JP2023178180A

JP2023178180A - METHOD OF MANUFACTURING SiC DEVICE

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Publication number: JP2023178180A
Application number: JP2022186495A
Authority: JP
Inventors: 正人伊藤; Masato Ito; 裕政周防; Hiromasa SUO
Original assignee: Resonac Corp
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2022-06-02
Filing date: 2022-11-22
Publication date: 2023-12-14
Anticipated expiration: 2042-06-02
Also published as: JP7214034B1

Abstract

To provide a method of manufacturing an SiC device which is easy to process in laser processing.SOLUTION: A method of manufacturing an SiC device has a process of using an SiC epitaxial wafer having an SiC epitaxial layer formed on an SiC substrate to prepare the SiC device. The ratio at which a first region where the difference between a maximum and a minimum of absorption coefficient to light of 1,064 nm in wavelength is within a range of 0.25-1 occupies the SiC substrate is 70% or larger of the entire area.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ＳｉＣデバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a SiC device.

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。このため、近年、上記のような半導体デバイスにＳｉＣエピタキシャルウェハが用いられるようになっている。 Silicon carbide (SiC) has a dielectric breakdown field one order of magnitude larger and a band gap three times larger than silicon (Si). Furthermore, silicon carbide (SiC) has characteristics such as a thermal conductivity that is approximately three times higher than that of silicon (Si). Therefore, silicon carbide (SiC) is expected to be applied to power devices, high-frequency devices, high-temperature operation devices, and the like. For this reason, in recent years, SiC epitaxial wafers have been used for semiconductor devices such as those described above.

ＳｉＣエピタキシャルウェハは、ＳｉＣ基板の表面にＳｉＣエピタキシャル層を積層することで得られる。以下、ＳｉＣエピタキシャル層を積層前の基板をＳｉＣ基板と称し、ＳｉＣエピタキシャル層を積層後の基板をＳｉＣエピタキシャルウェハと称する。ＳｉＣ基板は、ＳｉＣインゴットから切り出される。 A SiC epitaxial wafer is obtained by laminating a SiC epitaxial layer on the surface of a SiC substrate. Hereinafter, the substrate before laminating the SiC epitaxial layer will be referred to as a SiC substrate, and the substrate after laminating the SiC epitaxial layer will be referred to as a SiC epitaxial wafer. A SiC substrate is cut out from a SiC ingot.

特許文献１には、結晶成長中の結晶欠陥を避けるために、周辺領域と内側領域との間の平均吸収係数の差を１０ｃｍ^－１以下としたＳｉＣ基板が開示されている。 Patent Document 1 discloses a SiC substrate in which the difference in average absorption coefficient between the peripheral region and the inner region is set to 10 cm ⁻¹ or less in order to avoid crystal defects during crystal growth.

特表２０２０－５１１３９１号公報Special Publication No. 2020-511391

近年、ＳｉＣ単結晶をレーザーで加工することが行われている。例えば、レーザーでＳｉＣ単結晶にクラックを入れることで、ＳｉＣ単結晶を分割できる。例えば、ＳｉＣインゴットからＳｉＣ基板を切り出す際、ＳｉＣ基板からさらに薄い基板を切り出す際、ＳｉＣ基板をチップ化する際に、レーザー加工が用いられている。レーザー加工は、ワイヤーソーを用いた加工より切削損失が少ないという利点を有するが、切断面の粗さが粗くなる場合や予期せぬ割れが生じる場合がある。 In recent years, laser processing of SiC single crystals has been carried out. For example, a SiC single crystal can be split by creating a crack in the SiC single crystal with a laser. For example, laser processing is used when cutting out a SiC substrate from a SiC ingot, when cutting out a thinner substrate from a SiC substrate, and when forming a SiC substrate into chips. Laser machining has the advantage of less cutting loss than machining using a wire saw, but the roughness of the cut surface may become rough or unexpected cracks may occur.

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、レーザー加工時に加工しやすい、ＳｉＣ基板及びＳｉＣインゴット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 of the present invention is to provide a SiC substrate and a SiC ingot that are easy to process during laser processing.

本発明者らは、レーザー光に対する吸収係数の面内バラツキの小さいＳｉＣ基板及びＳｉＣインゴットを作製し、これを用いることで加工成功率が高まることを見出した。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。 The present inventors have fabricated a SiC substrate and a SiC ingot with small in-plane variations in absorption coefficient for laser light, and have found that the success rate of processing can be increased by using the SiC substrate and SiC ingot. The present invention provides the following means to solve the above problems.

（１）第１の態様にかかるＳｉＣ基板は、波長が１０６４ｎｍの光に対する吸収係数の最大値と最小値との差が０．２５ｃｍ^－１である第１領域が占める割合が、全面積の７０％以上である。 (1) In the SiC substrate according to the first aspect, the first region in which the difference between the maximum value and the minimum value of the absorption coefficient for light with a wavelength of 1064 nm is 0.25 cm ⁻¹ occupies 70% of the total area. % or more.

（２）上記態様にかかるＳｉＣ基板は、前記第１領域が占める割合が、全面積の８０％以上でもよい。 (2) In the SiC substrate according to the above aspect, the first region may occupy 80% or more of the total area.

（３）上記態様にかかるＳｉＣ基板は、前記第１領域が占める割合が、全面積の９０％以上でもよい。 (3) In the SiC substrate according to the above aspect, the first region may occupy 90% or more of the total area.

（４）上記態様にかかるＳｉＣ基板は、前記第１領域が占める割合が、全面積の９５％以上でもよい。 (4) In the SiC substrate according to the above aspect, the first region may occupy 95% or more of the total area.

（５）上記態様にかかるＳｉＣ基板は、直径が１４９ｍｍ以上でもよい。 (5) The SiC substrate according to the above aspect may have a diameter of 149 mm or more.

（６）上記態様にかかるＳｉＣ基板は、直径が１９９ｍｍ以上でもよい。 (6) The SiC substrate according to the above aspect may have a diameter of 199 mm or more.

（７）上記態様にかかるＳｉＣ基板は、波長が１０６４ｎｍの光に対する吸収係数の最大値が３．００ｃｍ^－１以下でもよい。 (7) The SiC substrate according to the above aspect may have a maximum absorption coefficient of 3.00 cm ⁻¹ or less for light having a wavelength of 1064 nm.

（８）上記態様にかかるＳｉＣ基板は、波長が１０６４ｎｍの光に対する吸収係数の最大値が２．７５ｃｍ^－１以下でもよい。 (8) The SiC substrate according to the above aspect may have a maximum absorption coefficient of 2.75 cm ⁻¹ or less for light having a wavelength of 1064 nm.

（９）第２の態様にかかるＳｉＣインゴットは、ＳｉＣ基板を切り出し、その切断面を評価した際に、１０６４ｎｍの光に対する吸収係数の最大値と最小値との差が０．２５ｃｍ^－１である第１領域が占める割合が、前記切断面の全面積の７０％以上である。 (9) In the SiC ingot according to the second aspect, when the SiC substrate is cut out and the cut surface is evaluated, the difference between the maximum value and the minimum value of the absorption coefficient for 1064 nm light is 0.25 cm ^-1 . The proportion occupied by the first region is 70% or more of the total area of the cut surface.

上記態様にかかるＳｉＣ基板及びＳｉＣインゴットは、レーザー加工時に加工しやすい。 The SiC substrate and SiC ingot according to the above embodiments are easy to process during laser processing.

本実施形態に係るＳｉＣ基板の平面図である。FIG. 2 is a plan view of a SiC substrate according to the present embodiment. ＳｉＣ基板の吸収係数とＳｉＣ基板にクラックを入れるのに必要なレーザーの出力の関係を示すグラフである。2 is a graph showing the relationship between the absorption coefficient of a SiC substrate and the laser output required to crack the SiC substrate. ＳｉＣインゴットの製造装置の一例である昇華法を説明するための模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a sublimation method, which is an example of a SiC ingot manufacturing apparatus.

以下、本実施形態にかかるＳｉＣ基板等について、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、本実施形態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 substrate and the like according to this embodiment will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In the drawings used in the following explanation, characteristic parts of this embodiment may be shown enlarged for convenience in order to make it easier to understand, and the dimensional ratios of each component may differ from the actual ones. There is. The materials, dimensions, etc. exemplified in the following description are merely examples, and the present invention is not limited thereto, and can be practiced with appropriate changes within the scope of the invention.

図１は、本実施形態に係るＳｉＣ基板１０の平面図である。ＳｉＣ基板１０は、例えば、ｎ型ＳｉＣからなる。ＳｉＣ基板１０のポリタイプは、特に問わず、２Ｈ、３Ｃ、４Ｈ、６Ｈのいずれでもよい。ＳｉＣ基板１０は、例えば、４Ｈ－ＳｉＣである。 FIG. 1 is a plan view of a SiC substrate 10 according to this embodiment. SiC substrate 10 is made of, for example, n-type SiC. The polytype of the SiC substrate 10 is not particularly limited and may be any of 2H, 3C, 4H, and 6H. SiC substrate 10 is, for example, 4H-SiC.

ＳｉＣ基板１０の平面視形状は略円形である。ＳｉＣ基板１０は、結晶軸の方向を把握するためのオリエンテーションフラットＯＦもしくはノッチを有してもよい。ＳｉＣ基板１０の直径は、例えば、１４９ｍｍ以上であり、好ましくは１９９ｍｍ以上である。ＳｉＣ基板１０の直径が大きいほど、レーザー加工で安定な切断が難しいため、本実施形態の構成を満たすＳｉＣ基板１０は、直径が大きいほど有用性が高い。 The SiC substrate 10 has a substantially circular shape in plan view. The SiC substrate 10 may have an orientation flat OF or a notch for determining the direction of the crystal axis. The diameter of SiC substrate 10 is, for example, 149 mm or more, preferably 199 mm or more. The larger the diameter of the SiC substrate 10, the more difficult it is to stably cut the SiC substrate 10 by laser processing. Therefore, the larger the diameter of the SiC substrate 10 that satisfies the configuration of this embodiment, the more useful it is.

本実施形態に係るＳｉＣ基板１０は、第１領域１を有する。第１領域１は、波長が１０６４ｎｍの光に対する吸収係数の最大値と最小値との差が０．２５ｃｍ^－１である。図１では、第１領域１をＳｉＣ基板１０と中心を同じとする円形で図示したが、この例に限られない。例えば、第１領域１の中心とＳｉＣ基板１０の中心とずれていてもよいし、第１領域１の形状は不定形でもよい。以下、吸収係数αは、３００Ｋの温度条件における値である。 SiC substrate 10 according to this embodiment has first region 1 . In the first region 1, the difference between the maximum value and the minimum value of the absorption coefficient for light having a wavelength of 1064 nm is 0.25 cm ⁻¹ . In FIG. 1, the first region 1 is illustrated as a circle having the same center as the SiC substrate 10, but the first region 1 is not limited to this example. For example, the center of the first region 1 may be offset from the center of the SiC substrate 10, or the shape of the first region 1 may be irregular. Hereinafter, the absorption coefficient α is a value under a temperature condition of 300K.

吸収係数αは、ＳｉＣ基板１０の波長１０６４ｎｍの光に対する吸収率ＡとＳｉＣ基板１０の厚さＬから求められる。ＳｉＣ基板１０の波長１０６４ｎｍの光に対する吸収率Ａは、反射率Ｔ、透過率ＲからＡ＝１－Ｔ－Ｒで求められる。反射率Ｔは、ＳｉＣ基板１０への入射光の強度Ｉ_０とＳｉＣ基板１０からの反射光の強度Ｉ_１とを用いて、Ｔ＝Ｉ_１／Ｉ_０で求められる。透過率Ｒは、ＳｉＣ基板１０への入射光の強度Ｉ_０とＳｉＣ基板１０を透過する透過光の強度Ｉ_２とを用いて、Ｒ＝Ｉ_２／Ｉ_０で求められる。また吸収率Ａは、Ａ＝ｅｘｐ（－α・Ｌ）で表すことができるため、吸収率ＡとＳｉＣ基板１０の厚さＬから吸収係数αを求めることができる。 The absorption coefficient α is determined from the absorption rate A of the SiC substrate 10 for light having a wavelength of 1064 nm and the thickness L of the SiC substrate 10. The absorptance A of the SiC substrate 10 for light with a wavelength of 1064 nm is determined from the reflectance T and the transmittance R by A=1-TR. The reflectance T is determined by T=I ₁ /I ₀ using the intensity I ₀ of the light incident on the SiC substrate 10 and the intensity I ₁ of the reflected light from the SiC substrate 10 . The transmittance R is determined by R=I ₂ /I ₀ using the intensity I ₀ of the light incident on the SiC substrate 10 and the intensity I ₂ of the transmitted light transmitted through the SiC substrate 10 . Furthermore, since the absorption coefficient A can be expressed as A=exp(-α·L), the absorption coefficient α can be determined from the absorption coefficient A and the thickness L of the SiC substrate 10.

ＳｉＣ基板１０の面内の各点で吸収係数αを求めることで、吸収係数αの面内分布を得ることができる。例えば、吸収係数αの面内分布を測定する際に、各測定点のスポット径を１ｍｍとし、隣接する測定点の間隔を１０ｍｍとする。測定点数がＸ、吸収係数がα₀±０．１２５ｃｍ^－１に収まる測定点数がＹのとき、ＳｉＣ基板１０の全面積に対する第１領域１が占める割合Ｚは、Ｚ＝Ｙ／Ｘ×１００（％）により求めることができる。α₀は例えば、全測定点の吸収係数の平均値とすることができるが、Ｚを最大化するように自由に選択することができる。 By determining the absorption coefficient α at each point within the plane of the SiC substrate 10, the in-plane distribution of the absorption coefficient α can be obtained. For example, when measuring the in-plane distribution of the absorption coefficient α, the spot diameter of each measurement point is set to 1 mm, and the interval between adjacent measurement points is set to 10 mm. When the number of measurement points is X and the number of measurement points whose absorption coefficient falls within α ₀ ±0.125cm ⁻¹ is Y, the ratio Z occupied by the first region 1 to the total area of the SiC substrate 10 is Z=Y/X×100 ( %). α ₀ can be, for example, the average value of the absorption coefficients of all measurement points, but can be freely selected so as to maximize Z.

ＳｉＣ基板１０の全面積に対する第１領域１が占める割合は、例えば、７０％以上である。またＳｉＣ基板１０の全面積に対する第１領域１が占める割合は、８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましく、９５％以上であることがさらに好ましい。 The ratio of the first region 1 to the total area of the SiC substrate 10 is, for example, 70% or more. Further, the ratio of the first region 1 to the total area of the SiC substrate 10 is preferably 80% or more, more preferably 90% or more, and even more preferably 95% or more.

ＳｉＣ基板１０の全面積に対する第１領域１の占める割合が高いほど、レーザー加工で切断した切断面の表面粗さが粗くなることや、レーザー加工での切断時にＳｉＣ基板１０に予期せぬ割れが生じることを抑制できる。これは、レーザー光の吸収係数の面内バラツキが小さいことで、レーザー加工が安定化するためである。レーザー加工で多く用いられるＹＡＧ（イットリウム、アルミニウム、ガーネット）レーザーのレーザー光の波長は１０６４ｎｍである。 The higher the ratio of the first region 1 to the total area of the SiC substrate 10, the rougher the surface roughness of the cut surface cut by laser processing becomes, and the more likely it is that unexpected cracks will occur in the SiC substrate 10 during cutting by laser processing. This can be prevented from occurring. This is because laser processing is stabilized because the in-plane variation in the absorption coefficient of laser light is small. The wavelength of laser light of YAG (yttrium, aluminum, garnet) laser, which is often used in laser processing, is 1064 nm.

図２は、ＳｉＣ基板１０の吸収係数とＳｉＣ基板１０にクラックを入れるのに必要なレーザーの出力の関係を示すグラフである。図２に示すように、ＳｉＣ基板１０の吸収係数が高くなるほど、クラックを入れるために必要なレーザーの出力が高くなる。図２に示すように、吸収係数の差が０．２５ｃｍ^－１の範囲内であれば、一定のレーザー出力で、ＳｉＣ基板１０にクラックを入れることができる。レーザーの出力が切断中に変動しないことで、切断面の表面粗さが粗くなることや予期せぬ割れが生じることを抑制できる。 FIG. 2 is a graph showing the relationship between the absorption coefficient of the SiC substrate 10 and the laser output required to crack the SiC substrate 10. As shown in FIG. 2, the higher the absorption coefficient of the SiC substrate 10, the higher the laser output required to create a crack. As shown in FIG. 2, if the difference in absorption coefficient is within the range of 0.25 cm ⁻¹ , it is possible to crack the SiC substrate 10 with a constant laser output. Since the laser output does not fluctuate during cutting, it is possible to prevent the surface roughness of the cut surface from becoming rough and the occurrence of unexpected cracks.

ＳｉＣ基板１０における波長が１０６４ｎｍの光に対する吸収係数の最大値は、例えば、３．００ｃｍ^－１以下であり、２．７５ｃｍ^－１以下であることが好ましい。吸収係数は、ＳｉＣ基板１０に含まれる不純物濃度が高いほど、高くなる。上述のように、ＳｉＣ基板１０の吸収係数が高くなるほど、クラックを入れるために必要なレーザーの出力が高くなるため、吸収係数の最大値が小さいＳｉＣ基板１０は少ないエネルギーで加工できる。 The maximum absorption coefficient of the SiC substrate 10 for light having a wavelength of 1064 nm is, for example, 3.00 cm ⁻¹ or less, and preferably 2.75 cm ⁻¹ or less. The higher the concentration of impurities contained in SiC substrate 10, the higher the absorption coefficient becomes. As described above, the higher the absorption coefficient of the SiC substrate 10, the higher the laser output required to create a crack, so the SiC substrate 10 with a small maximum absorption coefficient can be processed with less energy.

ここで、ＳｉＣ基板１０の切断は、例えば、ＳｉＣ基板１０のチップ化、ＳｉＣ基板１０からさらに薄い基板を切り出す場合等がある。 Here, the cutting of the SiC substrate 10 may include, for example, cutting the SiC substrate 10 into chips or cutting out a thinner substrate from the SiC substrate 10.

次いで、本実施形態に係るＳｉＣ基板１０の製造方法の一例について説明する。ＳｉＣ基板１０は、ＳｉＣインゴットをスライスして得られる。ＳｉＣインゴットは、例えば、昇華法によって得られる。ＳｉＣインゴットの成長条件を制御することで、本実施形態に係るＳｉＣ基板１０を作製できる。 Next, an example of a method for manufacturing the SiC substrate 10 according to this embodiment will be described. SiC substrate 10 is obtained by slicing a SiC ingot. A SiC ingot is obtained, for example, by a sublimation method. By controlling the growth conditions of the SiC ingot, the SiC substrate 10 according to this embodiment can be manufactured.

図３は、ＳｉＣインゴットの製造装置３０の一例である昇華法を説明するための模式図である。図３において台座３２の表面と直交する方向をｚ方向、ｚ方向と直交する一方向をｘ方向、ｚ方向及びｘ方向と直交する方向をｙ方向とする。 FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a sublimation method, which is an example of a SiC ingot manufacturing apparatus 30. In FIG. 3, the direction perpendicular to the surface of the pedestal 32 is the z direction, one direction perpendicular to the z direction is the x direction, and the direction perpendicular to the z direction and the x direction is the y direction.

昇華法は、黒鉛製の坩堝３１内に配置した台座３２にＳｉＣ単結晶からなる種結晶３３を配置し、坩堝３１を加熱することで坩堝３１内の原料粉末３４から昇華した昇華ガスを種結晶３３に供給し、種結晶３３をより大きなＳｉＣインゴット３５へ成長させる方法である。種結晶３３は、例えば、［１１－２０］方向に対して４度のオフセット角を有するＳｉＣ単結晶であり、Ｃ面を成長面として台座３２に設置される。 In the sublimation method, a seed crystal 33 made of SiC single crystal is placed on a pedestal 32 placed in a crucible 31 made of graphite, and by heating the crucible 31, the sublimated gas sublimated from the raw material powder 34 in the crucible 31 is transferred to the seed crystal. 33, and the seed crystal 33 is grown into a larger SiC ingot 35. The seed crystal 33 is, for example, a SiC single crystal having an offset angle of 4 degrees with respect to the [11-20] direction, and is placed on the pedestal 32 with the C-plane as the growth plane.

坩堝３１の周囲には、例えば、断熱材を配置してもよい。坩堝３１は、例えば、二重石英管の内部に配置される。二重石英管の内部は、アルゴンガスやドーパントガス（窒素ガス）が供給され、真空ポンプで排気することで圧力が制御されている。二重石英管の外側にはコイル３６が配置され、コイル３６に高周波電流を流すことで、坩堝３１が加熱される。 For example, a heat insulating material may be placed around the crucible 31. The crucible 31 is placed inside a double quartz tube, for example. The inside of the double quartz tube is supplied with argon gas and dopant gas (nitrogen gas), and the pressure is controlled by exhausting with a vacuum pump. A coil 36 is arranged outside the double quartz tube, and by passing a high frequency current through the coil 36, the crucible 31 is heated.

坩堝３１内には、台座３２から坩堝３１の内側壁に向かって拡径するテーパー部材３７を配置してもよい。テーパー部材３７を用いることで、結晶成長する単結晶の径を拡大することができる。拡径しながら結晶成長を行うことで、ファセットと呼ばれる高窒素濃度領域を、ＳｉＣインゴット３５からＳｉＣ基板１０を取得する際の有効領域外に配置することができる。 A tapered member 37 whose diameter increases from the pedestal 32 toward the inner wall of the crucible 31 may be arranged inside the crucible 31 . By using the taper member 37, the diameter of the single crystal to be grown can be increased. By performing crystal growth while expanding the diameter, a high nitrogen concentration region called a facet can be placed outside the effective region when obtaining the SiC substrate 10 from the SiC ingot 35.

吸収係数の面内バラツキの小さいＳｉＣ基板１０は、ＳｉＣインゴット３５の作製、ＳｉＣ基板１０の切り出し、ＳｉＣ基板１０の測定、測定結果のフィードバックという処理を複数回繰り返し、ＳｉＣインゴット３５の成長条件を変更することで作製できる。変更する成長条件は、例えば、ＳｉＣインゴット３５を作製する際の温度分布及び原料粉末３４に含まれる不純物濃度分布である。 The SiC substrate 10 with small in-plane variation in absorption coefficient is obtained by repeating the process of preparing the SiC ingot 35, cutting out the SiC substrate 10, measuring the SiC substrate 10, and feeding back the measurement results multiple times, and changing the growth conditions of the SiC ingot 35. It can be made by doing this. The growth conditions to be changed are, for example, the temperature distribution when producing the SiC ingot 35 and the impurity concentration distribution contained in the raw material powder 34.

ＳｉＣインゴット３５を作製する際は、ＳｉＣインゴット３５のｘｙ方向の外周部の温度を内側より高くし、原料粉末３４のｘｙ方向の外周側の不純物の濃度を内側より高くする。 When producing the SiC ingot 35, the temperature of the outer peripheral part of the SiC ingot 35 in the x and y directions is made higher than that of the inner part, and the concentration of impurities on the outer peripheral part of the raw material powder 34 in the x and y directions is made higher than that of the inner part.

ＳｉＣインゴット３５に含まれる不純物には、ｎ型のドーパントとして意図的に導入された窒素と、炉内部材や原料粉末３４から意図せずに結晶中に取り込まれる不純物がある。意図せずに結晶中に含まれる不純物は、例えば、ボロン、アルミニウム、チタン、バナジウム等である。 Impurities contained in the SiC ingot 35 include nitrogen that is intentionally introduced as an n-type dopant and impurities that are unintentionally incorporated into the crystal from the furnace internal materials and the raw material powder 34. Impurities that are unintentionally included in the crystal include, for example, boron, aluminum, titanium, vanadium, and the like.

ＳｉＣインゴット３５への不純物の導入経路は、例えば、第１経路、第２経路、第３経路がある。第１経路は、ドーパントガスが坩堝３１の側壁を通過してＳｉＣインゴット３５に導入される経路である。第２経路は、坩堝３１内の部材からのデガスに含まれる不純物がＳｉＣインゴット３５に導入される経路である。第３経路は、原料粉末３４に含まれる不純物がＳｉＣインゴット３５に導入される経路である。 The routes for introducing impurities into the SiC ingot 35 include, for example, a first route, a second route, and a third route. The first path is a path in which the dopant gas passes through the side wall of the crucible 31 and is introduced into the SiC ingot 35. The second path is a path through which impurities contained in the degas from the members in the crucible 31 are introduced into the SiC ingot 35. The third route is a route through which impurities contained in the raw material powder 34 are introduced into the SiC ingot 35.

第１経路及び第２経路において、不純物はｘｙ方向の外側からＳｉＣインゴット３５に導入される。そのため、製造条件を制御しなければ、ＳｉＣインゴット３５の外周部は、内側より不純物濃度が高くなりやすい。ＳｉＣインゴット３５の外周部の温度を高くすることで、第１経路又は第２経路で外周部に導入される不純物を減らすことができる。 In the first route and the second route, impurities are introduced into the SiC ingot 35 from outside in the xy direction. Therefore, unless the manufacturing conditions are controlled, the impurity concentration tends to be higher in the outer peripheral part of the SiC ingot 35 than in the inner part. By increasing the temperature of the outer periphery of the SiC ingot 35, impurities introduced into the outer periphery in the first path or the second path can be reduced.

一方で、第３経路において、不純物はｚ方向の下方からＳｉＣインゴット３５に導入される。第１経路又は第２経路から外周部に導入される不純物を減らすために、ＳｉＣインゴット３５の外周部の温度を内側より高くすると、第３経路から外周部に導入される不純物の量も内側より少なくなり、第３経路からＳｉＣインゴット３５に導入される不純物がｘｙ面内でばらつく。そこで、原料粉末３４のｘｙ方向の外周側の不純物の濃度を内側より高くすることで、ＳｉＣインゴット３５の外周部の温度を内側より高くした場合でも、ＳｉＣインゴット３５に導入される不純物のｘｙ方向の面内バラツキを小さくできる。 On the other hand, in the third path, impurities are introduced into the SiC ingot 35 from below in the z direction. In order to reduce the impurities introduced into the outer periphery from the first path or the second path, if the temperature of the outer periphery of the SiC ingot 35 is made higher than the inside, the amount of impurities introduced into the outer periphery from the third path will also be lower than that from the inside. The impurities introduced into the SiC ingot 35 from the third route vary within the xy plane. Therefore, by making the concentration of impurities on the outer periphery side of the raw material powder 34 higher in the x and y directions than on the inside, even when the temperature of the outer periphery of the SiC ingot 35 is made higher than that on the inside, the concentration of impurities introduced into the SiC ingot 35 in the x and y directions is increased. The in-plane variation can be reduced.

坩堝３１の側壁を通過するドーパントガス量、坩堝３１内の部材からのデガス量は、坩堝３１毎に異なり一定ではない。そのため、製造装置毎に適切な温度条件及び不純物濃度条件は異なる。ＳｉＣインゴット３５のｘｙ方向の温度分布、原料粉末の不純物濃度分布は、複数回のフィードバックを繰り返すことで最適化される。 The amount of dopant gas passing through the side wall of the crucible 31 and the amount of degas from the members inside the crucible 31 vary from crucible to crucible 31 and are not constant. Therefore, appropriate temperature conditions and impurity concentration conditions differ depending on the manufacturing apparatus. The temperature distribution in the xy directions of the SiC ingot 35 and the impurity concentration distribution of the raw material powder are optimized by repeating feedback a plurality of times.

フィードバックする際に測定するのは、ＳｉＣ基板１０の吸収係数の面内分布である。吸収係数の面内分布は、上述の手順に従って測定する。ＳｉＣ基板１０において、波長が１０６４ｎｍの光に対する吸収係数の最大値と最小値との差が０．２５ｃｍ^－１である領域の面積が全面積の７０％未満の場合は、製造条件を変更する。 What is measured during feedback is the in-plane distribution of the absorption coefficient of the SiC substrate 10. The in-plane distribution of the absorption coefficient is measured according to the procedure described above. In the SiC substrate 10, if the area of the region where the difference between the maximum value and the minimum value of the absorption coefficient for light with a wavelength of 1064 nm is 0.25 cm ⁻¹ is less than 70% of the total area, the manufacturing conditions are changed.

このように、複数回のＳｉＣインゴット３５の結晶成長を繰り返し、それぞれの結果をフィードバックすることで、ＳｉＣインゴット３５の結晶成長条件を確定する。そして、確定した成長条件でＳｉＣインゴット３５を作製し、このＳｉＣインゴット３５を切断することで、本実施形態に係るＳｉＣ基板１０を作製できる。 In this way, the crystal growth conditions of the SiC ingot 35 are determined by repeating the crystal growth of the SiC ingot 35 a plurality of times and feeding back each result. Then, by producing a SiC ingot 35 under the determined growth conditions and cutting this SiC ingot 35, the SiC substrate 10 according to the present embodiment can be produced.

本実施形態に係るＳｉＣ基板１０は、波長が１０６４ｎｍの光に対する吸収係数の最大値と最小値との差が０．２５ｃｍ^－１である領域の面積が全面積の７０％以上である。そのため、一定のレーザー出力でＳｉＣ基板１０をレーザー加工することができる。レーザーの出力が切断中に変動しないことで、切断面の表面粗さが粗くなることや予期せぬ割れが生じることを抑制できる。 In the SiC substrate 10 according to this embodiment, the area of the region where the difference between the maximum value and the minimum value of the absorption coefficient for light with a wavelength of 1064 nm is 0.25 cm ^-1 is 70% or more of the total area. Therefore, the SiC substrate 10 can be laser processed with a constant laser output. Since the laser output does not fluctuate during cutting, it is possible to prevent the surface roughness of the cut surface from becoming rough and the occurrence of unexpected cracks.

ここまでＳｉＣ基板１０をレーザー加工する場合を例示したが、ＳｉＣインゴット３５をレーザー加工する場合も同様である。例えば、ＳｉＣインゴット３５からＳｉＣ基板１０を切り出す場合が、ＳｉＣインゴット３５をレーザー加工する場合に該当する。ＳｉＣインゴット３５の状態は、ＳｉＣインゴット３５からＳｉＣ基板１０を切り出して評価することで求められる。ＳｉＣインゴット３５の状態は、切り出されたＳｉＣ基板１０の切断面を評価することで求められる。どこを切断面とするかは、取得したい基板の種類によるが、例えば（０００１）平面から［１１－２０］方向に対して４°傾けた面である。狙いのＳｉＣ基板の厚さは例えば４００μｍ等である。 Up to this point, the case where the SiC substrate 10 is laser-processed has been illustrated, but the same applies to the case where the SiC ingot 35 is laser-processed. For example, cutting out the SiC substrate 10 from the SiC ingot 35 corresponds to laser processing the SiC ingot 35. The state of the SiC ingot 35 is determined by cutting out the SiC substrate 10 from the SiC ingot 35 and evaluating it. The state of the SiC ingot 35 is determined by evaluating the cut surface of the SiC substrate 10 that has been cut out. The cut plane depends on the type of substrate to be obtained, but for example, it is a plane inclined by 4° from the (0001) plane to the [11-20] direction. The target thickness of the SiC substrate is, for example, 400 μm.

ＳｉＣインゴット３５をレーザー加工する場合は、ＳｉＣ基板を切り出し、その切断面を評価した際に、波長が１０６４ｎｍの光に対する吸収係数の最大値と最小値との差が０．２５ｃｍ^－１である第１領域が占める割合が、切断面の全面積の７０％以上であることが好ましい。切断面における第１領域が占める割合は、全面積の８０％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましく、９５％以上であることが特に好ましい。切断箇所が上記の条件を満たすと、レーザー加工時に切断面の表面粗さが粗くなることや予期せぬ割れが生じることを抑制できる。 When laser processing the SiC ingot 35, the SiC ingot 35 is cut out and the cut surface ^is evaluated. It is preferable that one region occupies 70% or more of the total area of the cut surface. The proportion of the first region in the cut surface is more preferably 80% or more of the total area, even more preferably 90% or more, and particularly preferably 95% or more. When the cut portion satisfies the above conditions, it is possible to suppress the surface roughness of the cut surface from becoming rough and the occurrence of unexpected cracks during laser processing.

また切断面において、波長が１０６４ｎｍの光に対する吸収係数の最大値は、例えば、３．００ｃｍ^－１以下であり、２．７５ｃｍ^－１以下であることが好ましい。 Further, in the cut plane, the maximum value of the absorption coefficient for light having a wavelength of 1064 nm is, for example, 3.00 cm ^-1 or less, and preferably 2.75 cm ^-1 or less.

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。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications may be made within the scope of the gist of the present invention described within the scope of the claims. It is possible to transform and change.

「実施例１」
ＳｉＣインゴットの作製、ＳｉＣ基板の切り出し、ＳｉＣ基板の測定、測定結果のフィードバックという処理を複数回繰り返し、ＳｉＣインゴットの成長条件を決定した。当該成長条件で作製したＳｉＣインゴットを切断し、ＳｉＣ基板を作製した。 "Example 1"
The process of producing a SiC ingot, cutting out a SiC substrate, measuring the SiC substrate, and feeding back the measurement results was repeated multiple times to determine the growth conditions for the SiC ingot. The SiC ingot produced under the growth conditions was cut to produce a SiC substrate.

作製したＳｉＣ基板は、波長が１０６４ｎｍの光に対する吸収係数の最大値と最小値との差が０．２５ｃｍ^－１である第１領域が占める割合が全面積の７２％であった。このＳｉＣ基板に対してレーザーを照射した。レーザーは、波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザーを用いた。 In the manufactured SiC substrate, 72% of the total area was occupied by the first region where the difference between the maximum value and the minimum value of the absorption coefficient for light with a wavelength of 1064 nm was 0.25 cm ^-1 . This SiC substrate was irradiated with a laser. A YAG laser with a wavelength of 1064 nm was used as the laser.

実施例１のＳｉＣ基板に対してレーザー照射を行うことで、割れや欠けが生じることなく、ＳｉＣ基板にクラックを入れることができた。そして、ＳｉＣ基板１０を厚み方向に２分割することができた。 By irradiating the SiC substrate of Example 1 with a laser, it was possible to crack the SiC substrate without causing any cracks or chips. Then, the SiC substrate 10 could be divided into two parts in the thickness direction.

１…第１領域、１０…ＳｉＣ基板、３０…製造装置、３１…坩堝、３２…台座、３３…種結晶、３４…原料粉末、３５…ＳｉＣインゴット、３６…コイル、３７…テーパー部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... First region, 10... SiC substrate, 30... Manufacturing device, 31... Crucible, 32... Pedestal, 33... Seed crystal, 34... Raw material powder, 35... SiC ingot, 36... Coil, 37... Taper member

Claims

A step of manufacturing a SiC device using a SiC epitaxial wafer in which a SiC epitaxial layer is formed on a SiC substrate,
The SiC substrate has a first region in which the difference between the maximum value and the minimum value of the absorption coefficient for light with a wavelength of 1064 nm is within a range of 0.25 cm ⁻¹ occupies 70% or more of the total area. A method for manufacturing a SiC device.

The method for manufacturing a SiC device according to claim 1, wherein the first region occupies 80% or more of the total area.

The method for manufacturing a SiC device according to claim 1, wherein the first region occupies 90% or more of the total area.

The method for manufacturing a SiC device according to claim 1, wherein the first region occupies 95% or more of the total area.

The method for manufacturing a SiC device according to claim 1, wherein the SiC substrate has a diameter of 149 mm or more.

The method for manufacturing a SiC device according to claim 1, wherein the SiC substrate has a diameter of 199 mm or more.

The method for manufacturing a SiC device according to claim 1, wherein the SiC substrate has a maximum absorption coefficient of 3.00 cm ⁻¹ or less for light with a wavelength of 1064 nm.

2. The method for manufacturing a SiC device according to claim 1, wherein the SiC substrate has a maximum absorption coefficient of 2.75 cm ⁻¹ or less for light having a wavelength of 1064 nm.

The method for manufacturing a SiC device according to any one of claims 1 to 8, wherein the SiC device is a power device.

The method for manufacturing a SiC device according to any one of claims 1 to 8, wherein the SiC device is a high frequency device.

The method for manufacturing a SiC device according to any one of claims 1 to 8, wherein the SiC device is a high temperature operation device.