TWI499698B - 單結晶碳化矽液相磊晶成長用晶種料及單結晶碳化矽之液相磊晶成長方法 - Google Patents

單結晶碳化矽液相磊晶成長用晶種料及單結晶碳化矽之液相磊晶成長方法 Download PDF

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Description

單結晶碳化矽液相磊晶成長用晶種料及單結晶碳化矽之液相磊晶成長方法
本發明是有關單結晶碳化矽液相磊晶(epitaxial)成長用晶種(seed)料及使用此等晶種料之單結晶碳化矽的液相磊晶成長方法。
碳化矽(SiC)是被認為可能實現以往矽(Si)或砷化鎵(GaAs)等半導體材料所不能實現的高溫耐性、高耐電壓性、耐高頻率性及高耐環境性。因此，碳化矽是被期待的可以成為用於次世代電力裝置之半導體材料或用在高頻率裝置之半導體材料。
以往，作為成長單結晶碳化矽的方法，例如有在下述之專利文獻1等所揭示的昇華再結晶法(改良瑞里法；Modified-Leli method)。該改良瑞里法是在坩鍋內的低溫側區域，配置由單結晶碳化矽所成的晶種料，在高溫側區域配置成為原料的含有Si之原料粉末。然後，使坩鍋內成為惰性氣體環境之後，藉由在1450℃至2400℃之高溫加熱，使在高溫側區域所配置的原料粉末昇華。結果，在低溫側區域所配置之晶種料的表面上，可以使碳化矽進行磊晶成長。
然而，改良瑞里法是在氣相中，藉由設定溫度梯度(gradient)而使碳化矽結晶成長的方法。因此，使用改良瑞里法時，碳化矽之磊晶成長需要大型的裝置，並且，難以控制碳化矽磊晶成長的製程。於是，會有碳化矽磊晶成長膜之製造成本變高的問題。又，氣相中，碳化矽磊晶成長並非平衡。因此，在所形成的碳化矽磊晶成長膜中容易發生結晶缺陷的現象，以及，在結晶結構中容易發生粗糙不平的問題。
作為改良瑞里法以外之碳化矽的磊晶成長法，例如在專利文獻2等的提案，可以列舉：在液相中使碳化矽磊晶成長方法之準安定溶劑磊晶法(Metastable Solvent Epitaxy：MSE)。
在MSE法中，係將由單結晶碳化矽或多結晶碳化矽等之結晶性碳化矽所成的晶種料，與由碳化矽所成的餵料，例如以100μm以下的小間隔相對向配置，並於其間隔介Si的熔融層。於是，在真空高溫環境下藉由加熱處理，在晶種料之表面上使碳化矽磊晶成長。
在此MSE法中，被認定為由於晶種料之化學勢能，與餵料之化學勢能的差異，而使在Si熔融層中熔解之碳產生濃度梯度而形成碳化矽磊晶成長膜者。因此，與使用改良瑞里法的情形不同，在晶種料與餵料之間，並沒有必要設定溫度差。於是，使用MSE法的情形，只用簡單的裝置，就可以容易控制碳化矽的磊晶成長製程(process)，且可以安定地形成高品質的碳化矽磊晶成長膜。
又，也具有可以在大面積之晶種基板之上形成碳化矽磊晶成長膜之優點，且由於Si熔融層極薄，碳容易自餵料擴散，亦具有能謀求碳化矽之磊晶成長製程的低溫化之優點。
因此，MSE法是被認定為作為單結晶碳化矽之磊晶成長法極有用的方法，有關MSE法的研究目前正盛行中。
[先前技術文獻] (專利文獻)
專利文獻1：日本特開2005-97040號公報
專利文獻2：日本特開2008-230946號公報
如上述般，在MSE法中，咸認必需以使餵料的自由能比晶種料的自由能更高之條件，選擇餵料及晶種料。因此之故，例如在上述之專利文獻2中，係揭示，藉由使餵料基板與晶種基板的結晶多形不同，則餵料基板與晶種基板之自由能變成有差異。具體上是揭示，由多結晶3C-SiC基板構成餵料基板的情形，係藉由具有比3C-SiC基板更低自由能之單結晶4H-SiC基板等來構成晶種基板。
在此，多結晶3C-SiC基板是可以藉由CVD法而容易製作。因此，如在專利文獻2的記載，藉由將3C-SiC基板當作餵料基板使用，可以壓低形成碳化矽磊晶成長膜之成本。
然而，4H-SiC基板或3C-SiC基板等碳化矽基板中，3C-SiC基板具有最高的自由能。因此，認為3C-SiC基板不能使用作為要求自由能低的晶種基板。因而，在專利文獻2中作為晶種基板使用者係製造困難、高成本的單結晶4H-SiC基板，而有碳化矽磊晶成長層的形成成本變高之問題。
本發明是有鑑於該相關之觀點者，其目的是提供廉價的碳化矽液相磊晶成長用種晶料。
本發明人等，經過精心研究之結果，發現，在結晶多形為3C的多結晶碳化矽材中，亦有對矽熔融層容易產生熔出者，與不容易產生熔出者，而對矽熔融層不容易產生熔出者，係可以適合作為單結晶碳化矽之液相磊晶成長用晶種料。由此結果，本發明人遂完成了本發明。
即，本發明相關之單結晶碳化矽液相磊晶成長用晶種料，係在單結晶碳化矽的液相磊晶成長方法中所使用的晶種料。本發明相關之單結晶碳化矽液相磊晶成長用晶種料，係具有含有結晶多形為3C的多結晶碳化矽的表層。藉由將激發波長設定在532nm的拉曼(Raman)分光解析，該表層的源自結晶多形為3C的多結晶碳化矽之波峰，可以觀察到T0波峰及L0波峰以外的波峰。T0波峰及L0波峰以外的波峰，係以在比T0波峰更低波數側觀察到為佳。
本發明中，晶種料是藉由激發波長定在532nm的拉曼分光解析，可以觀察到表層之作為源自結晶多形為3C的多結晶碳化矽之波峰，T0波峰及L0波峰以外的波峰。因此，由本發明相關之單結晶碳化矽液相磊晶成長用晶種料的表層，不容易產生對矽熔融層的熔出。於是，藉由使用本發明相關之單結晶碳化矽液相磊晶成長用晶種料，在矽熔融層中可以適當地形成濃度梯度，可以適合進行碳化矽的液相磊晶成長。
又，本發明相關之單結晶碳化矽液相磊晶成長用晶種料的表層，係含有結晶多形為3C的多結晶碳化矽者。因此，與表層是含有結晶多形為4H或6H等之多結晶碳化矽者，或是由單結晶碳化矽所成者的情形不同，藉由CVD(化學氣相沈積，Chemical Vapor Deposition)法可以容易且廉價地製造。
即，藉由使用本發明相關之單結晶碳化矽液相磊晶成長用晶種料，可以容易且廉價地形成單結晶碳化矽的磊晶成長膜。
又，本發明中，藉由激發波長定在532nm的拉曼分光解析晶種料之表層，由於作為源自結晶多形為3C的多結晶碳化矽之波峰，可以觀察到T0波峰及L0波峰以外的波峰，故可以適當地形成六方晶的單結晶碳化矽磊晶成長膜。
在此，源自結晶多形為3C的多結晶碳化矽之TO波峰與LO波峰以外之波峰，係被認為係源自3C(立方晶)的結構缺陷之波峰。因此，源自結晶多形為3C的多結晶碳化矽之波峰，可以觀察到T0波峰及L0波峰以外的波峰之情形，係被認為在3C的結晶結構中有結構缺陷者。
例如，在3C的結晶結構中無結構缺陷的情形，在晶種料之表層上，使單結晶碳化矽進行磊晶成長時，晶種料表層的結晶結構為高機率接續，而認為係容易形成結晶結構為3C的單結晶碳化矽磊晶成長膜。
相對於此，在3C的結晶結構中，有結構缺陷的情形，被認為在晶種料之表層，有部分產生類似六方晶的結晶結構，將該部分當作核，可以適當地形成結晶結構為六方晶的單結晶碳化矽磊晶成長膜。
若依據此等事實，源自結晶多形為3C的多結晶碳化矽的T0波峰及L0波峰以外的波峰之波峰強度，係以高者為佳。具體上，源自結晶多形為3C的多結晶碳化矽的T0波峰及L0波峰以外的波峰之波峰強度，係以T0波峰之波峰強度的0.3倍以上為佳。
同時，本發明中，「液相磊晶成長方法」是指隔著矽熔融層將晶種料與餵料於對向狀態下，藉由加熱而在矽熔融層中，形成熔解石墨之濃度梯度，藉由該濃度梯度，使單結晶碳化矽在晶種料上進行磊晶成長的方法。
本發明中，「源自多結晶碳化矽的L0波峰」是指，在碳化矽結晶中，源自Si-C之2原子間振動的光學模式中縱光頻(longitudinal optical)模式之波峰，通常3C多形的情形，係在972cm-1 呈現波峰。
另一方面，「源自多結晶碳化矽的T0波峰」是指，在碳化矽結晶中，源自Si-C之2原子間振動的光學模式中橫光頻(transverse optical)模式之波峰，通常3C多形的情形，係在792cm-1 呈現波峰。
本發明中，「餵料」是指供給作為例如Si、C、SiC等單結晶碳化矽磊晶成長的材料之構材。另一方面，「晶種料」是指可在表面上成長單結晶碳化矽之構材。
本發明中，LO波峰自972cm-1 之位移量絕對值是以4cm-1 以上為佳，LO波峰自972cm-1 之位移量以4cm-1 以上為更佳。此情形，可以將單結晶碳化矽的磊晶成長速度提得更高，此等係被認為，在LO波峰自972cm-1 之位移量絕對值為4cm-1 以上時，由於起因於晶種料的表層中內部應力變大，表層的緻密性變高，因而不易產生對矽熔融層的熔出。
本發明中，LO波峰的半值寬是以在15cm-1 以下者為佳。藉由使用具有此結構的晶種料，可以更提高單結晶碳化矽的磊晶成長速度。
LO波峰的半值寬在15cm-1 以下時，單結晶碳化矽的磊晶成長速度可以更提高的原因，係被認為，LO波峰的半值寬愈小，則由於表層中多結晶碳化矽的結晶性變高，或是雜質濃度變低，而更不容易由表層熔出之故。
本發明中，表層是以含有結晶多形為3C的多結晶碳化矽作為主成分為佳，實質上，結晶多形為以由3C的多結晶碳化矽所成者為佳。依據此之結構，可以更有效率地提高單結晶碳化矽的磊晶成長速度。
又，本發明中，「主成分」是指含有50質量%以上的成分。
本發明中，「實質上，結晶多形為由3C的多結晶碳化矽所成」是指，除了雜質以外，不含有結晶多形為3C之多結晶碳化矽以外的成分之意。通常，在「實質上，由結晶多形為3C的多結晶碳化矽所成」的情形，所含有之雜質是在5質量%以下。
本發明相關之單結晶碳化矽磊晶成長用晶種料，也可以具備支撐材，與在支撐材之上形成之構成表層之多結晶碳化矽膜。在此情形，多結晶碳化矽膜之厚度，係以在30μm至800μm的範圍內為佳。
又，本發明相關之單結晶碳化矽液相磊晶成長用晶種料，也可以由含有結晶多形為3C的多結晶碳化矽之多結晶碳化矽基板等的多結晶碳化矽材所構成。
本發明相關之單結晶碳化矽的液相磊晶成長方法，係將上述本發明相關之單結晶碳化矽液相磊晶成長用晶種料之表層，與具有含有結晶多形為3C的多結晶碳化矽的表層之餵料的表層，隔著矽熔融層以相對向之狀態，藉由加熱而使單結晶碳化矽在晶種料的表層上進行磊晶成長。
依據本發明相關之單結晶碳化矽的液相磊晶成長方法，可以廉價地形成單結晶碳化矽的磊晶成長膜。又，在晶種料與餵料之間並不必要設定溫度差。於是，只以簡單的裝置，就可以容易地控制單結晶碳化矽的磊晶成長製程，而且可以安定地形成高品質的單結晶碳化矽磊晶成長膜。
又，若依據本發明相關之單結晶碳化矽的液相磊晶成長方法，可以適當地形成六方晶的單結晶矽的磊晶成長膜。
依據本發明，可以提供廉價的碳化矽液相磊晶成長用晶種料。
 [實施發明之最佳形態]
以下，說明有關實施本發明之較佳形態之一例。但是，以下之實施形態只是例示而已。本發明並不受以下實施形態的任何限制。
第1圖是用以說明本實施形態中單結晶碳化矽的磊晶成長方法之模式圖。
說明有關在本實施形態中，使用MSE法而形成單結晶碳化矽的磊晶成長膜之例。
本實施形態如第1圖所示，係在容器10內，將作為晶種料的晶種基板12，與作為餵料的餵料基板11，以使晶種基板12的主面12a與餵料基板11的主面11a成為隔著矽板(Silcon plate)相對向之方式配置。在如此狀態下，加熱晶種基板12及餵料基板11，使矽板熔融。藉由如此處理，晶種基板12及餵料基板11成為隔著矽熔融層13相對向之狀態。藉由維持如此之狀態，矽、碳、碳化矽等原料由晶種基板12側熔出到矽熔融層13中。藉由此，在矽熔融層13形成濃度梯度。結果，在晶種基板12的主面12a上單結晶碳化矽進行磊晶成長，形成單結晶碳化矽磊晶成長膜20。矽熔融層13的厚度極薄，例如，可以是在10μm至100μm之程度。
(晶種基板12)
晶種基板12具有含有結晶多形為3C的多結晶碳化矽之表層。具體上，如第3圖所示，在本實施形態，晶種基板12具有由石墨所成的支撐材12b，與多結晶碳化矽膜12c。由石墨所成的支撐材12b，具有可以充分忍受碳化矽磊晶成長製程的高耐熱性。又，由石墨所成的支撐材12b的熱膨脹率，與單結晶碳化矽磊晶成長膜20者相近。因此，藉由使用由石墨所成的支撐材12b，可以適當地形成碳化矽磊晶成長膜20。
同時，作為石墨的具體例，例如可以列舉：天然石墨、人造石墨、石油焦炭、煤焦炭、瀝清焦炭、碳黑、中間相碳(mesocarbon)等。由石墨所成支撐材12b的製造方法，例如可以列舉：在日本特開2005-132711號公報中，所揭示的製造方法等。
多結晶碳化矽膜12c是以覆蓋支撐材12b的主面及側面的方式形成。多結晶碳化矽膜12c是含有多結晶碳化矽。藉由該多結晶碳化矽膜12c形成晶種基板12的表層。同時，本實施形態中多結晶碳化矽膜12c，係以含有多結晶3C-SiC當作主成分者為佳，實質上，係以由多結晶3C-SiC所成者為佳。即，本實施形態中，晶種基板12的表層，係以含有多結晶3C-SiC當作主成分者為佳，實質上，係以由多結晶3C-SiC所成者為佳。藉由如此設定，就可以提高單結晶碳化矽磊晶成長膜20的成長速度。
多結晶碳化矽膜12c之厚度t12是以在30μm至800μm之範圍內為佳，以在40μm至600μm之範圍內為更佳，以在100μm至300μm之範圍內又更佳。多結晶碳化矽膜12c之厚度t12太薄時，在形成單結晶碳化矽磊晶成長膜20之時，由石墨所成的支撐材12b會露出，而有起因於自支撐材12b的熔出而不能得到合適的單結晶碳化矽磊晶成長膜20的情形。另一方面，多結晶碳化矽膜12c之厚度t12太厚時，會有多結晶碳化矽膜12c容易發生碎裂的情形。
多結晶碳化矽膜12c之形成方法，並無特別的限定。多結晶碳化矽膜12c係例如，可以藉由CVD(Chemical Vapor Deposition)法、或濺鍍法等而形成。尤其，在本實施形態，由於多結晶碳化矽膜12c為含有多結晶3C-SiC者，故藉由CVD法，可以容易且廉價地形成更緻密的多結晶碳化矽膜12c。
本實施形態中，將構成晶種基板12表層的多結晶碳化矽膜12c，藉由將激發波長定在532nm的拉曼分光解析時，作為源自結晶多形為3C的多結晶碳化矽之波峰，可觀察到T0波峰及LO波峰，以及T0波峰及LO波峰以外之波峰。因此，不易產生由多結晶碳化矽膜12c向矽熔融層13的熔出。於是，藉由使用本實施形態之晶種基板12，可以在矽熔融層13中適當地形成濃度梯度，而可適當地進行碳化矽的液相磊晶成長。
又，構成晶種基板12表層的多結晶碳化矽膜12c是含有結晶多形為3C的多結晶碳化矽者。因此，多結晶碳化矽膜12c係與含有結晶多形為4H或6H等的多結晶碳化矽者，或是由單結晶碳化矽所成者的情形不同，藉由CVD法，就可以容易且廉價地製造。
即，藉由使用晶種基板12，可以容易且廉價地形成單結晶碳化矽的磊晶成長膜。
又，藉由多結晶碳化矽膜12c的拉曼分光解析，由於作為源自結晶多形為3C的多結晶碳化矽之波峰可觀察到T0波峰及LO波峰以外之波峰，故可以適合形成六方晶的單結晶碳化矽磊晶成長膜。
在此，T0波峰及LO波峰以外之波峰，係被認為由3C(立方晶)的結構缺陷而引起的波峰。於是，可觀察T0波峰及LO波峰以外之波峰的情形，係被認為在3C的結晶結構中有結構上的缺陷者。
例如，在3C的結晶結構中無結構缺陷者，在多結晶碳化矽膜12c之上使單結晶碳化矽磊晶成長時，多結晶碳化矽膜12c表面的結晶結構為高機率地接續，而被認為是變成容易形成結晶結構為3C的單結晶碳化矽磊晶成長膜20者。
相對於此，如本實施形態，在3C的結晶結構中具有結構缺陷的情形，被認為在多結晶碳化矽膜12c之表面，會產生結晶結構往六方晶遷移之部分，將該部分當作核，可以適當地形成結晶結構為六方晶的單結晶碳化矽磊晶成長膜20。
依據此事實，T0波峰及L0波峰以外的波峰之波峰強度，係以高的一方為佳。具體上，T0波峰及L0波峰以外的波峰之波峰強度，係以具有T0波峰之波峰強度的0.3倍以上為佳。
作為六方晶的單結晶碳化矽之代表例者，可以列舉結晶多形為4H或6H的單結晶碳化矽。此等之結晶多形為4H或6H的單結晶碳化矽(4H-SiC、6H-SiC)，與其他的結晶多形之碳化矽相比較，帶隙(Band gap)廣，而有可能實現具有優良耐熱性之半導體裝置的優點。
又，可觀察T0波峰及L0波峰以外的波峰之位置，並無特別的限制，T0波峰及L0波峰以外的波峰，係以在比T0波峰更低波數側觀察到為佳。
L0波峰自972cm-1 之位移量絕對值是以在4cm-1 以上為佳，L0波峰自972cm-1 之位移量是以在4cm-1 以上為佳。此時，可以提高單結晶碳化矽成長膜20之磊晶成長速度。
又，L0波峰的半值寬是以在15cm-1 以下為佳。此時，可以更提高單結晶碳化矽之磊晶成長速度。
在L0波峰之半值寬為15cm-1 以下時，由於可以更提高單結晶碳化矽之磊晶成長速度，故L0波峰之半值寬愈小，則在晶種基板12的表層中，咸認由於多結晶碳化矽的結晶性高，或是雜質濃度低，而更不容易自晶種基板12的表層熔出之故。
(餵料基板11)
本實施形態中，餵料基板11只要是比晶種基材12更不容易產生對矽熔融層13的熔出者，即無特別限制。因此，作為餵料基板11者，適合使用例如：具有含有結晶多形為3C的多結晶碳化矽之表層，該表層經激發波長定為532nm的拉曼分光解析，實質上作為源自結晶多形為3C多結晶碳化矽之波峰，僅觀察到LO波峰及T0波峰，並且，L0波峰自972cm-1 之位移量絕對值為未達4cm-1 的基板。
在第2圖是表示本實施形態的餵料基板11之概略圖的截面圖。如第2圖所示，在本實施形態，具體上餵料基板11是具有由石墨所成的支撐材11b，與多結晶碳化矽膜11c。由石墨所成的支撐材11b是具有可以充分忍受碳化矽的磊晶成長製程的高耐熱性。又，由石墨所成的支撐材11b是具有與單結晶碳化矽磊晶成長膜20相近的熱膨脹率。因此，藉由使用由石墨所成的支撐材11b，可以適當形成碳化矽磊晶成長膜20。
同時，作為石墨的具體例子者，例如可以列舉：天然石墨、人造石墨、石油焦炭、煤焦炭、瀝清焦炭、碳黑、中間相碳等。由石墨所成之支撐材11b的製造方法，例如可以列舉：在日本特開2005-132711號公報中所揭示的製造方法等。
多結晶碳化矽膜11c是以覆蓋支撐材11b的主面及側面之方式而形成。多結晶碳化矽膜11c是含有多結晶碳化矽。藉由該多結晶碳化矽膜11c，而形成餵料基板11的表層。同時，多結晶碳化矽膜11c，係以含有多結晶3C-SiC當作主成分者為佳，實質上是以由多結晶3C-SiC所成者為佳。即，餵料基板11的表層是以含有多結晶3C-SiC當作主成分者為佳，實質上是以由多結晶3C-SiC所成者為佳。藉此可以提高單結晶碳化矽磊晶成長膜20的成長速度。
多結晶碳化矽膜11c之厚度t11，係以在30μm至800μm之範圍內為佳，以在40μm至600μm之範圍內為較佳，以在100μm至300μm之範圍內為更佳。多結晶碳化矽膜11c之厚度t11太薄時，在形成單結晶碳化矽磊晶成長膜20時，由石墨所成的之支撐材11b會露出，由於自支撐材11b的熔出而有不能得到合適的單結晶碳化矽磊晶成長膜20的情形。另一方面，多結晶碳化矽膜11c之厚度t11太厚時，多結晶碳化矽膜11c有容易產生碎裂的情形。
多結晶碳化矽膜11c的形成方法，並無特別限定。多結晶碳化矽膜11c，例如，可以藉由CVD法、或濺鍍法等而形成。尤其，在本實施形態，由於多結晶碳化矽膜11c為含有多結晶3C-SiC者，故藉由CVD法，可以容易且廉價地形成較緻密的多結晶碳化矽膜11c。
構成餵料基板11表層之多結晶碳化矽膜11c，係含有結晶多形為3C之多結晶碳化矽，藉由將激發波長設定在532 nm的拉曼分光解析，實質上作為源自結晶多形為3C的多結晶碳化矽之波峰，僅觀察到LO波峰及T0波峰，並且，LO波峰自972cm-1 之位移量絕對值為未達4cm-1 者。因此，本實施形態中，可以高成長速度形成單結晶碳化矽磊晶成長膜20。
說明在上述實施形態中餵料基板11及晶種基板12係分別由支撐材11b、12b，與多結晶碳化矽膜11c、12c所構成之例子。但本發明並不是侷限於此結構。例如，如第4圖所示，餵料基板11，也可以是由含有碳化矽之碳化矽基板所構成。又，如第5圖所示，晶種基板12，也可以是由含有結晶多形為3C的多結晶碳化矽之多結晶矽基板所構成。
碳化矽基板為例如，在石墨基材上藉由CVD法被覆多結晶碳化矽，之後，藉由機械或化學方式除去石墨即可以製作。又，碳化矽基板亦可藉由石墨材與矽酸氣體之反應，使石墨材轉化成碳化矽而製作。又，碳化矽基板，係藉由對碳化矽粉末添加燒結助劑，在1600℃以上的高溫中燒結而可以製作。
以下，根據具體例，更進一步說明本發明，但本發明並不受到以下之具體例的任何限定。
(製作例1)
將由容積密度1.85g/cm3 、灰分5ppm以下的高純度等方性石墨材料所成的石墨材(15mm×15mm×2mm)當作基材使用。將該基材放入CVD反應裝置內，藉由CVD法，在基材上形成厚度30μm的多結晶碳化矽被膜，而製作成試樣1。作為原料氣體者，係使用四氯化矽及丙烷氣體。成膜是在常壓、1200℃下進行。成膜速度是設定為30μm/h。
(製作例2)
除了將反應溫度設定為1400℃，成膜速度設定為60μm/h之外，其餘與上述製作例1同樣操作，在石墨材的表面上形成50μm的多結晶碳化矽被膜，而製作成試樣2。
(製作例3)
除了將反應溫度設定為1250℃，成膜速度設定在10μm/h，並使用CH3 SiCl3 代替四氯化矽之外，其餘與上述製作例1同樣操作，在石墨材的表面上形成50μm的多結晶碳化矽被膜，而製作成試樣3。
(製作例4)
除了使用二氯矽烷(SiH2 Cl2 )及乙炔代替四氯化矽及丙烷氣體，並將反應溫度設定為1300℃，成膜速度設定在10μm/h之外，其餘與上述製作例1同樣操作，在石墨材的表面上形成50μm的多結晶碳化矽被膜，而製作成試樣4。試樣4之多結晶碳化矽被膜的厚度約為1mm。
(拉曼分光解析)
進行上述製作的試樣1至4之表層之拉曼分光解析。在拉曼分光解析中是使用532nm的激發波長。測定結果在第6圖中表示。
如第6圖所示，試樣1、2，作為源自結晶多形為3C的多結晶碳化矽之波峰，實質上，只觀察到L0波峰及T0波峰。相對於此等，試樣3、4，作為源自結晶多形為3C的多結晶碳化矽之波峰，除了L0波峰及T0波峰之外，尚可觀察到在比T0波峰更低波數側另形成之波峰。試樣3中，此另形成之波峰之波峰強度係T0波峰之波峰強度的0.97倍。在試樣4中，此另形成之波峰之波峰強度係T0波峰之波峰強度的0.82倍。
其次，由第6圖所示之測定結果，求得試樣1至4中L0波峰自972cm-1 之位移量(△ω)，與L0波峰的半值寬(FWHM)，結果在第7圖表示。
如第7圖所示，試樣3、4的△ω之絕對值是在4cm-1 以上，FWHM為7cm-1 以上。另一方面，試樣1、2，有關FWHM者，雖與試樣3、4同樣在7cm-1 以上，但△ω之絕對值未滿4cm-1 。
(單結晶碳化矽液相磊晶成長膜的成長速度評估)
藉由上述實施形態中已說明的液相磊晶成長方法，將試樣1至4當作餵料基板使用，以下述之條件製作單結晶碳化矽磊晶成長膜20。然後，使用光學顯微鏡觀察碳化矽磊晶成長膜20的截面，測定碳化矽磊晶成長膜20的厚度。藉由將所測定之厚度除以進行碳化矽磊晶成長的時間，而求得單結晶碳化矽磊晶成長膜20的成長速度。
結果在第8圖及第9圖中表示。同時，在第8圖及第9圖中，縱軸是單結晶碳化矽磊晶成長膜20的成長速度，橫軸是矽熔融層13的厚度(L)之倒數(1/L)。
由第8圖及第9圖所示之結果，使用觀察到L0波峰及T0波峰以外之波峰的試樣3、4的情形，單結晶碳化矽磊晶成長膜20的成長速度低。另一方面，使用實質上未觀察到L0波峰及T0波峰以外之波峰的試樣1、2時，單結晶碳化矽磊晶成長膜20的成長速度高。由此結果可知，觀察到L0波峰及T0波峰以外之波峰時，不易產生對矽熔融層的熔出。
(單結晶碳化矽磊晶成長膜20的成長速度之測定條件)
晶種基板：結晶多形為4H的碳化矽基板
氣體環境的壓力：10-6 至10-4 Pa
氣體環境溫度：1900℃
(實施例)
將上述製作的試樣1當作餵料基板11使用，將上述製作的試樣3當作晶種基板12使用，以與上述成長速度評估實驗同樣的條件進行單結晶碳化矽之液相磊晶成長實驗。之後，拍攝作為晶種基板12的試樣3表面之掃描型電子顯微鏡(SEM)像片。將試樣3表面之SEM像片在第10圖中顯示。由第10圖所示像片可以知道，藉由使用源自結晶多形為3C的多結晶碳化矽之波峰，可觀察到L0波峰及T0波峰以外之波峰的試樣3作為晶種基板12，可以得到六方晶的單結晶碳化矽磊晶成長膜。
(比較例)
將上述製作的試樣1當作餵料基板使用，將上述製作的試樣2當作晶種基板使用，以與上述成長速度評估實驗同樣的條件進行單結晶碳化矽之液相磊晶成長實驗。之後，拍攝作為晶種基板的試樣2表面之掃描型電子顯微鏡(SEM)像片。將試樣2表面之SEM像片在第11圖中顯示。由第11圖所示像片可以知道，藉由使用作為源自結晶多形為3C的多結晶碳化矽之波峰，實質上未觀察到L0波峰及T0波峰以外波峰的試樣2作為晶種基板時，幾乎未進行磊晶成長，並且，得不到六方晶的單結晶碳化矽磊晶成長膜。
10．．．容器
11．．．餵料基板
11a．．．餵料基板的主面
11b．．．支撐材
11c．．．多結晶碳化矽膜
12．．．晶種基板
12a．．．晶種基板的主面
12b．．．支撐材
12c．．．多結晶碳化矽膜
13．．．矽熔融層
20．．．單結晶碳化矽磊晶成長膜
第1圖是用以說明本發明的1個實施形態中單結晶碳化矽的磊晶成長方法之模式圖。
第2圖是本發明的1個實施形態中餵料基板之概略圖的截面圖。
第3圖是本發明的1個實施形態中晶種基板之概略圖的截面圖。
第4圖是變形例中餵料基板之概略圖的截面圖。
第5圖是變形例中晶種基板之概略圖的截面圖。
第6圖是表示試樣1至4之表層的拉曼分光解析結果之曲線圖。
第7圖是表示試樣1至4中L0波峰自972cm-1 之位移量(△ω)，與L0波峰的半值寬(FWHM)的曲線圖。
第8圖是表示試樣1、2及4中單結晶碳化矽磊晶成長膜之成長速度的曲線圖。
第9圖是表示試樣3、4中單結晶碳化矽磊晶成長膜之成長速度的曲線圖。
第10圖是表示實施例中液相磊晶成長實驗實施後之晶種基板(試樣3)的SEM照片。
第11圖是表示比較例中液相磊晶成長實驗實施後之晶種基板(試樣2)的SEM照片。
10．．．容器
11．．．餵料基板
11a．．．餵料基板主面
12．．．晶種基板
12a．．．晶種基板主面
13．．．矽熔融層
20．．．單結晶碳化矽磊晶成長膜

Claims (12)

  1. 一種單結晶碳化矽液相磊晶成長用晶種料，係使用於單結晶碳化矽之液相磊晶成長方法的晶種料，其係具有含有結晶多形為3C的多結晶碳化矽之表層，且藉由激發波長設定在532nm之拉曼分光解析，前述表層的作為源自結晶多形為3C的多結晶碳化矽之波峰，可以觀察到T0波峰及L0波峰以外之波峰。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之單結晶碳化矽液相磊晶成長用晶種料，其中，前述T0波峰及L0波峰以外之波峰，係在比前述T0波峰更低波數側觀察到。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之單結晶碳化矽液相磊晶成長用晶種料，其中，前述T0波峰及L0波峰以外之波峰的波峰強度，係前述T0波峰之波峰強度的0.3倍以上。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之單結晶碳化矽液相磊晶成長用晶種料，其中，前述L0波峰自972cm-1 之位移量的絕對值為4cm-1 以上。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之單結晶碳化矽液相磊晶成長用晶種料，其中，前述L0波峰自972cm-1 之位移量為4cm-1 以上。
  6. 如申請專利範圍第1或2項所述之單結晶碳化矽液相磊晶成長用晶種料，其中，前述L0波峰之半值寬為15cm-1 以下。
  7. 如申請專利範圍第1或2項所述之單結晶碳化矽液相磊晶成長用晶種料，其中，前述表層是含有結晶多形為3C的多結晶碳化矽當作主成分者。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之單結晶碳化矽液相磊晶成長用晶種料，其中，前述表層，實質上是由結晶多形為3C的多結晶碳化矽所成者。
  9. 如申請專利範圍第1或2項所述之單結晶碳化矽液相磊晶成長用晶種料，其係具備支撐材，與在前述支撐材上形成之構成前述表層的多結晶碳化矽膜。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之單結晶碳化矽液相磊晶成長用晶種料，其中，前述多結晶碳化矽膜之厚度是在30μm至800μm的範圍內。
  11. 如申請專利範圍第1或2項所述之單結晶碳化矽液相磊晶成長用晶種料，其係藉由含有結晶多形為3C的多結晶碳化矽之多結晶碳化矽材所構成。
  12. 一種單結晶碳化矽的液相磊晶成長方法，其特徵是將申請專利範圍第1至11項中任一項所述之單結晶碳化矽磊晶成長用晶種料的表層，與具有含結晶多形為3C的多結晶碳化矽的表層之餵料的表層，以隔著矽熔融層相對向之狀態進行加熱，而在前述晶種料之表層上使單結晶碳化矽磊晶成長。
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