JPS6120520B2 - - Google Patents
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- JPS6120520B2 JPS6120520B2 JP5613479A JP5613479A JPS6120520B2 JP S6120520 B2 JPS6120520 B2 JP S6120520B2 JP 5613479 A JP5613479 A JP 5613479A JP 5613479 A JP5613479 A JP 5613479A JP S6120520 B2 JPS6120520 B2 JP S6120520B2
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Landscapes
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は炭化珪素（SiC）結晶を製造する方法
に関するもので、特に珪素基板を用いて珪素の融
点以下で炭化珪素を成長し、その後珪素基板を熔
融し又はエツチング除去してその裏面（珪素基板
に接していた面）上に更に第２の炭化珪素層を形
成する方法に関する。
に関するもので、特に珪素基板を用いて珪素の融
点以下で炭化珪素を成長し、その後珪素基板を熔
融し又はエツチング除去してその裏面（珪素基板
に接していた面）上に更に第２の炭化珪素層を形
成する方法に関する。
炭化珪素は耐熱、耐腐蝕、耐放射線特性に優れ
硬度が大で大きい禁制帯幅（結晶多形により2.4
乃至3.3eV（エレクトロンボルト））をもち、容
易にｐ形及びｎ形に不純物添加できる半導体材料
であるが、工業的に半導体装置を形成するために
十分な大きさと製造再現性をもつてウエハー状の
結晶を供給できなかつた為に炭化珪素を用いた半
導体装置も、試験的に製造されるにとどまり広く
実用化するには至つていない。
硬度が大で大きい禁制帯幅（結晶多形により2.4
乃至3.3eV（エレクトロンボルト））をもち、容
易にｐ形及びｎ形に不純物添加できる半導体材料
であるが、工業的に半導体装置を形成するために
十分な大きさと製造再現性をもつてウエハー状の
結晶を供給できなかつた為に炭化珪素を用いた半
導体装置も、試験的に製造されるにとどまり広く
実用化するには至つていない。
発明者らは先にSi基板上に○イSiC単結晶、○ロ界
面に於てグレインの方位の配向した多結晶、○ハ界
面に於て結晶方位の配向したグレインを含む多結
晶、又は○ニSiとSiCとの混在物等より成る種層を
形成し、Si基板の裏面に炭素原料を存在させた状
態に於てSi基板を熔融させこのSi融液から種層裏
面上にSiC（SiC2次層という）を液相成長させる
方法を提案し熔融基板からのエピタキシ−
（Epitaxy from Molten Substrate，EMSと略称
する）と命名した。このEMS法によればSiC2次
層は最初のSi基板の大きさに且つ薄板状（ウエハ
ー状）に作製できるので現在半導体工業で主流と
なつている所謂プレナー技術及びメサ技術を適用
でき、炭化珪素半導体装置の工業化に大きく貢献
するものである。
面に於てグレインの方位の配向した多結晶、○ハ界
面に於て結晶方位の配向したグレインを含む多結
晶、又は○ニSiとSiCとの混在物等より成る種層を
形成し、Si基板の裏面に炭素原料を存在させた状
態に於てSi基板を熔融させこのSi融液から種層裏
面上にSiC（SiC2次層という）を液相成長させる
方法を提案し熔融基板からのエピタキシ−
（Epitaxy from Molten Substrate，EMSと略称
する）と命名した。このEMS法によればSiC2次
層は最初のSi基板の大きさに且つ薄板状（ウエハ
ー状）に作製できるので現在半導体工業で主流と
なつている所謂プレナー技術及びメサ技術を適用
でき、炭化珪素半導体装置の工業化に大きく貢献
するものである。
本発明は上記EMS法の改良に係り、更に詳細
には液相成長工程中の種層の温度制御の改良を目
的とするものである。
には液相成長工程中の種層の温度制御の改良を目
的とするものである。
発明者らが既に提案したEMS法に於ては試料
台の温度を誘導加如用コイルの形状及び高周波出
力でもつて設定し、種層の温度は試料台温度や雰
囲気ガス流量及び名部の大きさや形状で他律的に
決定されていた。従つて他の条件を変更せずに必
要な種層温度や原料炭素を供給する層と種層との
温度差を所定の値に設定することはできなかつ
た。本発明はEMS法の上記の欠点を解消するも
ので、種層の温度を設定するための加熱台を具備
することを特徴とする。
台の温度を誘導加如用コイルの形状及び高周波出
力でもつて設定し、種層の温度は試料台温度や雰
囲気ガス流量及び名部の大きさや形状で他律的に
決定されていた。従つて他の条件を変更せずに必
要な種層温度や原料炭素を供給する層と種層との
温度差を所定の値に設定することはできなかつ
た。本発明はEMS法の上記の欠点を解消するも
ので、種層の温度を設定するための加熱台を具備
することを特徴とする。
以下、本発明を実施例に従つて更に詳細に説明
する。
する。
実施例
第１図に本実施例に使用される反応装置の一例
を示す。水冷式縦形二重石英反応管２２内に黒鉛
製支持棒２４により支持された炭化珪素被覆黒鉛
製試料台２６を置き反応管２２の外胴部に巻回さ
れたワークコイル２８に高周波電流を流して、こ
の試料台２６を誘導加熱する。反応管２２の下端
はステンレス鋼製のフランジ３０とＯ−リングで
シールされている。フランジ３０上にはガスの出
口となる継手３２及び支柱台３４が設けられてい
る。支柱台３４に石英製の支柱３６が保持され、
支柱３６に上記支持棒２４が継ぎ足される。出口
側の継手３２には排気用管が接続され、廃ガス処
理装置（図示しない）に導かれている。反応管２
２の上部にはガス流入口となる枝管３８が設けら
れ、搬送ガスが反応管２２内へ供給される。試料
台２６上には下地基板となる珪素基板２が載置さ
れている。反応管上部枝管台にはウイルソンシー
ル７６により上下可動に気密に封止されたステン
レス棒（又は石英ガラス棒）７４が設けられ、そ
の下端は黒鉛棒に継ぎ足され黒鉛製又は炭化珪素
被覆の黒鉛製種層加熱台７２が保持されている。
加熱台７２は通常の反応管上部に引き上げられて
いるのでコイル２８とカツプリングせずほとんど
昇温しない。しかし、液相成長工程に於ては下方
に下げられ種層に接触するか、近接させて輻射加
熱するかである。従つて種層形成工程に於て、加
熱台７２は低温であるので被覆なしの黒鉛製であ
つても炭素供給量に影響を与えることはない。
を示す。水冷式縦形二重石英反応管２２内に黒鉛
製支持棒２４により支持された炭化珪素被覆黒鉛
製試料台２６を置き反応管２２の外胴部に巻回さ
れたワークコイル２８に高周波電流を流して、こ
の試料台２６を誘導加熱する。反応管２２の下端
はステンレス鋼製のフランジ３０とＯ−リングで
シールされている。フランジ３０上にはガスの出
口となる継手３２及び支柱台３４が設けられてい
る。支柱台３４に石英製の支柱３６が保持され、
支柱３６に上記支持棒２４が継ぎ足される。出口
側の継手３２には排気用管が接続され、廃ガス処
理装置（図示しない）に導かれている。反応管２
２の上部にはガス流入口となる枝管３８が設けら
れ、搬送ガスが反応管２２内へ供給される。試料
台２６上には下地基板となる珪素基板２が載置さ
れている。反応管上部枝管台にはウイルソンシー
ル７６により上下可動に気密に封止されたステン
レス棒（又は石英ガラス棒）７４が設けられ、そ
の下端は黒鉛棒に継ぎ足され黒鉛製又は炭化珪素
被覆の黒鉛製種層加熱台７２が保持されている。
加熱台７２は通常の反応管上部に引き上げられて
いるのでコイル２８とカツプリングせずほとんど
昇温しない。しかし、液相成長工程に於ては下方
に下げられ種層に接触するか、近接させて輻射加
熱するかである。従つて種層形成工程に於て、加
熱台７２は低温であるので被覆なしの黒鉛製であ
つても炭素供給量に影響を与えることはない。
次に本実施例の炭化珪素成長方法について第２
図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを参照しながら説明する。
図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを参照しながら説明する。
(1a) 反応管２２を排気して水素で置換し、公知
の塩化水素・水素混合ガスで炭素薄板６８上に
載置された｛111｝面を主面とする珪素基板２
の表面をエツチング除去する（第２図Ａ参
照）。
の塩化水素・水素混合ガスで炭素薄板６８上に
載置された｛111｝面を主面とする珪素基板２
の表面をエツチング除去する（第２図Ａ参
照）。
(1b) 珪素基板２の温度を珪素の融点以下の温
度、好ましくは1100乃至1200℃に設定し、一般
的な気相成長法で炭化珪素を珪素基板２上に成
長させる。搬送ガスにはアルゴン（Ar）ヘリ
ウム（He）などの稀ガス又は水素ガス（H2）が
用いられる。珪素原料としては、四塩化珪素
（SiCl4）、二塩化シラン（SiH2Cl2）、シラン
（SiH4）などが、また炭素原料としては四塩化
炭素（CCl4）やプロパン（C3H8）、メタン
（CH4）をはじめとする炭化水素が用いられる。
度、好ましくは1100乃至1200℃に設定し、一般
的な気相成長法で炭化珪素を珪素基板２上に成
長させる。搬送ガスにはアルゴン（Ar）ヘリ
ウム（He）などの稀ガス又は水素ガス（H2）が
用いられる。珪素原料としては、四塩化珪素
（SiCl4）、二塩化シラン（SiH2Cl2）、シラン
（SiH4）などが、また炭素原料としては四塩化
炭素（CCl4）やプロパン（C3H8）、メタン
（CH4）をはじめとする炭化水素が用いられる。
本実施例では流量１／分の水素ガスを搬送
ガスとし、二塩化シラン（SiH2Cl2）及びプロパ
ン（C3H8）をそれぞれの原料ガスとする。濃度
は原子比で二塩化シランを7.5×10-4、プロパ
ンを1.5×10-3に設定し、30分間の成長で30μ
ｍ厚の珪素と3C形炭化珪素との混在層４を形
成した。珪素基板２の側面にも珪素と炭化珪素
との混在層１６が同時に形成される。このとき
混在層４の珪素基板２との界面に存在するSiC
グレイン（1000Åのオーダーの粒径と考えられ
る）は珪素基板の方位に従つて配向している。
即ち、Si＜111＞SiC＜111＞かつSi＜１１０
＞SiC＜１１０＞となつている。但し、記号
は平行を表す。
ガスとし、二塩化シラン（SiH2Cl2）及びプロパ
ン（C3H8）をそれぞれの原料ガスとする。濃度
は原子比で二塩化シランを7.5×10-4、プロパ
ンを1.5×10-3に設定し、30分間の成長で30μ
ｍ厚の珪素と3C形炭化珪素との混在層４を形
成した。珪素基板２の側面にも珪素と炭化珪素
との混在層１６が同時に形成される。このとき
混在層４の珪素基板２との界面に存在するSiC
グレイン（1000Åのオーダーの粒径と考えられ
る）は珪素基板の方位に従つて配向している。
即ち、Si＜111＞SiC＜111＞かつSi＜１１０
＞SiC＜１１０＞となつている。但し、記号
は平行を表す。
(1c) 原料ガスの送り込みを停止し、流量１／
分の水素雰囲気だけにする。
分の水素雰囲気だけにする。
種層加熱台７２を下降させ種層に接触させる
か又は近接させ、ワークコイル２８に流す高周
波出力を試料台２６の温度を1500℃程度に昇温
し、珪素基板２を熔融する熔融後、1450℃乃至
1650℃程度の一定温度に設定してこの状態を維
持する。本実施例では試料台表面に於いて1500
℃になるように設定した。このとき、種層の温
度は種層加熱台７２の大きさ、形状、輻射率、
熱伝導率及び種層と加熱台との距離等の組合せ
で決まる。特に種層と加熱台との距離により連
続的に変化させることができるのでこれで適宜
設定するのが便利である。これにより試料台の
温度が多少変化するが高周波電流の調整で補正
すればよい。これにより種層温度を試料台より
50゜低く保つた。この状態で２時間保持し、10
μｍ厚の単結晶炭化珪素２次層１４を形成し
た。
か又は近接させ、ワークコイル２８に流す高周
波出力を試料台２６の温度を1500℃程度に昇温
し、珪素基板２を熔融する熔融後、1450℃乃至
1650℃程度の一定温度に設定してこの状態を維
持する。本実施例では試料台表面に於いて1500
℃になるように設定した。このとき、種層の温
度は種層加熱台７２の大きさ、形状、輻射率、
熱伝導率及び種層と加熱台との距離等の組合せ
で決まる。特に種層と加熱台との距離により連
続的に変化させることができるのでこれで適宜
設定するのが便利である。これにより試料台の
温度が多少変化するが高周波電流の調整で補正
すればよい。これにより種層温度を試料台より
50゜低く保つた。この状態で２時間保持し、10
μｍ厚の単結晶炭化珪素２次層１４を形成し
た。
加熱方式は高周波加熱方式を用いているた
め、試料台２６がヒーターになり試料台２６の
表面と混在層４との間には自然に温度差がで
き、液相成長したものである。
め、試料台２６がヒーターになり試料台２６の
表面と混在層４との間には自然に温度差がで
き、液相成長したものである。
側面の混在層１６は混在層４と試料台２６と
の間隔をとるためのスペーサとして作用し、混
在層４が試料台２６に対して傾くのを防止する
効果を有する。（第２図Ｃ参照） (1d) 高周波出力を停止して降温し、試料台全体
を弗酸硝酸混液に浸潰して珪素をエツチング除
去し、試料台から取り出す。（第２図Ｄ参照）
の間隔をとるためのスペーサとして作用し、混
在層４が試料台２６に対して傾くのを防止する
効果を有する。（第２図Ｃ参照） (1d) 高周波出力を停止して降温し、試料台全体
を弗酸硝酸混液に浸潰して珪素をエツチング除
去し、試料台から取り出す。（第２図Ｄ参照）
第１図は本発明の実施に供する反応装置の要部
断面を示す斜視図、第２図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは本発
明の一実施例の製造工程を説明する断面図であ
る。 ２……珪素基板、４……積層、２６……試料
台、１２……珪素融液、１４……炭化珪素２次
層、７２……種層加熱台。
断面を示す斜視図、第２図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは本発
明の一実施例の製造工程を説明する断面図であ
る。 ２……珪素基板、４……積層、２６……試料
台、１２……珪素融液、１４……炭化珪素２次
層、７２……種層加熱台。
Claims (1)
- １ 珪素基板上に次工程に於て炭化珪素結晶成長
の種となる炭化珪素種結晶を含む種層を形成する
第１工程と、上記珪素基板の積層形成面と反対側
の面を原料炭素を含む層に接した状態で上記珪素
基板を熔融し、この珪素融液から上記種層の珪素
融液に接触した面上に炭化珪素層を形成させる第
２工程とより成り、上記第２工程の上記種積層に
積層加熱台を接触又は近接させて種層温度を制御
することを特徴とする炭化珪素基板の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5613479A JPS55149198A (en) | 1979-05-07 | 1979-05-07 | Manufacture of silicon carbide substrate |
| DE3002671A DE3002671C2 (de) | 1979-01-25 | 1980-01-25 | Verfahren zur Herstellung eines Siliciumcarbidsubstrats |
| US06/369,911 US4582561A (en) | 1979-01-25 | 1982-04-19 | Method for making a silicon carbide substrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5613479A JPS55149198A (en) | 1979-05-07 | 1979-05-07 | Manufacture of silicon carbide substrate |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55149198A JPS55149198A (en) | 1980-11-20 |
| JPS6120520B2 true JPS6120520B2 (ja) | 1986-05-22 |
Family
ID=13018596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5613479A Granted JPS55149198A (en) | 1979-01-25 | 1979-05-07 | Manufacture of silicon carbide substrate |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55149198A (ja) |
-
1979
- 1979-05-07 JP JP5613479A patent/JPS55149198A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55149198A (en) | 1980-11-20 |
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