JPH1045499A - 炭化珪素単結晶の製造方法およびそれに用いる種結晶 - Google Patents
炭化珪素単結晶の製造方法およびそれに用いる種結晶Info
- Publication number
- JPH1045499A JPH1045499A JP20216496A JP20216496A JPH1045499A JP H1045499 A JPH1045499 A JP H1045499A JP 20216496 A JP20216496 A JP 20216496A JP 20216496 A JP20216496 A JP 20216496A JP H1045499 A JPH1045499 A JP H1045499A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon carbide
- single crystal
- crystal
- carbide single
- seed crystal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低欠陥、大口径の単結晶炭化珪素ウエハを取
り出せる炭化珪素単結晶の製造方法を提供する。 【解決手段】 種結晶を用いた昇華再結晶法によって炭
化珪素単結晶を成長させる工程を包含する炭化珪素単結
晶の製造方法において、錐型で、中心軸方向が＜０００
１＞方向から±１０度以内にあり、頂角が２０度以上９
０度以内にあり、望ましくは、中心軸方向が＜０００１
＞方向から±５度以内にあり、頂角が２０度以上６０度
以内にある種結晶を用いる。
り出せる炭化珪素単結晶の製造方法を提供する。 【解決手段】 種結晶を用いた昇華再結晶法によって炭
化珪素単結晶を成長させる工程を包含する炭化珪素単結
晶の製造方法において、錐型で、中心軸方向が＜０００
１＞方向から±１０度以内にあり、頂角が２０度以上９
０度以内にあり、望ましくは、中心軸方向が＜０００１
＞方向から±５度以内にあり、頂角が２０度以上６０度
以内にある種結晶を用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭化珪素単結晶の
製造方法に係わり、特に、青色発光ダイオードや電子デ
バイスなどの基板ウエハとなる良質で大型の単結晶イン
ゴットの成長方法に関するものである。
製造方法に係わり、特に、青色発光ダイオードや電子デ
バイスなどの基板ウエハとなる良質で大型の単結晶イン
ゴットの成長方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】炭化珪素（ＳｉＣ）は耐熱性及び機械的
強度も優れ、放射線に強いなどの物理的、化学的性質か
ら耐環境性半導体材料として注目されている。特に６Ｈ
型の炭化珪素結晶は室温で約３ｅＶの禁制帯幅を持ち、
青色発光ダイオード材料として用いられている。しかし
ながら、大面積を有する高品質の炭化珪素単結晶を、工
業的規模で安定に供給し得る結晶成長技術は、いまだ確
立されていない。それゆえ、炭化珪素は、上述のような
多くの利点及び可能性を有する半導体材料にもかかわら
ず、その実用化が阻まれていた。
強度も優れ、放射線に強いなどの物理的、化学的性質か
ら耐環境性半導体材料として注目されている。特に６Ｈ
型の炭化珪素結晶は室温で約３ｅＶの禁制帯幅を持ち、
青色発光ダイオード材料として用いられている。しかし
ながら、大面積を有する高品質の炭化珪素単結晶を、工
業的規模で安定に供給し得る結晶成長技術は、いまだ確
立されていない。それゆえ、炭化珪素は、上述のような
多くの利点及び可能性を有する半導体材料にもかかわら
ず、その実用化が阻まれていた。
【０００３】従来、研究室程度の規模では、例えば昇華
再結晶法（レーリー法）で炭化珪素単結晶を成長させ、
半導体素子の作製が可能なサイズの炭化珪素単結晶を得
ていた。しかしながら、この方法では、得られた単結晶
の面積が小さく、その寸法及び形状を高精度に制御する
ことは困難である。また、炭化珪素が有する結晶多形及
び不純物キャリア濃度の制御も容易ではない。また、化
学気相成長法（ＣＶＤ法）を用いて珪素（Ｓｉ）等など
の異種基板上にヘテロエピタキシャル成長させることに
より立方晶の炭化珪素単結晶を成長させることも行われ
ている。この方法では、大面積の単結晶は得られるが、
基板との格子不整合が約２０％もあること等により多く
の欠陥（〜１０7 ｃｍ-2）を含む炭化珪素単結晶しか成
長させることができず、高品質の炭化珪素単結晶を得る
ことは容易でない。
再結晶法（レーリー法）で炭化珪素単結晶を成長させ、
半導体素子の作製が可能なサイズの炭化珪素単結晶を得
ていた。しかしながら、この方法では、得られた単結晶
の面積が小さく、その寸法及び形状を高精度に制御する
ことは困難である。また、炭化珪素が有する結晶多形及
び不純物キャリア濃度の制御も容易ではない。また、化
学気相成長法（ＣＶＤ法）を用いて珪素（Ｓｉ）等など
の異種基板上にヘテロエピタキシャル成長させることに
より立方晶の炭化珪素単結晶を成長させることも行われ
ている。この方法では、大面積の単結晶は得られるが、
基板との格子不整合が約２０％もあること等により多く
の欠陥（〜１０7 ｃｍ-2）を含む炭化珪素単結晶しか成
長させることができず、高品質の炭化珪素単結晶を得る
ことは容易でない。
【０００４】これらの問題点を解決するために、炭化珪
素単結晶｛０００１｝ウエハを種結晶として用いて昇華
再結晶を行う改良型のレーリー法が提案されている（Y
u.M.Tairov and V.F. Tsvetkov, Journal of Crystal G
rowth vol.52 (1981) pp.146-150）。この方法では、種
結晶を用いているため結晶の核形成過程が制御でき、ま
た不活性ガスにより雰囲気圧力を数Ｔｏｒｒから１００
Ｔｏｒｒ程度に制御することにより結晶の成長速度等を
再現性良くコントロールできる。
素単結晶｛０００１｝ウエハを種結晶として用いて昇華
再結晶を行う改良型のレーリー法が提案されている（Y
u.M.Tairov and V.F. Tsvetkov, Journal of Crystal G
rowth vol.52 (1981) pp.146-150）。この方法では、種
結晶を用いているため結晶の核形成過程が制御でき、ま
た不活性ガスにより雰囲気圧力を数Ｔｏｒｒから１００
Ｔｏｒｒ程度に制御することにより結晶の成長速度等を
再現性良くコントロールできる。
【０００５】改良レーリー法の原理を図１を用いて説明
する。種結晶となる炭化珪素単結晶と原料となる炭化珪
素結晶粉末は坩堝（通常黒鉛）の中に収納され、アルゴ
ン等の不活性ガス雰囲気中（１〜１００Ｔｏｒｒ）、摂
氏２０００〜２４００度に加熱される。この際、原料粉
末に比べ種結晶がやや低温になるように温度勾配が設定
される。原料は昇華後、濃度勾配（温度勾配により形成
される）により種結晶方向へ拡散、輸送される。単結晶
成長は、種結晶に到着した原料ガスが種結晶上で再結晶
化することにより実現される。この際、結晶の抵抗率
は、不活性ガスからなる雰囲気中に不純物ガスを添加す
る、あるいは炭化珪素原料粉末中に不純物元素あるいは
その化合物を混合することにより、制御可能である。炭
化珪素単結晶中の置換型不純物として代表的なものに、
窒素（ｎ型）、ホウ素、アルミニウム（ｐ型）がある。
する。種結晶となる炭化珪素単結晶と原料となる炭化珪
素結晶粉末は坩堝（通常黒鉛）の中に収納され、アルゴ
ン等の不活性ガス雰囲気中（１〜１００Ｔｏｒｒ）、摂
氏２０００〜２４００度に加熱される。この際、原料粉
末に比べ種結晶がやや低温になるように温度勾配が設定
される。原料は昇華後、濃度勾配（温度勾配により形成
される）により種結晶方向へ拡散、輸送される。単結晶
成長は、種結晶に到着した原料ガスが種結晶上で再結晶
化することにより実現される。この際、結晶の抵抗率
は、不活性ガスからなる雰囲気中に不純物ガスを添加す
る、あるいは炭化珪素原料粉末中に不純物元素あるいは
その化合物を混合することにより、制御可能である。炭
化珪素単結晶中の置換型不純物として代表的なものに、
窒素（ｎ型）、ホウ素、アルミニウム（ｐ型）がある。
【０００６】改良レーリー法を用いれば、炭化珪素単結
晶の結晶多形（６Ｈ型、４Ｈ型、１５Ｒ型等）及び形
状、キャリア型及び濃度を制御しながら、炭化珪素単結
晶を成長させることができる。
晶の結晶多形（６Ｈ型、４Ｈ型、１５Ｒ型等）及び形
状、キャリア型及び濃度を制御しながら、炭化珪素単結
晶を成長させることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記従来方法で炭化珪
素単結晶を成長した場合、結晶を成長方向に貫通する直
径数ミクロンのピンホール（マイクロパイプ欠陥）が１
０2 〜１０3 ｃｍ-2程度成長結晶に含まれていた。ま
た、これらのマイクロパイプ欠陥は、Koga et al.,Tech
nical Digest of International Conference of Silico
n Carbide and Related Materials 1995, p. 166-167
に記載されているように、そのほとんどが成長初期に発
生している。さらに、P.G. Neudeck et al., IEEE Elec
tron DeviceLetters vol.15 (1994) pp.63-65に記載さ
れているように、これらの欠陥は素子を作製した際に、
漏れ電流等を引き起こし、その低減は炭化珪素単結晶の
デバイス応用における最重要課題とされている。
素単結晶を成長した場合、結晶を成長方向に貫通する直
径数ミクロンのピンホール（マイクロパイプ欠陥）が１
０2 〜１０3 ｃｍ-2程度成長結晶に含まれていた。ま
た、これらのマイクロパイプ欠陥は、Koga et al.,Tech
nical Digest of International Conference of Silico
n Carbide and Related Materials 1995, p. 166-167
に記載されているように、そのほとんどが成長初期に発
生している。さらに、P.G. Neudeck et al., IEEE Elec
tron DeviceLetters vol.15 (1994) pp.63-65に記載さ
れているように、これらの欠陥は素子を作製した際に、
漏れ電流等を引き起こし、その低減は炭化珪素単結晶の
デバイス応用における最重要課題とされている。
【０００８】Tairov et al. の従来方法により成長され
た炭化珪素単結晶インゴットの模式図を図２（ａ）に示
す。この方法では、｛０００１｝面を成長面とする平板
状の種結晶の上に結晶を成長し、デバイス作製に有用な
｛０００１｝面ウエハは、成長方向と垂直方向にインゴ
ットを切断することにより取り出されるが、上記したよ
うにマイクロパイプ欠陥が多く含まれる。
た炭化珪素単結晶インゴットの模式図を図２（ａ）に示
す。この方法では、｛０００１｝面を成長面とする平板
状の種結晶の上に結晶を成長し、デバイス作製に有用な
｛０００１｝面ウエハは、成長方向と垂直方向にインゴ
ットを切断することにより取り出されるが、上記したよ
うにマイクロパイプ欠陥が多く含まれる。
【０００９】このマイクロパイプ欠陥は、｛０００１｝
面に垂直な面を種結晶として用いることにより、完全に
防止できることが、特開平５−２６２５９９号公報に開
示されている。この方法により成長された炭化珪素単結
晶インゴットの模式図を図２（ｂ）に示す。この方法で
は、成長されたインゴットからデバイス作製に有用な
｛０００１｝面ウエハを取り出そうとした場合、インゴ
ットを成長方向に切断する必要がある。しかしながら、
古賀他、真空 vol. 30 (1987) pp. 886-892 に示されて
いるように、通常、インゴットの成長方向への大型化は
容易ではなく、成長インゴットは径方向に比べ成長方向
に短い形状となっている。このため、インゴットを成長
方向に切断すると、大口径化の観点で極めて不利にな
る。さらに、成長インゴットには、成長中の原料の状態
変化等による不純物濃度の不均一が成長方向に存在して
いる（図２（ｂ））。この結果、特開平５−２６２５９
９号公報に開示されている方法を用いた場合には、マイ
クロパイプ欠陥は発生しないものの、デバイス作製に有
用な大型の｛０００１｝ウエハの作製が困難になり、さ
らに不純物やキャリア濃度の不均一が生じていた。
面に垂直な面を種結晶として用いることにより、完全に
防止できることが、特開平５−２６２５９９号公報に開
示されている。この方法により成長された炭化珪素単結
晶インゴットの模式図を図２（ｂ）に示す。この方法で
は、成長されたインゴットからデバイス作製に有用な
｛０００１｝面ウエハを取り出そうとした場合、インゴ
ットを成長方向に切断する必要がある。しかしながら、
古賀他、真空 vol. 30 (1987) pp. 886-892 に示されて
いるように、通常、インゴットの成長方向への大型化は
容易ではなく、成長インゴットは径方向に比べ成長方向
に短い形状となっている。このため、インゴットを成長
方向に切断すると、大口径化の観点で極めて不利にな
る。さらに、成長インゴットには、成長中の原料の状態
変化等による不純物濃度の不均一が成長方向に存在して
いる（図２（ｂ））。この結果、特開平５−２６２５９
９号公報に開示されている方法を用いた場合には、マイ
クロパイプ欠陥は発生しないものの、デバイス作製に有
用な大型の｛０００１｝ウエハの作製が困難になり、さ
らに不純物やキャリア濃度の不均一が生じていた。
【００１０】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、欠陥の少ない良質の大口径｛０００１｝ウエハ
を、再現性良く製造し得る炭化珪素単結晶の製造方法を
提供することを目的とするものである。
あり、欠陥の少ない良質の大口径｛０００１｝ウエハ
を、再現性良く製造し得る炭化珪素単結晶の製造方法を
提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の単結晶炭化珪素
の製造方法は、炭化珪素からなる原材料を加熱昇華さ
せ、炭化珪素単結晶からなる種結晶上に供給し、この種
結晶上に炭化珪素単結晶を成長する方法において、上記
種結晶として｛０００１｝方向に中心軸を持つ錐型の炭
化珪素単結晶を用いる。
の製造方法は、炭化珪素からなる原材料を加熱昇華さ
せ、炭化珪素単結晶からなる種結晶上に供給し、この種
結晶上に炭化珪素単結晶を成長する方法において、上記
種結晶として｛０００１｝方向に中心軸を持つ錐型の炭
化珪素単結晶を用いる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の製造方法では、種結晶と
して｛０００１｝方向に中心軸を持つ錐型の炭化珪素単
結晶を用いることにより、マイクロパイプ欠陥の発生を
防止し、さらに大口径の｛０００１｝面ウエハを得るこ
とができる。従来、昇華再結晶法の種結晶としては、平
板状のものが用いられていた。Tairov et al. は、｛０
００１｝面（成長面）平板を種結晶として用いており、
また特開平５−２６２５９９号公報では｛０００１｝面
に垂直な面を成長面とする平板を種結晶として用いてい
た。しかしながら、｛０００１｝面平板を種結晶として
用いた場合には、マイクロパイプ欠陥が発生し、また
｛０００１｝面に垂直な面を成長面とする平板を種結晶
として用いた場合には、キャリア濃度が均一な大口径ウ
エハを得ることが困難であった。
して｛０００１｝方向に中心軸を持つ錐型の炭化珪素単
結晶を用いることにより、マイクロパイプ欠陥の発生を
防止し、さらに大口径の｛０００１｝面ウエハを得るこ
とができる。従来、昇華再結晶法の種結晶としては、平
板状のものが用いられていた。Tairov et al. は、｛０
００１｝面（成長面）平板を種結晶として用いており、
また特開平５−２６２５９９号公報では｛０００１｝面
に垂直な面を成長面とする平板を種結晶として用いてい
た。しかしながら、｛０００１｝面平板を種結晶として
用いた場合には、マイクロパイプ欠陥が発生し、また
｛０００１｝面に垂直な面を成長面とする平板を種結晶
として用いた場合には、キャリア濃度が均一な大口径ウ
エハを得ることが困難であった。
【００１３】図３を用いて、本発明の作用を説明する。
錐型の種結晶を用いた場合、成長の前半においては（図
３（ａ））、成長がｃ軸とほぼ垂直、あるいはｃ軸から
大きな角度を持って進行する。この際、特開平５−２６
２５９９号公報に開示されているようにマイクロパイプ
の発生は抑制される。その後、成長が進むにつれ、結晶
の成長方向は温度勾配に従って、徐々にｃ軸方向に傾い
ていき（図３（ｂ）、図３（ｃ））、成長の後半におい
ては、ほぼｃ軸と平行に成長が進行する（図３
（ｄ））。すなわち、本発明では、マイクロパイプが発
生する成長初期においては、ｃ軸と垂直方向に結晶を成
長することによりマイクロパイプの発生を抑制し、その
後成長中盤から後期にかけては、ｃ軸方向に結晶を成長
することによって大口径化、キャリア濃度の均一化を実
現する。
錐型の種結晶を用いた場合、成長の前半においては（図
３（ａ））、成長がｃ軸とほぼ垂直、あるいはｃ軸から
大きな角度を持って進行する。この際、特開平５−２６
２５９９号公報に開示されているようにマイクロパイプ
の発生は抑制される。その後、成長が進むにつれ、結晶
の成長方向は温度勾配に従って、徐々にｃ軸方向に傾い
ていき（図３（ｂ）、図３（ｃ））、成長の後半におい
ては、ほぼｃ軸と平行に成長が進行する（図３
（ｄ））。すなわち、本発明では、マイクロパイプが発
生する成長初期においては、ｃ軸と垂直方向に結晶を成
長することによりマイクロパイプの発生を抑制し、その
後成長中盤から後期にかけては、ｃ軸方向に結晶を成長
することによって大口径化、キャリア濃度の均一化を実
現する。
【００１４】
【実施例】以下に、本発明の詳細を図面を用いて説明す
る。図４は、本発明の方法に用いる製造装置であり、種
結晶を用いた改良型レーリー法によって単結晶炭化珪素
を成長させる装置の一例である。まず、この単結晶成長
装置について簡単に説明する。結晶成長は、種結晶とし
て用いた炭化珪素単結晶１の上に、原料である炭化珪素
粉末２を昇華再結晶させることにより行われる。種結晶
の炭化珪素結晶１は、黒鉛製坩堝３の蓋４の内面に取り
付けられる。原料の炭化珪素粉末２は、黒鉛製坩堝３の
内部に充填されている。このような黒鉛製坩堝３は、二
重石英管５の内部に、黒鉛の支持棒６により設置され
る。黒鉛製坩堝３の周囲には、熱シールドのための黒鉛
製フェルト７が設置されている。二重石英管５は、真空
排気装置により高真空排気（１０-5Ｔｏｒｒ以下）する
ことができ、かつ内部雰囲気をＡｒガスにより圧力制御
することができる。また、二重石英管５の外周には、ワ
ークコイル８が設置されており、高周波電流を流すこと
により黒鉛製坩堝３を加熱し、原料及び種結晶を所望の
温度に加熱することができる。坩堝温度の計測は、坩堝
上部及び下部を覆うフェルトの中央部に直径２〜４ｍｍ
の光路を設け坩堝上部及び下部からの光を取りだし、二
色温度計を用いて行う。坩堝下部の温度を原料温度、坩
堝上部の温度を種温度とする。
る。図４は、本発明の方法に用いる製造装置であり、種
結晶を用いた改良型レーリー法によって単結晶炭化珪素
を成長させる装置の一例である。まず、この単結晶成長
装置について簡単に説明する。結晶成長は、種結晶とし
て用いた炭化珪素単結晶１の上に、原料である炭化珪素
粉末２を昇華再結晶させることにより行われる。種結晶
の炭化珪素結晶１は、黒鉛製坩堝３の蓋４の内面に取り
付けられる。原料の炭化珪素粉末２は、黒鉛製坩堝３の
内部に充填されている。このような黒鉛製坩堝３は、二
重石英管５の内部に、黒鉛の支持棒６により設置され
る。黒鉛製坩堝３の周囲には、熱シールドのための黒鉛
製フェルト７が設置されている。二重石英管５は、真空
排気装置により高真空排気（１０-5Ｔｏｒｒ以下）する
ことができ、かつ内部雰囲気をＡｒガスにより圧力制御
することができる。また、二重石英管５の外周には、ワ
ークコイル８が設置されており、高周波電流を流すこと
により黒鉛製坩堝３を加熱し、原料及び種結晶を所望の
温度に加熱することができる。坩堝温度の計測は、坩堝
上部及び下部を覆うフェルトの中央部に直径２〜４ｍｍ
の光路を設け坩堝上部及び下部からの光を取りだし、二
色温度計を用いて行う。坩堝下部の温度を原料温度、坩
堝上部の温度を種温度とする。
【００１５】次に、この結晶成長装置を用いた炭化珪素
単結晶の製造について実施例を説明する。まず、種結晶
として、＜０００１＞方向に中心軸を持つ円錐型（頂角
７０度）の六方晶系の炭化珪素単結晶を用意した。高さ
約１０ｍｍ、底面の直径約１４ｍｍ程度の円錐を、既に
成長してある単結晶炭化珪素インゴットから切り出し
た。円錐は、尖鋭化する必要はないが、頂点に｛０００
１｝面が出ているとマイクロパイプが発生し好ましくな
い。加工後、損傷層を取り除く目的で、表面を１０ｍｍ
程エッチング処理した。種結晶は、中心軸の＜０００１
＞方向からのずれα（図５）が±１０度以内にあり、頂
角β（図５）が２０度以上９０度以内にあるように、よ
り好ましくαが±５度以内にあり、頂角βが２０度以上
６０度以内にあるようにする。また、種結晶の形状は円
錐形である必要はないが、対称性の観点からは、円錐が
最も好ましい。円錐の中心軸が＜０００１＞方向から±
１０度以上外れると、均一性の良い｛０００１｝ウエハ
を取り出すのが困難となり、また頂角が２０度以下にな
ると大口径化が難しく、９０度を超えると成長初期にお
いてマイクロパイプ欠陥が発生する。
単結晶の製造について実施例を説明する。まず、種結晶
として、＜０００１＞方向に中心軸を持つ円錐型（頂角
７０度）の六方晶系の炭化珪素単結晶を用意した。高さ
約１０ｍｍ、底面の直径約１４ｍｍ程度の円錐を、既に
成長してある単結晶炭化珪素インゴットから切り出し
た。円錐は、尖鋭化する必要はないが、頂点に｛０００
１｝面が出ているとマイクロパイプが発生し好ましくな
い。加工後、損傷層を取り除く目的で、表面を１０ｍｍ
程エッチング処理した。種結晶は、中心軸の＜０００１
＞方向からのずれα（図５）が±１０度以内にあり、頂
角β（図５）が２０度以上９０度以内にあるように、よ
り好ましくαが±５度以内にあり、頂角βが２０度以上
６０度以内にあるようにする。また、種結晶の形状は円
錐形である必要はないが、対称性の観点からは、円錐が
最も好ましい。円錐の中心軸が＜０００１＞方向から±
１０度以上外れると、均一性の良い｛０００１｝ウエハ
を取り出すのが困難となり、また頂角が２０度以下にな
ると大口径化が難しく、９０度を超えると成長初期にお
いてマイクロパイプ欠陥が発生する。
【００１６】次に、この円錐型の炭化珪素種結晶１を黒
鉛製坩堝３の蓋４の内面に取り付けた。また、黒鉛製坩
堝３の内部には、原料２を充填した。次いで、原料を充
填した黒鉛製坩堝３を、種結晶を取り付けた蓋４で閉
じ、黒鉛製フェルト７で被覆した後、黒鉛製支持棒６の
上に乗せ、二重石英管５の内部に設置した。そして、石
英管の内部を真空排気した後、ワークコイルに電流を流
し原料温度を摂氏２０００度まで上げた。その後、雰囲
気ガスとしてＡｒガスを流入させ、石英管内圧力を約６
００Ｔｏｒｒに保ちながら、原料温度を目標温度である
摂氏２４００度まで上昇させた。成長圧力である１０Ｔ
ｏｒｒには約３０分かけて減圧し、その後約２０時間成
長を続けた。この際の坩堝内の温度勾配は１５℃／ｃｍ
で、成長速度は約１ｍｍ／Ｈｒであった。得られた結晶
の口径は２６ｍｍで、高さは約１６ｍｍであった。
鉛製坩堝３の蓋４の内面に取り付けた。また、黒鉛製坩
堝３の内部には、原料２を充填した。次いで、原料を充
填した黒鉛製坩堝３を、種結晶を取り付けた蓋４で閉
じ、黒鉛製フェルト７で被覆した後、黒鉛製支持棒６の
上に乗せ、二重石英管５の内部に設置した。そして、石
英管の内部を真空排気した後、ワークコイルに電流を流
し原料温度を摂氏２０００度まで上げた。その後、雰囲
気ガスとしてＡｒガスを流入させ、石英管内圧力を約６
００Ｔｏｒｒに保ちながら、原料温度を目標温度である
摂氏２４００度まで上昇させた。成長圧力である１０Ｔ
ｏｒｒには約３０分かけて減圧し、その後約２０時間成
長を続けた。この際の坩堝内の温度勾配は１５℃／ｃｍ
で、成長速度は約１ｍｍ／Ｈｒであった。得られた結晶
の口径は２６ｍｍで、高さは約１６ｍｍであった。
【００１７】こうして得られた炭化珪素単結晶をＸ線回
折及びラマン散乱により分析したところ、六方晶系の炭
化珪素単結晶が成長したことを確認できた。成長した結
晶は種結晶の頂点より上の部分、すなわち、ほぼｃ軸に
平行に成長した部分は成長最表面まで均一で、高品質の
炭化珪素単結晶であった。
折及びラマン散乱により分析したところ、六方晶系の炭
化珪素単結晶が成長したことを確認できた。成長した結
晶は種結晶の頂点より上の部分、すなわち、ほぼｃ軸に
平行に成長した部分は成長最表面まで均一で、高品質の
炭化珪素単結晶であった。
【００１８】また、マイクロパイプ欠陥を評価する目的
で、成長した単結晶インゴットを切断、研磨することに
より上記の部分より｛０００１｝面ウェハを取り出し
た。その後、摂氏約５３０度の溶融ＫＯＨでウェハ表面
をエッチングし、顕微鏡によりマイクロパイプ欠陥に対
応する大型の正六角形エッチピットの数を調べたとこ
ろ、通常の｛０００１｝ウエハを種結晶として用いた場
合に比べ、マイクロパイプ欠陥が１／１０程度に減少し
ていることがわかった。
で、成長した単結晶インゴットを切断、研磨することに
より上記の部分より｛０００１｝面ウェハを取り出し
た。その後、摂氏約５３０度の溶融ＫＯＨでウェハ表面
をエッチングし、顕微鏡によりマイクロパイプ欠陥に対
応する大型の正六角形エッチピットの数を調べたとこ
ろ、通常の｛０００１｝ウエハを種結晶として用いた場
合に比べ、マイクロパイプ欠陥が１／１０程度に減少し
ていることがわかった。
【００１９】さらに、ホール測定により、キャリア濃度
の分布を調べたところ、２６ｍｍ径のウエハ面内で２５
％以下であった。
の分布を調べたところ、２６ｍｍ径のウエハ面内で２５
％以下であった。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、種結晶を用いた改良型レーリー法により、マイクロ
パイプ等の結晶欠陥が少ない良質の炭化珪素単結晶を再
現性、及び均質性良く成長させることができる。このよ
うな炭化珪素単結晶を成長用基板として用い、気相エピ
タキシャル成長法により、この基板上に炭化珪素単結晶
薄膜を成長させれば、光学的特性の優れた青色発光素
子、電気的特性の優れた高耐圧・耐環境性電子デバイス
を製作することができる。
ば、種結晶を用いた改良型レーリー法により、マイクロ
パイプ等の結晶欠陥が少ない良質の炭化珪素単結晶を再
現性、及び均質性良く成長させることができる。このよ
うな炭化珪素単結晶を成長用基板として用い、気相エピ
タキシャル成長法により、この基板上に炭化珪素単結晶
薄膜を成長させれば、光学的特性の優れた青色発光素
子、電気的特性の優れた高耐圧・耐環境性電子デバイス
を製作することができる。
【図１】 改良レーリー法の原理を説明する図である。
【図２】 （ａ）は、Tairov et al. の従来技術により
成長された炭化珪素単結晶インゴットの模式図であり、
（ｂ）は、特開平５−２６２５９９号公報に開示された
従来技術により成長された炭化珪素単結晶インゴットの
模式図である。
成長された炭化珪素単結晶インゴットの模式図であり、
（ｂ）は、特開平５−２６２５９９号公報に開示された
従来技術により成長された炭化珪素単結晶インゴットの
模式図である。
【図３】 本発明の製造方法に用いられる錐型の種結晶
を用いた際の結晶の成長方向の変化を示す模式図であ
る。
を用いた際の結晶の成長方向の変化を示す模式図であ
る。
【図４】 本発明の製造方法に用いられる単結晶成長装
置の一例を示す構成図である。
置の一例を示す構成図である。
【図５】 本発明の製造方法に用いられる錐型の炭化珪
素種結晶の一例を示す模式図である。
素種結晶の一例を示す模式図である。
１ 種結晶（炭化珪素単結晶） ２ 炭化珪素粉末原料 ３ 黒鉛製坩堝 ４ 黒鉛製坩堝蓋 ５ 二重石英管 ６ 支持棒 ７ 黒鉛製フェルト ８ ワークコイル ９ Arガス配管 １０ Ａｒガス用マスフローコントローラ １１ 真空排気装置
フロントページの続き (72)発明者 矢代 弘克 神奈川県川崎市中原区井田1618番地 新日 本製鐵株式会社技術開発本部内 (72)発明者 金谷 正敏 神奈川県川崎市中原区井田1618番地 新日 本製鐵株式会社技術開発本部内
Claims (4)
- 【請求項１】 種結晶を用いた昇華再結晶法によって炭
化珪素単結晶を成長させる工程を包含する炭化珪素単結
晶の製造方法であって、錐型の炭化珪素単結晶を上記種
結晶として用い、その際、中心軸方向が＜０００１＞方
向から±１０度以内にあり、頂角が２０度以上９０度以
内にあることを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。 - 【請求項２】 前記中心軸方向が＜０００１＞方向から
±５度以内にあり、前記頂角が２０度以上６０度以内に
ある錐型の種結晶を用いることを特徴とする請求項１記
載の炭化珪素単結晶の製造方法。 - 【請求項３】 昇華再結晶法により炭化珪素単結晶成長
させるのに用いる種結晶であって、錐型で、中心軸方向
が＜０００１＞方向から±１０度以内にあり、頂角が２
０度以上９０度以内にあることを特徴とする炭化珪素種
結晶。 - 【請求項４】 前記中心軸方向が＜０００１＞方向から
±５度以内にあり、前記頂角が２０度以上６０度以内に
あることを特徴とする請求項３記載の炭化珪素種結晶。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20216496A JP3637157B2 (ja) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | 炭化珪素単結晶の製造方法およびそれに用いる種結晶 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20216496A JP3637157B2 (ja) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | 炭化珪素単結晶の製造方法およびそれに用いる種結晶 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1045499A true JPH1045499A (ja) | 1998-02-17 |
| JP3637157B2 JP3637157B2 (ja) | 2005-04-13 |
Family
ID=16453027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20216496A Expired - Lifetime JP3637157B2 (ja) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | 炭化珪素単結晶の製造方法およびそれに用いる種結晶 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3637157B2 (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003523918A (ja) * | 2000-02-15 | 2003-08-12 | ザ フォックス グループ，インコーポレイティド | 低欠陥密度炭化ケイ素を成長させる方法及び装置、並びに得られる物質 |
| JP2006225232A (ja) * | 2005-02-21 | 2006-08-31 | Nippon Steel Corp | 炭化珪素単結晶の製造方法、炭化珪素単結晶インゴット、炭化珪素単結晶基板、炭化珪素エピタキシャルウェハ、および薄膜エピタキシャルウェハ |
| JP2008115039A (ja) * | 2006-11-02 | 2008-05-22 | Nippon Steel Corp | 炭化珪素単結晶基板の製造方法及び炭化珪素単結晶基板 |
| JP2008115037A (ja) * | 2006-11-02 | 2008-05-22 | Nippon Steel Corp | 炭化珪素単結晶の製造方法及び炭化珪素単結晶基板 |
| JP2008290895A (ja) * | 2007-05-23 | 2008-12-04 | Panasonic Corp | 炭化珪素単結晶の製造方法 |
| JP2010126380A (ja) * | 2008-11-26 | 2010-06-10 | Bridgestone Corp | 炭化珪素単結晶の製造方法 |
| US20120152483A1 (en) * | 2010-12-16 | 2012-06-21 | General Electric Company | Unidirectional solidification process and apparatus and single-crystal seed therefor |
| JP2012153544A (ja) * | 2011-01-21 | 2012-08-16 | Central Research Institute Of Electric Power Industry | 炭化珪素単結晶の製造方法、炭化珪素単結晶ウェハ、炭化珪素半導体素子の製造方法及び炭化珪素半導体素子 |
| WO2014076893A1 (en) | 2012-11-19 | 2014-05-22 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Seed crystal for sic single-crystal growth, sic single crystal, and method of manufacturing the sic single crystal |
| JP2014210687A (ja) * | 2013-04-19 | 2014-11-13 | 新日鐵住金株式会社 | 炭化珪素単結晶育成用種結晶基板 |
| US8936682B2 (en) | 2010-08-26 | 2015-01-20 | Denso Corporation | Method of manufacturing homogeneous silicon carbide single crystal with low potential of generating defects |
| US9166008B2 (en) | 2011-05-16 | 2015-10-20 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | SiC single crystal, SiC wafer, and semiconductor device |
| US10125435B2 (en) | 2013-02-20 | 2018-11-13 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | SiC single crystal, SiC wafer, SiC substrate, and SiC device |
| JP2019156698A (ja) * | 2018-03-15 | 2019-09-19 | 信越半導体株式会社 | 炭化珪素単結晶の製造方法 |
-
1996
- 1996-07-31 JP JP20216496A patent/JP3637157B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4880164B2 (ja) * | 2000-02-15 | 2012-02-22 | ザ フォックス グループ，インコーポレイティド | 低欠陥密度炭化ケイ素材料 |
| JP2003523918A (ja) * | 2000-02-15 | 2003-08-12 | ザ フォックス グループ，インコーポレイティド | 低欠陥密度炭化ケイ素を成長させる方法及び装置、並びに得られる物質 |
| JP2006225232A (ja) * | 2005-02-21 | 2006-08-31 | Nippon Steel Corp | 炭化珪素単結晶の製造方法、炭化珪素単結晶インゴット、炭化珪素単結晶基板、炭化珪素エピタキシャルウェハ、および薄膜エピタキシャルウェハ |
| JP4603386B2 (ja) * | 2005-02-21 | 2010-12-22 | 新日本製鐵株式会社 | 炭化珪素単結晶の製造方法 |
| JP2008115039A (ja) * | 2006-11-02 | 2008-05-22 | Nippon Steel Corp | 炭化珪素単結晶基板の製造方法及び炭化珪素単結晶基板 |
| JP2008115037A (ja) * | 2006-11-02 | 2008-05-22 | Nippon Steel Corp | 炭化珪素単結晶の製造方法及び炭化珪素単結晶基板 |
| JP4719126B2 (ja) * | 2006-11-02 | 2011-07-06 | 新日本製鐵株式会社 | 炭化珪素単結晶基板の製造方法 |
| JP2008290895A (ja) * | 2007-05-23 | 2008-12-04 | Panasonic Corp | 炭化珪素単結晶の製造方法 |
| JP2010126380A (ja) * | 2008-11-26 | 2010-06-10 | Bridgestone Corp | 炭化珪素単結晶の製造方法 |
| US8936682B2 (en) | 2010-08-26 | 2015-01-20 | Denso Corporation | Method of manufacturing homogeneous silicon carbide single crystal with low potential of generating defects |
| US9144842B2 (en) * | 2010-12-16 | 2015-09-29 | General Electric Company | Unidirectional solidification process and apparatus and single-crystal seed therefor |
| US20130206352A1 (en) * | 2010-12-16 | 2013-08-15 | General Electric Company | Unidirectional solidification process and apparatus and single-crystal seed therefor |
| US20120152483A1 (en) * | 2010-12-16 | 2012-06-21 | General Electric Company | Unidirectional solidification process and apparatus and single-crystal seed therefor |
| JP2012153544A (ja) * | 2011-01-21 | 2012-08-16 | Central Research Institute Of Electric Power Industry | 炭化珪素単結晶の製造方法、炭化珪素単結晶ウェハ、炭化珪素半導体素子の製造方法及び炭化珪素半導体素子 |
| US9166008B2 (en) | 2011-05-16 | 2015-10-20 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | SiC single crystal, SiC wafer, and semiconductor device |
| WO2014076893A1 (en) | 2012-11-19 | 2014-05-22 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Seed crystal for sic single-crystal growth, sic single crystal, and method of manufacturing the sic single crystal |
| US9534317B2 (en) | 2012-11-19 | 2017-01-03 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Seed crystal for SiC single-crystal growth, SiC single crystal, and method of manufacturing the SiC single crystal |
| US10125435B2 (en) | 2013-02-20 | 2018-11-13 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | SiC single crystal, SiC wafer, SiC substrate, and SiC device |
| JP2014210687A (ja) * | 2013-04-19 | 2014-11-13 | 新日鐵住金株式会社 | 炭化珪素単結晶育成用種結晶基板 |
| JP2019156698A (ja) * | 2018-03-15 | 2019-09-19 | 信越半導体株式会社 | 炭化珪素単結晶の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3637157B2 (ja) | 2005-04-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4926556B2 (ja) | 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基板 | |
| JP4603386B2 (ja) | 炭化珪素単結晶の製造方法 | |
| JP4585359B2 (ja) | 炭化珪素単結晶の製造方法 | |
| JP3637157B2 (ja) | 炭化珪素単結晶の製造方法およびそれに用いる種結晶 | |
| JP5031651B2 (ja) | 炭化珪素単結晶インゴットの製造方法 | |
| JP2004099340A (ja) | 炭化珪素単結晶育成用種結晶と炭化珪素単結晶インゴット及びその製造方法 | |
| JP2007230823A (ja) | 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 | |
| JP4523733B2 (ja) | 炭化珪素単結晶インゴットの製造方法並びに炭化珪素単結晶育成用種結晶の装着方法 | |
| JP3590485B2 (ja) | 単結晶炭化珪素インゴット及びその製造方法 | |
| JP4690906B2 (ja) | 炭化珪素単結晶育成用種結晶及びその製造方法並びに炭化珪素単結晶の製造方法 | |
| JP3662694B2 (ja) | 単結晶炭化珪素インゴットの製造方法 | |
| JP4833798B2 (ja) | ＳｉＣ単結晶の製造方法 | |
| JP4054197B2 (ja) | 炭化珪素単結晶育成用種結晶及びその製造方法並びに炭化珪素単結晶インゴットの製造方法 | |
| JP4850663B2 (ja) | ＳｉＣ単結晶の製造方法及びＳｉＣ単結晶基板の製造方法 | |
| JP4253974B2 (ja) | ＳｉＣ単結晶およびその成長方法 | |
| JPH08143396A (ja) | ＳｉＣ単結晶の成長方法 | |
| JP4408247B2 (ja) | 炭化珪素単結晶育成用種結晶と、それを用いた炭化珪素単結晶の製造方法 | |
| JPH09157092A (ja) | 単結晶炭化珪素の製造方法 | |
| JP4224195B2 (ja) | 炭化珪素単結晶育成用種結晶および炭化珪素単結晶の製造方法 | |
| JP2002274994A (ja) | 炭化珪素単結晶の製造方法及びその装置並びに炭化珪素単結晶インゴット | |
| JP3590464B2 (ja) | ４ｈ型単結晶炭化珪素の製造方法 | |
| JP4157326B2 (ja) | ４ｈ型炭化珪素単結晶インゴット及びウエハ | |
| JPH0977594A (ja) | 低抵抗単結晶炭化珪素の製造方法 | |
| JP3848446B2 (ja) | 低抵抗ＳｉＣ単結晶の育成方法 | |
| JP4585137B2 (ja) | 炭化珪素単結晶インゴットの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041213 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20041228 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050107 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090114 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100114 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110114 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120114 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130114 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130114 Year of fee payment: 8 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130114 Year of fee payment: 8 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130114 Year of fee payment: 8 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130114 Year of fee payment: 8 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140114 Year of fee payment: 9 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |