500°C。容纳于石墨相蜗14的Si-C溶液15中，与石墨相蜗 14接触的部分的最高溫度通常比晶体生长溫度高5~50°C左右。即使石墨相蜗14与运种高 的溫度的Si-C溶液15接触，通过Si-C溶液15满足式（1)或式(2) ,Si-C溶液15与石墨相蜗14 的反应也会得到抑制。因此，石墨相蜗14不易被破坏。
[0061 ]在维持使Si-C溶液15中的晶种32的附近区域对于SiC形成过饱和状态下，旋转SiC 晶种32和Si-C溶液15(石墨相蜗14)。通过旋转巧晶轴28,晶种32旋转。通过旋转旋转轴24， 石墨相蜗14旋转。晶种32的旋转方向可W为与石墨相蜗14的旋转方向相反的方向，也可W 为相同的方向。另外，旋转速度可W恒定，也可W变动。可W通过驱动源30使巧晶轴28边旋 转边缓慢升高。也可W使巧晶轴28不升高地旋转，另外，也可W升高和旋转都不进行。
[0062] 晶体生长结束之后，由Si-C溶液15切离SiC单晶，将石墨相蜗14的溫度降低至室 溫O
[0063] Si-C溶液15由于满足式（1)或式(2)，与石墨的反应得到抑制。因此，W上的制造方 法中，巧晶轴28由石墨形成的情况下，即使Si-C溶液15与巧晶轴28接触、巧晶轴28也不易破 损。
[0064] 通过Si-C溶液15与石墨相蜗14的反应得到抑制，不仅可W延长用于晶体生长的时 间，而且可W延长用于使C溶解于烙体中生成Si-C溶液15的时间、W及用于从石墨相蜗14的 溫度开始降低到Si-C溶液15固化的时间。由此例如将块、棒、颗粒、粉体等形态的碳源溶解 于烙体生成Si-C溶液15的情况下，溶解时间延长时，可W将运些碳源完全溶解。另外，晶体 生长结束后，可W将所制造的单晶缓慢冷却。因此，可W避免该单晶由于热冲击而破损。
[0065] 实施例
[0066] 通过使用石墨相蜗的溶液生长法，生成具有各种组成的Si-C溶液，培养SiC单晶。
[0067] [试验方法]
[0068] 在石墨相蜗内制造表1所示的试验编号1~18的Si-C溶液。各试验编号中，使用相 同形状的石墨相蜗。
[0069] [表U
[0070] 表 1
[0071]
[0072] "石墨相蜗破坏抑制"的栏的记号的意思如下所述。
[0073] E:石墨相蜗在容纳Si-C溶液时没有被破坏。
[0074] NA:石墨相蜗在容纳Si-C溶液时被破坏。
[0075] 使各试验编号的Si-C溶液与SiC晶种接触，使SiC单晶在SiC晶种上生长。晶体生长 溫度如表1所示。包括晶体生长的时间在内的Si-C溶液与石墨相蜗接触的时间为约7~9小 时。
[0076] 石墨相蜗的加热通过高频线圈进行。加热石墨相蜗期间，监控高频线圈中流通的 电流的大小。该电流的大小大幅变化时，判断产生石墨相蜗的破坏(例如裂纹）。若石墨相蜗 被破坏、Si-C溶液由石墨相蜗漏出，则高频感应加热的对象物的容积减少。因此，高频线圈 中流通的电流的大小大幅变化。因此若监控高频线圈的电流变化则可W确认有无石墨相蜗 的破坏。
[0077] 晶体生长结束之后，由Si-C溶液切离SiC单晶，结束石墨相蜗的加热。但是，判断产 生石墨相蜗破坏的情况下，此后立即结束石墨相蜗的加热。
[0078] [试验结果]
[0079] 试验编号1~14中使用的Si-C溶液都含有Cu,满足上述式（1)或式(2)。具体而言， 试验编号2~5、9~14的Si-C溶液满足式（1)。试验编号6~8的Si-C溶液含有作为任意元素 的Ti,满足式(2)。因此，试验编号1~14中，即使晶体生长溫度高于1500°C，也没有确认石墨 相蜗的破坏。特别是试验编号5中，S i -C溶液的Al含有率为40 %、Si -C溶液的晶体生长溫度 为1950°C的极其苛刻的条件下，虽然Si-C溶液与石墨相蜗接触，但是石墨相蜗的破坏得到 抑制。
[0080]另一方面，试验编号15中，Fl为0.03,不满足式（1)。因此，确认了石墨相蜗的破坏。 试验编号16~18的Si-C溶液不含有化。因此，确认了石墨相蜗的破坏。
[0081 ] [Si-C溶液的Al浓度与SiC单晶的Al浓度的关系]
[0082] 对于试验编号1、5、10,调查Si-C溶液的Al浓度与使用该Si-C溶液制造的SiC单晶 的Al浓度的关系。试验编号1、5、10的Si-C溶液的Al浓度分别为5.77 X 102iatoms/cm3、2.23 X 1022atoms/cm3、l .72 X 1022atoms/cm3。对于所得到的SiC单晶，通过次级离子质谱法 (SIMS,Secondary Ion Mass Spectrometiy)测定Al浓度。
[0083] 图2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。如图 2所示，Si-C溶液的Al浓度越高则SiC单晶的Al浓度越高。因此，可W通过Si-C溶液的Al浓度 来控制S i C单晶的A1浓度，可W控制S i C单晶的电阻率。
[0084] 试验编号1的Si-C溶液的F3为0.14(10/70)。因此，若F3为0.14W上则SiC单晶的Al 渗杂量可W为3Xl〇i9atoms/cm3W上。
[0085] 附图标记说明
[00化]14:石墨相蜗、15: Si-C溶液、32: SiC晶种。
【主权项】
1. 一种SiC单晶的制造方法，其为利用溶液生长法的SiC单晶的制造方法，所述制造方 法包括下述工序： 在石墨坩埚内生成Si-c溶液的工序，所述Si-c溶液以满足下述式（1)的范围含有Si、Al 和Cu，余量由C和杂质组成;和 使所述Si-c溶液与SiC晶种接触，使SiC单晶在所述SiC晶种上生长的工序， 0.03<[Cu]/([Si]+[Al]+[Cu])<0.5 (1) 其中，[Si]、[Al]和[Cu]分别表示Si、Al和Cu的以摩尔％表示的含量。2. -种SiC单晶的制造方法，其为利用溶液生长法的SiC单晶的制造方法，所述制造方 法包括下述工序： 在石墨坩埚内生成Si-C溶液的工序，所述Si-C溶液以满足下述式（2)的范围含有Si、 八1、&1和]\1，余量由(：和杂质组成，其中]\1为选自由11、]\111、0、(：0、附、￥、卩6、〇7、恥、113、〇6、？『和 Sc组成的组中的一种以上元素;和 使所述Si-C溶液与SiC晶种接触，使SiC单晶在所述SiC晶种上生长的工序， 0.03<[Cu]/([Si]+[Al]+[Cu]+[M])<0.5 (2) 其中，[Μ]表示选自由Ti、Mn、Cr、Co、Ni、V、Fe、Dy、Nd、Tb、Ce、Pr和Sc组成的组中的一种 以上元素的以摩尔％表示的含量的总计。3. 根据权利要求1或2所述的SiC单晶的制造方法，其中，所述Si-C溶液中，晶体生长温 度高于1500°C。4. 根据权利要求1~3中任一项所述的SiC单晶的制造方法，其中，所述Si-C溶液中的A1 和Si的含量满足下述式(3)， 0.14< [Al]/[Si] <2 (3)。
【专利摘要】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，其即使使用石墨坩埚、也可以使掺杂有Al的SiC单晶生长。本实施方式的制造方法包括下述工序：在石墨坩埚内生成Si-C溶液的工序；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，Si-C溶液以满足式(1)的范围含有Si、Al和Cu，Si-C溶液的余量由C和杂质组成。式(1)中，[Si]、[Al]和[Cu]分别表示Si、Al和Cu的摩尔％含量。0.03<[Cu]/([Si]+[Al]+[Cu])≤0.5(1)。
【IPC分类】C30B29/36, C30B19/04
【公开号】CN105705685
【申请号】CN201480061507
【发明人】楠一彦, 龟井一人
【申请人】新日铁住金株式会社
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2014年11月12日
【公告号】WO2015072136A1