるためにSiH4ガス109を50-300cc/minまたはC2H4ガス112を100-300cc/min添加しても良い。
インナー石英管402、アウター石英管404および石英ボート301のクリーニングにはリモート実施形態1と同様な方法で行う。
（実施形態３）
図3に実施形態3で使用するエピタキシャル膜ストレス緩和用溝を形成し、表面をエッチング加工した基板を示す。なお実施形態3では図１、2、図4−図8に示す基板も使用することができる。
基板が図3、4、６、７に示す多結晶Si、SiO2、硝子、アモーファスSiC、多結晶SiCさらにカーボン基板の場合、あらかじめ多結晶Si膜を100-500nm形成し、その上で実施形態1と2に示したAlNまたはSiCバッファー膜を形成する。
図14は本発明のホットウォールタイプの減圧CVD装置を示す。この装置はAlN膜を形成するために、N2ガス101、H2ガス102、Arガス103、NH3ガス105、Al(CH3)3ガスまたはIn(CH3)3ガス107 、Ga(CH3)3ガス108および多結晶Si膜を形成するためのSiH4ガス109からなり、さらにインナー石英管402内をクリーニングするためのリモートプラズマ装置203およびそこに用いるArガス103、O2ガス104およびNF3ガス106からなる。本発明減圧CVD装置で多結晶Si膜を形成する実施形態を示す。
実施形態１と同様の方法でインナー石英管402内およびアウター石英管404内を排気する。
実施形態１と同様の方法でインナー石英管を加熱し、またその圧力が0.5-2.0TorrとなるようにN2ガス101を1000から3000cc/min程度流す。
N2ガスを流した後、インナー石英管402の温度を多結晶Siの形成温度である625℃に昇温する。その後、N2ガス101を止め、SiH4ガス109を50-300 cc/min流す。その際、希釈ガスとしてAr(He)ガス103をステンレスパイプ122を通してインナー石英管402に0-1000cc/min流す。SiH4ガス109の分解によってウェハ302上に多結晶Si膜が形成される。デポジションレートは10-50nm/minである。膜厚は300-500nmである。
その後、実施形態1と同様な方法でAl膜を10-30nm形成する。また実施形態2と同様な方法でSiC膜を10-30nm形成する。
インナー石英管402、アウター石英管404および石英ボート301のクリーニングにはリモート実施形態1と同様な方法で行う。
（実施形態４）
図4に実施形態4で使用するエピタキシャル膜ストレス緩和用溝を形成し、表面をエッチング加工した基板を示す。なお実施形態4では図１−図3また図5−図8に示す基板も使用することができる。
基板が図3、4、６、７に示す多結晶Si、SiO2、硝子、アモーファスSiC、多結晶SiCさらにカーボン基板の場合あらかじめSiOC膜を100-500nm形成し、その上に多結晶Si膜を100-500nmを積層する。その上に、さらに実施形態1と2に示したAlNまたはSiCバッファー膜を形成する。
図15は本発明のホットウォールタイプの縦型減圧CVD装置を示す。この装置はSiOCまたはSiC膜を形成するためのN2ガス101、H2ガス102、Arガス103、O2ガス104、SiH4ガス109 、SiH3（CH3）ガス110、SiH3(OCH3)ガス111およびC2H4ガス112からなり、またインナー石英管402内をクリーニングするためのリモートプラズマ装置203およびそこに用いるArガス103、O2ガス104およびNF3ガス106からなる。本発明減圧CVD装置でSiOC膜を形成する実施形態を示す。
実施形態１と同様の方法でインナー石英管402内およびアウター石英管404内を排気する。
実施形態１と同様の方法でインナー石英管を加熱し、またその圧力が0.5-2.0TorrとなるようにN2ガス103を1000から3000cc/min程度流す。
N2ガスを流した後、インナー石英管402の温度をSiOC形成温度である600-1050℃に昇温する。その後、N2ガス101を止め、SiH3(OCH3)ガス111を100-500cc/min流す。その際、希釈ガスとしてArガス103を、ステンレスパイプ122を通してインナー石英管402に0-1000cc/min流す。またはArガスの代わりにHeガス（図示せず）を流しても良い。SiH3(OCH3)ガス111の分解によってウェハ302上にSiOC膜が形成される。
この際SiとOの比を調整するためにSiH3(OCH3)ガス111にSiH3(CH3)ガス110またはSiH4ガス107を50-100cc/min加えてもよい。またO2ガス104を50-100cc/min加えてもよい。これによってウェハ302上にSiOC膜を形成できる。デポジションレートは10-50nm/minである。なお、SiH3(OCH3)ガス111とSiH3（CH3）ガス110の代わりにSiHX(OCH3)4−XおよびSiHX(CH3)4−Xガスを使用しても良い。膜厚は100-500nmである。
その後、実施形態3の方法と同様な方法で多結晶Siを100-500nm形成し、その上に実施形態1と同様な方法でAl膜を10-30nm形成する。また実施形態2と同様な方法でSiC膜を10-30nm形成する。
インナー石英管402、アウター石英管404および石英ボート301のクリーニングにはリモート実施形態1と同様な方法で行う。
（実施形態５）
図5に実施形態5で使用するエピタキシャル膜ストレス緩和用溝を形成し、表面をエッチング加工した基板を示す。なお実施形態5では図１−図4また図6−図8に示す基板も使用することができる。
図16は本発明のホットウォールタイプのリモートプラズマCVD装置を示す。この装置はAlN膜を形成するためにN2ガス101、H2ガス102、Arガス103、NH3ガス105、Al(CH3)3ガスまたはIn(CH3)3ガス107、Ga(CH3)3ガス108からなり、反応を促進させるためのN2ガス101、Arガス103、またはNH3ガス105をプラズマ化するためのリモートプラズマ装置203からなっている。さらに二重インナー石英管403内をクリーニングするためのリモートプラズマ装置203およびそこに用いるArガス103、O2ガス104およびNF3ガス106からなる。本発明ホットウォールタイプのリモートプラズマCVD装置でAlN膜を形成する実施形態を示す。
実施形態１と同様の方法で二重インナー石英管403内およびアウター石英管404内を排気する。
実施形態１と同様の方法で二重インナー石英管403を加熱し、またその圧力が0.5-2.0TorrとなるようにN2ガス103を1000から3000cc/min程度流す。
N2ガスガスを流した後、二重インナー石英管403の温度を1050℃に昇温する。基板が単結晶Si、多結晶Siの場合、または下地が多結晶SiまたSiC膜の場合は表面の酸化膜を除去するためにH2ガス102を2000-3000cc/min流す。その後、H2ガス102を止め、二重インナー石英管403の温度をAlN形成温度である500-900℃に降温する。その後、N2ガス101を止め、Al(CH3)3ガス107を50-100cc/min二重インナー石英管403内部に流す。またNH3ガス105を1000-5000cc/min流す。その際、希釈ガスとしてH2ガス102を、ステンレスパイプ110を通して二重インナー石英管403に200-1000cc/min流す。
リモートプラズマ装置203によりNH3ガス105、（またはArガス103、N2ガス101）を分解して二重インナー石英管403の内部に流す。このときのプラズマのパワーは1-4KWである。NH3ガス105、（またはArガス103、N2ガス101）の流量は1000-3000cc/min流す。プラズマ化したNH3ガス105、（またはArガス103、N2ガス101）は図７に示すリング状のリモートプラズマ導入口203aおよびリモートプラズマ導入口203bから二重インナー石英管403の二重石英管外管403aと二重石英管外管403ｂの間の部分に入り、二重石英管内管孔403cから二重インナー石英管403の内部に分散して入り、Al(CH3)3 ガス107と混合し、Al(CH3)3 ガス107の分解を行う。
プラズマ化したNH3ガス105が二重インナー石英管403の入り口と二重インナー石英内管孔403cから流す理由は、Al(CH3)3ガス107の分解をコントロールして内部のウェハ302に均等にAlN膜を形成するためである。つまりウェハ間の膜厚分布をよくするためである。これによってウェハ302上にAlN膜を形成できる。デポジションレートは3-15nm/minである。膜厚は10-50nmである。
なお、Al(CH3)3ガス107にGa(CH3)3ガスまたはIn(CH3)3ガス108を使用しても良い。これらを添加するとAlGaNまたはAlInN膜が形成される。
二重インナー石英管403、アウター石英管404および石英ボート301のクリーニングにはリモート実施形態1と同様な方法で行う。
（実施形態６）
図6に実施形態6で使用するエピタキシャル膜ストレス緩和用溝を形成し、表面をエッチング加工した基板を示す。なお実施形態6では図１−図5また図7、図8に示す基板も使用することができる。
基板が図3、4、６、７に示す多結晶Si、SiO2、硝子、アモーファスSiC、多結晶SiCさらにカーボン基板の場合あらかじめSiOC膜を100-500nm形成し、その上に多結晶Si膜を100-500nmを積層する。その上に、さらに実施形態1と2に示したAlNまたはSiCバッファー膜を形成する。
図17は本発明のホットウォールタイプのリモートプラズマCVD装置を示す。この装置はSiCまたはSiOC膜を形成するためのN2ガス101、H2ガス102、Arガス103、O2ガス104、SiH4ガス109、SiH3（CH3）ガス110、SiH3(OCH3)ガス111、およびC2H4ガス112ガスからなり、反応を促進させるためのArガス103をプラズマ化するためのリモートプラズマ装置203からなっている。さらにインナー二重インナー石英管403内をクリーニングするためのリモートプラズマ装置203およびそこに用いるArガス103、O2ガス104およびNF3ガス106からなる。本発明ホットウォールタイプのリモートプラズマCVD装置でSiC膜を形成する実施形態を示す。
実施形態１と同様の方法で二重インナー石英管403内およびアウター石英管404内を排気する。
実施形態１と同様の方法で二重インナー石英管403を加熱し、またその圧力が0.5-2.0TorrとなるようにN2ガス101を1000から3000cc/min程度流す。
N2ガスを流した後、二重インナー石英管403の温度を1050℃に昇温する。基板が単結晶Si、多結晶Siの場合、または下地が多結晶SiまたSiC膜の場合は表面の酸化膜を除去するためにH2ガス102を2000-3000cc/min流す。
H2ガスを流した後、二重インナー石英管403の温度をSiC形成温度である500-900℃に降温する。その後、H2ガス102を止め、SiH3(CH3)ガス110を50-300cc/min二重インナー石英管403内部に流す。その際、希釈ガスとしてArガス103を、ステンレスパイプ122を通して二重インナー石英管403に100-1000cc/min流す。またはArガスの代わりにHeガス（図示せず）を流しても良い。またH2ガス102を200-1000cc/min流す。
リモートプラズマ装置203によりArガスを分解して二重インナー石英管403の内部に流す。このときのプラズマのパワーは1-4KWである。Arの流量は1000-3000cc/min流す。プラズマ化したArガスは図７に示すリング状のリモートプラズマ導入口203aおよびリモートプラズマ導入口203bから二重インナー石英管403の二重石英管外管403aと二重石英管外管403ｂの間の部分に入り、二重石英管内管孔403cから二重インナー石英管403の内部に分散して入り、 SiH3(CH3)ガス110と混合し、SiH3(CH3)ガス110の分解を行う。
プラズマ化したArガス102が二重インナー石英管403の入り口と二重インナー石英内管孔403cから流す理由は、SiH3(CH3)ガス110の分解をコントロールして内部のウェハ302に均等にSiC膜を形成するためである。つまりウェハ間の膜厚分布をよくするためである。そしてウェハ302上にSiC膜が形成される。
これによってウェハ302上にSiC膜を形成できる。デポジションレートは6-30nm/minである。膜厚は10-50nmである。
なお、SiH3（CH3）110の代わりにSiHX(CH3)4−Xガスを使用しても良い。またSiとCの比率を変えるためにSiH4ガス109を20-200cc/minまたはC2H4ガス112を50-150cc/min添加しても良い。
二重インナー石英管403、アウター石英管404および石英ボート301のクリーニングにはリモート実施形態1と同様な方法で行う。
（実施形態７）
図7に実施形態7で使用するエピタキシャル膜ストレス緩和用溝を形成し、表面をエッチング加工した基板を示す。なお実施形態7では図１−図6また図8に示す基板も使用することができる。
基板が図3、4、６、７に示す多結晶Si、SiO2、硝子、アモーファスSiC、多結晶SiCさらにカーボン基板の場合あらかじめSiC膜を100-500nm形成し、そのまま、またはその上に多結晶Si膜を100-50nmを積層する。その上に、さらに実施形態1と2に示したAlNまたはSiCバッファー膜を形成する。
図17は本発明のホットウォールタイプのリモートプラズマCVD装置を示す。この装置はSiCまたはSiOC膜を形成するためのN2ガス101、H2ガス102、Arガス103、O2ガス104、SiH4ガス109、SiH3（CH3）ガス110、SiH3(OCH3)ガス111、およびC2H4ガス112からなり、反応を促進させるためのArガス103をプラズマ化するためのリモートプラズマ装置203からなっている。さらにインナー二重インナー石英管403内をクリーニングするためのリモートプラズマ装置203およびそこに用いるArガス103、O2ガス104およびNF3ガス106からなる。本発明ホットウォールタイプのリモートプラズマCVD装置でSiC膜を形成する実施形態を示す。
実施形態１と同様の方法で二重インナー石英管403内およびアウター石英管404内を排気する。
実施形態１と同様の方法で二重インナー石英管403を加熱し、またその圧力が0.5-2.0TorrとなるようにN2ガス101を1000から3000cc/min程度流す。
N2ガスを流した後、二重インナー石英管403の温度をSiC形成温度である500-900℃に昇温する。その後、N2ガス101を止め、SiH3(CH3)ガス110を100-500cc/min二重インナー石英管403内部に流す。その際、希釈ガスとしてArガス103を、ステンレスパイプ122を通して二重インナー石英管403に100-1000cc/min流す。またはArガスの代わりにHeガス（図示せず）を流しても良い。
リモートプラズマ装置203によりArガスを分解して二重インナー石英管403の内部に流す。このときのプラズマのパワーは1-4KWである。Arの流量は1000-3000cc/min流す。プラズマ化したArガスは図７に示すリング状のリモートプラズマ導入口203aおよびリモートプラズマ導入口203bから二重インナー石英管４０３の二重石英管外管403aと二重石英管外管403ｂの間の部分に入り、二重石英管内管孔403cから二重インナー石英管403の内部に分散して入り、 SiH3(CH3)ガス110と混合し、SiH3(CH3)ガス110の分解を行う。
プラズマ化したArガス102が二重インナー石英管403の入り口と二重インナー石英内管孔403cから流す理由は、SiH3(CH3)ガス110の分解をコントロールして内部のウェハ302に均等にSiC膜を形成するためである。つまりウェハ間の膜厚分布をよくするためである。そしてウェハ302上にSiC膜が形成される。
これによってウェハ302上にSiC膜を形成できる。デポジションレートは10-50nm/minである。膜厚は100-500nmである。
なお、SiH3(CH3)ガス110の代わりにSiHX(CH3)4−Xガスを使用しても良い。またSiとCの比率を変えるためにSiH4ガス109を20-100cc/minまたはC2H4ガス112を50-150cc/min添加しても良い。
その後、そのまま、または実施形態3の方法と同様な方法で多結晶Siを100-500nm形成し、その上に実施形態1と同様な方法でAl膜を10-30nm形成する。また実施形態2と同様な方法でSiC膜を10-30nm形成する。
二重インナー石英管403、アウター石英管404および石英ボート301のクリーニングにはリモート実施形態1と同様な方法で行う。
（実施形態8）
図8に実施形態8で使用するエピタキシャル膜ストレス緩和用溝を形成し、表面をエッチング加工した基板を示す。なお実施形態8では図１−図7に示す基板も使用することができる。
図17は本発明のホットウォールタイプのリモートプラズマCVD装置を示す。この装置はSiCまたはSiOC膜を形成するためのN2ガス101、H2ガス102、Arガス103、O2ガス104、SiH4ガス109、SiH3(CH3)ガス110、SiH3(OCH3)ガス111、およびC2H4ガス112ガスからなり、反応を促進させるためのArガス103をプラズマ化するためのリモートプラズマ装置203からなっている。さらにインナー二重インナー石英管403内をクリーニングするためのリモートプラズマ装置203およびそこに用いるArガス103、O2ガス104およびNF3ガス106からなる。本発明ホットウォールタイプのリモートプラズマCVD装置でSiOC膜を形成する実施形態を示す。
実施形態１と同様の方法で二重インナー石英管403内およびアウター石英管404内を排気する。
実施形態１と同様の方法で二重インナー石英管403を加熱し、またその圧力が0.5-2.0TorrとなるようにN2ガス101を1000から3000cc/min程度流す。
N2ガスを流した後、二重インナー石英管403の温度をSiOC形成温度である500-900℃に昇温する。その後、N2ガス101を止め、SiH3(CH3)ガス110を100-500cc/min二重インナー石英管403内部に流す。その際、希釈ガスとしてArガス103を、ステンレスパイプ122を通して二重インナー石英管403に100-1000cc/min流す。またはArガスの代わりにHeガス（図示せず）を流しても良い。
リモートプラズマ装置203によりArガスを分解して二重インナー石英管403の内部に流す。このときのプラズマのパワーは1-4KWである。Arの流量は1000-3000cc/min流す。プラズマ化したArガスは図７に示すリング状のリモートプラズマ導入口203aおよびリモートプラズマ導入口203bから二重インナー石英管４０３の二重石英管外管403aと二重石英管外管403ｂの間の部分に入り、二重石英管内管孔403cから二重インナー石英管403の内部に分散して入り、 SiH3(OCH3)ガス111と混合し、SiH3(OCH3)ガス111の分解を行う。
プラズマ化したArガス102が二重インナー石英管403の入り口と二重インナー石英内管孔403cから流す理由は、SiH3(OCH3)ガス111の分解をコントロールして内部のウェハ302に均等にSiC膜を形成するためである。つまりウェハ間の膜厚分布をよくするためである。そしてウェハ302上にSiC膜が形成される。
これによってウェハ302上にSiC膜を形成できる。デポジションレートは10-50nm/minである。膜厚は100-500nmである。
なお、SiH3(OCH3)111の代わりにSiHX(OCH3)4−Xガスを使用しても良い。またSiとCの比率を変えるためにSiH4ガス109を50-100cc/minまたはC2H4ガス112を50-150cc/min添加しても良い。
その後、実施形態3の方法と同様な方法で多結晶Siを100-500nm形成し、その上に実施形態1と同様な方法でAl膜を10-30nm形成する。また実施形態2と同様な方法でSiC膜を10-30nm形成する。
二重インナー石英管403、アウター石英管404および石英ボート301のクリーニングにはリモート実施形態1と同様な方法で行う。
表１に基板表面加工と基板材料およびバッファー膜の関係を示す。




表２に基板材料とバリアー膜および下地膜の関係を示す。

表３に実施形態の条件表を示す。

（実施例１）
図1に実施１に用いたエピタキシャル膜ストレス緩和用溝を形成し、表面をエッチング加工した基板を示す。なお実施例1では図2、5、8に示す基板も使用することができる。
図14は本発明のホットウォールタイプの減圧CVD装置を示す。この装置はAlN膜を形成するためにN2ガス101、H2ガス102、Arガス103、、NH3ガス105、Al(CH3)3ガスまたはIn(CH3)3ガス107、Ga(CH3)3ガス108、SiH4ガス109、からなり、さらにインナー石英管402内をクリーニングするためのリモートプラズマ装置203およびそこに用いるArガス103、O2ガス104およびNF3ガス106からなる。
本発明減圧CVD装置でAlN膜を形成する実施例を示す。
上下機構201にて石英ボート301を下げ、石英ボート301にハンドリング装置（図示せず）によってウェハ302を搭載した。ウェハ302の枚数は100枚である。その後、上下機構201によってボート301をインナー石英管402内に納めた。その後、インナー石英管402内およびアウター石英管404内を排気ポンプ（図示せず）によって排気管204を使って排気した。
このときインナー石英管402の温度は、石英ボート301がインナー石英管402内に入る際は400℃とし、ウェハ302が急激に加熱されることを防止する。排気後N2ガス103をマスフローコントローラー124によって流量をコントロールして、バルブ123を開き、ステンレスパイプ122を使用して、インナー石英管内に流した。圧力が１TorrとなるようにN2ガス101を2000cc/min流した。
N2ガスを流した後、インナー石英管402の温度を1050℃に昇温する。基板が単結晶Si、多結晶Siの場合、または下地が多結晶SiまたはSiC膜の場合は表面の酸化膜を除去するためにH2ガス102を2000cc/min流した。その後、インナー石英管402の温度をAlN形成温度である800℃に降温した。またその後、H2ガス102を止め、Al(CH3)3ガス107を75cc/min、NH3ガス105を3000ｃc/min流した。その際、希釈ガスとしてH2ガス102を、ステンレスパイプ121を通してインナー石英管402に500cc/min流した。またはH2ガスの代わりにArガスを流しても良い。Al(CH3)3ガス107とNH3ガス105の反応によってウェハ302上にAlN膜が形成された。デポジションレートは3nm/minであった。膜厚は30nmである。
インナー石英管402、アウター石英管404および石英ボート301のクリーニングにはリモートプラズマ203により、Arガス102、O2ガス104およびNF3ガス105のプラズマを発生させて行った。リモートプラズマの出力は3KWで、圧力は3Torrであった。Arガス103の流量は1000cc/min、O2ガス104の流量は750cc/min、NF3ガス106の流量は3000cc/minであった。
図9に本発明の減圧CVD装置で形成したAlN膜の断面図を示す。4がAlNである。図9では図1、2、5または8の基板にSiO2パターンを残してAlN、GaN、SiCバッファー層30nmを形成し、または図1、2、5または8の基板上にSiO2パターンを形成し、そのうえにAlN、GaN、SiCバッファー層30nmを形成し、さらに単結晶n型GaNを形成したLEDデバイス基板を示した図である。ただし、基板はサファイヤ、単結晶Siである。
(a)は第一層目SiO2パターンの間の欠陥の多い領域上に第二のSiO2パターンを形成して、欠陥の少ない良質なGaN単結晶を得る横方向エピタキシャル成長方法を示した図である。
(b)は第一層目SiO2パターンの間の欠陥の多い領域をエッSiO2チングしてその上に第二のSiO2パターンを形成して、欠陥の少ない良質なGaN単結晶を得る横方向エピタキシャル成長方法を示した図である。
またこのバッファーAlN膜の付いた基板を使って製作したLEDデバイスの構造を図19に示す。LEDデバイスは青色の光を発光した。
（実施例２）
図2に実施2に用いたエピタキシャル膜ストレス緩和用溝を形成し、表面をエッチング加工した基板を示す。なお実施例2では図1、5、8に示す基板も使用することができる。
図14は本発明のホットウォールタイプの減圧CVD装置を示す。この装置はGaN膜を形成するためにN2ガス101、H2ガス102、Arガス103、、NH3ガス105、Al(CH3)3ガスまたはIn(CH3)3ガス107、Ga(CH3)3ガス108、SiH4ガス109、およびからなり、さらにインナー石英管402内をクリーニングするためのリモートプラズマ装置203およびそこに用いるArガス103、O2ガス104およびNF3ガス106からなる。
本発明減圧CVD装置でAlN膜を形成する実施例を示す。
実施例１と同様の方法でインナー石英管402内およびアウター石英管404内を排気した。
実施例１と同様の方法で二重インナー石英管402を加熱し、また圧力が１TorrとなるようにN2ガス101を2000cc/min流した。
N2ガスを流した後、インナー石英管402の温度を1050℃に昇温した。基板が単結晶Si、多結晶Siの場合、または下地が多結晶SiまたはSiC膜の場合は表面の酸化膜を除去するためにH2ガス102を2000cc/min流した。その後、インナー石英管402の温度をGaN形成温度である800℃に降温した。またその後、H2ガス102を止め、Ga(CH3)3ガス108を75cc/min、NH3ガス105を3000ｃc/min流した。その際、希釈ガスとしてH2ガス102を、ステンレスパイプ121を通してインナー石英管402に500cc/min流した。またはH2ガスの代わりにArガスを流しても良い。Ga(CH3)3ガス108とNH3ガス105の反応によってウェハ302上にGaN膜が形成された。デポジションレートは3nm/minであった。膜厚は30nmである。
インナー石英管402、アウター石英管404および石英ボート301のクリーニングにはリモート実施例1と同様な方法で行った。
図9に本発明の減圧CVD装置で形成したAlN膜の断面図を示す。4がAlNである。またこのバッファーAlN膜の付いた基板を使って製作したLEDデバイスの構造を図19に示す。LEDデバイスは青色の光を発光した。
（実施例３）
図5に実施3に用いたエピタキシャル膜ストレス緩和用溝を形成し、表面をエッチング加工した基板を示す。なお実施例3では図1、2、8に示す基板も使用することができる。
図15は本発明のホットウォールタイプの減圧CVD装置を示す。この装置はSiOCまたはSiC膜を形成するためのN2ガス101、H2ガス102、Arガス103、O2ガス104、SiH3（CH3）ガス110、 SiH3(OCH3)ガス111、SiH4ガス109およびC2H4ガス112からなり、さらにインナー石英管402内をクリーニングするためのリモートプラズマ装置203およびそこに用いるArガス103、O2ガス104およびNF3ガス106からなる。本発明減圧CVD装置でSiC膜を形成する実施例を示す。
実施例１と同様の方法でインナー石英管402内およびアウター石英管404内を排気した。
実施例１と同様の方法でインナー石英管402を加熱し、また圧力が１TorrとなるようにN2ガス101を2000cc/min流した。
N2ガスを流した後、インナー石英管402の温度を1050℃に昇温した。基板が単結晶Si、多結晶Siの場合、または下地が多結晶SiまたはSiC膜の場合は表面の酸化膜を除去するためにH2ガス102を2000cc/min流した。その後、インナー石英管402の温度をSiC膜形成温度である750℃に降温した。その後、H2ガス102を止め、SiH3(CH3)ガス110を200cc/min流した。その際、希釈ガスとしてArガス103を、ステンレスパイプ122を通してインナー石英管402に500cc/min流した。SiH3(CH3)ガス110の分解によってウェハ302上にSiC膜が形成された。これによってウェハ302上にSiC膜を形成された。デポジションレートは7nm/minであった。膜厚は30nmである。
インナー石英管402、アウター石英管404および石英ボート301のクリーニングにはリモート実施例1と同様な方法で行った。
図10(b)、11(b)に本発明の減圧CVD装置で形成したSiC膜の断面図を示す。
基板にPolySi膜を形成してバッファー膜、GaN膜、SiO2パターン、欠陥の多いSiO2パターン間の部分をエッチングし、再度SiO2パターンを形成しさらにGaN膜を形成したLEDデバイス基板を示した図である。
ただし、基板は多結晶Si、SiO2、硝子、アモーファスまたは多結晶SiC、カーボン基板である。ここで11はSiC膜である。
またこのバッファーSiC膜の付いた基板を使って製作したLEDとSiCパワーデバイスの構造を図19と図20に示す。LED膜は青色の光を発光した。またSiCショットキーデバイスは良好な特性を示した。SiCMOSデバイスはエピタキシャル層のモビリティーは通常のSiCMOSデバイスと同等の値を示した。
図19はホットウォールCVD装置により形成したバッファー膜を使用したLEDデバイスを示した図である。(a)は基板にデバイスを形成した状態、(b)は支持基板を接合し、n領域に電極を形成した状態を示した図である。
図20はホットウォールCVD装置により形成したバッファー膜を使用したSiCデバイスを示した図である。(a)はショットキーダイオード、(b)はMOSトランジスタを示した図である。
（実施例４）
図8に実施4に用いたエピタキシャル膜ストレス緩和用溝を形成し、表面をエッチング加工した基板を示す。なお実施例4では図1、2、5に示す基板も使用することができる。
図15は本発明のホットウォールタイプの減圧CVD装置を示す。この装置はSiOCまたはSiC膜を形成するためのN2ガス101、H2ガス102、Arガス103、O2ガス104、SiH3(CH3)ガス110、 SiH3(OCH3)ガス111、SiH4ガス109およびC2H4ガス112からなり、さらにインナー石英管402内をクリーニングするためのリモートプラズマ装置203およびそこに用いるArガス103、O2ガス104およびNF3ガス106からなる。本発明減圧CVD装置でSiC膜を形成する実施例を示す。
実施例１と同様の方法でインナー石英管402内およびアウター石英管404内を排気した。
実施例１と同様の方法で二重インナー石英管402を加熱し、また圧力が１TorrとなるようにN2ガス101を2000cc/min流した。
N2ガスを流した後、インナー石英管402の温度を1050℃に昇温した。基板が単結晶Si、多結晶Siの場合、または下地が多結晶SiまたはSiC膜の場合は表面の酸化膜を除去するためにH2ガス102を2000cc/min流した。その後、インナー石英管402の温度をSiC膜形成温度である750℃に降温した。その後、H2ガス102を止め、SiH3(CH3)ガス110を150cc/min流した。またC2H4ガス112を50cc/min加えた。その際、希釈ガスとしてArガス103を、ステンレスパイプ121を通してインナー石英管402に500cc/min流した。SiH3(CH3)ガス110の分解によってウェハ302上にSiC膜が形成された。これによってウェハ302上にSiC膜を形成できた。デポジションレートは6nm/minであった。膜厚は30nmである。
インナー石英管402、アウター石英管404および石英ボート301のクリーニングにはリモート実施例1と同様な方法で行った。
図10(b)、11(b)に本発明の減圧CVD装置で形成したSiC膜の断面図を示す。11はSiC膜である。またこのバッファーSiC膜の付いた基板を使って製作したLEDとSiCパワーデバイスの構造を図19と20に示す。LED膜は青色の光を発光した。またSiCショットキーデバイスは良好な特性を示した。SiCMOSデバイスはエピタキシャル層のモビリティーは通常のSiCMOSデバイスと同等の値を示した。
（実施例5）
図3に実施5に用いたエピタキシャル膜ストレス緩和用溝を形成し、表面をエッチング加工した基板を示す。なお実施例5では図4、6、7に示す基板も使用することができる。
基板が図3、4、６、７に示す多結晶Si、SiO2、硝子、アモーファスSiC、多結晶SiCさらにカーボン基板の場合あらかじめSiC膜を100-500nm形成し、そのまま、またはその上に多結晶Si膜を100-50nmを積層する。その上に、さらに実施形態1と2に示したAlNまたはSiCバッファー膜を形成する。
図14は本発明のホットウォールタイプの減圧CVD装置を示す。この装置はAlN膜を形成するために、N2ガス101、Arガス103、NH3ガス105、Al(CH3)3ガスまたはIn(CH3)3ガス107 、Ga(CH3)3ガス108および多結晶Si膜を形成するためのSiH4ガス109からなり、さらにインナー石英管402内をクリーニングするためのリモートプラズマ装置203およびそこに用いるArガス103、O2ガス104およびNF3ガス106からなる。本発明減圧CVD装置で多結晶Si膜を形成する実施例を示す。
実施例１と同様の方法でインナー石英管402内およびアウター石英管404内を排気した。
実施例１と同様の方法でインナー石英管を加熱し、またその圧力が0.６TorrとなるようにN2ガス101を1000から3000cc/min程度流した。
N2ガスを流した後、インナー石英管402の温度を多結晶Siの形成温度である625℃に昇温した。その後、N2ガス101を止め、SiH4ガス109を100cc/min流した。その際、希釈ガスとしてArガス103をステンレスパイプ122を通してインナー石英管402に500cc/min流した。SiH4ガス109の分解によってウェハ302上に多結晶Si膜が形成された。デポジションレートは30nm/minであった。膜厚は300nmである。
インナー石英管402、アウター石英管404および石英ボート301のクリーニングにはリモート実施例1と同様な方法で行った。
図11に本発明の減圧CVD装置で形成した多結晶Si膜の断面図を示す。10は多結晶Si膜である。11はSiC膜である。またこの多結晶SiとバッファーAlN膜、SiC膜の付いた基板を使って製作したLEDとSiCパワーデバイスの構造を図19と20に示す。LED膜は青色の光を発光した。またSiCショットキーデバイスは良好な特性を示した。SiCMOSデバイスはエピタキシャル層のモビリティーは通常のSiCMOSデバイスと同等の値を示した。
（実施例６）
図4に実施6に用いたエピタキシャル膜ストレス緩和用溝を形成し、表面をエッチング加工した基板を示す。なお実施例6では図3、6、7に示す基板も使用することができる。
基板が図3、4、６、７に示す多結晶Si、SiO2、硝子、アモーファスSiC、多結晶SiCさらにカーボン基板の場合あらかじめSiOC膜を100-500nm形成し、その上に多結晶Si膜を100-500nmを積層する。その上に、さらに実施例1と2に示したAlNまたはSiCバッファー膜を形成する。
図15は本発明のホットウォールタイプの縦型減圧CVD装置を示す。この装置はSiOCまたはSiC膜を形成するためのSiH3(CH3)ガス110、SiH3(OCH3)ガス111、N2ガス101、Arガス103、O2ガス104さらにSiH4ガス109およびC2H4ガス112からなり、またインナー石英管402内をクリーニングするためのリモートプラズマ装置203およびそこに用いるArガス103、O2ガス104およびNF3ガス106からなる。本発明減圧CVD装置でSiOC膜を形成する実施例を示す。
実施例１と同様の方法でインナー石英管402内およびアウター石英管404内を排気した。
実施例１と同様の方法でインナー石英管を加熱し、またその圧力が1.0TorrとなるようにN2ガス103を1000から3000cc/min程度流した。
N2ガスを流した後、インナー石英管402の温度をSiOC形成温度である800℃に昇温した。その後、N2ガス101を止め、SiH3(OCH3)ガス111を200cc/min流す。その際、希釈ガスとしてArガス103を、ステンレスパイプ122を通してインナー石英管402に500cc/min流した。またはArガスの代わりにHeガス（図示せず）を流しても良い。SiH3(OCH3)ガス111の分解によってウェハ302上にSiOC膜が形成される。
これによってウェハ302上にSiOC膜が形成された。デポジションレートは15nm/minである。なお、SiH3(OCH3)ガス111とSiH3(CH3)ガス110の代わりにSiHX(OCH3)4−XおよびSiHX(CH3)4−Xガスを使用しても良い。膜厚は300nmである。
インナー石英管402、アウター石英管404および石英ボート301のクリーニングにはリモート実施例1と同様な方法で行う。
図12(b)、13(b)に本発明の減圧CVD装置で形成したSiOC膜の断面図を示す。
ただし、基板は多結晶Si、SiO2、硝子、アモーファスまたは多結晶SiC、カーボン基板である。10は多結晶Si膜である。12はSiOC膜である。またこのSiOC膜および多結晶Si膜とバッファーSiN膜、SiC膜の付いた基板を使って製作したLEDとSiCパワーデバイスの構造を図19と図20に示す。LED膜は青色の光を発光した。またSiCショットキーデバイスは良好な特性を示した。SiCMOSデバイスはエピタキシャル層のモビリティーは通常のSiCMOSデバイスと同等の値を示した。
（実施例７）
図1に実施7に用いたエピタキシャル膜ストレス緩和用溝を形成し、表面をエッチング加工した基板を示す。なお実施例7では図2、5、8に示す基板も使用することができる。
図16は本発明のホットウォールタイプのリモートプラズマCVD装置を示す。この装置はAlN膜を形成するためにN2ガス101、H2ガス102、Arガス103、NH3ガス105、Al(CH3)3ガスまたはIn(CH3)3ガス107、Ga(CH3)3ガス108からなり、反応を促進させるためのN2ガス101、Arガス103、またはNH3ガス105をプラズマ化するためのリモートプラズマ装置203からなっている。さらに二重インナー石英管403内をクリーニングするためのリモートプラズマ装置203およびそこに用いるArガス103、O2ガス104およびNF3ガス106からなる。本発明ホットウォールタイプのリモートプラズマCVD装置でAlN膜を形成する実施形態を示す。
実施例１と同様の方法で二重インナー石英管403内およびアウター石英管404内を排気した。
実施例１と同様の方法で二重インナー石英管403を加熱し、またその圧力が1．0TorrとなるようにN2ガス103を1000から3000cc/min程度流した。
N2ガスを流した後、二重インナー石英管403の温度を1050℃に昇温した。基板が単結晶Si、多結晶Siの場合、または下地が多結晶SiまたSiC膜の場合は表面の酸化膜を除去するためにH2ガス102を2000-3000cc/min流した。その後、H2ガス102を止め、二重インナー石英管403の温度をAlN形成温度である700℃に降温した。その後、N2ガス101を止め、Al(CH3)3ガス107を75cc/min二重インナー石英管403内部に流した。またNH3ガス105を2000cc/min流した。その際、希釈ガスとしてH2ガス102を、ステンレスパイプ121を通して二重インナー石英管403に500cc/min流した。
リモートプラズマ装置203によりNH3ガス105、（またはArガス103、N2ガス101）を分解して二重インナー石英管403の内部に流した。このときのプラズマのパワーは2KWである。NH3ガス105、（またはArガス103、N2ガス101）の流量は2000cc/min流す。プラズマ化したNH3ガス105、（またはArガス103、N2ガス101）は図７に示すリング状のリモートプラズマ導入口203aおよびリモートプラズマ導入口203bから二重インナー石英管403の二重石英管外管403aと二重石英管外管403ｂの間の部分に入り、二重石英管内管孔403cから二重インナー石英管403の内部に分散して入り、Al(CH3)3 ガス107と混合し、Al(CH3)3ガス107の分解を行う。
プラズマ化したNH3ガス105が二重インナー石英管403の入り口と二重インナー石英内管孔403cから流す理由は、Al(CH3)3ガス107の分解をコントロールして内部のウェハ302に均等にAlN膜を形成するためである。つまりウェハ間の膜厚分布をよくするためである。これによってウェハ302上にAlN膜を形成できた。デポジションレートは6nm/minであった。膜厚は30nmである。
なお、Al(CH3)3ガス107にGa(CH3)3ガスまたはIn(CH3)3ガス108を使用しても良い。これらを添加するとAlGaNまたはAlInN膜が形成される。
二重インナー石英管403、アウター石英管404および石英ボート301のクリーニングにはリモート実施例1と同様な方法で行った。
図9に本発明の減圧CVD装置で形成したAlN膜の断面図を示す。またこのバッファーAlN膜の付いた基板を使って製作したLEDデバイスの構造を図19に示す。LED膜は青色の光を発光した。
（実施例８）
図2に実施例8に用いたエピタキシャル膜ストレス緩和用溝を形成し、表面をエッチング加工した基板を示す。なお実施例8では図1、5、8に示す基板も使用することができる。
図16は本発明のホットウォールタイプのリモートプラズマCVD装置を示す。この装置はAlN膜を形成するためにN2ガス101、H2ガス102、Arガス103、NH3ガス105、Al(CH3)3ガスまたはIn(CH3)3ガス107、Ga(CH3)3ガス108からなり、反応を促進させるためのN2ガス101、Arガス103、またはNH3ガス105をプラズマ化するためのリモートプラズマ装置203からなっている。さらに二重インナー石英管403内をクリーニングするためのリモートプラズマ装置203およびそこに用いるArガス103、O2ガス104およびNF3ガス106からなる。本発明ホットウォールタイプのリモートプラズマCVD装置でAlN膜を形成する実施例を示す。
実施例１と同様の方法で二重インナー石英管403内およびアウター石英管404内を排気した。
実施例１と同様の方法で二重インナー石英管403を加熱し、またその圧力が1．0TorrとなるようにN2ガス103を1000から3000cc/min程度流した。
N2ガスを流した後、二重インナー石英管403の温度を1050℃に昇温した。基板が単結晶Si、多結晶Siの場合、または下地が多結晶SiまたSiC膜の場合は表面の酸化膜を除去するためにH2ガス102を2000-3000cc/min流した。その後、H2ガス102を止め、二重インナー石英管403の温度をAlN形成温度である700℃に降温する。その後、N2ガス101を止め、Ga(CH3)3ガス108を75cc/min二重インナー石英管403内部に流した。またNH3ガス105を2000cc/min流した。その際、希釈ガスとしてH2ガス102を、ステンレスパイプ110を通して二重インナー石英管403に500cc/min流した。
リモートプラズマ装置203によりNH3ガス105、（またはArガス103、N2ガス101）を分解して二重インナー石英管403の内部に流した。このときのプラズマのパワーは2KWである。NH3ガス105、（またはArガス103、N2ガス101）の流量は2000cc/min流した。プラズマ化したNH3ガス105、（またはArガス103、N2ガス101）は図７に示すリング状のリモートプラズマ導入口203aおよびリモートプラズマ導入口203bから二重インナー石英管403の二重石英管外管403aと二重石英管外管403ｂの間の部分に入り、二重石英管内管孔403cから二重インナー石英管403の内部に分散して入り、Ga(CH3)3 ガス108と混合し、Ga(CH3)3ガス108の分解を行う。
プラズマ化したNH3ガス105が二重インナー石英管403の入り口と二重インナー石英内管孔403cから流す理由は、Ga(CH3)3ガス108の分解をコントロールして内部のウェハ302に均等にAlN膜を形成するためである。つまりウェハ間の膜厚分布をよくするためである。これによってウェハ302上にAlN膜を形成できた。デポジションレートは6nm/minであった。膜厚は30nmである。
なお、Ga(CH3)3ガス108にAl(CH3)3ガスまたはIn(CH3)3ガス107を使用しても良い。これらを添加するとGaAlNまたはGaInN膜が形成される。
二重インナー石英管403、アウター石英管404および石英ボート301のクリーニングにはリモート実施例1と同様な方法で行った。
図9に本発明の減圧CVD装置で形成したGaN膜の断面図を示す。またこのバッファーGaN膜の付いた基板を使って製作したLEDデバイスの構造を図19に示す。LED膜は青色の光を発光した。
（実施例9）
図5に実施例9に用いたエピタキシャル膜ストレス緩和用溝を形成し、表面をエッチング加工した基板を示す。なお実施例9では図1、2、8に示す基板も使用することができる。
図17は本発明のホットウォールタイプのリモートプラズマCVD装置を示す。この装置はSiCまたはSiOC膜を形成するためのN2ガス101、H2ガス102、Arガス103、O2ガス104、SiH4ガス109、SiH3(CH3）ガス110、SiH3(OCH3)ガス111、およびC2H4ガス112ガスからなり、反応を促進させるためのArガス103をプラズマ化するためのリモートプラズマ装置203からなっている。さらにインナー二重インナー石英管403内をクリーニングするためのリモートプラズマ装置203およびそこに用いるArガス103、O2ガス104およびNF3ガス106からなる。本発明ホットウォールタイプのリモートプラズマCVD装置でSiC膜を形成する実施例を示す。
実施例１と同様の方法で二重インナー石英管403内およびアウター石英管404内を排気した。
実施例１と同様の方法で二重インナー石英管403を加熱し、またその圧力が1.0TorrとなるようにN2ガス101を1000から3000cc/min程度流した。
N2ガスを流した後、二重インナー石英管403の温度を1050℃に昇温した。基板が単結晶Si、多結晶Siの場合、または下地が多結晶SiまたSiC膜の場合は表面の酸化膜を除去するためにH2ガス102を2000-3000cc/min流した。
H2ガスを流した後、二重インナー石英管403の温度をSiC形成温度である650℃に降温した。その後、H2ガス102を止め、SiH3(CH3)ガス110を150cc/min二重インナー石英管403内部に流す。その際、希釈ガスとしてArガス103を、ステンレスパイプ122を通して二重インナー石英管403に1000cc/min流した。またはArガスの代わりにHeガス（図示せず）を流しても良い。
リモートプラズマ装置203によりArガスを分解して二重インナー石英管403の内部に流した。このときのプラズマのパワーは2KWであった。Arの流量は2000cc/min流した。プラズマ化したArガスは図７に示すリング状のリモートプラズマ導入口203aおよびリモートプラズマ導入口203bから二重インナー石英管４０３の二重石英管外管403aと二重石英管外管403ｂの間の部分に入り、二重石英管内管孔403cから二重インナー石英管403の内部に分散して入り、 SiH3(CH3)ガス110と混合し、SiH3(CH3)ガス110の分解を行う。
プラズマ化したArガス102が二重インナー石英管403の入り口と二重インナー石英内管孔403cから流す理由は、SiH3(CH3)ガス110の分解をコントロールして内部のウェハ302に均等にSiC膜を形成するためである。つまりウェハ間の膜厚分布をよくするためである。そしてウェハ302上にSiC膜が形成される。
これによってウェハ302上にSiC膜を形成できた。デポジションレートは14nm/minであった。膜厚は30nmである。
なお、SiH3(CH3)ガス110の代わりにSiHX(CH3)4−Xガスを使用しても良い。
二重インナー石英管403、アウター石英管404および石英ボート301のクリーニングにはリモート実施例1と同様な方法で行った。
図10(b)、11(b)に本発明の減圧CVD装置で形成したSiC膜の断面図を示す。またこのバッファーSiCN膜の付いた基板を使って製作したLEDおよびSiCデバイスの構造を図19、20に示す。LED膜は青色の光を発光した。またSiCショットキーデバイスは良好な特性を示した。SiCMOSデバイスはエピタキシャル層のモビリティーは通常のSiCMOSデバイスと同等の値を示した。
（実施例１０）
図8に実施例10に用いたエピタキシャル膜ストレス緩和用溝を形成し、表面をエッチング加工した基板を示す。なお実施例10では図1、2、5、に示す基板も使用することができる。
図17は本発明のホットウォールタイプのリモートプラズマCVD装置を示す。この装置はSiCまたはSiOC膜を形成するためのN2ガス101、H2ガス102、Arガス103、O2ガス104、SiH4ガス109、SiH3(CH3）ガス110、SiH3(OCH3)ガス111、およびC2H4ガス112ガスからなり、反応を促進させるためのArガス103をプラズマ化するためのリモートプラズマ装置203からなっている。さらにインナー二重インナー石英管403内をクリーニングするためのリモートプラズマ装置203およびそこに用いるArガス103、O2ガス104およびNF3ガス106からなる。本発明ホットウォールタイプのリモートプラズマCVD装置でSiC膜を形成する実施形態を示す。
実施例１と同様の方法で二重インナー石英管403内およびアウター石英管404内を排気した。
実施例１と同様の方法で二重インナー石英管403を加熱し、またその圧力が1.0TorrとなるようにN2ガス101を1000から3000cc/min程度流した。
N2ガスを流した後、二重インナー石英管403の温度を1050℃に昇温する。基板が単結晶Si、多結晶Siの場合、または下地が多結晶SiまたSiC膜の場合は表面の酸化膜を除去するためにH2ガス102を2000-3000cc/min流した。
H2ガスを流した後、二重インナー石英管403の温度をSiC形成温度である650℃に降温した。その後、H2ガス102を止め、SiH3(CH3)ガス110を100cc/min、C2H4ガスを50cc/min二重インナー石英管403内部に流した。その際、希釈ガスとしてArガス103を、ステンレスパイプ122を通して二重インナー石英管403に1000cc/min流した。またはArガスの代わりにHeガス（図示せず）を流しても良い。
リモートプラズマ装置203によりArガスを分解して二重インナー石英管403の内部に流した。このときのプラズマのパワーは2KWであった。Arの流量は2000cc/min流した。プラズマ化したArガスは図７に示すリング状のリモートプラズマ導入口203aおよびリモートプラズマ導入口203bから二重インナー石英管４０３の二重石英管外管403aと二重石英管外管403ｂの間の部分に入り、二重石英管内管孔403cから二重インナー石英管403の内部に分散して入り、 SiH3(CH3)ガス110と混合し、SiH3(CH3)ガス110の分解を行う。
プラズマ化したArガス102が二重インナー石英管403の入り口と二重インナー石英内管孔403cから流す理由は、SiH3(CH3)ガス110の分解をコントロールして内部のウェハ302に均等にSiC膜を形成するためである。つまりウェハ間の膜厚分布をよくするためである。そしてウェハ302上にSiC膜が形成される。
これによってウェハ302上にSiC膜を形成できた。デポジションレートは12nm/minであった。膜厚は30nmである。
なお、SiH3(CH3）110の代わりにSiHX(CH3)4−Xガスを使用しても良い。
二重インナー石英管403、アウター石英管404および石英ボート301のクリーニングにはリモート実施例1と同様な方法で行った。
図10(b)、11(b)に本発明の減圧CVD装置で形成したSiC膜の断面図を示す。またこのバッファーSiC膜の付いた基板を使って製作したLEDおよびSiCデバイスの構造を図19、20に示す。LED膜は青色の光を発光した。またSiCショットキーデバイスは良好な特性を示した。SiCMOSデバイスはエピタキシャル層のモビリティーは通常のSiCMOSデバイスと同等の値を示した。
（実施例１１）
図3に実施11に用いたエピタキシャル膜ストレス緩和用溝を形成し、表面をエッチング加工した基板を示す。なお実施例11では図4、6、7に示す基板も使用することができる。
基板が図3、4、６、７に示す多結晶Si、SiO2、硝子、アモーファスSiC、多結晶SiCさらにカーボン基板の場合あらかじめSiC膜を300nm形成し、その上に多結晶Si膜を300nm積層する。その上に、さらに実施例1と2に示したAlNまたはSiCバッファー膜を形成する。
図17は本発明のホットウォールタイプのリモートプラズマCVD装置を示す。この装置はSiCまたはSiOC膜を形成するためのN2ガス101、H2ガス102、Arガス103、O2ガス104、SiH4ガス109、SiH3（CH3）ガス110、SiH3(OCH3)ガス111、およびC2H4ガス112ガスからなり、反応を促進させるためのArガス103をプラズマ化するためのリモートプラズマ装置203からなっている。さらにインナー二重インナー石英管403内をクリーニングするためのリモートプラズマ装置203およびそこに用いるArガス103、O2ガス104およびNF3ガス106からなる。本発明ホットウォールタイプのリモートプラズマCVD装置でSiC膜を形成する実施例を示す。
実施例１と同様の方法で二重インナー石英管403内およびアウター石英管404内を排気した。
実施例１と同様の方法で二重インナー石英管403を加熱し、またその圧力が1.0TorrとなるようにN2ガス101を1000から3000cc/min程度流した。
N2ガスを流した後、二重インナー石英管403の温度をSiC形成温度である650℃に昇温した。その後、N2ガス101を止め、SiH3(CH3)ガス110を200cc/min二重インナー石英管403内部に流す。その際、希釈ガスとしてArガス103を、ステンレスパイプ122を通して二重インナー石英管403に1000cc/min流した。またはArガスの代わりにHeガス（図示せず）を流しても良い。
リモートプラズマ装置203によりArガスを分解して二重インナー石英管403の内部に流した。このときのプラズマのパワーは2KWであった。Arの流量は2000cc/min流した。プラズマ化したArガスは図７に示すリング状のリモートプラズマ導入口203aおよびリモートプラズマ導入口203bから二重インナー石英管４０３の二重石英管外管403aと二重石英管外管403ｂの間の部分に入り、二重石英管内管孔403cから二重インナー石英管403の内部に分散して入り、 SiH3(CH3)ガス110と混合し、SiH3(CH3)ガス110の分解を行う。
プラズマ化したArガス102が二重インナー石英管403の入り口と二重インナー石英内管孔403cから流す理由は、SiH3(CH3)ガス110の分解をコントロールして内部のウェハ302に均等にSiC膜を形成するためである。つまりウェハ間の膜厚分布をよくするためである。そしてウェハ302上にSiC膜が形成される。
これによってウェハ302上にSiC膜を形成できた。デポジションレートは20nm/minであった。膜厚は300nmである。
なお、SiH3(CH3）110の代わりにSiHX(CH3)4−Xガスを使用しても良い。
二重インナー石英管403、アウター石英管404および石英ボート301のクリーニングにはリモート実施例1と同様な方法で行った。
図12(b)、13(b)に本発明の減圧CVD装置で形成したSiC膜の断面図を示す。
またこのバッファーSiC膜の付いた基板を使って製作したLEDおよびSiCデバイスの構造を図19、図20に示す。LED膜は青色の光を発光した。またSiCショットキーデバイスは良好な特性を示した。SiCMOSデバイスはエピタキシャル層のモビリティーは通常のSiCMOSデバイスと同等の値を示した。
（実施例12）
図4に実施12に用いたエピタキシャル膜ストレス緩和用溝を形成し、表面をエッチング加工した基板を示す。なお実施例12では図3、6、7に示す基板も使用することができる。
基板が図3、4、６、７に示す多結晶Si、SiO2、硝子、アモーファスSiC、多結晶SiCさらにカーボン基板の場合あらかじめSiOC膜を300nm形成し、その上に多結晶Si膜を300nmを積層する。その上に、さらに実施例1と2に示したAlNまたはSiCバッファー膜を形成する。
図17は本発明のホットウォールタイプのリモートプラズマCVD装置を示す。この装置はSiCまたはSiOC膜を形成するためのN2ガス101、H2ガス102、Arガス103、O2ガス104、SiH4ガス109、SiH3(CH3）ガス110、SiH3(OCH3)ガス111、およびC2H4ガス112ガスからなり、反応を促進させるためのArガス103をプラズマ化するためのリモートプラズマ装置203からなっている。さらにインナー二重インナー石英管403内をクリーニングするためのリモートプラズマ装置203およびそこに用いるArガス103、O2ガス104およびNF3ガス106からなる。本発明ホットウォールタイプのリモートプラズマCVD装置でSiOC膜を形成する実施例を示す。
実施例１と同様の方法で二重インナー石英管403内およびアウター石英管404内を排気した。
実施例１と同様の方法で二重インナー石英管403を加熱し、またその圧力が0.5-2.0TorrとなるようにN2ガス101を1000から3000cc/min程度流した。
N2ガスを流した後、二重インナー石英管403の温度をSiOC形成温度である500-800℃に昇温した。その後、N2ガス102を止め、SiH3(CH3)ガス110を200cc/min二重インナー石英管403内部に流した。その際、希釈ガスとしてArガス103を、ステンレスパイプ122を通して二重インナー石英管403に1000cc/min流した。またはArガスの代わりにHeガス（図示せず）を流しても良い。
リモートプラズマ装置203によりArガスを分解して二重インナー石英管403の内部に流した。このときのプラズマのパワーは2KWであった。Arの流量は2000cc/min流した。プラズマ化したArガスは図７に示すリング状のリモートプラズマ導入口203aおよびリモートプラズマ導入口203bから二重インナー石英管４０３の二重石英管外管403aと二重石英管外管403ｂの間の部分に入り、二重石英管内管孔403cから二重インナー石英管403の内部に分散して入り、 SiH3(OCH3)ガス111と混合し、SiH3(OCH3)ガス111の分解を行う。
プラズマ化したArガス102が二重インナー石英管403の入り口と二重インナー石英内管孔403cから流す理由は、SiH3(OCH3)ガス111の分解をコントロールして内部のウェハ302に均等にSiC膜を形成するためである。つまりウェハ間の膜厚分布をよくするためである。そしてウェハ302上にSiC膜が形成される。
これによってウェハ302上にSiC膜を形成できた。デポジションレートは30nm/minであった。膜厚は300nmである。
なお、SiH3(OCH3)ガス111の代わりにSiHX(OCH3)4−Xガスを使用しても良い。
二重インナー石英管403、アウター石英管404および石英ボート301のクリーニングにはリモート実施例1と同様な方法で行った。
図12(b)、13(b)に本発明の減圧CVD装置で形成したSiOC膜の断面図を示す。またこのバッファーSiOC膜の付いた基板を使って製作したLEDおよびSiCデバイスの構造を図19、20に示す。LED膜は青色の光を発光した。またSiCショットキーデバイスは良好な特性を示した。SiCMOSデバイスはエピタキシャル層のモビリティーは通常のSiCMOSデバイスと同等の値を示した。
表４に実施例の条件表を示す。
1. 基板
2. エッチングパターン
2a PolySi
2b 荒らした表面
3. エッチング溝
4. AlN（GaN）
5. SiO2パターン
6. GaN
7. 欠陥の多いGaN
8. SiO2パターン
9. GaN
10. PolySi
11. SiN
12. SiC（SiOC）
20. 基板
21. バッファー層
22. n-型GaN
23. 多重量子井戸（5MQWs）
24. p-クラッド層
25. p-型GaN
31. 共晶金属
32．支持基板（金属）
33. 電極（n-型コンタクト）
51. 背面電極
52. 加工した基板
52a. エッチング溝
52b. エッチング穴
53. SiCバッファー層
54．SiCエピタキシャル層
55. 耐圧終端（p+）
56. ショットキー電極
61．Pウェル
62．ソース・ドレイン
63．ゲート酸化膜
64．ゲート電極
65．ソース・ドレイン電極
101. N2
102. H2（Ar）
103．Ar
104. O2
105．NH3
106. NF3
107．Al(CH3)3またはIn(CH3)3
108. Ga(CH3)3
109. SiH4
110. SiH3(CH3)
111. SiH3(OCH3)
112. C2H4
121. O2ガス用ステンレスパイプ
122. 反応ガス用ステンレスパイプ
123．バルブ
124. マスフローコントローラー
201. 上下機構
202. マニューホールド
203. リモートプラズマ
203a.リモートプラズマ導入口
203b.リモートプラズマ導入接続口
204. 排気菅
301. 石英ボート
302. ウェハ
402. インナー石英管
403. 二重インナー石英管
403a.二重石英管外菅
403b.二重石英管内管
403c. 二重石英管内管孔
404. アウター石英管
405. ヒーター
501．SiO2パターン
502. SiCバファー層
503. 503アニール後のSiC層
504. N型GaN層
505．MQW層
506. P型GaN層
507. LEDパターン
508. ヒートシンク
509. SiON+SiO２
601．SiO2パターン
602. SiCバファー層
603. 503アニール後のSiC層
604. N型SiC層
605. Pウェル層
606. ゲートSiO2膜
607. ゲート電極
608. N型ソース、ドレイン
609. SiO2
610. 配線接続穴
611．配線

Claims (14)

  1. チャンバー内を排気する手段と、堆積膜の酸化を防止するロードロック室と、リモートプラズマ装置と、ボートの上下機構と、メチルガリウム、メチルアルミニウム、メチルインジウム、シラン、アンモニア、アルゴン、水素、窒素の供給系と、加工した基板にこれらのガスを選択して供給するガス選択供給手段とを、備えるＣＶＤ装置からなる半導体製造装置であって、前記ＣＶＤ装置が、多数ウェハ堆積処理用縦型ホットウォールタイプの減圧CVD装置である、半導体製造装置。
  2. チャンバー内を排気する手段と、堆積膜の酸化を防止するロードロック室と、リモートプラズマ装置と、二重インナー石英管、ボートの上下機構と、メチルガリウム、メチルアルミニウム、メチルインジウム、シラン、アンモニア、アルゴン、水素、窒素の供給系と、加工した基板に、これらのガスを選択して供給するガス選択供給手段とを、備えるＣＶＤ装置からなる半導体製造装置であって、前記ＣＶＤ装置が、多数ウェハ堆積処理用縦型ホットウォールタイプのリモートプラズマCVD装置である、半導体製造装置。
  3. チャンバー内を排気する手段と、堆積膜の酸化を防止するロードロック室と、リモートプラズマ装置と、ボートの上下機構と、さらにシラン、メチルシラン、メチルメトキシシラン、エチレン（または炭化水素）、アンモニア、アルゴン、水素、窒素の供給系と、加工した基板に、これらのガスを選択して供給するガス選択供給手段とを、備えるＣＶＤ装置からなる半導体製造装置であって、前記ＣＶＤ装置が、多数ウェハ堆積処理用縦型ホットウォールタイプの減圧CVD装置である、半導体製造装置。
  4. チャンバー内を排気する手段と、堆積膜の酸化を防止するロードロック室と、リモートプラズマ装置と、二重インナー石英管、ボートの上下機構と、さらにシラン、シラン、メチルシラン、メチルメトキシシラン、エチレン（または炭化水素）、アンモニア、アルゴン、水素、窒素の供給系と、加工した基板に、これらのガスを選択して供給するガス選択供給手段とを、備えるＣＶＤ装置からなる半導体製造装置であって、前記ＣＶＤ装置が、多数ウェハ堆積処理用縦型ホットウォールタイプのリモートプラズマCVD装置である、半導体製造装置。
  5. 二重インナー石英管の外菅とAr,N2およびNH3ガスプラズマ供給用の多くの穴の開いた内菅を有する請求項2または4に記載の半導体製造装置。
  6. デバイス領域の周りに溝を設け、表面をエッチング加工した基板がサファイヤ、単結晶Si、多結晶Si、SiO2、硝子、多結晶SiC、アモーファスSiCまたはカーボンの何れかである、請求項1-5の何れかに記載の半導体製造装置。
  7. デバイス領域の周りに溝を設け、表面をエッチング加工したLED用基板上に多結晶Si膜、SiC膜を形成し、その上にAlN、GaN、AlGaN、GaInNまたはAlInN膜バッファー膜を形成する方法。
  8. デバイス領域の周りに溝を設け、表面をエッチング加工したLED用基板上にSiOC膜を形成し、その上に多結晶SiまたはSiC膜を形成し、さらにその上にAlN、GaN、AlGaN、GaInNまたはAlInN膜バッファー膜を形成する方法。
  9. デバイス領域の周りに溝を設け、表面をエッチング加工したSiCデバイス用基板上にSiOC膜を形成し、その上に多結晶SiまたはSiC膜を形成する方法。
  10. デバイス領域の周りに溝を設け、表面をエッチング加工したSiCデバイス用基板上にSiC膜を形成し、その上に同様に多結晶SiまたはSiC膜を形成する方法。
  11. デバイス領域の周りに溝を設け、表面をエッチング加工したLED用基板上に多結晶Si膜、SiC膜を形成し、その上に同様にAlN、GaN、AlGaN、GaInNまたはAlInN膜バッファー膜を形成し、SiO2パターンを利用してGaNマイクロチャネルエピタキシーを行い、GaN単結晶膜を形成する方法。
  12. デバイス領域の周りに溝を設け、表面をエッチング加工したLED用基板上に多結晶Si膜、SiC膜を形成し、その上にAlN、GaN、AlGaN、GaInNまたはAlInN膜バッファー膜を形成し、SiO2パターンを利用してGaNマイクロチャネルエピタキシーを行い、別な位置にSiO2パターンを形成し、再度GaNマイクロチャネルエピタキシーを行い、GaN単結晶膜を形成する方法。
  13. デバイス領域の周りに溝を設け、表面をエッチング加工したLED用基板上に多結晶Si膜、SiC膜を形成し、その上にAlN、GaN、AlGaN、GaInNまたはAlInN膜バッファー膜を形成し、SiO2パターンを利用してGaNマイクロチャネルエピタキシーを行い、さらにSiO2パターン間のGaN結晶をエッチングし、別な位置にSiO2パターンを形成し、再度SiO2パターンを形成し、再度GaNマイクロチャネルエピタキシーを行い、GaN単結晶膜を形成する方法。
  14. デバイス領域の周りに溝を設け、表面をエッチング加工した基板上にSiCまたはSiOCバッファー膜を形成し、その上にSiCエピタキシャル膜を形成する方法。

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