JP2012072034A - 炭化珪素単結晶の製造方法 - Google Patents
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- C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
Abstract
【解決手段】種結晶30として、(0001)面から所定角度傾斜させた面を成長面30aとして有し、成長面30aに達する貫通転位31を含み、成長面30aのうち(0001)面の法線ベクトルを成長面30aに投影したベクトルの方向であるオフセット方向の端部に、成長中のSiC単結晶40に積層欠陥37を生成させる積層欠陥生成領域30bを有するものを準備する種結晶準備工程と、種結晶30の成長面30a上に、SiC単結晶40を成長させるSiC単結晶成長工程と、を含むことを特徴としている。
【選択図】図3
Description
本発明の第1実施形態について説明する。図1は、本実施形態におけるSiC単結晶の製造装置を用いてSiC単結晶を成長させている様子を示した断面図である。
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態のSiC単結晶の製造方法は、第1実施形態と比較して、種結晶30を第1、第2基板を用いて構成したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図7は、本実施形態における種結晶30を構成する第1、第2基板の断面図である。図8は、図7に示す第1、第2基板を台座10cに配置したときの断面図である。
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態のSiC単結晶の製造方法は、第1実施形態と比較して、成長面30aのうちオフセット方向の端部に段差面を形成した種結晶30を準備するものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図10は、本実施形態における種結晶30の断面図である。
本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態のSiC単結晶の製造方法は、第1実施形態と比較して、成長面30aのうちオフセット方向の端部に破砕層を形成した種結晶30を準備するものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図12は、本実施形態における種結晶30の断面図である。
本発明の第5実施形態について説明する。本実施形態のSiC単結晶の製造方法は、第1実施形態と比較して、円柱形状の第1基板33を用いるものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図14は、本実施形態における種結晶30の製造工程の一+部を示す断面図である。なお、図4中紙面左側は平面図であり、紙面右側は紙面左側のA−A断面図である。
本発明の第6実施形態について説明する。本実施形態のSiC単結晶の製造方法は、第5実施形態と比較して、第1基板33の形状を変更したものであり、その他に関しては第5実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図15は、本実施形態における第1基板33の平面図である。
上記各実施形態では、種結晶30上に昇華再結晶法によりSiC単結晶40を成長させるものを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、坩堝10内に原料ガスを導入して種結晶30上にSiC単結晶40を成長させるガス供給法についても同様に適用することが可能である。
20 SiC原料粉末
30 種結晶
31 貫通転位
36 積層欠陥
37 積層欠陥
40 SiC単結晶
Claims (15)
- 炭化珪素で構成された種結晶(30)を台座(10c)に接合し、前記種結晶(30)の成長面(30a)上に炭化珪素単結晶(40)を成長させる炭化珪素単結晶の製造方法において、
前記種結晶(30)として、(0001)面から所定角度傾斜させた面を前記成長面30aとして有し、前記成長面(30a)に達する貫通転位(31)を含み、前記成長面(30a)のうち前記(0001)面の法線ベクトルを前記成長面(30a)に投影したベクトルの方向であるオフセット方向の端部に、成長中の前記炭化珪素単結晶(40)に積層欠陥(37)を生成する積層欠陥生成領域(30b)を有するものを準備する種結晶準備工程と、
前記種結晶(30)の成長面(30a)上に、前記炭化珪素単結晶(40)を成長させる炭化珪素単結晶成長工程と、を含むことを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。 - 前記種結晶準備工程では、前記貫通転位(31)を有すると共に(0001)面との間の成す角度が30〜150°となる一面(32)を有する第1基板(33)を準備し、前記第1基板(33)のうち前記一面(32)に炭化珪素単結晶(34)を成長させて前記第1基板(33)および当該炭化珪素単結晶(34)を含む第2基板(35)を形成し、前記第2基板(35)を前記(0001)面に対して前記所定角度傾斜させて切り出すことにより、前記成長面(30a)が前記第2基板(35)における切り出された面にて構成されると共に、前記積層欠陥生成領域(30b)が前記炭化珪素単結晶(34)における切り出された面にて構成される前記種結晶(30)を準備することを特徴とする請求項1に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
- 前記一面は、〈1−100〉方向と平行な面であることを特徴とする請求項2に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
- 前記第1基板(33)として前記一面(32)に破砕層が形成されたものを準備することを特徴とすることを特徴とする請求項2または3に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
- 前記第1基板(33)として所定濃度の窒素が添加されているものを用い、前記一面(32)に前記第1基板(33)と異なる窒素濃度となる前記炭化珪素単結晶(34)を成長させることを特徴とする請求項2ないし4のいずれか1つに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
- 前記一面(32)には、前記第1基板(33)より濃い窒素濃度を有する前記炭化珪素単結晶(34)を成長させることを特徴とする請求項5に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
- 前記種結晶準備工程では、前記貫通転位(31)を有すると共に前記(0001)面から前記所定角度傾斜させた面にて前記成長面(30a)が構成される第1基板(38)と、前記(0001)面から前記所定角度傾斜させた面にて前記成長面(30a)が構成されると共に、前記(0001)面と平行な方向に延び、当該所定角度傾斜させた面に達する積層欠陥(36)を有する第2基板(39)と、を準備し、
前記炭化珪素単結晶成長工程を行う前に、前記第1、第2基板(38、39)を前記台座(10c)に、前記第1基板(38)の面方位と前記第2基板(39)の面方位とを一致させながら、前記第1基板(38)におけるオフセット方向の端部側に前記第2基板(39)を並べて配置することにより、当該第1、第2基板(38、39)を含み、前記前記積層欠陥生成領域(30b)が前記第2基板(39)の前記所定角度傾斜させた面にて構成される前記種結晶(30)を前記台座(10c)に配置することを特徴とする請求項1に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。 - 前記種結晶準備工程では、前記貫通転位(31)を有すると共に前記(0001)面から前記所定角度傾斜させた面にて前記成長面(30a)が構成され、前記成長面(30a)のうちオフセット方向の端部に当該成長面(30a)から突出した段差面(30c)を有し、前記積層欠陥生成領域(30b)が前記段差面(30c)にて構成される前記種結晶(30)を準備することを特徴とする請求項1に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
- 前記種結晶(30)として前記段差面(30c)に破砕層が形成されたものを準備することを特徴とすることを特徴とする請求項8に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
- 前記種結晶(30)として、前記成長面(30a)からの高さが異なり、オフセット方向に向かって順に高さが高くなる前記段差面(30c)を複数有するものを準備することを特徴とする請求項8または9に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
- 前記種結晶準備工程では、貫通転位(31)を有すると共に前記(0001)面から前記所定角度傾斜させた面にて前記成長面(30a)が構成され、前記オフセット方向の端部に、前記積層欠陥生成領域(30b)を構成する破砕層(30d)が形成された種結晶(30)を準備することを特徴とする請求項1に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
- 前記種結晶(30)として、前記成長面(30a)が円形状のものを用意することを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1つに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
- 前記種結晶(30)として、前記成長面(30a)の半径をrとし、前記成長面(30a)の中心から前記積層欠陥生成領域(30b)までの最も短い長さをLとしたとき、L≦0.5×3(1/2)×rであるものを用意することを特徴とする請求項12に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
- 前記(0001)面と前記成長面(30a)との間の角度をオフセット角度とすると、当該オフセット角度を4°より大きくすることを特徴とする請求項1ないし13のいずれか1つに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
- 前記(0001)面と前記成長面(30a)との間の角度をオフセット角度とすると、当該オフセット角度を30°より小さくすることを特徴とする請求項1ないし14のいずれか1つに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
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