[发明专利]n型SiC单晶的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳化硅(SiC)单晶的制造方法，更详细而言，涉及n型SiC单晶的制造方法。

背景技术

碳化硅(SiC)是热稳定且化学稳定的化合物半导体。SiC与硅(Si)相比，具有优异的带隙(bandgap)、绝缘击穿电压、电子饱和速度和热导率。因此，SiC作为新一代的功率器件材料受到关注。

SiC作为具有多晶型的物质而众所周知。SiC的代表性多晶型有6H型(每1周期具有6个分子的六方晶系)、4H型(每1周期具有4个分子的六方晶系)、3C型(每1周期具有3个分子的立方晶系)。用于功率器件材料的SiC优选由一种多晶型形成的单晶，而且，优选的是，SiC单晶的晶体缺陷少。

尤其是对于肖特基势垒二极管(SBD；Shottky Barrier Diode)、金属-氧化物-半导体场效应管(MOSFET；Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)等垂直式功率器件而言，优选应用具有低电阻的n型SiC单晶。优选的是，制造n型SiC单晶时，所制造的多个SiC单晶的掺杂物浓度的个体间偏差少。即，优选的是，在所制造的多个SiC单晶锭间，掺杂物浓度不产生大的差异。换言之，优选的是，在所制造的多个SiC单晶之中，一个SiC单晶锭的掺杂物浓度与其它的SiC单晶锭的掺杂物浓度不产生大的差异。

另外，SiC单晶的制造方法有升华法和液相生长法。例如，日本特开平05-262599号公报(专利文献1)中公开了利用升华法的SiC单晶的制造方法。另外，例如，日本特开2004-2173号公报(专利文献2)中公开了利用液相生长法的SiC单晶的制造方法。

液相生长法与升华法相比，容易得到晶体缺陷少的单晶。作为液相生长法之一的顶部籽晶提拉法(Top Seeded Solution Growth；以下称为TSSG法)将由SiC单晶形成的SiC晶种浸渍在容纳于坩埚的SiC熔液中。接着，TSSG法一边向上提拉SiC晶种，一边在SiC晶种上培养SiC单晶。

TSSG法一边向上提拉SiC晶种，一边培养SiC单晶。因此，能够使SiC单晶成为长条。如上所述，TSSG法由于一边向上提拉SiC晶种，一边培养SiC单晶，因而类似于切克劳斯基(Czochralski；CZ)法。因此，可以将CZ法的Si单晶的大直径化技术转用至TSSG用途。因此，TSSG法适于制造晶体缺陷少、大直径、长条的SiC单晶锭。

发明内容

但是，尚未有报告公开了通过TSSG法制造进行掺杂控制的n型SiC单晶的方法的例子。如上所述，制造n型SiC单晶时优选的是，所制造的各SiC单晶锭的掺杂物浓度彼此难以存在偏差。

本发明的目的在于，提供能够抑制所制造的多个n型SiC单晶锭间的掺杂物浓度的偏差的n型SiC单晶的制造方法。

本发明的实施方式的n型SiC单晶的制造方法包括：准备具备腔室的制造装置的工序，所述腔室具有配置坩埚的区域；将配置坩埚的区域加热，并且将腔室真空排气的工序；在真空排气后，将含有稀有气体和氮气的混合气体填充到腔室内的工序；利用加热使配置于区域的坩埚中容纳的原料熔融，生成含有硅和碳的SiC熔液的工序；以及，在混合气体气氛下，将SiC晶种浸渍于SiC熔液，在SiC晶种上培养n型SiC单晶的工序。

本发明的实施方式的n型SiC单晶的制造方法能够减少所制造的多个n型SiC单晶锭的掺杂物浓度(氮浓度)的偏差。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式的SiC单晶的制造装置的示意图。

图2是用于说明制造工序初始的坩埚的容纳位置的图。

图3是用于说明制造工序中的坩埚的移动的图。

图4是实施例中制造的SiC单晶的截面照片。

图5是图4所示的SiC单晶的示意图。

图6是示出实施例的各试验编号的n型SiC单晶的氮浓度的偏差的柱形图。

图7是示出与图6不同的、特定试验编号的n型SiC单晶的氮浓度的偏差的柱形图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。图中对同一部分或等同部分标记同一附图标记，不再重复其说明。