JP6241254B2 - Single crystal manufacturing method - Google Patents

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Description

この発明は、単結晶の製造方法に関し、より特定的には、結晶品質を向上可能な単結晶の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a single crystal, and more particularly to a method for producing a single crystal capable of improving crystal quality.

半導体材料として、近年、炭化珪素(SiC)の利用が活発に検討されている。SiCが有する大きなバンドギャップは半導体装置の性能を高めることに貢献し得る。SiC半導体の製造には、通常、SiC単結晶基板を必要とする。SiC単結晶基板(ウエハ)は、SiC単結晶(インゴット)をスライスすることによって形成され得る。   In recent years, the use of silicon carbide (SiC) as a semiconductor material has been actively studied. The large band gap of SiC can contribute to improving the performance of the semiconductor device. The manufacture of a SiC semiconductor usually requires a SiC single crystal substrate. A SiC single crystal substrate (wafer) can be formed by slicing a SiC single crystal (ingot).

一般に、SiC単結晶基板の平坦性はロット間(SiC単結晶間)でばらつきを有している。つまり、SiC単結晶基板には反りやうねりが生じる場合があり、かつその程度は同一のSiC単結晶基板の製造方法を用いてもばらつきを含むことが通常である。   Generally, the flatness of a SiC single crystal substrate varies between lots (between SiC single crystals). That is, the SiC single crystal substrate may be warped or undulated, and the degree thereof usually includes variations even when the same SiC single crystal substrate manufacturing method is used.

しかし、種結晶の反りやうねりが大きい場合には、該種結晶を坩堝蓋(台座)に取り付けることは困難である。   However, it is difficult to attach the seed crystal to a crucible lid (pedestal) when the warpage or undulation of the seed crystal is large.

特開2005−314167号公報には、坩堝蓋に接する面のそり・うねりが10μm以下である炭化珪素単結晶成長用種結晶が記載されている。また、該炭化珪素単結晶成長用種結晶の結晶成長面が凹面であることが記載されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-314167 describes a seed crystal for growing a silicon carbide single crystal having a warp / swell of 10 μm or less on the surface in contact with the crucible lid. Further, it is described that the crystal growth surface of the seed crystal for silicon carbide single crystal growth is a concave surface.

特開2005−314167号公報JP 2005-314167 A

しかしながら、SiC単結晶成長用の種結晶では、SiCエピタキシャル基板の大口径化に伴う種結晶の外径の拡大により、当該種結晶の反りやうねりを常に10μm以下に抑えることは困難である。この場合、従来の単結晶の製造方法では、種結晶に反りやうねりが生じた場合には、台座に固定できないかあるいは固定できても伝熱にムラが生じて、結晶性の高い炭化珪素単結晶を成長させることが困難である。   However, in a seed crystal for growing a SiC single crystal, it is difficult to always suppress warping and undulation of the seed crystal to 10 μm or less due to an increase in the outer diameter of the seed crystal accompanying an increase in the diameter of the SiC epitaxial substrate. In this case, in the conventional method for producing a single crystal, when the seed crystal is warped or undulated, it cannot be fixed to the pedestal or even if it can be fixed, heat transfer becomes uneven, resulting in a highly crystalline silicon carbide single crystal. It is difficult to grow crystals.

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものである。本発明の主たる目的は、反りやうねりを有する種結晶を用いても結晶性の高い炭化珪素単結晶を得ることができる、単結晶の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems. A main object of the present invention is to provide a method for producing a single crystal, which can obtain a silicon carbide single crystal having high crystallinity even if a seed crystal having warpage or undulation is used.

本発明に係る単結晶の製造方法は、第1の面を有する種基板と、第2の面を有する台座と、台座と種基板とを接着するための接着剤とを準備する工程と、第1の面と第2の面とが対向するように、台座の第2の面上に接着剤を用いて種基板を固定する工程と、台座上に固定されている種基板上に単結晶を成長させる工程とを備え、準備する工程では、無負荷状態における第1の面のSORI値と無負荷状態における第2の面のSORI値との和が70μm以下となるように、種基板と台座とが準備される。   The method for producing a single crystal according to the present invention includes a step of preparing a seed substrate having a first surface, a pedestal having a second surface, and an adhesive for bonding the pedestal and the seed substrate, A step of fixing the seed substrate on the second surface of the pedestal using an adhesive so that the first surface and the second surface face each other, and a single crystal on the seed substrate fixed on the pedestal The seed substrate and the pedestal so that the sum of the SORI value of the first surface in the unloaded state and the SORI value of the second surface in the unloaded state is 70 μm or less. And are prepared.

本発明によれば、反りやうねりを有する種結晶を用いても結晶性の高い炭化珪素単結晶を得ることができる。   According to the present invention, a silicon carbide single crystal having high crystallinity can be obtained even if a seed crystal having warpage or undulation is used.

種基板の反り(SORI)を説明するための平面模式図である。It is a plane schematic diagram for demonstrating the curvature (SORI) of a seed substrate. 種基板の反り(SORI)を説明するための断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the curvature (SORI) of a seed substrate. 台座の反り(SORI)を説明するための平面模式図である。It is a plane schematic diagram for demonstrating the curvature (SORI) of a base. 台座の反り(SORI)を説明するための断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the curvature (SORI) of a base. 種基板のTTV値を説明するための断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the TTV value of a seed substrate. 本実施の形態に係る単結晶の製造方法のフローチャートである。It is a flowchart of the manufacturing method of the single crystal which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る単結晶の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the single crystal which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る単結晶の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the single crystal which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る単結晶の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the single crystal which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る単結晶の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the single crystal which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る単結晶の製造方法の変形例を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the modification of the manufacturing method of the single crystal which concerns on this Embodiment. 実施例の種基板および台座の反り量を測定した結果を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the result of having measured the curvature amount of the seed substrate of an Example, and a base.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

[本願発明の実施形態の説明]
はじめに、本発明の実施の形態の概要を列挙する。
[Description of Embodiment of Present Invention]
First, the outline of the embodiment of the present invention will be enumerated.

(1) 本実施の形態に係る単結晶の製造方法は、第1の面(第2の主面10B)を有する種基板10と、第2の面(第3の主面20A)を有する台座20と、台座20と種基板10とを接着するための接着剤とを準備する工程(S10)と、第1の面(第2の主面10B)と第2の面(第3の主面20A)とが対向するように、台座20の第2の面上に接着剤30を用いて種基板10を固定する工程(S20)と、台座20上に固定されている種基板10上に単結晶を成長させる工程(S30)とを備え、準備する工程(S10)では、無負荷状態における第1の面(第2の主面10B)のSORI値と無負荷状態における第2の面(第3の主面20A)のSORI値との和が70μm以下となるように、種基板10と台座20とが準備される。   (1) The method for manufacturing a single crystal according to the present embodiment includes a seed substrate 10 having a first surface (second main surface 10B) and a pedestal having a second surface (third main surface 20A). 20, a step of preparing an adhesive for bonding the base 20 and the seed substrate 10 (S10), a first surface (second main surface 10B) and a second surface (third main surface) 20A), the step of fixing the seed substrate 10 on the second surface of the pedestal 20 using the adhesive 30 (S20), and the seed substrate 10 fixed on the pedestal 20 In the step (S10) of preparing and preparing a crystal growth step (S30), the SORI value of the first surface (second main surface 10B) in the no-load state and the second surface (second surface) in the no-load state The seed substrate 10 and the pedestal 20 are prepared so that the sum of the SORI value of the main surface 20A) of No. 3 is 70 μm or less. The

ここで、第1の面としての第2の主面10BのSORI値とは、種基板10のSORI値を指す(詳細については後述する)。また、第2の面としての第3の主面20AのSORI値とは、台座20の第3の主面20AのSORI値を指す(詳細については後述する)。   Here, the SORI value of the second main surface 10B as the first surface refers to the SORI value of the seed substrate 10 (details will be described later). The SORI value of the third main surface 20A as the second surface refers to the SORI value of the third main surface 20A of the pedestal 20 (details will be described later).

このようにすれば、工程(S10)において準備された種基板10の第1の面としての第2の主面10Bおよび台座20の第2の面としての第3の主面20Aの少なくともいずれかに反りやうねりが生じている場合であっても、工程(S20)においてこのような種基板10と台座20とを密着性良く固定することができる。具体的には、工程(S20)における熱処理によって接着剤30が固定層31に変質される際に接着剤30は収縮するが、上記和が70μm以下である種基板10と台座20との組み合わせで工程(S30)において坩堝60に仕掛ける種基板10と台座20とが形成されることにより、第2の主面10Bと第3の主面20Aとの間に生じる空隙Sの少なくとも大部分の領域を固定層31により埋め合わせることができる。このような種基板10の第1の主面10A上に工程(S30)において単結晶を成長することにより、結晶性の高いSiC単結晶を得ることができる。異なる観点から言えば、種基板10は、たとえばそのSORI値が50μm程度と大きい大口径の基板として準備される場合であっても、第3の主面20AのSORI値が0μm以下である台座20と組み合わせて単結晶成長させることにより、結晶性の高いSiC単結晶を得ることができる。 In this way, at least one of the second main surface 10B as the first surface of the seed substrate 10 and the third main surface 20A as the second surface of the pedestal 20 prepared in the step (S10). Even when warping or undulation occurs, the seed substrate 10 and the pedestal 20 can be fixed with good adhesion in the step (S20). Specifically, the adhesive 30 contracts when the adhesive 30 is transformed into the fixed layer 31 by the heat treatment in the step (S20), but the combination of the seed substrate 10 and the pedestal 20 in which the sum is 70 μm or less. By forming the seed substrate 10 and the pedestal 20 to be placed on the crucible 60 in the step (S30), at least the most region of the gap S generated between the second main surface 10B and the third main surface 20A is formed. It can be compensated by the fixed layer 31. By growing a single crystal on the first main surface 10A of the seed substrate 10 in the step (S30), a SiC single crystal with high crystallinity can be obtained. From a different point of view, even if the seed substrate 10 is prepared as a large-diameter substrate having a large SORI value of about 50 μm, for example, the pedestal in which the SORI value of the third main surface 20A is 20 μm or less. The single crystal growth in combination with 20 makes it possible to obtain a SiC single crystal with high crystallinity.

なお、空隙Sは、第2の主面10B(第2の主面10B上に被覆膜11(詳細については後述する)が形成されている場合には、第5の主面11B)と第3の主面20Aとにおいて両面が面接触していない領域に生じる空間を指し、該空間は外部に開放されていてもよいし、閉空間であってもよい。   Note that the gap S includes the second main surface 10B (the fifth main surface 11B when the coating film 11 (details will be described later) is formed on the second main surface 10B) and the second main surface 10B. The space which arises in the area | region where both surfaces do not surface-contact with 3 main surface 20A, this space may be open | released outside and may be a closed space.

(2) 本実施の形態に係る単結晶の製造方法において、準備する工程(S10)では、SORI値の和が50μm以下となるように種基板10と台座20とが準備されてもよい。このようにすれば、固定層31によって空隙Sをより容易に埋め合わせることができ、結晶性の高いSiC単結晶を得ることができる。   (2) In the method for producing a single crystal according to the present embodiment, in the step of preparing (S10), seed substrate 10 and pedestal 20 may be prepared so that the sum of SORI values is 50 μm or less. In this way, the void S can be more easily filled by the fixed layer 31, and a SiC single crystal with high crystallinity can be obtained.

(3) 本実施の形態に係る単結晶の製造方法において、準備する工程(S10)では、SORI値の和が30μm以下となるように種基板10と台座20とが準備されてもよい。このようにすれば、固定層31によって空隙Sをより容易に埋め合わせることができ、結晶性の高いSiC単結晶を得ることができる。   (3) In the method for producing a single crystal according to the present embodiment, in the preparing step (S10), seed substrate 10 and pedestal 20 may be prepared so that the sum of SORI values is 30 μm or less. In this way, the void S can be more easily filled by the fixed layer 31, and a SiC single crystal with high crystallinity can be obtained.

(4) 本実施の形態に係る単結晶の製造方法において、種基板10は、第1の面(第2の主面10B)が凹状に設けられているのが好ましい。   (4) In the method for manufacturing a single crystal according to the present embodiment, the seed substrate 10 is preferably provided with a first surface (second main surface 10B) in a concave shape.

つまり、種基板10は第1の主面10Aが凸形状に設けられているのが好ましい。このようにすれば、第2の主面10Bが凸形状である場合(第1の主面10Aが凹形状である場合)と比べて、より結晶性の高いSiC単結晶を得ることができる。種基板10の第1の主面10Aが凹になると、その部分に歪みが発生し、欠陥が発生しやすい。また、第1の主面10Aが凸すぎても欠陥が発生しやすいため、インゴットの成長最表面の曲率半径がインゴットの直径の3倍以上になる程度が好ましい。   That is, the seed substrate 10 is preferably provided with the first main surface 10A in a convex shape. In this way, it is possible to obtain a SiC single crystal with higher crystallinity than when the second main surface 10B has a convex shape (when the first main surface 10A has a concave shape). When the first main surface 10A of the seed substrate 10 becomes concave, distortion occurs in the portion, and defects are likely to occur. Further, since the defect is likely to occur even if the first main surface 10A is too convex, it is preferable that the radius of curvature of the ingot growth outermost surface is three times or more the diameter of the ingot.

(5) 本実施の形態に係る単結晶の製造方法において、台座20は、第2の面が凸状に設けられているのが好ましい。   (5) In the method for manufacturing a single crystal according to the present embodiment, the pedestal 20 is preferably provided with a convex second surface.

このようにすれば、種基板10の第1の主面10Aが凸形状である場合には、第2の主面10Bと第3の主面20Aとの間の空隙Sを狭めることができる(図11参照)。その結果、固定層31によって空隙Sをより容易に埋め合わせることができ、結晶性の高いSiC単結晶を得ることができる。   In this way, when the first main surface 10A of the seed substrate 10 has a convex shape, the gap S between the second main surface 10B and the third main surface 20A can be narrowed ( FIG. 11). As a result, the void S can be more easily filled with the fixed layer 31, and a SiC single crystal with high crystallinity can be obtained.

(6) 本実施の形態に係る単結晶の製造方法において、種基板10は、TTV(Total Thickness Variation)値が30μm以下であるのが好ましい。   (6) In the method for manufacturing a single crystal according to the present embodiment, the seed substrate 10 preferably has a TTV (Total Thickness Variation) value of 30 μm or less.

TTV値を30μm超えとした場合には、たとえば第1の主面10Aまたは第2の主面10Bに垂直な方向に力を印加したときに、当該力が種基板10に均一に印加されず、種基板10がその搭載面に対して片当たりして、種基板10の一方が跳ね上がることがあるという問題が生じることがあった。   When the TTV value exceeds 30 μm, for example, when a force is applied in a direction perpendicular to the first main surface 10A or the second main surface 10B, the force is not uniformly applied to the seed substrate 10, There has been a problem that the seed substrate 10 may come into contact with the mounting surface and one of the seed substrates 10 may jump up.

一方、TTV値を30μm以下である種基板10を用いることにより、台座20の第2の面上に接着剤30を用いて種基板10を固定する工程(S20)において、たとえば種基板10の第1の主面10A上に重り51(図7参照)を載せて荷重を加えても、種基板10にある程度均一に該荷重を印加することができるため、空隙Sを狭めた状態として接着剤30を固定層31に変質させることができる。   On the other hand, in the step (S20) of fixing the seed substrate 10 using the adhesive 30 on the second surface of the pedestal 20 by using the seed substrate 10 having a TTV value of 30 μm or less, for example, the first substrate 10 of the seed substrate 10 is used. Even when a weight 51 (see FIG. 7) is placed on one main surface 10A and a load is applied, the load can be applied to the seed substrate 10 uniformly to some extent. Can be transformed into the fixed layer 31.

[本願発明の実施形態の詳細]
次に、本発明の実施の形態の詳細について説明する。
[Details of the embodiment of the present invention]
Next, details of the embodiment of the present invention will be described.

はじめに、図1〜図4を参照してSORI値の定義について説明する。図1および図2は、種基板10のSORI値を説明するための模式図である。SORI値とは、基板の反りの程度を定量化するためのパラメータの一つである。SORI値は、種基板10の第1の主面10Aの最小二乗面を基準の高さ(最小二乗面高さ2)とした場合、第1の主面10Aの最高点(図1の例では、位置3)における高さと基準の高さとの距離と最低点(図1の例では、位置4)における高さと基準の高さとの距離の合計値を表す。SORI値は距離を表すため、常に正の値となる。なお、SORI値は、クランプされていない種基板10に対して計算される。   First, the definition of the SORI value will be described with reference to FIGS. FIG. 1 and FIG. 2 are schematic diagrams for explaining the SORI value of the seed substrate 10. The SORI value is one of parameters for quantifying the degree of warpage of the substrate. The SORI value is the highest point of the first main surface 10A (in the example of FIG. 1) when the minimum square surface of the first main surface 10A of the seed substrate 10 is set to a reference height (minimum square surface height 2). , Represents the total value of the distance between the height at the position 3) and the reference height and the lowest point (position 4 in the example of FIG. 1) and the reference height. Since the SORI value represents a distance, it is always a positive value. The SORI value is calculated for the seed substrate 10 that is not clamped.

またSORI値は、ある測定範囲における反りの程度を表す。たとえば、種基板10のある位置3から他の位置5までの間(範囲d)においてSORI値が決定される。本実施の形態において、種基板10のSORI値とは、種基板10の主面(第1の主面10Aまたは第2の主面10B)内における任意の2点間におけるSORI値のうち最大のSORI値のことを指す。   The SORI value represents the degree of warpage in a certain measurement range. For example, the SORI value is determined between the position 3 of the seed substrate 10 and the other position 5 (range d). In the present embodiment, the SORI value of the seed substrate 10 is the maximum of the SORI values between any two points in the main surface (the first main surface 10A or the second main surface 10B) of the seed substrate 10. Refers to the SORI value.

また、通常、互いに対向する第1の主面10AのSORI値と第2の主面10BのSORI値はほぼ同じ値になるので種基板10のSORI値は一義的に決定される。もし、第1の主面10AのSORI値と第2の主面10BのSORI値が異なっている場合、種基板10のSORI値とは、第1の主面10AのSORI値および第2の主面10BのSORI値のうち、大きい値のSORI値のことである。   Further, since the SORI value of the first main surface 10A and the SORI value of the second main surface 10B facing each other are generally the same value, the SORI value of the seed substrate 10 is uniquely determined. If the SORI value of the first main surface 10A is different from the SORI value of the second main surface 10B, the SORI value of the seed substrate 10 is the SORI value of the first main surface 10A and the second main surface 10A. Of the SORI values of the surface 10B, this is a large SORI value.

また、上述したSORI値の定義から、種基板10のうねりの大きさは常に種基板10のSORI値以下に収まるため、種基板10のSORI値の上限値を規定することにより種基板10のうねりの上限値は規定される。   Further, from the definition of the SORI value described above, the size of the swell of the seed substrate 10 is always smaller than or equal to the SORI value of the seed substrate 10, so that the swell of the seed substrate 10 is defined by defining the upper limit value of the SORI value of the seed substrate 10. The upper limit of is defined.

図3および図4は、台座20のSORI値を説明するための模式図である。図1および図2に示した種基板10のときと同様に、台座20の第3の主面20Aの最小二乗面を基準の高さ(最小二乗面高さ6)とした場合、第の主面0Aの位置7(最高点)における高さと基準の高さとの距離と位置8(最低点)における高さと基準の高さとの距離の合計値を表す。SORI値は距離を表すため、常に正の値となる。 3 and 4 are schematic diagrams for explaining the SORI value of the base 20. As in the case of the seed substrate 10 shown in FIGS. 1 and 2, when the least square surface of the third main surface 20A of the pedestal 20 is set to a reference height (minimum square surface height 6), the third It represents the sum of the distance between the height of the height and the reference of the main surface 2 position of 0A 7 distance between the position of the height of the height and the reference in (the highest point) 8 (minimum point). Since the SORI value represents a distance, it is always a positive value.

またSORI値は、ある測定範囲における反りの程度を表すものであり、たとえば台座20のある位置7から他の位置9までの間(範囲d)においてSORI値が決定される。本実施の形態において、台座20のSORI値とは、台座20の第3の主面20A内における任意の2点間におけるSORI値のうち最大のSORI値のことを指す。つまり、台座20のSORI値とは、第2の面としての第3の主面20Aの最大のSORI値のことを指す。   The SORI value represents the degree of warpage in a certain measurement range. For example, the SORI value is determined from a position 7 of the pedestal 20 to another position 9 (range d). In the present embodiment, the SORI value of pedestal 20 refers to the maximum SORI value among the SORI values between any two points in third main surface 20A of pedestal 20. That is, the SORI value of the pedestal 20 refers to the maximum SORI value of the third main surface 20A as the second surface.

TTV値とは、種基板10の厚みのばらつきを定量化するパラメータの一つである。たとえば、種基板10の互いに対向する第1の主面10Aおよび第2の主面10Bのうち、一方の主面(たとえば第2の主面10B)が平坦な面であると仮定する。このとき、種基板10の各位置における厚みに等しくなるように、第2の主面10Bに対向する第1の主面10Aの高さを決定した仮想の種基板10を図5に示す。図5に示す仮想の種基板10の最大の厚みをT1とし、最小の厚みをT2とすると、TTV値は最大厚みと最小厚みの差(つまりT1−T2)として計算された値である。なお、TTV値は、第2の主面10Bがクランプされた種基板10に対して計算される。無負荷状態での種基板10および台座20のSORI値やTTV値は任意の方法で測定、算出することが可能であるが、たとえば光の干渉効果を用いて測定した反り量に基づいて算出することができる。   The TTV value is one of parameters for quantifying the variation in the thickness of the seed substrate 10. For example, it is assumed that one of the first main surface 10A and the second main surface 10B facing each other of the seed substrate 10 is a flat surface (for example, the second main surface 10B). FIG. 5 shows a virtual seed substrate 10 in which the height of the first main surface 10A facing the second main surface 10B is determined so as to be equal to the thickness at each position of the seed substrate 10 at this time. When the maximum thickness of the virtual seed substrate 10 shown in FIG. 5 is T1, and the minimum thickness is T2, the TTV value is a value calculated as a difference between the maximum thickness and the minimum thickness (that is, T1-T2). The TTV value is calculated for the seed substrate 10 with the second main surface 10B clamped. The SORI value and the TTV value of the seed substrate 10 and the pedestal 20 in the no-load state can be measured and calculated by an arbitrary method. For example, the SORI value and the TTV value are calculated based on the amount of warpage measured using the light interference effect. be able to.

次に、図6〜図9を参照して、本実施の形態に係る炭化珪素(SiC)単結晶の製造方法について説明する。本実施の形態に係る単結晶の製造方法は、種基板10、台座20、および接着剤30を準備する工程(S10)と、種基板10の第1の面としての第2の主面10Bと台座20の第2の面としての第3の主面20Aとが対向するように台座20の第3の主面20A上に接着剤30を用いて種基板10を貼り合わせる工程(S20)と、熱処理により接着剤30を硬化させる工程(S30)とを備える。   Next, with reference to FIGS. 6-9, the manufacturing method of the silicon carbide (SiC) single crystal which concerns on this Embodiment is demonstrated. The method for producing a single crystal according to the present embodiment includes a step (S10) of preparing seed substrate 10, pedestal 20, and adhesive 30, and second main surface 10B as the first surface of seed substrate 10. Bonding the seed substrate 10 with the adhesive 30 on the third main surface 20A of the pedestal 20 so that the third main surface 20A as the second surface of the pedestal 20 faces (S20); A step (S30) of curing the adhesive 30 by heat treatment.

まず、種基板10、台座20、および接着剤30を準備する(工程(S10))。種基板10は、SiCからなる結晶であり、結晶構造は六方晶系であることが好ましい。結晶多形は4Hまたは6Hであることが好ましい。この場合、種基板10の面方位(図中、下面の方位)は{0001}に対して15°より小さいオフ角を有することが好ましく、10°より小さいオフ角を有することがより好ましい。種基板10のTTVは、30μm以下であることが好ましく、より好ましくは20μm以下である。   First, the seed board | substrate 10, the base 20, and the adhesive agent 30 are prepared (process (S10)). The seed substrate 10 is a crystal made of SiC, and the crystal structure is preferably a hexagonal system. The crystal polymorph is preferably 4H or 6H. In this case, the surface orientation of the seed substrate 10 (the orientation of the lower surface in the drawing) preferably has an off angle smaller than 15 ° with respect to {0001}, and more preferably has an off angle smaller than 10 °. The TTV of the seed substrate 10 is preferably 30 μm or less, more preferably 20 μm or less.

種基板10の第2の主面10B上には、炭素を含有する被覆膜11(図7参照)が形成されていてもよい。この場合には、種基板10の第2の主面10Bと台座20の第3の主面20Aとは、被覆膜11および接着剤30を用いて貼り合わされる。   A coating film 11 containing carbon (see FIG. 7) may be formed on the second main surface 10B of the seed substrate 10. In this case, the second main surface 10B of the seed substrate 10 and the third main surface 20A of the pedestal 20 are bonded together using the coating film 11 and the adhesive 30.

具体的には、被覆膜11は、本実施の形態においては有機膜である。この有機膜は、好ましくは有機樹脂から形成される。有機樹脂としては、たとえば、アクリル樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂などの各種樹脂を用いることができ、また光の作用で架橋または分解される感光性樹脂として組成されたものを用いることもできる。この感光性樹脂としては、半導体装置の製造用に用いられているポジ型またはネガ型フォトレジストを用いることができ、これらについてはスピンコート法による塗布技術が確立されているので、被覆膜11の厚さを容易に制御することができる。スピンコート法は、たとえば、以下のように行われる。   Specifically, the coating film 11 is an organic film in the present embodiment. This organic film is preferably formed from an organic resin. As the organic resin, for example, various resins such as an acrylic resin, a phenol resin, a urea resin, and an epoxy resin can be used, and a resin that is formed as a photosensitive resin that is crosslinked or decomposed by the action of light can also be used. it can. As the photosensitive resin, a positive type or negative type photoresist used for manufacturing a semiconductor device can be used, and since a coating technique by spin coating is established for these, the coating film 11 is used. Can be easily controlled. The spin coating method is performed as follows, for example.

まず種基板10がホルダー(図示しない)に吸着される。このホルダーが所定の回転速度で回転することで、種基板10が回転させられる。回転している種基板10上にフォトレジストが滴下された後、所定時間回転が継続されることで、薄く均一にフォトレジストが塗布される。種基板10全面に渡る均一性を確保するためには、たとえば、回転速度は1000回転/分以上10000回転/分以下、時間は10秒以上100秒以下、塗布厚は0.1μm以上とされる。   First, the seed substrate 10 is adsorbed to a holder (not shown). The seed substrate 10 is rotated by rotating the holder at a predetermined rotation speed. After the photoresist is dropped on the rotating seed substrate 10, the photoresist is applied thinly and uniformly by continuing the rotation for a predetermined time. In order to ensure uniformity over the entire surface of the seed substrate 10, for example, the rotation speed is 1000 rotations / minute to 10,000 rotations / minute, the time is 10 seconds to 100 seconds, and the coating thickness is 0.1 μm or more. .

次に塗布されたフォトレジストが乾燥されることで固化される。乾燥方法は、任意の方法を採用することができる。乾燥温度および時間は、フォトレジストの材料および塗布厚によって適宜選択され得る。好ましくは、乾燥温度は100℃以上400℃以下であり、乾燥時間は5分以上60分以下である。たとえば乾燥温度が120℃の場合、乾燥(揮発)に要する時間は、たとえば、厚さ5μmで15分間、厚さ2μmで8分間、厚さ1μmで3分間である。なお、上記の塗布および乾燥からなる工程を1回行えば被覆膜11を形成することができるが、この工程が繰り返されることで、より厚い被覆膜11が形成されてもよい。このようにして、被覆膜11に覆われている第2の主面10Bを有する種基板10を準備することができる。   Next, the applied photoresist is dried to be solidified. Any method can be adopted as the drying method. The drying temperature and time can be appropriately selected depending on the photoresist material and the coating thickness. Preferably, the drying temperature is from 100 ° C. to 400 ° C., and the drying time is from 5 minutes to 60 minutes. For example, when the drying temperature is 120 ° C., the time required for drying (volatilization) is, for example, 15 minutes at a thickness of 5 μm, 8 minutes at a thickness of 2 μm, and 3 minutes at a thickness of 1 μm. Note that the coating film 11 can be formed by performing the above-described steps of application and drying once, but a thicker coating film 11 may be formed by repeating this process. In this way, the seed substrate 10 having the second main surface 10B covered with the coating film 11 can be prepared.

台座20は、後述する坩堝60の蓋として構成されており、たとえば炭素材料からなる。台座20はたとえばグラファイトからなる。台座20は、後述する工程(S20)において種基板10の第2の主面10Bと貼り合わせられて、坩堝60の内部に向いて配置される第3の主面20Aと、第3の主面20Aと反対側に位置する第4の主面20Bとを有している。   The pedestal 20 is configured as a lid of a crucible 60 described later, and is made of, for example, a carbon material. The pedestal 20 is made of, for example, graphite. The pedestal 20 is bonded to the second main surface 10B of the seed substrate 10 in a step (S20) to be described later, and a third main surface 20A disposed toward the inside of the crucible 60, and a third main surface 20A and a fourth main surface 20B located on the opposite side.

種基板10および台座20は、種基板10のSORI値と台座20のSORI値との和が無負荷の状態において70μm以下となるような組み合わせとして準備される。たとえば、SORI値が60μmである種基板10を搭載する台座20として、SORI値が10μm以下の台座20を準備すればよい。好ましくは、種基板10および台座20は、種基板10のSORI値と台座20のSORI値との和が50μm以下となるような組み合わせとして準備され、より好ましくは30μm以下となるような組み合わせで準備される。   The seed substrate 10 and the pedestal 20 are prepared as a combination such that the sum of the SORI value of the seed substrate 10 and the SORI value of the pedestal 20 is 70 μm or less in an unloaded state. For example, as the pedestal 20 on which the seed substrate 10 having a SORI value of 60 μm is mounted, a pedestal 20 having a SORI value of 10 μm or less may be prepared. Preferably, the seed substrate 10 and the pedestal 20 are prepared as a combination such that the sum of the SORI value of the seed substrate 10 and the SORI value of the pedestal 20 is 50 μm or less, more preferably 30 μm or less. Is done.

ここで、種基板10および台座20は、第2の主面10Bおよび第3の主面20Aの反り形状に依らず、各SORI値の和が上記数値範囲内であればよい。たとえば、種基板10の第2の主面10Bが凹形状である場合、台座20の第3の主面20Aは凸形状または凹形状のいずれであってもよい。また、種基板10の第2の主面10Bが凸形状である場合も、台座20の第3の主面20Aは凸形状または凹形状のいずれであってもよい。種基板10の第2の主面10Bおよび台座20の第3の主面20Aの双方が凸形状または凹形状である場合(図7参照)には、無負荷状態において種基板10と台座20とを貼り合わせたときの第2の主面10Bと第3の主面20Aとの間に生じる空隙Sの最大値(反り量の和)は、種基板10および台座20の各SORI値の和となり、70μm以下となる。一方、種基板10の第2の主面10Bおよび台座20の第3の主面20Aの一方が凸形状で他方が凹形状である場合(図11参照)には、無負荷状態において種基板10と台座20とを貼り合わせたときの第2の主面10Bと第3の主面20Aとの間に生じる空隙Sの最大値(反り量の和)は、種基板10および台座20の各SORI値の差分となり、70μmよりもさらに小さい値となる。   Here, the seed substrate 10 and the pedestal 20 need only have the sum of the respective SORI values within the above numerical range, regardless of the warped shapes of the second main surface 10B and the third main surface 20A. For example, when the second main surface 10B of the seed substrate 10 has a concave shape, the third main surface 20A of the pedestal 20 may be either a convex shape or a concave shape. In addition, when the second main surface 10B of the seed substrate 10 has a convex shape, the third main surface 20A of the pedestal 20 may be either a convex shape or a concave shape. When both the second main surface 10B of the seed substrate 10 and the third main surface 20A of the pedestal 20 are convex or concave (see FIG. 7), the seed substrate 10 and the pedestal 20 The maximum value of the gap S (the sum of the amounts of warpage) generated between the second main surface 10B and the third main surface 20A when bonding is the sum of the SORI values of the seed substrate 10 and the pedestal 20 70 μm or less. On the other hand, when one of the second main surface 10B of the seed substrate 10 and the third main surface 20A of the pedestal 20 is convex and the other is concave (see FIG. 11) (see FIG. 11), the seed substrate 10 is unloaded. And the pedestal 20 are bonded together, the maximum value of the gap S (the sum of the warpage amounts) generated between the second main surface 10B and the third main surface 20A is the respective SORI of the seed substrate 10 and the pedestal 20 The difference between the values is a value smaller than 70 μm.

また、種基板10および台座20において、反り形状が鞍型等の方向性を有している場合には、上記SORI値に加えて反り形状を考慮して空隙Sが狭くなるように種基板10と台座20とを貼り合わせる向きを適宜調整すればよい。   Further, in the seed substrate 10 and the pedestal 20, when the warped shape has a directional shape such as a saddle shape, the seed substrate 10 is formed so that the gap S is narrowed in consideration of the warped shape in addition to the SORI value. What is necessary is just to adjust suitably the direction which sticks the base 20 together.

接着剤30は、たとえば加熱されることによって難黒鉛化炭素となる樹脂と、ダイヤモンド微粒子と、溶媒とを含む。難黒鉛化炭素とは、不活性ガス中で加熱された場合に黒鉛構造が発達することが抑制さるような不規則な構造を有する炭素である。加熱されることによって難黒鉛化炭素となる樹脂としては、たとえば、ノボラック樹脂、フェノール樹脂、またはフルフリルアルコール樹脂がある。ダイヤモンド微粒子の量は、炭素原子のモル数を基準として、樹脂の量よりも少なくされることが好ましい。ダイヤモンド微粒子の粒径は、たとえば0.1μm以上10μm以下である。また接着剤30は、ダイヤモンド微粒子に加えてさらに黒鉛微粒子を含んでもよい。溶媒としては、上記の樹脂および炭水化物を溶解・分散させることができるものが適宜選択される。またこの溶媒は、単一の種類の液体からなるものに限られず、複数の種類の液体の混合液であってもよい。たとえば、炭水化物を溶解させるアルコールと、樹脂を溶解させるセロソルブアセテートとを含む溶媒が用いられてもよい。接着剤30は、所定の温度(たとえば1000℃以上)で硬化可能に設けられている。   The adhesive 30 includes, for example, a resin that becomes non-graphitizable carbon when heated, diamond fine particles, and a solvent. Non-graphitizable carbon is carbon having an irregular structure that suppresses the development of a graphite structure when heated in an inert gas. Examples of the resin that becomes non-graphitizable carbon when heated include novolac resin, phenol resin, and furfuryl alcohol resin. The amount of diamond fine particles is preferably smaller than the amount of resin based on the number of moles of carbon atoms. The particle diameter of the diamond fine particles is, for example, not less than 0.1 μm and not more than 10 μm. The adhesive 30 may further include graphite fine particles in addition to the diamond fine particles. As the solvent, a solvent capable of dissolving and dispersing the above resin and carbohydrate is appropriately selected. The solvent is not limited to a single type of liquid, and may be a mixed liquid of a plurality of types of liquid. For example, a solvent containing alcohol that dissolves carbohydrates and cellosolve acetate that dissolves resin may be used. The adhesive 30 is provided to be curable at a predetermined temperature (for example, 1000 ° C. or higher).

次に、図7および図8を参照して、台座20の第1の面としての第3の主面20A上に接着剤30を用いて種基板10を固定する(工程(S20))。   Next, with reference to FIGS. 7 and 8, seed substrate 10 is fixed on third main surface 20A as the first surface of pedestal 20 using adhesive 30 (step (S20)).

具体的には、図7を参照して、まず接着剤30(種結晶固定剤)を介して種基板10の第2の主面10B上に形成されている被覆膜11の第5の主面11Bと台座20の第3の主面20Aとを対向配置させる(工程(S21))。図8を参照して、加熱しながら圧力をかけて両者が互いを押し付け合うように行われる。また上記工程における加圧処理は、任意の方法により処理されればよいが、たとえば種基板10の第1の主面10A上に保護シート50を介して所定の質量の重り51を載せることにより行われる。本工程(S20)において、接着剤30は硬化しておらず、種基板10と台座20とは完全には固定されていない。逆に、接着剤30は、硬化しない程度で加熱されることにより軟化する。これにより、種基板10の第2の主面10Bや台座20の第3の主面20Aに反り等が生じている場合であって、無負荷の状態における種基板10のSORI値と台座20のSORI値との和が70μm以下である場合に、両面の間に生じる空隙Sが接着剤30により埋め合わされた状態とすることができる。   Specifically, referring to FIG. 7, first, the fifth main surface of coating film 11 formed on second main surface 10B of seed substrate 10 via adhesive 30 (seed crystal fixing agent). The surface 11B and the third main surface 20A of the pedestal 20 are arranged to face each other (step (S21)). With reference to FIG. 8, the pressure is applied while heating, and the two are pressed against each other. The pressurizing process in the above process may be performed by any method, for example, by placing a weight 51 having a predetermined mass on the first main surface 10A of the seed substrate 10 via the protective sheet 50. Is called. In this step (S20), the adhesive 30 is not cured, and the seed substrate 10 and the base 20 are not completely fixed. Conversely, the adhesive 30 is softened by being heated to such an extent that it does not cure. As a result, the second principal surface 10B of the seed substrate 10 and the third principal surface 20A of the pedestal 20 are warped and the SORI value of the seed substrate 10 and the pedestal 20 When the sum with the SORI value is 70 μm or less, the gap S generated between both surfaces can be filled with the adhesive 30.

次に、まず、所定の温度領域で第1の熱処理を実施する(工程(S22))。本工程(S22)は、加熱部材としてたとえばホットプレート40を用いて実施される。ホットプレート40から台座20に伝導された熱は、台座20を伝って第3の主面20A上に配置されている接着剤30および種基板10に伝導され、接着剤30および種基板10を加熱する。   Next, first, a first heat treatment is performed in a predetermined temperature range (step (S22)). This process (S22) is implemented using the hot plate 40 as a heating member, for example. The heat conducted from the hot plate 40 to the pedestal 20 is conducted to the adhesive 30 and the seed substrate 10 disposed on the third main surface 20A through the pedestal 20, and heats the adhesive 30 and the seed substrate 10. To do.

本工程(S22)における加熱温度は、接着剤30に含まれる溶媒をある程度揮発させることができる温度であり、たとえば100℃以上400℃以下の所定の温度とする。熱処理の時間は、たとえば所定の温度に到達した後5分以上60分以下である。このようにして、接着剤30を仮硬化させることができる。   The heating temperature in this step (S22) is a temperature at which the solvent contained in the adhesive 30 can be volatilized to some extent, for example, a predetermined temperature of 100 ° C. or higher and 400 ° C. or lower. The heat treatment time is, for example, not less than 5 minutes and not more than 60 minutes after reaching a predetermined temperature. In this way, the adhesive 30 can be temporarily cured.

次に、工程(S22)に連続して、かつより高い温度領域で第2の熱処理を実施する(工程(S23))。具体的には、たとえば1000℃以上、好ましくは2000℃以上の所定の温度に加熱可能とする加熱処理方法により実施される。本工程(S23)は、たとえばランプアニール装置を用いて実施される。またこの加熱は、不活性ガス中で行われることが好ましい。   Next, the second heat treatment is performed in a higher temperature region continuously with the step (S22) (step (S23)). Specifically, it is carried out by a heat treatment method that enables heating to a predetermined temperature of, for example, 1000 ° C. or higher, preferably 2000 ° C. or higher. This step (S23) is performed using, for example, a lamp annealing apparatus. This heating is preferably performed in an inert gas.

本工程(S23)により、被覆膜11は炭化されて炭素膜12となる。すなわち種基板10の第の主面10は炭素膜12で覆われた面となる。また、接着剤30は、接着剤30に含まれる溶媒が揮発して硬化されることにより、固定層31となる。これにより図9を参照して、種基板10は固定層31を介して台座20の第3の主面20A上に固定される。 By this step (S23), the coating film 11 is carbonized to become the carbon film 12. That is, the second main surface 10 B of the seed substrate 10 is a surface covered with the carbon film 12. Further, the adhesive 30 becomes the fixed layer 31 when the solvent contained in the adhesive 30 is volatilized and cured. Thus, referring to FIG. 9, seed substrate 10 is fixed on third main surface 20 </ b> A of pedestal 20 via fixing layer 31.

このとき、種基板10の主面(第2の主面10B)の少なくとも90%の領域は、固定層31を介して台座20に固定されている。異なる観点から言えば、種基板10の第2の主面10Bと台座20の第3の主面20Aとの間に固定層31により埋め合わされていない領域(空隙が生じている領域)が部分的に生じていてもよい。具体的には、当該領域は、外径が5mm以下の大きさの略円状であって第2の主面10B内において分散するように配置されていればよい。このとき、第2の主面10Bでの当該領域の数密度は、0.5個/cm以下であるのが好ましい。 At this time, at least 90% of the main surface (second main surface 10 </ b> B) of the seed substrate 10 is fixed to the pedestal 20 via the fixed layer 31. If it says from a different viewpoint, the area | region (area | region where the space | gap has produced) which is not filled with the fixed layer 31 between 2nd main surface 10B of the seed substrate 10 and 3rd main surface 20A of the base 20 will be partially. May occur. Specifically, it is only necessary that the region has a substantially circular shape with an outer diameter of 5 mm or less and is arranged so as to be dispersed in the second main surface 10B. At this time, it is preferable that the number density of the said area | region in the 2nd main surface 10B is 0.5 piece / cm < 2 > or less.

次に、固定層31を介して台座20上に固定されている種基板10の第1の主面10A上に単結晶を成長させる(工程(S30))。炭化珪素の種基板10を用いて炭化珪素の単結晶が製造される場合、この成長方法として昇華再結晶法を用いることができる。   Next, a single crystal is grown on the first main surface 10A of the seed substrate 10 fixed on the pedestal 20 via the fixed layer 31 (step (S30)). When a silicon carbide single crystal is manufactured using the silicon carbide seed substrate 10, a sublimation recrystallization method can be used as this growth method.

すなわち、図10を参照して、まず種基板10が固定されている台座20を原料61が内に収められている坩堝60に取り付ける。具体的には、坩堝60の内部へ種基板10が面するように、坩堝60に台座20が取り付けられる。坩堝60は、たとえば炭素原料を含んで構成されている。坩堝60の内部には原料61が収められている。原料61は、たとえば炭化珪素粉末である。また、坩堝60は、その周囲に配置されている加熱部(図示しない)により後述する所定の温度に加熱可能に設けられている。   That is, referring to FIG. 10, first, pedestal 20 to which seed substrate 10 is fixed is attached to crucible 60 in which raw material 61 is housed. Specifically, the base 20 is attached to the crucible 60 so that the seed substrate 10 faces the inside of the crucible 60. The crucible 60 is configured including, for example, a carbon raw material. A raw material 61 is stored in the crucible 60. Raw material 61 is, for example, silicon carbide powder. The crucible 60 is provided so as to be heated to a predetermined temperature, which will be described later, by a heating unit (not shown) disposed around the crucible 60.

次に、原料61を昇華させることで種基板10上に昇華物を堆積させて、単結晶70を成長させることができる。この昇華再結晶法における温度は、たとえば、2100℃以上2500℃以下とされる。またこの昇華再結晶法における圧力は、好ましくは1.3kPa以上大気圧以下とされ、より好ましくは、成長速度を高めるために13kPa以下とされる。以上のようにして、本実施の形態に係る炭化珪素単結晶を得ることができる。   Next, the single crystal 70 can be grown by depositing a sublimate on the seed substrate 10 by sublimating the raw material 61. The temperature in this sublimation recrystallization method is, for example, 2100 ° C. or higher and 2500 ° C. or lower. The pressure in the sublimation recrystallization method is preferably 1.3 kPa or more and atmospheric pressure or less, and more preferably 13 kPa or less in order to increase the growth rate. As described above, the silicon carbide single crystal according to the present embodiment can be obtained.

次に、本実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造方法の作用効果について説明する。本実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造方法は、種基板10、台座20、および接着剤30を準備する工程(S10)において、種基板10および台座20は、無負荷の状態における種基板10のSORI値の和と台座20のSORI値の和が70μm以下となる組み合わせで準備される。これにより、貼り合わせる工程(S20)において、種基板10と第2の主面10Bと台座20の第3の主面20Aとの間に生じる空隙(の少なくとも大部分)を接着剤30により埋め合わせることができる。   Next, the effect of the method for manufacturing a silicon carbide single crystal according to the present embodiment will be described. In the method for manufacturing a silicon carbide single crystal according to the present embodiment, in step (S10) of preparing seed substrate 10, pedestal 20, and adhesive 30, seed substrate 10 and pedestal 20 are seed substrates in an unloaded state. The sum of the SORI values of 10 and the sum of the SORI values of the pedestal 20 is 70 μm or less. Thereby, in the bonding step (S20), the gap (at least most of) generated between the seed substrate 10, the second main surface 10B, and the third main surface 20A of the base 20 is filled with the adhesive 30. Can do.

この結果、固定層31を介して種基板10と台座20とが密着性良く固定されているため、該種基板10上に結晶性の高いSiC単結晶70を成長させることができる。   As a result, since the seed substrate 10 and the pedestal 20 are fixed with good adhesion via the fixed layer 31, the SiC single crystal 70 having high crystallinity can be grown on the seed substrate 10.

また、工程(S10)においてTTV値が30μm以下である種基板10を準備し、これを用いて工程(S20)を実施するため、工程(S20)において重り51を用いて種基板10に荷重を印加し空隙Sを狭小化した状態で接着剤30(固定層31)により空隙Sを埋め合わせることができる。この結果、工程(S30)において種基板10と台座20との間に空隙Sが生じていることによって該種基板10上に成長される単結晶70中にボイドや欠陥(転位等)が形成されることを抑制することができる。   In addition, in order to prepare the seed substrate 10 having a TTV value of 30 μm or less in the step (S10) and perform the step (S20) using this, the load is applied to the seed substrate 10 using the weight 51 in the step (S20). The gap S can be filled with the adhesive 30 (fixed layer 31) in a state where the gap S is applied and narrowed. As a result, voids and defects (dislocations, etc.) are formed in the single crystal 70 grown on the seed substrate 10 due to the formation of voids S between the seed substrate 10 and the pedestal 20 in the step (S30). Can be suppressed.

このとき、工程(S20)において、第2の主面10Bにおいて空隙Sが直径5mm以下の略円状であって第2の主面10Bにおける数密度が0.5個/cm以下の分散した領域として設けられている場合には、単結晶70内において当該空隙Sにより生じるボイドや欠陥等は大きく進展しないため、許容できる場合がある。 At this time, in the step (S20), the gap S in the second main surface 10B was substantially circular with a diameter of 5 mm or less, and the number density in the second main surface 10B was dispersed at 0.5 pieces / cm 2 or less. In the case of being provided as a region, voids, defects, and the like generated by the voids S in the single crystal 70 do not greatly progress and may be acceptable.

(実施例)
次に、本実施の形態に係る単結晶の製造方法の実施例について説明する。
(Example)
Next, examples of the method for manufacturing a single crystal according to the present embodiment will be described.

まず、上述した本実施の形態に係る単結晶の製造方法に従って、種基板10、台座20、および接着剤30とを準備した。   First, seed substrate 10, pedestal 20, and adhesive 30 were prepared according to the method for manufacturing a single crystal according to the present embodiment described above.

種基板10はSiCからなり、外径が100mmであるSiC基板を準備した。台座20はグラファイトからなるものを準備した。図1(a)に種基板10の第1の主面10Aについての反り量の測定結果を示す。図1(b)に台座20の第3の主面20Aについての反り量の測定結果を示す。ここで、反り量とは、所定の基準面に対する測定点の高さをいう。図1(a)および(b)に示す反り量の測定結果を用いて、種基板10および台座20のSORI値を算出した。 The seed substrate 10 was made of SiC, and an SiC substrate having an outer diameter of 100 mm was prepared. The pedestal 20 was prepared from graphite. FIG. 1 2 (a) shows the measurement result of the warpage amount for the first main surface 10A of the seed substrate 10. FIG. Figure 1 2 (b) shows the results of measurement of warpage of the third main surface 20A of the base 20. Here, the amount of warpage refers to the height of a measurement point with respect to a predetermined reference plane. Using the measurement results of the amount of warpage shown in FIG. 1 2 (a) and (b), was calculated SORI value of the seed substrate 10 and the pedestal 20.

図1(a)および(b)中の領域1は反り量が10μm以下を示し、領域2は反り量が20μm以下を示し、領域3は反り量が30μm以下を示す。種基板10のSORI値は30μmであった。また、種基板10の第1の主面10Aは凸形状であった。台座20の第3の主面20AのSORI値は20μmであった。また、第3の主面20Aは凹形状であった。また、種基板10のTTV値は、26μmであった。被覆膜11は、ノボラック樹脂を含むものを準備した。被覆膜11は、種基板10の第2の主面10B上にスピンコート法を用いて塗布した。 Figure 1 2 (a) and (b) the region 1 in the warpage represents 10μm or less, region 2 warpage represents 20μm or less, region 3 warpage indicates 30μm or less. The SORI value of the seed substrate 10 was 30 μm. Moreover, 10 A of 1st main surfaces of the seed substrate 10 were convex shape. The SORI value of the third main surface 20A of the pedestal 20 was 20 μm. The third main surface 20A was concave. Moreover, the TTV value of the seed substrate 10 was 26 μm. The coating film 11 was prepared containing a novolac resin. The coating film 11 was applied onto the second main surface 10B of the seed substrate 10 using a spin coating method.

次に、固定層31を介して種基板10を台座20に固定した。接着剤30は、フェノール樹脂、フェノール、エチルアルコール、ホルムアルデヒド、水分、固形カーボン成分を含むものを準備した。接着剤30の塗布量は約25mg/cm2、厚さは約40μmとした。具体的には、ホットプレート40上において、種基板10、台座20および固定層31を温度100℃に加熱するとともに、種基板10および台座20を互いに押し付け合うように圧力0.1MPaを加えて種基板10と台座20とを貼り合わせた。引き続いて、ホットプレート40上において80℃で4時間、120℃で4時間、200℃で1時間の熱処理を順次実施した。次に、加熱温度を1150℃、加熱時間を1時間として、80kPaのヘリウムガス雰囲気中で熱処理を実施した。これにより、種基板10と台座20とは固定層31を介して固定された。 Next, the seed substrate 10 was fixed to the base 20 via the fixing layer 31. The adhesive 30 prepared what contains a phenol resin, phenol, ethyl alcohol, formaldehyde, moisture, and a solid carbon component. The application amount of the adhesive 30 was about 25 mg / cm 2 and the thickness was about 40 μm. Specifically, on the hot plate 40, the seed substrate 10, the pedestal 20 and the fixed layer 31 are heated to a temperature of 100 ° C., and a pressure of 0.1 MPa is applied so that the seed substrate 10 and the pedestal 20 are pressed against each other. The board | substrate 10 and the base 20 were bonded together. Subsequently, heat treatment was sequentially performed on the hot plate 40 at 80 ° C. for 4 hours, 120 ° C. for 4 hours, and 200 ° C. for 1 hour. Next, heat treatment was performed in an 80 kPa helium gas atmosphere at a heating temperature of 1150 ° C. and a heating time of 1 hour. As a result, the seed substrate 10 and the pedestal 20 were fixed via the fixed layer 31.

次に、台座20に固定された種基板10上に単結晶70を成長させた。具体的には、坩堝60内に炭化珪素粉末からなる原料61を配置し、種基板10を固定した台座20を坩堝60に設置した。次に、坩堝下部温度が2400度、坩堝上部温度が2100度になるように、アルゴンと窒素の混合雰囲気として雰囲気圧力が1kPaという条件で加熱を行った。なお、アルゴンと窒素の分圧比は10:1であった。このような条件で100時間加熱を行った結果、直径150mmで高さ30mmの炭化珪素の単結晶インゴット70が作製出来た。   Next, the single crystal 70 was grown on the seed substrate 10 fixed to the pedestal 20. Specifically, the raw material 61 made of silicon carbide powder was placed in the crucible 60, and the pedestal 20 to which the seed substrate 10 was fixed was placed in the crucible 60. Next, heating was performed under the condition that the atmosphere pressure was 1 kPa as a mixed atmosphere of argon and nitrogen so that the crucible lower temperature was 2400 ° C. and the crucible upper temperature was 2100 ° C. The partial pressure ratio between argon and nitrogen was 10: 1. As a result of heating for 100 hours under these conditions, a silicon carbide single crystal ingot 70 having a diameter of 150 mm and a height of 30 mm could be produced.

このようにして得られた単結晶70についてボイド密度を評価した。単結晶70中のボイド密度の評価は、超音波顕微鏡を用いて測定し、得られた像のコントラストで判断した。評価の結果、ボイドが5cm−2未満であり、ボイドの発生が抑制されていることが確認できた。 The void density was evaluated for the single crystal 70 thus obtained. Evaluation of the void density in the single crystal 70 was measured using an ultrasonic microscope, and judged based on the contrast of the obtained image. As a result of the evaluation, the void was less than 5 cm −2 , and it was confirmed that the generation of the void was suppressed.

以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行ったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態および実施例に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。   Although the embodiments and examples of the present invention have been described above, the above-described embodiments can be variously modified. Further, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

10 種基板
10A 第1の主面
10B 第2の主面
11 被覆膜
11B 第5の主面
12 炭素膜
20 台座
20A 第3の主面
20B 第4の主面
30 接着剤
31 固定層
40 ホットプレート
50 保護シート
51 重り
60 坩堝
61 原料
70 単結晶
10 seed substrate 10A first main surface 10B second main surface 11 coating film 11B fifth main surface 12 carbon film 20 pedestal 20A third main surface 20B fourth main surface 30 adhesive 31 fixing layer 40 hot Plate 50 Protective sheet 51 Weight 60 Crucible 61 Raw material 70 Single crystal

Claims (9)

第1の面を有する種基板と、第2の面を有する台座と、前記台座と前記種基板とを接着するための接着剤とを準備する工程と、
前記第1の面と前記第2の面とが対向するように、前記台座の前記第2の面上に前記接着剤を用いて前記種基板を固定する工程と、
前記台座上に固定されている前記種基板上に単結晶を成長させる工程とを備え、
前記準備する工程では、無負荷状態における前記第1の面のSORI値と無負荷状態における前記第2の面のSORI値との和が70μm以下となるように、前記種基板と前記台座とが準備され、
前記第1の面の前記SORI値は10μmよりも大きい、単結晶の製造方法。
Preparing a seed substrate having a first surface, a pedestal having a second surface, and an adhesive for bonding the pedestal and the seed substrate;
Fixing the seed substrate on the second surface of the pedestal using the adhesive so that the first surface and the second surface face each other;
And growing a single crystal on the seed substrate fixed on the pedestal,
In the preparing step, the seed substrate and the pedestal are arranged so that the sum of the SORI value of the first surface in the no-load state and the SORI value of the second surface in the no-load state is 70 μm or less. Be prepared ,
The method for producing a single crystal , wherein the SORI value of the first surface is larger than 10 μm .
第1の面を有する種基板と、第2の面を有する台座と、前記台座と前記種基板とを接着するための接着剤とを準備する工程を備え、前記第1の面上に炭素を含有する被覆膜が形成されており、さらに、Providing a seed substrate having a first surface, a pedestal having a second surface, and an adhesive for adhering the pedestal and the seed substrate, and carbon on the first surface. A coating film containing is formed, and
前記被覆膜が形成された前記第1の面と前記第2の面とが対向するように、前記台座の前記第2の面上に前記接着剤を用いて前記種基板を固定する工程と、Fixing the seed substrate on the second surface of the pedestal using the adhesive so that the first surface on which the coating film is formed and the second surface oppose each other; ,
前記台座上に固定されている前記種基板上に単結晶を成長させる工程とを備え、And growing a single crystal on the seed substrate fixed on the pedestal,
前記準備する工程では、無負荷状態における前記第1の面のSORI値と無負荷状態における前記第2の面のSORI値との和が70μm以下となるように、前記種基板と前記台座とが準備される、単結晶の製造方法。In the preparing step, the seed substrate and the pedestal are arranged so that the sum of the SORI value of the first surface in the no-load state and the SORI value of the second surface in the no-load state is 70 μm or less. A method for producing a single crystal to be prepared.
前記固定する工程は、前記接着剤及び前記種基板を加熱しながら、前記接着剤及び前記種基板が互いを押し付け合うように前記種基板に圧力をかけることを含む、請求項1または請求項2に記載の単結晶の製造方法。3. The fixing step includes applying pressure to the seed substrate so that the adhesive and the seed substrate are pressed against each other while heating the adhesive and the seed substrate. A method for producing a single crystal as described in 1. above. 前記固定する工程は、前記接着剤及び前記種基板を加熱しながら、前記接着剤及び前記種基板が互いを押し付け合うように前記種基板に圧力をかけることを含み、The fixing step includes applying pressure to the seed substrate so that the adhesive and the seed substrate are pressed against each other while heating the adhesive and the seed substrate;
前記固定する工程では、前記第1の面における直径5mm以下の空隙の数密度が0.5個/cmIn the fixing step, the number density of voids having a diameter of 5 mm or less on the first surface is 0.5 / cm. 2 以下である、請求項1または請求項2に記載の単結晶の製造方法。The manufacturing method of the single crystal of Claim 1 or Claim 2 which is the following.
前記準備する工程では、前記和が50μm以下となるように前記種基板と前記台座とが準備される、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の単結晶の製造方法。 5. The method for producing a single crystal according to claim 1, wherein, in the preparing step, the seed substrate and the pedestal are prepared so that the sum is 50 μm or less. 前記準備する工程では、前記和が30μm以下となるように前記種基板と前記台座とが準備される、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の単結晶の製造方法。 5. The method for producing a single crystal according to claim 1 , wherein in the step of preparing, the seed substrate and the pedestal are prepared so that the sum is 30 μm or less. 前記種基板は、前記第1の面が凹状に設けられている、請求項1〜請求項のいずれか1項に記載の単結晶の製造方法。 The seed substrate, the first surface is provided in the concave, the method for producing a single crystal according to any one of claims 1 to 6. 前記台座は、前記第2の面が凸状に設けられている、請求項1〜請求項のいずれか1項に記載の単結晶の製造方法。 The pedestal, the second surface is provided in a convex shape, method for producing a single crystal according to any one of claims 1 to 7. 前記種基板は、TTV値が30μm以下である、請求項1〜請求項のいずれか1項に記載の単結晶の製造方法。 The seed substrate, TTV value is 30μm or less, The method for producing a single crystal according to any one of claims 1 to 8.
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