JP4690734B2 - 単結晶SiC基板の製造方法 - Google Patents
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Description
上記表面に単結晶SiC膜が形成されたSi母材層を、多結晶SiC基板の表面に上記単結晶SiC膜が対面するよう積層して接合し、多結晶SiC基板上に単結晶SiC膜を介してSi母材層が積層された積層体を形成する接合工程と、
上記接合工程とは別に、上記積層体のSi母材層と埋め込み酸化物層をエッチングにより除去して表面に単結晶SiC膜が形成された多結晶SiC基板を形成する除去工程と、
上記多結晶SiC基板の表面に、上記単結晶SiC膜をシード層として当該単結晶SiC膜上に単結晶SiCをエピタキシャル成長させる成長工程とを備えることにより、
多結晶SiC基板の表面に単結晶SiC層が形成された単結晶SiC基板を形成することを要旨とする。
このように、比較的安価に大面積のものが提供されている多結晶SiC基板を出発材料とし、その表面に単結晶SiC膜を形成してエピタキシャル成長させることにより、安価に大面積の単結晶SiC基板を製造できるようになる。しかも、多結晶SiC基板を出発材料としていることから、従来の酸化物埋め込み型のSi基板等を基板としたもののような、エピタキシャル成長の温度制限がなくなり、高温プロセスの適用が可能となり、良質の単結晶SiC層を得ることができる。また、得られるSiC基板は、多結晶SiCを母材基板として単結晶SiC層が形成されたものであり、高温処理が可能となることから、SiC基板にイオン打ち込み等の処理を行ってP型領域やN型領域を形成してデバイスにする場合にも、高温処理により充分に活性化させることができてデバイスへの適用面でも有利である。
また、比較的安価に提供されているSOI基板を利用してSi母材層上に単結晶SiC膜を形成し、これを多結晶SiC基板上に、上記単結晶SiC膜が対面するよう積層して接合し、Si母材層と埋め込み酸化物層を除去することにより、安価に提供されているSOI基板を利用して容易に多結晶SiC基板上に単結晶SiC層のシード層となりうる単結晶SiC膜を形成することができる。そして、上記単結晶SiC膜をシード層として高温でのエピタキシャル成長を行うことにより、多結晶SiC基板を母材基板として良質の単結晶SiC層を形成させることができるのである。
比較的安価に提供されているSOI基板を利用してSi母材層上に単結晶SiC膜を形成し、これを多結晶SiC基板上に、上記単結晶SiC膜が対面するよう積層して接合し、Si母材層と埋め込み酸化物層を除去することにより、安価に提供されているSOI基板を利用して容易に多結晶SiC基板上に単結晶SiC層のシード層となりうる単結晶SiC膜を形成することができる。そして、上記単結晶SiC膜をシード層として高温でのエピタキシャル成長を行うことにより、多結晶SiC基板を母材基板として良質の単結晶SiC層を形成させることができるのである。
(1)Si母材層2に所定厚さの表面Si層3と埋め込み酸化物層4が形成されたSOI基板1を準備し、上記SOI基板1を炭化水素系ガス雰囲気中で加熱して上記表面Si層3を単結晶SiC膜5に変成させて、Si母材層2表面に単結晶SiC膜5を形成するSiC膜生成工程、
(2)上記表面に単結晶SiC膜5が形成されたSi母材層2を、多結晶SiC基板6の表面に上記単結晶SiC膜5が対面するよう積層して接合し、多結晶SiC基板6上に単結晶SiC膜5を介して埋め込み酸化物層4とSi母材層2が積層された積層体9を形成する接合工程、
(3)上記積層体9のSi母材層2と埋め込み酸化物層4を除去して表面に単結晶SiC膜5が形成された多結晶SiC基板6を形成する除去工程、
(4)上記多結晶SiC基板6の表面に、上記単結晶SiC膜5をシード層として当該単結晶SiC膜5上に単結晶SiC層7をエピタキシャル成長させる成長工程、
を行うことにより、多結晶SiC基板6の表面に単結晶SiC層7が形成された単結晶SiC基板を形成するものである。
図1に示すように、上記SiC膜形成工程は、まず、Si母材層2の表面に、所定厚さの表面Si層3と埋め込み酸化物層4とが形成されたSOI基板1を準備する(図1(a))。
図2に示すように、上記表面に単結晶SiC膜5が形成されたSi母材層2を、多結晶SiC基板6の表面に上記単結晶SiC膜5が対面するよう積層する(図2(d))。ついで、この状態で、多結晶SiC基板6表面と単結晶SiC膜5の接合処理を行って接合し、多結晶SiC基板6上に単結晶SiC膜5を介して埋め込み酸化物層4とSi母材層2が積層された積層体9を形成する(図2(e))。
図3に示すように、除去工程では、上記接合が行われた積層体9(図3(e))のSi母材層2を除去し(図3(f))、さらに、埋め込み酸化物層4を除去することにより、表面に単結晶SiC膜5が形成された多結晶SiC基板6を形成する(図3(g))。
図4に示すように、Si母材層2および酸化物層4が除去されて表面に単結晶SiC膜5が露出した多結晶SiC基板6(図3(g))に対し、上記単結晶SiC膜5をシードとしてエピタキシャル成長により、単結晶SiC層7を成長させる(図4(h))。さらに、必要に応じて、上記単結晶SiC層7の上に、エピタキシャル成長によりGaN層8等の他の半導体膜を形成させることを行ってもよい(図4(i))。
2 Si母材層
3 表面Si層
4 埋め込み酸化物層,酸化物層
5 単結晶SiC膜
6 多結晶SiC基板
7 単結晶SiC層
8 GaN層
9 積層体
Claims (2)
- Si母材層に所定厚さの表面Si層と埋め込み酸化物層が形成されたSOI基板を出発物質として、表面に単結晶SiC膜が形成されたSi母材層を形成するSiC膜生成工程と、
上記表面に単結晶SiC膜が形成されたSi母材層を、多結晶SiC基板の表面に上記単結晶SiC膜が対面するよう積層して接合し、多結晶SiC基板上に単結晶SiC膜を介してSi母材層が積層された積層体を形成する接合工程と、
上記接合工程とは別に、上記積層体のSi母材層と埋め込み酸化物層をエッチングにより除去して表面に単結晶SiC膜が形成された多結晶SiC基板を形成する除去工程と、
上記多結晶SiC基板の表面に、上記単結晶SiC膜をシード層として当該単結晶SiC膜上に単結晶SiCをエピタキシャル成長させる成長工程とを備えることにより、
多結晶SiC基板の表面に単結晶SiC層が形成された単結晶SiC基板を形成することを特徴とする単結晶SiC基板の製造方法。 - 上記SiC膜生成工程は、上記SOI基板を炭化水素系ガス雰囲気中で加熱して上記表面Si層を単結晶SiC膜に変成させる請求項1記載の単結晶SiC基板の製造方法。
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