碳化硅基板以及碳化硅基板的制造方法技术

提供高品质的碳化硅基板，以及能够有效地制造高品质的碳化硅基板的制造方法。碳化硅基板(1)具有：Si基板(2)(硅基板)；SiC底膜(3)(碳化硅底膜)，层叠在Si基板(2)上，包含碳化硅；缺陷部(31)(贯通孔)，贯通SiC底膜(3)；空孔(32)，对应缺陷部(31)，位于Si基板(2)和SiC底膜(3)之间；氧化膜(33)，设置在空孔(32)内的Si基板(2)的表面，包含氧化硅。此外，可在SiC底膜(3)上形成SiC成长层(碳化硅成长层)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及碳化硅基板以及碳化硅基板的制造方法。
技术介绍
碳化硅(SiC)是与Si相比具有两倍以上的带隙(2.36～3.23eV)的宽禁带半导体(wide band gap semiconductor)，作为耐高压设备用材料而受关注。然而，SiC与Si不同，由于结晶化温度为高温，从与Si基板相同的液相中难以通过提拉法制作单晶铸锭。因此，提出了通过升华法形成SiC的单晶铸锭的方法，但在相关的升华法中，以大口径形成结晶缺陷少的基板是十分困难的。另一方面，SiC结晶中的立方晶格SiC(3C-SiC)由于能够在相对低温的条件下形成，因此提出了在基板上进行外延成长的方法。作为使用这种外延成长的SiC基板的制造方法的一种，研究在气相条件下的Si基板上使3C-SiC成长的异质外延技术。在使3C-SiC成长的异质外延技术中，存在将Si基板曝露在1000℃以上的高温下的情况。然而，在这种加热过程中来自Si基板的Si原子升华，产生Si基板的平坦性降低、3C-SiC的成长受到阻碍的问题。在此，研究通过对Si基板的表面进行碳化而形成SiC膜(碳化膜)，抑制Si原子的升华的方法。然而，在SiC膜中存在缺陷部(pinhole，针
孔)的情况下，经由该缺陷部来自Si基板的Si原子升华。其结果，当在SiC膜上通过异质外延技术使3C-SiC成长时，招致3C-SiC的结晶性劣化。对于这个课题，非专利文献1记载了通过提高碳化处理时使用的处理气体(乙炔)的压力，堵塞缺陷部的要旨。然而，可知本专利技术的详细的研究结果：在碳化处理中暂且被堵塞的缺陷部在其后的工序中再次开口。如果像这样缺陷部开口，在SiC膜上使3C-SiC成长时，受到缺陷部的影响导致3C-SiC的结晶性低下。在先技术文献非专利文献非专利文献：Journal of Crystal Growth(晶体成长杂志)115(1991)612-616。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供高品质的碳化硅基板，以及能够有效地制造高品质的碳化硅基板的碳化硅基板的制造方法。为了解决上述目的、课题以及问题点的至少一个，本申请专利技术能够为以下的方式。本专利技术的碳化硅基板的特征在于，具有：硅基板；碳化硅底膜，层叠在上述硅基板上；贯通孔，贯通上述碳化硅底膜；空孔，对应上述贯通孔，位于上述硅基板和上述碳化硅底膜之间；以及氧化膜，覆盖上述硅基板的上述空孔的表面。由此，来自空孔的内表面的Si原子的升华被氧化覆膜抑制，因此，升华的Si原子对碳化硅的结晶成长的影响受到抑制，得到能够成长高品质的碳化硅的单晶的碳化硅基板。优选本专利技术的碳化硅基板中，上述碳化硅底膜的厚度为2nm以上100nm以下。通过这种方式，充分抑制外延成长中来自硅基板的Si原子升华，碳化硅底膜的表面的平坦性不易降低。其结果，得到能够成长高品质的碳化硅单晶的碳化硅基板。优选本专利技术的碳化硅基板中，上述氧化覆膜的厚度为3nm以上300nm以下。由此，即使经过外延成长这样的热履历也能充分地抑制Si原子的升华，能够防止氧化覆膜过厚而干涉碳化硅底膜。优选在本专利技术的碳化硅基板中，上述碳化硅底膜还具有碳化硅成长层。由此，得到具有高品质的碳化硅成长层的碳化硅基板。本专利技术的碳化硅基板的制造方法的特征在于，具有：第一工序，在硅基板的一面侧形成碳化硅底膜，形成第一碳化硅基板；第二工序，对上述第一碳化硅基板进行氧化处理，形成第二碳化硅基板，上述第二碳化硅基板是在上述第一碳化硅基板的上述硅基板和上述碳化硅底膜之间的空孔形成了氧化膜的基板。由此，能够有效地制造可成长高品质的碳化硅的单晶的碳化硅基板。优选在本专利技术的碳化硅基板的制造方法中，上述氧化处理是将上述第一碳化硅基板在氧类气体氛中加热的处理。由此，由于Si原子和氧在空孔的内表面反应，生成氧化硅，因此能够有效地形成氧化覆膜。优选在本专利技术的碳化硅基板的制造方法中，还具有对上述第二碳化硅基板使用包含氟酸的溶液进行蚀刻处理，形成第三碳化硅基板的第三工序。由此，碳化硅底膜的洁净表面露出，能够进一步提高成长于其上的碳化硅的单晶的品质。优选在本专利技术的碳化硅基板的制造方法中，上述第一工序包含在碳类气体氛中加热上述硅基板的工序。由此，通过将硅基板的一部分转化为碳化硅形成碳化硅底膜，因此，能够形成结晶性高表面平坦性良好的碳化硅底膜。优选在本专利技术的碳化硅基板的制造方法中，从上述第一工序转换到第二工序时，保持上述第一碳化硅基板的温度在常温以上。由此，能够实现底膜形成工序和氧化工序的简化以及时间短化。此外，由于能够连续进行两个工序，因此能够保护第一碳化硅基板不受污染或热冲击。优选本专利技术的碳化硅基板的制造方法中，还具有在上述第三碳化硅基板上使碳化硅外延成长的第四工序。由此，能够有效地制造具有高品质的碳化硅的单晶的碳化硅基板。优选本专利技术的碳化硅基板的制造方法中，上述第二工序的加热温度是低于上述第一工序的加热温度的温度。由此，位于硅基板和碳化硅底膜间的空孔难以在氧化处理中扩大。其结果，能够把从空孔的内表面升华的Si原子抑制为少量。附图说明图1是示出本专利技术的碳化硅基板的实施方式的纵断面图。图2是示出通过本专利技术的碳化硅基板的制造方法的实施方式制造的碳化硅基板的一例的纵截面图，从垂直Si基板的(011)面的方向观察的图。图3的(a)、(b)、(c)是用于说明制造图1所示的碳化硅基板的方法的图。图4的(a)、(b)是用于说明制造图2所示的碳化硅基板的方法的图。符号说明1、碳化硅基板 1a、碳化硅基板2、Si基板 3、SiC底膜4、SiC成长层 5、氧化覆膜10、碳化硅基板 31、缺陷部32、空孔 33、氧化膜。具体实施方式下面，根据附图所示的优选实施方式，对本专利技术的碳化硅基板及碳化硅基板的制造方法进行详细的说明。此外，在以下的说明中，为了说明上的方便，将图1中上方称为“上”，将下方称为“下”。(第一实施方式)本实施方式说明在硅基板和层叠在硅基板上的碳化硅底膜之间的空孔形成了氧化膜的碳化硅基板。图1是本实施方式的碳化硅基板1的纵截面图。碳化硅基板1具有Si基板2(硅基板)以及层叠在Si基板2上的SiC底膜3(碳化硅底膜)。这种碳化硅基板1将SiC底膜3作为种子层，用作用于使立方晶外延成长的底层。Si基板2例如通过将由CZ法(直拉单晶制造法)提起的硅单晶铸锭切片、研磨得到。该Si基板2可为具有任何面取向的基板，例如，可使用由其主面(100)面，或(100)面的晶轴倾斜偏移数度的面的基板。此外，在本实施方式中，说明了Si基板2为硅结晶基板的情况，Si基板2不限定于此，例如可以是在石英、蓝宝石、多晶SiC等的基板上成膜结晶硅膜的复合基板。此外，Si基板2为硅结晶基板的情况下，优选其全体为单晶，也可为多晶。Si基板2的厚度适当地设定为具有Si基板2能够支承SiC底膜3程度的机械强度，作为一例，优选100μm以上2mm以下左右。SiC底膜3层叠在Si基板2的上表面。该SiC底膜3可为对硅单晶基板的表面进行碳化处理形成的碳化膜，也可由在硅单晶基板的表面成膜SiC得到。SiC底膜3的结晶构造没有特别的限定，例如为立方晶SiC(3C-SiC)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳化硅基板，其特征在于，具有：硅基板；碳化硅底膜，层叠在所述硅基板上；贯通孔，贯通所述碳化硅底膜；空孔，对应所述贯通孔，位于所述硅基板和所述碳化硅底膜之间；以及氧化膜，覆盖所述硅基板的所述空孔的表面。

【技术特征摘要】
2015.05.19 JP 2015-1020261.一种碳化硅基板，其特征在于，具有：硅基板；碳化硅底膜，层叠在所述硅基板上；贯通孔，贯通所述碳化硅底膜；空孔，对应所述贯通孔，位于所述硅基板和所述碳化硅底膜之间；以及氧化膜，覆盖所述硅基板的所述空孔的表面。2.根据权利要求1所述的碳化硅基板，其特征在于，所述碳化硅底膜的厚度为2nm以上100nm以下。3.根据权利要求1或2所述的碳化硅基板，其特征在于，所述氧化膜的厚度为3nm以上300nm以下。4.根据权利要求1至3中任一项所述的碳化硅基板，其特征在于，所述碳化硅底膜上还具有碳化硅成长层。5.一种碳化硅基板的制造方法，其特征在于，具有：第一工序，在硅基板的一面侧形成碳化硅底膜，形成第一碳化硅基板；以及第二工序，对所述第一碳化硅基板进行氧化处理，形成第二碳化硅基板，其中，所述第二碳化硅基板是在所述第一碳化硅基板的所述硅基板和所述碳化硅底膜之间的空孔形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边幸宗，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP