JPH0782090A - ＳｉＣヘテロ接合結晶，基板及び製造方法 - Google Patents
ＳｉＣヘテロ接合結晶，基板及び製造方法Info
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- JPH0782090A JPH0782090A JP22989293A JP22989293A JPH0782090A JP H0782090 A JPH0782090 A JP H0782090A JP 22989293 A JP22989293 A JP 22989293A JP 22989293 A JP22989293 A JP 22989293A JP H0782090 A JPH0782090 A JP H0782090A
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- Japan
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- polytype
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 昇華法でヘテロ接合をもつＳｉＣ単結晶，単
結晶基板等を得る。 【構成】 単一ポリタイプ相を持つ基板１０に、成長条
件を制御することにより異種ポリタイプ相を持つ成長層
１１を形成する。不活性面１２が部分的に形成された基
板１０を使用すると、基板１０との間にヘテロ接合を持
つ成長層１３及びホモ接合を持つ成長層１４が形成され
る。また、種結晶の上にＳｉＣ単結晶を所定厚みまで成
長させた後、このＳｉＣ単結晶を基板１０とし、その上
に異種ポリタイプ相を持つ成長層１１を形成することも
できる。 【効果】 特定のポリタイプ相が優先的に成長する条件
が各ポリタイプごとに異なることを利用し、成長条件の
制御によってヘテロ接合を持つＳｉＣ単結晶にヘテロ接
合を作り込まれる。
結晶基板等を得る。 【構成】 単一ポリタイプ相を持つ基板１０に、成長条
件を制御することにより異種ポリタイプ相を持つ成長層
１１を形成する。不活性面１２が部分的に形成された基
板１０を使用すると、基板１０との間にヘテロ接合を持
つ成長層１３及びホモ接合を持つ成長層１４が形成され
る。また、種結晶の上にＳｉＣ単結晶を所定厚みまで成
長させた後、このＳｉＣ単結晶を基板１０とし、その上
に異種ポリタイプ相を持つ成長層１１を形成することも
できる。 【効果】 特定のポリタイプ相が優先的に成長する条件
が各ポリタイプごとに異なることを利用し、成長条件の
制御によってヘテロ接合を持つＳｉＣ単結晶にヘテロ接
合を作り込まれる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高速電子移動度トラン
ジスタ等の電子デバイスに適したＳｉＣヘテロ接合結
晶，素子基板及び製造方法に関する。
ジスタ等の電子デバイスに適したＳｉＣヘテロ接合結
晶，素子基板及び製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＳｉＣ単結晶は、従来から昇華法によっ
て製造されている。昇華法では、たとえばＳｉＣの原料
粉末を収容した黒鉛ルツボの蓋に、原料粉末と対向させ
て種結晶を取り付けている。そして、原料粉末が高温側
に、種結晶が低温側になるように、所定の温度勾配を持
って黒鉛ルツボを２０００〜２４００℃に加熱する。加
熱によって原料粉末から昇華した原料ガスは、低温側の
種結晶の表面に結晶方位を揃えた単結晶として成長す
る。製造されたＳｉＣ単結晶は、広禁制帯幅をもつ半導
体であり、高温デバイス，パワーデバイス等として従来
のシリコンよりも優れた特性をもつ材料として期待され
ている。
て製造されている。昇華法では、たとえばＳｉＣの原料
粉末を収容した黒鉛ルツボの蓋に、原料粉末と対向させ
て種結晶を取り付けている。そして、原料粉末が高温側
に、種結晶が低温側になるように、所定の温度勾配を持
って黒鉛ルツボを２０００〜２４００℃に加熱する。加
熱によって原料粉末から昇華した原料ガスは、低温側の
種結晶の表面に結晶方位を揃えた単結晶として成長す
る。製造されたＳｉＣ単結晶は、広禁制帯幅をもつ半導
体であり、高温デバイス，パワーデバイス等として従来
のシリコンよりも優れた特性をもつ材料として期待され
ている。
【０００３】ＳｉＣ単結晶は、複数のポリタイプの結晶
構造を持っている。代表的には、立方晶の３Ｃ，六方晶
の４Ｈ，６Ｈ，菱面体晶の１５Ｒ等があり、半導体材料
としてそれぞれ異なる特性を呈する。たとえば、禁制帯
幅をみると、立方晶３Ｃが２．０ｅＶ，六方晶４Ｈが
３．２ｅＶ，六方晶６Ｈが２．９ｅＶと異なっている。
材料固有の特性を活用した高機能デバイスでは、一般的
にヘテロ接合を持ったデバイス構造を採ることが多い。
Ｓｉ系，ＧａＡｓ系等の半導体デバイスでは、ヘテロバ
イポーラトランジスタ（ＨＢＴ），電界効果トランジス
タ（ＦＥＴ）等にみられるように、エミッタ注入効率を
高めるために、広禁制帯幅材料とのヘテロ接合構造が採
用されている。
構造を持っている。代表的には、立方晶の３Ｃ，六方晶
の４Ｈ，６Ｈ，菱面体晶の１５Ｒ等があり、半導体材料
としてそれぞれ異なる特性を呈する。たとえば、禁制帯
幅をみると、立方晶３Ｃが２．０ｅＶ，六方晶４Ｈが
３．２ｅＶ，六方晶６Ｈが２．９ｅＶと異なっている。
材料固有の特性を活用した高機能デバイスでは、一般的
にヘテロ接合を持ったデバイス構造を採ることが多い。
Ｓｉ系，ＧａＡｓ系等の半導体デバイスでは、ヘテロバ
イポーラトランジスタ（ＨＢＴ），電界効果トランジス
タ（ＦＥＴ）等にみられるように、エミッタ注入効率を
高めるために、広禁制帯幅材料とのヘテロ接合構造が採
用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＳｉＣ半導体では、Ｓ
ｉとのヘテロ接合構造が従来から採られている。このヘ
テロ接合構造を用いたデバイスは、ベースがＳｉである
ことから、Ｓｉの性質を本質的に引き継いでいる。その
ため、ＳｉＣ半導体の長所である高温特性や大電流特性
等は、あまり活用されていない。これら長所を活かす上
では、ＳｉＣを単一の材料としてヘテロ接合を作り込む
ことが最も好ましい。ＳｉＣを他の半導体デバイス製造
に組み入れることは、ＳｉＣの製造温度が高いことから
現実的に困難である。そこで、所望のポリタイプ相をも
つＳｉＣ単結晶を基板に成長させることが研究されてお
り、ＳｉＣ基板の上に異種のポリタイプＳｉＣをＣＶＤ
法等でエピタキシャル成長させることが試みられてい
る。しかし、ＳｉＣは反応温度が高く、基板の表面状態
等による影響を受け易く、制御されたエピタキシャル層
を成長させることが難しい。得られたエピタキシャル成
長層も、基板との格子不整合等に起因して欠陥が導入さ
れ易い。
ｉとのヘテロ接合構造が従来から採られている。このヘ
テロ接合構造を用いたデバイスは、ベースがＳｉである
ことから、Ｓｉの性質を本質的に引き継いでいる。その
ため、ＳｉＣ半導体の長所である高温特性や大電流特性
等は、あまり活用されていない。これら長所を活かす上
では、ＳｉＣを単一の材料としてヘテロ接合を作り込む
ことが最も好ましい。ＳｉＣを他の半導体デバイス製造
に組み入れることは、ＳｉＣの製造温度が高いことから
現実的に困難である。そこで、所望のポリタイプ相をも
つＳｉＣ単結晶を基板に成長させることが研究されてお
り、ＳｉＣ基板の上に異種のポリタイプＳｉＣをＣＶＤ
法等でエピタキシャル成長させることが試みられてい
る。しかし、ＳｉＣは反応温度が高く、基板の表面状態
等による影響を受け易く、制御されたエピタキシャル層
を成長させることが難しい。得られたエピタキシャル成
長層も、基板との格子不整合等に起因して欠陥が導入さ
れ易い。
【０００５】ところで、ＳｉＣのデバイス化工程は、ま
だ十分に工業的に確立されておらず、従来のＳｉ等に使
用されている拡散工程も使用できない。この点、回路素
子化に有効な手段として、ホモエピタキシャル成長法及
びイオン注入法があるに過ぎない現状である。しかしな
がら、回路のパターン化によりデバイス構造を作製する
ことは、これらの方法だけでは不十分である。本発明
は、このような問題を解消すべく案出されたものであ
り、昇華法によってＳｉＣ単結晶を成長させるとき、成
長条件をコントロールすることにより複数相のポリタイ
プ結晶を成長させ、ヘテロ接合界面をもった結晶及び基
板を得ることを目的とする。
だ十分に工業的に確立されておらず、従来のＳｉ等に使
用されている拡散工程も使用できない。この点、回路素
子化に有効な手段として、ホモエピタキシャル成長法及
びイオン注入法があるに過ぎない現状である。しかしな
がら、回路のパターン化によりデバイス構造を作製する
ことは、これらの方法だけでは不十分である。本発明
は、このような問題を解消すべく案出されたものであ
り、昇華法によってＳｉＣ単結晶を成長させるとき、成
長条件をコントロールすることにより複数相のポリタイ
プ結晶を成長させ、ヘテロ接合界面をもった結晶及び基
板を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のＳｉＣ単結晶
は、その目的を達成するため、第１の単一ポリタイプ相
成長条件で成長させた基板と、前記成長条件と異なる第
２の単一ポリタイプ相成長条件で前記基板上に成長させ
た成長層と備え、前記基板と前記成長層との間がヘテロ
接合されている。また、単一ポリタイプ相をもつＳｉＣ
単結晶基板の上に結晶成長させたものでは、前記ポリタ
イプ相の成長条件と異なる成長条件で異種ポリタイプ相
の成長層が形成されており、基板と成長層との間がヘテ
ロ接合されている。更に、一部表面が不活性化処理され
た基板を使用すると、同種及び異種のポリタイプ相を持
つ成長層が基板表面に形成され、ヘテロ接合及びホモ接
合が同時に作り込まれる。
は、その目的を達成するため、第１の単一ポリタイプ相
成長条件で成長させた基板と、前記成長条件と異なる第
２の単一ポリタイプ相成長条件で前記基板上に成長させ
た成長層と備え、前記基板と前記成長層との間がヘテロ
接合されている。また、単一ポリタイプ相をもつＳｉＣ
単結晶基板の上に結晶成長させたものでは、前記ポリタ
イプ相の成長条件と異なる成長条件で異種ポリタイプ相
の成長層が形成されており、基板と成長層との間がヘテ
ロ接合されている。更に、一部表面が不活性化処理され
た基板を使用すると、同種及び異種のポリタイプ相を持
つ成長層が基板表面に形成され、ヘテロ接合及びホモ接
合が同時に作り込まれる。
【０００７】ヘテロ接合を持つＳｉＣ単結晶は、第１の
単一ポリタイプ相成長条件で原料ガスから基板となるＳ
ｉＣ単結晶を成長させ、前記成長条件と異なる第２の単
一ポリタイプ相成長条件で前記基板上に異種ポリタイプ
相のＳｉＣ単結晶を成長させることにより製造される。
また、単一ポリタイプ相のＳｉＣ単結晶基板を使用する
場合、前記ポリタイプ相の成長条件と異なる成長条件で
異種ポリタイプ相の成長層を基板表面に成長させる。ヘ
テロ接合及びホモ接合の両者を備えた単結晶基板は、単
一ポリタイプ相をもつＳｉＣ単結晶基板の一部表面を不
活性面とし、前記ポリタイプ相の成長条件と同じ成長条
件下で前記基板の不活性面に異種ポリタイプ相のＳｉＣ
単結晶を成長させ、前記基板の他の面に同種ポリタイプ
相のＳｉＣ単結晶を成長させることにより製造される。
単一ポリタイプ相成長条件で原料ガスから基板となるＳ
ｉＣ単結晶を成長させ、前記成長条件と異なる第２の単
一ポリタイプ相成長条件で前記基板上に異種ポリタイプ
相のＳｉＣ単結晶を成長させることにより製造される。
また、単一ポリタイプ相のＳｉＣ単結晶基板を使用する
場合、前記ポリタイプ相の成長条件と異なる成長条件で
異種ポリタイプ相の成長層を基板表面に成長させる。ヘ
テロ接合及びホモ接合の両者を備えた単結晶基板は、単
一ポリタイプ相をもつＳｉＣ単結晶基板の一部表面を不
活性面とし、前記ポリタイプ相の成長条件と同じ成長条
件下で前記基板の不活性面に異種ポリタイプ相のＳｉＣ
単結晶を成長させ、前記基板の他の面に同種ポリタイプ
相のＳｉＣ単結晶を成長させることにより製造される。
【０００８】昇華法でＳｉＣ単結晶を成長させるときに
使用する装置は、図１に示す設備構成をもっている。Ｓ
ｉＣの原料粉末１は、黒鉛ルツボ２に収容され、仕切り
板３を介して蓋４に取り付けられた種結晶５に対向す
る。黒鉛ルツボ２を、チャンバー６内に配置した筒状の
ヒータ７の内部にセットする。チャンバー６は、減圧下
に維持されており、Ａｒ等の不活性ガスが給気管８から
所定流量で導入され、排気管９から排出される。給気管
８及び排気管９には、不活性ガスの導入量及びチャンバ
ー６内の雰囲気圧を制御するため、それぞれ流量調整弁
が設けられている。図１の場合には、原料粉末１を上側
に、種結晶５を下側に配置している。しかし、原料粉末
１を下側に、種結晶５を上側に配置することも可能であ
る。
使用する装置は、図１に示す設備構成をもっている。Ｓ
ｉＣの原料粉末１は、黒鉛ルツボ２に収容され、仕切り
板３を介して蓋４に取り付けられた種結晶５に対向す
る。黒鉛ルツボ２を、チャンバー６内に配置した筒状の
ヒータ７の内部にセットする。チャンバー６は、減圧下
に維持されており、Ａｒ等の不活性ガスが給気管８から
所定流量で導入され、排気管９から排出される。給気管
８及び排気管９には、不活性ガスの導入量及びチャンバ
ー６内の雰囲気圧を制御するため、それぞれ流量調整弁
が設けられている。図１の場合には、原料粉末１を上側
に、種結晶５を下側に配置している。しかし、原料粉末
１を下側に、種結晶５を上側に配置することも可能であ
る。
【０００９】ヒータ７で原料粉末１を所定温度に加熱す
ると、原料粉末１の昇華が始まる。発生した原料ガス
は、ルツボ２内を流動し、低温側に維持されている種結
晶５の上に結晶方位を揃えた単結晶として成長する。Ｓ
ｉＣ単結晶が成長するとき、特定のポリタイプが優先的
に成長する昇華雰囲気圧力Ｐ及び結晶成長温度Ｔで定ま
る成長条件がそれぞれのポリタイプに存在する。本発明
者等の実験では、昇華雰囲気圧力Ｐが１〜１００トール
の範囲にあるとき、結晶成長温度Ｔが２３５０〜２３７
０℃で六方晶４Ｈが優先的に成長し、２３００〜２４０
０℃で六方晶６Ｈが優先的に成長し、２２００℃付近で
立方晶３Ｃが優先的に成長した。
ると、原料粉末１の昇華が始まる。発生した原料ガス
は、ルツボ２内を流動し、低温側に維持されている種結
晶５の上に結晶方位を揃えた単結晶として成長する。Ｓ
ｉＣ単結晶が成長するとき、特定のポリタイプが優先的
に成長する昇華雰囲気圧力Ｐ及び結晶成長温度Ｔで定ま
る成長条件がそれぞれのポリタイプに存在する。本発明
者等の実験では、昇華雰囲気圧力Ｐが１〜１００トール
の範囲にあるとき、結晶成長温度Ｔが２３５０〜２３７
０℃で六方晶４Ｈが優先的に成長し、２３００〜２４０
０℃で六方晶６Ｈが優先的に成長し、２２００℃付近で
立方晶３Ｃが優先的に成長した。
【００１０】特定のポリタイプが優先的に成長する条件
が各ポリタイプごとに異なることは、ヘテロ接合構造を
もつＳｉＣ単結晶を製造する上で有効に利用される。た
とえば、図２（ａ）に示すように、基板１０として６Ｈ
−ＳｉＣ単結晶を使用し、４Ｈ−ＳｉＣの成長条件で結
晶成長させると、６Ｈ相をもつ基板１０の表面に４Ｈ相
の成長層１１が形成された広禁制帯幅領域を持つヘテロ
接合基板となる。また、種結晶５の上に単一ポリタイプ
相の成長に適した条件下で第１の成長層を形成し、この
成長層を基板１０として使用することも可能である。こ
の場合、基板１０となる成長層が所定の厚みに達したと
き成長条件を変更することにより、異種のポリタイプ相
を持つ成長層１１が連続して形成される。
が各ポリタイプごとに異なることは、ヘテロ接合構造を
もつＳｉＣ単結晶を製造する上で有効に利用される。た
とえば、図２（ａ）に示すように、基板１０として６Ｈ
−ＳｉＣ単結晶を使用し、４Ｈ−ＳｉＣの成長条件で結
晶成長させると、６Ｈ相をもつ基板１０の表面に４Ｈ相
の成長層１１が形成された広禁制帯幅領域を持つヘテロ
接合基板となる。また、種結晶５の上に単一ポリタイプ
相の成長に適した条件下で第１の成長層を形成し、この
成長層を基板１０として使用することも可能である。こ
の場合、基板１０となる成長層が所定の厚みに達したと
き成長条件を変更することにより、異種のポリタイプ相
を持つ成長層１１が連続して形成される。
【００１１】成長層１１は、雰囲気ガスの調整によって
ドーピング制御される。たとえば、窒素を雰囲気ガスに
導入すると、成長層１１がｎ型に制御される。また、テ
トラメチルアルミニウム等のＡｌ含有ガスを導入する
と、成長層１１がｐ型に制御される。ｐ型の成長層１１
は、ＳｉＣにＡｌを配合したものを原料粉末１として使
用することによっても形成される。逆に、４Ｈ−ＳｉＣ
単結晶を基板１０とし、６Ｈ−ＳｉＣの成長条件を採用
すると、４Ｈ−ＳｉＣ基板１０の表面に６Ｈ相の成長層
１１が形成される。特定のポリタイプを優先的に成長さ
せる結晶成長温度Ｔの範囲は、基板１０の表面を不活性
化することによって変化する。たとえば、不活性化した
表面に対しては、２３３０〜２３５０℃の比較的低い温
度でも４Ｈ相が優先的に成長し、２３４０〜２３６０℃
の比較的高い温度でも６Ｈ相が優先的に成長する。した
がって、基板１０の表面一部を不活性化しておくと、同
じ温度雰囲気で複数のポリタイプ相を形成することがで
きる。
ドーピング制御される。たとえば、窒素を雰囲気ガスに
導入すると、成長層１１がｎ型に制御される。また、テ
トラメチルアルミニウム等のＡｌ含有ガスを導入する
と、成長層１１がｐ型に制御される。ｐ型の成長層１１
は、ＳｉＣにＡｌを配合したものを原料粉末１として使
用することによっても形成される。逆に、４Ｈ−ＳｉＣ
単結晶を基板１０とし、６Ｈ−ＳｉＣの成長条件を採用
すると、４Ｈ−ＳｉＣ基板１０の表面に６Ｈ相の成長層
１１が形成される。特定のポリタイプを優先的に成長さ
せる結晶成長温度Ｔの範囲は、基板１０の表面を不活性
化することによって変化する。たとえば、不活性化した
表面に対しては、２３３０〜２３５０℃の比較的低い温
度でも４Ｈ相が優先的に成長し、２３４０〜２３６０℃
の比較的高い温度でも６Ｈ相が優先的に成長する。した
がって、基板１０の表面一部を不活性化しておくと、同
じ温度雰囲気で複数のポリタイプ相を形成することがで
きる。
【００１２】たとえば、図２（ｂ）に示すように、６Ｈ
−ＳｉＣを基板１０として使用し、基板１０に不活性面
１２を形成しておくと、不活性面１２上には４Ｈ−Ｓｉ
Ｃの成長層１３が形成され、その他の表面部分では６Ｈ
−ＳｉＣの成長層１４が形成される。したがって、基板
１０上に二つの相の結晶が接合部分をもって成長するこ
とになり、基板面の任意領域に異種ポリタイプ接合相が
形成される。図２（ｂ）の基本構造では、ヘテロ接合部
の一方に広禁制帯幅領域をもち、他にホモ接合又はホモ
成長層をもつことによってプレーナ構造化が可能とな
り、高速移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）構造の基本と
して有効である。基板１０の表面は、半導体デバイスの
製造に常用されているパシベーションによって不活性化
できる。たとえば、ＳｉＯ2 膜を薄く形成することによ
り、不活性面１２が形成される。ＳｉＯ2 膜の厚みは、
成長層１３の形成に対して基板１０の結晶構造が与える
影響が妨げられないように、１００〜３００Åの範囲で
定めることが好ましい。
−ＳｉＣを基板１０として使用し、基板１０に不活性面
１２を形成しておくと、不活性面１２上には４Ｈ−Ｓｉ
Ｃの成長層１３が形成され、その他の表面部分では６Ｈ
−ＳｉＣの成長層１４が形成される。したがって、基板
１０上に二つの相の結晶が接合部分をもって成長するこ
とになり、基板面の任意領域に異種ポリタイプ接合相が
形成される。図２（ｂ）の基本構造では、ヘテロ接合部
の一方に広禁制帯幅領域をもち、他にホモ接合又はホモ
成長層をもつことによってプレーナ構造化が可能とな
り、高速移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）構造の基本と
して有効である。基板１０の表面は、半導体デバイスの
製造に常用されているパシベーションによって不活性化
できる。たとえば、ＳｉＯ2 膜を薄く形成することによ
り、不活性面１２が形成される。ＳｉＯ2 膜の厚みは、
成長層１３の形成に対して基板１０の結晶構造が与える
影響が妨げられないように、１００〜３００Åの範囲で
定めることが好ましい。
【００１３】パシベーションは、マスキングが可能であ
るため、不活性化処理する部分をパターン化することも
できる。たとえば、スパッタリング，ＣＶＤ法等の薄膜
堆積法でマスクを施し、不活性化処理するとき、基板１
０上に形成される基本回路のパターン化も容易になる。
基板１０上に設ける不活性膜をドーピング制御に利用す
ることもできる。たとえば、Ｓｉ3 Ｎ4 を不活性薄膜と
して使用するとき、その上に形成される成長層１３がｎ
型に制御される。表面を部分的に不活性化した基板１０
の上に基板１０と異なるポリタイプの結晶を成長させる
とき、基板１０が６Ｈ−ＳｉＣであれば、６Ｈ相が成長
する温度範囲にあり、且つ不活性化処理部分で４Ｈ相が
成長する温度条件を成長条件として選定する。この場
合、具体的には２３３０℃付近が適当である。また、基
板１０が４Ｈ−ＳｉＣであれば、４Ｈ相が成長する温度
範囲にあり、且つ不活性化処理部分で６Ｈ相が成長する
温度条件を成長条件として選定する。この場合、具体的
には２３６０℃付近が適当である。
るため、不活性化処理する部分をパターン化することも
できる。たとえば、スパッタリング，ＣＶＤ法等の薄膜
堆積法でマスクを施し、不活性化処理するとき、基板１
０上に形成される基本回路のパターン化も容易になる。
基板１０上に設ける不活性膜をドーピング制御に利用す
ることもできる。たとえば、Ｓｉ3 Ｎ4 を不活性薄膜と
して使用するとき、その上に形成される成長層１３がｎ
型に制御される。表面を部分的に不活性化した基板１０
の上に基板１０と異なるポリタイプの結晶を成長させる
とき、基板１０が６Ｈ−ＳｉＣであれば、６Ｈ相が成長
する温度範囲にあり、且つ不活性化処理部分で４Ｈ相が
成長する温度条件を成長条件として選定する。この場
合、具体的には２３３０℃付近が適当である。また、基
板１０が４Ｈ−ＳｉＣであれば、４Ｈ相が成長する温度
範囲にあり、且つ不活性化処理部分で６Ｈ相が成長する
温度条件を成長条件として選定する。この場合、具体的
には２３６０℃付近が適当である。
【００１４】
実施例１：黒鉛ルツボ２にＳｉＣ原料粉末１を収容し、
種結晶５に代えて６Ｈ単一ポリタイプのＳｉＣ単結晶基
板１０を原料粉末１に対向配置した。なお、基板１０の
表面の約半分に厚さ約１００ÅでＳｉＯ2 膜を堆積し、
部分的に不活性処理した。チャンバー６内にあるヒータ
７の中央部に黒鉛ルツボ２をセットし、不活性ガスの導
入によってチャンバー６内を約１０トールの減圧不活性
雰囲気に維持した。そして、ヒータ７に電力を供給し、
黒鉛ルツボ２を２３４０℃の一定温度に維持し、原料粉
末１を昇華させた。この条件下で結晶成長を３時間継続
した後、ヒータ加熱を停止し、全体を冷却した。冷却
後、基板１０をチャンバー６から取り出し、成長状態を
観察した。得られたバルク単結晶は、約３ｍｍの成長高
さを持ち、６Ｈ相の基板１０に対して、不活性処理した
部分では４Ｈ相が成長し、他の部分では基板１０と同じ
６Ｈ相が成長していた。バルク単結晶を成長後方に対し
て垂直に切断したところ、４Ｈ相及び６Ｈ相の２相が成
長方向に接合されていることが確認された。
種結晶５に代えて６Ｈ単一ポリタイプのＳｉＣ単結晶基
板１０を原料粉末１に対向配置した。なお、基板１０の
表面の約半分に厚さ約１００ÅでＳｉＯ2 膜を堆積し、
部分的に不活性処理した。チャンバー６内にあるヒータ
７の中央部に黒鉛ルツボ２をセットし、不活性ガスの導
入によってチャンバー６内を約１０トールの減圧不活性
雰囲気に維持した。そして、ヒータ７に電力を供給し、
黒鉛ルツボ２を２３４０℃の一定温度に維持し、原料粉
末１を昇華させた。この条件下で結晶成長を３時間継続
した後、ヒータ加熱を停止し、全体を冷却した。冷却
後、基板１０をチャンバー６から取り出し、成長状態を
観察した。得られたバルク単結晶は、約３ｍｍの成長高
さを持ち、６Ｈ相の基板１０に対して、不活性処理した
部分では４Ｈ相が成長し、他の部分では基板１０と同じ
６Ｈ相が成長していた。バルク単結晶を成長後方に対し
て垂直に切断したところ、４Ｈ相及び６Ｈ相の２相が成
長方向に接合されていることが確認された。
【００１５】実施例２：４Ｈ単一ポリタイプのＳｉＣ単
結晶基板１０の表面をＣＶＤ法によるマスクで３分割
し、図２（ｂ）に示すように中央部に厚さ１００ÅのＳ
ｉ3 Ｎ4 薄膜を堆積し、不活性面１２とした。この基板
１０を黒鉛ルツボ２内で原料粉末１と対向させ、実施例
１と同様にＳｉＣ単結晶を成長させた。雰囲気として
は、ドーピングガスを含まない不活性ガスを使用した。
得られ多結晶の断面を観察し電気特性を測定したとこ
ろ、高さ約１００μｍの成長層が形成されていた。成長
層は、中央部がｎ型の６Ｈポリタイプ、両端が半絶縁性
の４Ｈポリタイプであった。そして、中央部に広禁制帯
幅領域をもつヘテロ接合構造の基板となっていることが
確認された。
結晶基板１０の表面をＣＶＤ法によるマスクで３分割
し、図２（ｂ）に示すように中央部に厚さ１００ÅのＳ
ｉ3 Ｎ4 薄膜を堆積し、不活性面１２とした。この基板
１０を黒鉛ルツボ２内で原料粉末１と対向させ、実施例
１と同様にＳｉＣ単結晶を成長させた。雰囲気として
は、ドーピングガスを含まない不活性ガスを使用した。
得られ多結晶の断面を観察し電気特性を測定したとこ
ろ、高さ約１００μｍの成長層が形成されていた。成長
層は、中央部がｎ型の６Ｈポリタイプ、両端が半絶縁性
の４Ｈポリタイプであった。そして、中央部に広禁制帯
幅領域をもつヘテロ接合構造の基板となっていることが
確認された。
【００１６】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、特定のポリタイプが優先的に成長する成長条件が各
ポリタイプごとに異なることを利用し、単一ポリタイプ
の基板上に基板と異なる異種のポリタイプの結晶を成長
させ、或いは基板に複数のポリタイプを成長させてい
る。このようにして、異種ポリタイプのヘテロ接合界面
をもったバルク結晶が得られる。また、一方に広禁制帯
幅をもち、基板内の部分的な回路領域のドーピング制御
を可能にしているので、同一材料の異種ポリタイプによ
るヘテロ接合部を持ったデバイス基板として使用され
る。
は、特定のポリタイプが優先的に成長する成長条件が各
ポリタイプごとに異なることを利用し、単一ポリタイプ
の基板上に基板と異なる異種のポリタイプの結晶を成長
させ、或いは基板に複数のポリタイプを成長させてい
る。このようにして、異種ポリタイプのヘテロ接合界面
をもったバルク結晶が得られる。また、一方に広禁制帯
幅をもち、基板内の部分的な回路領域のドーピング制御
を可能にしているので、同一材料の異種ポリタイプによ
るヘテロ接合部を持ったデバイス基板として使用され
る。
【図１】 昇華法によってＳｉＣ単結晶を成長させる装
置
置
【図２】 ヘテロ接合構造を持った基板（ａ）及び基本
回路構成をもつ基板（ｂ）
回路構成をもつ基板（ｂ）
１：原料粉末 ２：黒鉛ルツボ ３：仕切り板
４：蓋 ５：種結晶 ６：チャンバー ７：ヒータ ８：給気管 ９：
排気管 １０：基板 １１，１３，１４：成長層 １５：不活性面
４：蓋 ５：種結晶 ６：チャンバー ７：ヒータ ８：給気管 ９：
排気管 １０：基板 １１，１３，１４：成長層 １５：不活性面
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１０月２０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】ヒータ７で原料粉末１を所定温度に加熱す
ると、原料粉末１の昇華が始まる。発生した原料ガス
は、ルツボ２内を流動し、低温側に維持されている種結
晶５の上に結晶方位を揃えた単結晶として成長する。Ｓ
ｉＣ単結晶が成長するとき、特定のポリタイプが優先的
に成長する昇華雰囲気圧力Ｐ及び結晶成長温度Ｔで定ま
る成長条件がそれぞれのポリタイプに存在する。本発明
者等の実験では、昇華雰囲気圧力Ｐが１〜１００トール
の範囲にあるとき、結晶成長温度Ｔが２３５０〜２３７
０℃で六方晶４Ｈが優先的に成長し、２３００〜２３４
０℃で六方晶６Ｈが優先的に成長し、２２００℃付近で
立方晶３Ｃが優先的に成長した。
ると、原料粉末１の昇華が始まる。発生した原料ガス
は、ルツボ２内を流動し、低温側に維持されている種結
晶５の上に結晶方位を揃えた単結晶として成長する。Ｓ
ｉＣ単結晶が成長するとき、特定のポリタイプが優先的
に成長する昇華雰囲気圧力Ｐ及び結晶成長温度Ｔで定ま
る成長条件がそれぞれのポリタイプに存在する。本発明
者等の実験では、昇華雰囲気圧力Ｐが１〜１００トール
の範囲にあるとき、結晶成長温度Ｔが２３５０〜２３７
０℃で六方晶４Ｈが優先的に成長し、２３００〜２３４
０℃で六方晶６Ｈが優先的に成長し、２２００℃付近で
立方晶３Ｃが優先的に成長した。
Claims (6)
- 【請求項１】 第１の単一ポリタイプ相成長条件で成長
させた基板と、前記成長条件と異なる第２の単一ポリタ
イプ相成長条件で前記基板上に成長させた成長層と備
え、前記基板と前記成長層との間がヘテロ接合されたＳ
ｉＣ単結晶。 - 【請求項２】 第１の単一ポリタイプ相成長条件で原料
ガスから基板となるＳｉＣ単結晶を成長させ、前記成長
条件と異なる第２の単一ポリタイプ相成長条件で前記基
板上に異種ポリタイプ相のＳｉＣ単結晶を成長させるこ
とを特徴とするヘテロ接合を持つＳｉＣ単結晶の製造方
法。 - 【請求項３】 単一ポリタイプ相のＳｉＣ単結晶基板
と、前記ポリタイプ相の成長条件と異なる成長条件で前
記基板の表面に成長させた異種ポリタイプ相の成長層と
を備え、前記基板と前記成長層との間がヘテロ接合され
たＳｉＣ単結晶基板。 - 【請求項４】 単一ポリタイプ相のＳｉＣ単結晶基板
に、前記ポリタイプ相の成長条件と異なる成長条件で前
記基板の表面に異種ポリタイプ相のＳｉＣ単結晶を成長
させることを特徴とするヘテロ接合を持つＳｉＣ単結晶
基板の製造方法。 - 【請求項５】 単一ポリタイプ相のＳｉＣ単結晶基板
と、該基板の一部表面に成長させた異種ポリタイプ相の
成長層と、前記基板の他の表面に成長させた同種ポリタ
イプ相の成長層を備えているＳｉＣ単結晶基板。 - 【請求項６】 単一ポリタイプ相をもつＳｉＣ単結晶基
板の一部表面を不活性面とし、前記ポリタイプ相の成長
条件と同じ成長条件下で前記基板の不活性面に異種ポリ
タイプ相のＳｉＣ単結晶を成長させ、前記基板の他の面
に同種ポリタイプ相のＳｉＣ単結晶を成長させるＳｉＣ
単結晶基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22989293A JPH0782090A (ja) | 1993-09-16 | 1993-09-16 | ＳｉＣヘテロ接合結晶，基板及び製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22989293A JPH0782090A (ja) | 1993-09-16 | 1993-09-16 | ＳｉＣヘテロ接合結晶，基板及び製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0782090A true JPH0782090A (ja) | 1995-03-28 |
Family
ID=16899360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22989293A Withdrawn JPH0782090A (ja) | 1993-09-16 | 1993-09-16 | ＳｉＣヘテロ接合結晶，基板及び製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0782090A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009078966A (ja) * | 2004-10-04 | 2009-04-16 | Cree Inc | 低マイクロパイプの１００ｍｍ炭化ケイ素ウェハ |
-
1993
- 1993-09-16 JP JP22989293A patent/JPH0782090A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009078966A (ja) * | 2004-10-04 | 2009-04-16 | Cree Inc | 低マイクロパイプの１００ｍｍ炭化ケイ素ウェハ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001128 |