KR102628328B1

KR102628328B1 - SiC 단결정 기판

Info

Publication number: KR102628328B1
Application number: KR1020230071548A
Authority: KR
Inventors: 다쿠야 야마구치; 고지 가메이; 나오키 오야나기
Original assignee: 가부시끼가이샤 레조낙
Priority date: 2022-06-03
Filing date: 2023-06-02
Publication date: 2024-01-23
Also published as: JP7294502B1; CN117166053A; JP2023177969A; US20230392288A1; TW202348851A; JP2023178265A; KR20230168161A; EP4286572A1

Abstract

국소적인 관통 전위의 밀집이 저감된 SiC 단결정 기판을 제공하는 것이다.
본 발명에 관한 SiC 단결정 기판(1)은, 직경이 199mm 이상이며, 기판 전체면의 임의의 0.25mm²의 영역마다에 있어서, 관통 전위 밀도가 5×10⁴/cm² 이하이며, 상기 관통 전위는 관통 칼날 전위를 포함한다.

Description

SiC 단결정 기판 {SiC SINGLE CRYSTAL SUBSTRATE}

본 발명은, SiC 단결정 기판에 관한 것이다.

탄화규소(SiC)는 실리콘(Si)에 비해 절연 파괴 전계가 1자릿수 크고, 밴드 갭이 3배 크다. 또한, 탄화규소(SiC)는 실리콘(Si)에 비해 열전도율이 3배 정도 높은 등의 특성을 갖는다. 그 때문에 탄화규소(SiC)는 파워 디바이스, 고주파 디바이스, 고온 동작 디바이스 등에의 응용이 기대되고 있다. 이 때문에, 근년 상기와 같은 반도체 디바이스에 SiC 에피택셜 웨이퍼가 사용되도록 되고 있다.

SiC 에피택셜 웨이퍼는 SiC 단결정 기판의 표면에 SiC 에피택셜층을 적층함으로써 얻어진다. 이하, SiC 에피택셜층을 적층 전의 SiC 단결정 기판을 SiC 기판이라고 칭하고, SiC 에피택셜층을 적층 후의 기판을 SiC 에피택셜 웨이퍼라고 칭하는 경우가 있다. SiC 기판은 SiC 잉곳으로부터 잘라내어진다.

상기와 같은 SiC의 우수한 특성을 살린 SiC 디바이스를 실현하기 위해서, 결정 결함의 밀도가 저감된 SiC 기판을 사용할 것이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 내지 3)

일본 특허 공개 제2017-31049호 공보 일본 특허 공개 제2016-183108호 공보 일본 특허 공개 제2021-50112호 공보

대표적인 결정 결함으로서, 관통 칼날 전위(TED), 관통 나선 전위(TSD), 기저면 전위(BPD) 등의 전위가 알려져 있다. 전위의 평가 방법으로서, 에칭법, 포토루미네선스법, X선 토포그라피법, 투과 전자선 회절법 등이 알려져 있다.

본 발명자는 예의 검토한 결과, 에칭법과 포토루미네선스법을 조합하여 평가함으로써, SiC 기판 중에 국소적으로 소정 밀도 이상으로 관통 칼날 전위, 관통 나선 전위(이하, 관통 칼날 전위 및 관통 나선 전위를 통합하여 「관통 전위」라는 경우가 있다.)가 밀집되면, SiC 기판 상에 SiC 에피택셜층을 형성 후, SiC 에피택셜 웨이퍼에 있어서, 그 관통 전위의 밀집부에 대응하는 개소에 적층 결함이나 삼각 결함의 밀집부가 발생하는 것을 발견하였다. 이 발견에 기초하여, 이러한 에피택셜 성장 후의 적층 결함이나 삼각 결함의 밀집부의 발생을 억제하는 것이 가능한, 국소적인 관통 전위의 밀집이 저감된 SiC 기판을 개발하였다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 국소적인 관통 전위의 밀집이 저감된 SiC 단결정 기판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서, 이하의 수단을 제공한다.

본 발명의 양태 1은, 직경이 199mm 이상이며, 기판 전체면의 임의의 0.25mm²의 영역마다에 있어서, 관통 전위 밀도가 5×10⁴/cm² 이하이며, 상기 관통 전위는 관통 칼날 전위를 포함하는 SiC 단결정 기판이다.

본 발명의 양태 2는, 양태 1의 SiC 단결정 기판이며, 상기 관통 전위 밀도가 2.2×10⁴/cm² 이하이다.

본 발명의 양태 3은, 양태 2의 SiC 단결정 기판이며, 상기 관통 전위 밀도가 1.0×10⁴/cm² 이하이다.

본 발명의 양태 4는, 양태 1의 SiC 단결정 기판이며, 여기 파장 313nm의 PL 발광 강도의 흑색도가 5.3 이하이다.

본 발명의 양태 5는, 양태 2의 SiC 단결정 기판이며, 여기 파장 313nm의 PL 발광 강도의 흑색도가 3.8 이하이다.

본 발명의 양태 6은, 양태 3의 SiC 단결정 기판이며, 여기 파장 313nm의 PL 발광 강도의 흑색도가 2.4 이하이다.

본 발명에 관한 SiC 단결정 기판에 의하면, 국소적인 관통 전위의 밀집이 저감된 SiC 단결정 기판을 제공할 수 있다.

도 1은 본 실시 형태에 관한 SiC 단결정 기판의 평면 모식도이다.
도 2a는 에피택셜 성장 전의 SiC 단결정 기판의 PL상이며, 도 2b는 그 SiC 단결정 기판 상에 에피택셜막을 성장 후의 SiC 에피택셜 웨이퍼의 PL상이며, 한 변이 6mm인 정사각형 부분의 일부를 확대한 PL상도 나타냈다.
도 3은 용융 KOH 에칭에 의해 에치 피트가 표출된 기판의 표면에 있어서 중심을 포함하는 한 변이 1mm인 정사각형의 공초점 미분 간섭 현미경상을 나타낸다.
도 4는 SiC 기판의 면 방위를 나타내는 모식도이며, 도 4a는 주면에 대하여 수직으로 자른 수직 단면도이며, 도 4b는 주면에 대하여 수직인 방향에서 본 평면 모식도이다.
도 5는 관통 전위 밀집부를 갖지 않는 종결정의 제작 방법에 대하여 각 공정을 모식적으로 나타내는 도면이며, 도 5a는 용융 KOH 에칭 및 포토루미네선스를 조합하여, 종결정의 관통 전위 밀집부의 장소를 특정하는 공정이며, 도 5b는 관통 전위 밀집부의 장소를 포함하는 개소를 제거 가공하여 다시 만드는 공정이며, 도 5c는 충분한 사이즈의 종결정이 얻어질 때까지 결정 성장을 행하는 공정이며, 도 5d는 구경 확대 부분으로부터, 종결정(11)보다 큰 종결정(10-2)을 잘라내고, 이 종결정(10-2)을 사용하여 단결정 성장시키는 공정이다.
도 6은 도 2a에서 나타낸 PL상의 확대도이다.

이하, 본 발명에 대해서, 도면을 적절히 참조하면서 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용하는 도면은, 본 발명의 특징을 이해하기 쉽게 하기 위해 편의상 특징이 되는 부분을 확대하여 나타내는 경우가 있고, 각 구성 요소의 치수 비율 등은 실제와는 다르게 되어 있는 것이 있다. 이하의 설명에 있어서 예시되는 재료, 치수 등은 일 예이며, 본 발명은 그것들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 효과를 발휘하는 범위에서 적절히 변경하여 실시하는 것이 가능하다. 또한, 각 도면에 있어서, 그 도면에서 설명하는 구성 요소 이외의 당업자에게 주지된 구성 요소에 대해서는 생략되어 있는 경우가 있다.

도 1은, 본 실시 형태에 관한 SiC 단결정 기판의 평면 모식도이다.

도 1에 나타내는 SiC 단결정 기판(1)은, 기판(1A) 전체면의 임의의 0.25mm²의 영역 M에 있어서, 관통 전위 밀도가 5×10⁴/cm² 이하이다.

SiC 단결정 기판(1)은, 기판(1A) 전체면의 임의의 0.25mm²의 영역 M에 있어서, 관통 전위 밀도가 2.2×10⁴/cm² 이하인 것이 바람직하다.

SiC 단결정 기판(1)은, 기판(1A) 전체면의 임의의 0.25mm²의 영역 M에 있어서, 관통 전위 밀도가 1.0×10⁴/cm² 이하인 것이 더욱 바람직하다.

도 1에 있어서, 영역 M에 대하여 그 일부밖에 도시되어 있지 않다.

도 1에 나타내는 SiC 단결정 기판(1)은, 기판(1A) 전체면의 임의의 0.25mm²의 영역 M마다 관통 전위 밀도가 5×10⁴/cm² 이하인 구성을 구비함으로써, 그 후의 에피택셜 성장 후의 SiC 에피택셜 웨이퍼에 있어서 적층 결함 및 삼각 결함이 국소적으로 발생하는 것이 억제된 것으로 되어 있다.

여기서, 「적층 결함」은 결정 격자의 적층 구조의 흐트러짐의 결함을 의미한다.

또한, 「삼각 결함」은 광의로는 적층 결함의 일종이지만, 스텝 플로 성장 방향을 따라서 삼각형의 정점과 그 대변(저변)이 순으로 나열되는 방향을 향해 형성되는 것을 의미한다. 즉, <11-20> 방향에 직교하는 방향으로 삼각 결함의 대변(저변)이 배치된다. 삼각 결함은 기점을 삼각형의 정점으로 하여, 스텝 플로 성장과 함께 거의 삼각형의 상사형을 유지하면서 그 면적을 크게 하도록 성장해간다. 따라서, 통상, 기점이 SiC 에피택셜막의 성장 초기에 발생한 삼각 결함일수록 사이즈가 크고, 삼각 결함의 사이즈로부터 기점의 막 내의 깊이를 추측할 수 있다. 도 2에 나타내는 삼각 결함의 PL상이 모두 동일 정도의 사이즈인 것은, 그 기점이 기판 표면에 있는 관통 전위인 것에서 기인한다고 생각된다.

또한, 본 명세서에 있어서 「관통 전위 밀도」에 있어서의 "관통 전위"란, 관통 칼날 전위(TED)와 관통 나선 전위(TSD)를 합한 것이다.

SiC 기판에 있어서의 전위의 존재는 포토루미네선스(PL)에 의해 가시화할 수 있다. 구체적으로는, 시료의 표면에 여기광을 조사했을 때의 PL 강도의 면 내 분포를 카메라에 의해 촬영하여, 이차원 이미지로서 얻을 수 있다. PL상에 있어서, 전위가 없는 부분은 밝고, 전위가 있는 부분은 어두워지기(검게 보이기) 때문에, 그 콘트라스트에 기초하여 전위를 검지할 수 있다.

전위의 종류는 광학 현미경, 전자 현미경(SEM) 등을 사용하여, 용융 KOH 에칭에 의해 나타난 에치 피트의 형상으로부터 판별할 수 있다. 일반적으로는, 중형 육각 형상을 가지며 또한 심(芯)이 있는 에치 피트는 관통 나선 전위(TSD)에 상당하고, 소형 육각 형상을 가지며 또한 심이 있는 에치 피트는 관통 칼날 전위(TED)에 상당한다.

도 2에, 에피택셜 성장 전후의 PL상을 나타낸다. 도 2a는 에피택셜 성장 전의 SiC 기판의 PL상이며, 도 2b는 그 SiC 기판 상에 막 두께 약 10㎛의 에피택셜막을 성장 후의 SiC 에피택셜 웨이퍼의 PL상이며, 한 변이 6mm인 정사각형 부분의 일부를 확대한 PL상도 나타냈다.

도 2a 및 2b는 기판의 중심을 포함하는 동일한 장소의 PL상이며, 포토루미네선스 장치(레이저텍 가부시키가이샤제, SICA88)로 파장 313nm의 여기광을 사용하고, 근적외 파장(660nm 이상의 파장)의 수광 파장을 사용하여 얻어진 반사상이다.

도 2a 및 2a의 PL상을 비교함으로써, 도 2a에 나타내는 PL상에 있어서 네모로 둘러싼 개소가 검게 보이고 있는 부분(이하, 「PL 흑색부」라고 하는 경우가 있다.)에 대응하는, 도 2b의 개소에, 다수의 적층 결함 및/또는 삼각 결함이 발생하고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도 2a에 나타내는 PL상에 있어서의 PL 흑색부는, 용융 KOH 에칭에 의해 관통 전위가 밀집되는 부분(이하, 「관통 전위 밀집부」라고 하는 경우가 있다.)인 것을 확인하였다. 관통 전위 밀집부는 면 내 전체의 관통 전위 밀도보다도 높은 밀도로 관통 전위가 밀집된 부분이다.

본 발명자는, SiC 에피택셜 웨이퍼에 있어서의 적층 결함 및/또는 삼각 결함의 발생이, SiC 기판에 있어서의 관통 전위의 밀집의 정도 즉, 관통 전위 밀도에 크게 의존하고 있는 것을 알아내었다. 표 1에, 7매의 SiC 기판에 대하여 그 중심을 포함하는 한 변이 6mm인 정사각형의 범위에 있어서, SiC 기판에 있어서의 관통 전위 밀도와, 에피택셜 성장 후의 SiC 에피택셜 웨이퍼에 있어서의 적층 결함 및/또는 삼각 결함의 발생과의 관계를 나타낸다.

표 1에 있어서, SiC 기판에 있어서의 PL 흑색부의 유무는 눈으로 봐서 판정하였다. 또한, SiC 기판에 있어서의 관통 전위 밀도는 SiC 에피택셜 웨이퍼의 에피택셜층을 연마로 제거하여 SiC 기판의 표면을 낸 후, 용융 KOH 에칭에 의해 에치 피트가 표출된 기판의 표면을 광학 현미경에 의해 촬영한 현미경상을 컴퓨터에 도입하여 화상 해석 소프트웨어를 사용하여 산출하였다. 또한, SiC 에피택셜 웨이퍼에 있어서의 적층 결함 및 삼각 결함의 유무는, 공초점 미분 간섭 현미경과 포토루미네선스(PL) 관찰 기능을 병설한 검사 장치(레이저텍 가부시키가이샤제, SICA88)의 공초점 미분 간섭 현미경을 사용하여 판정하였다.

표 1에 나타내는 대로, 관통 전위 밀도가 1.0×10⁴[/cm²]인 기판에서는 PL 흑색부는 나타나지 않았다. 이에 따라서, 에피택셜 성장 후의 SiC 에피택셜 웨이퍼의 중심을 포함하는 한 변이 6mm인 정사각형의 범위에 있어서 적층 결함 및 삼각 결함은 없었다. 관통 전위 밀도가 2.2×10⁴[/cm²]인 기판에서는 PL 흑색부는 나타났지만, 에피택셜 성장 후의 SiC 에피택셜 웨이퍼의 중심을 포함하는 한 변이 6mm인 정사각형의 범위에 있어서 적층 결함 및 삼각 결함은 없었다. 관통 전위 밀도가 2.7×10⁴[/cm²]인 기판, 및 관통 전위 밀도가 5.0×10⁴[/cm²]인 기판에서는 PL 흑색부는 나타나고, 에피택셜 성장 후의 SiC 에피택셜 웨이퍼의 중심을 포함하는 한 변이 6mm인 정사각형의 범위에 있어서 적층 결함은 있었지만, 삼각 결함은 없었다. 관통 전위 밀도가 6.0×10⁴[/cm²]인 기판, 관통 전위 밀도가 1.0×10⁵[/cm²]인 기판, 및 관통 전위 밀도가 2.0×10⁵[/cm²]인 기판에서는 모두, PL 흑색부가 나타나고, 에피택셜 성장 후의 SiC 에피택셜 웨이퍼의 중심을 포함하는 한 변이 6mm인 정사각형의 범위에 있어서 적층 결함 및 삼각 결함이 모두 있었다.

도 3에, 다른 SiC 기판에 대해서, 용융 KOH 에칭에 의해 에치 피트가 표출된 기판의 표면에 있어서 중심을 포함하는 한 변이 1mm인 정사각형의 공초점 미분 간섭 현미경상을 나타낸다. 상 전체에서는 관통 전위 밀도는 3.3×10⁴[/cm²]이며, 한편, 좌측 하단 1/4(점선 프레임)의 부분만으로는 관통 전위 밀도는 6.1×10⁴[/cm²]였다. 표 1의 결과에 기초하면, 상 전체의 관통 전위 밀도 3.3×10⁴[/cm²]는, 에피택셜 성장 후의 SiC 에피택셜 웨이퍼에 있어서 삼각 결함이 발생하지 않는 관통 전위 밀도이다. 좌측 하단 1/4(점선 프레임)의 부분의 관통 전위 밀도 6.1×10⁴[/cm²]는, 에피택셜 성장 후의 SiC 에피택셜 웨이퍼에 있어서 적층 결함 및 삼각 결함이 모두 발생하는 관통 전위 밀도이다.

도 3에 도시한 바와 같은, 한 변이 1mm인 정사각형의 일부(좌측 하단 1/4(점선 프레임)의 부분)에만, SiC 기판의 표면에 관통 전위 밀도가 6.0×10⁴[/cm²] 이상인 부분이 국소적으로 존재하면, 그 후, 에피택셜 성장 후의 SiC 에피택셜 웨이퍼에 있어서, 한 변이 1mm인 정사각형의 일부(좌측 하단 1/4(점선 프레임)의 부분)에 대응하여 국소적으로, 그 적층 결함 및 삼각 결함이 발생하게 된다.

기판 전체의 평균 관통 전위 밀도가 충분히 낮아도, 국소적으로 소정의 관통 전위 밀도 이상의 부분(영역)을 갖는, 불균일한 관통 전위 밀도의 분포가 발생하고 있는 SiC 기판을 사용하여 SiC 에피택셜 웨이퍼를 제작하면, 적층 결함 및 삼각 결함이 국소적으로 발생하게 된다. 이와 같이, SiC 에피택셜 웨이퍼에 있어서 국소적으로 발생하는 적층 결함 및/또는 삼각 결함의 밀집을 억제하기 위해서는, 관통 전위 밀집부를 갖지 않는 SiC 기판을 사용할 것을 요한다.

PL상의 콘트라스트를 정량화한다. 도 6에 도 2a에서 나타내 PL상의 확대도를 나타낸다. 도 6에 나타낸 PL상에 있어서, PL 흑색부의 중앙(도 6 중의 부호 A로 나타내는 부분), 중앙과 경계의 1/2의 위치(도 6 중의 부호 B로 나타내는 부분), 경계(도 6 중의 부호 C로 나타내는 부분), PL 흑색부에서 이격된 위치(도 6 중의 부호 D로 나타내는 부분)에서, 흑색도(=(배경부 평균-PL 흑색부 최솟값)/배경부 표준 편차)는 각각 7.9, 7.0, 4.5, 1.2였다. 또한, 「배경부 평균」 및 「배경부 표준 편차」는, PL상(PL 발광 강도상)에 있어서 검게 보이지 않는 부분(예를 들어, 도 6 중의 부호 D로 나타내는 부분의 근방)의 한 변이 0.8mm인 정사각형을 배경부로 하고, 그 배경부의 발광 강도의 평균 또는 그 표준 편차를 의미한다.

또한, PL 흑색부의 중앙(부호 A), 중앙과 경계의 1/2의 위치(부호 B), 경계(부호 C), PL 흑색부에서 이격된 위치(부호 D)의 관통 전위 밀도는 각각, 2.5×10⁵[/cm²], 1.1×10⁵[/cm²], 3.3×10⁴[/cm²], 5.4×10³[/cm²]이었다. 흑색도와 관통 전위 밀도의 상관으로부터, 흑색도를 K, 관통 전위 밀도를 D[/cm²]로 하면, 흑색도 K는 이하의 식에 의해 산출할 수 있다.

K=1/0.5571xln(D/2663.1)

상기 식으로부터, 관통 전위 밀도가 1.0×10⁴[/cm²], 2.2×10⁴[/cm²], 2.7×10⁴[/cm²], 5.0×10⁴[/cm²], 6.0×10⁴[/cm²], 1×10⁵[/cm²]일 때, 흑색도는 각각, 2.4, 3.8, 4.2, 5.3, 5.6, 6.5로 구해진다.

SiC 기판(1)의 PL상에 있어서, 흑색도가 2.4인 부분에서는, PL 흑색부는 나타나지 않았고, 에피택셜 성장 후의 SiC 에피택셜 웨이퍼의 그 부분에 있어서 적층 결함 및 삼각 결함은 없다고 생각된다. 흑색도가 3.8인 부분에서는, PL 흑색부는 나타났지만, 에피택셜 성장 후의 SiC 에피택셜 웨이퍼의 그 부분에 있어서 적층 결함 및 삼각 결함은 없다고 생각된다. 흑색도가 4.2 및 5.3인 부분에서는, PL 흑색부는 나타났지만, 에피택셜 성장 후의 SiC 에피택셜 웨이퍼의 그 부분에 있어서 적층 결함은 있고, 삼각 결함은 없다고 생각된다. 흑색도가 5.6, 6.5인 부분에서는, PL 흑색부가 나타나고, 에피택셜 성장 후의 SiC 에피택셜 웨이퍼의 그 부분에 있어서 적층 결함 및 삼각 결함이 모두 있다고 생각된다.

따라서, SiC 기판(1)의 PL상에 있어서, 흑색도는 5.3 이하가 바람직하고, 3.8 이하가 보다 바람직하고, 2.4 이하가 더욱 바람직하다.

SiC 기판(1)의 외형에 특별히 제한은 없지만, 각종 평판 형상, 두께의 것을 사용할 수 있지만, 전형적으로는 원판상이다. SiC 기판의 두께는 예를 들어, 300 내지 650㎛의 범위인 것으로 할 수 있다.

SiC 기판(1)이 원판상인 경우, 그 치수는 예를 들어, 직경 6인치(145mm 내지 155mm), 직경 8인치(190mm 내지 205mm)로 해도 된다.

또한, SiC 기판(1)의 직경은 149mm 이상이어도 되고, 199mm 이상이어도 된다.

SiC 기판(1)은 4H-SiC인 것이 바람직하다. SiC는 각종 폴리타입이 있지만, 실용적인 SiC 디바이스를 제작하기 위해 주로 사용되고 있는 것은 4H-SiC이기 때문이다.

도 4는, SiC 기판의 면 방위를 나타내는 모식도이며, 도 4a는 주면에 대하여 수직으로 자른 수직 단면도이며, 도 4b는 주면에 대하여 수직인 방향에서 본 평면 모식도이다.

SiC 기판(1)은, 주면이 (0001)면에 대하여 <11-20> 방향으로 0° 내지 6°의 범위, 및/또는 <1-100> 방향으로 0° 내지 0.5°의 범위에서 오프각을 갖는 것으로 할 수 있다.

오프각이 클수록 SiC 단결정 잉곳으로부터 얻어지는 웨이퍼 매수가 적어지기 때문에, 비용 삭감의 관점에서는 오프각이 작은 것이 바람직하다.

도 4에 나타내는 SiC 단결정 기판(1)은, 결정 방위의 지표가 되는 노치(2)를 갖지만, 노치(2) 대신에 OF(오리엔테이션 플랫, Orientation Flat)를 갖고 있어도 된다.

(SiC 단결정 기판의 제조 방법)

관통 전위 밀집부를 갖지 않는 SiC 단결정 기판 즉, 기판 전체면의 임의의 0.25mm²의 영역에 있어서 관통 전위 밀도가 5×10⁴/cm² 이하인 SiC 단결정 기판을 제조하기 위해서, 관통 전위 밀집부를 갖지 않는 종결정 즉, 기판 전체면의 임의의 0.25mm²인 영역에 있어서 관통 전위 밀도가 5×10⁴/cm² 이하인 종결정을 사용하여 단결정을 성장시킨다.

종래의 종결정에는 관통 전위 밀집부가 적지 않게 존재하고 있었다. 국소적인 관통 전위 밀집부에 주목하지 않았으므로, 국소적인 관통 전위 밀집부의 존재가 인식되지 않았다.

관통 전위 밀집부를 갖지 않는 종결정의 제작 방법에 대하여 도 5를 참조하여 설명한다.

(1) 먼저, 도 5a에 나타내는 바와 같이, SiC 기판과 마찬가지로, 용융 KOH 에칭과 포토루미네선스(PL)를 조합하여, 기판의 결함 측정에서 행하는 것과 마찬가지의 방법으로, 종결정(10)의 관통 전위 밀집부의 장소(10a)를 특정한다.

(2) 다음으로, 도 5b에 나타내는 바와 같이, 관통 전위 밀집부의 장소(10a)를 포함하는 개소를 제거 가공하여, 관통 전위 밀집부의 장소(10a)를 포함하지 않는 작은 종결정(11)을 다시 만든다. 또한, 중심부 근방에 관통 전위 밀집부가 발생하였다고 해도, 그것을 제거하도록 가공하여, 그것을 종결정으로 하고, 그 후, 구경 확대함으로써 충분한 크기의 단결정을 성장시킬 수 있다.

(3) 다음으로, 도 5c에 나타내는 바와 같이, 충분한 사이즈의 종결정이 얻어질 때까지, 결정 성장을 행하여, 구경 확대를 도모한다. 부호 12는 구경 확대 부분을 나타낸다.

(4) 다음으로, 도 5d에 나타내는 바와 같이, 구경 확대 부분(12)으로부터, 종결정(11)보다 큰 종결정(10-2)을 잘라내고, 이 종결정(10-2)을 사용하여 단결정 성장시킨다.

(5) 이상의 (1) 내지 (4)의 공정을, 관통 전위 밀집부를 갖지 않는 종결정이 얻어질 때까지 반복한다.

이상과 같이 하여 얻어진, 관통 전위 밀집부를 갖지 않는 종결정을 사용하여 단결정을 성장시키면, 기판 전체면의 임의의 0.25mm²의 영역에 있어서 관통 전위 밀도가 5×10⁴/cm² 이하인 SiC 단결정 잉곳을 제조할 수 있다. 이 SiC 단결정 잉곳을 통상의 기판 가공(원통 가공, 슬라이스 내지 연마)을 행함으로써, SiC 기판을 얻을 수 있다.

1: SiC 단결정 기판

Claims

직경이 199mm 이상이며, 기판 전체면의 임의의 0.25mm²의 영역마다에 있어서, 관통 전위 밀도가 5×10⁴/cm² 이하이며,
상기 관통 전위는 관통 칼날 전위를 포함하는, SiC 단결정 기판.
제1항에 있어서, 상기 관통 전위 밀도가 2.2×10⁴/cm² 이하인, SiC 단결정 기판.
제2항에 있어서, 상기 관통 전위 밀도가 1.0×10⁴/cm² 이하인, SiC 단결정 기판.
제1항에 있어서, 여기 파장 313nm의 PL 발광의 흑색도가 5.3 이하인, SiC 단결정 기판.
제2항에 있어서, 여기 파장 313nm의 PL 발광의 흑색도가 3.8 이하인, SiC 단결정 기판.
제3항에 있어서, 여기 파장 313nm의 PL 발광의 흑색도가 2.4 이하인, SiC 단결정 기판.