JP7005122B6 - SiC seeds and SiC ingots - Google Patents

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Description

本発明は、SiCシード及びSiCインゴットに関する。
The present invention relates to SiC seeds and SiC ingots .

炭化珪素(SiC)は、シリコン(Si)に比べて絶縁破壊電界が1桁大きい、バンドギャップが3倍大きい、また、熱伝導率が3倍程度高いという優れた特性を有する。そのため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。近年、上記のような半導体デバイスにSiCウェハが用いられるようになっている。 Silicon carbide (SiC) has excellent properties such as a dielectric breakdown field one order of magnitude larger, a band gap three times larger, and a thermal conductivity about three times higher than silicon (Si). Therefore, SiC is expected to be applied to power devices, high-frequency devices, high-temperature operation devices, and the like. In recent years, SiC wafers have come to be used in semiconductor devices such as those described above.

SiCエピタキシャルウェハは、SiCエピタキシャル膜を形成する基板としてSiCインゴットから加工したSiCウェハを用い、通常、この上に化学的気相成長法(Chemical Vapor Deposition:CVD)によってSiC半導体デバイスの活性領域となるSiCエピタキシャル膜を成長させることによって製造する。 A SiC epitaxial wafer uses a SiC wafer processed from an SiC ingot as a substrate on which a SiC epitaxial film is formed, and the active region of a SiC semiconductor device is usually formed thereon by chemical vapor deposition (CVD). Manufactured by growing a SiC epitaxial film.

またSiCインゴットは、SiCシードを成長させて得る。SiCインゴットは、欠陥や異種多形の少ない高品質なものが求められており、その成長起点となるSiCシードは、欠陥や異種多形を制御できるものが求められている。 Further, SiC ingots are obtained by growing SiC seeds. SiC ingots are required to be of high quality with few defects and heterogeneous polymorphisms, and SiC seeds that serve as growth starting points are required to be capable of controlling defects and heterogeneous polymorphisms.

以前は、貫通螺旋転位、貫通刃状転位、基底面転位等の転位は10個/cm以上と無数に存在していた。またキラー欠陥となるこれらのマイクロパイプを無くしていくことが主な課題であった。しかしながら、近年の技術向上により、マイクロパイプはほぼ存在せず、転位についても10個/cm以下のSiCウェハを作製することが可能となってきた。特に螺旋転位については、a面成長を繰り返すRAF法(repeated a-face method)等の手法で作製したシードを用いて結晶成長を行うことで、螺旋転位密度が10個/cm以下のSiCウェハが得られることも確認されている(非特許文献1)。しかしながら、螺旋転位密度が極めて小さくなることにより、異種多形発生という別の問題が生じている。 Previously, there were countless dislocations such as threading screw dislocations, threading edge dislocations, basal plane dislocations, etc. of 10 4 or more per cm 2 . The main challenge was to eliminate these micropipes, which are killer defects. However, with recent technological improvements, it has become possible to fabricate SiC wafers that have almost no micropipes and have less than 10 4 dislocations/cm 2 . In particular, regarding screw dislocations, by performing crystal growth using seeds prepared by a method such as RAF (repeated a-face method), which repeats a-plane growth, SiC wafers with a screw dislocation density of 10 pieces/cm2 or less can be grown. It has also been confirmed that the following can be obtained (Non-Patent Document 1). However, due to the extremely low screw dislocation density, another problem has arisen: generation of different polymorphisms.

多形とは、SiCの結晶構造の違いを意味する。SiCは、3C-SiC、4H-SiC、6H-SiC等の多形を有している。これらの多形はc面方向(<0001>方向)から見た際の最表面構造としては、違いがない。そのため、c面方向に結晶成長する際に異なる多形(異種多形)に変化するという問題がある。
これに対し、a面方向(<11-20>方向)から見た際の最表面構造として、多形は違いを有する。そのため、a面方向への成長では、このような多形の違いを引き継ぐことができる。すなわち、a面方向への成長では異種多形が発生しにくい。
Polymorphism means a difference in the crystal structure of SiC. SiC has polymorphisms such as 3C-SiC, 4H-SiC, and 6H-SiC. There is no difference in the outermost surface structure of these polymorphs when viewed from the c-plane direction (<0001> direction). Therefore, there is a problem that the crystal changes to a different polymorph (heterogeneous polymorph) during crystal growth in the c-plane direction.
On the other hand, the polymorphs have different outermost surface structures when viewed from the a-plane direction (<11-20> direction). Therefore, such polymorphic differences can be inherited during growth in the a-plane direction. That is, in growth in the a-plane direction, heterogeneous polymorphism is less likely to occur.

そこで、成長面をc面からわずかにずれた面とし、異種多形の発生を抑制することが行われている。成長面をc面からずらすことにより、原子ステップ(原子面の段差)からの横方向の成長(ステップフロー成長)が起こり、多形が保存される。
しかしながら、結晶成長を進めるにつれ、結晶の最表面の一部には、必ずc面と平行な面が表出する。c面と平行で、成長面に表出した部分をc面ファセットと言う。c面ファセットは、c面と平行なため結晶成長の様式が異なる。成長後のSiC単結晶内において、異なる成長様式で成長した部分をファセット成長領域という。
Therefore, the growth plane is made slightly deviated from the c-plane to suppress the occurrence of heterogeneous polymorphism. By shifting the growth plane from the c-plane, lateral growth (step-flow growth) from atomic steps (steps in the atomic plane) occurs, and polymorphism is preserved.
However, as the crystal grows, a plane parallel to the c-plane always appears on a part of the outermost surface of the crystal. The part that is parallel to the c-plane and exposed on the growth plane is called the c-plane facet. Since the c-plane facet is parallel to the c-plane, the crystal growth mode is different. Within the SiC single crystal after growth, the portions grown in different growth modes are referred to as facet growth regions.

c面ファセットにおける結晶成長は、c面方向への結晶成長である。そのため、上述のように螺旋転位密度が極めて少ないSiC単結晶上に結晶成長を行うと、島状成長が起こり、多形を引き継ぐことができずに異種多形が発生してしまう。
一方で、c面ファセットに螺旋転位が存在する又は成長直後に螺旋転位に変換される螺旋転位発生起点が存在すると、螺旋転位を起点とした螺旋成長が生じる。螺旋成長では、螺旋部がステップを形成するため、a面方向への成長を可能とし、多形を引き継ぐことができる。
すなわち、多形を維持するためにc面ファセットにはある程度の螺旋転位又は螺旋転位発生起点が必要であり、そのための手法が求められている。
Crystal growth on the c-plane facet is crystal growth in the c-plane direction. Therefore, when crystal growth is performed on a SiC single crystal having an extremely low screw dislocation density as described above, island-like growth occurs, and polymorphism cannot be inherited, resulting in generation of different polymorphisms.
On the other hand, if a screw dislocation exists in the c-plane facet, or if there is a starting point for the occurrence of a screw dislocation that is converted into a screw dislocation immediately after growth, screw growth occurs with the screw dislocation as the starting point. In helical growth, since the helical part forms a step, growth in the a-plane direction is possible and polymorphism can be inherited.
That is, in order to maintain the polymorphism, the c-plane facet requires a certain amount of screw dislocation or a screw dislocation origin, and a method for this purpose is required.

例えば、特許文献1には、{0001}面よりオフセット角度60度以内の面を成長面として有し、成長面上に螺旋転位発生可能領域を有する転位制御種結晶を用いて、SiCを成長させる炭化ケイ素単結晶の製造方法が開示されている。
特許文献1に記載の螺旋転位発生領域を有する転位制御種結晶を用いた炭化ケイ素単結晶の製造方法を用いることにより、c面ファセット内に螺旋転位を確実に形成することができ、異種多形や異方位結晶の生成を抑制することができる。
For example, in Patent Document 1, SiC is grown using a dislocation control seed crystal that has a plane within an offset angle of 60 degrees from the {0001} plane as a growth plane and has a region where screw dislocations can occur on the growth plane. A method for producing silicon carbide single crystals is disclosed.
By using the method for manufacturing a silicon carbide single crystal using a dislocation-controlled seed crystal having a screw dislocation generating region described in Patent Document 1, screw dislocations can be reliably formed within the c-plane facet, and heterogeneous polymorphism can be formed. It is possible to suppress the formation of crystals with different orientations.

また特許文献2には、種結晶の成長端面が所定の曲率を持つ凸形状を有することで、成長過程において渦巻き成長を行うc面ファセット領域を形成することが記載されている。 Further, Patent Document 2 describes that the growth end face of the seed crystal has a convex shape with a predetermined curvature to form a c-plane facet region that performs spiral growth during the growth process.

特開2004-323348号公報Japanese Patent Application Publication No. 2004-323348 特許第5171571号公報Patent No. 5171571

Yasushi Urakami et al.,Materials Science Forum(2012),717-720,9Yasushi Urakami et al. , Materials Science Forum (2012), 717-720, 9

しかしながら、特許文献1及び特許文献2に記載の方法では、以下の3つの問題を解決することができない。第1の問題は「極めて螺旋転位密度が小さいシードを用いて結晶成長させる場合に、異種多形の発生を十分抑制することができない」という問題であり、第2の問題は「導入した螺旋転位が、最終製品の半導体デバイスの品質劣化の原因となる」という問題であり、第3の問題は「低コスト化を目指して長尺成長させた際に、異種多形を十分抑制できない」という問題である。 However, the methods described in Patent Document 1 and Patent Document 2 cannot solve the following three problems. The first problem is that ``the generation of heterogeneous polymorphism cannot be sufficiently suppressed when crystal growth is performed using seeds with extremely low screw dislocation density'', and the second problem is that ``the introduced screw dislocations The third problem is that "heterogeneous polymorphism cannot be sufficiently suppressed when growing into long lengths with the aim of lowering costs." It is.

特許文献1及び特許文献2に記載の方法では、成長の初期段階に形成されるファセット成長領域内に螺旋転位を確実に入れることはできないと考え、異種多形が発生しうるファセット成長領域の面積をできるだけ小さくすること(点、または線)で、成長初期の異種多形防止を試みていた。この場合、ファセット成長領域が徐々に広がり螺旋転位が導入されるまでの間に異種多形が発生しなければ、異種多形のない成長が実施できる。しかし、成長の極初期段階で異種多形はどうしてもある確率で発生してしまう。すなわち、上述の第1の問題を解決することができない。 In the methods described in Patent Document 1 and Patent Document 2, it is considered that screw dislocations cannot be reliably inserted into the facet growth region formed at the initial stage of growth, and the area of the facet growth region where heterogeneous polymorphism may occur is An attempt was made to prevent heterogeneous polymorphism in the early stages of growth by making it as small as possible (points or lines). In this case, if no heterogeneous polymorphism occurs before the facet growth region gradually expands and screw dislocations are introduced, growth without heterogeneous polymorphism can be achieved. However, heterogeneous polymorphism inevitably occurs with a certain probability at the very early stages of growth. That is, the first problem mentioned above cannot be solved.

第1の問題に対する対策として、極めて高密度(数千個/cm~)に螺旋転位をファセット成長領域内に導入することが考えられる。高密度の螺旋転位が導入されれば、成長初期における異種多形発生確率を減らすことができる。しかしながら、高密度な螺旋転位を導入すると、転位がオフセット下流方向に流出し、多数の欠陥を生み出す。すなわち、上述の第2の問題が生じる。 As a countermeasure to the first problem, it is conceivable to introduce screw dislocations at an extremely high density (several thousand pieces/cm 2 or more) into the facet growth region. If a high density of screw dislocations is introduced, the probability of occurrence of heterogeneous polymorphism at the early stage of growth can be reduced. However, when high-density screw dislocations are introduced, the dislocations flow downstream of the offset, creating a large number of defects. That is, the second problem mentioned above occurs.

また第1の問題と第2の問題を同時に解決するために、c面ファセットに導入する螺旋転位の最適密度を見出すということも考えられる。しかしながら、最適密度を見出したとしても、SiCインゴットの長尺化に対応し得ないという第3の問題がある。螺旋転位は、結晶成長が進むにつれて異符号の螺旋転位が互いに引き合い結合して消滅したり、基底面の欠陥に変換されたりするため、結晶成長と共に螺旋転位密度が少なくなる。すなわち、成長初期の螺旋転位密度が最適であったとしても、成長後半には螺旋転位密度が充分でなく異種多形が生じるという問題が生じる。これと反対に、成長後半に最適条件となるように螺旋転位密度に設定すると、成長初期の螺旋転位密度が高すぎて、第2の問題が生じてしまう。 Furthermore, in order to simultaneously solve the first problem and the second problem, it is also possible to find an optimal density of screw dislocations to be introduced into the c-plane facet. However, even if the optimum density is found, there is a third problem that it cannot cope with the increase in the length of the SiC ingot. As the crystal growth progresses, screw dislocations of opposite signs attract each other and combine and disappear or are converted into defects in the basal plane, so the density of screw dislocations decreases as the crystal grows. That is, even if the screw dislocation density at the early stage of growth is optimal, the problem arises that the screw dislocation density is insufficient in the latter half of growth, resulting in heterogeneous polymorphism. On the other hand, if the screw dislocation density is set to the optimum condition in the latter half of growth, the screw dislocation density in the early stage of growth will be too high, resulting in the second problem.

このようにこれら3つの問題は、互いにトレードオフの関係にあり、すべてを同時に満たすことができないという問題があった。 As described above, these three problems are in a trade-off relationship with each other, and there is a problem that they cannot all be satisfied at the same time.

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、3つの問題を同時に解決できるSiCシード、SiCインゴット及びSiCウェハを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a SiC seed, a SiC ingot, and a SiC wafer that can solve the three problems at the same time.

本発明者らは、SiCウェハから半導体デバイスを作製する際に、SiCウェハを分断しチップ化する点に注目した。そして、螺旋転位をチップ化する際のダイシングラインに沿って導入することで、切断後に得られる半導体デバイス内の実質的な品質を高めることができることを見出した。
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。
The present inventors paid attention to the fact that when manufacturing a semiconductor device from a SiC wafer, the SiC wafer is divided into chips. They have also discovered that by introducing screw dislocations along the dicing lines when cutting into chips, the substantial quality within the semiconductor device obtained after cutting can be improved.
That is, the present invention provides the following means to solve the above problems.

(1)本発明の一態様に係るSiCシードは、{0001}面に対する傾斜角θが何れの方向にも2°未満である初期ファセット形成面を備え、少なくとも前記初期ファセット形成面に、第1の方向に延在する第1の螺旋転位発生ラインを有する。 (1) The SiC seed according to one aspect of the present invention includes an initial facet formation surface whose inclination angle θ with respect to the {0001} plane is less than 2° in any direction, and at least the initial facet formation surface has a first facet formation surface. It has a first screw dislocation generation line extending in the direction of.

(2)上記(1)に記載のSiCシードにおいて、{0001}面に対し2°以上20°以下のオフセット角を有する主面をさらに有してもよい。 (2) The SiC seed described in (1) above may further include a main surface having an offset angle of 2° or more and 20° or less with respect to the {0001} plane.

(3)上記(1)または(2)のいずれかに記載のSiCシードにおいて、前記第1の螺旋転位発生ラインが複数あり、複数の前記第1の螺旋転位発生ラインが、所定の間隔で周期的に配列していてもよい。 (3) In the SiC seed according to any one of (1) or (2) above, there are a plurality of first screw dislocation generation lines, and the plurality of first screw dislocation generation lines are arranged periodically at predetermined intervals. They may be arranged in a straight line.

(4)上記(1)~(3)のいずれか一つに記載のSiCシードにおいて、前記第1の方向が、{1-100}面と平行な方向または{11-20}面と平行な方向のいずれかであってもよい。 (4) In the SiC seed according to any one of (1) to (3) above, the first direction is parallel to the {1-100} plane or parallel to the {11-20} plane. It may be in either direction.

(5)上記(1)~(4)のいずれか一つに記載のSiCシードにおいて、前記初期ファセット形成面に、第1の方向と交差する第2の方向に延在する第2の螺旋転位発生ラインをさらに有してもよい。 (5) In the SiC seed according to any one of (1) to (4) above, the initial facet formation surface has a second screw dislocation extending in a second direction intersecting the first direction. It may further include a generation line.

(6)上記(5)に記載のSiCシードにおいて、前記第2の方向が、前記第1の方向と直交していてもよい。 (6) In the SiC seed described in (5) above, the second direction may be orthogonal to the first direction.

(7)上記(5)または(6)のいずれかに記載のSiCシードにおいて、前記第2の螺旋転位発生ラインが複数あり、複数の前記第2の螺旋転位発生ラインが、所定の間隔で周期的に配列していてもよい。 (7) In the SiC seed according to any one of (5) or (6) above, there are a plurality of second screw dislocation generation lines, and the plurality of second screw dislocation generation lines are arranged periodically at predetermined intervals. They may be arranged in a straight line.

(8)上記(1)~(7)のいずれか一つに記載のSiCシードにおいて、前記第1の螺旋転位発生ライン及び/または前記第2の螺旋転位発生ラインの占める面積率が50%以下であってもよい。 (8) In the SiC seed according to any one of (1) to (7) above, the area ratio occupied by the first screw dislocation generation line and/or the second screw dislocation generation line is 50% or less. It may be.

(9)本発明の一態様に係るSiCインゴットは、上記(1)~(8)のいずれか一つに記載のSiCシードと、前記SiC単結晶シード上に成長した成長部と、を備え、前記成長部は、前記SiCシードの前記初期ファセット形成面から成長方向全域に渡ってファセット成長領域を有し、前記ファセット成長領域が、前記第1の螺旋転位発生ラインからSiCの成長方向に延在する第1の螺旋転位密集部を有する。 (9) A SiC ingot according to one aspect of the present invention includes the SiC seed according to any one of (1) to (8) above, and a growth portion grown on the SiC single crystal seed, The growth portion has a facet growth region extending from the initial facet formation surface of the SiC seed over the entire growth direction, and the facet growth region extends from the first screw dislocation generation line in the SiC growth direction. It has a first screw dislocation dense region.

(10)上記(9)に記載のSiCインゴットにおいて、前記SiCシードが、第1の方向と交差する第2の方向に延在する第2の螺旋転位発生ラインを有し、前記ファセット成長領域が、前記第2の螺旋転位発生領域からSiCの成長方向に延在する第2の螺旋転位密集部を有してもよい。 (10) In the SiC ingot according to (9) above, the SiC seed has a second screw dislocation generation line extending in a second direction intersecting the first direction, and the facet growth region , a second screw dislocation dense region may be provided extending from the second screw dislocation generation region in the SiC growth direction.

(11)上記(9)又は(10)のいずれかに記載のSiCインゴットにおいて、前記ファセット成長領域の最表面のc面ファセットと、前記SiCシードの初期ファセット形成面と、が、前記c面ファセットに対して直交する方向から平面視した際に、少なくとも一部で重なっていてもよい。 (11) In the SiC ingot according to any one of (9) or (10) above, the c-plane facet on the outermost surface of the facet growth region and the initial facet formation surface of the SiC seed are the same as the c-plane facet. When viewed in plan from a direction perpendicular to the plane, at least a portion thereof may overlap.

(12)上記(9)~(11)のいずれか一つに記載のSiCインゴットにおいて、前記成長部のc軸方向の厚みが30mm以上であってもよい。 (12) In the SiC ingot according to any one of (9) to (11) above, the thickness of the growth portion in the c-axis direction may be 30 mm or more.

(13)本発明の一態様に係るSiCウェハは、少なくとも一部にファセット成長痕を有し、前記ファセット成長痕は、第1の方向に延在する第1の螺旋転位密集ラインを有する。 (13) The SiC wafer according to one aspect of the present invention has facet growth scars in at least a portion thereof, and the facet growth scars have first dense screw dislocation lines extending in a first direction.

(14)上記(13)に記載のSiCウェハにおいて、前記第1の螺旋転位密集ラインが複数あり、複数の前記第1の螺旋転位密集ラインが、所定の間隔で周期的に配列していてもよい。 (14) In the SiC wafer according to (13) above, there may be a plurality of the first dense screw dislocation lines, and the plurality of first dense screw dislocation lines may be arranged periodically at predetermined intervals. good.

(15)上記(13)又は(14)のいずれかに記載のSiCウェハにおいて、前記第1の方向が、{1-100}面と平行な方向または{11-20}面と平行な方向であってもよい。 (15) In the SiC wafer according to any one of (13) or (14) above, the first direction is a direction parallel to the {1-100} plane or a direction parallel to the {11-20} plane. There may be.

(16)上記(13)~(15)のいずれか一つに記載のSiCウェハにおいて、前記ファセット成長痕が、第1の方向と交差する第2の方向に延在する第2の螺旋転位密集ラインをさらに有してもよい。 (16) In the SiC wafer according to any one of (13) to (15) above, the facet growth traces have a second screw dislocation density extending in a second direction intersecting the first direction. It may further include a line.

(17)上記(16)に記載のSiCウェハにおいて、前記第2の方向が、前記第1の方向と直交してもよい。 (17) In the SiC wafer according to (16) above, the second direction may be orthogonal to the first direction.

(18)上記(16)または(17)のいずれかに記載のSiCウェハにおいて、前記第2の螺旋転位密集ラインが複数あり、複数の前記第2の螺旋転位密集ラインが、所定の間隔で周期的に配列していてもよい。 (18) In the SiC wafer according to any one of (16) or (17) above, there is a plurality of the second dense screw dislocation lines, and the plurality of second dense screw dislocation lines are arranged periodically at predetermined intervals. They may be arranged in a straight line.

(19)上記(13)~(18)のいずれか一つに記載のSiCウェハにおいて、前記第1の螺旋転位密集ライン及び/または前記第2の螺旋転位密集ラインの占める面積率が50%以下であってもよい。 (19) In the SiC wafer according to any one of (13) to (18) above, the area ratio occupied by the first screw dislocation dense line and/or the second screw dislocation dense line is 50% or less. It may be.

(20)上記(13)~(19)のいずれか一つに記載のSiCウェハにおいて、ダイシング予定領域と、ダイシング予定領域に囲まれたデバイス作製領域と、前記ダイシング予定領域と前記デバイス作製領域とに挟まれた外周領域を有し、前記ダイシング予定領域の少なくとも一部は、前記第1の螺旋転位密集ラインと一致し、前記外周領域は、前記デバイス作製領域よりも螺旋転位密度が大きくてもよい。 (20) In the SiC wafer according to any one of (13) to (19) above, a dicing planned area, a device fabrication area surrounded by the dicing planned area, and a dicing planned area and the device fabrication area at least a portion of the region to be diced coincides with the first screw dislocation dense line, and the outer peripheral region has a higher screw dislocation density than the device fabrication region. good.

(21)本発明の一態様に係る半導体デバイスは、デバイスとして駆動するアクティブ領域と、前記アクティブ領域を囲む外周領域を有し、前記外周領域の螺旋転位密度は、前記アクティブ領域の螺旋転位密度よりも大きい。 (21) A semiconductor device according to one aspect of the present invention has an active region that is driven as a device, and an outer peripheral region surrounding the active region, and the screw dislocation density of the outer peripheral region is higher than the screw dislocation density of the active region. It's also big.

(22)本発明の一態様に係る半導体デバイスの製造方法は、上記(13)~(20)のいずれか一つに記載のSiCウェハを準備する工程と、前記SiCウェハの第1の螺旋転位密集ライン及び/または第2の螺旋転位密集ラインに沿って、前記SiCウェハを分断する工程と、を有する。 (22) A method for manufacturing a semiconductor device according to one aspect of the present invention includes the steps of preparing the SiC wafer according to any one of (13) to (20) above, and performing a first screw dislocation in the SiC wafer. dividing the SiC wafer along the dense line and/or the second dense screw dislocation line.

本発明の一態様に係るSiCシードは、所定の位置に螺旋転位発生ラインを有する。そのため、所定の位置に螺旋転位密集ラインを有するSiCウェハを得ることができる。このSiCウェハの螺旋転位密集ラインに沿ってダイシングを行うことで、欠陥及び異種多形の存在比率の少ない半導体デバイスを得ることができる。 The SiC seed according to one aspect of the present invention has a screw dislocation generation line at a predetermined position. Therefore, a SiC wafer having dense screw dislocation lines at predetermined positions can be obtained. By performing dicing along the screw dislocation dense lines of this SiC wafer, it is possible to obtain semiconductor devices with a low abundance of defects and heterogeneous polymorphisms.

本発明の一態様に係るSiCシードの一部を平面視した模式図である。FIG. 1 is a schematic plan view of a portion of a SiC seed according to one embodiment of the present invention. 図1のSiCシードの一部をA-A’面で切断した切断面である。This is a cut surface of a part of the SiC seed in FIG. 1 taken along the A-A' plane. 本発明の一態様に係るSiCシードの一部を拡大して平面視し、主面と初期ファセット形成面の{0001}面に対する傾き方向と傾斜角θを示した模式図である。FIG. 2 is an enlarged plan view of a part of the SiC seed according to one embodiment of the present invention, and is a schematic diagram showing the inclination direction and inclination angle θ of the main surface and the initial facet formation surface with respect to the {0001} plane. SiCシードから結晶成長したSiCインゴットの断面を模式的に示したものであり、ステップフロー成長領域とファセット成長領域の界面の拡大した写真を同時に示したものである。It schematically shows a cross section of a SiC ingot grown from SiC seeds, and also shows an enlarged photograph of the interface between the step flow growth region and the facet growth region. 本発明の一態様に係るSiCシードの初期ファセット形成面を作製する前後の平面模式図と立体模式図である。FIG. 3 is a schematic plan view and a schematic three-dimensional view before and after producing an initial facet formation surface of a SiC seed according to one embodiment of the present invention. (a)はステップフロー成長を模式的に示した図であり、(b)はファセット成長を模式的に示した図であり、(c)は螺旋転位を有する場合のファセット成長を模式的に示した図である。(a) is a diagram schematically showing step flow growth, (b) is a diagram schematically showing facet growth, and (c) is a diagram schematically showing facet growth when screw dislocation is present. This is a diagram. SiCシードから成長したSiCインゴットの成長前後の状態を模式的に示した図であり、(a)はSiCシートのファセット形成面から結晶成長したファセット成長領域の断面を模式的に示したものであり、(b)は初期ファセット形成面の一部を拡大した平面模式図であり、(c)はc面ファセットの一部を拡大した平面模式図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing the state before and after the growth of a SiC ingot grown from a SiC seed, and (a) is a diagram schematically showing a cross section of a facet growth region where crystals have grown from the facet formation surface of the SiC sheet. , (b) is a schematic plan view in which a part of the initial facet formation surface is enlarged, and (c) is a schematic plan view in which a part of the c-plane facet is enlarged. 本発明の一態様に係るSiCシードの変形例の一部を平面視した模式図である。FIG. 3 is a schematic plan view of a portion of a modified example of the SiC seed according to one aspect of the present invention. 本発明の一態様に係るSiCシードの変形例の一部を平面視した模式図である。FIG. 3 is a schematic plan view of a portion of a modified example of the SiC seed according to one aspect of the present invention. 本発明の一態様に係るSiCシードの変形例の一部を平面視した模式図である。FIG. 3 is a schematic plan view of a portion of a modified example of the SiC seed according to one aspect of the present invention. 本発明の一態様に係るSiCインゴットの一部の断面を模式的に示した図である。1 is a diagram schematically showing a cross section of a part of a SiC ingot according to one embodiment of the present invention. 図11のB-B’面でSiCインゴットを切断した切断面のファセット成長領域付近を模式的に示した図である。12 is a diagram schematically showing the vicinity of the facet growth region of a cut surface of the SiC ingot taken along the B-B' plane in FIG. 11. FIG. 本発明の一態様に係るSiCウェハの平面模式図である。FIG. 1 is a schematic plan view of a SiC wafer according to one embodiment of the present invention. 本発明の一態様に係るSiCウェハの一部を拡大した平面模式図である。FIG. 1 is a schematic plan view enlarging a portion of a SiC wafer according to one embodiment of the present invention.

以下、本発明の一態様について、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。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with appropriate reference to the drawings.
In the drawings used in the following explanation, characteristic parts of the present invention may be shown enlarged for convenience in order to make it easier to understand, and the dimensional ratio of each component may differ from the actual one. be. The materials, dimensions, etc. exemplified in the following description are merely examples, and the present invention is not limited thereto, and can be practiced with appropriate changes within the scope of the invention.

[SiCシード]
図1は、本発明の一態様に係るSiCシードの一部を平面視した模式図である。図2は、図1のSiCシードの一部をA-A’面で切断した切断面である。図1は初期ファセット形成面20を中心に円状に囲んだ一定領域のみを図示する。
[SiC seed]
FIG. 1 is a schematic plan view of a portion of a SiC seed according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross section of a part of the SiC seed shown in FIG. 1 taken along the AA' plane. FIG. 1 shows only a certain area circled around the initial facet forming surface 20. As shown in FIG.

SiCシード100は、主面10と初期ファセット形成面20とを有する。また初期ファセット形成面20を作製するために切り欠いた副成長面30を有してもよい。主面10は、{0001}面に対し2°以上20°以下のオフセット角を有する。初期ファセット形成面20は、{0001}面に対する傾斜角θが何れの方向にも絶対値で2°未満である。初期ファセット形成面20には、螺旋転位発生ライン21が形成されている。螺旋転位発生ライン21は、第1の方向に延在する第1の螺旋転位発生ライン21aと第1の方向と直交する第2の螺旋転位発生ライン21bとからなる。 SiC seed 100 has a main surface 10 and an initial facet formation surface 20. Further, a sub-growth surface 30 may be provided which is cut out to form the initial facet forming surface 20. The main surface 10 has an offset angle of 2° or more and 20° or less with respect to the {0001} plane. The initial facet forming surface 20 has an inclination angle θ of less than 2° in absolute value with respect to the {0001} plane in any direction. A screw dislocation generation line 21 is formed on the initial facet forming surface 20 . The screw dislocation generation line 21 consists of a first screw dislocation generation line 21a extending in a first direction and a second screw dislocation generation line 21b orthogonal to the first direction.

ここで、「螺旋転位発生ライン」は、複数の螺旋転位発生起点がライン状に存在する領域を意味する。また螺旋転位発生起点とは、結晶成長の過程において螺旋転位になりうる発生起点をいう。たとえば、SiCシードに最初から存在する螺旋転位は、c面方向にそのまま引き継がれていく貫通転位であるため、通常そのまま成長結晶に引き継がれる。そのため、SiCシードに最初から存在する螺旋転位は、螺旋転位発生起点である。 Here, the "screw dislocation generation line" means a region where a plurality of screw dislocation generation starting points exist in a line. Further, the term "screw dislocation originating point" refers to an originating point that can become a screw dislocation in the process of crystal growth. For example, screw dislocations that originally exist in the SiC seed are threading dislocations that are inherited as they are in the c-plane direction, and therefore are normally inherited as they are in the growing crystal. Therefore, the screw dislocation that is present in the SiC seed from the beginning is the origin of screw dislocation generation.

SiCシードの表面に何らかの処理を施すことによっても螺旋転位発生起点を人工的に作製することもできる。例えば、機械加工、イオン注入などによって表面に結晶構造が乱れた層を作成すると、成長過程においてそこから螺旋転位が発生する。これは、結晶構造が乱れた層上に整った結晶構造のものが成長するには、その乱れを何らかの形で吸収しなければならないためである。例えば、成長方向に平行な<0001>方向の乱れは、<0001>に平行なバーガースベクトルを持つ螺旋転位やマイクロパイプ、フランク型の積層欠陥等に、成長方向に垂直な<11-20>方向や<1-100>方向の乱れは、それらの方向にバーガースベクトルを持つ、貫通刃状転位や基底面転位、ショックレー型の積層欠陥等に変換されることで吸収されると考えられる。 Screw dislocation starting points can also be artificially created by subjecting the surface of the SiC seed to some kind of treatment. For example, if a layer with a disordered crystal structure is created on the surface by machining, ion implantation, etc., screw dislocations will occur there during the growth process. This is because, in order for a layer with a well-ordered crystal structure to grow on a layer with a disordered crystal structure, the disorder must be absorbed in some way. For example, disturbances in the <0001> direction parallel to the growth direction can occur in screw dislocations, micropipes, Frank-type stacking faults, etc. that have Burgers vectors parallel to <0001>, and in the <11-20> direction perpendicular to the growth direction. It is thought that disturbances in the <1-100> and <1-100> directions are absorbed by being converted into threading edge dislocations, basal plane dislocations, Shockley-type stacking faults, etc. that have Burgers vectors in those directions.

また以下において、「オフセット上流側」とは、ステップフロー成長の起点となる側を意味する。具体的に例示すると、図1の-X方向がオフセット上流側に対応し、+X方向がオフセット下流側に対応する。 Furthermore, in the following, "offset upstream side" means the side that is the starting point of step flow growth. To give a specific example, the −X direction in FIG. 1 corresponds to the offset upstream side, and the +X direction corresponds to the offset downstream side.

(主面)
主面10は、{0001}面に対し2°以上20°以下のオフセット角を有する面である。すなわち、図2の一点鎖線で示すように、主面10に対し、{0001}面は傾きを有している。そのため、SiCシード100を図2の+Z方向に結晶成長させる際に、主面10はステップフロー成長することができる。
(main surface)
The main surface 10 is a surface having an offset angle of 2° or more and 20° or less with respect to the {0001} plane. That is, as shown by the dashed line in FIG. 2, the {0001} plane has an inclination with respect to the main surface 10. Therefore, when the SiC seed 100 is crystal-grown in the +Z direction in FIG. 2, the main surface 10 can undergo step-flow growth.

主面10の{0001}面に対するオフセット角は、2°以上20°以下であり、3°以上9°以下であることが好ましい。オフセット角が小さすぎると、オフセット下流に欠陥が流れにくい。欠陥がオフセット下流(図2の+X方向)に流れず、同一の箇所に留まると、成長中に欠陥が減りにくいという問題がある。またオフセット角が小さすぎると、成長形状にわずかなずれが生じた場合に、想定外の箇所にファセットが発生してしまうという問題もある。ファセット成長領域では、異種多形発生リスクが高まる。
一方、オフセット角が大きすぎると、温度勾配により、c面が滑る方向({0001}面に平行な方向)に応力がかかり、基底面転位が発生しやすくなるという問題がある。また半導体デバイス等を作製する際に用いるSiCウェハのオフセット角(通常、4°以下)との差が大きくなる。そのため、SiCインゴットからSiCウェハを斜めに切り出す必要があり、得られるSiCウェハの取れ数が少なくなる。
The offset angle of the main surface 10 with respect to the {0001} plane is 2° or more and 20° or less, and preferably 3° or more and 9° or less. If the offset angle is too small, it will be difficult for defects to flow downstream of the offset. If the defects do not flow offset downstream (in the +X direction in FIG. 2) and remain at the same location, there is a problem that the defects are difficult to reduce during growth. Furthermore, if the offset angle is too small, there is also the problem that facets will occur in unexpected locations when a slight deviation occurs in the growth shape. In facet growth areas, the risk of developing heterogeneous polymorphisms increases.
On the other hand, if the offset angle is too large, there is a problem that stress is applied in the direction in which the c-plane slides (direction parallel to the {0001} plane) due to the temperature gradient, making basal plane dislocation more likely to occur. Moreover, the difference from the offset angle of a SiC wafer (usually 4° or less) used when manufacturing semiconductor devices and the like becomes large. Therefore, it is necessary to cut the SiC wafer diagonally from the SiC ingot, and the number of SiC wafers obtained is reduced.

ここで、SiCシードは、自身が核となり結晶成長することでSiCインゴットを作製する。そのため、SiCシードにおいて、結晶成長の状態を考慮する必要がある。上述でも簡単に説明したが、「ファセット」及び「ファセット成長領域」はSiCシードが、結晶成長する際に生じる面及び部分を意味する。より厳密には、「ファセット」とは、結晶の幾何学的規則性に沿って原子的なスケールでみて平坦な結晶面であり、結晶成長の際に成長機構の違いから平坦な面として現れる面をいう。例えば、{0001}面ファセット(c面ファセット)とは、{0001}面と平行な面であり、結晶成長の際には平面として現れる。また「ファセット成長領域」とは、成長過程のSiCインゴットの最表面にファセットが形成された部分の集合体からなる領域をいう。ファセット成長領域は、ステップフロー成長するその他の領域と比べて、その成長機構の違いから不純物濃度が異なる。そのため、成長後の結晶からファセット成長領域を判別することもできる。 Here, the SiC seed itself becomes a nucleus and crystal grows to produce a SiC ingot. Therefore, it is necessary to consider the state of crystal growth in the SiC seed. As briefly explained above, "facet" and "facet growth region" refer to a surface and a portion formed when a SiC seed grows a crystal. More precisely, a "facet" is a crystal surface that is flat on an atomic scale in accordance with the geometric regularity of the crystal, and is a surface that appears as a flat surface due to differences in the growth mechanism during crystal growth. means. For example, a {0001} plane facet (c-plane facet) is a plane parallel to the {0001} plane, and appears as a plane during crystal growth. Moreover, the "facet growth region" refers to a region consisting of an aggregate of portions in which facets are formed on the outermost surface of a SiC ingot in the growth process. The facet growth region has a different impurity concentration than other regions that undergo step-flow growth due to the difference in the growth mechanism. Therefore, the facet growth region can also be determined from the crystal after growth.

(副成長面、初期ファセット形成面)
「副成長面」とは、成長方向に向いた面のうち、最も面積の広い主面を除いた面のことをいう。「初期ファセット形成面」とは、副成長面の一例であり、{0001}面に対する傾斜角θが何れの方向にも絶対値で2°未満のものである。初期ファセット形成面20以外の副成長面30は、必須のものではない。
(Sub-growth surface, initial facet formation surface)
"Sub-growth surface" refers to the surface facing the growth direction excluding the main surface with the widest area. The "initial facet formation surface" is an example of a sub-growth surface, and has an inclination angle θ of less than 2° in absolute value with respect to the {0001} plane in any direction. The sub-growth surfaces 30 other than the initial facet forming surface 20 are not essential.

ここで「{0001}面に対する傾斜角θが何れの方向にも絶対値で2°未満」ということについて説明する。図3は、本発明の一態様に係るSiCシードの一部を拡大して平面視し、主面と初期ファセット形成面の{0001}面に対する傾き方向と傾斜角θを示した模式図である。 Here, the fact that "the inclination angle θ with respect to the {0001} plane is less than 2 degrees in absolute value in any direction" will be explained. FIG. 3 is an enlarged plan view of a part of the SiC seed according to one embodiment of the present invention, and is a schematic diagram showing the inclination direction and the inclination angle θ of the main surface and the initial facet formation surface with respect to the {0001} plane. .

初期ファセット形成面20が{0001}面に対して傾斜する方向は、図3(a)の矢印で示すように、いずれの方向でもよい。例えば図3(b)は、図3(a)の±X方向に初期ファセット形成面が{0001}面に対して傾いた場合であり、図3(c)は、図3(a)の±Y方向に初期ファセット形成面が{0001}面に対して傾いた場合を模式的に示した図である。傾斜角θは、図3(b)及び図3(c)で示すように、{0001}面と初期ファセット形成面20とが交差する内角を意味する。
初期ファセット形成面20が、{0001}面と略平行であると、初期ファセット形成面20直上での結晶成長は、ステップフロー成長することができず、ファセットが形成される。初期ファセット形成面内は{0001}面に対する傾斜角θが何れの方向にも絶対値で2°未満であれば、湾曲面、凹凸面でもよい。初期ファセット形成面20を有することで、ファセットが形成される位置を制御することができる。
The direction in which the initial facet formation surface 20 is inclined with respect to the {0001} plane may be any direction as shown by the arrow in FIG. 3(a). For example, FIG. 3(b) shows the case where the initial facet formation surface is inclined with respect to the {0001} plane in the ±X direction of FIG. 3(a), and FIG. 3(c) shows the case where the initial facet formation surface is inclined with respect to the FIG. 6 is a diagram schematically showing a case where the initial facet formation surface is inclined with respect to the {0001} plane in the Y direction. The inclination angle θ means the internal angle at which the {0001} plane and the initial facet formation surface 20 intersect, as shown in FIGS. 3(b) and 3(c).
When the initial facet formation surface 20 is substantially parallel to the {0001} plane, crystal growth directly above the initial facet formation surface 20 cannot be step-flow growth, and facets are formed. The inside of the initial facet forming surface may be a curved surface or an uneven surface as long as the inclination angle θ with respect to the {0001} plane is less than 2° in absolute value in any direction. By having the initial facet formation surface 20, the position where the facets are formed can be controlled.

例えば、SiCシードが、初期ファセット形成面を有さず直方体形状である場合に、SiCシード上に結晶成長を行うと以下のような問題が生じる。SiCシードが、直方体形状の場合、オフセットの最上流(SiCシードの-X方向)の角付近にファセットが形成される。これは、オフセットの最上流の角付近以外は、ステップフロー成長を行うためである。上述の角のような点にファセットが形成される場合、成長状態によらずファセットの形成される位置を一定にすることが難しく、成長に伴いファセットが形成される位置が変移していくことがある。すなわち、初期ファセット形成面を有さないとファセットが形成される位置を十分制御することができない。 For example, when the SiC seed has a rectangular parallelepiped shape and does not have an initial facet formation surface, the following problem occurs when crystal growth is performed on the SiC seed. When the SiC seed has a rectangular parallelepiped shape, a facet is formed near the most upstream corner of the offset (in the -X direction of the SiC seed). This is because step flow growth is performed except near the most upstream corner of the offset. When facets are formed at points such as the corners mentioned above, it is difficult to keep the position where the facets are formed constant regardless of the growth state, and the position where the facets are formed may shift as the facets grow. be. That is, without an initial facet forming surface, the position where the facets are formed cannot be sufficiently controlled.

次いで、初期ファセット形成面20が、{0001}面に対する傾斜角θが何れの方向にも絶対値で2°未満であれば、その直上にファセットが形成されることについて説明する。 Next, it will be explained that if the initial facet formation surface 20 has an inclination angle θ of less than 2° in absolute value with respect to the {0001} plane in any direction, a facet is formed directly above the initial facet formation surface 20.

図4は、SiCシード100から結晶成長したSiCインゴット200の断面を模式的に示したものであり、ステップフロー成長領域220とファセット成長領域210の界面の拡大した写真を同時に示したものである。ファセット成長領域210は、図示網掛け部であり、ステップフロー成長領域220はその他の部分である。 FIG. 4 schematically shows a cross section of a SiC ingot 200 crystal-grown from a SiC seed 100, and also shows an enlarged photograph of the interface between the step-flow growth region 220 and the facet growth region 210. The facet growth region 210 is a shaded area in the drawing, and the step-flow growth region 220 is the other portion.

SiCインゴット200は、SiCシード100を種として+Z方向に結晶成長することで得られる。ファセット成長領域210は、ステップフロー成長領域220とその成長機構に違いがあり、不純物濃度が異なる。そのため、図4の拡大写真で示すように、写真からもファセット成長領域210とステップフロー成長領域220は判別することができる。図4において結晶成長方向(+Z方向)に略垂直な方向(±X方向)に見える色調の異なる界面は、不純物であるNの流量を変えることによって形成されたある時間における成長界面210a、220aである。また一般にファセット成長領域の成長界面210aは直線状であり、ステップフロー成長領域の成長界面220aは曲線状である。 The SiC ingot 200 is obtained by crystal growth in the +Z direction using the SiC seed 100 as a seed. The facet growth region 210 is different from the step-flow growth region 220 in its growth mechanism and has a different impurity concentration. Therefore, as shown in the enlarged photograph of FIG. 4, the facet growth region 210 and the step-flow growth region 220 can be distinguished from the photograph. In FIG. 4, interfaces with different colors that appear in directions (±X direction) substantially perpendicular to the crystal growth direction (+Z direction) are growth interfaces 210a and 220a at a certain time formed by changing the flow rate of N 2 , which is an impurity. It is. Generally, the growth interface 210a of the facet growth region is linear, and the growth interface 220a of the step-flow growth region is curved.

ここで、ファセット成長領域210の成長界面210aとステップフロー成長領域220の成長界面220aの境界に注目する。ファセット成長領域210の成長界面210aとステップフロー成長領域220の成長界面220aは、その境界部で折れ曲がっている。すなわち、ファセット成長領域210の成長界面210aの延長線とステップフロー成長領域220の成長界面220aは、角度φを成して交差している。ファセット成長領域210は、上述のように成長過程においてSiCインゴットの最表面にファセットを有している。すなわち、ファセット成長領域210の成長界面210aは、成長過程におけるSiCインゴットの最表面に対応するため{0001}面と平行である。 Here, attention is paid to the boundary between the growth interface 210a of the facet growth region 210 and the growth interface 220a of the step-flow growth region 220. The growth interface 210a of the facet growth region 210 and the growth interface 220a of the step-flow growth region 220 are bent at the boundary. That is, the extension line of the growth interface 210a of the facet growth region 210 and the growth interface 220a of the step-flow growth region 220 intersect with each other at an angle φ. The facet growth region 210 has a facet on the outermost surface of the SiC ingot during the growth process as described above. That is, the growth interface 210a of the facet growth region 210 corresponds to the outermost surface of the SiC ingot during the growth process, and is therefore parallel to the {0001} plane.

そのため、ステップフロー成長領域220の成長界面220aは、{0001}面と角度φだけずれていると換言することができる。つまり、{0001}面に対し角度φ以上ずれた領域では、その結晶成長はステップフロー成長となる。このことは、逆の視点から考えると、{0001}面との角度ずれが絶対値でφ未満の領域は、ファセットを形成しながら成長をするということを示している。この角度φは、図4で示すように、結晶成長後のSiCインゴット200の断面を確認すると、最大でも2°である。したがって、初期ファセット形成面20が、{0001}面との角度ずれが何れの方向にも絶対値で2°未満であれば、その直上にファセットが形成される。換言すると、{0001}面に対する傾斜角θが何れの方向にも絶対値で2°未満の初期ファセット形成面20を設けることで、SiC単結晶インゴットを成長する過程において、初期ファセット形成面20の直上にファセットを形成することができる。 Therefore, it can be said in other words that the growth interface 220a of the step-flow growth region 220 is deviated from the {0001} plane by an angle φ. In other words, in a region deviated from the {0001} plane by an angle φ or more, the crystal growth is step-flow growth. Considering this from the opposite perspective, it shows that a region where the angular deviation from the {0001} plane is less than φ in absolute value grows while forming a facet. As shown in FIG. 4, this angle φ is 2° at the maximum when the cross section of the SiC ingot 200 after crystal growth is checked. Therefore, if the initial facet formation surface 20 has an angular deviation of less than 2 degrees in absolute value from the {0001} plane in any direction, a facet will be formed directly above it. In other words, by providing the initial facet forming surface 20 with an inclination angle θ of less than 2 degrees in absolute value in any direction with respect to the {0001} plane, the initial facet forming surface 20 is Facets can be formed directly above.

初期ファセット形成面20は、SiC単結晶の頂部の一部を切り欠いた頂面である。
図5は、本発明の一態様に係るSiCシードの初期ファセット形成面を作製する前後の平面模式図と立体模式図である。図5(a)~(d)において、図示上側が平面模式図であり、図示下側が立体模式図である。また図示左側が初期ファセット形成面の作製前であり、図示右側が初期ファセット形成面の作製後である。
The initial facet forming surface 20 is a top surface obtained by cutting out a portion of the top of the SiC single crystal.
FIG. 5 is a schematic plan view and a schematic three-dimensional view before and after producing the initial facet formation surface of the SiC seed according to one embodiment of the present invention. In FIGS. 5(a) to 5(d), the upper side of the figure is a schematic plan view, and the lower side of the figure is a schematic three-dimensional view. The left side of the figure is before the initial facet forming surface is produced, and the right side of the figure is after the initial facet forming surface is produced.

例えば、図5(a)に示すように、直方状のSiCシードの隣接する二つの角を切り欠き、この切り欠きにより形成された2つの副成長面30と主面10で形成される頂部を{0001}面と略平行に切り欠くことで初期ファセット形成面20Aを作製してもよい。 For example, as shown in FIG. 5(a), two adjacent corners of a rectangular SiC seed are cut out, and the top formed by the two sub-growth surfaces 30 and the main surface 10 formed by the cutouts is cut out. The initial facet forming surface 20A may be created by cutting out substantially parallel to the {0001} plane.

他にも、図5(b)~図5(d)で示すように初期ファセット形成面20を作製してもよい。図5(b)は、SiCシードを円錐状に加工した後、さらにこの頂部を{0001}面と略平行に切り欠くことで初期ファセット形成面20Bを作製したものである。 Alternatively, the initial facet forming surface 20 may be prepared as shown in FIGS. 5(b) to 5(d). In FIG. 5(b), after processing the SiC seed into a conical shape, the top portion of the seed is further cut out substantially parallel to the {0001} plane, thereby producing an initial facet forming surface 20B.

図5(c)は、直方状のSiCシードの角を切り欠き、この切り欠きにより形成された1つの副成長面30と主面10で形成される角部を{0001}面と略平行に切り欠くことで初期ファセット形成面20Cを作製したものである。 In FIG. 5(c), a corner of a rectangular SiC seed is cut out, and the corner formed by one sub-growth surface 30 formed by this cut and the main surface 10 is made approximately parallel to the {0001} plane. The initial facet forming surface 20C is created by cutting out.

図5(d)は、直方状のSiCシードの主面10とシード側面とで形成される角部を{0001}面と略平行に切り欠くことで初期ファセット形成面20Dを作製したものである。 In FIG. 5(d), the initial facet formation surface 20D is created by cutting out the corner formed by the main surface 10 of a rectangular SiC seed and the seed side surface approximately parallel to the {0001} plane. .

(螺旋転位発生ライン)
螺旋転位発生ライン21は、複数の螺旋転位発生起点がライン状に存在する領域を意味する。図1では、螺旋転位発生ライン21として、第1の方向に延在する第1の螺旋転位発生ライン21a及び第1の方向と直交する第2の方向に延在する第2の螺旋転位発生ライン21bを図示している。
(Screw dislocation generation line)
The screw dislocation generation line 21 means a region where a plurality of screw dislocation generation starting points exist in a line. In FIG. 1, the screw dislocation generation line 21 includes a first screw dislocation generation line 21a extending in a first direction and a second screw dislocation generation line 21a extending in a second direction orthogonal to the first direction. 21b is illustrated.

初期ファセット形成面20が、螺旋転位発生ラインを有すると、SiCシード100を用いて結晶成長を行う際に、異種多形及び結晶転位の流出に伴う欠陥が結晶内部に発生することを抑制することができる。 When the initial facet formation surface 20 has a screw dislocation generation line, when crystal growth is performed using the SiC seed 100, it is possible to suppress the generation of defects inside the crystal due to outflow of different polymorphs and crystal dislocations. I can do it.

ここで、図6を用いて結晶成長の違いを説明すると同時に、螺旋転位発生起点22を有することで、異種多形の発生及び結晶転位の流出に伴う欠陥の発生を抑制することができることについて説明する。 Here, we will explain the difference in crystal growth using FIG. 6, and at the same time explain that by having the screw dislocation origin 22, it is possible to suppress the generation of heterogeneous polymorphism and the generation of defects due to the outflow of crystal dislocations. do.

図6(a)はステップフロー成長を模式的に示した図であり、(b)はファセット成長を模式的に示した図であり、(c)は螺旋転位を有する場合のファセット成長を模式的に示した図である。図6における点線は、{0001}面を示す。すなわち図6(a)の結晶成長面(SiCシード100の+Z側の面)は、{0001}面に対しオフセット角を有しており、主面10に対応する。一方、図6(b)及び(c)の結晶成長面(SiCシード100の+Z側の面)は、{0001}面と平行であり、初期ファセット形成面20に対応する。 FIG. 6(a) is a diagram schematically showing step flow growth, (b) is a diagram schematically showing facet growth, and (c) is a diagram schematically showing facet growth in the case of having a screw dislocation. FIG. The dotted line in FIG. 6 indicates the {0001} plane. That is, the crystal growth surface (+Z side surface of SiC seed 100) in FIG. 6A has an offset angle with respect to the {0001} plane and corresponds to main surface 10. On the other hand, the crystal growth plane (the +Z side plane of the SiC seed 100) in FIGS. 6(b) and 6(c) is parallel to the {0001} plane and corresponds to the initial facet formation plane 20.

SiCは、3C-SiC、4H-SiC、6H-SiC等の多形を有しており、これらの多形はc面方向(<0001>方向)から見た際の最表面構造に違いがない。そのため、c面方向に結晶成長する際に異なる多形(異種多形)に変化しやすい。これに対し、a面方向(<11-20>方向)から見た際の最表面構造は違いを有しており、a面方向への成長では、このような多形の違いを引き継ぐことができる。
図6(a)に示すように、ステップフロー成長は、a面方向に結晶が成長しながら、SiCシード100全体として+Z方向に成長する。すなわち、a面からの情報を引き継いだ形で結晶成長が行われるため、多形の違いを引き継ぐことができる。一方、図6(b)に示すように、結晶成長面が{0001}面と平行な場合は、c面方向に結晶が島状成長しながら、SiCシード100全体として+Z方向に成長する。c面からは多形の情報を得ることができないため、多形の違いを引き継ぐことができず、異種多形が発生する。
SiC has polymorphisms such as 3C-SiC, 4H-SiC, and 6H-SiC, and these polymorphisms have the same outermost surface structure when viewed from the c-plane direction (<0001> direction). . Therefore, during crystal growth in the c-plane direction, it tends to change into different polymorphs (heterogeneous polymorphs). On the other hand, the outermost surface structure when viewed from the a-plane direction (<11-20> direction) has a difference, and growth in the a-plane direction cannot inherit such polymorphic differences. can.
As shown in FIG. 6A, in the step flow growth, the SiC seed 100 as a whole grows in the +Z direction while the crystal grows in the a-plane direction. That is, since crystal growth is performed while inheriting information from the a-plane, differences in polymorphism can be inherited. On the other hand, as shown in FIG. 6B, when the crystal growth plane is parallel to the {0001} plane, the SiC seed 100 as a whole grows in the +Z direction while the crystal grows in an island shape in the c-plane direction. Since polymorphic information cannot be obtained from the c-plane, differences in polymorphism cannot be inherited, and different polymorphisms occur.

これに対し、図6(c)は結晶成長面に螺旋転位23を有する。図6(c)において螺旋転位23が無いと、図6(b)と同様に島状成長を行うため、異種多形の発生は抑制できない。しかしながら、螺旋転位23を有すると、螺旋転位23の螺旋部がステップを形成するため、a面方向への成長を可能とし、多形を引き継ぐことができる。図6(c)では螺旋転位発生起点22の一例である螺旋転位23を用いて説明したが、螺旋転位23以外の螺旋転位発生起点22を有する場合でも、螺旋転位発生起点22は結晶成長直後に螺旋転位23を生み出すため、同様のことが言える。また螺旋転位発生ラインは、螺旋転位発生起点の集合体であるため、螺旋転位発生ラインについても同様のことが言える。 On the other hand, FIG. 6(c) has screw dislocations 23 on the crystal growth plane. In FIG. 6(c), if there is no screw dislocation 23, island-like growth occurs as in FIG. 6(b), so the generation of heterogeneous polymorphism cannot be suppressed. However, when the screw dislocation 23 is present, the spiral portion of the screw dislocation 23 forms a step, which allows growth in the a-plane direction and allows the polymorphism to be inherited. In FIG. 6(c), the explanation was given using the screw dislocation 23 which is an example of the screw dislocation originating point 22, but even if there is a screw dislocation originating point 22 other than the screw dislocation 23, the screw dislocation originating point 22 will be generated immediately after crystal growth. The same can be said for creating a screw dislocation 23. Furthermore, since the screw dislocation generation line is a collection of screw dislocation generation points, the same can be said of the screw dislocation generation line.

次いで、螺旋転位発生起点をライン状にし、螺旋転位発生ラインとしていることについて説明する。 Next, it will be explained that the screw dislocation generation starting point is formed into a line shape to form a screw dislocation generation line.

大きなバーガースベクトルを有する螺旋転位はマイクロパイプとなり、最終デバイスの品質を劣化させる原因の一つとなる。
そのため、通常螺旋転位を設けた初期ファセット形成面20から結晶成長したファセット成長領域は、半導体デバイスとして用いない。
A screw dislocation with a large Burgers vector becomes a micropipe, which is one of the causes of deteriorating the quality of the final device.
Therefore, the facet growth region where crystals are grown from the initial facet formation surface 20 where screw dislocations are normally provided is not used as a semiconductor device.

これに対し螺旋転位発生起点をライン状に配置し、結晶成長を行うと、SiCインゴット及びSiCウェハに形成される螺旋転位もライン状に整列する。すなわち、螺旋転位の一部がマイクロパイプとなっていたとしても、マイクロパイプはライン状に並ぶこととなる。そのため、SiCウェハから半導体デバイスを得るダイシング工程において、この螺旋転位が密集したラインに沿って切断すると、半導体デバイス内にマイクロパイプ等の欠陥が含まれることを避けることができる。また螺旋転位によって異種多形の発生も抑制されるため、半導体デバイス内に異種多形や異種多形起因欠陥が発生することを抑制することもできる。
つまり、螺旋転位発生起点を任意に配置するのではなく、半導体デバイス作製工程におけるダイシングラインに沿うようにライン状に設けることで、得られる半導体デバイスの品質を高めることができる。
On the other hand, when crystal growth is performed with the screw dislocation generation starting points arranged in a line, the screw dislocations formed in the SiC ingot and SiC wafer are also aligned in a line. That is, even if some of the screw dislocations are micropipes, the micropipes are arranged in a line. Therefore, in the dicing process for obtaining semiconductor devices from a SiC wafer, cutting along lines where screw dislocations are densely packed can prevent defects such as micropipes from being included in the semiconductor devices. Further, since the occurrence of different polymorphisms due to screw dislocations is also suppressed, it is also possible to suppress the occurrence of different polymorphisms and defects due to different polymorphisms in the semiconductor device.
In other words, the quality of the resulting semiconductor device can be improved by arranging the screw dislocation generation starting point in a line along the dicing line in the semiconductor device manufacturing process instead of arranging it arbitrarily.

また螺旋転位が密集したライン(以下、「螺旋転位密集ライン」という)をダイシングラインと一致させることは、SiCインゴットを長尺化した際における半導体デバイスの高品質化にも繋がる。 Furthermore, aligning a line where screw dislocations are densely packed (hereinafter referred to as a "screw dislocation dense line") with a dicing line also leads to higher quality semiconductor devices when the SiC ingot is lengthened.

図7は、SiCシードから成長したSiCインゴットの成長前後の状態を模式的に示した図であり、図7(a)はSiCシート100のファセット形成面20から結晶成長したファセット成長領域210の断面を模式的に示したものであり、図7(b)は初期ファセット形成面20の一部を拡大した平面模式図であり、図7(c)はc面ファセット210bの一部を拡大した平面模式図である。 FIG. 7 is a diagram schematically showing the state before and after the growth of a SiC ingot grown from a SiC seed, and FIG. FIG. 7(b) is a schematic plan view showing an enlarged part of the initial facet forming surface 20, and FIG. 7(c) is a plan view showing an enlarged part of the c-plane facet 210b. It is a schematic diagram.

図7(a)に示すように、初期ファセット形成面20の螺旋転位発生起点22から生じた螺旋転位は、SiC単結晶の結晶成長が進むにつれて異符号の螺旋転位が互いに引き合い結合して消滅したり、基底面の欠陥に変換されたりする。そのため、初期ファセット形成面20に導入される螺旋転位発生起点の数が充分多くないと、図7(a)で示す結晶成長後半において充分な数の螺旋転位23を維持することができなくなる。螺旋転位23の数が充分でないと、SiCインゴット200の成長後半において異種多形の発生確率が高くなるという問題が生じる。これに対し、成長後半の異種多形の発生を抑制するために、螺旋転位発生起点22の数を増やすと、成長初期において螺旋転位が半導体デバイスの品質に影響を及ぼすマイクロパイプ等の欠陥になる可能性が高まるという問題が生じる。 As shown in FIG. 7(a), as the crystal growth of the SiC single crystal progresses, the screw dislocations generated from the screw dislocation originating point 22 on the initial facet forming surface 20 attract and combine with each other and disappear. or converted into defects in the basal plane. Therefore, if the number of screw dislocation generation points introduced into the initial facet forming surface 20 is not sufficiently large, it will not be possible to maintain a sufficient number of screw dislocations 23 in the latter half of the crystal growth shown in FIG. 7(a). If the number of screw dislocations 23 is not sufficient, a problem arises in that the probability of occurrence of heterogeneous polymorphism increases in the latter half of the growth of the SiC ingot 200. On the other hand, if the number of screw dislocation origin points 22 is increased in order to suppress the occurrence of heterogeneous polymorphism in the latter half of growth, screw dislocations will cause defects such as micropipes that affect the quality of semiconductor devices in the early stage of growth. The problem arises that the possibility increases.

これに対し、図7(b)に示すように、螺旋転位発生起点22を螺旋転位発生ライン21としてライン状に設ける場合は、螺旋転位発生ライン21内に高密度に螺旋転位発生起点22を導入することができる。螺旋転位発生起点22の数が充分多いため、図7(c)に示すようにc面ファセット210bでも充分な数の螺旋転位23を維持することができる。その結果、SiC単結晶を長尺成長させても異種多形の発生を抑制し続けることができる。また高密度な螺旋転位23の一部がマイクロパイプになったとしても、ダイシングライン状に欠陥が生じることとなり、半導体デバイスの品質への影響を避けることができる。 On the other hand, as shown in FIG. 7(b), when the screw dislocation generating points 22 are provided in a line shape as the screw dislocation generating line 21, the screw dislocation generating points 22 are introduced in a high density within the screw dislocation generating line 21. can do. Since the number of screw dislocation originating points 22 is sufficiently large, a sufficient number of screw dislocations 23 can be maintained even in the c-plane facet 210b, as shown in FIG. 7(c). As a result, even if the SiC single crystal is grown into a long length, the generation of different polymorphisms can be continuously suppressed. Further, even if some of the high-density screw dislocations 23 become micropipes, defects will occur in the shape of dicing lines, and this can be avoided from affecting the quality of the semiconductor device.

螺旋転位発生起点22は、主面10よりオフセット上流側に存在することが好ましい。すなわち、初期ファセット形成面20は、主面10よりオフセット上流に存在することが好ましい。図6(a)で示したように、ステップフロー成長は、a面方向に結晶が成長しながら、SiCシード100全体として+Z方向に成長する。そのため、オフセット上流側の情報は、オフセット下流側に伝わりやすい。したがって、オフセット上流側に螺旋転位発生起点22を有する初期ファセット形成面20を設け、異種多形の発生及び結晶転位の流出に伴う欠陥の発生を抑制することができれば、オフセット下流側での発生も同時に抑制することにつながる。すなわち、主面10上に結晶成長することで得られる高品質領域に、螺旋転位や異種多形等が流れることを抑制し、より高品質なSiCインゴットを作製することができる。 It is preferable that the screw dislocation occurrence origin 22 exists on the offset upstream side from the main surface 10. That is, it is preferable that the initial facet forming surface 20 is located upstream of the main surface 10 in an offset manner. As shown in FIG. 6A, in the step flow growth, the SiC seed 100 as a whole grows in the +Z direction while the crystal grows in the a-plane direction. Therefore, information on the upstream side of the offset is easily transmitted to the downstream side of the offset. Therefore, if the initial facet formation surface 20 having the screw dislocation origination point 22 is provided on the upstream side of the offset and the generation of heterogeneous polymorphism and the generation of defects due to the outflow of crystal dislocations can be suppressed, the generation on the downstream side of the offset can also be suppressed. At the same time, it leads to suppression. That is, it is possible to suppress the flow of screw dislocations, different polymorphisms, etc. into the high quality region obtained by crystal growth on the main surface 10, and to produce a higher quality SiC ingot.

螺旋転位発生ライン22を構成する第1の螺旋転位発生ライン21aと第2の螺旋転位発生ライン21bは互いに直交することが好ましい。半導体デバイスとしてチップ化する際には、SiCウェハを矩形に分断することが多い。そのため第1の螺旋転位発生ライン21aと第2の螺旋転位発生ラインが直交していると、高品質な半導体デバイスの取れ数を多くすることができる。 It is preferable that the first screw dislocation generation line 21a and the second screw dislocation generation line 21b constituting the screw dislocation generation line 22 are orthogonal to each other. When chipping semiconductor devices, SiC wafers are often cut into rectangular shapes. Therefore, if the first screw dislocation generation line 21a and the second screw dislocation generation line are perpendicular to each other, it is possible to increase the number of high-quality semiconductor devices.

第1の螺旋転位発生ライン21aが延在する第1の方向は、{1-100}面と平行な方向または{11-20}面と平行な方向のいずれかであることが好ましく、オフセット成長方向に対して垂直であることが好ましい。
面方位に合せて螺旋転位発生ライン21が存在すれば、ダイシングラインの設定が容易になると共に、ダイシングによるチップ化が容易になる。また第1の螺旋転位発生ライン21aがオフセット成長方向に対して垂直に配置されていると、成長方向全面において異種多形の発生を避けることができる。
The first direction in which the first screw dislocation generation line 21a extends is preferably either a direction parallel to the {1-100} plane or a direction parallel to the {11-20} plane. Preferably perpendicular to the direction.
If the screw dislocation generation line 21 is present in accordance with the surface orientation, it becomes easy to set the dicing line and also facilitate the formation of chips by dicing. Moreover, if the first screw dislocation generation line 21a is arranged perpendicularly to the offset growth direction, generation of different types of polymorphism can be avoided over the entire surface in the growth direction.

SiCシード100における螺旋転位発生ライン21の占める面積率は、50%以下であることが好ましく、30%以下であることがより好ましい。螺旋転位発生ライン21は、ダイシング工程において切断される部分である。そのため、この部分の面積率がSiCシード100に対して高いと、半導体デバイスとして利用できる割合が少なくなるか、作成した半導体デバイスの特性が悪化する。 The area ratio occupied by the screw dislocation generating line 21 in the SiC seed 100 is preferably 50% or less, more preferably 30% or less. The screw dislocation generation line 21 is a portion that is cut in the dicing process. Therefore, if the area ratio of this part is high with respect to the SiC seed 100, the ratio that can be used as a semiconductor device will decrease, or the characteristics of the produced semiconductor device will deteriorate.

螺旋転位発生ライン21の占める面積率は、「螺旋転位発生ラインの幅×長さの総和」で定義する。ここで実際には、螺旋転位発生ライン21は、複数の螺旋転位発生起点が密集し、ライン状に見えるものである。そのため、螺旋転位発生ラインの「幅」及び「長さ」は実際には測定できるものではない。そこで螺旋転位発生ラインの「幅」及び「長さ」は、本明細書において以下のように定義する。
まず「幅」は、螺旋転位発生起点の密度分布から求める。螺旋転位発生ラインの延在方向と直交する方向に螺旋転位発生起点の密度分布を測定し、最大の螺旋転位発生起点密度に対し1/10となる点を結んだ幅とする。この幅は、螺旋転位発生起点を設ける方法によって異なるが、例えば機械加工により人工的に螺旋転位発生起点を設ける場合は、100μm程度となる。この100μmという幅は、一般的なダイシングの幅とも一致し、半導体デバイスの取れ効率の観点から好ましい面積率を設定している趣旨とも一致する。
一方で、「長さ」は、以下のような手順で求める。隣接する螺旋転位発生起点同士の距離が0.25cm以下の場合、それらを繋ぎ、螺旋転位発生ラインが延在していると判定する。これは、螺旋転位発生起点が4個/cm以上の頻度で存在すれば、充分に異種多形の発生を抑制できるためである。そして、螺旋転位発生ラインの一方の終端から他方の終端に向けて、螺旋転位発生ラインの延在方向と平行な垂線を下し、この長さを螺旋転位発生ラインの長さとする。
The area ratio occupied by the screw dislocation generation line 21 is defined as "the sum of the width x length of the screw dislocation generation line". Here, in reality, the screw dislocation generation line 21 has a plurality of screw dislocation generation starting points clustered together and looks like a line. Therefore, the "width" and "length" of the screw dislocation generating line cannot actually be measured. Therefore, the "width" and "length" of the screw dislocation generation line are defined as follows in this specification.
First, the "width" is determined from the density distribution of the starting point of screw dislocation. The density distribution of screw dislocation generation points is measured in a direction perpendicular to the extending direction of the screw dislocation generation line, and the width is defined as the width connecting the points that are 1/10 of the maximum screw dislocation generation point density. This width varies depending on the method of providing the screw dislocation generating point, but for example, when the screw dislocation generating point is artificially provided by machining, it is about 100 μm. This width of 100 μm coincides with the width of general dicing, and also coincides with the purpose of setting a preferable area ratio from the viewpoint of semiconductor device removal efficiency.
On the other hand, the "length" is determined by the following procedure. When the distance between adjacent screw dislocation occurrence starting points is 0.25 cm or less, they are connected and it is determined that a screw dislocation occurrence line extends. This is because if the number of screw dislocation starting points is present at a frequency of 4 or more per centimeter, the occurrence of different polymorphisms can be sufficiently suppressed. Then, a perpendicular line parallel to the extending direction of the screw dislocation generation line is drawn from one end of the screw dislocation generation line to the other end, and this length is defined as the length of the screw dislocation generation line.

螺旋転位発生起点22は、SiCシードに初期から備えられた螺旋転位であることがもっとも望ましい。螺旋転位発生起点22がSiCシード100に初期から備えられた螺旋転位であれば、成長過程において、螺旋転位23の数の増減や、位置の変化等を抑制することができる。SiCシード100に初期から備えられた1つの螺旋転位は、貫通転位であるため、成長過程においても1つの螺旋転位として機能する。これに対して、螺旋転位発生起点22が、例えば結晶の歪み等であると、成長過程において複数の螺旋転位を発生させる場合がある等、螺旋転位の数の増減や、位置の変化等を生み出すおそれがある。これらのSiCシードに初期から備えられた螺旋転位以外の螺旋転位発生起点を導入する場合でも、導入密度や導入強度を操作することで、初期に発生する螺旋転位の数と位置を操作できる。しかしながら、SiCシードに初期から備えられた螺旋転位そのものを利用すれば、導入密度や導入強度等を操作しなくても、確実に成長過程においても螺旋転位を導入することができる。 It is most desirable that the screw dislocation origin 22 is a screw dislocation that is provided in the SiC seed from the beginning. If the screw dislocation origin 22 is a screw dislocation that is provided in the SiC seed 100 from the beginning, it is possible to suppress an increase or decrease in the number of screw dislocations 23 or a change in their position during the growth process. Since one screw dislocation provided in the SiC seed 100 from the beginning is a threading dislocation, it also functions as one screw dislocation during the growth process. On the other hand, if the screw dislocation origination point 22 is caused by distortion of the crystal, for example, multiple screw dislocations may be generated during the growth process, resulting in an increase/decrease in the number of screw dislocations or a change in position. There is a risk. Even when introducing a screw dislocation generation starting point other than the screw dislocation provided in these SiC seeds from the beginning, the number and position of the screw dislocations that occur initially can be manipulated by manipulating the introduction density and introduction intensity. However, by using the screw dislocation itself that is provided in the SiC seed from the beginning, screw dislocation can be reliably introduced even during the growth process without manipulating the introduction density, introduction strength, etc.

(変形例)
以上、本発明の一態様に係るSiCシードについて図面を参照して説明したが、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更を加えることができる。
(Modified example)
Although the SiC seed according to one aspect of the present invention has been described above with reference to the drawings, various changes can be made to the above structure without departing from the gist of the present invention.

例えば、図1では、第1の螺旋転位発生ライン21aと第2の螺旋転位発生ライン21bのそれぞれが周期的に配列し、格子状の螺旋転位発生ライン21を構成している場合を例に説明したが、螺旋転位発生ライン21は、この態様に限られない。 For example, in FIG. 1, a case will be explained in which the first screw dislocation generation line 21a and the second screw dislocation generation line 21b are arranged periodically to form a lattice-like screw dislocation generation line 21. However, the screw dislocation generation line 21 is not limited to this embodiment.

例えば図8に示すように、螺旋転位発生ライン21が、第2の螺旋転位発生ライン21bを有さず、第1の方向に延在する第1の螺旋転位発生ライン21aのみからなる場合でもよい。この場合、第1の方向と直交する第2の方向へのダイシングは任意の位置で行うことができる。 For example, as shown in FIG. 8, the screw dislocation generation line 21 may not include the second screw dislocation generation line 21b and may consist only of the first screw dislocation generation line 21a extending in the first direction. . In this case, dicing in the second direction perpendicular to the first direction can be performed at any position.

また図9に示すように、螺旋転位発生ライン21が各1本の第1の螺旋転位発生ライン21a及び第2の螺旋転位発生ライン21bからなる場合でもよい。この場合、チップ化される半導体デバイスの角が、螺旋転位発生ライン21の交差する部分になるように切断される。 Further, as shown in FIG. 9, the screw dislocation generation line 21 may be composed of a first screw dislocation generation line 21a and a second screw dislocation generation line 21b. In this case, the corner of the semiconductor device to be chipped is cut at the intersection of the screw dislocation generation lines 21.

また図10に示すように、螺旋転位発生ライン21によって囲まれる領域25のサイズが大きい場合は、螺旋転位発生ライン21と別に領域25の中に、僅かに螺旋転位発生起点22を導入してもよい。領域25の中に螺旋転位発生ライン21と別に螺旋転位発生起点22を導入すると、領域25のサイズが大きくても充分に異種多形の発生を抑制することができる。一方、領域25内に螺旋転位発生起点22を導入すると、半導体デバイスの中にマイクロパイプが導入される可能性はある。しかしながら、螺旋転位発生起点22の導入量が僅かであれば、その可能性を十分低くすることができる。 Further, as shown in FIG. 10, when the size of the region 25 surrounded by the screw dislocation generation line 21 is large, a small amount of the screw dislocation generation point 22 may be introduced into the region 25 separately from the screw dislocation generation line 21. good. If the screw dislocation generation point 22 is introduced into the region 25 separately from the screw dislocation generation line 21, the generation of different types of polymorphism can be sufficiently suppressed even if the size of the region 25 is large. On the other hand, if the screw dislocation generation starting point 22 is introduced into the region 25, there is a possibility that a micropipe will be introduced into the semiconductor device. However, if the amount of screw dislocation originating points 22 introduced is small, this possibility can be sufficiently reduced.

この他にも、螺旋転位発生ライン21によって囲まれる領域の形状を正方形状ではなく、長方形状等にしてもよい。 In addition to this, the shape of the area surrounded by the screw dislocation generation line 21 may be made into a rectangular shape or the like instead of a square shape.

また例えば、図1では主面20を有する場合について説明したが、オフセット角を有する主面を有さず、全面初期ファセット形成面となるSiCシードを用いてもよい。またオフセット角を有する主面に対して、初期ファセット形成面の占める面積率が大きいSiCシードを用いてもよい。
主面が無い又は主面の面積率が小さい場合でも、初期ファセット形成面内に十分に螺旋転位発生起点を設けることができれば、異種多形は十分に抑制することができる。また初期ファセット形成面上にSiCをオン成長させると、第1の螺旋転位発生ラインの位置を制御しやすくなる。
Furthermore, for example, although a case has been described in which the main surface 20 is provided in FIG. 1, a SiC seed that does not have a main surface having an offset angle and whose entire surface is an initial facet formation surface may be used. Further, a SiC seed may be used in which the initial facet formation surface occupies a large area ratio with respect to the main surface having an offset angle.
Even if there is no main surface or the area ratio of the main surface is small, if sufficient screw dislocation starting points can be provided within the initial facet formation surface, heterogeneous polymorphism can be sufficiently suppressed. Further, by on-growing SiC on the initial facet formation surface, it becomes easier to control the position of the first screw dislocation generation line.

上述のように、本発明の一態様に係るSiCシードは、螺旋転位発生起点が集合した螺旋転位発生ラインを有する。そのため、本発明の一態様に係るSiCシードを用いることで、SiC単結晶を結晶成長させる際に、異種多形の発生を抑制することができる。また螺旋転位発生起点がライン状に配列していることで、半導体デバイスを切り出す前のSiCウェハにおけるマイクロパイプ等の欠陥をライン状に配列させることができる。すなわち、このラインに沿って半導体デバイスを切り出すことで、異種多形及び欠陥の少ない高品質な半導体デバイスを得ることができる。 As described above, the SiC seed according to one aspect of the present invention has a screw dislocation generation line where screw dislocation generation points are gathered. Therefore, by using the SiC seed according to one embodiment of the present invention, generation of different polymorphisms can be suppressed when growing a SiC single crystal. Furthermore, since the screw dislocation starting points are arranged in a line, defects such as micropipes in the SiC wafer before cutting out semiconductor devices can be arranged in a line. That is, by cutting out a semiconductor device along this line, a high-quality semiconductor device with fewer heterogeneous polymorphisms and fewer defects can be obtained.

(SiCインゴット)
図11は、本発明の一態様に係るSiCインゴットの一部の断面を模式的に示した図である。また図12は、図11のB-B’面でSiCインゴットを切断した切断面のファセット成長領域付近を模式的に示した図である。
(SiC ingot)
FIG. 11 is a diagram schematically showing a cross section of a portion of a SiC ingot according to one embodiment of the present invention. Further, FIG. 12 is a diagram schematically showing the vicinity of the facet growth region of a cut surface of the SiC ingot taken along the BB' plane in FIG.

SiCインゴット200は、前述のSiCシード100から成長したものである。SiCインゴット200は、SiCシード100の初期ファセット形成面20からSiCの成長方向全域に渡って、ファセット成長領域210を有する。ここで、「SiCの成長方向全域」とは、SiCインゴット200を成長させる際の、成長初期から成長が終了するまでと言う意味であり、図11で示すSiCシード100の表面から、ファセット成長領域210の最表面のc面ファセット210bに至るまで、結晶成長方向にファセット成長領域が途切れないことを意味する。 SiC ingot 200 is grown from SiC seed 100 described above. The SiC ingot 200 has a facet growth region 210 extending from the initial facet formation surface 20 of the SiC seed 100 over the entire region in the SiC growth direction. Here, "the entire area in the growth direction of SiC" means from the initial stage of growth to the end of growth when growing the SiC ingot 200, from the surface of the SiC seed 100 shown in FIG. 11 to the facet growth region. This means that the facet growth region is uninterrupted in the crystal growth direction up to the c-plane facet 210b on the outermost surface of 210.

初期ファセット成長領域210は、螺旋転位密集部211を有する。螺旋転位密集部とは、螺旋転位発生ライン21によって初期ファセット210内に導入された螺旋転位の集合体である。ここで密集とは、4個/cm以上の頻度で存在すれば、密集と定義する。
螺旋転位密集部211は、SiCシード100における螺旋転位発生ライン21からSiCの成長方向(c面方向に垂直な方向)に延在している。螺旋転位発生ライン21が第1の螺旋転位発生ライン21a及び第2の螺旋転位発生ライン21bからなる場合は、螺旋転位密集部211も第1の螺旋転位密集部211aと第2の螺旋転位密集部211bからなる。
The initial facet growth region 210 has a screw dislocation dense region 211 . The screw dislocation dense area is a collection of screw dislocations introduced into the initial facet 210 by the screw dislocation generation line 21. Here, densely packed is defined as densely packed if they exist at a frequency of 4 pieces/cm or more.
The screw dislocation dense region 211 extends from the screw dislocation generation line 21 in the SiC seed 100 in the SiC growth direction (direction perpendicular to the c-plane direction). When the screw dislocation generation line 21 is composed of the first screw dislocation generation line 21a and the second screw dislocation generation line 21b, the screw dislocation dense portion 211 also includes the first screw dislocation dense portion 211a and the second screw dislocation dense portion. 211b.

初期ファセット成長領域210が、SiCの成長方向全域に渡って延在する螺旋転位密集部211を有するということは、SiCの成長過程で異種多形の発生が好適に抑制されていることを意味する。すなわち、初期ファセット成長領域210内に螺旋転位密集部211を有するSiCインゴットは、異種多形及び結晶欠陥等が少ないものとなる。 The fact that the initial facet growth region 210 has a screw dislocation dense region 211 extending over the entire SiC growth direction means that the generation of heterogeneous polymorphism is suitably suppressed during the SiC growth process. . That is, the SiC ingot having the screw dislocation dense portion 211 in the initial facet growth region 210 has fewer heterogeneous polymorphisms and crystal defects.

c面ファセット210bに対して直交する方向から平面視した際に、SiCシード100の初期ファセット形成面20と、ファセット成長領域210の最表面のc面ファセット210bとが、少なくとも一部で重なっていることが好ましい。成長前後における2つの面が互いにこの関係を満たしていると、ファセット成長領域210が制御された所定の位置に配置されていることとなる。成長過程で、ファセット成長領域210がオフセット下流側に移動してしまうと、SiCシード100に設けた螺旋転位発生ラインの形状が崩れることがある。螺旋転位発生ラインは、SiCウェハをチップ化する際のダイシングラインに合せて設定しているため、形状が崩れると半導体デバイスの取れ数が減少してしまう。 When viewed in plan from a direction perpendicular to the c-plane facet 210b, the initial facet formation surface 20 of the SiC seed 100 and the c-plane facet 210b on the outermost surface of the facet growth region 210 overlap at least in part. It is preferable. When the two surfaces before and after growth satisfy this relationship, the facet growth region 210 is placed at a controlled predetermined position. During the growth process, if the facet growth region 210 moves to the offset downstream side, the shape of the screw dislocation generation line provided on the SiC seed 100 may collapse. Since the screw dislocation generation line is set in accordance with the dicing line when converting the SiC wafer into chips, if the shape is distorted, the number of semiconductor devices that can be obtained will decrease.

SiCインゴット200のSiCシード100から成長した部分の厚みは、30mm以上であることが好ましく、50mm以上であることがより好ましい。上述のように、SiCインゴット200の長尺化には、螺旋転位を導入することに伴う異種多形の抑制と、螺旋転位を導入することに伴うマイクロパイプの発生を両立することが極めて難しい。しかしながら、螺旋転位発生部211がダイシングラインに沿って形成されていることで、任意の密度で螺旋転位を導入することができ、SiCインゴット200の長尺化を成すことができる。 The thickness of the portion of the SiC ingot 200 grown from the SiC seed 100 is preferably 30 mm or more, more preferably 50 mm or more. As described above, when increasing the length of the SiC ingot 200, it is extremely difficult to simultaneously suppress heterogeneous polymorphism due to the introduction of screw dislocations and the generation of micropipes due to the introduction of screw dislocations. However, by forming the screw dislocation generating portion 211 along the dicing line, screw dislocations can be introduced at any density, and the SiC ingot 200 can be made longer.

上述のように、本発明の一態様に係るSiCインゴット200は、半導体デバイスに影響を及ぼさない所定の位置に螺旋転位が配設されている。そのため、長尺のSiCインゴットを得ることができる。またこのSiCインゴットを用いることで、高品質な半導体デバイスが得ることができる。 As described above, in the SiC ingot 200 according to one aspect of the present invention, screw dislocations are disposed at predetermined positions that do not affect semiconductor devices. Therefore, a long SiC ingot can be obtained. Moreover, by using this SiC ingot, a high quality semiconductor device can be obtained.

(SiCウェハ)
図13は、本発明の一態様に係るSiCウェハの平面模式図である。SiCウェハ300は、ファセット成長痕310を有する。SiCウェハ300は、上述のSiCインゴット200を切断したものである。
(SiC wafer)
FIG. 13 is a schematic plan view of a SiC wafer according to one embodiment of the present invention. SiC wafer 300 has facet growth marks 310. SiC wafer 300 is obtained by cutting SiC ingot 200 described above.

ファセット成長痕310は、SiCインゴットのファセット成長領域210をc面と平行に切断した切断面に対応する。そのため、ファセット成長痕310は、螺旋転位密集ライン311を有する。図13では、螺旋転位密集ライン311は、第1の方向に延在する第1の螺旋転位密集ライン311a、及び、第1の方向と直交する第2の方向に延在する第2の螺旋転位密集ライン311bからなる。 The facet growth trace 310 corresponds to a cut surface obtained by cutting the facet growth region 210 of the SiC ingot parallel to the c-plane. Therefore, the facet growth trace 310 has a screw dislocation dense line 311. In FIG. 13, the screw dislocation dense line 311 includes a first screw dislocation dense line 311a extending in a first direction, and a second screw dislocation dense line 311a extending in a second direction perpendicular to the first direction. It consists of dense lines 311b.

螺旋転位密集ライン311は、前述の螺旋転位発生ライン21から成長したものであり、螺旋転位発生部211をc面と平行な面で切断したものである。そのため、螺旋転位密集ライン311は、図13の態様に限られず、螺旋転位発生ライン21と同様の態様をとることができる。すなわち、図7~図10等に示すような構成とすることができる。 The screw dislocation dense line 311 has grown from the above-described screw dislocation generation line 21, and is obtained by cutting the screw dislocation generation portion 211 along a plane parallel to the c-plane. Therefore, the screw dislocation dense line 311 is not limited to the mode shown in FIG. 13, but can take the same mode as the screw dislocation generation line 21. That is, configurations such as those shown in FIGS. 7 to 10 can be adopted.

SiCウェハ300における螺旋転位密集ライン311の占める面積率は、50%以下であることが好ましく、30%以下であることがより好ましい。ダイシング工程においては、螺旋転位密集ライン311に沿って切断を行う。そのため、この部分の面積率がSiCウェハ300に対して高いと、半導体デバイスとして利用できる割合が少なくなるか、作製した半導体デバイスの特性が悪化する。ここで、螺旋転位密集ラインの面積率は、上述の螺旋転位発生ラインと同様の定義で算出することができる。 The area ratio occupied by the screw dislocation dense lines 311 in the SiC wafer 300 is preferably 50% or less, more preferably 30% or less. In the dicing process, cutting is performed along the screw dislocation dense line 311. Therefore, if the area ratio of this portion is high with respect to the SiC wafer 300, the ratio that can be used as a semiconductor device will decrease, or the characteristics of the manufactured semiconductor device will deteriorate. Here, the area ratio of the screw dislocation dense line can be calculated using the same definition as the above-mentioned screw dislocation generation line.

半導体デバイスを作製する際のダイシングは、螺旋転位密集ライン311に沿って行う。そのため、本発明の一態様に係るSiCウェハを用いることで、高品質な半導体デバイスを得ることができる。 Dicing when manufacturing a semiconductor device is performed along the screw dislocation dense line 311. Therefore, by using the SiC wafer according to one embodiment of the present invention, a high-quality semiconductor device can be obtained.

また図14は、本発明の一態様に係るSiCウェハの一部を拡大した平面模式図である。図14に示すように、SiCウェハ300には、ダイシング予定領域321と、ダイシング予定領域321に囲まれたデバイス作製領域323と、ダイシング予定領域321とデバイス作製領域323とに挟まれた外周領域322を有する。ダイシング予定領域321は、ダイシング予定ライン321aを中心に幅を持つ領域である。 Further, FIG. 14 is a schematic plan view showing an enlarged portion of a SiC wafer according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 14, the SiC wafer 300 includes a dicing area 321, a device fabrication area 323 surrounded by the dicing area 321, and an outer peripheral area 322 sandwiched between the dicing area 321 and the device fabrication area 323. has. The dicing scheduled area 321 is an area having a width centered around the dicing scheduled line 321a.

上述の第1の螺旋転位密集ライン311a及び第2の螺旋転位密集ライン311bの幅は、隣接するデバイス作製領域323間の幅d2より狭いことが好ましく、ダイシング予定領域321の幅より狭いことがより好ましい。螺旋転位密集ラインの幅は、上述の螺旋転位発生ラインと同様の定義で求める。
ダイシング予定領域321はダイシング工程で除去されるため、螺旋転位密集ラインの幅がダイシング予定領域321の幅d1より狭いと、チップ化された半導体デバイス内に螺旋転位が含まれることを避けることができる。
また螺旋転位密集ラインの幅が、隣接するデバイス作製領域323間の幅d2より狭い場合は、外周領域322の一部に螺旋転位が導入されることとなる。しかしながら、外周領域はデバイス駆動時に強い電界は加わらず、デバイスとして駆動するアクティブ領域ではない。そのため外周領域に螺旋転位が導入されていても、得られる半導体デバイスは好適に駆動することができる。
The widths of the first screw dislocation dense line 311a and the second screw dislocation dense line 311b described above are preferably narrower than the width d2 between adjacent device fabrication regions 323, and more preferably narrower than the width of the dicing scheduled region 321. preferable. The width of the screw dislocation dense line is determined by the same definition as the above-mentioned screw dislocation generation line.
Since the dicing target area 321 is removed in the dicing process, if the width of the screw dislocation dense line is narrower than the width d1 of the dicing target area 321, it is possible to avoid screw dislocations from being included in the chipped semiconductor device. .
Further, if the width of the screw dislocation dense line is narrower than the width d2 between adjacent device fabrication regions 323, screw dislocations will be introduced into a part of the outer peripheral region 322. However, the outer peripheral region is not subjected to a strong electric field when driving the device, and is not an active region that is driven as a device. Therefore, even if screw dislocations are introduced into the outer peripheral region, the resulting semiconductor device can be suitably driven.

すなわち、螺旋転位密度は、デバイス作製領域323、外周領域322、ダイシング予定領域の順で小さくなっていることが好ましい。 That is, it is preferable that the screw dislocation density decreases in the order of device fabrication region 323, outer peripheral region 322, and dicing scheduled region.

図14に示すSiCウェハから切り出された半導体デバイスは、デバイスとして駆動するアクティブ領域と、アクティブ領域を囲む外周領域を有する。半導体デバイスにおけるアクティブ領域は、図14に示すデバイス作製領域323に対応し、半導体デバイスにおける外周領域は、図14に示す外周領域322に対応する。この際、外周領域の螺旋転位密度は、アクティブ領域の螺旋転位密度以下である。アクティブ領域の螺旋転位密度が少ないことで、半導体デバイスの高品質化、長寿命化を実現することができる。 The semiconductor device cut out from the SiC wafer shown in FIG. 14 has an active region that is driven as a device and an outer peripheral region surrounding the active region. The active region in the semiconductor device corresponds to the device manufacturing region 323 shown in FIG. 14, and the outer peripheral region in the semiconductor device corresponds to the outer peripheral region 322 shown in FIG. 14. At this time, the screw dislocation density in the outer peripheral region is less than or equal to the screw dislocation density in the active region. By reducing the density of screw dislocations in the active region, it is possible to achieve higher quality and longer life of semiconductor devices.

(半導体デバイスの製造方法)
本発明の一態様に係る半導体デバイスの製造方法は、所定のSiCウェハを準備する工程と、SiCウェハの螺旋転位密集ラインに沿ってSiCウェハを分断する工程と、を有する。
(Method for manufacturing semiconductor devices)
A method for manufacturing a semiconductor device according to one aspect of the present invention includes the steps of preparing a predetermined SiC wafer, and dividing the SiC wafer along lines with a high concentration of screw dislocations in the SiC wafer.

<SiCウェハの準備工程>
SiCウェハは、SiCシードから成長したSiCインゴットを切断することで得ることができる。そのため、まずSiCシードの製造工程について説明する。
<SiC wafer preparation process>
SiC wafers can be obtained by cutting SiC ingots grown from SiC seeds. Therefore, first, the manufacturing process of SiC seeds will be explained.

まず、SiCシードを、既に結晶成長により作製した別のSiC単結晶からワイヤーソー等により切り出す。このSiCシードを切り出すSiC単結晶は、欠陥等の少ない高品質なものであることが好ましい。基礎となるSiC単結晶の品質が高ければ、SiCシードも高品質となる。SiCシードが高品質であれば、そのSiCシードを結晶成長させて得られるSiCインゴット、SiCウェハの品質を高めることができる。 First, a SiC seed is cut out from another SiC single crystal already produced by crystal growth using a wire saw or the like. The SiC single crystal from which this SiC seed is cut out is preferably of high quality with few defects. If the quality of the underlying SiC single crystal is high, the quality of the SiC seed will also be high. If the SiC seed is of high quality, the quality of the SiC ingot and SiC wafer obtained by crystal growth of the SiC seed can be improved.

ここで、欠陥(螺旋転位を含む)の極めて少ない高品質なSiC単結晶は、RAF法等によって得ることができる。RAF法により得られた高品質なSiC単結晶をスライスすることにより、高品質なSiCシードを作製することができる。このとき、SiC単結晶からスライスするSiCシードの角度を調整することで、{0001}面に対し2°以上20°以下のオフセット角を有する主面を形成することができる。 Here, a high quality SiC single crystal with extremely few defects (including screw dislocations) can be obtained by the RAF method or the like. A high quality SiC seed can be produced by slicing a high quality SiC single crystal obtained by the RAF method. At this time, by adjusting the angle of the SiC seed sliced from the SiC single crystal, a main surface having an offset angle of 2° or more and 20° or less with respect to the {0001} plane can be formed.

次いで、スライスされたSiCシードの一部をさらに切り欠くことにより、副成長面を形成する。副成長面を形成する方法は、特に制限されるものではなく、公知の方法を用いることができる。 Next, a sub-growth surface is formed by further cutting out a part of the sliced SiC seed. The method for forming the sub-growth surface is not particularly limited, and any known method can be used.

次いで、{0001}面に対する傾斜角θが何れの方向にも絶対値で2°未満である初期ファセット形成面を形成する。初期ファセット形成面は、副成長面と同様に、SiC単結晶の一部を切り欠くことにより形成することができる。初期ファセット形成面の{0001}面との角度ずれ等は、X線トポグラフィーで結晶面を確認した上で、初期ファセット形成面を切り欠くことで、調整することができる。また、SiC単結晶内に、螺旋転位発生起点となる螺旋転位が十分に存在することがX線トポグラフィー等で確認できた際には、それらの螺旋転位が含まれるように初期ファセット形成面を切り欠くことが好ましい。 Next, an initial facet formation surface is formed in which the inclination angle θ with respect to the {0001} plane is less than 2° in absolute value in any direction. Similar to the sub-growth surface, the initial facet formation surface can be formed by cutting out a part of the SiC single crystal. The angular deviation of the initial facet formation surface from the {0001} plane can be adjusted by notching the initial facet formation surface after confirming the crystal plane using X-ray topography. In addition, when it is confirmed by X-ray topography etc. that there are sufficient screw dislocations that serve as the origin of screw dislocation generation in the SiC single crystal, the initial facet formation surface is adjusted to include those screw dislocations. It is preferable to cut out.

そして切り欠くことで形成された初期ファセット形成面に螺旋転位発生ラインを設ける。螺旋転位発生ラインを設ける方法としては、例えば、機械加工、イオン注入、レーザーマーキング加工などによって表面に結晶構造が乱れた層を作製することができる。これらの結晶構造が乱れた層上に、整った結晶構造を成長させるためには、その乱れを何らかの形で吸収しなければならない。そのため、螺旋転位発生ラインを構成する螺旋転位発生起点は、結晶成長の段階で螺旋転位となる。 Then, a screw dislocation generation line is provided on the initial facet formation surface formed by notching. As a method for providing screw dislocation generation lines, for example, a layer with a disordered crystal structure on the surface can be created by machining, ion implantation, laser marking, or the like. In order to grow a well-ordered crystal structure on a layer with a disordered crystal structure, the disorder must be absorbed in some way. Therefore, the screw dislocation generation starting points forming the screw dislocation generation line become screw dislocations at the stage of crystal growth.

また初期ファセット形成面に、化学処理をさらに施すことが好ましい。初期ファセット形成面に化学処理を施すと、非常に微小なステップが初期ファセット形成面に形成される。初期ファセット形成面がステップを有すると、結晶成長の初期の段階から初期ファセット形成面の一部はステップフロー成長を行うことが可能となり、より異種多形の発生及び結晶転位の流出に伴う欠陥の発生を抑制することができる。 Further, it is preferable to further perform chemical treatment on the initial facet formation surface. When the initial facet formation surface is chemically treated, very minute steps are formed on the initial facet formation surface. When the initial facet formation surface has a step, a part of the initial facet formation surface can undergo step flow growth from the initial stage of crystal growth, which further reduces the generation of heterogeneous polymorphism and the formation of defects due to the outflow of crystal dislocations. The occurrence can be suppressed.

螺旋転位発生ラインが形成されたSiCシードを用いてSiCインゴットを作製する。SiCインゴットは、SiCシード上にSiCをエピタキシャル成長させることで、得ることができる。 A SiC ingot is produced using a SiC seed in which a screw dislocation generation line is formed. A SiC ingot can be obtained by epitaxially growing SiC on a SiC seed.

SiCインゴットを作製する際には、成長段階での等温面が、初期ファセット形成面と平行な面に対する傾斜角δが何れの方向にも絶対値で2°未満であるとなるように結晶成長させることが好ましい。 When producing a SiC ingot, the crystal is grown so that the isothermal surface at the growth stage has an inclination angle δ of less than 2° in absolute value with respect to a plane parallel to the initial facet formation surface in any direction. It is preferable.

等温面を初期ファセット形成面と平行な面に対する傾斜角δが何れの方向にも絶対値で2°未満であるとなるように、制御すると、SiCインゴットのファセット成長領域の位置を制御することができる。これは、SiCの結晶成長面の形状は、基本的には、等温面とほぼ同一の形状となるためである。 By controlling the isothermal surface so that the inclination angle δ with respect to a plane parallel to the initial facet formation surface is less than 2° in absolute value in any direction, it is possible to control the position of the facet growth region of the SiC ingot. can. This is because the shape of the crystal growth surface of SiC is basically almost the same as the isothermal surface.

SiCの結晶成長は、SiCシードの状態から始まる。SiCシードは、初期ファセット形成面を有するため、成長の極初期のファセットは初期ファセット形成面の直上に形成される。そして、結晶成長時の等温面を初期ファセット形成面と略平行になるように制御すると、結晶成長の各段階で得られるファセットは、初期ファセット形成面の直上から大きくずれずに形成される。すなわち、結晶成長の各段階でファセットの位置を制御しておけば、結晶成長後のSiCインゴットのファセット成長領域が作製される位置を所定の位置に限定することができる。その結果、SiCインゴットの最表面のc面ファセットと初期ファセットとが、c面ファセットに対して直交する方向から平面視した際に、重なることとなる。 Crystal growth of SiC starts from a SiC seed state. Since the SiC seed has an initial facet formation surface, the facets at the very initial stage of growth are formed directly above the initial facet formation surface. If the isothermal surface during crystal growth is controlled so as to be substantially parallel to the initial facet formation surface, the facets obtained at each stage of crystal growth will be formed without greatly deviating from directly above the initial facet formation surface. That is, by controlling the position of the facet at each stage of crystal growth, the position where the facet growth region of the SiC ingot after crystal growth is produced can be limited to a predetermined position. As a result, the c-plane facet on the outermost surface of the SiC ingot and the initial facet overlap when viewed in plan from a direction perpendicular to the c-plane facet.

ここで、結晶成長時の等温面を維持することは、例えば二つの技術を組み合わせることにより実現することができる。一つは、ルツボ外側のヒータや断熱材の配置を調整することにより微小に凸な等温面を作り出す技術であり、もう一つは、成長中にルツボを移動し、その等温面と成長面高さを一致させる技術である。高温領域と低温領域の間に断熱材を設けると、その位置から下は凸の温度分布になり、位置関係で凸度を調整できる。各時間における成長面高さは同条件の成長の結果から類推することができるため、成長面高さが上記の断熱材に対して相対的に同じ高さになるように調節しながら成長すれば、等温面の角度を維持することができる。 Here, maintaining an isothermal surface during crystal growth can be achieved, for example, by combining two techniques. One is a technique that creates a slightly convex isothermal surface by adjusting the arrangement of heaters and heat insulators outside the crucible, and the other is a technique that moves the crucible during growth to create an isothermal surface and growth surface height. It is a technology that matches the If a heat insulating material is provided between the high temperature region and the low temperature region, a convex temperature distribution will be created below that position, and the degree of convexity can be adjusted depending on the positional relationship. The height of the growth surface at each time can be inferred from the results of growth under the same conditions, so if you grow while adjusting the height of the growth surface to be the same relative to the above insulation material, , the angle of the isothermal surface can be maintained.

そして得られたSiCインゴットをワイヤーソー等で切断することで、SiCウェハが形成される。SiCウェハは、SiCシード及びSiCインゴットの成長履歴を有するため、ファセット成長痕を有し、ファセット成長痕には螺旋転位密集ラインが形成されている。 Then, the obtained SiC ingot is cut with a wire saw or the like to form a SiC wafer. Since the SiC wafer has a growth history of SiC seeds and SiC ingots, it has facet growth traces, and screw dislocation dense lines are formed in the facet growth traces.

得られたSiCウェハを用いて半導体デバイスを形成する。半導体デバイスの製造工程は公知の方法を用いることができる。一般的には、SiCウェハ上に複数の半導体デバイスを作製後に、チップ化を行うが、順番を逆にしてもよい。 A semiconductor device is formed using the obtained SiC wafer. A known method can be used for the manufacturing process of the semiconductor device. Generally, a plurality of semiconductor devices are fabricated on a SiC wafer and then formed into chips, but the order may be reversed.

半導体デバイスをチップ化するダイシング工程では、螺旋転位密集ラインに沿って分断する。螺旋転位密集ラインは、マイクロパイプ等の欠陥が含まれている可能性が高い。しかしながら、この部分を分断するため、得られる半導体デバイスは高品質なものとなる。 In the dicing process for converting semiconductor devices into chips, the semiconductor devices are divided along lines where screw dislocations are concentrated. There is a high possibility that the screw dislocation dense line contains defects such as micropipes. However, since this portion is separated, the resulting semiconductor device will be of high quality.

なお、螺旋転位密集ラインの幅が、ダイシング工程における分断ラインの幅より広い場合、得られる半導体デバイスは、デバイス外周部の欠陥密度が中央部に対して相対的に高いものとなる。 Note that if the width of the screw dislocation dense line is wider than the width of the dividing line in the dicing process, the resulting semiconductor device will have a relatively higher defect density at the outer periphery of the device than at the center.

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。例えば、本発明では{0001}面のうち(000-1)面(C面)について主に記載しているが、本発明はそれに限定されるものではなく、(0001)面(Si面)についても同様に適用できる。
なお、結晶学的に、(0001)及び{0001}は結晶面を示す。これらの違いは、{0001}面は等価な対称性を持つ面を含むため、(0001)面および(000-1)面のいずれも含む。一方<0001>は結晶方向を示す。
Although the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, although the present invention mainly describes the (000-1) plane (C plane) among the {0001} planes, the present invention is not limited thereto, and describes the (0001) plane (Si plane). can be similarly applied.
Note that, crystallographically, (0001) and {0001} indicate crystal planes. The difference between these is that since the {0001} plane includes planes with equivalent symmetry, it includes both the (0001) plane and the (000-1) plane. On the other hand, <0001> indicates the crystal direction.

10…主面、20,20A,20B,20C,20D…初期ファセット形成面、21…螺旋転位発生ライン、21a…第1の螺旋転位発生ライン、21b…第2の螺旋転位発生ライン、22…螺旋転位発生起点、23…螺旋転位、30…副成長面、100…SiCシード、200…SiCインゴット、210…ファセット成長領域、210a…成長界面、210b…c面ファセット、211…螺旋転位密集部、211a…第1の螺旋転位密集部、211b…第2の螺旋転位密集部、220…ステップフロー成長領域、220a…成長界面、300…SiCウェハ、311…螺旋転位密集ライン、311a…第1の螺旋転位密集ライン、311b…第2の螺旋転位密集ライン、321…ダイシング予定領域、321a…ダイシング予定ライン、322…外周領域、323…デバイス作製領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Main surface, 20, 20A, 20B, 20C, 20D... Initial facet formation surface, 21... Screw dislocation generation line, 21a... First screw dislocation generation line, 21b... Second screw dislocation generation line, 22... Spiral Dislocation origin, 23... Screw dislocation, 30... Sub-growth surface, 100... SiC seed, 200... SiC ingot, 210... Facet growth region, 210a... Growth interface, 210b... C-plane facet, 211... Screw dislocation dense area, 211a ...First screw dislocation dense area, 211b... Second screw dislocation dense area, 220... Step flow growth region, 220a... Growth interface, 300... SiC wafer, 311... Screw dislocation dense line, 311a... First screw dislocation Dense line, 311b...Second screw dislocation dense line, 321...Dicing planned area, 321a...Dicing planned line, 322...Outer peripheral area, 323...Device fabrication area

Claims (13)

{0001}面に対する傾斜角θが何れの方向にも2°未満である初期ファセット形成面を備え、
少なくとも前記初期ファセット形成面に、第1の方向に延在する第1の螺旋転位発生ラインを有し、
前記第1の螺旋転位発生ラインは、複数の螺旋転移発生起点がライン状に存在する領域であり、
前記第1の螺旋転位発生ラインは、幅が100μm以下であり、
前記第1の螺旋転位発生ラインにおいて、隣接する螺旋転位発生起点同士の距離が0.25cm以下であり、
前記第1の螺旋転位発生ライン以外の領域では、隣接する螺旋転位発生起点同士の距離が0.25cmより大きい、SiCシード。
comprising an initial facet forming surface whose inclination angle θ with respect to the {0001} plane is less than 2° in any direction,
having a first screw dislocation generation line extending in a first direction at least on the initial facet formation surface;
The first screw dislocation generation line is a region where a plurality of screw dislocation generation starting points exist in a line shape,
The first screw dislocation generation line has a width of 100 μm or less,
In the first screw dislocation generation line, the distance between adjacent screw dislocation generation points is 0.25 cm or less,
In a region other than the first screw dislocation generation line, the distance between adjacent screw dislocation generation points is greater than 0.25 cm. The SiC seed.
{0001}面に対し2°以上20°以下のオフセット角を有する主面をさらに有する請求項1に記載のSiCシード。 The SiC seed according to claim 1, further comprising a main surface having an offset angle of 2° or more and 20° or less with respect to the {0001} plane. 前記第1の螺旋転位発生ラインが複数あり、
複数の前記第1の螺旋転位発生ラインが、所定の間隔で周期的に配列している請求項1または2のいずれかに記載のSiCシード。
There are a plurality of first screw dislocation generation lines,
3. The SiC seed according to claim 1, wherein the plurality of first screw dislocation generation lines are arranged periodically at predetermined intervals.
前記第1の方向が、{1-100}面と平行な方向または{11-20}面と平行な方向のいずれかである請求項1~3のいずれか一項に記載のSiCシード。 The SiC seed according to any one of claims 1 to 3, wherein the first direction is either a direction parallel to the {1-100} plane or a direction parallel to the {11-20} plane. 前記初期ファセット形成面に、前記第1の方向と交差する第2の方向に延在する第2の螺旋転位発生ラインをさらに有し、
前記第2の螺旋転位発生ラインは、複数の螺旋転移発生起点がライン状に存在する領域であり、
前記第2の螺旋転位発生ラインは、幅が100μm以下であり、
前記第2の螺旋転位発生ラインにおいて、隣接する螺旋転位発生起点同士の距離が0.25cm以下であり、
前記第2の螺旋転位発生ライン以外の領域では、隣接する螺旋転位発生起点同士の距離が0.25cmより大きい、請求項1~4のいずれか一項に記載のSiCシード。
Further having a second screw dislocation generation line extending in a second direction intersecting the first direction on the initial facet formation surface,
The second screw dislocation generation line is a region where a plurality of screw dislocation generation starting points exist in a line shape,
The second screw dislocation generation line has a width of 100 μm or less,
In the second screw dislocation generation line, the distance between adjacent screw dislocation generation points is 0.25 cm or less,
The SiC seed according to any one of claims 1 to 4 , wherein in a region other than the second screw dislocation generation line, a distance between adjacent screw dislocation generation points is greater than 0.25 cm .
前記第2の方向が、前記第1の方向と直交する請求項5に記載のSiCシード。 The SiC seed according to claim 5, wherein the second direction is orthogonal to the first direction. 前記第2の螺旋転位発生ラインが複数あり、
複数の前記第2の螺旋転位発生ラインが、所定の間隔で周期的に配列している請求項5または6のいずれかに記載のSiCシード。
There are a plurality of second screw dislocation generation lines,
The SiC seed according to claim 5 or 6, wherein the plurality of second screw dislocation generation lines are arranged periodically at predetermined intervals.
SiCシードにおける前記第1の螺旋転位発生ラインの占める面積率が50%以下である請求項1~7のいずれか一項に記載のSiCシード。 The SiC seed according to any one of claims 1 to 7, wherein the area ratio occupied by the first screw dislocation generating line in the SiC seed is 50% or less. SiCシードにおける前記第2の螺旋転位発生ラインの占める面積率が50%以下である請求項~7のいずれか一項に記載のSiCシード。The SiC seed according to any one of claims 5 to 7, wherein the area ratio occupied by the second screw dislocation generating line in the SiC seed is 50% or less. 請求項1~9のいずれか一項に記載のSiCシードと、
前記SiC単結晶シート上に成長した成長部と、を備え、
前記成長部は、前記SiCシードの前記初期ファセット形成面から成長方向全域に渡ってファセット成長領域を有し、
前記ファセット成長領域が、前記第1の螺旋転位発生ラインからSiCの成長方向に延在する第1の螺旋転位密集部を有するSiCインゴット。
SiC seed according to any one of claims 1 to 9,
a growth part grown on the SiC single crystal sheet,
The growth part has a facet growth region over the entire growth direction from the initial facet formation surface of the SiC seed,
An SiC ingot in which the facet growth region has a first screw dislocation dense region extending from the first screw dislocation generation line in the SiC growth direction.
前記SiCシードが、第1の方向と交差する第2の方向に延在する第2の螺旋転位発生ラインを有し、
前記ファセット成長領域が、前記第2の螺旋転位発生ラインからSiCの成長方向に延在する第2の螺旋転位密集部を有する請求項10に記載のSiCインゴット。
The SiC seed has a second screw dislocation generation line extending in a second direction intersecting the first direction,
The SiC ingot according to claim 10, wherein the facet growth region has a second screw dislocation dense region extending from the second screw dislocation generation line in the SiC growth direction.
前記ファセット成長領域の最表面のc面ファセットと、前記SiCシードの初期ファセット形成面と、が、
前記c面ファセットに対して直交する方向から平面視した際に、少なくとも一部で重なる請求項10又は11のいずれかに記載のSiCインゴット。
The c-plane facet on the outermost surface of the facet growth region and the initial facet formation surface of the SiC seed,
The SiC ingot according to claim 10 or 11, wherein the c-plane facets overlap at least in part when viewed in plan from a direction perpendicular to the c-plane facets.
前記成長部のc軸方向の厚みが30mm以上である請求項10~12のいずれか一項に記載のSiCインゴット。 The SiC ingot according to any one of claims 10 to 12, wherein the thickness of the growth portion in the c-axis direction is 30 mm or more.
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JP6136772B2 (en) * 2013-08-30 2017-05-31 株式会社デンソー Method for producing silicon carbide single crystal

Patent Citations (1)

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