SiC单晶的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及SiC单晶的制造方法，更具体而言，设及通过溶液生长法制造含有Al作 为渗杂物的S i C单晶的方法。
【背景技术】
[0002] 作为制造 SiC单晶的方法，有升华法和溶液生长法等。升华法中，在反应容器内，使 原料形成气相的状态，供给到晶种上，使单晶生长。
[0003] 溶液生长法（日文:溶液成長法）中，使Si-C溶液与晶种接触，使SiC单晶在晶种上 生长。在此，Si-C溶液旧文:溶液)指的是在Si或Si合金的烙体旧文:融液）中溶解旧文： 溶解)C(碳)而成的溶液。溶液生长法中，通常作为容纳Si-C溶液的容器，使用石墨相蜗。在 石墨相蜗内将含有Si的原料烙解形成烙体的情况下，C由石墨相蜗溶出到该烙体中。其结 果，烙体成为Si-C溶液。
[0004] 现有技术文献
[0005] 非专利文献
[0006] 非专利文献 1 :C. Jacquier 另外 5 人、Journal of Materials Science,2002, vol.37,p.3299-3306
[0007] 非专利文献2:C.Jacquier另外5人、Journal of Oystal Growth,254,2003, p.123-130
【发明内容】
[000引发明要解决的问题
[0009] 制造导电型为P型的SiC单晶的情况下，作为渗杂物，通常渗杂Al(侣）。利用升华法 的SiC单晶的制造通常在减压气氛下进行，另外，作为反应容器，使用石墨相蜗。在减压气氛 下，Al容易气化。由于石墨相蜗为多孔，气化了的Al透过石墨相蜗。因此，想要通过升华法制 造渗杂有Al的SiC单晶时，作为渗杂物的Al由反应容器(石墨相蜗)漏出。因此，难W通过升 华法制造高浓度地渗杂有Al的低电阻的SiC单晶。另一方面，溶液生长法中，只要Si-C溶液 含有Al则可W制造高浓度地渗杂有Al的SiC单晶。
[0010] 但是，溶液生长法中，Si-C溶液中含有的Al与石墨剧烈反应(参照上述非专利文献 1)。因此，在石墨相蜗内生成、保持含有Al的Si-C溶液时，由于与Al的反应而石墨相蜗有可 能在短时间内被破坏(参照上述非专利文献2)。因此，利用溶液生长法时，难W制造渗杂有 Al的、厚度大的SiC单晶。
[0011] 本发明的目的在于，提供一种制造方法，其为利用溶液生长法的SiC单晶的制造方 法，其即使使用石墨相蜗、也可W使渗杂有Al的SiC单晶生长。
[0012] 本实施方式的SiC单晶的制造方法，为利用溶液生长法的SiC单晶的制造方法。该 制造方法包括下述工序:在石墨相蜗内生成Si-C溶液的工序，所述Si-C溶液W满足下述式 (1)的范围含有Si、A1和Cu,余量由C和杂质组成;和使Si-C溶液与SiC晶种接触，使SiC单晶 在SiC晶种上生长的工序。
[0013] 0.03<[Cu]/([Si] + [Al] + [Cu]) <0.5 (1)
[0014] 其中，[Si]、[Al]和[化]分别表示Si、Al和化的W摩尔％表示的含量。
[0015] 本实施的其它方式的SiC单晶的制造方法为利用溶液生长法的SiC单晶的制造方 法。该制造方法包括下述工序:在石墨相蜗内生成Si-C溶液的工序，所述Si-C溶液W满足下 述式（2)的范围含有51、41、加和]?(]\1为选自由1'1、]\111、吐、(：〇、化、￥少6、〇7、炯、化、〔6、？'和5。 组成的组中的一种W上元素），余量由C和杂质组成;和使Si-C溶液与SiC晶种接触，使SiC单 晶在SiC晶种上生长的工序。
[0016] 0.03<[Cu]/([Si]+[Al]+[Cu]+[M])<0.5 (2)
[0017] 其中，[M]表示选自由1'1、]?11、化、(：〇、化、￥、化、〇7、炯、化、〔6、口巧05。组成的组中的 一种W上元素的W摩尔％表示的含量的总计。
[001引本实施方式的SiC单晶的制造方法，即使使用石墨相蜗、也可W使渗杂有Al的SiC 单晶生长。
【附图说明】
[0019] 图1为能够用于实施本实施方式的SiC单晶的制造方法的制造装置的概略结构图。
[0020] 图2为表示Si-C溶液的Al浓度与由该Si-C溶液得到的SiC单晶的Al浓度的关系的 图。
【具体实施方式】
[0021] 本实施方式的SiC单晶的制造方法利用溶液生长法使SiC单晶生长。上述制造方法 包括下述工序:在石墨相蜗内生成Si-C溶液的工序，所述Si-C溶液W满足下述式(1)的范围 含有Si(娃）、A1 (侣)和Cu(铜），余量由C(碳)和杂质组成;和使Si-C溶液与SiC晶种接触，使 SiC单晶在SiC晶种上生长的工序。
[0022] 〇.〇3<[Cu]/([Si] + [Al] + [Cu]) <0.5 (1)
[0023] 在此，向[Si]、[Al]和[化]分别代入Si、Al和化的W摩尔％表示的含量。
[0024] 本实施方式的制造方法中，Si-C溶液含有满足式（1)的Cu。该Si-C溶液与含有AU 实质上不含有Cu的Si-C溶液相比，抑制Al与石墨的反应。因此，将该Si-C溶液容纳于石墨相 蜗内的情况下，Si-C溶液中的Al与石墨相蜗的过度反应得到抑制。因此，不易产生由于与Al 的反应所导致的石墨相蜗的破坏。因此，本实施方式的制造方法中，晶体生长中的石墨相蜗 的损伤得到抑制，因此可W使渗杂有Al的SiC单晶生长。
[0025] 若Si-C溶液的Cu含量(摩尔％ )过低则不能充分得到抑制Si-C溶液中的Al与石墨 的反应的效果。定义为Fl = [Cu]/([Si] + [Al] + [Cu])。在此，[Cu]、[Si]和[Al]分别为Si-C溶 液中的各元素的含量(摩尔％ )dF1为0.03W下的情况下，Si-C溶液中的化含量过低。因此， 在晶体生长中，石墨相蜗与Al剧烈反应，石墨相蜗有可能被破坏。若Fl高于0.03则Si-C溶液 中的Cu浓度充分高。因此，在SiC单晶的培养中，石墨相蜗不易被破坏，可W使渗杂有Al的 SiC单晶生长。Fl的优选下限为0.05，进一步优选为0.1。
[00%]另一方面，Si-C溶液的化含量过高的情况下，具体而言，Fl超过0.5的情况下，Si-C 溶液中的碳溶解量不充分。其结果，SiC单晶的生长速度显著降低。另外，Cu为蒸气压高的元 素。Fl超过0.5的情况下，Cu由Si-C溶液的蒸发变得显著，Si-C溶液的液面显著降低。若液面 降低则晶体生长界面的溫度降低，因此Si-C溶液的过饱和度增大。因此，难W维持稳定的晶 体生长。若Fl为0.5W下则SiC单晶的生长速度的降低得到抑制，进而可W维持稳定的晶体 生长。Fl的优选上限为0.4，进一步优选为0.3。
[0027] Si-C溶液中含有的Al被引进到在SiC晶种上生长的SiC单晶。由此，可得到渗杂有 Al的SiC单晶（导电型为P型的SiC单晶）。另一方面，进行SIMS分析结果发现，Si-C溶液中含 有的化几乎没有被引进到SiC单晶。因此，实质上不存在由于化含量而SiC单晶的特性变动。
[0028] 本实施方式的Si-C溶液可W还含有选自由Ti、Mn、Cr、Co、Ni、VJe、Dy、Nd、Tb、Ce、 Pr和Sc组成的组中的一种W上元素作为任意元素。Ti、Mn、C;r、Co、W、V、F'e、Dy、Nd、Tb、Ce、Pr 和Sc都使Si-C溶液的碳溶解量增大。通过使用碳溶解量多的Si-C溶液，可W增大SiC单晶的 生长速度。
[0029] Si-C溶液含有上述任意元素的情况下，Si-C溶液满足下式(2)来替代式(1)。
[0030] 0.03<[Cu]/([Si] + [Al] + [Cu] + [M]K0.5 (2)
[0031] 向式（2)中的[M]代入选自由1'1、]?11、吐、(：〇、化、￥、尸6、〇7、炯、化、〔6、口'和5。组成的 组中的一种W上元素的含量(摩尔％ KSi-C溶液含有多种的上述任意元素的情况下，将所 含有的任意元素的总含量(摩尔％ )代入到[M]