SiC单晶及其制造方法技术

本发明专利技术涉及SiC单晶及其制造方法。提供不含夹杂物的低电阻p型SiC单晶。SiC单晶的制造方法，其为使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溶液接触从而使SiC单晶生长的SiC单晶的制造方法，其中，Si‑C溶液包含Si、Cr、Al和B，以Si、Cr、Al和B的合计量为基准，Al以10at％以上的量包含在Si‑C溶液中，以Si、Cr、Al和B的合计量为基准计，B以超过0.00at％、1.00at％以下的量包含在Si‑C溶液中。

SiC single crystal and its manufacturing method

The present invention relates to SiC single crystal and its manufacturing method. Low resistance P type SiC single crystals without inclusion. Manufacturing method of single crystal SiC, which is the SiC SiC single crystal crystal substrate and the temperature gradient is reduced from the inside to the surface temperature of the contact of the Si C solution so that the growth of SiC single crystal manufacturing method, Si, C, Si solution containing Cr, Al and B, with a total amount of Si, Cr, Al and B as the benchmark, Al to 10at% above the amount included in the Si C solution, with a total amount of Si, Cr, Al and B as the benchmark, B to more than 0.00at%, the amount of 1.00at% contained in the Si C solution.

【技术实现步骤摘要】
SiC单晶及其制造方法
本专利技术涉及适合作为半导体元件的SiC单晶及其制造方法。
技术介绍
SiC单晶在热学、化学方面非常稳定，机械强度优异，耐辐射线方面强，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性。因此，可实现Si单晶和GaAs单晶等现有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、耐辐射线器件材料等宽范围的下一代的半导体材料的期待正在高涨。特别地，为了实现期待应用于电力系统等的超高耐压元件，正在寻求具有低电阻率的p型SiC单晶。以往，作为SiC单晶的生长方法，代表性的已知有气相法、艾奇逊(Acheson)法和溶液法。在气相法中，例如在升华法中，虽然具有在所生长的单晶中容易产生被称作微管缺陷的中空贯穿状的缺陷、层叠缺陷等晶格缺陷和多晶型这样的缺点，但以往大多SiC块状单晶通过升华法制造，也进行了降低生长晶体的缺陷的尝试。在艾奇逊法中，由于使用硅石和焦炭作为原料并在电炉中进行加热，因此，由于原料中的杂质等而不可能得到结晶性高的单晶。溶液法为如下方法：在石墨坩埚中形成Si熔液或形成在Si熔液中熔化有其它金属的熔液，使C溶解到该熔液中，使SiC晶体层在设置于低温部的晶种基板上析出并生长。由于溶液法与气相法相比进行接近热平衡状态下的晶体生长，因此可期待低缺陷化。因此，为了实现期待应用于电力系统等的超高耐压元件，尝试了用于使用溶液法来制造低电阻p型SiC单晶的各种方法。在专利文献1中，提出了在Si-C溶液中添加Al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：日本特开2009-184879号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题但是，即使想要使用基于专利文献1等的溶液法的以往技术来制作p型SiC单晶，也仍不能实现充分的低电阻化。因此，寻求具有更低电阻率的p型SiC单晶。用于解决课题的手段本专利技术人对p型SiC单晶的进一步低电阻化进行了专心研究，发现通过使用除了Al以外还添加了B的Si-C溶液，可得到低于以往的电阻的p型SiC单晶。本公开以SiC单晶的制造方法为对象，该制造方法为使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溶液接触从而使SiC单晶生长的SiC单晶的制造方法，其中，Si-C溶液包含Si、Cr、Al和B；以Si、Cr、Al和B的合计量为基准，Al以10at％以上的量包含在Si-C溶液中；以Si、Cr、Al和B的合计量为基准，B以超过0.00at％、1.00at％以下的量包含在Si-C溶液中。另外，本公开以p型SiC单晶为对象，该p型SiC单晶具有9～29mΩ·cm的电阻率，且具有1mm以上的生长厚度。专利技术效果根据本公开，能得到具有低于以往的电阻率的p型SiC单晶。附图说明图1是示出对生长晶体中的夹杂物的有无进行检查时的生长晶体的切出部位的示意图。图2是形成于晶种基板和Si-C溶液之间的弯液面的截面示意图。图3是表示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例的截面示意图。图4是从实施例1中得到的生长晶体的侧面观察的外观照片。图5是从实施例2中得到的生长晶体的侧面观察的外观照片。图6是表示在将Si-C溶液中的B含量设为1.00at％时和在Si-C溶液中不添加B时，使Si-C溶液中的Al含量变化时的生长晶体中的Al浓度的曲线图。图7是表示Si-C溶液中的Al含量为10at％时使B含量变化时的生长晶体中的Al浓度的曲线图。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24Si-C溶液26石英管34弯液面40SiC生长晶体42切出的生长晶体具体实施方式在本说明书中，(000-1)面等的表达中的“-1”是将原本在数字上方赋予横线而表达之处表示为“-1”。本公开以SiC单晶的制造方法为对象，该制造方法为使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溶液接触从而使SiC单晶生长的SiC单晶的制造方法，其中，Si-C溶液包含Si、Cr、Al和B；以Si、Cr、Al和B的合计量为基准，Al以10at％以上的量包含在Si-C溶液中；以Si、Cr、Al和B的合计量为基准计，B以超过0.00at％、1.00at％以下的量包含在Si-C溶液中。在本公开的方法中使用溶液法。溶液法是指使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溶液接触从而使SiC单晶生长的SiC单晶的制造方法。通过形成从Si-C溶液的内部向溶液的表面(液面)温度降低的温度梯度，使Si-C溶液的表面区域过饱和，以与Si-C溶液接触的晶种基板为基点，可使SiC单晶生长。以往，即使想要使用包含Al的Si-C溶液来使p型SiC单晶生长，也难以实现充分的低电阻化。不受理论所束缚，但认为：Al比Si的原子半径大，因此使Al固溶于SiC晶体时，晶体的晶格常数变大，SiC单晶在能量上变得不稳定，并且由此不能增多Al向Si位点的置换量，p型SiC单晶不能充分的低电阻化。与此相比，已知通过除了Al以外还在Si-C溶液中添加B，能实现p型SiC单晶的充分的低电阻化。B比Si的原子半径小，因此使B固溶于SiC晶体时，晶体的晶格常数变小。因此认为，通过除了Al以外还在Si-C溶液中添加B，能增大Al向Si位点的置换量，相应地，能实现p型SiC单晶的低电阻化。通过本公开的方法得到的p型SiC单晶可具有以往的p型SiC单晶的电阻率的约200分之1这样的超低电阻率。除了具有使晶格常数缩小的效果以外，从不成为电阻率增加的主要原因、安全性无问题、以及在溶剂中的溶解性的观点考虑，向Si-C溶液添加B能得到添加其它元素得不到的显著的电阻率降低效果。在本公开的方法中，Si-C溶液是指以包含Si、Cr、Al和B的熔液为溶剂的溶解了C的溶液。在Si-C溶液中以Si、Cr、Al和B的合计量为基准，包含10at％以上、优选15at％以上、更优选20at％以上、进一步优选25at％以上、再进一步优选30at％以上的Al。出于实现p型SiC单晶的低电阻率化的观点，Si-C溶液中所含Al量的上限不特别限制，但从使p型SiC单晶稳定地晶体生长的观点考虑，以Si、Cr、Al和B的合计量为基准，优选为33at％以下，更优选为30at％以下。即使在Si-C溶液中微量地含有B，也能与以往相比提高所生长的SiC单晶中的Al浓度，特别是在Si-C溶液中的Al含量为10at％以上的范围时，也能与以往相比提高所生长的SiC单晶中的Al浓度，能与以往相比得到具有低电阻率的p型SiC单晶。因此，在Si-C溶液中，以Si、Cr、Al和B的合计量为基准，包含超过0.00at％、优选0.01at％以上、更优选0.02at％以上、进一步优选0.03at％以上、再进一步优选0.10at％以上的B。Si-C溶液中的B含量的上限为1.00at％以下，更优选为0.30at％以下，进一步优选为0.10at％以下。通过使Si-C溶液含有上述范围的Al量和B量，可使具有低电阻率的p型SiC单晶生长。Si-C溶液中所含的Si量以Si、Cr、Al和B的合计量为基准，优选为30～77at本文档来自技高网...

【技术保护点】
SiC单晶的制造方法，其为使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溶液接触从而使SiC单晶生长的SiC单晶的制造方法，其中，所述Si‑C溶液包含Si、Cr、Al和B，以所述Si、Cr、Al和B的合计量为基准，所述Al以10at％以上的量包含在所述Si‑C溶液中，以所述Si、Cr、Al和B的合计量为基准，所述B以超过0.00at％、1.00at％以下的量包含在所述Si‑C溶液中。

【技术特征摘要】
2016.05.12 JP 2016-0960981.SiC单晶的制造方法，其为使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溶液接触从而使SiC单晶生长的SiC单晶的制造方法，其中，所述Si-C溶液包含Si、Cr、Al和B，以所述Si、Cr、Al和B的合计量为基准，所述Al以10at％以上的量包含在所述Si-C溶液中，以所述Si、Cr、Al和B的合计量为基准，所述B以超过0.00at％、1....

【专利技术属性】
技术研发人员：白井嵩幸，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP