[发明专利]制备SiC单晶的方法

说明书

本发明涉及一种制备SiC单晶的方法。通过布置籽晶与在坩埚中的Si‑C熔液接触并使SiC单晶从籽晶生长的熔液法来制备SiC单晶。该方法包括使用构成籽晶的SiC单晶的(0001)或(000‑1)平面作为生长表面进行晶体生长的第一生长步骤和使用得自第一生长步骤的SiC单晶的(1‑100)或(11‑20)平面作为生长表面进行晶体生长的第二生长步骤。获得了高均匀性和品质的SiC单晶，其在贯通螺位错、贯通刃位错、基面位错、微管和堆垛层错方面得到减少。

相关申请的交叉引用

本非临时申请根据35U.S.C.§119(a)要求2017年4月14日在日本提交的专利申请号2017-080250的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种通过熔液法制备适用于功率半导体器件的碳化硅(SiC)单晶的方法。

背景技术

碳化硅(SiC)具有作为功率半导体器件使用的绝佳基本物理性能，包括宽带隙、高的介电击穿、热导率、化学稳定性和高饱和漂移速度。目前，硅基材料被广泛用于功率器件。SiC有望在下一代功率器件中发挥主要作用，其中一些SiC功率半导体器件正在市场化。

目前，市场上可买到的SiC单晶晶片都是通过升华法生产的。当使用通过升华法获得的SiC单晶晶片生产功率器件时，其性能不一定足够。这是因为不容易形成缺陷较少的SiC单晶。由于升华过程引起的晶体生长是气相的沉淀现象，所以生长速率低并且反应空间中的温度管理困难。由于研究和开发机构近期进行的大量改进努力，微管的密度降低了。然而，仍然包括高密度的对器件电特性具有影响的晶格缺陷，诸如贯通(threading)螺位错、贯通刃位错和基面位错。在通过升华法生产的目前的商业SiC单晶晶片中，虽然产率低，但可批量生产用于SiC功率器件的不大于3mm×3mm的小面积晶片，因为位错的影响几乎不发展，但是用于大电流器件的较大面积的晶片由于漏电流突出而不能批量生产。

在这种情况下，通过SiC的晶体生长的熔液法生产SiC单晶的方法变得有吸引力。参见专利文献1至3。用于生产SiC单晶的熔液法包括各种技术，其通常分为四类：行进性溶剂法(TSM)、缓慢冷却技术(SCT)、气液固法(VLS)和顶部引晶熔液生长(TSSG)。参见非专利文献1。通常，熔液法意指TSSG。

引文列表

专利文献1：JP-A2000-264790

专利文献2：JP-A2004-002173

专利文献3：JP-A2006-143555

专利文献4：JP-A2015-054814

专利文献5：JP-A2015-110495

专利文献6：JP-A2015-110496

专利文献7：JP-A2015-110498

专利文献8：JP-A2015-110499

专利文献9：JP-A2015-110500

专利文献10：JP-A2015-110501

专利文献11：JP-A2017-031034

专利文献12：JP-A2017-031036

非专利文献1:“Newest Technology of SiC Power Device,”

SiC熔液生长，第4章，1部分,1.2，41-43页,

ST Publishing Co.,Ltd.,2010年5月14日