特表 2024-530906 ＳｉＣ基板の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-08-27

(54)【発明の名称】ＳｉＣ基板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/205 20060101AFI20240820BHJP

   C23C 16/42 20060101ALI20240820BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20240820BHJP

【ＦＩ】

H01L21/205

C23C16/42

C23C16/455

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024505346

(86)(22)【出願日】2022-08-05

(85)【翻訳文提出日】2024-01-29

(86)【国際出願番号】 KR2022011722

(87)【国際公開番号】W WO2023014195

(87)【国際公開日】2023-02-09

(31)【優先権主張番号】10-2021-0104086

(32)【優先日】2021-08-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】504210651

【氏名又は名称】ジュスン エンジニアリング カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000154

【氏名又は名称】弁理士法人はるか国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ファン チュル ジュ

【テーマコード（参考）】

4K030

5F045

【Ｆターム（参考）】

4K030AA06

4K030AA09

4K030AA16

4K030AA17

4K030AA18

4K030BA37

4K030CA01

4K030CA04

4K030CA06

4K030CA12

4K030EA05

4K030EA06

4K030FA01

4K030GA02

4K030HA01

4K030JA10

4K030KA23

4K030LA12

5F045AA08

5F045AA15

5F045AB06

5F045AC01

5F045AC07

5F045AC08

5F045AC15

5F045AC16

5F045AC19

5F045AD07

5F045AD08

5F045AD09

5F045AD10

5F045AE01

5F045AF02

5F045AF03

5F045AF04

5F045AF08

5F045BB07

5F045BB08

5F045CA05

5F045DP03

5F045DP28

5F045EE17

5F045EF05

5F045EF08

5F045EH05

5F045EK07

5F045HA11

(57)【要約】

本発明の実施形態に係るＳｉＣ基板の製造方法は、ベースを設けるステップと、前記ベースの上にｎ型（ｎ ｔｙｐｅ）又はｐ型（ｐ ｔｙｐｅ）のうちのどちらか一方のＳｉＣ薄膜を形成するステップと、前記ＳｉＣ薄膜とベースとを分離するステップと、を含み、前記ＳｉＣ薄膜を形成するステップは、前記ベースの上にシリコン（Ｓｉ）を含有するソースガスを噴射するステップと、前記ソースガスの噴射の中断後にパージガスを噴射する１次パージステップと、前記１次パージの中断後に炭素（Ｃ）を含有するリアクタントガスを噴射するステップと、前記リアクタントガスの噴射の中断後にパージガスを噴射する２次パージステップと、を含む。
したがって、本発明の実施形態によれば、低温下でＳｉＣ薄膜を蒸着してＳｉＣ基板を設けることができる。このため、ＳｉＣ薄膜の形成のためにベースを昇温させる電力又は時間を削減することができる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベースを設けるステップと、
前記ベースの上にｎ型（ｎ ｔｙｐｅ）又はｐ型（ｐ ｔｙｐｅ）のうちのどちらか一方のＳｉＣ薄膜を形成するステップと、
前記ＳｉＣ薄膜とベースとを分離するステップと、
を含み、
前記ＳｉＣ薄膜を形成するステップは、
前記ベースの上にシリコン（Ｓｉ）を含有するソースガスを噴射するステップと、
前記ソースガスの噴射の中断後にパージガスを噴射する１次パージステップと、
前記１次パージの中断後に炭素（Ｃ）を含有するリアクタントガスを噴射するステップと、
前記リアクタントガスの噴射の中断後にパージガスを噴射する２次パージステップと、
を含む、ＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項2】

前記ソースガスは、ＳｉＨ_４及びＳｉ_２Ｈ_６のうちの少なくともどちらか一方を含む、請求項１に記載のＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項3】

前記リアクタントガスは、Ｃ_３Ｈ_８及びＳｉＨ_３ＣＨ_３のうちの少なくともどちらか一方を含む、請求項１に記載のＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項4】

前記リアクタントガスを噴射するステップは、プラズマを生じさせるステップを含む、請求項１に記載のＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項5】

前記プラズマを生じさせるステップは、水素ガスを噴射するステップを含む、請求項４に記載のＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項6】

前記ＳｉＣ薄膜を形成するステップは、
前記ソースガス噴射ステップと、１次パージステップと、リアクタントガス噴射ステップ及び２次パージステップの順に行われる一つの工程サイクルを繰り返し行うステップを含む、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項7】

前記ＳｉＣ薄膜を形成するステップは、ドープガスを噴射するステップを含み、
前記ドープガスは、前記ソースガスの噴射時に噴射されるか、あるいは、前記ソースガスの噴射が中断されてから前記１次パージステップの前に噴射される、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項8】

前記ドープガスは、
Ｎ（窒素）及びＰ（リン）のうちの少なくともどちらか一方を含有するガスを含むか、あるいは、
Ａｌ（アルミニウム）、Ｂ（ホウ素）及びＧａ（ガリウム）のうちの少なくとも一種を含有するガスを含む、請求項７に記載のＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項9】

前記ベースは、黒鉛、Ｓｉ（シリコン）、Ｇａ（ガリウム）及びガラスのうちのいずれか一種を含む、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のＳｉＣ基板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＳｉＣ基板の製造方法に関し、より詳細には、原子層蒸着法によりＳｉＣ薄膜を形成して製造するＳｉＣ基板の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体素子、例えば、電界効果トランジスター（ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）は、基板と、互いに離れ合うように基板に設けられた一対のウェル（ｗｅｌｌ）領域と、基板の上における一対のウェル領域の間に設けられたチャンネル（ｃｈａｎｎｅｌ）と、一対のウェル領域のそれぞれの上部に設けられたソース及びドレイン電極と、ソース電極とドレイン電極との間に形成されたゲート絶縁層と、ゲート絶縁層の上部に形成されたゲート電極と、を備える。

【0003】

このような半導体素子の基板として、ＳｉＣ基板を用いる。ＳｉＣ基板は、ベースの上に化学気相蒸着（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によりＳｉＣ薄膜を蒸着し、ベースを取り除いてＳｉＣ薄膜を分離することにより設けられる。

【0004】

ところが、化学気相蒸着方法によりベースの上にＳｉＣ薄膜を蒸着するためには、ベースを高温に加熱せねばならないという問題がある。このような場合、ＳｉＣ薄膜を蒸着するのに要される電力が増加したり、長時間がかかったりするという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】大韓民国登録特許第１０－１００１６７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、低温下で製造することのできるＳｉＣ基板の製造方法を提供する。

【0007】

本発明は、低温下でＳｉＣ薄膜を蒸着して製造することのできるＳｉＣ基板の製造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の実施形態に係るＳｉＣ基板の製造方法は、ベースを設けるステップと、前記ベースの上にｎ型（ｎ ｔｙｐｅ）又はｐ型（ｐ ｔｙｐｅ）のうちのどちらか一方のＳｉＣ薄膜を形成するステップと、前記ＳｉＣ薄膜とベースとを分離するステップと、を含み、前記ＳｉＣ薄膜を形成するステップは、前記ベースの上にシリコン（Ｓｉ）を含有するソースガスを噴射するステップと、前記ソースガスの噴射の中断後にパージガスを噴射する１次パージステップと、前記１次パージの中断後に炭素（Ｃ）を含有するリアクタントガスを噴射するステップと、前記リアクタントガスの噴射の中断後にパージガスを噴射する２次パージステップと、を含んでいてもよい。

【0009】

前記ソースガスは、ＳｉＨ_４及びＳｉ_２Ｈ_６のうちの少なくともどちらか一方を含んでいてもよい。

【0010】

前記リアクタントガスは、Ｃ_３Ｈ_８及びＳｉＨ_３ＣＨ_３のうちの少なくともどちらか一方を含んでいてもよい。

【0011】

前記リアクタントガスを噴射するステップは、プラズマを生じさせるステップを含んでいてもよい。

【0012】

前記プラズマを生じさせるステップは、水素ガスを噴射するステップを含んでいてもよい。

【0013】

前記ＳｉＣ薄膜を形成するステップは、前記ソースガス噴射ステップと、１次パージステップと、リアクタントガス噴射ステップ及び２次パージステップの順に行われる一つの工程サイクルを繰り返し行うステップを含んでいてもよい。

【0014】

前記ＳｉＣ薄膜を形成するステップは、ドープガスを噴射するステップを含み、前記ドープガスは、前記ソースガスの噴射時に噴射されるか、あるいは、前記ソースガスの噴射が中断されてから前記１次パージステップの前に噴射されてもよい。

【0015】

前記ドープガスは、Ｎ（窒素）及びＰ（リン）のうちの少なくともどちらか一方を含有するガスを含むか、あるいは、Ａｌ（アルミニウム）、Ｂ（ホウ素）及びＧａ（ガリウム）のうちの少なくとも一種を含有するガスを含んでいてもよい。

【0016】

前記ベースは、黒鉛、Ｓｉ（シリコン）、Ｇａ（ガリウム）及びガラスのうちのいずれか一種を含んでいてもよい。

【発明の効果】

【0017】

本発明の実施形態によれば、低温下でＳｉＣ薄膜を蒸着してＳｉＣ基板を設けることができる。このため、ＳｉＣ薄膜の形成のためにベースを昇温させる電力又は時間を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】ベースの上に本発明の実施形態に係る方法によりＳｉＣ薄膜が形成された状態を示す概念図である。

【図2】ベースとＳｉＣ薄膜とが分離されてＳｉＣ基板が設けられた状態を示す概念図である。

【図3】本発明の実施形態に係る方法により製造されたＳｉＣ基板が適用された電界効果トランジスターの一例を示す図である。

【図4】本発明の実施形態に係る方法によりベースの上にＳｉＣ薄膜を形成する方法を説明するための概念図である。

【図5】本発明の実施形態に係るＳｉＣ基板の製造のためにＳｉＣ薄膜を蒸着するのに用いられる蒸着装置を概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態をより詳しく説明する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化され、単にこれらの実施形態は本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。本発明の実施形態を説明するために図面は誇張されてもよく、図中、同じ符号は、同じ構成要素を指し示す。

【0020】

本発明の実施形態は、基板の製造方法に関するものである。より詳細には、原子層蒸着（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）方法によりベースの上にＳｉＣ薄膜を形成するＳｉＣ基板の製造方法に関するものである。より具体的には、原子層蒸着（ＡＬＤ）法によりベースの上にｎ型（ｎ ｔｙｐｅ）又はｐ型（ｐ ｔｙｐｅ）のＳｉＣ薄膜を形成するＳｉＣ基板の製造方法に関するものである。

【0021】

図１は、ベースの上に本発明の実施形態に係る方法によりＳｉＣ薄膜が形成された状態を示す概念図である。図２は、ベースとＳｉＣ薄膜とが分離されてＳｉＣ基板が設けられた状態を示す概念図である。図３は、本発明の実施形態に係る方法により製造されたＳｉＣ基板が適用された電界効果トランジスターの一例を示す図である。

【0022】

図１を参照すると、ＳｉＣ薄膜１０は、ベースＢの少なくとも片面、例えば、ベースＢの上部面に蒸着されて形成されてもよい。

【0023】

ベースＢは、黒鉛、Ｓｉ（シリコン）、Ｇａ（ガリウム）及びガラスのうちのいずれか１種を含む材質から作製されてもよい。より具体的には、ベースＢは、黒鉛（ｇｒａｐｈｉｔｅ）材質の板（ｐｌａｔｅ）、ウェーハ（ｗａｆｅｒ）、ガラス（ｇｌａｓｓ）材質の板（ｐｌａｔｅ）のうちのいずれか一つが使用可能である。そして、ベースＢとして用いられるウェーハとしては、例えば、Ｓｉウェーハ、ＳｉＣウェーハ、ＳｉＯ_２（石英）ウェーハ、ＧａＡｓウェーハのうちのいずれか１種が使用可能である。

【0024】

ＳｉＣ薄膜１０は、原子層蒸着（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）方法により形成され、ｎ型（ｎ ｔｙｐｅ）又はｐ型（ｐ ｔｙｐｅ）に形成されてもよい。

【0025】

ベースＢの上に所定の膜厚又は目標の膜厚のＳｉＣ薄膜１０が形成されれば、図２に示すように、ベースＢからＳｉＣ薄膜を分離したり、ベースＢを取り除いたりする。ベースＢと分離された又はベースＢが取り除かれたＳｉＣ薄膜１０は、半導体素子を製造するための基板として使用可能である。このため、ベースＢから分離されたＳｉＣ薄膜１０は、基板又はＳｉＣ基板と称され得る。

【0026】

以下、説明のしやすさのために、図１に示すように、ベースＢの上部に形成されたＳｉＣ薄膜には、図面符号「１０」を附する。このとき、複数のＳｉＣ薄膜が積層されるため、複数のＳｉＣ薄膜のそれぞれが図面符号「１０」と称され得る。

【0027】

そして、ＳｉＣ薄膜１０形成が終了すれば、上述したように、ベースＢを取り除き又は分離するが、このとき、図２に示すように、ベースＢが取り除かれた、又はベースＢと分離されたＳｉＣ薄膜１０をＳｉＣ基板と称し、ＳｉＣ基板に図面符号「Ｓ」を附する。

【0028】

本発明の実施形態に係る方法により形成されたＳｉＣ薄膜１０、すなわち、ＳｉＣ基板Ｓは、半導体素子の基板として使用可能である。例えば、実施形態に係るＳｉＣ基板は、電界効果トランジスターの基板Ｓとして使用可能である。図３を参照してより具体的に説明すれば、電界効果トランジスターは、基板Ｓと、幅方向に互いに離れ合うように基板Ｓに設けられた一対のウェル（ｗｅｌｌ）領域２２ａ、２２ｂと、一対のウェル領域２２ａ、２２ｂの間に設けられたチャンネル（ｃｈａｎｎｅｌ）２１と、一対のウェル領域２２ａ、２２ｂのそれぞれの上部に設けられたソース及びドレイン電極２３ａ、２３ｂと、ソース電極２３ａとドレイン電極２３ｂとの間に形成されたゲート絶縁層２４と、ゲート絶縁層２４の上部に形成されたゲート電極２５と、を備えていてもよい。

【0029】

ここで、基板Ｓは、実施形態に係る方法により製造された基板であってもよい。すなわち、基板Ｓは、実施形態に係る方法によりベースＢの上部にＳｉＣ薄膜１０を形成し（図１参照）、ＳｉＣ薄膜１０をベースＢから分離したりベースＢを取り除いたりして設けられたものであってもよい（図２参照）。また、ＳｉＣ基板Ｓは、原子層蒸着法によりｎ型又はｐ型に設けられたものであってもよい。

【0030】

ウェル領域２２ａ、２２ｂは、ｎ型又はｐ型に設けられてもよい。すなわち、基板Ｓがｎ型に設けられる場合、ウェル領域２２ａ、２２ｂはｐ型に設けられてもよく、基板Ｓがｐ型に設けられる場合、ウェル領域２２ａ、２２ｂはｎ型に設けられてもよい。ここで、ソース電極２３ａと接するように、又はソース電極２３ａの下側に形成されたウェル領域２２ａは、電界効果トランジスターのソースとして機能する層であってもよい。また、ドレイン電極２３ｂと接するように、又はドレイン電極２３ｂの下側に形成されたウェル領域２２ｂは、電界効果トランジスターのドレインとして機能する層であってもよい。

【0031】

このようなウェル領域２２ａ、２２ｂは、基板Ｓの上面に形成されたゲート絶縁層形成用の薄膜の一部を取り欠いた後、取り欠かれた領域にドーパント原料を注入することにより設けられてもよい。そして、このような一対のウェル領域２２ａ、２２ｂが設けられれば、前記一対のウェル領域２２ａ、２２ｂの間にチャンネル（ｃｈａｎｎｅｌ）２１が形成される。

【0032】

ソース及びドレイン電極２３ａ、２３ｂは、一対のウェル領域２２ａ、２２ｂのそれぞれの上部に形成される。すなわち、一対のウェル領域２２ａのうちのどちらか一方の上部にソース電極２３ａが形成され、残りの他方のウェル領域２２ｂの上部にドレイン電極２３ｂが形成される。このとき、ソース及びドレイン電極２３ａ、２３ｂは、金属を含む材料から形成され、例えば、Ｔｉ及びＡｕのうちの少なくともどちらか一方の材料から形成されてもよい。

【0033】

ゲート絶縁層２４は、ソース電極２３ａとドレイン電極２３ｂとの間においてチャンネル２１の上部に位置するように形成されてもよい。このようなゲート絶縁層２４は、ＳｉＯ_２、ＳｉＯＮ、Ａｌ_２Ｏ_３のうちのいずれか１種から形成されてもよい。

【0034】

ゲート電極２５は、ソース電極２３ａとドレイン電極２３ｂとの間に位置するようにゲート絶縁層２４の上部に形成されてもよい。このとき、ゲート電極２５は、金属を含む材料から形成されてもよく、例えば、Ｔｉ及びＡｕのうちの少なくともどちらか一方を含む材料から形成されてもよい。

【0035】

上記においては、実施形態に係る方法により製造されたＳｉＣ基板Ｓが電界効果トランジスターの基板として用いられることを例にとって説明した。しかしながら、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、ＳｉＣ基板は多種多様な半導体素子に使用可能である。

【0036】

図４は、本発明の実施形態に係る方法によりベースの上にＳｉＣ薄膜を形成する方法を説明するための概念図である。

【0037】

以下、図１及び図４を参照して、本発明の実施形態に係るＳｉＣ薄膜の形成方法について説明する。

【0038】

まず、ベースＢを設ける。このとき、ベースＢは、例えば、黒鉛（ｇｒａｐｈｉｔｅ）材質の円板であってもよい。

【0039】

ベースＢが設けられれば、図１に示すように、ベースＢの片面、例えば、上部面にＳｉＣ薄膜１０を蒸着する。このとき、原子層蒸着（ＡＬＤ）法により形成し、複数のＳｉＣ薄膜１０を積層して形成してもよい。

【0040】

原子層蒸着（ＡＬＤ）法を用いてＳｉＣ薄膜１０を形成する方法について図４を参照してより具体的に説明すれば、ＳｉＣ薄膜１０を形成するステップは、ソースガスを噴射するステップと、パージガスを噴射するステップ（１次パージ）と、リアクタントガスを噴射するステップと、パージガスを噴射するステップ（２次パージ）と、を含んでいてもよい。このような場合、ソースガスの噴射と、パージガスの噴射（１次パージ）と、リアクタントガスの噴射と、パージガスの噴射（２次パージ）の順に行われてもよい。

【0041】

このとき、ソースガスは、Ｓｉを含有するガスであってもよい。そして、Ｓｉ含有ガスとしては、例えば、ＳｉＨ_４、Ｓｉ_２Ｈ_６のうちの少なくともどちらか一方を含有するガスが使用可能である。また、反応ガスは、Ｃ（炭素）を含有するガスであってもよい。そして、Ｃ（炭素）含有ガスとしては、例えば、Ｃ_３Ｈ_８及びＳｉＨ_３ＣＨ_３のうちの少なくともどちらか一方を含有するガスが使用可能である。

【0042】

また、ｎ型又はｐ型のＳｉＣ薄膜１０を形成するためにドープガスを噴射する。このとき、ドープガスは、Ｎ（窒素）を含有するガス及びＰ（リン）を含有するガスのうちの少なくともどちらか一方を含有するガスであるか、あるいは、Ａｌ（アルミニウム）を含有するガス、Ｂ（ホウ素）を含有するガス及びＧａ（ガリウム）を含有するガスのうちの少なくとも１種を含有するガスが使用可能である。すなわち、ｎ型のＳｉＣ薄膜１０を形成しようとする場合、ドープガスは、Ｎ（窒素）含有ガス及びＰ（リン）含有ガスのうちの少なくともどちらか一方が使用可能である。他の例を挙げると、ｐ型のＳｉＣ薄膜１０を形成しようとする場合、ドープガスは、Ａｌ（アルミニウム）含有ガス、Ｂ（ホウ素）含有ガス及びＧａ（ガリウム）含有ガスのうちの少なくとも１種が使用可能である。

【0043】

ドープガスは、ソースガスの噴射時に一緒に噴射されてもよく、ソースガスの噴射が終了してから１次パージの前に噴射されてもよい。

【0044】

例えば、ソースガスとドープガスとを一緒に噴射する場合、ＳｉＣ薄膜１０を形成するステップは、ソースガス及びドープガスの噴射、パージガスの噴射（１次パージ）、リアクタントガスの噴射、パージガスの噴射（２次パージ）の順に行われてもよい。このとき、ドープガスは、ソースガスと混合されて噴射されてもよい。いうまでもなく、ソースガスが噴射される時点でドープガスが噴射されるが、ソースガスが噴射される経路とドープガスが噴射される経路とを互いに異ならせて噴射してもよい。このように、ソースガスとドープガスとを一緒に噴射してＳｉＣ薄膜１０を形成するに際して、上述したような「ソースガス及びドープガスの噴射－パージガスの噴射（１次パージ）－リアクタントガスの噴射－パージガスの噴射（２次パージ）」をＳｉＣ薄膜１０の形成のための一つの工程サイクル（ｃｙｃｌｅ）にしてもよい。

【0045】

他の例を挙げると、ソースガスとドープガスとを別途の段階に分けて噴射してもよい。すなわち、ソースガスの噴射が終了した後にドープガスを噴射してもよい。このような場合、ＳｉＣ薄膜を形成するステップは、ソースガスの噴射、ドープガスの噴射、パージガスの噴射（１次パージ）、リアクタントガスの噴射、パージガスの噴射（２次パージ）の順に行われてもよい。そして、ＳｉＣ薄膜１０を形成するに際して、上述したような「ソースガスの噴射－ドープガスの噴射－パージガスの噴射（１次パージ）－リアクタントガスの噴射－パージガスの噴射（２次パージ）」をＳｉＣ薄膜の形成のための一つの工程サイクル（ｃｙｃｌｅ）にしてもよい。

【0046】

上述したような工程サイクルのリアクタントガス噴射ステップにおいて、プラズマを生じさせてもよい。そして、このとき、水素ガスを噴射して水素ガスによるプラズマを生じさせてもよい。すなわち、リアクタントガスの噴射時に水素ガスを一緒に噴射し、水素ガスを放電して水素ガスによるプラズマを生じさせてもよい。このように、リアクタントガスの噴射時にプラズマを生じさせることにより、３００℃～６００℃の低温下でＳｉＣ薄膜を蒸着することができる。

【0047】

また、水素ガスにより生じるプラズマ、すなわち、水素プラズマは、ＳｉＣ薄膜内又はＳｉＣ薄膜が蒸着される空間（反応空間）内の不純物を取り除くことができる。ここで、不純物は、例えば、ソースガスとリアクタントガスとの反応による反応副産物であってもよい。水素プラズマは、不純物、例えば、ソースガスとリアクタントガスとの反応による反応副産物を分解することができる。このため、反応空間に接続された排気部を介して反応副産物を排気し易くなる。したがって、反応空間又はＳｉＣ薄膜に存在する不純物を有効に取り除くことができる。

【0048】

上述したような工程サイクルを複数回繰り返し行うことにより、複数回の原子層蒸着が行われる。別の言い方をすれば、複数回の原子層蒸着により複数のＳｉＣ薄膜１０が積層される。そして、工程サイクルを行うべき回数を調整することにより、目標とする膜厚のＳｉＣ薄膜１０を形成することができる。

【0049】

一方、従来には、化学気相蒸着法によりベースＢの上にＳｉＣ薄膜を蒸着してＳｉＣ基板を設けていた。このとき、ベースＢを支持する支持台２００又はベースＢを約１２００℃の高温に保持していた。別の言い方をすれば、支持台２００又はベースＢの温度が１２００℃の高温に保持されてはじめて、ベースＢの上面にＳｉＣ薄膜が蒸着されることができる。このような場合、支持台２００又はベースを高温に加熱しなければならないという問題がある。したがって、ＳｉＣ薄膜を蒸着するのに要される電力が増加したり、長時間がかかったりするという問題がある。

【0050】

しかしながら、実施形態においては、原子層蒸着法によりＳｉＣ薄膜１０を蒸着することにより、従来に比べて低温下でＳｉＣ薄膜１０を蒸着することができる。このため、ＳｉＣ薄膜１０を蒸着するのに要される電力を削減することができる。

【0051】

図５は、本発明の実施形態に係るＳｉＣ基板の製造のためにＳｉＣ薄膜を蒸着するのに用いられる蒸着装置を概略的に示す図である。

【0052】

蒸着装置は、原子層蒸着（ＡＬＤ）法により薄膜を蒸着する装置であってもよい。より具体的には、ベースＢの上にＳｉＣ薄膜１０を形成するための装置であってもよい。

【0053】

このような蒸着装置は、図５に示されているように、チャンバー１００と、チャンバー１００内に配設されてベースＢを支持するための支持台２００と、支持台２００と向かい合うように配置されてチャンバー１００の内部に工程のためのガス（以下、工程ガス）を噴射する噴射部３００と、噴射部３００に工程ガスを提供するガス供給部４００と、互いに異なる経路を有するように噴射部３００に接続され、ガス供給部４００からのガスを噴射部３００に供給する第１及び第２のガス供給管５００ａ、５００ｂと、チャンバー１００内にプラズマを生じさせるように電源を供給するＲＦ電源部６００と、を備えていてもよい。

【0054】

また、蒸着装置は、支持台２００に昇降動作及び回転動作のうちの少なくともどちらか一方の動作を行わせる駆動部７００と、チャンバー１００に接続されるように配設された排気部（図示せず）と、をさらに備えていてもよい。

【0055】

チャンバー１００は、内部に搬入されたベースＢの上に薄膜が形成可能な内部空間を備えていてもよい。例えば、その断面の形状が四角形、五角形、六角形などの形状であってもよい。いうまでもなく、チャンバー１００の内部の形状は種々に変更可能であり、ベースＢの形状と対応するように設けられることが好ましい。

【0056】

支持台２００は、噴射部３００と向かい合うようにチャンバー１００の内部に配設されて、チャンバー１００の内部に装入されたベースＢを支持する。このような支持台２００の内部にはヒーター２１０が設けられてもよい。このため、ヒーター２１０を動作させると、支持台２００の上に載置されたベースＢ及びチャンバー１００の内部が加熱されることが可能になる。

【0057】

また、ベースＢ又はチャンバー１００の内部を加熱するための手段として、支持台２００に設けられたヒーター２１０の他に、チャンバー１００の内部又はチャンバー１００の外部に別途のヒーターが設けられてもよい。

【0058】

噴射部３００は、支持台２００の延在方向に並べられて互いに隔設された複数本の孔（以下、孔）３１１を有し、チャンバー１００の内部において支持台２００と向かい合うように配置された第１のプレート３１０と、少なくとも一部が複数本の孔３１１のそれぞれに嵌入されるように設けられた複数本のノズル３２０と、チャンバー１００の内部において前記チャンバー１００内の上部壁と第１のプレート３１０との間に位置するように配設された第２のプレート３３０と、を備えていてもよい。

【0059】

また、噴射部３００は、第１のプレート３１０と第２のプレート３３０との間に位置づけられた絶縁部３４０をさらに備えていてもよい。

【0060】

第１のプレート３１０は、支持台２００の延在方向に延設された板状を呈していてもよい。そして、第１のプレート３１０には複数本の孔３１１が設けられるが、複数本の孔３１１のそれぞれは、第１のプレート３１０を上下方向に貫通するように設けられてもよい。複数本の孔３１１は、第１のプレート３１０又は支持台２００の延在方向に並べられてもよい。

【0061】

複数本のノズル３２０のそれぞれは、上下方向に延びた形状を呈していてもよく、その内部にはガスが通過可能な通路が設けられており、上端及び下端が開口された形状を呈していてもよい。そして、複数本のノズル３２０のそれぞれは、少なくともその下部が第１のプレート３１０に設けられた孔３１１に嵌入され、上部は、第２のプレート３３０と接続されるように配設されてもよい。このため、ノズル３２０は、第２のプレート３３０から下部へと突出した形状のものであると説明可能である。

【0062】

ノズル３２０の外径は、孔３１１の内径に比べて小さくなるように設けられてもよい。そして、ノズル３２０が孔３１１の内部に嵌設されるに際して、ノズル３２０の外周面が孔３１１の周りの壁（すなわち、第１のプレート３１０の内側壁）と離れるように配設されてもよい。このため、孔３１１の内部は、ノズル３２０の外側空間と、ノズル３２０の内側空間と、に分離可能である。

【0063】

孔３１１の内部空間におけるノズル３２０内の通路は、第１のガス供給管５００ａからのガスが移動・噴射される通路である。そして、孔３１１の内部空間におけるノズル３２０の外側空間は、第２のガス供給管５００ｂからのガスが移動・噴射される通路である。したがって、以下では、ノズル３２０内の通路を第１の経路３６０ａと称し、孔３１１の内部におけるノズル３２０の外側空間を第２の経路３６０ｂと称する。

【0064】

第２のプレート３３０は、その上部面がチャンバー１００内の上部壁と離れ、下部面が第１のプレート３１０と離れるように配設されてもよい。このため、第２のプレート３３０と第１のプレート３１０との間及び第２のプレート３３０とチャンバー１００の上部壁との間のそれぞれに空きスペースが設けられることが可能になる。

【0065】

ここで、第２のプレート３３０の上側空間は、第１のガス供給管５００ａからのガスが行き渡って移動する空間（以下、拡散空間３５０）であって、複数本のノズル３２０の上側開口と連通してもよい。別の言い方をすれば、拡散空間３５０は、複数本の第１の経路３６０ａと連通している空間である。このため、第１のガス供給管５００ａを通過したガスは、拡散空間３５０において第２のプレート３３０の延在方向に行き渡った後、複数本の第１の経路３６０ａを通過して下側に噴射されることが可能になる。

【0066】

また、第２のプレート３３０の内部には、ガスが移動する通路である深穴（図示せず）が設けられており、前記深穴は、第２のガス供給管５００ｂと接続され、第２の経路３６０ｂと連通するように設けられてもよい。したがって、第２のガス供給管５００ｂからのガスは、第２のプレート３３０の深穴、第２の経路３６０ｂを経てベースＢに向かって噴射されることが可能になる。

【0067】

ガス供給部４００は、原子層蒸着法により薄膜を蒸着するのに必要となるガスを提供する。このようなガス供給部４００は、ソースガスが貯留されたソースガス貯留部４１０と、ドープガスが貯留されたドープガス貯留部４２０と、ソースガスと反応するリアクタントガスが貯留されたリアクタントガス貯留部４３０と、パージガスが貯留されたパージガス貯留部４４０と、を備える。また、水素ガスが貯留された水素ガス貯留部（図示せず）をさらに備えていてもよい。

【0068】

ここで、パージガス貯留部４４０に貯留されたパージガスは、例えば、Ｎ_２ガス又はＡｒガスであってもよい。

【0069】

また、ガス供給部４００は、ソースガス貯留部４１０及びドープガス貯留部４２０と第１のガス供給管５００ａとを接続するように配設された第１の搬送管４５０ａと、リアクタントガス貯留部４３０及びパージガス貯留部４４０と第２のガス供給管５００ｂとを接続するように配設された第２の搬送管４５０ｂと、を備えていてもよい。

【0070】

そして、ガス供給部４００は、ドープガス貯留部４２０からのガスとソースガス貯留部からのガスとを混合する混合部４６０をさらに備えていてもよい。

【0071】

また、ガス供給部４００は、ソースガス貯留部４１０及びドープガス貯留部４２０のそれぞれと第１の搬送管４５０ａとを接続する複数本の第１の接続管４７０ａと、複数本の第１の接続管４７０ａのそれぞれに配設された弁と、リアクタントガス貯留部４３０及びパージガス貯留部４４０のそれぞれと第２の搬送管４５０ｂとを接続する複数本の第２の接続管４７０ｂと、複数本の第２の接続管４７０ｂのそれぞれに配設された弁と、を備えていてもよい。

【0072】

そして、水素ガス貯留部は、第１の搬送管４５０ａと接続されてもよく、水素ガス貯留部と第１の搬送管４５０ａとの間に接続管が設けられてもよい。

【0073】

混合部４６０は、ガスが混合可能な内部空間を有するように設けられた手段であってもよい。また、混合部４６０は、ソースガス貯留部４１０及びドープガス貯留部４２０のそれぞれに接続された第１の接続管４７０ａと第１の搬送管４５０ａとを接続するように配設されてもよい。このため、混合部４６０の内部に流れ込んだソースガスとドープガスとが混合部４６０の内部において混合された後、第１の搬送管４５０ａを介して第１のガス供給管５００ａに搬送されることが可能になる。このような場合、ソースガスとドープガスとが混合された状態で噴射部３００に流れ込み、噴射部３００の第１の経路３６０ａを介して混合ガスが噴射される。

【0074】

いうまでもなく、ソースガスとドープガスとを混合させずに、ソースガスとドープガスを時間差をおいて第１のガス供給管５００ａに搬送してもよい。

【0075】

上記においては、ソースガス貯留部４１０とドープガス貯留部４２０とが同一の第１の搬送管４５０ａに接続されて、第１の経路３６０ａを介して噴射されることについて説明した。しかしながら、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、ソースガス貯留部４１０とドープガス貯留部４２０は、互いに異なる経路で噴射されるように接続されてもよい。例えば、ソースガス貯留部４１０は、第１の搬送管４５０ａに接続され、ドープガス貯留部４２０は、第２の搬送管４５０ｂに接続されてもよい。このような場合、ソースガスは、第１の搬送管４５０ａ及び第１のガス供給管５００ａを介して噴射部３００の第１の経路３６０ａに流れ込んで噴射され、ドープガスは、第２の搬送管４５０ｂ及び第２のガス供給管５００ｂを介して噴射部３００の第２の経路３６０ｂに流れ込んで噴射されてもよい。

【0076】

以下、図１、図２及び図５を参照して、本発明の実施形態に係るＳｉＣ基板の製造方法について説明する。このとき、ｎ型のＳｉＣ薄膜を形成する方法を例にとって説明する。

【0077】

まず、支持台２００に設けられたヒーター２１０を動作させて支持台２００を加熱する。このとき、支持台２００又は前記支持台２００に載置されるべきベースＢの温度が工程温度、例えば、３００℃～６００℃となるようにヒーターを動作させる。

【0078】

次いで、ベースＢ、例えば、Ｓｉウェーハをチャンバー１００の内部に装入して支持台２００の上に載置する。この後、支持台２００の上に載置されたベースＢが目標の工程温度、例えば、３００℃～６００℃となると、図１に示すように、ベースＢの上にＳｉＣ薄膜１０を形成する。

【0079】

このとき、原子層蒸着法を用いてＳｉＣ薄膜１０を形成する。すなわち、ソースガスの噴射、パージガスの噴射（１次パージ）、リアクタントガスの噴射、パージガスの噴射（２次パージ）の順に行われる原子層蒸着法を用いてベースＢの上にＳｉＣ薄膜１０を形成する。

【0080】

このとき、ドープガスは、ソースガスと混合されて噴射されてもよい。また、リアクタントガスの噴射時に水素ガスを噴射し、ＲＦ電源部６００を動作させてチャンバー１００の内部にプラズマを生じさせてもよい。このような場合、原子層蒸着法によりＳｉＣ薄膜１０を形成する工程サイクルは、「ソースガス及びドープガスの噴射－パージガスの噴射（１次パージ）－リアクタントガスの噴射（プラズマ発生）－パージガスの噴射（２次パージ）」であってもよい。そして、上述した工程サイクルを複数回繰り返し行って複数のＳｉＣ薄膜を蒸着することにより、目標の膜厚のＳｉＣ薄膜１０を形成する。

【0081】

以下、噴射部３００及びガス供給部４００を用いてチャンバー１００の内部に工程ガスを噴射してＳｉＣ薄膜１０を形成する方法についてより具体的に説明する。

【0082】

まず、チャンバー１００の内部にソースガスとドープガスを噴射する。このために、ソースガス貯留部４１０に貯留されているソースガス及びドープガス貯留部４２０に貯留されているドープガスを混合部４６０に供給する。このため、混合部４６０の内部においてソースガスとドープガスとが混合される。このとき、ソースガスは、Ｓｉ含有ガスであってもよく、ドープガスは、Ｎ（窒素）含有ガスであってもよい。

【0083】

ソースガスとドープガスとが混合された混合ガスは、第１の搬送管４５０ａ及び第１のガス供給管５００ａを経て噴射部３００内の拡散空間３５０に流れ込む。そして、混合ガスは、拡散空間３５０内において行き渡った後、複数本のノズル３２０、すなわち、複数本の第１の経路３６０ａを通過してベースＢに向かって噴射される。

【0084】

上記においては、ソースガスとドープガスとを混合して噴射することについて説明した。しかしながら、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、ソースガスとドープガスとを混合せずに別々に分けて噴射してもよい。

【0085】

ソースガスとドープガス、すなわち、混合ガスの噴射が中断又は終了すれば、パージガス貯留部４４０を介してパージガスを提供してチャンバー１００の内部にパージガスを噴射する（１次パージ）。このとき、パージガス貯留部４４０から排出されたパージガスは、第２の接続管４７０ｂと、第２の搬送管４５０ｂ及び第２のガス供給管５００ｂを経た後、第２の経路３６０ｂを介して下側に噴射されてもよい。

【0086】

次いで、リアクタントガス貯留部４３０からリアクタントガス、例えば、Ｃ（炭素）含有ガスの提供を受けてチャンバー１００の内部に噴射する。このとき、リアクタントガスは、パージガスと同一の経路を介してチャンバー１００の内部に噴射されてもよい。すなわち、リアクタントガスは、第２の接続管４７０ｂと、第２の搬送管４５０ｂ及び第２のガス供給管５００ｂを経た後、第２の経路３６０ｂを介して下側に噴射されてもよい。リアクタントガスが噴射されれば、ベースＢの上に吸着されているソースガスと前記リアクタントガスとの反応が起きて反応物、すなわち、ＳｉＣが生成されてもよい。そして、この反応物がベースＢの上に堆積もしくは蒸着され、このため、ベースＢの上にＳｉＣ薄膜１０が蒸着される。このとき、ベースＢの上に吸着されたドープガスによりｎ型のＳｉＣ薄膜１０が蒸着される。

【0087】

このように、リアクタントガスが噴射されるとき、チャンバー１００の内部に水素ガスを噴射し、ＲＦ電源部６００を動作させて第１のプレート３１０にＲＦ電源を供給してもよい。第１のプレート３１０にＲＦ電源が供給されれば、噴射部３００内の第２の経路３６０ｂ及び第１のプレート３１０と支持台２００との間の空間にプラズマが生成されてもよい。

【0088】

リアクタントガスの噴射が中断されれば、パージガス貯留部４４０を介してパージガスを提供してチャンバー１００の内部にパージガスを噴射する（２次パージ）。このとき、２次パージによりソースガスとリアクタントガスとの反応による副産物などがチャンバー１００の外部に排出されてもよい。

【0089】

上述したような「ソースガス及びドープガスの噴射、パージガスの噴射（１次パージ）、リアクタントガスの噴射、パージガスの噴射（２次パージ）」の順に行われる工程サイクルは、複数回繰り返し行われてもよい。そして、目標とする膜厚に応じて、工程サイクルを行うべき回数を決定してもよい。

【0090】

目標の膜厚のＳｉＣ薄膜１０が形成されれば、図２に示すように、ＳｉＣ薄膜１０とベースＢとを分離する。このとき、例えば、研磨方法によりベースＢを取り除いてＳｉＣ薄膜１０を分離してもよい。いうまでもなく、研磨方法に何ら限定されるものではなく、ベースＢを取り除いたり、ベースＢからＳｉＣ薄膜１０を分離したりすることができる限り、いかなる方法が用いられても構わない。

【0091】

このように、ベースＢからＳｉＣ薄膜１０が分離されれば、半導体素子の基板として使用可能な基板Ｓ、すなわち、ＳｉＣ基板Ｓが設けられる。そして、このような方法により製造されたＳｉＣ基板Ｓは、半導体素子、例えば、電界効果トランジスターの製造のための基板として使用可能である。

【0092】

このように、実施形態に係るＳｉＣ基板Ｓの製造方法によれば、原子層蒸着法によりベースの上にＳｉＣ薄膜１０を蒸着する。このため、従来に比べて低温下でＳｉＣ薄膜１０を蒸着することができる。したがって、ＳｉＣ基板Ｓを製造するのに、又はＳｉＣ薄膜１０を蒸着するのに要される電力を削減することができるという効果がある。

【産業上の利用可能性】

【0093】

本発明の実施形態によれば、低温下でＳｉＣ薄膜を蒸着してＳｉＣ基板を設けることができる。このため、ＳｉＣ薄膜の形成のためにベースを昇温させる電力又は時間を削減することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【国際調査報告】