JP2009091222A - SiC単結晶の製造方法、SiC単結晶ウエハ及びSiC半導体デバイス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】Si金属またはSi−M合金(MはSi以外の1種類以上の金属)の融液を溶媒とし、炭素を溶解させたSiC溶液1に、{0001}面から傾斜した結晶面を有するSiC種結晶基板4を浸漬し、温度勾配が5℃/cm以下の温度勾配法、または冷却速度が0.05℃/分以上、1℃/分以下の徐冷法により、少なくとも基板近傍を過冷却により過飽和状態とすることによって該基板上にSiC単結晶を成長させる。結晶成長時の成長界面の面内温度分布における最大温度差が2℃以下とする。
【選択図】図2
Description
昇華再結晶化法は、比較的高速成長(〜1mm/hr)が可能であることから、基板として利用できるバルク単結晶の成長に適しており、SiC単結晶基板の製造に現在最も広く採用されている。この方法は、原料のSiC粉末を種結晶(SiC単結晶)と対向させて黒鉛製の成長坩堝内に配置し、不活性ガス雰囲気中で1800〜2400℃にSiC原料を加熱し、加熱により発生したSiCの昇華ガスを、結晶成長に適した温度域に保持された種結晶上にてSiC単結晶として再結晶化させるものである。
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種結晶基板はSiC単結晶基板であれば特に制限されないが、本発明のSiC単結晶の製造方法を基板表面の結晶品質改善の目的で利用する場合には、前述したように、CVD法によるSiCのエピタキシャル成長に適した、結晶面が0.2°以上、10°以下の傾斜角を有するオフ角基板である。
◎:種結晶基板のエッチピット密度に対してCVD結晶および溶液成長最表層のエッチピット密度が1桁以上減少している;
○:種結晶基板のエッチピット密度に対してCVD結晶および溶液成長最表層のエッチピット密度が1桁未満減少している;
×:種結晶基板のエッチピット密度に対してCVD結晶溶液成長最表層のエッチンピット密度が同じかまたは増加している。
(比較例1)
(比較例2)
以上の実施例と比較例について結晶成長条件と種結晶基板上に2次元層成長したSiC結晶厚み及び2次元成長部の最表層におけるエッチピット密度判定結果を表1にまとめて示す。
Claims (15)
- Si金属またはSi−M合金(MはSi以外の1種類以上の金属)の融液を溶媒とするSiC溶液にSiC種結晶基板を浸漬し、少なくとも基板近傍を過冷却により過飽和状態とすることによって基板上にSiC単結晶を成長させることからなるSiC単結晶の製造方法であって、SiC種結晶基板が{0001}面から傾斜した結晶面を有するものであり、種結晶基板の近傍が低温となる温度勾配をSiC溶液に形成することにより基板近傍に過飽和状態を創出し、該温度勾配が5℃/cm以下であることを特徴とする、SiC単結晶の製造方法。
- Si金属またはSi−M合金(MはSi以外の1種類以上の金属)の融液を溶媒とするSiC溶液にSiC種結晶基板を浸漬し、少なくとも基板近傍を過冷却により過飽和状態とすることによって基板上にSiC単結晶を成長させることからなるSiC単結晶の製造方法であって、SiC種結晶基板が{0001}面から傾斜した結晶面を有するものであり、SiC溶液全体を冷却して過飽和状態を創出し、その時の冷却速度が0.05℃/分以上、1℃/分以下であることを特徴とする、SiC単結晶の製造方法。
- 前記SiC溶液の冷却をその溶液の固相線温度よりも高い温度で終了した後、該SiC溶液の加熱と冷却を繰り返すことにより過飽和状態を繰返して創出し、基板上でのSiC単結晶の成長を継続する、請求項2に記載の方法。
- 単結晶成長時の成長界面の面内温度分布における最大温度差が2℃以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- SiC種結晶基板をSiC溶液に浸漬した直後は基板の方がSiC溶液に比べて高温になるような温度勾配を溶液に形成して基板表層をSiC溶液中に溶解させた後、SiC単結晶の成長を行う、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- SiC種結晶基板の表層の溶解厚みが5μm以上である、請求項5に記載の方法。
- 前記融液がSi−M合金であり、MがTiである、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- SiC種結晶基板が、{0001}面から0.2°以上、10°以下の角度で傾斜した結晶面を有する、昇華再結晶化法で作製されたものである、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- SiC種結晶基板が4H−SiC結晶構造を有する、請求項8に記載の方法。
- 基板上に成長させたSiC単結晶の厚みが10〜100μmの範囲内である請求項9に記載の方法。
- 請求項8〜10のいずれか1項に記載の方法により製造されたSiC単結晶の層を、口径50mm以上、100mm以下の昇華再結晶化法により作製されたSiC単結晶基板上に有することを特徴とする、デバイス作製用のSiC単結晶基板。
- {0001}面から8°傾斜した基板上で計測される転位に起因したエッチピット密度の合計が、下地の昇華再結晶化法で作製されたSiC基板に比べて低減している、請求項11に記載のSiC単結晶基板。
- {0001}面から4°傾斜した基板上で計測される転位に起因したエッチピット密度の合計が、下地の昇華再結晶化法で作製されたSiC基板に比べて低減している、請求項11に記載のSiC単結晶基板。
- 請求項11〜13のいずれか1項に記載のSiC単結晶基板上に、CVD法によりエピタキシャル成長させたSiC単結晶の薄膜を有することを特徴とする、SiC単結晶エピタキシャルウエハー。
- 請求項14に記載のSiC単結晶エピタキシャルウエハーを用いて作製されたことを特徴とするSiC半導体デバイス。
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