炭化珪素薄膜の成膜方法
【課題】 モノシラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）等の特殊高圧ガスに比べて安全性に優れたモノメチルシラン（ＳｉＨ３ＣＨ３）等の有機シランを用いて、高品質の炭化珪素薄膜を得ることができる炭化珪素薄膜の成膜方法を提供する。
【解決手段】 シリコン基板の表面にＣＶＤ法によりＳｉＣ薄膜を成膜する方法であり、シリコン基板が載置された反応装置内にプロパン（Ｃ３Ｈ８）ガスを導入する第１工程（I）と、反応装置内にプロパン（Ｃ３Ｈ８）ガスとヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）とを導入する第２工程（II）と、反応装置内にヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）を導入する第３工程（III）とを有することを特徴とする。
【解決手段】 シリコン基板の表面にＣＶＤ法によりＳｉＣ薄膜を成膜する方法であり、シリコン基板が載置された反応装置内にプロパン（Ｃ３Ｈ８）ガスを導入する第１工程（I）と、反応装置内にプロパン（Ｃ３Ｈ８）ガスとヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）とを導入する第２工程（II）と、反応装置内にヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）を導入する第３工程（III）とを有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化珪素薄膜の成膜方法に関し、特に、化学気相成長（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法という薄膜プロセスを用いて、高品質の炭化珪素薄膜を成膜することができる炭化珪素薄膜の成膜方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、炭化珪素（ＳｉＣ）は、耐熱性、耐腐食性、機械的特性に優れていることから、構造材料としての応用が進められてきたが、最近では、エネルギーギャップが大きいことからワイドギャップ半導体として注目され、半導体材料や光学材料としての応用が進められている。例えば、４Ｈ，６Ｈ−ＳｉＣ（六方晶炭化珪素）のエネルギーギャップは３ｅＶ以上で、シリコン（Ｓｉ：１．０８ｅＶ）の約３倍大きく、また、絶縁破壊電圧が約１桁大きくなるので、このＳｉＣをＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）に適用した場合、電力変換時に熱損失をもたらす固有オン抵抗は２桁半ほど小さくて済む。そのため、炭化珪素は、シリコンでは実現できない大容量の電力変換用のパワー半導体等のパワーデバイスとしての応用が期待されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、３Ｃ−ＳｉＣ（立方晶炭化珪素）は結晶内における電子の移動度の高さから高効率・高周波用の炭化珪素デバイスとして期待されているが、今までは、大口径で欠陥密度の低い３Ｃ−ＳｉＣ基板が存在しなかったため、３Ｃ−ＳｉＣ基板を用いた高性能の半導体素子の実用化が阻まれていた。
ところで、最近では、ＣＶＤ法によりシリコン基板上に３Ｃ−ＳｉＣ膜をエピタキシャル成長したシリコンウエハにより、高品質な３Ｃ−ＳｉＣが得られ始め、その応用が期待されている。
【特許文献１】特開２００２−１８５０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来のＣＶＤ法によりシリコン基板上に３Ｃ−ＳｉＣ膜をエピタキシャル成長させる際に使用する原料ガスとしては、例えば、Ｓｉ源としてはモノシラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）等の特殊高圧ガスが一般的であるが、毒性・爆発性を有することから取り扱いが非常に危険であり、防爆設備コストが大きいという問題点があった。
【０００５】
そこで、室温で液体状であり、引火点が高く安全性に優れた液体有機シランや、特殊高圧ガスに比べて安全な高圧ガスである有機シランガス等の、有機シラン原料を用いて３Ｃ−ＳｉＣ膜のエピタキシャル成長が行われているが、この様にして得られた炭化珪素薄膜は、従来のモノシラン（ＳｉＨ４）等により得られた炭化珪素薄膜より膜特性が劣っているという問題点があり、有機シラン原料を用いた場合、未だに膜特性に優れた炭化珪素薄膜が得られていない。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、モノシラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）等の特殊高圧ガスに比べて安全性に優れたモノメチルシラン（ＳｉＨ３ＣＨ３）等の有機シランを用いて、高品質の炭化珪素薄膜を得ることができる炭化珪素薄膜の成膜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】
【０００７】
本発明者等は、鋭意検討を行った結果、化学気相成長（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法という薄膜プロセスを用いて、シリコン基板の一主面に炭化珪素薄膜を形成する際に、シリコン基板が載置された反応装置内に炭素を含むガスを導入する工程と、この反応装置内に有機シランを導入する工程との間に、この反応装置内に炭素を含むガス及び有機シランを導入する工程を設けることにより、シリコン基板の一主面上に膜特性に優れた炭化珪素薄膜を成膜することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明の炭化珪素薄膜の成膜方法は、シリコン基板の一主面に化学気相成長法により炭化珪素薄膜を成膜する方法であって、シリコン基板が載置された反応装置内に炭素を含むガスを導入する第１の工程と、前記反応装置内に炭素を含むガスと有機シランとを導入する第２の工程と、前記反応装置内に有機シランを導入する第３の工程とを有することを特徴とする。
【０００９】
この炭化珪素薄膜の成膜方法では、前記炭素を含むガスは、炭化水素であることが好ましい。
【００１０】
この炭化珪素薄膜の成膜方法では、前記第１工程におけるシリコン基板の表面温度を１２００℃未満とし、前記第２工程における前記有機シランの導入開始から有機シランがシリコン基板の表面に到達するまでの時間をｔ１、有機シランの導入開始からシリコン基板の表面温度が１２００℃以上かつ１３８０℃以下の温度範囲に到達するまでの時間をｔ２とすると、前記第２工程の時間ｔはｔ１≦ｔ≦ｔ２を満たすことが好ましい。
【００１１】
また、前記第１工程におけるシリコン基板の表面温度を１２００℃以上とし、前記第２工程における前記有機シランの導入開始から有機シランがシリコン基板の表面に到達するまでの時間をｔ１とすると、前記第２工程の時間ｔを前記時間ｔ１に等しい（ｔ＝ｔ１）こととしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の炭化珪素薄膜の成膜方法によれば、シリコン基板が載置された反応装置内に炭素を含むガスを導入する第１の工程と、前記反応装置内に炭素を含むガスと有機シランとを導入する第２の工程と、前記反応装置内に有機シランを導入する第３の工程とを有するので、結晶性が良くかつ平坦性に優れた炭化珪素薄膜を成膜することができる。したがって、高品質の炭化珪素薄膜を容易に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の炭化珪素薄膜の成膜方法の最良の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００１４】
本実施形態の炭化珪素薄膜の成膜方法は、シリコン基板の一主面に化学気相成長法（ＣＶＤ法）により炭化珪素薄膜を成膜する方法であって、シリコン基板が載置された反応装置内に炭素を含むガスを導入する第１の工程と、前記反応装置内に炭素を含むガスと有機シランとを導入する第２の工程と、前記反応装置内に有機シランを導入する第３の工程とを有する成膜方法である。
【００１５】
ここで、薄膜プロセスとしてのＣＶＤ法の特徴としては、合成材料種や形状に対する多様性があること、高純度材料の合成が可能であること、組成や結晶構造の高度な制御が可能であること等が挙げられる。また、ＣＶＤ法は、励起方法や成膜条件の違いにより分類することができ、励起方法により分類すると、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、光を利用した光ＣＶＤ法等が挙げられ、反応時の圧力により分類すると、常圧ＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法等が挙げられる。
本実施形態の炭化珪素薄膜の成膜方法は、上記のいずれの分類の方法によっても成膜可能であるが、特に、熱ＣＶＤ法が好ましい。
また、ＣＶＤ装置としては、縦型ＣＶＤ装置、横型ＣＶＤ装置、バレル型ＣＶＤ装置等があり、本発明の炭化珪素薄膜の成膜方法は、上記のいずれの装置によっても成膜可能である。
【００１６】
炭素を含むガスとしては、特に限定されないが、例えば、炭化水素、ハロゲン化アルキル、有機シラン等を用いることができ、炭化水素が好ましい。
この炭化水素としては、例えば、メタン（ＣＨ４）、エタン（Ｃ２Ｈ６）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、ブタン（Ｃ４Ｈ１０）等の飽和炭化水素、エチレン（Ｃ２Ｈ４）、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）等の不飽和炭化水素等を用いることができ、なかでも、メタン（ＣＨ４）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）が好ましい。
【００１７】
有機シランとしては、珪素（Ｓｉ）に炭化水素官能基が結合した分子構造のものであれば特に限定されないが、例えば、モノメチルシラン（ＳｉＨ３ＣＨ３：ＭＭＳ）、ジメチルシラン（ＳｉＨ２（ＣＨ３）２：ＤＭＳ）、テトラメチルシラン（Ｓｉ（ＣＨ３）４：ＴＭＳ）、テトラエチルシラン（Ｓｉ（Ｃ２Ｈ５）４：ＴＥＳ）、ヘキサメチルジシラン（Ｓｉ２（ＣＨ３）６：ＨＭＤＳ）等が好適に用いられる。
この有機シランに他の官能基が結合した分子構造、例えば、テトラエトキシシラン（Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４：ＴＥＯＳ）、メチルトリクロロシラン（（ＣＨ３）ＳｉＣｌ３）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＮ（Ｓｉ（ＣＨ３）３）２）等を用いてもよい。
【００１８】
本実施形態の炭化珪素薄膜の成膜方法をより詳しく説明すると、シリコン基板が載置された反応装置内に炭素を含むガスを導入し、シリコン基板と炭素を含むガスとを反応させる「炭化工程」である「第１の工程」と、この反応装置内に炭素を含むガスと有機シランとを導入し、シリコン基板が還元性雰囲気に曝されるのを防止するとともに有機シランを反応させてＳｉＣ薄膜を成膜する「初期の成長工程」である「第２の工程」と、この反応装置内に有機シランを導入し、有機シランを反応させてＳｉＣ薄膜を成膜する「主たる成長工程」である「第３の工程」とを有する成膜工程である。
【００１９】
この「炭化工程」とは、シリコン基板の表面を炭素源により炭化させる工程であり、シリコン基板内部から表面へのＳｉ原子の拡散を抑制するとともに、シリコン基板に空洞ができることを防ぐための工程である。
【００２０】
ここで、「炭化工程」である「第１の工程」と、「主たる成長工程」である「第３の工程」との間に、炭素を含むガスと有機シランとを導入する「初期の成長工程」である「第２の工程」を設けた理由について説明する。
ＣＶＤ法、特に熱ＣＶＤ法により炭化珪素薄膜を成膜する場合、水素（Ｈ２）ガス雰囲気中、０．００１〜１気圧程度の圧力下で行う必要がある。このとき、シリコン基板がＨ２雰囲気に晒されると、その表面がＨ２によりエッチングされ、エッチピットと称される表面窪みが形成される。
【００２１】
このエッチピットは、シリコン基板上に、Ｈ２に対するエッチング耐性が高いＳｉＣ膜が数μｍ程度形成されていれば、形成され難い。しかしながら、上記の第１の工程が終了した段階では、ＳｉＣ膜が非常に薄いために、エッチング耐性は極めて低く、その結果、シリコン基板の表面にエッチピットが形成されてしまうことになる。
【００２２】
例えば、従来のＣＶＤ法によるＳｉＣ製造プロセスの場合、Ｃ源である炭化水素ガス等の炭素を含むガスを導入する工程の後に、珪素（Ｓｉ）源であるモノシラン（ＳｉＨ４）等の分子構造中に炭素（Ｃ）を含まないガス及びＣ源である炭化水素ガス等の炭素を含むガスを導入する工程を設けているので、炭化水素ガスは常に流した状態で良く、ガスの切り替えは生じない。したがって、シリコン基板の表面がＨ２によりエッチングされる虞もなく、エッチピットが形成される虞もない。
【００２３】
一方、有機シランを用いた炭化珪素薄膜の成膜方法では、反応装置内に炭素を含むガスを導入する第１工程と、この反応装置内に有機シランを導入する第２工程との間で、ガスの切り替えが生じる。つまり、反応工程でのガス導入に際して、導入を開始してから、拡散により反応管にガスが充填するまで一定時間が必要となる。そのため、シリコン基板上に導入されたガスが反応に寄与するまでに時間がかかり、ガスが反応に寄与しない時間ｔ１（秒）が発生し、その結果、第１工程でのガス停止と同時に第２工程のガスを導入すると、シリコン基板は一時的にＨ２のみの雰囲気に晒されることとなり、Ｈ２によるエッチングにより、シリコン基板の表面にエッチピットが形成されることとなる。
【００２４】
この様にシリコン基板の表面にエッチピットが形成されると、ＳｉＣのエピタキシャル成長が阻害され、外観に曇り面が生じ、良質の結晶が得られなくなるという問題が生じる。このように、成長初期でシリコン基板にエッチピットが形成されると、ステップバイステップの成長様式が阻害され、その後のエピタキシャル成長に悪影響が生じ、膜の結晶性が悪化する。したがって、常に反応ガスを導入し続けて反応過程を継続することにより、成長過程の膜がＨ２雰囲気に晒されるのを防ぐ必要がある。
そこで、本発明の炭化珪素薄膜の成膜方法では、「炭化工程」である「第１の工程」と、「主たる成長工程」である「第３の工程」との間に、「初期の成長工程」である「第２の工程」を設けたのである。
【００２５】
次に、第１工程におけるシリコン基板の表面温度と、第２工程に掛かる時間ｔとの関係について説明する。
第２工程で導入される有機シランの分解、反応が促進される温度は１２００〜１３８０℃であるから、シリコン基板の表面温度も１２００〜１３８０℃まで加熱する必要がある。シリコン基板の表面温度はサセプタの温度とほぼ等しいとみなされるので、サセプタの温度を制御することにより、シリコン基板の表面温度を制御することができる。
【００２６】
シリコン基板の加熱は、第１工程で予備加熱した後、第３工程で最終温度まで加熱するという２段階加熱を行っても良く、第１工程で最終温度まで加熱してもよいが、２段階加熱を行う場合で、しかも第１工程でのシリコン基板の表面温度が１２００℃より低い場合、第２工程では、次の様な問題が生じる。
【００２７】
第２工程で、有機シランの導入を開始してから、サセプタ温度が有機シランの分解、反応が促進される温度に到達するまでの時間をｔ２とすると、この時間ｔ２を超える時間に亘って炭素を含むガスを供給し続けた場合、この炭素を含むガスと有機シランが、有機シランの分解、反応が促進される温度以上で共存することとなる。したがって、炭化珪素薄膜の成長過程で炭素過剰、つまり、その成長過程での制御因子であるＣ／Ｓｉ供給比についてＣ過剰となり、最適なＣ／Ｓｉ供給比を保つことができなくなり、その結果、成膜性が低下し、外観に曇り面が生じ、膜の結晶性が悪化してしまう虞が生じる。
【００２８】
そこで、本発明者等は、第２工程での成膜性の低下を防止するために、第１工程におけるシリコン基板の表面温度と、第２工程に掛かる時間ｔとの関係について検討した結果、次のような（１）または（２）の関係を満たす場合に、良好な膜が得られることが分かった。
【００２９】
（１）第１工程におけるシリコン基板の表面温度が１２００℃未満の場合、第２工程における有機シランの導入開始から有機シランがシリコン基板の表面に到達するまでの時間をｔ１、有機シランの導入開始からシリコン基板の表面温度が１２００℃以上かつ１３８０℃以下の温度範囲に到達するまでの時間をｔ２とすると、第２工程の時間ｔはｔ１≦ｔ≦ｔ２を満たす。
【００３０】
（２）第１工程におけるシリコン基板の表面温度が１２００℃以上の場合、第２工程における有機シランの導入開始から有機シランがシリコン基板の表面に到達するまでの時間をｔ１とすると、第２工程の時間ｔは時間ｔ１に等しい（ｔ＝ｔ１）。
【００３１】
本実施形態の炭化珪素薄膜の成膜方法によれば、シリコン基板が載置された反応装置内に炭素を含むガスを導入し、シリコン基板と炭素を含むガスとを反応させる第１の工程と、この反応装置内に炭素を含むガスと有機シランとを導入し、シリコン基板が還元性雰囲気に曝されるのを防止するとともに有機シランを反応させてＳｉＣ薄膜を成膜する第２の工程と、この反応装置内に有機シランを導入し、有機シランを反応させてＳｉＣ薄膜を成膜する第３の工程とを有するので、結晶性が良くかつ平坦性に優れた炭化珪素薄膜を容易に成膜することができる。したがって、高品質の炭化珪素薄膜を容易に得ることができる。
【実施例】
【００３２】
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこの実施例によって限定されるものではない。
（実施例）
シリコン基板としては、（１１１）面を有するｎ型単結晶シリコンウエハを用いた。また、ＣＶＤ装置としては、縦型の減圧ＣＶＤ装置を用い、反応管としては水冷ジャケット付き石英管を用いた。また、サセプタとしては、表面をＳｉＣにてコーティングした高周波誘導加熱型のグラファイト・サセプタを用いた。
また、真空排気には、１０−３Ｐａ台の真空到達度を有するターボ分子ポンプを用い、反応ガスの排気には、メカニカルブースターポンプを用いた。
【００３３】
炭素を含むガスとしてはプロパン（Ｃ３Ｈ８）ガス（純度：９９．９９９５％）を、また、有機シランとしてはヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）（純度：９９．９９９９％（６Ｎ））を、キャリアガスとしては水素（Ｈ２）ガス（純度：９９．９９９９９％（７Ｎ））を、それぞれ用いた。
ヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）は常温では液体（ｂｐ＝１１２〜１１３℃）であるから、水素（Ｈ２）ガスでバブリングすることにより反応管内に導入した。このＨ２ガスの流量はマスフローコントローラー（ＭＦＣ）を用いて正確に制御し、反応管内へ供給した。この場合のヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）の流量は、正確な温度測定により飽和蒸気圧曲線から算出した。
【００３４】
Ａ．第１工程（Ｉ）
プロパン（Ｃ３Ｈ８）ガスを用いてシリコン基板の表面の炭化処理を行った。ここでは、反応管内を水素（Ｈ２）ガスで満たし、このＨ２ガスの圧力を８．５ｋＰａとし、この反応管内にＣ３Ｈ８ガス（室温：２５℃）を導入しながら、サセプタの温度を１１００℃まで昇温させ、１１００℃にて１２０秒間保持した。なお、Ｈ２ガスの流量は０．６ｓｌｍ（Standard liter per minute：標準状態における１分当たりの流量）、Ｃ３Ｈ８ガスの流量は２ｓｃｃｍ（Standard cubic centimeter per minute：標準状態における１分当たりの流量）であった。
【００３５】
Ｂ．第２工程（ＩＩ）
Ｃ３Ｈ８ガスを第１工程と同様に供給しながら、有機シランとしてヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）の供給を開始した。この開始時刻から６０秒後にＣ３Ｈ８ガスの供給を停止した。また、ヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）の供給開始と同時にサセプタの昇温を開始し、１１００℃から１３５０℃に６０秒間で昇温させた。ここでは、ヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）を供給する際に、Ｈ２ガスによるバブリングを行い、この工程での反応管内の圧力は８．５ｋＰａ、Ｈ２ガスの流量は６ｓｌｍ、ヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）のバブリング流量は１９．２ｓｃｃｍ（ＨＭＤＳの実質的な流量は０．６ｓｃｃｍ）であった。
【００３６】
Ｃ．第３工程（ＩＩＩ）
サセプタの温度を１３５０℃に保持しながら、ヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）の供給を１８００秒間、続けた。その後、ヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）の供給を停止し、Ｈ２ガスのみをそのまま流しながら、電源の出力を停止し、反応管内を自然冷却し、実施例の試料を得た。
【００３７】
図１は、第１〜第３工程（Ｉ〜ＩＩＩ）の温度プロファイルを示す図である。
この実施例では、第２工程（ＩＩ）の時間ｔを６０秒間とした。
ここで、有機シランの導入開始から有機シランがシリコン基板の表面に到達するまでの時間ｔ１は、反応管の容積をＶ（ｃｍ３）、ガスの流量をｎ（ｓｃｃｍ）とすると、このガスが反応管内を満たすまでの時間ｔｍ＝６０×Ｖ／ｎで表すことができる。これは、単純に流量から反応管内を満たす時間を算出したものであり、拡散係数や流速の影響は無視している。
【００３８】
この実施例の場合、ヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）のバブリング流量は１９．２ｓｃｃｍであり、しかも０．０８５気圧の減圧下で行ったので、反応管内での１秒当たりのガス流量は１９．２÷６０÷０．０８５≒３．８ｃｃ／秒となる。
一方、反応管の寸法を内径：約６ｃｍ、長さ（高さ）約５ｃｍとすると、反応管内の容積は約１４１ｃｃである。したがって、ヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）が反応管内を満たすのに必要な時間は、１４１÷３．８≒３７秒となる。したがって、本実施例の第２工程の時間ｔは、ｔ１≦ｔ≦ｔ２を満たしている。
【００３９】
図２は、金属顕微鏡による実施例の試料の外観を示す図であり、この試料の外観全体が鏡面１であり、曇り部は認められなかった。
図３は、実施例の試料の表面の微細構造を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像であり、この試料の表面にはエッチピットが認められなかった。
本実施例のＳｉＣ薄膜の成膜方法によれば、外観に曇り部を生じず、異常突起の発生しない良質の結晶膜を成膜できることが分かった。
【００４０】
（比較例）
第１工程終了後、直ちにＣ３Ｈ８ガスの供給を停止した他は、実施例と同様にしてＳｉＣ薄膜を得た。
図４は、第１〜第３工程（Ｉ〜ＩＩＩ）の温度プロファイルを示す図であり、この比較例では、第２工程（ＩＩ）の時間ｔは０秒である。
【００４１】
図５は、金属顕微鏡による比較例の試料の外観を示す図であり、この試料には鏡面１の一部に曇り部２が生じていた。
図６は、比較例の試料の表面の微細構造を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像であり、この試料の表面には多数のエッチピットが生じていることが認められた。
この比較例では、鏡面１の一部に曇り部２が生じており、また、表面には多数のエッチピットが生じており、膜質が悪いことが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の炭化珪素薄膜の成膜方法は、結晶性が良くかつ平坦性に優れた炭化珪素薄膜を容易に成膜することができるものであるから、シリコン基板上はもちろんのこと、シリコン以外の各種基板や基材上に炭化珪素薄膜を成膜する際においても、非常に有益なものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例の温度プロファイルを示す図である。
【図２】本発明の実施例の試料の外観を示す図である。
【図３】本発明の実施例の試料の表面の微細構造を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像である。
【図４】比較例の温度プロファイルを示す図である。
【図５】比較例の試料の外観を示す図である。
【図６】比較例の試料の表面の微細構造を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 鏡面
２ 曇り部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化珪素薄膜の成膜方法に関し、特に、化学気相成長（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法という薄膜プロセスを用いて、高品質の炭化珪素薄膜を成膜することができる炭化珪素薄膜の成膜方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、炭化珪素（ＳｉＣ）は、耐熱性、耐腐食性、機械的特性に優れていることから、構造材料としての応用が進められてきたが、最近では、エネルギーギャップが大きいことからワイドギャップ半導体として注目され、半導体材料や光学材料としての応用が進められている。例えば、４Ｈ，６Ｈ−ＳｉＣ（六方晶炭化珪素）のエネルギーギャップは３ｅＶ以上で、シリコン（Ｓｉ：１．０８ｅＶ）の約３倍大きく、また、絶縁破壊電圧が約１桁大きくなるので、このＳｉＣをＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）に適用した場合、電力変換時に熱損失をもたらす固有オン抵抗は２桁半ほど小さくて済む。そのため、炭化珪素は、シリコンでは実現できない大容量の電力変換用のパワー半導体等のパワーデバイスとしての応用が期待されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、３Ｃ−ＳｉＣ（立方晶炭化珪素）は結晶内における電子の移動度の高さから高効率・高周波用の炭化珪素デバイスとして期待されているが、今までは、大口径で欠陥密度の低い３Ｃ−ＳｉＣ基板が存在しなかったため、３Ｃ−ＳｉＣ基板を用いた高性能の半導体素子の実用化が阻まれていた。
ところで、最近では、ＣＶＤ法によりシリコン基板上に３Ｃ−ＳｉＣ膜をエピタキシャル成長したシリコンウエハにより、高品質な３Ｃ−ＳｉＣが得られ始め、その応用が期待されている。
【特許文献１】特開２００２−１８５０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来のＣＶＤ法によりシリコン基板上に３Ｃ−ＳｉＣ膜をエピタキシャル成長させる際に使用する原料ガスとしては、例えば、Ｓｉ源としてはモノシラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）等の特殊高圧ガスが一般的であるが、毒性・爆発性を有することから取り扱いが非常に危険であり、防爆設備コストが大きいという問題点があった。
【０００５】
そこで、室温で液体状であり、引火点が高く安全性に優れた液体有機シランや、特殊高圧ガスに比べて安全な高圧ガスである有機シランガス等の、有機シラン原料を用いて３Ｃ−ＳｉＣ膜のエピタキシャル成長が行われているが、この様にして得られた炭化珪素薄膜は、従来のモノシラン（ＳｉＨ４）等により得られた炭化珪素薄膜より膜特性が劣っているという問題点があり、有機シラン原料を用いた場合、未だに膜特性に優れた炭化珪素薄膜が得られていない。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、モノシラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）等の特殊高圧ガスに比べて安全性に優れたモノメチルシラン（ＳｉＨ３ＣＨ３）等の有機シランを用いて、高品質の炭化珪素薄膜を得ることができる炭化珪素薄膜の成膜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】
【０００７】
本発明者等は、鋭意検討を行った結果、化学気相成長（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法という薄膜プロセスを用いて、シリコン基板の一主面に炭化珪素薄膜を形成する際に、シリコン基板が載置された反応装置内に炭素を含むガスを導入する工程と、この反応装置内に有機シランを導入する工程との間に、この反応装置内に炭素を含むガス及び有機シランを導入する工程を設けることにより、シリコン基板の一主面上に膜特性に優れた炭化珪素薄膜を成膜することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明の炭化珪素薄膜の成膜方法は、シリコン基板の一主面に化学気相成長法により炭化珪素薄膜を成膜する方法であって、シリコン基板が載置された反応装置内に炭素を含むガスを導入する第１の工程と、前記反応装置内に炭素を含むガスと有機シランとを導入する第２の工程と、前記反応装置内に有機シランを導入する第３の工程とを有することを特徴とする。
【０００９】
この炭化珪素薄膜の成膜方法では、前記炭素を含むガスは、炭化水素であることが好ましい。
【００１０】
この炭化珪素薄膜の成膜方法では、前記第１工程におけるシリコン基板の表面温度を１２００℃未満とし、前記第２工程における前記有機シランの導入開始から有機シランがシリコン基板の表面に到達するまでの時間をｔ１、有機シランの導入開始からシリコン基板の表面温度が１２００℃以上かつ１３８０℃以下の温度範囲に到達するまでの時間をｔ２とすると、前記第２工程の時間ｔはｔ１≦ｔ≦ｔ２を満たすことが好ましい。
【００１１】
また、前記第１工程におけるシリコン基板の表面温度を１２００℃以上とし、前記第２工程における前記有機シランの導入開始から有機シランがシリコン基板の表面に到達するまでの時間をｔ１とすると、前記第２工程の時間ｔを前記時間ｔ１に等しい（ｔ＝ｔ１）こととしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の炭化珪素薄膜の成膜方法によれば、シリコン基板が載置された反応装置内に炭素を含むガスを導入する第１の工程と、前記反応装置内に炭素を含むガスと有機シランとを導入する第２の工程と、前記反応装置内に有機シランを導入する第３の工程とを有するので、結晶性が良くかつ平坦性に優れた炭化珪素薄膜を成膜することができる。したがって、高品質の炭化珪素薄膜を容易に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の炭化珪素薄膜の成膜方法の最良の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００１４】
本実施形態の炭化珪素薄膜の成膜方法は、シリコン基板の一主面に化学気相成長法（ＣＶＤ法）により炭化珪素薄膜を成膜する方法であって、シリコン基板が載置された反応装置内に炭素を含むガスを導入する第１の工程と、前記反応装置内に炭素を含むガスと有機シランとを導入する第２の工程と、前記反応装置内に有機シランを導入する第３の工程とを有する成膜方法である。
【００１５】
ここで、薄膜プロセスとしてのＣＶＤ法の特徴としては、合成材料種や形状に対する多様性があること、高純度材料の合成が可能であること、組成や結晶構造の高度な制御が可能であること等が挙げられる。また、ＣＶＤ法は、励起方法や成膜条件の違いにより分類することができ、励起方法により分類すると、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、光を利用した光ＣＶＤ法等が挙げられ、反応時の圧力により分類すると、常圧ＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法等が挙げられる。
本実施形態の炭化珪素薄膜の成膜方法は、上記のいずれの分類の方法によっても成膜可能であるが、特に、熱ＣＶＤ法が好ましい。
また、ＣＶＤ装置としては、縦型ＣＶＤ装置、横型ＣＶＤ装置、バレル型ＣＶＤ装置等があり、本発明の炭化珪素薄膜の成膜方法は、上記のいずれの装置によっても成膜可能である。
【００１６】
炭素を含むガスとしては、特に限定されないが、例えば、炭化水素、ハロゲン化アルキル、有機シラン等を用いることができ、炭化水素が好ましい。
この炭化水素としては、例えば、メタン（ＣＨ４）、エタン（Ｃ２Ｈ６）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、ブタン（Ｃ４Ｈ１０）等の飽和炭化水素、エチレン（Ｃ２Ｈ４）、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）等の不飽和炭化水素等を用いることができ、なかでも、メタン（ＣＨ４）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）が好ましい。
【００１７】
有機シランとしては、珪素（Ｓｉ）に炭化水素官能基が結合した分子構造のものであれば特に限定されないが、例えば、モノメチルシラン（ＳｉＨ３ＣＨ３：ＭＭＳ）、ジメチルシラン（ＳｉＨ２（ＣＨ３）２：ＤＭＳ）、テトラメチルシラン（Ｓｉ（ＣＨ３）４：ＴＭＳ）、テトラエチルシラン（Ｓｉ（Ｃ２Ｈ５）４：ＴＥＳ）、ヘキサメチルジシラン（Ｓｉ２（ＣＨ３）６：ＨＭＤＳ）等が好適に用いられる。
この有機シランに他の官能基が結合した分子構造、例えば、テトラエトキシシラン（Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４：ＴＥＯＳ）、メチルトリクロロシラン（（ＣＨ３）ＳｉＣｌ３）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＮ（Ｓｉ（ＣＨ３）３）２）等を用いてもよい。
【００１８】
本実施形態の炭化珪素薄膜の成膜方法をより詳しく説明すると、シリコン基板が載置された反応装置内に炭素を含むガスを導入し、シリコン基板と炭素を含むガスとを反応させる「炭化工程」である「第１の工程」と、この反応装置内に炭素を含むガスと有機シランとを導入し、シリコン基板が還元性雰囲気に曝されるのを防止するとともに有機シランを反応させてＳｉＣ薄膜を成膜する「初期の成長工程」である「第２の工程」と、この反応装置内に有機シランを導入し、有機シランを反応させてＳｉＣ薄膜を成膜する「主たる成長工程」である「第３の工程」とを有する成膜工程である。
【００１９】
この「炭化工程」とは、シリコン基板の表面を炭素源により炭化させる工程であり、シリコン基板内部から表面へのＳｉ原子の拡散を抑制するとともに、シリコン基板に空洞ができることを防ぐための工程である。
【００２０】
ここで、「炭化工程」である「第１の工程」と、「主たる成長工程」である「第３の工程」との間に、炭素を含むガスと有機シランとを導入する「初期の成長工程」である「第２の工程」を設けた理由について説明する。
ＣＶＤ法、特に熱ＣＶＤ法により炭化珪素薄膜を成膜する場合、水素（Ｈ２）ガス雰囲気中、０．００１〜１気圧程度の圧力下で行う必要がある。このとき、シリコン基板がＨ２雰囲気に晒されると、その表面がＨ２によりエッチングされ、エッチピットと称される表面窪みが形成される。
【００２１】
このエッチピットは、シリコン基板上に、Ｈ２に対するエッチング耐性が高いＳｉＣ膜が数μｍ程度形成されていれば、形成され難い。しかしながら、上記の第１の工程が終了した段階では、ＳｉＣ膜が非常に薄いために、エッチング耐性は極めて低く、その結果、シリコン基板の表面にエッチピットが形成されてしまうことになる。
【００２２】
例えば、従来のＣＶＤ法によるＳｉＣ製造プロセスの場合、Ｃ源である炭化水素ガス等の炭素を含むガスを導入する工程の後に、珪素（Ｓｉ）源であるモノシラン（ＳｉＨ４）等の分子構造中に炭素（Ｃ）を含まないガス及びＣ源である炭化水素ガス等の炭素を含むガスを導入する工程を設けているので、炭化水素ガスは常に流した状態で良く、ガスの切り替えは生じない。したがって、シリコン基板の表面がＨ２によりエッチングされる虞もなく、エッチピットが形成される虞もない。
【００２３】
一方、有機シランを用いた炭化珪素薄膜の成膜方法では、反応装置内に炭素を含むガスを導入する第１工程と、この反応装置内に有機シランを導入する第２工程との間で、ガスの切り替えが生じる。つまり、反応工程でのガス導入に際して、導入を開始してから、拡散により反応管にガスが充填するまで一定時間が必要となる。そのため、シリコン基板上に導入されたガスが反応に寄与するまでに時間がかかり、ガスが反応に寄与しない時間ｔ１（秒）が発生し、その結果、第１工程でのガス停止と同時に第２工程のガスを導入すると、シリコン基板は一時的にＨ２のみの雰囲気に晒されることとなり、Ｈ２によるエッチングにより、シリコン基板の表面にエッチピットが形成されることとなる。
【００２４】
この様にシリコン基板の表面にエッチピットが形成されると、ＳｉＣのエピタキシャル成長が阻害され、外観に曇り面が生じ、良質の結晶が得られなくなるという問題が生じる。このように、成長初期でシリコン基板にエッチピットが形成されると、ステップバイステップの成長様式が阻害され、その後のエピタキシャル成長に悪影響が生じ、膜の結晶性が悪化する。したがって、常に反応ガスを導入し続けて反応過程を継続することにより、成長過程の膜がＨ２雰囲気に晒されるのを防ぐ必要がある。
そこで、本発明の炭化珪素薄膜の成膜方法では、「炭化工程」である「第１の工程」と、「主たる成長工程」である「第３の工程」との間に、「初期の成長工程」である「第２の工程」を設けたのである。
【００２５】
次に、第１工程におけるシリコン基板の表面温度と、第２工程に掛かる時間ｔとの関係について説明する。
第２工程で導入される有機シランの分解、反応が促進される温度は１２００〜１３８０℃であるから、シリコン基板の表面温度も１２００〜１３８０℃まで加熱する必要がある。シリコン基板の表面温度はサセプタの温度とほぼ等しいとみなされるので、サセプタの温度を制御することにより、シリコン基板の表面温度を制御することができる。
【００２６】
シリコン基板の加熱は、第１工程で予備加熱した後、第３工程で最終温度まで加熱するという２段階加熱を行っても良く、第１工程で最終温度まで加熱してもよいが、２段階加熱を行う場合で、しかも第１工程でのシリコン基板の表面温度が１２００℃より低い場合、第２工程では、次の様な問題が生じる。
【００２７】
第２工程で、有機シランの導入を開始してから、サセプタ温度が有機シランの分解、反応が促進される温度に到達するまでの時間をｔ２とすると、この時間ｔ２を超える時間に亘って炭素を含むガスを供給し続けた場合、この炭素を含むガスと有機シランが、有機シランの分解、反応が促進される温度以上で共存することとなる。したがって、炭化珪素薄膜の成長過程で炭素過剰、つまり、その成長過程での制御因子であるＣ／Ｓｉ供給比についてＣ過剰となり、最適なＣ／Ｓｉ供給比を保つことができなくなり、その結果、成膜性が低下し、外観に曇り面が生じ、膜の結晶性が悪化してしまう虞が生じる。
【００２８】
そこで、本発明者等は、第２工程での成膜性の低下を防止するために、第１工程におけるシリコン基板の表面温度と、第２工程に掛かる時間ｔとの関係について検討した結果、次のような（１）または（２）の関係を満たす場合に、良好な膜が得られることが分かった。
【００２９】
（１）第１工程におけるシリコン基板の表面温度が１２００℃未満の場合、第２工程における有機シランの導入開始から有機シランがシリコン基板の表面に到達するまでの時間をｔ１、有機シランの導入開始からシリコン基板の表面温度が１２００℃以上かつ１３８０℃以下の温度範囲に到達するまでの時間をｔ２とすると、第２工程の時間ｔはｔ１≦ｔ≦ｔ２を満たす。
【００３０】
（２）第１工程におけるシリコン基板の表面温度が１２００℃以上の場合、第２工程における有機シランの導入開始から有機シランがシリコン基板の表面に到達するまでの時間をｔ１とすると、第２工程の時間ｔは時間ｔ１に等しい（ｔ＝ｔ１）。
【００３１】
本実施形態の炭化珪素薄膜の成膜方法によれば、シリコン基板が載置された反応装置内に炭素を含むガスを導入し、シリコン基板と炭素を含むガスとを反応させる第１の工程と、この反応装置内に炭素を含むガスと有機シランとを導入し、シリコン基板が還元性雰囲気に曝されるのを防止するとともに有機シランを反応させてＳｉＣ薄膜を成膜する第２の工程と、この反応装置内に有機シランを導入し、有機シランを反応させてＳｉＣ薄膜を成膜する第３の工程とを有するので、結晶性が良くかつ平坦性に優れた炭化珪素薄膜を容易に成膜することができる。したがって、高品質の炭化珪素薄膜を容易に得ることができる。
【実施例】
【００３２】
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこの実施例によって限定されるものではない。
（実施例）
シリコン基板としては、（１１１）面を有するｎ型単結晶シリコンウエハを用いた。また、ＣＶＤ装置としては、縦型の減圧ＣＶＤ装置を用い、反応管としては水冷ジャケット付き石英管を用いた。また、サセプタとしては、表面をＳｉＣにてコーティングした高周波誘導加熱型のグラファイト・サセプタを用いた。
また、真空排気には、１０−３Ｐａ台の真空到達度を有するターボ分子ポンプを用い、反応ガスの排気には、メカニカルブースターポンプを用いた。
【００３３】
炭素を含むガスとしてはプロパン（Ｃ３Ｈ８）ガス（純度：９９．９９９５％）を、また、有機シランとしてはヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）（純度：９９．９９９９％（６Ｎ））を、キャリアガスとしては水素（Ｈ２）ガス（純度：９９．９９９９９％（７Ｎ））を、それぞれ用いた。
ヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）は常温では液体（ｂｐ＝１１２〜１１３℃）であるから、水素（Ｈ２）ガスでバブリングすることにより反応管内に導入した。このＨ２ガスの流量はマスフローコントローラー（ＭＦＣ）を用いて正確に制御し、反応管内へ供給した。この場合のヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）の流量は、正確な温度測定により飽和蒸気圧曲線から算出した。
【００３４】
Ａ．第１工程（Ｉ）
プロパン（Ｃ３Ｈ８）ガスを用いてシリコン基板の表面の炭化処理を行った。ここでは、反応管内を水素（Ｈ２）ガスで満たし、このＨ２ガスの圧力を８．５ｋＰａとし、この反応管内にＣ３Ｈ８ガス（室温：２５℃）を導入しながら、サセプタの温度を１１００℃まで昇温させ、１１００℃にて１２０秒間保持した。なお、Ｈ２ガスの流量は０．６ｓｌｍ（Standard liter per minute：標準状態における１分当たりの流量）、Ｃ３Ｈ８ガスの流量は２ｓｃｃｍ（Standard cubic centimeter per minute：標準状態における１分当たりの流量）であった。
【００３５】
Ｂ．第２工程（ＩＩ）
Ｃ３Ｈ８ガスを第１工程と同様に供給しながら、有機シランとしてヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）の供給を開始した。この開始時刻から６０秒後にＣ３Ｈ８ガスの供給を停止した。また、ヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）の供給開始と同時にサセプタの昇温を開始し、１１００℃から１３５０℃に６０秒間で昇温させた。ここでは、ヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）を供給する際に、Ｈ２ガスによるバブリングを行い、この工程での反応管内の圧力は８．５ｋＰａ、Ｈ２ガスの流量は６ｓｌｍ、ヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）のバブリング流量は１９．２ｓｃｃｍ（ＨＭＤＳの実質的な流量は０．６ｓｃｃｍ）であった。
【００３６】
Ｃ．第３工程（ＩＩＩ）
サセプタの温度を１３５０℃に保持しながら、ヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）の供給を１８００秒間、続けた。その後、ヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）の供給を停止し、Ｈ２ガスのみをそのまま流しながら、電源の出力を停止し、反応管内を自然冷却し、実施例の試料を得た。
【００３７】
図１は、第１〜第３工程（Ｉ〜ＩＩＩ）の温度プロファイルを示す図である。
この実施例では、第２工程（ＩＩ）の時間ｔを６０秒間とした。
ここで、有機シランの導入開始から有機シランがシリコン基板の表面に到達するまでの時間ｔ１は、反応管の容積をＶ（ｃｍ３）、ガスの流量をｎ（ｓｃｃｍ）とすると、このガスが反応管内を満たすまでの時間ｔｍ＝６０×Ｖ／ｎで表すことができる。これは、単純に流量から反応管内を満たす時間を算出したものであり、拡散係数や流速の影響は無視している。
【００３８】
この実施例の場合、ヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）のバブリング流量は１９．２ｓｃｃｍであり、しかも０．０８５気圧の減圧下で行ったので、反応管内での１秒当たりのガス流量は１９．２÷６０÷０．０８５≒３．８ｃｃ／秒となる。
一方、反応管の寸法を内径：約６ｃｍ、長さ（高さ）約５ｃｍとすると、反応管内の容積は約１４１ｃｃである。したがって、ヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）が反応管内を満たすのに必要な時間は、１４１÷３．８≒３７秒となる。したがって、本実施例の第２工程の時間ｔは、ｔ１≦ｔ≦ｔ２を満たしている。
【００３９】
図２は、金属顕微鏡による実施例の試料の外観を示す図であり、この試料の外観全体が鏡面１であり、曇り部は認められなかった。
図３は、実施例の試料の表面の微細構造を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像であり、この試料の表面にはエッチピットが認められなかった。
本実施例のＳｉＣ薄膜の成膜方法によれば、外観に曇り部を生じず、異常突起の発生しない良質の結晶膜を成膜できることが分かった。
【００４０】
（比較例）
第１工程終了後、直ちにＣ３Ｈ８ガスの供給を停止した他は、実施例と同様にしてＳｉＣ薄膜を得た。
図４は、第１〜第３工程（Ｉ〜ＩＩＩ）の温度プロファイルを示す図であり、この比較例では、第２工程（ＩＩ）の時間ｔは０秒である。
【００４１】
図５は、金属顕微鏡による比較例の試料の外観を示す図であり、この試料には鏡面１の一部に曇り部２が生じていた。
図６は、比較例の試料の表面の微細構造を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像であり、この試料の表面には多数のエッチピットが生じていることが認められた。
この比較例では、鏡面１の一部に曇り部２が生じており、また、表面には多数のエッチピットが生じており、膜質が悪いことが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の炭化珪素薄膜の成膜方法は、結晶性が良くかつ平坦性に優れた炭化珪素薄膜を容易に成膜することができるものであるから、シリコン基板上はもちろんのこと、シリコン以外の各種基板や基材上に炭化珪素薄膜を成膜する際においても、非常に有益なものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例の温度プロファイルを示す図である。
【図２】本発明の実施例の試料の外観を示す図である。
【図３】本発明の実施例の試料の表面の微細構造を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像である。
【図４】比較例の温度プロファイルを示す図である。
【図５】比較例の試料の外観を示す図である。
【図６】比較例の試料の表面の微細構造を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 鏡面
２ 曇り部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板の一主面に化学気相成長法により炭化珪素薄膜を成膜する方法であって、
シリコン基板が載置された反応装置内に炭素を含むガスを導入する第１の工程と、前記反応装置内に炭素を含むガス及び有機シランを導入する第２の工程と、前記反応装置内に有機シランを導入する第３の工程とを有することを特徴とする炭化珪素薄膜の成膜方法。
【請求項２】
前記炭素を含むガスは、炭化水素であることを特徴とする請求項１記載の炭化珪素薄膜の成膜方法。
【請求項３】
前記第１工程におけるシリコン基板の表面温度を１２００℃未満とし、
前記第２工程における前記有機シランの導入開始から有機シランがシリコン基板の表面に到達するまでの時間をｔ１、有機シランの導入開始からシリコン基板の表面温度が１２００℃以上かつ１３８０℃以下の温度範囲に到達するまでの時間をｔ２とすると、前記第２工程の時間ｔはｔ１≦ｔ≦ｔ２を満たすことを特徴とする請求項１または２記載の炭化珪素薄膜の成膜方法。
【請求項４】
前記第１工程におけるシリコン基板の表面温度を１２００℃以上とし、
前記第２工程における前記有機シランの導入開始から有機シランがシリコン基板の表面に到達するまでの時間をｔ１とすると、前記第２工程の時間ｔは前記時間ｔ１に等しい（ｔ＝ｔ１）ことを特徴とする請求項１または２記載の炭化珪素薄膜の成膜方法。
【請求項１】
シリコン基板の一主面に化学気相成長法により炭化珪素薄膜を成膜する方法であって、
シリコン基板が載置された反応装置内に炭素を含むガスを導入する第１の工程と、前記反応装置内に炭素を含むガス及び有機シランを導入する第２の工程と、前記反応装置内に有機シランを導入する第３の工程とを有することを特徴とする炭化珪素薄膜の成膜方法。
【請求項２】
前記炭素を含むガスは、炭化水素であることを特徴とする請求項１記載の炭化珪素薄膜の成膜方法。
【請求項３】
前記第１工程におけるシリコン基板の表面温度を１２００℃未満とし、
前記第２工程における前記有機シランの導入開始から有機シランがシリコン基板の表面に到達するまでの時間をｔ１、有機シランの導入開始からシリコン基板の表面温度が１２００℃以上かつ１３８０℃以下の温度範囲に到達するまでの時間をｔ２とすると、前記第２工程の時間ｔはｔ１≦ｔ≦ｔ２を満たすことを特徴とする請求項１または２記載の炭化珪素薄膜の成膜方法。
【請求項４】
前記第１工程におけるシリコン基板の表面温度を１２００℃以上とし、
前記第２工程における前記有機シランの導入開始から有機シランがシリコン基板の表面に到達するまでの時間をｔ１とすると、前記第２工程の時間ｔは前記時間ｔ１に等しい（ｔ＝ｔ１）ことを特徴とする請求項１または２記載の炭化珪素薄膜の成膜方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１４７８６６（Ｐ２００６−１４７８６６Ａ）
【公開日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３３６１４１（Ｐ２００４−３３６１４１）
【出願日】平成１６年１１月１９日（２００４．１１．１９）
【出願人】（０００１８３２６６）住友大阪セメント株式会社 (1,342)
【出願人】（５９１２８２２０５）島根県 (122)
【出願人】（５０４１５５２９３）国立大学法人島根大学 (113)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月１９日（２００４．１１．１９）
【出願人】（０００１８３２６６）住友大阪セメント株式会社 (1,342)
【出願人】（５９１２８２２０５）島根県 (122)
【出願人】（５０４１５５２９３）国立大学法人島根大学 (113)
【Ｆターム（参考）】
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