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公開番号2025023296
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-14
出願番号2024212468,2024017926
出願日2024-12-05,2022-06-02
発明の名称n型SiC単結晶基板及びSiCエピタキシャルウェハ
出願人株式会社レゾナック
代理人個人,個人,個人
主分類C30B 29/36 20060101AFI20250206BHJP(結晶成長)
要約【課題】8インチのSiC単結晶基板であって、高いドーパント濃度でかつ濃度分布ばらつきが抑制されたn型SiC単結晶基板を提供することである。
【解決手段】本発明のn型SiC単結晶基板1は、8インチのn型SiC単結晶基板であって、直径が195～205mmの範囲であり、ドーパント濃度が2×10¹⁸/cm³以上、6×10¹⁹/cm³以下であり、主面から同一深さにおける面内中心でのドーパント濃度に対して、最外周から1mm以内の点を含む、半径方向の少なくとも5点のドーパント濃度が±20%以内である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
８インチのｎ型ＳｉＣ単結晶基板であって、
直径が１９５～２０５ｍｍの範囲であり、
ドーパント濃度が２×１０
１８
／ｃｍ
３
以上、６×１０
１９
／ｃｍ
３
以下であり、
主面から同一深さにおける面内中心でのドーパント濃度に対して、最外周から１ｍｍ以内の点を含む、半径方向の少なくとも５点のドーパント濃度が±２０％以内である、ｎ型ＳｉＣ単結晶基板。
続きを表示（約 990 文字）【請求項２】
主面から同一深さにおける面内中心でのドーパント濃度に対して、最外周から１ｍｍ以内の点を含む、半径方向の少なくとも５点のドーパント濃度が±１５％以内である、請求項１に記載のｎ型ＳｉＣ単結晶基板。
【請求項３】
主面から同一深さにおける面内中心でのドーパント濃度に対して、最外周から１ｍｍ以内の点を含む、半径方向の少なくとも５点のドーパント濃度が±１０％以内である、請求項１に記載のｎ型ＳｉＣ単結晶基板。
【請求項４】
前記ドーパント濃度のドーパントは窒素である、請求項１に記載のｎ型ＳｉＣ単結晶基板。
【請求項５】
請求項１～４のいずれか一項に記載のｎ型ＳｉＣ単結晶基板と、
前記ｎ型ＳｉＣ単結晶基板の表面に積層されたＳｉＣエピタキシャル層と、を有する、ＳｉＣエピタキシャルウェハ。
【請求項６】
ｎ型ＳｉＣ単結晶インゴットであって、
前記ｎ型ＳｉＣ単結晶インゴットから直径が１９５～２０５ｍｍの範囲である基板を切り出し、ドーパント濃度を測定した際に切り出された前記基板のドーパント濃度が２×１０
１８
／ｃｍ
３
以上、６×１０
１９
／ｃｍ
３
以下であり、切り出された前記基板の主面から同一深さにおける面内中心でのドーパント濃度に対して、最外周から１ｍｍ以内の点を含む、半径方向の少なくとも５点のドーパント濃度が±２０％以内である、ｎ型ＳｉＣ単結晶インゴット。
【請求項７】
切り出された前記基板の主面から同一深さにおける面内中心でのドーパント濃度に対して、最外周から１ｍｍ以内の点を含む、半径方向の少なくとも５点のドーパント濃度が±１５％以内である、請求項６に記載のｎ型ＳｉＣ単結晶インゴット。
【請求項８】
切り出された前記基板の主面から同一深さにおける面内中心でのドーパント濃度に対して、最外周から１ｍｍ以内の点を含む、半径方向の少なくとも５点のドーパント濃度が±１０％以内である、請求項６に記載のｎ型ＳｉＣ単結晶インゴット。
【請求項９】
前記ドーパント濃度のドーパントは窒素である、請求項６～８のいずれか一項に記載のｎ型ＳｉＣ単結晶インゴット。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｎ型ＳｉＣ単結晶基板、ＳｉＣエピタキシャルウェハ及びｎ型ＳｉＣ単結晶インゴットに関する。
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。
【０００６】
パワー半導体としてＳｉＣデバイスにおいて、低損失化のためにドーピング濃度を高くして低抵抗化することは非常に重要である。また、ＳｉＣデバイスのデバイス間の特性ばらつきの低減のためには、ドーパント濃度のばらつきを極力少なくすることが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
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】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
また、パワー半導体の需要増大に応えていくためには、８インチのＳｉＣ単結晶基板の製造技術の確立と併せて、高いドーパント濃度でかつ濃度分布ばらつきを抑える技術の確立が不可欠である。
（【００１１】以降は省略されています）

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