JPH07172997A - 炭化珪素薄膜の製造方法及び製造装置 - Google Patents
炭化珪素薄膜の製造方法及び製造装置Info
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- JPH07172997A JPH07172997A JP31619093A JP31619093A JPH07172997A JP H07172997 A JPH07172997 A JP H07172997A JP 31619093 A JP31619093 A JP 31619093A JP 31619093 A JP31619093 A JP 31619093A JP H07172997 A JPH07172997 A JP H07172997A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 炭化珪素の成長表面で珪素原子が炭素原子に
対して常に過剰となるように、炭化珪素表面での炭素と
珪素の存在比を制御することにより、平滑表面が再現性
良く得られツウィンの成長が抑えられた高性能のエピタ
キシャル薄膜からなる炭化珪素薄膜を製造する。 【構成】 炭化珪素薄膜１の成長中に成長表面２の電子
銃３とスクリーン４により反射電子線回折パターン５を
モニタし、常に２×３パターンが観測されるように回折
像の一部６の強度を、制御機７により、炭素供給用の電
子線蒸着機８の出力および珪素供給用のＫ−ＣＥＬＬ９
の温度設定にフィードバックさせ、制御する炭化珪素薄
膜形成装置を形成する。これにより、上記存在比を制御
する。炭化珪素薄膜を結晶性良く再現性良く形成でき
る。
対して常に過剰となるように、炭化珪素表面での炭素と
珪素の存在比を制御することにより、平滑表面が再現性
良く得られツウィンの成長が抑えられた高性能のエピタ
キシャル薄膜からなる炭化珪素薄膜を製造する。 【構成】 炭化珪素薄膜１の成長中に成長表面２の電子
銃３とスクリーン４により反射電子線回折パターン５を
モニタし、常に２×３パターンが観測されるように回折
像の一部６の強度を、制御機７により、炭素供給用の電
子線蒸着機８の出力および珪素供給用のＫ−ＣＥＬＬ９
の温度設定にフィードバックさせ、制御する炭化珪素薄
膜形成装置を形成する。これにより、上記存在比を制御
する。炭化珪素薄膜を結晶性良く再現性良く形成でき
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ワイドバンドギャップ
・高速・高出力半導体素子としての応用が期待される炭
化珪素薄膜の製造方法および製造装置に関するもので、
特に立方晶炭化珪素の（００１）（１１１）および六方
晶炭化珪素の（０００１）面のエピタキシャル成長方法
および成長装置に関するものである
・高速・高出力半導体素子としての応用が期待される炭
化珪素薄膜の製造方法および製造装置に関するもので、
特に立方晶炭化珪素の（００１）（１１１）および六方
晶炭化珪素の（０００１）面のエピタキシャル成長方法
および成長装置に関するものである
【０００２】
【従来の技術】従来、炭化珪素薄膜はシラン・アセチレ
ン等の混合ガスを用いたＣＶＤ法などにより形成される
ことが知られているが、その成長機構の詳細は明らかに
なっていない。
ン等の混合ガスを用いたＣＶＤ法などにより形成される
ことが知られているが、その成長機構の詳細は明らかに
なっていない。
【０００３】また、シリコンウェハ上への炭化珪素薄膜
の成長に関しては、炭素をシリコンウェハ表面に供給し
て加熱する炭化処理により、炭化珪素薄膜がヘテロエピ
タキシャルすることが知られている。
の成長に関しては、炭素をシリコンウェハ表面に供給し
て加熱する炭化処理により、炭化珪素薄膜がヘテロエピ
タキシャルすることが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】炭化珪素薄膜の成長
は、１０００℃以上の高温で行われるため、供給原料ガ
スの分解と基板表面での付着・再蒸発等の機構が複雑
で、原料ガスの供給量と基板温度との関係を把握し、制
御性・再現性良く炭化珪素薄膜をエピタキシャル成長さ
せる技術は工業的にはまだ不十分であった。
は、１０００℃以上の高温で行われるため、供給原料ガ
スの分解と基板表面での付着・再蒸発等の機構が複雑
で、原料ガスの供給量と基板温度との関係を把握し、制
御性・再現性良く炭化珪素薄膜をエピタキシャル成長さ
せる技術は工業的にはまだ不十分であった。
【０００５】シリコンウェハ上のヘテロエピタキシャル
成長に関しても、炭化処理前のシリコンウェハの表面の
処理や炭化において制御すべき条件が確立されておら
ず、工業的には不十分であった。
成長に関しても、炭化処理前のシリコンウェハの表面の
処理や炭化において制御すべき条件が確立されておら
ず、工業的には不十分であった。
【０００６】本発明は前記従来の課題を解決するため、
炭化珪素の成長表面での炭素と珪素の存在比を正確に制
御することにより、平滑表面が再現性良く得られツウィ
ンの成長が抑えられた高性能のエピタキシャル薄膜から
なる炭化珪素薄膜の製造方法及び製造装置を提供するこ
とを目的とする。
炭化珪素の成長表面での炭素と珪素の存在比を正確に制
御することにより、平滑表面が再現性良く得られツウィ
ンの成長が抑えられた高性能のエピタキシャル薄膜から
なる炭化珪素薄膜の製造方法及び製造装置を提供するこ
とを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の炭化珪素薄膜の第１番目の製造方法は、炭
化珪素の表面に珪素と炭素を供給し（００１）面を有す
る立方晶炭化珪素薄膜を形成する際、炭化珪素の成長表
面で珪素原子が炭素原子に対して常に過剰となるよう
に、炭化珪素表面での炭素数と珪素数の存在比を制御す
ることを特徴とする。
め、本発明の炭化珪素薄膜の第１番目の製造方法は、炭
化珪素の表面に珪素と炭素を供給し（００１）面を有す
る立方晶炭化珪素薄膜を形成する際、炭化珪素の成長表
面で珪素原子が炭素原子に対して常に過剰となるよう
に、炭化珪素表面での炭素数と珪素数の存在比を制御す
ることを特徴とする。
【０００８】前記構成においては、立方晶炭化珪素の
（００１）成長表面が２×１、２×３、及び２×５から
選ばれる少なくとも一つの表面再配列をとるように、炭
化珪素表面での炭素と珪素の存在比を制御することが好
ましい。
（００１）成長表面が２×１、２×３、及び２×５から
選ばれる少なくとも一つの表面再配列をとるように、炭
化珪素表面での炭素と珪素の存在比を制御することが好
ましい。
【０００９】また前記構成においては、立方晶炭化珪素
の（００１）成長表面での珪素原子と炭素原子の存在比
が１より大きく２以下の珪素過剰状態で（００１）面の
最表面原子層が珪素面で、さらに付加珪素原子が付着し
ている構造となるように、炭化珪素表面での炭素と珪素
の存在比を制御することが好ましい。
の（００１）成長表面での珪素原子と炭素原子の存在比
が１より大きく２以下の珪素過剰状態で（００１）面の
最表面原子層が珪素面で、さらに付加珪素原子が付着し
ている構造となるように、炭化珪素表面での炭素と珪素
の存在比を制御することが好ましい。
【００１０】次に本発明の炭化珪素薄膜の第２番目の製
造方法は、炭化珪素の表面に珪素と炭素を供給し（１１
１）面を有する立方晶または（０００１）面を有する六
方晶炭化珪素薄膜を形成する際、炭化珪素の成長表面で
炭素原子が珪素原子に対して常に過剰となるように、炭
化珪素表面での炭素と珪素の存在比を制御することを特
徴とする。
造方法は、炭化珪素の表面に珪素と炭素を供給し（１１
１）面を有する立方晶または（０００１）面を有する六
方晶炭化珪素薄膜を形成する際、炭化珪素の成長表面で
炭素原子が珪素原子に対して常に過剰となるように、炭
化珪素表面での炭素と珪素の存在比を制御することを特
徴とする。
【００１１】前記構成においては、立方晶炭化珪素の
（１１１）または六方晶炭化珪素の（０００１）成長表
面での珪素原子と炭素原子の割合が、１以下０．５以上
の炭素過剰状態で立方晶（１１１）面または六方晶（０
００１）面の最表面原子層が炭素面となる構造となるよ
うに、炭化珪素表面での炭素と珪素の存在比を制御する
ことが好ましい。
（１１１）または六方晶炭化珪素の（０００１）成長表
面での珪素原子と炭素原子の割合が、１以下０．５以上
の炭素過剰状態で立方晶（１１１）面または六方晶（０
００１）面の最表面原子層が炭素面となる構造となるよ
うに、炭化珪素表面での炭素と珪素の存在比を制御する
ことが好ましい。
【００１２】次に本発明の炭化珪素薄膜の第３番目の製
造方法は、珪素単結晶（シリコンウェハ）表面を超高真
空中で加熱して清浄化した後、珪素を上記清浄化した珪
素単結晶表面に供給し単結晶珪素層を成長させ、上記成
長珪素単結晶の表面を炭化処理し炭化珪素ヘテロエピタ
キシャル薄膜を形成し、更に上記炭化珪素薄膜の表面に
炭素と珪素を供給することにより炭化珪素薄膜を成長さ
せることを特徴とする。
造方法は、珪素単結晶（シリコンウェハ）表面を超高真
空中で加熱して清浄化した後、珪素を上記清浄化した珪
素単結晶表面に供給し単結晶珪素層を成長させ、上記成
長珪素単結晶の表面を炭化処理し炭化珪素ヘテロエピタ
キシャル薄膜を形成し、更に上記炭化珪素薄膜の表面に
炭素と珪素を供給することにより炭化珪素薄膜を成長さ
せることを特徴とする。
【００１３】次に本発明の炭化珪素薄膜の製造装置は、
炭化珪素の表面に珪素と炭素を供給し（００１）面を有
する立方晶炭化珪素薄膜を形成する炭化珪素薄膜形成装
置において、炭化珪素の表面構造が成長中に評価する手
段を備え、炭化珪素（００１）表面の２×１、２×３、
及び２×５から選ばれる少なくとも一つの構造をモニタ
し、２倍周期、３倍周期または５倍周期を観測するため
の炭化珪素表面での炭素と珪素の存在比を制御する機構
を有することを特徴とする。
炭化珪素の表面に珪素と炭素を供給し（００１）面を有
する立方晶炭化珪素薄膜を形成する炭化珪素薄膜形成装
置において、炭化珪素の表面構造が成長中に評価する手
段を備え、炭化珪素（００１）表面の２×１、２×３、
及び２×５から選ばれる少なくとも一つの構造をモニタ
し、２倍周期、３倍周期または５倍周期を観測するため
の炭化珪素表面での炭素と珪素の存在比を制御する機構
を有することを特徴とする。
【００１４】
【作用】前記した本発明方法によれば、炭化珪素の成長
表面で珪素原子が炭素原子に対して常に過剰となるよう
に、炭化珪素表面での炭素と珪素の存在比を制御するこ
とにより、平滑表面が再現性良く得られツウィンの成長
が抑えられた高性能のエピタキシャル薄膜からなる炭化
珪素薄膜を製造できる。すなわち、珪素と炭素を供給し
て成長させる炭化珪素の成長表面での珪素と炭素の存在
比が１以上（珪素過剰）の場合は、立方晶炭化珪素の
（００１）面が選択的に現れる。この条件下では、ツウ
ィンの成長も抑制されて、平滑な立方晶炭化珪素薄膜の
（００１）面が得られる。成長表面での珪素／炭素存在
比が２以上まで珪素過剰となると、炭化珪素表面に珪素
の単結晶が成長し始め、炭化珪素薄膜の成長が阻害され
る。成長表面での珪素／炭素存在比を１より大きく２以
下に保つことにより平滑で清浄な立方晶炭化珪素（００
１）面が得られる。この場合、成長表面の構造は、２×
１、２×３、及び２×５から選ばれる少なくとも一つの
構造に表面再配列しており、この表面構造をモニタする
ことにより、成長表面での珪素と炭素の存在比を制御す
ることが容易にできる。
表面で珪素原子が炭素原子に対して常に過剰となるよう
に、炭化珪素表面での炭素と珪素の存在比を制御するこ
とにより、平滑表面が再現性良く得られツウィンの成長
が抑えられた高性能のエピタキシャル薄膜からなる炭化
珪素薄膜を製造できる。すなわち、珪素と炭素を供給し
て成長させる炭化珪素の成長表面での珪素と炭素の存在
比が１以上（珪素過剰）の場合は、立方晶炭化珪素の
（００１）面が選択的に現れる。この条件下では、ツウ
ィンの成長も抑制されて、平滑な立方晶炭化珪素薄膜の
（００１）面が得られる。成長表面での珪素／炭素存在
比が２以上まで珪素過剰となると、炭化珪素表面に珪素
の単結晶が成長し始め、炭化珪素薄膜の成長が阻害され
る。成長表面での珪素／炭素存在比を１より大きく２以
下に保つことにより平滑で清浄な立方晶炭化珪素（００
１）面が得られる。この場合、成長表面の構造は、２×
１、２×３、及び２×５から選ばれる少なくとも一つの
構造に表面再配列しており、この表面構造をモニタする
ことにより、成長表面での珪素と炭素の存在比を制御す
ることが容易にできる。
【００１５】一方、珪素／炭素存在比が１未満の炭素過
剰の条件となると、立方晶炭化珪素（１１１）面または
六方晶炭化珪素（０００１）面が選択的に現れる。この
条件下では上記立方晶炭化珪素（１１１）面または六方
晶炭化珪素（０００１）面が平滑に再現性良く成長す
る。しかし珪素／炭素存在比が０．５以下の炭素過剰の
条件になると、成長炭化珪素薄膜が多結晶化してランダ
ムな方向の微結晶が成長する。成長表面での珪素／炭素
存在比を０．５以上１未満に保つことにより平滑で清浄
な立方晶炭化珪素（１１１）面または六方晶炭化珪素
（０００１）面が得られる。
剰の条件となると、立方晶炭化珪素（１１１）面または
六方晶炭化珪素（０００１）面が選択的に現れる。この
条件下では上記立方晶炭化珪素（１１１）面または六方
晶炭化珪素（０００１）面が平滑に再現性良く成長す
る。しかし珪素／炭素存在比が０．５以下の炭素過剰の
条件になると、成長炭化珪素薄膜が多結晶化してランダ
ムな方向の微結晶が成長する。成長表面での珪素／炭素
存在比を０．５以上１未満に保つことにより平滑で清浄
な立方晶炭化珪素（１１１）面または六方晶炭化珪素
（０００１）面が得られる。
【００１６】シリコンウェハ上のヘテロエピタキシャル
に関しては、まず、炭化処理前にシリコンウェハ（００
１）表面を１０-8Ｔｏｒｒ以上の真空中で加熱し２×１
表面再配列を有する清浄表面とした。その後珪素をウェ
ハ表面に供給し珪素をホモエピタキシャル成長させ、更
に清浄な表面を形成し、この表面を炭化処理することに
より、ツウィンの少ない結晶性の良いヘテロエピタキシ
ャル炭化珪素薄膜が形成可能なことを見いだした。真空
中で加熱清浄化されたシリコンウェハ表面は、以前の洗
浄の状態や真空度・真空中の不純物などにより、欠陥を
多く含む場合が多く制御しにくいが、上記珪素のホモエ
ピタキシャル成長後の表面は清浄で欠陥も少なく、後の
炭化処理によるヘテロエピタキシャル炭化珪素薄膜の結
晶性が向上し再現性も良い。
に関しては、まず、炭化処理前にシリコンウェハ（００
１）表面を１０-8Ｔｏｒｒ以上の真空中で加熱し２×１
表面再配列を有する清浄表面とした。その後珪素をウェ
ハ表面に供給し珪素をホモエピタキシャル成長させ、更
に清浄な表面を形成し、この表面を炭化処理することに
より、ツウィンの少ない結晶性の良いヘテロエピタキシ
ャル炭化珪素薄膜が形成可能なことを見いだした。真空
中で加熱清浄化されたシリコンウェハ表面は、以前の洗
浄の状態や真空度・真空中の不純物などにより、欠陥を
多く含む場合が多く制御しにくいが、上記珪素のホモエ
ピタキシャル成長後の表面は清浄で欠陥も少なく、後の
炭化処理によるヘテロエピタキシャル炭化珪素薄膜の結
晶性が向上し再現性も良い。
【００１７】また本発明の製造装置の構成によれば、前
記炭化珪素薄膜の第１〜３番目の製造方法を効率良く合
理的に実施できる。
記炭化珪素薄膜の第１〜３番目の製造方法を効率良く合
理的に実施できる。
【００１８】
【実施例】本発明者等は、炭化珪素の成長表面での炭素
と珪素の存在比を正確に制御することにより、平滑表面
が再現性良く得られツウィンの成長が抑えられた高性能
のエピタキシャル薄膜が得られることを見い出し、これ
を基に炭化珪素薄膜の製造方法を発明した。また、上記
炭化珪素成長表面の表面再配列構造をモニタすることに
より、上記成長表面での炭素と珪素の存在比を制御でき
ることを見い出し、これを基に炭化珪素薄膜の製造装置
を発明した。
と珪素の存在比を正確に制御することにより、平滑表面
が再現性良く得られツウィンの成長が抑えられた高性能
のエピタキシャル薄膜が得られることを見い出し、これ
を基に炭化珪素薄膜の製造方法を発明した。また、上記
炭化珪素成長表面の表面再配列構造をモニタすることに
より、上記成長表面での炭素と珪素の存在比を制御でき
ることを見い出し、これを基に炭化珪素薄膜の製造装置
を発明した。
【００１９】シリコンウェハ上のヘテロエピタキシャル
成長に関しては、炭化処理前にシリコンウェハ表面を１
０-8Ｔｏｒｒ以下の真空中で加熱清浄化した後に、珪素
をウェハ表面に供給し珪素をエピタキシャル成長させ、
この表面を炭化処理することにより、ツウィンの少ない
結晶性の良いヘテロエピタキシャル炭化珪素薄膜が形成
可能なことを見いだした。
成長に関しては、炭化処理前にシリコンウェハ表面を１
０-8Ｔｏｒｒ以下の真空中で加熱清浄化した後に、珪素
をウェハ表面に供給し珪素をエピタキシャル成長させ、
この表面を炭化処理することにより、ツウィンの少ない
結晶性の良いヘテロエピタキシャル炭化珪素薄膜が形成
可能なことを見いだした。
【００２０】以下実施例によりさらに具体的に説明す
る。 （実施例１）分子線エピタキシ（ＭＢＥ）装置を用い、
シリコンウェハを基板として導入する。バックグランド
プレッシャーを１０-9Ｔｏｒｒ以下とし、基板を１０５
０℃に加熱した。シリコンウェハ（００１）表面は反射
電子線回折により２×１表面再配列が確認され清浄化さ
れたが、若干の炭化珪素のスポットも認められ、表面不
純物の炭素によりウェハ表面が汚れて欠陥が導入されて
いる。この基板を９００℃に保ち珪素を１３５７℃に加
熱されたｋ−ｃｅｌｌから供給した。３０分で２０００
オングストロームの単結晶珪素がホモエピタキシャル成
長し、結晶性の良い欠陥の少ないシリコン（００１）２
×１パターンが確認された。この基板を２００℃以下に
下げた後、２００℃／分程度の昇温速度で加熱した。加
熱中に４００℃から炭素を８ｋＶ１００ｍＡのパワーを
導入した電子ビーム蒸着機から供給した。基板表面は１
０５０℃に加熱されるまでに炭化されて表面に炭化珪素
薄膜がヘテロエピタキシャルしている。この炭化珪素薄
膜は（００１）面を示しツウィンも少ない良い結晶性を
示していた。その後シリコン基板は１０５０℃に保持さ
れ、上記珪素薄膜供給時と同様の条件で珪素が供給さ
れ、炭化珪素薄膜が成長した。
る。 （実施例１）分子線エピタキシ（ＭＢＥ）装置を用い、
シリコンウェハを基板として導入する。バックグランド
プレッシャーを１０-9Ｔｏｒｒ以下とし、基板を１０５
０℃に加熱した。シリコンウェハ（００１）表面は反射
電子線回折により２×１表面再配列が確認され清浄化さ
れたが、若干の炭化珪素のスポットも認められ、表面不
純物の炭素によりウェハ表面が汚れて欠陥が導入されて
いる。この基板を９００℃に保ち珪素を１３５７℃に加
熱されたｋ−ｃｅｌｌから供給した。３０分で２０００
オングストロームの単結晶珪素がホモエピタキシャル成
長し、結晶性の良い欠陥の少ないシリコン（００１）２
×１パターンが確認された。この基板を２００℃以下に
下げた後、２００℃／分程度の昇温速度で加熱した。加
熱中に４００℃から炭素を８ｋＶ１００ｍＡのパワーを
導入した電子ビーム蒸着機から供給した。基板表面は１
０５０℃に加熱されるまでに炭化されて表面に炭化珪素
薄膜がヘテロエピタキシャルしている。この炭化珪素薄
膜は（００１）面を示しツウィンも少ない良い結晶性を
示していた。その後シリコン基板は１０５０℃に保持さ
れ、上記珪素薄膜供給時と同様の条件で珪素が供給さ
れ、炭化珪素薄膜が成長した。
【００２１】（実施例２）実施例１により形成された炭
化珪素薄膜を表面に有する基板を１０５０℃に加熱保持
し、珪素を１３５７℃に加熱されたｋ−ｃｅｌｌから炭
素を８ｋＶ，９５ｍＡのパワーを導入した電子ビーム蒸
着機から供給した。炭化珪素薄膜表面は反射電子線回折
により２×３構造が確認され、表面での珪素と炭素の存
在比が１．３３程度の珪素過剰の状態であることが確認
された。この状態で炭化珪素薄膜の成長を続けることに
よりツウィンの少ない結晶性の良い炭化珪素薄膜が成長
できた。ここで、珪素と炭素の存在比は１．３３に限る
ものではなく、１より大きく２以下の条件であれば、良
好な結晶性の立方晶炭化珪素（００１）面が成長するこ
とも確認した。
化珪素薄膜を表面に有する基板を１０５０℃に加熱保持
し、珪素を１３５７℃に加熱されたｋ−ｃｅｌｌから炭
素を８ｋＶ，９５ｍＡのパワーを導入した電子ビーム蒸
着機から供給した。炭化珪素薄膜表面は反射電子線回折
により２×３構造が確認され、表面での珪素と炭素の存
在比が１．３３程度の珪素過剰の状態であることが確認
された。この状態で炭化珪素薄膜の成長を続けることに
よりツウィンの少ない結晶性の良い炭化珪素薄膜が成長
できた。ここで、珪素と炭素の存在比は１．３３に限る
ものではなく、１より大きく２以下の条件であれば、良
好な結晶性の立方晶炭化珪素（００１）面が成長するこ
とも確認した。
【００２２】（実施例３）実施例２において確認された
炭化珪素成長表面の２×３表面再配列は成長条件を制御
するための良い指標となる。つまり図１のように炭化珪
素薄膜１の成長中に成長表面２の電子銃３とスクリーン
４により反射電子線回折パターン５をモニタし、常に２
×３パターンが観測されるように回折像の一部６の強度
を、制御機７により、炭素供給用の電子線蒸着機８の出
力および珪素供給用のＫ−ＣＥＬＬ９の温度設定にフィ
ードバックさせ、制御する炭化珪素薄膜形成装置を形成
した。この形成装置により、制御性良く、結晶性の良い
炭化珪素薄膜が形成できた。
炭化珪素成長表面の２×３表面再配列は成長条件を制御
するための良い指標となる。つまり図１のように炭化珪
素薄膜１の成長中に成長表面２の電子銃３とスクリーン
４により反射電子線回折パターン５をモニタし、常に２
×３パターンが観測されるように回折像の一部６の強度
を、制御機７により、炭素供給用の電子線蒸着機８の出
力および珪素供給用のＫ−ＣＥＬＬ９の温度設定にフィ
ードバックさせ、制御する炭化珪素薄膜形成装置を形成
した。この形成装置により、制御性良く、結晶性の良い
炭化珪素薄膜が形成できた。
【００２３】本実施例については２×３パターンについ
てのみ述べたが、２×１または２×５パターンを用いて
も有効であることも確認した。 （実施例４）実施例１により形成された炭化珪素薄膜を
表面に有する基板を１０５０℃に加熱保持し、珪素を１
３５７℃に加熱されたｋ−ｃｅｌｌから炭素を８ｋＶ，
１１０ｍＡのパワーを導入した電子ビーム蒸着機から供
給した。炭化珪素成長表面は炭素過剰となっており、成
長した炭化珪素薄膜は（１１１）面が選択的に現れてい
た。六方晶炭化珪素の（０００１）面または立方晶炭化
珪素の（１１１）面を基板として用いると、基板を１０
５０℃に保って、上記成長表面で炭素過剰の条件で結晶
性の良い炭化珪素薄膜が成長できた。ここで、珪素と炭
素の存在比が１より小さく０．５以上の条件であれば、
良好な結晶性の立方晶炭化珪素の（１１１）面または六
方晶炭化珪素の（０００１）面が成長することも確認し
た。
てのみ述べたが、２×１または２×５パターンを用いて
も有効であることも確認した。 （実施例４）実施例１により形成された炭化珪素薄膜を
表面に有する基板を１０５０℃に加熱保持し、珪素を１
３５７℃に加熱されたｋ−ｃｅｌｌから炭素を８ｋＶ，
１１０ｍＡのパワーを導入した電子ビーム蒸着機から供
給した。炭化珪素成長表面は炭素過剰となっており、成
長した炭化珪素薄膜は（１１１）面が選択的に現れてい
た。六方晶炭化珪素の（０００１）面または立方晶炭化
珪素の（１１１）面を基板として用いると、基板を１０
５０℃に保って、上記成長表面で炭素過剰の条件で結晶
性の良い炭化珪素薄膜が成長できた。ここで、珪素と炭
素の存在比が１より小さく０．５以上の条件であれば、
良好な結晶性の立方晶炭化珪素の（１１１）面または六
方晶炭化珪素の（０００１）面が成長することも確認し
た。
【００２４】上記実施例においては、珪素供給源として
ｋ−ｃｅｌｌ，炭素供給源として電子線蒸着機を用いた
が、例えばシランやプロパン・アセチレン等のガスや、
他の供給源を用いても有効なことも確認した。実施例３
において表面構造をモニタすることにより表面での原子
の存在比を制御したが、オージェ分析・ＥＳＣＡ分析な
どにより直接表面の組成比を計測し、存在比を制御して
も有効なことも確認した。
ｋ−ｃｅｌｌ，炭素供給源として電子線蒸着機を用いた
が、例えばシランやプロパン・アセチレン等のガスや、
他の供給源を用いても有効なことも確認した。実施例３
において表面構造をモニタすることにより表面での原子
の存在比を制御したが、オージェ分析・ＥＳＣＡ分析な
どにより直接表面の組成比を計測し、存在比を制御して
も有効なことも確認した。
【００２５】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明方法によれ
ば、炭化珪素の成長表面で珪素原子が炭素原子に対して
常に過剰となるように、炭化珪素表面での炭素と珪素の
存在比を制御することにより、平滑表面が再現性良く得
られツウィンの成長が抑えられた高性能のエピタキシャ
ル薄膜からなる炭化珪素薄膜を製造できる。
ば、炭化珪素の成長表面で珪素原子が炭素原子に対して
常に過剰となるように、炭化珪素表面での炭素と珪素の
存在比を制御することにより、平滑表面が再現性良く得
られツウィンの成長が抑えられた高性能のエピタキシャ
ル薄膜からなる炭化珪素薄膜を製造できる。
【００２６】また、本発明の炭化珪素薄膜の製造方法お
よび製造装置により、結晶性の良いツウィンの少ない炭
化珪素薄膜が再現性良く形成でき、工業的意義は大き
い。
よび製造装置により、結晶性の良いツウィンの少ない炭
化珪素薄膜が再現性良く形成でき、工業的意義は大き
い。
【図１】 本発明の一実施例の炭化珪素薄膜の製造装置
の説明図。
の説明図。
１：炭化珪素薄膜 ２：成長表面 ３：電子銃 ４：スクリーン ５：反射電子線回折パターン ６：２×３パターンの一部 ７：制御機 ８：炭素供給源 ９：珪素供給用源
Claims (7)
- 【請求項１】 炭化珪素の表面に珪素と炭素を供給し
（００１）面を有する立方晶炭化珪素薄膜を形成する
際、炭化珪素の成長表面で珪素原子数が炭素原子数に対
して常に過剰となるように、炭化珪素表面での炭素と珪
素の存在比を制御することを特徴とする炭化珪素薄膜の
製造方法。 - 【請求項２】 立方晶炭化珪素の（００１）成長表面が
２×１、２×３、及び２×５から選ばれる少なくとも一
つの表面再配列をとるように、炭化珪素表面での炭素と
珪素の存在比を制御する請求項１に記載の炭化珪素薄膜
の製造方法。 - 【請求項３】 立方晶炭化珪素の（００１）成長表面で
の珪素原子と炭素原子の存在比が１より大きく２以下の
珪素過剰状態で（００１）面の最表面原子層が珪素面
で、さらに付加珪素原子が付着している構造となるよう
に、炭化珪素表面での炭素と珪素の存在比を制御する請
求項１に記載の炭化珪素薄膜の製造方法。 - 【請求項４】 炭化珪素の表面に珪素と炭素を供給し
（１１１）面を有する立方晶または（０００１）面を有
する六方晶炭化珪素薄膜を形成する際、炭化珪素の成長
表面で炭素原子が珪素原子に対して常に過剰となるよう
に、炭化珪素表面での炭素と珪素の存在比を制御するこ
とを特徴とする炭化珪素薄膜の製造方法。 - 【請求項５】 立方晶炭化珪素の（１１１）または六方
晶炭化珪素の（０００１）成長表面での珪素原子と炭素
原子の割合が、１以下０．５以上の炭素過剰状態で立方
晶（１１１）面または六方晶（０００１）面の最表面原
子層が炭素面となる構造となるように、炭化珪素表面で
の炭素と珪素の存在比を制御する請求項４に記載の炭化
珪素薄膜の製造方法。 - 【請求項６】 珪素単結晶（シリコンウェハ）表面を超
高真空中で加熱して清浄化した後、珪素を上記清浄化し
た珪素単結晶表面に供給し単結晶珪素層を成長させ、上
記成長珪素単結晶の表面を炭化処理し炭化珪素ヘテロエ
ピタキシャル薄膜を形成し、更に上記炭化珪素薄膜の表
面に炭素と珪素を供給することにより炭化珪素薄膜を成
長させることを特徴とする炭化珪素薄膜の製造方法。 - 【請求項７】 炭化珪素の表面に珪素と炭素を供給し
（００１）面を有する立方晶炭化珪素薄膜を形成する炭
化珪素薄膜形成装置において、炭化珪素の表面構造が成
長中に評価する手段を備え、炭化珪素（００１）表面の
２×１、２×３、及び２×５から選ばれる少なくとも一
つの構造をモニタし、２倍周期、３倍周期または５倍周
期を観測するための炭化珪素表面での炭素と珪素の存在
比を制御する機構を有することを特徴とする炭化珪素薄
膜の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31619093A JPH07172997A (ja) | 1993-12-16 | 1993-12-16 | 炭化珪素薄膜の製造方法及び製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31619093A JPH07172997A (ja) | 1993-12-16 | 1993-12-16 | 炭化珪素薄膜の製造方法及び製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07172997A true JPH07172997A (ja) | 1995-07-11 |
Family
ID=18074304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31619093A Pending JPH07172997A (ja) | 1993-12-16 | 1993-12-16 | 炭化珪素薄膜の製造方法及び製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07172997A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997039476A1 (fr) * | 1996-04-18 | 1997-10-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | ELEMENT EN SiC ET SON PROCEDE DE PRODUCTION |
| WO1999010919A1 (fr) * | 1997-08-27 | 1999-03-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Substrat en carbure de silicium, procede de fabrication de ce substrat et element semi-conducteur renfermant ce substrat |
| US6273950B1 (en) | 1996-04-18 | 2001-08-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | SiC device and method for manufacturing the same |
| JP2003515517A (ja) * | 1999-11-25 | 2003-05-07 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | 高酸素感受性シリコン層及びその製造方法 |
| WO2007018299A1 (ja) * | 2005-08-08 | 2007-02-15 | Showa Denko K.K. | 半導体素子及びその製造方法 |
| JP2011258988A (ja) * | 2011-09-14 | 2011-12-22 | Showa Denko Kk | 半導体素子 |
-
1993
- 1993-12-16 JP JP31619093A patent/JPH07172997A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997039476A1 (fr) * | 1996-04-18 | 1997-10-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | ELEMENT EN SiC ET SON PROCEDE DE PRODUCTION |
| US6214107B1 (en) | 1996-04-18 | 2001-04-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for manufacturing a SiC device |
| US6273950B1 (en) | 1996-04-18 | 2001-08-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | SiC device and method for manufacturing the same |
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| US6270573B1 (en) | 1997-08-27 | 2001-08-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Silicon carbide substrate, and method for producing the substrate, and semiconductor device utilizing the substrate |
| JP2003515517A (ja) * | 1999-11-25 | 2003-05-07 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | 高酸素感受性シリコン層及びその製造方法 |
| JP4880156B2 (ja) * | 1999-11-25 | 2012-02-22 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | 高酸素感受性シリコン層及びその製造方法 |
| WO2007018299A1 (ja) * | 2005-08-08 | 2007-02-15 | Showa Denko K.K. | 半導体素子及びその製造方法 |
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| US8043977B2 (en) | 2005-08-08 | 2011-10-25 | Showa Denko K.K. | Method of manufacturing a semiconductor device having a group-III nitride superlattice layer on a silicon substrate |
| US8222674B2 (en) | 2005-08-08 | 2012-07-17 | Showa Denko K.K. | Semiconductor device having a group-III nitride superlattice layer on a silicon substrate |
| JP2011258988A (ja) * | 2011-09-14 | 2011-12-22 | Showa Denko Kk | 半導体素子 |
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