JPH0443879B2 - - Google Patents
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- JPH0443879B2 JPH0443879B2 JP11315387A JP11315387A JPH0443879B2 JP H0443879 B2 JPH0443879 B2 JP H0443879B2 JP 11315387 A JP11315387 A JP 11315387A JP 11315387 A JP11315387 A JP 11315387A JP H0443879 B2 JPH0443879 B2 JP H0443879B2
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
<技術分野>
本発明は炭化珪素単結晶の成長方法に関するも
のであり、特に成長用基板として独特の珪素単結
晶基板を用いた結晶成長技術に関するものであ
る。
のであり、特に成長用基板として独特の珪素単結
晶基板を用いた結晶成長技術に関するものであ
る。
<従来技術>
炭化珪素半導体は広い禁制帯幅2.2〜3.3eVをも
ち、また熱的、化学的およ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つている。
従つて、炭化珪素を用いた半導体素子は従来珪素
Si等の他の半導体では使用が困難な高温下、高出
力駆動、放射線照射下等の苛酷な条件下で使用で
きる素子材料として広範な分野での応用が期待さ
れる。しかしながら、炭化珪素半導体はこのよう
な多くの利点及び可能性を有する材料であるにも
かかわらず、実用化が阻まれているのは、生産性
を考慮した工業的規模での量産に必要な寸法・形
状を制御性良く規定した大面積かつ高品質の単結
晶を安定に供給し得る結晶成長技術が確立されて
いなかつたところに原因がある。
ち、また熱的、化学的およ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つている。
従つて、炭化珪素を用いた半導体素子は従来珪素
Si等の他の半導体では使用が困難な高温下、高出
力駆動、放射線照射下等の苛酷な条件下で使用で
きる素子材料として広範な分野での応用が期待さ
れる。しかしながら、炭化珪素半導体はこのよう
な多くの利点及び可能性を有する材料であるにも
かかわらず、実用化が阻まれているのは、生産性
を考慮した工業的規模での量産に必要な寸法・形
状を制御性良く規定した大面積かつ高品質の単結
晶を安定に供給し得る結晶成長技術が確立されて
いなかつたところに原因がある。
従来、研究室規模では昇華再結晶法(レーリー
法とも称される)等で炭化珪素単結晶を成長させ
たり、このレーリー法で得られた単結晶片上に気
相成長法や液相成長法を用いてより大きな炭化珪
素単結晶をエピタキシヤル成長させることで炭化
珪素単結晶を得ている。しかしながら、これらの
単結晶は実用性の観点からはいまだ小面積であ
り、寸法や形状を高精度に制御することは困難で
ある。また炭化珪素に存在する結晶多形(ポリタ
イプ)および不純物濃度の制御も容易でない。
法とも称される)等で炭化珪素単結晶を成長させ
たり、このレーリー法で得られた単結晶片上に気
相成長法や液相成長法を用いてより大きな炭化珪
素単結晶をエピタキシヤル成長させることで炭化
珪素単結晶を得ている。しかしながら、これらの
単結晶は実用性の観点からはいまだ小面積であ
り、寸法や形状を高精度に制御することは困難で
ある。また炭化珪素に存在する結晶多形(ポリタ
イプ)および不純物濃度の制御も容易でない。
一方、最近本発明者らによつて珪素単結晶基板
上に気相成長法(CVD法)で良質かつ大面積の
3c型炭化珪素単結晶を成長させる方法が提案さ
れている(特願昭58−76842号)。この方法は安価
で入手の容易な珪素単結晶基板上に結晶多形、不
純物濃度、寸法・形状等を制御した大面積で高品
質の炭化珪素単結晶を成長形成できる方法であ
る。また珪素単結晶基板の表面を炭化水素ガス雰
囲気下で加熱し炭化することが炭化珪素の薄膜を
表面に形成し、この薄膜上にCVD法により炭化
珪素単結晶を成長させる方法も開発されている。
しかしながら、これらの方法を用いても、珪素単
結晶基板と得られた炭化珪素単結晶の間の格子定
数の相違にともなう内部応力は完全には除去する
ことができず、反り、クラツクを生じ、素子作製
段階では問題が生じる。
上に気相成長法(CVD法)で良質かつ大面積の
3c型炭化珪素単結晶を成長させる方法が提案さ
れている(特願昭58−76842号)。この方法は安価
で入手の容易な珪素単結晶基板上に結晶多形、不
純物濃度、寸法・形状等を制御した大面積で高品
質の炭化珪素単結晶を成長形成できる方法であ
る。また珪素単結晶基板の表面を炭化水素ガス雰
囲気下で加熱し炭化することが炭化珪素の薄膜を
表面に形成し、この薄膜上にCVD法により炭化
珪素単結晶を成長させる方法も開発されている。
しかしながら、これらの方法を用いても、珪素単
結晶基板と得られた炭化珪素単結晶の間の格子定
数の相違にともなう内部応力は完全には除去する
ことができず、反り、クラツクを生じ、素子作製
段階では問題が生じる。
<発明が解決しようとする課題>
本発明は上述の問題点に鑑み、成長層内の内部
応力を低減して結晶性の良い炭化珪素単結晶を作
製することができる結晶成長方法を提供すること
を目的とする。
応力を低減して結晶性の良い炭化珪素単結晶を作
製することができる結晶成長方法を提供すること
を目的とする。
<課題を解決するための手段>
本発明の炭化珪素単結晶の成長方法は、珪素単
結晶基板の結晶成長面に部分的に粗面を形成し、
該粗面領域で上記結晶成長面を複数の成長領域に
区画し、この珪素単結晶基板を成長用基板として
用いて炭化珪素単結晶をエピタキシヤル成長させ
ることを特徴とする。
結晶基板の結晶成長面に部分的に粗面を形成し、
該粗面領域で上記結晶成長面を複数の成長領域に
区画し、この珪素単結晶基板を成長用基板として
用いて炭化珪素単結晶をエピタキシヤル成長させ
ることを特徴とする。
炭化珪素単結晶のエピタキシヤル成長の方法と
しては、CVD法や分子線エピタキシヤル法等を
用いることができる。
しては、CVD法や分子線エピタキシヤル法等を
用いることができる。
<作用>
部分的に粗面の形成された珪素単結晶基板の上
に炭化珪素単結晶をエピタキシヤル成長させる
と、粗面上には多結晶の炭化珪素が、粗面の形成
されていない平坦面上には単結晶の炭化珪素が成
長する。このため、単結晶の炭化珪素成長領域が
粗面により分割されることになり、また、多結晶
の炭化珪素膜が、単結晶の炭化珪素膜相互間に位
置して、単結晶炭化珪素膜の内部応力を緩和する
緩衝材として働く。
に炭化珪素単結晶をエピタキシヤル成長させる
と、粗面上には多結晶の炭化珪素が、粗面の形成
されていない平坦面上には単結晶の炭化珪素が成
長する。このため、単結晶の炭化珪素成長領域が
粗面により分割されることになり、また、多結晶
の炭化珪素膜が、単結晶の炭化珪素膜相互間に位
置して、単結晶炭化珪素膜の内部応力を緩和する
緩衝材として働く。
<実施例 1>
第1図は本発明の1実施例の説明に供する炭化
珪素単結晶の製作工程図である。第2図は結晶成
長に用いる成長装置の1例を示す構成図である。
珪素単結晶の製作工程図である。第2図は結晶成
長に用いる成長装置の1例を示す構成図である。
第1図Aに示す如く結晶成長される面が111
に設定された結晶成長用支持基板として珪素単結
晶基板15を用いる。この結晶成長用面にアルミ
ニウムAlをマスク16として第1図Bに示す如
く並設した後、この結晶成長用面をフロンガス
CF4と酸素ガスO2を用いたリアクテイブイオンエ
ツチングRIE法によりエツチングし、その後マス
ク16を除去して第1図Cに示すようにマスクさ
れていた面を平滑面としエツチング面を粗面形状
とした炭化珪素単結晶成長用基板14を得る。
Alのマスク16は0.1乃至10mm角(径)程度とす
る。この平滑な表面をもちかつ局部的に半月面形
状が形成された珪素単結晶基板14を第2図に示
す成長装置の試料台2上に載置する。次に第2図
の成長装置について説明する。水冷式横型二重石
英管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
英管1の外側の石英管には枝管6,7を介して冷
却水が供給される。反応管1の他端1の他端はス
テンレス製フランジ8で閉塞されかつフランジ周
縁に配設された止め板9,ボルト10,ナツト1
1,O−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如く結
晶成長を行なう。キヤリアガスとして水素H2ガ
スを毎分10、また表面の炭化用としてプロパン
C3H8ガスを毎分1.0c.c.程度流し、ワークコイル4
に高周波電流を供給して黒鉛試料台2を誘導加熱
し、珪素単結晶基板14の温度を約1350℃まで昇
温する。この温度で珪素単結晶基板14の表面は
炭化され、表面には、炭化珪素単結晶の極く薄い
膜が形成される。次にこの温度を保持した状態で
炭化珪素単結晶薄膜上に珪素原料のモノシラン
SiH4ガスと炭素原料のプロパンC3H8ガスを共に
毎分0.9c.c.の流量で供給しキヤリアガスとして水
素ガスを10/分の流量で流すことにより第1図
Dに示す如く炭化珪素単結晶膜17をCVD法に
より成長させる。この工程でエツチングされた粗
面領域の珪素単結晶基板14上とエツチングされ
ていない平滑面領域の珪素単結晶基板14上にと
もに炭化珪素膜が成長する。平滑面領域に成長さ
れた炭化珪素膜は炭化珪素単結晶膜17となり、
一方粗面領域に成長された炭化珪素膜は粒径の不
均一な炭化珪素多結晶膜18となる。これらは反
射電子線回折の結果より判明した。1時間の成長
で厚さ約2μmの炭化珪素単結晶膜17が平滑面領
域に対応して分割された膜として得られ、この膜
には反り、クラツクは存在しない。即ち得られた
炭化珪素単結晶膜17は珪素単結晶基板14上で
分断されて成長するので熱歪等に起因する内部応
力が抑制され、良質の単結晶が得られる。炭化珪
素多結晶膜18は炭化珪素単結晶膜17相互間で
歪を緩和する緩衝材として作用し、成長完了後は
除去されるものである。
に設定された結晶成長用支持基板として珪素単結
晶基板15を用いる。この結晶成長用面にアルミ
ニウムAlをマスク16として第1図Bに示す如
く並設した後、この結晶成長用面をフロンガス
CF4と酸素ガスO2を用いたリアクテイブイオンエ
ツチングRIE法によりエツチングし、その後マス
ク16を除去して第1図Cに示すようにマスクさ
れていた面を平滑面としエツチング面を粗面形状
とした炭化珪素単結晶成長用基板14を得る。
Alのマスク16は0.1乃至10mm角(径)程度とす
る。この平滑な表面をもちかつ局部的に半月面形
状が形成された珪素単結晶基板14を第2図に示
す成長装置の試料台2上に載置する。次に第2図
の成長装置について説明する。水冷式横型二重石
英管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
英管1の外側の石英管には枝管6,7を介して冷
却水が供給される。反応管1の他端1の他端はス
テンレス製フランジ8で閉塞されかつフランジ周
縁に配設された止め板9,ボルト10,ナツト1
1,O−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如く結
晶成長を行なう。キヤリアガスとして水素H2ガ
スを毎分10、また表面の炭化用としてプロパン
C3H8ガスを毎分1.0c.c.程度流し、ワークコイル4
に高周波電流を供給して黒鉛試料台2を誘導加熱
し、珪素単結晶基板14の温度を約1350℃まで昇
温する。この温度で珪素単結晶基板14の表面は
炭化され、表面には、炭化珪素単結晶の極く薄い
膜が形成される。次にこの温度を保持した状態で
炭化珪素単結晶薄膜上に珪素原料のモノシラン
SiH4ガスと炭素原料のプロパンC3H8ガスを共に
毎分0.9c.c.の流量で供給しキヤリアガスとして水
素ガスを10/分の流量で流すことにより第1図
Dに示す如く炭化珪素単結晶膜17をCVD法に
より成長させる。この工程でエツチングされた粗
面領域の珪素単結晶基板14上とエツチングされ
ていない平滑面領域の珪素単結晶基板14上にと
もに炭化珪素膜が成長する。平滑面領域に成長さ
れた炭化珪素膜は炭化珪素単結晶膜17となり、
一方粗面領域に成長された炭化珪素膜は粒径の不
均一な炭化珪素多結晶膜18となる。これらは反
射電子線回折の結果より判明した。1時間の成長
で厚さ約2μmの炭化珪素単結晶膜17が平滑面領
域に対応して分割された膜として得られ、この膜
には反り、クラツクは存在しない。即ち得られた
炭化珪素単結晶膜17は珪素単結晶基板14上で
分断されて成長するので熱歪等に起因する内部応
力が抑制され、良質の単結晶が得られる。炭化珪
素多結晶膜18は炭化珪素単結晶膜17相互間で
歪を緩和する緩衝材として作用し、成長完了後は
除去されるものである。
上記各実施例においては珪素基板の粗面加工に
リアクテイブイオンエツチングを用いたが他のエ
ツチング法やイオン照射法、機械的表面処理技術
その他を用いてもよい。分断された個々の炭化珪
素単結晶膜は素子を形成するためのウエハーとし
ては充分な面積を有するように成長されるので量
産性は阻害されない。
リアクテイブイオンエツチングを用いたが他のエ
ツチング法やイオン照射法、機械的表面処理技術
その他を用いてもよい。分断された個々の炭化珪
素単結晶膜は素子を形成するためのウエハーとし
ては充分な面積を有するように成長されるので量
産性は阻害されない。
<発明の効果>
本発明によれば、珪素単結晶基板上に内部応力
の少ない良質の炭化珪素単結晶膜を成長させるこ
とができ、量産形態に適するため、炭化珪素単結
晶を用いた半導体素子を工業的規模で実用化させ
ることが可能となる。
の少ない良質の炭化珪素単結晶膜を成長させるこ
とができ、量産形態に適するため、炭化珪素単結
晶を用いた半導体素子を工業的規模で実用化させ
ることが可能となる。
第1図は本発明の1実施例を示す炭化珪素単結
晶の製造工程図である。第2図は第1図に示す実
施例に用いられ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、
16……アルミニウムマスク、17……炭化珪素
単結晶膜、18……炭化珪素多結晶膜。
晶の製造工程図である。第2図は第1図に示す実
施例に用いられ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、
16……アルミニウムマスク、17……炭化珪素
単結晶膜、18……炭化珪素多結晶膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 珪素単結晶基板の結晶成長面を粗面領域で複
数の成長領域に区画し、該結晶成長面上に炭化珪
素単結晶をエピタキシヤル成長させることを特徴
とする炭化珪素単結晶の成長方法。 2 粗面領域をリアクテイブイオンエツチング法
により形成する特許請求の範囲第1項記載の炭化
珪素単結晶の成長方法。 3 珪素単結晶基板面として111面を用いる特
許請求の範囲第1項記載の炭化珪素単結晶の成長
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11315387A JPS63277596A (ja) | 1987-05-07 | 1987-05-07 | 炭化珪素単結晶の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11315387A JPS63277596A (ja) | 1987-05-07 | 1987-05-07 | 炭化珪素単結晶の成長方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63277596A JPS63277596A (ja) | 1988-11-15 |
JPH0443879B2 true JPH0443879B2 (ja) | 1992-07-17 |
Family
ID=14604910
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11315387A Granted JPS63277596A (ja) | 1987-05-07 | 1987-05-07 | 炭化珪素単結晶の成長方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63277596A (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2854641B1 (fr) * | 2003-05-05 | 2005-08-05 | Centre Nat Rech Scient | Procede de formation d'une couche de carbure de silicium sur une tranche de silicium |
JP2011258768A (ja) * | 2010-06-09 | 2011-12-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 炭化珪素基板、エピタキシャル層付き基板、半導体装置および炭化珪素基板の製造方法 |
DE112011105073T5 (de) * | 2011-03-22 | 2013-12-24 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Siliziumkarbidsubstrat |
CN105442038A (zh) * | 2015-12-17 | 2016-03-30 | 中国电子科技集团公司第二研究所 | 一种坩埚旋转式碳化硅单晶生长方法 |
-
1987
- 1987-05-07 JP JP11315387A patent/JPS63277596A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS63277596A (ja) | 1988-11-15 |
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