[发明专利]p型4H－SiC单晶和p型4H－SiC单晶的制造方法

说明书

一种p型4H－SiC单晶，其共掺杂有铝和氮，且氮浓度为2.0×10¹⁹/cm³以上。

技术领域

本发明涉及p型4H－SiC单晶和p型4H－SiC单晶的制造方法。本申请基于在2015年9月30日在日本提出的专利申请2015－192724号要求优先权，将其内容援引于此。

背景技术

碳化硅(SiC)与硅(Si)相比，绝缘击穿电场大一个数量级，带隙大3倍。碳化硅(SiC)具有热导率比硅(Si)高3倍左右等的特性。碳化硅(SiC)，被期待着应用于功率器件、高频器件、高温工作器件等。

特别是4H－SiC单晶，移动度高，被期待着用于功率器件中。例如，专利文献1中记载了下述内容：共掺杂了施主元素和受主元素的n型4H－SiC单晶的电阻率(比电阻)小。

与此相对，p型4H－SiC单晶的低电阻化未充分推进。这是因为存在以下问题：作为p型载流子的空穴，与作为n型载流子的电子相比，移动度小；作为p型SiC的受主的铝、硼，与作为n型SiC的施主的氮相比，离子化能量大，活性化率低；如果使铝等的掺杂量增加，则多型增加，结晶性降低；等等。

另一方面，为了开发设想了电力基础设施等的利用的超过10kV的高耐压的SiC双极元件等，低电阻的p型4H－SiC单晶的开发占据重要的要素。例如，作为用于制作n沟道的SiC绝缘门极型双极晶体管(IGBT)等的基板，使用低电阻的p型4H－SiC单晶。

在这样的背景下，近年来p型4H－SiC单晶的开发正被推进。例如，非专利文献1中记载了下述内容：通过共掺杂铝和氮，能够抑制p型4H－SiC中的多型的发生。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2015－30640号公报

非专利文献

非专利文献1:Kazuma Eto et al.，Materials Science Forum，Vols821－823(2015)pp47－50.

发明内容

但是，即使是非专利文献1所记载的p型4H－SiC单晶，也不能说电阻率充分低。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的是提供低电阻的p型4H－SiC单晶。另外，其目的是提供低电阻的p型4H－SiC单晶的简便的制造方法。

本发明人进行专心研究的结果发现：在采用升华法使SiC单晶进行结晶生长时，通过使用氮化了的铝原料，能够以高浓度向p型4H－SiC单晶内导入氮。其结果发现：能够抑制多型的发生，得到极低电阻的p型4H－SiC单晶，从而完成了本发明。

即，本发明为了解决上述课题，提供以下的方案。

(1)本发明的一方式涉及的p型4H－SiC单晶，共掺杂有铝和氮，氮浓度为2.0×10¹⁹/cm³以上，铝浓度为1.0×10²⁰cm³以上。

(2)在上述(1)所述的p型4H－SiC单晶中，铝浓度也可以为1.8×10²⁰/cm³以上。

(3)上述(1)或(2)的任一项所述的p型4H－SiC单晶，堆垛层错密度可以为50/cm以下。

(4)上述(1)～(3)的任一项所述的p型4H－SiC单晶，也可以由磷、砷、钛、钒、铬、铜、铁和镍组成的群中的任一元素的浓度都为2×10¹⁵/cm³以下。

(5)上述(1)～(4)的任一项所述的p型4H－SiC单晶，厚度可以为1mm以上。