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SiCマルチチップ基板

国内特許コード P130009736
整理番号 KG0026-JP02
掲載日 2013年8月5日
出願番号 特願2011-111721
公開番号 特開2011-153074
登録番号 特許第5545268号
出願日 平成23年5月18日(2011.5.18)
公開日 平成23年8月11日(2011.8.11)
登録日 平成26年5月23日(2014.5.23)
発明者
  • 佐野 直克
  • 金子 忠昭
出願人
  • 学校法人関西学院
発明の名称 SiCマルチチップ基板
発明の概要 【課題】マイクロパイプ等の欠陥の少ない単結晶炭化ケイ素基板を実現する。
【解決手段】単結晶基板27は、C原子供給基板17と、C原子供給基板17よりも面積の小さい単結晶炭化ケイ素からなるシード面5bを有する基板5´とを対向させると共に、シード面5bとC原子供給基板17との間、及び、シード面5bの面方向外側の領域とC原子供給基板17との間に金属シリコン融液18を存在させて、密閉容器16内で均一に熱処理することにより、シード面5b上及びシード面5bの面方向外側に単結晶炭化ケイ素が液相エピタキシャル成長して製造されるものである。シード面5bの面方向外側に成長する結晶は、シード面5b上に成長する結晶よりも速い速度で成長する。単結晶基板27は、その面積が、シード面5bの面積より大きく、且つ、C原子供給基板17側の表面が、液相エピタキシャル成長によって、シード面5bと平行な平坦状に形成されている。
【選択図】図11
従来技術、競合技術の概要



炭化ケイ素(SiC)は、耐熱性及び機械的強度に優れ、放射線にも強く、不純物の添加によって電子や正孔の価電子制御も容易にできるとともに、広い禁制帯幅(6H型の単結晶SiCで約3.0eV、4H型の単結晶SiCで3.3eV)を有するという特徴を備えている。従って、ケイ素(Si)やガリウム砒素(GaAs)などの既存の半導体材料では実現できない高温、高周波、耐電圧・耐環境性を実現することが可能であるとされ、次世代のパワーデバイス、高周波デバイス用半導体の材料として期待が高まっている。また、六方晶SiCは、窒化ガリウム(GaN)と格子定数が近く、GaNの基板としても期待されている。





そして、この種の単結晶SiCを製造する方法としては、例えば特許文献1や特許文献2に示すような方法が提案されている。

特許文献1の方法は、単結晶SiC基板とSi原子及びC原子により構成された板材とを微小隙間を隔てて平行に対峙させ、その状態で、大気圧以下の不活性ガス雰囲気かつSiC飽和蒸気雰囲気下で、単結晶SiC基板側が板材よりも低温となるように温度傾斜を持たせる。そして、熱処理することにより、微小隙間内でSi原子及びC原子を昇華再結晶させ、単結晶SiC基板上に単結晶を析出させるというものである。





しかしながら、特許文献1のような昇華再結晶法では、シードとしての単結晶SiC基板が有する欠陥(特に、「マイクロパイプ欠陥」と呼ばれる直径数ミクロンから0.1mm程度の管状の空隙)が、析出する単結晶のエピタキシャル構造に伝播し易く、これが、製造される単結晶SiCを前述のパワーデバイス等として用いる際の大きな障害となっている。この点は特許文献2も指摘するところであり、これを解決する方法として特許文献2では、単結晶SiC上に液相エピタキシャル成長法(LPE)によって第1のエピタキシャル層を形成し、基板に現れたマイクロパイプ欠陥がエピタキシャル層でほぼ複製されなくなる厚さになるまでこのエピタキシャル層を成長させ続けることで、基板からエピタキシャル層に伝播したマイクロパイプ欠陥をふさぐとともに、その後に、気相法(CVD)によって表面に第2のエピタキシャル層を形成する方法を提案している。特許文献2は、これにより、欠陥の少ない炭化ケイ素のエピタキシャル層を成長させることができるとする。

産業上の利用分野



本発明は、液相エピタキシャル成長によって板部材上に形成された複数の単結晶炭化ケイ素基板と当該板部材からなるSiCマルチチップ基板に関する。



特許請求の範囲 【請求項1】
C原子供給基板と、複数の微小な単結晶炭化ケイ素のシード面を有する板部材とを対向させると共に、
前記シード面と前記C原子供給基板との間、及び、前記シード面の面方向外側の領域と前記C原子供給基板との間に金属シリコン融液を存在させて、
密閉容器内で均一に加熱処理することにより、
前記シード面上に単結晶炭化ケイ素が液相エピタキシャル成長し、この成長結晶が、前記シード面上に成長する速度よりも大幅に速い速度で、前記シード面の面方向外側に前記シード面と平行な方向に液相エピタキシャル成長することで、前記板部材の表面に形成された、前記シード面と平行な平坦状で、且つ、その幅が厚み及び前記シード面の幅よりも大幅に大きい複数の単結晶炭化ケイ素基板と、前記板部材とからなるSiCマルチチップ基板であって、
前記単結晶炭化ケイ素基板は、結晶構造が4H-SiCであり、前記シード面の面方向外側に成長した部分に、マイクロパイプ欠陥が無いことを特徴とするSiCマルチチップ基板
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2011111721thum.jpg
出願権利状態 登録
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