碳化硅单晶的制造方法及制造装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种碳化硅单晶的制造方法，其中，使碳化硅原材料在碳化硅单晶生长装置内升华而使碳化硅单晶在晶种基板上生长，所述碳化硅单晶生长装置至少具备生长容器与在该生长容器的周围具有温度测量用的孔的隔热容器，所述制造方法的特征在于，在所述碳化硅单晶进行生长时，通过所述温度测量用的孔而测量所述生长容器的温度，在所述碳化硅单晶的生长结束并将该碳化硅单晶冷却时，用遮蔽构件塞住所述温度测量用的孔。由此，提供一种减少碳化硅单晶锭及晶圆的破裂或裂缝的碳化硅单晶的制造方法及制造装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳化硅单晶的制造方法及制造装置
本专利技术涉及一种通过升华法而进行碳化硅的单晶生长的碳化硅单晶的制造方法及制造装置。
技术介绍
近年来，电动汽车及电冷暖气机之中大量使用逆变电路，由于电力损失少，且相较于使用半导体Si晶体的元件可取得更高的耐压的特性，因此谋求一种碳化硅(以后，有时也称为SiC)的半导体晶体。作为SiC等的熔点高的晶体、难以进行液相生长的晶体的代表性且实际的生长方法，有升华法。升华法为在容器内以2000℃左右乃至2000℃以上的高温使固体原材料升华，从而使其在相对的晶种上进行晶体生长的方法(专利文献1)。然而，为了升华，SiC的晶体生长需要高温，进而使得生长装置需要在高温下进行温度控制。此外，为了使经升华的物质的压力稳定，需要稳定地控制容器内的压力。此外，SiC的晶体生长依赖于升华速度，与Si的柴可拉斯基法或GaAs等的LPE制造法等相比，生长速度相对而言相当地慢。因此会花费长时间生长。所幸，由于现今的控制设备的发达、计算机及个人计算机等的发达，能够长时间稳定地进行压力及温度的调节。此处使用图8及图9对以往的SiC单晶的制造方法及装置进行说明。如图8所示，SiC单晶制造装置101具备碳石墨制的生长容器104，该生长容器104由收纳SiC原材料102的容器主体及配置SiC晶种基板(也称作晶种基板晶圆)103的盖体构成。此外，SiC单晶制造装置101在生长容器104的外侧具备由隔热材料构成的隔热容器105，在更外侧具备用于对生长容器104进行减压的石英管或真空腔室等外部容器106及加热SiC原材料102的高频加热线圈等加热器107。进一步具备用于测量生长容器104内的温度的温度测量传感器等温度测量仪108，并在隔热容器105上部具有温度测量用的孔(也称作上部温度测量孔)109。此外，具备SiC晶体生长时供给Ar等非活性气体的未图示的供给口及用于排气的排气口。接着，使用图9的流程图对SiC的制造方法进行说明。首先如图9的(a)所示，将SiC原材料102与晶种基板103配置于生长容器104内。接着如图9的(b)所示，将生长容器104配置于隔热容器105内。接着如图9的(c)所示，将整个隔热容器105配置于外部容器106。接着如图9的(d)所示，将外部容器106内抽真空，保持规定的压力的同时进行升温。接着如图9的(e)所示，利用升华法进行SiC单晶的生长。此时，如图10所示，热量通过辐射从温度测量用的孔109散失，因此孔109的正下方的温度最低。因此，作为晶种的中心而从该位置开始生长，SiC单晶会随着温度分布而生长为凸状。最后如图9的(f)所示，提高减压压力而中止升华，停止生长，并逐渐降低温度进行冷却。此时也会如图11所示，经生长的SiC单晶锭的中心部最大程度地被冷却。另外，SiC单晶是指立方晶、六方晶等，进一步六方晶之中的4H、6H等作为代表性的多型(polytype)而为人所知。多数情况下，在4H晶种上生长有4H，像这样，会生长出同型的单晶(专利文献2)。存在在使用这样的制造装置制造的SiC单晶锭中产生裂缝、或者在切片加工时晶圆破裂或产生裂缝的问题。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2000-191399号公报专利文献2：日本特开2005-239465号公报
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题本专利技术鉴于上述问题而完成，其目的在于提供一种减少碳化硅单晶锭及晶圆的破裂或裂缝的碳化硅单晶的制造方法及制造装置。解决技术问题的技术手段为了达成上述目的，本专利技术提供一种碳化硅单晶的制造方法，其中，使碳化硅原材料在碳化硅单晶生长装置内升华而使碳化硅单晶在晶种基板上生长，所述碳化硅单晶生长装置至少具备生长容器与在该生长容器的周围具有温度测量用的孔的隔热容器，所述制造方法的特征在于，在所述碳化硅单晶进行生长时，通过所述温度测量用的孔测量所述生长容器的温度，在所述碳化硅单晶的生长结束并将该碳化硅单晶冷却时，用遮蔽构件塞住所述温度测量用的孔。如此，通过在碳化硅单晶结束生长并将碳化硅单晶冷却时用遮蔽构件塞住温度测量用的孔，能够防止自孔的散热，进而使冷却中的碳化硅单晶的温度均一，因此能够得到残余应变小的SiC单晶锭，能够抑制破裂或裂缝。此外，本专利技术提供一种碳化硅单晶制造装置，其至少具备生长容器、在该生长容器的周围具有温度测量用的孔的隔热容器及加热器，并利用升华法使碳化硅单晶生长，所述碳化硅单晶制造装置的特征在于，其具有塞住所述温度测量用的孔的遮蔽构件。若为这样的碳化硅单晶制造装置，则能够在冷却碳化硅单晶时用遮蔽构件塞住温度测量用的孔，在冷却碳化硅单晶时能够防止自孔的散热，进而使冷却中的碳化硅单晶内部的温度均一，因此能够减小碳化硅单晶的残余应变，能够抑制破裂或裂缝。此外，优选所述遮蔽构件具备碳、钛及钽中的任一种材质。若为这样的材质，则可耐受2000℃以上的高温并且能够在高温的真空下遮蔽辐射光。此外，优选所述遮蔽构件进一步具备碳纤维、氧化铝纤维或泡沫炭等多孔结构的隔热材料。若为具备这样的隔热材料的遮蔽构件，则能够进一步提高隔热效果且使冷却中的晶体内的温度更均一。此外，本专利技术的碳化硅单晶制造装置能够具有使塞住所述温度测量用的孔的遮蔽构件升降、旋转或滑动的移动机构。如此，在碳化硅单晶生长时，通过所述温度测量用的孔测量生长容器的温度，在碳化硅单晶结束生长并将碳化硅单晶冷却时，能够容易地用遮蔽构件塞住所述温度测量用的孔。专利技术效果如上所述，若为本专利技术的碳化硅单晶的制造方法及制造装置，则通过在碳化硅单晶结束生长并将碳化硅单晶冷却时用遮蔽构件塞住温度测量用的孔，能够防止自孔的散热进而使冷却中的碳化硅单晶的温度均一，因此能够得到残余应变小的SiC单晶锭，能够抑制破裂或裂缝。附图说明图1为示出本专利技术的碳化硅单晶的制造方法的一个实例的流程图。图2为示出本专利技术的碳化硅单晶制造装置的一个实例的截面示意图。图3为示出使本专利技术的遮蔽构件滑动而塞住温度测量用的孔的情况的示意图。图4为示出使本专利技术的遮蔽构件升降而塞住温度测量用的孔的情况的示意图。图5为示出实施例中制造的晶圆的实例的照片。图6为示出比较例中制造的晶圆的实例的照片。图7为示出实施例及比较例的晶圆内的应力分布的图表。图8为示出以往的碳化硅单晶制造装置的一个实例的截面示意图。图9为示出以往的碳化硅单晶的制造方法的一个实例的流程图。图10为示出以往的碳化硅单晶的制造方法及装置中温度测量用的孔周边的传热及温度分布的截面示意图。图11为示出利用以往的碳化硅单晶的制造方法及装置所生长的SiC单晶锭内的温度分布的截面示意图。具体实施方式如上所述，使用以往的SiC单晶制造装置制造SiC单晶时，会有在SiC单晶锭中产生裂缝、或者在切片加工时晶圆破裂或产生裂缝的问题。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳化硅单晶的制造方法，其中，使碳化硅原材料在碳化硅单晶生长装置内升华而使碳化硅单晶在晶种基板上生长，所述碳化硅单晶生长装置至少具备生长容器与在该生长容器的周围具有温度测量用的孔的隔热容器，所述制造方法的特征在于，/n在所述碳化硅单晶进行生长时，通过所述温度测量用的孔而测量所述生长容器的温度，/n在所述碳化硅单晶的生长结束并将该碳化硅单晶冷却时，用遮蔽构件塞住所述温度测量用的孔。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180316 JP 2018-0499911.一种碳化硅单晶的制造方法，其中，使碳化硅原材料在碳化硅单晶生长装置内升华而使碳化硅单晶在晶种基板上生长，所述碳化硅单晶生长装置至少具备生长容器与在该生长容器的周围具有温度测量用的孔的隔热容器，所述制造方法的特征在于，
在所述碳化硅单晶进行生长时，通过所述温度测量用的孔而测量所述生长容器的温度，
在所述碳化硅单晶的生长结束并将该碳化硅单晶冷却时，用遮蔽构件塞住所述温度测量用的孔。


2.一种碳化硅单晶制造装置，其至少具备生长容器、在该生长容器的周...

【专利技术属性】
技术研发人员：池田均，高桥亨，青山徹郎，
申请(专利权)人：信越半导体株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP