DE60024667T2 - Sic-einkristall und herstellungsverfahren dafür - Google Patents

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Tsunenobu Kimoto
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Description

  • Technisches Gebiet
  • 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.
  • Stand der Technik
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Offenbarung der Erfindung
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Querschnittsdarstellung einer Kristallzüchtungsvorrichtung zum Züchten eines SiC-Einkristalls, gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist eine Darstellung zur Abbildung der Ebene {01-14} des SiC-Einkristalls;
  • 3 ist eine Darstellung zur Abbildung der Mikrolunker/röhrchen und Stapel/Schichtungsfehler innerhalb des SiC-Einkristalls;
  • 4 ist eine Darstellung zur Abbildung eines Impfkristalls, dessen Oberfläche um einen Winkel α bezüglich der Ebene {01-14} geneigt ist.
  • Beste Ausführungsform der Erfindung
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Als Nächstes wird, bezüglich 1 bis 4, das Verfahren zum Züchten des SiC-Einkristalls beschrieben.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • [Beispiele]
  • Ein SiC-Einkristall und das Verfahren zur Erzeugung desselben, werden nun gemäß der vorliegenden Erfindung, in spezifischer Weise unter Bezug auf Beispiele beschrieben.
  • Beispiel 1
  • 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.
  • 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.
  • Beispiel 2
  • 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.
  • Beispiel 3
  • 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.
  • Beispiele 4
  • 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.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • 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.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • 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.
  • Vergleichsbeispiel 3
  • 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.
  • 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.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • 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.

Claims (6)

  1. Wachstumsverfahren für einen 6H-Polytyp-SiC-Einkristall, dadurch gekennzeichnet, daß ein 6H-Polytyp-SiC-Einkristall bis zu einer Höhe, bei der Mikroröhren und Stapelfehler eine Seitenfläche des 6H-Polytyp-SiC-Einkristalls erreichen, aber die Mikroröhren und die Stapelfehler nicht dessen Oberfläche erreichen, auf einem Impfkristall wächst, der aus einem SiC-Einkristall aufgebaut ist, in dem eine Ebene mit einem Neigungswinkel α, der gleich oder weniger als etwa 10° beträgt, bezüglich der Ebene {01-14} freigelegt ist.
  2. Wachstumsverfahren für einen SiC-Einkristall gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel α gleich oder weniger als 5° beträgt.
  3. Wachstumsverfahren für einen SiC-Einkristall gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel α gleich oder weniger als 3° beträgt.
  4. Wachstumsverfahren für einen SiC-Einkristall gemäß Anspruch 1, welches den Schritt des Sublimierens eines SiC-Rohmaterialpulvers in einem Graphittiegel umfaßt, um den 6H-Polytyp-SiC-Einkristall auf dem Impfkristall zu kristallisieren, der in den Tiegel gelegt wurde.
  5. Wachstumsverfahren für einen SiC-Einkristall gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet; daß der 6H-Polytyp-SiC-Einkristall so lange wächst, bis seine Höhe gleich oder größer als L × tan 54,74° beträgt.
  6. 6H-Polytyp-SiC-Einkristall erhältlich durch das Verfahren, wie es in einem der Ansprüche 1 bis 5 definiert ist.
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