JP2003104799A - Silicon carbide single crystal ingot and its manufacturing method - Google Patents

Silicon carbide single crystal ingot and its manufacturing method

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JP2003104799A JP2001301936A JP2001301936A JP2003104799A JP 2003104799 A JP2003104799 A JP 2003104799A JP 2001301936 A JP2001301936 A JP 2001301936A JP 2001301936 A JP2001301936 A JP 2001301936A JP 2003104799 A JP2003104799 A JP 2003104799A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a silicon carbide single crystal ingot suppressing degradation of crystal quality while securing polytype conversion of silicon carbide single crystal at a sufficient growing speed, and having a plurality of polytypes in the direction of crystal growing of a single crystal ingot, an epitaxial wafer obtained from the ingot, and a method of manufacturing the ingot. SOLUTION: The silicon carbide single crystal ingot is characterized in that the ingot contains at least one layer containing a different element, the wafer obtained from the ingot, and the method of manufacturing the ingot.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、炭化珪素単結晶お
よびその製造方法に係わり、特に、青色発光ダイオード
や電子デバイスなどの基板ウエハとなる良質で大型の単
結晶インゴットおよびその製造方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a silicon carbide single crystal and a method of manufacturing the same, and more particularly to a large-sized single crystal ingot of high quality that serves as a substrate wafer for blue light emitting diodes and electronic devices and a method of manufacturing the same. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】炭化珪素(SiC)は耐熱性および機械
的強度も優れ、放射線に強いなどの物理的、化学的性質
から耐環境性半導体材料として注目されている。SiC
は化学組成が同じでも多数の異なった結晶構造をとる結
晶多形(以下、ポリタイプともいう)構造を持つ代表的
物質である。ポリタイプとは、結晶構造においてSiと
Cとが結合した分子を一単位として考えた場合、この単
位構造分子が結晶のc軸方向([0001]方向)に積
層する際の周期構造が異なることにより生じる。代表的
なポリタイプとしては6H、4H、15Rまたは3Cが
ある。ここで最初の数字は積層の繰り返し周期を示し、
アルファベットは結晶系(Hは六方晶系、Rは菱面体晶
系、Cは立方晶系)を表す。各ポリタイプはそれぞれ物
理的、電気的特性が異なり、その違いを利用して各種用
途への応用が考えられている。たとえば6Hは近年、青
色から紫外にかけての短波長光デバイス用基板として用
いられ、4Hは高周波高耐圧電子デバイス等の基板ウエ
ハとしての応用が考えられている。
2. Description of the Related Art Silicon carbide (SiC) is excellent in heat resistance and mechanical strength, and is attracting attention as an environment-resistant semiconductor material because of its physical and chemical properties such as resistance to radiation. SiC
Is a typical substance having a polymorphic crystal (hereinafter, also referred to as polytype) structure which has many different crystal structures even if the chemical composition is the same. The polytype is that, when a molecule in which Si and C are bonded in the crystal structure is considered as one unit, the periodic structure when the unit structure molecule is laminated in the c-axis direction ([0001] direction) of the crystal is different. Caused by. Representative polytypes include 6H, 4H, 15R or 3C. Here, the first number indicates the stacking cycle,
The alphabets represent crystal systems (H is hexagonal, R is rhombohedral, and C is cubic). Each polytype has different physical and electrical characteristics, and it is considered to be applied to various applications by utilizing the difference. For example, 6H has recently been used as a substrate for short-wavelength optical devices from blue to ultraviolet, and 4H is considered to be applied as a substrate wafer for high-frequency and high-voltage electronic devices.

【0003】しかしながら、大面積を有する高品質のS
iC単結晶を、工業的規模で安定に供給し得る結晶成長
技術は、いまだ確立されていない。それゆえ、SiC
は、上述のような多くの利点および可能性を有する半導
体材料にもかかわらず、その実用化が阻まれていた。
However, high quality S having a large area
A crystal growth technique capable of stably supplying an iC single crystal on an industrial scale has not yet been established. Therefore, SiC
Despite its many advantages and potentials mentioned above, its practical use has been hindered.

【0004】従来、研究室程度の規模で、半導体素子の
作製が可能なサイズのSiC単結晶が、例えば昇華再結
晶法、いわゆるレーリー法で、SiC単結晶を成長させ
ることにより得られることが報告されている。しかしな
がら、この方法では、得られた単結晶の面積が小さく、
その寸法および形状を高精度に制御することは困難であ
ることに加え、SiCが有する結晶多形および不純物キ
ャリア濃度の制御も容易ではない。また、化学気相成長
法(CVD法)を用いて例えば珪素からなる異種基板上
にヘテロエピタキシャル成長させることにより立方晶の
炭化珪素単結晶を成長させることも行われている。この
方法では、大面積の単結晶は得られるが、基板との格子
不整合が約20%も存在する等、多くの欠陥(〜107
cm-2)を含むSiC単結晶しか成長させることができ
ず、高品質のSiC単結晶を得ることは容易でない。
[0004] Conventionally, it has been reported that a SiC single crystal having a size capable of producing a semiconductor device on a laboratory scale can be obtained by growing a SiC single crystal by, for example, a sublimation recrystallization method, a so-called Rayleigh method. Has been done. However, in this method, the area of the obtained single crystal is small,
It is difficult to control the size and shape with high accuracy, and it is not easy to control the crystal polymorphism and the impurity carrier concentration of SiC. In addition, a cubic silicon carbide single crystal is also grown by heteroepitaxial growth on a heterogeneous substrate made of, for example, silicon using a chemical vapor deposition method (CVD method). With this method, a large-area single crystal can be obtained, but there are many defects (~ 10 7) such as a lattice mismatch of about 20% with the substrate.
Since only a SiC single crystal containing cm −2 ) can be grown, it is not easy to obtain a high quality SiC single crystal.

【0005】これらの問題点を解決するために、SiC
単結晶{0001}ウエハを種結晶として用いて昇華再
結晶を行う改良型のレーリー法が提案されている(Yu.
M. Tairov and V.F. Tsvetkov,Journal of Crystal Gro
wth, vol. 52 (1981) pp. 146-150)。この方法では、
種結晶を用いているため結晶の核形成過程が制御でき、
また不活性ガスにより雰囲気圧力を100Paから15
kPa程度に制御することにより結晶の成長速度等を再
現性良くコントロールできる。改良レーリー法の原理を
図1を用いて説明する。種結晶となるSiC単結晶と原
料となるSiC結晶粉末は坩堝(通常黒鉛)の中に収納
され、アルゴン等の不活性ガス雰囲気中(133〜1
3.3kPa)、2000〜2400℃に加熱される。
この際、原料粉末に比べ種結晶がやや低温になるように
温度勾配が設定される。原料は昇華後、濃度勾配(温度
勾配により形成される)により種結晶方向へ拡散、輸送
される。単結晶成長は、種結晶に到着した原料ガスが種
結晶上で再結晶化することにより実現される。この際、
結晶の抵抗率は、不活性ガスからなる雰囲気中に不純物
ガスを添加する、あるいはSiC原料粉末中に不純物元
素あるいはその化合物を混合することによりSiC単結
晶構造中のシリコンまたは炭素原子の位置を不純物元素
にて置換させる(ドーピング)ことで制御可能である。
SiC単結晶中の置換型不純物として代表的なものに、
窒素(n型)、ホウ素、アルミニウム(p型)がある。
キャリア型および濃度を制御しながら、SiC単結晶を
成長させることができる。
In order to solve these problems, SiC
An improved Rayleigh method has been proposed in which sublimation recrystallization is performed using a single crystal {0001} wafer as a seed crystal (Yu.
M. Tairov and VF Tsvetkov, Journal of Crystal Gro
wth, vol. 52 (1981) pp. 146-150). in this way,
Since a seed crystal is used, the nucleation process of the crystal can be controlled,
Also, the atmosphere pressure is changed from 100 Pa to 15 by using an inert gas.
By controlling to about kPa, the crystal growth rate and the like can be controlled with good reproducibility. The principle of the modified Rayleigh method will be described with reference to FIG. The SiC single crystal serving as the seed crystal and the SiC crystal powder serving as the raw material are housed in a crucible (usually graphite) and placed in an atmosphere of an inert gas such as argon (133-1).
3.3 kPa), and heated to 2000-2400 ° C.
At this time, the temperature gradient is set so that the seed crystal is slightly lower in temperature than the raw material powder. After sublimation, the raw material is diffused and transported in the seed crystal direction by a concentration gradient (formed by a temperature gradient). Single crystal growth is realized by recrystallizing the source gas that has reached the seed crystal on the seed crystal. On this occasion,
The crystal resistivity is determined by adding an impurity gas into an atmosphere of an inert gas or mixing an impurity element or its compound into the SiC raw material powder to determine the position of silicon or carbon atoms in the SiC single crystal structure as an impurity. It can be controlled by substituting with an element (doping).
Typical substitutional impurities in SiC single crystal,
There are nitrogen (n-type), boron, and aluminum (p-type).
A SiC single crystal can be grown while controlling the carrier type and concentration.

【0006】現在、上記の改良レーリー法で作製したS
iC単結晶から、口径2インチ(50mm)から3イン
チ(75mm)のSiC単結晶ウエハが切り出され、エ
ピタキシャル薄膜成長、デバイス作製に供されている。
Currently, the S produced by the improved Rayleigh method described above is used.
A SiC single crystal wafer having a diameter of 2 inches (50 mm) to 3 inches (75 mm) is cut out from the iC single crystal, and is used for epitaxial thin film growth and device fabrication.

【0007】前記したようにSiCは各種ポリタイプ構
造を呈するが、その中でも4Hは高周波、高耐圧電子デ
バイス向けの基板ウエハとしての特性(絶縁破壊電界強
度、電子移動度)に優れているため有用である。改良レ
ーリー法を用いて4Hを作製するためには、種結晶に4
Hを使用する必要がある。しかしながら、改良レーリー
法以前の製法(レーリー法等)では、得られる単結晶は
殆どが6Hまたは15Rであり、4Hの収率は極めて小
さいために、種結晶として使用できる大きさを持つ基板
が得られない。このため、4H種結晶を得るためには、
改良レーリー法による6H種結晶を用いた成長にて、何
らかの手法で4Hへポリタイプ変換させる、という方法
を採らざるを得なかった。従って、このような事情か
ら、6Hから4Hへ確実にポリタイプ変換させる技術を
確立することが重要課題となっていた。しかし、改良レ
ーリー法によるSiC単結晶作製において、6Hから4
Hに安定して、かつ結晶品質劣化を抑制してポリタイプ
変換し得る成長条件はいまだ確立されていない。
As described above, SiC exhibits various polytype structures. Among them, 4H is useful because it has excellent characteristics (dielectric breakdown electric field strength, electron mobility) as a substrate wafer for high frequency and high voltage electronic devices. Is. In order to produce 4H using the modified Rayleigh method, 4
H must be used. However, in the production method before the improved Rayleigh method (Rayleigh method, etc.), most of the obtained single crystals are 6H or 15R, and the yield of 4H is extremely small, so that a substrate having a size usable as a seed crystal is obtained. I can't. Therefore, in order to obtain a 4H seed crystal,
In the growth using the 6H seed crystal by the modified Rayleigh method, there was no choice but to adopt a method of converting the polytype to 4H by some method. Therefore, from such circumstances, it has been an important issue to establish a technique for surely performing polytype conversion from 6H to 4H. However, in the production of SiC single crystal by the modified Rayleigh method, 6H to 4H
Growth conditions capable of stable conversion to H and suppressing the deterioration of crystal quality to perform polytype conversion have not yet been established.

【0008】例えば、K. F. Knipppenberg, Philips Re
search Reports vol.18(1963)pp.161-274に報告されて
いるように、結晶成長時の成長温度を低温(2000℃
以下)にすることで4Hの発生確率を増加させることが
できる。しかしながら、低温では結晶成長速度が著しく
減少するため、生産性の点で問題がある。
For example, KF Knipppenberg, Philips Re
As reported in search Reports vol.18 (1963) pp.161-274, the growth temperature during crystal growth is low (2000 ° C).
The occurrence probability of 4H can be increased by setting the following. However, there is a problem in productivity because the crystal growth rate is significantly reduced at low temperatures.

【0009】また、Yu. A. Vodakov, G. A. Lomakina a
nd E. N. Mokhov, Soviet Physics-Solid State vol.24
(5) (1982) pp. 780-784 に報告されているように、遷
移元素であるスカンジウムを原料に添加することでも4
H型の発生確率を増加させることができる。しかしなが
らこの場合、結晶中に金属不純物が混入するため、例え
ば半導体デバイス作製時にデバイス特性に悪影響を及ぼ
す(例えば禁制帯内に深いトラップ準位を形成してデバ
イスの特性を劣化させる)ことが問題となる。
In addition, Yu. A. Vodakov, GA Lomakina a
nd EN Mokhov, Soviet Physics-Solid State vol.24
(5) As reported in (1982) pp. 780-784, it is also possible to add scandium, which is a transition element, to the raw material.
The probability of H-type occurrence can be increased. However, in this case, since metal impurities are mixed in the crystal, there is a problem that the device characteristics are adversely affected when, for example, a semiconductor device is manufactured (for example, a deep trap level is formed in the forbidden band to deteriorate the characteristics of the device). Become.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の技術を用いて6Hより変換して作られた4H SiC
単結晶は、成長速度が小さい、金属不純物の混入による
デバイス作製時の悪影響が避けられない、といった問題
を有していた。
As described above, 4H SiC produced by converting 6H by using the conventional technique.
The single crystal has problems that the growth rate is low and that adverse effects due to mixing of metal impurities cannot be avoided during device fabrication.

【0011】そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされ
たものであり、SiC単結晶のポリタイプ変換を、十分
な成長速度を確保しつつ結晶品質劣化を抑制することに
よって得られる、一つの単結晶インゴットの結晶成長方
向に複数のポリタイプを有するSiC単結晶インゴッ
ト、およびその製造方法を提供するものである。
Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and it is one of the single types obtained by polytype conversion of SiC single crystal by suppressing the crystal quality deterioration while ensuring a sufficient growth rate. Provided are a SiC single crystal ingot having a plurality of polytypes in the crystal growth direction of the crystal ingot, and a method for producing the same.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、
(1)炭化珪素単結晶インゴット中に異種元素含有層を
少なくとも1層有することを特徴とする炭化珪素単結晶
インゴット、(2)前記異種元素含有層に含有される異
種元素が、窒素、硼素、アルミニウム、または、窒素お
よび硼素である、(1)に記載の炭化珪素単結晶インゴ
ット、(3)前記異種元素含有層中の異種元素含有量
が、1×1017〜1×1020atom/cm3である、
(1)または(2)に記載の炭化珪素単結晶インゴッ
ト、(4)前記異種元素含有層を介して隣り合う炭化珪
素単結晶のポリタイプが異なる、(1)〜(3)のいず
れか1項に記載の炭化珪素単結晶インゴット、(5)5
0mm以上の口径を有する、(1)〜(4)のいずれか
1項に記載の炭化珪素単結晶インゴット、(6)(1)
〜(5)のいずれか一項に記載の炭化珪素単結晶インゴ
ットを切断、研磨してなる炭化珪素単結晶基板、(7)
(6)に記載の炭化珪素単結晶基板にエピタキシャル成
長させてなる炭化珪素エピタキシャルウェハ、(8)原
料炭化珪素を加熱して昇華再結晶法により種結晶上に単
結晶を成長させる工程を包含する(1)〜(5)のいず
れか一項に記載の炭化珪素単結晶インゴットの製造方法
であって、単結晶成長の途中で結晶構成元素以外の異種
元素を結晶成長の所定期間導入して、異種元素含有層を
少なくとも1層形成することを特徴とする炭化珪素単結
晶インゴットの製造方法、である。
That is, the present invention is as follows.
(1) A silicon carbide single crystal ingot having at least one different element-containing layer in the silicon carbide single crystal ingot, (2) The different element contained in the different element-containing layer is nitrogen, boron, The silicon carbide single crystal ingot according to (1), which is aluminum or nitrogen and boron, and (3) the content of the different element in the different element containing layer is 1 × 10 17 to 1 × 10 20 atom / cm. Is 3 ,
(1) or the silicon carbide single crystal ingot according to (2), (4) any one of (1) to (3), wherein the polytypes of the silicon carbide single crystals adjacent to each other through the different element containing layer are different. The silicon carbide single crystal ingot according to the item (5) 5,
The silicon carbide single crystal ingot according to any one of (1) to (4), which has a diameter of 0 mm or more, (6) (1).
(7) A silicon carbide single crystal substrate obtained by cutting and polishing the silicon carbide single crystal ingot according to any one of (5) to (5).
A silicon carbide epitaxial wafer epitaxially grown on the silicon carbide single crystal substrate according to (6), and (8) a step of heating a raw material silicon carbide to grow a single crystal on a seed crystal by a sublimation recrystallization method ( The method for manufacturing a silicon carbide single crystal ingot according to any one of 1) to (5), wherein a different element other than a crystal constituent element is introduced for a predetermined period of crystal growth during the single crystal growth to obtain a different material. A method for manufacturing a silicon carbide single crystal ingot, which comprises forming at least one element-containing layer.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明は、SiC単結晶のポリタ
イプ変換を十分な成長速度を確保しつつ結晶品質劣化を
抑制することによって得られた、異種元素含有層を少な
くとも1層有するSiC単結晶インゴット、好ましくは
一つの単結晶インゴット中に複数のポリタイプを有する
SiC単結晶インゴット、該インゴットからなるエピタ
キシャルウェハ、および、該インゴットの製造方法であ
る。本発明におけるポリタイプ変換手法は、結晶成長時
に成長結晶表面において異種元素を添加した層と無添加
層との界面を形成することにより、結晶構造に歪を導入
することを特徴としている。このポリタイプ変換手法に
よれば、目的とするポリタイプ(種結晶のポリタイプと
異種のポリタイプ)を有するSiC単結晶を作製するこ
とができる。さらに、目的とする厚さに成長させたの
ち、結晶構造に歪を再度導入することでポリタイプ変換
できるため、高品質の種結晶一枚より複数種類のポリタ
イプを有する高品質単結晶ウエハを得られるので、本発
明のSiC単結晶インゴット製造方法は生産歩留まり向
上を実現できる、優れた結晶成長方法と言える。上記異
種元素として好ましくは、窒素、硼素、アルミニウム、
または、窒素および硼素である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention provides a SiC single crystal having at least one different element-containing layer, which is obtained by polytype conversion of a SiC single crystal while suppressing a crystal quality deterioration while ensuring a sufficient growth rate. A crystal ingot, preferably a SiC single crystal ingot having a plurality of polytypes in one single crystal ingot, an epitaxial wafer made of the ingot, and a method for producing the ingot. The polytype conversion method in the present invention is characterized by introducing a strain into the crystal structure by forming an interface between a layer to which a different element is added and a non-added layer on the surface of the grown crystal during crystal growth. According to this polytype conversion method, a SiC single crystal having a target polytype (polytype different from that of the seed crystal) can be produced. Furthermore, after growing to the target thickness, polytype conversion can be performed by reintroducing strain into the crystal structure, so high-quality single crystal wafers with multiple polytypes can be obtained from one high-quality seed crystal. Since it is obtained, it can be said that the method for producing a SiC single crystal ingot of the present invention is an excellent crystal growth method capable of realizing an improvement in production yield. The above-mentioned different elements are preferably nitrogen, boron, aluminum,
Or nitrogen and boron.

【0014】以下、図2〜図4を用いて、本発明の効果
を説明する。SiCは化学組成が同じでも多数の異なっ
た結晶構造をとるポリタイプ構造を持つ代表的物質であ
る。SiC単結晶は、SiとCとが一対一の組成比で互
いに正四面体配置を取り結合した構造を有している。ポ
リタイプは、結晶構造においてSiとCとが結合した分
子を一単位として考えた場合、この単位構造分子が結晶
のc軸方向([0001]方向)に積層する際の周期構
造が異なることにより生じる。
The effects of the present invention will be described below with reference to FIGS. SiC is a typical material having a polytype structure that has many different crystal structures even if the chemical composition is the same. The SiC single crystal has a structure in which Si and C are bound to each other in a regular tetrahedral arrangement with a composition ratio of 1: 1. When considering a molecule in which Si and C are bonded in the crystal structure as one unit, the polytype has a different periodic structure when these unit structure molecules are stacked in the c-axis direction ([0001] direction) of the crystal. Occurs.

【0015】図2に代表的ポリタイプである4Hと6H
の両ポリタイプの結晶単位構造の模式図を示す。図2の
長方形図形におけるa軸方向の長さ、およびc軸方向の
長さは、それぞれ結晶単位構造におけるSiまたはC原
子同士の各軸方向での間隔を表している。両ポリタイプ
は積層構造の違いより、結晶構造の基本単位となる格子
定数のc軸方向の値とa軸方向([11−20]方向)
の値の比率が微妙に異なっている(6Hにてa=0.3
081nm、c=1.5120nm、4Hにてa=0.
3080nm、c=1.0084nm)。図2中に(c
/n)/a(ここでnはSi−C結合分子を一単位とし
た際の単位格子中の積層数であり、格子定数をこの積層
数にて除した値が単位SiC分子層におけるc軸方向の
長さとなる)の値として示したように、4Hの方が6H
に対してよりc軸方向に延びた構造を有している。
FIG. 2 shows typical polytypes 4H and 6H.
2A and 2B are schematic diagrams of crystal unit structures of both polytypes. The length in the a-axis direction and the length in the c-axis direction in the rectangular figure in FIG. 2 represent the distance between the Si or C atoms in the crystal unit structure in each axis direction. Due to the difference in the laminated structure between both polytypes, the value of the lattice constant, which is the basic unit of the crystal structure, in the c-axis direction and the a-axis direction ([11-20] direction)
The ratio of the values of is slightly different (a = 0.3 at 6H).
081 nm, c = 1.5120 nm, 4H, a = 0.
3080 nm, c = 1.0084 nm). In FIG. 2, (c
/ N) / a (where n is the number of layers in the unit lattice when the Si—C bond molecule is one unit, and the value obtained by dividing the lattice constant by this number of layers is the c-axis in the unit SiC molecular layer. 4H is 6H as shown as the value of (direction length)
It has a structure extending in the c-axis direction.

【0016】6Hポリタイプを有するSiC単結晶の
{0001}面種結晶上に昇華再結晶法によりSiC単
結晶を成長させる場合、成長中に異種元素としてアルミ
ニウムを添加すると、成長表面に到達したアルミニウム
原子は結晶構造中のシリコン原子の位置を置換して組み
込まれる。ここでアルミニウム原子の原子半径がシリコ
ン原子のそれよりも大きいため、結晶構造はc軸方向
(結晶の成長する方向)およびa軸方向(結晶成長方向
に対して垂直の方向)のいずれの方向にも膨張しようと
する力がはたらく。この時、成長方向であるc軸方向に
は成長表面が自由表面であるため膨張に対して何も制約
が存在しないが、a軸方向への膨張に対しては、すでに
成長した下地のアンドープ層(アルミニウムを含まない
構造)により制約を受け膨張が抑制される。言い替えれ
ば、本来膨張すべき寸法から見ると収縮されたのと同様
の力を受ける。この結果、図3に示すようにa軸方向の
膨張が抑制された(収縮された)影響により、その分c
軸方向への膨張分の増加率が大きくなり、結晶構造のc
/a比が増加する。このためドーピング直後の結晶構造
としては4Hに近い構造となり、構造変化により4Hへ
の変換が誘起される。SiC単結晶成長は螺旋転位に起
因する渦巻成長機構にて行われ、成長最表面に形成され
るファセットから結晶表面全体に向け渦巻ステップが供
給されるステップフロー成長が進行する。このため上記
の結晶構造変換がファセット上で起きれば、ファセット
から供給されるステップの構造が4Hに変換されるため
全面に渡るポリタイプ変換が実現される。
When a SiC single crystal is grown on a {0001} face seed crystal of a 6H polytype SiC single crystal by a sublimation recrystallization method, if aluminum is added as a different element during the growth, the aluminum reaching the growth surface is reached. Atoms are incorporated by substituting silicon atom positions in the crystal structure. Here, since the atomic radius of aluminum atoms is larger than that of silicon atoms, the crystal structure is either in the c-axis direction (the crystal growth direction) or in the a-axis direction (direction perpendicular to the crystal growth direction). The force to expand also works. At this time, since the growth surface is a free surface in the c-axis direction which is the growth direction, there is no restriction on the expansion, but the expansion in the a-axis direction does not cause any restriction on the expansion. Due to the (aluminum-free structure), expansion is suppressed. In other words, it receives the same force as if it were contracted in terms of the size to be expanded. As a result, as shown in FIG. 3, due to the influence of the expansion in the a-axis direction being suppressed (contracted), the corresponding amount c
The rate of increase in the amount of expansion in the axial direction increases, and c of the crystal structure
/ A ratio increases. Therefore, the crystal structure immediately after doping becomes a structure close to 4H, and conversion to 4H is induced by the structural change. The SiC single crystal growth is performed by a spiral growth mechanism caused by a screw dislocation, and step flow growth in which a spiral step is supplied from the facet formed on the outermost growth surface toward the entire crystal surface proceeds. Therefore, if the above-mentioned crystal structure conversion occurs on the facet, the structure of the step supplied from the facet is converted to 4H, so that polytype conversion over the entire surface is realized.

【0017】また、6H種結晶に異種元素として窒素を
ドーピングした場合、窒素原子は結晶構造中の炭素の位
置を置換して組み込まれる。この場合窒素の原子半径が
炭素のそれよりも小さいため、ドーピングされた結晶構
造はc、a両軸方向において格子定数が小さくなる。こ
のような窒素添加層を形成した後にドーピングを停止し
た場合、図4に示すように結晶構造はc軸方向(結晶の
成長する方向)およびa軸方向(結晶成長方向に対して
垂直の方向)のいずれの方向にも膨張しようとする力が
はたらく。ここでも成長方向であるc軸方向へは制約な
く膨張するが、a軸方向は格子定数の小さい下地のドー
ピング層の影響で膨張が抑制される。この影響でc軸方
向への膨張分の増加率が大きくなり、結晶構造のc/a
比が増加する。このためドーピング停止直後の結晶構造
としては4Hに近い構造となり、構造変化により4Hへ
の変換が誘起される。
When the 6H seed crystal is doped with nitrogen as a different element, the nitrogen atom is incorporated by substituting the carbon position in the crystal structure. In this case, since the atomic radius of nitrogen is smaller than that of carbon, the doped crystal structure has a small lattice constant in both c and a axis directions. When the doping is stopped after forming such a nitrogen-added layer, the crystal structure has a c-axis direction (a crystal growth direction) and an a-axis direction (a direction perpendicular to the crystal growth direction) as shown in FIG. The force to expand in either direction works. In this case as well, the expansion in the c-axis direction, which is the growth direction, is unlimited, but the expansion in the a-axis direction is suppressed by the influence of the underlying doping layer having a small lattice constant. Due to this effect, the rate of increase in the amount of expansion in the c-axis direction increases, and c / a of the crystal structure is increased.
The ratio increases. Therefore, the crystal structure immediately after the doping is stopped becomes a structure close to 4H, and the conversion to 4H is induced by the structural change.

【0018】以上の例では二つとも6Hから4Hポリタ
イプへと変換する場合を示したが、異種元素を交換する
手法にて(上記例中の窒素とアルミニウムを逆にする)
反対方向の変換、即ち4Hから6Hポリタイプへと変換
することも可能である。また、6Hポリタイプよりもさ
らにc軸方向に縮んだ構造を有する15Rポリタイプと
6Hポリタイプとの間での変換も上記手法により可能で
ある。
In the above examples, both cases of conversion from 6H to 4H polytype are shown, but by the method of exchanging different elements (nitrogen and aluminum in the above example are reversed).
Conversion in the opposite direction is also possible, i.e. conversion from 4H to 6H polytype. Also, conversion between the 15R polytype and the 6H polytype, which has a structure contracted in the c-axis direction further than the 6H polytype, is possible by the above method.

【0019】以上のように、成長時に成長結晶表面にお
いて異種元素を添加した層と無添加層との界面を形成す
ることで結晶構造に歪を導入し、種結晶と異なるポリタ
イプの構造に(c/n)/a比を近づける手法で異種ポ
リタイプを発生させることができる。また、一回の成長
中のある時間帯のみ全面異種ポリタイプ変換させ、後に
再びもとのポリタイプに戻し、前記異種元素含有層を介
して隣り合う炭化珪素単結晶のポリタイプが異なるSi
C単結晶インゴットを作成することも可能である。これ
により、結晶品質劣化を抑制しつつ一つの単結晶インゴ
ット中に複数のポリタイプを有するSiC単結晶インゴ
ットを作製でき、高品質の種結晶一枚より複数の種類の
ポリタイプについて高品質単結晶ウエハを得られる点で
生産歩留まり向上を図れる。また、本手法はポリタイプ
変換に際して従来法の様に成長温度を低く設定する必要
が無く結晶成長速度が低下しないため、充分な生産性を
確保することが可能である。
As described above, strain is introduced into the crystal structure by forming an interface between a layer to which a different element is added and a non-added layer on the surface of the grown crystal during growth, and a polytype structure different from that of the seed crystal ( Heterogeneous polytypes can be generated by a method of approaching the c / n) / a ratio. Further, the entire surface is converted into the different polytype only during a certain time zone during one growth, and then the original polytype is restored again, and the polytypes of the silicon carbide single crystals adjacent to each other through the different element containing layer are different from each other.
It is also possible to create a C single crystal ingot. This makes it possible to produce a SiC single crystal ingot having a plurality of polytypes in one single crystal ingot while suppressing the deterioration of crystal quality, and to obtain a high quality single crystal for a plurality of different polytypes from one high quality seed crystal. The production yield can be improved in that a wafer can be obtained. Further, in the present method, it is not necessary to set the growth temperature low when converting the polytype, and the crystal growth rate does not decrease, so that it is possible to secure sufficient productivity.

【0020】上記した本発明の効果については、上記し
た窒素またはアルミニウムも好ましいが、これ異種元素
を用いる場合も有効である。例えば硼素原子をドーピン
グする場合、同原子は結晶構造中シリコン原子を置換
し、シリコン原子よりも硼素原子の方が原子半径が小さ
いことから窒素と同様の効果を発現させることが可能で
ある。ドーピングに関しては、同様の効果を有する異種
元素を2種類同時に使用することも可能である。
Regarding the above-mentioned effects of the present invention, the above-mentioned nitrogen or aluminum is also preferable, but the use of a different element is also effective. For example, when doping with a boron atom, the atom replaces a silicon atom in the crystal structure, and since the boron atom has a smaller atomic radius than the silicon atom, it is possible to exhibit the same effect as nitrogen. Regarding doping, it is also possible to use two kinds of different elements having the same effect at the same time.

【0021】さらに本発明の手法により、前記異種元素
含有層を介して隣り合う炭化珪素単結晶のポリタイプが
異なる構造、例えば6Hと4Hが任意の間隔で積層した
ような構造を有する単結晶インゴットを作製することも
でき、各種電子デバイス構造への応用が考えられる。
Further, according to the method of the present invention, a single crystal ingot having a structure in which polytypes of silicon carbide single crystals adjacent to each other through the different element containing layer are different, for example, a structure in which 6H and 4H are laminated at arbitrary intervals Can be manufactured, and its application to various electronic device structures can be considered.

【0022】本発明の製造方法で作製されたSiC単結
晶インゴットは、50mm以上の大口径を有し、全面に
渡り単一のポリタイプを有する層を少なくとも1層有す
る、という特徴を有する。このSiC単結晶インゴット
を切断、研磨して作製したSiC単結晶基板、およびそ
の基板上に高品質SiCエピタキシャル層を作製したS
iCエピタキシャルウエハについては、青色から紫外に
かけての短波長光デバイス用基板、あるいは高周波高耐
圧電子デバイス等の基板ウエハとして、用途に応じた高
品質の大口径ウエハを生産性良く供給することができ
る。
The SiC single crystal ingot produced by the production method of the present invention is characterized by having a large diameter of 50 mm or more and having at least one layer having a single polytype over the entire surface. An SiC single crystal substrate produced by cutting and polishing this SiC single crystal ingot, and S in which a high quality SiC epitaxial layer was produced on the substrate.
Regarding the iC epitaxial wafer, a high-quality large-diameter wafer suitable for the application can be supplied with high productivity as a substrate for a short-wavelength optical device in the blue to ultraviolet range or a substrate wafer for a high-frequency high-voltage electronic device or the like.

【0023】さらに本発明は、原料炭化珪素を加熱して
昇華再結晶法により種結晶上に単結晶を成長させる工程
を包含する上述したSiC単結晶インゴットの製造方法
であって、単結晶成長の途中で結晶構成元素以外の異種
元素を結晶成長の所定期間導入して、異種元素含有層を
少なくとも1層形成することを特徴とする。
Further, the present invention is a method for producing a SiC single crystal ingot as described above, which comprises the step of heating a raw material silicon carbide to grow a single crystal on a seed crystal by a sublimation recrystallization method. A different element other than the constituent elements of the crystal is introduced on the way for a predetermined period of crystal growth to form at least one different element-containing layer.

【0024】本発明の製造方法において異種元素の導入
および導入停止には、異種元素を含んだドーピング用ガ
スを用いる。成長時に圧力制御用として用いられる不活
性ガス中へ、ドーピング用ガスを導入および導入停止の
操作を行うことにより目的とする異種元素含有/非含有
界面を形成する。ドーピング濃度については、通常アン
ドープ(特にドーピングガスを使用せずに成長した場合
を指す)成長においても原料の純度等の制約から1×1
16atom/cm3程度の窒素原子濃度となっている
ため、ポリタイプ変換を起こすためには少なくともそれ
以上の濃度が得られる条件が必要である。ただし、ドー
ピングする元素の濃度が1×1021atom/cm3
度となると結晶成長時に多結晶発生等の悪影響を及ぼす
確率が増加することから、1×1017〜1×1020at
om/cm3の範囲のドーピングが適当といえる。また
ドーピングガスの導入時間については、結晶成長におい
てポリタイプ変換を起こさせるために、少なくとも10
分子(Si−C分子)層(0.0025mm)以上のド
ーピング層が形成されるのに充分な時間を確保する必要
がある。この時間は結晶成長速度、および成長装置の排
気能力等から計算した最適な値を選ぶのが望ましい。
In the production method of the present invention, a doping gas containing a different element is used for introducing and stopping the introduction of the different element. The target heterogeneous element-containing / non-containing interface is formed by introducing and stopping the introduction of a doping gas into an inert gas used for pressure control during growth. The doping concentration is usually 1 × 1 even in undoped (particularly when grown without using a doping gas) growth due to the restrictions such as the purity of raw materials.
Since the nitrogen atom concentration is about 0 16 atom / cm 3, it is necessary to obtain a concentration at least higher than that in order to cause polytype conversion. However, if the concentration of the element to be doped is about 1 × 10 21 atom / cm 3, the probability of adverse effects such as polycrystal generation during crystal growth increases, so 1 × 10 17 to 1 × 10 20 at
It can be said that doping in the range of om / cm 3 is appropriate. The doping gas introduction time is at least 10 in order to cause polytype conversion during crystal growth.
It is necessary to secure a sufficient time for forming a doping layer of a molecule (Si-C molecule) layer (0.0025 mm) or more. For this time, it is desirable to select an optimum value calculated from the crystal growth rate, the exhaust capacity of the growth apparatus and the like.

【0025】[0025]

【実施例】図5は、本発明の製造装置であり、種結晶を
用いた改良型レーリー法によってSiC単結晶を成長さ
せる装置の一例である。まず、この単結晶成長装置につ
いて簡単に説明する。結晶成長は、種結晶として用いた
SiC単結晶1の上に原料であるSiC粉末原料2を昇
華再結晶化させることにより行われる。種結晶のSiC
単結晶1は、黒鉛製坩堝3の黒鉛製坩堝蓋4の内面に取
り付けられる。原料のSiC粉末原料2は、黒鉛製坩堝
3の内部に充填されている。このような黒鉛製坩堝3
は、二重石英管5の内部に、黒鉛の支持棒6により設置
される。黒鉛製坩堝3の周囲には、熱シールドのための
黒鉛製フェルト7が設置されている。二重石英管5は、
真空排気装置11により高真空排気(10-3Pa以下)
することができ、かつ内部雰囲気をArガスにより圧力
制御することができる。また、二重石英管5の外周に
は、ワークコイル8が設置されており、高周波電流を流
すことにより黒鉛製坩堝3を加熱し、原料および種結晶
を所望の温度に加熱することができる。坩堝温度の計測
は、坩堝上部および下部を覆うフェルトの中央部に直径
2〜4mmの光路を設け坩堝上部および下部からの光を
取りだし、二色温度計を用いて行う。坩堝下部の温度を
原料温度、坩堝上部の温度を種温度とする。製造装置へ
のガス配管9へは、内部雰囲気制御用のArガスのほか
に各種ドーピング用ガス(窒素、トリメチルアルミニウ
ム、トリメチルボロン)がドーピングガス用マスフロー
コントローラ10を通って導入される。
EXAMPLE FIG. 5 shows an example of a production apparatus of the present invention, which is an apparatus for growing a SiC single crystal by the improved Rayleigh method using a seed crystal. First, the single crystal growth apparatus will be briefly described. Crystal growth is performed by subliming and recrystallizing the SiC powder raw material 2 as a raw material on the SiC single crystal 1 used as a seed crystal. Seed crystal SiC
Single crystal 1 is attached to the inner surface of graphite crucible lid 4 of graphite crucible 3. A raw material SiC powder raw material 2 is filled in a graphite crucible 3. Such a graphite crucible 3
Is installed inside the double quartz tube 5 by a graphite support rod 6. A graphite felt 7 for heat shield is installed around the graphite crucible 3. The double quartz tube 5
High vacuum exhaust (10 -3 Pa or less) by the vacuum exhaust device 11
In addition, the internal atmosphere can be pressure-controlled by Ar gas. Further, a work coil 8 is installed on the outer circumference of the double quartz tube 5, and the graphite crucible 3 can be heated by passing a high frequency current to heat the raw material and the seed crystal to a desired temperature. The temperature of the crucible is measured by using a dichroic thermometer by providing an optical path with a diameter of 2 to 4 mm in the center of the felt covering the upper and lower portions of the crucible and extracting light from the upper and lower portions of the crucible. The temperature of the lower part of the crucible is the raw material temperature, and the temperature of the upper part of the crucible is the seed temperature. In addition to Ar gas for controlling the internal atmosphere, various doping gases (nitrogen, trimethylaluminum, trimethylboron) are introduced into the gas pipe 9 to the manufacturing apparatus through the doping gas mass flow controller 10.

【0026】次に、この結晶成長装置を用いたSiC単
結晶の製造について実施例を説明する。まず、種結晶と
して、口径50mmの(000−1)C面を有した六方
晶系、6Hポリタイプを有するSiC単結晶ウエハを用
意した。次に、種結晶1を黒鉛製坩堝3の黒鉛製坩堝蓋
4の内面に取り付けた。黒鉛製坩堝3の内部には、Si
C粉末原料2を充填した。次いで、原料を充填した黒鉛
製坩堝3を、種結晶を取り付けた黒鉛製坩堝蓋4で閉
じ、黒鉛製フェルト7で被覆した後、黒鉛製支持棒6の
上に乗せ、二重石英管5の内部に設置した。そして、石
英管の内部を真空排気した後、ワークコイルに電流を流
し原料温度を摂氏2000度まで上げた。その後、雰囲
気ガスとしてArガスを流量140sccm流入させ、
石英管内圧力を約80kPaに保ちながら、原料温度を
目標温度である摂氏2400度まで上昇させた。成長圧
力である1.3kPaには約30分かけて減圧し、その
後約20時間成長を続けた。この際の坩堝内の温度勾配
は摂氏15度/cmで、成長速度は約1mm/時であっ
た。
Next, an example of producing a SiC single crystal using this crystal growth apparatus will be described. First, as a seed crystal, an SiC single crystal wafer having a 6H polytype and a hexagonal system having a (000-1) C plane with a diameter of 50 mm was prepared. Next, the seed crystal 1 was attached to the inner surface of the graphite crucible lid 4 of the graphite crucible 3. The inside of the graphite crucible 3 contains Si.
C powder raw material 2 was filled. Then, the graphite crucible 3 filled with the raw material is closed by a graphite crucible lid 4 having a seed crystal attached thereto, covered with a graphite felt 7, and then placed on a graphite support rod 6 to form a double quartz tube 5. Installed inside. After evacuating the inside of the quartz tube, an electric current was passed through the work coil to raise the raw material temperature to 2000 degrees Celsius. After that, Ar gas was introduced as an atmosphere gas at a flow rate of 140 sccm,
While maintaining the pressure inside the quartz tube at about 80 kPa, the raw material temperature was raised to the target temperature of 2400 degrees Celsius. The growth pressure was reduced to 1.3 kPa over about 30 minutes, and then the growth was continued for about 20 hours. At this time, the temperature gradient inside the crucible was 15 degrees Celsius / cm, and the growth rate was about 1 mm / hour.

【0027】成長開始から1時間が経過した時点でドー
ピング用ガスである窒素を分圧554Paにて2分間導
入した。これにより成長表面に窒素ドープ層(窒素濃度
3×1019atom/cm3)が約33μm形成され
た。その後窒素ガスの導入を停止してアンドープ層(窒
素濃度1×1017atom/cm3)を形成し、下地の
窒素ドープ層とアンドープ層との界面を形成した。
When 1 hour had passed from the start of growth, nitrogen as a doping gas was introduced at a partial pressure of 554 Pa for 2 minutes. As a result, a nitrogen-doped layer (nitrogen concentration: 3 × 10 19 atom / cm 3 ) was formed on the growth surface to a thickness of about 33 μm. Thereafter, the introduction of nitrogen gas was stopped to form an undoped layer (nitrogen concentration: 1 × 10 17 atom / cm 3 ) and an interface between the underlying nitrogen-doped layer and the undoped layer was formed.

【0028】その後の成長はアンドープ条件下で成長終
了時まで維持した。得られた結晶の口径は51mmで、
高さは20mm程度であった。
The subsequent growth was maintained under the undoped condition until the end of the growth. The obtained crystal has a diameter of 51 mm,
The height was about 20 mm.

【0029】こうして得られたSiC単結晶をX線回折
およびラマン散乱により分析したところ、種結晶の6H
ポリタイプと異なる4HポリタイプのSiC単結晶が発
生していることが分かった。また、本実験の効果を調べ
る目的で、成長した単結晶インゴットを成長方向と垂直
方向に縦切りする形で切断、研磨することにより{00
01}面に垂直な面を有するウェハを取り出した。顕微
鏡によりドーピングした部分を観察したところ、窒素ド
ープを停止した部分の近傍で6Hポリタイプから4Hポ
リタイプへの変換が発生していることが確認できた。
The SiC single crystal thus obtained was analyzed by X-ray diffraction and Raman scattering.
It was found that a 4H polytype SiC single crystal different from the polytype was generated. Further, for the purpose of investigating the effect of this experiment, the grown single crystal ingot was cut and polished in a form vertical to the growth direction to form {00
A wafer having a plane perpendicular to the 01 plane was taken out. When the doped portion was observed with a microscope, it was confirmed that conversion from 6H polytype to 4H polytype occurred near the portion where nitrogen doping was stopped.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、種結晶を用いた改良型昇華再結晶法(レーリー法)
において、結晶成長時に異種元素を含むドープ層と含ま
ないアンドープ層との界面を成長表面に形成することで
結晶構造に歪を導入し、結晶構造変化を誘起することで
目的とするポリタイプ(種結晶のポリタイプと異種のポ
リタイプ)を有する高品質SiC単結晶を再現性良く成
長させることができる。さらに、複数ポリタイプ間で任
意に変換が可能となるため、一枚の高品質種結晶より複
数の異種ポリタイプの高品質ウエハが得られるため、生
産性に非常に優れた手法と言える。
As described above, according to the present invention, an improved sublimation recrystallization method using a seed crystal (Rayleigh method)
In, in the crystal growth, an interface between a doped layer containing a different element and an undoped layer not containing it is formed on the growth surface to introduce strain into the crystal structure and induce a crystal structure change. A high-quality SiC single crystal having a polytype different from that of the crystal) can be grown with good reproducibility. Further, since it is possible to arbitrarily convert between a plurality of polytypes, a high quality wafer of a plurality of different polytypes can be obtained from a single high quality seed crystal, which is an extremely excellent method for productivity.

【0031】このようなSiC単結晶ウエハを用いれ
ば、電気的特性の優れた高耐圧・耐環境性電子デバイ
ス、光学的特性の優れた青色発光素子、を製作すること
ができる。
By using such a SiC single crystal wafer, a high voltage / environment resistant electronic device having excellent electrical characteristics and a blue light emitting element having excellent optical characteristics can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 改良昇華再結晶法の原理を説明する図であ
る。
FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of an improved sublimation recrystallization method.

【図2】 代表的ポリタイプである4Hおよび6Hの両
ポリタイプの結晶単位構造の模式図を示す。
FIG. 2 shows a schematic diagram of the crystal unit structure of both 4H and 6H polytypes, which are representative polytypes.

【図3】 SiC単結晶成長時に、アルミニウム原子を
ドープすることによる結晶構造の変化を示した図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a change in crystal structure due to doping with aluminum atoms during growth of a SiC single crystal.

【図4】 SiC単結晶成長時に、窒素原子のドープか
らアンドープに切り替えた場合の結晶構造の変化を示し
た図である。
FIG. 4 is a diagram showing a change in crystal structure in the case of switching from doping of nitrogen atoms to undoping during growth of a SiC single crystal.

【図5】 本発明の製造方法に用いられる単結晶成長装
置の一例を示す構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram showing an example of a single crystal growth apparatus used in the manufacturing method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 種結晶(SiC単結晶) 2 SiC粉末原料 3 黒鉛製坩堝 4 黒鉛製坩堝蓋 5 二重石英管 6 黒鉛製支持棒 7 黒鉛製フェルト 8 ワークコイル 9 ガス配管 10 ドーピングガス用マスフローコントローラ 11 真空排気装置 1 seed crystal (SiC single crystal) 2 SiC powder raw material 3 Graphite crucible 4 Graphite crucible lid 5 Double quartz tube 6 Graphite support rod 7 Graphite felt 8 work coil 9 gas piping 10 Doping gas mass flow controller 11 Vacuum exhaust device

フロントページの続き (72)発明者 藤本 辰雄 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 矢代 弘克 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 Fターム(参考) 4G077 AA02 AB01 BE08 DA18 DB12 EB01 SA01 SA06 5F041 CA33 CA47 CA48 CA58 Continued front page    (72) Inventor Tatsuo Fujimoto             20-1 Shintomi, Futtsu-shi, Chiba Nippon Steel shares             Company Technology Development Division (72) Inventor Hirokatsu Yashiro             20-1 Shintomi, Futtsu-shi, Chiba Nippon Steel shares             Company Technology Development Division F term (reference) 4G077 AA02 AB01 BE08 DA18 DB12                       EB01 SA01 SA06                 5F041 CA33 CA47 CA48 CA58

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炭化珪素単結晶インゴット中に異種元素
含有層を少なくとも1層有することを特徴とする炭化珪
素単結晶インゴット。
1. A silicon carbide single crystal ingot having at least one layer containing a different element in the silicon carbide single crystal ingot.
【請求項2】 前記異種元素含有層に含有される異種元
素が、窒素、硼素、アルミニウム、または、窒素および
硼素である、請求項1に記載の炭化珪素単結晶インゴッ
ト。
2. The silicon carbide single crystal ingot according to claim 1, wherein the different element contained in the different element containing layer is nitrogen, boron, aluminum, or nitrogen and boron.
【請求項3】 前記異種元素含有層中の異種元素含有量
が、1×1017〜1×1020atom/cm3である、
請求項1または2に記載の炭化珪素単結晶インゴット。
3. The content of the different element in the different element containing layer is 1 × 10 17 to 1 × 10 20 atom / cm 3 .
The silicon carbide single crystal ingot according to claim 1 or 2.
【請求項4】 前記異種元素含有層を介して隣り合う炭
化珪素単結晶のポリタイプが異なる、請求項1〜3のい
ずれか1項に記載の炭化珪素単結晶インゴット。
4. The silicon carbide single crystal ingot according to claim 1, wherein the silicon carbide single crystals adjacent to each other with the different element-containing layer having different polytypes.
【請求項5】 50mm以上の口径を有する、請求項1
〜4のいずれか1項に記載の炭化珪素単結晶インゴッ
ト。
5. A caliber having a diameter of 50 mm or more.
The silicon carbide single crystal ingot according to any one of items 1 to 4.
【請求項6】 請求項1〜5のいずれか一項に記載の炭
化珪素単結晶インゴットを切断、研磨してなる炭化珪素
単結晶基板。
6. A silicon carbide single crystal substrate obtained by cutting and polishing the silicon carbide single crystal ingot according to any one of claims 1 to 5.
【請求項7】 請求項6に記載の炭化珪素単結晶基板に
エピタキシャル成長させてなる炭化珪素エピタキシャル
ウェハ。
7. A silicon carbide epitaxial wafer obtained by epitaxially growing the silicon carbide single crystal substrate according to claim 6.
【請求項8】 原料炭化珪素を加熱して昇華再結晶法に
より種結晶上に単結晶を成長させる工程を包含する請求
項1〜5のいずれか一項に記載の炭化珪素単結晶インゴ
ットの製造方法であって、単結晶成長の途中で結晶構成
元素以外の異種元素を結晶成長の所定期間導入して、異
種元素含有層を少なくとも1層形成することを特徴とす
る炭化珪素単結晶インゴットの製造方法。
8. The method for producing a silicon carbide single crystal ingot according to claim 1, further comprising the step of heating the raw material silicon carbide to grow a single crystal on a seed crystal by a sublimation recrystallization method. A method for producing a silicon carbide single crystal ingot, characterized in that a heterogeneous element other than a crystal constituent element is introduced during a single crystal growth for a predetermined period of crystal growth to form at least one heterogeneous element-containing layer. Method.
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