JP2001253799A - 単結晶ＳｉＣ及びその製造方法 - Google Patents
単結晶ＳｉＣ及びその製造方法Info
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 品質の向上だけでなく、面積的に大型サイズ
で応用範囲の著しい拡大を図ることができる単結晶Ｓｉ
Ｃ及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 複数枚のＳｉＣ単結晶基板１，２をそれ
らの例えば（０００１）面等の所定の面に対して傾斜す
る端面１ｂ，２ｂ同士の突き合わせ状に重ねた状態で、
不活性ガス雰囲気、かつ、Ｓｉの過剰雰囲気下で熱処理
することにより、複数枚のＳｉＣ単結晶基板１，２同士
を傾斜端面１ｂ，２ｂが完全に密着接合した状態で一体
化して大型サイズの単結晶ＳｉＣを得る。
で応用範囲の著しい拡大を図ることができる単結晶Ｓｉ
Ｃ及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 複数枚のＳｉＣ単結晶基板１，２をそれ
らの例えば（０００１）面等の所定の面に対して傾斜す
る端面１ｂ，２ｂ同士の突き合わせ状に重ねた状態で、
不活性ガス雰囲気、かつ、Ｓｉの過剰雰囲気下で熱処理
することにより、複数枚のＳｉＣ単結晶基板１，２同士
を傾斜端面１ｂ，２ｂが完全に密着接合した状態で一体
化して大型サイズの単結晶ＳｉＣを得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、単結晶ＳｉＣ及び
その製造方法に関するもので、詳しくは、発光ダイオー
ドや整流素子、スイッチング素子、増幅素子、光センサ
ーなどの高温半導体電子素子の基板ウエハなどに適用さ
れる単結晶ＳｉＣ及びその製造方法に関するものであ
る。
その製造方法に関するもので、詳しくは、発光ダイオー
ドや整流素子、スイッチング素子、増幅素子、光センサ
ーなどの高温半導体電子素子の基板ウエハなどに適用さ
れる単結晶ＳｉＣ及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）の単結晶体は、耐熱
性および機械的強度に優れているだけでなく、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ＳｉＣ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得ることができない優れた
高温特性、高周波特性、耐圧特性、耐環境特性を実現す
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。
性および機械的強度に優れているだけでなく、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ＳｉＣ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得ることができない優れた
高温特性、高周波特性、耐圧特性、耐環境特性を実現す
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単結晶の製造方
法として、従来では、所定の面、例えば（０００１）面
を露出させたＳｉＣ単結晶基板を種結晶として用い、こ
のＳｉＣ単結晶基板の（０００１）面上に昇華再結晶法
による気相成長によってＳｉＣ単結晶を一体に育成する
改良レーリー法が一般的に知られている。
法として、従来では、所定の面、例えば（０００１）面
を露出させたＳｉＣ単結晶基板を種結晶として用い、こ
のＳｉＣ単結晶基板の（０００１）面上に昇華再結晶法
による気相成長によってＳｉＣ単結晶を一体に育成する
改良レーリー法が一般的に知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の改良レーリー法による製造方法は、結晶成長速
度が約１００μｍ／ｈｒ．程度と非常に低いのはもとよ
り、気相成長によって得られたＳｉＣ単結晶には多くの
欠陥が存在し品質面で十分満足することができないばか
りでなく、気相成長時にＳｉＣ単結晶基板の（０００
１）面に対してオーバーハング状態に育成されるＳｉＣ
単結晶によりＳｉＣ単結晶基板が徐々に大きくなる程度
で、面積的に大きくて応用範囲の拡大に繋がるような大
型の単結晶ＳｉＣは到底得ることができない。因みに、
改良レーリー法によって製造され現在市販されている単
結晶ＳｉＣは、直径２インチ（約５ｃｍ）程度のものが
最大サイズであり、それ以上に大きいサイズの単結晶Ｓ
ｉＣは現存しない。したがって、既述のようにＳｉやＧ
ａＡｓなどの既存の半導体材料に比べて多くの優れた特
徴を有する単結晶ＳｉＣの実用化を促進する上で、応用
範囲の拡大に繋がるような大型で、かつ、高品質な単結
晶ＳｉＣの出現が強く要望されている。
た従来の改良レーリー法による製造方法は、結晶成長速
度が約１００μｍ／ｈｒ．程度と非常に低いのはもとよ
り、気相成長によって得られたＳｉＣ単結晶には多くの
欠陥が存在し品質面で十分満足することができないばか
りでなく、気相成長時にＳｉＣ単結晶基板の（０００
１）面に対してオーバーハング状態に育成されるＳｉＣ
単結晶によりＳｉＣ単結晶基板が徐々に大きくなる程度
で、面積的に大きくて応用範囲の拡大に繋がるような大
型の単結晶ＳｉＣは到底得ることができない。因みに、
改良レーリー法によって製造され現在市販されている単
結晶ＳｉＣは、直径２インチ（約５ｃｍ）程度のものが
最大サイズであり、それ以上に大きいサイズの単結晶Ｓ
ｉＣは現存しない。したがって、既述のようにＳｉやＧ
ａＡｓなどの既存の半導体材料に比べて多くの優れた特
徴を有する単結晶ＳｉＣの実用化を促進する上で、応用
範囲の拡大に繋がるような大型で、かつ、高品質な単結
晶ＳｉＣの出現が強く要望されている。
【０００５】本発明は上記の要望に応えるべくなされた
もので、品質の向上だけでなく、面積的に大型サイズで
応用範囲の著しい拡大を図ることができる単結晶ＳｉＣ
及びその製造方法を提供することを目的としている。
もので、品質の向上だけでなく、面積的に大型サイズで
応用範囲の著しい拡大を図ることができる単結晶ＳｉＣ
及びそ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
に提案した請求項１に記載の発明に係る単結晶ＳｉＣ
は、所定の面に対して傾斜する端面を有する複数枚のＳ
ｉＣ単結晶基板をそれらの傾斜端面同士の突き合わせ状
に重ねた状態で、不活性ガス雰囲気、かつ、Ｓｉの過剰
雰囲気下で熱処理することにより、複数枚のＳｉＣ単結
晶基板同士を接合し一体化してなることを特徴とし、ま
た、請求項５に記載の発明に係る単結晶ＳｉＣの製造方
法は、所定の面に対して傾斜する端面を有する複数枚の
ＳｉＣ単結晶基板をそれらの傾斜端面同士が突き合わせ
られるように重ねた状態で、これら複数枚のＳｉＣ単結
晶基板を不活性ガス雰囲気、かつ、Ｓｉの過剰雰囲気下
で熱処理することにより、複数枚のＳｉＣ単結晶基板同
士を接合し一体化することを特徴とするものである。
に提案した請求項１に記載の発明に係る単結晶ＳｉＣ
は、所定の面に対して傾斜する端面を有する複数枚のＳ
ｉＣ単結晶基板をそれらの傾斜端面同士の突き合わせ状
に重ねた状態で、不活性ガス雰囲気、かつ、Ｓｉの過剰
雰囲気下で熱処理することにより、複数枚のＳｉＣ単結
晶基板同士を接合し一体化してなることを特徴とし、ま
た、請求項５に記載の発明に係る単結晶ＳｉＣの製造方
法は、所定の面に対して傾斜する端面を有する複数枚の
ＳｉＣ単結晶基板をそれらの傾斜端面同士が突き合わせ
られるように重ねた状態で、これら複数枚のＳｉＣ単結
晶基板を不活性ガス雰囲気、かつ、Ｓｉの過剰雰囲気下
で熱処理することにより、複数枚のＳｉＣ単結晶基板同
士を接合し一体化することを特徴とするものである。
【０００７】
【外３】
【０００８】上記構成の請求項１及び請求項５に記載の
発明によれば、複数枚のＳｉＣ単結晶基板の所定の面、
例えば（０００１）面に対して傾斜する端面同士を突き
合わせ状に重ねて熱処理することにより、（０００１）
面などの所定の面に対して平行な端面同士を突き合わせ
て熱処理する場合のように、端面同士の全体が密着しな
いままで熱処理されて複数枚のＳｉＣ単結晶基板同士の
接合一体化が不完全となったり、あるいは、端面同士の
密着性が悪いためにＳｉＣ単結晶基板同士の接合が部分
的なものとなり、熱処理による端面間の品質改善効果が
得られなかったりすることがなく、端面同士全体の密着
性がよくＳｉＣ単結晶基板同士の接合一体化を確実にし
て単結晶ＳｉＣの大型化が図れるとともに、その大型の
単結晶ＳｉＣ全体に熱処理による品質改善効果を現出さ
せることが可能である。
発明によれば、複数枚のＳｉＣ単結晶基板の所定の面、
例えば（０００１）面に対して傾斜する端面同士を突き
合わせ状に重ねて熱処理することにより、（０００１）
面などの所定の面に対して平行な端面同士を突き合わせ
て熱処理する場合のように、端面同士の全体が密着しな
いままで熱処理されて複数枚のＳｉＣ単結晶基板同士の
接合一体化が不完全となったり、あるいは、端面同士の
密着性が悪いためにＳｉＣ単結晶基板同士の接合が部分
的なものとなり、熱処理による端面間の品質改善効果が
得られなかったりすることがなく、端面同士全体の密着
性がよくＳｉＣ単結晶基板同士の接合一体化を確実にし
て単結晶ＳｉＣの大型化が図れるとともに、その大型の
単結晶ＳｉＣ全体に熱処理による品質改善効果を現出さ
せることが可能である。
【０００９】なお、ＳｉＣ単結晶基板のポリタイプを表
わす４Ｈ、６Ｈ、３Ｃの最初の数字は、結晶の１単位胞
に含まれる原子単位層の層数を示し、後ろのアルファベ
ットは、結晶系、すなわち、Ｈは六方晶系、Ｃは立方晶
系を示し、３Ｃ−ＳｉＣをβ−ＳｉＣ、その他をα−Ｓ
ｉＣと総称することもある。
わす４Ｈ、６Ｈ、３Ｃの最初の数字は、結晶の１単位胞
に含まれる原子単位層の層数を示し、後ろのアルファベ
ットは、結晶系、すなわち、Ｈは六方晶系、Ｃは立方晶
系を示し、３Ｃ−ＳｉＣをβ−ＳｉＣ、その他をα−Ｓ
ｉＣと総称することもある。
【００１０】また、請求項３に記載の発明に係る単結晶
ＳｉＣは、所定の面に対し傾斜する端面を有する複数枚
のＳｉＣ単結晶基板をそれらの傾斜端面同士を突き合わ
せ状に重ねた状態で、不活性ガス雰囲気、かつ、Ｓｉの
過剰雰囲気下で熱処理することにより、複数枚のＳｉＣ
単結晶基板同士を接合してなる単結晶ＳｉＣを種結晶と
し、この種結晶の所定の面上に気相、液相もしくは固相
成長によりＳｉＣ単結晶を一体に育成してなることを特
徴とし、また、請求項７に記載の発明に係る単結晶Ｓｉ
Ｃの製造方法は、所定の面に対し傾斜する端面を有する
複数枚のＳｉＣ単結晶基板をそれらの傾斜端面同士が突
き合わせられるように重ねた状態で、不活性ガス雰囲
気、かつ、Ｓｉの過剰雰囲気下で熱処理することによ
り、複数枚のＳｉＣ単結晶基板同士が接合された単結晶
ＳｉＣを製造し、この製造された単結晶ＳｉＣを種結晶
として使用し、この種結晶の所定の面上に気相、液相も
しくは固相成長によりＳｉＣ単結晶を一体に育成するこ
とを特徴とするものである。
ＳｉＣは、所定の面に対し傾斜する端面を有する複数枚
のＳｉＣ単結晶基板をそれらの傾斜端面同士を突き合わ
せ状に重ねた状態で、不活性ガス雰囲気、かつ、Ｓｉの
過剰雰囲気下で熱処理することにより、複数枚のＳｉＣ
単結晶基板同士を接合してなる単結晶ＳｉＣを種結晶と
し、この種結晶の所定の面上に気相、液相もしくは固相
成長によりＳｉＣ単結晶を一体に育成してなることを特
徴とし、また、請求項７に記載の発明に係る単結晶Ｓｉ
Ｃの製造方法は、所定の面に対し傾斜する端面を有する
複数枚のＳｉＣ単結晶基板をそれらの傾斜端面同士が突
き合わせられるように重ねた状態で、不活性ガス雰囲
気、かつ、Ｓｉの過剰雰囲気下で熱処理することによ
り、複数枚のＳｉＣ単結晶基板同士が接合された単結晶
ＳｉＣを製造し、この製造された単結晶ＳｉＣを種結晶
として使用し、この種結晶の所定の面上に気相、液相も
しくは固相成長によりＳｉＣ単結晶を一体に育成するこ
とを特徴とするものである。
【００１１】
【外４】
【００１２】上記構成の請求項３及び請求項７に記載の
発明は、上述した請求項１及び請求項５に記載の発明に
より得られた大型かつ高品質の単結晶ＳｉＣを種結晶と
して活用し、この種結晶の所定の面、例えば（０００
１）面上に気相、液相もしくは固相成長によりＳｉＣ単
結晶を一体に育成することで、一層大型で応用範囲の拡
大が図れる単結晶ＳｉＣを得ることができる。
発明は、上述した請求項１及び請求項５に記載の発明に
より得られた大型かつ高品質の単結晶ＳｉＣを種結晶と
して活用し、この種結晶の所定の面、例えば（０００
１）面上に気相、液相もしくは固相成長によりＳｉＣ単
結晶を一体に育成することで、一層大型で応用範囲の拡
大が図れる単結晶ＳｉＣを得ることができる。
【００１３】
【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は請求項１及び請求項５に
記載の発明に係る単結晶ＳｉＣの熱処理前の状態の断面
構造を示す模式図であり、同図において、１は六方晶系
（４Ｈ型）のＳｉＣ単結晶基板、２は六方晶系（６Ｈ
型）のＳｉＣ単結晶基板であり、これら両ＳｉＣ単結晶
基板１，２の（０００１）Ｓｉ面１ａ及び（０００１）
Ｃ面２ａを精密研磨により鏡面仕上げして厚みｔ１，ｔ
２を揃えるとともに、その面１ａ，２ａに対して垂直方
向（結晶方位を合わせた）の端面１ｂ，２ｂは（０００
１）面に対して５〜６０°、好ましくは２０°傾斜した
面に切断されている。
にもとづいて説明する。図１は請求項１及び請求項５に
記載の発明に係る単結晶ＳｉＣの熱処理前の状態の断面
構造を示す模式図であり、同図において、１は六方晶系
（４Ｈ型）のＳｉＣ単結晶基板、２は六方晶系（６Ｈ
型）のＳｉＣ単結晶基板であり、これら両ＳｉＣ単結晶
基板１，２の（０００１）Ｓｉ面１ａ及び（０００１）
Ｃ面２ａを精密研磨により鏡面仕上げして厚みｔ１，ｔ
２を揃えるとともに、その面１ａ，２ａに対して垂直方
向（結晶方位を合わせた）の端面１ｂ，２ｂは（０００
１）面に対して５〜６０°、好ましくは２０°傾斜した
面に切断されている。
【００１４】上記両ＳｉＣ単結晶基板１，２の傾斜端面
１ｂ，２ｂを精密研磨して鏡面仕上げした後、それら鏡
面仕上げされた傾斜端面１ｂ，２ｂ同士が突き合わせに
より互いに密着状態に重ねられるように、両ＳｉＣ単結
晶基板１，２をカーボンるつぼ（図示省略する）内のカ
ーボン治具（グラフォイル）上に固定しカーボンるつぼ
にセットする。
１ｂ，２ｂを精密研磨して鏡面仕上げした後、それら鏡
面仕上げされた傾斜端面１ｂ，２ｂ同士が突き合わせに
より互いに密着状態に重ねられるように、両ＳｉＣ単結
晶基板１，２をカーボンるつぼ（図示省略する）内のカ
ーボン治具（グラフォイル）上に固定しカーボンるつぼ
にセットする。
【００１５】一方、カーボンるつぼ内には、Ａｒガスを
吹き込むとともに、助剤として平均粒径が１７００μｍ
のα−ＳｉＣ粉体の約２０ｇと平均粒径が８μｍのα−
ＳｉＣ粉体の約２ｇを加えることで不活性ガス雰囲気
で、かつ、Ｓｉの過剰雰囲気とする。この雰囲気下で１
９００〜２４００℃、好ましくは２０００℃まで１時間
かけて平均速度で昇温するとともに、その２０００℃の
温度を３０分間保持させるといった熱処理を行なうこと
により、上記両ＳｉＣ単結晶基板１，２同士をそれらの
傾斜端面１ｂ，２ｂが温度差によって全面において完全
に接合された状態に一体化し、これによって、図２に示
すように、面積的に大型サイズで高品質の単結晶ＳｉＣ
３が製造される。
吹き込むとともに、助剤として平均粒径が１７００μｍ
のα−ＳｉＣ粉体の約２０ｇと平均粒径が８μｍのα−
ＳｉＣ粉体の約２ｇを加えることで不活性ガス雰囲気
で、かつ、Ｓｉの過剰雰囲気とする。この雰囲気下で１
９００〜２４００℃、好ましくは２０００℃まで１時間
かけて平均速度で昇温するとともに、その２０００℃の
温度を３０分間保持させるといった熱処理を行なうこと
により、上記両ＳｉＣ単結晶基板１，２同士をそれらの
傾斜端面１ｂ，２ｂが温度差によって全面において完全
に接合された状態に一体化し、これによって、図２に示
すように、面積的に大型サイズで高品質の単結晶ＳｉＣ
３が製造される。
【００１６】上記のようにして製造された大型の単結晶
ＳｉＣ３は、それを所望の大きさに切断することで、例
えば高温半導体電子素子の基板ウエハなどとして用いる
ことができるのはもちろん、図３に示すように、製造さ
れた大型の単結晶ＳｉＣ３を種結晶とし、この種結晶と
なる大型単結晶ＳｉＣ３の表面、即ち、（０００１）面
３ａに熱化学的蒸着法などにより３Ｃ−ＳｉＣ層４を成
膜し、この複合体Ｍを上記と同様に、不活性ガス雰囲気
で、かつ、Ｓｉの過剰雰囲気下で熱処理するという固相
成長により、３Ｃ−ＳｉＣ層４の少なくとも一部に単結
晶ＳｉＣ３に倣って同一の結晶方位を持つ単結晶部分６
を一体に育成させることによって、図４に示すように、
面積的に大型サイズであるだけでなく、肉厚Ｔも一層大
きく、しかも、突き合わせ界面における歪みを消失させ
て品質的にも一段と優れた単結晶ＳｉＣ５を製造するこ
とができる。
ＳｉＣ３は、それを所望の大きさに切断することで、例
えば高温半導体電子素子の基板ウエハなどとして用いる
ことができるのはもちろん、図３に示すように、製造さ
れた大型の単結晶ＳｉＣ３を種結晶とし、この種結晶と
なる大型単結晶ＳｉＣ３の表面、即ち、（０００１）面
３ａに熱化学的蒸着法などにより３Ｃ−ＳｉＣ層４を成
膜し、この複合体Ｍを上記と同様に、不活性ガス雰囲気
で、かつ、Ｓｉの過剰雰囲気下で熱処理するという固相
成長により、３Ｃ−ＳｉＣ層４の少なくとも一部に単結
晶ＳｉＣ３に倣って同一の結晶方位を持つ単結晶部分６
を一体に育成させることによって、図４に示すように、
面積的に大型サイズであるだけでなく、肉厚Ｔも一層大
きく、しかも、突き合わせ界面における歪みを消失させ
て品質的にも一段と優れた単結晶ＳｉＣ５を製造するこ
とができる。
【００１７】ここでは、製造された大型の単結晶ＳｉＣ
３を種結晶として使用し、この種結晶の（０００１）面
３ａ上に固相成長によりＳｉＣ単結晶を一体に育成する
大型単結晶ＳｉＣの製造方法について説明したが、これ
以外に種結晶の（０００１）
３を種結晶として使用し、この種結晶の（０００１）面
３ａ上に固相成長によりＳｉＣ単結晶を一体に育成する
大型単結晶ＳｉＣの製造方法について説明したが、これ
以外に種結晶の（０００１）
【外５】 気相成長もしくは液相成長によりＳｉＣ単結晶を一体に
育成してもよく、いずれの場合も、面積的に大型で、か
つ、肉厚の大きい単結晶ＳｉＣを得ることができる。
育成してもよく、いずれの場合も、面積的に大型で、か
つ、肉厚の大きい単結晶ＳｉＣを得ることができる。
【００１８】なお、上記実施の形態では、α−ＳｉＣの
一例である４Ｈ−ＳｉＣ単結晶基板１と６Ｈ−ＳｉＣ単
結晶基板２とを組み合わせて熱処理することについて説
明したが、傾斜面同士が突き合わせ状に重ねられるＳｉ
Ｃ単結晶基板としては、α−ＳｉＣ同士の組み合わせ、
α−ＳｉＣとβ−ＳｉＣの組み合わせ、β−ＳｉＣ同士
の組み合わせのいずれでもよい。いずれの場合も上記の
ごとく製造された大型の単結晶ＳｉＣ３は、ヘテロジャ
ンクションを利用したＨＥＭＴ｛(High Electron Mobil
ity Transister) 、たとえば、高電子移動度の３Ｃ（１
０００ｃｍ2 Ｖ／ｓ．）や４Ｈ−ＳｉＣ（９００ｃｍ2
Ｖ／ｓ．）と比較的電子移動度の低い６Ｈ−ＳｉＣ（４
５０ｃｍ2 Ｖ／ｓ．）との組み合わせによる｝などに有
効に応用することが可能である。
一例である４Ｈ−ＳｉＣ単結晶基板１と６Ｈ−ＳｉＣ単
結晶基板２とを組み合わせて熱処理することについて説
明したが、傾斜面同士が突き合わせ状に重ねられるＳｉ
Ｃ単結晶基板としては、α−ＳｉＣ同士の組み合わせ、
α−ＳｉＣとβ−ＳｉＣの組み合わせ、β−ＳｉＣ同士
の組み合わせのいずれでもよい。いずれの場合も上記の
ごとく製造された大型の単結晶ＳｉＣ３は、ヘテロジャ
ンクションを利用したＨＥＭＴ｛(High Electron Mobil
ity Transister) 、たとえば、高電子移動度の３Ｃ（１
０００ｃｍ2 Ｖ／ｓ．）や４Ｈ−ＳｉＣ（９００ｃｍ2
Ｖ／ｓ．）と比較的電子移動度の低い６Ｈ−ＳｉＣ（４
５０ｃｍ2 Ｖ／ｓ．）との組み合わせによる｝などに有
効に応用することが可能である。
【００１９】また、上記実施の形態では、両ＳｉＣ単結
晶基板１，２の傾斜端面１ｂ，２ｂを直接に突き合わせ
密着状態に重ねた上、熱処理したが、両傾斜端面１ｂ，
２ｂ間にＳｉＯまたはＳｉあるいはそれらの混合物を介
在させて重ねることで、両傾斜端面１ｂ，２ｂの密着性
をより高めて熱処理してもよい。
晶基板１，２の傾斜端面１ｂ，２ｂを直接に突き合わせ
密着状態に重ねた上、熱処理したが、両傾斜端面１ｂ，
２ｂ間にＳｉＯまたはＳｉあるいはそれらの混合物を介
在させて重ねることで、両傾斜端面１ｂ，２ｂの密着性
をより高めて熱処理してもよい。
【００２０】
【発明の効果】以上のように、請求項１及び請求項５に
記載の発明によれば、複数枚のＳｉＣ単結晶基板の所定
の面、例えば（０００１）面に対して傾斜する端面同士
を突き合わせ状に重ねて熱処理することにより、傾斜端
面同士の密着性がよくなり、ＳｉＣ単結晶基板同士の接
合一体化を確実にして大型で、しかも、全体に熱処理に
よる品質改善効果が現出された高品質な単結晶ＳｉＣを
得ることができる。これによって、単結晶ＳｉＣの応用
範囲の著しい拡大を図れ、既存の半導体材料に比べて高
温、高周波、耐電圧、耐環境性など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
用化を強力に促進することができるという効果を奏す
る。
記載の発明によれば、複数枚のＳｉＣ単結晶基板の所定
の面、例えば（０００１）面に対して傾斜する端面同士
を突き合わせ状に重ねて熱処理することにより、傾斜端
面同士の密着性がよくなり、ＳｉＣ単結晶基板同士の接
合一体化を確実にして大型で、しかも、全体に熱処理に
よる品質改善効果が現出された高品質な単結晶ＳｉＣを
得ることができる。これによって、単結晶ＳｉＣの応用
範囲の著しい拡大を図れ、既存の半導体材料に比べて高
温、高周波、耐電圧、耐環境性など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
用化を強力に促進することができるという効果を奏す
る。
【００２１】また、請求項４及び請求項７に記載の発明
によれば、上述した請求項１及び請求項５に記載の発明
により得られた大型かつ高品質の単結晶ＳｉＣを種結晶
として活用し、この種結晶の所定の面、例えば（０００
１）面上に気相、液相もしくは固相成長によりＳｉＣ単
結晶を一体に育成することにより、一層大型かつ肉厚の
大きい単結晶ＳｉＣを得ることができ、その応用範囲を
一段と拡大することができる。特に、固相成長による場
合は、突き合わせ界面における歪みを消失させて品質的
にも一段と優れた単結晶ＳｉＣ５を得ることができる。
によれば、上述した請求項１及び請求項５に記載の発明
により得られた大型かつ高品質の単結晶ＳｉＣを種結晶
として活用し、この種結晶の所定の面、例えば（０００
１）面上に気相、液相もしくは固相成長によりＳｉＣ単
結晶を一体に育成することにより、一層大型かつ肉厚の
大きい単結晶ＳｉＣを得ることができ、その応用範囲を
一段と拡大することができる。特に、固相成長による場
合は、突き合わせ界面における歪みを消失させて品質的
にも一段と優れた単結晶ＳｉＣ５を得ることができる。
【図１】本発明に係る単結晶ＳｉＣの熱処理前の状態の
断面構造を示す模式図である。
断面構造を示す模式図である。
【図２】熱処理（製造）された大型サイズかつ高品質な
単結晶ＳｉＣの断面構造を示す模式図である。
単結晶ＳｉＣの断面構造を示す模式図である。
【図３】大型サイズの単結晶ＳｉＣを種結晶として用い
てＳｉＣ単結晶を一体に育成する時の熱処理前の状態の
断面構造を示す模式図である。
てＳｉＣ単結晶を一体に育成する時の熱処理前の状態の
断面構造を示す模式図である。
【図４】最終的に得られた大型サイズかつ肉厚の大きい
単結晶ＳｉＣの断面構造を示す模式図である。
単結晶ＳｉＣの断面構造を示す模式図である。
１ ４Ｈ−ＳｉＣ単結晶基板 １ａ （０００１）Ｓｉ面 ２ ６Ｈ−ＳｉＣ単結晶基板 ２ａ （０００１）Ｃ面 １ｂ，２ｂ 傾斜端面 ３ 大型サイズかつ高品質の単結晶ＳｉＣ ４ ３Ｃ−ＳｉＣ層
Claims (8)
- 【請求項１】 所定の面に対して傾斜する端面を有する
複数枚のＳｉＣ単結晶基板をそれらの傾斜端面同士の突
き合わせ状に重ねた状態で、不活性ガス雰囲気、かつ、
Ｓｉの過剰雰囲気下で熱処理することにより、複数枚の
ＳｉＣ単結晶基板同士を接合し一体化してなることを特
徴とする単結晶ＳｉＣ。 - 【請求項２】 互いに接合されるＳｉＣ単結晶基板は、
そのポリタイプが４Ｈ同士、６Ｈ同士、４Ｈと６Ｈ、３
Ｃと４Ｈ、３Ｃと６Ｈまたは３Ｃ同士の組み合わせの中
から選択された一つである請求項１に記載の単結晶Ｓｉ
Ｃ。 - 【請求項３】 所定の面に対し傾斜する端面を有する複
数枚のＳｉＣ単結晶基板をそれらの傾斜端面同士を突き
合わせ状に重ねた状態で、不活性ガス雰囲気、かつ、Ｓ
ｉの過剰雰囲気下で熱処理することにより、複数枚のＳ
ｉＣ単結晶基板同士を接合してなる単結晶ＳｉＣを種結
晶とし、この種結晶の所定の面上に気相、液相もしくは
固相成長によりＳｉＣ単結晶を一体に育成してなること
を特徴とする単結晶ＳｉＣ。 - 【請求項４】 【外１】
- 【請求項５】 所定の面に対して傾斜する端面を有する
複数枚のＳｉＣ単結晶基板をそれらの傾斜端面同士が突
き合わせられるように重ねた状態で、これら複数枚のＳ
ｉＣ単結晶基板を不活性ガス雰囲気、かつ、Ｓｉの過剰
雰囲気下で熱処理することにより、複数枚のＳｉＣ単結
晶基板同士を接合し一体化することを特徴とする単結晶
ＳｉＣの製造方法。 - 【請求項６】 互いに接合されるＳｉＣ単結晶基板とし
て、そのポリタイプが４Ｈ同士、６Ｈ同士、４Ｈと６
Ｈ、３Ｃと４Ｈ、３Ｃと６Ｈまたは３Ｃ同士の組み合わ
せの中から選択された一つを用いる請求項５に記載の単
結晶ＳｉＣの製造方法。 - 【請求項７】 所定の面に対し傾斜する端面を有する複
数枚のＳｉＣ単結晶基板をそれらの傾斜端面同士が突き
合わせられるように重ねた状態で、不活性ガス雰囲気、
かつ、Ｓｉの過剰雰囲気下で熱処理することにより、複
数枚のＳｉＣ単結晶基板同士が接合された単結晶ＳｉＣ
を製造し、この製造された単結晶ＳｉＣを種結晶として
使用し、この種結晶の所定の面上に気相、液相もしくは
固相成長によりＳｉＣ単結晶を一体に育成することを特
徴とする単結晶ＳｉＣの製造方法。 - 【請求項８】 【外２】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000066693A JP3487254B2 (ja) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | 単結晶ＳｉＣ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000066693A JP3487254B2 (ja) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | 単結晶ＳｉＣ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001253799A true JP2001253799A (ja) | 2001-09-18 |
| JP3487254B2 JP3487254B2 (ja) | 2004-01-13 |
Family
ID=18586012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000066693A Expired - Fee Related JP3487254B2 (ja) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | 単結晶ＳｉＣ及びその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3487254B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2852974A1 (fr) * | 2003-03-31 | 2004-10-01 | Soitec Silicon On Insulator | Procede de fabrication de cristaux monocristallins |
| WO2007135965A1 (en) * | 2006-05-18 | 2007-11-29 | Showa Denko K.K. | Method for producing silicon carbide single crystal |
| WO2011052320A1 (ja) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素基板の製造方法および炭化珪素基板 |
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| KR101140291B1 (ko) * | 2009-06-29 | 2012-05-02 | 에스케이씨 주식회사 | 단결정 성장 방법 |
| CN102549715A (zh) * | 2009-09-24 | 2012-07-04 | 住友电气工业株式会社 | 碳化硅晶锭、碳化硅衬底及其制造方法、坩锅以及半导体衬底 |
| US20120168774A1 (en) * | 2010-05-28 | 2012-07-05 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Silicon carbide substrate and method for manufacturing same |
| CN105525351A (zh) * | 2015-12-24 | 2016-04-27 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种高效SiC晶体扩径方法 |
| JP2017119596A (ja) * | 2015-12-28 | 2017-07-06 | 昭和電工株式会社 | ＳｉＣ単結晶接合体、ＳｉＣ単結晶接合体の製造方法、ＳｉＣインゴットの製造方法及びＳｉＣウェハの製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4253974B2 (ja) | 1999-12-22 | 2009-04-15 | 住友電気工業株式会社 | ＳｉＣ単結晶およびその成長方法 |
-
2000
- 2000-03-10 JP JP2000066693A patent/JP3487254B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2852974A1 (fr) * | 2003-03-31 | 2004-10-01 | Soitec Silicon On Insulator | Procede de fabrication de cristaux monocristallins |
| WO2004090201A3 (fr) * | 2003-03-31 | 2004-11-18 | Soitec Silicon On Insulator | Procede de fabrication de cristaux monocristallins |
| WO2007135965A1 (en) * | 2006-05-18 | 2007-11-29 | Showa Denko K.K. | Method for producing silicon carbide single crystal |
| US7993453B2 (en) | 2006-05-18 | 2011-08-09 | Showa Denko K.K. | Method for producing silicon carbide single crystal |
| KR101140291B1 (ko) * | 2009-06-29 | 2012-05-02 | 에스케이씨 주식회사 | 단결정 성장 방법 |
| CN102549715A (zh) * | 2009-09-24 | 2012-07-04 | 住友电气工业株式会社 | 碳化硅晶锭、碳化硅衬底及其制造方法、坩锅以及半导体衬底 |
| US20120032191A1 (en) * | 2009-10-30 | 2012-02-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for manufacturing silicon carbide substrate and silicon carbide substrate |
| WO2011052321A1 (ja) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素基板の製造方法および炭化珪素基板 |
| CN102449734A (zh) * | 2009-10-30 | 2012-05-09 | 住友电气工业株式会社 | 制造碳化硅衬底的方法和碳化硅衬底 |
| CN102473594A (zh) * | 2009-10-30 | 2012-05-23 | 住友电气工业株式会社 | 制造碳化硅衬底的方法和碳化硅衬底 |
| WO2011052320A1 (ja) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素基板の製造方法および炭化珪素基板 |
| US20120168774A1 (en) * | 2010-05-28 | 2012-07-05 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Silicon carbide substrate and method for manufacturing same |
| CN105525351A (zh) * | 2015-12-24 | 2016-04-27 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种高效SiC晶体扩径方法 |
| JP2017119596A (ja) * | 2015-12-28 | 2017-07-06 | 昭和電工株式会社 | ＳｉＣ単結晶接合体、ＳｉＣ単結晶接合体の製造方法、ＳｉＣインゴットの製造方法及びＳｉＣウェハの製造方法 |
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