JP5527767B2 - 炭化珪素単結晶の製造方法 - Google Patents
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Description
また、貫通らせん転位を平行した複数の方向の基底面内欠陥に構造転換させて結晶の外部に排出することができる。
また、連続するストライプの間で、貫通らせん転位を平行した複数の方向の基底面内欠陥に構造転換させて結晶の外部に排出することができる。
また、貫通らせん転位を平行した同一方向の基底面内欠陥に構造転換させて結晶の外部に排出することができる。
また、連続するストライプの間で、貫通らせん転位を平行した同一方向の基底面内欠陥に構造転換させて結晶の外部に排出することができる。
また、貫通らせん転位を放射状に延びる方向の基底面内欠陥に構造転換させて結晶の外部に排出することができる。
また、放射状のパターンを有するストライプの間で、貫通らせん転位を放射状に延びる方向の基底面内欠陥に構造転換させて結晶の外部に排出することができる。
実施例1は、上記の炭化珪素単結晶ウエハ中に含まれる貫通らせん転位密度の低減方法を利用した第1の実施形態(図1、図2参照)における製造方法に係る。この製造方法によれば、炭化珪素単結晶ウエハ内における貫通らせん転位3を基底面内欠陥4に構造転換し、基底面内欠陥4を結晶外部に排出させ、貫通らせん転位3の密度が小さい炭化珪素単結晶ウエハ1を得ることができる。これにより、貫通らせん転位3による素子特性への影響がない炭化珪素半導体素子を得ることができる。その結果として、素子を組み込んだインバータ等の応用機器の信頼性を向上させることができる。
実施例2は、上記の炭化珪素単結晶ウエハ中に含まれる貫通らせん転位密度の低減方法を利用した第2の実施形態(図3、図4参照)の製造方法に係る。この製造方法によれば、炭化珪素単結晶ウエハ中に含まれる貫通らせん転位8を基底面内欠陥9に構造転換し、基底面内欠陥9を結晶外部に排出させ、貫通らせん転位8の密度が小さい炭化珪素単結晶ウエハ6を得ることができる。これにより、貫通らせん転位8による素子特性への影響がない炭化珪素半導体素子を得ることができる。その結果として、素子を組み込んだインバータ等の応用機器の信頼性を向上させることができる。
実施例3は、上記の炭化珪素単結晶ウエハ中に含まれる貫通らせん転位密度の低減方法を利用した第3の実施形態(図5参照)の製造方法に係る。この製造方法によれば、炭化珪素単結晶ウエハ中に含まれる貫通らせん転位13を基底面内欠陥に構造転換し、基底面内欠陥9を結晶外部に排出させ、貫通らせん転位13の密度が小さい炭化珪素単結晶ウエハ11を得ることができる。これにより、貫通らせん転位13による素子特性への影響がない炭化珪素半導体素子を得ることができる。その結果として、素子を組み込んだインバータ等の応用機器の信頼性を向上させることができる。
2、7、12 ストライプ
3、8、13 貫通らせん転位
4、9 基底面内欠陥
22 溝
Claims (18)
- 炭化珪素単結晶の成長工程であって、
c軸方向に貫通する転位を、基底面(0001)に沿った第1方向の欠陥に変換させ、第1方向に交差し、かつ基底面(0001)に沿った第2方向に欠陥の伝播方向を制御し、
前記第2方向を平行した複数の方向に制御し、
前記基底面(0001)より80°以下の傾斜角の傾斜面を備え、傾斜角を保ちつつ連続する鋸歯状のストライプの凹凸断面を有し、前記凹凸断面のストライプの方向が、隣接するストライプに対して交互に右回り2°以上、左回り2°以上の角度を有する連続的パターンを有する炭化珪素単結晶ウエハを用い、前記炭化珪素単結晶ウエハ上に新たな炭化珪素単結晶層を結晶成長させる
ことを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。 - 請求項1に記載の炭化珪素単結晶の製造方法において、
結晶成長主面が、前記基底面(0001)より10°以下の傾斜角を有している
ことを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。 - 炭化珪素単結晶の成長工程であって、
c軸方向に貫通する転位を、基底面(0001)に沿った第1方向の欠陥に変換させ、第1方向に交差し、かつ基底面(0001)に沿った第2方向に欠陥の伝播方向を制御し、
前記第2方向を平行した同一方向に制御し、
前記基底面(0001)より10°から80°の傾斜角の傾斜面を備え、傾斜角を保ちつつ連続する鋸歯状のストライプ状の凹凸断面を有し、前記凹凸断面のストライプが、隣接するストライプに平行となっており、かつ、凹凸断面の高低差を保ちつつストライプの方向に対して凹凸断面の傾斜角が漸次大きくなり、かつ、ストライプの凹部の広がり角度が2°以上であるパターンを有する炭化珪素単結晶ウエハを用い、前記炭化珪素単結晶ウエハ上に新たな炭化珪素単結晶層を結晶成長させる
ことを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。 - 請求項3に記載の炭化珪素単結晶の製造方法において、
結晶成長主面が、前記基底面(0001)より10°以下の傾斜角を有し、
前記凹凸断面の傾斜角が大きくなるパターンの方向と炭化珪素単結晶層の結晶成長方向であるステップフロー成長方向のなす角が10°以下である
ことを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。 - 炭化珪素単結晶の成長工程であって、
c軸方向に貫通する転位を、基底面(0001)に沿った第1方向の欠陥に変換させ、第1方向に交差し、かつ基底面(0001)に沿った第2方向に欠陥の伝播方向を制御し、
前記第2方向を中心から放射状に延びる方向に制御し、
前記基底面(0001)より80°以下の傾斜角の傾斜面を備え、傾斜角を保ちつつ連続する鋸歯状のストライプの凹凸断面を有し、前記凹凸断面のストライプが、炭化珪素単結晶ウエハの一点、もしくは、炭化珪素単結晶ウエハ上で多数に分離された各結晶成長領域内の一点より放射状となっているパターンを有する炭化珪素単結晶ウエハを用い、前記炭化珪素単結晶ウエハ上に新たな炭化珪素単結晶層を結晶成長させる
ことを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。 - 請求項5に記載の炭化珪素単結晶の製造方法において、
結晶成長主面が、前記基底面(0001)より10°以下の傾斜角を有している
ことを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。 - 請求項1、請求項3、請求項5のいずれか一項に記載の炭化珪素単結晶の製造方法において、
前記凹凸断面の高低差が1μm以上である
ことを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。 - 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の炭化珪素単結晶の製造方法において、
前記炭化珪素単結晶ウエハが六方晶である
ことを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。 - 請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の炭化珪素単結晶の製造方法において、
前記炭化珪素単結晶ウエハの結晶成長主面の基底面(0001)からのオフアクシス方向が<11−20>方向である
ことを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。 - 請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の炭化珪素単結晶の製造方法において、
前記炭化珪素単結晶ウエハの結晶成長主面の基底面(0001)からのオフアクシス方向が<1−100>方向である
ことを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。 - 請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の炭化珪素単結晶の製造方法において、
前記炭化珪素単結晶層を結晶成長する工程が、気相成長法もしくは昇華法である
ことを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。 - 請求項1、請求項3、請求項5のいずれか一項に記載の炭化珪素単結晶の製造方法において、
前記炭化珪素単結晶層を結晶成長する工程であって、前記ストライプを形成する工程中もしくは工程後に、ストライプの形成における傾斜および表面のダメージを除去する工程を有する
ことを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。 - 請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の炭化珪素単結晶の製造方法において、
前記炭化珪素単結晶層を結晶成長する工程であって、新たな炭化珪素単結晶層が結晶成長される領域を矩形状に多数に分離するために、前記炭化珪素単結晶ウエハの表面に、ほぼ直角に交差する溝が形成されている
ことを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。 - 請求項13に記載の炭化珪素単結晶の製造方法において、
前記溝は、
<11−20>方向に対して±10°以下の方向と、それに交差する<1−100>方向に対して±10°以下の方向とに形成され、深さが5μm以上である
ことを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。 - 請求項1、請求項3、請求項5のいずれか一項に記載の炭化珪素単結晶の製造方法において、
前記炭化珪素単結晶ウエハ上に新たに炭化珪素単結晶層を結晶成長する工程であって、
炭化珪素単結晶ウエハ中に含まれる貫通らせん転位を、一回の結晶成長工程あたり5%以上の割合で、基底面内欠陥に転換させる
ことを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。 - 請求項15に記載の炭化珪素単結晶の製造方法において、
前記基底面内欠陥を炭化珪素単結晶ウエハの外部、もしくは矩形状に多数に分離された炭化珪素単結晶層の結晶成長領域の外部に排出する
ことを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。 - 請求項1、請求項3、請求項5のいずれか一項に記載の炭化珪素単結晶の製造方法において、
前記炭化珪素単結晶層に対してストライプを形成して炭化珪素単結晶層を形成する工程を2回以上繰り返す
ことを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。 - 請求項5もしくは請求項6に記載の炭化珪素単結晶の製造方法において、
放射状のストライプが形成された中心部に残された1個以上10個以下の貫通らせん転位によって、継続的にらせんステップの供給を行い、安定的な結晶成長を継続する
ことを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。
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