JP2001192299A - Method and device for producing silicon carbide single crystal - Google Patents
Method and device for producing silicon carbide single crystalInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体や発光ダイ
オードなどの素材に利用することができる炭化珪素（以
下、ＳｉＣという）単結晶の製造方法及びその製造装置
とＳｉＣ単結晶の製造に適したＳｉＣ原料の製造方法に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a silicon carbide (hereinafter, referred to as SiC) single crystal which can be used for a material such as a semiconductor or a light emitting diode, an apparatus for producing the same and an SiC single crystal. The present invention relates to a method for producing a SiC raw material.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、ＳｉＣ単結晶を成長させる方法と
して、昇華再結晶法が広く用いられている。この昇華再
結晶法は、黒鉛製るつぼ内に配置した黒鉛台座に種結晶
を接合すると共に、るつぼ底部に配したＳｉＣ原料粉末
を加熱昇華させ、その昇華ガスを種結晶に供給すること
によって種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させるものであ
る。ＳｉＣ原料は、昇華に際してＳｉ、Ｓｉ2Ｃ、Ｓｉ
Ｃ2等のガスに分解するため、ＳｉとＣの昇華が１対１
で起こらず、昇華するにつれＳｉＣ原料中のＳｉ／Ｃ比
が変化する。そのため、昇華ガスの成分も時間によって
変動し、安定した原料ガスの供給が行えないという問題
があった。2. Description of the Related Art Conventionally, a sublimation recrystallization method has been widely used as a method for growing a SiC single crystal. In this sublimation recrystallization method, a seed crystal is bonded to a graphite pedestal placed in a graphite crucible, and the SiC raw material powder disposed at the bottom of the crucible is heated and sublimated, and the sublimation gas is supplied to the seed crystal. A SiC single crystal is grown thereon. The SiC raw material is Si, Si 2 C, Si
Decomposes into gases such as C 2, so the sublimation of Si and C is 1: 1
And the Si / C ratio in the SiC raw material changes as it sublimates. For this reason, there is a problem that the components of the sublimation gas also fluctuate with time, and stable supply of the source gas cannot be performed.
【０００３】この問題を克服するために、種々の方法が
試みられている。例えば、特開平６−２９８６００号公
報においては、ＳｉＣ供給源としてＳｉＣ粉末とは別に
Ｓｉを含むガスを供給してＳｉＣ単結晶を成長させる方
法が開示されている。また、特開平６−１６９８号公報
においては、ＳｉＣ粉末中に遷移金属の珪素化合物（例
えば、珪化タングステン、珪化タンタル等）を添加する
方法が開示されている。また、特開平６−５６５９６号
公報においては、ＳｉＣ原料に窒化珪素を添加する工程
を含むＳｉＣ単結晶の製造方法が開示されている。[0003] Various methods have been attempted to overcome this problem. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-298600 discloses a method of growing a SiC single crystal by supplying a gas containing Si as a SiC supply source in addition to SiC powder. Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-1698 discloses a method of adding a silicon compound of a transition metal (for example, tungsten silicide, tantalum silicide, etc.) to SiC powder. Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-56596 discloses a method for producing a SiC single crystal including a step of adding silicon nitride to a SiC raw material.
【０００４】しかしながら、これらの方法では、昇華ガ
スの時間変動を抑制できないため、上記問題を解決する
に至っていない。[0004] However, these methods cannot solve the above-mentioned problem because time fluctuation of the sublimation gas cannot be suppressed.
【０００５】また、特開平９−２６８０９９号公報で
は、珪素蒸気と含炭素化合物ガスを直接反応させ、Ｓｉ
Ｃ種結晶上に結晶成長させる方法が開示されている。し
かしながら、この方法では、安定な原料供給が可能にな
るものの、使用する含炭素化合物ガスが一般に高価であ
ることから、炭化珪素単結晶の製造コストが高くなると
いう問題がある。In Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-268099, silicon vapor is directly reacted with a carbon-containing compound gas to form a silicon-containing gas.
A method for growing a crystal on a C seed crystal is disclosed. However, this method can stably supply a raw material, but has a problem in that the cost of producing a silicon carbide single crystal increases because the carbon-containing compound gas used is generally expensive.
【０００６】さらに、特開平６−３１６４９９号公報で
は、珪素及び炭素粉末等を反応させてＳｉＣ原料を形成
し、このＳｉＣ原料を昇華させてＳｉＣ単結晶を成長さ
せる方法が開示されている。しかしこの方法ではＳｉＣ
原料を形成した後、ＳｉＣ単結晶を成長させるため、従
来のＳｉＣ原料粉末と同様に昇華ガスの時間変動を抑制
することができない。Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-316499 discloses a method in which silicon and carbon powder are reacted to form an SiC raw material, and the SiC raw material is sublimated to grow a SiC single crystal. However, this method uses SiC
Since the SiC single crystal is grown after the raw material is formed, the time variation of the sublimation gas cannot be suppressed as in the case of the conventional SiC raw material powder.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】このように、ＳｉＣ単
結晶を製造する場合においては、従来の昇華再結晶法で
は、昇華ガスの時間変動を安定させることができず、品
質を保ったまま大口径のＳｉＣ単結晶を成長させたり、
ＳｉＣ単結晶の成長量を増やせる成長を行うことができ
ない。As described above, in the case of producing a SiC single crystal, the conventional sublimation recrystallization method cannot stabilize the time variation of the sublimation gas, so that the quality is maintained while maintaining the quality. To grow SiC single crystals of diameter,
The growth that can increase the growth amount of the SiC single crystal cannot be performed.
【０００８】また、ＳｉＣ原料を用いて、昇華再結晶法
によりＳｉＣ単結晶を成長させると、ＳｉＣ原料内に混
入している不純物の影響により、製造されるＳｉＣ単結
晶の結晶性を悪化させるという問題もある。Further, when a SiC single crystal is grown by sublimation recrystallization using a SiC raw material, the crystallinity of the manufactured SiC single crystal is deteriorated due to the influence of impurities mixed in the SiC raw material. There are also problems.
【０００９】本発明は上記点に鑑みて、供給される原料
ガスの時間変動を安定させられる炭化珪素単結晶の製造
方法を提供することを第１の目的としている。In view of the above, it is a first object of the present invention to provide a method of manufacturing a silicon carbide single crystal which can stabilize the time variation of a supplied source gas.
【００１０】また、ＳｉＣ原料内の不純物による影響を
抑制し、結晶性の良いＳｉＣ単結晶が得られるようなＳ
ｉＣ原料を提供することを第２の目的としている。[0010] Further, an SC that suppresses the influence of impurities in the SiC raw material and obtains a SiC single crystal with good crystallinity.
A second object is to provide an iC raw material.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、るつぼ（１）の内部
で、珪素含有ガス及び炭素含有ガスを炭化珪素種結晶
（３）に輸送して、該炭化珪素種結晶上に炭化珪素単結
晶を成長させる炭化珪素単結晶の製造方法において、珪
素含有ガス供給源となる珪素原料（４）と炭素含有ガス
供給源となる炭素原料（５）とを分離配置させ、珪素原
料から蒸発した珪素含有ガスが炭素原料と接したのち、
炭化珪素種結晶に供給されるようにすることを特徴とし
ている。According to the first aspect of the present invention, a silicon-containing gas and a carbon-containing gas are transported to a silicon carbide seed crystal (3) inside a crucible (1). Then, in the method for producing a silicon carbide single crystal in which a silicon carbide single crystal is grown on the silicon carbide seed crystal, the silicon raw material (4) serving as a silicon-containing gas supply source and the carbon raw material (5) serving as a carbon-containing gas supply source ) And after the silicon-containing gas evaporated from the silicon source comes into contact with the carbon source,
It is characterized in that it is supplied to a silicon carbide seed crystal.
【００１２】このように、珪素原料と炭素原料を用い、
成長時に珪素原料から安定して珪素含有ガスを蒸発させ
ることにより、蒸発した珪素含有ガスが炭素原料の表面
の炭素と反応してＳｉ2Ｃ、ＳｉＣ2となり、Ｃを安定し
て炭化珪素種結晶に供給することができる。これによ
り、供給される原料ガスの時間変動を安定させることが
できる。Thus, using a silicon raw material and a carbon raw material,
By evaporating the silicon-containing gas stably from the silicon raw material during growth, the evaporated silicon-containing gas reacts with carbon on the surface of the carbon raw material to form Si 2 C and SiC 2 , and stably converts C to a silicon carbide seed crystal. Can be supplied to This makes it possible to stabilize the time variation of the supplied source gas.
【００１３】請求項２に記載の発明においては、珪素含
有ガス供給源となる珪素原料（４）と炭素含有ガス供給
源となる炭素原料（５）とをるつぼ内に配置し、珪素原
料の少なくとも一部が液体である状態で炭化珪素単結晶
を成長させることを特徴としている。According to the second aspect of the present invention, a silicon raw material (4) serving as a silicon-containing gas supply source and a carbon raw material (5) serving as a carbon-containing gas supply source are arranged in a crucible, and at least It is characterized in that a silicon carbide single crystal is grown in a state where a part thereof is liquid.
【００１４】このように、珪素原料が液体として存在し
ていれば、安定した珪素蒸発量とすることができるた
め、珪素過剰とならないようにでき、昇華ガスの時間変
動を安定させることができる。As described above, if the silicon raw material exists as a liquid, a stable silicon evaporation amount can be obtained, so that the silicon does not become excessive, and the time variation of the sublimation gas can be stabilized.
【００１５】請求項３に記載の発明においては、炭化珪
素種結晶の温度よりも炭素原料の温度が高く、炭化珪素
種結晶の温度よりも珪素原料の温度が低くなるようにす
ることを特徴としている。このように、蒸気圧の高い珪
素を低温に保ち、蒸気圧の高い炭素を高温に保つことに
より、珪素の過剰や炭素の不足を防止することができ
る。According to a third aspect of the present invention, the temperature of the carbon raw material is higher than the temperature of the silicon carbide seed crystal, and the temperature of the silicon raw material is lower than the temperature of the silicon carbide seed crystal. I have. As described above, by keeping silicon having a high vapor pressure at a low temperature and keeping carbon having a high vapor pressure at a high temperature, it is possible to prevent excess silicon and carbon shortage.
【００１６】請求項４に記載の発明においては、珪素原
料の温度が２０００℃よりも低くなるようにすることを
特徴としている。２０００℃を超えると珪素の蒸気圧が
６．６７ｋＰａを超え、蒸気圧中においても過剰の珪素
が炭化珪素種結晶上へ輸送されるため、珪素原料を２０
００℃よりも低くすることにより珪素過剰となることを
防止することができる。According to a fourth aspect of the present invention, the temperature of the silicon raw material is set to be lower than 2000 ° C. If the temperature exceeds 2000 ° C., the vapor pressure of silicon exceeds 6.67 kPa, and excessive silicon is transported onto the silicon carbide seed crystal even during the vapor pressure.
By setting the temperature to be lower than 00 ° C., it is possible to prevent excess silicon.
【００１７】請求項５に記載の発明においては、るつぼ
内に水素もしくは酸素を含有したガスを導入しながら炭
化珪素単結晶を成長させることを特徴としている。この
ように水素や酸素を含有したガスを導入することによ
り、これらが炭素と反応してＣＨガスやＣＯガスとな
り、昇華が不足しがちな炭素の昇華を促進させることが
できる。The fifth aspect of the present invention is characterized in that a silicon carbide single crystal is grown while introducing a gas containing hydrogen or oxygen into the crucible. By introducing a gas containing hydrogen or oxygen in such a manner, these react with carbon to become CH gas or CO gas, which can promote sublimation of carbon, which tends to be insufficient in sublimation.
【００１８】請求項６に記載の発明においては、炭素原
料として、炭化した炭化珪素を用いることを特徴として
いる。炭化した炭化珪素は通常の炭素粉末等を使用する
場合よりも珪素との反応性が良く、Ｓｉ2ＣやＳｉＣ2が
形成され易いため、炭素不足を防止することができる。According to a sixth aspect of the present invention, carbonized silicon carbide is used as the carbon raw material. Carbonized silicon carbide has a higher reactivity with silicon than in the case of using ordinary carbon powder or the like, and Si 2 C or SiC 2 is easily formed, so that carbon deficiency can be prevented.
【００１９】請求項７に記載の発明においては、るつぼ
（３１）の内部に、炭化珪素原料（３２）及び炭化珪素
種結晶（３４）を配置し、炭化珪素原料を加熱昇華させ
ることにより炭化珪素種結晶上に炭化珪素単結晶を成長
させる炭化珪素単結晶の製造方法において、炭化珪素原
料と炭化珪素種結晶との間に炭素材料（３３）を配置
し、炭化珪素原料から昇華させた昇華ガスを炭素材料上
に一旦再結晶化させ、該再結晶化された炭化珪素を原料
として炭化珪素種結晶上に炭化珪素単結晶を成長させる
ことを特徴としている。According to the present invention, the silicon carbide raw material (32) and the silicon carbide seed crystal (34) are arranged inside the crucible (31), and the silicon carbide raw material is heated and sublimated to form silicon carbide. In a method for producing a silicon carbide single crystal in which a silicon carbide single crystal is grown on a seed crystal, a carbon material (33) is disposed between a silicon carbide raw material and a silicon carbide seed crystal, and a sublimation gas sublimated from the silicon carbide raw material. Is once recrystallized on a carbon material, and a silicon carbide single crystal is grown on a silicon carbide seed crystal using the recrystallized silicon carbide as a raw material.
【００２０】このように、炭化珪素原料を一旦炭素上に
再結晶化させることにより、炭化珪素の純度が良好にな
り、この高純度の炭化珪素を原料として炭化珪素単結晶
を成長させることにより高純度の炭化珪素単結晶を得る
ことができる。As described above, once the silicon carbide raw material is recrystallized on carbon, the purity of the silicon carbide is improved, and by growing the silicon carbide single crystal using the high-purity silicon carbide as the raw material, high purity is obtained. A silicon carbide single crystal having a high purity can be obtained.
【００２１】請求項８に記載の発明においては、るつぼ
（１）の内部で、珪素含有ガス及び炭素含有ガスを炭化
珪素種結晶（３）に輸送して、該炭化珪素種結晶上に炭
化珪素単結晶を成長させる炭化珪素単結晶の製造装置に
おいて、珪素含有ガス供給源となる珪素原料（４）と炭
素含有ガス供給源となる炭素原料（５）が分離して配置
されると共に、珪素原料よりも炭素原料が炭化珪素種結
晶の近くに配置されるように構成され、珪素原料から蒸
発した珪素含有ガスが炭素原料と接したのち、炭化珪素
種結晶に供給されるように構成されていることを特徴と
している。このような構成の炭化珪素単結晶の製造装置
は、請求項１に記載の発明に用いるのに適している。According to the present invention, the silicon-containing gas and the carbon-containing gas are transported inside the crucible (1) to the silicon carbide seed crystal (3), and the silicon carbide seed crystal is deposited on the silicon carbide seed crystal. In an apparatus for producing a silicon carbide single crystal for growing a single crystal, a silicon raw material (4) serving as a silicon-containing gas supply source and a carbon raw material (5) serving as a carbon-containing gas supply source are separately arranged and provided. The carbon source is disposed closer to the silicon carbide seed crystal, and the silicon-containing gas evaporated from the silicon source is brought into contact with the carbon source, and then supplied to the silicon carbide seed crystal. It is characterized by: The apparatus for manufacturing a silicon carbide single crystal having such a configuration is suitable for use in the invention described in claim 1.
【００２２】なお、請求項１１に示すように、炭化珪素
種結晶と珪素材料との間に珪素蒸気経路制御板（７）を
配置することにより、珪素原料から蒸発した珪素含有ガ
スの経路を制御することが可能である。例えば、請求項
１２に示すように、珪素蒸気経路制御板を複数備え、該
珪素蒸気経路制御板のうちの少なくとも１つは珪素含有
ガスがるつぼの中央部を通過するように構成し、また、
該珪素蒸気経路制御板のうちの少なくとも１つはるつぼ
を構成する外壁面方向に珪素含有ガスを導くように構成
すれば、ほとんどの珪素蒸気が炭素と反応するようにで
きる。By disposing a silicon vapor path control plate (7) between the silicon carbide seed crystal and the silicon material, the path of the silicon-containing gas evaporated from the silicon raw material is controlled. It is possible to For example, as set forth in claim 12, a plurality of silicon vapor path control plates are provided, at least one of the silicon vapor path control plates is configured such that the silicon-containing gas passes through the central portion of the crucible,
If at least one of the silicon vapor path control plates is configured to guide the silicon-containing gas toward the outer wall surface forming the crucible, most of the silicon vapor can react with carbon.
【００２３】請求項９に記載の発明においては、珪素含
有ガス供給源となる珪素原料と炭素含有ガス供給源とな
る炭素原料が分離して配置されると共に、珪素原料が配
置される部分が炭素原料が配置される部分よりも温度が
低くなるように構成されていることを特徴としている。
このような構成の炭化珪素単結晶の製造装置は、請求項
２に記載の発明に用いるのに適している。According to the ninth aspect of the present invention, the silicon raw material serving as the silicon-containing gas supply source and the carbon raw material serving as the carbon-containing gas supply source are separately disposed, and the portion where the silicon raw material is disposed is formed of carbon. It is characterized in that the temperature is lower than that of the part where the raw material is arranged.
The apparatus for producing a silicon carbide single crystal having such a configuration is suitable for use in the invention described in claim 2.
【００２４】請求項１０に記載の発明においては、炭化
珪素種結晶と珪素材料との間に、るつぼを構成する材料
よりも熱伝導率の低い材料が配置されていることを特徴
としている。このような構成は、請求項３に記載の発明
に用いるのに適しており、炭化珪素種結晶と珪素材料と
の間の温度差を付け易くすることができる。According to a tenth aspect of the present invention, a material having lower thermal conductivity than the material forming the crucible is disposed between the silicon carbide seed crystal and the silicon material. Such a structure is suitable for use in the invention described in claim 3, and can easily make a temperature difference between the silicon carbide seed crystal and the silicon material.
【００２５】請求項１３に記載の発明においては、炭化
珪素種結晶と珪素原料との間には多孔質炭素が配置され
ており、珪素原料から蒸発した珪素含有ガスは多孔質炭
素を通じて炭化珪素種結晶に供給されるようになってい
ることを特徴としている。このように表面積の大きな多
孔質炭素を通じて珪素含有ガスが炭化珪素種結晶に供給
されるようにすることで、珪素含有ガスと炭素との接触
面積を大きくすることができ、Ｓｉ2ＣやＳｉＣ2が形成
され易くすることができる。In the thirteenth aspect of the present invention, porous carbon is disposed between the silicon carbide seed crystal and the silicon raw material, and the silicon-containing gas evaporated from the silicon raw material is passed through the porous carbon to form the silicon carbide seed crystal. It is characterized in that it is supplied to the crystal. By supplying the silicon-containing gas to the silicon carbide seed crystal through the porous carbon having a large surface area, the contact area between the silicon-containing gas and the carbon can be increased, and Si 2 C or SiC 2 Can be easily formed.
【００２６】請求項１４に記載の発明においては、るつ
ぼ内はパイプが備えられた仕切板によって炭化珪素単結
晶が配置される領域と珪素原料が配置される領域とに分
離されており、仕切板に形成されたパイプによって各領
域が連通されるようになっていることを特徴としてい
る。これによりパイプの断面積、長さ及び形状に応じて
珪素含有ガスの供給量を制御することができる。In the invention according to claim 14, the inside of the crucible is separated by a partition plate provided with a pipe into a region where the silicon carbide single crystal is disposed and a region where the silicon raw material is disposed. The respective regions are communicated with each other by a pipe formed in the above-mentioned manner. Thus, the supply amount of the silicon-containing gas can be controlled according to the cross-sectional area, length, and shape of the pipe.
【００２７】請求項１５に記載の発明においては、炭化
珪素原料（１２）を用意し、炭化珪素原料を珪素雰囲気
中で熱処理することを特徴としている。このように原料
中の不純物の焼き出しにおいて珪素雰囲気中で焼き出し
を行うことにより、炭化珪素が炭化されることを防止で
き、高温で長時間焼き出しを行うことができる。このた
め、高純度な炭化珪素原料を製造することができる。ま
た、請求項１６においては、炭化した炭化珪素（２１）
を用意し、炭化した炭化珪素を珪素雰囲気中で熱処理す
ることを特徴としている。このような炭化した炭化珪素
は、炭化されたときの工程において炭化珪素中の不純物
も焼き出されているため、非常に高純度であり、珪素雰
囲気中の熱処理によってさらに高純度にすることができ
る。[0027] The invention according to claim 15 is characterized in that a silicon carbide raw material (12) is prepared, and the silicon carbide raw material is heat-treated in a silicon atmosphere. By baking out the impurities in the raw material in a silicon atmosphere as described above, silicon carbide can be prevented from being carbonized, and baking can be performed at a high temperature for a long time. Therefore, a high-purity silicon carbide raw material can be manufactured. Further, in claim 16, carbonized silicon carbide (21)
And heat-treating the carbonized silicon carbide in a silicon atmosphere. Such carbonized silicon carbide has extremely high purity because impurities in silicon carbide are also baked out in a process at the time of carbonization, and can be further purified by heat treatment in a silicon atmosphere. .
【００２８】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。The reference numerals in the parentheses of the above means indicate the correspondence with specific means described in the embodiments described later.
【００２９】[0029]
【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１に本発明の
第１実施形態で用いる結晶成長装置としての黒鉛製るつ
ぼ１を示す。この黒鉛製るつぼ１は、黒鉛製るつぼ１の
底部に備えられたシリコン（以下、Ｓｉという）原料
４、及び黒鉛製るつぼ１の中間部に備えられた炭素（以
下、Ｃという）原料５を蒸発昇華させ、種結晶であるＳ
ｉＣ種結晶３の上にＳｉＣ単結晶を成長させるものであ
る。(First Embodiment) FIG. 1 shows a graphite crucible 1 as a crystal growth apparatus used in a first embodiment of the present invention. The graphite crucible 1 evaporates a silicon (hereinafter referred to as Si) raw material 4 provided at the bottom of the graphite crucible 1 and a carbon (hereinafter referred to as C) raw material 5 provided at an intermediate portion of the graphite crucible 1. Sublimated, seed crystal S
A single crystal of SiC is grown on the iC seed crystal 3.
【００３０】この黒鉛製るつぼ１は、上面が開口してい
る略円筒形状のるつぼ本体１ａと、るつぼ本体１ａの開
口部を塞ぐ蓋材１ｂとを備えて構成されている。この黒
鉛製るつぼ１を構成する蓋材１ｂを台座として、台座上
に接着剤を介してＳｉＣ種結晶３が接合されている。The graphite crucible 1 includes a substantially cylindrical crucible body 1a having an open upper surface, and a lid 1b for closing the opening of the crucible body 1a. The lid 1b constituting the graphite crucible 1 is used as a pedestal, and the SiC seed crystal 3 is joined to the pedestal via an adhesive.
【００３１】一方、るつぼ本体１ａの底部にはＳｉ原料
４が配置され、黒鉛製るつぼ１ａの中間部には、Ｃ原料
容器６が取り付けられ、その中にＣ原料５としてＣ粉末
が配置されている。このような配置によりＳｉ原料４と
Ｃ原料５とが接しないように分離された構成となってい
る。On the other hand, a Si raw material 4 is disposed at the bottom of the crucible main body 1a, and a C raw material container 6 is attached to an intermediate portion of the graphite crucible 1a, and C powder is disposed therein as a C raw material 5. I have. With such an arrangement, the Si raw material 4 and the C raw material 5 are separated so as not to be in contact with each other.
【００３２】また、Ｃ原料容器６は、るつぼ本体１ａの
内周壁から中心方向に張り出すように構成され、中空形
状を成していて、中空部を通じてＳｉ原料４から蒸発し
たＳｉをＳｉＣ種結晶３側に供給できるようになってい
る。また、Ｓｉ原料４とＳｉＣ種結晶３の間にはＳｉ経
路制御板（珪素蒸気経路制御板）７が配置されている。
このＳｉ経路制御板７は、るつぼ本体１ａの底部のＳｉ
原料４から蒸発したＳｉが必ずＣ粉末表面を流れるよう
に、蒸発したＳｉの供給経路をＣ粉末方向に向けるよう
に構成されている。The C raw material container 6 is formed so as to project from the inner peripheral wall of the crucible main body 1a in the center direction, has a hollow shape, and converts Si evaporated from the Si raw material 4 through the hollow portion into a SiC seed crystal. It can be supplied to the three sides. Further, a Si path control plate (silicon vapor path control plate) 7 is arranged between the Si raw material 4 and the SiC seed crystal 3.
The Si path control plate 7 is provided at the bottom of the crucible body 1a.
The supply path of the evaporated Si is directed toward the C powder so that the Si evaporated from the raw material 4 always flows on the C powder surface.
【００３３】なお、この黒鉛製るつぼ１は、図示しない
が、Ｏ（酸素）ガス、Ｈ（水素）ガス、アルゴンガスが
導入できる真空容器の中でヒータにより加熱できるよう
になっており、このヒータのパワーを調整することによ
ってＳｉＣ種結晶３の温度やＳｉ原料４、及びＣ原料５
の温度を適宜調整できるようになっている。Although not shown, the graphite crucible 1 can be heated by a heater in a vacuum vessel into which O (oxygen) gas, H (hydrogen) gas, and argon gas can be introduced. The temperature of the SiC seed crystal 3, the Si raw material 4, and the C raw material 5
Can be appropriately adjusted.
【００３４】このように構成された結晶成長装置を用い
たＳｉＣ単結晶の製造工程について説明する。The manufacturing process of the SiC single crystal using the crystal growth apparatus having such a configuration will be described.
【００３５】まず、Ｓｉ原料４の温度を１８００℃に昇
温し、Ｓｉ原料４を溶融させる。このとき、ヒータ等の
調節により、Ｃ原料５としてのＣ粉末の温度を２３００
℃、ＳｉＣ種結晶３の温度を２１００℃に設定する。こ
のようにＳｉの温度を２０００℃以下に保つことで、Ｓ
ｉの蒸気圧が６．６７ｋＰａを超えないようにでき、蒸
気圧中においても過剰のＳｉがＳｉＣ種結晶３に輸送さ
れてＳｉが成長してしまうことを防止できる。また、Ｓ
ｉＣ種結晶３よりもＳｉ原料４が低温となるようにする
ことで、蒸気圧の高いＳｉを低温に保ち、蒸気圧の低い
Ｃを高温に保つことで成長雰囲気中のＳｉ過剰やＣ不足
を防止することができる。なお、図示しないが、ＳｉＣ
種結晶３とＳｉ原料４との温度差をつけるために、Ｓｉ
Ｃ種結晶３とＳｉ原料４との間に熱伝導率の低い材料を
配置することも可能である。First, the temperature of the Si raw material 4 is raised to 1800 ° C. to melt the Si raw material 4. At this time, the temperature of the C powder as the C raw material 5 was adjusted to 2300 by adjusting the heater and the like.
° C and the temperature of the SiC seed crystal 3 are set to 2100 ° C. By maintaining the temperature of Si at 2000 ° C. or lower in this manner, S
It is possible to prevent the vapor pressure of i from exceeding 6.67 kPa, thereby preventing excess Si from being transported to the SiC seed crystal 3 and growing Si even during the vapor pressure. Also, S
By keeping the Si raw material 4 at a lower temperature than the iC seed crystal 3, Si having a high vapor pressure is kept at a low temperature, and C having a low vapor pressure is kept at a high temperature, so that excess Si or insufficient C in the growth atmosphere is reduced. Can be prevented. Although not shown, SiC
To obtain a temperature difference between the seed crystal 3 and the Si raw material 4,
It is also possible to arrange a material having a low thermal conductivity between the C seed crystal 3 and the Si raw material 4.
【００３６】次に、黒鉛製るつぼ１内の圧力を２７ｋＰ
ａとして、原料底部にあるＳｉ原料４からＳｉガスを蒸
発させ、Ｃ原料容器６内のＣ粉末からＣを昇華させる。Next, the pressure in the graphite crucible 1 was increased to 27 kP.
As a, the Si gas is evaporated from the Si raw material 4 at the bottom of the raw material, and C is sublimated from the C powder in the C raw material container 6.
【００３７】その際、Ｓｉ原料４からのＳｉガスは、Ｓ
ｉ経路制御板７があるために直接ＳｉＣ種結晶３に到達
できず、Ｓｉ経路制御板７に衝突し、Ｃ原料容器６内の
Ｃと一部反応してＳｉ2Ｃ、ＳｉＣ2となり、その後、Ｓ
ｉＣ種結晶３の表面に到達する。これにより、十分な昇
華が起こらないＣ原料５から、Ｃを供給することがで
き、ＳｉＣ種結晶３の上にＳｉＣ単結晶を成長させるこ
とができる。また、Ｓｉ 2Ｃ、ＳｉＣ2の分圧が上がるた
め、Ｓｉ過剰になることを防止することもできる。At this time, the Si gas from the Si raw material 4 is
Directly reaches SiC seed crystal 3 due to presence of i-path control plate 7
It cannot collide with the Si path control plate 7 and
Reacts partially with CTwoC, SiCTwoAnd then S
The iC seed crystal 3 reaches the surface. This ensures that
C can be supplied from C raw material 5 where no sintering occurs.
To grow a SiC single crystal on the SiC seed crystal 3.
Can be. In addition, Si TwoC, SiCTwoThe partial pressure of
Therefore, excess Si can be prevented.
【００３８】また、成長雰囲気中にＯガスやＨガスを導
入し、Ｃと反応させることにより、ＣＯガスやＣＨガス
を形成し、Ｃの蒸気圧を上げてもよい。これにより、昇
華が不足しがちなＣの昇華を促進させることができる。
また、成長時の圧力を２７ｋＰａ以上とすることによ
り、Ｓｉガスの雰囲気ガスによる散乱が増え、その結
果、Ｃ粉末表面に到達する回数も増し、Ｃとの反応が促
進される。Alternatively, O gas or H gas may be introduced into the growth atmosphere and reacted with C to form CO gas or CH gas, thereby increasing the vapor pressure of C. Thereby, the sublimation of C, which tends to be insufficient in sublimation, can be promoted.
By setting the pressure at the time of growth to 27 kPa or more, scattering of the Si gas by the atmospheric gas increases, and as a result, the number of times of reaching the C powder surface increases, and the reaction with C is promoted.
【００３９】このように、Ｓｉ原料４とＣ原料５を別々
に配置し、これらを蒸発昇華させることにより、Ｓｉ／
Ｃ分圧を変化させずに成長することができ、安定した原
料供給が可能になり、高品質なＳｉＣ単結晶を成長する
ことができる。As described above, the Si raw material 4 and the C raw material 5 are separately arranged, and by evaporating and sublimating them, Si /
Growth can be performed without changing the C partial pressure, stable supply of the raw material is possible, and a high-quality SiC single crystal can be grown.
【００４０】また、成長させるＳｉＣ単結晶が４Ｈ−Ｓ
ｉＣである場合には、過飽和度が高いことが必要とされ
るが、本実施形態のようにＳｉを原料として用いること
により、原料温度がＳｉＣの場合に比べて低温で過飽和
度の高い状態を達成できるため、低コストで４Ｈ−Ｓｉ
Ｃを成長させることが可能となる。The SiC single crystal to be grown is 4H-S
In the case of iC, the supersaturation degree is required to be high. However, by using Si as a raw material as in the present embodiment, a state in which the raw material temperature is low and the supersaturation degree is high as compared with the case of SiC. 4H-Si at low cost
C can be grown.
【００４１】（第２実施形態）図２に、本発明の第２実
施形態で用いる結晶成長装置としての黒鉛製るつぼ１を
示す。本実施形態は、第１実施形態に対してＳｉ原料４
やＣ原料５の配置を変更したものであるため、第１実施
形態と異なる部分についてのみ説明する。(Second Embodiment) FIG. 2 shows a graphite crucible 1 as a crystal growth apparatus used in a second embodiment of the present invention. This embodiment is different from the first embodiment in that the Si raw material 4
Since the arrangement of the C raw material 5 is changed, only the portions different from the first embodiment will be described.
【００４２】本実施形態では、るつぼ本体１ａの底部の
中心部にはＳｉ原料４が配置されるようにし、外周部に
はＣ原料５が配置されるようにしている。そして、外周
部に配置されたＣ原料５がＳｉ原料４よりもＳｉＣ種結
晶３から近い位置まで配置されるようにしている。ま
た、このとき、分子比でＳｉがＣよりも多くなるように
している。In this embodiment, the Si raw material 4 is arranged at the center of the bottom of the crucible main body 1a, and the C raw material 5 is arranged at the outer peripheral portion. Then, the C raw material 5 arranged on the outer peripheral portion is arranged to a position closer to the SiC seed crystal 3 than the Si raw material 4. At this time, the molecular ratio of Si is set to be larger than that of C.
【００４３】また、黒鉛製るつぼ１の外周部は加熱体
（ヒータ）に近いため温度が高くなり、黒鉛製るつぼ１
の中央部は加熱体から遠いため温度が低くなることか
ら、黒鉛製るつぼ１の厚さや黒鉛製るつぼ１の形状を調
節することで、るつぼ本体１ａの底部の外周部の温度と
中央部の温度とが所定の温度分布となるように黒鉛製る
つぼ１が構成されている。Further, the temperature of the outer peripheral portion of the graphite crucible 1 becomes high because it is close to the heating element (heater).
The temperature of the central portion of the crucible body 1a is controlled by adjusting the thickness of the graphite crucible 1 and the shape of the graphite crucible 1 because the temperature of the central portion is low because it is far from the heating body. The crucible 1 made of graphite is configured such that the temperature distribution has a predetermined temperature distribution.
【００４４】このように構成された結晶成長装置を用い
たＳｉＣ単結晶の製造工程について説明する。A process for producing a SiC single crystal using the crystal growth apparatus configured as described above will be described.
【００４５】まず、ヒータ加熱により黒鉛製るつぼ１を
加熱する。このとき、るつぼ本体１ａの底部の外周部の
温度が２６００℃、中央部の温度１７００℃の温度分布
となるようにする。First, the graphite crucible 1 is heated by heater heating. At this time, the temperature distribution at the bottom of the crucible body 1a at the outer periphery is 2600 ° C., and the temperature at the center is 1700 ° C.
【００４６】またこのとき、Ｓｉ原料４におけるＳｉ
は、Ｃ原料５と接するところではＣと反応するが、黒鉛
製るつぼ１の中央部では、ＣとＳｉの反応が起こらず、
Ｓｉは液体のまま存在する。At this time, the Si raw material 4
Reacts with C where it comes into contact with the C raw material 5, but at the center of the graphite crucible 1, the reaction between C and Si does not occur.
Si exists as a liquid.
【００４７】次に、黒鉛製るつぼ１内の圧力を２７ｋＰ
ａとして、Ｓｉ原料４からＳｉガスを蒸発させ、Ｃ原料
５からＣを昇華させ、結晶成長を行う。Next, the pressure in the graphite crucible 1 was increased to 27 kP.
As a, crystal growth is performed by evaporating Si gas from the Si raw material 4 and sublimating C from the C raw material 5.
【００４８】このように、融液Ｓｉが存在している状態
で結晶成長を行った場合、Ｓｉの蒸気圧は一定に保た
れ、ＳｉＣ原料のときに起こったような成長中の分圧の
変化は起こらない。As described above, when crystal growth is carried out in the presence of molten Si, the vapor pressure of Si is kept constant, and the change in partial pressure during growth, such as occurs in the case of SiC raw material. Does not happen.
【００４９】また、このときＳｉ経路制御板７は第１実
施形態と同様に作用するため、蒸発したＳｉガスはＣ原
料表面を通じてＳｉＣ種結晶３に供給され、昇華が十分
に起こらないＣ原料５からもＣを供給することができ
る。At this time, since the Si path control plate 7 operates in the same manner as in the first embodiment, the evaporated Si gas is supplied to the SiC seed crystal 3 through the surface of the C raw material, and the C raw material 5 where sublimation does not sufficiently occur. Can also supply C.
【００５０】このように、ＳｉとＣを原料とし、Ｓｉの
一部を液体のまま存在させることにより、成長中のＳｉ
／Ｃ分圧の変化を抑制でき、高品質なＳｉＣ単結晶を成
長させることができる。 （第３実施形態）図３に、本発明の第３実施形態で用い
る原料製造装置としての黒鉛製るつぼ１１を示す。この
黒鉛製るつぼ１１はＳｉＣ原料１２中に含まれる不純物
を高温で熱処理することによって、焼き出し、原料の純
度を良好にするためのものである。As described above, by using Si and C as raw materials and allowing a part of Si to remain in a liquid state,
A change in / C partial pressure can be suppressed, and a high-quality SiC single crystal can be grown. (Third Embodiment) FIG. 3 shows a graphite crucible 11 as a raw material production apparatus used in a third embodiment of the present invention. The graphite crucible 11 is used for baking out impurities contained in the SiC raw material 12 by heat treatment at a high temperature to improve the purity of the raw material.
【００５１】この黒鉛製るつぼ１１は上面が開口してい
る略円筒形状のるつぼ本体１１ａと、るつぼ本体１１ａ
の開口部を塞ぐ蓋材１１ｂとを備えて構成されている。The graphite crucible 11 includes a substantially cylindrical crucible body 11a having an open upper surface, and a crucible body 11a.
And a lid member 11b that closes the opening of the cover.
【００５２】るつぼ本体１１ａの底部にはＳｉＣ原料１
２が配置されており、黒鉛製るつぼ１１の外周壁を貫通
するようにＳｉガス導入管１３、及び減圧用の管１４が
配置されている。The bottom of the crucible body 11a is provided with SiC raw material 1
2, a Si gas introduction pipe 13 and a pressure reducing pipe 14 are arranged so as to penetrate the outer peripheral wall of the graphite crucible 11.
【００５３】このように構成された結晶成長装置を用い
た炭化珪素原料の製造方法について説明する。A method for producing a silicon carbide raw material using the crystal growth apparatus configured as described above will be described.
【００５４】まず、黒鉛製るつぼ１１内の温度を２３０
０℃にする。次にＳｉガス導入管１３からＳｉＨ4等の
Ｓｉを含むガスを黒鉛製るつぼ１１内に導入し、黒鉛製
るつぼ１１内をＳｉ過剰な雰囲気にする。次に、黒鉛製
るつぼ１１内を減圧し、黒鉛製るつぼ１１内を２ｋＰａ
に保つ。このとき、ＳｉＣ原料１２からＳｉ及び不純物
が焼き出され、ＳｉＣ原料１２はＣ過剰になるが、Ｓｉ
ＣとＳｉＨ4等のガスが反応し、再びＳｉＣを形成す
る。このように、Ｓｉ雰囲気中でＳｉＣを焼き出すこと
により、原料中の不純物が焼き出され、高純度なＳｉＣ
原料が製造できる。First, the temperature in the graphite crucible 11 was set to 230
Bring to 0 ° C. Next, a gas containing Si, such as SiH 4 , is introduced into the graphite crucible 11 from the Si gas introducing pipe 13, and the inside of the graphite crucible 11 is made to have an Si-rich atmosphere. Next, the pressure in the graphite crucible 11 was reduced, and the pressure in the graphite crucible 11 was reduced to 2 kPa.
To keep. At this time, Si and impurities are baked out from the SiC raw material 12, and the C in the SiC raw material 12 becomes excessive.
C reacts with a gas such as SiH 4 to form SiC again. As described above, by baking out SiC in the Si atmosphere, impurities in the raw material are burned out and high-purity SiC
Raw materials can be manufactured.
【００５５】このように形成されたＳｉＣ原料を用い
て、昇華再結晶法によりＳｉＣ種結晶上にＳｉＣ単結晶
を成長させると、結晶性の良好なＳｉＣ単結晶とするこ
とができる。 （第４実施形態）図４に、本発明の第４実施形態で用い
る原料製造装置としての黒鉛製るつぼ１１を示す。な
お、本実施形態における黒鉛製るつぼ１１は、第３実施
形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明す
る。When a SiC single crystal is grown on a SiC seed crystal by sublimation recrystallization using the thus formed SiC raw material, a SiC single crystal having good crystallinity can be obtained. (Fourth Embodiment) FIG. 4 shows a graphite crucible 11 as a raw material production apparatus used in a fourth embodiment of the present invention. Note that the graphite crucible 11 in the present embodiment is the same as the third embodiment, and therefore only different parts will be described.
【００５６】図４に示すように、黒鉛製るつぼ１１内に
は、炭化したＳｉＣ２１とＳｉ２２とを配置させてあ
る。ここでは炭化ＳｉＣ２１として、ＳｉＣ単結晶成長
の２４時間成長に使用することにより６００ｇのＳｉＣ
原料が成長後２００ｇの重さになったものを用いてい
る。このような炭化ＳｉＣ２１に３５０ｇのＳｉ２２を
添加し、２０００℃に昇温し、３時間保持する。これに
より、炭化ＳｉＣ２１とＳｉ２２が反応し、ＳｉＣ原料
が形成される。このとき、炭化ＳｉＣ２１は、炭化Ｓｉ
Ｃ２１中に含まれている不純物がＳｉＣに比較して少な
いため、高純度なＳｉ２２と反応させることにより高純
度なＳｉＣを形成できる。このように、炭化したＳｉＣ
を繰り返し使用することにより、Ｃの純度が良好になり
高純度なＳｉＣが形成できる。（第５実施形態）図５
に、本発明の第５実施形態で用いる結晶成長装置として
の黒鉛製るつぼ３１を示す。この黒鉛製るつぼ３１は、
黒鉛製るつぼ３１の底部に備えられたＳｉＣ原料粉末３
２を、一旦多孔質Ｃ３３上に再結晶化させ、それを加熱
昇華させることでＳｉＣ種結晶３４上に結晶成長させる
ものである。As shown in FIG. 4, carbonized SiC 21 and Si 22 are arranged in a crucible 11 made of graphite. Here, 600 g of SiC is used as the carbonized SiC 21 by using it for 24 hours of SiC single crystal growth.
The raw material weighed 200 g after growth was used. 350 g of Si22 is added to such carbonized SiC21, the temperature is raised to 2000 ° C., and held for 3 hours. Thereby, SiC21 and Si22 react with each other to form a SiC raw material. At this time, the SiC 21
Since impurities contained in C21 are smaller than SiC, high-purity SiC can be formed by reacting with high-purity Si22. Thus, carbonized SiC
Is used repeatedly, the purity of C is improved, and high-purity SiC can be formed. (Fifth Embodiment) FIG.
Next, a graphite crucible 31 as a crystal growth apparatus used in the fifth embodiment of the present invention is shown. This graphite crucible 31
SiC raw material powder 3 provided at the bottom of graphite crucible 31
2 is once recrystallized on the porous C33 and then heated and sublimated to grow on the SiC seed crystal 34.
【００５７】この黒鉛製るつぼ３１は、上面が開口して
いる略円筒形状のるつぼ本体３１ａと、るつぼ本体３１
ａの開口部を塞ぐ蓋材３１ｂとを備えて構成されてい
る。この黒鉛製るつぼ３１を構成する蓋材３１ｂを台座
として、台座上にＳｉＣ種結晶が接着剤を介して接合さ
れている。The graphite crucible 31 includes a substantially cylindrical crucible body 31a having an open upper surface, and a crucible body 31.
and a lid member 31b that closes the opening of FIG. The lid 31b constituting the graphite crucible 31 is used as a pedestal, and a SiC seed crystal is bonded on the pedestal via an adhesive.
【００５８】一方、るつぼ本体３１ａの底部にはＳｉＣ
原料粉末３２が配置され、ＳｉＣ種結晶３４とＳｉＣ原
料粉末３２の間には、多孔質Ｃ３３が配置されている。On the other hand, the bottom of the crucible body 31a is made of SiC.
The raw material powder 32 is disposed, and a porous C33 is disposed between the SiC seed crystal 34 and the SiC raw material powder 32.
【００５９】このように構成された結晶成長装置を用い
たＳｉＣ単結晶の製造工程について説明する。The manufacturing process of the SiC single crystal using the crystal growth apparatus having such a configuration will be described.
【００６０】まず、ＳｉＣ原料粉末３２の温度を２３０
０℃、多孔質Ｃ３３の温度を２１００℃とし、圧力を１
３ｋＰａとして、ＳｉＣ原料粉末３２から多孔質Ｃ３３
に昇華ガスを輸送して、多孔質Ｃ３３にＳｉＣ多結晶を
成長させる。このとき、ＳｉＣ種結晶３４の温度は、Ｓ
ｉＣ種結晶が炭化しないように１６００℃に設定する。First, the temperature of the SiC raw material powder 32 is set to 230
0 ° C., the temperature of the porous C33 was 2100 ° C., and the pressure was 1
At 3 kPa, the porous C33
The sublimation gas is transported to grow the SiC polycrystal on the porous C33. At this time, the temperature of the SiC seed crystal 34 is S
The temperature is set to 1600 ° C. so that the iC seed crystal is not carbonized.
【００６１】次に、多孔質Ｃ３３に成長したＳｉＣ多結
晶の温度を２３００℃とし、ＳｉＣ種結晶３４の温度を
２１００℃とすることで、ＳｉＣ多結晶から昇華ガスを
ＳｉＣ種結晶３４上に輸送して、ＳｉＣ単結晶を成長さ
せる。このとき、ＳｉＣ原料粉末３２の温度は、結晶成
長しないように２３００℃に設定する。Next, by setting the temperature of the SiC polycrystal grown on the porous C33 to 2300 ° C. and setting the temperature of the SiC seed crystal 34 to 2100 ° C., the sublimation gas is transported from the SiC polycrystal to the SiC seed crystal 34. Then, a SiC single crystal is grown. At this time, the temperature of SiC raw material powder 32 is set to 2300 ° C. so as not to grow crystals.
【００６２】このように、不純物を多量に含むＳｉＣ原
料粉末から、高純度なＳｉＣ多結晶を成長させ、それを
原料とすることにより、高純度なＳｉＣ単結晶を成長さ
せることができる。具体的には、多孔質Ｃ３３上に一旦
ＳｉＣ多結晶を再結晶化させることにより、不純物濃度
を１／３〜１／５程度に減少させることができる。As described above, a high-purity SiC single crystal can be grown by growing a high-purity SiC polycrystal from a SiC raw material powder containing a large amount of impurities and using it as a raw material. Specifically, by recrystallizing the SiC polycrystal on the porous C33 once, the impurity concentration can be reduced to about 1/3 to 1/5.
【００６３】また、このような再結晶化の工程を繰り返
し行うことによっても高純度な結晶成長ができる。例え
ば、２回の繰り返しを行うことで成長結晶中の不純物濃
度を１／１０に低減することができる。High-purity crystal growth can be achieved by repeating such a recrystallization step. For example, by performing the repetition twice, the impurity concentration in the grown crystal can be reduced to 1/10.
【００６４】（他の実施形態） 上記第３実施形態では、Ｓｉ雰囲気を形成するものと
してＳｉＨ4ガスを導入しているが、上記第４実施形態
のように、Ｓｉを添加することによってもＳｉ雰囲気を
形成することができる。(Other Embodiments) In the third embodiment, the SiH 4 gas is introduced to form the Si atmosphere. However, as in the fourth embodiment, the addition of Si also increases the Si atmosphere. An atmosphere can be formed.
【００６５】また、上記第１、第２実施形態では、黒
鉛製るつぼ１内の温度分布の形成法については触れてい
ないが、ヒータによる温度設定やるつぼ厚さ、断熱材厚
さ等を調節することで温度分布を形成することができ
る。また、断熱材をるつぼ内に直接配置して温度分布を
形成してもよい。例えば、図６に示すように、るつぼ本
体１ａの内周側に張り出すように断熱材８を配置するよ
うにしてもよい。この場合、断熱材８がＳｉやＣと反応
して劣化するのを防ぐために断熱材８をＴａＣ等の材料
で囲うようにすることも可能である。In the first and second embodiments, the method of forming the temperature distribution in the graphite crucible 1 is not described, but the temperature setting by the heater, the thickness of the crucible, the thickness of the heat insulating material, and the like are adjusted. Thus, a temperature distribution can be formed. Further, the temperature distribution may be formed by disposing the heat insulating material directly in the crucible. For example, as shown in FIG. 6, the heat insulating material 8 may be arranged so as to protrude toward the inner peripheral side of the crucible main body 1a. In this case, it is possible to surround the heat insulating material 8 with a material such as TaC in order to prevent the heat insulating material 8 from deteriorating by reacting with Si or C.
【００６６】また、これらの実施形態で示したＳｉ経路
制御板７は、図７、図８に示すように、複数板でもよ
い。この場合、複数のＳｉ経路制御板７それぞれが交互
にお互いに経路を埋め合うように配置され、Ｓｉの経路
ができるだけ長くするように構成されていることが望ま
しい。例えば、Ｓｉ経路制御板７のうちの少なくとも１
つをＳｉ蒸気がるつぼ１の中央部を通過するように構成
し、Ｓｉ経路制御板７のうちの少なくとも１つをＳｉ蒸
気がるつぼ１の外壁面方向に導くように構成すればよ
い。このようにすれば、ほとんどのＳｉ蒸気をＣと反応
させることができる。The Si path control plate 7 shown in these embodiments may be a plurality of plates as shown in FIGS. In this case, it is desirable that the plurality of Si path control plates 7 are arranged so as to alternately fill the paths, so that the path of Si is made as long as possible. For example, at least one of the Si path control plates 7
One may be configured so that the Si vapor passes through the center of the crucible 1, and at least one of the Si path control plates 7 may be configured such that the Si vapor is guided toward the outer wall surface of the crucible 1. In this way, most of the Si vapor can be reacted with C.
【００６７】また、黒鉛製るつぼの外周が高温で、中央
が低温であることを考慮して、図７のようにるつぼに対
して、斜めに複数の経路制御板７を取付けてもよい。In consideration of the fact that the outer periphery of the graphite crucible has a high temperature and the center has a low temperature, a plurality of path control plates 7 may be attached to the crucible diagonally as shown in FIG.
【００６８】上記第１、第２実施形態において、Ｓｉ
Ｃ種結晶３とＳｉ原料４との間に仕切板を配置してＳｉ
Ｃ種結晶３が配置される領域とＳｉ原料４が配置される
領域を分離し、これら各領域を連通させるパイプ（連通
路）を仕切板に設けるようにすれば、パイプ断面積に応
じてＳｉ蒸気の供給量を制御することも可能である。こ
の場合、パイプの太さがφ１ｍｍ以下ではパイプ内にＳ
ｉＣが形成され、Ｓｉの輸送量が大きく変動するため、
φ１ｍｍ以上とするのが好ましい。In the first and second embodiments, Si
A partition plate is arranged between the C seed crystal 3 and the Si
If the region where the C seed crystal 3 is disposed and the region where the Si raw material 4 is disposed are separated, and a pipe (communication passage) that connects these regions is provided on the partition plate, Si can be formed in accordance with the pipe cross-sectional area. It is also possible to control the steam supply. In this case, if the thickness of the pipe is 1 mm or less, S
Since iC is formed and the transport amount of Si fluctuates greatly,
It is preferable that the diameter be 1 mm or more.
【００６９】また、第１実施形態でＣの輸送のために
ＯガスやＨガスを導入したが、Ｏ含有ガス、Ｈ含有ガ
ス、Ｃｌ含有ガス、又はＦ含有ガスを用いてもよい。Although O gas and H gas are introduced for transporting C in the first embodiment, O-containing gas, H-containing gas, Cl-containing gas, or F-containing gas may be used.
【００７０】また、第１、第２実施形態では、Ｃ原料
５としてＣ粉末を用いているが、ＳｉＣの炭化により形
成されたＣを原料とすれば、通常のＣ粉末よりもＳｉと
の反応性がよく、Ｓｉ2ＣやＳｉＣ2が形成され易くなる
ようにすることができる。また、この場合、ＳｉＣの炭
化する温度まで温度が上げられていることから、ＳｉＣ
単結晶成長時に発生する不純物が焼き出されており、高
純度になるという効果もある。In the first and second embodiments, C powder is used as the C raw material 5. However, if C formed by carbonization of SiC is used as a raw material, the reaction with Si is more rapid than that of ordinary C powder. It is possible to make Si 2 C or SiC 2 easy to form. In this case, since the temperature has been raised to the temperature at which SiC is carbonized, SiC
The impurities generated during the growth of the single crystal are burned out, which also has the effect of increasing the purity.
【００７１】さらに、第１、第２実施形態等において
Ｃ原料５として多孔質Ｃを用い、Ｓｉ蒸気が多孔質Ｃを
通じてＳｉＣ種結晶３に供給されるようにしてもよい。
このようにすれば、Ｓｉ蒸気がＣに接する面積を大きく
することができるため、Ｓｉ 2ＣやＳｉＣ2が形成され易
くなるようにできる。Further, in the first and second embodiments, etc.
Porous C is used as the C raw material 5, and Si vapor converts the porous C
Alternatively, it may be supplied to the SiC seed crystal 3.
By doing so, the area where the Si vapor contacts C is increased.
Can be TwoC and SiCTwoEasily formed
It can be made to be.
【００７２】また、上記第１、第２実施形態等ではＳ
ｉ原料４がＣ原料５よりもＳｉＣ種結晶３から離れた位
置に配置されるようにしているが、ＳｉＣ種結晶近傍に
Ｓｉを含む材料（例えば、Ｓｉ化合物）を配置するよう
にすれば、Ｓｉ原料５から昇華したＳｉがＳｉＣ種結晶
３に到達するまでの間にＳｉＣ種結晶の表面が炭化され
るのを抑制することができ、良好なＳｉＣ単結晶を成長
させることが可能となる。In the first and second embodiments, S
Although the i raw material 4 is arranged at a position farther from the SiC seed crystal 3 than the C raw material 5, if a material containing Si (for example, a Si compound) is arranged near the SiC seed crystal, Carbonization of the surface of the SiC seed crystal before the Si sublimated from the Si raw material 5 reaches the SiC seed crystal 3 can be suppressed, and a good SiC single crystal can be grown.
【図１】本発明の第１実施形態で用いる黒鉛製るつぼの
断面構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a graphite crucible used in a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２実施形態で用いる黒鉛製るつぼの
断面構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a graphite crucible used in a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第３実施形態で用いる黒鉛製るつぼの
断面構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a graphite crucible used in a third embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第４実施形態で用いる黒鉛製るつぼの
断面構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a graphite crucible used in a fourth embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第５実施形態で用いる黒鉛製るつぼの
断面構成を示す図である。FIG. 5 is a view showing a cross-sectional configuration of a graphite crucible used in a fifth embodiment of the present invention.
【図６】他の実施形態で示される黒鉛製るつぼの断面構
成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a graphite crucible shown in another embodiment.
【図７】他の実施形態で示される黒鉛製るつぼの断面構
成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a graphite crucible shown in another embodiment.
【図８】他の実施形態で示される黒鉛製るつぼの断面構
成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a graphite crucible shown in another embodiment.
１…黒鉛製るつぼ、１ａ…るつぼ本体、１ｂ…蓋材、３
…ＳｉＣ種結晶、４…Ｓｉ原料、５…Ｃ原料、６…Ｃ原
料容器、７…Ｓｉ経路制御板。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Graphite crucible, 1a ... Crucible main body, 1b ... Lid material, 3
... SiC seed crystal, 4 ... Si raw material, 5 ... C raw material, 6 ... C raw material container, 7 ... Si path control plate.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 恩田 正一 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 小栗 英美 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 4G077 AA02 BE08 DA18 EA06 EA07 EC05 EG25 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Shoichi Onda 1-1-1, Showa-cho, Kariya-shi, Aichi Pref. F term in DENSO (reference) 4G077 AA02 BE08 DA18 EA06 EA07 EC05 EG25
Claims (16)
び炭素含有ガスを炭化珪素種結晶（３）に輸送して、該
炭化珪素種結晶上に炭化珪素単結晶を成長させる炭化珪
素単結晶の製造方法において、 前記珪素含有ガス供給源となる珪素原料（４）と前記炭
素含有ガス供給源となる炭素原料（５）とを分離配置さ
せ、前記珪素原料から蒸発した珪素含有ガスが前記炭素
原料と接したのち、前記炭化珪素種結晶に供給されるよ
うにすることを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。1. A silicon carbide single crystal for transporting a silicon-containing gas and a carbon-containing gas to a silicon carbide seed crystal inside a crucible and growing the silicon carbide single crystal on the silicon carbide seed crystal. In the method for producing a crystal, a silicon raw material (4) serving as the silicon-containing gas supply source and a carbon raw material (5) serving as the carbon-containing gas supply source are separately arranged, and the silicon-containing gas evaporated from the silicon raw material is used as the silicon raw material. A method for producing a silicon carbide single crystal, wherein the silicon carbide seed crystal is supplied to the silicon carbide seed crystal after being in contact with a carbon raw material.
び炭素含有ガスを炭化珪素種結晶（３）に輸送して、該
炭化珪素種結晶上に炭化珪素単結晶を成長させる炭化珪
素単結晶の製造方法において、 前記珪素含有ガス供給源となる珪素原料（４）と前記炭
素含有ガス供給源となる炭素原料（５）とを前記るつぼ
内に配置し、前記珪素原料の少なくとも一部が液体であ
る状態で前記炭化珪素単結晶を成長させることを特徴と
する炭化珪素単結晶の製造方法。2. A silicon carbide single crystal for transporting a silicon-containing gas and a carbon-containing gas to a silicon carbide seed crystal inside a crucible and growing the silicon carbide single crystal on the silicon carbide seed crystal. In the method for producing a crystal, a silicon raw material (4) serving as the silicon-containing gas supply source and a carbon raw material (5) serving as the carbon-containing gas supply source are arranged in the crucible, and at least a part of the silicon raw material is A method for producing a silicon carbide single crystal, comprising growing the silicon carbide single crystal in a liquid state.
素原料の温度が高く、前記炭化珪素種結晶の温度よりも
前記珪素原料の温度が低くなるようにすることを特徴と
する請求項１又は２に記載の炭化珪素単結晶の製造方
法。3. The temperature of the carbon raw material is higher than the temperature of the silicon carbide seed crystal, and the temperature of the silicon raw material is lower than the temperature of the silicon carbide seed crystal. Or the method for producing a silicon carbide single crystal according to 2.
低くなるようにすることを特徴とする請求項３に記載の
炭化珪素単結晶の製造方法。4. The method for producing a silicon carbide single crystal according to claim 3, wherein the temperature of said silicon raw material is lower than 2000 ° C.
したガスを導入しながら前記炭化珪素単結晶を成長させ
ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記
載の炭化珪素単結晶の製造方法。5. The silicon carbide single crystal according to claim 1, wherein said silicon carbide single crystal is grown while introducing a gas containing hydrogen or oxygen into said crucible. Manufacturing method.
を用いることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１
つに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。6. The method according to claim 1, wherein carbonized silicon carbide is used as the carbon raw material.
5. A method for producing a silicon carbide single crystal according to any one of the above.
（３２）及び炭化珪素種結晶（３４）を配置し、前記炭
化珪素原料を加熱昇華させることにより前記炭化珪素種
結晶上に炭化珪素単結晶を成長させる炭化珪素単結晶の
製造方法において、 前記炭化珪素原料と前記炭化珪素種結晶との間に炭素材
料（３３）を配置し、前記炭化珪素原料から昇華させた
昇華ガスを前記炭素材料上に一旦再結晶化させ、該再結
晶化された炭化珪素を原料として前記炭化珪素種結晶上
に炭化珪素単結晶を成長させることを特徴とする炭化珪
素単結晶の製造方法。7. A silicon carbide raw material (32) and a silicon carbide seed crystal (34) are arranged inside a crucible (31), and the silicon carbide raw material is heated and sublimated to form silicon carbide on the silicon carbide seed crystal. In the method for producing a silicon carbide single crystal for growing a single crystal, a carbon material (33) is arranged between the silicon carbide raw material and the silicon carbide seed crystal, and the sublimation gas sublimated from the silicon carbide raw material is converted into the carbon material. A method for producing a silicon carbide single crystal, comprising recrystallizing a material once on a material and growing a silicon carbide single crystal on the silicon carbide seed crystal using the recrystallized silicon carbide as a raw material.
び炭素含有ガスを炭化珪素種結晶（３）に輸送して、該
炭化珪素種結晶上に炭化珪素単結晶を成長させる炭化珪
素単結晶の製造装置において、 前記珪素含有ガス供給源となる珪素原料（４）と前記炭
素含有ガス供給源となる炭素原料（５）が分離して配置
されると共に、前記珪素原料よりも前記炭素原料が前記
炭化珪素種結晶の近くに配置されるように構成され、前
記珪素原料から蒸発した珪素含有ガスが前記炭素原料と
接したのち、前記炭化珪素種結晶に供給されるように構
成されていることを特徴とする炭化珪素単結晶の製造装
置。8. A silicon carbide single crystal for transporting a silicon-containing gas and a carbon-containing gas to a silicon carbide seed crystal inside a crucible and growing the silicon carbide single crystal on the silicon carbide seed crystal. In the crystal manufacturing apparatus, a silicon raw material (4) serving as the silicon-containing gas supply source and a carbon raw material (5) serving as the carbon-containing gas supply source are separately arranged, and the carbon raw material is more than the silicon raw material. Is arranged near the silicon carbide seed crystal, and is configured to be supplied to the silicon carbide seed crystal after the silicon-containing gas evaporated from the silicon raw material comes into contact with the carbon raw material. An apparatus for producing a silicon carbide single crystal, comprising:
び炭素含有ガスを炭化珪素種結晶（３）に輸送して、該
炭化珪素種結晶上に炭化珪素単結晶を成長させる炭化珪
素単結晶の製造装置において、 前記珪素含有ガス供給源となる珪素原料（４）と前記炭
素含有ガス供給源となる炭素原料（５）が分離して配置
されると共に、前記珪素原料が配置される部分が前記炭
素原料が配置される部分よりも温度が低くなるように構
成されていることを特徴とする炭化珪素単結晶の製造装
置。9. A silicon carbide single crystal for transporting a silicon-containing gas and a carbon-containing gas to a silicon carbide seed crystal inside a crucible and growing a silicon carbide single crystal on the silicon carbide seed crystal. In the crystal manufacturing apparatus, a silicon raw material (4) serving as the silicon-containing gas supply source and a carbon raw material (5) serving as the carbon-containing gas supply source are separately disposed and a portion where the silicon raw material is disposed Wherein the temperature is lower than that of the portion where the carbon raw material is arranged.
の間に、前記るつぼを構成する材料よりも熱伝導率の低
い材料（８）が配置されていることを特徴とする請求項
８又は９に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。10. A material (8) having a lower thermal conductivity than a material forming the crucible is arranged between the silicon carbide seed crystal and the silicon material. An apparatus for producing a silicon carbide single crystal according to claim 9.
の間には、前記珪素原料から蒸発した珪素含有ガスの経
路を制御する珪素蒸気経路制御板（７）が備えられてい
ることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１つに
記載の炭化珪素単結晶の製造装置。11. A silicon vapor path control plate (7) for controlling a path of a silicon-containing gas evaporated from the silicon raw material is provided between the silicon carbide seed crystal and the silicon material. The apparatus for producing a silicon carbide single crystal according to any one of claims 8 to 10.
れており、該珪素蒸気経路制御板のうちの少なくとも１
つは前記珪素含有ガスが前記るつぼの中央部を通過する
ように構成され、また、該珪素蒸気経路制御板のうちの
少なくとも１つは前記るつぼを構成する外壁面方向に前
記珪素含有ガスを導くように構成されていることを特徴
とする請求項１１に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。12. A plurality of the silicon vapor path control plates are provided, and at least one of the silicon vapor path control plates is provided.
One is configured such that the silicon-containing gas passes through a central portion of the crucible, and at least one of the silicon vapor path control plates guides the silicon-containing gas toward an outer wall surface forming the crucible. The apparatus for producing a silicon carbide single crystal according to claim 11, wherein the apparatus is configured as follows.
の間には多孔質炭素が配置されており、前記珪素原料か
ら蒸発した珪素含有ガスは前記多孔質炭素を通じて前記
炭化珪素種結晶に供給されるようになっていることを特
徴とする請求項８乃至１２のいずれか１つに記載の炭化
珪素単結晶の製造装置。13. A porous carbon is disposed between the silicon carbide seed crystal and the silicon raw material, and a silicon-containing gas evaporated from the silicon raw material is supplied to the silicon carbide seed crystal through the porous carbon. The apparatus for producing a silicon carbide single crystal according to any one of claims 8 to 12, wherein:
切板によって前記炭化珪素単結晶が配置される領域と前
記珪素原料が配置される領域とに分離されており、前記
仕切板に形成されたパイプによって前記各領域が連通さ
れるようになっていることを特徴とする請求項８乃至１
３のいずれか１つに記載の炭化珪素単結晶の製造装置。14. The inside of the crucible is separated by a partition provided with a pipe into a region where the silicon carbide single crystal is disposed and a region where the silicon raw material is disposed, and is formed on the partition. The said each area | region is made to communicate by a pipe, The Claims 8 thru | or 1 characterized by the above-mentioned.
3. The apparatus for producing a silicon carbide single crystal according to any one of 3.
炭化珪素原料を珪素雰囲気中で熱処理することを特徴と
する炭化珪素原料の製造方法。15. A method for producing a silicon carbide raw material, comprising preparing a silicon carbide raw material (12) and heat-treating the silicon carbide raw material in a silicon atmosphere.
前記炭化した炭化珪素を珪素雰囲気中で熱処理すること
を特徴とする炭化珪素原料の製造方法。16. Providing carbonized silicon carbide (21),
A method for producing a silicon carbide raw material, comprising heat-treating the carbonized silicon carbide in a silicon atmosphere.
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| JP2000005958A JP2001192299A (en) | 2000-01-07 | 2000-01-07 | Method and device for producing silicon carbide single crystal |
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2000
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