(57)【要約】【解決手段】  化学気相堆積法（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎＣＶＤ）を用いた炭素ケイ酸のエピタキシャル成長方法が提供される。この方法は、ハロゲン化炭素前駆体を利用し、更にケイ素及び炭素を含むハロゲン含有中間体化学生成物間の気相相互作用制御するものである。また、デバイス品質であるエピタキシャル層を、低い成長温度で尚且つ軸上又は低いオフ角の基板表面上にて達成される可能性が確認された。当該成長方法は、ＳｉＣ基板表面の非ケイ素カートリッジ領域に形成されるウインドウの中に成長を制限させることにより、所望の形と大きさのＳｉＣデバイス領域の形成に適用可能である。本願明細書に記載された当該発明を適用させることにより、高品質炭化ケイ素物質及びデバイスの製造に大きな利益を与えるものである。【選択図】      図１
2009508799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学気相堆積法による炭化ケイ素エピタキシャル層の製造方法であって、
ａ）キャリアガス、ケイ素前駆体ガス、及びハロゲン化炭素前駆体ガスを提供する工程と、
ｂ）前記ケイ素前駆体ガスと前記ハロゲン化炭素前駆体ガスとの気相における相互作用を調整することにより、ハロゲン含有中間体化学生成物を形成させる前記調整する工程であって、前記ハロゲン含有中間体化学生成物は、反応炉の成長領域において、ケイ素対炭素比率の好ましい値及び分布を提供するものである、前記調整する工程と
を有する、方法。
【請求項２】
請求項１記載の化学気相堆積法により炭化ケイ素エピタキシャル層を製造する方法において、前記炭化ケイ素エピタキシャル層成長は、低温で行われるものである。
【請求項３】
請求項１記載の化学気相堆積法により炭化ケイ素エピタキシャル層を製造する方法において、前記ケイ素前駆体ガスと前記ハロゲン化炭素前駆体ガスとの気相における相互作用の調整は、前記反応炉の成長領域におけるキャリアガスの低い流速を有するものである。
【請求項４】
請求項１記載の化学気相堆積法により炭化ケイ素エピタキシャル層を製造する方法において、前記反応炉の成長領域における前記ケイ素対炭素比率の好ましい値は、炭化ケイ素成長のための標準的なエピタキシャル工程に使用するケイ素対炭素比率の典型的な値よりも大きいものである。
【請求項５】
請求項１記載の化学気相堆積法により炭化ケイ素エピタキシャル層を製造する方法において、前記反応炉の成長領域における前記ケイ素対炭素比率の好ましい分布は、前記反応炉の成長領域におけるケイ素対炭素比率の均一な分布を有するものであり、前記均一な分布は、前記反応炉の上流部分で生じるケイ素縮合と、その後に続く、前記気相におけるハロゲン含有中間体化学生成物の形成によりハロゲン化炭素前駆体の分解と基本的に同時に生じる前記ケイ素縮合の生成物の分離によるケイ素成長種の放出とにより達成されるものである。
【請求項６】
請求項１記載の化学気相堆積法により炭化ケイ素エピタキシャル層を製造する方法において、前記ハロゲン含有中間体化学生成物の形成と、前記反応炉の成長領域におけるケイ素対炭素比率の好ましい値及び分布とによる作用は、前記反応炉の上流部分において生じるケイ素縮合によって均一化された成長に使用可能なケイ素種の濃度を有することにより、炭化ケイ素基板全領域にわたり成長速度が良好な均一性を有し、これに続いて、前記気相における分解によるハロゲン含有中間体化学生成物の形成によりハロゲン化炭素前駆体の分解と基本的に同時に発生するケイ素縮合生成物の分解によるケイ素成長種が放出されることである。
【請求項７】
請求項２記載の化学気相堆積法により炭化ケイ素エピタキシャル層を製造する方法において、前記反応炉の成長領域における成長温度は、約１３００℃〜１４５０℃である。
【請求項８】
請求項２記載の化学気相堆積法により炭化ケイ素エピタキシャル層を製造する方法において、前記反応炉の成長領域における成長温度は、約１１００℃〜１３００℃である。
【請求項９】
請求項３記載の化学気相堆積法により炭化ケイ素エピタキシャル層を製造する方法において、前記キャリアガスの低い流速は、標準サイズの炭化ケイ素反応炉において１分あたり約５リットル未満である。
【請求項１０】
請求項３記載の化学気相堆積法により炭化ケイ素エピタキシャル層を製造する方法において、前記キャリアガスの低い流速は、標準サイズの炭化ケイ素反応炉において１分あたり約１〜２リットル未満である。
【請求項１１】
請求項１記載の化学気相堆積法により炭化ケイ素エピタキシャル層を製造する方法において、前記ハロゲン化炭素前駆体ガスは、以下のＣＨ３Ｃｌ、ＣＨ２Ｃｌ２、ＣＨＣｌ３、ＣＣｌ４、ＣＦ４ガスの少なくとも１つを有するものである。
【請求項１２】
請求項１記載の化学気相堆積法により炭化ケイ素エピタキシャル層を製造する方法において、前記炭化ケイ素エピタキシャル層は、高純度低濃度にドープされたｎ型、又は高純度低濃度にドープされたｐ型ＳｉＣである。
【請求項１３】
請求項１記載の化学気相堆積法により炭化ケイ素エピタキシャル層を製造する方法において、前記炭化ケイ素エピタキシャル層は、深い準位の欠陥によってドープされた半絶縁性ＳｉＣを有するものである。
【請求項１４】
請求項１記載の化学気相堆積法により炭化ケイ素エピタキシャル層を製造する方法において、前記炭化ケイ素エピタキシャル層は、低濃度の極浅ドーパント及び深い準位の欠陥を有する半絶縁性ＳｉＣを有するものである。
【請求項１５】
請求項１記載の化学気相堆積法により炭化ケイ素エピタキシャル層を製造する方法において、前記炭化ケイ素エピタキシャル層は、軸上又は低オフ角に切断された基板表面上に形成されるものである。
【請求項１６】
請求項１５記載の化学気相堆積法により炭化ケイ素エピタキシャル層を製造する方法において、前記反応炉の成長領域における成長温度は、約１３００℃〜１４５０℃である。
【請求項１７】
請求項１５記載の化学気相堆積法により炭化ケイ素エピタキシャル層を製造する方法において、前記反応炉の成長領域における成長温度は、約１１００℃〜１３００℃である。
【請求項１８】
請求項１記載の化学気相堆積法により炭化ケイ素エピタキシャル層を製造する方法であって、この方法は、更に、
基板の上の非炭化ケイ素領域にある少なくとも１つのウィンドウの中に成長するように制限する工程であって、望ましい形及び大きさの少なくとも１つのＳｉＣ領域が形成されるものである、前記制限する工程
を有するものである。
【請求項１９】
請求項１８記載の化学気相堆積法により炭化ケイ素エピタキシャル層を製造する方法において、前記炭化ケイ素エピタキシャル層成長は低温で行われるものである。
【請求項２０】
請求項１９記載の化学気相堆積法により炭化ケイ素エピタキシャル層を製造する方法において、前記非炭化ケイ素領域は、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、又はＡｌＮを有するものである。
【請求項２１】
請求項１９記載の化学気相堆積法により炭化ケイ素エピタキシャル層を製造する方法において、前記非炭化ケイ素領域は、多層構造を有するものである。
【請求項２２】
請求項２１記載の化学気相堆積法により炭化ケイ素エピタキシャル層を製造する方法において、前記多層構造は、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、及びＡｌＮの任意の組み合わせによる少なくとも１つの層を有するものである。
【請求項２３】
請求項１８記載の化学気相堆積法により炭化ケイ素エピタキシャル層を製造する方法において、前記望ましい形及び大きさの少なくとも１つのＳｉＣ領域は、高純度低濃度にドープされたｎ型、又は高純度低濃度にドープされたｐ型ＳｉＣを有するものである。
【請求項２４】
請求項１８記載の化学気相堆積法により炭化ケイ素エピタキシャル層を製造する方法において、前記望ましい形及び大きさの少なくとも１つのＳｉＣ領域は、深い準位の欠陥によってドープされた半絶縁性ＳｉＣを有するものである。
【請求項２５】
請求項１８記載の化学気相堆積法により炭化ケイ素エピタキシャル層を製造する方法において、前記望ましい形及び大きさの少なくとも１つのＳｉＣ領域は、低濃度の極浅ドーパント及び深い準位の欠陥を有する半絶縁性ＳｉＣを有するものである。
【請求項２６】
請求項１８記載の化学気相堆積法により炭化ケイ素エピタキシャル層を製造する方法において、前記望ましい形及び大きさの少なくとも１つのＳｉＣ領域は、軸上又は低オフ角に切断された基板表面上に形成されるものである。
【請求項２７】
請求項１９記載の化学気相堆積法により炭化ケイ素エピタキシャル層を製造する方法において、前記望ましい形及び大きさの少なくとも１つのＳｉＣ領域は、約１３５０℃未満の成長温度にて形成されるものである。
【請求項２８】
請求項１９記載の化学気相堆積法により炭化ケイ素エピタキシャル層を製造する方法において、前記望ましい形及び大きさの少なくとも１つのＳｉＣ領域は、約１１００℃〜１３００℃の成長温度にて形成されるものである。
【請求項２９】
請求項１８記載の化学気相堆積法により炭化ケイ素エピタキシャル層を製造する方法において、前記望ましい形及び大きさの少なくとも１つのＳｉＣ領域は、標準サイズのＳｉＣ反応炉において、１分あたり約５リットル未満の流速のキャリアガスを用いて形成されるものである。
【請求項３０】
請求項１８記載の化学気相堆積法により炭化ケイ素エピタキシャル層を製造する方法において、望ましい形及び大きさの少なくとも１つのＳｉＣ領域は、標準サイズのＳｉＣ反応炉において、１分あたり約１〜２リットル未満の流速のキャリアガスを用いて形成されるものである。
【請求項３１】
請求項１記載の方法によって形成される少なくとも１つの炭化ケイ素領域を有する半導体デバイス。
【請求項３２】
請求項１８記載の方法によって形成される少なくとも１つの炭化ケイ素領域を有する半導体デバイス。
【請求項３３】
軸上又は低オフ角でカットされた基板表面上にデバイス品質の炭化ケイ素エピタキシャル層を作成する方法であって、軸上又は低オフ角基板に対する欠陥生成は、低温成長を行うことにより抑制されるものである、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デバイス品質の炭化ケイ素層のエピタキシャル成長に関する。本発明は、更に、ハロゲン化炭素前駆体を用いた化学気相堆積法による炭化ケイ素層のエピタキシャル成長に関連する。
【背景技術】
【０００２】
炭化ケイ素（ＳｉＣ）のエピタキシャル成長は、従来から、１５００℃を超える温度におけるシラン及びプロパン前駆体を用いた化学気相堆積法（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）によって行われている。シラン及びプロパンの代わりに、ケイ素及び炭素成分の両方を含む単一前駆体、又は塩素（Ｃｌ）及び他の分子を含む前駆体など、他の原料が使用される場合もある。Ｐｏｗｅｌｌ，Ｊ．Ａ．ａｎｄ  Ｗｉｌｌ，Ｈ．Ａ．，"Ｅｐｉｔａｘｉａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ  ｏｆ  ６Ｈ  ＳｉＨ  ｉｎ  ｔｈｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｒａｎｇｅ  １３２０−１３９０℃，"Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．４４，Ｎｏ．１１，ｐｐ．５１７７−５１７８，１９７３、及びＮｉｓｈｉｎｏ，Ｓ．ｅｔ  ａｌ．，"Ｅｐｉｔａｘｉａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ  ｏｆ  ＳｉＣ  ｏｎ  ａ  α−ＳｉＣ  Ｕｓｉｎｇ  Ｓｉ２Ｃｌ６＋Ｃ３Ｈ８＋Ｈ２  Ｓｙｓｔｅｍ，"Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．Ｆｏｒ．，Ｖｏｌｓ．２６４−２６８，ｐｐ．１３９−１４２，１９９８を参照。１４００℃以下の温度において従来の成長前駆体ガスを用いたエピタキシャル成長についてもまた、研究環境で試みられているが、大した成果はない。Ｙａｍａｓｈｉｔａ，Ａ．ｅｔ  ａｌ．，"Ｈｏｍｏｅｐｉｔａｘｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ６Ｈ−ＳｉＣ  ａｔ  Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ  ｏｎ｛０１１４｝Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ，"Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．３１，ｐｐ．３６５５−３６６１，１９９２。
【０００３】
（１）気体前駆体が効率的に分解され、エピタキシャル成長に必要な反応生成物を形成させるため、（２）反応炉にて形成されるシリコンクラスターの形成を抑制、或いは分解を増強させるため、（３）望ましいステップフロー成長機構に有利な表面における２次元及び３次元の核生成を抑えるためには、高温が必要とされている。より低い温度（１４００〜１４５０℃より低温）で実施した場合、任意配向のＳｉＣ表面におけるエピタキシャル成長は、ポリタイプの包接物、劣化した形態、及び多結晶物質がもたらされる。低温において有望な成長形態を生成させることについては、選択された表面配向における成長が報告されているのみである。Ｐｏｗｅｌｌ，Ｊ．Ａ．ａｎｄ  Ｗｉｌｌ，Ｈ．Ａ．，"Ｅｐｉｔａｘｉａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ  ｏｆ  ６Ｈ  ＳｉＣ  ｉｎ  ｔｈｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｒａｎｇｅ  １３２０−１３９０℃"Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．４４，Ｎｏ．１１，ｐｐ．５１７７−５１７８，１９７３、及びＮｉｓｈｉｎｏ，Ｓ．ｅｔ  ａｌ．，"Ｅｐｉｔａｘｉａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ  ｏｆ  ＳｉＣ  ｏｎ  ａ  α−ＳｉＣ  Ｕｓｉｎｇ  Ｓｉ２Ｃｌ６＋Ｃ３Ｈ８＋Ｈ２  Ｓｙｓｔｅｍ"Ｍａｓｔｅｒ  Ｓｃｉ．Ｆｏｒ．，Ｖｏｌｓ．２６４−２６８，ｐｐ．１３９−１４２，１９９８、Ｙａｍａｓｈｉｔａ，Ａ．ｅｔ  ａｌ．，"Ｈｏｍｏｅｐｉｔａｘｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ６Ｈ−ＳｉＣ  ａｔ  Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ  ｏｎ｛０１１４｝Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ，"Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．３１，ｐｐ．３６５５−３６６１を参照。また、低温でのホモエピタキシャル成長実験の多くは６Ｈ−ＳｉＣポリタイプに注目していた。
【０００４】
この様な理由から、１４５０℃を上回る温度は、通常、４Ｈ−及び６Ｈ−ＳｉＣそれぞれの基板上における４Ｈ−及び６Ｈ−ＳｉＣポリタイプのエピタキシャル成長のために使用される。３Ｃ−ＳｉＣポリタイプは１３００℃以下の温度において、ケイ素基板上でヘテロエピタキシャルに成長するが、成長温度を低くすると、通常、エピタキシャル層の品質が劣化する。一方、高温での成長を行うことにより、多くの複雑な状況が取り込まれてしまう。まず第１に、例えば石英、サセプタ、基板ホルダーなどの反応炉機材の劣化を含む重要な費用問題が挙げられる。第２に、高温成長により、成長エピ層におけるドーパント及び他の不純物の取り込みの制御が複雑になる可能性がある。第３に、高温により、格子欠陥成長、表面粗度、及び表面形態の劣化を増加させる可能性がある。更に、より低いオフ角および軸上の基板における高温成長により、品質の悪い物質となってしまう。
【０００５】
通常の成長温度（すなわち１４５０〜１５００℃以上）において、ハロゲン化前駆体及び他の更なる成分（ＨＣｌ、シランの塩素化原料など）の添加により、表面及び気相反応機構を改善することが提案及び試みられている（Ｎｉｓｈｉｎｏ，Ｓ．ｅｔ  ａｌ．，"Ｅｐｉｔａｘｉａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ  ｏｆ  ＳｉＣ  ｏｎ  ａ  α−ＳｉＣ  Ｕｓｉｎｇ  Ｓｉ２Ｃｌ６＋Ｃ３Ｈ８＋Ｈ２  Ｓｙｓｔｅｍ，"Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．Ｆｏｒ．，Ｖｏｌｓ．２６４−２６８，ｐｐ．１３９−１４２，１９９８、Ｘｉｅ，Ｚ．Ｙ．ｅｔ  ａｌ．，"Ｐｏｌｙｔｙｐｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ＳｉＣ  Ｅｐｉｔａｘｙ  ｏｎ  Ｏｎ−ａｘｉｓ  ６Ｈ−ＳｉＣ（０００１）ｂｙ  Ａｄｄｉｎｇ  ＨＣｌ  ｄｕｒｉｎｇ  Ｇｒｏｗｔｈ，"Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，３（８），ｐｐ．３８１−３８４，２０００、及びＫｏｓｈｋａ，Ｙ．ｅｔ  ａｌ．，"Ｈｏｍｏｅｐｉｔａｘｉａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ  ｏｆ  ４Ｈ−ＳｉＣ  Ｕｓｉｎｇ  ＣＨ３Ｃｌ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ，"Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．Ｆｏｒ．，Ｖｏｌｓ．４８３−４８５，ｐｐ．８１−８４，２００５を参照）。しかしながら、際立った商業的な利用はなされておらず、低温ホモエピタキシャル成長を達成するために適用されていない。
【０００６】
ＳｉＣのエピタキシャル成長におけるＣＨ３Ｃｌの使用に関しては、ＳｉＣヘテロエピタキシャル成長（すなわちケイ素上における３Ｃ−ＳｉＣ）に関して報告されている。Ｉｋｏｍａ，Ｋ．ｅｔ  ａｌ．，"Ｈｅｔｅｒｏｅｐｉｔａｘｉａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ  ｏｆ  β−ＳｉＣ  ｏｎ  Ｓｉ（１１１）ｂｙ  ＣＶＤ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  ＣＨ３Ｃｌ−ＳｉＨ４−Ｈ２  Ｇａｓ  Ｓｙｓｔｅｍ，"Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｖｏｌ．１３８，Ｎｏ．１０，ｐｐ．３０２８−３０３１，１９９１を参照。しかしながら、ハロゲン化炭素前駆体が関与した気相間相互作用を制御することは開示されていない。従って、本発明の本質を構成する気相間相互作用は開示されておらず、更にＣＨ３Ｃｌ成長前駆体を使用することによる顕著な利点については理解されていなかったため、ハロゲン化炭素前駆体に関する研究が継続することはなかった。
【０００７】
本発明以前に、ハロゲン化炭素前駆体は、ＳｉＣのホモエピタキシャル成長（４Ｈ−ＳｉＣ基板上の４Ｈ−ＳｉＣエピタキシャル層、又は６Ｈ−ＳｉＣ基板上の６Ｈ−ＳｉＣ基板）に対して使用されていなかった。更に重要なこととして、ハロゲン化炭素前駆体が関与する気相間相互作用に関する新たな機構の発明を除いて、ハロゲン化炭素前駆体を使用するという単純な試みでは、本発明によって提供されるいかなる利点も提供されない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、１４５０℃以下（１３００℃以下）の温度で成長可能なＳｉＣの新たな化学気相堆積エピタキシャル成長、及び通常の成長温度（すなわち、１４５０℃以上）における改善された成長方法に関するものである。本発明はまた、低いオフ角及び軸上基板におけるデバイス品質のエピタキシャル層の新たな成長方法の用途も含む。この新たな成長方法はまた、欠陥及び不純物混入に関する制御の向上、基板領域全体の成長速度がより均一となっていること（成長工程期間の基板の回転を用いない場合であっても）、向上した結晶品質、及び表面形態を提供するものでもある。更に、本発明の方法は、基板の上の非炭化ケイ素領域に形成されたウィンドウの中に成長を制限させることにより、所望の形と大きさのＳｉＣ領域の形成に適用される（これは、選択的エピタキシャル成長とも呼ばれる）。さらに、本発明の成長方法を低温（例えばケイ素基板／領域の融点以下又は幅広いグループのマスキング材料が安全な温度）で実施することにより、低温マスキング材料から作成されたＳｉＣ基盤（すなわちマスキング領域）の表面に非炭化ケイ素を用いることが可能となる。このようなことによって、今までのエピタキシャル成長技術では不可能であった革新的なデバイスデザインが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
出願人により実験的に示された本説明に含まれる革新的発想は、低温、並びに中温及び高温での炭化ケイ素（ＳｉＣ）のエピタキシャル成長の工程を個別に及び組み合わせて提供するために用いることが可能である。本発明に含まれるものとしては、化学気相堆積法を用いたＳｉＣのエピタキシャル成長の新たな成長方法／工程である。
【００１０】
本発明の好ましいエピタキシャル成長方法は、図１に示したように、化学気相堆積法（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）成長工程の一般的な特徴を有する。成長チャンバー１０１は、周囲圧力又は低圧に維持される。ケイ素前駆体ガス１０２及びハロゲン化炭素前駆体ガス１０３は、水素、アルゴン、ヘリウム、又は他の一般的なキャリアガスなどのキャリアガス１０４と共に供給される。一般的なＳｉＣエピタキシャル成長の工程との主な違いは、従来の炭化水素に置き換えてハロゲン化炭素前駆体ガス１０３を用いることであり、更に以下に説明するように特定の反応生成物を形成するための気相反応速度論を組み合わせたことである。
【００１１】
気相化学反応は、成長前駆体ガスが反応炉１０５の熱領域（ｈｏｔ  ｚｏｎｅ）に到達した時に起こる。本発明の好ましい成長方法において、前記反応炉１０５の熱領域は、この反応炉内にサセプタを用いることにより所望温度に加熱されることが確保される。ハロゲン化炭素分解物のハロゲン含有中間体生成物１０６の領域は、反応炉１０５の熱領域に形成している。
【００１２】
ハロゲン化炭素前駆体１０３はハロゲン含有中間体気体反応生成物（例えばＣｌ、Ｃｌｘなど）の原料としての役割を果たす。前記気相反応速度論は、ケイ素前駆体ガス１０２とハロゲン化炭素前駆体１０３の分解物とが相互作用し、炭素１０７を含むハロゲン含有中間体化学生成物及びケイ素１０８を含むハロゲン含有中間体化学生成物を形成するように制御されている。炭素１０７を含むハロゲン含有中間体化学生成物及びケイ素１０８を含むハロゲン含中間体化学生成物は基板１０９の表面に送達され、ここでＳｉＣエピタキシャル層１１０の成長をもたらす。
【００１３】
ハロゲン化炭素ガスが関与する気相反応速度論を適切に調節することにより形成されるハロゲン含有中間体化学生成物１０６の具体的な役割は、本発明の新規且つ非自明な構成要件である。ハロゲン添加物を用いたこれまでのエピタキシャル成長方法は、表面においてアドアトムの移動を促進すること（Ｘｉｅ，Ｚ．Ｙ．ｅｔ  ａｌ．，"Ｐｏｌｙｔｙｐｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ＳｉＣ  Ｅｐｉｔａｘｙ  ｏｎ  Ｏｎ−ａｘｉｓ  ６Ｈ−ＳｉＣ（０００１）ｂｙ  Ａｄｄｉｎｇ  ＨＣｌ  ｄｕｒｉｎｇ  Ｇｒｏｗｔｈ，"Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，３（８），ｐｐ．３８１−３８４，２０００を参照）、又は気相におけるＳｉクラスタの直接エッチング（Ｙ．Ｇａｏ，Ｊ．Ｈ．ｅｔ  ａｌ．，"Ｌｏｗ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ３Ｃ−ＳｉＣ  Ｆｉｌｍｓ  ｏｎ  Ｓｉ（１００）ｕｓｉｎｇ  ＳｉＨ４−Ｃ２Ｈ４−ＨＣｌ−Ｈ２，"Ｊ．Ｃｒｙｓｔａｌ．Ｇｒｏｗｔｈ，１９１，ｐｐ．４３９−４４５，１９９８を参照）に注力されていた。本発明において、ハロゲン化炭素前駆体分解によるハロゲン含有中間体化学生成物の形成により、気相及び基板表面において、望ましくない核生成が大幅に抑制される可能性がある。ハロゲン含有中間体化学生成物の形成により、気相におけるケイ素蒸気の望ましくない縮合が阻止される。更に、エピタキシャル成長工程の前に、ケイ素蒸気の縮合により、通常、ケイ素成長前駆体が枯渇し、ケイ素対炭素比率（ｓｉｌｉｃｏｎ−ｔｏ−ｃａｒｂｏｎ  ｒａｔｉｏ）が逆に減少する。本発明は、成長表面上においてケイ素クラスターの形成又はエピ層形態において重要な表面移動が不十分であることによる欠陥生成を制御するというよりむしろ、前記成長表面より上側でケイ素対炭素比率を制御することを確立したものである。このような理由により、ハロゲン化炭素前駆体の分解によるケイ素、炭素、及びハロゲン含有生成物を含む中間体化学生成物の形成を確実にすることにより本出願人が達成した工程の改善点は、反応炉においてＨＣｌ又は他の添加物によりケイ素クラスターを直接エッチングすること、又は反応炉においてＨＣｌ又は他の添加物により成長ＳｉＣを直接エッチングすることによって提供されるものではない。
【００１４】
本発明の方法は広い成長温度範囲にわたって作用するものである。成長温度は、反応炉の成長領域における温度として定義される。より具体的には、前記温度は、基板１０９の表面における温度である。しかしながら、本発明の方法の主な利点は、低温でエピタキシャル成長を実施できるという特有の可能性にあり（例えば、１４５０℃以下の温度、更に低く１３００℃以下の温度における４Ｈ−及び６Ｈ−ＳｉＣポリタイプの成長など）、これは既存のエピタキシャル成長技術では不可能なことである。
【００１５】
ハロゲン化炭素前駆体（これらに限らないが、クロロメタンＣＨ３Ｃｌ、ジクロロメタンＣＨ２Ｃｌ２、トリクロロメタンＣＨＣｌ３などの塩化炭素など、及び例えばテトラクロロメタンＣＣｌ４、テトラフルオロメタンＣＦ４などの他の種類のハロゲン化炭素を含む）を炭素源として使用することにより、炭素分解の好ましい速度論が提供される。
【００１６】
ＣＨ３Ｃｌ炭素前駆体を用いると、変化した気相速度論により、１３００℃以下のより低い温において、デバイス品質のホモエピタキシャル層が成長した。このような成長は、本発明以前には不可能であった。図２に示したように、反射エピ層表面の形態が得られた。図２は、１７００℃  Ｔ２における通常のエピタキシャル工程によるエピタキシャル層の成長と比較した、１３００℃  Ｔ１における本発明の方法によるエピタキシャル層成長の発光スペクトル（Ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  ｓｐｅｃｔｒｕｍ：ＰＬ）を示したものである。発光強度（ＰＬ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）は、測定期間に放出された発光の波長に対してプロットした。発光分光法を用いて記した標準的な発光線図の記録Ａ１及びＱ０を図２に示す。発光線図の形は、示されているように、エピタキシャル層が高い結晶品質であることの更なる証拠に役立つものである。１７００℃  Ｔ２で実施される従来のエピタキシャル成長との比較では、成長温度Ｔ１が従来の成長方法における成長可能最低温度よりかなり低い場合であっても、本発明の方法によって成長するエピタキシャル層の質は、少なくとも従来のエピタキシャル層と同様に良質であることを示している。しかしながら、本発明の方法は（新規成長機構）、ホモエピタキシャルに対してもまた、高温（従来の成長温度である１４５０℃以上を含む）において、機能し利点を提供するものである。しかしながら、主な利点は、ＳｉＣの低温エピタキシャル成長が可能であることである。
【００１７】
目的とする成長機構は、例えば異なるハロゲン化炭素前駆体（例えばジクロロメタン−ＣＨ２Ｃｌ２、トリクロロメタン−ＣＨＣｌ３、テトラクロロメタン−ＣＣｌ４、テトラフルオロメタン−ＣＦ４など）、単一前駆体（すなわち、ケイ素及び炭素分子の両方を含む前駆体）などを含むＣＨ３Ｃｌ以外の前駆体の適切な成長条件下で達成される。好ましい成長方法において使用されるキャリアガス１０４は水素である。しかし、アルゴン、ヘリウム、又はその他などを含む他のキャリアガスもまた、本発明の成長機構を提供するために、使用することが可能である。
【００１８】
上述したように、本発明の方法の望ましい効果は、ケイ素ガス前駆体とハロゲン化炭素前駆体の分解生成物との相互作用により、ケイ素及び炭素を含むハロゲン含有中間体化学生成物の形成を確実にするために、制御または調整された気相反応速度論から導かれる。前記気相反応速度論を調整又は制御する好ましいアプローチでは、キャリアガス１０４（例えば水素）の著しく減少した流速を利用しており、従って、従来から使用されているキャリアガスの流速と比較して、反応炉における流速は減少し、更に前駆体の抵抗時間は減少している。キャリアガスにおける１分あたり１０リットル以上の速い流速は、一般的に、ＳｉＣに対して用いられる標準エピタキシャル成長工程におけるより均一な前駆体の分解を達成するために用いられる。低い流速は、基板領域にわたって成長速度の均一性を低下させることなく、前駆体の分解及びハロゲン含有中間体化学生成物の形成のために十分な時間を提供するために適用されることが好ましい。１分あたり１〜２リットル又はそれ以下の低い流速は、前記成長反応炉の大きさによって、低成長温度（例えば１４５０℃以下）において用いられる。前記１分あたり１〜２リットルの流速は、好ましくは、直径２〜３インチの基板に対して通常用いられる標準的なＳｉＣ反応炉の大きさに対して用いられる。しかしながら、より大きな反応炉の場合、同じ効果を達成するためにはより速い流速の水素が必要となる可能性がある。図２に示した結果では、キャリアガス１０４については１分当たり１リットルの流速が得られた。
【００１９】
図３は、ＣＨ３Ｃｌ前駆体の２つ値、すなわち１分あたり２標準立方センチメートル（３００）、１分当たり４標準立方センチメートル（３０１）に対して、ケイ素前駆体ガス（ＳｉＨ４の流量）の流速に対する成長速度の依存度を示したものである。デバイス品質のＳｉＣエピタキシャル層（特に低温におけるもの）は、従来のエピタキシャル工程において使用してきた濃度と比較して、よりケイ素対炭素比率が高い値であることが必要であることが確立された。具体的には、従来のエピタキシャル工程の多くは、一般的には１以下のケイ素対炭素比率の値が用いられていたのに対して、新しい反応速度論により、図３から得られるように、３より大きなケイ素対炭素比によって最も良い品質のエピタキシャル層が提供される。ＳｉＨ４流量が最低値となる３０２のデータ点では、他のデータ点と比べて、幾分か分解したエピタキシャル層の形態を有しており、高い値のケイ素対炭素比率を維持することが極めて重要であることが確認された。
【００２０】
本発明の方法において、見逃してはならないものとしては、従来のエピタキシャル工程において利用されてきた方法とは異なる、いわゆる有効なケイ素対炭素比率（すなわち、反応炉の成長領域におけるケイ素対炭素比率の値）である。この違いは、気相のケイ素縮合に由来するものである。本発明の新規な反応機構により、ケイ素種の減少を抑制し、より高い値の有効なケイ素対炭素比率が提供される。
【００２１】
本発明の１実施形態によると、１３００℃の成長温度及び１５００トールの圧力が使用される。キャリアガス１０４は、１分当たり１標準リットルの流量の水素ガスである。ケイ素前駆体ガス１０２、すなわちシラン（ＳｉＨ４）、及びハロゲン化炭素前駆体ガス１０３、すなわちクロロメタン（ＣＨ３Ｃｌ）の流量は、それぞれ、１分あたり３０標準立方センチメートル、及び１分あたり４標準立方センチメートルである。成功した実験では、１２５０℃以下の温度で実行した。我々の実験によると、本発明の成長機構は、少なくとも１１００℃までの温度で実行可能であることが示されている。更に成長温度を低下させることにより、より重要となる他の成長機構に対処することが必要となる可能性がある（非常に低い温度におけるアドアトムの低核酸距離などを含む）。
【００２２】
より好ましい本発明のエピタキシャル成長方法は、２つの前駆体（すなわちケイ素及び炭素前駆体）の代わりに、わずか１つの前駆体（すなわち炭素前駆体）の分解（クラッキング）速度論を制御することを必要とするものであり、これにより、更なる利点が提供される。ケイ素（どちらかといえば低温で分解するケイ素）の量がケイ素縮合閾値を超えて十分に提供されるのに対して、炭素源の分解速度論を制御することは主にキャリアガスの流速によって行われる（前に述べたように、ＳｉＣ成長に使用される従来のキャリアガス流速より一般的に低い値となる）。
【００２３】
好ましい成長方法において、改善された反応速度論及び成長速度の均一性によって、ケイ素縮合の割合が高くなり、更に低温にてクラスター核形成が提供される。クラスター核形成は、通常、炭化ケイ素のエピタキシャル成長に対して望ましくない作用である。しかしながら、気体の流れの方向に沿って、ケイ素縮合とクラスター核形成とを発生させて前駆体の減少を抑制することは、本発明の成長方法を使用することにより可能となる。
【００２４】
この様な機構は、通常の成長温度においても適用可能であり、反応炉の形状に依存する。直径１００ｍｍのＣＶＤ反応炉の標準的な加熱壁を用いることにより、この様なクラスター形成機構が低流量且つ低温で生じる。この機構はまた、幾分か高い気体の流速において（それでもなお標準的な成長工程より低い流速）、通常の成長温度においても適用可能である。しかしながら、低温であることが特に効率的且つ有利である。クラスター形成機構により、基板領域全体に均一なケイ素対炭素比率、及び均一な成長速度を達成することが可能である。これは、気流の方向に沿って、サセプタの異なる位置におけるエピタキシャル成長のために利用可能な気相におけるケイ素の量が、ケイ素気相縮合のために均一化されているためである。この均一化は、成長領域においてケイ素縮合に必要な最大濃度に飽和したケイ素気体の量を有することにより確実となる。この量を超える過剰なケイ素は（例えばサセプタ上流と比較して下流など）、ケイ素クラスターに変換され、前記成長には利用不可能になる。この機構は、図３に示したように、ＳｉＨ４の流速への成長速度の依存度で示した曲線の飽和部分によって証明される。結果として、成長に利用可能なケイ素気体種の濃度は、気流方向に沿って均一性が維持される。この成長方法は、基板回転技術を用いることなく、ウエハー領域全体にわたって均一な成長速度を達成するために、大きな直径の基板のエピタキシャル成長に対しても適用できる。
【００２５】
図４は、本発明の方法を用いた１３００℃におけるエピタキシャル層成長の厚さのマッピングを示したものである。この成長に対する反応炉の形状は、１インチの直径の基板に最適化した。図４に示したように、前記基板の直径は、成長領域において開放されている大きさよりわずかに小さいのみである（ソースポット壁間の距離）。この反応炉の形状は、標準的な成長工程を用いた場合に、より大きな直径を有する基板における成長には適していない。しかしながら、直径２インチの基板を用いた実験では、本発明の方法によって得られた気流方向に沿ったエピタキシャル層成長速度の均一性は、標準的なエピタキシャル成長工程を用いた場合の任意の反応炉の大きさから期待されるものと比較して、より良いものであった。
【００２６】
当該方法においてハロゲン化炭素前駆体を使用することにより、所望のケイ素クラスターのエッチング及びケイ素放出を誘導することが可能なハロゲン化炭素前駆体の分解によるハロゲン含有中間体化学生成物の利用可能性の更なる利点が提供される。ケイ素クラスターエッチングの概念は古いものではあるが、ハロゲン化炭素前駆体分解と基本的に同時に、ケイ素クラスターからケイ素成長種が放出される可能性は、本発明の革新的な概念の１つである。ケイ素成長種が早期に放出されると（例えば、この気流に加えたＨＣｌのエッチングによる。Ｇａｏ，Ｙ．，ｅｔ  ａｌ．，"Ｌｏｗ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ３Ｃ−ＳｉＣ  Ｆｉｌｍｓ  ｏｎ  Ｓｉ（１００）Ｕｓｉｎｇ  ＳｉＨ４−Ｃ２Ｈ４−ＨＣｌ−Ｈ２，"Ｊ．Ｃｒｙｓｔａｌ．Ｇｒｏｗｔｈ，１９１，ｐｐ．４３９−４４５，１９９８を参照）、反応炉の好ましくない位置において所望のケイ素対炭素比率がより高くなり（すなわち、サセプタの上流）、更にケイ素前駆体の減少が引き起こされる（これにより、基板／サセプタの下流位置における成長に利用可能なケイ素の減少が引き起こされる）。より好ましい方法では、ハロゲン化炭素前駆体が分解する反応炉の位置において、ハロゲン化物含有気体反応生成物が形成される。これは、ハロゲン化炭素前駆体の分解により発生するハロゲン含有中間体の気体反応生成物によるものである。しかしながら、この低〜中温の役割により、クラスターが早期分解されなくなる。その代わりに、前記クラスターは、ハロゲン含有前駆体の分解の後に利用可能となるや否や、ハロゲン含有気体反応生成物によりエッチングされる（一方で、ハロゲン化炭素前駆体の分解はフロー条件の選択により制御される）。
【００２７】
この結果、ハロゲン化炭素前駆体物質の分解によるハロゲン含有中間体化学生成物が利用可能になると直ぐに、ケイ素クラスターのエッチングが起こる。従って、ケイ素及び炭素原子（表面における成長に必要な最終反応生成物）の供給は、ハロゲン化炭素前駆体の分解に結びつくケイ素クラスターの分解機構により、互いに連結している。
【００２８】
更に、本発明の成長方法は、意図的なｎ型又はｐ型ドーピングに使用する任意のドーピング技術に適合する。これは、これらに限らないが、ｎ型ドーピングのための窒素の添加、又はｐ型ドーピングのためのホウ素の添加などを含む。高純度かつ低ドープのｎ型又はｐ型エピタキシャル層は、反応炉における不純物バックグラウンドを減少させることにより得られる場合がある。更に、望ましくない不純物の取り込みを抑えるためには、反応炉の成長領域におけるハロゲン含有中間体化学生成物が使用される。更に、提案した成長方法によって低い成長温度において実施可能性であることは、反応炉における望ましくない不純物のバックグラウンドを抑える更なる因子として使用される。ハロゲン含有中間体化学生成物の存在及び／又は低温を使用することは、ＳｉＣエピタキシャル層の半絶縁性の特性に必要な特定の深い順位の欠陥（例えば、点欠陥が関連する深い順位）の形成を増強するために使用される可能性がある。良品質の半絶縁体ＳｉＣは、低い順位及び深い順位の欠陥の両方の濃度が低い場合に得られ、これはハロゲン含有中間体化学生成物の存在及び／又は上述した低温を用いることにより、単純化される。
【００２９】
本発明はまた、デバイス品質のエピタキシャル層を低いオフ角及び軸上ＳｉＣ基板表面上に成長させるために、本発明の方法を適用させることを含む。上述の革新的成長方法により、低いオフ角及び軸上基板上での低温成長の可能性は高くなると同時に、新たな方法により可能な当該低温成長は、この新たな成長方法を用いた低いオフ角の基板上でのエピタキシャル層成長の光学顕微鏡解析を用いて示したように、「ステップバンチング」及びその他の高温が関連する表面形態の分解機構の既知の問題を減少又は完全に排除するために使用される。当該低温成長を低いオフ角及び軸上基板に適用させることは、ハロゲン化炭素前駆体に基づく方法に限られるものではない。当該低温成長は、この成長に好ましいあらゆる条件において、他の前駆体（従来のプロパンを含む）を用いた成長を含むものであっても良い。
【００３０】
一方、ハロゲン含有中間体化学生成物のそのものの存在により、あらゆる成長温度、特に低温において、低いオフ角及び軸上ＳｉＣ基板上での欠陥核形成を減少する。稀に、エピ層表面において欠陥（三角形欠陥を含む）が観察され、この観察された欠陥は低い基板の品質に結びつくものであった。
【００３１】
例えば、１３８０℃の成長温度（８°軸外基板上での成長期間より高いが、標準／従来の成長温度よりはなお低い温度）における本発明の成長方法は、オフ角及び軸上基板上での成長のために用いた。１５００トールの圧力を用いた。キャリアガス１０４は、１分あたり１標準リットルの流速の水素である。シラン（ＳｉＨ４）及びクロロメタン（ＣＨ３Ｃｌ）の流速それぞれ、１分あたり３０標準立方センチメートル及び１分あたり４標準立方センチメートルを用いた。高温で生じるステップバンチングを避けながら、幾分か高温であることが、ランダム欠陥核生成を抑制するためには有益である。
【００３２】
低温における本発明の成長方法はまた、ヘテロ構造（特に、低い融点を有する物質のヘテロ構造）を形成するために適用される。例えば、ケイ素層は、低温〜１４１０℃まで（ケイ素の融点）の温度におけるＳｉＣ成長に適合する。
【００３３】
更に、基板の表面上の非炭化ケイ素領域において形成されたウィンドウ中に成長を制限させることにより、所望の形状及び大きさのＳｉＣ領域を形成することが可能である。低温成長に適用される本発明の成長方法は、熱分解及びマスク物質の水素エッチング、及び他の高温効果を減少させるため、低温マスク（例えばＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮなど）を用いることも可能である。ＳｉＯ２マスクは、最初は、このマスクが形成されることを証明するために使用した。しかしながら、Ｓｉ３Ｎ４又はＡｌＮなどの他の低温マスク物質、炭素又はグラファイトなどの高温マスク物質、及び幾つかのマスク物質（多層構造）が使用可能である。高温マスク物質を用いた成長方法は、中温及び高温にて適用することが可能である。
【００３４】
更に、低温における本発明の成長方法は、熱経費が削減された複合デバイス用途のためのＳｉＣ成長に適用することが可能である。例としては、これらに限らないが、減少したドーパント活性を引き起こす成長などを含む。例えば、緩衝層の厚さ、不純物濃度、及び不純物活性が厳しく調整された精密に設計された（特に薄い）緩衝層上での成長にも有用である可能性がある。
【００３５】
更に、より好ましい本発明の低温成長方法は、商業用途に実用性のある市販の成長反応炉のより複雑な設計（サセプタ設計を含む）を可能にするためにも適用することが可能である。洗練され且つ複雑なサセプタのデザインは、より高温での成長には高価であるため禁止される可能性がある（なぜなら、高温で操作されたサセプタは頻繁に取り替えることが必要であり、頻繁に高価なサセプタを取り替えることは必ずしも経費的に適しているとは限らないからである）。１３００以下〜１４００℃の温度での操作により、高価なサセプタの頻繁な交換の必要性が解消される。
【００３６】
本発明の好ましい低温でのＳｉＣの成長方法は、これに限らないが、従来から高温成長が必要とされる最も重要なＳｉＣポリタイプである４Ｈ−ＳｉＣ及び６Ｈ−ＳｉＣに適用可能である。更に、任意の基板表面の配向性（これに限らないが、従来型０００１オフ軸基板を含む）が使用可能である。或いは、本方法は、ヘテロエピタキシャル成長に有用である。これは、ケイ素基板上における別のＳｉＣポリタイプ、すなわち３Ｃ−ＳｉＣの成長を含む。このような場合、ケイ素の融点以下の温度が使用される。
【００３７】
実験結果
第１実験
成長実験は、低温熱壁ＣＶＤ反応炉中、１５０〜４００トール、キャリアガスとしてＨ２を用いて、ケイ素源としてＳｉＨ４（Ｈ２中３％）、及び炭素源としてＣＨ３Ｃｌを用いて行った。８°のオフ角基板表面を用いた。エピ層の厚さマップは、Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＦＴＩＲ）の反射によって得られた。エピ層表面形態は、Ｎｏｍａｒｓｋｉ干渉コントラストを有する光学顕微鏡によって調べ、エピ層の品質は、低温フォトルミネッセンス（Ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：ＰＬ）分光法によって調べた。
【００３８】
本研究に使用した成長条件は、通常ＳｉＣホモエピタキシーに使用する標準的な流れと比較して減少したキャリアガスの流速を含む。鏡面形態は、１３００℃の温度の間の１時間あたり２μｍ以上の成長速度によって、１３００℃の温度においてＮｏｍａｒｋｓｉ顕微鏡で観察した。低温ＰＬスペクトルの形は、エピ層が良質の結晶であることを示していた。１３００℃における前記エピ層成長のスペクトルは、強固な窒素及びアルミニウムの結合励起子線、及び窒素−アルミニウム及び窒素−ホウ素の供与体−受容体対（ｄｏｎａｒ−ａｃｃｅｐｔｏｒ  ｐａｉｒｓ：ＤＡＰ）を示していた。しかしながら、前記ＰＬ信号の前記絶対吸収強度、及び前記励起直線の鋭さから、少なくとも１７００℃におけるエピタキシャル層成長と同等に良いことが観察された。
【００３９】
この研究における成長実験は、より小さな２つの熱壁ＣＶＤ反応炉にて実施した。サセプタの側面間の距離は、２"基板の直径よりわずか７ｍｍ大きいのみである。これは、本反応炉の「芯（ｓｗｅｅｔ−ｓｐｏｔ）」を明らかに２"より小さくするため、より小さな基板上におけるプロセス開発により望ましいものである。しかしながら、より大きなＣＶＤ反応炉に対する低温プロセスのスケーリングの前に、１３００℃における２"基板上における成長をより小さな反応炉で行った。前記サセプタ壁に近い前記基板の左端及び右端において、〜２ｍｍ領域以外のすべての表面形態は鏡面であることがわかった。更に、前記成長速度の均一性は期待したものよりも良かった。前記成長速度が著しく減少していることが前記サセプタ壁に近い劣化した形態領域近辺で見られ（使用したサセプタのサイズが小さいので当然なことではあるが）、気体流の方向に沿った（非最適化）成長速度の均一性は７％より良かった。前記気体流方向に沿った非最適化温度分布は、大部分の成長速度の非均一性に関与している。
【００４０】
第２実験
第１実験に使用したものと同様の成長条件を低いオフ角基板上でのエピタキシャル層成長に適用させた（前回の実験において使用した８°オフ角に比べて２°オフ角）。標準成長技術を用いた常温における低いオフ角基板上での成長は、いわゆるステップバンチングによる表面劣化をもたらした。本発明の方法を用いた２°オフ角基板上での成長は、１３８０℃で行った。前記バンチング問題は完全に解消された。通常低温において低いオフ角の基板上で起こることが予想される他の欠陥の形成（例えば島状核形成（ｉｓｌａｎｄ  ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ））は期待よりはるかに低かった。この結果は、本発明の方法が低いオフ角基板上での主要な問題を解決することが可能であることを示していた。
【００４１】
本発明の好ましい実施形態を説明及び記載してきたが、本発明の要旨を逸脱することなく様々な変化が可能であることが理解される。更に、当業者であれば、上述の明細書及び以下の請求項から本発明の他の多くの利点は明らかである。
【００４２】
独占的な特性または権利を請求する本発明の実施形態は以下のように定義される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
これらの図は、本発明の詳細な説明に付随するものであり、本発明とその利点を更に説明することを意図するものである。
【図１】図１は、本発明の成長方法の主要構成要素の概略図である。
【図２】図２は、本発明の方法による１３００℃におけるエピタキシャル層成長と、１７００℃における通常のエピタキシャル工程によるエピタキシャル層成長との発光スペクトルの比較を図示したものである。
【図３】図３は、ＣＨ３Ｃｌの２つの濃度に対する成長速度のケイ素前駆体（ＳｉＨ４流量）の流速への依存度を図示したものである。
【図４】図４は、本発明の成長方法を用いた場合の１３００℃におけるエピタキシャル層成長の厚さのマッピングを示したものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2009508799.tif 000007