碳化硅粉末和碳化硅单晶的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及碳化硅粉末和使用该碳化硅粉末制造碳化硅单晶的方法。
【背景技术】
[0002] 以往，碳化硅（SiC)被广泛用作研磨材（研削材）、陶瓷烧结体、导电性材料等工业 用材料。特别是，近来在基于节能趋势的增强、禁止核电而利用自然再生能量等的社会背景 下，作为用于功率半导体等的单晶晶片的原料，碳化硅备受瞩目。
[0003] 作为碳化硅单晶的制造方法，已知有升华再结晶法（改良雷里（Reyleigh)法），在 2, 000°C以上的高温条件下，使作为原料的碳化硅粉末升华，在碳化硅籽晶上得到碳化硅单 晶。
[0004] 作为上述升华再结晶法中所用的原料，专利文献1中记载了一种碳化硅单晶生长 用碳化硅原料，其是由升华再结晶法长成的碳化硅单晶或碳化硅多晶的一方或双方的粉碎 物。该碳化硅单晶培育用碳化硅原料用作下次的碳化硅单晶生长的原料。由此，可大幅度 降低碳化硅单晶中的杂质的浓度。
[0005] 此外，专利文献2中记载了一种碳化硅单晶制造用碳化硅粉体，其平均粒径为 100μL?以上700μL?以下，且比表面积为0. 05m2/g以上0. 30m2/g以下。该粉体在基于升华 再结晶法的单晶生长中表现出高且稳定的升华速度。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :日本特开2005-239496号公报
[0009] 专利文献2 :日本特开2012-101996号公报
【发明内容】
[0010] 发明要解决的课题
[0011] 本发明目的在于提供一种碳化硅粉末，用作升华再结晶法的原料的情况下，其升 华速度快且未升华而残存的碳化硅的量少，因此能够提高碳化硅单晶的生产率，并且碳化 硅单晶（例如单晶晶片）能够大型化。
[0012] 解决课题的手段
[0013] 为了解决上述课题，本发明人进行深入研究，结果发现，利用具有特定范围内的勃 氏比表面积和特定粒度分布的碳化硅粉末时，可以实现上述目的，从而完成了本发明。
[0014] BP，本发明提供以下的[1]~[6]的内容。
[0015] [1] 一种碳化娃粉末，其为勃氏比表面积为250~1，000cm2/g的碳化娃粉末，其 中，粒度超过〇.70mm且为3. 00mm以下的碳化硅粉末在该碳化硅粉末的总量中所占的比例 为50体积％以上。
[0016] [2]如所述[1]记载的碳化硅粉末，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，粒度为1ym以上、1mm以下的粒子的比例为90体积％以上。
[0017] [3]如所述[1]或[2]记载的碳化硅粉末，其中，上述碳化硅粉末为含有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]-种碳化硅单晶的制造方法，其中，使用所述[1]~[3]任一项记载的碳化硅 粉末作为原料，利用升华再结晶法，使碳化硅单晶在碳化硅籽晶上生长。
[0019] [5]如所述[4]记载的碳化硅单晶的制造方法，其中，通过以堆密度为0.7~ 1. 4g/cm3的方式将上述碳化硅粉末收容于坩埚内并对其加热，使碳化硅单晶在设置于坩埚 上盖的底面部分的碳化硅籽晶上生长。
[0020] [6]如所述[4]或[5]记载的碳化硅单晶的制造方法，其中，通过以热传导率为 0. 05~0. 15W/m·Κ的方式将上述碳化硅粉末收容于坩埚内并对其加热，使碳化硅单晶在设 置于坩埚上盖的底面部分的碳化硅籽晶上生长。
[0021] 发明效果
[0022] 本发明的碳化硅粉末用作基于升华再结晶法制造碳化硅单晶的制造原料的情况 下，其升华速度快。因此，升华后附着于籽晶的碳化硅单晶的生长速度快，能够实现碳化硅 单晶的制造中所需要的能量成本的削減和制造时间的缩短。此外，即使在高压下，也可以进 行结晶的生长，因此在高压下制造的情况下，杂质难以从碳化硅粉末中升华，能够得到杂质 的含有率小的单晶。
[0023] 此外，未升华而残存的碳化娃的量变少，因此能够提尚成品率。
[0024] 如此，根据本发明，能够提高碳化硅单晶的生产率。
[0025] 进一步，根据本发明，即使碳化硅单晶的原料（碳化硅粉末）附近的温度与该原料 上方的籽晶附近的温度之间的温度梯度小，也能够维持原料（碳化硅粉末）的升华速度快 的状态。因此，在碳化硅单晶的周围，杂晶难以生成，从而能够实现晶片的大型化。
【附图说明】
[0026] 图1为示意性示出升华再结晶法中所用的坩埚及其内容物的截面图。
[0027] 图2为简单表示示出碳化硅粉末Β的照片的图。
【具体实施方式】
[0028] 本发明的碳化硅粉末的勃氏比表面积为250~1，000cm2/g，优选为270~900cm2/ g，更优选为超过300cm2/g且为800cm2/g以下，进一步优选为400~700cm2/g，特别优选为 500 ~600cm2/g〇
[0029] 该值小于250cm2/g时，碳化硅粉末的比表面积过小，因此碳化硅粉末的反应性变 小，升华气体的产生量和升华速度变小。该值超过1，〇〇〇cm2/g时，碳化硅粉末升华时，在升 华初期阶段升华速度快，但升华速度逐渐地变慢，无法维持稳定的升华速度。
[0030] 本发明的碳化硅粉末具有如下那样的粒度分布，粒度（粒径）超过0· 70mm且为 3. 00mm以下的碳化硅粉末在碳化硅粉末的总量中所占的比例为50体积％以上。满足上述 粒度的数值范围的碳化硅粉末的比例为50体积％以上，优选为70体积％以上，更优选为90 体积％以上。该比例小于50体积％时，碳化硅粉末的升华速度变慢。
[0031] 上述粒度为0. 70mm以下时，将碳化硅粉末填充至坩埚等容器时，堆密度变大，该 碳化硅粉末升华时，升华气体的通道（抜以道）狭窄，因此气体的产生量变小，最终升华速 度变慢。此外，气体变得容易滞留在碳化硅粉末中，因此伴随着升华反应的进行，碳化硅粉 末之间发生了烧结，最终升华速度逐渐变小，无法维持稳定的升华速度。此外，未升华而残 存的碳化硅的量变多。
[0032] 上述粒度超过3. 00mm时，将碳化硅粉末填充至坩埚等容器时，堆密度变小，该碳 化硅粉末中的空隙过大，粒子的热传导性变差，升华反应难以进行，升华速度变慢。此外，未 升华而残存的碳化硅的量变多。
[0033] 需要说明的是，在本说明书中，所谓"粒度超过0.70mm且为3. 00mm以下"是指通 过3. 00mm筛孔的筛子，且未通过0. 70mm筛孔的筛子。
[0034] 本发明的碳化硅粉末的粒度分布优选粒度为0. 75~2. 50mm的碳化硅粉末的比例 为50体积％以上（优选为70体积％以上，更优选为90体积％以上，进一步优选为95体 积％以上，特别优选为99体积％以上），更优选粒度为0. 80~2. 00mm的碳化娃粉末的比 例为50体积％以上（优选为70体积％以上，更优选为90体积％以上，进一步优选为95体 积％以上，特别优选为99体积％以上），特别优选粒度为0. 85~1. 70mm的碳化硅粉末的比 例为50体积％以上（优选为70体积％以上，更优选为90体积％以上，进一步优选为95体 积％以上，特别优选为99体积％以上）。
[0035] 对于本发明的碳化硅粉末的真密度并没有特别限定，通常为2. 90~3. lOg/cm3。
[0036] 此外，本发明的碳化硅粉末优选含有一次粒子凝集（烧结）的粒子，所述一次粒子 中，粒度为1ym以上、1mm以下，优选为100μπι~800μπι。粒子若为这样的形态，贝lj碳化娃 粉末的比表面积变大，其结果为碳化硅粉末升华时，其升华速度快，且能够长时间维持该速 度。此外，未升华而残存的碳化硅的量变少。
[0037] 构成本发明的碳化硅粉末的一次粒子的总量中，粒度为1 μπι以上、1mm以下的粒 子的比例优选为90体积％以上，更优选为95体积％以上，特别优选为100体积％。
[0038] 构成本发明的碳化硅粉末的一次粒子的总量中，粒度为100~800μm的粒子的比 例优选为70体积％以上，更优选为80体积％以上，特别优选为90体积％以上。
[0039] 此外，碳化娃粉末通过具有上述形态，即使满足特定粒度（超过0. 70mm、3. 00mm以 下）的碳化硅粉末的比例为50体积％以上，也能够使碳化硅粉末的勃氏比表面积增大（例 如 400cm2/g以上）。
[0040] 本发明的碳化硅粉末可以为含有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种。
[0041] 本发明的碳化硅粉末优选碳化硅粉末中的碳化硅含有率高且杂质含有率低。
[0042] 此处所述的杂质为除了在碳化硅粉末的制造过程中被除去的氧（0)的全部元素 中硅（Si)和碳（C)以外的成分，其相当于SiC半导体的趋避成分。具体地可以举出硼⑶、 磷（P)、铝（A1)、铁（Fe)、钛（Ti)、铜（Cu)、镍（Ni)等。
[0043] 具体地说，上述碳化硅粉末中，B、P、Al、Fe、Ti、Cu和Ni的含有率优选为3ppm以 下，更优选为1. 5ppm以下，进一步优选为1.Oppm以下。其中，B和P的含有率进一步优选 为0· 3ppm以下。
[0044] 此外，上述碳化硅粉末中的