JPH06216043A - 半導体薄膜の作成方法 - Google Patents
半導体薄膜の作成方法Info
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- JPH06216043A JPH06216043A JP690793A JP690793A JPH06216043A JP H06216043 A JPH06216043 A JP H06216043A JP 690793 A JP690793 A JP 690793A JP 690793 A JP690793 A JP 690793A JP H06216043 A JPH06216043 A JP H06216043A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 シリコンを含む原料ガスと、カーボン原料と
して炭化水素を導入し、分解反応させて単結晶シリコン
カーバイト膜をエピタキシャル成長させる際に、３級又
は４級の炭素を含む炭化水素を、単独又は混合してカー
ボン原料として添加することを特徴とする薄膜形成方法
を提供する。 【効果】 本発明方法によれば、低温で良好な結晶性を
もった単結晶シリコンカーバイト膜が得られる。低温成
長であるので、従来のような高温の雰囲気によって基板
内のドーピングプロファイルが変質してしまうことが防
げる。又、高温で堆積を行った後で基板を室温に戻す際
に、基板材料とＳｉＣの熱膨脹率の差によって、基板又
はＳｉＣ膜内に生じる転移を減らすことができる。
して炭化水素を導入し、分解反応させて単結晶シリコン
カーバイト膜をエピタキシャル成長させる際に、３級又
は４級の炭素を含む炭化水素を、単独又は混合してカー
ボン原料として添加することを特徴とする薄膜形成方法
を提供する。 【効果】 本発明方法によれば、低温で良好な結晶性を
もった単結晶シリコンカーバイト膜が得られる。低温成
長であるので、従来のような高温の雰囲気によって基板
内のドーピングプロファイルが変質してしまうことが防
げる。又、高温で堆積を行った後で基板を室温に戻す際
に、基板材料とＳｉＣの熱膨脹率の差によって、基板又
はＳｉＣ膜内に生じる転移を減らすことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は炭素を含有するシリコン
膜の形成方法に係わり、特に広い禁制帯幅を有する単結
晶シリコンカーバイト膜のエピタキシャル成長法に関す
る。
膜の形成方法に係わり、特に広い禁制帯幅を有する単結
晶シリコンカーバイト膜のエピタキシャル成長法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】シリコンカーバイト（ＳｉＣ）は耐熱性
に優れ、放射線に対しても安定で、更に飽和電子速度や
破壊電圧が大きいなどの特徴を持っている。このため、
ＳｉやＧａＡｓでは適用できないような応用分野の可能
性がある。成長方法としては化学気相（ＣＶＤ）法が開
発され（Ｈ．Ｍａｔｓｕｎａｍｉ，ｅｔｌ，ＩＥＥＥＴ
ｒａｎｓ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖ．ＥＤ２８，Ｐ１
２３５，１９８１）、β−ＳｉＣをＳｉウエハ上にヘテ
ロエピタキシャル成長出来るようになった。
に優れ、放射線に対しても安定で、更に飽和電子速度や
破壊電圧が大きいなどの特徴を持っている。このため、
ＳｉやＧａＡｓでは適用できないような応用分野の可能
性がある。成長方法としては化学気相（ＣＶＤ）法が開
発され（Ｈ．Ｍａｔｓｕｎａｍｉ，ｅｔｌ，ＩＥＥＥＴ
ｒａｎｓ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖ．ＥＤ２８，Ｐ１
２３５，１９８１）、β−ＳｉＣをＳｉウエハ上にヘテ
ロエピタキシャル成長出来るようになった。
【０００３】このβ−ＳｉＣをエミッターとするヘテロ
ジャンクションバイポーラトランジスター（ＨＢＴ）が
研究されている（特開昭６２−１６３３７０）。 この
β−ＳｉＣをエミッターに用いたＨＢＴは、ベースのＳ
ｉとエミッターのＳｉＣ界面のヘテロ接合部に、電子に
対するコンダクションバンドのエネルギー障壁よりも高
い障壁が、バレンスバンドの正孔に対して形成される。
そのため、エミッターからベースへ電子が注入されるよ
うな順バイアスをトランジスターに掛けた時、前述した
ような障壁の高さの差によって、正孔はベースからエミ
ッターに注入されるのを邪魔されて、ベース電流は極く
僅かしか流れない。このため、エミッターの注入効率を
上げ電流増幅率を増やすためにエミッターとベースの不
純物濃度比（Ｎｅ／Ｎｂ）を大きくする必要がないの
で、ベースの不純物濃度を高くしてベース抵抗を下げる
ことが可能になって、そのうえエミッターの不純物濃度
も下げられるので結果的にエミッターとベースの間の容
量が小さくなり、トランジスターの動作速度を速くする
ことが出来る。
ジャンクションバイポーラトランジスター（ＨＢＴ）が
研究されている（特開昭６２−１６３３７０）。 この
β−ＳｉＣをエミッターに用いたＨＢＴは、ベースのＳ
ｉとエミッターのＳｉＣ界面のヘテロ接合部に、電子に
対するコンダクションバンドのエネルギー障壁よりも高
い障壁が、バレンスバンドの正孔に対して形成される。
そのため、エミッターからベースへ電子が注入されるよ
うな順バイアスをトランジスターに掛けた時、前述した
ような障壁の高さの差によって、正孔はベースからエミ
ッターに注入されるのを邪魔されて、ベース電流は極く
僅かしか流れない。このため、エミッターの注入効率を
上げ電流増幅率を増やすためにエミッターとベースの不
純物濃度比（Ｎｅ／Ｎｂ）を大きくする必要がないの
で、ベースの不純物濃度を高くしてベース抵抗を下げる
ことが可能になって、そのうえエミッターの不純物濃度
も下げられるので結果的にエミッターとベースの間の容
量が小さくなり、トランジスターの動作速度を速くする
ことが出来る。
【０００４】恵下隆等はＳｉ原料にＳｉＨＣｌ3 、Ｃ原
料にＣ3 Ｈ8 やＣ2 Ｈ2 を使って８５０〜１０００℃と
いう比較的低温で成長させたＳｉＣを用いたＨＢＴを報
告している（昭和６３年電気学会全国大会予稿 Ｓ．４
−１）。
料にＣ3 Ｈ8 やＣ2 Ｈ2 を使って８５０〜１０００℃と
いう比較的低温で成長させたＳｉＣを用いたＨＢＴを報
告している（昭和６３年電気学会全国大会予稿 Ｓ．４
−１）。
【０００５】上に述べたような従来のＳｉＣは、一般的
にはモノシラン、ジクロルシラン、トリクロルシラン等
のＳｉ系ガスと、メタン、エタン、プロパン、ブタン、
エチレン、プロピレン、アセチレン等の直鎖構造の炭化
水素を原料として、分解反応させて堆積していた。
にはモノシラン、ジクロルシラン、トリクロルシラン等
のＳｉ系ガスと、メタン、エタン、プロパン、ブタン、
エチレン、プロピレン、アセチレン等の直鎖構造の炭化
水素を原料として、分解反応させて堆積していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のような、直鎖状
の炭化水素を炭素原料として用いたＳｉＣの形成方法で
は、Ｃ−Ｈの結合力がＳｉ−Ｈ、Ｓｉ−Ｃｌの結合力に
比べて強く解離しにくいので、炭化水素の分解効率が悪
く、単結晶ＳｉＣを堆積させるには高い分解温度を与え
なければならなかった。このため、あらかじめドーピン
グが施されているような基板上にＳｉＣを堆積させよう
とすると、高温の雰囲気によって基板内のドーピングプ
ロファイルが変質してしまうことがあった。また、高温
で堆積を行った後で基板を室温に戻す際に、基板材料と
ＳｉＣの熱膨張率の差によって、基板またはＳｉＣ膜内
に転移が生じることがあった。いっぽう、ＳｉＣをエミ
ッターに用いたヘテロバイポーラトランジスター（ＨＢ
Ｔ）では、ベース不純物分布の広がりや転移の発生によ
ってベース電流の増加等の問題を生じ設計値どうりの増
幅率が得られなかったり、ベース幅の増加により高速な
応答特性が得られないことがあった。
の炭化水素を炭素原料として用いたＳｉＣの形成方法で
は、Ｃ−Ｈの結合力がＳｉ−Ｈ、Ｓｉ−Ｃｌの結合力に
比べて強く解離しにくいので、炭化水素の分解効率が悪
く、単結晶ＳｉＣを堆積させるには高い分解温度を与え
なければならなかった。このため、あらかじめドーピン
グが施されているような基板上にＳｉＣを堆積させよう
とすると、高温の雰囲気によって基板内のドーピングプ
ロファイルが変質してしまうことがあった。また、高温
で堆積を行った後で基板を室温に戻す際に、基板材料と
ＳｉＣの熱膨張率の差によって、基板またはＳｉＣ膜内
に転移が生じることがあった。いっぽう、ＳｉＣをエミ
ッターに用いたヘテロバイポーラトランジスター（ＨＢ
Ｔ）では、ベース不純物分布の広がりや転移の発生によ
ってベース電流の増加等の問題を生じ設計値どうりの増
幅率が得られなかったり、ベース幅の増加により高速な
応答特性が得られないことがあった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のシリコンカーバ
イトの形成方法は、シリコンを含む原料ガスと、カーボ
ン原料として炭化水素を導入し、熱または光照射や高周
波で分解反応させて単結晶シリコンカーバイトを形成す
る際に、カーボン原料として３級および４級の炭素を含
む炭化水素を添加することを特徴としている。
イトの形成方法は、シリコンを含む原料ガスと、カーボ
ン原料として炭化水素を導入し、熱または光照射や高周
波で分解反応させて単結晶シリコンカーバイトを形成す
る際に、カーボン原料として３級および４級の炭素を含
む炭化水素を添加することを特徴としている。
【０００８】
【作用】本発明では、カーボン原料として３級および４
級の炭素を含む炭化水素に光照射や高周波等の方法でエ
ネルギーを与えて分解し、３級炭素のラジカルを発生さ
せ、これを水素化シリコンの活性種と反応させる３級炭
素とシリコンが結合した中間生成物を経由してシリコン
カーバイト膜を堆積させる。
級の炭素を含む炭化水素に光照射や高周波等の方法でエ
ネルギーを与えて分解し、３級炭素のラジカルを発生さ
せ、これを水素化シリコンの活性種と反応させる３級炭
素とシリコンが結合した中間生成物を経由してシリコン
カーバイト膜を堆積させる。
【０００９】以下に反応式を使って説明する。
【００１０】
【化３】 ［Ｒn （ｎ＝１，２，３，４）は夫々アルキル基又はア
リル基、芳香族などの炭化水素を表し、それぞれのラジ
カル、イオン中に含まれるＲn は図示したものに限られ
ず、ｎ＝１〜４で順不動］ ３級および４級の炭素を含む炭化水素に外部からエネル
ギーを与えて励起分解すると３級炭素に結合した水素ま
たはアルキル基、アリル基等が脱離し、３級炭素のラジ
カルおよびカルボアニオン、カルベニウムイオンが主に
発生する。これが同じく励起されたシリコン活性種と反
応し中間生成物を作ると考えられる。この後、さらに３
級炭素に結合していたアルキル基、アリル基等が脱離し
Ｃ−Ｈ3を含まない炭化珪素系中間生成物が形成され
る。この時、３級炭素とアルキル基、アリル基等の間の
Ｃ−Ｃ結合はＣ−Ｈ結合に比べてはるかに切れ易いの
で、これが優先的に解離するように反応条件が制御され
ていれば、シリコンと結合した３級炭素が残り、他の炭
化水素を用いた時よりも低温で良質のＳｉＣ膜を堆積す
ることが可能になると推定される。
リル基、芳香族などの炭化水素を表し、それぞれのラジ
カル、イオン中に含まれるＲn は図示したものに限られ
ず、ｎ＝１〜４で順不動］ ３級および４級の炭素を含む炭化水素に外部からエネル
ギーを与えて励起分解すると３級炭素に結合した水素ま
たはアルキル基、アリル基等が脱離し、３級炭素のラジ
カルおよびカルボアニオン、カルベニウムイオンが主に
発生する。これが同じく励起されたシリコン活性種と反
応し中間生成物を作ると考えられる。この後、さらに３
級炭素に結合していたアルキル基、アリル基等が脱離し
Ｃ−Ｈ3を含まない炭化珪素系中間生成物が形成され
る。この時、３級炭素とアルキル基、アリル基等の間の
Ｃ−Ｃ結合はＣ−Ｈ結合に比べてはるかに切れ易いの
で、これが優先的に解離するように反応条件が制御され
ていれば、シリコンと結合した３級炭素が残り、他の炭
化水素を用いた時よりも低温で良質のＳｉＣ膜を堆積す
ることが可能になると推定される。
【００１１】実験 ここで、本発明に至る過程で発明者は以下のような予備
実験を行った。
実験を行った。
【００１２】トリクロルシランをシリコン原料に用いて
ＣＶＤによってシリコンカーバイト膜を堆積する際に、
炭素原料をノルマルブタンにした時とイソブタンに
した時にできた膜を比較した。
ＣＶＤによってシリコンカーバイト膜を堆積する際に、
炭素原料をノルマルブタンにした時とイソブタンに
した時にできた膜を比較した。
【００１３】成膜時の条件は以下のようであった。
【００１４】 ＳｉＨＣｌ3 ６００ｓｃｃｍ Ｈ2 ５０００ｓｃｃｍ 反応圧力 １．５ｔｏｒｒ 基板温度 ９００℃ 炭素原料： ｎ−Ｃ4 Ｈ10 ３０ｓｃｃｍ ｉ−Ｃ4 Ｈ10 ３０ｓｃｃｍ これらの膜をノンドープの（１１１）面のＳｉウエハ上
に４０００Å堆積し、ＣｕＫα線を用いてＸ線回折を行
ってロッキングカーブをとったところ図２に示すように
なった。図からも明らかなように、３５．６５°にβ−
ＳｉＣ（１１１）による回折ピークが鋭く現れ単結晶で
あることがわかった。また、炭素原料にイソブタンを用
いた方が半値幅も約０．３°でノルマルブタンを用いた
試料の０．４°に較べて小さくなっていた。これらのこ
とから炭素原料にイソブタンを用いると堆積されるＳｉ
Ｃ膜の結晶性が改善されることが判った。
に４０００Å堆積し、ＣｕＫα線を用いてＸ線回折を行
ってロッキングカーブをとったところ図２に示すように
なった。図からも明らかなように、３５．６５°にβ−
ＳｉＣ（１１１）による回折ピークが鋭く現れ単結晶で
あることがわかった。また、炭素原料にイソブタンを用
いた方が半値幅も約０．３°でノルマルブタンを用いた
試料の０．４°に較べて小さくなっていた。これらのこ
とから炭素原料にイソブタンを用いると堆積されるＳｉ
Ｃ膜の結晶性が改善されることが判った。
【００１５】実施態様例 本発明の実施態様を説明する。図１は本発明に用いられ
る成膜装置の一つの例を示したものである。
る成膜装置の一つの例を示したものである。
【００１６】真空排気ポンプ１０４によって、真空に排
気した反応容器１０３に、耐熱性の基板（シリコンウエ
ハ、ＳｉＣウエハ、石英、金属、セラミック等）１０１
を配置して適当な温度に加熱しておく。ここに、シリコ
ン原料１０６としてＳｉｎＨｍ、ＳｉｎＨｍＣｌｋ、
（ｎ，ｍ，ｋ＝１，２，３，…）カーボン原料１０７と
して主に３級および４級の炭素を含む炭化水素をマスフ
ローコントローラー１０５で制御しながら導入しコンダ
クタンスバルブ１０９によって所望の圧力に調整し、ヒ
ーター１０２などによって分解エネルギーを供給し、シ
リコン原料とカーボン原料を反応させシリコンカーバイ
ト膜を堆積させる。
気した反応容器１０３に、耐熱性の基板（シリコンウエ
ハ、ＳｉＣウエハ、石英、金属、セラミック等）１０１
を配置して適当な温度に加熱しておく。ここに、シリコ
ン原料１０６としてＳｉｎＨｍ、ＳｉｎＨｍＣｌｋ、
（ｎ，ｍ，ｋ＝１，２，３，…）カーボン原料１０７と
して主に３級および４級の炭素を含む炭化水素をマスフ
ローコントローラー１０５で制御しながら導入しコンダ
クタンスバルブ１０９によって所望の圧力に調整し、ヒ
ーター１０２などによって分解エネルギーを供給し、シ
リコン原料とカーボン原料を反応させシリコンカーバイ
ト膜を堆積させる。
【００１７】基板温度は一般には６５０〜１１００℃、
好ましくは７５０〜１０００℃、最適には８００〜９０
０℃である。シリコン原料としては、シラン、モノクロ
ロシラン、ジクロルシラン、トリクロロシラン、テトラ
クロルシランなどが用いられる。カーボン原料として
は、イソブタン、イソペンタン、２，２−ジメチルプロ
パン、２−メチルペンタン、３−メチルペンタン、２−
エチルブタン等の３級および４級の炭素を含む炭化水素
で、不飽和結合が含まれていても良い。場合によって
は、これらに加えて他の種類の炭化水素ガスを同時に混
入して用いても良い。さらに、希釈ガス１０８として水
素、不活性ガスなどを加えても良い。また、導電型の制
御をするためのドーピングガスを加えても良い。分解エ
ネルギーの供給方法としては、高周波（ＲＦ，ＶＨＦ，
マイクロ波等）、光照射、原料ガスの熱分解等が適用可
能である。もちろん、これらのエネルギー供給方法を複
合して用いても良い。
好ましくは７５０〜１０００℃、最適には８００〜９０
０℃である。シリコン原料としては、シラン、モノクロ
ロシラン、ジクロルシラン、トリクロロシラン、テトラ
クロルシランなどが用いられる。カーボン原料として
は、イソブタン、イソペンタン、２，２−ジメチルプロ
パン、２−メチルペンタン、３−メチルペンタン、２−
エチルブタン等の３級および４級の炭素を含む炭化水素
で、不飽和結合が含まれていても良い。場合によって
は、これらに加えて他の種類の炭化水素ガスを同時に混
入して用いても良い。さらに、希釈ガス１０８として水
素、不活性ガスなどを加えても良い。また、導電型の制
御をするためのドーピングガスを加えても良い。分解エ
ネルギーの供給方法としては、高周波（ＲＦ，ＶＨＦ，
マイクロ波等）、光照射、原料ガスの熱分解等が適用可
能である。もちろん、これらのエネルギー供給方法を複
合して用いても良い。
【００１８】また、ＳｉＣ堆積前に炭化水素を流した状
態で、熱、プラズマや光等のエネルギーを加えてウエハ
表面を薄く炭化しておいても良い。
態で、熱、プラズマや光等のエネルギーを加えてウエハ
表面を薄く炭化しておいても良い。
【００１９】以下に、本発明を実施例に基づいて詳細に
説明する。
説明する。
【００２０】
【実施例１】ＣＶＤ法によるβ−ＳｉＣ（１１１）膜の
エピタキシャル成長方法を示す。まず、（１１１）Ｓｉ
ウエハをＨ2 Ｏで１０％に希釈したＨＦで３０秒間表面
をエッチングし自然酸化膜を除去した。これを図１に示
した真空装置にセットして以下の条件でＣＶＤ法を使っ
てＳｉＣ膜を４０００Å堆積した。
エピタキシャル成長方法を示す。まず、（１１１）Ｓｉ
ウエハをＨ2 Ｏで１０％に希釈したＨＦで３０秒間表面
をエッチングし自然酸化膜を除去した。これを図１に示
した真空装置にセットして以下の条件でＣＶＤ法を使っ
てＳｉＣ膜を４０００Å堆積した。
【００２１】 リアクター体積 ２０リッター ＳｉＨＣｌ3 ５００ｓｃｃｍ Ｈ2 ６０００ｓｃｃｍ ｉ−Ｃ4 Ｈ10（イソブタン） ３０ｓｃｃｍ 反応圧力 ２ｔｏｒｒ 基板温度 ８００℃ 堆積された試料をＣｕＫα線を使ってＸ線回折にかけて
みたところ２θ＝３５．６５°にβ−ＳｉＣ（１１１）
による回折ピークが鋭く現れ、また半値幅も約０．３°
で薄膜のＳｉＣとしては良好の値を示した。また、電子
線回折パターンを調べたところ極めてシャープな６回対
称の回折パターンが得られた。断面ＴＥＭ観察をしたと
ころ、カーボン原料にＣ3 Ｈ8 （プロパン）を用いて９
５０℃で成長した試料に比べて、Ｓｉウエハとの界面の
転移数は約１／３であった。
みたところ２θ＝３５．６５°にβ−ＳｉＣ（１１１）
による回折ピークが鋭く現れ、また半値幅も約０．３°
で薄膜のＳｉＣとしては良好の値を示した。また、電子
線回折パターンを調べたところ極めてシャープな６回対
称の回折パターンが得られた。断面ＴＥＭ観察をしたと
ころ、カーボン原料にＣ3 Ｈ8 （プロパン）を用いて９
５０℃で成長した試料に比べて、Ｓｉウエハとの界面の
転移数は約１／３であった。
【００２２】
【実施例２】実施例１と同様に、まず（１１１）Ｓｉウ
エハをＨ2 Ｏで１０％に希釈したＨＦで３０秒間表面を
エッチングし自然酸化膜を除去した。これを図１に示し
た真空装置にセットして、まず（２，２−ジメチルプロ
パン）だけを流した雰囲気の中で０．２ｔｏｒｒ、ＲＦ
パワー１Ｗ／ｃｍ2 で１０分間表面を炭化した。次にＣ
ＶＤ法を使ってＳｉＣ膜を４０００Å堆積した。作成す
る条件は以下のようにした。
エハをＨ2 Ｏで１０％に希釈したＨＦで３０秒間表面を
エッチングし自然酸化膜を除去した。これを図１に示し
た真空装置にセットして、まず（２，２−ジメチルプロ
パン）だけを流した雰囲気の中で０．２ｔｏｒｒ、ＲＦ
パワー１Ｗ／ｃｍ2 で１０分間表面を炭化した。次にＣ
ＶＤ法を使ってＳｉＣ膜を４０００Å堆積した。作成す
る条件は以下のようにした。
【００２３】 リアクター体積 ２０リッター ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ６００ｓｃｃｍ Ｈ2 ６０００ｓｃｃｍ ２，２−ジメチルプロパン ６０ｓｃｃｍ
【００２４】
【化４】 反応圧力 ２ｔｏｒｒ 基板温度 ８５０℃ 堆積された試料をＸ線回折にかけてみたところ２θ＝３
５．６５°にβ−ＳｉＣ（１１１）による回折ピークが
鋭く現れ、また半値幅も約０．４°で薄膜のＳｉＣとし
ては良好の値を示した。また、電子線回折パターンを調
べたところ極めてシャープな６回対称の回折パターンが
得られた。
５．６５°にβ−ＳｉＣ（１１１）による回折ピークが
鋭く現れ、また半値幅も約０．４°で薄膜のＳｉＣとし
ては良好の値を示した。また、電子線回折パターンを調
べたところ極めてシャープな６回対称の回折パターンが
得られた。
【００２５】
【実施例３】実施例１と同様に、（１１１）Ｓｉウエハ
をＨ2 Ｏで１０％に希釈したＨＦで３０秒間表面をエッ
チングし自然酸化膜を除去した。これを図１に示した真
空装置にセットしてＣＶＤ法を使ってＳｉＣ膜を４００
０Å堆積した。作成する条件は以下のようにした。
をＨ2 Ｏで１０％に希釈したＨＦで３０秒間表面をエッ
チングし自然酸化膜を除去した。これを図１に示した真
空装置にセットしてＣＶＤ法を使ってＳｉＣ膜を４００
０Å堆積した。作成する条件は以下のようにした。
【００２６】 リアクター体積 ２０リッター ＳｉＨＣｌ3 ５００ｓｃｃｍ Ｈ2 ６０００ｓｃｃｍ ｉ−Ｃ4 Ｈ10（イソブタン） ２０ｓｃｃｍ Ｃ3 Ｈ8 （プロパン） １０ｓｃｃｍ 反応圧力 ２ｔｏｒｒ 基板温度 ８５０℃ 堆積された試料をＸ線回折にかけてみたところ２θ＝３
５．６５°にβ−ＳｉＣ（１１１）による回折ピークが
鋭く現れ、また半値幅も約０．３°で薄膜のＳｉＣとし
ては良好の値を示した。また、電子線回折パターンを調
べたところ極めてシャープな６回対称の回折パターンが
得られた。
５．６５°にβ−ＳｉＣ（１１１）による回折ピークが
鋭く現れ、また半値幅も約０．３°で薄膜のＳｉＣとし
ては良好の値を示した。また、電子線回折パターンを調
べたところ極めてシャープな６回対称の回折パターンが
得られた。
【００２７】
【実施例４】（１００）ＳｉウエハをＨ2 Ｏで１０％に
希釈したＨＦで３０秒間表面をエッチングし自然酸化膜
を除去した。これを図１に示した真空装置にセットして
以下の条件でＣＶＤ法を使ってＳｉＣ膜を６０００Å堆
積した。作成する条件は以下のようにした。
希釈したＨＦで３０秒間表面をエッチングし自然酸化膜
を除去した。これを図１に示した真空装置にセットして
以下の条件でＣＶＤ法を使ってＳｉＣ膜を６０００Å堆
積した。作成する条件は以下のようにした。
【００２８】 リアクター体積 ２０リッター ＳｉＨＣｌ3 ３００ｓｃｃｍ Ｈ2 １００００ｓｃｃｍ ｉ−Ｃ4 Ｈ10（イソブタン） ３０ｓｃｃｍ 反応圧力 ２ｔｏｒｒ 基板温度 ８５０℃ 堆積された試料をＸ線回折にかけてみたところ２θ＝４
１．４０°にβ−ＳｉＣ（１００）による回折ピークが
鋭く現れ、また半値幅も約０．４°で薄膜のＳｉＣとし
ては良好の値を示した。さらに、反射光測定法により光
学吸収によるエネルギーギャップを測定したところ２．
２ｅＶであった。
１．４０°にβ−ＳｉＣ（１００）による回折ピークが
鋭く現れ、また半値幅も約０．４°で薄膜のＳｉＣとし
ては良好の値を示した。さらに、反射光測定法により光
学吸収によるエネルギーギャップを測定したところ２．
２ｅＶであった。
【００２９】
【実施例５】図３に本発明によるＳｉＣを用いたＨＢＴ
の作成プロセスに付いて説明する。比抵抗が１Ωｃｍの
ｎ型Ｓｉウエハ２０１を２００Åだけ表面を酸化した
（ａ）。一部レジスト２０３でマスクし、Ｂイオンを３
×１０13／ｃｍ2 打ち込み３０００Åの深さのＰ型領域
を形成しベース２０２とした（ｂ）。ついでレジストを
除去し、基板表面を清浄化した後、８００℃で２０分熱
処理をした。更に１０％の希ＨＦで酸化膜を除去した
後、以下のような条件でｎ型ＳｉＣ２０４を１５００Å
堆積した。
の作成プロセスに付いて説明する。比抵抗が１Ωｃｍの
ｎ型Ｓｉウエハ２０１を２００Åだけ表面を酸化した
（ａ）。一部レジスト２０３でマスクし、Ｂイオンを３
×１０13／ｃｍ2 打ち込み３０００Åの深さのＰ型領域
を形成しベース２０２とした（ｂ）。ついでレジストを
除去し、基板表面を清浄化した後、８００℃で２０分熱
処理をした。更に１０％の希ＨＦで酸化膜を除去した
後、以下のような条件でｎ型ＳｉＣ２０４を１５００Å
堆積した。
【００３０】 ＳｉＨＣｌ3 ５００ｓｃｃｍ ＰＨ3 （１０００ｐｐｍ Ｈ2 希釈） ５０ｓｃｃｍ Ｈ2 ６０００ｓｃｃｍ ｉ−Ｃ4 Ｈ10（イソブタン） ３０ｓｃｃｍ 反応圧力 ２ｔｏｒｒ 基板温度 ８００℃ このｎ型ＳｉＣ膜の比抵抗は〜１０-2Ωｃｍであった
（ｃ）。一部の試料に付いて測定してみたところ、Ｓｉ
Ｃ堆積の後でベースの比抵抗に変化はなかった。さら
に、ＣＦ4 を用いてリアクティブイオンエッチングによ
ってパターニングしエミッター２０５とした（ｄ）。こ
れに、ＳｉＯ2 膜２０６を堆積しエミッター電極の取り
出し孔をパターニングした（ｅ）。ポリシリコン２０７
を堆積しＰイオンを１×１０16／ｃｍ2 打ち込んで、８
００℃で３０分アニールした（ｆ）。これをパターニン
グし、ポリシリコンでエミッター電極２０８を形成した
（ｇ）。ベース取り出し孔をパターニングし、Ｂイオン
を１×１０15／ｃｍ2 打ち込みＰ+ 領域を形成しベース
コンタクト２０９とした。この後、８００℃で２０分ア
ニールした（ｈ）。Ａｌを真空蒸着した後、パターニン
グしてベース電極２１０とエミッター上にＡｌ配線２１
１を残した。さらに、基板の裏面にＡｌを蒸着しコレク
ター電極２１２とした。最後に４５０℃で３０分アニー
ルした（ｉ）。
（ｃ）。一部の試料に付いて測定してみたところ、Ｓｉ
Ｃ堆積の後でベースの比抵抗に変化はなかった。さら
に、ＣＦ4 を用いてリアクティブイオンエッチングによ
ってパターニングしエミッター２０５とした（ｄ）。こ
れに、ＳｉＯ2 膜２０６を堆積しエミッター電極の取り
出し孔をパターニングした（ｅ）。ポリシリコン２０７
を堆積しＰイオンを１×１０16／ｃｍ2 打ち込んで、８
００℃で３０分アニールした（ｆ）。これをパターニン
グし、ポリシリコンでエミッター電極２０８を形成した
（ｇ）。ベース取り出し孔をパターニングし、Ｂイオン
を１×１０15／ｃｍ2 打ち込みＰ+ 領域を形成しベース
コンタクト２０９とした。この後、８００℃で２０分ア
ニールした（ｈ）。Ａｌを真空蒸着した後、パターニン
グしてベース電極２１０とエミッター上にＡｌ配線２１
１を残した。さらに、基板の裏面にＡｌを蒸着しコレク
ター電極２１２とした。最後に４５０℃で３０分アニー
ルした（ｉ）。
【００３１】このＨＢＴの最大電流利得は６００であ
り、良好な特性を得ることが出来た。
り、良好な特性を得ることが出来た。
【００３２】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、低温で良好な結晶性を持った単結晶シリコンカー
バイト膜が得られる。低温成長であるので、従来のよう
な高温の雰囲気によって基板内のドーピングプロファイ
ルが変質してしまうことが防げる。また、高温で堆積を
行った後で基板を室温に戻す際に、基板材料とＳｉＣの
熱膨張率の差によって、基板またはＳｉＣ膜内に生じる
転移を減らすことが出来る。
れば、低温で良好な結晶性を持った単結晶シリコンカー
バイト膜が得られる。低温成長であるので、従来のよう
な高温の雰囲気によって基板内のドーピングプロファイ
ルが変質してしまうことが防げる。また、高温で堆積を
行った後で基板を室温に戻す際に、基板材料とＳｉＣの
熱膨張率の差によって、基板またはＳｉＣ膜内に生じる
転移を減らすことが出来る。
【図１】本発明に用いる成膜システムを説明する概念図
である。
である。
【図２】本発明によるＳｉＣ膜のＸ線回折パターンを説
明するグラフである。
明するグラフである。
【図３】本発明によるＨＢＴの作成プロセスを説明する
概略図である。（ａ）〜（ｉ）は各工程を説明する図で
ある。
概略図である。（ａ）〜（ｉ）は各工程を説明する図で
ある。
１０１ 基板 １０２ 基板加熱用ヒーター １０３ 反応容器 １０４ 真空排気ポンプ １０５ マスフローコントローラー １０６ 希釈ガスボンベ １０７ シリコン原料ガスボンベ １０８ 炭素原料ガスボンベ １０９ コンダクタンスバルブ ２０１ シリコンウエハ ２０２ ベース ２０３ レジスト ２０４ ｎ−ＳｉＣ ２０５ エミッター ２０６ ＳｉＯ2 ２０７ ポリシリコン ２０８ エミッター電極 ２０９ ベースコンタクト ２１０ ベース電極 ２１１ エミッター配線 ２１２ コレクター電極
Claims (3)
- 【請求項１】 シリコンを含む原料ガスと、カーボン原
料として炭化水素を導入し、分解反応させて単結晶シリ
コンカーバイト膜をエピタキシャル成長させる際に、以
下に示す一般式（Ｉ）または（II） 【化１】 【化２】 ｛式中Ｒ1 〜Ｒ4 は夫々アルキル基、アリル基または芳
香族等の炭化水素｝で表される３級または４級の炭素を
含む炭化水素を、単独または混合しカーボン原料として
添加することを特徴とする薄膜形成方法。 - 【請求項２】 前記、３級または４級の炭素を含む炭化
水素はイソブタンであることを特徴とする請求項１記載
の薄膜形成方法。 - 【請求項３】 前記、３級または４級の炭素を含む炭化
水素は２，２−ジメチルプロパンであることを特徴とす
る請求項１記載の薄膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP690793A JPH06216043A (ja) | 1993-01-19 | 1993-01-19 | 半導体薄膜の作成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP690793A JPH06216043A (ja) | 1993-01-19 | 1993-01-19 | 半導体薄膜の作成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06216043A true JPH06216043A (ja) | 1994-08-05 |
Family
ID=11651312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP690793A Pending JPH06216043A (ja) | 1993-01-19 | 1993-01-19 | 半導体薄膜の作成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06216043A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010095431A (ja) * | 2008-10-20 | 2010-04-30 | Toyota Motor Corp | ＳｉＣ薄膜形成装置 |
| JP2010232379A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Seiko Epson Corp | 半導体基板の製造方法 |
| JP2011187630A (ja) * | 2010-03-08 | 2011-09-22 | Fujitsu Ltd | 半導体デバイス |
| WO2021060515A1 (ja) * | 2019-09-27 | 2021-04-01 | 東海カーボン株式会社 | 多結晶ＳｉＣ成形体及びその製造方法 |
| CN114430782A (zh) * | 2019-09-27 | 2022-05-03 | 东海炭素株式会社 | 一种多晶SiC成型体 |
-
1993
- 1993-01-19 JP JP690793A patent/JPH06216043A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010095431A (ja) * | 2008-10-20 | 2010-04-30 | Toyota Motor Corp | ＳｉＣ薄膜形成装置 |
| JP2010232379A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Seiko Epson Corp | 半導体基板の製造方法 |
| JP2011187630A (ja) * | 2010-03-08 | 2011-09-22 | Fujitsu Ltd | 半導体デバイス |
| WO2021060515A1 (ja) * | 2019-09-27 | 2021-04-01 | 東海カーボン株式会社 | 多結晶ＳｉＣ成形体及びその製造方法 |
| JP2021054666A (ja) * | 2019-09-27 | 2021-04-08 | 東海カーボン株式会社 | 多結晶ＳｉＣ成形体及びその製造方法 |
| CN114430782A (zh) * | 2019-09-27 | 2022-05-03 | 东海炭素株式会社 | 一种多晶SiC成型体 |
| JP2022190038A (ja) * | 2019-09-27 | 2022-12-22 | 東海カーボン株式会社 | 多結晶ＳｉＣ成形体 |
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