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KR102109292B1 - 다결정 ＳｉＣ 기판 및 그 제조방법 - Google Patents

다결정 ＳｉＣ 기판 및 그 제조방법 Download PDF

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KR102109292B1
KR102109292B1 KR1020187031205A KR20187031205A KR102109292B1 KR 102109292 B1 KR102109292 B1 KR 102109292B1 KR 1020187031205 A KR1020187031205 A KR 1020187031205A KR 20187031205 A KR20187031205 A KR 20187031205A KR 102109292 B1 KR102109292 B1 KR 102109292B1
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KR
South Korea
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polycrystalline sic
sic
polycrystalline
grain size
Prior art date
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KR1020187031205A
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쿠니아키 야기
모토키 코바야시
Original Assignee
가부시키가이샤 사이콕스
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Publication date
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Abstract

지지기판(2)은 다결정 SiC 로 형성된 다결정 SiC 기판이며, 다결정 SiC 기판의 양면 중 일측면을 제1면으로 함과 동시에 타측면을 제2면으로 하고, 제1면에서의 다결정 SiC 의 결정입경의 평균값과, 제2면에서의 다결정 SiC 의 결정입경의 평균값과의 차이를 상기 다결정 SiC 기판의 두께로서 나눈 값인 기판입경변화율이 0.43% 이하이고, 상기 다결정 SiC 기판의 곡률반경이 142m 이상인 다결정 SiC 기판.

Description

다결정 ＳｉＣ 기판 및 그 제조방법
본 국제출원은 2016년 4월 5일에 일본 특허청에 출원된 일본특허 출원번호 제2016-75920호에 근거한 우선권을 주장하는 것으로, 일본 특허출원 제2016-75920호의 전내용을 국제출원에 참조에 의하여 원용하다.
본 개시는 다결정 SiC 로 형성된 다결정 SiC 기판에 관한 것이다.
탄화규소(SiC)는 2.2 ~ 3.3eV의 넓은 한계 온도를 가지고 있으며, 와이드 밴드 갭 반도체이며, 그 우수한 물리, 화학적 특성으로 내 환경성 반도체 재료로서 연구 개발이 이루어지고 있다. 특히, 근년에 SiC 는 고내압, 고출력 전자디바이스, 고주파 전자디바이스, 청색에서 자외선에 이르기까지 단파장 광디바이스용 재료로서 주목받고 있으며, 연구개발은 활발히 이루어지고 있다. 그러나 SiC 는 양질의 대구경 단결정 제조가 곤란하여 그동안 SiC 디바이스의 실용화를 방해하였다.
이러한 문제점를 해결하기 위해서, SiC 단결정 기판을 재료결정으로 사용하여 승화재 결정을 수행하는 개량형 레일리법이 개발되었다. 개량 레일리법을 사용하면, SiC 단결정의 결정형상(4H-SiC, 6H-SiC, 15R-SiC 등), 형상, 캐리어형 및 농도를 제어하면서 SiC 단결정을 성장시킬 수 있다. 개량 레일리법의 최적화에 의해 결정결함밀도는 크게 감소하고, 기판상에 쇼트키 다이오드(SBD) 및 전계효과 트랜지스터(MOSFET) 등의 전자다바이스를 형성하는 것이 실현하게 되었다.
그러나 SiC 단결정 기판을 재료결정으로 하는 개량 레일리법은 단결정 SiC 결정성장속도가 낮은 것과 SiC 단결정 잉곳을 주로 절단 및 연마로 이루어지는 공정을 거쳐 웨이퍼 형태로 가공할 때의 가공비용이 높은 것에 기인하여 단결정 SiC 기판의 제조비용은 높다. 제조비용이 높아져도 SiC 디바이스의 실용화를 방해하는 요인이며, 반도체 디바이스 용도, 특히 고전압 고출력 전자소자 용도의 SiC 기판을 저렴하게 제공할 수 있는 기술의 개발이 강하게 요구되고 있었다.
그래서 디바이스 형성층부만 품질이 좋은 단결정 SiC 를 이용하여 그것을 지지기판(디바이스 제조공정에서 견딜 수 있는 강도, 내열성, 청정도를 가지는 재료 : 예를 들어 다결정 SiC)에 접합계면에서의 산화막의 형성을 수반하지 않는 접합 방법으로 고정함으로써 저코스트(지지기판부)와 고품질(SiC부)를 겸비한 반도체 기판을 제조하는 기술이 제공되고 있다 (예를 들면, 특허문헌 1 참조).
일반적으로 디바이스 제작공정상 기판의 "휨"은 매우 중요시되고 있다. 왜냐하면 휨이 큰 기판은 노광프로세스(리소그래피 프로세스)에서 기판표면의 일부가 초점을 벗어나 명확한 마스크상을 형성하지 않기 때문이다. 초점 어긋남 현상은 회로가 미세할수록 그 영향이 크다.
또한 고전압, 고출력 전자소자는 전력손실을 최소화하기 위해 소자의 전기 저항을 저감시키는 것이 요구된다. 소자의 전기저항은 기판을 가로지르는 길이에 비례하기 때문에, 따라서 고전압, 고출력 전자소자 용도의 기판으로서는 기판두께를 얇게하는 것을 열망하고 있다. 그런데 기판을 얇게 하는 것은 기판 내부의 잔류 응력의 영향을 무시할 수 없게 되어 기판의 휨이 커지는 것과 동시에 깨지기 쉽게되는 단점이 생긴다.
특허문헌 1 : 특개2015-15401호 공보
다결정 SiC 기판은, 예를 들어 카본 등으로 형성된 하지기재상에 화학기상 성장법(CVD : Chemical Vapor Deposition)에 의해 SiC 를 성장시킨 후에 하지기재를 제거하는 방법 또는 SiC 미결정 분말을 소결조제 등을 이용한 가압성형한 후 SiC 승화온도이하의 온도로 가열하여 미결정이 서로 응착하는 방법을 이용하여 형성된다. 전자는 불순물 농도가 현저히 낮고, 빈자리가 없는 세밀한 기판이지만 후자에서는 빈자리가 잔존한다. 따라서 반도체용 접합기판에 이용하는 다결정 SiC 기판으로서는 전자가 기대된다. 일반적으로, 화학기상성장은 현실적으로 기판으로 이용하기 위한 성장막두께범위(~ 1mm)에서 성장에 따라서 결정입경의 확대나 결정립끼리의 결합등의 현상이 발생한다. 이것에 의해서 다결정 SiC 기판에는 내부응력이 발생하고, 다결정 SiC 기판의 형상은 휘어지게 된다.
본 개시는 다결정 SiC 기판의 휨을 저감한다.
본개시의 일양태는, 다결정 SiC 로 형성된 다결정 SiC 기판이며, 다결정 SiC기판의 앙면 중 일측면을 제1면으로 함과 동시에 타측면을 제2면으로 하고, 제1면에서의 다결정 SiC 의 결정입경의 평균값과, 제2면에서의 다결정 SiC 의 결정입경의 평균값과의 차이를 다결정 SiC 기판의 두께로서 나눈 값인 기판입경변화율이 0.43% 이하이고, 다결정 SiC 기판의 곡률반경이 142m 이상이다.
또한, 본 개시의 목적을 달성하기 위해서, 다결정 SiC 는 탄소와 규소이의 성분을 포함하고, 예를 들어 다결정 SiC 기판의 저항율을 낮추는 목적으로 불순물로서 질소,인 등을 포함하여도 좋다.
이와 같이 구성된 본 개시의 다결정 SiC 기판에 의하면, 기판내부의 결정입경변화율이 작아지는 것으로 다결정 SiC 기판의 내부에서의 잔류응력의 영향을 저감하고, 다결정 SiC 기판의 휨을 저감할 수 있다.
또한, 본 개시의 다결정 SiC 기판에서 제1면 및 제2면의 적어도 일측면에서 산술평균 거칠기로 나타내는 표면조도가 1nm 이하가 되도록 하여도 좋다. 또한, 본 개시의 다결정 SiC 기판에서 제1면 및 제2면 중 적어도 하나의 일측 표면에서 표면에 형성된 요부의 전체에 대해서 표면과 요부에서 표면으로부터 가장 먼 지점과의 거리가 3nm 이하에 있도록 하여도 좋다.
이와 같이 구성된 본 개시의 다결정 SiC 기판에 의하면, 다결정 SiC 기판의 표면의 요철이 작기 때문에 단결정 SiC 로 형성된 반도체층을 다결정 SiC 기판 위에 붙여 맞춘 접합기판을 제조하는 경우, 단결정 SiC 반도체층과 다결정 SiC 기판과의 접합면에서의 접합강도를 향상시킬 수 있으며, 접합기판의 제조수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 개시의 다결정 SiC 기판에서 화학기상증착법을 이용하여 다결정 SiC 를 성장시켜도 좋고, 승화법을 이용한 다결정 SiC 를 성장시켜도 좋다.
또한, 본 개시의 다른 양태의 다결정 SiC 기판의 제조방법은 기재제작공정, 성장단계, 분리공정을 구비하고, 제2하지기재의 양면 중 일측면에서의 다결정 SiC 의 결정입경의 평균값과 타측면에서의 다결정 SiC의 결정입경의 평균값과의 차이를 제2하지기재의 두께로 나눈 값인 기재입경 변화율이 0.43% 이하이다.
기재제작공정에서는 제1하지기재 상에 미리 설정된 제1성장조건으로 다결정 SiC 를 성장시킨 후, 제1하지기재 상에 성장된 다결정 SiC 를 잘라내는 것에 의해서 다결정 SiC 로 형성된 제2하지기재를 제작한다. 성장공정에서는 제2하지기재 상에 미리 설정된 제2성장조건으로 다결정 SiC 를 성장시킨다. 분리공정에서는 제2하지기재 상에 성장된 다결정 SiC 의 적어도 일부를 제2기재로부터 분리시키고, 분리된 다결정 SiC 를 다결정 SiC 기판으로 한다.
또한, 제1성장조건 및 제2성장조건은 SiC 를 하지기재 상에 성장시키기 위해서 사용하는 조건을 말한다. 제1성장조건 및 제2성장조건으로는 예를 들어, SiC 를 성장시키기 위한 성장법과, 성장법에서 SiC 를 성장시킬 때의 성장온도 및 원료가스 등을 들 수 있다.
이와 같이 구성된 본 개시의 다결정 SiC 기판의 제조방법은 본 개시의 다결정 SiC 기판을 제조하기 위한 것이며, 본 개시의 다결정 SiC 기판과 같은 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 접합기판(1)의 사시도이다.
도 2a는 접합기판(1)의 제작방법을 나타낸 플로우차트, 도 2b는 지지기판(2)의 제조방법을 나타내는 단면도이다.
도 3a는 하지기재인 카본기재(21)상에 성장한 다결정 SiC(22)를 나타내는 단면도, 도 3b는 배치식 성장로(30)의 개략구성을 나타내는 그림이다.
도 4는 하지기재(11)의 표면에서 성장한 결정 SiC(12)를 나타내는 그림이다.
도 5는 지지기판의 곡률반경과 결정입경변화율과의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도 6a는 결정입경변화율이 0.57%에서 지지기판의 표면에서의 결정립의 분포를 나타내는 도면, 도 6b는 결정입경입경변화율이 0.57%에서 지지기판의 표면에서의 결정입경의 분포를 나타내는 히스토그램, 도 6c는 결정입경변화율이 0.57%인 결정기판의 뒷면에서의 결정립의 분포를 나타내는 도면, 도 6d는 결정입경변화율이 0.57%인 지지기판의 뒷면에서의 결정입경의 분포를 나타내는 그림이다.
도 7a는 결정입경변화율이 1.14%인 지지기판의 표면에서의 결정립의 분포를 나타내는 도면, 도 7b는 결정입경변화율이 1.14%인 지지기판의 표면에서의 결정입경의 분포를 나타내는 히스토그램, 도 7c는 결정입경변화율이 1.14%인 지지기판의 뒷면에서의 결정립의 분포를 나타내는 도면, 도 7d는 결정입경변화율이 1.14%인 지지기판의 뒷면에서의 결정입경의 분포를 나타내는 히스토그램이다.
[부호의 설명]
1 ... 접합기판, 2 ... 지지기판, 3 ... 반도체층, 11 ... 하지기재, 12,22 ... 다결정 SiC, 21 ... 카본기재
이하에 본 개시의 실시형태를 도면과 더불어 설명한다.
본 실시형태의 접합기판(1)은 도 1에 도시한 바와 같이, 지지기판(2)과 지지기판(2)의 표면에 접합된 반도체층(3)을 구비한다. 지지기판(2)은 다결정 SiC 로, 예를 들어 두께 350μm 정도의 원반상으로 형성된다. 또한 지지기판(2)의 다결정 SiC 는 4H-SiC 결정, 6H-SiC 결정 및 3C-SiC 결정 중 어느 것이든지 또는 그 혼합물로 구성되어 있다.
반도체층(3)은 단결정 SiC 로, 예를 들어 두께가 1μm 정도의 원반상으로 형성된다. 또한 반도체층(3)의 단결정 SiC 는 4H-SiC 결정, 6H-SiC 결정, 3C-SiC 결정의 어느 것이든지, 또는 그 혼합물로 구성되어 있다.
이어서, 접합기판(1)의 제조방법을 설명한다.
도 2a와 같이 접합기판(1)의 제조방법에서는 먼저 S10 에서 하지기재 제작 공정이 수행된다. 본 실시형태의 하지기재로서는 다결정 SiC 를 성장시키기 위한 기재가 되는 재료를 말한다. 하지기재 제작공정에서는 먼저 도 3a와 같이, 카본으로 원반상으로 형성된 카본기재(21)의 표면에 화학기상성장법(CVD : Chemical Vapor Deposition)에 의해서 예를 들면 2mm 두께의 다결정 SiC(22)를 성장시킨다. Si 의 원료가스로는, 테트라클로로실란, 트리클로로에틸렌 및 시클로로실란을 들수 있다. C의 원료가스는 에탄, 프로판 및 아세틸렌을 들수 있다. 또한 원료가스로서 테트라 메틸실란 등의 단일가스를 사용해도 좋다. 화학기상성장법에서의 성장온도는 예를 들면 1400℃ 이다. 다결정 SiC(22) 성장후에, 카본기재(21)의 표면에 다결정 SiC(22)가 형성된 원반상부재의 외주를 연삭한다. 이후 원반상부재를 1000℃ 의 대기분위기로 가열한다. 이것에 의해서 카본기재(21)가 대기분위기에서 연소되면서 다결정 SiC(22)로부터 카본기재(21)가 제거된다. 이어서 다결정 SiC(22)의 성장최고표면(22a)을 예를 들면 0.2mm 연삭하여 평탄화한 뒤 다결정 SiC(22)에서의 카본기재측의 면(22b)을 예를 들면 1.45mm 연삭한다. 이것에 의해서 두께가 0.35mm의 하지기재(11)를 얻을 수 있다(도 2b의 하지기재(11)를 참조).
그리고 접합기판(1)의 제조방법에서는 도 2a와 같이 다음 S20 에서, SiC 성장공정이 수행된다. SiC 성장공정에서는 먼저 도 3b에 나타낸 바와 같이, 하지기재 (11)를 성장로(30)에 적재하여 채운다. 하지기판(11)을 적재하여 채운 후, 화학기상성장법에 의해서 예를 들면 400μm 두께의 다결정 SiC(12)를 성장시킨다. 성장로를 이용한 화학기상성장법이기 때문에 도 2b와 같이, 하지기판(11)의 표면과 뒷면에 다결정 SiC(12)가 성장한다. Si 원료가스는 테트라클로로실란, 트리클로로실란 및 시클로로실란을 들 수 있다. C의 원료 가스는 에탄, 프로판 및 아세틸렌을 들수 있다. 또한, 원료가스로서 테트라메틸실란 등의 단일가스를 사용하여도 좋다. 화학기상성장법의 성장온도는 예를 들어 1400 ℃이다.
하지기재(11)는 다결정 SiC 로 형성되어있다. 이것에 의해서 도 4와 같이, 하지기판(11)의 표면에서 성장하는 다결정 SiC(12)는 하지기재(11)의 결정구조를 계승하지만 하지기재(11)에서는 이미 결정립이 커져 입경의 확대가 포화되어 있기 때문에, 하지기재(11)상에 성장시의 입경변화는 작다. 이 때문에 기판의 깊이방향을 따라 균일하게 성장한 다결정 SiC 를 실현할 수 있고, 기판의 내부에서 발생하는 응력을 작게 할 수 있다. 그 결과, 다결정 SiC(12)로 구성된 지지기판(2)의 힘을 작게 할 수 있다.
그리고 접합기판(1)의 제조방법에서는 도 2a와 같이 다음 S30 에서 박리공정이 수행된다. 박리공정에서는 도 2b와 같이, 다결정 SiC(12)의 표면에서 예를 들면 깊이 400μm의 위치에 레이저광(LS)(파장 532nm)을 조사하여 SiC 를 승화시킨다.
그리고 하지기재(11)에서 다결정 SiC(12)이 접촉하는 면과 평행한 면을 따라 레이저광(LS)를 2차원 주사함으로써 표면에서 400μm의 위치에 절단면을 형성하고, 다결정 SiC(12)를 하지기재(11)에서 박리한다.
그리고 접합기판(1)의 제조방법에서는 도 2a와 같이 다음 S40 에서 표면연마 공정이 수행된다. 표면연마공정에서는 먼저 정밀연삭에 의해서 다음 CMP 연마에 의해서 다결정 SiC(12)의 표면에 형성된 비정질층을 제거함과 더불어 다결정 SiC(12)의 표면을 평활하게 한다. 표면연마공정이 수행된 후 얻어지는 다결정 SiC(12)이 지지기판(2)으로 이용된다. 또한, S30 에서 하지기재(11)의 표면에 형성된 비정질층은 성장로(30)의 승온과정에서 공급되는 수소가스에 의해 제거된다. 즉, 제2하지기재(11)는 지지기판(2)을 제조하기 위해 재사용하는 것이 가능하다.
그리고 접합기판(1)의 제조방법은 다음 S50 에서, 접합공정이 수행된다. 접합공정에서는 먼저 사전에 준비된 단결정 SiC 기판의 표면 측으로부터 단결정 SiC 기판의 표면을 향해 반도체층(3)의 두께에 따라 미리 설정된 주입에너지의 수소이온을 주입한다. 이것에 의해서 단결정 SiC 기판은 단결정 SiC 기판의 표면에서 주입에너지에 따라 소정깊이에 이온주입층이 형성된다. 그 후, S40 에서 제조된 다결정 SiC(12)의 표면에 표면활성화기술을 이용하여 단결정 SiC 기판의 표면을 접합한다. 그리고 서로 접합된 상태의 다결정 SiC(12) 및 단결정 SiC 기판을 가열한다. 이것에 의해서 상기 이온주입층에서 단결정 SiC 기판이 파단하고, 지지기판(2)의 표면에 반도체층(3)이 접합된 상태에서 반도체층(3)이 단결정 SiC 기판으로부터 박리하여 접합기판(1)을 얻을 수 있다.
도 5는 지지기판의 곡률반경과 지지기판의 결정입경변화율과의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
기판의 곡률반경은 기판이 휘어지는 것에 의한 굴절상태를 가장 잘 근사하는 원의 반경이다.
기판의 결정입경변화율은 기판의 표면에서의 결정입경의 평균값과 기판의 뒷면에서의 결정입경의 평균값과의 차이를 기판의 두께로 나눈 값이다. 결정입경은 각 결정립과 같은 면적이 되는 원의 직경으로 환산한 면적원 상당 지름으로 계산되었다.
또한 지지기판의 표면과 뒷면과의 결정립 분포는 주지의 EBSD(Electron BackScatter Diffraction) 분석을 이용하여 지지기판의 표면과 뒷면과의 결정방위 등을 측정함으로써 얻어진다.
도 5의 점(P1)과 같이 결정입경변화율이 0.57% 일 때 지지기판(2)의 곡률반경은 69m 이다. 또한, 도 5의 점(P2)와 같이 결정입경변화율이 1.14% 일 때 지지기판(2)의 곡률반경은 3m 이다. 도 5와 같이, 점(P1)과 점(P2)를 연결하는 직선(L)으로 추정하는 것에 의해 결정입경변화율을 0.43% 이하로 하는 것에 의해서 곡률반경을 142m 이상으로 할 수 있는 것이 도출된다.
도 6a는 결정입경변화율이 0.57%인 지지기판의 표면에서 결정립의 분포를 나타내는 도면이다. 그림 6B는 결정입경변화율이 0.57%인 지지기판의 표면에서 결정입경의 분포를 나타내는 히스토그램이다. 지지기판의 표면에서의 결정입경의 평균값은 12μm 이다.
도 6c는 결정입경변화율이 0.57%인 지지기판의 뒷면에서의 결정립의 분포를 나타내는 도면이다. 도 6d는 결정입경변화율이 0.57%인 지지기판의 뒷면에서의 결정입경의 분포를 나타내는 히스토그램이다. 지지기판의 뒷면에서의 결정입경의 평균값은 10μm 이다
지지기판의 두께는 350μm 이기 때문에 결정입경변화율은 (12-10)/350×100=0.57[%] 이다.
도 7a는 결정입경변화율이 1.14%인 지지기판의 표면에서의 결정립의 분포를 나타내는 도면이다. 그림 7b는 결정입경변화율이 1.14%인 지지기판의 표면에서의 결정입경의 분포를 나타내는 히스토그램이다. 지지기판의 표면에서의 결정입경의 평균값은 11μm 이다.
도 7c는 결정입경변화율이 1.14%인 지지기판의 뒷면에서의 결정립의 분포를 나타내는 도면이다. 도 7d는 결정입경변화율이 1.14%인 지지기판의 뒷면에서의 결정입경의 분포를 나타내는 히스토그램이다. 지지기판의 뒷면에서의 결정입경의 평균값은 7μm 이다.
지지기판의 두께는 350μm 이기 때문에 결정입경변화율은 (11-7)/350×100=1.14[%] 이다.
또한, 상술한 바와 같이, 하지기재(11)의 표면에서 성장하는 다결정 SiC(12)은 하지기재(11)의 결정구조를 계승한다. 이때문에 결정입경변화율이 0.43% 이하가 되는 다결정 SiC(12)를 제조하기 위해서는, S20 의 SiC 성장공정에서 결정입경변화율이 0.43% 이하가 되는 하지기재(11)의 표면과 뒷면에 다결정 SiC(12)를 성장시킬 필요가 있다.
이와 같이 구성된 지지기판(2)은 다결정 SiC 로 형성된 다결정 SiC 기판이며, 결정입경변화율이 0.43% 이하이며, 또한, 다결정 SiC 기판의 곡률반경이 142m 이상이다.
이와 같이 구성된 지지기판(2)에 의하면, 기판입경변화율이 작아지는 것으로 다결정 SiC 기판 내부에서의 잔류응력의 영향을 저감하고 다결정 SiC 기판의 휨을 저감할 수 있다.
또한 지지기판(2)의 제조방법은, 하지기재 제작공정과, SiC 성장공정과, 박리공정을 구비하고, 하지기재(11)의 결정입경변화율이 0.43% 이하이다.
하지기재 제작공정은 카본으로 형성된 카본기재(21) 상에 미리 설정된 제1성장조건(본 실시형태에서는 성장온도가 1400℃ 인 화학기상성장법)으로 다결정 SiC(22)을 성장시킨 후 카본기재(21) 상에 성장한 다결정 SiC(22)를 절단하는 것에 의해서 다결정 SiC 로 형성된 하지기재(11)를 제작한다 (S10).
SiC 성장과정에서는 하지기재(11) 상에 미리 설정된 제2성장조건(본 실시형태에서는 성장온도가 1400 ℃ 인 화학기상 성장법)으로 다결정 SiC(12)를 성장시킨다(S20). 박리공정에서는 레이저광(LS)을 조사함으로써, 하지기재(11) 상에 성장된 다결정 SiC(12)를 제2하지기재로부터 박리시키고 박리된 다결정 SiC(12)를 지지기판(2)으로 한다(S30).
이처럼 지지기판(2)의 제조방법에서는 다결정 SiC 로 형성된 하지기재(11) 상에 다결정 SiC 를 성장시킨다. 즉, 하지기재(11)의 재료는 그 위에 성장하는 SiC 와 같다. 이것에 의해서 SiC 성장공정에서는 하지기재(11)의 표면의 결정입경과 결정배향을 계승하는 SiC 의 성장을 실현할 수 있다. 그리고 SiC 성장공정에서 결정입경변화율이 0.43% 이하인 하지기재(11)를 이용하는 것에 의해서 하지기재(11) 상에 결정입경변화율이 0.43% 이하인 다결정 SiC 를 성장시킬 수 있다. 이것에 의해서 다결정 SiC 기판의 휨을 저감할 수 있다. 게다가 다결정 SiC 기판을 제조하기 위해서 결정입경이 갖추어진 부분의 SiC 를 잘라낼 필요가 없어진다. 즉 지지기판(2)의 제조방법에서는 다결정 SiC 기판으로 사용하지 않는 SiC 를 하지기재 상에 성장시킬 필요가 없어진다. 이처럼 지지기판(2)의 제조방법은 다결정 SiC 기판으로 이용하지 않는 여분의 SiC 를 하지기재 상에 성장시키거나 결정입경이 갖추어진 부분의 SiC 를 잘라내는 공정이 필요 없어 제조공정을 대폭 간략화할 수 있다.
이상 설명한 실시예에서, 지지기판(2)은 본 개시에서의 다결정 SiC 기판, 지지기판(2)의 표면은 본 개시에서의 제1면, 지지기판(2)의 뒷면은 본 개시에서의 제2면, 지지기판(2)의 결정입경변화율은 본 개시에서의 기판입경변화율이다.
또한 S10 공정은 본 개시에서의 하지기재 제작공정, S20 공정은 본 개시에서의 SiC 성장공정, S30 공정은 본 개시에서의 분리공정이다.
또한 카본기재(21)는 본 개시에서의 제1하지기재, 하지기재(11)는 본 개시에서의 제2하지기재, 하지기판(11)의 결정입자변화율은 본 개시에서의 기재입경변화율 이다.
이상, 본 개시의 실시형태에 대해 설명했지만, 본 개시는 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 개시의 기술적 범위에 속하는 한 다양한 형태를 취할 수 있다.
예를 들어 상기 실시형태에서는 레이저광을 조사함으로써 다결정 SiC(12)를 하지기재(11)로부터 분리시키는 형태를 나타냈지만 주지의 와이어 방전가공기술 또는 와이어쏘잉에 의한 절단기술을 이용하여 다결정 SiC(12)를 분리시킬 수 있다.
또한 상기 실시형태에서는, 하지기재 제작공정에서의 화학기상성장법에 의해 다결정 SiC(22)를 성장시키는 형태를 나타냈지만 하지기재 제작공정에서의 다결정 SiC(22)에 불순물을 도입함으로써 하지기재(11)를 착색하도록 하여도 좋다. 이것에 의해서 하지기재(11)와 다결정 SiC(12)와의 계면을 향해 높은 정밀도로 레이저광을 조사할 수 있다. 그 결과, 박리공정에서 다결정 SiC(12)가 하지기재(11)로부터 분리한 후의 하지기재(11)의 표면이 평탄하게 된다. 따라서 하지기재(11)의 표면을 연마하는 처리를 수행하지 않고, 하지기재(11)를 재이용할 수 있어 하지기재(11)를 재이용하기 위한 처리를 간략화할 수있다..
또한 고전압 고출력 전자소자 용도의 접합 SiC 기판으로 이용하기 위해서는 다결정 SiC(12)의 저항율을 낮출 필요가 있다. 이 경우에는 다결정 SiC(12)에 예를 들어 질소, 인 등의 불순물을 도입하지만 불순물의 도입에 의해 다결정 SiC(12)는 착색한다. 다결정 SiC(12)의 표면에서 레이저광(LS)을 조사하여도 하지기재(11)와 다결정 SiC(12)와의 계면에 레이저광이 닿지 않기 때문에 하지기재(11)와 다결정 SiC(12)와의 계면에서 박리하는 것이 어렵다. 따라서 본 개시에서는 미리 다른 방법을 사용하여 뒷면측의 다결정 SiC(12)를 하지기재(11)로부터 분리한 후 하지기재(11)의 뒷면에서 레이저광(LS)을 조사하고, 다결정 SiC(12)를 하지기재(11)와 박리하여도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는 미리 하지기재(11)의 뒷면에 보호재를 형성하는 것이나 뒷면을 노출시키지 않은 상태에서 하지기재(11)를 성장로(30)내에 배치함으로써, 하지기재(11)의 표면에만 다결정 SiC(12)를 성장시키고 하지기재(11)의 뒷면에서 레이저광(LS)을 조사하고, 다결정 SiC(12)를 하지기재(11)와 박리하여도 좋다.
또한 상기 실시형태에서는 SiC 성장공정에서 화학기상성장법에 의해 다결정 SiC(12)를 성장시키는 형태를 나타냈지만 SiC 성장공정에서 캐리어를 발생시키는 불순물을 도입함으로써, 다결정 SiC(12)내에 예를 들어 질소 또는 인이 균일하게 확산되도록 하여도 좋다.
또한 상기 실시형태에서는 지지기판(2)과 반도체층(3)을 접합한 접합기판(1)의 제조방법을 설명하였다. 접합기판(1)을 제조하는 경우에는 지지기판(2)의 표면과 뒷면의 적어도 일측에서 산술 평균 거칠기로 나타내는 표면조도가 1nm 이하 이도록 하여도 좋다. 또한 다결정 SiC(12)의 표면과 뒷면의 적어도 일측에서 표면 및 뒷면 각각에 형성된 요부의 전체에 대해서 표면 및 뒷면과 요부에서 표면 및 뒷면으로부터 가장 먼 지점과의 거리가 3nm 이하에 있도록 하여도 좋다. 이와 같이 구성된 지지기판(2)에 의하면, 지지기판(2) 표면의 요철이 작기 때문에 단결정 SiC 로 형성된 반도체층(3)을 지지기판(2) 상에 접합한 접합기판(1)을 제조하는 경우 반도체층(3)과 지지기판(2)과의 접합면에서의 접합강도를 향상시킬 수 있어 접합기판(1)의 수율을 향상시킬 수 있다.
또한 상기 실시형태에서는 S10 의 하지기재 제작공정과 S20 의 SiC 성장공정에서 화학기상성장법에 의해 다결정 SiC 를 성장시키는 형태를 나타냈지만 SiC 원료를 승화시킨 후에 결정화시키는 승화법을 이용하여 다결정 SiC 를 성장시키도록 하여도 좋다.

Claims (6)

  1. 다결정 SiC 로 형성된 다결정 SiC 기판이며,
    상기 다결정 SiC 기판의 앙면 중 일측면을 제1면으로 함과 동시에 타측면을 제2면으로 하고, 상기 제1면에서의 다결정 SiC 의 결정입경의 평균값과, 상기 제2면에서의 다결정 SiC 의 결정입경의 평균값과의 차이를 상기 다결정 SiC 기판의 두께로서 나눈 값인 기판입경변화율이 0.43% 이하이고,
    상기 다결정 SiC 기판의 곡률반경이 142m 이상인 다결정 SiC 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1면 및 상기 제2면의 적어도 일측에서 산술평균조도로 나타내는 표면조도가 1nm 이하인 다결정 SiC 기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1면 및 제2면 중 적어도 일측의 표면에서,
    상기 표면에 형성된 요부의 전체에 대해서 상기 표면과, 상기 요부에서 상기 표면으로부터 가장 멀리 떨어진 지점과의 거리가 3nm 이하인 다결정 SiC 기판.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    화학기상성장법을 이용하여 다결정 SiC 를 성장시키는 다결정 SiC 기판.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    승화법을 이용하여 다결정 SiC 를 성장시키는 다결정 SiC 기판.
  6. 다결정 SiC 기판의 제조방법에 있어서,
    제1하지기재 상에 미리 설정된 제1성장조건으로 다결정 SiC 를 성장시킨후에, 상기 제1하지기재 상에 성장한 다결정 SiC 를 잘라내는 것에 의해서 다결정 SiC 로 형성된 제2하지기재를 제작하는 기재제작공정과,
    상기 제2하지기재 상에 미리 설정된 제2성장조건으로 다결정 SiC 를 성장시키는 성장공정과,
    상기 제2하지기재 상에 성장한 다결정 SiC 의 적어도 일부분을 상기 제2하지기재로부터 분리하고, 분리된 다결정 SiC 를 상기 다결정 SiC 기판으로 하는 분리공정을 갖추고,
    상기 제2하지기재의 양면 중 일측의 면에서의 다결정 SiC 결정입경의 평균값과, 타측면에서의 다결정 SiC 결정입경의 평균값과의 차이를 상기 제2하지기재의 두께로 나눈 값인 기재입경변화율이 0.43% 이하이고,
    상기 다결정 SiC 기판의 곡률반경이 142m 이상인 다결정 SiC 기판의 제조방법.
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