JP4408247B2 - 炭化珪素単結晶育成用種結晶と、それを用いた炭化珪素単結晶の製造方法 - Google Patents
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(2) 前記溝が矩形である(1)に記載のSiC単結晶育成用種結晶である。
以下に、本発明の実施例を述べる。図4は、本発明の製造装置であり、種結晶を用いた改良レーリー法によってSiC単結晶を成長させる装置の一例である。まず、この単結晶成長装置について簡単に説明する。結晶成長は、種結晶1として用いた成長面に溝を有したSiC単結晶の上に、SiC粉末原料2を昇華再結晶化させることにより行われる。種結晶1のSiC単結晶は、黒鉛製坩堝3の蓋4の内面に取り付けられる。SiC粉末原料2は、黒鉛製坩堝3の内部に充填されている。このような黒鉛製坩堝3は、二重石英管5の内部に、黒鉛製の支持棒6により設置される。黒鉛製坩堝3の周囲には、熱シールドのための黒鉛製フェルト7が設置されている。二重石英管5は、真空排気装置11により高真空排気(10−3 Pa以下)することができ、かつ内部雰囲気をArガスにより圧力制御することができる。Arガスは、Arガス配管9を介して導入され、Arガス用マスフローコントローラ10によって流量が制御される。また、二重石英管5の外周には、ワークコイル8が設置されており、高周波電流を流すことにより黒鉛製坩堝3を加熱し、SiC粉末原料2及び種結晶1のSiC単結晶を所望の温度に加熱することができる。坩堝温度の計測は、黒鉛製坩堝3上部及び下部を覆う黒鉛製フェルト7の中央部に直径2〜4mmの光路を設け黒鉛製坩堝3上部及び下部からの光を取りだし、二色温度計を用いて行う。黒鉛製坩堝3下部の温度を原料温度、黒鉛製坩堝3上部の温度を種結晶温度とする。
まず、実施例1と同様に、種結晶1として、口径48mmの{0001}面を有した4H型のSiC単結晶ウェハを用意した。次に、この種結晶1中に存在するc軸方向に伸びたマイクロパイプ欠陥と貫通転位の密度をエッチピットより計測した。その結果、平均でマイクロパイプ欠陥密度2.1cm−2、貫通転位密度1.2×104cm−2と言う値を得た。欠陥密度評価後、種結晶1の(000−1)C面を研磨し、さらに表面に機械加工により、V字型の溝を、幅は1.0mm、アスペクト比0.5、面積割合100%、{0001}面からの傾角45°で作り込んだ。種結晶1表面における溝の配置は縞状とした。また、この機械加工により種結晶1の成長面に形成された加工損傷層は、薬液によるエッチングにより除去した。このようにして作製した溝付のSiC単結晶種結晶1を黒鉛製坩堝3の蓋4の内面に取り付けた。黒鉛製坩堝3の内部には、SiC粉末原料2を充填した。次いで、SiC粉末原料2を充填した黒鉛製坩堝3を、種結晶1を取り付けた蓋4で閉じ、黒鉛製フェルト7で被覆した後、黒鉛製支持棒6の上に乗せ、二重石英管5の内部に設置した。そして、二重石英管5の内部を真空排気した後、ワークコイル8に電流を流し、原料温度を2000℃まで上げた。その後、雰囲気ガスとして窒素を10%含むArガスを流入させ、二重石英管5内圧力を約80kPaに保ちながら、原料温度を目標温度である2400℃まで上昇させた。成長圧力である1.3kPaには、約30分かけて減圧し、その後約20時間成長を続けた。この際の黒鉛製坩堝3内の温度勾配は15℃/cmで、成長速度は約0.75mm/時であった。得られた結晶の口径は51.5mmで、高さは15mm程度であった。
2 SiC粉末原料、
3 黒鉛製坩堝、
4 黒鉛製坩堝蓋、
5 二重石英管、
6 支持棒、
7 黒鉛製フェルト、
8 ワークコイル、
9 Arガス配管、
10 Arガス用マスフローコントローラ、
11 真空排気装置。
Claims (10)
- 成長面に溝を有する炭化珪素単結晶育成用種結晶であって、前記溝の幅が0.7mm以上2mm未満であることを特徴とする炭化珪素単結晶育成用種結晶。
- 前記溝が矩形である請求項1に記載の炭化珪素単結晶育成用種結晶。
- 前記溝の深さを溝の幅で除した値で定義される溝のアスペクト比が0.1以上3以下である請求項1又は2に記載の炭化珪素単結晶育成用種結晶。
- 前記溝が種結晶の成長面上に占める面積割合が5%以上95%以下である請求項1〜3の何れか一つに記載の炭化珪素単結晶育成用種結晶。
- 前記溝の構成面の少なくとも一部が{0001}面から15°以上75°以下の傾角を持った面である請求項1に記載の炭化珪素単結晶育成用種結晶。
- 前記傾角が30°以上60°以下である請求項5記載の炭化珪素単結晶育成用種結晶。
- 前記溝の深さを溝の幅で除した値で定義される溝のアスペクト比が0.1以上5以下である請求項5又は6に記載の炭化珪素単結晶育成用種結晶。
- 前記溝が種結晶の成長面上に占める面積割合が5%以上100%以下である請求項5〜7の何れか一つに記載の炭化珪素単結晶育成用種結晶。
- 前記種結晶の口径が40mm以上300mm以下である請求項1〜8の何れか一つに記載の炭化珪素単結晶育成用種結晶。
- 昇華再結晶法により種結晶上に炭化珪素単結晶を成長させる工程を包含する炭化珪素単結晶の製造方法であって、前記種結晶として請求項1〜9の何れか一つに記載の種結晶を用いることを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。
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