JPS6014000B2 - 炭化硅素基板の製造方法 - Google Patents
炭化硅素基板の製造方法Info
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- JPS6014000B2 JPS6014000B2 JP52062488A JP6248877A JPS6014000B2 JP S6014000 B2 JPS6014000 B2 JP S6014000B2 JP 52062488 A JP52062488 A JP 52062488A JP 6248877 A JP6248877 A JP 6248877A JP S6014000 B2 JPS6014000 B2 JP S6014000B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は炭化桂素（ＳＩＣ）の大面積基板を製造する方
法に関するもので、特にシリコン基板上に成長させた炭
化桂素簿膜を分離する手段として有効な技術を提供する
ものである。
法に関するもので、特にシリコン基板上に成長させた炭
化桂素簿膜を分離する手段として有効な技術を提供する
ものである。
ＳＩＣには多くの結晶構造が存在し、結晶礎造により２
．４〜３３エレクトロンボルト（ｅＶ）にエネルギーギ
ャップを有するもので、熱的、化学的、機械的に極めて
安定で、放射線損傷にも強く、またワイドギアツブ半導
体としてはめずらしく、Ｐ型、ｎ型共安定に存在する材
料である。
．４〜３３エレクトロンボルト（ｅＶ）にエネルギーギ
ャップを有するもので、熱的、化学的、機械的に極めて
安定で、放射線損傷にも強く、またワイドギアツブ半導
体としてはめずらしく、Ｐ型、ｎ型共安定に存在する材
料である。
従って藤温動作素子、大電力用素子、高信頼性半導体素
子、耐放射線素子等の半導体材料として有望である。又
従釆の半導体材料を用いた素子では困難な環境下でも使
用可能となり、半導体デバイスの応用範囲を著しく拡大
し得る材料である。その他、そのエネルギーギャップの
値から考察するに可視短波長と近紫外光間の光鰭変換素
子材料としても興味ある半導体材料である。さらに他の
ワイドギャップ半導体が一般に重金属をその主成分に含
有し、このために公害と資源の問題を伴なうのに対して
、ＳＩＣはこれらの両問題から解放されている点からも
電子材料として有望視されるものである。このように多
くの利点、可能性を有する材料であるにもかかわらず実
用化が阻まれているのは、生産性を考慮した工業的規模
での量産に必要となる高品質の大面積基板を得るための
再現性のある結晶成長技術が確立されていないところに
その原因がある。
子、耐放射線素子等の半導体材料として有望である。又
従釆の半導体材料を用いた素子では困難な環境下でも使
用可能となり、半導体デバイスの応用範囲を著しく拡大
し得る材料である。その他、そのエネルギーギャップの
値から考察するに可視短波長と近紫外光間の光鰭変換素
子材料としても興味ある半導体材料である。さらに他の
ワイドギャップ半導体が一般に重金属をその主成分に含
有し、このために公害と資源の問題を伴なうのに対して
、ＳＩＣはこれらの両問題から解放されている点からも
電子材料として有望視されるものである。このように多
くの利点、可能性を有する材料であるにもかかわらず実
用化が阻まれているのは、生産性を考慮した工業的規模
での量産に必要となる高品質の大面積基板を得るための
再現性のある結晶成長技術が確立されていないところに
その原因がある。
従来、研究室規模でＳＩＣ基板を得る方法としては、黒
鉛ルッボ中でＳＩＣ粉末を滋０ぴ０〜２６００ｑｏで昇
華させ、さらに再結晶させてＳＩＣ基板を得るいわゆる
昇華再結晶法（レーリ一法と称される）、シリコン又は
シリコンと鉄、コバルト、白金等より成る混合物を黒鉛
ルツポで溶融してＳＩＣ基板を得るいわゆる溶液法、研
磨材料を工業的に得るために一般に用いられているアチ
ェソン法により偶発的に得られるＳＩＣ基板を用いる方
法等がある。
鉛ルッボ中でＳＩＣ粉末を滋０ぴ０〜２６００ｑｏで昇
華させ、さらに再結晶させてＳＩＣ基板を得るいわゆる
昇華再結晶法（レーリ一法と称される）、シリコン又は
シリコンと鉄、コバルト、白金等より成る混合物を黒鉛
ルツポで溶融してＳＩＣ基板を得るいわゆる溶液法、研
磨材料を工業的に得るために一般に用いられているアチ
ェソン法により偶発的に得られるＳＩＣ基板を用いる方
法等がある。
しかしながら上記昇華再結晶法、溶液法では多数の単結
晶を得ることはできるが、多くの結晶核が結晶成長初期
に発生する為に大型のＳＩＣ基板を得ることが困難であ
り、又幾種類かの結晶構造のものが混在し、単一結晶構
造で大型のＳＩＣ単結晶を再現性よく得る方法としては
不完全なものである。又、アチェソン法により偶発的に
得られるＳＩＣ基板は半導体材料として使用するには純
度及び結晶性の点で問題があり、又比較的大型のものが
得られても偶発的に得られるものであり、ＳＩＣ基板を
工業的に得る方法としては適当でない。一方、近年の半
導体技術の向上に伴ない、比較的良質で大型の単結晶基
板が入手可能なシリコン異質基板上に、ヘテロェピタキ
シヤル技術により父形ＳＩＣ（立方晶形に属する結晶構
造を有するもので、そのエネルギ−ギャップは〜２．傘
Ｖ）単結晶薄膜が得られるようになった。シリコン基板
上へのへテロェピタキシヤル成長法としては‘１１シリ
コンソースとしてＳｉＨ４，ＳＩＣ１４，（ＣＨ３）３
ＳＩＣ１，（Ｃは）ぶｊＣ１２、またカーボンソースと
してＣＣ１４、炭化水素ガス（Ｃ２日２，Ｃ２比，ＣＭ
Ｃ３日８等）、キャリアガスとして水素、アルゴン等を
用いて、Ｓｉ基板温度を１２００ｑｏ〜１４００午０に
設定し、気相成長技術（ＣＶＤ技術）により、丈形ＳＩ
Ｃ単結晶薄膜を得る方法■Ｓｉ基板表面にグラフアィト
、炭化水素の熱分解により生ずるカーボンを１２００ｑ
ｏ〜１４００ｑｏ程度の温度で拡散させ、Ｓｉ基板表面
をＳＩＣに変換させて丈形ＳＩＣ単結晶薄膜を得る方法
、‘３粒蒸気を直流又は交流グロ−放電により活性化さ
れたアルゴン、炭化水素ガス中を通過させてＳｉ基板上
にＳＩＣ単結晶薄膜を蒸着させる方法（蒸着法）等があ
る。しかしながら上記‘１１，■，‘３｝等のＳｉ異質
基板上へのへテロェピタキシヤル技術により得られた父
形ＳＩＣ薄膜単結晶の厚さは１〜１０〃ｍ程度の薄いも
のであり、又一般にはその結晶の完全性に於いても良好
なものとはいい難い。この理由は、Ｓｉ基板とぶ形ＳＩ
Ｃ結晶の格子定数の差が大きい為に特にＳＩＣ基板とェ
ピタキシャル父形ＳＩＣ界面近傍に多くのミスフィット
転位が発生し、その影響がヱピタキシャル層内部にまで
及んでいること、及びＳｉ基板とＳＩＣ結晶の熱膨張係
数の差により成長温度から室温に冷却する過程でＳＩＣ
ェピタキシァル層中に歪が蓄積されるためと考えられる
。又仮にこのような方法で大面積かつ良質の舷形ＳＩＣ
（エネルギーギャップＥｇは〜２．傘Ｖ）が得られたと
しても更にエネルギーギャップの大きい結晶構造のＳＩ
Ｃ、例えば細（Ｅｇは〜３．０沙Ｖ），４日（Ｅｇは〜
３．２鷺Ｖ）岬（Ｅｇは〜２．畔Ｖ）等のｏ形ＳＩＣを
ェピタキシヤル成長法で得ようとすると、その成長温度
は一般には１６００℃以上の高温となり、Ｓｉ基板及び
前述したＳｉ基板上へ＊形ＳＩＣ薄膜を成長させた基板
（＄形ＳＩＣ／Ｓミ構造）等はＳｉの融点が１４１００
０であるのでば形Ｓｉｃヘアロエピタキシヤル成長用基
板として採用することはできなくなる。しかしながらＳ
ｉ基板上へのへテロェピタキシャル成長による＊形単結
晶薄膜成長が可能であるという結果は少なくとも大面積
のＳＩＣが得られるということで希望の見し、出せるも
のである。即ちＳｉ基板上に形成された＊形ＳＩＣ単結
晶薄膜を何らかの方法で分離することが可能になれば、
このＳｉ基板から分離した＊形ＳＩＣ単結晶薄膜を１次
基板として新たに従釆のェピタキシャル成長法により、
１次基板より改善された父形ＳＩＣ結晶を成長させるこ
と及び１６００℃以上の成長温度でＱ形ＳＩＣ結晶を成
長させることが可能となる。この様なＳｉ基板から分離
したＳＩＣ薄膜基板へのェピタキシャル成長はホモヱピ
タキシャル成長となり、基板と成長層の格子定数の相違
、熱膨張係数の相違に基〈問題は発生せず、良好な結晶
性のェピタキシャル成長層が得られる。ところがこの点
に関し従来に於いてはＳｉ基板上に形成された１〜１０
山ｍ厚程度の＊形ＳＩＣ薄膜を破損することなしに分離
する適当な製造技術が確立されていなかったため、実際
には上記１次基板（＊形ＳＩＣ薄膜）上へェピタキシャ
ル成長させて良質の＊形、或いはＱ形ＳＩＣ結晶を形成
するところまで発展させた例はない。従来Ｓｉ基板上に
形成された＄形ＳＩＣ薄膜をへテロェピタキシャル成長
させた後、Ｓｉ基板を弗酸と硝酸の混液でエッチング除
去する方法がとられていた。しかしＳｉ基板への丈形Ｓ
ＩＣの成長は１２００午０〜１４０ぴ○程度の比較的高
温で行なわれ、又Ｓｉ基板とＳＩＣのェピタキシヤル成
長層では熱膨張係数が異なるために成長温度から室温に
温度を下げる過程でＳｉ基板及びＳＩＣヱピタキシヤル
成長層に大きな歪が蓄えられる。そのためにＳｉ基板を
エッチングにより薄く加工していくとＳｉ基板及びェピ
タキシヤル成長層は湾曲していくことになり、ェピタキ
シャル成長層にクラックが発生したり、破損等によりＳ
ＩＣ薄膜として使用不能の結果となる。本発明は上記現
状に鑑み、Ｓｉ異質基板上に従来のへテロェピタキシャ
ル技術により形成されたェピタキシャル成長層を＊形Ｓ
ＩＣ薄膜として破損することないこＳｉ異質基板から分
離し、この分離しため形ＳＩＣ薄膜を新たな基板として
従来のェピタキシャル技術により良質のむ形ＳＩＣ薄膜
、ｏ形ＳＩＣ薄膜を形成する為の新規有用なＳＩＣ薄膜
基板の製造方法を提供することを目的とする。本発明を
実施例に従って図面とともに以下に詳説する。
晶を得ることはできるが、多くの結晶核が結晶成長初期
に発生する為に大型のＳＩＣ基板を得ることが困難であ
り、又幾種類かの結晶構造のものが混在し、単一結晶構
造で大型のＳＩＣ単結晶を再現性よく得る方法としては
不完全なものである。又、アチェソン法により偶発的に
得られるＳＩＣ基板は半導体材料として使用するには純
度及び結晶性の点で問題があり、又比較的大型のものが
得られても偶発的に得られるものであり、ＳＩＣ基板を
工業的に得る方法としては適当でない。一方、近年の半
導体技術の向上に伴ない、比較的良質で大型の単結晶基
板が入手可能なシリコン異質基板上に、ヘテロェピタキ
シヤル技術により父形ＳＩＣ（立方晶形に属する結晶構
造を有するもので、そのエネルギ−ギャップは〜２．傘
Ｖ）単結晶薄膜が得られるようになった。シリコン基板
上へのへテロェピタキシヤル成長法としては‘１１シリ
コンソースとしてＳｉＨ４，ＳＩＣ１４，（ＣＨ３）３
ＳＩＣ１，（Ｃは）ぶｊＣ１２、またカーボンソースと
してＣＣ１４、炭化水素ガス（Ｃ２日２，Ｃ２比，ＣＭ
Ｃ３日８等）、キャリアガスとして水素、アルゴン等を
用いて、Ｓｉ基板温度を１２００ｑｏ〜１４００午０に
設定し、気相成長技術（ＣＶＤ技術）により、丈形ＳＩ
Ｃ単結晶薄膜を得る方法■Ｓｉ基板表面にグラフアィト
、炭化水素の熱分解により生ずるカーボンを１２００ｑ
ｏ〜１４００ｑｏ程度の温度で拡散させ、Ｓｉ基板表面
をＳＩＣに変換させて丈形ＳＩＣ単結晶薄膜を得る方法
、‘３粒蒸気を直流又は交流グロ−放電により活性化さ
れたアルゴン、炭化水素ガス中を通過させてＳｉ基板上
にＳＩＣ単結晶薄膜を蒸着させる方法（蒸着法）等があ
る。しかしながら上記‘１１，■，‘３｝等のＳｉ異質
基板上へのへテロェピタキシヤル技術により得られた父
形ＳＩＣ薄膜単結晶の厚さは１〜１０〃ｍ程度の薄いも
のであり、又一般にはその結晶の完全性に於いても良好
なものとはいい難い。この理由は、Ｓｉ基板とぶ形ＳＩ
Ｃ結晶の格子定数の差が大きい為に特にＳＩＣ基板とェ
ピタキシャル父形ＳＩＣ界面近傍に多くのミスフィット
転位が発生し、その影響がヱピタキシャル層内部にまで
及んでいること、及びＳｉ基板とＳＩＣ結晶の熱膨張係
数の差により成長温度から室温に冷却する過程でＳＩＣ
ェピタキシァル層中に歪が蓄積されるためと考えられる
。又仮にこのような方法で大面積かつ良質の舷形ＳＩＣ
（エネルギーギャップＥｇは〜２．傘Ｖ）が得られたと
しても更にエネルギーギャップの大きい結晶構造のＳＩ
Ｃ、例えば細（Ｅｇは〜３．０沙Ｖ），４日（Ｅｇは〜
３．２鷺Ｖ）岬（Ｅｇは〜２．畔Ｖ）等のｏ形ＳＩＣを
ェピタキシヤル成長法で得ようとすると、その成長温度
は一般には１６００℃以上の高温となり、Ｓｉ基板及び
前述したＳｉ基板上へ＊形ＳＩＣ薄膜を成長させた基板
（＄形ＳＩＣ／Ｓミ構造）等はＳｉの融点が１４１００
０であるのでば形Ｓｉｃヘアロエピタキシヤル成長用基
板として採用することはできなくなる。しかしながらＳ
ｉ基板上へのへテロェピタキシャル成長による＊形単結
晶薄膜成長が可能であるという結果は少なくとも大面積
のＳＩＣが得られるということで希望の見し、出せるも
のである。即ちＳｉ基板上に形成された＊形ＳＩＣ単結
晶薄膜を何らかの方法で分離することが可能になれば、
このＳｉ基板から分離した＊形ＳＩＣ単結晶薄膜を１次
基板として新たに従釆のェピタキシャル成長法により、
１次基板より改善された父形ＳＩＣ結晶を成長させるこ
と及び１６００℃以上の成長温度でＱ形ＳＩＣ結晶を成
長させることが可能となる。この様なＳｉ基板から分離
したＳＩＣ薄膜基板へのェピタキシャル成長はホモヱピ
タキシャル成長となり、基板と成長層の格子定数の相違
、熱膨張係数の相違に基〈問題は発生せず、良好な結晶
性のェピタキシャル成長層が得られる。ところがこの点
に関し従来に於いてはＳｉ基板上に形成された１〜１０
山ｍ厚程度の＊形ＳＩＣ薄膜を破損することなしに分離
する適当な製造技術が確立されていなかったため、実際
には上記１次基板（＊形ＳＩＣ薄膜）上へェピタキシャ
ル成長させて良質の＊形、或いはＱ形ＳＩＣ結晶を形成
するところまで発展させた例はない。従来Ｓｉ基板上に
形成された＄形ＳＩＣ薄膜をへテロェピタキシャル成長
させた後、Ｓｉ基板を弗酸と硝酸の混液でエッチング除
去する方法がとられていた。しかしＳｉ基板への丈形Ｓ
ＩＣの成長は１２００午０〜１４０ぴ○程度の比較的高
温で行なわれ、又Ｓｉ基板とＳＩＣのェピタキシヤル成
長層では熱膨張係数が異なるために成長温度から室温に
温度を下げる過程でＳｉ基板及びＳＩＣヱピタキシヤル
成長層に大きな歪が蓄えられる。そのためにＳｉ基板を
エッチングにより薄く加工していくとＳｉ基板及びェピ
タキシヤル成長層は湾曲していくことになり、ェピタキ
シャル成長層にクラックが発生したり、破損等によりＳ
ＩＣ薄膜として使用不能の結果となる。本発明は上記現
状に鑑み、Ｓｉ異質基板上に従来のへテロェピタキシャ
ル技術により形成されたェピタキシャル成長層を＊形Ｓ
ＩＣ薄膜として破損することないこＳｉ異質基板から分
離し、この分離しため形ＳＩＣ薄膜を新たな基板として
従来のェピタキシャル技術により良質のむ形ＳＩＣ薄膜
、ｏ形ＳＩＣ薄膜を形成する為の新規有用なＳＩＣ薄膜
基板の製造方法を提供することを目的とする。本発明を
実施例に従って図面とともに以下に詳説する。
第１図ａ，ｂ，ｃ，ｄは本発明の第１実施例を示すＳＩ
Ｃ単結晶の製造工程図である。第１図ａに示すように２
００〜即ＯＡｍ厚で｛１１１｝，｛１１０｝、又は｛１
００｝面方位を有し、片面を鏡面研磨したシリコン基板
１に於いて、鏡面研磨した側の面をエッチング処理する
。
Ｃ単結晶の製造工程図である。第１図ａに示すように２
００〜即ＯＡｍ厚で｛１１１｝，｛１１０｝、又は｛１
００｝面方位を有し、片面を鏡面研磨したシリコン基板
１に於いて、鏡面研磨した側の面をエッチング処理する
。
次に従来の気相ェピタキシヤル成長法、例えばキャリア
ガスとして水素を用い、水素に対してＳＩＣ１４，ＣＣ
１４を０．０５〜０．５モル％とし、基板温度を１３０
０〜１３６０午０として６０〜２４の分間成長させると
、第１図ｂに示すように基板から１〜５ムｍ厚の＄形Ｓ
ＩＣ単結晶層２が成長し、その上に１０〜１５０仏ｍの
や形ＳＩＣ多結晶層３が成長する。成長途中で多結晶化
する原因についてはまだ解明されていないが、基板とェ
ピタキシャルＳＩＣ層の格子定数の相違に起因するもの
と考えられる。成長後、ヱピタキシャル反応炉から成長
ウヱハーを取り出し、Ｓｉ基板１を硝酸、弗酸系のＳｉ
エッチング液によりエッチング除去し、第１図ｃに示す
ように＄形ＳＩＣ多結晶３上に＄形ＳＩＣ単結晶膜２が
形成された構造のＳＩＣ基板をうる。次に上記＊形ＳＩ
Ｃ成長と同様の成長方法で第１図ｃに示しため形ＳＩＣ
基板の単結晶ェピタキシャル層２上に基板温度１３００
〜１３６０℃で３０〜２ｏ０分間ェピタキシャル成長さ
せて３〜１００ムｍの高品質のむ形ＳＩＣェピタキシャ
ル層４を得る（第１図ｄ）。このェピタキシヤル層４は
、Ｓｉ基板上への＄形ＳＩＣェピタキシャル層と異なり
、ＳＩＣのみにより構成された基板を用いているので、
基板とェビタキシャル層の格子定数の相違、熱側髪張係
数の差が問題とならず、第１図ｃにて示すＳＩＣ基板よ
り結晶性の良好なＳＩＣを得ることが可能となる。第２
図ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは本発明の第２実施例を示すＳＩ
Ｃ単結晶の製造工程図である。
ガスとして水素を用い、水素に対してＳＩＣ１４，ＣＣ
１４を０．０５〜０．５モル％とし、基板温度を１３０
０〜１３６０午０として６０〜２４の分間成長させると
、第１図ｂに示すように基板から１〜５ムｍ厚の＄形Ｓ
ＩＣ単結晶層２が成長し、その上に１０〜１５０仏ｍの
や形ＳＩＣ多結晶層３が成長する。成長途中で多結晶化
する原因についてはまだ解明されていないが、基板とェ
ピタキシャルＳＩＣ層の格子定数の相違に起因するもの
と考えられる。成長後、ヱピタキシャル反応炉から成長
ウヱハーを取り出し、Ｓｉ基板１を硝酸、弗酸系のＳｉ
エッチング液によりエッチング除去し、第１図ｃに示す
ように＄形ＳＩＣ多結晶３上に＄形ＳＩＣ単結晶膜２が
形成された構造のＳＩＣ基板をうる。次に上記＊形ＳＩ
Ｃ成長と同様の成長方法で第１図ｃに示しため形ＳＩＣ
基板の単結晶ェピタキシャル層２上に基板温度１３００
〜１３６０℃で３０〜２ｏ０分間ェピタキシャル成長さ
せて３〜１００ムｍの高品質のむ形ＳＩＣェピタキシャ
ル層４を得る（第１図ｄ）。このェピタキシヤル層４は
、Ｓｉ基板上への＄形ＳＩＣェピタキシャル層と異なり
、ＳＩＣのみにより構成された基板を用いているので、
基板とェビタキシャル層の格子定数の相違、熱側髪張係
数の差が問題とならず、第１図ｃにて示すＳＩＣ基板よ
り結晶性の良好なＳＩＣを得ることが可能となる。第２
図ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは本発明の第２実施例を示すＳＩ
Ｃ単結晶の製造工程図である。
第１実施例と同様に第２図ａに示すようにエッチング処
理したＳｉ基板５を用い、このＳｉ基板５を高純度グラ
フアイト加熱支持台（サセプター）上で１２５０〜１３
５０００に加熱するか、ＣＨ４，Ｃ２は．Ｃ３比等の炭
化水素ガスを１０‐１〜１０‐２モル％程度アルゴンキ
ャリアガスに混入させ、やはり１２５０〜１３５０ｑｏ
程度の温度でＳｉ基板５を加熱すると、グラフアィト、
又は炭化水素ガスの熱分解により発生したカーボンがＳ
ｉ基板５表面から拡散し、Ｓｉ基板５表面から次第に＄
形ＳＩＣに変換していく。この方法により第２図ｂに示
す如く１〜１０〃ｍ陣のや形ＳＩＣ単結晶薄膜６を得る
。次に第１実施例と同様の従来の気相成長法、あるいは
スパッタ一法、反応性蒸着法等により多結晶鉾ｉＣ膜７
を第２図ｃに示す如く１０〜２００Ｌｍ厚で形成する。
その後Ｓｉ基板５を硝酸、弗酸系のエッチング液でエッ
チング除去し、ＳＩＣ多結晶７上にＳＩＣ単結晶６を形
成した構造のＳＩＣ基板を得る。（第２図ｄ）。、この
ようにして得られたＳＩＣのみで形成された基板上に、
従来の気相成長法により第２図ｅに示す如く高品質のＳ
ＩＣェピタキシャル層８を得る。以上本発明によれば大
面積で良質のＳＩＣ半導体材料を再現性良く得ることが
でき、従ってＳＩＣ半導体素子の工業的規模での量産が
可能となる。本発明に於けるＳＩＣェピタキシヤル成長
はホモヱピタキシャル成長となるためＳＩＣ基板とェピ
タキシヤル層の格子定数、熱膨張係数の差によるＳＩＣ
ェピタキシヤル層への悪影響が軽減され、従って高品質
のＳＩＣ半導体材料を製作することができる。本発明に
於ける上記以外の非常に優れた効果として、ＳＩＣェピ
タキシヤル層形成用のＳＩＣ単結晶基板はＳＩＣ多結晶
層で補強されているため製造工程に於いてＳＩＣ単結晶
基板の破損あるいはクラックの発生等が効果的に防止さ
れる。即ち結晶学的に考察するに結晶の粒界は隣接する
結晶粒相互間の結合エネルギーにより粒内より高いエネ
ルギー準位に設定されている。従って粒界総面積の多い
多結晶程素地が粒界分布により強鞠化され、機械的強度
が強くなる。本発明のＳＩＣ単結晶基板はこの強瓢化さ
れた多結晶層で補強されているため、強度的に安定なも
のとなり得る。また本発明は従釆の気相成長法を基調と
する製造方法であるため従釆設備の有効的活用により上
記種々の優れた効果を奏することのできる非常に産業的
意義の高い製造技術である。
理したＳｉ基板５を用い、このＳｉ基板５を高純度グラ
フアイト加熱支持台（サセプター）上で１２５０〜１３
５０００に加熱するか、ＣＨ４，Ｃ２は．Ｃ３比等の炭
化水素ガスを１０‐１〜１０‐２モル％程度アルゴンキ
ャリアガスに混入させ、やはり１２５０〜１３５０ｑｏ
程度の温度でＳｉ基板５を加熱すると、グラフアィト、
又は炭化水素ガスの熱分解により発生したカーボンがＳ
ｉ基板５表面から拡散し、Ｓｉ基板５表面から次第に＄
形ＳＩＣに変換していく。この方法により第２図ｂに示
す如く１〜１０〃ｍ陣のや形ＳＩＣ単結晶薄膜６を得る
。次に第１実施例と同様の従来の気相成長法、あるいは
スパッタ一法、反応性蒸着法等により多結晶鉾ｉＣ膜７
を第２図ｃに示す如く１０〜２００Ｌｍ厚で形成する。
その後Ｓｉ基板５を硝酸、弗酸系のエッチング液でエッ
チング除去し、ＳＩＣ多結晶７上にＳＩＣ単結晶６を形
成した構造のＳＩＣ基板を得る。（第２図ｄ）。、この
ようにして得られたＳＩＣのみで形成された基板上に、
従来の気相成長法により第２図ｅに示す如く高品質のＳ
ＩＣェピタキシャル層８を得る。以上本発明によれば大
面積で良質のＳＩＣ半導体材料を再現性良く得ることが
でき、従ってＳＩＣ半導体素子の工業的規模での量産が
可能となる。本発明に於けるＳＩＣェピタキシヤル成長
はホモヱピタキシャル成長となるためＳＩＣ基板とェピ
タキシヤル層の格子定数、熱膨張係数の差によるＳＩＣ
ェピタキシヤル層への悪影響が軽減され、従って高品質
のＳＩＣ半導体材料を製作することができる。本発明に
於ける上記以外の非常に優れた効果として、ＳＩＣェピ
タキシヤル層形成用のＳＩＣ単結晶基板はＳＩＣ多結晶
層で補強されているため製造工程に於いてＳＩＣ単結晶
基板の破損あるいはクラックの発生等が効果的に防止さ
れる。即ち結晶学的に考察するに結晶の粒界は隣接する
結晶粒相互間の結合エネルギーにより粒内より高いエネ
ルギー準位に設定されている。従って粒界総面積の多い
多結晶程素地が粒界分布により強鞠化され、機械的強度
が強くなる。本発明のＳＩＣ単結晶基板はこの強瓢化さ
れた多結晶層で補強されているため、強度的に安定なも
のとなり得る。また本発明は従釆の気相成長法を基調と
する製造方法であるため従釆設備の有効的活用により上
記種々の優れた効果を奏することのできる非常に産業的
意義の高い製造技術である。
第１図は本発明の第１実施例を示すＳＩＣ単結晶の製造
工程図である。 第２図は本発明の第２実施例を示すＳＩＣ単結晶の製造
工程図である。１，５・・・・・・シリコン基板、２，
６・・・・・・ＳＩＣ単結晶層、３，７・・・・・・Ｓ
ＩＣ多結晶層、４，８・・・・・・ＳＩＣェピタキシヤ
ル層。 第１図 第２図
工程図である。 第２図は本発明の第２実施例を示すＳＩＣ単結晶の製造
工程図である。１，５・・・・・・シリコン基板、２，
６・・・・・・ＳＩＣ単結晶層、３，７・・・・・・Ｓ
ＩＣ多結晶層、４，８・・・・・・ＳＩＣェピタキシヤ
ル層。 第１図 第２図
Claims (1)
- １ 硅素基板上に炭化硅素単結晶層及び炭化硅素多結晶
層から成る２層結晶層を重畳形成し、次工程として前記
硅素基板を溶解除去することにより前記２層結晶層より
分離し、前記２層結晶層を炭化硅素基板とするとともに
前記炭化硅素単結晶層表面を炭化硅素のエピタキシヤル
層形成面に設定することを特徴とする炭化硅素基板の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52062488A JPS6014000B2 (ja) | 1977-05-25 | 1977-05-25 | 炭化硅素基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52062488A JPS6014000B2 (ja) | 1977-05-25 | 1977-05-25 | 炭化硅素基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53146299A JPS53146299A (en) | 1978-12-20 |
| JPS6014000B2 true JPS6014000B2 (ja) | 1985-04-10 |
Family
ID=13201599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52062488A Expired JPS6014000B2 (ja) | 1977-05-25 | 1977-05-25 | 炭化硅素基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6014000B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013252997A (ja) * | 2012-06-07 | 2013-12-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ＡｌＮ結晶基板およびその製造方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5373171A (en) * | 1987-03-12 | 1994-12-13 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Thin film single crystal substrate |
| JPH067594B2 (ja) * | 1987-11-20 | 1994-01-26 | 富士通株式会社 | 半導体基板の製造方法 |
| JPH0832591B2 (ja) * | 1989-10-11 | 1996-03-29 | 日本ピラー工業株式会社 | 複合材 |
-
1977
- 1977-05-25 JP JP52062488A patent/JPS6014000B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013252997A (ja) * | 2012-06-07 | 2013-12-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ＡｌＮ結晶基板およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53146299A (en) | 1978-12-20 |
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