碳化硅单晶以及碳化硅单晶的制造方法
【专利说明】碳化硅单晶以及碳化硅单晶的制造方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本发明基于2013年2月20日提出的日本专利申请2013-31239号，这里引用其记载内容。
技术领域
[0003]本发明涉及碳化硅(以下称为SiC)单晶和SiC单晶的制造方法。
【背景技术】
[0004]以前，作为高品质SiC单晶晶片，有的被专利文献I所公开。在专利文献I所公开的SiC单晶晶片中，将对器件特性产生不良影响的位错密度设定为规定值以下，具体地说，在具有3英寸直径的晶片中，将位错密度设定为2500cm 2以下，从而使其适合于器件的制作。这里所说的所谓位错，是指上升为线状的结晶缺陷，成为对象的位错是具有与c轴平行的方向的螺旋位错。
[0005]然而，本发明人基于实验等进行了潜心的研究，结果可知:即使如专利文献I所示的那样，仅将螺旋位错密度设定为规定值以下，也不会成为对可以抑制漏电流的器件的制作合适的SiC单晶。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特表2008-515748号公报(对应于美国专利7，314，520号公报)
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于:提供对可以抑制漏电流的器件的制作合适的高品质的SiC单晶以及SiC单晶的制造方法。
[0010]本发明的第I方式涉及一种SiC单晶，其包含螺旋位错；在所述螺旋位错中，将柏氏矢量b满足b > < 0001 > +1/3 < 11-20 >的位错设定为L位错，所述L位错密度为300个/cm2以下。
[0011]在所述SiC单晶中，将即使在螺旋位错中也可能导致漏电流的发生的L位错密度设定为300个/cm2以下。由此，能够制成对可以抑制漏电流的器件的制作合适的高品质的SiC单晶。
[0012]本发明的第2方式涉及一种SiC单晶的制造方法，其包括以下工序:准备由所述第I方式的SiC单晶构成、且表面与{0001}面平行或者相对于{0001}面具有规定的偏离角(off angle)的基板；将所述基板作为籽晶，使SiC单晶在所述表面生长。
[0013]本发明的第3方式涉及一种SiC单晶的制造方法，其包括以下工序:准备由所述第I方式的SiC单晶构成、且表面相对于{0001}面在< 11-20 >方向具有10度以内的偏离角的基板；将所述基板作为籽晶，使SiC单晶在所述表面生长。
[0014]本发明的第4方式涉及一种SiC单晶的制造方法，其包括以下工序:第I工序，准备由所述第I方式的SiC单晶构成、且表面相对于{0001}面在< 11-20 >方向具有10度以内的偏离角的基板，将所述基板作为籽晶，使SiC单晶在所述表面生长；以及第2工序，从所述第I工序中生长而成的SiC单晶上切出表面相对于{0001}面在< 11-20 >方向具有10度以内的偏离角的基板，将所述基板作为籽晶，使SiC单晶在所述表面生长；而且将所述第I工序和第2工序反复进行多次。
[0015]这样一来，通过将所述第I方式的SiC单晶用作籽晶，进而使新的SiC单晶生长，从而可以制造继承了成为基底的轩晶的品质的尚品质SiC单晶。
【附图说明】
[0016]本发明的上述或其它目的、构成、优点参照下述的附图，并根据以下的详细说明，可以变得更加清楚。在附图中，
[0017]图1是本发明的第I实施方式的SiC单晶的示意剖视图。
[0018]图2A是表示在图1的区域Rl中的L位错以及于L位错的周围发生的螺旋状畸变(spiral distort1n)的情况的放大示意图。
[0019]图2B是表示图2A所示的螺旋状畸变的方向的示意图。
[0020]图2C是表示图2B所示的螺旋状畸变的方向即柏氏矢量的详细情况的图。
[0021]图3A是表示在图1的区域R2中的nL位错以及于nL位错的周围发生的螺旋状畸变的情况的放大示意图。
[0022]图3B是表示图3A所示的螺旋状畸变的方向的示意图。
[0023]图3C是表示图3B所示的螺旋状畸变的方向即柏氏矢量的详细情况的图。
[0024]图4是表示SiC单晶的结晶方位(crystal orientat1n)的示意图。
[0025]图5是表示使用SiC单晶调查构成PN 二极管时的漏电流的结果的图。
【具体实施方式】
[0026](第I实施方式)
[0027]下面参照附图，就本发明的第I实施方式进行说明。图1所示的本实施方式的SiC单晶I是例如以与{0001}面平行或者相对于{0001}面设定规定偏离角的方式，将采用升华再结晶法或者气体供给法等形成的SiC单晶锭切出成基板状而得到的。此外，在此例举切出成基板状的SiC单晶I进行了说明，但在本发明所说的SiC单晶中，并不局限于切出成基板状的SiC单晶，既包含锭状的SiC单晶，也包含从锭上去除不需要部分这一结构的SiC单晶。
[0028]该SiC单晶I含有螺旋位错2。在该结晶中，关于该螺旋位错2的密度、即沿与螺旋位错2垂直的方向切断SiC单晶I时每Icm2存在的螺旋位错2的数量，满足后述关系。
[0029]本发明人通过进行各种各样的实验而就螺旋位错2的密度与漏电流之间的关系进行了调查。例如，在调查有无漏电流时，构成通常使用的结构、具体地说为PN 二极管，就施加所希望的电压时有无漏电流的发生进行了调查。例如，关于PN 二极管，通过对SiC单晶I离子注入杂质而构成，使其杂质浓度为I X 121Cm 3。结果确认:虽然螺旋位错2的密度和漏电流存在相关关系，但即使螺旋位错2的密度相等，漏电流也不会恒定，有适合于器件制作和不适合于器件制作的情况。
[0030]然后，进一步进行了潜心的研究，结果还可知:螺旋位错2也分种类，即使在螺旋位错2中，也有畸变大者和畸变小者，对于畸变小者，难以导致漏电流的发生，而畸变大者，则有可能导致漏电流的发生。
[0031]以前，与畸变的大小无关而作为相同的螺旋位错2加以认识。在专利文献I中，规定了 Ic螺旋位错密度。根据通常的螺旋位错的定义，相当于柏氏矢量b = Ic =< 0001 >。但是，并没有柏氏矢量的测定方法的详细记述。因此，没有考虑畸变的大小，将所有的螺旋位错2看作是相同的而规定了螺旋位错2的密度。然而，基于本发明人发现的结果，可知在就SiC单晶是否适合于器件制作而以螺旋位错2的密度进行规定的情况下，甚至需要考虑螺旋位错2的畸变的大小而进行规定。也就是说，不考虑螺旋位错2的畸变的大小而将所有的螺旋位错2看作是一样相同的螺旋位错2，此时即便使螺旋位错2的密度在规定值以下，也不能得到对可以抑制漏电流的器件的制作合适的SiC单晶。
[0032]图2A?图2C以及图3A?图3C是表示畸变的大小不同的螺旋位错2的图。参照图2A?图2C而就畸变较大的螺旋位错2进行说明，参照图3A?图3C而就畸变较小的螺旋位错2进行说明。此外，在以下的说明中，将螺旋位错2中可能导致漏电流发生的畸变较大的位错称为leakage (L:泄漏)位错2a，将难以导致漏电流发生的畸变较小的位错称为negligibly leakage (nL:极小的泄漏)位错 2b。
[0033]如图2A以及图3A所示，在螺旋位错2的周围，以螺旋位错2的位错芯为中心而以螺旋状的方式产生畸变。而且经实验确认的结果是:在图2A所示的L位错2a中，螺旋状畸变较大，与之相比较，在图3A所示的nL位错2b中，螺旋状畸变较小。
[0034]关于这些L位错2a和nL位错2b，螺旋状畸变的方向即柏氏矢量表示为图2B和图3B所示的方向bl、b2。另外，如果示意表示这些柏氏矢量bl、b2，则可以分别如图2C和图3C那样表不。
[0035]从根本上说，螺旋位错2正如由图4所示的六方晶构成的SiC单晶I的结晶方位的示意图所表示的那样，为具有c轴成分
[0001]的位错。而且进行了各种各样的研究以及对SiC单晶I进行解析的结果，确认螺旋位错2除了 c轴成分
[0001]以外，往往还存在与[1-100]相伴的位错、和与1/3[11-20]相伴的位错。
[0036]具体地说，关于通过实验确认的L位错2a，柏氏矢量bl由< 0001 >方向的矢量c和< 1-100 >方向的矢量m构成。另外，关于nL位错2b，柏氏矢量b2由< 0001 >方向的矢量c和1/3 < 11-20 >方向的矢量a构成。
[0037]因此，关于柏氏矢量b小于确认的nL位错2b的螺旋位错2，可以作为难以导致漏电流发生的nL位错2b来掌握。也就是说，只要柏氏矢量b在至少将< 0001 >方向的矢量c和1/3 < 11-20 >方向的矢量a合在一起的大小以下，就可以说是nL位错2b。这意味着满足b彡< 0001 > +1/3 < 11-20 >，即满足b2彡c 2+2a.c+a2 (其中，矢量内积a.c=a