JP7038756B2 - ＳｉＣウェハ及び半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＳｉＣウェハ及び半導体デバイスの製造方法に関する。

炭化珪素（ＳｉＣ）は、シリコン（Ｓｉ）に比べて絶縁破壊電界が１桁大きい、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。

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。

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。

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１０^４個／ｃｍ^２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１０^４個／ｃｍ^２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^２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。

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。

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。

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。

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。

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。

特開２００４－３２３３４８号公報 特許第５１７１５７１号公報

Ｙａｓｕｓｈｉ 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。

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。

第１の問題に対する対策として、極めて高密度（数千個／ｃｍ^２～）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。

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。

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。

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。

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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

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。

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１のＳｉＣシードの一部をＡ－Ａ’面で切断した切断面である。 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。 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。 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。 （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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 本発明の一態様に係るＳｉＣウェハの平面模式図である。 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。

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。

［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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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_２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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (13)

1. 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、ダイシングラインに沿って第１の方向に延在し、且つ前記ファセット成長痕内に位置する第１の螺旋転位密集ラインを有し、
   前記第１の螺旋転位密集ラインにおいて、隣接する螺旋転位同士の距離が０．２５ｃｍ以下であり、
   前記第１の螺旋転位密集ライン以外の領域では、隣接する螺旋転位同士の距離が０．２５ｃｍより大きい、ＳｉＣウェハ。
2. 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る請求項１に記載のＳｉＣウェハ。
3. 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る請求項１又は２に記載のＳｉＣウェハ。
4. 前記ファセット成長痕が、前記第１の方向と交差する第２の方向に延在し、且つ前記ファセット成長痕内に位置する第２の螺旋転位密集ラインをさらに有し、
   前記第２の螺旋転位密集ラインにおいて、隣接する螺旋転位同士の距離が０．２５ｃｍ以下であり、
   前記第２の螺旋転位密集ライン以外の領域では、隣接する螺旋転位同士の距離が０．２５ｃｍより大きい、請求項１～３のいずれか一項に記載のＳｉＣウェハ。
5. 前記第２の方向が、前記第１の方向と直交する請求項４に記載のＳｉＣウェハ。
6. 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る請求項４または５に記載のＳｉＣウェハ。
7. ＳｉＣウェハにおける前記第１の螺旋転位密集ラインの占める面積率が５０％以下である請求項１～６のいずれか一項に記載のＳｉＣウェハ。
8. ＳｉＣウェハにおける前記第２の螺旋転位密集ラインの占める面積率が５０％以下である請求項４～６のいずれか一項に記載のＳｉＣウェハ。
9. 前記第１の螺旋転位密集ラインにおける螺旋転位の密度が４個／ｃｍ以上である請求項１～８のいずれか一項に記載のＳｉＣウェハ。
10. 前記第２の螺旋転位密集ラインにおける螺旋転位の密度が４個／ｃｍ以上である請求項４～６、８のいずれか一項に記載のＳｉＣウェハ。
11. ダイシング予定領域と、
    前記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と、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い請求項１～１０のいずれか一項に記載のＳｉＣウェハ。
12. 前記ファセット成長痕は、｛０００１｝面に対する傾斜角が２°未満の領域の切断面である、請求項１～１１のいずれか一項に記載のＳｉＣウェハ。
13. 請求項１～１１のいずれか一項に記載の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、を有する半導体デバイスの製造方法。

Images