JP5665202B2 - Soi基板 - Google Patents
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Description
一方、表面波プラズマ気相成長法により、直径30cm程度の面積に均一な炭素膜を形成する技術が、特許文献1および特許文献2に開示されている。この方法を用いて作成したSOI基板上に、集積回路(LSI)用途を目的とした電界効果トランジスタが試作され、動作が確認されている(非特許文献3)。
一方、前述の表面波プラズマ気相成長法により形成された炭素膜は高熱伝導性かつ高絶縁性という優れた特性を有するもの、該炭素膜をI層として用いたSOI基板上にパワー半導体デバイスを作製することで、レアメタルフリーで冷却機構を有しないデバイス実現する場合、表面波プラズマ気相成長法で合成した炭素膜の膜厚が数100nmと薄いために熱伝導度が数10W/mKであって充分なものとはいえず、パワー半導体デバイスへの応用は難しいという課題がある。
本発明は、これらの知見に基づいて完成するに至ったものであり、以下のとおりのものである。
[2]前記ハイブリット構造が、第2の炭素膜をさらに含み、第1の炭素膜/マイクロ結晶ダイヤモンド膜/第2の炭素膜で構成されていることを特徴とする前記[1]のSOI基板。
[3]前記マイクロ結晶ダイヤモンド膜が、熱フィラメント気相成長法で形成された膜であることを特徴とする前記[1]又は[2]のSOI基板。
[4]前記第1の炭素膜上に、熱フィラメント気相成長法によりマイクロ結晶ダイヤモンド膜が形成されていることを特徴とする前記[1]〜[3]のいずれかのSOI基板。
[5]前記第1の炭素膜上に、熱フィラメント気相成長法で形成されたマイクロ結晶ダイヤモンド膜を張り合わせることにより形成されたことを特徴とする前記[3]のSOI基板。
[6]シリコン基板と第1の炭素膜の界面にシリコン酸化膜を有することを特徴とする前記[1]〜[5]のいずれかのSOI基板。
図1〜図4は、本発明のSOI基板の実施形態の幾つかを模式的に示すものであって、図中、1は、シリコン基板、2は、炭素膜、3は、マイクロ結晶ダイヤモンド膜、4は、シリコン酸化膜、をそれぞれ示している。
すなわち、図1は、I層が、炭素膜2及びマイクロ結晶ダイヤモンド膜3からなるSOI基板を示しており、図2は、図1に示すSOI基板において、シリコン基板1と炭素膜2の間に、シリコン酸化膜4を有するものを示している。また、図3は、I層が、炭素膜2、マイクロ結晶ダイヤモンド膜3及び炭素膜2からなるSOI基板を示しており、図4は、図3に示すSOI基板において、シリコン基板1と炭素膜2の間に、シリコン酸化膜4を有するものを示している。
炭素膜とマイクロ結晶ダイヤモンド膜を張り合わせるためには、両膜の張り合わせ面が、原子レベルで平坦であることが必要条件である。一般的に、ダイヤモンド表面の平坦化には、機械的な研磨方法が用いられている。
この機械的研磨を、シリコン/炭素膜基板の炭素膜表面に用いた場合、デバイスを作製するシリコン基板に欠陥やひずみが生じてしまう。このため、原子レベルで平坦な表面が自己組織化的に形成できる表面波プラズマ気相成長法により成膜された炭素膜を、シリコン基板上に形成する必要がある。
(1)まずシリコン基板に表面波プラズマ気相成長法で、原子レベルで平坦な表面を有する炭素膜を成膜し、炭素膜/シリコン基板を製造する。
(2)次に、熱フィラメント気相成長法で、別のシリコン基板上にマイクロ結晶ダイヤモンド膜を成膜し、シリコン基板を除去することで、シリコンとマイクロ結晶ダイヤモンドの界面に形成された、原子レベルで平坦なマイクロ結晶ダイヤモンド表面を得る。
(3)次いで、得られた原子レベルで平坦な表面を、前記炭素膜/シリコン基板の炭素膜表面に張り合わせる。張り合わせには、イオンビームやプラズマを用いて該炭素膜表面およびマイクロ結晶ダイヤモンド表面洗浄を行い、真空加圧貼付け方式で、炭素膜表面とマイクロ結晶ダイヤモンド表面とを張り合わせることができる。
したがって、本発明のSOI基板の作製方法のさらにもう1つは、(1)まずシリコン基板に表面波プラズマ気相成長法で、原子レベルで平坦な表面を有する炭素膜を成膜する工程と、(2)熱フィラメント気相成長法で、シリコン基板上にマイクロ結晶ダイヤモンド膜を成膜し、機械的研磨方法で、マイクロ結晶ダイヤモンド表面を原子レベルでの平坦化とシリコンの除去を行う工程と、(3)の原子レベルで平坦な表面を、前記炭素膜表面に張り合わせる工程とからなる方法であり、該方法により、高耐圧かつ高熱伝導性の炭素膜/マイクロ結晶ダイヤモンド膜のハイブリット構造を有するSOI基板が作成できる。
なお、実施例における炭素膜の製造方法は、特許文献1および特許文献2で開示されている方法を用いた。
《不純物評価》
本発明のSOI基板のシリコン基板中のタングステンの評価は、二次イオン質量分析法により行った。測定は、一次イオンにO2 +を用い、加速電圧を3kVとした。測定時の真空度は3×10−9Torrである。
電気絶縁性の評価に用いた試料として、本発明のSOI基板のマイクロ結晶ダイヤモンド膜上に直径30μmの電極を形成したものを用いた。SOI基板のシリコンは導電性の銀ペーストを用いて銅製の試料ホルダーに設置した。測定は、5×10−7Torrの真空中で、電流−電圧特性を測定した。印加電圧をマイクロ結晶ダイヤモンドの膜厚と炭素膜の膜厚の合計膜厚で割った値を電界とし、電流−電界特性を用いて、電気絶縁性を評価した。電流が観測される電界が大きい程電気絶縁性が高いことを意味する。
熱伝導度の測定は、サーモリフレクタンス法で評価した。試料は、SOI基板のシリコン基板をフッ酸と硝酸の混合液で除去し、マイクロ結晶ダイヤモンド膜/炭素膜の自立体構造を作製した。このマイクロ結晶ダイヤモンド/炭素膜自立体構造マイクロ結晶ダイヤモンド面と炭素膜面にスパッタリング法で厚さ100nmのモリブデン薄膜を形成した。
熱伝導度は、積層体の積層方向および積層方向に対して垂直方向(面内方向)の熱伝導度を評価した。
基板として4インチ径のウェハ状のシリコン基板を用いた。炭素粒子の核形成密度を高め均一な成膜とするために、成膜前の基板に前処理(ナノクリスタルダイヤモンド粒子付着処理)を行った。
この前処理には平均粒径5nmのナノクリスタルダイヤモンド粒子を純水中に分散させたコロイド溶液(有限会社ナノ炭素研究所製 製品名ナノアマンド)または平均粒径30nm又は40nmのナノクリスタルダイヤモンド粒子(トーメイダイヤ株式会社製 製品名各々MD30およびMD40)を純水中に分散させた溶液、あるいはクラスターダイヤモンド粒子またはグラファイトクラスターダイヤモンド粒子(東京ダイヤモンド工具製作所製 製品名各々CDおよびGCD)を分散させたエタノール、あるいはアダマンタンまたはその誘導体あるいはそれらの誘導体(各々出光興産株式会社製)溶液を用い,これに基板を浸して超音波洗浄器にかけた。
その後、基板をエタノール中に浸して超音波洗浄を行い、乾燥させるか、またはこれらの溶液をスピンコートによって基板上に均一に塗布し、乾燥させる。この前処理の均一性が成膜後の炭素膜の均一性に影響する。この場合、基板上に付着するダイヤモンド粒子は、1cm2当たり、1010〜1011個であった。
以上の成膜条件の下、6時間成膜を行った。成膜後のガラス基板上には、均一かつ透明な炭素膜が形成された。この膜の膜厚は、200nmであった。
基板として、シリコン酸化膜(SiO2膜)(厚さ20nm)を形成したシリコン基板を用いた以外は、実施例1と同様にしてSOI基板を作製した。実施例2で得られたSOI基板の構造を図2に示す。
マイクロ結晶ダイヤモンドのみをI層(絶縁層)としたSOI基板を作製した。基板には、シリコン基板を用いた。
マイクロ結晶ダイヤモンド膜の成膜の前処理として、ダイヤモンド粒子でシリコン基板に傷付け処理をおこなった。熱フィラメント気相成長装置は、大面積HFCVD装置(sp3社製 Model 650)を用いた。フィラメントにはタングステン(W)を用い、フィラメント温度2000℃、基板温度800℃で、6時間の成膜をおこなった。この膜の膜厚は、約10μmであった。
実施例1及び実施例2において、マイクロ結晶ダイヤモンド膜に、さらに同様の200nmの炭素膜を形成することで、リーク電流が観測される電界が2倍となった。つまり、図3および図4の構造を形成することで、リーク電界が約120V/μmおよび約130V/μmのSOI基板が作製できることがわかる。また、熱伝導性は、炭素膜の値の成膜方向は8倍、成膜方向と垂直方向(面内方向)は3倍と改善された。
2:炭素膜
3:マイクロ結晶ダイヤモンド膜
4:シリコン酸化膜
Claims (6)
- SOI基板の絶縁層が、第1の炭素膜/マイクロ結晶ダイヤモンド膜で構成されたハイブリット構造を有し、
前記第1の炭素膜が、表面波プラズマ気相成長法で形成された膜であることを特徴とするSOI基板。 - 前記ハイブリット構造が、第2の炭素膜をさらに含み、
第1の炭素膜/マイクロ結晶ダイヤモンド膜/第2の炭素膜で構成されていることを特徴とする請求項1に記載のSOI基板。 - 前記マイクロ結晶ダイヤモンド膜層が、熱フィラメント気相成長法で形成された膜であることを特徴とする請求項1又は2に記載のSOI基板。
- 前記第1の炭素膜上に、熱フィラメント気相成長法によりマイクロ結晶ダイヤモンド膜が形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のSOI基板。
- 前記第1の炭素膜上に、熱フィラメント気相成長法で形成されたマイクロ結晶ダイヤモンド膜を張り合わせることにより形成されたことを特徴とする請求項3に記載のSOI基板。
- シリコン基板と第1の炭素膜の界面にシリコン酸化膜を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のSOI基板。
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Citations (7)
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---|---|---|---|---|
JPS63150926A (ja) * | 1986-12-15 | 1988-06-23 | Ricoh Co Ltd | ダイヤモンド状炭素膜の製膜法 |
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JP2010202911A (ja) * | 2009-03-02 | 2010-09-16 | Mitsubishi Materials Corp | 炭素膜、炭素膜の製造方法及びcmpパッドコンディショナー |
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Patent Citations (7)
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---|---|---|---|---|
JPS63150926A (ja) * | 1986-12-15 | 1988-06-23 | Ricoh Co Ltd | ダイヤモンド状炭素膜の製膜法 |
WO2005103326A1 (ja) * | 2004-04-19 | 2005-11-03 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | 炭素膜 |
JP2006228963A (ja) * | 2005-02-17 | 2006-08-31 | Kobe Steel Ltd | 半導体ウエハの製造方法 |
WO2007004647A1 (ja) * | 2005-07-04 | 2007-01-11 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | 炭素膜 |
WO2008057055A1 (en) * | 2006-11-10 | 2008-05-15 | Agency For Science, Technology And Research | A micromechanical structure and a method of fabricating a micromechanical structure |
JP2010202911A (ja) * | 2009-03-02 | 2010-09-16 | Mitsubishi Materials Corp | 炭素膜、炭素膜の製造方法及びcmpパッドコンディショナー |
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