DE102015103450A1

DE102015103450A1 - Verfahren zur Herstellung eines SIC-Einkristallsubstrats

Info

Publication number: DE102015103450A1
Application number: DE102015103450.6A
Authority: DE
Inventors: c/o Toyota Jidosha K.K. Seki Akinori
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-03-11
Filing date: 2015-03-10
Publication date: 2015-09-17
Also published as: US9873955B2; JP6028754B2; JP2015171962A; US20150259829A1; CN104911716A

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines SiC-Einkristallsubstrats vorgestellt, das eine Cr-Verunreinigung von der Oberfläche eines SiC-Einkristalls entfernen kann, der Cr als eine Verunreinigung enthält. Dies wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines SiC-Einkristallsubstrats erreicht, das den Schritt Eintauchen eines SiC-Einkristallsubstrats, das Cr als eine Verunreinigung enthält, in Salzsäure bei 50°C bis 80°C umfasst.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines SiC-Einkristallsubstrats.
Stand der Technik
SiCs (Siliziumcarbide) sind thermisch und chemisch sehr stabil, haben hervorragende mechanische Festigkeiten und sind strahlungsbeständig und haben verglichen mit Si-Kristallen auch hervorragende physikalische Eigenschaften wie eine hohe Durchbrechspannung und eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Sie sind auch dazu im Stande, eine hohe Ausgangsleistung, eine hohe Frequenz, Spannungsfestigkeit und Umweltbeständigkeit zu zeigen, die nicht mit vorhandenen Einkristallsubstratmaterialien wie Si-Kristallen und GaAs-Kristallen realisiert werden können, und sie werden daher für einen großen Bereich von Anwendungen, einschließlich Energieversorgungsgerätematerialien, die eine Steuerung hoher Leistung und eine Energieeinsparung erreichen lassen, Gerätematerialien für die Hochgeschwindigkeitskommunikation großer Informationsvolumina, Hochtemperaturgerätematerialien für Fahrzeuge, strahlungsbeständige Gerätematerialien und dergleichen, als besonders viel versprechende Einkristallsubstratmaterialien der nächsten Generation angesehen.
Zur Anfertigung von SiC-Einkristallsubstraten sind im Stand der Technik die folgenden Herstellungsverfahren bekannt. Zunächst wird unter Verwendung eines Sublimationsprozesses oder Lösungsprozesses durch Kristallwachstum ein SiC-Barren erzielt. Der SiC-Zuchtkristall wird unter Verwendung einer Drahtsäge oder dergleichen vom SiC-Barren abgeschnitten und dann einem Hochglanzpolieren unterzogen.
Nach dem auf das Hochglanzpolieren folgenden Reinigen des SiC-Einkristallsubstrats ist das SiC-Einkristallsubstrat fertig. Der wichtigste Schritt beim Reinigen des SiC-Einkristallsubstrats ist eine Entfernung der metallischen Verunreinigungen auf der Kristalloberfläche. Wenn Metallverunreinigungen auf der Kristalloberfläche zurückbleiben, beeinflussen sie die Qualität der epitaktischen Schicht, die auf dem SiC-Einkristallsubstrat ausgebildet ist, deutlich, was potentiell ein größeres Hindernis für die Anfertigung eines aktiven Bauelements, etwa eines Feldeffekttransistors auf dem Substrat, ist.
Es wird allgemein angenommen, dass Eigenschaften nahe dem theoretischen Wert erzielt werden können, wenn der auf der Oberfläche eines SiC-Einkristallsubstrats zurückbleibende Metallatomgehalt nicht größer als 1 × 10¹¹ Atome/cm² ist, und als ein Verfahren zum Entfernen der Metallverunreinigungen auf der Oberfläche solcher SiC-Einkristallsubstrate ist das Eintauchen von SiC-Einkristallsubstraten in Salzsäure vorgeschlagen worden (PTL 1).
Zitierte Literatur
Patentliteratur

PTL 1: JP 2005-47753 A

Kurzdarstellung der Erfindung
Von der Erfindung zu lösenden Probleme
Allerdings hat sich bei den herkömmlichen Verfahren, die das in der PTL 1 beschriebene Verfahren einschließen, herausgestellt, dass, wenn das SiC-Einkristallsubstrat auf der Oberfläche Cr als eine Verunreinigung enthält, die Cr-Verunreinigung auf der Kristalloberfläche nicht gründlich entfernt werden kann.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines SiC-Einkristallsubstrats zur Verfügung zu stellen, das von der Oberfläche eines SiC-Einkristalls, der Cr als eine Verunreinigung enthält, die Cr-Verunreinigung entfernen kann.
Mittel zur Lösung der Probleme
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines SiC-Einkristallsubstrats, das den Schritt Eintauchen eines SiC-Einkristalls, der Cr als eine Verunreinigung enthält, in Salzsäure bei 50°C bis 80°C umfasst.
Wirkung der Erfindung
Erfindungsgemäß ist es möglich, ein SiC-Einkristallsubstrat zu erzielen, bei dem von der Oberfläche des SiC-Einkristalls, der Cr als eine Verunreinigung enthält, die Cr-Verunreinigung entfernt ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Schnittzeichnung, die ein Beispiel des Aufbaus einer SiC-Kristallherstellungsvorrichtung zeigt, die einen Lösungsprozess einsetzt.
2 ist eine schematische Schnittzeichnung, die ein Beispiel des Aufbaus einer SiC-Kristallherstellungsvorrichtung zeigt, die einen Sublimationsprozess einsetzt.
3 ist eine lichtmikroskopische Aufnahme eines SiC-Einkristalls, nachdem er organisch gereinigt wurde (vor der Salzsäurereinigung).
4 ist eine lichtmikroskopische Aufnahme eines SiC-Einkristalls, nachdem er in einer Fluor-Salpetersäurelösung eingetaucht und mit ultrareinem Wasser gereinigt wurde (nach der Salzsäurereinigung).
5 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme eines SiC-Einkristalls, nachdem er in einem Flüssigkeitsgemisch aus NH₄OH und H₂O₂ eingetaucht und mit ultrareinem Wasser gereinigt wurde (vor der Salzsäurereinigung).
6 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme eines SiC-Einkristalls, nachdem er in einer Fluor-Salpetersäurelösung eingetaucht und mit ultrareinem Wasser gereinigt wurde (nach der Salzsäurereinigung).
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Während der Züchtung eines SiC-Einkristalls durch einen Sublimationsprozess oder Lösungsprozess können die Verunreinigungen, die von den Ausgangsmaterialien, dem Lösungsmittel oder den Teilen der Kristallzüchtungsvorrichtung erzeugt werden, in den Oberflächenbereich des Zuchtkristalls als Einschlüsse eingebaut werden oder sie können an dem Zuchtkristall anhaften, wobei sie in der Oberfläche des Zuchtkristalls eingeschlossen werden.
Wenn zum Beispiel ein Lösungsprozess verwendet wird und Cr zu einem Ausgangsmaterial zugegeben wird, das hauptsächlich aus Si besteht, um ein Lösungsmittel auszubilden, und die Kristallzüchtung in dem Si/Cr-Lösungsmittel erfolgt, um einen SiC-Einkristall zu züchten, kann die im Zuchtkristall durch Einschluss enthaltene Menge an Cr-Verunreinigung zunehmen und es kann in der gleichen Menge wie Cr eine Si-Verunreinigung enthalten sein.
Wenn ein SiC-Einkristallsubstrat verwendet wird, das auf der Oberfläche Cr und Si als Verunreinigungen enthält, und als Ausgangsgase zum Beispiel Monosilan (SiH₄) und Propan (C₃H₈) mit Stickstoff (N₂) als Dotiergas und Wasserstoff (H₂) als Trägergas verwendet werden, um eine epitaktische SiC-Einkristallschicht zu züchten, werden die Cr- und Si-Verunreinigungen in einem chemischen Gasabscheidungsofen (CVD-Ofen), der zur Züchtung der epitaktischen Schicht auf eine hohe Temperatur (1500°C bis 1600°C) erhitzt worden ist, in die Gasphase abgegeben. Infolgedessen kann sich das C/Si-Verhältnis in der Gasphase im CVD-Ofen verringern und die Menge an Dotierstickstoff (N), die in die epitaktische SiC-Schicht eingebaut wird, kann sich verändern, was eine deutliche Auswirkung auf die Qualität der epitaktischen Schicht hat.
SiC-Einkristalle haben eine sehr geringe Löslichkeit in Chemikalien, und es ist schwierig, Verunreinigungen auf Kristalloberflächen durch RCA-Reinigung oder dergleichen zu entfernen, die im Stand der Technik üblicherweise an Si-Substraten erfolgt. Insbesondere ist neu entdeckt worden, dass, wenn Cr und Si als Verunreinigungen auf der Oberfläche eines SiC-Einkristalls vorhanden sind, durch herkömmliches Reinigen (etwa RCA-Reinigen) des Zuchtkristalls im Wesentlichen nichts von dem Cr entfernt werden kann und dass das Si, das an Stellen vorhanden ist, die von dem Cr bedeckt werden, ebenfalls nicht entfernt werden kann, sodass die Qualität der nach dem Reinigen ausgebildeten epitaktischen Schicht nicht stabil ist.
In den Schritten nach der Kristallzüchtung kann am SiC-Einkristallsubstrat Cr anhaften. Zum Beispiel kann an dem SiC-Einkristallsubstrat Cr anhaften, das von einer Drahtsäge, die zum Schneiden des SiC-Einkristallsubstrats verwendet wird, oder einem Poliermittel, einem Schleifpad oder einer Poliervorrichtung, das/die zum Polieren des SiC-Einkristallsubstrats verwendet wird, erzeugt wird. Cr, das in dem SiC-Kristallbarren als Einschluss eingebaut ist, oder Cr, das am SiC-Kristall anhaftet, kann während des Schneidens und Polierens in die Vorrichtung hinausfliegen, wobei es wieder an der SiC-Kristalloberfläche gebunden wird. Es wurde festgestellt, dass die Menge an Cr, die auf diese Weise in den Schritten nach der Kristallzüchtung an der Zuchtkristalloberfläche anhaften kann, durch einen herkömmlichen, mit einem leichten Ätzen der Außenfläche einhergehenden Reinigungsprozess wie RCA-Reinigen entfernt werden kann, wenn sie eine Spurenmenge ist, dass die Entfernung aber unzureichend ist, wenn die an der Oberfläche des Zuchtkristalls anhaftende Menge an Cr groß ist.
Der Erfinder hat gewissenhafte Untersuchungen zu diesen neu entdeckten Problemen durchgeführt und festgestellt, dass Metallverunreinigungen einschließlich Cr auf der Oberfläche eines SiC-Einkristallsubstrats gelöst und entfernt werden können, wenn das SiC-Einkristallsubstrat bei 50°C bis 80°C in Salzsäure eingetaucht wird.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines SiC-Einkristallsubstrats, das den Schritt Eintauchen eines SiC-Einkristallsubstrats, das Cr als eine Verunreinigung enthält, in Salzsäure (einer wässrigen Salzsäurelösung) bei 50°C bis 80°C umfasst.
Die Untergrenze für die Temperatur der Salzsäure, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird, beträgt 50°C oder mehr. Wenn die Temperatur der Salzsäure 50°C oder mehr beträgt, ist es möglich, Cr ausreichend zu lösen. Die Obergrenze für die Temperatur der Salzsäure beträgt nicht mehr als 80°C. Zwar kann Cr auch dann gelöst werden, wenn die Temperatur der Salzsäure mehr als 80°C beträgt, doch macht die Verdampfung von Salzsäure das Verfahren tendenziell untauglich.
Die Untergrenze für die Temperatur der Salzsäure beträgt vorzugsweise 55°C oder mehr und besser noch 60°C oder mehr, und die Obergrenze für die Temperatur der Salzsäure beträgt vorzugsweise weniger als 75°C und besser noch weniger als 70°C. Da der Siedepunkt der Salzsäure und die Konzentration der Salzsäure wie unten beschrieben zusammenhängen, kann die Maximaltemperatur entsprechend der Konzentration der Salzsäure eingestellt werden.
Die Untergrenze für die Konzentration der Salzsäure beträgt vorzugsweise 25% oder mehr, besser noch 27% oder mehr oder noch besser 29% oder mehr, und die Obergrenze für die Konzentration der Salzsäure beträgt vorzugsweise nicht mehr als 37%, besser noch nicht mehr als 35% und noch besser nicht mehr als 33%. Wenn die Salzsäure eine Konzentration innerhalb des oben genannten Bereichs hat, ist die Entfernung von Cr zufriedenstellender und die Verdampfung von Salzsäure kann weiter minimiert werden.
Nachdem ein SiC-Barren durch einen Lösungsprozess oder Sublimationsprozess gezüchtet worden ist, wird aus dem SiC-Barren der SiC-Zuchtkristall geschnitten, der Impfkristall wird abgetrennt, und die Oberfläche des SiC-Zuchtkristalls kann dann einem Hochglanzpolieren unterzogen werden, um ein SiC-Einkristallsubstrat zu erzielen. Während des Polierens des SiC-Zuchtkristalls wird der SiC-Zuchtkristall mit einem Klebstoff am Polierhalter befestigt und es erfolgt das Polieren.
Vor dem Schritt des Eintauchens des durch Hochglanzpolieren des SiC-Zuchtkristalls erzielten SiC-Einkristallsubstrats in Salzsäure wird das SiC-Einkristallsubstrat vorzugsweise in einer organischen Stoff lösenden Lösung eingetaucht. Indem das SiC-Einkristallsubstrat zum Beispiel etwa 5 bis 15 Minuten lang in einer organischen Stoff lösenden Lösung eingetaucht wird, ist es möglich, die an der Oberfläche des SiC-Einkristallsubstrats anhaftenden organischen Stoffe zu entfernen. Die organischen Stoff lösende Lösung ist vorzugsweise Aceton oder eine Lösung, die NH₄OH und H₂O₂ enthält. Vor dem Schritt des Eintauchens des SiC-Einkristallsubstrats in Salzsäure wird das SiC-Einkristallsubstrat besser noch in Aceton eingetaucht und dann in einer NH₄OH und H₂O₂ enthaltenden Lösung eingetaucht. Der an der Oberfläche anhaftende organische Stoff ist in erster Linie der Klebebestandteil, der während des Polierens des SiC-Zuchtkristalls verwendet wurde, um den SiC-Zuchtkristalls am Halter zu befestigen.
Die NH₄OH und H₂O₂ enthaltende Lösung ist eine alkalische Lösung mit einem pH-Wert von 10 bis 12 bei einer Temperatur von 70°C bis 90°C und hat zum Beispiel ein Mischungsverhältnis NH₄OH:H₂O₂:Wasser (Volumenverhältnis) von 1:1:4 bis 0,5:1:4 oder 1:1:5 bis 0,5:1:5. Der Anteil an NH₄OH, H₂O₂ und Wasser kann passend eingestellt werden.
Das SiC-Einkristallsubstrat wird zwischen dem Schritt Züchten des SiC-Einkristalls und dem Schritt Eintauchen des SiC-Einkristallsubstrats in Salzsäure vorzugsweise keinem herkömmlichen Säurereinigungsschritt unterzogen. Es hat sich herausgestellt, dass sich, wenn das SiC-Einkristallsubstrat einem Säurereinigen unterzogen wird, Cr sogar dann schwer entfernen lässt, wenn das SiC-Einkristallsubstrat danach in Salzsäure hoher Temperatur eingetaucht wird. Es ist zwar nicht beabsichtigt, sich durch die Theorie beschränken zu lassen, doch nimmt man an, dass, wenn zum Beispiel durch herkömmliches RCA-Reinigen eines SiC-Einkristallsubstrats, das eine Cr-Verunreinigung enthält, eine Säurereinigung durchgeführt wird, Cr unter Bildung eins Passivzustands oxidiert und sich schwer lösen lässt. Wenn dies stattfindet, lässt sich das Si-Metall, das aufgrund von Einbau und dergleichen als Verunreinigung vorhanden ist, an den Stellen, die vom Cr bedeckt sind, schwer entfernen.
Eine herkömmliche Säurereinigung beinhaltet den Schritt SC-2 des RCA-Reinigens, d. h. Eintauchen in eine wässrige Mischlösung aus Salzsäure + Wasserstoffperoxidwasser und Eintauchen in eine saure Lösung wie Schwefelsäure, Salpetersäure, Fluor-Salpetersäure, Königswasser oder Salzsäure bei weniger als 50°C.
Nach dem Schritt des Eintauchens des SiC-Einkristallsubstrats in Salzsäure wird das SiC-Einkristallsubstrat vorzugsweise in eine Si lösende Lösung eingetaucht. Dies kann die am SiC-Einkristallsubstrat anhaftende Si-Verunreinigung entfernen.
Die verwendete Si lösende Lösung kann eine herkömmliche Lösung sein, die Si löst, und vorzugsweise eine Lösung, die Fluorwasserstoffsäure (HF) und Salpetersäure (HNO₃) enthält, oder besser noch eine Lösung, die Fluorwasserstoffsäure (HF) und Salpetersäure (HNO₃) mit einem Volumenverhältnis Fluorwasserstoffsäure (HF):Salpetersäure (HNO₃) von 1:1 bis 1:1,5 enthält.
Nach dem Schritt des Eintauchens des SiC-Einkristallsubstrats in die Si lösende Lösung wird das SiC-Einkristallsubstrat vorzugsweise einem Säurereinigen unterzogen. Wie oben erwähnt wurde, schließt das Säurereinigen den Schritt SC-2 des RCA-Reinigens ein, d. h. Eintauchen in eine wässrige Mischlösung aus Salzsäure + Wasserstoffperoxidwasser und Eintauchen in eine saure Lösung wie Schwefelsäure, Salpetersäure, Fluor-Salpetersäure, Königswasser oder Salzsäure bei weniger als 50°C.
Nach dem Schritt des Eintauchens des SiC-Einkristallsubstrats in die Si lösende Lösung wird das SiC-Einkristallsubstrat besser noch einem RCA-Reinigen unterzogen. RCA-Reinigen ist eine Technik, die von der Firma RCA zum Reinigen von Si-Wafern entwickelt wurde. RCA-Reinigen ist eine Reinigungstechnik, die eine Kombination von SC-1-Reinigen, das zum Zwecke einer Partikelentfernung Ammoniakwasser-Wasserstoffperoxidwasser verwendet, und SC-2-Reinigen ist, das zum Zwecke der Metallverunreinigungsentfernung Salzsäure-Wasserstoffperoxidwasser verwendet.
Das SiC-Einkristallsubstrat, das für die Erfindung verwendet wird, ist ein SiC-Einkristall, der Cr als eine Verunreinigung enthält. Cr kann während des Züchtungsvorgangs des SiC-Einkristalls durch Einschluss im Kristalloberflächenbereich aufgenommen werden, oder es kann während der Schritte nach dem Züchtungsschritt an der Kristalloberfläche anhaften. Für die Zwecke dieser Anmeldung beinhaltet der Ausdruck "Cr-Verunreinigung" Cr, das in den Oberflächenbereich des SiC-Kristalls eingebaut ist, Cr, das an der Oberfläche des SiC-Kristalls anhaftet, oder eine Kombination von beiden. Das gleiche gilt für andere Verunreinigungen, etwa Si.
Die Erfindung zeigt beim Reinigen von SiC-Einkristallsubstraten mit großen Mengen an Cr-Verunreinigung eine besondere Wirkung. Die Erfindung kann natürlich auch bei SiC-Einkristallsubstraten angewandt werden, die nur Spurenmengen an Cr enthalten. Die Menge an Cr-Verunreinigung in einem SiC-Einkristall, der für die Erfindung verwendet werden kann, ist somit nicht besonders beschränkt, und die Menge an Cr-Verunreinigung im Oberflächenbereich des SiC-Kristalls kann zum Beispiel 1 × 10¹⁶ bis 1 × 10¹⁹ Atome/cm² betragen, und die Menge an Cr-Verunreinigung in der äußersten Oberfläche einschließlich anhaftender Verunreinigungen kann 1 × 10¹⁶ bis 1 × 10²¹ Atome/cm² betragen.
Das SiC-Einkristallsubstrat, das für die Erfindung zu verwenden ist, kann ein n-leitender SiC-Halbleiter mit geringem Widerstand sein, und es kann zum Beispiel einen Widerstand von bis zu 20 mΩ·cm haben. Wenn das SiC-Einkristallsubstrat ein n-leitender SiC-Einkristall ist, kann es eine Stickstoffdichte von 1 × 10¹⁸/cm³ oder mehr haben, und die Obergrenze für die Stickstoffdichte in dem n-leitenden SiC-Einkristall kann augrund der Löslichkeitsgrenze von Stickstoff im SiC-Einkristall und für die Polytypiestabilität etwa 1 × 10²⁰/cm³ betragen. Dieser Stickstoff kann durch jedes gewünschte Verfahren eingebracht werden, und er kann zum Beispiel eingebracht werden, indem in die Züchtungsatmosphäre eine vorgeschriebene Menge Stickstoff eingebracht wird.
Das Verfahren zur Züchtung des SiC-Einkristalls, das bei der Erfindung verwendet wird, kann ein Verfahren sein, das herkömmlich bei SiC-Einkristallzüchtungsverfahren eingesetzt wird, etwa ein Lösungsprozess oder ein Gasphasenprozess, und es wird vorgezogen, einen Lösungsprozess, einen Sublimationsprozess oder einen Hochtemperatur-CVD-Prozess (CVD: chemische Gasphasenabscheidung) und besser noch einen Lösungsprozess einzusetzen.
Mit dem Verständnis, dass das Züchtungsverfahren nicht auf das beschriebene Verfahren beschränkt ist, wird nun ein Beispiel eines Verfahrens zur Züchtung eines SiC-Einkristalls durch einen Lösungsprozess beschrieben.
In einem Lösungsprozess kann ein SiC-Kristall gezüchtet werden, indem Si in einem Graphittiegel geschmolzen wird, optional Cr oder dergleichen zugegebenen wird, um eine Schmelzflüssigkeit auszubilden, C in der Schmelzflüssigkeit gelöst wird und auf einem Impfkristallsubstrat, das in den Niedrigtemperaturabschnitt gesetzt wird, eine SiC-Kristallschicht abgeschieden wird. Es kann erwartet werden, dass Lösungsprozesse Fehler verringern, da die Kristallzüchtung verglichen mit Gasphasenprozessen in einem Zustand nahe dem thermischen Gleichgewicht durchgeführt wird.
1 zeigt eine schematische Schnittzeichnung eines Beispiels einer SiC-Kristallherstellungsvorrichtung, die in einem Lösungsprozess verwendet werden kann. Die dargestellte SiC-Kristallherstellungsvorrichtung 100 umfasst einen Tiegel 10, wobei der Tiegel 10 eine Si-C-Lösung 24, in der in einer Schmelzflüssigkeit aus Si oder Si/X C gelöst ist, aufnimmt, ein Temperaturgradient, bei dem die Temperatur vom Inneren der Si-C-Lösung 24 zur Oberfläche der Si-C-Lösung 24 hin abnimmt, ausgebildet wird und das Impfkristallsubstrat 14, das an der Spitze des vertikal beweglichen Impfkristall-Halteschafts 12 gehalten wird, mit der Si-C-Lösung 24 in Kontakt gebracht wird, um die Züchtung des SiC-Kristalls vom Impfkristallsubstrat 14 aus zu erlauben.
Die Si-C-Lösung 24 wird vorbereitet, indem die Ausgangsmaterialien in den Tiegel geladen werden, diese durch Erhitzen geschmolzen werden, um eine Si- oder Si/X-Schmelzflüssigkeit anzufertigen, und darin C gelöst wird. X ist nicht besonders beschränkt, solange es einem oder mehr Metallen entspricht und eine Flüssigkeitsphase (Lösung) ausbilden kann, die sich mit SiC (Festphase) in einem Zustand thermodynamischen Gleichgewichts befindet. Geeignete Beispiele von Metallen X schließen Ti, Cr und Ni ein. Zum Beispiel können zusätzlich zum Si Cr, Ni und dergleichen in den Tiegel geladen werden, um eine Si-Cr-Lösung, eine Si-Cr-Ni-Lösung oder dergleichen auszubilden.
Wenn der Tiegel 10 ein kohlstoffhaltiger Tiegel wie ein Graphittiegel oder ein SiC-Tiegel ist, löst sich durch Auflösen des Tiegels 10 C in die Schmelzflüssigkeit, wodurch eine Si-C-Lösung ausgebildet wird. Dies vermeidet das Vorhandensein von ungelöstem C in der Si-C-Lösung 24 und verhindert einen Ausschuss an SiC durch Abscheidung des SiC-Kristalls auf dem ungelösten C. Die Zufuhr von C kann erfolgen, indem ein Verfahren wie zum Beispiel Einblasen von Kohlenwasserstoffgas oder Einbringen einer festen C-Quelle zusammen mit dem Schmelzflüssigkeitsausgangsmaterial genutzt wird oder diese Verfahren zusammen mit dem Auflösen des Tiegels kombiniert werden.
Die Si-C-Lösung 24 hat vorzugsweise eine Oberflächentemperatur von 1800°C bis 2200°C, was Schwankungen bei der Auflösungsmenge von C in die Si-C-Lösung minimiert.
Es kann eine Temperaturmessung der Si-C-Lösung durchgeführt werden, indem ein Thermoelement oder Strahlungsthermometer verwendet wird. Angesichts der Hochtemperaturmessung und zur Verhinderung von Verunreinigungseinschlüssen ist das Thermoelement vorzugsweise ein Thermoelement, das einen von Zirconiumoxid- oder Magnesiumoxidglas bedeckten Wolfram-Rhenium-Draht umfasst, der innerhalb eines Graphitschutzrohrs platziert ist.
Der Impfkristall-Halteschaft 12 ist ein Graphitschaft, der an seiner Endfläche das Impfkristallsubstrat hält, und es kann ein Graphitschaft beliebiger Form, etwa in Zylinderform oder Säulenform, verwendet werden.
Zur thermischen Isolierung kann der Außenumfang des Tiegels 10 mit einem Wärme isolierenden Material 18 bedeckt sein. Beide können zusammen innerhalb eines Quarzrohrs 26 untergebracht sein. Um das Wärme isolierende Material 18 herum ist eine Heizeinrichtung angeordnet. Diese Heizeinrichtung kann zum Beispiel eine Hochfrequenzspule 22 sein. Die Hochfrequenzspule 22 kann mit einer oberen Spule 22A und einer unteren Spule 22B ausgestaltet sein. Die obere Spule 22A und die untere Spule 22B können unabhängig geregelt werden.
Da die Temperatur der Heizeinrichtung einschließlich des Tiegels 10, des Wärme isolierenden Materials 18 und der Hochfrequenzspule 22 hoch wird, können sie innerhalb einer Wasserkühlkammer gelegen sein. Die Wasserkühlkammer kann mit einem Gaseinlass und einer Gasauslassöffnung versehen sein, um in der Vorrichtung eine Atmosphärenänderung zuzulassen.
Die Temperatur der Si-C-Lösung 24 hat im Allgemeinen eine Temperaturverteilung, bei der die Temperatur der Oberfläche der Si-C-Lösung 24 aufgrund von Abstrahlung und dergleichen geringer als im Innern ist. Wenn die Heizeinrichtung eine Hochfrequenzspule 22 ist, die eine obere Spule 22A und eine untere Spule 22B umfasst, können die Ausgangsleistungen der oberen Spule 22A und der unteren Spule 22B zudem getrennt eingestellt werden, um in der Si-C-Lösung 24 einen vorgeschriebenen Temperaturgradienten einzustellen, bei dem die Temperatur vom Innern der Si-C-Lösung 24 zum Oberflächenbereich hin abnimmt. Der Temperaturgradient kann zum Beispiel in einem Bereich bis etwa 1 cm von der Lösungsoberfläche aus 10 bis 50°C/cm betragen.
Das C, das in der Si-C-Lösung 24 gelöst worden ist, wird durch Diffusion und Konvektion verteilt. In der Umgebung der Bodenfläche des Impfkristallsubstrats 14 kann, indem die Leistungssteuerung der Heizeinrichtung, die Wärmeabstrahlung von der Oberfläche der Si-C-Lösung 24 und der Wärmeverlust über den Impfkristall-Halteschaft 12 genutzt werden, ein Temperaturgradient ausgebildet werden, sodass sie sich auf einer niedrigen Temperatur als das Innere der Si-C-Lösung 24 befindet. Wenn das C, das im Lösungsinneren gelöst worden ist, das eine höhere Temperatur und eine höhere Löslichkeit hat, den Bereich nahe dem Impfkristallsubstrat erreicht, der sich auf einer geringen Temperatur befindet und eine geringe Löslichkeit hat, tritt ein Übersättigungszustand auf, und dank der Übersättigung als Antriebskraft wächst auf dem Impfkristallsubstrat ein SiC-Einkristall.
Mit dem Verständnis, dass das Züchtungsverfahren nicht auf das beschriebene Verfahren beschränkt ist, wird nun ein Beispiel eines Züchtungsverfahrens beschrieben, das einen Sublimationsprozess nutzt. Da ein Sublimationsprozess eine hohe Kristallzüchtungsrate hat, sind im Stand der Technik die meisten SiC-Masseeinkristalle durch Sublimationsprozesse hergestellt worden.
Es wird nun ein Kristallzüchtungsschritt eines SiC-Kristalls beschrieben, der einen Sublimationsprozess nutzt. Zur Herstellung eines SiC-Kristalls durch einen Sublimationsprozess wird als Ausgangsmaterial SiC-Pulver in einen Tiegel gepackt, in den ein Impfkristallsubstrat gesetzt wurde, und der Tiegel wird dann in das Innere einer Kristallzüchtungsvorrichtung gesetzt. Das Innere der Kristallzüchtungsvorrichtung wird dann mit einer Inertgasatmosphäre gefüllt, und der Druck wird verringert. Die Kristallzüchtungsvorrichtung wird dann auf 1800°C bis 2400°C erhitzt. Dies erlaubt es dem SiC-Pulver innerhalb des Tiegels gelöst und sublimiert zu werden, sodass eine sublimierte chemische Spezies (Gas) erzeugt wird, die die Kristallzüchtungsebene des im Kristallzüchtungstemperaturbereich gehaltenen Impfkristalls erreicht und ein epitaktisches Wachstum des SiC-Kristalls hervorrufen kann.
2 ist eine schematische Schnittzeichnung, die ein Beispiel einer SiC-Kristallherstellungsvorrichtung zeigt, die in einem Sublimationsprozess verwendet werden kann. Wie in 2 gezeigt ist, umfasst die Kristallzüchtungsvorrichtung 500 einen Tiegel 50, der zur Kristallzüchtung eines SiC-Kristalls mit einer ausreichenden Menge SiC-Ausgangspulver 64 gefüllt ist, und ein Wärme isolierendes Material 58, das sich auf beiden Seiten und oberhalb und unterhalb des Tiegels 50 befindet, und sie ist in einem Vakuumbehälter mit einem Gaseinlass und einem Gasauslass platziert, die eine Evakuierung mit einer Evakuierungseinrichtung und eine Drucksteuerung der Innenatmosphäre mit einem Inertgas wie Ar erlauben.
Das Material des Tiegels 50 kann zum Beispiel ein Kohlenstoffmaterial wie Graphit sein. Der Vakuumbehälter kann aus einem Material wie Quarz oder rostfreier Stahl ausgebildet sein, das ein hohes Vakuum hält. Das Material des Wärme isolierenden Materials 58 kann zum Beispiel ein Kohlenstoffmaterial wie Kohlenstofffasern sein.
Ein Abschnitt der Oberseite des Tiegels 50 steht in einer Zylinderform vor, wodurch eine Plattform 62 zum Montieren des SiC-Impfkristallsubstrats 54 ausgebildet wird, wo das Impfkristallsubstrat 54 gehalten wird. Das Halten des Impfkristallsubstrats 54 auf der Montageplattform 62 kann unter Verwendung zum Beispiel eines Graphitklebstoffs durch Bonden erfolgen.
Auf der Außenseite des Vakuumbehälters befindet sich eine Heizeinrichtung, und das Heizen kann zum Beispiel mit einer Hochfrequenzspule erfolgen, die um den Umfang des Vakuumbehälters gewickelt ist.
Die Tiegeltemperatur kann gemessen werden, indem zum Beispiel im Mittelabschnitt des Wärme isolierenden Materials 58, das den Boden des Tiegels bedeckt, ein Lichtweg 60 mit einem Durchmesser von 2 bis 4 mm vorgesehen wird, um von unterhalb des Tiegels Licht zu entnehmen, und indem eine Messung mit einem Strahlungsthermometer durchgeführt wird. Diese Temperatur kann als die Temperatur des Ausgangsmaterials angesehen werden. In der Mitte des Wärme isolierenden Materials 58, das die Oberseite des Tiegels bedeckt, kann ebenso ein Lichtweg 60 vorgesehen werden, der auf die gleiche Weise eine Messung der Temperatur des Tiegels 50 erlaubt. Diese Temperatur kann als die Temperatur des Impfkristalls angesehen werden.
Das Impfkristallsubstrat 54 kann für eine Kristallzüchtung, die zum Beispiel auf die folgende Weise erfolgt, auf einer Montageplattform 62 gehalten werden.
Die Atmosphäre in dem Vakuumbehälter wird durch ein Inertgas, etwa ein hochreines Argongas, ersetzt. Der Vakuumbehälter und der darin befindliche Tiegel 50 werden dann mit einer Heizeinrichtung, etwa einer Hochfrequenzheizspule, die so angeordnet ist, dass sie den Vakuumbehälter umgibt, erhitzt. Die Heizeinrichtung ist nicht auf eine Hochfrequenzheizspule beschränkt und kann anstelle dessen ein Widerstandsheizsystem sein.
Die Position der Heizeinrichtung, etwa der Hochfrequenzheizspule, wird so eingestellt, dass die Oberseite des Tiegels 50 der Niedrigtemperaturbereich und der Boden des Tiegels 50 der Hochtemperaturbereich ist. Dies erzeugt aus dem SiC-Pulver 64 am Boden des Tiegels 50 wirksam Sublimationsgas und kühlt das Sublimationsgas an der Oberseite des Tiegels 50, wodurch vom Impfkristallsubstrat 54 aus die Kristallzüchtung eines SiC-Kristalls erlaubt wird.
Das Züchtung wird mit einer Ausgangsmaterialtemperatur eingeleitet, die vorzugsweise auf 2100°C bis 2500°C und besser noch auf 2200°C bis 2400°C eingestellt ist, um die Gasifizierung der Ausgangsmaterialien zu erleichtern und die Züchtung eines hochqualitativen Kristalls zu erleichtern. Die Impfkristalltemperatur ist vorzugsweise 40°C bis 100°C und besser noch 50°C bis 70°C geringer als die Ausgangsmaterialtemperatur, und der Temperaturgradient beträgt vorzugsweise 5 bis 25°C/cm und besser noch 10 bis 20°C/cm.
Mit dem Tiegel 50 auf der voreingestellten Temperatur wird als Nächstes das Inertgas durch einen Gasauslass evakuiert, um innerhalb des Vakuumbehälters einen Zustand mit einem verminderten Druck von etwa 133,3 bis 13332,2 Pa zu erzeugen, wodurch auf dem Impfkristall 54 eine Kristallzüchtung des SiC-Kristalls hervorgerufen wird. Indem die Kristallzüchtung für eine festgelegte Zeitdauer durchgeführt wird, ist es möglich, die Kristallzüchtung eines SiC-Kristalls mit einer vorgeschriebenen Größe zu hervorzurufen.
Die Kristallzüchtung eines SiC-Kristalls kann auch durch einen Hochtemperatur-CVD-Prozess ähnlich wie im Stand der Technik erfolgen.
Beispiele
– Auswertung Cr-Löslichkeit –

Eine Gesamtprobe aus 1,2 g reinem Cr-Metall (Produkt von Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd., 99,99%) wurde 5 Minuten lang in verschiedenen Chemikalien eingetaucht, und das Gewicht wurde vor und nach dem Eintauchen der Gesamtprobe gemessen, um die Löslichkeit des reinen Cr-Metalls in jeder Chemikalie zu beurteilen. Eine Gewichtsreduktion von nicht mehr als 1% durch Eintauchen wurde mit unlöslich beurteilt, und eine Gewichtsreduktion von 42% oder mehr nach dem Eintauchen wurde als löslich beurteilt. Es gab keine Ergebnisse mit einer Gewichtsreduktion zwischen 1% und 42%. Die Auswertungsergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben. Chemikalien, die als Cr-lösend aufgefunden wurden, und einige Chemikalien, die als nicht Cr-lösend aufgefunden wurden, wurden durch eine externe mikroskopische Untersuchung auch hinsichtlich ihrer Löslichkeit organischer Anhaftungen untersucht. Tabelle 1 Ergebnisse für reine Cr-Löslichkeit

Chemikalie	Cr-Löslichkeit	Löslichkeit organische Anhaftung
Königswasser (Zimmertemperatur)	unlöslich	nicht beurteilt
Verdünntes HCl (1 mol%) (Zimmertemperatur)	unlöslich	nicht beurteilt
Fluor-Salpetersäure (HF:HNO₃) = 1:1 (Zimmertemperatur)	unlöslich	unlöslich
Chromatätzmischlösung* (Zimmertemperatur) (Kanto Kagaku)	unlöslich	nicht beurteilt
HCl (35%) (Zimmertemperatur)	unlöslich	unlöslich
HCl (35%) 50°C	löslich 57% Gewichtsreduktion	unlöslich
HCl (35%) 60°C	löslich 42% Gewichtsreduktion	unlöslich
HCl (35%) 80°C	löslich 100% Gewichtsreduktion	löslich
NH₄OH + H₂O₂ + Wasser (1:1:4) 80°C	unlöslich	löslich
Schwefelsäure (97%) + H₂O₂ (4:1) 80°C HCl (35%) 60°C	unlöslich	nicht beurteilt
HCl (35%) + H₂O₂ + Wasser (1:1:6) 80°C	unlöslich	nicht beurteilt

*Chromatätzmischlösung: Cer(II)ammoniumnitrat, Perchlorsäure und Wasser enthaltene Lösung.

Die Löslichkeiten verschiedener Chemikalien für reines Cr-Metall wurden untersucht, und es wurde festgestellt, dass Salzsäure hoher Temperatur bei 50°C oder mehr (wässrige Lösung mit 35% HCl) eine hervorragende Löslichkeit für reines Cr-Metall hatte. Cr war in den anderen Chemikalien praktisch unlöslich. Zum Beispiel scheiterte eine Auflösung von Cr im Wesentlichen, wenn bei 80°C in Schwefelsäure (97%) + H₂O₂ (4:1) eingetaucht wurde, bevor in einer wässrigen Salzsäurelösung hoher Temperatur eingetaucht wurde, und dann in 60°C heißer Salzsäure hoher Temperatur (wässrige Lösung mit 35% HCl) eingetaucht wurde.
– Beispiel 1 –
Durch einen Lösungsprozess wurde auf die folgende Weise ein SiC-Einkristall gezüchtet.
Zur Verwendung als Impfkristallsubstrat wurde ein durch einen Sublimationsprozess ausgebildeter SiC-Einkristall angefertigt, der ein scheibenförmiger 4H-SiC-Einkristall mit einem Durchmesser von 12 mm, einer Dicke von 700 µm und der (000-1)-Fläche als Bodenfläche war. Die Oberseite des Impfkristallsubstrats wurde unter Verwendung eines Graphitklebstoffs annähernd an den Mittelabschnitt der Endfläche eines zylinderförmigen Graphitschafts gebondet.
Es wurde eine Einkristallherstellungsvorrichtung verwendet, wie sie in 1 gezeigt ist, und zur Ausbildung einer Si-C-Lösung mit einem atomaren Zusammensetzungsverhältnis von 60:40 wurden als Schmelzflüssigkeitsmaterialien Si/Cr in einen Graphittiegel geladen, der eine Si-C-Lösung hielt.
Nach einer Vakuumabsaugung des Inneren der Einkristallherstellungsvorrichtung auf 1 × 10^–3 Pa wurde auf 1 Atmosphäre Argongas eingeleitet und die Luft innerhalb der Einkristallherstellungsvorrichtung wurde mit Argon ersetzt. Die Hochfrequenzspule wurde elektrifiziert, um das Ausgangsmaterial im Graphittiegel durch Erhitzen zu schmelzen, wodurch eine Si/Cr-Legierungsschmelzflüssigkeit ausgebildet wurde. Dann wurde vom Graphittiegel eine ausreichende Menge C in die Si/Cr-Legierungsschmelzflüssigkeit gelöst, um eine Si-C-Lösung auszubilden.
Die Ausgangsleistungen der oberen Spule und der unteren Spule wurden so eingestellt, dass der Graphittiegel erhitzt wurde, die Temperatur auf der Oberfläche der Si-C-Lösung auf 2000°C erhöht wurde und ein mittlerer Temperaturgradient von 30°C/cm zur Lösungsoberfläche hin erzeugt wurde, mit dem die Temperatur vom Lösungsinneren aus in einem Bereich von 1 cm von der Lösungsoberfläche abnahm. Die Temperaturmessung der Oberfläche der Si-C-Lösung erfolgte mit einem Strahlungsthermometer, und die Messung des Temperaturgradienten der Si-C-Lösung erfolgte unter Verwendung eines vertikal beweglichen Thermoelements.
Es erfolgte eine Impfberührung, bei der die Position der Bodenfläche des Impfkristallsubstrats an einer Position platziert wurde, die der Flüssigkeitsoberfläche der Si-C-Lösung entsprach, und die Bodenfläche des Impfkristallsubstrats wurde mit der Si-C-Lösung in Kontakt gebracht, während die Bodenfläche des an den Graphitschaft gebondeten Impfkristallsubstrats parallel zur Si-C-Lösungsoberfläche gehalten wurde. Der Graphitschaft wurde dann 1,5 mm angehoben, um zu verhindern, dass die Si-C-Lösung hoch wanderte und den Graphitschaft berührte, und er wurde zur Züchtung eines SiC-Einkristalls 10 Stunden lang an dieser Position gehalten.
Bei Beendigung der Kristallzüchtung wurde der Graphitschaft angehoben, und das Impfkristallsubstrat und der vom Impfkristallsubstrat aus gezüchtete SiC-Einkristall wurden von der Si-C-Lösung und dem Graphitschaft getrennt und wiedergewonnen. Der gezüchtete SiC-Einkristall hatte einen Durchmesser von 12 mm und eine Dicke von 1,5 mm.
Der erzielte SiC-Einkristall wurde in eine Lage geschnitten und von dem Impfkristallsubstrat getrennt, und der geschnittene SiC-Einkristall wurde unter Verwendung eines Klebstoffs an einem Polierhalter verankert und einem Hochglanzpolieren an der (0001)-Fläche des SiC-Einkristalls unterzogen und dann einer Reinigung unter fließendem Wasser mit ultrareinem Wasser unterzogen.
Das hochglanzpolierte SiC-Einkristallsubstrat wurde 5 Minuten lang in Aceton eingetaucht und Ultraschallreinigen unterzogen, um die organische Anhaftung zu reinigen (organisches Reinigen) und die organischen Stoffe zu entfernen, etwa Klebstoffbestandteile, die während des Polierens zur Verankerung verwendet wurden.
Das SiC-Einkristallsubstrat wurde dann 5 Minuten lang in auf 60°C erhitzte Salzsäure (wässrige Lösung mit 35% HCl) eingetaucht, und die auf der Oberfläche des SiC-Einkristallsubstrats vorhandene Cr-Verunreinigung wurde entfernt. Nach dem Eintauchen wurde das SiC-Einkristallsubstrat in ultrareines Wasser eingetaucht und dann einem Reinigen unter fließendem Wasser mit ultrareinem Wasser unterzogen.
Das SiC-Einkristallsubstrat wurde 5 Minuten lang in 25°C warmer Fluor-Salpetersäurelösung (HF:HNO₃ = 1:1) eingetaucht, um den noch vorhandenen anhaftenden Si-Bestandteil zu entfernen. Nach dem Eintauchen wurde das SiC-Einkristallsubstrat in ultrareines Wasser eingetaucht und dann einem Reinigen unter fließendem Wasser mit ultrareinem Wasser unterzogen.
In 3 ist eine lichtmikroskopische Aufnahme des organisch gereinigten SiC-Einkristallsubstrats (vor dem Salzsäurereinigen) gezeigt, und in 4 ist eine lichtmikroskopische Aufnahme des SiC-Einkristallsubstrats gezeigt, das in der Fluor-Salpetersäurelösung eingetaucht und mit ultrareinem Wasser gereinigt wurde (nach dem Salzsäurereinigen). Bei dem SiC-Einkristallsubstrat vor dem Salzsäurereinigen wurden Abschnitte mit anhaftendem Cr-haltigen Metall 1 als Metallglanz (weiße Bereiche) erkannt, während auf dem mit Salzsäure gereinigten SiC-Einkristallsubstrat kein Metallglanz (keine weißen Bereiche) erkannt wurden, obwohl an dem gezüchteten Kristall große Mengen an Cr anhafteten, und es wurden Überbleibsel 2 des entfernten Cr-haltigen Metalls beobachtet. Die Entfernungsüberbleibsel 2 des Cr-haltigen Metalls geben den darunter liegenden SiC-Einkristall preis.
– Beispiel 2 –
Ein SiC-Einkristallbarren, der auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durch einen Lösungsprozess gezüchtet wurde, wurde in eine Lage geschnitten und vom Impfkristallsubstrat getrennt, und der geschnittene SiC-Einkristall wurde unter Verwendung eines Klebstoffs an einem Polierhalter verankert und einem Hochglanzpolieren der (0001)-Fläche des SiC-Einkristalls unterzogen und dann einem Reinigen unter fließendem Wasser mit ultrareinem Wasser unterzogen.
Das hochglanzpolierte SiC-Einkristallsubstrat wurde 5 Minuten lang in Aceton eingetaucht und einem Ultraschallreinigen unterzogen, um die organische Anhaftung zu reinigen und die organischen Stoffe zu entfernen, etwa Klebstoffbestandteile, die während des Polierens zum Verankern verwendet wurden.
Das SiC-Einkristallsubstrat wurde dann 5 Minuten lang in ein auf 80°C erhitztes Flüssigkeitsgemisch eingetaucht, das NH₄OH und H₂O₂ (Ammoniakwasser:Wasserstoffperoxidwasser:Wasser = 1:1:4) umfasste. Nach dem Eintauchen wurde das SiC-Einkristallsubstrat in ultrareines Wasser eingetaucht und dann einem Reinigen unter fließendem Wasser mit ultrareinem Wasser unterzogen.
Das SiC-Einkristallsubstrat wurde dann 5 Minuten lang in auf 60°C erhitzte Salzsäure (wässrige Lösung mit 35% HCl) eingetaucht, und die auf der Oberfläche des SiC-Einkristalls vorhandene Cr-Verunreinigung wurde entfernt. Nach dem Eintauchen wurde das SiC-Einkristallsubstrat in ultrareines Wasser eingetaucht und dann einem Reinigen unter fließendem Wasser mit ultrareinem Wasser unterzogen.
Das SiC-Einkristallsubstrat wurde in eine 25°C warme Fluor-Salpetersäurelösung (HF:HNO₃ = 1:1) eingetaucht, um den noch vorhandenen anhaftenden Si-Bestandteil zu entfernen. Nach dem Eintauchen wurde das SiC-Einkristallsubstrat in ultrareines Wasser eingetaucht und dann einem Reinigen unter fließendem Wasser mit ultrareinem Wasser unterzogen.
Auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 wurden unter einem Lichtmikroskop ein SiC-Einkristall, der in ein Flüssigkeitsgemisch aus NH₄OH und H₂O₂ eingetaucht und mit ultrareinem Wasser gereinigt worden war (vor dem Salzsäurereinigen), und ein SiC-Einkristall untersucht, der in eine Fluor-Salpetersäurelösung eingetaucht und mit ultrareinem Wasser gereinigt worden war (nach dem Salzsäurereinigen). Auf dem SiC-Einkristallsubstrat vor dem Salzsäurereinigen wurden Abschnitte, an denen Cr-haltiges Metall anhaftete, als Metallglanz (weiße Bereiche) erkannt, wobei an dem gezüchteten Kristall große Mengen an Cr anhafteten. Auf dem SiC-Einkristallsubstrat nach dem Salzsäurereinigen wurde kein metallischer Glanz (keine weißen Bereiche) erkannt, das Cr-haltige Metall war entfernt, und der darunterliegende SiC-Einkristall war sichtbar.
Mit einem Elektronenmikroskop (Differenzialinterferenzmikroskop) wurden außerdem ein SiC-Einkristall nach dem Eintauchen in das Flüssigkeitsgemisch aus NH₄OH und H₂O₂ und dem Reinigen mit ultrareinem Wasser (vor dem Salzsäurereinigen) und ein SiC-Einkristall nach dem Eintauchen in eine Fluor-Salpetersäurelösung und dem Reinigen mit ultrareinem Wasser (nach dem Salzsäurereinigen) untersucht. In 5 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme des SiC-Einkristalls nach dem Eintauchen in das Flüssigkeitsgemisch aus NH₄OH und H₂O₂ und dem Reinigen mit ultrareinem Wasser (vor dem Salzsäurereinigen) gezeigt, und in 6 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme des SiC-Einkristalls nach dem Eintauchen in eine Fluor-Salpetersäurelösung und dem Reinigen mit ultrareinem Wasser (nach dem Salzsäurereinigen) gezeigt. Es wurde bestätigt, dass, wie in 5 gezeigt ist, der SiC-Einkristall nach dem Eintauchen in das Flüssigkeitsgemisch aus NH₄OH und H₂O₂ und dem Reinigen mit ultrareinem Wasser (vor dem Salzsäurereinigen) an den umkreisten Bereichen ein Kontrastmuster 3 aufgrund organischer Anhaftung und schwarze Punkte 4 hatte, während, wie in 6 gezeigt ist, der SiC-Einkristall nach dem Eintauchen in die Fluor-Salpetersäurelösung und dem Reinigen mit ultrareinem Wasser (nach dem Salzsäurereinigen) keine organische Anhaftung zeigte und sie daher entfernt worden waren.
Bezugszeichenliste

1: Abschnitt mit anhaftendem Cr-haltigem Metall
2: Überbleibsel nach Entfernung von Cr-haltigem Metall
3: Kontrastmuster aufgrund von organischer Anhaftung
4: schwarzer Punkt aufgrund von organischer Anhaftung
100: im Lösungsprozess verwendete Kristallherstellungsvorrichtung
10: Tiegel
12: Impfkristall-Halteschaft
14: Impfkristallsubstrat
18: Wärme isolierendes Material
22: Hochfrequenzspule
22A: obere Hochfrequenzspule
22B: untere Hochfrequenzspule
24: Si-C-Lösung
26: Quarzrohr
500: im Sublimationsprozess verwendete Kristallherstellungsvorrichtung
50: Tiegel
54: Impfkristall
58: Wärme isolierendes Material
60: Lichtweg
62: Impfkristall-Montageplattform
64: SiC-Ausgangspulver

Claims

Verfahren zur Herstellung eines SiC-Einkristallsubstrats, wobei das Verfahren den Schritt Eintauchen eines SiC-Einkristallsubstrats, das Cr als eine Verunreinigung enthält, in Salzsäure bei 50°C bis 80°C umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren vor dem Schritt Eintauchen in Salzsäure den Schritt Eintauchen des SiC-Einkristallsubstrats in eine organischen Stoff lösende Lösung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die organischen Stoff lösende Lösung Aceton oder eine NH₄OH und H₂O₂ enthaltende Lösung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verfahren nach dem Schritt Eintauchen in Salzsäure den Schritt Eintauchen des SiC-Einkristallsubstrats in eine Si lösende Lösung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Si lösende Lösung eine Fluorwasserstoffsäure und Salpetersäure enthaltende Lösung ist.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Verfahren nach dem Schritt Eintauchen des SiC-Einkristallsubstrats in der Si lösenden Lösung den Schritt RCA-Reinigen des SiC-Einkristallsubstrats umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Verfahren den Schritt Züchten des SiC-Einkristallsubstrats durch einen Lösungsprozess unter Verwendung eines Si/Cr-Lösungsmittels umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Verfahren nach dem Schritt Züchten des SiC-Einkristallsubstrats den Schritt Polieren des SiC-Einkristallsubstrats umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei das SiC-Einkristallsubstrat zwischen dem Schritt Züchten des SiC-Einkristallsubstrats und dem Schritt Eintauchen in Salzsäure keinem Säurereinigen unterzogen wird.