JPS60264399A - 炭化珪素単結晶の製造方法 - Google Patents
炭化珪素単結晶の製造方法Info
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- JPS60264399A JPS60264399A JP59120611A JP12061184A JPS60264399A JP S60264399 A JPS60264399 A JP S60264399A JP 59120611 A JP59120611 A JP 59120611A JP 12061184 A JP12061184 A JP 12061184A JP S60264399 A JPS60264399 A JP S60264399A
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- JP
- Japan
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- single crystal
- silicon carbide
- silicon
- gas
- substrate
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- Pending
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/36—Carbides
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
く技術分野〉
本発明は、電気抵抗の高い炭化珪素単結晶基板を製造す
る方法に関するものである。
る方法に関するものである。
〈従来技術〉
珪素（Ｓｉ）半導体を初めとして、砒化ガリウム（Ｇａ
Ａｓ ）やリン化ガリウム（ＧａＰ）等の化合物半導体
材料を用いたダイオード、トランジスタ。
Ａｓ ）やリン化ガリウム（ＧａＰ）等の化合物半導体
材料を用いたダイオード、トランジスタ。
ＩＣ，ＬＳＩ、発光ダイオード、半導体レーザ。
ＣＣＤ等の半導体素子がエレクトロニクスの各種分野で
広く実用に供せられている。一方、炭化珪素半導体はこ
れらの半導体材料に比べて禁制帯幅が広＜（２，２〜３
．３ｅＶ）また熱的、化学的及び機械的に極めて安定で
、放射線損傷にも強いという特徴をもっている。従って
、炭化珪素を用いた半導体素子は他の半導体材料を用い
た素子では使用困難な高温、大電力、放射線照射等の苛
酷な条件で使用することができ、高い信頼性と安定性を
呈する素子として広範な分野での応用が期待される。
広く実用に供せられている。一方、炭化珪素半導体はこ
れらの半導体材料に比べて禁制帯幅が広＜（２，２〜３
．３ｅＶ）また熱的、化学的及び機械的に極めて安定で
、放射線損傷にも強いという特徴をもっている。従って
、炭化珪素を用いた半導体素子は他の半導体材料を用い
た素子では使用困難な高温、大電力、放射線照射等の苛
酷な条件で使用することができ、高い信頼性と安定性を
呈する素子として広範な分野での応用が期待される。
このように炭化珪素半導体素子は広範な応用分野が期待
されながら未だ実用化が阻まれている原因は、生産性を
考慮した工業的規模での量産に必要となる高品質で大面
積の炭化珪素単結晶を得るための結晶成長技術の確立が
遅れていることにある。従来、研究室規模で、昇華再結
晶法（レーリー法とも称される）等により成長させた炭
化珪素単結晶を用いであるいはこの単結晶上に気相成長
法や液相成長法でエピタキシャル成長させた炭化珪素単
結晶膜を用いてダイオードやトランジスタの製作が試み
られている。この技術はＲ，Ｂ、 Ｃａｍｐｂｅｌ ｌ
ａｎｄ Ｈ，−Ｃ，Ｃｈａｎｇ、”５ｉｌｉｃｏｎ Ｃ
ａｒｂｉｄｅＪｕｎｃｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ”、ｉ
ｎ “Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓａｎｄ Ｓｅｍｉ
ｍｅｔａＩｓ”、ｅｄｓ、Ｒ，に、ＷｉＩｌａｒｄｓｏ
ｎａｎｄ Ａ、 Ｃ，Ｂｅｅｒ（Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐ
ｒｅｓｓ、 Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ。
されながら未だ実用化が阻まれている原因は、生産性を
考慮した工業的規模での量産に必要となる高品質で大面
積の炭化珪素単結晶を得るための結晶成長技術の確立が
遅れていることにある。従来、研究室規模で、昇華再結
晶法（レーリー法とも称される）等により成長させた炭
化珪素単結晶を用いであるいはこの単結晶上に気相成長
法や液相成長法でエピタキシャル成長させた炭化珪素単
結晶膜を用いてダイオードやトランジスタの製作が試み
られている。この技術はＲ，Ｂ、 Ｃａｍｐｂｅｌ ｌ
ａｎｄ Ｈ，−Ｃ，Ｃｈａｎｇ、”５ｉｌｉｃｏｎ Ｃ
ａｒｂｉｄｅＪｕｎｃｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ”、ｉ
ｎ “Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓａｎｄ Ｓｅｍｉ
ｍｅｔａＩｓ”、ｅｄｓ、Ｒ，に、ＷｉＩｌａｒｄｓｏ
ｎａｎｄ Ａ、 Ｃ，Ｂｅｅｒ（Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐ
ｒｅｓｓ、 Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ。
１９７＋） ｖｏｌ ７． Ｐａｒｔ Ｂ Ｃｈａｐ
９． Ｐ６２５〜Ｐ６８３に記載されている。しかしな
がらこれによって作製された単結晶は小面積のものしか
得られず・また、寸法、形状を制御することが困難であ
り、炭化珪素結晶に存在する結晶多形の制御及び不純物
濃度の制御も容易でなく、従ってこれらの炭化珪素単結
晶を用いて半導体素子を製造する技術は工業的規模での
実用的製造方法にはほど遠い。
９． Ｐ６２５〜Ｐ６８３に記載されている。しかしな
がらこれによって作製された単結晶は小面積のものしか
得られず・また、寸法、形状を制御することが困難であ
り、炭化珪素結晶に存在する結晶多形の制御及び不純物
濃度の制御も容易でなく、従ってこれらの炭化珪素単結
晶を用いて半導体素子を製造する技術は工業的規模での
実用的製造方法にはほど遠い。
最近、本発明者らは、珪素単結晶基板上に気相成長法（
ＣＶＤ法）で良質の大面積炭化珪素単結晶を成長させる
方法を確立し、特願昭５８−７６８４２号にて出願して
いる。この方法は珪素単結晶基板上に低温ＣＶＤ法で炭
化珪素薄膜を形（１１１・ ｔｆｆｌＬ？、＝、Ｊｆ？
！ＬＴｃ。１□イ、□□１□工長させる技術であり、安
価で入手の容易な珪素単結晶基板を用いて結晶多形、不
純物濃度２寸法。
ＣＶＤ法）で良質の大面積炭化珪素単結晶を成長させる
方法を確立し、特願昭５８−７６８４２号にて出願して
いる。この方法は珪素単結晶基板上に低温ＣＶＤ法で炭
化珪素薄膜を形（１１１・ ｔｆｆｌＬ？、＝、Ｊｆ？
！ＬＴｃ。１□イ、□□１□工長させる技術であり、安
価で入手の容易な珪素単結晶基板を用いて結晶多形、不
純物濃度２寸法。
形状等が制御された大面積で高品質の炭化珪素単結晶膜
を供給することができるとともに量産形態にも適し、高
い生産性が期待される製造方法である。さらに、上記発
明により可能となった珪素基板」−の炭化珪素膜を用い
てダイオード、トランジスタを初めとする各種半導体素
子を製作する方法についても特許出願がなされている（
特願昭５８−２４６５１１号、同５８−２４９９８１号
゛、同５８−２５２１５７号）。珪素基板」−の炭化珪
素結晶内に各種半導体素子を多数個製作する場合におい
ては、各素子間の電気的分離を必要とする場合が多く、
電気抵抗の高い絶縁性基板上に各素子を製作することが
望まれる。しかしながら、従来、電気抵抗の高い半絶縁
性炭化珪素単結晶をＣＶＤ法で得ることはできなかった
。
を供給することができるとともに量産形態にも適し、高
い生産性が期待される製造方法である。さらに、上記発
明により可能となった珪素基板」−の炭化珪素膜を用い
てダイオード、トランジスタを初めとする各種半導体素
子を製作する方法についても特許出願がなされている（
特願昭５８−２４６５１１号、同５８−２４９９８１号
゛、同５８−２５２１５７号）。珪素基板」−の炭化珪
素結晶内に各種半導体素子を多数個製作する場合におい
ては、各素子間の電気的分離を必要とする場合が多く、
電気抵抗の高い絶縁性基板上に各素子を製作することが
望まれる。しかしながら、従来、電気抵抗の高い半絶縁
性炭化珪素単結晶をＣＶＤ法で得ることはできなかった
。
〈発明の目的〉
本発明は上述の問題点に鑑み、珪素単結晶基板上にＣＶ
Ｄ法により炭化珪素単結晶を製造する方法において、電
気抵抗の高い炭化珪素単結晶を得ることのできる製造方
法を提供することを目的とする。
Ｄ法により炭化珪素単結晶を製造する方法において、電
気抵抗の高い炭化珪素単結晶を得ることのできる製造方
法を提供することを目的とする。
〈実施例〉
本発明は珪素基板上にＣＶＤ法で炭化珪素単結晶を結晶
成長する場合において、ホウ素（Ｂ）不純物を結晶成長
中に添加することにより、電気抵抗の高い炭化珪素単結
晶を得るもので、次に実施例を挙げて詳細に説明する。
成長する場合において、ホウ素（Ｂ）不純物を結晶成長
中に添加することにより、電気抵抗の高い炭化珪素単結
晶を得るもので、次に実施例を挙げて詳細に説明する。
添付図面は以下の実施例に用いられる成長装置の構成図
である。水冷式横型二重石英反応管１内に、黒鉛製試料
台２が載置された石英製支持台３を設置し、反応管１の
外胴部に巻回されたワークコイル４に高周波電流を流し
てこの試料台２を誘導加熱する。試料台２は水平に設置
してもよく、適当に傾斜させてもよい。反応管１の片端
には、ガス流入口となる枝管５が設けられ、二重石英反
応管１の外側の石英管内には枝管６，７を介して冷却水
が供給される。反応管１の他端はステンレス鋼製のフラ
ンジ８で閉塞されかつフランジ周縁に配設された止め板
９Ｉボルト１０．ナツト１１゜０−リング１２にてシー
ルされている。フランジ８の中央にはガスの出口となる
枝管１３が設けられている。この成長装置を用いて以下
の様に結晶成長を行なった。
である。水冷式横型二重石英反応管１内に、黒鉛製試料
台２が載置された石英製支持台３を設置し、反応管１の
外胴部に巻回されたワークコイル４に高周波電流を流し
てこの試料台２を誘導加熱する。試料台２は水平に設置
してもよく、適当に傾斜させてもよい。反応管１の片端
には、ガス流入口となる枝管５が設けられ、二重石英反
応管１の外側の石英管内には枝管６，７を介して冷却水
が供給される。反応管１の他端はステンレス鋼製のフラ
ンジ８で閉塞されかつフランジ周縁に配設された止め板
９Ｉボルト１０．ナツト１１゜０−リング１２にてシー
ルされている。フランジ８の中央にはガスの出口となる
枝管１３が設けられている。この成長装置を用いて以下
の様に結晶成長を行なった。
試料台２上に珪素単結晶基板１４（大きさ１５−ｘ１５
ｍｍ）を載置する。ワークコイル４に高周波電流を流し
て黒鉛製試料台２を加熱し、珪素基板１４の温度を約１
３５０℃とする。原料ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ，
ｓ）を毎分０．４ｃｃ、プロパン（ＣｓＨｓ）を毎分０
．４．ｃｃ程度流し同時にホウ素（Ｂ）の不純物用ガス
としてジボラン（Ｂ２Ｈ６）を毎分０．０２ｃｃ水素キ
ヤリアガス（毎分３／）とともに枝管５より供給して１
時間成長させた。その結果、抵抗率５５００ｍを有する
高抵抗の炭化珪素単結晶（ＳｉＣ）膜を珪素基板１４全
面上に膜厚約２μｍ程度得ることができた。モノシラン
とプロパンから成る原料ガスを供給することにより、珪
素、基板１４上に炭化珪素の単結晶膜が堆積されるがジ
ボランを同時に流すことにより炭化珪素単結晶膜中にホ
ウ素が不純物として添加される。ホウ素は原子半径の非
常に小さい元素であり、炭化珪素単結晶膜中に添加され
る場合その多くは侵入型原子として導入され炭化珪素の
結晶格子を歪まぜる等の点欠陥として作用する。従って
ホウ素が高濃度に導入されるとそれに応じて炭化珪素の
電気抵抗値も高くなる。
ｍｍ）を載置する。ワークコイル４に高周波電流を流し
て黒鉛製試料台２を加熱し、珪素基板１４の温度を約１
３５０℃とする。原料ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ，
ｓ）を毎分０．４ｃｃ、プロパン（ＣｓＨｓ）を毎分０
．４．ｃｃ程度流し同時にホウ素（Ｂ）の不純物用ガス
としてジボラン（Ｂ２Ｈ６）を毎分０．０２ｃｃ水素キ
ヤリアガス（毎分３／）とともに枝管５より供給して１
時間成長させた。その結果、抵抗率５５００ｍを有する
高抵抗の炭化珪素単結晶（ＳｉＣ）膜を珪素基板１４全
面上に膜厚約２μｍ程度得ることができた。モノシラン
とプロパンから成る原料ガスを供給することにより、珪
素、基板１４上に炭化珪素の単結晶膜が堆積されるがジ
ボランを同時に流すことにより炭化珪素単結晶膜中にホ
ウ素が不純物として添加される。ホウ素は原子半径の非
常に小さい元素であり、炭化珪素単結晶膜中に添加され
る場合その多くは侵入型原子として導入され炭化珪素の
結晶格子を歪まぜる等の点欠陥として作用する。従って
ホウ素が高濃度に導入されるとそれに応じて炭化珪素の
電気抵抗値も高くなる。
このようにして得られた炭化珪素の高絶縁性単結晶膜に
複数個のダイオードやトランジスタ等各種の半導体素子
を作製すると、各素子間は炭化珪素の高い絶縁特性によ
って安定に分離される。従って単一基板で半導体素子の
アレイを構成することができ、高密度集積化が達成され
ることとなる。
複数個のダイオードやトランジスタ等各種の半導体素子
を作製すると、各素子間は炭化珪素の高い絶縁特性によ
って安定に分離される。従って単一基板で半導体素子の
アレイを構成することができ、高密度集積化が達成され
ることとなる。
向辺」二の実施例においては、原料ガスとしてＳｉＨ４
及びＣ８Ｈ８を用いたが他の原料ガスを用いでもよい。
及びＣ８Ｈ８を用いたが他の原料ガスを用いでもよい。
またキャリアガスとしてＨ２ガスを用イタが、アルゴン
、ヘリウム等の不活性ガスあるいは他のガスでもよい。
、ヘリウム等の不活性ガスあるいは他のガスでもよい。
また、ホウ素不純物ガスもＢ２ Ｈ６以外のホウ素不純
物を含むガスを用いて、：） もよい。ＣＶＤ成長法としては常圧ＣＶＤ法を用いたが
減圧ＣＶＤ法を用いることもできる。
物を含むガスを用いて、：） もよい。ＣＶＤ成長法としては常圧ＣＶＤ法を用いたが
減圧ＣＶＤ法を用いることもできる。
〈発明の効果〉
本発明を用いれば、結晶性２表面平坦性及び膜質均一性
を損なうことなく大面積で高品質の高抵抗炭化珪素単結
晶基板を製造することが可能となる。この基板」−に素
子製作用の炭化珪素単結晶膜をエピタキシャル成長させ
て、素子を製作すると、素子間の電気的分離（マイツレ
−ジョン）が容易に行なわれ、動作特性の優れた素子を
多数個集積化することが可能となり、工業的な実用の見
地において極めて有用である。
を損なうことなく大面積で高品質の高抵抗炭化珪素単結
晶基板を製造することが可能となる。この基板」−に素
子製作用の炭化珪素単結晶膜をエピタキシャル成長させ
て、素子を製作すると、素子間の電気的分離（マイツレ
−ジョン）が容易に行なわれ、動作特性の優れた素子を
多数個集積化することが可能となり、工業的な実用の見
地において極めて有用である。
添付図面は本発明の１実施例の説明に供する成長装置の
構成図である。 １・・反応管、２・・・試料台、３・・・支持台、４・
・ワークコイル、５，６，７．１３・・・枝管、８・・
・フランジ、１４・・・珪素単結晶基板。 代理人 弁理士 福 士 愛 彦（他２名）ＱＩ
構成図である。 １・・反応管、２・・・試料台、３・・・支持台、４・
・ワークコイル、５，６，７．１３・・・枝管、８・・
・フランジ、１４・・・珪素単結晶基板。 代理人 弁理士 福 士 愛 彦（他２名）ＱＩ
Claims (1)
- １、珪素基板上に気相成長法により炭化珪素の単結晶を
形成する過程で、ホウ素を前記単結晶中に添加すること
により、電気抵抗の高い炭化珪素膜とすることを特徴と
する炭化珪素単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59120611A JPS60264399A (ja) | 1984-06-11 | 1984-06-11 | 炭化珪素単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59120611A JPS60264399A (ja) | 1984-06-11 | 1984-06-11 | 炭化珪素単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60264399A true JPS60264399A (ja) | 1985-12-27 |
Family
ID=14790527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59120611A Pending JPS60264399A (ja) | 1984-06-11 | 1984-06-11 | 炭化珪素単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60264399A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6347983A (ja) * | 1986-08-18 | 1988-02-29 | Sharp Corp | 炭化珪素電界効果トランジスタ |
| KR100450316B1 (ko) * | 2000-08-10 | 2004-09-30 | 호야 가부시키가이샤 | 탄화 규소 및 이의 제조 방법 |
| JP2005508821A (ja) * | 2001-05-25 | 2005-04-07 | クリー インコーポレイテッド | バナジウム優位でない半導体炭化ケイ素 |
-
1984
- 1984-06-11 JP JP59120611A patent/JPS60264399A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6347983A (ja) * | 1986-08-18 | 1988-02-29 | Sharp Corp | 炭化珪素電界効果トランジスタ |
| KR100450316B1 (ko) * | 2000-08-10 | 2004-09-30 | 호야 가부시키가이샤 | 탄화 규소 및 이의 제조 방법 |
| US7166523B2 (en) | 2000-08-10 | 2007-01-23 | Hoya Corporation | Silicon carbide and method of manufacturing the same |
| JP2005508821A (ja) * | 2001-05-25 | 2005-04-07 | クリー インコーポレイテッド | バナジウム優位でない半導体炭化ケイ素 |
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