[发明专利]碳化硅单晶块的制造方法和碳化硅单晶块

说明书

本发明针对在籽晶与生长SiC单晶的界面附近发生的穿透螺型位错的增大，提供一种通过提高伴随SiC单晶的生长而发生的位错密度的减少率，从而制造从生长的初期阶段开始穿透螺型位错密度就较小的SiC单晶块的方法。本发明涉及一种碳化硅单晶块的制造方法，其是在由碳化硅单晶形成的籽晶的生长面上使用升华再结晶法使碳化硅单晶生长而制造碳化硅单晶块的方法，其中，预先在籽晶的生长面上形成台阶的高度为10μm～1mm、平台的宽度为200μm～1mm的台阶聚束，然后使用升华再结晶法使碳化硅单晶在所述籽晶的生长面上生长。

技术领域

本发明涉及一种在籽晶上使用升华再结晶法使碳化硅单晶生长的碳化硅单晶块的制造方法、和碳化硅单晶块。

背景技术

碳化硅(以下称作SiC)是具有2.2～3.3eV的较宽禁带宽度的宽带隙半导体，由于其优良的物理特性和化学特性，作为耐环境性半导体材料而被研究开发。特别是近年来，作为从蓝色到紫外的短波长光器件、高频率电子器件、高耐压/高输出电子器件等的材料而受到关注，利用了SiC的器件(半导体元件)制作的研究开发很盛行。

在推进SiC器件的实用化时，制造大口径的SiC单晶是不可缺少的，多数情况采用的是利用升华再结晶法(瑞利法或改良型瑞利法)来使块状的SiC单晶生长的方法(参照非专利文献1)。即，在坩埚内收纳SiC的升华原料，在坩埚的盖体上固定由SiC单晶形成的籽晶，使原料升华，从而通过再结晶而使SiC单晶在籽晶上生长。然后，在得到了呈大致圆柱状的SiC的块状单晶(以下称作SiC单晶块)之后，一般是通过切成300～600μm左右的厚度来制造SiC单晶基板，并供作于电力电子领域等的SiC器件的制作。

然而，在SiC单晶中，除了被称作微管的在生长方向上贯通的中空孔穴状缺陷以外，还存在位错缺陷、层叠缺陷等晶体缺陷。这些晶体缺陷会降低器件性能，所以上述缺陷的减少在SiC器件的应用上成为重要的课题。其中，位错缺陷包括穿透刃型位错、基底面位错和穿透螺型位错(threading screw dislocation)。例如，有报告称：市售的SiC单晶基板中存在穿透螺型位错8×10²～3×10³(个/cm²)、穿透刃型位错5×10³～2×10⁴(个/cm²)、基底面位错2×10³～2×10⁴(个/cm²)左右(参照非专利文献2)。

近年来，有关SiC的晶体缺陷和器件性能的研究和调查正在进行，报告了穿透螺型位错缺陷会引起器件的漏电流、以及会降低栅极氧化膜寿命等(参照非专利文献3和4)，为了制作高性能的SiC器件，需要有降低了穿透螺型位错密度的SiC单晶块。

其中，有对升华再结晶法中的穿透螺型位错的行为进行了记载的例子(参照非专利文献5)。即，根据非专利文献5，在由SiC单晶形成的籽晶与在该籽晶上生长的SiC单晶的界面上，在前述籽晶上生长的SiC单晶(以下称作“生长SiC单晶”。)侧的穿透螺型位错密度一旦增加到比籽晶侧大之后，随着SiC单晶的生长，穿透螺型位错密度就会下降。因此，作为获得穿透螺型位错密度得以降低的SiC单晶块的方法之一，可以认为使上述的界面上的位错的行为尽可能早地显现是有效的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-28736号公报

专利文献2：日本特开2008-222509号公报

专利文献3：日本特开2009-91222号公报

非专利文献

非专利文献1：Yu.M.Tairov and V.F.Tsvetkov,Journal of Crystal Growth,vol.52(1981)pp.146～150