碳化硅单晶的制造方法及碳化硅单晶与流程

本公开涉及碳化硅(以下，称为sic)单晶的制造方法及sic单晶。

背景技术：

1、在sic单晶的晶体生长中，采用从反应容器的外部向晶种的生长面上供给sic原料气体的气体供给法、或通过使配置于坩埚内的sic原料升华而对晶种供给sic原料气体的升华法，使sic单晶在晶种上生长。然后，将在晶种上生长的sic单晶的锭切割成晶片状而形成sic基板，用于制造sic器件。

2、作为对sic器件的品质造成影响的项目，有sic基板的位错密度。通过晶种的表面上的晶体生长可得到长条的sic单晶，但若位错密度大，则得不到高品质的sic基板，在sic器件的制造中也会使制品成品率恶化，或者变得无法适用于高精度器件的制造。因此，在专利文献1中，通过调整sic原料气体的c/si原子比，使从成为晶种的基板向sic单晶的微管的连续降低。

3、现有技术文献

4、专利文献

5、专利文献1：日本特开2007-269627号公报

技术实现思路

1、如果利用专利文献1中所示的sic单晶的制造方法，则位错密度减小而成为高品质的sic单晶。然而，为了提高sic单晶的制造效率，必须提高sic单晶的生长速度。通过增加原料气体流量等而能够提高sic单晶的生长速度，但原料的收率会变差，并且因过剩地投入的原料而促进气中核生成，使结晶品质恶化。因此，sic单晶的生长速度的提高与高品质化的兼顾成为课题。

2、需要说明的是，这样的课题不仅在气体生长法中，在升华法中也会产生。

3、本公开的第1目的是提供可兼顾生长速度的提高与高品质化的sic单晶的制造方法。此外，本公开的第2目的是提供适于制造sic器件的高品质的sic单晶。

4、为了达成上述目的，在本公开的一个方案中，sic单晶的制造方法包括下述工序：在构成反应室的中空形状的加热容器内配置晶种的工序；和通过将反应室加热并且向晶种的表面供给包含sic原料气体的供给气体，从而使sic单晶在晶种的表面上生长的工序，在使sic单晶生长的工序中，将sic原料气体的流量即原料流量控制为目标流量，并且将成为加热容器的内部压力的供给气体的总压控制为40kpa以上而使sic单晶生长。

5、像这样，关于sic原料气体的原料流量按照成为目标流量的方式进行控制，并且使供给气体的总压上升，使sic单晶的结晶表面附近的sic原料气体中包含的各种气体的分压上升。由于不使原料流量增加地提高分压，因此可抑制原料的收率的恶化和因过剩地投入的原料而促进气中核生成的问题，变得能够抑制结晶品质的恶化。此外，由于并非通过降低sic单晶的生长表面温度而使生长速度上升，因此还可抑制产生sic单晶的生长表面中的迁移不足的问题。因此，变得能够谋求sic单晶的生长速度的提高与高品质化的兼顾。

6、此外，在本公开的一个方案中，一面侧被制成si面、另一面侧被制成c面的sic单晶的c面侧与si面侧相比，基底面位错密度变小，在从si面侧朝向c面侧的方向上，位错密度以180cm-2/mm以上的降低率降低。

7、像这样，若关于sic原料气体的原料流量按照成为目标流量的方式进行控制，并且使供给气体的总压上升，使sic单晶的结晶表面附近的sic原料气体中包含的各种气体的分压上升而使sic单晶生长，则可使位错密度降低。

8、具体而言，在从si面侧朝向c面侧的方向上，位错密度能够以180cm-2/mm以上的降低率降低。因此，例如可适用于高电压功率器件程度的sic单晶的高品质化成为可能。

技术特征：

1.一种碳化硅单晶的制造方法，其是碳化硅单晶(6)的制造方法，包括下述工序：

2.根据权利要求1所述的碳化硅单晶的制造方法，其中，在使所述碳化硅单晶生长的工序中，形成所述碳化硅单晶的锭，在所述碳化硅单晶的生长方向上使该碳化硅单晶中的位错密度减少。

3.根据权利要求1或2所述的碳化硅单晶的制造方法，其中，在使所述碳化硅单晶生长的工序中，将所述总压控制为50kpa以上。

4.根据权利要求1或2所述的碳化硅单晶的制造方法，其中，在使所述碳化硅单晶生长的工序中，将所述总压控制为大气压以下。

5.根据权利要求1或2所述的碳化硅单晶的制造方法，其中，在使所述碳化硅单晶生长的工序中，作为所述碳化硅原料气体，使用硅烷和丙烷，将所述硅烷的分压设定为3kpa～30kpa，将所述丙烷的分压设定为所述硅烷和所述丙烷中包含的c与si之比即c/si成为1的压力。

6.一种碳化硅单晶，其是一面侧被制成si面、另一面侧被制成c面的碳化硅单晶，

7.根据权利要求6所述的碳化硅单晶，其中，所述位错密度成为100cm-2以下。

8.根据权利要求6或7所述的碳化硅单晶，其中，关于所混入的金属杂质的浓度，b成为1×1011atm/cm3以下，ti成为7×1012atm/cm3以下，v成为5×1012atm/cm3以下。

9.根据权利要求6或7所述的碳化硅单晶，其中，包含成为n型杂质的氮，利用该氮的n型杂质浓度成为5～9×1018atm/cm3或其以上。

10.根据权利要求6或7所述的碳化硅单晶，其中，包含成为p型杂质的铝，利用该铝的p型杂质浓度成为1×1011atm/cm3以下。

技术总结碳化硅单晶(6)的制造方法包括下述工序：在构成反应室的中空形状的加热容器(9)内配置晶种(5)的工序；和将上述反应室加热并且向上述晶种的表面供给包含碳化硅原料气体的供给气体(3a)，从而使碳化硅单晶(6)在上述晶种的表面上生长的工序。在使上述碳化硅单晶生长的工序中，将上述碳化硅原料气体的流量控制为目标流量，并且将成为上述加热容器的内部压力的上述供给气体的总压控制为40kPa以上而使上述碳化硅单晶生长。技术研发人员：榊原聪真,神田贵裕受保护的技术使用者：株式会社电装技术研发日：技术公布日：2024/6/11