JP3520571B2 - 単結晶の成長方法 - Google Patents
単結晶の成長方法Info
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Description
ゆる電子工業の素子を形成する材料の単結晶基板の製造
方法および単結晶成長技術に関する。
る炭化珪素(SiC)種結晶の単結晶成長法は、まず黒
鉛の容器中に原料となるSiC粉末と種結晶がセットさ
れる。容器中でSiC粉末が2000℃以上の高温で昇
華し気体状となり、若干低温下に保たれた種結晶表面に
SiC気体が供給され単結晶成長する。
いて成長中にランダムにらせん転位3が複数個発生し、
このらせん転位のステップ4の矢印5に示したような成
長により種結晶の単結晶成長が進むことが知られてい
る。
に発生するらせん転位の中心6には細い穴が残り貫通欠
陥が存在する。また、他の一般的な液相・気相からの種
結晶の単結晶成長においても、上記と同様のらせん転位
のランダムな発生・らせん転位のステップの成長による
単結晶成長・らせん転位の中心に形成される貫通欠陥が
存在した(参考文献:1994年春季第41回応用物理
学関係連合講演会講演予稿集31a−ZD−5)。
を用いた結晶成長法により成長させると、図2に示すよ
うに、単結晶(例えば炭化珪素)中に貫通欠陥7がラン
ダムに存在し、この単結晶8からウェハ9を切り出した
場合に、ウェハ9の表面から裏面に貫通する細い穴が1
00/cm2以上の密度で残ってしまう。このウェハを
用いて炭化珪素素子を形成すると、貫通欠陥7が絶縁不
良やショートの原因となってしまっていた。
減が炭化珪素ウェハの形成技術開発の最も大きな課題で
あり、単結晶成長中にランダムに発生するらせん転位を
コントロールする技術が必要となってきた。
出すことのできる単結晶を種結晶上に低温で成長可能と
する技術を供給することを目的とし、特に、液相叉は気
相の物質を種結晶の表面に供給して単結晶成長を行う材
料、例えば炭化珪素の結晶製造法を提供する。
に、単結晶成長に用いる種結晶の成長表面に故意に人為
的に特異点を少なくとも一つ導入する。
ムに成長中に発生していたらせん転位の中心(貫通欠
陥)の発生は抑制され、図3に示すようただ一つ(特異
点を複数個導入した場合は複数)の人為的に制御されて
導入されたらせん転位の周りのステップ成長によっての
み単結晶成長が進む。
は、従来ランダムに発生していたが、本発明に於いては
人為的に制御されて導入した特異点ただ一つ(特異点を
複数個導入した場合は複数)とすることが可能となる。
テップ成長が単結晶成長初期から誘起されるため、結晶
表面の成長の活性化エネルギーが減少し、従来の人為的
に特異点10を導入しない場合に比べて単結晶成長温度
を下げられる。つまり、本発明の単結晶の成長方法によ
って単結晶成長温度の低温化も可能となる。
の貫通欠陥7部分以外の部分11からウェハを取り出す
と貫通欠陥の存在しない良好な結晶性を持つウェハがえ
られる。
結晶を種結晶とし2220〜2300℃に加熱し、SiCパウダー
原料を種結晶よりも80℃程度高い温度に加熱することに
より原料を昇華させ、上記加熱された種結晶上に昇華再
結晶法により炭化珪素単結晶を成長させた。
結晶の(0001)面の成長を行い種結晶1の(0001)面2中央
に、Ti12を直径100μmの円状に蒸着し、図4
(b)に示すようTi蒸着膜12をマスクとした溶融ア
ルカリ(Na2CO3)エッチングを行い、その後図4
(c)に示すよう直径100μm高さ20μmの突起状の特
異点13を形成した。
3が導入された種結晶からの単結晶成長は、突起部分が
らせん転位の中心として機能し、このらせん転位の周り
のらせん状のステップ成長により結晶成長が進行した。
2cmの直径で、この単結晶内部には故意に導入した突起
状の特異点13に形成されたらせん転位以外のらせん転
位は確認されず、ただ一つの導入されたらせん転位の中
心の貫通欠陥7だけとなった。
せん転位の中心として機能する種結晶成長表面の特異点
は、結晶の突起を示したが、図5に示すように穴のあい
たマスク14を用いて前記溶融アルカリエッチングによ
り形成された結晶のへこみ(ピット)15が成長表面2
の中央にあるような種結晶1を用いた場合でもよく、ま
た図6に示すよう白金の蒸着物16(結晶性の異なる不
純物)を種結晶の中央に形成した場合でも有効であっ
た。この場合、へこみ15及び不純物16の大きさは本
実施例の突起13と同程度であった。
リエッチングに限るものではなく、他の機械的方法によ
って形成しても、設けた特異点はらせん転位の中心とし
て機能した。
く、単結晶成長温度において存在するものであればよ
く、また例えばAlのようにシリサイドを形成し種結晶
と反応することにより種結晶表面になんらかの変化を与
えるものであればらせん転位の中心として機能する。
表面の特異点は一つに限られるものではなく、複数個の
特異点が導入された場合でも有効で、導入された複数個
の特異点にのみらせん転位が形成され貫通欠陥が認めら
れるだけで他の部分は無欠陥であった。複数個のらせん
転位の中心として機能する特異点の導入は、特異点以外
の部分の欠陥密度を低く抑えるため、特に大型の単結晶
を形成する場合に有効であった。
おいて、成長温度を2180℃とした場合も良好な炭化珪素
単結晶の成長が確認され、成長温度の低温化も達成でき
る。
結晶を切り出してウェハを形成すると、ウェハ中の制御
された位置にだだ一つ(特異点を複数個導入の場合は複
数)の貫通欠陥が確認されるのみで、従来法の問題であ
ったランダムな制御できない貫通欠陥は存在しない。特
異点上の成長部分に全ての欠陥が起こるように制御され
るので、特異点上の部分以外の所を切り出せば、欠陥の
無い切り出しが可能となる。
含まないようにウェハを切り出すことにより、貫通欠陥
の無い1cm角以上の単結晶基板を得ることができた。
法による単結晶成長について述べたが、他の液相・気相
からの単結晶成長一般に対しても本発明の単結晶の成長
方法は応用すると同一の効果が得られる。
欠陥を制御でき、貫通欠陥の無い(欠陥密度0)部分を
切り出すことにより、欠陥の少ないウェハが形成可能と
なる。また、大型の貫通欠陥の無い炭化珪素単結晶を形
成可能となり、それを用いた素子の絶縁不良やショート
等による歩どまりが向上する。本発明により、特に炭化
珪素を用いた高パワー・高周波・高速・耐環境デバイス
の製造を可能とし効率化できる。
ップ成長を示す概略図
晶の断面図
Claims (3)
- 【請求項1】 種結晶の中央に点状の特異点を少なくと
も一つ人為的に形成する第一のプロセスと、前記種結晶
表面にらせん転位を含んで単結晶を成長させる第二のプ
ロセスとを含むことを特徴とする炭化珪素単結晶の成長
方法。 - 【請求項2】 種結晶の中央に人為的に形成された点状
の特異点が、突起またはへこみまたは結晶性の異なる不
純物よりなることを特徴とする請求項1に記載の炭化珪
素単結晶の成長方法。 - 【請求項3】 結晶性の異なる不純物による点状の特異
点が、金属の蒸着物により構成されている事を特徴とす
る請求項2に記載の炭化珪素単結晶の成長方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19941794A JP3520571B2 (ja) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | 単結晶の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP19941794A JP3520571B2 (ja) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | 単結晶の成長方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0859389A JPH0859389A (ja) | 1996-03-05 |
JP3520571B2 true JP3520571B2 (ja) | 2004-04-19 |
Family
ID=16407462
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19941794A Expired - Lifetime JP3520571B2 (ja) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | 単結晶の成長方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3520571B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3764462B2 (ja) | 2003-04-10 | 2006-04-05 | 株式会社豊田中央研究所 | 炭化ケイ素単結晶の製造方法 |
JP4933137B2 (ja) * | 2006-04-28 | 2012-05-16 | 学校法人 名城大学 | 半導体および半導体製造方法 |
JP4546982B2 (ja) * | 2007-02-23 | 2010-09-22 | Okiセミコンダクタ株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
JP7038756B2 (ja) * | 2020-05-29 | 2022-03-18 | 昭和電工株式会社 | SiCウェハ及び半導体デバイスの製造方法 |
-
1994
- 1994-08-24 JP JP19941794A patent/JP3520571B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Jun TAKAHASHI et al.,Sublimation growth of SiC single crystalline ingots on faces perpendicular to the (0001) basal plane,Journal of Crystal Growth,1994年1月, Vol.135, No.1−2,pp.61−70 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0859389A (ja) | 1996-03-05 |
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