SiC单晶的制造方法技术

提供一种制造方法，其为利用溶液生长法的SiC单晶的制造方法，其即使使用石墨坩埚、也可以使掺杂有Al的SiC单晶生长。本实施方式的制造方法包括下述工序：在石墨坩埚内生成Si-C溶液的工序；和使Si-C溶液与SiC晶种接触，使SiC单晶在SiC晶种上生长的工序，Si-C溶液以满足式(1)的范围含有Si、Al和Cu，Si-C溶液的余量由C和杂质组成。式(1)中，[Si]、[Al]和[Cu]分别表示Si、Al和Cu的摩尔％含量。0.03<[Cu]/([Si]+[Al]+[Cu])≤0.5(1)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及SiC单晶的制造方法，更具体而言，涉及通过溶液生长法制造含有Al作为掺杂物的SiC单晶的方法。
技术介绍
作为制造SiC单晶的方法，有升华法和溶液生长法等。升华法中，在反应容器内，使原料形成气相的状态，供给到晶种上，使单晶生长。溶液生长法(日文：溶液成長法)中，使Si-C溶液与晶种接触，使SiC单晶在晶种上生长。在此，Si-C溶液(日文：溶液)指的是在Si或Si合金的熔体(日文：融液)中溶解(日文：溶解)C(碳)而成的溶液。溶液生长法中，通常作为容纳Si-C溶液的容器，使用石墨坩埚。在石墨坩埚内将含有Si的原料熔解形成熔体的情况下，C由石墨坩埚溶出到该熔体中。其结果，熔体成为Si-C溶液。现有技术文献非专利文献非专利文献1：C.Jacquier另外5人、JournalofMaterialsScience,2002,vol.37,p.3299-3306非专利文献2：C.Jacquier另外5人、JournalofCrystalGrowth,254,2003,p.123-130
技术实现思路
专利技术要解决的问题制造导电型为p型的SiC单晶的情况下，作为掺杂物，通常掺杂Al(铝)。利用升华法的SiC单晶的制造通常在减压气氛下进行，另外，作为反应容器，使用石墨坩埚。在减压气氛下，Al容易气化。由于石墨坩埚为多孔，气化了的Al透过石墨坩埚。因此，想要通过升华法制造掺杂有Al的SiC单晶时，作为掺杂物的Al由反应容器(石墨坩埚)漏出。因此，难以通过升华法制造高浓度地掺杂有Al的低电阻的SiC单晶。另一方面，溶液生长法中，只要Si-C溶液含有Al则可以制造高浓度地掺杂有Al的SiC单晶。但是，溶液生长法中，Si-C溶液中含有的Al与石墨剧烈反应(参照上述非专利文献1)。因此，在石墨坩埚内生成、保持含有Al的Si-C溶液时，由于与Al的反应而石墨坩埚有可能在短时间内被破坏(参照上述非专利文献2)。因此，利用溶液生长法时，难以制造掺杂有Al的、厚度大的SiC单晶。本专利技术的目的在于，提供一种制造方法，其为利用溶液生长法的SiC单晶的制造方法，其即使使用石墨坩埚、也可以使掺杂有Al的SiC单晶生长。本实施方式的SiC单晶的制造方法，为利用溶液生长法的SiC单晶的制造方法。该制造方法包括下述工序：在石墨坩埚内生成Si-C溶液的工序，所述Si-C溶液以满足下述式(1)的范围含有Si、Al和Cu，余量由C和杂质组成；和使Si-C溶液与SiC晶种接触，使SiC单晶在SiC晶种上生长的工序。0.03<[Cu]/([Si]+[Al]+[Cu])≤0.5(1)其中，[Si]、[Al]和[Cu]分别表示Si、Al和Cu的以摩尔％表示的含量。本实施的其它方式的SiC单晶的制造方法为利用溶液生长法的SiC单晶的制造方法。该制造方法包括下述工序：在石墨坩埚内生成Si-C溶液的工序，所述Si-C溶液以满足下述式(2)的范围含有Si、Al、Cu和M(M为选自由Ti、Mn、Cr、Co、Ni、V、Fe、Dy、Nd、Tb、Ce、Pr和Sc组成的组中的一种以上元素)，余量由C和杂质组成；和使Si-C溶液与SiC晶种接触，使SiC单晶在SiC晶种上生长的工序。0.03<[Cu]/([Si]+[Al]+[Cu]+[M])<0.5(2)其中，[M]表示选自由Ti、Mn、Cr、Co、Ni、V、Fe、Dy、Nd、Tb、Ce、Pr和Sc组成的组中的一种以上元素的以摩尔％表示的含量的总计。本实施方式的SiC单晶的制造方法，即使使用石墨坩埚、也可以使掺杂有Al的SiC单晶生长。附图说明图1为能够用于实施本实施方式的SiC单晶的制造方法的制造装置的概略结构图。图2为表示Si-C溶液的Al浓度与由该Si-C溶液得到的SiC单晶的Al浓度的关系的图。具体实施方式本实施方式的SiC单晶的制造方法利用溶液生长法使SiC单晶生长。上述制造方法包括下述工序：在石墨坩埚内生成Si-C溶液的工序，所述Si-C溶液以满足下述式(1)的范围含有Si(硅)、Al(铝)和Cu(铜)，余量由C(碳)和杂质组成；和使Si-C溶液与SiC晶种接触，使SiC单晶在SiC晶种上生长的工序。0.03<[Cu]/([Si]+[Al]+[Cu])≤0.5(1)在此，向[Si]、[Al]和[Cu]分别代入Si、Al和Cu的以摩尔％表示的含量。本实施方式的制造方法中，Si-C溶液含有满足式(1)的Cu。该Si-C溶液与含有Al、实质上不含有Cu的Si-C溶液相比，抑制Al与石墨的反应。因此，将该Si-C溶液容纳于石墨坩埚内的情况下，Si-C溶液中的Al与石墨坩埚的过度反应得到抑制。因此，不易产生由于与Al的反应所导致的石墨坩埚的破坏。因此，本实施方式的制造方法中，晶体生长中的石墨坩埚的损伤得到抑制，因此可以使掺杂有Al的SiC单晶生长。若Si-C溶液的Cu含量(摩尔％)过低则不能充分得到抑制Si-C溶液中的Al与石墨的反应的效果。定义为F1＝[Cu]/([Si]+[Al]+[Cu])。在此，[Cu]、[Si]和[Al]分别为Si-C溶液中的各元素的含量(摩尔％)。F1为0.03以下的情况下，Si-C溶液中的Cu含量过低。因此，在晶体生长中，石墨坩埚与Al剧烈反应，石墨坩埚有可能被破坏。若F1高于0.03则Si-C溶液中的Cu浓度充分高。因此，在SiC单晶的培养中，石墨坩埚不易被破坏，可以使掺杂有Al的SiC单晶生长。F1的优选下限为0.05，进一步优选为0.1。另一方面，Si-C溶液的Cu含量过高的情况下，具体而言，F1超过0.5的情况下，Si-C溶液中的碳溶解量不充分。其结果，SiC单晶的生长速度显著降低。另外，Cu为蒸气压高的元素。F1超过0.5的情况下，Cu由Si-C溶液的蒸发变得显著，Si-C溶液的液面显著降低。若液面降低则晶体生长界面的温度降低，因此Si-C溶液的过饱和度增大。因此，难以维持稳定的晶体生长。若F1为0.5以下则SiC单晶的生长速度的降低得到抑制，进而可以维持稳定的晶体生长。F1的优选上限为0.4，进一步优选为0.3。Si-C溶液中含有的Al被引进到在SiC晶种上生长的SiC单晶。由此，可得到掺杂有Al的SiC单晶(导电型为p型的SiC单晶)。另一方面，进行SIMS分析结果发现，Si-C溶液中含有的Cu几乎没有被引进到SiC单晶。因此，实质上不存在由于Cu含量而SiC单晶的特性变动。本实施方式的Si-C溶液可以还含有选自由Ti、Mn、Cr本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SiC单晶的制造方法，其为利用溶液生长法的SiC单晶的制造方法，所述制造方法包括下述工序：在石墨坩埚内生成Si‑C溶液的工序，所述Si‑C溶液以满足下述式(1)的范围含有Si、Al和Cu，余量由C和杂质组成；和使所述Si‑C溶液与SiC晶种接触，使SiC单晶在所述SiC晶种上生长的工序，0.03<[Cu]/([Si]+[Al]+[Cu])≤0.5  (1)其中，[Si]、[Al]和[Cu]分别表示Si、Al和Cu的以摩尔％表示的含量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.12 JP 2013-2342811.一种SiC单晶的制造方法，其为利用溶液生长法的SiC单晶的制造方法，所述制造方
法包括下述工序：
在石墨坩埚内生成Si-C溶液的工序，所述Si-C溶液以满足下述式(1)的范围含有Si、Al
和Cu，余量由C和杂质组成；和
使所述Si-C溶液与SiC晶种接触，使SiC单晶在所述SiC晶种上生长的工序，
0.03<[Cu]/([Si]+[Al]+[Cu])≤0.5(1)
其中，[Si]、[Al]和[Cu]分别表示Si、Al和Cu的以摩尔％表示的含量。
2.一种SiC单晶的制造方法，其为利用溶液生长法的SiC单晶的制造方法，所述制造方
法包括下述工序：
在石墨坩埚内生成Si-C溶液的工序，所述Si-C溶液以满足下述式(2)的范围含有Si、
A...

【专利技术属性】
技术研发人员：楠一彦，龟井一人，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP