JP2023138469A - ４ｈ－ｓｉｃ物質と直接コンタクトする３ｃ－ｓｉｃ層を形成するために４ｈ－ｓｉｃ物質のウエハを処理するプロセス - Google Patents

４ｈ－ｓｉｃ物質と直接コンタクトする３ｃ－ｓｉｃ層を形成するために４ｈ－ｓｉｃ物質のウエハを処理するプロセス Download PDF

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Abstract

【課題】４Ｈ－ＳｉＣウエハ上に、ば３Ｃ－ＳｉＣ又はシリコン層などの４Ｈ－ＳｉＣに関して減少したバンドギャップを有する層を形成するために４Ｈ－ＳｉＣウエハを処理するプロセスを提供する。【解決手段】３Ｃ－ＳｉＣ層２４を製造する方法は、表面２１ａを具備する４Ｈ－ＳｉＣのウエハ２１を提供する工程と、レーザービーム１０２を介してウエハ２１の選択可能部分を少なくとも該選択可能部分の物質の溶融温度へ加熱する工程と、該溶融した選択可能部分の冷却及び結晶化を許容して３Ｃ－ＳｉＣ層２４と、３Ｃ－ＳｉＣ層上にシリコン層２６ａと、シリコン層２６ａ上にカーボンリッチ層２６ｂを形成する工程と、カーボンリッチ層２６及びシリコン層２６ａを完全に除去して３Ｃ－ＳｉＣ層２４を露出させる工程と、を包含している。【選択図】図３

Description

本発明は、４Ｈ－ＳｉＣウエハ上に、例えば３Ｃ－ＳｉＣ又はシリコン層などの、４Ｈ－ＳｉＣに関して減少したバンドギャップを有する層を形成するために、４Ｈ－ＳｉＣウエハを処理するプロセス（方法）に関するものである。
既知の如く、半導体装置は、典型的に、シリコンウエハに製造される。しかしながら、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハが、少なくとも部分的に、ＳｉＣの有益的な物理化学的な特性のために益々普及している。例えば、ＳｉＣは、通常、シリコンと比較して一層高いバンドギャップを有しており、その結果、例えばショットキーコンタクトが形成される場合に、一層大きな障壁高さが得られる。更に、ＳｉＣのブレークダウン電圧は、シリコンのものよりも一層大きい。その理由は、ＳｉＣの臨界電界はシリコンのものよりも約１０倍一層大きいという事実に起因している。一般的に、４Ｈ－ＳｉＣの基板（バルク）上の装置の製造と関連する利点は、ブレークダウン電圧における利点を維持することであるが、例えば、ショットキーコンタクトの障壁高さを減少させるために、その表面上に一層低いバンドギャップを有する物質（例えば、シリコン又は３Ｃ－ＳｉＣ）を有することとなる。換言すると、逆バイアスにおける利点を維持し且つ順方向バイアスにおける電圧降下を最低化させることが望ましい。
シリコンカーバイドは、ポリタイプとも呼称される異なる結晶形態のものがある。最も一般的なポリタイプは、立方晶系ポリタイプ（ポリタイプ３Ｃ－ＳｉＣ）、六方晶系ポリタイプ（ポリタイプ４Ｈ－ＳｉＣ及び６Ｈ－ＳｉＣ）、及び菱面晶系ポリタイプ（ポリタイプ１５Ｒ－ＳｉＣ）である。これらの中で、立方晶系ポリタイプ３Ｃ－ＳｉＣが、その特性が他のウエハポリタイプのものと比較して独特であるために、現在のところ深く研究されている。ポリタイプ３Ｃ－ＳｉＣは、金属酸化物半導体（ＭＯＳ）装置適用例に対して幾つかの利点を提供しており、例えば、それは、その減少された酸化物／３Ｃ－ＳｉＣ界面トラップ密度でドリフト移動度を増加させることに貢献する場合がある。３Ｃ－ＳｉＣの減少されたバンドギャップはチャンネル反転を得るために必要な電界強度を減少させることに貢献する。３Ｃ－ＳｉＣを興味のあるものとさせるその他の特性としては、オン状態抵抗Ｒｏｎの値が低いことであり、そのことは、６５０Ｖまで及びそれを越えて動作する装置の場合に特に有用である。
その他のポリタイプに関して製造のより大きな容易性のために、４Ｈ－ＳｉＣが基板として一般的に使用される。しかしながら、４Ｈ－ＳｉＣのバンドギャップ（３．２ｅＶ）は、３Ｃ－ＳｉＣ（２．３ｅＶ）又はシリコン（１．１２ｅＶ）の対応するバンドギャップと比較して一層大きく、そのことは、３Ｃ－ＳｉＣ又はシリコンと比較して、幾つかの電子的適用例に対して４Ｈ－ＳｉＣをより魅力の無いものとさせている。例えば、ショットキーバリアダイオードの場合に、ショットキー障壁高さ（ＳＢＨ）を制御することの可能性は、エネルギ消費を減少させ且つ導通損失を最小化させるためには、重要な側面である。そのために、金属／３Ｃ－ＳｉＣ又は金属／Ｓｉコンタクトの実現は、金属／４Ｈ－ＳｉＣコンタクトのＳＢＨ値と比較して一層低いＳＢＨ値を生じさせ、一層効率的なショットキーダイオードを製造することを可能とさせる。
六方晶系シリコンカーバイド（４Ｈ－ＳｉＣ又は６Ｈ－ＳｉＣ）基板上に立方晶系シリコンカーバイド（３Ｃ－ＳｉＣ）を成長させるために異なる方法が提案されている。それらの内の一つは、蒸気－液体－固体（ＶＬＳ）メカニズムとして知られており、それは、例えば、Ｓｏｕｅｉｄａｎ Ｍ． ｅｔ ａｌ．著「６Ｈ－ＳｉＣ（０００１）上に３Ｃ－ＳｉＣ単一ドメイン層を成長させるための蒸気－液体－固体メカニズム（Ａ Ｖａｐｏｒ－Ｌｉｑｕｉｄ－Ｓｏｌｉｄ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｆｏｒ Ｇｒｏｗｉｎｇ ３Ｃ－ＳｉＣ Ｓｉｎｇｌｅ－Ｄｏｍａｉｎ Ｌａｙｅｒｓ オン６Ｈ－ＳｉＣ（０００１））」、アドバンスト・ファンクショナル・マテリアルズ、１６巻、９７５－９７９頁、２００６年５月２日、に記載されている。
別の方法は、昇華エピタキシー（ＳＥ）として知られている。
しかしながら、上述した方法は、複数の成長ステップと表面モルフォロジーの高い制御（特に、オフアクシス４Ｈ－ＳｉＣ基板（ｏｆｆ－ａｘｉｓ ４Ｈ－ＳｉＣ ｓｕｂｓｔａｔｅ）上にＳＥ方法で成長される層又は膜に関して）を必要とする。
３Ｃ－ＳｉＣ層を製造するための上述した技術に対する代替案はシリコン基板上の化学的気相成長（ＣＶＤ）である。しかしながら、そのようにして形成された３Ｃ－ＳｉＣ層は、高い欠陥密度を有している（１０８１０９ｃｍ３程度であり、それは２つの物質の間の約２０％の格子不整合から発生する）。
例えば、ＣＶＤ技術によるか又は昇華により、例えばインアクシス（ｉｎ－ａｘｉｓ）６Ｈ－ＳｉＣ基板上に３Ｃ－ＳｉＣのヘテロエピタキシャル成長等のその他の解決法も提案されている。しかしながら、良好な品質を有する最終製品を得るために設定すべきパラメータ数が多いこと及び３Ｃ－ＳｉＣ層の形成に影響を与える多数の変数が、特に産業及び大量生産分野において、既知の方法の使用を制限する。
Ｃｈｏｉ、 Ｉ．、Ｊｅｏｎｇ， Ｈ．、Ｓｈｉｎ、 Ｈ． ｅｔ ａｌ．著「シリコンカーバイドのレーザー誘起相分離（Ｌａｓｅｒ－ｉｎｄｕｃｅｄ ｐｈａｓｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ）」、ネイチャーコミュニケーションズ ７、１３５６２（２０１６）
本発明の目的とするところは、従来技術の欠点及び制限を解消するような態様で４Ｈ－ＳｉＣウエハを処理するプロセス即ち方法を提供することである。
本発明によれば、４Ｈ－ＳｉＣウエハを処理するプロセスが特許請求の範囲に定義されるごとくに提供される。
本発明をより良く理解するために、その好適実施例について、添付の図面を参照して、純粋に非制限的な例によって、以下に説明する。
（Ａ）乃至（Ｆ）は、本発明の１実施例に基づく３Ｃ－ＳｉＣ層を製造するプロセスの相次ぐ工程を例示した各概略図。 本発明の更なる実施例に基づく３Ｃ－ＳｉＣ層を製造するプロセスの或る工程を例示した概略図。 （Ａ）乃至（Ｅ）は、本発明の更なる実施例に基づく３Ｃ－ＳｉＣ層を製造するプロセスの相次ぐ工程を例示した各概略図。 本発明の更なる実施例に基づく３Ｃ－ＳｉＣ層を製造するプロセスの或る工程を例示した概略図。
図１（Ａ）乃至（Ｆ）を参照して、本発明の１実施例に基づくポリタイプ３Ｃ－ＳｉＣのシリコンカーバイド層を形成する方法について説明する。図１（Ａ）乃至（Ｆ）は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸の３軸参照系で表現されている。
図１（Ａ）を参照すると、ポリタイプ４Ｈ－ＳｉＣ、特に結晶性４Ｈ－ＳｉＣ，更により特定的に単結晶４Ｈ－ＳｉＣのシリコンカーバイドのウエハ１が提供される。ウエハ１は、互いにＺ軸に沿って反対側の正面側１ａと裏面側１ｂとを包含している。ウエハ１は、１実施例において、第１電気導電型、例えばＮ導電型、及び１０１８１０２２子数／ｃｍ３範囲内のドーピングを有している。ウエハ１は、例えば、Ｚ軸に沿って測定した、約１００－４００μｍに等しい厚さを有している。
一般的に、本発明は任意の４Ｈ－ＳｉＣ基板へ適用される。
更なる実施例において、ウエハ１は、異なる導電型（即ち、Ｐ型）を有している。しかしながら、本発明の目的のためには、ウエハ１の導電型、即ち開始ドーピングタイプは関係ない。
ウエハ１は、それ自身既知の態様で製造され、且つ本発明の目的とするところではない。しかしながら、４Ｈ－ＳｉＣウエハは市販されている。
図１（Ｂ）を参照すると、ドーピング種の注入（Ｚ軸に平行な矢印２で示してある）工程を実施する。その注入は正面側１ａにおいて行われ且つ注入マスク無しで実施される（必要性及び設計選択に基づいて、注入マスクの使用がなされる場合がある）。
従って、ドープ層３が形成され、それは正面側１ａにおいて一様に延在している。ドープ層３はウエハ１内に或る深さに延在し且つ正面側１ａの表面から測定して１００ｎｍと１０００ｎｍとの間の最大深さに到達する。
図１（Ｂ）のドーピング工程は、１実施例においては、例えば窒素（Ｎ）及び燐（Ｐ）等の第１導電型（Ｎ）を有するドーピング種でのドーピングを行うことが可能である。該注入は、１０１７１０２０子数／ｃｍ３間のドーパント濃度を有するドープ層３を形成するために、２０及び５００ｋｅＶの間の注入エネルギ及び１０１４び１０１６子数／ｃｍ２ドーズで実施される。
図１（Ｂ）のドーピング工程は、異なる実施例において、例えばアルミニウム等の第１導電型とは反対の第２導電型（Ｐ）を有するドーピング種でのドーピングとすることが可能である。その注入は、１０１７び１０２０子数／ｃｍ３間のドーパント濃度を有するドープ層３を形成するために、２０及び５００ｋｅＶの間の注入エネルギ及び１０１４び１０１６子数／ｃｍ２間のドーズで実施される。
該注入工程は、４Ｈ－ＳｉＣの結晶構造を「破壊」し、結晶性物質の場合と比較して一層低い温度において以下に説明する溶融工程を実施可能なものとさせる（例えば、図３（Ｂ）で説明する如くに）。
その後、図１（Ｃ）を参照すると、正面側１ａにおけるウエハ１の一部の局所的溶融を発生させるために、正面側１ａの表面においてサーマルバジェット、即ち熱履歴、を発生させる。
その目的のために、ビーム１０２が正面側１ａ、特にドープ層３、を１６００℃と３０００℃との間の温度へ加熱させるようなビーム１０２を発生する構成されているレーザー供給源１００を使用する。ドープ層３によって到達される最大深さが与えられると、正面側１ａの表面のレベルにおいて約２０００℃の温度が、たとえドープ層３によって到達される最大深さにおいても上述した範囲内の温度を確保するのに十分である。
この温度は、ドープ層３の溶融を発生させるようなものであり、ビーム１０２の発生を中断、即ちウエハ１の加熱を中断することによって、それまで溶融していた部分の再固化及びその結晶化が観察される。特に、本発明者等が知得したところでは、ウエハ１の結晶化は複数の重畳された層を発生し、それは、図１（Ｄ）に示されるように、溶融しなかった４Ｈ－ＳｉＣ物質の上の３Ｃ－ＳｉＣ層４と、該３Ｃ－ＳｉＣ層４の上のシリコン層６ａと、シリコン層６の上の一つ又はそれ以上のカーボンリッチ層６ｂ（例えば、一つ又はそれ以上のグラファイト層及び／又は一つ又はそれ以上のグラフェン層を包含している）とを包含している。
４Ｈ－ＳｉＣ基板の溶融とその後の結晶化による前述した層の発生は、例えば、Ｃｈｏｉ、 Ｉ．、Ｊｅｏｎｇ， Ｈ．、Ｓｈｉｎ、 Ｈ． ｅｔ ａｌ．著「シリコンカーバイドのレーザー誘起相分離（Ｌａｓｅｒ－ｉｎｄｕｃｅｄ ｐｈａｓｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ）」、ネイチャーコミュニケーションズ
７、１３５６２（２０１６）に記載されている。
１実施例において、ドープ層３の層４、６ａ、６ｂへの変換は、レーザー１００を適宜移動させてウエハ１の正面側１ａ全体を加熱させることによって発生する。例えば、レーザー１００の複数の走査をＸＹ面上で実施する（例えば、互いに且つＸ軸及び／又はＹ軸に平行に複数の走査）。
更なる実施例においては、ウエハ１の幾つかの領域内のみに排他的に３Ｃ－ＳｉＣ層の形成を行わせるために（例えば、ウエハ１内に設けられる／集積化されるべく意図されている装置の活性区域が形成される領域においてのみ）、ドープ層３の所定の部分のみをレーザー１００によって処理する。
レーザー１００は、例えば、エキシマＵＶレーザーである。可視光領域の波長を有するレーザーを包含してその他のタイプのレーザーを使用することが可能である。
図１（Ａ）乃至（Ｄ）の実施例に基づく本発明の目的を達成するために最適化されたレーザー１００の形態及び動作パラメータは次の通りである。
波長：２９０と３７０ｎｍとの間で、特に３１０ｎｍ；
パルス期間：１００ｎｓと３００ｎｓとの間で、特に１６０ｎｓ；
パルス数：１と１０との間で、特に２；
エネルギ密度：１．６及び４Ｊ／ｃｍ２間で、特に２．６Ｊ／ｃｍ２正面側１ａの表面のレベルでの考察）；及び
温度：１４００℃と３０００℃との間で、特に１８００℃（表面１ａのレベルにおいて考察）。
正面側１ａのレベルにおいてのビーム１０２のスポットの面積は、例えば、０．７及び１．５ｃｍ２間である。
溶融した部分の結晶化は、１００ｎｓと３００ｎｓとの間の時間で、１６００℃と２７００℃との間の温度での環境において発生する。
次いで、図１（Ｅ）を参照すると、カーボンリッチ層６ｂの及びその下側のシリコン層６ａの酸化工程を実施して、夫々の酸化層（図１（Ｅ）中においては参照番号８で一緒に示してある）を形成する。この工程は、例えば酸素リッチ環境等の酸化環境において６０分の間８００℃の温度にある炉内にウエハ１を挿入させることによって実施される。このことは、カーボンリッチ層とシリコン層の両方の酸化に貢献する。本発明者等は、３Ｃ－ＳｉＣ層の及び４Ｈ－ＳｉＣ基板の対応する酸化を観察することはなかった。
次いで、図１（Ｆ）を参照すると、例えばＢＯＥ（緩衝酸化物エッチャント）等の適宜のウエットエッチング溶液内へのその後の浸漬が酸化物層８を完全に除去して、下側の３Ｃ－ＳｉＣ層４を露出させることを可能とする。
該エッチング化学溶液は酸化層８の物質を選択的に除去するので、そのエッチングは、下側の３Ｃ－ＳｉＣ層４を除去すること無しに、酸化層８を完全に除去するまで進行する。
図２に例示した本発明の更なる実施例においては、図１（Ａ）乃至（Ｃ）を参照して既に説明した工程を実施した後に、ウエハ１の物質の溶融とその後の再固化（再結晶化）は、ウエハ１の４Ｈ－ＳｉＣ物質と３Ｃ―ＳｉＣ層４との間の中間に更に６Ｈ－ＳｉＣ層１０を形成することとなる。
該６Ｈ－ＳｉＣ層の形成は、レーザー１００を介して該４Ｈ－ＳｉＣウエハへ与えられるサーマルバジェットの適宜の選択によって、即ち処理されるウエハの部分の溶融工程期間中のレーザー１００の形態及び動作パラメータを調節することによって、発生される。その溶融部分のその後の結晶化が、自然の態様で（即ち、オペレータによる更なる介入により調節されること無しに）、該６Ｈ－ＳｉＣ層の付加的な形成を発生させる。レーザー１００の（即ち、該レーザーによって射出される放射の）形態／動作パラメータは以下の通りである。
波長：２９０及び３７０ｎｍの間で、特に３１０ｎｍ；
パルス期間：１００ｎｓと３００ｎｓとの間で、特に１６０ｎｓ；
パルス数：１と１０との間で、特に２；
エネルギ密度：１．６及び４Ｊ／ｃｍ２間で、特に２．６Ｊ／ｃｍ２正面側１ａの表面のレベルにおいて考察）； 及び
温度：１４００℃と２６００℃との間で、特に１８００℃（表面１ａのレベルにおいて考察）。
溶融している部分の結晶化は、１００ｎｓと３００ｎｓとの間の時間で１６００℃と２７００℃との間の温度での環境において発生する。
次いで、既に図１（Ｅ）及び（Ｆ）を参照して説明した酸化及びエッチング工程を実施する。
図３（Ａ）乃至（Ｅ）は、本発明の更なる実施例を例示している。図３（Ａ）乃至（Ｅ）は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸の三軸参照系で図示してある。
図３（Ａ）を参照すると、ポリタイプ４Ｈ－ＳｉＣ、特に結晶性４Ｈ－ＳｉＣで、更に一層特に単結晶４Ｈ－ＳｉＣ、のシリコンカーバイドのウエハ２１が提供される。ウエハ２１は、Ｚ軸に沿って互いに反対側の正面側２１ａと裏面側２１ｂとを包含している。ウエハ２１は、１実施例においては、第１導電型、例えばＮ型、と、１ｅ１８－１ｅ２２原子数／ｃｍ３範囲内のドーピングとを有している。
ウエハ２１は、例えば、Ｚ軸に沿って測定した約１００及び４００μｍに等しい厚さを有している。
更なる実施例においては、ウエハ２１は異なる導電型（即ち、Ｐ型）を有している。しかしながら、本発明の目的のためには、ウエハ２１の導電型又は開始ドーピングタイプは問題ではない。
ウエハ１は、それ自身既知の態様で製造され且つ本発明の目的ではない。しかしながら、４Ｈ－ＳｉＣウエハは市販されている。
その後、図３（Ｂ）を参照すると、正面側２１ａにおいてウエハ２１の一部の局所的溶融を発生させるために、正面側２１ａの表面においてサーマルバジェット、即ち熱履歴、を発生させる。
そのために、約１６００－３０００℃に等しい温度へ正面側２１ａを加熱させるためのビーム１０２を発生させる形態とされているレーザー供給源１００を使用する。正面側２１ａの表面のレベルにおいて約３０００℃の温度は、例えば約１０μｍに等しいウエハ２１における深さにおいて上述した範囲内の温度を確保するのに十分である。この温度は、レーザー１００を介して処理中のウエハ２１の部分の溶融を発生させるものである。ビーム１０２の発生を中断させることによって、即ちウエハ２１の加熱を中断させることによって、溶融している部分の再固化、及び、特に、予め画定し且つ予測可能な形態でのその再結晶化が観察される。特に、本発明者等が知見したところでは、ウエハ２１の再結晶化は複数の重畳された層を発生しが、該層は、図３（Ｃ）に例示されているように、溶融していない４Ｈ－ＳｉＣ物質上の３Ｃ－ＳｉＣ層２４と、該３Ｃ－ＳｉＣ層２４上のシリコン層２６ａと、該シリコン層２６ａ上の一つ又はそれ以上のカーボンリッチ層２６ｂ（例えば、グラファイト層、又はグラフェン多層を含む）とを包含している。
１実施例において、ウエハ１の一部の層２４、２６ａ、２６ｂへの変換は、レーザー１００を適切に移動させることによって、ウエハ２１の全正面側２１ａを加熱することにより発生する。例えば、レーザー１００の複数の走査をＸＹ面上で実施する（例えば、互いに且つＸ軸及び／又はＹ軸に対して平行な複数の走査）。更なる実施例においては、ウエハ２１の幾つかの領域において排他的に（例えば、ウエハ２１内に設けられる／集積化されることが意図されている装置の活性区域が形成される領域においてのみ）３Ｃ－ＳｉＣ層２４の形成を得るために、ウエハ１の幾つかの領域（ＸＹ面平面図において）のみをレーザー１００によって処理する。
図３（Ａ）乃至（Ｃ）の実施例に基づいて本発明の目的を達成するために最適化されたレーザー１００の形態及び動作パラメータは以下の通りである。
波長：２９０及び３７０ｎｍの間で、特に３１０ｎｍ；
パルス期間：１００ｎｓと３００ｎｓとの間で、と行くに１６０ｎｓ；
パルス数：１及び１０の間で、特に２；
エネルギ密度：１．６及び５Ｊ／ｃｍ２間で、特に３．８Ｊ／ｃｍ２正面側１ａの表面のレベルにおいて考察）；及び
温度：２０００℃と３０００℃との間で、特に２６００℃（表面１ａのレベルにおいて考察）。
正面側１ａのレベルにおけるビーム１０２のスポットの面積は、例えば、０．７及び１．５ｃｍ２間である。
溶融している部分の結晶化は、１６００及び２７００℃の間の温度での環境において、１００ｎｓと３００ｎｓとの間の時間で発生する。
次いで、図３（Ｄ）を参照すると、既に説明したことと同様に、シリコン層２６ａ及びカーボンリッチ層２６ｂの酸化工程を実施し、夫々の酸化層（図中において包括的参照番号２８で示してある）を形成する。
この工程は、酸化環境、特に、酸素環境において、６０分間の間８００℃の温度にある炉内にウエハ２１を挿入することによって実施する。このことは、該カーボンリッチ層とシリコン層の両方の酸化に貢献する。本発明者等は、該３Ｃ－ＳｉＣ層及び４Ｈ－ＳｉＣ基板の対応する酸化は観察しなかった。
次いで、図３（Ｅ）を参照すると、例えばＢＯＥ（緩衝酸化物エッチャント）等の適宜のウエットエッチング溶液内へのその後の浸漬によって、酸化層２８を完全に除去することが可能であり、下側の３Ｃ－ＳｉＣ層２４が露出される。
該エッチング化学溶液は酸化層２８の物質を選択的に除去するので、該エッチングは下側の３Ｃ－ＳｉＣ層２４を除去すること無しに、該酸化層を完全に除去するまで進行する。
図４に例示した本発明の更なる実施例においては、図３（Ａ）及び（Ｂ）を参照して既に説明した工程を実施した後に、ウエハ２１の物質の溶融及びその後の再結晶化が、ウエハ２１の４Ｈ－ＳｉＣ物質と３Ｃ－ＳｉＣ層２４との間の中間に更なる６Ｈ－ＳｉＣ層２９を形成させることとなる。
６Ｈ－ＳｉＣ層２９の形成は、以下の如くに、適宜のビームを射出させるために、レーザー１００の形態及び動作パラメータを適宜調節することによって（図２を参照して既に説明した如くに）発生される。
波長：２９０及び３７０ｎｍの間で、特に３１０ｎｍ；
パルス期間：１００ｎｓと３００ｎｓとの間で、特に１６０ｎｓ；
パルス数：１及び１０の間で、特に２；
エネルギ密度：１．６及び４Ｊ／ｃｍ２間で、特に２．６Ｊ／ｃｍ２正面側１ａの表面のレベルにおいて考察）；及び
温度：１４００℃と２６００℃との間で、特に１８００℃（表面１ａのレベルにおいて考察）。
溶融している部分の結晶化は、１６００℃と２７００℃との間の温度での環境において、１００ｎｓと３００ｎｓとの間の時間で発生する。
次いで、既に図３（Ｄ）及び（Ｅ）を参照して説明した酸化及びエッチング工程を実施する。
本開示に基づいて提供される本発明の特性の検査から、それが提供する利点は明らかである。
特に、バンドギャップが減少され且つ電子移動度が高い所望の電気的特性を有する３Ｃ－ＳｉＣ層を迅速かつ安価な態様で製造することが可能であり、且つ既知の産業的プロセスと統合させることが可能である。
更に、本発明者等の検証によれば、そのようにして製造された３Ｃ－ＳｉＣ層の欠陥密度は低い。
４Ｈ－ＳｉＣ基板上に３Ｃ－ＳｉＣ層を製造することの可能性は、シリコンカーバイド特性の完全な利点を完全に掌握することを可能とする。
更に、該加熱及び溶融処理は単一の工程で発生し、その期間中に、レーザーパラメータ（例えば、エネルギ及びパルス数）を正確に制御することが可能であり、本プロセスを高度に再現性のあるものとさせる。
以上、本発明の具体的実施の態様について詳細に説明したが、本発明はこれらの具体的実施の態様に制限されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱すること無しに種々の変形や修正を行うことが可能であることは勿論である。

Claims (16)

  1. ４Ｈ－ＳｉＣ物質のウエハ（１；２１）を処理する方法において、
    レーザービーム（１０２）を介して、該ウエハ（１；２１）の表面（１ａ，２１ａ）における選択可能部分を少なくとも前記選択可能部分の物質の溶融温度まで加熱する工程、
    該溶融した選択可能部分の結晶化を可能とし、該ウエハ（１；２１）の４Ｈ－ＳｉＣ物質とコンタクトしている３Ｃ－ＳｉＣ層（４；２４）と、該３Ｃ－ＳｉＣ層（４；２４）上方のシリコン層（６ａ；２６ａ）と、該シリコン層（６ａ；２６ａ）上方のカーボンリッチ層（６ｂ；２６ｂ）とを包含する重畳された複数の層からなる積層体を形成する工程、及び
    前記カーボンリッチ層（６ｂ；２６ｂ）を完全に除去する工程、
    を包含している方法。
  2. 前記シリコン層（６ａ；２６ａ）を完全に除去して該３Ｃ－ＳｉＣ層（４；２４）を露出させる工程を更に包含している請求項１に記載の方法。
  3. 前記選択可能部分が結晶性４Ｈ－ＳｉＣ物質、特に単結晶４Ｈ－ＳｉＣからなる請求項１又は２に記載の方法。
  4. 該加熱工程の前に、該表面（１ａ；２１ａ）にドーピング種を注入して注入領域（３）を形成する工程を更に包含しており、前記選択可能部分が該注入領域（３）を包含している先行する請求項の内のいずれか１項に記載の方法。
  5. 該加熱工程が、該表面（１ａ；２１ａ）のレベルにおいて、１６００℃と３０００℃との間の温度を発生させることによって実施される先行する請求項の内のいずれか１項に記載の方法。
  6. 前記溶融している選択可能部分の結晶化を可能とさせる該工程が、１００ｎｓと３００ｎｓとの間の時間の間、１６００及び２７００℃の間の温度の環境内に該ウエハ（１；２１）を配置させることを包含している先行する請求項の内のいずれか１項に記載の方法。
  7. 前記カーボンリッチ層（６ｂ；２６ｂ）を除去する該工程が、酸化したカーボン層（８；２８）を形成する該カーボンリッチ層（６ｂ；２６ｂ）の酸化工程と、該酸化したカーボン層（８；２８）のエッチング工程とを実施することが包含している先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
  8. 前記シリコン層（８ａ；２６ａ）を除去する該工程が、酸化したシリコン層（８；２８）を形成する該シリコン層（６ａ；２６ａ）の酸化工程と、該酸化したシリコン層（８；２８）のエッチング工程とを実施することを包含している、請求項２に依存する場合の請求項７に記載の方法。
  9. 該シリコン層（６ａ：２６ａ）を酸化する前記工程及び該カーボンリッチ層（６ｂ；２６ｂ）を酸化する前記工程を同時的に実施し、及び／又は該酸化したシリコン層（８；２８）をエッチングする前記工程及び該酸化したカーボン層（８；２８）をエッチングする前記工程を同時的に実施する請求項８に記載の方法。
  10. 前記レーザービーム（１０２）が以下のパラメータ：
    ２９０ｎｍと３７０ｎｍとの間の波長；
    １００及び３００ｎｓの間のパルス期間；
    １及び１０の間のパルス数；
    １．６及び５Ｊ／ｃｍ２間のエネルギ密度；
    に従って発生される請求項３記載の方法。
  11. 前記レーザービーム（１０２）が以下のパラメータ：
    ２９０ｎｍと３７０ｎｍとの間の波長；
    １００及び３００ｎｓの間のパルス期間；
    １及び１０の間のパルス数；
    １．６及び４Ｊ／ｃｍ２間のエネルギ密度；
    に従って発生される請求項４記載の方法。
  12. 前記選択可能部分が、平面図において、ウエハ（１；２１）の形状及び範囲と一致する形状及び範囲を有している先行する請求項の内のいずれか１項に記載の方法。
  13. 前記選択可能部分が、平面図において、該ウエハ（１；２１）の範囲よりも一層低い範囲を有している請求項１乃至１１の内のいずれか１項に記載の方法。
  14. 前記選択可能部分が１０及び１００ｎｍの間の最大深さまで該ウエハ（１；２１）内に延在している先行する請求項の内のいずれか１項に記載の方法。
  15. 該カーボンリッチ層（６；２６）が１つ又はそれ以上のグラフェン層及び／又は一つ又はそれ以上のグラファイト層を包含している先行する請求項の内のいずれか１項に記載の方法。
  16. 該ウエハ（１；２１）の該４Ｈ－ＳｉＣ物質と該３Ｃ－ＳｉＣ層（４；２４）との間に介在して６Ｈ－ＳｉＣ層（９；２９）を形成する該工程が、以下のパラメータ：
    ２９０ｎｍと３７０ｎｍとの間の波長；
    １００及び３００ｎｓの間のパルス期間；
    １及び１０の間のパルス数；
    １．６及び４Ｊ／ｃｍ２間のエネルギ密度；
    に従って該レーザービーム（１０２）を発生することを更に包含している先行する請求項の内のいずれか１項に記載の方法。
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