[发明专利]SiC单晶的制造方法

说明书

本发明的实施方式的利用溶液生长法的SiC单晶的制造方法具备生成工序和生长工序。生成工序中，将容纳于坩埚(5)的Si‑C溶液(7)的原料熔融、生成Si‑C溶液(7)。生长工序中，使安装于籽晶轴(6)的SiC晶种(8)与Si‑C溶液(7)接触、在SiC晶种(8)的晶体生长面(8S)生长SiC单晶。生长工序中，将Si‑C溶液(7)升温的同时使SiC单晶生长。本发明的实施方式的SiC单晶的制造方法容易使所希望的多晶型的SiC单晶生长。

技术领域

本发明涉及单晶的制造方法，更具体而言，涉及SiC单晶的制造方法。

背景技术

碳化硅(SiC)为热以及化学上稳定的化合物。SiC与Si相比具有优异的带隙、介质击穿电压、电子饱和速度和导热系数。因此，值得期待SiC作为新一代的半导体材料。

已知SiC作为示出多晶型的材料。SiC的晶体结构例如存在六方晶系的6H、4H和立方晶系的3C等。这些晶体结构中，具有4H的晶体结构的SiC单晶(以下称为4H-SiC单晶)，与具有其它晶体结构的SiC单晶相比，带隙大。因此，4H-SiC单晶作为新一代的功率器件材料受到关注。

作为SiC单晶的制造方法，存在溶液生长法(日文：溶液成長法)。溶液生长法中，使由SiC单晶形成的晶种的晶体生长面与Si-C溶液(日文：溶液)接触。使Si-C溶液中晶种的附近部分形成过冷却状态，在晶种的晶体生长面生长SiC单晶。

4H-SiC单晶的生长中，作为继承晶种的多晶型的方法之一，存在螺旋生长。对于螺旋生长而言，利用存在于晶种的螺旋位错而在晶体生长面传播层叠信息、使晶体生长。

4H-SiC单晶的块状生长中，经常存在4H-SiC以外的其它多晶型掺杂而多种多晶型生长的情况。此时，所制造的SiC的一部分形成多晶(缺陷)，4H-SiC单晶不能稳定地生长。

为了使4H-SiC单晶稳定地生长，存在以下两种想法：使晶种的多晶型(也就是说4H多晶型)继承到进行生长的单晶、或者产生4H-SiC的核形成。后者的手法中，难以控制多晶型。另一方面，前者的手法中，在生长中，有可能不能将晶种的多晶型(4H多晶型)继承到生长中的单晶。此时，在生长中的晶体掺杂4H-SiC以外的其它多晶型(6H多晶型等)，难以实现4H-SiC单晶的块状晶体生长。

抑制SiC单晶的缺陷的制造方法公开于日本特开2009-91222号公报(专利文献1)、国际公开第2013/065204号(专利文献2)和日本特开2014-122133号公报(专利文献3)。

专利文献1中公开的制造方法中，在Si-C溶液浸渍具有自{0001}面倾斜的晶体生长面的SiC晶种，在晶种上生长SiC单晶。专利文献1中记载了，由此，抑制SiC单晶的三维生长、可以使高品位的二维生长稳定地进行。

专利文献2中公开的制造方法中，在SiC晶种的晶体生长面的附近控制Si溶液中的C的过饱和度。具体而言，C的过饱和度高的时期和低的时期交替重复。专利文献2中记载了，由此，可以以高的生长速度制造晶体生长面均匀的SiC单晶。

专利文献3中公开的制造方法中，在SiC单晶的生长中，使晶体生长面自Si-C溶液离开、中止晶体生长。中止晶体生长后，将Si-C溶液升温。Si-C溶液升温后，使晶体生长温度恒定、再次使中止了晶体生长的SiC单晶生长。专利文献3中记载了，由此，调整Si-C溶液中的C浓度，可以抑制多晶型变化、位错的产生。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-91222号公报

专利文献2：国际公开2013/065204号

专利文献3：日本特开2014-122133号公报

发明内容