[发明专利]制造碳化硅单晶的方法和碳化硅单晶衬底

说明书

技术领域

本发明涉及制造碳化硅单晶的方法和碳化硅单晶衬底。

背景技术

近年来已经积极研究了使用碳化硅(SiC)作为半导体材料。SiC的宽带隙可以有助于增强半导体器件的性能。在制造SiC半导体时，通常，需要SiC衬底。SiC衬底(晶片)可以通过切割SiC单晶(锭)来形成。

日本专利特开No.2001-294499(专利文献1)公开了一种碳化硅单晶晶片，其具有不小于50mm的直径并且用于生长外延薄膜的衬底。根据该公布，晶片上任意两点之间的生长面取向偏差可以不大于60秒/厘米，从而可以在晶片的整个表面上外延生长良好质量的薄膜。

根据本发明人进行的研究，像日本专利特开No.2001-294499中的技术那样，简单地通过控制碳化硅单晶衬底的生长面的取向偏离，不能充分减轻在制造用这种碳化硅衬底制造半导体器件时的变化。

发明内容

鉴于以上问题制造了本发明，其目的是提供一种制造高质量碳化硅单晶的方法和允许更稳定的制造半导体器件的碳化硅单晶衬底。

根据本发明的制造碳化硅单晶的方法具有以下步骤。制备具有第一侧和与第一侧相反的第二侧的坩埚。在该坩埚的第一侧，布置用于利用升华方法生长碳化硅的固体源材料。在该坩埚的第二侧布置由碳化硅制成的籽晶。将坩埚布置在绝热容器中。绝热容器具有面向坩埚的第二侧的开口。加热坩埚，使得固体源材料升华。通过绝热容器中的开口，测量在加热的坩埚的第二侧的温度。绝热容器中的开口具有向着绝热容器的外侧变窄的锥形内表面。

根据本发明的碳化硅单晶衬底是由碳化硅单晶制成的，该碳化硅单晶具有主表面，所述主表面为包含直径为100mm的圆的形状。在通过在主表面上投影c轴获得的方向上的角分布为在3°以内。

根据本发明的制造方法，可以提高碳化硅单晶的质量。根据本发明的碳化硅单晶衬底，可以以更可靠的方式制造半导体器件。

结合附图时，由下面本发明的详细描述，本发明的上述和其它目的、特征、方面和优点将变得更加明显。

附图说明

图1是示意性示出本发明第一实施例中的用于制造碳化硅单晶的方法的制造设备的构造的截面图。

图2和3是示意性示出图1的坩埚和绝热材料的构造的截面图。

图4是示意性示出本发明第一实施例中的制造碳化硅单晶的方法的流程图。

图5是示意性示出本发明第一实施例中的制造碳化硅单晶的方法中的第一步骤的截面图。

图6是示意性示出本发明第一实施例中的制造碳化硅单晶的方法中的第二步骤的截面图。

图7是示意性示出比较例中的制造设备的构造的截面图。

图8是示意性示出比较例中的制造方法的一个步骤的截面图。

图9是示意性示出本发明第二实施例中的制造碳化硅单晶的方法中的一个步骤的截面图。

图10是示意性示出本发明第三实施例中的用于制造碳化硅单晶的方法的制造设备的绝热材料的构造的截面图。

图11是示意性示出本发明第四实施例中的用于制造碳化硅单晶的方法的制造设备的绝热材料的构造的截面图。

图12是示意性示出本发明第五实施例中的制造碳化硅单晶衬底的方法中的一个步骤的截面图。

图13是示意性示出本发明第五实施例中的碳化硅单晶衬底的构造的平面图。

图14是沿着图13中的线XIV-XIV的示意性截面图。

图15是示意性示出图13的变形的平面图。

具体实施方式

在下文中将参考附图描述本发明的实施例。

首先，在下述的(i)至(ix)中，将描述实施例的概要。

(i)制造碳化硅单晶19的方法具有以下步骤。制备具有第一侧21和与第一侧21相反的第二侧22的坩埚20。在坩埚20中的第一侧21上布置用于利用升华方法生长碳化硅的固体源材料11。在坩埚20中的第二侧22上布置由碳化硅制成的籽晶12。将坩埚20布置在绝热容器31至34中。绝热容器31至34具有面向坩埚20的第二侧22的开口OP。加热坩埚20，使得固体源材料11升华并在籽晶12上再结晶。通过绝热容器31至34中的开口OP，测量加热的坩埚20的第二侧22的温度。绝热容器31至34中的开口OP具有向着绝热容器31至34的外侧变窄的锥形内表面TI。