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公開番号2025003646
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-09
出願番号2024187884,2020201627
出願日2024-10-25,2020-12-04
発明の名称炭化ケイ素単結晶の製造方法
出願人株式会社プロテリアル
代理人
主分類C30B 29/36 20060101AFI20241226BHJP(結晶成長)
要約【課題】高品質な炭化ケイ素単結晶を高速成長させることが可能な炭化ケイ素単結晶の製造方法を提供する。
【解決手段】Y、La、Ce、PrおよびNdからなる群から選択される少なくとも一種を含む希土類元素と、Siと、Cとを含む炭化ケイ素溶液20を用意する工程と、炭化ケイ素溶液20に、4H結晶構造を有する炭化ケイ素種結晶30の結晶成長面30aを接触させ、結晶成長面30a上に炭化ケイ素単結晶を成長させる工程とを含む炭化ケイ素単結晶の製造方法。炭化ケイ素溶液20は、希土類元素およびSiの合計に対して25原子%以上45原子%未満の割合で、希土類元素を含むことが好ましく、結晶成長面30aは、(0001)面から傾斜したオフ角を有することが好ましく、成長させる工程において、炭化ケイ素溶液20を1800～2000℃の温度で保持することが好ましい。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
ＳｉおよびＣと、希土類元素から選択される少なくとも一種の添加元素とで構成され、１９００℃以上の加熱によりＣが溶解した炭化ケイ素溶液において、
前記炭化ケイ素溶液に対する炭素溶解度は、１原子％以上２０原子％以下であり、
前記炭化ケイ素溶液の表面張力は、０．８５Ｎ／ｍ以下に維持された
炭化ケイ素溶液。
続きを表示（約 730 文字）【請求項２】
前記炭化ケイ素溶液の表面張力は、０．６０Ｎ／ｍ以上、０．８０Ｎ／ｍ以下の範囲に維持された
請求項１に記載の炭化ケイ素溶液。
【請求項３】
前記炭化ケイ素溶液の表面張力は、０．６５Ｎ／ｍ以上、０．７５Ｎ／ｍ以下の範囲に維持された
請求項１または請求項２に記載の炭化ケイ素溶液。
【請求項４】
前記添加元素は、Ｙであって、
前記炭化ケイ素溶液に対する前記添加元素の割合は、４０原子％未満である、
請求項１に記載の炭化ケイ素溶液。
【請求項５】
前記添加元素は、Ｌａ、Ｃｅ、およびＰｒから選択される少なくとも一種の元素である、
請求項１に記載の炭化ケイ素溶液。
【請求項６】
前記添加元素は、Ｎｄであって、
前記炭化ケイ素溶液に対する前記添加元素の割合は、４５原子％未満である、
請求項１または請求項２に記載の炭化ケイ素溶液。
【請求項７】
ＳｉおよびＣと、希土類元素から選択される少なくとも一種の添加元素とで構成され、１９００℃以上の加熱によりＣが溶解した炭化ケイ素溶液を用意する工程と、
前記炭化ケイ素溶液に、４Ｈ結晶構造を有する炭化ケイ素種結晶の結晶成長面を接触させ、前記結晶成長面上に炭化ケイ素単結晶を成長させる工程と、を含み、
前記炭化ケイ素溶液に対する炭素溶解度は、１原子％以上２０原子％以下であり、
前記炭化ケイ素溶液の表面張力は、０．８５Ｎ／ｍ以下に維持され、
前記結晶成長面は、（０００１）面から傾斜したオフ角を有する、
炭化ケイ素単結晶の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本願は、炭化ケイ素単結晶の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
炭化ケイ素（ＳｉＣ）半導体は、シリコン半導体よりも大きな絶縁破壊電界強度、電子の飽和ドリフト速度および熱伝導率を備える。このため、炭化ケイ素半導体は、従来のシリコンデバイスよりも高温、高速で大電流動作が可能なパワーデバイスを実現することが可能であり、電気自動車やハイブリッドカー等に使用されるモータを高効率で駆動するスイッチング素子を実現する半導体として注目されている。
【０００３】
しかし、シリコン半導体やＧａＡｓ半導体などに比べ、高品質で大きな炭化ケイ素単結晶を得ることは一般に難しい。特に、炭化ケイ素単結晶の育成では、高品質と高速成長を両立させることが難しい。現在市販されている炭化ケイ素単結晶は、生産性の観点から昇華法によって製造されている。上述したように、高速成長を優先させると、高品質を得ることが難しいため、昇華法によって製造された炭化ケイ素単結晶には、より高い結晶品質が求められている。
【０００４】
一方、高品質を実現する結晶成長方法として、溶液成長法が知られている。例えば、非特許文献１は、Ｓｉ－Ｃｒ溶液を用いて炭化ケイ素単結晶を育成させる方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
Ｍ．Ｋａｄｏ，ｅｔａｌ．：Ｍａｔ．Ｓｃｉ．Ｆｏｒｕｍ，７４０-７４２（２０１３）７３-７６．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
溶液成長法は、結晶品質の点では昇華法より有利であるが、成長速度を高めることが求められている。本願は、高品質な炭化ケイ素単結晶を高速成長させることが可能な炭化ケイ素単結晶の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一実施形態による炭化ケイ素単結晶の製造方法は、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、ＰｒおよびＮｄからなる群から選択される少なくとも一種を含む希土類元素と、Ｓｉと、Ｃとを含む炭化ケイ素溶液を用意する工程と、前記炭化ケイ素溶液に、４Ｈ結晶構造を有する炭化ケイ素種結晶の結晶成長面を接触させ、前記結晶成長面上に炭化ケイ素単結晶を成長させる工程と、を含む。
【０００８】
前記炭化ケイ素溶液は、前記希土類元素および前記Ｓｉの合計に対して２５原子％以上４５原子％未満の割合で、前記希土類元素を含んでいてもよい。
【０００９】
前記炭化ケイ素溶液は、前記希土類元素および前記Ｓｉの合計に対して３５原子％以上４０原子％未満の割合で、前記希土類元素を含んでいてもよい。
【００１０】
前記結晶成長面は、（０００１）面から傾斜したオフ角を有していてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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