JP4850663B2 - Method for producing SiC single crystal and method for producing SiC single crystal substrate - Google Patents

Method for producing SiC single crystal and method for producing SiC single crystal substrate Download PDF

Info

Publication number
JP4850663B2
JP4850663B2 JP2006299037A JP2006299037A JP4850663B2 JP 4850663 B2 JP4850663 B2 JP 4850663B2 JP 2006299037 A JP2006299037 A JP 2006299037A JP 2006299037 A JP2006299037 A JP 2006299037A JP 4850663 B2 JP4850663 B2 JP 4850663B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crystal
dislocation
sic single
single crystal
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2006299037A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2008115036A (en
Inventor
宏平 巽
泰三 星野
辰雄 藤本
正和 勝野
昇 大谷
正史 中林
弘志 柘植
芳生 平野
弘克 矢代
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP2006299037A priority Critical patent/JP4850663B2/en
Publication of JP2008115036A publication Critical patent/JP2008115036A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4850663B2 publication Critical patent/JP4850663B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、高品質SiC単結晶基板、高品質SiC単結晶基板製造用種結晶(SiC単結晶成長用種結晶)及び高品質のSiC単結晶基板の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a high-quality SiC single crystal substrate, a seed crystal for manufacturing a high-quality SiC single crystal substrate (a seed crystal for growing a SiC single crystal), and a method for manufacturing a high-quality SiC single crystal substrate.

従来より、SiC単結晶を利用するSiC半導体は、Si半導体に代わる次世代パワーデバイスの候補として、有望視されている。また、青色発光ダイオードやレーザーダイオード用の基板としても応用が期待されている。
SiC単結晶は物理的、化学的に安定で、しかも高温や放射線に耐えられる素材であるため、耐環境性半導体材料としての応用が期待されている。また、SiCパワーデバイスは、従来のSiデバイスに比較して、デバイスでの電力の損失を大幅に低減できることから、特に、省エネルギーデバイスとして着目されている。
しかしながら、大面積を有する高品質のSiC単結晶を、工業的規模で安定的に供給し得る結晶成長技術は、未だに確立されていない。それ故、SiCは、上述のような多くの利点及び可能性を有する半導体材料にもかかわらず、広く実用に供されることがなかった。
Conventionally, SiC semiconductors using SiC single crystals have been regarded as promising candidates for next-generation power devices that can replace Si semiconductors. Application is also expected as a substrate for blue light emitting diodes and laser diodes.
SiC single crystals are physically and chemically stable, and can withstand high temperatures and radiation, so they are expected to be applied as environmentally resistant semiconductor materials. In addition, SiC power devices are attracting attention as energy-saving devices because they can significantly reduce power loss in devices compared to conventional Si devices.
However, a crystal growth technique that can stably supply a high-quality SiC single crystal having a large area on an industrial scale has not yet been established. Therefore, SiC has not been widely put into practical use despite the semiconductor material having many advantages and possibilities as described above.

現在比較的大口径で、高品質のSiC単結晶を得る方法として、SiC単結晶基板を種結晶として用いて、昇華再結晶を行う、改良レーリー法が知られている(非特許文献1)。この方法では、種結晶を用いているため結晶の核形成過程が制御でき、また、不活性ガスによる雰囲気圧力を調整することにより、結晶の成長速度等を再現性良く制御できる。改良レーリー法を用いれば、SiC単結晶の結晶多形(6H型、4H型等)及び、キャリア型、及び濃度を制御しながら、SiC単結晶を成長させることができる。既にこの方法により、口径2インチ(約50mm)から3インチ(約75mm)のSiC単結晶が製造され、基板として加工され、エピタキシャル薄膜成長、デバイス試作に供されている。しかしながら、現在市販されているSiC単結晶基板は、品質面での問題が多く、今後SiC単結晶及びデバイスを実用化していくためには、結晶品質の改善が必須である。   As a method for obtaining a high-quality SiC single crystal having a relatively large diameter, an improved Rayleigh method is known in which sublimation recrystallization is performed using a SiC single crystal substrate as a seed crystal (Non-patent Document 1). In this method, since a seed crystal is used, the nucleation process of the crystal can be controlled, and the crystal growth rate and the like can be controlled with good reproducibility by adjusting the atmospheric pressure with an inert gas. By using the improved Rayleigh method, it is possible to grow a SiC single crystal while controlling the crystal polymorphism (6H type, 4H type, etc.), carrier type, and concentration of the SiC single crystal. Already by this method, SiC single crystals with a diameter of 2 inches (about 50 mm) to 3 inches (about 75 mm) have been manufactured, processed as substrates, and used for epitaxial thin film growth and device trial manufacture. However, currently available SiC single crystal substrates have many problems in terms of quality, and in order to put SiC single crystals and devices into practical use in the future, it is essential to improve the crystal quality.

高性能で、安定した特性のSiCパワーデバイスを実現するためには、上記SiC半導体に生じるリーク電流等の、不安定性を克服することが、不可欠である。これらの不安定性の原因は、SiC単結晶基板の品質に関係していると考えられている。この品質の劣化は、主として、基板内に形成されている結晶欠陥、即ち、マイクロパイプ欠陥、転位欠陥等に起因するものと考えられる。マイクロパイプ欠陥については、特にその低減について各種取り組みがなされ、マイクロパイプ欠陥の無い基板が作成できているとの報告もされてきたが、転位欠陥の低減については、特許文献1、特許文献2、特許文献3等に開示されているように、成長結晶面を変換する等の特殊な方法によるものが殆どで、簡便で工業的に有効な手段はない。   In order to realize a SiC power device having high performance and stable characteristics, it is indispensable to overcome instabilities such as leakage current generated in the SiC semiconductor. The causes of these instabilities are thought to be related to the quality of the SiC single crystal substrate. This deterioration in quality is considered to be mainly caused by crystal defects formed in the substrate, that is, micropipe defects, dislocation defects, and the like. Regarding micropipe defects, various efforts have been made particularly to reduce them, and it has been reported that a substrate without micropipe defects has been created, but for the reduction of dislocation defects, Patent Document 1, Patent Document 2, As disclosed in Patent Document 3 and the like, most of the methods are based on a special method such as changing the growth crystal plane, and there is no simple and industrially effective means.

特許文献1には、良質のSiC単結晶を得るための方法が開示されている。即ち、種結晶のSiC単結晶基板上にSiC単結晶を成長させる昇華再結晶法において、種結晶として{0001}面より約60°〜約120°の角度だけずれた結晶面を露出させてあるSiC単結晶からなる種結晶を使用することが効果的であるとされている。また、特許文献2には、{0001}面から約60°〜約120°傾いたSiC単結晶の結晶面を第1の種結晶として使用して成長させた第1のSiC単結晶から、新たに{0001}ウエハを取り出し、これを第2の種結晶とし、結晶を成長させる方法が開示されている。また、特許文献3には、欠陥の少ない結晶を製造する方法が開示されている。即ち、第1成長工程、第(n-1)成長工程、n成長工程でそれぞれ、異なった結晶面を切り出して、種結晶として切り出して成長させるとしている。
最終的にデバイスを製造する場合に一般的には、{0001}面近傍の面を使用するとされており、常に種結晶上に結晶を成長させることを基本とする、昇華再結晶法においては、いずれも、異なった面を切り出して、種として成長し、再度{0001}面上に最終的に成長させる方法は、量産を前提として工程としては、不適切と考えられる。
Patent Document 1 discloses a method for obtaining a high-quality SiC single crystal. That is, in the sublimation recrystallization method in which a SiC single crystal is grown on the SiC single crystal substrate of the seed crystal, a crystal plane shifted by an angle of about 60 ° to about 120 ° from the {0001} plane is exposed as the seed crystal. It is considered effective to use a seed crystal composed of a SiC single crystal. In addition, Patent Document 2 newly discloses a first SiC single crystal grown using a crystal plane of an SiC single crystal tilted about 60 ° to about 120 ° from the {0001} plane as a first seed crystal. Discloses a method of taking out a {0001} wafer and using it as a second seed crystal to grow the crystal. Patent Document 3 discloses a method for producing a crystal with few defects. That is, different crystal planes are cut out and grown as seed crystals in the first growth step, the (n-1) th growth step, and the n growth step, respectively.
In the final production of a device, it is generally assumed that a plane near the {0001} plane is used. In the sublimation recrystallization method based on always growing a crystal on a seed crystal, In any case, a method of cutting out different surfaces, growing them as seeds, and finally growing them again on the {0001} surface is considered inappropriate as a process on the premise of mass production.

したがって、現在までは、転位密度が8000/cm2を下回るものは市場にも殆ど提供されていないのが現状である。
また、{0001}面近傍での成長において、転位同士の相互作用により高温で形成されると考えられる、転位が近接した転位対や転位列等の欠陥は、特にデバイスの特性に影響すると考えられるが、効率的な低減方法は提案されていない。
Therefore, up to now, there is almost no dislocation density less than 8000 / cm 2 in the market.
Further, in the growth in the vicinity of the {0001} plane, defects such as dislocation pairs and dislocation arrays in which dislocations are close to each other, which are thought to be formed at high temperatures due to the interaction between dislocations, are thought to particularly affect device characteristics. However, no efficient reduction method has been proposed.

非特許文献2には、SiC単結晶の評価が記載されている。溶融KOHエッチングによって結晶に含まれている欠陥を調べると、転位に対応するエッチピットが多数発生するとされている。
特開平5-262599号公報 特開平8-143396号公報 特開2003-119097号公報 Yu. M. Tairov and V. F. Tsvetkov, Journal of Crystal Growth, vol.52 (1981) pp.146-150 社団法人電気学会電子材料研究会1988年9月5日 資料番号EFM-88-24 p.24
Non-Patent Document 2 describes the evaluation of SiC single crystals. When the defects contained in the crystal are examined by the molten KOH etching, it is said that many etch pits corresponding to dislocations are generated.
JP-A-5-2562599 JP-A-8-143396 JP 2003-119097 Yu. M. Tairov and VF Tsvetkov, Journal of Crystal Growth, vol.52 (1981) pp.146-150 The Institute of Electrical Engineers of Japan Electronic Materials Research Group September 5, 1988 Document No.EFM-88-24 p.24

上記のように、SiC結晶基板を用いたデバイスは、Siに代わる次世代のパワーデバイスとして、期待されているものの、デバイス特性の安定性、歩留まりが十分ではなく、その原因は、基板の欠陥特に、マイクロパイプが第1の原因とされてきた。しかし、マイクロパイプが皆無の基板を用いてもなお、広く普及するためには、デバイス特性の安定性、歩留まりは、十分でないとされている。また、欠陥として着目されている転位の低減についても、効率的な方法が見出せていないのが現状である。また、転位が存在しても、デバイスの動作、特性安定性に問題のない場合もあり、どのような欠陥をどの程度低減させることが有効かも明確ではない。   As described above, devices using SiC crystal substrates are expected as next-generation power devices to replace Si, but the stability and yield of device characteristics are not sufficient. Micropipes have been the primary cause. However, even if a substrate having no micropipe is used, the stability and yield of device characteristics are not sufficient for widespread use. Moreover, the present condition is that the efficient method is not found also about the reduction | restoration of the dislocation attracting attention as a defect. Also, even if dislocations exist, there are cases where there is no problem in device operation and characteristic stability, and it is not clear what kind of defect is reduced and how effective.

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、デバイスの歩留まり、安定性を高めるための、高品質SiC単結晶基板、高品質SiC単結晶基板製造用種結晶並びに高品質のSiC単結晶基板の製造方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of such conventional problems, and is intended to improve the yield and stability of devices, a high quality SiC single crystal substrate, a seed crystal for manufacturing a high quality SiC single crystal substrate, and a high quality SiC. It aims at providing the manufacturing method of a single crystal substrate.

本発明は、基板表面に終端する転位を低減すること、また、基板表面に終端を有する転位の内、その間隔が接近している転位対あるいは、転位列のある領域を低減することにより、デバイス品質の安定性、歩留まりを向上させることを可能とするものである。
即ち、本発明は、
(1) 総転位密度が12000/cm2以上30000/cm2以下である種結晶表面の転位の表面終端部に、最大径が3μm以上20μm以下であるエッチピットを形成した種結晶を用いて、昇華再結晶法により単結晶SiCを成長させることを特徴とするSiC単結晶の製造方法
(2) 前記種結晶のポリタイプが、4H型又は6H型である前記(1)に記載のSiC単結晶の製造方法
(3) 前記種結晶が、円板状であり、該円板の直径が50mm超である前記(1)又は(2)に記載のSiC単結晶の製造方法
(4) 前記種結晶の面方位が[0001]である前記(1)〜(3)のいずれか一項に記載のSiC単結晶の製造方法
(5) 前記種結晶の面方位が[0001]から0.5°以上10°以内の角度を有する前記(1)〜(3)のいずれか一項に記載のSiC単結晶の製造方法
(6) 前記種結晶の厚みが0.6mm以上である前記(1)〜(5)のいずれか一項に記載のSiC単結晶の製造方法
) 前記(1)〜(6)のいずれか一項に記載の方法により得られたSiC単結晶を切断し、研磨することを特徴とするSiC単結晶基板の製造方法、
である。
The present invention reduces dislocations terminating at the substrate surface, and also reduces dislocation pairs or regions having dislocation rows that are close to each other among dislocations having terminations on the substrate surface. It is possible to improve quality stability and yield.
That is, the present invention
(1) Using a seed crystal in which an etch pit having a maximum diameter of 3 μm or more and 20 μm or less is formed at the surface termination portion of the dislocation on the seed crystal surface having a total dislocation density of 12000 / cm 2 or more and 30000 / cm 2 or less , A method for producing a SiC single crystal, characterized by growing single crystal SiC by a sublimation recrystallization method ;
(2) The method for producing a SiC single crystal according to (1), wherein the polytype of the seed crystal is 4H type or 6H type,
(3) The method for producing an SiC single crystal according to (1) or (2), wherein the seed crystal has a disk shape, and the diameter of the disk is more than 50 mm.
(4) The method for producing an SiC single crystal according to any one of (1) to (3), wherein the plane orientation of the seed crystal is [0001],
(5) The method for producing an SiC single crystal according to any one of (1) to (3), wherein the plane orientation of the seed crystal has an angle of 0.5 ° to 10 ° from [0001],
(6) The method for producing a SiC single crystal according to any one of (1) to (5), wherein a thickness of the seed crystal is 0.6 mm or more,
( 7 ) A method for producing a SiC single crystal substrate, wherein the SiC single crystal obtained by the method according to any one of (1) to (6) is cut and polished,
It is.

本発明によれば、種結晶表面に転位の終端を有する個所にエッチピットを形成することで、種結晶上に成長する結晶に転位を引き継ぐことを抑制するができる。また、近接する転位は、エッチピットを適切なサイズにすることで、複数の転位の終端個所を一箇所のエッチピットとすることができる。この種結晶上に成長させた結晶の転位対又は転位列を低減することができる。即ち、本発明により製造された結晶から、切断、加工された基板においては、表面に終端する転位密度を低減すること、また、転位対又は転位列の無い領域を拡大することができ、この基板を使用して製造されるデバイスは、電気的な特性の安定し、高い歩留まりを得ることができる。   According to the present invention, it is possible to suppress dislocations from being taken over by a crystal growing on a seed crystal by forming etch pits at locations having dislocation terminations on the surface of the seed crystal. Further, the dislocations that are close to each other can have the etch pits having an appropriate size, so that the terminal portions of the plurality of dislocations can be made into one etch pit. Dislocation pairs or dislocation arrays of crystals grown on the seed crystal can be reduced. That is, in a substrate cut and processed from a crystal manufactured according to the present invention, the dislocation density terminating at the surface can be reduced, and the region without dislocation pairs or dislocation arrays can be expanded. The device manufactured using the can have a stable electrical characteristic and a high yield.

本発明では、SiC基板上にデバイスを製造するための高品質の基板を提供するものである。欠陥の無い基板が理想ではあるが、工業的に生産することは極めて困難である上、複雑な工程もしくは、生産性の極めて低い方法となり、実用的ではない。特に、欠陥の内、デバイス特性の安定性に大きく寄与するマイクロパイプは、0.1個/cm2以下の基板が製造可能となってきており、それを種結晶として用いて、結晶を成長させることで、同等のマイクロパイプ密度を維持することが可能とする開発が進んできた。しかしながら、デバイスの品質安定性は、マイクロパイプの存在しないところでも十分なレベルに到達してはいない。基板の欠陥としては、転位が問題として考えられるが、8×103/cm2レベル以上の数があっても、デバイスによっては動作が確認されている場合があり、品質安定性劣化との関係が不明であった。 The present invention provides a high quality substrate for manufacturing devices on a SiC substrate. Although a substrate having no defect is ideal, it is extremely difficult to produce industrially, and it becomes a complicated process or a method with extremely low productivity, which is not practical. In particular, micro pipes that greatly contribute to the stability of device characteristics among defects have been able to produce substrates of 0.1 pieces / cm 2 or less. By using them as seed crystals, crystals can be grown. The development that can maintain the same micropipe density has progressed. However, the quality stability of the device has not reached a sufficient level even in the absence of micropipes. As a defect of the substrate, dislocation is considered as a problem, but even if there are more than 8 × 10 3 / cm 2 level, the operation may be confirmed depending on the device, and the relationship with deterioration of quality stability Was unknown.

基板の中に存在する転位の内、転位の相互作用により、近接する転位対あるいは転位列に着目し、それらの欠陥が存在する領域を低減することが、デバイス製造において、安定性の高いデバイスを高い歩留まりで製造できることを見出した。特に5μm以下の近接した転位対又は転位列が、デバイスの安定性を左右することを見出した。さらに好ましくは、10μm以下の近接する転位対又は転位列を低減することで、さらにデバイスの品質の安定性が確保できると考えられる。領域を定めるのに5mm角としたのは、SiCを基板として用いて製造する半導体の特性の利点を活かすためには、5mm角程度の大きさあるいはそれ以上の大きさのデバイスが有効であるためである。5mm角より大きいサイズのデバイスでも、全体に占める、転位対、転位列の無い領域の面積が大きいことが、有効であることは同様である。デバイスの安定性を考慮して、歩留まりが最低約50%以上であれば、Siデバイスを置き換えるのに可能な実用性として考えられるので、転位対、転位列が存在する領域が50%以下の基板を実用可能な基板とした。さらに実用化を加速するための低コスト化、品質安定化のためには、10%以下が好ましく、デバイス工程での高温での熱処理等を考慮すると、転位対、転位列の無い領域の転位密度は8000/cm2以下であり、4000/cm2以下がさらに好ましい。 Focusing on nearby dislocation pairs or dislocation arrays by dislocation interactions among the dislocations present in the substrate, reducing the area in which these defects exist is a highly stable device in device manufacturing. It was found that it can be manufactured with a high yield. In particular, it has been found that adjacent dislocation pairs or dislocation arrays of 5 μm or less influence the stability of the device. More preferably, it is considered that device quality stability can be further ensured by reducing the number of adjacent dislocation pairs or dislocation arrays of 10 μm or less. The 5 mm square is used to define the area because a device with a size of about 5 mm square or larger is effective in order to take advantage of the characteristics of a semiconductor manufactured using SiC as a substrate. It is. Even in a device having a size larger than 5 mm square, it is effective that the area of the entire region without dislocation pairs and dislocation arrays is effective. Considering the stability of the device, if the yield is at least about 50% or more, it can be considered as a practical utility that can replace the Si device. Was made a practical substrate. Furthermore, 10% or less is preferable for cost reduction and quality stabilization for accelerating practical application. Considering heat treatment at a high temperature in the device process, dislocation density in the region without dislocation pairs and dislocation arrays. Is 8000 / cm 2 or less , more preferably 4000 / cm 2 or less.

改良レーリー法では、種結晶を用いて、その種結晶上に結晶を成長させる。そのため、種結晶表面に終端を有する転位が存在すると、その転位欠陥を引き継いで成長される。また、成長中の熱応力等によりに新たな転位が発生すこともある。また、転位は応力場を持っているために、転位同士の相互作用により、成長中に近接して存在するものが増加する。デバイスの製造においては、そのような転位対等の欠陥が存在する場合には、総転位数が同じならば、転位対又は転位列が一様に分散することより、特定な領域に密集していることが、デバイスの歩留まり、安定性が高まることが明らかとなっている。本発明の転位対又は転位列の存在する領域を低減にするためには、種結晶から引き継いで発生する転位対又は転位列を低減させると同時に、成長中の結晶の転位を移動させて、密集させることが有効である。   In the modified Rayleigh method, a seed crystal is used and a crystal is grown on the seed crystal. Therefore, when a dislocation having a termination exists on the surface of the seed crystal, the dislocation defect is taken over and grown. In addition, new dislocations may occur due to thermal stress during growth. In addition, since dislocations have a stress field, the number of dislocations that are close to each other during growth increases due to the interaction between the dislocations. In the manufacture of a device, when such a dislocation pair or the like is present, if the total number of dislocations is the same, the dislocation pairs or dislocation arrays are evenly distributed and are concentrated in a specific region. However, it is clear that the device yield and stability are improved. In order to reduce the region where dislocation pairs or dislocation arrays exist according to the present invention, the dislocation pairs or dislocation arrays generated by inheriting from the seed crystal are reduced, and at the same time, the dislocations of the growing crystal are moved so as to be dense. It is effective to make it.

種結晶から引き継いで発生する転位を低減させる方法の一つとしては、種結晶の表面をエッチングし、転位に対応するエッチピットを形成したものを種結晶とすることが有効である。ピット内の結晶面での成長が、種全体の面に垂直に成長する結晶方位とは異なるために、表面に貫通する転位を引き継ぎ難い。さらにエッチピットの大きさを大きくすることで、隣接する転位対もしくは転位列のピットが合体し、たとえ、転位ピットからの転位発生があっても、引き継ぐ転位の総数が減少する。隣接する転位ピットを合体させるためには、ピットの最大径を3μm以上とする。さらに好ましく5μm以上とすることが好ましい。20μm超では、ピット内での結晶成長で新たな欠陥を生じる可能性が高くなるため、20μm以下にする。なお、エッチピットの大きさは、同一のエッチング条件でも転位の種類により異なるが、ここでは、最大径のものに着目して、サイズを決定することが有効であることが判った。前述したように、転位が基板表面に終端した位置にピットを形成するためには、溶融KOHエッチングすることが有効である。エッチピットのサイズの制御は、エッチングの温度と時間を調整することにより行う。例えば、溶融KOHの温度を530℃と固定し、種結晶基板の浸漬時間は5分程度を基準として、エッチピットのサイズを顕微鏡で観察しながら、浸漬時間を長くして、最適な条件を決定することができる。図2にはエッチピットの径が2μmで、ピットの間隔が4μmの例を、図3にはエッチピットの径が6μmでピットの間隔が4μmであり、2つのピットが合体している例と単独のエッチピットの例を模式的に示している。 As one of the methods for reducing the dislocations generated from the seed crystal, it is effective to use the seed crystal by etching the surface of the seed crystal and forming etch pits corresponding to the dislocation. Since the growth on the crystal plane in the pit is different from the crystal orientation that grows perpendicularly to the plane of the whole seed, it is difficult to take over the dislocation penetrating the surface. Further, by increasing the size of the etch pits, adjacent dislocation pairs or dislocation row pits are merged, and even if dislocations are generated from the dislocation pits, the total number of dislocations to be inherited is reduced. To coalesce the adjacent dislocation pits you the maximum diameter of the pit or more 3 [mu] m. More preferably, it is preferably 5 μm or more. The 20μm greater, since the possibility of causing new defects in the crystal growth in the pit rises, you to 20μm or less. Although the size of the etch pit varies depending on the type of dislocation even under the same etching conditions, it has been found that it is effective to determine the size by paying attention to the maximum diameter. As described above, melt KOH etching is effective for forming pits at positions where dislocations terminate on the substrate surface. The size of the etch pit is controlled by adjusting the etching temperature and time. For example, the temperature of the molten KOH is fixed at 530 ° C., and the immersion time of the seed crystal substrate is set to about 5 minutes, while observing the etch pit size with a microscope and increasing the immersion time to determine the optimum conditions. can do. FIG. 2 shows an example in which the diameter of the etch pit is 2 μm and the interval between the pits is 4 μm. FIG. 3 shows an example in which the diameter of the etch pit is 6 μm and the interval between the pits is 4 μm. An example of a single etch pit is schematically shown.

成長中の転位を移動させて、欠陥の少ない領域を増大させる方法としては、成長中の結晶の温度を制御することにより、移動させることが可能である。SiC結晶中の転位の移動の活性化エネルギーは極めて高く、単に高温にするだけでは、十分な移動が期待できない。成長中の結晶の中心から周辺部への温度勾配(周辺が高温)を5〜20℃/cm程度つけることが、成長中の転位の移動には有効である。そのときの結晶の温度は2000℃以上であることが好ましい。転位の移動は、転位の相互作用により、存在する領域を偏在させると同時に、転位の消滅確率が増えることになり、総転位密度の低減にも効果がある。   As a method of increasing the region having few defects by moving the dislocations during the growth, it is possible to move by controlling the temperature of the crystal being grown. The activation energy of dislocation movement in SiC crystals is extremely high, and sufficient movement cannot be expected simply by increasing the temperature. It is effective for the movement of dislocations during growth that a temperature gradient from the center of the growing crystal to the periphery (high temperature in the periphery) is about 5 to 20 ° C./cm. The temperature of the crystal at that time is preferably 2000 ° C. or higher. The movement of dislocations causes the existing region to be unevenly distributed due to the interaction of dislocations, and at the same time, the dislocation disappearance probability increases, and is effective in reducing the total dislocation density.

種結晶として用いる結晶としては、総転位密度が、30000/cm2以下であ、また転位対もしくは転位列に含まれない転位密度が15000/cm2以下であることが好ましい。但し、結晶内の転位の数が極端に少なくなると、結晶成長における、結晶構造の維持が不安定となり、多結晶や、多形の異なった欠陥が入り易くなる。特に、[0001]面方位もしくは[0001]方位から10°以内の種結晶を用いた場合、安定した成長のためには、最終的に成長させた結晶の転位の密度としては、転位対、転位列を含めた総転位密度として好ましくは300/cm2程度以上さらに好ましくは1000/cm2程度以上であることが安定して、工業的に結晶成長を行う製造方法として適している。種結晶の厚みは、種の温度の均一性を確保するためには、0.3mm程度以上が好ましく、0.6mm以上がさらに好ましい。厚い種結晶では、温度、熱分布の制御の条件は異なるが、種結晶が厚くなることの問題は特にはなく、一度成長させたインゴット表面を、必要に応じて研磨を行い、エッチングして、エッチピットを形成して、種として成長させ、インゴットを長尺化することが可能である。量産可能な種結晶の厚さの上限は、生産性を考慮すると、種結晶の直径と同程度までと考えられる。 The crystal used as the seed crystal, the total dislocation density is preferably 30000 / cm 2 Ri der below and dislocation density which is not included in the dislocation pairs or dislocation arrays is 15000 / cm 2 or less. However, when the number of dislocations in the crystal becomes extremely small, the maintenance of the crystal structure becomes unstable during crystal growth, and polycrystals and defects having different polymorphism tend to be introduced. In particular, when using a [0001] plane orientation or a seed crystal within 10 ° from the [0001] orientation, for the stable growth, the dislocation density of the finally grown crystal is as follows. The total dislocation density including the row is preferably about 300 / cm 2 or more, more preferably about 1000 / cm 2 or more, which is suitable as a production method for industrially performing crystal growth. The thickness of the seed crystal is preferably about 0.3 mm or more, more preferably 0.6 mm or more, in order to ensure uniformity of the seed temperature. With thick seed crystals, the conditions for controlling the temperature and heat distribution are different, but there is no particular problem with the seed crystals becoming thicker, and the ingot surface once grown is polished and etched as necessary. Etch pits can be formed and grown as seeds to lengthen the ingot. The upper limit of the thickness of the seed crystal that can be mass-produced is considered to be about the same as the diameter of the seed crystal in consideration of productivity.

一方、デバイスを製造した場合の特性の安定性を確保するためには、結晶中の転位密度が低減していることが好ましく、転位列がなく、8000/cm2以下の転位密度の領域であれば、ダイオード等の欠陥に比較的敏感でないデバイスでは、顕著な歩留まり低下は、認められない。本発明の方法で製造した結晶から切り出した基板をエッチングして、転位エッチピットを形成し、種結晶として結晶成長することで、さらなる転位の低減を図ることが可能である。このように種結晶に転位エッチピットを形成する結晶成長を2回あるいは3回以上繰り返すことで、転位密度、転位分布をさらに改善することができる。 On the other hand, in order to ensure the stability of characteristics when a device is manufactured, it is preferable that the dislocation density in the crystal is reduced, and there is no dislocation array and the region has a dislocation density of 8000 / cm 2 or less. For example, in devices that are relatively insensitive to defects such as diodes, no significant yield reduction is observed. It is possible to further reduce dislocations by etching a substrate cut out from a crystal manufactured by the method of the present invention to form dislocation etch pits and crystal growth as a seed crystal. Thus, by repeating crystal growth for forming dislocation etch pits in the seed crystal twice or three times or more, the dislocation density and dislocation distribution can be further improved.

上記の転位の配置の制御、結晶安定性の効果を得るためには、不純物として、窒素原子が含まれていることが、さらに有用であり、1×1018cm-3以上含まれていることが好ましく、5×1018cm-3以上含まれていることがさらに好ましい。特に4H型の結晶を製造する場合には、窒素原子が1×1018cm-3以上含まれていることで、新たな欠陥を生じることなく、上記効果を得るためには好適である。窒素の含有の上限は8×1020cm-3以下であり、これより高濃度では、結晶性の劣化が顕著となる。 In order to obtain the effects of controlling the dislocation arrangement and crystal stability described above, it is more useful that nitrogen atoms are contained as impurities, and that 1 × 10 18 cm −3 or more is contained. It is more preferable that 5 × 10 18 cm −3 or more is contained. In particular, in the case of producing a 4H-type crystal, the nitrogen atom is contained in an amount of 1 × 10 18 cm −3 or more, which is suitable for obtaining the above effect without causing new defects. The upper limit of nitrogen content is 8 × 10 20 cm −3 or less, and at higher concentrations, the deterioration of crystallinity becomes significant.

結晶のパワーデバイスの製造については、4H型の結晶が一般に用いられているが、6H型の結晶についても、転位対、転位列の制御については、上記と同様な手法が有効である。また、使用される結晶面は、{0001}面もしくは{0001}面から10°以内の傾きの面で製造されることが、デバイス特性面から優れている。基板の生産性、工業生産の観点からは、同一結晶方位の結晶を製造し、その結晶から成長方向にほぼ垂直もしくは、垂直から10°以内に切り出して、種結晶とし、さらに、デバイス用の基板もしくは種用の基板をその上に成長させることの繰り返しが、好ましい。特に{0001}基底面内に転位線が存在する転位については、0.5°以上10°以下の傾角を持った面を種基板とすることで、転位の終端部を表面に位置し、エッチピットが形成される。傾角は、10°以下が好ましく、さらに好ましくは8°以下である。10°超では、種結晶基板上への安定した結晶成長が困難となる。デバイスを作成する場合は、通常エピタキシャル成長膜を形成するが、その場合は、{0001}面より角度をわずかにつけた面、すなわち0.5°以上10°以下の角度をつけた面が好ましい。成長面に対して、平行に切断することが、もっとも多くの基板を切り出せるので、対応する傾角をつけることが好ましい。   For the production of a crystal power device, a 4H-type crystal is generally used. However, for 6H-type crystals, the same method as described above is effective for controlling dislocation pairs and dislocation arrays. Further, it is excellent in terms of device characteristics that the crystal plane to be used is manufactured with a {0001} plane or a plane tilted within 10 ° from the {0001} plane. From the viewpoint of substrate productivity and industrial production, a crystal with the same crystal orientation is manufactured, and the crystal is almost perpendicular to the growth direction or cut out within 10 ° from the perpendicular to form a seed crystal. Alternatively, repeated seed substrate growth is preferred. In particular, for dislocations where dislocation lines exist in the {0001} basal plane, the end surface of the dislocation is located on the surface by using a surface having an inclination of 0.5 ° or more and 10 ° or less, and etch pits are formed on the surface. It is formed. The tilt angle is preferably 10 ° or less, and more preferably 8 ° or less. If it exceeds 10 °, stable crystal growth on the seed crystal substrate becomes difficult. When forming a device, an epitaxially grown film is usually formed. In that case, a plane with a slight angle from the {0001} plane, that is, a plane with an angle of 0.5 ° to 10 ° is preferable. Since it is possible to cut out most substrates by cutting in parallel to the growth surface, it is preferable to provide a corresponding inclination angle.

SiCエピタキシャル薄膜は、デバイスを製造する場合には、通常基板の上面に形成されるが、基板の欠陥を引き継ぐことが知られており、結晶基板表面の転位分布を上記した手法により、制御しておくことが重要である。エピタキシャル成長中に転位対、転位列を移動させたり、消滅させることは、困難である。デバイスを製造する場合のエピタキシャル薄膜の厚みは、3μm〜30μmが一般的である。   When manufacturing devices, SiC epitaxial thin films are usually formed on the top surface of a substrate, but it is known to take over defects in the substrate, and the dislocation distribution on the surface of the crystal substrate is controlled by the method described above. It is important to keep It is difficult to move or eliminate dislocation pairs and dislocation arrays during epitaxial growth. When manufacturing a device, the thickness of the epitaxial thin film is generally 3 μm to 30 μm.

結晶のサイズは、デバイスを製造する場合、また結晶を製造する場合にも、大口径であることが、製造の低コスト化を実現し易く、好ましいが、結晶欠陥の制御がより困難となる。直径50mm超の結晶では、特に上記転位欠陥の制御による結晶の高品質化が効果的であり、60mm超では、他の方法では特に欠陥の少ない結晶の製造が困難となっている。また75mm超のさらに大型の結晶では、結晶成長中に歪が入り易く、総転位密度を低減することが困難となるので、転位の分布に着目した本発明による、結晶の高品質化が有用である。直径250mm超の結晶では、結晶欠陥が導入され、量産として現実的ではない。したがって、直径250mm以下の結晶サイズが有効である。   The crystal size is preferably large when manufacturing a device and when manufacturing a crystal, because it is easy to realize cost reduction of manufacturing, but it becomes more difficult to control crystal defects. For crystals having a diameter of more than 50 mm, it is particularly effective to improve the quality of the crystals by controlling the above-mentioned dislocation defects, and for crystals exceeding 60 mm, it is difficult to produce crystals having few defects by other methods. Larger crystals of more than 75 mm are prone to distortion during crystal growth, making it difficult to reduce the total dislocation density. Therefore, it is useful to improve the quality of crystals according to the present invention, which focuses on the dislocation distribution. is there. Crystals with a diameter of more than 250 mm introduce crystal defects and are not practical for mass production. Therefore, a crystal size with a diameter of 250 mm or less is effective.

種結晶から成長する結晶の長さについては、15mm以上200mm以下が好ましい。15mm以下では、毎回使用される、種結晶を多量に消費することとなり、また結晶成長を行うための坩堝の加熱、冷却の回数が頻繁となり、生産性の観点から、不適である。生産性の観点からは、長い方が好ましいが、200mm超では、坩堝の温度制御の安定性の確保が困難となり、歩留まりの低下が顕著となる。成長時間が長くなると、その間に突発的な異常、例えば、供給される電源の不安定性や、振動等で、結晶成長が不安定となり、新たな欠陥を発生させる確率は高くなる。   The length of the crystal grown from the seed crystal is preferably 15 mm or more and 200 mm or less. If it is 15 mm or less, a large amount of the seed crystal used every time is consumed, and the number of times of heating and cooling of the crucible for crystal growth becomes frequent, which is not suitable from the viewpoint of productivity. From the viewpoint of productivity, the longer one is preferable, but if it exceeds 200 mm, it becomes difficult to ensure the stability of the temperature control of the crucible, and the yield is significantly reduced. As the growth time becomes longer, the crystal growth becomes unstable due to sudden anomalies such as instability of supplied power or vibration, and the probability of generating new defects increases.

(実施例1)
種結晶として直径52mm、厚さ1mmで、{0001}面を有し4H型のSiC単結晶基板を用意した。種結晶の総転位密度は約12000/cm2程度である。その種結晶を約530℃に加熱したKOH融液に浸漬してエッチングを行い、一個の転位ピットとして径の最大が約6μmとなるよう、エッチング時間を調整した。図3にエッチピットの分布の例を示しており、終端が4μmの間隔で存在していた転位のピットは合体していた。終端が6μm以上離れている転位は、単一のエッチピットを形成していた。
(Example 1)
A 4H type SiC single crystal substrate having a diameter of 52 mm, a thickness of 1 mm and a {0001} plane was prepared as a seed crystal. The total dislocation density of the seed crystal is about 12000 / cm 2 . Etching was performed by immersing the seed crystal in a KOH melt heated to about 530 ° C., and adjusting the etching time so that the maximum diameter of each dislocation pit was about 6 μm. FIG. 3 shows an example of the distribution of etch pits. The pits of dislocations whose ends existed at intervals of 4 μm were merged. Dislocations whose ends are separated by 6 μm or more formed a single etch pit.

次に、図4に示す装置を用いて、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結晶原料粉末2を洗浄後、充填した。次いで、原料を充填した黒鉛製坩堝3を、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。その後、石英管内部を真空排気した後、雰囲気ガスとして高純度Arガスに約7%の窒素ガスを含む混合ガスを流入させ、石英管内圧を一定の減圧に保ちながら、ワークコイルに電流を流し、原料温度を目標温度である2400℃まで、上昇させ、基板上に結晶を成長させた。成長速度は平均約1mm/時であった。坩堝温度の計測は、坩堝上部及び下部を覆うフェルトの中央部に直径2〜4mmの光路を設け、2色温度計を用いて行った。坩堝下部の温度を原料温度、坩堝上部の温度を種温度とした。成長時間は約25時間で、結晶の高さは約25mmであった。   Next, the seed crystal 1 was attached to the inner surface of the lid 4 of the graphite crucible 3 using the apparatus shown in FIG. The graphite crucible 3 was filled with the SiC crystal raw material powder 2 after washing. Next, the graphite crucible 3 filled with the raw material was closed with the lid 4 and covered with the graphite felt 7, and then placed on the graphite support rod 6 and installed inside the double quartz tube 5. After that, after evacuating the inside of the quartz tube, a mixed gas containing about 7% nitrogen gas is introduced into the high-purity Ar gas as an atmospheric gas, and a current is passed through the work coil while keeping the quartz tube internal pressure constant. The raw material temperature was raised to the target temperature of 2400 ° C., and crystals were grown on the substrate. The growth rate averaged about 1 mm / hour. The crucible temperature was measured using a two-color thermometer with an optical path having a diameter of 2 to 4 mm provided at the center of the felt covering the upper and lower parts of the crucible. The temperature at the bottom of the crucible was the raw material temperature, and the temperature at the top of the crucible was the seed temperature. The growth time was about 25 hours and the crystal height was about 25 mm.

成長した結晶から、厚さ0.4mmの{0001}面方位の基板をワイヤソーで切り出し、洗浄、研磨した。基板はいずれも4H型の単結晶であり、多結晶が混在していないことが、X線回折並びにX線トポグラフ撮影により確認された。研磨された基板を、KOHでエッチングして、転位分布を観察した。基板の領域分割を図1に模式的に示した。基板の中心を中央の5mm角メッシュ(45番)の中心として、基板全体を5mm角に分割した。基板端部で、5mm角メッシュが欠ける部分(03、12番等)は除き、基板内に完全に含まれるメッシュのみを領域(図1の網掛け部分)としてカウントした。それぞれの領域の中で、転位ピットが5μm以下の間隔で存在する領域がある番号を順次積算し、総メッシュ(端部に欠けの無いもの)で除してパーセントを計算した。その結果、9%が、転位対、転位列が含まれている領域であることが判明した。また、転位対、転位列の無い領域の平均の転位密度は3000/cm2であった。基板サイズは種結晶とほぼ同等で直径52mmであった。なお、種結晶の転位対、転位列が含まれている領域は60%であった。 From the grown crystal, a substrate having a {0001} plane orientation with a thickness of 0.4 mm was cut with a wire saw, washed and polished. It was confirmed by X-ray diffraction and X-ray topography that the substrates were all 4H type single crystals and no polycrystals were mixed. The polished substrate was etched with KOH, and the dislocation distribution was observed. The area division of the substrate is schematically shown in FIG. The entire substrate was divided into 5 mm squares with the center of the substrate as the center of the central 5 mm square mesh (No. 45). Only the mesh completely contained in the substrate was counted as a region (shaded portion in FIG. 1) except for a portion where the 5 mm square mesh was missing (03, 12 and the like) at the edge of the substrate. Within each region, the number of regions where dislocation pits exist at intervals of 5 μm or less were sequentially accumulated, and the percentage was calculated by dividing by the total mesh (one with no chip at the end). As a result, 9% was found to be a region containing dislocation pairs and dislocation sequences. The average dislocation density in the region without dislocation pairs and dislocation arrays was 3000 / cm 2 . The substrate size was almost the same as the seed crystal and the diameter was 52 mm. The region containing the dislocation pairs and dislocation arrays in the seed crystal was 60%.

(実施例2)
実施例1と同様に、基板サイズが直径70mmの基板を種結晶として使用し、坩堝のサイズの口径の大きいものを準備して、結晶成長を行った。種結晶の総転位密度は約14000/cm2程度である。また転位対、転位列が含まれている領域は80%であった。その種結晶を約530℃に加熱したKOH融液に浸漬してエッチングを行い、一個の転位ピットとして径の最大が約10μmとなるよう、エッチング時間を調整した。その結果、実施例1と同様の転位分布の観察により、24%が、転位対、転位列が含まれている領域であることが判明した。また、転位対、転位列の無い領域の平均の転位密度は5000/cm2となった。なお、基板サイズは直径約72mmであった。
(Example 2)
As in Example 1, a substrate having a diameter of 70 mm was used as a seed crystal, and a crystal having a large crucible size was prepared and crystal growth was performed. The total dislocation density of the seed crystal is about 14000 / cm 2 . The area containing dislocation pairs and dislocation trains was 80%. The seed crystal was immersed and etched in a KOH melt heated to about 530 ° C., and the etching time was adjusted so that the maximum diameter of one dislocation pit was about 10 μm. As a result, by observing the dislocation distribution similar to that in Example 1, it was found that 24% was a region including dislocation pairs and dislocation arrays. The average dislocation density in the region without dislocation pairs and dislocation arrays was 5000 / cm 2 . The substrate size was about 72 mm in diameter.

(実施例3)
実施例2で記載した方法で、結晶を作成し、そこから基板を切り出し、表面を研磨した後、基板表面に市販のSiC用のCVDエピタキシャル成長装置にて、SiC単結晶膜を2時間で約10μmの厚さで形成した。
基板の面方位は<0001>より4°傾斜させたものに成長させた。エピタキシャル成長膜の表面の転位分布を実施例1記載と同様の方法で、観察した。その結果、26%が、転位対、転位列が含まれている領域であることが判明した。また、転位対、転位列の無い領域の平均の転位密度は5500/cm2であった。基板の転位の分布とほぼ同等の水準の転位対、転位列の領域の数値となり、また、転位列のない部分の転位密度はやや増加しているが、ほぼ同程度の数値となっていた。
(Example 3)
In the method described in Example 2, a crystal was created, the substrate was cut out from the surface, the surface was polished, and a SiC single crystal film was formed on the substrate surface with a commercially available CVD epitaxial growth apparatus for SiC in about 10 μm in 2 hours. The thickness was formed.
The plane orientation of the substrate was grown at an angle of 4 ° with respect to <0001>. The dislocation distribution on the surface of the epitaxially grown film was observed in the same manner as described in Example 1. As a result, 26% was found to be a region containing dislocation pairs and dislocation sequences. The average dislocation density in the region without dislocation pairs and dislocation arrays was 5500 / cm 2 . The values for the dislocation pair and dislocation array regions were almost the same level as the dislocation distribution of the substrate, and the dislocation density in the portion without the dislocation array was slightly increased, but was almost the same value.

(実施例4)
実施例1で記載した方法で、導入する窒素の含有量を変化させて、結晶成長時の4Hポリタイプの安定性を検討した。単結晶SiC基板の窒素含有量は二次イオン質量分析法により調べた。各条件で5回の成長を行った。各条件の場合分けで4H以外の結晶ポリタイプが観察された回数は、窒素原子が(1〜4)×1018cm-3含まれている場合が1回、窒素原子が(5〜9)×1018cm-3含まれている場合が0回、窒素原子が(1〜9)×1019cm-3含まれている場合が1回であった。また、回数で結晶タイプの変換は見られなかった。窒素原子が(5〜9)×1017cm-3の場合は、3回であった。
(Example 4)
The stability of 4H polytype during crystal growth was examined by changing the nitrogen content to be introduced by the method described in Example 1. The nitrogen content of single crystal SiC substrate was investigated by secondary ion mass spectrometry. Growth was performed 5 times under each condition. The number of times that crystalline polytypes other than 4H were observed in each case was one when the nitrogen atom was (1-4) × 10 18 cm -3 and the nitrogen atom was (5-9). The case where x10 18 cm −3 was contained was 0 times, and the case where nitrogen atoms were contained (1 to 9) × 10 19 cm −3 was once. Moreover, the conversion of the crystal type was not seen by the frequency | count. When the nitrogen atom was (5-9) × 10 17 cm −3 , it was 3 times.

(実施例5)
実施例1で記載した方法で得られた結晶から{0001}面方位から2°傾角をつけた厚み1.1mmの基板を切り出し、表面を研磨した後、同様に表面のエッチングを行い、ピットの最大径が6μmとなるように条件を設定した。実施例と同様の条件で結晶成長を行った。成長した結晶から、厚さ0.4mmの{0001}面方位の基板をワイヤソーで切り出し、洗浄、研磨した。同様の方法で転位分布を評価した結果、転位対、転位列が含まれている領域は6%であることが判明した。また、転位対、転位列の無い領域の平均の転位密度は1200/cm2であった。エッチピットを形成した種結晶を用いた結晶成長を複数回繰り返すことで、更なる結晶の転位分布、転位密度の改善を図ることができることが明らかとなった。
(Example 5)
A substrate having a thickness of 1.1 mm with an inclination of 2 ° from the {0001} plane orientation was cut out from the crystal obtained by the method described in Example 1, and after polishing the surface, the surface was etched in the same manner to obtain the maximum pits. Conditions were set so that the diameter was 6 μm. Crystal growth was performed under the same conditions as in the example. From the grown crystal, a substrate having a {0001} plane orientation with a thickness of 0.4 mm was cut with a wire saw, washed and polished. As a result of evaluating the dislocation distribution by the same method, it was found that the region containing dislocation pairs and dislocation trains was 6%. The average dislocation density in the region without dislocation pairs and dislocation arrays was 1200 / cm 2 . It was revealed that the dislocation distribution and dislocation density of the crystal can be further improved by repeating the crystal growth using the seed crystal in which the etch pits are formed a plurality of times.

(比較例1)
比較例として種結晶を研磨後、エッチングしないもの(エッチピットのないもの)を使用し、実施例1と同様に、結晶成長させた。種結晶は、実施例1で使用した種結晶の隣接部の基板を使用しているので、転位密度、転位分布は、ほぼ同一水準と考えられる。成長した結晶から、厚さ0.4mmの{0001}面方位の基板をワイヤソーで切り出し、洗浄、研磨した。転位分布を同様に観察した結果、基板の転位対、転位列が含まれている領域は60%と、初期の状態とほぼ同等であった。転位対、転位列が含まれていない領域の転位密度も8000/cm2であった。実施例1と同様の結晶成長を行っているが、種結晶にエッチピットが形成されていない場合には、転位分布の改善は殆ど見られなかった。
(Comparative Example 1)
As a comparative example, a seed crystal was polished and then not etched (no etch pit) was used, and the crystal was grown in the same manner as in Example 1. Since the seed crystal uses the substrate adjacent to the seed crystal used in Example 1, the dislocation density and the dislocation distribution are considered to be almost the same level. From the grown crystal, a substrate having a {0001} plane orientation with a thickness of 0.4 mm was cut with a wire saw, washed and polished. As a result of observing the dislocation distribution in the same manner, the region containing the dislocation pairs and dislocation arrays on the substrate was 60%, which was almost equivalent to the initial state. The dislocation density in the region not including the dislocation pair and dislocation train was also 8000 / cm 2 . Crystal growth was performed in the same manner as in Example 1. However, when etch pits were not formed in the seed crystal, almost no improvement in dislocation distribution was observed.

本発明における、領域分割を説明する図The figure explaining area division in the present invention 本発明における、エッチピットの形成を説明する図The figure explaining formation of the etch pit in this invention 本発明における、近接するエッチピットの合体を説明する図The figure explaining coalescence of the adjacent etch pit in this invention 発明の製造方法に用いられる単結晶成長装置の一例を示す構成図Configuration diagram showing an example of a single crystal growth apparatus used in the manufacturing method of the invention

符号の説明Explanation of symbols

1 単結晶SiC種結晶
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 窒素ガス配管
12 窒素ガス用マスフローコントローラ
13 真空排気装置
1 Single crystal SiC seed crystal
2 Raw material for SiC powder
3 Graphite crucible
4 Graphite crucible lid
5 Double quartz tube
6 Support rod
7 Graphite felt
8 Work coil
9 Ar gas piping
10 Ar gas mass flow controller
11 Nitrogen gas piping
12 Mass flow controller for nitrogen gas
13 Vacuum exhaust system

Claims (7)

総転位密度が12000/cm2以上30000/cm2以下である種結晶表面の転位の表面終端部に、最大径が3μm以上20μm以下であるエッチピットを形成した種結晶を用いて、昇華再結晶法により単結晶SiCを成長させることを特徴とするSiC単結晶の製造方法 Sublimation recrystallization using a seed crystal in which etch pits having a maximum diameter of 3 μm or more and 20 μm or less are formed at the end of dislocations on the surface of the seed crystal having a total dislocation density of 12000 / cm 2 or more and 30000 / cm 2 or less. A method for producing a SiC single crystal, comprising growing single crystal SiC by a method . 前記種結晶のポリタイプが、4H型又は6H型である請求項1に記載のSiC単結晶の製造方法The method for producing a SiC single crystal according to claim 1, wherein the polytype of the seed crystal is 4H type or 6H type. 前記種結晶が、円板状であり、該円板の直径が50mm超である請求項1又は2に記載のSiC単結晶の製造方法The method for producing a SiC single crystal according to claim 1 or 2, wherein the seed crystal has a disc shape, and a diameter of the disc is more than 50 mm. 前記種結晶の面方位が[0001]である請求項1〜3のいずれか一項に記載のSiC単結晶の製造方法The method for producing a SiC single crystal according to any one of claims 1 to 3, wherein a plane orientation of the seed crystal is [0001]. 前記種結晶の面方位が[0001]から0.5°以上10°以内の角度を有する請求項1〜3のいずれか一項に記載のSiC単結晶の製造方法The method for producing a SiC single crystal according to any one of claims 1 to 3, wherein a plane orientation of the seed crystal has an angle of 0.5 ° to 10 ° from [0001]. 前記種結晶の厚みが0.6mm以上である請求項1〜5のいずれか一項に記載のSiC単結晶の製造方法The method for producing a SiC single crystal according to any one of claims 1 to 5, wherein the seed crystal has a thickness of 0.6 mm or more. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法により得られたSiC単結晶を切断し、研磨することを特徴とするSiC単結晶基板の製造方法。A method for producing a SiC single crystal substrate, comprising cutting and polishing a SiC single crystal obtained by the method according to any one of claims 1 to 6.
JP2006299037A 2006-11-02 2006-11-02 Method for producing SiC single crystal and method for producing SiC single crystal substrate Active JP4850663B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006299037A JP4850663B2 (en) 2006-11-02 2006-11-02 Method for producing SiC single crystal and method for producing SiC single crystal substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006299037A JP4850663B2 (en) 2006-11-02 2006-11-02 Method for producing SiC single crystal and method for producing SiC single crystal substrate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008115036A JP2008115036A (en) 2008-05-22
JP4850663B2 true JP4850663B2 (en) 2012-01-11

Family

ID=39501294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006299037A Active JP4850663B2 (en) 2006-11-02 2006-11-02 Method for producing SiC single crystal and method for producing SiC single crystal substrate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4850663B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5167208B2 (en) * 2009-07-21 2013-03-21 トヨタ自動車株式会社 Method and apparatus for measuring defect density of single crystal
JP5696630B2 (en) 2011-09-21 2015-04-08 住友電気工業株式会社 Silicon carbide substrate and method for manufacturing the same
JP5983824B2 (en) * 2015-06-12 2016-09-06 住友電気工業株式会社 Silicon carbide substrate
JP6061060B1 (en) * 2015-10-07 2017-01-18 住友電気工業株式会社 Silicon carbide epitaxial substrate and method for manufacturing silicon carbide semiconductor device
JP2022142095A (en) * 2021-03-16 2022-09-30 信越半導体株式会社 Method for evaluating crystal defect of silicon carbide single crystal wafer
JP7294502B1 (en) * 2022-06-03 2023-06-20 株式会社レゾナック SiC single crystal substrate

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4048603B2 (en) * 1998-06-05 2008-02-20 株式会社デンソー Method for producing silicon carbide single crystal
JP2008024554A (en) * 2006-07-21 2008-02-07 Toyota Motor Corp Method for producing single crystal

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008115036A (en) 2008-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6584428B2 (en) Method for producing silicon carbide single crystal and silicon carbide single crystal substrate
JP4926556B2 (en) Method for manufacturing silicon carbide single crystal ingot and silicon carbide single crystal substrate
JP4850960B2 (en) Epitaxial silicon carbide single crystal substrate manufacturing method
JP4853449B2 (en) SiC single crystal manufacturing method, SiC single crystal wafer, and SiC semiconductor device
US9234297B2 (en) Silicon carbide single crystal wafer and manufacturing method for same
US8044408B2 (en) SiC single-crystal substrate and method of producing SiC single-crystal substrate
JP4603386B2 (en) Method for producing silicon carbide single crystal
US10066316B2 (en) Method for producing silicon carbide single-crystal ingot and silicon carbide single-crystal ingot
JP4818754B2 (en) Method for producing silicon carbide single crystal ingot
JP4585359B2 (en) Method for producing silicon carbide single crystal
JP2010095397A (en) Silicon carbide single crystal and silicon carbide single crystal wafer
US20190024257A1 (en) Silicon carbide single crystal substrate and process for producing same
JP4850663B2 (en) Method for producing SiC single crystal and method for producing SiC single crystal substrate
JP2004099340A (en) Seed crystal for silicon carbide single crystal growth, silicon carbide single crystal ingot and method of manufacturing the same
JP2008094700A (en) Silicon carbide single-crystal epitaxial wafer and method for producing the same
JP4833798B2 (en) Method for producing SiC single crystal
JP5418385B2 (en) Method for producing silicon carbide single crystal ingot
JP4690906B2 (en) Seed crystal for growing silicon carbide single crystal, method for producing the same, and method for producing silicon carbide single crystal
JP2009256155A (en) Silicon carbide single crystal ingot and production method of the same
JP3637157B2 (en) Method for producing silicon carbide single crystal and seed crystal used therefor
JP4408247B2 (en) Seed crystal for growing silicon carbide single crystal and method for producing silicon carbide single crystal using the same
JP5614387B2 (en) Silicon carbide single crystal manufacturing method and silicon carbide single crystal ingot
JP5370025B2 (en) Silicon carbide single crystal ingot
JP2009102187A (en) Crucible for growth of silicon carbide single crystal, method of manufacturing silicon carbide single crystal using the same, and silicon carbide single crystal ingot
JP2002293694A (en) Silicon carbide single crystal ingot and method of manufacturing for the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090217

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100907

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100914

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101115

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20110322

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110622

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20110808

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111011

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111019

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4850663

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141028

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141028

Year of fee payment: 3

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141028

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350