SiC锭及SiC锭的制造方法技术

本发明专利技术涉及SiC锭及SiC锭的制造方法。该SiC锭具备：芯部；和表面层，形成于所述芯部的生长方向的表面，所述表面层的线性膨胀系数比所述芯部的线性膨胀系数小。

Manufacturing methods of SiC ingots and SiC ingots

【技术实现步骤摘要】
SiC锭及SiC锭的制造方法
本专利技术涉及SiC锭及SiC锭的制造方法。本申请基于2017年12月22日在日本申请的专利申请2017-246784号要求优先权，将其内容援引至此。
技术介绍
碳化硅(SiC)与硅(Si)相比，绝缘击穿电场大一个数量级，带隙大3倍。另外，碳化硅(SiC)与硅(Si)相比具有热导率高3倍左右等特性。期待着碳化硅(SiC)应用于功率器件、高频器件、高温工作器件等。在半导体等的器件中使用了在SiC晶片上形成有外延膜的SiC外延晶片。在SiC晶片上通过化学气相沉积法(ChemicalVaporDeposition：CVD)设置的外延膜成为SiC半导体器件的活性区域。SiC晶片通过对SiC锭进行加工而得到。SiC锭通过利用升华再结晶法等方法在籽晶进行晶体生长而得到。专利文献1中记载了表面的氮浓度低的SiC锭。在专利文献1中记载了通过优化单晶和表面层的应力能够抑制裂缝的产生。另外，在专利文献2中记载了在锭内部具有异种元素含有层的SiC锭。通过设置异种元素含有层，能够控制SiC单晶的多型。现有技术文献专利文献1：日本特开2006-248825号公报专利文献2：日本特开2003-104799号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题作为SiC晶片的致命缺陷之一，有基底面位错(BPD)。SiC晶片的BPD的一部分也会被SiC外延晶片继承，成为电流沿器件的正向流动时的正向特性降低的要因。BPD是将在基底面产生的滑移认为是产生原因之一的缺陷。在专利文献1以及专利文献2中，SiC锭的BPD没有充分地被抑制。本专利技术是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供缓解了原子排列面的弯曲方向的各向异性的SiC锭以及用该制造方法制作出的SiC锭。用于解决课题的技术方案如上所述，对于BPD而言，在基底面发生的滑移是产生原因之一。为了抑制BPD的发生，重要的是不对原子排列面(晶格面)施加过度的应力。于是，研究的结果发现了能够控制向SiC锭施加的应力的方法。发现了通过控制向SiC锭施加的应力，能够缓解原子排列面的弯曲方向的各向异性。即，本专利技术为了解决上述课题，提供以下的技术方案。(1)第一技术方案涉及的SiC锭具备：芯部；和表面层，形成于所述芯部的生长方向的表面，所述表面层的线性膨胀系数比所述芯部的线性膨胀系数小。上述(1)所记载的第一技术方案的锭优选包含以下的特征。也优选将以下的特征相互进行组合。(2)上述技术方案涉及的SiC锭，也可以是，所述表面层的线性膨胀系数与所述芯部的线性膨胀系数相比小0.1ppm/℃以上。(3)上述技术方案涉及的SiC锭，也可以是，所述表面层的掺杂剂浓度比所述芯部的掺杂剂浓度高。(4)上述技术方案涉及的SiC锭，也可以是，所述表面层的掺杂剂浓度为所述芯部的掺杂剂浓度的1.5倍以上。(5)在上述技术方案涉及的SiC锭中，也可以是，掺杂于所述表面层以及所述芯部的元素是氮或铝。(6)在上述技术方案涉及的SiC锭中，也可以是，所述表面层的厚度为0.3mm以上。(7)第二技术方案涉及的SiC锭的制造方法，包括：第一工序，使成为芯部的单晶在籽晶的一个面生长；第二工序，在所述芯部的与所述籽晶存在的一侧相反侧的面，以掺杂剂气体的浓度比所述第一工序高的气氛使表面层生长；以及第三工序，在所述第二工序之后，对制作出的SiC锭进行冷却。(8)通过所述第三工序得到的SiC锭具备：芯部；和表面层，形成于所述芯部的生长方向的表面，所述表面层的线性膨胀系数比所述芯部的线性膨胀系数小。(9)在所述第一工序中，对SiC锭的原料进行加热，以使其成为2400℃～2600℃的温度，并且供给氩气、或者氩气和掺杂剂气体这双方，在所述第二工序中，供给氩气和掺杂剂气体这双方。专利技术效果根据上述技术方案涉及的SiC单晶的制造方法，原子排列面的弯曲方向成为各向同性。在原子排列面的弯曲方向成为各向同性时，能够降低BPD密度。附图说明图1是本实施方式涉及的SiC锭的制造装置的概略截面示意图。图2是表示形成了表面层的SiC锭的优选例的截面示意图。图3是表示具有表面层的SiC锭的径向上的应力分布的模拟结果的图。图4是沿着在通过俯视中心的第一方向上延伸的直线将SiC锭切割后的切割面的示意图。图5是示意性地表示原子排列面的形状的图。图6是示意性地表示原子排列面的形状的图。图7是表示在变更了SiC锭的表面层的厚度和表面层的线性膨胀率相对于芯部的线性膨胀率的差的情况下求出了外周部相对于中央部的收缩程度的变化的结果的曲线图。标号的说明1SiC锭；2原子排列面；3外周；4标准圆(日语：規定円)；10坩埚；11基座；20线圈；30腔室(chamber)；31气体导入口；32气体排出口；100制造装置；A原子；C单晶；C1表面层；d1弯曲量；S籽晶；G原料；R1、R2区域具体实施方式以下，适当参照附图对本实施方式详细地进行说明。在以下的说明中使用的附图，方便起见，有时将成为特征的部分放大地进行表示，各结构要素的尺寸比率等可以与实际相同，也可以与实际不同。在以下的说明中例示的材质、尺寸、比率、值等都是一例，本专利技术不限定于这些例示，在不变更其主旨的范围内能够适当变更地进行实施。本专利技术的优选的本实施方式涉及的SiC锭的制法大致分为第一工序、第二工序以及第三工序这三个工序。在第一工序中，使成为芯部的单晶在籽晶上生长。在第二工序中，在单晶的一个面生长表面层。最后，在第三工序中，对制作出的SiC锭进行冷却。以下，对于各工序的优选例，具体地进行说明。图1是能够优选地在本实施方式涉及的SiC锭的制造方法中使用的制造装置的截面示意图。在图1中，为了便于理解，将原料G、籽晶S以及单晶C在图1中同时地进行了图示。图1所示的SiC锭的制造装置100具备坩埚10、线圈20以及腔室30。坩埚10在内部具有空间。在坩埚10的内底面，填充原料G。在与填充于坩埚10的原料G相对的位置设置有基座11。基座11是设置籽晶S的部分。例如从原料G侧观察，基座11在中央的位置呈圆柱状地朝向原料G突出。基座11例如能够使用石墨等碳材料。线圈20覆盖着坩埚10的外周。当向线圈20的内部通入电流时，线圈20对坩埚10进行加热。腔室30覆盖坩埚10的周围。腔室30具有气体导入口31和气体排出口32。气体导入口31供氩气、掺杂剂气体等向腔室30内供给。气体排出口32供这些气体从腔室30内排出。腔室30能够使用石英、不锈钢等能够保持高真空度的材料。对于SiC锭的制造方法的优选例，使用图1所例示的制造装置100具体地进行说明。在第一工序中，在籽晶S上生长成为芯部的单晶C。单晶C能够使用公知的升华法等来制作。将腔室30内的气体从气体排出口32排出，从气体导入口31将氩气向腔室内供给。与此同时，向线圈20流入电流。线圈20对坩埚10进行加热。加热条件能够任意地选择。在坩埚10内，从原料G朝向籽晶S，形成温度梯度。通过加热，坩埚10内的原料G的温度成为2400℃～2600℃左右。从原料G升华的升华气体，根据温度梯度在籽晶S的表面再结晶，得到单晶C。在单晶C生长时，也可以从气体导入口31同时供给掺杂剂气体。例如，在从气体导入口31供给氮气时，一部分氮气侵入坩埚10内，可能进入单晶C。在该情况下，单晶C成为n型的SiC锭。在第一工序本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SiC锭，具备：芯部；和表面层，形成于所述芯部的生长方向的表面，所述表面层的线性膨胀系数比所述芯部的线性膨胀系数小。

【技术特征摘要】
2017.12.22 JP 2017-2467841.一种SiC锭，具备：芯部；和表面层，形成于所述芯部的生长方向的表面，所述表面层的线性膨胀系数比所述芯部的线性膨胀系数小。2.根据权利要求1所述的SiC锭，所述表面层的线性膨胀系数与所述芯部的线性膨胀系数相比小0.1ppm/℃以上。3.根据权利要求1所述的SiC锭，所述表面层的掺杂剂浓度比所述芯部的掺杂剂浓度高。4.根据权利要求1所述的SiC锭，所述表面层的掺杂剂浓度为所述芯部的掺杂剂浓度的1.5倍以上。5.根据权利要求1所述的SiC锭，掺杂于所述表面层以及所述芯部的元素是氮或铝。6.根据权利要求1所述的SiC锭，所述表面层的厚度为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：金田一麟平，藤川阳平，奥野好成，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP