JP6722578B2 - ＳｉＣウェハの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＳｉＣウェハの製造方法に関する。

炭化珪素（ＳｉＣ）は、シリコン（Ｓｉ）に比べて絶縁破壊電界が１桁大きく、バンドギャップが３倍大きい。また、炭化珪素（ＳｉＣ）は、シリコン（Ｓｉ）に比べて熱伝導率が３倍程度高い等の特性を有する。そのため炭化珪素（ＳｉＣ）は、パワーデバイス、高周波デバイス、高温動作デバイス等への応用が期待されている。

ＳｉＣを用いたＳｉＣデバイスの実用化に当っては、ＳｉＣウェハの大口径化が求められている。ＳｉＣデバイスは、ＳｉＣウェハ上にエピタキシャル膜を形成し、形成されたＳｉＣエピタキシャルウェハをチップ化して得られる。そのため、一枚の基板から多くの半導体デバイスを得るために、ＳｉＣウェハの大口径化が求められている。

また大口径化と同時に、ＳｉＣウェハの結晶欠陥の低減も求められている。結晶欠陥の中でも成長方向に貫通した貫通欠陥は、ＳｉＣデバイスの性能を低下させることが判明してきており、特に低減が求められている。

近年、繰り返しａ面成長（ＲＡＦ法）を用いることにより、結晶中の転位密度が低減されたＳｉＣウェハが得られるようになってきた（例えば特許文献１）。転位密度が低減された種結晶を用いて結晶成長を行う場合、螺旋転位が不足することに起因する異種多形が発生するという問題がある。

特許文献１や特許文献２には、オフセット方向上流部に人工的に欠陥を導入した螺旋転位発生領域（人工欠陥）を設けた種結晶を使用することにより、異種多形の発生を抑制する方法が記載されている。螺旋転位発生領域から所定の密度の螺旋転位を発生させ、これをｃ面ファセット内に供給することにより、ｃ面ファセット内の螺旋転位が不足することに起因する異種多形の発生が抑制される。

またＳｉＣウェハは平坦性が求められる。そのため、ＳｉＣウェハの反り等は抑制すべき対象である。ＳｉＣ単結晶は極めて硬い材料である。そのため、切断して円形の基板（ウェハ）状にするスライス工程において、ダイヤモンド砥粒を用いたワイヤー切断などが用いられる。

スライス工程において局所的にＳｉＣインゴットやワイヤーへ強い力が加わることがあり、ＳｉＣウェハの反りはスライス工程で発生しやすい。スライス工程で反りが発生すると、その後の研磨工程でこの反りを低減させることは難しい。またスライス工程で反りが大きかった基板の表面を研磨などによって平坦化しても、ウェハ表面の面方位にばらつきが生じたり、ストレスが残存する。その結果、その後の熱処理時で変形等が生じることがある。そのため、反りの小さいＳｉＣウェハを得るためには、スライス工程の段階で生じる反りを小さくすることが重要である。

特許文献３には、反りの小さいウェハを得る方法が記載されている。特許文献３には、結晶方位＜１１−２０＞方向又は結晶方位＜１−１００＞方向と、切断面のなす角とが、{０００１}面への正射影において１５±５°となるように切断する方法が記載されている。

また特許文献４には、インゴットの＜１−１００＞方向をワイヤーソーによるインゴット切断面に射影した＜１−１００＞正射影に対してワイヤーソーの走行方向を±５°以内とするように切断する方法が記載されている。これらは、ＳｉＣの劈開しやすい結晶面が（１１−２０）面であることに注目した切断方法である。

特開２０１３−１１６８４０号公報 特開２０１２−１１６６７６号公報 特開２０１３−８９９３７号公報 特開２０１５−２２２７６６号公報

しかしながら、ＳｉＣウェハの大型化、高品質化が進むにつれ、低転位密度であり且つ大口径のＳｉＣウェハでは反りを抑制することが難しいという問題が顕在化してきた。

例えば特許文献１に記載の転位密度が低い領域を有するＳｉＣインゴットをスライスする場合、特許文献３及び特許文献４に記載の切断方法では十分に反りを低減するのが難しい。特許文献１に記載のＳｉＣインゴットは、繰り返しａ面成長（ＲＡＦ法）を用いて製造した低転位密度のＳｉＣ単結晶を種結晶とし、その種結晶に螺旋転位発生領域を設けて作製したＳｉＣインゴットである。

反ったＳｉＣウェハは、ＳｉＣデバイスを作製する際の作製プロセスにおいて種々の問題を生み出す。例えば、ＳｉＣウェハの搬送時にＳｉＣウェハが破損しやすくなるという問題、ＳｉＣウェハ上に所望の層をエピタキシャル成長させる際にＳｉＣウェハ面内で層厚が不均一になるという問題等を生み出す。このような問題は、ＳｉＣデバイスの歩留り低下の原因やＳｉＣデバイスの信頼性の低下の原因となる。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、大口径で転位密度が小さい領域を含んでいるＳｉＣウェハであって反り量の少ないＳｉＣウェハを得るための製造方法を提供することを目的とする。またこのＳｉＣウェハの製造方法で作製された反り量の少ないＳｉＣウェハを提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討の結果、ＳｉＣウェハ面内における転位密度の不均一性が反りの原因の一つであることを見出した。

ウェハ全体の転位密度が低く、かつ、ウェハ面内で貫通転位密度の高い領域と低い領域を有する所望のサイズ以上の直径を有するＳｉＣインゴットを切断する際であっても、貫通転位密度の分布に応じて所定の向きにＳｉＣインゴットを切断することで、反り量の少ないＳｉＣウェハが得られることを見出した。また当該製造方法によって得られたＳｉＣウェハは、大口径かつ低転位密度で、反り量が小さかった。
すなわち、本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。

（１）第１の態様にかかるＳｉＣウェハの製造方法は、種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させてＳｉＣインゴットを作製する単結晶成長工程と、前記ＳｉＣインゴットを切断し、ＳｉＣウェハを作製するスライス工程と、を有し、前記ＳｉＣインゴットは成長面内に貫通転位密度の高い領域と低い領域とを有し、前記貫通転位密度の高い領域の内、貫通転位密度が最大となる部分は前記ＳｉＣインゴットの平面視中心より外側に位置し、前記スライス工程において前記ＳｉＣインゴットを、貫通転位密度が最大の部分と前記中心を結んだ第１の方向に、貫通転位密度が低い側から高い側へ向かって切断する。

（２）上記態様にかかるＳｉＣウェハの製造方法において、前記種結晶の主面が＜１１−２０＞方向にオフセット角を有する（０００１）面であり、前記第１の方向が＜１１−２０＞であってもよい。

（３）上記態様にかかるＳｉＣウェハの製造方法において、前記スライス工程で切断された前記ＳｉＣインゴットの切断面の最大直径が１５０ｍｍ以上であってもよい。

（４）上記態様にかかるＳｉＣウェハの製造方法において、前記スライス工程において切断されたＳｉＣウェハの厚みが８００μｍ以下であってもよい。

（５）上記態様にかかるＳｉＣウェハの製造方法において、前記ＳｉＣ単結晶の貫通転位密度の低い領域の貫通転位密度が２．５×１０^３／ｃｍ^２以下であってもよい。

（６）上記態様にかかるＳｉＣウェハの製造方法において、前記単結晶成長工程において前記種結晶上に螺旋転位発生領域を設けてもよい。

（７）第１の態様にかかるＳｉＣウェハは、最大貫通転位密度と最小貫通転位密度の差が１．０×１０^２／ｃｍ^２以上であり、かつ反り量が２００μｍ以下である。

（８）上記態様にかかるＳｉＣウェハにおいて、前記最大貫通転位密度が測定された部分と前記最小貫通転位密度が測定された部分とを結ぶ直線が、オフセット方向と平行でＳｉＣウェハの中央を通る線と一致してもよい。

（９）上記態様にかかるＳｉＣウェハは、平均貫通転位密度が３．０×１０^３ｃｍ^２以下であってもよい。

（１０）上記態様にかかるＳｉＣウェハは、直径が１５０ｍｍ以上であってもよい。
（１１）上記態様にかかるＳｉＣウェハは、厚さが８００μｍ以下であってもよい。

上記態様に係るＳｉＣウェハの製造方法によれば、転位密度が小さい領域を含み反り量の少ないＳｉＣウェハを得ることができる。

上記態様に係るＳｉＣウェハによれば、ウェハの反りに起因してＳｉＣデバイス作製時に生じる種々の問題の発生を抑制することができ、ＳｉＣデバイスの歩留りや品質を高めることができる。

本実施形態にかかるＳｉＣウェハの製造方法において単結晶成長工程で結晶成長するＳｉＣ単結晶について説明するための模式図である。 反り量について説明するための断面模式図である。 切断方向を説明するための模式図である。

以下、本実施形態にかかるＳｉＣウェハの製造方法及びＳｉＣウェハについて、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材質、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

「ＳｉＣウェハの製造方法」
＜第１実施形態＞
第１実施形態にかかるＳｉＣウェハの製造方法は、種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させてＳｉＣインゴットを作製する単結晶成長工程と、ＳｉＣインゴットを切断し、ＳｉＣウェハを作製するスライス工程と、を有する。

（種結晶準備工程）
まず、単結晶成長工程を行う前の種結晶準備工程について説明する。種結晶準備工程では、ＳｉＣインゴットを作製する基準となる種結晶を準備する。種結晶は、作製されるＳｉＣインゴットの状態に大きく寄与する。所定のＳｉＣインゴットを得るためには、所定の種結晶を準備する。

種結晶には、転位密度が低い結晶を使用する。種結晶上に結晶成長するＳｉＣインゴットは、種結晶の転位の多くを引き継ぐ。そのため、転位密度の小さいＳｉＣインゴットを得るためには、転位密度の小さい種結晶を用いる。

低転位密度の単結晶は、ＲＡＦ（Ｒｅｐｅａｔｅｄ ａ−ｆａｃｅ）法によって得ることができる。ＲＡＦ法とは、ａ面成長を少なくとも１回以上行った後に、ｃ面成長を行うという方法である。ＲＡＦ法を用いると、螺旋転位及び積層欠陥をほとんどもたないＳｉＣ単結晶を作製できる。ａ面成長を行った後のＳｉＣ単結晶が有する欠陥は、ｃ面成長では基底面方向の欠陥となり、引き継がれないためである。ＲＡＦ法の詳細については、例えば特開２００３−３２１２９８号公報等に記載がある。

またＲＡＦ法で成長した結晶を基準とし、さらにｃ面（（０００１）面）成長を行った結晶を種結晶として用いてもよい。更なるｃ面成長を行うことで、貫通転位をさらに減少させることができる。ｃ面方向に充分結晶成長が進むと、貫通転位同士の合体がおき、貫通転位密度が減少する。その結果、結晶成長過程で貫通転位数をより減らすことができ、低転位密度の種結晶が得られる。

上述のように、種結晶の転位密度は低いことが望ましく、特に貫通転位密度が低いことが望ましい。種結晶の貫通転位密度は５０００ｃｍ^−２以下が好ましく、３０００ｃｍ^−２以下がより好ましく、１０００ｃｍ^−２以下がさらに好ましい。ここでいう転位密度は、種結晶の表面に露出した転位の面内平均値を意味する。

また貫通転位は、貫通螺旋転位と貫通刃状転位を代表的なものとし、その複合転位も含む。これらの転位はｃ面（（０００１）面）を主面として成長した場合に成長方向に延びてゆくものであり、種結晶からＳｉＣインゴットに引き継がれる場合が多い。貫通転位は、公知のエッチピットの測定やＸ線トポグラフ測定によって識別し、計数できる。

転位密度の低い（小さい）ＳｉＣを種結晶に用いると、転位密度の低いＳｉＣインゴットを得ることができる。しかしながら、転位密度の小さい種結晶は螺旋転位をほとんどもたないため、種結晶の多形を成長結晶中に伝達するためのステップ供給源がほとんどない。そのため、異種多形結晶や異方位結晶が形成されやすく、安定的に良好な単結晶を成長させることが難しい。そこで、特許文献１に記載のように、種結晶の一部に意図的に人工欠陥を導入し、ステップ供給源である螺旋転位の多い螺旋転位発生領域を形成することが好ましい。螺旋転位発生領域を形成する方法は、特許文献２に記載されたような方法を用いることができる。

ＳｉＣのｃ面（（０００１）面）を主面とする成長では、安定的な多形を得るためにオフセット角（以下、オフ角という。）を設けた種結晶を使用するステップフロー成長が用いられる。オフ角は２〜８°程度とすることが多く、オフセット方向（以下、オフ方向という）が＜１１−２０＞方向の種結晶が用いられる。

螺旋転位発生領域となる人工欠陥は、このオフ方向の上流側に、局所的に設けられる。ここで「オフ方向の上流側」とは、成長面（種結晶表面）の法線ベクトルを（０００１）面に投影したベクトルの先端が向いている側とは反対の側をいう。人工欠陥の作製方法については、特許文献１に記載されたような方法を採用することができる。例えば、人工的に傷やひずみを与えることで、人工欠陥を作製できる。

このように、種結晶の平面視中心よりもオフ方向の上流側に人工欠陥を設けると、低転位密度の種結晶を用いても、異種多形を発生させずにＳｉＣ単結晶を安定的に成長でき、低転位密度で異種多形の少ないＳｉＣインゴットが得られる。

（単結晶成長工程）
次いで、単結晶成長工程について説明する。単結晶成長工程は、種結晶準備工程で作製した種結晶を基にＳｉＣインゴットを作製する。ＳｉＣインゴットの製造方法は、公知の方法を用いることができる。例えば、上述のように、原料粉末からの昇華ガスを利用した昇華法等を用いることができる。

ＳｉＣ単結晶の成長装置は公知のものを用いることができる。例えば、蓋体を有する坩堝とその外周に加熱手段と備えるＳｉＣ単結晶成長装置を用いることができる。種結晶準備工程で作製した種結晶を蓋体に設けられた種結晶設置部に配置し、種結晶に対向する坩堝底部にＳｉＣ原料を配置する。坩堝が加熱手段により加熱されることで、ＳｉＣ原料が昇華して、種結晶上にＳｉＣ単結晶が成長する。ＳｉＣ単結晶の成長が所定量に達したら結晶成長を停止し、成長したＳｉＣインゴットを取り出す。

単結晶成長工程における結晶成長量は、１０ｍｍ以上であることが好ましく、１５ｍｍ以上であることがより好ましく、２５ｍｍ以上であることがさらに好ましい。結晶成長量が上述の範囲以上であれば、例えば６インチ以上の大型のＳｉＣウェハを得る場合においても、充分に欠陥がオフセット下流側に流れ、欠陥密度が低く、反りの少ないＳｉＣウェハを多く得ることができる。

図１は、本実施形態にかかるＳｉＣウェハの製造方法において単結晶成長工程で結晶成長するＳｉＣ単結晶について説明するための模式図である。図１において、左側がオフ方向の上流であり、右側がオフ方向の下流である。

図１に示す種結晶１は、人工欠陥（螺旋転位発生領域）１ａを有する。そのため、種結晶１からＳｉＣ単結晶が成長する際に異種多形が発生することは抑制されている。すなわち、ＳｉＣインゴットは低転位密度となる。

人工欠陥（螺旋転位発生領域）１ａを有する種結晶１上に形成されたＳｉＣインゴット２は、成長面すなわち主面の面内において、貫通転位密度の低い領域と高い領域とを有する。

ＳｉＣインゴット２は、種結晶１の螺旋転位を引き継ぐ。そのため、ＳｉＣインゴット２の人工欠陥１ａ近傍の人工欠陥１ａから結晶成長した領域は、螺旋転位密度が高くなる。また人工欠陥１ａを導入しているため、その部分は積層欠陥等が発生しやすくなる。これらの一部は、貫通刃状転位等の貫通転位ＴＤに転換される。そのため、ＳｉＣインゴット２のオフ方向の上流側は貫通転位密度が高い領域となる。

また貫通転位ＴＤは成長面（主面）にほぼ垂直に延伸しながら成長する。そのため人工欠陥１ａから成長した部分の近傍の貫通転位密度は高くなる。貫通刃状転位は、基底面転位ＢＰＤ等に転換したり、また基底面転位ＢＰＤ等から貫通転位ＴＤに転換されたりする場合がある。そのため、貫通転位ＴＤが高い領域は、種結晶１の人工欠陥１ａが設けられた部分の周りに形成される。転位密度は、当該領域から密度が漸減する接続領域を介して転位密度が低い低転位密度領域につながる。

これに対し、オフ方向の下流部分は、そのような貫通転位の発生がなく成長するため、貫通転位密度は小さい。すなわちＳｉＣインゴット２のオフ方向の下流側は貫通転位密度が低い領域となる。

したがって、ＳｉＣインゴット２は積層方向からの平面視で、貫通転位密度が高い領域と貫通転位密度が低い領域とを有し、これらは平面視中心に対して非対称に分布する（図３参照）。

単結晶成長工程で用いられる種結晶１は、オフ角を有するｃ面（（０００１）面）を成長面（主面）としている。そして、人工欠陥１ａはその上流に局所的に設けられている。人工欠陥１ａは対称性を考慮して、オフ方向で中心を通る直線上に設けられる。人工欠陥部１ａ上の成長は成長方向に延伸して成長してゆくが、その中心はオフ方向で中心を通る直線上に留まる。

すなわち、オフ方向に直交する方向の貫通転位密度分布は、中心に対して対称性を有し、中心から遠ざかるにつれて貫通転位密度が低くなる。単結晶成長で得られるＳｉＣインゴットは、成長面における貫通転位密度がオフ方向に非対称であり、それと直交する方向には対称である。

（スライス工程）
スライス工程では、単結晶成長工程で得られたＳｉＣインゴットをスライスし、ＳｉＣウェハの厚みにする。スライス工程は、公知の方法を用いることができる。例えば、ワイヤーソー等を用いて切断することができる。

図３に、種結晶の螺旋転位発生領域上方に形成された高転位密度領域と切断方向を説明する模式図を示す。図３に示すようにＳｉＣインゴット２は、高転位密度領域２ａにある貫通転位密度が最大の部分と中心Ｃを結んだ第１の方向に、貫通転位密度が低い側から高い側へ向かって切断する（図視矢印Ｄ_Ｃ）。

ワイヤーソーでのスライスは、直線状のワイヤーを一方向に動かしながら、そのワイヤーを固定されたインゴット外周に接触させた後、ワイヤーをインゴット内部方向に相対的に一方向に移動させて切り進める。すなわち、切断を進める方向や切断を進める向きがある。この様に切り進める方向を切断の方向、切断の向きと表現する。切断されたウェハは、ワイヤーソーでの切断後に切削、ラッピング等により研磨処理を行ってＳｉＣ単結晶ウェハとなる。

ワイヤーソーとしては、ワイヤーの表面に砥粒を予め付着させた固定砥粒方式やワイヤーに砥粒を含むスラリー塗布しながらスライスする遊離砥粒方式がある。また、同時に複数枚をスライスするマルチワイヤーソーがある。本実施形態にかかるＳｉＣウェハの製造方法は固定砥粒方式のマルチワイヤーソーと遊離砥粒方式のマルチワイヤー方式のどちらにも適用できる。マルチワイヤーソーでは同時に切断したウェハの反りが似た形状になり反りの大きさも同程度のウェハが得られる傾向がある。

ＳｉＣインゴットの貫通転位密度分布の非対象性はウェハの反りを生み出す一因である。ＳｉＣインゴット内の転位密度の違いがＳｉＣウェハの反りを生み出す一要因となっていることは、ＳｉＣインゴット内における貫通転位密度を低減して初めて見出すことができたものである。ＳｉＣインゴット内における貫通転位密度が全体を通して大きい場合は、面内における貫通転位密度の差が、僅かな差としてデータに埋もれ、反りの一要因であることを見出すことが難しい。このことは換言すると、ＲＡＦ法を用いて作製した種結晶から得られるＳｉＣインゴットは、面内における貫通転位密度の差が顕著に表れることを意味する。すなわち、ＲＡＦ法を用いて作製した種結晶を用いてＳｉＣインゴットを作製した場合に、本実施形態にかかるＳｉＣウェハの製造方法を用いると、ＳｉＣウェハの反りを抑制できる。

スライス工程において、スライスする厚みは８００μｍ以下であることが好ましく、６００μｍ以下であることがより好ましく、４００μｍ以下であることがさらに好ましい。ＳｉＣウェハを薄くすることで、ＳｉＣデバイスの薄型化が可能となる。一方で、スライスする厚みが薄くなると、ＳｉＣウェハが反りやすくなる。すなわち、後述する所定の条件に従って切断しないとＳｉＣウェハが反ってしまう。

スライス工程の前には、インゴットの外周研削を行う外周研削工程を設けてもよい。外周研削工程では、ウェハ取得領域Ｓ_ｗを選択する。ウェハ取得領域Ｓ_ｗは螺旋転位発生領域（人工欠陥部）上に成長した高転位密度領域２ａの近傍を避けて、円筒状に切り出してもよい。このような場合でも、高転位密度領域２ａと低転位密度領域の間には、転位密度が漸減する接続領域が存在する為、切断されるウェハ面内に貫通転位密度の高い領域と貫通転位密度の低い領域が存在する。

スライス工程においては、切断する方向と向き（方位）を、切断されるＳｉＣインゴットの貫通転位密度に応じて設定する。切断する方向は貫通転位密度が最大の部分とＳｉＣインゴットの平面視中央を結んだ方向とする。

ＳｉＣインゴットを外周研削や切り出しなどを行わないでそのまま切断する場合には、ＳｉＣインゴットにおける貫通転位密度が最大の部分は高転位密度領域の中で貫通転位密度が最大の部分と一致する。外周研削工程や切り出し工程を設けることにより、高転位密度領域の貫通転位密度が最大となる部分が除去された場合には、残った高転位密度領域や接続領域で貫通転位密度が最も高い領域を貫通転位密度が最大の部分とする。

オフ方向の上流側に人工欠陥１ａを設けた種結晶から得られたＳｉＣインゴット２は、上述のように成長面において、貫通転位密度がオフ方向に非対称であり、それと直交する方向に対称である。その為、中心に対して貫通転位密度が最大になる方向はオフセット方向に一致する。そのような場合、ＳｉＣインゴットの転位密度分布を事前に測定しなくても、切断する方向を決めることができる。

次いで、切断する方向が決定したら、切断する向き（方位）を決定する。切断する向きは、切断する方向に沿っていずれの側から切断するかを意味する。本実施形態にかかるスライス工程では、貫通転位密度が相対的に低い側から相対的に高い側へ向かう向きに切断を行う。

ワイヤーソーの場合、最初にインゴットとワイヤーが接触する位置が、貫通転位密度が最大の部分と逆側のインゴット端部となる。＜１１−２０＞方向にオフ角を設けた場合は、＜１１−２０＞方向であって、オフ方向の下流側から切断を開始する。すなわち、切断する向きは、オフ方向の下流側から上流側に切断を進める向きとなる。ワイヤーソーはＳｉＣインゴットに対するワイヤーの角度を、切断を進める方向に対して対称な微小角度の範囲内でスイングさせる場合がある。この場合、切断を進める中心となる方向に対する切断方向が、上述の切断する方向となる。

このような方向と向きで切断を行うと、貫通転位密度が低い部分から高い部分に向かって切断が進んでいくことになる。このような方向及び向きで切断を行うと、面内に貫通転位密度分布があるＳｉＣインゴットであっても、ウェハのスライス段階でのウェハの反りを低減できる。

このようなウェハの反りの低減は、以下のように想定される。転位の生成にともない結晶の硬さは変化する。一般に転位密度が高いと、結晶は硬くなる。硬いものを切断するほどワイヤーの消耗度合は大きくなり、ワイヤーへの負荷は増える。ワイヤーの消耗や負荷は、ワイヤーの進行方向にズレを生じさせやすくなる。その結果、切断方向に沿って転位が高い側から切断すると反りが大きくなると考えられる。また前述の様にＳｉＣインゴット２は成長面における貫通転位密度が、オフセット方向に直交する方向に対称であるがオフセット方向には非対称である。そのため、切断方向がオフセット方向からずれると切断中にワイヤーに非対称な負荷がかかりやすくなる。

得られるＳｉＣウェハの大きさは特に問わないが、近年の大口径化の要望から６インチ以上であることが好ましい。またＳｉＣウェハのサイズが大きくなれば、それだけ反りの影響が大きくなり、また、反りも発生しやすくなる。そのため本実施形態に係るＳｉＣウェハの製造方法は、大口径のＳｉＣウェハを作製する際に特に好適に用いることができる。

得られるＳｉＣウェハの厚みは、スライス工程で切断したものと同様に、８００μｍ以下であることが好ましく、６００μｍ以下であることがより好ましく、４００μｍ以下であることがさらに好ましい。ＳｉＣウェハの厚みが薄くなれば、それだけ反りの影響が大きくなるため、本実施形態に係るＳｉＣウェハの製造方法は、薄いＳｉＣウェハを作製する際に特に好適に用いることができる。

上述のように、本実施形態に係るＳｉＣウェハの製造方法によれば、低転位密度であって面内に貫通転位密度の高い領域と低い領域を有するＳｉＣウェハを、ウェハの反りを小さくしてスライスできる。その結果、面内の転位密度差が小さく、反り量の小さいＳｉＣウェハを得ることができる。

上述のように、本実施形態に係るＳｉＣウェハによれば、ＳｉＣデバイス作製時に生じる種々の問題の発生を抑制することができ、ＳｉＣデバイスの歩留りや品質を高めることができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

以下、本発明の効果を、実施例を用いて具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

「実施例１」
まずＲＡＦ法を用いて種結晶を作製した。そして、種結晶の直径は６．５インチでオフ上流側の端部から８ｍｍ内側の位置に、機械加工処理で螺旋転位発生領域を設けた。

そして、螺旋転位発生領域を有する種結晶（オフセット角４°、）上に、昇華法を用いてＳｉＣ単結晶を結晶成長し、ＳｉＣインゴットを作製した。ＳｉＣインゴットにおける種結晶から成長した成長領域の厚みは、２０ｍｍであった。またオフセット方向は＜１１−２０＞方向とした。

まず、得られたＳｉＣインゴットの貫通転位密度（螺旋転位と貫通刃状転位の合計の密度）の分布を調べるために、ＳｉＣインゴットの上部から、ワイヤーソーによりウェハを１枚切り出した。貫通転位密度は、切断後のウェハを研磨したのち溶融ＫＯＨエッチングによって生じるエッチピット密度を測定した。

その結果、ＳｉＣインゴットの成長面における貫通転位密度は、中心よりオフ上流側７２ｍｍの位置で最大を示し、その貫通転位密度は３．５×１０^３ｃｍ^−２であった。一方で、貫通転位密度は、中心よりオフ下流側７２ｍｍの位置で最小を示し、その貫通転位密度は２．１×１０^３ｃｍ^−２であった。貫通転位密度の最大と最低を結ぶ方法が、予定通りオフ方向に一致していることも確認した。

次いで、残りのＳｉＣインゴットを固定砥粒方式のマルチワイヤーソーを用いてスライスした。スライスは、オフ方向の下流側から上流側に向かって行った。上記で評価したウェハから約２ｍｍ位置の近接した位置からスライスしたＳｉＣウェハの厚みは０．６５ ｍｍであった。またＳｉＣウェハの反り量は８０μｍであった。反り量は、図２に示すように、ＳｉＣウェハ１０を平坦面ｆ上に載置した際に、ＳｉＣウェハ１０の平坦面ｆ側の面１０ａの最も高い位置から平坦面ｆに下した垂線の長さｈである。

さらに、得られたウェハを、最大転位密度の部分を避ける形で図３の様に６インチウェハを切り出した。この６インチウェハの最大貫通転位密度は２．９×１０^３／ｃｍ^２であり、最小貫通転位密度の差が１．１×１０^３／ｃｍ^２であり、反り量が６０μｍであった。

「実施例２〜５」
実施例２〜５では、低転位密度の種結晶上に成長したＳｉＣインゴットを作製し、切断方法を比較した。種結晶のオフセット方向は＜１１−２０＞方向であることは実施例１と同じである。実施例１と同様に螺旋転位発生領域を設けた種結晶（オフセット角４°、）上に、昇華法を用いてＳｉＣ単結晶を結晶成長し、ＳｉＣインゴットを作製した。ＳｉＣインゴットの結晶成長方法は、実施例１と同様に行い、成長長さも２０ｍｍ程度と同程度とした。

実施例１と同様の条件でマルチワイヤーソーによりスライスをした後、同様なやり方で６インチのウェハを切り出した。ウェハは１インゴットから１５〜２２枚切り出し、反りの測定を行った。測定したウェハの内で最も反りの大きいウェハについて貫通転位密度の測定を行った。結果を表１に示す。なお、表において「ＴＤ低→高」とは、貫通転位密度が低い方から高い方に向かって切断したことを意味し、「ＴＤ高→低」とは、その逆を意味する。

「比較例１〜４」
また、比較例１〜４として、同様のＳｉＣインゴットに対し、切断方向及び切断向きを変えてスライスを行った。切り出したウェハの測定を行い、測定したウェハの内で最も反りの小さいウェハについて、貫通転位密度の測定を行った。比較例１と比較例２は、＜１１−２０＞方向であって貫通転位密度の高いオフ上流側から下流側に向かう向きで切断した。比較例３は、オフ上流側から下流側に向かう方向と直交する＜１−１００＞方向に切断した。比較例４は、実施例１に対して１２０度回転した方向に切断した。結果を表２に示す。

表１及び表２において実施例１〜５及び比較例１〜４に、各インゴットでの評価ウェハ中における貫通転位密度（ＴＤ）の面内最大値、面内最小値及び面内高低差を記した。検討に用いた各インゴットは、結晶成長に用いた低転位密度の種結晶の転位密度が異なっているため、平均的な貫通転位密度の値が異なっている。また貫通転位密度が高い部分と貫通転位密度が低い部分はオフセット方向に位置しており、設定したオフセット方向と螺旋転位発生領域の位置から予想される方向と一致していた。

表１で示すように、実施例１〜５では、最大貫通転位密度と最小貫通転位密度の差が１．０×１０^２／ｃｍ^２以上であっても反り量が２００μｍ以下に収まり、貫通転位密度が小さくかつ反りが少ないウェハが得られた。一方、比較例１〜４は、反りが大きかった。切断向きが実施例と逆向きで貫通転位密度が高い側から低い側に切断した場合や、切断方向が＜１−１００＞や＜１１−２０＞から１２０度回転した方向として実施例とは異なる場合に、反りが大きいという結果であった。

１…種結晶、１ａ…人工欠陥、２…ＳｉＣインゴット、ＴＤ…貫通転位、ＢＰＤ…基底面転位、１０…ＳｉＣウェハ、１０ａ…面、ｆ…平坦面

Claims (6)

1. 種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させてＳｉＣインゴットを作製する単結晶成長工程と、
   前記ＳｉＣインゴットを切断し、ＳｉＣウェハを作製するスライス工程と、を有し、
   前記ＳｉＣインゴットは成長面内に貫通転位密度の高い領域と低い領域とを有し、前記貫通転位密度の高い領域の内、貫通転位密度が最大となる部分は前記ＳｉＣインゴットの平面視中心より外側に位置し、
   前記スライス工程において前記ＳｉＣインゴットを、貫通転位密度が最大の部分と前記中心を結んだ第１の方向に、貫通転位密度が低い側から高い側へ向かって切断する、ＳｉＣウェハの製造方法。
2. 前記種結晶の主面が＜１１−２０＞方向にオフセット角を有する（０００１）面であり、前記第１の方向が＜１１−２０＞である、請求項１に記載のＳｉＣウェハの製造方法。
3. 前記スライス工程で切断された前記ＳｉＣインゴットの切断面の最大直径が１５０ｍｍ以上である、請求項１または２に記載のＳｉＣウェハの製造方法。
4. 前記スライス工程において切断されたＳｉＣウェハの厚みが８００μｍ以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＳｉＣウェハの製造方法。
5. 前記ＳｉＣ単結晶の貫通転位密度の低い領域の貫通転位密度が２．５×１０^３／ｃｍ^２以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のＳｉＣウェハの製造方法。
6. 前記単結晶成長工程において前記種結晶上に螺旋転位発生領域を設ける、請求項１〜５のいずれか一項に記載のＳｉＣウェハの製造方法。

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