TWI537438B - 單晶３Ｃ（立方晶系）－ＳｉＣ基板之製造方法及由其所得之單晶３Ｃ－ＳｉＣ基板 - Google Patents

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Description

單晶3C(立方晶系)-SiC基板之製造方法及由其所得之單晶3C-SiC基板
本發明係有關於，可大幅減少表面缺陷的單晶3C(立方晶系)-SiC基板之製造方法及其所得之單晶3C-SiC基板。
單晶SiC(碳化矽)，係比Si的熱穩定性、化學穩定性佳，機械強度也較強，對輻射線照射也較難以損傷之特性，被認為是次世代的半導體元件材料而受到矚目。又，單晶SiC係由於和GaN的晶格常數相近，故也可當作用來促使GaN成長所需的基底基板而使用。
先前，作為獲得單晶SiC的方法，係會進行藉由昇華法而獲得SiC主體基板的方法、或在Si基板或SOI基板上使單晶3C-SiC進行異質磊晶成長的方法。使Si基板或SOI基板上進行磊晶成長的方法係被提出有，將Si基板或SOI基板進行碳化處理而使其轉化成薄膜的SiC，使用矽烷系氣體與碳氫氣體來成長單晶3C-SiC，以抑制SiC的非晶質化或多晶化的手法。
若單晶SiC中存在有缺陷，則作為半導體元件時的性能會降低，作為GaN層的基底基板時也會造成GaN層之品質降低。因此，缺陷儘可能少的高品質之單晶SiC基板，係被要求。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2003-212694號公報
[專利文獻2]日本特開2004-039766號公報
[專利文獻3]日本特開2006-228763號公報
[專利文獻4]日本特開2007-284298號公報
[專利文獻5]日本特開2009-256138號公報
[非專利文獻]
[非專利文獻1]中嶋一雄(編著)，磊晶成長的機制，共立出版株式會社(2002)
然而，藉由磊晶成長而促使單晶SiC成長之際，在磊晶成長的過程中，會有單晶SiC的表面容易發生缺陷之問題。
圖1係於一般的磊晶成長反應中，反應氣體的流量或反應壓力設成同一條件時，成長速度對溫度之依存的關係的線段圖。此外，在圖中，橫軸係為絕對溫度的倒數，圖的右側係為低溫側，圖的左側係為高溫側。又，縱軸係為磊晶成長速度，圖的下側係為低速側，圖的上側係為高速側。
由該圖可知，磊晶成長，係若流量及壓力之條件為一定，則會存在有在低溫區域中成長速度會伴隨溫度上升而急速增加的表面反應瓶頸之區域、和在比表面反應瓶頸之區域還高溫側，伴隨溫度上升的成長速度之增加係為極少(換言之是溫度依存性小)的傳遞瓶頸之區域、和在比上記傳遞瓶頸之區域還要高溫側，成長速度會伴隨溫度上升而減少的脫離瓶頸之區域(上記非專利文獻1)。
在上述的表面反應瓶頸之區域中，化學反應速度是支配著成長速度。當在反應瓶頸下促使單晶3C-SiC成長時，單晶3C-SiC之結晶性會變差，表面狀態也變得極為粗糙，現實問題是無法獲得能夠適合製作半導體元件之品質。又，在脫離瓶頸之區域中，原料分子會附著至基板以外的場所而導致原料供給效率降低、或到達基板表面的原料分子沒有發生結晶化就脫離的比率會變高。因此，當在脫離瓶頸下促使單晶3C-SiC進行成長時，雖然結晶性是比表面反應瓶頸之區域有所改善，但結晶核的一部分會異常成長而造成表面成長出多數凸起，結果造成表面狀態粗糙，還是無法獲得適合於製作半導體元件之品質。
因此，將供給氣體的流量條件及成膜壓力設成一定，並上下調整成膜溫度，就可任意選擇成膜之瓶頸階段。
又，若將成膜溫度及成膜壓力設成一定而降低供給氣體之流量，則和上述逐漸提升成膜溫度的情況相同，瓶頸階段係從反應瓶頸變成傳遞瓶頸，然後會變成脫離瓶頸，這也是為人所熟知(上記非專利文獻1)。利用這點，將成膜溫度及成膜壓力設成一定，並上下調整供給氣體之流量，也可以任意選擇成膜之瓶頸階段。
甚至，本發明人們還發現，在3C-SiC成長中，若將成膜溫度及供給氣體之流量條件設成一定，而降低成膜壓力，則和上記逐漸提升成膜溫度的情況同樣地，瓶頸階段係會從反應瓶頸變成傳遞瓶頸，然後變成脫離瓶頸。利用這點，將成膜溫度及供給氣體之流量條件設成一定，並上下調整成膜壓力，也可以任意選擇成膜之瓶頸階段。
另一方面，在中溫域的傳遞瓶頸之區域中，原料分子的擴散過程會支配著成長的進行，反應速度是非常快，但另一方面，成長速度的溫度依存性係很小。
因此，製造單晶3C-SiC基板來作為半導體元件或GaN之基底基板時，作為磊晶成長之條件，目前為止都不得不採用上記傳遞瓶頸之區域。
順便一提，在上記傳遞瓶頸之區域中，雖然不像表面反應瓶頸之區域那樣會因結晶性而造成表面粗糙，也不會像脫離瓶頸之區域那樣發生表面凸起，但無法避免表面多數形成微小凹坑缺陷之問題。
如此，在磊晶成長之過程中若在單晶3C-SiC層之表面發生微小凹坑缺陷，則隨著情況不同，有時候需要將其去除的研磨工程之類的後續工程。若增加工程，則無可避免成本上升，對品質的影響因素會增加，在品質穩定性或良率等層面上也是不利。
上記各專利文獻雖然揭露了在複數階段之溫度下促使磊晶成長進行，但任一文獻均未言及如上述的磊晶成長過程中所產生的凹坑，無法充分防止凹坑所造成的表面缺陷。
本發明係有鑑於如上記之情事而研發，目的在於提供一種，可大幅減少磊晶成長過程中發生的表面缺陷，可簡化後續工程同時確保半導體元件之品質的單晶3C-SiC基板之製造方法及其所得之單晶3C-SiC基板。
為了達成上記目的，本發明的單晶3C-SiC基板之製造方法，係屬於在基礎基板上藉由磊晶成長以促使單晶3C-SiC層形成的單晶3C-SiC基板之製造方法，其要旨為，進行：第1成長階段，係使上記單晶3C-SiC層形成為，平坦性高的表面與在其中零星存在的表面凹坑所成之表面狀態；和第2成長階段，係為了填埋上記表面凹坑，而使上記第1成長階段中所得到之單晶3C-SiC層，再次進行磊晶成長。
為了達成上記目的，本發明的單晶3C-SiC基板，係屬於在基礎基板上藉由磊晶成長而形成有單晶3C-SiC層的單晶3C-SiC基板，其要旨為，存在於單晶3C-SiC層之表面的表面凹坑所致之缺陷的數目，係在磊晶成長剛完成之狀態下為8×106個/cm2以下。
亦即，本發明的單晶3C-SiC基板之製造方法，係進行：第1成長階段，係使上記單晶3C-SiC層進行磊晶成長以成為在平坦性高之表面之中形成有表面凹坑的表面狀態；和第2成長階段，係為了填埋表面的上記表面凹坑，而使上記第1成長階段中所得到之單晶3C-SiC層，再次進行磊晶成長。如此，雖然在第1成長階段中會形成表面凹坑，但表面凹坑以外的部分係形成有確保了平坦性之表面性狀的單晶3C-SiC層，在第2成長階段中，一面維持表面之平坦性一面填埋上記表面凹坑而減少表面凹坑，而形成表面平坦的單晶3C-SiC層。藉此，在磊晶成長之過程中若在單晶3C-SiC層之表面所生的表面凹坑所致之缺陷會變少，所以可簡化後續工程，換來成本降低，減少對品質的影響因素而在品質穩定性或良率等層面上也較為有利，可確保作為半導體元件用途之品質。
又，本發明的單晶3C-SiC基板，係存在於單晶3C-SiC層之表面的表面凹坑所致之缺陷的數目，係在磊晶成長剛完成之狀態下為8×106個/cm2以下。因此，在磊晶成長之過程中若在單晶3C-SiC層之表面所生的表面凹坑所致之缺陷較少，所以可簡化後續工程，換來成本降低，減少對品質的影響因素而在品質穩定性或良率等層面上也較為有利，可確保作為半導體元件用途之品質。
於本發明中，上記第1成長階段係在傳遞瓶頸之區域中進行磊晶成長，上記第2成長階段係在脫離瓶頸之區域中進行磊晶成長的情況下，在傳遞瓶頸之區域中，可抑制缺陷成因的結晶核之異常成長，可以高成長速度且穩定地獲得在平坦面中零星存在的表面凹坑之表面性狀且結晶性佳的單晶3C-SiC層。然後，在脫離瓶頸中，不是像先前那樣突然成長，取而代之的是，為了填埋傳遞瓶頸之成長中所形成的表面凹坑而使單晶3C-SiC成長，同時也維持住平坦面的平坦性。如此，可一面填埋表面凹坑一面維持平坦性而進行成長，可大幅減少表面凹坑而獲得平坦性佳的單晶3C-SiC層。
於本發明中，上記從第1成長階段往第2成長階段之切換，是藉由原料氣體流量之降低、成膜壓力之降低、基板溫度之提高的至少一者而進行的情況下，上記從第1成長階段往第2成長階段之切換是藉由原料氣體流量的降低而進行，因此不是去改變設定變更上比較花時間的壓力或溫度，僅藉由流量的降低，就可迅速進行切換。
上記從第1成長階段往第2成長階段之切換是藉由成膜壓力的降低而進行，因此不是去改變設定變更上比較花時間的溫度，僅藉由壓力的降低，就可進行切換。又，由於不去改變原料氣體之流量，因此可使進行磊晶成長的氛圍更加穩定，可穩定進行單晶3C-SiC層的成長。
上記從第1成長階段往第2成長階段之切換是藉由基板溫度之提升而進行，因此不去改變原料氣體之流量，因此可使進行磊晶成長的氛圍更加穩定，可穩定進行單晶3C-SiC層的成長。
於本發明中，使用至少表層部分是含有Si的半導體結晶所成之基礎基板的情況下，對於至少表層部分是含有Si的半導體結晶所成之基礎基板，可形成結晶性佳、表面缺陷大幅減少的單晶3C-SiC層，可廉價地製造出確保作為半導體元件之品質的單晶3C-SiC基板。
於本發明中，使用至少表層部分是由Si所成之基礎基板，將上記基礎基板的表層部的Si進行碳化處理而轉化成SiC層，將上記SiC層作為種晶層，進行上記第1成長階段及第2成長階段的磊晶成長的情況下，對於至少表層部分是由Si所成之基礎基板，可形成結晶性佳、表面缺陷大幅減少的單晶3C-SiC層，可廉價地製造出確保作為半導體元件之品質的單晶3C-SiC基板。
於本發明中，上記第1成長階段中所形成的單晶3C-SiC層之厚度係為500nm以上，上記第2成長階段中所形成的單晶3C-SiC層之厚度係為500nm以上的情況下，若第1成長階段中所形成的單晶3C-SiC層之厚度未滿500nm，則在平坦面中零星存在而形成之表面凹坑的部分，沒有充分形成3C-SiC而呈現基礎基板外露狀態，其後就算經過第2成長階段，仍無法以3C-SiC來填埋表面凹坑。因此，藉由將上記第1成長階段中所形成的單晶3C-SiC層之厚度設為500nm以上，在其後的第2成長階段中既可填埋表面凹坑而使缺陷消失，可確保平坦性同時獲得缺陷少的單晶3C-SiC層。
若第2成長階段中所形成的單晶3C-SiC層之厚度未滿500nm，則在第1成長階段中被形成為零星存在於平坦面中之表面凹坑，在第2成長階段中就無法充分填埋。因此，藉由將上記第2成長階段中所形成的單晶3C-SiC層之厚度設為500nm以上，可填埋第1成長階段中所形成之表面凹坑而使缺陷消失，可確保平坦性同時獲得缺陷少的單晶3C-SiC層。
於本發明中，上記第1成長階段中所形成之單晶3C-SiC層之厚度係為900～2900nm，上記第2成長階段中所形成的單晶3C-SiC層之厚度係為700～3700nm的情況下，於第1成長階段中，可形成單晶3C-SiC層，其係在非常平坦面之中零星存在有可於第2成長階段裡消失之表面凹坑，可確保平坦性同時獲得缺陷少的單晶3C-SiC層。
於第2成長階段中，會將第1成長階段中所形成之表面凹坑予以填埋而使缺陷消失，可確保平坦性同時獲得缺陷少的單晶3C-SiC層。
於本發明中，在上記基礎基板上，藉由磊晶成長而形成單晶3C-SiC層之際的原料氣體之主成分係為甲基矽甲烷的情況下，甲基矽甲烷係爆炸等之危險性較少的氣體，在成膜中進行氣體供給閥之操作、排氣閥之操作、或加熱器功率之操作之際危險性也較少這點是極佳。
於本發明中，於上記第1成長階段中，基板溫度係為970℃以上1120℃以下，上記原料氣體中所含之每1片晶圓的甲基矽甲烷之流量係為1.0sccm以上30.0sccm以下，成膜壓力係超過9×10-6Torr而為4×10-1Torr以下；於上記第2成長階段中，上記原料氣體中所含之每1片晶圓的甲基矽甲烷之流量係為6.0sccm以下，基板溫度係為1100℃以上而未達基礎基板之熔點，成膜壓力係為1×10-7Torr以上、6×10-5Torr以下的情況下，可確保磊晶成長的成長效率，可大幅減少表面缺陷而生產性佳地製造單晶3C-SiC層。又，藉由將第1成長階段中的成膜壓力如上記般地設成4×10-1Torr以下，可抑制用來加熱成長室的電阻型加熱器的放電劣化。
於本發明中，在上記基礎基板上，藉由磊晶成長而形成單晶3C-SiC層之際所供給之原料氣體係只有甲基矽甲烷，於上記第1成長階段中，基板溫度係為990℃以上1100℃以下，每1片晶圓的甲基矽甲烷之流量係為2.0sccm以上10.0sccm以下，成膜壓力係為3×10-5Torr以上1×10-1Torr以下，於上記第2成長階段中，每1片晶圓的甲基矽甲烷之流量係為3.0sccm以下的情況下，可確保磊晶成長的成長效率，可大幅減少表面缺陷而生產性佳地製造單晶3C-SiC層。
於本發明中，於上記第1成長階段中，成膜壓力係為1×10-4Torr以下，上記從第1成長階段往第2成長階段之切換，是藉由原料氣體流量之降低、基板溫度之提高的至少一者而進行的情況下，可確保磊晶成長的成長效率，可大幅減少表面缺陷而生產性佳地製造單晶3C-SiC層。
於本發明中，於上記第1成長階段中，成膜壓力係為1×10-1Torr以上，上記從第1成長階段往第2成長階段之切換是至少藉由成膜壓力的降低而進行的情況下，可確保磊晶成長的成長效率，可大幅減少表面缺陷而生產性佳地製造單晶3C-SiC層。
於本發明中，在基礎基板上藉由磊晶成長所形成之單晶3C-SiC層的主面方位係為(111)的情況下，可獲得主面方位為(111)面且確保了平坦性同時缺陷少的單晶3C-SiC層，可廉價地製造出確保作為半導體元件之品質的單晶3C-SiC基板。
此處，於本發明以及其說明中，「傳遞瓶頸」、「脫離瓶頸」、「反應瓶頸」係分別定義如下。
傳遞瓶頸：可以獲得，原料氣體、氛圍、流量、壓力之條件相同的磊晶成長中所能獲得之最大成膜速度的90%以上之成膜速度的基板溫度區域。
脫離瓶頸：可以獲得，原料氣體、氛圍、流量、壓力之條件相同的磊晶成長中所能獲得之最大成膜速度的未滿90%之成膜速度的基板溫度區域當中，比傳遞瓶頸高溫側的基板溫度區域。
反應瓶頸：可以獲得，原料氣體、氛圍、流量、壓力之條件相同的磊晶成長中所能獲得之最大成膜速度的未滿90%之成膜速度的基板溫度區域當中，比傳遞瓶頸低溫側的基板溫度區域。
接著說明用以實施本發明的形態。
圖2係本發明之單晶3C-SiC基板之製造方法之一實施形態的工程圖。
本發明的方法係為，首先調整用來作為藉由磊晶成長而形成單晶3C-SiC層所需之基礎的基礎基板，在上記基礎基板上藉由磊晶成長以促使單晶3C-SiC層形成的單晶3C-SiC基板之製造方法。
然後，上記磊晶成長係進行：第1成長階段，係使單晶3C-SiC層進行磊晶成長成為，平坦性高的表面與在其中零星存在的表面凹坑所成之表面狀態；和第2成長階段，係為了填埋表面的上記表面凹坑，而使上記第1成長階段中所得到之單晶3C-SiC層，再次進行磊晶成長。
作為基礎基板，係只要可藉由磊晶成長來形成3C-SiC層者即可，並無特別限定，可使用各種基板。在本發明中，作為基礎基板是使用單晶Si基板、SOI基板的情況下，尤其可獲得更大的效果。又，作為基礎基板是使用MgO基板、昇華法所致之六方晶SiC主體基板、BP基板、藍寶石基板、3C-SiC自立基板、GaN基板、GaAs基板、AlN基板、InN基板、SiGe基板、SiGe on Insulator基板等之情況下，也可獲得本發明之效果。
基礎基板的調整工程之際，在後述的轉化工程、退火工程、磊晶工程之前，係因應需要，例如對基礎基板將氨雙氧水洗淨、鹽酸雙氧水洗淨、硫酸雙氧水洗淨、稀釋HF洗淨、超音波丙酮洗淨、超音波乙醇洗淨等之公知的洗淨加以適宜組合而進行之，以清潔基板表面。又，在表層部分，針對含有Si的基礎基板，係將表面氧化膜予以去除。作為基礎基板是使用MgO基板、藍寶石基板、BP基板、GaN基板、GaAs基板、AlN基板、InN基板等的情況下，通常不需要如上記的洗淨工程，但亦可因應需要而進行之。
作為基礎基板是使用昇華法所致之六方晶SiC主體基板或3C-SiC自立基板時，在基礎基板的調整工程中，例如，將基礎基板放在磊晶成長爐內以基板溫度1000℃以上、壓力1Torr未滿之真空氛圍，進行10分鐘左右的退火。或者，例如以基板溫度1000℃以上、常壓或減壓下的氫氛圍中進行10分鐘左右的退火。藉此，基礎基板的調整工程係完成，接著在磊晶成長爐內進行第1成膜工程。
作為基礎基板是使用MgO基板、藍寶石基板、BP基板、GaN基板、GaAs基板、AlN基板、InN基板等時，在基礎基板的調整工程中，例如，首先將基礎基板放在磊晶成長爐內以基板溫度1000℃以上、壓力1Torr未滿之真空氛圍，進行10分鐘左右的退火。或者，例如以基板溫度1100℃以上、常壓或減壓下的氫氛圍中進行10分鐘左右的退火。此處，亦可結束基礎基板的調整工程，接著在磊晶成長爐內進行第1成膜工程。或者，例如接著在基板溫度700℃以上、未達基礎基板熔點、常壓或減壓下在矽烷系氣體氛圍、或矽烷系氣體與氫氣的混合氛圍中，在基板表面成長6～40nm厚左右的單晶矽層。接著，藉由和後述的使用SOI基板時相同的工程，將形成在基板表面的單晶矽層，轉化成單晶3C-SiC層。此處，結束基礎基板的調整工程，接著在磊晶成長爐內進行第1成膜工程。
例如，作為上記基礎基板是使用Si基板、SOI基板、SiGe基板、SiGe on Insulator基板等之至少表層部分是由Si所成、或是以Si為主成分的半導體基板時，可將上記基礎基板的表層部的Si或以Si為主成分的半導體結晶進行碳化處理而轉化成3C-SiC層，將上記3C-SiC層當作種晶層，進行上記第1成長階段及第2成長階段的磊晶成長。藉此，對於至少表層部分是由Si所成之基礎基板，可形成結晶性佳、表面缺陷大幅減少的單晶3C-SiC層，可廉價地製造出確保作為半導體元件之品質的單晶3C-SiC基板。
更具體而言，可使用Si基板或SOI基板來作為至少表層部分是由Si所成之基礎基板。
圖3係使用SOI基板來作為基礎基板時的基礎基板之調整工程的說明圖。
首先，準備具有所定厚度之表面Si層3與嵌埋絕緣層4的SOI基板1。然後，隨應於目標的基板構造，將上記SOI基板1的表面Si層3之厚度，薄膜化至6nm以上的所定厚度為止。此外，亦可不進行該薄膜化工程。接著，將上記SOI基板1在碳氫系氣體氛圍中加熱而使上記表面Si層3轉化成單晶3C-SiC層5。然後，將上記單晶3C-SiC層5當作種晶層5，進行磊晶成長工程。
上記SOI基板1，係在Si母材2表面附近，作為嵌埋絕緣層4是形成有所定厚度之SiO2層，在表面形成有所定厚度的表面Si層3。上記嵌埋絕緣層4的厚度，係被設定成約1～200nm左右的厚度。
接著，隨應於目標的基板構造，將上記SOI基板1的表面Si層3之厚度，薄膜化至6nm以上的所定膜厚為止。該薄膜化係例如藉由將SOI基板1在氧化氛圍中進行加熱處理，使得在與嵌埋絕緣層4之界面附近會殘存有所望厚度之Si層的方式，從表面Si層3之表面開始氧化至所定深度，然後將表面所生成的氧化物層以氫氟酸等進行蝕刻而加以去除，而進行之。此外，亦可不進行該薄膜化工程。
此時，薄膜化的表面Si層3之厚度，係為6nm以上，較為理想。這是因為，要在口徑2英吋以上之基礎基板全面都使上記薄膜化之表面Si層3之厚度達到未滿6nm在現實上是很困難的，經常會在基板一部分造成表面Si層3的缺損。
接著，將SOI基板1在碳氫系氣體氛圍中加熱而使上記表面Si層3轉化成單晶3C-SiC層5。
上記轉化工程係例如，在可控制氛圍的加熱爐中，將導入至加熱爐內的氛圍氣體(氫氣及碳氫氣體)一面切換一面調節溫度，就可進行之。
藉由如上記的裝置，將上記SOI基板1設置在加熱爐內，對上記加熱爐內一面供給氫氣與碳氫系氣體之混合氣體，一面使加熱爐內的氛圍溫度上升，將上記SOI基板1的表面Si層3轉化成單晶3C-SiC層5而進行之。
具體而言，將上記SOI基板1設置在加熱爐內，在加熱爐內供給著相對於氫氣以1體積%之比率混合了碳氫系氣體的混合氣體。又，與該混合氣體之供給同時，將加熱爐內的氛圍溫度加熱至1100～1405℃。更理想是加熱至1150～1300℃。藉由該加熱，可使SOI基板1的表面Si層3轉化成單晶3C-SiC層5。
此處，前記氫氣係為載氣，作為碳氫氣體係可使用例如丙烷氣。例如，氫氣的來自氣瓶之供給量若為1000cc/分，則碳氫氣體的來自氣瓶之供給量係設成10cc/分。
藉由上記轉化工程所形成之單晶3C-SiC層5的厚度，係為了同層的缺損缺陷之降低以及抑制3維成長所造成之結晶性劣化，而設定成3nm～20nm左右為理想，較理想則為4～10nm，更理想則為5nm～7nm左右。
已被轉化之單晶3C-SiC層5的厚度若超過20nm，則單晶3C-SiC層5的上部會引發局部性核成長而形成粒塊，表面狀態會粗糙而不是理想的狀態。因此，為了防止因為上記表面粗糙之影響而導致轉化處理後的磊晶成長所致之單晶3C-SiC膜的品質劣化，單晶3C-SiC層5的厚度必須要設定成20nm以下，較理想則為10nm以下，更理想則為7nm以下。
另一方面，若將單晶3C-SiC層5的厚度設定成3nm，則在轉化處理後的單晶SiC層5的磊晶成長之初期，單晶3C-SiC層5就會昇華而並非理想狀況。因此，為了防止因為上記昇華之影響而導致轉化處理後的磊晶成長所致之單晶3C-SiC膜的品質劣化，單晶3C-SiC層5的厚度必須要設定成3nm以上，較理想則為4nm以上，更理想則為5nm以上。
對進行過上記碳化處理的SOI基板1，把上記單晶3C-SiC層5當作種晶層而進行磊晶成長，就可在上記種晶層之上，成長出單晶3C-SiC層。
又，亦可為，作為基礎基板不是使用SOI基板而是使用Si基板，進行如上述的碳化處理，也可在其表層部形成用來作為種晶層的單晶3C-SiC層，在上記種晶層之上藉由磊晶成長而成長出單晶3C-SiC層。
上記磊晶成長工程，係例如，將形成有單晶3C-SiC層5的基礎基板，配置在處理氣密艙內，對上記處理氣密艙內將含有甲基矽甲烷氣體之原料氣體以所定流量(例如1sccm左右)的氣體流量一面進行供給，一面以所定之成長溫度進行處理，就可將上記單晶3C-SiC層5當作種晶層而促使單晶3C-SiC進行磊晶成長。此外，當供給了矽烷氣體及丙烷等之原料氣體時，或甚至是將氫等當作載氣而添加時，也可以獲得和本發明完全相同的效果。
此時，在本發明中，是將上記磊晶成長，分成第1成長階段，係使成長的單晶3C-SiC層進行磊晶成長成為，平坦性高的表面與在其中零星存在的表面凹坑所成之表面狀態；和第2成長階段，係為了填埋上記第1成長階段中所得到之單晶3C-SiC層中的上記表面凹坑，而再次進行磊晶成長；而進行之。
此處，上記所謂平坦性高之表面係意指，在磊晶成長所得之單晶3C-SiC層之表面當中除了表面凹坑以外的平滑之表面，且相對於基板表面的最小平方平面是由10°以下的和緩傾斜所構成的隆起也包含在內。上記最小平方平面，係將單晶3C-SiC表面進行AFM(atomic force microscope)測定，將所得到之面的形狀數據進行最小平方擬合所得的基準平面。AFM測定係在1～50μm見方的範圍中進行。
藉由上記第1成長階段，在種晶層5之上形成第1單晶3C-SiC層6，在上記第2成長階段中再形成第2單晶3C-SiC層7。
具體而言，上記第1成長階段係在磊晶成長中的傳遞瓶頸之區域中進行磊晶成長，上記第2成長階段係在磊晶成長中的脫離瓶頸之區域中進行磊晶成長。
更具體說明，如圖1所說明，於一般的磊晶成長反應中，反應氣體的流量或反應壓力設成同一條件時，成長速度對溫度之依存的關係。
亦即，磊晶成長，係若流量及壓力之條件為一定，則會存在有在低溫區域中成長速度會伴隨溫度上升而急速增加的表面反應瓶頸之區域、和在比表面反應瓶頸之區域還高溫側，伴隨溫度上升的成長速度之增加係為極少(換言之是溫度依存性小)的傳遞瓶頸之區域、和在比上記傳遞瓶頸之區域還要高溫側，成長速度會伴隨溫度上升而減少的脫離瓶頸之區域。
在上述的表面反應瓶頸之區域中，化學反應速度是支配著成長速度。當在反應瓶頸下促使單晶3C-SiC成長時，單晶3C-SiC之結晶性會變差，表面狀態也變得極為粗糙，現實問題是無法獲得能夠適合製作半導體元件之品質。又，在脫離瓶頸之區域中，原料分子會附著至基板以外的場所而導致原料供給效率降低、或到達基板表面的原料分子沒有發生結晶化就脫離的比率會變高。因此，當在脫離瓶頸下促使單晶3C-SiC進行成長時，雖然結晶性是比表面反應瓶頸之區域有所改善，但結晶核的一部分會異常成長而造成表面成長出多數凸起，結果造成表面狀態粗糙，還是無法獲得適合於製作半導體元件之品質。
因此，如上述，先前製造單晶3C-SiC基板來作為半導體元件或GaN之基底基板時，作為磊晶成長之條件，不得不僅採用上記傳遞瓶頸之區域。
順便一提，在上記傳遞瓶頸之區域中，雖然不像表面反應瓶頸之區域那樣會因結晶性而造成表面粗糙，也不會像脫離瓶頸之區域那樣發生表面凸起，但無法避免表面多數形成微小表面凹坑，表面凹坑造成表面缺陷。
本發明人們係確認到，僅藉由先前以來所進行之單純地從低溫往高溫階段性地提高基板溫度，無法充分進行磊晶成長而減少表面凹坑。然後，仔細研究是否可能存在有會使在單晶3C-SiC層成長的過程中表面所產生的表面凹坑減少的特別之磊晶成長的條件設定。在此過程中，想到了先前僅在傳遞瓶頸之區域中進行的磊晶成長，是否可以與其他瓶頸領域下的磊晶成長進行複合以謀求表面凹坑之減少，基於這個觀點而重複進行實驗。
其結果為，第1階段是在磊晶成長中的傳遞瓶頸之區域中進行磊晶成長，單晶3C-SiC層的表面是上述平坦性高的表面與在其中零星存在的表面凹坑所成之表面狀態，其後，第2階段是藉由利用磊晶成長中的脫離瓶頸之區域，再次促使單晶3C-SiC進行磊晶成長以填埋上記表面凹坑，其結果為，發現可獲得表面平坦且表面凹坑少、而且結晶性佳的單晶3C-SiC層，而完成了本發明。
此處，第1成長階段中所形成的表面凹坑之平面形狀，係由所被成長之單晶3C-SiC層的結晶構造、和配置在表面之結晶面(亦即結晶的方位)之關係所決定。例如，若促使成長的單晶3C-SiC之主面方位是(111)時，會形成平面視三角形狀的表面凹坑。或者，例如，若促使成長的單晶3C-SiC之主面方位是(100)時，會形成平面視四角形狀的表面凹坑。
又，上記第1成長階段中所形成的單晶3C-SiC層之厚度係為500nm以上較為理想，上記第2成長階段中所形成的單晶3C-SiC層之厚度係為500nm以上較為理想。
亦即，若第1成長階段中所形成的單晶3C-SiC層之厚度未滿500nm，則在高平坦性的面中零星存在而形成之表面凹坑的部分，沒有充分形成3C-SiC而呈現基礎基板外露狀態，其後就算經過第2成長階段，仍法無法以3C-SiC來填埋表面凹坑。因此，藉由將上記第1成長階段中所形成的單晶3C-SiC層之厚度設為500nm以上，在其後的第2成長階段中既可填埋表面凹坑而使缺陷消失，可確保平坦性同時獲得缺陷少的單晶3C-SiC層。
又，若第2成長階段中所形成的單晶3C-SiC層之厚度未滿500nm，則在第1成長階段中被形成為零星存在於高平坦性之面中之表面凹坑，在第2成長階段中就無法充分填埋。因此，藉由將上記第2成長階段中所形成的單晶3C-SiC層之厚度設為500nm以上，可填埋第1成長階段中所形成之表面凹坑而使缺陷消失，可確保平坦性同時獲得缺陷少的單晶3C-SiC層。
尤其是，當所被成長之單晶3C-SiC的主面方位是(111)時，會形成平面視三角形狀的表面凹坑，未滿500nm之厚度係無法充分形成表面平坦性佳的3C-SiC層，在第2成長階段中會有無法充分填埋表面凹坑之傾向。
再者，上記第1成長階段中所形成的單晶3C-SiC層之厚度係為900～2900nm較為理想，上記第2成長階段中所形成的單晶3C-SiC層之厚度係為700～3700nm較為理想。
亦即，於第1成長階段中，可形成單晶3C-SiC層，其係在充分高平坦性之面中零星存在有可於第2成長階段裡消失之表面凹坑，可確保高平坦性同時獲得缺陷少的單晶3C-SiC層。
又，於第2成長階段中，會將第1成長階段中所形成之表面凹坑予以填埋而使缺陷消失，可確保高平坦性同時獲得缺陷少的單晶3C-SiC層。
此處，第1成長階段係只要可在上述的傳遞瓶頸之區域中促進磊晶成長即可。作為第1成長階段而在傳遞瓶頸之區域中促使磊晶成長，係不是意味著要限定原料氣體、氛圍、流量、壓力、溫度等等的各種條件，但大致上可採用下記條件下的處理。
氛圍
：主成分為甲基矽甲烷的原料氣體
基板溫度：970～1120℃
流量
：1.0～30.0sccm(上記原料氣體中所含之每1片晶圓的甲基矽甲烷之流量)
壓力
：1×10-4～4×10-1Torr
後述圖24所示的校正後之壓力條件，係為下記的值。
壓力
：9×10-6～4×10-1Torr
又，第2成長階段也是，只要能夠在上述的脫離瓶頸之區域中促使磊晶成長，則不是意味著要限定原料氣體、氛圍、流量、壓力、溫度等等的各種條件，但作為第2成長階段而在脫離瓶頸之區域中促使磊晶成長，大致上可採用下記條件下的處理。
氛圍
：主成分為甲基矽甲烷的原料氣體
基板溫度：1100℃以上而未達基礎基板之熔點
流量
：0.1～6.0sccm(上記原料氣體中所含之每1片晶圓的甲基矽甲烷之流量)
壓力
：1×10-5～5×10-4Torr
後述圖24所示的校正後之壓力條件，係為下記的值。
壓力
：1×10-7～6×10-5Torr
此外，藉由將第1成長階段中的成膜壓力如上記般地設成4×10-1Torr以下，可抑制用來加熱成長室的電阻型加熱器的放電劣化。然而，若採用感應加熱等其他加熱方式的情況下，此限制可以去除，甚至在更提高成膜壓力、且在傳遞瓶頸之區域中進行成膜的情況下，仍可獲得本發明之效果。
此處，上記成膜壓力的下限值1×10-5Torr(後述校正後係為1×10-7Torr)，係只是記下了實驗時所使用之成長室抽氣用的渦輪分子泵的最大能力，若在更加降低成膜壓力的脫離瓶頸之區域中進行成膜時，仍可獲得本發明之效果。
此處，甲基矽甲烷係爆炸等之危險性較少的氣體，尤其像是本發明，在成膜中必須要進行氣體供給閥之操作、排氣閥之操作、或加熱器功率之操作的成膜過程中，危險性較少，這點是極佳。然而，本發明的SiC品質改善效果本身，係無論在使用矽烷氣體及丙烷氣等其他原料氣體時，均可同樣地獲得。
於第1成長階段及第2成長階段中，各自磊晶成長的單晶3C-SiC之厚度，係可藉由處理時間的長短來調節。
從第1成長階段往第2成長階段的切換，是可藉由原料氣體流量之降低、成膜壓力之降低、基板溫度之提高的至少一者而進行，並非像是先前技術那樣，單純地從低溫成長切換成高溫成長。
亦即，原料氣體之組成或原料氣體與載氣之組成與混合比率、壓力、溫度是設成一定，藉由降低原料氣體之流量，就可從第1成長階段的傳遞瓶頸切換成第2成長階段的脫離瓶頸。
如此，上記從第1成長階段往第2成長階段之切換是藉由原料氣體流量的降低而進行，因此不是去改變設定變更上比較花時間的壓力或溫度，僅藉由流量的降低，就可迅速進行切換。
又，原料氣體之組成或原料氣體與載氣之組成與混合比率、流量、溫度是設成一定，藉由降低成膜壓力，也可從第1成長階段的傳遞瓶頸切換成第2成長階段的脫離瓶頸。
如此，上記從第1成長階段往第2成長階段之切換是藉由成膜壓力的降低而進行，因此不是去改變設定變更上比較花時間的溫度，僅藉由壓力的降低，就可進行切換。又，由於不去改變原料氣體之流量，因此可使進行磊晶成長的氛圍更加穩定，可穩定進行單晶3C-SiC層的成長。
又，原料氣體之組成或原料氣體與載氣之組成與混合比率、流量、壓力是設成一定，藉由提高基板溫度，也可從第1成長階段的傳遞瓶頸切換成第2成長階段的脫離瓶頸。
如此，上記從第1成長階段往第2成長階段之切換是藉由基板溫度之提升而進行，因此不去改變原料氣體之流量，因此可使進行磊晶成長的氛圍更加穩定，可穩定進行單晶3C-SiC層的成長。此外，從第1階段之傳遞瓶頸往第2階段之脫離瓶頸的切換，亦可藉由將上記原料氣體之流量變更、成膜壓力之變更、基板溫度之變更加以組合而進行之。
如此所得到的單晶3C-SiC基板，係在基礎基板上藉由磊晶成長而形成有單晶3C-SiC層，存在於單晶3C-SiC層之表面的表面凹坑缺陷之數目，在磊晶成長剛完成之狀態下係為8×106個/cm2以下。
因此，在磊晶成長之過程中若在單晶3C-SiC層之表面所生的表面凹坑缺陷較少，所以可簡化後續工程，換來成本降低，減少對品質的影響因素而在品質穩定性或良率等層面上也較為有利，可確保作為半導體元件用途之品質。
然後，因應需要，在已藉由磊晶成長所形成之單晶3C-SiC層之上，可以再進行磊晶成長而形成GaN層等其他半導體膜。亦即，例如，將磊晶成長所得到之單晶3C-SiC基板，配置在處理氣密艙內，對上記處理氣密艙內將氨氣以100～10000sccm左右之氣體流量進行供給，將三乙基鎵或三甲基鎵等有機Ga系氣體、或有機Al系氣體以約1sccm左右的氣體流量進行供給，同時，以溫度800～1405℃進行處理，就可在上記單晶3C-SiC層之上，形成AlN層、GaN層、AlGaN層等任一者或這些的層積構造之氮化物半導體層。
如以上所述，本實施形態的單晶3C-SiC基板之製造方法，係進行第1成長階段，係使上記單晶3C-SiC層形成為，平坦性高的表面與在其中零星存在的表面凹坑所成之表面狀態；和第2成長階段，係為了填埋上記表面凹坑，而使上記第1成長階段中所得到之單晶3C-SiC層，再次進行磊晶成長。如此，雖然在第1成長階段中會形成表面凹坑，但表面凹坑以外的部分係形成有確保了平坦性之表面性狀的單晶3C-SiC層，在第2成長階段中，一面維持表面之平坦性一面填埋上記表面凹坑而減少表面凹坑，而形成表面平坦的單晶3C-SiC層。藉此，在磊晶成長之過程中若在單晶3C-SiC層之表面所生的表面凹坑所致之缺陷會變少，所以可簡化後續工程，換來成本降低，減少對品質的影響因素而在品質穩定性或良率等層面上也較為有利，可確保作為半導體元件用途之品質。
[實施例]
接著說明本發明的單晶3C-SiC基板之製法的實施例。
準備SOI基板及Si基板來作為基礎基板，分別以下記條件進行處理而進行基礎基板之調整。
◆SOI基板
基板厚度：725μm
表面Si層厚度：11～25μm
嵌埋絕緣層厚度：100～200nm
碳化處理條件：氛圍氣體　丙烷、氫氣(載氣)
溫度　1200～1405℃、時間　10～30分鐘
單晶3C-SiC種晶層厚度：5～7nm
◆Si基板
基板厚度：500～1000μm
碳化處理條件：氛圍氣體　丙烷、氫氣(載氣)
丙烷：氫=1：100
溫度　1200～1405℃、時間　10～30分鐘
單晶3C-SiC種晶層厚度：5～7nm
接著，在如上記調整過的基礎基板上，藉由磊晶成長而成長出單晶3C-SiC層。在本實施例中，在上記磊晶成長時，是使用每1次處理係可使1張基礎基板進行磊晶成長的裝置。只不過，本發明並不限定於此種葉瓣型磊晶裝置。
下記的表1係針對如上記調整過的基礎基板，藉由磊晶成長而成長出單晶3C-SiC層的處理條件之一覽。
實施例1～3係以SOI基板為基礎基板，將壓力條件及每1片晶圓的甲基矽甲烷之流量設成一定，藉由改變溫度條件以進行第1成長階段(傳遞瓶頸)→第2成長階段(脫離瓶頸)之切換，而分別進行磊晶成長。
實施例4係以SOI基板為基礎基板，將壓力條件設成一定，藉由改變溫度條件及每1片晶圓的甲基矽甲烷之流量以進行第1成長階段(傳遞瓶頸)→第2成長階段(脫離瓶頸)之切換，而分別進行磊晶成長。
實施例5～6係以Si基板為基礎基板，將壓力條件及每1片晶圓的甲基矽甲烷之流量設成一定，藉由改變溫度條件以進行第1成長階段(傳遞瓶頸)→第2成長階段(脫離瓶頸)之切換，而分別進行磊晶成長。
實施例7係以Si基板為基礎基板，將壓力條件設成一定，藉由改變溫度條件及每1片晶圓的甲基矽甲烷之流量以進行第1成長階段(傳遞瓶頸)→第2成長階段(脫離瓶頸)之切換，而分別進行磊晶成長。
實施例17係以SOI基板為基礎基板，溫度條件係為一定，壓力條件係為5×10-4～9×10-4Torr(後述之校正後係為3×10-5～1×10-4Torr)而大致一定，藉由改變每1片晶圓的甲基矽甲烷之流量以進行第1成長階段(傳遞瓶頸)→第2成長階段(脫離瓶頸)之切換，而分別進行磊晶成長。
實施例18係以SOI基板為基礎基板，將溫度條件設成一定，藉由改變壓力及每1片晶圓的甲基矽甲烷之流量以進行第1成長階段(傳遞瓶頸)→第2成長階段(脫離瓶頸)之切換，而分別進行磊晶成長。
實施例19係以Si基板為基礎，壓力條件係為2×10-4～5×10-4Torr(後述之校正後係為1×10-5～3×10-5Torr)而大致一定，藉由改變溫度條件及每1片晶圓的甲基矽甲烷之流量以進行第1成長階段(傳遞瓶頸)→第2成長階段(脫離瓶頸)之切換，而分別進行磊晶成長。
亦即，在上記第1成長階段中，成膜壓力係為9×10-4Torr(後述之校正後係為1×10-4Torr)以下，上記從第1成長階段往第2成長階段之切換，是藉由原料氣體流量之降低、基板溫度之提高之至少一者而進行。
又，在上記第1成長階段中，成膜壓力係為1×10-1Torr以上，上記從第1成長階段往第2成長階段之切換是至少藉由成膜壓力之降低而進行。
此外，瓶頸階段係決定如下。
亦即，在3C-SiC種晶層上，將原料氣體、氛圍、流量、壓力、溫度設成固定促使其成長出約1μm厚的3C-SiC磊晶層。此時，原料氣體、氛圍、流量、壓力係設成實施例及比較例中所記載之第1成長階段及第2成長階段中所使用的各個條件，以10～50℃刻度的各種基板溫度來進行成長。
接著，針對各個成膜條件，將SiC層的厚度除以保持時間而算出平均成長速度。至於基板溫度，是事前使用具有電熱耦之基板等來取得基板溫度與加熱器溫度的校正曲線，根據成長時的加熱器溫度，使用上記校正曲線而求出各個成長條件。根據所得到的平均成長速度與基板溫度之數據，作成如圖1所示的用來判定瓶頸階段的曲線。將作成的曲線與實施例及比較例所記載之第1成長階段及第2成長階段之條件進行比較，根據「發明效果」乙節所描述的瓶頸判定條件，決定各個成長條件的瓶頸階段。
比較例係均為將SOI基板作為基礎基板。
比較例8係僅在傳遞瓶頸的第1階段中進行磊晶成長。
比較例9係僅在脫離瓶頸的第1階段中進行磊晶成長。
比較例10係第1階段是在反應瓶頸中、第2階段是在脫離瓶頸中進行磊晶成長。
比較例11係第1階段是在傳遞瓶頸中進行磊晶成長後，改變甲基矽甲烷的流量而使第2階段也在傳遞瓶頸中進行磊晶成長。
比較例12係第1階段是在脫離瓶頸、第2階段是以傳遞瓶頸進行磊晶成長，第1階段結束後的單晶3C-SiC層之厚度設成未滿500nm。
比較例13係僅在傳遞瓶頸的第1階段中以高壓力條件進行磊晶成長。
比較例14係第1階段是在脫離瓶頸、第2階段是以傳遞瓶頸進行磊晶成長，第1階段結束後的單晶3C-SiC層之厚度設成未滿500nm。
比較例15、脫離瓶頸16係僅在脫離瓶頸中進行磊晶成長。
此處，關於上記表1之成膜壓力，係為Baratron真空計的讀取值，一般認為在精確性的信賴度上並沒有很高，尤其在低壓側，該不精確的傾向會更強。於是，針對成膜壓力取得校正曲線，進行值的校正。
校正曲線，係並用測定值之信頼性較高的熱陰極真空計，在950℃～1100℃之所定溫度下，計測對處理氣密艙內以各流量供給原料氣體時的處理氣密艙出口的壓力，以各溫度為基板溫度，將對原料氣體之流量的壓力變化予以作圖而取得。
圖23係如上記而得到的校正曲線。
根據如此所得之校正曲線，針對表1之成膜壓力進行了必要之校正後的數據，係為下記表2。
圖4～圖10係分別為實施例1、2、3、4、5、6、7所得到的單晶3C-SiC基板之表面狀態及表層部之3C-SiC層的剖面SEM照片。
圖11～圖19係分別為比較例8、9、10、11、12、13、14、15、16所得到的單晶3C-SiC基板之表面狀態及表層部之3C-SiC層的剖面SEM照片。
圖20～圖22係為實施例17～19所得到的單晶3C-SiC基板之表面狀態及表層部之3C-SiC層的剖面SEM照片。
上記表1及表2中係表示了，針對上記各條件下的實施例1～7、實施例17～19、比較例8～16，將第1階段所致之單晶3C-SiC層的膜厚(X)、第2階段所致之單晶3C-SiC層的膜厚(Y)、兩者的合計膜厚(X+Y)、表面之三角形狀缺陷(表面凹坑)的密度(個/cm2)、單晶3C-SiC基板的表面狀態進行品質判定的結果。
此外，單晶3C-SiC層的膜厚，係根據剖面SEM照片量測而求得。單晶3C-SiC層之表面凹坑密度，係根據表面SEM照片而計測每單位面積之凹坑數而求得。
由實施例1～7、17～19的結果可知，無論在使用SOI基板來作為基礎基板的情況下，還是使用Si基板的情況下，均可獲得表面凹坑數、表面凹坑密度少，結晶性佳的充分膜厚之單晶3C-SiC層。
相對於此，由比較例8～16的結果可知，任一表面均有許多表面凹坑或凸起存在而表面狀態明顯不良，係為結晶性也較差的SiC層。
[產業上利用之可能性]
本發明係可適用於，用於大規模積體電路等之半導體基板之製造等用途。
1．．．SOI基板
2．．．Si母材
3．．．表面Si層
4．．．嵌埋絕緣層(氧化物層)
5．．．種晶層(單晶3C-SiC層)
6．．．一次單晶3C-SiC層
7．．．二次單晶3C-SiC層
[圖1]磊晶成長反應中的成長速度之溫度依存關係之線段圖。
[圖2]本發明之單晶3C-SiC基板之製造方法的工程圖。
[圖3]基礎基板的調整工程之一例的說明圖。
[圖4]實施例1表面、剖面SEM照片。
[圖5]實施例2表面、剖面SEM照片。
[圖6]實施例3表面、剖面SEM照片。
[圖7]實施例4表面、剖面SEM照片。
[圖8]實施例5表面、剖面SEM照片。
[圖9]實施例6表面、剖面SEM照片。
[圖10]實施例7表面、剖面SEM照片。
[圖11]比較例8表面、剖面SEM照片。
[圖12]比較例9表面、剖面SEM照片。
[圖13]比較例10表面、剖面SEM照片。
[圖14]比較例11表面、剖面SEM照片。
[圖15]比較例12表面、剖面SEM照片。
[圖16]比較例13表面、剖面SEM照片。
[圖17]比較例14表面、剖面SEM照片。
[圖18]比較例15表面、剖面SEM照片。
[圖19]比較例16表面、剖面SEM照片。
[圖20]實施例17表面、剖面SEM照片。
[圖21]實施例18表面、剖面SEM照片。
[圖22]實施例19表面、剖面SEM照片。
[圖23]處理氣密艙壓力對原料氣體流量之變化的校正曲線。

Claims (8)

  1. 一種單晶3C-SiC基板之製造方法，係屬於在基礎基板上藉由磊晶成長以促使單晶3C-SiC層形成的單晶3C-SiC基板之製造方法，其特徵為，進行：第1成長階段，係使上記單晶3C-SiC層形成為，平坦性高的表面與在其中零星存在的表面凹坑所成之表面狀態；和第2成長階段，係為了填埋上記表面凹坑，而使上記第1成長階段中所得到之單晶3C-SiC層，再次進行磊晶成長，上記第1成長階段係在傳遞瓶頸之區域中進行磊晶成長，上記第2成長階段係在脫離瓶頸之區域中進行磊晶成長。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之單晶3C-SiC基板之製造方法，其中，上記從第1成長階段往第2成長階段之切換，是藉由原料氣體流量之降低、成膜壓力之降低、基板溫度之提高的至少一者而進行。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之單晶3C-SiC基板之製造方法，其中，係使用至少表層部分是含有Si的半導體結晶所成之基礎基板。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之單晶3C-SiC基板之製造方法，其中，使用至少表層部分是由Si所 成之基礎基板，將上記基礎基板的表層部的Si進行碳化處理而轉化成SiC層，將上記SiC層作為種晶層，進行上記第1成長階段及第2成長階段的磊晶成長。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之單晶3C-SiC基板之製造方法，其中，在上記基礎基板上，藉由磊晶成長而形成單晶3C-SiC層之際的原料氣體之主成分係為甲基矽甲烷。
  6. 如申請專利範圍第5項所記載之單晶3C-SiC基板之製造方法，其中，於上記第1成長階段中，基板溫度係為970℃以上1120℃以下，上記原料氣體中所含之每1片晶圓的甲基矽甲烷之流量係為1.0sccm以上30.0sccm以下，成膜壓力係超過9×10-6Torr而為4×10-1Torr以下；於上記第2成長階段中，上記原料氣體中所含之每1片晶圓的甲基矽甲烷之流量係為6.0sccm以下，基板溫度係為1100℃以上而未達基礎基板之熔點，成膜壓力係為1×10-7Torr以上、6×10-5Torr以下。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之單晶3C-SiC基板之製造方法，其中，在基礎基板上藉由磊晶成長所形成之單晶3C-SiC層的主面方位係為(111)。
  8. 一種單晶3C-SiC基板，係屬於在基礎基板上藉由磊晶成長而形成有主面方位(111)的單晶3C-SiC層的單晶3C-SiC基板，其特徵為，存在於單晶3C-SiC層之表面的平面視觀看時為三角形且其一邊的長度為1.0μm以下之表面凹坑所致之缺陷的數目，係在磊晶成長剛完成之狀態 下為8×106個/cm2以下，且主面方位為(100)以外。
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