JPH03274273A - 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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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
の製造方法に関するものである。
化学的にきわめて安定で、放射線損傷にも強い広い禁制
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、またへ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。
、半導体基板としてはα−3iCまたはβ−3iCが主
に用いられる。α−3iCは高温で成長する結晶構造で
あり、β−3iCはα−3iC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、多結晶の結晶構造をとったり、非晶質構造と
なることもある。
に成長させる方法では、成長温度や使用する物品等によ
り、上記の結晶構造の異なる炭化珪素膜が形成される。
原料(例えばSiH4、Six H6等)と炭素原料(
C! H2、C3He等)を用いて物品上に気相成長を
行っているが、この方法では、炭化珪素の単結晶膜の形
成においては1300°C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°C以上の高温が必要で
あった。
品の界面に熱的な歪が発生し、結晶欠陥の発生原因とな
っていた。
物品上に炭化珪素膜を形成する場合は、直接炭化珪素膜
を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で処理して炭化する
必要があり、炭化珪素膜の製造工程が複雑となっていた
。
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、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膜を成長させ得る、効率的な炭
化珪素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。
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、前記混合ガス中にガス状のアル
キルアルミニウムまたはそのハロゲン化物(以下単にア
ルキルアルミニウムと総称する)を存在させることを特
徴とする炭化珪素膜を有する物品の製造方法である。
る物品としては、例えば、シリコン、炭化珪素、ガラス
等を素材とする各種基板や物品等が適用され、特に好ま
しくはシリコン単結晶基板、炭化珪素単結晶基板等であ
る。
素は、従来の炭化珪素膜のCVDに用いられているもの
でよく、シラン化合物としては例えばモノシラン、ジシ
ラン等が挙げられ、特にジシランが好ましい。炭化水素
としてはメタン、エタン等の飽和炭化水素、エチレン、
プロペン等の二重結合またはアセチレン、プロピン等の
三重結合を有する不飽和炭化水素等が挙げられ、更に好
ましくは不飽和炭化水素、特に好ましくはアセチレン、
プロピン等の三重結合を有する不飽和炭化水素であり、
アセチレンが最適である。
供給することができる。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
合の各原料と希釈ガスの割合は、シラン化合物または炭
化水素と、希釈ガスの合計量基準で、シラン化合物につ
いては珪素原子換算で0.000 tvolχ〜l O
volL炭化水素についてはメタン換算で0.0001
volχ〜10νolχとすることが好ましい。
A1.R11X3.−.(ただし、Rはアルキル基を表
し、好ましくは炭素数1〜4、特に好ましくは1〜2で
あり、Xは水素またはハロゲン原子を表し、ハロゲン原
子は好ましくは弗素、塩素および臭素であり、特に好ま
しくは塩素である。
6である。)で表されるアルキルアルミニウムまたはそ
のハロゲン化物が好適である。具体的には、例えばA
I (CHz ) 3 、A l (Cz H5)f
f、AIH(CH3)g、AIH(C2115)Z、A
IHz (CH3)、A、1)12 (C2H5)
、A(CH3)zCl、A I (C21(s )
2 CI、AI (CHs )C1z 、AI (
C2H5)CL、Alz (C2H,)3 C10等
が挙げられ、炭素数1〜2のトリアルキルアルミニウム
が特に好ましい。
ガスと共にまたは単独で供給すればよいが、いずれの場
合でも、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
。反応系へのアルキルアルミニウムの供給量の制御は、
キャリアガスに対するアルキルアルミニウムの飽和蒸気
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。
給するときの混合ガスの濃度は、アルキルアルミニウム
とキャリアガスの舎利容量に対し、アルキルアルミニウ
ムがアルミニウム原子換算で好ましくは0.05vol
X〜10ν01χ、更に好ましくは0.1〜5volX
であり、混合ガスの温度は混合ガスのm威が上記の組成
となるよう維持される。
合は、炭素原子1モルに対し、珪素原子は0.1〜20
モルが好ましく、更に好ましくは1〜8モルであり、ア
ルミニウム原子は0.005〜5モルが好ましく、更に
好ましい下限値は0゜025モルである。
スにアルキルアルミニウムを存在させて、物品上に炭化
珪素膜を気相化学成長させてなるものであるが、炭化珪
素膜が単結晶膜、多結晶膜、非晶質膜のいずれの製造に
も適用可能であり、その選択を可能とする第一要因は成
長温度に依存する。
質膜いずれを目的とする場合も、成長温度の上限は物品
の融点以下であるが、例えばシリコン基板上に炭化珪素
膜を成長させる場合、単結晶膜を所望する場合の成長温
度は1050°C〜1250°Cが望ましく、多結晶膜
を所望する場合は800〜1050°C未満が望ましく
、非晶質膜を所望する場合はそれを下回る温度が望まし
い。
接加熱、プラズマ等、通常採用される加熱方法を用いて
差支えない。
の均−性等を考えると、0 、1 Torr〜常圧が望
ましい。
化珪素と同種であるか異種であるかを問わず、従来の如
く、物品の表面を炭化する等の前処理を行う必要がない
ことが、大きな特長の一つとして挙げられるが、更に結
晶性を良くする期に、必要に応して前処理することは何
ら差支えない。
ガス中に存在させてCVDを行うと、なぜ物品の前処理
が不用であり、炭化珪素膜の低温成長が可能となるのか
、その理由は定かではないが、アルキルアルミニウムは
、物品の表面反応を活性化するための触媒の様な働きを
するのではないかと考えられる。なお、テトラメチルシ
ラン、トリクロロメチルシラン等のアルキルシラン系化
合物を用いて、分解反応により炭化珪素膜のCvDを行
う場合においても、アルキルアルミニウムを存在させる
事が出来る。
流量を変化させることによって制御することができる。
、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。
て詳しく説明する なお、以下の各側で用いたCVD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、原料およびアル
キルアルミニウムの反応部への供給量を制御する部分よ
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、高周波加熱により力U熱され、基板
温度の制御Bは高周波電力の制御で行われる。
方位(100)と(111)を載置した。
加熱し、塩化水素を流量15cc/11inで10分間
流し、基板表面のエツチングを行った。
度を1!50°Cに維持しつつ、アセチレンを流量0.
1cc/winの一定量で、またジシランは、その流量
を第1表のごとく0.1〜0.8cc/sinに変化さ
せて、各10分間、流量3000cc/ginの水素と
共に、希釈原料混合ガスとして反応系に供給した。
ル逅ニウムを、水素ガスにより飽和蒸気となし、水素に
随伴させて011cc/winの流量で前記希釈原料混
合ガスに含有させ、反応系に供給し、膜を成長させた。
、第1表の如くとなった。
なく、表面は鏡面であり、反射電子回折の結果、β−3
iC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。ジシランの流量0.6cc/sin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。
施例1と同一にして単結晶の炭化珪素膜を形成させるべ
く気相成長を行った。
流量の変化に係わりなく、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、配向した多結晶
であり、一部単結晶が混在していた。
cc/winとした以外は実施例1と同一にして炭化珪
素膜の気相成長を行った。
は鏡面であり、β−3iCのリング状のパターンが見ら
れ、多結晶の炭化珪素膜が成長していた。
施例2と同一にして炭化珪素膜の気相成長を行った。
が、膜の成長速度は25入/+ninで実施例2のほぼ
1/6であった。
ガス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、前記混合ガス中にガス状
のアルキルアルミニウムを存在させることにより、物品
上への炭化珪素膜の成長温度を大幅に低下し、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膜を
製造することが可能であり、更に、成長させる為の物品
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
、前処理工程として物品表面の炭化処理を行うことなく
、目的とする結晶系の炭化珪素膜を成長させ得、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。
/sinにお1する炭化珪素単結晶膜の反り・j電子回
折である。
Claims (1)
- 1.シラン化合物と炭化水素からなる混合ガスを用いて
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、前記混合ガス中にガス状のアルキルア
ルミニウムまたはそのハロゲン化物を存在させることを
特徴とする炭化珪素膜を有する物品の製造方法。
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