(57)【要約】【課題】  絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板を比較的安価に得ることのできる新規な製造方法を提供する。【解決手段】  シリコン基板の熱酸化処理により得られる絶縁層１０と単結晶シリコン層１２とからなる基板（（Ａ）欄）のシリコン層１２の表面に炭素含有ガスを供給しつつ加熱してシリコン層１２を炭化シリコン層１２′に変成させ（（Ｂ）欄）、絶縁層１４とシリコン層１６とからなる基板と絶縁層の側で貼り合わせて（（Ｃ）欄）、絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板（（Ｄ）欄）とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層と単結晶炭化シリコン層とからなる第１の基板を形成し、
該第１の基板に、絶縁層と単結晶シリコン層とからなる第２の基板を、絶縁層の側の面を合わせて張り合わせることを含む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】
前記第１の基板を形成することは、絶縁層と単結晶シリコン層とからなる基板の単結晶シリコン層の表面に炭素を含有するガスを供給しつつ該表面を所定の温度に加熱することにより、単結晶シリコンを単結晶炭化シリコンに変成させることによって該第１の基板を形成することを含む請求項１記載の絶縁層埋め込み型単結晶炭化シリコン基板の製造方法。
【請求項３】
前記第１の基板を形成することは、
単結晶シリコンの基板の表面に炭素を含有するガスを供給しつつ所定の温度に加熱することにより単結晶シリコンの一部を変成させて単結晶炭化シリコンの薄膜を形成し、
一部が単結晶炭化シリコンに変成した単結晶シリコン基板を酸化雰囲気中で加熱することにより、残りの単結晶シリコンを酸化物とすることによって該第１の基板を形成することを含む請求項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。
【請求項４】
前記張り合わせの後において、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ことをさらに含む請求項１〜３のいずれか１項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。
【請求項５】
前記所定の温度は１２００℃以上１７００℃以下の温度である請求項２または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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン酸化物の絶縁層上に光デバイスとして用いるＧａＮと物性定数の近い炭化シリコン層を形成した絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板（ＳｉＣ／ＯＩ基板：ＳｉＣ  ｏｎ  ｉｎｓｕｌａｔｏｒ基板）の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
このＳｉＣ／ＯＩ基板の製造方法として、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板の表面に炭素源ガスを供給しつつ表面を加熱することによって表面のシリコン層を炭化シリコン層に変成させてＳｉＣ／ＯＩ構造とすることが考えられる。
【０００３】
しかしながら、ＳＯＩ基板表面のＳｉ層をＳｉＣに変成させるために加熱すると、シリコン層直下の埋め込み絶縁層が加熱により軟化もしくは溶融し、これにより単結晶炭化シリコンに変成されなかったシリコン層の塊が埋め込み絶縁層に埋没するなどの問題がある。
【０００４】
下記特許文献１には、この問題を回避するため、炭化シリコンに変成させる単結晶シリコン層の薄膜を１０mm以下とし、その表面に炭素源ガスを供給しつつ赤外線を照射して単結晶シリコンの薄膜を加熱して短時間で変成させ、その後、単結晶炭化シリコンに変成された薄膜の上に新たな単結晶炭化シリコン層を成長させることが記載されている。
【０００５】
しかしながら上記手法においても、単結晶シリコンの薄膜を短時間のうちに均一な昇温速度で均一に加熱して均一な単結晶炭化シリコンを得ることが課題となっており、その歩留りが良くなければ高価なＳＯＩ基板を多量に損失することになる。
【０００６】
一方、貼り合わせ法によりＳＯＩ基板を得ることは例えば下記特許文献２，３に記載されているように周知である。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２９６５５８号公報
【特許文献２】特開２００４−２２１１９８号公報
【特許文献３】特開２００５−７２０４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって本発明の目的は、絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板を比較的安価に得ることのできる新規な製造方法で提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、絶縁層と単結晶炭化シリコン層とからなる第１の基板を形成し、該第１の基板に、絶縁層と単結晶シリコン層とからなる第２の基板を、絶縁層の側の面を合わせて張り合わせることを含む絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板の製造方法が提供される。
【００１０】
前記第１の基板を形成することは、絶縁層と単結晶シリコン層とからなる基板の単結晶シリコン層の表面に炭素を含有するガスを供給しつつ該表面を所定の温度に加熱することにより、単結晶シリコンを単結晶炭化シリコンに変成させることによって該第１の基板を形成することを含む。
【００１１】
或いはまた、前記第１の基板を形成することは、単結晶シリコンの基板の表面に炭素を含有するガスを供給しつつ所定の温度に加熱することにより単結晶シリコンの一部を変成させて単結晶炭化シリコンの薄膜を形成し、一部が単結晶炭化シリコンに変成した単結晶シリコン基板を酸化性雰囲気中で加熱することにより、残りの単結晶シリコンを酸化物とすることによって該第１の基板を形成することを含む。
【００１２】
本発明では、シリコンから炭化シリコンへの変成処理が埋め込み絶縁層を有するＳＯＩ基板に対してでなく酸化処理後のシリコン基板または酸化処理前のシリコン基板に対して行なわれるので、たとえ変成処理の歩留りが悪くても高価なＳＯＩ基板の損失を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明の一実施形態として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の各工程を示す図である。
【００１４】
図１において、まずシリコン基板の熱酸化処理により得られる絶縁層１０と単結晶シリコン層１２とからなる基板を用意し（（Ａ）欄）、加熱炉内でそのシリコン層の表面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表面シリコン層を１２００〜１７００℃に加熱してシリコン層１２を炭化シリコン層１２′に変成させる（（Ｂ）欄）。次に、この基板と、シリコン基板の熱酸化処理により得られる絶縁層１４と単結晶シリコン層１６とからなる基板とを絶縁層の側で表面研摩後貼り合わせて（（Ｃ）欄）、絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板（（Ｄ）欄）とする。
【００１５】
炭化シリコンへ変成させる前のシリコン層１２の膜厚が１０nmを超えると、変成された単結晶炭化シリコン薄膜が局所的に核成長を起こして粒塊となることで表面状態が荒れ、好ましくない状況となるので、シリコン層１２の膜厚は１０nm以下とすることが望ましい。この場合に、必要があれば、例えば特許文献１に記載の手法により、変成された炭化シリコンの薄膜の上にシラン系ガスを供給して新たな単結晶炭化シリコン層を成長させても良い。
【００１６】
図２は本発明の他の実施形態を示す。図２において、まず、加熱炉内でシリコン基板の表面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、表面のシリコンを１２００〜１７００℃の温度に加熱してシリコン層２０と炭化シリコン薄膜２２とからなる基板とする（（Ａ）欄）。次に、この基板を酸化雰囲気中で５５０℃以上に加熱して前の工程で生じた炭素薄膜をエッチングで除去すると同時に、残ったシリコン部分２０を絶縁層２０′とする（（Ｂ）欄）。以後は、第１の実施形態における工程（Ｃ）（Ｄ）と同じ工程で、絶縁層埋め込み型半導体炭化シリコン基板を得る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態を説明する図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を説明する図である。
【図１】
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【図２】
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