[发明专利]基于硅的熔融组合物和使用其的SiC单晶的制造方法

说明书

本发明涉及通过溶液法形成SiC单晶的基于硅的熔融组合物，所述组合物包含硅、碳、和金属，所述金属对于由以下式(1)定义的溶解度参数(C_si^sol)满足0.70≤C_si^sol≤1.510：C_si^sol＝A‑B+μ₁‑μ₂式(1)，其中在上述式中，A是包含金属和碳的硅晶格中的包含硅原子、碳原子和金属原子的第一评估晶格的第一能量(A)；B是包含金属原子的硅晶格中的包含硅原子和金属原子的第二评估晶格的第二能量(B)；μ₁是作为常数值的‑5.422，其是通过具有金刚石晶体结构的硅的总能量除以单元晶格中存在的硅原子的数目而获得的化学势；并且μ₂是作为常数值的‑9.097，其是通过具有金刚石晶体结构的碳的总能量除以单元晶格中存在的碳原子的数目而获得的化学势。

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年10月26日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2015-0148846号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

本发明涉及基于硅的熔融组合物和使用其的SiC单晶的制造方法。

背景技术

已经研究了SiC单晶作为功率半导体器件的基板。与现有硅相比，SiC 单晶具有优异的带隙和介电击穿强度。使用这种SiC基板的半导体可以以高功率使用并且使由能量转换导致的损害最小化。

此外，由于包括SiC基板的装置可以在高温下操作，因此可以防止器件因热解吸而损坏，并且期望简化冷却装置，使得SiC单晶可以用作能够替换硅的下一代功率半导体器件。

作为如上所述的SiC单晶的生长方法，已知升华法、化学气相沉积 (CVD)法、艾奇逊(Acheson)法、溶液法等。其中，溶液法是在将硅或含硅合金溶解在坩埚中之后，从含硅和碳的熔融溶液中使SiC单晶在籽晶上析出并生长的方法。

发明内容

技术问题

本发明致力于提供基于硅的熔融组合物和使用其的SiC单晶的制造方法。更具体地，本发明致力于提供具有以下优点的基于硅的熔融组合物和使用其的SiC单晶的制造方法：通过包含具有预定水平的溶解度参数 (C_si^sol)值的金属来改善碳的溶解度。

技术方案

本发明的一个示例性实施方案提供了用于通过溶液法形成SiC单晶的基于硅的熔融组合物，基于硅的熔融组合物包含硅、碳、和金属，所述金属对于由以下式(1)定义的溶解度参数(C_si^sol)满足0.70≤C_si^sol≤1.510：

C_si^sol＝A-B+μ₁-μ₂ 式(1)

其中，A是在包含金属原子和碳原子的硅晶格(silicon crystal lattice) 中的包含硅原子、碳原子、和金属原子的第一评估晶格(first evaluation lattice)的第一能量(A)；B是在包含金属原子的硅晶格中的包含硅原子和金属原子的第二评估晶格的第二能量(B)；μ₁是作为常数值的-5.422，其是通过具有金刚石晶体结构的硅的总能量除以单元晶格中存在的硅原子的数目而获得的化学势；并且μ₂是作为常数值的-9.097，其是通过具有金刚石晶体结构的碳的总能量除以单元晶格中存在的碳原子的数目而获得的化学势。

所述金属对于由式(1)定义的溶解度参数(C_si^sol)可满足0.72≤C_si^sol≤ 1.36。