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SiC基板の表面処理方法 UPDATE 外国出願あり

国内特許コード P150011822
整理番号 KG0120-JP01
掲載日 2015年4月2日
出願番号 特願2013-125020
公開番号 特開2015-002218
登録番号 特許第6080075号
出願日 平成25年6月13日(2013.6.13)
公開日 平成27年1月5日(2015.1.5)
登録日 平成29年1月27日(2017.1.27)
発明者
  • 金子 忠昭
  • 大谷 昇
  • 萩原 健太
出願人
  • 学校法人関西学院
発明の名称 SiC基板の表面処理方法 UPDATE 外国出願あり
発明の概要 【課題】バルク基板に機械研磨を行うことで発生する変質層を短時間で除去するとともに、エピタキシャル層に生じたマクロステップバンチングを除去可能なSiC基板の表面処理方法を提供する。
【解決手段】このSiC基板の表面処理方法では、以下の第1工程及び第2工程の何れかを含む。第1除去工程では、基板70に機械的研磨や化学機械研磨を行うことで生じた変質層を、当該基板70をSi蒸気圧下で加熱することで除去する。第2除去工程では、エピタキシャル層71に生じたマクロステップバンチングを、基板70をSi蒸気圧下で加熱することで除去する。なお、エッチング速度は可変であるので、第1除去工程のエッチング速度を速くすることで、変質層を短時間で除去できる。一方、第2除去工程のエッチング速度を比較的遅くすることで、エピタキシャル層71の過剰な除去を防止できる。
【選択図】図8
従来技術、競合技術の概要



半導体材料としては、シリコン(Si)やガリウム砒素(GaAs)等が従来から知られるところである。半導体素子の利用分野は近年急速に拡大しており、それに伴って、高温環境等の苛酷な領域で使用される機会も増加していえる。従って、高温環境に耐えられる半導体素子の実現は、幅広い用途における動作の信頼性と大量の情報処理・制御性の向上にとって重要な課題の1つである。





耐熱性に優れる半導体素子を製造する材料の1つとして、炭化ケイ素(SiC)が注目されている。SiCは、機械的強度に優れるとともに、放射線にも強い。また、SiCは、不純物の添加によって電子や正孔の濃度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2.93eV、4H型の単結晶SiCで3.26eV)を有するという特徴を備えている。このような理由から、SiCは、上述した既存の半導体材料では実現できない高温、高周波、耐電圧、及び耐環境性を実現できる次世代のパワーデバイスの材料として期待されている。特許文献1から3は、SiCを用いた半導体材料を製造する方法を開示する。





特許文献1は、種結晶を成長させる成長炉内の温度を均一にすることで、SiC多結晶の生成を抑制して良質なSiC半導体を製造する方法を開示する。特許文献2は、種結晶に複数の窪みを形成することで、欠陥の少ない良質なSiC半導体を製造する方法を開示する。

産業上の利用分野



本発明は少なくとも表面がSiC層で構成される基板の表面処理方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
少なくとも表面がSiCの(0001)Si又は(000-1)C面で構成されるとともにオフ角を有する基板の表面処理方法において、
前記基板に機械研磨や化学機械研磨を行うことで、表面に研磨傷が生じるとともに当該研磨傷の更に内部側にも変質層が生じており、当該基板をSi蒸気圧下で加熱して前記基板の表面から少なくとも10μmを除去することで、前記研磨傷及び前記変質層を除去する第1除去工程を行うことを特徴とするSiC基板の表面処理方法。

【請求項2】
請求項1に記載のSiC基板の表面処理方法であって、
前記第1除去工程では、温度範囲が1800℃以上2200℃以下であって、Siの圧力が10-2Pa以上で加熱することで、前記基板の表面から少なくとも10μmを除去することを特徴とするSiC基板の表面処理方法。

【請求項3】
請求項1又は2に記載のSiC基板の表面処理方法であって、
化学気相蒸着法を用いて前記基板の表面に形成されたエピタキシャル層に生じたマクロステップバンチングを、当該基板をSi蒸気圧下で加熱することで除去する第2除去工程を行うことを特徴とするSiC基板の表面処理方法。

【請求項4】
請求項3に記載のSiC基板の表面処理方法であって、
前記第2除去工程は、前記第1除去工程よりもエッチング速度が遅いことを特徴とするSiC基板の表面処理方法。

【請求項5】
請求項3又は4に記載のSiC基板の表面処理方法であって、
前記第2除去工程では、温度範囲が1600℃以上2000℃以下であって、Siの圧力が10-3Pa以下で加熱することを特徴とするSiC基板の表面処理方法。

【請求項6】
請求項3又は4に記載のSiC基板の表面処理方法であって、
前記第1除去工程では温度範囲が2000℃以上2200℃以下であって、前記第2除去工程では温度範囲が1600℃以上2300℃以下の加熱条件で加熱を行うことを特徴とするSiC基板の表面処理方法。

【請求項7】
請求項6に記載のSiC基板の表面処理方法であって、
前記第1除去工程及び前記第2除去工程では、<11-20>方向又は<1-100>方向のオフ角が4度以下の表面を有する前記基板に対して、前記加熱条件で加熱を行うことを特徴とするSiC基板の表面処理方法。

【請求項8】
請求項1からまでの何れか一項に記載のSiC基板の表面処理方法であって、
前記基板の表面は、<11-20>方向のオフ角が4度以下の面であることを特徴とするSiC基板の表面処理方法。

【請求項9】
請求項1からまでの何れか一項に記載のSiC基板の表面処理方法であって、
前記基板の表面は、<1-100>方向のオフ角が4度以下の面であることを特徴とするSiC基板の表面処理方法。

【請求項10】
請求項1から9までの何れか一項に記載のSiC基板の表面処理方法であって、
前記基板の表面が、SiC分子の積層方向の1周期分であるフルユニットの高さ又は半周期分であるハーフユニットの高さからなるステップで終端していることを特徴とするSiC基板の表面処理方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2013125020thum.jpg
出願権利状態 登録
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