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公開番号2025050406
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-04
出願番号2023159185
出願日2023-09-22
発明の名称3C-SiC膜の結晶性評価方法
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 20060101AFI20250327BHJP(結晶成長)
要約【課題】
単結晶シリコン基板上にヘテロエピタキシャル成長させた3C-SiC膜の結晶性を、ウェーハの加工作業を必要とせずに、簡易にかつ非破壊で結晶性を評価する方法を提供することを目的とする。
【解決手段】
単結晶シリコン基板上にヘテロエピタキシャル成長させた3C-SiC膜の結晶性評価方法であって、前記ヘテロエピタキシャルウェーハのWARP値とStoneyの式を用いて得られた前記基板に掛かる応力値から、前記ヘテロエピタキシャルウェーハの3C-SiC膜の結晶性を判断することを特徴とする3C-SiC膜の結晶性評価方法。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
単結晶シリコン基板上にヘテロエピタキシャル成長させた３Ｃ－ＳｉＣ膜の結晶性評価方法であって、
減圧ＣＶＤ装置を用いて、ＷＡＲＰ値が既知である複数の単結晶シリコン基板上に異なる条件で３Ｃ－ＳｉＣをヘテロエピタキシャル成長させて、３Ｃ－ＳｉＣ膜の結晶性が異なる複数の基準値設定用サンプルを用意し、
前記複数の基準値設定用サンプルについてそれぞれＷＡＲＰ値を測定し、
前記ヘテロエピタキシャル成長前後のＷＡＲＰ値をＳｔｏｎｅｙの式に代入して、前記複数の基準値設定用サンプルの単結晶シリコン基板に掛かる応力値を算出し、
前記複数の基準値設定用サンプルについてＸＲＤ測定を行い、得られたＸＲＤスペクトルを用いて前記複数の基準値設定用サンプルの３Ｃ－ＳｉＣ膜の結晶性を評価し、
前記ＸＲＤスペクトルを用いた結晶性の評価において結晶性が良好と判断された前記基準値設定用サンプルの内、前記応力値が最も低いサンプルの応力値を基準応力値として設定しておき、
ＷＡＲＰ値が既知である単結晶シリコン基板上に３Ｃ－ＳｉＣをヘテロエピタキシャル成長させた、評価対象であるヘテロエピタキシャルウェーハのＷＡＲＰ値を測定し、
前記ヘテロエピタキシャル成長前後のＷＡＲＰ値をＳｔｏｎｅｙの式に代入して、前記評価対象であるヘテロエピタキシャルウェーハの単結晶シリコン基板に掛かる応力値を算出し、
前記基準応力値と、前記評価対象の応力値とを比較し、前記評価対象の応力値が前記基準応力値以上の場合に、前記評価対象のヘテロエピタキシャルウェーハの３Ｃ－ＳｉＣ膜が良好な結晶性を有していると判断することを特徴とする３Ｃ－ＳｉＣ膜の結晶性評価方法。
続きを表示（約 140 文字）【請求項２】
前記ＸＲＤスペクトルを用いた基準値設定用サンプルの結晶性評価において、単結晶の３Ｃ－ＳｉＣが成長されているものを結晶性が良好、多結晶の３Ｃ－ＳｉＣが成長されているものを結晶性が不良と判定することを特徴とする請求項１に記載の３Ｃ－ＳｉＣ膜の結晶性評価方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、３Ｃ－ＳｉＣ膜の結晶性評価方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
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、また熱伝導率も大き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、窒化ガリウム（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）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】
ＳｉＣウェーハ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シリコン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）。
シリコン基板上に３Ｃ－ＳｉＣをヘテロエピタキシャル成長させて形成したヘテロエピタキシャルウェーハをパワーデバイス等に用いるためには、結晶性の優れた３Ｃ－ＳｉＣ膜を成長させる必要があり、ヘテロエピタキシャル層の結晶状態は透過電子顕微鏡（ＴＥＭ：ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）やＸ線回折（ＸＲＤ：Ｘ－ＲａｙＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）測定によって判断していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特表２０１８－５２２４１２号公報
特開２０２１－２０８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＴＥＭやＸＲＤは局所的な結晶状態の情報を得るには非常に適しているが、測定前にヘテロエピタキシャルウェーハを小片に細かく分割する等の加工が必要となり、結晶性評価に多大な時間を要するという課題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、単結晶シリコン基板上にヘテロエピタキシャル成長させた３Ｃ－ＳｉＣ膜の結晶性を、ウェーハの加工作業を必要とせずに、簡易にかつ非破壊で評価する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、単結晶シリコン基板上にヘテロエピタキシャル成長させた３Ｃ－ＳｉＣ膜の結晶性評価方法であって、減圧ＣＶＤ装置を用いて、ＷＡＲＰ値が既知である複数の単結晶シリコン基板上に異なる条件で３Ｃ－ＳｉＣをヘテロエピタキシャル成長させて、３Ｃ－ＳｉＣ膜の結晶性が異なる複数の基準値設定用サンプルを用意し、前記複数の基準値設定用サンプルについてそれぞれＷＡＲＰ値を測定し、前記ヘテロエピタキシャル成長前後のＷＡＲＰ値をＳｔｏｎｅｙの式に代入して、前記複数の基準値設定用サンプルの単結晶シリコン基板に掛かる応力値を算出し、前記複数の基準値設定用サンプルについてＸＲＤ測定を行い、得られたＸＲＤスペクトルを用いて前記複数の基準値設定用サンプルの３Ｃ－ＳｉＣ膜の結晶性を評価し、前記ＸＲＤスペクトルを用いた結晶性の評価において結晶性が良好と判断された前記基準値設定用サンプルの内、前記応力値が最も低いサンプルの応力値を基準応力値として設定しておき、ＷＡＲＰ値が既知である単結晶シリコン基板上に３Ｃ－ＳｉＣをヘテロエピタキシャル成長させた、評価対象であるヘテロエピタキシャルウェーハのＷＡＲＰ値を測定し、前記ヘテロエピタキシャル成長前後のＷＡＲＰ値をＳｔｏｎｅｙの式に代入して、前記評価対象であるヘテロエピタキシャルウェーハの単結晶シリコン基板に掛かる応力値を算出し、前記基準応力値と、前記評価対象の応力値とを比較し、前記評価対象の応力値が前記基準応力値以上の場合に、前記評価対象のヘテロエピタキシャルウェーハの３Ｃ－ＳｉＣ膜が良好な結晶性を有していると判断することを特徴とする３Ｃ－ＳｉＣ膜の結晶性評価方法を提供する。
【０００９】
このような結晶性評価方法によれば、単結晶シリコン基板上にヘテロエピタキシャル成長させた３Ｃ－ＳｉＣ膜の結晶性を、ウェーハの形状を表す指標の１つであるＷＡＲＰ値をＳｔｏｎｅｙの式に代入して算出した応力値によって簡易にかつ非破壊で評価することができる。
【００１０】
このとき、前記ＸＲＤスペクトルを用いた基準値設定用サンプルの結晶性評価において、単結晶の３Ｃ－ＳｉＣが成長されているものを結晶性が良好、多結晶の３Ｃ－ＳｉＣが成長されているものを結晶性が不良と判定することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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