JP2019127416A - 炭化珪素単結晶の製造方法、炭化珪素単結晶インゴット - Google Patents
炭化珪素単結晶の製造方法、炭化珪素単結晶インゴット Download PDFInfo
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Abstract
Description
まず、本発明の炭化珪素単結晶の製造に用いる種結晶を準備する。図2(a)に示すように、黒鉛部材102に、カーボン接着剤等を用いて炭化珪素種結晶20Aを取り付け、昇華法によって、炭化珪素種結晶20Aの表面に炭化珪素単結晶10Aを成長させる。この種結晶準備工程における炭化珪素単結晶成長中に、窒素ガスを供給せずに成長を行う(窒素ドープを行わない)。通常の炭化珪素単結晶の成長は、所望の抵抗値を有するウェハを得るために坩堝101内に窒素(N2)供給量を調整しながら行う。また一般に、作製された炭化珪素インゴットの一部から種結晶を取得し、再度成長させることを繰り返す。この際、アンドープのインゴットを製造する場合にはアンドープの種結晶を用い、窒素ドープのインゴットを製造する場合には窒素ドープの種結晶を用いるのが一般的であった。そして、これまでは窒素濃度の高いn型の炭化珪素ウェハを作製する場合、同様に窒素濃度の高い種結晶を用いることが一般的であった。これに対し、本発明は、窒素濃度の低い種結晶を用いて窒素濃度の高いn型の炭化珪素インゴット(ひいては炭化珪素ウェハ)を製造することが従来技術と異なる特徴である。
次に、この炭化珪素種結晶20Bを用いて、本発明の炭化珪素単結晶の製造を行う。図2(b)に示すように、炭化珪素種結晶20Bを、カーボン接着剤等の用いて黒鉛部材102に取り付ける。
次に、第1界面検査工程を経て、黒鉛部材102との界面に裏面から伸びる貫通欠陥の発生因子Pが低減された状態で、昇華法により、炭化珪素原料の昇華ガスおよび窒素ガスを供給し、図2(c)に示すように、炭化珪素種結晶20Bの表面に炭化珪素の単結晶10Bを成長させる。窒素ガスの供給は、成長中の炭化珪素単結晶10Bに、窒素が3×1018cm−3以上の濃度でドープされるように、調整して行う。この結果、炭化珪素単結晶10B中の窒素濃度は、炭化珪素種結晶20B中の窒素濃度の6倍以上となる。
図2(d)に示す状態で、炭化珪素種結晶20Bの透明性を利用して、炭化珪素種結晶20Bの裏面20b側から単結晶成長面20a側を、目視によって、あるいは所定の観察手段を用いて観察し、炭化珪素単結晶10Bの成長界面(第2界面)の状態を検査する。ここでの成長界面の状態の検査とは、転位密集部や異種多形等による欠陥が、炭化珪素単結晶10Bの成長界面に存在しているかどうかについての検査を意味している。
101・・・坩堝
102・・・黒鉛部材
103・・・コイル
104・・・テーパーガイド
105・・・インゴットの周辺部分
10、10A、10B、40・・・炭化珪素単結晶
10a・・・炭化珪素単結晶の一部分
20、20A、20B、50・・・炭化珪素種結晶
20a・・・炭化珪素種結晶の単結晶成長面
20b、50b・・・炭化珪素種結晶の裏面
30・・・原料
D・・・種結晶裏面から伸びる貫通欠陥
P・・・種結晶裏面から伸びる貫通欠陥の発生因子
Claims (7)
- 昇華法による炭化珪素単結晶の製造方法であって、
坩堝内の黒鉛部材に、窒素濃度を5×1017cm−3以下に抑えた炭化珪素種結晶を取り付け、前記黒鉛部材と前記炭化珪素種結晶との界面の状態を検査する第1界面検査工程と、
炭化珪素原料の昇華ガスおよび窒素ガスを供給し、3×1018cm−3以上の濃度で窒素ドープされた、炭化珪素単結晶を成長させる単結晶成長工程と、を順に有することを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。 - 前記炭化珪素種結晶として、厚さが1mm以上のものを用いる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。
- 前記第1界面検査工程において、前記黒鉛部材と前記炭化珪素種結晶との界面で気泡が検出された場合に、真空脱泡または加圧脱泡を行って前記気泡を除去することを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
- 前記第1界面検査工程において、前記黒鉛部材と前記炭化珪素種結晶との界面で異物が見つかった場合に、一旦、前記炭化珪素種結晶を前記黒鉛部材から取り外し、前記異物を除去した上で、再度取り付けることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
- 窒素濃度が5×1017cm−3以下の低ドープ領域が設けられた、炭化珪素単結晶のインゴットを準備し、前記低ドープ領域の部分を前記インゴットから切り出し、前記炭化珪素種結晶として用いることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
- 前記単結晶成長工程の後に、前記炭化珪素種結晶と、その上に成長した炭化珪素単結晶インゴットとを前記黒鉛部材から取り外し、前記炭化珪素種結晶側から、前記炭化珪素種結晶と前記炭化珪素単結晶との界面の状態を検査する第2界面検査工程を、さらに有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
- 窒素濃度が5×1017cm−3以下の領域、および窒素濃度が3×1018cm−3以上の領域が設けられていることを特徴とする炭化珪素単結晶インゴット。
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