JP2019218238A - 炭化珪素単結晶成長装置及び炭化珪素単結晶の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】貫通らせん転位、基底面転位、貫通刃状転位の発生を抑制できる炭化珪素単結晶成長装置及び製造方法を提供する。【解決手段】種結晶基板１０４が接着される成長容器蓋体１０１ａと種結晶基板及び炭化珪素原料１０６を収容する成長容器本体１０１ｂとからなる成長容器１０１と、成長容器を囲う断熱容器１０２と、断熱容器に設けた温度測定用の穴１０９を通して、成長容器内の温度を測定する温度測定器１０８と、炭化珪素原料を加熱するヒーター１０３とを備え、昇華法により、炭化珪素原料を加熱して昇華させ、種結晶基板上に炭化珪素単結晶を成長させる炭化珪素単結晶成長装置であって、成長容器蓋体が、成長容器蓋体の種結晶基板の接着領域内のみに成長容器蓋体を貫通するパターンが形成されたものであることを特徴とする炭化珪素単結晶成長装置。【選択図】図１
Description
本発明は、炭化珪素単結晶成長装置及び炭化珪素単結晶の製造方法に関する。
炭化珪素単結晶基板を用いたパワーデバイスは、高耐圧、低損失、高温動作が可能といった特徴を有する事から、近年注目を集めている。
炭化珪素単結晶の昇華法による成長方法は、具体的には、図８に示すような炭化珪素単結晶成長装置２００の成長容器２０１内に炭化珪素原料２０６（炭化珪素固体原材料）を入れ、ヒーター（高周波加熱コイル）２０３で加熱し、成長容器２０１内に配置された板状の種結晶基板２０４に炭化珪素単結晶２０５を結晶成長させるものである。
成長容器２０１は、真空の石英管内か真空のチャンバー内に配置されて、一度、活性の低いガスで満たされており、その雰囲気は、炭化珪素の昇華速度を上げるために、大気圧より低い。
成長容器２０１の外側には、断熱容器２０２が配置されている。断熱容器２０２の一部には、パイロメーター等の温度測定器２０８で温度測定するための温度測定用の穴２０９が少なくともひとつある。成長容器２０１は、主にカーボン材料からなり、通気性があり、成長容器２０１内外の圧力は等しくなる。成長容器２０１の下部に炭化珪素原料２０６が配置されている。これは固体であり、高温下、減圧下で昇華する。昇華した炭化珪素原料２０６は、対向する種結晶基板２０４上に炭化珪素単結晶２０５として成長する。
ここで、上述した炭化珪素単結晶成長装置２００を用いた従来の炭化珪素単結晶の製造方法について、図７及び図９を用いて説明する。図７は従来の炭化珪素単結晶の製造方法の例を示す図である。また、図９は従来の成長容器蓋体の一例に種結晶基板を接着させた状態を示す図である。まず、図７（ａ）に示すように、炭化珪素原料２０６を成長容器本体２０１ｂに配置する。次に、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、炭化珪素からなる種結晶基板２０４を成長容器蓋体２０１ａに、例えばカーボン接着剤２１０で貼り付け、成長容器本体２０１ｂ内に収容する。次に図７（ｂ）に示すように成長容器２０１を断熱容器２０２内に配置する。次に図７（ｃ）に示すように断熱容器２０２ごと外部容器２０７に配置する。次に図７（ｄ）に示すように、外部容器２０７内を真空引きし、所定の圧力（例えば１〜２０Ｔｏｒｒ）に保ち、２０００〜２３００℃に昇温する。次に図７（ｅ）に示すように昇華法により種結晶基板２０４上に炭化珪素単結晶２０５を成長させる。最後に図７（ｆ）に示すように圧力を上げて昇華を止め、成長を停止させ温度を徐々に下げて冷却を行う（特許文献１）。
炭化珪素の単結晶には、立方晶、六方晶などがあり、更に六方晶の中でも、４Ｈ、６Ｈなどが、代表的なポリタイプとして知られている。
多くの場合は、４Ｈ種上には４Ｈが成長するというように同じタイプの単結晶が成長する（特許文献２）。
多くの場合は、４Ｈ種上には４Ｈが成長するというように同じタイプの単結晶が成長する（特許文献２）。
種結晶基板２０４は、昇温に伴い、主にカーボン材料からなる成長容器２０１との熱膨張率の違いにより、バイメタルのように、反りが発生する。これは、六方晶などの炭化珪素単結晶の基底面を曲げることとなる。曲がった基底面に炭化珪素単結晶を結晶成長させると、その曲がりを保ったまま成長し、成長中、冷却中に、基底面転位（ＢＰＤ）や貫通刃状転位（ＴＥＤ）などが入る原因となると考えられる。また、貫通らせん転位（ＴＳＤ）の発生原因となると考えられる。
このように炭化珪素単結晶には、成長方向に連続的に伸びるＴＳＤやＴＥＤが多数存在する。また、ＢＰＤも存在する。
このように炭化珪素単結晶には、成長方向に連続的に伸びるＴＳＤやＴＥＤが多数存在する。また、ＢＰＤも存在する。
このような転位が存在する炭化珪素単結晶により製造された基板や基板上に更にＳｉＣのエピタキシャル成長を行い結晶の品質を改善したウェーハであっても、それらを用いた素子では、その性能が著しく低下するという問題がある。例えば、貫通らせん転位はデバイスでのリーク電流の増加が起こる。また、基底面転位はＭＯＳＦＥＴ等のデバイスでのキラー欠陥の発生源になると言われている。
基板内の歩留りを上げるためには、これらの転位を低減することが重要となる。
基板内の歩留りを上げるためには、これらの転位を低減することが重要となる。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、貫通らせん転位、基底面転位、貫通刃状転位の発生を抑制できる炭化珪素単結晶成長装置及び製造方法を提供することを目的とする。
ＳｉＣ基板上にエピタキシャル成長させて、デバイス化する場合に、貫通らせん転位と基底面転位は特に、デバイスの歩留まり低下に直結するといわれている。
ＳｉＣ基板上にエピタキシャル成長させて、デバイス化する場合に、貫通らせん転位と基底面転位は特に、デバイスの歩留まり低下に直結するといわれている。
上記目的を達成するために、本発明は、
種結晶基板が接着される成長容器蓋体と前記種結晶基板及び炭化珪素原料を収容する成長容器本体とからなる成長容器と、
該成長容器を囲う断熱容器と、
該断熱容器に設けた温度測定用の穴を通して、前記成長容器内の温度を測定する温度測定器と、
前記炭化珪素原料を加熱するヒーターとを備え、
昇華法により、前記炭化珪素原料を加熱して昇華させ、前記種結晶基板上に炭化珪素単結晶を成長させる炭化珪素単結晶成長装置であって、
前記成長容器蓋体が、前記成長容器蓋体の前記種結晶基板の接着領域内のみに前記成長容器蓋体を貫通する少なくとも一本の曲線または直線からなるパターンが形成されたものであることを特徴とする炭化珪素単結晶成長装置を提供する。
種結晶基板が接着される成長容器蓋体と前記種結晶基板及び炭化珪素原料を収容する成長容器本体とからなる成長容器と、
該成長容器を囲う断熱容器と、
該断熱容器に設けた温度測定用の穴を通して、前記成長容器内の温度を測定する温度測定器と、
前記炭化珪素原料を加熱するヒーターとを備え、
昇華法により、前記炭化珪素原料を加熱して昇華させ、前記種結晶基板上に炭化珪素単結晶を成長させる炭化珪素単結晶成長装置であって、
前記成長容器蓋体が、前記成長容器蓋体の前記種結晶基板の接着領域内のみに前記成長容器蓋体を貫通する少なくとも一本の曲線または直線からなるパターンが形成されたものであることを特徴とする炭化珪素単結晶成長装置を提供する。
このように、成長容器蓋体の種結晶基板の接着領域内のみに成長容器蓋体を貫通するパターンが形成されていれば、たとえ、反りが発生しても、成長中、冷却中に種結晶基板や炭化珪素単結晶が弾性変形することで種結晶基板の基底面の曲がりを解消し、昇温、高温での成長と冷却の各工程で、成長容器蓋体から種結晶基板が受ける応力をより低減できると考えられる。それは、塑性変形ではなく、弾性変形により近づくとも考えられる。種結晶基板とその接着土台である成長容器の膨張率には差があり、その膨張率の差が転位を発生させているといわれている。しかし、膨張率の差そのものが原因ではなく、種結晶基板が昇温するにしろ、冷却するにしろ、種結晶基板貼り付けの土台である成長容器蓋体に、貫通するパターンを形成することで応力が少ない状態に近づくため、貫通らせん転位や基底面転位の発生を抑えることができる。
また、このとき、前記パターンが、前記種結晶基板が接着される前記成長容器蓋体の中心から放射状に形成されものであることが好ましい。
このような形状の貫通するパターンであれば、種結晶基板や炭化珪素単結晶が、基板全体に均一に弾性変形することができるため、貫通らせん転位や基底面転位の発生をより確実に抑えることが可能となる。
また、前記パターンが、同心円状に形成されたものであることが好ましい。
貫通するパターンが同心円状に形成された場合も、種結晶基板や炭化珪素単結晶が基板全体に均一に弾性変形することができるため、貫通らせん転位や基底面転位の発生をより確実に抑えることが可能となる。
また、前記パターンの幅が５ｍｍ以内のものであることが好ましい。
貫通するパターンの幅が５ｍｍ以内であれば、種結晶基板と成長容器蓋体との接着力を十分に確保することができるため、炭化珪素単結晶が剥がれて落下する危険性が低くなる。
また、本発明は、昇華法により成長容器の成長容器蓋体に接着された種結晶基板上に炭化珪素単結晶を成長させる炭化珪素単結晶の製造方法であって、
前記成長容器蓋体として、前記種結晶基板の接着領域内のみに前記成長容器蓋体を貫通する少なくとも一本の曲線または直線からなるパターンが形成されているものを用いて、前記炭化珪素単結晶を成長させることを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法を提供する。
前記成長容器蓋体として、前記種結晶基板の接着領域内のみに前記成長容器蓋体を貫通する少なくとも一本の曲線または直線からなるパターンが形成されているものを用いて、前記炭化珪素単結晶を成長させることを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法を提供する。
このような炭化珪素単結晶の製造方法であれば、たとえ、反りが発生しても、成長中、冷却中に種結晶基板や炭化珪素単結晶が弾性変形することで種結晶基板の基底面の曲がりが解消され、貫通らせん転位や基底面転位の発生が抑えられるため、転位密度の低い炭化珪素単結晶を製造することができる。
また、このとき、前記パターンを、前記種結晶基板が接着される前記成長容器蓋体の中心から放射状に形成されたものとすることが好ましい。また、６本または１２本ある六方晶のＳｉＣの晶癖線に沿って形成することが更に好ましい。
このような形状の貫通するパターンが形成された成長容器蓋体を用いれば、種結晶基板や炭化珪素単結晶が基板全体に均一に弾性変形することができるため、種結晶基板の基底面の曲がりが解消され、貫通らせん転位や基底面転位の発生をより確実に抑えることが可能となる。
また、このとき、前記パターンを、同心円状に形成されたものとすることが好ましい。
同心円状に形成された貫通するパターンを有する成長容器蓋体を用いた場合も、種結晶基板や炭化珪素単結晶が基板全体に均一に弾性変形することができるため、種結晶基板の基底面の曲がりが解消され、貫通らせん転位や基底面転位の発生をより確実に抑えることが可能となる。
また、このとき、前記パターンの幅を５ｍｍ以内とすることが好ましい。
このようなパターンの幅で形成された成長容器蓋体を用いれば、種結晶基板と成長容器蓋体との接着力を十分に確保することができるため、炭化珪素単結晶が剥がれて落下する危険性が低くなる。
本発明の炭化珪素単結晶成長装置であれば、成長容器蓋体の種結晶基板の接着領域内のみに成長容器蓋体を貫通するパターンが形成されていることで、たとえ、反りが発生しても、成長中、冷却中に種結晶基板や炭化珪素単結晶が弾性変形することで種結晶基板の基底面の曲がりを解消し、貫通らせん転位や基底面転位の発生を抑えることができる。
また、本発明の炭化珪素単結晶の製造方法であれば、種結晶基板の接着領域内のみに成長容器蓋体を貫通するパターンが形成されている成長容器蓋体を用いることで、たとえ、反りが発生しても、成長中、冷却中に種結晶基板や炭化珪素単結晶が弾性変形することで種結晶基板の基底面の曲がりが解消され、貫通らせん転位や基底面転位の発生が抑えられるため、転位密度の低い炭化珪素単結晶を製造することができる。
また、本発明の炭化珪素単結晶の製造方法であれば、種結晶基板の接着領域内のみに成長容器蓋体を貫通するパターンが形成されている成長容器蓋体を用いることで、たとえ、反りが発生しても、成長中、冷却中に種結晶基板や炭化珪素単結晶が弾性変形することで種結晶基板の基底面の曲がりが解消され、貫通らせん転位や基底面転位の発生が抑えられるため、転位密度の低い炭化珪素単結晶を製造することができる。
以下、本発明について、実施態様の一例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
上記のように、従来技術では、種結晶基板に発生した反りが炭化珪素単結晶の基底面を曲げることとなり、基底面転位（ＢＰＤ）や貫通らせん転位（ＴＳＤ）などを発生させてしまう。このような転位が存在する炭化珪素単結晶により製造された基板を用いた素子では、その性能が著しく低下するという問題があった。
本発明者は鋭意検討を重ねたところ、成長容器蓋体の種結晶基板の接着領域内のみに成長容器蓋体を貫通する少なくとも一本の曲線または直線からなるパターンが形成されていれば、貫通らせん転位や基底面転位の発生を抑えることができることを見出し、本発明を完成させた。
即ち、本発明は、種結晶基板が接着される成長容器蓋体と前記種結晶基板及び炭化珪素原料を収容する成長容器本体とからなる成長容器と、
該成長容器を囲う断熱容器と、
該断熱容器に設けた温度測定用の穴を通して、前記成長容器内の温度を測定する温度測定器と、
前記炭化珪素原料を加熱するヒーターとを備え、
昇華法により、前記炭化珪素原料を加熱して昇華させ、前記種結晶基板上に炭化珪素単結晶を成長させる炭化珪素単結晶成長装置であって、
前記成長容器蓋体が、前記成長容器蓋体の前記種結晶基板の接着領域内のみに前記成長容器蓋体を貫通する少なくとも一本の曲線または直線からなるパターンが形成されたものであることを特徴とする炭化珪素単結晶成長装置である。
該成長容器を囲う断熱容器と、
該断熱容器に設けた温度測定用の穴を通して、前記成長容器内の温度を測定する温度測定器と、
前記炭化珪素原料を加熱するヒーターとを備え、
昇華法により、前記炭化珪素原料を加熱して昇華させ、前記種結晶基板上に炭化珪素単結晶を成長させる炭化珪素単結晶成長装置であって、
前記成長容器蓋体が、前記成長容器蓋体の前記種結晶基板の接着領域内のみに前記成長容器蓋体を貫通する少なくとも一本の曲線または直線からなるパターンが形成されたものであることを特徴とする炭化珪素単結晶成長装置である。
以下、図１を参照し、本発明の炭化珪素単結晶成長装置を説明する。図１は、炭化珪素単結晶の製造を行うための本発明の炭化珪素単結晶成長装置の一例を示す概略断面図である。本発明の炭化珪素単結晶成長装置１００は、昇華法により、炭化珪素原料１０６を加熱して昇華させ、種結晶基板１０４上に炭化珪素単結晶１０５を成長させるものである。
図１に示す本発明の炭化珪素単結晶成長装置１００は、種結晶基板１０４が接着される成長容器蓋体１０１ａと、種結晶基板１０４及び炭化珪素原料１０６を収容する成長容器本体１０１ｂとからなる成長容器１０１と、成長容器１０１を囲う断熱容器１０２と、断熱容器１０２上部に設けた温度測定用の穴１０９を通して、成長容器１０１内の温度を測定する温度測定器１０８と、炭化珪素原料１０６を加熱するヒーター１０３とを備えている。
成長容器１０１は、例えば耐熱性のあるグラファイトで形成される。
図３〜６は、本発明の炭化珪素単結晶成長装置１００の成長容器蓋体１０１ａの例を示す図である。
本発明の炭化珪素単結晶成長装置１００は、図４（ａ）及び（ｃ）に示すように、成長容器蓋体１０１ａの種結晶基板１０４の接着領域１１２内のみに、成長容器蓋体１０１ａを貫通するパターン１１１が形成されている。パターン１１１の形状としては例えば図３に示すような直線形状や、図４（ａ）に示すような放射状のものや、図５（ａ）及び（ｂ）に示すような放射状のパターンと同心円状のパターンを組み合わせたものや、図６（ａ）に示すように放射状のパターンに更に複合的にパターンを形成したものとすることができる。また、成長容器蓋体１０１ａを貫通するパターン１１１は、直線形状、曲線状、放射状、同心円状、及び、渦巻状のパターンなどを組み合わせた形状とすることもできる。このように、パターン１１１としては様々な形状とすることができるが、いずれの場合も種結晶基板１０４を接着した際にパターン１１１が種結晶基板１０４からはみ出さないようにする（図４（ｂ）、図６（ｂ）参照）。もし、パターン１１１が種結晶基板からはみ出した場合、成長容器蓋体の裏に原料ガスが逃げて、炭化珪素単結晶１０５の成長が阻害される。
このように、成長容器蓋体１０１ａに接着された種結晶基板１０４の接着領域１１２内に成長容器蓋体１０１ａを貫通するパターン１１１が形成されていることで、たとえ、反りが発生しても、成長中、冷却中に種結晶基板１０４や炭化珪素単結晶１０５が弾性変形することで種結晶基板１０４の基底面の曲がりを解消し、転位の発生を抑えられると考えられる。
また、図３〜６に示すような形状の貫通するパターン１１１であれば、種結晶基板１０４や炭化珪素単結晶１０５が基板全体に均一に弾性変形することができるため、貫通らせん転位や基底面転位の発生をより確実に抑えることが可能となる。
また、パターン１１１の幅は５ｍｍ以下とすることが好ましい。５ｍｍ以下のパターン幅とした場合、種結晶基板の接着力も充分となり、落下の危険性もない。
また、炭化珪素単結晶１０５の結晶成長の際には、ＳＵＳや石英からなる外部容器１０７内に成長容器１０１をセットして、真空排気しながらＡｒやＮ２等の不活性ガスを供給することにより、不活性ガス雰囲気の減圧下で結晶成長を行う。
ヒーター１０３は、ＲＨ（抵抗加熱）又はＲＦ（高周波）加熱を行うものを用いることができる。また、温度測定器１０８としては、パイロメーターを用いることで、成長容器の外部から、断熱材の温度測定用の穴１０９を通して、非接触で温度測定を精度良く行うことができる。
このような本発明の炭化珪素単結晶成長装置１００を使って、炭化珪素単結晶１０５を製造する炭化珪素単結晶の製造方法を図２のフロー図を用いて説明する。
最初に、図２（ａ）に示すように炭化珪素原料１０６を成長容器本体１０１ｂに収容する。次に、炭化珪素からなる種結晶基板１０４を、種結晶基板１０４の接着領域１１２内のみに成長容器蓋体１０１ａを貫通するパターン１１１が形成された成長容器蓋体１０１ａに、パターン１１１部分を覆うように、例えばカーボン接着剤１１０で接着させ（図４（ｂ）、（ｄ）、及び、図６（ｂ）参照）、成長容器本体１０１ｂ内に収容する。次に図２（ｂ）に示すように、成長容器蓋体１０１ａと成長容器本体１０１ｂとからなる成長容器１０１を断熱容器１０２内に配置する。次に図２（ｃ）に示すように断熱容器１０２ごと外部容器１０７に配置する。次に図２（ｄ）に示すように、外部容器１０７内を真空引きし、所定の圧力（例えば１〜２０Ｔｏｒｒ）に保ち、２０００〜２３００℃に昇温する。次に図２（ｅ）に示すように昇華法により種結晶基板１０４上に炭化珪素単結晶１０５を成長させる。最後に図２（ｆ）に示すように圧力を上げて昇華を止め、成長を停止させ温度を徐々に下げて冷却を行う。
このような炭化珪素単結晶の製造方法であれば、たとえ、反りが発生しても、成長中、冷却中に種結晶基板１０４や炭化珪素単結晶１０５が弾性変形することで種結晶基板１０４の基底面の曲がりが解消され、貫通らせん転位や基底面転位の発生が抑えられるため、転位密度の低い炭化珪素単結晶を製造することができる。
また、このとき、パターン１１１を、図４（ａ）に示すように、種結晶基板１０４が接着される成長容器蓋体１０１ａの中心から放射状に形成されたものとすることが好ましい。
このような形状の貫通するパターン１１１が形成された成長容器蓋体１０１ａを用いれば、種結晶基板１０４や炭化珪素単結晶１０５が基板全体に均一に弾性変形することができるため、種結晶基板１０４の基底面の曲がりが解消され、貫通らせん転位や基底面転位の発生をより確実に抑えることが可能となる。
このような形状の貫通するパターン１１１が形成された成長容器蓋体１０１ａを用いれば、種結晶基板１０４や炭化珪素単結晶１０５が基板全体に均一に弾性変形することができるため、種結晶基板１０４の基底面の曲がりが解消され、貫通らせん転位や基底面転位の発生をより確実に抑えることが可能となる。
また、このとき、パターン１１１を、同心円状に貫通するパターンが形成されたものとすることが好ましい。
同心円状に貫通するパターン１１１を有する成長容器蓋体を用いた場合も、種結晶基板１０４や炭化珪素単結晶１０５が基板全体に均一に弾性変形することができるため、種結晶基板１０４の基底面の曲がりが解消され、貫通らせん転位や基底面転位の発生をより確実に抑えることが可能となる。
同心円状に貫通するパターン１１１を有する成長容器蓋体を用いた場合も、種結晶基板１０４や炭化珪素単結晶１０５が基板全体に均一に弾性変形することができるため、種結晶基板１０４の基底面の曲がりが解消され、貫通らせん転位や基底面転位の発生をより確実に抑えることが可能となる。
また、このとき、パターン１１１の幅を５ｍｍ以内とすることが好ましい。
このようなパターン１１１の幅で形成された成長容器蓋体１０１ａを用いれば、種結晶基板１０４と成長容器蓋体１０１ａとの接着力を十分に確保することができるため、炭化珪素単結晶１０５が剥がれて落下する危険性もなくなる。
このようなパターン１１１の幅で形成された成長容器蓋体１０１ａを用いれば、種結晶基板１０４と成長容器蓋体１０１ａとの接着力を十分に確保することができるため、炭化珪素単結晶１０５が剥がれて落下する危険性もなくなる。
以下、実施例及び比較例を用いて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例）
４インチ（１０１．６ｍｍ）口径の炭化珪素種結晶基板を図４に示すような放射状に貫通するパターンが形成された成長容器蓋体に接着させ、図２に示すようなフローで炭化珪素単結晶を成長させた。成長した炭化珪素単結晶から炭化珪素単結晶基板を採取して貫通らせん転位と基底面転位の密度を調べた。
４インチ（１０１．６ｍｍ）口径の炭化珪素種結晶基板を図４に示すような放射状に貫通するパターンが形成された成長容器蓋体に接着させ、図２に示すようなフローで炭化珪素単結晶を成長させた。成長した炭化珪素単結晶から炭化珪素単結晶基板を採取して貫通らせん転位と基底面転位の密度を調べた。
（比較例）
４インチ（１０１．６ｍｍ）口径の炭化珪素種結晶基板を、貫通するパターンが形成されていない成長容器蓋体を用い、図７に示すようなフローで炭化珪素単結晶を成長させた。成長した炭化珪素単結晶から炭化珪素単結晶基板を採取して貫通らせん転位と基底面転位の密度を調べた。
４インチ（１０１．６ｍｍ）口径の炭化珪素種結晶基板を、貫通するパターンが形成されていない成長容器蓋体を用い、図７に示すようなフローで炭化珪素単結晶を成長させた。成長した炭化珪素単結晶から炭化珪素単結晶基板を採取して貫通らせん転位と基底面転位の密度を調べた。
実施例及び比較例における炭化珪素単結晶基板の貫通らせん転位（ＴＳＤ）の密度を調べた結果を表１、基底面転位（ＢＰＤ）の密度を調べた結果を表２、及び、貫通刃状転位（ＴＥＤ）の密度を調べた結果を表３に示す。
また、溶融ＫＯＨによる欠陥選択エッチングでの、実施例における転位ピットの観察写真を図１０（a）、（ｂ）、比較例における転位ピットの観察写真を図１０（ｃ）、（ｄ）に示す。
また、溶融ＫＯＨによる欠陥選択エッチングでの、実施例における転位ピットの観察写真を図１０（a）、（ｂ）、比較例における転位ピットの観察写真を図１０（ｃ）、（ｄ）に示す。
表１、表２、表３から明らかなように、実施例は、比較例に比べていずれの転位密度も非常に低い結果となり、どちらの転位密度も大幅に改善した。実施例では、成長容器蓋体の種結晶基板の接着領域内のみに成長容器蓋体を貫通するパターンが形成されているため、たとえ、反りが発生しても、成長中、冷却中に種結晶基板や炭化珪素単結晶が弾性変形することで種結晶基板の基底面の曲がりを解消し、貫通らせん転位や基底面転位、貫通刃状転位の発生を抑えることができた。
また、図１０から明らかなように、実施例は、比較例に比べて、溶融ＫＯＨによる欠陥選択エッチングでのエッチピット密度が低い結果となり、転位ピットが大幅に減少した。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
１００、２００…炭化珪素単結晶成長装置、 １０１、２０１…成長容器、
１０１ａ、２０１ａ…成長容器蓋体、 １０１ｂ、２０１ｂ…成長容器本体、
１０２、２０２…断熱容器、 １０３、２０３…ヒーター、
１０４、２０４…種結晶基板、 １０５、２０５…炭化珪素単結晶、
１０６、２０６…炭化珪素原料、 １０７、２０７…外部容器、
１０８、２０８…温度測定器、 １０９、２０９…温度測定用の穴、
１１０、２１０…カーボン接着剤、
１１１…パターン、 １１２…接着領域。
１０１ａ、２０１ａ…成長容器蓋体、 １０１ｂ、２０１ｂ…成長容器本体、
１０２、２０２…断熱容器、 １０３、２０３…ヒーター、
１０４、２０４…種結晶基板、 １０５、２０５…炭化珪素単結晶、
１０６、２０６…炭化珪素原料、 １０７、２０７…外部容器、
１０８、２０８…温度測定器、 １０９、２０９…温度測定用の穴、
１１０、２１０…カーボン接着剤、
１１１…パターン、 １１２…接着領域。
Claims (8)
- 種結晶基板が接着される成長容器蓋体と前記種結晶基板及び炭化珪素原料を収容する成長容器本体とからなる成長容器と、
該成長容器を囲う断熱容器と、
該断熱容器に設けた温度測定用の穴を通して、前記成長容器内の温度を測定する温度測定器と、
前記炭化珪素原料を加熱するヒーターとを備え、
昇華法により、前記炭化珪素原料を加熱して昇華させ、前記種結晶基板上に炭化珪素単結晶を成長させる炭化珪素単結晶成長装置であって、
前記成長容器蓋体が、前記成長容器蓋体の前記種結晶基板の接着領域内のみに前記成長容器蓋体を貫通する少なくとも一本の曲線または直線からなるパターンが形成されたものであることを特徴とする炭化珪素単結晶成長装置。 - 前記パターンが、前記種結晶基板が接着される前記成長容器蓋体の中心から放射状に形成されものであることを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素単結晶成長装置。
- 前記パターンが、同心円状に形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素単結晶成長装置。
- 前記パターンの幅が５ｍｍ以内のものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の炭化珪素単結晶成長装置。
- 昇華法により成長容器の成長容器蓋体に接着された種結晶基板上に炭化珪素単結晶を成長させる炭化珪素単結晶の製造方法であって、
前記成長容器蓋体として、前記種結晶基板の接着領域内のみに前記成長容器蓋体を貫通する少なくとも一本の曲線または直線からなるパターンが形成されているものを用いて、前記炭化珪素単結晶を成長させることを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。 - 前記パターンを、前記種結晶基板が接着される前記成長容器蓋体の中心から放射状に形成されたものとす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。
- 前記パターンを、同心円状に形成されたものとす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。
- 前記パターンの幅を５ｍｍ以内とすることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
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