[发明专利]SiC单晶及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及适合作为半导体元件的SiC单晶及其制造方法。

背景技术

SiC单晶在热和化学方面非常稳定、机械强度优异、耐放射线方面强，而且与Si单晶相比具有高的绝缘击穿电压、高的热导率等优异的物理性质。因此，可实现Si单晶和GaAs单晶等现有的半导体材料不能实现的高输出、高频、耐电压、耐环境性等，作为可进行大电力控制和节能的功率器件材料、高速大容量信息通信用器件材料、车载用高温器件材料、耐放射线器件材料等这样宽范围中的新一代的半导体材料的期待正在高涨。

为了实现被期待应用于电力系统等的超高耐压元件，尝试了用于制造高质量的低电阻p型SiC单晶的各种对策。在专利文献1中，提出了一种使用以Si、Cr和Al的总量为基准计包含0.1～20原子％的Al的Si-C溶液的基于溶液法的p型SiC单晶的制造方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2009-184879号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在试图使用基于专利文献1等的溶液法的现有技术来制作低电阻p型SiC单晶时，在生长结晶中易于产生夹杂物(inclusion)，另外，得到高质量的SiC单晶是困难的。特别地，在低电阻p型SiC单晶的制作中，在使用添加了较多量的Al的Si-C溶液的情况下，在生长结晶内易于产生夹杂物，得到高质量的SiC单晶是困难的。因此，需要不包含夹杂物的低电阻p型SiC单晶。

用于解决课题的手段

本公开以SiC单晶的制造方法为对象，该制造方法是使SiC晶种基板与具有从内部向表面温度降低的温度梯度的Si-C溶液接触以使SiC单晶生长的SiC单晶的制造方法，其包括：

作为Si-C溶液，使用包含Si、Cr和Al，且以Si、Cr和Al的总量为基准，包含3原子％以上的Al的Si-C溶液，以及，

设定Si-C溶液的表面区域的温度梯度y(℃/cm)，使得满足式(1)：

y≥0.15789x+21.52632(1)

(式中，x表示Si-C溶液中的Al含量(原子％))。

本公开还以不包含夹杂物且具有150mΩ·cm以下的电阻率的p型SiC单晶为对象。

发明效果

根据本公开，能够得到不包含夹杂物的低电阻p型SiC单晶。

附图说明

图1是示出可在本公开的方法中使用的基于溶液法的单晶制造装置的一个例子的截面示意图。

图2是示出在检查生长结晶中有无夹杂物时的生长结晶的切出位置的示意图。

图3是在晶种基板与Si-C溶液之间形成的弯液面的截面示意图。

图4是实施例中得到的生长结晶的截面的光学显微镜照片。

图5是比较例中得到的生长结晶的截面的光学显微镜照片。

图6是示出基于Si-C溶液中的Al含量与温度梯度的关系的实施例和比较例中得到的生长结晶中有无夹杂物的图。

附图标记说明

100单晶制造装置

10 坩埚

12 晶种保持轴

14 晶种基板

18 隔热材料

22 高频线圈

22A上段高频线圈

22B下段高频线圈

24 Si-C溶液

26 石英管

34 弯液面

40 SiC生长结晶

42 切出的生长结晶

具体实施方式

在本说明书中，(000-1)面等的表达中的“-1”是将原本在数字的上方赋予横线而表达之处表达为“-1”。

在基于溶液法的SiC单晶的生长中，为了使低电阻p型SiC单晶生长，向Si-C溶液中添加了较多量的Al。在使用Al添加量多的Si-C溶液时，在生长结晶中产生夹杂物，不能得到高质量的低电阻p型SiC单晶。

为了得到不包含夹杂物的低电阻p型SiC单晶，本发明人进行了专心研究，发现通过配合Al添加量的增加来提高生长结晶的结晶化速度，能够使低电阻p型SiC单晶不包含夹杂物地生长。

本公开以SiC单晶的制造方法为对象，其是使SiC晶种基板与具有从内部向表面温度降低的温度梯度的Si-C溶液接触以使SiC单晶生长的SiC单晶的制造方法，其包括：