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)
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| JPS62268128A (ja) * | 1986-05-15 | 1987-11-20 | Sharp Corp | 微結晶炭化珪素膜の製造方法 |
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| 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 |
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