JP5777437B2 - Single crystal substrate and semiconductor device using the same - Google Patents

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Description

本発明は、炭化ケイ素からなる半導体によって構成された単結晶基板およびそれを用いた半導体素子に関するものである。   The present invention relates to a single crystal substrate composed of a semiconductor made of silicon carbide and a semiconductor element using the same.

炭素と、ケイ素の化合物である炭化ケイ素(Silicon carbide;SiC)がある。炭化ケイ素は、バンドギャップがシリコンと比べて広く、絶縁破壊に至る電界強度が大きい(耐電圧特性がよい)こと、熱伝導性が高いこと、耐熱性が高いこと、耐薬品性に優れること、および耐放射線性に優れることなどの種々の利点から注目を集めている。この炭化ケイ素に注目している分野は、例えば、原子力を含む重電、自動車および航空を含む運輸、家電、ならびに宇宙などと幅広い。炭化ケイ素の単結晶は、例えば特許文献1に記載されるような製造方法で製造されている。   There is silicon carbide (SiC) which is a compound of carbon and silicon. Silicon carbide has a wider band gap than silicon, a high electric field strength that leads to dielectric breakdown (good withstand voltage characteristics), high thermal conductivity, high heat resistance, excellent chemical resistance, In addition, it attracts attention because of various advantages such as excellent radiation resistance. Fields of interest for silicon carbide are broad, for example, heavy electricity including nuclear power, transportation including automobiles and aviation, home appliances, and space. A single crystal of silicon carbide is manufactured by a manufacturing method as described in Patent Document 1, for example.

特開2000−264790号公報JP 2000-264790 A

このような炭化ケイ素からなる単結晶の研究・開発において、耐電圧特性をさらに向上させることが課題の一つとなっている。本発明は、このような事情を鑑みて案出されたものであり、耐電圧特性を向上させることが可能な炭化ケイ素の単結晶からなる単結晶基板を提供することを目的とする。   In the research and development of such a single crystal made of silicon carbide, one of the challenges is to further improve the withstand voltage characteristics. The present invention has been devised in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a single crystal substrate made of a single crystal of silicon carbide capable of improving withstand voltage characteristics.

本発明の単結晶基板は、炭化ケイ素の単結晶からなり、イットリウム、ジルコニウム、マグネシウムおよびカルシウムのうち少なくとも1つを微量添加物として含み、前記微量添加物の濃度は、第1主面の近傍よりも該第1主面と反対側の第2主面の近傍の方が高い
Single crystal substrate of the present invention consists of a single crystal of silicon carbide, seen contains yttrium, zirconium, at least one of magnesium and calcium as dopants, the concentration of the dopants is near the first main surface The vicinity of the second main surface opposite to the first main surface is higher than the first main surface .

また、本発明の半導体素子は、上記の単結晶基板と、前記単結晶基板の前記第1主面上に設けられた、炭化ケイ素からなるp型半導体層と、前記単結晶基板に設けられた第1電極と、前記p型半導体層に設けられた第2電極とを有する。 The semiconductor element of the present invention is provided on the single crystal substrate, the p-type semiconductor layer made of silicon carbide provided on the first main surface of the single crystal substrate, and the single crystal substrate. A first electrode; and a second electrode provided on the p-type semiconductor layer.

本発明の単結晶基板によれば、イットリウム、ジルコニウム、マグネシウムおよびカルシウムのうち少なくとも1つを微量添加物として含む炭化ケイ素であることから、耐電圧特性を向上させることができる。   According to the single crystal substrate of the present invention, since it is silicon carbide containing at least one of yttrium, zirconium, magnesium, and calcium as a trace additive, it is possible to improve withstand voltage characteristics.

また、本発明の半導体素子によれば、上記の単結晶基板上に、p型半導体層、単結晶基板に第1電極、およびp型半導体層に第2電極をそれぞれ設けることから、耐電圧特性を向上させることができる。   Further, according to the semiconductor element of the present invention, since the p-type semiconductor layer, the first electrode on the single crystal substrate, and the second electrode on the p-type semiconductor layer are provided on the single crystal substrate, the withstand voltage characteristics. Can be improved.

本発明に係る単結晶基板の実施形態の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of embodiment of the single crystal substrate which concerns on this invention. 格子定数とバンドギャップとの関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the relationship between a lattice constant and a band gap. 図1の単結晶基板の実施形態の変形例を示す図であり、微量添加物の濃度分布を示している。It is a figure which shows the modification of embodiment of the single crystal substrate of FIG. 1, and has shown the density | concentration distribution of the trace additive. 本発明に係る半導体素子の実施形態の一例を示す図であり、(a)は概略構成を示す斜視図に相当し、(b)は(a)のA−A’線で切断したときの断面図に相当する。It is a figure which shows an example of embodiment of the semiconductor element which concerns on this invention, (a) is equivalent to the perspective view which shows schematic structure, (b) is a cross section when cut | disconnected by the AA 'line | wire of (a) It corresponds to the figure. 図1に示す単結晶基板のインゴットを製造する、単結晶育成装置である。2 is a single crystal growth apparatus for manufacturing the ingot of the single crystal substrate shown in FIG.

<単結晶基板および半導体素子>
(単結晶基板)
本発明に係る単結晶基板の実施形態の一例について、適宜、図面を参照しつつ説明する。単結晶基板1は、炭化ケイ素の単結晶により構成されている。
<Single crystal substrate and semiconductor element>
(Single crystal substrate)
An example of an embodiment of a single crystal substrate according to the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. Single crystal substrate 1 is made of a single crystal of silicon carbide.

単結晶基板1は、厚みが、例えば0.5μm以上50mm以下となるように設定されている。ここで単結晶基板1の厚みhは、第1主面1Aから、第1主面1Aと反対側の第2主面1Bまでの距離を指す。なお、単結晶基板1は、直径が、例えば1インチ以上10インチ以下となるように設定されている。   The single crystal substrate 1 is set to have a thickness of, for example, 0.5 μm or more and 50 mm or less. Here, the thickness h of the single crystal substrate 1 indicates the distance from the first main surface 1A to the second main surface 1B opposite to the first main surface 1A. The single crystal substrate 1 is set to have a diameter of, for example, 1 inch or more and 10 inches or less.

単結晶基板1は、平面視形状が、例えば、四角形状若しくは六角形状などの多角形状、または円形状などとなるように設定することができる。後述する通り、本実施形態の単結晶基板1は、溶液法により製造されたインゴットを切りだすことによって製造したり、インゴットを単結晶基板1として用いたりすればよい。   The single crystal substrate 1 can be set so that the shape in plan view is, for example, a polygonal shape such as a square shape or a hexagonal shape, or a circular shape. As will be described later, the single crystal substrate 1 of the present embodiment may be manufactured by cutting out an ingot manufactured by a solution method, or the ingot may be used as the single crystal substrate 1.

単結晶基板1は、例えば3C、4H、6H、2H、または15Rなどの結晶面を有している。本実施形態では、単結晶基板1は、厚み方向が、主に4Hの結晶面となるように構成されている。また、単結晶基板1内には、厚み方向に延びる転位またはマイクロパイプなどを有していることがある。   The single crystal substrate 1 has a crystal plane such as 3C, 4H, 6H, 2H, or 15R. In the present embodiment, the single crystal substrate 1 is configured such that the thickness direction is mainly a 4H crystal plane. The single crystal substrate 1 may have dislocations or micropipes extending in the thickness direction.

本実施形態に係る単結晶基板1の炭化ケイ素の単結晶内には、炭素よりも原子半径の大きな材料が微量添加されている。このような微量添加物としては、例えば、イットリウム、ジルコニウム、マグネシウムおよびカルシウムなどがある。微量添加物の濃度は、キャリアの移動度に影響を与えない程度に設定すればよく、例えば1×1015cm−3以下となるように設定することができる。 A small amount of a material having an atomic radius larger than that of carbon is added to the silicon carbide single crystal of the single crystal substrate 1 according to the present embodiment. Examples of such trace additives include yttrium, zirconium, magnesium, and calcium. The concentration of the trace additive may be set to such an extent that does not affect the carrier mobility, and can be set to be, for example, 1 × 10 15 cm −3 or less.

このように本実施形態の単結晶基板1には、炭素よりも原子半径の大きな、イットリウム、ジルコニウム、マグネシウムおよびカルシウムのうち少なくとも1つの微量添加物が含まれていることによって、単結晶基板1を構成する炭化ケイ素の単結晶の格子定数が小さくなっている。微量添加物は、炭化ケイ素の単結晶を構成する結晶格子の間に入っている場合と、結晶格子を構成する炭素およびケイ素のいずれかと置き換わっている場合とがある。   As described above, the single crystal substrate 1 of the present embodiment contains at least one trace additive of yttrium, zirconium, magnesium, and calcium having an atomic radius larger than that of carbon. The lattice constant of the silicon carbide single crystal is small. The trace additive may be contained between the crystal lattices constituting the single crystal of silicon carbide, or may be replaced with any of carbon and silicon constituting the crystal lattice.

このように微量添加物が炭化ケイ素の単結晶内に含まれていることによって、当該微量添加物が、周囲に存在する結晶格子を歪ませることとなる。そのため、歪んだ結晶格子は、結晶格子同士の間隔が近くなり、格子定数が小さくなる。その結果、単結晶基板1全体の格子定数を、炭化ケイ素のものよりも小さくすることができる。   Thus, when the trace additive is contained in the single crystal of silicon carbide, the trace additive distorts the crystal lattice existing around. For this reason, in the distorted crystal lattice, the distance between the crystal lattices becomes close, and the lattice constant becomes small. As a result, the lattice constant of the entire single crystal substrate 1 can be made smaller than that of silicon carbide.

ここで、炭化ケイ素からなる単結晶の格子定数とバンドギャップの関係について、図2に示す。図2において、2点鎖線は微量添加物を添加していない状態の格子定数およびバンドギャップ、および点線は微量添加物を添加した状態の格子定数およびバンドギャップをそれぞれ模式的に示している。   Here, the relationship between the lattice constant of the single crystal made of silicon carbide and the band gap is shown in FIG. In FIG. 2, a two-dot chain line schematically shows a lattice constant and a band gap in a state where a trace additive is not added, and a dotted line schematically shows a lattice constant and a band gap in a state where a trace additive is added.

ここで、炭化ケイ素のバンドギャップは、その結晶構造によって、例えば2.2eV以上3.3eV以下となるように設定される。炭化ケイ素が4Hの結晶面によって構成されている
場合には、例えば、a軸方向の格子定数が0.307nm、バンドギャップが3.26eVとなる。
Here, the band gap of silicon carbide is set to be, for example, 2.2 eV or more and 3.3 eV or less depending on the crystal structure. When silicon carbide is constituted by a 4H crystal plane, for example, the lattice constant in the a-axis direction is 0.307 nm and the band gap is 3.26 eV.

本実施形態の単結晶基板1は、炭化ケイ素の単結晶に微量添加物を含んでいることによって、その周辺に位置する結晶格子の格子間隔が短くなり、格子定数が局所的に小さくなっている。局所的な格子定数の変化は、4Hの結晶においてシリコンと炭素との結晶格子の格子間隔が0.307nmであることから、例えば0.307nmよりも小さくなるように設定される。   Since the single crystal substrate 1 of the present embodiment contains a trace amount additive in the silicon carbide single crystal, the lattice spacing of the crystal lattice located in the periphery thereof is shortened, and the lattice constant is locally reduced. . The local change in lattice constant is set to be smaller than, for example, 0.307 nm because the lattice spacing of the crystal lattice of silicon and carbon in a 4H crystal is 0.307 nm.

単結晶基板1は、局所的に格子定数が小さくなった変化領域、および格子定数がほとんど変化していない通常領域を有することとなる。その結果、単結晶基板1は、変化領域と通常領域を平均化した格子定数を有することとなる。そのため、微量添加物を含む単結晶基板1は、微量添加物を含まない炭化ケイ素の格子定数よりも、格子定数が小さくなっている。具体的に、単結晶基板1の格子定数は、例えば0.01nm程度小さくなる。   Single crystal substrate 1 has a change region where the lattice constant is locally reduced and a normal region where the lattice constant hardly changes. As a result, the single crystal substrate 1 has a lattice constant that averages the change region and the normal region. Therefore, the single crystal substrate 1 containing a trace additive has a lattice constant smaller than that of silicon carbide not containing the trace additive. Specifically, the lattice constant of the single crystal substrate 1 is reduced by, for example, about 0.01 nm.

そのため、図2に示すように、単結晶基板1は、バンドギャップが、微量添加物を含まない炭化ケイ素の単結晶よりも広くなっている。単結晶基板1の格子定数が、例えば0.0125nm小さくなった場合、バンドギャップは0.14eV程度広くなる。   Therefore, as shown in FIG. 2, the single crystal substrate 1 has a wider band gap than a silicon carbide single crystal containing no trace additive. When the lattice constant of the single crystal substrate 1 is decreased by, for example, 0.0125 nm, the band gap is increased by about 0.14 eV.

このようにバンドギャップを広くすることができることから、単結晶基板1の耐電圧特性を高くすることができる。ここで、単結晶基板1の電気特性とバンドギャップの関係を示す値として、バリガー指数(Baliga index)がある。このバリガー指数を用いることによって、バンドギャップの変化から単結晶基板1の耐電圧特性の向上を確認することができる。なお、バリガー指数は、バンドギャップの変化の三乗に比例する値である。   Since the band gap can be widened in this way, the withstand voltage characteristics of the single crystal substrate 1 can be enhanced. Here, as a value indicating the relationship between the electrical characteristics of the single-crystal substrate 1 and the band gap, there is a Baliga index. By using this Variger index, it is possible to confirm improvement in the withstand voltage characteristics of the single crystal substrate 1 from the change in the band gap. The Variger index is a value proportional to the cube of the change in the band gap.

(単結晶基板の変形例1)
微量添加物が、単結晶基板1を構成する単結晶の炭素またはケイ素の一部の元素と置換されていてもよい。微量添加物が単結晶基板1を構成する炭素またはケイ素の一部の元素と置換されていることによって、微量添加物を強固に固定することができる。このように微量添加物が固定されていることから、例えば500度以上の加熱などの高い熱負荷が単結晶基板1にかかった際にも、微量添加物を結晶格子内で移動しにくくすることができ、単結晶基板1の耐電圧特性の変動を抑制することができる。
(Modification 1 of single crystal substrate)
The trace additive may be substituted with a part of elements of carbon or silicon of the single crystal constituting the single crystal substrate 1. By replacing the trace additive with a part of carbon or silicon constituting the single crystal substrate 1, the trace additive can be firmly fixed. Since the trace additive is fixed in this way, it is difficult to move the trace additive within the crystal lattice even when a high thermal load such as heating of 500 ° C. or more is applied to the single crystal substrate 1. And the fluctuation of the withstand voltage characteristic of the single crystal substrate 1 can be suppressed.

(単結晶基板の変形例2)
微量添加物は、図3に示すように、第1主面1Aから当該第1主面1Aと反対側の第2主面1Bに向かうにつれて濃度が高くなっていてもよい。図3は、単結晶基板1を第1主面1Aの表面から厚み方向(第2主面1Bに向かう方向)の微量添加物の濃度分布を示す図である。第1主面1A付近の微量添加物の濃度と第2主面1A付近の微量添加物の濃度とは、例えば10倍以下の濃度差があるように設定することができる。
(Modification 2 of single crystal substrate)
As shown in FIG. 3, the concentration of the trace additive may increase from the first main surface 1A toward the second main surface 1B opposite to the first main surface 1A. FIG. 3 is a diagram showing the concentration distribution of the trace additive in the thickness direction (direction toward the second main surface 1B) of the single crystal substrate 1 from the surface of the first main surface 1A. The concentration of the trace additive in the vicinity of the first main surface 1A and the concentration of the trace additive in the vicinity of the second main surface 1A can be set so as to have a concentration difference of 10 times or less, for example.

単結晶基板1は、このような濃度分布を有していることから、第1主面1Aよりも第2主面1B付近に含まれている微量添加物の濃度が高くなっている。そのため、単結晶基板1の第1主面1Aに、単結晶基板1を構成する炭素およびケイ素からなる半導体層をエピタキシャル成長させる場合、第2主面1Bよりも微量添加物の濃度が低くなっていることから、格子定数のずれを抑制することができる。その結果、単結晶基板1の耐電圧特性を向上させるとともに、第1主面1Aに炭化ケイ素からなる半導体層を良好に成長させることができる。   Since single crystal substrate 1 has such a concentration distribution, the concentration of the trace additive contained in the vicinity of second main surface 1B is higher than that of first main surface 1A. Therefore, when the semiconductor layer made of carbon and silicon constituting the single crystal substrate 1 is epitaxially grown on the first main surface 1A of the single crystal substrate 1, the concentration of the trace additive is lower than that of the second main surface 1B. For this reason, the shift of the lattice constant can be suppressed. As a result, the withstand voltage characteristic of the single crystal substrate 1 can be improved, and a semiconductor layer made of silicon carbide can be favorably grown on the first main surface 1A.

(単結晶基板の変形例3)
単結晶基板1は、単結晶内にドーパントを含むn型半導体であってもよい。単結晶内に
含まれるドーパントしては、例えば窒素等を用いることができる。このようなドーパント濃度は、例えば1×1018cm−3以上1×1020cm−3以下となるように設定することができる。
(Modification 3 of single crystal substrate)
Single crystal substrate 1 may be an n-type semiconductor including a dopant in the single crystal. As the dopant contained in the single crystal, for example, nitrogen or the like can be used. Such a dopant concentration can be set to be 1 × 10 18 cm −3 or more and 1 × 10 20 cm −3 or less, for example.

後述する通り、本実施形態の炭化ケイ素からなる単結晶基板1は、溶液成長法によってイットリウム、ジルコニウム、マグネシウムおよびカルシウムのうち少なくとも1つの酸化物からなる坩堝を用いて製造してもよい。この場合、単結晶内にはp型のドーパントとして機能するアルミニウムが従来よりも少なくなっている。その結果、通常よりも少ないドーパント濃度で高品質のn型半導体の性質を呈する炭化ケイ素からなる単結晶基板1を提供することができる。   As will be described later, the single crystal substrate 1 made of silicon carbide of the present embodiment may be manufactured using a crucible made of at least one oxide of yttrium, zirconium, magnesium and calcium by a solution growth method. In this case, the amount of aluminum functioning as a p-type dopant in the single crystal is smaller than in the prior art. As a result, it is possible to provide a single crystal substrate 1 made of silicon carbide that exhibits high-quality n-type semiconductor properties with a dopant concentration lower than usual.

(半導体素子)
次に、図4を参照しつつ、半導体素子2の実施形態について説明する。本実施形態に係る半導体素子2は、主に、単結晶基板1、単結晶基板1上に設けられたp型半導体層3、単結晶基板1に設けられた第1電極4、およびp型半導体層3に設けられた第2電極5から構成されている。
(Semiconductor element)
Next, an embodiment of the semiconductor element 2 will be described with reference to FIG. The semiconductor element 2 according to this embodiment mainly includes a single crystal substrate 1, a p-type semiconductor layer 3 provided on the single crystal substrate 1, a first electrode 4 provided on the single crystal substrate 1, and a p-type semiconductor. The second electrode 5 is provided on the layer 3.

p型半導体層3は、単結晶基板1の第1主面1Aに設けられている。なお、単結晶基板1は、単結晶内にドーパントを含むことにより、n型半導体となっている。p型半導体層3は、厚みが、例えば100nm以上50μm以下となるように設定されている。p型半導体層3は、炭化ケイ素の単結晶から構成されており、例えばホウ素、アルミニウムまたはバナジウム等のドーパントが添加されている。ドーパントは、濃度が、例えば1×1018cm−3以上となるように設定されている。 The p-type semiconductor layer 3 is provided on the first main surface 1 </ b> A of the single crystal substrate 1. The single crystal substrate 1 is an n-type semiconductor by including a dopant in the single crystal. The p-type semiconductor layer 3 is set to have a thickness of, for example, 100 nm or more and 50 μm or less. The p-type semiconductor layer 3 is composed of a single crystal of silicon carbide, and is doped with a dopant such as boron, aluminum, or vanadium. The dopant is set so that the concentration is, for example, 1 × 10 18 cm −3 or more.

半導体素子2は、n型半導体の性質を呈する単結晶基板1上に、p型半導体層3が設けられていることによって、両者がpn接合されている。このような半導体素子2は、例えば高耐圧用のダイオードなどのパワーデバイスに用いることができる。本実施形態の半導体素子2は、従来よりも少ないドーパント濃度でn型半導体の性質を呈する単結晶基板1を作製することができることから、p型半導体層3との間で良好なpn接合を有することとなる。その結果、良好なダイオード特性を得ることが可能な半導体素子2を提供することができる。   In the semiconductor element 2, the p-type semiconductor layer 3 is provided on the single crystal substrate 1 exhibiting the properties of an n-type semiconductor, so that both are pn-junctioned. Such a semiconductor element 2 can be used for a power device such as a high breakdown voltage diode. The semiconductor element 2 of the present embodiment has a good pn junction with the p-type semiconductor layer 3 because the single crystal substrate 1 exhibiting the properties of an n-type semiconductor can be produced with a dopant concentration lower than that of the prior art. It will be. As a result, it is possible to provide the semiconductor element 2 capable of obtaining good diode characteristics.

本実施形態では、単結晶基板1上にp型半導体層3を形成した半導体素子2について説明したが、p型半導体層3に換えてn型半導体層を形成してもよい。このようにn型半導体層を形成した半導体素子2は、ショットキーバリアダイオードとして用いることができる。このような半導体素子2は、単結晶基板1に、例えば1×1018cm−3以上1×1020cm−3以下の濃度のドーパントを添加したものを用いることができる。n型半導体層は、例えば1×1016程度の濃度のドーパントを添加したものを用いることができる。 In the present embodiment, the semiconductor element 2 in which the p-type semiconductor layer 3 is formed on the single crystal substrate 1 has been described, but an n -type semiconductor layer may be formed instead of the p-type semiconductor layer 3. Thus, the semiconductor element 2 in which the n type semiconductor layer is formed can be used as a Schottky barrier diode. As such a semiconductor element 2, a single crystal substrate 1 to which a dopant having a concentration of, for example, 1 × 10 18 cm −3 to 1 × 10 20 cm −3 is added can be used. As the n type semiconductor layer, for example, a layer to which a dopant having a concentration of about 1 × 10 16 is added can be used.

この場合、単結晶基板1に含まれるn型のドーパント濃度が従来よりも小さくなっていることから、n型半導体層を単結晶基板1上に結晶性よく成長させることができる。 In this case, since the n-type dopant concentration contained in the single crystal substrate 1 is smaller than the conventional one, the n type semiconductor layer can be grown on the single crystal substrate 1 with good crystallinity.

また、単結晶基板1に直接、第1電極4および第2電極5を形成して、ショットキーバリアダイオードとして用いてもよい。その場合、第1電極4および第2電極5は、単結晶基板1に対してオーミック接触となる材料およびショットキー接触となる材料を用いればよい。炭化ケイ素からなる単結晶基板1と接触すると、オーミック接触となる材料としては、例えばニッケルなどがある。炭化ケイ素からなる単結晶基板1と接触すると、ショットキー接触となる材料としては、例えばチタンなどがある。   Alternatively, the first electrode 4 and the second electrode 5 may be formed directly on the single crystal substrate 1 and used as a Schottky barrier diode. In that case, the first electrode 4 and the second electrode 5 may be made of a material that makes ohmic contact with the single crystal substrate 1 and a material that makes Schottky contact. An example of a material that is brought into ohmic contact with the single crystal substrate 1 made of silicon carbide is nickel. An example of a material that forms a Schottky contact with the single crystal substrate 1 made of silicon carbide is titanium.

<単結晶基板および半導体素子の製造方法>
(単結晶基板の製造方法)
単結晶基板1の製造方法の一例について、図5を参照にしつつ説明する。単結晶基板1を構成する炭化ケイ素からなる単結晶は次のように溶液成長法によって製造することができる。
<Manufacturing method of single crystal substrate and semiconductor element>
(Manufacturing method of single crystal substrate)
An example of a method for manufacturing the single crystal substrate 1 will be described with reference to FIG. A single crystal made of silicon carbide constituting the single crystal substrate 1 can be manufactured by a solution growth method as follows.

炭化ケイ素からなる単結晶は、単結晶育成装置6によって製造することができる。単結晶育成装置6は、坩堝7、坩堝容器8、加熱機構9、搬送機構10、および制御部11を有して構成されている。この単結晶育成装置6では、溶液成長法を用いて単結晶の育成を行う。   A single crystal made of silicon carbide can be manufactured by the single crystal growing apparatus 6. The single crystal growing apparatus 6 includes a crucible 7, a crucible container 8, a heating mechanism 9, a transport mechanism 10, and a control unit 11. In this single crystal growing apparatus 6, a single crystal is grown using a solution growth method.

坩堝7は、育成する単結晶(炭素またはケイ素)の原料を内部で融解させる器としての機能を担っている。本実施形態では、この坩堝7の中で、単結晶の原料を融解させて、原料融液12として貯留する。また、溶液成長法を採用する本実施形態では、この坩堝7の内部で熱的平衡状態を作り出して、単結晶の育成を行う。   The crucible 7 has a function as a vessel for melting the raw material of the single crystal (carbon or silicon) to be grown. In this embodiment, the single crystal raw material is melted in the crucible 7 and stored as the raw material melt 12. In the present embodiment employing the solution growth method, a thermal equilibrium state is created inside the crucible 7 to grow a single crystal.

坩堝7は、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウムおよび酸化カルシウムなどの酸化物によって構成されている。坩堝7は、このような酸化物のうち一つから形成されていてもよいし、複数の酸化物を混ぜて形成されていてもよい。また、炭素からなる坩堝の表面に、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウムおよび酸化カルシウムなど少なくとも一つの酸化物をコーティングしたものを坩堝7として用いてもよい。なお、酸化物をコーティングする坩堝の表面は、少なくとも原料融液12と接する表面を含むものである。   The crucible 7 is composed of oxides such as yttrium oxide, zirconium oxide, magnesium oxide and calcium oxide. The crucible 7 may be formed from one of such oxides, or may be formed by mixing a plurality of oxides. Alternatively, a crucible 7 made of carbon coated with at least one oxide such as yttrium oxide, zirconium oxide, magnesium oxide and calcium oxide may be used as the crucible 7. Note that the surface of the crucible that coats the oxide includes at least the surface in contact with the raw material melt 12.

坩堝7は、坩堝容器8の内部に配置されている。坩堝容器8は、坩堝7を保持する機能を担っている。この坩堝容器8と坩堝7との間には、加温部材13および保温材14が配置されている。この保温材14は、坩堝7の周囲を囲んでいる。保温材14は、坩堝7からの放熱を抑制し、坩堝7の温度を安定して保つことに寄与している。   The crucible 7 is arranged inside the crucible container 8. The crucible container 8 has a function of holding the crucible 7. A heating member 13 and a heat insulating material 14 are disposed between the crucible container 8 and the crucible 7. This heat insulating material 14 surrounds the crucible 7. The heat insulating material 14 suppresses heat radiation from the crucible 7 and contributes to keeping the temperature of the crucible 7 stable.

坩堝7は、加熱機構9で加熱した加温部材13によって、熱が加えられる。つまり、加熱機構9は、坩堝7を間接的に加熱する機能を担っている。本実施形態の加熱機構9は、電磁波によって加温部材13を加熱する電磁加熱方式を採用しており、コイル15および交流電源16を含んで構成されている。コイル15は、導体によって形成され、坩堝7の周囲を囲むように巻き回されている。交流電源16は、コイル15に交流電流を流すためのものであり、交流電流の周波数が高いものを用いることによって、坩堝7内の設定温度までの加熱時間を短縮することができる。   The crucible 7 is heated by the heating member 13 heated by the heating mechanism 9. That is, the heating mechanism 9 has a function of indirectly heating the crucible 7. The heating mechanism 9 of the present embodiment employs an electromagnetic heating method in which the heating member 13 is heated by electromagnetic waves, and includes a coil 15 and an AC power supply 16. The coil 15 is formed of a conductor and is wound so as to surround the periphery of the crucible 7. The AC power supply 16 is for flowing an AC current through the coil 15, and the heating time up to the set temperature in the crucible 7 can be shortened by using an AC current having a high frequency.

加温部材13は、例えば、銅、白金、金、ニッケル、亜鉛などの金属材料などを用いることができる。加温部材13を用いることによって、坩堝7が上述の酸化物で構成されている場合であっても、電磁波で加温部材13を加熱して、坩堝7を良好に加熱することができる。   For the heating member 13, for example, a metal material such as copper, platinum, gold, nickel, or zinc can be used. By using the heating member 13, even if the crucible 7 is made of the above-described oxide, the heating member 13 can be heated with electromagnetic waves to heat the crucible 7 satisfactorily.

本実施形態では、坩堝7を、次のようにして間接的に加熱している。まず、交流電源16を用いてコイル15に電流を流して、加温部材13を含む空間に電磁場を発生させる。次に、この電磁場によって、金属材料からなる加温部材13に誘導電流が流れる。加温部材13に流れた誘導電流は、電気抵抗によるジュール発熱、およびヒステリシス損失による発熱などの種々の損失によって、熱エネルギに変換される。つまり、加温部材13は、誘導電流の熱損失によって加熱される。   In this embodiment, the crucible 7 is indirectly heated as follows. First, an electric current is passed through the coil 15 using the AC power source 16 to generate an electromagnetic field in the space including the heating member 13. Next, an induced current flows through the heating member 13 made of a metal material by this electromagnetic field. The induced current flowing through the heating member 13 is converted into thermal energy by various losses such as Joule heat generation due to electric resistance and heat generation due to hysteresis loss. That is, the heating member 13 is heated by the heat loss of the induced current.

本実施形態では、加熱機構9として電磁加熱方式を採用しているが、他の方式を用いて坩堝7を加熱してもよい。加熱機構9および加温部材13に代えて、例えば、カーボンなど
の発熱抵抗体で生じた熱を伝熱する方式などの他の方式を採用することができる。この伝熱方式の加熱機構を採用する場合は、加温部材13に代えて(坩堝7と保温材14との間に)発熱抵抗体が配置される。
In the present embodiment, an electromagnetic heating method is employed as the heating mechanism 9, but the crucible 7 may be heated using another method. Instead of the heating mechanism 9 and the heating member 13, for example, other methods such as a method of transferring heat generated by a heating resistor such as carbon can be adopted. When this heat transfer type heating mechanism is employed, a heating resistor is disposed in place of the heating member 13 (between the crucible 7 and the heat insulating material 14).

坩堝7の原料融液12には、搬送機構10によって単結晶の種結晶17が供給される。つまり、搬送機構10は、原料融液12の中に種結晶を搬入する機能を担っている。この搬送機構10は、原料融液12の中から育成した単結晶を搬出する機能も担っている。   A single crystal seed crystal 17 is supplied to the raw material melt 12 of the crucible 7 by the transport mechanism 10. That is, the transport mechanism 10 has a function of carrying the seed crystal into the raw material melt 12. The transport mechanism 10 also has a function of transporting a single crystal grown from the raw material melt 12.

搬送機構10は、引き上げ軸10a、および動力源10bを含んで構成されている。この引き上げ軸10aによって、種結晶17および育成した単結晶の搬入出が行われる。種結晶17は、引き上げ軸10aの先端に取り付けられており、この引き上げ軸10aは、動力源10bによって上下方向D1,D2に移動が制御される。本実施形態では、D1方向が物理空間上の下方向を意味し、D2方向が物理空間上の上方向を意味する。   The transport mechanism 10 includes a pulling shaft 10a and a power source 10b. The pulling shaft 10a carries in and out the seed crystal 17 and the grown single crystal. The seed crystal 17 is attached to the tip of the pulling shaft 10a, and the movement of the pulling shaft 10a in the vertical directions D1 and D2 is controlled by the power source 10b. In the present embodiment, the D1 direction means a downward direction on the physical space, and the D2 direction means an upward direction on the physical space.

単結晶育成装置6では、加熱機構9の交流電源16と、搬送機構10の動力源10bとが制御部11に接続されて制御されている。つまり、この単結晶育成装置6は、制御部11によって、原料融液12の加熱および温度制御と、種結晶17および種結晶の搬入出とが連動して制御されている。制御部11は、中央演算処理装置、およびメモリなどの記憶装置を含んで構成されており、例えば公知のコンピュータからなる。   In the single crystal growing apparatus 6, the AC power source 16 of the heating mechanism 9 and the power source 10 b of the transport mechanism 10 are connected to the control unit 11 and controlled. That is, in the single crystal growing apparatus 6, the control unit 11 controls the heating and temperature control of the raw material melt 12 and the loading and unloading of the seed crystal 17 and the seed crystal. The control unit 11 includes a central processing unit and a storage device such as a memory, and includes, for example, a known computer.

原料融液12は、育成する単結晶を構成する元素が溶媒として溶融している。原料融液12には、この溶媒中に育成する単結晶を構成する元素が溶質として溶解している。この溶質となる元素の溶解度は、溶媒となる元素の温度が高くなるほど大きくなる。このため、高温下の溶媒に多くの溶質を溶解させた原料融液12が冷えると、熱的な平衡を境に溶質が析出する。この熱的平衡による析出を利用して、本実施形態が採用している溶液成長法では、単結晶の育成を行っている。   In the raw material melt 12, an element constituting a single crystal to be grown is melted as a solvent. In the raw material melt 12, an element constituting a single crystal grown in this solvent is dissolved as a solute. The solubility of the solute element increases as the temperature of the solvent element increases. For this reason, when the raw material melt 12 in which many solutes are dissolved in a solvent at a high temperature is cooled, the solutes are deposited with thermal equilibrium as a boundary. In the solution growth method employed in this embodiment, single crystals are grown by utilizing precipitation due to this thermal equilibrium.

本実施形態の加熱機構9は、種結晶17が供給されるD1方向側において析出を好適に生じさせるため、種結晶17の周囲となるD2方向側の温度がD1方向側の温度に比べて低くように加熱している。具体的には、コイル15の巻数がD1方向側に比べてD2方向側で少なくなっている。コイル15の構成をこのようにすることによって、D1方向側で生じる誘導電流を多くして、D1方向側を相対的に高温にすることができる。   Since the heating mechanism 9 of the present embodiment suitably causes precipitation on the D1 direction side to which the seed crystal 17 is supplied, the temperature on the D2 direction side around the seed crystal 17 is lower than the temperature on the D1 direction side. So that it is heated. Specifically, the number of turns of the coil 15 is smaller on the D2 direction side than on the D1 direction side. By configuring the coil 15 in this way, the induced current generated on the D1 direction side can be increased, and the D1 direction side can be relatively heated.

このような単結晶育成装置6によって、炭化ケイ素からなる単結晶のインゴット(塊)が製造される。単結晶のインゴット(塊)は、例えば、引き上げた方向と垂直な方向に切断されることによって、単結晶基板1を作製することができる。インゴットを切断する方法としては、例えば、ワイヤーソー、ダイシングソーまたはブレード刃などを用いて物理的に切断する方法などがある。   By such a single crystal growing apparatus 6, a single crystal ingot made of silicon carbide is manufactured. The single crystal ingot (lump) can be produced, for example, by cutting it in a direction perpendicular to the pulled-up direction. As a method for cutting the ingot, for example, there is a method of physically cutting using a wire saw, a dicing saw, a blade blade or the like.

本実施形態では、坩堝7が、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウムおよび酸化カルシウムなどの酸化物によって構成されている。このような酸化物からなる坩堝7は、不純物として、p型の導電性が付与される材料が含まれにくくなっている。そのため、単結晶内に含まれるp型の導電性が付与される材料の濃度が、従来の炭化の坩堝を用いて成長させた単結晶と比較して低くなっている。その結果、p型の導電性が付与される材料の濃度が低い、真性またはn型の炭化ケイ素からなる単結晶を製造することができる。すなわち、炭化ケイ素からなる単結晶内に、p型のドーパントであるアルミニウムが含まれにくくなっている。   In the present embodiment, the crucible 7 is made of an oxide such as yttrium oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, and calcium oxide. The crucible 7 made of such an oxide is less likely to contain a material imparted with p-type conductivity as an impurity. Therefore, the concentration of the material imparted with p-type conductivity contained in the single crystal is lower than that of a single crystal grown using a conventional carbonization crucible. As a result, a single crystal made of intrinsic or n-type silicon carbide having a low concentration of material imparted with p-type conductivity can be manufactured. That is, aluminum which is a p-type dopant is less likely to be contained in a single crystal made of silicon carbide.

また、このようにp型の導電性が付与される材料が含まれにくい酸化物を坩堝7として用いることから、炭化ケイ素の単結晶を厚みが厚くなるように長時間にわたって成長を行
なった場合でも、原料融液に含まれるp型の導電性が付与される材料の濃度を小さくすることができる。そのため、単結晶の厚膜化を容易に行なうことができ、生産性を向上させることができる。
Further, since an oxide that does not contain a material imparting p-type conductivity is used as the crucible 7, even when a silicon carbide single crystal is grown over a long period of time so as to be thick. The concentration of the material imparted with p-type conductivity contained in the raw material melt can be reduced. Therefore, it is possible to easily increase the thickness of the single crystal and improve the productivity.

従来の溶液成長法では、炭化ケイ素からなる単結晶を製造する際に、炭素を坩堝として用いていた。炭素からなる坩堝には不純物としてアルミニウムが含まれていたため、成長させた炭化ケイ素の単結晶には、1×1014cm−3以上の濃度のアルミニウムが含まれてしまう。そのため、アルミニウムが炭化ケイ素に対してp型のドーパントとして機能し、真性またはn型の炭化ケイ素単結晶を製造することが困難であった。特に、単結晶の厚みが厚い場合、従来の単結晶の製造では、長時間の坩堝の加熱によって原料融液に含まれるアルミニウムの濃度が増えるため、単結晶の厚膜化を行なうことが難しく、生産性が低かった。 In the conventional solution growth method, carbon is used as a crucible when producing a single crystal made of silicon carbide. Since the crucible made of carbon contains aluminum as an impurity, the grown silicon carbide single crystal contains aluminum having a concentration of 1 × 10 14 cm −3 or more. Therefore, aluminum functions as a p-type dopant with respect to silicon carbide, and it is difficult to produce an intrinsic or n-type silicon carbide single crystal. In particular, when the thickness of the single crystal is thick, in the production of the conventional single crystal, the concentration of aluminum contained in the raw material melt is increased by heating the crucible for a long time, so it is difficult to increase the thickness of the single crystal. Productivity was low.

一方、本実施形態では、坩堝7を構成する酸化物の構成元素であるイットリウム、ジルコニウム、マグネシウムおよびカルシウムの一部が溶けだし、原料融液12内に混入しやすくなっている。その結果、成長させた単結晶内に、イットリウム、ジルコニウム、マグネシウムおよびカルシウムなどの坩堝7を構成する元素が含まれる。そのため、このような元素が単結晶基板1に含まれていた場合には、当該単結晶基板1の耐電圧特性を向上させることができる。   On the other hand, in this embodiment, yttrium, zirconium, magnesium, and calcium, which are constituent elements of the oxide that constitutes the crucible 7, are partly dissolved and easily mixed into the raw material melt 12. As a result, elements constituting the crucible 7 such as yttrium, zirconium, magnesium and calcium are contained in the grown single crystal. Therefore, when such an element is contained in the single crystal substrate 1, the withstand voltage characteristic of the single crystal substrate 1 can be improved.

イットリウム、ジルコニウム、マグネシウムおよびカルシウムなどの元素を、原料融液12に加えて、結晶成長を行なってもよい。このように原料融液12に、イットリウム、ジルコニウム、マグネシウムおよびカルシウムなどの元素を加えながら結晶成長させることによって、より確実に単結晶基板1の耐電圧特性を向上させることができる。また、これらの元素の濃度を調節しながら、容易に単結晶基板1内に含まれるイットリウム、ジルコニウム、マグネシウムおよびカルシウムなどの元素の濃度を調整することができる。   Crystal growth may be performed by adding elements such as yttrium, zirconium, magnesium, and calcium to the raw material melt 12. Thus, the withstand voltage characteristic of the single crystal substrate 1 can be improved more reliably by growing the crystal while adding elements such as yttrium, zirconium, magnesium and calcium to the raw material melt 12. Further, the concentration of elements such as yttrium, zirconium, magnesium and calcium contained in the single crystal substrate 1 can be easily adjusted while adjusting the concentrations of these elements.

(単結晶基板の製造方法の変形例)
コイル15に流す交流電流の周波数の大きさまたは交流電流の電流密度を調節することによって、単結晶基板内に含まれるイットリウム、ジルコニウム、マグネシウムおよびカルシウムなどの元素の濃度を調節してもよい。具体的には、コイル15に流す交流電流の周波数を、単結晶を引き上げるにつれて大きくすることによって、坩堝7から原料融液12内に溶けだす元素の量を増やし、単結晶内に含まれる坩堝7を構成する元素の濃度を高くしてもよい。
(Modification of manufacturing method of single crystal substrate)
The concentration of an element such as yttrium, zirconium, magnesium, and calcium contained in the single crystal substrate may be adjusted by adjusting the magnitude of the frequency of the alternating current flowing through the coil 15 or the current density of the alternating current. Specifically, by increasing the frequency of the alternating current flowing through the coil 15 as the single crystal is pulled up, the amount of the element dissolved from the crucible 7 into the raw material melt 12 is increased, and the crucible 7 contained in the single crystal. The concentration of the elements constituting can be increased.

または、イットリウム、ジルコニウム、マグネシウムおよびカルシウムなどの元素を、原料融液12に投入して、成長させる単結晶内に含まれる当該元素の濃度を調整してもよい。具体的には、単結晶を引き上げるにつれて、原料融液12に投入する元素(投入元素という)の投入量を増やすことによって、原料融液12内の含まれる投入元素の濃度を高くし、単結晶内に含まれる投入元素の濃度を高くしてもよい。   Alternatively, elements such as yttrium, zirconium, magnesium, and calcium may be introduced into the raw material melt 12 to adjust the concentration of the element contained in the single crystal to be grown. Specifically, as the single crystal is pulled up, the concentration of the input element contained in the raw material melt 12 is increased by increasing the input amount of the element (referred to as input element) input into the raw material melt 12. The concentration of the input element contained therein may be increased.

このようにして、イットリウム、ジルコニウム、マグネシウムおよびカルシウムなどの元素の濃度を、第1主面1Aから第1主面1Aと反対側の第2主面1Bに向かうにつれて高くなった単結晶基板1を製造することができる。   Thus, the single crystal substrate 1 in which the concentration of elements such as yttrium, zirconium, magnesium and calcium is increased from the first main surface 1A toward the second main surface 1B opposite to the first main surface 1A. Can be manufactured.

(半導体素子の製造方法)
次に、半導体素子2の製造方法の一実施形態について以下説明をする。半導体素子2は、図4に示す通り、単結晶基板1、p型半導体層3、第1電極4、および第2電極5から主に構成されている。
(Semiconductor element manufacturing method)
Next, an embodiment of a method for manufacturing the semiconductor element 2 will be described below. As shown in FIG. 4, the semiconductor element 2 is mainly composed of a single crystal substrate 1, a p-type semiconductor layer 3, a first electrode 4, and a second electrode 5.

p型半導体層3は、単結晶基板1の第1主面1A上に、結晶成長させることにより設けられる。p型半導体層3を成長させる方法としては、例えば分子線エピタキシー法、ハイドライド気相成長法またはパルス・レーザ・デポジション法などを用いることができる。なお、導電型を半導体に付与する際には、光半導体層3を結晶成長させながら添加物を混ぜればよい。   The p-type semiconductor layer 3 is provided by crystal growth on the first main surface 1A of the single crystal substrate 1. As a method for growing the p-type semiconductor layer 3, for example, a molecular beam epitaxy method, a hydride vapor phase growth method, a pulse laser deposition method, or the like can be used. In addition, when the conductivity type is imparted to the semiconductor, an additive may be mixed while the optical semiconductor layer 3 is crystal-grown.

次に、第1電極4および第2電極5をそれぞれ形成する。第1電極4および第2電極5を形成する方法としては、例えば金属を用いる場合は、スパッタリング法または蒸着法などを用いることができる。なお、第1電極4および第2電極5となる金属を積層した後、アニールを行なうことによってそれぞれオーミック接触させてもよい。このようにして、半導体素子2を製造することができる。   Next, the first electrode 4 and the second electrode 5 are formed. As a method of forming the first electrode 4 and the second electrode 5, for example, when using a metal, a sputtering method or a vapor deposition method can be used. In addition, after laminating | stacking the metal used as the 1st electrode 4 and the 2nd electrode 5, you may make ohmic contact, respectively by performing annealing. In this way, the semiconductor element 2 can be manufactured.

従来の半導体素子は、上述した通り、単結晶内にアルミニウムが含まれてしまい、ドーパントの添加量を抑制してn型の導電型が付与された単結晶基板を製造することが困難だったこと。そのため、例えば、多量のドーパントが添加されたn型の単結晶基板上に、p型半導体層を結晶成長させた場合、両者の格子定数がずれてしまい、結晶性の良いp型半導体層を形成できず、ダイオード特性を向上させることが難しかった。   As described above, in the conventional semiconductor element, aluminum is contained in the single crystal, and it is difficult to manufacture a single crystal substrate to which an n-type conductivity type is imparted by suppressing the amount of dopant added. . Therefore, for example, when a p-type semiconductor layer is crystal-grown on an n-type single crystal substrate to which a large amount of dopant is added, the lattice constants of both are shifted and a p-type semiconductor layer having good crystallinity is formed. It was not possible to improve the diode characteristics.

本実施形態の半導体素子2は、炭化ケイ素の単結晶内のアルミニウムが、例えば1×1014cm−3よりも低くなるように設定された、n型の単結晶基板1上にp型半導体層3を結晶成長させる。そのため、p型半導体層3の結晶性を向上させることができるとともに、単結晶基板1とp型半導体層3との格子定数が近いことから、両者の界面付近に良好なpn接合面を形成することができる。その結果、従来よりもダイオード特性を向上させることが可能な半導体素子を提供することができる。 In the semiconductor element 2 of the present embodiment, a p-type semiconductor layer is formed on an n-type single crystal substrate 1 in which aluminum in a single crystal of silicon carbide is set to be lower than, for example, 1 × 10 14 cm −3. 3 is grown. Therefore, the crystallinity of the p-type semiconductor layer 3 can be improved, and since the lattice constants of the single crystal substrate 1 and the p-type semiconductor layer 3 are close, a good pn junction surface is formed near the interface between the two. be able to. As a result, it is possible to provide a semiconductor element capable of improving the diode characteristics as compared with the conventional one.

本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications may be made without departing from the scope of the present invention.

1 単結晶基板
1A 第1主面
1B 第2主面
2 半導体素子
3 p型半導体層
4 第1電極
5 第2電極
6 単結晶育成装置
7 坩堝
8 坩堝容器
9 加熱機構
10 搬送機構
10a 引き上げ軸
10b 動力源
11 制御部
12 原料融液
13 加温部材
14 保温材
15 コイル
16 交流電源
17 種結晶
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Single crystal substrate 1A 1st main surface 1B 2nd main surface 2 Semiconductor element 3 P-type semiconductor layer 4 1st electrode 5 2nd electrode 6 Single crystal growth apparatus 7 Crucible 8 Crucible container 9 Heating mechanism
10 Transport mechanism
10a Lifting shaft
10b Power source
11 Control unit
12 Raw material melt
13 Heating material
14 Thermal insulation
15 coils
16 AC power supply
17 seed crystals

Claims (5)

炭化ケイ素の単結晶からなり、イットリウム、ジルコニウム、マグネシウムおよびカルシウムのうち少なくとも1つを微量添加物として含み、
前記微量添加物の濃度は、第1主面の近傍よりも該第1主面と反対側の第2主面の近傍の方が高い単結晶基板。
Made of single crystal of silicon carbide, seen contains yttrium, zirconium, at least one of magnesium and calcium as dopants,
A concentration of the trace additive is higher in the vicinity of the second main surface opposite to the first main surface than in the vicinity of the first main surface .
前記微量添加物が、前記単結晶の炭素またはケイ素の一部の元素と置換されている請求項1に記載の単結晶基板。   The single crystal substrate according to claim 1, wherein the trace additive is substituted with a part of elements of carbon or silicon of the single crystal. 前記微量添加物は、第1主面から該第1主面と反対側の第2主面に向かうにつれて濃度が高くなっている請求項1または2に記載の単結晶基板。   3. The single crystal substrate according to claim 1, wherein the concentration of the trace additive increases from the first main surface toward the second main surface opposite to the first main surface. 前記単結晶は、ドーパントを含むn型半導体である請求項1〜3のいずれかに記載の単結晶基板。   The single crystal substrate according to claim 1, wherein the single crystal is an n-type semiconductor containing a dopant. 請求項4に記載の単結晶基板と、前記単結晶基板の前記第1主面上に設けられた、炭化ケイ素からなるp型半導体層と、前記単結晶基板に設けられた第1電極と、前記p型半導体層に設けられた第2電極とを有する半導体素子。 The single crystal substrate according to claim 4, a p-type semiconductor layer made of silicon carbide provided on the first main surface of the single crystal substrate, a first electrode provided on the single crystal substrate, A semiconductor element having a second electrode provided on the p-type semiconductor layer.
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