[发明专利]SiC单晶的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及采用熔液法的SiC单晶的制造方法。

背景技术

由于SiC与Si相比能带隙大，因此曾提出了各种的适合作为半导体材料等的高品质的SiC单晶的制造技术。作为SiC单晶的制造方法，至今为止曾尝试实施了多种多样的方法，但现在最一般采用的是升华法和熔液法。升华法虽然生长速度快但存在容易产生显微缩孔等的缺陷和/或晶体多型的转变的缺点，与此相对，虽然生长速度比较慢但没有这些缺点的熔液法被视为大有希望。

采用熔液法的SiC单晶的制造方法，在石墨坩埚内的Si熔液内维持从内部朝向熔液面温度降低的温度梯度。在下方的高温部从石墨坩埚溶解到Si熔液内的C主要靠熔液的对流上升，到达熔液面附近的低温部成为过饱和。如果保持在石墨棒的前端使SiC晶种与熔液面接触，则成为过饱和的C在SiC晶种上通过外延生长作为SiC单晶结晶化。在本申请中，生长温度、接触温度等是熔液面的温度的意思。

SiC单晶为了特别是作为半导体材料确保良好的器件特性，需要位错等的晶格缺陷的密度尽量低。因此，重要的是以对于晶种的缺陷密度不使其增加的方式使单晶生长。如果使晶种接触熔液面，则因两者间的大的温度差，会对晶种的接触表面区域和开始生长的薄的单晶负荷较大的应力，因此产生晶格缺陷，伴随着生长该缺陷成为制品单晶的缺陷。

因此，为了防止这样的缺陷产生，对于使晶种与熔液接触的方法，至今已提出了各种的方案。

在特开2000-264790号公报中，提出了下述方案：在采用熔液法的SiC单晶的制造中，在达到生长温度±(100～150℃)的时刻使晶种接触熔液面(晶种接触)，暂时放置直到熔液的温度变为生长温度，使在晶种的接触表面区域和/或在晶种上开始生长的薄的单晶在熔液中熔融(回熔；melt back)。但是，如果在晶种接触的时刻熔液中的C浓度达到饱和浓度，则从刚晶种接触后SiC单晶立即开始生长，成为异种多型晶体或产生晶体缺陷。结果，不能够切实地防止起因于晶种接触的缺陷产生。

此外，曾提出了下述的方案。

在特开平7-172998号公报中，提出了下述方案：在Si熔液达到比作为生长温度的1700℃低100℃的温度的时刻使晶种下降来接触熔液面，使Si熔液的温度上升到生长温度，由此使晶种表面稍微熔化从而除去在表面存在的加工伤和氧化膜。

在特开2007-261844号公报中，提出了下述方案：在从含有Si和C以及Cr的熔液利用熔液法生长SiC单晶时，在熔液温度达到生长温度后，将熔液保持规定时间后使晶种接触熔液。

在特开2006-143555号公报中也提出了同样的方案。

这些方案都不能够切实地降低起因于使晶种接触熔液面的晶种接触的缺陷。

另外，在特开2008-159740号公报中，提出了下述方案：在采用CVD法的SiC单晶的制造中，在SiC开始生长前暂且使顶板升温到比生长温度高的温度区域并在生长前进行清洁，其后降温到生长温度来进行SiC生长。在不同于熔液法的CVD法中，仅除去顶板表面的污染，而丝毫无助于在采用熔液法的SiC单晶的生长中降低起因于晶种接触的缺陷。

另外，在日本专利第3079256号中，提出了下述方案：在利用升华法生长SiC单晶时，对基板或基板保持器照射能量束(二氧化碳激光束)，进行生长中的晶体内温度控制。这也是在与熔液法不同的升华法中控制晶体内温度分布的技术，丝毫无助于在采用熔液法的SiC单晶的生长中降低起因于晶种接触的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用熔液法的SiC单晶的制造方法，该方法防止起因于使晶种接触熔液的晶种接触的缺陷的产生，生长降低了缺陷密度的SiC单晶。

为了达到上述的目的，根据本发明，提供一种SiC单晶的制造方法，该方法通过在石墨坩埚内使SiC晶种接触含有Si的熔液，在该SiC晶种上生长SiC单晶，其特征在于，使上述SiC晶种接触C不饱和的状态的该熔液。

根据本发明的方法，由于使晶种接触C不饱和的状态的熔液，因此在接触时刻SiC单晶不会立刻开始生长，从而可以切实地防止缺陷的产生。即使产生了缺陷，也能够在其后的熔液的饱和过程中通过缺陷产生层(晶种和初期生长单晶层)的回熔来除去。

根据本发明的优选方式，在上述进行生长的温度以下的温度进行上述接触，并且，在该接触的状态下不进行温度保持。由于通过在生长温度以下的温度进行晶种接触，不会引起在接触时的晶体生长，而且，在接触的状态下不保持温度，因此可以不给予C发生饱和的时间上的余裕，就升温到生长温度。