JP2002274994A - Method and apparatus of manufacturing silicon carbide single crystal and silicon carbide single crystal ingot - Google Patents

Method and apparatus of manufacturing silicon carbide single crystal and silicon carbide single crystal ingot

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JP2002274994A
JP2002274994A JP2001084852A JP2001084852A JP2002274994A JP 2002274994 A JP2002274994 A JP 2002274994A JP 2001084852 A JP2001084852 A JP 2001084852A JP 2001084852 A JP2001084852 A JP 2001084852A JP 2002274994 A JP2002274994 A JP 2002274994A
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single crystal
crucible
silicon carbide
crystal
carbide single
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Noboru Otani
昇 大谷
Masakazu Katsuno
正和 勝野
Tatsuo Fujimoto
辰雄 藤本
Sui Aigo
祟 藍郷
Hirokatsu Yashiro
弘克 矢代
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a single crystal silicon carbide ingot of high purity, a less defect and large bore, and a method of manufacturing the same. SOLUTION: A graphite crucible 3 packed with Si crystal lumps 2 is closed with a cap 4 and after the crucible is covered with graphite felt 7, the crucible is placed on a graphite supporting rod 6 and is installed within a double pipe quartz tube 5. The inside of the quartz tube is evacuated to a vacuum and thereafter the raw material temperature is raised up to 2,000 deg.C. Gaseous Ar and gaseous hydrogen carbide C3 H8 are respectively admitted as gaseous atmospheres through purifying devices 11 and 14 and while the pressure in the quartz tube is kept at about 80 kPa, the raw material temperature is raised up to 2,400 deg.C which is a target temperature and thereafter the pressure is reduced down to 1.3 kPa by spending about 30 minutes, following which growth is continued for about 20 hours. The resultant crystal is confirmed to be the single crystal of a hexagonal system having a bore of 51 mm and height of about 6 mm.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、炭化珪素単結晶及
びその製造方法に係わり、特に、青色発光ダイオードや
電子デバイスなどの基板ウェハとなる良質で大型の単結
晶インゴット及びその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a silicon carbide single crystal and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a high-quality large-sized single crystal ingot to be used as a substrate wafer for a blue light emitting diode or an electronic device, and a method for manufacturing the same. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】炭化珪素(SiC)は、耐熱性及び機械的強
度も優れ、放射線に強いなどの物理的、化学的性質から
耐環境性半導体材料として注目されている。また、近
年、青色から紫外にかけての短波長光デバイス、高周波
高耐圧電子デバイス等の基板ウェハとして、SiC単結晶
ウェハの需要が高まっている。しかしながら、大面積を
有する高品質のSiC単結晶を、工業的規模で安定に供給
し得る結晶成長技術は、いまだ確立されていない。それ
ゆえ、SiCは、上述のような多くの利点及び可能性を有
する半導体材料にもかかわらず、その実用化が阻まれて
いた。
2. Description of the Related Art Silicon carbide (SiC) has attracted attention as an environment-resistant semiconductor material due to its physical and chemical properties such as excellent heat resistance and mechanical strength and resistance to radiation. Further, in recent years, demand for a SiC single crystal wafer has been increasing as a substrate wafer for a short wavelength optical device from blue to ultraviolet, a high frequency high withstand voltage electronic device, and the like. However, a crystal growth technique capable of stably supplying a high-quality SiC single crystal having a large area on an industrial scale has not yet been established. Therefore, despite its many advantages and possibilities as described above, SiC has been hampered from practical use.

【0003】従来、研究室程度の規模では、例えば、昇
華再結晶法(レーリー法)でSiC単結晶を成長させ、半導
体素子の作製が可能なサイズのSiC単結晶を得ていた。
しかしながら、この方法では、得られた単結晶の面積が
小さく、その寸法及び形状を高精度に制御することは困
難である。また、SiCが有する結晶多形及び不純物キャ
リア濃度の制御も容易ではない。また、化学気相成長法
(CVD法)を用いて、珪素(Si)などの異種基板上にヘテロ
エピタキシャル成長させることにより、立方晶の炭化珪
素単結晶を成長させることも行われている。この方法で
は、大面積の単結晶は得られるが、基板との格子不整合
が約20%もあること等により、多くの欠陥(〜107cm-2)
を含むSiC単結晶しか成長させることができず、高品質
のSiC単結晶を得ることは容易でない。これらの問題点
を解決するために、SiC単結晶ウェハを種結晶として用
いて、昇華再結晶を行う改良型のレーリー法が提案され
ている(Yu. M. Tairov and V. F. Tsvetkov, Journal o
f Crystal Growth, vol.52 (1981) pp.146-150)。この
方法では、種結晶を用いているため、結晶の核形成過程
が制御でき、また、不活性ガスにより雰囲気圧力を100P
aから15kPa程度に制御することにより、結晶の成長速度
等を再現性良くコントロールできる。改良レーリー法の
原理を図1を用いて説明する。種結晶となるSiC単結晶と
原料となるSiC多結晶粉末は、坩堝(通常黒鉛)の中に収
納され、アルゴン等の不活性ガス雰囲気中(133Pa〜13.3
kPa)、摂氏2000〜2400度に加熱される。この際、原料粉
末に比べ種結晶がやや低温になるように温度勾配が設定
される。原料は、昇華後、濃度勾配(温度勾配により形
成される)により種結晶方向へ拡散、輸送される。単結
晶成長は、種結晶に到着した原料ガスが種結晶上で再結
晶化することにより、実現される。この際、結晶の抵抗
率は、不活性ガスからなる雰囲気中に不純物ガスを添加
する、あるいは、SiC原料粉末中に不純物元素あるいは
その化合物を混合することにより、制御可能である。Si
C単結晶中の置換型不純物として代表的なものに、窒素
(n型)、ホウ素、アルミニウム(p型)がある。改良レーリ
ー法を用いれば、SiC単結晶の結晶多形(6H型、4H型、15
R型等)及び形状、キャリア型及び濃度を制御しながら、
SiC単結晶を成長させることができる。
Conventionally, on a laboratory scale, a SiC single crystal has been grown by, for example, a sublimation recrystallization method (Rayleigh method) to obtain a SiC single crystal having a size capable of manufacturing a semiconductor device.
However, in this method, the area of the obtained single crystal is small, and it is difficult to control the size and shape with high precision. Further, it is not easy to control the polymorphism and impurity carrier concentration of SiC. In addition, chemical vapor deposition
A cubic silicon carbide single crystal is also grown by heteroepitaxial growth on a heterogeneous substrate such as silicon (Si) using (CVD method). With this method, a single crystal with a large area can be obtained, but many defects (~ 10 7 cm -2 ) due to about 20% lattice mismatch with the substrate
Can only grow SiC single crystals containing Si, and it is not easy to obtain high quality SiC single crystals. To solve these problems, an improved Rayleigh method for sublimation recrystallization using a SiC single crystal wafer as a seed crystal has been proposed (Yu.M. Tairov and VF Tsvetkov, Journal o.
f Crystal Growth, vol.52 (1981) pp.146-150). In this method, since a seed crystal is used, the nucleation process of the crystal can be controlled.
By controlling from a to about 15 kPa, the crystal growth rate and the like can be controlled with good reproducibility. The principle of the improved Rayleigh method will be described with reference to FIG. The SiC single crystal serving as a seed crystal and the SiC polycrystalline powder serving as a raw material are housed in a crucible (usually graphite) and placed in an inert gas atmosphere such as argon (133 Pa to 13.3
kPa), heated to 2000-2400 degrees Celsius. At this time, the temperature gradient is set so that the seed crystal is slightly lower in temperature than the raw material powder. After sublimation, the raw material is diffused and transported in the direction of the seed crystal by a concentration gradient (formed by a temperature gradient). Single crystal growth is realized by recrystallization of the source gas that has reached the seed crystal on the seed crystal. At this time, the resistivity of the crystal can be controlled by adding an impurity gas into an atmosphere composed of an inert gas, or by mixing an impurity element or its compound into SiC raw material powder. Si
A typical example of a substitutional impurity in a C single crystal is nitrogen.
(n-type), boron and aluminum (p-type). Using the improved Rayleigh method, the polymorphs of SiC single crystal (6H type, 4H type, 15
(R type etc.) and shape, while controlling the carrier type and concentration,
A SiC single crystal can be grown.

【0004】現在、上記の改良レーリー法で作製したSi
C単結晶から口径2インチ(50mm)から3インチ(75mm)のSiC
単結晶ウェハが切り出され、エピタキシャル薄膜成長、
デバイス作製に供されている。しかしながら、これらの
SiC単結晶ウェハには、故意に不純物を添加しなくて
も、窒素、ホウ素、アルミニウム等の電気的に活性な
(結晶の抵抗率を大きく変化させる)不純物や、鉄、チタ
ン等の(深い禁制帯中準位としてデバイス特性を劣化さ
せる)金属不純物が、1ppmaから10ppma程度含まれてい
た。
At present, Si prepared by the above-mentioned improved Rayleigh method is used.
SiC from 2 inch (50mm) to 3 inch (75mm) diameter from C single crystal
Single crystal wafer is cut out, epitaxial thin film growth,
Used for device fabrication. However, these
SiC single crystal wafers can be electrically active, such as nitrogen, boron, aluminum, etc., without intentional addition of impurities.
Impurities (which greatly change the resistivity of the crystal) and metal impurities such as iron and titanium (which degrade the device characteristics as a deep bandgap middle level) were contained at about 1 ppma to 10 ppma.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
の技術で作られたSiC単結晶には、窒素、ホウ素、アル
ミニウム、鉄、チタン等の不純物が1ppmaから10ppma程
度含まれていた。これらは、ほぼ全て、原料であるSiC
結晶粉末から取り込まれたものである。SiC結晶粉末
は、通常アチソン法と呼ばれる方法で、工業的に人工合
成されている。この方法は、シリカと炭素源を摂氏2000
度以上の高温で加熱して反応させ、SiCの結晶粉末を製
造する方法である。上記した不純物は、これらのプロセ
ス中に原料、雰囲気等から取り込まれ、また、製造され
たSiC多結晶塊を粉末状に精粒する際にも、粉砕工程等
により持ち込まれる。これらの不純物は、SiC結晶粉末
を前処理(洗浄、エッチング)することにより、ある程度
は除去できるが、粉末が形成されてしまった後で取り除
くのは、基本的には難しい。また、上記したSiC多結晶
塊製造プロセス、精粒プロセスを高純度化することによ
り、高純度化された多結晶粉末も市販されているが、そ
の純度は充分ではなく、また、その価格も通常のものに
比べ、100倍から1000倍と高価である。
As described above, the SiC single crystal produced by the conventional technique contains impurities such as nitrogen, boron, aluminum, iron, and titanium in the range of about 1 ppma to 10 ppma. Almost all of these are raw materials, SiC
It is taken from crystal powder. SiC crystal powder is industrially artificially synthesized by a method generally called the Acheson method. This method uses silica and a carbon source of 2000 Celsius.
This is a method of producing a SiC crystal powder by heating and reacting at a high temperature of a degree or more. The above-mentioned impurities are taken in from the raw materials, the atmosphere, and the like during these processes, and are also brought in by a pulverizing step and the like when the produced SiC polycrystalline mass is refined into a powder. These impurities can be removed to some extent by pretreatment (cleaning, etching) of the SiC crystal powder, but it is basically difficult to remove it after the powder has been formed. In addition, the above-mentioned SiC polycrystalline lump manufacturing process and the highly refined polycrystalline powder are also commercially available, but the purity is not sufficient, and the price is usually low. It is 100 times to 1000 times more expensive than that of

【0006】電気的に活性な不純物がSiC単結晶中に存
在すると、結晶の電気的な特性を幅広い範囲で制御する
ことが難しくなる。特に、高周波デバイス等において有
用な高抵抗の結晶を得ることが困難となる。また、金属
不純物を含んだ結晶では、作製したデバイスの特性が劣
化する。さらに、結晶成長中に不純物が存在すると、欠
陥発生の起因となる場合が多く、結晶の高品質化にとっ
ても、結晶成長プロセス及び結晶の高純度化は、重要な
技術である。
If electrically active impurities are present in the SiC single crystal, it becomes difficult to control the electrical characteristics of the crystal over a wide range. In particular, it becomes difficult to obtain useful high-resistance crystals in high-frequency devices and the like. In the case of a crystal containing metal impurities, the characteristics of the manufactured device deteriorate. Furthermore, the presence of impurities during crystal growth often causes defects, and the crystal growth process and the high purity of the crystal are important technologies for improving the quality of the crystal.

【0007】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、不純物が少なく高純度で高品質な大口径インゴ
ットと、それを再現性良く製造し得るSiC単結晶の製造
方法及び装置を提供するものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a large-diameter ingot of high purity and high quality with a small amount of impurities, and a method and apparatus for producing a SiC single crystal capable of producing the same with good reproducibility. Is what you do.

【0008】[0008]

【問題を解決するための手段】本発明のSiC単結晶の製
造方法は、(1) 種結晶上に単結晶成長させる工程を包
含するSiC単結晶の製造方法であって、黒鉛製坩堝内にS
i原料を挿入し、黒鉛製坩堝蓋体の内面中央部にSiC単結
晶の種結晶を取り付けてから、該種結晶が前記Si原料と
対向するように前記坩堝の上端開口部を覆い、不活性ガ
ス雰囲気中で坩堝を摂氏2000〜2400度に加熱保持し、か
つ、前記種結晶及び坩堝蓋体を坩堝より低温に保って、
Si蒸気と黒鉛を反応させることにより、種結晶上にSiC
単結晶を成長させることを特徴とするSiC単結晶の製造
方法、(2) 種結晶上に単結晶成長させる工程を包含す
るSiC単結晶の製造方法であって、坩堝内にSi原料を挿
入し、坩堝蓋体の内面中央部にSiC単結晶の種結晶を取
り付けてから、該種結晶が前記Si原料と対向するように
前記坩堝の上端開口部を覆い、不活性ガス雰囲気中で坩
堝を摂氏2000〜2400度に加熱保持し、かつ、前記種結晶
及び坩堝蓋体を坩堝より低温に保つと共に、炭化水素ガ
スを導入して、Si蒸気と炭化水素ガスを反応させること
により、種結晶上にSiC単結晶を成長させることを特徴
とするSiC単結晶の製造方法、(3) 種結晶上に単結晶成
長させる工程を包含するSiC単結晶の製造方法であっ
て、黒鉛製坩堝内にSi原料を挿入し、黒鉛製坩堝蓋体の
内面中央部にSiC単結晶の種結晶を取り付けてから、該
種結晶が前記Si原料と対向するように前記坩堝の上端開
口部を覆い、不活性ガス雰囲気中で坩堝を摂氏2000〜24
00度に加熱保持し、かつ、前記種結晶及び坩堝蓋体を坩
堝より低温に保つと共に、炭化水素ガスを導入して、Si
蒸気と炭化水素ガス及び黒鉛を反応させることにより、
種結晶上にSiC単結晶を成長させることを特徴とするSiC
単結晶の製造方法、(4) 炭化水素ガスの分圧が1.33Pa
〜13.3kPaである(2)又は(3)に記載のSiC単結晶の製造方
法、(5) 不活性ガスの分圧が133Pa〜13.3kPaである(1)
〜(4)のいずれかに記載のSiC単結晶の製造方法、(6) S
i原料を収納する坩堝と、内面側中央部に種結晶の取り
付け部を有する前記坩堝の上端開口部を覆う坩堝蓋体
と、前記坩堝を加熱する加熱手段を有する加熱炉と、前
記加熱炉内への不活性ガス及び炭化水素ガスの導入系
と、前記加熱炉内の雰囲気を制御する真空系とを少なく
とも有することを特徴とするSiC単結晶の製造装置、(7)
SiC単結晶中の不可避的不純物濃度が1ppma未満である
ことを特徴とするSiC単結晶インゴット、(8) (1)〜(5)
に記載のいずれかの製造方法で得られたSiC単結晶イン
ゴットであって、該インゴットの不可避的不純物濃度が
1ppma未満であることを特徴とするSiC単結晶インゴッ
ト、(9) 前記インゴットの口径が50mm以上である(7)又
は(8)に記載のSiC単結晶インゴット、(10) (7)〜(9)の
いずれかに記載のSiC単結晶インゴットを切断、研磨し
てなるSiC単結晶基板、(11) (10)に記載のSiC単結晶基
板にエピタキシャル成長してなるSiCエピタキシャルウ
ェハ、である。
[Means for Solving the Problems] The method for producing a SiC single crystal according to the present invention is (1) a method for producing a single crystal comprising a step of growing a single crystal on a seed crystal. S
After inserting the raw material and attaching a seed crystal of SiC single crystal to the center of the inner surface of the graphite crucible lid, cover the upper end opening of the crucible so that the seed crystal faces the Si raw material, and inactive. Heating and holding the crucible in a gas atmosphere at 2000 to 2400 degrees Celsius, and keeping the seed crystal and the crucible lid at a lower temperature than the crucible,
By reacting Si vapor with graphite, SiC
A method for producing a SiC single crystal, characterized by growing a single crystal, (2) A method for producing a SiC single crystal including a step of growing a single crystal on a seed crystal, wherein a Si material is inserted into a crucible. After attaching a seed crystal of SiC single crystal to the center of the inner surface of the crucible lid, cover the upper end opening of the crucible so that the seed crystal faces the Si raw material, and set the crucible in an inert gas atmosphere to a temperature of Celsius. While heating and holding at 2000 to 2400 degrees, and keeping the seed crystal and the crucible lid at a lower temperature than the crucible, introducing hydrocarbon gas, and reacting the Si vapor with the hydrocarbon gas, A method for producing a SiC single crystal, characterized by growing a SiC single crystal, (3) a method for producing a SiC single crystal including a step of growing a single crystal on a seed crystal, wherein a Si raw material is placed in a graphite crucible. Insert a seed crystal of SiC single crystal in the center of the inner surface of the graphite crucible lid. Et al., Covering the top opening of the crucible as the seed crystal faces the Si material, Celsius crucible in an inert gas atmosphere 2000-24
While heating and holding at 00 degrees, and keeping the seed crystal and the crucible lid lower than the crucible, introducing hydrocarbon gas, Si
By reacting steam with hydrocarbon gas and graphite,
SiC characterized by growing SiC single crystal on seed crystal
Single crystal production method, (4) Hydrocarbon gas partial pressure 1.33Pa
(2) or (3) is a method for producing a SiC single crystal according to (5), wherein the partial pressure of the inert gas is 133 Pa to 13.3 kPa (1).
To (4) the method for producing a SiC single crystal according to any one of (6) S
a crucible for storing the raw material, a crucible lid covering an upper end opening of the crucible having a seed crystal mounting portion in the center part on the inner surface side, a heating furnace having heating means for heating the crucible, A system for introducing an inert gas and a hydrocarbon gas into the heating furnace, and a vacuum system for controlling an atmosphere in the heating furnace, at least having an SiC single crystal production apparatus,
SiC single crystal ingot, wherein the unavoidable impurity concentration in the SiC single crystal is less than 1 ppma, (8) (1) to (5)
The SiC single crystal ingot obtained by any of the manufacturing method described in the above, wherein the inevitable impurity concentration of the ingot
SiC single crystal ingot characterized by being less than 1 ppma, (9) SiC single crystal ingot according to (7) or (8), wherein the diameter of the ingot is 50 mm or more, (10) (7) ~ (9 (11) An SiC single crystal substrate obtained by cutting and polishing the SiC single crystal ingot according to any of (1) and (11), and an SiC epitaxial wafer formed by epitaxial growth on the SiC single crystal substrate according to (10).

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明の製造方法では、Si原料と
して高純度Siを用い、またC原料としては、高純度炭化
水素ガス、または、高純度炭化水素ガス及び高純度黒鉛
を用いることにより、高純度で高品質な大口径のSiC単
結晶ウェハを得ることができる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the production method of the present invention, high-purity Si is used as a Si raw material, and high-purity hydrocarbon gas or a high-purity hydrocarbon gas and high-purity graphite are used as a C raw material. Thus, a high-purity, high-quality, large-diameter SiC single crystal wafer can be obtained.

【0010】図2を用いて、本発明の効果を説明する。
種結晶となるSiC単結晶と原料となる高純度Si結晶(炭素
元素を除く純度が、99.99999%(7N)以上。通常、塊状あ
るいは粒状)は、坩堝(通常黒鉛(純度99.9995%(5N5)以
上)あるいはタンタル等の高融点金属(純度99.999% (5N)
以上)製)の中に収納される。通常の改良レーリー法で
は、雰囲気ガスとしてアルゴン等の不活性ガス(133Pa〜
13.3kPa)が使用されるが、本発明では、これらの不活性
ガス(純度99.9999%(6N)以上)に加え、炭化水素ガス(純
度99.9999%(6N)以上)が導入される(本発明では、不活性
ガス+炭化水素ガスの全圧が、133Pa〜13.3kPaになるよ
うに、成長中の圧力が制御される)。加熱は緩やかに行
われ、坩堝内に収納されたSi結晶は徐々に融解し、成長
温度(摂氏2000〜2400度)では、10〜数100Pa程度の蒸気
圧を有するようになる。また、この際、原料融液に比
べ、種結晶がやや低温になるように温度勾配が設定され
る。
The effect of the present invention will be described with reference to FIG.
The seed crystal SiC single crystal and the raw material high-purity Si crystal (purity excluding carbon element is 99.99999% (7N) or more.Usually, lump or granular) are crucible (usually graphite (purity 99.9995% (5N5) or more). ) Or high melting point metal such as tantalum (purity 99.999% (5N)
Above). In the ordinary modified Rayleigh method, an inert gas such as argon (133 Pa to
Although 13.3 kPa) is used, in the present invention, in addition to these inert gases (purity 99.9999% (6N) or more), a hydrocarbon gas (purity 99.9999% (6N) or more) is introduced (in the present invention). The pressure during the growth is controlled so that the total pressure of the inert gas and the hydrocarbon gas is 133 Pa to 13.3 kPa). Heating is performed slowly, and the Si crystal contained in the crucible gradually melts, and has a vapor pressure of about 10 to several hundred Pa at the growth temperature (2000 to 2400 degrees Celsius). At this time, the temperature gradient is set so that the temperature of the seed crystal is slightly lower than that of the raw material melt.

【0011】導入される炭化水素ガスとしては、炭素元
素と水素元素をその化学式に含み、ガス状態で真空槽に
導入できるのものであれば、基本的には本発明で使用可
能であるが、99.9999%(6N)以上の高純度ガスを比較的廉
価で得ることができる点で、メタン(CH4)、エタン(C
2H6)、プロパン(C3H8)、ブタン(C4H10)、エチレン(C
2H4)、プロピレン(C3H6)、アセチレン(C2H2)等の飽和炭
化水素、不飽和炭化水素ガスが適している。
The hydrocarbon gas to be introduced can basically be used in the present invention as long as it contains a carbon element and a hydrogen element in its chemical formula and can be introduced into the vacuum chamber in a gaseous state. High purity gas of 99.9999% (6N) or more can be obtained at relatively low cost, and methane (CH 4 ) and ethane (C
2 H 6), propane (C 3 H 8), butane (C 4 H 10), ethylene (C
2 H 4), propylene (C 3 H 6), acetylene (C 2 H 2) such as saturated hydrocarbons, unsaturated hydrocarbon gas are suitable.

【0012】雰囲気中に導入された炭化水素ガスは、種
結晶成長表面でSi蒸気と反応し、種結晶上にSiC単結晶
を成長する。また、炭化水素ガスは、Si融液表面及び気
相中でも、Si蒸気と反応し、Si2CあるいはSiC2等の分子
を形成し、成長に寄与する。さらに、坩堝材料が黒鉛で
あれば、Si蒸気が黒鉛壁と反応し、Si2CあるいはSiC2
のガスを発生し、SiC単結晶の成長に寄与する。ここ
で、これらの全ての反応に寄与するSi源(Si結晶)と炭素
源(炭化水素ガス、黒鉛)が高純度であれば、これらと同
程度あるいはそれ以上の純度を有する、極めて不純物の
少ないSiC単結晶を得ることができる(原料よりも高純度
の(不純物量の少ない)結晶が得られるのは、不純物の取
り込み率(成長結晶中の不純物量と原料中の不純物量の
比率で、各不純物元素毎に定義される)が、通常1.0より
小さいためである)。また、これら成長素過程に不純物
がほとんど存在しないことは、欠陥発生抑制の観点から
も望ましいことである。SiC単結晶成長中のポリタイプ
混在や結晶欠陥発生は、不純物がその起因となる場合が
多く、不純物の少ない結晶成長は、高品質結晶の製造に
おいても重要である。本発明で使用する原料(Si結晶、
炭化水素ガス、黒鉛)は、全て工業的に安定、廉価で製
造することができ、その意味でも、本発明は、高純度で
高品質なSiC単結晶の工業的生産に適した方法である。
The hydrocarbon gas introduced into the atmosphere reacts with the Si vapor on the seed crystal growth surface to grow a SiC single crystal on the seed crystal. The hydrocarbon gas also reacts with the Si vapor on the surface of the Si melt and in the gas phase to form molecules such as Si 2 C or SiC 2 and contributes to the growth. Furthermore, if the crucible material is graphite, Si vapor reacts with the graphite wall to generate a gas such as Si 2 C or SiC 2 , which contributes to the growth of the SiC single crystal. Here, if the Si source (Si crystal) and the carbon source (hydrocarbon gas, graphite) contributing to all of these reactions have high purity, they have the same or higher purity as these, and extremely few impurities It is possible to obtain a SiC single crystal (a crystal with a higher purity (lower impurity content) than the raw material is obtained because the impurity incorporation rate (the ratio of the impurity amount in the grown crystal to the impurity amount in the raw material, Is usually smaller than 1.0). Further, it is desirable that almost no impurities are present in these growth element processes from the viewpoint of suppressing generation of defects. Impurities often cause polytype mixing and crystal defect generation during SiC single crystal growth, and crystal growth with few impurities is also important in the production of high quality crystals. Raw materials used in the present invention (Si crystal,
(Hydrocarbon gas, graphite) can all be produced industrially at a low cost, and in this sense, the present invention is a method suitable for industrial production of high-purity and high-quality SiC single crystals.

【0013】ここで、不活性ガス雰囲気中に導入される
炭化水素ガスの分圧は、1.33Pa〜13.3kPaの範囲が望ま
しい。炭化水素ガスの分圧が1.33Pa未満であると、充分
な量の炭素が成長素過程に供給されないために、充分な
SiC単結晶の成長速度を得られない。また、13.3kPa超で
あると、Si融液から種結晶へのSi蒸気の拡散が阻害さ
れ、やはり充分な成長速度が得られない。
Here, the partial pressure of the hydrocarbon gas introduced into the inert gas atmosphere is desirably in the range of 1.33 Pa to 13.3 kPa. When the partial pressure of the hydrocarbon gas is less than 1.33 Pa, a sufficient amount of carbon is not supplied to the growth element process.
The growth rate of SiC single crystal cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 13.3 kPa, diffusion of Si vapor from the Si melt into the seed crystal is hindered, and a sufficient growth rate cannot be obtained.

【0014】本発明で1ppma未満に制御しようとしてい
る不純物は、不可避的に成長結晶に導入される不純物で
あって、結晶の伝導度タイプ、抵抗率を制御する目的
で、意図的に導入される不純物(例えば、窒素等のドナ
ー不純物、ホウ素、アルミニウム等のアクセプター不純
物等)は、本発明に記載された不純物には該当しない。
ここで、ppmaはatomic parts per millionの略で、原子
数密度で百万分の一を表す。SiCの原子密度は4.8x1022c
m-3なので(SiとCがそれぞれ1cm3当たり2.4x1022個存在
する)、1 ppmaは4.8x1016cm-3に相当する。
The impurity to be controlled to less than 1 ppma in the present invention is an impurity unavoidably introduced into a grown crystal, and is intentionally introduced for the purpose of controlling the conductivity type and resistivity of the crystal. Impurities (for example, donor impurities such as nitrogen, and acceptor impurities such as boron and aluminum) do not correspond to the impurities described in the present invention.
Here, ppma is an abbreviation for atomic parts per million and represents one millionth in atomic number density. The atomic density of SiC is 4.8x10 22 c
Since it is m -3 (there is 2.4 × 10 22 Si and C each per cm 3 ), 1 ppma is equivalent to 4.8 × 10 16 cm -3 .

【0015】本発明の製造方法で作製されたSiC単結晶
インゴットは、50mm以上の大口径を有し、且つ不可避的
不純物濃度が1ppma未満で、さらに、不可避的不純物の
混入に起因した結晶欠陥が少ないという特徴を有する。
インゴットの口径については50mm以上であれば特に制限
はないが、50〜200mmの範囲が好ましい。
The SiC single crystal ingot produced by the production method of the present invention has a large diameter of 50 mm or more, has an unavoidable impurity concentration of less than 1 ppma, and further has a crystal defect caused by unavoidable impurity contamination. It has the feature of being small.
The diameter of the ingot is not particularly limited as long as it is 50 mm or more, but is preferably in the range of 50 to 200 mm.

【0016】このようにして製造したSiC単結晶インゴ
ットを切断、研磨してなるSiC単結晶ウェハは、50mm以
上の口径を有しているので、このウェハを用いて各種デ
バイスを製造する際、工業的に確立されている従来の半
導体(Si、GaAs等)ウェハ用の製造ラインを使用すること
ができ、量産に適している。また、このウェハ中の不可
避的不純物濃度が1ppma未満であるために、故意に添加
する不純物量を調整することで、ウェハの抵抗率を高範
囲(10-3〜1010Ωcm)に制御することが可能である。さら
に、このSiC単結晶ウェハ上にCVD法等によりエピタキシ
ャル薄膜を成長して作製されるSiC単結晶エピタキシャ
ルウェハは、その基板となるSiC単結晶ウェハ中に不可
避的不純物に起因した結晶欠陥が極めて少ないために、
良好な特性(エピタキシャル薄膜の表面モフォロジー、
電気特性等)を有するようになる。
Since the SiC single crystal wafer obtained by cutting and polishing the SiC single crystal ingot manufactured as described above has a diameter of 50 mm or more, when manufacturing various devices using this wafer, the Conventionally established production lines for semiconductor (Si, GaAs, etc.) wafers can be used and are suitable for mass production. In addition, since the unavoidable impurity concentration in this wafer is less than 1 ppma, the resistivity of the wafer is controlled in a high range (10 -3 to 10 10 Ωcm) by intentionally adjusting the amount of impurities added. Is possible. Furthermore, the SiC single crystal epitaxial wafer produced by growing an epitaxial thin film on this SiC single crystal wafer by a CVD method or the like has very few crystal defects due to unavoidable impurities in the SiC single crystal wafer serving as the substrate. for,
Good properties (surface morphology of epitaxial thin film,
Electrical characteristics).

【0017】[0017]

【実施例】以下に、本発明の実施例を図2を用いて述べ
る。まず、この単結晶成長装置について簡単に説明す
る。結晶成長は、Si結晶塊2を融解、蒸発させ、種結晶
として用いたSiC単結晶1上で、炭化水素ガスと反応させ
ることによりに行われる。種結晶のSiC単結晶1は、黒鉛
製坩堝3の蓋4の内面に取り付けられる。原料のSi結晶粒
2は、黒鉛製坩堝3の内部に充填されている。このような
黒鉛製坩堝3は、二重石英管5の内部に、黒鉛の支持棒6
により設置される。黒鉛製坩堝3の周囲には、熱シール
ドのための黒鉛製フェルト7が設置されている。二重石
英管5は、真空排気装置により高真空排気(10-3Pa以下)
することができ、かつ、内部雰囲気をArガスと炭化水素
ガスの混合ガスにより圧力制御することができる。ま
た、二重石英管5の外周には、ワークコイル8が設置され
ており、高周波電流を流すことにより黒鉛製坩堝3を加
熱し、原料及び種結晶を所望の温度に加熱することがで
きる。坩堝温度の計測は、坩堝上部及び下部を覆うフェ
ルトの中央部に直径2〜4mmの光路を設け、坩堝上部及び
下部からの光を取りだし、二色温度計を用いて行う。坩
堝下部の温度を原料温度、坩堝上部の温度を種温度とす
る。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. First, the single crystal growth apparatus will be briefly described. The crystal growth is performed by melting and evaporating the Si crystal mass 2 and reacting it with a hydrocarbon gas on the SiC single crystal 1 used as a seed crystal. The seed crystal SiC single crystal 1 is attached to the inner surface of the lid 4 of the graphite crucible 3. Raw material Si grains
2 is filled in the graphite crucible 3. Such a graphite crucible 3 contains a graphite support rod 6 inside a double quartz tube 5.
Installed by Around the graphite crucible 3, a graphite felt 7 for heat shielding is provided. The double quartz tube 5 is evacuated to a high vacuum (10 -3 Pa or less) by a vacuum exhaust device
And the internal atmosphere can be pressure-controlled by a mixed gas of Ar gas and hydrocarbon gas. A work coil 8 is provided around the outer periphery of the double quartz tube 5, and the graphite crucible 3 can be heated by flowing a high-frequency current to heat the raw material and the seed crystal to desired temperatures. The temperature of the crucible is measured by providing an optical path having a diameter of 2 to 4 mm at the center of the felt covering the upper and lower portions of the crucible, extracting light from the upper and lower portions of the crucible, and using a two-color thermometer. The temperature at the bottom of the crucible is the raw material temperature, and the temperature at the top of the crucible is the seed temperature.

【0018】次に、この結晶成長装置を用いたSiC単結
晶の製造について、実施例を説明する。まず、種結晶と
して、口径50mmの(0001)面を有した六方晶系のSiC単結
晶ウェハを用意した。次に、種結晶1を黒鉛製坩堝3の蓋
4の内面に取り付けた。黒鉛製坩堝3(黒鉛純度99.9995%
(5N5))の内部には、Si結晶塊2を充填した。Si結晶塊2の
純度は、炭素元素不純物を除いて99.99999%(7N)であっ
た。次いで、原料を充填した黒鉛製坩堝3を、蓋4で閉
じ、黒鉛製フェルト7で被覆した後、黒鉛製支持棒6の上
に乗せ、二重石英管5の内部に設置した。そして、石英
管の内部を真空排気した後、ワークコイルに電流を流
し、原料温度を摂氏2000度まで上げた。その後、雰囲気
ガスとしてArガスと炭化水素ガス(C3H8)をそれぞれ純化
器11、14を通して流入させ、石英管内圧力を約80kPaに
保ちながら、原料温度を目標温度である摂氏2400度まで
上昇させた。混合ガスの混合比率は、C3H8/Ar=1/140
で、Ar、C 3H8ガス共に純度99.9999%(6N)のものを用い
た。成長圧力である1.3kPa(炭化水素ガス分圧9Pa)に
は、約30分かけて減圧し、その後、約20時間成長を続け
た。この際の坩堝内の温度勾配は摂氏15度/cmで、成長
速度は約0.3mm/時であった。得られた結晶の口径は51mm
で、高さは6mm程度であった。
Next, a single bond of SiC using this crystal growth apparatus
Examples of the production of crystals will be described. First, the seed crystal
Hexagonal SiC single crystal with a (0001) plane of 50 mm in diameter
A crystal wafer was prepared. Next, the seed crystal 1 is placed on the lid of the graphite crucible 3.
4 attached to the inner surface. Graphite crucible 3 (graphite purity 99.9995%
The inside of (5N5)) was filled with Si crystal lump 2. Si crystal mass 2
Purity is 99.99999% (7N) excluding carbon element impurities.
Was. Next, the graphite crucible 3 filled with the raw material is closed with the lid 4.
After covering with graphite felt 7, the graphite support rod 6
And placed inside the double quartz tube 5. And quartz
After evacuating the inside of the tube, apply current to the work coil.
Then, the raw material temperature was increased to 2000 degrees Celsius. Then the atmosphere
Ar gas and hydrocarbon gas (CThreeH8)
Through the vessels 11 and 14 to reduce the pressure inside the quartz tube to about 80 kPa.
Keep the raw material temperature up to the target temperature of 2400 degrees Celsius while maintaining
Raised. The mixing ratio of the mixed gas is CThreeH8/ Ar = 1/140
And Ar, C ThreeH8Use gas with purity of 99.9999% (6N)
Was. At the growth pressure of 1.3 kPa (hydrocarbon gas partial pressure 9 Pa)
Decompress for about 30 minutes and then grow for about 20 hours
Was. At this time, the temperature gradient in the crucible was 15 degrees Celsius / cm,
The speed was about 0.3 mm / hour. The diameter of the obtained crystal is 51mm
And the height was about 6 mm.

【0019】こうして得られた炭化珪素単結晶をX線回
折及びラマン散乱により分析したところ、六方晶系のSi
C単結晶が成長したことを確認できた。また、結晶の純
度を評価する目的で、成長した単結晶インゴットの一部
を切り出し、二次イオン質量分析、グロー放電質量分
析、放射化分析により調べたところ、窒素、ホウ素、ア
ルミニウム、鉄、チタン等の不可避的不純物濃度が、1p
pma未満であることがわかった。
The silicon carbide single crystal thus obtained was analyzed by X-ray diffraction and Raman scattering.
It was confirmed that the C single crystal grew. For the purpose of evaluating the purity of the crystal, a part of the grown single crystal ingot was cut out and examined by secondary ion mass spectrometry, glow discharge mass spectrometry, and activation analysis, and found that nitrogen, boron, aluminum, iron, titanium Unavoidable impurity concentration is 1p
It was found to be less than pma.

【0020】次に、このようにして製造したSiC単結晶
インゴットを切断、研磨して、厚さ300μm、口径51mmの
SiC単結晶ウェハを作製した。ウェハの面方位は、(000
1)面から<11-20>方向に3.5度オフとした。このウェハの
抵抗率を測定したところ105Ωcm以上であった。また、
ウェハは非常に透明で、光学顕微鏡で観察する限りにお
いては、不可避的不純物の混入に起因した結晶欠陥がほ
とんど観察されなかった。
Next, the SiC single crystal ingot produced in this manner is cut and polished to a thickness of 300 μm and a diameter of 51 mm.
A SiC single crystal wafer was fabricated. The wafer orientation is (000
1) 3.5 degrees off from the surface in the <11-20> direction. When the resistivity of this wafer was measured, it was 10 5 Ωcm or more. Also,
The wafer was very transparent, and as far as observed with an optical microscope, almost no crystal defects caused by the incorporation of unavoidable impurities were observed.

【0021】さらに、この51mm口径のSiC単結晶ウェハ
を基板として用いて、SiCのエピタキシャル成長を行っ
た。SiCエピタキシャル薄膜の成長条件は、成長温度摂
氏1500度、シラン(SiH4)、プロパン(C3H8)、水素(H2)の
流量が、それぞれ5.0×10-9m3/sec、3.3×10-9m3/sec、
5.0×10-5m3/secであった。成長圧力は大気圧とした。
成長時間は2時間で、膜厚としては約5μm成長した。
Further, SiC was epitaxially grown using the 51 mm-diameter SiC single crystal wafer as a substrate. The growth conditions for the SiC epitaxial thin film were a growth temperature of 1500 degrees Celsius, a flow rate of silane (SiH 4 ), propane (C 3 H 8 ), and hydrogen (H 2 ) of 5.0 × 10 −9 m 3 / sec and 3.3 ×, respectively. 10 -9 m 3 / sec,
5.0 × 10 −5 m 3 / sec. The growth pressure was atmospheric pressure.
The growth time was 2 hours, and the film was grown to a thickness of about 5 μm.

【0022】エピタキシャル薄膜成長後、ノマルスキー
光学顕微鏡により、得られたエピタキシャル薄膜の表面
モフォロジーを観察したところ、ウェハ全面に渡って非
常に平坦で、ピット等の表面欠陥の非常に少ない良好な
表面モフォロジーを有するSiCエピタキシャル薄膜が成
長されているのが分かった。
After the epitaxial thin film was grown, the surface morphology of the obtained epitaxial thin film was observed with a Nomarski optical microscope. It was found that a SiC epitaxial thin film having the same was grown.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、気相成長法により、高純度で結晶欠陥が少ない良質
の炭化珪素単結晶を、再現性及び均質性良く成長させる
ことができる。このような炭化珪素単結晶ウェハを用い
れば、光学的特性の優れた青色発光素子、電気的特性の
優れた高耐圧・耐環境性電子デバイスを製作することが
できる。
As described above, according to the present invention, a high-quality silicon carbide single crystal having high purity and few crystal defects can be grown with good reproducibility and uniformity by the vapor phase growth method. By using such a silicon carbide single crystal wafer, a blue light emitting element having excellent optical characteristics and a high withstand voltage / environmentally resistant electronic device having excellent electrical characteristics can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 改良レーリー法の原理を説明する図。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the improved Rayleigh method.

【図2】 本発明の製造方法に用いられる単結晶成長装
置の一例を示す構成図。
FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a single crystal growth apparatus used in the manufacturing method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…種結晶(SiC単結晶) 2…高純度Si結晶塊(成長時融解) 3…坩堝(黒鉛あるいはタンタル等の高融点金属) 4…黒鉛製坩堝蓋 5…二重石英管 6…支持棒 7…黒鉛製フェルト 8…ワークコイル 9…Arガス配管 10…Arガス用マスフローコントローラ 11…Arガス純化器 12…炭化水素ガス配管 13…炭化水素ガス用マスフローコントローラ 14…炭化水素ガス純化器 15…真空排気装置 1 ... Seed crystal (SiC single crystal) 2 ... High-purity Si crystal lump (melted during growth) 3 ... Crucible (high melting point metal such as graphite or tantalum) 4 ... Graphic crucible lid 5 ... Double quartz tube 6 ... Support rod 7 ... Graphite felt 8 ... Work coil 9 ... Ar gas pipe 10 ... Mass flow controller for Ar gas 11 ... Ar gas purifier 12 ... Hydrocarbon gas pipe 13 ... Mass flow controller for hydrocarbon gas 14 ... Hydrocarbon gas purifier 15 ... Vacuum exhaust device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤本 辰雄 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 藍郷 祟 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 矢代 弘克 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 Fターム(参考) 4G077 AA02 BE08 DA18 EA02 EA04 SA01 SA07  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (72) Inventor Tatsuo Fujimoto 20-1 Shintomi, Futtsu City, Chiba Prefecture Nippon Steel Corporation Technology Development Division (72) Inventor Tatsu Aigo 20-1 Shintomi, Futtsu City, Chiba Prefecture New Japan (72) Inventor Hirokatsu Yashiro 20-1 Shintomi, Futtsu-shi, Chiba F-term (Reference) 4G077 AA02 BE08 DA18 EA02 EA04 SA01 SA07

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 種結晶上に単結晶成長させる工程を包含
する炭化珪素単結晶の製造方法であって、黒鉛製坩堝内
に珪素原料を挿入し、黒鉛製坩堝蓋体の内面中央部に炭
化珪素単結晶の種結晶を取り付けてから、該種結晶が前
記珪素原料と対向するように前記坩堝の上端開口部を覆
い、不活性ガス雰囲気中で坩堝を摂氏2000〜2400度に加
熱保持し、かつ、前記種結晶及び坩堝蓋体を坩堝より低
温に保って、珪素蒸気と黒鉛を反応させることにより、
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。
1. A method for producing a silicon carbide single crystal, comprising the step of growing a single crystal on a seed crystal, comprising inserting a silicon raw material into a graphite crucible, and placing a carbon material in the center of the inner surface of the graphite crucible lid. After attaching a silicon single crystal seed crystal, cover the upper end opening of the crucible so that the seed crystal faces the silicon raw material, and heat and hold the crucible at 2000 to 2400 degrees Celsius in an inert gas atmosphere, And by keeping the seed crystal and the crucible lid at a lower temperature than the crucible, and reacting silicon vapor with graphite,
A method for producing a silicon carbide single crystal, comprising growing a silicon carbide single crystal on a seed crystal.
【請求項2】 種結晶上に単結晶成長させる工程を包含
する炭化珪素単結晶の製造方法であって、坩堝内に珪素
原料を挿入し、坩堝蓋体の内面中央部に炭化珪素単結晶
の種結晶を取り付けてから、該種結晶が前記珪素原料と
対向するように前記坩堝の上端開口部を覆い、不活性ガ
ス雰囲気中で坩堝を摂氏2000〜2400度に加熱保持し、か
つ、前記種結晶及び坩堝蓋体を坩堝より低温に保つと共
に、炭化水素ガスを導入して、珪素蒸気と炭化水素ガス
を反応させることにより、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。
2. A method for producing a silicon carbide single crystal, comprising a step of growing a single crystal on a seed crystal, wherein a silicon raw material is inserted into a crucible, and the silicon carbide single crystal is After attaching the seed crystal, cover the upper end opening of the crucible so that the seed crystal faces the silicon raw material, heat and hold the crucible at 2,000 to 2,400 degrees Celsius in an inert gas atmosphere, and While maintaining the crystal and the crucible lid at a lower temperature than the crucible, introducing a hydrocarbon gas, and reacting silicon vapor with the hydrocarbon gas, a silicon carbide single crystal is grown on the seed crystal. A method for producing a silicon single crystal.
【請求項3】 種結晶上に単結晶成長させる工程を包含
する炭化珪素単結晶の製造方法であって、黒鉛製坩堝内
に珪素原料を挿入し、黒鉛製坩堝蓋体の内面中央部に炭
化珪素単結晶の種結晶を取り付けてから、該種結晶が前
記珪素原料と対向するように前記坩堝の上端開口部を覆
い、不活性ガス雰囲気中で坩堝を摂氏2000〜2400度に加
熱保持し、かつ、前記種結晶及び坩堝蓋体を坩堝より低
温に保つと共に、炭化水素ガスを導入して、珪素蒸気と
炭化水素ガス及び黒鉛を反応させることにより、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。
3. A method for producing a silicon carbide single crystal, comprising a step of growing a single crystal on a seed crystal, wherein a silicon raw material is inserted into a graphite crucible and carbonized at the center of the inner surface of the graphite crucible lid. After attaching a silicon single crystal seed crystal, cover the upper end opening of the crucible so that the seed crystal faces the silicon raw material, and heat and hold the crucible at 2000 to 2400 degrees Celsius in an inert gas atmosphere, In addition, while keeping the seed crystal and the crucible lid at a lower temperature than the crucible, introducing a hydrocarbon gas, and reacting silicon vapor with the hydrocarbon gas and graphite, a silicon carbide single crystal is grown on the seed crystal. A method for producing a silicon carbide single crystal, comprising:
【請求項4】 炭化水素ガスの分圧が1.33Pa〜13.3kPa
である請求項2又は3に記載の炭化珪素単結晶の製造方
法。
4. The partial pressure of a hydrocarbon gas is 1.33 Pa to 13.3 kPa.
4. The method for producing a silicon carbide single crystal according to claim 2, wherein
【請求項5】 不活性ガスの分圧が133Pa〜13.3kPaであ
る請求項1〜4のいずれかに記載の炭化珪素単結晶の製造
方法。
5. The method for producing a silicon carbide single crystal according to claim 1, wherein the partial pressure of the inert gas is 133 Pa to 13.3 kPa.
【請求項6】 珪素原料を収納する坩堝と、内面側中央
部に種結晶の取り付け部を有する前記坩堝の上端開口部
を覆う坩堝蓋体と、前記坩堝を加熱する加熱手段を有す
る加熱炉と、前記加熱炉内への不活性ガス及び炭化水素
ガスの導入系と、前記加熱炉内の雰囲気を制御する真空
系とを少なくとも有することを特徴とする炭化珪素単結
晶の製造装置。
6. A crucible for accommodating a silicon material, a crucible lid covering an upper end opening of the crucible having a seed crystal mounting portion at an inner central portion, and a heating furnace having heating means for heating the crucible. An apparatus for introducing an inert gas and a hydrocarbon gas into the heating furnace; and a vacuum system for controlling an atmosphere in the heating furnace.
【請求項7】 炭化珪素単結晶中の不可避的不純物濃度
が1ppma未満であることを特徴とする炭化珪素単結晶イ
ンゴット。
7. A silicon carbide single crystal ingot, wherein the unavoidable impurity concentration in the silicon carbide single crystal is less than 1 ppma.
【請求項8】 請求項1〜5に記載のいずれかの製造方法
で得られた炭化珪素単結晶インゴットであって、該イン
ゴットの不可避的不純物濃度が1ppma未満であることを
特徴とする炭化珪素単結晶インゴット。
8. A silicon carbide single crystal ingot obtained by any one of the manufacturing methods according to claim 1, wherein the ingot has an unavoidable impurity concentration of less than 1 ppma. Single crystal ingot.
【請求項9】 前記インゴットの口径が50mm以上である
請求項7又は8に記載の炭化珪素単結晶インゴット。
9. The silicon carbide single crystal ingot according to claim 7, wherein the diameter of the ingot is 50 mm or more.
【請求項10】 請求項7〜9のいずれかに記載の炭化珪
素単結晶インゴットを切断、研磨してなる炭化珪素単結
晶基板。
10. A silicon carbide single crystal substrate obtained by cutting and polishing the silicon carbide single crystal ingot according to claim 7.
【請求項11】 請求項10に記載の炭化珪素単結晶基板
にエピタキシャル成長してなる炭化珪素エピタキシャル
ウェハ。
11. A silicon carbide epitaxial wafer epitaxially grown on the silicon carbide single crystal substrate according to claim 10.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006503781A (en) * 2002-05-15 2006-02-02 セントレ・ナショナル・デ・ラ・レシェルシェ・サイエンティフィーク Formation of single crystal silicon carbide
WO2008056761A1 (en) * 2006-11-09 2008-05-15 Bridgestone Corporation Process for producing single crystal of silicon carbide
WO2008056758A1 (en) * 2006-11-09 2008-05-15 Bridgestone Corporation Process for producing silicon carbide single crystal
WO2008056760A1 (en) * 2006-11-09 2008-05-15 Bridgestone Corporation Process for producing silicon carbide single crystal
JP2009036379A (en) * 2008-09-26 2009-02-19 Jtekt Corp Rolling bearing
JP2016530197A (en) * 2013-07-26 2016-09-29 トゥー‐シックス・インコーポレイテッド Method for synthesizing ultra-high purity silicon carbide
KR20170041223A (en) * 2014-07-29 2017-04-14 다우 코닝 코포레이션 Method of manufacturing large diameter silicon carbide crystal by sublimation and related semiconductor sic wafer
JP2020203813A (en) * 2019-06-18 2020-12-24 アスザック株式会社 Ceramic, ceramic-coating method, and ceramic-coating device
CN112877771A (en) * 2021-01-04 2021-06-01 山西烁科晶体有限公司 Crucible and method for single crystal growth
CN115386957A (en) * 2022-07-08 2022-11-25 安徽微芯长江半导体材料有限公司 High-quality silicon carbide crystal growth crucible
CN116443867A (en) * 2023-04-21 2023-07-18 厦门凯纳石墨烯技术股份有限公司 Heating and purifying equipment and method for graphene powder

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09268099A (en) * 1996-03-29 1997-10-14 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Production of single crystal of silicon carbide

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09268099A (en) * 1996-03-29 1997-10-14 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Production of single crystal of silicon carbide

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006503781A (en) * 2002-05-15 2006-02-02 セントレ・ナショナル・デ・ラ・レシェルシェ・サイエンティフィーク Formation of single crystal silicon carbide
WO2008056761A1 (en) * 2006-11-09 2008-05-15 Bridgestone Corporation Process for producing single crystal of silicon carbide
WO2008056758A1 (en) * 2006-11-09 2008-05-15 Bridgestone Corporation Process for producing silicon carbide single crystal
WO2008056760A1 (en) * 2006-11-09 2008-05-15 Bridgestone Corporation Process for producing silicon carbide single crystal
JP2009036379A (en) * 2008-09-26 2009-02-19 Jtekt Corp Rolling bearing
JP2016530197A (en) * 2013-07-26 2016-09-29 トゥー‐シックス・インコーポレイテッド Method for synthesizing ultra-high purity silicon carbide
KR20170041223A (en) * 2014-07-29 2017-04-14 다우 코닝 코포레이션 Method of manufacturing large diameter silicon carbide crystal by sublimation and related semiconductor sic wafer
JP2017523950A (en) * 2014-07-29 2017-08-24 ダウ コーニング コーポレーションDow Corning Corporation Manufacturing method of large-diameter silicon carbide crystal by sublimation and related semiconductor SIC wafer
KR102373323B1 (en) * 2014-07-29 2022-03-11 에스케이 실트론 씨에스에스 엘엘씨 Method of manufacturing large diameter silicon carbide crystal by sublimation and related semiconductor sic wafer
JP2020203813A (en) * 2019-06-18 2020-12-24 アスザック株式会社 Ceramic, ceramic-coating method, and ceramic-coating device
JP7315148B2 (en) 2019-06-18 2023-07-26 アスザック株式会社 CERAMICS, CERAMIC COATING METHOD, AND CERAMIC COATING APPARATUS
CN112877771A (en) * 2021-01-04 2021-06-01 山西烁科晶体有限公司 Crucible and method for single crystal growth
CN115386957A (en) * 2022-07-08 2022-11-25 安徽微芯长江半导体材料有限公司 High-quality silicon carbide crystal growth crucible
CN116443867A (en) * 2023-04-21 2023-07-18 厦门凯纳石墨烯技术股份有限公司 Heating and purifying equipment and method for graphene powder

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