JP3248071B2 - 単結晶ＳｉＣ - Google Patents
単結晶ＳｉＣInfo
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- 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
- C30B1/00—Single-crystal growth directly from the solid state
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- 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
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- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S438/931—Silicon carbide semiconductor
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、単結晶ＳｉＣに関
し、詳しくは、高温半導体素子や光学素子、発光素子等
の基板ウエハとして用いられる単結晶ＳｉＣに関するも
のである。
し、詳しくは、高温半導体素子や光学素子、発光素子等
の基板ウエハとして用いられる単結晶ＳｉＣに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】ＳｉＣ（炭化珪素）は、耐熱性および機
械的強度に優れているだけでなく、放射線にも強く、さ
らに不純物の添加によって電子や正孔の価電子制御が容
易である上、広い禁制帯幅を持つ（因みに、６Ｈ型のＳ
ｉＣ単結晶で約３．０ｅＶ、４Ｈ型のＳｉＣ単結晶で
３．２６ｅＶ）ために、Ｓｉ（シリコン）やＧａＡｓ
（ガリウムヒ素）などの既存の半導体材料では実現する
ことができない高温、高周波、耐電圧、耐環境性を実現
することが可能で、次世代のパワーデバイス用半導体材
料として注目され、かつ期待されている。
械的強度に優れているだけでなく、放射線にも強く、さ
らに不純物の添加によって電子や正孔の価電子制御が容
易である上、広い禁制帯幅を持つ（因みに、６Ｈ型のＳ
ｉＣ単結晶で約３．０ｅＶ、４Ｈ型のＳｉＣ単結晶で
３．２６ｅＶ）ために、Ｓｉ（シリコン）やＧａＡｓ
（ガリウムヒ素）などの既存の半導体材料では実現する
ことができない高温、高周波、耐電圧、耐環境性を実現
することが可能で、次世代のパワーデバイス用半導体材
料として注目され、かつ期待されている。
【０００３】この種のＳｉＣ単結晶は、エピタキシャル
成長等の種々の加工を施すことによって、一枚のウエハ
上に複数のＩＣチップを同時に作る場合の基板などとし
て利用される。
成長等の種々の加工を施すことによって、一枚のウエハ
上に複数のＩＣチップを同時に作る場合の基板などとし
て利用される。
【０００４】上記したようなＩＣチップ等の半導体デバ
イス作製用の基板ウエハとして利用されるＳｉＣ単結晶
の製造方法として、従来、種結晶基体をそれの外周から
高周波電極で加熱することにより、種結晶基体の中心部
で核発生を起こして種結晶基体の周囲に複数の渦巻き状
の結晶成長を進行させるアチソン法や、黒鉛るつぼ内で
原料のＳｉＣ粉末を昇華させ、その昇華ガスを黒鉛るつ
ぼ内の低温部に再結晶させる昇華再結晶法（レーリー
法）、あるいは、黒鉛るつぼ内の低温側に種結晶を配置
し、原料となるＳｉＣから昇華したガスを閉鎖空間内で
拡散輸送させて低温に設定されている種結晶上に再結晶
させる改良型昇華再結晶法（改良レーリー法）等が知ら
れている。
イス作製用の基板ウエハとして利用されるＳｉＣ単結晶
の製造方法として、従来、種結晶基体をそれの外周から
高周波電極で加熱することにより、種結晶基体の中心部
で核発生を起こして種結晶基体の周囲に複数の渦巻き状
の結晶成長を進行させるアチソン法や、黒鉛るつぼ内で
原料のＳｉＣ粉末を昇華させ、その昇華ガスを黒鉛るつ
ぼ内の低温部に再結晶させる昇華再結晶法（レーリー
法）、あるいは、黒鉛るつぼ内の低温側に種結晶を配置
し、原料となるＳｉＣから昇華したガスを閉鎖空間内で
拡散輸送させて低温に設定されている種結晶上に再結晶
させる改良型昇華再結晶法（改良レーリー法）等が知ら
れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の製造方
法のうち、アチソン法は種結晶基体を長時間かけて加熱
することで単結晶をゆっくりと成長させるもので、結晶
成長速度が非常に低いたけでなく、成長の初期段階で多
数の結晶核が発生し、これが結晶成長とともに結晶の内
層部にまで伝播されることになり、ＩＣなど半導体材料
として用いるには生産性および品質の面からも好ましく
なく、半導体材料に用いるＳｉＣ単結晶の製造方法とし
ては、専らレーリー法、改良レーリー法が採用される。
法のうち、アチソン法は種結晶基体を長時間かけて加熱
することで単結晶をゆっくりと成長させるもので、結晶
成長速度が非常に低いたけでなく、成長の初期段階で多
数の結晶核が発生し、これが結晶成長とともに結晶の内
層部にまで伝播されることになり、ＩＣなど半導体材料
として用いるには生産性および品質の面からも好ましく
なく、半導体材料に用いるＳｉＣ単結晶の製造方法とし
ては、専らレーリー法、改良レーリー法が採用される。
【０００６】しかしながら、結晶成長速度の進展および
大型単結晶成長が可能なレーリー法や改良レーリー法に
よって製造されたＳｉＣ単結晶においては、マイクロパ
イプと称され半導体デバイスを作製した際の漏れ電流等
の原因となる直径数〜数十ミクロンのピンホールの多数
（現状で１００本／ｃｍ2 程度）が結晶内欠陥として存
在し、品質的に問題が多い。特に、半導体デバイス作製
用基板ウエハとして利用する際、その基板ウエハに存在
する多数のマイクロパイプが半導体デバイスの作製上の
致命的な障害となる。すなわち、例えばレーリー法や改
良レーリー法によって製造されたＳｉＣ単結晶を基板ウ
エハとして用い、その上にエピタキシャル層を形成する
場合、ウエハに存在するマイクロパイプがエピタキシャ
ル層に継承されて成長されてしまい、所定の半導体デバ
イスを作製することができない。また、作製できたとし
てもその半導体デバイス自体に必要な特性が得られない
という問題があり、既述したようにＳｉやＧａＡｓなど
の既存の半導体材料に比べて多くの優れた特徴を有しな
がらも、その実用化が困難な要因になっている。
大型単結晶成長が可能なレーリー法や改良レーリー法に
よって製造されたＳｉＣ単結晶においては、マイクロパ
イプと称され半導体デバイスを作製した際の漏れ電流等
の原因となる直径数〜数十ミクロンのピンホールの多数
（現状で１００本／ｃｍ2 程度）が結晶内欠陥として存
在し、品質的に問題が多い。特に、半導体デバイス作製
用基板ウエハとして利用する際、その基板ウエハに存在
する多数のマイクロパイプが半導体デバイスの作製上の
致命的な障害となる。すなわち、例えばレーリー法や改
良レーリー法によって製造されたＳｉＣ単結晶を基板ウ
エハとして用い、その上にエピタキシャル層を形成する
場合、ウエハに存在するマイクロパイプがエピタキシャ
ル層に継承されて成長されてしまい、所定の半導体デバ
イスを作製することができない。また、作製できたとし
てもその半導体デバイス自体に必要な特性が得られない
という問題があり、既述したようにＳｉやＧａＡｓなど
の既存の半導体材料に比べて多くの優れた特徴を有しな
がらも、その実用化が困難な要因になっている。
【０００７】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、全体的にマイクロパイプが非常に少なく、かつ、マ
イクロパイプ近傍に存在する格子歪等も殆どなくして半
導体デバイス作製用の基板ウエハとして有効に利用する
ことができる非常に高品質な単結晶ＳｉＣを提供するこ
とを目的としている。
で、全体的にマイクロパイプが非常に少なく、かつ、マ
イクロパイプ近傍に存在する格子歪等も殆どなくして半
導体デバイス作製用の基板ウエハとして有効に利用する
ことができる非常に高品質な単結晶ＳｉＣを提供するこ
とを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明に係る単結晶ＳｉＣは、Ｓｉ
Ｃ単結晶基体上に、該ＳｉＣ単結晶基体を種結晶として
一体に育成された育成ＳｉＣ単結晶を設けた構造の単結
晶ＳｉＣであって、上記育成ＳｉＣ単結晶が、Ｓｉ原子
及びＣ原子により構成された多結晶体を熱処理すること
によりＳｉＣ単結晶基体の結晶方位に倣った多結晶体の
固相変態により育成されたものであり、該ＳｉＣ単結晶
基体と育成ＳｉＣ単結晶とが界面の上下両側にマイクロ
パイプが殆ど無い層を介在させて一体化されていること
を特徴とするものである。
に、請求項１に記載の発明に係る単結晶ＳｉＣは、Ｓｉ
Ｃ単結晶基体上に、該ＳｉＣ単結晶基体を種結晶として
一体に育成された育成ＳｉＣ単結晶を設けた構造の単結
晶ＳｉＣであって、上記育成ＳｉＣ単結晶が、Ｓｉ原子
及びＣ原子により構成された多結晶体を熱処理すること
によりＳｉＣ単結晶基体の結晶方位に倣った多結晶体の
固相変態により育成されたものであり、該ＳｉＣ単結晶
基体と育成ＳｉＣ単結晶とが界面の上下両側にマイクロ
パイプが殆ど無い層を介在させて一体化されていること
を特徴とするものである。
【０００９】上記のような構成要件を有する請求項１に
記載の発明によれば、従来のレーリー法や改良レーリー
法で製造された単結晶ＳｉＣに比べて、単位面積あたり
のマイクロパイプが全体的に非常に少ない高品質なＳｉ
Ｃ単結晶部分を有しており、その部分を切断などにより
所要大きさに切り出し、それを例えば半導体デバイス作
製用の基板ウエハとして利用することにより、マイクロ
パイプが半導体デバイス作製上の致命的な障害となるこ
とを回避することが可能であり、当該単結晶ＳｉＣを所
定の特性を持つ半導体デバイスの作製用基板ウエハとし
て利用することで半導体デバイスの生産性及び経済性向
上の実用化が図れる。
記載の発明によれば、従来のレーリー法や改良レーリー
法で製造された単結晶ＳｉＣに比べて、単位面積あたり
のマイクロパイプが全体的に非常に少ない高品質なＳｉ
Ｃ単結晶部分を有しており、その部分を切断などにより
所要大きさに切り出し、それを例えば半導体デバイス作
製用の基板ウエハとして利用することにより、マイクロ
パイプが半導体デバイス作製上の致命的な障害となるこ
とを回避することが可能であり、当該単結晶ＳｉＣを所
定の特性を持つ半導体デバイスの作製用基板ウエハとし
て利用することで半導体デバイスの生産性及び経済性向
上の実用化が図れる。
【００１０】上記請求項１に記載の発明に係る単結晶Ｓ
ｉＣにおいて、ＳｉＣ単結晶基体上に設けられる育成Ｓ
ｉＣ単結晶が、ＳｉＣ単結晶基体の表面上に熱化学蒸着
法により成膜された立方晶系のβ−ＳｉＣ多結晶体であ
っても、これを熱処理することにより、その立方晶系の
β−ＳｉＣ多結晶体をＳｉＣ単結晶基体の結晶方位に倣
った単結晶に相変態させて大きな単結晶ＳｉＣを得ると
同時にマイクロパイプの低減も図れ、上述のように半導
体デバイス作製用基板ウエハとしての実用化が図れる程
に高品質な単結晶ＳｉＣを効率よく得ることができる。
ｉＣにおいて、ＳｉＣ単結晶基体上に設けられる育成Ｓ
ｉＣ単結晶が、ＳｉＣ単結晶基体の表面上に熱化学蒸着
法により成膜された立方晶系のβ−ＳｉＣ多結晶体であ
っても、これを熱処理することにより、その立方晶系の
β−ＳｉＣ多結晶体をＳｉＣ単結晶基体の結晶方位に倣
った単結晶に相変態させて大きな単結晶ＳｉＣを得ると
同時にマイクロパイプの低減も図れ、上述のように半導
体デバイス作製用基板ウエハとしての実用化が図れる程
に高品質な単結晶ＳｉＣを効率よく得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
にもとづいて説明する。図１は本発明の実施の形態によ
る単結晶ＳｉＣを模式的に示す断面図であり、この単結
晶ＳｉＣ１は、ＳｉＣ単結晶基体として使用される六方
晶系（６Ｈ型）のα−ＳｉＣ単結晶基体２の表面上に、
マイクロパイプの殆ど無いＳｉＣ単結晶層２Ｃを介在さ
せて、該α−ＳｉＣ単結晶基体２を種結晶として一体に
育成されてマイクロパイプ４Ａの数が上記α−ＳｉＣ単
結晶基体２のマイクロパイプ４Ｂの数よりも少なく、か
つ、厚さｔ３もα−ＳｉＣ単結晶基体２の厚さｔ２より
も薄い育成ＳｉＣ単結晶３を一体的に設けたものであ
る。
にもとづいて説明する。図１は本発明の実施の形態によ
る単結晶ＳｉＣを模式的に示す断面図であり、この単結
晶ＳｉＣ１は、ＳｉＣ単結晶基体として使用される六方
晶系（６Ｈ型）のα−ＳｉＣ単結晶基体２の表面上に、
マイクロパイプの殆ど無いＳｉＣ単結晶層２Ｃを介在さ
せて、該α−ＳｉＣ単結晶基体２を種結晶として一体に
育成されてマイクロパイプ４Ａの数が上記α−ＳｉＣ単
結晶基体２のマイクロパイプ４Ｂの数よりも少なく、か
つ、厚さｔ３もα−ＳｉＣ単結晶基体２の厚さｔ２より
も薄い育成ＳｉＣ単結晶３を一体的に設けたものであ
る。
【００１２】このような実施の形態で示す単結晶ＳｉＣ
１は、次のようにして製造される。すなわち、図２に示
すように、レーリー法や改良レーリー法で製造されて多
数（１００本／ｃｍ2 程度）のマイクロパイプ４Ｂが存
在する六方晶系（６Ｈ型）のα−ＳｉＣ単結晶基体２の
表面上に、Ｓｉ原子及びＣ原子により構成された多結晶
体の一例として、ＣＨ3 ＳｉＣｌ3 及びＨ2 ガスの雰囲
気下で１４００℃、５０mmbar の温度圧力条件の熱化学
的蒸着法により約５００μｍ厚さに別途製作された立方
晶系のβ−ＳｉＣ多結晶体５を密着積層する。
１は、次のようにして製造される。すなわち、図２に示
すように、レーリー法や改良レーリー法で製造されて多
数（１００本／ｃｍ2 程度）のマイクロパイプ４Ｂが存
在する六方晶系（６Ｈ型）のα−ＳｉＣ単結晶基体２の
表面上に、Ｓｉ原子及びＣ原子により構成された多結晶
体の一例として、ＣＨ3 ＳｉＣｌ3 及びＨ2 ガスの雰囲
気下で１４００℃、５０mmbar の温度圧力条件の熱化学
的蒸着法により約５００μｍ厚さに別途製作された立方
晶系のβ−ＳｉＣ多結晶体５を密着積層する。
【００１３】続いて、密着積層されたα−ＳｉＣ単結晶
基体２及びβ−ＳｉＣ多結晶体５をカーボン製の抵抗発
熱炉（周知であるため、図示省略する）内に挿入して上
記α−ＳｉＣ単結晶基体２側がβ−ＳｉＣ多結晶体５よ
りも低温に保たれるように配置し、かつ、その周囲には
小豆ぐらいの大きさのＳｉＣ塊（図示省略する）を取り
囲み配置する。
基体２及びβ−ＳｉＣ多結晶体５をカーボン製の抵抗発
熱炉（周知であるため、図示省略する）内に挿入して上
記α−ＳｉＣ単結晶基体２側がβ−ＳｉＣ多結晶体５よ
りも低温に保たれるように配置し、かつ、その周囲には
小豆ぐらいの大きさのＳｉＣ塊（図示省略する）を取り
囲み配置する。
【００１４】この状態で、Ａｒなどの不活性ガス気流を
炉内に１atom程度注入するとともに、炉内温度が２１０
０〜２３００℃、好ましくは、炉内中心温度が２２００
℃に達するまで１時間かけて平均速度で昇温させ、か
つ、その２２００℃を３時間程度保持させた後、放冷降
温するといったように、大気圧下の不活性ガス雰囲気、
かつ、ＳｉＣ飽和蒸気雰囲気下で熱処理することによ
り、α−ＳｉＣ単結晶基体２の結晶方位に倣ってβ−Ｓ
ｉＣ多結晶体５がＳｉＣ単結晶３に固相変態され、基体
２と一体の単結晶体となる。
炉内に１atom程度注入するとともに、炉内温度が２１０
０〜２３００℃、好ましくは、炉内中心温度が２２００
℃に達するまで１時間かけて平均速度で昇温させ、か
つ、その２２００℃を３時間程度保持させた後、放冷降
温するといったように、大気圧下の不活性ガス雰囲気、
かつ、ＳｉＣ飽和蒸気雰囲気下で熱処理することによ
り、α−ＳｉＣ単結晶基体２の結晶方位に倣ってβ−Ｓ
ｉＣ多結晶体５がＳｉＣ単結晶３に固相変態され、基体
２と一体の単結晶体となる。
【００１５】そして、このβ−ＳｉＣ多結晶体５のＳｉ
Ｃ単結晶３への育成初期においてはα−ＳｉＣ単結晶基
体２側から継承されてＳｉＣ単結晶３側にも図２の点線
に示すようなマイクロパイプ４Ａが成長するが、ＳｉＣ
単結晶３の育成の途中以降の熱処理においては、α−Ｓ
ｉＣ単結晶基体２と育成ＳｉＣ単結晶３の界面７に沿っ
てＳｉ原子とＣ原子が拡散移動し、この拡散移動するＳ
ｉ原子、Ｃ原子がその界面７から上下両側のマイクロパ
イプ４Ａ，４Ｂに順次入り込んで穴埋めし、最終的に、
図３に示すように、界面７の上下両側にマイクロパイプ
が殆ど無いＳｉＣ単結晶層２Ｃを挟み介在させてα−Ｓ
ｉＣ単結晶基体２と育成ＳｉＣ単結晶３とが一体化され
たα−６Ｈ−ＳｉＣ単結晶体１´を製造する。
Ｃ単結晶３への育成初期においてはα−ＳｉＣ単結晶基
体２側から継承されてＳｉＣ単結晶３側にも図２の点線
に示すようなマイクロパイプ４Ａが成長するが、ＳｉＣ
単結晶３の育成の途中以降の熱処理においては、α−Ｓ
ｉＣ単結晶基体２と育成ＳｉＣ単結晶３の界面７に沿っ
てＳｉ原子とＣ原子が拡散移動し、この拡散移動するＳ
ｉ原子、Ｃ原子がその界面７から上下両側のマイクロパ
イプ４Ａ，４Ｂに順次入り込んで穴埋めし、最終的に、
図３に示すように、界面７の上下両側にマイクロパイプ
が殆ど無いＳｉＣ単結晶層２Ｃを挟み介在させてα−Ｓ
ｉＣ単結晶基体２と育成ＳｉＣ単結晶３とが一体化され
たα−６Ｈ−ＳｉＣ単結晶体１´を製造する。
【００１６】このようにして製造されたα−６Ｈ−Ｓｉ
Ｃ単結晶体１´を図３の点線で示すラインＬ１に沿って
切断し、かつ、その切断面を研磨することによって、図
１に示すように、α−ＳｉＣ単結晶基体２側よりも育成
ＳｉＣ単結晶３側のマイクロパイプ４Ａの数が少ない単
結晶ＳｉＣ１を得る。この単結晶ＳｉＣ１は、半導体デ
バイス作製用の基板ウエハとして使用する時、その全体
厚みｔが１０μｍ程度あればよい。したがって、図３の
仮想線で示すように、界面７から僅かに下側のラインＬ
２に沿って切断してもよく、この場合はマイクロパイプ
が殆ど無い単結晶ＳｉＣ１を得ることが可能である。ま
た、切断ラインは図３の点線もしくは図３の仮想線の位
置に限定されるものでなく、要するに、単位面積あたり
のマイクロパイプの数が５０本以下、好ましくは２０本
以下で半導体デバイス作製用の基板ウエハとして十分に
実用可能であれば、どの位置で切断してもよい。
Ｃ単結晶体１´を図３の点線で示すラインＬ１に沿って
切断し、かつ、その切断面を研磨することによって、図
１に示すように、α−ＳｉＣ単結晶基体２側よりも育成
ＳｉＣ単結晶３側のマイクロパイプ４Ａの数が少ない単
結晶ＳｉＣ１を得る。この単結晶ＳｉＣ１は、半導体デ
バイス作製用の基板ウエハとして使用する時、その全体
厚みｔが１０μｍ程度あればよい。したがって、図３の
仮想線で示すように、界面７から僅かに下側のラインＬ
２に沿って切断してもよく、この場合はマイクロパイプ
が殆ど無い単結晶ＳｉＣ１を得ることが可能である。ま
た、切断ラインは図３の点線もしくは図３の仮想線の位
置に限定されるものでなく、要するに、単位面積あたり
のマイクロパイプの数が５０本以下、好ましくは２０本
以下で半導体デバイス作製用の基板ウエハとして十分に
実用可能であれば、どの位置で切断してもよい。
【００１７】因みに、上記のようにして得られた単結晶
ＳｉＣ１の断面を透過光下で偏光顕微鏡により観察した
ところ、図４に示すように、界面７を堺に或る上下幅に
亘ってα−ＳｉＣ単結晶基体２側及び育成ＳｉＣ単結晶
３側のマイクロパイプは殆ど埋まり、かつ、それの上部
及び下部についてもマイクロパイプの数は偏光下で略同
数となっている（０〜２０本／ｃｍ2 ）。これからみて
も、マイクロパイプ内も単結晶化されていることを想定
できるものである。
ＳｉＣ１の断面を透過光下で偏光顕微鏡により観察した
ところ、図４に示すように、界面７を堺に或る上下幅に
亘ってα−ＳｉＣ単結晶基体２側及び育成ＳｉＣ単結晶
３側のマイクロパイプは殆ど埋まり、かつ、それの上部
及び下部についてもマイクロパイプの数は偏光下で略同
数となっている（０〜２０本／ｃｍ2 ）。これからみて
も、マイクロパイプ内も単結晶化されていることを想定
できるものである。
【００１８】このようにマイクロパイプの非常に少ない
単結晶ＳｉＣ１を、例えば半導体デバイス作製用の基板
ウエハ８として使用し、その表面上にエピタキシャル成
長により図５に示すようなエピタキシャル層９を形成し
たとしても、基板ウエハ８側の表層部にはマイクロパイ
プが存在しない、あるいは、非常に少ないために、エピ
タキシャル層９にマイクロパイプが継承して成長される
ことはなく、したがって、所定の動作特性が確保された
半導体デバイスを得ることができる。
単結晶ＳｉＣ１を、例えば半導体デバイス作製用の基板
ウエハ８として使用し、その表面上にエピタキシャル成
長により図５に示すようなエピタキシャル層９を形成し
たとしても、基板ウエハ８側の表層部にはマイクロパイ
プが存在しない、あるいは、非常に少ないために、エピ
タキシャル層９にマイクロパイプが継承して成長される
ことはなく、したがって、所定の動作特性が確保された
半導体デバイスを得ることができる。
【００１９】なお、図３に示すような形態で製造された
α−６Ｈ−ＳｉＣ単結晶体１´においては、α−ＳｉＣ
単結晶基体２の上層部２Ａがその下層部２Ｂよりもマイ
クロパイプ４Ａの数が少ない。そこで、図６に示すよう
に、α−６Ｈ−ＳｉＣ単結晶体１´を界面７に沿ったラ
インＬ３で切断し、その切断表面を研磨することによっ
ても、半導体デバイス作製用の基板ウエハとして、その
作製上で致命的な障害とならない単結晶ＳｉＣ１を得る
ことが可能である。
α−６Ｈ−ＳｉＣ単結晶体１´においては、α−ＳｉＣ
単結晶基体２の上層部２Ａがその下層部２Ｂよりもマイ
クロパイプ４Ａの数が少ない。そこで、図６に示すよう
に、α−６Ｈ−ＳｉＣ単結晶体１´を界面７に沿ったラ
インＬ３で切断し、その切断表面を研磨することによっ
ても、半導体デバイス作製用の基板ウエハとして、その
作製上で致命的な障害とならない単結晶ＳｉＣ１を得る
ことが可能である。
【００２０】なお、上記実施の形態では、上記α−Ｓｉ
Ｃ単結晶基板１として６Ｈ型のものを用いたが、４Ｈ型
のものを使用してもよい。
Ｃ単結晶基板１として６Ｈ型のものを用いたが、４Ｈ型
のものを使用してもよい。
【００２１】また、上記実施の形態のように、Ｓｉ原子
及びＣ原子により構成される多結晶体として、α−Ｓｉ
Ｃ単結晶基板１の表面上に熱化学的蒸着法により成膜さ
れる立方晶系のβ−ＳｉＣ多結晶体を用いたもので説明
したが、これに代えて、高純度（１０14atm ／ｃｍ3 以
下）のＳｉＣアモルファス板、高純度ＳｉＣ焼結体を熱
化学的蒸着法による成膜手段でなく、単なる密着積層手
段で使用しても、上記と同様な高品質の単結晶ＳｉＣを
得ることが可能である。
及びＣ原子により構成される多結晶体として、α−Ｓｉ
Ｃ単結晶基板１の表面上に熱化学的蒸着法により成膜さ
れる立方晶系のβ−ＳｉＣ多結晶体を用いたもので説明
したが、これに代えて、高純度（１０14atm ／ｃｍ3 以
下）のＳｉＣアモルファス板、高純度ＳｉＣ焼結体を熱
化学的蒸着法による成膜手段でなく、単なる密着積層手
段で使用しても、上記と同様な高品質の単結晶ＳｉＣを
得ることが可能である。
【００２２】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、レーリ
ー法や改良レーリー法で製造された単結晶ＳｉＣに比べ
て、全体的に単位面積あたりのマイクロパイプ数が非常
に少なく、かつ、それに伴ってマイクロパイプ近傍の歪
なども緩和された高品質な単結晶ＳｉＣを得ることがで
きる。したがって、従来では多数のマイクロパイプが存
在することで作製上致命的な障害を生じたり、あるい
は、作製できたとしても製品特性が損なわれることから
実用化が困難であった半導体デバイス作製用基板ウエハ
としても有効に利用することができ、高周波、耐電圧、
耐環境性に優れパワーデバイス用半導体材料として期待
されている単結晶ＳｉＣの実用化を促進できるという効
果を奏する。
ー法や改良レーリー法で製造された単結晶ＳｉＣに比べ
て、全体的に単位面積あたりのマイクロパイプ数が非常
に少なく、かつ、それに伴ってマイクロパイプ近傍の歪
なども緩和された高品質な単結晶ＳｉＣを得ることがで
きる。したがって、従来では多数のマイクロパイプが存
在することで作製上致命的な障害を生じたり、あるい
は、作製できたとしても製品特性が損なわれることから
実用化が困難であった半導体デバイス作製用基板ウエハ
としても有効に利用することができ、高周波、耐電圧、
耐環境性に優れパワーデバイス用半導体材料として期待
されている単結晶ＳｉＣの実用化を促進できるという効
果を奏する。
【図１】本発明に係る単結晶ＳｉＣを模式的に示す断面
図である。
図である。
【図２】同上単結晶ＳｉＣの製造のための熱処理前の状
態を示す模式図である。
態を示す模式図である。
【図３】同上単結晶ＳｉＣの熱処理後の状態を示す模式
図である。
図である。
【図４】同上単結晶ＳｉＣを透過光下で偏光顕微鏡によ
り観察した時の要部の拡大断面図である。
り観察した時の要部の拡大断面図である。
【図５】同上単結晶ＳｉＣを基板ウエハとして用いて半
導体デバイスを作製する際の第一工程の断面図である。
導体デバイスを作製する際の第一工程の断面図である。
【図６】別の形態の単結晶ＳｉＣを模式的に示す断面図
である。
である。
１ 単結晶ＳｉＣ ２ α−ＳｉＣ単結晶基体 ２Ａ α−ＳｉＣ単結晶基体の上層部 ２Ｂ α−ＳｉＣ単結晶基体の下層部 ３ 育成ＳｉＣ単結晶 ４Ａ，４Ｂ マイクロパイプ ５ β−ＳｉＣ多結晶体（Ｓｉ原子及びＣ原子により構
成された多結晶体の一例）
成された多結晶体の一例）
フロントページの続き (56)参考文献 特開2000−44398（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−157092（ＪＰ，Ａ) Ｓ．Ｖ．Ｒｅｎｄａｋｏｖａ ｅｔ ａｌ．，”Ｍｉｃｒｏｐｉｐｅ ａｎｄ ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ ｄｅｎｓｉ ｔｙ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ６Ｈ −ＳｉＣ ａｎｄ ４Ｈ−ＳｉＣ ｓｔ ｒｕｃｔｕｒｅｓ ｇｒｏｗｎ ｂｙ ｌｉｑｕｉｄ ｐｈａｓｅ ｅｐｉｔａ ｘｙ，”Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅ ｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ, Ｖｏｌ．27，Ｎｏ．４，Ａｐｒｉｌ 1998，ｐｐ．292−295 Ｖ．Ｔｓｖｅｔｋｏｖ ｅｔ ａ ｌ．，”ＳｉＣ Ｓｅｅｄｅｄ Ｂｏｕ ｌｅ Ｇｒｏｗｔｈ，”Ｍａｔｅｒｉａ ｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｒｕｍ，Ｖ ｏｌｓ．264−268，Ｍａｒｃｈ 1998, ｐｐ．３−８ Ｓ．Ｒｅｎｄａｋｏｖａ ｅｔ ａ ｌ．，”Ｓｉｌｉｃｏｎ ｃａｒｂｉｄ ｅ ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｌａｙｅｒｓ ｇｒｏｗｎ ｏｎ ＳｉＣ ｗａｆｅ ｒｓ ｗｉｔｈ ｒｅｄｕｃｅｄ ｍｉ ｃｒｏｐｉｐｅ ｄｅｎｓｉｔｙ，”Ｍ ａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，Ｖｏｌ．512, 1998，ｐｐ．131−136 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C30B 1/00 - 35/00 ＣＡ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)
Claims (2)
- 【請求項１】 ＳｉＣ単結晶基体上に、該ＳｉＣ単結晶
基体を種結晶として一体に育成された育成ＳｉＣ単結晶
を設けた構造の単結晶ＳｉＣであって、上記育成ＳｉＣ
単結晶が、Ｓｉ原子及びＣ原子により構成された多結晶
体を熱処理することによりＳｉＣ単結晶基体の結晶方位
に倣った多結晶体の固相変態により育成されたものであ
り、該ＳｉＣ単結晶基体と育成ＳｉＣ単結晶とが界面の
上下両側にマイクロパイプが殆ど無い層を介在させて一
体化されていることを特徴とする単結晶ＳｉＣ。 - 【請求項２】 上記育成ＳｉＣ単結晶が、ＳｉＣ単結晶
基体の表面上に熱化学的蒸着法により成膜された立方晶
系のβ−ＳｉＣ多結晶体である請求項１に記載の単結晶
ＳｉＣ。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP28627698A JP3248071B2 (ja) | 1998-10-08 | 1998-10-08 | 単結晶ＳｉＣ |
| US09/497,799 US6376900B1 (en) | 1998-10-08 | 2000-02-04 | Single crystal SiC |
| EP00102448A EP1122341A1 (en) | 1998-10-08 | 2000-02-04 | Single crystal SiC |
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|---|---|
| JP2000109393A JP2000109393A (ja) | 2000-04-18 |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2006024749A (ja) * | 2004-07-08 | 2006-01-26 | Toyo Tanso Kk | 炭化珪素単結晶及びそのエッチング方法 |
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| JP2011243848A (ja) * | 2010-05-20 | 2011-12-01 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 炭化珪素基板の製造方法 |
| JP2015044727A (ja) * | 2013-07-29 | 2015-03-12 | 三菱電機株式会社 | ＳｉＣエピタキシャルウエハの製造方法 |
| CN113463197A (zh) * | 2021-06-18 | 2021-10-01 | 广州爱思威科技股份有限公司 | 一种碳化硅晶体的制备方法、碳化硅晶片、碳化硅衬底及半导体器件 |
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| JP3296998B2 (ja) * | 1997-05-23 | 2002-07-02 | 日本ピラー工業株式会社 | 単結晶ＳｉＣおよびその製造方法 |
| RU2160329C1 (ru) * | 1997-06-27 | 2000-12-10 | Ниппон Пиллар Пэкинг Ко., Лтд | МОНОКРИСТАЛЛ SiC И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ |
| JP3043690B2 (ja) * | 1997-11-17 | 2000-05-22 | 日本ピラー工業株式会社 | 単結晶ＳｉＣおよびその製造方法 |
| JP2884085B1 (ja) * | 1998-04-13 | 1999-04-19 | 日本ピラー工業株式会社 | 単結晶ＳｉＣおよびその製造方法 |
| JP3414321B2 (ja) * | 1998-05-29 | 2003-06-09 | 株式会社デンソー | 炭化珪素単結晶の製造方法 |
| DE69916177T2 (de) * | 1998-05-29 | 2005-04-14 | Denso Corp., Kariya | Verfahren zur Herstellung eines Siliziumkarbid-Einkristalls |
-
1998
- 1998-10-08 JP JP28627698A patent/JP3248071B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-02-04 US US09/497,799 patent/US6376900B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-02-04 EP EP00102448A patent/EP1122341A1/en not_active Withdrawn
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| Title |
|---|
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| Ｓ．Ｖ．Ｒｅｎｄａｋｏｖａ ｅｔ ａｌ．，"Ｍｉｃｒｏｐｉｐｅ ａｎｄ ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ ｄｅｎｓｉｔｙ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ６Ｈ−ＳｉＣ ａｎｄ ４Ｈ−ＳｉＣ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｇｒｏｗｎ ｂｙ ｌｉｑｕｉｄ ｐｈａｓｅ ｅｐｉｔａｘｙ，"Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｖｏｌ．２７，Ｎｏ．４，Ａｐｒｉｌ １９９８，ｐｐ．２９２−２９５ |
| Ｖ．Ｔｓｖｅｔｋｏｖ ｅｔ ａｌ．，"ＳｉＣ Ｓｅｅｄｅｄ Ｂｏｕｌｅ Ｇｒｏｗｔｈ，"Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｒｕｍ，Ｖｏｌｓ．２６４−２６８，Ｍａｒｃｈ １９９８，ｐｐ．３−８ |
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|---|---|---|---|---|
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