JPH0987086A - 単結晶の製造方法 - Google Patents
単結晶の製造方法Info
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- JPH0987086A JPH0987086A JP26772295A JP26772295A JPH0987086A JP H0987086 A JPH0987086 A JP H0987086A JP 26772295 A JP26772295 A JP 26772295A JP 26772295 A JP26772295 A JP 26772295A JP H0987086 A JPH0987086 A JP H0987086A
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Abstract
きる方法を提供する。 【解決手段】 製造しようとする単結晶の原料のガスを
種結晶に供給し、種結晶1上に単結晶2を成長させる方
法において、種結晶1として、結晶のc軸と単結晶成長
面11となる露出端面の法線ベクトル3とのなす角度θ
が20°≦θ≦55°の範囲にある結晶を用いること
で、欠陥が少ない高品質な結晶を大きな体積で得ること
ができる。
Description
を、種結晶上に成長させて製造する方法に関する。
として有用であり、一般に、黒鉛るつぼ内に配したSi
Cの原料粉末を加熱昇華させる方法(昇華法)により生
成した昇華ガス、あるいは上記昇華法以外の方法により
調製した単結晶となる原料のガスを種結晶に供給し、該
結晶上に単結晶を成長させる方法により製造されてい
る。
長させる場合、(0001)面から60°〜120°傾
いた面、代表的には図5のように(0001)面から9
0°傾いた面を単結晶成長面11となしたSiC単結晶
を種結晶1として用いることにより、品質の良好な単結
晶が得られることが知られている(特開平5−2625
99号公報)。このようにすると、図5において種結晶
1のc軸方向における幅より外側に成長する部分(図に
斜線で示すA部、B部)では、種結晶1中に存在する欠
陥、例えば積層欠陥を引き継がずに成長するので、この
A部およびB部において、欠陥の少ない結晶を得ること
ができる。また、単結晶2の成長方向がc軸に垂直であ
るため、マイクロパイプ欠陥を発生させるスパイラル成
長が起こりにくい利点を有する。
てSiCのc面(c軸に垂直な面)は、Siで終端して
いる面(Si面)と、Cで終端している面(C面)とが
ある。これら2つの面は異なる性質を有しているため、
それぞれの面に成長する結晶は多形や不純物の取り込み
方が異なる。つまり、上記A部とB部は同一特性の結晶
とはならず、有効な結晶は一方に限られるため、所望の
結晶を大きな体積で得ることができない不具合があっ
た。
晶を効率よく製造することのできる方法を提供すること
にある。
する単結晶の原料のガスを種結晶に供給し、上記種結晶
上に単結晶を成長させる方法において、図1のように、
上記種結晶1として、結晶のc軸と単結晶成長面11と
なる露出端面の法線ベクトル3とのなす角度θが20°
≦θ≦55°の範囲にある結晶を用いることを特徴とす
る(請求項1)。20°>θでは、スパイラル成長が起
きやすいc面成長に近い成長様式となり、このため、ス
パイラル成長に起因するマイクロパイプが発生しやす
い。55°<θでは、高品質の結晶が得られる斜線部の
体積が小さくなり、効率的ではない。
11となる露出端面の法線ベクトル3とのなす角度θを
40°≦θ≦50°の範囲とするのがよく(請求項
2)、マイクロパイプの発生が抑制され、高品質で、か
つ大きな体積の結晶が得られる。
晶を成長させる場合について詳細に説明する。なお、本
発明方法により製造される単結晶はSiCに限らず、C
dS、ZnS、ZnSe、CdSe、CdTe等、気相
成長によってバルク単結晶が得られるもののいずれにも
適用することができる。また、種結晶に供給する原料の
ガスは、以下で示す単結晶となる原料を加熱昇華させる
方法(昇華法)により生成した昇華ガスに限らず、昇華
法以外の方法で調製した単結晶となる原料のガスでもよ
い。
晶2の概略図を示す。上記種結晶1はウェハ状で、その
上端面を、その上に単結晶2が成長する単結晶成長面1
1となしている。また、該成長面11の法線ベクトル3
(上記成長面11に垂直な方向のベクトル)と、種結晶
1を構成する結晶のc軸とのなす角度θが20°≦θ≦
55°の範囲となるようにしてある。ここで、図2に示
すように、SiC単結晶Sは主として6方晶形であり、
6角柱の正6角形の端面S1を(0001)面とした
時、該端面S1に垂直な方向がc軸となる。よって、上
記角度θが上記範囲となるように、SiC単結晶Sより
種結晶1を切り出し、所定形状に加工すればよい。
てSiC単結晶を製造する際に使用する装置の概略図で
ある。図において、黒鉛製のるつぼ4は、上端開口の容
器体41と蓋体42とからなり、上記容器体41の底部
には、SiCの原料粉末5となるSiC粉末が収容され
ている。原料粉末5と対向する上記蓋体42の下面に
は、種結晶1が貼付けてあり、種結晶1は、成長面11
(図では下端面)の法線ベクトル3と結晶のc軸とのな
す角度θが上述した範囲となるようにしてある。
には、図略の加熱装置で上記るつぼ4を、上記原料粉末
5が2200〜2500℃となるように加熱し、SiC
の昇華ガスGを発生させる(図3(b))。すると、S
iCは、Si、SiC2 、Si2 C等のガス種となって
種結晶1側へ拡散する。この時、上記種結晶1を原料粉
末5より低い温度(2100〜2400℃)に設定する
と、これらのガスは過飽和となり、種結晶1上にSiC
として堆積する。このようにして、順次、SiCが堆積
し、単結晶2の成長が進行する。
る単結晶2の結晶性が悪くなるため、堆積速度は、通
常、0.5〜2.0mm/時間とするのがよい。また、
雰囲気は、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気とし、圧
力は0.1〜数Torr程度とするのがよい。
局所的に低温に保持されるような構造とすると堆積効率
がよい。具体的には、上記種結晶1と上記原料粉末5の
間に熱遮蔽部材を設け、上記種結晶1の周囲を取り囲ん
で上記原料粉末5の輻射熱から上記種結晶1を遮蔽する
ようにするとよい。この時、熱遮蔽部材には通孔を設け
て原料の昇華ガスGが上記種結晶1に到達できるように
し、また熱遮蔽部材内部に単結晶が十分成長できる空間
を形成する。
れ、原料粉末5の熱を受ける熱遮蔽部材との温度差が大
きくなって、単結晶を効率よく成長させることができ
る。また、種結晶1を冷却する手段を設ければ、種結晶
1の温度上昇が抑制され、熱遮蔽部材との温度差がより
大きくなるので、単結晶の成長効率がさらに向上する。
の成長方向がc軸と一致するように、種結晶1を支持す
る蓋体42の下面を傾斜させた構造としてもよい。この
時も、成長面11の法線ベクトル3とc軸のなす角度θ
が上記範囲となるようにすることはもちろんである。こ
のようにすることで、種結晶の欠陥を引き継がない領域
を大きくでき、また基板としてc軸と垂直に切り出す際
に効率的である。
の成長面11の法線ベクトル3と種結晶1のc軸とのな
す角度θを種々に変化させてSiC単結晶2の成長実験
を行った。
に十分な量のSiC粉末を入れ、蓋体42下面に、種結
晶1を貼り付けた。この時、上記種結晶1の成長面11
の法線ベクトル3と種結晶1のc軸とのなす角度θが、
θ=0°となるようにした。
排気してアルゴンガス雰囲気に置換した。その後、図略
の加熱装置内にて原料粉末5を2300℃、種結晶1を
2230℃に加熱し、温度が安定した後、雰囲気圧を5
00Torrから1Torrに減圧した。雰囲気圧を1
Torrに保持し、上記原料粉末5を昇華させて、種結
晶1上に単結晶2の成長を開始した。所定時間経過後、
加熱を停止し、アルゴンガスを導入することによって雰
囲気圧を上げ、単結晶成長を終了した。
2の成長速度:約0.5mm/時間でSiCインゴット
が得られた。このインゴットからSi面に切り出したウ
ェハについて、溶融KOHで500℃、10分間のエッ
チングを行った結果、マイクロパイプに相当するエッチ
ピットが102 〜103 /cm2 存在した。
近い方) 次に、種結晶1の成長面11の法線ベクトル3と種結晶
のc軸とのなす角度θを45°とし(図1参照)、他の
条件は上記比較例1と同様にしてSiC単結晶2の成長
実験を行った。これにより、図1のようにB部の体積の
大きいSiCインゴットが、約0.5mm/時間の成長
速度で得られた。なお、種結晶1として6H結晶を用い
た場合、得られるインゴットは全て6H結晶であった。
した面のウェハを作製し、溶融KOHで500℃、10
分間のエッチングを行った。その結果、マイクロパイプ
に相当するエッチピットは見られなかった。また、すべ
り転位に相当するエッチピット(積層欠陥)は、図1の
C部では104 /cm2 程度であったが、B部では10
3 /cm2 と高品質であり、欠陥が少なく体積の大きい
単結晶を得ることができた。
のc軸とのなす角度θを90°とし(図5参照)、他の
条件は上記比較例1と同様にしてSiC単結晶2の成長
実験を行ったところ、約0.5mm/時間の成長速度で
SiCインゴットが得られた。得られた結晶は、図5の
B部では6H結晶が成長したが、A部では4H結晶が成
長した。
した面のウェハを作製し、溶融KOHで500℃、10
分間のエッチングを行った結果、マイクロパイプに相当
するエッチピットは観察されなかった。また、すべり転
位に相当するエッチピット(積層欠陥)も、θ=45°
とした上記実施例1と同程度であったが、高い品質を示
した結晶の体積が小さく、図のB部の体積は、実施例1
のB部の体積の1/5程度であった。
る範囲より小さいと品質が不十分であり、角度θが大き
いと品質は良好であるが、有効体積が小さくなる。これ
に対し、角度θを本発明範囲とすることで、高品質かつ
有効体積の大きい結晶が得られることがわかる。
晶を用い、Si面に近い面を成長面として用いたが、成
長条件を変えることで、C面に近い側で6H結晶を成長
させることもできる。また、今回、結晶多形として6H
結晶の成長について説明したが、これに限らず、他の多
形、例えば4H結晶の成長に適用してももちろんよい。
による単結晶、またはそれから成長させた昇華法単結晶
のいずれを用いてもよい。
法によれば、マイクロパイプ欠陥や積層欠陥等の欠陥が
少ない、良好な品質を有する単結晶を大きな体積で得る
ことができる。よって、このような単結晶より得られる
結晶基板は、欠陥の少ない高品質なものであり、高性能
な半導体デバイスを実現することが可能となる。また、
大口径ウェハの作製が可能であるので、製造コストを低
減することができる。
全体斜視図である。
断面図である。
る。
である。
Claims (2)
- 【請求項1】 製造しようとする単結晶の原料のガスを
種結晶に供給し、種結晶上に単結晶を成長させる単結晶
の製造方法において、上記種結晶として、結晶のc軸と
単結晶成長面となる露出端面の法線ベクトルとのなす角
度θが、20°≦θ≦55°の範囲にある結晶を用いる
ことを特徴とする単結晶の製造方法。 - 【請求項2】 上記角度θが40°≦θ≦50°の範囲
にある請求項1記載の単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26772295A JP3717562B2 (ja) | 1995-09-21 | 1995-09-21 | 単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26772295A JP3717562B2 (ja) | 1995-09-21 | 1995-09-21 | 単結晶の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0987086A true JPH0987086A (ja) | 1997-03-31 |
JP3717562B2 JP3717562B2 (ja) | 2005-11-16 |
Family
ID=17448663
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26772295A Expired - Lifetime JP3717562B2 (ja) | 1995-09-21 | 1995-09-21 | 単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3717562B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002261041A (ja) * | 2001-03-05 | 2002-09-13 | Shikusuon:Kk | SiC半導体のイオン注入層及びその製造方法 |
JP2002261275A (ja) * | 2001-03-05 | 2002-09-13 | Shikusuon:Kk | Mosデバイス |
JP3854508B2 (ja) * | 1999-09-07 | 2006-12-06 | 株式会社シクスオン | SiCウエハ、SiC半導体デバイス、およびSiCウエハの製造方法 |
JP2008509872A (ja) * | 2004-08-10 | 2008-04-03 | クリー インコーポレイテッド | 大型炭化珪素単結晶の高品質成長のための種結晶および種結晶ホルダー |
-
1995
- 1995-09-21 JP JP26772295A patent/JP3717562B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2002261275A (ja) * | 2001-03-05 | 2002-09-13 | Shikusuon:Kk | Mosデバイス |
JP2008509872A (ja) * | 2004-08-10 | 2008-04-03 | クリー インコーポレイテッド | 大型炭化珪素単結晶の高品質成長のための種結晶および種結晶ホルダー |
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JP3717562B2 (ja) | 2005-11-16 |
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