[发明专利]SiC单晶的生长方法和由该方法生长的SiC单晶

说明书

本申请是申请日为2005年5月13日、申请号为200580015054.4、发明名称为“SiC单晶的生长方法和由该方法生长的SiC单晶”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及在SiC单晶衬底、特别是4H-SiC单晶衬底上外延生长SiC单晶、特别是4H-SiC单晶的方法。

背景技术

SiC与Si相比具有更大的能带隙，因此在日本未审专利公报(公开)第2003-300797号、日本未审专利公报(公开)第2003-300796号、日本未审专利公报(公开)第2003-342099号、日本未审专利公报(公开)第2001-181095号、日本未审专利公报(公开)第10-17399号等中提出了适合作为半导体材料等的高品位SiC单晶的各种制造技术。

但是，上述技术存在以下问题：

(1)劣化半导体器件特性的晶体缺陷(堆垛层错、三角缺陷及其它表面缺陷)容易产生；

(2)晶体生长速度慢；

(3)外延晶体生长面的平坦度(表面形态)差。

特别地，防止上述(1)的表面缺陷是作为半导体材料实用化的大前提。

以往所知道的，如果将SiC(0001)面(六方晶的底面)作为外延生长面，在生长面中容易混入结晶结构不同的SiC晶体(多型体)，不能得到高品质的晶体。

因此，进行了台阶流动生长(step flow growth)，将生长面自(0001)面倾斜数度的角度(偏角，off-angle)作为生长面。但是，即使采用这种方法，要想完全避免对器件特性致命的缺陷如三角缺陷或carrot缺陷(器件杀手)的发生并且实现稳定的外延生长也是非常困难的。

其原因被认为是在台阶流动生长中，晶体生长在横向上逐步进行。但是，在偏角小的衬底中，平台面积大，因此在平台面上容易产生缺陷的起点并且从那些起点生长的缺陷进入外延生长层中。另外，在<0001>轴方向延伸的称为“微管(micropipes)”的大型螺型位错引起的针孔也传递到生长层中。

与此相对，也进行了把(11-20)面作为生长面。尽管可以避免微管的产生，但是堆垛层错大量混入。这成为器件特性劣化的原因。

为解决该问题，日本未审专利公报(公开)第2003-300797号公开了把自(11-20)面以<0001>轴为中心在<1-100>轴方向上在-45度至45度的范围内的任意方向上以至少3度至不超过60度的偏角倾斜的面作为外延薄膜生长面。这改善了SiC单晶的生长速度，但是存在不能减少杂质混入的问题。

特别地，对于从器件特性的观点考虑最适合作为半导体材料的结晶多型体即4H-SiC单晶，寻求解决上述诸问题的晶体生长方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够以实用的生长速度生长可以用作半导体材料的低缺陷、低杂质的SiC单晶的4H-SiC单晶外延生长方法以及由此得到的4H-SiC单晶。

为实现该目的，根据本发明的第一方面，提供一种SiC单晶生长方法，包括在将该衬底的外延生长面相对于4H-SiC单晶的(0001)面在<11-20>轴方向上以12度至低于30度的偏角倾斜的同时通过外延生长在4H-SiC单晶衬底上生长4H-SiC单晶。

优选，偏角为至少12度并且不超过25度。

或者，偏角为至少12度并且不超过18度。

根据本发明的第二方面，提供通过本发明方法生长的SiC单晶。

附图说明

本发明的这些和其它目的及特征从以下结合附图对优选实施方案的说明中将更加明显，其中：

图1是在六方晶中表示本发明中规定的偏角的晶体结构的图；

图2是显示通过以各种方式变化偏角和C/Si比的外延生长得到的SiC单晶的生长速度相对于C/Si比的图；

图3是显示通过以各种方式变化偏角和C/Si比的外延生长得到的SiC单晶的杂质浓度相对于C/Si比的图。

具体实施方式

以下将参考附图对本发明的优选实施方案进行详细说明。

如上所述，根据本发明的第一方面，提供一种SiC单晶生长方法，包括在将该衬底的外延生长面相对于4H-SiC单晶的(0001)面在<11-20>轴方向上以12度至低于30度的偏角倾斜的同时通过外延生长在4H-SiC单晶衬底上生长4H-SiC单晶。