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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen SiC-Einkristall, der sich für Halbleiter-Elektronikkomponenten
eignet, die Erfindung betrifft auch das Verfahren zum Züchten desselben
und insbesondere betrifft sie einen 6H-Polytyp-SiC-Einkristall und das Verfahren
zum Züchten
desselben.
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Stand der
Technik
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In
letzter Zeit sind Verbund-Halbleiter, die unter Verwendung von Siliziumcarbid
(SiC), Galliumnitrid (GaN) oder von weiteren leichten chemischen
Elementen dargestellt werden, Gegenstand von Forschungs- und Entwicklungsarbeiten
gewesen. Verbund-Halbleiter dieser Art sind dadurch gekennzeichnet,
dass die Bindungsenergie, die zu deren Erstellung unter Verwendung
von leichten chemischen Elementen benötigt wird, stark und, als Ergebnis,
die Energiebandlücke,
die elektrische Feldstärke,
mit der die Isolierung zerstört
wird, und das Wärmeleitvermögen groß sind.
Außerdem
wird insbesondere bei SiC die Charakteristik einer Breitbandlücke genutzt,
was eine entsprechende Aufmerksamkeit als Material zur Verwendung
in hoch effizienten Hochspannungs-, Hochfrequenz- und Hochtemperatur-Energie-
und Antriebsvorrichtungen oder in Vorrichtungen zur Lichtausstrahlung
von blauem Licht bis UV-Licht auf sich gezogen hat. Allerdings schmelzen
wegen ihrer hohen Bindungsenergie SiC-Verbindungen sogar bei hohen
Temperaturen unter Atmosphären-Druck nicht,
was bedeutet, dass es problematisch ist, einen Masse-Kristalle mittels
Umkristallisation durch Schmelzen zu züchten, wie dies mit anderen
Halbleitern wie aus Silizium (Si) angewandt wird.
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Als
Beispiel eines Wachstumsverfahrens für einen SiC-Einkristall vom Masse-Typ ist das sogenannte
modifizierte Lely-Verfahren bekannt, das in JP S59-48 792 und H2-30
699 offenbart ist. Dieses modifizierte Lely-Verfahren beinhaltet
das Anordnen eines Impfkristalls aus einem SiC-Einkristall in einem Graphit-Tiegel,
worauf Rohmaterial aus SiC-Pulver unter verringertem Atmosphären-Druck
sublimiert wird, um dadurch einen SiC-Einkristall als Zielabscheidung
auf dem Impfkristall umzukristallisieren.
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Das
sogenannte Sublimationsverfahren, das mit dem modifizierten Lely-Verfahren
beginnt, macht von einem SiC-Einkristallsubstrat,
das prinzipiell eine dargelegte Ebene {0001} aufweist, als Impfkristall Gebrauch.
Im Fall des Wachstums und der Züchtung eines
SiC-Einkristalls unter Nutzung eines SiC-Einkristallsubstrats, dessen
Ebenenrichtung {0001} ist, sind allerdings, sobald Defekte, die
als Mikrolunker/röhrchen
bekannt sind und sich in axialer Richtung <0001> erstrecken,
die Oberfläche
des Einkristalls erreichen, bei der Fabrikation eines Elements mit
diesem SiC-Einkristall
Fälle aufgetreten,
bei denen Leckströme
oder dgl. erzeugt worden sind.
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Als
Beispiel einer Technologie zur Lösung der
mit diesen Mikrolunkern zusammenhängenden Probleme ist ein SiC-Einkristall-Wachstumsverfahren bekannt,
wie es z.B. in
JP 2 804 860 offenbart
ist. Bei diesem Verfahren gelangt ein SiC-Einkristall, in welchem
eine Kristallebene, die um einen Winkel α von 60° bis 120° bezüglich der Ebene {0001} geneigt
ist, dargelegt wird, als Impfkristall zur Anwendung, und bevorzugter
gelangt bei diesem Verfahren ein SiC-Einkristall, in welchem eine
Ebene {1-100} oder {11-20} dargelegt wird, als Impfkristall zur
Anwendung. Durch Anwendung eines Impfkristalls dieser Art wird es
ermöglicht,
das Auftreten von Mikrolunkern zu verringern, die die Oberfläche des
Einkristalls erreichen.
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W.
K. Yoo et al. ("Single
crystal growth of hexagonal SiC on cubic SiC bei intentional polytype control", Journal of crystal
growth, North-Holland Publishing Co., Amsterdam, NL, Band 99, Nr.
1/4, Teil 1, 1990, Seiten 278–283)
offenbaren, dass ein Kristallwachstum von SiC auf 3C-SiC (100)-Substraten
mit einem Sublimationsverfahren unter Nutzung der Phasenumwandlung
von kubischem 3C-SiC zu hexagonalem 6H-SiC bei hohen Temperaturen
durchgeführt
worden ist. Ferner wird ausgesagt, dass 6H-SiC mit {0114}-Ebenen
auf 3C-SiC (100) gezüchtet
werden kann.
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Kimoto
T. et al. ("Low
temperature homoepitaxial growth of 6H-SiC by VPE method", Springer proceedings
in physics, Band 71, 1992, Seiten 31–39) offenbaren, dass ein Kristallwachstum
von SiC bei niedrigen Temperaturen von 1000 bis 1500°C auf 2 Typen
von Substraten, d.h. (i) auf 6H-SiC {0001}-Flächen mit
einer 0 bis 10°-Weg-Orientation hin
zu [1120] sowie (ii) auf 6H-SiC {0114}-Substraten (ohne Weg-Orientation), durchgeführt werden
kann.
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JP-07/267
795 betrifft ein Verfahren zum Wachstum eines SiC-Einkristalls mit
guter Qualität, wobei
die Erzeugung von Kristallkörnern,
die bezüglich
der Kristallabscheidungen schwanken, aus dem Impfkristall unterdrückt wird.
Als Impfkristallsubstrat wird eines verwendet, dessen Fläche um einen Weg-Winkel
(Neigungswinkel) in der {0001}-C-Flächenrichtung aus der {1100}-Fläche geneigt
ist.
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J.
Yang et al. ("Sublimation
growth of 6H-SiC crystals on different faces of a 6H-SiC seed", Inst. Phys. Conf.
Ser., 137//00-00-1994, Seiten 17–20) ist eine wissenschaftliche
Veröffentlichung,
worin die Qualität
von 6H-SiC-Kristallen diskutiert wird, die mit einem Sublimationsverfahren
auf der Basisebene von SiC-Impfkristallen sowie auf unterschiedlichen 6H-SiC-Substratflächen gezüchtet werden.
Die sogenannte {1104}-Ebene, die einen Winkel von 54,7° bezüglich der {0001}-Ebene
einnimmt, soll eine gute Substratorientation zum Wachsen von Mikrolunker-freiem
6H-SiC darstellen.
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Offenbarung
der Erfindung
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Allerdings
stellen sich beim SiC-Einkristall-Wachstumsverfahren gemäß
JP 2 804 860 die folgenden
Probleme ein. D.h., als die Erfinder bei dieser veröffentlichten
Erfindung einen SiC-Einkristall mit einer dargelegten Ebene {1-100}
oder {11-20} als Impfkristall verwendeten, wie beschrieben in "Physics Status Solid" (b) (Nr. 202, S.
163–175,
1997), ist, obwohl es dabei möglich
ist, einen Kristallpolymorphismus zu steuern und Situationen zu
unterdrücken, gemäß denen
Mikrolunker die Kristalloberfläche
erreichen, das Problem aufgetreten, dass Stapelfehler in hoher Dichte
an der Oberfläche
des SiC-Einkristalls dargelegt werden. Diese Stapelfehler breiten sich
in planarer Weise aus; wenn der Kristall gezüchtet und ein Element mit diesem
SiC-Einkristall hergestellt wird, in welchem derartige Stapelfehler
an dessen Oberfläche
dargelegt sind, wie es der Fall ist, wenn ein SiC-Einkristall verwendet
wird, worin Mikrolunker an dessen Oberfläche dargelegt sind, wodurch
die Gefahr besteht, dass Leckströme
oder dgl. erzeugt werden.
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf diese Umstände und
Bedingungen ersonnen und entwickelt, wobei es die Aufgabe ist, einen
SiC-Einkristall bereitzustellen, in welchem Mikrolunker und Stapelfehler,
die an der Kristalloberfläche
dargelegt werden, herabgesetzt sind, wobei auch das Verfahren zur
Züchtung
desselben angegeben wird.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Anspruch 1, zur Züchtung und
zum Wachstum eines 6H-Polytyp-SiC-Einkristalls,
das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein 6H-Polytyp-SiC-Einkristall
auf einem Impfkristall gezüchtet wird,
der aus einem SiC-Einkristall zusammengesetzt ist, worin die Ebene
{01-14} oder eine Ebene, die um einen Winkel α gleich oder weniger als etwa 10° bezüglich der
Ebene {01-14} geneigt ist, dargelegt werden.
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Gelangt
im Verfahren zum Wachstum eines SiC-Einkristalls gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Impfkristall zur Anwendung, worin z.B. die Ebene {01-14}
dargelegt wird, nimmt die dargelegte Ebene dieses Impfkristalls
eine Neigung von etwa 35° bezüglich der
Richtung <0001> ein, in welcher sich
die Mikrolunker erstrecken. Aus diesem Grund erreichen, wenn ein
6H-Polytyp-SiC-Einkristall auf einem Impfkristall dieser Art gezüchtet wird,
die Mikrolunker eine seitliche Fläche dieses Einkristalls, und
ist dadurch ermöglicht,
eine Situation zu unterdrücken,
bei der die Mikrolunker die Oberfläche des SiC-Einkristalls erreichen.
Außerdem
nimmt die dargelegte Ebene ({01-14}) des Impfkristalls eine Neigung
von etwa 55° bezüglich der
Ebene ein, über
welche sich die Stapel/Schichtungsfehler ausbreiten, das ist eine Ebene,
die senkrecht zur Richtung <0001> verläuft, was
bedeutet, dass, bei Züchtung
eines 6H-Polytyp-SiC-Einkristalls auf einem Impfkristall dieser
Art, die Stapel- bzw. Schichtungsfehler eine seitliche Fläche dieses
SiC-Einkristalls erreichen, wodurch es ermöglicht ist, eine Situation
zu unterdrücken,
bei der diese Stapelfehler die Oberfläche des SiC-Einkristalls erreichen.
Falls ferner sogar die dargelegte Ebene des Impfkristalls nicht
die Ebene {01-14}, sondern stattdessen eine Ebene ist, die um einen
Winkel α gleich
oder weniger als etwa 10° bezüglich der
Ebene {01-14} geneigt ist, ist es gleichermaßen ermöglicht, eine Situation zu unterdrücken, bei
der Mikrolunker und Stapelfehler die Oberfläche des so gezüchteten SiC-Einkristalls
erreichen.
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Ferner
ist es bevorzugt, dass der Neigungswinkel α gleich oder weniger als 5° und noch
bevorzugter gleich oder weniger als 3° betragen sollte. In anderen
Worten gilt, je enger die Oberfläche
des Impfkristalls an der Ebene {01-14} liegt, um so leichter ist
es durchführbar,
eine Situation zuverlässig zu unterdrücken, bei
der Mikrolunker und Stapelfehler die Oberfläche des SiC-Einkristalls erreichen.
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Ferner
ist ein weiteres erfindungsgemäßes Wachstumsverfahren
eines SiC-Einkristalls, wobei ein SiC-Rohmaterialpulver in einem
Graphit-Tiegel so sublimiert wird, dass ein 6H-Polytyp-SiC-Einkristall auf
einem im Tiegel vorliegenen Impfkristall umkristallisiert wird,
dadurch gekennzeichnet, dass ein SiC-Einkristall, worin die Ebene {01-14}
oder eine Ebene, die um einen Winkel α gleich oder weniger als etwa
10° bezüglich der
Ebene {01-14} geneigt ist, dargelegt werden, als der Impfkristall
verwendet wird.
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Ist,
gemäß einem
Verfahren zum Züchten
eines SiC-Einkristalls dieser Art, die dargelegte Ebene des Impfkristalls,
der in einem Graphit-Tiegel angeordnet wird, beispielsweise die
Ebene {01-14}, ist die dargelegte Ebene dieses Impfkristalls um
etwa 35° bezüglich der
Richtung <0001> geneigt, in welcher sich
die Mikrolunker erstrecken. Aus diesem Grund erreichen, wenn ein
SiC-Rohmaterialpulver so sublimiert wird, dass ein 6H-Polytyp-SiC-Einkristall
auf einem Impfkristall dieser Art gezüchtet wird, die Mikrolunker
eine seitliche Fläche
dieses SiC-Einkristalls, wodurch es ermöglicht ist, eine Situation
zu unterdrücken,
bei welcher die Mikrolunker die Oberfläche des SiC-Einkristalls erreichen.
Außerdem
ist die dargelegte Ebene ({01-14}) des Impfkristalls um etwa 55°C bezüglich der
Ebene geneigt, über
welcher sich die Stapelfehler ausbreiten, das ist eine Ebene, die
senkrecht zur Richtung <0001> verläuft, was.
bedeutet, dass, bei Züchtung
eines 6H-Polytyp-SiC-Einkristalls auf
einem Impfkristall dieser Art, die Stapelfehler eine seitliche Fläche dieses
SiC-Einkristalls erreichen, wodurch es ermöglicht ist, eine Situation
zu unterdrücken,
bei der diese Stapelfehler die Oberfläche des SiC-Einkristalls erreichen.
Sogar wenn ferner die dargelegte Ebene des Impfkristalls nicht die
Ebene {01-14}, sondern stattdessen eine Ebene ist, die um einen
Winkel α gleich
oder weniger als etwa 10° bezüglich der
Ebene {01-14} geneigt ist, ist es gleichermaßen ermöglicht, eine Situation zu unterdrücken, bei
der Mikrolunker und Stapel/Schichtungsfehler die Oberfläche des
so gewachsenen SiC-Einkristalls erreichen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Querschnittsdarstellung einer Kristallzüchtungsvorrichtung zum Züchten eines SiC-Einkristalls, gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ist
eine Darstellung zur Abbildung der Ebene {01-14} des SiC-Einkristalls;
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3 ist
eine Darstellung zur Abbildung der Mikrolunker/röhrchen und Stapel/Schichtungsfehler innerhalb
des SiC-Einkristalls;
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4 ist
eine Darstellung zur Abbildung eines Impfkristalls, dessen Oberfläche um einen
Winkel α bezüglich der
Ebene {01-14} geneigt ist.
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Beste Ausführungsform
der Erfindung
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Es
wird nun, unter Bezug auf die beigefügten Figuren, die bevorzugte
Ausgestaltung für
den SiC-Einkristall und das Verfahren zum Wachsen und Züchten desselben,
betreffend die vorliegende Erfindung, im Detail beschrieben. Ferner
sind gleiche Bezugssymbole für
gleiche Bestandteilselemente verwendet worden, und es wird somit
wiederholte Beschreibungen insofern unterlassen. Es gibt Fälle, bei denen
die Kristallgitterrichtung und -gitterebene im Laufe der Beschreibung
der Ausgestaltung und der Beispiele verwendet werden. Allerdings
ist, hierbei, eine Symbolbeschreibung für die Gitterrichtung und Gitterebene
vorgesehen. Die Richtung einer Abtrennung ist dargestellt mit "[]", die Richtung einer
Konvergenz ist dargestellt mit "<>",
eine separate Ebene ist dargestellt mit "()",
bzw. ist eine konvergente Ebene dargestellt mit "{}".
Ferner ist, bezüglich
negativer Indizes, in der Kristallografie ein "-" (Strich)
als Überschriftzeichen
vorgesehen. Allerdings ist, um der Schaffung einer Spezifikation
willen, ein negatives Symbol vor einem gegebenen Zeichen vorgesehen.
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1 ist
eine Querschnittsdarstellung zur Abbildung einer Kristallwachstumsvorrichtung 2 zum Züchten eines
SiC-Einkristalls,
gemäß der vorliegenden
Ausgestaltung. Die Kristallwachstumsvorrichtung 2 ist prinzipiell
aus einem Graphit-Tiegel 4 zur Züchtung eines SiC-Einkristalls
darin, einem Hitzeschild 6, das die Wärmeabstrahlung aus dem Graphit-Tiegel 4 nach
außen
verhindert, einem Wassergekühlten
Reaktionsrohrgefäß 8,
das das Hitzeschild 6 umgibt, und aus einer Hochfrequenzspule 10 aufgebaut,
die um den Umkreis des Reaktionsrohrs 8 gewickelt ist und
den Tiegel 4 erhitzt. Ferner ist ein Gas-Einleitrohr 12,
das der Einleitung eines Inertgases wie von Argongas dient, am Oberteil
des Reaktionsrohrs 8 eingesetzt, und ein Gasabzugsrohr 14, das
zum Abzug des Inertgases nach außen dient, ist am Boden des
Reaktionsrohrs 8 eingesetzt.
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Der
Tiegel 4 ist aus einem Unterbringungsteil 16,
das eine zylindrische Form mit Boden aufweist und das Rohmaterial
aufnimmt, das aus mehrfachen SiC-Kristallen zusammengesetzt ist,
einem Abdeckteil 18, das die obere Öffnung des Unterbringungsteils 16 verschließt, und
aus einem Teilstück 20 zur Anordnung
eines Impfkristalls aufgebaut, das am Abdeckteil 18 befestigt
ist und den Impfkristall 30 aufweist, der an dessen Unterseite
fixiert ist. Hierbei wird, in der vorliegenden Ausgestaltung, ein
SiC-Einkristall als Impfkristall 30 verwendet, wobei der SiC-Einkristall
ein 6H-Polytyp-SiC-Einkristall
ist (dies bezeichnet eine Kristallstruktur, worin "H" ein hexagonales System anzeigt und "6" bedeutet, dass Atome in sechs Schichten
gestapelt vorliegen, die einen Kreis bilden), worin die Ebene {01-14}
dargelegt ist.
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Als
Nächstes
wird, bezüglich 2,
die Ebene {01-14} des 6H-SiC-Einkristalls beschrieben. Wie in der
Figur dargestellt, ist die Ebene (01-14) um etwa 35° (35,26°) bezüglich der
Richtung [0001] und um etwa 55° (54,74°) bezüglich des
Ebene senkrecht zur Richtung [0001] geneigt.
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Als
Nächstes
wird, bezüglich 1 bis 4,
das Verfahren zum Züchten
des SiC-Einkristalls beschrieben.
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Ein
Tiegel 4, worin ein Rohmaterial 15 vorliegt, und
ein Impfkristall 30 werden in ein Reaktionsrohr 8 gegeben,
worauf das Reaktionsrohr 8 zur Erzeugung eines Vakuum darin
ca. 1 h lang evakuiert wird. Danach wird ein Inertgas mittels eines
Gas-Einleitrohr 12 eingeleitet, um dadurch einen Normaldruck
(760 Torr) im Inneren des Reaktionsrohr 8 zu erzeugen.
Danach werden das Reaktionsrohr 8 noch einmal zur Erzeugung
eines Vakuum darin ca. 10 min lang evakuiert und Inertgas mittels
des Gas-Einleitrohrs 12 zur Erzeugung eines Normaldrucks
(von 760 Torr) im Inneren des Reaktionsrohrs 8 noch einmal eingeleitet.
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Sobald
der obige Verfahrensablauf abgeschlossen ist, beginnt die Erhitzung
des Tiegels 4 mittels einer Hochfrequenzspule 10.
Daraufhin wird die Temperatur des Tiegels 4 auf 2000°C angehoben, und
ein Temperaturgradient wird so festgesetzt, dass die Temperatur
des Impfkristalls 30 ca. 50°C unterhalb der Temperatur des
Rohmaterials 15 liegt. Gleichzeitig wird die Druckkraft
innerhalb des Reaktionsrohrs 8 auf ca. 4 Torr erniedrigt.
Auf diese Weise wird das Rohrmaterial 15, das aus mehrfachen SiC-Kristallen
zusammengesetzt ist, sublimiert, und das Sublimationsgas des Rohmaterials 15 erreicht somit
den Impfkristall 30, und es wird, wie in 3 dargestellt,
somit ermöglicht,
einen 6H-Polytyp-SiC-Einkristall 40 mit einem Durchmesser
von ca. 2 inch (0 ca. 5 cm) auf der Oberfläche (dargelegte Ebene) 30u des
Impfkristalls 30 wachsen zu lassen. Ferner ist, in 3,
der SiC-Einkristall 40 vertikal oberhalb des Impfkristalls 30 zum
besseren Verständnis
der Erfindung angeordnet. Allerdings wird, tatsächlich, wie dies aus 1 zur
Unterscheidung ersichtlich ist, der SiC-Einkristall 40 vertikal
unterhalb des Impfkristalls 30 zum Wachsen gebracht.
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Es
wird nun, bezüglich 3,
der Wachstumsprozess für
den SiC-Einkristall 40 im Detail beschrieben. Gewöhnlich sind,
wenn ein SiC-Einkristall gezüchtet
wird, oft innerhalb des SiC-Einkristalls Mikrolunker, die sich in
der Richtung <0001> erstrecken, und Stapelfehler
enthalten, die sich über
eine Ebene ausbreiten, die senkrecht zur Richtung <0001> verläuft. Außerdem besteht,
wenn ein Element aus diesem SiC-Einkristall hergestellt wird, auf dessen
Oberfläche
eine Vielzahl von Mikrolunkern und Stapelfehlern dargelegt sind,
das Risiko, dass ein Leckstrom oder dgl. erzeugt werden.
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Wird
hierbei, wenn ein Impfkristall 30, worin eine Ebene {01-14}
dargelegt ist, wie in der vorliegenden Ausgestaltung dargestellt,
verwendet, ist die Oberfläche 30u des
Impfkristalls 30, wie hierin oben beschrieben, um etwa
35° bezüglich der
Richtung <0001> geneigt, in welcher
sich die Mikrolunker 42 (dargestellt durch Punkt-Strich-Linien
in der Figur) erstrecken. Aus diesem Grund erreichen, wenn ein SiC-Einkristall 40 bis
zu einem gewissen Ausmaß auf dem
Impfkristall 30 gewachsen ist, die Mikrolunker 42 eine
Seitenfläche 40s dieses
SiC-Einkristalls 40, und es wird dadurch ermöglicht,
eine Situation zu unterdrücken,
bei der die Mikrolunker 42 die Oberfläche 40u des SiC-Einkristalls
erreichen. Außerdem
ist die Oberfläche 30u des
Impfkristalls 30 um etwa 55° bezüglich einer Ebene geneigt, über welche
sich Stapelfehler 44 ausbreiten (dargestellt durch gestrichelte Linien
in der Figur), das ist eine Ebene, die senkrecht zur Richtung <0001> verläuft, was
bedeutet, dass, wenn ein SiC-Einkristall 40 bis zu einem
gegebenen Ausmaß auf dem
Impfkristall 30 gewachsen ist, die Stapelfehler 40 eine
Seitenfläche 40s dieses SiC-Einkristalls 40 erreichen,
und es ist dadurch ermöglicht,
eine Situation zu unterdrücken,
bei der diese Stapelfehler 44 die Oberfläche 40u des
SiC-Einkristalls
erreichen.
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Außerdem wird
es, wie in 4 dargestellt, sogar wenn die
Oberfläche 30u des
Impfkristalls 30 nicht die Ebene {01-14}, wie bei der vorliegenden Ausgestaltung,
sondern stattdessen eine Ebene ist, die um einen Winkel α gleich oder
weniger als etwa 10° bezüglich der
Ebene {01-14} geneigt ist, gleichfalls ermöglicht, eine Situation zu unterdrücken, bei der
Mikrolunker 42 und Stapelfehler 44 die Oberfläche 40u des
so gewachsenen SiC-Einkristalls 40 erreichen. Ferner ist
es bevorzugt, dass der Neigungswinkel α gleich oder weniger als 5° und bevorzugter gleich
oder weniger als 3° betragen
sollte. In anderen Worten gilt, dass, je enger die Oberfläche des
Impfkristalls an der Ebene {01-14} liegt, es um so leichter durchführbar ist,
eine Situation zuverlässig
zu unterdrücken,
bei der Mikrolunker 42 und Stapelfehler 44 die
Oberfläche 40u des
SiC-Einkristalls 40 erreichen.
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[Beispiele]
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Ein
SiC-Einkristall und das Verfahren zur Erzeugung desselben, werden
nun gemäß der vorliegenden
Erfindung, in spezifischer Weise unter Bezug auf Beispiele beschrieben.
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Beispiel 1
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Im
Beispiel 1 wurde ein 6H-SiC-Einkristall, worin eine (01-14)-Ebene
dargelegt ist, als der Impfkristall 30 verwendet. Ferner
wurde bei der innerhalb des Reaktionsrohrs 8 bei 4 Torr
gehaltenen Druckkraft, bei der auf ca. 2300°C festgelegten Temperatur des
Rohmaterials 15 und bei der bei ca. 2250°C festgelegten
Temperatur des Impfkristalls 30 ein SiC-Einkristall 40 mit
einem Durchmesser von 2 inches (ca. 5 cm) auf dem Impfkristall 30 gezüchtet. Die
Wachstumsgeschwindigkeit betrug dieses Mal 1 mm/h, und die Dicke
des SiC-Einkristalls betrug 20 mm.
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Bei
der Untersuchung des so erhaltenen SiC-Einkristalls 40 mit
Raman-Spektrometrieanalyse wurde festgestellt, dass die gesamte
Oberfläche
eine Struktur vom 6H-Typ aufwies. Ferner wurde die Masse des SiC-Einkristalls 40 in
eine Wafer-Form mit einer Dicke von ca. 330 μm gespalten, die dann mit einem
Diamant-Schleifstein so poliert wurde, dass die oberen und umgekehrten
Seiten des Wafers Spiegel-endbearbeitet waren. Als Ergebnis war,
bei Inaugenscheinnahme, zu sehen, dass die Gesamtheit der Oberfläche dieses
SiC-Einkristall-Wafers homogen und Polykristallisation von den Kanten
her sowie Kristallpolymorphismus nicht aufgetreten waren. Ferner
wurden, nach Ätzen
des Wafers mit einem Ätzverfahren
mit gelöstem
Galliumhydroxid und anschließender
Bewertung des Ergebnisses, Mikrolunker und Stapelfehler an der Oberfläche des
Wafers nicht beobachtet.
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Beispiel 2
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In
Beispiel 2 wurde ein 6H-SiC-Einkristall, worin eine Ebene dargelegt
ist, die um 3° in
der Richtung der Ebene (0001) bezüglich der Ebene (01-14) geneigt
ist, als Impfkristall 30 verwendet. Ferner wurde bei der
innerhalb des Reaktionsrohrs 8 bei 4 Torr gehaltenen Druckkraft,
bei der bei ca. 2300°C
festgelegten Temperatur des Rohmaterials 15 und bei der bei
ca. 2170°C
festgelegten Temperatur des Impfkristalls 30 ein SiC-Einkristall 40 mit
einem Durchmesser von 2 inches (ca. 5 cm) als Masse auf dem Impfkristall 30 gezüchtet. Die
Wachstumsgeschwindigkeit betrug dieses Mal 0,8 mm/h, und die Dicke
des SiC-Einkristalls betrug 16 mm. Ferner wurden, in der gleichen
Weise wie in Beispiel 1, als ein Wafer durch Spalten der Masse des
SiC-Einkristalls 40 gefertigt wurde, dieser Wafer mit einem Ätzverfahren
geätzt und
das Ergebnis bewertet, wobei Mikrolunker und Stapelfehler nicht
beobachtet wurden.
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Beispiel 3
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In
Beispiel 3 wurde ein 6H-SiC-Einkristall, worin eine Ebene dargelegt
ist, die um 5° in
der Richtung der Ebene (0001) bezüglich der Ebene (01-14) geneigt
ist, als Impfkristall 30 verwendet. Ferner wurde bei der
innerhalb des Reaktionsrohrs 8 bei 4 Torr gehaltenen Druckkraft,
bei der bei ca. 2300°C
festgelegten Temperatur des Rohmaterials 15 und bei der bei
ca. 2170°C
festgelegten Temperatur des Impfkristalls 30 ein SiC-Einkristall 40 mit
einem Durchmesser von 2 inches (ca. 5 cm) als Masse auf dem Impfkristall 30 gezüchtet. Die
Wachstumsgeschwindigkeit betrug dieses Mal 0,8 mm/h, und die Dicke
des SiC-Einkristalls betrug 16 mm. Ferner wurde, als ein Wafer durch
Spalten der Masse des SiC-Kristalls 40 gefertigt wurde,
dieser Wafer mit einem Ätzverfahren
geätzt,
und das Ergebnis wurde bewertet, wobei Mikrolunker und Stapelfehler
nicht beobachtet wurden.
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Beispiele 4
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In
Beispiel 4 wurde ein 6H-SiC-Einkristall, worin eine Ebene dargelegt
ist, die um 10° in
Richtung der Ebene (0001) bezüglich
der Ebene (01-14) geneigt ist, als Impfkristall 30 verwendet.
Ferner wurde bei der innerhalb des Reaktionsrohrs 8 bei
4 Torr gehaltenen Druckkraft, bei der bei ca. 2300°C festgelegten
Temperatur des Rohmaterials 15 und bei der bei ca. 2170°C festgelegten
Temperatur des Impfkristalls 30 ein SiC-Einkristall 40 mit
einem Durchmesser von 2 inches (ca. 5 cm) als Masse auf dem Impfkristall 30 gezüchtet. Die
Wachstumsgeschwindigkeit betrug dieses Mal 0,8 mm/h, und die Dicke
des SiC-Einkristalls betrug 16 mm. Ferner wurde, als ein Wafer durch
Spalten der Masse des SiC-Einkristalls 40 gefertigt wurde,
dieser Wafer mit einem Ätzverfahren geätzt, und
das Ergebnis wurde bewertet, wobei Mikrolunker und Stapelfehler
nicht beobachtet wurden.
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Vergleichsbeispiel 1
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Zum
Vergleich mit den oben beschriebenen Beispielen wurde ein 6H-SiC-Einkristall,
worin die Ebene (0001) dargelegt war, als Impfkristall verwendet.
Ferner wurde bei der innerhalb des Reaktionsrohrs bei 4 Torr gehaltenen
Druckkraft, bei der bei ca. 2300°C
festgelegten Temperatur des Rohmaterials und bei der bei ca. 2170°C festgelegten
Temperatur des Impfkristalls ein SiC-Einkristall mit einem Durchmesser
von 2 inches (ca. 5 cm) als Masse auf dem Impfkristall gezüchtet. Die
Wachstumsgeschwindigkeit betrug dieses Mal 0,6 mm/h, und die Dicke
des SiC-Einkristalls betrug 5 mm. Ferner wurden, als ein Wafer durch
Spalten der Masse des SiC-Einkristalls 40 gefertigt wurde,
dieser Wafer mit einem Ätzverfahren
geätzt
und das Ergebnis bewertet, wobei Stapelfehler nicht, Mikrolunker
aber in einer Menge von ca. 300/cm2 beobachtet
wurden.
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Vergleichsbeispiel 2
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In
Vergleichsbeispiel 2 wurde ein 6H-SiC-Einkristall, worin eine Ebene
(0-101) dargelegt war, als der Impfkristall verwendet. Ferner wurde bei
der innerhalb des Reaktionsrohrs bei 4 Torr gehaltenen Druckkraft,
bei der bei ca. 2300°C
festgelegten Temperatur des Rohmaterials und bei der bei ca. 2170°C festgelegten
Temperatur des Impfkristalls ein SiC-Einkristall mit einem Durchmesser
von 2 inches (ca. 5 cm) als Masse auf dem Impfkristall gezüchtet. Die
Wachstumsgeschwindigkeit betrug dieses Mal 0,8 mm/h, und die Dicke
des SiC-Einkristalls betrug 16 mm. Ferner wurden, als ein Wafer
durch Spalten der Masse des SiC-Einkristalls 40 gefertigt wurde,
dieser Wafer mit einem Ätzverfahren
geätzt und
das Ergebnis bewertet, wobei Mikrolunker nicht, Stapelfehler aber
in einer Menge von 1000/cm2 beobachtet wurden.
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Vergleichsbeispiel 3
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In
Vergleichsbeispiel 3 wurde ein 6H-SiC-Einkristall, worin eine Ebene
(11-20) dargelegt war, als der Impfkristall verwendet. Ferner wurde bei
der innerhalb des Reaktionsrohrs bei 4 Torr gehaltenen Druckkraft,
bei der bei ca. 2300°C
festgelegten Temperatur des Rohmaterials und bei der bei ca. 2170°C festgelegten
Temperatur des Impfkristalls ein SiC-Einkristall mit einem Durchmesser von
2 inches (ca. 5 cm) als Masse auf dem Impfkristall gezüchtet. Die
Wachstumsgeschwindigkeit betrug dieses Mal 0,7 mm/h, und die Dicke
des SiC-Einkristalls betrug 14 mm. Ferner wurden, als ein Wafer
durch Spalten der Masse des SiC-Einkristalls 40 gefertigt wurde,
dieser Wafer mit einem Ätzverfahren
geätzt und
das Ergebnis bewertet, wobei Mikrolunker nicht, Stapelfehler aber
in einer Menge von 500/cm2 beobachtet wurden.
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Vorstehend
ist die von den hier auftretenden Erfindern durchgeführte Erfindung
in spezifischer Weise auf der Basis von Ausgestaltungen beschrieben
worden. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben
beschriebenen Ausgestaltungen eingeschränkt. Beispielsweise ist die
Kristallwachstumsvorrichtung zum Züchten eines SiC-Einkristalls nicht
auf die in 1 dargestellte Vorrichtung eingeschränkt, und
es ist möglich,
eine Vielfalt weiterer Vorrichtungen anzuwenden.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Wie
hierin oben beschrieben, weist der SiC-Einkristall gemäß der vorliegenden
Erfindung kaum Mikrolunker oder Stapelfehler auf seiner Oberfläche auf,
und mittels des SiC-Einkristall-Wachstumverfahrens
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es ermöglicht,
die Mikrolunker und die Stapelfehler auf der Oberfläche eines
SiC-Einkristalls zu verringern.