JP5724124B2 - 単結晶炭化ケイ素エピタキシャル成長用フィード材及び単結晶炭化ケイ素のエピタキシャル成長方法 - Google Patents
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Description
図2にフィード基板11の略図的断面図を示す。フィード基板11は、結晶多形が3Cである多結晶炭化ケイ素を含む表層を有する。具体的には、本実施形態では、フィード基板11は、黒鉛からなる支持材11bと、多結晶炭化ケイ素膜11cとを有する。黒鉛からなる支持材11bは、炭化ケイ素のエピタキシャル成長プロセスに十分に耐えることのできる高い耐熱性を有している。また、黒鉛からなる支持材11bは、単結晶炭化ケイ素エピタキシャル成長膜20と似通った熱膨張率を有する。従って、黒鉛からなる支持材11bを用いることにより、単結晶炭化ケイ素エピタキシャル成長膜20を好適に形成することができる。
シード基板12は、主面12a側の表層が炭化ケイ素からなり、フィード基板11よりもケイ素溶融層13に溶出しにくいものである限りにおいて特に限定されない。シード基板12は、例えば、表層が単結晶炭化ケイ素からなるものであってもよいし、結晶多形が4H、6Hなどである炭化ケイ素からなるものであってもよい。また、シード基板12は、例えば、表層が、結晶多形が3Cである多結晶炭化ケイ素を含み、その表層の、励起波長を532nmとするラマン分光解析により、結晶多形が3Cである多結晶炭化ケイ素に由来のL0ピークが観察され、L0ピークの972cm−1からのシフト量の絶対値が4cm−1以上であるものであってもよい。この場合、シード基板12をCVD法により安価に作製することができる。従って、単結晶炭化ケイ素エピタキシャル成長膜20の形成コストを低減することができる。
かさ密度1.85g/cm3、灰分5ppm以下である高純度等方性黒鉛材料からなる黒鉛材(15mm×15mm×2mm)を基材として用いた。この基材をCVD反応装置内に入れ、CVD法により基材上に厚み30μmの多結晶炭化ケイ素被膜を形成し、サンプル1を作製した。なお、原料ガスとしては、四塩化ケイ素及びプロパンガスを用いた。成膜は、常圧、1200℃で行った。成膜速度は、30μm/hとした。
反応温度を1400℃とし、成膜速度を60μm/hとしたこと以外は、上記作製例1と同様にして黒鉛材の表面上に50μmの多結晶炭化ケイ素被膜を形成し、サンプル2を作製した。
反応温度を1250℃とし、成膜速度10μm/hとし、四塩化ケイ素に代えてCH3SiCl3を用いたこと以外は、上記作製例1と同様にして黒鉛材の表面上に50μmの多結晶炭化ケイ素被膜を形成し、サンプル3を作製した。
四塩化ケイ素及びプロパンガスに代えてジクロロシラン(SiH2Cl2)及びアセチレンを用い、反応温度を1300℃とし、成膜速度10μm/hとしたこと以外は、上記作製例1と同様にして黒鉛材の表面上に50μmの多結晶炭化ケイ素被膜を形成し、サンプル4を作製した。なお、サンプル4では、多結晶炭化ケイ素被膜の厚みは、約1mmであった。
上記作製のサンプル1〜4の表層のラマン分光解析を行った。なお、ラマン分光解析には、532nmの励起波長を用いた。測定結果を図6に示す。
上記実施形態において説明した液相エピタキシャル成長方法により、サンプル1〜4をフィード基板として用い、下記の条件で単結晶炭化ケイ素エピタキシャル成長膜20を作製した。そして、炭化ケイ素エピタキシャル成長膜20の断面を光学顕微鏡を用いて観察することにより、炭化ケイ素エピタキシャル成長膜20の厚みを測定した。測定された厚みを炭化ケイ素エピタキシャル成長を行った時間で除算することにより、単結晶炭化ケイ素エピタキシャル成長膜20の成長速度を求めた。
シード基板:結晶多形が4Hである炭化ケイ素基板
雰囲気の圧力:10−6〜10−4Pa
雰囲気温度:1900℃
11…フィード基板
11a…主面
11b…支持材
11c…多結晶炭化ケイ素膜
12…シード基板
12a…主面
12b…支持材
12c…多結晶炭化ケイ素膜
13…ケイ素溶融層
20…単結晶炭化ケイ素エピタキシャル成長膜
Claims (9)
- 単結晶炭化ケイ素のエピタキシャル成長方法において、ケイ素溶融層を介してシード材と対向させて用いられるフィード材であって、
結晶多形が3Cである多結晶炭化ケイ素を含む表層を有し、
前記表層の、励起波長を532nmとするラマン分光解析によって、結晶多形が3Cである多結晶炭化ケイ素に由来のL0ピークが観察され、前記L0ピークの972cm−1からのシフト量の絶対値が4cm−1未満である、単結晶炭化ケイ素エピタキシャル成長用フィード材。
- 前記L0ピークの半値幅が7cm−1以上である、請求項1に記載の単結晶炭化ケイ素エピタキシャル成長用フィード材。
- 前記表層は、結晶多形が3Cである多結晶炭化ケイ素を主成分として含む、請求項1または2に記載の単結晶炭化ケイ素エピタキシャル成長用フィード材。
- 前記表層は、実質的に、結晶多形が3Cである多結晶炭化ケイ素からなる、請求項3に記載の単結晶炭化ケイ素エピタキシャル成長用フィード材。
- 支持材と、前記支持材の上に形成されており、前記表層を構成している多結晶炭化ケイ素膜とを備える、請求項1〜4のいずれか一項に記載の単結晶炭化ケイ素エピタキシャル成長用フィード材。
- 前記多結晶炭化ケイ素膜の厚みは、30μm〜800μmの範囲内にある、請求項5に記載の単結晶炭化ケイ素エピタキシャル成長用フィード材。
- 結晶多形が3Cである多結晶炭化ケイ素を含む多結晶炭化ケイ素材により構成されている、請求項1〜4のいずれか一項に記載の単結晶炭化ケイ素エピタキシャル成長用フィード材。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の単結晶炭化ケイ素エピタキシャル成長用フィード材を用いる、単結晶炭化ケイ素のエピタキシャル成長方法。
- 前記フィード材の表層と、炭化ケイ素を含む表層を有するシード材の表層とをケイ素溶融層を介して対向させた状態で加熱することにより前記シード材の表層上に単結晶炭化ケイ素をエピタキシャル成長させる、請求項8に記載の単結晶炭化ケイ素のエピタキシャル成長方法。
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