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JP7636908B2 - SiC composite substrate - Google Patents
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JP7636908B2 - SiC composite substrate - Google Patents

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Description

本発明は、SiC複合基板に関する。 The present invention relates to a SiC composite substrate.

近年、窒化ガリウム(GaN)等を用いた半導体デバイスが実用化されている。GaN結晶は、例えばハイドライド気相成長法(HVPE法)、有機金属化学気相成長法(MOCVD法)等の気相成長法により形成することができる。 In recent years, semiconductor devices using gallium nitride (GaN) and other materials have been put to practical use. GaN crystals can be formed by vapor phase growth methods such as hydride vapor phase epitaxy (HVPE) and metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD).

このような半導体デバイスにおいて、材料中にクラックが少なく結晶性が高い方が、良好な特性を得ることができると知られている。例えば、成膜用のベース基板とその上に形成するGaNのような半導体膜との格子定数の差や熱膨張係数の差が、半導体膜のクラックの程度や結晶性に影響を与えることが知られている。 It is known that in such semiconductor devices, the fewer cracks and the higher the crystallinity in the material, the better the characteristics can be obtained. For example, it is known that the difference in lattice constant and thermal expansion coefficient between the base substrate used for film formation and the semiconductor film such as GaN formed on it affects the degree of cracking and the crystallinity of the semiconductor film.

これに関し、GaN結晶の製造に用いられるベース基板としては、様々なものが用いられており、例えばサファイア基板、Si基板、SiC基板、Si基板上にSiCを成膜したもの、サファイアやSi基板上にバッファ層を設けたもの等が用いられている。これらのうち、例えばサファイア基板やSi基板は、GaNとの格子定数の差及び熱膨張係数の差が大きく、GaN結晶と基板との界面において歪みが生じ、当該歪みによりGaN結晶にクラックが生じる問題があった。SiC基板としてはSiC単結晶が用いられるが、SiC単結晶基板はGaNとの格子定数の差及び熱膨張係数の差は比較的小さいため、GaN結晶のクラックを比較的抑制できるが、高価であるため製造コストが高くなる問題があった。Si基板上にSiCを成膜したものについては、成膜面のSiCはGaNとの格子定数の差は小さいものの、ベース基板にSi基板が含まれるため、基板とGaNとの熱膨張係数の差が大きくなり、クラックを十分に低減させることはできない問題があった。サファイアやSi基板上にバッファ層を設けたものについては、例えば特許文献1(特許第5433909号公報)には、Si基板上にAlN(厚さ5nm)/GaN(厚さ20nm)の極薄膜ペアを数100層積層することで反りやクラックの程度が比較的緩和すると記載がある。しかし、このような製造方法では工程が煩雑になりコストが高くなる問題があった。 In this regard, various base substrates are used for manufacturing GaN crystals, such as sapphire substrates, Si substrates, SiC substrates, Si substrates with SiC film formed thereon, and sapphire or Si substrates with a buffer layer formed thereon. Among these, for example, sapphire substrates and Si substrates have a large difference in lattice constant and thermal expansion coefficient with GaN, which causes distortion at the interface between the GaN crystal and the substrate, and the distortion causes cracks in the GaN crystal. SiC single crystal is used as the SiC substrate, and since the difference in lattice constant and thermal expansion coefficient of the SiC single crystal substrate with GaN is relatively small, it is relatively possible to suppress cracks in the GaN crystal, but it is expensive, so there is a problem that the manufacturing cost is high. As for the substrate with SiC film formed on the Si substrate, although the difference in lattice constant between the SiC on the film formation surface and GaN is small, the difference in thermal expansion coefficient between the substrate and GaN is large because the Si substrate is included in the base substrate, and there is a problem that cracks cannot be sufficiently reduced. Regarding a buffer layer provided on a sapphire or Si substrate, for example, Patent Document 1 (Patent Publication No. 5433909) describes that the degree of warping and cracking can be relatively mitigated by stacking several hundred pairs of ultra-thin films of AlN (thickness 5 nm)/GaN (thickness 20 nm) on a Si substrate. However, this type of manufacturing method has the problem of complicated processes and high costs.

また、例えば特許文献2(特許第6387375号公報)には、単結晶SiC基板と多結晶SiC基板とを備える半導体基板が開示されている。イオン注入を行った単結晶層の一部を剥離することで、多結晶SiC基板上に薄い単結晶SiC基板を備えた半導体基板を得ている。しかし、イオン注入をした場合は、得られる単結晶SiC基板が薄くなるため、GaN結晶成膜時に多結晶SiCの影響を受け、GaN結晶の結晶性が悪くなることが考えられる。 For example, Patent Document 2 (Patent Publication No. 6387375) discloses a semiconductor substrate including a single crystal SiC substrate and a polycrystalline SiC substrate. By peeling off a portion of the single crystal layer into which ions have been implanted, a semiconductor substrate is obtained that includes a thin single crystal SiC substrate on a polycrystalline SiC substrate. However, when ions are implanted, the resulting single crystal SiC substrate becomes thin, and it is thought that the polycrystalline SiC will affect the GaN crystal film formation, resulting in poor crystallinity of the GaN crystal.

その他にも、例えば特許文献3(特許第3254557号公報)には、α-SiC単結晶と、非晶質もしくはβ-SiC多結晶基板を密着させた複合体を熱処理して、非晶質もしくはβ-SiC多結晶基板を再結晶化することにより、α-SiC単結晶基板の結晶軸と同方向に配向された単結晶を一体に成長させている単結晶SiCが開示されている。しかし、β-SiCと比べてα-SiCは、GaNとの格子定数の差が大きく半導体膜のクラックの程度や結晶性に悪影響を与えると考えられる。 For example, Patent Document 3 (Patent Publication No. 3254557) discloses single crystal SiC in which a composite of an α-SiC single crystal and an amorphous or β-SiC polycrystalline substrate is bonded to each other and then heat-treated to recrystallize the amorphous or β-SiC polycrystalline substrate, thereby growing a single crystal oriented in the same direction as the crystal axis of the α-SiC single crystal substrate. However, compared to β-SiC, α-SiC has a larger difference in lattice constant with GaN, which is thought to adversely affect the degree of cracking and crystallinity of the semiconductor film.

特許第5433909号公報Patent No. 5433909 特許第6387375号公報Patent No. 6387375 特許第3254557号公報Patent No. 3254557

上述のように、成膜用のベース基板とその上に形成するGaNのような半導体膜との格子定数の差や熱膨張係数の差が、半導体膜のクラックの程度や結晶性に影響を与えるため、ベース基板として、結晶性が高くクラックが抑制された半導体膜を形成することができる基板が望まれる。また、半導体膜の製造コストも低くすることも望まれる。 As mentioned above, the difference in lattice constant and thermal expansion coefficient between the base substrate for film formation and the semiconductor film such as GaN formed thereon affects the degree of cracking and crystallinity of the semiconductor film, so a substrate capable of forming a semiconductor film with high crystallinity and suppressed cracking is desired as the base substrate. It is also desirable to reduce the manufacturing cost of the semiconductor film.

本発明者らは、今般、多結晶SiC層上に所定の厚さの単結晶SiC層を備えたSiC複合基板をベース基板として作製し、そのSiC複合基板上にGaN結晶を成膜することで、安価に、結晶性が高くクラックが抑制されたGaN結晶を得ることができるとの知見を得た。 The inventors have now discovered that by fabricating a SiC composite substrate having a monocrystalline SiC layer of a given thickness on a polycrystalline SiC layer as a base substrate, and then depositing GaN crystals on the SiC composite substrate, it is possible to obtain GaN crystals that are highly crystalline and have reduced cracks at low cost.

したがって、本発明の目的は、GaN結晶を成膜するためのベース基板として、結晶性が高くクラックが抑制されたGaN結晶を安価に得ることができるSiC複合基板を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to provide a SiC composite substrate that can be used as a base substrate for growing GaN crystals, and that can inexpensively produce GaN crystals with high crystallinity and reduced cracks.

本発明の一態様によれば、多結晶SiC層と、前記多結晶SiC層上の厚さ1.0~30μmの単結晶SiC層とを備えた、SiC複合基板が提供される。 According to one aspect of the present invention, a SiC composite substrate is provided that includes a polycrystalline SiC layer and a single-crystal SiC layer having a thickness of 1.0 to 30 μm on the polycrystalline SiC layer.

エアロゾルデポジション(AD)装置50の構成を示す概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram showing the configuration of an aerosol deposition (AD) device 50.

SiC複合基板
本発明によるSiC複合基板は、多結晶SiC層と、多結晶SiC層上の厚さ1.0~30μmの単結晶SiC層とを備える。このように、多結晶SiC層上に所定の厚さの単結晶SiC層を備えたSiC複合基板をベース基板として作製し、そのSiC複合基板上にGaN結晶を成膜することで、安価に、結晶性が高くクラックが抑制されたGaN結晶を得ることができる。
The SiC composite substrate according to the present invention comprises a polycrystalline SiC layer and a single-crystal SiC layer having a thickness of 1.0 to 30 μm on the polycrystalline SiC layer. In this way, a SiC composite substrate having a single-crystal SiC layer of a predetermined thickness on the polycrystalline SiC layer is produced as a base substrate, and GaN crystals are formed on the SiC composite substrate, thereby making it possible to obtain GaN crystals with high crystallinity and suppressed cracks at low cost.

前述したように、成膜用のベース基板とその上に形成するGaNのような半導体膜との格子定数の差や熱膨張係数の差が、半導体膜のクラックの程度や結晶性に影響を与えるため、ベース基板として、結晶性が高くクラックが抑制された半導体膜を得ることができるものが望まれる。また、半導体膜の製造コストも低くすることも望まれる。この点、本発明によれば、多結晶SiC層上に所定の厚さの単結晶SiC層を備えたSiC複合基板をベース基板として作製し、そのSiC複合基板上にGaN結晶を成膜することで、安価に、結晶性が高くクラックが抑制されたGaN結晶を得ることができる。 As mentioned above, the difference in lattice constant and thermal expansion coefficient between the base substrate for film formation and the semiconductor film such as GaN formed thereon affects the degree of cracking and crystallinity of the semiconductor film, so it is desirable to have a base substrate that can produce a semiconductor film with high crystallinity and suppressed cracking. It is also desirable to reduce the manufacturing cost of the semiconductor film. In this regard, according to the present invention, a SiC composite substrate with a monocrystalline SiC layer of a predetermined thickness on a polycrystalline SiC layer is produced as a base substrate, and GaN crystals are formed on the SiC composite substrate, thereby making it possible to obtain GaN crystals with high crystallinity and suppressed cracking at low cost.

安価に、結晶性が高くクラックが抑制されたGaN結晶を得ることができる理由として想定されるものは以下のとおりである。(i)GaN結晶が形成される単結晶SiC層とGaN結晶とは、熱膨張係数の差が比較的小さく、格子定数の差も小さいため、本発明のSiC複合基板上に形成されるGaN結晶は結晶性が高くクラックが抑制されたものとすることができる。(ii)また、本発明のSiC複合基板は多結晶SiC層を備えるが、多結晶は結晶の向きがばらばらであるため熱膨張及び熱収縮の方向もばらばらである。そのため、多結晶SiC層の表面に入る歪みもばらばらなものとなり、これが単結晶SiC層にも影響して、得られるGaN結晶の結晶性が悪くなる。この影響は単結晶SiC層が薄いほど大きくなる。しかし、本発明のSiC複合基板が備える単結晶SiC層は1.0~30μmの厚さがあり、多結晶SiC層による上記影響を受けにくいため、結晶性が高くクラックが抑制されたGaN結晶を得ることができる。(iii)さらに、本発明のSiC複合基板は、高価な単結晶SiC基板そのものをベース基板に用いる場合等と比較して、安価な多結晶SiC層上に単結晶SiC層を備えたものであるため、製造コストも低くすることができる。このような理由により、本発明のSiC複合基板によれば、そのSiC複合基板上に、安価に、結晶性が高くクラックが抑制された半導体膜を得ることができる。なお、このSiC複合基板はGaN結晶に限らず、例えばSiC結晶等の半導体膜として用いられる結晶のベース基板としても使用できる。 The reasons why GaN crystals with high crystallinity and suppressed cracks can be obtained inexpensively are as follows. (i) The difference in thermal expansion coefficient between the single crystal SiC layer on which the GaN crystals are formed and the GaN crystals is relatively small, and the difference in lattice constant is also small, so the GaN crystals formed on the SiC composite substrate of the present invention can be made to have high crystallinity and suppressed cracks. (ii) In addition, the SiC composite substrate of the present invention has a polycrystalline SiC layer, but since the crystal orientation of the polycrystal is not uniform, the directions of thermal expansion and thermal contraction are also not uniform. Therefore, the distortions that enter the surface of the polycrystalline SiC layer are also not uniform, which also affects the single crystal SiC layer, resulting in poor crystallinity of the obtained GaN crystals. This effect is greater the thinner the single crystal SiC layer. However, the single crystal SiC layer of the SiC composite substrate of the present invention has a thickness of 1.0 to 30 μm and is not easily affected by the polycrystalline SiC layer, so that GaN crystals with high crystallinity and suppressed cracks can be obtained. (iii) Furthermore, the SiC composite substrate of the present invention has a single crystal SiC layer on an inexpensive polycrystalline SiC layer, which can reduce manufacturing costs, compared to when an expensive single crystal SiC substrate itself is used as a base substrate. For these reasons, the SiC composite substrate of the present invention can provide a semiconductor film with high crystallinity and reduced cracks at low cost on the SiC composite substrate. This SiC composite substrate can also be used as a base substrate for crystals used as semiconductor films, such as SiC crystals, and is not limited to GaN crystals.

本発明のSiC複合基板が備える単結晶SiC層の厚さは、1.0~30μmである。この厚さは2.0~30μmであるのが好ましい。こうすることで、結晶性が高くクラックが抑制されたGaN結晶を効果的に得ることができる。上述したように、単結晶SiC層が薄すぎるとGaN結晶の結晶性が悪くなる。理由は定かではないが、以下のようなことが考えられる。多結晶SiC層は単結晶と異なり粒子の方位がばらばらのため、多結晶表面の粒子ごとに熱膨張及び熱収縮する方向が異なる。そのため、GaN結晶の成膜温度に昇温した際や、成膜後に降温する際に、多結晶部の粒子方位のばらつきに起因した面内での不均一な歪みが、多結晶SiC層と接している単結晶SiC層面内に導入されると考えられる。単結晶SiC層が薄いと、GaN結晶を成膜する単結晶SiC層の成膜表面にまでこの歪みの影響が及ぶため、その結果GaN結晶の結晶性が悪くなる可能性があると考えられる。このような理由から、単結晶SiC層の厚さは、1.0μm以上である。また、単結晶SiC層は厚すぎると製造コストの点で不利になる。そのため、単結晶SiC層の厚さは、30μm以下である。 The thickness of the single crystal SiC layer provided in the SiC composite substrate of the present invention is 1.0 to 30 μm. This thickness is preferably 2.0 to 30 μm. By doing so, GaN crystals with high crystallinity and suppressed cracks can be effectively obtained. As described above, if the single crystal SiC layer is too thin, the crystallinity of the GaN crystals will deteriorate. The reason is unclear, but the following is thought to be the reason. Unlike single crystals, the orientation of the particles in a polycrystalline SiC layer is random, so the directions of thermal expansion and thermal contraction are different for each particle on the polycrystalline surface. Therefore, when the temperature is raised to the film formation temperature of the GaN crystals or when the temperature is lowered after film formation, it is thought that uneven distortion in the plane caused by the variation in the particle orientation of the polycrystalline part is introduced into the single crystal SiC layer surface in contact with the polycrystalline SiC layer. If the single crystal SiC layer is thin, the influence of this distortion extends to the film formation surface of the single crystal SiC layer on which the GaN crystals are formed, and as a result, it is thought that the crystallinity of the GaN crystals may deteriorate. For these reasons, the thickness of the single crystal SiC layer is 1.0 μm or more. Also, if the single crystal SiC layer is too thick, it will be disadvantageous in terms of manufacturing costs. Therefore, the thickness of the single crystal SiC layer is 30 μm or less.

このように、単結晶SiC層の厚さがGaN結晶の製造コスト、結晶性、及びクラックの程度に影響すると考えられる。ここで、例えば特許文献2(特許第6387375号公報)には、電気特性を向上させることを目的として、単結晶SiC基板と多結晶SiC基板とを備える半導体基板が開示されている。イオン注入を行った単結晶層と、支持基板である多結晶SiCとを接合させ、イオン注入した箇所で単結晶層の一部(大部分)を剥離し、多結晶SiC基板上に薄い単結晶SiC基板を備えた半導体基板を得ることが記載されている。しかし、イオン注入では一般的に1.0μm以上の深い位置を処理することが困難である。そのため、得られた半導体基板が備える単結晶部の厚さは実質的に1.0μm以下と推定される。すなわち、GaN結晶成膜時に多結晶SiCの影響を受け、結晶性が悪くなることが考えられる。一方で、本発明のSiC複合基板によれば、上述のとおり、そのSiC複合基板上にGaN結晶を成膜することで、安価に、結晶性が高くクラックが抑制されたGaN結晶を得ることができる。 In this way, it is considered that the thickness of the single crystal SiC layer affects the manufacturing cost, crystallinity, and degree of cracking of the GaN crystal. Here, for example, Patent Document 2 (Patent Publication No. 6387375) discloses a semiconductor substrate including a single crystal SiC substrate and a polycrystalline SiC substrate for the purpose of improving electrical characteristics. It is described that a single crystal layer into which ions have been implanted is bonded to a polycrystalline SiC support substrate, and a part (most part) of the single crystal layer is peeled off at the ion implanted portion to obtain a semiconductor substrate including a thin single crystal SiC substrate on the polycrystalline SiC substrate. However, it is generally difficult to process a deep position of 1.0 μm or more by ion implantation. Therefore, it is estimated that the thickness of the single crystal portion of the obtained semiconductor substrate is substantially 1.0 μm or less. In other words, it is considered that the crystallinity is deteriorated due to the influence of polycrystalline SiC during GaN crystal film formation. On the other hand, according to the SiC composite substrate of the present invention, as described above, by forming a GaN crystal film on the SiC composite substrate, it is possible to obtain a GaN crystal with high crystallinity and suppressed cracking at low cost.

単結晶SiC層の多形(ポリタイプ)は3Cであるのが好ましい。すなわち、単結晶SiC層はβ-SiC単結晶であるのが好ましい。3C-SiCを用いることで、単結晶SiC層とGaN結晶との格子定数の差が小さくなるため、結晶性が高くクラックが抑制されたGaN結晶を効果的に得ることができる。特に3C-SiCの(111)面とGaNの(002)面の格子定数差が小さくなる。ここで、例えば特許文献3(特許第3254557号公報)には、α-SiC単結晶と、非晶質もしくはβ-SiC多結晶基板を密着させた複合体を熱処理して、非晶質もしくはβ-SiC多結晶基板を再結晶化させることにより、α-SiC単結晶基板の結晶軸と同方向に配向された単結晶を一体に成長させている単結晶SiCが開示されている。本発明のSiC複合基板には、α-SiCではなくβ-SiCを用いるのが好ましく、それ故にα-SiC単結晶基板の結晶軸と同方向には成長させない(一切成長させない)ようにすることができる。このように、SiCにはα-SiCとβ-SiCとがあるが、これらの結晶構造は前者が六方晶系であるのに対して後者は立方晶系であり、双方の結晶構造が全く異なるため全く別の材料といえる。例えば、β-SiCは多形が1種類であるのに対し、α-SiCは200種類以上の多形が報告されており、単一の多形からなる結晶を得ることは難しい。また安定な温度域も異なり、β-SiCは比較的低温で安定であるのに対し、α-SiCはβ-SiCより高温で安定である。このように、α-SiCとβ-SiCは全く別の材料である。 The polytype of the single crystal SiC layer is preferably 3C. That is, the single crystal SiC layer is preferably β-SiC single crystal. By using 3C-SiC, the difference in lattice constant between the single crystal SiC layer and the GaN crystal is small, so that GaN crystals with high crystallinity and suppressed cracks can be effectively obtained. In particular, the difference in lattice constant between the (111) plane of 3C-SiC and the (002) plane of GaN is small. Here, for example, Patent Document 3 (Patent Publication No. 3254557) discloses single crystal SiC in which a single crystal oriented in the same direction as the crystal axis of the α-SiC single crystal substrate is integrally grown by heat-treating a composite in which an α-SiC single crystal and an amorphous or β-SiC polycrystalline substrate are closely attached to each other, and the amorphous or β-SiC polycrystalline substrate is recrystallized. For the SiC composite substrate of the present invention, it is preferable to use β-SiC rather than α-SiC, and therefore it is possible to prevent growth (at all) in the same direction as the crystal axis of the α-SiC single crystal substrate. Thus, there are α-SiC and β-SiC in SiC, but the crystal structures of these are completely different, with the former being hexagonal and the latter being cubic, and they can be said to be completely different materials. For example, β-SiC has only one type of polymorph, while more than 200 types of polymorphs have been reported for α-SiC, making it difficult to obtain crystals consisting of a single polymorph. In addition, the stable temperature ranges are different, with β-SiC being stable at relatively low temperatures, while α-SiC is stable at higher temperatures than β-SiC. Thus, α-SiC and β-SiC are completely different materials.

本発明のSiC複合基板が備える多結晶SiC層は、希土類元素をさらに含むのが好ましい。多結晶SiC層が希土類元素を含むことで、SiC複合基板上に成膜されるGaN結晶に発生しうるクラックがより効果的に抑制されると考えられる。この原因は定かではないが、多結晶SiC層に希土類元素が適量存在することで多結晶SiC層内の歪みが緩和された結果、SiC複合基板の反りが緩和されてGaN結晶のクラックが低減すると考えられる。また、好ましくは希土類元素の酸化物を原料として用いることによって、多結晶SiC層に希土類元素が含まれると考えられる。希土類元素の酸化物の熱膨張係数はSiCの熱膨張係数より大きく、GaNの熱膨張係数は多結晶SiCの熱膨張係数より大きい。そのため、希土類元素の酸化物が含まれる多結晶SiCは、希土類元素の酸化物が無添加の多結晶SiCと比べて熱膨張係数がGaNに近づくと考えられる。これにより、SiC複合基板とGaN結晶の熱膨張差による応力が緩和されることでクラックが低減するという可能性も考えられる。 The polycrystalline SiC layer of the SiC composite substrate of the present invention preferably further contains a rare earth element. It is believed that the polycrystalline SiC layer containing a rare earth element more effectively suppresses cracks that may occur in the GaN crystal formed on the SiC composite substrate. Although the cause of this is unclear, it is believed that the presence of an appropriate amount of rare earth elements in the polycrystalline SiC layer relieves the distortion in the polycrystalline SiC layer, thereby mitigating the warping of the SiC composite substrate and reducing the cracks in the GaN crystal. In addition, it is believed that the rare earth element is preferably contained in the polycrystalline SiC layer by using an oxide of a rare earth element as a raw material. The thermal expansion coefficient of the oxide of a rare earth element is larger than that of SiC, and the thermal expansion coefficient of GaN is larger than that of polycrystalline SiC. Therefore, it is believed that the thermal expansion coefficient of polycrystalline SiC containing an oxide of a rare earth element is closer to that of GaN compared to polycrystalline SiC without the addition of an oxide of a rare earth element. This may reduce the stress caused by the difference in thermal expansion between the SiC composite substrate and the GaN crystal, thereby reducing cracks.

多結晶SiC層に希土類元素が含まれる場合、希土類元素は、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及びLuの17種類の元素からなる群より選ばれる少なくとも1種類の元素である。本発明者らは、これらの希土類元素のうち、PmとTb以外の希土類元素の酸化物については、熱膨張係数のデータを取得しており、それら希土類元素の酸化物の熱膨張係数がSiCの熱膨張係数よりも大きいことを確認している。多結晶SiC層に含まれる希土類元素は、Y(イットリウム)及び/又はSm(サマリウム)であるのが好ましく、より好ましくはYである。 When the polycrystalline SiC layer contains a rare earth element, the rare earth element is at least one element selected from the group consisting of 17 elements: Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu. The inventors have obtained data on the thermal expansion coefficient of oxides of rare earth elements other than Pm and Tb among these rare earth elements, and have confirmed that the thermal expansion coefficient of the oxides of these rare earth elements is greater than that of SiC. The rare earth element contained in the polycrystalline SiC layer is preferably Y (yttrium) and/or Sm (samarium), and more preferably Y.

多結晶SiC層に希土類元素が含まれる場合、多結晶SiC層における、希土類元素の含有量の、希土類元素、Si及びCの合計含有量に対する重量比が、0.00020~0.20であるのが好ましく、より好ましくは0.0010~0.15であり、さらに好ましくは0.0020~0.10である。希土類元素の重量比がこのような範囲内であることで、SiC複合基板上にてクラックが抑制されたGaN結晶をより効果的に得られると考えられる。上記重量比が0.20以下であることで、希土類元素が多結晶SiC層に存在することによる歪みの影響が顕著になることを防ぎ、より効果的にクラックを低減することができると考えられる。また、希土類元素とSiCの異相が生成するのを抑制できることや、希土類元素の偏析を抑制できること等も、クラックの低減に寄与していると考えられる。 When the polycrystalline SiC layer contains a rare earth element, the weight ratio of the content of the rare earth element to the total content of the rare earth element, Si, and C in the polycrystalline SiC layer is preferably 0.00020 to 0.20, more preferably 0.0010 to 0.15, and even more preferably 0.0020 to 0.10. By having the weight ratio of the rare earth element within such a range, it is believed that GaN crystals with suppressed cracks can be more effectively obtained on the SiC composite substrate. By having the weight ratio be 0.20 or less, it is believed that the influence of distortion caused by the presence of the rare earth element in the polycrystalline SiC layer can be prevented from becoming significant, and cracks can be more effectively reduced. In addition, it is believed that the ability to suppress the generation of a different phase of the rare earth element and SiC and the ability to suppress segregation of the rare earth element also contribute to the reduction of cracks.

本発明のSiC複合基板が備える多結晶SiC層の厚さは、複合基板をハンドリングするという観点では、100μm以上が好ましく、より好ましくは250μm以上である。コストの観点では多結晶SiC層の厚さは、5000μm以下が好ましく、より好ましくは3000μm以下である。よって、複合基板のハンドリング性とコストを両立させるという観点では、多結晶SiC層の厚さは100~5000μmであることが好ましく、より好ましくは250~3000μmである。 The thickness of the polycrystalline SiC layer provided in the SiC composite substrate of the present invention is preferably 100 μm or more, more preferably 250 μm or more, from the viewpoint of handling the composite substrate. From the viewpoint of cost, the thickness of the polycrystalline SiC layer is preferably 5000 μm or less, more preferably 3000 μm or less. Therefore, from the viewpoint of achieving both the handleability and cost of the composite substrate, the thickness of the polycrystalline SiC layer is preferably 100 to 5000 μm, more preferably 250 to 3000 μm.

本発明のSiC複合基板は多結晶SiC層と単結晶SiC層を備えるが、単結晶と多結晶の境界は公知の方法で特定できる。例えば、電子線後方散乱回折法(EBSD)を取り付けたSEMにて、SiC複合基板の断面の逆極点図方位マッピングを取得することで特定できる。得られた逆極点図方位マッピングより、配向した層を単結晶部分、それ以外を多結晶部分と区別できる。 The SiC composite substrate of the present invention comprises a polycrystalline SiC layer and a single crystal SiC layer, and the boundary between the single crystal and the polycrystal can be identified by known methods. For example, it can be identified by obtaining an inverse pole figure orientation mapping of the cross section of the SiC composite substrate using an SEM equipped with an electron backscatter diffraction (EBSD) device. From the obtained inverse pole figure orientation mapping, it is possible to distinguish the oriented layer as the single crystal portion and the rest as the polycrystalline portion.

SiC複合基板の製造方法
本発明の多結晶SiC層と単結晶SiC層を備えたSiC複合基板の製造方法は、特に限定されない。多結晶SiC層を単結晶SiC層上に直接形成してもよいし、単結晶SiC層と多結晶SiC層を別々に準備して接合してもよい。
Manufacturing method of SiC composite substrate The manufacturing method of the SiC composite substrate having a polycrystalline SiC layer and a single crystal SiC layer of the present invention is not particularly limited. The polycrystalline SiC layer may be formed directly on the single crystal SiC layer, or the single crystal SiC layer and the polycrystalline SiC layer may be prepared separately and bonded.

単結晶SiC層として、市販の単結晶基板を用いてもよいし、Si基板等の基板上にSiCをエピタキシャル成長させたものを用いてもよい。 For the single crystal SiC layer, a commercially available single crystal substrate may be used, or SiC may be epitaxially grown on a substrate such as a Si substrate.

多結晶SiC層として、市販の多結晶基板を用いてもよいし、SiCの成形体を焼成して作製してもよい。SiCの成形体はテープ成形により作成されたテープ成形体でもよいし、一軸プレス等の加圧成形により作成された圧粉体でもよい。焼成方法として常圧で焼成してもよいし、ホットプレスやHIP等の加圧焼成をしてもよい。 The polycrystalline SiC layer may be a commercially available polycrystalline substrate, or may be produced by firing a SiC molded body. The SiC molded body may be a tape molded body produced by tape casting, or a green compact produced by pressure molding such as uniaxial pressing. The firing method may involve firing at normal pressure, or may involve pressurized firing such as hot pressing or HIP.

単結晶SiC層上に多結晶SiC層を直接形成する場合の形成方法は、例えば、AD(エアロゾルデポジション)法、HPPD(超音速プラズマ粒子堆積法)法等の固相成膜法、スパッタリング法、蒸着法、昇華法、各種CVD(化学気相成長)法等の気相成膜法、溶液成長法等の液相成膜法が挙げられる。CVD法としては、例えば熱CVD法、プラズマCVD法、ミストCVD法、MO(有機金属)CVD法等を用いることができる。あるいは単結晶SiC層上にSiCの成形体を載置する手法でもよい。 When a polycrystalline SiC layer is formed directly on a single-crystal SiC layer, examples of the formation method include solid-phase film formation methods such as AD (aerosol deposition) and HPPD (supersonic plasma particle deposition), gas-phase film formation methods such as sputtering, vapor deposition, sublimation, and various CVD (chemical vapor deposition) methods, and liquid-phase film formation methods such as solution growth. Examples of CVD methods that can be used include thermal CVD, plasma CVD, mist CVD, and MO (metal organic) CVD. Alternatively, a method of placing a SiC molded body on the single-crystal SiC layer may be used.

単結晶SiC層と多結晶SiC層を別々に準備して接合する場合、接合方法としては、特に限定されるものではないが、接着剤を用いた方法や焼結させる方法等が挙げられる。焼結させるときはホットプレス等を用いて圧力をかけて接合させてもよい。 When preparing the single crystal SiC layer and the polycrystalline SiC layer separately and joining them, the joining method is not particularly limited, but examples include a method using an adhesive and a method by sintering. When sintering, they may be joined by applying pressure using a hot press or the like.

多結晶SiC層を用意するにあたり、原料粉末や原料ガスに希土類元素に応じた希土類化合物が含まれるようにすることで、多結晶SiC層に希土類元素を含有させることができる。希土類化合物としては、特に限定されるものではないが、上述した17種類の希土類元素のうちの少なくとも1種類の元素の酸化物、窒化物、炭化物、及びフッ化物等が挙げられる。希土類化合物として希土類元素の酸化物が好ましく、より好ましくはYの酸化物(酸化イットリウム)やSmの酸化物(酸化サマリウム)である。 When preparing a polycrystalline SiC layer, the rare earth element can be contained in the polycrystalline SiC layer by making the raw material powder or raw material gas contain a rare earth compound corresponding to the rare earth element. The rare earth compound is not particularly limited, but examples include oxides, nitrides, carbides, and fluorides of at least one of the 17 rare earth elements mentioned above. As the rare earth compound, oxides of rare earth elements are preferable, and oxides of Y (yttrium oxide) and oxides of Sm (samarium oxide) are more preferable.

上述のSiC複合基板の製造方法として、いずれの手法も公知の条件を用いることができるが、以下ではAD法又は熱CVD法により単結晶SiC層上に多結晶SiC層を直接形成する方法及び予め作製した成形体を単結晶SiC層上に載置する手法について述べる。 The above-mentioned methods for manufacturing the SiC composite substrate can all be performed under known conditions, but the following describes a method for directly forming a polycrystalline SiC layer on a single-crystalline SiC layer using the AD method or thermal CVD method, and a method for placing a previously manufactured molded body on a single-crystalline SiC layer.

AD法は、微粒子や微粒子原料をガスと混合してエアロゾル化し、このエアロゾルをノズルから高速噴射して基板に衝突させ、被膜を形成する技術であり、常温で被膜を形成できるという特徴を有している。このようなAD法で用いられる成膜装置(AD装置)の一例を図1に示す。図1に示されるAD装置50は、大気圧より低い気圧の雰囲気下で原料粉末を基板上に噴射するAD法に用いられる装置として構成されている。このAD装置50は、原料成分を含む原料粉末のエアロゾルを生成するエアロゾル生成部52と、原料粉末を単結晶SiC層20に噴射して原料成分を含む膜を形成する成膜部60とを備えている。エアロゾル生成部52は、原料粉末を収容し図示しないガスボンベからのキャリアガスの供給を受けてエアロゾルを生成するエアロゾル生成室53と、生成したエアロゾルを成膜部60へ供給する原料供給管54と、エアロゾル生成室53及びその中のエアロゾルに10~100Hzの振動数で振動が付与する加振器55とを備えている。成膜部60は、単結晶SiC層20にエアロゾルを噴射する成膜チャンバ62と、成膜チャンバ62の内部に配設され単結晶SiC層20を固定する基板ホルダ64と、基板ホルダ64をX軸-Y軸方向に移動するX-Yステージ63とを備えている。また、成膜部60は、先端にスリット67が形成されエアロゾルを単結晶SiC層20へ噴射する噴射ノズル66と、成膜チャンバ62を減圧する真空ポンプ68とを備えている。噴射ノズル66は、原料供給管54の先端に取り付けられている。 The AD method is a technology in which fine particles or fine particle raw material is mixed with a gas to form an aerosol, and this aerosol is sprayed at high speed from a nozzle to collide with a substrate to form a coating, and has the characteristic that the coating can be formed at room temperature. An example of a film formation device (AD device) used in such an AD method is shown in FIG. 1. The AD device 50 shown in FIG. 1 is configured as a device used in the AD method in which raw material powder is sprayed onto a substrate under an atmosphere with a pressure lower than atmospheric pressure. This AD device 50 includes an aerosol generation section 52 that generates an aerosol of raw material powder containing raw material components, and a film formation section 60 that sprays the raw material powder onto a single crystal SiC layer 20 to form a film containing the raw material components. The aerosol generating section 52 includes an aerosol generating chamber 53 that contains raw material powder and generates aerosol by receiving a carrier gas from a gas cylinder (not shown), a raw material supply pipe 54 that supplies the generated aerosol to the film forming section 60, and a vibrator 55 that applies vibrations at a frequency of 10 to 100 Hz to the aerosol generating chamber 53 and the aerosol therein. The film forming section 60 includes a film forming chamber 62 that sprays the aerosol onto the single crystal SiC layer 20, a substrate holder 64 that is disposed inside the film forming chamber 62 and fixes the single crystal SiC layer 20, and an XY stage 63 that moves the substrate holder 64 in the X-axis and Y-axis directions. The film forming section 60 also includes an injection nozzle 66 that has a slit 67 formed at its tip and sprays the aerosol onto the single crystal SiC layer 20, and a vacuum pump 68 that reduces the pressure in the film forming chamber 62. The injection nozzle 66 is attached to the tip of the raw material supply pipe 54.

AD法は、成膜条件によって膜中に気孔を生じる場合や、膜が圧粉体となることが知られている。例えば、原料粉末の基板への衝突速度や原料粉末の粒径、エアロゾル中の原料粉末の凝集状態、単位時間当たりの噴射量等に影響を受けやすい。原料粉末の基板への衝突速度に関しては、成膜チャンバ62と噴射ノズル66内の差圧や、噴射ノズルの開口面積等に影響を受ける。このため、緻密な多結晶SiC層を得るには、これらのファクターを適切に制御することが必要である。 It is known that the AD method can cause pores in the film or the film to become a compact, depending on the deposition conditions. For example, it is easily affected by the collision speed of the raw material powder with the substrate, the particle size of the raw material powder, the agglomeration state of the raw material powder in the aerosol, the amount sprayed per unit time, etc. The collision speed of the raw material powder with the substrate is affected by the pressure difference between the deposition chamber 62 and the spray nozzle 66, the opening area of the spray nozzle, etc. Therefore, in order to obtain a dense polycrystalline SiC layer, it is necessary to appropriately control these factors.

熱CVD法では、成膜装置は市販のもの等公知のものを利用することができる。原料ガスは特に限定されるものではないが、Siの供給源としては四塩化ケイ素(SiCl)ガスやシラン(SiH)ガス、Cの供給源としてはメタン(CH)ガスやプロパン(C)ガス等を用いることができる。成膜温度は1000~2200℃が好ましく、1100~2000℃がより好ましく、1200~1900℃がさらに好ましい。 In the thermal CVD method, a known film forming apparatus such as a commercially available one can be used. The source gas is not particularly limited, but silicon tetrachloride (SiCl 4 ) gas or silane (SiH 4 ) gas can be used as a Si source, and methane (CH 4 ) gas or propane (C 3 H 8 ) gas can be used as a C source. The film forming temperature is preferably 1000 to 2200°C, more preferably 1100 to 2000°C, and even more preferably 1200 to 1900°C.

熱CVD法を用いて単結晶SiC層上に多結晶SiC層を形成するには、成膜温度やSi源、C源のガス流量及びそれらの比率、成膜圧力等が影響することが知られている。成膜温度の影響は大きく、成膜温度は低い方が好ましく、1700℃未満が好ましく、1500℃以下がより好ましく、1400℃以下がさらに好ましい。しかし、成膜温度が低すぎると成膜レート自体も低下するため、成膜レートの観点では成膜温度は高い方が好ましい。 It is known that the formation of a polycrystalline SiC layer on a single-crystalline SiC layer using thermal CVD is influenced by factors such as the deposition temperature, the gas flow rates of the Si source and C source and their ratio, and the deposition pressure. The deposition temperature has a large effect, and a lower deposition temperature is preferable, preferably less than 1700°C, more preferably 1500°C or less, and even more preferably 1400°C or less. However, if the deposition temperature is too low, the deposition rate itself will decrease, so from the viewpoint of the deposition rate, a higher deposition temperature is preferable.

SiCの成形体を単結晶SiC層上に載置する手法の場合、多結晶SiC層の原料粉末を成形して作製することができる。例えば、プレス成形を用いる場合、多結晶SiC層は、プレス成形体である。プレス成形体は、多結晶SiC層の原料粉末を公知の手法に基づきプレス成形することで作製可能であり、例えば、原料粉末を金型に入れ、好ましくは100~400kgf/cm、より好ましくは150~300kgf/cmの圧力でプレスすることにより作製すればよい。また、成形方法に特に限定はなく、プレス成形の他、テープ成形、押出し成形、鋳込み成形、ドクターブレード法及びこれらの任意の組合せを用いることができる。例えば、テープ成形を用いる場合、原料粉末にバインダー、可塑剤、分散剤、分散媒等の添加物を適宜加えてスラリー化し、このスラリーをスリット状の細い吐出口を通過させることにより、シート状に吐出及び成形するのが好ましい。シート状に成形した成形体の厚さに限定はないが、ハンドリングの観点では5~500μmであるのが好ましい。また、厚い多結晶SiC層が必要な場合はこのシート成形体を多数枚積み重ねて、所望の厚さとして使用すればよい。また、SiCの成形体は焼結した状態であってもよく、この場合、成形体はSiC原料の他に、焼結助剤等の添加物を含んでいてもよい。 In the case of a method in which a SiC molded body is placed on a single-crystal SiC layer, the polycrystalline SiC layer can be produced by molding the raw material powder. For example, when press molding is used, the polycrystalline SiC layer is a press molded body. The press molded body can be produced by press molding the raw material powder of the polycrystalline SiC layer based on a known method, for example, by putting the raw material powder into a mold and pressing it at a pressure of preferably 100 to 400 kgf/cm 2 , more preferably 150 to 300 kgf/cm 2. In addition, there is no particular limitation on the molding method, and in addition to press molding, tape molding, extrusion molding, casting molding, doctor blade method, and any combination thereof can be used. For example, when tape molding is used, additives such as binders, plasticizers, dispersants, and dispersion media are appropriately added to the raw material powder to make a slurry, and the slurry is preferably discharged and molded into a sheet by passing it through a thin slit-shaped discharge port. There is no limitation on the thickness of the molded body formed into a sheet, but from the viewpoint of handling, it is preferable that it is 5 to 500 μm. If a thick polycrystalline SiC layer is required, a number of these sheets may be stacked to obtain the desired thickness. The SiC compact may be in a sintered state, and in this case, the compact may contain additives such as sintering aids in addition to the SiC raw material.

本発明を以下の例によってさらに具体的に説明する。 The present invention will be further illustrated by the following examples.

例1
(1)多結晶SiC層の作製
AD成膜用の原料紛体として、市販の微細β-SiC粉末(体積基準D50:0.7μm)を用意した。また、厚さ900μmのSi単結晶基板上に3C-SiC膜(単結晶SiC層)が3.5μmエピタキシャル成長された直径約50mm(2インチ)の市販の基板を用意した。図1に示すAD装置50を用いて、上記基板の3C-SiC面上に原料粉末を噴射してAD膜を形成した。
Example 1
(1) Preparation of polycrystalline SiC layer Commercially available fine β-SiC powder (volume-based D50: 0.7 μm) was prepared as raw material powder for AD film formation. In addition, a commercially available substrate with a diameter of about 50 mm (2 inches) was prepared, on which a 3C-SiC film (single crystal SiC layer) was epitaxially grown to a thickness of 3.5 μm on a 900 μm thick Si single crystal substrate. Using the AD device 50 shown in FIG. 1, the raw material powder was sprayed onto the 3C-SiC surface of the substrate to form an AD film.

AD成膜条件は以下のとおりとした。まずキャリアガスはNとし、長辺7mm×短辺0.6mmのスリットが形成されたセラミックス製のノズルを用いて成膜した。ノズルのスキャン条件は、0.6mm/sのスキャン速度で、スリットの長辺に対して垂直且つ進む方向に56mm移動、スリットの長辺方向に7mm移動、スリットの長辺に対して垂直且つ戻る方向に56mm移動、スリットの長辺方向且つ初期位置とは反対方向に7mm移動、とのスキャンを繰り返し、スリットの長辺方向に初期位置から56mm移動した時点で、それまでとは逆方向にスキャンを行い、初期位置まで戻るサイクルを1サイクルとし、これを1200サイクル繰り返した。室温での1サイクルの成膜において、搬送ガスの設定圧力を0.04MPa、流量を9L/min、チャンバ内圧力を100Pa以下に調整した。このようにして形成したAD膜の厚さは約300μmであった。こうして、Si単結晶基板上に形成した3C-SiC膜の面上に多結晶SiC層(AD膜)を形成した。 The AD film formation conditions were as follows. First, the carrier gas was N2 , and a ceramic nozzle with a slit of 7 mm long side x 0.6 mm short side was used for film formation. The nozzle scan conditions were a scan speed of 0.6 mm/s, 56 mm movement perpendicular to the long side of the slit and in the forward direction, 7 mm movement in the long side direction of the slit, 56 mm movement perpendicular to the long side of the slit and in the return direction, and 7 mm movement in the long side direction of the slit and in the opposite direction to the initial position, and when the nozzle moved 56 mm from the initial position in the long side direction of the slit, a scan was performed in the opposite direction to the previous direction, and a cycle of returning to the initial position was defined as one cycle, and this cycle was repeated 1200 times. In one cycle of film formation at room temperature, the set pressure of the carrier gas was adjusted to 0.04 MPa, the flow rate to 9 L/min, and the chamber pressure to 100 Pa or less. The thickness of the AD film formed in this way was about 300 μm. In this manner, a polycrystalline SiC layer (AD film) was formed on the surface of the 3C-SiC film formed on the Si single crystal substrate.

(2)多結晶SiC層の研磨
AD膜を形成した基板をAD装置から取り出し、多結晶SiC層成膜面を砥石を用いて#6000まで研削して板面を平坦にした。次いで、ダイヤモンド砥粒を用いたラップ加工により、板面を平滑化した。砥粒のサイズを3μmから0.5μmまで段階的に小さくしつつ、平坦性を高めた。その後、コロイダルシリカを用いた化学機械研磨(CMP)により鏡面仕上げ加工を行った。
(2) Polishing of polycrystalline SiC layer The substrate on which the AD film was formed was removed from the AD device, and the polycrystalline SiC layer was ground to #6000 using a grindstone to flatten the plate surface. The plate surface was then smoothed by lapping using diamond abrasive grains. The size of the abrasive grains was gradually reduced from 3 μm to 0.5 μm to improve flatness. Then, a mirror finish was performed by chemical mechanical polishing (CMP) using colloidal silica.

(3)Si基板の除去
次に、Si基板面を砥石を用いて#6000まで研削して板面を平坦にした。次いで、ダイヤモンド砥粒を用いたラップ加工により、板面を平滑化した。砥粒のサイズを3μmから0.5μmまで段階的に小さくしつつ、平坦性を高めた。その後、コロイダルシリカを用いた化学機械研磨(CMP)により鏡面仕上げ加工を行い、最終的にSi基板を完全に除去した。こうして、厚さ2.0μmの3C-SiC膜(単結晶SiC層)、及び厚さ約300μmの多結晶SiC層を備えた、SiC複合基板を得た。
(3) Removal of Si substrate Next, the Si substrate surface was ground to #6000 using a grindstone to flatten the plate surface. Then, the plate surface was smoothed by lapping using diamond abrasive grains. The size of the abrasive grains was gradually reduced from 3 μm to 0.5 μm to improve flatness. Then, a mirror finish was performed by chemical mechanical polishing (CMP) using colloidal silica, and finally the Si substrate was completely removed. Thus, a SiC composite substrate was obtained, which was provided with a 2.0 μm thick 3C-SiC film (single crystal SiC layer) and a polycrystalline SiC layer with a thickness of about 300 μm.

(4)多結晶SiC層の評価
(4-1)表面FE-EPMA
電子線プローブマイクロアナライザー(FE-EPMA)(日本電子株式会社製、JXA-8500F)を用いて、得られたSiC複合基板の多結晶SiC層表面の組成分析をプローブサイズ30μm×30μmで実施した。また、この測定は多結晶SiC層表面の10箇所で実施した。このFE-EPMA測定の諸条件は以下のとおりとした。
(4) Evaluation of polycrystalline SiC layer (4-1) Surface FE-EPMA
Using an electron probe microanalyzer (FE-EPMA) (JXA-8500F, manufactured by JEOL Ltd.), a composition analysis of the polycrystalline SiC layer surface of the obtained SiC composite substrate was carried out with a probe size of 30 μm×30 μm. This measurement was carried out at 10 points on the polycrystalline SiC layer surface. The conditions for this FE-EPMA measurement were as follows.

<FE-EPMA測定条件>
・加速電圧:15kV
・照射電流:50nA
<FE-EPMA measurement conditions>
Acceleration voltage: 15 kV
Irradiation current: 50 nA

表面FE-EPMA測定の結果、多結晶SiC層表面において、希土類元素は検出されず、Si、C及びOが検出された。検出されたSi及びCの定量値を用いて、多結晶SiC層における、希土類元素の含有量の、希土類元素、Si及びCの合計含有量に対する重量比(希土類元素/(希土類元素+Si+C))を求めた。なお、各元素の含有量の値は、上記10箇所測定して得られた値の平均値である。結果を表1に示す。 As a result of the surface FE-EPMA measurement, no rare earth elements were detected on the surface of the polycrystalline SiC layer, but Si, C and O were detected. The quantitative values of the detected Si and C were used to determine the weight ratio of the content of rare earth elements in the polycrystalline SiC layer to the total content of rare earth elements, Si and C (rare earth elements/(rare earth elements + Si + C)). The content value of each element is the average value obtained by measuring the above 10 locations. The results are shown in Table 1.

(5)GaN膜の形成
以上のように作製したSiC複合基板の3C-SiC膜上に、MOCVD法によりGaN膜を形成した。GaN膜の成長においては、Ga原料ガスとしてTMG(トリメチルガリウム)、N原料ガスとしてNH(アンモニア)、並びにキャリアガスとして窒素及び水素を用いた。成膜温度は1100℃、成膜時間は1時間とした。得られたGaN膜の厚さは約1.0μmであった。
(5) Formation of GaN film A GaN film was formed by MOCVD on the 3C-SiC film of the SiC composite substrate prepared as described above. In growing the GaN film, TMG (trimethylgallium) was used as the Ga source gas, NH 3 (ammonia) was used as the N source gas, and nitrogen and hydrogen were used as the carrier gas. The film formation temperature was 1100°C, and the film formation time was 1 hour. The thickness of the obtained GaN film was about 1.0 μm.

(6)GaN膜の評価
(6-1)GaN膜の結晶性
XRD装置(Bruker-AXS製、D8-DISCOVER)を用いて、SiC複合基板上に形成したGaN膜の(002)面のXRC測定を実施した。実際には2θ、ω、χ及びφを調整してGaNの(002)面のピークが出るように軸立てを行った後、管電圧40kV、管電流40mA、アンチスキャッタリングスリット3mmで、ω=14.0~22.0°の範囲、ωステップ幅0.005°、及び計数時間0.5秒の条件を用いた。また、X線源にはGe(022)非対称反射モノクロメーターでCuKα線を平行単色光化したものを用いた。得られたGaN膜の(002)面のXRCプロファイルの半値幅は、XRD解析ソフトウェア(Bruker-AXS製、「LEPTOS」Ver4.03)を使用し、プロファイルのスムージングを行った後にピークサーチを行うことにより決定した。得られた結果を以下の評価基準により格付けし、表1に示す。
(6) Evaluation of GaN Film (6-1) Crystallinity of GaN Film Using an XRD device (D8-DISCOVER, manufactured by Bruker-AXS), XRC measurement of the (002) surface of the GaN film formed on a SiC composite substrate was carried out. In practice, 2θ, ω, χ and φ were adjusted to set the axis so that the peak of the (002) surface of GaN appeared, and then the following conditions were used: tube voltage 40 kV, tube current 40 mA, anti-scattering slit 3 mm, ω = 14.0 to 22.0° range, ω step width 0.005°, and counting time 0.5 seconds. In addition, a Ge (022) asymmetric reflection monochromator was used as the X-ray source to convert CuKα rays into parallel monochromatic light. The half-width of the XRC profile of the (002) plane of the obtained GaN film was determined by smoothing the profile and then searching for a peak using XRD analysis software ("LEPTOS" Ver. 4.03, manufactured by Bruker-AXS). The obtained results were ranked according to the following evaluation criteria and are shown in Table 1.

‐評価A:半値幅が400arcsec.以下であるもの
‐評価B:半値幅が400arcsec.を超え500arcsec.以下であるもの
‐評価C:半値幅が500arcsec.を超えるもの
- Grade A: Half-width is 400 arcsec or less - Grade B: Half-width is more than 400 arcsec and less than 500 arcsec - Grade C: Half-width is more than 500 arcsec

GaN膜の結晶性評価の結果、(002)面XRCプロファイルの半値幅は400arcsec.以下と、良好な結晶性を示した。 As a result of the evaluation of the crystallinity of the GaN film, the half-width of the (002) plane XRC profile was 400 arcsec or less, indicating good crystallinity.

(6-2)GaN膜のクラック数
工業用顕微鏡(ニコン製、ECLIPSE、LV150N)を用いて、接眼レンズを10倍、対物レンズを5倍とし、偏光モード及び微分干渉モードにてGaN膜の表面全体を観察し、クラックが確認された場合は対物レンズを10倍に変更し、画像を取得した。そして、長さ50μm以上のクラックのみ、クラックとしてカウントした。また、あるクラックから別のクラックまでの距離が500μm以下の場合は一つのクラックとみなした。GaN膜のサイズに関わらず、膜表面の全面でのクラック数(個)を計測し、膜面積20cm当たりのクラック数(個)に換算した。得られた結果を表1に示す。
(6-2) Number of cracks in GaN film Using an industrial microscope (Nikon, ECLIPSE, LV150N), the eyepiece was set to 10x, the objective lens was set to 5x, and the entire surface of the GaN film was observed in the polarization mode and differential interference mode. If a crack was confirmed, the objective lens was changed to 10x, and an image was obtained. Then, only cracks with a length of 50 μm or more were counted as cracks. In addition, if the distance from one crack to another was 500 μm or less, it was considered as one crack. Regardless of the size of the GaN film, the number of cracks (pieces) on the entire surface of the film was measured and converted to the number of cracks (pieces) per film area of 20 cm 2. The results obtained are shown in Table 1.

例2
上記(3)において、Si基板を除去する際に、3C-SiC膜の厚さを1.1μmにするようにしたこと以外は、例1と同様の方法でSiC複合基板の作製、GaN膜の形成及び各種評価を行った。多結晶SiC層表面のFE-EPMA測定の結果、希土類元素は検出されず、Si、C及びOが検出された。GaN膜の結晶性を評価したところ、GaN膜の(002)面XRCプロファイルの半値幅は500arcsec.以下と、良好な結晶性を示した。結果を表1に示す。
Example 2
In the above (3), a SiC composite substrate was produced, a GaN film was formed, and various evaluations were performed in the same manner as in Example 1, except that the thickness of the 3C-SiC film was set to 1.1 μm when removing the Si substrate. As a result of FE-EPMA measurement of the surface of the polycrystalline SiC layer, no rare earth elements were detected, but Si, C, and O were detected. When the crystallinity of the GaN film was evaluated, the half-width of the (002) plane XRC profile of the GaN film was 500 arcsec or less, indicating good crystallinity. The results are shown in Table 1.

例3
上記(3)において、Si基板を除去する際に、3C-SiC膜の厚さを3.0μmにするようにしたこと以外は、例1と同様の方法でSiC複合基板の作製、GaN膜の形成及び各種評価を行った。多結晶SiC層表面のFE-EPMA測定の結果、希土類元素は検出されず、Si、C及びOが検出された。GaN膜の結晶性を評価したところ、GaN膜の(002)面XRCプロファイルの半値幅は400arcsec.以下と、良好な結晶性を示した。結果を表1に示す。
Example 3
In the above (3), a SiC composite substrate was produced, a GaN film was formed, and various evaluations were performed in the same manner as in Example 1, except that the thickness of the 3C-SiC film was set to 3.0 μm when removing the Si substrate. As a result of FE-EPMA measurement of the surface of the polycrystalline SiC layer, no rare earth elements were detected, but Si, C, and O were detected. When the crystallinity of the GaN film was evaluated, the half-width of the (002) plane XRC profile of the GaN film was 400 arcsec or less, indicating good crystallinity. The results are shown in Table 1.

例4(比較)
上記(3)において、Si基板を除去する際に、3C-SiC膜の厚さを0.9μmにするようにしたこと以外は、例1と同様の方法でSiC複合基板の作製、GaN膜の形成及び各種評価を行った。多結晶SiC層表面のFE-EPMA測定の結果、希土類元素は検出されず、Si、C及びOが検出された。GaN膜の結晶性を評価したところ、GaN膜の(002)面XRCプロファイルの半値幅は500arcsec.を超えており、例1と比較して結晶性が悪かった。結晶性が悪かったため、クラック数の評価は行わなかった。結果を表1に示す。
Example 4 (Comparison)
In the above (3), when removing the Si substrate, the thickness of the 3C-SiC film was set to 0.9 μm, but the same method as in Example 1 was used to prepare a SiC composite substrate, form a GaN film, and perform various evaluations. As a result of FE-EPMA measurement of the surface of the polycrystalline SiC layer, no rare earth elements were detected, but Si, C, and O were detected. When the crystallinity of the GaN film was evaluated, the half-width of the (002) plane XRC profile of the GaN film exceeded 500 arcsec., and the crystallinity was poorer than that of Example 1. Since the crystallinity was poor, the number of cracks was not evaluated. The results are shown in Table 1.

例5
上記(1)において、AD成膜用の原料紛体として、市販の微細β-SiC粉末(体積基準D50:0.7μm)を96.0重量%、及び酸化イットリウム粉末(体積基準D50:0.1μm)を4.0重量%含むものを用意し、これをSiCボールを使用してエタノール中で24時間ボールミル混合し、乾燥することで混合粉末を得た。この点以外は、例1と同様の方法でSiC複合基板の作製、GaN膜の形成及び各種評価を行った。多結晶SiC層表面のFE-EPMA測定の結果、Si、C、O及び希土類元素としてYが検出された。GaN膜の結晶性を評価したところ、GaN膜の(002)面XRCプロファイルの半値幅は400arcsec.以下と、良好な結晶性を示した。結果を表1に示す。
Example 5
In the above (1), as the raw material powder for AD film formation, commercially available fine β-SiC powder (volume basis D50: 0.7 μm) containing 96.0 wt % and yttrium oxide powder (volume basis D50: 0.1 μm) containing 4.0 wt % were prepared, and this was mixed in ethanol for 24 hours using SiC balls in a ball mill, and dried to obtain a mixed powder. Except for this, the SiC composite substrate was produced, the GaN film was formed, and various evaluations were performed in the same manner as in Example 1. As a result of FE-EPMA measurement of the polycrystalline SiC layer surface, Si, C, O, and Y as a rare earth element were detected. When the crystallinity of the GaN film was evaluated, the half-width of the (002) plane XRC profile of the GaN film was 400 arcsec or less, indicating good crystallinity. The results are shown in Table 1.

例6
上記(1)において、AD成膜用の原料紛体として、市販の微細β-SiC粉末(体積基準D50:0.7μm)を99.98重量%、及び酸化イットリウム粉末(体積基準D50:0.1μm)を0.02重量%含むものを用意し、これをSiCボールを使用してエタノール中で24時間ボールミル混合し、乾燥することで混合粉末を得た。この点以外は、例1と同様の方法でSiC複合基板の作製、GaN膜の形成及び各種評価を行った。多結晶SiC層表面のFE-EPMA測定の結果、Si、C、O及び希土類元素としてYが検出された。GaN膜の結晶性を評価したところ、GaN膜の(002)面XRCプロファイルの半値幅は400arcsec.以下と、良好な結晶性を示した。結果を表1に示す。
Example 6
In the above (1), as the raw material powder for AD film formation, commercially available fine β-SiC powder (volume standard D50: 0.7 μm) containing 99.98 wt % and yttrium oxide powder (volume standard D50: 0.1 μm) containing 0.02 wt % were prepared, and this was mixed in ethanol for 24 hours using SiC balls in a ball mill, and dried to obtain a mixed powder. Except for this, the SiC composite substrate was produced, the GaN film was formed, and various evaluations were performed in the same manner as in Example 1. As a result of FE-EPMA measurement of the surface of the polycrystalline SiC layer, Si, C, O, and Y as a rare earth element were detected. When the crystallinity of the GaN film was evaluated, the half-width of the (002) plane XRC profile of the GaN film was 400 arcsec or less, indicating good crystallinity. The results are shown in Table 1.

例7
上記(1)において、AD成膜用の原料紛体として、市販の微細β-SiC粉末(体積基準D50:0.7μm)を99.97重量%、及び酸化イットリウム粉末(体積基準D50:0.1μm)を0.03重量%含むものを用意し、これをSiCボールを使用してエタノール中で24時間ボールミル混合し、乾燥することで混合粉末を得た。この点以外は、例1と同様の方法でSiC複合基板の作製、GaN膜の形成及び各種評価を行った。多結晶SiC層表面のFE-EPMA測定の結果、Si、C、O及び希土類元素としてYが検出された。GaN膜の結晶性を評価したところ、GaN膜の(002)面XRCプロファイルの半値幅は400arcsec.以下と、良好な結晶性を示した。結果を表1に示す。
Example 7
In the above (1), as the raw material powder for AD film formation, commercially available fine β-SiC powder (volume standard D50: 0.7 μm) containing 99.97 wt % and yttrium oxide powder (volume standard D50: 0.1 μm) containing 0.03 wt % were prepared, and this was mixed in ethanol for 24 hours using SiC balls in a ball mill, and dried to obtain a mixed powder. Except for this, the SiC composite substrate was produced, the GaN film was formed, and various evaluations were performed in the same manner as in Example 1. As a result of FE-EPMA measurement of the polycrystalline SiC layer surface, Si, C, O, and Y as a rare earth element were detected. When the crystallinity of the GaN film was evaluated, the half-width of the (002) plane XRC profile of the GaN film was 400 arcsec or less, indicating good crystallinity. The results are shown in Table 1.

例8
上記(1)において、AD成膜用の原料紛体として、市販の微細β-SiC粉末(体積基準D50:0.7μm)を88.0重量%、及び酸化イットリウム粉末(体積基準D50:0.1μm)を12.0重量%含むものを用意し、これをSiCボールを使用してエタノール中で24時間ボールミル混合し、乾燥することで混合粉末を得た。この点以外は、例1と同様の方法でSiC複合基板の作製、GaN膜の形成及び各種評価を行った。多結晶SiC層表面のFE-EPMA測定の結果、Si、C、O及び希土類元素としてYが検出された。GaN膜の結晶性を評価したところ、GaN膜の(002)面XRCプロファイルの半値幅は400arcsec.以下と、良好な結晶性を示した。結果を表1に示す。
Example 8
In the above (1), as the raw material powder for AD film formation, commercially available fine β-SiC powder (volume basis D50: 0.7 μm) containing 88.0 wt % and yttrium oxide powder (volume basis D50: 0.1 μm) containing 12.0 wt % were prepared, and this was mixed in ethanol for 24 hours using SiC balls in a ball mill, and dried to obtain a mixed powder. Except for this, the SiC composite substrate was produced, the GaN film was formed, and various evaluations were performed in the same manner as in Example 1. As a result of FE-EPMA measurement of the polycrystalline SiC layer surface, Si, C, O, and Y as a rare earth element were detected. When the crystallinity of the GaN film was evaluated, the half-width of the (002) plane XRC profile of the GaN film was 400 arcsec or less, indicating good crystallinity. The results are shown in Table 1.

例9
上記(1)において、AD成膜用の原料紛体として、市販の微細β-SiC粉末(体積基準D50:0.7μm)を76.0重量%、及び酸化イットリウム粉末(体積基準D50:0.1μm)を24.0重量%含むものを用意し、これをSiCボールを使用してエタノール中で24時間ボールミル混合し、乾燥することで混合粉末を得た。この点以外は、例1と同様の方法でSiC複合基板の作製、GaN膜の形成及び各種評価を行った。多結晶SiC層表面のFE-EPMA測定の結果、Si、C、O及び希土類元素としてYが検出された。GaN膜の結晶性を評価したところ、GaN膜の(002)面XRCプロファイルの半値幅は400arcsec.以下と、良好な結晶性を示した。結果を表1に示す。
Example 9
In the above (1), as the raw material powder for AD film formation, commercially available fine β-SiC powder (volume basis D50: 0.7 μm) containing 76.0 wt % and yttrium oxide powder (volume basis D50: 0.1 μm) containing 24.0 wt % were prepared, and this was mixed in ethanol for 24 hours using SiC balls in a ball mill, and dried to obtain a mixed powder. Except for this, the SiC composite substrate was produced, the GaN film was formed, and various evaluations were performed in the same manner as in Example 1. As a result of FE-EPMA measurement of the polycrystalline SiC layer surface, Si, C, O, and Y as a rare earth element were detected. When the crystallinity of the GaN film was evaluated, the half-width of the (002) plane XRC profile of the GaN film was 400 arcsec or less, indicating good crystallinity. The results are shown in Table 1.

例10
上記(1)において、AD成膜用の原料紛体として、市販の微細β-SiC粉末(体積基準D50:0.7μm)を70.0重量%、及び酸化イットリウム粉末(体積基準D50:0.1μm)を30.0重量%含むものを用意し、これをSiCボールを使用してエタノール中で24時間ボールミル混合し、乾燥することで混合粉末を得た。この点以外は、例1と同様の方法でSiC複合基板の作製、GaN膜の形成及び各種評価を行った。多結晶SiC層表面のFE-EPMA測定の結果、Si、C、O及び希土類元素としてYが検出された。GaN膜の結晶性を評価したところ、GaN膜の(002)面XRCプロファイルの半値幅は400arcsec.以下と、良好な結晶性を示した。結果を表1に示す。
Example 10
In the above (1), as the raw material powder for AD film formation, commercially available fine β-SiC powder (volume basis D50: 0.7 μm) containing 70.0 wt % and yttrium oxide powder (volume basis D50: 0.1 μm) containing 30.0 wt % were prepared, and this was mixed in ethanol for 24 hours using SiC balls in a ball mill, and dried to obtain a mixed powder. Except for this, the SiC composite substrate was produced, the GaN film was formed, and various evaluations were performed in the same manner as in Example 1. As a result of FE-EPMA measurement of the polycrystalline SiC layer surface, Si, C, O, and Y as a rare earth element were detected. When the crystallinity of the GaN film was evaluated, the half-width of the (002) plane XRC profile of the GaN film was 400 arcsec or less, indicating good crystallinity. The results are shown in Table 1.

例11
上記(1)において、AD成膜用の原料紛体として、市販の微細β-SiC粉末(体積基準D50:0.7μm)を96.0重量%、及び酸化サマリウム粉末(体積基準D50:0.1μm)を4.0重量%含むものを用意し、これをSiCボールを使用してエタノール中で24時間ボールミル混合し、乾燥することで混合粉末を得た。この点以外は、例1と同様の方法でSiC複合基板の作製、GaN膜の形成及び各種評価を行った。多結晶SiC層表面のFE-EPMA測定の結果、Si、C、O及び希土類元素としてSmが検出された。GaN膜の結晶性を評価したところ、GaN膜の(002)面XRCプロファイルの半値幅は400arcsec.以下と、良好な結晶性を示した。結果を表1に示す。
Example 11
In the above (1), as the raw material powder for AD film formation, commercially available fine β-SiC powder (volume basis D50: 0.7 μm) containing 96.0 wt % and samarium oxide powder (volume basis D50: 0.1 μm) containing 4.0 wt % were prepared, and this was mixed in ethanol for 24 hours using SiC balls in a ball mill, and dried to obtain a mixed powder. Except for this, the SiC composite substrate was produced, the GaN film was formed, and various evaluations were performed in the same manner as in Example 1. As a result of FE-EPMA measurement of the surface of the polycrystalline SiC layer, Si, C, O, and Sm as a rare earth element were detected. When the crystallinity of the GaN film was evaluated, the half-width of the (002) plane XRC profile of the GaN film was 400 arcsec or less, indicating good crystallinity. The results are shown in Table 1.

例12
上記(1)において、AD成膜用の原料紛体として、市販の微細β-SiC粉末(体積基準D50:0.7μm)を96.0重量%、及び酸化イットリウム粉末(体積基準D50:0.1μm)を4.0重量%含むものを用意し、これをSiCボールを使用してエタノール中で24時間ボールミル混合し、乾燥することで混合粉末を得た。この点以外は、例1と同様の方法で(1)多結晶SiC層の作製、(2)多結晶SiC層の研磨、及び(3)Si基板の除去を行った。こうして、厚さ2.0μmの3C-SiC膜(単結晶SiC層)、及び厚さ約300μmの多結晶SiC層を備えた、SiC複合基板を得た。
Example 12
In the above (1), as the raw material powder for AD film formation, commercially available fine β-SiC powder (volume basis D50: 0.7 μm) containing 96.0 wt% and yttrium oxide powder (volume basis D50: 0.1 μm) containing 4.0 wt% were prepared, and this was mixed in ethanol for 24 hours using SiC balls in a ball mill, and dried to obtain a mixed powder. Other than this, (1) the preparation of a polycrystalline SiC layer, (2) the polishing of the polycrystalline SiC layer, and (3) the removal of the Si substrate were performed in the same manner as in Example 1. In this way, a SiC composite substrate was obtained, which was provided with a 2.0 μm thick 3C-SiC film (single crystal SiC layer) and a polycrystalline SiC layer having a thickness of about 300 μm.

その後、SiC複合基板の3C-SiC膜上に、CVD法により3C-SiC膜をさらに形成した。3C-SiC膜の成長においては、原料ガスとしてトリクロロシラン及びエチレンを用い、キャリアガスとして水素を用いた。成膜温度は1380℃とし、3C-SiC膜の厚さが40μmとなるまで成膜した。 After that, a 3C-SiC film was further formed on the 3C-SiC film of the SiC composite substrate by the CVD method. In growing the 3C-SiC film, trichlorosilane and ethylene were used as the source gases, and hydrogen was used as the carrier gas. The film formation temperature was 1380°C, and the 3C-SiC film was formed until it reached a thickness of 40 μm.

次に、3C-SiC膜を砥石を用いて#6000まで研削して板面を平坦にした。次いで、ダイヤモンド砥粒を用いたラップ加工により、板面を平滑化した。砥粒のサイズを3μmから0.5μmまで段階的に小さくしつつ、平坦性を高めた。その後、コロイダルシリカを用いた化学機械研磨(CMP)により鏡面仕上げ加工を行い、最終的に厚さ30μmの3C-SiC膜(単結晶SiC層)、及び厚さ約300μmの多結晶SiC層を備えた、SiC複合基板を得た。 Next, the 3C-SiC film was ground to #6000 using a grindstone to flatten the plate surface. The plate surface was then smoothed by lapping using diamond abrasive grains. Flatness was improved while the abrasive grain size was gradually reduced from 3 μm to 0.5 μm. After that, a mirror finish was performed using chemical mechanical polishing (CMP) using colloidal silica, and finally a SiC composite substrate was obtained with a 30 μm-thick 3C-SiC film (single crystal SiC layer) and a polycrystalline SiC layer approximately 300 μm thick.

こうして得られたSiC複合基板について、例1と同様の方法でGaN膜の成膜及び各種評価を行った。多結晶SiC層表面のFE-EPMA測定の結果、Si、C、O及び希土類元素としてYが検出された。GaN膜の結晶性を評価したところ、GaN膜の(002)面XRCプロファイルの半値幅は400arcsec.以下と、良好な結晶性を示した。結果を表1に示す。 The SiC composite substrate thus obtained was subjected to deposition of a GaN film and various evaluations in the same manner as in Example 1. FE-EPMA measurement of the surface of the polycrystalline SiC layer detected Si, C, O, and Y as a rare earth element. When the crystallinity of the GaN film was evaluated, the half-width of the (002) plane XRC profile of the GaN film was 400 arcsec or less, indicating good crystallinity. The results are shown in Table 1.

例13(比較)
厚さ900μmのSi単結晶基板上に3C-SiC(単結晶SiC層)が3.0μmエピタキシャル成長された直径約50mm(2インチ)の市販の基板を用意した。この基板の3C-SiC膜上にMOCVD法によりGaN膜を形成した。GaN膜の成長においては、Ga原料ガスとしてTMG(トリメチルガリウム)、N原料ガスとしてNH(アンモニア)、並びにキャリアガスとして窒素及び水素を用いた。成膜温度は1100℃、成膜時間は1時間とした。得られたGaN膜の厚さは約1.0μmであった。
Example 13 (Comparative)
A commercially available substrate with a diameter of about 50 mm (2 inches) was prepared, in which 3.0 μm of 3C-SiC (single crystal SiC layer) was epitaxially grown on a 900 μm thick Si single crystal substrate. A GaN film was formed on the 3C-SiC film of this substrate by MOCVD. In growing the GaN film, TMG (trimethylgallium) was used as the Ga source gas, NH 3 (ammonia) as the N source gas, and nitrogen and hydrogen as the carrier gas. The film formation temperature was 1100° C., and the film formation time was 1 hour. The thickness of the obtained GaN film was about 1.0 μm.

こうして得られたGaN膜について、例1と同様の方法で評価を行った。GaN膜の結晶性を評価したところ、GaN膜の(002)面XRCプロファイルの半値幅は400arcsec.以下と、良好な結晶性を示した。結果を表1に示す。なお、上述のとおり例13では多結晶SiC層を形成しておらず、Si単結晶基板上に3C-SiC(単結晶SiC層)を形成した複合基板に対して、GaN膜を形成しているため、多結晶SiC層の評価は行わなかった。 The GaN film thus obtained was evaluated in the same manner as in Example 1. When the crystallinity of the GaN film was evaluated, the half-width of the (002) plane XRC profile of the GaN film was 400 arcsec or less, indicating good crystallinity. The results are shown in Table 1. As described above, in Example 13, a polycrystalline SiC layer was not formed, and the GaN film was formed on a composite substrate in which 3C-SiC (single crystal SiC layer) was formed on a Si single crystal substrate, so the polycrystalline SiC layer was not evaluated.

Figure 0007636908000001
Figure 0007636908000001

Claims (7)

多結晶SiC層と、前記多結晶SiC層上の厚さ1.0~30μmの単結晶SiC層とを備え、前記多結晶SiC層が希土類元素をさらに含む、SiC複合基板。 A SiC composite substrate comprising: a polycrystalline SiC layer; and a single-crystal SiC layer having a thickness of 1.0 to 30 μm on the polycrystalline SiC layer , the polycrystalline SiC layer further containing a rare earth element . 前記単結晶SiC層の厚さが2.0~30μmである、請求項1に記載のSiC複合基板。 The SiC composite substrate according to claim 1, wherein the thickness of the single crystal SiC layer is 2.0 to 30 μm. 前記多結晶SiC層の厚さが100~5000μmである、請求項1又は2に記載のSiC複合基板。 The SiC composite substrate according to claim 1 or 2, wherein the polycrystalline SiC layer has a thickness of 100 to 5000 μm. 前記単結晶SiC層の多形が3Cである、請求項1~3のいずれか一項に記載のSiC複合基板。 The SiC composite substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein the polytype of the single crystal SiC layer is 3C. 前記希土類元素が、Y及び/又はSmである、請求項1~4のいずれか一項に記載のSiC複合基板。 The SiC composite substrate according to any one of claims 1 to 4 , wherein the rare earth element is Y and/or Sm. 前記希土類元素がYである、請求項1~5のいずれか一項に記載のSiC複合基板。 The SiC composite substrate according to any one of claims 1 to 5 , wherein the rare earth element is Y. 前記多結晶SiC層における、前記希土類元素の含有量の、前記希土類元素、Si及びCの合計含有量に対する重量比が、0.00020~0.20である、請求項1~6のいずれか一項に記載のSiC複合基板。 The SiC composite substrate according to any one of claims 1 to 6 , wherein the weight ratio of the content of the rare earth element to the total content of the rare earth element, Si and C in the polycrystalline SiC layer is 0.00020 to 0.20.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (1)

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