JPS63103893A - ６Ｈ−ＳｉＣ基板の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は６Ｈ−ＳｉＣ基板の製造方法に関し、特にた
とえば青色のような短波長可視光あるいは近紫外光の光
素子として用いられ得る、６Ｈ−ＳｉＣ基板の製造方法
に関する。

（従来技術） ＳｉＣは、バンドギャップが広く、またＰ形またはＮ形
のいずれの伝導形式においても安定であるため、光素子
への広汎な応用が検討されている。なかでも、６Ｈ−Ｓ
ｉＣの単結晶基板は青色光にも使用でき、そのために、
不純物を適当に選ぶことにより、いわゆるフルカラーの
光素子が得られる可能性がある。

このような６Ｈ−ＳｉＣの単結晶基板を製造する方法と
して、従来より、「レリー法」や「アチェソン法」など
が知られている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来の方法では、いずれも、大面積の６
Ｈ−ＳｉＣ基板をつくることはできなかった。

たとえば、特開昭５９−２０３７９９号公報に開示され
ているように、Ｓｉサブストレート上にＳｉＣのへテロ
エピタキシャル層を形成する方法を利用することが考え
られるが、この公報Ｇこも開示されているように、従来
では、６　Ｈ−Ｓ　ｉ　Ｃではなく３Ｃ−ＳｉＣＯもの
しか得られなかった。

その理由は、サブストレートとしてのＳｉの融点以下の
成長温度でなければならず、この温度では、３Ｃ−Ｓｉ
ＣＬ、か成長させることができなかったからである。

それゆえに、この発明の主たる目的は、Ｓｉサブストレ
ート上に６Ｈ−ＳｉＣの単結晶層を成長させた、６Ｈ−
ＳｉＣ基板の製造方法を提供することである。

（問題点を解決するための手段） この発明は、簡単にいえば、（ａ）Ｓｉサブストレート
を準備するステップ、および（ｂ）Ｓｉサブストレート
上に、有機シランガスを用いて、６　Ｈ−Ｓ　ｉ　Ｃの
単結晶層を成長させるステップを含む、６Ｈ−ＳｉＣ基
板の製造方法である。

（発明の効果） この発明によれば、大面積の６　Ｈ−Ｓ’　ｉ　Ｃ基板
が得られる。

反応ガスとしてたとえば（ＣＨ３）　−Ｓ　ｉ　Ｈａ−
８や（Ｃｚ　Ｈｓ　）　ｘ　Ｓ　ｆ　Ｈｓ−ｘまたはそ
の置換体のような有機シランガスを用いることによって
、サブストレートとしてのＳｔの融点以下の温度での６
Ｈ−３ｔＣのへテロエピタキシャル成長が可能となった
。その結果、この発明に従ってそのような大面積の６Ｈ
−ＳｉＣ基板が得られるのである。したがって、この発
明によれば、従来の３Ｏ−ＳｉＣ基板では困難であった
、たとえば青色光などの光素子に有利に利用され、たと
えばフルカラーの光素子の製造も可能である。

もし、バッファ層としてＳｉＣ膜を形成し、そのＳｉＣ
膜として３Ｃ５ｉｃｋ、＋＋＋　を、そして６Ｈ−Ｓｉ
Ｃの単結晶層として６Ｈ−ＳｉＣ，。。。

、）を成長させると、両者における結晶の整合性がよく
、ミスマツチングはわずか２％程度に抑えられる。

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点
は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から
一層明らかとなろう。

（実施例） まず、Ｓｉサブストレートを準備する。そして、このＳ
ｉサブストレートの表面をエツチングしてその酸化膜を
除去する。次いで、低温ＣＶＤ法によって、そのＳｉサ
ブストレート表面に、薄いＳｉＣ膜、好ましくは３Ｃ−
ＳｉＣ膜を形成する。このＳｉＣ膜が、Ｓｉサブストレ
ートと６Ｈ−ＳｉＣ単結晶とが直接接触するのを防ぎ、
またその格子定数の違いに起因する６Ｈ−ＳｉＣの単結
晶層の劣化を防止するための、バッファ層として作用す
る。

ＳｉＣ膜からなるバッファ層を形成した後、反応ガスと
して（ＣＨ３）　Ｘ　Ｓ　ｔ　Ｈ４−Ｘあるいは（Ｃ２
Ｈ５）　ｚ　Ｓ　ｉ　Ｈ４−Ｘまたはその置換体のよう
な有機シランガスを用いてＳｉサブストレートの融点で
ある１、４１０℃以下の温度、たとえば１．３６Ｈ℃ま
で成長温度を上げて、バッファ層の上に、６Ｈ−ＳｉＣ
の単結晶層を成長させる。

なお、上述のバッファ層の成長のためにも、また６Ｈ−
ＳｉＣ単結晶層の成長のためにも、常圧ＣＶＤ法あるい
は減圧ＣＶＤ法のいずれも利用可能である。

また、上述の実施例では、Ｓｉサブストレート上にＳ　
ｉ　Ｃ，特に３Ｃ−ＳｉＣのバッファ層を形成した後、
その上に６Ｈ−ＳｉＣの単結晶層を成長させた。しかし
ながら、Ｓｉサブストレートの結晶配向によっては、Ｓ
ｉＣのバッファ層は特になくてもよく、Ｓｉサブストレ
ート上に、直接６Ｈ−ＳｉＣの単結晶層を成長させるよ
うにしてもよい。

実験例 第１図に示す温度プロファイルを参照して、まず、Ｓｉ
サブストレートをＨＣＩガスでエツチングする。すなわ
ち、Ｓ　１（１１１）　　サブストレートをＨ２中で、
１，２００℃まで加熱した後、Ｈ２：ＩＳＬＭ　、ＨＣ
ｌ：　１０ＳＣＣＭで、２〜５分エツチングして、この
Ｓｉサブストレートの表面に形成されている自然酸化膜
を除去する。そして、その後、ＨＣＩを除（ため、約６
Ｈ０℃付近まで降温する。

Ｈ２中で降温させた後、Ｈｘ　　：　ｏ、　　５ＳＬＭ
　、　Ｃ：ｌ　ＨＩｌ：　０．４ＳＣＣＭ中で昇温し、
成長温度を約１．３６Ｈ℃に設定して、ＣＶＤ法によっ
て、３Ｃ−８ｉＣの薄膜を形成する。この３Ｃ−ＳｉＣ
簿膜の膜厚は３００人であった。

その後、Ｈｚ：ＩＳＬＭを２〜３分流して過剰のプロパ
ンを除去した後、Ｈｚ：ＩＳＬＭ、（ＣＨ。

）　ｘ　Ｈ３ｉ　：　０．　２ＳＣＣＭで約４時間、Ｃ
ＶＤ成長を行った。このときの成長層の膜厚は、約３゜
２μｍであった。

このようにして得られた成長層の７７Ｋにおけるフォト
ルミネセンススペクトルが第２図に示される。この第２
図から、スペクトルのピーク波長が４７０ｎｍであり、
したがって、成長層として、６Ｈ−ＳｉＣの単結晶層が
形成されたことがわかった。

さらに、上述のように、反応ガスとして、有機シランガ
ス、たとえば（ＣＨｚ　）：＋　Ｈ３ｉを用いたが、こ
のような有機シランガスを用いることによって、Ｓｉサ
ブストレートの融点たとえばｌ。

４１０℃以下の低温での６Ｈ−ＳｉＣのへテロエピタキ
シャル成長が可能になった。詳しく述べると、従来の３
Ｃ−ＳｉＣの単結晶層をＣＶＤ法によって成長させる場
合、たとえば５ＩＨ４Ｃ３Ｈ＋＋　　Ｈｚ系のガスが用
いられていた。このような従来のガスでは、６　Ｈ−Ｓ
　ｉ　Ｃを成長させるためには、２２　Ｋｃａｌ　／ｍ
ｏ！！以上の活性化エネルギが必要であり、そのために
、６Ｈ−ＳｉＣを成長させるためには、成長温度として
ｌ、５００〜１．８００℃もの非常な高温が必要であっ
た。これに対して、（ＣＨ３）　３　Ｓ　ｉ　ＨＨｚ系
のガスを用いると、そのような活性化エネルギは２０．
５Ｋｃａｌ／ｍｏｌとなり、そのために、成長温度もま
た１、３６Ｈ℃まで下げることができる。この温度はＳ
ｉサブストレートの融点以下であり、したがって、６Ｈ
−ＳｉＣの単結晶層をＳｉサブストレート上に成長させ
ることができるのである。この違いが、第３図に示され
ている。

なお、上述の実験例では、有機シランガスとして、（Ｃ
Ｈ３）　：Ｉ　Ｓ　ｉ　Ｈを用いた。しかしながら、発
明者の実験によれば、次のような一般式で表される有機
シランガスもまた利用可能であった。

（ＣＨ３）　ＸＳ　ｉ　Ｈ４−Ｘ（Ｘ　＝０，１，２，
３，４　）（Ｃ２Ｈ５）　ｘ　Ｓ　ｉＨ４，（ｘ＝ｏ、
１．２＋３．４　）さらには、反応ガスとしては、（Ｃ
Ｈｉ　）　ｚ　Ｓ：Ｃ１ｚなどのような置換体もまた利
用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例における成長の温度プロフ
ァイルを示すグラフである。 第２図は得られた成長層のフォトルミネセンススペクト
ルを示すグラフである。 第３図は反応ガスの違いによる成長温度と速度との関係
を示すグラフである。 特許出願人　　三洋電機株式会社 代理人　弁理士　山　１）義　人 （ほか１名） 第３０ 成長１虚じＣ） 、１０’／Ｔ　（に−１） 手等売主甫正書（自発） 昭和６１年１２月０５日 特許庁長官　黒　１）明　雄　殿 １、事件の表示 昭和６１年　特許願　第２４８５９２号　回２、発明の
名称 ６　Ｈ−Ｓ　ｉ　Ｃ基板の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　所　大阪府守口市京阪本通２丁目１８番地名　称　
　　（１８Ｂ）三洋電機株式会社代表者　　井　植　　
敏 ４、代　理　人　■５４１−大阪（０６）　２５２−６
Ｈ８８　（代）住　所　大阪市東区南本町４丁目４１番
地７、補正の内容 明細書第６頁第６行の「、好ましくは３　Ｃ−ＳｉＣ膜
」を削除する。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　（ａ）Ｓｉサブストレートを準備するステップ、お
   よび （ｂ）前記Ｓｉサブストレート上に、有機シランガスを
   用いて、６Ｈ−ＳｉＣの単結晶層を成長させるステップ
   を含む、６Ｈ−ＳｉＣ基板の製造方法。 ２　前記ステップ（ａ）は、Ｓｉ＿（＿１＿１＿１＿）
   サブストレートを準備するステップを含む、特許請求の
   範囲第１項記載の６Ｈ−ＳｉＣ基板の製造方法。 ３　さらに、（ｃ）前記ステップ（ｂ）の前記Ｓｉサブ
   ストレート表面に薄いＳｉＣ膜を形成するステップを含
   む、特許請求の範囲第１項または第２項記載の６Ｈ−Ｓ
   ｉＣ基板の製造方法。 ４　前記ステップ（ｃ）は、３Ｃ−ＳｉＣ膜を形成する
   ステップを含む、特許請求の範囲第３項記載の６Ｈ−Ｓ
   ｉＣ基板の製造方法。 ５　前記前記ステップ（ｃ）は、３Ｃ−ＳｉＣ＿（＿１
   ＿１＿１＿）膜を形成するステップを含む、特許請求の
   範囲第４項記載の６Ｈ−ＳｉＣ基板の製造方法。 ６　前記ステップ（ｂ）は、６Ｈ−ＳｉＣ＿（＿０＿０
   ＿０＿１＿）を成長させるステップを含む、特許請求の
   範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の６Ｈ−Ｓｉ
   Ｃ基板の製造方法。 ７　前記ステップ（ｂ）は、前記Ｓｉサブストレートの
   融点以下の温度で行われる、特許請求の範囲第１項ない
   し第６項のいずれかに記載の６Ｈ−ＳｉＣ基板の製造方
   法。 ８　前記ステップ（ｂ）は、（ＣＨ＿３）＿ｘＳｉＨ＿
   ４＿−＿ｘおよび（Ｃ＿２Ｈ＿５）＿ｘＳｉＨ＿４＿−
   ＿ｘまたはその置換体のいずれかを含む有機シランガス
   を用いる、特許請求の範囲第７項記載の６Ｈ−ＳｉＣ基
   板の製造方法。