JP2932604B2 - 炭化珪素膜を有する物品の製造方法 - Google Patents
炭化珪素膜を有する物品の製造方法Info
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Description
る物品の製造方法に関するものである。
的、化学的にきわめて安定で、放射線損傷にも強く、広
い禁制帯幅を有し、高温動作素子、高信頼性素子、耐放
射線素子用の基板として期待されている。また広い禁制
帯幅を有する事により、可視域での発光が可能であり、
発光素子としても注目され、またヘテロバイポーラトラ
ンジスタ(HBT)の材料としても有用である。
−SiCまたはβ−SiCが主に用いられる。α−SiCは高温
で成長する結晶構造であり、β−SiCはα−SiCに比べ低
温で成長する結晶構造である。また成長に用いる基板の
種類や成長温度によって、多結晶となったり、非晶質構
造となることもあり、化学気相成長法(CVD法)により
炭化珪素膜を物品上に成長させる方法では、成長温度や
基板である物品の種類により、結晶構造の異なる炭化珪
素膜が形成される。
素原料(例えばSiH4、SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4等)と炭
素原料(C4、C2H6、C3H8等)を用いて物品上に気相成長
を行う方法が知られているが、この方法では、炭素源と
炭素源を反応系内へ供給する際、二種類の原料の供給条
件を設定する必要がある。
wSiH4-w(ただし4≧w≧1)等のモノシラン誘導体を
用いてα−SiCの単結晶を基板上に成長させる方法が知
られている(特開昭63−103893号公報)。
化珪素の単結晶膜を形成させるためには1300℃以上の高
温が必要であり、また多結晶膜の形成においても、均一
な結晶性のよい多結晶膜を成長させるには1100℃以上の
高温が必要で、その為、対象となる物品に熱負荷がかか
り、炭化珪素膜と物品の界面に熱的な歪が発生して、結
晶欠陥を生じる原因となっていた。
ラメチルシランを用いて単結晶の炭化珪素膜を得ようと
する場合、対象となる物品、例えば基板の温度を1300℃
以上にする必要があるが、その様な高温においても、良
質の単結晶膜を得ようとする場合、成長速度は100〜250
Å/min程度であり、工業的に充分満足のいくもではな
く、成長速度を上げるためには、更に基板の温度を上げ
る必要があった。
なる物品上に炭化珪素単結晶膜等を形成する場合は、炭
化珪素膜を直接物品上に形成させることは困難であり、
前処理工程として、物品表面を炭化水素等で高温炭化処
理する必要があり、炭化珪素膜の製造工程が複雑となっ
ていた。
度を大幅に低下させ、物品と成長膜との間の歪みや結晶
欠陥を無くし、しかも成長速度が速く、更に物品の素材
の種類に係わらず炭化等の前処理工程を行わずして炭化
珪素単結晶膜を成長させ得る、効率的な炭化珪素単結晶
膜を有する物品の製造方法につき鋭意研究した結果、本
発明を完成した。
成長法により炭化珪素膜を有する物品を製造する方法に
おいて、有機珪素化合物として一般式RnSimHxXy(ただ
し、Rは炭素数1〜6のアルキル基であり、Xはハロゲ
ン原子を表わす。またm≧2であり、2m+2≧n≧1で
あり、2m+2−n=x+y≧0である。)で表わされる
化合物を用いて、1050〜1250℃において熱化学気相成長
により、シリコン単結晶基板又は炭化珪素単結晶基板に
炭化珪素単結晶膜を形成させることを特徴とする炭化珪
素単結晶膜を有する物品の製造方法である。
為に用いる物品は、シリコン単結晶基板又は炭化珪素単
結晶基板である。
RnSimHxXyにおいて、Rは好ましくは炭素数1〜4、更
に好ましくは1〜2の飽和アルキル基であり、Xは好ま
しくは塩素原子である。また2m+2−n=x+yである
ことを前提として、mは好ましくは2〜3、更に好まし
くは2であり、nは好ましくは1〜8、更に好ましくは
5〜6であり、xは0〜1が好ましく、yは0〜3が好
ましい。
2、(C2H5)6Si2、(CH3)8Si3、(C2H5)8Si3、(CH3)5Si2H、
(C2H5)5Si2H、(CH3)5Si2Cl、(C2H5)5Si2Cl、(CH3)4Si2C
l2、(C2H5)4Si2Cl2、(CH3)3Si2Cl3、(C2H5)3Si2Cl3等が
挙げられ、特に好ましくは(CH3)6Si2、(C2H5)6Si2、(CH
3)5Si2Cl、(C2H5)5Si2Cl等である。
応系内へ供給する事が出来るが、有機珪素化合物が液体
の場合は、キャリアガスと共にその飽和蒸気として供給
することが工業的に有利である。キャリアガスとしては
水素、あるいは窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガ
スが挙げられ、それらの中で好ましくは水素が用いられ
る。反応系への有機珪素化合物の供給量の制御は、キャ
リアガスに対する有機珪素化合物の飽和蒸気圧と温度の
関係を利用して、温度を適宜変化させることにより供給
量を制御する方法が一般的に用いられる。
るときの混合ガスの濃度は、有機珪素化合物とキャリア
ガスの合計容量に対し、有機珪素化合物が珪素原子換算
で好ましくは0.05vol%〜10vol%、更に好ましくは0.1
〜5vol%であり、混合ガスの温度は混合ガスの組成が上
記の組成となるよう維持される。
合の希釈ガスとしては、水素、あるいは窒素、アルゴ
ン、ヘリウム等の不活性ガスが挙げられ、好ましくは水
素が用いられる。希釈ガスを用いた場合の有機珪素化合
物と希釈ガスの割合は、有機珪素化合物と希釈ガスの合
計量基準で、有機珪素化合物の珪素原子換算で0.0001vo
l%〜10vol%とすることが好ましい。
膜と略す)の珪素と炭素の組成を所望の割合とするため
に、反応系に珪素原料(例えばSiH4)や炭素原料(例え
ばアセチレン)等の有機化合物を導入してもよい。
は1050〜1250℃という特定の成長温度である。1250℃を
越えると基板との界面に熱的歪みが発生し易くなる他、
成長速度が温度に比例して速くならないので、有利とは
言えない。
直接加熱等、熱化学気相成長法において通常採用される
加熱方法をいずれも用いることが出来る。
厚の均一性等を考えると、0.1Torr〜常圧が望ましい。
量によって制御することが可能である。しかも本発明に
おいては、非常に速い速度で炭化珪素膜を成長させ得る
ことが特長の一つである。例えば炭化珪素の単結晶膜を
基板上に成長させる場合、基板温度が1100℃の場合を例
にとると、有機珪素化合物の流量を0.2から1.2cc/minに
変化させることにより、膜の成長速度を流量に比例して
200Å/minから2000Å/minに変化させる事が可能であ
る。
素材が炭化珪素と同種であるか異種であるかを問わず、
従来のように物品の表面を炭化する等の前処理を行う必
要はないが、シリコンのような異種素材の物品上に成長
させる場合、更に結晶性を良くする為に、必要に応じて
表面の炭化処理等の前処理することは何ら差支えない。
は、化学蒸着の技術分野において知られているところに
従えばよい。
しく説明する. なお、以下の各例で用いた熱CVD(以下,CVDと略す)
装置は、石英で出来た炭化珪素膜の成長を行う横型反応
管と、原料の反応部への供給量を制御する部分によって
構成される。基板は石英反応管内に設置されたサセプタ
ー上に置かれ、高周波加熱により加熱され、基板温度の
制御は高周波電力の制御で行われる。
方位(100)と(111)を載置した。
し、塩化水素を流量15cc/minで10分間流し、基板表面の
エッチングを行った。
温度を1100℃に維持しつつ、希釈原料ガスを10分間供給
した。この希釈原料ガスは、20℃の恒温槽に貯蔵された
液体ヘキサメチルジシラン中に、水素ガスを吹き込んで
ヘキサメチルジシランの飽和蒸気となし、ヘキサメチル
ジシラン自体の流量が第1表のごとく0.2〜1.2cc/minと
なるよう飽和ガスの流量を変化させると共に、前記飽和
ガス中の水素ガスとの合計量で3000cc/minとなる量の水
素ガスで希釈することにより調製した。
量の変化に応じ、第1表の如くとなった。
の流量の変化とは無関係に鏡面であり、反射電子回折の
結果、β−SiCのスポットパターンが見られ、完全な単
結晶であることが判った。ヘキサメチルジシランの流量
0.6cc/minにおける炭化珪素単結晶膜の反射電子回折は
第1図の通りである。
した以外は、実施例1と同様にして単結晶の炭化珪素膜
を形成さた。
nとした場合でも100Å/min程度と非常に遅く、また堆積
した膜の表面は鏡面であったが、結晶状態は実施例1と
異なり、多結晶であった。
し、基板の温度を800℃〜1200℃に変化させた以外は、
実施例1と同様にして炭化珪素膜の気相成長を行った。
あり、800〜1000℃の温度範囲では多結晶が生成する
が、(比較例)、1050〜1250℃の温度範囲では単結晶を
成長させ得ることを確認した(実施例2)。単結晶膜の
性長速度は十分に満足出来るものであり、低温で単結晶
膜を得ることが出来た。
を有する物品を製造する際、特定の有機珪素化合物を原
料とすることにより、物品上への炭化珪素膜の成長温度
を大幅に低下させ、物品と成長膜との間の歪みをなく
し、均一で結晶欠陥のない単結晶膜を成長させることが
可能である。また単結晶膜の成長速度が非常に速く、か
つ、物品の素材が炭化珪素と同種であると異種であると
を問わず、前処理工程を行うことなく所望とする結晶の
種類の炭化珪素膜を物品上に形成させることが出来、工
業的に非常に有利な炭化珪素膜を有する物品の製造方法
である。
0.6cc/minにおいて得られた炭化珪素単結晶膜の反射電
子回折であり、第2図は実施例2における基板の温度変
化に伴う炭化珪素膜の成長速度および結晶状態の変化を
示す図である。
Claims (1)
- 【請求項1】気体状の有機珪素化合物を用いて化学気相
成長法により炭化珪素膜を有する物品を製造する方法に
おいて、有機珪素化合物として一般式RnSimHxXy(ただ
し、Rは炭素数1〜6のアルキル基であり、Xはハロゲ
ン原子を表わす。またm≧2であり、2m+2≧n≧1で
あり、2m+2−n=x+y≧0である。)で表わされる
化合物を用いて、1050〜1250℃において熱化学気相成長
により、シリコン単結晶基板又は炭化珪素単結晶基板に
炭化珪素単結晶膜を形成させることを特徴とする炭化珪
素単結晶膜を有する物品の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2124345A JP2932604B2 (ja) | 1990-05-15 | 1990-05-15 | 炭化珪素膜を有する物品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2124345A JP2932604B2 (ja) | 1990-05-15 | 1990-05-15 | 炭化珪素膜を有する物品の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0472067A JPH0472067A (ja) | 1992-03-06 |
JP2932604B2 true JP2932604B2 (ja) | 1999-08-09 |
Family
ID=14883067
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2124345A Expired - Lifetime JP2932604B2 (ja) | 1990-05-15 | 1990-05-15 | 炭化珪素膜を有する物品の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2932604B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6016810A (ja) * | 1983-07-08 | 1985-01-28 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 表面被覆膜の製造方法 |
JPH01111875A (ja) * | 1987-10-23 | 1989-04-28 | Mitsubishi Metal Corp | 遊離炭素を含むSiC被膜の製造方法 |
-
1990
- 1990-05-15 JP JP2124345A patent/JP2932604B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0472067A (ja) | 1992-03-06 |
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