[go: up one dir, main page]

JP2006001836A - SiC single crystal and SiC seed crystal - Google Patents

SiC single crystal and SiC seed crystal Download PDF

Info

Publication number
JP2006001836A
JP2006001836A JP2005269379A JP2005269379A JP2006001836A JP 2006001836 A JP2006001836 A JP 2006001836A JP 2005269379 A JP2005269379 A JP 2005269379A JP 2005269379 A JP2005269379 A JP 2005269379A JP 2006001836 A JP2006001836 A JP 2006001836A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
growth
crystal
plane
sic single
single crystal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005269379A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Daisuke Nakamura
大輔 中村
Hiroyuki Kondo
宏行 近藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Denso Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp, Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Denso Corp
Priority to JP2005269379A priority Critical patent/JP2006001836A/en
Publication of JP2006001836A publication Critical patent/JP2006001836A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

【課題】マイクロパイプ欠陥、螺旋転位、刃状転位、及び積層欠陥をほとんど含まず、高品質のSiC単結晶並びにSiC種結晶を提供すること。
【解決手段】第1成長工程においては、{1−100}面からオフセット角度±20°以下の面、または{11−20}面からオフセット角度±20°以下の面を第1成長面として第1成長結晶を作製し、中間成長工程においては、第(n−1)成長面より45〜90°傾き、且つ{0001}面より60〜90°傾いた面を第n成長面として第n成長結晶を作製し、最終成長工程においては、第(N−1)成長結晶の{0001}面よりオフセット角度±20°以下の面を最終成長面35として、上記最終成長面35上に螺旋転位及び刃状転位が低減されたバルク状のSiC単結晶30を成長させる。
【選択図】図3
To provide a high-quality SiC single crystal and a SiC seed crystal that are substantially free from micropipe defects, spiral dislocations, edge dislocations, and stacking faults.
In the first growth step, a surface having an offset angle of ± 20 ° or less from the {1-100} plane or a surface having an offset angle of ± 20 ° or less from the {11-20} plane is defined as the first growth surface. A one-growth crystal is produced, and in the intermediate growth step, the n-th growth is performed with a plane inclined by 45 to 90 ° from the (n−1) -th growth plane and 60 to 90 ° inclined from the {0001} plane as the n-th growth plane. A crystal is produced, and in the final growth step, a surface having an offset angle of ± 20 ° or less from the {0001} plane of the (N-1) -th growth crystal is defined as the final growth surface 35, and screw dislocations and A bulk SiC single crystal 30 with reduced edge dislocations is grown.
[Selection] Figure 3

Description

本発明は、SiC単結晶並びにSiC種結晶に関する。   The present invention relates to a SiC single crystal and a SiC seed crystal.

従来より、SiC単結晶を利用するSiC半導体は、Si半導体に代わる次世代パワーデバイスの候補材料として期待されている。高性能なSiCパワーデバイスを実現するためには、上記SiC半導体に生じるリーク電流などを低減することが必須条件である。上記SiC単結晶に生じるマイクロパイプ欠陥、螺旋転位、刃状転位、積層欠陥などの欠陥が、上記SiC半導体のリーク電流などの原因となっていると考えられる。   Conventionally, SiC semiconductors using SiC single crystals have been expected as candidate materials for next-generation power devices that replace Si semiconductors. In order to realize a high-performance SiC power device, it is an indispensable condition to reduce a leakage current generated in the SiC semiconductor. It is considered that defects such as micropipe defects, spiral dislocations, edge dislocations, and stacking faults generated in the SiC single crystal cause leakage current of the SiC semiconductor.

図4に示すごとく、上記SiC単結晶は主要な面方位として{0001}面(c面)と、{0001}面に垂直な{1−100}面(a面)及び{11−20}面(a面)とを有している。
従来より上記SiC単結晶を得る方法としては、上記{0001}面(c面)もしくは{0001}面からオフセット角度10°以内の面を種結晶面として露出するSiC種結晶を用いて、昇華再析出法などにより上記種結晶面上にSiC単結晶を成長させる、いわゆるc面成長を行う方法が用いられてきた。しかし、このように{0001}面を種結晶面とし、<0001>方向に成長させてなる成長結晶(c面成長結晶)中には、<0001>方向に略平行な方向に上記マイクロパイプ欠陥、螺旋転位、刃状転位などの線形欠陥が非常に多く発生するという問題があった。
As shown in FIG. 4, the SiC single crystal has {0001} plane (c plane) as main plane orientations, {1-100} plane (a plane) and {11-20} plane perpendicular to the {0001} plane. (A surface).
Conventionally, as a method for obtaining the SiC single crystal, a SiC seed crystal that exposes a plane within an offset angle of 10 ° from the {0001} plane (c plane) or {0001} plane as a seed crystal plane is used. A so-called c-plane growth method has been used in which a SiC single crystal is grown on the seed crystal surface by a precipitation method or the like. However, in such a grown crystal (c-plane grown crystal) with the {0001} plane as a seed crystal plane and grown in the <0001> direction, the micropipe defect is in a direction substantially parallel to the <0001> direction. There is a problem that a great number of linear defects such as screw dislocations and edge dislocations occur.

上記の問題を解決するために特許文献1には、図6に示すごとく、{0001}面からの傾きが60〜120°(90°が好ましい)の面を種結晶面95として、この種結晶9をa面成長させて、成長結晶(a面成長結晶)90を得る方法が開示されている。そしてこのa面成長結晶90中には、マイクロパイプ欠陥や螺旋転位が含まれないことを明らかにした。   In order to solve the above-mentioned problem, Patent Document 1 discloses, as shown in FIG. 6, this seed crystal having a seed crystal face 95 as a face having an inclination from the {0001} plane of 60 to 120 ° (preferably 90 °). A method of obtaining a growth crystal (a-plane growth crystal) 90 by a-plane growth of 9 is disclosed. It has been clarified that the a-plane grown crystal 90 does not include micropipe defects or screw dislocations.

しかしながら、上記a面成長結晶90中には高密度の積層欠陥91が含まれている。このような積層欠陥91を高密度に含有するSiC単結晶は、積層欠陥91を横切る方向の電気抵抗が増大する。そのため、上記a面成長結晶9は、SiCパワーデバイス作製用として使用することができない。
また、上記SiC単結晶中には、<0001>方向に平行及び直交なバーガースベクトルをもつ刃状転位92が高密度に存在する。このような刃状転位92を高密度に含有するSiC単結晶より、{0001}面が露出した種結晶を作製してc面成長を行うと、刃状転位92に起因して螺旋転位や新たな刃状転位が発生してしまうという問題がある。
However, the a-plane grown crystal 90 includes a high-density stacking defect 91. An SiC single crystal containing such stacking faults 91 at a high density has an increased electrical resistance in the direction across the stacking faults 91. Therefore, the a-plane grown crystal 9 cannot be used for manufacturing a SiC power device.
Further, in the SiC single crystal, edge dislocations 92 having Burgers vectors parallel and orthogonal to the <0001> direction are present at high density. When a seed crystal having an exposed {0001} plane is prepared from a SiC single crystal containing such edge dislocations 92 at high density and c-plane growth is performed, spiral dislocations or new ones are caused by the edge dislocations 92. There is a problem that an edge dislocation occurs.

特開平5−262599号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-262599

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、マイクロパイプ欠陥、螺旋転位、刃状転位、及び積層欠陥をほとんど含まず、高品質のSiC単結晶、並びにSiC種結晶を提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of such conventional problems, and is intended to provide a high-quality SiC single crystal and SiC seed crystal that hardly contain micropipe defects, spiral dislocations, edge dislocations, and stacking faults. It is what.

第1の発明は、螺旋転位及び刃状転位が低減されたバルク状のSiC単結晶であって、
該SiC単結晶は、N回(Nは、N≧3の自然数)の成長工程を含む製造方法によって得られ、各成長工程を第n成長工程(nは自然数であって1から始まりNで終わる序数)として表した場合、
n=1である第1成長工程においては、{1−100}面からオフセット角度±20°以下の面、または{11−20}面からオフセット角度±20°以下の面を第1成長面として露出させた第1種結晶を用いて、上記第1成長面上にSiC単結晶を成長させ第1成長結晶を作製し、
n=2、3、...、(N−1)回目である中間成長工程においては、第(n−1)成長面より45〜90°傾き、且つ{0001}面より60〜90°傾いた面を第n成長面とした第n種結晶を第(n−1)成長結晶より作製し、該第n種結晶の上記第n成長面上にSiC単結晶を成長させて第n成長結晶を作製し、
n=Nである最終成長工程においては、第(N−1)成長結晶の{0001}面よりオフセット角度±20°以下の面を最終成長面として露出させた最終種結晶を第(N−1)成長結晶より作製し、該最終種結晶の上記最終成長面上にバルク状のSiC単結晶を成長させることを特徴とするSiC単結晶にある。
The first invention is a bulk SiC single crystal with reduced screw dislocations and edge dislocations,
The SiC single crystal is obtained by a manufacturing method including N growth steps (N is a natural number of N ≧ 3), and each growth step is divided into an nth growth step (n is a natural number and starts from 1 and ends with N). Ordinal number)
In the first growth step where n = 1, a surface having an offset angle of ± 20 ° or less from the {1-100} plane or a surface having an offset angle of ± 20 ° or less from the {11-20} plane is used as the first growth surface. Using the exposed first seed crystal, a SiC single crystal is grown on the first growth surface to produce a first growth crystal,
n = 2, 3,. . . In the (N-1) th intermediate growth step, a surface inclined by 45 to 90 ° from the (n-1) th growth surface and inclined by 60 to 90 ° from the {0001} surface is defined as the nth growth surface. An n-th crystal is produced from the (n-1) -th growth crystal, and an SiC single crystal is grown on the n-th growth surface of the n-th crystal to produce an n-th growth crystal.
In the final growth step where n = N, the final seed crystal in which the plane having an offset angle of ± 20 ° or less from the {0001} plane of the (N-1) -th growth crystal is exposed as the final growth plane is (N-1). ) A SiC single crystal produced from a grown crystal, and a bulk SiC single crystal is grown on the final growth surface of the final seed crystal.

本発明の第1成長工程においては、上記{1−100}面、又は{11−20}面という、いわゆるa面からオフセット角度20°以内の面を第1成長面としている。
そのため、上記第1成長結晶は第1成長面と直交する方向に成長し、これはいわゆるa面成長に相当する。それ故、上記第1成長結晶中には上記マイクロパイプ欠陥及び螺旋転位は発生しない。
しかし、上記第1成長工程に用いる第1種結晶中には、マイクロパイプ欠陥、螺旋転位、刃状転位、及びそれらの複合転位が存在する。そのため、上記第1成長結晶中には、これらの欠陥に起因する<0001>方向に平行及び直交するバーガースベクトルをもつ刃状転位が上記第1成長面の表面から継承されて存在する。このとき上記刃状転位は、第1成長結晶の成長方向に平行な方向に伸びるように存在する。
In the first growth step of the present invention, a surface within the offset angle of 20 ° from the so-called a-plane, which is the {1-100} plane or the {11-20} plane, is used as the first growth plane.
Therefore, the first growth crystal grows in a direction orthogonal to the first growth surface, which corresponds to so-called a-plane growth. Therefore, the micropipe defect and the screw dislocation do not occur in the first grown crystal.
However, in the first seed crystal used in the first growth step, there are micropipe defects, screw dislocations, edge dislocations, and composite dislocations thereof. Therefore, edge dislocations having Burgers vectors parallel to and perpendicular to the <0001> direction due to these defects are inherited from the surface of the first growth surface. At this time, the edge dislocations exist so as to extend in a direction parallel to the growth direction of the first growth crystal.

次に、上記中間成長工程においては、第(n−1)成長面より45〜90°傾き、且つ{0001}面より60〜90°傾いた面、即ちほぼa面を第n成長面とした第n種結晶を第(n−1)成長結晶より作製し、上記第n成長面上にSiC単結晶を成長させて第n成長結晶を作製する。
そのため、第(n−1)成長結晶に含まれる刃状転位は、上記第n種結晶の表面にはほとんど露出されないので、第n成長結晶中に上記刃状転位はほとんど発生しない。また、上記中間成長工程におけるSiC単結晶の成長は、略a面成長の方向に起こる。そのため、上記中間成長工程における成長結晶中には、マイクロパイプ欠陥及び螺旋転位は発生しない。
Next, in the intermediate growth step, a surface inclined by 45 to 90 ° from the (n-1) th growth surface and inclined by 60 to 90 ° from the {0001} surface, that is, substantially a-plane is defined as the nth growth surface. An n-th seed crystal is produced from the (n-1) -th growth crystal, and an SiC single crystal is grown on the n-th growth surface to produce an n-th growth crystal.
Therefore, the edge dislocations included in the (n-1) th grown crystal are hardly exposed on the surface of the nth seed crystal, and therefore the edge dislocations are hardly generated in the nth grown crystal. In addition, the growth of the SiC single crystal in the intermediate growth step occurs in the direction of substantially a-plane growth. Therefore, micropipe defects and screw dislocations do not occur in the grown crystal in the intermediate growth step.

また、上記中間成長工程は、1回(N=3のとき)、又は複数回繰り返して行うことができる。そして、中間成長工程の回数を増やす毎に、得られる成長結晶のいわゆる転位密度を指数関数的に減少させることができる。
しかし、上記中間成長工程においては、SiC単結晶を略a面成長の方向に成長させているため、a面成長結晶特有の積層欠陥が発生することは避けられない。
The intermediate growth step can be performed once (when N = 3) or repeated a plurality of times. Each time the number of intermediate growth steps is increased, the so-called dislocation density of the obtained grown crystal can be decreased exponentially.
However, in the intermediate growth step, the SiC single crystal is grown substantially in the direction of a-plane growth, and thus it is inevitable that a stacking fault peculiar to the a-plane growth crystal occurs.

上記最終成長工程においては、上記第(N−1)成長結晶の{0001}面よりオフセット角度±20°以下の面、即ちほぼc面を最終成長面として露出させた最終種結晶としている。そのため、上記最終成長面には、<0001>方向に平行及び直交するバーガースベクトルをもつ刃状転位はほとんど存在しない。それ故、上記最終種結晶を成長させてなるSiC単結晶(以下適宜最終SiC単結晶とよぶ)には、<0001>方向に直交するバーガースベクトルをもつ転位である刃状転位は発生しない。また、<0001>方向に平行な方向のバーガースベクトルをもつ欠陥であるマイクロパイプ欠陥及び螺旋転位も発生しない。
また、上記最終成長工程においては、上記最終種結晶から略c面成長の方向にSiC単結晶を成長させる。そのため、上記最終種結晶に高密度に含まれる積層欠陥は、最終SiC単結晶中にはほとんど存在しない。上記積層欠陥は<0001>方向の成長(いわゆるc面成長)には継承されないからである。
In the final growth step, a final seed crystal is formed by exposing a plane having an offset angle of ± 20 ° or less from the {0001} plane of the (N-1) -th grown crystal, that is, substantially the c-plane as the final growth plane. Therefore, there are almost no edge dislocations having Burgers vectors parallel and perpendicular to the <0001> direction on the final growth surface. Therefore, an edge dislocation that is a dislocation having a Burgers vector orthogonal to the <0001> direction does not occur in the SiC single crystal obtained by growing the final seed crystal (hereinafter referred to as a final SiC single crystal as appropriate). In addition, micropipe defects and spiral dislocations, which are defects having Burgers vectors in a direction parallel to the <0001> direction, do not occur.
Further, in the final growth step, a SiC single crystal is grown from the final seed crystal in a substantially c-plane growth direction. Therefore, the stacking fault contained in the final seed crystal at a high density hardly exists in the final SiC single crystal. This is because the stacking fault is not inherited by growth in the <0001> direction (so-called c-plane growth).

したがって、本発明によれば、マイクロパイプ欠陥、螺旋転位、刃状転位、及び積層欠陥をほとんど含まず、高品質のSiC単結晶を提供することができる。このように、上記SiC単結晶は、上述したごとく、結晶中にマイクロパイプ欠陥、螺旋転位、刃状転位、及び積層欠陥をほとんど含まず、高品質である。それ故、次世代パワーデバイスの材料として非常に有効である。
なお、本発明において、{1−100}、{11−20}及び{0001}は、いわゆる結晶面の面指数を表している。上記面指数において、「−」記号は通常数字の上に付されるが、本明細書及び図面においては書類作成の便宜上のため数字の左側に付した。また、<0001>、<11−20>、及び<1−100>は、結晶内の方向を表し、「−」記号の取り扱いについては、上記面指数と同様である。
Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a high-quality SiC single crystal that hardly contains micropipe defects, spiral dislocations, edge dislocations, and stacking faults. Thus, as described above, the SiC single crystal has high quality with almost no micropipe defects, spiral dislocations, edge dislocations, and stacking faults in the crystal. Therefore, it is very effective as a material for next-generation power devices.
In the present invention, {1-100}, {11-20} and {0001} represent plane indices of so-called crystal planes. In the above surface index, the “-” symbol is usually added on the number, but in the present specification and drawings, it is added on the left side of the number for the convenience of document preparation. Further, <0001>, <11-20>, and <1-100> represent directions in the crystal, and the handling of the “−” symbol is the same as the above-described plane index.

第2の発明は、螺旋転位及び刃状転位が低減されたバルク状のSiC単結晶を成長させるためのSiC種結晶であって、該SiC種結晶は、(N−1)回(Nは、N≧3の自然数)の成長工程と該成長工程後に行う種結晶作製工程を含む製造方法によって得られ、各成長工程を第n成長工程(nは自然数であって1から始まりN−1で終わる序数)として表した場合、
n=1である第1成長工程においては、{1−100}面からオフセット角度±20°以下の面、または{11−20}面からオフセット角度±20°以下の面を第1成長面として露出させた第1種結晶を用いて、上記第1成長面上にSiC単結晶を成長させ第1成長結晶を作製し、
n=2、3、...、(N−1)回目である中間成長工程においては、第(n−1)成長面より45〜90°傾き、且つ{0001}面より60〜90°傾いた面を第n成長面とした第n種結晶を第(n−1)成長結晶より作製し、該第n種結晶の上記第n成長面上にSiC単結晶を成長させて第n成長結晶を作製し、
上記種結晶作製工程においては、第(N−1)成長結晶の{0001}面よりオフセット角度±20°以下の面を最終成長面として露出させることを特徴とするSiC種結晶にある。
A second invention is an SiC seed crystal for growing a bulk SiC single crystal with reduced screw dislocations and edge dislocations, and the SiC seed crystal is (N-1) times (N is Obtained by a manufacturing method including a growth step of N ≧ 3 (natural number) and a seed crystal preparation step performed after the growth step, and each growth step is an nth growth step (n is a natural number and starts from 1 and ends with N−1). Ordinal number)
In the first growth step where n = 1, a surface having an offset angle of ± 20 ° or less from the {1-100} plane or a surface having an offset angle of ± 20 ° or less from the {11-20} plane is used as the first growth surface. Using the exposed first seed crystal, a SiC single crystal is grown on the first growth surface to produce a first growth crystal,
n = 2, 3,. . . In the (N-1) th intermediate growth step, a surface inclined by 45 to 90 ° from the (n-1) th growth surface and inclined by 60 to 90 ° from the {0001} surface is defined as the nth growth surface. An n-th crystal is produced from the (n-1) -th growth crystal, and an SiC single crystal is grown on the n-th growth surface of the n-th crystal to produce an n-th growth crystal.
In the seed crystal production step, the SiC seed crystal is characterized in that a surface having an offset angle of ± 20 ° or less from the {0001} plane of the (N-1) -th growth crystal is exposed as a final growth surface.

上記SiC種結晶は、第1の発明における最終種結晶と同じものである。そのため、上述したように、上記SiC種結晶には、マイクロパイプ欠陥及び螺旋転位は含まれない。また、該SiC種結晶の成長面には<0001>方向に平行及び直交するバーガースベクトルをもつ転位はほとんど露出しない。そして、上記SiC種結晶は、{0001}面よりオフセット角度±20°以下の面を最終成長面としており、略<0001>方向に成長する。そのため、上記SiC種結晶を成長させて得られる最終SiC単結晶には、積層欠陥はほとんど含まれない。
したがって、本発明のSiC種結晶を用いて、SiC単結晶を成長させると、マイクロパイプ欠陥、螺旋転位、刃状転位、及び積層欠陥を含まず、高品質のSiC単結晶を簡単に作製することができる。
The SiC seed crystal is the same as the final seed crystal in the first invention. Therefore, as described above, the SiC seed crystal does not include micropipe defects and screw dislocations. Further, dislocations having Burgers vectors parallel to and perpendicular to the <0001> direction are hardly exposed on the growth surface of the SiC seed crystal. The SiC seed crystal has a plane having an offset angle of ± 20 ° or less from the {0001} plane as a final growth plane, and grows in a substantially <0001> direction. Therefore, the final SiC single crystal obtained by growing the SiC seed crystal contains almost no stacking faults.
Therefore, when a SiC single crystal is grown using the SiC seed crystal of the present invention, a high-quality SiC single crystal can be easily produced without including micropipe defects, spiral dislocations, edge dislocations, and stacking faults. Can do.

上記SiC種結晶は、上述のごとく、最終成長面上に転位や欠陥をほとんど有していない。そのため、上記SiC種結晶を用いてSiC単結晶を成長させると、該SiC単結晶中にはほとんど転位や欠陥は発生せず、高品質の欠陥フリーのSiC単結晶を提供することができる。
また、種結晶は一度作製すると同様の結晶を繰り返して製造できることから、上記SiC種結晶を用いると、高品質の欠陥フリーのSiC単結晶を簡単に大量に作製することができる。
As described above, the SiC seed crystal has almost no dislocations or defects on the final growth surface. Therefore, when a SiC single crystal is grown using the SiC seed crystal, dislocations and defects are hardly generated in the SiC single crystal, and a high-quality defect-free SiC single crystal can be provided.
Also, since the seed crystal can be manufactured once, the same crystal can be manufactured repeatedly. Therefore, when the SiC seed crystal is used, a high-quality defect-free SiC single crystal can be easily manufactured in large quantities.

本発明において、上記第1成長面は、{1−100}面又は{11−20}面からオフセット角度±20°以下の面であり、これは{1−100}面又は{11−20}面を含む概念である。
ここで、上記第1成長面は、{1−100}面又は{11−20}面であることが好ましい。
この場合には、上記第1成長は、それぞれ<1−100>又は<11−20>方向に成長する(a面成長)。そのため、上記第1成長結晶に含まれる<0001>方向の貫通欠陥をより効果的に減少させることができる。
In the present invention, the first growth plane is a plane having an offset angle of ± 20 ° or less from the {1-100} plane or {11-20} plane, which is a {1-100} plane or {11-20} It is a concept that includes surfaces.
Here, the first growth plane is preferably a {1-100} plane or a {11-20} plane.
In this case, the first growth grows in the <1-100> or <11-20> direction (a-plane growth). Therefore, it is possible to more effectively reduce penetration defects in the <0001> direction included in the first growth crystal.

また、上記中間成長工程において、上記第n成長面は、第(n−1)成長面より80°〜90°傾き、且つ{0001}面より80°〜90°傾いた面であることが好ましい。
この場合には、<0001>方向に平行及び直交するバーガースベクトルをもつ刃状転位をより効果的に減少させることができる。
また、上記最終成長面は、上記第(N−1)成長結晶の{0001}面であることが好ましい。
この場合には、上記最終種結晶を<0001>方向に成長させることができるので、上記SiC単結晶に積層欠陥が生じることを防止することができる。
In the intermediate growth step, the nth growth surface is preferably a surface inclined by 80 ° to 90 ° from the (n−1) th growth surface and inclined by 80 ° to 90 ° from the {0001} surface. .
In this case, edge dislocations having Burgers vectors parallel and orthogonal to the <0001> direction can be more effectively reduced.
The final growth plane is preferably the {0001} plane of the (N-1) th growth crystal.
In this case, since the final seed crystal can be grown in the <0001> direction, it is possible to prevent a stacking fault from occurring in the SiC single crystal.

また、上記各成長面の上にSiC単結晶を成長させる前には、付着物や加工変質層を除去しておくことが好ましい。
この場合には、上記付着物や加工変質層に起因する各成長面から各成長結晶に継承される転位を防ぐことができる。なお、上記付着物や加工変質層を除去する方法としては例えば、化学洗浄、Reactive Ion Etching(RIE)、犠牲酸化などがある。
Further, it is preferable to remove the deposits and the work-affected layer before growing the SiC single crystal on each growth surface.
In this case, it is possible to prevent dislocations inherited from the respective growth surfaces due to the deposits and the work-affected layer to the grown crystals. Examples of methods for removing the deposits and the work-affected layer include chemical cleaning, reactive ion etching (RIE), and sacrificial oxidation.

また、上記最終成長工程によって得られるSiC単結晶から、該SiC単結晶の{0001}面よりオフセット角度±20°以下の面を成長面として露出させた種結晶を切り出し、該種結晶を使用してSiC単結晶を製造することができる。   Further, from the SiC single crystal obtained by the final growth step, a seed crystal having a plane whose offset angle is ± 20 ° or less from the {0001} plane of the SiC single crystal is exposed as a growth surface is cut out, and the seed crystal is used. SiC single crystal can be manufactured.

この場合には、上記最終成長工程で得られるSiC単結晶、いわば最終SiC単結晶から切り出した上記種結晶を使用して、上記最終SiC単結晶と同様な高品質のSiC単結晶を複製することができる。また、上記と同様の種結晶の切り出しと、これを用いた成長を繰り返すことにより、上記最終SiC単結晶と同様のSiC単結晶を何度でも繰り返し複製することができる。   In this case, the SiC single crystal obtained in the final growth step, that is, the seed crystal cut out from the final SiC single crystal is used to replicate a high-quality SiC single crystal similar to the final SiC single crystal. Can do. Further, by repeating the cutting of the seed crystal similar to the above and the growth using the seed crystal, the same SiC single crystal as the final SiC single crystal can be replicated over and over again.

また、上記第1成長工程及び中間成長工程においては、成長温度もしくは成長温度から±400℃以内の温度にて、種結晶の表面を熱エッチングする、又は、成長を行うための容器内にエッチングガスを導入する予備工程を行い、その後、成長温度に移行して成長を行うことが好ましい。
この場合には、上記第1成長工程及び中間成長工程に用いる各成長面の表面における付着物及び加工変質層に起因する各成長面から各成長結晶に継承される転位を防ぐことができる。なお、上記エッチングガスとしては、例えばH2、HClなどがある。
In the first growth step and the intermediate growth step, the surface of the seed crystal is thermally etched at a growth temperature or a temperature within ± 400 ° C. from the growth temperature, or an etching gas is contained in a vessel for performing the growth. It is preferable to carry out a preliminary step of introducing, followed by growth to a growth temperature.
In this case, it is possible to prevent dislocations inherited from the respective growth surfaces due to the deposits and the work-affected layer on the surfaces of the respective growth surfaces used in the first growth step and the intermediate growth step. Examples of the etching gas include H 2 and HCl.

また、上記種結晶上でのSiC単結晶の成長には昇華再析出法を用いることが好ましい。
この場合には、十分な成長高さが得られるため、大口径のSiC単結晶又はSiC種結晶を作製することができる。
Moreover, it is preferable to use a sublimation reprecipitation method for the growth of the SiC single crystal on the seed crystal.
In this case, since a sufficient growth height can be obtained, a large-diameter SiC single crystal or SiC seed crystal can be produced.

また、上記種結晶の厚みは1mm以上であることが好ましい。
この場合には、上記種結晶と該種結晶を固定している物体との熱膨張差による応力によって成長結晶に生じる転位を防止することができる。即ち、上記種結晶の厚みを充分大きくすることにより、上記応力が上記種結晶を構成する格子を歪めて、成長結晶に転位が発生することを防止することができる。また、特に、上記種結晶の成長面の面積Aが500mm2を越える場合には、上記種結晶の厚みを1mmよりさらに大きくする必要がある。このときの必要最低限の厚さをtseedとすると、tseed=A1/2×2/πの式が与えられる。
なお、上記種結晶及び成長結晶とは、本発明におけるすべての種結晶及びすべての成長結晶を含む概念である。
The thickness of the seed crystal is preferably 1 mm or more.
In this case, it is possible to prevent dislocations generated in the grown crystal due to the stress due to the difference in thermal expansion between the seed crystal and the object to which the seed crystal is fixed. That is, by sufficiently increasing the thickness of the seed crystal, it is possible to prevent the stress from distorting the lattice constituting the seed crystal and generating dislocations in the grown crystal. In particular, when the area A of the growth surface of the seed crystal exceeds 500 mm 2 , it is necessary to make the thickness of the seed crystal larger than 1 mm. Assuming that the minimum necessary thickness at this time is tseed, an equation of tseed = A 1/2 × 2 / π is given.
In addition, the said seed crystal and a growth crystal are the concept containing all the seed crystals and all the growth crystals in this invention.

(実施例1)
本発明の実施例にかかるSiC単結晶及びその製造方法並びにSiC種結晶及びその製造方法につき説明する。
本発明のSiC単結晶の製造方法は、図1〜3に示すごとく、SiC単結晶よりなる種結晶上にSiC単結晶を成長させてバルク状のSiC単結晶を製造する製造方法である。そして、この製造方法はN回(本例ではN=3)の成長工程を含み、各成長工程を第n成長工程(nは自然数であって1から始まりNで終わる序数)として表す。
まず、図1に示すごとく、n=1である第1成長工程においては、{1−100}面からオフセット角度±20°以下の面、または{11−20}面からオフセット角度±20°以下の面を第1成長面15として露出させた第1種結晶1を用いて、上記第1成長面15上にSiC単結晶を成長させ第1成長結晶10を作製する(第1成長工程)。
次に、図2に示すごとく、n=2である第2成長工程としての中間成長工程においては、第1成長面より45〜90°傾き、且つ{0001}面より60〜90°傾いた面を第2成長面25とした第2種結晶2を作製し、該第2種結晶2の上記第2成長面25上にSiC単結晶を成長させて第2成長結晶20を作製する(中間成長工程)。
そして、図3に示すごとく、n=N(N=3)である最終成長工程においては、第2成長結晶の{0001}面よりオフセット角度±20°以下の面を最終成長面35として露出させた最終種結晶3を作製し、該最終種結晶3の上記最終成長面35上にバルク状のSiC単結晶30を成長させる(最終成長工程)。
Example 1
The SiC single crystal and the manufacturing method thereof according to the embodiment of the present invention, the SiC seed crystal and the manufacturing method thereof will be described.
The method for producing a SiC single crystal according to the present invention is a method for producing a bulk SiC single crystal by growing a SiC single crystal on a seed crystal made of a SiC single crystal, as shown in FIGS. This manufacturing method includes N (N = 3 in this example) growth steps, and each growth step is expressed as an nth growth step (n is a natural number and starts with 1 and ends with N).
First, as shown in FIG. 1, in the first growth step where n = 1, a surface having an offset angle ± 20 ° or less from the {1-100} plane, or an offset angle ± 20 ° or less from the {11-20} plane Using the first seed crystal 1 exposed as the first growth surface 15, an SiC single crystal is grown on the first growth surface 15 to produce the first growth crystal 10 (first growth step).
Next, as shown in FIG. 2, in the intermediate growth step as the second growth step where n = 2, the surface is inclined by 45 to 90 ° from the first growth surface and inclined by 60 to 90 ° from the {0001} surface. Is formed as a second growth surface 25, and a SiC single crystal is grown on the second growth surface 25 of the second seed crystal 2 to produce a second growth crystal 20 (intermediate growth). Process).
As shown in FIG. 3, in the final growth step where n = N (N = 3), a surface having an offset angle of ± 20 ° or less from the {0001} plane of the second growth crystal is exposed as the final growth surface 35. The final seed crystal 3 is prepared, and a bulk SiC single crystal 30 is grown on the final growth surface 35 of the final seed crystal 3 (final growth step).

以下、本例につき詳細に説明する。
本例では、図1〜図5に示すごとく、SiC単結晶よりなる種結晶上に昇華再析出法によりSiC単結晶を成長させて、SiC単結晶を製造する。なお、本例においては、上記のごとくN=3、即ち3回の成長工程を含む例を示す。
まず、昇華再析出法により成長したSiC単結晶を準備した。図4に示すごとく、SiC単結晶は、主要な面方位として{0001}面と{0001}面に垂直な{1−100}面及び{11−20}面とを有している。また、{0001}面に垂直な方向が<0001>方向、{1−100}面に垂直な方向が<1−100>方向、{11−20}面に垂直な方向が<11−20>である。
図1に示すごとく、上記SiC単結晶の{1−100}面が第1成長面15として露出するように上記SiC単結晶を切断し、さらにこの第1成長面15を加工、研磨した。また、第1成長面15の表面を化学洗浄して付着物を除去し、RIE(Reactive Ion Etching)、犠牲酸化などにより、切断・研磨に伴う加工変質層を除去した。さらに、第1成長面15の表面を熱エッチングし、これを第1種結晶1とした。なお、第1種結晶1の厚みは3mmである。
Hereinafter, this example will be described in detail.
In this example, as shown in FIGS. 1 to 5, a SiC single crystal is grown by growing a SiC single crystal on a seed crystal made of a SiC single crystal by a sublimation reprecipitation method. In this example, as described above, N = 3, that is, an example including three growth steps.
First, a SiC single crystal grown by a sublimation reprecipitation method was prepared. As shown in FIG. 4, the SiC single crystal has a {0001} plane, a {1-100} plane perpendicular to the {0001} plane, and a {11-20} plane as main plane orientations. Further, the direction perpendicular to the {0001} plane is the <0001> direction, the direction perpendicular to the {1-100} plane is the <1-100> direction, and the direction perpendicular to the {11-20} plane is <11-20>. It is.
As shown in FIG. 1, the SiC single crystal was cut so that the {1-100} plane of the SiC single crystal was exposed as the first growth surface 15, and the first growth surface 15 was further processed and polished. In addition, the surface of the first growth surface 15 was chemically washed to remove deposits, and the work-affected layer accompanying cutting / polishing was removed by RIE (Reactive Ion Etching), sacrificial oxidation, or the like. Further, the surface of the first growth surface 15 was thermally etched to form the first seed crystal 1. The thickness of the first seed crystal 1 is 3 mm.

次に、図5に示すごとく、上記第1種結晶1とSiC原料粉末75とをこれらが対向するように坩堝6内に配置した。このとき、上記第1種結晶1は坩堝6の蓋体65の内側面に接着剤などを介して固定した。そして上記坩堝6を減圧不活性雰囲気中で2100〜2400℃に加熱した。このとき、SiC原料粉末75側の温度を第1種結晶1側の温度より20〜200℃高く設定した。これにより、坩堝6内のSiC原料粉末75が加熱により昇華し、該SiC原料粉末75より低温の第1種結晶1上に堆積し、第1成長結晶10を得た。   Next, as shown in FIG. 5, the first seed crystal 1 and the SiC raw material powder 75 were placed in the crucible 6 so as to face each other. At this time, the first seed crystal 1 was fixed to the inner surface of the lid body 65 of the crucible 6 with an adhesive or the like. And the said crucible 6 was heated at 2100-2400 degreeC in pressure reduction inert atmosphere. At this time, the temperature on the SiC raw material powder 75 side was set 20 to 200 ° C. higher than the temperature on the first seed crystal 1 side. Thereby, the SiC raw material powder 75 in the crucible 6 was sublimated by heating and deposited on the first seed crystal 1 having a temperature lower than that of the SiC raw material powder 75 to obtain the first growth crystal 10.

次に、図1、図2に示すごとく、上記第1成長結晶10から、第1成長面15より90°傾き、且つ{0001}面より90°傾いた面、即ち{11−20}面を第2成長面25とする第2種結晶2を第1種結晶1と同様にして作製した。そして、この第2種結晶2を第1種結晶1と同様にして成長させ、第2成長結晶20を得た。   Next, as shown in FIGS. 1 and 2, a plane inclined from the first growth crystal 10 by 90 ° from the first growth surface 15 and by 90 ° from the {0001} plane, that is, a {11-20} plane is formed. The second seed crystal 2 as the second growth surface 25 was produced in the same manner as the first seed crystal 1. Then, the second seed crystal 2 was grown in the same manner as the first seed crystal 1, and a second growth crystal 20 was obtained.

次に、図2〜図3に示すごとく、上記第2成長結晶20の面50を最終成長面(第3成長面)35とする最終種結晶(第3種結晶)3を第1種結晶1及び第2種結晶2と同様にして作製し、この最終種結晶3からSiC単結晶を成長させ、本発明のSiC単結晶30を作製した。   Next, as shown in FIGS. 2 to 3, the final seed crystal (third seed crystal) 3 having the surface 50 of the second growth crystal 20 as the final growth surface (third growth surface) 35 is the first seed crystal 1. The SiC single crystal 30 was produced in the same manner as the second seed crystal 2 and a SiC single crystal was grown from the final seed crystal 3.

以下、本例の作用効果につき説明する。
本例の第1成長工程においては、上記{1−100}面を第1成長面15としている。
そのため、上記第1成長結晶10は第1成長面15と直交する方向に成長し、これはいわゆるa面成長に相当する。それ故、上記第1成長結晶10中には上記マイクロパイプ欠陥及び螺旋転位は発生しない。しかし、第1種結晶中には、マイクロパイプ欠陥、螺旋転位、刃状転位、及びそれらの複合転位などの欠陥が存在する。そのため、上記第1成長結晶10中には、<0001>方向に平行及び直交するバーガースベクトルをもつ刃状転位が上記第1成長面の表面から継承されて存在する。このとき上記刃状転位は、第1成長結晶の成長方向に平行な方向に伸びるように存在する。
Hereinafter, the function and effect of this example will be described.
In the first growth step of this example, the {1-100} plane is used as the first growth plane 15.
Therefore, the first growth crystal 10 grows in a direction perpendicular to the first growth surface 15, which corresponds to so-called a-plane growth. Therefore, the micropipe defect and the screw dislocation do not occur in the first growth crystal 10. However, defects such as micropipe defects, screw dislocations, edge dislocations, and composite dislocations exist in the first seed crystal. Therefore, edge dislocations having Burgers vectors parallel to and orthogonal to the <0001> direction are inherited from the surface of the first growth surface in the first growth crystal 10. At this time, the edge dislocations exist so as to extend in a direction parallel to the growth direction of the first growth crystal.

上記中間成長工程においては、第1成長面15より90°傾き、且つ{0001}面より90°傾いた面、即ち{11−20}面を第2成長面25とする第2種結晶2を作製している。
そのため、上記第1成長結晶10に含まれる刃状転位は、上記第2種結晶2の表面にはほとんど露出されない。それ故、第2成長面25上にSiC単結晶を成長させても、第2成長結晶20中には第2種結晶2から継承される刃状転位はほとんど除外される。また、上記中間成長工程において、上記第2種結晶2は略a面成長の方向に成長する。そのため、上記第2成長結晶20中には、マイクロパイプ欠陥及び螺旋転位は発生しない。
In the intermediate growth step, the second seed crystal 2 having the second growth surface 25 with a surface inclined by 90 ° from the first growth surface 15 and 90 ° from the {0001} surface, that is, the {11-20} surface, is formed. I am making it.
Therefore, the edge dislocations included in the first growth crystal 10 are hardly exposed on the surface of the second seed crystal 2. Therefore, even if the SiC single crystal is grown on the second growth surface 25, the edge dislocation inherited from the second seed crystal 2 is almost excluded in the second growth crystal 20. In the intermediate growth step, the second seed crystal 2 grows in the direction of substantially a-plane growth. Therefore, micropipe defects and screw dislocations do not occur in the second growth crystal 20.

上記最終成長工程においては、上記第2成長結晶20の{0001}面を最終成長面35として露出させた最終種結晶3を作製している。そのため、上記最終成長面35には、<0001>方向に平行及び直交するバーガースベクトルをもつ刃状転位は存在しない。それ故、上記最終SiC単結晶30には、<0001>方向に直交するバーガースベクトルをもつ転位である刃状転位は発生しない。また、<0001>方向に平行な方向のバーガースベクトルをもつ欠陥であるマイクロパイプ欠陥及び螺旋転位も発生しない。
また、上記最終成長工程において、上記最終種結晶3は、<0001>方向に成長している。そのため、上記最終種結晶3に高密度に含まれる積層欠陥は、上記最終SiC単結晶30中にはほとんど存在しない。上記積層欠陥は<0001>方向の成長には継承されないからである。
In the final growth step, the final seed crystal 3 in which the {0001} plane of the second growth crystal 20 is exposed as the final growth surface 35 is produced. Therefore, there is no edge dislocation having a Burgers vector parallel and perpendicular to the <0001> direction on the final growth surface 35. Therefore, edge dislocations, which are dislocations having a Burgers vector orthogonal to the <0001> direction, do not occur in the final SiC single crystal 30. In addition, micropipe defects and spiral dislocations, which are defects having Burgers vectors in a direction parallel to the <0001> direction, do not occur.
In the final growth step, the final seed crystal 3 is grown in the <0001> direction. Therefore, stacking faults included in the final seed crystal 3 at a high density hardly exist in the final SiC single crystal 30. This is because the stacking fault is not inherited by growth in the <0001> direction.

また、本例においては、上記第1成長面、第2成長面25及び最終成長面35の上にSiC単結晶を成長させる前に、付着物や加工変質層を取り除いている。そのため、上記付着物や加工変質層に起因する各成長面から各成長結晶に継承される転位を防ぐことができる。   Further, in this example, before the SiC single crystal is grown on the first growth surface, the second growth surface 25 and the final growth surface 35, the deposits and the work-affected layer are removed. Therefore, it is possible to prevent dislocation inherited from each growth surface to each growth crystal due to the deposits and the work-affected layer.

また、上記第1成長工程及び中間成長工程においては、各種結晶1、2の表面を熱エッチングしている。そのため、各成長面15、25の表面の付着物及び加工変質層に起因する各成長面15、25から各成長結晶10、20に継承される転位を防ぐことができる。   In the first growth process and the intermediate growth process, the surfaces of the various crystals 1 and 2 are thermally etched. Therefore, it is possible to prevent dislocations inherited from the growth surfaces 15 and 25 to the growth crystals 10 and 20 due to the deposits on the surfaces of the growth surfaces 15 and 25 and the work-affected layers.

また、上記第1種結晶、中間種結晶及び最終種結晶の厚みを1mm以上にしている。
そのため、上記各種結晶1、2、3と種結晶が接触している蓋体65との熱膨張差による応力によって成長結晶10、20、30に生じる転位を防止することができる。
The thicknesses of the first seed crystal, intermediate seed crystal, and final seed crystal are 1 mm or more.
Therefore, it is possible to prevent dislocations occurring in the grown crystals 10, 20, 30 due to the stress due to the difference in thermal expansion between the various crystals 1, 2, 3 and the lid 65 in contact with the seed crystal.

したがって、本例によれば、マイクロパイプ欠陥、螺旋転位、刃状転位、及び積層欠陥をほとんど含まず、高品質のSiC単結晶及びその製造方法並びにSiC種結晶及びその製造方法を提供することができる。   Therefore, according to this example, it is possible to provide a high-quality SiC single crystal and a manufacturing method thereof, and a SiC seed crystal and a manufacturing method thereof, which hardly include micropipe defects, spiral dislocations, edge dislocations, and stacking faults. it can.

また、本例においてはN=3として、上記中間成長工程を1回だけ行っているが、複数回繰り返して行ってもよい。
即ち、本例の中間成長工程においては、{11−20}面を第2成長面25として第2成長結晶20を得た。この第2成長結晶20から、上記第2成長面25より90°傾き、且つ{0001}面より90°傾いた面、即ち{1−100}面を第3成長工程における第3成長面とし、この上にSiC単結晶を成長させて、第3成長結晶を作製する。さらに、上記第3成長結晶から、第4成長工程、第5成長工程、・・・、第(N−1)工程というように、上記中間成長工程を繰り返して行うことができる。
この場合には、上記中間成長工程の回数を増やす毎に、ここで得られる成長結晶のいわゆる転位密度を指数関数的に減少させることができる。
In this example, N = 3 and the intermediate growth process is performed only once. However, the intermediate growth process may be repeated a plurality of times.
That is, in the intermediate growth process of this example, the second growth crystal 20 was obtained with the {11-20} plane as the second growth plane 25. From the second growth crystal 20, a plane inclined by 90 ° from the second growth plane 25 and 90 ° from the {0001} plane, that is, a {1-100} plane is defined as a third growth plane in the third growth step. A SiC single crystal is grown on this to produce a third growth crystal. Furthermore, the intermediate growth step can be repeated from the third growth crystal, such as a fourth growth step, a fifth growth step,..., (N-1) step.
In this case, every time the number of intermediate growth steps is increased, the so-called dislocation density of the grown crystal obtained here can be decreased exponentially.

実施例1にかかる、第1成長工程を示す説明図。Explanatory drawing which shows the 1st growth process concerning Example 1. FIG. 実施例1にかかる、中間成長工程を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an intermediate growth process according to the first embodiment. 実施例1にかかる、最終成長工程を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a final growth process according to the first embodiment. 実施例1にかかる、SiC単結晶の主要な面方位を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory view showing main surface orientations of the SiC single crystal according to Example 1; 実施例1にかかる、昇華再結晶法によるSiC単結晶及びSiC種結晶の製造方法。The manufacturing method of the SiC single crystal and SiC seed crystal by the sublimation recrystallization method concerning Example 1. FIG. 従来例にかかる、a面成長と刃状転位及び積層欠陥の関係を示す説明図。Explanatory drawing which shows the relationship of a surface growth, edge dislocation, and a stacking fault concerning a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

1 第1種結晶
15 第1成長面
10 第1成長結晶
2 第2種結晶
25 第2成長面
20 第2成長結晶
3 最終種結晶(SiC種結晶)
35 最終成長面
30 SiC単結晶(最終SiC単結晶)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st seed crystal 15 1st growth surface 10 1st growth crystal 2 2nd seed crystal 25 2nd growth surface 20 2nd growth crystal 3 Final seed crystal (SiC seed crystal)
35 Final growth surface 30 SiC single crystal (final SiC single crystal)

Claims (9)

螺旋転位及び刃状転位が低減されたバルク状のSiC単結晶であって、
該SiC単結晶は、N回(Nは、N≧3の自然数)の成長工程を含む製造方法によって得られ、各成長工程を第n成長工程(nは自然数であって1から始まりNで終わる序数)として表した場合、
n=1である第1成長工程においては、{1−100}面からオフセット角度±20°以下の面、または{11−20}面からオフセット角度±20°以下の面を第1成長面として露出させた第1種結晶を用いて、上記第1成長面上にSiC単結晶を成長させ第1成長結晶を作製し、
n=2、3、...、(N−1)回目である中間成長工程においては、第(n−1)成長面より45〜90°傾き、且つ{0001}面より60〜90°傾いた面を第n成長面とした第n種結晶を第(n−1)成長結晶より作製し、該第n種結晶の上記第n成長面上にSiC単結晶を成長させて第n成長結晶を作製し、
n=Nである最終成長工程においては、第(N−1)成長結晶の{0001}面よりオフセット角度±20°以下の面を最終成長面として露出させた最終種結晶を第(N−1)成長結晶より作製し、該最終種結晶の上記最終成長面上にバルク状のSiC単結晶を成長させることを特徴とするSiC単結晶。
A bulk SiC single crystal with reduced screw dislocations and edge dislocations,
The SiC single crystal is obtained by a manufacturing method including N growth steps (N is a natural number of N ≧ 3), and each growth step is divided into an nth growth step (n is a natural number and starts from 1 and ends with N). Ordinal number)
In the first growth step where n = 1, a surface having an offset angle of ± 20 ° or less from the {1-100} plane or a surface having an offset angle of ± 20 ° or less from the {11-20} plane is used as the first growth surface. Using the exposed first seed crystal, a SiC single crystal is grown on the first growth surface to produce a first growth crystal,
n = 2, 3,. . . In the (N-1) th intermediate growth step, a surface inclined by 45 to 90 ° from the (n-1) th growth surface and inclined by 60 to 90 ° from the {0001} surface is defined as the nth growth surface. An n-th crystal is produced from the (n-1) -th growth crystal, and an SiC single crystal is grown on the n-th growth surface of the n-th crystal to produce an n-th growth crystal.
In the final growth step where n = N, the final seed crystal in which the plane having an offset angle of ± 20 ° or less from the {0001} plane of the (N-1) -th growth crystal is exposed as the final growth plane is (N-1). (1) A SiC single crystal produced from a grown crystal, and growing a bulk SiC single crystal on the final growth surface of the final seed crystal.
請求項1において、上記最終成長工程によって得られるSiC単結晶から、該SiC単結晶の{0001}面よりオフセット角度±20°以下の面を成長面として露出させた種結晶を切り出し、該種結晶を使用してSiC単結晶を成長させて得られることを特徴とするSiC単結晶。   2. The seed crystal according to claim 1, wherein a seed crystal having a plane with an offset angle of ± 20 ° or less exposed from the {0001} plane of the SiC single crystal as a growth plane is cut out from the SiC single crystal obtained by the final growth step. A SiC single crystal obtained by growing a SiC single crystal using 請求項1又は2において、上記第1成長工程及び中間成長工程においては、成長温度もしくは成長温度から±400℃以内の温度にて、上記各種結晶の表面を熱エッチングする、又は、成長を行うための容器内にエッチングガスを導入する予備工程を行い、その後、成長温度に移行して成長を行うことを特徴とするSiC単結晶。   3. The method according to claim 1, wherein in the first growth step and the intermediate growth step, the surfaces of the various crystals are thermally etched or grown at a growth temperature or a temperature within ± 400 ° C. from the growth temperature. A SiC single crystal characterized by performing a preliminary step of introducing an etching gas into the container, and then performing growth by shifting to a growth temperature. 請求項1〜3のいずれか1項おいて、上記各種結晶上でのSiC単結晶の成長には昇華再析出法を用いることを特徴とするSiC単結晶。   The SiC single crystal according to any one of claims 1 to 3, wherein a sublimation reprecipitation method is used for growing the SiC single crystal on the various crystals. 請求項1〜4のいずれか1項において、上記各種結晶の厚みは1mm以上であることを特徴とするSiC単結晶。   The SiC single crystal according to any one of claims 1 to 4, wherein the various crystals have a thickness of 1 mm or more. 螺旋転位及び刃状転位が低減されたバルク状のSiC単結晶を成長させるためのSiC種結晶であって、該SiC種結晶は、(N−1)回(Nは、N≧3の自然数)の成長工程と該成長工程後に行う種結晶作製工程とを含む製造方法によって得られ、各成長工程を第n成長工程(nは自然数であって1から始まり(N−1)で終わる序数)として表した場合、
n=1である第1成長工程においては、{1−100}面からオフセット角度±20°以下の面、または{11−20}面からオフセット角度±20°以下の面を第1成長面として露出させた第1種結晶を用いて、上記第1成長面上にSiC単結晶を成長させ第1成長結晶を作製し、
n=2、3、...、(N−1)回目である中間成長工程においては、第(n−1)成長面より45〜90°傾き、且つ{0001}面より60〜90°傾いた面を第n成長面とした第n種結晶を第(n−1)成長結晶より作製し、該第n種結晶の上記第n成長面上にSiC単結晶を成長させて第n成長結晶を作製し、
上記種結晶作製工程においては、第(N−1)成長結晶の{0001}面よりオフセット角度±20°以下の面を最終成長面として露出させることを特徴とするSiC種結晶。
An SiC seed crystal for growing a bulk SiC single crystal with reduced screw dislocations and edge dislocations, wherein the SiC seed crystal is (N-1) times (N is a natural number of N ≧ 3). Each growth step (where n is a natural number and starts with 1 and ends with (N-1)) as a n-th growth step. If expressed,
In the first growth step where n = 1, a surface having an offset angle of ± 20 ° or less from the {1-100} plane or a surface having an offset angle of ± 20 ° or less from the {11-20} plane is used as the first growth surface. Using the exposed first seed crystal, a SiC single crystal is grown on the first growth surface to produce a first growth crystal,
n = 2, 3,. . . In the (N-1) th intermediate growth step, a surface inclined by 45 to 90 ° from the (n-1) th growth surface and inclined by 60 to 90 ° from the {0001} surface is defined as the nth growth surface. An n-th crystal is produced from the (n-1) -th growth crystal, and an SiC single crystal is grown on the n-th growth surface of the n-th crystal to produce an n-th growth crystal.
In the seed crystal manufacturing step, a SiC seed crystal is characterized in that a plane having an offset angle of ± 20 ° or less from the {0001} plane of the (N-1) -th grown crystal is exposed as a final growth plane.
請求項6において、上記第1成長工程及び中間成長工程においては、成長温度もしくは成長温度から±400℃以内の温度にて、種結晶の表面を熱エッチングする、又は、成長を行うための容器内にエッチングガスを導入する予備工程を行い、その後、成長温度に移行して成長を行うことを特徴とするSiC種結晶。   7. The container according to claim 6, wherein in the first growth step and the intermediate growth step, the surface of the seed crystal is thermally etched or grown at a growth temperature or a temperature within ± 400 ° C. from the growth temperature. A SiC seed crystal characterized by performing a preliminary step of introducing an etching gas into the substrate, and then performing growth by shifting to a growth temperature. 請求項6又は7において、上記各種結晶上でのSiC単結晶の成長には昇華再析出法を用いることを特徴とするSiC種結晶。   8. The SiC seed crystal according to claim 6, wherein a sublimation reprecipitation method is used for the growth of the SiC single crystal on the various crystals. 請求項6〜8のいずれか1項において、上記各種結晶の厚みは1mm以上であることを特徴とするSiC種結晶。   9. The SiC seed crystal according to claim 6, wherein the various crystals have a thickness of 1 mm or more.
JP2005269379A 2005-09-16 2005-09-16 SiC single crystal and SiC seed crystal Pending JP2006001836A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005269379A JP2006001836A (en) 2005-09-16 2005-09-16 SiC single crystal and SiC seed crystal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005269379A JP2006001836A (en) 2005-09-16 2005-09-16 SiC single crystal and SiC seed crystal

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001315367A Division JP3745668B2 (en) 2001-10-12 2001-10-12 Method for producing SiC single crystal and method for producing SiC seed crystal

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006001836A true JP2006001836A (en) 2006-01-05

Family

ID=35770539

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005269379A Pending JP2006001836A (en) 2005-09-16 2005-09-16 SiC single crystal and SiC seed crystal

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006001836A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007332019A (en) * 2006-05-18 2007-12-27 Showa Denko Kk Method for producing silicon carbide single crystal
JP2014201466A (en) * 2013-04-02 2014-10-27 株式会社豊田中央研究所 SiC SINGLE CRYSTAl AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME AND SiC SINGLE CRYSTAL SUBSTRATE
JP2016188174A (en) * 2016-08-02 2016-11-04 住友電気工業株式会社 Silicon carbide substrate and silicon carbide ingot
JP2023533326A (en) * 2021-04-30 2023-08-02 北京天科合達半導体股▲ふん▼有限公司 High-quality silicon carbide seed crystals, silicon carbide crystals, silicon carbide substrates and methods of making the same
US12281410B2 (en) 2020-10-13 2025-04-22 Central Research Institute Of Electric Power Industry Method and apparatus for manufacturing silicon carbide single crystal, and silicon carbide single crystal ingot

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007332019A (en) * 2006-05-18 2007-12-27 Showa Denko Kk Method for producing silicon carbide single crystal
JP2014201466A (en) * 2013-04-02 2014-10-27 株式会社豊田中央研究所 SiC SINGLE CRYSTAl AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME AND SiC SINGLE CRYSTAL SUBSTRATE
JP2016188174A (en) * 2016-08-02 2016-11-04 住友電気工業株式会社 Silicon carbide substrate and silicon carbide ingot
US12281410B2 (en) 2020-10-13 2025-04-22 Central Research Institute Of Electric Power Industry Method and apparatus for manufacturing silicon carbide single crystal, and silicon carbide single crystal ingot
JP2023533326A (en) * 2021-04-30 2023-08-02 北京天科合達半導体股▲ふん▼有限公司 High-quality silicon carbide seed crystals, silicon carbide crystals, silicon carbide substrates and methods of making the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3745668B2 (en) Method for producing SiC single crystal and method for producing SiC seed crystal
JP3764462B2 (en) Method for producing silicon carbide single crystal
US20120060751A1 (en) Manufacturing method of silicon carbide single crystal
JP3776374B2 (en) Method for producing SiC single crystal and method for producing SiC wafer with epitaxial film
JP2009218575A (en) Method of manufacturing semiconductor substrate
EP2031642A2 (en) Group III nitride semiconductor and a manufacturing method thereof
JP3750622B2 (en) SiC wafer with epitaxial film, manufacturing method thereof, and SiC electronic device
Mizuguchi et al. MOCVD GaAs growth on Ge (100) and Si (100) substrates
JP5831795B2 (en) Diamond composite and single crystal diamond separated therefrom
JP6621304B2 (en) Manufacturing method of semiconductor wafer
JP2006001836A (en) SiC single crystal and SiC seed crystal
JP2002050585A (en) Semiconductor crystal growth method
EP2122668B1 (en) Semiconductor substrate suitable for the realisation of electronic and/ or optoelectronic devices and related manufacturing process
US6783592B2 (en) Lateral movement of screw dislocations during homoepitaxial growth and devices yielded therefrom free of the detrimental effects of screw dislocations
JP4976647B2 (en) Method for manufacturing silicon carbide semiconductor substrate
JP4248005B2 (en) Substrate manufacturing method
WO2019017043A1 (en) Single-crystal aln production method and single-crystal aln
JP4236121B2 (en) Manufacturing method of semiconductor substrate
JP4236122B2 (en) Manufacturing method of semiconductor substrate
JP7194407B2 (en) Single crystal manufacturing method
JP6015989B2 (en) Diamond composite manufacturing method, diamond single crystal manufacturing method, and diamond composite
JP4600146B2 (en) Manufacturing method of nitride semiconductor substrate
WO2021210397A1 (en) Method for manufacturing semiconductor substrate, semiconductor substrate, and method for suppressing introduction of displacement to growth layer
WO2021210398A1 (en) Method for producing aluminum nitride substrate, aluminum nitride substrate, and method for suppressing introduction of dislocation into aluminum nitride growth layer
JP4507810B2 (en) Nitride semiconductor substrate manufacturing method and nitride semiconductor substrate

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080805

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090113