JP2016015463A - ＳｉＣ材料の加工方法及びＳｉＣ材料 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ照射装置を複雑にすることなく的確に材料を切断することができ、かつ、結晶品質の低下を抑制することのできるＳｉＣ材料の加工方法及びＳｉＣ材料を提供する。
【解決手段】ＳｉＣ材料を加工するにあたり、吸収層と、吸収層よりも所定波長の級数係数が小さな非吸収層と、が積層されたＳｉＣ材料に対し、吸収層に集光点が設定された所定波長のレーザ光を照射することにより、吸収層に前記レーザ光を吸収させて変質領域を形成する変質領域形成工程と、吸収層の変質領域から非吸収層を剥離させる剥離工程と、を含むようにし、吸収層にて的確にレーザ光が吸収されるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＳｉＣ材料の加工方法及びＳｉＣ材料に関する。

ＳｉＣ材料の切断は、ワイヤーソー等を用いて機械的に切断することが一般的である。しかし、ＳｉＣは高い硬度を有するため、ワイヤーソー等を用いた加工では、低速度での加工となってしまいスループットが低下するという問題点がある。

この問題点を解消するため、ＳｉＣ材料の切断予定面に沿ってパルスレーザ光を照射することにより内部に改質領域を形成し、切断予定面に沿ってＳｉＣ材料を切断するＳｉＣ材料の切断方法が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載の方法では、ＳｉＣ材料の内部において切断予定面上に集光点を合わせた状態で、レーザ光を所定のラインに沿って相対的に移動させている。

特開２００２−１８４７２４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、ＳｉＣ材料に対して相対的に移動する集光点の軌跡により切断面が決定されるため、レーザ光の位置制御に高い精度が要求されレーザ照射装置が複雑となるという問題点があった。また、ＳｉＣ材料に改質領域を形成した際に、集光点の直下の結晶にもレーザのエネルギーが少なからず吸収されるため、結晶の品質が損なわれるという問題点もある。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、レーザ照射装置を複雑にすることなく的確に材料を切断することができ、かつ、結晶品質の低下を抑制することのできるＳｉＣ材料の加工方法及びＳｉＣ材料を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明では、吸収層と、前記吸収層よりも所定波長の吸収係数が小さな非吸収層と、が積層されたＳｉＣ材料に対し、前記吸収層に集光点が設定された前記所定波長のレーザ光を照射することにより、前記吸収層に前記レーザ光を吸収させて変質領域を形成する変質領域形成工程と、前記吸収層の前記変質領域から前記非吸収層を剥離させる剥離工程と、を含むＳｉＣ材料の加工方法が提供される。

上記ＳｉＣ材料の加工方法において、前記吸収層は、前記非吸収層よりも、ドナー不純物濃度とアクセプタ不純物濃度の差の絶対値が大きくともよい。

上記ＳｉＣ材料の加工方法において、前記吸収層及び前記非吸収層は、ともにｎ型ＳｉＣであってもよい。

また、本発明では、吸収層と、前記吸収層よりも所定波長の吸収係数が小さな非吸収層と、が積層されたＳｉＣ材料が提供される。

上記ＳｉＣ材料において、前記吸収層は、前記非吸収層よりも、ドナー不純物濃度とアクセプタ不純物濃度の差の絶対値が大きくともよい。

上記ＳｉＣ材料において、前記吸収層及び前記非吸収層は、ともにｎ型ＳｉＣであってもよい。

本発明のＳｉＣ材料の加工方法及びＳｉＣ材料によれば、レーザ照射装置を複雑にすることなく的確に材料を切断することができ、かつ、結晶品質の低下を抑制することができる。

図１は、本発明の一実施形態を示すＳｉＣ積層体の概略斜視説明図である。 図２は、レーザ照射装置の概略説明図である。 図３は、ＳｉＣ材料の加工方法を示すフローチャートである。 図４は、ＳｉＣ材料の成長過程を示し、（ａ）が種結晶基板上に第１の吸収層を形成した状態を示し、（ｂ）が第１の吸収層上に第１の非吸収層を形成した状態を示し、（ｃ）が第１の非吸収層上に第２の吸収層を形成した状態を示す。 図５は、ＳｉＣ材料の成長過程を示し、（ａ）が第２の吸収層上に第２の非吸収層を形成した状態を示し、（ｂ）が種結晶基板上にｎ組の吸収層及び非吸収層を形成した状態を示す。 図６は、試料体Ａ、試料体Ｂ及び試料体Ｃについて、波長と吸収係数の関係を示すグラフである。 図７は、試料体Ｂ、試料体Ｄ、試料体Ｅ、試料体Ｆ、試料体Ｇ、試料体Ｈ、試料体Ｉ、試料体Ｊ及び試料体Ｋについて、波長と吸収係数の関係を示すグラフである。 図８は、エネルギー吸収工程及び剥離工程の説明図であり、（ａ）は第ｎの吸収層に焦点を合わせてレーザを照射している状態を示し、（ｂ）は第ｎの非吸収層が剥離された後の状態を示している。 図９は、エネルギー吸収工程及び剥離工程の説明図であり、（ａ）は第２の吸収層に焦点を合わせてレーザを照射している状態を示し、（ａ）は第１の吸収層に焦点を合わせてレーザを照射している状態を示している。 図１０は、変質領域の形成部分を示すＳｉＣ材料の平面図である。 図１１は、変質領域の形成部分を示すＳｉＣ材料の平面図である。

図１から図１１は本発明の一実施形態を示すものであり、図１はＳｉＣ材料の概略斜視説明図である。
図１に示すように、ＳｉＣ積層体１は、円筒状に形成され、所定波長のレーザに対する吸収係数が比較的大きな吸収層２１０，２３０，２５０と、吸収層２１０，２３０，２５０よりも所定波長の吸収係数が小さな非吸収層２２０，２４０，２６０とが種結晶基板１１０上に交互に積層されている。本実施形態においては、ＳｉＣ積層体１は６Ｈ型ＳｉＣからなり、直径を例えば３インチとすることができる。各吸収層２１０，２３０，２５０は、レーザ加工時にレーザ光を吸収する犠牲層として利用される。また、各非吸収層２２０，２４０，２６０は、レーザ加工後に各吸収層２１０，２３０，２５０から剥離され、例えば半導体デバイスの基板として利用される。

吸収層２１０，２３０，２５０と非吸収層２２０，２４０，２６０の界面は６Ｈ型ＳｉＣのｃ軸に直交するｃ面とオフ角分の角度をなしている。したがって、吸収層２１０，２３０，２５０と非吸収層２２０，２４０，２６０の界面に沿ってＳｉＣ積層体１を切断することにより、ｃ面とオフ角分の角度を成す主面を有するＳｉＣ基板を製造することができる。尚、オフ角は、例えば４°程度であり、０°の場合も含む。オフ角が０°の場合には、界面はｃ面と平行になる。

図２は、レーザ照射装置の概略説明図である。
図２に示すように、レーザ照射装置３００は、レーザ光をパルス発振するレーザ発振器３１０と、発振されたレーザ光の方向を変えるミラー３２０と、レーザ光をフォーカシングする光学レンズ３３０と、レーザ光の照射対象であるＳｉＣ積層体１を支持するステージ３４０と、を備えている。尚、図２には特に細かい光学系は図示していないが、レーザ照射装置３００は、焦点位置調整、ビーム形状調整、収差補正等が可能となっている。また、レーザ照射装置３００は、レーザ光の経路を真空状態に維持するハウジング３５０を有している。本実施形態においては、このレーザ照射装置３００を用い、６Ｈ型ＳｉＣのＳｉＣ積層体１にレーザ光を照射して、レーザ光の内部に変質領域を形成し、ＳｉＣ積層体１を切断する。

本実施形態で形成される変質領域は、例えば密度、屈折率、機械的強度等の物理特性が周囲と異なる状態になった領域をいう。変質領域は、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等や、これらが混在した領域とすることができる。また、変質領域は、変質領域の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域や、格子欠陥が形成された領域とすることもできる。また、変質領域は、連続的に形成される場合もあるし、断続的に形成される場合もある。また、変質領域は、列状でも点状でもよい。また、変質領域を起点に亀裂が形成される場合がある。

また、溶融処理領域や屈折率変化領域、改質領域の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域、格子欠陥が形成された領域は、更に、それら領域の内部や改質領域と非改質領域との境界に亀裂（割れ、マイクロクラック）を内包している場合がある。内包される亀裂は、改質領域の全面に渡る場合や一部分のみや複数部分に形成される場合がある。

レーザ発振器３１０は、ＹＡＧレーザの第２次高調波等を用いることができる。レーザ発振器３１０で放出されたビームは、ミラー３２０で反射されて方向が変更される。ミラー３２０は、レーザ光の方向を変更するために複数設けられる。また、光学レンズ３３０は、ステージ３４０の上方に位置し、ＳｉＣ積層体１に入射されるレーザ光をフォーカシングする。

ステージ３４０は、図示しない移動手段によりｘ方向及び／又はｙ方向に移動し、その上に載置されたＳｉＣ積層体１を移動する。さらに、ステージ３４０をｚ方向を軸として回転可能としてもよい。すなわち、ＳｉＣ積層体１をレーザ光に対して相対的に移動することができ、これによりＳｉＣ積層体１の所定深さにレーザ光による加工面を形成することができる。レーザ光は、種結晶基板１１０及び非吸収層２２０，２４０，２６０を通して照射され、吸収層２１０，２３０，２５０にて吸収される。

レーザ光は、ＳｉＣ積層体１内の集光点近傍にて特に吸収され、これによりＳｉＣ積層体１に変質領域が形成される。本実施形態においては、レーザ照射装置３００において集光点が各吸収層２１０，２３０，２５０に設定されている。尚、各吸収層２１０，２３０，２５０にてレーザのエネルギーが吸収されていれば、集光点と各吸収層２１０，２３０，２５０の位置が一致している必要はない。例えば、集光点が吸収層２１０，２３０，２５０よりも深い位置に設定されていてもよい。吸収層２１０，２３０，２５０の方が非吸収層２２０，２４０，２６０よりも吸収係数が大きいので、集光点が深さ方向に多少ずれたとしても、吸収層２１０，２３０，２５０にレーザ光を的確に吸収させることができる。

本実施形態においては、ＳｉＣ積層体１の内部において吸収層２１０，２３０，２５０に集光点を合わせた状態で、レーザ光を所定のラインに沿って相対的に移動させる。これにより、吸収層２１０，２３０，２５０に変質領域が形成される。なお、レーザ光を相対移動させる方向は直線状に限定されず、例えば曲線状に移動させることも可能である。

また、本実施形態においては、吸収層２１０，２３０，２５０に沿って、所定間隔でワンパルスショットを行うことにより線状の変質領域を形成している。ワンパルスショットが行われた部分には加工スポットが形成され、このような加工スポットとして、クラックスポット、溶融処理スポット、屈折率変化スポット又はこれらの少なくとも２つが混在するもの等が挙げられる。

次いで、図３を参照してＳｉＣ材料の加工方法について説明する。図３は、ＳｉＣ材料の加工方法を示すフローチャートである。
図３に示すように、このＳｉＣ材料の加工方法は、第１の吸収層成長工程Ｓ１と、第１の非吸収層成長工程Ｓ２と、第２の吸収層成長工程Ｓ３と、第２の非吸収層成長工程Ｓ４と、第ｎの吸収層成長工程Ｓ５と、第ｎの非吸収層成長工程Ｓ６と、エネルギー吸収工程Ｓ７と、剥離工程Ｓ８と、を含んでいる。ここで、ｎは種結晶基板上に形成される吸収層と非吸収層のペア数であり、図３においてはｎは３以上の整数である。ここで、ＳｉＣ積層体１の製造方法は任意であるが、例えば昇華法、化学気相成長法によってＳｉＣ結晶を成長させて製造することができる。このとき、結晶成長中の雰囲気における窒素ガス（Ｎ_２）の分圧を適度に調整することにより、ＳｉＣ積層体１における窒素の濃度を任意に設定することができる。

図４は、ＳｉＣ材料の成長過程を示し、（ａ）が種結晶基板上に第１の吸収層を形成した状態を示し、（ｂ）が第１の吸収層上に第１の非吸収層を形成した状態を示し、（ｃ）が第１の非吸収層上に第２の吸収層を形成した状態を示す。図５は、ＳｉＣ材料の成長過程を示し、（ａ）が第２の吸収層上に第２の非吸収層を形成した状態を示し、（ｂ）が種結晶基板上にｎ組の吸収層及び非吸収層を形成した状態を示す。

本実施形態においては、図４（ａ）に示すように、まず、種結晶基板１１０上に第１の吸収層２１０を成長させる（第１の吸収層成長工程：Ｓ１）。本実施形態においては、Ｎ_２ガスが結晶成長時の雰囲気ガス中に添加され、第１の吸収層２１０は不純物元素として比較的高濃度のＮを含む。第１の吸収層２１０の厚さは、例えば１０μｍ〜５０μｍである。第１の吸収層２１０は、エネルギー吸収工程Ｓ７にて光吸収層として作用すればよく、光吸収層としての機能を果たす限りにおいて、厚さ、不純物濃度等は任意である。

次いで、図４（ｂ）に示すように、第１の吸収層２１０上に第１の非吸収層２２０を成長させる（第１の非吸収層成長工程：Ｓ２）。本実施形態においては、Ｎ_２ガスが結晶成長時の雰囲気ガス中に添加され、第１の非吸収層２２０は不純物元素として比較的低濃度のＮを含む。第１の非吸収層２２０の厚さは、例えば２００μｍ〜３００μｍである。

さらに、図４（ｃ）に示すように、第１の吸収層２１０と同様の条件で、第１の非吸収層２２０の上に第２の吸収層２３０を成長させる（第２の吸収層成長工程：Ｓ３）。さらにまた、図５（ａ）に示すように、第１の非吸収層２２０と同様の条件で、第２の吸収層２３０の上に第２の非吸収層２４０を成長させる（第２の非吸収層成長工程：Ｓ４）。このように、吸収層と非吸収層をこの順で交互に積層していき、図５（ｂ）に示すように、第ｎの吸収層２５０及び第ｎの非吸収層２６０まで積層させる（第ｎの吸収層成長工程：Ｓ５，第ｎの非吸収層成長工程：Ｓ６）。これにより、種結晶基板１１０上の複数の吸収層及び非吸収層が積層されたＳｉＣ材料積層体１が作製される。

次いで、各吸収層２１０，２３０，２５０にレーザのエネルギーを吸収させる（エネルギー吸収工程：Ｓ７）。本実施形態においては、エネルギー吸収工程が、吸収層と、吸収層よりも所定波長の吸収係数が小さな非吸収層と、が積層されたＳｉＣ材料に対し、吸収層に集光点が設定された所定波長のレーザ光を照射することにより、吸収層に前記レーザ光を吸収させて変質領域を形成する変質領域形成工程をなす。レーザ光は、種結晶基板１１０又は非吸収層２２０，２４０，２６０を通して照射され、吸収層２１０，２３０，２５０にて吸収される。吸収層２１０，２３０，２５０は、非吸収層２２０，２４０，２６０と比べてレーザの吸収係数が大きくなるよう不純物濃度が調整されている。

ここで複数の試料体について、実際に波長と吸収係数の関係を室温で測定した。
図６は、試料体Ａ、試料体Ｂ及び試料体Ｃについて、波長と吸収係数の関係を示すグラフである。試料体Ａは、Ａｌをドープしたｐ型ＳｉＣであり、Ａｌの濃度を１．５×１０^１９／ｃｍ^３とした。また、試料体Ｂは、アンドープのｎ型ＳｉＣである。また、試料体Ｃは、Ａｌ及びＮをドープしたｎ型ＳｉＣであり、Ａｌの濃度を４×１０^１８／ｃｍ^３、Ｎの濃度を５．５×１０^１８／ｃｍ^３とした。図６に示すように、ｐ型ＳｉＣである試料体Ａは、ｎ型ＳｉＣである試料体Ｂ及び試料体Ｃと比較して、４２０ｎｍ以上の領域で吸収係数が顕著に大きくなる。互いに吸収係数に差がある組合せであれば、吸収層と非吸収層とすることができるが、このように吸収係数の差が顕著に大きい方が加工に有利である。尚、試料体Ｃは、近紫外光により励起されると青色光を発する蛍光ＳｉＣである。

図７は、試料体Ｂ、試料体Ｄ、試料体Ｅ、試料体Ｆ、試料体Ｇ、試料体Ｈ、試料体Ｉ、試料体Ｊ及び試料体Ｋについて、波長と吸収係数の関係を示すグラフである。図７中、「試料体」の文字は省略して、単にアルファベットで「Ｂ」、「Ｄ」、「Ｅ」、「Ｆ」、「Ｇ」、「Ｈ」、「Ｉ」、「Ｊ」、「Ｋ」と示している。試料体Ｄは、Ｂをドープしたｐ型ＳｉＣであり、Ｂの濃度を５×１０^１８／ｃｍ^３とした。また、試料体Ｅは、Ｂ及びＮをドープしたｎ型ＳｉＣであり、Ｂの濃度を６×１０^１７／ｃｍ^３、Ｎの濃度を１×１０^１９／ｃｍ^３とした。また、試料体Ｆは、Ｂ及びＮをドープしたｎ型ＳｉＣであり、Ｂの濃度を４×１０^１７／ｃｍ^３、Ｎの濃度を２．６×１０^１８／ｃｍ^３とした。また、試料体Ｇは、Ｂ及びＮをドープしたｎ型ＳｉＣであり、Ｂの濃度を８．９５×１０^１７／ｃｍ^３、Ｎの濃度を２．５×１０^１８／ｃｍ^３とした。また、試料体Ｈは、Ｎをドープしたｎ型ＳｉＣであり、Ｎの濃度を５．４×１０^１８／ｃｍ^３とした。また、試料体Ｉは、Ｎをドープしたｎ型ＳｉＣであり、Ｎの濃度を７．７×１０^１８／ｃｍ^３とした。また、試料体Ｊは、Ｎをドープしたｎ型ＳｉＣであり、Ｎの濃度を１．２×１０^１９／ｃｍ^３とした。また、試料体Ｋは、Ｎをドープしたｎ型ＳｉＣであり、Ｎの濃度を１．４×１０^１９／ｃｍ^３とした。図１０に示すように、ｐ型ＳｉＣは、ｎ型ＳｉＣと比較して、４５０ｎｍ以上の領域で吸収係数が顕著に大きくなる。また、ｎ型ＳｉＣ同士であっても、吸収係数の差を比較的大きくすることが可能である。

試料体Ｅ、試料体Ｆ、試料体Ｇ、試料体Ｈ、試料体Ｉ、試料体Ｊ及び試料体Ｋについては、いずれも、４５０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下の領域と、６８０ｎｍ以上の領域で吸収係数が比較的低くなっている。従って、レーザの波長を４５０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下または６８０ｎｍ以上とすると、ｐ型ＳｉＣとの吸収係数の差が大きくなり好ましい。尚、５８０ｎｍ超６８０ｎｍ未満の領域においても、試料体Ｅ、試料体Ｈ、試料体Ｉ、試料体Ｊ及び試料体Ｋの吸収係数が比較的高くなっているものの、試料体Ｆ及び試料体Ｇの吸収係数は比較的低くなっている。これは、各試料体のドナー不純物の濃度Ｎ_Ｄとのアクセプタ不純物の濃度Ｎ_Ａの差（Ｎ_Ｄ−Ｎ_Ａ）に起因すると考えられ、この差（Ｎ_Ｄ−Ｎ_Ａ）は試料体Ｅが９．４×１０^１８／ｃｍ^３、試料体Ｆが２．２×１０^１８／ｃｍ^３、試料体Ｇが１．６×１０^１８／ｃｍ^３、試料体Ｈが５．４×１０^１８／ｃｍ^３、試料体Ｉが７．７×１０^１８／ｃｍ^３３、試料体Ｊが１．２×１０^１９／ｃｍ^３、試料体Ｋが１．４×１０^１９／ｃｍ^３である。従って、ドナー不純物の濃度Ｎ_Ｄとのアクセプタ不純物の濃度Ｎ_Ａの差（Ｎ_Ｄ−Ｎ_Ａ）を２．２×１０^１８／ｃｍ^３以下とすれば、全波長領域で吸収係数が低くなり好ましい。また、ドナー不純物の濃度Ｎ_Ｄとのアクセプタ不純物の濃度Ｎ_Ａの差（Ｎ_Ｄ−Ｎ_Ａ）を調整することにより、ｎ型のＳｉＣ材料同士であっても吸収係数の差を大きくすることができる。また、ｐ型のＳｉＣ材料同士であっても、アクセプタ不純物の濃度Ｎ_Ａとドナー不純物の濃度Ｎ_Ｄとの差（Ｎ_Ａ−Ｎ_Ｄ）を調整することにより吸収係数の差を大きくすることができる。すなわち、吸収層は、非吸収層よりも、ドナー不純物濃度とアクセプタ不純物濃度の差の絶対値が大きければよい。

具体的に、吸収層の吸収係数を１／ｃｍ以下、非吸収層の吸収係数を１０／ｃｍ以上とすることが好ましい。吸収係数の差を大きく確保することができない場合は、ビームを絞る等してレーザ光のパワー密度を上げたり、材料の温度を吸収係数の差がより大きくなる温度として加工することが好ましい。

図８は、エネルギー吸収工程及び剥離工程の説明図であり、（ａ）は第ｎの吸収層に焦点を合わせてレーザを照射している状態を示し、（ｂ）は第ｎの非吸収層が剥離された後の状態を示している。図９は、エネルギー吸収工程及び剥離工程の説明図であり、（ａ）は第２の吸収層に焦点を合わせてレーザを照射している状態を示し、（ａ）は第１の吸収層に焦点を合わせてレーザを照射している状態を示している。

非吸収層２２０，２４０，２６０の剥離にあたっては、まず、図８（ａ）に示すように、種結晶基板１１０から最も離れた第ｎの吸収層２５０にレーザ光の集光点を合わせ、第ｎの非吸収層２６０を通じて第ｎの吸収層２５０にレーザ光を吸収させて変質領域を形成する。図８（ａ）に示すように、ＳｉＣ積層体１へのレーザ光を非吸収層２６０側から入射する場合、入射面の荒れによりレーザ光の入射が妨げられないように、非吸収層２６０の表面を研磨しておくことが好ましい。また、ＳｉＣ積層体１へレーザ光を種結晶基板１１０側から入射する場合も、入射面の荒れにより入射面の荒れによりレーザ光の入射が妨げられないように、種結晶基板１１０の裏面（成長面と反対側の面）を研磨しておくことが好ましい。ＳｉＣ積層体１へのレーザ光を種結晶基板１１０側から入射させるようにすると、種結晶基板１１０の裏面は非吸収層２６０の表面と比較してうねりが少なく平坦であることから、レーザ光の入射位置によるレーザの集光状態のばらつきを抑制することができる。

本実施形態においては、レーザ光の集光点を直線的に移動させることで変質領域１２を形成する。すなわち図１０に示すように、互いに平行な複数の直線状の変質領域１２が所定間隔で並んだ状態となる。ここで、図１０は、変質領域の形成部分を示すＳｉＣ材料の平面図である。各変質領域１２同士の間隔は、変質領域１２から生じた割れが６Ｈ型ＳｉＣ結晶のｃ面に沿って延びるようなピッチに設定される。このピッチは、変質領域１２から生じた割れが他の方向に比べてｃ面に沿った方向に最も長く延びるようなピッチであり、変質領域１２からｃ面に沿って延びる割れがＳｉＣ積層体１に好適に生じるようなピッチである。具体的に、このようなピッチは１０μｍ以上５００μｍ以下である。特に、各変質領域１２同士のピッチが５０μｍ以下とすると、割れを連続的に形成しやすい。尚、このピッチが１０μｍよりも小さいと、切断予定面の全体に対するレーザ光の照射の回数を多くする必要があるため、スループットが低下して好ましくない。ｃ面割れは、ＳｉＣ積層体１の内部にのみ生じていてもよいし、ＳｉＣ積層体１の側面６に到達していてもよい。

また、本実施形態においては、各変質領域１２は、パルスレーザ光であることから、そのワンパルスショットで形成される変質スポットの集合として形成されている。具体的には、隣接する変質スポットを互いの一部が重なるようにして連続的に形成することにより、線状の各変質領域１２が形成される。尚、隣接する変質スポットが互いの一部が重ならないように、各変質スポットを間隔をおいて形成することもできる。

尚、変質領域１２は、図１０に示すような直線状の他、図１１に示すような曲線状とすることもできる。図１１では、変質領域１２が渦巻き状に形成されている。この他、変質領域１２を所定間隔の同心円状とすることもできる。

このように変質領域１２を形成した後、ＳｉＣ積層体１の種結晶基板１１０側を固定し、第ｎの非吸収層２６０側に種結晶基板１１０側から離間させる方向に力を加える。これにより、吸収層２５０におけるｃ面割れ同士を接続するように割れが進展してＳｉＣ積層体１が切断される。これにより、図８（ｂ）に示すように、第ｎの非吸収層２６０が種結晶基板１１０側から剥離される（剥離工程：Ｓ８）。剥離後は、研磨等により非吸収層２６０側及び種結晶基板１１０側から吸収層２５０の残部を除去することが望ましい。特に、吸収層２５０と非吸収層２６０の界面がｃ面と平行でないと、剥離面がギザギザとなるので、研磨等により吸収層２５０の残部を除去しつつ平坦化を図ることが好ましい。

尚、ＳｉＣ積層体１の切断にあたっては、必ずしも吸収層２５０においてｃ面割れが生じている必要はなく、レーザ加工により変質領域が形成され、機械的、熱的等の負荷、あるいは化学的処理により非吸収層２６０が剥離されればよい。

このように、種結晶基板１１０と反対側から順次非吸収層を剥離していく。そして、図９（ａ）に示すように第２の吸収層２３０にレーザ光を吸収させて変質領域を形成した後に第２の非吸収層２４０を剥離し、図９（ｂ）に示すように第１の吸収層２１０にレーザ光を吸収させて変質領域を形成した後に第１の非吸収層２２０を剥離することにより、全ての非吸収層２２０，２４０，２６０が種結晶基板１１０側から剥離される。尚、非吸収層を剥離するたびに、種結晶基板１１０側の露出面を研磨して、種結晶基板１１０側に残った吸収層を除去しつつ次の非吸収層を露出させることが好ましい。このようにして、全ての非吸収層２２０，２４０，２６０が剥離された種結晶基板１１０は、再利用することができる。

本実施形態のＳｉＣ材料の加工方法によれば、種結晶基板１１０及び非吸収層２２０，２４０，２６０に隣接して吸収層２１０，２３０，２５０を形成し、レーザ光を吸収層２１０，２３０，２５０に吸収させることにより均一な深さに変質領域１２を形成することができる。すなわち、レーザ光の集光点が設定位置から若干ずれたとしても、吸収層２１０，２３０，２５０に的確にエネルギーを吸収させることができる。従って、レーザ光の位置制御に高い精度が要求されることはなく、レーザ照射装置３００の構成を比較的簡素にすることができる。

また、吸収層２１０，２３０，２５０にて確実にレーザ光が吸収されることから、吸収層２１０，２３０，２５０の直下の種結晶基板１１０又は非吸収層２２０，２４０の結晶にレーザのエネルギーが吸収されることはほとんどない。これにより、種結晶基板１１０又は非吸収層２２０，２４０の結晶品質の低下を抑制することができる。

さらに、吸収層２１０，２３０，２５０の吸収係数が大きいことから、パワー密度の比較的低いレーザ光を用いることができ、吸収層２１０，２３０，２５０の直下の結晶へのダメージを低減することができる。従って、これによっても、種結晶基板１１０又は非吸収層２２０，２４０の結晶品質の低下を抑制することができる。

さらに、吸収層２１０，２３０，２５０はレーザを吸収可能な厚さであればよいので、ワイヤーソーで分断して剥離する場合の切り代の厚さと比べると飛躍的に薄くすることができる。従って、ＳｉＣ材料を製造する際の歩留まりを飛躍的に向上させることができる。例えば、ＳｉＣ材料をワイヤーソーを用いて機械的に分断する場合、４００μｍ程度の切り代が必要であったが、各吸収層２１０，２３０，２５０を約１／４０の１０μｍ程度とすることができる。

尚、前記実施形態においては、不純物濃度の調整により吸収係数に差をつけるものを示したが、不純物濃度を調整する以外の方法で吸収係数に差をつけるようにしてもよい。例えば、材料成長時に水素ガスを導入してパッシベーションを形成することにより、材料中のキャリア濃度を下げて吸収係数を小さくすることができるので、吸収層の成長時には水素ガスを導入せず、非吸収層の成長時に水素ガスを導入するといったことが考えられる。

また、前記実施形態においては、吸収層及び非吸収層がともにｎ型ＳｉＣであるものを示したが、互いのＳｉＣ層の吸収係数の差を比較的大きくすることができれば、導電型に関わりなく吸収層及び非吸収層とすることができることは勿論である。例えば、非吸収層を吸収係数の比較的大きなドナー・アクセプタ・ペア発光によるｐ型の蛍光ＳｉＣとし、吸収層を吸収係数の比較的小さなｎ型ＳｉＣとすることもできる。

１ ＳｉＣ積層体
１１０ 種結晶基板
２１０ 第１の吸収層
２２０ 第１の非吸収層
２３０ 第２の吸収層
２４０ 第２の非吸収層
２５０ 第ｎの吸収層
２６０ 第ｎの非吸収層
３００ レーザ照射装置
３１０ レーザ発振器
３２０ ミラー
３３０ 光学レンズ
３４０ ステージ
３５０ ハウジング

Claims (6)

1. 吸収層と、前記吸収層よりも所定波長の吸収係数が小さな非吸収層と、が積層されたＳｉＣ材料に対し、前記吸収層に集光点が設定された前記所定波長のレーザ光を照射することにより、前記吸収層に前記レーザ光を吸収させて変質領域を形成する変質領域形成工程と、
   前記吸収層の前記変質領域から前記非吸収層を剥離させる剥離工程と、を含むＳｉＣ材料の加工方法。
2. 前記吸収層は、前記非吸収層よりも、ドナー不純物濃度とアクセプタ不純物濃度の差の絶対値が大きい請求項１に記載のＳｉＣ材料の加工方法。
3. 前記吸収層及び前記非吸収層は、ともにｎ型ＳｉＣである請求項２に記載のＳｉＣ材料の加工方法。
4. 吸収層と、前記吸収層よりも所定波長の吸収係数が小さな非吸収層と、が積層されたＳｉＣ材料。
5. 前記吸収層は、前記非吸収層よりも、ドナー不純物濃度とアクセプタ不純物濃度の差の絶対値が大きい請求項４に記載のＳｉＣ材料。
6. 前記吸収層及び前記非吸収層は、ともにｎ型ＳｉＣである請求項５に記載のＳｉＣ材料。

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