JP2010030828A - Production method of silicon carbide single crystal and apparatus - Google Patents

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Takuya Kadohara
拓也 門原
Yoshinori Kobayashi
由則 小林
Kenichiro Okuno
憲一郎 奥野
Takayuki Maruyama
隆之 丸山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus for producing silicon carbide single crystals which can provide the silicon carbide single crystals being reduced in micro pipe defects compared with conventional ones. <P>SOLUTION: The production method of silicon carbide single crystals comprises receiving a raw material 40 for sublimation in a first end part in a reaction vessel 10, arranging seed crystals 50 of the silicon carbide single crystals in a second end part nearly facing to the raw material 40 for sublimation in the reaction vessel 10, and recrystallizing the sublimed raw material 40 for sublimation on the seed crystal 50, to grow the silicon carbide monocrystal. The seed crystals 50 are arranged in the second end part so as to be adhered to a graphite thin plate 51. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は炭化ケイ素単結晶の製造方法および製造装置に関し、詳しくは、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炭化ケイ素単結晶インゴットを得るための炭化ケイ素単結晶の製造方法および製造装置に関する。   The present invention relates to a method and apparatus for producing a silicon carbide single crystal, and more particularly, a method for producing a silicon carbide single crystal for obtaining a high-quality and large-sized silicon carbide single crystal ingot that becomes a substrate wafer for blue light-emitting diodes and electronic devices. And a manufacturing apparatus.

炭化ケイ素単結晶は、ケイ素に比してバンドギャップが大きく、絶縁破壊特性や耐熱性、耐放射線性等に優れることから、小型で高出力の半導体等の電子デバイス材料として、また、光学的特性に優れることから、光学デバイス材料としても、注目されてきている。   Silicon carbide single crystal has a larger band gap than silicon and is superior in dielectric breakdown characteristics, heat resistance, radiation resistance, etc. Therefore, it has attracted attention as an optical device material.

しかし、かかる炭化ケイ素単結晶を製造する際には、得られる炭化ケイ素単結晶中に、成長方向に貫通する直径数μm程度のピンホール欠陥(マイクロパイプ欠陥)が50〜200個/cm程度含まれてしまうという問題があり、これを解消するために、これまでに種々検討が行われてきている。 However, when producing such a silicon carbide single crystal, the obtained silicon carbide single crystal has about 50 to 200 / cm 2 of pinhole defects (micropipe defects) having a diameter of about several μm that penetrate in the growth direction. In order to solve this problem, various studies have been conducted so far.

マイクロパイプ欠陥の低減を目的とした炭化ケイ素単結晶の製造方法としては、例えば、図2に示すような炭化ケイ素単結晶の製造装置を用いる方法がある(例えば、特許文献1参照)。図示する製造装置は、昇華用原料40を収容可能な反応容器本体12、および、この反応容器本体12に対し着脱可能であって、反応容器本体12に装着された際に昇華用原料40に対向する面の略中央に炭化ケイ素単結晶の種結晶50を配置することが可能な蓋体11を備える反応容器10と、反応容器10を石英管30の内部に固定させる支持棒31と、石英管30の外周であって反応容器10が位置する部分に螺旋状に巻回された状態で配置された誘導加熱コイル20〜22とを備えている。この場合、種結晶50は、黒鉛等からなる肉厚の反応容器(坩堝)そのものに接着して結晶成長させることになる。   As a method for producing a silicon carbide single crystal for the purpose of reducing micropipe defects, for example, there is a method using a silicon carbide single crystal production apparatus as shown in FIG. 2 (see, for example, Patent Document 1). The illustrated manufacturing apparatus includes a reaction vessel main body 12 that can contain a sublimation raw material 40, and is detachable from the reaction vessel main body 12, and faces the sublimation raw material 40 when the reaction vessel main body 12 is mounted. A reaction vessel 10 provided with a lid 11 capable of disposing a seed crystal 50 of a silicon carbide single crystal substantially at the center of the surface to be supported, a support rod 31 for fixing the reaction vessel 10 inside the quartz tube 30, and a quartz tube 30 and an induction heating coil 20 to 22 arranged in a spirally wound state around a portion where the reaction vessel 10 is located. In this case, the seed crystal 50 is bonded to a thick reaction vessel (crucible) made of graphite or the like to grow the crystal.

図示する製造装置においては、誘導加熱コイル20〜22に電流を通電して反応容器本体12を加熱すると、その熱で昇華用原料40が加熱され、昇華用原料40は、所定の温度にまで加熱されることで昇華する。一方で、種結晶50が配置された蓋部11側は昇華用原料40側よりも温度が低いため、昇華した昇華用原料40が再結晶化し得る環境にある。そのため、装置内で昇華した昇華用原料40は、蓋部11側で種結晶50上に炭化ケイ素として再結晶化し、これにより炭化ケイ素単結晶が成長することになる。   In the manufacturing apparatus shown in the figure, when current is passed through the induction heating coils 20 to 22 to heat the reaction vessel body 12, the sublimation raw material 40 is heated by the heat, and the sublimation raw material 40 is heated to a predetermined temperature. Sublimated by being done. On the other hand, since the temperature of the lid 11 side where the seed crystal 50 is arranged is lower than that of the sublimation raw material 40 side, the sublimated raw material 40 is in an environment where it can be recrystallized. Therefore, the sublimation raw material 40 sublimated in the apparatus is recrystallized as silicon carbide on the seed crystal 50 on the lid portion 11 side, thereby growing a silicon carbide single crystal.

また、マイクロパイプ欠陥の改良に係る技術として、例えば、特許文献2には、昇華用原料よりも熱伝導性が高い均熱部材を、反応容器の径方向の中心部を少なくとも含んで昇華用原料の表面近傍に配置し、対向する種結晶表面の均熱化を促進させる炭化ケイ素単結晶の製造方法が開示されている。
国際特許公開WO 02/053813 特開2006−69851(特許請求の範囲等)
Moreover, as a technique related to the improvement of the micropipe defect, for example, Patent Document 2 includes a soaking member having higher thermal conductivity than the sublimation raw material, and includes at least a central portion in the radial direction of the reaction vessel. There is disclosed a method for producing a silicon carbide single crystal that is arranged near the surface of the substrate and promotes soaking of the surface of the opposing seed crystal.
International Patent Publication WO 02/053813 JP 2006-69851 A (Claims etc.)

上記のように、炭化ケイ素単結晶におけるマイクロパイプ欠陥を低減するために、従来、種々検討がなされてきているが、未だ十分なものではなく、より欠陥の少ない高品質の炭化ケイ素単結晶を得るための技術を確立することが求められていた。   As described above, various studies have been made in the past in order to reduce micropipe defects in a silicon carbide single crystal, but this is not sufficient, and a high-quality silicon carbide single crystal with fewer defects is obtained. There was a need to establish technology for this.

そこで本発明の目的は、製造工程ないし装置構成の改良により、従来に比しマイクロパイプ欠陥をより低減した炭化ケイ素単結晶を得るための技術を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a technique for obtaining a silicon carbide single crystal in which micropipe defects are further reduced as compared with the prior art by improving a manufacturing process or an apparatus configuration.

本発明者は鋭意検討した結果、下記構成とすることにより上記課題を解決することができることを見出して、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies, the present inventor has found that the above problem can be solved by adopting the following configuration, and has completed the present invention.

すなわち、本発明の炭化ケイ素単結晶の製造方法は、反応容器内の第一端部に昇華用原料を収容し、該反応容器内の昇華用原料に略対向する第二端部に炭化ケイ素単結晶の種結晶を配置し、昇華させた前記昇華用原料を前記種結晶上に再結晶させて炭化ケイ素単結晶を成長させる炭化ケイ素単結晶の製造方法において、
前記種結晶を、黒鉛薄板に接着した状態で前記第二端部に配置することを特徴とするものである。
That is, in the method for producing a silicon carbide single crystal of the present invention, a sublimation raw material is accommodated in a first end portion in a reaction vessel, and a silicon carbide single crystal is disposed in a second end portion substantially opposed to the sublimation raw material in the reaction vessel. In the method for producing a silicon carbide single crystal in which a seed crystal of crystal is arranged and the sublimation raw material that has been sublimated is recrystallized on the seed crystal to grow a silicon carbide single crystal.
The seed crystal is arranged at the second end in a state of being bonded to a graphite thin plate.

本発明の製造方法において前記黒鉛薄板としては、前記種結晶の直径の1.2〜1.4倍の直径を有するものを用いることが好ましく、また、前記種結晶の厚さの1.5〜2.0倍であってかつ0.5mm以上の厚さを有するものを用いることも好ましい。   In the production method of the present invention, it is preferable to use a graphite thin plate having a diameter of 1.2 to 1.4 times the diameter of the seed crystal, and 1.5 to 1.5 times the thickness of the seed crystal. It is also preferable to use one having a thickness of 2.0 times and a thickness of 0.5 mm or more.

また、本発明の炭化ケイ素単結晶の製造装置は、昇華させた昇華用原料を種結晶上に再結晶させて炭化ケイ素単結晶を成長させる炭化ケイ素単結晶の製造装置であって、前記昇華用原料を収容可能な反応容器本体と、該反応容器本体に対し着脱自在に設けられ、前記種結晶を配置可能な蓋体と、からなる反応容器を少なくとも備える炭化ケイ素単結晶の製造装置において、
前記種結晶を担持して前記蓋体に対し固定するための黒鉛薄板を設けてなることを特徴とするものである。
The silicon carbide single crystal production apparatus of the present invention is a silicon carbide single crystal production apparatus for growing a silicon carbide single crystal by recrystallizing a sublimated raw material for sublimation on a seed crystal, In an apparatus for producing a silicon carbide single crystal comprising at least a reaction vessel comprising a reaction vessel main body capable of containing a raw material, and a lid body detachably provided to the reaction vessel main body and capable of arranging the seed crystal,
A graphite thin plate for carrying the seed crystal and fixing it to the lid is provided.

本発明によれば、上記構成としたことにより、従来に比しマイクロパイプ欠陥をより低減した炭化ケイ素単結晶を得ることができる炭化ケイ素単結晶の製造方法および製造装置を実現することが可能となった。   According to the present invention, by adopting the above-described configuration, it is possible to realize a silicon carbide single crystal manufacturing method and manufacturing apparatus capable of obtaining a silicon carbide single crystal in which micropipe defects are further reduced as compared with the prior art. became.

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
本発明の炭化ケイ素単結晶の製造方法においては、図1に示すような構成の炭化ケイ素単結晶の製造装置1を用いることができる。図示する製造装置1は、昇華用原料40を収容可能な反応容器本体12と、これに対し着脱自在に設けられ、種結晶50を配置可能な蓋体11とからなる反応容器10を備えており、反応容器10内の第一端部となる反応容器本体12内に昇華用原料40を収容し、この昇華用原料40に略対向する第二端部となる蓋体11に炭化ケイ素単結晶の種結晶50を配置して、昇華させた昇華用原料40を種結晶上に再結晶させて炭化ケイ素単結晶を成長させるものである。なお、以下において、反応容器10内の昇華用原料40が収容される第一端部を「昇華用原料収容部」、反応容器10内の種結晶が配置される第二端部を「種結晶配置部」ともそれぞれ称する。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings.
In the method for producing a silicon carbide single crystal of the present invention, a silicon carbide single crystal production apparatus 1 having a configuration as shown in FIG. 1 can be used. The manufacturing apparatus 1 shown in the figure includes a reaction vessel 10 including a reaction vessel main body 12 that can store a sublimation raw material 40 and a lid 11 that is detachably provided on the reaction vessel main body 40 and on which a seed crystal 50 can be placed. The sublimation raw material 40 is accommodated in the reaction container main body 12 serving as the first end in the reaction container 10, and the silicon carbide single crystal is formed on the lid 11 serving as the second end substantially opposite to the sublimation raw material 40. A seed crystal 50 is disposed, and the sublimated raw material 40 is recrystallized on the seed crystal to grow a silicon carbide single crystal. In the following, the first end portion in which the sublimation raw material 40 in the reaction vessel 10 is accommodated is referred to as “sublimation raw material accommodation portion”, and the second end portion in which the seed crystal in the reaction vessel 10 is disposed is referred to as “seed crystal”. Also referred to as “arrangement part”.

本発明においては、かかる製造装置を用いて炭化ケイ素単結晶を製造するに際し、種結晶50を、黒鉛薄板51に接着した状態で第二端部に配置する点が重要である。種結晶50を、直接容器本体10に接着して配置するのではなく、黒鉛薄板51を介して容器本体10内に配置するものとしたことで、肉厚の坩堝材から受ける熱応力に比し黒鉛薄板から受ける熱応力は小さいため、種結晶が熱応力により歪んでマイクロパイプ欠陥等を発生するのを低減することができ、高品質な結晶を得ることができる。また、種結晶の裏面が黒鉛薄板51に接着しているために、種結晶裏面の昇華によって発生するマクロ欠陥発生の問題も回避することができる。なお、黒鉛薄板51としては、熱膨張係数が種結晶と略同一のものを用いることが好ましい。   In the present invention, when manufacturing a silicon carbide single crystal using such a manufacturing apparatus, it is important to dispose the seed crystal 50 at the second end in a state of being bonded to the graphite thin plate 51. The seed crystal 50 is not directly attached to the container body 10 but arranged in the container body 10 through the graphite thin plate 51, so that the seed crystal 50 is compared with the thermal stress received from the thick crucible material. Since the thermal stress received from the graphite thin plate is small, it is possible to reduce the generation of micropipe defects due to distortion of the seed crystal due to the thermal stress, and a high quality crystal can be obtained. In addition, since the back surface of the seed crystal is bonded to the graphite thin plate 51, the problem of macro defects generated by sublimation of the back surface of the seed crystal can be avoided. In addition, it is preferable to use the graphite thin plate 51 having a thermal expansion coefficient substantially the same as that of the seed crystal.

本発明において用いる黒鉛薄板51としては、種結晶50を担持して蓋体11に対し固定することができるものであれば特に制限されないが、具体的には例えば、種結晶50の直径の1.2〜1.4倍の直径を有し、種結晶50の厚さの1.5〜2.0倍であってかつ0.5mm以上の厚さを有するものを好適に用いることができる。種結晶50と黒鉛薄板51との間の接着は、例えば、フェノール樹脂に炭素粉を混合したものなどを用いて行うことができるが、特に制限されない。   The graphite thin plate 51 used in the present invention is not particularly limited as long as it can support the seed crystal 50 and can be fixed to the lid body 11. A material having a diameter of 2 to 1.4 times, 1.5 to 2.0 times the thickness of the seed crystal 50 and having a thickness of 0.5 mm or more can be suitably used. The adhesion between the seed crystal 50 and the graphite thin plate 51 can be performed using, for example, a phenol resin mixed with carbon powder, but is not particularly limited.

本発明においては、種結晶50を黒鉛薄板51に接着して配置する以外の点については特に制限されるものではなく、常法に従い適宜実施することができるが、好適には例えば、以下のとおりである。   In the present invention, the point other than the arrangement of the seed crystal 50 bonded to the graphite thin plate 51 is not particularly limited, and can be appropriately carried out according to a conventional method. It is.

(炭化ケイ素単結晶の製造装置)
反応容器10に用いる坩堝としては、特に制限はなく、公知のものを用いることができる。図示する反応容器10の内部は筒形状となるが、この場合の筒形状の軸としては、直線状であっても曲線状であってもよく、また、筒形状の軸方向に垂直な断面形状としては、円形であっても多角形であってもよい。反応容器10の好適形状としては、軸が直線状であって、軸方向に垂直な断面形状が円形である円筒状のものが挙げられる。
(Silicon carbide single crystal manufacturing equipment)
There is no restriction | limiting in particular as a crucible used for the reaction container 10, A well-known thing can be used. The inside of the illustrated reaction vessel 10 has a cylindrical shape. In this case, the cylindrical axis may be linear or curved, and a cross-sectional shape perpendicular to the axial direction of the cylindrical shape. May be circular or polygonal. A preferable shape of the reaction vessel 10 is a cylindrical shape having a straight axis and a circular cross section perpendicular to the axial direction.

反応容器10の第一端部(昇華用原料収容部)をなす反応容器本体12の形状については、昇華用原料を収容することができる機能を有する限り特に制限はなく、公知のものを用いることができ、平面形状であってもよいし、均熱化を促すための構造(例えば、凸部等)を適宜設けてもよい。   The shape of the reaction vessel main body 12 forming the first end of the reaction vessel 10 (sublimation raw material storage unit) is not particularly limited as long as it has a function capable of storing the sublimation raw material, and a known one is used. It may be a planar shape, or a structure (for example, a convex portion) for promoting soaking may be provided as appropriate.

また、反応容器10の第二端部(種結晶配置部)をなす蓋体11は、第一端部に対し着脱可能に設計されており、これにより、第二端部(種結晶配置部)に装着された蓋体11を脱離するだけで、成長した炭化ケイ素単結晶を容易に反応容器10から分離することができるものである。ここで、反応容器本体12と蓋体11とは、嵌合、螺合等のいずれにより着脱自在に設計されていてもよいが、螺合によるものが好ましい。   In addition, the lid body 11 forming the second end (seed crystal placement portion) of the reaction vessel 10 is designed to be detachable from the first end portion, whereby the second end (seed crystal placement portion) is designed. The grown silicon carbide single crystal can be easily separated from the reaction vessel 10 simply by removing the lid 11 attached to the container. Here, the reaction vessel main body 12 and the lid body 11 may be designed to be detachable by fitting, screwing or the like, but those by screwing are preferred.

なお、第二端部(種結晶配置部)をなす蓋体11は、2以上の部材で形成することもでき、特には、第二端部の中心部とその外周部とを別の部材で形成することが、温度差もしくは温度勾配を形成できる点で好ましい。より好適には、蓋体11を、炭化ケイ素単結晶の成長が行われる領域に隣接する内側領域と、その外周に位置する外周領域とで別の部材により形成して、内側領域を構成する部材については、少なくとも一部が反応容器の外部に露出するような構成とする。   The lid 11 that forms the second end portion (seed crystal placement portion) can also be formed of two or more members. In particular, the central portion of the second end portion and the outer peripheral portion thereof can be formed of different members. The formation is preferable in that a temperature difference or a temperature gradient can be formed. More preferably, the lid 11 is formed of separate members for the inner region adjacent to the region where the silicon carbide single crystal is grown and the outer region located on the outer periphery thereof, thereby constituting the inner region. With respect to the above, at least a part is exposed to the outside of the reaction vessel.

この場合、第二端部をその外側から加熱すると、外側領域については容易に加熱されるものの、内側領域については、外側領域との接触抵抗により加熱され難くなる。そのため、外側領域と内側領域との間で温度差が生じ、内側領域の方が外側領域よりも若干温度が低く維持されることとなり、内側領域において炭化ケイ素が再結晶し易くなる。また、内側領域を形成する部材の一部が反応容器10の外部に露出しているので、内側領域は反応容器10の外部に熱を放熱し易いことから、この点からも、内側領域において炭化ケイ素の再結晶を生じ易くすることができる。   In this case, when the second end portion is heated from the outside, the outer region is easily heated, but the inner region is hardly heated due to contact resistance with the outer region. Therefore, a temperature difference is generated between the outer region and the inner region, and the temperature in the inner region is kept slightly lower than that in the outer region, and silicon carbide is easily recrystallized in the inner region. In addition, since a part of the member forming the inner region is exposed to the outside of the reaction vessel 10, the inner region easily radiates heat to the outside of the reaction vessel 10. Silicon recrystallization can easily occur.

ここで、内側領域を形成する部材の上記他端の反応容器10外部への露出形態としては、特に制限はなく、内側領域を底面とし反応容器10の外側に向けて連続的または不連続的にその径が変化する形状、すなわち、大きくなるかまたは小さくなる形状などが挙げられる。このような形状としては、具体的には、内側領域を底面とする柱形状や錘台形状が挙げられる。柱形状としては、例えば、円柱状、角柱状等が挙げられ、中でも円柱状が好ましく、錘台形状としては、例えば、円錐台状、角錐台状、逆円錐台状、逆角錐台状等が挙げられ、逆円錐台状が好ましい。   Here, the form of exposure of the other end of the member forming the inner region to the outside of the reaction vessel 10 is not particularly limited, and the inner region is a bottom surface and is continuously or discontinuously toward the outside of the reaction vessel 10. Examples include a shape whose diameter changes, that is, a shape that increases or decreases. Specific examples of such a shape include a columnar shape and a frustum shape having an inner region as a bottom surface. Examples of the columnar shape include a columnar shape and a prismatic shape, and a columnar shape is preferable, and the frustum shape includes, for example, a truncated cone shape, a truncated pyramid shape, an inverted truncated cone shape, and an inverted truncated pyramid shape. An inverted frustoconical shape is preferable.

第一端部(昇華用原料収容部)と第二端部(種結晶配置部)との位置関係としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、昇華用原料収容部が下端部であり、種結晶配置部が上端部である形態、すなわち、昇華用原料収容部と種結晶配置部とが重力方向に位置していることが好ましい。この場合、昇華用原料の昇華が円滑に行われ、また、炭化ケイ素単結晶の成長が、下方に向かって、すなわち重力方向に向かって余計な負荷がかからない状態で行われることになり、好ましい。   The positional relationship between the first end portion (sublimation raw material storage portion) and the second end portion (seed crystal placement portion) is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. It is preferable that the part is the lower end part and the seed crystal arrangement part is the upper end part, that is, the sublimation raw material storage part and the seed crystal arrangement part are located in the direction of gravity. In this case, the sublimation of the raw material for sublimation is performed smoothly, and the growth of the silicon carbide single crystal is performed in a state where no additional load is applied downward, that is, in the direction of gravity.

なお、第一端部(昇華用原料収容部)側には、例えば、昇華用原料の昇華を効率よく行う目的で、伝熱性に優れた材料で形成した部材を配置してもよい。このような部材としては、例えば、外周が反応容器10内の周側面部13と密接可能であり、内部が、前記第二端部に近づくにつれてその径が漸次増加するような逆錘形状もしくは逆錘台形状である部材などが好適に挙げられる。さらに、反応容器10の外部に露出する部分には、目的に応じて、ねじ切り、測温用凹部等が設けられていてもよい。かかる測温用凹部は、第一端部側および第二端部側の少なくとも一方の部分に設けることができる。   In addition, on the first end portion (sublimation raw material storage portion) side, for example, a member formed of a material having excellent heat conductivity may be disposed for the purpose of efficiently sublimating the sublimation raw material. As such a member, for example, the outer periphery can be intimately contacted with the peripheral side surface portion 13 in the reaction vessel 10, and the inside has an inverted weight shape or a reverse shape in which the diameter gradually increases as the second end portion is approached. A member having a frustum shape is preferable. Further, the portion exposed to the outside of the reaction vessel 10 may be provided with threading, a temperature measuring recess, or the like according to the purpose. Such a temperature measuring recess can be provided in at least one of the first end portion side and the second end portion side.

反応容器10の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、耐久性、耐熱性、伝熱性等に優れた材料で形成されていることが好ましく、さらに、不純物の発生による多結晶や多型の混入等が少なく、昇華用原料の昇華および再結晶の制御が容易である等の点から、黒鉛製であることが特に好ましい。特には、第二端部を構成する蓋体11の少なくとも内表面を、ガラス状カーボンまたはアモルファスカーボンからなるものとすることが好ましく、これにより、少なくとも蓋体11の内表面における炭化ケイ素の再結晶化を防止することができる。   The material of the reaction vessel 10 is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably formed of a material excellent in durability, heat resistance, heat transfer properties, and the like. It is particularly preferable that it is made of graphite from the viewpoint that there is little mixing of polycrystals and polymorphs due to the occurrence of, and control of sublimation and recrystallization of the sublimation raw material is easy. In particular, it is preferable that at least the inner surface of the lid 11 constituting the second end portion is made of glassy carbon or amorphous carbon, whereby recrystallization of silicon carbide on at least the inner surface of the lid 11 is performed. Can be prevented.

また、反応容器10は、断熱材等で囲まれていることが好ましい。但し、反応容器10における第一端部(昇華用原料収容部)および第二端部(種結晶配置部)の略中央部については、測温用窓を形成するために、断熱材等で覆わないことが好適である。この際、第一端部(昇華用原料収容部)の略中央に測温用窓が設けられている場合には、さらに、断熱材粉等の落下を防ぐための黒鉛製カバー部材等を配置することが好ましい。   Moreover, it is preferable that the reaction vessel 10 is surrounded by a heat insulating material or the like. However, a substantially central portion of the first end portion (sublimation raw material storage portion) and the second end portion (seed crystal placement portion) in the reaction vessel 10 is covered with a heat insulating material or the like in order to form a temperature measurement window. It is preferred not to. In this case, if a temperature measuring window is provided in the approximate center of the first end (sublimation raw material storage), a graphite cover member is provided to prevent the insulation powder from falling. It is preferable to do.

さらに、反応容器10は石英管内に配置することが好ましく、これにより、昇華用原料の昇華および再結晶化のための加熱エネルギーの損失を少なくすることができる。なお、石英管は、高純度品が容易に入手可能であり、高純度品であると金属不純物の混入が少ない点で有利である。   Furthermore, it is preferable to arrange the reaction vessel 10 in a quartz tube, whereby the loss of heating energy for sublimation and recrystallization of the sublimation raw material can be reduced. The quartz tube is easily available as a high-purity product, and a high-purity product is advantageous in that it contains less metal impurities.

第一端部および第二端部のそれぞれを加熱するための加熱手段としては、加熱手段の精密制御、独立制御、干渉防止等の点から、それぞれ別個の加熱手段を用いて行うことが好ましい。この場合、図示するように、第一端部(昇華用原料収容部)に配置されて昇華用原料を昇華可能とするための昇華雰囲気を形成する第一加熱手段(第一誘導加熱コイル)20と、第二端部(種結晶配置部)に配置されて昇華された昇華用原料を再結晶可能とするための再結晶雰囲気を形成する第二加熱手段(第二誘導加熱コイル)21との、2つの加熱手段を設けることが好適である。   The heating means for heating each of the first end and the second end is preferably performed using separate heating means from the viewpoints of precision control, independent control, interference prevention, and the like of the heating means. In this case, as shown in the drawing, first heating means (first induction heating coil) 20 that is arranged at the first end portion (sublimation raw material storage unit) and forms a sublimation atmosphere for enabling sublimation of the sublimation raw material. And a second heating means (second induction heating coil) 21 for forming a recrystallization atmosphere for enabling recrystallization of the sublimation raw material arranged at the second end (seed crystal arrangement portion). It is preferable to provide two heating means.

この場合、第一加熱手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、誘導加熱手段、抵抗加熱手段などが挙げられるが、温度制御が容易な点で誘導加熱手段が好ましく、誘導加熱手段の中でも、誘導加熱可能なコイルであることが好ましい。第一加熱手段が誘導加熱可能なコイルである場合、その巻回された巻数としては特に制限はなく、第二加熱手段との距離、反応容器の材料等により、加熱効率や温度効率が最適となるように決定することができる。また、第二加熱手段についても、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、誘導加熱手段、抵抗加熱手段などが挙げられるが、温度制御が容易な点で誘導加熱手段が好ましく、中でも、誘導加熱可能なコイルが好適である。第二加熱手段が誘導加熱可能なコイルである場合、その巻回される巻数としては、特に制限はなく、第一加熱手段との距離、反応容器の材料等により、加熱効率や温度効率が最適となるように決定することができる。   In this case, the first heating means is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include induction heating means and resistance heating means, but induction heating is preferable because temperature control is easy. Means are preferable, and among the induction heating means, a coil capable of induction heating is preferable. When the first heating means is a coil capable of induction heating, the number of wound turns is not particularly limited, and the heating efficiency and temperature efficiency are optimal depending on the distance from the second heating means, the material of the reaction vessel, etc. Can be determined. Also, the second heating means is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include induction heating means, resistance heating means, etc. Induction heating means in terms of easy temperature control. Among them, a coil capable of induction heating is preferable. When the second heating means is a coil capable of induction heating, the number of windings is not particularly limited, and the heating efficiency and temperature efficiency are optimal depending on the distance from the first heating means and the material of the reaction vessel. Can be determined.

また、本発明においては、炭化ケイ素単結晶の効率的な成長を行う目的で、第一加熱手段と第二加熱手段との間の干渉を防止するための干渉防止手段を用いることが好ましい。干渉防止手段としては、特に制限はなく、第一加熱手段および第二加熱手段の種類等に応じて適宜選択することができるが、例えば、干渉防止コイル、干渉防止板などが挙げられ、図1に示すように、第一加熱手段および第二加熱手段が誘導加熱可能なコイル20,21である場合には、干渉防止コイル22を好適に用いることができる。   In the present invention, it is preferable to use an interference preventing means for preventing interference between the first heating means and the second heating means for the purpose of efficient growth of the silicon carbide single crystal. The interference prevention means is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the types of the first heating means and the second heating means. Examples thereof include an interference prevention coil and an interference prevention plate. As shown in FIG. 2, when the first heating means and the second heating means are the coils 20 and 21 that can be induction-heated, the interference preventing coil 22 can be suitably used.

かかる干渉防止コイルは、誘導電流を通電することにより、第一加熱手段と第二加熱手段との間における干渉を防止する機能を有するものが好ましく、図示するように、第一加熱手段と第二加熱手段との間に配置することで、これら第一加熱手段および第二加熱手段による誘導加熱を同時に行った際に、干渉防止コイルに誘電電流が流れ、干渉防止コイルが両者間における干渉を極小化して防止することができるものである。   Such an interference preventing coil preferably has a function of preventing interference between the first heating means and the second heating means by passing an induced current. By arranging it between the heating unit and the induction heating by the first heating unit and the second heating unit at the same time, a dielectric current flows through the interference prevention coil, and the interference prevention coil minimizes the interference between the two. Can be prevented.

干渉防止コイルは、それ自身に流れる誘導電流により加熱されないように設計することが好ましく、それ自体冷却可能であることがより好ましく、水等の冷却媒体を流通可能であると特に好ましい。これにより、干渉防止コイルに第一加熱手段および第二加熱手段による誘導電流が流れた場合でも、干渉防止コイルが加熱されて破損したり、周辺部品が不具合を起こすなどの問題を防止することができる。また、干渉防止コイルの巻回される巻数としては、特に制限はなく、第一加熱手段および第二加熱手段の種類、これらに通電される電流の量等により決定すればよいが、一重程度であっても十分である。   The interference preventing coil is preferably designed so as not to be heated by an induced current flowing through itself, more preferably cooled by itself, and particularly preferably when a cooling medium such as water can be circulated. As a result, even when an induced current from the first heating unit and the second heating unit flows through the interference prevention coil, it is possible to prevent problems such as the interference prevention coil being heated and damaged, or peripheral components causing malfunctions. it can. Further, the number of turns of the interference preventing coil is not particularly limited, and may be determined by the types of the first heating means and the second heating means, the amount of current passed through them, etc. It is enough.

図示する炭化ケイ素単結晶の製造装置においては、第一誘導加熱コイル20により昇華雰囲気を形成して昇華用原料40を昇華させ、昇華された昇華用原料40が種結晶50近傍でのみ再結晶可能となるように第二誘導加熱コイル21により再結晶雰囲気を形成して、昇華用原料40を種結晶50上に再結晶させる。このため、成長する炭化ケイ素単結晶は、その全成長過程において、その成長面の全面がその成長方向に向かって凸形状を維持し、蓋体11側に陥没した凹部が輪状に形成されることがなく、また、反応容器本体12内の周側面部13に接触した状態で炭化ケイ素多結晶が成長することもない。このため、成長した炭化ケイ素単結晶を室温まで冷却した際に、炭化ケイ素多結晶側から炭化ケイ素単結晶側に熱膨張差に基づく応力が集中して印加されることがなく、得られる炭化ケイ素単結晶に割れ等の破損が生ずることがない。その結果、割れ等の破損がなく、多結晶や多型の混入やマイクロパイプ等の結晶欠陥が存在しない高品質の炭化ケイ素単結晶を、効率よくかつ確実に製造することができるものである。   In the silicon carbide single crystal manufacturing apparatus shown in the figure, a sublimation atmosphere is formed by the first induction heating coil 20 to sublimate the sublimation raw material 40, and the sublimated raw material 40 can be recrystallized only in the vicinity of the seed crystal 50. Then, a recrystallization atmosphere is formed by the second induction heating coil 21 so that the sublimation raw material 40 is recrystallized on the seed crystal 50. For this reason, in the growing silicon carbide single crystal, the entire growth surface maintains a convex shape toward the growth direction, and the concave portion depressed on the lid 11 side is formed in a ring shape in the entire growth process. In addition, the silicon carbide polycrystal does not grow in contact with the peripheral side surface portion 13 in the reaction vessel main body 12. Therefore, when the grown silicon carbide single crystal is cooled to room temperature, stress based on the thermal expansion difference is not concentrated and applied from the silicon carbide polycrystal side to the silicon carbide single crystal side. No damage such as cracks occurs in the single crystal. As a result, it is possible to efficiently and reliably produce a high-quality silicon carbide single crystal that is free from breakage such as cracks and does not contain polycrystals, polymorphs, or crystal defects such as micropipes.

(昇華用原料)
昇華用原料40としては、炭化ケイ素である限り、結晶の多型、使用量、純度、その製造方法等については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。昇華用原料40の結晶の多型としては、例えば、4H,6H,15R,3Cなどが挙げられ、これらの中でも6Hなどが好適に挙げられる。これらは、1種を単独で使用することが好ましいが、2種以上を併用してもよい。
(Raw material for sublimation)
As the sublimation raw material 40, as long as it is silicon carbide, the polymorph of crystal, the amount used, the purity, the production method thereof and the like are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples of the crystal polymorph of the sublimation raw material 40 include 4H, 6H, 15R, and 3C. Among these, 6H and the like are preferable. These are preferably used alone, but may be used in combination of two or more.

昇華用原料40の純度としては、製造する炭化ケイ素単結晶中への多結晶や多型の混入を可能な限り防止する観点からは、高純度であることが好ましく、好適には、不純物元素の各含有量を0.5ppm以下とする。ここで、不純物元素の含有量は、化学的な分析による不純物含有量であり、参考値としての意味を有するに過ぎず、実用的には、不純物元素が炭化ケイ素単結晶中に均一に分布しているか局所的に偏在しているかによっても、評価が異なってくる。なお、ここで、「不純物元素」とは、1989年IUPAC無機化学命名法改訂版の周期律表における1族から17族元素に属しかつ原子番号3以上(但し、炭素原子、酸素原子およびケイ素原子を除く)である元素をいう。また、成長する炭化ケイ素単結晶にn型あるいはp型の導電性を付与する目的で、故意にそれぞれ窒素、アルミニウムなどのドーパント元素を添加した場合は、それらも除くこととする。   The purity of the sublimation raw material 40 is preferably high purity from the viewpoint of preventing as much as possible the mixing of polycrystals and polymorphs in the silicon carbide single crystal to be produced. Each content is 0.5 ppm or less. Here, the content of the impurity element is an impurity content by chemical analysis and has only a meaning as a reference value. In practice, the impurity element is uniformly distributed in the silicon carbide single crystal. The evaluation differs depending on whether it is localized or unevenly distributed. Here, the “impurity element” means a group 1 to group 17 element in the periodic table of the 1989 IUPAC inorganic chemical nomenclature revised edition and has an atomic number of 3 or more (however, a carbon atom, an oxygen atom and a silicon atom) Element). In addition, when a dopant element such as nitrogen or aluminum is intentionally added for the purpose of imparting n-type or p-type conductivity to the growing silicon carbide single crystal, these are also excluded.

昇華用原料40の使用量は、製造する炭化ケイ素単結晶の大きさや反応容器の大きさ等に応じて適宜選択することができる。   The amount of the sublimation raw material 40 used can be appropriately selected according to the size of the silicon carbide single crystal to be produced, the size of the reaction vessel, and the like.

昇華用原料40としての炭化ケイ素粉末は、例えば、ケイ素源としてのケイ素化合物の少なくとも1種と、炭素源としての加熱により炭素を生ずる有機化合物の少なくとも1種と、重合触媒または架橋触媒とを、溶媒中で溶解し乾燥して得られた粉末を非酸化性雰囲気下で焼成することにより得られる。   The silicon carbide powder as the sublimation raw material 40 includes, for example, at least one silicon compound as a silicon source, at least one organic compound that generates carbon by heating as a carbon source, and a polymerization catalyst or a crosslinking catalyst. The powder obtained by dissolving and drying in a solvent is obtained by firing in a non-oxidizing atmosphere.

ケイ素化合物としては、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよく、液状のものと固体のものとを併用することができるが、少なくとも1種は液状のものから選択する。   As a silicon compound, 1 type may be used independently, 2 or more types may be used together, a liquid thing and a solid thing can be used together, but at least 1 sort is a liquid thing Select from.

液状のケイ素化合物としては、アルコキシシランおよびアルコシシシラン重合体が好適に用いられる。このうちアルコキシシランとしては、例えば、メトキシシラン、エトキシシラン、プロポキシシラン、ブトキシシラン等が挙げられ、これらの中でもハンドリングの点でエトキシシランが好ましい。また、アルコキシシランとしては、モノアルコキシシラン、ジアルコキシシラン、トリアルコキシシラン、テトラアルコキシシランのいずれであってもよいが、テトラアルコキシシランが好適である。アルコキシシラン重合体としては、重合度が2〜15程度の低分子量重合体(オリゴマー)およびケイ酸ポリマーが挙げられ、具体的には例えば、テトラエトキシシランオリゴマーが挙げられる。   As the liquid silicon compound, alkoxysilane and alkoxysilane polymers are preferably used. Among these, examples of the alkoxysilane include methoxysilane, ethoxysilane, propoxysilane, butoxysilane and the like, and among these, ethoxysilane is preferable in terms of handling. The alkoxysilane may be any of monoalkoxysilane, dialkoxysilane, trialkoxysilane, and tetraalkoxysilane, with tetraalkoxysilane being preferred. Examples of the alkoxysilane polymer include a low molecular weight polymer (oligomer) having a polymerization degree of about 2 to 15 and a silicic acid polymer, and specifically, for example, a tetraethoxysilane oligomer.

また、固体のケイ素化合物としては、SiO、シリカゾル(コロイド状超微細シリカ含有液、内部にOH基やアルコキシル基を含む)、二酸化ケイ素(シリカゲル、微細シリカ、石英粉末)等の酸化ケイ素が挙げられる。   Examples of solid silicon compounds include silicon oxides such as SiO, silica sol (liquid containing colloidal ultrafine silica, containing OH groups and alkoxyl groups inside), and silicon dioxide (silica gel, fine silica, quartz powder). .

上記ケイ素化合物の中でも、均質性やハンドリング性が良好な点で、テトラエトキシシランのオリゴマー、テトラエトキシシランのオリゴマーと微粉末シリカとの混合物等が好ましい。また、ケイ素化合物は高純度であることが好ましく、初期における各不純物の含有量が20ppm以下、特には5ppm以下であることがより好ましい。   Among the above silicon compounds, tetraethoxysilane oligomers, a mixture of tetraethoxysilane oligomers and fine powder silica, and the like are preferable in terms of good homogeneity and handling properties. Moreover, it is preferable that a silicon compound is highly purified, and it is more preferable that content of each impurity in an initial stage is 20 ppm or less, and especially 5 ppm or less.

また、加熱により炭素を生じる有機化合物としては、1種を単独で用いてもよいし、2以上を併用してもよく、この場合、例えば、液状のものを単独で用いてもよいし、液状のものと固体のものとを併用してもよい。   Moreover, as an organic compound which produces | generates carbon by heating, 1 type may be used independently and 2 or more may be used together, In this case, a liquid thing may be used independently, for example, a liquid A solid material and a solid material may be used in combination.

加熱により炭素を生ずる有機化合物としては、残炭率が高く、かつ、触媒若しくは加熱により重合または架橋する有機化合物が好ましく、例えば、フェノール樹脂、フラン樹脂、ポリイミド、ポリウレタン、ポリビニルアルコール等の樹脂のモノマーやプレポリマーが好適であり、その他、セルロース、蔗糖、ピッチ、タール等の液状物が挙げられる。これらの中でも高純度のものが好ましく、フェノール樹脂がより好ましく、レゾール型フェノール樹脂が特に好ましい。加熱により炭素を生ずる有機化合物の純度としては、目的に応じて適宜選択することができるが、高純度の炭化ケイ素粉末が必要な場合には、各金属を5ppm以上含有していない有機化合物を用いることが好ましい。   As the organic compound that produces carbon by heating, a residual carbon ratio is high, and an organic compound that is polymerized or cross-linked by a catalyst or heating is preferable, for example, a resin monomer such as phenol resin, furan resin, polyimide, polyurethane, and polyvinyl alcohol. And prepolymers, and other liquid materials such as cellulose, sucrose, pitch, and tar. Among these, high-purity ones are preferable, phenol resins are more preferable, and resol type phenol resins are particularly preferable. The purity of the organic compound that generates carbon by heating can be appropriately selected according to the purpose. However, when high-purity silicon carbide powder is required, an organic compound that does not contain 5 ppm or more of each metal is used. It is preferable.

重合触媒および架橋触媒としては、加熱により炭素を生ずる有機化合物に応じて適宜選択できるが、加熱により炭素を生ずる有機化合物がフェノール樹脂やフラン樹脂の場合、トルエンスルホン酸、トルエンカルボン酸、酢酸、しゅう酸、マレイン酸、硫酸等の酸類が好ましく、マレイン酸が特に好ましい。   The polymerization catalyst and the crosslinking catalyst can be appropriately selected according to the organic compound that generates carbon by heating. When the organic compound that generates carbon by heating is a phenol resin or furan resin, toluenesulfonic acid, toluenecarboxylic acid, acetic acid, oxalic acid is used. Acids such as acid, maleic acid and sulfuric acid are preferred, and maleic acid is particularly preferred.

ケイ素化合物に含まれるケイ素と、加熱により炭素を生ずる有機化合物に含まれる炭素との比(以下、「C/Si比」と称する)は、両者の混合物を1000℃にて炭化して得られる炭化物中間体を、元素分析することにより定義される。化学量論的には、C/Si比が3.0の場合に得られた炭化ケイ素粉末中の遊離炭素が0%となるはずであるが、実際には同時に生成するSiOガスの揮散により、低C/Si比において遊離炭素が発生する。この得られた炭化ケイ素粉末中の遊離炭素量が適当な量となるように、あらかじめ配合比を決定しておくのが好ましい。通常、1気圧近傍で1600℃以上での焼成では、C/Si比を2.0〜2.5にすると遊離炭素を抑制することができる。C/Si比が2.5を超えると、遊離炭素が顕著に増加する。但し、雰囲気の圧力を低圧または高圧で焼成する場合上記C/Si比の範囲に限定されるものではない。   The ratio of silicon contained in the silicon compound to carbon contained in the organic compound that produces carbon by heating (hereinafter referred to as “C / Si ratio”) is a carbide obtained by carbonizing a mixture of both at 1000 ° C. Intermediates are defined by elemental analysis. Stoichiometrically, the free carbon in the silicon carbide powder obtained when the C / Si ratio is 3.0 should be 0%, but in practice, due to volatilization of the SiO gas produced simultaneously, Free carbon is generated at low C / Si ratios. It is preferable to determine the blending ratio in advance so that the amount of free carbon in the obtained silicon carbide powder becomes an appropriate amount. Usually, in firing at 1600 ° C. or higher near 1 atm, free carbon can be suppressed by setting the C / Si ratio to 2.0 to 2.5. When the C / Si ratio exceeds 2.5, free carbon increases remarkably. However, the firing is not limited to the range of the C / Si ratio when firing at a low or high atmospheric pressure.

なお、炭化ケイ素粉末は、例えば、ケイ素化合物と加熱により炭素を生ずる有機化合物との混合物を、硬化させることによっても得られる。硬化の方法としては、加熱により架橋させる方法、硬化触媒により硬化させる方法、電子線や放射線による方法などが挙げられる。この場合の硬化触媒としては、加熱により炭素を生ずる有機化合物の種類等に応じて適宜選択することができ、フェノール樹脂やフラン樹脂の場合には、トルエンスルホン酸、トルエンカルボン酸、酢酸、しゅう酸、塩酸、硫酸、マレイン酸等の酸類、ヘキサミン等のアミン酸などが好適に挙げられる。これらの硬化触媒を用いる場合、硬化触媒は溶媒に溶解されまたは分散される。触媒としては、低級アルコール(例えば、エチルアルコール等)、エチルエーテル、アセトンなどが挙げられる。   The silicon carbide powder can also be obtained, for example, by curing a mixture of a silicon compound and an organic compound that generates carbon by heating. Examples of the curing method include a method of crosslinking by heating, a method of curing with a curing catalyst, and a method of electron beam or radiation. The curing catalyst in this case can be appropriately selected according to the type of organic compound that produces carbon by heating. In the case of a phenol resin or furan resin, toluenesulfonic acid, toluenecarboxylic acid, acetic acid, oxalic acid Preferable examples include acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and maleic acid, and amine acids such as hexamine. When these curing catalysts are used, the curing catalyst is dissolved or dispersed in a solvent. Examples of the catalyst include lower alcohols (for example, ethyl alcohol), ethyl ether, acetone and the like.

以上により得られる炭化ケイ素粉末は、窒素、アルゴン等の非酸化性雰囲気中、800〜1000℃にて30〜120分間、焼成される。この焼成により炭化ケイ素粉末が炭化物になり、この炭化物を、アルゴン等の非酸化性雰囲気中1350〜2000℃で焼成することにより、炭化ケイ素粉末が生成される。焼成の温度および時間は、得ようとする炭化ケイ素粉末の粒径等に応じて適宜選択することができるが、炭化ケイ素粉末のより効果的な生成の点からは、焼成温度は1600〜1900℃が好適である。なお、不純物を除去し高純度の炭化ケイ素粉末を得る目的で、焼成の後に、例えば、2000〜2400℃で3〜8時間加熱処理を行うことも好適である。   The silicon carbide powder obtained as described above is fired at 800 to 1000 ° C. for 30 to 120 minutes in a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen and argon. By this firing, the silicon carbide powder becomes a carbide, and this carbide is fired at 1350 to 2000 ° C. in a non-oxidizing atmosphere such as argon to produce a silicon carbide powder. The firing temperature and time can be appropriately selected according to the particle size and the like of the silicon carbide powder to be obtained. From the viewpoint of more effective production of the silicon carbide powder, the firing temperature is 1600 to 1900 ° C. Is preferred. In addition, for the purpose of removing impurities and obtaining high-purity silicon carbide powder, it is also preferable to perform a heat treatment at, for example, 2000 to 2400 ° C. for 3 to 8 hours after firing.

以上により得られた炭化ケイ素粉末は、大きさが不均一であるため、解粉、分級等を行うことにより所望の粒度とすることができる。本発明において、炭化ケイ素粉末の平均粒径としては、10〜700μmが好ましく、100〜400μmがより好ましい。平均粒径が10μm未満であると、炭化ケイ素単結晶を成長させるための炭化ケイ素の昇華温度、すなわち、1800℃〜2700℃で速やかに焼結を起こしてしまうため、昇華表面積が小さくなり、炭化ケイ素単結晶の成長が遅くなることがあり、また、炭化ケイ素粉末を反応容器10内へ収容する際や、成長速度調整のために再結晶雰囲気の圧力を変化させる際に、炭化ケイ素粉末が飛散し易くなる。一方、平均粒径が500μmを超えると、炭化ケイ素粉末自身の比表面積が小さくなるため、やはり炭化ケイ素単結晶の成長が遅くなることがある。   Since the silicon carbide powder obtained as described above is non-uniform in size, the desired particle size can be obtained by pulverization, classification, and the like. In the present invention, the average particle size of the silicon carbide powder is preferably 10 to 700 μm, more preferably 100 to 400 μm. If the average particle size is less than 10 μm, the sublimation surface area of the silicon carbide for growing the silicon carbide single crystal, that is, sintering rapidly occurs at 1800 ° C. to 2700 ° C., so that the sublimation surface area becomes small and carbonization occurs. The growth of the silicon single crystal may be slow, and when the silicon carbide powder is accommodated in the reaction vessel 10 or when the pressure of the recrystallization atmosphere is changed to adjust the growth rate, the silicon carbide powder is scattered. It becomes easy to do. On the other hand, when the average particle diameter exceeds 500 μm, the specific surface area of the silicon carbide powder itself becomes small, so that the growth of the silicon carbide single crystal may also be slow.

炭化ケイ素粉末としては、前述したように、4H,6H,15R,3C、これらの混合物等のいずれであってもよいが、成長させる単結晶と同一の多型が好ましく、高純度のものであることが好ましい。   As described above, the silicon carbide powder may be any of 4H, 6H, 15R, 3C, a mixture thereof, etc., but the same polymorph as the single crystal to be grown is preferable and has high purity. It is preferable.

なお、炭化ケイ素粉末を用いて成長させた炭化ケイ素単結晶にn型又はp型の導電性を付与する目的で、窒素またはアルミニウムなどをそれぞれ導入することができ、窒素またはアルミニウムを炭化ケイ素粉末の製造時に導入する場合には、まず、前述のケイ素源、炭素源、重合または架橋触媒とともに、窒素源またはアルミニウム源からなる有機物質を均一に混合すればよい。このとき、例えば、フェノール樹脂等の炭素源と、ヘキサメチレンテトラミン等の窒素源からなる有機物質と、マレイン酸等の重合または架橋触媒とを、エタノール等の溶媒に溶解する際に、テトラエトキシシランのオリゴマー等のケイ素源と十分に混合することが好ましい。   For the purpose of imparting n-type or p-type conductivity to a silicon carbide single crystal grown using silicon carbide powder, nitrogen or aluminum can be introduced, respectively. In the case of introduction at the time of production, first, an organic substance composed of a nitrogen source or an aluminum source may be uniformly mixed together with the aforementioned silicon source, carbon source, polymerization or crosslinking catalyst. At this time, for example, when an organic substance composed of a carbon source such as a phenol resin and a nitrogen source such as hexamethylenetetramine and a polymerization or crosslinking catalyst such as maleic acid are dissolved in a solvent such as ethanol, tetraethoxysilane is dissolved. It is preferable to sufficiently mix with a silicon source such as an oligomer of

上記窒素源からなる有機物質としては、加熱により窒素を発生する物質が好ましく、例えば、高分子化合物(具体的には、ポリイミド樹脂、ナイロン樹脂等)、有機アミン(具体的には、ヘキサメチレンテトラミン、アンモニア、トリエチルアミン等およびこれらの化合物、塩類)の各種アミン類が挙げられる。これらの中でも、ヘキサメチレンテトラミンが好ましい。また、ヘキサミンを触媒として合成され、その合成工程に由来する窒素を樹脂1gに対して2.0mmol以上含有するフェノール樹脂も、窒素源からなる有機物質として好適に用いることができる。これらの窒素源からなる有機物質は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。なお、アルミニウム源からなる有機物質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。   The organic material comprising the nitrogen source is preferably a material that generates nitrogen by heating, such as a polymer compound (specifically, polyimide resin, nylon resin, etc.), organic amine (specifically, hexamethylenetetramine). , Ammonia, triethylamine and the like, and compounds and salts thereof). Among these, hexamethylenetetramine is preferable. A phenol resin synthesized using hexamine as a catalyst and containing 2.0 mmol or more of nitrogen derived from the synthesis step with respect to 1 g of the resin can also be suitably used as an organic substance composed of a nitrogen source. These organic materials composed of nitrogen sources may be used alone or in combination of two or more. In addition, there is no restriction | limiting in particular as an organic substance which consists of aluminum sources, According to the objective, it can select suitably.

窒素源からなる有機物質の添加量としては、ケイ素源と炭素源とを同時に添加する場合には、ケイ素源1g当たり窒素を1mmol以上含有することが好ましく、ケイ素源1gに対して80〜1000μgが好ましい。   The addition amount of the organic substance composed of the nitrogen source is preferably such that when the silicon source and the carbon source are added at the same time, 1 mmol or more of nitrogen is contained per 1 g of the silicon source, and 80 to 1000 μg per 1 g of the silicon source. preferable.

炭化ケイ素単結晶の製造において使用できるより具体的な昇華用原料としては、例えば、(1)高純度のアルコキシシランおよび/または高純度のアルコキシシランの重合体をケイ素源とし、加熱により炭素を生成する高純度の有機化合物を炭素源として、これらを均一に混合して得た混合物を非酸化性雰囲気下で加熱焼成して得られた炭化ケイ素粉末、(2)高純度のメトキシシラン、高純度のエトキシシラン、高純度のプロポキシシラン、高純度のブトキシシランおよび重合度が2〜15のそれらの重合体からなる群から選択される少なくとも1種をケイ素源とし、加熱により炭素を生成する高純度の有機化合物を炭素源として、これらを均一に混合して得た混合物を非酸化性雰囲気下で加熱焼成して得られた炭化ケイ素粉末、(3)高純度のモノアルコキシシラン、高純度のジアルコキシシラン、高純度のトリアルコキシシラン、高純度のテトラアルコキシシランおよび重合度が2〜15のそれらの重合体からなる群から選択される少なくとも1種をケイ素源とし、加熱により炭素を生成する高純度の有機化合物を炭素源として、これらを均一に混合して得た混合物を非酸化性雰囲気下で加熱焼成して得られた炭化ケイ素粉末、(4)ケイ素源をテトラアルコキシシラン重合体とし、炭素源をフェノール樹脂としてこれらを均一に混合して得た混合物を非酸化性雰囲気下で加熱焼成して得られた炭化ケイ素粉末、である。   More specific sublimation raw materials that can be used in the production of silicon carbide single crystals include, for example, (1) High purity alkoxysilane and / or high purity alkoxysilane polymer is used as a silicon source, and carbon is generated by heating. Silicon carbide powder obtained by heating and firing a mixture obtained by uniformly mixing these compounds with a high-purity organic compound as a carbon source, and (2) high-purity methoxysilane, high-purity High purity that produces carbon by heating at least one selected from the group consisting of ethoxysilane, high purity propoxysilane, high purity butoxysilane and polymers having a polymerization degree of 2 to 15 Silicon carbide powder obtained by heating and firing a mixture obtained by uniformly mixing these organic compounds with a carbon source as a carbon source, (3) high At least one selected from the group consisting of monoalkoxysilanes having a high degree of purity, dialkoxysilanes having a high purity, trialkoxysilanes having a high purity, tetraalkoxysilanes having a high purity, and polymers having a polymerization degree of 2 to 15 A silicon carbide powder obtained by heating and calcining a mixture obtained by uniformly mixing a high-purity organic compound that produces carbon by heating as a carbon source, under a non-oxidizing atmosphere, (4) A silicon carbide powder obtained by heating and firing a mixture obtained by uniformly mixing a silicon source as a tetraalkoxysilane polymer and a carbon source as a phenol resin in a non-oxidizing atmosphere.

(炭化ケイ素単結晶の成長)
炭化ケイ素単結晶の成長は、反応容器の第二端部に配置された炭化ケイ素単結晶の種結晶上で行われる。前述したように、炭化ケイ素単結晶を種結晶上に再結晶化して成長させるためには、昇華用原料を昇華する温度よりも高い温度にし、昇華した昇華用原料が種結晶近傍でのみ再結晶可能となるような再結晶雰囲気を形成することが必要となるが、特には、種結晶が配置される面の径方向において、中心部(内側領域の中心)に近づくほど温度が低くなるような温度分布となる雰囲気を形成することが好ましい。
(Growth of silicon carbide single crystal)
The growth of the silicon carbide single crystal is performed on the seed crystal of the silicon carbide single crystal disposed at the second end of the reaction vessel. As described above, in order to recrystallize and grow a silicon carbide single crystal on a seed crystal, the sublimation raw material is set to a temperature higher than the sublimation temperature, and the sublimated raw material is recrystallized only in the vicinity of the seed crystal. It is necessary to form a recrystallization atmosphere that can be made possible, but in particular, the temperature decreases as it approaches the center (center of the inner region) in the radial direction of the surface on which the seed crystal is arranged. It is preferable to form an atmosphere having a temperature distribution.

再結晶雰囲気の形成は、前述した第二加熱手段により行うことができ、この第二加熱手段により、第一加熱手段により昇華された昇華用原料が炭化ケイ素単結晶の種結晶近傍でのみ再結晶可能となるように再結晶雰囲気を形成して、昇華用原料を炭化ケイ素単結晶の種結晶上に再結晶させる。   The recrystallization atmosphere can be formed by the second heating means described above, and by this second heating means, the sublimation raw material sublimated by the first heating means is recrystallized only in the vicinity of the seed crystal of the silicon carbide single crystal. A recrystallization atmosphere is formed so as to be possible, and the raw material for sublimation is recrystallized on the seed crystal of the silicon carbide single crystal.

ここで、第二加熱手段に通電する誘導加熱電流の量は、第一加熱手段に通電する誘導加熱電流の量との関係で適宜決定することができ、両者の関係としては、第一加熱手段における誘導加熱電流の電流値が、第二加熱手段における誘導加熱電流の電流値よりも大きくなるように設定することが好ましい。この場合、昇華用原料が昇華する雰囲気の温度よりも種結晶上近傍での再結晶雰囲気の温度の方が低く維持され、再結晶化が容易に行われる点で有利である。   Here, the amount of the induction heating current energized to the second heating means can be appropriately determined in relation to the amount of the induction heating current energized to the first heating means. It is preferable that the current value of the induction heating current in is set to be larger than the current value of the induction heating current in the second heating means. In this case, the temperature of the recrystallization atmosphere in the vicinity of the seed crystal is maintained lower than the temperature of the atmosphere in which the sublimation raw material is sublimated, which is advantageous in that recrystallization is easily performed.

また、第二加熱手段における誘導加熱電流の電流値としては、成長する炭化ケイ素単結晶の径が大きくなるにつれて、連続的または段階的に小さくなるように制御することが好ましい。この場合、炭化ケイ素単結晶が成長するにつれて第二加熱手段による加熱量が小さく制御されるので、成長を続ける炭化ケイ素単結晶の近傍でしか再結晶が行われず、炭化ケイ素単結晶の周囲における多結晶の生成を効果的に抑制することができるために有利である。なお、第二加熱手段における誘導加熱電流の電流値としては、炭化ケイ素単結晶の種結晶の径が大きい場合には小さくなるように制御し、径が小さい場合には大きくなるように制御することが好ましい。   Further, the current value of the induction heating current in the second heating means is preferably controlled so as to decrease continuously or stepwise as the diameter of the growing silicon carbide single crystal increases. In this case, as the silicon carbide single crystal grows, the amount of heating by the second heating means is controlled to be small, so that recrystallization is performed only in the vicinity of the silicon carbide single crystal that continues to grow, and there is a large amount around the silicon carbide single crystal. This is advantageous because the formation of crystals can be effectively suppressed. The current value of the induction heating current in the second heating means is controlled to be small when the diameter of the silicon carbide single crystal is large, and to be large when the diameter is small. Is preferred.

本発明において、第二加熱手段は第一加熱手段とは独立にその制御を行うことができるので、炭化ケイ素単結晶の成長速度に応じて第二加熱手段の加熱量を適宜調節することにより、炭化ケイ素単結晶の全成長過程を通して好ましい成長速度を維持することができる。   In the present invention, since the second heating means can be controlled independently of the first heating means, by appropriately adjusting the heating amount of the second heating means according to the growth rate of the silicon carbide single crystal, A favorable growth rate can be maintained throughout the entire growth process of the silicon carbide single crystal.

第二加熱手段により形成される再結晶雰囲気の温度としては、第一加熱手段により形成される前記昇華雰囲気の温度より30〜300℃低いことが好ましく、30〜150℃低ことがより好ましい。また、第二加熱手段により形成される再結晶雰囲気の圧力としては、5〜100Torr(665〜13300Pa)が好ましいが、この圧力条件にする場合には、減圧にしたまま加熱するのではなく、設定温度にまで加熱してから減圧を行い、上記所定の範囲内になるよう圧力条件を調整することが好ましい。なお、再結晶雰囲気は、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気にしておくことが好適である。   The temperature of the recrystallization atmosphere formed by the second heating means is preferably 30 to 300 ° C., more preferably 30 to 150 ° C. lower than the temperature of the sublimation atmosphere formed by the first heating means. Further, the pressure of the recrystallization atmosphere formed by the second heating means is preferably 5 to 100 Torr (665 to 13300 Pa), but when this pressure condition is used, the pressure is not set while heating under reduced pressure. It is preferable to adjust the pressure condition so as to be within the above predetermined range by reducing the pressure after heating to the temperature. Note that the recrystallization atmosphere is preferably an inert gas atmosphere such as argon gas.

本発明においては、反応容器内の、第一加熱手段により制御される、昇華用原料を収容した第一端部(昇華原料収容部)側の温度と、第二加熱手段により制御される、炭化ケイ素単結晶の種結晶を配置した第二端部(種結晶配置部)側の中心部の温度、および、中心部の外側に位置する反応容器の内周側面部との隣接部の温度とを、以下のような関係で制御することが、大径の炭化ケイ素単結晶を得る観点からは好ましい。すなわち、第一端部側の温度をT、第二端部側の中心部の温度をT、第二端部側の内周側面部との隣接部の温度Tとしたとき、T−TおよびT−Tが連続的または段階的に大きくなるように制御することが好ましい。 In the present invention, the temperature on the first end portion (sublimation raw material storage portion) side containing the sublimation raw material, controlled by the first heating means, and the carbonization controlled by the second heating means in the reaction vessel. The temperature of the central part on the second end (seed crystal arrangement part) side where the seed crystal of the silicon single crystal is arranged, and the temperature of the adjacent part to the inner peripheral side part of the reaction vessel located outside the central part From the viewpoint of obtaining a large-diameter silicon carbide single crystal, it is preferable to control the following relationship. That is, when the temperature at the first end side is T 1 , the temperature at the center portion at the second end side is T 2 , and the temperature T 3 at the adjacent portion to the inner peripheral side surface side at the second end side is T It is preferable to control such that 3- T 2 and T 1 -T 2 increase continuously or stepwise.

この場合、T−Tが連続的又は段階的に大きくなるので、炭化ケイ素単結晶が経時的に第一端部側に向かって成長を続けても、炭化ケイ素単結晶の結晶成長先端側は常に再結晶が起こり易い状態に維持される。一方、T−Tが連続的または段階的に大きくなるので、炭化ケイ素単結晶が経時的に第二端部側における外周方向に向かって成長を続けても、炭化ケイ素単結晶の結晶成長外周端側は常に再結晶が起こり易い状態に維持される。その結果、炭化ケイ素多結晶の生成が効果的に抑制され、炭化ケイ素単結晶は、その径を拡大しながらその厚みを増す方向に成長を続け、最終的には、炭化ケイ素多結晶等の混入がなく、大径の炭化ケイ素単結晶が得られる点で有利である。 In this case, since T 1 -T 2 increases continuously or stepwise, even if the silicon carbide single crystal continues to grow toward the first end portion over time, the crystal growth front side of the silicon carbide single crystal Is always maintained in a state where recrystallization is likely to occur. On the other hand, since T 3 -T 2 increases continuously or stepwise, even if the silicon carbide single crystal continues to grow toward the outer peripheral direction on the second end side over time, the crystal growth of the silicon carbide single crystal The outer peripheral end side is always maintained in a state where recrystallization is likely to occur. As a result, the formation of silicon carbide polycrystal is effectively suppressed, and the silicon carbide single crystal continues to grow in the direction of increasing its thickness while expanding its diameter. This is advantageous in that a large-diameter silicon carbide single crystal can be obtained.

成長する炭化ケイ素単結晶の形状としては、その成長面の全面がその成長方向側に凸形状であることが好ましく、第一端部(昇華用原料収容部)と第二端部とが対向している場合には、昇華用原料(第一端部)側に向かって、その成長面の全面が凸形状であることが好ましい。この場合、多結晶や多型の混入が多く熱膨張差による応力が集中し易いと考えられるところの第二端部側に陥没した凹部が存在しなくなるため好ましい。なお、成長する炭化ケイ素単結晶の形状としては、その成長面の全面がその成長方向とは反対側に凹形状となっている部分を含まない限り、全体が凸形状となっていなくてもよく、平坦な箇所が一部に含まれていてもよい。   As the shape of the growing silicon carbide single crystal, the entire growth surface is preferably convex in the growth direction side, and the first end portion (sublimation raw material storage portion) and the second end portion face each other. In this case, the entire growth surface is preferably convex toward the sublimation raw material (first end) side. In this case, it is preferable because there is no recessed portion on the second end side where there are many polycrystals and polymorphs and stress due to the difference in thermal expansion is likely to concentrate. The shape of the growing silicon carbide single crystal does not have to be convex as a whole as long as the entire growth surface does not include a concave portion on the opposite side of the growth direction. A flat portion may be included in part.

また、炭化ケイ素単結晶を含む炭化ケイ素の結晶の形状としては、昇華用原料(第一端部)側に向かって略山形をなすことが好ましく、より好適には、その径が漸次小さくなる略山形である。すなわち、炭化ケイ素単結晶を含む炭化ケイ素の結晶を、その全成長過程を通して、昇華用原料側に近づくほど径が漸次小さくなる略山形を保持したまま成長させることが好ましいといえる。なお、略山形である炭化ケイ素の結晶における裾野部分、すなわち、外周部分においては、炭化ケイ素多結晶や多型が混入することがあるが、この混入は、種結晶の厚み、大きさ、形状等と、第二加熱手段による加熱量との条件の組み合わせにより、その発生を防止することができる。   Further, the shape of the silicon carbide crystal including the silicon carbide single crystal is preferably substantially mountain-shaped toward the sublimation raw material (first end) side, and more preferably, the diameter gradually decreases. Yamagata. That is, it can be said that it is preferable to grow a silicon carbide crystal including a silicon carbide single crystal while maintaining a substantially chevron shape in which the diameter gradually decreases toward the sublimation raw material side throughout the entire growth process. In addition, silicon carbide polycrystals and polymorphs may be mixed in the base portion of the silicon carbide crystal having a substantially chevron shape, that is, in the outer peripheral portion. This mixing may cause the thickness, size, shape, etc. of the seed crystal. Occurrence can be prevented by a combination of the conditions of the heating amount by the second heating means.

なお、本発明においては、リング状の板部材を、反応容器内の周側面部に、第二端部(種結晶配置部)と略平行に固定配置してもよい。これにより、炭化ケイ素単結晶を種結晶上に再結晶し成長させる際、種結晶上には炭化ケイ素単結晶のみを再結晶し成長させることができ、炭化ケイ素多結晶を発生させないか、あるいはリング状の板部材上に選択的に析出させることができる。なお、この場合、得られる炭化ケイ素単結晶の径は、リング状の板部材の分だけ制約を受けることになる。   In the present invention, the ring-shaped plate member may be fixedly arranged on the peripheral side surface portion in the reaction vessel substantially in parallel with the second end portion (seed crystal arrangement portion). As a result, when a silicon carbide single crystal is recrystallized and grown on a seed crystal, only the silicon carbide single crystal can be recrystallized and grown on the seed crystal without generating a silicon carbide polycrystal or a ring. Can be selectively deposited on the plate member. In this case, the diameter of the silicon carbide single crystal obtained is restricted by the amount of the ring-shaped plate member.

本発明においては、以上の製造工程により、高品質な炭化ケイ素単結晶を効率よく、かつ、割れ等の破損がない状態で容易に製造することができる。   In the present invention, a high-quality silicon carbide single crystal can be produced efficiently and easily without breakage such as cracks by the above production steps.

(炭化ケイ素単結晶)
上記により得られる炭化ケイ素単結晶は、非破壊で光学的に画像検出した結晶欠陥(パイプ欠陥)が、好適には100個/cm以下であり、より好適には50個/cm以下であり、特に好適には10個/cm以下である。炭化ケイ素単結晶における不純物元素の総含有量としては、10ppm以下であるのが好ましい。かかる炭化ケイ素単結晶は、多結晶や多型の混入やマイクロパイプ等の結晶欠陥がなく、極めて高品質であるので、絶縁破壊特性、耐熱性、耐放射線性等に優れ、半導体ウェハ等の電子デバイス、発光ダイオード等の光学デバイスなどに特に好適に用いられる。
(Silicon carbide single crystal)
The silicon carbide single crystal obtained as described above has a nondestructive optically detected crystal defect (pipe defect) of preferably 100 pieces / cm 2 or less, more preferably 50 pieces / cm 2 or less. Yes, particularly preferably 10 pieces / cm 2 or less. The total content of impurity elements in the silicon carbide single crystal is preferably 10 ppm or less. Such a silicon carbide single crystal is free from crystal defects such as polycrystals, polymorphs and micropipes, and is extremely high quality. Therefore, the silicon carbide single crystal is excellent in dielectric breakdown characteristics, heat resistance, radiation resistance, etc. It is particularly preferably used for optical devices such as devices and light emitting diodes.

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
<実施例>
図1に示す炭化ケイ素単結晶の製造装置1を用いて、炭化ケイ素単結晶を製造した。まず、反応容器(黒鉛製坩堝)10内の第一端部をなす反応容器本体12に昇華用原料40を収容し、これに対向する第二端部をなす蓋体11の略中央に、炭化ケイ素単結晶の種結晶50を、黒鉛薄板51に接着した状態で物理的に配置した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
<Example>
A silicon carbide single crystal was manufactured using the silicon carbide single crystal manufacturing apparatus 1 shown in FIG. First, a sublimation raw material 40 is accommodated in a reaction vessel main body 12 that forms a first end portion in a reaction vessel (graphite crucible) 10, and carbonized at a substantially center of a lid 11 that forms a second end portion facing this. A silicon single crystal seed crystal 50 was physically arranged in a state of being bonded to the graphite thin plate 51.

昇華用原料40としては、高純度のテトラエトキシシラン重合体をケイ素源とし、レゾール型フェノール樹脂を炭素源として、これらを均一に混合して得た混合物をアルゴン雰囲気下で加熱焼成して得られた炭化ケイ素粉末(6H(一部3Cを含む),平均粒径200μm)を用いた。また、種結晶50としては、6Hのアチソン結晶を用い、その種結晶厚は0.9mm、直径は20mmであった。   The sublimation raw material 40 is obtained by heating and baking a mixture obtained by uniformly mixing a high purity tetraethoxysilane polymer as a silicon source and a resol type phenol resin as a carbon source in an argon atmosphere. Silicon carbide powder (6H (including 3C in part), average particle size 200 μm) was used. The seed crystal 50 was a 6H atchison crystal having a seed crystal thickness of 0.9 mm and a diameter of 20 mm.

蓋体11の温度が昇華用原料40の温度よりも100℃低くなるように(蓋体11の温度:2100℃、昇華用原料40の温度:2200℃)、第一次誘導加熱コイル20および第二次誘導加熱コイル21により加熱を行い、アルゴン(Ar)ガス雰囲気で圧力5Torr(666.5Pa)に維持することによって、昇華用原料40側から種結晶50側への結晶成長を行わせた。その後、十分に冷却した後に、容器本体10内から生成した炭化ケイ素単結晶ウェハを取り出した。   The primary induction heating coil 20 and the first induction heating coil 20 and the second coil 11 are set so that the temperature of the lid 11 is 100 ° C. lower than the temperature of the sublimation raw material 40 (the temperature of the lid 11: 2100 ° C., the temperature of the sublimation raw material 40: 2200 ° C.). The secondary induction heating coil 21 was heated and maintained at a pressure of 5 Torr (666.5 Pa) in an argon (Ar) gas atmosphere, thereby causing crystal growth from the sublimation raw material 40 side to the seed crystal 50 side. Then, after fully cooling, the silicon carbide single crystal wafer produced | generated from the inside of the container main body 10 was taken out.

<従来例>
種結晶50を、黒鉛薄板51を介さず直接反応容器10内に配置した以外は実施例と同様にして、炭化ケイ素単結晶ウェハを得た。
<Conventional example>
A silicon carbide single crystal wafer was obtained in the same manner as in the example except that the seed crystal 50 was arranged directly in the reaction vessel 10 without using the graphite thin plate 51.

実施例および従来例で得られたウェハを鏡面に研磨し、そのマイクロパイプ欠陥について、溶融KOHエッチング評価を行った。その結果を、下記の表1中に示す。   The wafers obtained in the examples and the conventional examples were polished to a mirror surface, and the molten KOH etching evaluation was performed on the micropipe defects. The results are shown in Table 1 below.

Figure 2010030828
Figure 2010030828

上記表1に示すように、結果として、種結晶を反応容器内に、黒鉛薄板に接着して配置した本発明に係る実施例においては、黒鉛薄板を介さずに配置した従来例に比し、単位面積あたりのマイクロパイプ密度として一桁小さい値が得られており、本発明によりマイクロパイプ欠陥を低減できることが確認できた。   As shown in Table 1 above, as a result, in the embodiment according to the present invention in which the seed crystal is disposed in the reaction vessel and adhered to the graphite thin plate, as compared with the conventional example disposed without the graphite thin plate, The micropipe density per unit area was an order of magnitude smaller, confirming that micropipe defects can be reduced by the present invention.

本発明の一実施の形態に係る炭化ケイ素単結晶の製造装置を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the manufacturing apparatus of the silicon carbide single crystal which concerns on one embodiment of this invention. 従来の炭化ケイ素単結晶の製造装置を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the manufacturing apparatus of the conventional silicon carbide single crystal.

符号の説明Explanation of symbols

1 炭化ケイ素単結晶の製造装置
10 黒鉛製坩堝
11 蓋体
10 反応容器
12 反応容器本体
13 周側面部
20 第一誘導加熱コイル(第一加熱手段)
21 第二誘導加熱コイル(第二加熱手段)
22 干渉防止コイル(干渉防止手段)
30 石英管
31 支持棒
40 昇華用原料
50 炭化ケイ素単結晶の種結晶
51 黒鉛薄板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon carbide single crystal manufacturing apparatus 10 Graphite crucible 11 Lid 10 Reaction vessel 12 Reaction vessel body 13 Circumferential side portion 20 First induction heating coil (first heating means)
21 Second induction heating coil (second heating means)
22 Interference prevention coil (interference prevention means)
30 Quartz tube 31 Support rod 40 Sublimation raw material 50 Silicon carbide single crystal seed crystal 51 Graphite thin plate

Claims (4)

反応容器内の第一端部に昇華用原料を収容し、該反応容器内の昇華用原料に略対向する第二端部に炭化ケイ素単結晶の種結晶を配置し、昇華させた前記昇華用原料を前記種結晶上に再結晶させて炭化ケイ素単結晶を成長させる炭化ケイ素単結晶の製造方法において、
前記種結晶を、黒鉛薄板に接着した状態で前記第二端部に配置することを特徴とする炭化ケイ素単結晶の製造方法。
The sublimation raw material is contained in the first end portion in the reaction vessel, and the seed crystal of the silicon carbide single crystal is disposed on the second end portion substantially opposite to the sublimation raw material in the reaction vessel, and is sublimated. In the method for producing a silicon carbide single crystal in which a raw material is recrystallized on the seed crystal to grow a silicon carbide single crystal,
A method for producing a silicon carbide single crystal, comprising disposing the seed crystal on the second end in a state of being bonded to a graphite thin plate.
前記黒鉛薄板として、前記種結晶の直径の1.2〜1.4倍の直径を有するものを用いる請求項1記載の炭化ケイ素単結晶の製造方法。   The method for producing a silicon carbide single crystal according to claim 1, wherein the graphite thin plate having a diameter 1.2 to 1.4 times the diameter of the seed crystal is used. 前記黒鉛薄板として、前記種結晶の厚さの1.5〜2.0倍であってかつ0.5mm以上の厚さを有するものを用いる請求項1または2記載の炭化ケイ素単結晶の製造方法。   3. The method for producing a silicon carbide single crystal according to claim 1, wherein the graphite thin plate is 1.5 to 2.0 times the thickness of the seed crystal and has a thickness of 0.5 mm or more. . 昇華させた昇華用原料を種結晶上に再結晶させて炭化ケイ素単結晶を成長させる炭化ケイ素単結晶の製造装置であって、前記昇華用原料を収容可能な反応容器本体と、該反応容器本体に対し着脱自在に設けられ、前記種結晶を配置可能な蓋体と、からなる反応容器を少なくとも備える炭化ケイ素単結晶の製造装置において、
前記種結晶を担持して前記蓋体に対し固定するための黒鉛薄板を設けてなることを特徴とする炭化ケイ素単結晶の製造装置。
A silicon carbide single crystal manufacturing apparatus for growing a silicon carbide single crystal by recrystallizing a sublimation raw material on a seed crystal, a reaction vessel main body capable of containing the sublimation raw material, and the reaction vessel main body In a silicon carbide single crystal manufacturing apparatus comprising at least a reaction vessel that is detachably provided with respect to the lid on which the seed crystal can be disposed,
An apparatus for producing a silicon carbide single crystal, comprising a thin graphite plate for supporting the seed crystal and fixing the seed crystal to the lid.
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