特許ウォッチ

公開番号2025112219
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-31
出願番号2024006393
出願日2024-01-18
発明の名称3C-SiC単結晶基板の評価方法
出願人信越半導体株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類C30B 29/36 20060101AFI20250724BHJP(結晶成長)
要約【課題】
Si基板と3C―SiC単結晶膜の界面における空孔の有無を、ラマンスペクトルによって非破壊、短時間、広範囲に評価できる手法を提供することを目的とする。
【解決手段】
Si基板上に3C―SiC単結晶膜を成長させた3C-SiC単結晶基板の評価方法であって、前記3C-SiC単結晶基板の前記3C―SiC単結晶膜の表面にレーザー光を照射し、ラマン分光法により取得したラマンスペクトルによって前記Si基板と前記3C―SiC単結晶膜の界面における空孔の有無を評価することを特徴とする3C-SiC単結晶基板の評価方法。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
Ｓｉ基板上に３Ｃ―ＳｉＣ単結晶膜を成長させた３Ｃ－ＳｉＣ単結晶基板の評価方法であって、前記３Ｃ－ＳｉＣ単結晶基板の前記３Ｃ―ＳｉＣ単結晶膜の表面にレーザー光を照射し、ラマン分光法により取得したラマンスペクトルによって前記Ｓｉ基板と前記３Ｃ―ＳｉＣ単結晶膜の界面における空孔の有無を評価することを特徴とする３Ｃ－ＳｉＣ単結晶基板の評価方法。
続きを表示（約 680 文字）【請求項２】
前記ラマンスペクトルから得られたＳｉラマン信号強度Ｉ
Ｓｉ
に対する３Ｃ－ＳｉＣのＴｏモード信号強度Ｉ
Ｔｏ
の比（Ｉ
Ｔｏ
／Ｉ
Ｓｉ
）または前記Ｓｉラマン信号強度Ｉ
Ｓｉ
に対する３Ｃ－ＳｉＣのＬｏモード信号強度Ｉ
Ｌｏ
の比（Ｉ
Ｌｏ
／Ｉ
Ｓｉ
）を閾値とし、該閾値から、前記３Ｃ－ＳｉＣ単結晶膜直下に存在する前記空孔の有無を判断することを特徴とする請求項１に記載の３Ｃ－ＳｉＣ単結晶基板の評価方法。
【請求項３】
前記ラマンスペクトルの測定時には、前記３Ｃ－ＳｉＣのＴｏモード信号強度Ｉ
Ｔｏ
と前記３Ｃ－ＳｉＣのＬｏモード信号強度Ｉ
Ｌｏ
が最大になるように前記レーザー光の焦点を調整することを特徴とする請求項２に記載の３Ｃ－ＳｉＣ単結晶基板の評価方法。
【請求項４】
前記Ｉ
Ｔｏ
／Ｉ
Ｓｉ
の値が０．２５以上または前記Ｉ
Ｌｏ
／Ｉ
Ｓｉ
の値が０．１１以上のときに前記空孔が存在すると判断することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の３Ｃ－ＳｉＣ単結晶基板の評価方法。
【請求項５】
４１７ｃｍ
－１
のラマン信号強度が観測された場合に前記空孔が存在すると判断することを特徴とする請求項１に記載の３Ｃ－ＳｉＣ単結晶基板の評価方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、３Ｃ－ＳｉＣ単結晶基板の評価方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
Ｓｉのバンドギャップ１．１ｅＶと比べ、ＳｉＣは２．２～３．３ｅＶという広いバンドギャップを有することから高い絶縁破壊強度を有し、また熱伝導率も高いためパワーデバイスや高周波用デバイスなどの各種半導体デバイス用の半導体材料として期待されている材料である。
【０００３】
また、ＧａＮ成長のプラットフォームとしての利用（例えば特許文献１および非特許文献１）も進められているが、一方でＳｉＣウェーハは小直径が主流であり、パワーデバイスや高周波デバイス向けとして大直径化が求められており、良質な３Ｃ－ＳｉＣ単結晶膜を大直径基板上に成膜することができれば、３Ｃ－ＳｉＣ単結晶膜そのものの利用以外に、大直径で良質なＧａＮ層をもつヘテロエピタキシャルウェーハを作製することが可能になる。
【０００４】
そこで、この大直径化の方法として、デバイスプロセスとの整合性がよいＳｉ基板上へのエピタキシャル成長が検討されてきた（例えば特許文献１および２）。これらの特許文献では、Ｓｉ基板上に３Ｃ－ＳｉＣ単結晶膜が成長できること、ならびにリアクタの種類を選べば直径３００ｍｍのような大直径基板へ３Ｃ－ＳｉＣ単結晶膜が成長できることが開示されている。
【０００５】
また、圧力が１３３３Ｐａ以下の条件でＳｉ基板上に３Ｃ－ＳｉＣを成長させると、３Ｃ－ＳｉＣ単結晶膜直下に空孔が形成されることが開示されている（例えば特許文献３）。このような３Ｃ－ＳｉＣ単結晶膜直下に空孔が形成された３Ｃ－ＳｉＣ単結晶基板にＧａＮ等のＩＩＩ－Ｖ族の材料をヘテロエピタキシャル成長させた場合、ヘテロエピタキシャル層全体の応力を緩和する効果が期待される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特表２０１８－５２２４１２号公報
特開２０２１－０２０８１９号公報
特開２０２３－０４５１６３号公報
特開２００９－１９４１１７号公報
【非特許文献】
【０００７】
ＪａｐａｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ５３，０５ＦＬ０９（２０１４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一方、このような減圧下での３Ｃ－ＳｉＣ単結晶膜の形成は成長レートの低下を招くため、空孔の有無を確認しながら最適な成長条件を検討する必要がある。
【０００９】
この空孔の有無の評価としては、３Ｃ－ＳｉＣ表面からの断面ＴＥＭが行われてきた。しかしながら、断面ＴＥＭは破壊検査で長時間を必要とし、かつ局所的な分析であり、非破壊かつ短時間で広い面積を評価する手法が求められていた。
【００１０】
また、特許文献４ではＳｉ基板およびその上に３Ｃ－ＳｉＣ層が形成されたウェーハのそれぞれに、Ｐ偏光をＳｉのブルースター角に調整するか、または、干渉縞が最小値となるようにＰ偏光の角度を調整して入射し、それぞれの赤外透過スペクトルを測定し、両者の比から透過率または吸光度スペクトルを算出して、少なくともＬｏモードの波数を求めることを特徴とするＳｉ基板上の３Ｃ－ＳｉＣ層のフォノン波数の測定方法が開示されている。しかしながら、３Ｃ－ＳｉＣ単結晶膜直下に形成される空孔の有無の評価については言及されていない。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許