JP2000226299A

JP2000226299A - 単結晶炭化珪素薄膜の製造方法および単結晶炭化珪素薄膜

Info

Publication number: JP2000226299A
Application number: JP2701499A
Authority: JP
Inventors: Kazuto Hara; 一都原; Yasuo Kito; 泰男木藤; Tatsuyuki Hanazawa; 龍行花沢; Shoichi Onda; 正一恩田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-02-04
Filing date: 1999-02-04
Publication date: 2000-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】成膜時の内部応力による反りをなくし、平坦
性の高い大面積の単結晶炭化珪素薄膜を得る。【解決手段】シリコンウェハ１上にエピタキシャル成
長により形成された単結晶炭化珪素薄膜２を、単結晶炭
化珪素薄膜２を下向きとして、多結晶炭化珪素板３とポ
ーラスカーボン板４の間に挟み、シリコンの溶融温度以
上で炭化珪素の昇華温度より低い温度、例えば１５００
℃で加圧して、反りを緩和し、平坦化する。シリコンウ
ェハ１は、この過程でポーラスカーボン板４に吸収除去
され、多結晶炭化珪素板３と密着した状態で単結晶炭化
珪素薄膜２が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に単結晶炭
化珪素薄膜を形成する際に生じる反りを解消して平坦な
単結晶炭化珪素薄膜を得る方法および平坦化された単結
晶炭化珪素薄膜に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体基板材料として有用な単結晶炭化
珪素を製造する方法として、従来より昇華法が知られて
いる。昇華法は、黒鉛ルツボ内に配置した種結晶に炭化
珪素の昇華ガスを供給し、再結晶させて種結晶上に単結
晶を成長させる方法で、種結晶としては、通常、アチソ
ン法で製造された単結晶炭化珪素が使用される。ただ
し、現状では、十分径の大きいアチソン結晶は存在せ
ず、大口径化するには結晶成長を繰り返し行う必要があ
った。

【０００３】そこで、シリコン基板上に、ＣＶＤ法（化
学的気相エピタキシャル成長法）等によりエピタキシャ
ル成長させた単結晶炭化珪素薄膜を種結晶として用いる
方法が注目されている。シリコン基板は、アチソン結晶
より大口径のものが得られるため、その上に単結晶炭化
珪素薄膜を成長させることで、種結晶の大面積化が期待
できる。

【０００４】ところが、シリコン基板上に単結晶炭化珪
素薄膜を成長させる場合、炭化珪素とシリコンの熱膨張
係数の差や格子定数の差により、反りが発生する問題が
ある。この反りは、得られた単結晶炭化珪素薄膜を種結
晶として用いるために、単結晶炭化珪素薄膜をシリコン
基板から分離した後にも残り、バルク成長用カーボン台
座に貼り付ける際に、割れやたわみが発生して、成長結
晶に結晶欠陥を誘起する原因となっていた。

【０００５】特開平５−２０８８９７号公報には、シリ
コン基板上に単結晶炭化珪素薄膜をエピタキシャル成長
させた後、シリコン基板側がカーボン台座に接触するよ
うに載置し、炭化珪素原料の昇華温度域に至る昇温過程
で上記シリコン基板をカーボン台座と融合一体化する方
法が開示されている。この方法では、シリコン基板を分
離するのと同時に、上記単結晶炭化珪素薄膜をカーボン
台座に貼り付けることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この方法のように、シ
リコン基板を溶融させて分離する場合、シリコンの熱膨
張係数の差による反りは、シリコンの溶融によって解消
する。しかしながら、単結晶炭化珪素薄膜中には、成膜
時に発生した内部応力が存在し、補強材的役割を果たし
ていたシリコンが溶融することで、この内部応力による
反りが逆に大きくなる不具合がある。また、上記方法で
は溶融したシリコンが台座のカーボンへ拡散、浸透して
界面に融合反応部を生じるが、シリコンが溶融した時点
で、エピタキシャル成長膜とカーボン台座の間に、溶融
状態のシリコンが溶融前の厚さで存在することになる。
液化したシリコンはそれ自体の表面張力により一箇所に
凝集しようとするため、その上のエピタキシャル成長膜
がうねり、もしくは割れが生じて、種結晶として使用す
ることが不可能になる。

【０００７】このように、単結晶炭化珪素のエピタキシ
ャル成長膜を大面積で、反りや割れ、たわみ等を生じる
ことなく、台座に貼り付けることは従来の方法では難し
かった。本発明は上記実情に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、内部応力による反りをなくし、平坦性
の高い大面積の単結晶炭化珪素薄膜を得ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の方法
は、エピタキシャル成長により形成された単結晶炭化珪
素薄膜を、炭化珪素の昇華温度より低い温度において加
圧することにより、膜内部の応力による反りを緩和し、
平坦化された単結晶炭化珪素薄膜を得ることを特徴とす
る。

【０００９】エピタキシャル成長により形成された単結
晶炭化珪素薄膜に生じる反りは、成膜時に単結晶炭化珪
素薄膜の内部に生じる応力分布によるものであり、結晶
欠陥等の分布によるものと考えられる。本発明では、こ
の結晶欠陥等の影響で発生する内部応力を、所定温度で
加熱、加圧を行うことによって緩和し、反りをなくして
平坦化する。よって、大面積でしかも平坦な単結晶炭化
珪素薄膜を得ることができるので、結晶成長用の種結
晶、あるいは半導体装置用の大口径基板として利用価値
が高い。

【００１０】請求項２の方法は、基板上にエピタキシャ
ル成長により形成された単結晶炭化珪素薄膜を、上記基
板材料の溶融温度以上で炭化珪素の昇華温度より低い温
度において加圧することにより、上記基板を溶融除去す
るとともに膜内部の応力による反りを緩和し、平坦化さ
れた単結晶炭化珪素薄膜を得ることを特徴とする。

【００１１】基板上に形成したエピタキシャル成長膜
を、上記基板とともに、加熱、加圧処理することもでき
る。この時、上記基板材料の溶融温度以上に加熱すれ
ば、反りをなくすのと同時に上記基板を溶融除去するこ
とができ、基板の除去工程が不要である。また、溶融し
た上記基板を加圧により除去するので、カーボン台座に
融合させる従来の方法のように、単結晶炭化珪素薄膜の
下に溶融した上記基板の層が形成され、これに基づくう
ねりや割れが生じることがない。

【００１２】請求項３の方法では、上記請求項２の方法
における加圧を、処理温度において安定な多孔性部材を
上記基板に接触させた状態で行い、上記基板を溶融して
上記多孔性部材に吸収させることにより除去する。上記
多孔性部材を用いることで、溶融した上記基板を速やか
に除去することができる。

【００１３】請求項４の方法では、上記加圧の圧力を、
５０ｐａ以上０．１Ｍｐａ以下とする。この範囲であれ
ば、上記単結晶炭化珪素薄膜の内部応力を緩和して反り
を戻すことができ、しかも圧縮圧力により割れ等を生じ
るおそれがない。

【００１４】請求項５の方法では、上記加圧を、９００
℃以上２８００℃以下の温度で行う。この範囲であれ
ば、単結晶炭化珪素薄膜内部の欠陥分布を変化させるこ
とが可能であり、しかも炭化珪素が昇華することがな
い。上記単結晶炭化珪素薄膜を上記基板とともに処理
し、反り戻しと同時に基板除去を行う場合には、上記基
板の溶融温度以上とすることが好ましい。

【００１５】請求項６の方法では、上記単結晶炭化珪素
薄膜を加熱して所定温度に到達した後、加圧を開始す
る。温度が高くなってから、加圧することで上記単結晶
炭化珪素薄膜の割れを防ぐことができる。

【００１６】請求項７の方法では、上記加熱および加圧
を行った後、所定温度まで降温し、しかる後に減圧を開
始する。例えば、上記単結晶炭化珪素薄膜が塑性変形し
ない温度以下となったところで、加圧を除去することで
平坦性を保持することができる。

【００１７】請求項８の方法では、上記加圧を、対向す
る平坦な２枚の加圧板間に、基板から分離した上記単結
晶炭化珪素薄膜、または上記基板と上記単結晶炭化珪素
薄膜の積層体を挟持した状態で行う。加圧板を用いるこ
とで上記単結晶炭化珪素薄膜を均等に加圧し、平坦性を
向上することができる。

【００１８】請求項９の方法では、上記２枚の加圧板の
一方を、上記単結晶炭化珪素薄膜と密着しやすい材料で
構成し、上記加圧の過程で上記一方の加圧板に上記単結
晶炭化珪素薄膜を接合する。上記一方の加圧板を貼り付
け用の基体として用い、溶融させた基板材の一部を接着
剤として、反り戻しと同時に貼り付けを行うことがで
き、その後の貼り付け工程が不要になる、取扱が容易に
なる等の利点がある。

【００１９】請求項１０の方法では、上記加圧板を、カ
ーボン、ポーラスカーボンまたは多結晶炭化珪素で構成
する。これらの材料は高融点で、加熱、加圧処理時に安
定であり、上記単結晶炭化珪素薄膜との密着性も良好で
ある。また、カーボン板は安価であり、ポーラスカーボ
ン板は溶融した上記基板を吸収する多孔性部材を兼ね
る。多結晶炭化珪素板は熱酸化や薬液処理が可能である
ので、これに上記単結晶炭化珪素薄膜を接合したもの
は、半導体プロセス用の基板として有用である。

【００２０】請求項１１の方法では、上記基板が単結晶
シリコンよりなる。単結晶炭化珪素薄膜をエピタキシャ
ル成長させるための基板としては、単結晶シリコン基板
が好適に用いられる。

【００２１】請求項１２の単結晶炭化珪素薄膜は、エピ
タキシャル成長により形成され、炭化珪素の昇華温度よ
り低い温度において加圧処理することにより、膜内部の
応力による反りをなくし、平坦化されてなる。この単結
晶炭化珪素薄膜は、エピタキシャル成長により形成され
るので大面積化が可能であり、しかも反りがなく平坦で
あるので、バルク単結晶成長用の種結晶、大口径半導体
基板として好適である。

【００２２】請求項１３の単結晶炭化珪素薄膜は、上記
請求項１２の単結晶炭化珪素薄膜を、上記加圧の過程
で、多結晶炭化珪素板またはカーボン板に接合してな
る。多結晶炭化珪素板またはカーボン板に接合されるこ
とで、取扱いが容易になり、利用価値が高い。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
を図１の工程図に基づいて説明する。第１の実施の形態
では、まず、図１の（１）に示す工程において、基板で
あるシリコンウェハ１上に、単結晶炭化珪素薄膜２をエ
ピタキシャル成長させる。単結晶炭化珪素薄膜２の形成
は、例えば、公知のＣＶＤ法（化学的気相エピタキシャ
ル成長法）を用い、シリコンウェハ１の温度を、シリコ
ンの軟化温度（約１４１５℃）より低い温度、例えば１
３８０℃として、珪素源および炭素源を含む原料ガスを
適量導入することにより行うことができる。原料ガスと
しては、通常、珪素源としてのシラン（ＳｉＨ₄ ）と炭
素源としてのプロパン（Ｃ₃ Ｈ₈ ）をキャリアガスとし
ての水素（Ｈ₂ ）に希釈したガスが使用され、所定時
間、結晶成長を行って、例えば、１μｍ〜１００μｍ程
度の厚さで単結晶炭化珪素薄膜２を堆積させる。成長速
度は、初期の段階では、２μｍ／時間程度と遅くして、
高品質の単結晶を成長させ、その後、成長速度が早くな
るようにする。

【００２４】なお、単結晶炭化珪素薄膜２の結晶方位が
３Ｃ−ＳｉＣ（１１１）であると、これを種結晶とした
時に６Ｈ−ＳｉＣもしくは４Ｈ−ＳｉＣ（０００１）結
晶を得ることができるので好ましい。また、単結晶炭化
珪素薄膜２に、半導体装置に応用する場合、Ｐ型であれ
ば例えばボロン（Ｂ）等の不純物をドープすると膜に反
りが発生しにくくなる。この時、不純物濃度は１×１０
¹⁴〜１×１０²¹ｃｍ^-3とし、例えばボロンであれば１×
１０¹⁵ｃｍ^-3とすると望ましい。その他の不純物として
は、Ｎ型には窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、Ｐ型にはアルミ
ニウム（Ａｌ）が挙げられる。また、単結晶炭化珪素薄
膜２の表面側（シリコンウェハ１側）は、後述するよう
に基体に貼り付けられるので高品質の単結晶である必要
は必ずしもなく、単結晶炭化珪素薄膜２を薄く成膜した
後に多結晶炭化珪素膜を例えば５μｍ成膜することで、
割れやすい単結晶炭化珪素薄膜２を多結晶炭化珪素膜で
補強することができる。

【００２５】その後、降温し、シリコンウェハ１ととも
に単結晶炭化珪素薄膜２を取り出すと、シリコンと炭化
珪素の熱膨張係数差や成膜時に生じる応力等から、図
（１）のような反りが生じる。そこで、本実施の形態で
は、図１の（２）に示す工程において、対向する平坦な
２枚の加圧板間に、シリコンウェハ１と単結晶炭化珪素
薄膜２の積層体を挟持した状態で、加熱、加圧処理を行
う、反り戻しを行う。同時に、シリコンウェハ１を溶融
して除去し、加圧板を兼ねる貼り付け用の基体に貼り付
ける。

【００２６】ここで、加圧板としては、高融点で、かつ
単結晶炭化珪素薄膜２との熱膨張係数差が小さい材料、
例えばカーボン、ポーラスカーボンまたは多結晶炭化珪
素が好適に使用される。本実施の形態では、単結晶炭化
珪素薄膜２を下側となるようにして、貼り付け用の基体
となる多結晶炭化珪素よりなる加圧板３上に配し、上側
のシリコンウェハ１の上には、溶融シリコンを吸収する
ための多孔性部材を兼ねるポーラスカーボンよりなる加
圧板４を配置する。加圧板の板厚は、例えば、シリコン
ウェハ１が通常の大きさ（直径４インチ、厚さ０．５ｍ
ｍ程度）であるとすると、少なくとも０．５ｍｍ以上と
することが望ましい。板厚が厚いほど機械的強度が高く
なるが、貼り付け用の基体を兼ねる場合には、１ｍｍ程
度とするのがよい。貼り付け用としない場合には、数ｍ
ｍ以上とすることができる。

【００２７】加熱温度は、シリコンが溶融する温度以上
で炭化珪素が昇華しない温度、具体的には、１４１５℃
以上２８００℃以下の範囲で適宜設定し、設定温度に到
達した後に、加圧を開始する。温度が高くなってから加
圧することで、単結晶炭化珪素薄膜２の割れを防止する
ことができる。加圧はアルゴンガス等の不活性ガス雰囲
気または真空中で行い、圧力は、５０ｐａ以上０．１Ｍ
ｐａ以下とするのがよく、内部圧力を緩和し膜の反りを
戻すには十分な圧力であるが、いわゆるホットプレスに
比べて弱い圧力であるため、単結晶炭化珪素薄膜２を圧
縮圧力で破壊することはない。具体的には、例えば、１
５００℃で２時間加熱、加圧を行うと、図１の（３）に
示すように、単結晶炭化珪素薄膜２の反りが解消され、
シリコンウェハ１が溶融してポーラスカーボン板４に吸
収される。このように、シリコンウェハ１が単結晶炭化
珪素薄膜２の上に位置しており、また溶融したシリコン
が速やかに多孔性部材としてのポーラスカーボン板４に
吸収除去されるので、従来のように、溶融シリコンによ
り単結晶炭化珪素薄膜２にうねりや割れが生じるおそれ
はない。

【００２８】また、この際、溶融シリコンの一部が、多
結晶炭化珪素板３と単結晶炭化珪素薄膜２の間に侵入し
（厚さ１ｍｍ以下）、滑り材および接着材として作用し
て、両者を接合する。その後、所定温度、具体的には、
単結晶炭化珪素薄膜２が塑性変形しない温度以下に降温
し、加圧を除去する。これにより、図１の（４）に示す
ように、反りのない平坦化された単結晶炭化珪素薄膜２
を多結晶炭化珪素板３に貼り付けた状態で取り出すこと
ができる。例えば２０μｍ程度に薄く形成した単結晶炭
化珪素薄膜２の単体を、大面積で取り出すことは困難で
あるが、本実施の形態のように、多結晶炭化珪素板３に
貼り付けた状態で取り出すことで、その後の昇華法によ
る結晶成長、半導体プロセスの工程での取扱いが容易に
なる。

【００２９】その後、シリコンを完全に取り除くため
に、さらに単結晶炭化珪素薄膜２の表面をエッチングガ
スでエッチングするとよい。エッチングガスとしては、
通常、ＨＣｌ、Ｃｌ₂ 等が用いられる。このようにし
て、得られる単結晶炭化珪素薄膜２は、表面平坦度が曲
率半径で３ｍ以上、表面粗度５μｍ以上と、平坦性が良
好である上、Ｘ線ロッキングカーブ半値幅１ｄｅｇ以内
と種結晶として使用するに十分な結晶性を有するもので
ある。また、反り戻しと同時に、シリコンウェハ１を除
去し、単結晶炭化珪素薄膜２を多結晶炭化珪素板３に貼
り付けることができ、工程を簡略化できる。よって、こ
れを種結晶として単結晶を公知の方法で成長させること
で、大口径の品質の高いバルク単結晶を得ることができ
る。また、単結晶炭化珪素薄膜２は、クラックのない領
域を、少なくとも２５ｍｍ²、通常１ｃｍ²以上有し、
半導体装置用の大口径基板としても利用価値が高い。

【００３０】なお、本実施の形態では、貼り付け用の基
体として多結晶炭化珪素板３を用いたが、結晶成長用の
種結晶とする場合には、カーボン板を用いてもよい。半
導体基板として用いる場合には、半導体プロセスにおけ
る熱酸化や薬液処理ができないため好ましくない。ま
た、多結晶炭化珪素板３を用いた場合、熱処理温度が１
６００℃を越えると、単結晶炭化珪素薄膜２が多結晶炭
化珪素板３に直接接着する。尚、反りを戻す際の加熱温
度の下限としては、単結晶炭化珪素薄膜２をエピタキシ
ャル成長させた温度よりも高い温度とすることが好まし
い。これはエピタキシャル成長時の温度よりも高い温度
とすることで、成長時とは異なる熱履歴を与え応力を緩
和するエネルギーを与えることができるためである。

【００３１】図２は、本発明の第２の実施の形態を示す
工程図で、上記第１の実施の形態と（２）、（３）に示
す工程が異なっている。上記第１の実施の形態では、シ
リコンウェハ１側の加圧板をポーラスカーボン板とした
が、本実施の形態のように、シリコンウェハ１側にカー
ボンよりなる加圧板５を配置し、溶融シリコンを吸収す
る多孔性部材としてのポーラスカーボン６を、シリコン
ウェハ１および単結晶炭化珪素薄膜２の側部を取り囲む
ように配置することもできる。その他の条件は上記実施
の形態と同様である。

【００３２】本実施の形態では、（３）に示す工程にお
いて、溶融したシリコンが加圧により外周側に押し出さ
れてポーラスカーボン６に吸収除去され、単結晶炭化珪
素薄膜２が溶融シリコンによって下方の多結晶炭化珪素
板３に接合される。本実施の形態では、ポーラスカーボ
ンより面粗度の良好なカーボンよりなる加圧板５を用い
ているので、単結晶炭化珪素薄膜２表面の平坦性が向上
する。

【００３３】図３は、本発明の第３の実施の形態を示す
工程図である。本実施の形態では、（１）に示す工程に
おいて、単結晶炭化珪素薄膜２を成膜した後、反り戻し
を行う前に、まず、（２）に示す工程において、シリコ
ンウェハ１を除去する。エッチングは、例えば、ＨＦと
ＨＮＯ₃の混合溶液等のエッチング液を用いて行うこと
ができ、補強材として機能していたシリコンウェハ１が
なくなることによって、単結晶炭化珪素薄膜２の反りは
図のようにより大きくなる。

【００３４】そこで、この単結晶炭化珪素薄膜２を、
（３）に示す工程において、２枚の加圧板間、ここでは
カーボン板７、８間に配置し、（４）に示す工程におい
て、加熱、加圧を行う。この時の、加熱温度は、シリコ
ン除去後であるため、シリコンの溶融温度以上にする必
要はなく、９００℃以上２８００℃以下の範囲で適宜選
択できる。ここで、９００℃は、単結晶炭化珪素薄膜内
部の欠陥分布を変化させることが可能な温度の下限であ
り、上限は上記実施の形態同様、炭化珪素の昇華温度を
越えないようにする。加圧条件は上記実施の形態と同様
である。

【００３５】これにより、（５）に示すように、反りが
なく、平坦な単結晶炭化珪素薄膜２を単体で得ることが
できる。単結晶炭化珪素薄膜２の膜厚が比較的厚いか、
面積が比較的小さい等、取り扱いが著しく困難でない場
合には、本実施の形態のように、シリコンウェハ１の除
去と反り戻しの工程を別々に行うことも可能である。ま
た、加圧板として安価なカーボン板７、８を用いている
ので、工業的に有利である。なお、得られた単結晶炭化
珪素薄膜２は、通常、カーボン接着材、レジスト等を用
いて貼り付け用の基体に接合される。

【００３６】本発明では、加圧板の組合せは、必ずしも
上記実施の形態に示されたものに限らず、用途や必要な
品質、経済性等の観点から、適宜選択することができ
る。ただし、ポーラスカーボン板は面粗度が良好ではな
いので、シリコンの吸収除去用の多孔性部材を兼ねる場
合以外は、好ましくない。

【００３７】

【実施例】次に、本発明の効果を確認するための試験を
図１に示す工程に基づいて行った。直径４インチ、厚さ
０．５ｍｍ、面方位が（１１１）であるシリコンウェハ
１を酸洗浄した後、５％希フッ酸に浸漬して水洗し、窒
素ガス雰囲気中で乾燥させた。これを、ＣＶＤ装置の反
応管内に装填した後、反応管内に水素ガス１０ｓｌｍを
導入し、さらにプロパンガス１０ｓｃｃｍ程度導入し
た。その後、シリコンウェハ１を１３５０℃まで加熱
し、炭化珪素の原料ガスとしてシラン５０ｓｃｃｍおよ
びプロパン５０ｓｃｃｍを導入して、シリコンウェハ１
上に単結晶炭化珪素薄膜２をエピタキシャル成長させ
た。成長速度は、成長初期には２μｍ／時間程度とし、
その後、増加させて、１３μｍの膜厚で単結晶炭化珪素
薄膜２を堆積させた。その後、１時間以上かけて降温
し、単結晶炭化珪素薄膜２を形成したシリコンウェハ１
を、反応管から取り出したところ、図１（１）に示すよ
うに、反りが生じていた。

【００３８】次いで、単結晶炭化珪素薄膜２を形成した
シリコンウェハ１を、図１（２）に示すように、単結晶
炭化珪素薄膜２が多結晶炭化珪素よりなる加圧板３に、
シリコンウェハ１がポーラスカーボンよりなる加圧板３
に接するようにして加圧装置内に配置し、アルゴンガス
雰囲気中で１５００℃まで昇温した。この時、シリコン
ウェハ１が、シリコンと炭化珪素の熱膨張係数差、装置
内の温度分布等の影響で割れないように、１時間かけて
加熱した。１５００℃まで加熱した後、図１（３）に示
すように、シリコンウェハ１の上面側より２００ｐａの
圧力で加圧した。この状態を２時間保持し、次に４時間
かけて降温した。温度が１００℃以下となったところで
加圧を解除した。この過程でシリコンウェハ１が除去さ
れ、図１（４）に示すように、多結晶炭化珪素板３に接
合した状態で単結晶炭化珪素薄膜２を取り出した。

【００３９】ここで、得られた単結晶炭化珪素薄膜２の
結晶方位は３Ｃ−ＳｉＣ（１１１）であり、表面平坦度
は曲率半径が１０ｍ、表面粗度０．２μｍで、平坦性が
大きく改善した。また、Ｘ線ロッキングカーブ半値幅
０．２ｄｅｇで種結晶として使用できる良好な結晶性を
有していることが確認された。さらに、クラックがない
領域を４ｃｍ²以上有しており、半導体素子用として十
分広い面積で、良好な品質を保持していることがわか
る。

【００４０】このようにして得た、単結晶炭化珪素薄膜
２が接合された多結晶炭化珪素板３を種結晶として単結
晶バルク成長装置に装着した。装置内のるつぼ底部には
原料となる炭化珪素粉末が充填してあり、その上方に、
単結晶炭化珪素薄膜２が下向きとなるように多結晶炭化
珪素板３を取り付けた。その後、るつぼ内を減圧、加熱
して炭化珪素粉末を昇華させ、単結晶炭化珪素薄膜２上
に単結晶をバルク成長させた。この時、炭化珪素粉末が
約２０００〜２４００℃の範囲となるようにし、単結晶
炭化珪素薄膜２がこれよりやや低温となるようにしてる
つぼ内の温度を制御した。得られたバルク単結晶をスラ
イス、研磨して結晶構造を解析したところ、６Ｈ−Ｓｉ
Ｃ（０００１）であり、欠陥の少ない高品質なものであ
った。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１の（１）〜（４）は本発明の第１の実施の
形態における単結晶炭化珪素薄膜の製造工程を示す断面
図である。

【図２】図２の（１）〜（４）は本発明の第２の実施の
形態における単結晶炭化珪素薄膜の製造工程を示す断面
図である。

【図３】図３の（１）〜（５）は本発明の第３の実施の
形態における単結晶炭化珪素薄膜の製造工程を示す断面
図である。

【符号の説明】

１シリコンウェハ（基板）２単結晶炭化珪素薄膜３多結晶炭化珪素板（加圧板）４ポーラスカーボン板（加圧板、多孔性部材）

フロントページの続き (72)発明者花沢龍行愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者恩田正一愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内Ｆターム(参考） 4G077 AA03 BE08 DB01 FE02 FE07 FE10 FE11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エピタキシャル成長により形成された単
結晶炭化珪素薄膜を、炭化珪素の昇華温度より低い温度
において加圧することにより、膜内部の応力による反り
を緩和し、平坦化された単結晶炭化珪素薄膜を得ること
を特徴とする単結晶炭化珪素薄膜の製造方法。
【請求項２】基板上にエピタキシャル成長により形成
された単結晶炭化珪素薄膜を、上記基板材料の溶融温度
以上で炭化珪素の昇華温度より低い温度において加圧す
ることにより、上記基板を溶融除去するとともに膜内部
の応力による反りを緩和し、平坦化された単結晶炭化珪
素薄膜を得ることを特徴とする単結晶炭化珪素薄膜の製
造方法。
【請求項３】上記加圧を、処理温度において安定な多
孔性部材を上記基板に接触させた状態で行い、上記基板
を溶融して上記多孔性部材に吸収させることにより除去
する請求項２記載の単結晶炭化珪素薄膜の製造方法。
【請求項４】上記加圧の圧力を、５０ｐａ以上０．１
Ｍｐａ以下とする請求項１ないし３のいずれか記載の単
結晶炭化珪素薄膜の製造方法。
【請求項５】上記加圧を、９００℃以上２８００℃以
下の温度で行う請求項１ないし４のいずれか記載の単結
晶炭化珪素薄膜の製造方法。
【請求項６】上記単結晶炭化珪素薄膜を加熱して所定
温度に到達した後、加圧を開始する請求項１ないし５の
いずれか記載の単結晶炭化珪素薄膜の製造方法。
【請求項７】上記加熱および加圧を行った後、所定温
度まで降温し、しかる後に減圧を開始する請求項６記載
の単結晶炭化珪素薄膜の製造方法。
【請求項８】上記加圧を、対向する平坦な２枚の加圧
板間に、上記単結晶炭化珪素薄膜、または上記基板と上
記単結晶炭化珪素薄膜の積層体を挟持した状態で行う請
求項１ないし７のいずれか記載の単結晶炭化珪素薄膜の
製造方法。
【請求項９】上記２枚の加圧板の一方を、上記単結晶
炭化珪素薄膜と密着しやすい材料で構成し、上記加圧の
過程で上記一方の加圧板に上記単結晶炭化珪素薄膜を接
合する請求項８記載の単結晶炭化珪素薄膜の製造方法。
【請求項１０】上記加圧板が、カーボン、ポーラスカ
ーボンまたは多結晶炭化珪素からなる請求項８または９
記載の単結晶炭化珪素薄膜の製造方法。
【請求項１１】上記基板が単結晶シリコンよりなる請求
項１ないし１０のいずれか記載の単結晶炭化珪素薄膜の
製造方法。
【請求項１２】エピタキシャル成長により形成され、
炭化珪素の昇華温度より低い温度において加圧処理する
ことにより、膜内部の応力による反りが緩和され、平坦
化されてなることを特徴とする単結晶炭化珪素薄膜。
【請求項１３】上記加圧の過程で、多結晶炭化珪素板
またはカーボン板に接合されてなる請求項１２記載の単
結晶炭化珪素薄膜。