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公開番号2023177678
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-12-14
出願番号2022090472
出願日2022-06-02
発明の名称SiC単結晶基板
出願人株式会社レゾナック
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C30B 29/36 20060101AFI20231207BHJP(結晶成長)
要約【課題】イオン注入の前後でSORIの変化が小さいSiC単結晶基板を提供することである。
【解決手段】本発明のSiC単結晶基板1は、主面が(0001)面に対し<11-20>方向に0°～6°の範囲、<1-100>方向に0°～0.5°の範囲でオフ角を有しており、Si面に対して500℃の溶融KOHで15分のエッチングを行った際に表出するエッチピットが六角形状でありかつ芯を有さず、さらに、観察されるエッチピット面積がTSDエッチピットのエッチピット面積よりも10%以上大きく、マイクロパイプ(MP)エッチピットのエッチピット面積の110%以下であり、かつ、透過X線トポグラフィ像がおいて前記マイクロパイプ(MP)の透過X線トポグラフィ像と区別できる、非MP欠陥を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
主面が（０００１）面に対し＜１１－２０＞方向に０°～６°の範囲、＜１－１００＞方向に０°～０．５°の範囲でオフ角を有しており、
Ｓｉ面に対して５００℃の溶融ＫＯＨで１５分のエッチングを行った際に表出するエッチピットが六角形状でありかつ芯を有さず、さらに、観察されるエッチピット面積がＴＳＤエッチピットのエッチピット面積よりも１０％以上大きく、マイクロパイプ（ＭＰ）エッチピットのエッチピット面積の１１０％以下であり、かつ、透過Ｘ線トポグラフィ像がおいて前記マイクロパイプ（ＭＰ）の透過Ｘ線トポグラフィ像と区別できる、非ＭＰ欠陥を含む、ＳｉＣ単結晶基板。
続きを表示（約 500 文字）【請求項２】
前記エッチピットにおいて、前記非ＭＰ欠陥として同定されるピットである非ＭＰ欠陥ピットが０．０１個／ｃｍ
２
～５０個／ｃｍ
２
の範囲で現れる、請求項１に記載のＳｉＣ単結晶基板。
【請求項３】
基板の半径ｒとして、中心からｒ／２の範囲の中央部領域と前記中央部領域の外側に位置する外側領域とに分けたときに、
前記中央部領域の非ＭＰ欠陥ピットの密度ＮＡ〔個／ｃｍ
２
〕と、前記外側領域の非ＭＰ欠陥ピットの密度ＮＢ〔個／ｃｍ
２
〕とが、
ＮＰ＜０．５（ここで、ＮＰ＝｛ＮＡ／（ＮＡ＋ＮＢ）｝）
の関係を満たす、請求項１又は２に記載のＳｉＣ単結晶基板。
【請求項４】
０．０１＜ＮＰ＜０．５である、請求項３に記載のＳｉＣ単結晶基板。
【請求項５】
直径で１４５ｍｍ～１５５ｍｍの範囲である、請求項１又は２に記載のＳｉＣ単結晶基板。
【請求項６】
直径で１９０ｍｍ～２０５ｍｍの範囲である、請求項１又は２に記載のＳｉＣ単結晶基板。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳｉＣ単結晶基板に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
炭化珪素（ＳｉＣ）は、シリコン（Ｓｉ）に比べて絶縁破壊電界が１桁大きく、バンドギャップが３倍大きい。また、炭化珪素（ＳｉＣ）は、シリコン（Ｓｉ）に比べて熱伝導率が３倍程度高い等の特性を有する。そのため炭化珪素（ＳｉＣ）は、パワーデバイス、高周波デバイス、高温動作デバイス等への応用が期待されている。このため、近年、上記のような半導体デバイスにＳｉＣエピタキシャルウェハが用いられるようになっている。
【０００３】
ＳｉＣエピタキシャルウェハは、ＳｉＣ単結晶基板の表面にＳｉＣエピタキシャル層を積層することで得られる。以下、ＳｉＣエピタキシャル層を積層前の基板をＳｉＣ単結晶基板と称し、ＳｉＣエピタキシャル層を積層後の基板をＳｉＣエピタキシャルウェハと称する。ＳｉＣ単結晶基板は、ＳｉＣ単結晶インゴットから切り出される。
【０００４】
ＳｉＣ単結晶基板の現在の市場の主流は直径６インチ（１５０ｍｍ）のＳｉＣ単結晶基板であるが、８インチ（２００ｍｍ）のＳｉＣ単結晶基板の量産化に向けた開発も進んでおり、本格的な量産が始まりつつある状況である。６インチから８インチへの大口径化による生産効率の向上とコスト低減によって、省エネ技術の切り札としてＳｉＣパワーデバイスのさらなる普及が期待されている。
【０００５】
次の世代の大口径化されたＳｉＣ単結晶基板の製造に際して、現行の口径のＳｉＣ単結晶基板の製造で最適化された製造条件を適用しても同程度の品質は得られない。新たなサイズに応じて新たな課題が発生するからである。例えば、特許文献１には、６インチのＳｉＣ単結晶基板の製造に際して、４インチのＳｉＣ単結晶基板の製造技術を適用すると、種結晶の外周側周辺での熱分解が頻発し、その熱分解が起因となってマクロ欠陥が発生するため、高い結晶品質の単結晶が歩留まり良く得られないという課題が記載されている。特許文献１では、所定の厚みの種結晶を用いることによってその課題を解決する発明が記載されている。このように、新たなサイズに応じて発生した新たな課題を解決しながら、新たなサイズのＳｉＣ単結晶基板の製造条件を確立していくことが必要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特許第６５９４１４６号公報
特許第６５９８１５０号公報
特開２０２０－１７６２７号公報
特開２０１９－１８９４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＳｉＣ単結晶基板は、ＳｉＣ単結晶インゴット作製工程と、そのＳｉＣ単結晶インゴットからＳｉＣ単結晶基板を作製するＳｉＣ単結晶基板工程とを経て得られる。８インチのＳｉＣ単結晶基板の製造技術の確立には、ＳｉＣ単結晶インゴット作製工程及びＳｉＣ単結晶基板工程のそれぞれについて、８インチ基板ならではの新たな課題を解決していくことが必要である。
【０００８】
ここで８インチ基板ならではの新たな課題には、ＳｉＣ単結晶インゴット作製工程では例えば、６インチ基板での転位密度と同じ転位密度の８インチ基板を得ることも含まれる。６インチ基板の製造に最適化されたＳｉＣ単結晶基板の製造技術を単に適用して、８インチ基板を製造した場合、６インチ基板での転位密度よりも大きな転位密度の８インチ基板が出来てしまう。サイズが大きくなると同じ品質を得るためのハードルが大幅に上がるからである。従って、８インチのＳｉＣ単結晶基板の製造技術の評価にあたっては、６インチ基板の製造に最適化されたＳｉＣ単結晶基板の製造技術を単に適用して得られた８インチ基板の転位密度が出発点であり、その出発点の転位密度を基準にしてどの程度改善されたのかによって、技術価値が評価されるべきものである。
一方で、量産における８インチのＳｉＣ単結晶基板の歩留まりは、６インチのＳｉＣ単結晶基板と同程度の評価基準又はそれ以上に厳しい評価基準によって決まるものである。一歩一歩の改良が８インチのＳｉＣ単結晶基板の製造技術の確立につながっていく。
【０００９】
本発明者は、鋭意検討の結果、ＳｉＣ単結晶基板においてこれまで報告がない新たなタイプの欠陥を発見し、所定範囲の密度でその新たなタイプの欠陥を有するときに、イオン注入の前後でＳＯＲＩの変化が小さいことを見出した。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、イオン注入の前後でＳＯＲＩの変化が小さいＳｉＣ単結晶基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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