JP5482051B2 - 半導体基板の製造方法 - Google Patents
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Description
ところで、前述したように本来のSiCの成長に適した温度は非常に高温であり、一般に4H−SiCや6H−SiCの六方晶では1800℃以上、低温で安定と言われている立方晶でも1500℃〜1700℃程度の温度が、成長に適している。しかし、特許文献1に見られるように従来のSiCからなる炭化緩衝層の形成では、これまで1400℃以下の温度が加熱温度として使われている。
このような背景のもとに、3C−SiCをエピタキシャル成長させる際の昇温レートを速くして、なるべく昇華させないようにする対策が提案されている(特許文献1参照)。
本発明の一態様は、立方晶炭化珪素の単結晶膜を高品位(高品質)に作製することができる、半導体基板の製造方法を提供するものである。
少なくとも一面に単結晶シリコンを有する基板の前記一面上に、炭素を主に含んでなる炭素層を厚さ1nm以上50nm以下に形成する工程と、前記炭素層に電磁波としてのエキシマレーザーを照射して、炭化珪素の単結晶膜を生成するための炭化緩衝層を形成する工程と、を含み、前記炭化緩衝層を形成する工程では、前記炭素層の加熱温度を、1300℃以上2300℃以下にすることを特徴とする。
本発明の半導体基板の製造方法は、少なくとも一面に単結晶シリコンを有する基板の前記一面上に、炭素を主に含んでなる炭素層を形成する工程と、
前記炭素層に電磁波を照射して加熱し、炭化珪素を含む炭化緩衝層を形成する工程と、を含むことを特徴としている。
電磁波としてレーザーを用いることにより、その強度等を適宜に調整することにより、単結晶シリコンを直接加熱することなく、炭素層を選択的に加熱することが容易になる。
主に紫外領域の波長のエキシマレーザーを用いることにより、照射エネルギーのほとんどが炭素層に吸収されて熱となるため、炭素層を十分に高い温度に加熱することが可能になる。
前記炭素層を選択的に加熱し、炭化珪素からなる炭化緩衝層を形成する工程と、を含むことを特徴としている。
レーザー照射を用いることにより、その強度等を適宜に調整することにより、単結晶シリコンを直接加熱することなく、炭素層を選択的に加熱することが容易になる。
主に紫外領域の波長のエキシマレーザーを用いることにより、照射エネルギーのほとんどが炭素層に吸収されて熱となるため、炭素層を十分に高い温度に加熱することが可能になる。
加熱温度が1300℃未満では、炭化珪素の生成が困難である。また、1800℃を超えると、形成する炭化珪素が立方晶でなく六方晶になってしまい、この六方晶の炭化珪素からなる炭化緩衝層上に、立方晶炭化珪素の単結晶を形成するのが難しくなる。また、2300℃を超える温度では炭化珪素自体が昇華してしまうおそれがある。
さらに、アニール処理に代えて、フッ化水素酸(HF)等のエッチング液でシリコン基板1の一面1aをエッチングし、自然酸化膜を除去してもよい。
XeClエキシマレーザーの光照射時間については、過度に加熱するとシリコン基板1の溶融を引き起こすおそれがあるため、十分に短い時間とする。具体的には、数ナノ秒(10−9秒)〜数百ナノ秒程度、好ましくは十ナノ秒程度以下のパルス照射とされ、最大でも、1パルスが1マイクロ秒(10−6秒)未満とされる。このようなパルス長とすることにより、シリコン基板1の温度がほとんど上昇しなくなり、したがってシリコン基板1を融解させるおそれもなくなる。
つまり、前記した条件でXeClエキシマレーザー(電磁波)を照射し、炭素層2を選択的に加熱して特に炭素層2とシリコン基板1との界面における炭素層2側を集中的に加熱すると、XeClエキシマレーザーはその波長が308nmと十分に短いため、ほとんどの照射エネルギーはアモルファスカーボンからなる炭素層2に吸収される。
また、単結晶膜4の原料ガスとして用いるモノメチルシラン(SiH3CH3)は、分子中にシリコン原子と炭素原子とを含むため、それ自体で炭化珪素膜を形成することが可能になる。
例えば、前記実施形態では、本発明の基板として単結晶シリコン基板を用いたが、例えば石英等からなる基板上に、単結晶シリコン膜を形成したものであってもよい。
Claims (1)
- 少なくとも一面に単結晶シリコンを有する基板の前記一面上に、炭素を主に含んでなる炭素層を厚さ1nm以上50nm以下に形成する工程と、
前記炭素層に電磁波としてのエキシマレーザーを照射して、炭化珪素の単結晶膜を生成するための炭化緩衝層を形成する工程と、
を含み、
前記炭化緩衝層を形成する工程では、前記炭素層の加熱温度を、1300℃以上2300℃以下にすることを特徴とする半導体基板の製造方法。
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