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公開番号2024174685
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-17
出願番号2023092648
出願日2023-06-05
発明の名称複合基板及びその製造方法
出願人ローム株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C01B 32/184 20170101AFI20241210BHJP(無機化学)
要約【課題】SiC単結晶基1上に形成される炭素含有層の表面粗さ(Ra)を低減した複合基板100(100A)を提供する。また、複合基板100(100A)の製造方法を提供する。
【解決手段】複合基板100(100A)は、SiC単結晶基板1と、SiC単結晶基板1の表面に接して配置された、再構成表面層10aとグラフェン層10を積層した積層体またはグラフェン層10のいずれかを含む炭素含有層と、を備え、原子間力顕微鏡による観測において、2×2μm²あたりにおける、SiC単結晶基板1と接している炭素含有層の表面粗さ(Ra)が、1.0nm以下である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ＳｉＣ単結晶基板上に前記ＳｉＣ単結晶基板の熱分解を抑制するキャップ膜を堆積させる工程と、
熱処理を施して前記キャップ膜を除去する工程と、
前記熱処理を施して、前記ＳｉＣ単結晶基板上に、再構成表面層とグラフェン層を積層した積層体またはグラフェン層のいずれかを含む炭素含有層を形成する工程と、を含み、
前記キャップ膜の膜厚は、前記ＳｉＣ単結晶基板の熱分解が開始する温度から前記グラフェン層が形成される温度までの少なくとも一部の温度領域において残存するように構成されている、複合基板の製造方法。
続きを表示（約 890 文字）【請求項２】
前記ＳｉＣ単結晶基板上に炭素を含む薄膜を堆積させる工程をさらに含み、
前記キャップ膜は、前記薄膜上に堆積され、
前記熱処理を施して、前記キャップ膜が除去されて露出した前記薄膜から供給される炭素を用いて前記ＳｉＣ単結晶基板上に前記炭素含有層を形成する、請求項１に記載の複合基板の製造方法。
【請求項３】
前記薄膜の堆積が、物理気相成長法、化学気相成長法、及び湿式堆積法からなる群から選択されるいずれかの方法により行われる、請求項２に記載の複合基板の製造方法。
【請求項４】
前記薄膜の厚みが０．３ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、請求項２に記載の複合基板の製造方法。
【請求項５】
前記熱処理において、前記キャップ膜を除去する工程に連続して前記ＳｉＣ単結晶基板上の前記キャップ膜が除去された領域に前記炭素含有層を形成する、請求項１に記載の複合基板の製造方法。
【請求項６】
前記キャップ膜は、酸化シリコンまたは窒化シリコンを含む膜である、請求項１に記載の複合基板の製造方法。
【請求項７】
前記キャップ膜の堆積が、物理気相成長法、化学気相成長法、及び湿式堆積法からなる群から選択されるいずれかの方法により行われる、請求項１に記載の複合基板の製造方法。
【請求項８】
前記キャップ膜の厚みが１ｎｍ以上５００ｎｍ以下である、請求項１に記載の複合基板の製造方法。
【請求項９】
前記熱処理が、１２００℃以上２５００℃以下の温度で施される、請求項１に記載の複合基板の製造方法。
【請求項１０】
前記熱処理は、１×１０
－４
Ｎ／ｍ
２
以下の真空雰囲気下又は１×１０
４
Ｎ／ｍ
２
以上１×１０
６
Ｎ／ｍ
２
以下の不活性ガス雰囲気下で施される、請求項１に記載の複合基板の製造方法。
（【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、複合基板及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
グラフェンの製造方法において、自然酸化によって形成されたシリコンカーバイド（ＳｉＣ）単結晶基板の表面を覆う酸化被膜を除去し、ＳｉＣ単結晶基板のＳｉ面を露出させて、露出させたＳｉＣ単結晶基板を真空中あるいはアルゴン（Ａｒ）等の不活性ガス中において加熱（熱分解）する方法が知られている。真空中あるいはアルゴン（Ａｒ）等の不活性ガス中において加熱することにより、シリコン（Ｓｉ）が昇華及び残存する炭素（Ｃ）が自己組織化し、ＳｉＣ単結晶基板上にグラフェンが積層するように形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０１０／０２３９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＳｉＣ単結晶基板をグラフェン形成可能温度よりも低い温度で加熱した場合、ＳｉＣ単結晶基板に対するステップバンチングが発生する。ステップバンチングの発生により、グラフェン上でリモートエピ成長を行う場合にエピ膜のモフォロジーが悪化しデバイス作製時に絶縁破壊が発生しやすくなる。また、アンカー効果によってエピ膜剥離が困難になる恐れがある。
【０００５】
本開示は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、ＳｉＣ単結晶基板上に形成される炭素含有層の表面粗さ（Ｒａ）を低減した複合基板を提供することを目的の一とする。また、当該複合基板の製造方法を提供することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様の複合基板は、ＳｉＣ単結晶基板と、ＳｉＣ単結晶基板の表面に接して配置された、再構成表面層とグラフェン層を積層した積層体またはグラフェン層のいずれかを含む炭素含有層と、を備え、原子間力顕微鏡による観測において、２×２μｍ
２
あたりにおける、ＳｉＣ単結晶基板と接している炭素含有層の表面粗さ（Ｒａ）が、１．０ｎｍ以下である。
【０００７】
本開示の一態様の複合基板の製造方法は、ＳｉＣ単結晶基板上にＳｉＣ単結晶基板の熱分解を抑制するキャップ膜を堆積させる工程と、熱処理を施して前記キャップ膜を除去する工程と、熱処理を施して、ＳｉＣ単結晶基板上に、再構成表面層とグラフェン層を積層した積層体またはグラフェン層のいずれかを含む炭素含有層を形成する工程と、を含み、キャップ膜の膜厚は、ＳｉＣ単結晶基板の熱分解が開始する温度からグラフェン層が形成される温度までの少なくとも一部の温度領域において残存するように構成されている。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によると、ＳｉＣ単結晶基板上に形成される炭素含有層の表面粗さ（Ｒａ）を低減した複合基板及び複合基板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は実施形態に係る複合基板の断面図を示す。
図２は変形例１に係る複合基板の断面図を示す。
図３は変形例２に係る複合基板の断面図を示す。
図４Ａは変形例２に係る複合基板の製造工程の一工程を示す断面図である（その１）。
図４Ｂは変形例２に係る複合基板の製造工程の一工程を示す断面図である（その２）。
図４Ｃは変形例２に係る複合基板の製造工程の一工程を示す断面図である（その３）。
図４Ｄは変形例２に係る複合基板の製造工程の一工程を示す断面図である（その４）。
図５は変形例２に係る複合基板の製造工程の他の一工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、図面を参照して、実施の形態について説明する。以下に説明する図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。図面は模式的なものである。また、以下に示す実施の形態は、技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、部品の材質、形状、構造、配置等を特定するものではない。実施の形態は、種々の変更を加えることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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