(57)【要約】【目的】本発明の目的は、絶縁層の接する界面の平坦性に優れた絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造方法及びその製造装置を提供することにある。【構成】製造装置Ａは、シリコン基板１１０上に設けられた埋め込み絶縁層１２０とこの埋め込み絶縁層１２０上に形成された表面シリコン層１３０とを有するＳＯＩ基板を成膜室２００内に設置し、この成膜室２００内で絶縁層埋め込み型単結晶炭化シリコン基板を製造する装置であって、ＳＯＩ基板１００が設置される成膜室２００と、絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造に必要な各種のガスを成膜室２００に供給するガス供給手段３００と、ＳＯＩ基板１００の表面シリコン層１３０に向けて赤外線Ｉを照射する赤外線照射手段４００と、ガス供給手段３００と赤外線照射手段４００とを制御する制御部５００とを具備している。【選択図】      図１
2004296558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板上に設けられた埋め込み絶縁層とこの埋め込み絶縁層上に形成された表面シリコン層とを有するＳＯＩ基板を成膜室内に設置し、この成膜室内で絶縁層埋め込み型単結晶炭化シリコン基板を製造する方法において、成膜室内に水素ガスと炭化水素系ガスとの混合ガスを供給しつつ、ＳＯＩ基板の表面シリコン層に向けて赤外線を照射し、これにより表面シリコン層を単結晶炭化シリコン薄膜に変成させるのに必要な温度に上昇させ、この状態を所定時間維持して当該表面シリコン層を単結晶炭化シリコン薄膜に変成させる第１の工程を有することを特徴とする絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造方法において、前記第１の工程の後、当該第１の工程の前記状態と同一の状態を所定時間継続して保ち、これにより前記単結晶炭化シリコン薄膜の上に炭素薄膜を堆積させる第２の工程と、前記混合ガスを所定の割合で酸素ガスが混合された不活性ガスに置き換えると共に、赤外線の照射を制御して前記炭素薄膜をエッチングして除去するのに必要な温度とし、この状態を所定時間維持して当該炭素薄膜をエッチングして除去する第３の工程とを有することを特徴とする絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造方法において、前記第３の工程の後、前記不活性ガスを酸素ガスが混入されない純粋な不活性ガスに置き換え、その後、純粋な不活性ガス雰囲気中に水素ガスとシラン系ガスとの混合ガスを供給しつつ、赤外線の照射を制御して前記単結晶炭化シリコン薄膜の上に新たな単結晶炭化シリコン薄膜を成長させるのに必要な温度とし、この状態を所定時間維持して当該単結晶炭化シリコン薄膜の上に新たな単結晶炭化シリコン薄膜を成長させる第４の工程を有することを特徴とする絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１、２又は３記載の絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造方法において、前記ＳＯＩ基板はＳＩＭＯＸ基板であることを特徴とする絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造方法。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４に記載の絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造方法において、前記表面シリコン層の膜厚は１０ｎｍ以下であることを特徴とする絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造方法。
【請求項６】
請求項１、２、３、４又は５記載の絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造方法において、成膜室内の気圧は大気圧に設定されていることを特徴とする絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造方法。
【請求項７】
シリコン基板上に設けられた埋め込み絶縁層とこの埋め込み絶縁層上に形成された表面シリコン層とを有するＳＯＩ基板を成膜室内に設置し、この成膜室内で絶縁層埋め込み型単結晶炭化シリコン基板を製造する装置において、ＳＯＩ基板が設置される成膜室と、絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造に必要な各種のガスを成膜室内に供給するガス供給手段と、ＳＯＩ基板の表面シリコン層に向けて赤外線を照射する赤外線照射手段と、ガス供給手段及び赤外線照射手段を制御する制御手段とを具備し、前記制御部は、成膜室内に水素ガスと炭化水素系ガスとの混合ガスを供給しつつ、ＳＯＩ基板の表面シリコン層に向けて赤外線を照射し、これにより表面シリコン層を単結晶炭化シリコン薄膜に変成させるのに必要な温度に上昇させ、この状態を所定時間維持して当該表面シリコン層を単結晶炭化シリコン薄膜に変成させる処理を行うようになっていることを特徴とする絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造装置。
【請求項８】
請求項７記載の絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造装置において、前記制御部は、表面シリコン層を単結晶炭化シリコン薄膜に変成させる処理の後、当該処理を所定時間継続して行い、これにより前記単結晶炭化シリコン薄膜の上に炭素薄膜を堆積させ、その後、前記混合ガスを所定の割合で酸素ガスが混合された不活性ガスに置き換えると共に、赤外線の照射を制御して前記炭素薄膜をエッチングして除去するのに必要な温度とし、この状態を所定時間維持して当該炭素薄膜をエッチングして除去する処理を行うようにしたことを特徴とする絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造装置。
【請求項９】
請求項８記載の絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造装置において、前記制御部は、前記炭素薄膜をエッチングして除去する処理の後、前記不活性ガスを酸素ガスが混入されない純粋な不活性ガスに置き換え、その後、純粋な不活性ガス雰囲気中に水素ガスとシラン系ガスとの混合ガスを供給しつつ、赤外線の照射を制御して前記単結晶炭化シリコン薄膜の上に新たな単結晶炭化シリコン薄膜を成長させるのに必要な温度とし、この状態を所定時間維持して当該単結晶炭化シリコン薄膜の上に新たな単結晶炭化シリコン薄膜を成長させる処理を行うようにしたことを特徴とする絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造装置。
【請求項１０】
請求項７、８又は９記載の絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造装置において、前記ＳＯＩ基板はＳＩＭＯＸ基板であることを特徴とする絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造装置。
【請求項１１】
請求項７、８、９又は１０記載の絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造装置において、前記表面シリコン層の膜厚は、１０ｎｍ以下であることを特徴とする絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造装置。
【請求項１２】
請求項７、８、９、１０又は１１記載の絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造装置において、成膜室内の気圧は大気圧に設定されていることを特徴とする絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造装置。
【請求項１３】
請求項７、８、９、１０、１１又は１２記載の絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造装置において、前記赤外線照射手段は位置調整可能になっていることを特徴とする絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造装置において、前記赤外線照射手段は透明な成膜室の外側に配設されていることを特徴とする絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造装置。
【請求項１５】
請求項７、８、９、１０、１１、１２、１３又は１４記載の絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造装置において、前記成膜室に供給されたガスを処理するガス処理手段を備えている絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造方法およびその製造装置に関する。具体的には、次世代半導体基板として有望な、低損失、高速デバイスを可能とするＳＯＩ構造をもつ高性能な炭化シリコン基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板を製造する製造方法は、ＳＯＩ基板の表面を加熱し、このＳＯＩ基板の表面シリコン層を単結晶炭化シリコン薄膜に変成させる工程を有している。この工程においては、ＳＯＩ基板を保持するステージ全体を昇温させたり（  特許文献１参照）  成膜室全体の雰囲気を昇温させたりしていた。なお、これらの昇温するための加熱方式としては抵抗加熱方式や誘導加熱方式がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０６−１９１９９７号公報（  明細書の段落番号０００８及び図１参照）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記工程において、上記のような加熱方式を用いると、ＳＯＩ基板全体が加熱されてしまう。すなわち、ＳＯＩ基板の加熱が必要とされる表面シリコン層以外の加熱を所望しない部分が加熱されてしまうため、当該表面シリコン層の直下の埋め込み絶縁層が軟化若しくは溶融し、これにより単結晶炭化シリコン薄膜に変成されなかった表面シリコン層の塊が埋め込み絶縁層に埋没する等していた。このため、前記工程を有する製造方法は、前記単結晶炭化シリコン薄膜と前記埋め込み絶縁層との界面の平坦性が劣化する問題を有している。
【０００５】
また、前記工程において、抵抗加熱方式を用いて成膜室を外部から昇温しようとする場合、装置が大型化するという別の問題が生じる。抵抗加熱方式を用いてステージを昇温しようとする場合、ステージを昇温するためのヒータを通電するための配線設備を成膜室内に密閉を保ちながら備える必要があり、その結果、装置の構成が複雑化する別の問題が生じる。
【０００６】
一方、誘導加熱方式を用いて成膜室全体又はステージを昇温する場合、成膜室内への配線設備は不要であるが、外部から成膜室全体又はステージを昇温するので、抵抗加熱方式と同様に装置が大型化するという別の問題が生じる。また、誘導により周辺機器に電波障害を与え易いなどの別の問題も生じる。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みて創案されたものであって、上記したような問題のない絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造方法及びその製造装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造方法は、シリコン基板上に設けられた埋め込み絶縁層とこの埋め込み絶縁層上に形成された表面シリコン層とを有するＳＯＩ基板を成膜室内に設置し、この成膜室内で絶縁層埋め込み型単結晶炭化シリコン基板を製造する方法であって、成膜室内に水素ガスと炭化水素系ガスとの混合ガスを供給しつつ、ＳＯＩ基板の表面シリコン層に向けて赤外線を照射し、これにより表面シリコン層を単結晶炭化シリコン薄膜に変成させるのに必要な温度に上昇させ、この状態を所定時間維持して当該表面シリコン層を単結晶炭化シリコン薄膜に変成させる第１の工程と、当該第１の工程の前記状態と同一の状態を所定時間継続して保ち、これにより前記単結晶炭化シリコン薄膜の上に炭素薄膜を堆積させる第２の工程と、前記混合ガスを所定の割合で酸素ガスが混合された不活性ガスに置き換えると共に、赤外線の照射を制御して前記炭素薄膜をエッチングして除去するのに必要な温度とし、この状態を所定時間維持して当該炭素薄膜をエッチングして除去する第３の工程と、前記不活性ガスを酸素ガスが混入されない純粋な不活性ガスに置き換え、その後、純粋な不活性ガス雰囲気中に水素ガスとシラン系ガスとの混合ガスを供給しつつ、赤外線の照射を制御して前記単結晶炭化シリコン薄膜の上に新たな単結晶炭化シリコン薄膜を成長させるのに必要な温度とし、この状態を所定時間維持して当該単結晶炭化シリコン薄膜の上に新たな単結晶炭化シリコン薄膜を成長させる第４の工程とを有することを特徴としている。
【０００９】
本発明に係る絶縁層埋め込み型鱒体炭化シリコン基板の製造装置は、シリコン基板上に設けられた埋め込み絶縁層とこの埋め込み絶縁層上に形成された表面シリコン層とを有するＳＯＩ基板を成膜室内に設置し、この成膜室内で絶縁層埋め込み型単結晶炭化シリコン基板を製造する装置であって、ＳＯＩ基板が設置される成膜室と、絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造に必要な各種のガスを成膜室内に供給するガス供給手段と、ＳＯＩ基板の表面シリコン層に向けて赤外線を照射する赤外線照射手段と、ガス供給手段及び赤外線照射手段を制御する制御手段とを具備し、前記制御部は、成膜室内に水素ガスと炭化水素系ガスとの混合ガスを供給しつつ、ＳＯＩ基板の表面シリコン層に向けて赤外線を照射し、これにより表面シリコン層を単結晶炭化シリコン薄膜に変成させるのに必要な温度に上昇させ、この状態を所定時間維持して当該表面シリコン層を単結晶炭化シリコン薄膜に変成させる処理を行い、この処理の後、当該処理を所定時間継続して行い、これにより前記単結晶炭化シリコン薄膜の上に炭素薄膜を堆積させ、その後、前記混合ガスを所定の割合で酸素ガスが混合された不活性ガスに置き換えると共に、赤外線の照射を制御して前記炭素薄膜をエッチングして除去するのに必要な温度とし、この状態を所定時間維持して当該炭素薄膜をエッチングして除去する処理を行い、この処理の後、前記不活性ガスを酸素ガスが混入されない純粋な不活性ガスに置き換え、その後、純粋な不活性ガス雰囲気中に水素ガスとシラン系ガスとの混合ガスを供給しつつ、赤外線の照射を制御して前記単結晶炭化シリコン薄膜の上に新たな単結晶炭化シリコン薄膜を成長させるのに必要な温度とし、この状態を所定時間維持して当該単結晶炭化シリコン薄膜の上に新たな単結晶炭化シリコン薄膜を成長させる処理を行うようにしたことを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る絶縁層埋め込み型鱒体炭化シリコン基板の製造方法及びその製造装置について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態に係る絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造装置の概略的説明図、図２は同製造装置の制御部を説明するためのブロック図、図３は本発明の実施の形態に係る絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造方法の各工程を示す概略的説明図、図４は本発明の実施の形態に係る絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造装置の設計変形例を示す概略的説明図である。なお、図１においては絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造方法の各工程における周囲のガスを明記している。また、図３における各層の厚さ寸法は図示の都合上、具体的なものとは相違している。
【００１１】
ここに掲げる絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造装置Ａは、シリコン基板１１０上に設けられた埋め込み絶縁層１２０とこの埋め込み絶縁層１２０上に形成された表面シリコン層１３０とを有するＳＯＩ基板１００を成膜室２００内に設置し、この成膜室２００内で絶縁層埋め込み型単結晶炭化シリコン基板を製造する装置であって、ＳＯＩ基板１００が設置される成膜室２００と、絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造に必要な各種のガスを成膜室２００に供給するガス供給手段３００と、ＳＯＩ基板１００の表面シリコン層１３０に向けて赤外線Ｉを照射する赤外線照射手段４００と、ガス供給手段３００と赤外線照射手段４００とを制御する制御部５００とを具備している。以下、各部を詳しく説明する。
【００１２】
ＳＯＩ基板１００は、ＳＩＭＯＸ（  Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｂｙ  Ｉｍｐｌａｎｔｅｄ  Ｏｘｙｇｅｎ）  基板である（  図３の（  ａ）  参照）  。このＳＯＩ基板の表面シリコン層１３０の膜厚は１０ｎｍ以下であり、具体的には２ｎｍ〜４ｎｍの間である。なお、ＳＩＭＯＸ基板以外のＳＯＩ基板１００を用いることも可能である。
【００１３】
成膜室２００は、図１に示すように、石英等から構成されており、その内部はＳＯＩ基板１００が載置されるステージ２１０が設けられている。このステージ２１０は石英やセラミックスで構成されている。石英には透明石英、不透明石英、黒色石英等があり、赤外線の吸収が各々異なる。すなわち、石英は、その種類によって赤外線Ｉにより熱せられる度合いが異なる。このため、ステージ２１０に石英を用いる場合には、ＳＯＩ基板１００の載置面の温度に与える影響等を考慮した上で、その材質を適宜選択する。なお、ＳＯＩ基板１００等は図示しない出入口からＳＯＩ基板１００等が出し入れされる。
【００１４】
この成膜室２００には、ステージ２２０に載置されたＳＯＩ基板１００に対向する位置に赤外線照射手段４００が取り付けられている。また、成膜室２００の外部には、内部の温度を検知するためのパイロメータ７００（  図２参照）  が成膜室２００内に向けて設置されている。
【００１５】
成膜室２００は、当該成膜室２００の内部に各種のガスを供給するガス供給手段３００と、前記各種のガスを排出するための排気手段６００とが取り付けられている。なお、成膜室２００の内部の圧力は大気圧と同等にしてある。
【００１６】
ガス供給手段３００は、水素ガスＧ１を供給する水素ガス供給部３１０と、炭化水素系ガスＧ２を供給する炭化水素系ガス供給部３２０と、酸素ガスＧ３を供給する酸素ガス供給部３３０と、不活性ガスＧ４（  純粋な不活性ガスを含む）  としてのアルゴンガスを供給する不活性ガス供給部３４０と、シラン系ガスＧ５を供給するシラン系ガス供給部３５０とを有している。これらのガス供給部３１０〜３５０は切換弁３６１〜３６５に各々接続されており、供給管３７０を介して成膜室２００に接続されている。なお、混合ガスの供給方法は目的に応じて選定される。
【００１７】
水素ガスＧ１はキャリアガスである。炭化水素系ガスＧ２としてはプロパンガスを、不活性ガスＧ４としてはアルゴンガス、シラン系ガスＧ５としてはシリコン原子と炭素原子とが含まれるモノメチルシランガスが用いられる。なお、シラン系ガスＧ５としてはモノメチルシランガスの他に、シリコン原子と炭素原子とが含まれるジメチルシランガス、トリメチルシランガス等を使用することもできる。
【００１８】
赤外線照射手段４００は、約８００ｎｍの波長の赤外線Ｉを出力する一般的な赤外線照射装置であり、ランプ部分が成膜室２００内に配設されている。一方、赤外線照射手段４００の配線設備は成膜室２００外に設けられている。赤外線照射手段４００は位置調整可能に構成されている。具体的には、Ｘ軸、Ｙ軸及び回転軸を有する機構部を有しており、この機構部が制御部５００によって制御されるようになっている。これにより赤外線Ｉの照射領域や照射角度を必要に応じて適宜調整することができる。ここでは、赤外線照射手段４００の位置は赤外線ＩがＳＯＩ基板１００の表面シリコン層１３０の表面全域に向けて照射されるように設定されている。なお、赤外線照射手段４００の位置を調整して変更し、表面シリコン層１３０を局所的に単結晶炭化シリコン薄膜１４０に変成させることもできる。赤外線照射手段４００は近遠赤外線（  波長が約７００ｎｍ〜２５００ｎｍ）  を出力できるものであれば良い。
【００１９】
制御部５００は、ここではシーケンサが用いられており、入力ポートには、パイロメータ７００が電気的に接続されている一方、出力ポートには、切換弁３６１〜３６５、排気手段６００の切換弁及び赤外線照射手段４００が電気的に接続されている。制御部５００は、パイロメータ７００の検出結果を入力しつつ、所定のシーケンスパターンに基いて各部のＯＮ／ＯＦＦを制御するようになっている。
【００２０】
以下、制御装置Ａの制御部５００の制御方法を説明すると共に、当該制御装置Ａを用いた絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板を製造する方法について説明する。まず、成膜室２００内のステージ２１０上にＳＯＩ基板１００を設置する。
【００２１】
その後、切換弁３６１及び３６２を切り換え、水素ガス供給部３１０から１０００ｃｃ／分の水素ガスＧ１を、炭化水素ガス供給部３２０から１０ｃｃ／分の炭化水素系ガスＧ２を各々噴出させる。これにより混合ガス（  Ｇ１＋Ｇ２）  を成膜室２００内に供給する。一方、赤外線照射手段４００に通電し、赤外線ＩをＳＯＩ基板１００の表面シリコン層１３０に向けて照射する。これにより表面シリコン層１３０の温度を当該表面シリコン層１３０を単結晶炭化シリコン薄膜１４０に変成させるのに必要な温度（  約１２００℃）  に上昇させ、この状態を３０分間維持して当該表面シリコン層１３０を単結晶炭化シリコン薄膜１４０に変成させる（  第１の工程、図３の（  ｂ）  参照）  。
【００２２】
このように赤外線Ｉのみで、ＳＯＩ基板１００の表面シリコン層１３０を単結晶炭化シリコン薄膜１４０に変成させるのに必要な温度（  約１２００℃）  を得るようにすると、表面シリコン層１３０は赤外線Ｉを吸収し、その温度が約１２００℃となる。一方、埋め込み絶縁層１２０は赤外線Ｉをほとんど吸収せず、表面シリコン層１３０等からの熱伝導によってその温度が約２５０℃と低い値になる。すなわち、埋め込み絶縁層１２０は、従来例のごとくその温度が表面シリコン層１３０と同様に上昇せず、約２５０℃と低い温度となることから、溶解や軟化といった不要な変化が起こらない。なお、ＳＯＩ基板１００の表面シリコン層１３０を単結晶炭化シリコン薄膜１４０に変成させるのに必要な温度は５００℃〜１４５０℃の間であれば良い。
【００２３】
前記第１の工程の後、この第１の工程の前記状態と同一の状態をさらに３０分間継続して保ち、これにより単結晶炭化シリコン薄膜１４０の上に炭素薄膜１５０を堆積させる（  第２の工程、図３の（  ｃ）  参照）  。
【００２４】
この第２の工程後、切換弁３６３及び３６４を切り換え、不活性ガス供給部３４０から１０００ｃｃ／分の不活性ガスＧ４を、酸素ガス供給部３３０から１００ｃｃ／分の酸素ガスＧ３を各々噴出させる。これにより混合ガス（  Ｇ３＋Ｇ４）  を成膜室２００内に供給する。これと共に、排気手段６００の切換弁を所定時間開け、これにより混合ガス（  Ｇ１＋Ｇ２）  を成膜室２００の外部に排出する。このようにして混合ガス（  Ｇ１＋Ｇ２）  を混合ガス（  Ｇ３＋Ｇ４）  に置き換える。一方、赤外線照射手段４００の通電時間や供給電力等を制御して炭素薄膜１５０の温度を当該炭素薄膜１５０をエッチングして除去するのに必要な温度（  ５５０℃以上）  とし、この状態を１０分間維持して当該炭素薄膜１５０をエッチングして除去する（  第３の工程、図３の（  ｄ）  参照）  。
【００２５】
このように炭素薄膜１５０の温度を５５０℃以上に１０分間維持すると、この炭素薄膜１５０は、Ｃ＋Ｏ→ＣＯ若しくは、Ｃ＋Ｏ２  →ＣＯ２  という化学変化を起こし、一酸化炭素ガス若しくは二酸化炭素ガスに変化する。これにより、炭素薄膜１５０はエッチングされて除去されるのである。
【００２６】
第３の工程の後、切換弁３６４を切り換え、不活性ガス供給部３４０から不活性ガスＧ４を噴出させる。これにより不活性ガスＧ４を成膜室２００内に供給する。これと共に、排気手段６００の切換弁を所定時間開け、これにより混合ガス（  Ｇ３＋Ｇ４）  を成膜室２００の外部に排出する。このようにして混合ガス（  Ｇ３＋Ｇ４）  を当該不活性ガスＧ４に置き換える。このように混合ガス（  Ｇ３＋Ｇ４）  を純粋な不活性ガスＧ４に置き換えることにより酸素ガスＧ３と後述するシラン系ガスとが爆発的に反応する危険性を回避する。
【００２７】
その後、切換弁３６１及び３６５を切り換え、水素ガス供給部３１０から１０００ｃｃ／分の水素ガスＧ１を、シラン系ガス供給手段３５０から１０ｃｃ／分のシラン系ガスＧ４を各々噴出させる。これにより混合ガス（  Ｇ１＋Ｇ５）  を成膜室２００内に供給する。一方、赤外線照射手段４００の通電時間や供給電力等を制御して単結晶炭化シリコン薄膜１４０の上に新たな単結晶炭化シリコン薄膜１６０を成長させるのに必要な温度（  約１２００℃）  とし、この状態を３０分間維持して当該単結晶炭化シリコン薄膜１４０の上に新たな単結晶炭化シリコン薄膜１６０を成長させる（  第４の工程、図３の（  ｅ）  参照）  。
【００２８】
このようにシラン系ガスＧ５が単結晶炭化シリコン薄膜１４０の上で分解及び反応することで、当該単結晶炭化シリコン薄膜１４０上にさらなる単結晶炭化シリコン薄膜１６０が形成されるのである。なお、単結晶炭化シリコン薄膜１４０の上に新たな単結晶炭化シリコン薄膜１６０を成長させるのに必要な温度は５００℃〜１４５０℃の間であれば良い。
【００２９】
以上のようにして、単結晶炭化シリコン薄膜１４０、１６０を有する絶縁層埋め込み型単結晶炭化シリコン基板が製造される。
【００３０】
このような製造装置Ａ及びこれを用いた製造方法による場合、赤外線ＩをＳＯＩ基板１００の表面シリコン層１３０に照射し、これのみで表面シリコン層１３０を単結晶炭化シリコン薄膜１４０に変成させるのに必要な温度に上昇させるようにしたので、赤外線Ｉをほとんど吸収しない埋め込み絶縁層１２０の温度が大きく上昇しない。このため、埋め込み絶縁層１２０が軟化若しくは溶融し、単結晶炭化シリコン薄膜１４０に変成されなかった表面シリコン層１３０の塊が当該埋め込み絶縁層１２０に埋没する等を防止することができ、その結果、単結晶炭化シリコン薄膜１４０、１６０と埋め込み絶縁層１２０との界面の平坦性に優れた絶縁層埋め込み型単結晶炭化シリコン基板を得ることができる。
【００３１】
なお、赤外線照射手段４００は、位置調整可能であるとしたが、これに限定されることはなく、赤外線ＩをＳＯＩ基板１００の表面シリコン層１３０に赤外線Ｉを出力し得るように成膜室２００に予め固定されていても良い。また、赤外線照射手段４００は、図４に示すように、成膜室２００の外側に位置調整可能に配設することも可能である。この場合、成膜室２００は透明石英で構成する。この透明石英は、赤外線を殆ど吸収しないので、成膜室２００の壁越しに赤外線ＩをＳＯＩ基板１００の表面シリコン層１３０に照射することができる。また、この成膜室２００は、壁自体の温度が上昇しないので、当該壁近傍で不必要なガスの分解が起こらない。このように赤外線照射手段４００の位置を変更することができるので、上記実施例と同様に、第１の工程の前に、照射領域、照射角度を容易に調整できる等の汎用性が生まれ、表面シリコン層１３０を局所的に単結晶炭化シリコン薄膜１４０に変成させることもできる。
【００３２】
表面シリコン層１３０を局所的に単結晶炭化シリコン薄膜１４０に変成させる場合、この単結晶炭化シリコン薄膜１４０上に窒化ガリウムを堆積し光デバイスを作製すれば、同一基板上に電子デバイスと光デバイスとを混載させた電子、光融合デバイスを製造することもできる。
【００３３】
各ガス供給部３１０〜３５０は、各種ガスＧ１〜Ｇ５が充填されており、各種ガスＧ１〜Ｇ５を各々噴出するとしたが、各工程において、必要となるガス（  混合ガスの場合には予め所定の割合で混合したガス）  を各ガス供給部に充填し、前記ガスを噴射させるようにしても良い。
【００３４】
但し、各種のガスを予め所定の割合が混合したものを供給するタイプのものより、各種のガスを別個に供給するタイプの方が、各種のガスの混合比を容易に変更することができるので、各種の化学反応に対応することができるのであるという点で柔軟性に富んでいるといえる。
【００３５】
なお、上述した前記製造方法の前記第４工程においては、シラン系ガスＧ５としてシリコン原子と炭素原子が含まれるガスシラン系ガスＧ５と、水素ガスＧ１との混合ガスを供給するとしたが、シラン系ガスＧ５としてシリコン原子が含まれ炭素原子の含まれないモノシランガス、ジシランガス、ジクロロシランガス等を用い、このシラン系ガスＧ５と水素ガスＧ１と炭化水素系ガスＧ２との混合ガスを供給するとしてもよい。なお、混合ガスの供給方法は目的に応じて選定される。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明とおり、本発明に係る絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造方法は、シリコン基板上に設けられた埋め込み絶縁層とこの埋め込み絶縁層上に形成された表面シリコン層とを有するＳＯＩ基板を成膜室内に設置し、この成膜室内で絶縁層埋め込み型単結晶炭化シリコン基板を製造する方法において、成膜室内に水素ガスと炭化水素系ガスとの混合ガスを供給しつつ、ＳＯＩ基板の表面シリコン層に向けて赤外線を照射し、これにより表面シリコン層を単結晶炭化シリコン薄膜に変成させるのに必要な温度に上昇させ、この状態を所定時間維持して当該表面シリコン層を単結晶炭化シリコン薄膜に変成させる第１の工程を有することを特徴としている。
【００３７】
このような製造方法による場合、赤外線をＳＯＩ基板の表面シリコン層に照射し、これのみで表面シリコン層を単結晶炭化シリコン薄膜に変成させるのに必要な温度に上昇させるようにしたので、前記赤外線をほとんど吸収しない埋め込み絶縁層の温度が大きく上昇しない。このため、前記埋め込み絶縁層が軟化若しくは溶融し、単結晶炭化シリコン薄膜に変成されなかった表面シリコン層の塊が当該埋め込み絶縁層に埋没する等を防止することができる。従って、前記単結晶炭化シリコン薄膜と埋め込み絶縁層の界面の平坦性に優れた絶縁層埋め込み型単結晶炭化シリコン基板を得ることができる。
【００３８】
本発明に係る絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造装置は、シリコン基板上に設けられた埋め込み絶縁層とこの埋め込み絶縁層上に形成された表面シリコン層とを有するＳＯＩ基板を成膜室内に設置し、この成膜室内で絶縁層埋め込み型単結晶炭化シリコン基板を製造する装置において、ＳＯＩ基板が設置される成膜室と、絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造に必要な各種のガスを成膜室内に供給するガス供給手段と、ＳＯＩ基板の表面シリコン層に向けて赤外線を照射する赤外線照射手段と、ガス供給手段及び赤外線照射手段を制御する制御手段とを具備し、前記制御部は、成膜室内に水素ガスと炭化水素系ガスとの混合ガスを供給しつつ、ＳＯＩ基板の表面シリコン層に向けて赤外線を照射し、これにより表面シリコン層を単結晶炭化シリコン薄膜に変成させるのに必要な温度に上昇させ、この状態を所定時間維持して当該表面シリコン層を単結晶炭化シリコン薄膜に変成させるようになっている。
【００３９】
このような製造装置による場合、上記製造方法と同様の効果を奏する。また、かかる製造装置であると、加熱手段として赤外線照射手段を用い、赤外線のみでＳＯＩ基板の表面シリコン層を昇温させるようにしているので、従来例のごとく抵抗加熱方式のヒータやに誘導加熱方式のコイル等伴う断熱設備などが不要になる。このため、従来例と比べて装置の小型化を図ることができる。また、成膜室内に密閉して配線設備を備える必要がないことから、装置の簡略化を図ることができる。また、誘導加熱方式のように誘導により周辺機器に電波障害を与えるなどの問題もない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造方法を実施するための製造装置の概略的説明図である。
【図２】同製造装置の制御部を説明するためのブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造方法の各工程を示す概略的説明図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造装置の設計変形例を示す概略的説明図である。
【符号の説明】
１００  ＳＯＩ基板
１１０  シリコン基板
１２０  埋め込み絶縁層
１３０  表面シリコン層
１４０  単結晶炭化シリコン薄膜
１５０  炭素薄膜
１６０  単結晶炭化シリコン薄膜
２００  成膜室
３００  ガス供給手段
４００  赤外線照射手段
【図１】
2004296558.tif 000003
【図２】
2004296558.tif 000004
【図３】
2004296558.tif 000005
【図４】
2004296558.tif 000006