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METHOD FOR PRODUCING SINGLE CRYSTAL SiC SUBSTRATE AND SINGLE CRYSTAL SiC SUBSTRATE PRODUCED BY THE SAME

Patent code P110001704
File No. S2008-0098-N0
Posted date Mar 14, 2011
Application number P2007-298752
Publication number P2009-120455A
Patent number P5394632
Date of filing Nov 19, 2007
Date of publication of application Jun 4, 2009
Date of registration Oct 25, 2013
Inventor
  • (In Japanese)泉 勝俊
  • (In Japanese)横山 敬志
Applicant
  • (In Japanese)エア・ウォーター株式会社
  • (In Japanese)公立大学法人大阪府立大学
Title METHOD FOR PRODUCING SINGLE CRYSTAL SiC SUBSTRATE AND SINGLE CRYSTAL SiC SUBSTRATE PRODUCED BY THE SAME
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a single crystal SiC substrate having little strain, a large size and good crystallinity at a low cost by using a relatively inexpensive polycrystalline SiC substrate as a base substrate.
SOLUTION: The method for producing the single crystal SiC substrate includes a P ion implantation step of implanting P ion into an SOI (Silicon On Insulator) substrate 1 in which a surface Si layer 3 having a predetermined thickness and an embedded oxide layer 4 are formed on a Si base material layer 2 from the surface Si layer 3 side to transform the embedded oxide layer 4 into a PSG layer 6 and to reduce the softening point, and a SiC forming step of forming a single crystal SiC layer in the surface by transforming the surface Si-layer 3 into SiC by heating the SOI substrate 1 in which the PSG layer 6 is formed in a hydrocarbon-based gas atmosphere and then cooling the resulting substrate.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


単結晶SiC(炭化シリコン)は、熱的、化学的安定性に優れ、機械的強度も強く、放射線照射にも強いという特性から、次世代の半導体デバイス材料として注目を集めている。特に、青色発光ダイオード等の基板材料や耐環境半導体素子等の技術分野において有望視されている。このような用途に用いるSiC膜を得る方法としては、SiC単結晶の基板上に、1400℃以上の温度での液相成長法、もしくは1300℃以上の温度での気相成長法が通常用いられている。



ところが、上記出発材料としてSiC単結晶基板を用いる方法では、SiC単結晶基板自体が、極めて高価でかつ小面積のものしか得られていないのが実情である。このため、半導体デバイスとしても極めて高価なものとなってしまっており、大面積の単結晶SiC基板を安価に提供する技術が強く望まれている。



そこで、下記の特許文献1のように、表面Si層とこの表面Si層の下側に存在する埋め込み絶縁層(SiO2層)およびSi母材層を有する絶縁層埋め込み型Si基板を利用し、絶縁層埋め込み型Si基板の表面Si層を10nm程度に薄膜化し、これを高温で炭化処理して単結晶SiC層に変成させる技術が提供されている。
【特許文献1】
特開2003-224248号公報
【特許文献2】
特開2001-094082号公報

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、単結晶SiC基板の製造方法および単結晶SiC基板に係るものであり、詳しくは、大型で結晶性の良くかつ歪みの少ない単結晶SiC基板を製造できる単結晶SiC基板の製造方法に関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
Si母材層に所定厚さの表面Si層と埋め込み酸化物層が形成されたSOI基板に対し、上記表面Si層側からPイオンを導入することにより、上記埋め込み酸化物層を埋め込みガラス層に変成させて軟化点を低下させるPイオン導入工程と、
上記埋め込みガラス層が形成されたSOI基板を炭化水素系ガス雰囲気中で加熱して上記表面Si層をSiCに変成させたのち冷却させて表面に単結晶SiC層を形成するSiC形成工程とを備え、
SiC形成工程において、SiC層とSi母材層の間の埋め込みガラス層を変形させ、Si母材層とSiC層の間に滑りを発生させ、炭化処理で形成されたSiC層とSi母材層の収縮率差を打ち消すことを特徴とする単結晶SiC基板の製造方法。

【請求項2】
 
上記Pイオン導入工程におけるPイオンの導入量は、1×1015~5×1018個/cm2である請求項1記載の単結晶SiC基板の製造方法。

【請求項3】
 
上記Pイオン導入工程における基板温度は、200~550℃である請求項1または2記載の単結晶SiC基板の製造方法。

【請求項4】
 
上記Pイオン導入工程をイオン注入によって行い、その際のPイオンの加速エネルギーが5~30keVである請求項1~3のいずれか一項に記載の単結晶SiC基板の製造方法。

【請求項5】
 
Si母材と表面Si層となるSi薄板を接合する前に、その接合面となるSi母材と表面Si層の少なくとも一方の表面に、堆積法によって少なくともSiO2よりも軟化点が低いガラス層を形成するガラス層形成工程と、
上記Si母材とSi薄板をガラス層を挟むように接合し、Si母材層、表面Si層および埋め込みガラス層が積層された埋め込み型基板を形成する接合工程と、
上記埋め込み型基板を炭化水素系ガス雰囲気中で加熱して上記表面Si層をSiCに変成させたのち冷却させて表面に単結晶SiC層を形成するSiC形成工程とを備え、
SiC形成工程において、SiC層とSi母材層の間の埋め込みガラス層を変形させ、Si母材層とSiC層の間に滑りを発生させ、炭化処理で形成されたSiC層とSi母材層の収縮率差を打ち消すことを特徴とする単結晶SiC基板の製造方法。

【請求項6】
 
上記ガラス層におけるPイオンの量は、1×1015~5×1018個/cm2である請求項5記載の単結晶SiC基板の製造方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2007298752thum.jpg
State of application right Registered
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