[發(fā)明專利]制造碳化硅單晶的方法和碳化硅單晶襯底

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201410231410.7
• 申請日: 2014-05-28
• 公開（公告）號: CN104278322A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發(fā)明（設計）人: 本家翼;沖田恭子;川瀨智博;堀勉
• 申請（專利權）人: 住友電氣工業(yè)株式會社
• 主分類號: C30B23/00
• 分類號: C30B23/00;C30B29/36
• 代理公司: 中原信達知識產(chǎn)權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 李蘭;孫志湧

技術領域

本發(fā)明涉及制造碳化硅單晶的方法和碳化硅單晶襯底。

背景技術

近年來已經(jīng)積極研究了使用碳化硅(SiC)作為半導體材料。SiC的寬帶隙可以有助于增強半導體器件的性能。在制造SiC半導體時，通常，需要SiC襯底。SiC襯底(晶片)可以通過切割SiC單晶(錠)來形成。

日本專利特開No.2001-294499(專利文獻1)公開了一種碳化硅單晶晶片，其具有不小于50mm的直徑并且用于生長外延薄膜的襯底。根據(jù)該公布，晶片上任意兩點之間的生長面取向偏差可以不大于60秒/厘米，從而可以在晶片的整個表面上外延生長良好質(zhì)量的薄膜。

根據(jù)本發(fā)明人進行的研究，像日本專利特開No.2001-294499中的技術那樣，簡單地通過控制碳化硅單晶襯底的生長面的取向偏離，不能充分減輕在制造用這種碳化硅襯底制造半導體器件時的變化。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上問題制造了本發(fā)明，其目的是提供一種制造高質(zhì)量碳化硅單晶的方法和允許更穩(wěn)定的制造半導體器件的碳化硅單晶襯底。

根據(jù)本發(fā)明的制造碳化硅單晶的方法具有以下步驟。制備具有第一側和與第一側相反的第二側的坩堝。在該坩堝的第一側，布置用于利用升華方法生長碳化硅的固體源材料。在該坩堝的第二側布置由碳化硅制成的籽晶。將坩堝布置在絕熱容器中。絕熱容器具有面向坩堝的第二側的開口。加熱坩堝，使得固體源材料升華。通過絕熱容器中的開口，測量在加熱的坩堝的第二側的溫度。絕熱容器中的開口具有向著絕熱容器的外側變窄的錐形內(nèi)表面。

根據(jù)本發(fā)明的碳化硅單晶襯底是由碳化硅單晶制成的，該碳化硅單晶具有主表面，所述主表面為包含直徑為100mm的圓的形狀。在通過在主表面上投影c軸獲得的方向上的角分布為在3°以內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的制造方法，可以提高碳化硅單晶的質(zhì)量。根據(jù)本發(fā)明的碳化硅單晶襯底，可以以更可靠的方式制造半導體器件。

結合附圖時，由下面本發(fā)明的詳細描述，本發(fā)明的上述和其它目的、特征、方面和優(yōu)點將變得更加明顯。

附圖說明

圖1是示意性示出本發(fā)明第一實施例中的用于制造碳化硅單晶的方法的制造設備的構造的截面圖。

圖2和3是示意性示出圖1的坩堝和絕熱材料的構造的截面圖。

圖4是示意性示出本發(fā)明第一實施例中的制造碳化硅單晶的方法的流程圖。

圖5是示意性示出本發(fā)明第一實施例中的制造碳化硅單晶的方法中的第一步驟的截面圖。

圖6是示意性示出本發(fā)明第一實施例中的制造碳化硅單晶的方法中的第二步驟的截面圖。

圖7是示意性示出比較例中的制造設備的構造的截面圖。

圖8是示意性示出比較例中的制造方法的一個步驟的截面圖。

圖9是示意性示出本發(fā)明第二實施例中的制造碳化硅單晶的方法中的一個步驟的截面圖。

圖10是示意性示出本發(fā)明第三實施例中的用于制造碳化硅單晶的方法的制造設備的絕熱材料的構造的截面圖。

圖11是示意性示出本發(fā)明第四實施例中的用于制造碳化硅單晶的方法的制造設備的絕熱材料的構造的截面圖。

圖12是示意性示出本發(fā)明第五實施例中的制造碳化硅單晶襯底的方法中的一個步驟的截面圖。

圖13是示意性示出本發(fā)明第五實施例中的碳化硅單晶襯底的構造的平面圖。

圖14是沿著圖13中的線XIV-XIV的示意性截面圖。

圖15是示意性示出圖13的變形的平面圖。

具體實施方式

在下文中將參考附圖描述本發(fā)明的實施例。

首先，在下述的(i)至(ix)中，將描述實施例的概要。

(i)制造碳化硅單晶19的方法具有以下步驟。制備具有第一側21和與第一側21相反的第二側22的坩堝20。在坩堝20中的第一側21上布置用于利用升華方法生長碳化硅的固體源材料11。在坩堝20中的第二側22上布置由碳化硅制成的籽晶12。將坩堝20布置在絕熱容器31至34中。絕熱容器31至34具有面向坩堝20的第二側22的開口OP。加熱坩堝20，使得固體源材料11升華并在籽晶12上再結晶。通過絕熱容器31至34中的開口OP，測量加熱的坩堝20的第二側22的溫度。絕熱容器31至34中的開口OP具有向著絕熱容器31至34的外側變窄的錐形內(nèi)表面TI。