CN112334607A - 碳化硅单晶及其制造方法 - Google Patents

Abstract

在SiC单晶(6)的生长中添加重金属元素，将其添加密度设定为1×10¹⁵cm^‑3以上。这样的构成的SiC单晶(6)是不易因生长中产生的热应力而产生位错的SiC单晶。因此，在将SiC单晶(6)切片而制成晶片并在其上使SiC层外延生长的情况下，也变得不易产生位错。通过设定为这样的构成，能够制成可抑制位错的产生或增殖的SiC单晶。

Description

碳化硅单晶及其制造方法

与关联申请的相互参照

本申请基于2018年6月19日申请的日本专利申请号2018-116384号，其记载内容通过参照被纳入于此。

技术领域

本申请涉及碳化硅(以下，称为SiC)单晶及其制造方法。

背景技术

一直以来，通过向由SiC单晶构成的种晶的生长面上供给SiC原料气体并使SiC单晶在种晶上生长为块状的块体晶体生长法来进行SiC单晶的晶体生长。但是，就块体晶体生长法而言，由于在使SiC单晶生长的反应容器内存在温度分布的环境下制作SiC单晶，因此起因于温度分布而产生热应力，在SiC单晶中作为晶体缺陷的位错产生或者增殖。

因此，在专利文献1中，为了防止在SiC单晶内产生无用的热应力，提出了下述方法：通过将成为保持种晶的基座的种晶保持器预先进行退火来抑制种晶保持器的形状变化，从而使作用于种晶的应力成为最小限度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4845142号公报

发明内容

然而，即使通过退火能够抑制种晶保持器的形状变化，也由于种晶保持器的材质与SiC不同，难以将作用于SiC单晶的应力完全除去。另外，为了使SiC单晶生长，需要在SiC单晶内产生温度分布，通过该SiC单晶自身所具有的温度分布也会产生应力。

因此，导致在SiC单晶内一定程度的密度的位错产生或者增殖。进而，在将通过生长而得到的SiC单晶进行切片加工而制成圆板形状的晶片时，因残留应力而产生翘曲。另外，在所得到的晶片上通过外延生长而进行SiC的晶体生长的情况下，在超过1000℃的温度下进行，在该升温过程中也引起位错的产生或增殖。

本申请的目的是提供能够抑制位错的产生或增殖的SiC单晶及其制造方法。

用于解决课题的手段

就本申请的1个观点中的SiC单晶而言，至少在外周部中，添加有具有大于铁的比重的重金属元素，使上述重金属元素的添加密度成为1×10¹⁵cm^-3以上。

像这样，重金属元素的添加密度设定为1×10¹⁵cm^-3以上的SiC单晶是不易因SiC单晶的生长中产生的热应力而产生位错的SiC单晶。因此，即使是在将SiC单晶切片而制成晶片并在其上使SiC层外延生长的情况下，也变得不易产生位错。通过设定为这样的构成，可制成能够抑制位错的产生或增殖的SiC单晶。

需要说明的是，对各构成要素等标注的带括弧的参照符号表示该构成要素等与后述的实施方式中记载的具体的构成要素等的对应关系的一个例子。

附图说明

图1是第1实施方式所涉及的SiC单晶制造装置的截面图。

图2是表示在将SiC单晶切片而形成的晶片上使SiC层外延生长的状态的图。

图3是将在外周部和中央部使重金属元素的添加密度不同的结构的SiC单晶切片而制作的晶片的立体图。

具体实施方式

以下，基于图对本申请的实施方式进行说明。需要说明的是，在以下的各实施方式相互中，对彼此相同或者均等的部分标注同一符号而进行说明。

(第1实施方式)

首先，对本实施方式所涉及的SiC单晶的制造中使用的SiC单晶制造装置进行说明。

图1中所示的SiC单晶制造装置1是用于通过长条生长来制造SiC单晶锭的装置，按照图1的纸面上下方向朝向天地方向的方式设置。

具体而言，SiC单晶制造装置1经由气体供给口2流入来自气体供给源3的包含SiC原料气体的供给气体3a，同时经由气体排出口4将未反应气体排出，从而在由SiC单晶基板制成的种晶5上使SiC单晶6生长。

在SiC单晶制造装置1中，具备气体供给源3、真空容器7、绝热材料8、加热容器9、基座10、旋转提升机构11及第1、第2加热装置12、13。

气体供给源3从气体供给口2与载气一起供给含有Si及C的SiC原料气体例如硅烷等硅烷系气体与丙烷等烃系气体的混合气体。通过该气体供给源3等而构成相对于种晶5从下方供给SiC原料气体的气体供给机构。

另外，在本实施方式的情况下，从气体供给源3除了供给SiC原料气体以外，还供给包含具有大于Fe(铁)的比重的重金属原子的气体。作为具有大于Fe的比重的重金属原子，可列举出例如Nb(铌)、Ta(钽)、Mo(钼)、W(钨)、Ir(铱)等。

真空容器7由石英玻璃等构成，被制成如下结构：形成具有中空部的筒形状、在本实施方式的情况下形成圆筒形状，可进行供给气体3a的导入导出。另外，真空容器7被制成如下结构：容纳SiC单晶制造装置1的其他构成要素，并且可以通过将该容纳的内部空间的压力进行抽真空来减压。在该真空容器7的底部设置有供给气体3a的气体供给口2，在上部、具体而言在侧壁的上方位置形成有贯通孔7a，在该贯通孔7a内嵌入有供给气体3a中的未反应气体等废气的气体排出口4。

绝热材料8形成具有中空部的筒形状、本实施方式的情况下形成圆筒形状，相对于真空容器7同轴地配置。绝热材料8通过制成与真空容器7相比直径缩小的圆筒形状并配置于真空容器7的内侧，从而抑制从绝热材料8的内侧的空间向真空容器7侧的传热。绝热材料8例如由仅石墨、或者将表面利用TaC(碳化钽)或NbC(碳化铌)等高熔点金属碳化物涂敷而得到的石墨等构成，被制成不易被热蚀刻的材料。

加热容器9是构成成为反应容器的坩埚的容器，由具有中空部的筒形状、本实施方式的情况下由圆筒形状构成。通过加热容器9的中空部，构成使SiC单晶6在种晶5的表面生长的反应室。加热容器9例如由仅石墨、或者将表面利用TaC或NbC等高熔点金属碳化物涂敷而得到的石墨等构成，被制成不易被热蚀刻的容器。该加热容器9按照将基座10包围的方式配置。并且，经由加热容器9的内周面与种晶5及基座10的外周面之间，供给气体3a中的未反应气体等废气被导至气体排出口4侧。通过该加热容器9，在将来自气体供给口2的供给气体3a导至种晶5之前，将SiC原料气体分解。

需要说明的是，在绝热材料8及加热容器9中的上部、具体而言在侧壁的上方位置形成有贯通孔8a、9a，通过在贯通孔内嵌入气体排出口4，从而变得可以从加热容器9的内侧向真空容器7的外侧进行废气的排出。

基座10是用于设置种晶5的构件。基座10的设置种晶5的一面被制成圆形状，按照基座10的中心轴与加热容器9的中心轴或后述的旋转提升机构11的轴11a的中心轴成为同轴的方式配置。基座10例如由仅石墨、或者将表面利用TaC或NbC等高熔点金属碳化物涂敷而得到的石墨等构成，被制成不易被热蚀刻的基座。

在该基座10的气体供给口2侧的一面贴附种晶5，在种晶5的表面使SiC单晶6生长。基座10中的贴附种晶5的面被制成与种晶5的形状相对应的形状。在本实施方式的情况下，通过由与种晶5相同直径的圆柱形状构件来构成基座10，从而设置种晶5的一面被制成圆形状。另外，基座10在与配置种晶5的面相反侧的面中与轴11a连结，伴随着轴11a的旋转而旋转，伴随着轴11a被提升而变得能够提升至纸面上方。

旋转提升机构11介由以管材等构成的轴11a来进行基座10的旋转及提升。轴11a在本实施方式中由沿上下延伸的直线状构成，一端与基座10中的与种晶5的贴附面相反侧的面连接，另一端与旋转提升机构11的本体连接。该轴11a也例如由仅石墨、或者将表面利用TaC或NbC等高熔点金属碳化物涂敷而得到的石墨等构成，被制成不易被热蚀刻的轴。通过这样的构成，进行基座10、种晶5及SiC单晶6的旋转或提升，使SiC单晶6的生长面成为所期望的温度分布，并且伴随着SiC单晶6的生长，变得能够将该生长表面的温度调整为适于生长的温度。

第1、第2加热装置12、13通过例如感应加热用线圈或直接加热用线圈等加热线圈来构成，按照将真空容器7的周围包围的方式配置，进行加热容器9的加热。在本实施方式的情况下，通过感应加热用线圈来构成第1、第2加热装置12、13。这些第1、第2加热装置12、13按照能够将对象部位分别独立地进行温度控制的方式构成，第1加热装置12被配置于与加热容器9的下方位置相对应的位置，第2加热装置13被配置于与基座10相对应的位置。因此，通过第1加热装置12来控制加热容器9的下方部分的温度，可以将SiC原料气体加热而分解。另外，可以通过第2加热装置13而将基座10或种晶5及SiC单晶6的周围的温度控制为适于SiC单晶6的生长的温度。需要说明的是，这里，通过第1、第2加热装置12、13来构成加热装置，但也可以设定为仅第1加热装置12。

像这样操作，构成本实施方式所涉及的SiC单晶制造装置1。接着，对使用了本实施方式所涉及的SiC单晶制造装置1的SiC单晶6的制造方法进行说明。

首先，在基座10的一面贴附种晶5。种晶5成为例如与基座10相反侧的一面即SiC单晶6的生长面相对于(000-1)C面具有4°或8°等规定的偏离角的偏离基板。

接着，在加热容器9内配置基座10及种晶5。然后，控制第1、第2加热装置12、13，取得所期望的温度分布。即，设定为如下的温度分布：供给气体3a中包含的SiC原料气体被加热分解后被供给至种晶5的表面，并且在种晶5的表面处SiC原料气体被再结晶化，且在加热容器9内与再结晶化速率相比升华速率变高。例如，可以通过将加热容器9的底部的温度设定为2400℃、将种晶5的表面的温度设定为2200℃左右来实现。

另外，将真空容器7设定为所期压力，并且根据需要一边导入利用Ar或He等不活泼气体的载气、H₂或HCl等蚀刻气体，一边经由气体供给口2导入包含SiC原料气体的供给气体3a。由此，供给气体3a如图1中的箭头所示的那样流动而被供给至种晶5，基于该原料气体供给，在种晶5的表面使SiC单晶6生长。另外，在本实施方式的情况下，在供给气体3a中也包含含有具有大于Fe的比重的重金属原子的气体。因此，供给气体3a中包含的重金属原子在生长中被添加到SiC单晶6内。

此时，通过调整供给气体3a中包含的含有重金属原子的气体的导入量，从而在SiC单晶6中以1×10¹⁵cm^-3以上、优选1×10¹⁶cm^-3以上且5.0×10¹⁸cm^-3以下的密度添加重金属的元素。需要说明的是，作为重金属，如上所述，可以使用Fe、Nb、Ta、Mo、W、Ir等中的至少一种，也可以使用两种以上的重金属。在该情况下，多种重金属元素的合计密度成为1×10¹⁵cm^-3以上且5.0×10¹⁸cm^-3以下即可。对于其理由在后面叙述。

然后，通过旋转提升机构11，介由轴11a使基座10、种晶5及SiC单晶6旋转，并且对照SiC单晶6的生长速率而提升。由此，SiC单晶6的生长表面的高度被保持大致恒定，变得能够控制性良好地控制生长表面温度的温度分布。另外，由于投入到高温的加热容器9中而使SiC单晶6生长，因此能够防止种晶5的表面以外的结晶的附着，能够防止气体排出口4的堵塞而连续地使SiC单晶6生长。

这里，如上所述，通过导入供给气体3a中包含的含有重金属的气体而在SiC单晶6中添加重金属的元素。并且，SiC单晶6中的重金属元素的添加密度以1×10¹⁵cm^-3以上、优选1×10¹⁶cm^-3以上且5.0×10¹⁸cm^-3以下的密度添加。对其理由进行说明。

若添加重金属等则SiC单晶6的物性发生变化，由此，成为弹性变形区域与塑性变形区域的边界的屈服应力即耐力发生变化。通过实验，使重金属元素的添加密度发生变化来调查施加应力时的应变量，结果是得到以下结果：重金属元素的添加密度变得越大，则即使施加相同的应力，应变量也变得越小。并且确认：若成为1×10¹⁵cm^-3以上，则在形成SiC单晶6后进行晶片状的切片的情况下的翘曲量与未添加重金属元素的情况相比成为1/10以下。根据所添加的重金属元素而翘曲量的降低程度不同，但在使用Nb、Ta、Mo、W、Ir的情况下，任一情况与未添加重金属元素的情况相比翘曲量均成为1/10以下。进而判明：在添加有Nb、Ta、Mo、W、Ir等重金属原子的SiC结晶中屈服应力变大。这意味着变得不易发生塑性变形，进一步意味着变得不易因SiC单晶6的生长中产生的热应力而产生位错。进而，意味着如图2中所示的那样，在将SiC单晶6切片而制成晶片20的情况下，在晶片20上通过外延生长而形成SiC层21时也变得不易产生位错。若可得到能够抑制这样的位错的效果(以下，称为位错抑制效果)，则除了能够抑制位错的产生以外，还能够抑制位错的增殖。

因此，SiC单晶6中的重金属元素的添加密度成为1×10¹⁵cm^-3以上。特别是在使用Nb、Ta的情况下，由于翘曲量的降低程度大，因此若Nb、Ta作为重金属元素被添加到SiC单晶6中，则能够进一步提高位错抑制效果，从而优选。

并且确认：SiC单晶6中的重金属元素的添加密度变得越高，则相对于应力的应变量变得越小，若成为1×10¹⁶cm^-3以上，则与1×10¹⁵cm^-3的情况相比进一步变得不易发生塑性变形。因此，使SiC单晶6中的重金属元素的添加密度优选成为1×10¹⁶cm^-3以上。

需要说明的是，关于SiC单晶6中的重金属元素的添加密度，在使用两种以上的重金属的情况下也同样，若多种重金属元素的合计密度为1×10¹⁵cm^-3以上，则能够得到位错抑制效果。

但是确认：若SiC单晶6中的重金属元素的添加密度超过5.0×10¹⁸cm^-3，则反而产生位错。认为这是由于：由异种多形或位错等成为晶体缺陷的产生要因的晶格失配产生的应力增加。因此，SiC单晶6中的重金属元素的添加密度成为5.0×10¹⁸cm^-3以下。在使用两种以上的重金属的情况下也同样，只要多种重金属元素的合计密度成为5.0×10¹⁸cm^-3以下即可。

如以上说明的那样，在本实施方式中，在SiC单晶6的生长中添加重金属元素，将其添加密度设定为1×10¹⁵cm^-3以上。由此，可得到SiC单晶6中的位错抑制效果。

该位错抑制效果在SiC单晶6的生长中也是有效的，特别是在使用该SiC单晶6来制作晶片20并在晶片20上通过外延生长而形成SiC层21时是有效的。即，在将SiC单晶6切片而制成薄的圆盘状的晶片20的情况下，在残留应力内在的状态下，在晶片20中产生翘曲。晶片径越大、另外晶片厚度越薄则该翘曲量变得越大。特别是在晶片径为100mm以上、晶片厚度为10mm以下时变得显著，但如上所述，翘曲量与未添加重金属元素的情况相比成为1/10以下，在晶片径大、晶片厚度薄的情况下，也能够发挥位错抑制效果。

但是，由于若晶片厚度成为1μm以下，则虽然通过位错抑制效果而晶片20的翘曲量变小，但是晶片20变得容易开裂，因此对于晶片厚度，优选使其成为10μm以上。

另外，使SiC单晶6中的重金属元素的添加密度成为5.0×10¹⁸cm^-3以下。由此，能够抑制异种多形或位错等成为晶体缺陷的产生要因的晶格失配，能够抑制由重金属元素的添加密度变得过高而引起的位错的产生。

进而，也可以从像这样操作而得到的SiC单晶6切取种晶5，使用该种晶5，再次通过上述的制造方法使SiC单晶6进行晶体生长。由此，也能够再次制造与上述同样品质的SiC单晶6。

(第2实施方式)

对第2实施方式进行说明。本实施方式相对于第1实施方式是在SiC单晶6中添加n型杂质的实施方式，对于其他，由于与第1实施方式同样，因此仅对与第1实施方式不同的部分进行说明。

在第1实施方式的制造方法中，也可以添加用于使SiC单晶6成为n型的杂质。例如，在制造n型的SiC单晶6的情况下，同时添加成为n型杂质的N(氮)。例如，通过在供给气体3a中包含N₂气或者NH₄，可以向SiC单晶6中添加N。另外确认：若使在SiC单晶6中与重金属元素同时添加的N的密度成为1×10¹⁸cm^-3以上，则变得能够进一步提高由重金属的添加带来的位错抑制效果。

像这样，在SiC单晶6内除了重金属元素以外还可以添加杂质，变得能够得到n型或者p型的SiC单晶6。另外，通过使在SiC单晶6中与重金属元素同时添加的N的密度成为1×10¹⁸cm^-3以上，变得能够进一步提高由重金属的添加带来的位错抑制效果。

需要说明的是，在SiC单晶6中添加重金属元素的情况下，有可能因所添加的杂质的活化率降低而载流子浓度变低等主要原因而SiC单晶6高电阻化。然而，根据实验，确认若N的添加密度相对于重金属元素的添加密度之比即N的添加密度/重金属元素的添加密度成为2.0以上，则N的活化率得以充分地确保，能够抑制SiC单晶6的高电阻化。因此，为了将SiC单晶6设定为所期望的电阻值，将N的添加密度/重金属元素的添加密度设定为2.0以上较佳。

(第3实施方式)

对第3实施方式进行说明。本实施方式相对于第1、第2实施方式是特定了添加重金属元素的部位的实施方式，由于关于其他方面与第1、第2实施方式同样，因此仅对与第1、第2实施方式不同的部分进行说明。

如图3中所示的那样，在本实施方式中，与第1实施方式中所示的重金属元素的添加密度相比，在SiC单晶6中的中央部H1处设定为低密度，在外周部H2处设定为同样的密度。即，在本实施方式中，至少在外周部H2处，在SiC单晶6中重金属的元素以1×10¹⁵cm^-3以上、优选1×10¹⁶cm^-3以上、且5.0×10¹⁸cm^-3以下的密度添加。

因应力而产生的位错主要在晶片20的外周部H2中产生。因此，在SiC单晶6或将其切片而制作的晶片20中，在外周部H2中，需要使重金属元素的添加密度成为对于抑制翘曲而言适宜的密度，对于中央部H1，也可以与其相比密度变低。因此，在本实施方式中，对于外周部H2，使其满足第1实施方式中说明的重金属元素的添加密度。

需要说明的是，这里所谓的中央部H1中的重金属元素的添加密度是从SiC单晶6的中心起半径10mm以内的任意的点的密度。另外，所谓外周部H2中的重金属元素的添加密度是从SiC单晶6的最外周起10mm以内的位置处的任意的点的密度。

通过像这样，在外周部H2中，使重金属元素的添加密度满足第1实施方式中说明的密度，能够抑制SiC单晶6及使用其来制作晶片的情况下的晶片的翘曲。由此，能够得到与第1实施方式同样的效果。

但是，在中央部H1与外周部H2之间，若考虑可因添加密度之差产生晶格失配，则优选中央部H1与外周部H2各自之间的重金属元素的添加密度之差较小。根据实验，确认若将外周部H2中的重金属元素的添加密度设为C_H2、将中央部H1的重金属元素的添加密度设为C_H1，使它们之比满足C_H2/C_H1≥1.2的关系，则也能够抑制因添加密度之差引起的晶格失配。因此，对于中央部H1中的重金属元素的添加密度，虽然是任意的，但优选满足C_H2/C_H1≥1.2的关系。

像这样在外周部H2中与中央部H1相比使重金属元素的添加密度变高的SiC单晶6的制造方法基本上与第1实施方式同样，但变成控制使包含重金属的气体与种晶5的生长面接触时的接触方式。即，使包含含有重金属的气体的供给气体3a与种晶5的外周部接触而使SiC单晶6生长。例如，将供给口2按照相对于基座10及轴11a的中心偏心的方式配置，使供给口2的出口侧靠近种晶5。由此，变得能够使本实施方式那样的构成的SiC单晶6生长。

需要说明的是，像这样在外周部H2中重金属元素的添加密度高、在中央部H1中重金属元素的添加密度低的情况下，也可以像第2实施方式那样制成添加有氮的SiC单晶6。在该情况下，对于重金属元素的添加密度最高的外周部H2与氮的密度，只要将N的添加密度/重金属元素的添加密度设定为2.0以上即可。

(其他实施方式)

本申请依据上述的实施方式进行了记述，但并不限定于该实施方式，也包含各种变形例或均等范围内的变形。此外，将各种组合或方式、进而在它们中包含仅一要素、其以上或其以下的其他组合或方式也纳入本申请的范畴或思想范围内。

(1)例如，在上述各实施方式中，作为相对于SiC单晶6添加重金属元素的一个例子，对仅添加重金属元素的情况和除了重金属元素以外还添加n型杂质的情况进行了说明。然而，这些不过是示出一个例子，也可以添加其他的元素。

但是，确认比重比Fe低的轻金属元素例如V(钒)、Ti(钛)、B(硼)、Al(铝)、Cr(铬)、Mn(锰)等的添加会使位错增殖。因此，关于轻金属元素，使添加密度变低是重要的。特别是关于V(钒)、Ti(钛)，成为造成最不良影响的轻金属元素。根据实验，关于这些元素，确认如果使添加密度成为5.0×10¹⁴cm^-3以下，则可以忽视不良影响。另外，关于B也成为造成不良影响的轻金属元素，但若与V、Ti相比则不良影响的程度低。根据实验，确认如果使B的添加密度成为5.0×10¹⁵cm^-3以下，则可以忽视不良影响。进而，关于Al，虽然不良影响的程度低但如果摄入量多则会造成不良影响。根据实验，确认如果使B的添加密度成为5.0×10¹⁷cm^-3以下，则可以忽视不良影响。

这些V、Ti、B、Al中的多个也可以添加到SiC单晶6中，但关于这些轻金属元素，不良影响的程度通过相互作用而发生变化。因此，优选各自的添加密度为上述的各上限值以下，并且，全部的轻金属元素的添加密度的合计成为5.0×10¹⁷cm^-3以下。

另外，关于Cr、Mn，虽然不良影响的程度低，但如果摄入量多则也会造成不良影响。根据实验，确认如果使Cr或Mn的添加密度成为5.0×10¹⁷cm^-3以下，则可以忽视不良影响。

(2)另外，在上述第1、第2实施方式中，对SiC单晶6中的重金属元素的添加密度均匀的构成进行了说明，在第3实施方式中，对在外周部H2中与中央部H1相比SiC单晶6中的重金属元素的添加密度变高的构成进行了说明。然而，这些也不过是示出一个例子。例如，只要至少在SiC单晶6的外周部H2中，重金属的元素以1×10¹⁵cm^-3以上、优选以1×10¹⁶cm^-3以上、并且5.0×10¹⁸cm^-3以下的密度添加即可。即，没有必要在SiC单晶6的全域中重金属元素的添加密度均匀。

需要说明的是，这种情况下，为了将SiC单晶6设定为所期望的电阻值，在SiC单晶6中在重金属元素的添加密度最高的位置处，将N的添加密度/重金属元素的添加密度设定为2.0以上较佳。

(3)进而，在上述各实施方式中，作为块体晶体生长法，列举出通过气体生长法使SiC单晶6生长的情况为例进行了说明。然而，这些也不过是示出一个例子，由于只要相对于SiC单晶6进行重金属元素的添加即可，因此也可以是升华生长法、溶液法等其他的制造方法。

另外，关于包含重金属的气体的供给方法，也如第1～第3实施方式那样，也可以不使包含重金属的气体包含于供给气体3a中，而另外从不同的部位供给。进而，关于包含重金属的气体，未必需要从一开始起为气体状态，例如也可以在加热容器9内设置固态重金属，通过加热而蒸发而变成气体状态，供给至SiC单晶6。

(4)另外，关于SiC单晶制造装置1，也可以适当变更。例如，列举出可进行基座10的旋转和提升这两者的旋转提升机构11为例，但只要是至少使基座10旋转的旋转机构即可。另外，虽然可以从气体供给源3导入除了SiC原料气体以外还包含含有重金属的气体的供给气体3a，但没有必要将各气体种从同一气体供给源3供给，也没有必要从同一供给口2导入。

Claims (11)

1.一种碳化硅单晶，其至少在外周部(H2)中，添加有具有铁以上的比重的重金属元素，所述重金属元素的添加密度成为1×10¹⁵cm^-3以上。

2.根据权利要求1所述的碳化硅单晶，其中，所述重金属元素的添加密度为1×10¹⁶cm^-3以上。

3.根据权利要求1所述的碳化硅单晶，其中，所述重金属元素的添加密度为5.0×10¹⁸cm^-3以下。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的碳化硅单晶，其中，所述重金属元素为钽或铌。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的碳化硅单晶，其中，添加有氮，所述氮的添加密度被设定为1×10¹⁸cm^-3以上。

6.根据权利要求5所述的碳化硅单晶，其中，在所述重金属元素的添加密度最高的位置处，成为所述氮的添加密度与所述重金属元素的添加密度之比的氮的添加密度/重金属元素的添加密度为2.0以上。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的碳化硅单晶，其中，作为轻金属元素添加有钒或钛，所述钒或所述钛的添加量为5.0×10¹⁴cm^-3以下。

8.根据权利要求1～6中任一项所述的碳化硅单晶，其中，作为轻金属元素添加有硼，所述硼的添加量为5.0×10¹⁵cm^-3以下。

9.根据权利要求1～6中任一项所述的碳化硅单晶，其中，作为轻金属元素添加有铝，所述铝的添加量为5.0×10¹⁷cm^-3以下。

10.根据权利要求1～6中任一项所述的碳化硅单晶，其中，作为轻金属元素添加有钒、钛、硼及铝中的至少一种，所述轻金属元素的添加量的合计为5.0×10¹⁷cm^-3以下。

11.一种碳化硅单晶的制造方法，其包括下述工序：

在构成反应室的具有中空部的筒形状的坩埚(9)内，配置设置有所述碳化硅单晶(6)的生长用的种晶(5)的基座(10)；和

通过从比所述基座更靠下方供给包含经加热分解的碳化硅原料气体的供给气体(3a)，从而在所述种晶的表面上进行所述碳化硅单晶的生长，

通过使包含具有铁以上的比重的重金属的气体包含于所述供给气体中、或者与所述供给气体分开而另外供给至所述种晶，从而在所述碳化硅单晶中的至少外周部(H2)添加重金属元素，将所述重金属元素的添加密度设定为1×10¹⁵cm^-3以上。

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