JP6866909B2 - 炭化珪素単結晶基板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
発明者らは、炭化珪素単結晶基板上に炭化珪素エピタキシャル膜を形成する際に、炭化珪素エピタキシャル膜の表面に段差(スリップ)が発生する原因について鋭意研究の結果、以下の知見を得た。
[実施形態の詳細]
以下、図面に基づいて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。また、本明細書中の結晶学的記載においては、個別方位を[]、集合方位を<>、個別面を()、集合面を{}でそれぞれ示している。また、負の指数については、結晶学上、”−”(バー)を数字の上に付けることになっているが、本明細書中では、数字の前に負の符号を付けている。
図1〜図3を参照して、炭化珪素単結晶基板1は、第1の主面1aと、第1の主面1aとは反対側の第2の主面1bと、周縁部3とを主に有している。周縁部3は、第1の主面1aと第2の主面1bとを繋ぐ面取り部分である。図3を参照して、第1の主面1aに平行な方向に沿って見た場合(断面視)において、第1の主面1aは、第2の主面1bとほぼ平行である。断面視において、周縁部3は、凸状の曲線である。炭化珪素単結晶基板1を構成する材料は、好ましくは、六方晶炭化珪素であり、より好ましくは、ポリタイプ4Hを有する六方晶炭化珪素である。炭化珪素単結晶基板1は、たとえば窒素(N)などのn型不純物を含んでおり、n型の導電型を有していてもよい。炭化珪素単結晶基板1の第1の主面1aは、たとえば{0001}面または{0001}面から8°以下程度オフした面である。炭化珪素単結晶基板1の第1の主面1aは、たとえば(0001)面または(0001)面から8°以下程度オフした面であり、かつ第2の主面1bは(000−1)面または(000−1)面から8°以下程度オフした面である。炭化珪素単結晶基板1の第1の主面1aは、たとえば(000−1)面または(000−1)面から8°以下程度オフした面であり、かつ第2の主面1bは(0001)面または(0001)面から8°以下程度オフした面であってもよい。
円弧部の半径は、たとえば株式会社コベルコ科研製のエッジプロファイルモニタ(型番:LEP−2000)により測定することができる。具体的には、エッジプロファイルモニタにより、炭化珪素単結晶基板1の第1の主面1aの画像が取得される。取得された画像から、円弧部(たとえば第2の円弧部A2:図2参照)が識別される。円弧部との重なりが最大になるように、円弧部に円(たとえば円C2:図2参照)がフィッティングされる。フィッティングされた円から、円の半径(たとえば第2の半径R2:図2参照)が算出される。フィッティングされた円の半径が、円弧部の半径である。なお、エッジプロファイルモニタの代わりに、株式会社ニコン製の白色干渉顕微鏡(型番:Nikon BW−503D)が利用されてもよい。たとえば、白色干渉顕微鏡により取得された第1の主面1aの画像を用いて、円弧部に円が手動でフィッティングされ、当該フィッティングされた円から、円弧部の半径が算出されてもよい。
たとえば昇華法によって、ポリタイプ4Hを有する六方晶炭化珪素からなる略円柱状のインゴット(図示せず)が形成される。次に、略円柱状のインゴットの軸線に対してほぼ平行な方向に沿ってインゴットの一部を切断することにより、オリエンテーションフラット部を形成する。次に、オリエンテーションフラット部が形成されたインゴットを、軸線に対してほぼ垂直な方向に沿ってスライスすることにより、複数の炭化珪素単結晶基板1が切り出される。
Claims (7)
- 第1の主面と、前記第1の主面と反対側の第2の主面と、前記第1の主面と前記第2の主面とを繋ぐ周縁部とを備えた炭化珪素単結晶基板であって、
前記第1の主面に対して垂直な方向に沿って見た場合に、前記周縁部は、直線状のオリエンテーションフラット部と、第1の半径を有する第1の円弧部と、前記オリエンテーションフラット部と前記第1の円弧部とを繋ぎ、かつ前記第1の半径よりも小さい第2の半径を有する第2の円弧部を有し、
前記炭化珪素単結晶基板を構成する材料は、六方晶炭化珪素であり、
前記オリエンテーションフラット部は、前記炭化珪素単結晶基板の重心から見て[1−100]方向に位置しており、
前記第2の半径は、50μm以上500μm以下であり、
前記第1の主面の最大径は、100mm以上200mm以下であり、
前記第1の主面上に炭化珪素エピタキシャル膜が設けられている、炭化珪素単結晶基板。 - 第1の主面と、前記第1の主面と反対側の第2の主面と、前記第1の主面と前記第2の主面とを繋ぐ周縁部とを有する炭化珪素単結晶基板を準備する工程とを備え、
前記第1の主面に対して垂直な方向に沿って見た場合に、前記周縁部は、直線状のオリエンテーションフラット部と、第1の半径を有する第1の円弧部と、前記オリエンテーションフラット部と前記第1の円弧部との接点とを有し、さらに、
前記炭化珪素単結晶基板を回転させながら、前記第1の円弧部と、前記接点と、前記オリエンテーションフラット部とを研削する工程と、
前記第1の主面上に炭化珪素エピタキシャル膜を形成する工程とを備え、
前記第1の円弧部と、前記接点と、前記オリエンテーションフラット部とが研削されることにより、前記オリエンテーションフラット部と前記第1の円弧部とを繋ぎ、かつ前記第1の半径よりも小さい第2の半径を有する第2の円弧部が形成され、
前記炭化珪素単結晶基板を構成する材料は、六方晶炭化珪素であり、
前記オリエンテーションフラット部は、前記炭化珪素単結晶基板の重心から見て[1−100]方向に位置しており、
前記第2の半径は、50μm以上500μm以下であり、
前記第1の主面の最大径は、100mm以上200mm以下である、炭化珪素単結晶基板の製造方法。 - 前記第1の円弧部と、前記接点と、前記オリエンテーションフラット部とを研削する工程は、第1の力で前記第1の円弧部を砥石に押し当てながら前記第1の円弧部を研削する工程と、
第2の力で前記接点を前記砥石に押し当てながら前記接点を研削する工程と、
第3の力で前記オリエンテーションフラット部を前記砥石に押し当てながら前記オリエンテーションフラット部を研削する工程とを含み、
前記第2の力は、前記第1の力よりも大きく、かつ前記第3の力は、前記第2の力よりも大きい、請求項2に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。 - 前記砥石の結合材はレジンである、請求項3に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。
- 前記周縁部に当接する前記砥石の研削面における砥粒密度は、25体積%以上32.5体積%以下である、請求項3または請求項4に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。
- 前記第1の円弧部と、前記接点と、前記オリエンテーションフラット部とを研削する工程において、前記炭化珪素単結晶基板を回転させながら、前記第1の円弧部と、前記接点と、前記オリエンテーションフラット部とが研削され、
前記接点を研削する工程における前記炭化珪素単結晶基板の回転速度は、前記第1の円弧部を研削する工程および前記オリエンテーションフラット部を研削する工程の各々における前記炭化珪素単結晶基板の回転速度よりも低い、請求項2〜請求項5のいずれか1項に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。 - 前記第1の円弧部と、前記接点と、前記オリエンテーションフラット部とを研削する工程において、前記周縁部の全周が面取りされる、請求項2〜請求項6のいずれか1項に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。
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