[发明专利]碳化硅单晶的制造方法

说明书

本发明提供一种碳化硅单晶的制造方法，其为使固体碳化硅原料于生长容器内升华并使碳化硅单晶在晶种基板上生长的碳化硅单晶的制造方法，其特征在于，将钽(Ta)的粉末与碳的粉末一同混合，并使其附着于所述生长容器内的所述固体碳化硅原料，进行热处理并烧结，在所述固体碳化硅原料的表面上形成碳化钽(TaC)的膜后使碳化硅单晶生长、或一边在所述固体碳化硅原料的表面上形成碳化钽(TaC)的膜一边使碳化硅单晶生长。由此提供一种减少了碳内含物的碳化硅单晶的制造方法。

技术领域

本发明涉及一种通过升华法而进行碳化硅的晶体生长的碳化硅的制造方法。

背景技术

近年来，电动车及电冷暖气机之中大量使用逆变电路，由于电力损失少，且相较于使用半导体Si晶体的元件可取得更高的耐压的特性，因此谋求一种碳化硅(以后，有时也称为SiC)的半导体晶体。

作为SiC等的熔点高的晶体、难以进行液相生长的晶体的代表性且实际的生长方法，有升华法。升华法为于容器内以2000℃左右乃至2000℃以上的高温使固体原料升华，从而使其在相对的晶种上进行晶体生长的方法(专利文献1)。

然而，由于为了升华，SiC的晶体生长需要高温，进而使得生长装置需要在高温下进行温度控制。此外，为了使经升华的物质的压力稳定，需要稳定地控制容器内的压力。此外，SiC的晶体生长依赖于升华速度，与Si的柴可拉斯基法或GaAs等的LPE制造法等相比，生长速度相对而言相当地慢。因此，会花费长时间生长。所幸由于现今的控制设备的发达、计算机及个人计算机等的发达，能够长时间稳定地进行压力及温度的调节。

图9示出了SiC制造装置的截面示意图。具体而言，SiC的升华法生长方法使用如图9所示的SiC制造装置101而进行。将固体碳化硅原料103放入生长容器104内，用加热器(高频加热线圈)108加热，使其在配置在生长容器104内的种基板(种晶圆)102上进行晶体生长。

生长容器104配置在真空的石英管内或真空的腔室内，其被活性低的气体充满一次，为了提升SiC的升华速度，使其氛围低于大气压。

于生长容器104的外侧配置有隔热材料(隔热容器)105。在隔热材料105的一部分至少存在一个用于使用高温计进行温度测量的孔(上部温度测量孔)106。因此，会有些许的热从孔中漏出。

生长容器104主要由碳材料构成，其具有通气性，使得容器内外的压力相等。但是由于开始升华，经升华的气体会漏到容器的外部。

实际上，于生长容器104的下部配置有固体碳化硅原料103。该固体碳化硅原料为固体，在高温下、减压下会升华。经升华的材料在相对的晶种102上作为单晶而生长。为SiC时，单晶有立方晶、六方晶等，进一步在六方晶之中，4H、6H等作为代表性的多型(polytype)而为人所知。

多数情况下，在4H种上生长有4H，像这样，会生长同型的单晶(专利文献2)。

此处使用图8的流程图对以往的碳化硅单晶的制造方法进行说明。

如图8的(a)所示，将固体碳化硅原料103和种基板(种晶圆)102配置于生长容器104内。接着，如图8的(b)所示，将生长容器104配置于隔热容器105内，接着，如图8的(c)所示，将整个隔热容器105配置于外部容器(由SUS、石英等构成)109内。接着，如图8的(d)所示，将外部容器109内抽真空，在保持规定压力的同时进行升温。接着，如图8的(e)所示，利用升华法进行SiC单晶的生长。最后，如图8的(f)所示，提高减压压力而中止升华，停止生长，并逐渐降低温度使其冷却。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-191399号公报

专利文献2：日本特开2005-239465号公报

发明内容