JP2001158695A - Method for producing silicon carbide single crystal - Google Patents
Method for producing silicon carbide single crystalInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロパイプ欠
陥が閉塞された炭化珪素（ＳｉＣ）単結晶の製造方法お
よびマイクロパイプ欠陥が閉塞された炭化珪素単結晶に
関する。The present invention relates to a method for producing a silicon carbide (SiC) single crystal in which micropipe defects are closed and a silicon carbide single crystal in which micropipe defects are closed.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＳｉＣ単結晶を種結晶として、改良レー
リー法（昇華法）にてＳｉＣ単結晶を製造する際、マイ
クロパイプ欠陥（中空貫通欠陥）と呼ばれる直径サブμ
ｍ乃至数μｍの中空貫通孔が略成長方向に沿って伸長
し、成長結晶中に内在される。マイクロパイプ欠陥はデ
バイスの電気的特性に悪影響を与えるため、マイクロパ
イプ欠陥があるＳｉＣ単結晶はデバイス形成用の基板に
適さない。このため、マイクロパイプ欠陥を低減するこ
とが重要な課題となっている。2. Description of the Related Art When a SiC single crystal is used as a seed crystal to produce a SiC single crystal by an improved Rayleigh method (sublimation method), a sub-μm diameter called micropipe defect (hollow penetration defect) is produced.
Hollow through-holes of m to several μm extend substantially along the growth direction and are inherent in the grown crystal. Since a micropipe defect has an adverse effect on the electrical characteristics of a device, a SiC single crystal having a micropipe defect is not suitable for a substrate for forming a device. Therefore, reducing micropipe defects has become an important issue.
【０００３】マイクロパイプ欠陥の低減方法として、米
国特許第５，６７９，１５３号明細書や特許第２８０４
８６０号公報や特許第２８７６１２２号公報に示される
方法が提案されている。As a method of reducing micropipe defects, US Pat. No. 5,679,153 and US Pat.
A method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 860 and Japanese Patent No. 2876122 has been proposed.
【０００４】米国特許第５，６７９，１５３号明細書に
示される方法は、シリコン中のＳｉＣ溶融を用いた液相
エピタキシー法によって結晶成長させると、エピタキシ
ャル成長途中でマイクロパイプ欠陥が閉塞されていくこ
とを利用して、マイクロパイプ欠陥を有する種結晶（欠
陥密度：５０〜４００ｃｍ-2）上にマイクロパイプ欠陥
が低減されたエピタキシャル層（欠陥密度：０〜５０ｃ
ｍ-2）を成長させている。According to the method disclosed in US Pat. No. 5,679,153, when a crystal is grown by liquid phase epitaxy using SiC melting in silicon, micropipe defects are closed during the epitaxial growth. The epitaxial layer (defect density: 0 to 50c) with reduced micropipe defects on a seed crystal having a micropipe defect (defect density: 50 to 400 cm -2 )
m -2 ).
【０００５】特許第２８０４８６０号公報に示される方
法は、種結晶の成長面として（０００１）面に垂直な面
を使用することによって、アルカリエッチングに際し、
六角形エッチピットが全く観察されない単結晶、つまり
マイクロパイプ欠陥が存在しない単結晶を種結晶上に成
長させている。[0005] The method disclosed in Japanese Patent No. 2804860 employs a plane perpendicular to the (0001) plane as a growth plane of a seed crystal.
A single crystal in which no hexagonal etch pits are observed, that is, a single crystal having no micropipe defects, is grown on the seed crystal.
【０００６】特許第２８７６１２２号公報に示されてい
る方法は、α（六方晶）−ＳｉＣ単結晶基板（種結晶）
の表面に、熱化学的蒸着（ＣＶＤ）法によりβ（立方
晶）−ＳｉＣもしくはα−ＳｉＣの多結晶膜の成膜と、
それによって得られた複合体に対する熱処理とを複数回
繰り返すことにより、複数層のβ−ＳｉＣもしくはα−
ＳｉＣ多結晶膜をα−ＳｉＣ単結晶基板（種結晶）の結
晶軸と同一方位に配向（ある種の固相エピタキシャル成
長）させることによって、種結晶上にマイクロパイプ欠
陥などの結晶欠陥のない高品質、かつ、高膜厚の単結晶
ＳｉＣを成長させている。[0006] The method disclosed in Japanese Patent No. 2876122 discloses an α (hexagonal) -SiC single crystal substrate (seed crystal).
Forming a polycrystalline film of β (cubic) -SiC or α-SiC on the surface of the substrate by a thermochemical vapor deposition (CVD) method;
By repeating the heat treatment for the composite obtained thereby a plurality of times, a plurality of layers of β-SiC or α-
The SiC polycrystal film is oriented in the same direction as the crystal axis of the α-SiC single crystal substrate (seed crystal) (a certain kind of solid phase epitaxial growth), so that the seed crystal has high quality without crystal defects such as micropipe defects. In addition, single crystal SiC having a high film thickness is grown.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上記した３つの方法は
共に、種結晶上に新たな単結晶を成長させ、その成長層
においてマイクロパイプ欠陥密度を低減するようにして
いる。In each of the above three methods, a new single crystal is grown on a seed crystal, and the density of micropipe defects is reduced in the grown layer.
【０００８】このため、第１の方法では、マイクロパイ
プ欠陥が無い部分を得るために、液相エピタキシー法に
て２０〜７５μｍ以上のエピタキシャル層を成長させな
ければならず、また、その範囲以下では、依然としてマ
イクロパイプ欠陥が存在するという問題がある。また、
このように形成されたエピタキシャル層を種結晶とし
て、再び昇華法によって単結晶成長を行うと、マイクロ
パイプ欠陥が閉塞された部分が薄いことから、その閉塞
された部分が昇華して再びマイクロパイプ欠陥の開口部
を生じる可能性があり、種結晶の試料調整や昇華法成長
条件の適正化が困難であるという問題もある。For this reason, in the first method, an epitaxial layer having a thickness of 20 to 75 μm or more must be grown by liquid phase epitaxy in order to obtain a portion free of micropipe defects. However, there is still a problem that micropipe defects still exist. Also,
When a single crystal is grown again by the sublimation method using the thus formed epitaxial layer as a seed crystal, the closed portion of the micropipe defect is thinned, and the closed portion sublimates and the micropipe defect is again returned. There is a problem that it is difficult to prepare a sample of a seed crystal and to optimize the sublimation growth conditions.
【０００９】一方、第２の方法では、マイクロパイプ欠
陥の発生を抑制する点では効果があるが、成長させた単
結晶に新たな積層欠陥が導入されるため、基板の電気的
特性に異方性を生じ、電子デバイス用基板としては適さ
ないという問題がある。On the other hand, the second method is effective in suppressing the occurrence of micropipe defects, but introduces new stacking faults into the grown single crystal, which results in anisotropic electrical characteristics of the substrate. And it is not suitable as an electronic device substrate.
【００１０】他方、第３の方法では、α−ＳｉＣ単結晶
基板（種結晶）の表面にＣＶＤ法でβ−ＳｉＣもしくは
α−ＳｉＣ多結晶膜を形成するため、結晶粒界を内在し
たＳｉＣ複合体が得られる。この複合体を熱処理し、種
結晶上に固相エピタキシャル成長させると、β−ＳｉＣ
もしくはα−ＳｉＣ多結晶膜中の結晶子が派生成長（ov
er growth）して明確な結晶粒界は熱処理とともに減少
していくが、上記結晶粒界や不均一相変態に伴う結晶境
界などにおける内部歪みを原因とした結晶欠陥が導入さ
れる危惧がある。こうした欠陥はキャリアのトラップ源
となるため電子デバイス用基板としては適さないという
問題がある。On the other hand, in the third method, a β-SiC or α-SiC polycrystalline film is formed on the surface of an α-SiC single crystal substrate (seed crystal) by a CVD method. The body is obtained. When this composite is heat-treated and solid phase epitaxially grown on a seed crystal, β-SiC
Alternatively, crystallites in the α-SiC polycrystalline film are derived and grown (ov
Although the crystal grain boundaries are clearly reduced by heat treatment, crystal defects due to internal strain at the crystal grain boundaries and crystal boundaries associated with the heterogeneous phase transformation may be introduced. There is a problem that such a defect is not suitable as a substrate for an electronic device because it becomes a trapping source of carriers.
【００１１】本発明は上記問題に鑑みてなされ、新たな
成長層においてマイクロパイプ欠陥の発生、継承を抑制
するのではなく、炭化珪素単結晶に存在しているマイク
ロパイプ欠陥を炭化珪素単結晶の内部で閉塞させること
ができるようにすることを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and does not suppress the generation and inheritance of micropipe defects in a new growth layer, but instead eliminates the micropipe defects existing in the silicon carbide single crystal from the silicon carbide single crystal. It is intended to be able to be closed inside.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明者らは、マイクロパイプ欠陥を有する炭化珪素単
結晶からなる炭化珪素基板結晶を被覆した状態で熱処理
を施すことにより、マイクロパイプ欠陥を炭化珪素基板
結晶の内部で閉塞させることができることを見出した。In order to achieve the above object,
The present inventors have found that a micropipe defect can be closed in a silicon carbide substrate crystal by performing a heat treatment while covering a silicon carbide substrate crystal made of a silicon carbide single crystal having a micropipe defect. Was.
【００１３】しかしながら、口径φ１５ｍｍ異常の炭化
珪素基板では、圧力６．７ｋＰａ未満での熱処理時に被
覆材料が熱エッチングされて消失してしまうためにマイ
クロパイプ欠陥閉塞率が著しく悪化（例えば、閉塞率３
０％程度）したり、炭化珪素基板結晶が炭化したりする
ということが判った。この様子を図４に示す。図４
（ａ）は熱処理前の様子を示しており、図４（ｂ）は熱
処理後の様子を示している。However, in the case of a silicon carbide substrate having an abnormal diameter of 15 mm, the coating material is thermally etched and disappears during heat treatment at a pressure of less than 6.7 kPa, so that the micropipe defect closing rate is significantly deteriorated (for example, the closing rate is 3%).
0%) or carbonization of the silicon carbide substrate crystal. This is shown in FIG. FIG.
4A shows a state before the heat treatment, and FIG. 4B shows a state after the heat treatment.
【００１４】図４（ａ）に示されるように、熱処理に使
用される熱処理装置は、上部が開口したるつぼ５１とる
つぼ５１の開口部を覆う蓋体５２により構成されてい
る。これらるつぼ５１と蓋体５２はグラファイトで構成
されている。蓋体５２には台座５２ａが備えられてお
り、接着剤５３を介して、マイクロパイプ欠陥５３ａを
有する炭化珪素基板結晶５４が台座５２上に搭載され
る。この炭化珪素基板結晶５４の表面に、マイクロパイ
プ欠陥５４ａを塞ぐように被覆材料５５が備えられる。
また、るつぼ５１内には、炭化珪素材料５６が収容され
ている。As shown in FIG. 4A, the heat treatment apparatus used for the heat treatment includes a crucible 51 having an open top and a lid 52 covering the opening of the crucible 51. The crucible 51 and the lid 52 are made of graphite. Lid 52 is provided with pedestal 52 a, and silicon carbide substrate crystal 54 having micropipe defects 53 a is mounted on pedestal 52 via adhesive 53. A coating material 55 is provided on the surface of silicon carbide substrate crystal 54 to cover micropipe defect 54a.
Further, silicon carbide material 56 is accommodated in crucible 51.
【００１５】このような状態で熱処理を行ったところ、
図４（ｂ）に示すように、被覆材料５５が消失してい
た。この傾向は、炭化珪素基板結晶５４の口径が大きく
なるほど（具体的にはφ１５ｍｍ以上）より顕著であっ
た。When heat treatment was performed in such a state,
As shown in FIG. 4B, the coating material 55 had disappeared. This tendency was more remarkable as the diameter of silicon carbide substrate crystal 54 increased (specifically, φ15 mm or more).
【００１６】この被覆材料５５の熱エッチング及び炭化
珪素基板結晶５４の炭化の問題について本発明者らが検
討を行ったところ、この問題は、るつぼ５１内がカーボ
ンリッチ雰囲気となることによって発生しているという
ことが判った。The present inventors have examined the problems of the thermal etching of the coating material 55 and the carbonization of the silicon carbide substrate crystal 54. The problems were caused by the fact that the inside of the crucible 51 became a carbon-rich atmosphere. It turned out that there was.
【００１７】そこで、上記目的を達成するため、請求項
１に記載の発明では、熱処理時には、熱処理装置内が、
該熱処理時の熱処理温度における炭化珪素中の珪素の飽
和蒸気圧よりも高い珪素蒸気圧雰囲気となるようにする
ことを特徴としている。Therefore, in order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, at the time of heat treatment,
It is characterized in that a silicon vapor pressure atmosphere higher than the saturated vapor pressure of silicon in silicon carbide at the heat treatment temperature at the time of the heat treatment is provided.
【００１８】このように、珪素飽和蒸気圧より高い珪素
蒸気圧雰囲気、つまり珪素リッチの状態になるようにす
れば、被覆材料（５）からの珪素の昇華を防止すること
ができ、熱処理時に被覆材料によってマイクロパイプ欠
陥（４ａ）が確実に覆われるようにすることができる。
これにより、被覆材料が熱エッチングされることを防止
でき、また、炭化珪素基板結晶が炭化されることを防止
することができる。As described above, sublimation of silicon from the coating material (5) can be prevented by setting the silicon vapor pressure atmosphere higher than the silicon saturated vapor pressure, that is, in a silicon-rich state, so that the coating can be performed during heat treatment. The material can ensure that the micropipe defects (4a) are covered.
Thereby, the coating material can be prevented from being thermally etched, and the silicon carbide substrate crystal can be prevented from being carbonized.
【００１９】例えば、請求項２に示すように、熱処理装
置内に珪素を含む材料（６）を配置することによって、
熱処理時に熱処理装置内の珪素蒸気圧雰囲気を高くする
ことができる。珪素を含む材料として、例えば、請求項
３に示すように、固体珪素単体を用いたり、請求項４に
示すように、炭化珪素粉末を用いたり、請求項５に示す
ように、炭化珪素粉末と固体珪素単体とを用いることが
できる。For example, by disposing a silicon-containing material (6) in a heat treatment apparatus,
During the heat treatment, the silicon vapor pressure atmosphere in the heat treatment apparatus can be increased. As the material containing silicon, for example, solid silicon alone may be used as described in claim 3, silicon carbide powder may be used as described in claim 4, and silicon carbide powder may be used as described in claim 5. Solid silicon alone can be used.
【００２０】なお、請求項６に示すように、珪素を含む
材料として炭化珪素粉末と珪素単体を用いる場合、珪素
単体と炭化珪素基板結晶との間の距離が、炭化珪素粉末
と炭化珪素基板結晶との間の距離よりも短くなるように
すれば、熱処理の初期段階において顕著に炭化珪素基板
結晶の近傍をより珪素リッチにすることができる。When silicon carbide powder and silicon simple substance are used as the material containing silicon, the distance between the silicon simple substance and the silicon carbide substrate crystal is determined by the distance between the silicon carbide powder and the silicon carbide substrate crystal. In this case, the vicinity of the silicon carbide substrate crystal can be made significantly more silicon-rich in the initial stage of the heat treatment.
【００２１】請求項７に記載の発明においては、熱処理
時には、熱処理装置内に珪素を含む材料を外部から導入
することを特徴としている。According to a seventh aspect of the present invention, at the time of heat treatment, a material containing silicon is introduced into the heat treatment apparatus from the outside.
【００２２】このように、熱処理装置の外部から材料を
供給できるようにすれば、材料供給量を制御することが
できるため、熱処理装置内の珪素の飽和蒸気圧雰囲気を
制御することができる。As described above, if the material can be supplied from the outside of the heat treatment apparatus, the material supply amount can be controlled, so that the atmosphere of the saturated vapor pressure of silicon in the heat treatment apparatus can be controlled.
【００２３】この場合、請求項８に示すように、珪素を
含む材料として、例えば、常温時に気体又は液体である
珪素を含んだ化合物を用いることができる。In this case, as a silicon-containing material, for example, a compound containing silicon, which is a gas or a liquid at normal temperature, can be used.
【００２４】請求項９に記載の発明においては、熱処理
装置の壁面を部分的に突出させた台座上に炭化珪素基板
結晶を載置し、台座を囲む熱処理装置の壁面と炭化珪素
基板結晶との距離よりも、珪素を含む材料と炭化珪素基
板結晶との距離を短くすることを特徴としている。According to the ninth aspect of the present invention, the silicon carbide substrate crystal is placed on a pedestal on which the wall surface of the heat treatment apparatus is partially protruded, and the wall surface of the heat treatment apparatus surrounding the pedestal is in contact with the silicon carbide substrate crystal. It is characterized in that the distance between the material containing silicon and the silicon carbide substrate crystal is shorter than the distance.
【００２５】これにより、熱処理装置の壁面からの昇華
ガスよりも珪素を含む材料からの昇華ガスが炭化珪素基
板結晶に供給され、炭化珪素基板結晶や被覆材料の近傍
を熱処理の初期段階において顕著に珪素リッチにするこ
とができる。Thus, the sublimation gas from the material containing silicon is supplied to the silicon carbide substrate crystal rather than the sublimation gas from the wall surface of the heat treatment apparatus, and the vicinity of the silicon carbide substrate crystal and the coating material is remarkably increased in the initial stage of the heat treatment. It can be silicon-rich.
【００２６】請求項１４に記載の発明においては、るつ
ぼ内には珪素材料（１２）と炭化珪素材料（１３）とを
分離する分別容器（１１）が備えられており、分別容器
によって珪素材料から炭化珪素基板結晶（４）までの距
離が、炭化珪素材料から炭化珪素基板結晶までの距離よ
りも短くなるように構成されていることを特徴としてい
る。In the invention according to claim 14, a separation container (11) for separating the silicon material (12) and the silicon carbide material (13) is provided in the crucible, and the separation container separates the silicon material from the silicon material. It is characterized in that the distance from the silicon carbide substrate crystal (4) is shorter than the distance from the silicon carbide material to the silicon carbide substrate crystal.
【００２７】このように構成することにより、珪素材料
からの昇華ガスが炭化珪素基板結晶に優先的に供給さ
れ、炭化珪素基板結晶や被覆材料の近傍が熱処理の初期
段階において顕著に珪素リッチになるようにできる。With this configuration, the sublimation gas from the silicon material is preferentially supplied to the silicon carbide substrate crystal, and the silicon carbide substrate crystal and the vicinity of the coating material become significantly silicon-rich in the initial stage of the heat treatment. I can do it.
【００２８】請求項１５に記載の発明においては、るつ
ぼ外部には、珪素を含む材料を供給するための材料供給
源が備えられており、該材料供給源よりるつぼ内へ珪素
を含む材料が導入できるように構成されていることを特
徴としている。In the invention according to claim 15, a material supply source for supplying a material containing silicon is provided outside the crucible, and the material containing silicon is introduced into the crucible from the material supply source. It is characterized by being constituted so that it can be performed.
【００２９】このように、るつぼ外部から珪素を含む材
料を供給できるようにすれば、珪素を含む材料の導入量
をるつぼ内が珪素リッチとなる最適量に制御することが
できる。As described above, if the material containing silicon can be supplied from the outside of the crucible, the introduction amount of the material containing silicon can be controlled to the optimum amount in which the inside of the crucible becomes rich in silicon.
【００３０】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。The reference numerals in the parentheses of the above-mentioned means indicate the correspondence with the concrete means described in the embodiments described later.
【００３１】[0031]
【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、図に示す
実施形態について説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) The embodiment shown in the drawings will be described below.
【００３２】炭化珪素基板結晶（炭化珪素単結晶）をマ
イクロパイプ欠陥閉塞用の熱処理装置に配置したときの
概略断面図を図１に示す。FIG. 1 is a schematic sectional view when a silicon carbide substrate crystal (silicon carbide single crystal) is arranged in a heat treatment apparatus for closing micropipe defects.
【００３３】熱処理装置は、上部が開口したるつぼ１
と、るつぼ１の開口部を覆う蓋体２により構成されてい
る。これらるつぼ１と蓋体２はグラファイトで構成され
ている。蓋体２には、部分的に突出させた台座２ａが備
えられている。この台座２ａの表面に、接着剤３を介し
てマイクロパイプ欠陥４ａを有する炭化珪素基板結晶４
が配置される。炭化珪素基板結晶４の口径は問わない
が、特に大口径のもの例えばφ１５ｍｍ以上のものを用
いると好適である。The heat treatment apparatus comprises a crucible 1 having an open top.
And a lid 2 that covers the opening of the crucible 1. The crucible 1 and the lid 2 are made of graphite. The lid 2 is provided with a pedestal 2a that is partially projected. Silicon carbide substrate crystal 4 having micropipe defects 4a on the surface of pedestal 2a via adhesive 3
Is arranged. The diameter of silicon carbide substrate crystal 4 is not limited, but it is particularly preferable to use a crystal having a large diameter, for example, having a diameter of 15 mm or more.
【００３４】この炭化珪素基板結晶４の少なくとも一方
の表面には、マイクロパイプ欠陥４ａを塞ぐように被覆
材料５が備えられている。この被覆材料５は、後述する
マイクロパイプ欠陥閉塞のための熱処理に先立って、例
えば、化学蒸着（ＣＶＤ）法や分子線エピタキシー（Ｍ
ＢＥ）法やスパッタ蒸着法や昇華法などの気相成長法、
液相エピタキシー（ＬＰＥ）法などの液相成長法によっ
て予め基板結晶１上に堆積させることによって形成され
る。被覆材料５には基板結晶１と同じ結晶形のＳｉＣ、
異種多形のＳｉＣいずれも適用可能であるが、基板結晶
１の材料が六方晶形炭化珪素単結晶の場合、立方晶（３
Ｃ多形）の炭化珪素エピタキシャル膜が適している。こ
の他、被覆材料５として、ＳｉＣ多結晶体、ＳｉＣ焼結
体、アモルファスＳｉＣ等を用いることができる。At least one surface of silicon carbide substrate crystal 4 is provided with coating material 5 so as to close micropipe defect 4a. Prior to a heat treatment for closing a micropipe defect, which will be described later, the coating material 5 is, for example, a chemical vapor deposition (CVD) method or a molecular beam epitaxy (M
Vapor phase growth methods such as BE) method, sputter deposition method and sublimation method,
It is formed by previously depositing on the substrate crystal 1 by a liquid phase growth method such as a liquid phase epitaxy (LPE) method. The coating material 5 includes SiC having the same crystal form as the substrate crystal 1,
Although any of the different types of polycrystalline SiC can be applied, when the material of the substrate crystal 1 is a hexagonal silicon carbide single crystal, a cubic (3
(C polymorph) silicon carbide epitaxial film is suitable. In addition, as the coating material 5, a polycrystalline SiC, a sintered SiC, amorphous SiC, or the like can be used.
【００３５】また、るつぼ１内には、マイクロパイプ欠
陥４ａを閉塞するための熱処理を再現性良く安定に行う
ための材料となる珪素を含む材料６が収容されている。
この珪素を含む材料６としては、固体珪素単体、炭化珪
素粉末、炭化珪素粉末と固体珪素単体との混合物等を用
いることができる。特に、固体珪素単体を用いる場合に
は、熱処理容器内を最も珪素リッチにできる。また、炭
化珪素粉末を用いる場合、通常、炭化珪素粉末の平均粒
径が５００μｍ程度となっているが、炭化珪素粉末の昇
華量を考慮すると表面積を稼ぐために、平均粒径が５０
０μｍ以下のものを用いるのが望ましく、平均粒径が１
００μｍ以下のものであれば最適である。The crucible 1 contains a silicon-containing material 6 which is a material for stably performing a heat treatment for closing the micropipe defects 4a with good reproducibility.
As the material 6 containing silicon, solid silicon alone, silicon carbide powder, a mixture of silicon carbide powder and solid silicon alone, or the like can be used. In particular, when solid silicon alone is used, the inside of the heat treatment vessel can be made most silicon-rich. When silicon carbide powder is used, the average particle diameter of the silicon carbide powder is usually about 500 μm. However, in consideration of the sublimation amount of the silicon carbide powder, the average particle diameter is about 50 μm.
It is desirable to use one having an average particle size of 1 μm or less.
It is optimal if it is not more than 00 μm.
【００３６】そして、るつぼ１の開口部を蓋体２で覆っ
たときに、炭化珪素基板結晶４が珪素を含む材料６に対
向配置され、珪素を含む材料６が炭化珪素基板結晶４の
近傍に位置するようになっている。このとき、図からも
判るように、台座２ａを囲む熱処理装置の壁面（るつぼ
１の壁面や蓋体２の壁面）と炭化珪素基板結晶４との距
離よりも、珪素を含む材料６と炭化珪素基板結晶４や被
覆材料５との距離が短くなるようにしている。このた
め、炭化珪素基板結晶４及び被覆材料５の付近を珪素リ
ッチにでき、被覆材料５の熱エッチングを防止してマイ
クロパイプ欠陥４ａの閉塞率を高くできると共に、炭化
珪素基板結晶４の炭化を防止することができる。When the opening of crucible 1 is covered with lid 2, silicon carbide substrate crystal 4 is arranged to face silicon-containing material 6, and silicon-containing material 6 is located near silicon carbide substrate crystal 4. It is located. At this time, as can be seen from the figure, the distance between the wall surface of the heat treatment apparatus surrounding the pedestal 2a (the wall surface of the crucible 1 and the wall surface of the lid 2) and the silicon carbide substrate crystal 4 is larger than the distance between the silicon-containing material 6 and silicon carbide. The distance between the substrate crystal 4 and the coating material 5 is reduced. For this reason, the silicon carbide substrate crystal 4 and the vicinity of the coating material 5 can be made silicon-rich, the thermal etching of the coating material 5 can be prevented, the closing rate of the micropipe defects 4a can be increased, and the carbonization of the silicon carbide substrate crystal 4 Can be prevented.
【００３７】なお、図１において図示していないが、る
つぼ２の外周には、グラファイト製の抵抗発熱体が配置
されており、この抵抗発熱体によってるつぼ２内の温
度、具体的には基板結晶１の温度や炭化珪素材料４の温
度が調整可能となっている。また、図示されていない
が、るつぼ２は雰囲気の圧力を調整できる容器内に入れ
られており、るつぼ２内への不活性ガス等の導入や、雰
囲気圧力の調整が可能となっている。Although not shown in FIG. 1, a resistance heating element made of graphite is arranged on the outer periphery of the crucible 2, and the temperature inside the crucible 2 by the resistance heating element, specifically, the substrate crystal 1 and the temperature of the silicon carbide material 4 can be adjusted. Further, although not shown, the crucible 2 is placed in a container capable of adjusting the pressure of the atmosphere, so that an inert gas or the like can be introduced into the crucible 2 and the pressure of the atmosphere can be adjusted.
【００３８】このように被覆材料５で覆った炭化珪素基
板結晶４に対して、マイクロパイプ欠陥閉塞のための熱
処理を行う。このとき、るつぼ１内の雰囲気圧力が６．
７ｋＰａ以上となるようにしている。The silicon carbide substrate crystal 4 covered with the coating material 5 is subjected to a heat treatment for closing micropipe defects. At this time, the atmospheric pressure in the crucible 1 is set at 6.
The pressure is set to 7 kPa or more.
【００３９】このような熱処理を行うと、上述したよう
に、珪素を含む材料６をるつぼ１内に収容しているた
め、熱処理時に炭化珪素基板結晶４及び被覆材料５に向
けて珪素ガスが供給され、炭化珪素基板結晶５や被覆材
料５の近傍がカーボンリッチな雰囲気にならず、珪素リ
ッチになる。すなわち、熱処理時の熱処理温度における
炭化珪素中の珪素の飽和蒸気圧よりも高い珪素蒸気圧雰
囲気となるようにすることができる。このため、被覆材
料５が熱エッチングにより昇華されることを防止できる
と共に、炭化珪素基板結晶４の炭化を防止することがで
きる。また、この熱処理時に雰囲気圧力が６．７ｋＰａ
以上になるように、つまり熱処理装置内の圧力ができる
だけ高圧となるようにしているため、被覆材料５からの
シリコンの昇華を防止することができ、より上記効果を
得ることができる。When such a heat treatment is performed, as described above, since silicon-containing material 6 is contained in crucible 1, silicon gas is supplied to silicon carbide substrate crystal 4 and coating material 5 during the heat treatment. Thus, the vicinity of the silicon carbide substrate crystal 5 and the coating material 5 does not become a carbon-rich atmosphere, but becomes silicon-rich. That is, a silicon vapor pressure atmosphere higher than the saturated vapor pressure of silicon in silicon carbide at the heat treatment temperature during the heat treatment can be provided. Therefore, sublimation of coating material 5 due to thermal etching can be prevented, and carbonization of silicon carbide substrate crystal 4 can be prevented. At the time of this heat treatment, the atmospheric pressure was 6.7 kPa.
As described above, that is, the pressure in the heat treatment apparatus is set to be as high as possible, so that sublimation of silicon from the coating material 5 can be prevented, and the above effect can be obtained more.
【００４０】図１（ｂ）に、熱処理を行った後の様子を
示す。この図に示されるように、被覆材料５が消失して
おらず、被覆材料５によってマイクロパイプ欠陥４ａが
覆われた状態となっている。そして、マイクロパイプ欠
陥４ａは、炭化珪素基板結晶４の内部で確実に閉塞さ
れ、閉塞孔４ｂとなっている。FIG. 1B shows a state after the heat treatment. As shown in this figure, the coating material 5 has not disappeared, and the coating material 5 has covered the micropipe defects 4a. Micropipe defect 4a is reliably closed inside silicon carbide substrate crystal 4 to form closed hole 4b.
【００４１】このように、るつぼ１内に珪素を含む材料
を備えておくことにより、熱処理中にも被覆材料５によ
ってマイクロパイプ欠陥４ａを確実に覆うことができる
ため、マイクロパイプ欠陥４ａ内を過飽和状態にするこ
とができる。このため、マイクロパイプ欠陥４ａをより
確実に閉塞でき、マイクロパイプ欠陥４ａの閉塞率を高
くすることができる。As described above, since the crucible 1 is provided with the material containing silicon, the micropipe defects 4a can be reliably covered with the coating material 5 even during the heat treatment, so that the inside of the micropipe defects 4a is supersaturated. State. For this reason, the micropipe defect 4a can be more reliably closed, and the closing rate of the micropipe defect 4a can be increased.
【００４２】（第２実施形態）図２（ａ）に、本実施形
態における熱処理装置の該略図を示す。本実施形態で
は、第１実施形態に対して、珪素を含む材料の具体的配
置を変更したものである。なお、他の構成については第
１実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ
説明する。(Second Embodiment) FIG. 2A shows a schematic view of a heat treatment apparatus according to this embodiment. In the present embodiment, the specific arrangement of the material containing silicon is changed from the first embodiment. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, only different portions will be described.
【００４３】図２（ａ）に示すように、本実施形態で
は、るつぼ１内に分別容器１１が備えられている。この
分別容器１１は、中央部が突出した突出部になっている
と共に、その突出部の先端には凹みが形成されている。
この分別容器１１の突出部は台座２ａと対向するように
なっている。そして、突出部の凹み内に珪素を含む材料
として固体珪素単体１２が収容され、突出部の周囲には
炭化珪素粉末１３が収容されている。このように構成す
ることで、固体珪素単体１２が炭化珪素粉末１３よりも
炭化珪素基板結晶４や被覆材料５までの距離が近くなる
ようにしている。これにより、熱処理中に炭化珪素基板
結晶４や被覆材料５へは主に固体珪素単体１２からの珪
素ガスが供給される。このため、熱処理中の初期段階に
顕著に炭化珪素基板結晶４や被覆材料５の近傍は、珪素
リッチな状態となる。As shown in FIG. 2A, in this embodiment, a separation container 11 is provided in the crucible 1. The separation container 11 has a protruding portion at the center and a recess at the tip of the protruding portion.
The protruding portion of the separation container 11 is configured to face the pedestal 2a. And, solid silicon simple substance 12 is stored as a material containing silicon in the recess of the protruding portion, and silicon carbide powder 13 is stored around the protruding portion. With such a configuration, the distance of solid silicon simple substance 12 to silicon carbide substrate crystal 4 and coating material 5 is shorter than silicon carbide powder 13. As a result, silicon gas mainly from solid silicon simple substance 12 is supplied to silicon carbide substrate crystal 4 and coating material 5 during the heat treatment. Therefore, the vicinity of silicon carbide substrate crystal 4 and coating material 5 is remarkably silicon-rich in the initial stage during the heat treatment.
【００４４】図２（ｂ）に、熱処理を行った後の様子を
示す。この図に示されるように、被覆材料５が消失して
おらず、被覆材料５によってマイクロパイプ欠陥４ａが
覆われた状態となっている。そして、マイクロパイプ欠
陥４ａは、炭化珪素基板結晶４の内部で確実に閉塞さ
れ、閉塞孔４ｂとなっている。このように、本実施形態
のようにしても第１実施形態と同様の効果を得ることが
できる。FIG. 2B shows a state after the heat treatment. As shown in this figure, the coating material 5 has not disappeared, and the coating material 5 has covered the micropipe defects 4a. Micropipe defect 4a is reliably closed inside silicon carbide substrate crystal 4 to form closed hole 4b. As described above, even in the case of the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
【００４５】（第３実施形態）図３（ａ）に、本実施形
態における熱処理装置の該略図を示す。本実施形態で
は、第１実施形態に対して、珪素を含む材料の供給方法
を変更したものである。(Third Embodiment) FIG. 3A is a schematic view of a heat treatment apparatus according to the present embodiment. In the present embodiment, the supply method of the material containing silicon is changed from the first embodiment.
【００４６】図３（ａ）に示すように、本実施形態で
は、珪素を含む材料を熱処理装置の外部から供給できる
材料供給源２１を有している。この材料供給源２１から
は、例えば、常温時に気体又は液体である珪素を含んだ
化合物が供給されるようになっている。また、材料供給
源２１の供給路２１ａの先端部は、炭化珪素基板結晶４
及び被覆材料５の近傍に配置され、炭化珪素基板結晶４
及び被覆材料５の近傍が珪素リッチな状態になり易いよ
うになっている。As shown in FIG. 3A, the present embodiment has a material supply source 21 capable of supplying a material containing silicon from outside the heat treatment apparatus. From the material supply source 21, for example, a compound containing silicon, which is a gas or a liquid at normal temperature, is supplied. Further, the tip of supply path 21 a of material supply source 21 is connected to silicon carbide substrate crystal 4.
And silicon carbide substrate crystal 4 arranged in the vicinity of coating material 5.
In addition, the vicinity of the coating material 5 tends to be in a silicon-rich state.
【００４７】このように、熱処理時に熱処理装置の外部
から熱処理装置内に珪素を含む材料を導入することで、
珪素を含む材料の導入量を制御できる。これにより、珪
素を含む材料の導入量が熱処理容器内を珪素リッチにす
る最適量となるようにすることができ、被覆材料５が熱
エッチングされないようにしてマイクロパイプ欠陥４ａ
の閉塞率が高くなるようにできると共に、炭化珪素基板
結晶４の炭化を防止することができる。As described above, by introducing a material containing silicon into the heat treatment apparatus from outside the heat treatment apparatus during the heat treatment,
The introduction amount of the material containing silicon can be controlled. Thereby, the introduction amount of the material containing silicon can be set to the optimum amount for making the inside of the heat treatment container rich in silicon, and the coating material 5 is prevented from being thermally etched so that the micropipe defect 4a
Can be increased, and carbonization of silicon carbide substrate crystal 4 can be prevented.
【００４８】また、図３（ｂ）に、熱処理を行った後の
様子を示す。この図に示されるように、被覆材料５が消
失しておらず、被覆材料５によってマイクロパイプ欠陥
４ａが覆われた状態となっている。そして、マイクロパ
イプ欠陥４ａは、炭化珪素基板結晶４の内部で確実に閉
塞され、閉塞孔４ｂとなっている。このように、本実施
形態のようにしても第１実施形態と同様の効果を得るこ
とができる。FIG. 3B shows the state after the heat treatment. As shown in this figure, the coating material 5 has not disappeared, and the coating material 5 has covered the micropipe defects 4a. Micropipe defect 4a is reliably closed inside silicon carbide substrate crystal 4 to form closed hole 4b. As described above, even in the case of the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
【００４９】[0049]
【実施例】以下、上記実施形態について具体的に実験を
行った実施例を以下に説明する。EXAMPLES Examples in which the above-described embodiment was specifically tested will be described below.
【００５０】（実施例１）まず、欠陥密度が約１００ｃ
ｍ-2、口径φ２０ｍｍのマイクロパイプ欠陥４ａを有す
る厚さ３００μｍの６Ｈ多形の炭化珪素単結晶で構成さ
れた炭化珪素基板結晶４を用意し、この基板結晶４の表
面に被覆材料５として３Ｃ多形の炭化珪素エピタキシャ
ル膜をＣＶＤ法にて約２０μｍの厚さで形成した。Example 1 First, the defect density was about 100 c
m -2, prepared silicon carbide substrate crystal 4 made of a 6H polymorph of silicon carbide single crystal having a thickness of 300μm having micropipe defects 4a caliber 20 mm in diameter, 3C as a coating material 5 on the surface of the substrate crystal 4 A polymorphic silicon carbide epitaxial film was formed with a thickness of about 20 μm by a CVD method.
【００５１】微分干渉顕微鏡、偏光顕微鏡、走査型電子
顕微鏡を用いて観察したところ、マイクロパイプ欠陥４
ａの開口部は３Ｃ多形の炭化珪素エピタキシャル膜によ
って隙間なく塞がれていた。なお、炭化珪素基板結晶４
の表面として（０００１）ジャスト面を用いており、３
Ｃ多形の炭化珪素エピタキシャル膜は（１１１）面を成
長面として成膜されている。Observation using a differential interference microscope, a polarizing microscope, and a scanning electron microscope revealed that micropipe defects 4
The opening a was closed without any gap by the 3C polymorphic silicon carbide epitaxial film. The silicon carbide substrate crystal 4
(0001) just surface is used as the surface of
The C polymorph silicon carbide epitaxial film is formed with the (111) plane as a growth plane.
【００５２】次に、炭化珪素基板結晶３と珪素を含む材
料６としての珪素単体を図１に示した熱処理用装置に配
置した。マイクロパイプ欠陥閉塞工程として、雰囲気圧
力を６．７×１０4Ｐａ、炭化珪素基板結晶４の温度を
２２００℃程度、珪素単体の温度を２３００℃程度とし
て６時間の熱処理を行った。Next, silicon carbide substrate crystal 3 and silicon alone as material 6 containing silicon were arranged in the heat treatment apparatus shown in FIG. As a micropipe defect closing step, a heat treatment was performed for 6 hours at an atmospheric pressure of 6.7 × 10 4 Pa, a temperature of the silicon carbide substrate crystal 4 of about 2200 ° C., and a temperature of silicon alone of about 2300 ° C.
【００５３】このような工程を経て得られた基板結晶を
＜０００１＞軸方向に平行に切断したのち切断面を研磨
し、透過明視野にて顕微鏡観察を行った。その結果、炭
化珪素基板結晶４の中に存在していたマイクロパイプ欠
陥の９０％が、炭化珪素基板結晶４の表面側から閉塞し
ていた。The substrate crystal obtained through such a process was cut in parallel to the <0001> axis direction, the cut surface was polished, and observed under a transmitted light field under a microscope. As a result, 90% of the micropipe defects existing in silicon carbide substrate crystal 4 were closed from the surface side of silicon carbide substrate crystal 4.
【００５４】さらに、熱処理時に形成された炭化珪素の
結晶を除去すべく、炭化珪素基板結晶４を(０００１)面
に平行に研磨して、直交偏光顕微鏡観察をを行った。そ
の結果、マイクロパイプ欠陥４ａが閉塞した部分では、
もはやマイクロパイプ欠陥周辺に特徴的に観察される、
不均一な弾性ひずみに対応した複屈折干渉パターンを示
さなかった。このため、一旦閉塞したマイクロパイプ欠
陥４ａはエネルギー的に安定であるといえる。Further, in order to remove the silicon carbide crystal formed during the heat treatment, the silicon carbide substrate crystal 4 was polished in parallel with the (0001) plane, and observed with an orthogonal polarization microscope. As a result, in the portion where the micropipe defect 4a is closed,
No longer characteristically observed around micropipe defects,
No birefringent interference pattern corresponding to non-uniform elastic strain was shown. For this reason, it can be said that the micropipe defect 4a once closed is energetically stable.
【００５５】（実施例２）まず、欠陥密度が約１００ｃ
ｍ-2、口径φ２０ｍｍのマイクロパイプ欠陥４ａを有す
る厚さ３００μｍの６Ｈ多形の炭化珪素単結晶で構成さ
れた炭化珪素基板結晶４を用意し、この基板結晶４の表
面に被覆材料５として３Ｃ多形の炭化珪素エピタキシャ
ル膜をＣＶＤ法にて約２０μｍの厚さで形成した。Example 2 First, the defect density was about 100 c.
m -2, prepared silicon carbide substrate crystal 4 made of a 6H polymorph of silicon carbide single crystal having a thickness of 300μm having micropipe defects 4a caliber 20 mm in diameter, 3C as a coating material 5 on the surface of the substrate crystal 4 A polymorphic silicon carbide epitaxial film was formed with a thickness of about 20 μm by a CVD method.
【００５６】微分干渉顕微鏡、偏光顕微鏡、走査型電子
顕微鏡を用いて観察したところ、マイクロパイプ欠陥４
ａの開口部は３Ｃ多形の炭化珪素エピタキシャル膜によ
って隙間なく塞がれていた。なお、炭化珪素基板結晶４
の表面として（０００１）ジャスト面を用いており、３
Ｃ多形の炭化珪素エピタキシャル膜は（１１１）面を成
長面として成膜されている。Observation using a differential interference microscope, a polarizing microscope, and a scanning electron microscope revealed that micropipe defects 4
The opening a was closed without any gap by the 3C polymorphic silicon carbide epitaxial film. The silicon carbide substrate crystal 4
(0001) just surface is used as the surface of
The C polymorph silicon carbide epitaxial film is formed with the (111) plane as a growth plane.
【００５７】次に、炭化珪素基板結晶４、珪素を含む材
料としての珪素単体１２および炭化珪素粉末１３を図２
に示した熱処理用装置に配置した。マイクロパイプ欠陥
閉塞工程として、雰囲気圧力を６．７×１０4Ｐａ、炭
化珪素基板結晶４の温度を２２００℃程度、珪素単体１
２および炭化珪素粉末１３の温度を２３００℃程度とし
て６時間の熱処理を行った。Next, silicon carbide substrate crystal 4, silicon simple substance 12 as a material containing silicon, and silicon carbide powder 13 are shown in FIG.
Was placed in the apparatus for heat treatment shown in FIG. As a micropipe defect closing step, the atmosphere pressure is 6.7 × 10 4 Pa, the temperature of the silicon carbide substrate crystal 4 is about 2200 ° C., and silicon alone 1
2 and silicon carbide powder 13 were heated at a temperature of about 2300 ° C. for 6 hours.
【００５８】このような工程を経て得られた炭化珪素基
板結晶４を＜０００１＞軸方向に平行に切断したのち切
断面を研磨し、透過明視野にて顕微鏡観察を行った。そ
の結果、炭化珪素基板結晶４中に存在していたマイクロ
パイプ欠陥の９０％が、炭化珪素基板結晶４の表面側か
ら閉塞していた。After the silicon carbide substrate crystal 4 obtained through the above steps was cut in parallel to the <0001> axis direction, the cut surface was polished and observed with a microscope in a transmission bright field. As a result, 90% of the micropipe defects existing in silicon carbide substrate crystal 4 were closed from the surface side of silicon carbide substrate crystal 4.
【００５９】さらに、熱処理時に形成された炭化珪素の
結晶を除去すべく、炭化珪素基板結晶４を(０００１)面
に平行に研磨して、直交偏光顕微鏡観察をを行った。そ
の結果、マイクロパイプ欠陥４ａが閉塞した部分では、
もはやマイクロパイプ欠陥周辺に特徴的に観察される、
不均一な弾性ひずみに対応した複屈折干渉パターンを示
さなかった。このため、一旦閉塞したマイクロパイプ欠
陥４ａはエネルギー的に安定であるといえる。Further, in order to remove the silicon carbide crystal formed during the heat treatment, silicon carbide substrate crystal 4 was polished in parallel with the (0001) plane, and observed with an orthogonal polarization microscope. As a result, in the portion where the micropipe defect 4a is closed,
No longer characteristically observed around micropipe defects,
No birefringent interference pattern corresponding to non-uniform elastic strain was shown. For this reason, it can be said that the micropipe defect 4a once closed is energetically stable.
【００６０】（実施例３）まず、欠陥密度が約１００ｃ
ｍ-2、口径φ２０ｍｍのマイクロパイプ欠陥４ａを有す
る厚さ３００μｍの６Ｈ多形の炭化珪素単結晶で構成さ
れた炭化珪素基板結晶４を用意し、この基板結晶４の表
面に炭化珪素被覆材料５として３Ｃ多形の炭化珪素エピ
タキシャル膜をＣＶＤ法にて約２０μｍの厚さで形成し
た。Example 3 First, the defect density was about 100 c
m -2, prepared silicon carbide substrate crystal 4 made of a 6H polymorph of silicon carbide single crystal having a thickness of 300μm having micropipe defects 4a caliber 20 mm in diameter, silicon carbide coating material 5 on the surface of the substrate crystal 4 A 3C polymorph silicon carbide epitaxial film was formed with a thickness of about 20 μm by a CVD method.
【００６１】微分干渉顕微鏡、偏光顕微鏡、走査型電子
顕微鏡を用いて観察したところ、マイクロパイプ欠陥４
ａの開口部は３Ｃ多形の炭化珪素エピタキシャル膜によ
って隙間なく塞がれていた。なお、炭化珪素基板結晶４
の表面として（０００１）ジャスト面を用いており、３
Ｃ多形の炭化珪素エピタキシャル膜は（１１１）面を成
長面として成膜されている。Observation using a differential interference microscope, a polarizing microscope, and a scanning electron microscope showed that micropipe defects 4
The opening a was closed without any gap by the 3C polymorphic silicon carbide epitaxial film. The silicon carbide substrate crystal 4
(0001) just surface is used as the surface of
The C polymorph silicon carbide epitaxial film is formed with the (111) plane as a growth plane.
【００６２】次に、炭化珪素基板結晶４を図３に示した
熱処理用装置に配置した。マイクロパイプ欠陥閉塞工程
として、雰囲気圧力を６．７×１０4Ｐａ、炭化珪素基
板結晶４の温度を２２００℃程度として６時間の熱処理
を行った。この熱処理中、材料供給源２１からＳｉＨ４
ガスを導入し続けた。Next, silicon carbide substrate crystal 4 was placed in the heat treatment apparatus shown in FIG. As a micropipe defect closing step, heat treatment was performed for 6 hours at an atmospheric pressure of 6.7 × 10 4 Pa and a temperature of the silicon carbide substrate crystal 4 of about 2200 ° C. During this heat treatment, the SiH4
The introduction of gas was continued.
【００６３】このような工程を経て得られた炭化珪素基
板結晶４を＜０００１＞軸方向に平行に切断したのち切
断面を研磨し、透過明視野にて顕微鏡観察を行った。そ
の結果、炭化珪素基板結晶４中に存在していたマイクロ
パイプ欠陥の９０％が、炭化珪素基板結晶４の表面側か
ら閉塞していた。The silicon carbide substrate crystal 4 obtained through the above steps was cut in parallel to the <0001> axis direction, the cut surface was polished, and the microscope was observed in a transmitted bright field. As a result, 90% of the micropipe defects existing in silicon carbide substrate crystal 4 were closed from the surface side of silicon carbide substrate crystal 4.
【００６４】さらに、熱処理時に形成された炭化珪素の
結晶を除去すべく、炭化珪素基板結晶４を(０００１)面
に平行に研磨して、直交偏光顕微鏡観察をを行った。そ
の結果、マイクロパイプ欠陥４ａが閉塞した部分では、
もはやマイクロパイプ欠陥周辺に特徴的に観察される、
不均一な弾性ひずみに対応した複屈折干渉パターンを示
さなかった。このため、一旦閉塞したマイクロパイプ欠
陥４ａはエネルギー的に安定であるといえる。Further, in order to remove the silicon carbide crystal formed during the heat treatment, silicon carbide substrate crystal 4 was polished in parallel with the (0001) plane, and observed with an orthogonal polarization microscope. As a result, in the portion where the micropipe defect 4a is closed,
No longer characteristically observed around micropipe defects,
No birefringent interference pattern corresponding to non-uniform elastic strain was shown. For this reason, it can be said that the micropipe defect 4a once closed is energetically stable.
【００６５】（比較例）まず、欠陥密度が約１００ｃｍ
-2、口径φ２０ｍｍのマイクロパイプ欠陥５４ａを有す
る厚さ３００μｍの６Ｈ多形の炭化珪素単結晶で構成さ
れた炭化珪素基板結晶５４を用意し、この基板結晶４の
表面に被覆材料５５として３Ｃ多形の炭化珪素エピタキ
シャル膜をＣＶＤ法にて約２０μｍの厚さで形成した。Comparative Example First, the defect density was about 100 cm.
-2 , a silicon carbide substrate crystal 54 made of a 300 μm thick 6H polymorphic silicon carbide single crystal having a micropipe defect 54a having a diameter of φ20 mm is prepared, and a 3C A silicon carbide epitaxial film having a thickness of about 20 μm was formed by a CVD method.
【００６６】微分干渉顕微鏡、偏光顕微鏡、走査型電子
顕微鏡を用いて観察したところ、マイクロパイプ欠陥５
４ａの開口部は３Ｃ多形の炭化珪素エピタキシャル膜に
よって隙間なく塞がれていた。なお、炭化珪素基板結晶
５４の表面として（０００１）ジャスト面を用いてお
り、３Ｃ多形の炭化珪素エピタキシャル膜は（１１１）
面を成長面として成膜されている。Observation using a differential interference microscope, a polarizing microscope, and a scanning electron microscope revealed that micropipe defects 5
The opening 4a was closed without any gap by the 3C polymorphic silicon carbide epitaxial film. The (0001) just plane is used as the surface of silicon carbide substrate crystal 54, and the 3C polymorph silicon carbide epitaxial film is (111)
The film is formed with the surface as a growth surface.
【００６７】次に、炭化珪素基板結晶５４と平均粒径５
００μｍの炭化珪素粉末５６を図４に示した熱処理用装
置に配置した。マイクロパイプ欠陥閉塞工程として、雰
囲気圧力６．７×１０4Ｐａ、炭化珪素基板結晶５４の
温度を２２００℃程度、炭化珪素粉末５６の温度を２３
００℃程度として６時間の熱処理を行った。Next, the silicon carbide substrate crystal 54 and the average grain size 5
00 μm silicon carbide powder 56 was placed in the heat treatment apparatus shown in FIG. As a micropipe defect closing step, the atmosphere pressure is 6.7 × 10 4 Pa, the temperature of the silicon carbide substrate crystal 54 is about 2200 ° C., and the temperature of the silicon carbide powder 56 is 23
Heat treatment was performed at about 00 ° C. for 6 hours.
【００６８】このような工程を経て得られた炭化珪素基
板結晶５４を＜０００１＞軸方向に平行に切断したのち
切断面を研磨し、透過明視野にて顕微鏡観察を行った。
その結果、炭化珪素基板結晶５４中に存在していたマイ
クロパイプ欠陥５４ａの２０％しか、炭化珪素基板結晶
５４の表面側から閉塞していなかった。なおかつ、基板
表面のところどころには熱エッチングの跡の光沢が観察
された。The silicon carbide substrate crystal 54 obtained through the above steps was cut in parallel to the <0001> axis direction, the cut surface was polished, and the microscope was observed in a transmission bright field.
As a result, only 20% of micropipe defects 54a existing in silicon carbide substrate crystal 54 were closed from the surface side of silicon carbide substrate crystal 54. In addition, gloss of the trace of the thermal etching was observed at some points on the substrate surface.
【図１】本発明の第１実施形態におけるマイクロパイプ
欠陥閉塞の様子を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a state of micropipe defect closure in a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２実施形態におけるマイクロパイプ
欠陥閉塞の様子を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a state of micropipe defect closure in a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第３実施形態におけるマイクロパイプ
欠陥閉塞の様子を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a state of micropipe defect closure in a third embodiment of the present invention.
【図４】本発明者らの実験によるマイクロパイプ欠陥閉
塞の様子を示す図である。FIG. 4 is a view showing a state of micropipe defect closure in an experiment conducted by the present inventors.
１…るつぼ、２…蓋体、２ａ…蓋体、４…炭化珪素基板
結晶、４ａ…マイクロパイプ欠陥、５…被覆材料、６…
珪素を含む材料、１２…珪素単体、１３…炭化珪素粉
末。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... crucible, 2 ... lid, 2a ... lid, 4 ... silicon carbide substrate crystal, 4a ... micropipe defect, 5 ... coating material, 6 ...
Material containing silicon, 12: silicon simple substance, 13: silicon carbide powder.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 廣瀬 富佐雄 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 岡本 篤人 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 Ｆターム(参考） 4G077 AA02 BE08 FE06 FE07 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Hiroo Tosao 1-1-1, Showa-cho, Kariya-shi, Aichi Prefecture Inside Denso Co., Ltd. -1 F-term in Toyota Central Research Laboratory Co., Ltd. (reference) 4G077 AA02 BE08 FE06 FE07
Claims (15)
化珪素基板結晶（４）の表面の少なくとも一面に被覆材
料（５）を形成する工程と、 前記炭化珪素基板結晶を熱処理装置（１、２）内に配置
する工程と、 前記熱処理装置によって熱処理を行い、前記炭化珪素基
板結晶内でマイクロパイプ欠陥を閉塞させて閉塞孔（４
ｂ）とする工程と、を含んでおり、 前記熱処理時には、前記熱処理装置内が、該熱処理時の
熱処理温度における炭化珪素中の珪素の飽和蒸気圧より
も高い珪素蒸気圧雰囲気となるようにすることを特徴と
する炭化珪素単結晶の製造方法。1. A step of forming a coating material (5) on at least one surface of a silicon carbide substrate crystal (4) having micropipe defects (4a); And a heat treatment is performed by the heat treatment apparatus to close micropipe defects in the silicon carbide substrate crystal to form a closed hole (4).
b) during the heat treatment, the inside of the heat treatment apparatus is set to a silicon vapor pressure atmosphere higher than the saturated vapor pressure of silicon in silicon carbide at the heat treatment temperature during the heat treatment. A method for producing a silicon carbide single crystal, comprising:
化珪素単結晶基板（４）の表面の少なくとも一面に被覆
材料（５）を形成する工程と、 前記炭化珪素基板結晶を熱処理装置（１、２）内に配置
する工程と、 前記熱処理装置によって熱処理を行い、前記炭化珪素基
板結晶内でマイクロパイプ欠陥を閉塞させて閉塞孔（４
ｂ）とする工程と、を含んでおり、 前記熱処理装置内に珪素を含む材料（６）を配置するこ
とによって、前記熱処理時に前記熱処理装置内の珪素蒸
気圧雰囲気を高くすることを特徴とする炭化珪素単結晶
の製造方法。2. A step of forming a coating material (5) on at least one surface of a silicon carbide single crystal substrate (4) having micropipe defects (4a); ), And a heat treatment is performed by the heat treatment apparatus to close micropipe defects in the silicon carbide substrate crystal to form closed holes (4).
and b) placing a silicon-containing material (6) in the heat treatment apparatus, whereby the silicon vapor pressure atmosphere in the heat treatment apparatus is increased during the heat treatment. A method for producing a silicon carbide single crystal.
を用いることを特徴とする請求項２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 2, wherein solid silicon alone is used as said silicon-containing material.
を用いることを特徴とする請求項２に記載の炭化珪素単
結晶の製造方法。4. The method for producing a silicon carbide single crystal according to claim 2, wherein silicon carbide powder is used as the material containing silicon.
末と固体珪素単体とを用いることを特徴とする請求項２
に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。5. The method according to claim 2, wherein the silicon-containing material is silicon carbide powder and solid silicon alone.
3. The method for producing a silicon carbide single crystal according to item 1.
末と珪素単体を用い、かつ、前記珪素単体と前記炭化珪
素基板結晶との間の距離が、前記炭化珪素粉末と前記炭
化珪素基板結晶との間の距離よりも短くなるようにする
ことを特徴とする請求項２に記載の炭化珪素単結晶の製
造方法。6. A method according to claim 1, wherein a silicon carbide powder and a silicon simple substance are used as said silicon-containing material, and a distance between said silicon simple substance and said silicon carbide substrate crystal is different from said silicon carbide powder and said silicon carbide substrate crystal. 3. The method for producing a silicon carbide single crystal according to claim 2, wherein the distance is shorter than the distance between the two.
化珪素単結晶基板（４）の表面の少なくとも一面に被覆
材料（５）を形成する工程と、 前記炭化珪素基板結晶を熱処理装置（１、２）内に配置
する工程と、 前記熱処理装置によって熱処理を行い、前記炭化珪素基
板結晶内でマイクロパイプ欠陥を閉塞させて閉塞孔（４
ｂ）とする工程と、を含んでおり、 前記熱処理時には、前記熱処理装置内に珪素を含む材料
を外部から導入することを特徴とする炭化珪素単結晶の
製造方法。7. A step of forming a coating material (5) on at least one surface of a silicon carbide single crystal substrate (4) having micropipe defects (4a); ), And a heat treatment is performed by the heat treatment apparatus to close micropipe defects in the silicon carbide substrate crystal to form closed holes (4).
b) a method for producing a silicon carbide single crystal, characterized in that at the time of the heat treatment, a material containing silicon is externally introduced into the heat treatment apparatus.
体又は液体である珪素を含んだ化合物を用いることを特
徴とする請求項７に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。8. The method for producing a silicon carbide single crystal according to claim 7, wherein a compound containing silicon, which is a gas or a liquid at room temperature, is used as the material containing silicon.
せた台座上に前記炭化珪素基板結晶を載置し、前記台座
を囲む前記熱処理装置の壁面と前記炭化珪素基板結晶と
の距離よりも、前記珪素を含む材料と前記炭化珪素基板
結晶との距離を短くすることを特徴とする請求項２乃至
６のいずれか１つに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。9. The silicon carbide substrate crystal is mounted on a pedestal on which a wall surface of the heat treatment apparatus is partially protruded, and a distance between the wall surface of the heat treatment apparatus surrounding the pedestal and the silicon carbide substrate crystal is larger than a distance between the silicon carbide substrate crystal and the silicon carbide substrate crystal. 7. The method of manufacturing a silicon carbide single crystal according to claim 2, wherein a distance between said silicon-containing material and said silicon carbide substrate crystal is reduced.
置内の雰囲気圧力を６．７ｋＰａ以上とすることを特徴
とする請求項１乃至９のいずれか１つに記載の炭化珪素
単結晶の製造方法。10. The method for producing a silicon carbide single crystal according to claim 1, wherein an atmospheric pressure in said heat treatment apparatus is set to 6.7 kPa or more during said heat treatment.
を用いることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか
１つに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。11. The method for producing a silicon carbide single crystal according to claim 1, wherein cubic silicon carbide is used as the coating material.
φ１５ｍｍ以上のものを用いることを特徴とする請求項
１乃至１１のいずれか１つに記載の炭化珪素単結晶の製
造方法。12. The method for producing a silicon carbide single crystal according to claim 1, wherein the silicon carbide substrate crystal having a diameter of φ15 mm or more is used.
載の炭化珪素単結晶の製造方法によって形成された前記
閉塞孔を有する炭化珪素基板結晶を種結晶として、新た
な炭化珪素単結晶を結晶成長させることを特徴とする炭
化珪素単結晶の製造方法。13. A new silicon carbide single crystal is obtained by using the silicon carbide substrate crystal having the closed holes formed by the method for manufacturing a silicon carbide single crystal according to claim 1 as a seed crystal. A method for producing a silicon carbide single crystal, which comprises growing a crystal.
結晶（４）が収容されるるつぼ（１）を有し、前記炭化
珪素基板結晶への材料供給源となる珪素材料（１２）と
炭化珪素材料（１３）とが前記るつぼ内に配置される炭
化珪素単結晶の製造装置であって、 前記るつぼ内には前記珪素材料と前記炭化珪素材料とを
分離する分別容器（１１）が備えられており、前記分別
容器によって前記珪素材料から前記炭化珪素基板結晶ま
での距離が、前記炭化珪素材料から前記炭化珪素基板結
晶までの距離よりも近くなるように構成されていること
を特徴とする炭化珪素単結晶の製造装置。14. A silicon material (12) having a crucible (1) accommodating a silicon carbide substrate crystal (4) made of a silicon carbide single crystal, and a silicon material (12) serving as a material supply source to the silicon carbide substrate crystal An apparatus for producing a silicon carbide single crystal in which a material (13) is arranged in the crucible, wherein a separation container (11) for separating the silicon material and the silicon carbide material is provided in the crucible. Wherein the separation container is configured such that a distance from the silicon material to the silicon carbide substrate crystal is shorter than a distance from the silicon carbide material to the silicon carbide substrate crystal. Single crystal manufacturing equipment.
結晶（４）が収容されるるつぼ（１）を有し、前記炭化
珪素基板結晶への材料供給源となる珪素材料（１２）と
炭化珪素材料（１３）とが前記るつぼ内に配置される炭
化珪素単結晶の製造装置であって、 前記るつぼ外部には、珪素を含む材料を供給するための
材料供給源が備えられており、該材料供給源より前記る
つぼ内へ前記珪素を含む材料が導入できるように構成さ
れていることを特徴とする炭化珪素単結晶の製造装置。15. A silicon material (12) having a crucible (1) accommodating a silicon carbide substrate crystal (4) made of silicon carbide single crystal, and a silicon material (12) serving as a material supply source to the silicon carbide substrate crystal and silicon carbide An apparatus for producing a silicon carbide single crystal in which a material (13) is disposed in the crucible, wherein a material supply source for supplying a material containing silicon is provided outside the crucible, An apparatus for producing a silicon carbide single crystal, wherein a material containing silicon is introduced from a supply source into the crucible.
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|---|---|---|---|
| JP33839099A JP2001158695A (en) | 1999-11-29 | 1999-11-29 | Method for producing silicon carbide single crystal |
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002099169A1 (en) * | 2001-06-04 | 2002-12-12 | The New Industry Research Organization | Single crystal silicon carbide and method for producing the same |
| WO2004027122A1 (en) * | 2002-09-19 | 2004-04-01 | Showa Denko K.K. | Silicon carbide single crystal and method and apparatus for producing the same |
| JP2011507247A (en) * | 2007-12-11 | 2011-03-03 | セントロターム・サーマル・ソルーションズ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング・ウント・コンパニー・コマンデイトゲゼルシヤフト | SiC wafer annealing method and apparatus |
| WO2014122768A1 (en) * | 2013-02-08 | 2014-08-14 | 日新電機株式会社 | Single crystal silicon carbide substrate and method for producing same |
| JP2019112269A (en) * | 2017-12-25 | 2019-07-11 | 昭和電工株式会社 | Method of manufacturing silicon carbide single crystal |
| CN112725895A (en) * | 2021-01-29 | 2021-04-30 | 芯璨半导体科技(山东)有限公司 | Method for growing silicon carbide single crystal |
-
1999
- 1999-11-29 JP JP33839099A patent/JP2001158695A/en not_active Withdrawn
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002099169A1 (en) * | 2001-06-04 | 2002-12-12 | The New Industry Research Organization | Single crystal silicon carbide and method for producing the same |
| US7527869B2 (en) | 2001-06-04 | 2009-05-05 | Kwansei Gakuin Educational Foundation | Single crystal silicon carbide and method for producing the same |
| US7637998B2 (en) | 2001-06-04 | 2009-12-29 | Kwansei Gakuin Educational Foundation | Method for producing single crystal silicon carbide |
| JP4848495B2 (en) * | 2001-06-04 | 2011-12-28 | 学校法人関西学院 | Single crystal silicon carbide and method for producing the same |
| WO2004027122A1 (en) * | 2002-09-19 | 2004-04-01 | Showa Denko K.K. | Silicon carbide single crystal and method and apparatus for producing the same |
| US7371281B2 (en) | 2002-09-19 | 2008-05-13 | Showa Denko K.K. | Silicon carbide single crystal and method and apparatus for producing the same |
| JP2011507247A (en) * | 2007-12-11 | 2011-03-03 | セントロターム・サーマル・ソルーションズ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング・ウント・コンパニー・コマンデイトゲゼルシヤフト | SiC wafer annealing method and apparatus |
| WO2014122768A1 (en) * | 2013-02-08 | 2014-08-14 | 日新電機株式会社 | Single crystal silicon carbide substrate and method for producing same |
| JP2019112269A (en) * | 2017-12-25 | 2019-07-11 | 昭和電工株式会社 | Method of manufacturing silicon carbide single crystal |
| JP7085833B2 (en) | 2017-12-25 | 2022-06-17 | 昭和電工株式会社 | Method for manufacturing silicon carbide single crystal |
| CN112725895A (en) * | 2021-01-29 | 2021-04-30 | 芯璨半导体科技(山东)有限公司 | Method for growing silicon carbide single crystal |
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