碳化硅粉末和碳化硅單晶的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及碳化硅粉末和使用該碳化硅粉末制造碳化硅單晶的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 以往，碳化硅（SiC)被廣泛用作研磨材（研削材）、陶瓷燒結(jié)體、導(dǎo)電性材料等工業(yè) 用材料。特別是，近來在基于節(jié)能趨勢(shì)的增強(qiáng)、禁止核電而利用自然再生能量等的社會(huì)背景 下，作為用于功率半導(dǎo)體等的單晶晶片的原料，碳化硅備受矚目。
[0003] 作為碳化硅單晶的制造方法，已知有升華再結(jié)晶法（改良雷里（Reyleigh)法），在 2, 000°C以上的高溫條件下，使作為原料的碳化硅粉末升華，在碳化硅籽晶上得到碳化硅單 晶。
[0004] 作為上述升華再結(jié)晶法中所用的原料，專利文獻(xiàn)1中記載了一種碳化硅單晶生長 用碳化硅原料，其是由升華再結(jié)晶法長成的碳化硅單晶或碳化硅多晶的一方或雙方的粉碎 物。該碳化硅單晶培育用碳化硅原料用作下次的碳化硅單晶生長的原料。由此，可大幅度 降低碳化硅單晶中的雜質(zhì)的濃度。
[0005] 此外，專利文獻(xiàn)2中記載了一種碳化硅單晶制造用碳化硅粉體，其平均粒徑為 100μL?以上700μL?以下，且比表面積為0. 05m2/g以上0. 30m2/g以下。該粉體在基于升華 再結(jié)晶法的單晶生長中表現(xiàn)出高且穩(wěn)定的升華速度。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2005-239496號(hào)公報(bào)
[0009] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2012-101996號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 發(fā)明要解決的課題
[0011] 本發(fā)明目的在于提供一種碳化硅粉末，用作升華再結(jié)晶法的原料的情況下，其升 華速度快且未升華而殘存的碳化硅的量少，因此能夠提高碳化硅單晶的生產(chǎn)率，并且碳化 硅單晶（例如單晶晶片）能夠大型化。
[0012] 解決課題的手段
[0013] 為了解決上述課題，本發(fā)明人進(jìn)行深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，利用具有特定范圍內(nèi)的勃 氏比表面積和特定粒度分布的碳化硅粉末時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)上述目的，從而完成了本發(fā)明。
[0014] BP，本發(fā)明提供以下的[1]~[6]的內(nèi)容。
[0015] [1] 一種碳化娃粉末，其為勃氏比表面積為250~1，000cm2/g的碳化娃粉末，其 中，粒度超過〇.70mm且為3. 00mm以下的碳化硅粉末在該碳化硅粉末的總量中所占的比例 為50體積％以上。
[0016] [2]如所述[1]記載的碳化硅粉末，其中，上述碳化硅粉末含有一次粒子凝集而成 的粒子，所述一次粒子中，粒度為1ym以上、1mm以下的粒子的比例為90體積％以上。
[0017] [3]如所述[1]或[2]記載的碳化硅粉末，其中，上述碳化硅粉末為含有α型碳化 硅的粉末、含有β型碳化硅的粉末或含有α型碳化硅和β型碳化硅的混合物的粉末。
[0018] [4]-種碳化硅單晶的制造方法，其中，使用所述[1]~[3]任一項(xiàng)記載的碳化硅 粉末作為原料，利用升華再結(jié)晶法，使碳化硅單晶在碳化硅籽晶上生長。
[0019] [5]如所述[4]記載的碳化硅單晶的制造方法，其中，通過以堆密度為0.7~ 1. 4g/cm3的方式將上述碳化硅粉末收容于坩堝內(nèi)并對(duì)其加熱，使碳化硅單晶在設(shè)置于坩堝 上蓋的底面部分的碳化硅籽晶上生長。
[0020] [6]如所述[4]或[5]記載的碳化硅單晶的制造方法，其中，通過以熱傳導(dǎo)率為 0. 05~0. 15W/m·Κ的方式將上述碳化硅粉末收容于坩堝內(nèi)并對(duì)其加熱，使碳化硅單晶在設(shè) 置于坩堝上蓋的底面部分的碳化硅籽晶上生長。
[0021] 發(fā)明效果
[0022] 本發(fā)明的碳化硅粉末用作基于升華再結(jié)晶法制造碳化硅單晶的制造原料的情況 下，其升華速度快。因此，升華后附著于籽晶的碳化硅單晶的生長速度快，能夠?qū)崿F(xiàn)碳化硅 單晶的制造中所需要的能量成本的削減和制造時(shí)間的縮短。此外，即使在高壓下，也可以進(jìn) 行結(jié)晶的生長，因此在高壓下制造的情況下，雜質(zhì)難以從碳化硅粉末中升華，能夠得到雜質(zhì) 的含有率小的單晶。
[0023] 此外，未升華而殘存的碳化娃的量變少，因此能夠提尚成品率。
[0024] 如此，根據(jù)本發(fā)明，能夠提高碳化硅單晶的生產(chǎn)率。
[0025] 進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明，即使碳化硅單晶的原料（碳化硅粉末）附近的溫度與該原料 上方的籽晶附近的溫度之間的溫度梯度小，也能夠維持原料（碳化硅粉末）的升華速度快 的狀態(tài)。因此，在碳化硅單晶的周圍，雜晶難以生成，從而能夠?qū)崿F(xiàn)晶片的大型化。
【附圖說明】
[0026] 圖1為示意性示出升華再結(jié)晶法中所用的坩堝及其內(nèi)容物的截面圖。
[0027] 圖2為簡單表示示出碳化硅粉末Β的照片的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 本發(fā)明的碳化硅粉末的勃氏比表面積為250~1，000cm2/g，優(yōu)選為270~900cm2/ g，更優(yōu)選為超過300cm2/g且為800cm2/g以下，進(jìn)一步優(yōu)選為400~700cm2/g，特別優(yōu)選為 500 ~600cm2/g〇
[0029] 該值小于250cm2/g時(shí)，碳化硅粉末的比表面積過小，因此碳化硅粉末的反應(yīng)性變 小，升華氣體的產(chǎn)生量和升華速度變小。該值超過1，〇〇〇cm2/g時(shí)，碳化硅粉末升華時(shí)，在升 華初期階段升華速度快，但升華速度逐漸地變慢，無法維持穩(wěn)定的升華速度。
[0030] 本發(fā)明的碳化硅粉末具有如下那樣的粒度分布，粒度（粒徑）超過0· 70mm且為 3. 00mm以下的碳化硅粉末在碳化硅粉末的總量中所占的比例為50體積％以上。滿足上述 粒度的數(shù)值范圍的碳化硅粉末的比例為50體積％以上，優(yōu)選為70體積％以上，更優(yōu)選為90 體積％以上。該比例小于50體積％時(shí)，碳化硅粉末的升華速度變慢。
[0031] 上述粒度為0. 70mm以下時(shí)，將碳化硅粉末填充至坩堝等容器時(shí)，堆密度變大，該 碳化硅粉末升華時(shí)，升華氣體的通道（抜以道）狹窄，因此氣體的產(chǎn)生量變小，最終升華速 度變慢。此外，氣體變得容易滯留在碳化硅粉末中，因此伴隨著升華反應(yīng)的進(jìn)行，碳化硅粉 末之間發(fā)生了燒結(jié)，最終升華速度逐漸變小，無法維持穩(wěn)定的升華速度。此外，未升華而殘 存的碳化硅的量變多。
[0032] 上述粒度超過3. 00mm時(shí)，將碳化硅粉末填充至坩堝等容器時(shí)，堆密度變小，該碳 化硅粉末中的空隙過大，粒子的熱傳導(dǎo)性變差，升華反應(yīng)難以進(jìn)行，升華速度變慢。此外，未 升華而殘存的碳化硅的量變多。
[0033] 需要說明的是，在本說明書中，所謂"粒度超過0.70mm且為3. 00mm以下"是指通 過3. 00mm篩孔的篩子，且未通過0. 70mm篩孔的篩子。
[0034] 本發(fā)明的碳化硅粉末的粒度分布優(yōu)選粒度為0. 75~2. 50mm的碳化硅粉末的比例 為50體積％以上（優(yōu)選為70體積％以上，更優(yōu)選為90體積％以上，進(jìn)一步優(yōu)選為95體 積％以上，特別優(yōu)選為99體積％以上），更優(yōu)選粒度為0. 80~2. 00mm的碳化娃粉末的比 例為50體積％以上（優(yōu)選為70體積％以上，更優(yōu)選為90體積％以上，進(jìn)一步優(yōu)選為95體 積％以上，特別優(yōu)選為99體積％以上），特別優(yōu)選粒度為0. 85~1. 70mm的碳化硅粉末的比 例為50體積％以上（優(yōu)選為70體積％以上，更優(yōu)選為90體積％以上，進(jìn)一步優(yōu)選為95體 積％以上，特別優(yōu)選為99體積％以上）。
[0035] 對(duì)于本發(fā)明的碳化硅粉末的真密度并沒有特別限定，通常為2. 90~3. lOg/cm3。
[0036] 此外，本發(fā)明的碳化硅粉末優(yōu)選含有一次粒子凝集（燒結(jié)）的粒子，所述一次粒子 中，粒度為1ym以上、1mm以下，優(yōu)選為100μπι~800μπι。粒子若為這樣的形態(tài)，貝lj碳化娃 粉末的比表面積變大，其結(jié)果為碳化硅粉末升華時(shí)，其升華速度快，且能夠長時(shí)間維持該速 度。此外，未升華而殘存的碳化硅的量變少。
[0037] 構(gòu)成本發(fā)明的碳化硅粉末的一次粒子的總量中，粒度為1 μπι以上、1mm以下的粒 子的比例優(yōu)選為90體積％以上，更優(yōu)選為95體積％以上，特別優(yōu)選為100體積％。
[0038] 構(gòu)成本發(fā)明的碳化硅粉末的一次粒子的總量中，粒度為100~800μm的粒子的比 例優(yōu)選為70體積％以上，更優(yōu)選為80體積％以上，特別優(yōu)選為90體積％以上。
[0039] 此外，碳化娃粉末通過具有上述形態(tài)，即使?jié)M足特定粒度（超過0. 70mm、3. 00mm以 下）的碳化硅粉末的比例為50體積％以上，也能夠使碳化硅粉末的勃氏比表面積增大（例 如 400cm2/g以上）。
[0040] 本發(fā)明的碳化硅粉末可以為含有α型碳化硅的粉末、含有β型碳化硅的粉末以 及含有α型碳化娃、β型碳化娃的混合物的粉末的任一種。
[0041] 本發(fā)明的碳化硅粉末優(yōu)選碳化硅粉末中的碳化硅含有率高且雜質(zhì)含有率低。
[0042] 此處所述的雜質(zhì)為除了在碳化硅粉末的制造過程中被除去的氧（0)的全部元素 中硅（Si)和碳（C)以外的成分，其相當(dāng)于SiC半導(dǎo)體的趨避成分。具體地可以舉出硼⑶、 磷（P)、鋁（A1)、鐵（Fe)、鈦（Ti)、銅（Cu)、鎳（Ni)等。
[0043] 具體地說，上述碳化硅粉末中，B、P、Al、Fe、Ti、Cu和Ni的含有率優(yōu)選為3ppm以 下，更優(yōu)選為1. 5ppm以下，進(jìn)一步優(yōu)選為1.Oppm以下。其中，B和P的含有率進(jìn)一步優(yōu)選 為0· 3ppm以下。
[0044] 此外，上述碳化硅粉末中的