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公開番号2024123607
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-12
出願番号2023031174
出願日2023-03-01
発明の名称サファイア基板を処理する方法、サファイア基板の上にエピタキシャル薄膜を形成する方法、サファイア基板、エピタキシャル薄膜、及びそれらを備えるデバイス及び装置。
出願人国立大学法人東京大学
代理人個人
主分類C30B 33/00 20060101AFI20240905BHJP(結晶成長)
要約【課題】サファイア基板の表面を処理する方法を提供する。
【解決手段】方法は、サファイア基板を提供すること;及び前記サファイア基板に対して、水蒸気を含む雰囲気で、熱処理を行うこと;を備える。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
サファイア基板の表面を処理する方法であって、
サファイア基板を提供すること；及び
前記サファイア基板に対して、水蒸気を含む雰囲気で、熱処理を行うこと；
を備える方法。
続きを表示（約 880 文字）【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記熱処理の温度は、１０８０℃以上、１０００℃以上、９００℃以上、又は８５０℃以上である、
方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記雰囲気は、室温及び大気圧での飽和水蒸気量以上の量の水蒸気を含む、
方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、
前記サファイア基板の前記表面は、Ｃ面｛０００１｝を有する、
方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、
前記サファイア基板の前記表面は、a軸方向又はｍ軸方向にオフカット角を有する、
方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の方法であって
前記表面は、実質的に１°以上のオフカット角を有し、
前記熱処理の温度は、１０５０℃以上である、
方法。
【請求項７】
請求項４又は５に記載の方法であって
前記表面は、実質的に２°以上のオフカット角を有し、
前記熱処理の温度は、１０００℃以上である、
方法。
【請求項８】
請求項４又は５に記載の方法であって
前記表面は、実質的に４°以上のオフカット角を有し、
前記熱処理の温度は、９００℃以上である、
方法。
【請求項９】
請求項４又は５に記載の方法であって
前記表面は、実質的に６°以上のオフカット角を有し、
前記熱処理の温度は、８５０℃以上である、
方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、
前記サファイア基板は、２インチ、３インチ、４インチ以上、５インチ以上、６インチ以上、２インチ、３インチ、４インチ、５インチ、６インチ、７インチ、８インチ、９インチ、１０インチ、又は１５インチ若しくはそれより大きいサイズを有する、
方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、サファイア基板を処理する方法、サファイア基板の上にエピタキシャル薄膜を形成する方法、サファイア基板、エピタキシャル薄膜、及びそれらを備えるデバイス及び装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
サファイア基板は、様々な種類のエピタキシャル薄膜の成長に幅広く用いられている。そのようなエピタキシャル薄膜の例は、非限定的に、ＧａＡｓ，Ｓｉ，ＧａＮなどの半導体、光デバイス材料から遷移金属ジカルコゲナイドなどの２次元材料まで含む。
【０００３】
多くの研究開発は、サファイア基板上の原子ステップの量、エピタキシャル成長の条件などに注目されてきた。一方、サファイア基板の表面の結晶方位のエピタキシャル成長への影響についてはほとんど知られていない。研究レベルでは、サファイアのＣ面の酸素層には２種類あり、１単原子層のステップテラス構造が、ＡｌＮの小傾角粒界の原因であるとし、奇数ステップを有するサファイア表面を用いてＡＬＮの小傾角粒界を取り除くこことができるとしている（非特許文献１）。しかし、工業的に、サファイア表面の結晶構造を制御する方法は知られていない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
ＹｕｋｉＨａｙａｓｈｉ，ＲｙａｎＧ．Ｂａｎａｌ，ＭｉｔｓｕｒｕＦｕｎａｔｏ，ａｎｄＹｏｉｃｈｉＫａｗａｋａｍｉ, Ｈｅｔｅｒｏｅｐｉｔａｘｙｂｅｔｗｅｅｎｗｕｒｔｚｉｔｅａｎｄｃｏｒｕｎｄｕｍｍａｔｅｒｉａｌｓ，ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ１１3，１８３５２３（２０１３）；ｈｔｔｐｓ：／／ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．１０６３／１．４８０４３２８
【本発明の概要】
【０００５】
本開示の一態様によれば、サファイア基板の表面を処理する方法が提供される。一実施形態によれば、当該方法は、サファイア基板に対して、水蒸気を含む雰囲気で、熱処理を行うことを備える。
【０００６】
これによれば、例えば、サファイア表面のステップを制御することができる。更には、その表面に高品質の結晶薄膜をエピタキシャル成長させることができる。
【０００７】
本開示の別の一態様によれば、処理されたサファイア基板の表面にエピタキシャル成長を行う方法が適用される。
【０００８】
本開示の一態様によれば、本開示のある実施形態によって処理されたサファイア基板が提供される。本開示の一態様によれば、サファイア基板に支持されたエピタキシャル薄膜（エピタキシャル薄膜を有するサファイア基板）が提供される。本開示の別の一態様によれば、本開示のある実施形態によってサファイア基板上に形成され、当該サファイア基板が取り外されたエピタキシャル薄膜が提供される。本開示の更なる一態様によれば、本開示のある実施形態によって処理されたサファイア基板及び／又はエピタキシャル薄膜を備えるデバイス、装置又は中間製品が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
サファイア結晶表面の結晶構造を表す模式図である。
従来技術によって処理されたサファイア表面（図２Ａ～２Ｃ）及び本開示の一実施例によって処理されたサファイア表面（図２Ｄ～２Ｆ）のＡＦＭ像である。
従来例（図３ａ）と一実施例（図３ｂ）とによる処理方法によって、サファイア表面上に形成されたフレークの光学顕微鏡写真である。
従来例（図４Ａ）と一実施例（図４Ｂと４Ｃ）とによる処理方法によって、サファイア表面上に形成されたＭｏＳ
２
単層膜のＡＦＭ像である。
一実施例による処理方法によって製造された、単層ＭｏＳ
２
薄膜を表面に有する２インチサファイア基板の写真である（カットオフ角Ｃ／Ａ＝１°～４°）。
一実施例による処理方法によって、サファイア表面上に成長したフレークの光学顕微鏡写真である：ＭｏＳ
２
（図６ａ）、ＷＳ
２
（図６ｂ），及びＷＳｅ
２
（図６ｃ）。
図６に表した光学顕微鏡写真内に存在するフレークにおける、２つの結晶方向の割合を示すグラフである。
【００１０】
別途定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術的および科学的用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。
（【００１１】以降は省略されています）

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