碳化硅单晶生长装置及碳化硅单晶的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术的碳化硅单晶生长装置具备：生长容器，其由粘接有晶种基板的生长容器盖体和收纳晶种基板及碳化硅原料的生长容器主体构成；隔热容器，其包围生长容器；温度测量器，其通过设置于隔热容器的温度测量用孔，以测量生长容器内的温度；以及加热器，其加热碳化硅原料，通过升华法使碳化硅原料加热而升华，使碳化硅单晶在晶种基板上生长，其特征在于，生长容器盖体仅在生长容器盖体的晶种基板的粘接区域内形成有贯穿生长容器盖体的图案。由此，提供能够抑制贯穿螺型位错、基面位错及贯穿刃型位错的产生的碳化硅单晶生长装置及制造方法。产生的碳化硅单晶生长装置及制造方法。产生的碳化硅单晶生长装置及制造方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳化硅单晶生长装置及碳化硅单晶的制造方法


[0001]本专利技术涉及碳化硅单晶生长装置及碳化硅单晶的制造方法。

技术介绍

[0002]使用碳化硅单晶基板的动力器件由于具有耐高压、低损耗、能够在高温下运作的特征，近年来受到瞩目。
[0003]碳化硅单晶基于升华法的生长方法具体如下，将碳化硅原料206(碳化硅固体原料)放入如图8所示的碳化硅单晶生长装置200的生长容器201内，使用加热器(高频加热线圈)203加热，使碳化硅单晶205在配置于生长容器201内的板状的晶种基板204上结晶生长。
[0004]生长容器201配置于真空的石英管内或真空的腔内，一次性以低活性的气体填满，为了提高碳化硅的升华速度，该氛围要比大气压低。
[0005]生长容器201的外侧配置有隔热容器202。隔热容器202的一部分具有至少一个温度测量用孔209，该温度测量用孔209用于通过高温计等温度测量器208进行温度测量。生长容器201主要由碳材料构成，具有透气性，且生长容器201内外的压力相等。生长容器201的下部配置有碳化硅原料206。其为固体，在高温下、减压下升华。升华的碳化硅原料206在对置的晶种基板204上生长为碳化硅单晶205。
[0006]在此，关于使用上述的碳化硅单晶生长装置200的现有的碳化硅单晶的制造方法，使用图7及图9说明。图7是示出现有的碳化硅单晶的制造方法的例子的图。另外，图9是示出使晶种基板与现有的生长容器盖体的一例粘接的状态的图。首先，如图7的(a)所示，将碳化硅原料206配置于生长容器主体201b。接着，如图9的(a)及(b)所示，由碳化硅构成的晶种基板204通过例如碳粘接剂210贴附于生长容器盖体201a，收纳于生长容器主体201b内。接着，如图7的(b)所示，将生长容器201配置在隔热容器202内。接着，如图7的(c)所示，连同隔热容器202一并配置于外部容器207。接着，如图7的(d)所示，对外部容器207内真空抽吸，保持在指定的压力(例如1～20Torr)，升温至2000～2300℃。接着，如图7的(e)所示，通过升华法在晶种基板204上使碳化硅单晶205生长。最后，如图7的(f)所示，提高压力停止升华，使生长停止并逐渐降低温度而进行冷却(专利文献1)。
[0007]碳化硅的单晶有立方晶、六方晶等，进而，在六方晶中，作为代表性的多型体已知4H、6H等。在多数情况下，如4H在4H晶种上生长那样，同种类的单晶生长(专利文献2)。
[0008]晶种基板204伴随着升温，由于与主要由碳材料构成的生长容器201的热膨胀率的差异，会如双金属那样产生翘曲。这将扭曲六方晶等碳化硅单晶的基面。如果使碳化硅单晶在扭曲的基面结晶生长，则在保持该扭曲的状态下生长，被认为是在生长中、冷却中产生基面位错(BPD)及贯穿刃型位错(TED)等的原因。并且，被认为是产生贯穿螺型位错(TSD)的原因。如此，在碳化硅单晶中存在许多在生长方向上连续延伸的TSD、TED。另外，也存在BPD。
[0009]由存在上述位错的碳化硅单晶制造的基板、或即使在基板上进一步进行SiC的磊
晶生长而改善了结晶品质的晶圆，在使用这些的元件中存在其性能明显降低的问题。例如贯穿螺型位错会引发器件中的漏电流的增加。另外，基面位错被认为是MOSFET等器件中致命性缺陷的产生源。为了提高基板内的成品率，减少这些位错是重要的。现有技术文献专利文献
[0010]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

(一)要解决的技术问题
[0011]本专利技术鉴于上述问题点而做出，其目的在于提供一种能够抑制贯穿螺型位错、基面位错及贯穿刃型位错的产生的碳化硅单晶生长装置及制造方法。在SiC基板上进行磊晶生长而器件化时，认为贯穿螺型位错及基面位错尤其与器件的成品率降低直接关联。(二)技术方案
[0012]为了实现上述目的，本专利技术提供一种碳化硅单晶生长装置，具备：生长容器，其由粘接有晶种基板的生长容器盖体和收纳所述晶种基板及碳化硅原料的生长容器主体构成；隔热容器，其包围所述生长容器；温度测量器，其通过设置于所述隔热容器的温度测量用孔，以测量所述生长容器内的温度；以及加热器，其加热所述碳化硅原料，通过升华法使所述碳化硅原料加热而升华，使碳化硅单晶在所述晶种基板上生长，其特征在于，所述生长容器盖体仅在所述生长容器盖体的所述晶种基板的粘接区域内形成有图案，所述图案由贯穿所述生长容器盖体的至少一条曲线或直线构成。
[0013]这样，如果仅在生长容器盖体的晶种基板的粘接区域内形成有贯穿生长容器盖体的图案，则认为即使产生翘曲，也能够通过晶种基板及碳化硅单晶在生长中、冷却中弹性变形而消除晶种基板的基面的扭曲，并能够在升温、高温下的生长及冷却的各工序中进一步减小晶种基板承受的来自生长容器盖体的应力。认为这并非塑性变形，而更接近于弹性变形。晶种基板与其粘接底座即生长容器的膨胀率具有差异，据说该膨胀率的差异导致位错产生。然而，膨胀率的差异本身并非原因，不论晶种基板升温还是冷却，由于通过在贴附晶种基板的底座即生长容器盖体形成贯穿的图案从而接近应力较小的状态，因此能够抑制贯穿螺型位错或基面位错的产生。
[0014]另外，此时，所述图案优选形成为从粘接有所述晶种基板的所述生长容器盖体的中心呈放射状。
[0015]如果是这样形状的贯穿的图案，由于晶种基板及碳化硅单晶能够在基板整体上均匀地弹性变形，因此能够更加切实地抑制贯穿螺型位错及基面位错的产生。
[0016]另外，所述图案优选形成为同心圆状。
[0017]在贯穿的图案形成为同心圆状的情况下，由于晶种基板及碳化硅单晶能够在基板整体上均匀地弹性变形，因此能够更加切实地抑制贯穿螺型位错及基面位错的产生。
[0018]另外，所述图案的宽度优选为5mm以下。
[0019]如果贯穿的图案的宽度为5mm以下，则由于能够充分地确保晶种基板与生长容器盖体的粘接力，因此碳化硅单晶剥离掉落的危险性降低。
[0020]另外，本专利技术提供一种碳化硅单晶的制造方法，通过升华法在粘接于生长容器的生长容器盖体的晶种基板上使碳化硅单晶生长，其特征在于，使用仅在所述晶种基板的粘接区域内形成有图案的所述生长容器盖体，使所述碳化硅单晶生长，其中，所述图案由贯穿所述生长容器盖体的至少一条曲线或直线构成。
[0021]如果是这样的碳化硅单晶的制造方法，即使产生翘曲，通过晶种基板及碳化硅单晶在生长中、冷却中弹性变形而消除晶种基板的基面的扭曲，抑制贯穿螺型位错及基面位错的产生，因此能够制造位错密度低的碳化硅单晶。
[0022]另外，此时，优选将所述图案形成为从粘接有所述晶种基板的所述生长容器盖体的中心呈放射状。另外，进一步优选沿着6条或12条的六方晶的SiC的晶体惯态线形成。
[0023]如果使用形成有上述形状的贯穿的图案的生长盖体容器，则由于晶种基板及碳化硅单晶能够在基板整体上均匀地弹性变形，因此消除了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种碳化硅单晶生长装置，具备：生长容器，其由粘接有晶种基板的生长容器盖体和收纳所述晶种基板及碳化硅原料的生长容器主体构成；隔热容器，其包围所述生长容器；温度测量器，其通过设置于所述隔热容器的温度测量用孔，以测量所述生长容器内的温度；以及加热器，其加热所述碳化硅原料，通过升华法使所述碳化硅原料加热而升华，使碳化硅单晶在所述晶种基板上生长，其特征在于，所述生长容器盖体仅在所述生长容器盖体的所述晶种基板的粘接区域内形成有图案，所述图案由贯穿所述生长容器盖体的至少一条曲线或直线构成。2.根据权利要求1所述的碳化硅单晶生长装置，其特征在于，所述图案形成为从粘接有所述晶种基板的所述生长容器盖体的中心呈放射状。3.根据权利要求1所述的碳化硅单晶生长装置，其特征在于，所述图案形成为同心圆状...

【专利技术属性】
技术研发人员：池田均，松本雄一，高桥亨，
申请(专利权)人：信越半导体株式会社，
类型：发明
国别省市：