JP5345499B2 - 化合物単結晶およびその製造方法 - Google Patents
化合物単結晶およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5345499B2 JP5345499B2 JP2009238765A JP2009238765A JP5345499B2 JP 5345499 B2 JP5345499 B2 JP 5345499B2 JP 2009238765 A JP2009238765 A JP 2009238765A JP 2009238765 A JP2009238765 A JP 2009238765A JP 5345499 B2 JP5345499 B2 JP 5345499B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- crystal
- plane
- compound single
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/06—Silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/18—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/36—Carbides
Description
上記化合物半導体結晶に含まれる格子欠陥は、半導体素子の性能に多大な影響を与える。たとえば、反位相領域境界面や積層欠陥などの構造欠陥は、電流漏洩や絶縁破壊をもたらし、電力用半導体素子の性能を著しく損なう。このため、半導体素子の基板として用いられる化合物半導体結晶に対しては、構造欠陥密度の低減が切望されている。
行な方向へ拡大する反位相領域が、ステップに垂直な方向に拡大する反位相領域に比べて優先的に拡大する)。さらに、起伏斜面が対向しているため、ステップに平行な方向へ拡大する反位相領域どうしが膜厚増加と共に互いに対向するように伝搬し、原理上、APBは最終的に会合消滅する(図2)。
この原因について発明者等が検討した結果、残存するSFは、炭化珪素単結晶層の成長過程において新たに発生したものであると推察した。さらに、新たなSF発生を導く要因は、SBE法における3C−SiC基板とSiCホモエピタキシャル層の間、及び/又はSiCホモエピタキシャル層内部に存在する歪みによるものであると考えた。炭化珪素単結晶層の成長時に、基板面内の温度分布による熱歪や、SFが会合消滅した際の格子整合に伴う歪、炭化珪素と珪素の熱膨張係数差による歪が発生し、この歪を緩和させるために炭化珪素単結晶内部に新たにSFが発生する、と考えた。
この仮定に基づけば、デバイス製造に適した低欠陥密度の化合物半導体結晶基板を製造するためには、化合物半導体結晶成長時に生じる歪を解消する必要がある。
して自己消滅する。また、SFは、SF同士の会合や、SFとAPBとの会合により消滅(場合によっては一部消滅)することが判明した。
(構成1)
立方晶{001}面を表面とする単結晶基板上に、エピタキシャル成長により2種類の元素A、Bからなる化合物単結晶を成長させる化合物単結晶の製造方法において、
反位相領域境界面ならびに元素AおよびBに起因する積層欠陥を、前記表面に平行な<110>方向にそれぞれ等価に生じさせながら前記化合物単結晶を成長させる工程(I)と、
前記工程(I)において生じた元素Aに起因する積層欠陥を、前記反位相領域境界面と会合消滅させる工程(II)と、
前記工程(I)において生じた元素Bに起因する積層欠陥を、自己消滅させる工程(III)と、
前記反位相領域境界を完全に会合消滅させる工程(IV)と、
を有し、
前記工程(IV)は、
前記工程(II)および(III)と並行して、又は、前記工程(II)および(III)の後に行う化合物単結晶の製造方法、
(構成2)
前記工程(I)は、前記単結晶基板として、
その表面に、[110]方向に平行に伸びる複数の起伏が形成された領域と、[−110]方向に平行に伸びる複数の起伏が形成された領域が設けられている基板であって、前記起伏の両側面が斜面状である基板を用い、
この基板上に化合物単結晶をエピタキシャル成長させる工程である、構成1の化合物単結晶の製造方法、
(構成3)
前記工程(II)および工程(III)は、前記起伏上へのエピタキシャル成長工程である
、構成2の化合物単結晶の製造方法、
(構成4)
前記工程(IV)は、元素Aおよび元素Bの原料比を変動させることにより、各領域における前記起伏の延伸方向と並行または垂直な方向へ優先的に成長させる工程である、構成2又は3の化合物単結晶の製造方法、
(構成5)
前記工程(I)(II)および(III)は、未加工{001}面上へのエピタキシャル成
長工程であり、
前記工程(IV)は、
前記(I)〜(III)工程で得られた表面上に[110]方向に平行に伸びる複数の起
伏であって、その両側面が斜面状である起伏を形成し、前記起伏上に化合物単結晶をエピタキシャル成長させる工程である、構成1の化合物単結晶の製造方法、
(構成6)
立方晶{001}面を表面とする単結晶基板上に、エピタキシャル成長により化合物単結晶を成長させる化合物単結晶の製造方法において、
前記基板の有効領域全面に対して、一方向に平行に伸びる複数の起伏が形成された領域(A)と、前記起伏が伸びる方向に垂直な方向に伸びる複数の起伏が形成された領域(B)とを交互に設ける工程と、
前記領域(A)および領域(B)を有する基板上に、前記化合物単結晶をエピタキシャル成長させる工程と、
を有し、前記起伏の両側面が斜面状である化合物単結晶の製造方法、
(構成7)
前記エピタキシャル成長させる工程は、原料比を変動させることにより、各領域における前記起伏の延伸方向と並行または垂直な方向へ優先的に成長させる工程を有する、構成6の化合物単結晶の製造方法、
(構成8)
前記領域(A)と前記領域(B)のそれぞれの面積が、基板面内で略同等である、構成6又は7の化合物単結晶の製造方法、
(構成9)
立方晶{001}面を表面とする単結晶基板上に、エピタキシャル成長により化合物単結晶を成長させる化合物単結晶の製造方法において、
前記基板である未加工{001}面上に、前記化合物単結晶をエピタキシャル成長させる工程と、
前記エピタキシャル成長工程で得られた前記化合物単結晶表面上に、[110]方向に平行に伸びる複数の起伏を形成する工程と、
前記起伏上に、化合物単結晶をエピタキシャル成長させる工程と、
を有する化合物単結晶の製造方法、
(構成10)
前記起伏は、前記基板となす角度が2〜55度であり、前記起伏の斜面同士が対向するように形成されている、構成2〜9いずれかの化合物単結晶の製造方法、
(構成11)
最表面{001}面上に残存する積層欠陥が、単一極性であり、かつ、{001}面全面において<110>方向にほぼ等価に存在している、構成1〜10いずれかの化合物単結晶の製造方法、
(構成12)
前記基板が立方晶Si基板又は立方晶SiC基板であり、前記化合物単結晶が立方晶SiC結晶である、構成1〜11いずれかの化合物単結晶の製造方法、
(構成13)
2種類の元素A、Bからなる化合物単結晶において、
前記化合物結晶は2種類の結晶成長領域を含み、
前記2種類の結晶成長領域は、結晶成長方向とは垂直な方向に、その種類毎に交互に形成されており、
前記結晶内部には、元素Aの極性が露出した積層欠陥(A−SF)と、元素Bの極性が露出した積層欠陥(B−SF)と、を有し、
特定の{001}面においては、前記欠陥のうちA−SFのみが存在し、かつ、前記特定の{001}面におけるA−SFが、前記{001}面全面において<110>方向に統計学的に等価に延伸して存在しており、
前記2種類の結晶成長領域では、前記2種類の積層欠陥の伝搬方位が結晶成長領域毎に異なる面内に限定されており、
一方の結晶成長領域における面欠陥の伝搬方位は、もう一方の結晶成長領域における2種類の積層欠陥の伝搬方位を、前記特定の{001}面に平行なまま90度変化させた方位であり、
前記2種類の結晶成長領域が交互に形成されていく方向での、前記2種類の結晶成長領域からなる部分の断面において、一方の結晶成長領域では反位相領域境界(APB)が現出しておらず、もう一方の結晶成長領域ではAPBが現出しかつ会合消滅されており、
前記結晶最表面では、APBが消滅している化合物単結晶、
(構成14)
前記化合物結晶が立方晶であり、その基底面が(001)面であり、
前記2種類の結晶領域は、[110]方位および[−110]方位のうち少なくとも一方位に向けて、その種類毎に交互に形成されており、
前記化合物結晶の最表面における極性部分が、前記2種類の結晶成長領域毎に[110]方位と[−110]方位と交互の方位に形成されており、
前記化合物結晶の表面における前記2種類の結晶成長領域の面積比は3:7〜7:3である、構成13の化合物単結晶、
(構成15)
2種類の元素A、Bからなる化合物単結晶において、
結晶内部には、欠陥として、元素Aの極性が露出した積層欠陥(A−SF)と、元素Bの極性が露出した積層欠陥(B−SF)と、反位相領域境界(APB)と、を有し、
前記APBはすべて会合して消滅しており、かつ、
特定の{001}面においては、前記欠陥のうちA−SFのみが存在し、かつ、前記特定の{001}面におけるA−SFが、前記{001}面全面において<110>方向に統計学的に等価に延伸している化合物単結晶、
(構成16)
前記化合物単結晶が、立方晶炭化珪素である、構成13〜15いずれかの化合物単結晶、
(構成17)
前記元素Aが珪素であり、前記元素Bが炭素である、構成16の化合物単結晶、
(構成18)
前記化合物単結晶が膜状ないし板状であり、その{001}面内における反り量が、面内<110>方向において略同等である、構成13〜17いずれかの化合物単結晶、
を実現したものである。
<形態1>
形態1として、2種の構成元素A、Bからなる立方晶の化合物単結晶について説明する。この化合物単結晶は、その主表面(結晶表面の中で、最も露出している面積が大きい面)が(001)面に平行であり、これと平行な裏面(すなわち裏面も(001)面に平行)を有する板状の結晶である。裏面側から主表面側にかけて、結晶内部に含まれるAPB密度が連続して減少している。ここでAPBとは、「構成元素AとBの積層順序が反転した領域の境界」と説明できる。APBを挟んだそれぞれの領域の結晶構造は、[001]方位を軸とした90度回転の関係にある。
および(−1−11)面に配向した面積比は(1−x)として表される。そして、xの値は、裏面側(膜成長初期に相当)において0.3〜0.7(好ましくは0.5)であり、基板最表面(膜成長後期に相当)では1又は0である。
上記を換言すれば、結晶内部においては、APBは極性によらず等価に多数存在しており、基板最表面ではAPBは解消しているような、化合物単結晶である。
と記す)が(111)面および(−1−11)面に配向した数の割合をy(a)(ここで、0≦y(a)≦1)とすると、A−SFが(−111)面および(1−11)面に配向した数の割合は(1−y(a))として表される。同様に、元素Bからなる極性面を有す
るSF(以下、B−SFと記す)が(111)面および(−1−11)面に配向した数の割合をy(b)(ここで、0≦y(b)≦1)とすると、B−SFが(−111)面および(1−11)面に配向した数の割合は(1−y(b))として表される。そして、y(a)およびy(b)の値は、ともに裏面側、基板最表面においては、ともに0.3〜0.7(好ましくは0.5)である。但し、基板最表面では、A−SFのみが存在し、B−SFはほぼ消失している。
上記を換言すれば、結晶内部においてはSFが極性(A−SF、B−SF)や方位によらず等価に存在しており、基板最表面では一方の極性のSF(A−SF)のみが、方位によらず等価に存在しているような、化合物単結晶である。なお、「方位によらず等価に存在するSF」とは、4つの等価な{111}面(具体的には(111)面、(−1−11
)面、(−111)面、(1−11)面)に平行に伝搬するSFであり、単一の(001)切片では4つの等価な<110>方向(具体的には[110]方向、[−1−10]方向、[−110]方向、[1−10]方向)に延伸するSFである。
SiCの成長にあたっては、CVD、MBE、LPEなどを用いることができるが、いずれにしてもSi源とC源の供給量を個々に調整出来ることが望ましく、さらにはガスとしてその流量を精密に調整してSi源とC源の供給比率を変化させることが望ましい。
例えば、熱CVDにおいては、Si源とC源の供給比率を成長開始時点より終了時点まで徐々に変化させる。この場合、Si源の供給量が多いほどC極性面の成長速度が高く、C源の供給量が多いほど、Si極性面の成長速度が高くなる。そこで、成長初期にはSi面とC面の成長速度が同程度となる条件を選択することにより、起伏の尾根が[110]方位に沿った加工領域と[−110]方位に沿った加工領域の面積比に応じたAPB分布(x=0.3〜0.7)を形成することができる。この際、成長表面と平行な(001)面において、尾根と平行な方向にC−SF、尾根と垂直な方向にSi−SFを表出しながら膜成長する。成長膜厚の増加に伴い、C−SFは縮小伝搬して自己消失する。
形態2として、形態1と同形態の化合物単結晶を具現化する、形態1とは別の手段について記載する。
本形態を具現化するための方法の一例として、以下の方法が挙げられる。(001)基板(ここではSiまたはSiCの場合を説明する)上に、起伏を形成することなく化合物半導体結晶(ここではSiCの場合を説明する)を成長させる。これにより、APB・SFともに、極性(Si極性、C極性)および方位によらず等価に多数存在しているSiC結晶が得られる。ここで、APBに関しては、形態1のような斜面が対向する起伏を有する基板上に形成したSiCとは異なり、会合消滅は生じない。SFに関しては、C−SFは自己消滅し、Si−SFはSF同士もしくはAPBとの会合により、成長膜厚の増加と共に数が減少する。
。膜厚50μmのSiCでは、APB密度の減少は、ほぼ飽和する。このSiC表面に、[110]方位([−1−10]方位を含む)または[−110]方位([1−10]方位を含む)に平行な尾根を有する斜面を形成する。斜面の斜度や形状に関しては、形態1と同様である。
1)膜成長初期に、SFを極性・方位に依存せずに、等価に発生させること
2)APBをあえて発生させ、発生したAPBは基板表面(膜成長後期)において消滅させること
を満たすものであると言える。
上記1)は、極性毎に消失過程が異なることを利用した要素である。これの具現化手段は、成長時の表面を、巨視的には(基板全面では)(111)、(−1−1−1)、(−111)、(1−11)方位に相当する方向の膜成長速度を等価となるようにすることである。これは膜成長方向とSFの極性には相関があるためである。これにより、4方位におけるSF極性はほぼ等価となる。このうち、成長膜厚の増加に伴いC−SFが自己消滅しても、Si−SFは4方位に等価に存在する。
上記2)は、1)で自己消滅しないSFを会合消滅させるために行う要素であり、かつ、APBは対向させると会合消滅することを利用する。これの具現化手段は、APBを会合消滅すべく対向する斜面を形成し、および/またはSi源とC源の供給比率を制御することである。原料供給比を制御することにより、化合物単結晶における特定面(例えば、起伏延在方向に平行な{111}面同士、または、ステップ方向に平行な{111}面同士)を優先的に成長(C面フロー成長またはSi面フロー成長)させることが可能である。このような優先的成長をさせることにより、APBの会合消滅を効率的に(早期に)実現可能となる。
直径4インチSi(001)基板表面に、[110]方向に平行に研磨砥粒を擦りつけることにより、ほぼ[110]方向に延在する起伏を基板全面に形成した(一方向研磨傷導入)。次いで、同様の処理を[−110]方位に実施した(直交方向研磨傷導入)。但し、直交方向研磨傷導入工程領域は不連続であり、約0.6mmの間隔を隔てたストライプ領域とした。その結果、0.6mmの間隔をおいて[110]方向に平行な研磨傷が付与されたストライプ領域と[−110]方位に平行な研磨傷が付与されたストライプ領域が交互に配置された表面が形成された。各ストライプ領域の長辺は[−110]方位に平行である。形成した研磨傷導入基板表面の概略図を図7、図9に示す。
ここで、一方向研磨傷導入には、研磨剤として粒径約9μmのダイヤモンドスラリー(エンギス社製ハイプレス)を用い、これを研磨クロス(エンギスM414)に浸透させつつ所定方向に擦ることにより、ほぼ平行な無数の研磨傷を形成した。この際の圧力は0.2kg/cm2であり、一度の研磨傷導入のためにクロスを約300回往復させた(一方向研磨処理)。
得られた3C−SiC基板の3次元形状を測定したところ、[−110]方位に平行な方向の曲率半径は約20m、[110]方位に平行な方向の曲率半径は約22mであった。つまり、実施例1で得られた3C−SiC基板において、互いに直交する方位である[−110]方位と[110]方位において、曲率半径の差異は認められなかった。
図11は、光学顕微鏡を用いて観察した断面方向のSi−SF密度分布である。Si−SF密度はSiC成長膜厚とともに減少し、450μm成長後の表面における密度は2×103/cm2であった。図12は、光学顕微鏡を用いて観察した断面方向のC−SF密度分布である。C−SF密度はSiC成長膜厚とともに減少し、450μm成長後の表面における密度は1×102/cm2以下であった
なお、APBは、SiC成長膜厚が400μm〜450μmの範囲において完全消滅していた。
直径4インチSi(001)基板表面に、[110]方向に平行に研磨砥粒を擦りつけることにより、ほぼ[110]方向に延在する起伏を基板全面に形成した。研磨剤として粒径約9μmのダイヤモンドスラリー(エンギス社製ハイプレス)を用い、研磨クロス(エンギスM414)に一様に浸透させ、パッド上にSi(001)基板を置き、0.2kg/cm2の圧力をSi(001)基板全体に加えながら、[110]方向に平行にクロスを約10nm程度の距離を約300回往復させた(一方向研磨処理)。これによりSi(001)基板表面は、[110]方向に略平行な研磨傷(起伏)で覆われた。形成した研磨傷導入基板表面の概略図は図1と同様であった。
1と同様にしてSi基板をエッチングにより除去し、単独の3C−SiC基板を作製した。図13に、比較例1におけるx値の成長膜厚依存性を示す。
図14は、光学顕微鏡を用いて観察した断面方向のSi−SF密度分布である。Si−SF密度はSiC成長膜厚とともに減少するが、その減少率は低く、450μm成長後の表面における密度は1.5×105/cm2であった。図15は、光学顕微鏡を用いて観察した断面方向のC−SF密度分布である。C−SF密度はSiC成長膜厚とともに減少するが、その減少率は低く、450μm成長後の表面における密度は2.5×104/cm2であった。実施例1と比較してC−SFが多数残存しているのは、SiC成長時の歪みによって新たに発生したためであると考えられる。
なお、APBは、SiC成長膜厚が100μm以下の範囲においてほとんど消滅していた。
直径4インチSi(001)基板を、CVD装置内にてアセチレンと水素の混合雰囲気下で加熱することにより、極薄のSiC層を形成した。このとき基板は1350℃まで加熱した。原料ガスであるアセチレン、およびキャリアガスである水素は、室温より基板表面に供給した。供給量と圧力は表1と同様とした。
なお、APBは、SiC成長膜厚が400μm〜450μmの範囲において完全消滅していた。
変化させることが、膜成長方向(断面方向)に欠陥密度(APB、SF)の傾斜を形成する点で好ましい。
実施例1において、成膜条件を表1の代わりに表3としたこと以外は、実施例1と同様の条件・操作により、3C−SiC基板を得た。
図16に、実施例3におけるx値の成長膜厚依存性を示す。図10(実施例1)に対して、成長膜厚に対するx値の変化の傾きが一様であり、また、最表面近傍までAPBが残存している。このような残存APBによってSi−SFの伝搬が阻止される結果、実施例1よりもSi−SF密度が低減することが確認された。実施例3の場合、450μm成長後の表面におけるSi−SF密度は約1×103/cm2、C−SF密度は1×102/cm2以下であった。
Claims (14)
- 立方晶{001}面を表面とする単結晶基板上に、エピタキシャル成長により2種類の元素A、Bからなる化合物単結晶を成長させる化合物単結晶の製造方法において、
反位相領域境界面ならびに元素AおよびBに起因する積層欠陥を、前記表面に平行な<110>方向にそれぞれ等価に生じさせながら前記化合物単結晶を成長させる工程(I)
と、
前記工程(I)において生じた元素Aに起因する積層欠陥を、前記反位相領域境界面と会合消滅させる工程(II)と、
前記工程(I)において生じた元素Bに起因する積層欠陥を、自己消滅させる工程(III)と、
前記反位相領域境界を完全に会合消滅させる工程(IV)と、
を有し、
前記工程(IV)は、
前記工程(II)および(III)と並行して、又は、前記工程(II)および(III)の後に行うことを特徴とする化合物単結晶の製造方法。 - 前記工程(I)は、前記単結晶基板として、その表面に、[110]方向に平行に伸びる複数の起伏が形成された領域と、[−110]方向に平行に伸びる複数の起伏が形成された領域が設けられている基板であって、前記起伏の両側面が斜面状である基板を用い、この基板上に化合物単結晶をエピタキシャル成長させる工程であることを特徴とする請求項1記載の化合物単結晶の製造方法。
- 前記工程(II)および工程(III)は、前記起伏上へのエピタキシャル成長工程であることを特徴とする請求項2記載の化合物単結晶の製造方法。
- 前記工程(IV)は、元素Aおよび元素Bの原料比を変動させることにより、各領域における前記起伏の延伸方向と並行または垂直な方向へ優先的に成長させる工程であることを特徴とする請求項2又は3に記載の化合物単結晶の製造方法。
- 前記工程(I)(II)および(III)は、未加工{001}面上へのエピタキシャル成長工程であり、
前記工程(IV)は、
前記(I)〜(III)工程で得られた表面上に[110]方向に平行に伸びる複数の起伏であって、その両側面が斜面状である起伏を形成し、前記起伏上に化合物単結晶をエピタキシャル成長させる工程であることを特徴とする請求項1記載の化合物単結晶の製造方法。 - 前記起伏は、前記単結晶基板となす角度が2〜55度であり、前記起伏の斜面同士が対向するように形成されていることを特徴とする請求項2〜5いずれかに記載の化合物単結晶の製造方法。
- 最表面{001}面上に残存する積層欠陥が、単一極性であり、かつ、{001}面全面において<110>方向に等価に存在していることを特徴とする請求項1〜6いずれかに記載の化合物単結晶の製造方法。
- 前記単結晶基板が立方晶Si基板又は立方晶SiC基板であり、前記化合物単結晶が立方晶SiC結晶であることを特徴とする請求項1〜7いずれかに記載の化合物単結晶の製造方法。
- 2種類の元素A、Bからなる化合物単結晶において、
前記化合物単結晶は2種類の結晶成長領域を含み、
前記2種類の結晶成長領域は、結晶成長方向とは垂直な方向に、その種類毎に交互に形成されており、
前記化合物単結晶の内部には、元素Aの極性が露出した積層欠陥(A−SF)と、元素Bの極性が露出した積層欠陥(B−SF)と、を有し、
特定の{001}面においては、前記積層欠陥のうちA−SFのみが存在し、かつ、前記特定の{001}面におけるA−SFが、前記{001}面全面において4つの<110>方向に等価に延伸して存在しており、
前記2種類の結晶成長領域では、前記2種類の積層欠陥の伝搬方位が結晶成長領域毎に異なる面内に限定されており、
一方の結晶成長領域における面欠陥の伝搬方位は、もう一方の結晶成長領域における2種類の積層欠陥の伝搬方位を、前記特定の{001}面に平行なまま90度変化させた方位であり、
前記2種類の結晶成長領域が交互に形成されていく方向での、前記2種類の結晶成長領域からなる部分の断面において、一方の結晶成長領域では反位相領域境界(APB)が現出しておらず、もう一方の結晶成長領域ではAPBが現出しかつ会合消滅されており、
前記化合物単結晶の最表面では、APBが消滅していることを特徴とする化合物単結晶。 - 前記化合物単結晶が立方晶であり、その基底面が(001)面であり、
前記2種類の結晶領域は、[110]方位および[−110]方位のうち少なくとも一方位に向けて、その種類毎に交互に形成されており、
前記化合物単結晶の最表面における極性部分が、前記2種類の結晶成長領域毎に[110]方位と[−110]方位と交互の方位に形成されており、
前記化合物単結晶の表面における前記2種類の結晶成長領域の面積比は3:7〜7:3であることを特徴とする請求項9に記載の化合物単結晶。 - 2種類の元素A、Bからなる化合物単結晶において、
結晶内部には、欠陥として、元素Aの極性が露出した積層欠陥(A−SF)と、元素Bの極性が露出した積層欠陥(B−SF)と、反位相領域境界(APB)と、を有し、
前記APBはすべて会合して消滅しており、かつ、
特定の{001}面においては、前記欠陥のうちA−SFのみが存在し、かつ、前記特定の{001}面におけるA−SFが、前記{001}面全面において4つの<110>方向に等価に延伸していることを特徴とする化合物単結晶。 - 前記化合物単結晶が、立方晶炭化珪素であることを特徴とする請求項9〜11いずれかに記載の化合物単結晶。
- 前記元素Aが珪素であり、前記元素Bが炭素であることを特徴とする請求項12に記載の化合物単結晶。
- 前記化合物単結晶が膜状ないし板状であり、その{001}面内における反り量が、面内<110>方向において等しいことを特徴とする請求項9〜13いずれかに記載の化合物単結晶。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009238765A JP5345499B2 (ja) | 2009-10-15 | 2009-10-15 | 化合物単結晶およびその製造方法 |
EP10187610A EP2312023A3 (en) | 2009-10-15 | 2010-10-14 | Compound single crystal and method for producing the same |
US12/905,355 US20110089431A1 (en) | 2009-10-15 | 2010-10-15 | Compound single crystal and method for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009238765A JP5345499B2 (ja) | 2009-10-15 | 2009-10-15 | 化合物単結晶およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011084435A JP2011084435A (ja) | 2011-04-28 |
JP5345499B2 true JP5345499B2 (ja) | 2013-11-20 |
Family
ID=43432263
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009238765A Expired - Fee Related JP5345499B2 (ja) | 2009-10-15 | 2009-10-15 | 化合物単結晶およびその製造方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20110089431A1 (ja) |
EP (1) | EP2312023A3 (ja) |
JP (1) | JP5345499B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5415853B2 (ja) * | 2009-07-10 | 2014-02-12 | 東京エレクトロン株式会社 | 表面処理方法 |
US20130228797A1 (en) * | 2010-11-15 | 2013-09-05 | Hoya Corporation | Silicon carbide substrate and semiconductor device |
WO2012157670A1 (ja) * | 2011-05-18 | 2012-11-22 | Hoya株式会社 | 炭化珪素基板 |
WO2014034080A1 (ja) * | 2012-08-26 | 2014-03-06 | 国立大学法人名古屋大学 | 3C-SiC単結晶およびその製造方法 |
US8860040B2 (en) | 2012-09-11 | 2014-10-14 | Dow Corning Corporation | High voltage power semiconductor devices on SiC |
US9797064B2 (en) | 2013-02-05 | 2017-10-24 | Dow Corning Corporation | Method for growing a SiC crystal by vapor deposition onto a seed crystal provided on a support shelf which permits thermal expansion |
US9738991B2 (en) | 2013-02-05 | 2017-08-22 | Dow Corning Corporation | Method for growing a SiC crystal by vapor deposition onto a seed crystal provided on a supporting shelf which permits thermal expansion |
US9279192B2 (en) | 2014-07-29 | 2016-03-08 | Dow Corning Corporation | Method for manufacturing SiC wafer fit for integration with power device manufacturing technology |
US11177123B2 (en) | 2017-02-16 | 2021-11-16 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Compound semiconductor laminate substrate, method for manufacturing same, and semiconductor element |
JP6953843B2 (ja) * | 2017-07-07 | 2021-10-27 | セイコーエプソン株式会社 | 単結晶基板および炭化ケイ素基板 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3880717B2 (ja) * | 1997-12-19 | 2007-02-14 | Hoya株式会社 | 炭化珪素の製造方法 |
US6416578B1 (en) * | 1999-10-08 | 2002-07-09 | Hoya Corporation | Silicon carbide film and method for manufacturing the same |
JP3576432B2 (ja) * | 1998-10-10 | 2004-10-13 | Hoya株式会社 | 炭化珪素膜及びその製造方法 |
JP4563609B2 (ja) * | 2000-04-07 | 2010-10-13 | Hoya株式会社 | 炭化珪素の製造方法 |
JP3707726B2 (ja) * | 2000-05-31 | 2005-10-19 | Hoya株式会社 | 炭化珪素の製造方法、複合材料の製造方法 |
JP3754294B2 (ja) * | 2000-12-28 | 2006-03-08 | 株式会社東芝 | 炭化珪素単結晶基板の製造方法及び半導体装置の製造方法 |
JP2002201099A (ja) * | 2000-12-28 | 2002-07-16 | Toshiba Corp | 炭化珪素単結晶基板の製造方法及び半導体装置の製造方法 |
JP2002220299A (ja) * | 2001-01-19 | 2002-08-09 | Hoya Corp | 単結晶SiC及びその製造方法、SiC半導体装置並びにSiC複合材料 |
JP3761418B2 (ja) * | 2001-05-10 | 2006-03-29 | Hoya株式会社 | 化合物結晶およびその製造法 |
JP2003068654A (ja) * | 2001-08-27 | 2003-03-07 | Hoya Corp | 化合物単結晶の製造方法 |
JP2003068655A (ja) * | 2001-08-27 | 2003-03-07 | Hoya Corp | 化合物単結晶の製造方法 |
JP4856350B2 (ja) * | 2002-12-16 | 2012-01-18 | Hoya株式会社 | ダイオード |
JP4628189B2 (ja) * | 2005-06-07 | 2011-02-09 | Hoya株式会社 | 炭化珪素単結晶の製造方法 |
-
2009
- 2009-10-15 JP JP2009238765A patent/JP5345499B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2010
- 2010-10-14 EP EP10187610A patent/EP2312023A3/en not_active Withdrawn
- 2010-10-15 US US12/905,355 patent/US20110089431A1/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20110089431A1 (en) | 2011-04-21 |
EP2312023A3 (en) | 2012-10-03 |
JP2011084435A (ja) | 2011-04-28 |
EP2312023A2 (en) | 2011-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5345499B2 (ja) | 化合物単結晶およびその製造方法 | |
KR100918766B1 (ko) | 화합물 단결정의 제조 방법 | |
JP4044053B2 (ja) | 基板から継続するマイクロパイプを低減させるSiC結晶の製造方法およびSiC結晶、SiC単結晶膜、SiC半導体素子、SiC単結晶基板 | |
US6596080B2 (en) | Silicon carbide and method for producing the same | |
US8221546B2 (en) | Epitaxial growth on low degree off-axis SiC substrates and semiconductor devices made thereby | |
JP5945505B2 (ja) | 炭化珪素基板、半導体素子ならびに炭化珪素基板の製造方法 | |
JP2014166937A (ja) | 六方晶単結晶の製造方法、六方晶単結晶ウエハの製造方法、六方晶単結晶ウエハ、六方晶単結晶素子 | |
JP2006032655A (ja) | 炭化珪素基板の製造方法 | |
JP6248532B2 (ja) | 3C−SiCエピタキシャル層の製造方法、3C−SiCエピタキシャル基板および半導体装置 | |
JP3576432B2 (ja) | 炭化珪素膜及びその製造方法 | |
JP4628189B2 (ja) | 炭化珪素単結晶の製造方法 | |
US20150031193A1 (en) | Semiconductor substrate suitable for the realization of electronic and/or optoelectronic devices and relative manufacturing process | |
KR20030019151A (ko) | 화합물 단결정의 제조 방법 | |
JP4563609B2 (ja) | 炭化珪素の製造方法 | |
JP6636239B2 (ja) | 単結晶ダイヤモンドの製造方法、単結晶ダイヤモンド、単結晶ダイヤモンド基板の製造方法、単結晶ダイヤモンド基板及び半導体デバイス | |
JP2002201099A (ja) | 炭化珪素単結晶基板の製造方法及び半導体装置の製造方法 | |
JP2004336079A (ja) | 化合物単結晶の製造方法 | |
JP2004189598A (ja) | 炭化珪素膜及びその製造方法 | |
JP2005223215A (ja) | Si基板上への炭化珪素単結晶膜の製造方法及びそれを用いて製造される炭化珪素半導体装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120322 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130122 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130124 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130322 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130516 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130521 |
|
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: 20130813 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130814 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |