JPH11147795A - 単結晶ＳｉＣおよびその製造方法 - Google Patents
単結晶ＳｉＣおよびその製造方法Info
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- JPH11147795A JPH11147795A JP9315127A JP31512797A JPH11147795A JP H11147795 A JPH11147795 A JP H11147795A JP 9315127 A JP9315127 A JP 9315127A JP 31512797 A JP31512797 A JP 31512797A JP H11147795 A JPH11147795 A JP H11147795A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 不純物およびマイクロパイプ欠陥等が残存し
ないとともに、外部からの汚染、熱処理時の雰囲気変動
による影響を最少限に抑えて品質が非常に高く、かつ、
大型の単結晶ＳｉＣを生産性よく製造することができる
ようにする。 【解決手段】 α−ＳｉＣ単結晶基板１の表面に熱化学
的蒸着法により成膜されたβ−ＳｉＣ（またはα−Ｓｉ
Ｃ）多結晶膜２の表面２ａを平滑に研磨してなる複合体
Ｍの二つを、それらのα−ＳｉＣ単結晶基板１，１の結
晶軸方位を同一にして平滑な研磨表面２ａ´，２ａ´同
志を介して密着固定させた状態で、それら複合体Ｍ，ｍ
を２０００℃以上の高温で、かつＳｉＣ飽和蒸気圧の雰
囲気中で熱処理することによりβ−ＳｉＣ多結晶膜２の
再結晶化によってα−ＳｉＣ単結晶基板１の結晶軸と同
方位に配向された単結晶を一体に育成させる。
ないとともに、外部からの汚染、熱処理時の雰囲気変動
による影響を最少限に抑えて品質が非常に高く、かつ、
大型の単結晶ＳｉＣを生産性よく製造することができる
ようにする。 【解決手段】 α−ＳｉＣ単結晶基板１の表面に熱化学
的蒸着法により成膜されたβ−ＳｉＣ（またはα−Ｓｉ
Ｃ）多結晶膜２の表面２ａを平滑に研磨してなる複合体
Ｍの二つを、それらのα−ＳｉＣ単結晶基板１，１の結
晶軸方位を同一にして平滑な研磨表面２ａ´，２ａ´同
志を介して密着固定させた状態で、それら複合体Ｍ，ｍ
を２０００℃以上の高温で、かつＳｉＣ飽和蒸気圧の雰
囲気中で熱処理することによりβ−ＳｉＣ多結晶膜２の
再結晶化によってα−ＳｉＣ単結晶基板１の結晶軸と同
方位に配向された単結晶を一体に育成させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、単結晶ＳｉＣおよ
びその製造方法に関するもので、詳しくは、発光ダイオ
ードやＸ線光学素子、高温半導体電子素子の基板ウエハ
などとして用いられる単結晶ＳｉＣおよびその製造方法
に関するものである。
びその製造方法に関するもので、詳しくは、発光ダイオ
ードやＸ線光学素子、高温半導体電子素子の基板ウエハ
などとして用いられる単結晶ＳｉＣおよびその製造方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＳｉＣ（炭化珪素）は、耐熱性および機
械的強度に優れているだけでなく、放射線にも強く、さ
らに不純物の添加によって電子や正孔の価電子制御が容
易である上、広い禁制帯幅を持つ（因みに、６Ｈ型のＳ
ｉＣ単結晶で約３．０ｅＶ、４Ｈ型のＳｉＣ単結晶で
３．２６ｅＶ）ために、Ｓｉ（シリコン）やＧａＡｓ
（ガリウムヒ素）などの既存の半導体材料では実現する
ことができない大容量、高周波、耐圧、耐環境性を実現
することが可能で、次世代のパワーデバイス用半導体材
料として注目され、かつ期待されている。
械的強度に優れているだけでなく、放射線にも強く、さ
らに不純物の添加によって電子や正孔の価電子制御が容
易である上、広い禁制帯幅を持つ（因みに、６Ｈ型のＳ
ｉＣ単結晶で約３．０ｅＶ、４Ｈ型のＳｉＣ単結晶で
３．２６ｅＶ）ために、Ｓｉ（シリコン）やＧａＡｓ
（ガリウムヒ素）などの既存の半導体材料では実現する
ことができない大容量、高周波、耐圧、耐環境性を実現
することが可能で、次世代のパワーデバイス用半導体材
料として注目され、かつ期待されている。
【０００３】ところで、この種のＳｉＣ単結晶の成長
（製造）方法として、従来、種結晶基材をそれの外周か
ら高周波電極で加熱することにより種結晶基材の中心部
で多くの核発生を起こして、種結晶基材の中心部を中心
として複数の渦巻き状の結晶成長を進行させるアチソン
法や、アチソン法で作られた粉状のＳｉＣを原料として
用い、単一の結晶核上に結晶を成長させる昇華再結晶法
などが知られている。
（製造）方法として、従来、種結晶基材をそれの外周か
ら高周波電極で加熱することにより種結晶基材の中心部
で多くの核発生を起こして、種結晶基材の中心部を中心
として複数の渦巻き状の結晶成長を進行させるアチソン
法や、アチソン法で作られた粉状のＳｉＣを原料として
用い、単一の結晶核上に結晶を成長させる昇華再結晶法
などが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の製造方法のうちアチソン法は結晶成長速度が１
μｍ／ｈｒ．と非常に低いだけでなく、成長初期の段階
で多数の結晶核が発生してこれが結晶成長とともに結晶
の上部にまで伝播されるために、単独で大きな単結晶を
得ることが困難である。また、昇華再結晶法にあって
は、生産性の向上によるコストの低減を図るために１ｍ
ｍ／ｈｒ．程度の高速成長が採用されることが多く、そ
のために、不純物およびマイクロパイプ欠陥と呼ばれ半
導体デバイスを作製した際の漏れ電流等の原因となる結
晶の成長方向に貫通する直径数ミクロンのピンホールが
１００〜１０００／ｃｍ2 程度成長結晶中に残存しやす
い。さらに、これらアチチソン法および昇華再結晶法に
おいては、成長結晶の周辺部の雰囲気を清浄に保つこと
が技術的に極めて困難であり、単結晶の周辺外部からの
汚染によって品質が損なわれるという問題があり、これ
らのことが既述のようにＳｉやＧａＡｓなどの既存の半
導体材料に比べて多くの優れた特徴を有しながらも、そ
の実用化を阻止する要因になっていた。
た従来の製造方法のうちアチソン法は結晶成長速度が１
μｍ／ｈｒ．と非常に低いだけでなく、成長初期の段階
で多数の結晶核が発生してこれが結晶成長とともに結晶
の上部にまで伝播されるために、単独で大きな単結晶を
得ることが困難である。また、昇華再結晶法にあって
は、生産性の向上によるコストの低減を図るために１ｍ
ｍ／ｈｒ．程度の高速成長が採用されることが多く、そ
のために、不純物およびマイクロパイプ欠陥と呼ばれ半
導体デバイスを作製した際の漏れ電流等の原因となる結
晶の成長方向に貫通する直径数ミクロンのピンホールが
１００〜１０００／ｃｍ2 程度成長結晶中に残存しやす
い。さらに、これらアチチソン法および昇華再結晶法に
おいては、成長結晶の周辺部の雰囲気を清浄に保つこと
が技術的に極めて困難であり、単結晶の周辺外部からの
汚染によって品質が損なわれるという問題があり、これ
らのことが既述のようにＳｉやＧａＡｓなどの既存の半
導体材料に比べて多くの優れた特徴を有しながらも、そ
の実用化を阻止する要因になっていた。
【０００５】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、不純物およびマイクロパイプ欠陥等が残存しないと
ともに、外部からの汚染を最少限に抑えて品質が非常に
高く、かつ、大型の単結晶ＳｉＣと、この単結晶ＳｉＣ
を生産性よく製造することができ、半導体材料としての
実用化を促進可能な単結晶ＳｉＣの製造方法を提供する
ことを目的としている。
で、不純物およびマイクロパイプ欠陥等が残存しないと
ともに、外部からの汚染を最少限に抑えて品質が非常に
高く、かつ、大型の単結晶ＳｉＣと、この単結晶ＳｉＣ
を生産性よく製造することができ、半導体材料としての
実用化を促進可能な単結晶ＳｉＣの製造方法を提供する
ことを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明に係る単結晶ＳｉＣは、α−
ＳｉＣ単結晶基板の表面に熱化学的蒸着法により成膜さ
れたβ−ＳｉＣもしくはα−ＳｉＣの多結晶膜の表面を
平滑に研磨してなる複合体の二つを、これら複合体それ
ぞれにおける上記α−ＳｉＣ単結晶基板の結晶軸方位が
同一に配向されるように各複合体における上記多結晶膜
の平滑な研磨表面同志を介して密着固定した状態で熱処
理することにより、上記両多結晶膜を再結晶化させて上
記α−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ていることを特徴とするもので
あり、また、請求項２に記載の発明に係る単結晶ＳｉＣ
の製造方法は、α−ＳｉＣ単結晶基板の表面に熱化学的
蒸着法によりβ−ＳｉＣもしくはα−ＳｉＣの多結晶膜
を成膜し、その成膜された多結晶膜の表面を平滑に研磨
してなる複合体の二つを、これら複合体それぞれにおけ
る上記α−ＳｉＣ単結晶基板の結晶軸方位が同一に配向
されるように上記多結晶膜の平滑な研磨表面同志を介し
て密着固定した後、その密着固定された二つの複合体を
熱処理することにより、上記両多結晶膜を再結晶化させ
て上記α−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ことを特徴とするもので
ある。
に、請求項１に記載の発明に係る単結晶ＳｉＣは、α−
ＳｉＣ単結晶基板の表面に熱化学的蒸着法により成膜さ
れたβ−ＳｉＣもしくはα−ＳｉＣの多結晶膜の表面を
平滑に研磨してなる複合体の二つを、これら複合体それ
ぞれにおける上記α−ＳｉＣ単結晶基板の結晶軸方位が
同一に配向されるように各複合体における上記多結晶膜
の平滑な研磨表面同志を介して密着固定した状態で熱処
理することにより、上記両多結晶膜を再結晶化させて上
記α−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ていることを特徴とするもので
あり、また、請求項２に記載の発明に係る単結晶ＳｉＣ
の製造方法は、α−ＳｉＣ単結晶基板の表面に熱化学的
蒸着法によりβ−ＳｉＣもしくはα−ＳｉＣの多結晶膜
を成膜し、その成膜された多結晶膜の表面を平滑に研磨
してなる複合体の二つを、これら複合体それぞれにおけ
る上記α−ＳｉＣ単結晶基板の結晶軸方位が同一に配向
されるように上記多結晶膜の平滑な研磨表面同志を介し
て密着固定した後、その密着固定された二つの複合体を
熱処理することにより、上記両多結晶膜を再結晶化させ
て上記α−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ことを特徴とするもので
ある。
【０００７】すなわち、請求項１に記載の発明および請
求項２に記載の発明はいずれも、α−ＳｉＣ単結晶基板
の表面に熱化学的蒸着法により成膜したβ−ＳｉＣもし
くはα−ＳｉＣの多結晶膜の表面が平滑に研磨されてな
る二つの複合体をそれらのα−ＳｉＣ単結晶基板の結晶
軸方位が同一に配向され、かつ、上記平滑な研磨表面同
志が密着されるように固定した上で熱処理することによ
って、両複合体の多結晶膜をそれぞれ再結晶化させて両
複合体それぞれのα−ＳｉＣ単結晶基板の結晶軸方位と
同一方位に配向され、かつ、両複合体それぞれのα−Ｓ
ｉＣ単結晶基板と一体化された高純度で大型（特に厚み
の大きい）単結晶を成長させることが可能である。
求項２に記載の発明はいずれも、α−ＳｉＣ単結晶基板
の表面に熱化学的蒸着法により成膜したβ−ＳｉＣもし
くはα−ＳｉＣの多結晶膜の表面が平滑に研磨されてな
る二つの複合体をそれらのα−ＳｉＣ単結晶基板の結晶
軸方位が同一に配向され、かつ、上記平滑な研磨表面同
志が密着されるように固定した上で熱処理することによ
って、両複合体の多結晶膜をそれぞれ再結晶化させて両
複合体それぞれのα−ＳｉＣ単結晶基板の結晶軸方位と
同一方位に配向され、かつ、両複合体それぞれのα−Ｓ
ｉＣ単結晶基板と一体化された高純度で大型（特に厚み
の大きい）単結晶を成長させることが可能である。
【０００８】また、二つの複合体における多結晶膜の平
滑な研磨表面同志を密着させて熱処理を行なうことによ
り、多結晶膜の表面に周辺外部の浮遊物等が付着するこ
とによる汚染を最少限に抑制するとともに、熱処理時に
周囲雰囲気が変動しても、その雰囲気変動の影響を受け
ること、つまり、上記多結晶膜の表面部分が分解し消失
したり、周辺外部に析出された結晶が多結晶膜の表面に
付着したりすることも最少限に抑制することが可能であ
り、これによって、不純物およびマイクロパイプ欠陥等
の残存がなく、外部からの汚染および熱処理時の雰囲気
変動の影響も最少限に抑えて非常に高品質に安定した大
型の単結晶ＳｉＣを生産性よく得ることが可能である。
滑な研磨表面同志を密着させて熱処理を行なうことによ
り、多結晶膜の表面に周辺外部の浮遊物等が付着するこ
とによる汚染を最少限に抑制するとともに、熱処理時に
周囲雰囲気が変動しても、その雰囲気変動の影響を受け
ること、つまり、上記多結晶膜の表面部分が分解し消失
したり、周辺外部に析出された結晶が多結晶膜の表面に
付着したりすることも最少限に抑制することが可能であ
り、これによって、不純物およびマイクロパイプ欠陥等
の残存がなく、外部からの汚染および熱処理時の雰囲気
変動の影響も最少限に抑えて非常に高品質に安定した大
型の単結晶ＳｉＣを生産性よく得ることが可能である。
【０００９】特に、請求項３に記載のように、両複合体
における多結晶膜の表面をＲＭＳ２００オングストロー
ム以下の表面粗さに研磨している場合は、膜表面を塵な
どの付着物を残すことなく清浄化できるため、それら平
滑な研磨表面同志を重ね合わせたとき、両表面間にすき
間ができないばかりか、周辺外部の浮遊物等や熱処理時
に析出された結晶が多結晶膜の表面に付着することを確
実に防ぎ、密着状態にある両多結晶膜の再結晶化に伴う
単結晶を一体に成長させて両者の界面に結晶粒界や歪を
残留させることがなくなり、品質のより一層の向上が図
れる。
における多結晶膜の表面をＲＭＳ２００オングストロー
ム以下の表面粗さに研磨している場合は、膜表面を塵な
どの付着物を残すことなく清浄化できるため、それら平
滑な研磨表面同志を重ね合わせたとき、両表面間にすき
間ができないばかりか、周辺外部の浮遊物等や熱処理時
に析出された結晶が多結晶膜の表面に付着することを確
実に防ぎ、密着状態にある両多結晶膜の再結晶化に伴う
単結晶を一体に成長させて両者の界面に結晶粒界や歪を
残留させることがなくなり、品質のより一層の向上が図
れる。
【００１０】また、上記熱処理を、請求項４に記載のよ
うに、２０００℃以上の高温下で、かつＳｉＣの飽和蒸
気圧またはその近傍の雰囲気中で行なうことにより、単
結晶の成長速度を速めて大型の単結晶ＳｉＣを生産性よ
く製造することを可能としながらも、二つの複合体にお
ける多結晶膜の平滑な研磨表面同志が密着されているこ
とから、ＳｉＣの飽和蒸気圧またはその近傍の雰囲気が
変動したとしても、多結晶膜の表面部分の分解消失、析
出結晶の多結晶膜表面への付着といった品質低下現象を
最少限に抑制して高品質な単結晶を安定よく得ることが
可能である。
うに、２０００℃以上の高温下で、かつＳｉＣの飽和蒸
気圧またはその近傍の雰囲気中で行なうことにより、単
結晶の成長速度を速めて大型の単結晶ＳｉＣを生産性よ
く製造することを可能としながらも、二つの複合体にお
ける多結晶膜の平滑な研磨表面同志が密着されているこ
とから、ＳｉＣの飽和蒸気圧またはその近傍の雰囲気が
変動したとしても、多結晶膜の表面部分の分解消失、析
出結晶の多結晶膜表面への付着といった品質低下現象を
最少限に抑制して高品質な単結晶を安定よく得ることが
可能である。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
にもとづいて説明する。図１〜図４は本発明に係る単結
晶ＳｉＣの製造方法を製造工程順に説明する模式図であ
り、図１において、１は六方晶系（６Ｈ型、４Ｈ型）の
α−ＳｉＣ単結晶基板で、該α−ＳｉＣ単結晶基板１は
昇華法あるいはアチソン法により製作され、その表面ｉ
には１３００〜１９００℃の範囲の熱化学的蒸着法によ
り立方晶系のβ−ＳｉＣ多結晶膜２が上記α−ＳｉＣ単
結晶基板１の側面全周に亘る端部２ｅを形成し成膜され
ている。このβ−ＳｉＣ多結晶膜２の表面２ａは成膜直
後には図１に示すように、細かい凹凸が散在する粗面状
態にあり、この粗面状態のβ−ＳｉＣ多結晶膜２の表面
２ａをＲＭＳ２００オングストローム以下、好ましくは
ＲＭＳ１００〜５０オングストロームの表面粗さの平滑
度になるように研磨することにより、図２に示すよう
に、凹凸のない清浄な研磨表面２ａ´で厚さｔが全域に
亘って均一なβ−ＳｉＣ多結晶膜２を持つ複合体Ｍを作
製する。
にもとづいて説明する。図１〜図４は本発明に係る単結
晶ＳｉＣの製造方法を製造工程順に説明する模式図であ
り、図１において、１は六方晶系（６Ｈ型、４Ｈ型）の
α−ＳｉＣ単結晶基板で、該α−ＳｉＣ単結晶基板１は
昇華法あるいはアチソン法により製作され、その表面ｉ
には１３００〜１９００℃の範囲の熱化学的蒸着法によ
り立方晶系のβ−ＳｉＣ多結晶膜２が上記α−ＳｉＣ単
結晶基板１の側面全周に亘る端部２ｅを形成し成膜され
ている。このβ−ＳｉＣ多結晶膜２の表面２ａは成膜直
後には図１に示すように、細かい凹凸が散在する粗面状
態にあり、この粗面状態のβ−ＳｉＣ多結晶膜２の表面
２ａをＲＭＳ２００オングストローム以下、好ましくは
ＲＭＳ１００〜５０オングストロームの表面粗さの平滑
度になるように研磨することにより、図２に示すよう
に、凹凸のない清浄な研磨表面２ａ´で厚さｔが全域に
亘って均一なβ−ＳｉＣ多結晶膜２を持つ複合体Ｍを作
製する。
【００１２】次に、上記複合体Ｍの二つを、図３に示す
ように、これら各複合体Ｍ，Ｍそれぞれにおけるα−Ｓ
ｉＣ単結晶基板１，１の結晶軸方位が同一に配向される
ようにして上記β−ＳｉＣ多結晶膜２，２の平滑かつ清
浄な研磨表面２ａ´，２ａ´同志を介して密着固定す
る。
ように、これら各複合体Ｍ，Ｍそれぞれにおけるα−Ｓ
ｉＣ単結晶基板１，１の結晶軸方位が同一に配向される
ようにして上記β−ＳｉＣ多結晶膜２，２の平滑かつ清
浄な研磨表面２ａ´，２ａ´同志を介して密着固定す
る。
【００１３】この後、上記の密着固定された二つの複合
体Ｍ，Ｍの全体を、２０００℃以上、好ましくは２２０
０〜２４００℃の範囲の温度で、かつＳｉＣ飽和蒸気圧
の雰囲気に数時間程度保持させて熱処理することによ
り、上記両複合体Ｍ，Ｍにおけるα−ＳｉＣ単結晶基板
１，１の結晶成長に伴ってβ−ＳｉＣ多結晶膜２，２が
再結晶化されて図４に示すように、これらβ−ＳｉＣ多
結晶膜２，２が上記α−ＳｉＣ単結晶基板１，１の結晶
軸と同方位に配向された単結晶部分２´，２´となり、
これら単結晶部分２´，２´が上記基板１，１の単結晶
１´，１´と一体化して大型（厚さの厚い）の単結晶５
が育成される。なお、熱処理後は、熱処理前にβ−Ｓｉ
Ｃ多結晶膜２，２の界面は融合されて一体となり、消失
している。
体Ｍ，Ｍの全体を、２０００℃以上、好ましくは２２０
０〜２４００℃の範囲の温度で、かつＳｉＣ飽和蒸気圧
の雰囲気に数時間程度保持させて熱処理することによ
り、上記両複合体Ｍ，Ｍにおけるα−ＳｉＣ単結晶基板
１，１の結晶成長に伴ってβ−ＳｉＣ多結晶膜２，２が
再結晶化されて図４に示すように、これらβ−ＳｉＣ多
結晶膜２，２が上記α−ＳｉＣ単結晶基板１，１の結晶
軸と同方位に配向された単結晶部分２´，２´となり、
これら単結晶部分２´，２´が上記基板１，１の単結晶
１´，１´と一体化して大型（厚さの厚い）の単結晶５
が育成される。なお、熱処理後は、熱処理前にβ−Ｓｉ
Ｃ多結晶膜２，２の界面は融合されて一体となり、消失
している。
【００１４】上記のように、α−ＳｉＣ単結晶基板１の
表面に熱化学的蒸着法により成膜したβ−ＳｉＣ多結晶
膜２の表面２ａがＲＭＳ１００〜５０オングストローム
の表面粗さの平滑度になるように鏡面状に研磨された二
つの複合体Ｍ，Ｍをそれらのα−ＳｉＣ単結晶基板１，
１の結晶軸方位が同一に配向され、かつ、上記平滑な研
磨表面２ａ´，２ａ´同志を密着固定した上で熱処理を
施すことにより、周辺外部の浮遊物等がβ−ＳｉＣ多結
晶膜２，２の表面２ａ´，２ａ´に付着することによる
汚染を最少限に抑制するとともに、熱処理時のＳｉＣ飽
和蒸気圧の変動など周囲雰囲気が変動しても、その雰囲
気変動の影響を受けて上記β−ＳｉＣ多結晶膜２，２の
表面２ａ´，２ａ´部分が分解し消失したり、周辺外部
に析出された結晶がβ−ＳｉＣ多結晶膜２，２の表面２
ａ´，２ａ´に付着したりすることも最少限に抑制する
ことが可能であり、これによって、不純物やマイクロパ
イプ欠陥等の残存、外部からの汚染、さらには両複合体
Ｍ，Ｍの界面に結晶粒界が生じることをなくして、非常
に高品質に安定した大型の単結晶ＳｉＣを生産性よく得
ることが可能である。
表面に熱化学的蒸着法により成膜したβ−ＳｉＣ多結晶
膜２の表面２ａがＲＭＳ１００〜５０オングストローム
の表面粗さの平滑度になるように鏡面状に研磨された二
つの複合体Ｍ，Ｍをそれらのα−ＳｉＣ単結晶基板１，
１の結晶軸方位が同一に配向され、かつ、上記平滑な研
磨表面２ａ´，２ａ´同志を密着固定した上で熱処理を
施すことにより、周辺外部の浮遊物等がβ−ＳｉＣ多結
晶膜２，２の表面２ａ´，２ａ´に付着することによる
汚染を最少限に抑制するとともに、熱処理時のＳｉＣ飽
和蒸気圧の変動など周囲雰囲気が変動しても、その雰囲
気変動の影響を受けて上記β−ＳｉＣ多結晶膜２，２の
表面２ａ´，２ａ´部分が分解し消失したり、周辺外部
に析出された結晶がβ−ＳｉＣ多結晶膜２，２の表面２
ａ´，２ａ´に付着したりすることも最少限に抑制する
ことが可能であり、これによって、不純物やマイクロパ
イプ欠陥等の残存、外部からの汚染、さらには両複合体
Ｍ，Ｍの界面に結晶粒界が生じることをなくして、非常
に高品質に安定した大型の単結晶ＳｉＣを生産性よく得
ることが可能である。
【００１５】なお、上記実施形態で用いたβ−ＳｉＣ多
結晶膜２に代えて、高純度（１０14ａｔｍ／ｃｍ3 以
下）の六方晶系（６Ｈ型）α−ＳｉＣ多結晶膜を成膜し
てもよく、この場合は上記β−ＳｉＣ多結晶膜２に比べ
て、一層高品質の単結晶ＳｉＣを得ることが可能であ
る。
結晶膜２に代えて、高純度（１０14ａｔｍ／ｃｍ3 以
下）の六方晶系（６Ｈ型）α−ＳｉＣ多結晶膜を成膜し
てもよく、この場合は上記β−ＳｉＣ多結晶膜２に比べ
て、一層高品質の単結晶ＳｉＣを得ることが可能であ
る。
【００１６】
【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明お
よび請求項２に記載の発明によれば、二つの複合体をそ
れらのα−ＳｉＣ単結晶基板の結晶軸方位が同一に配向
され、かつ、平滑に研磨された表面同志が密着されるよ
うに固定した上で熱処理することで、両複合体の多結晶
膜それぞれの再結晶化により両複合体それぞれのα−Ｓ
ｉＣ単結晶基板の結晶軸と同方位に配向された単結晶を
大きく一体に固相成長させて高純度で大型（特に厚みの
大きい）単結晶ＳｉＣを得ることができる。
よび請求項２に記載の発明によれば、二つの複合体をそ
れらのα−ＳｉＣ単結晶基板の結晶軸方位が同一に配向
され、かつ、平滑に研磨された表面同志が密着されるよ
うに固定した上で熱処理することで、両複合体の多結晶
膜それぞれの再結晶化により両複合体それぞれのα−Ｓ
ｉＣ単結晶基板の結晶軸と同方位に配向された単結晶を
大きく一体に固相成長させて高純度で大型（特に厚みの
大きい）単結晶ＳｉＣを得ることができる。
【００１７】しかも、二つの複合体における多結晶膜の
平滑な研磨表面同志を密着させて熱処理することによ
り、多結晶膜の表面に周辺外部の浮遊物等が付着するこ
とによる汚染を最少限に抑制するとともに、熱処理時の
周囲雰囲気の変動の影響を受けることで多結晶膜の表面
部分が分解し消失したり、周辺外部に析出された結晶が
多結晶膜の表面に付着したりすることも最少限に抑制す
ることができる。したがって、全体として、不純物およ
びマイクロパイプ欠陥等の残存、外部からの汚染および
熱処理時の雰囲気変動の影響も受けないで非常に高品質
に安定した大型の単結晶ＳｉＣを生産性よく得ることが
できる。これによって、Ｓｉ（シリコン）やＧａＡｓ
（ガリウムヒ素）などの既存の半導体材料に比べて大容
量、高周波、耐圧、耐環境性に優れパワーデバイス用半
導体材料として期待されている単結晶ＳｉＣの実用化を
促進することができるという効果を奏する。
平滑な研磨表面同志を密着させて熱処理することによ
り、多結晶膜の表面に周辺外部の浮遊物等が付着するこ
とによる汚染を最少限に抑制するとともに、熱処理時の
周囲雰囲気の変動の影響を受けることで多結晶膜の表面
部分が分解し消失したり、周辺外部に析出された結晶が
多結晶膜の表面に付着したりすることも最少限に抑制す
ることができる。したがって、全体として、不純物およ
びマイクロパイプ欠陥等の残存、外部からの汚染および
熱処理時の雰囲気変動の影響も受けないで非常に高品質
に安定した大型の単結晶ＳｉＣを生産性よく得ることが
できる。これによって、Ｓｉ（シリコン）やＧａＡｓ
（ガリウムヒ素）などの既存の半導体材料に比べて大容
量、高周波、耐圧、耐環境性に優れパワーデバイス用半
導体材料として期待されている単結晶ＳｉＣの実用化を
促進することができるという効果を奏する。
【００１８】特に、請求項３に記載の発明によれば、熱
処理時に相互に密着される研磨表面間にすき間が形成さ
れず、周辺外部の浮遊物等や熱処理時に析出された結晶
の表面付着を確実に防止できるばかりでなく、密着状態
にある両多結晶膜の再結晶化により成長する単結晶を一
体化して両者の界面に結晶粒界や歪を残留させることも
ほとんどなくなり、単結晶ＳｉＣの品質をより一層向上
することができる。
処理時に相互に密着される研磨表面間にすき間が形成さ
れず、周辺外部の浮遊物等や熱処理時に析出された結晶
の表面付着を確実に防止できるばかりでなく、密着状態
にある両多結晶膜の再結晶化により成長する単結晶を一
体化して両者の界面に結晶粒界や歪を残留させることも
ほとんどなくなり、単結晶ＳｉＣの品質をより一層向上
することができる。
【００１９】また、請求項４に記載の発明によれば、熱
処理温度を高くして単結晶の成長速度を速めながらも、
熱処理時におけるＳｉＣ飽和蒸気圧またはその近傍の雰
囲気の変動にかかわらず多結晶膜の表面部分の分解消
失、析出結晶の多結晶膜表面への付着といった品質低下
現象を最少限に抑制して単結晶ＳｉＣの品質の安定性を
高めることができる。
処理温度を高くして単結晶の成長速度を速めながらも、
熱処理時におけるＳｉＣ飽和蒸気圧またはその近傍の雰
囲気の変動にかかわらず多結晶膜の表面部分の分解消
失、析出結晶の多結晶膜表面への付着といった品質低下
現象を最少限に抑制して単結晶ＳｉＣの品質の安定性を
高めることができる。
【図１】本発明に係る単結晶ＳｉＣの製造工程のうち第
１工程（熱化学的蒸着による成膜工程）が終了した状態
を示す模式図である。
１工程（熱化学的蒸着による成膜工程）が終了した状態
を示す模式図である。
【図２】同上製造工程のうち第２工程（成膜表面の研磨
工程）が終了した状態を示す模式図である。
工程）が終了した状態を示す模式図である。
【図３】同上製造工程のうち第３工程（熱処理工程）前
の状態を示す模式図である。
の状態を示す模式図である。
【図４】同上製造工程のうち第３工程（熱処理工程）が
終了した状態を示す模式図である。
終了した状態を示す模式図である。
１ α−ＳｉＣ単結晶基板 ２ β−ＳｉＣ多結晶膜（またはα−ＳｉＣ多結晶膜） ２ａ´ 平滑な研磨表面 ５ 単結晶 Ｍ 複合体
Claims (4)
- 【請求項１】 α−ＳｉＣ単結晶基板の表面に熱化学的
蒸着法により成膜されたβ−ＳｉＣもしくはα−ＳｉＣ
の多結晶膜の表面を平滑に研磨してなる複合体の二つ
を、これら複合体それぞれにおける上記α−ＳｉＣ単結
晶基板の結晶軸方位が同一に配向されるように各複合体
における上記多結晶膜の平滑な研磨表面同志を介して密
着固定した状態で熱処理することにより、上記両多結晶
膜を再結晶化させて上記α−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ているこ
とを特徴とする単結晶ＳｉＣ。 - 【請求項２】 α−ＳｉＣ単結晶基板の表面に熱化学的
蒸着法によりβ−ＳｉＣもしくはα−ＳｉＣの多結晶膜
を成膜し、 その成膜された多結晶膜の表面を平滑に研磨してなる複
合体の二つを、これら複合体それぞれにおける上記α−
ＳｉＣ単結晶基板の結晶軸方位が同一に配向されるよう
に上記多結晶膜の平滑な研磨表面同志を介して密着固定
した後、 その密着固定された二つの複合体を熱処理することによ
り、上記両多結晶膜を再結晶化させて上記α−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
成長させることを特徴とする単結晶ＳｉＣの製造方法。 - 【請求項３】 上記両複合体における多結晶膜の表面
が、ＲＭＳ２００オングストローム以下の表面粗さに研
磨されている請求項２に記載の単結晶ＳｉＣの製造方
法。 - 【請求項４】 上記熱処理が、２０００℃以上の高温下
で、かつＳｉＣの飽和蒸気圧またはその近傍の雰囲気中
で行なわれる請求項２または３に記載の単結晶ＳｉＣの
製造方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9315127A JP3043690B2 (ja) | 1997-11-17 | 1997-11-17 | 単結晶ＳｉＣおよびその製造方法 |
| TW087117866A TW416998B (en) | 1997-11-17 | 1998-10-28 | Single crystal sic and a method of producing the same |
| CA002253136A CA2253136C (en) | 1997-11-17 | 1998-11-06 | Single crystal sic and a method of producing the same |
| DE69811607T DE69811607T2 (de) | 1997-11-17 | 1998-11-06 | SiC-Einkristall und Verfahren zu seiner Herstellung |
| EP98121098A EP0916749B1 (en) | 1997-11-17 | 1998-11-06 | Single crystal SiC and a method of producing the same |
| US09/186,662 US6203772B1 (en) | 1997-11-17 | 1998-11-06 | Single crystal SiC and a method of producing the same |
| RU98121013/12A RU2154698C2 (ru) | 1997-11-17 | 1998-11-16 | МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ SiC И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9315127A JP3043690B2 (ja) | 1997-11-17 | 1997-11-17 | 単結晶ＳｉＣおよびその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11147795A true JPH11147795A (ja) | 1999-06-02 |
| JP3043690B2 JP3043690B2 (ja) | 2000-05-22 |
Family
ID=18061739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9315127A Expired - Fee Related JP3043690B2 (ja) | 1997-11-17 | 1997-11-17 | 単結晶ＳｉＣおよびその製造方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6203772B1 (ja) |
| EP (1) | EP0916749B1 (ja) |
| JP (1) | JP3043690B2 (ja) |
| CA (1) | CA2253136C (ja) |
| DE (1) | DE69811607T2 (ja) |
| RU (1) | RU2154698C2 (ja) |
| TW (1) | TW416998B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005532697A (ja) * | 2002-07-11 | 2005-10-27 | 三井造船株式会社 | 大口径ＳｉＣウェハおよびその製造方法 |
| WO2010113685A1 (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-07 | 株式会社ブリヂストン | 支持基板、貼り合わせ基板、支持基板の製造方法、及び貼り合わせ基板の製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JP3248071B2 (ja) * | 1998-10-08 | 2002-01-21 | 日本ピラー工業株式会社 | 単結晶ＳｉＣ |
| JP3087070B1 (ja) * | 1999-08-24 | 2000-09-11 | 日本ピラー工業株式会社 | 半導体デバイス製作用単結晶ＳｉＣ複合素材及びその製造方法 |
| JP4716558B2 (ja) * | 2000-12-12 | 2011-07-06 | 株式会社デンソー | 炭化珪素基板 |
| US6706114B2 (en) | 2001-05-21 | 2004-03-16 | Cree, Inc. | Methods of fabricating silicon carbide crystals |
| JP5415853B2 (ja) * | 2009-07-10 | 2014-02-12 | 東京エレクトロン株式会社 | 表面処理方法 |
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|---|---|---|---|---|
| US5846638A (en) * | 1988-08-30 | 1998-12-08 | Onyx Optics, Inc. | Composite optical and electro-optical devices |
| US5200022A (en) * | 1990-10-03 | 1993-04-06 | Cree Research, Inc. | Method of improving mechanically prepared substrate surfaces of alpha silicon carbide for deposition of beta silicon carbide thereon and resulting product |
| DE4234508C2 (de) * | 1992-10-13 | 1994-12-22 | Cs Halbleiter Solartech | Verfahren zur Herstellung eines Wafers mit einer monokristallinen Siliciumcarbidschicht |
| DE4432813A1 (de) * | 1994-09-15 | 1996-03-21 | Siemens Ag | CVD-Verfahren zum Herstellen einer einkristallinen Silicimcarbidschicht |
| JP3043689B2 (ja) * | 1997-11-17 | 2000-05-22 | 日本ピラー工業株式会社 | 単結晶ＳｉＣ及びその製造方法 |
-
1997
- 1997-11-17 JP JP9315127A patent/JP3043690B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-10-28 TW TW087117866A patent/TW416998B/zh not_active IP Right Cessation
- 1998-11-06 US US09/186,662 patent/US6203772B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-11-06 DE DE69811607T patent/DE69811607T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1998-11-06 EP EP98121098A patent/EP0916749B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-11-06 CA CA002253136A patent/CA2253136C/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-11-16 RU RU98121013/12A patent/RU2154698C2/ru not_active IP Right Cessation
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| JP2005532697A (ja) * | 2002-07-11 | 2005-10-27 | 三井造船株式会社 | 大口径ＳｉＣウェハおよびその製造方法 |
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| WO2010113685A1 (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-07 | 株式会社ブリヂストン | 支持基板、貼り合わせ基板、支持基板の製造方法、及び貼り合わせ基板の製造方法 |
| JP2010235392A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Bridgestone Corp | 支持基板、貼り合わせ基板、支持基板の製造方法、及び貼り合わせ基板の製造方法 |
| KR101356327B1 (ko) * | 2009-03-31 | 2014-01-28 | 가부시키가이샤 브리지스톤 | 지지 기판, 접합 기판, 지지 기판의 제조 방법 및 접합 기판의 제조 방법 |
Also Published As
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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