JPH06302524A - Formation of single crystal magnesia spinel film - Google Patents

Formation of single crystal magnesia spinel film

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JPH06302524A
JPH06302524A JP10735593A JP10735593A JPH06302524A JP H06302524 A JPH06302524 A JP H06302524A JP 10735593 A JP10735593 A JP 10735593A JP 10735593 A JP10735593 A JP 10735593A JP H06302524 A JPH06302524 A JP H06302524A
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JP
Japan
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single crystal
film
gas
reaction tube
magnesia spinel
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Application number
JP10735593A
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Japanese (ja)
Inventor
Eiji Taguchi
英二 田口
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To provide a method for growing single crystal MgO.Al2O3 films having excellent uniformity and excellent crystallizability with excellent reproducibility. CONSTITUTION:Concerning a formation of a single crystal magnesia spinel (MgO.Al2O3) film on a single crystal semiconductor layer by vapor phase epitaxy, causing magnesium chloride (MgCl2), aluminum chloride (AlCl3), carbon dioxide (CO2), and hydrogen (H2) to react in a reaction tube, the crystal is grown at a reduced pressure, while supplying a gas to the reaction tube 1 sufficiently and exhausting the gas inside the reaction tube 1 forcedly.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、絶縁層上に単結晶Si
膜が形成されたSOI(Silicon on Ins
urator)構造における上記の絶縁層として用いら
れる単結晶マグネシアスピネル膜の形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a single crystal Si on an insulating layer.
SOI (Silicon on Ins) with a film formed
The present invention relates to a method for forming a single crystal magnesia spinel film used as the insulating layer in the urator structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】SOI構造は、素子分離が容易であり、
また、寄生容量を小さくでき、更にラッチアップ耐性が
ある等の特徴を有しており、半導体集積回路の高集積
化、高速化が図れることから、研究開発が盛んに行われ
ている。なかでも、Si基板上に単結晶絶縁膜をエピタ
キシャル成長させ、その上に単結晶Si膜をエピタキシ
ャル成長させる方法は、大面積のSOI基板を作製する
のに適する。
2. Description of the Related Art In the SOI structure, element isolation is easy,
Further, since it has features such as reduction of parasitic capacitance and resistance to latch-up, and high integration and high speed of a semiconductor integrated circuit can be achieved, research and development have been actively conducted. Among them, the method of epitaxially growing a single crystal insulating film on a Si substrate and epitaxially growing a single crystal Si film on it is suitable for producing a large-area SOI substrate.

【0003】上記の単結晶絶縁膜としてはマグネシアス
ピネル膜が知られており、このマグネシアスピネル膜は
Siとの格子整合性が良く、高品質なSOI基板が得ら
れる可能性が高いことから、Si/MgO・Al2 3
/Si構造のSOI技術の開発が進められている。
A magnesia spinel film is known as the above-mentioned single crystal insulating film. Since this magnesia spinel film has a good lattice matching with Si and a high-quality SOI substrate is likely to be obtained, Si / MgO ・ Al 2 O 3
/ Si structure SOI technology is being developed.

【0004】上記のマグネシアスピネル膜は、例えば、
特公昭60−33304号公報(H01L 21/8
4)やJ.Electrochem.Soc.Vol.
129P.2569などに記載されているように、CV
D法を用いてSi基板上に成長させることができる。
The above magnesia spinel film is, for example,
Japanese Patent Publication No. 60-33304 (H01L 21/8
4) and J. Electrochem. Soc. Vol.
129P. CV as described in 2569 etc.
It can be grown on a Si substrate using the D method.

【0005】図3はマグネシアスピネル膜を成膜するた
めのCVD装置の概略図である。図中、1は石英反応
管、2は石英反応管1のほぼ中央部まで挿入されたソー
ス管、3はAlソース、4はMgCl2 ソース、5はS
i基板である。6,7,8はガス導入口であり、ガス導
入口6からは(H2 +HCl)ガスが、ガス導入口7か
らはH2 ガスが、ガス導入口8からは(CO2 +H2
ガスがそれぞれ供給される。また、9,10,11は加
熱ヒーターである。
FIG. 3 is a schematic view of a CVD apparatus for forming a magnesia spinel film. In the figure, 1 is a quartz reaction tube, 2 is a source tube inserted almost to the center of the quartz reaction tube 1, 3 is an Al source, 4 is a MgCl 2 source, and 5 is S.
i substrate. Reference numerals 6, 7 and 8 are gas inlets. (H 2 + HCl) gas is supplied from the gas inlet 6, H 2 gas is supplied from the gas inlet 7, and (CO 2 + H 2 ) is supplied from the gas inlet 8.
Gas is supplied respectively. Further, 9, 10, 11 are heaters.

【0006】上記のHClガスとAlソース3との反応
によって生成されたAlCl3 ソースガス、及びMgC
2 ソースガスは、Si基板5上へと輸送され、ここで
これらのソースガスとCO2 ガスとが反応し、以下の化
学反応式で示されるように、Si基板5上に単結晶マグ
ネシアスピネル(MgO・Al2 3 )膜がエピタキシ
ャル成長する。
AlCl 3 source gas produced by the reaction between the above HCl gas and Al source 3, and MgC
The l 2 source gas is transported onto the Si substrate 5, where the source gas reacts with the CO 2 gas, and the single crystal magnesia spinel is deposited on the Si substrate 5 as shown in the following chemical reaction formula. The (MgO.Al 2 O 3 ) film grows epitaxially.

【0007】[0007]

【化1】 MgCl2 (g)+2AlCl3 (g)+4CO2 (g)+4H2 →MgO・Al2 3 (s)+4CO(g)+8HCl(g)Embedded image MgCl 2 (g) + 2AlCl 3 (g) + 4CO 2 (g) + 4H 2 → MgO.Al 2 O 3 (s) + 4CO (g) + 8HCl (g)

【0008】このときの成膜条件として、Alソース
3、MgCl2 ソース4、Si基板5をそれぞれ650
℃、850℃、920℃とに加熱し、ガス導入口6から
の(H2 +HCl)ガスの流量として、HClを15c
c/min、H2 を2リットル/minとし、ガス導入
口7からのH2 ガスの流量を3リットル/minとし、
ガス導入口8からの(CO2 +H2 )ガスの流量とし
て、CO2 を70cc/min、H2 を7リットル/m
inに設定すると、マグネシアスピネル膜の成長速度は
約70Å/minとなる。
As film forming conditions at this time, the Al source 3, the MgCl 2 source 4, and the Si substrate 5 are each 650.
° C., 850 ° C., then heated to a 920 ° C., as the flow rate of the (H 2 + HCl) gas from the gas inlet 6, 15c of HCl
c / min, H 2 at 2 liters / min, H 2 gas flow rate from the gas inlet 7 at 3 liters / min,
As the flow rate of (CO 2 + H 2) gas from the gas inlet 8, the CO 2 70 cc / min, the H 2 7 liters / m
When set to in, the growth rate of the magnesia spinel film is about 70Å / min.

【0009】しかしながら、上記の条件により得られる
マグネシアスピネル膜は、三次元的な核成長をするた
め、表面に微細な凹凸を有しており、平坦な膜にならな
い。また、結晶性が十分ではないため、成長後に熱処理
を行って結晶性を向上させる必要があった。
However, since the magnesia spinel film obtained under the above conditions has three-dimensional nucleus growth, it has fine irregularities on the surface and is not a flat film. Further, since the crystallinity is not sufficient, it is necessary to perform heat treatment after the growth to improve the crystallinity.

【0010】図4は、上記熱処理における雰囲気をドラ
イN2 雰囲気とした場合と、酸化性雰囲気(ウェットN
2 若しくはドライO2 )とした場合の各々について、結
晶性の向上の度合いを成長時の単結晶MgO・Al2
3 膜(アズ・グロウン(as−grown)膜)のX線
回折強度を“1”として相対的に表したものである。
FIG. 4 shows a case where the atmosphere in the heat treatment is a dry N 2 atmosphere and an oxidizing atmosphere (wet N 2 atmosphere).
2 or dry O 2 ) in each case, the degree of improvement in crystallinity is determined by the single crystal MgO.Al 2 O during growth.
The X-ray diffraction intensity of the three films (as-grown film) is relatively expressed as "1".

【0011】この図から、単結晶MgO・Al2 3
の熱処理による結晶性の向上には酸化性雰囲気が有効で
あることがわかる。これは、酸化性雰囲気で熱処理する
ことにより、単結晶MgO・Al2 3 膜中に欠損する
酸素の補充が行われ、適当な化学量論的組成に近づくた
めと考えられる。このことは、成膜後に窒素雰囲気中で
室温まで降温させる時に、成長した単結晶MgO・Al
2 3 膜から酸素が離脱して酸素の欠損が生じやすいこ
とからも推測できる。
From this figure, it is understood that an oxidizing atmosphere is effective for improving the crystallinity of the single crystal MgO.Al 2 O 3 film by heat treatment. It is considered that this is because heat treatment in an oxidizing atmosphere replenishes oxygen deficient in the single-crystal MgO.Al 2 O 3 film, and approaches an appropriate stoichiometric composition. This means that when the temperature is lowered to room temperature in a nitrogen atmosphere after film formation, the grown single crystal MgO.Al.
It can also be inferred from the fact that oxygen is easily released from the 2 O 3 film to cause oxygen deficiency.

【0012】しかし、成長後の上記熱処理によりas−
grown膜の2倍以上のX線回折強度を得るには、1
100℃以上の高温が必要である。従って、例えば、単
結晶MgO・Al2 3 膜を三次元回路素子の層間絶縁
膜として利用することは、高温熱処理による下層デバイ
スへの悪影響を考えると困難である。
However, as-
To obtain an X-ray diffraction intensity more than double that of a grown film, 1
A high temperature of 100 ° C or higher is required. Therefore, for example, it is difficult to use a single crystal MgO.Al 2 O 3 film as an interlayer insulating film of a three-dimensional circuit element, considering the adverse effect of the high temperature heat treatment on the lower layer device.

【0013】一方、単結晶MgO・Al2 3 膜の成長
中に酸素を多く含ませるために、単にCO2 を過剰に供
給すると、CO2 とMgCl2 の反応が優先的に起こ
り、Mgの組成が多くなってしまい、成長させる膜の組
成制御ができなくなる。さらに、過剰に供給されるCO
2 によって、単結晶MgO・Al2 3 膜が成長する
前、或いは成長中でも基板が酸化されて所望の結晶方位
の膜が得られなくなる。
On the other hand, if CO 2 is simply excessively supplied in order to contain a large amount of oxygen during the growth of the single crystal MgO.Al 2 O 3 film, the reaction between CO 2 and MgCl 2 occurs preferentially, and the Mg 2 The composition becomes so large that the composition of the grown film cannot be controlled. In addition, excess CO
According to 2 , the substrate is oxidized before or even during the growth of the single crystal MgO.Al 2 O 3 film, and a film having a desired crystal orientation cannot be obtained.

【0014】また、単結晶MgO・Al2 3 膜を成長
させた後、成長中と同流量のCO2とH2 の雰囲気中に
おいて室温まで降温させることは有効であり、この方法
によると、通常法の約2.5倍のX線回折強度を有する
膜が得られる。しかし、前述した成長後の熱処理によっ
て得られる膜よりも結晶性は劣る。
After growing the single crystal MgO.Al 2 O 3 film, it is effective to lower the temperature to room temperature in the atmosphere of CO 2 and H 2 at the same flow rate as during growth. According to this method, A film having an X-ray diffraction intensity of about 2.5 times that of the conventional method is obtained. However, the crystallinity is inferior to the film obtained by the above-mentioned heat treatment after growth.

【0015】ところで、単結晶MgO・Al2 3 膜の
結晶性向上には、成長速度を低下させることが有効であ
る。成長速度を低下させる方法の一つとして、H2 キャ
リアガスをN2 などの不活性ガスによって希釈し、キャ
リアガス中のH2 濃度を減少させる方法がある。このH
2 濃度の減少により成長速度が低下するのは、H2 とC
2 との反応によって生じるH2 OガスがMgO・Al
2 3 の生成反応に密接に関与しており、H2 Oの生成
量がMgO・Al2 3 の成長速度を支配しているため
である。
In order to improve the crystallinity of the single crystal MgO.Al 2 O 3 film, it is effective to reduce the growth rate. One of the methods for reducing the growth rate is to dilute the H 2 carrier gas with an inert gas such as N 2 to reduce the H 2 concentration in the carrier gas. This H
2 The decrease in the growth rate due to the decrease in the concentration is due to H 2 and C
H 2 O gas generated by the reaction with O 2 is MgO.Al.
This is because it is closely involved in the reaction of forming 2 O 3 , and the amount of H 2 O formed controls the growth rate of MgO.Al 2 O 3 .

【0016】ここで、H2 キャリアガスをN2 ガスによ
って希釈し、H2 濃度を17%、成長速度を18Å/m
inとして成長させた場合、通常方法の約3.5倍のX
線回折強度を有する膜が得られる。しかしながら、この
方法では良好な結晶が得られる領域が限られており、膜
表面の大部分では、図5に示すような針状の異常成長が
見られるため、成長の均一性が著しく悪く、量産性が損
なわれる。この針状の異常成長は、酸化種ガスであるH
2 Oの供給が不十分であったことに起因していると予想
される。
Here, the H 2 carrier gas was diluted with N 2 gas, the H 2 concentration was 17%, and the growth rate was 18Å / m.
When grown as in, X is about 3.5 times that of the normal method.
A film having a line diffraction intensity is obtained. However, in this method, the regions where good crystals are obtained are limited, and needle-like abnormal growth as shown in FIG. Sex is impaired. This needle-like abnormal growth is caused by H that is an oxidizing species gas.
It is expected that this is due to insufficient supply of 2 O.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】従って、再現性および
均一性が良く、より結晶性の良好な単結晶MgO・Al
2 3 膜を成長させるには、酸化種ガスの供給を十分に
行いながら、成長速度を低下させる新しい成長法が要望
される。
Therefore, a single crystal MgO.Al having good reproducibility and uniformity and good crystallinity.
In order to grow a 2 O 3 film, a new growth method that reduces the growth rate while sufficiently supplying an oxidizing species gas is required.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明の単結晶マグネシ
アスピネル膜の形成方法は、上記の課題を解決するため
に、塩化マグネシウム(MgCl2 )と塩化アルミニウ
ム(AlCl3 )と二酸化炭素(CO2 )と水素
(H2 )とを反応管内で反応させ、単結晶半導体層上に
単結晶マグネシアスピネル(MgO・Al2 3 )膜を
気相エピタキシャル成長させる単結晶マグネシアスピネ
ル膜の形成方法において、前記の反応管内に供給するガ
ス量を十分し、且つ当該反応管内の排気を強制的に行い
ながら減圧下で結晶成長させることを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, the method for forming a single crystal magnesia spinel film according to the present invention is intended to solve the above-mentioned problems, such as magnesium chloride (MgCl 2 ), aluminum chloride (AlCl 3 ), carbon dioxide (CO 2 ). ) And hydrogen (H 2 ) are reacted in a reaction tube, and a single crystal magnesia spinel (MgO.Al 2 O 3 ) film is vapor-phase epitaxially grown on the single crystal semiconductor layer. Is characterized in that the amount of gas supplied into the reaction tube is sufficient, and the crystal is grown under reduced pressure while forcibly exhausting the inside of the reaction tube.

【0019】[0019]

【作用】上記の反応管内に供給するガス量を単に減らす
ことで結晶成長の速度を低下させるとすれば、十分な量
の酸化種ガス(H2 O)の供給が行われなくなるが、本
発明では反応管内に供給するCO2 、H2 のガス量を十
分としているため、ソースガスに対して十分な量の酸化
種ガス(H2 O)の供給が確保できる。その一方、反応
管内の排気を強制的に行いながら減圧下で結晶成長させ
るため、マイグレーションが良好に行われ、結晶成長の
速度が制御性良く低下する。故に、結晶性の良好なMg
O・Al2 3 膜を再現性、均一性良く成膜することが
できる。
If the rate of crystal growth is reduced by simply reducing the amount of gas supplied into the reaction tube, a sufficient amount of oxidizing species gas (H 2 O) cannot be supplied. However, since the gas amounts of CO 2 and H 2 supplied to the reaction tube are sufficient, it is possible to secure the supply of a sufficient amount of oxidizing species gas (H 2 O) with respect to the source gas. On the other hand, since the crystal growth is performed under reduced pressure while forcibly exhausting the inside of the reaction tube, the migration is favorably performed and the crystal growth rate is lowered with good controllability. Therefore, Mg with good crystallinity
An O.Al 2 O 3 film can be formed with good reproducibility and uniformity.

【0020】[0020]

【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図に基づい
て説明する。なお、説明の便宜上従来例と同一の部材に
は同一の符号を付記している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings showing its embodiments. For convenience of explanation, the same members as those in the conventional example are designated by the same reference numerals.

【0021】図1は、本発明の単結晶マグネシアスピネ
ル膜を形成する方法を実施するためのCVD装置の概略
図である。1は石英反応管、2は石英反応管1のほぼ中
央部まで延設されたソース管である。このソース管2に
は二つの管路2a,2bが形成されており、管路2a内
にはAlソース3が、管路2b内にはMgCl2 ソース
4がそれぞれ載置されている。また、ソース管2の終端
側には、単結晶Si基板5がサセプタ13上に載置され
ている。
FIG. 1 is a schematic view of a CVD apparatus for carrying out the method for forming a single crystal magnesia spinel film of the present invention. Reference numeral 1 is a quartz reaction tube, and 2 is a source tube extending to almost the center of the quartz reaction tube 1. Two pipe lines 2a and 2b are formed in the source pipe 2, an Al source 3 is placed in the pipe line 2a, and a MgCl 2 source 4 is placed in the pipe line 2b. A single crystal Si substrate 5 is placed on the susceptor 13 on the terminal side of the source tube 2.

【0022】6,7は、前記のソース管2の二つの管路
2a,2bにおけるガス導入口であり、ガス導入口6か
らは(H2 +HCl)ガスが、ガス導入口7からはH2
ガスが、それぞれ供給される。また、ガス導入管8は、
石英反応管1に直接連通するものであり、このガス導入
口管8からは(CO2 +H2 )ガスが供給される。
[0022] 6 and 7, the two conduits 2a of the source tube 2, a gas inlet in 2b, from the gas inlet port 6 (H 2 + HCl) gas, H 2 from the gas inlet port 7
Gas is supplied respectively. Further, the gas introduction pipe 8 is
It directly communicates with the quartz reaction tube 1, and a (CO 2 + H 2 ) gas is supplied from the gas inlet tube 8.

【0023】また、石英反応管1の周囲には、加熱ヒー
ター9,10,11が配備されており、上記の加熱ヒー
ター9はAlソース3を、加熱ヒーター10はMgCl
ソース4を、加熱ヒーター11は単結晶Si基板5を、
それぞれ所定の温度に加熱保持する。
Further, heaters 9, 10 and 11 are provided around the quartz reaction tube 1. The heater 9 is an Al source 3 and the heater 10 is MgCl 2.
The source 4 and the heater 11 are the single crystal Si substrate 5
Each is heated and maintained at a predetermined temperature.

【0024】14は、前記の石英反応管1内に連通する
排気経路であり、この排気経路14にはロータリーポン
プ12が設置されている。このロータリーポンプ12に
より、石英反応管1内のガスが強制的に排気され、この
石英反応管1内が減圧されるようになっている。
Reference numeral 14 is an exhaust path communicating with the inside of the quartz reaction tube 1, and a rotary pump 12 is installed in the exhaust path 14. The gas in the quartz reaction tube 1 is forcibly discharged by the rotary pump 12, and the pressure in the quartz reaction tube 1 is reduced.

【0025】以上の構成からなるCVD装置を用いた本
発明の単結晶マグネシアスピネル膜の形成方法を以下に
説明する。
A method for forming a single crystal magnesia spinel film of the present invention using the CVD apparatus having the above structure will be described below.

【0026】まず、前記の加熱ヒーター9,10,11
をそれぞれ作動させることにより、Alソース3を65
0℃に、MgClソース4を850℃に、単結晶Si基
板5を920℃にそれぞれ加熱保持する。そして、前記
のロータリーポンプ12を作動させ、強制排気を行うこ
とにより石英反応管1内の圧力を50Torr前後に保
ちながら、ガス導入管8からは、CO2 とH2 ガスをそ
れぞれ70cc/min、7リットル/minの流量
で、ガス導入口6からは、HClとH2 ガスをそれぞれ
30cc/min、2リットル/minの流量で、更
に、ガス導入口7からは、H2 ガスを3リットル/mi
nの流量で反応管1内に供給する。
First, the heaters 9, 10, 11 described above are used.
By operating each of the
The MgCl source 4 and the single crystal Si substrate 5 are heated and maintained at 0 ° C., 850 ° C. and 920 ° C., respectively. Then, the rotary pump 12 is operated to perform forced evacuation to keep the pressure in the quartz reaction tube 1 at around 50 Torr, and from the gas introduction tube 8, CO 2 and H 2 gas are each 70 cc / min, At a flow rate of 7 liters / min, HCl and H 2 gas from the gas introduction port 6 are 30 cc / min and 2 liters / min, respectively, and further, H 2 gas is 3 liters / min from the gas introduction port 7. mi
It is supplied into the reaction tube 1 at a flow rate of n.

【0027】これにより、ソース管2の管路2aにて輸
送されるAlCl3 と、管路2bにて輸送されるMgC
2 と、ガス導入管8から供給されるCO2 とH2 とが
反応し、単結晶Si基板5上に単結晶MgO・Al2
3 膜がエピタキシャル成長する。このときの成長速度は
約6〜10Å/minであった。即ち、従来の70Å/
minの約1/10程度の成長速度となった。この反応
の際、石英反応管1内に供給するCO2 、H2 のガス量
を十分な量としているため、ソースガスに対して十分な
量の酸化種ガス(H2 O)の供給が確保できる。
As a result, AlCl 3 transported in the pipeline 2a of the source tube 2 and MgC transported in the pipeline 2b.
l 2 reacts with CO 2 and H 2 supplied from the gas introduction pipe 8 to form a single crystal MgO · Al 2 O on the single crystal Si substrate 5.
Three films grow epitaxially. The growth rate at this time was about 6 to 10Å / min. That is, the conventional 70Å /
The growth rate was about 1/10 of min. At the time of this reaction, the amount of CO 2 and H 2 gas to be supplied into the quartz reaction tube 1 is set to a sufficient amount, so that a sufficient amount of oxidizing species gas (H 2 O) is supplied to the source gas. it can.

【0028】図2は、以上のようにしてSi基板上に単
結晶MgO・Al2 3 膜が形成された基板の断面図で
あり、単結晶MgO・Al2 3 膜の表面には、針状の
異常成長は見られず、ウェハ全面において表面が平坦な
膜が得られた。また、膜の結晶性をX線回折法により調
べたところ、通常法(成長速度70Å/min)によっ
て得た膜に比べ、その約4倍のX線回折強度が得られ、
結晶性が向上していることが分かった。
FIG. 2 is a sectional view of a substrate in which a single crystal MgO.Al 2 O 3 film is formed on the Si substrate as described above, and the surface of the single crystal MgO.Al 2 O 3 film is No needle-like abnormal growth was observed, and a film having a flat surface was obtained on the entire surface of the wafer. In addition, when the crystallinity of the film was examined by an X-ray diffraction method, an X-ray diffraction intensity about four times that of the film obtained by the normal method (growth rate 70 Å / min) was obtained,
It was found that the crystallinity was improved.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、単結晶
半導体層上への単結晶MgO・Al23 膜の成長を減
圧下で行うので、ソースガスの供給量に対して十分な量
の酸化種ガス(H2 O)を供給しながら成長速度を低下
させることができ、針状の異常成長を誘発せずに結晶性
が優れた単結晶MgO・Al2 3 膜を均一に形成する
ことができる。よって、これを用いたより高品質なSO
I基板を得ることが可能となる。更に、成長時の減圧度
を大きくすれば、低温成長も可能であり、ウェハプロセ
スの低温化も促進することができる。
As described above, according to the present invention, since the growth of the single crystal MgO.Al 2 O 3 film on the single crystal semiconductor layer is performed under reduced pressure, it is sufficient to supply the source gas. The growth rate can be reduced while supplying a large amount of oxidizing species gas (H 2 O), and a single crystal MgO · Al 2 O 3 film with excellent crystallinity can be uniformly formed without inducing needle-like abnormal growth. Can be formed. Therefore, higher quality SO using this
It is possible to obtain an I substrate. Furthermore, if the degree of pressure reduction during growth is increased, low temperature growth is also possible, and lowering of the temperature of the wafer process can be promoted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の単結晶マグネシアスピネル膜の形成方
法に用いるCVD装置の概略図である。
FIG. 1 is a schematic view of a CVD apparatus used in the method for forming a single crystal magnesia spinel film of the present invention.

【図2】本発明の方法により形成されたSOI基板の断
面図である。
FIG. 2 is a sectional view of an SOI substrate formed by the method of the present invention.

【図3】従来の単結晶マグネシアスピネル膜の形成方法
に用いるCVD装置の概略図である。
FIG. 3 is a schematic view of a CVD apparatus used in a conventional method for forming a single crystal magnesia spinel film.

【図4】熱処理による単結晶MgO・Al2 3 膜の結
晶性向上の雰囲気依存性を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the atmosphere dependency of the crystallinity improvement of the single crystal MgO.Al 2 O 3 film by heat treatment.

【図5】従来の方法により形成されたSOI基板の断面
図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of an SOI substrate formed by a conventional method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 石英反応管 2 ソース管 3 Alソース 4 MgCl2 ソース 5 Si基板 12 ロータリーポンプ1 Quartz Reaction Tube 2 Source Tube 3 Al Source 4 MgCl 2 Source 5 Si Substrate 12 Rotary Pump

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 塩化マグネシウム(MgCl2 )と塩化
アルミニウム(AlCl3 )と二酸化炭素(CO2 )と
水素(H2 )とを反応管内で反応させ、単結晶半導体層
上に単結晶マグネシアスピネル(MgO・Al2 3
膜を気相エピタキシャル成長させる単結晶マグネシアス
ピネル膜の形成方法において、前記の反応管内に供給す
るガス量を十分とし、且つ当該反応管内の排気を強制的
に行いながら減圧下で結晶成長させることを特徴とする
単結晶マグネシアスピネル膜の形成方法。
1. Magnesium chloride (MgCl 2 ), aluminum chloride (AlCl 3 ), carbon dioxide (CO 2 ) and hydrogen (H 2 ) are reacted in a reaction tube, and a single crystal magnesia spinel ( MgO ・ Al 2 O 3 )
A method for forming a single crystal magnesia spinel film for vapor phase epitaxial growth of a film, characterized in that a sufficient amount of gas is supplied into the reaction tube, and the crystal is grown under reduced pressure while forcibly exhausting the reaction tube. Method for forming single crystal magnesia spinel film.
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