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公開番号2024008876
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-01-19
出願番号2023107873
出願日2023-06-30
発明の名称結晶の結晶成長方法
出願人環球晶圓股ふん有限公司,Global Wafers Co.,Ltd.
代理人個人
主分類C30B 29/36 20060101AFI20240112BHJP(結晶成長)
要約【課題】高い単結晶比率および大きなサイズを有する結晶の形成時間を大幅に短縮することのできる結晶の結晶成長方法を提供する。
【解決手段】結晶の成長方法は、以下のステップを含む。第1種結晶を提供し、第1種結晶は、第1単結晶比率および第1サイズを有する。第1種結晶に対してN回の結晶成長プロセスを実行し、各結晶成長プロセスは、単結晶比率を増やし、かつ100%の単結晶比率を有する第2結晶が達成されるまでN回の結晶成長プロセスを実行し、N回は、3回より多い結晶成長プロセスを含む。各結晶成長プロセスは、結晶の軸時方向温度勾配(ΔTz)と径方向温度勾配(ΔTx)の間の比差(ΔTz/ΔTx)を調整することにより、その比差を0.5～3の範囲に制御して、第2結晶を形成することを含む。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
第１単結晶比率および第１サイズを有する第１種結晶を提供することと、
前記第１種結晶に対してＮ回の結晶成長プロセスを実行することと、
を含み、前記結晶成長プロセスのそれぞれが、前記第１単結晶比率を増やし、前記Ｎ回の結晶成長プロセスを１００％の単結晶比率を有する第２結晶が達成されるまで実行し、前記Ｎ回が、３回より多い結晶成長プロセスを含む結晶の結晶成長方法。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記Ｎ回の結晶成長プロセスのそれぞれが、前記結晶の軸方向温度勾配（ΔＴｚ）と径方向温度勾配（ΔＴｘ）の比差（ΔＴｚ／ΔＴｘ）を調整して、前記比差を０．５～３の範囲に制御し、前記第２結晶を形成することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記Ｎ回の結晶成長プロセスのそれぞれが、
事前に取得した種結晶を使用して結晶成長を実行し、単結晶比率が増加した中間結晶を得ることと、
前記中間結晶の前記単結晶比率が１００％ではないことを確認したとき、前記中間結晶をスライスして、成長種結晶を取得し、前記成長種結晶を次の結晶成長プロセスのための種結晶として使用することと、
前記中間結晶の前記単結晶比率が１００％に達したことを確認したとき、前記結晶成長プロセスを停止して、前記第２結晶を得ることと、
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
サイズＡおよび単結晶比率Ａ’を有する予備種結晶を提供し、前記サイズＡが、前記第１サイズよりも小さく、前記単結晶比率Ａ’が、前記第１単結晶比率よりも大きいことと、
前記予備種結晶を使用して結晶成長プロセスを実行し、前記第１サイズおよび前記第１単結晶比率を有する第１結晶を得ることと、
前記第１結晶をスライスして、前記第１種結晶を形成することと、
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記Ｎ回が、３回より多く、８回より少ない結晶成長プロセスを含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記Ｎ回が、４回より多く、６回より少ない結晶成長プロセスを含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記結晶成長プロセスのそれぞれが、異なる処理条件を有する請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記結晶成長プロセスのそれぞれが、前記結晶の軸方向温度勾配（ΔＴｚ）と径方向温度勾配（ΔＴｘ）の異なる比差（ΔＴｚ／ΔＴｘ）、または窒素濃度の異なるドーピング量を有する請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記結晶成長プロセスのそれぞれが、前記窒素濃度のドーピング量を２×１０
１８
ａｔｏｍ／ｃｍ
３
～３×１０
１８
ａｔｏｍ／ｃｍ
３
の範囲に制御することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１単結晶比率が、７０％～８０％である請求項１に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶の結晶成長方法に関するものであり、特に、高い単結晶比率および大きなサイズを有する結晶の結晶成長方法に関するものである。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
現在、シリコンウェハ（silicon wafer）は、半導体産業において広く使用されている。多くの電子デバイスは、材料としてシリコンウェハを使用して製造されたシリコンチップ（silicon chip）を含む。しかし、チップの性能を向上させるために、多くの製造業者は、炭化ケイ素チップ（silicon carbide chip）の製造に炭化ケイ素ウェハ（silicon carbide wafer）を材料として使用することを試みてきた。炭化ケイ素ウェハは、温耐性および安定性が高い利点を有する。
【０００３】
先行技術に関する限りでは、炭化ケイ素結晶の直径を拡大するには非常に長い時間がかかり、従来の結晶を６インチから８インチに拡大するには完了までに数年もかかる。さらに、従来の結晶成長方法では、短期間で高い単結晶比率を有する結晶を効果的に形成することができない。したがって、いかにして短縮された時間内で高い単結晶比率を有する大型の結晶を生産するかが、解決すべき課題となっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、高い単結晶比率および大きなサイズを有する結晶の形成時間を大幅に短縮することのできる結晶の結晶成長方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の結晶の結晶成長方法は、以下のステップを含む。第１種結晶を提供し、第１種結晶は、第１単結晶比率および第１サイズを有する。第１種結晶に対してＮ回の結晶成長プロセスを実行し、各結晶成長プロセスは、第１単結晶比率を増やし、かつ１００％の単結晶比率を有する第２結晶を形成するまでＮ回の結晶成長プロセスを実行し、Ｎ回は、３回より多い結晶成長プロセスを含む。
【０００６】
本発明の１つの実施形態において、Ｎ回の結晶成長プロセスのそれぞれは、結晶の軸方向温度勾配（ΔＴｚ）と径方向温度勾配（ΔＴｘ）の比差（ΔＴｚ／ΔＴｘ）を調整して、その比差を０．５～３の範囲に制御し、第２結晶を形成することを含む。
【０００７】
本発明の１つの実施形態において、Ｎ回の結晶成長プロセスのそれぞれは、以下のステップを含む。事前に取得した種結晶を使用して結晶成長を実行し、単結晶比率が増加した中間結晶を得る。中間結晶の単結晶比率が１００％ではないことを確認したとき、中間結晶をスライスして、成長種結晶を得る。成長種結晶は、次の結晶成長プロセスのための種結晶として使用される。そして、中間結晶の単結晶比率が１００％に達したことを確認したとき、結晶成長プロセスを停止して、第２結晶を得る。
【０００８】
本発明の１つの実施形態において、この方法は、さらに、予備種結晶を提供し、予備種結晶が、サイズＡおよび単結晶比率Ａ’を有し、サイズＡが、第１サイズよりも小さく、単結晶比率Ａ’が、第１単結晶比率よりも大きいステップと、予備種結晶を使用して、結晶成長プロセスを実行し、第１サイズおよび第１単結晶比率を有する第１結晶を得るステップと、第１結晶をスライスして、第１種結晶を形成するステップと、を含む。
【０００９】
本発明の１つの実施形態において、Ｎ回は、３回より多く、かつ８回より少ない結晶成長プロセスを含む。
【００１０】
本発明の１つの実施形態において、Ｎ回は、４回より多く、かつ６回より少ない結晶成長プロセスを含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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