JPH11329974A - 炭化けい素のエピタキシャル成長方法 - Google Patents
炭化けい素のエピタキシャル成長方法Info
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- JPH11329974A JPH11329974A JP12846998A JP12846998A JPH11329974A JP H11329974 A JPH11329974 A JP H11329974A JP 12846998 A JP12846998 A JP 12846998A JP 12846998 A JP12846998 A JP 12846998A JP H11329974 A JPH11329974 A JP H11329974A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】成長プロセスの汚染を抑制できる炭化けい素の
エピタキシャル成長方法を提供する。 【解決手段】炭化けい素からなるサセプタ、或いは基材
より高比抵抗の炭化けい素をコートした炭化けい素から
なるサセプタを用いる。
エピタキシャル成長方法を提供する。 【解決手段】炭化けい素からなるサセプタ、或いは基材
より高比抵抗の炭化けい素をコートした炭化けい素から
なるサセプタを用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体用の炭化け
い素膜のエピタキシャル成長方法、特にその際に用いる
サセプタに関する。
い素膜のエピタキシャル成長方法、特にその際に用いる
サセプタに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造技術の一つとして、単結晶基
板上に同じ結晶方位を持ち、より完全性の高い或いは不
純物濃度制御した単結晶層を気相または液層から成長さ
せるエピタキシャル成長法がおこなわれている。一般に
エピタキシャル成長は、サセプタと呼ばれる台上に単結
晶基板を保持し、誘導加熱、抵抗加熱や赤外線加熱によ
り例えばシリコンのエピタキシャル成長では約１０００
℃、最近研究が盛んになっているＳｉＣでは１５００℃
以上の高温でおこなわれる。
板上に同じ結晶方位を持ち、より完全性の高い或いは不
純物濃度制御した単結晶層を気相または液層から成長さ
せるエピタキシャル成長法がおこなわれている。一般に
エピタキシャル成長は、サセプタと呼ばれる台上に単結
晶基板を保持し、誘導加熱、抵抗加熱や赤外線加熱によ
り例えばシリコンのエピタキシャル成長では約１０００
℃、最近研究が盛んになっているＳｉＣでは１５００℃
以上の高温でおこなわれる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】エピタキシャル成長法
における課題としては、 あるキャリア密度をもつ薄膜を再現性良く成長するこ
と。 低コストで成長すること。 がある。
における課題としては、 あるキャリア密度をもつ薄膜を再現性良く成長するこ
と。 低コストで成長すること。 がある。
【０００４】再現性を保つためには反応炉中の治具等か
らの不純物の放出が一定でなければならない。治具から
放出される不純物を低減できれば、制御できるキャリア
密度の範囲を広げることができる。また、低コストを実
現するには同じ治具を長期間使用できることが望まれ
る。エピタキシャル成長する際、ウェハを支持するサセ
プタとしては、例えばシリコンの成長の場合は、炭化け
い素、シリコン、炭化けい素で被覆したグラファイトな
どが用いられている。特に炭化けい素で被覆したグラフ
ァイトのサセプタは高周波加熱による発熱体とすること
ができるためもあって、最も一般的である。
らの不純物の放出が一定でなければならない。治具から
放出される不純物を低減できれば、制御できるキャリア
密度の範囲を広げることができる。また、低コストを実
現するには同じ治具を長期間使用できることが望まれ
る。エピタキシャル成長する際、ウェハを支持するサセ
プタとしては、例えばシリコンの成長の場合は、炭化け
い素、シリコン、炭化けい素で被覆したグラファイトな
どが用いられている。特に炭化けい素で被覆したグラフ
ァイトのサセプタは高周波加熱による発熱体とすること
ができるためもあって、最も一般的である。
【０００５】炭化けい素のエピタキシャル成長にも、従
来炭化けい素（ＳｉＣ）を被覆した高純度グラファイト
製のサセプタが一般に用いられている。しかし、先に述
べたように炭化けい素のエピタキシャル成長温度は、シ
リコンのそれに比べて遙に高温である。そして、炭化け
い素の線熱膨張係数は４．５×１０-6／℃であるのに対
し、グラファイトのそれは、異方性をもちＣ軸に平行な
方向では、２７．３×１０-6／℃、一方Ｃ軸に垂直な方
向では−０．５×１０-6／℃と大きく異なるため、繰り
返し使用すると、被覆した炭化けい素の剥離や、結晶粒
界でのクラック発生が起きやすい。
来炭化けい素（ＳｉＣ）を被覆した高純度グラファイト
製のサセプタが一般に用いられている。しかし、先に述
べたように炭化けい素のエピタキシャル成長温度は、シ
リコンのそれに比べて遙に高温である。そして、炭化け
い素の線熱膨張係数は４．５×１０-6／℃であるのに対
し、グラファイトのそれは、異方性をもちＣ軸に平行な
方向では、２７．３×１０-6／℃、一方Ｃ軸に垂直な方
向では−０．５×１０-6／℃と大きく異なるため、繰り
返し使用すると、被覆した炭化けい素の剥離や、結晶粒
界でのクラック発生が起きやすい。
【０００６】そのような炭化けい素の剥離した部分や、
結晶粒界でのクラックから、グラファイト基材の不純物
が放出され、成長プロセスを汚染する問題が起こる。従
来の炭化けい素（ＳｉＣ）を被覆した高純度グラファイ
ト製のサセプタを使用して繰り返し単結晶炭化けい素ウ
ェハ上に炭化けい素薄膜のエピタキシャル成長をおこな
った。図１の△印は、その際のドナー濃度の変化を示す
グラフである。横軸はサセプター使用回数、縦軸は、ド
ナー濃度である。グラファイトサセプタを用いた２回目
までの成長ではドナー濃度が５×１０14ｃｍ-3で非常に
小さい。しかし３回目からは、次第にその値が大きくな
っている。勿論不純物のドーピングはおこなっていない
ので、これは、サセプタ等からの不純物の放出が次第に
増すことを意味していると考えられる。
結晶粒界でのクラックから、グラファイト基材の不純物
が放出され、成長プロセスを汚染する問題が起こる。従
来の炭化けい素（ＳｉＣ）を被覆した高純度グラファイ
ト製のサセプタを使用して繰り返し単結晶炭化けい素ウ
ェハ上に炭化けい素薄膜のエピタキシャル成長をおこな
った。図１の△印は、その際のドナー濃度の変化を示す
グラフである。横軸はサセプター使用回数、縦軸は、ド
ナー濃度である。グラファイトサセプタを用いた２回目
までの成長ではドナー濃度が５×１０14ｃｍ-3で非常に
小さい。しかし３回目からは、次第にその値が大きくな
っている。勿論不純物のドーピングはおこなっていない
ので、これは、サセプタ等からの不純物の放出が次第に
増すことを意味していると考えられる。
【０００７】このような状況に鑑み本発明の目的は、繰
り返し使用しても成長プロセスを汚染しないサセプタを
用いたエピタキシャル成長方法を提供することにある。
り返し使用しても成長プロセスを汚染しないサセプタを
用いたエピタキシャル成長方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題解決のため本発
明の炭化けい素のエピタキシャル成長方法は、炭化けい
素からなるサセプタを用いるものとする。炭化けい素か
らなるサセプタを用いてエピタキシャル成長をおこなえ
ば、後述の実施例のように、従来のようなグラファイト
からの汚染を避けることができる。
明の炭化けい素のエピタキシャル成長方法は、炭化けい
素からなるサセプタを用いるものとする。炭化けい素か
らなるサセプタを用いてエピタキシャル成長をおこなえ
ば、後述の実施例のように、従来のようなグラファイト
からの汚染を避けることができる。
【０００９】更に、高比抵抗の炭化けい素をコートした
炭化けい素からなるサセプタを用いるとなお良い。その
ようにすれば、サセプタの基材を低比抵抗にするために
ドープした不純物の飛散が、コートした高比抵抗すなわ
ち不純物の少ない多結晶炭化けい素で遮蔽されるので、
ドナー濃度の低いエピタキシャル層が得られる。同じ材
質なので、グラファイトに炭化けい素をコートした際の
ようにコートした炭化けい素が剥離せず、長期の使用が
可能となる。
炭化けい素からなるサセプタを用いるとなお良い。その
ようにすれば、サセプタの基材を低比抵抗にするために
ドープした不純物の飛散が、コートした高比抵抗すなわ
ち不純物の少ない多結晶炭化けい素で遮蔽されるので、
ドナー濃度の低いエピタキシャル層が得られる。同じ材
質なので、グラファイトに炭化けい素をコートした際の
ようにコートした炭化けい素が剥離せず、長期の使用が
可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を説明す
る。 ［実施例１］モノシランとプロパンとを用いたＣＶＤ法
により合成した多結晶β型炭化けい素を素材として、５
０×２０×１０（各ｍｍ）の炭化けい素サセプタを作製
した。ＣＶＤの際に燐または窒素をドープし、固有抵抗
は１０μΩ・ｍである。
る。 ［実施例１］モノシランとプロパンとを用いたＣＶＤ法
により合成した多結晶β型炭化けい素を素材として、５
０×２０×１０（各ｍｍ）の炭化けい素サセプタを作製
した。ＣＶＤの際に燐または窒素をドープし、固有抵抗
は１０μΩ・ｍである。
【００１１】本発明のサセプタを繰り返し用いて単結晶
炭化けい素ウェハ上に炭化けい素薄膜のエピタキシャル
成長をおこない、そのキャリア濃度の変化を調査した。
単結晶炭化けい素ウェハ上に炭化けい素薄膜を成長する
場合には、意図的に不純物ドーピングをしなくてもその
伝導型はｎ型となる。以下に薄膜の成長方法とドナー濃
度の測定法を述べる。基板には鏡面研磨された４Ｈ型炭
化けい素単結晶ウェハをダイサーで５ｍｍ角のチップに
切り分けたものを用いた。本実施例では、（０００１）
Ｓｉ面から〈１１、−２、０〉方向に８度傾けて研磨し
た面を使用した。
炭化けい素ウェハ上に炭化けい素薄膜のエピタキシャル
成長をおこない、そのキャリア濃度の変化を調査した。
単結晶炭化けい素ウェハ上に炭化けい素薄膜を成長する
場合には、意図的に不純物ドーピングをしなくてもその
伝導型はｎ型となる。以下に薄膜の成長方法とドナー濃
度の測定法を述べる。基板には鏡面研磨された４Ｈ型炭
化けい素単結晶ウェハをダイサーで５ｍｍ角のチップに
切り分けたものを用いた。本実施例では、（０００１）
Ｓｉ面から〈１１、−２、０〉方向に８度傾けて研磨し
た面を使用した。
【００１２】基板を有機溶剤と酸による洗浄で清浄にし
た後、薄膜をエピタキシャル成長するＳｉ面を上にし
て、基板をサセプタにのせた。基板をのせたサセプタを
石英反応管内に挿入し、１Ｐａ以下の真空にひいた。次
に基板の気相エッチングをおこなった。水素（Ｈ2 ）と
塩酸ガス（ＨＣｌ）をそれぞれ毎分１Ｌ、１０〜１５０
ｍＬの流量で混ぜた混合ガスを流しながら１４００℃で
５分間加熱した。加熱はサセプタを高周波（２００ｋＨ
ｚ）誘導加熱することによった。続いてＨ2 、モノシラ
ン（ＳｉＨ4 ）、プロパン（Ｃ3 Ｈ8 ）をそれぞれ毎分
３Ｌ、０．３ｍＬ、０．２５ｍＬの流量比率で混合した
ものを反応管内に導入した。この状態で１５５０℃で２
時間加熱した。すると基板上に４Ｈ型炭化けい素薄膜が
エピタキシャル成長する。
た後、薄膜をエピタキシャル成長するＳｉ面を上にし
て、基板をサセプタにのせた。基板をのせたサセプタを
石英反応管内に挿入し、１Ｐａ以下の真空にひいた。次
に基板の気相エッチングをおこなった。水素（Ｈ2 ）と
塩酸ガス（ＨＣｌ）をそれぞれ毎分１Ｌ、１０〜１５０
ｍＬの流量で混ぜた混合ガスを流しながら１４００℃で
５分間加熱した。加熱はサセプタを高周波（２００ｋＨ
ｚ）誘導加熱することによった。続いてＨ2 、モノシラ
ン（ＳｉＨ4 ）、プロパン（Ｃ3 Ｈ8 ）をそれぞれ毎分
３Ｌ、０．３ｍＬ、０．２５ｍＬの流量比率で混合した
ものを反応管内に導入した。この状態で１５５０℃で２
時間加熱した。すると基板上に４Ｈ型炭化けい素薄膜が
エピタキシャル成長する。
【００１３】成長した薄膜のキャリア密度を評価するた
めにショットキーダイオードを作製した。裏面電極はニ
ッケル（Ｎｉ）をスパッタした後、アルゴン（Ａｒ）雰
囲気中で１０５０℃、５分間アニールして形成した。シ
ョットキー電極の材料には金（Ａｕ）を用いた。薄膜表
面上にメタルマスクを介してスパッタ蒸着し、これをＡ
ｒ雰囲気中で２００℃、５分間アニールした。電極径は
２００μｍである。
めにショットキーダイオードを作製した。裏面電極はニ
ッケル（Ｎｉ）をスパッタした後、アルゴン（Ａｒ）雰
囲気中で１０５０℃、５分間アニールして形成した。シ
ョットキー電極の材料には金（Ａｕ）を用いた。薄膜表
面上にメタルマスクを介してスパッタ蒸着し、これをＡ
ｒ雰囲気中で２００℃、５分間アニールした。電極径は
２００μｍである。
【００１４】キャリア密度はショットキーダイオードを
ＣＶ測定することにより求めた。以上の作業をキャリア
濃度に変化が現れるまで繰り返し、データをプロットし
た。図１の○印は、サセプタの使用回数にともなう、薄
膜のドナー密度の変化を示すグラフである。図から本実
施例の炭化けい素サセプタを用いた場合の耐久性が、従
来のものを用いたときの約２倍であることがわかる。
ＣＶ測定することにより求めた。以上の作業をキャリア
濃度に変化が現れるまで繰り返し、データをプロットし
た。図１の○印は、サセプタの使用回数にともなう、薄
膜のドナー密度の変化を示すグラフである。図から本実
施例の炭化けい素サセプタを用いた場合の耐久性が、従
来のものを用いたときの約２倍であることがわかる。
【００１５】［実施例２］実施例１のサセプタと同様に
して、ＣＶＤ法により作製した多結晶β型炭化けい素か
らサセプタを加工し、更に、ＣＶＤ法により高抵抗の多
結晶β型炭化けい素炭化けい素をコートした。基材は実
施例１で述べたのと同じく、固有抵抗は１０μΩ・ｍで
あり、コートした多結晶β型炭化けい素の抵抗は０．１
Ω・ｍ、厚さは２００μｍである。
して、ＣＶＤ法により作製した多結晶β型炭化けい素か
らサセプタを加工し、更に、ＣＶＤ法により高抵抗の多
結晶β型炭化けい素炭化けい素をコートした。基材は実
施例１で述べたのと同じく、固有抵抗は１０μΩ・ｍで
あり、コートした多結晶β型炭化けい素の抵抗は０．１
Ω・ｍ、厚さは２００μｍである。
【００１６】図２は、そのサセプタを用いてエピタキシ
ャル成長を繰り返した際の、使用回数による薄膜中のド
ナー濃度の変化を示すグラフである。図から実施例１に
比べてキャリア濃度が小さくなっていることが分かる。
実施例１での最小値は１×１０15ｃｍ-3程度であったも
のが、本実施例の場合には２×１０14ｃｍ-3となった。
これは基材を高純度炭化けい素でコートしたことで基材
からの不純物放出が押さえられたためと考えられる。ま
た耐久性は実施例１のＣＶＤ炭化けい素を基材としたサ
セプタとほぼ同じで、従来型の約２倍の時間、同じドナ
ー密度の薄膜を成長できた。これは基材とコート材の熱
膨張係数が同じであるためコート材の剥離等が抑制され
たためと考えられる。
ャル成長を繰り返した際の、使用回数による薄膜中のド
ナー濃度の変化を示すグラフである。図から実施例１に
比べてキャリア濃度が小さくなっていることが分かる。
実施例１での最小値は１×１０15ｃｍ-3程度であったも
のが、本実施例の場合には２×１０14ｃｍ-3となった。
これは基材を高純度炭化けい素でコートしたことで基材
からの不純物放出が押さえられたためと考えられる。ま
た耐久性は実施例１のＣＶＤ炭化けい素を基材としたサ
セプタとほぼ同じで、従来型の約２倍の時間、同じドナ
ー密度の薄膜を成長できた。これは基材とコート材の熱
膨張係数が同じであるためコート材の剥離等が抑制され
たためと考えられる。
【００１７】本実施例では素材としてＣＶＤ法により作
製したＣＶＤ炭化けい素材を用いたが、焼結法により作
製したものを使うこともできる。また、抵抗が１０μΩ
・ｍのものを用いたが、１００倍程度大きな比抵抗をも
つ素材を用いることもできる。その場合は素材を高純度
化できるので、成長するエピタキシャル層は、さらにド
ナー密度を下げることが可能となる。但し、その場合に
高周波誘導加熱をするのであれば、サセプタと高周波装
置とのマッチングを取り直す必要があるかも知れない。
製したＣＶＤ炭化けい素材を用いたが、焼結法により作
製したものを使うこともできる。また、抵抗が１０μΩ
・ｍのものを用いたが、１００倍程度大きな比抵抗をも
つ素材を用いることもできる。その場合は素材を高純度
化できるので、成長するエピタキシャル層は、さらにド
ナー密度を下げることが可能となる。但し、その場合に
高周波誘導加熱をするのであれば、サセプタと高周波装
置とのマッチングを取り直す必要があるかも知れない。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、炭
化けい素からなるサセプタ、或いは基材より高比抵抗の
炭化けい素をコートした炭化けい素からなるサセプタを
用いることにより、エピタキシャルプロセスの汚染が回
避され、かつサセプタの耐久性を増すことができた。こ
れにより、低コスト化が実現され、炭化けい素半導体の
普及に貢献すると考えられる。
化けい素からなるサセプタ、或いは基材より高比抵抗の
炭化けい素をコートした炭化けい素からなるサセプタを
用いることにより、エピタキシャルプロセスの汚染が回
避され、かつサセプタの耐久性を増すことができた。こ
れにより、低コスト化が実現され、炭化けい素半導体の
普及に貢献すると考えられる。
【図１】本発明第一の実施例のサセプタおよび従来の炭
化けい素コートグラファイトサセプタの使用回数による
薄膜中のドナー密度の変化を示すグラフ
化けい素コートグラファイトサセプタの使用回数による
薄膜中のドナー密度の変化を示すグラフ
【図２】本発明第二の実施例のサセプタの使用回数によ
る薄膜中のドナー密度の変化を示すグラフ
る薄膜中のドナー密度の変化を示すグラフ
Claims (3)
- 【請求項１】炭化けい素からなるサセプタを用いること
を特徴とする炭化けい素のエピタキシャル成長方法。 - 【請求項２】基材より高抵抗の炭化けい素皮膜をコート
した炭化けい素からなるサセプタを用いることを特徴と
する炭化けい素のエピタキシャル成長方法。 - 【請求項３】高周波誘導加熱により加熱を行うことを特
徴とする請求項１または２に記載の炭化けい素のエピタ
キシャル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12846998A JPH11329974A (ja) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | 炭化けい素のエピタキシャル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12846998A JPH11329974A (ja) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | 炭化けい素のエピタキシャル成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11329974A true JPH11329974A (ja) | 1999-11-30 |
Family
ID=14985510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12846998A Pending JPH11329974A (ja) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | 炭化けい素のエピタキシャル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11329974A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009239103A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Toyota Motor Corp | 平坦化処理方法 |
| JP2011507266A (ja) * | 2007-12-12 | 2011-03-03 | ビーコ・インストゥルメンツ・インコーポレイテッド | ハブを有するウエハキャリア |
| WO2015001975A1 (ja) * | 2013-07-05 | 2015-01-08 | 昭和電工株式会社 | ウェハ支持台、およびそのウェハ支持台が用いられてなる化学的気相成長装置 |
-
1998
- 1998-05-12 JP JP12846998A patent/JPH11329974A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011507266A (ja) * | 2007-12-12 | 2011-03-03 | ビーコ・インストゥルメンツ・インコーポレイテッド | ハブを有するウエハキャリア |
| JP2009239103A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Toyota Motor Corp | 平坦化処理方法 |
| WO2015001975A1 (ja) * | 2013-07-05 | 2015-01-08 | 昭和電工株式会社 | ウェハ支持台、およびそのウェハ支持台が用いられてなる化学的気相成長装置 |
| JP2015015399A (ja) * | 2013-07-05 | 2015-01-22 | 昭和電工株式会社 | ウェハ支持台、およびそのウェハ支持台が用いられてなる化学的気相成長装置 |
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