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特表2024-510617不均質ならせん転位分布のＳｉＣバルク単結晶の製造方法及びＳｉＣ基板
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-03-08
(54)【発明の名称】不均質ならせん転位分布のＳｉＣバルク単結晶の製造方法及びＳｉＣ基板
(51)【国際特許分類】
C30B 29/36 20060101AFI20240301BHJP
C30B 23/06 20060101ALI20240301BHJP
【ＦＩ】
C30B29/36 A
C30B23/06
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023556524
(86)(22)【出願日】2022-03-17
(85)【翻訳文提出日】2023-11-10
(86)【国際出願番号】 EP2022056911
(87)【国際公開番号】W WO2022194977
(87)【国際公開日】2022-09-22
(31)【優先権主張番号】21163801.0
(32)【優先日】2021-03-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】504398340
【氏名又は名称】エスアイクリスタル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
(74)【代理人】
【識別番号】110003317
【氏名又は名称】弁理士法人山口・竹本知的財産事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100075166
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 巖
(74)【代理人】
【識別番号】100133167
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100169627
【弁理士】
【氏名又は名称】竹本 美奈
(72)【発明者】
【氏名】エッカー，ベルンハルト
(72)【発明者】
【氏名】ミュラー，ラルフ
(72)【発明者】
【氏名】シュトックマイアー，マティアス
(72)【発明者】
【氏名】フォーゲル，ミヒャエル
(72)【発明者】
【氏名】ヴェーバー，アルント－ディートリヒ
【テーマコード（参考）】
4G077
【Ｆターム（参考）】
4G077AA02
4G077AB01
4G077AB06
4G077AB09
4G077DA02
4G077DA18
4G077EA02
4G077EA04
4G077ED01
4G077HA12
(57)【要約】
この方法は、昇華育成によって少なくとも１つのＳｉＣバルク単結晶（２）を製造することを目的とし、育成開始前に、育成るつぼの結晶成長領域内に、成長表面を有するＳｉＣ種結晶（８）を配置し、育成るつぼのＳｉＣ貯蔵領域内に原料物質を導入する。育成中に、最大２４００℃の育成温度及び０．１ｍｂａｒ～１００ｍｂａｒの育成圧力において、ＳｉＣ原料物質の昇華によって、且つ、昇華した気体状成分の結晶成長領域への輸送によって、そこでＳｉＣ成長気相を生成し、その中で、ＳｉＣ成長気相からの堆積によってＳｉＣ種結晶上でＳｉＣバルク単結晶（２）が成長する。育成開始前に、室温でＳｉＣ種結晶（８）に機械的応力を導入して、機械的応力の影響下で、ＳｉＣ種結晶（８）中に存在する種らせん転位（２４）を転位移動させ、それにより、それらのそれぞれの転位移動に関連して互いに接近する種らせん転位（２４）が、互いに再結合し、互いに打消し合う。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ａ）育成開始前に、ａ１）育成るつぼ（３）の結晶成長領域（５）内に、成長表面（１８）を有するＳｉＣ種結晶（８）を配置し、
ａ２）前記育成るつぼ（３）のＳｉＣ貯蔵領域（４）内に、ＳｉＣ原料物質（６）を導入し、
ｂ）最高２４００℃の育成温度及び０．１ｍｂａｒ～１００ｍｂａｒの育成圧力における育成中に、前記ＳｉＣ原料物質（６）の昇華によって、且つ、前記結晶成長領域（５）への昇華した気体状の成分の輸送によって、そこでＳｉＣ成長気相（９）を生成し、その中で、前記ＳｉＣ成長気相（９）からの堆積によって前記ＳｉＣ種結晶（８）上にＳｉＣバルク単結晶（２）が成長する、
昇華育成によって少なくとも１つのＳｉＣバルク単結晶（２）を製造するための方法であって、
ｃ）育成開始前に、室温で前記ＳｉＣ種結晶（８）に機械的応力を導入して、前記ＳｉＣ種結晶（８）中に存在する種らせん転位（２４）を前記機械的応力の影響下で転位移動させ、それにより、それらのそれぞれの転位移動に関連して互いに接近する種らせん転位（２４）が、互いに再結合し、互いに打ち消し合う
ことを特徴とする、方法。
【請求項2】
前記種らせん転位（２４）の前記転位移動を、前記ＳｉＣ種結晶（８）を加熱することによって熱的に活性化することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記機械的応力を前記ＳｉＣ種結晶（８）に回転対称で導入することを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項4】
前記ＳｉＣ種結晶（８）を特に０．１ｍｍ～５ｍｍの最大反り距離で反らせて、前記機械的応力を導入することを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項5】
前記ＳｉＣ種結晶（８）を少なくとも１つの押抜具（２８；２８ａ；２８ｂ；２８ｃ；３２）によって反らせて、前記機械的応力を導入することを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項6】
前記少なくとも１つの押抜具（２８）が中央に載置され、前記ＳｉＣ種結晶（８）の中心に作用することを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
数個の押抜具（２８，３２）が、前記ＳｉＣ種結晶（８）に作用し、特にこれらの押抜具（３２）の少なくとも一部が、前記ＳｉＣ種結晶（８）の中心の周囲の仮想円形線（３３）に沿って、好適には等距離に、載置されることを特徴とする、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項8】
前記ＳｉＣ種結晶（８）を、賦形された種保持具（３４；３５）の非平坦な接触面（３６；３７）と強固に接続して、前記機械的応力を導入することを特徴とする、請求項１～７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項9】
全主表面（４１；４２）を有する単結晶ＳｉＣ基板（３８；３９）であって、前記全主表面（４１；４２）が、前記全主表面（４１；４２）の最大２０％によって形成される蓄積部分面（４８；４９）を有し、前記蓄積部分面（４８；４９）が、前記全主表面（４１；４２）に存在するすべての基板らせん転位（４３）の少なくとも８０％を含有する、ＳｉＣ基板。
【請求項10】
前記蓄積部分面（４８；４９）が、前記全主表面（４１；４２）に存在するすべての基板らせん転位（４３）の少なくとも８５％、特に少なくとも９０％、を含有することを特徴とする、請求項９に記載のＳｉＣ基板。
【請求項11】
前記蓄積部分面（４８；４９）が、前記全主表面（４１；４２）の最大１５％の大きさを有することを特徴とする、請求項９又は１０に記載のＳｉＣ基板。
【請求項12】
前記ＳｉＣ基板（３８；３９）が、最大１０００／ｃｍ２、特に最大５００／ｃｍ２、の総らせん転位密度を有することを特徴とする、請求項９～１１のいずれか１項に記載のＳｉＣ基板。
【請求項13】
前記全主表面（４１；４２）が、少なくとも１５０ｍｍ、特に少なくとも２００ｍｍ、の基板直径を有することを特徴とする、請求項９～１２のいずれか１項に記載のＳｉＣ基板。
【請求項14】
前記ＳｉＣ基板（３８；３９）が、単一のＳｉＣポリタイプのみ、特に、ＳｉＣポリタイプ４Ｈ、６Ｈ、１５Ｒ及び３Ｃのうちの１つ、を有するＳｉＣ結晶構造を有することを特徴とする、請求項１０～１３のいずれか１項に記載のＳｉＣ基板。
【請求項15】
前記ＳｉＣ基板（３８；３９）が、８ｍΩｃｍ～２６ｍΩｃｍ、特に１０ｍΩｃｍ～２４ｍΩｃｍ、の比電気抵抗を有することを特徴とする、請求項１０～１４のいずれか１項に記載のＳｉＣ基板。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
欧州特許出願ＥＰ２１１６３８０１．０の内容が、参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
本発明は、昇華育成（Ｓｕｂｌｉｍａｔｉｏｎｓｚｕｅｃｈｔｕｎｇ）によって少なくとも１つのＳｉＣバルク単結晶を製造するための方法及び単結晶ＳｉＣ基板に関する。
【背景技術】
【0003】
半導体材料である炭化ケイ素（ＳｉＣ）は、その優れた物理的、化学的、電気的及び光学的特性により、取り分け、パワーエレクトロニクス半導体部品、高周波部品及び特殊発光半導体部品の出発材料としても、使用されている。これらの部品には、可能な限り大きな基板直径及び可能な限り高い品質を有するＳｉＣ基板（＝ＳｉＣウェーハ）が必要である。
【0004】
ＳｉＣ基板のベースは、高品質のＳｉＣバルク単結晶であり、これは、通常、物理蒸着（ＰＶＴ）、特に（昇華）方法－その例は特許文献１に記載されている－によって製造される。この育成方法（Ｚｕｅｃｈｔｕｎｇｓｖｅｒｆａｈｒｅｎ）では、ＳｉＣ種結晶としての単結晶ＳｉＣディスクが、適切な原料物質とともに育成るつぼに導入される。管理された温度条件及び圧力条件の下で、原料物質が昇華され、気体状の種がＳｉＣ種結晶上に堆積し、それにより、ＳｉＣバルク単結晶がそこで成長する。
【0005】
次いで、ＳｉＣバルク単結晶から、例えば糸鋸を用いて、ディスク状の単結晶ＳｉＣ基板を切り出し、その表面を多段階で、特に数回の研磨工程によって、精製処理した後に、これらの単結晶ＳｉＣ基板に、部品生産工程の一部として、ＳｉＣ又はＧａＮ（窒化ガリウム）などからなる少なくとも１つの薄い単結晶エピタキシャル層を付与する。このエピタキシャル層の特性は、ひいては最終的にはそれから製造される部品の特性も、ＳｉＣ基板又はその下にあるＳｉＣバルク単結晶の品質に大きく依存する。
【0006】
エピタキシャル層の製造では、特に、ＳｉＣ基板内に存在する可能性のあるらせん転位（英語では「ｔｈｒｅａｄｉｎｇ ｓｃｒｅｗ ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ」、ＴＳＤと略される）が重要である。というのは、らせん転位はエピタキシャル層に伝播することがあり、その結果、それから生産された電子部品の品質及び／又は歩留まりの低下が生じ得るからである。歩留まりを高くするためには、結晶成長（Ｋｒｉｓｔａｌｌｗａｃｈｓｔｕｍ）中に理想的な結晶形状からのずれによって発生し得るらせん転位などの結晶欠陥を可能な限り回避すべきである。更に、ＰＶＴプロセスによるＳｉＣバルク単結晶の製造は、非常にコスト及び時間がかかる。転位によって引き起こされる不完全な結晶構造等の故に部品製造に更に使用できない材料は、歩留まりの大幅な低下及びコストの増加をもたらす。
【0007】
特許文献２には、二段階の育成プロセスに基づく方法が記載されており、この方法では、成長速度が低く圧力を高めた第１の育成段階で、成長中のＳｉＣバルク単結晶の縁部領域におけるらせん転位が積層欠陥に変換され、次いで、これらは、成長方向に対して垂直に外側に成長する（ｗａｃｈｓｅｎ）。それに続く第２の育成段階で、成長速度が（減圧下で）上昇され、その後に成長するＳｉＣバルク単結晶は、縁部領域のらせん転位の数が減少した結晶バルクを有する。しかしながら、達成されたらせん転位密度の低下は、ＳｉＣ基板上に電子部品を経済的に製造可能にするには十分ではない。従って、更なる低下が望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】米国特許第８，８６５，３２４号明細書
【特許文献2】米国特許第９，２３４，２９７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明の目的は、既知の解決策に比べて改善された、ＳｉＣバルク単結晶を製造するための方法及び改善された単結晶ＳｉＣ基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
この方法に関する課題を解決するために、請求項１の特徴に対応する方法が記載されている。本発明による方法は、昇華育成によって少なくとも１つのＳｉＣバルク単結晶を製造するための方法であって、育成開始に先立って、成長表面を有するＳｉＣ種結晶が育成るつぼの結晶成長領域に配置され、育成るつぼのＳｉＣ貯蔵領域に、ＳｉＣ原料物質、取り分け粉末状の若しくは取り分け圧縮された、好ましくは少なくとも部分的に圧縮された、ＳｉＣ原料物質、又は、取り分け、単結晶若しくは多結晶固体ブロックの形態の、好ましくは３．０ｇ／ｃｍ２～３．２１ｇ／ｃｍ２の密度を有する、ＳｉＣ原料物質、或いは、特にこれらの異なるＳｉＣ原料物質の組み合わせを導入する、方法である。育成（Ｚｕｅｃｈｔｕｎｇ）中に、取り分け成長中のＳｉＣバルク単結晶の成長界面において生じる最高２４００℃の育成温度及び０．１ｍｂａｒ～１００ｍｂａｒの育成圧力において、ＳｉＣ原料物質の昇華によって且つ結晶成長領域への昇華した気体状の成分の輸送によって、そこにＳｉＣ成長気相が生成され、その中で、ＳｉＣ成長気相からの堆積によってＳｉＣ種結晶上でＳｉＣバルク単結晶が成長する。育成開始に先立って、室温でＳｉＣ種結晶に機械的応力を導入して、機械的応力の影響下に、ＳｉＣ種結晶中に存在する種らせん転位を移動させ、それにより、それぞれの転位移動に関連して互いに接近する種らせん転位が、互いに再結合し、互いに打ち消し合う。
【0011】
種らせん転位の転位移動及び再結合は、好適にはＳｉＣ種結晶の内部で起こる。更に、種らせん転位の転位移動は、特に、実質的に半径方向又は側面方向（＝横方向）で、即ち、実質的に成長中のＳｉＣバルク単結晶の成長方向に対して垂直に向けられた方向で、起こる。それに対して、成長中のＳｉＣバルク単結晶の成長方向は、軸方向とも理解され得る。
【0012】
ここで、らせん転位は、純粋ならせん転位と、ｍ－結晶方向又はａ－結晶方向に少なくとも１つの成分をも有する混合形態のうちの１つの両方と理解される。
【0013】
成長中のＳｉＣバルク単結晶（従って、また、その後にそれから製造されるディスク状のＳｉＣ基板）におけるらせん転位密度の増加の主な原因は、育成に使用されるＳｉＣ種結晶であることが認識されている。従って、ＳｉＣ種結晶中に存在する種らせん転位は、育成過程の間に、成長中のＳｉＣバルク単結晶内へ成長方向に伝播することができる。これを極力回避するために、ＳｉＣ種結晶に、まだ育成開始前に、好適には室温で、機械的応力をかけて、育成開始までのＳｉＣ種結晶中に元々存在する種らせん転位の数を減少させる。
【0014】
即ち、種らせん転位が相互作用することによって、該当するらせん転位は、互いに再結合し、結果として、互いに打ち消し合うことができる。この有利な再結合は、特に、種らせん転位同士が互いに接近し、これらが、異なる回転方向を有する、即ち、それぞれのバーガース ベクトルの符号が異なる（＋１ｃ及び１ｃ）らせん転位である場合に、生じる。ＳｉＣ種結晶では、正のバーガース ベクトルを有するらせん転位の数と負のバーガース ベクトルを有するらせん転位の数との比率は、通常、ほぼ１であり、そのため、原理的には、種らせん転位の有利な再結合の可能性が多く存在する。好都合な再結合を開始するために、ＳｉＣ種結晶に、機械的な張力又は応力がかけられる。後者は、既存の種らせん転位が移動を開始してそれらの位置をＳｉＣ種結晶の内部で一定距離変化させるための推進力を形成する。これらの転位移動の過程で、異なる回転方向を有する局所的に隣接した種らせん転位は、再結合が起こる程度まで互いに接近し得る。この効果は、それぞれの領域における機械的応力が高くなるほど顕著になる。機械的応力が高くなるほど、種らせん転位の移動度も高くなる。更に、種らせん転位は、それらの転位移動において、特に機械的応力の勾配に従い、好ましくは、この勾配の方向に従って移動する。
【0015】
即ち、互いに再結合するらせん転位は、好適にはＳｉＣ種結晶内で猶も打ち消し合い、その結果、成長中のＳｉＣバルク単結晶の結晶構造内において、存続することができない。これによって、成長中のＳｉＣバルク単結晶におけるらせん転位密度が低下する。猶も残っているらせん転位は、特に不均質に分布して配置されている。特に、横方向又は半径方向において、他の領域よりも高い局所らせん転位密度が存在する領域がある。好適には、成長中のＳｉＣバルク単結晶の成長方向に対して垂直な断面に基づいて、比較的低い局所らせん転位密度を有する複数の広い領域（又はただ１つの広い領域）を、的を絞って、生成することができ、その一方で、それに比べてより高い局所らせん転位密度を有する複数の領域（又はただ１つの比較的小さな領域）は比較的少数しか存在していない。更なる処理のために、好適には、比較的低い局所らせん転位密度を有する複数の広い領域（又は単に広い領域）が決定される。必要に応じて、そこでの種らせん転位の有利な再結合を特に促進するために、機械的応力をＳｉＣ種結晶の再結合部分領域のみ（例えば、中央領域のみ又は縁部領域のみ）に適用することもできる。
【0016】
本発明による方法によって、成長中のＳｉＣバルク単結晶（ひいては、また、後にそれから製造されるディスク状のＳｉＣ基板）におけるらせん転位密度を、好適には特定の領域、例えば縁部領域又は中央領域、において低下させることができる。ＳｉＣバルク単結晶は、好適には、らせん転位を、ほとんど、理想的には完全に、そこに含まない。これまでに知られている方法と比較して、比較的低い局所らせん転位密度を有する領域は、より大きく、更に、好ましくはより低い局所らせん転位密度を有する。らせん転位の大部分を著しくより小さな領域に集中させることが有利である。小さな除外領域のみにおいて、局所らせん転位密度が増加したこの好都合な不均質分布らせん転位密度のおかげで、そのようなＳｉＣバルク単結晶から得られるＳｉＣ基板は、高品質の電子部品の経済的な製造に非常に良好に適している。達成可能な収量は高い。
【0017】
全体として、本発明による育成方法は、高品質のＳｉＣ基板を得ることができるバルクＳｉＣ単結晶を製造するために使用することができる。そのＳｉＣ結晶構造において広い領域で高い精度を有するそのようなＳｉＣ基板は、部品製造に関連して実施すべき後続のプロセスステップにとってほぼ理想的な条件を提供する。即ち、本発明によって製造されるＳｉＣバルク単結晶は、特に半導体部品及び／又は高周波部品の製造に非常に効率的に更に使用することができる。
【0018】
本発明による方法によって、単一のＳｉＣバルク単結晶のみならず、より多くの数、例えば、２、３、４、５又は好適には最大１０個、のＳｉＣバルク単結晶をも製造することができる。中心縦軸の方向で見たときにＳｉＣ貯蔵領域の両側に成長する（ａｕｆｗａｃｈｓｅｎ）、２つの、特に中心縦軸の方向で上下又は前後に配置された、ＳｉＣバルク単結晶を育成する方法が好都合である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
本発明による方法の有利な実施形態は、請求項１に従属する請求項の特徴から得られる。
【0020】
好ましい実施形態は、種らせん転位の転位移動が、ＳｉＣ種結晶を加熱することによって熱的に活性化されるものである。特に、ＳｉＣ種結晶は、特に２０分間～２０００分間、好ましくは約２００分間、の活性化期間中、僅かに、好ましくは最大約２００℃、育成温度を下回る温度にされる。実際の育成中にＳｉＣ種結晶の成長表面において生じる育成温度を約２００℃下回る温度から、即ち、特に約２０００℃～２２００℃の温度から、好適には、転位移動が顕著な程度で開始される。従って、転位移動は、特に機械的に誘起され、熱的に活性化される。転位移動を熱的に活性化するためのＳｉＣ種結晶の加熱は、好ましくは、育成開始前の加熱段階と関連して行なうことができる。或いは、これは、実際の育成とは別に実施される、即ち、育成と特に密接な時間的関係にない、ＳｉＣ種結晶の熱処理の一部としても実施することもできる。
【0021】
更に好ましい実施形態によれば、機械的応力は回転対称的にＳｉＣ種結晶に導入される。回転対称的に応力を加えることは、特に簡単に実行することができ、同時に非常に効果的である。
【0022】
もう一つの好都合な実施形態によると、ＳｉＣ種結晶を、特に０．１ｍｍ～５ｍｍの間の、好適には１ｍｍの、最大反り距離で反らせて、機械的応力を導入する。その際、最大反り距離を伴う最大反りは、特にＳｉＣ種結晶の軸中心で、好適には、後にＳｉＣ種結晶上に成長するＳｉＣバルク単結晶の中心縦軸の方向で、行なわれる。ＳｉＣ種結晶内で発生する機械的応力は、転位移動に対する特に効果的な推進力である。機械的応力は、特に反りと相関関係にある。
【0023】
もう一つの好都合な実施形態によると、ＳｉＣ種結晶を、特に育成るつぼ内で、少なくとも１つの押抜具（Ｓｔｅｍｐｅｌ）によって反らせて、機械的応力を導入する。その際、ＳｉＣ種結晶の反りに、特に直接的又は間接的に影響を与えることができる。例えば、ＳｉＣ種結晶それ自体に少なくとも１つの押抜具の力を直接加えることによって反らせることができる。同様に、これは、例えば、種保持具及びその上に置かれたＳｉＣ種結晶を有する種保持具システム上で、間接的な力を作用させることによっても行なうことができる。押抜具は、好適には、特に２ｍｍ～１０ｍｍの間の押抜具直径を有する円筒形状を有する。更に、押抜具が（直接的又は間接的に）ＳｉＣ種結晶を押す押抜具の押抜具接触面は、例えば平坦、丸い又は尖っているなど、様々に設計することができる。押抜具は、特に、黒鉛、他の炭素材料、又は例えばタンタルなどの耐熱金属の形態の押抜具材料からなる。そのような押抜具によって、ＳｉＣ種結晶を、非常に容易に、ほぼ任意な程度で応力又は張力のかかった状態に置いて、種らせん転位の狙いの再結合を引き起こすことができる。
【0024】
更なる好都合な実施形態によると、少なくとも１つの押抜具は、中央に載置されており、ＳｉＣ種結晶の中心に作用する。更に、数個の押抜具が、ＳｉＣ種結晶に作用する他の好都合な実施形態があり、そこでは、特に押抜具の少なくとも一部が、ＳｉＣ種結晶の中心の周囲の仮想円形線に沿って、好適には等距離に、置かれる。これらの実施形態は、それぞれ、ＳｉＣ種結晶に機械的応力を導入するのに非常に良好に適している。
【0025】
もう一つの好都合な実施形態によると、ＳｉＣ種結晶を、賦形された種保持具の非平坦な接触面としっかり接続して、機械的応力を導入する。ＳｉＣ種結晶は、それ自体、特にディスク状であり、好適には少なくとも１つの平坦な主表面を有する。賦形された種保持具の非平坦な接触面は、特にＳｉＣ種結晶と当接するように機能し、当接した及び／又は相互接続された状態で、ＳｉＣ種結晶の反り、従って、ＳｉＣ種結晶の所望の機械的応力、をもたらす。接続のために、ＳｉＣ種結晶は、好適には接触面に接着される。接触面は、例えば、凸状又は凹状に湾曲している。しかしながら、接触面は、ほぼ任意の非平坦な形状を有することもある。特に、接触面は、また、第１の部分領域のみで非平坦、第２の部分領域で平坦であってもよい。このようにして、機械的応力を、非常に的を絞った方法で、特に特定の部分領域に限定して、ＳｉＣ種結晶に導入することができる。種らせん転位の再結合は、好ましくは、ＳｉＣ種結晶が機械的応力を受ける部分領域のみ（例えば、中央領域のみ又は縁部領域のみ）で起こる。
【0026】
更にもう一つの好都合な実施形態によると、ＳｉＣ種結晶は、機械的応力が導入される前に、例えばＸ線トポグラフィー検査法によって、その成長表面上の種らせん転位の存在について検査される。それによって、前回の検査で特に多くの種らせん転位が検出されたＳｉＣ種結晶に狙いを付けて機械的応力をかけることが可能になる。このようにして、種らせん転位を特に多数有する部分領域において、例外的に（又は平均を上回って）多い数の種らせん転位を、狙いを絞って且つ著しく減少させることができる。
【0027】
ＳｉＣ基板に関する課題を達成するために、請求項９の特徴によるＳｉＣ基板が開示されている。本発明によるＳｉＣ単結晶基板は、全主表面を有するものであり、ここで、全主表面は、全主表面の最大２０％によって形成される蓄積部分面を有し、この蓄積部分面は、全主表面に存在する全基板らせん転位の少なくとも８０％を有する。
【0028】
全主表面の最大２０％によって形成される蓄積部分面は、特に連続的であってよく、例えば、中央領域又は縁部領域を含み得る。しかしながら、蓄積部分面は、非連続的であってよい。基板らせん転位のほとんどがこの蓄積部分面内に集中している。これには、基板らせん転位の特定の蓄積が特にどこで発生するか、また、逆の解釈をするなら、有利には基板らせん転位が僅かしか存在しない場所がどこかが分かるという利点がある。これは、電子部品の製造などのためにＳｉＣ基板を更に使用する場合において、例えば、蓄積部分面を有するＳｉＣ基板の部分領域を不良品として捉え、これを電子部品の製造に使用しないことによって、考慮に入れることができる。
【0029】
ＳｉＣ基板のエピタキシャルコーティングにおいては、高歩留まりで高品位の部品を製造するには、ＳｉＣ基板のエピタキシャルコーティングされた部分における基板らせん転位の数が少ないことが非常に重要である。というのは、基板のらせん転位がエピタキシャル層内部に伝播する可能性があるためである。例えば、基板らせん転位の数が多過ぎると、局所的電荷キャリア寿命の低下及びそれから製造された電子部品における破壊電圧の低下がもたらされ得る。既知の解決策と比較して、より小さな部分面上のＳｉＣ基板に存在する基板らせん転位の濃度が著しく高いため、本発明によるＳｉＣ基板は、実質的且つ理想的には基板らせん転位が完全に存在せず、従って、考えられる全てのケースでの更なる使用に理想的に適している、より大きな追加の部分面を有する。基板らせん転位の不均質分布という想定される欠点は、本発明によるＳｉＣ基板の場合には利点であることが判明している。ＳｉＣ基板は、高品位の電子部品を高い歩留まりで製造するのに特に非常に良好に適している。
【0030】
特に昇華育成したＳｉＣバルク単結晶から製造された本発明によるＳｉＣ基板は、半導体部品を製造するための使用に関する産業上の要件を満たす。全主表面に対して垂直に測定した、そのようなＳｉＣ基板の基板厚さは、特に約１００μｍ～約１０００μｍの間の範囲であり、好適には約２００μｍ～約５００μｍの間の範囲であり、ここで、基板厚さは、全主表面全体に亘って見て、全体的な厚さ変動が好適には最大２０μｍである。ＳｉＣ基板は、一定の機械的安定性を有し、特に自立性である。ＳｉＣ基板は、好ましくは、実質的に円形のディスク形状を有し、即ち、全主表面は、実質的には円形である。場合によって、周縁部に少なくとも１つの識別マーキングが設けられているため、正確な円形の幾何学形状からの僅かなずれが存在することがある。この識別マーキングは、平面又はノッチであり得る。ＳｉＣ基板は、取り分け、昇華育成したＳｉＣバルク単結晶から、例えば、上述の本発明による製造方法によって育成したＳｉＣバルク単結晶から、ＳｉＣバルク単結晶の中心縦軸に対して垂直にディスクとして切り取ることによって製造される。
【0031】
それ以外の点では、本発明によるＳｉＣ基板及びその好都合な変形形態は、本発明による製造方法及びその好都合な変形形態との関連で既に記載したのと実質的に同じ利点を提供する。
【0032】
本発明によるＳｉＣ基板の更なる有利な実施形態は、請求項９に従属する請求項の特徴から得られる。
【0033】
好ましい実施形態は、蓄積部分面が、全主表面に存在する全基板らせん転位の少なくとも８５％、特に少なくとも９０％、を有するものである。これにより、基板のらせん転位の濃度がより一層良好になり、その結果、ＳｉＣ基板の残りの部分領域の、更なる使用、特に高品位の部品の製造、についての適合性、が更に良好になる。
【0034】
更なる好都合な実施形態によると、蓄積部分面は、全主表面の最大１５％の大きさを有する。それによって、その中にほとんどの基板らせん転位が存在する更により小さな蓄積部分面が得られる。また、これによって、更なる使用性、特に高品位の部品の製造、についてのＳｉＣ基板の残りの部分面の適合性も更により良好になる結果が得られる。
【0035】
もう一つの好都合な実施形態によると、ＳｉＣ基板は、最大１０００／ｃｍ２、特に最大５００／ｃｍ２、の総らせん転位密度を有する。その際、総らせん転位密度は、特に、ＳｉＣ基板の全主表面上に存在し及び／又は検出可能である全ての基板らせん転位の数をこの全主表面の面積値に関係付けることによって、決定することができる。これに代えて、総らせん転位密度は、特に、局所らせん転位セグメント密度の算術平均値としても決定することができる。その際、局所らせん転位セグメント密度は、全主表面が仮想的に分割された数個のセグメントのうちの１つにそれぞれ適用される。この点において、総らせん転位密度は、特に全体及び／又は平均らせん転位基板密度とも称することができる。総らせん転位密度についての上述の値は、非常に低く、そのため、ＳｉＣ基板は、この点において、高品位の部品の製造における使用にも非常に良好に適している。
【0036】
更なる好都合な実施形態によると、全主表面（ひいては、特に同様にＳｉＣ基板全体）は、少なくとも１５０ｍｍ、特に少なくとも２００ｍｍ、の基板直径を有する。好ましくは、基板直径は、約２００ｍｍである。現在の生産関連の基板直径の上限は、特に２５０ｍｍであるが、原理的には、更により大きな基板直径も考えられる。基板直径が大きいほど、単結晶ＳｉＣ基板を更に半導体部品及び／又は高周波部品の製造などに、より効率的に更に使用することができる。それによって、部品製造コストが下がる。更に、そのような大きな直径を有するＳｉＣ基板は、また、約１ｃｍ２のベース面積（Ｇｒｕｎｄｆｌａｅｃｈｅ）などを有する比較的大きな半導体部品及び／又は高周波部品を製造するためにも、有利に使用することもできる。
【0037】
もう一つの好都合な実施形態によると、ＳｉＣ基板は、単一のＳｉＣポリタイプのみ、特にＳｉＣポリタイプ４Ｈ、６Ｈ、１５Ｒ及び３Ｃのうちの１つ、を有するＳｉＣ結晶構造を有する。好ましくは、高度な修飾安定性があり、特にポリタイプ変化がほとんどないことを特徴とする。ＳｉＣ基板が単一のＳｉＣポリタイプのみを有する場合、ＳｉＣ基板は、また、有利には、非常に低い欠陥密度を有する。それによって、非常に高品質のＳｉＣ基板が得られる。ポリタイプ４Ｈが特に好ましい。
【0038】
もう一つの好都合な実施形態によると、ＳｉＣ基板は、全主表面の面法線に対して僅かに傾斜した配向（＝オフ配向）を有する結晶構造を有し、傾斜角は、０°～８°の範囲、好適には約４°、である。特に、全主表面の面法線は、少なくとも実質的に、それからＳｉＣ基板が製造されるＳｉＣバルク単結晶の成長方向に対応する。特に、オフ配向では、ＳｉＣ基板の全主表面は、結晶構造の（０００１）平面に対して［－１－１２０］結晶方向の方向に０°～８°の範囲の角度で傾斜している。
【0039】
更なる好都合な実施形態によると、ＳｉＣ基板は、８ｍΩｃｍ～２６ｍΩｃｍ、特に１０ｍΩｃｍ～２４ｍΩｃｍ、の比電気抵抗を有する。
【0040】
もう一つの好都合な実施形態によると、ＳｉＣ基板は、２５μｍ未満、特に１５μｍ未満、の反り（英語では、ｂｏｗ）を有する。
【0041】
もう一つの好都合な実施形態によると、ＳｉＣ基板は、４０μｍ未満、特に３０μｍ未満、の歪み（英語では、ｗａｒｐ）を有する。
【0042】
本発明の更なる特徴、利点及び詳細は、図面に基づく実施形態例の以下の説明から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【0043】
【図1】ＳｉＣバルク単結晶を昇華育成するための育成装置の実施形態例を示す。
【図12】中央領域に集中して不均質に分布したらせん転位を有するＳｉＣバルク単結晶から得られたＳｉＣ基板の実施形態例を上面図で示す。
【0044】
図１～１２において、互いに対応する部分には同じ参照番号が与えられている。以下でより詳しく説明される実施形態例の詳細は、それ自体で発明を構成することも又は発明の主題の一部を形成することもできる。
【実施例】
【0045】
図１には、昇華育成によってＳｉＣバルク単結晶２を製造するための育成装置１の実施形態例が図示されている。育成装置１は、ＳｉＣ貯蔵領域４と結晶成長領域５とを含む育成るつぼ３を備える。ＳｉＣ貯蔵領域４には、例えば、粉末状のＳｉＣ原料物質６が存在しており、これは、予め生産された出発材料として、育成プロセスの開始前に育成るつぼ３のＳｉＣ貯蔵領域４に充填されている。
【0046】
ＳｉＣ貯蔵領域４の反対側にある、育成るつぼ３のるつぼ端壁７の領域には、結晶成長領域５まで軸方向に延在するＳｉＣ種結晶８が取り付けられている。種結晶の取り付けの手法については、更により詳細に、以下に記述する。ＳｉＣ種結晶８は、特に単結晶である。示されている実施形態例において、るつぼ端壁７は、育成るつぼ３のるつぼ蓋として形成されている。しかしながら、これは必須ではない。ＳｉＣ種結晶８上では、育成すべきＳｉＣバルク単結晶２が、結晶成長領域５内に形成されるＳｉＣ成長気相９からの堆積によって、成長する。成長中のＳｉＣバルク単結晶２及びＳｉＣ種結晶８は、ほぼ同じ直径を有する。仮にあったとしても、ＳｉＣ種結晶８の種径がＳｉＣバルク単結晶２の単結晶径より小さい誤差は１０％以下である。しかしながら、るつぼ側壁１３の内側と、一方では成長中のＳｉＣバルク単結晶２との間に、他方ではＳｉＣ種結晶８との間に、図１には示されていない隙間が存在し得る。
【0047】
図１による実施形態例において、るつぼ蓋７を含む育成るつぼ３は、例えば少なくとも１．７５ｇ／ｃｍ３の密度を有する導電性且つ伝熱性の黒鉛るつぼ材料からなる。その周囲には、熱絶縁層１０が配置されている。後者は、例えば、発泡体状の黒鉛絶縁材料からなり、その多孔度は、黒鉛るつぼ材料の多孔度よりも特に著しく高い。
【0048】
熱絶縁された育成るつぼ３は、管状の容器１１の内部に載置されており、管状の容器１１は、実施形態例では、石英ガラス管として設計されており、オートクレーブ又は反応器を形成している。育成るつぼ３を加熱するために、加熱コイル１２の形態の誘導加熱装置が容器１１の周囲に配置されている。育成るつぼ３は、加熱コイル１２によって、育成に必要な温度まで加熱される。示されている実施形態例では、これらの成長温度は、少なくとも２２５０℃である。加熱コイル１２は、育成るつぼ３の導電性るつぼ側壁１３に電流を誘導結合する。この電流は、実質的に、円形で中空円筒形のるつぼ側壁１３の内部で周方向に円電流として流れ、それにより、育成るつぼ３を加熱する。必要に応じて、特に、育成るつぼ３の内部の温度又は温度プロファイルを調節し、また場合によって変化させるために、加熱コイル１２と育成るつぼ３との間の相対位置を、軸方向に、即ち、成長中のＳｉＣバルク単結晶２の中心縦軸１４の方向に、変化させることができる。育成プロセス中に軸方向に変化可能な加熱コイル１２の位置は、図１では、両矢印１５で示されている。特に、加熱コイル１２は、成長中のＳｉＣバルク単結晶２の成長進行に応じて位置を変える。この変位は、好適には下方に、即ち、ＳｉＣ原料物質６の方向に、好ましくはＳｉＣバルク単結晶２が成長するのと同じ長さだけ、例えば合計で約２０ｍｍ、起こる。この目的のために、育成装置１は、より詳細には示されていないが、対応して構成された監視手段、制御手段及び調整手段を含む。
【0049】
結晶成長領域５内のＳｉＣ成長気相９は、ＳｉＣ原料物質６によって供給される。ＳｉＣ成長気相９は、少なくとも、Ｓｉ、Ｓｉ２Ｃ及びＳｉＣ２の形態の気体構成成分（＝ＳｉＣ気体種）を含有する。ＳｉＣ原料物質６から成長中のＳｉＣバルク単結晶２の成長界面１６への材料輸送は、一方では軸方向の温度勾配に沿って行なわれる。ＳｉＣ結晶育成に使用される昇華方法（＝ＰＶＴ法）では、材料輸送を含む成長条件は、育成るつぼ３内で生じる温度を介して調整され制御される。成長界面１６では、少なくとも２２５０℃の、特に少なくとも２３５０℃又は２４００℃もの、比較的高い成長温度が生じる。更に、成長界面１６では、中心縦軸１４の方向で測定して、少なくとも５Ｋ／ｃｍ、好ましくは少なくとも１５Ｋ／ｃｍ、の軸方向温度勾配が設定される。育成るつぼ３の内部の温度は、成長中のＳｉＣバルク単結晶２に向かって低下していく。最高温度は、ＳｉＣ貯蔵領域４の領域では、約２４５０℃～２５５０℃である。ＳｉＣ貯蔵領域４と成長界面１６との間の特に１００℃～１５０℃の温度差を有するこの温度プロファイルは、様々な手段を介して達成することができる。例えば、軸方向で変動する加熱は、加熱コイル１２を２つ以上の軸方向の部分に分割することによって提供することができる（詳細には図示せず）。更に、育成るつぼ３の下部においては、例えば加熱コイル１２の軸方向の適切な位置決めによって、育成るつぼ３の上部においてよりも、より強い加熱作用を設定することができる。更に、２つの軸方向るつぼ端壁の断熱部を異なるように設計することができる。図１に概略的に示すように、断熱層１０は、るつぼの上端壁よりも下端壁において、より厚くすることができる。更に、上側のるつぼ端壁７に隣接した断熱層１０は、中心縦軸１４の周囲に配置された中央冷却開口部１７を有することが可能であり、これを通じて、熱が放散される。この中央冷却開口部１７は、図１では、破線で示されている。
【0050】
更に、実際の結晶育成中に、育成るつぼ３内では、特に０．１ｈＰａ（＝ｍｂａｒ）～１０ｈＰａ（＝ｍｂａｒ）の、育成圧力が生じる。
【0051】
ＳｉＣバルク単結晶２は、ＳｉＣ種結晶８の成長表面１８上で成長する。この成長は、成長方向１９で起こり、この方向は、図１に示されている実施形態例では、上方から下方に、即ち、るつぼ蓋７からＳｉＣ貯蔵領域４に向いている。成長方向１９は、中央に配置された中心縦軸１４と平行に延びる。示されている実施形態例では、成長中のＳｉＣバルク単結晶２は、育成装置１の内部で同心円状に配置されているため、中央に配置された中心縦軸１４を全体として育成装置１に割り当てることもできる。
【0052】
成長中のＳｉＣバルク単結晶２は、４ＨポリタイプのＳｉＣ結晶構造を有する。しかしながら、原理的には、例えば、６Ｈ－ＳｉＣ、３Ｃ－ＳｉＣ又は１５Ｒ－ＳｉＣなどの他のポリタイプ（＝他の結晶変態）も可能である。有利には、ＳｉＣバルク単結晶２は、単一のＳｉＣポリタイプのみを有し、これは、実施形態例では、前述の４Ｈ－ＳｉＣである。ＳｉＣバルク単結晶２は、高い変態安定性を伴って成長するため、本質的に単一のポリタイプのみを有する。後者は、欠陥が非常に少ない高い結晶品質の点で好都合である。
【0053】
ＳｉＣバルク単結晶２を製造するための、育成装置１によって実施される育成方法は、他の観点でも、達成される高い結晶品質によって特徴付けられる。例えば、成長中のＳｉＣバルク単結晶２は、成長方向１９に対して垂直な任意の断面の内部に、バルク単結晶らせん転位２０の不均質分布を有する（図２を参照）。この不均質分布は、好適には、バルク単結晶らせん転位２０の大部分が集中している（単一の又は複数部分からなる）蓄積部分領域２１と、蓄積部分領域２１と比較して著しく少ないバルク単結晶らせん転位２０を含むが同時に面積がより大きい（単一の又は複数部分からなる）利用部分領域２２とに二分することができる。図２に示されている例では、蓄積部分領域２１は、単一部分であり、ＳｉＣバルク単結晶２の半径方向縁部領域によって形成されている。従って、利用部分領域２２も、同様に、単一部分からなり、中央に配置された中心縦軸１４の周囲に配置された、ＳｉＣバルク単結晶２の中央領域によって形成されている。蓄積部分領域２１と利用部分領域２２との間の境界は、図２では、（仮想）境界線２３によって示されている。より大きな利用部分領域２２は、非常に少ないバルク単結晶らせん転位２０しか含有しておらず、従って、非常に高品質である。
【0054】
ＳｉＣバルク単結晶２のこの高い品質は、また、元となるＳｉＣ種結晶８によるものであり、このＳｉＣ種結晶８は、その後の育成中にその上で成長するＳｉＣバルク単結晶２と同様の、種らせん転位２４の好都合な不均質分布を有する。特に、ＳｉＣ種結晶８中に存在する種らせん転位２４は、成長中のＳｉＣバルク単結晶２において成長方向１９で継続しており、これは、図２による描出に示されている。種らせん転位２３は、成長中のＳｉＣバルク単結晶２内において、ＳｉＣ種結晶８の成長表面１８にバルク単結晶らせん転位２０を形成することにつながる。
【0055】
この点において、特に遅くともＳｉＣバルク単結晶２の実際の育成が開始する時点で、ＳｉＣ種結晶８が、少なくともほぼこの形態でＳｉＣバルク単結晶２に継承されるべきであり継承され得る、その種らせん転位２４の分布及び／又はその成長表面１８に関連した総種らせん転位密度を有すると好都合である。
【0056】
これを達成するために、ＳｉＣ種結晶８は、ＳｉＣバルク単結晶２を育成するために使用される前に、この初期段階において猶もＳｉＣ種結晶８中に場合によってかなり多く存在する種らせん転位２４を少なくとも部分的に再結合し相互に打ち消す処理に付される。この目的のために、ＳｉＣ種結晶８は、好適には、室温で機械的応力に曝され、その後、特に加熱される。これによって、最初に存在していた種らせん転位２４の転位移動がもたらされる。この転位移動の過程で、反対のバーガース ベクトルを有する種らせん転位２４は、種らせん転位２４のそれぞれの対の再結合及び相互打ち消しが起こる程度まで互いに接近し得る。従って、種らせん転位２４のこの有利な選択的減少は、（ＳｉＣ種結晶８に導入される機械的応力によって）機械的に誘発され、（その後に行なわれる熱処理によって）熱的に活性化される。好都合な転位移動を開始する熱処理の間、機械的に歪んだＳｉＣ種結晶８は、後で実際の成長中にＳｉＣ種結晶８に広がる成長温度よりも最大２００℃低い温度にされる。例えば、処理温度は、約２１００℃である。この熱処理は、好ましくは約２００分間続く。この予備処理の完了後、ＳｉＣ種結晶８は、図２による表現に例として示すように、中央領域には非常に僅かな種らせん転位しか有しないという種らせん転位２４の好都合な不均質分布を有する。
【0057】
以下に、種結晶８に有利な機械的応力を導入するための例を記載する。
【0058】
図３には、育成装置１の一部として使用される種保持具２５の実施形態例が示されており、この種保持具２５は、るつぼ側壁１３の壁突出部２６上に載置されている保持プレート２７と中心縦軸１４の方向に調整可能な押抜具２８とを有する。ＳｉＣ種結晶８は、結晶成長領域５に面する保持プレート２７の前面に固定されており、特には接着されている。押抜具２８は、反対側である、保持プレート２７の裏側に接触している。押抜具２８を結晶成長領域５の方向に送り移動させることによって、保持プレート２７と接合されたＳｉＣ種結晶８とからなるユニットが反らされる。中央で反りが最も大きくなる。ここで、ＳｉＣ種結晶８は、約１ｍｍの反り距離２９で反らされる。ＳｉＣ種結晶８の反りは、これに導入される機械的応力σと相関がある。図３には、ＳｉＣ種結晶８に導入されるこの機械的応力σのプロファイルが模式的に図示されている。それら応力の最大値もＳｉＣ種結晶８の中心に存在する。そこでは、種らせん転位２４の移動度が最も高い。何故なら、この移動度は、それぞれの位置における機械的応力の強さに依存するからである。アニール処理の一環として行なわれる加熱中に、特にＳｉＣ種結晶８の中央領域に存在する種らせん転位２４が動き始め、特に高い確率で互いに再結合する。
【0059】
調整可能な押抜具２８は、円筒形状を有する。保持プレート２７の裏側を押すその押抜具先端は、種々の形状を有し得る。図４～６には、３つの実施形態例が示されている。図４に示されている押抜具２８ａは、平坦な押抜具先端３０ａを有し、図５に示されている押抜具２８ｂは、先細った円錐形の押抜具先端３０ｂを有し、図６に示されている押抜具２８ｃは、半球状の丸型の押抜具先端３０ｃを有する。
【0060】
【0061】
図８には、育成装置１で使用される種保持具３１の更なる実施例が、図７の種保持具２５と同じ図形で示されている。種保持具３１は、種保持具２５と本質的に同じように構築されている。また、種保持具３１は、反らせることが可能であり、従って、ＳｉＣ種結晶８に機械的応力を掛けることを可能にする。しかしながら、種保持具２５とは異なり、種保持具３１は、中央に配置された押抜具２８に加えて、円形線３３に沿って押抜具２８の周囲に等距離に同心円状に載置された更なる複数の押抜具３２を有する。押抜具３２も、同様に、円筒形であり、中心縦軸１４の方向に調整可能である。それらの押抜具直径は、中央の押抜具２８の直径よりも幾分小さい。即ち、種保持具３１は、その反りのために、数個の押抜具２８，３２を有しており、それによって、ＳｉＣ種結晶８の反りを、ひいてはＳｉＣ種結晶８に導入すべき機械的応力をも、非常に的を絞って調整することができる。
【0062】
種保持具２５及び３１によって、ＳｉＣ種結晶８の反りは、ＳｉＣ種結晶中に存在する種らせん転位２４を低減するための前処理中にのみ調整することができる。前処理の完了後に、押抜具２８，３２を引っ込めることができ、それらに固定されたＳｉＣ種結晶８を含む種保持具２５又は３１を反っていない状態に戻すことができ、次いで、この状態で、ＳｉＣバルク単結晶２の実際の育成が実施される。
【0063】
対照的に、図９及び１０に、それぞれ示された、育成装置１で使用される、賦形された種保持具３４及び３５の更なる実施形態例がある。これらは、それぞれ、ＳｉＣ種結晶８と当接するための非平坦な接触面３６及び３７を有し、且つ、同様にるつぼ側壁１３の壁突出部２６に載置されている。種保持具２５及び３１とは異なり、種保持具３４及び３５は、調整すること又は反らせることができない。これらの場合、それぞれの接触面３６又は３７に接合されたＳｉＣ種結晶８は、永続的な反りを受けるが、これらの実施形態例でも、種らせん転位２４を減少させるのに決定的な機械的応力は、それぞれの接触面３６又は３７の非平坦な形状に対応して、ＳｉＣ種結晶８に導入される。種保持具３４の場合、接触面３６は、凹状に湾曲している。従って、これに接着されたＳｉＣ種結晶８は、後方に、即ち、結晶成長領域５から離れるように、反らされる。種保持具３５の場合、接触面３７は、凸状に湾曲しており、そのため、これに接着されたＳｉＣ種結晶８は、種保持具３４及び３５と同様に、結晶成長領域５の方向に向かって前方に反らされる。原理的には、非平坦な接触面のためのいかなる他の形状も実現することができ、その正確な形状を、それぞれの個別の場合においてＳｉＣ種結晶８に導入すべき機械的応力プロファイルに適合させることができる。
【0064】
必要に応じて、最初に、ＳｉＣ種結晶８について、種らせん転位２４の存在を検査することができる。この検査は、例えばＸ線トポグラフィーによって、行なわれる。次いで、この検査において特に種らせん転位２４が多いことが判明した部分領域は、特にそこでの異常に（又は平均を上回る）多数の種らせん転位２４を低減するために、選択的に機械的応力に曝すことができる。
【0065】
全体として、育成装置１は、ＳｉＣ種結晶８中に存在する種らせん転位２４を減少させるための上述の様々な変形形態と組み合わさって、僅かなバルク単結晶らせん転位２０しか有しない高品質のＳｉＣバルク単結晶２の育成を可能にし、ここで、バルク単結晶らせん転位２０は、不均質に分布し、好ましくは蓄積部分領域２１内に集中しており、これは、ＳｉＣバルク単結晶２を高品質の電子部品の製造に更に使用する場合に、有利に除去できる。
【0066】
次いで、これらの高品質のＳｉＣバルク単結晶２から、同等に高品質のＳｉＣ基板３８，３９を製造することができる（図１１及び１２による概略上面図の描写を参照）。これらのディスク状のＳｉＣ基板３８，３９は、これらを軸方向に連続的にディスクとして成長方向１９又は中心縦軸１４に対して垂直に切断し又は鋸引きすることによって、関連するＳｉＣバルク単結晶２から得られる。ＳｉＣバルク単結晶２内でＳｉＣ基板を形成するこのようなディスク４０の位置は、図２による描写において破線の長方形で例示的に示されている。このようなＳｉＣ基板３８又は３９は、大きくて薄い。可能な実施形態では、その全主表面４１又は４２は、少なくとも１５０ｍｍ、例えば２００ｍｍ、の基板直径を有し、その一方で、基板厚さは、約５００μｍである。ＳｉＣ基板３８又は３９は、これが製造される元となるＳｉＣバルク単結晶２と同様に、好適には最大１０００ｃｍ－２の低い総らせん転位密度と、基板３８，３９との関連で基板らせん転位４３であるとも理解されてそのように称することができる残存するバルク単結晶らせん転位２０の不均質な分布とを有する。どちらも、部品の製造に使用するためのＳｉＣ基板３８又は３９の適合性を改善する。総らせん転位密度とは、ＳｉＣバルク単結晶２の場合、中心縦軸１４又は成長方向１９に対して垂直なＳｉＣバルク単結晶２の完全な断面に関連し、ＳｉＣ基板３８又は３９の場合、完全な全主表面４１又は４２に関連する。不均質らせん転位分布は、関連するＳｉＣ基板３８及び３９のＳｉ側がそれぞれ示されている図１１及び１２による図解から分かる。
【0067】
図１１によるＳｉＣ基板３８の場合、基板らせん転位４３は、軸方向縁部領域によって形成される蓄積部分領域４４に集中しており、その一方で、中央領域によって形成される利用部分領域４５には、それより著しく少ない基板らせん転位４３が存在している。従って、後者は、高品質の部品の製造のための使用に特に適している。この点において、図２に概略的に示されているバルク単結晶２の場合と同様の、そして、実際の育成の前に図３、９又は１０による表示に対応する反りによる前処理及び熱前処理に付されたＳｉＣ種結晶８の使用によって達成することができるのと同様の、らせん転位分布が存在している。
【0068】
図１２によるＳｉＣ基板３９の場合、条件は、ちょうど逆である。この場合、基板らせん転位４３は、中央領域によって形成される蓄積部分領域４６に集中しており、その一方で、軸方向縁部領域によって形成される利用部分領域４７には、それより著しく少ない基板らせん転位４３が存在している。従って、後者は、また、高品質の部品の製造のための使用に特に良好に適している。
【0069】
ＳｉＣ基板３８，３９の場合、それぞれの利用部分領域４５又は４７は、それぞれの蓄積部分領域４４又は４６よりも著しく大きい。それぞれの蓄積部分領域４４又は４６は、関連する蓄積部分領域４８又は４９を有し、これは、それぞれの全主表面４１又は４２の一部であり、多くて、その２０％を占めるにすぎない。それにもかかわらず、この蓄積部分領域４８又は４９の内部に、関連する全主表面４１又は４２に存在する全基板らせん転位４３の少なくとも８０％が存在している。より小さな蓄積部分領域４４又は４６と、更なる使用が意図されている、より大きな利用部分領域４５又は４７との間の境界は、それぞれ、図１１及び１２において、破線の（仮想）境界線５０によって示されている。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【手続補正書】
【提出日】2023-12-06
【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】
ａ）育成開始前に、ａ１）育成るつぼ（３）の結晶成長領域（５）内に、成長表面（１８）を有するＳｉＣ種結晶（８）を配置し、
ａ２）前記育成るつぼ（３）のＳｉＣ貯蔵領域（４）内に、ＳｉＣ原料物質（６）を導入し、
ｂ）最高２４００℃の育成温度及び０．１ｍｂａｒ～１００ｍｂａｒの育成圧力における育成中に、前記ＳｉＣ原料物質（６）の昇華によって、且つ、前記結晶成長領域（５）への昇華した気体状の成分の輸送によって、そこでＳｉＣ成長気相（９）を生成し、その中で、前記ＳｉＣ成長気相（９）からの堆積によって前記ＳｉＣ種結晶（８）上にＳｉＣバルク単結晶（２）が成長する、
昇華育成によって少なくとも１つのＳｉＣバルク単結晶（２）を製造するための方法であって、
ｃ）育成開始前に、室温で前記ＳｉＣ種結晶（８）に機械的応力を導入して、前記ＳｉＣ種結晶（８）中に存在する種らせん転位（２４）を前記機械的応力の影響下で転位移動させ、それにより、それらのそれぞれの転位移動に関連して互いに接近する種らせん転位（２４）が、互いに再結合し、互いに打ち消し合う
ことを特徴とする、方法。
【請求項2】
前記種らせん転位（２４）の前記転位移動を、前記ＳｉＣ種結晶（８）を加熱することによって熱的に活性化することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記機械的応力を前記ＳｉＣ種結晶（８）に回転対称で導入することを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項4】
前記ＳｉＣ種結晶（８）を０．１ｍｍ～５ｍｍの最大反り距離で反らせて、前記機械的応力を導入することを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項5】
前記ＳｉＣ種結晶（８）を少なくとも１つの押抜具（２８；２８ａ；２８ｂ；２８ｃ；３２）によって反らせて、前記機械的応力を導入することを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項6】
前記少なくとも１つの押抜具（２８）が中央に載置され、前記ＳｉＣ種結晶（８）の中心に作用することを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
数個の押抜具（２８，３２）が、前記ＳｉＣ種結晶（８）に作用し、これらの押抜具（３２）の少なくとも一部が、前記ＳｉＣ種結晶（８）の中心の周囲の仮想円形線（３３）に沿って載置されることを特徴とする、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項8】
前記ＳｉＣ種結晶（８）を、賦形された種保持具（３４；３５）の非平坦な接触面（３６；３７）と強固に接続して、前記機械的応力を導入することを特徴とする、請求項１～７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項9】
全主表面（４１；４２）を有する単結晶ＳｉＣ基板（３８；３９）であって、前記全主表面（４１；４２）が、前記全主表面（４１；４２）の最大２０％によって形成される蓄積部分面（４８；４９）を有し、前記蓄積部分面（４８；４９）が、前記全主表面（４１；４２）に存在するすべての基板らせん転位（４３）の少なくとも８０％を含有する、ＳｉＣ基板。
【請求項10】
前記蓄積部分面（４８；４９）が、前記全主表面（４１；４２）に存在するすべての基板らせん転位（４３）の少なくとも８５％を含有することを特徴とする、請求項９に記載のＳｉＣ基板。
【請求項11】
前記蓄積部分面（４８；４９）が、前記全主表面（４１；４２）の最大１５％の大きさを有することを特徴とする、請求項９又は１０に記載のＳｉＣ基板。
【請求項12】
前記ＳｉＣ基板（３８；３９）が、最大１０００／ｃｍ
２
の総らせん転位密度を有することを特徴とする、請求項９～１１のいずれか１項に記載のＳｉＣ基板。
【請求項13】
前記全主表面（４１；４２）が、少なくとも１５０ｍｍの基板直径を有することを特徴とする、請求項９～１２のいずれか１項に記載のＳｉＣ基板。
【請求項14】
前記ＳｉＣ基板（３８；３９）が、単一のＳｉＣポリタイプのみを有するＳｉＣ結晶構造を有することを特徴とする、請求項９～１３のいずれか１項に記載のＳｉＣ基板。
【請求項15】
前記ＳｉＣ基板（３８；３９）が、８ｍΩｃｍ～２６ｍΩｃｍの比電気抵抗を有することを特徴とする、請求項９～１４のいずれか１項に記載のＳｉＣ基板。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0054】
ＳｉＣバルク単結晶２のこの高い品質は、また、元となるＳｉＣ種結晶８によるものであり、このＳｉＣ種結晶８は、その後の育成中にその上で成長するＳｉＣバルク単結晶２と同様の、種らせん転位２４の好都合な不均質分布を有する。特に、ＳｉＣ種結晶８中に存在する種らせん転位２４は、成長中のＳｉＣバルク単結晶２において成長方向１９で継続しており、これは、図２による描出に示されている。種らせん転位２４は、成長中のＳｉＣバルク単結晶２内において、ＳｉＣ種結晶８の成長表面１８にバルク単結晶らせん転位２０を形成することにつながる。
【国際調査報告】