JPH02267197A - Method for growing silicon carbide - Google Patents
Method for growing silicon carbideInfo
- Publication number
- JPH02267197A JPH02267197A JP8894889A JP8894889A JPH02267197A JP H02267197 A JPH02267197 A JP H02267197A JP 8894889 A JP8894889 A JP 8894889A JP 8894889 A JP8894889 A JP 8894889A JP H02267197 A JPH02267197 A JP H02267197A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- substrate
- raw material
- silicon
- flowing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 27
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 title claims description 27
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 117
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 7
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 31
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 29
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052990 silicon hydride Inorganic materials 0.000 claims description 4
- FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N silicon tetrachloride Chemical compound Cl[Si](Cl)(Cl)Cl FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 13
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 12
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005530 etching Methods 0.000 abstract description 5
- 229910003818 SiH2Cl2 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 8
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 6
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000002052 molecular layer Substances 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はＣＶＤ法による成長方法（化学気相成長方法）
に関し、特に膜厚が精密に制御されかつ高品質の結晶を
得ることができる炭化硅素の成長方法に関する。[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a growth method using a CVD method (chemical vapor deposition method)
In particular, the present invention relates to a silicon carbide growth method that allows for precise control of film thickness and for obtaining high quality crystals.
（従来の技術）
従来、ＳｉＣの結晶の成長は、加熱された基板をキャリ
アガスである水素ガスと原料ガスにさらすことにより行
われている。原料ガスとしては、シリコン原料としては
ＳｉＨ４、ＳｉＨ４ガス、 ５ｉＨ２ＣＩ２などが使用
されている。また、炭素原料としては、Ｃ５Ｈｇ、０２
Ｈ２などが使用されている。基板としては、シリコン、
サファイアなどが用いられている。ＳｉＨ４とＣ２Ｈ２
を原料とし、基板としてはシリコンを用いた結晶成長を
例に取って説明する。縦型あるいは横型の反応管の中に
、通常〜１４００度に加熱したサセプタ上にシリコン基
板を保持し、キャリアガスである水素ガスに対して数％
程度のＳｉＨ４ガスならびにＣ２Ｈ２ガスを混合したも
のを反応管の上流から流すことにより基板の上にＳｉＣ
を堆積させている。また、成長に先立って、炭化法ある
いはスパッタ法などによりバッファー層を形成すること
もある。(Prior Art) Conventionally, SiC crystal growth has been performed by exposing a heated substrate to hydrogen gas, which is a carrier gas, and source gas. As the raw material gas, SiH4, SiH4 gas, 5iH2CI2, etc. are used as silicon raw materials. In addition, as carbon raw materials, C5Hg, 02
H2 etc. are used. The substrate is silicon,
Sapphire etc. are used. SiH4 and C2H2
An example of crystal growth using silicon as the raw material and silicon as the substrate will be explained. A silicon substrate is held on a susceptor heated to usually ~1400 degrees in a vertical or horizontal reaction tube, and a few percent of hydrogen gas is added as a carrier gas.
SiC is deposited on the substrate by flowing a mixture of SiH4 gas and C2H2 gas from upstream of the reaction tube.
are deposited. Furthermore, prior to growth, a buffer layer may be formed by a carbonization method, a sputtering method, or the like.
（発明が解決しようとする問題点）
ＣＶＤ法によるＳｉＣ結晶成長においては、ＳｉＨ４と
Ｃ２Ｈ２のような原料ガスとギヤリアガスを同時に反応
室に導入して結晶を成長させる。このため、反応室の上
流に於ては厚相、ガス濃度が高いため、成長速度が速く
、下流にいくにしたがって原料ガスが消費されて少なく
なるにともない成長速度が遅くなる。その結果、ガス上
流に於て基板上に堆積した膜は厚く、下流に行くにした
がって膜厚が薄くなる。このような不均一性は、大口径
の基板に均一に制御してＳｉＣ膜を形成することがデバ
イスの設計上重要であることを考えると大きな問題であ
る。さらに、今後の半導体デバイスは、原子レベルで制
御する必要性が高くなっている。このような要求に対し
ても、従来の方法では原子層オーダーでの膜厚制御に対
処することは不可能である
本発明の目的は、このような従来の欠点を除去せしめて
、大面積の基板全面に渡り均一に、かつ原子層オーダー
の膜厚の制御性を有したＳｉＣ膜成長方法を提供するこ
とである。(Problems to be Solved by the Invention) In SiC crystal growth using the CVD method, a raw material gas such as SiH4 and C2H2 and a gear gas are simultaneously introduced into a reaction chamber to grow a crystal. Therefore, upstream of the reaction chamber, the growth rate is fast due to the thick phase and high gas concentration, and as the raw material gas is consumed and decreases downstream, the growth rate slows down. As a result, the film deposited on the substrate upstream of the gas is thick and becomes thinner downstream. Such non-uniformity is a big problem considering that it is important for device design to uniformly control the formation of a SiC film on a large diameter substrate. Furthermore, there is an increasing need for future semiconductor devices to be controlled at the atomic level. In response to such demands, it is impossible to control film thickness on the order of atomic layers using conventional methods. An object of the present invention is to provide a method for growing a SiC film uniformly over the entire surface of a substrate and having controllability of film thickness on the order of atomic layers.
（問題点を解決するための手段）
本発明はシリコン系ガスと塩化水素ガスと炭化水素系ガ
スとを基板上に順番に流す工程を繰り返し行うことによ
り炭化硅素の成長を行うものである。(Means for Solving the Problems) The present invention grows silicon carbide by repeatedly performing a process of sequentially flowing silicon-based gas, hydrogen chloride gas, and hydrocarbon-based gas onto a substrate.
本発明によれば、シリコン供給用の原料・ガスとして例
えば水素化シリコン系ガスあるいは塩化シリコン系ガス
とＨＣＩガスと、炭素供給用の原料ガスである炭化水素
系ガスを順番に流すことにより、原子層−層程度の精密
さで膜厚を制御することが出来る。また同時に化学量論
的組成を維持した良質の膜を基板全体に約−に得ること
が出来る。原料ガスあるいはキャリアガスとＨＣＩガス
との流量比は原料ガス量ならびにキャリアガス量によっ
て異なり、使用される原料ガスならびにキャリアガス量
に於て単原子層制御が可能となるように最適の割合に適
宜選択され得る。また、水素化シリコン系ガスあるいは
塩化シリコン系ガスと、塩化水素ガスと、炭化水素系ガ
スとを順番に流す場合に於けるガスを流す時間ならびに
、先のガスを止めた後に次のガスを流し始めるまでの時
間間隔に関しても単原子量制御が可能となるように最適
の時間に適宜選択され得る。また、ガスを流す順番に関
しては、最初に炭化水素系ガスを流した後、水素化シリ
コン系ガスあるいは塩化シリコン系ガスを流し、最後に
塩化水素ガスを流しても良い。重要なことは、水素化シ
リコン系ガスあるいは塩化シリコン系ガスを流した後に
は必ず塩化水素ガスを流すことである。According to the present invention, atoms are Film thickness can be controlled with layer-to-layer precision. At the same time, a good quality film maintaining the stoichiometric composition can be obtained over the entire substrate. The flow rate ratio of raw material gas or carrier gas and HCI gas varies depending on the raw material gas amount and carrier gas amount, and is adjusted to the optimal ratio to enable monoatomic layer control in the raw material gas and carrier gas amount used. can be selected. Also, when flowing silicon hydride gas or silicon chloride gas, hydrogen chloride gas, and hydrocarbon gas in sequence, the time to flow the gas and the time when the next gas is started after the previous gas is stopped. The time interval until the start can be appropriately selected to be the optimum time so that the monoatomic weight can be controlled. Furthermore, regarding the order in which the gases are caused to flow, the hydrocarbon gas may be flowed first, then the silicon hydride gas or the silicon chloride gas may be flowed, and finally the hydrogen chloride gas may be flowed. What is important is to always flow hydrogen chloride gas after flowing silicon hydride gas or silicon chloride gas.
（作用）
成長膜が基板全体に均一に成長しない原因に次のことが
挙げられる。すなわち、原料ガスであるＳｉＨ４やＣ２
Ｈ２などは１０００°Ｃ以上の温度では充分に分解して
いる。このため、成長膜としては単にＳｉＣだけでなく
シリコン結晶あるいはグラファイトが同時に成長し得る
。このことは、この温度に於てＳｉＨ４を原料ガスとし
てシリコン結晶を成長し得ることからも理解できる。こ
のため、原料ガスの濃度むらなどに起因して均一にＳｉ
Ｃが成長することが困難となる。このことを避けるため
にはシリコン原子と炭素原子を一層づつ成長させること
が必要である。しかしながら、従来の方法ではこれを達
成することは不可能である。他の材料系に於ては、分子
層エピタキシャル成長法（特開昭６１−３４９２８号）
により原子層の制御性で基板全面に成長することが行わ
れている。しかしながら、ＳｉＣの結晶成長ニ於ては実
現できていない。このことはシリコン原子の隣に炭素原
子とシリコン原子のどちらも吸着できるため、炭素原料
ガスとシリコン原料ガスを交互に流しても−サイクルで
シリコン−層だけ吸着させることが困難であることに起
因している。このことから、−サイクルの間にシリコン
原子の隣に吸着したシリコン原子、炭素原子の隣に吸着
した炭素原子を何等かの方法で離脱させれば良いことが
分かる。ただし、炭素原子の隣に炭素原子が吸着する可
能性は１０００°Ｃ程度のｌ温度ではほとんどないこと
から、シリコン原子の隣のシリコン原子を離脱させるこ
とが本質的には重要である。(Function) The reasons why the grown film does not grow uniformly over the entire substrate include the following. In other words, raw material gases such as SiH4 and C2
H2 etc. are sufficiently decomposed at temperatures of 1000°C or higher. Therefore, not only SiC but also silicon crystal or graphite can be grown simultaneously as a grown film. This can be understood from the fact that silicon crystals can be grown at this temperature using SiH4 as a source gas. Therefore, due to uneven concentration of the raw material gas, Si
It becomes difficult for C to grow. In order to avoid this, it is necessary to grow silicon atoms and carbon atoms one layer at a time. However, this is not possible to achieve with conventional methods. For other material systems, molecular layer epitaxial growth method (Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-34928)
By this method, growth is performed on the entire surface of the substrate with atomic layer controllability. However, this has not been achieved in the crystal growth of SiC. This is because both carbon atoms and silicon atoms can be adsorbed next to silicon atoms, so even if carbon source gas and silicon source gas are alternately flowed, it is difficult to adsorb only the silicon layer in one cycle. are doing. From this, it can be seen that the silicon atoms adsorbed next to silicon atoms and the carbon atoms adsorbed next to carbon atoms during the -cycle can be released by some method. However, since there is almost no possibility that a carbon atom will be adsorbed next to a carbon atom at a temperature of about 1000° C., it is essentially important to detach the silicon atom next to a silicon atom.
このことを実現するためには、シリコン系原料ガスを流
した後に、シリコン原子のとなりに吸着したシリコン原
子をエツチングするガスを流せば良いことが分かる。こ
こで重要なことは、ＳｉＣとして取り込まれたシリコン
原子、すなわちＳｉＣの炭素原子のとなりに吸着したシ
リコン原子はＳｉＣの構成元素であることから、安定で
あり容易にエツチングされないのに工］シて、ＳｉＣの
シリコン原子の隣に吸着したシリコン原子はＳｉＣの構
成元素としてのシリコンではなく、むしろシリコン結晶
に近い物であり容易に愛知することが可能であることで
ある。ＳｉＣ結晶をエツチングすることなく、シリコン
結晶をエツチングすることが出来るガスとしては塩化水
素ガスがある。そこで本発明者らはシリコン原料ガスを
流して、シリコンを堆積させた後、塩化水素ガスを流し
たところシリコン原子に吸着しているシリコン原子を除
去でき、シリコン原子を一層だけ吸着させることが可能
であることを見いだした。次に、炭化水素系ガスを流す
ことにより、炭素原子を一層だけ吸着させることができ
る。このように、シリコン原料ガスと塩化水素ガスと炭
素原料ガスを順番に流すのを−サイクルとすると、この
ような繰り返し数に応じて膜厚を制御することができる
。この時、原料ガスの濃度が薄い場合は、原料・ガスを
流している時間を長くすれば、基板全面に吸着させるこ
とができる。このため、原料ガスを反応管内に流してい
る時間を適宜変化させてやることにより、原理的にはど
のような大きさの基板であっても、基板全体に均一に吸
着させることが可能である。それ故、本方法によれば基
板全面に渡って、どの場所に置いても先のサイクル数に
応じた膜厚のＳｉＣを基板全体に均一に堆積することが
出来る。It turns out that in order to achieve this, it is sufficient to flow a gas that etches the silicon atoms adsorbed next to the silicon atoms after flowing the silicon-based raw material gas. What is important here is that the silicon atoms incorporated as SiC, that is, the silicon atoms adsorbed next to the carbon atoms of SiC, are stable and cannot be easily etched because they are constituent elements of SiC. The silicon atoms adsorbed next to the silicon atoms of SiC are not silicon as a constituent element of SiC, but are rather close to silicon crystals and can be easily identified. Hydrogen chloride gas is a gas that can etch silicon crystals without etching SiC crystals. Therefore, the present inventors deposited silicon by flowing a silicon source gas, and then flowing hydrogen chloride gas, which made it possible to remove the silicon atoms adsorbed to the silicon atoms, making it possible to adsorb only one layer of silicon atoms. I found that. Next, by flowing a hydrocarbon gas, only one layer of carbon atoms can be adsorbed. In this way, if the sequential flow of silicon raw material gas, hydrogen chloride gas, and carbon raw material gas is defined as a -cycle, the film thickness can be controlled according to the number of repetitions. At this time, if the concentration of the raw material gas is low, by increasing the time during which the raw material/gas is flowing, the material can be adsorbed onto the entire surface of the substrate. Therefore, in principle, it is possible to uniformly adsorb the material gas onto the entire substrate, regardless of its size, by appropriately changing the time during which the raw material gas is flowing through the reaction tube. . Therefore, according to this method, SiC can be deposited uniformly over the entire surface of the substrate, no matter where it is placed, to a thickness corresponding to the number of previous cycles.
（実施例）
次に本発明の実施例について、図面を参照して詳細に説
明する。(Example) Next, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
（実施例１）
第１図は本発明の方法に用いられる半導体成長装置の一
例を示す概略構成図である。(Example 1) FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a semiconductor growth apparatus used in the method of the present invention.
呑）
装置は、成長を行う反応管１、基板８を保持するための
サセプタ（ＳｉＣコートしたグラファイト製）２、基板
８ならびにサセプタ２、加熱装置３、ボンベ４ａ。The apparatus includes a reaction tube 1 for performing growth, a susceptor (made of SiC-coated graphite) 2 for holding the substrate 8, the substrate 8 and the susceptor 2, a heating device 3, and a cylinder 4a.
４ｂ、 ４ｃ、 ４ｄ、ガスミキサー５、流量制御部６
、各ガスの精製装置１ａ、１ｂから構成されている。シ
リコンの原料ガスとしては水素５％希釈のＳｉＨ４ガス
、炭素の原料ガスとしては水素５％希釈のＣ３Ｈ５ガス
、エツチングガスとしては１００％ＨＣＩガス、キャリ
アガスとしては水素を使用している。水素は高純度精製
装置により精製して使用した。基板は（１００）の面方
位をもつ直径３インチのシリコン基板を使用した。基板
の前処理としてはアンモニア、ブランソン洗浄を行った
。基板を水素６１／ｍｉｎ、温度１００００Ｃ１時間５
分の条件でベーキングすることによりシリコン基板表面
の自然酸化膜を除去したのち、水素６１／ｍｉｎ、Ｃ２
Ｈ２１０ｃｃ／ｍｉｎ、温度１０００°Ｃ１時間１０分
間炭化を行った。その後、水素６１／ｍｉｎ、温度１０
００’Ｃ１成長圧力２０ｔｏｒｒの条件で成長を行った
。３０秒間ＳｉＨ４ガス１０ｃｃ／ｍｉｎ流した後、４
０秒間原料ガスの供給を停止する。次にＨＣＩガス１５
０ｃｃ／ｍｉｎ流した後、４０秒間原料ガスの供給を停
止する。その後、Ｃ２Ｈ２ガスを１０ｃｃ／ｍｉｎ、３
０秒間流した後、４０秒間原料ガスの供給を停止する。4b, 4c, 4d, gas mixer 5, flow rate controller 6
, gas purifiers 1a and 1b. SiH4 gas diluted with 5% hydrogen is used as the silicon source gas, C3H5 gas diluted with 5% hydrogen is used as the carbon source gas, 100% HCI gas is used as the etching gas, and hydrogen is used as the carrier gas. Hydrogen was purified using a high-purity purification device and used. The substrate used was a silicon substrate with a diameter of 3 inches and a (100) plane orientation. Ammonia and Branson cleaning were performed as pretreatment for the substrate. The substrate was heated with hydrogen at 61/min and at a temperature of 10,000C for 5 hours.
After removing the natural oxide film on the surface of the silicon substrate by baking under the conditions of 61/min of hydrogen and C2
Carbonization was performed at 1000° C. for 1 hour and 10 minutes at 210 cc/min of H2. After that, hydrogen 61/min, temperature 10
Growth was performed under conditions of 00'C1 growth pressure of 20 torr. After flowing SiH4 gas at 10cc/min for 30 seconds,
The supply of raw material gas is stopped for 0 seconds. Next, HCI gas 15
After flowing at 0 cc/min, the supply of raw material gas is stopped for 40 seconds. After that, C2H2 gas was supplied at 10cc/min, 3
After flowing for 0 seconds, the supply of raw material gas is stopped for 40 seconds.
その後、最初と同様にＳｉＨ４ガス、次にＨＣＩガスを
、最後にＣ３Ｈ８ガスを流すというように繰り返して成
長を行った。その結果、繰り返し数に応じた膜厚のＳｉ
Ｃ層を基板全体に渡り均一に鏡面成長することが出来た
。なお、このＳｉＣの成長は基板温度６５０〜１３００
°Ｃの間、成長圧力は常圧以下で確認できた。ガス流量
についてもガスのよどみ層が生じない範囲であれば可変
である。Thereafter, as in the beginning, growth was performed by repeatedly flowing SiH4 gas, then HCI gas, and finally C3H8 gas. As a result, the film thickness of Si is determined according to the number of repetitions.
The C layer could be grown uniformly and mirror-like over the entire substrate. Note that this SiC growth is performed at a substrate temperature of 650 to 1300.
℃, the growth pressure was confirmed to be below normal pressure. The gas flow rate is also variable as long as it does not cause a gas stagnation layer.
（実施例２）
第１図は本発明の方法に用いられる半導体成長装置の一
例を示す概略構成図である。(Example 2) FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a semiconductor growth apparatus used in the method of the present invention.
装置は、成長を行う反応管１、基板８を保持するための
サセプタ（ＳｉＣコートシたグラファイト製）２、基板
８ならびにサセプタ２、加熱装置３、ボンベ４ａ。The apparatus includes a reaction tube 1 for performing growth, a susceptor (made of SiC-coated graphite) 2 for holding a substrate 8, the substrate 8 and the susceptor 2, a heating device 3, and a cylinder 4a.
４ｂ、 ４ｃ、 ４ｄ、ガスミキサー５、流量制御部６
、各ガスの精製装置７ａ、 ７ｂから構成されている。4b, 4c, 4d, gas mixer 5, flow rate controller 6
, gas purifiers 7a and 7b.
原料ガスとしては１００％５ｉＨ２Ｃ１２ガス、１００
％Ｃ３Ｈ５ガス、エツチングガスとしては１００％ＨＣ
１ガス、キャリアガスとしては水素を使用している。キ
ャリアガスは高純度精製装置により精製して使用した。The raw material gas is 100% 5iH2C12 gas, 100
%C3H5 gas, 100% HC as etching gas
1 gas, hydrogen is used as the carrier gas. The carrier gas was purified using a high-purity purification device.
基板は（１００）の面方位をもつ直径３インチのシリコ
ン基板を使用した。基板の前処理としてはアンモニア・
ブランソン洗浄を行った。基板を水素６１／ｍｉｎ、〆
黒度１０００°Ｃ１時間５分の条件でベーキングするこ
とによりシリコン基板表面の自然酸化膜を除去したのち
、水素６１／ｍｉｎ、 Ｃ２Ｈ２１０ｃｃ／ｍｉｎ、温
度１０００°Ｃ１時間１０分間炭化を行った。その後、
水素６１／ｍｉｎ、 ’ＩＲ度１０００°Ｃ１成長圧力
２０ｔｏｒｒの条件で成長を行った。３０秒間５ｉＨ２
Ｃ１２ガス１０ｃｃ／ｍｉｎ流した後、４０秒間原料ガ
スの供給を停止する。次にＨＣＩガス１５０ｃｃ／ｍｉ
ｎ流した後、４０秒間原料ガスの供給を停止する。その
後、Ｃ３Ｈ８ガスを１０ｃｃ／ｍｉｎ、３０秒間流した
後、４０秒間原料ガスの供給を停止する。その後、最初
と同様に５ｉＨ２Ｃ１２ガス、次にＭＣＩガスを、最後
にＣ３Ｈ８ガスを流すというように繰り返して成長を行
った。その結果、繰り返し数に応じノご膜厚のＳｉＣ層
を基板全体に渡り均一に鏡面成長することが出来た。こ
のＳｉＣの成長は基板温度９００〜１３０００Ｃで成長
圧力は常圧以下で確認できた。The substrate used was a silicon substrate with a diameter of 3 inches and a (100) plane orientation. Ammonia/
A Branson wash was performed. After removing the natural oxide film on the surface of the silicon substrate by baking the substrate under the conditions of hydrogen 61/min, blackness 1000°C for 1 hour 5 minutes, hydrogen 61/min, C2H 210cc/min, temperature 1000°C 1 hour 10 Carbonization was carried out for minutes. after that,
The growth was performed under the following conditions: hydrogen at 61/min, IR degree at 1000°C, and growth pressure at 20 torr. 5iH2 for 30 seconds
After flowing C12 gas at 10 cc/min, the supply of raw material gas is stopped for 40 seconds. Next, HCI gas 150cc/mi
After flowing for n, the supply of raw material gas is stopped for 40 seconds. Then, after flowing C3H8 gas at 10 cc/min for 30 seconds, the supply of raw material gas is stopped for 40 seconds. Thereafter, as in the beginning, growth was performed by repeatedly flowing 5iH2C12 gas, then MCI gas, and finally C3H8 gas. As a result, a mirror-like SiC layer having a thickness corresponding to the number of repetitions could be uniformly grown over the entire substrate. The growth of this SiC was confirmed at a substrate temperature of 900 to 13000 C and a growth pressure below normal pressure.
以上の実施例においてはＳｉＣ原旧原料してシリコン系
ガスはＳｉＨ４ガス、５ｉＨ２ＣＩ２ガスを、炭素系ガ
スはＣ３Ｈ５ガスを用いたが、本発明はこれに限らずＳ
ｉ２Ｈ６，５ｉＨＣ１３、Ｃ２Ｈ２などの他の原料ガス
でも効果が得られる。本発明の効果は原料ガスに依存す
るものではなく、要は原料ガスと塩化水素ガスを交互に
供給すれば良い。In the above embodiments, SiH4 gas and 5iH2CI2 gas were used as the SiC raw material, and C3H5 gas was used as the carbon-based gas, but the present invention is not limited to this.
Effects can also be obtained with other source gases such as i2H6, 5iHC13, and C2H2. The effects of the present invention do not depend on the raw material gas, and the point is that the raw material gas and the hydrogen chloride gas may be supplied alternately.
（発明の効果）
以上、詳細に述べた通り、本発明の方法によればＣＶＤ
法によりシリコン基板上にＳｉＣ膜を成長させる際に、
シリコンの原料ガス、シリコンのエツチングガスである
ＨＣＩガス、炭素の原料ガスを順番に流すことにより、
膜厚が均一で良質の結晶を基板全面に渡り成長させるこ
とが出来る。(Effects of the Invention) As described above in detail, according to the method of the present invention, CVD
When growing a SiC film on a silicon substrate by the method,
By sequentially flowing silicon raw material gas, HCI gas (silicon etching gas), and carbon raw material gas,
It is possible to grow crystals of uniform thickness and high quality over the entire surface of the substrate.
第１図は本発明の方法に用いられる半導体装置の一例を
示す概略構成図である。
１・・・反応管、２・・・サセプタ、３・・・加熱装置
、４ａ、 ４ｂ、 ４ｃ。
４ｄ・・・ボンベ、５・・・ガスミギザー、６・・・流
量制御部、７ａ。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a semiconductor device used in the method of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Reaction tube, 2... Susceptor, 3... Heating device, 4a, 4b, 4c. 4d...Cylinder, 5...Gas mixer, 6...Flow rate control unit, 7a.
Claims (1)
Ｄ法により炭化硅素を基板上に成長させる方法において
、シリコン系ガスと塩化水素ガスと炭化水素ガス系ガス
とを順番に基板上に流す工程を繰り返し行うことを特徴
とする炭化硅素の成長方法。 ２）請求項１記載のシリコン系ガスとして水素化シリコ
ン系ガスを用いることを特徴とする炭化硅素の成長方法
。 ３）請求項１記載のシリコン系ガスとして塩化シリコン
系ガスを用いることを特徴とする炭化硅素の成長方法。[Claims] 1) CV using silicon gas and hydrocarbon gas as raw materials
A method for growing silicon carbide on a substrate by the D method, which is characterized by repeatedly performing a step of sequentially flowing a silicon-based gas, a hydrogen chloride gas, and a hydrocarbon-based gas onto the substrate. 2) A method for growing silicon carbide, characterized in that a silicon hydride gas is used as the silicon gas according to claim 1. 3) A method for growing silicon carbide, characterized in that a silicon chloride-based gas is used as the silicon-based gas according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8894889A JPH02267197A (en) | 1989-04-06 | 1989-04-06 | Method for growing silicon carbide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8894889A JPH02267197A (en) | 1989-04-06 | 1989-04-06 | Method for growing silicon carbide |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02267197A true JPH02267197A (en) | 1990-10-31 |
Family
ID=13957094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8894889A Pending JPH02267197A (en) | 1989-04-06 | 1989-04-06 | Method for growing silicon carbide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02267197A (en) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5326991A (en) * | 1991-09-24 | 1994-07-05 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device having silicon carbide grown layer on insulating layer and MOS device |
| US5610411A (en) * | 1991-09-24 | 1997-03-11 | Rohm Co., Ltd. | Silicon carbide bipolar semiconductor device with birdsbeak isolation structure |
| JP2006290706A (en) * | 2005-04-14 | 2006-10-26 | Hitachi Cable Ltd | Method for producing silicon carbide single crystal |
| JP2007103966A (en) * | 2006-12-27 | 2007-04-19 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Substrate processing apparatus |
| JP2010095431A (en) * | 2008-10-20 | 2010-04-30 | Toyota Motor Corp | APPARATUS OF FORMING SiC THIN FILM |
| US8598047B2 (en) | 2003-08-15 | 2013-12-03 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Substrate processing apparatus and producing method of semiconductor device |
| WO2017051611A1 (en) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | 住友電気工業株式会社 | Method for producing silicon carbide epitaxial substrate, method for manufacturing silicon carbide semiconductor device, and apparatus for producing silicon carbide epitaxial substrate |
| JPWO2016067918A1 (en) * | 2014-10-31 | 2017-07-20 | 富士電機株式会社 | Method for growing silicon carbide epitaxial film |
| KR20180107352A (en) * | 2017-03-16 | 2018-10-02 | 삼성전자주식회사 | Substrate treating apparatus |
| WO2022172787A1 (en) * | 2021-02-15 | 2022-08-18 | 住友電気工業株式会社 | Silicon carbide epitaxial substrate |
| WO2023243259A1 (en) * | 2022-06-14 | 2023-12-21 | 信越半導体株式会社 | Method for producing heteroepitaxial wafer |
-
1989
- 1989-04-06 JP JP8894889A patent/JPH02267197A/en active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5518953A (en) * | 1991-09-24 | 1996-05-21 | Rohm Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device having grown layer on insulating layer |
| US5610411A (en) * | 1991-09-24 | 1997-03-11 | Rohm Co., Ltd. | Silicon carbide bipolar semiconductor device with birdsbeak isolation structure |
| US5326991A (en) * | 1991-09-24 | 1994-07-05 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device having silicon carbide grown layer on insulating layer and MOS device |
| US8598047B2 (en) | 2003-08-15 | 2013-12-03 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Substrate processing apparatus and producing method of semiconductor device |
| JP2006290706A (en) * | 2005-04-14 | 2006-10-26 | Hitachi Cable Ltd | Method for producing silicon carbide single crystal |
| JP4662034B2 (en) * | 2005-04-14 | 2011-03-30 | 日立電線株式会社 | Method for producing silicon carbide single crystal |
| JP2007103966A (en) * | 2006-12-27 | 2007-04-19 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Substrate processing apparatus |
| JP2010095431A (en) * | 2008-10-20 | 2010-04-30 | Toyota Motor Corp | APPARATUS OF FORMING SiC THIN FILM |
| JPWO2016067918A1 (en) * | 2014-10-31 | 2017-07-20 | 富士電機株式会社 | Method for growing silicon carbide epitaxial film |
| WO2017051611A1 (en) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | 住友電気工業株式会社 | Method for producing silicon carbide epitaxial substrate, method for manufacturing silicon carbide semiconductor device, and apparatus for producing silicon carbide epitaxial substrate |
| KR20180107352A (en) * | 2017-03-16 | 2018-10-02 | 삼성전자주식회사 | Substrate treating apparatus |
| CN108630580A (en) * | 2017-03-16 | 2018-10-09 | 三星电子株式会社 | Substrate processing device and the method for manufacturing semiconductor devices |
| CN108630580B (en) * | 2017-03-16 | 2023-06-30 | 三星电子株式会社 | Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device |
| WO2022172787A1 (en) * | 2021-02-15 | 2022-08-18 | 住友電気工業株式会社 | Silicon carbide epitaxial substrate |
| WO2023243259A1 (en) * | 2022-06-14 | 2023-12-21 | 信越半導体株式会社 | Method for producing heteroepitaxial wafer |
| JP2023182034A (en) * | 2022-06-14 | 2023-12-26 | 信越半導体株式会社 | Method for producing heteroepitaxial wafer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3707726B2 (en) | Silicon carbide manufacturing method, composite material manufacturing method | |
| JPH01162326A (en) | Manufacture of beta-silicon carbide layer | |
| JPH07147251A (en) | Growth of crystalline silicon carbide film | |
| JPH02267197A (en) | Method for growing silicon carbide | |
| JPH051380A (en) | Silicon carbide film forming method | |
| JPH02172895A (en) | Method for growing semiconductor crystal | |
| Nakashima et al. | Epitaxial growth of SiC film on silicon substrate and its crystal structure | |
| JPH02157196A (en) | Method for growing semiconductor crystal | |
| CN103681259A (en) | Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device | |
| Nagasawa et al. | Mechanisms of SiC growth by alternate supply of SiH2Cl2 and C2H2 | |
| JPH02267196A (en) | Method for selectivity growing crystal of silicon carbide | |
| JPH02172894A (en) | Method for selectively growing semiconductor crystal | |
| JPH02296799A (en) | Method for growing silicon carbide | |
| KR20170006799A (en) | Silicon carbide epi wafer and method of fabricating the same | |
| JPS62189721A (en) | Semiconductor film forming method and apparatus therefor | |
| JPH01220432A (en) | Manufacture of compound semiconductor layer | |
| JP2012146981A (en) | Method for direct deposition of germanium layer | |
| JPH0574717A (en) | Compound semiconductor crystal growth method | |
| JPS6115150B2 (en) | ||
| US9269572B2 (en) | Method for manufacturing silicon carbide semiconductor substrate | |
| JPS6390833A (en) | Manufacture of compound thin film of group ii and vi elements | |
| JP2569141B2 (en) | Crystal formation method | |
| JP2667664B2 (en) | Manufacturing method of silicon single crystal thin film | |
| JPS6369220A (en) | Manufacture of group iv semiconductor thin film | |
| JPH04162418A (en) | Chemical vapor growth method |