碳化硅单晶基板及其制法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种从采用升华再结晶法生长而成的块状碳化娃单晶切出的碳化娃 单晶基板，详细地说，设及在将基板对半分所得到的某一单侧的半圆区域内产生的螺旋位 错比在另一方的半圆区域产生的螺旋位错少、从而螺旋位错部分降低的碳化娃单晶基板及 其制法。
【背景技术】
[0002] 碳化娃（SiC)是具有2. 2~3. 3eV的宽的禁带宽度的宽带隙半导体，由于其优良 的物理、化学特性，正在作为耐环境性半导体材料进行研究开发。特别是近年来，它作为从 藍色到紫外的短波长光器件、高频电子器件、高耐压和高输出功率电子器件等的材料而引 人注目，基于SiC的器件（半导体元件）制作的研究开发正方兴未艾。
[000引在进行SiC器件的实用化的情况下，制造大口径的SiC单晶是不可或缺的，其多数 采用通过升华再结晶法（Lely法或者改良型Lely法）而使块状SiC单晶生长的方法。也 就是说，将SiC的升华原料收纳在相蜗内，在相蜗的盖体上安装由SiC单晶构成的巧晶，然 后使原料升华，从而通过再结晶而在巧晶上生长SiC单晶。而且在得到呈大致圆柱状的SiC 块状单晶（SiC单晶锭）后，一般通过切成300~600ym左右的厚度而制造SiC单晶基板， W供电力电子学领域等的SiC器件的制作。
[0004] 可是，在SiC单晶中，除被称之为微管（micropipe)的贯通于生长方向的中空孔状 缺陷W外，还存在位错缺陷、堆煤层错等结晶缺陷。该些结晶缺陷由于使器件性能降低，因 而该种降低在SiC器件的应用方面成为重要的课题。
[0005] 其中，位错缺陷包括贯通刃型位错、基底面位错W及螺旋位错。例如，有报告称在 市售的SiC单晶基板中，螺旋位错存在8X102~3X10 3(个/cm2)左右，贯通刃型位错存在 5X103~2X10 4(个/cnO左右，基底面位错存在2X103~2X10 4(个/cnO左右（参照非 专利文献1)。
[0006] 近年来，进行了有关SiC结晶缺陷和器件性能的研究和调查，正在明确各种缺陷 所产生的影响。其中，已经报告了螺旋位错成为器件产生漏电流的原因或者使栅极氧化膜 寿命降低等（参照非专利文献2W及3)，为了制作高性能的SiC器件，要求至少使螺旋位错 降低的SiC单晶基板。
[0007] 而且关于SiC单晶中的螺旋位错的降低，例如有采用亚稳定溶剂外延法（MSE法） 将其减少至67(个/cm2)的报告例（参照非专利文献4)。另外，还报告了在采用化学气相 沉积法（CVD法）的外延生长中，螺旋位错分解成化ank型堆煤层错的内容（参照非专利 文献5)。然而，在该些方法中，SiC单晶的生长速度均为几ym/虹，在采用升华再结晶法的 SiC单晶通常的生长速度的10分之1W下，因而难W确立为工业生产方法。
[000引另一方面，在升华再结晶法中，已经报告了如下的方法；在W规定的生长压力和基 板温度使作为初期生长层的SiC单晶生长之后，一边慢慢地减少基板温度和压力，一边进 行结晶生长，由此便得到微管和螺旋位错少的SiC单晶（参照专利文献1)。然而，由该方法 得到的SiC单晶的螺旋位错密度为103~10 4(个/cm2)(参照专利文献1的说明书[发明 的效果]一栏），考虑到在高性能SiC器件中的应用，有必要使螺旋位错进一步降低。
[0009] 另外，还报告了如下的方法：在通过规定的生长压力和基板温度使SiC单晶生长 为初期生长层之后，基板温度就那样维持不变，通过减压W提高生长速度而进行结晶生长， 由此可抑制微管的发生，而且使螺旋位错等位错密度得W减少（参照专利文献2)。然而，即 使采用该方法，螺旋位错的降低效果也不充分。
[0010] 此外，已经报告了在升华再结晶法中，除具有< 0001 >的柏氏矢量的螺旋位错W 夕F，还由具有1/3 < 11 - 20 > (0001)的柏氏矢量且在基底面内传播的贯通刃型位错生成 复合螺旋位错（参照非专利文献6)。然而，该现象是在结晶生长中偶然发生的，在本发明人 等所了解的限度内，没有对其进行控制的报告例。
[0011] 现有技术文献 [001引专利文献
[0013] 专利文献1 ;日本特开2002-284599号公报
[0014] 专利文献2 ;日本特开2007-119273号公报
[0015] 非专利文献
[0016] 非专利文献1 ;大谷升，SiCW及相关宽带隙半导体研究会第17次演讲会预稿集， 2008, p8
[0017] 非专利文献2 ;坂东等，SiCW及相关宽带隙半导体研究会第19次演讲会预稿集， 2010, P140-141
[0018] 非专利文献3 ;山本等，SiCW及相关宽带隙半导体研究会第19次演讲会预稿集， 2010,pll-12
[0019] 非专利文献4 ;长田等，SiCW及相关宽带隙半导体研究会第18次演讲会预稿集， 2009, P68-69
[0020] 非专利文献 5 ;H.Tsuchidaetal. ,JournalofCrystalGrowth, 310, (2008)， 757-765
[0021] 非专利文献6 ;D.P'Jakamuraetal.JournalofCrystalGrowth304 (2007) 57-63
【发明内容】
[0022] 发明所要解决的课题
[0023] 于是，本发明人等使用在工业生产中比较有利的升华再结晶法，为得到使螺旋位 错降低的SiC单晶基板而进行了潜屯、的研究，结果新近发现；令人吃惊的是，在使块状SiC 单晶生长时，通过在其一部分中采用规定的生长条件，从而在由此后生长的SiC单晶W具 有规定主面的方式切出的SiC单晶基板中，在将基板对半分所得到的某一单侧的半圆区域 内产生的螺旋位错比在剩下的半圆区域产生的螺旋位错少。
[0024] 该样一来，只要是在一部分中螺旋位错降低的SiC单晶基板，通过在基板内进行 器件的分别制作，就可W制作高性能的SiC器件，另外，也有助于器件制作的成品率的提 局，因而完成了本发明。
[0025] 因此，本发明的目的在于提供碳化娃单晶基板及其制法，该碳化娃单晶基板是从 采用升华再结晶法生长而成的块状碳化娃单晶得到的基板，其中，在将基板对半分所得到 的某一单侧的半圆区域内产生的螺旋位错比在剩下的半圆区域产生的螺旋位错少，从而螺 旋位错部分降低。
[0026] 用于解决课题的手段
[0027] 也就是说，本发明的要旨如下所示。
[002引 （1) 一种碳化娃单晶基板，其特征在于：其是从采用升华再结晶法生长而成的块 状碳化娃单晶切出的碳化娃单晶基板，其中，在该基板的单侧一半的半圆区域内的多个测 定点观察得到的螺旋位错密度的平均值为在剩下一半的半圆区域内的多个测定点观察得 到的螺旋位错密度的平均值的80%W下。
[0029] (2)根据上述（1)所述的碳化娃单晶基板，其特征在于：具有通过该基板的中屯、点 0的法线n与[0001]方向所成的角度0"超过0°且在12°W下的主面，当从中屯、点0使 [0001]方向轴向主面投影而得到假想方向V，并将与该假想方向V正交的基板的直径设定 为R^，且W该直径为边界而定义左右2个半圆区域时，在任一方的半圆区域即第一半圆 区域内的多个测定点观察得到的螺旋位错密度的平均值为在另一方的半圆区域即第二半 圆区域内的多个测定点观察得到的螺旋位错密度的平均值的80%W下。
[0030] (3)根据上述（2)所述的碳化娃单晶基板，其特征在于：所述在第一半圆区域内的 多个测定点观察得到的螺旋位错密度的平均值为在第二半圆区域内的多个测定点观察得 到的螺旋位错密度的平均值的60%W下。
[0031] (4)根据上述（2)所述的碳化娃单晶基板，其特征在于：所述在第一半圆区域内的 多个测定点观察得到的螺旋位错密度的平均值为在第二半圆区域内的多个测定点观察得 到的螺旋位错密度的平均值的50%W下。
[003引妨根据上述似~（4)中任一项所述的碳化娃单晶基板，其特征在于：当将使所 述第一半圆区域分成2份的半径设定为r//，且对夹持该半径IV/而具有±45°的中屯、角的 扇形区域进行定义时，在扇形区域内的多个测定点观察得到的螺旋位错密度的平均值为在 第二半圆区域内的多个测定点观察得到的螺旋位错密度的平均值的40%W下。
[003引 做根据上述似~（4)中任一项所述的碳化娃单晶基板，其特征在于：当将使所 述第一半圆区域分成2份的半径设定为r//，且对夹持该半径IV/而具有±45°的中屯、角的 扇形区域进行定义时，在扇形区域内的多个测定点观察得到的螺旋位错密度的平均值为在 第二半圆区域内的多个测定点观察得到的螺旋位错密度的平均值的30%W下。
[0034] (7)根据上述（2)~化）中任一项所述的碳化娃单晶基板，其特征在于：具有与所 述所成的角度相当的偏离角（offangle),且其偏离方向d"为< 11 - 20 >方向。
[0035] (8)根据上述（2)~（4)中任一项所述的碳化娃单晶基板，其特征在于：对于包含 所述直径在内的使基板的圆周24等分的12根直径，当将从基板的中屯、点0W放射状延 伸的24根半径ri~r24当作将该中屯、点0设定为零而分别具有0~1的刻度的轴时，在所 述第一半圆区域观察得到的螺旋位错密度的平均值是在下述i)~iii)的合计27个测定 点测得的值的平均，而且在所述第二半圆区域观察得到的螺旋位错密度的平均值是在下述 iv)~V)的合计22个测定点测得的值的平均。
[0036] i)中屯、点0
[0037] ii)ai~ai3
[003引 iii)bi~bi3
[0039] iv)ai4~a24
[0040]