[发明专利]高纯SiC晶体的制造方法

说明书

高纯SiC晶体的制造方法，本发明涉及制造高纯碳化硅(silicon carbide，SiC)晶体的方法，更具体地，涉及以优秀的收率大量生产杂质的含量极低的高纯SiC的方法。

技术领域

本发明涉及制造高纯碳化硅(silicon carbide，SiC)晶体的方法，更具体地，涉及以优秀的收率大量生产杂质的含量极低的高纯SiC的方法。

背景技术

近来，将碳化硅用作用于各种电子器件及用途的半导体材料。碳化硅因其物理强度及对化学侵蚀的高抗性而特别有用。碳化硅还具有包括辐射硬度(radiationhardness)、较宽的带隙、高饱和电子漂移速度(saturated electron drift velocity)、高工作温度及光谱的蓝(blue)、紫(violet)及紫外(ultraviolet)区域中的高能质子的吸收及释放在内的优秀的电子特性。

碳化硅单晶利用高抗氧化性及优秀的电特性，代替最高工作温度为250℃的Si半导体来在高温下使用，化学性质稳定，对于辐射能力等的抗性强，从而具有适合制造在特殊环下工作的半导体元件的优点。并且，在LED产业中，将碳化硅单晶用作用于使GaN(用作LED基板)生长的基板，因此，随着LED市场的扩大，高纯SiC单晶的需求增加，由此，结晶生长所需的原材料的需求及所需纯度也增加。

作为以往的高纯碳化硅原材料粉末的制造方法具有各种方法，如一例，利用艾奇逊法、碳热还原法、液相聚合物热解法等。尤其，高纯碳化硅粉末合成工艺使用碳热还原法。即，混合碳源及硅源材料，可通过对混合物进行碳化工序及合成工序来合成碳化硅粉末。但是，在通过上述的现有的方法的情况下，具有生成具有各种结晶相及纯度的碳化硅粉末的局限。

在韩国公开专利公报第10-2011-0021530号(现有文献1)中报告了如下的技术：为了制造在通过PVT方法的碳化硅单晶制造中使用的高纯颗粒碳化硅粉末，混合固相的二氧化硅与固相的碳原料后，在1600℃至1900℃的温度下进行热碳还原反应，从而合成高纯碳化硅粉末。

在美国授权专利第4702900号(现有文献2)中报告了如下的技术：为了合成β相的高纯碳化硅颗粒粉末，选择硅醇盐及碳化合物种类来制造二氧化硅-碳前体后，在真空或如氩(Ar)等的非活性气体条件下进行热处理来获得碳化硅粉末。

在美国授权专利第5863325号(现有文献3)中报告了如下的优化的热处理工艺：在通过上述工序制造的碳化硅粉末的金属杂质中，合成了数ppm的高纯β碳化硅颗粒粉末，将上述所制造的β相的碳化硅粉末用作单晶原料。

如美国授权专利第5704985号，通过CVD商业化生产接近理论SiC密度(3.2g/cm³)的块状SiC形状。在该工序中，含硅及碳的气相前体在升温条件，通常在1200℃至1400℃的温度下反应来形成固体SiC，通常，SiC沉着在石墨等的适合的基板。还可使用如三甲基硅烷的含有Si及C原子两者的单一前体。可利用高纯前体，但在通过CVD生成的商业级块状SiC中，如商业级块状SiC通常含有硼(0.7-2ppm)、金属杂质及氮(100ppm以下)，尤其，对于半绝缘SiC结晶，其纯度不足以用作SiC结晶生长中的晶体源。

但是，在上文中说明的现有的方法，难以经济性地制造碳化硅粉末，并且，具有难以由高纯度制造的问题，因此，需要研究对于高纯SiC晶体的大量生产方法的研究。

现有文献1：韩国公开专利公报第10-2011-0021530号

现有文献2：美国授权专利第4702900号

现有文献3：美国授权专利第5863325号

现有文献4：美国授权专利第5704985号

发明内容

技术问题