JPH10324599A - Production of silicon carbide single crystal - Google Patents
Production of silicon carbide single crystalInfo
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- JPH10324599A JPH10324599A JP12987597A JP12987597A JPH10324599A JP H10324599 A JPH10324599 A JP H10324599A JP 12987597 A JP12987597 A JP 12987597A JP 12987597 A JP12987597 A JP 12987597A JP H10324599 A JPH10324599 A JP H10324599A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、炭化珪素単結晶
の製造方法に関するものである。[0001] The present invention relates to a method for producing a silicon carbide single crystal.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、炭化珪素単結晶基板は高耐圧電力
用トランジスタ、高耐圧ダイオード等の高耐圧大電力用
半導体装置の半導体基板として開発されている。この炭
化珪素単結晶基板にはα型炭化珪素単結晶が用いられ
る。α型炭化珪素単結晶の製造方法としては、本願出願
人による特開平９−７７５９５号公報に開示されている
ように、シリコンウエハの上に炭化珪素単結晶層を成長
させ、この炭化珪素単結晶層を種結晶として昇華再結晶
法にてその上にα型バルク炭化珪素単結晶を成長するこ
とにより大面積かつ高品質のα型バルク炭化珪素単結晶
を得ることができる。より詳しくは、ジャーナル オブ
クリスタル グロース９９（１９９０）２７８−２８
３［Ｊournal of Ｃrystal Ｇrowth ９９（１９９０）
２７８−２８３］に記載されているように、立方晶（３
Ｃ）炭化珪素単結晶を種結晶として昇華成長するとき
に、３Ｃ炭化珪素単結晶から６Ｈ炭化珪素単結晶に固相
転移することを利用したものである。2. Description of the Related Art In recent years, a silicon carbide single crystal substrate has been developed as a semiconductor substrate of a high-voltage high-power semiconductor device such as a high-voltage transistor and a high-voltage diode. An α-type silicon carbide single crystal is used for this silicon carbide single crystal substrate. As a method for producing an α-type silicon carbide single crystal, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-77595 by the present applicant, a silicon carbide single crystal layer is grown on a silicon wafer. By growing an α-type bulk silicon carbide single crystal thereon using the layer as a seed crystal by a sublimation recrystallization method, a large-area and high-quality α-type bulk silicon carbide single crystal can be obtained. For more details, see Journal of Crystal Growth 99 (1990) 278-28.
3 [Journal of Crystal Growth 99 (1990)
278-283], cubic (3
C) A method utilizing a solid phase transition from a 3C silicon carbide single crystal to a 6H silicon carbide single crystal when sublimating and growing a silicon carbide single crystal as a seed crystal.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者らの
研究によると、昇華成長時に３Ｃ炭化珪素単結晶から６
Ｈ炭化珪素単結晶に固相転移するが、このとき、結晶欠
陥を誘発してしまうことが判明した。つまり、成長と転
移は同時に起こり、種結晶が固相転移する際に結晶欠陥
が発生し、この種結晶の欠陥は昇華成長した結晶中にも
引き継がれる。このような理由により高品位のα型バル
ク炭化珪素単結晶を得ることが困難であることが分かっ
た。However, according to the study of the present inventors, it was found that 3C silicon carbide single crystal
Solid phase transition to H silicon carbide single crystal occurs, but it has been found at this time that crystal defects are induced. That is, the growth and the transition occur simultaneously, and a crystal defect occurs when the seed crystal undergoes a solid phase transition, and the defect of the seed crystal is also inherited in the sublimated crystal. It has been found that it is difficult to obtain a high-quality α-type bulk silicon carbide single crystal for such a reason.
【０００４】そこで、この発明の目的は、大面積かつ高
品質のα型バルク炭化珪素単結晶を容易に得ることがで
きる炭化珪素単結晶の製造方法を提供することにある。An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a silicon carbide single crystal which can easily obtain a large-area, high-quality α-type bulk silicon carbide single crystal.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、第１工程により、珪素単結晶基板の上に立方晶炭化
珪素単結晶層が成長され、第２工程により、立方晶炭化
珪素単結晶層の上にα型炭化珪素単結晶層が成長され
る。この第２工程においては昇華再結晶法を用いておら
ず結晶欠陥が誘発することもない。さらに、第３工程に
より、α型炭化珪素単結晶層を種結晶として炭化珪素原
料を不活性ガス雰囲気中で加熱昇華させ、炭化珪素原料
よりやや低温になっている当該α型炭化珪素単結晶層上
にα型炭化珪素単結晶を成長する。この際、α型となっ
ている炭化珪素単結晶を種結晶として用いるので、前述
の固相転移に伴う結晶欠陥の誘発を招くこともない。According to the first aspect of the present invention, a cubic silicon carbide single crystal layer is grown on a silicon single crystal substrate in a first step, and a cubic silicon carbide layer is grown in a second step. An α-type silicon carbide single crystal layer is grown on the single crystal layer. In the second step, no sublimation recrystallization method is used, and no crystal defects are induced. Further, in the third step, the α-type silicon carbide single crystal layer is heated and sublimated in an inert gas atmosphere using the α-type silicon carbide single crystal layer as a seed crystal, and the temperature is slightly lower than that of the silicon carbide source. An α-type silicon carbide single crystal is grown thereon. At this time, since the α-type silicon carbide single crystal is used as the seed crystal, the induction of crystal defects due to the solid phase transition described above does not occur.
【０００６】このようにして、昇華再結晶法を用いて立
方晶炭化珪素単結晶を種結晶としてα型炭化珪素単結晶
を得ようとすると結晶欠陥を誘発してしまうが、本発明
によればα型炭化珪素単結晶を種結晶として昇華再結晶
法にてα型バルク炭化珪素単結晶を得るので結晶欠陥を
抑制することができる。また、第３工程においてはα型
炭化珪素単結晶の膜厚を厚くでき基板として好ましいも
のとなる。As described above, when an attempt is made to obtain an α-type silicon carbide single crystal using a cubic silicon carbide single crystal as a seed crystal using the sublimation recrystallization method, crystal defects are induced. Since an α-type bulk silicon carbide single crystal is obtained by a sublimation recrystallization method using the α-type silicon carbide single crystal as a seed crystal, crystal defects can be suppressed. In the third step, the thickness of the α-type silicon carbide single crystal can be increased, which is preferable as a substrate.
【０００７】さらに、珪素単結晶基板上に形成させた炭
化珪素単結晶層は下地の珪素単結晶基板と同一の口径を
もつこととなる。一方、今日、珪素単結晶基板（シリコ
ンウエハ）は８〜１０インチのものまで容易に入手でき
る技術水準にある。よって、８〜１０インチの大口径の
α型炭化珪素単結晶が得られる。Further, the silicon carbide single crystal layer formed on the silicon single crystal substrate has the same diameter as the underlying silicon single crystal substrate. On the other hand, today, silicon single crystal substrates (silicon wafers) are in a state of the art in which a silicon single crystal substrate having a size of 8 to 10 inches is easily available. Therefore, an α-type silicon carbide single crystal having a large diameter of 8 to 10 inches can be obtained.
【０００８】その結果、大口径で厚く、かつ高品位のα
型バルク炭化珪素単結晶を容易に得ることができること
となる。また、請求項２に記載のように、第２工程にお
けるα型炭化珪素単結晶層の成長は、立方晶炭化珪素単
結晶がα型炭化珪素単結晶に転移しない温度で行うとよ
い。As a result, a large-diameter, thick and high-quality α
Thus, a bulk silicon carbide single crystal can be easily obtained. In the second step, the α-type silicon carbide single crystal layer may be grown at a temperature at which the cubic silicon carbide single crystal does not transform into the α-type silicon carbide single crystal.
【０００９】具体的には、請求項３に記載のように、α
型炭化珪素単結晶層の成長温度は、２０００℃以下とす
る。また、請求項４に記載のように、第１工程における
立方晶炭化珪素単結晶層の成長と、第２工程におけるα
型炭化珪素単結晶層の成長とは、同一の成長法を用いる
と、同一の方法（装置）を用いることにより製造コスト
の低減を図ることができる。Specifically, as set forth in claim 3, α
The growth temperature of the type silicon carbide single crystal layer is 2000 ° C. or lower. Further, as described in claim 4, the growth of the cubic silicon carbide single crystal layer in the first step, and the growth of α in the second step.
When the same growth method is used for growing the type silicon carbide single crystal layer, manufacturing costs can be reduced by using the same method (apparatus).
【００１０】また、請求項５に記載のように、第１工程
における珪素単結晶基板は（１１１）面が成長面方位で
あり、立方晶炭化珪素単結晶層は（１１１）面方位をも
ち、第２工程におけるα型炭化珪素単結晶層は（０００
１）面方位をもつものとすると、（１１１）面方位をも
つ立方晶炭化珪素単結晶層表面の原子配列は（０００
１）面方位をもつα型炭化珪素単結晶表面の原子配列と
同じであるため（１１１）面方位をもつ立方晶炭化珪素
単結晶層の上に欠陥のない（０００１）面方位をもつα
型炭化珪素単結晶が成長できる。In the first step, the (111) plane of the silicon single crystal substrate in the first step has a growth plane orientation, and the cubic silicon carbide single crystal layer has a (111) plane orientation. The α-type silicon carbide single crystal layer in the second step is (000
1) Assuming that the cubic silicon carbide single crystal layer having the (111) plane orientation has an atomic arrangement of (000)
1) Since the atomic arrangement is the same as that of the surface of the α-type silicon carbide single crystal having the plane orientation, α having the defect-free (0001) plane orientation is provided on the cubic silicon carbide single crystal layer having the (111) plane orientation.
Type silicon carbide single crystal can be grown.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に従って説明する。α型バルク炭化珪素単結晶基板の
製造方法を説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. A method for manufacturing an α-type bulk silicon carbide single crystal substrate will be described.
【００１２】まず、図１に示すように、立方晶型結晶で
ある珪素単結晶基板としての（１１１）面方位を基板表
面とする直径４インチのシリコンウエハ１を用意し、そ
の上に表面が（１１１）面方位である立方晶炭化珪素単
結晶層２を化学的気相エピタキシャル成長法（ＣＶＤ）
により成長させる。First, as shown in FIG. 1, a 4-inch diameter silicon wafer 1 having a (111) plane orientation as a silicon single crystal substrate, which is a cubic crystal, is prepared. The cubic silicon carbide single crystal layer 2 having a (111) plane orientation is formed by chemical vapor phase epitaxy (CVD).
Grow by.
【００１３】引き続き、図２に示すように、支持プレー
ト（サセプタ）３の上に立方晶炭化珪素単結晶層２を接
合する。そして、図３に示すように、立方晶炭化珪素単
結晶層２の上のシリコンウエハ１を除去する。Subsequently, as shown in FIG. 2, a cubic silicon carbide single crystal layer 2 is bonded onto a support plate (susceptor) 3. Then, as shown in FIG. 3, silicon wafer 1 on cubic silicon carbide single crystal layer 2 is removed.
【００１４】さらに、図４に示すように、立方晶炭化珪
素単結晶層２の上に、種結晶となる表面が（０００１）
面方位であるα型炭化珪素単結晶層４を化学的気相エピ
タキシャル成長法（ＣＶＤ）により成長させる。Further, as shown in FIG. 4, a surface serving as a seed crystal is (0001) on cubic silicon carbide single crystal layer 2.
An α-type silicon carbide single crystal layer 4 having a plane orientation is grown by chemical vapor deposition (CVD).
【００１５】これまでの工程において用いる化学的気相
エピタキシャル成長装置の一例を、図７に示す。図７に
おいて、フランジ１１，１２の間には二重管１３が配置
されている。つまり、二重管１３は内側の石英管１３ａ
と外側の石英管１３ｂとからなり、二重管１３の両端は
フランジ１１，１２にて封鎖されている。二重管１３の
石英管１３ａの内部には石英製プレート１４が設けら
れ、そのプレート１４の上にはサセプタ１５が配置され
ている。このサセプタ１５は上面が斜状をなし、この斜
状面に被成長物１６が載置されるようになっている。ま
た、フランジ１１にはガス導入穴１７が設けられ、ガス
導入穴１７を通して原料ガスとキャリアガスが導入され
るようなっている。フランジ１２にはガス排出穴１８が
設けられ、ガス排出穴１８を通して真空ポンプによる真
空引きが行えるようなっている。FIG. 7 shows an example of a chemical vapor phase epitaxial growth apparatus used in the steps up to this point. In FIG. 7, a double pipe 13 is arranged between the flanges 11 and 12. That is, the double tube 13 is the inner quartz tube 13a.
And an outer quartz tube 13b. Both ends of the double tube 13 are closed by flanges 11 and 12. A quartz plate 14 is provided inside the quartz tube 13 a of the double tube 13, and a susceptor 15 is arranged on the plate 14. The susceptor 15 has an inclined upper surface, and the growth target 16 is placed on the inclined surface. Further, a gas introduction hole 17 is provided in the flange 11, and a raw material gas and a carrier gas are introduced through the gas introduction hole 17. The flange 12 is provided with a gas discharge hole 18 through which a vacuum pump can be evacuated.
【００１６】さらに、二重管１３の外周部には誘導コイ
ル１９が配置され、この誘導コイル１９に対し高周波電
源から電力を供給することによりサセプタ１５を誘導加
熱できるようになっている。被成長物１６はサセプタ１
５からの熱伝導により加熱される。二重管１３における
内管１３ａと外管１３ｂとの間には冷却水が供給され
る。また、フランジ１１には温度測定穴２０が設けら
れ、この温度測定穴２０を通して被成長物１６の発する
光を取り出して光放射温度計２１にて被成長物１６の温
度を測定できるようになっている。Further, an induction coil 19 is arranged on the outer periphery of the double tube 13, and the susceptor 15 can be induction-heated by supplying electric power to the induction coil 19 from a high frequency power supply. The growth target 16 is the susceptor 1
Heated by heat conduction from 5. Cooling water is supplied between the inner pipe 13a and the outer pipe 13b in the double pipe 13. Further, a temperature measurement hole 20 is provided in the flange 11, and the light emitted from the growth target 16 is taken out through the temperature measurement hole 20 so that the temperature of the growth target 16 can be measured by the light radiation thermometer 21. I have.
【００１７】この図７のＣＶＤ装置１０を用いて、シリ
コンウエハ１の上に（１１１）面立方晶炭化珪素単結晶
層２を成長させるとともに、（１１１）面立方晶炭化珪
素単結晶層２の上に（０００１）面α型炭化珪素単結晶
層４を成長させるが、これを詳しく説明する。Using the CVD apparatus 10 of FIG. 7, a (111) cubic silicon carbide single crystal layer 2 is grown on a silicon wafer 1 and the (111) cubic silicon carbide single crystal layer 2 is grown. The (0001) plane α-type silicon carbide single crystal layer 4 is grown thereon, which will be described in detail.
【００１８】図７のサセプタ１５の上にシリコンウェハ
１をセットする。そして、誘導コイル１９に高周波電源
より電力を供給してシリコンウェハ１を誘導加熱する。
温度は温度測定穴２０を通して光放射温度計２１により
測定する。温度を監視しながら１３００℃まで温度を上
昇した後、ガス排出穴１８を通して真空引きを行いつ
つ、ガス導入穴１７より原料ガスとしてＳｉＨ4 ，Ｃ3
Ｈ8 およびキャリアガスとしてＨ2 を導入して二重管１
３の内部の圧力を１０Ｔorr にする。The silicon wafer 1 is set on the susceptor 15 shown in FIG. Then, electric power is supplied to the induction coil 19 from a high-frequency power supply to inductively heat the silicon wafer 1.
The temperature is measured by a light radiation thermometer 21 through a temperature measurement hole 20. After the temperature was raised to 1300 ° C. while monitoring the temperature, vacuum was evacuated through the gas discharge hole 18, and SiH 4 and C 3 were used as source gases through the gas inlet hole 17.
Introducing H 8 and H 2 as a carrier gas, the double tube 1
The pressure inside 3 is set to 10 Torr.
【００１９】このようにして珪素の融点１４００℃より
も低い１３００℃での成長にて図１のシリコンウエハ１
の上に（１１１）面立方晶炭化珪素単結晶層２が形成さ
れる。なお、（１１１）面立方晶炭化珪素単結晶層２の
成長温度は１４００℃未満であればよい。As described above, the silicon wafer 1 shown in FIG. 1 is grown at 1300 ° C. lower than the melting point of 1400 ° C. of silicon.
A (111) cubic silicon carbide single crystal layer 2 is formed thereon. Note that the growth temperature of (111) cubic silicon carbide single crystal layer 2 may be lower than 1400 ° C.
【００２０】（０００１）面α型炭化珪素単結晶層４の
成長の際には、図７のサセプタ１５の上に立方晶炭化珪
素単結晶層２を接合し（図２参照）、シリコンウエハ１
を除去した状態から（図３参照）から、誘導コイル１９
に高周波電源より電力を供給して立方晶炭化珪素単結晶
層２を誘導加熱する。温度は温度測定穴２０を通して光
放射温度計２１により測定する。温度を監視しながら１
５００℃まで温度を上昇した後、ガス排出穴１８を通し
て真空引きを行いつつ、ガス導入穴１７より原料ガスと
してＳｉＨ4 ，Ｃ3 Ｈ8 およびキャリアガスとしてＨ2
を導入して二重管１３の内部の圧力を１０Ｔorr にす
る。At the time of growing the (0001) plane α-type silicon carbide single crystal layer 4, cubic silicon carbide single crystal layer 2 is joined onto susceptor 15 in FIG. 7 (see FIG. 2), and silicon wafer 1
From the state (see FIG. 3) from which the induction coil 19 has been removed.
Is supplied from a high-frequency power supply to inductively heat the cubic silicon carbide single crystal layer 2. The temperature is measured by a light radiation thermometer 21 through a temperature measurement hole 20. 1 while monitoring the temperature
After elevating the temperature to 500 ° C., while evacuating through the gas discharge hole 18, SiH 4 and C 3 H 8 as the source gas and H 2 as the carrier gas from the gas inlet hole 17.
To make the pressure inside the double tube 13 10 Torr.
【００２１】このようにして珪素の融点１４００℃より
も高い１５００℃での成長にて図４の立方晶炭化珪素単
結晶層２の上にα型炭化珪素単結晶層４が形成される。
このとき、ＣＶＤ法により成長したα型炭化珪素単結晶
層４は欠陥が少なく高品位である。ここでのα型炭化珪
素単結晶層４の成長温度は１５００℃以上であればよ
い。In this manner, α-type silicon carbide single crystal layer 4 is formed on cubic silicon carbide single crystal layer 2 of FIG. 4 by growing at 1500 ° C. higher than the melting point of silicon of 1400 ° C.
At this time, the α-type silicon carbide single crystal layer 4 grown by the CVD method has few defects and high quality. Here, the growth temperature of α-type silicon carbide single crystal layer 4 may be 1500 ° C. or higher.
【００２２】なお、ＣＶＤ法にて気相成長を続ける二段
階ＣＶＤ法により（１１１）面立方晶炭化珪素単結晶層
２の上にα型炭化珪素単結晶層４を形成することについ
ては、特開昭６１−２４３０００号公報においても述べ
られており、基本的に同様にα型炭化珪素単結晶層４を
形成することができる。The formation of the α-type silicon carbide single crystal layer 4 on the (111) cubic silicon carbide single crystal layer 2 by the two-step CVD method in which the vapor phase growth is continued by the CVD method is described in detail. It is also described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-243000, and the α-type silicon carbide single crystal layer 4 can be formed basically similarly.
【００２３】次に、図４に示すように立方晶炭化珪素単
結晶層２の上にα型炭化珪素単結晶層４を成長させた後
において、図５に示すように、α型炭化珪素単結晶層４
を種結晶として昇華再結晶法によりα型バルク炭化珪素
単結晶としての（０００１）面α型炭化珪素単結晶イン
ゴット５を成長させる。Next, after growing the α-type silicon carbide single crystal layer 4 on the cubic silicon carbide single crystal layer 2 as shown in FIG. 4, as shown in FIG. Crystal layer 4
Is used as a seed crystal to grow a (0001) plane α-type silicon carbide single crystal ingot 5 as an α-type bulk silicon carbide single crystal by a sublimation recrystallization method.
【００２４】この昇華再結晶法によりインゴット５を形
成するための装置の一例を、図８に示す。図８におい
て、真空容器（チャンバー）３１内には基台３２が設け
られ、この基台３２の上には断熱材３３に覆われた黒鉛
製ルツボ３４が載置されている。黒鉛製ルツボ３４は、
上面が開口するルツボ本体３４ａと、ルツボ本体３４ａ
の開口部を塞ぐ蓋材３４ｂとからなる。蓋材３４ｂは、
種結晶である（０００１）面α型炭化珪素単結晶層４を
支持する台座となる。尚、蓋材３４ｂは、α型炭化珪素
単結晶層４を成長させる際に立方晶炭化珪素単結晶層２
を接合する支持プレート３であってもよいし、別体であ
ってもよい。又、黒鉛製ルツボ３４の内側には黒鉛製支
持板３５が固定され、黒鉛製支持板３５はその中央部が
珪素３６の載置部となるとともにその周辺部に穴３５ａ
が形成されている。この黒鉛製支持板３５はルツボ本体
３４ａの底部に炭化珪素原料粉末３７を入れた時におい
て炭化珪素原料粉末３７の上側に位置するように設置さ
れている。FIG. 8 shows an example of an apparatus for forming an ingot 5 by this sublimation recrystallization method. 8, a base 32 is provided in a vacuum vessel (chamber) 31. On this base 32, a graphite crucible 34 covered with a heat insulating material 33 is placed. The graphite crucible 34
A crucible body 34a having an open upper surface, and a crucible body 34a
And a lid member 34b for closing the opening of the cover. The lid member 34b is
The pedestal supports the (0001) plane α-type silicon carbide single crystal layer 4 as a seed crystal. The lid material 34b is used to grow the cubic silicon carbide single crystal layer 2 when growing the α-type silicon carbide single crystal layer 4.
May be a support plate 3 that joins them, or may be separate bodies. A graphite support plate 35 is fixed inside the graphite crucible 34. The graphite support plate 35 has a central portion serving as a silicon mounting portion and a hole 35a formed in a peripheral portion thereof.
Are formed. The graphite support plate 35 is provided so as to be positioned above the silicon carbide raw material powder 37 when the silicon carbide raw material powder 37 is placed at the bottom of the crucible body 34a.
【００２５】又、断熱材３３は、黒鉛製ルツボ３４の底
面および側面を覆う本体部３３ａと、黒鉛製ルツボ３４
の上部を覆う蓋部３３ｂとからなる。真空容器３１には
排気管３８を介して真空ポンプ３９が接続されている。
又、排気管３８には排気弁４０が設けられている。そし
て、真空ポンプ３９により真空容器３１内を排気できる
ようになっている。さらに、真空容器３１には不活性ガ
ス導入管４１が設けられ、この不活性ガス導入管４１を
通して不活性ガスであるアルゴンガスを真空容器３１に
導入できるようになっている。The heat insulating material 33 includes a main body 33a for covering the bottom and side surfaces of the graphite crucible 34, and a graphite crucible 34.
And a lid portion 33b that covers the upper part. A vacuum pump 39 is connected to the vacuum container 31 via an exhaust pipe 38.
The exhaust pipe 38 is provided with an exhaust valve 40. Further, the inside of the vacuum vessel 31 can be evacuated by the vacuum pump 39. Further, an inert gas introduction pipe 41 is provided in the vacuum vessel 31, and an argon gas as an inert gas can be introduced into the vacuum vessel 31 through the inert gas introduction pipe 41.
【００２６】真空容器３１内における断熱材３３の外周
側には誘導コイル４２が配置され、この誘導コイル４２
に対し高周波電源から電力を供給することにより黒鉛製
ルツボ３４を誘導加熱できるようになっている。An induction coil 42 is arranged on the outer peripheral side of the heat insulating material 33 in the vacuum vessel 31.
By supplying power from a high frequency power supply, the graphite crucible 34 can be induction heated.
【００２７】ルツボ蓋材３４ｂと断熱材蓋部３３ｂとの
間には黒鉛製の抵抗加熱ヒータ４３が配置され、電極４
４を介して電源ケーブル、電源( 図示せず) と接続され
ている。抵抗加熱ヒータ４３に対し電源から電力を供給
することによりルツボ蓋材３４ｂに固定された種結晶で
ある（０００１）面α型炭化珪素単結晶層４の温度を調
節できるようになっている。A resistance heater 43 made of graphite is arranged between the crucible lid 34b and the heat insulating lid 33b.
4 and a power supply cable and a power supply (not shown). By supplying power from a power supply to the resistance heater 43, the temperature of the (0001) plane α-type silicon carbide single crystal layer 4, which is a seed crystal fixed to the crucible lid member 34b, can be adjusted.
【００２８】真空容器３１の内部における断熱材３３の
底面部には温度測定穴４５が設けられ、この温度測定穴
４５を通して黒鉛製ルツボ３４の底部の光を取り出して
光放射温度計にてルツボ本体３４ａの温度を測定できる
ようになっている。又、断熱材３３の蓋部３３ｂには温
度測定穴４６が設けられ、この温度測定穴４６を通して
抵抗加熱ヒータ４３の光を取り出して光放射温度計にて
抵抗加熱ヒータ４３の温度を測定できるようになってい
る。A temperature measuring hole 45 is provided at the bottom of the heat insulating material 33 inside the vacuum vessel 31. The light at the bottom of the graphite crucible 34 is taken out through the temperature measuring hole 45 and the crucible body is measured by a light radiation thermometer. The temperature of 34a can be measured. Further, a temperature measurement hole 46 is provided in the lid portion 33b of the heat insulating material 33, so that light of the resistance heater 43 is taken out through the temperature measurement hole 46 so that the temperature of the resistance heater 43 can be measured by a light radiation thermometer. It has become.
【００２９】この図８の結晶成長装置３０を用いて、
（０００１）面α型炭化珪素単結晶層４の上に（０００
１）面α型炭化珪素単結晶インゴット５を成長させる
が、これを詳しく説明する。Using the crystal growth apparatus 30 shown in FIG.
On the (0001) plane α-type silicon carbide single crystal layer 4, (000)
1) A plane α-type silicon carbide single crystal ingot 5 is grown, which will be described in detail.
【００３０】図８における黒鉛製ルツボの蓋材３４ｂを
結晶成長装置３０から取り外し、図４に示すように、黒
鉛製ルツボの蓋材３４ｂに（０００１）面α型炭化珪素
単結晶層４を形成し、再び図８に示すように黒鉛製ルツ
ボの蓋材３４ｂを結晶成長装置３０に装着する。このよ
うにして、（０００１）面α型炭化珪素単結晶層４が黒
鉛製ルツボの蓋材３４ｂの下面に配置される。The graphite crucible cover 34b in FIG. 8 is removed from the crystal growing apparatus 30, and as shown in FIG. 4, the (0001) plane α-type silicon carbide single crystal layer 4 is formed on the graphite crucible cover 34b. Then, the lid 34b of the graphite crucible is attached to the crystal growing apparatus 30 again as shown in FIG. Thus, the (0001) plane α-type silicon carbide single crystal layer 4 is arranged on the lower surface of lid 34b of the crucible made of graphite.
【００３１】一方、図８における黒鉛製ルツボ３４には
炭化珪素原料粉末３７が１００ｇ充填されている。炭化
珪素原料粉末３７は、研磨材として市販されている平均
粒径５００μｍのものを予め真空中で１８００〜２００
０℃で熱処理して使用している。又、黒鉛製支持板３５
の上には珪素３６を載せる。珪素３６としてシリコンウ
エハを整形したものを用いた。このシリコンウエハの代
わりに珪素粉末を用いてもよい。On the other hand, graphite crucible 34 in FIG. 8 is filled with 100 g of silicon carbide raw material powder 37. Silicon carbide raw material powder 37 is commercially available as an abrasive and has an average particle diameter of 500 μm.
Used after heat treatment at 0 ° C. The graphite support plate 35
A silicon 36 is placed on the top. A silicon wafer formed by shaping a silicon wafer was used. Instead of this silicon wafer, a silicon powder may be used.
【００３２】この状態から、排気管３８と排気弁４０と
を通して真空ポンプ３９により真空容器３１内を排気す
る。このときの真空度は１０-3〜１０-4Ｔorr とする。
さらに、誘導コイル４２に高周波電源より電力を供給し
て黒鉛製ルツボ３４を誘導加熱する。温度は温度測定穴
４５を通して黒鉛製ルツボ３４の底を光放射温度計によ
り測定する。温度を監視しながら１２００℃まで温度を
上昇した後、不活性ガス導入管４１よりアルゴンガスを
導入して真空容器３１内の圧力を５００Ｔorr にする。
その後、誘導コイル４２に電力を供給して再び温度を上
昇させて黒鉛製ルツボ３４の温度を２３３０℃にして炭
化珪素原料粉末３７の昇華温度にする。このときの（０
００１）面α型炭化珪素単結晶層４の温度は、温度測定
穴４６を通して抵抗加熱ヒータ４３を光放射温度計によ
り監視しながらルツボ本体３４ａの温度すなわち炭化珪
素原料粉末３７の温度より１２０℃だけ低くなるように
供給電力を調整して２２１０℃とする。そして、炭化珪
素原料粉末３７と（０００１）面α型炭化珪素単結晶層
４の温度が安定した後、真空ポンプ３９により真空容器
３１を減圧する。減圧とともに炭化珪素原料粉末３７か
ら昇華が始まり結晶成長が開始される。この際、１Ｔor
r まで減圧して成長圧力とする。又、結晶成長中はアル
ゴンガスを１０リットル／ｍｉｎ流し、排気弁４０の開
度を調節しながら真空ポンプ３９により圧力を制御す
る。From this state, the inside of the vacuum vessel 31 is evacuated by the vacuum pump 39 through the exhaust pipe 38 and the exhaust valve 40. The degree of vacuum at this time is 10 −3 to 10 −4 Torr.
Further, electric power is supplied to the induction coil 42 from a high-frequency power supply to heat the graphite crucible 34 by induction. The temperature is measured by a light radiation thermometer at the bottom of the graphite crucible 34 through the temperature measurement hole 45. After the temperature was increased to 1200 ° C. while monitoring the temperature, argon gas was introduced from the inert gas introduction pipe 41 to set the pressure in the vacuum vessel 31 to 500 Torr.
Thereafter, electric power is supplied to the induction coil 42 to increase the temperature again to raise the temperature of the graphite crucible 34 to 2330 ° C., which is the sublimation temperature of the silicon carbide raw material powder 37. At this time (0
001) The temperature of the plane α-type silicon carbide single crystal layer 4 is only 120 ° C. lower than the temperature of the crucible body 34 a, that is, the temperature of the silicon carbide raw material powder 37, while monitoring the resistance heater 43 through a temperature measurement hole 46 with a light radiation thermometer. The supply power is adjusted to 2210 ° C. so as to be lower. Then, after the temperatures of silicon carbide raw material powder 37 and (0001) plane α-type silicon carbide single crystal layer 4 are stabilized, vacuum vessel 31 is depressurized by vacuum pump 39. Sublimation starts from the silicon carbide raw material powder 37 with decompression, and crystal growth starts. At this time, 1 Tor
Reduce the pressure to r to obtain the growth pressure. During the crystal growth, an argon gas is supplied at a flow rate of 10 liter / min, and the pressure is controlled by the vacuum pump 39 while adjusting the opening of the exhaust valve 40.
【００３３】炭化珪素原料粉末３７から昇華したガスは
種結晶であるα型炭化珪素単結晶層４との温度差を駆動
力として（０００１）面α型炭化珪素単結晶層４まで到
達して、結晶成長が進行する。５時間の成長の後、アル
ゴンガスを真空容器３１に導入するとともに誘導コイル
４２および抵抗加熱ヒータ４３への電力供給を停止し、
温度を下げて成長終了とする。The gas sublimated from the silicon carbide raw material powder 37 reaches the (0001) plane α-type silicon carbide single crystal layer 4 using the temperature difference from the α-type silicon carbide single crystal layer 4 as a seed crystal as a driving force. Crystal growth proceeds. After 5 hours of growth, argon gas was introduced into the vacuum vessel 31, and power supply to the induction coil 42 and the resistance heater 43 was stopped.
The temperature is lowered to end the growth.
【００３４】その結果、図５に示すように、種結晶であ
る（０００１）面α型炭化珪素単結晶層４上に（０００
１）面α型炭化珪素単結晶（炭化珪素単結晶インゴッ
ト）５が形成される。（０００１）面α型炭化珪素単結
晶（炭化珪素単結晶インゴット）５はその厚さが約２ｍ
ｍ、直径が４インチである。このようにして、大口径の
炭化珪素単結晶インゴットが得られる。つまり、黒鉛製
ルツボ３４内において炭化珪素原料粉末３７を不活性ガ
ス界囲気中で加熱昇華させ、炭化珪素原料粉末３７より
やや低温になっている（０００１）面α型炭化珪素単結
晶層４の表面側に炭化珪素単結晶を成長させる昇華再結
晶法にて（０００１）面α型炭化珪素単結晶（炭化珪素
単結晶インゴット）５が得られる。As a result, as shown in FIG. 5, (000) plane α-type silicon carbide single crystal
1) A plane α-type silicon carbide single crystal (silicon carbide single crystal ingot) 5 is formed. (0001) plane α-type silicon carbide single crystal (silicon carbide single crystal ingot) 5 has a thickness of about 2 m
m, 4 inches in diameter. Thus, a large-diameter silicon carbide single crystal ingot is obtained. That is, the silicon carbide raw material powder 37 is heated and sublimated in the inert gas atmosphere in the graphite crucible 34, and the (0001) plane α-type silicon carbide single crystal layer 4 slightly lower in temperature than the silicon carbide raw material powder 37 is formed. A (0001) plane α-type silicon carbide single crystal (silicon carbide single crystal ingot) 5 is obtained by a sublimation recrystallization method of growing a silicon carbide single crystal on the surface side.
【００３５】このとき２３３０℃の成長にてα型炭化珪
素単結晶層４の上にα型炭化珪素単結晶インゴット５が
形成されるが、α型炭化珪素単結晶層４からの成長であ
るので固相転移はなく、その結果、結晶欠陥も発生しな
い。なお、昇華再結晶法による炭化珪素単結晶の成長温
度は２０００℃以上であればよい。At this time, the α-type silicon carbide single crystal ingot 5 is formed on the α-type silicon carbide single crystal layer 4 at the growth of 2330 ° C. There is no solid state transition and, as a result, no crystal defects occur. The growth temperature of the silicon carbide single crystal by the sublimation recrystallization method may be 2000 ° C. or higher.
【００３６】また、成長時に、固体状の珪素３６から珪
素が気化し、真空容器（チャンバー）３１内における珪
素の分圧が上昇し、初期成長において（０００１）面α
型炭化珪素単結晶層４から珪素成分が抜けて（０００
１）面α型炭化珪素単結晶（炭化珪素単結晶インゴッ
ト）５の表面が炭化されるのが防止される。During the growth, silicon is vaporized from the solid silicon 36, the partial pressure of silicon in the vacuum chamber (chamber) 31 increases, and the (0001) plane α
The silicon component escapes from the type silicon carbide single crystal layer 4 (000
1) The surface of surface α-type silicon carbide single crystal (silicon carbide single crystal ingot) 5 is prevented from being carbonized.
【００３７】さらに、図６に示すように、（０００１）
面α型炭化珪素単結晶（炭化珪素単結晶インゴット）５
を黒鉛製ルツボの蓋材３４ｂから取り外し、得られた結
晶をスライス、研磨して半導体基板となる。この基板を
Ｘ線回折およびラマン分光により結晶面方位、結晶構造
（多形）を判定した結果、６Ｈ型の（０００１）面方位
をもつものであることが確認された。Further, as shown in FIG.
Plane α-type silicon carbide single crystal (silicon carbide single crystal ingot) 5
Is removed from the graphite crucible cover 34b, and the obtained crystal is sliced and polished to form a semiconductor substrate. The crystal face orientation and the crystal structure (polymorph) of this substrate were determined by X-ray diffraction and Raman spectroscopy. As a result, it was confirmed that the substrate had a (0001) plane orientation of 6H type.
【００３８】この基板を用いて、大電力用の縦型ＭＯＳ
ＦＥＴ、ｐｎダイオード、ショットキーダイオード等の
半導体装置が作製される。このように本実施の形態は、
下記の特徴を有する。 （イ）シリコンウエハ１の上に立方晶炭化珪素単結晶層
２を成長させ（第１工程）、立方晶炭化珪素単結晶層２
の上にα型炭化珪素単結晶層４を成長させ（第２工
程）、α型炭化珪素単結晶層４を種結晶として炭化珪素
原料３７を不活性ガス雰囲気中で加熱昇華させ、炭化珪
素原料３７よりやや低温になっているα型炭化珪素単結
晶層４上にα型炭化珪素単結晶インゴット５を成長させ
た（第３工程）。第２工程においては昇華再結晶法を用
いておらず結晶欠陥が誘発することがない。さらに、第
３工程において、α型となっている炭化珪素単結晶を種
結晶として用いるので、固相転移に伴う結晶欠陥の誘発
を招くこともない。このようにして、昇華再結晶法を用
いて立方晶炭化珪素単結晶を種結晶としてα型炭化珪素
単結晶を得ようとすると結晶欠陥を誘発してしまうが、
本実施形態によればα型炭化珪素単結晶を種結晶として
昇華再結晶法にてα型バルク炭化珪素単結晶を得るので
結晶欠陥を抑制することができる。また、第３工程にお
いてはα型炭化珪素単結晶の膜厚を厚くでき基板として
好ましいものとなる。Using this substrate, a vertical MOS for high power
Semiconductor devices such as FETs, pn diodes, and Schottky diodes are manufactured. Thus, this embodiment is
It has the following features. (A) A cubic silicon carbide single crystal layer 2 is grown on a silicon wafer 1 (first step).
Is grown on the silicon carbide single crystal layer 4 (second step), and the silicon carbide raw material 37 is heated and sublimated in an inert gas atmosphere using the α-type silicon carbide single crystal layer 4 as a seed crystal. The α-type silicon carbide single crystal ingot 5 was grown on the α-type silicon carbide single crystal layer 4 slightly lower in temperature than 37 (third step). In the second step, no sublimation recrystallization method is used, and no crystal defects are induced. Furthermore, in the third step, since the silicon carbide single crystal of the α-type is used as the seed crystal, the induction of crystal defects due to the solid phase transition does not occur. In this way, when a cubic silicon carbide single crystal is used as a seed crystal to obtain an α-type silicon carbide single crystal using the sublimation recrystallization method, crystal defects are induced.
According to the present embodiment, an α-type bulk silicon carbide single crystal is obtained by a sublimation recrystallization method using an α-type silicon carbide single crystal as a seed crystal, so that crystal defects can be suppressed. In the third step, the thickness of the α-type silicon carbide single crystal can be increased, which is preferable as a substrate.
【００３９】さらに、シリコンウエハ１上に形成させた
立方晶炭化珪素単結晶層２およびα型炭化珪素単結晶層
４、α型炭化珪素単結晶インゴット５は、下地のシリコ
ンウエハ１と同一の口径をもつこととなる。一方、今
日、シリコンウエハ１は８〜１０インチのものまで容易
に入手できる技術水準にある。よって、８〜１０インチ
の大口径のα型炭化珪素単結晶インゴット５が得られ
る。Further, the cubic silicon carbide single crystal layer 2, α-type silicon carbide single crystal layer 4, and α-type silicon carbide single crystal ingot 5 formed on silicon wafer 1 have the same diameter as underlying silicon wafer 1. It will have. On the other hand, today, the silicon wafer 1 is in a state of the art in which a silicon wafer 1 having a size of 8 to 10 inches is easily available. Therefore, α-type silicon carbide single crystal ingot 5 having a large diameter of 8 to 10 inches can be obtained.
【００４０】その結果、大口径で厚く、かつ高品位のα
型バルク炭化珪素単結晶を容易に得ることができること
となる。また、（１１１）面方位をもつ立方晶炭化珪素
単結晶層２表面の原子配列は（０００１）面方位をもつ
α型炭化珪素単結晶表面の原子配列と同じであるため
（１１１）面方位をもつ立方晶炭化珪素単結晶層２の上
に欠陥のない（０００１）面方位をもつα型炭化珪素単
結晶４が成長できる。つまり、（０００１）面α型（６
Ｈ型）炭化珪素単結晶４を種結晶として用いたので、結
晶欠陥のない（０００１）面α型（６Ｈ型）炭化珪素単
結晶５が成長できる。As a result, a large-diameter, thick and high-quality α
Thus, a bulk silicon carbide single crystal can be easily obtained. Since the atomic arrangement on the surface of the cubic silicon carbide single crystal layer 2 having the (111) plane orientation is the same as the atomic arrangement on the surface of the α-type silicon carbide single crystal having the (0001) plane orientation, the (111) plane orientation is changed. An α-type silicon carbide single crystal 4 having a (0001) plane orientation without defects can be grown on the cubic silicon carbide single crystal layer 2. That is, the (0001) plane α-type (6
Since (H-type) silicon carbide single crystal 4 is used as a seed crystal, (0001) plane α-type (6H-type) silicon carbide single crystal 5 having no crystal defects can be grown.
【００４１】その結果、大口径で厚く、かつ高品位の
（０００１）面方位をもつα型（６Ｈ型）炭化珪素単結
晶を、効率よく、低コストで大量に製造することができ
ることとなる。 （ロ）第２工程におけるα型炭化珪素単結晶層４の成長
は、立方晶炭化珪素単結晶がα型炭化珪素単結晶に転移
しない温度、即ち、２０００℃以下で行ったので結晶性
に優れている。 （ハ）第１工程における立方晶炭化珪素単結晶層２の成
長と、第２工程におけるα型炭化珪素単結晶層４の成長
とは、共に化学的気相成長法を用いているので、同一の
方法（装置）を用いることにより製造コストの低減を図
ることができる。As a result, a large-diameter, thick, and high-quality α-type (6H-type) silicon carbide single crystal having a (0001) plane orientation can be efficiently produced in large quantities at low cost. (B) The growth of the α-type silicon carbide single crystal layer 4 in the second step is performed at a temperature at which the cubic silicon carbide single crystal does not transform into the α-type silicon carbide single crystal, that is, 2000 ° C. or less, so that the crystallinity is excellent. ing. (C) The growth of the cubic silicon carbide single crystal layer 2 in the first step and the growth of the α-type silicon carbide single crystal layer 4 in the second step are the same because both employ a chemical vapor deposition method. By using the method (apparatus) described above, the manufacturing cost can be reduced.
【００４２】また、α型炭化珪素単結晶層４を成長させ
る際の立方晶炭化珪素単結晶層２を接合する支持プレー
ト３を、α型炭化珪素単結晶インゴット５を成長させる
際のα型炭化珪素単結晶層４を支持する黒鉛製ルツボ３
４の蓋材３４ｂとすることにより、α型炭化珪素単結晶
層４を支持プレート３から蓋材３４ｂへ貼り替える工程
を省くことができる。また、α型炭化珪素単結晶層４は
非常に薄く取り扱いが困難なため支持プレート３から蓋
材３４ｂへの貼り替えをなくすことは製造上有利であ
る。The support plate 3 for joining the cubic silicon carbide single crystal layer 2 when growing the α-type silicon carbide single crystal layer 4 is replaced with the α-type carbonization when growing the α-type silicon carbide single crystal ingot 5. Graphite crucible 3 supporting silicon single crystal layer 4
By using cover member 34b of No. 4, the step of attaching α-type silicon carbide single crystal layer 4 from support plate 3 to cover member 34b can be omitted. Further, since the α-type silicon carbide single crystal layer 4 is extremely thin and difficult to handle, it is advantageous in manufacturing to eliminate the need to replace the support plate 3 with the cover member 34b.
【００４３】以下に、他の形態を説明する。昇華再結晶
の際に、上記実施形態では炭化珪素原料粉末３７の温度
を２３３０℃としたが、２３００〜２３５０℃の範囲と
するとよい。２３００℃より低い温度であると原料から
の昇華量が少なく成長速度が小さくなり、生産性が悪く
なる。２３５０℃より高い温度であると原料からの昇華
量が多く成長速度が大きくなり、多結晶化する。また、
炭化珪素原料温度を２３００〜２３５０℃とし、種結晶
である（０００１）面方位をもつα型炭化珪素単結晶層
４の温度を２０００〜２３００℃とすることにより、α
型炭化珪素単結晶成長に適した成長条件となる。Hereinafter, another embodiment will be described. At the time of sublimation recrystallization, the temperature of the silicon carbide raw material powder 37 is set to 2330 ° C. in the above embodiment, but may be set to a range of 2300 to 2350 ° C. If the temperature is lower than 2300 ° C., the amount of sublimation from the raw material is small, the growth rate is low, and the productivity is low. If the temperature is higher than 2350 ° C., the amount of sublimation from the raw material is large, the growth rate is increased, and polycrystallization occurs. Also,
By setting the temperature of the silicon carbide raw material to 2300 to 2350 ° C. and the temperature of the α-type silicon carbide single crystal layer 4 having a (0001) plane orientation as a seed crystal to 2000 to 2300 ° C., α
The growth conditions are suitable for the growth of type silicon carbide single crystal.
【００４４】また、昇華再結晶の際の成長圧力は１Ｔor
r としたが、０．１〜１００Ｔorrでもよい。０．１Ｔo
rr より低いと原料からの昇華量が多く成長速度が大き
くなり、多結晶化する。１００Ｔorr より高いと原料か
らの昇華量が少なく成長速度が小さくなり、生産性が悪
くなる。つまり、不活性ガスの圧力を０．１〜１００Ｔ
orr とすることにより、α型炭化珪素単結晶成長に適し
た成長条件となる。The growth pressure during sublimation recrystallization is 1 Torr.
r, but may be 0.1 to 100 Torr. 0.1To
If it is lower than rr, the amount of sublimation from the raw material is large, the growth rate is increased, and polycrystallization occurs. If it is higher than 100 Torr, the amount of sublimation from the raw material will be small, the growth rate will be low, and the productivity will be poor. That is, the pressure of the inert gas is set to 0.1 to 100 T
By setting it to orr, a growth condition suitable for growing an α-type silicon carbide single crystal is obtained.
【００４５】上述した実施の形態では６Ｈ型の炭化珪素
単結晶を成長させたが、他のα型結晶である４Ｈ型など
の結晶も成長条件の変更により同様に成長できる。上述
した例では、第１工程として化学的気相成長法を用いて
シリコンウエハ１上に（１１１）面立方晶炭化珪素単結
晶層２を形成し、第２工程として同じく化学的気相成長
法を用いて立方晶炭化珪素単結晶層２の上にα型炭化珪
素単結晶層４を形成したが、他にも、液相エピタキシャ
ル法や分子線エピタキシャル法や真空蒸着法やスパッタ
リング法を用いてもよい。例えば、第１工程には化学的
気相成長法を用い、第２工程には液相エピタキシャル法
を用いる。ここで、第１，２工程とも同一の方法（装
置）を用いることにより製造コストの低減を図ることが
できる。In the above-described embodiment, a 6H-type silicon carbide single crystal is grown, but other α-type crystals such as 4H-type crystals can be grown similarly by changing the growth conditions. In the above-described example, a (111) plane cubic silicon carbide single crystal layer 2 is formed on a silicon wafer 1 using a chemical vapor deposition method as a first step, and a chemical vapor deposition method is also performed as a second step. Was used to form the α-type silicon carbide single crystal layer 4 on the cubic silicon carbide single crystal layer 2. Alternatively, a liquid phase epitaxial method, a molecular beam epitaxial method, a vacuum evaporation method, or a sputtering method was used. Is also good. For example, a chemical vapor deposition method is used in the first step, and a liquid phase epitaxial method is used in the second step. Here, by using the same method (apparatus) for the first and second steps, the manufacturing cost can be reduced.
【００４６】炭化珪素材料は、その形態として粉末以外
にも焼結体でもよい。ルツボの材料は、黒鉛製のものの
他にも、モリブデンやタングステンやタンタル等の高融
点金属製のものでもよい。The silicon carbide material may be in the form of a sintered body other than powder. The material of the crucible may be a material of high melting point metal such as molybdenum, tungsten or tantalum other than the material of graphite.
【図１】α型バルク炭化珪素単結晶基板の製造工程を説
明するための断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view for illustrating a manufacturing process of an α-type bulk silicon carbide single crystal substrate.
【図２】同じく製造工程を説明するための断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process.
【図３】同じく製造工程を説明するための断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process.
【図４】同じく製造工程を説明するための断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process.
【図５】同じく製造工程を説明するための断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process.
【図６】同じく製造工程を説明するための断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process.
【図７】ＣＶＤ装置の断面図。FIG. 7 is a sectional view of a CVD apparatus.
【図８】昇華再結晶成長装置の断面図。FIG. 8 is a sectional view of a sublimation recrystallization growth apparatus.
１…珪素単結晶基板としてのシリコンウエハ、２…立方
晶炭化珪素単結晶層、４…α型炭化珪素単結晶層、５…
α型炭化珪素単結晶インゴット５、３７…炭化珪素原料
粉末DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon wafer as a silicon single crystal substrate, 2 ... Cubic silicon carbide single crystal layer, 4 ... α type silicon carbide single crystal layer, 5 ...
α-type silicon carbide single crystal ingot 5, 37 ... silicon carbide raw material powder
Claims (5)
結晶層を成長させる第１工程と、 前記立方晶炭化珪素単結晶層の上にα型炭化珪素単結晶
層を成長させる第２工程と、 前記α型炭化珪素単結晶層を種結晶として炭化珪素原料
を不活性ガス雰囲気中で加熱昇華させ、炭化珪素原料よ
りやや低温になっている当該α型炭化珪素単結晶層上に
α型炭化珪素単結晶を成長させる第３工程とを備えたこ
とを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。A first step of growing a cubic silicon carbide single crystal layer on a silicon single crystal substrate; and a second step of growing an α-type silicon carbide single crystal layer on the cubic silicon carbide single crystal layer. Using the α-type silicon carbide single crystal layer as a seed crystal, heating and sublimating a silicon carbide raw material in an inert gas atmosphere, and forming α on the α-type silicon carbide single crystal layer slightly lower in temperature than the silicon carbide raw material. And a third step of growing a type silicon carbide single crystal.
晶層の成長は、立方晶炭化珪素単結晶がα型炭化珪素単
結晶に転移しない温度で行うようにした請求項１に記載
の炭化珪素単結晶の製造方法。2. The carbonization method according to claim 1, wherein the growth of the α-type silicon carbide single crystal layer in the second step is performed at a temperature at which the cubic silicon carbide single crystal does not transform into the α-type silicon carbide single crystal. A method for producing a silicon single crystal.
晶層の成長は、２０００℃以下の温度で行うようにした
請求項１に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。3. The method for producing a silicon carbide single crystal according to claim 1, wherein the growth of the α-type silicon carbide single crystal layer in the second step is performed at a temperature of 2000 ° C. or less.
結晶層の成長と、前記第２工程におけるα型炭化珪素単
結晶層の成長とは、同一の成長法を用いた請求項１に記
載の炭化珪素単結晶の製造方法。4. The method according to claim 1, wherein the growth of the cubic silicon carbide single crystal layer in the first step and the growth of the α-type silicon carbide single crystal layer in the second step use the same growth method. Of producing a silicon carbide single crystal.
（１１１）面が成長面方位であり、立方晶炭化珪素単結
晶層は（１１１）面方位をもち、前記第２工程における
α型炭化珪素単結晶層は（０００１）面方位をもつ請求
項１に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。5. The silicon single crystal substrate in the first step has a (111) plane with a growth plane orientation, the cubic silicon carbide single crystal layer has a (111) plane orientation, and the α-type carbonization in the second step. The method for producing a silicon carbide single crystal according to claim 1, wherein the silicon single crystal layer has a (0001) plane orientation.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12987597A JPH10324599A (en) | 1997-05-20 | 1997-05-20 | Production of silicon carbide single crystal |
| US09/049,979 US6110279A (en) | 1996-03-29 | 1998-03-30 | Method of producing single-crystal silicon carbide |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP12987597A JPH10324599A (en) | 1997-05-20 | 1997-05-20 | Production of silicon carbide single crystal |
Publications (1)
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-
1997
- 1997-05-20 JP JP12987597A patent/JPH10324599A/en active Pending
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