[發明專利]基于硅的熔融組合物和使用其的SiC單晶的制造方法

有效

• 申請號: 201680031312.6
• 申請日: 2016-10-25
• 公開（公告）號: CN107683520B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 鄭粲燁;高正旼;金大星;李星秀;殷暢鮮
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;C30B29/36
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 蔡勝有;蘇虹

本發明涉及一種基于硅的熔融組合物以用于通過溶液法形成SiC單晶，所述組合物包含硅、碳和由以下式(1)定義的溶解度參數(C_si^sol)小于?0.37的金屬：式(1)，其中在上述式(1)中，A為在包含金屬和碳的硅晶格中包含硅原子、碳原子和金屬原子的第一評估晶格的第一能量(A)，B為在包含金屬的硅晶格中包含硅原子和金屬原子的第二評估晶格的第二能量(B)，μ₁為作為通過將金剛石晶體結構中硅的總能量除以單元晶格中存在的硅原子數獲得的化學勢的常數?5.422，μ₂為作為通過將金剛石晶體結構中碳的總能量除以單元晶格中存在的碳原子數獲得的化學勢的常數?9.097。

技術領域

相關申請的交叉引用

本申請要求于2015年10月26日向韓國知識產權局提交的韓國專利申請第10-2015-0148848號的權益，其公開內容通過引用整體并入本文。

本發明涉及基于硅的熔融組合物，和使用其的SiC單晶的制造方法。

背景技術

已研究了SiC單晶作為用于功率半導體器件的基底。與傳統硅相比，SiC單晶具有優異的帶隙和介電擊穿強度。使用這樣的SiC基底的半導體可以在高功率下使用并且可以使由于能量轉換的損耗最小化。

另外，由于包括SiC基底的器件在高溫下工作，故可以防止由于放熱的器件故障，并且預期使冷卻器件簡化，因此，包括SiC基底的器件可以用作下一代功率半導體器件以替代硅。

作為用于SiC單晶的生長方法，已知的有升華法、CVD法、Acheson法、溶液法等。其中，溶液法是一種在坩堝中溶解硅或含硅合金，然后使SiC單晶從包含硅和碳的熔融溶液中析出并生長在籽晶上的方法。

發明內容

技術問題

本發明致力于提供基于硅的熔融組合物，和使用其的SiC單晶的制造方法，并且具體地，提供以下基于硅的熔融組合物和使用其的SiC單晶的制造方法，所述基于硅的熔融組合物包含具有預定水平的溶解度參數(C_si^sol)值的金屬，因而具有改善的碳溶解度。

技術方案

本發明的一個示例性實施方案提供了一種基于硅的熔融組合物，其包含硅、碳和由以下式(1)定義的溶解度參數(C_si^sol)小于-0.37的金屬，其中通過溶液法形成SiC單晶：

C_si^sol＝A-B+μ₁-μ₂ 式(1)

在上述式(1)中，A為在包含金屬原子和碳原子的硅晶格中包含硅原子、碳原子和金屬原子的第一評估晶格的第一能量(A)，B為在包含金屬原子的硅晶格中包含硅原子和金屬原子的第二評估晶格的第二能量(B)，μ₁為作為通過將金剛石晶體結構中硅的總能量除以單元晶格中存在的硅原子數獲得的化學勢的常數-5.422，并且μ₂為作為將通過金剛石晶體結構中碳的總能量除以單元晶格中存在的碳原子數獲得的化學勢的常數-9.097。

金屬的關于由上述式(1)定義的溶解度參數(C_si^sol)的值可為-0.90＜C_si^sol＜-0.38。金屬可包括兩種或更多種金屬。

金屬可包括選自由鋁(Al)、鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉻(Cr)和鈧(Sc)組成的組中的至少兩種。

基于100重量份的硅的總含量，金屬的含量可為25重量份至85重量份。