JPH08143397A

JPH08143397A - 炭化珪素単結晶ウエハの製造方法および装置

Info

Publication number: JPH08143397A
Application number: JP28812994A
Authority: JP
Inventors: Kozo Onoe; 浩三尾上; Hirokatsu Yashiro; 弘克矢代
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-11-22
Filing date: 1994-11-22
Publication date: 1996-06-04

Abstract

(57)【要約】【目的】昇華法により炭化珪素単結晶を成長し、得ら
れたインゴットを成長方向に平行に、あるいは、平行方
向から数度傾けた方向に切断してウエハを得る場合に、
大型で形の揃ったウエハを多くの枚数製造できるように
する。【構成】昇華法によって炭化珪素単結晶を成長すると
きに、用いるるつぼあるいは成長室の内壁の形状を、長
円形あるいは角が丸い四角形を底面とする筒状とし、得
られたインゴットを成長方向に平行に、あるいは、平行
方向から数度傾けた方向に切断してウエハを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は炭化珪素単結晶ウエハの
製造方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】昇華法による炭化珪素の単結晶成長にお
いては、黒鉛製のるつぼを用いる。従来、この方法にお
いては、例えばＺｉｅｇｌｅｒらのＩＥＥＥＴｒａｎ
ｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎｄｅｖｉ
ｃｅｓ，ＥＤ−３０，２７７（１９８３）に示されるよ
うに、用いるるつぼあるいは成長室の内壁の形状は、底
面が円形である円筒形であった。

【０００３】この、円筒形のるつぼを用いて成長を行う
と、るつぼ内壁の形状を反映して、円筒形のインゴット
が得られる。このインゴットからウエハを切り出す場
合、円筒の軸方向に垂直に切断して、基板結晶（種結
晶）と同じかあるいは数度ＯＦＦした結晶面を有する円
形のウエハを製造するのが一般的であった。この場合、
得られるウエハは、円形で大きさ、形が揃っており、円
筒形のるつぼは有用であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、応用上
の要請から、基板結晶とは違った結晶面を有するウエ
ハ、例えば、基板結晶と垂直な、あるいは、垂直から数
度傾いた結晶面を有するウエハ５９が有用な場合があ
る。なお、ここにいう「数度」とは、需要者の要望等に
より適宜変更されるものであり、一概には規定できない
ものではあるが、一般的には、３°から５°程度であ
り、また少なくとも平行方向（０°超）から１５°程度
までの範囲の角度はいずれもこれに含まれるものであ
る。このような結晶面を有するウエハ５９を得たい場
合、図３に示すように結晶成長により得られたインゴッ
ト５４を円筒の軸方向に平行に、あるいは、平行方向か
ら数度傾けた方向に切断することになるが、大きなウエ
ハが得られるのは円筒の軸付近に限られ、ウエハの収率
が悪かった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明において
は、るつぼあるいは成長室の内壁の形状を、底面が円形
の円筒形ではなく、底面が長円形あるいは角が丸い四角
形である筒状にして結晶成長を行うことで、上記の課題
を解決する。

【０００６】すなわち、本発明は第一に、黒鉛製のるつ
ぼ内の炭化珪素原料粉末を不活性気体雰囲気中で昇華さ
せ、炭化珪素基板上に炭化珪素単結晶インゴットを成長
させ、炭化珪素単結晶インゴットを切断して、炭化珪素
単結晶ウエハを製造する方法において、るつぼあるいは
成長室の内壁の形状が、長円形あるいは角が丸い四角形
を底面とした筒状であって、炭化珪素種結晶を底面の位
置に設置し、炭化珪素単結晶インゴットを底面に垂直な
方向に成長させ、炭化珪素単結晶インゴットを成長方向
に対して平行に、あるいは、平行方向から数度傾けた方
向に切断することを特徴とする炭化珪素単結晶ウエハの
製造方法である。

【０００７】本発明は第二に、黒鉛製のるつぼと、るつ
ぼを加熱する加熱手段と、つるぼを挿入して真空または
不活性ガス雰囲気に制御する真空系とを有する炭化珪素
単結晶の製造装置において、るつぼあるいは成長室の内
壁の形状が、長円形あるいは角が丸い四角形を底面とし
た筒状であって、加熱手段の形状が、長円形あるいは角
が丸い四角形であることを特徴とする炭化珪素単結晶の
製造装置である。

【０００８】

【作用】図１のようにるつぼあるいは成長室の底面に設
置した炭化珪素種結晶３から、種結晶３に垂直な方向に
炭化珪素単結晶インゴット４が成長する。しかし、例え
ば、古賀らの真空、第３０巻、第１１号、８８６（１９
８７）に示されるように、種結晶の面と平行な方向にも
成長が進み、インゴット４はその口径を拡大していく。
やがて、インゴット４の側面は、るつぼあるいは成長室
の内壁２にぶつかって、それに沿ってインゴット４が成
長する。成長により得られるインゴット４の形状は、る
つぼあるいは成長室の内壁の形状に沿ったものとなる。
本発明においては、るつぼあるいは成長室の内壁の形状
が、底面が長円形あるいは角が丸い四角形の筒状である
ので、図２のような、底面が長円形あるいは角が丸い四
角形である筒状のインゴット４が得られる。得られたイ
ンゴット４を、成長方向に平行な方向の、長円形あるい
は角が丸い四角形の長軸方向の面で切断すれば、図３の
ような、従来の底面が円の円筒形のインゴット５４を切
断するのに比べて、大きさ、形の揃った、大型のウエハ
９を多数得られるようになる。

【０００９】また、るつぼあるいは成長室の内壁の、底
面が長方形あるいは角が丸い四角形であるから、るつぼ
あるいは成長室およびその内部の原料・結晶が均一に加
熱できる。内壁の底面を角の尖った四角形にすると、角
付近に多結晶やひび割れが発生するので不都合である。

【００１０】るつぼあるいは成長室の内壁の、底面の長
円形あるいは角が丸い四角形の短軸ａと長軸ｂの比率が
大きいほど、得られる所望のウエハの収率が改善され
る。しかし、あまりに長軸が長くなると、長軸の端の付
近に多結晶が生じやすくなり、かえって、ウエハの収率
が低下する。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。

【００１２】図１のような装置構成で、昇華法により、
炭化珪素単結晶成長を行う。その際に用いるるつぼ１の
成長室の内壁２の形状は底面が長円形の筒状である。る
つぼ内には原料の炭化珪素粉末５が納められ、成長室の
底面には炭化珪素種結晶基板３が取り付けられている。
このようなるつぼで得られる炭化珪素単結晶インゴット
４は、図２のように底面が長円形の筒状である。このイ
ンゴット４を、成長方向に平行に切断すれば、大きさの
揃った炭化珪素ウエハ９が多数得られる。

【００１３】例えば、炭化珪素単結晶（０００１）面を
種結晶とし、るつぼの底面の長円の長軸方向に沿って切
断すべき結晶面の（１１００）面が配置されるように種
結晶を設置する。このようにして得られたインゴットを
前記（１１００）面で切断すれば、円筒形のインゴット
を切断するのに比べて、形、大きさの揃った炭化珪素単
結晶（１１００）面ウエハが多くの枚数得られ、歩留ま
りが大幅に改善される。また、炭化珪素単結晶（１１０
０）面を種結晶とし、るつぼの底面の長円の長軸方向に
沿って切断すべき結晶面の（０００１）面が配置される
ように種結晶を設置する。得られたインゴットを前記
（０００１）面で切断すれば、形、大きさの揃った炭化
珪素単結晶（０００１）面ウエハが多くの枚数得られ、
歩留まりが大幅に改善される。

【００１４】るつぼ内壁の底面の長円形の短軸ａと長軸
ｂの比率（ａ：ｂ）は、１：２程度でも歩留り向上の効
果は大きい。１：４程度を越えると、長軸の端付近に多
結晶が発生しやすくなり、また、加熱の不均一等により
結晶の質が低下し、不均一になるなどの不都合が生じ
る。

【００１５】切断すべき（１１００）面、（０００１）
面などをるつぼの底面の長円の、短軸方向に沿ってやや
斜め、あるいは短軸方向に配置して切断し、ウエハを得
てもよい。

【００１６】原料の均一な加熱を行うために、るつぼの
底面の形は角が丸い方がよい。るつぼの底面の形は、前
記実施例に述べた長円形の他に円形と四角形を組み合わ
せたようなものも好適で、形、大きさの揃ったウエハを
多くの枚数得るのに都合がよく、加熱の均一性もよい。
また、角が丸い四角形を底面とするるつぼも好適であ
る。

【００１７】加熱手段として高周波加熱コイル８を用い
る場合、るつぼあるいは成長室の内壁の底面の形に相似
形のコイルを用いる方が、効率よく均一な加熱ができ
る。例えば、るつぼあるいは成長室の内壁の底面が長円
形であれば、コイルも長円形が望ましい。

【００１８】内壁の形状が、底面が長円形である筒状の
るつぼを用い、高周波加熱を用いて、結晶成長を行っ
た。底面の長円形の短軸が２５ｍｍ、長軸が５０ｍｍで
ある。従来のるつぼ内壁の底面は直径２５ｍｍの円であ
る。種結晶として炭化珪素単結晶（０００１）面を用
い、種結晶を、その（１１００）面が底面の長軸に一致
するように底面に設置した。結晶は（０００１）面の方
向に成長し、るつぼの内壁の形状に沿って、底面を長円
形とする筒状のインゴット（高さ約１５ｍｍ）が得られ
た。このインゴットを成長した（０００１）面とは垂直
の（１１００）面で切断し、（１１００）面の炭化珪素
ウエハ（高さ約１５ｍｍ）を得た。切断のピッチが１．
５ｍｍの時、幅２０ｍｍ以上のウエハ（高さ約１５ｍ
ｍ）の得られる枚数は、底面が長円形の場合には２２枚
であった。それに対し、底面が円形の場合には１０枚で
あった。底面を長円形にしたことで、所望の大きさのウ
エハの得られる枚数は約２倍になり、歩留りが格段に向
上した。

【００１９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明を用いると、
インゴットを成長方向に平行に、あるいは、平行方向か
ら数度傾けた方向に切断する場合に、昇華法による炭化
珪素単結晶成長において、用いるるつぼあるいは成長室
の内壁の形状を、底面が、長円形あるいは角が丸い四角
形の筒状にすることで、底面が円形の円筒形の場合に比
べて大型で形の揃ったウエハが多くの枚数得られ、製造
の歩留まりが大幅に改善される。

【００２０】また、本発明は炭化珪素のみならず、昇華
法を用いる全ての素材の結晶成長において、インゴット
を成長方向に平行に、あるいは、平行方向から数度傾け
た方向に切断してウエハを製造する場合に有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の炭化珪素単結晶製造装置の実施例の
断面図である。

【図２】本発明の炭化珪素単結晶製造装置の実施例を
用いて得られる炭化珪素単結晶インゴットからウエハを
切り出す例の説明図である。

【図３】従来法の炭化珪素単結晶製造装置を用いて得
られる炭化珪素単結晶インゴットからウエハを切り出す
例の説明図である。

【符号の説明】１…黒鉛製るつぼ、２…多孔質黒鉛
製成長室隔壁、３、５３…炭化珪素単結晶基板（種結
晶）、４、５４…炭化珪素単結晶インゴット、５…炭化
珪素粉末、６…黒鉛フェルト製断熱
材、７…石英管、８…高周波加熱コイル、９、５９…炭
化珪素ウエハ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】黒鉛製のるつぼ内の炭化珪素原料粉末を
不活性気体雰囲気中で昇華させ、炭化珪素基板上に炭化
珪素単結晶インゴットを成長させ、炭化珪素単結晶イン
ゴットを切断して、炭化珪素単結晶ウエハを製造する方
法において、るつぼあるいは成長室の内壁の形状が、長
円形あるいは角が丸い四角形を底面とした筒状であっ
て、炭化珪素種結晶を底面の位置に設置し、炭化珪素単
結晶インゴットを底面に垂直な方向に成長させ、炭化珪
素単結晶インゴットを成長方向に対して平行に、あるい
は、平行方向から数度傾けた方向に切断することを特徴
とする炭化珪素単結晶ウエハの製造方法。
【請求項２】黒鉛製のるつぼと、るつぼを加熱する加
熱手段と、つるぼを挿入して真空または不活性ガス雰囲
気に制御する真空系とを有する炭化珪素単結晶の製造装
置において、るつぼあるいは成長室の内壁の形状が、長
円形あるいは角が丸い四角形を底面とした筒状であっ
て、加熱手段の形状が、長円形あるいは角が丸い四角形
であることを特徴とする炭化珪素単結晶の製造装置。