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表面改質単結晶ＳｉＣ基板、エピ成長層付き単結晶ＳｉＣ基板、半導体チップ、単結晶ＳｉＣ成長用種基板及び単結晶成長層付き多結晶ＳｉＣ基板の製造方法

国内特許コード P130009740
整理番号 KG0062-JP01
掲載日 2013年8月5日
出願番号 特願2008-025483
公開番号 特開2009-188117
登録番号 特許第5360639号
出願日 平成20年2月5日(2008.2.5)
公開日 平成21年8月20日(2009.8.20)
登録日 平成25年9月13日(2013.9.13)
発明者
  • 金子 忠昭
出願人
  • 学校法人関西学院
発明の名称 表面改質単結晶ＳｉＣ基板、エピ成長層付き単結晶ＳｉＣ基板、半導体チップ、単結晶ＳｉＣ成長用種基板及び単結晶成長層付き多結晶ＳｉＣ基板の製造方法
発明の概要 【課題】元となる単結晶ＳｉＣ基板の結晶多形の如何にかかわらず、その表面を４Ｈ－ＳｉＣ単結晶に改質することが可能な気相技術を提供する。
【解決手段】結晶多形が３Ｃ、４Ｈ、又は６Ｈの何れかよりなる単結晶ＳｉＣ基板５を高真空環境において加熱して、当該単結晶ＳｉＣ基板の表面に炭化層５ａを形成させる。次に、炭素ゲッター効果を有する嵌合容器に前記単結晶ＳｉＣ基板を収容し、前記嵌合容器の内部をシリコンの飽和蒸気圧下かつ高温真空下とし、更に前記嵌合容器の内部圧力が外部圧力よりも高くなる状態を維持しながら加熱することで、前記炭化層５ａをシリコンと反応させてアモルファスＳｉＣ層５ｂを生成させる。また、前記嵌合容器に前記単結晶ＳｉＣ基板を収容した状態で上記と同様の条件で加熱することで、前記犠牲成長層のアモルファスＳｉＣの少なくとも一部を再結晶させて単結晶４Ｈ－ＳｉＣ層５ｃを生成させる。
【選択図】図１
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。



この種の単結晶ＳｉＣの製造方法は、例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１の方法は、まず、ＳｉＣ単結晶基板とＳｉ原子及びＣ原子により構成された板材とを微少隙間を隔てて互いに平行に対峙させた状態とする。そして、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、上記ＳｉＣ単結晶基板側が上記板材よりも低温に保たれるように熱処理する。特許文献１の方法では、これにより、上記微小隙間内でＳｉ原子及びＣ原子を昇華再結晶させて上記ＳｉＣ単結晶基板上に単結晶を析出させるとともに、この析出単結晶を種結晶として上記板材を単結晶に変態させて、上記ＳｉＣ単結晶基板の結晶軸と同方位に配向された単結晶を一体に成長させる。
【特許文献１】
特開平１１－３１５０００号公報



しかしながら、特許文献１のような昇華再結晶法では、種結晶としての単結晶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以下のような炭素ケイ素エピタキシャル層の形成方法を提案している。即ち、特許文献２の炭素ケイ素エピタキシャル層の形成方法は、種晶添加昇華技術を用いて炭化ケイ素のバルク結晶を成長させる工程と、後記基板から後記第一のエピタキシャル層の成長部の中に伝播したマイクロパイプ欠陥を、後記第一のエピタキシャル層の溶融成長においてマイクロパイプ欠陥の複製をかなり減らすようにふさぐのに十分な厚みのものとなるまで、バルク結晶から製造された基板の上に炭化ケイ素の、第一のエピタキシャル層を、液相エピタキシー技術により形成する工程と、その後、化学蒸着により炭化ケイ素の前記第一のエピタキシャル層の上に炭化ケイ素の第二のエピタキシャル層を形成する工程と、を有する。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。
【特許文献２】
特表平１０－５０９９４３号公報
産業上の利用分野


本発明は、主要には、単結晶又は多結晶のＳｉＣ基板の表面に、結晶多形が例えば４Ｈである単結晶ＳｉＣ層を生成させる技術に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】
単結晶３Ｃ－ＳｉＣ、単結晶４Ｈ－ＳｉＣ、又は単結晶６Ｈ－ＳｉＣの何れかよりなる単結晶ＳｉＣ基板を高真空環境において加熱して、当該単結晶ＳｉＣ基板の表面に炭化層を形成させる炭化工程と、
炭素ゲッター効果を有する嵌合容器に前記単結晶ＳｉＣ基板を収容し、前記嵌合容器の内部をシリコンの飽和蒸気圧下かつ高温真空下とし、更に前記嵌合容器の内部圧力が外部圧力よりも高くなる状態を維持しながら加熱することで、前記炭化層をシリコンと反応させてアモルファスＳｉＣからなる犠牲成長層を生成させるアモルファスＳｉＣ形成工程と、
炭素ゲッター効果を有する嵌合容器に前記単結晶ＳｉＣ基板を収容した状態で、前記嵌合容器の内部をシリコンの飽和蒸気圧下かつ高温真空下とし、更に前記嵌合容器の内部圧力が外部圧力よりも高くなる状態を維持しながら加熱することで、前記犠牲成長層のアモルファスＳｉＣの少なくとも一部を再結晶させて単結晶４Ｈ－ＳｉＣ層を生成させる再結晶工程と、
を含むことを特徴とする表面改質単結晶ＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項2】
請求項１に記載の表面改質単結晶ＳｉＣ基板の製造方法であって、
前記再結晶工程において、前記犠牲成長層のアモルファスＳｉＣの一部を再結晶させて前記単結晶４Ｈ－ＳｉＣ層を生成させる一方、残りのアモルファスＳｉＣを熱エッチングにより除去することを特徴とする表面改質単結晶ＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項3】
請求項１又は２に記載の表面改質単結晶ＳｉＣ基板の製造方法であって、
前記アモルファスＳｉＣ形成工程及び前記再結晶工程において、前記単結晶ＳｉＣ基板は１６００℃以上２０００℃以下の温度で加熱されることを特徴とする表面改質単結晶ＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項4】
請求項３に記載の表面改質単結晶ＳｉＣ基板の製造方法であって、
前記アモルファスＳｉＣ形成工程及び前記再結晶工程で行われる加熱処理は、
前記単結晶ＳｉＣ基板を収容した嵌合容器を、予備加熱室において８００℃以上の温度で加熱する予備加熱工程と、
予め１６００℃以上２０００℃以下の温度で加熱されている本加熱室に前記予備加熱室から前記嵌合容器を移動することで、前記単結晶ＳｉＣ基板を１６００℃以上２０００℃以下の温度で加熱する本加熱工程と、
を含むことを特徴とする表面改質単結晶ＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項5】
請求項１から４までの何れか一項に記載の表面改質単結晶ＳｉＣ基板の製造方法であって、
前記炭化工程において、前記単結晶ＳｉＣ基板は１０-3Ｐａ以下の減圧下で加熱されることを特徴とする表面改質単結晶ＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項6】
請求項１から５までの何れか一項に記載の表面改質単結晶ＳｉＣ基板の製造方法であって、
前記アモルファスＳｉＣ形成工程及び前記再結晶工程において、加熱時の前記嵌合容器の内部圧力は１Ｐａ以下に維持されることを特徴とする表面改質単結晶ＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項7】
請求項１から６までの何れか一項に記載の表面改質単結晶ＳｉＣ基板の製造方法であって、
前記アモルファスＳｉＣ形成工程及び前記再結晶工程において使用される嵌合容器は、タンタル金属からなるとともに、炭化タンタル層を内部空間に露出させるようにして備えることを特徴とする表面改質単結晶ＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項8】
請求項１から７までの何れか一項に記載の表面改質単結晶ＳｉＣ基板の製造方法であって、
前記単結晶ＳｉＣ基板は単結晶３Ｃ－ＳｉＣよりなり、前記炭化工程において前記炭化層は（００１）Ｓｉ面又は（００－１）Ｃ面に形成されることを特徴とする表面改質単結晶ＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項9】
請求項１から７までの何れか一項に記載の表面改質単結晶ＳｉＣ基板の製造方法であって、
前記単結晶ＳｉＣ基板は単結晶４Ｈ－ＳｉＣ又は単結晶６Ｈ－ＳｉＣよりなり、前記炭化工程において前記炭化層は（０００１）Ｓｉ面又は（０００－１）Ｃ面に形成されることを特徴とする表面改質単結晶ＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項10】
請求項１から９までの何れか一項に記載の表面改質単結晶ＳｉＣ基板の製造方法であって、
前記炭化工程において、前記炭化層は（１１－２０）方向のオフ角が１°以下である面に形成されることを特徴とする表面改質単結晶ＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項11】
請求項１から７までの何れか一項に記載の製造方法で製造された表面改質単結晶ＳｉＣ基板の前記単結晶４Ｈ－ＳｉＣ層に対し炭素フィード基板を対向させて積層体を構成する積層工程と、
前記積層体を、炭素ゲッター効果を有する嵌合容器に収容する収容工程と、
前記嵌合容器の内部をシリコンの飽和蒸気圧下かつ高温真空下とし、更に前記嵌合容器の内部圧力が外部圧力よりも高くなる状態を維持しながら、前記表面改質単結晶ＳｉＣ基板の前記単結晶４Ｈ－ＳｉＣ層と前記炭素フィード基板との間にシリコンの極薄溶融層を介在させつつ加熱することで、前記単結晶４Ｈ－ＳｉＣ層に準安定溶媒エピタキシー法によって単結晶４Ｈ－ＳｉＣを液相エピタキシャル成長させ、単結晶４Ｈ－ＳｉＣエピ成長層を形成する液相エピタキシャル成長工程と、
を含むことを特徴とするエピ成長層付き単結晶ＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項12】
請求項１１に記載のエピ成長層付き単結晶ＳｉＣ基板の製造方法であって、
前記液相エピタキシャル成長工程において、前記単結晶ＳｉＣ基板は１６００℃以上２０００℃以下の温度で加熱されることを特徴とするエピ成長層付き単結晶ＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項13】
請求項１２に記載のエピ成長層付き単結晶ＳｉＣ基板の製造方法であって、
前記液相エピタキシャル成長工程で行われる加熱処理は、
前記単結晶ＳｉＣ基板を収容した嵌合容器を、予備加熱室において８００℃以上の温度で加熱する予備加熱工程と、
予め１６００℃以上２０００℃以下の温度で加熱されている本加熱室に前記予備加熱室から前記嵌合容器を移動することで、前記単結晶ＳｉＣ基板を１６００℃以上２０００℃以下の温度で加熱する本加熱工程と、
を含むことを特徴とするエピ成長層付き単結晶ＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項14】
請求項１１から１３までの何れか一項に記載のエピ成長層付き単結晶ＳｉＣ基板の製造方法であって、
前記液相エピタキシャル成長工程において、加熱時の前記嵌合容器の内部圧力は１Ｐａ以下に維持されることを特徴とするエピ成長層付き単結晶ＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項15】
請求項１１から１４までの何れか一項に記載のエピ成長層付き単結晶ＳｉＣ基板の製造方法であって、
前記エピタキシャル成長工程において使用される嵌合容器は、タンタル金属からなるとともに、炭化タンタル層を内部空間に露出させるようにして備えることを特徴とするエピ成長層付き単結晶ＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項16】
請求項１１から１５までの何れか一項に記載のエピ成長層付き単結晶ＳｉＣ基板の製造方法であって、
前記炭素フィード基板は、単結晶３Ｃ－ＳｉＣ、多結晶４Ｈ－ＳｉＣ、多結晶３Ｃ－ＳｉＣ、アモルファスＳｉＣ、グラファイトの少なくとも何れかを含む基板であることを特徴とするエピ成長層付き単結晶ＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項17】
請求項１１から１６までの何れか一項に記載のエピ成長層付き単結晶ＳｉＣ基板の製造方法であって、
前記表面改質単結晶ＳｉＣ基板の製造においては、前記炭化工程の前に、前記単結晶ＳｉＣ基板の表面の一部にマスクを施すマスキング工程が行われ、
前記再結晶工程において、前記単結晶４Ｈ－ＳｉＣ層は、前記マスキング工程における非マスク領域に形成されている凹部の底部に生成されることを特徴とするエピ成長層付き単結晶ＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項18】
請求項１７に記載のエピ成長層付き単結晶ＳｉＣ基板の製造方法であって、
前記マスキング工程において、前記マスクは前記単結晶ＳｉＣ基板の表面において一部の領域を取り囲むように施されることを特徴とするエピ成長層付き単結晶ＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項19】
請求項１７又は１８に記載のエピ成長層付き単結晶ＳｉＣ基板の製造方法であって、
前記マスキング工程において、前記マスクは炭化タンタルによりなることを特徴とするエピ成長層付き単結晶ＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項20】
請求項１１から１９までの何れか一項に記載のエピ成長層付き単結晶ＳｉＣ基板の製造方法であって、
前記表面改質単結晶ＳｉＣ基板の製造においては、前記炭化工程の前に、前記単結晶ＳｉＣ基板の表面を複数の領域に分割するように当該単結晶ＳｉＣ基板に溝加工を施す溝形成工程が行われることを特徴とするエピ成長層付き単結晶ＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項21】
請求項１１から２０までの何れか一項に記載のエピ成長層付き単結晶ＳｉＣ基板の製造方法であって、
前記積層工程の前に、前記炭素フィード基板において前記単結晶４Ｈ－ＳｉＣ層に対向する面を複数の領域に分割するように当該炭素フィード基板に溝加工を施す炭素フィード側溝形成工程が行われることを特徴とするエピ成長層付き単結晶ＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項22】
請求項２０又は２１に記載の製造方法で製造されたエピ成長層付き単結晶ＳｉＣ基板を前記溝に沿って切断する工程を含むことを特徴とする半導体チップの製造方法。

【請求項23】
請求項２０から２２までの何れか一項に記載のエピ成長層付き単結晶ＳｉＣ基板の製造方法であって、
前記溝加工はレーザ加工により行われることを特徴とするエピ成長層付き単結晶ＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項24】
請求項１１から１９までの何れか一項に記載のエピ成長層付き単結晶ＳｉＣ基板の製造方法であって、
前記表面改質単結晶ＳｉＣ基板の製造においては、前記炭化工程の前に、前記単結晶ＳｉＣ基板の表面に複数の柱状の脚部を形成する脚部形成工程が行われ、
前記再結晶工程では、前記脚部のそれぞれの先端面に単結晶４Ｈ－ＳｉＣ層を生成させ、
前記液相エピタキシャル成長工程では、複数の前記脚部の先端面に架橋するように前記単結晶４Ｈ－ＳｉＣエピ成長層を形成させることを特徴とするエピ成長層付き単結晶ＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項25】
多結晶ＳｉＣ基板を高真空環境において加熱して、当該多結晶ＳｉＣ基板の表面に相当する各結晶の端部に炭化層を形成させる炭化工程と、
炭素ゲッター効果を有する嵌合容器に前記多結晶ＳｉＣ基板を収容し、前記嵌合容器の内部をシリコンの飽和蒸気圧下かつ高温真空下とし、更に前記嵌合容器の内部圧力が外部圧力よりも高くなる状態を維持しながら加熱することで、前記炭化層をシリコンと反応させてアモルファスＳｉＣからなる犠牲成長層を生成させるアモルファスＳｉＣ形成工程と、
前記嵌合容器に前記多結晶ＳｉＣ基板を収容した状態で、前記嵌合容器の内部をシリコンの飽和蒸気圧下かつ高温真空下とし、更に前記嵌合容器の内部圧力が外部圧力よりも高くなる状態を維持しながら加熱することで、前記犠牲成長層のアモルファスＳｉＣの少なくとも一部を再結晶させて単結晶４Ｈ－ＳｉＣ層を生成させる再結晶工程と、
を含むことを特徴とする単結晶ＳｉＣ成長用種基板の製造方法。

【請求項26】
多結晶ＳｉＣ基板の表面の微小領域に真空中で電子ビームを照射して加熱することにより、当該微小領域に炭化層を形成させる炭化工程と、
炭素ゲッター効果を有する嵌合容器に前記多結晶ＳｉＣ基板を収容し、前記嵌合容器の内部をシリコンの飽和蒸気圧下かつ高温真空下とし、更に前記嵌合容器の内部圧力が外部圧力よりも高くなる状態を維持しながら加熱することで、前記炭化層をシリコンと反応させてアモルファスＳｉＣからなる犠牲成長層を生成させるアモルファスＳｉＣ形成工程と、
前記嵌合容器に前記多結晶ＳｉＣ基板を収容した状態で、前記嵌合容器の内部をシリコンの飽和蒸気圧下かつ高温真空下とし、更に前記嵌合容器の内部圧力が外部圧力よりも高くなる状態を維持しながら加熱することで、前記犠牲成長層のアモルファスＳｉＣの少なくとも一部を再結晶させて単結晶４Ｈ－ＳｉＣ層を生成させる再結晶工程と、
前記単結晶４Ｈ－ＳｉＣを生成させた微小領域が相対的に突出した形状となるように、前記多結晶ＳｉＣ基板の表面を加工する加工工程と、
を含むことを特徴とする単結晶ＳｉＣ成長用種基板の製造方法。

【請求項27】
請求項２６に記載の単結晶ＳｉＣ成長用種基板の製造方法であって、
前記炭化工程の前に、多結晶ＳｉＣ基板の表面を分割した複数の領域のそれぞれに凹部を形成する凹部形成工程が行われ、
前記炭化工程では、前記凹部形成工程によって形成された前記凹部の内底面の微小領域に真空中で電子ビームを照射して加熱することにより、当該微小領域に炭化層を形成させることを特徴とする単結晶ＳｉＣ成長用種基板の製造方法。

【請求項28】
請求項２５から２７までの何れか一項に記載の単結晶ＳｉＣ成長用種基板の製造方法であって、
前記再結晶工程において、前記犠牲成長層のアモルファスＳｉＣの一部を再結晶させて前記単結晶４Ｈ－ＳｉＣ層を生成させる一方、残りのアモルファスＳｉＣを熱エッチングにより除去することを特徴とする単結晶ＳｉＣ成長用種基板の製造方法。

【請求項29】
請求項２５から２８までの何れか一項に記載の単結晶ＳｉＣ成長用種基板の製造方法であって、
前記アモルファスＳｉＣ形成工程及び前記再結晶工程において、前記多結晶ＳｉＣ基板は１６００℃以上２０００℃以下の温度で加熱されることを特徴とする単結晶ＳｉＣ成長用種基板の製造方法。

【請求項30】
請求項２９に記載の単結晶ＳｉＣ成長用種基板の製造方法であって、
前記アモルファスＳｉＣ形成工程及び前記再結晶工程で行われる加熱処理は、
前記多結晶ＳｉＣ基板を収容した嵌合容器を、予備加熱室において８００℃以上の温度で加熱する予備加熱工程と、
予め１６００℃以上２０００℃以下の温度で加熱されている本加熱室に前記予備加熱室から前記嵌合容器を移動することで、前記多結晶ＳｉＣ基板を１６００℃以上２０００℃以下の温度で加熱する本加熱工程と、
を含むことを特徴とする単結晶ＳｉＣ成長用種基板の製造方法。

【請求項31】
請求項２５から３０までの何れか一項に記載の単結晶ＳｉＣ成長用種基板の製造方法であって、
前記炭化工程において、前記多結晶ＳｉＣ基板は１０-3Ｐａ以下の減圧下で加熱されることを特徴とする単結晶ＳｉＣ成長用種基板の製造方法。

【請求項32】
請求項２５から３１までの何れか一項に記載の単結晶ＳｉＣ成長用種基板の製造方法であって、
前記アモルファスＳｉＣ形成工程及び前記再結晶工程において、加熱時の前記嵌合容器の内部圧力は１Ｐａ以下に維持されることを特徴とする単結晶ＳｉＣ成長用種基板の製造方法。

【請求項33】
請求項２５から３２までの何れか一項に記載の単結晶ＳｉＣ成長用種基板の製造方法であって、
前記アモルファスＳｉＣ形成工程及び前記再結晶工程において使用される嵌合容器は、タンタル金属からなるとともに、炭化タンタル層を内部空間に露出させるようにして備えることを特徴とする単結晶ＳｉＣ成長用種基板の製造方法。

【請求項34】
請求項２５から３３までの何れか一項に記載の製造方法で製造された単結晶ＳｉＣ成長用種基板の前記単結晶４Ｈ－ＳｉＣ層に対し、炭素フィード基板を対向させて積層体を構成する積層工程と、
炭素ゲッター効果を有する嵌合容器に前記積層体を収容する収容工程と、
前記嵌合容器の内部をシリコンの飽和蒸気圧下かつ高温真空下とし、更に前記嵌合容器の内部圧力が外部圧力よりも高くなる状態を維持しながら、前記単結晶ＳｉＣ成長用種基板の前記単結晶４Ｈ－ＳｉＣ層と前記炭素フィード基板との間にシリコンの極薄溶融層を介在させつつ加熱することで、前記単結晶４Ｈ－ＳｉＣ層に準安定溶媒エピタキシー法によって単結晶４Ｈ－ＳｉＣを液相エピタキシャル成長させ、単結晶４Ｈ－ＳｉＣ成長層を形成する液相エピタキシャル成長工程と、
を含むことを特徴とする単結晶成長層付き多結晶ＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項35】
請求項３４に記載の単結晶成長層付き多結晶ＳｉＣ基板の製造方法であって、
前記液相エピタキシャル成長工程において、前記単結晶ＳｉＣ成長用種基板は１６００℃以上２０００℃以下の温度で加熱されることを特徴とする単結晶成長層付き多結晶ＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項36】
請求項３５に記載の単結晶成長層付き多結晶ＳｉＣ基板の製造方法であって、
前記液相エピタキシャル成長工程で行われる加熱処理は、
前記単結晶ＳｉＣ成長用種基板を収容した嵌合容器を、予備加熱室において８００℃以上の温度で加熱する予備加熱工程と、
予め１６００℃以上２０００℃以下の温度で加熱されている本加熱室に前記予備加熱室から前記嵌合容器を移動することで、前記単結晶ＳｉＣ成長用種基板を１６００℃以上２０００℃以下の温度で加熱する本加熱工程と、
を含むことを特徴とする単結晶成長層付き多結晶ＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項37】
請求項３４から３６までの何れか一項に記載の単結晶成長層付き多結晶ＳｉＣ基板の製造方法であって、
前記液相エピタキシャル成長工程において、加熱時の前記嵌合容器の内部圧力は１Ｐａ以下に維持されることを特徴とする単結晶成長層付き多結晶ＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項38】
請求項３４から３７までの何れか一項に記載の単結晶成長層付き多結晶ＳｉＣ基板の製造方法であって、
前記エピタキシャル成長工程において使用される嵌合容器は、タンタル金属からなるとともに、炭化タンタル層を内部空間に露出させるようにして備えることを特徴とする単結晶成長層付き多結晶ＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項39】
請求項３４から３８までの何れか一項に記載の単結晶成長層付き多結晶ＳｉＣ基板の製造方法であって、
前記炭素フィード基板は、単結晶３Ｃ－ＳｉＣ、多結晶４Ｈ－ＳｉＣ、多結晶３Ｃ－ＳｉＣ、アモルファスＳｉＣ、グラファイトの少なくとも何れかを含む基板であることを特徴とする単結晶成長層付き多結晶ＳｉＣ基板の製造方法。

【請求項40】
請求項３４から３９までの何れか一項に記載の製造方法で形成された単結晶成長層付き多結晶ＳｉＣ基板を前記凹部の境界で切断する工程を含むことを特徴とする半導体チップの製造方法。

【請求項41】
請求項１に記載の表面改質単結晶ＳｉＣ基板の製造方法で製造されることで、
単結晶３Ｃ－ＳｉＣ、単結晶４Ｈ－ＳｉＣ、又は単結晶６Ｈ－ＳｉＣの何れかよりなる単結晶ＳｉＣ基板が、
基板の厚み方向の少なくとも一側の表面において、少なくとも最表層部分の結晶多形が再結晶化により単結晶４Ｈ－ＳｉＣに改質され、かつ当該表面が１．０ｎｍ以下の平均粗さに平坦化されていることを特徴とする表面改質単結晶ＳｉＣ基板。

【請求項42】
請求項４１に記載の表面改質単結晶ＳｉＣ基板であって、
前記単結晶ＳｉＣ基板は単結晶３Ｃ－ＳｉＣよりなり、その結晶多形が再結晶化により単結晶４Ｈ－ＳｉＣに改質された面は（００１）Ｓｉ面又は（００－１）Ｃ面であることを特徴とする表面改質単結晶ＳｉＣ基板。

【請求項43】
請求項４１に記載の表面改質単結晶ＳｉＣ基板であって、
前記単結晶ＳｉＣ基板は単結晶４Ｈ－ＳｉＣ又は単結晶６Ｈ－ＳｉＣよりなり、その結晶多形が再結晶化により単結晶４Ｈ－ＳｉＣに改質された面は（０００１）Ｓｉ面又は（０００－１）Ｃ面であることを特徴とする表面改質単結晶ＳｉＣ基板。

【請求項44】
請求項４１から４３までの何れか一項に記載の表面改質単結晶ＳｉＣ基板であって、
その結晶多形が再結晶化により単結晶４Ｈ－ＳｉＣに改質された面は、（１１－２０）方向のオフ角が１°以下の面であることを特徴とする表面改質単結晶ＳｉＣ基板。

【請求項45】
単結晶３Ｃ－ＳｉＣ、単結晶４Ｈ－ＳｉＣ、又は単結晶６Ｈ－ＳｉＣの何れかよりなるとともに、基板の厚み方向の少なくとも一側の表面に溝が形成された単結晶ＳｉＣ基板と、
前記単結晶ＳｉＣ基板において前記溝が形成されている側の表面に備えられるとともに、その少なくとも最表層部分の結晶多形が再結晶化により単結晶４Ｈ－ＳｉＣに改質され、かつ当該表面が１．０ｎｍ以下の平均粗さに平坦化されている平坦化結晶層と、
前記溝以外の位置において前記平坦化結晶層に対して準安定溶媒液相エピタキシャル成長により積層される単結晶４Ｈ－ＳｉＣ層と、
を備えることを特徴とする単結晶４Ｈ－ＳｉＣ層付き単結晶ＳｉＣ基板。

【請求項46】
単結晶３Ｃ－ＳｉＣ、単結晶４Ｈ－ＳｉＣ、又は単結晶６Ｈ－ＳｉＣの何れかよりなるとともに、基板の厚み方向の少なくとも一側の表面に複数の柱状の脚部が形成された単結晶ＳｉＣ基板と、
前記脚部のそれぞれの先端面に備えられるとともに、その少なくとも最表層部分の結晶多形が再結晶化により単結晶４Ｈ－ＳｉＣに改質され、かつ当該表面が１．０ｎｍ以下の平均粗さに平坦化されている平坦化結晶層と、
前記平坦化結晶層に対して準安定溶媒液相エピタキシャル成長により積層されるとともに、複数の前記脚部の先端面に架橋するように備えられた単結晶４Ｈ－ＳｉＣ層と、
を備えることを特徴とする単結晶４Ｈ－ＳｉＣ層付き単結晶ＳｉＣ基板。

【請求項47】
請求項４５又は４６に記載の単結晶４Ｈ－ＳｉＣ層付き単結晶ＳｉＣ基板であって、
前記単結晶ＳｉＣ基板は単結晶３Ｃ－ＳｉＣよりなり、前記平坦化結晶層が備えられる面は（００１）Ｓｉ面又は（００－１）Ｃ面であることを特徴とする単結晶４Ｈ－ＳｉＣ層付き単結晶ＳｉＣ基板。

【請求項48】
請求項４５又は４６に記載の単結晶４Ｈ－ＳｉＣ層付き単結晶ＳｉＣ基板であって、
前記単結晶ＳｉＣ基板は単結晶４Ｈ－ＳｉＣ又は単結晶６Ｈ－ＳｉＣよりなり、前記平坦化結晶層が備えられる面は（０００１）Ｓｉ面又は（０００－１）Ｃ面であることを特徴とする単結晶４Ｈ－ＳｉＣ層付き単結晶ＳｉＣ基板。

【請求項49】
請求項４５から４８までの何れか一項に記載の単結晶４Ｈ－ＳｉＣ層付き単結晶ＳｉＣ基板であって、
前記平坦化結晶層が備えられる面は、（１１－２０）方向のオフ角が１°以下の面であることを特徴とする単結晶４Ｈ－ＳｉＣ層付き単結晶ＳｉＣ基板。

【請求項50】
厚み方向の少なくとも一側の表面に複数の凹部が形成された多結晶ＳｉＣ基板と、
前記凹部の内底面の一部に備えられるとともに、その少なくとも最表層部分の結晶多形が再結晶化により単結晶４Ｈ－ＳｉＣに改質され、かつ当該表面が１．０ｎｍ以下の平均粗さに平坦化されている平坦化結晶層と、
前記平坦化結晶層に対して準安定溶媒液相エピタキシャル成長により積層されるとともに、前記凹部の内底面を覆うように延出した形状の単結晶４Ｈ－ＳｉＣ層と、
を備えることを特徴とする単結晶４Ｈ－ＳｉＣ層付き多結晶ＳｉＣ基板。
国際特許分類(IPC)
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出願権利状態 登録

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発明の名称 METHOD OF MANUFACTURING SURFACE-MODIFIED SINGLE CRYSTAL SiC SUBSTRATE, SINGLE CRYSTAL SiC SUBSTRATE WITH EPITAXIAL GROWTH LAYER, SEMICONDUCTOR CHIP, SEED SUBSTRATE FOR SINGLE CRYSTAL SiC GROWTH, AND POLYCRYSTAL SiC SUBSTRATE WITH SINGLE CRYSTAL GROWTH LAYER
発明の概要 PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vapor phase technology that can modify the top surface of the crystal polymorphism of an original single crystal SiC substrate into the 4H-SiC single crystal regardless of any shape of crystal polymorphism.
SOLUTION: A single crystal SiC substrate 5 the crystal polymorphism of which consists of any one of 3C, 4H or 6H is heated under a high-vacuum environment to form a carbonized layer 5a on the top surface of the single crystal SiC substrate. Subsequently, the single crystal SiC substrate is accommodated in a fitted vessel having a carbon getter effect, and with the inside of the fitted vessel kept under the silicon saturation vapor pressure and high-temperature vacuum conditions, the fitted vessel is further heated while maintaining a state where the internal pressure of the fitted vessel becomes higher than the external pressure, which generates an amorphous SiC layer 5b by making the carbonized layer 5a react to silicon. Further, by heating the single crystal SiC substrate accommodated in the fitted vessel in the same condition as the above, at least a part of the amorphous SiC on the sacrifice growth layer is recrystallized to generate a single crystal 4H-SiC layer 5c.
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明細書 特許第5360639号
公開公報 特開2009-188117(PDF,476KB) PDF
特許公報 特許第5360639号(PDF,475KB) PDF

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