(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023177664
(43)【公開日】2023-12-14
(54)【発明の名称】ＳｉＣ基板及びＳｉＣインゴット
(51)【国際特許分類】
C30B 29/36 20060101AFI20231207BHJP
【ＦＩ】
C30B29/36 A
【審査請求】有
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022090456
(22)【出願日】2022-06-02
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2022-12-06
(71)【出願人】
【識別番号】000002004
【氏名又は名称】株式会社レゾナック・ホールディングス
(74)【代理人】
【識別番号】100141139
【弁理士】
【氏名又は名称】及川 周
(74)【代理人】
【識別番号】100163496
【弁理士】
【氏名又は名称】荒 則彦
(74)【代理人】
【識別番号】100134359
【弁理士】
【氏名又は名称】勝俣 智夫
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 正人
(72)【発明者】
【氏名】周防 裕政
【テーマコード（参考）】
4G077
【Ｆターム（参考）】
4G077AA02
4G077AB06
4G077BE08
4G077DA02
4G077FG13
4G077FG20
4G077HA06
(57)【要約】
【課題】レーザー加工時に加工しやすい、ＳｉＣ基板及びＳｉＣインゴットを提供することを目的とする。
【解決手段】本実施形態にかかるＳｉＣ基板は、外周端から５ｍｍ内側の境界より内側に入った領域にあり、中心及び前記中心から［１１－２０］方向又は［－１－１２０］方向に１０ｍｍずつ離れた複数の測定点を含む複数の第１測定点と、外周端から１ｍｍ内側で、中心から［１１－２０］方向と中心から［－１－１２０］方向とのそれぞれにある２つの第２測定点と、の抵抗率を測定した際に、前記複数の第１測定点と前記２つの第２測定点のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差が、２ｍΩ・ｃｍ以下である。
【選択図】図１
【解決手段】本実施形態にかかるＳｉＣ基板は、外周端から５ｍｍ内側の境界より内側に入った領域にあり、中心及び前記中心から［１１－２０］方向又は［－１－１２０］方向に１０ｍｍずつ離れた複数の測定点を含む複数の第１測定点と、外周端から１ｍｍ内側で、中心から［１１－２０］方向と中心から［－１－１２０］方向とのそれぞれにある２つの第２測定点と、の抵抗率を測定した際に、前記複数の第１測定点と前記２つの第２測定点のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差が、２ｍΩ・ｃｍ以下である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
外周端から５ｍｍ内側の境界より内側に入った領域にあり、中心及び前記中心から［１１－２０］方向又は［－１－１２０］方向に１０ｍｍずつ離れた複数の測定点を含む複数の第１測定点と、
外周端から１ｍｍ内側で、中心から［１１－２０］方向と中心から［－１－１２０］方向とのそれぞれにある２つの第２測定点と、の抵抗率を測定した際に、
前記複数の第１測定点と前記２つの第２測定点のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差が、２ｍΩ・ｃｍ以下である、ＳｉＣ基板。
外周端から１ｍｍ内側で、中心から［１１－２０］方向と中心から［－１－１２０］方向とのそれぞれにある２つの第２測定点と、の抵抗率を測定した際に、
前記複数の第１測定点と前記２つの第２測定点のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差が、２ｍΩ・ｃｍ以下である、ＳｉＣ基板。
【請求項2】
前記複数の第１測定点と前記２つの第２測定点のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差が、１ｍΩ・ｃｍ以下である、請求項１に記載のＳｉＣ基板。
【請求項3】
前記複数の第１測定点と前記２つの第２測定点のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差が、０．５ｍΩ・ｃｍ以下である、請求項２に記載のＳｉＣ基板。
【請求項4】
外周端から５ｍｍ内側の境界より内側に入った領域にあり、前記複数の第１測定点のそれぞれから［１－１００］方向又は［－１１００］方向に１０ｍｍずつ離れた複数の第３測定点と、
外周端から１ｍｍ内側で、中心から［１－１００］方向と中心から［－１１００］方向とのそれぞれにある２つの第４測定点と、の抵抗率をさらに測定した際に、
前記複数の第１測定点、前記２つの第２測定点、前記複数の第３測定点及び前記２つの第４測定点のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差が、２ｍΩ・ｃｍ以下である、請求項１に記載のＳｉＣ基板。
外周端から１ｍｍ内側で、中心から［１－１００］方向と中心から［－１１００］方向とのそれぞれにある２つの第４測定点と、の抵抗率をさらに測定した際に、
前記複数の第１測定点、前記２つの第２測定点、前記複数の第３測定点及び前記２つの第４測定点のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差が、２ｍΩ・ｃｍ以下である、請求項１に記載のＳｉＣ基板。
【請求項5】
任意の２つの測定点の最大抵抗率と最小抵抗率との差が、２ｍΩ・ｃｍ以下である、請求項１に記載のＳｉＣ基板。
【請求項6】
直径が１４９ｍｍ以上である、請求項１に記載のＳｉＣ基板。
【請求項7】
直径が１９９ｍｍ以上である、請求項６に記載のＳｉＣ基板。
【請求項8】
前記複数の第１測定点及び前記２つの第２測定点の抵抗率が、２０ｍΩ・ｃｍ以上である、請求項１に記載のＳｉＣ基板。
【請求項9】
前記複数の第１測定点及び前記２つの第２測定点の抵抗率が、２３ｍΩ・ｃｍ以上である、請求項８に記載のＳｉＣ基板。
【請求項10】
前記複数の第１測定点及び前記２つの第２測定点の抵抗率が、２０ｍΩ・ｃｍ以下である、請求項１に記載のＳｉＣ基板。
【請求項11】
前記複数の第１測定点及び前記２つの第２測定点の抵抗率が、１７ｍΩ・ｃｍ以下である、請求項１０に記載のＳｉＣ基板。
【請求項12】
ＳｉＣ基板を切り出し、その切断面の抵抗率を測定した際に、
外周端から５ｍｍ内側の境界より内側に入った領域にあり、中心及び前記中心から［１１－２０］方向又は［－１－１２０］方向に１０ｍｍずつ離れた複数の測定点を含む複数の第１測定点と、
外周端から１ｍｍ内側で、中心から［１１－２０］方向と中心から［－１－１２０］方向とのそれぞれにある２つの第２測定点と、のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差が、２ｍΩ・ｃｍ以下である、ＳｉＣインゴット。
外周端から５ｍｍ内側の境界より内側に入った領域にあり、中心及び前記中心から［１１－２０］方向又は［－１－１２０］方向に１０ｍｍずつ離れた複数の測定点を含む複数の第１測定点と、
外周端から１ｍｍ内側で、中心から［１１－２０］方向と中心から［－１－１２０］方向とのそれぞれにある２つの第２測定点と、のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差が、２ｍΩ・ｃｍ以下である、ＳｉＣインゴット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ＳｉＣ基板及びＳｉＣインゴットに関する。
【背景技術】
【0002】
炭化珪素（ＳｉＣ）は、シリコン（Ｓｉ）に比べて絶縁破壊電界が１桁大きく、バンドギャップが３倍大きい。また、炭化珪素（ＳｉＣ）は、シリコン（Ｓｉ）に比べて熱伝導率が３倍程度高い等の特性を有する。そのため炭化珪素（ＳｉＣ）は、パワーデバイス、高周波デバイス、高温動作デバイス等への応用が期待されている。このため、近年、上記のような半導体デバイスにＳｉＣエピタキシャルウェハが用いられるようになっている。
【0003】
ＳｉＣエピタキシャルウェハは、ＳｉＣ基板の表面にＳｉＣエピタキシャル層を積層することで得られる。以下、ＳｉＣエピタキシャル層を積層前の基板をＳｉＣ基板と称し、ＳｉＣエピタキシャル層を積層後の基板をＳｉＣエピタキシャルウェハと称する。ＳｉＣ基板は、ＳｉＣインゴットから切り出される。
【0004】
特許文献１及び特許文献２には、デバイスの特性バラツキを低減するために、ＳｉＣ基板に対するドーピング量を均一にし、ＳｉＣ基板の抵抗率の均一性を高めることが記載されている。特許文献１は、ファセット領域が形成されないようにＳｉＣ単結晶を成長させることで、ＳｉＣ基板へのドーピング量の均一性を高めている。特許文献２は、この逆で、基板の測定可能な全領域をファセット化することで、ＳｉＣ基板へのドーピング量の均一性を高めている。また特許文献３には、ウェハ端から５ｍｍ内側の領域における体積抵抗率が均一なＳｉＣ単結晶インゴットの製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第５２６０６０６号公報
【特許文献2】特許第５４５３８９９号公報
【特許文献3】特許第４９２６５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
近年、ＳｉＣ単結晶をレーザーで加工することが行われている。例えば、レーザーでＳｉＣ単結晶にクラックを入れることで、ＳｉＣ単結晶を分割できる。例えば、ＳｉＣインゴットからＳｉＣ基板を切り出す際、ＳｉＣ基板からさらに薄い基板を切り出す際、ＳｉＣ基板をチップ化する際に、レーザー加工が用いられている。レーザー加工は、ワイヤーソーを用いた加工より切削損失が少ないという利点を有するが、切断面の粗さが粗くなる場合や予期せぬ割れが生じる場合がある。
【0007】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、レーザー加工時に加工しやすい、ＳｉＣ基板及びＳｉＣインゴットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、デバイスの取得領域外であるＳｉＣ基板の外周端の加工しやすさが、加工の成功率に大きく寄与することを見出した。これまで、特許文献１～３のように、デバイスの特性バラツキを低減するために、デバイス取得領域内の抵抗率分布を制御することは行われていたが、デバイス取得領域外も含めた抵抗率分布の制御は行われていない。デバイス取得領域外とは、例えばＳｉＣ基板の外周端から５ｍｍまでの領域、３ｍｍまでの領域、などである。
【0009】
例えば、特許文献１及び２に記載のように、ファセットの位置を制御するだけでは、昇華法における結晶成長時において、内側領域と外周領域とにおけるドーパント濃度のバラツキを十分小さくすることはできず、デバイス取得領域外の抵抗率分布を均一化することができない。これは、デバイス取得領域外まで含めた成長条件を制御していないためである。デバイス取得領域内のドーパント濃度を均一にするための条件最適化を行ったとしても、成長表面の最外周部の成長条件は、基本的に内周部の条件と異なり、成長条件に不均一性を与えないと、デバイス取得領域外も含めた均一化は達成できない。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
【0010】
（１）第１の態様にかかるＳｉＣ基板は、外周端から５ｍｍ内側の境界より内側に入った領域にあり、中心及び前記中心から［１１－２０］方向又は［－１－１２０］方向に１０ｍｍずつ離れた複数の測定点を含む複数の第１測定点と、外周端から１ｍｍ内側で、中心から［１１－２０］方向と中心から［－１－１２０］方向とのそれぞれにある２つの第２測定点と、の抵抗率を測定した際に、前記複数の第１測定点と前記２つの第２測定点のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差が、２ｍΩ・ｃｍ以下である。
【0011】
（２）上記態様にかかるＳｉＣ基板は、前記複数の第１測定点と前記２つの第２測定点のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差が、１ｍΩ・ｃｍ以下でもよい。
【0012】
（３）上記態様にかかるＳｉＣ基板は、前記複数の第１測定点と前記２つの第２測定点のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差が、０．５ｍΩ・ｃｍ以下でもよい。
【0013】
（４）上記態様にかかるＳｉＣ基板において、外周端から５ｍｍ内側の境界より内側に入った領域にあり、前記複数の第１測定点のそれぞれから［１－１００］方向又は［－１１００］方向に１０ｍｍずつ離れた複数の第３測定点と、外周端から１ｍｍ内側で、中心から［１－１００］方向と中心から［－１１００］方向とのそれぞれにある２つの第４測定点と、の抵抗率をさらに測定した際に、前記複数の第１測定点、前記２つの第２測定点、前記複数の第３測定点及び前記２つの第４測定点のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差が、２ｍΩ・ｃｍ以下でもよい。
【0014】
（５）上記態様にかかるＳｉＣ基板において、任意の２つの測定点の最大抵抗率と最小抵抗率との差が、２ｍΩ・ｃｍ以下でもよい。
【0015】
（６）上記態様にかかるＳｉＣ基板は、直径が１４９ｍｍ以上でもよい。
【0016】
（７）上記態様にかかるＳｉＣ基板は、直径が１９９ｍｍ以上でもよい。
【0017】
（８）上記態様にかかるＳｉＣ基板は、前記複数の第１測定点及び前記２つの第２測定点の抵抗率が、２０ｍΩ・ｃｍ以上でもよい。
【0018】
（９）上記態様にかかるＳｉＣ基板は、前記複数の第１測定点及び前記２つの第２測定点の抵抗率が、２３ｍΩ・ｃｍ以上でもよい。
【0019】
（１０）上記態様にかかるＳｉＣ基板は、前記複数の第１測定点及び前記２つの第２測定点の抵抗率が、２０ｍΩ・ｃｍ以下でもよい。
【0020】
（１１）上記態様にかかるＳｉＣ基板は、前記複数の第１測定点及び前記２つの第２測定点の抵抗率が、１７ｍΩ・ｃｍ以下でもよい。
【0021】
（１２）第２の態様にかかるＳｉＣインゴットは、ＳｉＣ基板を切り出し、その切断面の抵抗率を測定した際に、外周端から５ｍｍ内側の境界より内側に入った領域にあり、中心及び前記中心から［１１－２０］方向又は［－１－１２０］方向に１０ｍｍずつ離れた複数の測定点を含む複数の第１測定点と、外周端から１ｍｍ内側で、中心から［１１－２０］方向と中心から［－１－１２０］方向とのそれぞれにある２つの第２測定点と、のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差が、２ｍΩ・ｃｍ以下である。
【発明の効果】
【0022】
上記態様にかかるＳｉＣ基板及びＳｉＣインゴットは、レーザー加工時に加工しやすい。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本実施形態に係るＳｉＣ基板の平面図である。
【図2】第２測定点と測定スポットとの関係を示す図である。
【図3】ＳｉＣ基板の抵抗率とＳｉＣ基板にクラックを入れるのに必要なレーザーの出力の関係を示すグラフである。
【図4】本実施形態に係るＳｉＣ基板の別の例の平面図である。
【図5】ＳｉＣインゴットの製造装置の一例である昇華法を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、本実施形態にかかるＳｉＣ基板等について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、本実施形態の特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材質、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【0025】
図１は、本実施形態に係るＳｉＣ基板１０の平面図である。ＳｉＣ基板１０は、例えば、ｎ型ＳｉＣからなる。ＳｉＣ基板１０のポリタイプは、特に問わず、２Ｈ、３Ｃ、４Ｈ、６Ｈのいずれでもよい。ＳｉＣ基板１０は、例えば、４Ｈ－ＳｉＣである。
【0026】
ＳｉＣ基板１０の平面視形状は略円形である。ＳｉＣ基板１０は、結晶軸の方向を把握するためのオリエンテーションフラットＯＦもしくはノッチを有してもよい。ＳｉＣ基板１０の直径は、例えば、１４９ｍｍ以上であり、好ましくは１９９ｍｍ以上である。ＳｉＣ基板１０の直径が大きいほど、レーザー加工で安定な切断が難しいため、本実施形態の構成を満たすＳｉＣ基板１０は、直径が大きいほど有用性が高い。
【0027】
本実施形態に係るＳｉＣ基板１０は、複数の第１測定点１と２つの第２測定点２のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差が、２ｍΩ・ｃｍ以下である。
【0028】
第１測定点１はいずれも、第１領域５内にある。第１測定点１は、中心１Ａと、中心１Ａから［１１－２０］方向又は［－１－１２０］方向に１０ｍｍずつ離れた複数の測定点１Ｂと、を含む。中心１Ａと、隣の測定点１Ｂとの距離Ｌは、１０ｍｍである。隣接する測定点１Ｂ間の距離Ｌも、１０ｍｍである。第１領域５は、ＳｉＣ基板１０の外周端８から５ｍｍ内側の境界７より内側に入った領域である。第１測定点１は、境界７上には設置されない。第１領域５は、チップ化する際の有効領域内である。第１領域５から切り出されたチップは、デバイスに使用可能である。
【0029】
第２測定点２はいずれも、第２領域６内にある。第２測定点２は、外周端８から１ｍｍ内側で、中心１Ａから［１１－２０］方向と中心１Ａから［－１－１２０］方向とのそれぞれにある２つの点である。第２領域６は、外周端８から５ｍｍ内側の境界７より外側の領域である。第２領域６は、チップ化する際の有効領域外である。第２領域６は、外周端８の近傍であり、様々なパラメータがばらつきやすい。そのため、第２領域６から切り出されたチップは、一般に、デバイスに使用されない。第２領域６は、エッジエクスクルージョン領域ともいう。
【0030】
抵抗率は、渦電流法で測定できる。渦電流法は、非接触の抵抗測定方法である。抵抗率は、例えば、ナプソン社製の手動式非接触抵抗測定器で測定できる。渦電流法を用いた装置の測定スポット径は、一般に５ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。
【0031】
第１測定点１を測定する場合は、測定スポットの中心に第１測定点１を配置して測定する。第２測定点２を測定する場合は、測定スポットがＳｉＣ基板１０からはみ出さないようにして測定する。
【0032】
図２は、第２測定点２と測定スポットＳｐとの関係を示す図である。第２測定点２は、外周端８から１ｍｍ内側にある。第２測定点２の中心に測定スポットＳｐの中心を配置すると、直径が５ｍｍ以上１５ｍｍ以下である測定スポットＳｐの一部はＳｉＣ基板１０の外に露出する。この場合、正確な測定ができない。そのため、測定スポットＳｐ内に第２測定点２が入るという条件を満たす範囲で、測定スポットＳｐの一部がＳｉＣ基板１０からはみ出さないように、測定スポットＳｐを内側に向かってシフトさせる。第２測定点２の抵抗率測定は、測定スポットＳｐをシフトさせる等の処理が必要であり、一般に測定されていない。
【0033】
複数の第１測定点１と２つの第２測定点２のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差が、２ｍΩ・ｃｍ以下であると、レーザー加工で切断した切断面の表面粗さが粗くなることや予期せぬ割れが生じることを抑制できる。ここで、ＳｉＣ基板１０の切断は、ＳｉＣ基板１０のチップ化、ＳｉＣ基板１０からさらに薄い基板を切り出す場合が対応する。
【0034】
図３は、ＳｉＣ基板１０の抵抗率とＳｉＣ基板１０にクラックを入れるのに必要なレーザーの出力の関係を示すグラフである。図３に示すように、ＳｉＣ基板１０の抵抗率が低くなるほど、クラックを入れるために必要なレーザーの出力が高くなる。図３に示すように、複数の第１測定点１と２つの第２測定点２のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差が、２ｍΩ・ｃｍ以下であれば、一定のレーザー出力で、ＳｉＣ基板１０全面に均一にクラックを入れることができる。レーザーの出力が切断中に変動しないことで、切断面の表面粗さが粗くなることや予期せぬ割れが生じることを抑制できる。
【0035】
複数の第１測定点１と２つの第２測定点２のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差は、１ｍΩ・ｃｍ以下であることが好ましく、０．５ｍΩ・ｃｍ以下であることがより好ましい。最大抵抗率と最小抵抗率との差が小さいほど、切断面に問題が生じる可能性を下げることができ、レーザー加工の成功率が高まる。
【0036】
また図３に示すように、ＳｉＣ基板１０の抵抗率が高いほど、クラックを入れるために必要なレーザーの出力を小さくできる。そのため、複数の第１測定点１と２つの第２測定点２の抵抗率は、いずれも２０ｍΩ・ｃｍ以上であることが好ましく、２３ｍΩ・ｃｍ以上であることがより好ましい。
【0037】
またデバイスの観点からは、ＳｉＣ基板１０の抵抗率が低いほど、デバイス動作時の抵抗が低くなり、消費電力の削減につながる。そのため、複数の第１測定点１と２つの第２測定点２の抵抗率は、いずれも２０ｍΩ・ｃｍ以下であることが好ましく、１７ｍΩ・ｃｍ以下であることがより好ましい。前述したようにこの場合、切断時のレーザー出力は高くする必要があり、切断の観点からは負荷が高くなるが、その分、高効率なデバイスを実現できる。
【0038】
図４は、本実施形態に係るＳｉＣ基板１０の別の例の平面図である。本実施形態に係るＳｉＣ基板１０は、複数の第１測定点１と２つの第２測定点２と複数の第３測定点３及び２つの第４測定点４のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差が、２ｍΩ・ｃｍ以下でもよい。またこれらの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差は、１ｍΩ・ｃｍ以下であることが好ましく、０．５ｍΩ・ｃｍ以下であることがより好ましい。
【0039】
第３測定点３はいずれも、第１領域５内にある。第３測定点３は、複数の第１測定点１のそれぞれから［１－１００］方向又は［－１１００］方向に１０ｍｍずつ離れた点である。第１測定点１と隣の第３測定点３との距離は、１０ｍｍである。隣接する第３測定点３間の距離も１０ｍｍである。第４測定点４はいずれも、第２領域６内にある。第４測定点４は、外周端８から１ｍｍ内側で、中心１Ａから［１－１００］方向と中心１Ａから［－１１００］方向とのそれぞれにある２つの点である。
【0040】
第３測定点３の抵抗率を測定する場合は、測定スポットの中心に第３測定点３を配置して測定する。第４測定点４の抵抗率を測定する場合は、第２測定点２の測定と同様に、測定スポットＳｐがＳｉＣ基板１０からはみ出さないようにして測定する。
【0041】
また本実施形態に係るＳｉＣ基板１０は、任意の２つの測定点の最大抵抗率と最小抵抗率との差が、２ｍΩ・ｃｍ以下であることが好ましく、１ｍΩ・ｃｍ以下であることがより好ましく、０．５ｍΩ・ｃｍ以下であることがさらに好ましい。
【0042】
次いで、本実施形態に係るＳｉＣ基板１０の製造方法の一例について説明する。ＳｉＣ基板１０は、ＳｉＣインゴットをスライスして得られる。ＳｉＣインゴットは、例えば、昇華法によって得られる。ＳｉＣインゴットの成長条件を制御することで、本実施形態に係るＳｉＣ基板１０を作製できる。
【0043】
図５は、ＳｉＣインゴットの製造装置３０の一例である昇華法を説明するための模式図である。図５において台座３２の表面と直交する方向をｚ方向、ｚ方向と直交する一方向をｘ方向、ｚ方向及びｘ方向と直交する方向をｙ方向とする。
【0044】
昇華法は、黒鉛製の坩堝３１内に配置した台座３２にＳｉＣ単結晶からなる種結晶３３を配置し、坩堝３１を加熱することで坩堝３１内の原料粉末３４から昇華した昇華ガスを種結晶３３に供給し、種結晶３３をより大きなＳｉＣインゴット３５へ成長させる方法である。種結晶３３は、例えば、［１１－２０］方向に対して４度のオフセット角を有するＳｉＣ単結晶であり、Ｃ面を成長面として台座３２に設置される。坩堝３１の加熱は、例えば、コイル３６で行う。坩堝３１の周囲には、例えば、断熱材を配置してもよい。
【0045】
また坩堝３１内に、台座３２から坩堝３１の内側壁に向かって拡径するテーパー部材３７を配置してもよい。テーパー部材３７を用いることで、結晶成長する単結晶の径を拡大することができる。拡径しながら結晶成長を行うことで、ファセットと呼ばれる高窒素濃度領域を、ＳｉＣインゴット３５からＳｉＣ基板１０を取得する際の有効領域外に配置することができる。
【0046】
ＳｉＣインゴット３５のｘｙ方向の外周部は、成長形状が乱れやすい。坩堝３１等の他の部材からの外乱を受けやすいためである。ＳｉＣインゴット３５のｘｙ方向の外周部は、成長速度や成長面温度も不均一になりやすい。ここで、ＳｉＣインゴット３５の成長条件によって、ＳｉＣインゴット３５の外周部の状態は異なる。そのため、本実施形態に係るＳｉＣ基板１０は、ＳｉＣインゴット３５の作製、ＳｉＣ基板１０の切り出し、ＳｉＣ基板１０の測定、測定結果のフィードバックという処理を複数回繰り返し、ＳｉＣインゴット３５の成長条件を変更することで作製できる。フィードバックする際に測定するのは、ＳｉＣ基板１０の抵抗率であり、従来であればほとんど測定されなかった外周端８から１ｍｍ内側の第２測定点２を必ず測定する。
【0047】
例えば、ある条件で作製したＳｉＣインゴット３５から切り出されたＳｉＣ基板１０において、第２測定点２の抵抗率が第１測定点１の抵抗率より高い場合は、その結果に基づき成長条件を変更する。
【0048】
例えば、外周部へのドーパントの供給量を内周部へのドーパントの供給量より高くする。例えば、坩堝３１にドーパントガスの流路を設け、坩堝３１のガス透過率を調整することで、外周部へのドーパントの供給量を内周部へのドーパントの供給量より高くできる。また例えば、テーパー部材３７に開口を設けたり、テーパー部材３７の厚みを調整することで、外周部に供給されるドーパント量を調整することもできる。
【0049】
また例えば、外周部に供給する昇華ガスのＣ／Ｓｉ比を内周部に供給する昇華ガスのＣ／Ｓｉ比より低くしてもよい。Ｃ／Ｓｉ比は、ＳｉガスとＣガスとの存在比である。例えば、原料粉末３４の加熱温度を外周と内側とで変えることで、昇華ガスのＣ／Ｓｉ比を場所によって変えることができる。例えば、加熱温度が高くなると、カーボンリッチになり、Ｃ／Ｓｉ比が高くなる。
【0050】
また例えば、ＳｉＣインゴット３５の結晶成長面の外周部の温度を内周部の温度より低くしてもよい。結晶成長面の温度は、例えば、台座３２にヒータを設置したり、断熱材を設置したりすることで変更できる。
【0051】
これに対し、ある条件で作製したＳｉＣインゴット３５から切り出されたＳｉＣ基板１０において、第２測定点２の抵抗率が第１測定点１の抵抗率より低い場合は、上記と反対の方向に、成長条件を変更する。具体的には、外周部へのドーパントの供給量を内周部へのドーパントの供給量より低くする、外周部に供給する昇華ガスのＣ／Ｓｉ比を内周部に供給する昇華ガスのＣ／Ｓｉ比より高くする、ＳｉＣインゴット３５の結晶成長面の外周部の温度を内周部の温度より高くする。
【0052】
このように、複数回のＳｉＣインゴット３５の結晶成長を繰り返し、それぞれの結果をフィードバックすることで、ＳｉＣインゴット３５の結晶成長条件を確定する。そして、確定した成長条件でＳｉＣインゴット３５を作製し、このＳｉＣインゴット３５を切断することで、本実施形態に係るＳｉＣ基板１０を作製できる。
【0053】
本実施形態に係るＳｉＣ基板１０は、複数の第１測定点１と２つの第２測定点２のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差が、２ｍΩ・ｃｍ以下である。そのため、一定のレーザー出力でＳｉＣ基板１０をレーザー加工することができる。レーザーの出力が切断中に変動しないことで、切断面の表面粗さが粗くなることや予期せぬ割れが生じることを抑制できる。
【0054】
ここまでＳｉＣ基板１０をレーザー加工する場合を例示したが、ＳｉＣインゴット３５をレーザー加工する場合も同様である。例えば、ＳｉＣインゴット３５からＳｉＣ基板１０を切り出す場合が、ＳｉＣインゴット３５をレーザー加工する場合に該当する。ＳｉＣインゴット３５の状態は、ＳｉＣインゴット３５からＳｉＣ基板１０を切り出して評価することで求められる。ＳｉＣインゴット３５の状態は、切り出されたＳｉＣ基板１０の切断面を評価することで求められる。どこを切断面とするかは、取得したい基板の種類によるが、例えば（０００１）平面から［１１－２０］方向に対して４°傾けた面である。狙いのＳｉＣ基板の厚さは例えば４００μｍ等である。
【0055】
ＳｉＣインゴット３５をレーザー加工する場合は、ＳｉＣ基板１０を切り出し、その切断面を評価した際に、複数の第１測定点１と２つの第２測定点２のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差が、２ｍΩ・ｃｍ以下であることが好ましい。このことは、切断面の抵抗率を測定することで確認できる。切断面の抵抗率を測定した際に、複数の第１測定点と、２つの第２測定点と、のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差が、２ｍΩ・ｃｍ以下であれば、切断箇所が上記の条件を満たしていたことになり、レーザー加工時に切断面の表面粗さが粗くなることや予期せぬ割れが生じることを抑制できる。
【0056】
切断面における複数の第１測定点１と２つの第２測定点２のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差は、１ｍΩ・ｃｍ以下であることがより好ましく、０．５ｍΩ・ｃｍ以下であることがさらに好ましい。
【0057】
また切断面における複数の第１測定点１、２つの第２測定点２、複数の第３測定点及び２つの第４測定点のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差は、２ｍΩ・ｃｍ以下であることが好ましく、１ｍΩ・ｃｍ以下であることがより好ましく、０．５ｍΩ・ｃｍ以下であることがさらに好ましい。
【0058】
また切断面における任意の２点の抵抗率の差は、２ｍΩ・ｃｍ以下であることが好ましく、１ｍΩ・ｃｍ以下であることがより好ましく、０．５ｍΩ・ｃｍ以下であることがさらに好ましい。
【0059】
また切断面におけるＳｉＣインゴット３５の抵抗率は、２０ｍΩ・ｃｍ以上であることが好ましく、２３ｍΩ・ｃｍ以上であることがより好ましい。また切断面におけるＳｉＣインゴット３５の抵抗率は、２０ｍΩ・ｃｍ以下であってもよく、１７ｍΩ・ｃｍ以下であってもよい。
【0060】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【0061】
１…第１測定点、１Ａ…中心、１Ｂ…測定点、２…第２測定点、３…第３測定点、４…第４測定点、５…第１領域、６…第２領域、７…境界、８…外周端、Ｓｐ…測定スポット、３０…製造装置、３１…坩堝、３２…台座、３３…種結晶、３４…原料粉末、３５…ＳｉＣインゴット、３６…コイル、３７…テーパー部材
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【手続補正書】
【提出日】2022-09-06
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
外周端から５ｍｍ内側の境界より内側に入った領域にあり、中心及び前記中心から［１１－２０］方向又は［－１－１２０］方向に１０ｍｍずつ離れた複数の測定点を含む複数の第１測定点と、
外周端から１ｍｍ内側で、中心から［１１－２０］方向と中心から［－１－１２０］方向とのそれぞれにある２つの第２測定点と、の抵抗率を測定した際に、
前記複数の第１測定点と前記２つの第２測定点のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差が、２ｍΩ・ｃｍ以下であり、
ファセットと呼ばれる高窒素濃度領域以外の部分を含む、ＳｉＣ基板。
外周端から１ｍｍ内側で、中心から［１１－２０］方向と中心から［－１－１２０］方向とのそれぞれにある２つの第２測定点と、の抵抗率を測定した際に、
前記複数の第１測定点と前記２つの第２測定点のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差が、２ｍΩ・ｃｍ以下であり、
ファセットと呼ばれる高窒素濃度領域以外の部分を含む、ＳｉＣ基板。
【請求項2】
前記複数の第１測定点と前記２つの第２測定点のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差が、１ｍΩ・ｃｍ以下である、請求項１に記載のＳｉＣ基板。
【請求項3】
前記複数の第１測定点と前記２つの第２測定点のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差が、０．５ｍΩ・ｃｍ以下である、請求項２に記載のＳｉＣ基板。
【請求項4】
外周端から５ｍｍ内側の境界より内側に入った領域にあり、前記複数の第１測定点のそれぞれから［１－１００］方向又は［－１１００］方向に１０ｍｍずつ離れた複数の第３測定点と、
外周端から１ｍｍ内側で、中心から［１－１００］方向と中心から［－１１００］方向とのそれぞれにある２つの第４測定点と、の抵抗率をさらに測定した際に、
前記複数の第１測定点、前記２つの第２測定点、前記複数の第３測定点及び前記２つの第４測定点のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差が、２ｍΩ・ｃｍ以下である、請求項１に記載のＳｉＣ基板。
外周端から１ｍｍ内側で、中心から［１－１００］方向と中心から［－１１００］方向とのそれぞれにある２つの第４測定点と、の抵抗率をさらに測定した際に、
前記複数の第１測定点、前記２つの第２測定点、前記複数の第３測定点及び前記２つの第４測定点のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差が、２ｍΩ・ｃｍ以下である、請求項１に記載のＳｉＣ基板。
【請求項5】
任意の２つの測定点の最大抵抗率と最小抵抗率との差が、２ｍΩ・ｃｍ以下である、請求項１に記載のＳｉＣ基板。
【請求項6】
直径が１４９ｍｍ以上である、請求項１に記載のＳｉＣ基板。
【請求項7】
直径が１９９ｍｍ以上である、請求項６に記載のＳｉＣ基板。
【請求項8】
前記複数の第１測定点及び前記２つの第２測定点の抵抗率が、２０ｍΩ・ｃｍ以上である、請求項１に記載のＳｉＣ基板。
【請求項9】
前記複数の第１測定点及び前記２つの第２測定点の抵抗率が、２３ｍΩ・ｃｍ以上である、請求項８に記載のＳｉＣ基板。
【請求項10】
前記複数の第１測定点及び前記２つの第２測定点の抵抗率が、２０ｍΩ・ｃｍ以下である、請求項１に記載のＳｉＣ基板。
【請求項11】
前記複数の第１測定点及び前記２つの第２測定点の抵抗率が、１７ｍΩ・ｃｍ以下である、請求項１０に記載のＳｉＣ基板。
【請求項12】
外周端から５ｍｍ内側の境界より内側に入った領域にあり、中心及び前記中心から［１１－２０］方向又は［－１－１２０］方向に１０ｍｍずつ離れた複数の測定点を含む複数の第１測定点と、
外周端から１ｍｍ内側で、中心から［１１－２０］方向と中心から［－１－１２０］方向とのそれぞれにある２つの第２測定点と、の抵抗率を測定した際に、
前記複数の第１測定点と前記２つの第２測定点のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差が、１ｍΩ・ｃｍ以下であり、
直径が１４９ｍｍ以上である、ＳｉＣ基板。
外周端から１ｍｍ内側で、中心から［１１－２０］方向と中心から［－１－１２０］方向とのそれぞれにある２つの第２測定点と、の抵抗率を測定した際に、
前記複数の第１測定点と前記２つの第２測定点のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差が、１ｍΩ・ｃｍ以下であり、
直径が１４９ｍｍ以上である、ＳｉＣ基板。
【請求項13】
ＳｉＣ基板を切り出し、その切断面の抵抗率を測定した際に、
外周端から５ｍｍ内側の境界より内側に入った領域にあり、中心及び前記中心から［１１－２０］方向又は［－１－１２０］方向に１０ｍｍずつ離れた複数の測定点を含む複数の第１測定点と、
外周端から１ｍｍ内側で、中心から［１１－２０］方向と中心から［－１－１２０］方向とのそれぞれにある２つの第２測定点と、のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差が、２ｍΩ・ｃｍ以下であり、
ファセットと呼ばれる高窒素濃度領域以外の部分を含む、ＳｉＣインゴット。
外周端から５ｍｍ内側の境界より内側に入った領域にあり、中心及び前記中心から［１１－２０］方向又は［－１－１２０］方向に１０ｍｍずつ離れた複数の測定点を含む複数の第１測定点と、
外周端から１ｍｍ内側で、中心から［１１－２０］方向と中心から［－１－１２０］方向とのそれぞれにある２つの第２測定点と、のそれぞれの抵抗率のうち最大抵抗率と最小抵抗率との差が、２ｍΩ・ｃｍ以下であり、
ファセットと呼ばれる高窒素濃度領域以外の部分を含む、ＳｉＣインゴット。