本发明专利技术提供能够抑制从籽晶与石墨的界面发生的晶体缺陷，再现性好地制造晶体缺陷密度低的高品质的碳化硅单晶的碳化硅单晶生长用籽晶。作为这样的碳化硅单晶生长用籽晶，是安装在填充有碳化硅原料粉末的石墨制坩埚的盖上的碳化硅单晶生长用籽晶（１３），使用由一面作为采用升华法使碳化硅单晶生长的生长面（４ａ）的由碳化硅构成的籽晶（４）、和形成于所述籽晶（４）的所述生长面的相反侧的面（４ｂ）上碳膜（１２）构成，且所述碳膜（１２）的膜密度为１．２～３．３ｇ／ｃｍ３的碳化硅单晶生长用籽晶（１３）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。本申请基于在2008年7月4日在日本申请的专利申请2008-176255号要求优先 权，将上述申请的内容援引到本申请中。
技术介绍
碳化硅是热导率高的材料。另外，一般地物理、化学性稳定，耐热性和机械强度优 异，耐放射线性也高。因此，碳化硅作为高耐压低损耗的整流元件和开关元件的材料被利 用。另外，碳化硅能带隙(禁带宽度)宽，尤其是4H型的碳化硅单晶，在室温下具有约!BeV 的禁带宽度。由于以上的特性，碳化硅作为在高温下也能够使用的耐环境元件和耐放射线 元件的材料等具有可利用性。作为制造碳化硅单晶的方法，通常可以采用在高温下使作为原料的碳化硅粉末升 华的升华法(例如，参照专利文献1)。在采用升华法的碳化硅单晶的制造方法中，将在惰性气体氛围中填充碳化硅原 料粉末，并设置了由碳化硅构成的籽晶基板的坩埚进行减压，使装置整体升温到1800 M00°C。通过加热，碳化硅粉末分解、升华而发生的气体(升华化学种)到达被保持在生长 温度区域的籽晶基板表面上，作为单晶外延地进行生长。根据该方法，现在也在市售直径3英寸左右的晶片。采用升华法时，将原料碳化硅保持在大于2000°C的高温，发生Si、Si2C, SiC2, SiC 等的气体(升华化学种)，另一方面，在坩埚内比原料碳化硅的温度低50°C 200°C左右的 温度的位置配置籽晶。由此，这些气体(升华化学种)沉积在由碳化硅构成的籽晶上，使碳 化硅单晶生长。此时，由碳化硅构成的籽晶有时一部分局部地保持在2000°C左右以上的高温，该 部分升华而发生升华气体，这有时发生显微缩孔等的晶内空洞缺陷。此外，该由碳化硅构成的籽晶，通常利用粘结剂等安装在由石墨等制成的构件上， 但在接近2000°C的高温时，石墨与籽晶之间的粘结剂气化而发生杂质气体等。与该杂质气 体相关联地在籽晶中发生升华气体，这有时发生显微缩孔等的晶内空洞缺陷。作为抑制由这样的籽晶升华导致的晶体缺陷发生的方法，例如，有通过在籽晶的 背面(石墨与籽晶之间)设置保护膜，将在籽晶的界面侧因升华而发生的升体气体阻隔，抑 制籽晶的升华，从而抑制晶体缺陷发生的方法。专利文献1涉及单晶的制造方法和籽晶，公开了 通过用碳层(保护膜)被覆单晶 进行生长的面以外的表面，来缓和局部的温度梯度，并且抑制再结晶化，提高生长晶体的品 质。然而，在专利文献1中被主要推荐的通过SiC的碳化(碳化工序)形成的碳保护 膜，在高温下发生Si系的挥发物，碳保护膜容易变成多孔质，不能够得到为了抑制籽晶的升华所需的足够的气体阻隔性。因此，难以确保石墨与籽晶之间的接触部分的气密性，在籽 晶的界面侧显著地发生由升华导致的晶体缺陷。另外，专利文献1也公开了用钽等的金属膜形成上述保护膜，但这样的金属膜在 石墨与籽晶之间暴露在高温环境下时，结果由于变成碳化物而发生体积变化，发生裂纹，粘 附性存在问题，因此，金属膜的气体阻隔性降低，抑制籽晶升华的效果降低。此外，专利文献1也公开了用钽等金属的碳化物(金属化合物)形成上述保护膜， 但上述金属化合物由于其与石墨的热膨胀差大，因此在高温环境下发生起因于此的热应 力，保护膜发生裂纹，粘附性存在问题。因此保护膜的气体阻隔性降低，抑制籽晶升华的效 果降低。另外，专利文献2涉及碳化硅单晶育成用籽晶和碳化硅单晶块(ingot)以及它们 的制造方法，公开了通过在籽晶的生长面背面形成设定范围内的厚度的有机薄膜，得到结 构缺陷极少的高品质碳化硅单晶块。然而，如专利文献2所示，在将有机薄膜进行碳化处理得到保护膜的场合，通过将 有机薄膜碳化，有机薄膜本身热裂解而发生甲烷和乙烯这些烃系的裂解生成气体。该裂解 生成气体使上述保护膜成为多孔质，使气体阻隔性降低。由此，抑制籽晶升华的效果降低。专利文献1 日本特开平9468096号公报专利文献2 日本特开2003-2^600号公报
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述状况而完成的，其目的在于提供能够抑制从籽晶与石墨的界面 发生的晶体缺陷，再现性好地制造晶体缺陷密度低的高品质的碳化硅单晶的碳化硅单晶生 长用籽晶。本专利技术者们对成膜在籽晶背面的碳膜反复潜心研究的结果，得到了下述见解在 将碳化硅或碳化氢膜进行碳化(碳化工序)时，通过碳化发生裂解生成气体，碳膜变成多孔 质，通气率变高，因此使气体阻隔性降低。基于该见解，想到了 不采用如上述那样的碳化工序，而通过在籽晶的背面以高的 附着强度在碳化硅基材表面直接形成致密而通气率小的碳膜，抑制由籽晶升华导致的晶体 缺陷发生的构成。即，为了达到上述目的，本专利技术采用以下的构成。即(1) 一种碳化硅单晶生长用籽晶，是安装在填充有碳化硅原料粉末的石墨制坩埚 的盖上的碳化硅单晶生长用籽晶，其特征在于，由一面被作为采用升华法使碳化硅单晶生 长的生长面的由碳化硅构成的籽晶、和形成于上述籽晶的上述生长面的相反侧的面上的碳 膜构成，上述碳膜的膜密度为1. 2 3. 3g/cm3。(2)根据(1)所述的碳化硅单晶生长用籽晶，其特征在于，上述碳膜是非晶质膜。(3)根据(1)或( 所述的碳化硅单晶生长用籽晶，其特征在于，上述碳膜的厚度 ^ 0. 1 μ m ~ 100 μ m。(4)根据( 所述的碳化硅单晶生长用籽晶，其特征在于，上述碳膜的厚度为 0. 1 μ m 20 μ m0(5) 一种碳化硅单晶生长用籽晶的制造方法，是制造(1) (4)的任一项所述的碳化硅单晶生长用籽晶的方法，其特征在于，具有采用物理蒸镀法或化学蒸镀法在由碳化硅 构成的籽晶的一面形成膜密度为1. 2 3. 3g/cm3的碳膜的碳膜形成工序。(6)根据( 所述的碳化硅单晶生长用籽晶的制造方法，其特征在于，采用溅射 法、离子束法或等离子体CVD法的任一种方法形成上述碳膜。(7)根据(6)所述的碳化硅单晶生长用籽晶的制造方法，其特征在于，在上述溅射 法之前进行反溅射。(8)根据(7)所述的碳化硅单晶生长用籽晶的制造方法，其特征在于，使用添加了 氢气或氧气的惰性气体进行上述反溅射。(9)根据(8)所述的碳化硅单晶生长用籽晶的制造方法，其特征在于，上述氢气或 上述氧气相对于上述惰性气体为10%以上的浓度。(10) 一种碳化硅单晶的制造方法，其特征在于，在填充有碳化硅原料粉末的石墨 制坩埚的盖上安装(1) 的任一项所述的碳化硅单晶生长用籽晶，加热上述石墨制坩 埚使上述碳化硅原料粉末升华，在碳化硅单晶生长用籽晶上进行碳化硅单晶的结晶生长。(11) 一种碳化硅单晶，其特征在于，是采用(10)所述的碳化硅单晶的制造方法形 成，显微缩孔密度为10个/cm2以下。根据上述的构成，能够提供能够抑制从籽晶与石墨的界面发生的晶体缺陷，再现 性好地制造晶体缺陷密度低的高品质的碳化硅单晶的碳化硅单晶生长用籽晶。本专利技术的碳化硅单晶生长用籽晶，为下述构成，即由一面被作为采用升华法使碳 化硅单晶生长的生长面的由碳化硅构成的籽晶、与形成于上述籽晶的上述生长面的相反侧 的面上的碳膜构成，上述碳膜的膜密度为1. 2 3. 3g/cm3,因此在能够提高碳膜的强度，形 成为充分硬质的膜的同时，能够形成为致密且气体阻隔性优异的膜。碳膜优选是气体阻隔 性优异、并且与碳化硅的粘附性高的非晶质碳膜。非晶质碳膜根据碳的结合状态，有称作 DLC(类金刚石碳)的非晶本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种碳化硅单晶生长用籽晶，是安装在填充有碳化硅原料粉末的石墨制坩埚的盖上的碳化硅单晶生长用籽晶，其特征在于，由一面被作为采用升华法使碳化硅单晶生长的生长面的由碳化硅构成的籽晶、和在所述籽晶的所述生长面的相反侧的面上形成的碳膜构成，所述碳膜的膜密度为１．２～３．３ｇ／ｃｍ↑［３］。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2008-7-4 176255/20081.一种碳化硅单晶生长用籽晶，是安装在填充有碳化硅原料粉末的石墨制坩埚的盖 上的碳化硅单晶生长用籽晶，其特征在于，由一面被作为采用升华法使碳化硅单晶生长的 生长面的由碳化硅构成的籽晶、和在所述籽晶的所述生长面的相反侧的面上形成的碳膜构 成，所述碳膜的膜密度为1. 2 3. 3g/cm3。2.根据权利要求1所述的碳化硅单晶生长用籽晶，其特征在于，所述碳膜是非晶质膜。3.根据权利要求1或2所述的碳化硅单晶生长用籽晶，其特征在于，所述碳膜的厚度为 0. 1 μ m ~ 100 μ m。4.根据权利要求3所述的碳化硅单晶生长用籽晶，其特征在于，所述碳膜的厚度为 0. 1 μ m 20 μ m05.一种碳化硅单晶生长用籽晶的制造方法，是制造权利要求1 4的任一项所述的碳 化硅单晶生长用籽晶的方法，其特征在于，具有采用物理蒸镀法或化学蒸镀法在由碳化硅 构成的籽晶的一面形成膜密度为1. 2 ...
【专利技术属性】
技术研发人员：小柳直树，小古井久雄，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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