[发明专利]SiC单晶及其制造方法

说明书

本发明涉及SiC单晶及其制造方法。提供不含多晶、除侧面端部外不含裂纹的SiC单晶。SiC单晶的制造方法，其是使保持于晶种保持轴(12)下端面的晶种基板(14)与配置在坩埚(10)内的具有从内部向液面温度降低的温度梯度的Si‑C溶液(24)接触从而使SiC单晶晶体生长的SiC单晶的制造方法，其中，晶种保持轴(12)的端面的外形小于晶种基板(14)的顶面的外形，晶种基板(14)的顶面具有与晶种保持轴(12)的下端面的整个面相接而被保持的中央部(15)、和不与晶种保持轴(12)的下端面相接的外周部(16)，该方法包括：在晶种基板(14)的顶面配置碳片材(30)，使得覆盖中央部(15)和外周部(16)中的至少外周部(16)。

技术领域

本公开涉及SiC单晶及其制造方法。

背景技术

SiC单晶在热学、化学方面非常稳定、机械强度优异、耐放射线方面强，而且与Si单晶相比具有高的绝缘击穿电压、高的热导率等优异的物理性质。因此，可实现Si单晶和GaAs单晶等现有半导体材料不能实现的高输出、高频、耐电压、耐环境性等，作为可进行大电力控制和节能的功率器件材料、高速大容量信息通信用器件材料、车载用高温器件材料、耐放射线器件材料等这样宽范围的新一代半导体材料的期待正在高涨。

以往，作为SiC单晶的生长方法，代表性的已知有气相法、艾奇逊(Acheson)法和溶液法。在气相法中，例如在升华法中，虽然具有在生长的单晶中易于产生被称作微管缺陷的中空贯穿状的缺陷、层叠缺陷等晶格缺陷和多晶型等的缺点，但在以往，SiC块状单晶大多通过升华法制造，也进行了减少生长晶体的缺陷的尝试。在艾奇逊法中，由于使用硅石和焦炭作为原料并在电炉中进行加热，因此，因原料中的杂质等而不可能得到结晶性高的单晶。

而且，溶液法为如下方法：在石墨坩埚中形成Si熔液或熔化了Si以外的金属的Si熔液，使C溶解到该熔液中，使SiC晶体层在设置于低温部的晶种基板上析出从而生长。由于溶液法与气相法相比进行在接近热平衡的状态下的晶体生长，因此最能期待低缺陷化。因此，最近，提出了一些基于溶液法的SiC单晶的制造方法(专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-234342号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在专利文献1等的以往技术中，有时在生长晶体的整体中产生裂纹，或产生多晶。关于裂纹，虽然即使在距生长晶体的侧面1mm左右的范围的侧面端部产生裂纹也能允许，但有时在生长晶体的整体中产生裂纹从而生长晶体会破裂。已知的是，晶种基板与晶种保持轴之间的热膨胀差为裂纹产生的原因。另外已知的是，如果晶种基板的顶面的外形大于晶种保持轴的端面的外形，则晶种基板的顶面(被晶种保持轴保持的面)的外周部不与晶种保持轴的端面相接，自其非接触部的辐射热损失变多，在生长晶体中可能产生多晶。

因此，期望不含多晶、除侧面端部外不含裂纹的SiC单晶。

用于解决课题的手段

本公开以SiC单晶的制造方法为对象，该制造方法是使保持于晶种保持轴的下端面的晶种基板与配置在坩埚内的具有从内部向液面温度降低的温度梯度的Si-C溶液接触从而使SiC单晶晶体生长的SiC单晶的制造方法，其中，

晶种基板的顶面具有与晶种保持轴的下端面的整个面相接而被保持的中央部、和不与晶种保持轴的下端面相接的外周部，

该制造方法包括：在晶种基板的顶面配置碳片材，使得覆盖中央部和外周部中的至少外周部。

本公开还以SiC单晶为对象，该SiC单晶不含多晶，除侧面端部外不含裂纹，具有30mm以上的直径，并且通过X射线衍射法测定时的晶体取向的偏差为0.22°以下/50mm。

发明效果