TW202113172A - 碳化矽種晶及其製造方法、已使碳化矽種晶成長的碳化矽鑄錠及其製造方法、由碳化矽鑄錠所製造的碳化矽晶圓及其製造方法以及附磊晶膜的碳化矽晶圓及其製造方法 - Google Patents

碳化矽種晶及其製造方法、已使碳化矽種晶成長的碳化矽鑄錠及其製造方法、由碳化矽鑄錠所製造的碳化矽晶圓及其製造方法以及附磊晶膜的碳化矽晶圓及其製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TW202113172A
TW202113172A TW109126624A TW109126624A TW202113172A TW 202113172 A TW202113172 A TW 202113172A TW 109126624 A TW109126624 A TW 109126624A TW 109126624 A TW109126624 A TW 109126624A TW 202113172 A TW202113172 A TW 202113172A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
silicon carbide
single crystal
silicon
crystal
carbide single
Prior art date
Application number
TW109126624A
Other languages
English (en)
Inventor
金子忠昭
小島清
Original Assignee
學校法人關西學院
日商豊田通商股份有限公司
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 學校法人關西學院, 日商豊田通商股份有限公司 filed Critical 學校法人關西學院
Publication of TW202113172A publication Critical patent/TW202113172A/zh

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • C30B23/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B23/025—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • C30B23/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B23/06—Heating of the deposition chamber, the substrate or the materials to be evaporated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • C30B23/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B23/06—Heating of the deposition chamber, the substrate or the materials to be evaporated
    • C30B23/063—Heating of the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/10—Heating of the reaction chamber or the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/18—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate
    • C30B25/186—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate being specially pre-treated by, e.g. chemical or physical means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/36—Carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B33/02—Heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B33/08—Etching
    • C30B33/12—Etching in gas atmosphere or plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02529—Silicon carbide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02002—Preparing wafers
    • H01L21/02005—Preparing bulk and homogeneous wafers
    • H01L21/02008—Multistep processes
    • H01L21/0201—Specific process step
    • H01L21/02019—Chemical etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/02373—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02378—Silicon carbide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/02631—Physical deposition at reduced pressure, e.g. MBE, sputtering, evaporation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02658—Pretreatments

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

本發明的課題為提供一種能夠實現高品質的碳化矽種晶、碳化矽鑄錠、碳化矽晶圓以及附磊晶膜的碳化矽晶圓之新穎的技術。本發明的碳化矽種晶的製造方法係用以使碳化矽鑄錠成長，並具有：熱處理步驟S1，係在包含矽元素以及碳元素之氛圍下將碳化矽單晶體10予以熱處理。

Description

碳化矽種晶及其製造方法、已使碳化矽種晶成長的碳化矽鑄錠及其製造方法、由碳化矽鑄錠所製造的碳化矽晶圓及其製造方法以及附磊晶膜的碳化矽晶圓及其製造方法
本發明係關於一種已去除應變(strain)以及差排(dislocation)缺陷的碳化矽種晶(SiC seed crystal)及其製造方法、已使碳化矽種晶成長的碳化矽鑄錠(SIC ingot)及其製造方法、由碳化矽鑄錠所製造的碳化矽晶圓(SiC wafer)及其製造方法以及附磊晶膜的碳化矽晶圓及其製造方法。
由於SiC(碳化矽)半導體器件(semiconductor device)比起Si(矽)半導體器件或GaAs(砷化鎵)半導體器件能夠高耐壓、高效率以及高溫運作，故朝向產業化進行著開發。
通常，碳化矽晶圓係藉由將碳化矽鑄錠切片(slice)而製造。而且，碳化矽鑄錠係藉由下述方式所得到：藉由昇華法等使單晶碳化矽(single crystal SiC)於碳化矽種晶上結晶成長所得到。
在碳化矽鑄錠的製造中存在有於鑄錠中殘存差排缺陷(貫穿刃狀差排(Threading Edge Dislocation；TED)、貫穿螺旋差排(Threading Screw Dislocation；TSD)、基底面差排(Basal Plane Dislocation；BPD)等)。為了解決此種課題，提案了各種手法。
於專利文獻1中揭示有一種碳化矽鑄錠的製造方法，係包含：第一成長步驟，係使單晶碳化矽於第一成長面上成長；以及第n成長步驟，係使單晶碳化矽於與第一成長面不同的第n成長面上成長。根據專利文獻1所記載的碳化矽鑄錠的製造方法，能夠幾乎不含有微管缺陷(micro pipe defect)、螺旋差排、刃狀差排以及層疊缺陷地提供高品質的單晶碳化矽。因此，揭示有能夠作為高性能的功率元件(power device)來利用之內容。
於專利文獻2記載有一種技術，調整所成長的磊晶膜的雜質濃度，藉此使貫穿差排從磊晶膜的側面排出。而且，揭示有下述內容：將磊晶膜作為種晶並藉由昇華法使單晶碳化矽予以體成長(bulk growth)，藉此能進一步地抑制晶格缺陷(crystal defect)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2003-321298號公報。 [專利文獻2]日本特開2010-184829號公報。
[發明所欲解決之課題]
本發明的課題為提供一種能夠實現高品質的碳化矽種晶、碳化矽鑄錠、碳化矽晶圓以及附磊晶膜的碳化矽晶圓之新穎的技術。 [用以解決課題之手段]
用以解決上述課題之本發明是一種碳化矽種晶的製造方法，係用以使碳化矽鑄錠成長，並具有：熱處理步驟，係在包含矽(Si)元素以及碳(C)元素之氛圍(atmosphere)下將碳化矽單晶體予以熱處理。 如此，在包含矽元素以及碳元素之氛圍下將碳化矽單晶體予以熱處理，藉此能夠製造抑制了應變以及晶格缺陷之高品質的碳化矽種晶。
在本發明的一較佳形態中，前述熱處理步驟係下述步驟：在碳化矽材料已露出的準密閉空間內將前述碳化矽單晶體予以熱處理。 如此，在碳化矽材料已露出的準密閉空間內將碳化矽單晶體予以熱處理，藉此能夠製造更高品質的碳化矽種晶。
在本發明的一較佳形態中，前述熱處理步驟係下述步驟：在由碳化矽材料所構成的本體容器內將前述碳化矽單晶體予以熱處理。 如此，在由碳化矽材料所構成的本體容器內將碳化矽單晶體予以熱處理，藉此能夠製造更高品質的碳化矽種晶。
在本發明的一較佳形態中，前述熱處理步驟係包含：蝕刻步驟，係蝕刻前述碳化矽單晶體；以及／或者結晶成長步驟，係使前述碳化矽單晶體結晶成長。 如此，包含用以蝕刻碳化矽單晶體之蝕刻步驟，藉此能夠製造具有應變以及宏階褶(Macro Step Bunching；MSB)已被減低的表面之碳化矽種晶。 此外，包含用以使碳化矽單晶體結晶成長之結晶成長步驟，藉此能夠製造具有基底面差排以及宏階褶已被減低的成長層之碳化性種晶。
在本發明的一較佳形態中，前述蝕刻步驟以及／或者前述結晶成長步驟係下述步驟：使前述碳化矽單晶體與前述碳化矽材料相對地配置，並以在前述碳化矽單晶體與前述碳化矽材料之間形成有溫度梯度(temperature gradient)的方式進行加熱。 如此，在包含矽元素以及碳元素之氛圍下使碳化矽單晶體與碳化矽材料相對且以在碳化矽單晶體與碳化矽材料之間形成有溫度梯度的方式進行加熱，藉此能夠容易地進行碳化矽單晶體的蝕刻以及／或者結晶成長。
在本發明的一較佳形態中，前述蝕刻步驟係下述步驟：以前述碳化矽單晶體成為高溫側且前述碳化矽材料成為低溫側的方式進行加熱。 如此，以碳化矽單晶體成為高溫側且碳化矽材料成為低溫側的方式進行加熱，藉此能夠容易地蝕刻碳化矽單晶體。
在本發明的一較佳形態中，前述結晶成長步驟係下述步驟：以前述碳化矽單晶體成為低溫側且前述碳化矽材料成為高溫側的方式進行加熱。 如此，以碳化矽單晶體成為低溫側且碳化矽材料成為高溫側的方式進行加熱，藉此能夠容易地使碳化矽單晶體結晶成長。
在本發明的一較佳形態中，前述蝕刻步驟以及／或者前述結晶成長步驟係包含下述步驟：於碳化矽-碳(SiC-C)平衡蒸氣壓環境下加熱前述碳化矽單晶體。 如此，包含用以在碳化矽-碳平衡蒸氣壓環境下蝕刻碳化矽單晶體之蝕刻步驟，藉此能夠製造應變層已被去除的高品質的碳化矽種晶。 此外，包含用以在碳化矽-碳平衡蒸氣壓環境下使成長層成長之結晶成長步驟，藉此能夠製造具有基底面差排已被減低的表面之高品質的碳化矽種晶。
在本發明的一較佳形態中，前述蝕刻步驟以及／或者前述結晶成長步驟係包含下述步驟：在原子數比Si／C(矽／碳)為1以下的準密閉空間配置前述碳化矽單晶體並進行加熱。 如此，在原子數比Si／C為1以下的準密閉空間配置碳化矽單晶體並進行加熱，藉此能夠製造具有應變以及基底面差排已被減低的表面之高品質的碳化矽種晶。
在本發明的一較佳形態中，前述蝕刻步驟以及／或者前述結晶成長步驟係包含下述步驟：於碳化矽-矽(SiC-Si)平衡蒸氣壓環境下加熱前述碳化矽單晶體。 如此，在碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境下進行碳化矽單晶體的蝕刻以及／或者結晶成長，藉此能夠製造具有宏階褶已被減低的表面之高品質的碳化矽種晶。
在本發明的一較佳形態中，前述蝕刻步驟以及／或者前述結晶成長步驟係包含下述步驟：在原子數比Si／C超過1的準密閉空間內配置前述碳化矽單晶體並進行加熱。 如此，在原子數比Si／C超過1的準密閉空間配置碳化矽單晶體並進行加熱，藉此能夠製造具有宏階褶已被減低的表面之高品質的碳化矽種晶。
在本發明的一較佳形態中，前述蝕刻步驟以及／或者前述結晶成長步驟係包含下述步驟：在前述準密閉空間收容前述碳化矽單晶體以及矽蒸氣供給源並進行加熱。 如此，在準密閉空間內收容碳化矽單晶體以及矽蒸氣供給源並進行加熱，藉此能夠容易地製造具有宏階褶已被減低的表面之高品質的碳化矽種晶。
在本發明的一較佳形態中，前述熱處理步驟係包含：平坦化步驟，係將前述碳化矽單晶體的表面予以平坦化。 藉由包含此種平坦化步驟，能夠容易地製造具有宏階褶已被減低的表面之高品質的碳化矽種晶。
在本發明的一較佳形態中，前述熱處理步驟係包含：基底面差排減低步驟，係於前述碳化矽單晶體上形成已減低基底面差排的成長層。 如此，於碳化矽單晶體上形成基底面差排已被減低乃至去除的成長層，藉此能在屬於後續的步驟之鑄錠成長步驟中抑制基底面差排轉移至碳化矽鑄錠。
在本發明的一較佳形態中，前述熱處理步驟係包含：應變層去除步驟，係去除碳化矽單晶體的應變層。 如此，從碳化矽單晶體去除應變層，藉此能夠得到可製造更高品質的碳化矽鑄錠之碳化矽種晶。
在本發明的一較佳形態中，前述熱處理步驟係在前述平坦化步驟之後包含：基底面差排減低步驟，係於前述碳化矽單晶體上形成已減低基底面差排的成長層。 如此，於碳化矽單晶體上形成已減低乃至於去除基底面差排的成長層，藉此能夠得到可製造更高品質的碳化矽鑄錠之碳化矽種晶。
在本發明的一較佳形態中，前述熱處理步驟係在前述應變層去除步驟之後包含：平坦化步驟，係將前述碳化矽單晶體的表面予以平坦化。 如此，將應變層去除步驟之後的表面進一步地予以平坦化，藉此能夠得到可製造更高品質的碳化矽鑄錠之碳化矽種晶。
在本發明的一較佳形態中，前述熱處理步驟係在前述基底面差排減低步驟之後進一步進行前述平坦化步驟。 如此，將基底面差排步驟之後的表面進一步地予以平坦化，藉此能夠得到可製造更高品質的碳化矽鑄錠之碳化矽種晶。
在本發明的一較佳形態中，前述熱處理步驟係在前述應變層去除步驟之後進一步包含前述基底面差排減低步驟。 如此，於應變層去除步驟之後的表面形成已減低基底面差排的成長層，藉此能夠得到可製造更高品質的碳化矽鑄錠之碳化矽種晶。
在本發明的一較佳形態中，前述熱處理步驟係依序包含前述應變層去除步驟、前述平坦化步驟、前述基底面差排減低步驟以及前述平坦化步驟。 以此種順序進行熱處理，藉此能夠得到未具有應變層、基底面差排以及宏階褶的碳化矽種晶。
在本發明的一較佳形態中，前述應變層去除步驟係下述步驟：使碳化矽單晶體與碳化矽材料相對地配置，並以前述碳化矽單晶體成為高溫側且前述碳化矽材料成為低溫側的方式進行加熱。 如此，將溫度梯度作為驅動力來蝕刻碳化矽單晶體，藉此能得到應變層已被減低的碳化矽種晶。
在本發明的一較佳形態中，前述平坦化步驟係包含下述步驟：使碳化矽單晶體與碳化矽材料相對地配置，並在碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境下以於前述碳化矽單晶體與前述碳化矽材料之間形成溫度梯度之方式進行加熱。 如此，在碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境下以於碳化矽單晶體與碳化矽材料之間形成溫度梯度之方式進行加熱，藉此能夠製造具有宏階褶已被減低的表面之碳化矽種晶。
在本發明的一較佳形態中，前述平坦化步驟係包含下述步驟：在原子數比Si／C超過1的準密閉空間內使碳化矽單晶體與碳化矽材料相對地配置，並以於前述碳化矽單晶體與前述碳化矽材料之間形成溫度梯度之方式進行加熱。 如此，在原子數比Si／C超過1的準密閉空間內配置碳化矽單晶體與碳化矽材料並以於前述碳化矽單晶體與前述碳化矽材料之間形成溫度梯度之方式進行加熱，藉此能夠製造具有宏階褶已被減低的表面之碳化矽種晶。
在本發明的一較佳形態中，前述平坦化步驟係包含下述步驟：在由碳化矽材料所構成的本體容器內收容碳化矽單晶體以及矽蒸氣供給源，並以於前述本體容器內形成溫度梯度之方式進行加熱。 如此，在由碳化矽材料所構成的本體容器內收容碳化矽單晶體以及矽蒸氣供給源並進行加熱，藉此能夠容易地製造具有宏階褶已被減低的表面之碳化矽種晶。
在本發明的一較佳形態中，前述平坦化步驟係包含下述步驟：使碳化矽單晶體與碳化矽材料相對地配置，並在碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境下以前述碳化矽單晶體成為高溫側且前述碳化矽材料成為低溫側的方式進行加熱。 如此，在碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境下蝕刻碳化矽單晶體，藉此能夠得到具有宏階褶已被減低的表面之碳化矽種晶(蝕刻平坦化步驟)。
在本發明的一較佳形態中，前述平坦化步驟係包含下述步驟：在原子數比Si／C超過1的準密閉空間內使碳化矽單晶體與碳化矽材料相對地配置，並以前述碳化矽單晶體成為高溫側且前述碳化矽材料成為低溫側的方式進行加熱。 如此，在原子數比Si／C為1以上的準密閉空間內配置碳化矽單晶體並進行蝕刻，藉此能夠得到具有宏階褶已被減低的表面之碳化矽種晶(蝕刻平坦化步驟)。
在本發明的一較佳形態中，前述平坦化步驟係包含下述步驟：使碳化矽單晶體與碳化矽材料相對地配置，並在碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境下以前述碳化矽單晶體成為低溫側且前述碳化矽材料成為高溫側的方式進行加熱。 如此，在碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境下使碳化矽單晶體結晶成長，藉此能夠得到具有宏階褶已被減低的成長層之碳化矽種晶(成長平坦化步驟)。
在本發明的一較佳形態中，前述平坦化步驟係包含下述步驟：在原子數比Si／C超過1的準密閉空間內使碳化矽單晶體與碳化矽材料相對地配置，並以前述碳化矽單晶體成為低溫側且前述碳化矽材料成為高溫側的方式進行加熱。 如此，在原子數比Si／C為1以上的準密閉空間內配置碳化矽單晶體並使碳化矽單晶體結晶成長，藉此能夠得到具有宏階褶已被減低的成長層之碳化矽種晶(成長平坦化步驟)。
在本發明的一較佳形態中，前述基底面差排減低步驟係下述步驟：使碳化矽單晶體與碳化矽材料相對地配置，並在碳化矽-碳平衡蒸氣壓環境下以前述碳化矽單晶體成為低溫側且前述碳化矽材料成為高溫側的方式進行加熱。 如此，在碳化矽-碳平衡蒸氣壓環境下使碳化矽單晶體結晶成長，藉此能夠高效率地將基底面差排轉換成其他的差排。藉此，能夠製造具有基底面差排未露出的表面之碳化矽種晶。
在本發明的一較佳形態中，前述基底面差排減低步驟係下述步驟：在原子數比Si／C為1以下的準密閉空間內使碳化矽單晶體與碳化矽材料相對地配置，並以前述碳化矽單晶體成為低溫側且前述碳化矽材料成為高溫側的方式進行加熱。 如此，在原子數比Si／C為1以下的空間內配置碳化矽單晶體並使碳化矽單晶體結晶成長，藉此能夠高效率地將基底面差排轉換成其他的差排。藉此，能夠製造具有基底面差排未露出的良好的表面之碳化矽種晶。
本發明也關於一種碳化矽種晶，係用以使碳化矽鑄錠成長，並藉由上述的碳化矽種晶的製造方法所製造。 本發明的碳化矽種晶係具有應變、基底面差排或者宏階褶的至少一個以上已被減低之良好的表面。因此，使本發明的碳化矽種晶結晶成長，藉此能夠製造高品質的碳化矽鑄錠。
本發明也關於一種碳化矽種晶，係用以使碳化矽鑄錠成長，並於表面具有未含有基底面差排的層。 已知基底面差排為對碳化矽半導體器件造成不良影響之缺陷。由於本發明的碳化矽種晶係具有表面未含有基底面差排的成長層，因此在屬於後續的步驟之鑄錠成長步驟中基底面差排不會轉移至碳化矽鑄錠中。
在本發明的一較佳形態中，碳化矽種晶的直徑為6吋以上。
本發明也關於一種碳化矽鑄錠的製造方法，係包含：鑄錠成長步驟，係於上述的碳化矽種晶上使單晶碳化矽結晶成長。 由於上述的碳化矽種晶係具有應變、基底面差排或者宏階褶已被減低之良好的表面，因此能夠製造高品質的碳化矽鑄錠。
本發明也關於一種碳化矽鑄錠，係藉由上述的碳化矽鑄錠的製造方法所製造。
此外，本發明也關於一種碳化矽晶圓的製造方法，係包含：切片步驟，係以使成膜面露出之方式從上述的碳化矽鑄錠切出碳化矽晶圓。
此外，本發明也關於一種碳化矽晶圓，係藉由上述的碳化矽晶圓的製造方法所製造。
本發明也關於一種附磊晶膜的碳化矽晶圓的製造方法，係包含：磊晶成長步驟，係於上述的碳化矽晶圓的前述成膜面上使磊晶膜成膜。 [發明功效]
根據本發明，能夠製造具有應變、基底面差排或者宏階褶的至少一個以上已被減低之良好的表面之碳化矽種晶。伴隨於此，根據本發明，能夠提供高品質的碳化矽鑄錠、碳化矽晶圓以及附磊晶膜的碳化矽晶圓。
在一併結合圖式以及申請專利範圍時，藉由參酌以下所記載的用以實施發明的形態，能夠明瞭其他的課題、特徵以及優點。
＜1＞發明的概要 以下，使用圖式詳細地說明本發明的較佳實施形態。本發明的技術的範圍並非限定於隨附的圖式所示的實施形態，在申請專利範圍所記載的範圍內能夠適當變更。
首先，一邊參照圖1一邊說明藉由本發明的方法來製造碳化矽種晶11、碳化矽鑄錠12、碳化矽晶圓13以及附磊晶膜的碳化矽晶圓14之情形下的一實施例的概要。
本發明的特徵係在於：藉由對碳化矽單晶體10進行熱處理步驟S1來得到高品質的碳化矽種晶11(圖1)。藉由對碳化矽單晶體10進行熱處理步驟S1，能夠得到已將應變(應變層101)、基底面差排(BPD)、宏階褶(MSB)減低乃至去除之高品質的碳化矽種晶11。
另外，在本發明中，所謂的「碳化矽單晶體」之用語係廣義地包含作為碳化矽種晶11而對鑄錠成長步驟S2供給之前階段的狀態的單晶碳化矽。所謂的「碳化矽單晶體」之用語並非是限定性地指特定狀態的單晶碳化矽。
由於經過熱處理步驟S1後的碳化矽種晶11係應變、BPD以及MSB中的至少一個以上被減低乃至去除，故適用於使高品質的碳化矽鑄錠成長。在本發明中，藉由在碳化矽種晶11上進行使單晶碳化矽結晶成長的鑄錠成長步驟S2，能夠得到高品質的碳化矽鑄錠12(參照圖1)。
在以此種方式所得到的碳化矽鑄錠12中，抑制因存在於碳化矽單晶體10之應變、BPD以及MSB等而起的缺陷的繼承。因此，在此藉由切片步驟S3所切出的碳化矽晶圓13亦變成高品質的碳化矽晶圓(參照圖1)。
通常，在碳化矽晶圓的表面存在有BPD之情形中，BPD會轉移至將此種碳化矽晶圓予以磊晶成長所形成的磊晶膜。然而，在本發明中，應變以及BPD不會露出至碳化矽晶圓13的表面。因此，能抑制BPD轉移至形成於碳化矽晶圓13上的磊晶膜。亦即，根據本發明，能夠製造附磊晶膜的碳化矽晶圓14，該附磊晶膜的碳化矽晶圓14係可製造高性能的碳化矽半導體器件(參照圖1)。 以下更詳細地描述本發明的各個構成。
＜2＞碳化矽單晶體10 以作為碳化矽單晶體10來說，能夠例示將單晶碳化矽加工成薄板狀的碳化矽基板。具體來說，能夠例示從以昇華法等製作之碳化矽鑄錠切片成圓盤狀而得的碳化矽晶圓等。另外，以作為單晶碳化矽的結晶多型(polycrystalline)來說，也能夠採用任意的多型體(polytype)。
通常，經過機械式加工(例如切片或磨削(grinding)／研磨)或雷射加工的碳化矽單晶體10係具有(參照圖8)：應變層101，係導入有傷1011、潛傷1012、應變1013等加工傷害；以及體層(bulk layer)102，係未導入有此種加工傷害。
該應變層101之有無係能夠用SEM(Scanning Electron Microscope；掃描式電子顯微鏡)-EBSD(Electron Back Scattering Diffraction；背向散射電子繞射技術)法、TEM(Transmission Electron Microscope；穿透式電子顯微鏡)、μXRD(Micro X-Ray Diffractometer；微X射線繞射儀)、拉曼分光(Raman spectroscopy)法等來確認。另外，為了使高品質的碳化矽鑄錠成長，較佳為將應變層101去除，使未導入有加工傷害的體層102露出。
又，在已於原子等級(atomic level)平坦化的碳化矽單晶體10的表面係確認到階-台階(step-terrace)構造。該階-台階構造係成為階103與台階104交互排列的階梯構造(參照圖10以及圖12)，該階103是一分子層以上的階差部位，該台階104是露出了{0001}面之平坦部位。
階103係以一分子層(0.25 nm)為最小高度(最小單位)，將該一分子層重疊複數層，藉此形成各種階高度。 在本說明書中的說明裡將以下部分稱作MSB：階103束化(聚束)而巨大化，且具有超過各多型體之一晶胞(unit cell)的高度。
亦即，所謂的MSB在4H-SiC(4H型碳化矽)的情形是指超過四分子層(五分子層以上)而聚束了的階103。又，在6H-SiC(6H型碳化矽)的情形是指超過六分子層(七分子層以上)而聚束了的階103。
當因MSB而起的缺陷繼承至碳化矽鑄錠時，會致使碳化矽半導體器件的性能降低。因此，期望MSB不要形成在碳化矽種晶11的表面。
＜3＞熱處理步驟S1 熱處理步驟S1係下述步驟：在包含矽元素以及碳元素之氛圍下將碳化矽單晶體10予以熱處理。經過熱處理步驟S1的碳化矽種晶11係具有應變(應變層101)、BPD以及MSB之中的至少一個以上已被減低的表面。因此，在屬於後續的步驟之鑄錠成長步驟S2中，能夠抑制因碳化矽種晶11之應變、BPD以及MSB而起的缺陷被繼承至碳化矽鑄錠12之情形。亦即，能夠製造高品質的碳化矽鑄錠12。
具體來說，熱處理步驟S1係能夠例示使碳化矽單晶體10與碳化矽材料相對地進行加熱的形態。亦即，熱處理步驟S1係能夠包含：蝕刻步驟，係將矽元素以及碳元素從碳化矽單晶體10往碳化矽材料輸送來將碳化矽單晶體10予以蝕刻；以及結晶成長步驟，係與蝕刻步驟相反地將矽元素以及碳元素從碳化矽材料往碳化矽單晶體10輸送來使碳化矽單晶體10結晶成長。 另外，熱處理步驟S1之具體的態樣只要是能夠將碳化矽單晶體10所含的應變層101、BPD以及MSB予以減低乃至去除之步驟的話，則不特別限定。
以作為輸送該蝕刻步驟以及該結晶成長步驟中的矽元素以及碳元素之驅動力來說，能夠採用被設置於碳化矽單晶體10與碳化矽材料之間的溫度梯度或化學位能(chemical potential)差。
碳化矽材料係由以下的碳化矽所構成：與碳化矽單晶體10相對地進行加熱，藉此能夠在與碳化矽單晶體10之間接受或交付矽元素與碳元素。例如，能夠採用碳化矽製的容器(本體容器20)或碳化矽製的基板(碳化矽構件)。另外，以作為該碳化矽材料的結晶多型來說，能夠採用任意的多型體，也可以採用多晶碳化矽。
碳化矽單晶體10與碳化矽材料較佳為被配置於準密閉空間地進行加熱。藉由在準密閉空間內進行矽元素以及碳元素之接受或交付，能夠使碳化矽單晶體10的表面蝕刻以及成長而形成應變層101、BPD以及MSB之中至少一個以上已被減低的表面。 另外，本說明書中的「準密閉空間」係指以下空間：容器內能夠抽真空，也能夠將已在容器內產生的蒸氣之至少一部分封入。
以下，一邊參照圖2至圖4一邊詳述熱處理步驟S1之一較佳形態。 熱處理步驟S1之一較佳態樣係能夠主要區分為(參照圖2)：蝕刻步驟，係將碳化矽單晶體10的表面予以蝕刻；以及結晶成長步驟，係於碳化矽單晶體10上與單晶碳化矽結晶成長。
(蝕刻步驟) 根據蝕刻步驟(位於圖2之左側的步驟)，能夠將存在於碳化矽單晶體10的表面之應變層101以及／或者MSB減低乃至去除。
圖3是顯示蝕刻步驟的概要之說明圖。在該蝕刻步驟中，將碳化矽單晶體10配置在碳化矽材料已露出的準密閉空間，以1400℃以上至2300℃以下的溫度範圍進行加熱，藉此持續地進行以下1)至5)的反應，結果認定蝕刻有在進行。
1)　SiC(s)→Si(v)+C(s) 2)　2C(s)+Si(v)→SiC2 (v) 3)　C(s)+2Si(v)→Si2 C(v) 4)　Si(v)+SiC2 (v)→2SiC(s) 5)　Si2 C(v)→Si(v)+SiC(s)
1)的說明：碳化矽單晶體10(SiC(s))被加熱，藉此矽原子(Si(v))因熱分解而從碳化矽單晶體10的表面脫離(矽原子昇華步驟)。 2)以及3)的說明：藉著矽原子(Si(v))脫離而殘留在碳化矽單晶體10的表面之碳(C(s))係與準密閉空間內的矽蒸氣(Si(v))反應。結果，碳(C(s))係成為Si2 C或者是SiC2 等而從碳化矽單晶體10的表面昇華(碳原子昇華步驟)。 4)以及5)的說明：已昇華的Si2 C或者是SiC2 等係藉由溫度梯度而到達準密閉空間內的碳化矽材料且成長。
如此，蝕刻步驟係包含：矽原子昇華步驟，係使矽原子從碳化矽單晶體10的表面熱昇華；以及碳原子昇華步驟，係使殘留在碳化矽單晶體10之表面的碳原子與準密閉空間內的矽蒸氣反應，藉此使殘留在碳化矽單晶體10之表面的碳原子從碳化矽單晶體10的表面昇華。
較佳為蝕刻步驟係以碳化矽單晶體10位於溫度梯度之高溫側且碳化矽材料位於溫度梯度之低溫側的方式進行加熱。藉此，於碳化矽單晶體10與碳化矽材料之間形成有蝕刻空間X，能夠把溫度梯度作為驅動力來將碳化矽單晶體10的表面予以蝕刻。
(結晶成長步驟) 根據結晶成長步驟(位於圖2之右側的步驟)，能夠將存在於碳化矽單晶體10之表面的BPD轉換成其他的差排，能夠將在碳化矽種晶11之表面露出的BPD減低乃至去除。 又，能夠將碳化矽種晶11之表面的MSB減低乃至去除。
圖4是顯示結晶成長步驟的概要之說明圖。在該結晶成長步驟中，將碳化矽單晶體10配置在碳化矽材料已露出的準密閉空間，以1400℃以上至2300℃以下的溫度範圍進行加熱，藉此持續地進行以下1)至5)的反應，結果認定結晶成長有在進行。
1)　Poly-SiC(s)→Si(v)+C(s) 2)　2C(s)+Si(v)→SiC2 (v) 3)　C(s)+2Si(v)→Si2 C(v) 4)　Si(v)+SiC2 (v)→2SiC(s) 5)　Si2 C(v)→Si(v)+SiC(s)
1)的說明：碳化矽材料(Poly-SiC(s))被加熱，藉此矽原子(Si(v))因熱分解而從碳化矽脫離。 2)以及3)的說明：藉著矽原子(Si(v))脫離而殘留的碳(C(s))係與準密閉空間內的矽蒸氣(Si(v))反應。結果，碳(C(s))係成為Si2 C或者是SiC2 等而在準密閉空間內昇華。 4)以及5)的說明：已昇華的Si2 C或者是SiC2 等係藉由溫度梯度(或化學位能差)而到達／擴散至碳化矽單晶體10的台階並到達階，藉此繼承基底之碳化矽單晶體10的多型而成長(階流動成長(step-flow growth))。
如此，結晶成長步驟係包含：矽原子昇華步驟，係使矽原子從碳化矽材料的表面熱昇華；碳原子昇華步驟，係使殘留在碳化矽材料之表面的碳原子與準密閉空間內的矽蒸氣反應，藉此使殘留在碳化矽材料之表面的碳原子昇華；原料輸送步驟，係把溫度梯度以及／或者化學位能差作為驅動力來將原料(矽原子以及碳原子)輸送到碳化矽單晶體10的表面；以及階流動成長步驟，係原料到達碳化矽單晶體10的階而成長。
較佳為結晶成長步驟係以碳化矽材料位於溫度梯度之高溫側且碳化矽單晶體10位於溫度梯度之低溫側的方式進行加熱。藉此，於碳化矽單晶體10與碳化矽材料之間形成有原料供給空間Y，能夠把溫度梯度作為驅動力來使碳化矽單晶體10結晶成長。
另外，在對碳化矽單晶體10採用單晶碳化矽且對碳化矽材料採用多晶碳化矽之情形下，能夠把在多晶碳化矽與單晶碳化矽之表面產生的分壓差(化學位能差)作為原料輸送的驅動力進行結晶成長。在該情形下，可以設置溫度梯度，也可以不設置溫度梯度。
到以上為止，將熱處理步驟S1主要區分為蝕刻步驟與結晶成長步驟而進行了說明。然而，從加熱碳化矽單晶體10的環境之觀點出發，也能夠將熱處理步驟S1分類成兩種類。
亦即，如區分為圖2之上下方向所示，熱處理步驟S1係能夠分類成將碳化矽單晶體10在碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境下予以加熱的形態以及在碳化矽-碳平衡蒸氣壓環境下予以加熱的形態。
在此，所謂的碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境係指碳化矽(固體)與矽(液相)經由氣相而成為相平衡狀態時的蒸氣壓環境。 又，碳化矽-碳平衡蒸氣壓環境係指碳化矽(固相)與碳(固相)經由氣相而成為相平衡狀態時的蒸氣壓環境。
另外，本說明書中的碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境以及碳化矽-碳平衡蒸氣壓環境係指包含：近熱平衡蒸氣壓環境，係滿足從理論的熱平衡環境所導出的成長速度與成長溫度之關係。
碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境之氣相中的原子數比Si／C係比碳化矽-碳平衡蒸氣壓環境之氣相中的原子數比Si／C還大。
碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境係能夠藉由在原子數比Si／C超過1的準密閉空間將前述碳化矽單晶體10配置且加熱來形成。例如，在滿足化學計量比1：1之碳化矽製的容器(本體容器20)內配置了滿足化學計量比1：1之碳化矽單晶體10、滿足化學計量比1：1之碳化矽材料以及矽蒸氣供給源(矽丸(Si pellet)等)之情形下，準密閉空間內的原子數比Si／C係超過1。
碳化矽-碳平衡蒸氣壓環境係能夠藉由在原子數比Si／C為1以下的準密閉空間將前述碳化矽單晶體10配置且加熱來形成。例如，在滿足化學計量比1：1之碳化矽製的容器(本體容器20)內配置了滿足化學計量比1：1之碳化矽單晶體10以及滿足化學計量比1：1之碳化矽材料之情形下，本體容器20內的原子數比Si／C係成為1。又，也可以配置碳蒸氣供給源(碳丸等)來將原子數比Si／C設成1以下。
如上述般，熱處理步驟S1係能夠用以下觀點分類：(1)是蝕刻步驟還是結晶成長步驟，(2)是在碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境下進行熱處理還是在碳化矽-碳平衡蒸氣壓環境下進行熱處理。若將該分類之組合與功效連結，能夠分類成以下四種類。
在碳化矽-碳平衡蒸氣壓環境下進行蝕刻步驟之形態中，能夠藉由蝕刻來去除碳化矽單晶體10的應變層101，且於蝕刻後的表面係形成有MSB。因此，分類成蝕刻褶步驟S111(圖2左下)。
在碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境下進行蝕刻步驟之態樣中，能夠藉由蝕刻來去除碳化矽單晶體10的應變層101，且於蝕刻後的表面未形成有MSB。因此，分類成蝕刻平坦化步驟S121(圖2左上)。
另外，在蝕刻褶步驟S111與蝕刻平坦化步驟S121中，由於能夠將碳化矽單晶體10的應變層101減低乃至去除，故整合分類成應變層去除步驟S11(圖2左側)。
在碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境下進行結晶成長步驟之形態中，能夠在碳化矽單晶體10上形成MSB已被減低乃至去除的成長層105。因此，分類成成長平坦化步驟S122(圖2右上)。
另外，在蝕刻平坦化步驟S121與成長平坦化步驟S122中，由於能夠將MSB減低乃至去除，故整合分類成平坦化步驟S12(圖2上側)。
在碳化矽-碳平衡蒸氣壓環境下進行結晶成長步驟之形態中，能夠將成長層105中的BPD減低乃至去除。因此，分類成基底面差排減低步驟S13(圖2右下)。
(製造裝置) 接下來，對能夠實現上述四種分類的製造裝置之形態進行說明。 以下，針對使用本體容器20的形態作為一較佳實施形態來進行說明，本體容器20係能夠在包含矽元素以及碳元素之氛圍下將碳化矽單晶體10予以熱處理。又，只要是形成與本體容器20同樣之環境的裝置構成則當然能夠採用。具體來說，只要是能夠在準密閉空間內形成矽元素以及碳元素的氛圍之裝置構成則能夠採用。
本體容器20較佳為碳化矽材料在內部空間露出的構成。在本實施形態中，本體容器20之整體係由碳化矽材料(多晶碳化矽)所構成。藉由將由此種材料所構成之本體容器20加熱，能夠使包含矽元素以及碳元素之氛圍在內部(準密閉空間)產生。
加熱處理過的本體容器20內之環境較期望為包含矽元素的氣相種以及包含碳元素的氣相種之混合系的蒸氣壓環境。以作為該包含矽元素的氣相種來說，能夠例示Si、Si2 、Si3 、Si2 C、SiC2 、SiC。又，以作為包含碳元素的氣相種來說，能夠例示Si2 C、SiC2 、SiC、C。亦即，成為碳化矽系氣體存在於本體容器20內的狀態。
另外，只要是在本體容器20之加熱處理時使包含矽元素之氣相種以及包含碳元素之氣相種的蒸氣壓在內部空間產生之構成，則能夠採用該構成。例如，能夠顯示碳化矽材料在內表面的一部分露出的構成、在本體容器20內分開配置碳化矽材料(碳化矽製的基板等)的構成。
熱處理步驟S1較佳為設成以下形態：將碳化矽單晶體10收容在本體容器20之內部且以在內部形成有溫度梯度之方式將本體容器20加熱。以下，一邊參照圖5以及圖6，一邊對以在內部形成有溫度梯度之方式加熱本體容器20之情形下的裝置構成(本體容器20、加熱爐30、高熔點容器40)加以說明。
如圖5所示，本體容器20是具備能夠互相地嵌合的上容器21與下容器22之嵌合容器。於上容器21與下容器22的嵌合部係形成有微小的間隙23，且構成為能夠從該間隙23進行本體容器20內的排氣(抽真空)。亦即，本體容器20的內部係成為準密閉空間。
加熱爐30係具有能夠在包含矽元素之氛圍下設置溫度梯度來加熱本體容器20之構成。如圖6所示，具體來說，加熱爐30係具備：主加熱室31，係能夠將被處理物(碳化矽單晶體10等)加熱到1000℃以上至2300℃以下的溫度；預備加熱室32，係能夠將被處理物預備加熱到500℃以上的溫度；高熔點容器40，係能夠收容本體容器20；以及移動機構33(移動台)，係能夠將高熔點容器40從預備加熱室32往主加熱室31移動。
主加熱室31係在俯視剖視觀看時形成為正六角形，且於主加熱室31的內側配置有高熔點容器40。 於主加熱室31的內部係具備有加熱單元34(網目加熱器(mesh heater))。又，於主加熱室31的側壁以及／或者天花板係固定有多層熱反射金屬板(未圖示)。該多層熱反射金屬板係以使加熱單元34的熱朝向主加熱室31的大致中央部反射的方式所構成。
藉此，在主加熱室31內，以將收容有被處理物之高熔點容器40包圍的方式配置有加熱單元34，進一步地在高熔點容器40的外側配置多層熱反射金屬板，藉此能夠升溫到1000℃以上至2300℃以下的溫度。 另外，以作為加熱單元34來說，能夠使用例如電阻加熱式的加熱器或高頻率感應加熱式的加熱器。
又，加熱單元34也可以採用能夠在高熔點容器40內形成溫度梯度之構成。例如，加熱單元34也可以在上側(或者是下側)配置多個加熱器地構成。又，加熱單元34可以用寬度隨著朝向上側(或者是下側)而變大的方式構成。或者是，加熱單元34也可以用能夠隨著朝向上側(或者是下側)而將所供給的電力增大的方式構成。
又，於主加熱室31係連接有：真空形成用閥35，係進行主加熱室31內的排氣；惰性氣體注入用閥36，係對主加熱室31內導入惰性氣體；以及真空計37，係測定主加熱室31內的真空度。
真空形成用閥35係與將主加熱室31內予以排氣並抽真空的抽真空泵連接(未圖示)。藉由真空形成用閥35以及抽真空泵，主加熱室31內的真空度係能夠調整至例如10 Pa以下，更佳為1 Pa以下，再更佳為10-3 Pa以下。以作為該抽真空泵來說，能夠例示渦輪分子泵(turbomolecular pump)。
惰性氣體注入用閥36係與惰性氣體供給源連接(未圖示)。藉由該惰性氣體注入用閥36以及惰性氣體供給源，能夠以10-5 Pa至10000 Pa的範圍對主加熱室31內導入惰性氣體。以作為該惰性氣體來說，能夠選擇Ar、He、N2 等。
預備加熱室32係與主加熱室31連接，且藉由移動機構33構成為能夠移動高熔點容器40。另外，以本實施形態的預備加熱室32來說，以能夠藉由主加熱室31之加熱單元34的餘熱而升溫的方式所構成。例如，在將主加熱室31升溫到2000℃之情形下，預備加熱室32係被升溫到1000℃左右，能夠進行被處理物(碳化矽單晶體10、本體容器20、高熔點容器40等)的脫氣處理。
移動機構33係構成為能夠載置高熔點容器40而在主加熱室31與預備加熱室32之間移動。由於由該移動機構33所進行的主加熱室31與預備加熱室32之間的搬運以最短1分鐘左右完成，因此能夠實現1 ℃至1000 ℃／min的升溫／降溫。 如此，由於能在本製造裝置中進行急速升溫以及急速降溫，因此能夠觀察升溫中以及降溫中的不具有低溫成長歷程之表面形狀，而這在習知的裝置上是困難的。 又，在圖6中雖將預備加熱室32配置在主加熱室31的下方，但也可不限於此地配置於任意方向。
又，本實施形態的移動機構33是載置高熔點容器40的移動台。讓微小的熱從該移動台與高熔點容器40的接觸部散逸。藉此，能夠在高熔點容器40內形成溫度梯度。
在本實施形態的加熱爐30中，由於高熔點容器40的底部與移動台接觸，因此以溫度從高熔點容器40的上容器41朝向下容器42而下降的方式設有溫度梯度。 另外，該溫度梯度的方向能夠藉由將移動台與高熔點容器40之接觸部的位置予以變更來設定成任意的方向。例如，在對移動台採用垂吊式等而將接觸部設於高熔點容器40的天花板之情形下，熱會往上方向散逸。因此對溫度梯度來說，以溫度從高熔點容器40的上容器41朝向下容器42而上升的方式設有溫度梯度。另外，該溫度梯度較期望為沿著碳化矽單晶體10的表背方向所形成。 又，也可以如上述般，藉由加熱單元34的構成來形成溫度梯度。
加熱爐30內的包含矽元素之氛圍係使用高熔點容器40以及矽蒸氣供給源44來形成。例如，只要是能夠在本體容器20的周圍形成包含矽元素之氛圍的方法，則能夠在碳化矽種晶11的製造裝置中採用。
高熔點容器40係包含高熔點材料而構成。例如，能夠例示：屬於泛用耐熱構件的C；屬於高熔點金屬的W、Re、Os、Ta、Mo；屬於碳化物的Ta9 C8 、HfC、TaC、NbC、ZrC、Ta2 C、TiC、WC、MoC；屬於氮化物的HfN、TaN、BN、Ta2 N、ZrN、TiN；屬於硼化物的HfB2 、TaB2 、ZrB2 、NB2 、TiB2 ；多晶碳化矽等。
與本體容器20同樣地，高熔點容器40是具備能夠互相地嵌合的上容器41與下容器42的嵌合容器，且構成為能夠收容本體容器20。於上容器41與下容器42的嵌合部係形成有微小的間隙43，且構成為能夠從該間隙43進行高熔點容器40內的排氣(抽真空)。亦即，與本體容器20同樣地，較佳為高熔點容器40的內部係成為準密閉空間。
高熔點容器40係具有：矽蒸氣供給源44，係能夠對高熔點容器40內供給矽蒸氣。矽蒸氣供給源44只要是在加熱處理時使矽蒸氣在高熔點容器40內產生的構成即可。以作為該矽蒸氣供給源44來說，能夠例示固體的矽(單晶矽片或矽粉末等的矽丸)或矽化合物。
在本實施形態的碳化矽種晶11的製造裝置中，採用碳化鉭(TaC)作為高熔點容器40的材料，且採用矽化鉭(tantalum silicide)作為矽蒸氣供給源44。亦即，如圖5所示般構成為：於高熔點容器40的內側形成有矽化鉭層，於加熱處理時矽蒸氣從矽化鉭層對容器內供給。藉此，於高熔點容器40內形成有矽蒸氣壓環境，能夠在包含矽元素之氛圍下加熱本體容器20。 除此之外，只要是在加熱處理時於高熔點容器40內形成有包含矽元素之氛圍的構成則能夠採用。
根據本實施形態的碳化矽種晶11的製造裝置，藉由將本體容器20在包含矽元素之氛圍(例如矽蒸氣壓環境)下予以加熱，能夠抑制包含矽元素之氣相種從本體容器20內被排氣之情形。亦即，藉由使本體容器20內的包含矽元素之氣相種的蒸氣壓與本體容器20外的包含矽元素之氣相種的蒸氣壓平衡，能夠維持本體容器20內的環境。
又，根據本實施形態的碳化矽種晶11的製造裝置，本體容器20係由多晶碳化矽所構成。藉由設為此種構成，在使用加熱爐30將本體容器20予以加熱時，能夠使包含矽元素之氣相種以及包含碳元素之氣相種的蒸氣在本體容器20內產生。
(實現熱處理步驟S1之裝置構成) 對於實現上述四種類的分類(在碳化矽-碳平衡蒸氣壓環境下的蝕刻(圖2左下)、在碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境下的蝕刻(圖2左上)、在碳化矽-碳平衡蒸氣壓環境下的結晶成長(圖2右下)、在碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境下的結晶成長(圖2右上))之裝置構成的概要，參照圖7詳細地進行說明。
將用以實現蝕刻步驟之裝置構成的概要圖示於圖7的左側。如圖7左側所示，本體容器20係具有：蝕刻空間X，係碳化矽單晶體10位於溫度梯度之高溫側且碳化矽材料(本體容器20的一部分)位於溫度梯度之低溫側。亦即，藉著由加熱爐30所形成之溫度梯度，碳化矽單晶體10被配置於比碳化矽材料(例如下容器22的底面)還高溫的位置，藉此形成有蝕刻空間X。
蝕刻空間X是把被設置於碳化矽單晶體10與本體容器20之間的溫度差當作驅動力來將碳化矽單晶體10的表面之矽原子以及碳原子對本體容器20輸送之空間。 例如，在將碳化矽單晶體10之表面的溫度與相對於碳化矽單晶體10之表面的下容器22之底面的溫度予以比較時，以碳化矽單晶體10的表面側的溫度變高且下容器22的底面側的溫度變低的方式加熱本體容器20(參照圖7左側)。如此，藉由在碳化矽單晶體10的表面與下容器22的底面之間形成已設置了溫度差的空間(蝕刻空間X)，能夠把溫度差作為驅動力來輸送矽原子以及碳原子，將碳化矽單晶體10的表面予以蝕刻(圖7左側的反白箭頭為輸送的方向)。
本體容器20也可以具有：基板保持具24，係被設置於碳化矽單晶體10與本體容器20之間。
本實施形態的加熱爐30是形成溫度會從本體容器20的上容器21朝向下容器22而下降的溫度梯度而能夠進行加熱的構成。因此，也可以將能夠保持碳化矽單晶體10的基板保持具24設置在碳化矽單晶體10與下容器22之間，以在碳化矽單晶體10與下容器22之間形成蝕刻空間X。
基板保持具24只要是能夠將碳化矽單晶體10的至少一部分保持在本體容器20之中空部位的構成即可。例如，一點支持、三點支持、將外周緣予以支持的構成、將一部分予以挾持的構成等，只要是慣用的支持機構則當然能夠採用。以作為該基板保持具24的材料來說，能夠採用碳化矽材料、高熔點金屬材料。
另外，也可以因應加熱爐30之溫度梯度的方向而不設置基板保持具24。例如，在加熱爐30形成使溫度從下容器22朝向上容器21而下降的溫度梯度之情形下，也可以(不設置基板保持具24地)在下容器22的底面配置碳化矽單晶體10。
接下來，將用以實現結晶成長步驟之裝置構成的概要圖示於圖7的右側。如圖7的右側所示，本體容器20係具有：原料供給空間Y，係碳化矽單晶體10位於溫度梯度之低溫側且碳化矽材料(本體容器20的一部分)位於溫度梯度之高溫側。亦即，藉著由加熱爐30所形成之溫度梯度，碳化矽單晶體10被配置於比碳化矽材料(例如上容器21的頂面)還低溫的位置，藉此形成有原料供給空間Y。
亦即，於原料供給空間Y內除了存在有碳化矽單晶體10還存在有成為原料的矽原子供給源以及碳原子供給源。然後，藉由將它們加熱，將作為碳化矽單晶體10之原料的矽原子以及碳原子供給至原料供給空間Y內。該矽原子以及碳原子係被輸送到碳化矽單晶體10的表面且再結晶化，藉此形成有成長層105(圖7的右側的黑箭頭係顯示輸送的方向)。
在本實施例中，將本體容器20之至少一部分以多晶碳化矽(Poly-SiC)形成，藉此將本體容器20自身設成矽原子供給源以及碳原子供給源。 另外，以作為矽原子供給源以及碳原子供給源來說，能夠採用矽基板等能夠供給矽原子的材料、石墨等能夠供給碳原子的材料、碳化矽基板等能夠供給矽原子以及碳原子的材料。
該矽原子供給源以及碳原子供給源之配置並不限於此形態，只要是能夠對原料供給空間Y內供給矽原子以及碳原子的形態即可。 另外，在對原料使用多晶碳化矽之情形下，能夠將多晶碳化矽(原料)與單晶碳化矽(碳化矽單晶體10)之蒸氣壓差(化學位能差)作為成長驅動力。
又，於原料供給空間Y內係設有溫度會朝向碳化矽單晶體10而下降的溫度梯度。由於把該溫度梯度作為成長驅動力而發生矽原子以及碳原子往碳化矽單晶體10的輸送，故成長層105的成長速度會上升(圖7的右側的黑箭頭係顯示輸送的方向)。
進一步地，為了使矽原子與碳原子有效率地到達碳化矽單晶體10，也可以使矽原子供給源以及碳原子供給源靠近碳化矽單晶體10。在圖7的右側的構成中，能夠設成使多晶碳化矽製的上容器21與碳化矽單晶體10平行地靠近配置之形態，該多晶碳化矽製的上容器21係成為矽原子供給源以及碳原子供給源。
該碳化矽單晶體10的表面與上容器21的頂面之距離較佳為設定成100 mm以下，更佳為設定成10 mm以下，再更佳為設定成2.7 mm以下。又，較佳為設定成0.7 mm以上，更佳為設定成1.2 mm以上，再更佳為設定成1.7 mm以上。
另外，蝕刻空間X以及原料供給空間Y係較期望為經由矽蒸氣壓空間Z而排氣(抽真空)。亦即，較期望為在具有矽蒸氣壓空間Z之高熔點容器40內配置具有蝕刻空間X以及／或者原料供給空間Y之本體容器20，進一步地在該本體容器20內配置碳化矽單晶體10。
接下來，將用以實現碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境之裝置構成的概要圖示於圖7的上側。如圖7的上側所示，碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境係能夠藉由在原子數比Si／C超過1的準密閉空間將碳化矽單晶體10配置且加熱來形成。
例如，用圖7的左上的形態來說明的話，在滿足化學計量比1：1之多晶碳化矽的本體容器20內配置了滿足化學計量比1：1之碳化矽單晶體10、滿足化學計量比1：1之碳化矽製的基板保持具24以及矽蒸氣供給源25(矽丸等)之情形下，本體容器20內的原子數比Si／C係超過1。藉由加熱該本體容器20，本體容器20內係接近碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境。
將用以實現碳化矽-碳平衡蒸氣壓環境之裝置構成的概要圖示於圖7的下側。如圖7的下側所示，碳化矽-碳平衡蒸氣壓環境係能夠藉由在原子數比Si／C為1以下的準密閉空間將碳化矽單晶體10配置且加熱來形成。
例如，用圖7的左下的形態來說明的話，在滿足化學計量比1：1之多晶碳化矽的本體容器20內配置了滿足化學計量比1：1之碳化矽單晶體10以及滿足化學計量比1：1之碳化矽製的基板保持具24之情形下，本體容器20內的原子數比Si／C係成為1或者是1以下。藉由加熱該本體容器20，本體容器20內係接近碳化矽-碳平衡蒸氣壓環境。
又，為了降低本體容器20內的原子數比Si／C，可以將碳蒸氣供給源分開配置，也可以採用包含碳蒸氣供給源的本體容器20以及／或者基板保持具24。以作為該碳蒸氣供給源來說，能夠例示固體的碳(碳基板或碳粉末等的碳丸)或碳化合物。
藉由設成在碳化矽-碳平衡蒸氣壓環境下將進行蝕刻的熱處理步驟S1予以執行之形態，能夠得到碳化矽單晶體10的應變層101已被去除的碳化矽種晶11。 又，藉由設成在碳化矽-碳平衡蒸氣壓環境下將進行結晶成長的熱處理步驟S1予以執行之形態，能夠得到具有BPD已被減低乃至去除的成長層105之高品質的碳化矽種晶11。
藉此，在屬於後續的步驟之鑄錠成長步驟S2中，能夠抑制因碳化矽單晶體10之應變(應變層101)而起的缺陷產生、能夠抑制碳化矽單晶體10的BPD被繼承之情形。
另一方面，藉由設成在碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境下將進行蝕刻或結晶成長的熱處理步驟S1予以執行之形態，能夠將碳化矽單晶體10的表面予以平坦化。亦即，能夠得到已將MSB減低乃至去除的碳化矽種晶11。結果，藉由屬於後續的步驟之鑄錠成長步驟S2，能夠抑制因MSB而起的缺陷被繼承至碳化矽鑄錠之情形。
接下來，參照圖8至圖15，對使用了本實施形態的製造裝置的應變層去除步驟S11、平坦化步驟S12以及基底面差排減低步驟S13分別進行詳述。
＜3-1＞應變層去除步驟S11 如圖8所示，應變層去除步驟S11是將被導入於碳化矽單晶體10的應變層101予以去除的步驟。以下，針對應變層去除步驟S11加以說明，與上述的熱處理步驟S1相關之概括性說明重複的部分則省略說明。
如圖9所示，應變層去除步驟S11係下述步驟(蝕刻褶步驟S111)：在原子數比Si／C為1以下的準密閉空間內使碳化矽單晶體10與碳化矽材料(多晶碳化矽製的上容器21)相對地配置，以碳化矽單晶體10成為高溫側且碳化矽材料成為低溫側的方式進行加熱。
或者是，應變層去除步驟S11係下述步驟(蝕刻平坦化步驟S121)：在原子數比Si／C超過1的準密閉空間內使碳化矽單晶體10與碳化矽材料(多晶碳化矽製的上容器21)相對地配置，以碳化矽單晶體10成為高溫側且碳化矽材料成為低溫側的方式進行加熱。
換句話說為下述步驟：使碳化矽單晶體10與碳化矽材料相對地配置，在碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境下或是碳化矽-碳平衡蒸氣壓環境下以碳化矽單晶體10成為高溫側且碳化矽材料成為低溫側的方式進行加熱。
如此地使被配置於溫度梯度之高溫側的碳化矽單晶體10與被配置於溫度梯度之低溫側的本體容器20的一部分相對且進行熱處理，藉此將原子從碳化矽單晶體10往本體容器20輸送，達成碳化矽單晶體10的蝕刻。
亦即，使碳化矽單晶體10之表面與比該碳化矽單晶體10之表面的溫度還低之本體容器20的底面相對地配置，藉此在它們之間形成蝕刻空間X。在該蝕刻空間X中，把加熱爐30所形成的溫度梯度作為驅動力而發生原子的輸送，結果能夠將碳化矽單晶體10予以蝕刻。
另一方面，在碳化矽單晶體10之被蝕刻的表面的相反側(背面側)中，也可以使碳化矽單晶體10的背面與溫度比該碳化矽單晶體10的背面還高之本體容器20的頂面相對地配置，藉此在它們之間形成原料供給空間Y。在該原料供給空間Y中，把加熱爐30所形成的溫度梯度作為驅動力而發生原料的輸送，結果能夠在碳化矽單晶體10的背面側形成成長層105。另外，在該應變層去除步驟S11中，也可以使碳化矽單晶體10的背面側與本體容器20的頂面接觸等來採用不形成原料供給空間Y之構成。
又，本體容器20係被配置於形成有包含矽元素之氛圍的矽蒸氣壓空間Z內。如此，於矽蒸氣壓空間Z內配置有本體容器20，且本體容器20內係經由矽蒸氣壓環境之空間而被排氣(抽真空)，藉此能夠抑制矽原子從本體容器20內減少之情形。藉此，能夠長時間維持本體容器20內之較佳的原子數比Si／C。
亦即，在不經由矽蒸氣壓空間Z地從蝕刻空間X以及原料供給空間Y進行直接排氣之情形下，矽原子會被從間隙23排氣。在該情形下，蝕刻空間X以及原料供給空間Y內的原子數比Si／C會顯著減少。 另一方面，在經由矽蒸氣壓環境之矽蒸氣壓空間Z來將本體容器20內予以排氣之情形下，能夠抑制矽原子被從蝕刻空間X以及原料供給空間Y排氣的情形，以保持本體容器20內的原子數比Si／C。
應變層去除步驟S11中的蝕刻溫度較佳為以1400℃至2300℃的範圍設定，更佳為以1600℃至2000℃的範圍設定。 應變層去除步驟S11中的蝕刻速度係能夠藉由上述溫度區域來控制，能夠在0.001 μm／min至2 μm／min的範圍選擇。 以應變層去除步驟S11中的蝕刻量來說，只要是能夠將碳化矽單晶體10的應變層101予以去除的蝕刻量則能夠採用。以作為該蝕刻量來說能夠例示0.1 μm以上至20 μm以下，也能夠因應需求來應用。 應變層去除步驟S11中的蝕刻時間係能夠以成為所期望之蝕刻量的方式設定成任意的時間。例如，在蝕刻速度為1 μm／min時欲將蝕刻量設成1 μm之情形下，蝕刻時間係成為1分鐘。 應變層去除步驟S11中的溫度梯度係在蝕刻空間X中以0.1℃／mm至5℃／mm的範圍設定。
以上，使用圖9來對在原子數比Si／C為1以下的準密閉空間內使碳化矽單晶體10與碳化矽材料相對而進行蝕刻之情形(蝕刻褶步驟S111)加以說明。 另外，即使是在原子數比Si／C超過1的準密閉空間內使碳化矽單晶體10與碳化矽材料相對而進行蝕刻之情形下(蝕刻平坦化步驟S121)，也同樣地能夠去除應變層101。
如圖8所示，藉由進行以上已說明的應變層去除步驟S11，能夠製造應變層101已被減低乃至去除的碳化矽種晶11。
＜3-2＞平坦化步驟S12 如圖10以及圖12所示，平坦化步驟S12係下述步驟：將形成於碳化矽種晶11之表面的MSB予以分解／去除。如上所述，於平坦化步驟S12係較佳地例示有蝕刻平坦化步驟S121與成長平坦化步驟S122。以下，針對平坦化步驟S12加以說明，與上述的熱處理步驟S1相關之概括性說明重複的部分則省略說明。
＜3-2-1＞蝕刻平坦化步驟S121 如圖10所示，蝕刻平坦化步驟S121係下述步驟：將形成有MSB的碳化矽單晶體10的表面予以蝕刻，藉此將MSB減低乃至去除。
如圖11所示，蝕刻平坦化步驟S121係下述步驟：在原子數比Si／C超過1的準密閉空間內使碳化矽單晶體10與碳化矽材料(多晶碳化矽製的下容器22)相對地配置，以碳化矽單晶體10成為高溫側且碳化矽材料成為低溫側的方式進行加熱。 換句話說為下述步驟：使碳化矽單晶體10與碳化矽材料相對地配置，以碳化矽單晶體10成為高溫側且碳化矽材料成為低溫側的方式在碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境下進行加熱。
用以實現該蝕刻平坦化步驟S121的裝置構成是在應變層去除步驟S11的本體容器20內進一步地配置矽蒸氣供給源25的構成。藉由配置該矽蒸氣供給源25，能夠在碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境下將碳化矽單晶體10加熱。 與應變層去除步驟S11相關之概括性說明重複的部分則適當省略說明。
蝕刻平坦化步驟S121中的蝕刻溫度較佳為以1400℃至2300℃的範圍設定，更佳為以1600℃至2000℃的範圍設定。 蝕刻平坦化步驟S121中的蝕刻速度係能夠藉由上述溫度區域來控制，能夠在0.001 μm／min至2 μm／min的範圍選擇。 蝕刻平坦化步驟S121中的蝕刻量只要是能夠將碳化矽單晶體10的MSB予以分解的蝕刻量則能夠採用。以作為該蝕刻量來說，能夠例示0.1 μm以上至20 μm以下。 蝕刻平坦化步驟S121中的蝕刻時間係能夠以成為所期望之蝕刻量的方式設定成任意的時間。例如，在蝕刻速度為1 μm／min時欲將蝕刻量設成1 μm之情形下，蝕刻時間係成為1分鐘。 蝕刻平坦化步驟S121中的溫度梯度於蝕刻空間X中係以0.1℃／mm至5℃／mm的範圍所設定。
如圖10所示，根據蝕刻平坦化步驟S121，藉由將碳化矽單晶體10的表面予以蝕刻，能夠製造MSB已被減低乃至去除的碳化矽種晶11。
＜3-2-2＞成長平坦化步驟S122 如圖12所示，成長平坦化步驟S122係下述步驟：使形成有MSB的碳化矽單晶體10的表面結晶成長，藉此形成MSB已被減低乃至去除的成長層105。
如圖13所示，成長平坦化步驟S122係下述步驟：在原子數比Si／C超過1的準密閉空間內使碳化矽單晶體10與碳化矽材料(多晶碳化矽製的上容器21)相對地配置，以碳化矽單晶體10成為低溫側且碳化矽材料成為高溫側的方式進行加熱。 換句話說為下述步驟：使碳化矽單晶體10與碳化矽材料相對地配置，以碳化矽單晶體10成為低溫側且碳化矽材料成為高溫側的方式在碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境下進行加熱。
如此，使被配置於溫度梯度之低溫側的碳化矽單晶體10與被配置於溫度梯度之高溫側的本體容器20的一部分相對且進行熱處理，藉此將原料從本體容器20往碳化矽單晶體10輸送來形成成長層105。
亦即，使碳化矽單晶體10的表面與溫度比該碳化矽單晶體10的表面還高之本體容器20的頂面相對地配置，藉此在它們之間形成原料供給空間Y。在該原料供給空間Y中，把加熱爐30所形成的溫度梯度以及／或者碳化矽單晶體10與碳化矽材料的化學位能差作為驅動力而發生原料的輸送，結果能夠在碳化矽單晶體10的表面形成成長層105。
又，與蝕刻平坦化步驟S121同樣地，用以實現該成長平坦化步驟S122的裝置構成是在本體容器20內進一步地配置矽蒸氣供給源25的構成。另外，與上述的蝕刻平坦化步驟S121之概括性說明重複的部分則省略說明。
成長平坦化步驟S122中的加熱溫度較佳為以1400℃至2200℃的範圍設定，更佳為以1600℃至2000℃的範圍設定。 成長平坦化步驟S122中的成長速度係能夠藉由上述溫度區域來控制，能夠在0.001 μm／min至1 μm／min的範圍選擇。 成長平坦化步驟S122中的成長量較佳為5 μm以上，更佳為8 μm以上。 成長平坦化步驟S122中的成長時間係能夠以成為所期望之成長量的方式設定成任意的時間。例如，在成長速度為10 nm／min時欲將成長量設成10 μm之情形下，成長時間係成為100分鐘。 成長平坦化步驟S122中的真空度(主加熱室31)為10-5 Pa至10 Pa，更佳為10-3 Pa至1 Pa。 在成長平坦化步驟S122中也能夠於成長中導入惰性氣體。該惰性氣體係能夠選擇Ar等，並以10-5 Pa至10000 Pa之範圍導入該惰性氣體，藉此能夠調整加熱爐30(主加熱室31)的真空度。
如圖12所示，根據成長平坦化步驟S122，藉由在碳化矽單晶體10的表面使不具有MSB的成長層105成長，能夠製造MSB已被減低乃至去除的碳化矽種晶11。
＜3-3＞基底面差排減低步驟S13 如圖14所示，基底面差排減低步驟S13係下述步驟：以碳化矽單晶體10的台階寬度W增大之條件進行結晶成長，藉此形成BPD已被減低乃至去除的成長層105。與上述的熱處理步驟S1相關之概括性說明重複的部分則省略說明。
如圖15所示，基底面差排減低步驟S13係下述步驟：在原子數比Si／C為1以下的準密閉空間內使碳化矽單晶體10與碳化矽材料(多晶碳化矽製的上容器21)相對地配置，以碳化矽單晶體10成為低溫側且碳化矽材料成為高溫側的方式進行加熱。 換句話說為下述步驟：使碳化矽單晶體10與碳化矽材料相對地配置，以碳化矽單晶體10成為低溫側且碳化矽材料成為高溫側的方式在碳化矽-碳平衡蒸氣壓環境下進行加熱。
與成長平坦化步驟S122同樣地，用以實現該基底面差排減低步驟S13的裝置構成係使被配置於溫度梯度之低溫側的碳化矽單晶體10與被配置於溫度梯度之高溫側的本體容器20的一部分(碳化矽材料)相對且進行熱處理，藉此將原料從本體容器20往碳化矽單晶體10輸送來形成成長層105。
另一方面，在該基底面差排減低步驟S13中，與成長平坦化步驟S122不同，是不配置矽蒸氣供給源25的構成。另外，與上述的成長平坦化步驟S122之概括性說明重複的部分則省略說明。
基底面差排減低步驟S13中的加熱溫度較佳為以1400℃至2200℃的範圍設定，更佳為以1600℃至2000℃的範圍設定。 基底面差排減低步驟S13中的成長速度係能夠藉由上述溫度區域以及／或者成長環境來控制，能夠在0.001 μm／min至1 μm／min的範圍選擇。 基底面差排減低步驟S13中的成長量較佳為5 μm以上，更佳為8 μm以上。 基底面差排減低步驟S13中的成長時間係能夠以成為所期望之成長量的方式設定成任意的時間。例如，在成長速度為10 nm／min時欲將成長量設成10 μm之情形下，成長時間係成為100分鐘。 基底面差排減低步驟S13中的真空度(主加熱室31)為10-5 Pa至10 Pa，更佳為10-3 Pa至1 Pa。 在基底面差排減低步驟S13中也能夠於成長中導入惰性氣體。該惰性氣體係能夠選擇Ar等，並以10-5 Pa至10000 Pa之範圍導入該惰性氣體，藉此能夠調整加熱爐30(主加熱室31)的真空度。
根據基底面差排減低步驟S13，以台階104的寬度(台階寬度W)增大之條件進行成長，藉此能夠使BPD轉換成其他缺陷／差排之轉換率(BPD轉換率)提升，且將成長層105中的BPD密度減低乃至去除。該台階寬度W增大之條件係指成長後的台階寬度W2比起成長前的台階寬度W1增大之條件，例如能夠藉由在碳化矽-碳平衡蒸氣壓環境下或富碳(C-rich)環境下進行成長來實現。
另外，以作為台階寬度W(包含台階寬度W1以及台階寬度W2)之值來說，例如可以對已拍攝的SEM像之階103畫出垂直的線，對存在於該條線上的階103的階數進行計數，藉此採用台階寬度的平均值(台階寬度W=線長度／線上的階數)。
較佳為在平坦化步驟S12之後進行基底面差排減低步驟S13。亦即，若將未形成有MSB之表面的台階104的寬度與形成有MSB之表面的台階104的寬度予以比較，則未形成有MSB之表面的台階104那方的台階104的寬度更狹窄。因此，藉由在MSB分解後以形成有MSB之條件使成長層105成長，能夠使BPD轉換率提升。
＜3-4＞較佳的熱處理步驟S1之形態 於圖16顯示下述步驟的較佳實施形態：藉由熱處理步驟S1處理碳化矽單晶體10從而製造碳化矽種晶11，接著進行鑄錠成長步驟S2從而製造碳化矽鑄錠12。
圖16中的(a)係下述形態：進行應變層去除步驟S11作為熱處理步驟S1，將以此種方式所得到的碳化矽種晶11供給至鑄錠成長步驟S2。 根據圖16中的(a)所示的形態，能得到應變層101已被去除的碳化矽種晶11。亦即，能抑制因應變層101而起的缺陷被繼承至碳化矽鑄錠12。
以作為圖16所示之形態中的應變層去除步驟S11來說，蝕刻褶步驟S111與蝕刻平坦化步驟S121都能夠採用。 另外，在採用蝕刻平坦化步驟S121之情形下，能夠與應變層101的去除一併同時進行MSB的減低乃至去除。
圖16中的(b)是在應變層去除步驟S11之後進行平坦化步驟S12之形態。根據該形態，能夠製造於表面不包含應變層101以及MSB的碳化矽種晶11。藉此，能夠製造高品質的碳化矽鑄錠12。
圖16中的(c)是在應變層去除步驟S11、平坦化步驟S12之後進行基底面差排減低步驟S13之形態。藉由如該形態般先進行應變層去除步驟S11以及平坦化步驟S12，能夠在後面的基底面差排減低步驟S13中使BPD轉換成其他缺陷／差排之轉換率(BPD轉換率)提升，形成BPD密度更減低的成長層105。
又，圖16中的(d)是在圖16中的(c)所示的形態中的基底面差排減低步驟S13之後進一步地進行平坦化步驟S12之形態。如此，在基底面差排減低步驟S13之後進行平坦化步驟S12，藉此能夠製造於表面不只是不包含應變層101以及BPD且還不包含MSB的碳化矽種晶11。
又，以作為圖16所示之形態中的平坦化步驟S12來說，蝕刻平坦化步驟S121與成長平坦化步驟S122都能夠採用。
以作為熱處理步驟S1來說，在設成包含從應變層去除步驟S11(蝕刻褶步驟S111或者是蝕刻平坦化步驟S121)、平坦化步驟S12(蝕刻平坦化步驟S121或者是成長平坦化步驟S122)以及基底面差排減低步驟S13之中所選出的兩種以上的形態之情形下，該兩種以上的步驟係能夠用同樣的裝置構成進行熱處理。
以作為進行複數個熱處理步驟S1之容器來說，能夠舉出使包含矽元素以及碳元素之氛圍在內部空間產生之容器，具體來說能夠舉出本體容器20。 如此，藉由使用本體容器20等，即使在熱處理步驟S1包含複數個步驟之情形下，由於能夠在同樣的容器內全部完結，因此可以期待作業的簡樸化。又，由於能夠用同樣的裝置系統進行蝕刻以及結晶成長，因此不必導入複數個裝置，在產業上非常有利。
＜4＞碳化矽種晶11 本發明也關於一種經過熱處理步驟S1所製造的碳化矽種晶11。本發明的碳化矽種晶11係藉由熱處理步驟S1而在表面不包含對鑄錠成長帶來不良影響的因子，如應變層101、BPD、MSB等。因此，根據本發明的碳化矽種晶11，能夠使更高品質的碳化矽鑄錠成長。
碳化矽種晶11之特徵係在於：較佳為在表面具有不包含BPD的成長層105。不包含BPD之成長層105的厚度較佳為0.001 μm以上，更佳為0.01 μm以上，再更佳為0.1 μm以上。若不包含BPD之層的厚度為上述範圍，則在碳化矽種晶11上使碳化矽成長的成長步驟中，能夠抑制存在於碳化矽種晶11中的BPD傳播至鑄錠的情形。
本發明的碳化矽種晶11的直徑並不特別限定，較佳為6吋以上，更佳為8吋以上，再更佳為12吋以上。藉由使此種尺寸的碳化矽種晶11成長並製造碳化矽鑄錠12，能夠得到大口徑且高品質的碳化矽晶圓13。
＜5＞鑄錠成長步驟S2 鑄錠成長步驟S2係下述步驟：於碳化矽種晶11上使單晶碳化矽成長，從而製造碳化矽鑄錠12。以作為鑄錠成長步驟S2來說，能夠使用周知的任何的成長方法，例如能夠舉出昇華法已及化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition：CVD)法。
＜6＞碳化矽鑄錠12 本發明也關於一種藉由上述的鑄錠成長步驟S2所製造的碳化矽鑄錠12。 本發明的碳化矽鑄錠12為幾乎不包含BPD之高品質的碳化矽鑄錠。
＜7＞切片步驟S3 切片步驟S3是從碳化矽鑄錠12切出碳化矽晶圓13的步驟。 作為切片步驟S3的切片手段來說能夠例示下述方式等：多重線鋸(multi-wire saw)切斷，係藉由使複數根線來回運動來將碳化矽鑄錠12以預定的間隔切斷；放電加工法，係使電漿(plasma)放電間歇地產生來進行切斷；以及使用雷射的切斷，係將雷射照射／集光於碳化矽鑄錠12中而形成作為切斷之基點的層。
＜8＞碳化矽晶圓13 本發明也關於一種經由上述的步驟所得到的碳化矽晶圓13。本發明的碳化矽晶圓13係藉由碳化矽鑄錠12製造而成，該碳化矽鑄錠12係源自應變以及差排已被抑制的碳化矽種晶11。因此，根據本發明的碳化矽晶圓13，能夠大幅地減低朝向屬於後續的步驟之磊晶成長步驟S5中所形成的磊晶層之傳播。
此外，將在碳化矽晶圓13中之製作半導體元件之面(具體而言為堆積磊晶層之面) 稱為主面。將相對於主面之面稱為背面。此外，將主面以及背面合稱為表面。
此外，以作為碳化矽晶圓13的主面來說，能夠例示從(0001)面或(000-1)面設置了數度(例如0.4°至8°)的偏離角的表面(另外，在本說明書中，於密勒指數(Miller index)的標記中，「-」係意味著附在緊接在-後面之指數的桿(bar))。
＜9＞表面加工步驟S4 表面加工步驟S4係下述步驟：在能供應至屬於後續的步驟之磊晶成長步驟S5的狀態(磊晶完備(epi-ready))下加工碳化矽晶圓13的表面。 針對表面加工步驟S4，能夠無限制地應用周知的碳化矽晶圓的加工方法。典型而言，能例舉下述形態等：先進行游離研磨粒(free abrasive grain)方式(磨平(lapping)研磨等)等的粗磨削步驟，接著進行修整磨削(finishing grinding)步驟，最後進行化學機械研磨(Chemical Mechanical Polishing；CMP；亦稱為化學機械拋光)步驟；該游離研磨粒方式係一邊將細微的研磨粒注流(trickle flow)在平板一邊進行加工，該修整磨削步驟係使用比在粗磨削步驟使用過的研磨粒的粒徑還小的研磨粒，該化學機械研磨步驟係併用研磨墊的機械性作用與漿料(slurry)的化學性作用來進行研磨。
＜10＞磊晶成長步驟S5 磊晶成長步驟S5係下述步驟：藉由磊晶成長在碳化矽晶圓13的主面形成磊晶膜，且形成用於功率元件等用途之附磊晶膜的碳化矽晶圓14。
以作為磊晶成長步驟S5中的磊晶成長之手段來說，能夠無限制地使用周知的方法。例如能夠舉出化學氣相沉積法或物理氣相傳輸法(Physical Vapor Transport：PVT)、準穩定溶劑磊晶法(Metastable Solvent Epitaxy：MSE)等。
＜11＞附磊晶膜的碳化矽晶圓14 本發明也有關於一種藉由上述的步驟所製造的附磊晶膜的碳化矽晶圓14。 如上所述，由於本發明的附磊晶膜的碳化矽晶圓14係源自應變、BPD、MSB已被抑制的碳化矽晶圓13，因此抑制缺陷朝磊晶層傳播。因此，根據本發明的附磊晶膜的碳化矽晶圓14，能夠提供高性能的碳化矽半導體器件。
[實施例] 以下舉出實施例1、實施例2、實施例3以及實施例4來更具體地說明本發明。 實施例1是具體地說明蝕刻褶步驟S111的實施例。實施例2是具體地說明蝕刻平坦化步驟S121的實施例。實施例3是具體地說明成長平坦化步驟S122的實施例。實施例4是具體地說明基底面差排減低步驟S13的實施例。
＜實施例1：蝕刻褶步驟＞ 將碳化矽單晶體10收容在本體容器20以及高熔點容器40(參照圖9)，用以下的熱處理條件進行熱處理，藉此去除了碳化矽單晶體10的應變層101。
[碳化矽單晶體10] 多型：4H-SiC。 基板尺寸：橫寬度10 mm × 縱寬度10 mm × 厚度0.45 mm。 偏離方向(off-direction)以及偏離角：＜11-20＞方向偏離4°。 蝕刻面：(0001)面。 應變層101的深度：5 μm。 另外，用SEM-EBSD法確認了應變層101的深度。又，也能夠用TEM、μXRD或拉曼分光法確認該應變層101。
[本體容器20] 材料：多晶碳化矽。 容器尺寸：直徑60 mm × 高度4 mm。 基板保持具24的材料：單晶碳化矽。 碳化矽單晶體10與本體容器20的底面之間的距離：2 mm。 容器內的原子數比Si／C：1以下。
[高熔點容器40] 材料：TaC。 容器尺寸：直徑160 mm × 高度60 mm。 矽蒸氣供給源44(矽化合物)：TaSi2 。
[熱處理條件] 將已用上述條件配置的碳化矽單晶體10用以下的條件加熱處理。 加熱溫度：1800℃。 加熱時間：20 min。 蝕刻量：5 μm。 溫度梯度：1℃／mm。 蝕刻速度：0.25 μm／min。 主加熱室真空度：10-5 Pa。
[由SEM-EBSD法所為的應變層之測定] 碳化矽單晶體10之晶格應變(lattice strain)係能夠藉由與作為基準之基準晶格進行比較來求得。以作為測定該晶格應變的手段來說，例如能夠使用SEM-EBSD法。SEM-EBSD法是能夠在掃描式電子顯微鏡(SEM)之中基於藉由電子線背向散射所得的菊池線(Kikuchi lines)繞射圖形而測定微小區域之應變的手法(EBSD)。在該手法中，將作為基準之基準晶格的繞射圖形與已測定之晶格的繞射圖形予以比較，藉此能夠求得晶格應變量。
以作為基準晶格來說，例如將基準點設定在被認為不產生晶格應變的區域。亦即，較期望為將基準點配置在圖8中的體層102之區域。通常，確定說法是應變層101的深度係成為10 μm左右。因此，在被認為是比應變層101還足夠深的深度20 μm至35 μm左右的位置設定基準點即可。
接下來，將該基準點上的晶格之繞射圖形與用奈米等級(nanometer order)的間距(pitch)所測定之各測定區域的晶格之繞射圖形予以比較。藉此，能夠算出針對基準點之各測定區域的晶格應變量。
又，以作為基準晶格來說，顯示了將被認為不產生晶格應變的基準點予以設定之情形，不過將單晶碳化矽之理想晶格作為基準的情形、將佔據測定區域面內的大多數(例如過半數以上)之晶格作為基準的情形當然也是可行的。
用該SEM-EBSD法測定晶格應變是否存在，藉此能夠判斷有無應變層101。亦即，由於在導入有傷1011、潛傷1012、應變1013等加工傷害之情形下晶格應變會在碳化矽單晶體10產生，故藉由SEM-EBSD法觀察應力。
用SEM-EBSD法觀察了存在於熱處理步驟S1前的碳化矽單晶體10的應變層101與存在於熱處理步驟S1後的碳化矽單晶體10的應變層101。將結果顯示於圖17中的(a)以及圖17中的(b)。
另外，針對在該測定中將熱處理步驟S1前後的碳化矽單晶體10切開的剖面，使用掃描型電子顯微鏡用以下的條件進行了測定。 SEM裝置：Zeiss公司製Merline。 EBSD解析：TSL Solutions公司製OIM(Orientation Imaging Microscopy；定向成像顯微鏡法)結晶方位解析裝置。 加速電壓：15 kV。 探測器(probe)電流：15 nA。 階尺寸：200 nm。 基準點R的深度：20 μm。
圖17中的(a)是熱處理步驟S1前之碳化矽單晶體10的剖面SEM-EBSD成像影像。 如該圖17中的(a)所示，在熱處理步驟S1之前，於碳化矽單晶體10內觀察到深度5 μm的晶格應變。這是機械加工時所導入的晶格應變，可知具有應變層101。另外，在該圖17中的(a)係觀測到壓縮應力。
圖17中的(b)是熱處理步驟S1後之碳化矽單晶體10的剖面SEM-EBSD成像影像。 如該圖17中的(b)所示，在熱處理步驟S1之後，於碳化矽單晶體10內沒觀察到晶格應變。亦即，可知應變層101已藉由熱處理步驟S1而被去除。 另外，於熱處理步驟S1後的碳化矽單晶體10之表面係形成有MSB。
如此，根據蝕刻褶步驟S111，在原子數比Si／C為1以下的準密閉空間內將碳化矽單晶體10予以蝕刻，藉此能夠將應變層101減低乃至去除。藉此，能夠製造應變層101已被減低乃至去除的碳化矽種晶11。
＜實施例2：蝕刻平坦化步驟＞ 將碳化矽單晶體10收容在本體容器20以及高熔點容器40(參照圖11)，用以下的熱處理條件進行熱處理，藉此去除了碳化矽單晶體10的表面之MSB。
[碳化矽單晶體10] 多型：4H-SiC。 基板尺寸：橫寬度10 mm × 縱寬度10 mm × 厚度0.3 mm。 偏離方向以及偏離角：＜11-20＞方向偏離4°。 蝕刻面：(0001)面。 有無MSB：有。
另外，能夠藉由原子力顯微鏡(AFM：Atomic Force Microscope)或日本特開2015-179082號公報所記載之將掃描型電子顯微鏡(SEM)像對比度(contrast)予以評價的手法確認階高度、台階寬度或有無MSB。
[本體容器20] 材料：多晶碳化矽。 容器尺寸：直徑60 mm × 高度4 mm。 基板保持具24的材料：單晶碳化矽。 碳化矽單晶體10與本體容器20的底面之間的距離：2 mm。 矽蒸氣供給源25：單晶矽片。 容器內的原子數比Si／C：超過1。
如此，將矽片與碳化矽單晶體10一起收容在本體容器20內，藉此容器內的原子數比Si／C會超過1。
[高熔點容器40] 材料：TaC。 容器尺寸：直徑160 mm × 高度60 mm。 矽蒸氣供給源44(矽化合物)：TaSi2 。
[熱處理條件] 將已用上述條件配置的碳化矽單晶體10用以下的條件加熱處理。 加熱溫度：1900℃。 加熱時間：60 min。 溫度梯度：1℃／mm。 蝕刻速度：300 nm／min。 主加熱室真空度：10-5 Pa。
用SEM觀察了熱處理步驟S1前的碳化矽單晶體10之階103與熱處理步驟S1後的碳化矽單晶體10之階103。將結果顯示於圖18中的(a)以及圖18中的(b)。另外，用原子力顯微鏡(AFM)測定了階103的高度。又，用SEM測定了台階104的寬度。
圖18中的(a)是熱處理步驟S1前的碳化矽單晶體10的表面之SEM像。於該熱處理步驟S1前之碳化矽單晶體10的表面係形成有高度3 nm以上的MSB。
圖18中的(b)是熱處理步驟S1後的碳化矽單晶體10的表面之SEM像。於該熱處理步驟S1後之碳化矽單晶體10的表面係未形成有MSB，1.0 nm(全晶胞(full unit cell))的階有規則地排列。
如此，根據蝕刻平坦化步驟S121，藉由在原子數比Si／C超過1的準密閉空間內將碳化矽單晶體10予以蝕刻，能夠將MSB減低乃至去除。藉此，能夠製造MSB已被減低乃至去除的碳化矽種晶11。
又，經過用SEM-EBSD法觀察了熱處理步驟S1後的碳化矽單晶體10，與實施例1同樣地沒觀察到應變層101。亦即，在蝕刻平坦化步驟S121中也能夠將應變層101去除。
＜實施例3：成長平坦化步驟＞ 將碳化矽單晶體10收容在本體容器20以及高熔點容器40(參照圖13)，用以下的熱處理條件進行熱處理，藉此去除了碳化矽單晶體10的表面之MSB。
[碳化矽單晶體10] 多型：4H-SiC。 基板尺寸：橫寬度10 mm × 縱寬度10 mm × 厚度0.3 mm。 偏離方向以及偏離角：＜11-20＞方向偏離4°。 蝕刻面：(0001)面。 有無MSB：有。
[本體容器20] 材料：多晶碳化矽。 容器尺寸：直徑60 mm × 高度4 mm。 碳化矽單晶體10與本體容器20的底面之間的距離：2 mm。 矽蒸氣供給源25：單晶矽片。 容器內的原子數比Si／C：超過1。
如此，藉由將矽片與碳化矽單晶體10一起收容在本體容器20內，容器內的原子數比Si／C會超過1。
[高熔點容器40] 材料：TaC。 容器尺寸：直徑160 mm × 高度60 mm。 矽蒸氣供給源44(矽化合物)：TaSi2 。
[熱處理條件] 將已用上述條件配置的碳化矽單晶體10用以下的條件加熱處理。 加熱溫度：1800℃。 加熱時間：60 min。 溫度梯度：1℃／mm。 成長速度：68 nm／min。 主加熱室31的真空度：10-5 Pa。
用SEM觀察了熱處理步驟S1後的碳化矽單晶體10的表面之階103。將結果顯示於圖19。另外，用原子力顯微鏡(AFM)測定了階103的高度，用SEM測定了台階104的寬度。
圖19是熱處理步驟S1後的碳化矽單晶體10的表面之SEM像。與圖18中的(a)同樣地，於熱處理步驟S1前的碳化矽單晶體10的表面係形成有高度3 nm以上的MSB。如圖19所示，可知於實施例3的熱處理步驟S1後的碳化矽單晶體10的表面係未形成有MSB，1.0 nm(全晶胞)的階有規則地排列。
如此，根據成長平坦化步驟S122，藉由在原子數比Si／C超過1的準密閉空間內使碳化矽單晶體10結晶成長，能夠形成未形成有MSB之成長層105。藉此，能夠製造MSB已被減低乃至去除的碳化矽種晶11。
＜實施例4：基底面差排減低步驟＞ 將碳化矽單晶體10收容在本體容器20以及高熔點容器40(參照圖15)，用以下的熱處理條件進行熱處理，藉此能夠將BPD減低乃至去除。
[碳化矽單晶體10] 多型：4H-SiC。 基板尺寸：橫寬度10 mm × 縱寬度10 mm × 厚度0.3 mm。 偏離方向以及偏離角：＜11-20＞方向偏離4°。 成長面：(0001)面。 有無MSB：無。 有無應變層101：無。
[本體容器20] 材料：多晶碳化矽。 容器尺寸：直徑60 mm × 高度4 mm。 碳化矽單晶體10與碳化矽材料之間的距離：2 mm。 容器內的原子數比Si／C：1以下。
[高熔點容器40] 材料：TaC。 容器尺寸：直徑160 mm × 高度60 mm。 矽蒸氣供給源44(矽化合物)：TaSi2 。
[熱處理條件] 將已用上述條件配置的碳化矽單晶體10用以下的條件加熱處理。 加熱溫度：1700℃。 加熱時間：300 min。 溫度梯度：1℃／mm。 成長速度：5 nm／min。 主加熱室31的真空度：10-5 Pa。
[成長層中的BPD轉換率] 圖20是求出在成長層105中從BPD轉換成其他缺陷／差排(TED等)的轉換率之手法的說明圖。 圖20中的(a)係顯示已藉由熱處理步驟S1使成長層105成長後的樣子。在該加熱步驟中，存在於碳化矽單晶體10的BPD會以某種機率轉換成TED。因此，只要沒有100%轉換，TED與BPD會混合存在於成長層105的表面。 圖20中的(b)係顯示使用氫氧化鉀(KOH)溶解蝕刻法來確認成長層105中之缺陷的樣子。該KOH溶解蝕刻法係將碳化矽基板浸在加熱到約500℃的溶解鹽(KOH等)，在差排以及／或者缺陷部分形成蝕坑(etch pit)，根據該蝕坑的大小／形狀來判別差排的種類。藉由該手法，得到存在於成長層105的表面之BPD數。 圖20中的(c)係顯示在KOH溶解蝕刻後將成長層105去除的樣子。在本手法中，用機械研磨以及／或者CMP等平坦化到蝕坑深度後，用熱蝕刻將成長層105去除來使碳化矽單晶體10的表面露出。 圖20中的(d)係顯示針對已去除成長層105之碳化矽單晶體10使用KOH溶解蝕刻法來確認碳化矽單晶體10中之缺陷的樣子。藉由該手法，得到存在於碳化矽單晶體10的表面之BPD數。
藉由圖20所示的一連串順序，將存在於成長層105的表面之BPD數(參照圖20中的(b))與存在於碳化矽單晶體10的表面之BPD數(圖20中的(d))予以比較，藉此能夠得到在熱處理步驟S1中從BPD轉換成其他缺陷／差排的BPD轉換率。
存在於實施例4之成長層105的表面之BPD數為0個cm-2 ，存在於碳化矽單晶體10的表面之BPD數為約1000個cm-2 。 亦即能夠理解為：將表面不存在MSB的碳化矽單晶體10配置於原子數比Si／C為1以下的準密閉空間而進行結晶成長，藉此BPD被減低乃至去除。
如此，根據基底面差排減低步驟S13，在原子數比Si／C為1以下的準密閉空間內使碳化矽單晶體10結晶成長，藉此能夠形成具有BPD已被減低乃至去除的表面之成長層105。藉此，能夠製造具有BPD已被減低乃至去除的成長層105之碳化矽種晶11。
[熱力學計算] 圖21中的(a)是將本發明的蝕刻步驟中的加熱溫度與蝕刻速度之關係予以顯示的圖表(graph)。該圖表的橫軸是溫度的倒數，該圖表的縱軸係將蝕刻速度以對數顯示。 圖21中的(b)是將本發明的結晶成長步驟中的加熱溫度與成長速度之關係予以顯示的圖表。該圖表的橫軸是溫度的倒數，該圖表的縱軸係將成長速度以對數顯示。
在圖21的圖表中，將碳化矽單晶體10配置於原子數比Si／C超過1的空間(本體容器20內)而對碳化矽單晶體10進行了熱處理之結果以〇印顯示。又，將碳化矽單晶體10配置於原子數比Si／C為1以下的空間(本體容器20內)而對碳化矽單晶體10進行了熱處理之結果以×印顯示。
另外，○印部位之碳化矽單晶體10的表面係皆未形成有MSB，階103為一晶胞的高度。另一方面，×印部位之碳化矽單晶體10的表面皆形成有MSB。
又，在圖21的圖表中，將在碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境下之熱力學計算的結果以虛線(阿瑞尼氏圖)顯示，將在碳化矽-碳平衡蒸氣壓環境下之熱力學計算的結果以二點鏈線(阿瑞尼氏圖)顯示。 以下，分為蝕刻步驟之熱力學計算與結晶成長步驟之熱力學計算來詳細說明。
(蝕刻步驟之熱力學計算) 在蝕刻步驟之熱力學計算中，在將本體容器20加熱時，能夠將從碳化矽單晶體10產生的蒸氣量(包含矽元素之氣相種以及包含碳元素之氣相種)換算成蝕刻量。在該情形下，能夠用以下的數學式1求得碳化矽單晶體10的蝕刻速度。
[數學式1]
Figure 02_image001
在此，T是碳化矽單晶體10的溫度，mi 是氣相種(Six Cy )之一分子的質量，k是波茲曼常數(Boltzmann constant)。 又，Pi 是將藉由加熱碳化矽單晶體10而在本體容器20內產生之蒸氣壓加總的值。另外，以作為Pi 的氣相種來說，設想有SiC、Si2 C、SiC2 等。
圖21中的(a)的虛線是在碳化矽(固體)與矽(液相)經由氣相而成為相平衡狀態時的蒸氣壓環境下將單晶碳化矽蝕刻時之熱力學計算的結果。具體來說，使用數學式1，用以下的條件(i)至條件(iv)進行了熱力學計算。(i)是體積固定的碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境；(ii)蝕刻驅動力是本體容器20內的溫度梯度；(iii)原料氣體是SiC、Si2 C、SiC2 ；(iv)原料從階103昇華的脫離係數是0.001。
圖21中的(a)之二點鏈線是在碳化矽(固相)與碳(固相)經由氣相而成為相平衡狀態時的蒸氣壓環境下將單晶碳化矽蝕刻時之熱力學計算的結果。具體來說，使用數學式1，用以下的條件(i)至條件(iv)進行了熱力學計算。(i)是體積固定的碳化矽-碳平衡蒸氣壓環境；(ii)蝕刻驅動力是本體容器20內的溫度梯度；(iii)原料氣體是SiC、Si2 C、SiC2 ；(iv)原料從階103昇華的脫離係數是0.001。 另外，用於熱力學計算之各化學種的資料係採用了JANAF熱化學表(JANAF thermochemical table)的值。
根據該圖21中的(a)之圖表可知以下情形：將碳化矽單晶體10配置於原子數比Si／C超過1的空間(本體容器20內)而將碳化矽單晶體10蝕刻的結果(〇印)係與碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境下的單晶碳化矽蝕刻之熱力學計算的結果有一致傾向。 又，可知以下情形：將碳化矽單晶體10配置於原子數比Si／C為1以下的空間(本體容器20內)而將碳化矽單晶體10蝕刻的結果(×印)係與碳化矽-碳平衡蒸氣壓環境下的單晶碳化矽蝕刻之熱力學計算的結果有一致傾向。
另外，可知在碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境下所蝕刻之○印部位的條件下，MSB的形成被分解／抑制，1 nm(一晶胞)高度的階103整齊排列在碳化矽單晶體10的表面。 另一方面，可知在碳化矽-碳平衡蒸氣壓環境下所蝕刻之×印部位的條件下形成有MSB。
(結晶成長步驟之熱力學計算) 接下來，在結晶成長步驟之熱力學計算中，在將本體容器20內加熱時，能夠將從碳化矽原料與碳化矽基板產生的蒸氣之分壓差換算為成長量。以作為此時之成長驅動力來說，能夠設想化學位能差或溫度梯度。另外，該化學位能差係能夠設想在多晶碳化矽(碳化矽材料)與單晶碳化矽(碳化矽單晶體10)之表面產生的氣相種之分壓差。在該情形下，能夠用以下的數學式2求得碳化矽的成長速度。
[數學式2]
Figure 02_image003
在此，T是碳化矽原料側的溫度，mi 是氣相種(Six Cy )之一分子的質量，k是波茲曼常數。 又，P原料 -P基板 是原料氣體成為過飽和的狀態而作為碳化矽析出之成長量，作為原料氣體來說設想有SiC、Si2 C、SiC2 。
亦即，圖21中的(b)的虛線是在碳化矽(固體)與矽(液相)經由氣相而成為相平衡狀態時的蒸氣壓環境下將多晶碳化矽作為原料來使單晶碳化矽成長時之熱力學計算的結果。 具體來說，使用數學式2，用以下的條件(i)至條件(iv)進行了熱力學計算。(i)是體積固定的碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境；(ii)成長驅動力是本體容器20內的溫度梯度、以及多晶碳化矽與單晶碳化矽的蒸氣壓差(化學位能差)；(iii)原料氣體是SiC、Si2 C、SiC2 ；(iv)原料吸附於碳化矽單晶體10之階的吸附係數為0.001。
又，圖21中的(b)之二點鏈線是在碳化矽(固相)與碳(固相)經由氣相而成為相平衡狀態時的蒸氣壓環境下將多晶碳化矽作為原料來使單晶碳化矽成長時之熱力學計算的結果。 具體來說，使用數學式2，用以下的條件(i)至條件(iv)進行了熱力學計算。(i)是體積固定的碳化矽-碳平衡蒸氣壓環境；(ii)成長驅動力是本體容器20內的溫度梯度、以及多晶碳化矽與單晶碳化矽的蒸氣壓差(化學位能差)；(iii)原料氣體是SiC、Si2 C、SiC2 ；(iv)原料吸附於碳化矽單晶體10之階的吸附係數為0.001。 另外，用於熱力學計算之各化學種的資料係採用了JANAF熱化學表的值。
根據圖21中的(b)之圖表可知以下情形：將碳化矽單晶體10配置於原子數比Si／C超過1的空間(本體容器20內)而使成長層105在碳化矽單晶體10成長的結果(〇印)係與碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境下的碳化矽成長之熱力學計算的結果有一致傾向。 又可知以下情形：將碳化矽單晶體10配置於原子數比Si／C為1以下的空間(本體容器20內)而使成長層105在碳化矽單晶體10成長的結果(×印)係與碳化矽-碳平衡蒸氣壓環境下的碳化矽成長之熱力學計算的結果有一致傾向。
在碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境下，推定以1960℃的加熱溫度達成1.0 μm／min以上的成長速度。又，推定以2000℃以上的加熱溫度達成2.0 μm／min以上的成長速度。 另一方面，在碳化矽-碳平衡蒸氣壓環境下，推定以2000℃的加熱溫度達成1.0 μm／min以上的成長速度。又，推定以2030℃以上的加熱溫度達成2.0 μm／min以上的成長速度。
10:碳化矽單晶體 11:碳化矽種晶 12:碳化矽鑄錠 13:碳化矽晶圓 14:附磊晶膜的碳化矽晶圓 20:本體容器 21,41:上容器 22,42:下容器 23,43:間隙 24:基板保持具 25,44:矽蒸氣供給源 30:加熱爐 31:主加熱室 32:預備加熱室 33:移動機構 34:加熱單元 35:真空形成用閥 36:惰性氣體注入用閥 37:真空計 40:高熔點容器 101:應變層 102:體層 103:階 104:台階 105:成長層 1011:傷 1012:潛傷 1013:應變 S1:熱處理步驟 S2:鑄錠成長步驟 S3:切片步驟 S4:表面加工步驟 S5:磊晶成長步驟 S11:應變層去除步驟 S12:平坦化步驟 S13:基底面差排減低步驟 S111:蝕刻褶步驟 S121:蝕刻平坦化步驟 S122:成長平坦化步驟 W,W1,W2:台階寬度 X:蝕刻空間 Y:原料供給空間 Z:矽蒸氣壓空間
[圖1]是一實施形態的附磊晶膜的碳化矽晶圓的製造步驟之概略圖。 [圖2]是顯示本發明的熱處理步驟之一較佳形態之概念圖。 [圖3]是顯示本發明的熱處理步驟的蝕刻機構的概要之說明圖。 [圖4]是顯示本發明的熱處理步驟的成長機構的概要之說明圖。 [圖5]是一實施形態的本體容器與高熔點容器之概略圖。 [圖6]是一實施形態的碳化矽種晶的製造裝置之說明圖。 [圖7]是顯示本發明的熱處理步驟的一較佳形態中的容器構成之概略圖。 [圖8]是顯示應變層去除步驟的概要之圖。 [圖9]是顯示用以實現應變層去除步驟之裝置構成之圖。 [圖10]是顯示蝕刻平坦化步驟的概要之圖。 [圖11]是顯示用以實現蝕刻平坦化步驟之裝置構成之圖。 [圖12]是顯示成長平坦化步驟的概要之說明圖。 [圖13]是顯示用以實現成長平坦化步驟之裝置構成與概要之圖。 [圖14]是顯示基底面差排減低步驟的概要之說明圖。 [圖15]是顯示用以實現基底面差排減低步驟之裝置構成與概要之圖。 [圖16]係顯示關於製造碳化矽鑄錠的步驟之一較佳實施形態。 [圖17]是在本發明的應變層去除步驟所得到的碳化矽種晶之說明圖。 [圖18]是在本發明的蝕刻平坦化步驟所得到的碳化矽種晶之說明圖。 [圖19]是在本發明的成長平坦化步驟所得到的碳化矽種晶之說明圖。 [圖20]是求出本發明的基底面差排減低步驟的BPD轉換率之手法的說明圖。 [圖21]是本發明的蝕刻步驟以及結晶成長步驟的阿瑞尼氏圖(Arrhenius plot)。
10:碳化矽單晶體
11:碳化矽種晶
12:碳化矽鑄錠
13:碳化矽晶圓
14:附磊晶膜的碳化矽晶圓
S1:熱處理步驟
S2:鑄錠成長步驟
S3:切片步驟
S4:表面加工步驟
S5:磊晶成長步驟

Claims (38)

  1. 一種碳化矽種晶的製造方法，係用以使碳化矽鑄錠成長，並具有：熱處理步驟，係在包含矽元素以及碳元素之氛圍下將碳化矽單晶體予以熱處理。
  2. 如請求項1所記載之碳化矽種晶的製造方法，其中前述熱處理步驟係下述步驟：在碳化矽材料已露出的準密閉空間內將前述碳化矽單晶體予以熱處理。
  3. 如請求項2所記載之碳化矽種晶的製造方法，其中前述熱處理步驟係下述步驟：在由碳化矽材料所構成的本體容器內將前述碳化矽單晶體予以熱處理。
  4. 如請求項2所記載之碳化矽種晶的製造方法，其中前述熱處理步驟係包含： 蝕刻步驟，係蝕刻前述碳化矽單晶體；以及／或者 結晶成長步驟，係使前述碳化矽單晶體結晶成長。
  5. 如請求項4所記載之碳化矽種晶的製造方法，其中前述蝕刻步驟以及／或者前述結晶成長步驟係下述步驟：使前述碳化矽單晶體與前述碳化矽材料相對地配置，並以在前述碳化矽單晶體與前述碳化矽材料之間形成有溫度梯度的方式進行加熱。
  6. 如請求項5所記載之碳化矽種晶的製造方法，其中前述蝕刻步驟係下述步驟：以前述碳化矽單晶體成為高溫側且前述碳化矽材料成為低溫側的方式進行加熱。
  7. 如請求項5所記載之碳化矽種晶的製造方法，其中前述結晶成長步驟係下述步驟：以前述碳化矽單晶體成為低溫側且前述碳化矽材料成為高溫側的方式進行加熱。
  8. 如請求項4至7中任一項所記載之碳化矽種晶的製造方法，其中前述蝕刻步驟以及／或者前述結晶成長步驟係包含下述步驟：於碳化矽-碳平衡蒸氣壓環境下加熱前述碳化矽單晶體。
  9. 如請求項4至7中任一項所記載之碳化矽種晶的製造方法，其中前述蝕刻步驟以及／或者前述結晶成長步驟係包含下述步驟：在原子數比矽／碳為1以下的準密閉空間配置前述碳化矽單晶體並進行加熱。
  10. 如請求項4至7中任一項所記載之碳化矽種晶的製造方法，其中前述蝕刻步驟以及／或者前述結晶成長步驟係包含下述步驟：於碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境下加熱前述碳化矽單晶體。
  11. 如請求項4至7中任一項所記載之碳化矽種晶的製造方法，其中前述蝕刻步驟以及／或者前述結晶成長步驟係包含下述步驟：在原子數比矽／碳超過1的準密閉空間內配置前述碳化矽單晶體並進行加熱。
  12. 如請求項4至7中任一項所記載之碳化矽種晶的製造方法，其中前述蝕刻步驟以及／或者前述結晶成長步驟係包含下述步驟：在前述準密閉空間收容前述碳化矽單晶體以及矽蒸氣供給源並進行加熱。
  13. 如請求項1至7中任一項所記載之碳化矽種晶的製造方法，其中前述熱處理步驟係包含：平坦化步驟，係將前述碳化矽單晶體的表面予以平坦化。
  14. 如請求項1至7中任一項所記載之碳化矽種晶的製造方法，其中前述熱處理步驟係包含：基底面差排減低步驟，係於前述碳化矽單晶體上形成已減低基底面差排的成長層。
  15. 如請求項1至7中任一項所記載之碳化矽種晶的製造方法，其中前述熱處理步驟係包含：應變層去除步驟，係去除碳化矽單晶體的應變層。
  16. 如請求項14所記載之碳化矽種晶的製造方法，其中前述熱處理步驟係在前述平坦化步驟之後包含：基底面差排減低步驟，係於前述碳化矽單晶體上形成已減低基底面差排的成長層。
  17. 如請求項15所記載之碳化矽種晶的製造方法，其中前述熱處理步驟係在前述應變層去除步驟之後包含：平坦化步驟，係將前述碳化矽單晶體的表面予以平坦化。
  18. 如請求項14所記載之碳化矽種晶的製造方法，其中前述熱處理步驟係在前述基底面差排減低步驟之後進一步進行前述平坦化步驟。
  19. 如請求項15所記載之碳化矽種晶的製造方法，其中前述熱處理步驟係在前述應變層去除步驟之後進一步包含前述基底面差排減低步驟。
  20. 如請求項15所記載之碳化矽種晶的製造方法，其中前述熱處理步驟係依序包含前述應變層去除步驟、前述平坦化步驟、前述基底面差排減低步驟以及前述平坦化步驟。
  21. 如請求項15所記載之碳化矽種晶的製造方法，其中前述應變層去除步驟係下述步驟：使碳化矽單晶體與碳化矽材料相對地配置，並以前述碳化矽單晶體成為高溫側且前述碳化矽材料成為低溫側的方式進行加熱。
  22. 如請求項13所記載之碳化矽種晶的製造方法，其中前述平坦化步驟係包含下述步驟：使碳化矽單晶體與碳化矽材料相對地配置，並在碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境下以於前述碳化矽單晶體與前述碳化矽材料之間形成溫度梯度之方式進行加熱。
  23. 如請求項13所記載之碳化矽種晶的製造方法，其中前述平坦化步驟係包含下述步驟：在原子數比矽／碳超過1的準密閉空間內使碳化矽單晶體與碳化矽材料相對地配置，並以於前述碳化矽單晶體與前述碳化矽材料之間形成溫度梯度之方式進行加熱。
  24. 如請求項13所記載之碳化矽種晶的製造方法，其中前述平坦化步驟係包含下述步驟：在由碳化矽材料所構成的本體容器內收容碳化矽單晶體以及矽蒸氣供給源，並以於前述本體容器內形成溫度梯度之方式進行加熱。
  25. 如請求項13所記載之碳化矽種晶的製造方法，其中前述平坦化步驟係包含下述步驟：使碳化矽單晶體與碳化矽材料相對地配置，並在碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境下以前述碳化矽單晶體成為高溫側且前述碳化矽材料成為低溫側的方式進行加熱。
  26. 如請求項13所記載之碳化矽種晶的製造方法，其中前述平坦化步驟係包含下述步驟：在原子數比矽／碳超過1的準密閉空間內使碳化矽單晶體與碳化矽材料相對地配置，並以前述碳化矽單晶體成為高溫側且前述碳化矽材料成為低溫側的方式進行加熱。
  27. 如請求項13所記載之碳化矽種晶的製造方法，其中前述平坦化步驟係包含下述步驟：使碳化矽單晶體與碳化矽材料相對地配置，並在碳化矽-矽平衡蒸氣壓環境下以前述碳化矽單晶體成為低溫側且前述碳化矽材料成為高溫側的方式進行加熱。
  28. 如請求項13所記載之碳化矽種晶的製造方法，其中前述平坦化步驟係包含下述步驟：在原子數比矽／碳超過1的準密閉空間內使碳化矽單晶體與碳化矽材料相對地配置，並以前述碳化矽單晶體成為低溫側且前述碳化矽材料成為高溫側的方式進行加熱。
  29. 如請求項14所記載之碳化矽種晶的製造方法，其中前述基底面差排減低步驟係下述步驟：使碳化矽單晶體與碳化矽材料相對地配置，並在碳化矽-碳平衡蒸氣壓環境下以前述碳化矽單晶體成為低溫側且前述碳化矽材料成為高溫側的方式進行加熱。
  30. 如請求項14所記載之碳化矽種晶的製造方法，其中前述基底面差排減低步驟係下述步驟：在原子數比矽／碳為1以下的準密閉空間內使碳化矽單晶體與碳化矽材料相對地配置，並以前述碳化矽單晶體成為低溫側且前述碳化矽材料成為高溫側的方式進行加熱。
  31. 一種碳化矽種晶，係用以使碳化矽鑄錠成長，並由請求項1至30中任一項所記載之碳化矽種晶的製造方法所製造。
  32. 一種碳化矽種晶，係用以使碳化矽鑄錠成長，並於表面具有未含有基底面差排的層。
  33. 如請求項31或32所記載之碳化矽種晶，其中前述碳化矽種晶的直徑為6吋以上。
  34. 一種碳化矽鑄錠的製造方法，係包含：鑄錠成長步驟，係於請求項31至33中任一項所記載之碳化矽種晶上使單晶碳化矽結晶成長。
  35. 一種碳化矽鑄錠，係藉由請求項34所記載之碳化矽鑄錠的製造方法所製造。
  36. 一種碳化矽晶圓的製造方法，係包含：切片步驟，係以使成膜面露出之方式從請求項35所記載之碳化矽鑄錠切出碳化矽晶圓。
  37. 一種碳化矽晶圓，係藉由請求項36所記載之碳化矽晶圓的製造方法所製造。
  38. 一種附磊晶膜的碳化矽晶圓的製造方法，係包含：磊晶成長步驟，係於請求項37所記載之碳化矽晶圓的前述成膜面上使磊晶膜成膜。
TW109126624A 2019-08-06 2020-08-06 碳化矽種晶及其製造方法、已使碳化矽種晶成長的碳化矽鑄錠及其製造方法、由碳化矽鑄錠所製造的碳化矽晶圓及其製造方法以及附磊晶膜的碳化矽晶圓及其製造方法 TW202113172A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-144543 2019-08-06
JP2019144543 2019-08-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202113172A true TW202113172A (zh) 2021-04-01

Family

ID=74502998

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109126624A TW202113172A (zh) 2019-08-06 2020-08-06 碳化矽種晶及其製造方法、已使碳化矽種晶成長的碳化矽鑄錠及其製造方法、由碳化矽鑄錠所製造的碳化矽晶圓及其製造方法以及附磊晶膜的碳化矽晶圓及其製造方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220333270A1 (zh)
EP (2) EP4403677A3 (zh)
JP (1) JPWO2021025084A1 (zh)
CN (1) CN114430781B (zh)
TW (1) TW202113172A (zh)
WO (1) WO2021025084A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7518325B2 (ja) * 2019-03-05 2024-07-18 学校法人関西学院 ＳｉＣ基板の製造方法及びその製造装置
CN114423888A (zh) * 2019-09-27 2022-04-29 学校法人关西学院 半导体衬底的制造方法和半导体衬底的制造装置
US20220344152A1 (en) * 2019-09-27 2022-10-27 Kwansei Gakuin Educational Foundation Method for manufacturing sic substrate

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3550967B2 (ja) * 1997-09-11 2004-08-04 富士電機ホールディングス株式会社 炭化けい素基板の熱処理方法
JP3776374B2 (ja) 2002-04-30 2006-05-17 株式会社豊田中央研究所 ＳｉＣ単結晶の製造方法，並びにエピタキシャル膜付きＳｉＣウエハの製造方法
JP2009182240A (ja) * 2008-01-31 2009-08-13 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体装置の製造方法および半導体装置
JP4978637B2 (ja) 2009-02-12 2012-07-18 株式会社デンソー 炭化珪素単結晶の製造方法
JP5436046B2 (ja) * 2009-05-27 2014-03-05 三菱電機株式会社 炭化珪素半導体装置の製造方法
JP2011243618A (ja) * 2010-05-14 2011-12-01 Sumitomo Electric Ind Ltd 炭化珪素基板の製造方法、半導体装置の製造方法、炭化珪素基板および半導体装置
TWI600081B (zh) * 2012-11-16 2017-09-21 Toyo Tanso Co Ltd Surface treatment method of single crystal silicon carbide substrate and single crystal silicon carbide substrate
JP6080075B2 (ja) * 2013-06-13 2017-02-15 学校法人関西学院 ＳｉＣ基板の表面処理方法
US9129799B2 (en) * 2013-09-27 2015-09-08 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Elimination of basal plane dislocations in post growth silicon carbide epitaxial layers by high temperature annealing while preserving surface morphology
JP6525189B2 (ja) 2014-02-28 2019-06-05 学校法人関西学院 走査型電子顕微鏡用標準試料、その製造方法、走査型電子顕微鏡の評価方法、及びＳｉＣ基板の評価方法。
EP3330415A4 (en) * 2015-07-29 2019-03-20 Showa Denko K.K. PROCESS FOR PREPARING AN EPITACTIC SILICON CARBIDE CRYSTAL WAFERS
CN105826186B (zh) * 2015-11-12 2018-07-10 中国电子科技集团公司第五十五研究所 高表面质量碳化硅外延层的生长方法
WO2017188381A1 (ja) * 2016-04-28 2017-11-02 学校法人関西学院 気相エピタキシャル成長方法及びエピタキシャル層付き基板の製造方法
JP6762484B2 (ja) * 2017-01-10 2020-09-30 昭和電工株式会社 ＳｉＣエピタキシャルウェハ及びその製造方法
US11261539B2 (en) * 2017-03-22 2022-03-01 Toyo Tanso Co., Ltd. Method for manufacturing reformed sic wafer, epitaxial layer-attached sic wafer, method for manufacturing same, and surface treatment method
JP2018158858A (ja) * 2017-03-22 2018-10-11 日本電信電話株式会社 結晶成長方法および装置
JP7278550B2 (ja) * 2018-11-05 2023-05-22 学校法人関西学院 ＳｉＣ半導体基板及びその製造方法及びその製造装置
US20220220633A1 (en) * 2019-04-26 2022-07-14 Kwansei Gakuin Educational Foundation Method of manufacturing semiconductor substrate, manufacturing apparatus therefor, and epitaxial growth method
US11952678B2 (en) * 2019-04-26 2024-04-09 Kwansei Gakuin Educational Foundation Method for manufacturing etched SiC substrate and grown SiC substrate by material tranportation and method for epitaxial growth by material transportation
WO2021025085A1 (ja) * 2019-08-06 2021-02-11 学校法人関西学院 ＳｉＣ基板、ＳｉＣエピタキシャル基板、ＳｉＣインゴット及びこれらの製造方法
CN114423888A (zh) * 2019-09-27 2022-04-29 学校法人关西学院 半导体衬底的制造方法和半导体衬底的制造装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP4012078A1 (en) 2022-06-15
WO2021025084A1 (ja) 2021-02-11
EP4403677A2 (en) 2024-07-24
JPWO2021025084A1 (zh) 2021-02-11
EP4403677A3 (en) 2024-08-21
CN114430781B (zh) 2024-04-30
EP4012078A4 (en) 2023-11-15
US20220333270A1 (en) 2022-10-20
CN114430781A (zh) 2022-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12020928B2 (en) SiC semiconductor substrate, method for manufacturing same, and device for manufacturing same
TWI750634B (zh) 碳化矽晶圓、碳化矽晶錠、碳化矽晶錠製造方法以及碳化矽晶圓製造方法
WO2021025085A1 (ja) ＳｉＣ基板、ＳｉＣエピタキシャル基板、ＳｉＣインゴット及びこれらの製造方法
TW202113172A (zh) 碳化矽種晶及其製造方法、已使碳化矽種晶成長的碳化矽鑄錠及其製造方法、由碳化矽鑄錠所製造的碳化矽晶圓及其製造方法以及附磊晶膜的碳化矽晶圓及其製造方法
WO2021025077A1 (ja) ＳｉＣ基板の製造方法
TWI824118B (zh) 碳化矽磊晶基板、碳化矽磊晶基板的製造方法以及碳化矽磊晶基板的製造裝置
JP7161784B2 (ja) 炭化珪素インゴット、ウエハ及びその製造方法
TW202120758A (zh) 單晶碳化矽的製造方法、單晶碳化矽的製造裝置以及單晶碳化矽晶圓
JP4494856B2 (ja) 炭化珪素単結晶成長用種結晶とその製造方法及びそれを用いた結晶成長方法
TW202044353A (zh) 碳化矽基板、碳化矽基板的製造方法、碳化矽基板的製造裝置以及磊晶成長方法
TWI833919B (zh) 碳化矽基板、碳化矽基板的製造方法、碳化矽基板的製造裝置以及降低碳化矽基板的加工變質層的方法
US20220344152A1 (en) Method for manufacturing sic substrate
EP4036285A1 (en) Method for producing semiconductor substrates and device for producing semiconductor substrates
WO2021025086A1 (ja) ＳｉＣ基板の製造方法
CN113322520A (zh) 晶片及其制造方法