[發明專利]SiC單晶錠及其制造方法

有效

• 申請號: 201380037691.6
• 申請日: 2013-05-08
• 公開（公告）號: CN104471118B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 加渡干尚;大黑寬典;坂元秀光;楠一彥;岡田信宏
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社;新日鐵住金株式會社
• 主分類號: C30B29/36
• 分類號: C30B29/36;C30B19/10
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 李英

技術領域

本發明涉及適合作為半導體元件的SiC單晶及其制造方法，更詳細而言，涉及夾雜物少的高質量的SiC單晶錠以及基于溶液法的夾雜物少的高質量的SiC單晶錠的制造方法。

背景技術

SiC單晶在熱和化學方面非常穩定、機械強度優異、耐放射線方面強，而且與Si單晶相比具有高的絕緣擊穿電壓、高的熱傳導率等優異的物理性質。因此，可實現在Si單晶及GaAs單晶等現有的半導體材料中不能實現的高輸出功率、高頻、耐電壓、耐環境性等，作為可進行大電力控制及節能的功率器件材料、高速大容量信息通信用器件材料、車載用高溫器件材料、耐放射線器件材料等這樣寬范圍的新一代的半導體材料的期待正在高漲。

以往，作為SiC單晶的成長方法，代表性地已知有氣相法、艾奇遜(Acheson)法、及溶液法。在氣相法中，例如在升華法中，具有在成長的單晶中容易產生稱作微管缺陷的中空貫通狀的缺陷和層疊缺陷等晶格缺陷以及結晶多形這樣的缺點，但因結晶的成長速度大，因此，以往大量SiC體單晶通過升華法制造，也進行了降低成長結晶的缺陷的嘗試。在艾奇遜法中，作為原料使用硅石和焦炭并在電爐中進行加熱，因此，由于原料中的雜質等不可能得到結晶性高的單晶。

而且，溶液法是在石墨坩堝中形成Si熔液或熔化了合金的Si熔液，使C從石墨坩堝溶解到該熔液中，在設置于低溫部的晶種基板上使SiC結晶層析出并使之成長的方法。由于溶液法與氣相法相比進行接近熱平衡狀態下的結晶成長，因此最能夠期待低缺陷化。因此，最近，提出了一些基于溶液法的SiC單晶的制造方法。

然而，為了通過溶液法以高品位且高成長速度獲得大面積的SiC結晶，現在還遺留有各種技術課題。特別地，作為關于SiC高品位化的技術課題，記載了在SiC單晶成長時，在SiC結晶內產生夾雜物(inclusion)。

所謂夾雜物，是在SiC單晶成長中使用的Si-C溶液的、成長結晶中的夾渣(巻き込み)。夾雜物的產生，對單晶來說是大的缺陷，是作為器件材料不能允許的缺陷。

公開了一種SiC單晶的制造方法，該方法以提供可高速制造在結晶內不存在夾雜物的優質的SiC單晶的SiC單晶的制造方法為目的，其特征在于，在基于溶液法的SiC單晶的制造中，通過使坩堝的旋轉數或者旋轉數及旋轉方向周期性變化來攪拌坩堝中的熔液。(專利文獻1)

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：特開2006-117441號公報

發明內容

發明所要解決的課題

然而，在專利文獻1的方法中，必須使坩堝及籽晶軸兩者旋轉、并且使籽晶軸的旋轉與坩堝的旋轉同步，方法復雜，還不足以使整體上完全不含有夾雜物的SiC單晶穩定地成長。

本發明的目的是解決上述課題，提供一種抑制了夾雜物產生的高質量SiC單晶錠、及這樣的SiC單晶錠的制造方法。

用于解決課題的手段

本發明為一種SiC單晶的制造方法，其是使被晶種保持軸保持的晶種基板與具有從內部向表面溫度降低的溫度梯度的Si-C溶液接觸，從而使SiC單晶結晶成長的基于溶液法的SiC單晶的制造方法，

其中，包括使結晶成長面的界面正下方的外周部的Si-C溶液的溫度與結晶成長面的界面正下方的中央部的Si-C溶液的溫度相比降低，并且使Si-C溶液從結晶成長面的界面正下方的中央部向外周部流動。

本發明還是一種SiC單晶的制造裝置，其是具備：

容納Si-C溶液的坩堝，

配置在所述坩堝周圍的加熱裝置，和

在上下方向上可移動地配置的晶種保持軸，

使被所述晶種保持軸保持的晶種基板與以具有從內部向表面溫度降低的溫度梯度的方式被加熱的所述Si-C溶液接觸，從而以所述晶種基板為基點使SiC單晶成長的基于溶液法的SiC單晶的制造裝置，

該制造裝置具備：

溫度控制手段，其使所述結晶成長面的界面正下方的外周部的所述Si-C溶液的溫度與結晶成長面的界面正下方的中央部的所述Si-C溶液的溫度相比降低，

流動手段，其使所述Si-C溶液從所述結晶成長面的界面正下方的所述中央部向所述外周部流動。

本發明還是一種SiC單晶錠，其是包含晶種基板及以晶種基板為基點采用溶液法而成長的SiC成長結晶的SiC單晶錠，該成長結晶具有凹形狀的結晶成長面并且不含有夾雜物。

發明效果

根據本發明，能夠得到抑制了夾雜物產生的高質量SiC單晶。

附圖說明