JP2018104231A - MANUFACTURING METHOD OF SiC WAFER AND SiC WAFER - Google Patents

MANUFACTURING METHOD OF SiC WAFER AND SiC WAFER Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method for manufacturing a SiC wafter having a less warpage.SOLUTION: This manufacturing method of a SiC wafer includes a single crystal growth step where a SiC ingot is produced by growing a SiC single crystal on a seed crystal, and a slicing step where the SiC ingot is cut to produce a SiC wafer. The SiC ingot has a high penetration dislocation density region and a low penetration dislocation density region within a growth surface. In the high penetration dislocation density region, a part of a highest penetration dislocation density is located outside a plane view center of the SiC ingot. In the slicing step, the SiC ingot is cut from a low penetration dislocation density side to a high penetration dislocation density side in a first direction connecting the part of the highest penetration dislocation density and the center.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、SiCウェハの製造方法及びSiCウェハに関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a SiC wafer and a SiC wafer.

炭化珪素(SiC)は、シリコン(Si)に比べて絶縁破壊電界が1桁大きく、バンドギャップが3倍大きい。また、炭化珪素(SiC)は、シリコン(Si)に比べて熱伝導率が3倍程度高い等の特性を有する。そのため炭化珪素(SiC)は、パワーデバイス、高周波デバイス、高温動作デバイス等への応用が期待されている。   Silicon carbide (SiC) has a dielectric breakdown electric field one order of magnitude larger than silicon (Si) and a band gap three times larger. Silicon carbide (SiC) has characteristics such as about three times higher thermal conductivity than silicon (Si). Therefore, silicon carbide (SiC) is expected to be applied to power devices, high frequency devices, high temperature operation devices, and the like.

SiCを用いたSiCデバイスの実用化に当っては、SiCウェハの大口径化が求められている。SiCデバイスは、SiCウェハ上にエピタキシャル膜を形成し、形成されたSiCエピタキシャルウェハをチップ化して得られる。そのため、一枚の基板から多くの半導体デバイスを得るために、SiCウェハの大口径化が求められている。   In practical application of SiC devices using SiC, it is required to increase the diameter of SiC wafers. The SiC device is obtained by forming an epitaxial film on a SiC wafer and turning the formed SiC epitaxial wafer into chips. Therefore, in order to obtain a large number of semiconductor devices from a single substrate, a large diameter SiC wafer is required.

また大口径化と同時に、SiCウェハの結晶欠陥の低減も求められている。結晶欠陥の中でも成長方向に貫通した貫通欠陥は、SiCデバイスの性能を低下させることが判明してきており、特に低減が求められている。   At the same time as increasing the diameter, reduction of crystal defects in the SiC wafer is also required. Among crystal defects, penetration defects penetrating in the growth direction have been found to deteriorate the performance of SiC devices, and reduction is particularly required.

近年、繰り返しa面成長(RAF法)を用いることにより、結晶中の転位密度が低減されたSiCウェハが得られるようになってきた(例えば特許文献1)。転位密度が低減された種結晶を用いて結晶成長を行う場合、螺旋転位が不足することに起因する異種多形が発生するという問題がある。   In recent years, SiC wafers with reduced dislocation density in crystals have been obtained by using repeated a-plane growth (RAF method) (for example, Patent Document 1). When crystal growth is performed using a seed crystal with a reduced dislocation density, there is a problem that heterogeneous polymorphism occurs due to insufficient screw dislocations.

特許文献1や特許文献2には、オフセット方向上流部に人工的に欠陥を導入した螺旋転位発生領域(人工欠陥)を設けた種結晶を使用することにより、異種多形の発生を抑制する方法が記載されている。螺旋転位発生領域から所定の密度の螺旋転位を発生させ、これをc面ファセット内に供給することにより、c面ファセット内の螺旋転位が不足することに起因する異種多形の発生が抑制される。   Patent Documents 1 and 2 disclose a method for suppressing the occurrence of heterogeneous polymorphism by using a seed crystal provided with a screw dislocation generation region (artificial defect) in which a defect is artificially introduced in an upstream portion in the offset direction. Is described. By generating a screw dislocation having a predetermined density from the screw dislocation generation region and supplying the screw dislocation into the c-plane facet, the occurrence of heterogeneous polymorphism due to the lack of the screw dislocation in the c-plane facet is suppressed. .

またSiCウェハは平坦性が求められる。そのため、SiCウェハの反り等は抑制すべき対象である。SiC単結晶は極めて硬い材料である。そのため、切断して円形の基板(ウェハ)状にするスライス工程において、ダイヤモンド砥粒を用いたワイヤー切断などが用いられる。   Further, the SiC wafer is required to have flatness. For this reason, warpage or the like of the SiC wafer is a target to be suppressed. SiC single crystal is an extremely hard material. Therefore, wire cutting using diamond abrasive grains or the like is used in the slicing step of cutting into a circular substrate (wafer).

スライス工程において局所的にSiCインゴットやワイヤーへ強い力が加わることがあり、SiCウェハの反りはスライス工程で発生しやすい。スライス工程で反りが発生すると、その後の研磨工程でこの反りを低減させることは難しい。またスライス工程で反りが大きかった基板の表面を研磨などによって平坦化しても、ウェハ表面の面方位にばらつきが生じたり、ストレスが残存する。その結果、その後の熱処理時で変形等が生じることがある。そのため、反りの小さいSiCウェハを得るためには、スライス工程の段階で生じる反りを小さくすることが重要である。   In the slicing step, a strong force may be locally applied to the SiC ingot or the wire, and the warp of the SiC wafer is likely to occur in the slicing step. When warping occurs in the slicing process, it is difficult to reduce this warping in the subsequent polishing process. Even if the surface of the substrate, which has been warped in the slicing step, is flattened by polishing or the like, the surface orientation of the wafer varies and stress remains. As a result, deformation or the like may occur during the subsequent heat treatment. Therefore, in order to obtain a SiC wafer with a small warp, it is important to reduce the warp that occurs at the stage of the slicing process.

特許文献3には、反りの小さいウェハを得る方法が記載されている。特許文献3には、結晶方位<11−20>方向又は結晶方位<1−100>方向と、切断面のなす角とが、{0001}面への正射影において15±5°となるように切断する方法が記載されている。   Patent Document 3 describes a method for obtaining a wafer having a small warpage. In Patent Document 3, the angle between the crystal orientation <11-20> direction or the crystal orientation <1-100> direction and the cut surface is 15 ± 5 ° in an orthogonal projection onto the {0001} plane. A method of cutting is described.

また特許文献4には、インゴットの<1−100>方向をワイヤーソーによるインゴット切断面に射影した<1−100>正射影に対してワイヤーソーの走行方向を±5°以内とするように切断する方法が記載されている。これらは、SiCの劈開しやすい結晶面が(11−20)面であることに注目した切断方法である。   In Patent Document 4, the <1-100> direction of the ingot is projected onto the ingot cutting surface of the wire saw, and the wire saw is cut so that the traveling direction of the wire saw is within ± 5 ° with respect to the <1-100> orthogonal projection. How to do is described. These are cutting methods that pay attention to the fact that the crystal plane of SiC that is easy to cleave is the (11-20) plane.

特開2013−116840号公報JP 2013-116840 A 特開2012−116676号公報JP 2012-116676 A 特開2013−89937号公報JP2013-89937A 特開2015−222766号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-222766

しかしながら、SiCウェハの大型化、高品質化が進むにつれ、低転位密度であり且つ大口径のSiCウェハでは反りを抑制することが難しいという問題が顕在化してきた。   However, as the size and quality of SiC wafers have increased, a problem has arisen that it is difficult to suppress warping with a SiC wafer having a low dislocation density and a large diameter.

例えば特許文献1に記載の転位密度が低い領域を有するSiCインゴットをスライスする場合、特許文献3及び特許文献4に記載の切断方法では十分に反りを低減するのが難しい。特許文献1に記載のSiCインゴットは、繰り返しa面成長(RAF法)を用いて製造した低転位密度のSiC単結晶を種結晶とし、その種結晶に螺旋転位発生領域を設けて作製したSiCインゴットである。   For example, when a SiC ingot having a region with a low dislocation density described in Patent Document 1 is sliced, it is difficult to sufficiently reduce the warp by the cutting methods described in Patent Document 3 and Patent Document 4. The SiC ingot described in Patent Document 1 is a SiC ingot produced by using a single crystal of low dislocation density produced by repeated a-plane growth (RAF method) as a seed crystal and providing the seed crystal with a screw dislocation generation region. It is.

反ったSiCウェハは、SiCデバイスを作製する際の作製プロセスにおいて種々の問題を生み出す。例えば、SiCウェハの搬送時にSiCウェハが破損しやすくなるという問題、SiCウェハ上に所望の層をエピタキシャル成長させる際にSiCウェハ面内で層厚が不均一になるという問題等を生み出す。このような問題は、SiCデバイスの歩留り低下の原因やSiCデバイスの信頼性の低下の原因となる。   Warped SiC wafers create various problems in the fabrication process when fabricating SiC devices. For example, there arises a problem that the SiC wafer is easily damaged when the SiC wafer is transported, and a problem that the layer thickness becomes nonuniform in the surface of the SiC wafer when a desired layer is epitaxially grown on the SiC wafer. Such a problem causes a decrease in yield of the SiC device and a decrease in reliability of the SiC device.

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、大口径で転位密度が小さい領域を含んでいるSiCウェハであって反り量の少ないSiCウェハを得るための製造方法を提供することを目的とする。またこのSiCウェハの製造方法で作製された反り量の少ないSiCウェハを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a manufacturing method for obtaining a SiC wafer having a large diameter and a region having a small dislocation density and having a small amount of warpage. To do. It is another object of the present invention to provide a SiC wafer with a small amount of warpage produced by this method for producing a SiC wafer.

本発明者らは、鋭意検討の結果、SiCウェハ面内における転位密度の不均一性が反りの原因の一つであることを見出した。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that the dislocation density non-uniformity in the SiC wafer plane is one of the causes of warpage.

ウェハ全体の転位密度が低く、かつ、ウェハ面内で貫通転位密度の高い領域と低い領域を有する所望のサイズ以上の直径を有するSiCインゴットを切断する際であっても、貫通転位密度の分布に応じて所定の向きにSiCインゴットを切断することで、反り量の少ないSiCウェハが得られることを見出した。また当該製造方法によって得られたSiCウェハは、大口径かつ低転位密度で、反り量が小さかった。
すなわち、本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
Even when a SiC ingot having a diameter larger than a desired size having a low dislocation density region and a low dislocation density region in the wafer surface is low, the distribution of the threading dislocation density is obtained. Accordingly, it has been found that a SiC wafer with a small amount of warpage can be obtained by cutting the SiC ingot in a predetermined direction. Moreover, the SiC wafer obtained by the manufacturing method had a large diameter, a low dislocation density, and a small amount of warpage.
That is, this invention provides the following means in order to solve the said subject.

(1)第1の態様にかかるSiCウェハの製造方法は、種結晶上にSiC単結晶を成長させてSiCインゴットを作製する単結晶成長工程と、前記SiCインゴットを切断し、SiCウェハを作製するスライス工程と、を有し、前記SiCインゴットは成長面内に貫通転位密度の高い領域と低い領域とを有し、前記貫通転位密度の高い領域の内、貫通転位密度が最大となる部分は前記SiCインゴットの平面視中心より外側に位置し、前記スライス工程において前記SiCインゴットを、貫通転位密度が最大の部分と前記中心を結んだ第1の方向に、貫通転位密度が低い側から高い側へ向かって切断する。 (1) The SiC wafer manufacturing method according to the first aspect includes a single crystal growth step of growing a SiC single crystal on a seed crystal to produce a SiC ingot, and cutting the SiC ingot to produce a SiC wafer. The SiC ingot has a region having a high threading dislocation density and a region having a low threading dislocation density in a growth plane, and the portion having the highest threading dislocation density in the region having a high threading dislocation density is Positioned outside the center of the SiC ingot in plan view, in the slicing step, the SiC ingot is moved from the low threading dislocation density side to the high side in the first direction connecting the center with the portion having the highest threading dislocation density. Cut towards.

(2)上記態様にかかるSiCウェハの製造方法において、前記種結晶の主面が<11−20>方向にオフセット角を有する(0001)面であり、前記第1の方向が<11−20>であってもよい。 (2) In the SiC wafer manufacturing method according to the above aspect, the main surface of the seed crystal is a (0001) plane having an offset angle in the <11-20> direction, and the first direction is <11-20>. It may be.

(3)上記態様にかかるSiCウェハの製造方法において、前記スライス工程で切断された前記SiCインゴットの切断面の最大直径が150mm以上であってもよい。 (3) In the SiC wafer manufacturing method according to the above aspect, a maximum diameter of a cut surface of the SiC ingot cut in the slicing step may be 150 mm or more.

(4)上記態様にかかるSiCウェハの製造方法において、前記スライス工程において切断されたSiCウェハの厚みが800μm以下であってもよい。 (4) In the SiC wafer manufacturing method according to the above aspect, the thickness of the SiC wafer cut in the slicing step may be 800 μm or less.

(5)上記態様にかかるSiCウェハの製造方法において、前記SiC単結晶の貫通転位密度の低い領域の貫通転位密度が2.5×10/cm以下であってもよい。 (5) In the SiC wafer manufacturing method according to the above aspect, a threading dislocation density in a region of the SiC single crystal having a low threading dislocation density may be 2.5 × 10 3 / cm 2 or less.

(6)上記態様にかかるSiCウェハの製造方法において、前記単結晶成長工程において前記種結晶上に螺旋転位発生領域を設けてもよい。 (6) In the SiC wafer manufacturing method according to the above aspect, a screw dislocation generation region may be provided on the seed crystal in the single crystal growth step.

(7)第1の態様にかかるSiCウェハは、最大貫通転位密度と最小貫通転位密度の差が1.0×10/cm以上であり、かつ反り量が200μm以下である。 (7) In the SiC wafer according to the first aspect, the difference between the maximum threading dislocation density and the minimum threading dislocation density is 1.0 × 10 2 / cm 2 or more, and the amount of warpage is 200 μm or less.

(8)上記態様にかかるSiCウェハにおいて、前記最大貫通転位密度が測定された部分と前記最小貫通転位密度が測定された部分とを結ぶ直線が、オフセット方向と平行でSiCウェハの中央を通る線と一致してもよい。 (8) In the SiC wafer according to the above aspect, a straight line connecting a portion where the maximum threading dislocation density is measured and a portion where the minimum threading dislocation density is measured passes through the center of the SiC wafer in parallel with the offset direction. May match.

(9)上記態様にかかるSiCウェハは、平均貫通転位密度が3.0×10cm以下であってもよい。 (9) The SiC wafer according to the above aspect may have an average threading dislocation density of 3.0 × 10 3 cm 2 or less.

(10)上記態様にかかるSiCウェハは、直径が150mm以上であってもよい。
(11)上記態様にかかるSiCウェハは、厚さが800μm以下であってもよい。
(10) The SiC wafer according to the above aspect may have a diameter of 150 mm or more.
(11) The SiC wafer according to the above aspect may have a thickness of 800 μm or less.

上記態様に係るSiCウェハの製造方法によれば、転位密度が小さい領域を含み反り量の少ないSiCウェハを得ることができる。   According to the SiC wafer manufacturing method according to the above aspect, a SiC wafer including a region having a low dislocation density and having a small amount of warpage can be obtained.

上記態様に係るSiCウェハによれば、ウェハの反りに起因してSiCデバイス作製時に生じる種々の問題の発生を抑制することができ、SiCデバイスの歩留りや品質を高めることができる。   According to the SiC wafer which concerns on the said aspect, generation | occurrence | production of the various problems which arise at the time of SiC device manufacture resulting from the curvature of a wafer can be suppressed, and the yield and quality of a SiC device can be improved.

本実施形態にかかるSiCウェハの製造方法において単結晶成長工程で結晶成長するSiC単結晶について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the SiC single crystal which grows a crystal | crystallization at a single crystal growth process in the manufacturing method of the SiC wafer concerning this embodiment. 反り量について説明するための断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the amount of curvature. 切断方向を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating a cutting direction.

以下、本実施形態にかかるSiCウェハの製造方法及びSiCウェハについて、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材質、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。   Hereinafter, the SiC wafer manufacturing method and the SiC wafer according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In the drawings used in the following description, in order to make the characteristics of the present invention easier to understand, there are cases where the characteristic parts are enlarged for the sake of convenience, and the dimensional ratios of the respective components are different from actual ones. is there. The materials, dimensions, and the like exemplified in the following description are examples, and the present invention is not limited to them, and can be appropriately modified and implemented without changing the gist thereof.

「SiCウェハの製造方法」
<第1実施形態>
第1実施形態にかかるSiCウェハの製造方法は、種結晶上にSiC単結晶を成長させてSiCインゴットを作製する単結晶成長工程と、SiCインゴットを切断し、SiCウェハを作製するスライス工程と、を有する。
"Manufacturing method of SiC wafer"
<First Embodiment>
The SiC wafer manufacturing method according to the first embodiment includes a single crystal growth step for producing a SiC ingot by growing a SiC single crystal on a seed crystal, a slicing step for producing a SiC wafer by cutting the SiC ingot, Have

(種結晶準備工程)
まず、単結晶成長工程を行う前の種結晶準備工程について説明する。種結晶準備工程では、SiCインゴットを作製する基準となる種結晶を準備する。種結晶は、作製されるSiCインゴットの状態に大きく寄与する。所定のSiCインゴットを得るためには、所定の種結晶を準備する。
(Seed crystal preparation process)
First, the seed crystal preparation step before the single crystal growth step is described. In the seed crystal preparation step, a seed crystal serving as a reference for producing an SiC ingot is prepared. The seed crystal greatly contributes to the state of the manufactured SiC ingot. In order to obtain a predetermined SiC ingot, a predetermined seed crystal is prepared.

種結晶には、転位密度が低い結晶を使用する。種結晶上に結晶成長するSiCインゴットは、種結晶の転位の多くを引き継ぐ。そのため、転位密度の小さいSiCインゴットを得るためには、転位密度の小さい種結晶を用いる。   As the seed crystal, a crystal having a low dislocation density is used. The SiC ingot that grows on the seed crystal inherits many of the dislocations of the seed crystal. Therefore, in order to obtain a SiC ingot having a low dislocation density, a seed crystal having a low dislocation density is used.

低転位密度の単結晶は、RAF(Repeated a−face)法によって得ることができる。RAF法とは、a面成長を少なくとも1回以上行った後に、c面成長を行うという方法である。RAF法を用いると、螺旋転位及び積層欠陥をほとんどもたないSiC単結晶を作製できる。a面成長を行った後のSiC単結晶が有する欠陥は、c面成長では基底面方向の欠陥となり、引き継がれないためである。RAF法の詳細については、例えば特開2003−321298号公報等に記載がある。   A single crystal having a low dislocation density can be obtained by a RAF (Repeated a-face) method. The RAF method is a method of performing c-plane growth after performing a-plane growth at least once. When the RAF method is used, a SiC single crystal having almost no screw dislocations and stacking faults can be produced. This is because the defects of the SiC single crystal after the a-plane growth are defects in the basal plane direction and cannot be inherited in the c-plane growth. Details of the RAF method are described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-321298.

またRAF法で成長した結晶を基準とし、さらにc面((0001)面)成長を行った結晶を種結晶として用いてもよい。更なるc面成長を行うことで、貫通転位をさらに減少させることができる。c面方向に充分結晶成長が進むと、貫通転位同士の合体がおき、貫通転位密度が減少する。その結果、結晶成長過程で貫通転位数をより減らすことができ、低転位密度の種結晶が得られる。   Further, a crystal grown by the RAF method as a reference, and a crystal further grown by c-plane ((0001) plane) may be used as a seed crystal. Through further c-plane growth, threading dislocations can be further reduced. When crystal growth proceeds sufficiently in the c-plane direction, coalescence of threading dislocations occurs and the threading dislocation density decreases. As a result, the number of threading dislocations can be further reduced during the crystal growth process, and a seed crystal having a low dislocation density can be obtained.

上述のように、種結晶の転位密度は低いことが望ましく、特に貫通転位密度が低いことが望ましい。種結晶の貫通転位密度は5000cm−2以下が好ましく、3000cm−2以下がより好ましく、1000cm−2以下がさらに好ましい。ここでいう転位密度は、種結晶の表面に露出した転位の面内平均値を意味する。 As described above, the dislocation density of the seed crystal is desirably low, and in particular, the threading dislocation density is desirably low. Threading dislocation density is preferably 5000 cm -2 or less of the seed crystal, more preferably 3000 cm -2 or less, more preferably 1000 cm -2 or less. The dislocation density here means an in-plane average value of dislocations exposed on the surface of the seed crystal.

また貫通転位は、貫通螺旋転位と貫通刃状転位を代表的なものとし、その複合転位も含む。これらの転位はc面((0001)面)を主面として成長した場合に成長方向に延びてゆくものであり、種結晶からSiCインゴットに引き継がれる場合が多い。貫通転位は、公知のエッチピットの測定やX線トポグラフ測定によって識別し、計数できる。   Further, threading dislocations are representative of threading screw dislocations and threading edge dislocations, and include complex dislocations. These dislocations extend in the growth direction when grown with the c-plane ((0001) plane) as the principal plane, and are often handed over from the seed crystal to the SiC ingot. Threading dislocations can be identified and counted by known etch pit measurement or X-ray topographic measurement.

転位密度の低い(小さい)SiCを種結晶に用いると、転位密度の低いSiCインゴットを得ることができる。しかしながら、転位密度の小さい種結晶は螺旋転位をほとんどもたないため、種結晶の多形を成長結晶中に伝達するためのステップ供給源がほとんどない。そのため、異種多形結晶や異方位結晶が形成されやすく、安定的に良好な単結晶を成長させることが難しい。そこで、特許文献1に記載のように、種結晶の一部に意図的に人工欠陥を導入し、ステップ供給源である螺旋転位の多い螺旋転位発生領域を形成することが好ましい。螺旋転位発生領域を形成する方法は、特許文献2に記載されたような方法を用いることができる。   When SiC having a low dislocation density (small) is used as a seed crystal, a SiC ingot having a low dislocation density can be obtained. However, seed crystals with a low dislocation density have few screw dislocations, so there are few step sources to transfer the seed crystal polymorph into the grown crystal. Therefore, different types of polymorphic crystals and different orientation crystals are easily formed, and it is difficult to stably grow a good single crystal. Therefore, as described in Patent Document 1, it is preferable to intentionally introduce artificial defects into a part of the seed crystal to form a screw dislocation generation region with many screw dislocations as a step supply source. As a method of forming the screw dislocation generation region, a method as described in Patent Document 2 can be used.

SiCのc面((0001)面)を主面とする成長では、安定的な多形を得るためにオフセット角(以下、オフ角という。)を設けた種結晶を使用するステップフロー成長が用いられる。オフ角は2〜8°程度とすることが多く、オフセット方向(以下、オフ方向という)が<11−20>方向の種結晶が用いられる。   In the growth using the c-plane ((0001) plane) of SiC as a main surface, step flow growth using a seed crystal provided with an offset angle (hereinafter referred to as an off angle) is used to obtain a stable polymorph. It is done. The off-angle is often about 2 to 8 °, and a seed crystal whose offset direction (hereinafter referred to as off-direction) is in the <11-20> direction is used.

螺旋転位発生領域となる人工欠陥は、このオフ方向の上流側に、局所的に設けられる。ここで「オフ方向の上流側」とは、成長面(種結晶表面)の法線ベクトルを(0001)面に投影したベクトルの先端が向いている側とは反対の側をいう。人工欠陥の作製方法については、特許文献1に記載されたような方法を採用することができる。例えば、人工的に傷やひずみを与えることで、人工欠陥を作製できる。   The artificial defect that becomes the screw dislocation generation region is locally provided on the upstream side in the off direction. Here, the “upstream side in the off direction” refers to a side opposite to the side on which the tip of the vector projected on the (0001) plane of the normal vector of the growth surface (seed crystal surface) faces. As a method for producing the artificial defect, a method as described in Patent Document 1 can be employed. For example, an artificial defect can be produced by artificially scratching or straining.

このように、種結晶の平面視中心よりもオフ方向の上流側に人工欠陥を設けると、低転位密度の種結晶を用いても、異種多形を発生させずにSiC単結晶を安定的に成長でき、低転位密度で異種多形の少ないSiCインゴットが得られる。   In this way, when an artificial defect is provided upstream in the off direction from the center of the seed crystal in plan view, even if a seed crystal having a low dislocation density is used, the SiC single crystal can be stably formed without generating heterogeneous polymorphism. A SiC ingot that can be grown and has a low dislocation density and few different polymorphs can be obtained.

(単結晶成長工程)
次いで、単結晶成長工程について説明する。単結晶成長工程は、種結晶準備工程で作製した種結晶を基にSiCインゴットを作製する。SiCインゴットの製造方法は、公知の方法を用いることができる。例えば、上述のように、原料粉末からの昇華ガスを利用した昇華法等を用いることができる。
(Single crystal growth process)
Next, the single crystal growth process will be described. In the single crystal growth step, a SiC ingot is produced based on the seed crystal produced in the seed crystal preparation step. A well-known method can be used for the manufacturing method of a SiC ingot. For example, as described above, a sublimation method using a sublimation gas from a raw material powder can be used.

SiC単結晶の成長装置は公知のものを用いることができる。例えば、蓋体を有する坩堝とその外周に加熱手段と備えるSiC単結晶成長装置を用いることができる。種結晶準備工程で作製した種結晶を蓋体に設けられた種結晶設置部に配置し、種結晶に対向する坩堝底部にSiC原料を配置する。坩堝が加熱手段により加熱されることで、SiC原料が昇華して、種結晶上にSiC単結晶が成長する。SiC単結晶の成長が所定量に達したら結晶成長を停止し、成長したSiCインゴットを取り出す。   A known SiC single crystal growth apparatus can be used. For example, a SiC single crystal growth apparatus provided with a crucible having a lid and heating means on the outer periphery thereof can be used. The seed crystal produced in the seed crystal preparation step is arranged in a seed crystal installation part provided in the lid, and the SiC raw material is arranged in the crucible bottom part facing the seed crystal. When the crucible is heated by the heating means, the SiC raw material is sublimated and an SiC single crystal grows on the seed crystal. When the growth of the SiC single crystal reaches a predetermined amount, the crystal growth is stopped and the grown SiC ingot is taken out.

単結晶成長工程における結晶成長量は、10mm以上であることが好ましく、15mm以上であることがより好ましく、25mm以上であることがさらに好ましい。結晶成長量が上述の範囲以上であれば、例えば6インチ以上の大型のSiCウェハを得る場合においても、充分に欠陥がオフセット下流側に流れ、欠陥密度が低く、反りの少ないSiCウェハを多く得ることができる。   The amount of crystal growth in the single crystal growth step is preferably 10 mm or more, more preferably 15 mm or more, and further preferably 25 mm or more. If the crystal growth amount is not less than the above range, for example, even when a large SiC wafer of 6 inches or more is obtained, defects are sufficiently flowed downstream of the offset, and a large number of SiC wafers with low defect density and low warpage are obtained. be able to.

図1は、本実施形態にかかるSiCウェハの製造方法において単結晶成長工程で結晶成長するSiC単結晶について説明するための模式図である。図1において、左側がオフ方向の上流であり、右側がオフ方向の下流である。   FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a SiC single crystal that is crystal-grown in a single crystal growth step in the SiC wafer manufacturing method according to the present embodiment. In FIG. 1, the left side is upstream in the off direction, and the right side is downstream in the off direction.

図1に示す種結晶1は、人工欠陥(螺旋転位発生領域)1aを有する。そのため、種結晶1からSiC単結晶が成長する際に異種多形が発生することは抑制されている。すなわち、SiCインゴットは低転位密度となる。   The seed crystal 1 shown in FIG. 1 has an artificial defect (spiral dislocation generation region) 1a. Therefore, the occurrence of heterogeneous polymorphism when a SiC single crystal grows from seed crystal 1 is suppressed. That is, the SiC ingot has a low dislocation density.

人工欠陥(螺旋転位発生領域)1aを有する種結晶1上に形成されたSiCインゴット2は、成長面すなわち主面の面内において、貫通転位密度の低い領域と高い領域とを有する。   The SiC ingot 2 formed on the seed crystal 1 having the artificial defect (helical dislocation generation region) 1a has a region having a low threading dislocation density and a region having a high density in the growth surface, that is, the main surface.

SiCインゴット2は、種結晶1の螺旋転位を引き継ぐ。そのため、SiCインゴット2の人工欠陥1a近傍の人工欠陥1aから結晶成長した領域は、螺旋転位密度が高くなる。また人工欠陥1aを導入しているため、その部分は積層欠陥等が発生しやすくなる。これらの一部は、貫通刃状転位等の貫通転位TDに転換される。そのため、SiCインゴット2のオフ方向の上流側は貫通転位密度が高い領域となる。   The SiC ingot 2 takes over the screw dislocation of the seed crystal 1. Therefore, the region where the crystal has grown from the artificial defect 1a in the vicinity of the artificial defect 1a of the SiC ingot 2 has a high screw dislocation density. Further, since the artificial defect 1a is introduced, a stacking fault or the like is likely to occur in that portion. Some of these are converted into threading dislocations TD such as threading edge dislocations. Therefore, the upstream side in the off direction of the SiC ingot 2 is a region having a high threading dislocation density.

また貫通転位TDは成長面(主面)にほぼ垂直に延伸しながら成長する。そのため人工欠陥1aから成長した部分の近傍の貫通転位密度は高くなる。貫通刃状転位は、基底面転位BPD等に転換したり、また基底面転位BPD等から貫通転位TDに転換されたりする場合がある。そのため、貫通転位TDが高い領域は、種結晶1の人工欠陥1aが設けられた部分の周りに形成される。転位密度は、当該領域から密度が漸減する接続領域を介して転位密度が低い低転位密度領域につながる。   The threading dislocation TD grows while extending almost perpendicular to the growth surface (main surface). Therefore, the threading dislocation density near the portion grown from the artificial defect 1a is increased. The threading edge dislocation may be converted into a basal plane dislocation BPD or the like, or may be converted from a basal plane dislocation BPD or the like into a threading dislocation TD. Therefore, a region having a high threading dislocation TD is formed around a portion of the seed crystal 1 where the artificial defect 1a is provided. The dislocation density leads to a low dislocation density region having a low dislocation density through a connection region where the density gradually decreases from the region.

これに対し、オフ方向の下流部分は、そのような貫通転位の発生がなく成長するため、貫通転位密度は小さい。すなわちSiCインゴット2のオフ方向の下流側は貫通転位密度が低い領域となる。   On the other hand, since the downstream portion in the off direction grows without such threading dislocations, the threading dislocation density is small. That is, the downstream side in the off direction of the SiC ingot 2 is a region having a low threading dislocation density.

したがって、SiCインゴット2は積層方向からの平面視で、貫通転位密度が高い領域と貫通転位密度が低い領域とを有し、これらは平面視中心に対して非対称に分布する(図3参照)。   Therefore, the SiC ingot 2 has a region having a high threading dislocation density and a region having a low threading dislocation density in plan view from the stacking direction, and these are distributed asymmetrically with respect to the center in plan view (see FIG. 3).

単結晶成長工程で用いられる種結晶1は、オフ角を有するc面((0001)面)を成長面(主面)としている。そして、人工欠陥1aはその上流に局所的に設けられている。人工欠陥1aは対称性を考慮して、オフ方向で中心を通る直線上に設けられる。人工欠陥部1a上の成長は成長方向に延伸して成長してゆくが、その中心はオフ方向で中心を通る直線上に留まる。   The seed crystal 1 used in the single crystal growth step has a c-plane ((0001) plane) having an off angle as a growth plane (main plane). And the artificial defect 1a is locally provided in the upstream. The artificial defect 1a is provided on a straight line passing through the center in the off direction in consideration of symmetry. The growth on the artificial defect portion 1a extends and grows in the growth direction, but its center remains on a straight line passing through the center in the off direction.

すなわち、オフ方向に直交する方向の貫通転位密度分布は、中心に対して対称性を有し、中心から遠ざかるにつれて貫通転位密度が低くなる。単結晶成長で得られるSiCインゴットは、成長面における貫通転位密度がオフ方向に非対称であり、それと直交する方向には対称である。   That is, the threading dislocation density distribution in the direction orthogonal to the off direction has symmetry with respect to the center, and the threading dislocation density decreases as the distance from the center increases. In a SiC ingot obtained by single crystal growth, the threading dislocation density on the growth surface is asymmetric in the off direction, and is symmetric in the direction orthogonal thereto.

(スライス工程)
スライス工程では、単結晶成長工程で得られたSiCインゴットをスライスし、SiCウェハの厚みにする。スライス工程は、公知の方法を用いることができる。例えば、ワイヤーソー等を用いて切断することができる。
(Slicing process)
In the slicing step, the SiC ingot obtained in the single crystal growth step is sliced to obtain the thickness of the SiC wafer. A known method can be used for the slicing step. For example, it can be cut using a wire saw or the like.

図3に、種結晶の螺旋転位発生領域上方に形成された高転位密度領域と切断方向を説明する模式図を示す。図3に示すようにSiCインゴット2は、高転位密度領域2aにある貫通転位密度が最大の部分と中心Cを結んだ第1の方向に、貫通転位密度が低い側から高い側へ向かって切断する(図視矢印D)。 FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the high dislocation density region formed above the spiral dislocation generation region of the seed crystal and the cutting direction. As shown in FIG. 3, the SiC ingot 2 is cut from the low threading dislocation density side to the high side in the first direction connecting the center C with the portion having the highest threading dislocation density in the high dislocation density region 2a. (Shown arrow D C ).

ワイヤーソーでのスライスは、直線状のワイヤーを一方向に動かしながら、そのワイヤーを固定されたインゴット外周に接触させた後、ワイヤーをインゴット内部方向に相対的に一方向に移動させて切り進める。すなわち、切断を進める方向や切断を進める向きがある。この様に切り進める方向を切断の方向、切断の向きと表現する。切断されたウェハは、ワイヤーソーでの切断後に切削、ラッピング等により研磨処理を行ってSiC単結晶ウェハとなる。   In slicing with a wire saw, the linear wire is moved in one direction, the wire is brought into contact with the outer periphery of the fixed ingot, and then the wire is moved in one direction relative to the inner direction of the ingot and cut. That is, there is a direction in which cutting is advanced and a direction in which cutting is advanced. The direction of cutting is expressed as a cutting direction and a cutting direction. The cut wafer is subjected to a polishing process by cutting, lapping, or the like after being cut with a wire saw to become a SiC single crystal wafer.

ワイヤーソーとしては、ワイヤーの表面に砥粒を予め付着させた固定砥粒方式やワイヤーに砥粒を含むスラリー塗布しながらスライスする遊離砥粒方式がある。また、同時に複数枚をスライスするマルチワイヤーソーがある。本実施形態にかかるSiCウェハの製造方法は固定砥粒方式のマルチワイヤーソーと遊離砥粒方式のマルチワイヤー方式のどちらにも適用できる。マルチワイヤーソーでは同時に切断したウェハの反りが似た形状になり反りの大きさも同程度のウェハが得られる傾向がある。   As a wire saw, there are a fixed abrasive method in which abrasive grains are attached in advance to the surface of the wire and a free abrasive method in which slicing is performed while applying a slurry containing abrasive particles to the wire. There is also a multi-wire saw that slices multiple sheets at the same time. The SiC wafer manufacturing method according to the present embodiment can be applied to both a fixed abrasive type multi-wire saw and a free abrasive type multi-wire type. In a multi-wire saw, the warpage of wafers cut at the same time has a similar shape, and there is a tendency that a wafer having the same degree of warpage can be obtained.

SiCインゴットの貫通転位密度分布の非対象性はウェハの反りを生み出す一因である。SiCインゴット内の転位密度の違いがSiCウェハの反りを生み出す一要因となっていることは、SiCインゴット内における貫通転位密度を低減して初めて見出すことができたものである。SiCインゴット内における貫通転位密度が全体を通して大きい場合は、面内における貫通転位密度の差が、僅かな差としてデータに埋もれ、反りの一要因であることを見出すことが難しい。このことは換言すると、RAF法を用いて作製した種結晶から得られるSiCインゴットは、面内における貫通転位密度の差が顕著に表れることを意味する。すなわち、RAF法を用いて作製した種結晶を用いてSiCインゴットを作製した場合に、本実施形態にかかるSiCウェハの製造方法を用いると、SiCウェハの反りを抑制できる。   The non-target of the threading dislocation density distribution of the SiC ingot is one factor that causes the warpage of the wafer. The fact that the difference in the dislocation density in the SiC ingot is one factor that causes the warpage of the SiC wafer can be found only after the threading dislocation density in the SiC ingot is reduced. When the threading dislocation density in the SiC ingot is large throughout, it is difficult to find out that the difference in the threading dislocation density in the plane is buried in the data as a slight difference and is one factor of warpage. In other words, the SiC ingot obtained from the seed crystal produced by using the RAF method means that the difference in threading dislocation density in the plane appears remarkably. That is, when a SiC ingot is produced using a seed crystal produced using the RAF method, warping of the SiC wafer can be suppressed by using the SiC wafer production method according to the present embodiment.

スライス工程において、スライスする厚みは800μm以下であることが好ましく、600μm以下であることがより好ましく、400μm以下であることがさらに好ましい。SiCウェハを薄くすることで、SiCデバイスの薄型化が可能となる。一方で、スライスする厚みが薄くなると、SiCウェハが反りやすくなる。すなわち、後述する所定の条件に従って切断しないとSiCウェハが反ってしまう。   In the slicing step, the thickness to be sliced is preferably 800 μm or less, more preferably 600 μm or less, and further preferably 400 μm or less. By reducing the thickness of the SiC wafer, the SiC device can be made thinner. On the other hand, when the slice thickness is reduced, the SiC wafer is likely to warp. That is, the SiC wafer is warped unless it is cut according to predetermined conditions described later.

スライス工程の前には、インゴットの外周研削を行う外周研削工程を設けてもよい。外周研削工程では、ウェハ取得領域Sを選択する。ウェハ取得領域Sは螺旋転位発生領域(人工欠陥部)上に成長した高転位密度領域2aの近傍を避けて、円筒状に切り出してもよい。このような場合でも、高転位密度領域2aと低転位密度領域の間には、転位密度が漸減する接続領域が存在する為、切断されるウェハ面内に貫通転位密度の高い領域と貫通転位密度の低い領域が存在する。 Before the slicing step, an outer periphery grinding step for performing outer periphery grinding of the ingot may be provided. In the outer periphery grinding process, the wafer acquisition region Sw is selected. Wafer acquisition area S w, avoiding the vicinity of the high dislocation density region 2a grown on screw dislocation generation region (artificial defect), may be cut into a cylindrical shape. Even in such a case, since there exists a connection region in which the dislocation density gradually decreases between the high dislocation density region 2a and the low dislocation density region, the region having a high threading dislocation density and the threading dislocation density in the cut wafer surface. There is a low area.

スライス工程においては、切断する方向と向き(方位)を、切断されるSiCインゴットの貫通転位密度に応じて設定する。切断する方向は貫通転位密度が最大の部分とSiCインゴットの平面視中央を結んだ方向とする。   In the slicing step, the cutting direction and direction (azimuth) are set according to the threading dislocation density of the SiC ingot to be cut. The cutting direction is a direction in which the portion having the highest threading dislocation density is connected to the center of the SiC ingot in plan view.

SiCインゴットを外周研削や切り出しなどを行わないでそのまま切断する場合には、SiCインゴットにおける貫通転位密度が最大の部分は高転位密度領域の中で貫通転位密度が最大の部分と一致する。外周研削工程や切り出し工程を設けることにより、高転位密度領域の貫通転位密度が最大となる部分が除去された場合には、残った高転位密度領域や接続領域で貫通転位密度が最も高い領域を貫通転位密度が最大の部分とする。   When the SiC ingot is cut as it is without performing peripheral grinding or cutting, the portion with the highest threading dislocation density in the SiC ingot matches the portion with the highest threading dislocation density in the high dislocation density region. When the portion where the threading dislocation density of the high dislocation density region is maximized is removed by providing the peripheral grinding step and the cutting step, the region having the highest threading dislocation density in the remaining high dislocation density region and connection region is selected. The threading dislocation density is the maximum.

オフ方向の上流側に人工欠陥1aを設けた種結晶から得られたSiCインゴット2は、上述のように成長面において、貫通転位密度がオフ方向に非対称であり、それと直交する方向に対称である。その為、中心に対して貫通転位密度が最大になる方向はオフセット方向に一致する。そのような場合、SiCインゴットの転位密度分布を事前に測定しなくても、切断する方向を決めることができる。   In the SiC ingot 2 obtained from the seed crystal provided with the artificial defect 1a on the upstream side in the off direction, the threading dislocation density is asymmetric in the off direction and symmetric in the direction orthogonal to the growth surface as described above. . Therefore, the direction in which the threading dislocation density is maximum with respect to the center coincides with the offset direction. In such a case, the cutting direction can be determined without measuring the dislocation density distribution of the SiC ingot in advance.

次いで、切断する方向が決定したら、切断する向き(方位)を決定する。切断する向きは、切断する方向に沿っていずれの側から切断するかを意味する。本実施形態にかかるスライス工程では、貫通転位密度が相対的に低い側から相対的に高い側へ向かう向きに切断を行う。   Next, when the cutting direction is determined, the cutting direction (azimuth) is determined. The direction of cutting means from which side the cutting is performed along the cutting direction. In the slicing step according to this embodiment, cutting is performed in a direction from a relatively low threading dislocation density toward a relatively high side.

ワイヤーソーの場合、最初にインゴットとワイヤーが接触する位置が、貫通転位密度が最大の部分と逆側のインゴット端部となる。<11−20>方向にオフ角を設けた場合は、<11−20>方向であって、オフ方向の下流側から切断を開始する。すなわち、切断する向きは、オフ方向の下流側から上流側に切断を進める向きとなる。ワイヤーソーはSiCインゴットに対するワイヤーの角度を、切断を進める方向に対して対称な微小角度の範囲内でスイングさせる場合がある。この場合、切断を進める中心となる方向に対する切断方向が、上述の切断する方向となる。   In the case of a wire saw, the position where the ingot and the wire first contact is the end portion of the ingot opposite to the portion where the threading dislocation density is maximum. When an off angle is provided in the <11-20> direction, cutting is started from the <11-20> direction and downstream in the off direction. That is, the cutting direction is a direction in which cutting is advanced from the downstream side in the off direction to the upstream side. The wire saw may swing the angle of the wire with respect to the SiC ingot within a range of a minute angle that is symmetric with respect to the direction in which cutting is advanced. In this case, the cutting direction with respect to the direction in which cutting is advanced is the cutting direction described above.

このような方向と向きで切断を行うと、貫通転位密度が低い部分から高い部分に向かって切断が進んでいくことになる。このような方向及び向きで切断を行うと、面内に貫通転位密度分布があるSiCインゴットであっても、ウェハのスライス段階でのウェハの反りを低減できる。   When cutting is performed in such a direction and direction, cutting proceeds from a portion having a low threading dislocation density toward a portion having a high threading dislocation density. When cutting is performed in such a direction and direction, even a SiC ingot having a threading dislocation density distribution in the plane can reduce the warpage of the wafer at the wafer slicing stage.

このようなウェハの反りの低減は、以下のように想定される。転位の生成にともない結晶の硬さは変化する。一般に転位密度が高いと、結晶は硬くなる。硬いものを切断するほどワイヤーの消耗度合は大きくなり、ワイヤーへの負荷は増える。ワイヤーの消耗や負荷は、ワイヤーの進行方向にズレを生じさせやすくなる。その結果、切断方向に沿って転位が高い側から切断すると反りが大きくなると考えられる。また前述の様にSiCインゴット2は成長面における貫通転位密度が、オフセット方向に直交する方向に対称であるがオフセット方向には非対称である。そのため、切断方向がオフセット方向からずれると切断中にワイヤーに非対称な負荷がかかりやすくなる。   Such reduction of the warpage of the wafer is assumed as follows. The crystal hardness changes with the generation of dislocations. Generally, when the dislocation density is high, the crystal becomes hard. The more a hard object is cut, the greater the degree of wear of the wire, and the load on the wire increases. The wear and load of the wire tends to cause a shift in the wire traveling direction. As a result, it is considered that warping increases when cutting from the side where dislocations are high along the cutting direction. As described above, in the SiC ingot 2, the threading dislocation density on the growth surface is symmetric in the direction orthogonal to the offset direction, but is asymmetric in the offset direction. For this reason, when the cutting direction deviates from the offset direction, an asymmetric load is easily applied to the wire during cutting.

得られるSiCウェハの大きさは特に問わないが、近年の大口径化の要望から6インチ以上であることが好ましい。またSiCウェハのサイズが大きくなれば、それだけ反りの影響が大きくなり、また、反りも発生しやすくなる。そのため本実施形態に係るSiCウェハの製造方法は、大口径のSiCウェハを作製する際に特に好適に用いることができる。   The size of the SiC wafer to be obtained is not particularly limited, but it is preferably 6 inches or more in view of the recent demand for a large diameter. Further, as the size of the SiC wafer increases, the influence of warpage increases, and warpage tends to occur. Therefore, the SiC wafer manufacturing method according to the present embodiment can be particularly suitably used when manufacturing a large-diameter SiC wafer.

得られるSiCウェハの厚みは、スライス工程で切断したものと同様に、800μm以下であることが好ましく、600μm以下であることがより好ましく、400μm以下であることがさらに好ましい。SiCウェハの厚みが薄くなれば、それだけ反りの影響が大きくなるため、本実施形態に係るSiCウェハの製造方法は、薄いSiCウェハを作製する際に特に好適に用いることができる。   The thickness of the obtained SiC wafer is preferably 800 μm or less, more preferably 600 μm or less, and even more preferably 400 μm or less, similar to the thickness cut in the slicing step. As the thickness of the SiC wafer is reduced, the influence of the warpage is increased accordingly. Therefore, the method for manufacturing the SiC wafer according to the present embodiment can be particularly preferably used when manufacturing a thin SiC wafer.

上述のように、本実施形態に係るSiCウェハの製造方法によれば、低転位密度であって面内に貫通転位密度の高い領域と低い領域を有するSiCウェハを、ウェハの反りを小さくしてスライスできる。その結果、面内の転位密度差が小さく、反り量の小さいSiCウェハを得ることができる。   As described above, according to the method for manufacturing an SiC wafer according to the present embodiment, a SiC wafer having a low dislocation density and a region having a high threading dislocation density and a region having a low threading dislocation density in the plane is obtained by reducing the warpage of the wafer. Can be sliced. As a result, a SiC wafer having a small in-plane dislocation density difference and a small amount of warpage can be obtained.

上述のように、本実施形態に係るSiCウェハによれば、SiCデバイス作製時に生じる種々の問題の発生を抑制することができ、SiCデバイスの歩留りや品質を高めることができる。   As described above, according to the SiC wafer according to the present embodiment, it is possible to suppress the occurrence of various problems that occur at the time of manufacturing the SiC device, and it is possible to increase the yield and quality of the SiC device.

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Can be modified or changed.

以下、本発明の効果を、実施例を用いて具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the effect of the present invention will be specifically described with reference to examples. The present invention is not limited to these examples.

「実施例1」
まずRAF法を用いて種結晶を作製した。そして、種結晶の直径は6.5インチでオフ上流側の端部から8mm内側の位置に、機械加工処理で螺旋転位発生領域を設けた。
"Example 1"
First, a seed crystal was produced using the RAF method. The diameter of the seed crystal was 6.5 inches, and a screw dislocation generation region was provided by machining processing at a position 8 mm inside from the off-upstream end.

そして、螺旋転位発生領域を有する種結晶(オフセット角4°、)上に、昇華法を用いてSiC単結晶を結晶成長し、SiCインゴットを作製した。SiCインゴットにおける種結晶から成長した成長領域の厚みは、20mmであった。またオフセット方向は<11−20>方向とした。   Then, a SiC single crystal was grown on a seed crystal (offset angle 4 °) having a screw dislocation generation region by using a sublimation method, thereby producing a SiC ingot. The thickness of the growth region grown from the seed crystal in the SiC ingot was 20 mm. The offset direction was the <11-20> direction.

まず、得られたSiCインゴットの貫通転位密度(螺旋転位と貫通刃状転位の合計の密度)の分布を調べるために、SiCインゴットの上部から、ワイヤーソーによりウェハを1枚切り出した。貫通転位密度は、切断後のウェハを研磨したのち溶融KOHエッチングによって生じるエッチピット密度を測定した。   First, in order to investigate the distribution of threading dislocation density (total density of screw dislocations and threading edge dislocations) of the obtained SiC ingot, one wafer was cut out from the upper part of the SiC ingot with a wire saw. The threading dislocation density was measured by measuring the density of etch pits generated by molten KOH etching after polishing the wafer after cutting.

その結果、SiCインゴットの成長面における貫通転位密度は、中心よりオフ上流側72mmの位置で最大を示し、その貫通転位密度は3.5×10cm−2であった。一方で、貫通転位密度は、中心よりオフ下流側72mmの位置で最小を示し、その貫通転位密度は2.1×10cm−2であった。貫通転位密度の最大と最低を結ぶ方法が、予定通りオフ方向に一致していることも確認した。 As a result, the threading dislocation density on the growth surface of the SiC ingot showed the maximum at a position 72 mm upstream from the center, and the threading dislocation density was 3.5 × 10 3 cm −2 . On the other hand, the threading dislocation density showed the minimum at a position 72 mm downstream from the center, and the threading dislocation density was 2.1 × 10 3 cm −2 . It was also confirmed that the method of connecting the maximum and minimum threading dislocation density was consistent with the off direction as planned.

次いで、残りのSiCインゴットを固定砥粒方式のマルチワイヤーソーを用いてスライスした。スライスは、オフ方向の下流側から上流側に向かって行った。上記で評価したウェハから約2mm位置の近接した位置からスライスしたSiCウェハの厚みは0.65 mmであった。またSiCウェハの反り量は80μmであった。反り量は、図2に示すように、SiCウェハ10を平坦面f上に載置した際に、SiCウェハ10の平坦面f側の面10aの最も高い位置から平坦面fに下した垂線の長さhである。 Next, the remaining SiC ingot was sliced using a fixed-abrasive multi-wire saw. The slicing was performed from the downstream side in the off direction toward the upstream side. The thickness of the SiC wafer sliced from the adjacent position about 2 mm from the wafer evaluated above is 0.65. mm. The amount of warpage of the SiC wafer was 80 μm. As shown in FIG. 2, when the SiC wafer 10 is placed on the flat surface f, the amount of warpage is a vertical line that drops from the highest position of the surface 10a on the flat surface f side of the SiC wafer 10 to the flat surface f. Length h.

さらに、得られたウェハを、最大転位密度の部分を避ける形で図3の様に6インチウェハを切り出した。この6インチウェハの最大貫通転位密度は2.9×10/cmであり、最小貫通転位密度の差が1.1×10/cmであり、反り量が60μmであった。 Further, a 6-inch wafer was cut out from the obtained wafer as shown in FIG. 3 so as to avoid the maximum dislocation density. The maximum threading dislocation density of this 6-inch wafer was 2.9 × 10 3 / cm 2 , the difference in minimum threading dislocation density was 1.1 × 10 3 / cm 2 , and the amount of warpage was 60 μm.

「実施例2〜5」
実施例2〜5では、低転位密度の種結晶上に成長したSiCインゴットを作製し、切断方法を比較した。種結晶のオフセット方向は<11−20>方向であることは実施例1と同じである。実施例1と同様に螺旋転位発生領域を設けた種結晶(オフセット角4°、)上に、昇華法を用いてSiC単結晶を結晶成長し、SiCインゴットを作製した。SiCインゴットの結晶成長方法は、実施例1と同様に行い、成長長さも20mm程度と同程度とした。
"Examples 2 to 5"
In Examples 2 to 5, SiC ingots grown on a seed crystal having a low dislocation density were prepared, and the cutting methods were compared. As in Example 1, the offset direction of the seed crystal is the <11-20> direction. As in Example 1, a SiC single crystal was grown on a seed crystal (offset angle of 4 °) provided with a screw dislocation generation region using a sublimation method to produce a SiC ingot. The crystal growth method of the SiC ingot was performed in the same manner as in Example 1, and the growth length was set to about 20 mm.

実施例1と同様の条件でマルチワイヤーソーによりスライスをした後、同様なやり方で6インチのウェハを切り出した。ウェハは1インゴットから15〜22枚切り出し、反りの測定を行った。測定したウェハの内で最も反りの大きいウェハについて貫通転位密度の測定を行った。結果を表1に示す。なお、表において「TD低→高」とは、貫通転位密度が低い方から高い方に向かって切断したことを意味し、「TD高→低」とは、その逆を意味する。   After slicing with a multi-wire saw under the same conditions as in Example 1, a 6-inch wafer was cut out in the same manner. Wafers were cut out from 15 to 22 wafers from one ingot, and the warpage was measured. The threading dislocation density was measured for the wafer with the largest warpage among the measured wafers. The results are shown in Table 1. In the table, “TD low → high” means that the threading dislocation density is cut from the lower one to the higher one, and “TD high → low” means the opposite.

Figure 2018104231
Figure 2018104231

「比較例1〜4」
また、比較例1〜4として、同様のSiCインゴットに対し、切断方向及び切断向きを変えてスライスを行った。切り出したウェハの測定を行い、測定したウェハの内で最も反りの小さいウェハについて、貫通転位密度の測定を行った。比較例1と比較例2は、<11−20>方向であって貫通転位密度の高いオフ上流側から下流側に向かう向きで切断した。比較例3は、オフ上流側から下流側に向かう方向と直交する<1−100>方向に切断した。比較例4は、実施例1に対して120度回転した方向に切断した。結果を表2に示す。
"Comparative Examples 1-4"
Moreover, as Comparative Examples 1-4, it sliced by changing the cutting direction and cutting direction with respect to the same SiC ingot. The cut wafer was measured, and the threading dislocation density was measured for the wafer with the smallest warpage among the measured wafers. Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were cut in the direction from the off upstream side to the downstream side in the <11-20> direction and having a high threading dislocation density. Comparative Example 3 was cut in the <1-100> direction orthogonal to the direction from the off upstream side to the downstream side. The comparative example 4 cut | disconnected in the direction rotated 120 degree | times with respect to Example 1. FIG. The results are shown in Table 2.

Figure 2018104231
Figure 2018104231

表1及び表2において実施例1〜5及び比較例1〜4に、各インゴットでの評価ウェハ中における貫通転位密度(TD)の面内最大値、面内最小値及び面内高低差を記した。検討に用いた各インゴットは、結晶成長に用いた低転位密度の種結晶の転位密度が異なっているため、平均的な貫通転位密度の値が異なっている。また貫通転位密度が高い部分と貫通転位密度が低い部分はオフセット方向に位置しており、設定したオフセット方向と螺旋転位発生領域の位置から予想される方向と一致していた。   In Tables 1 and 2, in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4, the in-plane maximum value, in-plane minimum value and in-plane height difference of threading dislocation density (TD) in the evaluation wafer in each ingot are described. did. Each ingot used in the study has different average dislocation density values because the dislocation density of the low dislocation density seed crystal used for crystal growth is different. Further, the part having a high threading dislocation density and the part having a low threading dislocation density are located in the offset direction, and coincided with the direction expected from the set offset direction and the position of the screw dislocation generation region.

表1で示すように、実施例1〜5では、最大貫通転位密度と最小貫通転位密度の差が1.0×10/cm以上であっても反り量が200μm以下に収まり、貫通転位密度が小さくかつ反りが少ないウェハが得られた。一方、比較例1〜4は、反りが大きかった。切断向きが実施例と逆向きで貫通転位密度が高い側から低い側に切断した場合や、切断方向が<1−100>や<11−20>から120度回転した方向として実施例とは異なる場合に、反りが大きいという結果であった。 As shown in Table 1, in Examples 1 to 5, even when the difference between the maximum threading dislocation density and the minimum threading dislocation density is 1.0 × 10 2 / cm 2 or more, the warpage amount is within 200 μm, and the threading dislocations. A wafer with low density and low warpage was obtained. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 4, warpage was large. When the cutting direction is opposite to that of the embodiment and the threading dislocation density is cut from the higher side to the lower side, or the cutting direction is different from the embodiment as a direction rotated 120 degrees from <1-100> or <11-20>. In some cases, the warping was large.

1…種結晶、1a…人工欠陥、2…SiCインゴット、TD…貫通転位、BPD…基底面転位、10…SiCウェハ、10a…面、f…平坦面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Seed crystal, 1a ... Artificial defect, 2 ... SiC ingot, TD ... Threading dislocation, BPD ... Basal plane dislocation, 10 ... SiC wafer, 10a ... surface, f ... Flat surface

Claims (11)

種結晶上にSiC単結晶を成長させてSiCインゴットを作製する単結晶成長工程と、
前記SiCインゴットを切断し、SiCウェハを作製するスライス工程と、を有し、
前記SiCインゴットは成長面内に貫通転位密度の高い領域と低い領域とを有し、前記貫通転位密度の高い領域の内、貫通転位密度が最大となる部分は前記SiCインゴットの平面視中心より外側に位置し、
前記スライス工程において前記SiCインゴットを、貫通転位密度が最大の部分と前記中心を結んだ第1の方向に、貫通転位密度が低い側から高い側へ向かって切断する、SiCウェハの製造方法。
A single crystal growth step of producing a SiC ingot by growing a SiC single crystal on a seed crystal;
Slicing the SiC ingot to produce a SiC wafer, and
The SiC ingot has a region having a high threading dislocation density and a region having a low threading dislocation density in a growth plane, and a portion where the threading dislocation density is maximum in the region having a high threading dislocation density is outside the center in plan view of the SiC ingot. Located in
A method of manufacturing a SiC wafer, wherein, in the slicing step, the SiC ingot is cut from a low threading dislocation density side to a high side in a first direction connecting the center having the highest threading dislocation density and the center.
前記種結晶の主面が<11−20>方向にオフセット角を有する(0001)面であり、前記第1の方向が<11−20>である、請求項1に記載のSiCウェハの製造方法。   2. The method of manufacturing an SiC wafer according to claim 1, wherein a main surface of the seed crystal is a (0001) plane having an offset angle in a <11-20> direction, and the first direction is <11-20>. . 前記スライス工程で切断された前記SiCインゴットの切断面の最大直径が150mm以上である、請求項1または2に記載のSiCウェハの製造方法。   The manufacturing method of the SiC wafer of Claim 1 or 2 whose maximum diameter of the cut surface of the said SiC ingot cut | disconnected by the said slice process is 150 mm or more. 前記スライス工程において切断されたSiCウェハの厚みが800μm以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のSiCウェハの製造方法。   The manufacturing method of the SiC wafer as described in any one of Claims 1-3 whose thickness of the SiC wafer cut | disconnected in the said slice process is 800 micrometers or less. 前記SiC単結晶の貫通転位密度の低い領域の貫通転位密度が2.5×10/cm以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のSiCウェハの製造方法。 The manufacturing method of the SiC wafer as described in any one of Claims 1-4 whose threading dislocation density of the area | region with a low threading dislocation density of the said SiC single crystal is 2.5 * 10 < 3 > / cm < 2 > or less. 前記単結晶成長工程において前記種結晶上に螺旋転位発生領域を設ける、請求項1〜5のいずれか一項に記載のSiCウェハの製造方法。   The manufacturing method of the SiC wafer as described in any one of Claims 1-5 which provides a screw dislocation generation area | region on the said seed crystal in the said single crystal growth process. 最大貫通転位密度と最小貫通転位密度の差が1.0×10/cm以上であり、かつ反り量が200μm以下である、SiCウェハ。 A SiC wafer having a difference between a maximum threading dislocation density and a minimum threading dislocation density of 1.0 × 10 2 / cm 2 or more and a warpage amount of 200 μm or less. 前記最大貫通転位密度が測定された部分と前記最小貫通転位密度が測定された部分とを結ぶ直線が、オフセット方向と平行でSiCウェハの中央を通る線と一致する請求項7に記載のSiCウェハ。   8. The SiC wafer according to claim 7, wherein a straight line connecting a portion where the maximum threading dislocation density is measured and a portion where the minimum threading dislocation density is measured coincides with a line passing through the center of the SiC wafer in parallel with the offset direction. . 平均貫通転位密度が3×10cm以下である、請求項7または8のいずれかに記載のSiCウェハ。 The SiC wafer according to claim 7 or 8, wherein an average threading dislocation density is 3 x 10 3 cm 2 or less. 直径が150mm以上である、請求項7〜9のいずれか一項に記載のSiCウェハ。   The SiC wafer as described in any one of Claims 7-9 whose diameter is 150 mm or more. 厚さが800μm以下である、請求項7〜10のいずれか一項に記載のSiCウェハ。   The SiC wafer as described in any one of Claims 7-10 whose thickness is 800 micrometers or less.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114347277A (en) * 2021-11-30 2022-04-15 中国电子科技集团公司第十一研究所 Preparation method of InSb wafer
CN117166053A (en) * 2022-06-03 2023-12-05 株式会社力森诺科 SiC single crystal substrate
JP7415810B2 (en) 2019-06-26 2024-01-17 株式会社レゾナック SiC ingot manufacturing method and SiC ingot

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013031856A1 (en) * 2011-08-29 2013-03-07 新日鐵住金株式会社 Silicon carbide single crystal wafer and manufacturing method for same
JP2013116840A (en) * 2011-12-02 2013-06-13 Toyota Central R&D Labs Inc Sic single crystal, sic wafer, and semiconductor device
WO2014017197A1 (en) * 2012-07-26 2014-01-30 住友電気工業株式会社 Method for manufacturing silicon carbide substrate
JP2015059072A (en) * 2013-09-20 2015-03-30 新日鉄住金マテリアルズ株式会社 Silicon carbide single crystal wafer and method of manufacturing silicon carbide single crystal ingot
JP2015091755A (en) * 2012-11-15 2015-05-14 新日鐵住金株式会社 Bulk silicon carbide single crystal
JP2015205819A (en) * 2011-08-05 2015-11-19 住友電気工業株式会社 Substrate, semiconductor device, and manufacturing methods therefor
JP2016204196A (en) * 2015-04-21 2016-12-08 昭和電工株式会社 SiC SINGLE CRYSTAL SEED, SiC INGOT, PRODUCTION METHOD OF SiC SINGLE CRYSTAL SEED, AND PRODUCTION METHOD OF SiC SINGLE CRYSTAL INGOT

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015205819A (en) * 2011-08-05 2015-11-19 住友電気工業株式会社 Substrate, semiconductor device, and manufacturing methods therefor
WO2013031856A1 (en) * 2011-08-29 2013-03-07 新日鐵住金株式会社 Silicon carbide single crystal wafer and manufacturing method for same
JP2013116840A (en) * 2011-12-02 2013-06-13 Toyota Central R&D Labs Inc Sic single crystal, sic wafer, and semiconductor device
WO2014017197A1 (en) * 2012-07-26 2014-01-30 住友電気工業株式会社 Method for manufacturing silicon carbide substrate
JP2015091755A (en) * 2012-11-15 2015-05-14 新日鐵住金株式会社 Bulk silicon carbide single crystal
JP2015059072A (en) * 2013-09-20 2015-03-30 新日鉄住金マテリアルズ株式会社 Silicon carbide single crystal wafer and method of manufacturing silicon carbide single crystal ingot
JP2016204196A (en) * 2015-04-21 2016-12-08 昭和電工株式会社 SiC SINGLE CRYSTAL SEED, SiC INGOT, PRODUCTION METHOD OF SiC SINGLE CRYSTAL SEED, AND PRODUCTION METHOD OF SiC SINGLE CRYSTAL INGOT

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7415810B2 (en) 2019-06-26 2024-01-17 株式会社レゾナック SiC ingot manufacturing method and SiC ingot
CN114347277A (en) * 2021-11-30 2022-04-15 中国电子科技集团公司第十一研究所 Preparation method of InSb wafer
CN114347277B (en) * 2021-11-30 2024-04-19 中国电子科技集团公司第十一研究所 InSb wafer preparation method
CN117166053A (en) * 2022-06-03 2023-12-05 株式会社力森诺科 SiC single crystal substrate
EP4286572A1 (en) * 2022-06-03 2023-12-06 Resonac Corporation Sic single crystal substrate

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