JP4473769B2 - 炭化珪素単結晶の焼鈍方法 - Google Patents
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Description
(1) 炭化珪素単結晶のインゴット又はウェハを、2000℃超2800℃以下の温度で焼鈍熱処理する炭化珪素単結晶の焼鈍方法であって、前記焼鈍熱処理の雰囲気が、炭素及び水素を含む非腐食性ガス、又は、アルゴンおよびヘリウムのうち少なくとも1種と該非腐食性ガスとの混合ガスからなる雰囲気であることを特徴とする炭化珪素単結晶の焼鈍方法、
(2) 前記非腐食性ガスが、雰囲気全体に対し、体積比で0.5%以上含有される(1)に記載の炭化珪素単結晶の焼鈍方法、
(3) 前記非腐食性ガスが、雰囲気全体に対し、体積比で1%以上含有される(1)に記載の炭化珪素単結晶の焼鈍方法、
(4) 前記非腐食性ガスが、雰囲気全体に対し、体積比で5%以上含有される(1)に記載の炭化珪素単結晶の焼鈍方法、
(5) 前記非腐食性ガスが、炭素及び水素からなる炭化水素系ガスである(1)〜(4)の何れか一つに記載の炭化珪素単結晶の焼鈍方法、
(6) 前記炭化水素系ガスが、メタン、エタン、プロパン、およびエチレンからなる群から選択される少なくとも1種である(5)に記載の炭化珪素単結晶の焼鈍方法、
(7) 前記雰囲気中に、さらに窒素を含有する(1)に記載の炭化珪素単結晶の焼鈍方法、
(8) 前記焼鈍熱処理の温度が、2000℃超2600℃以下である(1)に記載の炭化珪素単結晶の焼鈍方法、
(9) 前記焼鈍熱処理の温度が、2000℃超2500℃以下である(1)に記載の炭化珪素単結晶の焼鈍方法、
(10) 前記雰囲気の圧力が、2.0×102Pa以上である(1)に記載の炭化珪素単結晶の焼鈍方法、
(11) 前記炭化珪素単結晶が、昇華再結晶法又は化学気相堆積法により作製される炭化珪素単結晶である(1)に記載の炭化珪素単結晶の焼鈍方法、
である。
公知の昇華再結晶法によって口径76mm、高さ約20mmのほぼ円筒形状のSiC単結晶インゴットを作製した。結晶のポリタイプは4Hである。この単結晶インゴットに2050℃にて5時間保定後、1400℃まで2.5℃/minの速度で徐冷する焼鈍処理を、大気圧力下で実施した。雰囲気ガスとして、1.0%エチレンを混合したアルゴンを使用している。比較例1として、純度99.99%のアルゴンガス中で、ほぼ同様な焼鈍処理を実施した単結晶インゴットを並行して作製し、焼鈍処理後の両インゴットの表面性状を観察した。表1に、その評価結果を示す。本発明の焼鈍処理を実施したインゴットは、成長端面の良好な鏡面状表面がほぼ維持されており、目視では焼鈍処理による表面性状の変化が確認できない。一方、従来法である純アルゴン雰囲気中での焼鈍処理を行ったインゴットは、表面の激しい炭化が認められた。
公知の昇華再結晶法によって、窒素をドープしたn型4HポリタイプのSiC単結晶インゴットを作製した。引き続いて、実施例1と同様の条件でインゴットに焼鈍処理を行い、このインゴットより厚さ約350μmのSiC単結晶ウェハを作製した。ウェハ表面は表裏共に鏡面研磨加工しており、口径は76mmである。このウェハを、10%窒素を混合したアルゴンガスに、さらに、混合ガスに対して1.0%のプロパンを混合したガスを雰囲気ガスとして使用し、実施例1と同様な加熱条件で焼鈍処理を実施した。また、比較例として、ほぼ同様なn型4HポリタイプのSiC単結晶ウェハを別途作製し、プロパンを混合しない10%窒素混合アルゴンガス中で同一の焼鈍処理を実施した。
実施例2と同様に、公知の昇華再結晶法によって、口径75mmの窒素ドープn型4H−SiC単結晶ウェハを作製した。このSiCウェハに、実施例1と同様な加熱条件で焼鈍処理を実施した。ただし、焼鈍処理温度は2200℃とし、雰囲気ガスとして1%のプロパンガスを混合したアルゴンガスを使用した。ここで、焼鈍処理時の雰囲気圧力を0.5×102〜1.3×105Paの範囲で変化させた。表3に、焼鈍処理後のウェハ表面状態(目視)を示す。また、比較例として、100%アルゴンガスで構成される雰囲気ガス中で、同様の焼鈍処理を実施し、表4に、その結果を纏めた。
2 SiC粉末原料、
3 グラファイト坩堝、
4 二重石英管(水冷式)、
5 断熱材、
6 真空排気装置、
7 高周波加熱コイル。
Claims (11)
- 炭化珪素単結晶のインゴット又はウェハを、2000℃超2800℃以下の温度で焼鈍熱処理する炭化珪素単結晶の焼鈍方法であって、前記焼鈍熱処理の雰囲気が、炭素及び水素を含む非腐食性ガス、又は、アルゴンおよびヘリウムのうち少なくとも1種と該非腐食性ガスとの混合ガスからなる雰囲気であることを特徴とする炭化珪素単結晶の焼鈍方法。
- 前記非腐食性ガスが、雰囲気全体に対し、体積比で0.5%以上含有される請求項1に記載の炭化珪素単結晶の焼鈍方法。
- 前記非腐食性ガスが、雰囲気全体に対し、体積比で1%以上含有される請求項1に記載の炭化珪素単結晶の焼鈍方法。
- 前記非腐食性ガスが、雰囲気全体に対し、体積比で5%以上含有される請求項1に記載の炭化珪素単結晶の焼鈍方法。
- 前記非腐食性ガスが、炭素及び水素からなる炭化水素系ガスである請求項1〜4の何れか一項に記載の炭化珪素単結晶の焼鈍方法。
- 前記炭化水素系ガスが、メタン、エタン、プロパン、およびエチレンからなる群から選択される少なくとも1種である請求項5に記載の炭化珪素単結晶の焼鈍方法。
- 前記雰囲気中に、さらに窒素を含有する請求項1に記載の炭化珪素単結晶の焼鈍方法。
- 前記焼鈍熱処理の温度が、2000℃超2600℃以下である請求項1に記載の炭化珪素単結晶の焼鈍方法。
- 前記焼鈍熱処理の温度が、2000℃超2500℃以下である請求項1に記載の炭化珪素単結晶の焼鈍方法。
- 前記雰囲気の圧力が、2.0×102Pa以上である請求項1に記載の炭化珪素単結晶の焼鈍方法。
- 前記炭化珪素単結晶が、昇華再結晶法又は化学気相堆積法により作製される炭化珪素単結晶である請求項1に記載の炭化珪素単結晶の焼鈍方法。
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