JP7030260B2 - 炭化珪素インゴット、その製造方法及び炭化珪素ウエハの製造方法 - Google Patents

炭化珪素インゴット、その製造方法及び炭化珪素ウエハの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、炭化珪素インゴット、その製造方法及び炭化珪素ウエハの製造方法に関する。
炭化珪素（ＳｉＣ）は、２．２ｅＶ～３．３ｅＶの広いバンドギャップを有する半導体であり、その優れた物理的化学的特性により、半導体材料として研究開発が進められている。
炭化珪素単結晶を製造する方法として、液相蒸着法（Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ；ＬＰＥ）、化学気相蒸着法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＣＶＤ）、物理的気相輸送法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ；ＰＶＴ）などがある。その中で物理的気相輸送法は、坩堝内に炭化珪素原料を装入し、坩堝の上端には、炭化珪素単結晶からなる種結晶を配置した後、坩堝を誘導加熱方式で加熱して原料を昇華させ、種結晶上に炭化珪素単結晶を成長させる方法である。物理的気相輸送法は、高い成長率を有することによってインゴットの形態の炭化珪素を作製することができるので、最も広く用いられている。但し、坩堝の特性、工程条件などに応じて電流密度が変化し、坩堝の内部の温度分布も変化するため、炭化珪素の成長再現性の確保に困難があり得る。
このような炭化珪素の製造方法として、韓国公開特許公報第１０－２０１６－００５５１０２号に開示された"炭化珪素単結晶ウエハ及び炭化珪素単結晶インゴットの製造方法"、韓国公開特許公報第１０－２０１７－００９９９５８号に開示された"炭化珪素単結晶インゴットの製造方法及び炭化珪素単結晶インゴット"などがある。
本発明の目的は、優れた品質の炭化珪素インゴット、その製造方法及び炭化珪素ウエハの製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本明細書で開示する一実施例に係る炭化珪素インゴットは、本体部の一端面、及び前記本体部の一端面に対向する本体部の他端面を含む本体部と；前記本体部の他端面上に位置し、前記本体部の他端面を基準として湾曲した表面を有する突出部と；を含み、
前記本体部の他端面は、一端点及び他端点を含み、
前記一端点は、前記本体部の他端面の一端に位置する一点であり、
前記他端点は、前記本体部の他端面の末端に位置する一点であり、
前記一端点、前記突出部の最高点及び前記他端点は、前記本体部の一端面と垂直な同一平面上に位置し、
前記同一平面と前記突出部の表面との交線に該当する弧の曲率半径は、下記数式１で表すことができる。
[数１]
３Ｄ≦ｒ≦３７Ｄ
前記数式１において、ｒは、前記弧の曲率半径であり、前記Ｄは、前記同一平面と前記本体部の一端面との交線の長さである。
前記本体部の一端は、炭化珪素種結晶と連結されたものであってもよい。
前記本体部は、前記本体部の一端面と垂直であり、前記本体部の一端面の中心を通る軸を有する筒状であり、
前記筒状は、前記軸に沿って前記本体部の一端面から前記本体部の他端面の方向に前記本体部の断面の面積が同一であるか、または増加することができる。
前記炭化珪素インゴットの表面のピット（ｐｉｔ）欠陥の密度は１０，０００／ｃｍ２以下であってもよい。
前記炭化珪素インゴットは４Ｈ－ＳｉＣの結晶構造を有し、（０００１）面に対するオフ角として０～１０°から選択された角度を適用した前記炭化珪素インゴットのウエハが有するロッキング角度が、基準角度に対し－１．５°～＋１．５°であってもよい。
前記炭化珪素インゴットの（０００１）面に対するオフ角として８°を適用した前記炭化珪素インゴットのウエハが有するロッキング角度が、基準角度に対し－１．５°～＋１．５°であってもよい。
前記炭化珪素インゴットの（０００１）面に対するオフ角として４°を適用した前記炭化珪素インゴットのウエハが有するロッキング角度が、基準角度に対し－１．５°～＋１．５°であってもよい。
前記炭化珪素インゴットの（０００１）面に対するオフ角として０°を適用した前記炭化珪素インゴットのウエハが有するロッキング角度が、基準角度に対し－１．０°～＋１．０°であってもよい。
前記本体部の一端面の直径は４インチ以上であってもよい。
上記目的を達成するために、本明細書で開示する他の一実施例に係る炭化珪素インゴットは、本体部の一端面、及び前記本体部の一端面に対向する本体部の他端面を含む本体部と；前記本体部の他端面上に位置し、前記本体部の他端面を基準として湾曲した表面を有する突出部と；を含み、
前記本体部の一端面と垂直であり、前記本体部の一端面の中心を通る第１基準線と；
前記第１基準線と平行であり、前記第１基準線から垂直距離が最も遠い前記突出部の縁部と接する第２基準線と；
前記本体部の一端面と平行であり、前記縁部と前記第２基準線との接点を通る第３基準線と；
前記縁部と前記第２基準線との接点及び前記一端面から垂直距離が最も遠い前記突出部の最高点を通る第４基準線とを有し、
前記第３基準線と第４基準線との夾角は０．５°～１０°であってもよい。
前記炭化珪素インゴットは４Ｈ－ＳｉＣの結晶構造を有し、（０００１）面に対するオフ角として０～１０°から選択された角度を適用した前記炭化珪素インゴットのウエハが有するロッキング角度が、基準角度に対し－１．５°～＋１．５°であってもよい。
前記炭化珪素インゴットの表面のピット（ｐｉｔ）欠陥の密度は１０，０００／ｃｍ２以下であってもよい。
上記目的を達成するために、本明細書で開示する更に他の一実施例に係る炭化珪素インゴットの製造方法は、反応容器の内部空間に、炭化珪素原料と炭化珪素種結晶とが離隔するように配置する準備ステップと；
前記内部空間の温度、圧力、気体雰囲気を調節して前記炭化珪素原料を昇華させ、前記炭化珪素種結晶上に炭化珪素インゴットを形成する成長ステップとを含み、
前記反応容器は、外面を取り囲む断熱材と、前記断熱材の外部に備えられた加熱手段とを含み、
前記断熱材の密度は１４ｇ／ｃｃ～２８ｇ／ｃｃであり、
前記断熱材の厚さは２０ｍｍ～３００ｍｍであってもよい。
前記炭化珪素インゴットは、本体部の一端面、及び前記本体部の一端面に対向する本体部の他端面を含む本体部と；前記本体部上に位置し、前記本体部の他端面を基準として湾曲した表面を有する突出部と；を含み、
前記本体部の他端面は、一端点及び他端点を含み、
前記一端点は、前記本体部の他端面の一端に位置する一点であり、
前記他端点は、前記本体部の他端面の末端に位置する一点であり、
前記一端点、前記突出部の最高点及び前記他端点は、前記本体部の一端面と垂直な同一平面上に位置し、
前記同一平面と前記突出部の表面との交線に該当する弧の曲率半径は、下記数式１で表すことができる。
[数１]
３Ｄ≦ｒ≦３７Ｄ
前記数式１において、ｒは、前記弧の曲率半径であり、前記Ｄは、前記同一平面と前記本体部の一端面との交線の長さである。
前記炭化珪素インゴットは、本体部の一端面、及び前記本体部の一端面に対向する本体部の他端面を含む本体部と；前記本体部上に位置し、前記本体部の他端面を基準として湾曲した表面を有する突出部と；を含み、
前記本体部の一端面と垂直であり、前記本体部の一端面の中心を通る第１基準線と；
前記第１基準線と平行であり、前記第１基準線から垂直距離が最も遠い前記突出部の縁部と接する第２基準線と；
前記本体部の一端面と平行であり、前記縁部と前記第２基準線との接点を通る第３基準線と；
前記縁部と前記第２基準線との接点及び前記一端面から垂直距離が最も遠い前記突出部の最高点を通る第４基準線とを有し、
前記第３基準線と第４基準線との夾角は０．５°～１０°であってもよい。
上記目的を達成するために、本明細書で開示する更に他の一実施例に係る炭化珪素ウエハの製造方法は、前記炭化珪素インゴットの縁部を研削する研削ステップと；
前記研削された炭化珪素インゴットを切断して炭化珪素ウエハを設ける切断ステップと；を含む。
本発明の炭化珪素インゴット及びその製造方法は、結晶成長の温度勾配を精密に制御することができ、より優れた特性の炭化珪素インゴットを提供することができる。
本明細書の一実施例に係る炭化珪素インゴットの正面図である。 本明細書の一実施例に係る炭化珪素インゴットの斜視図である。 本明細書の一実施例に係る炭化珪素インゴットの断面、及び炭化珪素インゴットの突出部の曲率半径を示す概念図である。 本明細書の一実施例に係る炭化珪素インゴットの断面、及び第１～第４基準線を示す概念図である。 本明細書の一実施例に係る炭化珪素インゴットの製造装置の断面を示す概念図である。 ピット欠陥の密度が２０，０００／ｃｍ２である炭化珪素インゴットの表面（ａ）、及び本明細書の一実施例に係る炭化珪素インゴットの表面（ｂ）のピット欠陥を撮影した写真である。
以下、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように、本発明の実施例について添付の図面を参照して詳細に説明する。しかし、本発明は、様々な異なる形態で実現可能であり、ここで説明する実施例に限定されない。明細書全体にわたって類似の部分に対しては同一の図面符号を付した。
本明細書において、ある構成が他の構成を「含む」とするとき、これは、特に反対の記載がない限り、それ以外の他の構成を除くものではなく、他の構成をさらに含むこともできることを意味する。
本明細書において、ある構成が他の構成と「連結」されているとするとき、これは、「直接的に連結」されている場合のみならず、「それらの間に他の構成を介在して連結」されている場合も含む。
本明細書において、Ａ上にＢが位置するという意味は、Ａ上に直接当接してＢが位置するか、またはそれらの間に別の層が位置しながらＡ上にＢが位置することを意味し、Ａの表面に当接してＢが位置することに限定されて解釈されない。
本明細書において、マーカッシュ形式の表現に含まれた「これらの組み合わせ」という用語は、マーカッシュ形式の表現に記載された構成要素からなる群から選択される１つ以上の混合又は組み合わせを意味するものであって、前記構成要素からなる群から選択される１つ以上を含むことを意味する。
本明細書において、「Ａ及び／又はＢ」の記載は、「Ａ、Ｂ、又は、Ａ及びＢ」を意味する。
本明細書において、「第１」、「第２」又は「Ａ」、「Ｂ」のような用語は、特に説明がない限り、同一の用語を互いに区別するために使用される。
本明細書において、単数の表現は、特に説明がなければ、文脈上解釈される単数又は複数を含む意味で解釈される。
以下、本発明をより詳細に説明する。
本発明の発明者らは、より欠陥が少なく、高品質の炭化珪素インゴットを製造する方法を研究する中で、物理的気相輸送法（ＰＶＴ）を適用して炭化珪素を成長させることは、温度の制御が重要であり、このような温度の制御は、坩堝本体及びシードホルダに対する制御も重要であるが、反応チャンバ内に前記坩堝本体などと共に位置するようになる断熱材に関連する制御も重要であり、これを通じて、より優れた品質の炭化珪素を製造できるという点を確認し、本発明を完成した。
上記の目的を達成するために、本明細書で開示する一実施例に係る炭化珪素インゴット１００は、本体部１１０の一端面１１１、及び前記本体部の一端面に対向する本体部の他端面１１２を含む本体部と；前記本体部の他端面上に位置し、前記本体部の他端面を基準として湾曲した表面を有する突出部１２０と；を含み、
前記本体部の他端面１１２は、一端点Ａ１及び他端点Ａ２を含み、
前記一端点Ａ１は、前記本体部の他端面の一端に位置する一点であり、
前記他端点Ａ２は、前記本体部の他端面の末端に位置する一点であり、
前記一端点、前記突出部の最高点Ａ３及び前記他端点は、前記本体部の一端面と垂直な同一平面上に位置し、
前記同一平面と前記突出部の表面との交線に該当する弧Ｃ１の曲率半径は、下記数式１で表すことができる。
[数１]
３Ｄ≦ｒ≦３７Ｄ
前記数式１において、ｒは、前記弧の曲率半径であり、前記Ｄは、前記同一平面と前記本体部の一端面との交線の長さである。
前記炭化珪素インゴット１００の本体部１１０及び突出部１２０は、後述する炭化珪素の製造方法を通じて炭化珪素種結晶１３０から連続的に成長したものであり、本明細書では、炭化珪素インゴットの湾曲した表面である成長終結部分を説明するために、本体部と突出部とに区分したが、前記本体部及び突出部は、連続した同一の結晶であることを理解しなければならない。
前記本体部１１０の一端は、炭化珪素種結晶１３０と連続的に連結されていてもよい。
前記本体部１１０は、前記本体部の一端面１１１と垂直であり、前記本体部の一端面の中心を通る軸を有する筒状であり得、前記筒状は、前記軸に沿って前記本体部の一端面１１１から前記本体部の他端面１１２の方向に前記本体部の断面の面積が同一であるか、または増加することができる。
前記本体部１１０の一端面１１１は、炭化珪素種結晶１３０の一端面と同一であってもよく、円形であってもよい。
前記本体部１１０は、前記本体部の一端面１１１と他端面１１２とが平行なものであってもよく、円柱、円錐台、斜円柱及び斜円錐台からなる群から選択された１種の形状であってもよい。
前記突出部１２０は、前記本体部１１０の他端面１１２から延びて凸状に湾曲した部分に該当し、その表面に曲面が形成されていてもよい。
前記突出部１２０の曲面は、曲率のばらつきが非常に小さい、球の一部の形状に近似してもよい。
前記一端点Ａ１と他端点Ａ２とを結ぶ直線（図示せず）は、前記最高点Ａ３から垂直距離が最も遠い前記本体部の他端面１１２の点（図示せず）を含むことができる。
前記曲線Ｃ１は、前記本体部１１０の他端面１１２の一端点Ａ１から、前記突出部の表面に沿って前記突出部の最高点Ａ３を経て前記本体部の他端面１１２の他端点Ａ２からなる曲線であり得、前記一端点、他端点及び最高点は、前記本体部の一端面と垂直な同一平面上に位置することができる。
前記曲線Ｃ１は、図２及び図３を参照すると、前記本体部１１０の一端面１１１と垂直な前記炭化珪素インゴット１００の最大断面上で、前記突出部と本体部とが隣接する一点から、前記突出部の上部周縁に沿って、前記突出部と本体部とが隣接する他点からなる曲線に該当するものであり得る。
前記曲線Ｃ１は、前記本体部１１０の他端面１１２が円形である場合、前記他端面内の直径Ｄ´に該当する直径線の一端点から、前記突出部１２０の表面に沿って前記突出部の最高点Ａ３を経て前記直径線の他端点からなる曲線であり得る。
前記突出部１２０の最高点Ａ３は、前記本体部１１０の一端面１１１から垂直距離が最も遠い前記突出部の位置であり得、前記炭化珪素インゴット１００の本体部の最下端から高さを測定するとき、最上端に該当する位置であり得る。
前記曲線Ｃ１の曲率半径は、３Ｄ～３７Ｄであってもよく、４Ｄ～２８Ｄであってもよく、５Ｄ～１９Ｄであってもよく、または５．４Ｄ～９Ｄであってもよい。このとき、前記Ｄは、記述したように、前記同一平面と前記本体部の一端面との交線（２つの平面が交差する線）の長さであってもよく、前記本体部の一端面が円形である場合、前記本体部の一端面の直径であってもよく、または前記本体部の一端面と接する炭化珪素種結晶１３０の直径に該当してもよい。前記曲率半径を満たす炭化珪素インゴット１００は、成長時の温度勾配が良好であるので、成長率のばらつきが大きくなく、クラック及び表面のピット（ｐｉｔ）などが低減されて高品質を示すことができる。
前記曲線Ｃ１の曲率半径は、図３に示したように、前記炭化珪素インゴット１００の正面から、前記突出部１２０の表面の曲線を曲率が一定の円弧と見なして測定することができる。
例えば、前記炭化珪素インゴット１００を、ＣＣＤ及びＣＭＯＳなどのイメージセンサを介して前記突出部１２０のデジタル正面映像を図示し、前記デジタル正面映像を所定の臨界明るさなどの基準を通じて二進化し、前記二進化された突出部の表面の曲線映像から任意の３つ以上の座標サンプルを抽出した後、前記座標サンプルを含む円の半径を計算して、突出部の曲率半径を近似することができる。前記座標サンプルの抽出は、前記突出部の表面の曲線中、曲線の開始領域、最上端領域及び終了領域を測定することができる。前記の過程を数回～数十回繰り返して計算された半径値の平均を導出して曲率半径を測定することができる。
具体的には、前記炭化珪素インゴット１００の正面から、突出部１２０の真ん中（センター）の高さをハイトゲージで測定することができ、前記炭化珪素インゴットの外郭（エッジ）から５ｍｍ内部に向かった地点を測定することができ、前記炭化珪素インゴットの上下左右をハイトゲージで測定することができる。このように測定した値を通じて、オートキャドなどで前記炭化珪素インゴットの正面図を図示化し、炭化珪素インゴットの突出部の曲線を円で近似して曲率半径を計算することができる。
前記炭化珪素インゴット１００は、欠陥や多形の混入が最小化された、実質的に単結晶である４Ｈ－ＳｉＣ構造であってもよい。
炭化珪素インゴットの表面の形状が意図に反して凹状に窪んで形成される場合、４Ｈ－ＳｉＣ結晶以外に、６Ｈ－ＳｉＣのような多形が混入されたものであり得、これは、炭化珪素インゴットの品質を低下させる要因となり得る。また、炭化珪素インゴットの表面が過度に湾曲して突出する場合、インゴット自体にクラックが発生したり、ウエハへの加工時に損傷したりする恐れがある。このとき、前記炭化珪素インゴットが過度に湾曲した形状のインゴットであるか否かは、記述したように、湾曲した部分である突出部の曲率半径を基準として判断する。
前記炭化珪素インゴット１００は、４インチ以上、５インチ以上、さらに６インチ以上の直径を有することができる。具体的には、前記炭化珪素インゴットは、４インチ～１２インチ、４インチ～１０インチ、または４インチ～８インチの直径を有することができる。前記炭化珪素インゴットの製造時に、炭化珪素種結晶は、このような特性に応じて適切なものを適用することができる。
前記炭化珪素インゴット１００は、炭化珪素種結晶１３０のＣ面（０００－１）面から成長したものであってもよい。
前記炭化珪素インゴット１００は、通常の方法により炭化珪素ウエハに加工することができる。例えば、前記炭化珪素インゴットを、外径研削装備を適用してインゴットの外縁部分を削り（Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｇｒｉｎｄｉｎｇ）、所定のオフ角及び一定の厚さに切削（Ｓｌｉｃｉｎｇ）した後、縁部の研削及び表面研磨、ポリッシングなどの加工を行うことができる。
前記炭化珪素インゴット１００から製造されたウエハは、前記炭化珪素インゴットから（０００１）面に対して０～１０°から選択されたいずれか一つの角度をオフ角として適用したウエハを基準として、そのロッキング角度が、基準角度に対し－１．５°～＋１．５°であるものであってもよく、基準角度に対し－１．０°～＋１．０°であるものであってもよく、基準角度に対し－０．５°～＋０．５°であるものであってもよく、または基準角度に対し－０．３°～＋０．３°であるものであってもよい。
具体的には、前記炭化珪素インゴット１００から（０００１）面に対してオフ角が０°であるウエハは、そのロッキング角度が、基準角度に対し－１．５°～＋１．５°であるものであってもよく、基準角度に対し－１．０°～＋１．０°であるものであってもよく、基準角度に対し－０．５°～＋０．５°であるものであってもよく、または基準角度に対し－０．３°～＋０．３°であるものであってもよい。このような特徴を有するインゴットは、優れた結晶質特性を有する。
具体的には、前記炭化珪素インゴット１００から（０００１）面に対してオフ角が４°であるウエハは、そのロッキング角度が、基準角度に対し－１．５°～＋１．５°であるものであってもよく、基準角度に対し－１．０°～＋１．０°であるものであってもよく、基準角度に対し－０．５°～＋０．５°であるものであってもよく、または基準角度に対し－０．３°～＋０．３°であるものであってもよい。このような特徴を有するインゴットは、優れた結晶質特性を有する。
具体的には、前記炭化珪素インゴット１００から（０００１）面に対してオフ角が８°であるウエハは、そのロッキング角度が、基準角度に対し－１．５°～＋１．５°であるものであってもよく、基準角度に対し－１．０°～＋１．０°であるものであってもよく、基準角度に対し－０．５°～＋０．５°であるものであってもよく、または基準角度に対し－０．３°～＋０．３°であるものであってもよい。このような特徴を有するインゴットは、優れた結晶質特性を有する。
前記ロッキング角度は、高分解能Ｘ線回折分析システム（ＨＲ－ＸＲＤ ｓｙｓｔｅｍ）を適用して、前記ウエハの［１１－２０］方向をＸ線経路に合わせ、Ｘ－ｒａｙ ｓｏｕｒｃｅ ｏｐｔｉｃとＸ－ｒａｙ ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｏｐｔｉｃ角度を２θ（３５～３６°）に設定した後、ウエハのオフ角に合わせてオメガ（ω、又はシータθ、Ｘ－ｒａｙ ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｏｐｔｉｃ）角度を調節してロッキングカーブ（Ｒｏｃｋｉｎｇ ｃｕｒｖｅ）を測定し、基準角度であるピーク角度と２つの半値全幅（ＦＷＨＭ；ｆｕｌｌ ｗｉｄｔｈ ａｔ ｈａｌｆ ｍａｘｉｍｕｍ）の値の差値をそれぞれロッキング角度として設定して結晶性を評価する（以下、ロッキング角度において同一である）。
本明細書において、オフ角がＸ°ということは、通常許容する誤差範囲内でＸ°と評価されるオフ角を有するということを意味し、例示的に、（Ｘ－０．０５°）～（Ｘ＋０．０５°）の範囲のオフ角を含む。
本明細書において、ロッキング角度が「基準角度に対し－１～＋１°」ということは、半値全幅の値が、基準角度であるピーク角度を基準として（ピーク角度－１°）～（ピーク角度＋１°）の範囲内にあるということを意味する。
また、前記ロッキング角度は、ウエハの中央部分と縁部から中央方向に５ｍｍ以内の部分を除いた表面を実質的に均等に３等分し、各部分で３回以上測定した結果を平均して、前記のロッキング角度として取り扱う。
具体的には、インゴットの（０００１）面に対して０°～８°の範囲から選択された角度であるオフ角を適用したウエハのうち、オフ角が０°である場合、オメガ角度は１７．８１１１°であり、オフ角が４°である場合、オメガ角度は１３．８１１°、そして、オフ角が８°である場合、オメガ角度は９．８１１１°で、前記オフ角が０°～８°であるウエハのオメガ角度は、９．８１１１°～１７．８１１１°の範囲である。
前記炭化珪素インゴット１００の表面のピット（ｐｉｔ）欠陥の密度は１０，０００／ｃｍ２以下であり得る。
本明細書において、前記炭化珪素インゴットの表面のピット欠陥の密度の測定は、炭化珪素インゴットの表面においてファセットを除いた中央部分の１箇所、そして、炭化珪素インゴットの縁部から中央部の方向に約１０ｍｍ内側に位置する３時、６時、９時、そして、１２時方向の４箇所、計５箇所を光学顕微鏡で観察し、各位置で単位面積（１ｃｍ２）当たりのピット（ｐｉｔ）を測定した後、その平均値で評価する。
前記炭化珪素インゴット１００は、炭化珪素インゴットから発生し得る欠陥を減らしたもので、より高品質の炭化珪素ウエハを提供することができる。
本発明の他の一実施例に係る炭化珪素インゴット１００は、本体部１１０の一端面１１１、及び前記本体部の一端面に対向する本体部の他端面１１２を含む本体部と；前記本体部の他端面上に位置し、前記本体部の他端面を基準として湾曲した表面を有する突出部１２０と；を含み、
前記本体部の一端面と垂直であり、前記本体部の一端面の中心を通る第１基準線Ｌ１と；
前記第１基準線と平行であり、前記第１基準線から垂直距離が最も遠い前記突出部の縁部と接する第２基準線Ｌ２と；
前記本体部の一端面と平行であり、前記縁部と前記第２基準線との接点を通る第３基準線Ｌ３と；
前記縁部と前記第２基準線との接点及び前記一端面から垂直距離が最も遠い前記突出部の最高点を通る第４基準線Ｌ４とを有し、
前記第３基準線と第４基準線との夾角は０．５°～１０°であってもよい。
前記炭化珪素インゴット１００の本体部１１０及び突出部１２０は、後述する炭化珪素の製造方法を通じて炭化珪素種結晶１３０から連続的に成長したものであり、本明細書では、炭化珪素インゴットの湾曲した成長終結部分を説明するために、本体部と突出部とに区分したが、前記本体部及び突出部は、連続した同一の結晶であることを理解しなければならない。
前記本体部１１０の一端は、炭化珪素種結晶１３０と連続的に連結されていてもよい。
前記本体部１１０は、前記本体部の一端面１１１と垂直であり、前記本体部の一端面の中心を通る軸を有する筒状であり、前記筒状は、前記軸に沿って前記本体部の一端面から前記本体部の他端面１１２の方向に前記本体部の断面の面積が同一であるか、または増加することができる。
前記本体部１１０の一端面１１１は、炭化珪素種結晶１３０の一端面と同一であってもよく、円形であってもよい。
前記本体部１１０は、本体部の一端面１１１と他端面１１２とが平行なものであってもよく、円柱、円錐台、斜円柱及び斜円錐台からなる群から選択された１種の形状であってもよい。
前記突出部１２０は、前記本体部から延びて凸状に湾曲した部分に該当し、その表面に曲面が形成されていてもよい。
前記突出部１２０の曲面は、曲率のばらつきが非常に小さい、球の一部の形状に近似してもよい。
前記炭化珪素インゴット１００を基準線で区分することは、また、以下のように行われ得る。前記炭化珪素インゴットの正面を前記ハイトゲージで測定したインゴットの測定値及びオートキャドなどを通じて正面図として図示化し、前記正面図上で、前記本体部１１０の一端面１１１と垂直であり、本体部の一端面の中心を通る第１基準線Ｌ１と、前記第１基準線と平行であり、前記第１基準線から垂直距離が最も遠い前記突出部１２０の縁部と接する第２基準線Ｌ２と、前記本体部の一端面と平行であり、前記縁部と第２基準線との接点を通る第３基準線Ｌ３と、前記縁部と前記第２基準線との接点及び前記一端面から垂直距離が最も遠い前記突出部の最高点Ａ３を通る第４基準線Ｌ４とで区分することができる。
前記炭化珪素インゴット１００を、前記のように第１～第４基準線で区分し、第３基準線Ｌ３と第４基準線Ｌ４との間の９０°以下の夾角を測定することで、前記突出部１２０の湾曲の程度を示すことができる。
前記第３基準線Ｌ３と第４基準線Ｌ４との間の夾角は、０．５°～１０°であってもよく、１°～８°であってもよく、２°～６°であってもよく、または３．２°～５°であってもよい。前記夾角を満たす炭化珪素インゴット１００は、成長時の温度勾配が良好であるので、成長率のばらつきが大きくなく、クラック及び表面のピット（ｐｉｔ）などが低減されて高品質を示すことができる。
前記炭化珪素インゴット１００は、欠陥や多形の混入が最小化された、実質的に単結晶である４Ｈ－ＳｉＣ構造であってもよい。
炭化珪素インゴットの表面の形状が意図に反して凹状に窪んで形成される場合、４Ｈ－ＳｉＣ結晶以外に、６Ｈ－ＳｉＣのような多形が混入されたものであり得、これは、炭化珪素インゴットの品質を低下させる要因となり得る。また、炭化珪素インゴットの表面が過度に湾曲して突出する場合、インゴット自体にクラックが発生したり、ウエハへの加工時に損傷したりする恐れがある。このとき、前記炭化珪素インゴットが過度に湾曲した形状のインゴットであるか否かは、記述したように、第１～第４基準線で区分した後、第３基準線と第４基準線との夾角から判断する。
前記炭化珪素インゴット１００は、４インチ以上、５インチ以上、さらに６インチ以上の直径を有することができる。具体的には、前記炭化珪素インゴットは、４インチ～１２インチ、４インチ～１０インチ、または４インチ～８インチの直径を有することができる。前記炭化珪素インゴットの製造時に、炭化珪素種結晶は、このような特性に応じて適切なものを適用することができる。
前記炭化珪素インゴット１００は、炭化珪素種結晶１３０のＣ面（０００－１）面から成長したものであってもよい。
前記炭化珪素インゴット１００は、通常の方法により炭化珪素ウエハに加工することができる。例えば、前記炭化珪素インゴットを、外径研削装備を適用してインゴットの外縁部分を削り（Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｇｒｉｎｄｉｎｇ）、所定のオフ角及び一定の厚さに切削（Ｓｌｉｃｉｎｇ）した後、縁部の研削及び表面研磨、ポリッシングなどの加工を行うことができる。
前記炭化珪素インゴット１００から製造されたウエハは、前記炭化珪素インゴットから（０００１）面に対して０～１０°から選択されたいずれか一つの角度をオフ角として適用したウエハを基準として、そのロッキング角度が、基準角度に対し－１．５°～＋１．５°であるものであってもよく、基準角度に対し－１．０°～＋１．０°であるものであってもよく、基準角度に対し－０．１°～＋０．１°であるものであってもよく、または基準角度に対し－０．０５°～＋０．０５°であるものであってもよい。
具体的には、前記炭化珪素インゴット１００から（０００１）面に対してオフ角が０°であるウエハは、そのロッキング角度が、基準角度に対し－１．０°～＋１．０°であってもよく、基準角度に対し－０．５°～＋０．５°であってもよく、基準角度に対し－０．１°～＋０．１°であってもよく、または基準角度に対し－０．０５°～＋０．０５°であってもよい。このような特徴を有するインゴットは、優れた結晶質特性を有する。
具体的には、前記炭化珪素インゴット１００から（０００１）面に対してオフ角が４°であるウエハは、そのロッキング角度が、基準角度に対し－１．０°～＋１．０°であってもよく、基準角度に対し－０．５°～＋０．５°であってもよく、基準角度に対し－０．１°～＋０．１°であってもよく、または基準角度に対し－０．０５°～＋０．０５°であってもよい。このような特徴を有するインゴットは、優れた結晶質特性を有する。
具体的には、前記炭化珪素インゴット１００から（０００１）面に対してオフ角が８°であるウエハは、そのロッキング角度が、基準角度に対し－１．０°～＋１．０°であってもよく、基準角度に対し－０．５°～＋０．５°であってもよく、基準角度に対し－０．１°～＋０．１°であってもよく、または基準角度に対し－０．０５°～＋０．０５°であってもよい。このような特徴を有するインゴットは、優れた結晶質特性を有する。
前記ロッキング角度、オフ角がＸ°である意味、ロッキング角度が「基準角度に対し－１～＋１°」である意味、オメガ角度及びその取り扱いは、上述したものと同じであり得る。
前記炭化珪素インゴット１００の表面のピット（ｐｉｔ）欠陥の密度は、１０，０００／ｃｍ２以下であり得る。
前記炭化珪素インゴット１００の表面のピット欠陥の測定は、上述したものと同じであり得る。
前記炭化珪素インゴット１００は、炭化珪素インゴットから発生し得る欠陥を減らしたもので、より高品質の炭化珪素ウエハを提供することができる。
本発明の更に他の一実施例に係る炭化珪素インゴット１００の製造方法は、反応容器２００の内部空間に、炭化珪素原料３００と炭化珪素種結晶１３０とが離隔するように配置する準備ステップと；
前記内部空間の温度、圧力、気体雰囲気を調節して前記炭化珪素原料を昇華させ、前記炭化珪素種結晶上に炭化珪素インゴット１００を形成する成長ステップとを含み、
前記反応容器は、外面を取り囲む断熱材４００と、前記断熱材の外部に備えられた加熱手段５００とを含み、
前記断熱材の密度は、１４ｇ／ｃｃ～２８ｇ／ｃｃであってもよい。
前記準備ステップは、図５に示したような反応容器２００内の下部に炭化珪素原料３００を配置し、前記反応容器の上部に炭化珪素種結晶１３０を配置して、後続の成長ステップで下部の炭化珪素原料が上部の炭化珪素種結晶に昇華してインゴットが形成され得るように準備するステップである。
前記反応容器２００は、炭化珪素インゴットの成長反応に適切な容器であれば適用可能であり、具体的にはグラファイト坩堝が適用され得る。
例えば、前記反応容器２００は、内部空間及び開口部を含む本体（図示せず）と、前記開口部と対応して前記内部空間を密閉する蓋（図示せず）とを含むことができる。
前記坩堝蓋は、前記坩堝蓋と一体または別途に種結晶ホルダ（図示せず）をさらに含むことができ、前記種結晶ホルダ上に炭化珪素種結晶１３０が位置することができる。
前記反応容器２００は、断熱材４００によって取り囲まれて固定され得、石英管のような反応チャンバ４２０内に、前記反応容器を取り囲んだ断熱材が位置するようにすることができ、前記断熱材及び反応チャンバの外部に備えられた加熱手段５００により、前記反応容器２００の内部空間の温度を制御することができる。
炭化珪素インゴットの成長は、前記反応容器２００の大きさと種類、原料に応じて異なり得、成長ステップにおいて、前記反応容器の内部空間の温度勾配などによっても炭化珪素インゴットの品質が変化し得る。また、前記反応容器の断熱の程度に応じて炭化珪素インゴットの品質が変化し得、これにより、前記断熱材の特性も主な要因の一つである。すなわち、断熱材の適用に応じて、成長ステップにおいて前記反応容器の内部の温度勾配が変わり得る。
前記断熱材４００は、その密度が０．１４ｇ／ｃｃ～０．２８ｇ／ｃｃであってもよく、０．１４ｇ／ｃｃ～０．２５ｇ／ｃｃであってもよく、または０．１４ｇ／ｃｃ～０．１９ｇ／ｃｃであってもよい。前記断熱材の密度が０．１４ｇ／ｃｃ未満である場合、後続ステップにおいて、炭化珪素インゴットの成長部分が凹状に湾曲して窪むことがあり、６Ｈ－ＳｉＣ多形が発生してインゴットの品質が低下することがある。前記断熱材の密度が０．２８ｇ／ｃｃを超える場合、炭化珪素インゴットの成長部分が過度に湾曲して突出することがあり、縁部の成長率が低いため、収率が減少したり、インゴットのクラックの発生が増加したりする恐れがある。前記断熱材は、０．１４ｇ／ｃｃ～０．２４ｇ／ｃｃの密度範囲で、インゴットの品質をさらに向上させることができ、０．１４ｇ／ｃｃ～０．１９ｇ／ｃｃの密度範囲で結晶成長雰囲気を制御し、より優れた品質のインゴットを成長させることができる。
前記断熱材４００は、気孔度が７２％～９５％であってもよく、７５％～９３％であってもよく、または８０％～９１％であってもよい。前記気孔度を満たす断熱材を適用する場合、インゴットのクラックの発生をさらに減少させることができる。
前記断熱材４００は、圧縮強度が０．２Ｍｐａ以上であってもよく、０．４８Ｍｐａ以上であってもよく、または０．８ＭＰａ以上であってもよい。また、前記断熱材４００は、圧縮強度が３ＭＰａ以下であってもよく、または２．５ＭＰａ以下であってもよい。前記断熱材がこのような圧縮強度を有する場合、熱的／機械的安定性に優れ、灰（ａｓｈ）が発生する確率が低下するので、より優れた品質の炭化珪素インゴットを製造することができる。
前記断熱材４００は、炭素系フェルトを含むことができ、具体的にグラファイトフェルトを含むことができ、レーヨン系グラファイトフェルトまたはピッチ系グラファイトフェルトを含むことができる。
前記断熱材４００は、厚さが２０ｍｍ以上であってもよく、または３０ｍｍ以上であってもよい。また、前記断熱材４００は、厚さが３００ｍｍ以下であってもよく、２００ｍｍ以下であってもよく、または１５０ｍｍ以下であってもよい。このような厚さの範囲を満たす断熱材は、資源の浪費を最小化し、断熱効果を十分に得ることができる。
前記反応容器２００として坩堝を適用する際、前記坩堝の厚さが１０ｍｍ以上であってもよく、または１２ｍｍ以上であってもよい。また、前記坩堝は、厚さが３０ｍｍ以下であってもよく、２０ｍｍ以下であってもよく、または１５ｍｍ以下であってもよい。このような厚さの範囲を満たす坩堝は、発熱効率が良いので、電力の浪費を最小化し、発熱効果を十分に得ることができる。
前記成長ステップは、前記反応容器２００の内部空間の温度、圧力及び気体雰囲気を調節して前記炭化珪素原料３００を昇華させ、前記炭化珪素種結晶１３０上に炭化珪素インゴットが形成されるようにするステップである。
前記成長ステップは、前記加熱手段５００によって前記反応容器２００及び反応容器の内部空間を加熱して行われ得、前記加熱と同時又は別途に減圧し、不活性気体を所定量注入して炭化珪素結晶の成長を誘導することができる。
前記成長ステップは、２０００℃～２５００℃の温度及び１ｔｏｒｒ～２００ｔｏｒｒの圧力条件で行われ得、前記温度及び圧力の範囲で、より効率的に炭化珪素インゴットを製造することができる。
前記成長ステップは、具体的には、前記反応容器２００の上、下部の表面の温度が２１００℃～２５００℃、前記反応容器の内部空間の圧力が１ｔｏｒｒ～５０ｔｏｒｒである条件で行われてもよく、より詳細には、上、下部の表面の温度が２１５０℃～２４５０℃、前記反応容器の内部空間の圧力が１ｔｏｒｒ～４０ｔｏｒｒである条件で行われてもよく、より具体的には、上、下部の表面の温度が２１５０℃～２３５０℃、前記反応容器の内部空間の圧力が１ｔｏｒｒ～３０ｔｏｒｒである条件で行われてもよい。
前記温度及び圧力条件を前記成長ステップに適用する場合、より一層高品質の炭化珪素インゴットを製造することができる。
前記炭化珪素種結晶１３０は、成長させようとする炭化珪素インゴットの特性に応じて異なって適用することができ、例えば、４Ｈ－ＳｉＣウエハ、６Ｈ－ＳｉＣウエハ、３Ｃ－ＳｉＣウエハ、１５Ｒ－ＳｉＣウエハなどが適用されてもよく、これに限定されるものではない。
前記炭化珪素種結晶１３０は、成長させようとする炭化珪素インゴットのサイズに応じて異なって適用することができる。前記炭化珪素インゴットの直径は、４インチ以上であってもよく、具体的に５インチ以上、さらに６インチ以上であってもよい。より具体的には、前記炭化珪素インゴットの直径は、４インチ～１２インチ、４インチ～１０インチ、または４インチ～８インチであってもよい。前記炭化珪素種結晶は、このようなインゴットの特性に応じて適切なものを適用することができる。
前記炭化珪素種結晶１３０は、４Ｈ－ＳｉＣ単結晶を成長させることができるものを適用することができ、例えば、炭化珪素インゴットが成長する前面がＣ面（０００－１）である４Ｈ－ＳｉＣ結晶の種結晶が適用されてもよい。
前記炭化珪素原料３００は、炭素源と珪素源を有する粉末の形態が適用され得、前記粉末が互いに連結されるようにネッキング処理した原料、または表面を炭化処理した炭化珪素粉末などが適用されてもよい。
前記成長ステップで形成される炭化珪素インゴット１００は、４Ｈ－ＳｉＣ結晶からなることができ、前記炭化珪素原料３００と対向する成長部分の表面が湾曲して突出した形状または平らな形状であってもよい。
前記製造方法により製造された炭化珪素インゴット１００は、欠陥や多形の混入が最小化された、実質的に単結晶である４Ｈ－ＳｉＣインゴットであってもよい。
前記炭化珪素インゴット１００は、実質的に４Ｈ ＳｉＣからなるもので、その表面が凸形状または平らな形状のものであってもよい。
炭化珪素インゴットの表面が凹形状に形成される場合、意図する４Ｈ－ＳｉＣ結晶以外に、６Ｈ－ＳｉＣのような他の多形が混入されたものであり得、これは、炭化珪素インゴットの品質を低下させ得る。また、前記炭化珪素インゴットの表面が過度に凸形状に形成される場合には、インゴット自体にクラックが発生したり、ウエハに加工するときに結晶が割れたりすることがある。
前記製造方法により製造された炭化珪素インゴット１００が過度に凸形状のインゴットであるか否かは、記述したような湾曲部分である突出部の曲率半径を基準として判断することができ、記述したような第１～第４基準線で区分した後、第３基準線と第４基準線との夾角から判断することができる。
前記製造方法により製造された炭化珪素インゴット１００は、炭化珪素インゴットから発生し得る欠陥を最小化したもので、より高品質の炭化珪素ウエハを提供することができる。
前記製造方法により製造された炭化珪素インゴット１００は、記述したような方法によりウエハに加工することができる。
前記製造方法により製造された炭化珪素インゴットから（０００１）面に対して０～１０°から選択されたいずれか一つの角度をオフ角として適用したウエハを基準として、そのロッキング角度が、基準角度に対し－１．５°～＋１．５°であるものであってもよく、基準角度に対し－１．０°～＋１．０°であるものであってもよく、基準角度に対し－０．１°～＋０．１°であるものであってもよく、または基準角度に対し－０．０５°～＋０．０５°であるものであってもよい。
具体的には、前記製造方法により製造された炭化珪素インゴット１００から（０００１）面に対してオフ角が０°であるウエハは、そのロッキング角度が、基準角度に対し－１．０°～＋１．０°であってもよく、基準角度に対し－０．５°～＋０．５°であってもよく、基準角度に対し－０．１°～＋０．１°であってもよく、または基準角度に対し－０．０５°～＋０．０５°であってもよい。このような特徴を有するインゴットは、優れた結晶質特性を有する。
具体的には、前記製造方法により製造された炭化珪素インゴット１００から（０００１）面に対してオフ角が４°であるウエハは、そのロッキング角度が、基準角度に対し－１．０°～＋１．０°であってもよく、基準角度に対し－０．５°～＋０．５°であってもよく、基準角度に対し－０．１°～＋０．１°であってもよく、または基準角度に対し－０．０５°～＋０．０５°であってもよい。このような特徴を有するインゴットは、優れた結晶質特性を有する。
具体的には、前記製造方法により製造された炭化珪素インゴット１００から（０００１）面に対してオフ角が８°であるウエハは、そのロッキング角度が、基準角度に対し－１．０°～＋１．０°であってもよく、基準角度に対し－０．５°～＋０．５°であってもよく、基準角度に対し－０．１°～＋０．１°であってもよく、または基準角度に対し－０．０５°～＋０．０５°であってもよい。このような特徴を有するインゴットは、優れた結晶質特性を有する。
前記ロッキング角度、オフ角がＸ°である意味、ロッキング角度が「基準角度に対し－１～＋１°」である意味、オメガ角度及びその取り扱いは、上述したものと同じであり得る。
前記製造方法により製造された炭化珪素インゴット１００の表面のピット（ｐｉｔ）欠陥の密度は、１０，０００／ｃｍ２以下であり得る。
前記炭化珪素インゴット１００の表面のピット欠陥の測定は、上述したものと同じであり得る。
本発明の更に他の一実施例に係る炭化珪素ウエハの製造方法は、
前記炭化珪素インゴット１００の縁部を研削する研削ステップと；
前記研削された炭化珪素インゴットを切断して炭化珪素ウエハを設ける切断ステップと；を含む。
前記研削ステップは、前記炭化珪素インゴット１００の縁部から内部方向に、その断面の面積の５％以上が研削されてもよい。
前記研削ステップは、前記炭化珪素インゴット１００の本体部の一端面１１１から本体部の他端面１１２の方向、中心軸の方向に均一な断面を有するように研削することができる。
前記切断ステップは、前記炭化珪素の一端面１１１又は（０００１）面と所定のオフ角を有するように切断することができる。
前記切断ステップのオフ角は、０°～１０°であってもよい。
前記切断ステップは、前記ウエハの厚さが３００μｍ～６００μｍになるように行われてもよい。
前記炭化珪素ウエハの製造方法は、前記切断ステップの後に設けられたウエハの厚さを平坦化する平坦化ステップ；をさらに含むことができる。
前記炭化珪素ウエハの製造方法は、前記切断ステップの後に設けられたウエハの縁部を研削する研削ステップ；をさらに含むことができる。
前記炭化珪素ウエハの製造方法は、前記切断ステップの後に設けられたウエハの表面をエッチングし、研磨する表面処理ステップ；をさらに含むことができる。
前記平坦化ステップ、研削ステップ及び表面処理ステップは、通常の方法によって適切な順序で行われてもよく、平坦化ステップ－研削ステップ－表面処理ステップの順に行われてもよい。
前記炭化珪素ウエハの製造方法により設けられたウエハの特徴は、記述した通りである。
以下、具体的な実施例を通じて本発明をより具体的に説明する。以下の実施例は、本発明の理解を助けるための例示に過ぎず、本発明の範囲がこれに限定されるものではない。
炭化珪素インゴットの成長
図５に炭化珪素インゴットの製造装置の一例を示したように、反応容器２００の内部空間の下部に炭化珪素原料３００を装入し、その上部に炭化珪素種結晶１３０を配置した。このとき、炭化珪素種結晶は、６インチの４Ｈ－ＳｉＣ結晶からなるものを適用し、Ｃ面（（０００－１）面）が内部空間の下部の炭化珪素原料に向かうように通常の方法により固定し、以下の実施例及び比較例に同一に適用した。
反応容器２００を密閉し、その外部を、表１に提示された特徴を有する断熱材４００で取り囲んだ後、加熱手段５００である加熱コイルが備えられた反応チャンバ４２０内に反応容器を配置した。前記断熱材としては、モルガン社のリジッドフェルト（Ｒｉｇｉｄ Ｆｅｌｔ）を適用し、その厚さは３０ｍｍ～１００ｍｍであった。
前記反応容器２００の内部空間を減圧して真空雰囲気に調節し、アルゴンガスを注入して前記内部空間が大気圧に到達するようにした後、再び内部空間を減圧させた。同時に、内部空間の温度を２３００℃まで昇温させた。
２３００℃の温度及び２０ｔｏｒｒの圧力条件下で１００時間、炭化珪素原料と対向する炭化珪素種結晶面に炭化珪素インゴットを成長させた。
炭化珪素インゴットの物性の評価
１）曲率半径の評価：炭化珪素インゴット１００の正面から、突出部１２０の最大高さをハイトゲージで測定し、前記炭化珪素インゴットの外郭（エッジ）から５ｍｍ内部に向かった地点を測定し、前記炭化珪素インゴットの上、下、左、右をハイトゲージで測定した。そして、前記突出部と本体部とが接する縁部の一点Ａ１、前記突出部の最高点Ａ３、前記突出部と本体部とが接する縁部の他点Ａ２が含まれ、前記炭化珪素インゴットの一端面１１１と垂直な正面図をオートキャドを通じて図示化し、前記正面図から、炭化珪素インゴットの突出部の曲線を、前記３つの点Ａ１，Ａ２，Ａ３を含む円弧で近似して曲率半径を計算した。また、前記正面図において本体部の下端の幅に該当する、前記円弧を含む平面と前記インゴットの一端面との交線の長さＤを測定し、その結果を表１に示した。
２）第３基準線と第４基準線との夾角の評価：前記１）で図示化された正面図上で、前記本体部１１０の一端面１１１と垂直であり、本体部の一端面の中心を通る第１基準線Ｌ１と、前記第１基準線と平行であり、前記第１基準線から垂直距離が最も遠い前記突出部１２０の縁部と接する第２基準線Ｌ２と、前記本体部の一端面と平行であり、前記縁部と第２基準線との接点を通る第３基準線Ｌ３と、前記縁部と前記第２基準線との接点及び前記一端面から垂直距離が最も遠い前記突出部の最高点Ａ３を通る第４基準線Ｌ４とで区分した。そして、前記第３基準線と第４基準線との夾角（９０°未満）を測定し、その結果を表１に示した。
３）ロッキング角度の評価：高分解能Ｘ線回折分析システム（ＨＲ－ＸＲＤ ｓｙｓｔｅｍ、Ｒｉｇａｋｕ社のＳｍａｒｔＬａｂ Ｈｉｇｈ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｘ－ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）を適用して、前記インゴットの（０００１）面を基準として、表２に提示されたそれぞれのオフ角が適用されたウエハを準備し、ウエハの［１１－２０］方向をＸ線経路に合わせ、Ｘ－ｒａｙ ｓｏｕｒｃｅ ｏｐｔｉｃとＸ－ｒａｙ ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｏｐｔｉｃ角度を２θ（３５～３６°）に設定した後、ウエハのオフ角に合わせてオメガ（ω、又はシータθ、Ｘ－ｒａｙ ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｏｐｔｉｃ）角度を調節して測定した。具体的には、０°オフを基準として、オメガ角度は１７．８１１１°であり、４°オフを基準として、オメガ角度は１３．８１１°、そして、８°オフを基準として、オメガ角度は９．８１１１°を適用した。Ｘ－ｒａｙ ｐｏｗｅｒは９ｋＷ、そして、Ｘ－ｒａｙ ｔａｒｇｅｔはＣｕを適用し、Ｇｏｎｉｏｍｅｔｅｒ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎは０．０００１°であるものが適用された。Ｍａｘ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙでの角度を基準としてＦＷＨＭを測定して、それぞれロッキング角度（Ｒｏｃｋｉｎｇ ａｎｇｌｅ）として評価し、その結果を表２に示した。
下記の結果は、ウエハの中央部と縁部から５ｍｍ以内の部分を除いた表面を３等分し、各部分で少なくとも３回以上を測定した結果を平均して示した。
４）多形の混入の有無：成長させたインゴットの多形の混入の有無は、紫外線誘導発光イメージ分析方法により評価した。多形の混入がある場合はｆａｉｌ、多形の混入が観察されなかった場合はｐａｓｓと評価し、表１に示した。
５）インゴットの表面のピット欠陥：インゴットの表面においてファセットを除いた中央部中の真ん中である１箇所と、インゴットの縁部から中央部に１０ｍｍ内側に位置し、それぞれ３時、６時、９時、そして１２時方向の４箇所で、計５箇所を光学顕微鏡でピットを測定した後、平均値を下記の表１のピット値として提示した。
Figure 0007030260000001
Figure 0007030260000002
前記表１及び表２を参照すると、本明細書で開示する実施例に係るサンプルが、比較例と比較して全体的に物性に優れ、特にロッキング角度の面で遥かに優れた結果を示した。
適用する断熱材フェルトの密度に従って製造された同じ条件で成長させた炭化珪素インゴットの曲率の程度、夾角、及びインゴットの表面のピット欠陥の密度に比較的大きな差を示し、これは、成長ステップの制御がフェルトの密度と関連するということを示す結果と考えられる。
０～８°の間から選択された、インゴットの（０００１）面を基準とするオフ角を適用したウエハの結晶品質でも差を示し、特にロッキング角度において大きな差を示すことがわかる。
図６（ａ）は、ピット欠陥の密度が２０，０００／ｃｍ２であるインゴットの表面を撮影した写真であり、図６（ｂ）は、実施例６のインゴットの表面を撮影した写真であり、欠陥密度が確実に減少したことがわかる。
以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲は、これに限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形及び改良形態もまた本発明の権利範囲に属する。
１００ 炭化珪素インゴット
１１０ 本体部
１１１ 本体部の一端面
１１２ 本体部の他端面
１２０ 突出部
１３０ 炭化珪素種結晶
２００ 反応容器
３００ 炭化珪素原料
４００ 断熱材
４２０ 反応チャンバ
５００ 加熱手段

Claims (12)

  1. 本体部の一端面、及び前記本体部の一端面に対向する本体部の他端面を含む本体部と；前記本体部の他端面上に位置し、前記本体部の他端面を基準として湾曲した表面を有する突出部と；を含み、
    前記本体部の他端面は、一端点及び他端点を含み、
    前記一端点は、前記本体部の他端面の一端に位置する一点であり、
    前記他端点は、前記本体部の他端面の末端に位置する一点であり、
    前記一端点、前記突出部の最高点及び前記他端点は、前記本体部の一端面と垂直な同一平面上に位置し、
    表面のピット（ｐｉｔ）欠陥の密度は１０，０００／ｃｍ ２ 以下であり、
    前記同一平面と前記突出部の表面との交線に該当する弧の曲率半径は、下記数式１で表される、炭化珪素インゴット。
    [数１]
    ７．２Ｄ≦ｒ≦８．９Ｄ
    （前記数式１において、ｒは、前記弧の曲率半径であり、前記Ｄは、前記同一平面と前記本体部の一端面との交線の長さである。）
  2. 前記本体部の一端は、炭化珪素種結晶と連結されたものである、請求項１に記載の炭化珪素インゴット。
  3. 前記本体部は、前記本体部の一端面と垂直であり、前記本体部の一端面の中心を通る軸を有する筒状であり、
    前記筒状は、前記軸に沿って前記本体部の一端面から前記本体部の他端面の方向に前記本体部の断面の面積が同一であるか、または増加する、請求項１に記載の炭化珪素インゴット。
  4. 前記炭化珪素インゴットは４Ｈ－ＳｉＣの結晶構造を有し、（０００１）面に対するオフ角として０～１０°から選択された角度を適用した前記炭化珪素インゴットのウエハが有するロッキング角度が、基準角度に対し－１．５°～＋１．５°である、請求項１に記載の炭化珪素インゴット。
  5. 前記炭化珪素インゴットの（０００１）面に対するオフ角として８°を適用した前記炭化珪素インゴットのウエハが有するロッキング角度が、基準角度に対し－１．５°～＋１．５°である、請求項４に記載の炭化珪素インゴット。
  6. 前記炭化珪素インゴットの（０００１）面に対するオフ角として４°を適用した前記炭化珪素インゴットのウエハが有するロッキング角度が、基準角度に対し－１．５°～＋１．５°である、請求項４に記載の炭化珪素インゴット。
  7. 前記炭化珪素インゴットの（０００１）面に対するオフ角として０°を適用した前記炭化珪素インゴットのウエハが有するロッキング角度が、基準角度に対し－１．０°～＋１．０°である、請求項４に記載の炭化珪素インゴット。
  8. 前記本体部の一端面の直径は４インチ以上である、請求項１に記載の炭化珪素インゴット。
  9. 本体部の一端面、及び前記本体部の一端面に対向する本体部の他端面を含む本体部と；前記本体部の他端面上に位置し、前記本体部の他端面を基準として湾曲した表面を有する突出部と；を含み、
    前記本体部の一端面と垂直であり、前記本体部の一端面の中心を通る第１基準線と；
    前記第１基準線と平行であり、前記第１基準線から垂直距離が最も遠い前記突出部の縁部と接する第２基準線と；
    前記本体部の一端面と平行であり、前記縁部と前記第２基準線との接点を通る第３基準線と；
    前記縁部と前記第２基準線との接点及び前記一端面から垂直距離が最も遠い前記突出部の最高点を通る第４基準線とを有し、
    前記第３基準線と第４基準線との夾角は３．２°～５°であり、
    表面のピット（ｐｉｔ）欠陥の密度は１０，０００／ｃｍ ２ 以下である、炭化珪素インゴット。
  10. 前記炭化珪素インゴットは４Ｈ－ＳｉＣの結晶構造を有し、（０００１）面に対するオフ角として０～１０°から選択された角度を適用した前記炭化珪素インゴットのウエハが有するロッキング角度が、基準角度に対し－１．５°～＋１．５°である、請求項９に記載の炭化珪素インゴット。
  11. 反応容器の内部空間に、炭化珪素原料と炭化珪素種結晶とが離隔するように配置する準備ステップと；
    前記内部空間の温度、圧力、気体雰囲気を調節して前記炭化珪素原料を昇華させ、前記炭化珪素種結晶上に炭化珪素インゴットを形成する成長ステップとを含み、
    前記反応容器は、外面を取り囲む断熱材と、前記断熱材の外部に備えられた加熱手段とを含み、
    前記断熱材の密度は０．１４ｇ／ｃｃ～０．２８ｇ／ｃｃであり、
    前記断熱材の厚さは２０ｍｍ～３００ｍｍである、請求項１又は９に記載の炭化珪素インゴットの製造方法。
  12. 請求項１に記載の炭化珪素インゴットの縁部を研削する研削ステップと；
    前記研削された炭化珪素インゴットを切断して炭化珪素ウエハを設ける切断ステップと；を含む、炭化珪素ウエハの製造方法。
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