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公開番号2025030205
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-07
出願番号2023135291
出願日2023-08-23
発明の名称SiC単結晶の製造方法およびSiC単結晶基板の製造方法
出願人国立研究開発法人産業技術総合研究所
代理人
主分類C30B 29/36 20060101AFI20250228BHJP(結晶成長)
要約【課題】プロセスの簡略化、ひいては低コスト化を図るSiC単結晶の製造方法およびSiC基板の製造方法を提供する。
【解決手段】SiC単結晶の製造方法であって、(0001)面又は(000-1)面を主面とし、所定の方向に所定のオフ角を有するSiC単結晶の種結晶を準備する工程S100と、炭素および珪素を含む原料を加熱して昇華させたSiCガスを原料として、窒素ガスを含む雰囲気中で加熱した前記種結晶の前記主面にSiC単結晶の成長層を形成する工程(S130)であって、該成長層の初期に形成される初期形成層において前記種結晶の前記主面に現れた貫通転位をc面内方向に延在する転位に変換する、該工程と、を含み、前記所定のオフ角は14°以上である製造方法が提供される。
【選択図】図3

特許請求の範囲【請求項１】
ＳｉＣ単結晶の製造方法であって、
（０００１）面又は（０００－１）面を主面とし、所定の方向に所定のオフ角を有するＳｉＣ単結晶の種結晶を準備する工程と、
炭素および珪素を含む原料を加熱して昇華させたＳｉＣガスを原料として、窒素ガスを含む雰囲気中で加熱した前記種結晶の前記主面にＳｉＣ単結晶の成長層を形成する工程であって、該成長層の初期に形成される初期形成層において前記種結晶の前記主面に現れた貫通転位をｃ面内方向に延在する転位に変換する、該工程と、を含み、
前記所定のオフ角は１４°以上である、製造方法。
続きを表示（約 230 文字）【請求項２】
前記成長層を形成する工程において、前記窒素ガスの濃度は、５％～１００％に設定する、請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
前記所定のオフ角は４５°以下である、請求項１記載の製造方法。
【請求項４】
請求項１～３のいずれかひとつに記載の製造方法で形成したＳｉＣ単結晶を準備する工程と、
前記ＳｉＣ単結晶の前記成長層のうち貫通転位が低減された部分を切り出してＳｉＣ基板を得る工程と、を含むＳｉＣ基板の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ＳｉＣ単結晶の製造方法およびＳｉＣ単結晶基板の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
ＳｉＣ単結晶基板の欠陥である基底面転位（ＢａｓａｌＰｌａｎｅＤｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ（ＢＰＤ））、積層欠陥、貫通らせん転位（ＴｈｒｅａｄｉｎｇＳｃｒｅｗＤｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ（ＴＳＤ））、貫通刃状転位(ＴｈｒｅａｄｉｎｇＥｄｇｅＤｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ（ＴＥＤ)）等はデバイスに悪影響を与えることが知られている。基底面転位および積層欠陥はｃ面内に発生する欠陥であり、以下、「基底面欠陥」と総称する。貫通らせん転位および貫通刃状転位は、ｃ軸方向に延びる欠陥であり、以下、「貫通転位」と総称する。
【０００３】
ＴＳＤを低減する単結晶生成法として、種結晶上に溶液法成長により貫通転位を基底面欠陥に変換する層（変換層）を形成し、変換層上に昇華法成長によりＳｉＣ単結晶層を形成するハイブリッド成長法が知られている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
溶液法成長を伴わないＴＳＤを低減する単結晶生成法として、昇華法を用いて種結晶上に第１段階の生成条件で変換層を形成し、その上に第２段階の生成条件でＳｉＣ単結晶層を形成することで、部分的な領域ではあるがＴＳＤを低減できる２段階の昇華法成長技術が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１７－８８４１６号公報
国際公開第２０１６／０８８８８３号
【非特許文献】
【０００６】
T. Mitani et al., Applied Physics Express, 14, (2021) 085506
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した溶液法成長を伴うハイブリッド成長による２段階の成長工程によって貫通転位を基底面欠陥に変換する製造方法では、製造プロセスが煩雑となり、製造コストが増大するという問題が生じる。また、特許文献１および特許文献２の２段階の成長工程技術はＴＳＤ低減の領域が限られており、貫通転位を減らした単結晶を作製する技術として問題がある。本発明の目的は、十分なＴＳＤの低減を実現しつつ、プロセスの簡略化、ひいては低コスト化を図るＳｉＣ単結晶の製造方法およびＳｉＣ基板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一態様によれば、ＳｉＣ単結晶の製造方法であって、（０００１）面又は（０００－１）面を主面とし、所定の方向に所定のオフ角を有するＳｉＣ単結晶の種結晶を準備する工程と、炭素および珪素を含む原料を加熱して昇華させたＳｉＣガスを原料として、窒素ガスを含む雰囲気中で加熱した前記種結晶の前記主面にＳｉＣ単結晶の成長層を形成する工程であって、該成長層の初期に形成される初期形成層において前記種結晶の前記主面に現れた貫通転位をｃ面内方向に延在する転位に変換する、該工程と、を含み、前記所定のオフ角は１４°以上である製造方法が提供される。
【０００９】
上記態様によれば、貫通転位が現れた種結晶の主面に、昇華したＳｉＣガスにより直接ＳｉＣ単結晶の成長層を形成するので、種結晶のＴＳＤを低減する前工程を必要とせず、十分なＴＳＤの低減を実現しつつ、プロセスの簡略化、ひいては低コスト化を図るＳｉＣ単結晶の製造方法を提供できる。
【００１０】
他の態様によれば、上記態様の製造方法で形成したＳｉＣ単結晶を準備する工程と、前記ＳｉＣ単結晶の前記成長層のうち貫通転位が低減された部分を切り出してＳｉＣ基板を得る工程と、を含むＳｉＣ基板の製造方法が提供される。
（【００１１】以降は省略されています）

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