JPH07335562A - Method for forming silicon carbide film - Google Patents
Method for forming silicon carbide filmInfo
- Publication number
- JPH07335562A JPH07335562A JP6128588A JP12858894A JPH07335562A JP H07335562 A JPH07335562 A JP H07335562A JP 6128588 A JP6128588 A JP 6128588A JP 12858894 A JP12858894 A JP 12858894A JP H07335562 A JPH07335562 A JP H07335562A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon carbide
- silicon
- substrate
- film
- silicon substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、炭化珪素の成膜方法に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for depositing silicon carbide.
【０００２】[0002]
【従来の技術】炭化珪素は優れた耐環境性を有し、禁制
帯幅の広い半導体である。このため、高電圧下、放射線
照射下または高温下で動作する電子デバイスの素材とし
て有効である。2. Description of the Related Art Silicon carbide is a semiconductor having excellent environment resistance and a wide band gap. Therefore, it is effective as a material for an electronic device that operates under high voltage, radiation irradiation, or high temperature.
【０００３】炭化珪素基板を製造するためには、昇華
法、ディップ法、そして気相成長法が用いられる。しか
し、昇華法やディップ法では１６００℃を越える高温を
必要とするため、低温の炭化珪素結晶構造（β−Ｓｉ
Ｃ）を得ることは困難である。さらに、作製された基板
の直径もせいぜい２インチ程度であり、大面積の炭化珪
素基板を得ることは非現実的である。Sublimation, dipping, and vapor phase epitaxy are used to manufacture silicon carbide substrates. However, since the sublimation method and the dip method require a high temperature exceeding 1600 ° C., a low temperature silicon carbide crystal structure (β-Si
It is difficult to obtain C). Furthermore, the diameter of the manufactured substrate is at most about 2 inches, and it is impractical to obtain a large-area silicon carbide substrate.
【０００４】気相成長法による炭化珪素の成膜法では、
昇華法により作製された炭化珪素、炭化チタン、そして
シリコンなどを基板とし、これらの基板上に、シリコン
の原料ガスと炭素の原料ガスとの気相反応または表面反
応により炭化珪素を析出させている（Ｊ．Ａ．Ｐｏｗｅ
ｌ ｅｔ．ａｌ．， Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓ
ｏｃ．１３４，（１９８７）；Ｋ．Ｓｈｉｂａｈａｒａ
ｅｔ．ａｌ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５０，
（１９８７）１８８８；Ｈ．Ｎａｇａｓａｗａｅｔ．ａ
ｌ．，Ｔｈｉｎ．Ｓｏｌｉｄ．Ｆｉｌｍｓ ２２５（１
９９３）２３０；Ｊ．Ｄ．Ｐａｒｓｏｎｓ ｅｔ．ａ
ｌ．，ソリッド・ステート・テクノロジー日本版（Ｓｏ
ｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ），Ｊａｎ
ｕａｒｙ（１９８６）６１）。In the silicon carbide film forming method by the vapor phase growth method,
Substrates made of silicon carbide, titanium carbide, silicon, etc. produced by sublimation method are used as substrates, and silicon carbide is deposited on these substrates by a gas phase reaction or a surface reaction between a silicon source gas and a carbon source gas. (JA Powe
l et. al. , J. Electrochem. S
oc. 134, (1987); Shibahara
et. al. Appl. Phys. Lett. Fifty,
(1987) 1888; Nagasawaet. a
l. , Thin. Solid. Films 225 (1
993) 230; D. Parsons et. a
l. , Solid State Technology Japan Edition (So
lid State Technology), Jan
uary (1986) 61).
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来の気相成長法によ
る炭化珪素の成膜方法では、基板の大面積化と結晶性の
向上を両立させることが困難であった。すなわち、昇華
法により作製された炭化珪素や炭化チタンを基板として
用いた場合には、基板と炭化珪素膜の界面に格子不整合
が存在しないために、良好な結晶性を有する炭化珪素膜
を得ることができるが、その反面、入手可能な基板面積
が２インチ四方以下に限られており、大面積の炭化珪素
膜を得ることが不可能である。In the conventional method for forming a silicon carbide film by vapor phase epitaxy, it was difficult to achieve both a large area of the substrate and improvement of crystallinity. That is, when silicon carbide or titanium carbide produced by a sublimation method is used as a substrate, a lattice mismatch does not exist at the interface between the substrate and the silicon carbide film, and thus a silicon carbide film having good crystallinity is obtained. However, on the other hand, the available substrate area is limited to 2 inches square or less, and it is impossible to obtain a large area silicon carbide film.
【０００６】シリコンを基板として炭化珪素の成膜を行
なう場合には、直径３インチを越える単結晶シリコン基
板が入手可能であり、大面積の炭化珪素膜の形成が可能
となる。しかしながら、炭化珪素膜とシリコン基板との
界面に生ずる結晶格子の不整合により、成膜された炭化
珪素層の結晶性が損なわれたり、その再現性が損なわ
れ、表面モホロジーも悪化するという問題点がある。し
たがって、シリコン基板上に炭化珪素を成膜する場合に
は、あらかじめシリコン基板の表面を炭素を含んだ雰囲
気中で炭化し、炭化珪素からなる表面炭化層を形成して
おかなければならない（小野 他、電子通信学会信学技
報、SSD80, (1980) 125 ）。ところが、シリコン基板表
面を炭化する工程の最中、またはその直後には、下地の
シリコン基板より表面へ向けて、局部的なシリコン原子
の拡散がおこる。このようなシリコン原子の拡散により
基板表面のモホロジー悪化、結晶性悪化がもたらされる
（たとえばＣ．Ｊ．Ｍｏｇａｂ ｅｔ．ａｌ．，Ｊ．Ａ
ｐｐ．Ｐｈｙｓ．４５，（１９７４）１０７５；Ｈ．Ｎ
ａｇａｓａｗａ ｅｔ．ａｌ．，Ｊ．Ｃｒｙｓ．Ｇｒｏ
ｗ．，１１５，（１９９１），６１２）。そして、この
ような結晶性とモホロジーの悪化した基板を下地として
炭化珪素の気相成長を行なうと、気相成長により形成さ
れた炭化珪素膜の結晶性と表面モホロジーも悪化する。When a silicon carbide film is formed using silicon as a substrate, a single crystal silicon substrate having a diameter of more than 3 inches is available, and a large area silicon carbide film can be formed. However, the crystal lattice mismatch at the interface between the silicon carbide film and the silicon substrate impairs the crystallinity of the formed silicon carbide layer, impairs its reproducibility, and deteriorates the surface morphology. There is. Therefore, when depositing silicon carbide on a silicon substrate, the surface of the silicon substrate must be carbonized in an atmosphere containing carbon in advance to form a surface carbonized layer of silicon carbide (Ono et al. , IEICE Technical Bulletin, SSD80, (1980) 125). However, during or immediately after the step of carbonizing the surface of the silicon substrate, local diffusion of silicon atoms occurs from the underlying silicon substrate toward the surface. Such diffusion of silicon atoms causes deterioration of morphology and crystallinity of the substrate surface (for example, CJ Mogab et. Al., JA).
pp. Phys. 45, (1974) 1075; N
agasawa et. al. J. Crys. Gro
w. , 115, (1991), 612). Then, when vapor phase growth of silicon carbide is performed using a substrate having such deteriorated crystallinity and morphology as a base, the crystallinity and surface morphology of the silicon carbide film formed by vapor phase growth are also deteriorated.
【０００７】さらに、炭化珪素とシリコンとの界面には
熱膨張率の違いに基づく応力が生じ、基板のそりやクラ
ックが発生する。このため、シリコン基板上において、
良質で大面積の炭化珪素層を形成することは困難であっ
た。Furthermore, stress is generated at the interface between silicon carbide and silicon due to the difference in the coefficient of thermal expansion, and warpage and cracks of the substrate occur. Therefore, on the silicon substrate,
It was difficult to form a high-quality, large-area silicon carbide layer.
【０００８】また、シリコンを基板とした場合には、炭
化珪素の成膜温度はシリコン基板の融点（１４００℃）
以下に制限されるため、６Ｈ−ＳｉＣをはじめとするα
相の炭化珪素の膜形成は不可能であり、低温の相である
３Ｃ−ＳｉＣの膜成長に限られている。When silicon is used as the substrate, the film forming temperature of silicon carbide is the melting point of the silicon substrate (1400 ° C.).
Since it is limited to the following, α including 6H-SiC
It is impossible to form a silicon carbide film of a phase, and it is limited to film growth of a low temperature phase of 3C-SiC.
【０００９】従って本発明の目的は、上記従来技術の欠
点を解消し、(i) 大面積で結晶性に優れた炭化珪素膜を
得ることができる、(ii)シリコンの融点を越える温度で
炭化珪素膜を形成できる、などの利点を有する炭化珪素
の成膜方法を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and (i) obtain a silicon carbide film having a large area and excellent crystallinity. (Ii) carbonize at a temperature exceeding the melting point of silicon. An object of the present invention is to provide a method for forming a silicon carbide film, which has advantages such as the ability to form a silicon film.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】この目的は、単結晶シリ
コン基板表面を炭素雰囲気中で炭化させて単結晶の炭化
珪素からなる表面炭化層を形成する工程と、前記の表面
炭化層をシリコン基板より分離する工程と、シリコン基
板より分離された表面炭化層を基板としてシリコンの原
料ガスと炭素の原料ガスより炭化珪素を析出させる工程
とを含むことを特徴とする炭化珪素の成膜方法によって
達成される。The object is to carbonize the surface of a single crystal silicon substrate in a carbon atmosphere to form a surface carbonized layer made of single crystal silicon carbide, and to use the surface carbonized layer as a silicon substrate. And a step of precipitating silicon carbide from a silicon source gas and a carbon source gas using the surface carbonized layer separated from the silicon substrate as a substrate. To be done.
【００１１】本発明によれば、シリコン基板と分離され
た表面炭化層の裏面（シリコン基板と接していた面）を
基板としてシリコンの原料ガスと炭素の原料ガスより炭
化珪素を析出させることが、結晶性と表面モホロジーを
改善するうえで最も望ましい。According to the present invention, it is possible to deposit silicon carbide from a silicon source gas and a carbon source gas using the back surface of the front carbonized layer separated from the silicon substrate (the surface in contact with the silicon substrate) as a substrate. Most desirable for improving crystallinity and surface morphology.
【００１２】また本発明によれば、シリコン基板の表面
炭化により形成された炭化珪素からなる表面炭化層をシ
リコン基板と分離する前に、その表面炭化層上に炭化珪
素、窒化珪素、アルミナ、および窒化ホウ素の少なくと
も１種からなる膜を堆積させる工程を実施することもで
きる。Further, according to the present invention, before the surface carbonized layer made of silicon carbide formed by the surface carbonization of the silicon substrate is separated from the silicon substrate, silicon carbide, silicon nitride, alumina, and It is also possible to carry out the step of depositing a film of at least one of boron nitride.
【００１３】[0013]
【作用】本発明の炭化珪素の成膜方法においては、シリ
コン基板の表面炭化により得られた炭化珪素からなる表
面炭化層を下地として気相成長法による炭化珪素の成膜
を行なうため、大面積の炭化珪素薄膜成長が可能となっ
た。また、炭化により形成された表面炭化層は、この上
に炭化珪素を成膜するに先立ち、あらかじめ下地のシリ
コン基板と分離されているために、シリコンの融点を越
える温度での炭化珪素の成膜が可能となった。さらに、
表面炭化層からなる基板の下地には単体のシリコン層が
もちろん存在しないため、基板表面へのシリコン原子の
拡散が起らず、成膜された炭化珪素層の結晶性と表面モ
ホロジーの向上が確認された。In the method for depositing silicon carbide according to the present invention, since a surface-carbide layer made of silicon carbide obtained by surface-carburizing a silicon substrate is used as an underlayer to deposit silicon carbide by vapor phase epitaxy, a large area is formed. It became possible to grow a silicon carbide thin film. Further, since the surface carbonized layer formed by carbonization is separated from the underlying silicon substrate in advance before the silicon carbide is formed thereon, the silicon carbide film is formed at a temperature exceeding the melting point of silicon. Became possible. further,
Of course, since there is no single silicon layer under the substrate consisting of the surface carbonized layer, diffusion of silicon atoms to the substrate surface does not occur, and it is confirmed that the crystallinity and surface morphology of the formed silicon carbide layer are improved. Was done.
【００１４】[0014]
【実施例】図１は本発明の炭化珪素の成膜方法の一実施
例の工程図を示す。以下、図１を参照しつつ本発明の炭
化珪素の成膜方法の一実施例について説明する。シリコ
ン基板として３インチの直径を有する単結晶シリコンウ
ェハを用い、これを反応炉内に設置し、アセチレンと水
素雰囲気中で１０２０℃まで加熱したのち、アセチレン
と水素供給下、シリコン基板を１０２０℃で６０分間保
ち、シリコン基板表面を炭化した（図１の工程（ａ）参
照）。この際のアセチレン流量と水素流量、そして反応
炉内圧力は表１の通りである。FIG. 1 is a process chart of an embodiment of the method for forming a silicon carbide film according to the present invention. An embodiment of the method for depositing silicon carbide according to the present invention will be described below with reference to FIG. A single crystal silicon wafer having a diameter of 3 inches was used as a silicon substrate, which was placed in a reaction furnace and heated to 1020 ° C. in an atmosphere of acetylene and hydrogen. Then, the silicon substrate was supplied at 1020 ° C. while supplying acetylene and hydrogen. The surface of the silicon substrate was carbonized for 60 minutes (see step (a) in FIG. 1). The acetylene flow rate, hydrogen flow rate, and reactor internal pressure at this time are as shown in Table 1.
【００１５】[0015]
【表１】 [Table 1]
【００１６】エリプソメトリーを用いて、シリコン基板
表面に形成された炭化珪素からなる表面炭化層の膜厚を
測定したところ８０オングストロームであることが確認
された。The thickness of the carbonized surface layer made of silicon carbide formed on the surface of the silicon substrate was measured by ellipsometry, and it was confirmed to be 80 Å.
【００１７】次に、表面炭化層の上に、９００℃にてジ
クロルシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）とアセチレン（Ｃ2 Ｈ
2 ）との反応により、多結晶の炭化珪素の成膜を行なっ
た（図１の工程（ｂ）参照）。原料ガスの流量、反応炉
内圧力、そして、成膜された多結晶炭化珪素層の膜厚は
表２のとおりである。この際の炭化珪素の成膜温度（９
００℃）は基板の炭化温度（１０２０℃）に比べ著しく
低温であるため、下地シリコン基板からの局部的なシリ
コン原子の移動は抑制される。さらにこの多結晶炭化珪
素膜は、非常に薄い表面炭化層を保持し、機械的な破損
を防ぐと同時に、下地からのＳｉ原子の移動を封止する
という役割を果たす。Next, on the surface carbonized layer, dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ) and acetylene (C 2 H were added at 900 ° C.
By the reaction with 2 ), a polycrystalline silicon carbide film was formed (see step (b) in FIG. 1). Table 2 shows the flow rate of the source gas, the pressure in the reaction furnace, and the film thickness of the formed polycrystalline silicon carbide layer. Film-forming temperature of silicon carbide (9
Since (00 ° C.) is significantly lower than the carbonization temperature (1020 ° C.) of the substrate, local movement of silicon atoms from the underlying silicon substrate is suppressed. Further, this polycrystalline silicon carbide film holds a very thin surface carbonized layer, prevents mechanical damage, and at the same time functions to seal the movement of Si atoms from the underlayer.
【００１８】[0018]
【表２】 [Table 2]
【００１９】表面炭化および多結晶炭化珪素の成膜後の
シリコン基板の断面図を示す図２より、シリコン基板１
の周囲に表面炭化層２が形成され、表面炭化層２の周囲
に、多結晶炭化珪素層３が形成されていることが明らか
である。From FIG. 2 showing a cross-sectional view of the silicon substrate after surface carbonization and deposition of polycrystalline silicon carbide, the silicon substrate 1
It is apparent that the surface carbonized layer 2 is formed around and the polycrystalline silicon carbide layer 3 is formed around the surface carbonized layer 2.
【００２０】次にシリコン基板の裏面側の炭化珪素層
（表面炭化層および多結晶炭化珪素層）を反応性イオン
エッチング法を用いて除去し、シリコン基板を露出させ
た（図１の工程（ｃ）参照）。Next, the silicon carbide layer (surface carbonized layer and polycrystalline silicon carbide layer) on the back surface side of the silicon substrate was removed by reactive ion etching to expose the silicon substrate (step (c in FIG. 1). )reference).
【００２１】次にフッ酸と硝酸の混合溶液を用いて、露
出したシリコン基板を全て溶解させ、単体の炭化珪素膜
を得た（図１の工程（ｄ）参照）。Next, the exposed silicon substrate was completely dissolved using a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid to obtain a single silicon carbide film (see step (d) in FIG. 1).
【００２２】このようにして得た炭化珪素膜は図３に示
すようにシリコンの表面炭化により形成された単結晶の
炭化珪素からなる表面炭化層２と、気相からの析出によ
り形成された多結晶の炭化珪素層３とからなる２層構造
である。この炭化珪素膜のうちの、表面炭化層を基板と
して用い、その裏面（シリコン基板と接している面）
に、原料ガスの交互供給法による炭化珪素の成膜を実施
した（図１の工程（ｅ）参照）。The silicon carbide film thus obtained is, as shown in FIG. 3, a surface carbonized layer 2 made of single crystal silicon carbide formed by surface carbonization of silicon, and a multi-layer formed by vapor deposition. It has a two-layer structure including a crystalline silicon carbide layer 3. Of this silicon carbide film, the surface carbonized layer is used as a substrate, and its back surface (the surface in contact with the silicon substrate)
Then, a silicon carbide film was formed by the alternate supply method of the source gas (see step (e) in FIG. 1).
【００２３】原料ガスの交互供給法による炭化珪素の成
膜手順を以下に示す。はじめに、上述の手順で作製した
炭化珪素膜からなる基板を反応炉内に設置する。次に、
基板を１０２０℃まで加熱する。基板温度が１０２０℃
に到達した後に、シリコンの原料ガスであるジクロルシ
ラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）と炭素の原料ガスであるアセチ
レン（Ｃ2 Ｈ2 ）を交互に反応炉内に供給する。このよ
うな原料ガスの交互供給を５００回繰り返した。この成
膜条件の詳細は表３に示した。A film forming procedure of silicon carbide by the alternate supply method of raw material gas is shown below. First, the substrate made of the silicon carbide film manufactured by the above procedure is placed in the reaction furnace. next,
The substrate is heated to 1020 ° C. Substrate temperature is 1020 ℃
After that, dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ) which is a raw material gas of silicon and acetylene (C 2 H 2 ) which is a raw material gas of carbon are alternately supplied into the reaction furnace. The alternate supply of the raw material gas was repeated 500 times. Details of the film forming conditions are shown in Table 3.
【００２４】[0024]
【表３】 [Table 3]
【００２５】比較のため、シリコン基板の表面炭化工程
と炭化シリコン基板表面上への原料ガスの交互供給によ
る炭化珪素成膜工程のみからなる従来方法を次のように
実施した。For comparison, a conventional method consisting only of a surface carbonization process of a silicon substrate and a silicon carbide film formation process by alternately supplying a source gas onto the surface of the silicon carbide substrate was carried out as follows.
【００２６】直径３インチの単結晶シリコンウェハを基
板とし、これを反応炉内に設置し、水素とアセチレン雰
囲気中で１０２０℃まで加熱する。この際のアセチレン
と水素流量、そして反応炉内圧力は前記の表１の条件と
同一である。アセチレンと水素供給下、シリコン基板を
１０２０℃、６０分間保ち、シリコン基板表面を炭化し
た。次にシリコン基板の表面炭化の後に、シリコンの原
料ガスであるジクロルシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）と炭素
の原料ガスであるアセチレン（Ｃ2 Ｈ2 ）を交互に反応
炉内に供給し炭化珪素の成膜を実施した。成膜条件は前
記の表３の条件と同一である。A single crystal silicon wafer having a diameter of 3 inches is used as a substrate, which is placed in a reaction furnace and heated to 1020 ° C. in an atmosphere of hydrogen and acetylene. At this time, the flow rates of acetylene and hydrogen, and the pressure inside the reaction furnace are the same as the conditions in Table 1 above. The silicon substrate was kept at 1020 ° C. for 60 minutes while supplying acetylene and hydrogen to carbonize the surface of the silicon substrate. Next, after carbonizing the surface of the silicon substrate, dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ) which is a raw material gas of silicon and acetylene (C 2 H 2 ) which is a raw material gas of carbon are alternately supplied into the reaction furnace to form silicon carbide. The membrane was carried out. The film forming conditions are the same as those shown in Table 3 above.
【００２７】図４（ａ）は従来技術で得られた炭化珪素
膜表面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像である。本ＳＥ
Ｍ像からは、炭化珪素膜表面に明らかな島状の突起が観
測される。図４（ｂ）は本発明により形成した炭化珪素
膜表面のＳＥＭ像である。本ＳＥＭ像からは炭化珪素膜
表面にはいかなる突起も観測されない。すなわち、本発
明により形成された炭化珪素膜表面の方が顕著に平坦で
あることが明瞭である。FIG. 4A is a scanning electron microscope (SEM) image of the surface of the silicon carbide film obtained by the conventional technique. This SE
From the M image, clear island-like protrusions are observed on the surface of the silicon carbide film. FIG. 4B is an SEM image of the surface of the silicon carbide film formed according to the present invention. From this SEM image, no protrusion is observed on the surface of the silicon carbide film. That is, it is clear that the surface of the silicon carbide film formed according to the present invention is significantly flatter.
【００２８】図５（ａ）は従来技術で得られた炭化珪素
膜断面のＳＥＭ像である。本ＳＥＭ像からは、炭化珪素
膜との界面のシリコン基板側にエッチピットが観測され
る。さらに、エッチピット上部の炭化珪素膜表面には島
状の突起が形成されている。図５（ｂ）は本発明により
形成した炭化珪素膜断面のＳＥＭ像である。本ＳＥＭ像
からは炭化珪素膜断面にはいかなるエッチピットも観測
されない。さらに、成膜した炭化珪素膜表面にもいかな
る突起も観測されない。すなわち、本発明の方法を実施
した場合には下地シリコン基板からのシリコン原子の移
動がおこらないために平坦な表面を有する炭化珪素膜を
得ることができる。FIG. 5A is an SEM image of a cross section of a silicon carbide film obtained by the conventional technique. From this SEM image, etch pits are observed on the silicon substrate side at the interface with the silicon carbide film. Furthermore, island-shaped protrusions are formed on the surface of the silicon carbide film above the etch pits. FIG. 5B is an SEM image of a cross section of the silicon carbide film formed according to the present invention. From this SEM image, no etch pit is observed in the cross section of the silicon carbide film. Furthermore, no protrusion is observed on the surface of the formed silicon carbide film. That is, when the method of the present invention is carried out, since silicon atoms do not move from the underlying silicon substrate, a silicon carbide film having a flat surface can be obtained.
【００２９】図６（ａ）は従来技術により得られた炭化
珪素膜表面の電子チャネリングパターン（ＥＣＰ）であ
る。このＥＣＰからは明瞭な電子チャネリングパターン
は観測されない。これに対し、図６（ｂ）は本発明によ
り形成した炭化珪素膜表面のＥＣＰである。このＥＣＰ
には結晶中での原子の周期的配置を示唆する菊池パター
ンが明確に見い出される。すなわち、本発明の方法を実
施した場合には結晶性の良好な炭化珪素膜を得ることが
可能となる。FIG. 6A shows an electron channeling pattern (ECP) on the surface of the silicon carbide film obtained by the conventional technique. No clear electronic channeling pattern is observed from this ECP. On the other hand, FIG. 6B shows an ECP on the surface of the silicon carbide film formed by the present invention. This ECP
Clearly shows a Kikuchi pattern that suggests the periodic arrangement of atoms in the crystal. That is, when the method of the present invention is carried out, it is possible to obtain a silicon carbide film having good crystallinity.
【００３０】表４には従来技術と本発明により形成した
炭化珪素膜の内部応力を示した。表４から明らかなよう
に、本発明を用いることにより、成膜した炭化珪素の内
部応力が大幅に低減される。Table 4 shows the internal stress of the silicon carbide film formed by the conventional technique and the present invention. As is clear from Table 4, the internal stress of the formed silicon carbide is significantly reduced by using the present invention.
【００３１】[0031]
【表４】 [Table 4]
【００３２】以上、実施例により本発明を説明してきた
が、本発明は以下の変形例を含むものである。Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention includes the following modifications.
【００３３】(i) 実施例では、表面炭化層を形成するた
めの炭素雰囲気として、アセチレンと水素からなる雰囲
気を用いたが、水素のかわりに窒素、アルゴン、ヘリウ
ム、ネオン、クリプトン、キセノンを、アセチレンのか
わりにメタン系炭化水素、エチレン系炭化水素、アセチ
レン系炭化水素からなる雰囲気を用いることもできる。(I) In the examples, an atmosphere consisting of acetylene and hydrogen was used as the carbon atmosphere for forming the surface carbonized layer. However, instead of hydrogen, nitrogen, argon, helium, neon, krypton or xenon was used. Instead of acetylene, an atmosphere composed of methane-based hydrocarbons, ethylene-based hydrocarbons, and acetylene-based hydrocarbons can be used.
【００３４】(ii)実施例ではシリコン基板上に設けた表
面炭化層の上に、多結晶の炭化珪素層を形成した後、表
面炭化層をシリコン基板より分離したが、前記の多結晶
の炭化珪素層の形成は行なわなくてもよい。なお、多結
晶の炭化珪素層を設けない場合には、表面炭化層は、そ
の炭化層単体で形状を保持しうる強度を有するなどの、
基板としての要件を備えていなければならない。(Ii) In the embodiment, after the polycrystalline silicon carbide layer was formed on the surface carbonized layer provided on the silicon substrate, the surface carbonized layer was separated from the silicon substrate. The silicon layer need not be formed. In the case where the polycrystalline silicon carbide layer is not provided, the surface carbonized layer has such strength that the carbonized layer itself can retain its shape.
It must meet the requirements as a substrate.
【００３５】(iii) 実施例では、シリコンの原料ガスと
して、ジクロルシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）を用いたが、
他のクロルシラン系ガス、シラン系ガスなどを用いるこ
とができる。(Iii) In the examples, dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ) was used as the source gas for silicon.
Other chlorosilane-based gas, silane-based gas, etc. can be used.
【００３６】また実施例では炭素の原料ガスとして、ア
セチレン（Ｃ2 Ｈ2 ）を用いたが、メタン系炭化水素、
エチレン系炭化水素、アセチレン系炭化水素などを用い
ることもできる。In the examples, acetylene (C 2 H 2 ) was used as the carbon source gas, but methane hydrocarbons,
Ethylene-based hydrocarbons, acetylene-based hydrocarbons and the like can also be used.
【００３７】(iV)実施例では、シリコンの原料ガスと炭
素の原料ガスの供給による炭化珪素の成膜を１０２０℃
で行なったが、基板の炭化珪素層の融点はシリコンの融
点（１４００℃）よりも高いため、シリコンの融点を越
える温度での成膜も可能であり、これにより、６Ｈ−Ｓ
ｉＣをはじめとするα相の炭化珪素膜を形成できる。(IV) In the embodiment, the silicon carbide film is formed at 1020 ° C. by supplying the silicon source gas and the carbon source gas.
However, since the melting point of the silicon carbide layer of the substrate is higher than the melting point of silicon (1400 ° C.), it is possible to form a film at a temperature exceeding the melting point of silicon.
An α-phase silicon carbide film including iC can be formed.
【００３８】[0038]
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、(i) 大
面積で結晶性に優れた炭化珪素膜を得ることができる、
(ii)シリコンの融点を越える温度で炭化珪素膜を形成で
きる、などの利点を有する炭化珪素の成膜方法が提供さ
れた。As described above, according to the present invention, (i) a silicon carbide film having a large area and excellent crystallinity can be obtained.
(ii) A method for forming a silicon carbide is provided, which has advantages such as being able to form a silicon carbide film at a temperature exceeding the melting point of silicon.
【図１】本発明の炭化珪素膜の成膜方法における工程図
である。FIG. 1 is a process chart in a method for forming a silicon carbide film of the present invention.
【図２】炭化と多結晶成膜を経たシリコン基板の断面図
である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a silicon substrate that has undergone carbonization and polycrystalline film formation.
【図３】下地シリコンを除去した後の炭化珪素基板の断
面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the silicon carbide substrate after removing the underlying silicon.
【図４】炭化珪素膜表面のＳＥＭ像である。FIG. 4 is an SEM image of the surface of a silicon carbide film.
【図５】基板上に成膜された炭化珪素膜断面のＳＥＭ像
である。FIG. 5 is an SEM image of a cross section of a silicon carbide film formed on a substrate.
【図６】炭化珪素薄膜のＥＣＰ像である。FIG. 6 is an ECP image of a silicon carbide thin film.
１ シリコンウェハ ２ 表面炭化（炭化珪素）層 ３ 多結晶の炭化珪素層 1 Silicon Wafer 2 Surface Carbide (Silicon Carbide) Layer 3 Polycrystalline Silicon Carbide Layer
Claims (3)
で炭化させて単結晶の炭化珪素からなる表面炭化層を形
成する工程と、前記の表面炭化層をシリコン基板より分
離する工程と、シリコン基板より分離された表面炭化層
を基板としてシリコンの原料ガスと炭素の原料ガスより
炭化珪素を析出させる工程とを含むことを特徴とする炭
化珪素の成膜方法。1. A step of carbonizing a surface of a single crystal silicon substrate in a carbon atmosphere to form a surface carbonized layer made of single crystal silicon carbide, a step of separating the surface carbonized layer from the silicon substrate, and a silicon substrate. A method for depositing silicon carbide, comprising: a step of depositing silicon carbide from a source gas of silicon and a source gas of carbon using the surface-separated carbonized layer separated as a substrate.
裏面（シリコン基板と接していた面）を基板として、シ
リコンの原料ガスと炭素の原料ガスより炭化珪素を析出
させる、請求項１に記載の炭化珪素の成膜方法。2. The silicon carbide is precipitated from a silicon source gas and a carbon source gas using the back surface (the surface in contact with the silicon substrate) of the front carbonized layer separated from the silicon substrate as a substrate. Method for forming silicon carbide of.
た表面炭化層をシリコン基板と分離する前に、表面炭化
層上に炭化珪素、窒化珪素、アルミナ、酸化マグネシウ
ム、グラファイト、ダイヤモンドおよび窒化ほう素の少
なくとも１種からなる膜を堆積させる工程を有する、請
求項２に記載の炭化珪素の成膜方法。3. A silicon carbide, silicon nitride, alumina, magnesium oxide, graphite, diamond and boron nitride film is formed on the surface carbonized layer before the surface carbonized layer formed by surface carbonization of the silicon substrate is separated from the silicon substrate. The method for depositing silicon carbide according to claim 2, further comprising depositing a film made of at least one kind.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6128588A JPH07335562A (en) | 1994-06-10 | 1994-06-10 | Method for forming silicon carbide film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6128588A JPH07335562A (en) | 1994-06-10 | 1994-06-10 | Method for forming silicon carbide film |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07335562A true JPH07335562A (en) | 1995-12-22 |
Family
ID=14988473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6128588A Pending JPH07335562A (en) | 1994-06-10 | 1994-06-10 | Method for forming silicon carbide film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07335562A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6703288B2 (en) | 2001-05-10 | 2004-03-09 | Hoya Corporation | Compound crystal and method of manufacturing same |
| KR100978711B1 (en) * | 2008-07-25 | 2010-08-30 | 울산대학교 산학협력단 | Growth of polycrystalline 3C-SiC thin films by in-situ doping |
| JP2017057102A (en) * | 2015-09-15 | 2017-03-23 | 信越化学工業株式会社 | PRODUCTION OF SiC COMPOSITE SUBSTRATE |
| WO2018159754A1 (en) | 2017-03-02 | 2018-09-07 | 信越化学工業株式会社 | Silicon carbide substrate production method and silicon carbide substrate |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55149193A (en) * | 1979-05-07 | 1980-11-20 | Sharp Corp | Manufacture of silicon carbide substrate |
| JPS55149191A (en) * | 1979-05-07 | 1980-11-20 | Sharp Corp | Manufacture of silicon carbide crystal layer |
| JPH01162326A (en) * | 1987-12-19 | 1989-06-26 | Fujitsu Ltd | Manufacture of beta-silicon carbide layer |
| JPH02180795A (en) * | 1988-12-29 | 1990-07-13 | Sharp Corp | Production of silicon carbide single crystal |
| EP0594030A2 (en) * | 1992-10-13 | 1994-04-27 | Cs Halbleiter-Und Solartechnologie Gmbh | Process for the fabrication of a wafer having a moncrystalline silicium carbide layer |
-
1994
- 1994-06-10 JP JP6128588A patent/JPH07335562A/en active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55149193A (en) * | 1979-05-07 | 1980-11-20 | Sharp Corp | Manufacture of silicon carbide substrate |
| JPS55149191A (en) * | 1979-05-07 | 1980-11-20 | Sharp Corp | Manufacture of silicon carbide crystal layer |
| JPH01162326A (en) * | 1987-12-19 | 1989-06-26 | Fujitsu Ltd | Manufacture of beta-silicon carbide layer |
| JPH02180795A (en) * | 1988-12-29 | 1990-07-13 | Sharp Corp | Production of silicon carbide single crystal |
| EP0594030A2 (en) * | 1992-10-13 | 1994-04-27 | Cs Halbleiter-Und Solartechnologie Gmbh | Process for the fabrication of a wafer having a moncrystalline silicium carbide layer |
| JPH06216050A (en) * | 1992-10-13 | 1994-08-05 | Cs Halbleiter & Solartechnol Gmbh | Manufacture of wafer with single crystal silicon carbide layer |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6703288B2 (en) | 2001-05-10 | 2004-03-09 | Hoya Corporation | Compound crystal and method of manufacturing same |
| US7211337B2 (en) | 2001-05-10 | 2007-05-01 | Hoya Corporation | Compound crystal and method of manufacturing same |
| KR100978711B1 (en) * | 2008-07-25 | 2010-08-30 | 울산대학교 산학협력단 | Growth of polycrystalline 3C-SiC thin films by in-situ doping |
| JP2017057102A (en) * | 2015-09-15 | 2017-03-23 | 信越化学工業株式会社 | PRODUCTION OF SiC COMPOSITE SUBSTRATE |
| WO2017047509A1 (en) * | 2015-09-15 | 2017-03-23 | 信越化学工業株式会社 | MANUFACTURING METHOD OF SiC COMPOSITE SUBSTRATE |
| RU2728484C2 (en) * | 2015-09-15 | 2020-07-29 | Син-Эцу Кемикал Ко., Лтд. | Method of making composite substrate from sic |
| US10829868B2 (en) | 2015-09-15 | 2020-11-10 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Manufacturing method of SiC composite substrate |
| TWI736554B (en) * | 2015-09-15 | 2021-08-21 | 日商信越化學工業股份有限公司 | Manufacturing method of SiC composite substrate |
| WO2018159754A1 (en) | 2017-03-02 | 2018-09-07 | 信越化学工業株式会社 | Silicon carbide substrate production method and silicon carbide substrate |
| KR20190121366A (en) | 2017-03-02 | 2019-10-25 | 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 | Method for producing silicon carbide substrate and silicon carbide substrate |
| US11346018B2 (en) | 2017-03-02 | 2022-05-31 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Silicon carbide substrate production method and silicon carbide substrate |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0745707B1 (en) | Method for the growth of large single crystals | |
| Wu et al. | Epitaxial growth of 3C SiC on Si (111) from hexamethyldisilane | |
| US5471946A (en) | Method for producing a wafer with a monocrystalline silicon carbide layer | |
| JP4694144B2 (en) | Method for growing SiC single crystal and SiC single crystal grown thereby | |
| JPH01162326A (en) | Manufacture of beta-silicon carbide layer | |
| Koizumi et al. | Initial growth process of epitaxial diamond thin films on cBN single crystals | |
| JP7290135B2 (en) | Semiconductor substrate manufacturing method and SOI wafer manufacturing method | |
| Anzalone et al. | Heteroepitaxy of 3C-SiC on different on-axis oriented silicon substrates | |
| Zorman et al. | Characterization of polycrystalline silicon carbide films grown by atmospheric pressure chemical vapor deposition on polycrystalline silicon | |
| JP3628079B2 (en) | Silicon carbide thin film manufacturing method, silicon carbide thin film, and laminated substrate | |
| JPH07335562A (en) | Method for forming silicon carbide film | |
| JPH1081599A (en) | Growth of silicon carbide | |
| JPH09181355A (en) | Crystal growth method and semiconductor light emitting device | |
| JP3657036B2 (en) | Silicon carbide thin film and method for manufacturing silicon carbide thin film laminated substrate | |
| JP3405687B2 (en) | Method for manufacturing silicon carbide film | |
| Chiu et al. | Deposition of epitaxial β–SiC films on porous Si (100) from MTS in a hot wall LPCVD reactor | |
| JP4894780B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor substrate | |
| Shimizu et al. | Epitaxial growth of 3C-SiC on thin silicon-on-insulator substrate by chemical vapor deposition using alternating gas supply | |
| JP3909690B2 (en) | Method for producing SiC film by epitaxial growth | |
| JPH0982643A (en) | Manufacture of silicon carbide thin film | |
| WO2023100578A1 (en) | Method for forming monocrystalline diamond film | |
| JPH09255495A (en) | Silicon carbide film and its production | |
| JP7218832B1 (en) | Manufacturing method of heteroepitaxial wafer | |
| US11827999B2 (en) | Methods of forming silicon carbide coated base substrates at multiple temperatures | |
| Hurtos et al. | Low temperature SiC growth by metalorganic LPCVD on MBE carbonized Si (001) substrates |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20021128 |