JP2010184829A - 炭化珪素単結晶の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】CVD法によりエピタキシャル膜2を成長させると、成長させるエピタキシャル膜2の不純物濃度に応じて貫通転位3の成長方向を一定方向に規定できる。例えば、SiC基板1内に含まれていた貫通転位3は、エピタキシャル膜2内においてc軸に対する角度θが(11−22)面もしくは(11−22)面に対して±3°の範囲内、例えば[11−23]方向に平行もしくは[11−23]方向に対して±3°の範囲内の方向に向く。このため、この現象を利用し、エピタキシャル膜2の側面から貫通転位3を排出させることにより、エピタキシャル膜2の成長表面から貫通転位3をほぼ無くすことが可能となる。そして、このようなエピタキシャル膜2を種結晶として昇華法によりSiC単結晶4をバルク成長させれば、結晶欠陥をより抑制することが可能となる。
【選択図】図1
Description
本発明の第1実施形態について説明する。図1は、本実施形態にかかるSiC単結晶の製造方法にてSiC単結晶を成長させるときの製造工程を示す断面図である。
本発明の第2実施形態について説明する。上述したように、(11−2n)面や(1−10n)面の上にCVD法によってエピタキシャル膜2を成長させた場合に、ドーピングする不純物の種類と不純物濃度との関係から、貫通転位3の成長方向を特定することができる。しかしながら、エピタキシャル膜2の成長方向と貫通転位3の成長方向とが全く異なる方向であった場合、エピタキシャル膜2の成長方向に引きずられて貫通転位3の成長方向が期待する方向からずれる可能性もある。このため、本実施形態では、エピタキシャル膜2の成長方向と貫通転位3の成長方向を合わせることで、より確実に貫通転位3がエピタキシャル膜2の側面側に成長し、エピタキシャル膜2の側面から排出されるようにする。
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態は、第2実施形態と同様の手法を(1−102)面のSiC基板1に対して行ったものである。したがって、第2実施形態とほぼ同様であるため、第2実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態は、第2、第3実施形態を組み合わせたものである。
上記各実施形態では、CVD法によってエピタキシャル膜2を形成する際に、貫通転位3が(11−2n)面や(1−10n)面に沿って成長することを利用するものの一例を挙げて説明したが、(11−2n)面や(1−10n)面の他の面についても同様のことが言える。例えば(11−21)面等を利用することもでき、(11−21)面を利用する場合には、例えば貫通転位3が[11−26]方向に向くようにすることができる。
2 エピタキシャル膜
3 貫通転位
4 SiC単結晶
10 SiC単結晶
11 積層欠陥
12 マスク
12a 開口部
Claims (7)
- (11−2n)面もしくは(1−10n)面(但し、nは0以上の整数)を表面とする炭化珪素基板(1)を用意する工程と、
前記炭化珪素基板(1)の前記(11−2n)面もしくは(1−10n)面の上に、所定の不純物濃度のエピタキシャル膜(2)をCVD法にて成長させることにより、該エピタキシャル膜(2)の側面から貫通欠陥(3)を排出させる工程と、
前記貫通欠陥(3)を排出させた前記エピタキシャル膜(2)における前記(11−2n)面もしくは(1−10n)面に対して昇華法により炭化珪素単結晶(4)をバルク状に成長させる工程と、を含んでいることを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。 - 前記炭化珪素基板(1)の前記(11−2n)面もしくは(1−10n)面(但し、nは0以上の整数)の上に、開口部(12a)を有するマスク(12)を配置する工程を含み、
前記マスク(12)にて前記炭化珪素基板(1)における前記(11−2n)面もしくは(1−10n)面の一部を覆った状態で前記エピタキシャル膜(2)をCVD法にて成長させることで、該エピタキシャル膜(2)の側面から貫通欠陥(3)を排出させる工程を行うことを特徴とする請求項1に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。 - 前記炭化珪素基板(1)の前記(11−2n)面上に前記エピタキシャル膜(2)を形成するときには[1−100]を長手方向として前記開口部(12a)を延設すると共に、該開口部(12a)を複数本ストライプ状に並べた配置とし、
前記炭化珪素基板(1)の前記(1−10n)面上に前記エピタキシャル膜(2)を形成するときには[11−20]を長手方向として前記開口部(12a)を延設すると共に、該開口部(12a)を複数本ストライプ状に並べた配置と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。 - 前記エピタキシャル膜(2)を成膜するとき、該エピタキシャル膜(2)の成長厚さtを、前記貫通欠陥(3)が成長する方向に沿った方向の前記炭化珪素基板(1)の幅をd、前記マスク(12)の膜厚をm、該エピタキシャル膜(2)中で成長する前記貫通欠陥(3)が前記炭化珪素基板(1)の表面である前記(11−2n)面もしくは(1−10n)面に対して前記為す角度をΔθとすると、
t>d×tanΔθ+m(但し、Δθは、0°≦Δθ≦3°、m≧0)を満たす厚さとすることを特徴とする請求項2または3に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。 - 前記炭化珪素基板(1)を用意する工程では、前記炭化珪素基板(1)の表面を(11−22)面とし、
前記エピタキシャル膜(2)をCVD法にて成長させることにより、該エピタキシャル膜(2)の側面から貫通欠陥(3)を排出させる工程では、前記エピタキシャル膜(2)の不純物濃度を1×1016〜1×1017cm-3とすることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。 - 前記炭化珪素基板(1)を用意する工程では、前記炭化珪素基板(1)の表面を(11−23)面とし、
前記エピタキシャル膜(2)をCVD法にて成長させることにより、該エピタキシャル膜(2)の側面から貫通欠陥(3)を排出させる工程では、前記エピタキシャル膜(2)の不純物濃度を1×1018cm-3以上とすることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。 - 請求項1ないし6のいずれか1つに記載の炭化珪素単結晶の製造方法により得られた炭化珪素単結晶から(0001)面または(000−1)面を切り出すことにより、表面が(0001)面または(000−1)面となる種結晶を形成する工程と、
前記種結晶における前記(0001)面または(000−1)面の上に昇華法により炭化珪素単結晶(4)をバルク状に成長させる工程と、を含んでいることを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。
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