单晶碳化硅的制造方法及收容容器技术

提供一种在利用溶液生长法使单晶碳化硅生长的情况下，制造高纯度的单晶碳化硅的方法。本制造方法中，在通过溶液生长法使外延层在至少表面由SiC组成的种子材料上生长而制造单晶碳化硅的方法中，以利用二次离子质谱分析法量测的杂质浓度变得非常低的方式使单晶碳化硅生长。另外，提供一种收容容器，是用以通过使用Si熔液的溶液生长法而使单晶碳化硅生长的收容容器，其中至少在表面设置有将作为追加原料的SiC及C的至少一者追加于Si熔液内的供给材料。由此，通过使用此收容容器进行溶液生长法，可不用进行特别的处理而制造高纯度的单晶碳化硅。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】单晶碳化硅的制造方法及收容容器
本专利技术主要涉及一种通过溶液生长法来制造单晶碳化硅的技术。
技术介绍
SiC与Si等比较，因电性特性等优异，因而作为新颖的半导体材料备受瞩目。在制造半导体元件时，首先使用由SiC组成的晶种(单晶碳化硅基板)来制作碳化硅基板或碳化硅块体结晶(bulkcrystal)等。其中，作为使用晶种生长单晶碳化硅的方法，已知一种溶液生长法(譬如，亚稳态溶媒外延生长法(MSE：MetastableSolventEpitaxy))。专利文献1公开了一种採用MSE法使单晶碳化硅生长的方法。MSE法是溶液生长法中的一种，且使用单晶碳化硅基板、自由能较单晶碳化硅基板高的供给基板(供给层)、及Si熔液(melt)。通过以对向的方式配置单晶碳化硅基板与供给基板，且使Si熔液位于其间，并在真空下进行加热，可在单晶碳化硅基板的表面使单晶碳化硅生长。专利文献2及3公开了一种採用其他的溶液生长法自单晶碳化硅基板生长单晶碳化硅的方法。另外，专利文献2及3中记载了在Si熔液中添加金属(譬如Ti、Sn、Ge、Al等)。通过在Si熔液内添加金属，增加溶于Si熔液的C的量，可提高单晶碳化硅的生长速度。[现有技术文献][专利文献]专利文献1：日本特开2008-230946号公报专利文献2：日本特开2008-303125号公报专利文献3：日本特开2007-277049号公报[非专利文献]非专利文献1：K.Dannoetal.,“High-SpeedGrowthofHigh-Quality4H-SiCBulkbySolutionGrowthusingSi-CrBasedMelt”,Mater.Sci.Forum2010年,vol.645-648,pp.13-16非专利文献2：R.I.Scaceetal.,“SolubilityofCarboninSiliconandGermanium”,J.Chem.Phys.1959年,30,1551
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题然而，在非专利文献1中记载有在Si熔液中添加Cr且通过溶液生长法在单晶碳化硅基板上使单晶碳化硅生长的情况下的杂质浓度。在非专利文献1中公开了以此方法生长的单晶碳化硅中含有7-40×1016atoms/cm3的Cr、4-20×1017atoms/cm3的Al。如此，在将金属添加在Si熔液的情况下，由于添加的金属有可能被取入单晶碳化硅，因而会使形成高纯度的单晶碳化硅变得困难。本专利技术是鉴于以上的情状而完成，其主要目的在于提供一种在利用溶液生长法使单晶碳化硅生长的情况下，来制造高纯度的单晶碳化硅的方法。解决问题所采用的技术方案及效果本专利技术所要解决的问题，诚如以上的说明，下面对用以解决此问题的手段及其功效进行说明。根据本专利技术的第1观点，在通过利用溶液生长法而于至少表面由SiC组成的种子材料上使外延层生长来制造单晶碳化硅的方法中，以二次离子质谱分析法量测的所述单晶碳化硅的杂质浓度，优选Al、Ti、Cr、Fe满足图8的条件，更优选其他的元素也满足图8的条件。由此，可使用溶液生长法制造高纯度的单晶碳化硅。在所述单晶碳化硅的制造方法中，优选在所述外延层的生长结束之前，在Si熔液中追加作为追加原料的SiC及C的至少一者。由此，由于不是追加作为杂质的其他金属，而是追加作为外延层的原料的SiC或C，因而不会对单晶碳化硅构成杂质，因此可一面防止单晶碳化硅的生长速度的降低，一面制造高纯度的单晶碳化硅。在所述单晶碳化硅的制造方法中，优选通过在收容容器的内部存在有所述种子材料、固态的Si、用以至少将C供给于Si熔液的第1供给材料、及固态的所述追加原料的状态下进行加热处理，固态的Si熔化而成为Si熔液，进而将所述追加原料追加于该Si熔液。由此，只要进行加热处理，即可将追加原料追加于Si熔液内。在所述单晶碳化硅的制造方法中，优选固态的所述追加原料是粉末状。由此，由于粉末状的追加原料接触于Si熔液的面积变大，因而可有效率地将追加原料追加于Si熔液内。在所述单晶碳化硅的制造方法中，优选在使所述外延层生长时，在所述收容容器的内部存在有至少用以将C供给至Si熔液的第1供给材料、及用以将所述追加原料追加于Si熔液的第2供给材料。由此，与通过碳化氢气体等供给C的构成比较，可以简单的构成供给C。另外，在大量的追加原料被供给于第2供给材料的情况下，不用交换第2供给材料，即可进行多次的溶液生长法。在所述单晶碳化硅的制造方法中，优选所述追加原料是SiC。由此，由于追加原料与生成物相同，因而可更确实地防止单晶碳化硅的纯度降低。在所述单晶碳化硅的制造方法中，优选与所述种子材料比较，所述追加原料更容易溶于所述Si熔液。由此，可有效率地将追加原料追加于Si熔液内。在所述单晶碳化硅的制造方法中，优选所述追加原料是C。由此，与追加SiC的情况比较，可一面确实地防止单晶碳化硅的纯度降低，一面进一步提高单晶碳化硅的生长速度。在所述单晶碳化硅的制造方法中，优选所述追加原料即C的真密度为2Mg/m3以下。由此，与追加真密度大于2Mg/m3的C的情况比较，可进一步提高单晶碳化硅的生长速度。在所述单晶碳化硅的制造方法中，优选所述追加原料对Si熔液的追加量，按质量比为1％以上且3％以下。由此，由于追加与C对2000℃左右的Si熔液的溶解度即2at％(原子百分率)相同程度的追加原料，因而可将Si熔液中的追加原料量设定为足够需要的值。根据本专利技术的第2观点，提供一种收容容器，是用以通过使用Si熔液的溶液生长法而使单晶碳化硅生长的收容容器，其中至少在表面设置有将作为追加原料的SiC及C的至少一者追加于Si熔液内的供给材料。由此，通过使用此收容容器进行溶液生长法，可不用进行特别的处理而制造高纯度的单晶碳化硅。附图说明图1是说明在加热处理中使用的高温真空炉的概要的图；图2是显示将粉末的追加原料及Si颗粒(pellet)投入收容容器的状况的图；图3是显示将投入收容容器的Si颗粒熔化之后的状况的图；图4是显示在Si熔液上形成第1供给材料及盖层之后的状况的图；图5是显示通过MSE法使单晶碳化硅生长的途中的状况的图；图6是显示用于实验的追加原料的组成及真密度的图；图7是显示追加的每个追加原料的单晶碳化硅的生长速度的差异的图表；图8是显示通过对单晶碳化硅进行二次离子质谱分析法而检测的各元素的检测下限的标准值的表；图9是显示利用第1变形例的收容容器使单晶碳化硅生长的状况的图；图10是显示利用第2变形例的收容容器使单晶碳化硅生长的状况的图；图11是显示利用第3变形例的收容容器使单晶碳化硅生长的状况的图；和图12是显示利用第4变形例的收容容器使单晶碳化硅生长的状况的图。具体实施方式下面，参照附图，对本专利技术的实施方式进行说明。首先，参照图1对在本实施方式的加热处理中使用的高温真空炉10进行说明。如图1所示，高温真空炉10具备主加热室21、及预备加热室22。主加热室21可将至少表面由单晶碳化硅构成的被处理物(碳化硅晶种、碳化硅基板等)加热为1000℃以上且2300℃以下的温度。预备加热室2是用以在主加热室21内加热之前对被处理物进行预备加热的空间。在主加热室21连接有真空形成用阀23、惰性气体注入用阀24、及真空计25。真空形成用阀23可调整主加热室21的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单晶碳化硅的制造方法，是在至少表面由SiC组成的种子材料上通过溶液生长法使外延层生长而制造单晶碳化硅的方法，其特徵在于：以利用二次离子质谱分析法量测的杂质浓度满足下述条件的方式使单晶碳化硅生长，Al：4.00×1016以下(atoms/cm3)Ti：3.00×1014以下(atoms/cm3)Cr：7.00×1015以下(atoms/cm3)Fe：1.00×1015以下(atoms/cm3)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.28 JP 2015-2564441.一种单晶碳化硅的制造方法，是在至少表面由SiC组成的种子材料上通过溶液生长法使外延层生长而制造单晶碳化硅的方法，其特徵在于：以利用二次离子质谱分析法量测的杂质浓度满足下述条件的方式使单晶碳化硅生长，Al：4.00×1016以下(atoms/cm3)Ti：3.00×1014以下(atoms/cm3)Cr：7.00×1015以下(atoms/cm3)Fe：1.00×1015以下(atoms/cm3)。2.根据权利要求1所述的单晶碳化硅的制造方法，其中，以利用二次离子质谱分析法量测的杂质浓度更满足下述条件的方式使单晶碳化硅生长，Na：2.00×1013以下(atoms/cm3)P：1.00×1014以下(atoms/cm3)Ca：1.00×1014以下(atoms/cm3)V：1.00×1012以下(atoms/cm3)Ni：5.00×1014以下(atoms/cm3)Cu：2.00×1014以下(atoms/cm3)。3.根据权利要求1所述的单晶碳化硅的制造方法，其中，在所述外延层的生长结束之前，在Si熔液中追加作为追加原料的SiC及C的至少一者。4.根据权利要求3所述的单晶碳化硅的制造方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：矢吹纪人，鸟见聪，
申请(专利权)人：东洋炭素株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP