JPH02185972A - 炭化ケイ素膜の合成法 - Google Patents
炭化ケイ素膜の合成法Info
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、電子工業技術分野で半導体薄膜の形成、表面
改質、サーミスタ製造等に応用されるSiC薄膜合成方
法に関する。
改質、サーミスタ製造等に応用されるSiC薄膜合成方
法に関する。
(従来の技術)
1000°C以下の比較的低温で結晶化した5iCi膜
を合成する従来技術としては大別して次の2方法がある
。
を合成する従来技術としては大別して次の2方法がある
。
(1)高周波スパッタリング法
例えば第4図に示すような2極高周波スパッタ装置を使
用し、ターゲットにはSiC焼結体を用いて成膜する。
用し、ターゲットにはSiC焼結体を用いて成膜する。
成膜室(a)内を3 X 10−6Torr以下に真空
排気し、高純度計ガスを導入してArガス圧を(2〜3
)XIO−”Torrに保持し、SiCターゲット(b
)に電源(C)から1.2に−の高周波電力を印加して
ターゲットを30分間ブリスパッタしたのち、2〜7時
間メインスパッタして基板(d)上に5icF!膜を合
成する。
排気し、高純度計ガスを導入してArガス圧を(2〜3
)XIO−”Torrに保持し、SiCターゲット(b
)に電源(C)から1.2に−の高周波電力を印加して
ターゲットを30分間ブリスパッタしたのち、2〜7時
間メインスパッタして基板(d)上に5icF!膜を合
成する。
基板温度は650〜750°Cである。
得られたSiC薄膜の結晶性は650°Cではアモルフ
ァス(非晶質) 、750°Cでは配向していない多結
晶と報告されている。(National Techn
ical Report Vol、29.No、1.F
eb 1983参照)。
ァス(非晶質) 、750°Cでは配向していない多結
晶と報告されている。(National Techn
ical Report Vol、29.No、1.F
eb 1983参照)。
(1) イオンビーム法
第5図に示すようなイオン注入装置を使用する。
基板(e)としてはSiを用い、イオン源(f)で生成
された炭素イオンビームをSt基板(e)に打ら込みS
iC層を合成する。注入時の基板温度は室温である。結
晶化したSiCを得るには、注入後900°C130分
のボストアニールが必要である。 (応用物理第50巻
第6号1981参照) (発明が解決しようとする問題点) 従来技術の前記SjC膜合成法には次の問題がある。
された炭素イオンビームをSt基板(e)に打ら込みS
iC層を合成する。注入時の基板温度は室温である。結
晶化したSiCを得るには、注入後900°C130分
のボストアニールが必要である。 (応用物理第50巻
第6号1981参照) (発明が解決しようとする問題点) 従来技術の前記SjC膜合成法には次の問題がある。
(1)SiC膜の成膜のために、高周波スパッタリング
法(1)では3 X 10− ’Torr、イオンビー
ム法(n)ではI X 10−6Torr以下の高真空
が必要である。
法(1)では3 X 10− ’Torr、イオンビー
ム法(n)ではI X 10−6Torr以下の高真空
が必要である。
(2)前後処理工程が余分に必要となる。高周波スパッ
タリング法(1)の場合は、成膜前にターゲットのプリ
スパッタが必要であり、イオンビーム法(If)の場合
は成膜後のボストアニールが必要である。
タリング法(1)の場合は、成膜前にターゲットのプリ
スパッタが必要であり、イオンビーム法(If)の場合
は成膜後のボストアニールが必要である。
(3)シかも得られたSiC膜の結晶性は配向性の殆ど
ない多結晶である。
ない多結晶である。
(問題点を解決するための手段)
従来技術のこれらの問題点は本発明では次のようにして
解決される。
解決される。
(A) SiC膜の合成法としては、マイクロ波プラ
ズマCVD法を使用して気相合成する。第1図はその装
置の1例を示す。詳細は後述する。
ズマCVD法を使用して気相合成する。第1図はその装
置の1例を示す。詳細は後述する。
(B) SiC膜合成原料ガスとして、H2ガスで稀
釈されるSi含有ガス、例えばSiH4、Si(、!!
、4、tlsicjl!3など、およびH2ガスで稀釈
されるC含有ガス、例えばCH4、CCI a 、C3
H8、C61114などの3種ガスを用いる。
釈されるSi含有ガス、例えばSiH4、Si(、!!
、4、tlsicjl!3など、およびH2ガスで稀釈
されるC含有ガス、例えばCH4、CCI a 、C3
H8、C61114などの3種ガスを用いる。
(C) これら3ガスの量比は流量比で1/ 100
0≦〔(C原子)/11□〕≦20/10001/10
000≦((Si原子)/(C原子)]≦10であるよ
う8周整する。
0≦〔(C原子)/11□〕≦20/10001/10
000≦((Si原子)/(C原子)]≦10であるよ
う8周整する。
こうして石英環装プラズマ反応室(1)に基板(2)を
導入し、反応室(1)を真空ポンプ系(3)により真空
排気し、ガス供給口(4)より上記原料ガスを導入して
真空室内圧を数〜数百Torrに保ち、他方マイクロ波
発生器(5)、アイソレータ(6)、チューナ(7)、
プランジャ(8)からなる発生装置からのマイクロ波を
石英を通して基板(2)まわりの部分に通じ基板のまわ
りにプラズマ(9)を発生させ、プラズマによりSi含
有ガス、C含有ガスを分解し基板上に5icI膜を合成
する。
導入し、反応室(1)を真空ポンプ系(3)により真空
排気し、ガス供給口(4)より上記原料ガスを導入して
真空室内圧を数〜数百Torrに保ち、他方マイクロ波
発生器(5)、アイソレータ(6)、チューナ(7)、
プランジャ(8)からなる発生装置からのマイクロ波を
石英を通して基板(2)まわりの部分に通じ基板のまわ
りにプラズマ(9)を発生させ、プラズマによりSi含
有ガス、C含有ガスを分解し基板上に5icI膜を合成
する。
これらを総合して本発明の炭化ケイ素膜の合成法は、全
体的構成としては、マイクロ波プラズマCVD法におい
て、プラズマ反応室にC含有ガス、Si含有ガス、H2
ガスを原料反応ガスとし、3ガス間の関係量比を流量比
で 1/ 1ooo≦〔(C原子)/(1□〕≦20/10
001/10000≦((Si原子)/(C原子)〕≦
10に設定して導入し、当該反応室においてプラズマに
よりC含有ガスおよびSi含有ガスを分解し、当該反応
室内に収容した基板上に炭化ケイ素薄膜を合成すること
を特徴とする。
体的構成としては、マイクロ波プラズマCVD法におい
て、プラズマ反応室にC含有ガス、Si含有ガス、H2
ガスを原料反応ガスとし、3ガス間の関係量比を流量比
で 1/ 1ooo≦〔(C原子)/(1□〕≦20/10
001/10000≦((Si原子)/(C原子)〕≦
10に設定して導入し、当該反応室においてプラズマに
よりC含有ガスおよびSi含有ガスを分解し、当該反応
室内に収容した基板上に炭化ケイ素薄膜を合成すること
を特徴とする。
(作 用)
本発明によればマイクロ波プラズマCVD法により基板
上にSiC薄膜が容易に合成できる。
上にSiC薄膜が容易に合成できる。
(i)そして本発明は、実施上、SiC薄膜合成時に高
真空を必要としない。マイクロ波プラズマCVD法の場
合、数〜数百Torrの範囲でプラズマを発生させるこ
とが可能であるので、設備の上でも真空排気にはロータ
リーポンプだけでよく、取扱も簡便で、真空引きに費や
す時間を大幅に短縮できる。
真空を必要としない。マイクロ波プラズマCVD法の場
合、数〜数百Torrの範囲でプラズマを発生させるこ
とが可能であるので、設備の上でも真空排気にはロータ
リーポンプだけでよく、取扱も簡便で、真空引きに費や
す時間を大幅に短縮できる。
(ii)Lかも、成膜前後に、ブレヒートやボストアニ
ールを必要としないので、−層の工程簡素化、時間短縮
が得られる。
ールを必要としないので、−層の工程簡素化、時間短縮
が得られる。
(iii )こうして得られたSiC膜は、基板温度8
00°Cで成膜した後述実施例に示すように配向性の非
常に強い結晶性の良いものとなる。
00°Cで成膜した後述実施例に示すように配向性の非
常に強い結晶性の良いものとなる。
こうして従来技術の問題点はすべて解決される。
本発明方法における数値限定の根拠は次のとおりである
。
。
(arc原子)/H2比は0.1%より小さければ、C
原子が基板上に膜状に堆積しないので、1/1000以
上とする必要がある。
原子が基板上に膜状に堆積しないので、1/1000以
上とする必要がある。
(b)(C原子)/H2比が2.0%より大きいと、グ
ラファイト成分が基板上に堆積し、得られる膜の結晶性
に悪影響を及ぼすので20/1000以下とする必要が
ある。
ラファイト成分が基板上に堆積し、得られる膜の結晶性
に悪影響を及ぼすので20/1000以下とする必要が
ある。
(c) (St原子)/(C原子)比は0.01%より
小さいと、ダイヤモンドが炭化ケイ素に較べて優先的に
成長するため、炭化ケイ素の成長には1/10000以
上が必要である。
小さいと、ダイヤモンドが炭化ケイ素に較べて優先的に
成長するため、炭化ケイ素の成長には1/10000以
上が必要である。
(d)またこの比が10より大となると炭化ケイ素薄膜
の合成は困難となるので、10以下とする。
の合成は困難となるので、10以下とする。
(実施例)
本発明によりマイクロ波プラズマCVD法装置でSiC
薄膜合成を次の実施条件を以て実施した。
薄膜合成を次の実施条件を以て実施した。
基ヰ反としては、174 μmのダイヤペーストで30
分パフ研磨したSt (111)基板を用いた。反応室
内にCl1a/Hz=0.5%、5i)In/Hz =
300ppmで原料ガスを導入し、マイクロ波パワー3
00W、ガス圧31.5Torr、基板温度800°C
で成膜を行った。
分パフ研磨したSt (111)基板を用いた。反応室
内にCl1a/Hz=0.5%、5i)In/Hz =
300ppmで原料ガスを導入し、マイクロ波パワー3
00W、ガス圧31.5Torr、基板温度800°C
で成膜を行った。
SiC膜合成時間は7時間である。
第2図は得られたSiC薄膜の赤外透過スペクトルを示
す。第2図によればSiCのTOフォノンによる鋭い吸
収が観測され、SiC薄膜が合成されたことが分かる。
す。第2図によればSiCのTOフォノンによる鋭い吸
収が観測され、SiC薄膜が合成されたことが分かる。
またC−H結合やSi −H結合による吸収はなく、膜
中にHの混入がないことが分かる。
中にHの混入がないことが分かる。
第3図は得られた5iCFi[膜のX線回折スペクトル
を示す。第3図により、得られた5tci膜は基板に強
く配向していることが分かる。
を示す。第3図により、得られた5tci膜は基板に強
く配向していることが分かる。
変形例1゜
マイクロ波プラズマCVD法は気相合成法であるので、
成膜時に特定ガスを微量混合させることによって簡単に
SiC薄膜への不純物ドーピングができる。すなわちp
型を作るためにはBJaガスを、n型を作るためにはP
H,ガスを上記の原料ガスに加えればよい。この手法を
用いればSiCのρ1接合が作成でき、種々の応用が可
能となる。
成膜時に特定ガスを微量混合させることによって簡単に
SiC薄膜への不純物ドーピングができる。すなわちp
型を作るためにはBJaガスを、n型を作るためにはP
H,ガスを上記の原料ガスに加えればよい。この手法を
用いればSiCのρ1接合が作成でき、種々の応用が可
能となる。
変形例2゜
本発明は変形例として13.56MHzの高周波を電源
に用いた高周波プラズマCVD法によっても実施するこ
とができる。原料ガスの混合比率はマイクロ波プラズマ
CVD法の場合と同じである。
に用いた高周波プラズマCVD法によっても実施するこ
とができる。原料ガスの混合比率はマイクロ波プラズマ
CVD法の場合と同じである。
(発明の効果)
本発明方法により得られたSiC膜の特性を従来技術と
比較すると次のようになる。
比較すると次のようになる。
すなわち、従来技術の高周波スパッタリング法(1)で
は得られたSiC膜は基板温度75Q’Cにおいても配
向性のない多結晶膜であり、またイオンビーム法(II
)ではイオン注入後の900゛Cのボストアニールによ
りはじめてSiCが多結晶化し、アニール以前はアモル
ファスの状態である。
は得られたSiC膜は基板温度75Q’Cにおいても配
向性のない多結晶膜であり、またイオンビーム法(II
)ではイオン注入後の900゛Cのボストアニールによ
りはじめてSiCが多結晶化し、アニール以前はアモル
ファスの状態である。
これに対し本発明方法では実施例に示すように配向性の
非常に強いSiC膜が得られる。第3図ではSiCスペ
クトルは4本あるが2θ−35,7゜付近のピークが非
常に強い。
非常に強いSiC膜が得られる。第3図ではSiCスペ
クトルは4本あるが2θ−35,7゜付近のピークが非
常に強い。
従って本発明によれば、結晶性の非常に良いSiC膜が
得られ、実施上高真空度、付帯前後工程を必要とせず短
時間で成膜できる効果がある。
得られ、実施上高真空度、付帯前後工程を必要とせず短
時間で成膜できる効果がある。
第1図は本発明方法の実施に使用するマイクロ波プラズ
マCVD法装置の構成を示す図、第2図は実施例で得ら
れたSiC薄膜の赤外透過スペクトル図、第3図は実施
例で得られた5tci膜のX線回折スペクトル図、第4
図は従来技術の2極高周波スパッタリング装置の構成を
示す図、第5図は他の従来技術のイオン注入装置の構成
を示す図である。 (1)・・・プラズマ反応室、(2)・・・基板、(3
)・・・真空ポンプ系、(4)・・・ガス供給口、(5
)・・・マイクロ波発生器、(6)・・・アイソレータ
、(7)・・・チューナ、(8)・・・プランジャ、(
9)・・・プラズマ、(a)・・・成膜室、(b)・・
・ターゲット、(C)・・・電源、(d) (e)・・
・基板、(f)・・・イオン源。 第 2図 5及 数 (C%−’ン 第 図 第5 図 イi〉;yft
マCVD法装置の構成を示す図、第2図は実施例で得ら
れたSiC薄膜の赤外透過スペクトル図、第3図は実施
例で得られた5tci膜のX線回折スペクトル図、第4
図は従来技術の2極高周波スパッタリング装置の構成を
示す図、第5図は他の従来技術のイオン注入装置の構成
を示す図である。 (1)・・・プラズマ反応室、(2)・・・基板、(3
)・・・真空ポンプ系、(4)・・・ガス供給口、(5
)・・・マイクロ波発生器、(6)・・・アイソレータ
、(7)・・・チューナ、(8)・・・プランジャ、(
9)・・・プラズマ、(a)・・・成膜室、(b)・・
・ターゲット、(C)・・・電源、(d) (e)・・
・基板、(f)・・・イオン源。 第 2図 5及 数 (C%−’ン 第 図 第5 図 イi〉;yft
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 マイクロ波プラズマCVD法において、プラズマ反応室
にC含有ガス、Si含有ガス、H_2ガスを原料反応ガ
スとし、3ガス間の関係量比を流量比で 1/1000≦〔(C原子)/H_2〕≦20/100
01/10000≦〔(Si原子)/(C原子)〕≦1
0に設定して導入し、当該反応室においてプラズマを発
生させ、C含有ガスおよびSi含有ガスを分解し当該反
応室内に収容した基板をプラズマが包むか、あるいは基
板にプラズマが接触するようにし、基板上に炭化ケイ素
薄膜を合成することを特徴とする炭化ケイ素膜の合成法
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP527789A JPH02185972A (ja) | 1989-01-11 | 1989-01-11 | 炭化ケイ素膜の合成法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP527789A JPH02185972A (ja) | 1989-01-11 | 1989-01-11 | 炭化ケイ素膜の合成法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02185972A true JPH02185972A (ja) | 1990-07-20 |
Family
ID=11606747
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP527789A Pending JPH02185972A (ja) | 1989-01-11 | 1989-01-11 | 炭化ケイ素膜の合成法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02185972A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100428423C (zh) * | 2002-09-27 | 2008-10-22 | 上海华虹(集团)有限公司 | 一种降低SiC介电常数的沉积工艺 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62268128A (ja) * | 1986-05-15 | 1987-11-20 | Sharp Corp | 微結晶炭化珪素膜の製造方法 |
JPS6451618A (en) * | 1987-08-22 | 1989-02-27 | Nippon Soken | Microcrystalline silicon carbide semiconductor film and manufacture thereof |
-
1989
- 1989-01-11 JP JP527789A patent/JPH02185972A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62268128A (ja) * | 1986-05-15 | 1987-11-20 | Sharp Corp | 微結晶炭化珪素膜の製造方法 |
JPS6451618A (en) * | 1987-08-22 | 1989-02-27 | Nippon Soken | Microcrystalline silicon carbide semiconductor film and manufacture thereof |
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---|---|---|---|---|
CN100428423C (zh) * | 2002-09-27 | 2008-10-22 | 上海华虹(集团)有限公司 | 一种降低SiC介电常数的沉积工艺 |
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