(57)【要約】【課題】良質で大口径化の可能なシリコンカーバイド基板を製造する。【解決手段】母材基板としてのシリコン基板１の表面に多孔質層２を形成し、炭素を含むガスのプラズマ雰囲気中でシリコン基板１に電圧を印加して多孔質層２の表面にシリコンカーバイドの種結晶３を形成し、その種結晶３を起点にシリコンカーバイドの結晶層をエピタキシャル成長させる。【選択図】  図１
2004307253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材基板の表面に多孔質層を形成する第１の工程と、
上記母材基板と格子定数および熱膨張係数の異なる半導体に含まれる元素を１つ以上含むプラズマ雰囲気中で前記母材基板に電圧を印加して前記多孔質層の表面に前記半導体の種結晶を形成する第２の工程と、
前記種結晶を起点に前記半導体の結晶層をエピタキシャル成長させる第３の工程と、
を含むことを特徴とする半導体基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体基板の製造方法において、
前記多孔質層は、その気孔率が２０〜６０％であることを特徴とする半導体基板の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれか１つに記載の半導体基板の製造方法において、
前記第３の工程の後に前記母材基板を除去する第４の工程を有し、該第４の工程によりフリースタンディングの単結晶基板を得ることを特徴とする半導体基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１、２又は３のいずれか１つに記載の半導体基板の製造方法において、
前記母材基板と前記エピタキシャル成長される半導体の結晶層との組み合わせが、ガリウム砒素と窒化ガリウム、ガリウム燐と窒化ガリウム、インジウム隣とインジウムナイトライド、シリコンとシリコンカーバイド、シリコンカーバイドとダイヤモンドのいずれか１つであることを特徴とする半導体基板の製造方法。
【請求項５】
請求項１、２又は４のいずれか１つに記載の半導体基板の製造方法において、
前記エピタキシャル成長された半導体の結晶層の上面に三元系半導体結晶を成長させる第５の工程を有することを特徴とする半導体製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、母材基板の上面に多孔質層を形成し、その多孔質層に種結晶を形成し、その種結晶を元に半導体結晶をヘテロエピタキシャル成長させることで高品質で大口径な半導体基板を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
窒化ガリウム（ＧａＮ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ダイヤモンド、インジウムナイトライト（ＩｎＮ）等のワイドバンドギャップ半導体は、バンドギャップが大きいことから短波長の発光ダイオードやレーザーなどの光デバイスや大電力スイッチングデバイスの材料として有望視されている。
【０００３】
窒化ガリウムは、青色の発光ダイオードや青から紫外領域のレーザー用として注目され、研究開発が盛んに進められている。しかし、現在大口径の窒化ガリウム基板は実現されておらず、窒化ガリウムを使ったデバイスの作製には、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）を母材基板としてその上面にへテロエピタキシャル成長技術により窒化ガリウムを成膜した基板が用いられている。ところが、六方晶のサファイアと窒化ガリウムでは、格子定数が１６％も異なるために、格子不整合による積層欠陥や点欠陥など多くの結晶欠陥を生じるため、その成長にはさまざまな改良が必要となっている。
【０００４】
そこで、天野らはサファイア基板上に、窒化ガリウムを成長する前に窒化アルミニウムまたは窒化ガリウムを低温で成長させた低温堆積層を形成し、その上に窒化ガリウムを成長することで結晶欠陥を低減する方法を提案した（非特許文献１）が、サファイア基板と窒化ガリウムの格子定数及び熱膨張係数が異なるため、反りが大きく、平坦な基板は得られなかった。また、Ｆｕｎらは、シリコンカーバイドを母材基板としてその上に多孔質層を形成し、その上に窒化ガリウムを成長する手法を提案している（非特許文献２）が、分子線エピタキシーを用いたため、高速に厚膜を成長させることができなかった。
【０００５】
一方、シリコンカーバイドは、絶縁破壊電界がシリコンより約１０倍大きく、熱伝導率も約３倍高く、電子の飽和移動度も２倍大きいことから、大電力動作が可能でかつ低損失のデバイス材料として注目されている。このシリコンカーバイドには、多くの結晶構造が存在することが知られているが、単結晶基板として市販されているのは、六方晶でＣ軸方向への繰り返し周期が４回または６回の４Ｈおよび６Ｈだけである。これは、シリコンカーバイドが常圧で融点を持たないため、シリコンなどの液相からの結晶成長ができず、昇華法と呼ばれる製法でないと基板の製造ができないことによる。
【０００６】
昇華法とは、シリコンカーバイドの原料となる研磨用のシリコンカーバイド粒を坩堝に充填し、その坩堝の上部内側に母材基板となる単結晶シリコンカーバイドを設置し、坩堝上部が下部に比べて温度が低くなるような温度勾配を持たせ、２２００℃〜２４００℃に加熱することで原料のシリコンカーバイド粒を昇華させて、上部の種結晶に析出する結晶成長方法である。
【０００７】
そのため、低温相の立方晶は成長できず、高温相の六方晶のシリコンカーバイドしか合成できなかった。また、この製法では坩堝の大きさで結晶の大きさが制限され、３インチが市販される最大の大きさとなっていて、大口径化はできなかった。
【０００８】
そこで、大口径シリコンカーバイド基板の製法として、大口径化が可能なシリコン基板上へのヘテロ成長による立方晶シリコンカーバイド成長が試みられている。この立方晶シリコンカーバイド単結晶の成長では、シリコン基板のサイズと同じ大きさのシリコンカーバイド基板の作製が可能になり、また成長温度が１３５０℃〜１４００℃と六方晶系に比べて低温であることから、製造設備の設計が容易となる特徴がある。
【０００９】
よって、この方法が確立されれば、シリコンカーバイド基板の大口径化および単位面積あたりのコスト低下が期待できる。この立方晶シリコンカーバイドの絶縁破壊耐圧は六方晶より小さいが、電子移動度は室温でも１０００ｃｍ２／Ｖ−ｓと大きく、そのため立方晶を使った能動素子は、オン抵抗が小さな中電力のパワー素子や、高周波デバイスへの応用が期待されている。
【００１０】
また、Ｎｉｓｈｉｎｏらにより、シリコン基板の表面を炭化したのち、化学気相成長法を用いてシリコンカーバイド単結晶薄膜を合成する手法も報告されている（非特許文献３）。この方法は、シリコンの炭化処理を行うことによりシリコン基板表面にシリコンカーバイド膜を形成し、この上にシリコンカーバイド層を化学気相成長法で形成するものである。
【００１１】
しかし、このようにシリコン単結晶基板上に直接シリコンカーバイドを合成する方法では、格子定数がシリコンの０．５４３ｎｍに対してシリコンカーバイドは０．４３６ｎｍと約２０％と大きな差があるため、成長する膜に欠陥が入りやすく、また、熱伝導率もシリコンの１．４Ｗ／ｃｍ・Ｋに対してシリコンカーバイドは４Ｗ／ｃｍ・Ｋと大きく、線膨張係数もシリコンの２．５×１０−６Ｋ−１に対してシリコンカーバイドは３．５×１０−６Ｋ−１と大きく異なる。このため、図４に示すように成膜中にシリコン基板１が反ったり、成長終了後の冷却過程で成長したシリコンカーバイド層４が剥がれたりするなど問題が生じている。また、成長したシリコンカーバイド膜には、立方晶でも結晶軸の異なる双晶が多く混在するとの報告がある。
【００１２】
長沢らは、シリコンの（１００）の結晶表面に（１１０）の面方位の方向に平行にダイヤモンド粉末を使った傷つけ処理によりＶ溝を作り、この上にＣＶＤ法により大面積の立方晶シリコンカーバイドを成長する手法を報告している（非特許文献４）。このシリコンカーバイドのエピタキシャル成長では、結晶成長過程で発生した欠陥がＶ溝のどちらの面から発生したかで（−１，１，１）と（１，−１，１）に異なる方向へ欠陥が伸びるため、合成が進む過程で（−１，１，１）と（１，−１，１）の欠陥がぶつかり、どちらか優勢な結晶面だけが残り一方の欠陥はその衝突面で止まる。この結果、膜が厚くなる過程で欠陥の数は減少するもののまだ十分でなく、また基板の反りや剥離の問題は解消しなかった。
【００１３】
【非特許文献１】天野他著、「応用物理」、第６８巻、第７号、１９９９年、７６８−７７３頁
【非特許文献２】ヤン（Ｆ．Ｙｕｎ）他著、アプライド  フィジックス  レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ）、（米国）、Ｖｏｌ．８１、Ｎｏ．２１、２００２年、ｐ．４１４２−４１４４
【非特許文献３】西野他著、アプライド  フィジックス  レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ）、（米国）、Ｖｏｌ．４２、Ｎｏ．２、１９９３年、ｐ．４６０−４６２
【非特許文献４】長沢（Ｈ．Ｎａｇａｓａｗａ）他著、マテリアル  サイエンス  フォーラム（Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｆｏｒｕｍ）Ｖｏｌ．３８９−３９３、２００２年、ｐ．３１９−３２２
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、サファイア基板の上に形成する窒化ガリウムの合成では、サファイア基板と窒化ガリウムの格子定数、熱膨張係数、熱伝導率などが異なるために、格子定数不整合による結晶欠陥、ボイド、クラックなどの発生を制御することができず、良質な厚膜の結晶が成長できないという問題があった。またそのサファイア基板上に予め低温堆積層を形成してから窒化ガリウムを成長させる場合は、欠陥等をある程度低減させることができるものの、反りが大きく、大口径では良質な層を得ることが困難であった。また、多孔質層を形成してから窒化ガリウムを成長させる方法は、ＭＢＥ法によるものであるため成長が遅く十分な膜厚を得ることが困難であった。
【００１５】
また、窒化ガリウムを使った青色レーザーダイオードの開発では、六方晶のサファイア基板上に窒化ガリウムが作製されるため、へき開ができないので、ファブリペロー共振器を形成するために切断とその切断面を高い精度で研磨することが必要されており、歩留まりのよい生産が困難になる問題があった。
【００１６】
また、昇華法によるシリコンカーバイド基板の製造では、坩堝の大きさにより口径が制限されるため大口径化が難しいという問題の他に、一度の成長で多数枚のウェハを取れるだけの単結晶成長ができず、製造コスト低減が難しいという問題もあった。
【００１７】
また、シリコン基板上に立方晶シリコンカーバイド層をエピタキシャル成長で形成する方法では、成長後のエピタキシャル層がシリコンカーバイドとシリコンの熱膨張係数の違いにより反ったり、シリコンカーバイド層が剥離する問題が解決できなかった。
【００１８】
本発明の目的は上記した各問題を解消し、良質で大口径化の可能な半導体基板を得ることができるようにした半導体基板の製造方法を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
請求項１にかかる発明は、母材基板の表面に多孔質層を形成する第１の工程と、上記母材基板と格子定数および熱膨張係数の異なる半導体に含まれる元素を１つ以上含むプラズマ雰囲気中で前記母材基板に電圧を印加して前記多孔質層の表面に前記半導体の種結晶を形成する第２の工程と、前記種結晶を起点に前記半導体の結晶層をエピタキシャル成長させる第３の工程と、を含むことを特徴とする半導体基板の製造方法とした。
【００２０】
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の半導体基板の製造方法において、前記多孔質層は、その気孔率が２０〜６０％であることを特徴とする半導体基板の製造方法とした。
【００２１】
請求項３にかかる発明は、請求項１又は２のいずれか１つに記載の半導体基板の製造方法において、前記第３の工程の後に前記母材基板を除去する第４の工程を有し、該第４の工程によりフリースタンディングの単結晶基板を得ることを特徴とする半導体基板の製造方法とした。
【００２２】
請求項４にかかる発明は、請求項１、２又は３のいずれか１つに記載の半導体基板の製造方法において、前記母材基板と前記エピタキシャル成長される半導体の結晶層との組み合わせが、ガリウム砒素と窒化ガリウム、ガリウム燐と窒化ガリウム、インジウム隣とインジウムナイトライド、シリコンとシリコンカーバイド、シリコンカーバイドとダイヤモンドのいずれか１つであることを特徴とする半導体基板の製造方法とした。
【００２３】
請求項５にかかる発明は、請求項１、２又は４のいずれか１つに記載の半導体基板の製造方法において、前記エピタキシャル成長された半導体の結晶層の上面に三元系半導体結晶を成長させる第５の工程を有することを特徴とする半導体製造方法とした。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体装置の製造方法では、母体基板の表面に多孔質層を形成し、プラズマ雰囲気中で電圧を印加してそこに種結晶を形成し、その上にワイドバンドギャップ半導体層をエピタキシャル成長させる。母体基板としては大口径のシリコン基板等を使用できるので、大口径のワイドバンドギャップ半導体基板を製造することができる。また、そのワイドバンドギャップ半導体層は、多孔質層に形成された多数の種結晶（結晶核）から成長が始まり、それぞれマイクロボイドを内包しながら成長が進むため、低欠陥の結晶となり、欠陥、反り、クラック等が少ない良質のワイドバンドギャップ半導体層を成長させることができる。また、本発明では、種結晶を立方晶に制御することで、立方晶の窒化ガリウム単結晶を作製することが可能であり、これによりへき開を使った窒化ガリウムの青色レーザーの基板を提供することが可能になる。
【００２５】
なお、多孔質層を使った結晶成長法としては、シリコンのＳＯＩの作製が有名である（電子材料，１９９７年１２月号，９１−９７頁）が、これはシリコンとシリコンのホモ成長であり、基板と成長するエピタキシャル層との格子定数や熱膨張係数は結晶品質に影響を与えない。また、ＳＯＩでは水素熱処理を行うことにより多孔質層の表面にシリコン単結晶層を形成し、その後にエピタキシャル成長を行うものであり、本発明が多孔質層を構成する母材基板の一部からへテロエピタキシャル成長を開始させるのとはその製造方法が大きく異なる。
【００２６】
［第１の実施形態］
シリコンカーバイドの半導体基板を製造する例について、図１を用いて説明する。ここでは、母材基板として単結晶のＰ型シリコン基板１を用いる。まず、シリコンウェハの洗浄後にシリコン基板１の表面（１１１）に多孔質層２を形成する。この多孔質層２の形成は、体積比でフッ酸：エタノール：水が１：１：１の混合液に該シリコン基板１を浸し、該シリコン基板１を正電極とし同一溶液中に負電極を設置して定電流を流す。このとき電流密度を５００ｍＡ／ｃｍ２とし化成時間を１分とすると約１０μｍ厚の多孔質層２が形成される。この多孔質層２の気孔率は、電流密度で調整することができ、このときの条件では４０％の気孔率が得られる。この気孔率は２０〜６０％が好ましい。
【００２７】
次に、多孔質層２を形成したシリコン基板１を図２に示すマイクロ波プラズマＣＶＤ装置の反応炉１１内に設置する。このＣＶＤ装置では、プラズマはマイクロ波電源１２で発生するマイクロ波のエネルギーで形成される。反応ガスとしてプロパン１０ｓｃｃｍと水素２００ｓｃｃｍを流し、圧力を１３Ｐａ、マイクロ波電力を７００Ｗとすると、プラズマが生成する。そして、下部電極１３上に設置したシリコン基板１とこれに対向した位置に設置された上部電極１４との間に直流電源１５による３００Ｖの電圧を５分間印加すると、多孔質層２の表面５０〜１００ｎｍの深さにシリコンカーバイドの種結晶３が形成される。このとき、形成される種結晶３はシリコン基板１の面方位（１１１）と同じ面方位に配向することが確認されている。ただし、処理時間が長くなるとダイヤモンドが成長する（特開２００１−１６８０３９）ので、種結晶３の形成の後は速やかに次の成長に移行する。
【００２８】
その後、シリコンカーバイドの成長速度を促進させるために基板温度を９００℃に上げ、プロパン流量およびシラン流量を２０ｓｃｃｍ、１０ｓｃｃｍにしてシリコンカーバイド層４をエピタキシャル成長させる。シリコンカーバイド層４の結晶成長は、多孔質層２の最表面の種結晶３から始まり、やがて隣接する成長核同士から発達したシリコンカーバイド結晶が衝突して膜を形成する。このとき、結晶成長が多孔質層２の先端から発生しているため、シリコンカーバイド層４が形成されたときには、必ずその層の下にマイクロボイド２ａを内包して成長が進む。この成長が進むイメージを図３に示した。
【００２９】
このようにマイクロボイドを内包して成長が進むため、成膜したシリコンカーバイド層４は、ストレスがこのマイクロボイドで緩和されるために結晶欠陥が少なく、また反りの小さい高品質な膜となる。このように自然淘汰型結晶成長法とでも呼ぶことができる成長メカニズムでシリコンカーバイド層４が成長する。
【００３０】
また、上記のようにシリコン基板１の（１１１）面に立方晶のシリコンカーバイドを成長させるときには、（１１１）面方向に比べ、それに垂直な方向、すなわち結晶面に平行な方向への結晶成長速度が大きくなる。そのため、成長した結晶が衝突した場合、どちらかが一方の上にオーバーグロースするため、十分な厚みを成長させると、やがて結晶表面には欠陥が無くなって、高品質な結晶を得ることができる。シリコンカーバイド層４が１００μｍ厚以上になったところで成長を終了させる。
【００３１】
前記のような方法で製造した大口径シリコンカーバイド基板は、そのままデバイスに使うことができる。シリコンカーバイド層４だけが必要ならば、母材基板としてのシリコン基板１をフッ酸と硝酸のエッチング液で溶解除去することにより、フリースタンディングのシリコンカーバイド基板を得ることができる。
【００３２】
なお、種結晶２の成長後の化学気相成長は、プラズマＣＶＤ法に限らず、通常の熱ＣＶＤ法を用いても行うことができることは言うまでもない。熱ＣＶＤ法を用いたシリコンカーバイドの成長では、基板温度１４００℃、メタン０．２ｍｌ／ｍｉｎ、シラン０．６ｍｌ／ｍｉｎ、希釈水素１ｌ／ｍｉｎの条件で行うことができる。
【００３３】
また、上記実施形態では、シリコン基板１の面方位を（１１１）としたが、（１００）でも良い。ただし、この結晶面では、（１００）方向への結晶成長速度が、横方向への成長速度に比べて大きいために、成長途中で結晶が衝突したときにできる結晶欠陥がエピタキシャル層であるシリコンカーバイド層４に多く残留してしまう。しかし、成長速度を大きくできるために、厚膜が必要とされる時には有効である。このように厚膜を積める技術は、パワーデバイス向きである。なお、前記の（１１１）面上での成長は、ＦＥＴやダイオードなど比較的膜厚が薄くてすむデバイスに適している。
【００３４】
［第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、母材基板をシリコン基板１としてシリコンカーバイド層４を成長させる場合について述べたが、母材基板をシリコンカーバイドとし、その上にダイヤモンドを成長させて良い。この場合、シリコンカーバイド基板の表面に前記したシリコンと同様の方法で多孔質層を形成する。その上に行うダイヤモンド結晶の成長では、そのまま、ＣＶＤ法によりダイヤモンド結晶を成長させてよい。なぜなら、多孔質層のシリコンカーバイドは、炭素を半分含んだ化合物となっているからである。
【００３５】
［第３の実施形態］
本発明では、窒化ガリウム単結晶の成長も可能である。母材基板としてガリウム砒素（ＧａＡｓ）を使用し、塩酸溶液中で化成酸化することで容易に多孔質層を形成することができる（アプライド  フィジックス  レターズ  Ｖｏｌ．７１，Ｎｏ．９，ｐｐ．１０３９−１０４１，１９９８．）。その後、図２に示したマイクロ波プラズマＣＶＤ装置でアンモニアを電離してプラズマとし、下部電極１３にガリウム砒素基板を設置して上部電極１４と下部電極１３との間に電圧を印加する。このとき基板温度が１００℃であると、はじめＧａ−Ａｓ−Ｎが形成され、その後、基板温度を２００℃にすると、Ａｓが蒸発して窒化ガリウムの種結晶が形成される（ジャパン  ジャーナル  オブ  アプライド  フィジックス，Ｖｏｌ．３４，ｐｐ．１０７５−１０７９，１９９５）。その後、トリエチルカリウムとアンモニアを使いＣＶＤ法で窒化ガリウム層をエピタキシャル成長させればよい。なお、同様の方法で、ガリウム燐（ＧａＰ）を母材基板として使用し多孔質層を形成してその上面に同様に窒化ガリウム層を形成することも可能である。
【００３６】
［第４の実施形態］
本発明では、インジウム燐（ＩｎＰ）を母材基板としてその上面にインジウムナイトライド（ＩｎＮ）層を成長させることも可能である。この場合は、まず、塩酸を溶液にしてインジウム燐基板上に多孔質層を形成し（ジャーナル  オブ  アプライド  フィジックス，３３，Ｌ６４３，１９９４）、その後マイクロ波プラズマＣＶＤ装置によりアンモニアを電離してプラズマとし、多孔質層にプラズマを照射することでインジウムナイトライドの種結晶を形成する。その後、ＣＶＤ法によりインジウムナイトライド結晶層をエピタキシャル成長させれば、高品質なインジウムナイトライド層を形成できる。
【００３７】
［第５の実施形態］
本発明によると、母材基板として面方位が（１００）のものを用いることで、その母材基板上面に立方晶の窒化ガリウム層、インジウムナイトライド層、シリコンカーバイド層、ダイヤモンド層を成長させることができるが、とりわけ立方晶の窒化ガリウムやインジウムナイトライドは、特に短波長レーザー向けの基板として大きな利点を備えている。
【００３８】
これまでに、サファイア基板上に窒化ガリウム、ＩｎＧａＮを積層し、量子井戸を形成した短波長レーザーが開発され、その出力特性が報告されている（中村他著、ジャパン  ジャーナル  オブ  アプライド  フィジックス，Ｖｏｌ．３５，ｐｐ．Ｌ７４−Ｌ７６，１９９６．）が、基板のサファイアやアルミナの結晶構造が六方晶のために、へき開を使ったレーザーの組み立てができず、基板の切断後の研磨に多くの工数を費やす必要があった。
【００３９】
これに対し、本発明では、母材基板として上記のように面方位が（１００）のガリウム砒素を使用し、前述の方法によりその母材基板表面に多孔質層を形成してから、窒化ガリウム層を成長させ、続いて、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置において、原料にトリメチルガリウムとトリメチルアルミニウムとし、アンモニアをキャリアガスとして温度が５００℃の母材基板表面へ供給すると、ガリウム砒素基板上にＡｌＧａＮが成長する。トリメチルアルミニウムをトリメチルインジウムに置き換えると、ＩｎＧａＮを成長させることができる。
【００４０】
また、母材基板として上記のように面方位（１００）のガリウム砒素を使用し、前述の方法によりその母材基板表面に多孔質層を形成してから、窒化ガリウム層を成長させ、続いて、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置において、原料にトリメチルインジウムとトリメチルガリウムおよび水素で希釈したフォスフィンを温度が５５０℃の母材基板表面へ供給すると、ＩｎＧａＰが成長する。さらにフォスフィンをアルシンに置き換えると、ＩｎＧａＡｓを成長させることができる。
【００４１】
これらの三元系の化合物層は、バンドギャップ差を使って二次元電子ガスを形成し、この移動度の大きい電子を活用したヘテロ構造電界効果トランジスタやヘテロバイポーラトランジスタなどへ応用できることはいうまでもない。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、母材基板としてシリコン基板、ガリウム砒素基板、ガリウム燐基板、シリコンカーバイド基板等を使用できるため、大口径化が容易である。
【００４３】
また、本発明によれば、その母材基板上に成長する半導体結晶は、多数の種結晶（成長核）から成長が始まり、それぞれマイクロボイドを内包しながら合成が進むため、低欠陥の結晶となり、欠陥や反り、クラックが少ない良質の半導体基板を得ることができる。
【００４４】
また、本発明によれば、昇華法では成長できない立方晶の窒化ガリウムやシリコンカーバイドの単結晶の成長が可能であり、立方晶の窒化ガリウムはへき開が可能なためレーザー用の基板として、また立方晶のシリコンカーバイドはパワー素子の基板として大きな利点がある。
【００４５】
イオン注入において、六方晶へこれを行う場合は、結晶を壊すほど高ドーズで注入を行うと、その後の熱アニールでも結晶が六方晶に回復せず、立方晶となることが知られている。これに対し、立方晶は六方晶に比べて低温相であることから、その立方晶へのイオン注入後の結晶回復は速やかに進むことが予想され、不純物濃度が大きく低抵抗の層の形成が容易になると期待できる。このように立方晶を使ったデバイスの作製では、同じ結晶構造を持つシリコンやガリウム砒素のデバイスプロセスの転用ができる可能性があり、製造設備の転用、共有化によりシリコンカーバイドのデバイス開発、製造のスピードアップ、低コスト化が期待できるため、立方晶系のシリコンカーバイド基板の実現が期待されている。
【００４６】
また、本発明によれば、半導体結晶の成長後に取り出した基板が反らないために、基板全体を平坦化するための研磨が不要となり、さら多孔質層から母材基板とエピタキシャル層を剥離した場合には、残った母材基板は表面を研磨したのち再利用できるため、低コストで製造できる特徴がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態により得られる半導体基板の断面図である。
【図２】マイクロ波プラズマＣＶＤ装置の概略構成を示す図である。
【図３】シリコンカーバイド層の下にマイクロボイドを内包して成長が進むイメージを示す図である。
【図４】シリコン基板上に直接シリコンカーバイドを形成した場合の反りの説明図である。
【符号の説明】
１：シリコン基板、２：多孔質層、３：種結晶、４：シリコンカーバイド層
１１：反応炉、１２：マイクロ波電源、１３：下部電極、１４：上部電極、１５：直流電源
【図１】
2004307253.tif 000003
【図２】
2004307253.tif 000004
【図３】
2004307253.tif 000005
【図４】
2004307253.tif 000006