JP2011184209A - 単結晶製造装置、種結晶固定方法及び炭化珪素単結晶の製造方法 - Google Patents
単結晶製造装置、種結晶固定方法及び炭化珪素単結晶の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】昇華再結晶法による単結晶の製造において、高品質な単結晶を製造できる単結晶製造装置、及び種結晶へのクラックなどの構造欠陥の発生を防止できる種結晶固定方法を提供できる。
【解決手段】本発明に係る単結晶製造装置1は、成長用の単結晶の成長の基となる種結晶10と、単結晶の成長に用いられる昇華用原料20を収容する坩堝100とを備える。坩堝100は、開口部111を有し、昇華用原料20を収容する反応容器110と、開口部111に取り付けられる蓋体120と、種結晶10を保持する保持部130とを備える。種結晶10は、蓋体120側に種結晶10を保護する保護層15を有する。保持部130は、種結晶10の蓋体120側(上面10A)に対する反対側(下面10B)の一部のみと接する接触面143を有する。
【選択図】図1
【解決手段】本発明に係る単結晶製造装置1は、成長用の単結晶の成長の基となる種結晶10と、単結晶の成長に用いられる昇華用原料20を収容する坩堝100とを備える。坩堝100は、開口部111を有し、昇華用原料20を収容する反応容器110と、開口部111に取り付けられる蓋体120と、種結晶10を保持する保持部130とを備える。種結晶10は、蓋体120側に種結晶10を保護する保護層15を有する。保持部130は、種結晶10の蓋体120側(上面10A)に対する反対側(下面10B)の一部のみと接する接触面143を有する。
【選択図】図1
Description
本発明は、成長用の単結晶を種結晶として、前記単結晶の成長に用いられる昇華用原料を収容する坩堝を備えた単結晶製造装置、単結晶製造装置に種結晶を固定する種結晶固定方法、及び、単結晶製造装置を用いた炭化珪素単結晶の製造方法に関する。
従来、炭化珪素によって形成された種結晶と、昇華用原料とが収容された坩堝を用いて炭化珪素単結晶(以下、単結晶と適宜省略する)を昇華再結晶法により製造する方法が知られている。この方法では、種結晶は、坩堝の蓋体(種結晶台座)に樹脂材料などの接着層を介して固定される。蓋体に固定された種結晶の上に、昇華用原料が昇華したガスが再結晶する(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上述した従来の方法には、次のような問題があった。すなわち、坩堝内部が高温になると接着層を構成する樹脂材料が収縮するため、種結晶と接着層との界面にクラックが発生することがあった。また、種結晶と蓋体との間の樹脂材料をムラなく均一にしても、種結晶と接着層との接触面から種結晶が昇華し、構造欠陥が発生することがあった。さらに、接着層を構成する樹脂材料の成分が不純物として単結晶に混入する場合もあった。
このように、特許文献1の方法では、クラックなどの構造欠陥の発生や、不純物の混入により、単結晶の品質低下が生じることがあった。
そこで、本発明は、昇華再結晶法による単結晶の製造において、高品質な単結晶を製造できる単結晶製造装置、種結晶へのクラックなどの構造欠陥の発生を防止できる種結晶固定方法、及びその単結晶製造装置を用いた炭化珪素単結晶の製造方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第1の特徴は、単結晶の成長の基となる種結晶(種結晶10)として、前記単結晶の成長に用いられる昇華用原料(昇華用原料20)を収容する坩堝(坩堝100)を備える単結晶製造装置(単結晶製造装置1)であって、前記坩堝は、開口部(開口部111)を有し、前記昇華用原料を収容する反応容器(反応容器110)と、前記開口部に取り付けられる蓋体(蓋体120)と、前記種結晶を保持する保持部(保持部130)とを備え、前記種結晶は、前記蓋体側に前記種結晶を保護する保護層(保護層15)を有し、前記保持部は、前記種結晶の前記蓋体側(上面10A)に対する反対側(下面10B)の一部のみと接する接触部分(接触面143)を有することを要旨とする。
かかる特徴によれば、保持部は、種結晶の蓋体側に対する反対側の一部のみと接する接触部分を有する。これによれば、接着層を用いることなく、種結晶を反応容器内で保持できる。このため、坩堝内部が高温になっても、接着層を構成する樹脂材料等の収縮によるクラックの発生を確実に防止できる。また、接着層を構成する樹脂材料をムラなく均一に塗布することが必要なくなるとともに、当該樹脂材料の成分が不純物として単結晶に混入することも防止できる。
また、接触部分は、種結晶の蓋体側に対する反対側の一部のみと接する。すなわち、接触部分は、種結晶の周面(側面)に接することがない。これによれば、種結晶を加工する必要がなくなり、例えば、種結晶の周面を円形状等の形状に加工する必要がなくなる。このため、種結晶を加工する工程が不要となり、単結晶の製造コストの低減をも図ることができる。
また、種結晶は、蓋体側に種結晶を保護する保護層を有する。これによれば、温度勾配に起因した単結晶の欠陥(例えば、マイクロパルプ欠陥)を防ぐことができる。従って、単結晶に発生する構造欠陥を防止できる。
このように、昇華再結晶法による単結晶の製造において、クラックなどの構造欠陥の発生や、不純物の混入による単結晶の品質低下が生じることを抑制できるため、高品質な単結晶を製造できるとともに、単結晶の製造コストの低減をも図ることができる。
本発明の第2の特徴は、本発明の第1の特徴に係り、前記種結晶は、前記蓋体側に設けられる第1面部(上面10A)と、前記第1面部と対向し、前記昇華用原料側に設けられる第2面部(下面10B)とを少なくとも有し、前記第1面部には、前記保護層が形成されており、前記第2面部は、前記昇華用原料側に向かって突出することを要旨とする。
本発明の第3の特徴は、本発明の第2の特徴に係り、前記種結晶は、単結晶の端面が切断されることによって形成される、前記端面が前記第2面部となることを要旨とする。
本発明の第4の特徴は、本発明の第2又は3の特徴に係り、前記種結晶は、前記第1面部と前記第2面部とをつなぐ側面部を有し、前記種結晶は、単結晶の端面が切断されることによって形成され、前記端面が前記側面部になることを要旨とする。
本発明の第5の特徴は、本発明の第1乃至4の特徴に係り、前記保持部は、前記坩堝の内部に配設され、前記種結晶を基に成長する前記炭化珪素単結晶の成長範囲を規制するガイド部材によって構成されることを要旨とする。
本発明の第6の特徴は、本発明の第1乃至5の特徴に係り、前記保持部は、前記蓋体に前記保護層が接した状態で前記種結晶を保持することを要旨とする。
本発明の第7の特徴は、本発明の第2乃至4の特徴に係り、前記接触部分は、前記種結晶の前記第2面部と面で接することを要旨とする。
本発明の第8の特徴は、単結晶の成長に用いられる昇華用原料を収容する坩堝の蓋体に、単結晶の成長の基となる種結晶を固定する種結晶固定方法であって、前記昇華用原料を収容する坩堝の反応容器に、前記種結晶を保持する保持部を取り付ける保持部取付工程(保持部取付工程S31)と、取り付けられた前記保持部における前記種結晶の前記蓋体側に対する反対側の一部のみと接する接触部分に、前記種結晶を載置し、前記種結晶を保護する保護層を蓋体側に位置させる種結晶載置工程(種結晶載置工程S32)と、前記昇華用原料が収容される前記坩堝の反応容器に形成された開口部に、前記蓋体を取り付ける蓋体取付工程(蓋体取付工程S33)とを有することを要旨とする。
本発明の第9の特徴は、炭化珪素からなる種結晶を準備する準備工程と、坩堝に昇華用原料を配置する原料配置工程と、前記種結晶を前記坩堝に配置する種結晶配置工程と、前記昇華用原料を昇華させて前記種結晶に炭化珪素単結晶を成長させる単結晶成長工程とを備えた炭化珪素単結晶の製造方法であって、前記坩堝は、開口部を有し、前記昇華用原料を収容する反応容器と、前記開口部に取り付けられる蓋体と、前記種結晶を保持する保持部とを有し、前記準備工程では、前記種結晶に前記種結晶を保護する保護層を形成し、前記種結晶配置工程では、前記保持部が、前記種結晶の前記蓋体側に対する反対側の一部のみと接する接触部分を有し、前記保護層を蓋体側に位置するように、種結晶を配置することを要旨とする。
本発明の特徴によれば、昇華再結晶法による単結晶の製造において、高品質な単結晶を製造できる単結晶製造装置、及び種結晶へのクラックなどの構造欠陥の発生を防止できる種結晶固定方法、及びその単結晶製造装置を用いた炭化珪素単結晶の製造方法を提供することができる。
次に、本発明に係る単結晶製造装置及び種結晶固定方法の実施形態について、図面を参照しながら説明する。具体的には、(1)単結晶製造装置の構成、(2)保持部の構成、(3)炭化珪素単結晶の製造方法、(4)作用・効果、(5)変更例、(6)その他の実施形態について説明する。
以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれ得る。
(1)単結晶製造装置の構成
まず、本実施形態に係る単結晶製造装置1について、図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係る単結晶製造装置1(単結晶の成長前状態)を示す断面図である。本実施形態では、単結晶は、炭化珪素単結晶である。
まず、本実施形態に係る単結晶製造装置1について、図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係る単結晶製造装置1(単結晶の成長前状態)を示す断面図である。本実施形態では、単結晶は、炭化珪素単結晶である。
図1に示すように、単結晶製造装置1は、単結晶の成長の基となる種結晶と、円筒状の黒鉛製坩堝(以下、坩堝100)を備える。坩堝100は、所定の結晶方位を有する成長用の単結晶を種結晶10として、単結晶の成長に用いられる昇華用原料20を収容する。なお、昇華用原料20は、炭化珪素を含む炭化珪素原料である。
坩堝100は、反応容器110と、蓋体120と、保持部130とを備える。反応容器110は、開口部111を有し、昇華用原料20を収容する。蓋体120は、開口部111に取り付けられる。反応容器110と蓋体120とによって形成された空間は、例えば、アルゴン等の不活性ガスが充填されて、不活性雰囲気になっている。保持部130は、種結晶10上に形成された保護層15が、蓋体120に接した状態で種結晶10を保持する。なお、保持部130の詳細については、後述する。
ここで、種結晶10は、蓋体120の内側表面121において、昇華用原料20と略対向する位置に配設されている。種結晶10は、単結晶の端面(例えば、成長後に不要となった単結晶の端面)が切断されることによって形成されている。
具体的には、種結晶10は、種結晶10の平面視において円形状(図2参照)によって形成される。また、種結晶10は、上面10A(第1面部)と、下面10B(第2面部)と、側面10Cとを有する。上面10Aは、蓋体120側に設けられる。上面10Aは、平面状によって形成されている。上面10A上には、蓋体120側に種結晶を保護する保護層15を有する。一方、下面10Bは、上面10Aと対向し、昇華用原料20側に設けられる。下面10Bは、昇華用原料20側に向かって突出する。本実施形態では、下面10Bの形状は、単結晶製造装置の断面視において、昇華用原料20側に向かって半球状に突出する。側面10Cは、上面10Aと下面10Bとをつなぐ。
このような坩堝100は、断熱材(不図示)で覆われている。また、坩堝100は、支持棒50を介して石英管60の内部に固定される。石英管60の外周には、坩堝100(すなわち、反応容器110及び蓋体120)を加熱する誘電加熱コイル70が設けられてる。坩堝100の内部が所定の温度条件及び圧力条件になると、昇華用原料20は昇華し、種結晶10上に再結晶し、炭化珪素単結晶を形成する。なお、反応容器110の内部の圧力及び温度は、誘電加熱コイル70の加熱温度により変更可能である。
(2)保持部の構成
次に、上述した保持部130の構成について、図1〜図3を参照しながら説明する。なお、図2は、本実施形態に係る保持部130を示す斜視図である。図3(a)は、本実施形態に係る保持部130の一部を示す断面図である。図3(b)は、本実施形態に係る保持部130を示す平面図である。
次に、上述した保持部130の構成について、図1〜図3を参照しながら説明する。なお、図2は、本実施形態に係る保持部130を示す斜視図である。図3(a)は、本実施形態に係る保持部130の一部を示す断面図である。図3(b)は、本実施形態に係る保持部130を示す平面図である。
図1に示すように、保持部130は、坩堝100(すなわち、反応容器110)内部に配設される。本実施形態では、保持部130は、種結晶10を基に成長する単結晶の成長範囲を規制するガイド部材によって構成されている。
保持部130は、昇華用原料20上部の空間を覆って、昇華用原料20及び蓋体120の内側表面121を遮断する。保持部130は、昇華用原料20の昇華ガスを種結晶10の表面に向かって誘導する誘導部131を有する。
具体的には、図2及び図3に示すように、誘導部131には、円形状の開口部132が形成されている。開口部132は、上端開口部132Aと、下端開口部132Bとを有している。
上端開口部132Aは、蓋体120近傍において開口する。一方、下端開口部132Bは、昇華用原料20側において開口するとともに、反応容器110の内側壁に支持される。このような保持部130(誘導部131)は、種結晶10側から昇華用原料20側に向けて徐々に拡大するテーパ形状である。
ここで、上端開口部132Aには、種結晶10の蓋体120側(上面10A)に対する反対側(下面10B)の一部のみと接する接触面133(接触部分)が設けられる。ここで、反対側(下面10B)の一部のみと接するとは、炭化珪素が再結晶するのを阻害しない部分と接することをいう。
接触面133は、種結晶10の下面10Bと面で接することが好ましい。接触面133の径は、種結晶10の昇華用原料20側の面の径よりも小さい。すなわち、上端開口部132Aの径は、種結晶10の下面10Bの径よりも小さい。種結晶10の下面10Bは、接触面133の全面と均等に接触するのが好ましい。
(3)炭化珪素単結晶の製造方法
本発明の実施形態に係る炭化珪素単結晶の製造方法について、図1及び図4を参照しながら説明する。図4は、本実施形態に係る炭化珪素単結晶の製造方法を示すフロー図である。図4に示されるように、炭化珪素単結晶の製造方法は、工程S1から工程S4を備える。
本発明の実施形態に係る炭化珪素単結晶の製造方法について、図1及び図4を参照しながら説明する。図4は、本実施形態に係る炭化珪素単結晶の製造方法を示すフロー図である。図4に示されるように、炭化珪素単結晶の製造方法は、工程S1から工程S4を備える。
(3.1)準備工程S1
工程S1は、炭化珪素からなる種結晶10を準備する準備工程である。成長した炭化珪素単結晶を切り取り、種結晶10を準備する。準備された種結晶10の表面には、成長した炭化珪素単結晶の表面(端面)が含まれるように、種結晶を切り出すのが好ましい。成長した炭化珪素単結晶の表面は、成長面であるため、表面を加工する必要がなくなる。炭化珪素単結晶の表面が下面10B又は側面10Cとなるようにする。下面10B又は側面10Cが炭化珪素単結晶の表面となるようにするのがより好ましい。
工程S1は、炭化珪素からなる種結晶10を準備する準備工程である。成長した炭化珪素単結晶を切り取り、種結晶10を準備する。準備された種結晶10の表面には、成長した炭化珪素単結晶の表面(端面)が含まれるように、種結晶を切り出すのが好ましい。成長した炭化珪素単結晶の表面は、成長面であるため、表面を加工する必要がなくなる。炭化珪素単結晶の表面が下面10B又は側面10Cとなるようにする。下面10B又は側面10Cが炭化珪素単結晶の表面となるようにするのがより好ましい。
種結晶10の上面10Aには、保護層15を形成する。保護層15には、例えば、高融点金属を含んだ炭化層が用いられる。具体的には、炭化タングステン、炭化モリブデン、炭化タリウム、炭化チタンが挙げられる。このような炭化層を、スパッタリング法やスクリーン印刷法を用いて、種結晶10の上面10Aに保護層15を形成する。
(3.2)原料配置工程S2
工程S2は、坩堝100に昇華用原料20を配置する原料配置工程である。具体的には、図1に示すように、昇華用原料20を反応容器110に配置する。昇華用原料20は、炭化珪素を含む炭化珪素原料である。昇華用原料20は、どのような製造方法で製造されたものを準備しても構わない。例えば、化学気相成長法(CVD法)で製造された炭化珪素を昇華用原料20としてもよいし、珪素含有原料と炭素含有原料とから炭化珪素前駆体を生成し、生成された炭化珪素前駆体を焼成することで得られる炭化珪素を昇華用原料20としてもよい。
工程S2は、坩堝100に昇華用原料20を配置する原料配置工程である。具体的には、図1に示すように、昇華用原料20を反応容器110に配置する。昇華用原料20は、炭化珪素を含む炭化珪素原料である。昇華用原料20は、どのような製造方法で製造されたものを準備しても構わない。例えば、化学気相成長法(CVD法)で製造された炭化珪素を昇華用原料20としてもよいし、珪素含有原料と炭素含有原料とから炭化珪素前駆体を生成し、生成された炭化珪素前駆体を焼成することで得られる炭化珪素を昇華用原料20としてもよい。
(3.3)種結晶配置工程S3
工程S3は、種結晶10を坩堝100に配置する種結晶配置工程である。この種結晶配置工程S3は、種結晶固定方法と一致する。図4に示すように、種結晶配置工程S3は、保持部取付工程S31と、種結晶載置工程S32と、蓋体取付工程S33とが含まれる。
工程S3は、種結晶10を坩堝100に配置する種結晶配置工程である。この種結晶配置工程S3は、種結晶固定方法と一致する。図4に示すように、種結晶配置工程S3は、保持部取付工程S31と、種結晶載置工程S32と、蓋体取付工程S33とが含まれる。
保持部取付工程S31では、反応容器110の内側壁に、上述した保持部130を取り付ける。
種結晶載置工程S32では、保持部130の接触面133に種結晶10を載置する。保持部130が、種結晶10の蓋体120側に対する反対側の一部のみと接する接触部分を有するように、種結晶10を配置する。すなわち、下面10Bが昇華用原料20と対向するように、種結晶10を載置する。また、保護層15が蓋体120側に位置するように、種結晶10を配置する。
種結晶10が半球状に突出している場合には、保持部130の上端開口部132Aに、半球状の下面10Bが挿入される。これによって、保持部130の上端開口部132Aに半球状の下面10Bが挿入された状態で、保持部130によって種結晶10が保持される。このため、上端開口部132Aと種結晶10との間に隙間が生じることなく、かつ安定して種結晶10が保持される。
蓋体取付工程S33では、反応容器110の開口部111に蓋体120を取り付ける(螺合する)。これにより、種結晶10は、保持部130によって種結晶10が保持される。蓋体120と保護層15とは、接している。
工程S3は、必ずしも工程S2の後に行う必要はない。工程S3を工程S2よりも先に行っても良い。
(3.3)単結晶成長工程S4
工程S4は、昇華用原料20を昇華させて種結晶10に炭化珪素単結晶を成長させる単結晶成長工程である。加熱コイルに電流を通電させて、昇華用原料20を加熱する。一般的に、加熱温度は、2000℃から2500℃である。昇華用原料20に比べて、種結晶10の温度がやや低温となるように加熱するのが好ましい。このようにして加熱された昇華用原料20は、昇華する。昇華した昇華用原料20は、保持部130(ガイド部材)によって、種結晶10に再結晶する。炭化珪素単結晶は、種結晶10を起点として、成長する。炭化珪素単結晶は、保持部130(ガイド部材)に沿って成長する。このようにして、炭化珪素単結晶が製造される。
工程S4は、昇華用原料20を昇華させて種結晶10に炭化珪素単結晶を成長させる単結晶成長工程である。加熱コイルに電流を通電させて、昇華用原料20を加熱する。一般的に、加熱温度は、2000℃から2500℃である。昇華用原料20に比べて、種結晶10の温度がやや低温となるように加熱するのが好ましい。このようにして加熱された昇華用原料20は、昇華する。昇華した昇華用原料20は、保持部130(ガイド部材)によって、種結晶10に再結晶する。炭化珪素単結晶は、種結晶10を起点として、成長する。炭化珪素単結晶は、保持部130(ガイド部材)に沿って成長する。このようにして、炭化珪素単結晶が製造される。
(4)作用・効果
実施形態では、保持部130は、種結晶10の蓋体120側(上面10A)に対する反対側(下面10B)の一部のみと接する接触面133を有する。これによれば、接着層を用いることなく、種結晶10を反応容器110内で保持できる。このため、坩堝100内部が高温になっても、接着層を構成する樹脂材料等の収縮によるクラックの発生を確実に防止できる。また、接着層を構成する樹脂材料をムラなく均一に塗布することが必要なくなるとともに、当該樹脂材料の成分が不純物として単結晶に混入することも防止できる。
実施形態では、保持部130は、種結晶10の蓋体120側(上面10A)に対する反対側(下面10B)の一部のみと接する接触面133を有する。これによれば、接着層を用いることなく、種結晶10を反応容器110内で保持できる。このため、坩堝100内部が高温になっても、接着層を構成する樹脂材料等の収縮によるクラックの発生を確実に防止できる。また、接着層を構成する樹脂材料をムラなく均一に塗布することが必要なくなるとともに、当該樹脂材料の成分が不純物として単結晶に混入することも防止できる。
また、接触面133は、下面10Bの一部のみと接する。すなわち、接触面133は、種結晶10の周面(側面10C)に接することがない。従って、種結晶10を円板上又は円柱上に加工する必要がなくなる。このため、種結晶10を加工する工程が不要となり、単結晶の製造コストの低減をも図ることができる。
また、種結晶は、蓋体120側に種結晶を保護する保護層15を有する。これによれば、温度勾配に起因した単結晶の欠陥(例えば、マイクロパルプ欠陥)を防ぐことができる。従って、単結晶に発生する構造欠陥を防止できる。
このように、昇華再結晶法による単結晶の製造において、クラックなどの構造欠陥の発生や、不純物の混入による単結晶の品質低下が生じることを抑制できるため、高品質な単結晶を製造できるとともに、単結晶の製造コストの低減をも図ることができる。
実施形態では、下面10Bは、昇華用原料20側に向かって半球状に突出する。これによれば、保持部130の上端開口部132Aに半球状の下面10Bが挿入された状態で、保持部130によって種結晶10が保持される。このため、上端開口部132Aと種結晶10との間に隙間が生じることなく、かつ安定して種結晶10が保持される。
実施形態では、種結晶10は、成長用の単結晶の端面が切断され、単結晶の端面が下面10B又は側面10Cとなる。これによれば、種結晶10を加工する工程が不要となり、単結晶の製造コストの低減をも図ることができる。単結晶の端面は、成長面であり、下面10B又は側面10Cは、切断面ではないことから、切断による面欠陥が生じない。従って、高品質な単結晶を製造できる。
実施形態では、保持部130は、ガイド部材によって構成される。これによれば、坩堝100内に保持部130を新たに設けることなく、一般的なガイド部材を使用できる。このため、単結晶製造装置1自体のコストの低減を図ることができる。
実施形態では、保持部130は、蓋体120に保護層15が接した状態で、種結晶10を保持する。これによれば、保護層15と蓋体120とが接するため、単結晶の成長に必要な熱を効率良く種結晶10に伝えることができる。従って、製造時間の短縮につながり、単結晶の製造コストの低減を図ることができる。
実施形態では、接触面133は、種結晶10の下面10Bと面で接することが好ましい。すなわち、保持部130は、種結晶10と面接触することが好ましい。これによれば、接触面133がエッジの場合(すなわち、線接触)と比べて、種結晶10の重さ等が種結晶10一部に集中することがない。このため、単結晶の構造欠陥の発生をさらに確実に防止できる。
実施形態では、接触面133の径は、種結晶10の昇華用原料20側の面の径よりも小さい。特に、接触面133と種結晶10の昇華用原料20側の面との接触面積は、できるだけ小さいことが好ましい。これによれば、単結晶の成長時において単結晶の口径拡大を妨げることなく、単結晶の構造欠陥の発生を防止できる。
(5)変更例
次に、上述した実施形態に係る単結晶製造装置1の変更例について、図面を参照しながら説明する。図5(a)は、変更例に係る保持部140の一部を示す断面図である。図5(b)は、変更例に係る保持部140を示す平面図である。上述した実施形態に係る単結晶製造装置1と同一部分には同一の符号を付して、相違する部分を主として説明する。
次に、上述した実施形態に係る単結晶製造装置1の変更例について、図面を参照しながら説明する。図5(a)は、変更例に係る保持部140の一部を示す断面図である。図5(b)は、変更例に係る保持部140を示す平面図である。上述した実施形態に係る単結晶製造装置1と同一部分には同一の符号を付して、相違する部分を主として説明する。
ここで、上述した実施形態では、保持部130は、ガイド部材によって構成されている。これに対して、変更例では、保持部140は、ガイド部材ではなく、種結晶10を保持するのみの構成である。なお、変更例では、単結晶製造装置1にガイド部材が設けられていないものとする。
具体的には、図5に示すように、保持部140は、保持部140の平面視において円盤状の保持部本体141を有する。保持部本体141には、円形状の開口部142が形成される。開口部142には、実施形態で説明した上端開口部132Aと同様に、種結晶10の下面10Bの一部のみと接する接触面143(接触部分)が設けられる。なお、保持部本体141は、複数(図面では3本)の支持部144によって反応容器110内に固定される。
ここで、保持部本体141は、図5(b)に示すように、保持部本体141と反応容器110との空隙145が小さくなる大きさであってもよく、図6に示すように、保持部本体141と反応容器110との空隙145が大きくなる大きさであってもよい。
また、保持部140は、必ずしも保持部本体141を有している必要はなく、図7に示すように、接触面143を有する複数(図面では3本)の支持部144のみによって構成されていてもよい。この場合、種結晶10の下面10Bは、各接触面143の全面と均等に接触するのが好ましい。単結晶製造装置1には、上述した保持部140に加えて、種結晶10と接触せずに、単結晶の成長範囲を規制するガイド部材がさらに設けられていてもよい。
(6)その他の実施形態
上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
例えば、本発明の実施形態は、次のように変更することができる。具体的には、単結晶製造装置1の構成については、実施形態で説明したものに限らず、目的に応じて適宜設定できる。すなわち、保持部の構成についても、実施形態や変更例で説明したものに限らず、目的に応じて適宜選択できることは勿論である。
また、単結晶や昇華用原料20は、必ずしも炭化珪素を含む必要はない。つまり、単結晶や昇華用原料20の結晶の多型、使用量、純度、製造方法等は、適宜選択可能である。さらに、種結晶の構成や形状についても、適宜選択できることは勿論である。
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められる。
1…単結晶製造装置、10…種結晶、10A…上面(第1面部)、10B…下面(第2面部)、15…保護層、20…昇華用原料、50…支持棒、60…石英管、70…誘電加熱コイル、100…坩堝、110…反応容器、111…開口部、120…蓋体、121…内側表面、130…保持部、131…誘導部、132…開口部、132A…上端開口部、132B…下端開口部、133…接触面、140…保持部、141…保持本体、142…開口部、143…接触面、144…支持部、145…空隙
Claims (9)
- 単結晶の成長の基となる種結晶と前記単結晶の成長に用いられる昇華用原料を収容する坩堝とを備える単結晶製造装置であって、
前記坩堝は、
開口部を有し、前記昇華用原料を収容する反応容器と、
前記開口部に取り付けられる蓋体と、
前記種結晶を保持する保持部と
を備え、
前記種結晶は、前記蓋体側に前記種結晶を保護する保護層を有し、
前記保持部は、前記種結晶の前記蓋体側に対する反対側の一部のみと接する接触部分を有する単結晶製造装置。 - 前記種結晶は、
前記蓋体側に設けられる第1面部と、
前記第1面部と対向し、前記昇華用原料側に設けられる第2面部と
を少なくとも有し、
前記第1面部には、前記保護層が形成されており、
前記第2面部は、前記昇華用原料側に向かって突出する請求項1に記載の単結晶製造装置。 - 前記種結晶は、単結晶の端面が切断されることによって形成され、前記端面が前記第2面部となる請求項2に記載の単結晶製造装置。
- 前記種結晶は、前記第1面部と前記第2面部とをつなぐ側面部を有し、
前記種結晶は、単結晶の端面が切断されることによって形成され、前記端面が前記側面部になる請求項2又は3に記載の単結晶製造装置。 - 前記保持部は、
前記坩堝の内部に配設され、前記種結晶を基に成長する前記炭化珪素単結晶の成長範囲を規制するガイド部材によって構成される請求項1乃至4の何れか一項に記載の単結晶製造装置。 - 前記保持部は、前記蓋体に前記保護層が接した状態で前記種結晶を保持する請求項1乃至5の何れか一項に記載の単結晶製造装置。
- 前記接触部分は、前記種結晶の前記第2面部と面で接する請求項2乃至4に記載の単結晶製造装置。
- 単結晶の成長に用いられる昇華用原料を収容する坩堝の蓋体に、単結晶の成長の基となる種結晶を固定する種結晶固定方法であって、
前記昇華用原料を収容する坩堝の反応容器に、前記種結晶を保持する保持部を取り付ける保持部取付工程と、
取り付けられた前記保持部における前記種結晶の前記蓋体側に対する反対側の一部のみと接する接触部分に、前記種結晶を載置し、前記種結晶を保護する保護層を蓋体側に位置させる種結晶載置工程と、
前記昇華用原料が収容される前記坩堝の反応容器に形成された開口部に、前記蓋体を取り付ける蓋体取付工程とを有する種結晶固定方法。 - 炭化珪素からなる種結晶を準備する準備工程と、坩堝に昇華用原料を配置する原料配置工程と、前記種結晶を前記坩堝に配置する種結晶配置工程と、前記昇華用原料を昇華させて前記種結晶に炭化珪素単結晶を成長させる単結晶成長工程とを備えた炭化珪素単結晶の製造方法であって、
前記坩堝は、開口部を有し、前記昇華用原料を収容する反応容器と、前記開口部に取り付けられる蓋体と、前記種結晶を保持する保持部とを有し、
前記準備工程では、前記種結晶に前記種結晶を保護する保護層を形成し、
前記種結晶配置工程では、前記保持部が、前記種結晶の前記蓋体側に対する反対側の一部のみと接する接触部分を有し、前記保護層を蓋体側に位置するように、種結晶を配置する炭化珪素単結晶の製造方法。
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