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JP6050053B2 - Method for producing SiC single crystal - Google Patents

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JP6050053B2 JP2012184657A JP2012184657A JP6050053B2 JP 6050053 B2 JP6050053 B2 JP 6050053B2 JP 2012184657 A JP2012184657 A JP 2012184657A JP 2012184657 A JP2012184657 A JP 2012184657A JP 6050053 B2 JP6050053 B2 JP 6050053B2
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造 郡司島
近藤 宏行
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朗浩 松瀬
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Denso Corp
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Description

本発明は、SiC単結晶の製造方法に関し、ウェハ面内歩留まり及びウエハ枚数歩留まりが高いSiC単結晶の製造方法に関する。 The present invention relates to the production how the SiC single crystal relates to the production how the wafer surface yields and the number of wafers yield higher SiC single crystal.

現在、パワー半導体に用いられているSiの代替材料として、SiCが注目されている。SiC単結晶を用いて、高性能なSiCデバイスを作製するには、電気的特性が均一で、欠陥密度の低い単結晶を用いる必要がある。しかしながら、SiC単結晶の成長工程では、成長中の表面に、成長モードが互いに異なるファセット領域(成長モード:スパイラル成長)と、非ファセット領域(成長モード:ステップフロー成長)が形成される。この成長モードの違いに起因して、結晶内に電気的特性(欠陥密度)のバラツキが生じる。   At present, SiC is attracting attention as an alternative material for Si used in power semiconductors. In order to fabricate a high-performance SiC device using a SiC single crystal, it is necessary to use a single crystal having uniform electrical characteristics and a low defect density. However, in the growth process of the SiC single crystal, facet regions (growth mode: spiral growth) and non-facet regions (growth mode: step flow growth) having different growth modes are formed on the growing surface. Due to this difference in growth mode, variations in electrical characteristics (defect density) occur in the crystal.

ファセット領域の抵抗率は、非ファセット領域の抵抗率に比べ、約22%も小さいという報告(特許文献1)もある。このウェハ面内の抵抗率のバラツキがデバイスの歩留まりを低下させる原因となる。
また、高品質なSiC単結晶においては、欠陥密度が部分的に異なる領域を生じる(特許文献2)。このようなウェハ特性のバラツキは、最終的なデバイスの歩留まり低下の原因となる。そのため、特性のバラツキが小さく、歩留まりが高いウェハを得るために、ファセット領域をできるだけ大きく、又は、できるだけ小さくする必要がある。
There is a report (Patent Document 1) that the resistivity of the facet region is about 22% smaller than the resistivity of the non-facet region. This variation in resistivity within the wafer surface causes a reduction in device yield.
In addition, in a high-quality SiC single crystal, regions having partially different defect densities are generated (Patent Document 2). Such variations in wafer characteristics cause a reduction in the final device yield. Therefore, in order to obtain a wafer with small variation in characteristics and high yield, it is necessary to make the facet region as large as possible or as small as possible.

特許文献1、3は、ファセット領域をできるだけ大きく形成させながら成長することで、抵抗を均一化しようという従来技術である。しかしながら、SiCの成長において、特許文献2に記載のように、成長の最先端部分であるファセット領域には、下地の多形を継承して異種多形の混入を抑制するための螺旋転位の存在が必須である。そのため、特許文献1、3の手法では、電気的特性を均一化することができても、ファセットが結晶全面に形成されるため、原理上、螺旋転位を結晶全体に存在させ続ける必要があり、高品質化に限界がある手法である。また、同文献には単結晶の成長速度が一定以上に大きくなると、大きなファセット面上ではステップフローの移動が不安定になり、異種多形が発生しやすくなるとも記載されている。   Patent Documents 1 and 3 are related arts in which resistance is made uniform by growing while forming a facet region as large as possible. However, in SiC growth, as described in Patent Document 2, in the facet region, which is the most advanced part of the growth, there is a screw dislocation to inherit the polymorph of the base and suppress the inclusion of different polymorphs. Is essential. Therefore, in the methods of Patent Documents 1 and 3, since facets are formed on the entire surface of the crystal even if the electrical characteristics can be uniformed, in principle, it is necessary to keep the screw dislocations existing throughout the crystal. This is a technique that has a limit to high quality. The document also describes that when the growth rate of a single crystal becomes larger than a certain level, the movement of the step flow becomes unstable on a large facet surface, and heterogeneous polymorphism tends to occur.

本発明者らの経験においても、ファセット領域での異種多形の発生確率は、非ファセット領域に比べて大幅に高いことが明らかになっている。また、成長中のファセット領域の成長面内方向の移動は、可能な限り少ない方が良い。これは、単結晶成長中に成長表面形状の変化に伴ってファセットの形成位置が種結晶上で移動すると、その位置ごとに前述のように螺旋転位の存在が必要となるためであり、結果として単結晶の品質を低下させざるを得ないからである。
以上の理由から、ファセットは、より小さく、成長面内方向の移動がより小さい、ということが望まれる。
In the experience of the present inventors, it is clear that the occurrence probability of heterogeneous polymorphism in the facet region is significantly higher than that in the non-facet region. Further, the movement of the growing facet region in the growth plane direction should be as small as possible. This is because when the facet formation position moves on the seed crystal with the change of the growth surface shape during single crystal growth, the presence of screw dislocations is required for each position as described above. This is because the quality of the single crystal must be lowered.
For the above reasons, it is desired that the facet is smaller and the movement in the growth plane direction is smaller.

特許文献4〜8は、ファセット領域をできるだけ小さく維持する従来技術である。特許文献4には、オフセット成長によりファセット領域を縮小する方法が記載されている。しかしながら、この手法でファセット領域を同文献にあるように外周から10mm幅の領域内に維持しようとする場合、オフセット角を大幅に大きくする必要がある。あるいは、同文献に記載のように8°のオフセット角でファセットを大幅に縮小しようとするならば、成長面を極めて平坦に維持した成長を実現しなければならない。   Patent Documents 4 to 8 are conventional techniques for keeping the facet area as small as possible. Patent Document 4 describes a method for reducing a facet region by offset growth. However, when the facet region is to be maintained within a region having a width of 10 mm from the outer periphery as described in the same document, it is necessary to greatly increase the offset angle. Alternatively, if the facet is to be greatly reduced at an offset angle of 8 ° as described in the same document, the growth with the growth surface kept extremely flat must be realized.

オフセット角を大幅に大きくする場合、単結晶インゴットからウェハを取り出す際に、ウェハの歩留まりが大幅に低下する。また、成長面の平坦性を、成長の間中、常に維持し続けることは極めて困難である。
特許文献4と出願人が同一である特許文献1では、
「特許文献4の手法にて{0001}面ファセットをインゴット外周端部付近に誘導するような結晶成長を行うと、坩堝内壁との熱的な相互作用、あるいは側壁を構成する黒鉛が起因となって昇華ガス組成の変動等々が発生しやすく、これらの影響を受けてステップ供給機構が不安定になるため、異種多形が不慮発生するなど、結晶成長不安定性が増加してしまうことが判明した。」
と、その問題が指摘されている。
When the offset angle is greatly increased, the yield of the wafer is greatly reduced when the wafer is taken out from the single crystal ingot. In addition, it is extremely difficult to keep the flatness of the growth surface constantly throughout the growth.
In Patent Document 1 where the applicant is the same as Patent Document 4,
“When crystal growth is performed by inducing the {0001} facet near the outer periphery of the ingot by the method of Patent Document 4, thermal interaction with the inner wall of the crucible or graphite constituting the side wall is caused. As a result, the sublimation gas composition fluctuates easily, and the step supply mechanism becomes unstable due to these effects. . "
The problem is pointed out.

特許文献5には、坩堝内の炭素露出面積を過剰にすることで、成長面におけるステップ高さに対するステップ奥行の比率が、成長面の中央部においてもその他の領域と同程度になるようにし、実質的にファセットを形成させないという手法が記載されている。しかしながら、成長面は一般的には等温面に沿った形状となるため、同手法によって成長表面の曲率が急峻に変化するような円錐形状は実現しにくいと考えられる。   In Patent Document 5, by making the carbon exposed area in the crucible excessive, the ratio of the step depth to the step height on the growth surface is made comparable to other regions in the central portion of the growth surface, A technique is described that does not substantially form facets. However, since the growth surface generally has a shape along the isothermal surface, it is difficult to realize a conical shape in which the curvature of the growth surface changes sharply by this method.

仮に、同文献に記載のように、同手法により
「ステップ高さに対するステップ奥行きの比率は、中央部において、その他の成長境界面付近のすべての箇所と同じく、1から5までの範囲内にある」
が実現できたとすると、成長面はかなり尖った円錐形状となる。
そして、成長の進行とともに、SiC原料が炭化し、ますます坩堝内の炭素露出面積が過剰になると、より尖った円錐形状になり、最終的に得られる単結晶インゴットの成長端面の高低差が極めて大きくなる。その場合、ウェハの歩留まりが大幅に低下する。
As described in the same document, according to the same technique, “the ratio of the step depth to the step height is in the range from 1 to 5 in the central portion, as in all the places near the other growth boundary surfaces. "
As a result, the growth surface has a very sharp conical shape.
And as the growth progresses, the SiC raw material is carbonized, and when the exposed carbon area in the crucible becomes excessive, the cone shape becomes sharper and the difference in the growth end face of the finally obtained single crystal ingot is extremely high. growing. In that case, the yield of the wafer is greatly reduced.

特許文献2、6〜8には、単結晶成長領域の温度分布や昇華ガスの集中を非対称化させ、それに伴って単結晶の形状も非対称化させることで、種結晶上の螺旋転位発生領域上からのファセット領域の移動を抑制し、異種多形の発生を防止する方法が記載されている。これにより、種結晶上で螺旋転位の存在が必要な領域の面積を小さくすることができる。
しかしながら、最終的に得られる単結晶インゴットの成長端面の高低差が大きくなってしまい、やはりウェハの歩留まりが大幅に低下する。とりわけ、ファセットをより小さくするには、成長面内において強い成長の不均一を実現しなければならないが、そのまま成長を続けた場合には、その後の成長で成長高さを均一にするのは困難である。
In Patent Documents 2 and 6-8, the temperature distribution in the single crystal growth region and the concentration of sublimation gas are asymmetrical, and the shape of the single crystal is also asymmetrical along with it. Describes a method for preventing the occurrence of heterogeneous polymorphism by suppressing the movement of the facet region from the surface. Thereby, the area of the region where the presence of the screw dislocations on the seed crystal can be reduced.
However, the difference in height of the growth end face of the finally obtained single crystal ingot becomes large, and the yield of the wafer is also greatly reduced. In particular, in order to make facets smaller, strong growth non-uniformity must be realized in the growth plane, but if growth continues as it is, it is difficult to make the growth height uniform in subsequent growth. It is.

特開2010−254520号公報JP 2010-254520 A 特開2004−323348号公報JP 2004-323348 A 米国出願公開2011−0300323号US Application Publication No. 2011-0300323 特開2008−001532号公報JP 2008-001532 A 特開2011−256096号公報JP 2011-256096 A 特開2009−051701号公報JP 2009-051701 A 特開2011−011926号公報JP 2011-011926 A 特開2012−020893号公報JP2012-020893A

本発明が解決しようとする課題は、ウェハ面内歩留まりが高く、かつ、ウエハ枚数歩留まりが高いSiC単結晶の製造方法を提供することにある。 Problems to be solved by the present invention has high wafer surface yields and the number of wafers yield is that to provide a manufacturing how high SiC single crystal.

上記課題を解決するために、本発明に係るSiC単結晶の製造方法は、以下の構成を備えていることを要旨とする。
(1)前記SiC単結晶の製造方法は、
成長初期から成長中期にかけて、ファセット領域の成長を促進し、前記ファセット領域の拡大抑制を行いつつ、種結晶の表面に単結晶を成長させる第1成長工程と、
成長後期において、非ファセット領域の成長を促進し、成長高さが均一になるように前記単結晶をさらに成長させる第2成長工程と
を備えている。
(2)前記第1成長工程(及び、前記第2成長工程)は、次の(a)式及び(b)式を満たすように、前記SiC単結晶を成長させるものからなる。ここで、「成長初期から成長中期」とは、成長を開始してから成長高さの最大値H 1 が(a)式を満たすまでの期間をいう。「成長高さ」とは、前記種結晶の底面から成長面までの長さをいう。
1 ≧0.5H 2 ・・・(a)
但し、
1 は、前記第1成長工程終了時の成長高さの最大値、
2 は、前記第2成長工程終了時の成長高さの最大値。
d≦0.2D ・・・(b)
但し、
dは、前記第1成長工程終了時の前記ファセット領域の外接円の直径、
Dは、前記第2成長工程終了時の前記SiC単結晶の外接円の直径。
(3)前記第2成長工程は、前記(a)式及び(b)式に加えて、次の(c)式を満たすように、前記SiC単結晶を成長させるものからなる。ここで、「成長後期」とは、成長高さH 1 が(a)式を満たし、かつ、ファセット領域の拡大抑制を終了した時点以降の期間をいう。
min ≧0.8H max ・・・(c)
但し、
min は、前記第2成長工程終了時の成長高さの最小値、
max は、前記第2成長工程終了時の成長高さの最大値(=H 2 )。
In order to solve the above problems, the gist of a method for producing an SiC single crystal according to the present invention is as follows.
(1) The method for producing the SiC single crystal is as follows:
A first growth step of growing a single crystal on the surface of the seed crystal while promoting the growth of the facet region from the initial growth stage to the middle growth stage, while suppressing the expansion of the facet region;
And a second growth step of further growing the single crystal so as to promote the growth of the non-faceted region and make the growth height uniform in a later stage of growth.
(2) The first growth step (and the second growth step) includes growing the SiC single crystal so as to satisfy the following equations (a) and (b). Here, the term “from the initial stage of growth to the middle stage of growth” refers to a period from the start of growth until the maximum value H 1 of the growth height satisfies the formula (a). “Growth height” refers to the length from the bottom surface of the seed crystal to the growth surface.
H 1 ≧ 0.5H 2 (a)
However,
H 1 is the maximum growth height at the end of the first growth step,
H 2 is the maximum growth height at the end of the second growth step.
d ≦ 0.2D (b)
However,
d is the diameter of the circumscribed circle of the facet region at the end of the first growth step;
D is the diameter of the circumscribed circle of the SiC single crystal at the end of the second growth step.
(3) The second growth step includes growing the SiC single crystal so as to satisfy the following equation (c) in addition to the equations (a) and (b). Here, the “late growth period” refers to a period after the time when the growth height H 1 satisfies the formula (a) and the expansion suppression of the facet region is finished.
H min ≧ 0.8H max (c)
However,
H min is the minimum value of the growth height at the end of the second growth step,
H max is the maximum value of the growth height at the end of the second growth process (= H 2 ).

(削除)  (Delete)

成長初期から成長中期にかけて、ファセット領域の温度を非ファセット領域に比べて低くし、あるいは、ファセット領域の原料ガス濃度を非ファセット領域に比べて高くすると、ファセット領域及びその近傍領域の成長が促進される。その結果、ファセット領域の面積が小さくなり、ウェハ面内歩留まりが向上する。
次に、成長後期において、ファセット領域と非ファセット領域との温度差や原料ガス濃度差を均一化又は反転させると、ファセット領域の成長速度が非ファセット領域に比べて遅くなる。その結果、単結晶の成長高さが均一化され、ウェハ枚数歩留まりが向上する。
From the initial growth stage to the middle growth stage, if the temperature of the facet region is lower than that of the non-facet region, or if the source gas concentration in the facet region is higher than that of the non-facet region, growth of the facet region and its neighboring regions is promoted. The As a result, the area of the facet region is reduced, and the yield in the wafer plane is improved.
Next, when the temperature difference or the source gas concentration difference between the facet region and the non-facet region is made uniform or reversed in the later stage of growth, the growth rate of the facet region becomes slower than that of the non-facet region. As a result, the growth height of the single crystal is made uniform, and the yield of the number of wafers is improved.

成長初期〜成長中期、及び、成長後期の定義を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the definition of the growth initial stage-the growth middle period, and the growth late stage. 本発明の第1の実施の形態に係る単結晶製造装置及びこれを用いたSiC単結晶の製造方法の工程図である。It is process drawing of the single crystal manufacturing apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and the manufacturing method of a SiC single crystal using the same. 本発明の第2の実施の形態に係る単結晶製造装置及びこれを用いたSiC単結晶の製造方法の工程図(上図:正面断面図、下図:底面図)である。It is process drawing (upper figure: front sectional drawing, lower figure: bottom view) of the single crystal manufacturing apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, and the manufacturing method of SiC single crystal using the same. 本発明の第3の実施の形態に係る単結晶製造装置及びこれを用いたSiC単結晶の製造方法の工程図(上図:正面断面図、下図:A−A’線断面図)である。It is process drawing (upper figure: front sectional drawing, lower figure: A-A 'line sectional drawing) of the single crystal manufacturing apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention, and the manufacturing method of a SiC single crystal using the same. 本発明の第4の実施の形態に係る単結晶製造装置及びこれを用いたSiC単結晶の製造方法の工程図(上図:平面図、下図:正面断面図)である。It is process drawing (upper figure: top view, lower figure: front sectional drawing) of the single crystal manufacturing apparatus which concerns on the 4th Embodiment of this invention, and the manufacturing method of a SiC single crystal using the same.

本発明の第5の実施の形態に係る単結晶製造装置及びこれを用いたSiC単結晶の製造方法の工程図(上図:正面断面図、下図:底面図)である。It is process drawing (upper figure: front sectional drawing, lower figure: bottom view) of the single crystal manufacturing apparatus which concerns on the 5th Embodiment of this invention, and the manufacturing method of SiC single crystal using the same. 本発明の第6の実施の形態に係る単結晶製造装置及びこれを用いたSiC単結晶の製造方法の工程図(上図:正面断面図、下図:A−A’線断面図)である。It is process drawing (upper figure: front sectional drawing, lower figure: A-A 'line sectional drawing) of the single crystal manufacturing apparatus which concerns on the 6th Embodiment of this invention, and the manufacturing method of a SiC single crystal using the same. 本発明の第7の実施の形態に係る単結晶製造装置及びこれを用いたSiC単結晶の製造方法の工程図(上図:平面図、下図:正面断面図)である。It is process drawing (upper figure: top view, lower figure: front sectional drawing) of the single crystal manufacturing apparatus which concerns on the 7th Embodiment of this invention, and the manufacturing method of a SiC single crystal using the same.

本発明に係るSiC単結晶の製造方法の模式図である。It is a schematic diagram of the manufacturing method of the SiC single crystal which concerns on this invention. 従来のSiC単結晶の製造方法(1)の模式図である。It is a schematic diagram of the manufacturing method (1) of the conventional SiC single crystal. 従来のSiC単結晶の製造方法(2)の模式図である。It is a schematic diagram of the manufacturing method (2) of the conventional SiC single crystal. ウェハの直径D’に対するファセット領域の直径d’の比(d’/D’)とウェハ面内留まりの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the ratio (d '/ D') of the diameter d 'of the facet area | region with respect to the diameter D' of a wafer, and a wafer surface retention.

以下に、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。
[1. SiC単結晶の製造方法]
本発明に係るSiC単結晶の製造方法は、第1成長工程と、第2成長工程とを備えている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail.
[1. Manufacturing method of SiC single crystal]
The method for producing a SiC single crystal according to the present invention includes a first growth step and a second growth step.

[1.1. 第1成長工程]
第1成長工程は、成長初期から成長中期にかけて、ファセット領域の成長を促進し、前記ファセット領域の拡大抑制を行いつつ、種結晶の表面に単結晶を成長させる工程である。
「ファセット領域の成長を促進する」とは、ファセット領域及びその近傍にある成長面の曲率半径を相対的に小さく維持したまま成長させることをいう。この場合、成長高さは不均一となるが、ファセット領域の拡大は抑制される。その結果、ウェハ面内歩留まり(ウェハの総面積に対する高品質領域の面積の割合、あるいは、抵抗値が均一な領域の面積の割合)が向上する。また、種結晶に後述する螺旋転位発生領域を形成した場合には、ファセット領域と螺旋転位発生領域とを一致させて成長させることができる。
[1.1. First growth process]
The first growth step is a step of growing a single crystal on the surface of the seed crystal while promoting the growth of the facet region and suppressing the expansion of the facet region from the initial growth stage to the middle growth stage.
“Promoting the growth of the facet region” means growing while maintaining the radius of curvature of the facet region and the growth surface in the vicinity thereof relatively small. In this case, the growth height is non-uniform, but the expansion of the facet region is suppressed. As a result, the yield in the wafer surface (the ratio of the area of the high quality region to the total area of the wafer or the ratio of the area of the region having a uniform resistance value) is improved. In addition, when a later-described helical dislocation generation region is formed in the seed crystal, the facet region and the screw dislocation generation region can be grown in alignment.

第1成長工程(及び、第2成長工程)においては、具体的には、次の(a)式及び(b)式を満たすように、前記SiC単結晶を成長させる(図1参照)。すなわち、「成長初期から成長中期」とは、成長を開始してから成長高さの最大値H1が(a)式を満たすまでの期間をいう。
1≧0.5H2 ・・・(a)
但し、
1は、前記第1成長工程終了時の成長高さの最大値、
2は、前記第2成長工程終了時の成長高さの最大値。
1は、好ましくはH1≧0.7H2、さらに好ましくはH1≧0.9H2である。
d≦0.2D ・・・(b)
但し、
dは、前記第1成長工程終了時の前記ファセット領域の外接円の直径、
Dは、前記第2成長工程終了時の前記SiC単結晶の外接円の直径。
dは、好ましくはd≦0.15D、さらに好ましくはd≦0.1Dである。
In the first growth step (and the second growth step), specifically, the SiC single crystal is grown so as to satisfy the following equations (a) and (b) (see FIG. 1). That is, “from the initial stage of growth to the middle stage of growth” refers to a period from the start of growth until the maximum value H 1 of the growth height satisfies the formula (a).
H 1 ≧ 0.5H 2 (a)
However,
H 1 is the maximum growth height at the end of the first growth step,
H 2 is the maximum growth height at the end of the second growth step.
H 1 is preferably H 1 ≧ 0.7H 2 , more preferably H 1 ≧ 0.9H 2 .
d ≦ 0.2D (b)
However,
d is the diameter of the circumscribed circle of the facet region at the end of the first growth step;
D is the diameter of the circumscribed circle of the SiC single crystal at the end of the second growth step.
d is preferably d ≦ 0.15D, more preferably d ≦ 0.1D.

[1.2. 第2成長工程]
第2成長工程は、成長後期において、非ファセット領域の成長を促進し、成長高さが均一になるように前記単結晶をさらに成長させる工程である。
「非ファセット領域」とは、ファセット領域以外の領域をいう。
「非ファセット領域の成長を促進させる」とは、ファセット領域及びその近傍にある成長面の曲率半径が大きくなるように成長させることをいう。この場合、ファセット領域は拡大するが、成長高さは均一化される。
第1成長工程終了時の成長高さの最大値H1を適正化すると、ウェハ面内歩留まりを低下させることなく、ウェハ枚数歩留まり(単結晶から切り出されたウェハの総枚数に対する、所定の大きさ以上の大きさを有するウェハの枚数の割合)が向上する。
[1.2. Second growth process]
The second growth step is a step of further promoting the growth of the non-faceted region and further growing the single crystal so that the growth height becomes uniform in the later stage of growth.
“Non-faceted area” refers to an area other than the facet area.
“Promoting the growth of the non-faceted region” means growing so that the radius of curvature of the growth surface in the facet region and its vicinity is increased. In this case, the facet area is enlarged, but the growth height is made uniform.
When the maximum value H 1 of the growth height at the end of the first growth process is optimized, the wafer number yield (predetermined size with respect to the total number of wafers cut out from the single crystal) is not reduced. The ratio of the number of wafers having the above size is improved.

第2成長工程においては、具体的には、上述した(a)式及び(b)式に加えて、次の(c)式を満たすように、前記SiC単結晶を成長させる(図1参照)。「成長後期」とは、成長高さH1が(a)式を満たし、かつ、ファセット領域の拡大抑制を終了した時点以降の期間をいう。
min≧0.8Hmax ・・・(c)
但し、
minは、前記第2成長工程終了時の成長高さの最小値、
maxは、前記第2成長工程終了時の成長高さの最大値(=H2)。
minは、好ましくはHmin≧0.9Hmax、さらに好ましくはHmin≒Hmaxである。
Specifically, in the second growth step, the SiC single crystal is grown so as to satisfy the following formula (c) in addition to the formulas (a) and (b) described above (see FIG. 1). . The “late growth period” refers to a period after the time when the growth height H 1 satisfies the formula (a) and the expansion suppression of the facet region is finished.
H min ≧ 0.8H max (c)
However,
H min is the minimum value of the growth height at the end of the second growth step,
H max is the maximum value of the growth height at the end of the second growth process (= H 2 ).
H min is preferably H min ≧ 0.9H max, more preferably H min ≒ H max.

[1.3. ファセット領域]
本発明は、
(1)成長面が{0001}面(c面)又はc面に対して僅かに傾いている面からなる種結晶(c面成長基板)を用いて、<0001>軸(c軸)方向又はc軸から僅かに傾いている方向に結晶を成長させる方法(c面成長法)、及び、
(2)成長面が{1−100}面(m面)又はm面に対して僅かに傾いている面からなる種結晶(m面成長基板)を用いて、<1−100>軸方向又は<1−100>軸から僅かに傾いている方向に結晶を成長させる方法(m面成長法)
のいずれに対しても適用することができる。
[1.3. Facet area]
The present invention
(1) Using a seed crystal (c-plane growth substrate) whose growth plane is a {0001} plane (c-plane) or a plane slightly inclined with respect to the c-plane, the <0001> axis (c-axis) direction or a method of growing a crystal in a direction slightly inclined from the c-axis (c-plane growth method), and
(2) Using a {1-100} plane (m-plane) or a seed crystal (m-plane growth substrate) consisting of a plane slightly inclined with respect to the m-plane, the <1-100> axial direction or Method of growing crystal in a direction slightly inclined from the <1-100> axis (m-plane growth method)
It can be applied to any of these.

c面成長法の場合、「ファセット領域」とは、成長面上に{0001}面ファセットが形成されている領域をいう。
m面成長法の場合、「ファセット領域」とは、成長面上に{1−100}面ファセットが形成されている領域をいう。
In the case of the c-plane growth method, the “facet region” refers to a region where {0001} plane facets are formed on the growth surface.
In the case of the m-plane growth method, the “facet region” refers to a region in which {1-100} facet is formed on the growth surface.

[1.4. オフセット基板及びオンセット基板]
c面成長法において、「オフセット基板」とは、主成長軸方向に対して{0001}面の法線の傾きが1〜15°の範囲にある種結晶(c面成長基板)をいう。
c面成長法において、「オンセット基板」とは、主成長軸方向に対して{0001}面の法線の傾きが1°未満である種結晶(c面成長基板)をいう。
m面成長法において、「オフセット基板」とは、主成長軸方向に対して{1−100}面の法線の傾きが1〜15°の範囲にある種結晶(m面成長基板)をいう。
m面成長法において、「オンセット基板」とは、主成長軸方向に対して{1−100}面の法線の傾きが1°未満である種結晶(m面成長基板)をいう。
「主成長軸方向」とは、種結晶の底面に対して垂直な方向をいう。
[1.4. Offset substrate and onset substrate]
In the c-plane growth method, “offset substrate” refers to a seed crystal (c-plane growth substrate) in which the inclination of the normal line of the {0001} plane with respect to the main growth axis direction is in the range of 1 to 15 °.
In the c-plane growth method, the “onset substrate” refers to a seed crystal (c-plane growth substrate) in which the inclination of the normal line of the {0001} plane is less than 1 ° with respect to the main growth axis direction.
In the m-plane growth method, the “offset substrate” refers to a seed crystal (m-plane growth substrate) in which the inclination of the normal line of the {1-100} plane is in the range of 1 to 15 ° with respect to the main growth axis direction. .
In the m-plane growth method, the “onset substrate” refers to a seed crystal (m-plane growth substrate) whose {1-100} plane normal has an inclination of less than 1 ° with respect to the main growth axis direction.
“Main growth axis direction” refers to a direction perpendicular to the bottom surface of the seed crystal.

[1.5. 螺旋転位発生領域]
c面成長法を用いて単結晶を成長させる場合、異種多形が発生しやすい。異種多形の生成を抑制するためには、少なくともファセット領域に相対的に高密度の螺旋転位を供給する必要がある。種結晶(c面成長基板)が数百〜千個/cm2程度の相対的に高密度の螺旋転位を含む通常品質の結晶である場合、種結晶中に含まれる螺旋転位が成長結晶中にそのまま引き継がれるので、異種多形は発生しにくい。すなわち、通常品質の結晶からなるc面成長基板は、そのまま結晶成長に用いることができる。
一方、c面成長基板が螺旋転位の少ない(転位密度:100個/cm2以下)高品質の結晶である場合、ファセット領域内の螺旋転位も不足し、異種多形が発生しやすくなる。このような場合には、c面成長基板のオフセット方向上流側には、オフセット方向下流側(ファセットが形成されていない領域)より高密度の螺旋転位を発生可能な螺旋転位発生領域が形成されている。
なお、m面成長法においては、螺旋転位の不足によって生じる異種多形の問題がないので、螺旋転位発生領域を形成する必要はない。
[1.5. Spiral dislocation generation region]
When growing a single crystal using the c-plane growth method, heterogeneous polymorphism tends to occur. In order to suppress the generation of heterogeneous polymorphs, it is necessary to supply a relatively high density of screw dislocations to at least the facet region. When the seed crystal (c-plane growth substrate) is a normal-quality crystal including relatively high-density screw dislocations of several hundred to 1,000 pieces / cm 2 , the screw dislocations contained in the seed crystal are contained in the grown crystal. Since it is inherited as it is, heterogeneous polymorphism is unlikely to occur. That is, a c-plane growth substrate made of a normal quality crystal can be used for crystal growth as it is.
On the other hand, when the c-plane growth substrate is a high-quality crystal with few screw dislocations (dislocation density: 100 / cm 2 or less), the screw dislocations in the facet region are also insufficient, and heterogeneous polymorphism tends to occur. In such a case, on the upstream side in the offset direction of the c-plane growth substrate, a screw dislocation generation region capable of generating higher density screw dislocations is formed on the downstream side in the offset direction (region in which facets are not formed). Yes.
In the m-plane growth method, there is no problem of heterogeneous polymorphism caused by insufficient screw dislocations, so that it is not necessary to form a screw dislocation generation region.

「オフセット方向上流側」とは、{0001}面(又は{1−100}面)の法線ベクトルを成長面上に投影したベクトルの先端が向いている領域(換言すれば、成長開始時にファセットが形成される領域及びその近傍の領域)をいう。
螺旋転位発生領域は、オフセット方向下流側より高密度の螺旋転位を発生可能なものであれば良い。異種多形の発生を抑制するためには、螺旋転位発生領域から生成する螺旋転位の密度は、オフセット方向下流側の10倍以上が好ましく、さらに好ましくは、100倍以上である。また、螺旋転位発生領域から発生する螺旋転位の密度は、100個/cm2以上が好ましい。
「螺旋転位発生領域」とは、c面成長基板の表面の内、意図的に螺旋転位発生源が形成された領域や、ファセット領域外の螺旋転位密度を低減することで相対的に螺旋転位の密度が高くなった領域をいう。
第1成長工程において、成長条件を最適化すると、ファセット領域と螺旋転位発生領域とを一致させて成長させることができる。そのため、螺旋転位発生領域の面積が相対的に小さい場合であっても、ファセット領域内に螺旋転位を確実に供給することができる。
ここで、「ファセット領域と螺旋転位発生領域を一致させる」とは、螺旋転位発生領域から供給される螺旋転位がファセット内に供給されることをいう。
“Upstream side in the offset direction” means a region in which the front end of a vector obtained by projecting a normal vector of the {0001} plane (or {1-100} plane) onto the growth plane faces (in other words, a facet at the start of growth). And a region in the vicinity thereof.
The spiral dislocation generation region may be any region that can generate a high-density spiral dislocation from the downstream side in the offset direction. In order to suppress the occurrence of heterogeneous polymorphism, the density of the screw dislocations generated from the screw dislocation generation region is preferably 10 times or more, more preferably 100 times or more of the downstream side in the offset direction. Further, the density of the screw dislocations generated from the screw dislocation generation region is preferably 100 / cm 2 or more.
“Spiral dislocation generation region” refers to a region in which a screw dislocation generation source is intentionally formed on the surface of a c-plane growth substrate or a screw dislocation density outside the facet region. The area where the density is high.
If the growth conditions are optimized in the first growth step, the facet region and the screw dislocation generation region can be grown in alignment. Therefore, even when the area of the screw dislocation generation region is relatively small, the screw dislocation can be reliably supplied into the facet region.
Here, “matching the facet region and the screw dislocation generation region” means that the screw dislocation supplied from the screw dislocation generation region is supplied into the facet.

[1.6. ファセット領域の面積及び成長高さの制御]
成長初期から中期におけるファセット領域の拡大抑制、及び、成長後期における成長高さの均一化は、以下のようにして行うことができる。
(2)前記第1成長工程は、
(イ)前記ファセット領域の温度が前記非ファセット領域の温度より低くなるように温度分布を形成し、及び/又は、
(ロ)前記ファセット領域の原料ガス濃度が前記非ファセット領域の原料ガス濃度より高くなるように原料ガス濃度分布を形成する
ことによって、前記ファセット領域の成長を促進させるものである。
(3)前記第2成長工程は、前記温度分布及び/又は前記原料ガス濃度分布を反転又は均一化させることによって、前記成長高さを均一にするものである。
[1.6. Control of facet area and growth height]
The expansion of the facet region from the initial stage to the middle stage of growth and the uniformization of the growth height in the late stage of growth can be performed as follows.
(2) The first growth step includes
(A) forming a temperature distribution such that the temperature of the faceted region is lower than the temperature of the non-faceted region, and / or
(B) The growth of the facet region is promoted by forming a source gas concentration distribution so that the source gas concentration in the facet region is higher than the source gas concentration in the non-facet region.
(3) In the second growth step, the growth height is made uniform by reversing or homogenizing the temperature distribution and / or the source gas concentration distribution.

温度分布又は原料ガス濃度の反転又は均一化は、第1成長工程終了後、単結晶を一旦室温まで冷却した後に行っても良い。また、反転又は均一化の方法が許容する場合には、単結晶を室温まで冷却することなく、反転又は均一化を行っても良い。
ファセット領域の面積及び成長高さを制御するための方法には、以下のような方法がある。
The inversion or homogenization of the temperature distribution or the source gas concentration may be performed after the single crystal is once cooled to room temperature after the first growth step. Further, when the inversion or homogenization method allows, the inversion or homogenization may be performed without cooling the single crystal to room temperature.
As a method for controlling the area of the facet region and the growth height, there are the following methods.

[A. 第1の方法(請求項6)]
第1の方法は、種結晶がc面成長用(請求項3)のオフセット基板(請求項5)である場合に適用される方法である。種結晶が高品質結晶である場合は、オフセット方向上流側端部に螺旋転位発生領域を形成するのが好ましい(請求項4)。
[A. First Method (Claim 6)]
The first method is a method applied when the seed crystal is an offset substrate (claim 5) for c-plane growth (claim 3). When the seed crystal is a high quality crystal, it is preferable to form a screw dislocation generation region at the upstream end portion in the offset direction.

まず、第1成長工程において、
前記種結晶を坩堝の中心軸に対して対称の位置に配置し、
成長面近傍の前記温度分布を前記坩堝の中心軸に対して非対称化させ、かつ、
前記種結晶の前記オフセット方向上流側の温度がオフセット方向下流側の温度より低くなる状態で、前記種結晶の表面に前記単結晶を成長させる。
次に、第2成長工程において、
前記成長面近傍の温度分布を前記坩堝の中心軸に対して対称化させ、又は、
前記オフセット方向上流側の温度が前記オフセット方向下流側の温度より高くなる状態で、前記単結晶をさらに成長させる。
First, in the first growth process,
Placing the seed crystal in a symmetrical position with respect to the central axis of the crucible;
Making the temperature distribution near the growth surface asymmetric with respect to the central axis of the crucible, and
The single crystal is grown on the surface of the seed crystal in a state where the temperature on the upstream side in the offset direction of the seed crystal is lower than the temperature on the downstream side in the offset direction.
Next, in the second growth step,
Making the temperature distribution near the growth surface symmetric with respect to the central axis of the crucible, or
The single crystal is further grown in a state where the temperature on the upstream side in the offset direction is higher than the temperature on the downstream side in the offset direction.

加熱炉に対して坩堝を対称の位置に配置した場合、加熱炉内及び坩堝内の温度分布は、通常、加熱炉又は坩堝の中心に対して対称である。このような加熱炉又は坩堝内に、温度分布を非対称化するような部材を挿入すると、温度分布が非対称化する。このとき、種結晶のオフセット方向上流側が低温となるように、温度分布を非対称化すると、ファセット領域及びその近傍を優先的に成長させることができる。
ある程度結晶が成長したところで、非対称化させた温度分布を均一化させ、あるいは、反転させると、成長高さを均一にすることができる。
When the crucible is arranged in a symmetrical position with respect to the heating furnace, the temperature distribution in the heating furnace and the crucible is usually symmetric with respect to the center of the heating furnace or the crucible. If a member that makes the temperature distribution asymmetric is inserted into such a heating furnace or crucible, the temperature distribution becomes asymmetric. At this time, if the temperature distribution is asymmetrical so that the upstream side in the offset direction of the seed crystal has a low temperature, the facet region and its vicinity can be preferentially grown.
When the crystal grows to some extent, the growth height can be made uniform by making the asymmetric temperature distribution uniform or reversed.

温度分布の制御方法としては、具体的には、
(a)非対称な形状の断熱材を坩堝の周囲に配置する方法(請求項7、図2)、
(b)台座の裏面に放熱制御部材を挿入する方法(請求項8、図3)、
(c)成長面側に遮蔽板を配置する方法(請求項9、図4)
などがある。各方法の詳細については、後述する。
As a method for controlling the temperature distribution, specifically,
(A) a method of disposing an asymmetrical heat insulating material around the crucible (claim 7, FIG. 2);
(B) A method of inserting a heat dissipation control member on the back surface of the pedestal (claim 8, FIG. 3),
(C) Method of arranging a shielding plate on the growth surface side (Claim 9, FIG. 4)
and so on. Details of each method will be described later.

[B. 第2の方法(請求項10)]
第2の方法は、種結晶がc面成長用(請求項3)のオフセット基板(請求項5)である場合に適用される方法である。種結晶が高品質結晶である場合、オフセット方向上流側端部に螺旋転位発生領域を形成するのが好ましい(請求項4)。
[B. Second Method (Claim 10)]
The second method is a method applied when the seed crystal is an offset substrate (claim 5) for c-plane growth (claim 3). When the seed crystal is a high-quality crystal, it is preferable to form a screw dislocation generation region at the upstream end portion in the offset direction (claim 4).

まず、第1成長工程において、
前記種結晶を坩堝の中心軸に対して非対称の位置に配置し、
成長面近傍の前記温度分布を前記坩堝の中心軸に対して対称化させ、かつ、
前記種結晶の前記オフセット方向上流側の温度がオフセット方向下流側の温度より低くなる状態で、前記種結晶の表面に前記単結晶を成長させる。
次に、第2成長工程において、
前記成長面近傍の温度分布が前記坩堝の中心軸に対してより対称となる位置に前記単結晶を移動させ、又は、
前記オフセット方向上流側の温度が前記オフセット方向下流側の温度より高くなる位置に前記単結晶を移動させた状態で、前記単結晶をさらに成長させる。
First, in the first growth process,
Placing the seed crystal in an asymmetric position with respect to the central axis of the crucible;
Symmetrizing the temperature distribution near the growth surface with respect to the central axis of the crucible, and
The single crystal is grown on the surface of the seed crystal in a state where the temperature on the upstream side in the offset direction of the seed crystal is lower than the temperature on the downstream side in the offset direction.
Next, in the second growth step,
Moving the single crystal to a position where the temperature distribution in the vicinity of the growth surface is more symmetrical with respect to the central axis of the crucible, or
The single crystal is further grown in a state where the single crystal is moved to a position where the temperature on the upstream side in the offset direction is higher than the temperature on the downstream side in the offset direction.

加熱炉の中心部は、通常、対称な温度分布を持つ。この対称な温度分布に対して非対称な位置に種結晶を配置すると、成長面の温度分布は非対称となる。このとき、オフセット方向上流側の温度が低温になるように、種結晶を配置すると、ファセット領域及びその近傍を優先的に成長させることができる。
ある程度結晶が成長したところで、温度分布がより対称となる位置、又は、逆転する位置に単結晶を移動させると、成長高さを均一にすることができる。
The central part of the heating furnace usually has a symmetrical temperature distribution. When the seed crystal is arranged at a position asymmetric with respect to this symmetric temperature distribution, the temperature distribution on the growth surface becomes asymmetric. At this time, if the seed crystal is arranged so that the temperature upstream of the offset direction becomes low, the facet region and its vicinity can be preferentially grown.
When the crystal grows to some extent, the growth height can be made uniform by moving the single crystal to a position where the temperature distribution becomes more symmetric or reverse.

[C. 第3の方法(請求項11)]
第3の方法は、種結晶がc面成長用(請求項3)のオフセット基板(請求項5)である場合に適用される方法である。種結晶が高品質結晶である場合、オフセット方向上流側端部に螺旋転位発生領域を形成するのが好ましい(請求項4)。
[C. Third Method (Claim 11)]
The third method is a method applied when the seed crystal is an offset substrate (claim 5) for c-plane growth (claim 3). When the seed crystal is a high-quality crystal, it is preferable to form a screw dislocation generation region at the upstream end portion in the offset direction (claim 4).

まず、第1成長工程において、
前記成長面近傍における原料ガス濃度分布を前記坩堝の中心軸に対して非対称化させ、かつ、
前記オフセット方向上流側の原料ガス濃度がオフセット方向下流側の原料ガス濃度より高くなる状態で、前記種結晶の表面に前記単結晶を成長させる。
次に、第2成長工程において、
前記原料ガス濃度分布を前記坩堝の中心軸に対して対称化させ、又は、
前記オフセット方向上流側の原料ガス濃度が前記オフセット方向下流側の原料ガス濃度より低くなる状態で、前記単結晶をさらに成長させる。
First, in the first growth process,
Making the source gas concentration distribution in the vicinity of the growth surface asymmetric with respect to the central axis of the crucible, and
The single crystal is grown on the surface of the seed crystal in a state where the source gas concentration upstream of the offset direction is higher than the source gas concentration downstream of the offset direction.
Next, in the second growth step,
Symmetrizing the source gas concentration distribution with respect to the central axis of the crucible, or
The single crystal is further grown in a state where the source gas concentration upstream of the offset direction is lower than the source gas concentration downstream of the offset direction.

坩堝内は、通常、対称な原料ガス濃度分布を持つ。一方、坩堝内にある種の部材を挿入すると、原料ガス濃度分布が非対称化する。このとき、種結晶のオフセット方向上流側が高濃度となるように、原料ガス濃度分布を非対称化すると、ファセット領域及びその近傍を優先的に成長させることができる。
ある程度結晶が成長したところで、非対称化させた原料ガス濃度分布を対称化させ、あるいは、反転させると、成長高さを均一にすることができる。
The crucible usually has a symmetrical source gas concentration distribution. On the other hand, when a certain member is inserted into the crucible, the source gas concentration distribution becomes asymmetric. At this time, if the source gas concentration distribution is asymmetrical so that the upstream side in the offset direction of the seed crystal has a high concentration, the facet region and its vicinity can be preferentially grown.
When the crystal has grown to some extent, the height of the growth can be made uniform by symmetrizing or reversing the asymmetric material gas concentration distribution.

原料ガス濃度分布を制御する方法としては、具体的には、
ノズルを用いて原料ガス(昇華ガス、昇華ガスに準ずる組成を持つガスなど)を特定箇所に集中させる方法(請求項12、図5)
などがある。この方法の詳細については、後述する。
As a method for controlling the source gas concentration distribution, specifically,
Method of concentrating raw material gas (sublimation gas, gas having a composition similar to sublimation gas, etc.) at a specific location using a nozzle (Claim 12, FIG. 5)
and so on. Details of this method will be described later.

[D. 第4の方法(請求項14)]
第4の方法は、種結晶がc面成長用(請求項3)のオンセット基板(請求項13)である場合に適用される方法である。種結晶が高品質結晶である場合、オフセット方向上流側端部に螺旋転位発生領域を形成するのが好ましい(請求項4)。
[D. Fourth Method (Claim 14)]
The fourth method is a method applied when the seed crystal is an onset substrate (claim 13) for c-plane growth (claim 3). When the seed crystal is a high-quality crystal, it is preferable to form a screw dislocation generation region at the upstream end portion in the offset direction (claim 4).

まず、第1成長工程において、
前記種結晶を坩堝の中心軸に対して対称の位置に配置し、
成長面近傍の前記温度分布を前記坩堝の中心軸に対して対称化させ、かつ、
前記種結晶の中央部の温度が前記種結晶の周辺部の温度より低くなる状態で、前記種結晶の表面に前記単結晶を成長させる。
次に、第2成長工程において、
前記中央部と前記周辺部の温度差を小さくし、又は、
前記中央部の温度が前記周辺部の温度より高くなる状態で、前記単結晶をさらに成長させる。
First, in the first growth process,
Placing the seed crystal in a symmetrical position with respect to the central axis of the crucible;
Symmetrizing the temperature distribution near the growth surface with respect to the central axis of the crucible, and
The single crystal is grown on the surface of the seed crystal in a state where the temperature of the central portion of the seed crystal is lower than the temperature of the peripheral portion of the seed crystal.
Next, in the second growth step,
Reduce the temperature difference between the central part and the peripheral part, or
The single crystal is further grown in a state where the temperature of the central portion is higher than the temperature of the peripheral portion.

温度分布を制御する方法としては、具体的には、
(a)放熱制御部材を用いる方法(請求項15、図6)、
(c)遮蔽板を用いる方法(請求項16、図7)
などがある。その他の点については、第1の方法と同様であるので、説明を省略する。また、各方法の詳細については、後述する。
As a method for controlling the temperature distribution, specifically,
(A) a method using a heat dissipation control member (claim 15, FIG. 6),
(C) Method using a shielding plate (Claim 16, FIG. 7)
and so on. The other points are the same as those in the first method, and thus description thereof is omitted. Details of each method will be described later.

[E. 第5の方法(請求項17)]
第5の方法は、種結晶がc面成長用(請求項3)のオンセット基板(請求項13)である場合に適用される方法である。種結晶が高品質結晶である場合、オフセット方向上流側端部に螺旋転位発生領域を形成するのが好ましい(請求項4)。
[E. Fifth Method (Claim 17)]
The fifth method is a method applied when the seed crystal is an onset substrate (claim 13) for c-plane growth (claim 3). When the seed crystal is a high-quality crystal, it is preferable to form a screw dislocation generation region at the upstream end portion in the offset direction (claim 4).

まず、第1成長工程において、
前記種結晶の中央部の原料ガス濃度が前記種結晶の周辺部の原料ガス濃度より高くなる状態で、前記種結晶の表面に前記単結晶を成長させる。
次に、第2成長工程において、
前記中央部と前記周辺部の原料ガス濃度の差を小さくし、又は、
前記中央部の原料ガス濃度が前記周辺部の原料ガス濃度より低くなる状態で、前記単結晶をさらに成長させる。
First, in the first growth process,
The single crystal is grown on the surface of the seed crystal in a state where the source gas concentration in the central portion of the seed crystal is higher than the source gas concentration in the peripheral portion of the seed crystal.
Next, in the second growth step,
Reduce the difference in the concentration of the source gas between the central portion and the peripheral portion, or
The single crystal is further grown in a state in which the source gas concentration in the central portion is lower than the source gas concentration in the peripheral portion.

原料ガス濃度分布を制御する方法としては、具体的には、
ノズルを用いて原料ガス(昇華ガス、昇華ガスに準ずる組成を持つガスなど)を特定箇所に集中させる方法(請求項18、図8)
などがある。その他の点については、第3の方法と同様であるので、説明を省略する。また、この方法の詳細については、後述する。
As a method for controlling the source gas concentration distribution, specifically,
Method of concentrating source gas (sublimation gas, gas having a composition similar to sublimation gas, etc.) at a specific location using a nozzle (Claim 18, FIG. 8)
and so on. The other points are the same as in the third method, and thus the description thereof is omitted. Details of this method will be described later.

[F. 第6の方法(請求項21)]
第6の方法は、種結晶がm面成長用(請求項19)のオフセット基板(請求項20)である場合に適用される方法である。
[F. Sixth Method (Claim 21)]
The sixth method is a method applied when the seed crystal is an offset substrate (claim 20) for m-plane growth (claim 19).

まず、第1成長工程において、
前記種結晶を坩堝の中心軸に対して対称の位置に配置し、
成長面近傍の前記温度分布を前記坩堝の中心軸に対して非対称化させ、かつ、
前記種結晶の前記オフセット方向上流側の温度がオフセット方向下流側の温度より低くなる状態で、前記種結晶の表面に前記単結晶を成長させる。
次に、第2成長工程において、
前記成長面近傍の温度分布を前記坩堝の中心軸に対して対称化させ、又は、
前記オフセット方向上流側の温度が前記オフセット方向下流側の温度より高くなる状態で、前記単結晶をさらに成長させる。
第6の方法のその他の点については、第1の方法と同様であるので、説明を省略する。
First, in the first growth process,
Placing the seed crystal in a symmetrical position with respect to the central axis of the crucible;
Making the temperature distribution near the growth surface asymmetric with respect to the central axis of the crucible, and
The single crystal is grown on the surface of the seed crystal in a state where the temperature on the upstream side in the offset direction of the seed crystal is lower than the temperature on the downstream side in the offset direction.
Next, in the second growth step,
Making the temperature distribution near the growth surface symmetric with respect to the central axis of the crucible, or
The single crystal is further grown in a state where the temperature on the upstream side in the offset direction is higher than the temperature on the downstream side in the offset direction.
Since the other points of the sixth method are the same as those of the first method, description thereof will be omitted.

[G. 第7の方法(請求項22)]
第7の方法は、種結晶がm面成長用(請求項19)のオフセット基板(請求項20)である場合に適用される方法である。
[G. Seventh Method (Claim 22)]
The seventh method is a method applied when the seed crystal is an offset substrate (claim 20) for m-plane growth (claim 19).

まず、第1成長工程において、
前記種結晶を坩堝の中心軸に対して非対称の位置に配置し、
成長面近傍の前記温度分布を前記坩堝の中心軸に対して対称化させ、かつ、
前記種結晶の前記オフセット方向上流側の温度がオフセット方向下流側の温度より低くなる状態で、前記種結晶の表面に前記単結晶を成長させる。
次に、第2成長工程において、
前記成長面近傍の温度分布が前記種結晶の中心軸に対して、より対称となる位置に前記単結晶を移動させ、又は、
前記オフセット方向上流側の温度が前記オフセット方向下流側の温度より高くなる位置に前記単結晶を移動させた状態で、前記単結晶をさらに成長させる。
第7の方法のその他の点については、第2の方法と同様であるので、説明を省略する。
First, in the first growth process,
Placing the seed crystal in an asymmetric position with respect to the central axis of the crucible;
Symmetrizing the temperature distribution near the growth surface with respect to the central axis of the crucible, and
The single crystal is grown on the surface of the seed crystal in a state where the temperature on the upstream side in the offset direction of the seed crystal is lower than the temperature on the downstream side in the offset direction.
Next, in the second growth step,
Moving the single crystal to a position where the temperature distribution in the vicinity of the growth surface is more symmetric with respect to the central axis of the seed crystal, or
The single crystal is further grown in a state where the single crystal is moved to a position where the temperature on the upstream side in the offset direction is higher than the temperature on the downstream side in the offset direction.
Since the other points of the seventh method are the same as those of the second method, description thereof will be omitted.

[H. 第8の方法(請求項23)]
第8の方法は、種結晶がm面成長用(請求項19)のオフセット基板(請求項20)である場合に適用される方法である。
[H. Eighth Method (Claim 23)]
The eighth method is a method applied when the seed crystal is an offset substrate (claim 20) for m-plane growth (claim 19).

まず、第1成長工程において、
前記成長面近傍における原料ガス濃度分布を前記坩堝の中心軸に対して非対称化させ、かつ、
前記オフセット方向上流側の原料ガス濃度がオフセット方向下流側の原料ガス濃度より高くなる状態で、前記種結晶の表面に前記単結晶を成長させる。
次に、第2成長工程において、
前記原料ガス濃度分布を前記坩堝の中心軸に対して対称化させ、又は、
前記オフセット方向上流側の原料ガス濃度が前記オフセット方向下流側の原料ガス濃度より低くなる状態で、前記単結晶をさらに成長させる。
第8の方法のその他の点については、第3の方法と同様であるので、説明を省略する。
First, in the first growth process,
Making the source gas concentration distribution in the vicinity of the growth surface asymmetric with respect to the central axis of the crucible, and
The single crystal is grown on the surface of the seed crystal in a state where the source gas concentration upstream of the offset direction is higher than the source gas concentration downstream of the offset direction.
Next, in the second growth step,
Symmetrizing the source gas concentration distribution with respect to the central axis of the crucible, or
The single crystal is further grown in a state where the source gas concentration upstream of the offset direction is lower than the source gas concentration downstream of the offset direction.
Since the other points of the eighth method are the same as those of the third method, description thereof will be omitted.

[I. 第9の方法(請求項25)]
第9の方法は、種結晶がm面成長用(請求項19)のオンセット基板(請求項24)である場合に適用される方法である。
[I. Ninth Method (Claim 25)]
The ninth method is a method applied when the seed crystal is an onset substrate (claim 24) for m-plane growth (claim 19).

まず、第1成長工程において、
前記種結晶を坩堝の中心軸に対して対称の位置に配置し、
成長面近傍の前記温度分布を前記坩堝の中心軸に対して対称化させ、かつ、
前記種結晶の中央部の温度が前記種結晶の周辺部の温度より低くなる状態で、前記種結晶の表面に前記単結晶を成長させる。
次に、第2成長工程において、
前記中央部と前記周辺部の温度差を小さくし、又は、
前記中央部の温度が前記周辺部の温度より高くなる状態で、前記単結晶をさらに成長させる。
第9の方法のその他の点については、第4の方法と同様であるので、説明を省略する。
First, in the first growth process,
Placing the seed crystal in a symmetrical position with respect to the central axis of the crucible;
Symmetrizing the temperature distribution near the growth surface with respect to the central axis of the crucible, and
The single crystal is grown on the surface of the seed crystal in a state where the temperature of the central portion of the seed crystal is lower than the temperature of the peripheral portion of the seed crystal.
Next, in the second growth step,
Reduce the temperature difference between the central part and the peripheral part, or
The single crystal is further grown in a state where the temperature of the central portion is higher than the temperature of the peripheral portion.
Since the other points of the ninth method are the same as those of the fourth method, description thereof will be omitted.

[J. 第10の方法(請求項26)]
第10の方法は、種結晶がm面成長用(請求項19)のオンセット基板(請求項24)である場合に適用される方法である。
[J. Tenth Method (Claim 26)]
The tenth method is a method applied when the seed crystal is an onset substrate (claim 24) for m-plane growth (claim 19).

まず、第1成長工程において、
前記種結晶の中央部の原料ガス濃度が前記種結晶の周辺部の原料ガス濃度より高くなる状態で、前記種結晶の表面に前記単結晶を成長させる。
次に、第2成長工程において、
前記中央部と前記周辺部の原料ガス濃度の差を小さくし、又は、
前記中央部の原料ガス濃度が前記周辺部の原料ガス濃度より低くなる状態で、前記単結晶をさらに成長させるものである。
第10の方法のその他の点については、第5の方法と同様であるので、説明を省略する。
First, in the first growth process,
The single crystal is grown on the surface of the seed crystal in a state where the source gas concentration in the central portion of the seed crystal is higher than the source gas concentration in the peripheral portion of the seed crystal.
Next, in the second growth step,
Reduce the difference in the concentration of the source gas between the central portion and the peripheral portion, or
The single crystal is further grown in a state where the source gas concentration in the central portion is lower than the source gas concentration in the peripheral portion.
Since the other points of the tenth method are the same as those of the fifth method, description thereof will be omitted.

[2. 単結晶製造装置及びSiC単結晶の製造方法の具体例]
以下に、上述した方法を実施するための単結晶製造装置及びこれを用いたSiC単結晶の製造方法の具体例について説明する。
[2. Specific examples of single crystal manufacturing apparatus and SiC single crystal manufacturing method]
Below, the specific example of the manufacturing method of the single crystal manufacturing apparatus for implementing the method mentioned above and a SiC single crystal using the same is demonstrated.

[2.1. 具体例1(請求項7)]
[2.1.1. 単結晶製造装置(1)]
図2に、本発明の第1の実施の形態に係る単結晶製造装置及びこれを用いたSiC単結晶の製造方法の工程図を示す。
図2において、単結晶製造装置10aは、坩堝12と、2つのヒータ(図示せず)と、断熱材(図示せず)とを備えている。
[2.1. Specific Example 1 (Claim 7)]
[2.1.1. Single crystal manufacturing equipment (1)]
FIG. 2 shows a process diagram of a single crystal manufacturing apparatus and a method of manufacturing a SiC single crystal using the same according to the first embodiment of the present invention.
In FIG. 2, the single crystal production apparatus 10a includes a crucible 12, two heaters (not shown), and a heat insulating material (not shown).

坩堝12内にはSiC原料粉末(原料ガス供給源)20が充填されている。また、坩堝12の上蓋12aの内面には、台座12bを介して種結晶22が固定されている。図2に示す例において、種結晶22は、c面成長用のオフセット基板である。また、図示はしないが、種結晶22のオフセット方向上流側の端部には、螺旋転位発生領域が形成されている。さらに、坩堝12は、回転可能な支持台24の上に載置されている。
2つのヒータは、それぞれ坩堝12の軸方向に対して上方側及び下方側に配置されており、それぞれ、独立に温度を制御できるようになっている。坩堝12は、ヒータの中心軸に対して対称な位置に配置されている。さらに、坩堝12の周囲には、坩堝12に対して非対称な形状を有する断熱材が設けられている。
The crucible 12 is filled with SiC raw material powder (raw material gas supply source) 20. A seed crystal 22 is fixed to the inner surface of the upper lid 12a of the crucible 12 via a pedestal 12b. In the example shown in FIG. 2, the seed crystal 22 is an offset substrate for c-plane growth. Although not shown, a spiral dislocation generation region is formed at the end of the seed crystal 22 on the upstream side in the offset direction. Furthermore, the crucible 12 is placed on a rotatable support base 24.
The two heaters are respectively arranged on the upper side and the lower side with respect to the axial direction of the crucible 12 so that the temperature can be controlled independently. The crucible 12 is disposed at a symmetrical position with respect to the central axis of the heater. Furthermore, a heat insulating material having an asymmetric shape with respect to the crucible 12 is provided around the crucible 12.

[2.1.2. SiC単結晶の製造方法(1)]
非対称な断熱材を設けた場合において、種結晶22を坩堝12の中心軸に対して対称の位置に配置し、かつ、坩堝12をヒータの中心軸に対して対称に配置すると、図2(a)の一点鎖線で示すように、等温面は、坩堝12の中心軸に対して非対称となる。そのため、種結晶22のオフセット方向上流側の温度がオフセット方向下流側の温度より低くなるように種結晶22を配置し、この状態で種結晶22の表面に単結晶28を成長させると、ファセット領域(図示せず)を優先的に成長させることができる。
[2.1.2. Method for producing SiC single crystal (1)]
In the case where an asymmetrical heat insulating material is provided, when the seed crystal 22 is arranged at a position symmetrical with respect to the central axis of the crucible 12 and the crucible 12 is arranged symmetrically with respect to the central axis of the heater, FIG. ), The isothermal surface is asymmetric with respect to the central axis of the crucible 12. Therefore, when the seed crystal 22 is arranged so that the temperature upstream of the offset direction of the seed crystal 22 is lower than the temperature downstream of the offset direction, and the single crystal 28 is grown on the surface of the seed crystal 22 in this state, the facet region (Not shown) can be preferentially grown.

単結晶28の成長高さが所定の高さに達したところで、図2(b)に示すように、支持台24を180°回転させると、成長面近傍の温度分布が反転する。この状態で加熱を続行すると、等温面に倣うように単結晶28がさらに成長する。その結果、単結晶28の成長高さが均一化される。   When the growth height of the single crystal 28 reaches a predetermined height, as shown in FIG. 2B, when the support base 24 is rotated by 180 °, the temperature distribution in the vicinity of the growth surface is reversed. When heating is continued in this state, the single crystal 28 further grows so as to follow the isothermal surface. As a result, the growth height of the single crystal 28 is made uniform.

なお、非対称な断熱材を取り付けたまま、坩堝12を180°回転させることに代えて、非対称な断熱材を、坩堝12に対して対称な形状を有する断熱材に交換しても良い。対称な断熱材に交換すると、等温面は、坩堝12の中心軸に対して対称となる。すなわち、不均一であった温度分布が均一化される。その結果、単結晶28の成長高さが均一化される。
また、断熱材の回転又は交換は、坩堝12を室温まで冷却した後に行っても良く、あるいは、冷却することなく行っても良い。
Instead of rotating the crucible 12 180 ° with the asymmetric heat insulating material attached, the asymmetric heat insulating material may be replaced with a heat insulating material having a symmetrical shape with respect to the crucible 12. When replaced with a symmetric insulation, the isothermal surface is symmetric with respect to the central axis of the crucible 12. That is, the non-uniform temperature distribution is made uniform. As a result, the growth height of the single crystal 28 is made uniform.
The rotation or replacement of the heat insulating material may be performed after the crucible 12 is cooled to room temperature, or may be performed without cooling.

[2.2. 具体例2(請求項8)]
[2.2.1. 単結晶製造装置(2)]
図3に、本発明の第2の実施の形態に係る単結晶製造装置及びこれを用いたSiC単結晶の製造方法の工程図(上図:正面断面図、下図:底面図)を示す。
図3において、単結晶製造装置10bは、坩堝(図示せず)と、ヒータ(図示せず)とを備えている。
[2.2. Specific Example 2 (Claim 8)]
[2.2.1. Single crystal manufacturing equipment (2)]
In FIG. 3, the process drawing (upper figure: front sectional drawing, lower figure: bottom view) of the single crystal manufacturing apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, and the manufacturing method of a SiC single crystal using the same is shown.
In FIG. 3, the single crystal manufacturing apparatus 10b includes a crucible (not shown) and a heater (not shown).

坩堝内にはSiC原料粉末(図示せず)が充填され、坩堝の上蓋12aの内面には、台座12bを介して種結晶22が固定されている。坩堝は、ヒータの中心軸に対して対称な位置に配置されている。
図3に示す例において、種結晶22は、c面成長用のオフセット基板である。また、種結晶22のオフセット方向上流側には、螺旋転位発生領域22aが形成されている。
さらに、図3に示す例において、種結晶22を固定するための台座12bの裏面には、片側にザグリ30aがある非対称な放熱制御部材30が挿入されている。放熱制御部材30は、台座12bの裏面に挿入されており、台座12bに対して回転可能になっている。
The crucible is filled with SiC raw material powder (not shown), and a seed crystal 22 is fixed to the inner surface of the crucible upper lid 12a via a pedestal 12b. The crucible is disposed at a symmetrical position with respect to the central axis of the heater.
In the example shown in FIG. 3, the seed crystal 22 is an offset substrate for c-plane growth. Further, on the upstream side of the seed crystal 22 in the offset direction, a screw dislocation generation region 22a is formed.
Further, in the example shown in FIG. 3, an asymmetric heat dissipation control member 30 having a counterbore 30 a on one side is inserted on the back surface of the base 12 b for fixing the seed crystal 22. The heat dissipation control member 30 is inserted into the back surface of the pedestal 12b and is rotatable with respect to the pedestal 12b.

[2.2.2. SiC単結晶の製造方法(2)]
台座12bの裏面に、非対称な形状を有する放熱制御部材30を挿入した場合において、種結晶22を坩堝(図示せず)の中心軸に対して対称の位置に配置し、かつ、坩堝をヒータ(図示せず)の中心軸に対して対称に配置すると、ザグリ30aの部分が局所的に冷却される。
そのため、種結晶22のオフセット方向上流側(螺旋転位発生領域22aが形成されている部分)にザグリ30aが来るように種結晶22を配置し、この状態で種結晶22の表面に単結晶28を成長させると、ファセット領域を優先的に成長させることができる。
[2.2.2. Manufacturing method of SiC single crystal (2)]
When the heat radiation control member 30 having an asymmetric shape is inserted into the back surface of the pedestal 12b, the seed crystal 22 is disposed at a symmetrical position with respect to the central axis of the crucible (not shown), and the crucible is a heater ( When arranged symmetrically with respect to the central axis (not shown), the portion of the counterbore 30a is locally cooled.
Therefore, the seed crystal 22 is arranged so that the counterbore 30a comes to the upstream side of the seed crystal 22 in the offset direction (the portion where the spiral dislocation generation region 22a is formed), and the single crystal 28 is placed on the surface of the seed crystal 22 in this state. When grown, the facet region can be preferentially grown.

単結晶28の成長高さが所定の高さに達したところで、図3(b)に示すように、放熱制御部材30を180°回転させると、成長面近傍の温度分布が反転する。この状態で加熱を続行すると、等温面に倣うように単結晶28がさらに成長する。その結果、単結晶28の成長高さが均一化される。   When the growth height of the single crystal 28 reaches a predetermined height, as shown in FIG. 3B, when the heat dissipation control member 30 is rotated 180 °, the temperature distribution in the vicinity of the growth surface is reversed. When heating is continued in this state, the single crystal 28 further grows so as to follow the isothermal surface. As a result, the growth height of the single crystal 28 is made uniform.

なお、非対称な放熱制御部材30を180°回転させることに代えて、非対称な放熱制御部材30を取り除いて成長させても良い。非対称な放熱制御部材30を取り除く(ザグリ30aを埋めることも含む)と、局所的な冷却が緩和される。すなわち、不均一であった温度分布が均一化される。その結果、単結晶28の成長高さが均一化される。
また、放熱制御部材30の回転又は取り除きは、坩堝を室温まで冷却した後に行っても良く、あるいは、冷却することなく行っても良い。
Instead of rotating the asymmetric heat radiation control member 30 by 180 °, the asymmetric heat radiation control member 30 may be removed and grown. When the asymmetrical heat dissipation control member 30 is removed (including filling the counterbore 30a), local cooling is alleviated. That is, the non-uniform temperature distribution is made uniform. As a result, the growth height of the single crystal 28 is made uniform.
The rotation or removal of the heat dissipation control member 30 may be performed after the crucible is cooled to room temperature or may be performed without cooling.

[2.3. 具体例3(請求項9)]
[2.3.1. 単結晶製造装置(3)]
図4に、本発明の第3の実施の形態に係る単結晶製造装置及びこれを用いたSiC単結晶の製造方法の工程図(上図:正面断面図、下図:A−A’線断面図)を示す。
図4において、単結晶製造装置10cは、坩堝12と、ヒータ(図示せず)と、遮蔽板32とを備えている。
[2.3. Specific Example 3 (Claim 9)]
[2.3.1. Single crystal manufacturing equipment (3)]
FIG. 4 is a process diagram of an apparatus for producing a single crystal and a method for producing an SiC single crystal using the same according to a third embodiment of the present invention (upper view: front sectional view, lower view: sectional view along line AA ′) ).
In FIG. 4, the single crystal manufacturing apparatus 10 c includes a crucible 12, a heater (not shown), and a shielding plate 32.

坩堝12内にはSiC原料粉末20が充填されている。また、坩堝12の上蓋12aの内面には、台座12bを介して種結晶22が固定されている。図4に示す例において、種結晶22は、c面成長用のオフセット基板である。また、図示はしないが、種結晶22のオフセット方向上流側の端部には、螺旋転位発生領域が形成されている。
坩堝12は、ヒータ(図示せず)の中心軸に対して対称な位置に配置されている。さらに、坩堝12内には、種結晶22とSiC原料粉末(原料ガス供給源)20との間に非対称な遮蔽板32が配置されている。遮蔽板32は、種結晶22の片側のみを遮蔽可能な形状(種結晶22に対して非対称な形状)を有しており、坩堝12内において、180°回転可能になっている。
The crucible 12 is filled with SiC raw material powder 20. A seed crystal 22 is fixed to the inner surface of the upper lid 12a of the crucible 12 via a pedestal 12b. In the example shown in FIG. 4, the seed crystal 22 is an offset substrate for c-plane growth. Although not shown, a spiral dislocation generation region is formed at the end of the seed crystal 22 on the upstream side in the offset direction.
The crucible 12 is disposed at a symmetrical position with respect to the central axis of a heater (not shown). Further, in the crucible 12, an asymmetric shielding plate 32 is disposed between the seed crystal 22 and the SiC raw material powder (raw material gas supply source) 20. The shielding plate 32 has a shape that can shield only one side of the seed crystal 22 (a shape that is asymmetric with respect to the seed crystal 22), and can rotate 180 ° within the crucible 12.

[2.3.2. SiC単結晶の製造方法(3)]
坩堝12内に、非対称で、かつ、回転可能な遮蔽板32を設けた場合において、種結晶22を坩堝12の中心軸に対して対称の位置に配置し、かつ、坩堝12をヒータの中心軸に対して対称に配置すると、等温面は、坩堝12の中心軸に対して非対称となる。そのため、種結晶22のオフセット方向上流側の温度がオフセット方向下流側の温度より低くなるように種結晶22を配置し、この状態で種結晶22の表面に単結晶28を成長させると、ファセット領域を優先的に成長させることができる。
[2.3.2. Manufacturing method of SiC single crystal (3)]
In the case where the asymmetrical and rotatable shielding plate 32 is provided in the crucible 12, the seed crystal 22 is disposed at a symmetrical position with respect to the central axis of the crucible 12, and the crucible 12 is centered on the heater. The isothermal surface is asymmetric with respect to the central axis of the crucible 12. Therefore, when the seed crystal 22 is arranged so that the temperature upstream of the offset direction of the seed crystal 22 is lower than the temperature downstream of the offset direction, and the single crystal 28 is grown on the surface of the seed crystal 22 in this state, the facet region Can be preferentially grown.

単結晶28の成長高さが所定の高さに達したところで、図4(b)に示すように、遮蔽板32を180°回転させると、成長面近傍の温度分布が反転する。この状態で加熱を続行すると、等温面に倣うように単結晶28がさらに成長する。その結果、単結晶28の成長高さが均一化される。   When the growth height of the single crystal 28 reaches a predetermined height, as shown in FIG. 4B, when the shielding plate 32 is rotated by 180 °, the temperature distribution in the vicinity of the growth surface is reversed. When heating is continued in this state, the single crystal 28 further grows so as to follow the isothermal surface. As a result, the growth height of the single crystal 28 is made uniform.

なお、非対称な遮蔽板32を180°回転させることに代えて、非対称な遮蔽板32を、坩堝12に対して対称な形状を有する遮蔽板(図示せず)に交換しても良い。対称な遮蔽板に交換すると、等温面は、坩堝12の中心軸に対して対称となる。すなわち、不均一であった温度分布が均一化される。その結果、単結晶28の成長高さが均一化される。
また、遮蔽板32の回転又は交換は、坩堝12を室温まで冷却した後に行っても良く、あるいは、冷却することなく行っても良い。
Instead of rotating the asymmetric shielding plate 32 by 180 °, the asymmetric shielding plate 32 may be replaced with a shielding plate (not shown) having a symmetrical shape with respect to the crucible 12. When replaced with a symmetrical shielding plate, the isothermal surface is symmetric with respect to the central axis of the crucible 12. That is, the non-uniform temperature distribution is made uniform. As a result, the growth height of the single crystal 28 is made uniform.
Further, the shielding plate 32 may be rotated or replaced after the crucible 12 is cooled to room temperature, or may be performed without cooling.

[2.4. 具体例4(請求項12)]
[2.4.1. 単結晶製造装置(4)]
図5に、本発明の第4の実施の形態に係る単結晶製造装置及びこれを用いたSiC単結晶の製造方法の工程図(上図:平面図、下図:正面断面図)を示す。
図5において、単結晶製造装置10dは、坩堝(図示せず)と、ヒータ(図示せず)と、ノズル34とを備えている。
[2.4. Specific Example 4 (Claim 12)]
[2.4.1. Single crystal manufacturing equipment (4)]
FIG. 5 shows process diagrams (upper view: plan view, lower view: front sectional view) of a single crystal manufacturing apparatus and a SiC single crystal manufacturing method using the same according to the fourth embodiment of the present invention.
In FIG. 5, the single crystal manufacturing apparatus 10 d includes a crucible (not shown), a heater (not shown), and a nozzle 34.

坩堝内にはSiC原料粉末(図示せず)が充填されている。また、坩堝の上蓋12aの内面には、台座12bを介して種結晶22が固定されている。図5に示す例において、種結晶22は、c面成長用のオフセット基板である。また、種結晶22のオフセット方向上流側には、螺旋転位発生領域22aが形成されている。
坩堝は、ヒータの中心軸に対して対称な位置に配置されている。さらに、坩堝内には、種結晶22とSiC原料粉末との間にノズル34が配置されている。ノズル34は、種結晶22の成長面の一部に、原料ガスを集中的に供給するためのものである。また、ノズル34は、種結晶22の成長面に対して水平方向に移動可能になっている。
The crucible is filled with SiC raw material powder (not shown). A seed crystal 22 is fixed to the inner surface of the crucible upper lid 12a via a pedestal 12b. In the example shown in FIG. 5, the seed crystal 22 is an offset substrate for c-plane growth. Further, on the upstream side of the seed crystal 22 in the offset direction, a screw dislocation generation region 22a is formed.
The crucible is disposed at a symmetrical position with respect to the central axis of the heater. Further, in the crucible, a nozzle 34 is disposed between the seed crystal 22 and the SiC raw material powder. The nozzle 34 is for intensively supplying the source gas to a part of the growth surface of the seed crystal 22. The nozzle 34 is movable in the horizontal direction with respect to the growth surface of the seed crystal 22.

[2.4.2. SiC単結晶の製造方法(4)]
ノズル34の先端を種結晶22のオフセット方向上流側に向けると、オフセット方向上流側の原料ガス濃度がオフセット方向下流側の原料ガス濃度より高くなる。この状態で種結晶22の表面に単結晶28を成長させると、ファセット領域を優先的に成長させることができる。
[2.4.2. Method for producing SiC single crystal (4)]
When the tip of the nozzle 34 is directed upstream of the seed crystal 22 in the offset direction, the source gas concentration upstream of the offset direction becomes higher than the source gas concentration downstream of the offset direction. When the single crystal 28 is grown on the surface of the seed crystal 22 in this state, the facet region can be preferentially grown.

単結晶28の成長高さが所定の高さに達したところで、図5(b)に示すように、ノズル34をオフセット方向下流側に移動させると、成長面近傍の原料ガス濃度分布が反転する。この状態で加熱を続行すると、オフセット方向下流側にある単結晶28の成長速度が増大する。その結果、単結晶28の成長高さが均一化される。   When the growth height of the single crystal 28 reaches a predetermined height, as shown in FIG. 5B, when the nozzle 34 is moved downstream in the offset direction, the source gas concentration distribution in the vicinity of the growth surface is reversed. . If heating is continued in this state, the growth rate of the single crystal 28 on the downstream side in the offset direction increases. As a result, the growth height of the single crystal 28 is made uniform.

なお、ノズル34をオフセット方向下流側に移動させることに代えて、ノズル34を取り外してもよい。ノズル34を取り外すと、SiC原料粉末全体から種結晶22に昇華ガスが供給されるので、不均一であった原料ガス濃度分布が均一化される。その結果、単結晶28の成長高さが均一化される。
また、ノズル34の回転又は取り外しは、坩堝12を室温まで冷却した後に行っても良く、あるいは、冷却することなく行っても良い。
Instead of moving the nozzle 34 to the downstream side in the offset direction, the nozzle 34 may be removed. When the nozzle 34 is removed, the sublimation gas is supplied to the seed crystal 22 from the entire SiC raw material powder, so that the non-uniform raw material gas concentration distribution is made uniform. As a result, the growth height of the single crystal 28 is made uniform.
The rotation or removal of the nozzle 34 may be performed after the crucible 12 is cooled to room temperature, or may be performed without cooling.

[2.5. 具体例5(請求項15)]
[2.5.1. 単結晶製造装置(5)]
図6に、本発明の第5の実施の形態に係る単結晶製造装置及びこれを用いたSiC単結晶の製造方法の工程図(上図:正面断面図、下図:底面図)を示す。
図6において、単結晶製造装置10eは、坩堝(図示せず)と、ヒータ(図示せず)とを備えている。
[2.5. Specific Example 5 (Claim 15)]
[2.5.1. Single crystal manufacturing equipment (5)]
FIG. 6 shows a process diagram (upper view: front sectional view, lower view: bottom view) of a single crystal manufacturing apparatus and a SiC single crystal manufacturing method using the same according to the fifth embodiment of the present invention.
In FIG. 6, the single crystal manufacturing apparatus 10 e includes a crucible (not shown) and a heater (not shown).

坩堝内にはSiC原料粉末(図示せず)が充填され、坩堝の上蓋12aの内面には、台座12bを介して種結晶22が固定されている。坩堝は、ヒータの中心軸に対して対称な位置に配置されている。
図6に示す例において、種結晶22は、c面成長用のオンセット基板である。種結晶22の成長面は、錐形状になっており、中央部がオフセット方向上流側となる。また、種結晶22のオフセット方向上流側(中央部)には、螺旋転位発生領域22aが形成されている。
さらに、図6(a)に示す例において、種結晶22を固定するための台座12bの裏面には、中央部にザグリ30aがある放熱制御部材30が挿入されている。放熱制御部材30は、周辺部にザグリ30a’がある放熱制御部材30’に交換可能になっている。
The crucible is filled with SiC raw material powder (not shown), and a seed crystal 22 is fixed to the inner surface of the crucible upper lid 12a via a pedestal 12b. The crucible is disposed at a symmetrical position with respect to the central axis of the heater.
In the example shown in FIG. 6, the seed crystal 22 is an onset substrate for c-plane growth. The growth surface of the seed crystal 22 has a conical shape, and the center portion is upstream in the offset direction. Further, on the upstream side (center portion) of the seed crystal 22 in the offset direction, a screw dislocation generation region 22a is formed.
Further, in the example shown in FIG. 6A, a heat dissipation control member 30 having a counterbore 30a at the center is inserted in the back surface of the base 12b for fixing the seed crystal 22. The heat dissipation control member 30 can be replaced with a heat dissipation control member 30 ′ having a counterbore 30a ′ in the peripheral portion.

[2.5.2. SiC単結晶の製造方法(5)]
台座12bの裏面に、放熱制御部材30を挿入した場合において、種結晶22を坩堝(図示せず)の中心軸に対して対称の位置に配置し、かつ、坩堝をヒータ(図示せず)の中心軸に対して対称に配置すると、ザグリ30aの部分が局所的に冷却される。
そのため、種結晶22のオフセット方向上流側(螺旋転位発生領域22aが形成されている部分)にザグリ30aが来るように種結晶22を配置し、この状態で種結晶22の表面に単結晶28を成長させると、ファセット領域を優先的に成長させることができる。
[2.5.2. Manufacturing method of SiC single crystal (5)]
When the heat radiation control member 30 is inserted on the back surface of the pedestal 12b, the seed crystal 22 is disposed at a position symmetrical to the central axis of the crucible (not shown), and the crucible is placed on the heater (not shown). When arranged symmetrically with respect to the central axis, the portion of the counterbore 30a is locally cooled.
Therefore, the seed crystal 22 is arranged so that the counterbore 30a comes to the upstream side of the seed crystal 22 in the offset direction (the portion where the spiral dislocation generation region 22a is formed), and the single crystal 28 is placed on the surface of the seed crystal 22 in this state. When grown, the facet region can be preferentially grown.

単結晶28の成長高さが所定の高さに達したところで、図6(b)に示すように、放熱制御部材30を放熱制御部材30’に交換すると、成長面近傍の温度分布が反転する。この状態で加熱を続行すると、等温面に倣うように単結晶28がさらに成長する。その結果、単結晶28の成長高さが均一化される。   When the growth height of the single crystal 28 reaches a predetermined height, as shown in FIG. 6B, when the heat dissipation control member 30 is replaced with a heat dissipation control member 30 ′, the temperature distribution in the vicinity of the growth surface is reversed. . When heating is continued in this state, the single crystal 28 further grows so as to follow the isothermal surface. As a result, the growth height of the single crystal 28 is made uniform.

なお、放熱制御部材30を放熱制御部材30’に交換することに代えて、放熱制御部材30を取り除いて成長させても良い。放熱制御部材30を取り除く(ザグリ30aを埋めることも含む)と、局所的な冷却が緩和されるその結果、単結晶28の成長高さが均一化される。
また、放熱制御部材30の交換又は取り除きは、坩堝を室温まで冷却した後に行っても良く、あるいは、冷却することなく行っても良い。
Instead of replacing the heat dissipation control member 30 with the heat dissipation control member 30 ′, the heat dissipation control member 30 may be removed and grown. Removing the heat dissipation control member 30 (including filling the counterbore 30a) alleviates local cooling, and as a result, the growth height of the single crystal 28 is made uniform.
Further, the replacement or removal of the heat dissipation control member 30 may be performed after the crucible is cooled to room temperature, or may be performed without cooling.

[2.6. 具体例6(請求項16)]
[2.6.1. 単結晶製造装置(6)]
図7に、本発明の第6の実施の形態に係る単結晶製造装置及びこれを用いたSiC単結晶の製造方法の工程図(上図:正面断面図、下図:A−A’線断面図)を示す。
図7において、単結晶製造装置10fは、坩堝12と、ヒータ(図示せず)と、遮蔽板32とを備えている。
[2.6. Specific Example 6 (Claim 16)]
[2.6.1. Single crystal manufacturing equipment (6)]
FIG. 7 is a process diagram of an apparatus for producing a single crystal and a method for producing an SiC single crystal using the same according to a sixth embodiment of the present invention (upper view: front sectional view, lower view: sectional view along line AA ′) ).
In FIG. 7, the single crystal manufacturing apparatus 10 f includes a crucible 12, a heater (not shown), and a shielding plate 32.

坩堝12内にはSiC原料粉末(原料ガス供給源)20が充填されている。また、坩堝12の上蓋12aの内面には、台座12bを介して種結晶22が固定されている。図7に示す例において、種結晶22は、c面成長用のオンセット基板である。種結晶22の成長面は、錐形状になっており、中央部がオフセット方向上流側となる。また、種結晶22のオフセット方向上流側(中央部)には、螺旋転位発生領域22aが形成されている。
坩堝12は、ヒータ(図示せず)の中心軸に対して対称な位置に配置されている。さらに、坩堝12内には、種結晶22とSiC原料粉末20との間に遮蔽板32が配置されている。遮蔽板32は、種結晶22の中央部のみを遮蔽可能な形状を有している。遮蔽板32は、種結晶22の周辺部のみを遮蔽可能な形状を有する遮蔽板32’、32’に交換可能になっている。
The crucible 12 is filled with SiC raw material powder (raw material gas supply source) 20. A seed crystal 22 is fixed to the inner surface of the upper lid 12a of the crucible 12 via a pedestal 12b. In the example shown in FIG. 7, the seed crystal 22 is an onset substrate for c-plane growth. The growth surface of the seed crystal 22 has a conical shape, and the center portion is upstream in the offset direction. Further, on the upstream side (center portion) of the seed crystal 22 in the offset direction, a screw dislocation generation region 22a is formed.
The crucible 12 is disposed at a symmetrical position with respect to the central axis of a heater (not shown). Furthermore, a shielding plate 32 is disposed in the crucible 12 between the seed crystal 22 and the SiC raw material powder 20. The shielding plate 32 has a shape that can shield only the central portion of the seed crystal 22. The shielding plate 32 can be replaced with shielding plates 32 ′ and 32 ′ having a shape capable of shielding only the periphery of the seed crystal 22.

[2.6.2. SiC単結晶の製造方法(6)]
坩堝12内に、種結晶22の中央部を覆う遮蔽板32を設けた場合において、種結晶22を坩堝12の中心軸に対して対称の位置に配置し、かつ、坩堝12をヒータ(図示せず)の中心軸に対して対称に配置すると、中央部が局所的に冷却される。そのため、この状態で種結晶22の表面に単結晶28を成長させると、ファセット領域を優先的に成長させることができる。
[2.6.2. Method for producing SiC single crystal (6)]
In the case where the shielding plate 32 covering the center portion of the seed crystal 22 is provided in the crucible 12, the seed crystal 22 is disposed at a symmetrical position with respect to the central axis of the crucible 12, and the crucible 12 is heated (not shown). The central part is locally cooled. Therefore, when the single crystal 28 is grown on the surface of the seed crystal 22 in this state, the facet region can be preferentially grown.

単結晶28の成長高さが所定の高さに達したところで、図7(b)に示すように、遮蔽板32を遮蔽板32’に交換すると、成長面近傍の温度分布が反転する。この状態で加熱を続行すると、等温面に倣うように単結晶28がさらに成長する。その結果、単結晶28の成長高さが均一化される。   When the growth height of the single crystal 28 reaches a predetermined height, as shown in FIG. 7B, when the shielding plate 32 is replaced with the shielding plate 32 ', the temperature distribution in the vicinity of the growth surface is reversed. When heating is continued in this state, the single crystal 28 further grows so as to follow the isothermal surface. As a result, the growth height of the single crystal 28 is made uniform.

なお、遮蔽板32を遮蔽板32’に交換することに代えて、遮蔽板32を種結晶22の表面全面を覆う遮蔽板(図示せず)に交換してもよい。種結晶22の全面を覆う遮蔽板に交換すると、局所的な冷却が緩和される。すなわち、不均一であった温度分布が均一化される。その結果、単結晶28の成長高さが均一化される。
また、遮蔽板32の交換は、坩堝12を室温まで冷却した後に行っても良く、あるいは、冷却することなく行っても良い。
Instead of replacing the shielding plate 32 with the shielding plate 32 ′, the shielding plate 32 may be replaced with a shielding plate (not shown) that covers the entire surface of the seed crystal 22. If it is replaced with a shielding plate that covers the entire surface of the seed crystal 22, local cooling is alleviated. That is, the non-uniform temperature distribution is made uniform. As a result, the growth height of the single crystal 28 is made uniform.
The replacement of the shielding plate 32 may be performed after the crucible 12 is cooled to room temperature, or may be performed without cooling.

[2.7. 具体例7(請求項18)]
[2.7.1. 単結晶製造装置(7)]
図8に、本発明の第7の実施の形態に係る単結晶製造装置及びこれを用いたSiC単結晶の製造方法の工程図(上図:平面図、下図:正面断面図)を示す。
図8において、単結晶製造装置10gは、坩堝(図示せず)と、ヒータ(図示せず)と、ノズル34とを備えている。
[2.7. Specific Example 7 (Claim 18)]
[2.7.1. Single crystal manufacturing equipment (7)]
FIG. 8 is a process diagram (upper view: plan view, lower view: front sectional view) of a single crystal manufacturing apparatus and a SiC single crystal manufacturing method using the same according to the seventh embodiment of the present invention.
In FIG. 8, the single crystal manufacturing apparatus 10 g includes a crucible (not shown), a heater (not shown), and a nozzle 34.

坩堝内にはSiC原料粉末(図示せず)が充填されている。また、坩堝の上蓋(図示せず)の内面には、台座12bを介して種結晶22が固定されている。図8に示す例において、種結晶22は、c面成長用のオンセット基板である。種結晶22の成長面は、錐形状になっており、中央部がオフセット方向上流側となる。また、種結晶22のオフセット方向上流側(中央部)には、螺旋転位発生領域22aが形成されている。
坩堝は、ヒータの中心軸に対して対称な位置に配置されている。さらに、坩堝内には、種結晶22とSiC原料粉末との間にノズル34が配置されている。ノズル34は、種結晶22の成長面の中央部に、原料ガスを集中的に供給するためのものである。また、ノズル34は、種結晶22の成長面の周辺部に原料ガスを集中的に供給するためのノズル34’に交換可能になっている。
The crucible is filled with SiC raw material powder (not shown). A seed crystal 22 is fixed to the inner surface of an upper lid (not shown) of the crucible via a pedestal 12b. In the example shown in FIG. 8, the seed crystal 22 is an onset substrate for c-plane growth. The growth surface of the seed crystal 22 has a conical shape, and the center portion is upstream in the offset direction. Further, on the upstream side (center portion) of the seed crystal 22 in the offset direction, a screw dislocation generation region 22a is formed.
The crucible is disposed at a symmetrical position with respect to the central axis of the heater. Further, in the crucible, a nozzle 34 is disposed between the seed crystal 22 and the SiC raw material powder. The nozzle 34 is for intensively supplying the source gas to the central portion of the growth surface of the seed crystal 22. Further, the nozzle 34 can be replaced with a nozzle 34 ′ for intensively supplying the source gas to the peripheral portion of the growth surface of the seed crystal 22.

[2.7.2. SiC単結晶の製造方法(7)]
ノズル34の先端を種結晶22のオフセット方向上流側(すなわち、種結晶22の中央部)に向けると、オフセット方向上流側の原料ガス濃度がオフセット方向下流側の原料ガス濃度より高くなる。この状態で種結晶22の表面に単結晶28を成長させると、ファセット領域を優先的に成長させることができる。
[2.7.2. Method for producing SiC single crystal (7)]
When the tip of the nozzle 34 is directed toward the upstream side of the seed crystal 22 in the offset direction (that is, the center portion of the seed crystal 22), the source gas concentration upstream of the offset direction becomes higher than the source gas concentration downstream of the offset direction. When the single crystal 28 is grown on the surface of the seed crystal 22 in this state, the facet region can be preferentially grown.

単結晶28の成長高さが所定の高さに達したところで、図8(b)に示すように、ノズル34をノズル34’に交換すると、成長面近傍の原料ガス濃度分布が反転する。この状態で加熱を続行すると、オフセット方向下流側にある単結晶28の成長速度が増大する。その結果、単結晶28の成長高さが均一化される。   When the growth height of the single crystal 28 reaches a predetermined height, as shown in FIG. 8B, when the nozzle 34 is replaced with the nozzle 34 ', the source gas concentration distribution in the vicinity of the growth surface is reversed. If heating is continued in this state, the growth rate of the single crystal 28 on the downstream side in the offset direction increases. As a result, the growth height of the single crystal 28 is made uniform.

なお、ノズル34をノズル34’に交換することに代えて、ノズル34を取り外してもよい。ノズル34を取り外すと、SiC原料粉末全体から種結晶22に昇華ガスが供給されるので、不均一であった原料ガス濃度分布が均一化される。その結果、単結晶28の成長高さが均一化される。
また、ノズル34の交換又は取り外しは、坩堝を室温まで冷却した後に行っても良く、あるいは、冷却することなく行っても良い。
The nozzle 34 may be removed instead of replacing the nozzle 34 with the nozzle 34 '. When the nozzle 34 is removed, the sublimation gas is supplied to the seed crystal 22 from the entire SiC raw material powder, so that the non-uniform raw material gas concentration distribution is made uniform. As a result, the growth height of the single crystal 28 is made uniform.
The replacement or removal of the nozzle 34 may be performed after the crucible is cooled to room temperature or may be performed without cooling.

[3. SiC単結晶]
本発明に係るSiC単結晶は、以下の構成を備えている。
(1)前記SiC単結晶は、次の(c)式を満たす。
min≧0.8Hmax ・・・(c)
但し、
minは、前記SiC単結晶の成長高さの最小値、
maxは、前記SiC単結晶の成長高さの最大値。
(2)前記SiC単結晶は、底面から0.5Hmaxの位置まで次の(b')式を満たす。
d'≦0.2D' ・・・(b')
但し、
d'は、前記SiC単結晶から切り出されたウェハ中にあるファセット領域の外接円の直径、
D'は、前記SiC単結晶から切り出されたウェハの外接円の直径。
(3)前記SiC単結晶は、c面成長法により得られ、かつ、前記ファセット領域に、非ファセット領域より高密度の螺旋転位を含む。
[3. SiC single crystal]
The SiC single crystal according to the present invention has the following configuration.
(1) The SiC single crystal satisfies the following formula (c).
H min ≧ 0.8H max (c)
However,
H min is the minimum value of the growth height of the SiC single crystal,
H max is the maximum growth height of the SiC single crystal.
(2) The SiC single crystal satisfies the following equation (b ′) from the bottom surface to a position of 0.5 H max .
d ′ ≦ 0.2D ′ (b ′)
However,
d ′ is the diameter of the circumscribed circle of the facet region in the wafer cut from the SiC single crystal,
D ′ is the diameter of the circumscribed circle of the wafer cut out from the SiC single crystal.
(3) The SiC single crystal is obtained by a c-plane growth method, and includes higher-density screw dislocations in the facet region than in the non-facet region.

上述したように、成長を2段階に分け、成長初期から中期にかけて、ファセット領域の温度を低温化し、あるいは、原料ガス濃度を高くしながら成長させると、(b’)式を満たす単結晶、すなわち、ファセット領域の拡大が抑制された単結晶が得られる。
また、所定の成長高さに達した後、成長後期において、温度分布及び/又は原料ガス濃度を均一化又は反転させると、(c)式を満たす単結晶、すなわち、成長高さが均一な単結晶が得られる。
As described above, when the growth is divided into two stages and the temperature of the facet region is lowered or the material gas concentration is increased from the initial growth stage to the middle growth stage, the single crystal satisfying the formula (b ′), that is, A single crystal in which the expansion of the facet region is suppressed is obtained.
Further, when the temperature distribution and / or the source gas concentration is made uniform or reversed in the later stage of growth after reaching a predetermined growth height, a single crystal satisfying the formula (c), that is, a single crystal having a uniform growth height is obtained. Crystals are obtained.

さらに、c面成長法を用いてSiC単結晶を製造した場合において、オフセット方向上流側に螺旋転位発生領域を形成したときには、ファセット領域に高密度の螺旋転位を含むSiC単結晶が得られる。
ファセット領域は、非ファセット領域より高密度の螺旋転位を含んでいれば良い。ファセット領域の螺旋転位の転位密度は、非ファセット領域の10倍以上が好ましく、さらに好ましくは、100倍以上である。ファセット領域の螺旋転位密度は、具体的には、100個/cm2以上が好ましい。
Further, when a SiC single crystal is manufactured by using the c-plane growth method, when a screw dislocation generation region is formed on the upstream side in the offset direction, a SiC single crystal containing high-density screw dislocations in the facet region is obtained.
The facet region only needs to contain a higher density of screw dislocations than the non-facet region. The dislocation density of the screw dislocations in the facet region is preferably 10 times or more, more preferably 100 times or more that of the non-facet region. Specifically, the screw dislocation density in the facet region is preferably 100 pieces / cm 2 or more.

[4. SiC単結晶の製造方法及びSiC単結晶の作用]
図9に、本発明に係るSiC単結晶の製造方法の模式図を示す。図10に、従来のSiC単結晶の製造方法(1)の模式図を示す。図11に、従来のSiC単結晶の製造方法(2)の模式図を示す。
[4. Method for producing SiC single crystal and action of SiC single crystal]
In FIG. 9, the schematic diagram of the manufacturing method of the SiC single crystal which concerns on this invention is shown. FIG. 10 shows a schematic diagram of a conventional SiC single crystal manufacturing method (1). In FIG. 11, the schematic diagram of the manufacturing method (2) of the conventional SiC single crystal is shown.

図10(a)及び図10(b)に示すように、局所的な低温化又は原料ガス集中を行うことなく結晶を成長させると、成長高さが均一な単結晶が得られる。そのため、図10(c)及び図10(d)に示すように、ウェハ枚数歩留まりが高くなる。
しかしながら、成長に伴いファセット領域が拡大するため、ウェハ面内歩留まりが低下する。この場合、螺旋転位を多く含む通常品質の種結晶を用いた成長(図10(c))に比べて、螺旋転位のない高品質種結晶に螺旋転位発生領域を設けた成長(図10(d))は、ウェハ面内歩留まりがさらに低下する。これは、異種多形の発生を抑制するには、拡大するファセット領域に螺旋転位を供給し続ける必要があり、そのためには、螺旋転位発生領域の面積を大きくする必要があるためである。
As shown in FIGS. 10A and 10B, when a crystal is grown without locally reducing the temperature or concentrating the source gas, a single crystal having a uniform growth height can be obtained. Therefore, as shown in FIGS. 10C and 10D, the wafer number yield is increased.
However, since the facet area expands with the growth, the in-wafer yield decreases. In this case, as compared with the growth using a normal quality seed crystal containing many screw dislocations (FIG. 10C), a high quality seed crystal having no screw dislocations is provided with a screw dislocation generation region (FIG. 10D). )) Further reduces the in-wafer yield. This is because in order to suppress the occurrence of heterogeneous polymorphism, it is necessary to continue supplying screw dislocations to the expanding facet region, and for this purpose, it is necessary to increase the area of the screw dislocation generation region.

一方、図11(a)及び図11(b)に示すように、局所的な低温化又は原料ガス集中を行いながら結晶を成長させると、ファセット領域の拡大が抑制される。そのため、図11(c)及び図11(d)に示すように、ウェハ面内歩留まりが高くなる。また、ファセット領域の拡大が抑制されるので、螺旋転位発生領域を形成した場合(図11(d))であっても、その大きさを小さくすることができる。そのため、ウェハ面内歩留まりが大きく低下することもない。
しかしながら、成長高さが不均一となるため、ウエハ枚数歩留まりが低下する。
On the other hand, as shown in FIGS. 11A and 11B, when the crystal is grown while locally lowering the temperature or concentrating the source gas, the expansion of the facet region is suppressed. Therefore, as shown in FIGS. 11C and 11D, the in-wafer yield is increased. Further, since the expansion of the facet region is suppressed, even when the screw dislocation generation region is formed (FIG. 11 (d)), the size can be reduced. Therefore, the yield in the wafer surface is not greatly reduced.
However, since the growth height is non-uniform, the yield of the number of wafers decreases.

これに対し、図9(a)に示すように、成長初期〜中期にかけて、局所的な低温化又は原料ガス集中を行うと、ファセット領域の拡大を抑制することができる。そのため、図9(c)及び図9(d)に示すように、ウェハ面内歩留まりが高くなる。また、ファセット領域の拡大が抑制されるので、螺旋転位発生領域を形成した場合(図9(d))であっても、その大きさを小さくすることができる。そのため、ウェハ面内歩留まりが大きく低下することもない。
次に、図9(b)に示すように、成長後期において、局所的な低温化又は原料ガス集中を反転又は解除すると、成長高さが均一化する。そのため、図9(c)及び図9(d)に示すように、ウェハ枚数歩留まりも高くなる。
On the other hand, as shown in FIG. 9A, when the local temperature is lowered or the source gas is concentrated from the initial stage to the middle stage, the expansion of the facet region can be suppressed. Therefore, as shown in FIGS. 9C and 9D, the in-wafer yield is increased. Further, since the expansion of the facet region is suppressed, even when the screw dislocation generation region is formed (FIG. 9D), the size can be reduced. Therefore, the yield in the wafer surface is not greatly reduced.
Next, as shown in FIG. 9B, when the local temperature reduction or the concentration of the source gas is reversed or canceled in the later stage of growth, the growth height becomes uniform. Therefore, as shown in FIGS. 9C and 9D, the wafer number yield is also increased.

本発明では、成長初期〜中期にかけて、成長面のオフセット方向上流側を局所的に低温化し、及び/又は、原料ガス濃度を局所的に集中させることで過飽和度を局所的に高くして成長させる。一方、成長後期では、その局所的な低温化、及び/又は、原料ガス濃度の局所的集中を解除するか、あるいは、成長面での局所的な過飽和度を反転させて成長させる。   In the present invention, from the initial stage to the middle stage of growth, the temperature on the upstream side in the offset direction of the growth surface is locally lowered and / or the concentration of the raw material gas is locally concentrated to grow the supersaturation degree locally. . On the other hand, in the late growth stage, the local temperature is lowered and / or the local concentration of the source gas concentration is canceled, or the local supersaturation degree on the growth surface is reversed and the growth is performed.

このように、成長面のオフセット方向上流側の過飽和度を局所的に上昇させることで、抵抗値の異なるファセット領域の面積が小さくなり、ウェハ面内歩留まりを向上させることができる。さらに、ファセットが一定位置に固定されるため、螺旋転位のない高品質な種結晶を用いた成長においても、螺旋転位発生領域の面積を小さくすることができ、同様にウェハ面内歩留まりを向上させることができる。
そして、成長後期において、その過飽和度の局所的上昇を解除するため、成長高さが均一な単結晶が得られる。その結果、ウェハ枚数歩留まりも向上する。
Thus, by locally increasing the degree of supersaturation on the upstream side in the offset direction of the growth surface, the area of the facet region having a different resistance value can be reduced, and the yield in the wafer surface can be improved. Furthermore, since the facet is fixed at a fixed position, the area of the screw dislocation generation region can be reduced even in the growth using a high-quality seed crystal having no screw dislocation, and the yield in the wafer plane is improved similarly. be able to.
In the later stage of growth, since the local increase in the degree of supersaturation is canceled, a single crystal having a uniform growth height can be obtained. As a result, the wafer yield is also improved.

図12に、ウェハの直径D’に対するファセット領域の直径d’の比(d’/D’)とウェハ面内歩留まりの関係を示す。ファセット領域では、非ファセット領域に比べて窒素ドープ量が異なるため、電気的特性が異なる。図12より、d’/D’が0.2以下になると、ウェハ面内歩留まりが95%以上になることがわかる。   FIG. 12 shows the relationship between the ratio (d '/ D') of the diameter d 'of the facet region to the wafer diameter D' and the yield in the wafer surface. The facet region has different electrical characteristics because the nitrogen doping amount is different from that in the non-facet region. From FIG. 12, it can be seen that when d '/ D' is 0.2 or less, the in-wafer yield is 95% or more.

本発明に係る方法は、c面成長だけでなく、m面成長に適用することもできる。m面成長においては、通常、{1−100}面ファセットが形成されるが、c面成長と同様に、{1−100}面ファセットでも窒素ドープ濃度が、{1−100}面ファセット外と異なる。また、{1−100}面ファセット上には、異方位結晶が発生しやすい傾向がある。以上のことから、c面成長への本成長法の適用と同様に、m面成長においても、ドープ濃度の均一化、異方位結晶抑制、ウェハ歩留まり向上の効果が得られる。   The method according to the present invention can be applied not only to c-plane growth but also to m-plane growth. In the m-plane growth, a {1-100} plane facet is usually formed. Similarly to the c-plane growth, the {1-100} plane facet also has a nitrogen doping concentration outside the {1-100} plane facet. Different. Also, different orientation crystals tend to occur on {1-100} facets. From the above, as in the case of application of the present growth method to c-plane growth, effects of uniform dope concentration, suppression of different orientation crystals, and improvement in wafer yield can be obtained in m-plane growth.

本発明に係るSiC単結晶及びその製造方法は、超低電力損失パワーデバイスの半導体材料及びその製造方法として使用することができる。   The SiC single crystal and the manufacturing method thereof according to the present invention can be used as a semiconductor material of an ultra-low power loss power device and a manufacturing method thereof.

20 SiC原料粉末(原料ガス供給源)
22 種結晶
28 単結晶
20 SiC raw material powder (source gas supply source)
22 Seed crystal 28 Single crystal

Claims (26)

以下の構成を備えたSiC単結晶の製造方法。
(1)前記SiC単結晶の製造方法は、
成長初期から成長中期にかけて、ファセット領域の成長を促進し、前記ファセット領域の拡大抑制を行いつつ、種結晶の表面に単結晶を成長させる第1成長工程と、
成長後期において、非ファセット領域の成長を促進し、成長高さが均一になるように前記単結晶をさらに成長させる第2成長工程と
を備えている。
(2)前記第1成長工程(及び、前記第2成長工程)は、次の(a)式及び(b)式を満たすように、前記SiC単結晶を成長させるものからなる。ここで、「成長初期から成長中期」とは、成長を開始してから成長高さの最大値H1が(a)式を満たすまでの期間をいう。「成長高さ」とは、前記種結晶の底面から成長面までの長さをいう。
1≧0.5H2 ・・・(a)
但し、
1は、前記第1成長工程終了時の成長高さの最大値、
2は、前記第2成長工程終了時の成長高さの最大値。
d≦0.2D ・・・(b)
但し、
dは、前記第1成長工程終了時の前記ファセット領域の外接円の直径、
Dは、前記第2成長工程終了時の前記SiC単結晶の外接円の直径。
(3)前記第2成長工程は、前記(a)式及び(b)式に加えて、次の(c)式を満たすように、前記SiC単結晶を成長させるものからなる。ここで、「成長後期」とは、成長高さH1が(a)式を満たし、かつ、ファセット領域の拡大抑制を終了した時点以降の期間をいう。
min≧0.8Hmax ・・・(c)
但し、
minは、前記第2成長工程終了時の成長高さの最小値、
maxは、前記第2成長工程終了時の成長高さの最大値(=H2)。
The manufacturing method of the SiC single crystal provided with the following structures.
(1) The method for producing the SiC single crystal is as follows:
A first growth step of growing a single crystal on the surface of the seed crystal while promoting the growth of the facet region from the initial growth stage to the middle growth stage, while suppressing the expansion of the facet region;
And a second growth step of further growing the single crystal so as to promote the growth of the non-faceted region and make the growth height uniform in a later stage of growth.
(2) The first growth step (and the second growth step) includes growing the SiC single crystal so as to satisfy the following equations (a) and (b). Here, the term “from the initial stage of growth to the middle stage of growth” refers to a period from the start of growth until the maximum value H 1 of the growth height satisfies the formula (a) . “Growth height” refers to the length from the bottom surface of the seed crystal to the growth surface.
H 1 ≧ 0.5H 2 (a)
However,
H 1 is the maximum growth height at the end of the first growth step,
H 2 is the maximum growth height at the end of the second growth step.
d ≦ 0.2D (b)
However,
d is the diameter of the circumscribed circle of the facet region at the end of the first growth step;
D is the diameter of the circumscribed circle of the SiC single crystal at the end of the second growth step.
(3) The second growth step includes growing the SiC single crystal so as to satisfy the following equation (c) in addition to the equations (a) and (b). Here, the “late growth period” refers to a period after the time when the growth height H 1 satisfies the formula (a) and the expansion suppression of the facet region is finished.
H min ≧ 0.8H max (c)
However,
H min is the minimum value of the growth height at the end of the second growth step,
H max is the maximum value of the growth height at the end of the second growth process (= H 2 ).
以下の構成をさらに備えた請求項1に記載のSiC単結晶の製造方法。
(4)前記第1成長工程は、
(イ)前記ファセット領域の温度が前記非ファセット領域の温度より低くなるように温度分布を形成し、及び/又は、
(ロ)前記ファセット領域の原料ガス濃度が前記非ファセット領域の原料ガス濃度より高くなるように原料ガス濃度分布を形成する
ことによって、前記ファセット領域の成長を促進させるものである。
(5)前記第2成長工程は、前記温度分布及び/又は前記原料ガス濃度分布を反転又は均一化させることによって、前記成長高さを均一にするものである。
The manufacturing method of the SiC single crystal of Claim 1 further provided with the following structures.
(4) The first growth step includes
(A) forming a temperature distribution such that the temperature of the faceted region is lower than the temperature of the non-faceted region, and / or
(B) The growth of the facet region is promoted by forming a source gas concentration distribution so that the source gas concentration in the facet region is higher than the source gas concentration in the non-facet region.
(5) In the second growth step, the growth height is made uniform by reversing or homogenizing the temperature distribution and / or the source gas concentration distribution.
前記ファセット領域は、{0001}面ファセット領域である請求項2に記載のSiC単結晶の製造方法。   The method for producing a SiC single crystal according to claim 2, wherein the facet region is a {0001} facet region. 前記種結晶は、オフセット方向上流側に、オフセット方向下流側より高密度の螺旋転位を発生可能な螺旋転位発生領域を有し、
前記第1成長工程は、前記ファセット領域と前記螺旋転位発生領域とを一致させて成長させるものである
請求項3に記載のSiC単結晶の製造方法。
The seed crystal has a screw dislocation generation region capable of generating a higher density of screw dislocations on the upstream side in the offset direction than on the downstream side in the offset direction,
4. The method for producing a SiC single crystal according to claim 3, wherein in the first growth step, the facet region and the screw dislocation generation region are made to coincide with each other. 5.
前記種結晶は、主成長軸方向に対して{0001}面の法線の傾きが1〜15°の範囲にあるオフセット基板である請求項3又は4に記載のSiC単結晶の製造方法。   5. The method for producing a SiC single crystal according to claim 3, wherein the seed crystal is an offset substrate in which a normal of the {0001} plane is in a range of 1 to 15 ° with respect to a main growth axis direction. 前記第1成長工程は、
前記種結晶を坩堝の中心軸に対して対称の位置に配置し、
成長面近傍の前記温度分布を前記坩堝の中心軸に対して非対称化させ、かつ、
前記種結晶の前記オフセット方向上流側の温度がオフセット方向下流側の温度より低くなる状態で、前記種結晶の表面に前記単結晶を成長させるものであり、
前記第2成長工程は、
前記成長面近傍の温度分布を前記坩堝の中心軸に対して対称化させ、又は、
前記オフセット方向上流側の温度が前記オフセット方向下流側の温度より高くなる状態で、前記単結晶をさらに成長させるものである
請求項5に記載のSiC単結晶の製造方法。
The first growth step includes
Placing the seed crystal in a symmetrical position with respect to the central axis of the crucible;
Making the temperature distribution near the growth surface asymmetric with respect to the central axis of the crucible, and
In the state where the temperature upstream of the offset direction of the seed crystal is lower than the temperature downstream of the offset direction, the single crystal is grown on the surface of the seed crystal,
The second growth step includes
Making the temperature distribution near the growth surface symmetric with respect to the central axis of the crucible, or
The method for producing an SiC single crystal according to claim 5, wherein the single crystal is further grown in a state where the temperature on the upstream side in the offset direction is higher than the temperature on the downstream side in the offset direction.
(イ)前記第1成長工程において、前記坩堝の周囲に、前記坩堝に対して非対称な形状を有する断熱材を配置し、前記第2成長工程において、前記断熱材を配置したまま、前記坩堝を180°回転させることにより、前記温度分布を反転させ、又は、
(ロ)前記第1成長工程において、前記坩堝の周囲に、前記坩堝に対して非対称な形状を有する断熱材(A)を配置し、前記第2成長工程において、前記断熱材(A)を前記坩堝に対して対称な形状を有する断熱材(B)に交換することにより、前記温度分布を均一化させる
請求項6に記載のSiC単結晶の製造方法。
(A) In the first growth step, a heat insulating material having an asymmetric shape with respect to the crucible is disposed around the crucible, and in the second growth step, the crucible is placed with the heat insulating material being disposed. Reversing the temperature distribution by rotating 180 °, or
(B) In the first growth step, a heat insulating material (A) having an asymmetric shape with respect to the crucible is disposed around the crucible, and in the second growth step, the heat insulating material (A) is The manufacturing method of the SiC single crystal of Claim 6 which makes the said temperature distribution uniform by replacing | exchanging for the heat insulating material (B) which has a symmetrical shape with respect to a crucible.
(イ)前記第1成長工程において、前記種結晶を固定するための台座の裏面に、片側にザグリがある非対称な放熱制御部材を挿入し、前記第2成長工程において、前記放熱制御部材を180°回転させることにより、前記温度分布を反転させ、又は、
(ロ)前記第1成長工程において、前記種結晶を固定するための台座の裏面に、片側にザグリがある非対称な放熱制御部材を挿入し、前記第2成長工程において前記放熱制御部材を取り除くことにより、前記温度分布を均一化させる
請求項6に記載のSiC単結晶の製造方法。
(A) In the first growth step, an asymmetric heat dissipation control member having a counterbore on one side is inserted into the back surface of the pedestal for fixing the seed crystal, and in the second growth step, the heat dissipation control member is 180 By rotating the temperature distribution, or
(B) In the first growth step, an asymmetric heat dissipation control member having a counterbore on one side is inserted into the back surface of the base for fixing the seed crystal, and the heat dissipation control member is removed in the second growth step. The method for producing a SiC single crystal according to claim 6, wherein the temperature distribution is made uniform.
(イ)前記第1工程において、前記種結晶と原料ガス供給源との間に、前記種結晶に対して非対称な形状を有する遮蔽板を配置し、前記第2工程において、前記遮蔽板を180°回転させることにより、前記温度分布を反転させ、又は、
(ロ)前記第1工程において、前記種結晶と前記原料ガス供給源との間に、前記種結晶に対して非対称な形状を有する遮蔽板(A)を配置し、前記第2工程において、前記遮蔽板(A)を、前記種結晶に対して対称な形状を有する遮蔽板(B)に交換することにより、前記温度分布を均一化させる
請求項6に記載のSiC単結晶の製造方法。
(A) In the first step, a shielding plate having an asymmetric shape with respect to the seed crystal is disposed between the seed crystal and the source gas supply source, and in the second step, the shielding plate is 180 By rotating the temperature distribution, or
(B) In the first step, a shielding plate (A) having an asymmetric shape with respect to the seed crystal is disposed between the seed crystal and the source gas supply source, and in the second step, The method for producing an SiC single crystal according to claim 6, wherein the temperature distribution is made uniform by replacing the shielding plate (A) with a shielding plate (B) having a symmetrical shape with respect to the seed crystal.
前記第1成長工程は、
前記種結晶を坩堝の中心軸に対して非対称の位置に配置し、
成長面近傍の前記温度分布を前記坩堝の中心軸に対して対称化させ、かつ、
前記種結晶の前記オフセット方向上流側の温度がオフセット方向下流側の温度より低くなる状態で、前記種結晶の表面に前記単結晶を成長させるものであり、
前記第2成長工程は、
前記成長面近傍の温度分布が前記種結晶の中心軸に対して、より対称となる位置に前記単結晶を移動させ、又は、
前記オフセット方向上流側の温度が前記オフセット方向下流側の温度より高くなる位置に前記単結晶を移動させた状態で、前記単結晶をさらに成長させるものである
請求項5に記載のSiC単結晶の製造方法。
The first growth step includes
Placing the seed crystal in an asymmetric position with respect to the central axis of the crucible;
Symmetrizing the temperature distribution near the growth surface with respect to the central axis of the crucible, and
In the state where the temperature upstream of the offset direction of the seed crystal is lower than the temperature downstream of the offset direction, the single crystal is grown on the surface of the seed crystal,
The second growth step includes
Moving the single crystal to a position where the temperature distribution in the vicinity of the growth surface is more symmetric with respect to the central axis of the seed crystal, or
The SiC single crystal according to claim 5, wherein the single crystal is further grown in a state in which the single crystal is moved to a position where the temperature upstream of the offset direction is higher than the temperature downstream of the offset direction. Production method.
前記第1成長工程は、
成長面近傍における原料ガス濃度分布を前記坩堝の中心軸に対して非対称化させ、かつ、
前記オフセット方向上流側の原料ガス濃度がオフセット方向下流側の原料ガス濃度より高くなる状態で、前記種結晶の表面に前記単結晶を成長させるものであり、
前記第2成長工程は、
前記原料ガス濃度分布を前記坩堝の中心軸に対して対称化させ、又は、
前記オフセット方向上流側の原料ガス濃度が前記オフセット方向下流側の原料ガス濃度より低くなる状態で、前記単結晶をさらに成長させるものである
請求項5に記載のSiC単結晶の製造方法。
The first growth step includes
The material gas concentration distribution in the vicinity of the growth surface is asymmetrical with respect to the central axis of the crucible, and
In the state where the source gas concentration upstream of the offset direction is higher than the source gas concentration downstream of the offset direction, the single crystal is grown on the surface of the seed crystal,
The second growth step includes
Symmetrizing the source gas concentration distribution with respect to the central axis of the crucible, or
The method for producing an SiC single crystal according to claim 5, wherein the single crystal is further grown in a state where the source gas concentration upstream of the offset direction is lower than the source gas concentration downstream of the offset direction.
(イ)前記第1成長工程において、ノズルを用いて前記オフセット方向上流側に原料ガスを集中させ、前記第2成長工程において、前記ノズルを前記オフセット方向下流側に移動させることにより、前記原料ガス濃度分布を反転させ、又は、
(ロ)前記第1成長工程において、ノズルを用いて前記オフセット方向上流側に原料ガスを集中させ、前記第2成長工程において、前記ノズルを取り外すことにより、前記原料ガス濃度分布を均一化させる
請求項11に記載のSiC単結晶の製造方法。
(A) In the first growth step, the source gas is concentrated on the upstream side in the offset direction by using a nozzle, and in the second growth step, the nozzle is moved to the downstream side in the offset direction. Reverse the concentration distribution, or
(B) In the first growth step, a source gas is concentrated on the upstream side in the offset direction using a nozzle, and the nozzle is removed in the second growth step, thereby uniformizing the source gas concentration distribution. Item 12. A method for producing a SiC single crystal according to Item 11.
前記種結晶は、主成長軸方向に対して{0001}面の法線の傾きが1°未満であるオンセット基板である請求項3又は4に記載のSiC単結晶の製造方法。   5. The method for producing an SiC single crystal according to claim 3, wherein the seed crystal is an onset substrate having an inclination of a normal line of a {0001} plane with respect to a main growth axis direction of less than 1 °. 前記第1成長工程は、
前記種結晶を坩堝の中心軸に対して対称の位置に配置し、
成長面近傍の前記温度分布を前記坩堝の中心軸に対して対称化させ、かつ、
前記種結晶の中心部の温度が前記種結晶の周辺部の温度より低くなる状態で、前記種結晶の表面に前記単結晶を成長させるものであり、
前記第2成長工程は、
前記中心部と前記周辺部の温度差を小さくし、又は、
前記中心部の温度が前記周辺部の温度より高くなる状態で、前記単結晶をさらに成長させるものである
請求項13に記載のSiC単結晶の製造方法。
The first growth step includes
Placing the seed crystal in a symmetrical position with respect to the central axis of the crucible;
Symmetrizing the temperature distribution near the growth surface with respect to the central axis of the crucible, and
The single crystal is grown on the surface of the seed crystal in a state where the temperature of the center part of the seed crystal is lower than the temperature of the peripheral part of the seed crystal,
The second growth step includes
Reduce the temperature difference between the central part and the peripheral part, or
The method for producing a SiC single crystal according to claim 13, wherein the single crystal is further grown in a state where the temperature of the central portion is higher than the temperature of the peripheral portion.
(イ)前記第1成長工程において、前記種結晶を固定するための台座の裏面に、中央部にザグリがある放熱制御部材(A)を挿入し、前記第2成長工程において、前記放熱制御部材(A)を周辺部にザグリがある放熱制御部材(B)に交換することにより、前記温度分布を反転させ、又は、
(ロ)前記第1成長工程において、前記種結晶を固定するための台座の裏面に、中央部にザグリがある放熱制御部材を挿入し、前記第2成長工程において前記放熱制御部材を取り除くことにより、前記温度分布を均一化させる
請求項14に記載のSiC単結晶の製造方法。
(A) In the first growth step, a heat dissipation control member (A) having a counterbore in the center is inserted into the back surface of the pedestal for fixing the seed crystal. In the second growth step, the heat dissipation control member Replacing the temperature distribution by replacing (A) with a heat dissipation control member (B) having counterbore in the periphery, or
(B) In the first growth step, by inserting a heat dissipation control member having a counterbore in the center on the back surface of the pedestal for fixing the seed crystal, and removing the heat dissipation control member in the second growth step. The method for producing an SiC single crystal according to claim 14, wherein the temperature distribution is made uniform.
(イ)前記第1工程において、前記種結晶と原料ガス供給源との間に、前記種結晶の中央部を覆う遮蔽板(A)を配置し、前記第2工程において、前記遮蔽板(A)を前記種結晶の周辺部を覆う遮蔽板(B)に交換することにより、前記温度分布を反転させ、又は、
(ロ)前記第1工程において、前記種結晶と前記原料ガス供給源との間に、前記種結晶の中央部を覆う遮蔽板(A)を配置し、前記第2工程において、前記遮蔽板(A)を前記種結晶の全面を覆う遮蔽板(C)に交換することにより、前記温度分布を均一化させる
請求項14に記載のSiC単結晶の製造方法。
(A) In the first step, a shielding plate (A) that covers the central portion of the seed crystal is disposed between the seed crystal and the source gas supply source, and in the second step, the shielding plate (A ) Is replaced with a shielding plate (B) that covers the periphery of the seed crystal, or the temperature distribution is reversed, or
(B) In the first step, a shielding plate (A) that covers the central portion of the seed crystal is disposed between the seed crystal and the source gas supply source, and in the second step, the shielding plate ( The method for producing an SiC single crystal according to claim 14, wherein the temperature distribution is made uniform by exchanging A) with a shielding plate (C) covering the entire surface of the seed crystal.
前記第1成長工程は、
前記種結晶の中央部の原料ガス濃度が前記種結晶の周辺部の原料ガス濃度より高くなる状態で、前記種結晶の表面に前記単結晶を成長させるものであり、
前記第2成長工程は、
前記中央部と前記周辺部の原料ガス濃度の差を小さくし、又は、
前記中央部の原料ガス濃度が前記周辺部の原料ガス濃度より低くなる状態で、前記単結晶をさらに成長させるものである
請求項13に記載のSiC単結晶の製造方法。
The first growth step includes
The single crystal is grown on the surface of the seed crystal in a state where the source gas concentration at the center of the seed crystal is higher than the source gas concentration at the periphery of the seed crystal,
The second growth step includes
Reduce the difference in the concentration of the source gas between the central portion and the peripheral portion, or
The method for producing an SiC single crystal according to claim 13, wherein the single crystal is further grown in a state where the concentration of the source gas in the central portion is lower than the concentration of the source gas in the peripheral portion.
(イ)前記第1成長工程において、前記種結晶の中央部に原料ガスを供給するためのノズル(A)を用いて前記種結晶の中央部に前記原料ガスを集中させ、前記第2成長工程において、前記ノズル(A)を前記種結晶の周辺部に前記原料ガスを供給するためのノズル(B)に交換し、前記ノズル(B)を用いて前記種結晶の周辺部に原料ガスを集中させることにより、前記原料ガス濃度分布を反転させ、又は、
(ロ)前記第1成長工程において、ノズルを用いて前記種結晶の中心部に原料ガスを集中させ、前記第2成長工程において、前記ノズルを取り外すことにより、前記原料ガス濃度分布を均一化させる
請求項17に記載のSiC単結晶の製造方法。
(A) In the first growth step, the source gas is concentrated in the central portion of the seed crystal using a nozzle (A) for supplying the source gas to the central portion of the seed crystal, and the second growth step. The nozzle (A) is replaced with a nozzle (B) for supplying the source gas to the periphery of the seed crystal, and the source gas is concentrated on the periphery of the seed crystal using the nozzle (B). By reversing the source gas concentration distribution, or
(B) In the first growth step, the source gas is concentrated at the center of the seed crystal using a nozzle, and in the second growth step, the nozzle is removed to make the source gas concentration distribution uniform. The manufacturing method of the SiC single crystal of Claim 17.
前記ファセット領域は、{1−100}面ファセット領域である請求項2に記載のSiC単結晶の製造方法。   The method for producing an SiC single crystal according to claim 2, wherein the facet region is a {1-100} facet region. 前記種結晶は、主成長軸方向に対して{1−100}面の法線の傾きが1〜15°の範囲にあるオフセット基板である請求項19に記載のSiC単結晶の製造方法。   20. The method for producing a SiC single crystal according to claim 19, wherein the seed crystal is an offset substrate having an inclination of a normal of a {1-100} plane with respect to a main growth axis direction in a range of 1 to 15 °. 前記第1成長工程は、
前記種結晶を坩堝の中心軸に対して対称の位置に配置し、
成長面近傍の前記温度分布を前記坩堝の中心軸に対して非対称化させ、かつ、
前記種結晶の前記オフセット方向上流側の温度がオフセット方向下流側の温度より低くなる状態で、前記種結晶の表面に前記単結晶を成長させるものであり、
前記第2成長工程は、
前記成長面近傍の温度分布を前記坩堝の中心軸に対して対称化させ、又は、
前記オフセット方向上流側の温度が前記オフセット方向下流側の温度より高くなる状態で、前記単結晶をさらに成長させるものである
請求項20に記載のSiC単結晶の製造方法。
The first growth step includes
Placing the seed crystal in a symmetrical position with respect to the central axis of the crucible;
Making the temperature distribution near the growth surface asymmetric with respect to the central axis of the crucible, and
In the state where the temperature upstream of the offset direction of the seed crystal is lower than the temperature downstream of the offset direction, the single crystal is grown on the surface of the seed crystal,
The second growth step includes
Making the temperature distribution near the growth surface symmetric with respect to the central axis of the crucible, or
The method for producing a SiC single crystal according to claim 20, wherein the single crystal is further grown in a state where the temperature on the upstream side in the offset direction is higher than the temperature on the downstream side in the offset direction.
前記第1成長工程は、
前記種結晶を坩堝の中心軸に対して非対称の位置に配置し、
成長面近傍の前記温度分布を前記坩堝の中心軸に対して対称化させ、かつ、
前記種結晶の前記オフセット方向上流側の温度がオフセット方向下流側の温度より低くなる状態で、前記種結晶の表面に前記単結晶を成長させるものであり、
前記第2成長工程は、
前記成長面近傍の温度分布が前記種結晶の中心軸に対して、より対称となる位置に前記単結晶を移動させ、又は、
前記オフセット方向上流側の温度が前記オフセット方向下流側の温度より高くなる位置に前記単結晶を移動させた状態で、前記単結晶をさらに成長させるものである
請求項20に記載のSiC単結晶の製造方法。
The first growth step includes
Placing the seed crystal in an asymmetric position with respect to the central axis of the crucible;
Symmetrizing the temperature distribution near the growth surface with respect to the central axis of the crucible, and
In the state where the temperature upstream of the offset direction of the seed crystal is lower than the temperature downstream of the offset direction, the single crystal is grown on the surface of the seed crystal,
The second growth step includes
Moving the single crystal to a position where the temperature distribution in the vicinity of the growth surface is more symmetric with respect to the central axis of the seed crystal, or
21. The SiC single crystal according to claim 20, wherein the single crystal is further grown in a state where the single crystal is moved to a position where the temperature on the upstream side in the offset direction is higher than the temperature on the downstream side in the offset direction. Production method.
前記第1成長工程は、
前記成長面近傍における原料ガス濃度分布を前記坩堝の中心軸に対して非対称化させ、かつ、
前記オフセット方向上流側の原料ガス濃度がオフセット方向下流側の原料ガス濃度より高くなる状態で、前記種結晶の表面に前記単結晶を成長させるものであり、
前記第2成長工程は、
前記原料ガス濃度分布を前記坩堝の中心軸に対して対称化させ、又は、
前記オフセット方向上流側の原料ガス濃度が前記オフセット方向下流側の原料ガス濃度より低くなる状態で、前記単結晶をさらに成長させるものである
請求項20に記載のSiC単結晶の製造方法。
The first growth step includes
Making the source gas concentration distribution in the vicinity of the growth surface asymmetric with respect to the central axis of the crucible, and
In the state where the source gas concentration upstream of the offset direction is higher than the source gas concentration downstream of the offset direction, the single crystal is grown on the surface of the seed crystal,
The second growth step includes
Symmetrizing the source gas concentration distribution with respect to the central axis of the crucible, or
21. The method for producing a SiC single crystal according to claim 20, wherein the single crystal is further grown in a state where the source gas concentration upstream of the offset direction is lower than the source gas concentration downstream of the offset direction.
前記種結晶は、主成長軸方向に対して{1−100}面の法線の傾きが1°未満であるオンセット基板である請求項19に記載のSiC単結晶の製造方法。   20. The method for producing an SiC single crystal according to claim 19, wherein the seed crystal is an onset substrate in which a normal to the {1-100} plane is less than 1 ° with respect to a main growth axis direction. 前記第1成長工程は、
前記種結晶を坩堝の中心軸に対して対称の位置に配置し、
成長面近傍の前記温度分布を前記坩堝の中心軸に対して対称化させ、かつ、
前記種結晶の中央部の温度が前記種結晶の周辺部の温度より低くなる状態で、前記種結晶の表面に前記単結晶を成長させるものであり、
前記第2成長工程は、
前記中央部と前記周辺部の温度差を小さくし、又は、
前記中央部の温度が前記周辺部の温度より高くなる状態で、前記単結晶をさらに成長させるものである
請求項24に記載のSiC単結晶の製造方法。
The first growth step includes
Placing the seed crystal in a symmetrical position with respect to the central axis of the crucible;
Symmetrizing the temperature distribution near the growth surface with respect to the central axis of the crucible, and
The single crystal is grown on the surface of the seed crystal in a state where the temperature of the central part of the seed crystal is lower than the temperature of the peripheral part of the seed crystal,
The second growth step includes
Reduce the temperature difference between the central part and the peripheral part, or
The method for producing a SiC single crystal according to claim 24, wherein the single crystal is further grown in a state where the temperature of the central portion is higher than the temperature of the peripheral portion.
前記第1成長工程は、
前記種結晶の中央部の原料ガス濃度が前記種結晶の周辺部の原料ガス濃度より高くなる状態で、前記種結晶の表面に前記単結晶を成長させるものであり、
前記第2成長工程は、
前記中央部と前記周辺部の原料ガス濃度の差を小さくし、又は、
前記中央部の原料ガス濃度が前記周辺部の原料ガス濃度より低くなる状態で、前記単結晶をさらに成長させるものである
請求項24に記載のSiC単結晶の製造方法。
The first growth step includes
The single crystal is grown on the surface of the seed crystal in a state where the source gas concentration at the center of the seed crystal is higher than the source gas concentration at the periphery of the seed crystal,
The second growth step includes
Reduce the difference in the concentration of the source gas between the central portion and the peripheral portion, or
The method for producing an SiC single crystal according to claim 24, wherein the single crystal is further grown in a state where the concentration of the source gas in the central portion is lower than the concentration of the source gas in the peripheral portion.
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