碳化硅粉末和制造碳化硅粉末的方法技术

本发明专利技术提供一种碳化硅晶体生长用碳化硅粉末和制造所述碳化硅粉末的方法。通过将硅小片(1)与碳粉末(2)的混合物(3)进行加热并其后将所述混合物粉碎而形成所述碳化硅粉末且所述碳化硅粉末基本由碳化硅构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及碳化硅粉末和制造所述碳化硅粉末的方法。
技术介绍
近年来，已经将碳化硅(SiC)单晶用作用于制造半导体装置的半导体衬底。与更经常使用的硅(Si)相比，SiC具有更大的带隙。因此，使用SiC的半导体装置有利地具有高击穿电压、低导通电阻和在高温环境中不易下降的性能。因此，使用SiC的半导体装置已经引起了关注。例如，专利文献1(日本特开2005-314217号公报)公开了一种制造用于生长SiC单晶的原料的方法。此处，专利文献1公开了一种通过如下来制备用于生长SiC单晶的原料的方法：在惰性气体气氛下，在1.3Pa以下的压力下，在1400℃以上且2600℃以下的温度下对至少碳(C)原料提供高温热处理以实现1ppm以下的硼浓度；然后将其与硼浓度小于所述碳原料的硅原料混合(例如，参见专利文献1的权利要求1)。现有技术文献专利文献专利文献：日本特开2005-314217号公报
技术实现思路
技术问题然而，在专利文献1中所述的方法中，为了降低硼浓度，必须在惰性气体气氛下，在1.3Pa以下的压力下，在1400℃以上且2600℃以下的温度下对碳原料提前提供高温热处理的步骤。此外，在专利文献1中所述的方法中，必须通过提供如上所述的预处理来制备硼浓度低于所述碳原料的硼浓度的硅原料。作为根据利用不同X射线穿透深度的X射线衍射法对利用专利文献1中所述的方法制备的原料进行分析的结果，发现仅在原料的表面部分中形成SiC且C作为单质存在于原料内。当使用具有仅在其表面中形成的SiC的这种原料生长SiC单晶时，因其填充率小而需要将大量原料引入到坩埚中以得到预定量的SiC单晶。鉴于上述情况，本专利技术的目的是提供一种可以更容易地制造且含有高纯度碳化硅的碳化硅粉末以及制造这种碳化硅粉末的方法。解决问题的手段本专利技术提供一种碳化硅晶体生长用碳化硅粉末，其中所述碳化硅粉末通过对硅小片与碳粉末的混合物进行加热并其后将所述混合物粉碎而形成，且基本由碳化硅构成。此处，在所述碳化硅粉末中单质碳的含量优选为50质量%以下。此外，在所述碳化硅粉末中单质碳的含量优选为10质量%以下。此外，优选地，在本专利技术的碳化硅粉末中硼的含量为0.5ppm以下且铝的含量为1ppm以下。此外，本专利技术的碳化硅粉末的平均粒径优选为10μm以上且2mm以下。本专利技术提供一种制造碳化硅晶体生长用碳化硅粉末的方法，所述方法包括：通过将硅小片与碳粉末混合而制备混合物的步骤；通过将所述混合物加热至2000℃以上且2500℃以下而制备碳化硅粉末前体的步骤；以及通过将所述碳化硅粉末前体粉碎而制备所述碳化硅粉末的步骤。此处，在本专利技术的制造碳化硅粉末的方法中，所述碳粉末的平均粒径优选为10μm以上且200μm以下。专利技术效果根据本专利技术，能够提供一种可以更容易地制造且含有高纯度碳化硅的碳化硅粉末以及制造这种碳化硅粉末的方法。附图说明图1是显示本专利技术的制造碳化硅晶体生长用碳化硅粉末的一种示例性方法的制造工艺的一部分的示意性横断面视图。图2是用于本专利技术中的一种示例性硅小片的示意性平面图。图3是在本专利技术中制备碳化硅粉末前体的步骤中制备的一种示例性碳化硅粉末前体的示意性平面图。图4显示了用于显示在实施例1中石墨坩埚的温度和电炉的压力相对于经过时间的变化的曲线。具体实施方式下面对本专利技术的制造碳化硅晶体生长用碳化硅粉末的示例性方法进行描述。应注意，在下述各个步骤之前或之后，可以包括其他步骤。<制备混合物的步骤>首先，如图1的示意性横断面视图中所示实施通过将硅小片1与碳粉末2混合而制备混合物3的步骤。通过例如向石墨坩埚4中引入硅小片1和碳粉末2并将它们在石墨坩埚4中混合以制备混合物3能够实施制备混合物3的步骤。或者，通过在将硅小片1和碳粉末2引入石墨坩埚4中之前对它们进行混合可制备混合物3。此处，作为各种硅小片1，例如优选使用具有不小于0.1mm且不大于5cm的直径d的硅小片，其示于图2的示意性平面图中。更优选使用具有不小于1mm且不大于1cm的直径d的硅小片。在此情况中，可能得到直至其内部由碳化硅形成的高纯度碳化硅粉末。应注意，本文中的术语“直径”是指连接其表面中的两个点的线段中最长线段的长度。作为各碳粉末2，优选使用具有不小于10μm且不大于200μm的平均粒径(各碳粉末2的直径的平均值)的碳粉末。在此情况中，可能得到由直至其内部的碳化硅形成的高纯度碳化硅粉末。<制备碳化硅粉末前体的步骤>接下来实施通过将如上所述制备的混合物3加热至不小于2000℃且不超过2500℃来制备碳化硅粉末前体的步骤。例如，通过在惰性气体气氛下，在不小于1kPa且不超过1.02×105Pa、特别是不小于10kPa且不超过70kPa的压力下，将混合物3加热至不小于2000℃且不超过2500℃的温度下能够实施所述制备碳化硅粉末前体的步骤，所述混合物3如上所述包含硅小片1和碳粉末2并容纳在石墨坩埚4中。因此，在石墨坩埚4中，将硅小片1的硅与碳粉末2的碳相互反应以形成碳化硅，其为硅和碳的化合物。以这种方式，制备碳化硅粉末前体。此处，如果加热温度小于2000℃，则因为加热温度太低而不能使硅与碳的反应进行到其内部。这导致不能制备直至其内部由碳化硅形成的高纯度碳化硅粉末前体。相反，如果加热温度超过2500℃，则因加热温度太高而导致硅与碳的反应进行得太多，从而使得硅从通过硅与碳的反应而形成的碳化硅上脱离。这导致不能制备直至其内部由碳化硅形成的高纯度碳化硅粉末前体。在上述说明中，作为惰性气体，例如能够使用包含选自氩气、氦气和氮气中的至少一种气体的气体。此外，优选将硅小片1和碳粉末2的混合物3加热不小于1小时且不超过100小时。在此情况中，可以充分完成硅与碳的反应，由此制备优异的碳化硅粉末前体。此外，优选在上述加热之后实施降低气氛压力的步骤。在此情况中，可能形成碳化硅而直至构成碳化硅粉末前体的各个下述碳化硅晶粒的内部。此处，在降低气氛压力的步骤中将气氛压力降至10kPa以下的压力的情况中，优选花费10小时以下的时间来降低压力，更优选花费5小时以下的时间，进一步优选花费1小时以下的时间。当压力的降低时间为10小时以下、更优选5小时以下、特别是1小时以下时，可以适当抑制硅从通过硅与碳的反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.18 JP 2011-1109591.一种碳化硅晶体生长用碳化硅粉末，其中，
所述碳化硅粉末通过对硅小片(1)与碳粉末(2)的混合物(3)进行加
热并其后将所述混合物粉碎而形成，且基本由碳化硅构成。
2.根据权利要求1所述的碳化硅粉末，其中，
在所述碳化硅粉末中单质碳的含量为50质量%以下。
3.根据权利要求1所述的碳化硅粉末，其中，
在所述碳化硅粉末中单质碳的含量为10质量%以下。
4.根据权利要求1所述的碳化硅粉末，其中，
在所述碳化硅粉末中硼的含量为0.5ppm以下且铝的含量为...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐佐木信，井上博挥，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：
国别省市：