JP2009190916A - ＳｉＣ基板とＳｉＣ基板の気相成長方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＳｉＣ基板をサセプター上に載置し、気相成長する場合に、ＳｉＣ基板がサセプターに固着せず、剥がすときにＳｉＣ基板の損傷を防止することができるＳｉＣ基板を提供する。
【解決手段】本発明のＳｉＣ基板は、第５族元素の炭化物と、第６族元素の炭化物と、第１３族元素の窒化物とからなる群より選ばれる少なくとも１つを含む組成の薄膜を主面に有する気相成長用基板である。この薄膜は、ＴａＣ、ＮｂＣ、ＭｏＣ、ＷＣ、ＣｒＣ、ＧａＮ、ＡｌＮまたはＢＮを含む組成を有する態様が好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＳｉＣ基板上にＣＶＤなどにより気相成長するときに、サセプターとの固着トラブルの生じないＳｉＣ基板とＳｉＣ基板の気相成長方法に関する。

ＣＶＤなどの気相成長において、半導体基板を加熱処理するときに用いるサセプターは、黒鉛などの炭素基材に、半導体基板を載置するための座ぐり凹部を形成し、サセプター基材の吸蔵ガスが気相成長中に放出し、半導体基板が汚染されないようにするため、厚さ３０〜３００μｍ程度のＳｉＣ薄膜を炭素基材の表面に形成した構造を有する（特許文献１参照）。

図２に、従来の半導体基板をサセプター上に載置し、気相成長した後の態様を示す。図２に示すように、サセプターは、黒鉛基材２２の表面に、半導体基板２３を載置する座ぐり凹部２４が設けられ、黒鉛基材２２の表面にはＳｉＣ膜２５が形成されている。このサセプター上に半導体基板２３を載置し、気相成長することにより、サセプターの表面から半導体基板２３の表面にかけて連続した半導体材料層３０が形成される。
特開平１０−１６７８８５号公報

図３に、従来のＳｉＣ基板をサセプター上に載置し、気相成長するときの態様を示す。図３に示すように、炭素基材上にＳｉＣコーティングを施したサセプターを使用し、ＳｉＣ基板に気相成長する場合、１４００℃以上で加熱処理すると、気相成長後、ＳｉＣ基板がサセプターに固着し、剥がすときに、ＳｉＣ基板が損傷するという問題がある。

これは、１４００℃以上で加熱処理を施すと、炭素（発熱体）上にあるＳｉＣ膜が高温になるため、ＳｉＣが昇華し、昇華したＳｉＣが、サセプターより低温であるＳｉＣ基板の表面に凝集し、時間経過により、基板上でＳｉＣが成長し、サセプター上のＳｉＣコーティング面に達すると、気相成長終了後、ＳｉＣ基板とサセプターが固着する。

本発明の課題は、ＳｉＣ基板をサセプター上に載置し、気相成長する場合に、ＳｉＣ基板がサセプターに固着せず、剥がすときにＳｉＣ基板の損傷を防止することができるＳｉＣ基板およびＳｉＣ基板の気相成長方法を提供することにある。

本発明のＳｉＣ基板は、第５族元素の炭化物と、第６族元素の炭化物と、第１３族元素の窒化物とからなる群より選ばれる少なくとも１つを含む組成の薄膜を主面に有する気相成長用の基板である。この薄膜は、ＴａＣ、ＮｂＣ、ＭｏＣ、ＷＣ、ＣｒＣ、ＧａＮ、ＡｌＮまたはＢＮを含む組成を有する態様が好ましい。

本発明は、炭素基材の表面をＳｉＣ膜で被覆したサセプター上にＳｉＣ基板を載置し、１４００℃以上で加熱するＳｉＣ基板の気相成長方法であって、ＳｉＣ基板は、第５族元素の炭化物と、第６族元素の炭化物と、第１３族元素の窒化物とからなる群より選ばれる少なくとも１つを含む組成の薄膜を主面に有し、ＳｉＣ基板の薄膜を形成した主面をサセプターに向けて配置する。

ＳｉＣ基板の気相成長に際して、ＳｉＣ基板とサセプターとの固着を防止することができるため、熱処理後、ＳｉＣ基板を取り外すときにＳｉＣ基板の破損が生じない。

図１に、本発明のＳｉＣ基板の気相成長方法を実施する態様を示す。図１に示すように、この気相成長方法は、炭素基材の表面をＳｉＣでコーティングしたサセプター上に、ＳｉＣ基板を載置し、１４００℃以上で加熱する。ＳｉＣ基板は、例えばＴａＣを主成分とする薄膜を主面に有し、薄膜を形成した主面をサセプターに向けて配置する。このため、ＳｉＣ基板の気相成長時に、炭素基材からの発熱によりサセプター表面からＳｉＣが昇華しても、ＴａＣなどからなる薄膜にＳｉＣが凝集しない。したがって、時間経過後、ＳｉＣが薄膜上で成長することがなく、ＳｉＣ基板とサセプターとの固着を防止することができ、熱処理後、ＳｉＣ基板を取り外すときにＳｉＣ基板の破損を回避できる。

本発明のＳｉＣ基板は、気相成長に使用され、ＳｉＣ基板の主面に有する薄膜は、第５族元素の炭化物と、第６族元素の炭化物と、第１３族元素の窒化物とからなる群より選ばれる少なくとも１つを含む組成を有する。このため、気相成長時に、サセプター表面から昇華したＳｉＣの基板への凝集を抑えることができる。これらの薄膜材料の中でも、ＣｒＣとＧａＮは、１５００℃程度以上の温度において耐熱性を有するため、気相成長時に１４００℃以上にＳｉＣ基板を加熱することができる。一方、ＴａＣ、ＮｂＣ、ＭｏＣ、ＷＣ、ＡｌＮおよびＢＮは、２０００℃程度以上の温度において耐熱性を有するため、気相成長時に１５００〜１８００℃程度にＳｉＣ基板を加熱することができる。また、薄膜材料として、炭化物もしくは窒化物を使用することにより、ＳｉＣ基板との反応を抑制することができる。したがって、薄膜の組成は、ＴａＣ、ＮｂＣ、ＭｏＣ、ＷＣ、ＣｒＣ、ＧａＮ、ＡｌＮまたはＢＮを含む態様が好ましい。

第５族元素の炭化物、第６族元素の炭化物および第１３族元素の窒化物などの組成を有する薄膜は、ＣＶＤ、スパッタリングなどによりＳｉＣ基板上に形成することができる。また、第５族元素の炭化物および第６族元素の炭化物は、第５族元素または第６族元素の薄膜をＳｉＣ基板上に形成した後、プロパンなどの炭化水素ガスと水素ガスの雰囲気下、１０００℃程度に加熱することにより炭化物に変化させることができる。形成する薄膜の厚さは、昇華するＳｉＣの凝集を抑制する点で、０．１μｍ以上が好ましく、０．５μｍ以上がより好ましい。一方、薄膜に罅（亀裂）が発生することを防止するである点で、厚さは、１００μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下がより好ましい。

（実施例１）
高純度黒鉛基材上にＣＶＤにより厚さ１００μｍのＳｉＣ膜をコーティングし、サセプターを形成した。つぎに、６Ｈ型単結晶ＳｉＣ基板の１の主面に、ＴａＣをターゲットとしたスパッタリング装置を用いてＴａＣからなる厚さ０．５μｍの薄膜を形成した。つづいて、ＳｉＣ基板のＴａＣ薄膜を形成した主面を、サセプターに向けて載置し、原料ガスとして、シランガス（ＳｉＨ₄）、プロパンガス（Ｃ₃Ｈ₈）を用い、１５００℃で３０分間、ＣＶＤによる気相成長を行ない、厚さ１μｍの６Ｈ単結晶ＳｉＣ膜を形成した。気相成長後、観察すると、ＳｉＣ基板に形成したＴａＣ薄膜上には、ＳｉＣは認められず、ＳｉＣ基板をサセプターから容易に分離することができ、ＳｉＣ基板に損傷はなかった。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

ＳｉＣ基板をサセプター上に載置し、気相成長する場合に、ＳｉＣ基板がサセプターに固着せず、剥がすときにＳｉＣ基板の損傷を防止することができる。

本発明のＳｉＣ基板の気相成長方法を実施する態様を示す図である。 従来の半導体基板をサセプター上に載置し、気相成長した後の態様を示す図である。 従来のＳｉＣ基板をサセプター上に載置して、気相成長するときの態様を示す図である。

符号の説明

２２ 黒鉛基材、２３ 半導体基板、２４ 凹部、２５ ＳｉＣ膜、３０ 半導体材料層。

Claims (3)

1. 第５族元素の炭化物と、第６族元素の炭化物と、第１３族元素の窒化物とからなる群より選ばれる少なくとも１つを含む組成の薄膜を主面に有する気相成長用ＳｉＣ基板。
2. 前記薄膜は、ＴａＣ、ＮｂＣ、ＭｏＣ、ＷＣ、ＣｒＣ、ＧａＮ、ＡｌＮまたはＢＮを含む組成を有する請求項１に記載のＳｉＣ基板。
3. 炭素基材の表面をＳｉＣ膜で被覆したサセプター上にＳｉＣ基板を載置し、１４００℃以上で加熱するＳｉＣ基板の気相成長方法であって、
   ＳｉＣ基板は、第５族元素の炭化物と、第６族元素の炭化物と、第１３族元素の窒化物とからなる群より選ばれる少なくとも１つを含む組成の薄膜を主面に有し、
   ＳｉＣ基板の前記薄膜を形成した主面をサセプターに向けて配置するＳｉＣ基板の気相成長方法。

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