JPH0380758B2 - - Google Patents
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- JPH0380758B2 JPH0380758B2 JP12299187A JP12299187A JPH0380758B2 JP H0380758 B2 JPH0380758 B2 JP H0380758B2 JP 12299187 A JP12299187 A JP 12299187A JP 12299187 A JP12299187 A JP 12299187A JP H0380758 B2 JPH0380758 B2 JP H0380758B2
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、基板上に良質な単結晶炭化珪素を低
温で形成する方法に関する。
温で形成する方法に関する。
炭化珪素（SiC）はバンドギヤツプが2.2eV〜
2.8eVと大きいことから、高温での使用が可能な
耐熱半導体、青色発光のLED、あるいはレーザ
等として期待されている。
2.8eVと大きいことから、高温での使用が可能な
耐熱半導体、青色発光のLED、あるいはレーザ
等として期待されている。
これらの用途に用いる炭化珪素の合成は、従来
コークスと珪素を1800〜1900℃に加熱する方法に
より行なわれていたが、半導体材料などとして有
効な大型で良質な単結晶炭化珪素の合成は不可能
であつた。
コークスと珪素を1800〜1900℃に加熱する方法に
より行なわれていたが、半導体材料などとして有
効な大型で良質な単結晶炭化珪素の合成は不可能
であつた。
そこで、最近では珪素等の他の物質の結結晶上
に、単結晶炭化珪素を気相から成長させる方法が
提案されている（例えば、W.E.Nels on et al.，
J.Appl.Phys.37（１）、1966，p333又はH.
Matsunami et al.，Journal of Crystal
Growth 45，（1978），p138参照）。この方法は、
塩化珪素又は水素化珪素と炭化水素を含む原料ガ
スを加熱して分解励起し、基板上に炭化珪素の薄
膜を成長させる熱CVD法であるが、それでも
1200〜1300℃以下の温度では炭化珪素の成長が困
難であつた。
に、単結晶炭化珪素を気相から成長させる方法が
提案されている（例えば、W.E.Nels on et al.，
J.Appl.Phys.37（１）、1966，p333又はH.
Matsunami et al.，Journal of Crystal
Growth 45，（1978），p138参照）。この方法は、
塩化珪素又は水素化珪素と炭化水素を含む原料ガ
スを加熱して分解励起し、基板上に炭化珪素の薄
膜を成長させる熱CVD法であるが、それでも
1200〜1300℃以下の温度では炭化珪素の成長が困
難であつた。
従つて、従来の1200℃を超える高い温度で単結
晶炭化珪素を形成する方法では、半導体基板とし
て用いるため、Ｂ、Al、Ｎ、Ｐ等の不純物元素
をドーピングしたＮ型又はＰ型の単結晶炭化珪素
を成長させようとしても、高温のため不純物元素
の拡散速度が大きくなるので、有効な方法として
活用することが難しかつた。更に又、炭化珪素以
外の基板上にヘテロエピタキシヤル成長を行なつ
た場合は、熱膨張率の差により得られた単結晶炭
化珪素に歪が発生する等の問題があつた。
晶炭化珪素を形成する方法では、半導体基板とし
て用いるため、Ｂ、Al、Ｎ、Ｐ等の不純物元素
をドーピングしたＮ型又はＰ型の単結晶炭化珪素
を成長させようとしても、高温のため不純物元素
の拡散速度が大きくなるので、有効な方法として
活用することが難しかつた。更に又、炭化珪素以
外の基板上にヘテロエピタキシヤル成長を行なつ
た場合は、熱膨張率の差により得られた単結晶炭
化珪素に歪が発生する等の問題があつた。
本発明は、かかる従来の事情に鑑み、気相から
基板上に良質の単結晶炭化珪素を低い温度で成長
させる方法を提供することを目的とする。
基板上に良質の単結晶炭化珪素を低い温度で成長
させる方法を提供することを目的とする。
本発明の単結晶炭化珪素の形成方法は、塩化珪
素又は水素化珪素と炭化水素を含む原料ガスに紫
外レーザ光を照射し、気相反応させて基板上に単
結晶炭化珪素を成長させることを特徴とするもの
である。
素又は水素化珪素と炭化水素を含む原料ガスに紫
外レーザ光を照射し、気相反応させて基板上に単
結晶炭化珪素を成長させることを特徴とするもの
である。
本発明方法は、先に説明した従来の熱CVD法
の代わりに、原料ガスの分解励起に紫外レーザ光
を用いるものであり、これにより単結晶炭化珪素
を1000℃以下の低温で単結晶基板上に成長させる
ことが可能になつた。尚、使用する原料ガスは従
来の場合と同様であり、塩化珪素としては、
SiCl4、SiH2Cl2、SiHCl3等が、及び水素化珪素
としてはSiH4、Si2H6等がある。又、炭化水素と
しては、C2H2、CH4、C2H4、C2H6、C6H6等を
使用することができる。
の代わりに、原料ガスの分解励起に紫外レーザ光
を用いるものであり、これにより単結晶炭化珪素
を1000℃以下の低温で単結晶基板上に成長させる
ことが可能になつた。尚、使用する原料ガスは従
来の場合と同様であり、塩化珪素としては、
SiCl4、SiH2Cl2、SiHCl3等が、及び水素化珪素
としてはSiH4、Si2H6等がある。又、炭化水素と
しては、C2H2、CH4、C2H4、C2H6、C6H6等を
使用することができる。
原料ガスのうち、炭化水素は塩化珪素や水素化
珪素に比べて反応性が低いので、反応装置内での
原料ガス中の炭素と珪素の元素比は炭素を珪素の
３倍以上とするのが好ましく、また原料ガスは反
応性の低いものから順に反応装置内に導入するの
が通常である。反応装置内の原料ガスの圧力は、
高すぎると炭化珪素の結晶性が低下し又低すぎる
と成長速度がていかするので、１×10-3〜１×
10-7Torrの範囲が好ましい。
珪素に比べて反応性が低いので、反応装置内での
原料ガス中の炭素と珪素の元素比は炭素を珪素の
３倍以上とするのが好ましく、また原料ガスは反
応性の低いものから順に反応装置内に導入するの
が通常である。反応装置内の原料ガスの圧力は、
高すぎると炭化珪素の結晶性が低下し又低すぎる
と成長速度がていかするので、１×10-3〜１×
10-7Torrの範囲が好ましい。
本発明方法で使用する紫外レーザ光は、原料ガ
スを分解励起するエネルギーを持つことが必要で
あるから波長が短いものほど好ましく、又分解効
率を高めるためエネルギー密度の高いパルスレー
ザが好ましい。これらの条件から具体的にはエキ
シマレーザが最も好ましく、エキシマレーザの中
では波長193nmのArFレーザ、波長248nmのKrF
レーザ及び波長308nmのXeClレーザが、炭化水
素や塩化珪素又は水素化珪素を効率よく分解し励
起する。例えば、C2H2はArFレーザの発振する
193nmの紫外レーザ光をよく吸収して容易に分解
される。しかも、原料ガスの分解励起による単結
晶炭化珪素の成長反応は1000℃以下の低温でおこ
るので、低温の基板上に欠陥の少ない単結晶炭化
珪素を成長させることができる。
スを分解励起するエネルギーを持つことが必要で
あるから波長が短いものほど好ましく、又分解効
率を高めるためエネルギー密度の高いパルスレー
ザが好ましい。これらの条件から具体的にはエキ
シマレーザが最も好ましく、エキシマレーザの中
では波長193nmのArFレーザ、波長248nmのKrF
レーザ及び波長308nmのXeClレーザが、炭化水
素や塩化珪素又は水素化珪素を効率よく分解し励
起する。例えば、C2H2はArFレーザの発振する
193nmの紫外レーザ光をよく吸収して容易に分解
される。しかも、原料ガスの分解励起による単結
晶炭化珪素の成長反応は1000℃以下の低温でおこ
るので、低温の基板上に欠陥の少ない単結晶炭化
珪素を成長させることができる。
又、エキシマレーザ等の紫外レーザ光による原
料ガスの分解効率を高めるため、パルスエネルギ
ー及びパルス周期は高いほど好ましい。特に、１
パルス当りのエネルギー密度を原料ガス中におい
て0.01mj／cm2以上とすることによつて、一層低温
で効率的な原料ガスの分解励起させることができ
る。この様に通常の紫外レーザ光のエネルギー密
度を高めるためには、発振レーザ光をレンズで集
光したり、又は多数の紫外レーザ光源からの紫外
レーザ光を集中させたり、若しくは大出力の紫外
レーザ発振装置を用いてもよい。
料ガスの分解効率を高めるため、パルスエネルギ
ー及びパルス周期は高いほど好ましい。特に、１
パルス当りのエネルギー密度を原料ガス中におい
て0.01mj／cm2以上とすることによつて、一層低温
で効率的な原料ガスの分解励起させることができ
る。この様に通常の紫外レーザ光のエネルギー密
度を高めるためには、発振レーザ光をレンズで集
光したり、又は多数の紫外レーザ光源からの紫外
レーザ光を集中させたり、若しくは大出力の紫外
レーザ発振装置を用いてもよい。
尚、単結晶炭化珪素を成長させる基板は従来と
同様に単結晶材料であることが必要で、例えば珪
素、サフアイア、ゲルマニウム、酸化マグネシウ
ム、ダイヤモンド等を使用できる。又、良好な結
晶性を有する炭化珪素を得る為には、基板温度を
700〜1000℃とすることが好ましい。
同様に単結晶材料であることが必要で、例えば珪
素、サフアイア、ゲルマニウム、酸化マグネシウ
ム、ダイヤモンド等を使用できる。又、良好な結
晶性を有する炭化珪素を得る為には、基板温度を
700〜1000℃とすることが好ましい。
到達真空度10-8Torrの光CVD装置内に単結晶
（100）面Si基板を配置し、ヒータで900℃に加熱
した。この装置内に99.99％のC2H2を導入して圧
力を８×10-5Torrとし、次に、99.9999％のSi2H6
を導入して圧力を５×10-5Torrとした。その後、
ArFによるエキシマレーザから波長193nmの紫外
レーザ光をパルス周期100Hzで発振させ、凸レン
ズで集光して原料ガス中でのエネルギー密度を
1mj／cm2として１時間照射した。
（100）面Si基板を配置し、ヒータで900℃に加熱
した。この装置内に99.99％のC2H2を導入して圧
力を８×10-5Torrとし、次に、99.9999％のSi2H6
を導入して圧力を５×10-5Torrとした。その後、
ArFによるエキシマレーザから波長193nmの紫外
レーザ光をパルス周期100Hzで発振させ、凸レン
ズで集光して原料ガス中でのエネルギー密度を
1mj／cm2として１時間照射した。
Si基板上には1μmの薄膜が形成され、この薄膜
は電子線回折により3C型の単結晶炭化珪素であ
ることが同定できた。
は電子線回折により3C型の単結晶炭化珪素であ
ることが同定できた。
尚、紫外レーザ光を照射しない場合には、基板
温度を含め全て上記実施例と同一条件にて実施し
ても、Si基板上には何も形成されなかつた。
温度を含め全て上記実施例と同一条件にて実施し
ても、Si基板上には何も形成されなかつた。
又、上記実施例と同じ条件で原料ガスを導入し
た後、水素で10ppmに希釈したB2H6を導入して
圧力を６×10-5Torrとし、実施例と同一条件で
反応させたところ、基板上にＰ型の導電性を有す
る単結晶炭化珪素が得られた。B2H6の代わりに
PH3を使用すると、Ｎ型の導電性を有する単結晶
炭化珪素が得られた。
た後、水素で10ppmに希釈したB2H6を導入して
圧力を６×10-5Torrとし、実施例と同一条件で
反応させたところ、基板上にＰ型の導電性を有す
る単結晶炭化珪素が得られた。B2H6の代わりに
PH3を使用すると、Ｎ型の導電性を有する単結晶
炭化珪素が得られた。
本発明によれば、1000℃以下の低い温度で、気
相から基板上に欠陥の少ない良質の単結晶炭化珪
素を成長させることができる。
相から基板上に欠陥の少ない良質の単結晶炭化珪
素を成長させることができる。
従つて、本発明方法によつて炭化珪素への不純
物元素の有効なドーピング手段として活用できる
他、炭化珪素以外の基板上に単結晶炭化珪素を容
易にヘテロエピタキシヤル成長させることができ
るので、半導体素子用の炭化珪素基板を安価に製
造することが可能になる。
物元素の有効なドーピング手段として活用できる
他、炭化珪素以外の基板上に単結晶炭化珪素を容
易にヘテロエピタキシヤル成長させることができ
るので、半導体素子用の炭化珪素基板を安価に製
造することが可能になる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 塩化珪素又は水素化珪素と炭化水素を含む原
料ガスに紫外レーザ光を照射し、気相反応させて
基板上に単結晶炭化珪素を成長させることを特徴
とする単結晶炭化珪素の形成方法。 ２ 紫外レーザ光の１パルス当りのエネルギー密
度が、原料ガス中において0.01mj／cm2以上である
ことを特徴とする、特許請求の範囲１項記載の単
結晶炭化珪素の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12299187A JPS63288998A (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | 単結晶炭化珪素の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12299187A JPS63288998A (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | 単結晶炭化珪素の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63288998A JPS63288998A (ja) | 1988-11-25 |
| JPH0380758B2 true JPH0380758B2 (ja) | 1991-12-25 |
Family
ID=14849580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12299187A Granted JPS63288998A (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | 単結晶炭化珪素の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63288998A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103700580A (zh) * | 2013-12-12 | 2014-04-02 | 上海师范大学 | 一种用紫外脉冲激光辐照制备SiC欧姆接触的方法 |
| CN115959669A (zh) * | 2023-01-30 | 2023-04-14 | 武汉理工大学 | 一种SiC纳米粉体的制备方法 |
-
1987
- 1987-05-20 JP JP12299187A patent/JPS63288998A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63288998A (ja) | 1988-11-25 |
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