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公開番号2024149201
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-18
出願番号2023062933
出願日2023-04-07
発明の名称炭化珪素単結晶およびその製造方法
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人ゆうあい特許事務所
主分類C30B 29/36 20060101AFI20241010BHJP(結晶成長)
要約【課題】異方位結晶を抑制しつつ、成長速度の低下を抑制できるSiC単結晶の製造方法を提供する。
【解決手段】SiC単結晶3の成長中に比抵抗を周期的に徐々に繰り返し増減させる。このようにSiC単結晶3を製造することで、SiC単結晶3の成長中に異方位結晶30が発生しても、それが拡大することを抑制して成長中に消滅させることができる。そして、異方位結晶30を除去するためのエッチングを行う必要もない。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
炭化珪素単結晶であって、
少なくとも結晶内の一部の領域は、成長方向において比抵抗が徐々に増加して減少するという比抵抗の変動が繰り返されている、炭化珪素単結晶。
続きを表示（約 970 文字）【請求項２】
前記比抵抗の変動幅が０．５％以上５０％以下である、請求項１に記載の炭化珪素単結晶。
【請求項３】
繰り返された前記比抵抗の増減の変動周期が前記結晶の長さに換算して５００μｍ以下である、請求項１に記載の炭化珪素単結晶。
【請求項４】
前記比抵抗の変動幅が０．５％以上１０％以下であり、かつ、繰り返された前記比抵抗の増減の変動周期が前記結晶の長さに換算して１００μｍ以下である、請求項１に記載の炭化珪素単結晶。
【請求項５】
前記比抵抗の変動が繰り返されているのがファセット領域である、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。
【請求項６】
炭化珪素単結晶の製造方法であって、
反応室を構成する中空部を有した坩堝（９）内に、台座（１０）を配置すると共に該台座の一面に炭化珪素単結晶（３）の成長用の種結晶（２）を配置することと、
前記台座よりも下方より、前記種結晶の表面に前記炭化珪素単結晶を成長させるための炭化珪素の原料ガス（２０）と、キャリアガス（２１）およびドーパントを含むドーパントガス（２２）を供給すると共に、前記原料ガスを加熱して分解させて前記種結晶に供給することで、前記種結晶の表面に前記炭化珪素単結晶を成長させることと、を含み、
前記炭化珪素単結晶を成長させることでは、前記炭化珪素単結晶の成長距離に対して比抵抗が徐々に増加することと徐々に減少することが繰り返し行われて前記炭化珪素単結晶を成長させる、炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項７】
前記炭化珪素単結晶を成長させることでは、前記ドーパントガスの流量を周期的に変動させることで前記炭化珪素単結晶の成長距離に対して比抵抗が徐々に増加することと徐々に減少することを繰り返す、請求項６に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項８】
前記炭化珪素単結晶を成長させることでは、前記原料ガスの流量もしくは分圧、前記炭化珪素単結晶の成長表面の温度のいずれか１つもしくは複数を変動させることで前記炭化珪素単結晶の成長距離に対して比抵抗が徐々に増加することと徐々に減少することを繰り返す、請求項６に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、炭化珪素（以下、ＳｉＣという）単結晶およびその製造方法に関するものである。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、ＳｉＣ原料ガスをＳｉＣ単結晶で構成された種結晶の成長面に供給し、種結晶の上にＳｉＣ単結晶を成長させるガス成長法が知られている。ガス成長法では、ＳｉＣ原料ガスに加えて、キャリアガスとなるＨ
２
（水素）ガスの導入と、結晶の比抵抗を調整するためのドーパントとなるＮ
２
（窒素）ガスの導入を行ってＳｉＣ単結晶を製造している。
【０００３】
ＳｉＣ単結晶製造の低コスト化には、ＳｉＣ単結晶の成長速度を高くすることが効果的であるが、成長速度が高すぎるとＳｉＣ単結晶内に異方位結晶と呼ばれる多結晶粒が発生し、成長に伴って異方位結晶が拡大する場合がある。
【０００４】
ＳｉＣ単結晶を成長させてＳｉＣ単結晶インゴットを得たら、それをスライスしてウェハに加工し、ウェハに対して半導体プロセスを経てデバイスを作製するが、異方位結晶が存在する領域のデバイスは不良品となる。このため、低コスト化を狙って高速成長を行っても、製品歩留まりが悪化して逆に高コストになってしまう。
【０００５】
これに対し、特許文献１に、異方位を除去する技術として、成長中のＳｉＣ単結晶を監視し、異方位が発生した場合に、エッチングガスを炉内に投入して異方位が消滅するまでＳｉＣ単結晶全体をエッチングするという技術が提案されている。これにより、異方位結晶の生成を抑制でき、製品歩留まりの悪化を抑制することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００４－４３２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の技術では、ＳｉＣ単結晶を成長途中でエッチングすることになるため、エッチングされる分、ＳｉＣ単結晶の成長にロスが生じ、実質的な成長速度が下がって、製造コストが高くなるという課題が発生する。
【０００８】
本開示は、異方位結晶を抑制しつつ、成長速度の低下を抑制できるＳｉＣ単結晶の製造方法および異方位結晶が抑制されたＳｉＣ単結晶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】
【０００９】
本開示の第１の観点は、
ＳｉＣ単結晶であって、
少なくとも結晶内の一部の領域は、成長方向において比抵抗が徐々に増加して減少するという比抵抗の変動が繰り返されている。
【００１０】
このように、比抵抗が徐々に繰り返し増減させたＳｉＣ単結晶とされている。このようなＳｉＣ単結晶は、異方位結晶が発生していたとしても、それが成長中に継承されなくなっていて、拡大が抑制されたものとなっている。したがって、ＳｉＣ単結晶を異方位結晶が抑制されたものにできる。
（【００１１】以降は省略されています）

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