JP2021004166A - ＳｉＣインゴットの製造方法及びＳｉＣインゴット - Google Patents

Abstract

【課題】異種多形及び結晶欠陥の発生を抑制できるＳｉＣインゴットの製造方法及びその製造方法で得られるＳｉＣインゴットの提供。【解決手段】第１方向ｘに２〜６°のオフセット角を有し、第１方向ｘの第１端１０ａ側に人工欠陥１１を有する６インチ以上の種結晶１０を準備する準備工程と、種結晶１０の第１面１０Ａに単結晶２０を結晶成長する成長工程と、を有し、成長工程において、単結晶２０の径は、結晶成長するにつれて種結晶１０の径から大きくなり、成長工程は、種結晶１０の第１方向ｘの中心１０ｃにおける成長量ｈ３が８ｍｍ未満である成長前半と、成長前半以降の成長後半と、に分けられ、成長後半において、第１方向ｘの第１端２０ａにおける成長量ｈ１を、第１方向ｘにおける第１端２０ａと反対側の第２端２０ｂにおける成長量ｈ２より小さくする、ＳｉＣインゴットの製造方法。【選択図】図１

Description

本発明は、ＳｉＣインゴットの製造方法及びＳｉＣインゴットに関する。

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。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。

半導体等のデバイスには、ＳｉＣウェハ上にエピタキシャル膜を形成したＳｉＣエピタキシャルウェハが用いられる。ＳｉＣウェハ上に化学的気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）によって設けられたエピタキシャル膜が、ＳｉＣ半導体デバイスの活性領域となる。ＳｉＣウェハは、ＳｉＣインゴットを加工して得られる。

ＳｉＣインゴットは、昇華再結晶法（以下、昇華法という）等の方法で作製できる。昇華法は、原料から昇華した原料ガスを種結晶上で再結晶化することで、大きな単結晶を得る方法である。高品質なＳｉＣインゴットを得るために、欠陥や異種多形（ポリタイプの異なる結晶が混在すること）を抑制する方法が求められている。

例えば、特許文献１には、ｃ面ファセットと螺旋転位発生領域とを一致させることで、異種多形の発生を抑制できることが記載されている。ｃ面ファセットは、結晶成長面においてｃ面が露出した部分である。ｃ面ファセットにおける結晶成長は、ｃ面に対してオフセット角を有する部分におけるステップフロー成長と挙動が異なる。ｃ面ファセットでは、異種多形が発生しやすい。異種多形が発生しやすいｃ面ファセットに螺旋転位を導入することで、異種多形の発生を抑制している。

特許第４９２４２９０号公報

しかしながら、ＳｉＣインゴットの大口径化に伴い、結晶成長面におけるｃ面ファセットが生じる位置に変化が生じている。ｃ面ファセットは、結晶成長に伴いＳｉＣインゴットの外周側に向って移行し、人工欠陥に伴う螺旋転位発生領域から外れてしまう場合がある。また結晶成長に伴い、ｃ面ファセットがＳｉＣインゴットの外周側に向って移行しないように、ＳｉＣインゴットの凸度を高めると、ＳｉＣインゴット内に生じる応力が大きくなり、クラックや基底面転位（ｃ面スリップ）の発生頻度が高まるという問題がある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、異種多形及び結晶欠陥の発生を抑制できるＳｉＣインゴットの製造方法及びその製造方法で得られるＳｉＣインゴットを提供することを目的とする。

本発明者は、ｃ面ファセットが発生するオフセットの上流側においてのみＳｉＣインゴットの曲率を高めることで、ｃ面ファセットが形成される位置を制御しつつ、ＳｉＣインゴット内に生じる応力の増大を抑制できることを見出した。
すなわち、本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を提供する。

（１）第１の態様に係るＳｉＣインゴットの製造方法は、第１方向に２°以上６°以下のオフセット角を有し、第１方向の第１端側に人工欠陥を有する直径６インチ以上の種結晶を準備する準備工程と、前記種結晶の第１面に単結晶を結晶成長させる成長工程と、を有し、前記成長工程において、前記単結晶の径は、結晶成長するにつれて前記種結晶の径から大きくなり、前記成長工程は、前記種結晶の前記第１方向の中心における成長量が８ｍｍ未満である成長前半と、前記成長前半以降の成長後半と、に分けられ、前記成長後半において、前記第１方向の第１端における成長量を、前記第１方向における前記第１端と反対側の第２端における成長量より小さくする。

（２）上記態様に係るＳｉＣインゴットの製造方法において、前記成長工程において、前記種結晶を囲む加熱装置の中心を、前記種結晶の中心より前記第２端側にずらしてもよい。

（３）上記態様に係るＳｉＣインゴットの製造方法において、前記成長工程は、前記種結晶を坩堝の設置面に設置する工程と、前記坩堝の壁を介して前記設置面と対向する面に、開口部を有する断熱材を設置する工程と、を有し、前記断熱材の前記開口部の中心は、前記種結晶の中心に対して前記第２端側にずれていてもよい。

（４）第２の態様に係るＳｉＣインゴットは、第１方向に２°以上６°以下のオフセット角を有し、第１方向の第１端側に人工欠陥を有する直径６インチ以上の種結晶と、前記種結晶の第１面に積層された単結晶と、を備え、前記単結晶は、前記種結晶の前記第１面から積層方向に拡径しており、前記単結晶の第１方向の第１端の前記第１面に対する高さは、前記第１端と反対側の第２端の前記第１面に対する高さより１ｍｍ以上低い。

（５）上記態様に係るＳｉＣインゴットにおいて、前記単結晶の前記第１方向の中心の前記第１面に対する高さは、前記第１端及び前記第２端の前記第１面に対する高さより高くてもよい。

（６）上記態様に係るＳｉＣインゴットにおいて、前記単結晶の前記第１方向の中心と前記第１端とを繋ぐ曲線の曲率は、前記単結晶の前記第１方向の中心と前記第２端とを繋ぐ曲線の曲率より大きくてもよい。

（７）上記態様に係るＳｉＣインゴットにおいて、前記人工欠陥は、前記種結晶の第１端から前記種結晶の直径の２５％以内の位置にあってもよい。

上記態様にかかるＳｉＣインゴットの製造方法は、異種多形及び結晶欠陥の発生を抑制できる。 上記態様にかかるＳｉＣインゴットは、異種多形及び結晶欠陥が少なく、高品質なＳｉＣウェハを効率的に得ることができる。

成長過程のＳｉＣインゴットの断面図である。 成長過程のＳｉＣインゴットの平面図である。 第１の方法を模式的に示す図である。 第１の方法を模式的に示す図である。 第２の方法を模式的に示す図である。 ＳｉＣインゴットのｘ方向の第１端側の要部を拡大した図である。 ｃ面ファセットとその他の部分との結晶成長の違いを示す図である。 ｃ面ファセットに螺旋転位が存在する場合における結晶成長を示す図である。 比較例１に係る成長過程のＳｉＣインゴットの断面図である。 本実施形態に係るＳｉＣインゴットの断面図である。

以下、本実施形態について、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、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。

まず方向について定義する。後述する種結晶１０から単結晶２０へ向かう方向をｚ方向とし、ｚ方向と直交する面の一方向をｘ方向とする。ｘ方向は、種結晶１０の結晶面が第１面１０Ａに対して所定のオフセット角で傾く方向である。ｘ方向は、第１方向の一例であり、オフセット方向と言われる場合もある。ｙ方向はｘ方向及びｚ方向と直交する方向である。

「ＳｉＣインゴットの製造方法」
第１実施形態に係るＳｉＣインゴットの製造方法は、準備工程と成長工程とを有する。図１は、成長過程のＳｉＣインゴット１００の断面図である。図２は、成長過程のＳｉＣインゴットの平面図である。図１は、図２におけるＡ−Ａ面に沿って切断した断面である。ＳｉＣインゴット１００は、種結晶１０の第１面１０Ａに単結晶２０が結晶成長している。

準備工程は、種結晶１０を準備する工程である。種結晶１０は、６インチ以上のＳｉＣの単結晶である。種結晶１０の結晶面は、種結晶１０の第１面１０Ａに対してｘ方向に所定のオフセット角で傾いている。所定のオフセット角は、例えば２°以上６°以下である。種結晶１０は、ｘ方向の第１端１０ａ側に、人工欠陥１１を有する。人工欠陥１１は、例えば、種結晶１０の第１端１０ａから種結晶１０の直径の２５％以内の位置にある。人工欠陥１１は、種結晶１０の第１面１０Ａに形成される。

人工欠陥１１は、その他の部分に対して結晶構造が乱れた部分である。人工欠陥１１は、例えば、機械加工、イオン注入等により種結晶１０の表面（第１面１０Ａ）に形成される。人工欠陥１１は、結晶成長の過程において螺旋転位を生み出す発生起点となる。結晶構造が乱れた部分の上に結晶成長を行うと、結晶構造の乱れを解消しながら結晶成長が生じる。例えば、成長方向に平行な＜０００１＞方向の乱れは、＜０００１＞に平行なバーガーズベクトルを持つ螺旋転位やマイクロパイプ、フランク型の積層欠陥等に変換されて解消する。成長方向に垂直な＜１１−２０＞方向や＜１−１００＞方向の乱れは、それらの方向にバーガーズベクトルを持つ、貫通刃状転位や基底面転位、ショックレー型の積層欠陥等に変換されて解消する。

成長工程は、種結晶１０の第１面１０Ａに単結晶２０を結晶成長させる工程である。成長工程では、単結晶２０の径（直径）を、結晶成長するにつれて種結晶１０の径（直径）から大きくする。結晶径は、例えば、昇華法において単結晶２０に至る昇華ガスの流れを、テーパー部材等により制御すると、拡大する。結晶成長後の単結晶２０の径は、例えば、種結晶１０の径より２ｍｍ以上大きくする。

成長工程は、成長前半と、成長後半とに分けられる。成長前半は、種結晶１０のｘ方向の中心１０ｃにおける成長量ｈ３が８ｍｍ未満までの成長を指す。成長後半は、種結晶１０のｘ方向の中心１０ｃにおける成長量ｈ３が８ｍｍ以上の成長を指す。中心１０ｃは、ｘ方向の中心線ｃ１と第１面１０Ａとの交点であり、種結晶１０の第１面１０Ａにおけるｘ方向の中心である。成長量ｈ３は、成長工程において単結晶２０のｘ方向の中心２０ｃから種結晶１０の第１面１０Ａに下した垂線の高さである。ここで、中心２０ｃは、ｘ方向の中心線ｃ１と結晶成長面２０Ａとの交点である。成長前半は結晶成長の初期であり、結晶成長が安定化していない。成長後半は、結晶成長が安定化し、成長空間の条件を整えることで結晶成長を制御できる。

本実施形態に係るＳｉＣインゴットの製造方法では、成長後半において、単結晶２０の第１端２０ａにおける成長量ｈ１を、第２端２０ｂにおける成長量ｈ２より小さくする。第１端２０ａは、単結晶２０の人工欠陥１１が設けられた側のｘ方向の端部である。第２端２０ｂは、ｘ方向において単結晶２０の第１端２０ａと反対側の端部である。単結晶２０の結晶成長面２０Ａと側面２０Ｂとが連続的に繋がり、第１端２０ａ及び第２端２０ｂを明確に定義できない場合は、ｚ方向からの平面視で、最外端となる位置から１ｍｍ内側に入った位置を第１端２０ａ、第２端２０ｂとする。

第１端２０ａにおける成長量ｈ１と第２端２０ｂにおける成長量ｈ２との差Δｈは、好ましくは１．０ｍｍ以上であり、より好ましくは１．５ｍｍ以上であり、さらに好ましくは２．０ｍｍ以上である。

第１端２０ａにおける成長量ｈ１を、第２端２０ｂにおける成長量ｈ２より小さくする方法は、特に限定されるものではないが、様々な方法がある。以下、いくつかの方法を例示する。

まず第１の方法について説明する。図３及び図４は、第１の方法を模式的に示す図である。ＳｉＣインゴットは、例えば、昇華法により製造される。図３及び図４に示す製造装置は、坩堝３０と回転台４０と加熱装置５０とを有する。

坩堝３０は、内部に種結晶１０及び原料３１を設置できる。種結晶１０は、原料３１と対向する位置に設置される。単結晶２０は、原料３１が昇華し、種結晶１０の第１面１０Ａで再結晶化することで得られる。坩堝３０は、回転台４０に支持され、回転台４０が回転することで回転する。加熱装置５０は、坩堝３０の周囲を囲む。

第１の方法では、種結晶１０を囲む加熱装置５０の中心を、種結晶１０の中心より第２端２０ｂ側にずらす。すなわち、加熱装置５０の中心線ｃ２を種結晶１０の中心線ｃ１より第２端２０ｂ側にずらす。加熱装置５０の中心線ｃ２は、ｚ方向から見た際に加熱装置５０で囲まれる領域の中心軸である。単結晶２０は、等温面に沿って結晶成長する。等温面は、加熱装置５０の中心線ｃ２を基準にｘ方向及びｙ方向にほぼ対称になる。加熱装置５０の中心線ｃ２と種結晶１０の中心線ｃ１とをずらすと、結晶成長面２０Ａの近傍における等温面は、中心線ｃ１に対して非対称となる。その結果、加熱装置５０の中心線ｃ２に近い第２端２０ｂ側の結晶成長が、第１端２０ａにおける結晶成長より促進され、第１端２０ａにおける成長量ｈ１が、第２端２０ｂにおける成長量ｈ２より小さくなる。

図３は、第１の方法の一例であり、坩堝３０の中心に種結晶１０を設置し、坩堝３０ごと種結晶１０の中心線ｃ１を加熱装置５０の中心線ｃ２に対してずらしている。図４は、第１の方法の別の例であり、種結晶１０を設置する位置を坩堝３０の中心からずらすことで、種結晶１０の中心線ｃ１を加熱装置５０の中心線ｃ２に対してずらしている。

次いで、第２の方法について説明する。図５は、第２の方法を模式的に示す図である。図５（ａ）は、第２の方法における製造装置の斜視図であり、図５（ｂ）は第２の方法における製造装置の断面図である。

図５に示す製造装置は、坩堝３０と断熱材６０とを有する。坩堝３０の周囲は、図３及び図４と同様に、加熱装置で囲まれている。まず第１の方法と同様に、坩堝３０の内部に種結晶１０を設置する。種結晶１０は、坩堝３０の中心（加熱装置の中心線と重なる位置）に設置する。次いで、坩堝３０に断熱材６０を設置する。断熱材６０は、坩堝３０内部における種結晶１０が設置された設置面３０Ａと坩堝３０の壁を介して対向する位置に設置する。断熱材６０は、開口部６０Ａを有する。開口部６０Ａの中心は、種結晶１０の中心に対して第２端２０ｂ側にずれている。すなわち、開口部６０Ａの中心線ｃ３は、種結晶１０の中心線ｃ１に対して第２端２０ｂ側にずれている。

第１の方法でも記載のように、単結晶２０は、等温面に沿って結晶成長する。種結晶１０の中心線ｃ１に対して非対称な開口部６０Ａを有する断熱材６０を坩堝３０に設置すると、坩堝３０内の等温面が中心線ｃ１に対して非対称となる。その結果、開口部６０Ａの中心線ｃ３に近い第２端２０ｂ側の結晶成長が、第１端２０ａにおける結晶成長より促進され、第１端２０ａにおける成長量ｈ１が、第２端２０ｂにおける成長量ｈ２より小さくなる。

またこの他、単結晶２０に至るガスの流れを制御するテーパー部材の形状を、中心線ｃ１に対して非対称にしてもよいし、種結晶１０が設置される台座の一部を加工して種結晶１０の第１面１０Ａと原料３１との距離をｘ方向の位置によって変えてもよい。

また単結晶２０のｘ方向の中心２０ｃにおける単結晶２０の成長量ｈ３は、第１端２０ａ及び第２端２０ｂにおける成長量ｈ１、ｈ２より大きくすることが好ましい。結晶成長面２０Ａが凸状になり、欠陥の発生を抑制できる。

また単結晶２０の中心２０ｃにおける成長量ｈ３は、好ましくは第１端２０ａにおける成長量ｈ１より２％以上大きくし、より好ましくは第１端２０ａにおける成長量ｈ１より５％以上１２％以下だけ大きくする。単結晶２０の中心２０ｃにおける成長量ｈ３は、好ましくは第２端２０ｂにおける成長量ｈ２より１％以上大きくし、より好ましくは第２端２０ｂにおける成長量ｈ２より４％以上１１％以下だけ大きくする。第１端２０ａ、第２端２０ｂ及び中心２０ｃの成長量ｈ１、ｈ２、ｈ３を制御することで、結晶成長面２０Ａの形状を制御できる。単結晶２０の各点における成長量ｈ１、ｈ２、ｈ３は、結晶成長面２０Ａ近傍の等温面を制御することで調整できる。

また単結晶２０の中心２０ｃと第１端２０ａとを繋ぐ結晶成長面２０Ａの曲率は、単結晶２０の中心２０ｃと第２端２０ｂとを繋ぐ結晶成長面２０Ａの曲率より大きくすることが好ましい。第１端２０ａにおける接線と中心２０ｃにおける接線との差角をΔα、第２端２０ｂにおける接線と中心２０ｃにおける接線との差角をΔβ、オフセット角をθとした際に、Δαはθ＜Δα＜２θを満たすことが好ましく、Δβは０≦Δβ＜Δαを満たすことが好ましい。ここで、各点における接線は、第１端２０ａ又は第２端２０ｂと中心２０ｃとの高低差を真円の円弧に近似した場合における円弧の各点における接線である。

単結晶２０の中心２０ｃと第１端２０ａとを繋ぐ結晶成長面２０Ａの曲率は、結晶成長過程におけるｃ面ファセットの位置に影響を及ぼす。中心２０ｃと第１端２０ａとを繋ぐ結晶成長面２０Ａの曲率が所定の範囲にあると、結晶成長過程においてｃ面ファセットが単結晶２０の内部に移動することを抑制できる。単結晶２０の中心２０ｃと第２端２０ｂとを繋ぐ結晶成長面２０Ａの曲率は、第２端２０ｂの近傍における単結晶２０の内部に生じる応力の大きさに影響を及ぼす。単結晶２０の中心２０ｃと第２端２０ｂとを繋ぐ結晶成長面２０Ａの曲率が大きいと、単結晶２０の内部に生じる応力が大きくなり、ｃ面スリップ等により基底面転位が発生しやすくなる。基底面転位は、第１端２０ａ近傍より第２端２０ｂ近傍で生じやすい。

本実施形態に係るＳｉＣインゴットの製造方法によれば、結晶成長過程においてｃ面ファセットが、人工欠陥１１に伴う螺旋転位発生箇所２２の内部に生じ、異種多形の発生を抑制できる。また本実施形態に係るＳｉＣインゴットの製造方法によれば、結晶成長面２０Ａが過度に湾曲することがなく、クラックや基底面転位（ｃ面スリップ）の発生を抑制できる。

まずｃ面ファセットについて説明する。図６は、ＳｉＣインゴット１００のｘ方向の第１端１０ａ側の要部を拡大した図である。単結晶２０は、種結晶１０上に成長している。種結晶１０及び単結晶２０の結晶面ＣＳは、オフセット角θで第１面１０Ａに対してｘ方向に傾いている。単結晶２０の結晶成長面２０Ａは、ｚ方向に凸状に形成される。結晶成長面２０Ａがｚ方向に凸状の場合、結晶成長面２０Ａの一部は結晶面ＣＳと平行になる。結晶成長面２０Ａにおいて、結晶面ＣＳと平行な面がｃ面ファセットＦである。ｃ面ファセットＦは結晶面ＣＳと平行であり、ｃ面（（０００１）面）が露出しているとも言える。単結晶２０内において、ｃ面ファセットが形成された位置は、軌跡２１として確認できる。

ｃ面ファセットＦは、結晶成長面２０Ａのｃ面ファセットＦ以外の部分と結晶成長の挙動が異なる。図７は、ｃ面ファセットＦとその他の部分との結晶成長の違いを示す図である。図７（ａ）は、ステップフロー成長する部分における結晶成長を示す図であり、図７（ｂ）はｃ面ファセットＦにおける結晶成長を示す図である。

図７（ａ）に示すように、ｃ面ファセットＦ以外の結晶成長面２０Ａでは、ステップフロー成長が生じる。ステップフロー成長は、ａ面方向（＜１１−２０＞方向）に結晶が成長する。単結晶２０は、ａ面方向に結晶が成長することで、全体としてｚ方向に成長する。ステップフロー成長は、ａ面の情報を引き継いで結晶成長する。

ＳｉＣは、３Ｃ−ＳｉＣ、４Ｈ−ＳｉＣ、６Ｈ−ＳｉＣ等の多形を有する。多形は、ｃ面方向（＜０００１＞方向）から見た際の最表面構造に違いはないが、ａ面方向（＜１１−２０＞方向）から見た構造は異なる。ステップフロー成長は、ａ面方向に結晶が成長するため、多形が生じにくい。

これに対し、図７（ｂ）に示すようにｃ面ファセットＦは、ｃ面が露出している。ｃ面ファセットＦでは、ｃ面方向に結晶が島状成長する。上述のように、ＳｉＣの多形はｃ面方向では区別できず、ｃ面方向に結晶が成長する際にどの結晶構造となるかは確定しない。そのためｃ面ファセットＦでは、多形が発生しやすくなる。

次いで、ｃ面ファセットＦと人工欠陥１１に伴う螺旋転位発生箇所２２とが重なると異種多形が抑制される理由について説明する。図８は、ｃ面ファセットＦに螺旋転位ＳＤが存在する場合における結晶成長を示す図である。

螺旋転位ＳＤは、螺旋状の欠陥である。螺旋転位の周りを一回りすると、格子面が螺旋階段のように１格子面だけ上がる又は下がる。結晶表面に露出した螺旋転位ＳＤの近傍は、表面にステップがみられる。結晶は、螺旋転位ＳＤの近傍において渦巻き成長する。渦巻き成長は、ａ面方向に結晶が成長するため、多形が生じにくい。

螺旋転位発生箇所２２は、螺旋転位ＳＤが発生しやすい部分である。螺旋転位発生箇所２２においては、人工欠陥１１による結晶構造の乱れを解消しようとするため、螺旋転位ＳＤが発生する。螺旋転位発生箇所２２とｃ面ファセットＦとの位置が重なると、ｃ面ファセットＦに螺旋転位ＳＤが存在する可能性が高く、異種多形の発生を抑制できる。

また本実施形態に係るＳｉＣインゴットの製造方法によれば、結晶成長過程においてｃ面ファセットＦが、螺旋転位発生箇所２２の内部に生じる理由を説明する。

図９は、比較例１に係る成長過程のＳｉＣインゴットの断面図である。図９に示すＳｉＣインゴット１０１は、単結晶２５の形状が図１と異なる。単結晶２５は、第１端２５ａと第２端２５ｂのｚ方向の高さ位置が等しく、第１端２５ａにおける成長量ｈ１と第２端２５ｂにおける成長量ｈ２とが等しい。

ＳｉＣインゴットの径が大きくなり、かつ、第１端２５ａと第２端２５ｂのｚ方向の高さ位置が等しいと、結晶成長面２５Ａの湾曲量が小さくなる。結晶成長面２５Ａの湾曲量が小さいと、ｃ面ファセットが形成される位置は、第１端２５ａに近づいていく。単結晶２５が種結晶１０に対して拡径している場合、ｚ方向からの平面視で人工欠陥１１より外側に単結晶（拡径部）が形成される。拡径部は、螺旋転位発生箇所２２より外側に位置する。拡径部では螺旋転位が発生しにくいため、拡径部にｃ面ファセットが形成されると、異種多形が発生しやすくなる。

これに対し、本実施形態に係るＳｉＣインゴットの製造方法は、単結晶２０の第１端２０ａにおける成長量ｈ１を、第２端２０ｂにおける成長量ｈ２より小さくする。その結果、単結晶２０の中心２０ｃと第１端２０ａとを繋ぐ結晶成長面２０Ａの曲率が、単結晶２０の中心２０ｃと第２端２０ｂとを繋ぐ結晶成長面２０Ａの曲率より大きくなり、ｃ面ファセットが拡径部に至ることを抑制できる。また単結晶２０の中心２０ｃと第２端２０ｂとを繋ぐ結晶成長面２０Ａの曲率を、単結晶２０の中心２０ｃと第１端２０ａとを繋ぐ結晶成長面２０Ａの曲率より小さくすることで、結晶成長面２０Ａが過度に湾曲し単結晶２０内に大きな応力が生じることを抑制でき、クラックや基底面転位（ｃ面スリップ）の発生を抑制できる。

「ＳｉＣインゴット」
図１０は、本実施形態に係るＳｉＣインゴットの断面図である。図１０に示すＳｉＣインゴット１０２は、種結晶１０と単結晶９０とを有する。図１０に示すＳｉＣインゴット１０２は、図１に示すＳｉＣインゴット１００を最後まで結晶成長させたものである。

単結晶９０の第１端９０ａの高さＨ１は、第２端９０ｂの高さＨ２より低い。第１端９０ａの高さＨ１は、第２端９０ｂの高さＨ２より１．０ｍｍ以上低く、好ましくは１．５ｍｍ以上低く、より好ましくは２．０ｍｍ以上低い。

また単結晶９０のｘ方向の中心９０ｃにおける高さＨ３は、第１端９０ａ及び第２端９０ｂにおける高さＨ１、Ｈ２より高いことが好ましい。

また中心９０ｃの高さＨ３は、好ましくは第１端９０ａの高さＨ１より２％以上高く、より好ましくは第１端９０ａの高さＨ１より５％以上１２％以下高い。中心２０ｃの高さＨ３は、好ましくは第２端９０ｂの高さＨ２より１％以上高く、より好ましくは第２端９０ｂの高さＨ２より４％以上１１％以下高い。

また中心９０ｃと第１端９０ａとを繋ぐ第１面９０Ａの曲率は、中心９０ｃと第２端９０ｂとを繋ぐ第１面９０Ａの曲率より大きくすることが好ましい。第１端９０ａにおける接線と中心９０ｃにおける接線との差角をΔα、第２端９０ｂにおける接線と中心９０ｃにおける接線との差角をΔβ、オフセット角をθとした際に、Δαはθ＜Δα＜２θを満たすことが好ましく、Δβは０≦Δβ＜Δαを満たすことが好ましい。ここで、各点における接線は、第１端９０ａ又は第２端９０ｂと中心９０ｃとの高低差を真円の円弧に近似した場合における円弧の各点における接線である。

本実施形態に係るＳｉＣインゴット１０２は、ｃ面ファセットが形成された軌跡９１と螺旋転位発生箇所９２とが重なっている。したがって、単結晶２０内に多形を有さず、多形を起点に＋ｘ方向に繋がる欠陥が抑制されている。したがって、本実施形態に係るＳｉＣインゴット１０２は、異種多形及び結晶欠陥が少なく、高品質なＳｉＣウェハを効率的に得ることができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態の一例について詳述したが、本発明はこ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。

１０ 種結晶
１０ａ、２０ａ、２５ａ、９０ａ 第１端
１０ｃ、２０ｃ、２５ｃ、９０ｃ 中心
１０Ａ、９０Ａ 第１面
１１ 人工欠陥
２０、２５、９０ 単結晶
２０Ａ、２５Ａ、９０Ａ 結晶成長面
２０ｂ、２５ｂ、９０ｂ 第２端
２０Ｂ 側面
２１、９１ 軌跡
２２、９２ 螺旋転位発生箇所
３０ 坩堝
３０Ａ 設置面
３１ 原料
４０ 回転台
５０ 加熱装置
６０ 断熱材
６０Ａ 開口部
１００、１０１、１０２ ＳｉＣインゴット
ｃ１、ｃ２、ｃ３ 中心線
ＣＳ 結晶面
Ｆ ｃ面ファセット
ｈ１、ｈ２、ｈ３ 成長量
ＳＤ 螺旋転位

Claims (7)

1. 第１方向に２°以上６°以下のオフセット角を有し、第１方向の第１端側に人工欠陥を
   有する直径６インチ以上の種結晶を準備する準備工程と、
   前記種結晶の第１面に単結晶を結晶成長させる成長工程と、を有し、
   前記成長工程において、前記単結晶の径は、結晶成長するにつれて前記種結晶の径から
   大きくなり、
   前記成長工程は、前記種結晶の前記第１方向の中心における成長量が８ｍｍ未満である
   成長前半と、前記成長前半以降の成長後半と、に分けられ、
   前記成長後半において、前記第１方向の第１端における成長量を、前記第１方向におけ
   る前記第１端と反対側の第２端における成長量より小さくする、ＳｉＣインゴットの製造
   方法。
2. 前記成長工程において、前記種結晶を囲む加熱装置の中心を、前記種結晶の中心より前
   記第２端側にずらす、請求項１に記載のＳｉＣインゴットの製造方法。
3. 前記成長工程は、
   前記種結晶を坩堝の設置面に設置する工程と、
   前記坩堝の壁を介して前記設置面と対向する面に、開口部を有する断熱材を設置する工程と、を有し、
   前記断熱材の前記開口部の中心は、前記種結晶の中心に対して前記第２端側にずれてい
   る、請求項１又は２に記載のＳｉＣインゴットの製造方法。
4. 第１方向に２°以上６°以下のオフセット角を有し、第１方向の第１端側に人工欠陥を
   有する直径６インチ以上の種結晶と、
   前記種結晶の第１面に積層された単結晶と、を備え、
   前記単結晶は、前記種結晶の前記第１面から積層方向に拡径しており、
   前記単結晶の第１方向の第１端の前記第１面に対する高さは、前記第１端と反対側の第
   ２端の前記第１面に対する高さより１ｍｍ以上低い、ＳｉＣインゴット。
5. 前記単結晶の前記第１方向の中心の前記第１面に対する高さは、前記第１端及び前記第
   ２端の前記第１面に対する高さより高い、請求項４に記載のＳｉＣインゴット。
6. 前記単結晶の前記第１方向の中心と前記第１端とを繋ぐ曲線の曲率は、前記単結晶の前
   記第１方向の中心と前記第２端とを繋ぐ曲線の曲率より大きい、請求項４又は５に記載の
   ＳｉＣインゴット。
7. 前記人工欠陥は、前記種結晶の第１端から前記種結晶の直径の２５％以内の位置にある
   、請求項４〜６のいずれか一項に記載のＳｉＣインゴット。

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