JP2013216514A - Method of manufacturing silicon carbide single crystal - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To control a growth surface of an SiC single crystal becoming a concave shape, to reduce a curvature of the recessed shape at least, and to make the growth surface become a projecting shape desirably.SOLUTION: A third heat insulating material 16 is provided to protrude from an inner periphery wall surface of a heating vessel 8 enclosing a pedestal 9. As a result, a temperature of an outer edge of an SiC single crystal 20 can be pulled to a temperature of the third heat insulating material 16, and that a growth surface of the SiC single crystal 20 becomes a recessed shape can be controlled. Therefore, generation of stress in an intracrystalline part of the SiC single crystal 20 can be controlled, and quality can be prevented from being deteriorated by generation of crystal defect (dislocation) or the like.

Description

本発明は、炭化珪素(以下、SiCという)単結晶で構成される種結晶に対して原料ガスを供給することでSiC単結晶の製造を行うSiC単結晶の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a SiC single crystal in which a SiC single crystal is produced by supplying a raw material gas to a seed crystal composed of a silicon carbide (hereinafter referred to as SiC) single crystal.

従来、原料ガスを種結晶に供給することでSiC単結晶を成長させるSiC単結晶の製造方法が特許文献1、2に開示されている。このSiC単結晶の製造方法によれば、底面の中央部がガス導入口とされると共に上方が開口させられた有底円筒形状の反応容器内に原料ガスを供給することで、反応容器の上方に配置した種結晶上にSiC単結晶を成長させるようにしている。   Conventionally, Patent Documents 1 and 2 disclose a method for producing a SiC single crystal in which a SiC single crystal is grown by supplying a source gas to a seed crystal. According to this method for producing a SiC single crystal, by supplying the source gas into a bottomed cylindrical reaction vessel in which the central portion of the bottom is a gas inlet and the upper portion is opened, the upper portion of the reaction vessel An SiC single crystal is grown on the seed crystal arranged in the above.

特開2002−154898号公報JP 2002-154898 A 特開2003−306398号公報JP 2003-306398 A

SiC単結晶を製造する際には、SiC単結晶の成長表面が中央部において外縁部よりも窪んだ凹形状となるよりも、フラット形状もしくは中央部において外縁部よりもやや突き出た凸形状となるようにする方が好ましい。SiC単結晶の成長表面が凹形状になると、結晶内部に応力が発生し、結晶欠陥(転位)が発生するなどにより品質を劣化させる。このため、SiC単結晶の成長表面が凹形状であったとしてもその曲率が小さい方が品質の劣化を抑制でき、その成長表面がフラット形状もしくはやや凸形状になるとより好ましい。   When the SiC single crystal is manufactured, the growth surface of the SiC single crystal is flat or has a convex shape protruding slightly from the outer edge at the central portion rather than a concave shape that is recessed from the outer edge at the central portion. It is preferable to do so. When the growth surface of the SiC single crystal becomes concave, stress is generated inside the crystal, and the quality is deteriorated due to generation of crystal defects (dislocations). For this reason, even if the growth surface of the SiC single crystal has a concave shape, it is more preferable that the curvature is smaller if the growth surface is flat or slightly convex.

SiC単結晶の成長表面を制御するためには、SiC単結晶の周囲を囲むようにガイドを配置し、このガイドの熱によってSiC単結晶の外縁部の温度が内部よりも高くなるようにすることが考えられる。具体的には、反応容器の上方から円筒状のガイドを延設し、ガイドの内周面に沿ってSiC単結晶を成長させるようにすれば良い。このようにすれば、SiC単結晶の温度分布が中央部から外縁部にかけて急峻に変化し、外縁部において中央部よりも高温となるようにすることができる。これにより、SiC単結晶の成長表面が凹形状になっても、凹部の凹み量が小さくなって、曲率が小さくなるようにできる。   In order to control the growth surface of the SiC single crystal, a guide is arranged so as to surround the SiC single crystal, and the temperature of the outer edge of the SiC single crystal is made higher than the inside by the heat of the guide. Can be considered. Specifically, a cylindrical guide may be extended from above the reaction vessel so that a SiC single crystal is grown along the inner peripheral surface of the guide. In this way, the temperature distribution of the SiC single crystal changes sharply from the central part to the outer edge part, and the outer edge part can be made higher in temperature than the central part. Thereby, even if the growth surface of the SiC single crystal has a concave shape, the concave amount of the concave portion is reduced and the curvature can be reduced.

しかしながら、反応容器の上方から円筒状のガイドを延設する場合、SiC単結晶の成長方向においてガイドに温度分布をつけることが難しく、SiC単結晶の結晶表面の分布に影響を与え難い。つまり、反応容器の上方に行くほど温度が低くなるが、ガイドの温度がその上方の温度に引っ張られ、期待する高温化が十分に行えず、SiC単結晶の中央部から外縁部にかけて急峻に温度が変化しなくなる。その結果、反応容器との温度バランスによりSiC単結晶の表面が凹形状になってしまう。   However, when a cylindrical guide is extended from above the reaction vessel, it is difficult to give a temperature distribution to the guide in the growth direction of the SiC single crystal, and it is difficult to affect the distribution of the crystal surface of the SiC single crystal. That is, the temperature decreases as it goes above the reaction vessel, but the temperature of the guide is pulled to the temperature above that, and the expected high temperature cannot be sufficiently achieved, and the temperature rapidly increases from the center to the outer edge of the SiC single crystal. No longer changes. As a result, the surface of the SiC single crystal becomes concave due to the temperature balance with the reaction vessel.

本発明は上記点に鑑みて、よりSiC単結晶の成長表面が凹形状になることを抑制し、少なくとも凹形状の曲率を小さくすること、好ましくは成長表面がフラット形状もしくはやや凸形状となるようにすることを目的とする。   In view of the above points, the present invention further suppresses the growth surface of the SiC single crystal from becoming concave, and at least reduces the curvature of the concave shape, preferably so that the growth surface becomes flat or slightly convex. The purpose is to.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、台座(9)に対してSiC単結晶基板からなる種結晶(5)を設置し、加熱装置(13)にて台座の周囲を加熱しつつ種結晶の表面に下方からSiCの原料ガス(3a)を供給することで種結晶の表面にSiC単結晶(20)を結晶成長させると共に、引上機構(11)によって台座を引上げることでSiC単結晶を長尺化させるSiC単結晶の製造方法において、台座の外周部を囲む断熱材(16)を加熱容器(8)の内壁面から突き出すように配置し、該断熱材にて台座を囲んだ状態でSiC単結晶を結晶成長させることを特徴としている。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a seed crystal (5) made of a SiC single crystal substrate is installed on the pedestal (9), and the periphery of the pedestal is heated by a heating device (13). The SiC single crystal (20) is grown on the surface of the seed crystal by supplying the SiC source gas (3a) from below to the surface of the seed crystal, and the pedestal is pulled up by the pulling mechanism (11). In the manufacturing method of the SiC single crystal in which the SiC single crystal is elongated, the heat insulating material (16) surrounding the outer peripheral portion of the pedestal is disposed so as to protrude from the inner wall surface of the heating container (8), and the pedestal is formed with the heat insulating material. The SiC single crystal is crystal-grown in a state of surrounding the structure.

このように、台座を囲みつつ加熱容器の内周壁面から突き出すように断熱材を備えることで、SiC単結晶の外縁部の温度が断熱材の温度に引っ張られるようにでき、SiC単結晶の成長表面が凹形状になることを抑制できる。少なくともSiC単結晶の成長表面の凹形状の曲率を小さくすることができ、好ましくは成長表面がフラット形状もしくはやや凸形状となるようにすることができる。   Thus, by providing the heat insulating material so as to protrude from the inner peripheral wall surface of the heating container while surrounding the pedestal, the temperature of the outer edge portion of the SiC single crystal can be pulled to the temperature of the heat insulating material, and the growth of the SiC single crystal It can suppress that the surface becomes concave shape. At least the curvature of the concave shape of the growth surface of the SiC single crystal can be reduced, and preferably the growth surface can be flat or slightly convex.

具体的には、請求項2に記載したように、断熱材の下端面がSiC単結晶の成長表面と同じ高さもしもはそれより上方に位置した状態でSiC単結晶を結晶成長させると、よりSiC単結晶の成長表面の凹形状の曲率を小さくすることが可能となる。特に、請求項3に記載したように、SiC単結晶の成長方向において断熱材の下端面からSiC単結晶の成長表面までの距離が0〜50mmの範囲内となるようにした状態でSiC単結晶を結晶成長させるようにすると、SiC単結晶の成長表面がフラット形状もしくはやや凸形状となるようにできる。   Specifically, as described in claim 2, when the SiC single crystal is grown in a state where the lower end surface of the heat insulating material is positioned at the same height as or higher than the growth surface of the SiC single crystal, It becomes possible to reduce the concave curvature of the growth surface of the SiC single crystal. In particular, as described in claim 3, the SiC single crystal in a state in which the distance from the lower end surface of the heat insulating material to the growth surface of the SiC single crystal is in the range of 0 to 50 mm in the growth direction of the SiC single crystal. When crystal is grown, the growth surface of the SiC single crystal can be made flat or slightly convex.

また、請求項5に記載したように、断熱材の下端面がSiC単結晶の成長表面よりも下方に位置した状態でSiC単結晶を結晶成長させるようにすれば、より下方位置から原料ガスが中央部に集められるようにできるため、SiC単結晶の結晶成長に寄与するガス収率を増大することが可能となる。   In addition, as described in claim 5, if the SiC single crystal is grown in a state where the lower end surface of the heat insulating material is located below the growth surface of the SiC single crystal, the source gas is introduced from a lower position. Since it can be made to collect in a center part, it becomes possible to increase the gas yield which contributes to the crystal growth of a SiC single crystal.

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows an example of a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.

本発明の第1実施形態にかかるSiC単結晶製造装置1の断面図である。It is sectional drawing of the SiC single crystal manufacturing apparatus 1 concerning 1st Embodiment of this invention. SiC単結晶20の成長表面の温度を調べた結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having investigated the temperature of the growth surface of the SiC single crystal. 本発明の第2実施形態にかかるSiC単結晶製造装置1の断面図である。It is sectional drawing of the SiC single crystal manufacturing apparatus 1 concerning 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態にかかるSiC単結晶製造装置1の断面図である。It is sectional drawing of the SiC single crystal manufacturing apparatus 1 concerning 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態にかかるSiC単結晶製造装置1の断面図である。It is sectional drawing of the SiC single crystal manufacturing apparatus 1 concerning 4th Embodiment of this invention. 加熱容器8の内部のガス高温部からSiC単結晶20の成長表面までの距離に対する温度を調べた結果を示すグラフである。6 is a graph showing a result of examining a temperature with respect to a distance from a gas high temperature portion inside a heating container 8 to a growth surface of a SiC single crystal 20.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other will be described with the same reference numerals.

(第1実施形態)
図1に示すように、SiC単結晶製造装置1は、底部に備えられた流入口2を通じて原料ガス供給源3からの原料ガス3aを供給すると共に、上部の流出口4を通じて原料ガス3aのうちの未反応ガスを排出する。そして、SiC単結晶製造装置1は、装置内に配置したSiC単結晶基板からなる種結晶5上にSiC単結晶20を成長させることにより、SiC単結晶20のインゴットを形成する。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the SiC single crystal manufacturing apparatus 1 supplies a source gas 3a from a source gas supply source 3 through an inlet 2 provided at the bottom and out of the source gas 3a through an outlet 4 at the top. Unreacted gas is discharged. Then, the SiC single crystal manufacturing apparatus 1 forms an ingot of the SiC single crystal 20 by growing the SiC single crystal 20 on the seed crystal 5 made of the SiC single crystal substrate disposed in the apparatus.

SiC単結晶製造装置1には、原料ガス供給源3、真空容器6、第1断熱材7、加熱容器8、台座9、第2断熱材10、回転引上ガス供給機構11、第1、第2加熱装置12、13、パージガス供給源14および第3断熱材16が備えられている。   The SiC single crystal manufacturing apparatus 1 includes a source gas supply source 3, a vacuum container 6, a first heat insulating material 7, a heating container 8, a pedestal 9, a second heat insulating material 10, a rotary pulling gas supply mechanism 11, a first and a first Two heating devices 12 and 13, a purge gas supply source 14, and a third heat insulating material 16 are provided.

原料ガス供給源3は、キャリアガスと共にSiおよびCを含有するSiCの原料ガス3a(例えば、シラン等のシラン系ガスとプロパン等の炭化水素系ガスの混合ガス)を流入口2より供給する。   The source gas supply source 3 supplies an SiC source gas 3 a containing Si and C together with a carrier gas (for example, a mixed gas of a silane-based gas such as silane and a hydrocarbon-based gas such as propane) from the inlet 2.

真空容器6は、石英ガラスなどで構成され、中空円筒状を為しており、キャリアガスや原料ガス3aの導入導出が行え、かつ、SiC単結晶製造装置1の他の構成要素を収容すると共に、その収容している内部空間の圧力を真空引きすることにより減圧できる構造とされている。この真空容器6の底部に原料ガス3aの流入口2が設けられ、上部(具体的には側壁の上方位置)に原料ガス3aの流出口4が設けられている。   The vacuum vessel 6 is made of quartz glass or the like, has a hollow cylindrical shape, can introduce and lead the carrier gas and the source gas 3a, and accommodates other components of the SiC single crystal manufacturing apparatus 1. The structure is such that the internal space in which it is housed can be depressurized by evacuating it. The inlet 2 of the source gas 3a is provided at the bottom of the vacuum vessel 6, and the outlet 4 of the source gas 3a is provided at the upper part (specifically, the position above the side wall).

第1断熱材7は、円筒形状を為しており、真空容器6に対して同軸的に配置され、中空部により原料ガス導入管7aを構成している。第1断熱材7は、例えば黒鉛や表面をTaC(炭化タンタル)やNbC(炭化ニオブ)などの高融点金属炭化物にてコーティングした黒鉛などで構成されることで、熱エッチングが抑制できるようにしている。   The first heat insulating material 7 has a cylindrical shape, is disposed coaxially with respect to the vacuum vessel 6, and constitutes a raw material gas introduction pipe 7 a with a hollow portion. The first heat insulating material 7 is made of, for example, graphite or graphite whose surface is coated with a refractory metal carbide such as TaC (tantalum carbide) or NbC (niobium carbide) so that thermal etching can be suppressed. Yes.

加熱容器8は、中空形状で構成され、種結晶5の表面にSiC単結晶20を成長させる反応室を構成している。加熱容器8は、例えば黒鉛や表面をTaC(炭化タンタル)やNbC(炭化ニオブ)などの高融点金属炭化物にてコーティングした黒鉛などで構成されることで、熱エッチングが抑制できるようにしている。この加熱容器8は、台座9を囲むように、台座9に対して原料ガス3aの流動方向の上流側より下流側まで配置されている。この加熱容器8により、流入口2から供給された原料ガス3aを種結晶5に導くまでに、原料ガス3aに含まれたパーティクルを排除しつつ、原料ガス3aを分解している。   Heating vessel 8 is formed in a hollow shape, and constitutes a reaction chamber in which SiC single crystal 20 is grown on the surface of seed crystal 5. The heating container 8 is made of, for example, graphite or graphite whose surface is coated with a refractory metal carbide such as TaC (tantalum carbide) or NbC (niobium carbide), so that thermal etching can be suppressed. The heating container 8 is arranged from the upstream side in the flow direction of the raw material gas 3 a to the downstream side with respect to the base 9 so as to surround the base 9. By this heating container 8, the raw material gas 3 a is decomposed while excluding particles contained in the raw material gas 3 a until the raw material gas 3 a supplied from the inlet 2 is led to the seed crystal 5.

具体的には、加熱容器8は、中空円筒状部材を有した構造とされ、本実施形態の場合は有底円筒状部材で構成されている。加熱容器8には、底部に第1断熱材7の中空部と連通させられるガス導入口8aが備えられ、第1断熱材7の中空部を通過してきた原料ガス3aがガス導入口8aを通じて加熱容器8内に導入される。   Specifically, the heating container 8 has a structure having a hollow cylindrical member, and in the case of the present embodiment, the heating container 8 is composed of a bottomed cylindrical member. The heating vessel 8 is provided with a gas introduction port 8a that communicates with the hollow portion of the first heat insulating material 7 at the bottom, and the source gas 3a that has passed through the hollow portion of the first heat insulating material 7 is heated through the gas introduction port 8a. It is introduced into the container 8.

また、加熱容器8の内周壁面のうち、台座9よりも原料ガス3aの流動方向の上流側において、パージガス導入孔8bが備えられている。このパージガス導入孔8bより、後述するパージガス供給源14から供給されるパージガス15を加熱容器8内に導入し、加熱容器8と台座9との間の隙間を通じて流動させるようにしている。パージガス導入孔8bは、加熱容器8の内周を全周囲むように形成されており、台座9の周囲を囲むようにパージガス15を導入する。   Further, a purge gas introduction hole 8 b is provided on the inner peripheral wall surface of the heating container 8 on the upstream side of the pedestal 9 in the flow direction of the raw material gas 3 a. A purge gas 15 supplied from a purge gas supply source 14 to be described later is introduced into the heating container 8 through the purge gas introduction hole 8b and flows through a gap between the heating container 8 and the base 9. The purge gas introduction hole 8 b is formed so as to surround the entire inner circumference of the heating container 8, and introduces the purge gas 15 so as to surround the circumference of the base 9.

台座9は、加熱容器8の中心軸と同軸的に配置された板状部材で構成されている。例えば、台座9は、黒鉛や表面をTaC(炭化タンタル)やNbC(炭化ニオブ)などの高融点金属炭化物にてコーティングした黒鉛などで構成され、熱エッチングが抑制できるようにしてある。この台座9に、種結晶5が貼り付けられ、種結晶5の表面にSiC単結晶20を成長させる。台座9は、成長させたい種結晶5の形状と対応する形状、例えば円盤形状で構成され、種結晶5が配置される面と反対側の面において回転引上ガス供給機構11と連結される。   The pedestal 9 is composed of a plate-like member that is arranged coaxially with the central axis of the heating container 8. For example, the pedestal 9 is made of graphite or graphite whose surface is coated with a refractory metal carbide such as TaC (tantalum carbide) or NbC (niobium carbide) so that thermal etching can be suppressed. A seed crystal 5 is attached to the pedestal 9, and a SiC single crystal 20 is grown on the surface of the seed crystal 5. The pedestal 9 has a shape corresponding to the shape of the seed crystal 5 to be grown, for example, a disk shape, and is connected to the rotary pulling gas supply mechanism 11 on the surface opposite to the surface on which the seed crystal 5 is disposed.

第2断熱材10は、加熱容器8や台座9の外周を囲みつつ、パージガス15を加熱容器8内に導く外周断熱材を構成する。本実施形態では、第2断熱材10は、円筒形状で構成されており、例えば黒鉛や表面をTaC(炭化タンタル)やNbC(炭化ニオブ)などの高融点金属炭化物にてコーティングした黒鉛などで構成されることで、熱エッチングが抑制できるようにしてある。第2断熱材10の内径は第1断熱材7や加熱容器8の外径よりも大きくされており、これらの間にパージガス15が導入される隙間が構成されるようにしてある。なお、図には示していないが、第2断熱材10の内径を上方において縮径することもでき、このような構成とすればパージガス15がよりパージガス導入孔8b側に抜けるようにできる。   The second heat insulating material 10 constitutes an outer peripheral heat insulating material that guides the purge gas 15 into the heating container 8 while surrounding the outer periphery of the heating container 8 and the pedestal 9. In the present embodiment, the second heat insulating material 10 is formed in a cylindrical shape, for example, graphite or graphite whose surface is coated with a refractory metal carbide such as TaC (tantalum carbide) or NbC (niobium carbide). As a result, thermal etching can be suppressed. The inner diameter of the second heat insulating material 10 is made larger than the outer diameters of the first heat insulating material 7 and the heating container 8, and a gap for introducing the purge gas 15 is formed between them. Although not shown in the drawing, the inner diameter of the second heat insulating material 10 can be reduced upward, and with such a configuration, the purge gas 15 can escape more toward the purge gas introduction hole 8b.

回転引上ガス供給機構11は、パイプ材11aを介して台座9の回転および引上げを行う。パイプ材11aは、一端が台座9のうちの種結晶5の貼付面と反対側の面に接続されており、他端が回転引上ガス供給機構11の本体に接続されている。このパイプ材11aも、例えば黒鉛や表面をTaC(炭化タンタル)などの高融点金属炭化物にてコーティングした黒鉛などで構成されることで、熱エッチングが抑制できるようにしてある。このような構成により、パイプ材11aと共に台座9、種結晶5およびSiC単結晶20の回転および引き上げが行え、SiC単結晶20の成長面が所望の温度分布となるようにしつつ、SiC単結晶20の成長に伴って、その成長表面の温度を常に成長に適した温度に調整できる。   The rotary pulling gas supply mechanism 11 rotates and pulls up the pedestal 9 through the pipe material 11a. One end of the pipe material 11 a is connected to the surface of the pedestal 9 on the side opposite to the attaching surface of the seed crystal 5, and the other end is connected to the main body of the rotary pulling gas supply mechanism 11. The pipe material 11a is also made of, for example, graphite or graphite whose surface is coated with a refractory metal carbide such as TaC (tantalum carbide), so that thermal etching can be suppressed. With such a configuration, the pedestal 9, the seed crystal 5 and the SiC single crystal 20 can be rotated and pulled together with the pipe material 11a, and the SiC single crystal 20 is grown while the growth surface of the SiC single crystal 20 has a desired temperature distribution. The growth surface temperature can always be adjusted to a temperature suitable for growth.

また、回転引上ガス供給機構11は、パイプ材11aの内部にパージガス15を導入し、パイプ材11aの先端に接続された台座9の裏面側に対してパージガス15を供給する。具体的には、パイプ材11aのうち台座9側の先端位置にガス導入孔11bが形成されており、このガス導入孔11bを通じてパージガス15が台座9の裏面側に供給される。ガス導入孔11bはパイプ材11aの周方向に等間隔に複数個備えられており、台座9の裏面のほぼ全面に対してパージガス15を供給できる配置とされている。この回転引上ガス供給機構11から供給されるパージガス15は、台座9の裏面側にて径方向外方に流動させられた後、原料ガス3aのうちの未反応ガスや後述するパージガス供給源14から供給されるパージガス15の流れに基づいて流出口4側に導かれる。このように、回転引上ガス供給機構11から台座9の裏面側にパージガス15を導入することで、台座9の裏面側には原料ガス3aが回り込まないようにでき、台座9の裏面側にSiC多結晶の析出が抑制される。   Further, the rotary pulling gas supply mechanism 11 introduces the purge gas 15 into the pipe material 11a, and supplies the purge gas 15 to the back side of the base 9 connected to the tip of the pipe material 11a. Specifically, a gas introduction hole 11b is formed at the tip position on the base 9 side of the pipe material 11a, and the purge gas 15 is supplied to the back side of the base 9 through the gas introduction hole 11b. A plurality of gas introduction holes 11 b are provided at equal intervals in the circumferential direction of the pipe material 11 a, and the purge gas 15 can be supplied to almost the entire back surface of the base 9. The purge gas 15 supplied from the rotary pulling gas supply mechanism 11 is caused to flow radially outward on the back side of the base 9, and then the unreacted gas in the raw material gas 3a and a purge gas supply source 14 to be described later. Is guided to the outlet 4 side based on the flow of the purge gas 15 supplied from. In this way, by introducing the purge gas 15 from the rotary pulling gas supply mechanism 11 to the back side of the pedestal 9, the source gas 3 a can be prevented from wrapping around the back side of the pedestal 9. Polycrystalline precipitation is suppressed.

第1、第2加熱装置12、13は、例えば加熱コイル(誘導加熱用コイルや直接加熱用コイル)によって構成され、真空容器6の周囲を囲むように配置されている。本実施形態の場合、第1、第2加熱装置12、13を誘導加熱用コイルによって構成しており、例えば誘導加熱用コイルを銅製で内部を水冷できる構成としている。これら第1、第2加熱装置12、13は、対象場所をそれぞれ独立して温度制御できるように構成されており、第1加熱装置12は、加熱容器8の下方と対応した位置に配置され、第2加熱装置13は、台座9と対応した位置に配置されている。したがって、第1加熱装置12によって加熱容器8の下方部分の温度を制御することができ、第2加熱装置13によって台座9や種結晶5およびSiC単結晶20の周囲の温度を制御することができる。   The first and second heating devices 12 and 13 are constituted by, for example, a heating coil (induction heating coil or direct heating coil), and are arranged so as to surround the vacuum vessel 6. In the case of this embodiment, the 1st, 2nd heating apparatuses 12 and 13 are comprised by the coil for induction heating, for example, it is set as the structure which can cool the inside by water with the coil for induction heating. These 1st, 2nd heating apparatuses 12 and 13 are constituted so that temperature control can be carried out independently, respectively, and the 1st heating apparatus 12 is arranged in the position corresponding to the lower part of heating container 8, The second heating device 13 is disposed at a position corresponding to the base 9. Therefore, the temperature of the lower part of the heating container 8 can be controlled by the first heating device 12, and the temperature around the pedestal 9, the seed crystal 5 and the SiC single crystal 20 can be controlled by the second heating device 13. .

パージガス供給源14は、パージガス15を供給するものである。パージガス15は、ArやHeなどの不活性ガスやH2やHClなどのエッチングガスにて構成され、SiC多結晶の付着を防止する付着防止ガスとして機能する。パージガス供給源14から供給されるパージガス15は、第1断熱材7や加熱容器8の外周壁と第2断熱材10の内周壁との間の隙間を介し、パージガス導入孔8bを通じて加熱容器8内に導入されるようになっている。 The purge gas supply source 14 supplies the purge gas 15. The purge gas 15 is composed of an inert gas such as Ar or He, or an etching gas such as H 2 or HCl, and functions as an adhesion preventing gas for preventing the deposition of SiC polycrystal. The purge gas 15 supplied from the purge gas supply source 14 passes through the gap between the outer peripheral wall of the first heat insulating material 7 and the heating container 8 and the inner peripheral wall of the second heat insulating material 10, and enters the heating container 8 through the purge gas introduction hole 8 b. To be introduced.

第3断熱材16は、台座9の外周部を囲むように配置されている。第3断熱材16は、例えば比較的密度の薄いフェルトカーボンなどの黒鉛によって構成され、その表面がそれよりも高密度の黒鉛(例えばグラフォイルやニカフィルム(共に登録商標)等の黒鉛シート、TaC(炭化タンタル)やNbC(炭化ニオブ)などの高融点金属炭化物にてコーティングした構成とされている。これにより、第3断熱材16をフェルトカーボンなどの比較的密度の薄い黒鉛のみによって構成した場合に、未反応ガスが吸収されて多結晶化してしまうことを抑制している。   The third heat insulating material 16 is disposed so as to surround the outer peripheral portion of the base 9. The third heat insulating material 16 is made of, for example, graphite such as felt carbon having a relatively low density, and the surface thereof has a higher density than that of graphite (for example, graphite sheet such as graphoil and Nika film (both are registered trademarks)), TaC ( (Tantalum carbide) or NbC (niobium carbide) coated with a refractory metal carbide, so that the third heat insulating material 16 is composed only of relatively thin graphite such as felt carbon. , It is suppressed that unreacted gas is absorbed and polycrystallized.

本実施形態では、第3断熱材16の設置開始位置、つまり下端面は、SiC単結晶20の成長表面(SiC単結晶20の成長前の段階では台座9の表面に貼り付けた種結晶5の表面)からそれより上方とされ、例えばSiC単結晶20の表面より0〜50mmの範囲内とされている。また、第3断熱材16の設置終了位置、つまり上端面は、台座9の裏面もしくはそれより上方とされている。具体的には、第3断熱材16の厚みは、台座9の厚み以上かつSiC単結晶20を長尺成長させたときに予定する成長量以下となるようにしている。   In the present embodiment, the installation start position of the third heat insulating material 16, that is, the lower end surface is the growth surface of the SiC single crystal 20 (the seed crystal 5 attached to the surface of the base 9 at the stage before the growth of the SiC single crystal 20. From the surface), for example, within a range of 0 to 50 mm from the surface of the SiC single crystal 20. Further, the installation end position of the third heat insulating material 16, that is, the upper end surface is set to the back surface of the base 9 or above it. Specifically, the thickness of the third heat insulating material 16 is set to be equal to or greater than the thickness of the pedestal 9 and equal to or less than the growth amount planned when the SiC single crystal 20 is grown long.

この第3断熱材16は、台座9の外周において加熱容器8の内壁面から突き出して成長させるSiC単結晶20の側面から所定距離の位置まで配置されるように設置され、加熱容器8のうち台座9と同じ高さ近傍の温度が伝わり、より高温化する配置になっている。本実施形態の場合、第3断熱材16をリング状のもので構成しており、加熱容器8や第2断熱材10を上下に分割し、その分割された下部と上部の間に第3断熱材16が設置されるようにしている。このような構成とすることで、第3断熱材16や加熱容器8や第2断熱材10を簡素な構造にすることができ、第3断熱材16の交換も容易に行うことができる。   The third heat insulating material 16 is installed on the outer periphery of the pedestal 9 so as to be disposed up to a predetermined distance from the side surface of the SiC single crystal 20 that protrudes from the inner wall surface of the heating container 8 and grows. The temperature in the vicinity of the same height as 9 is transmitted, and the arrangement becomes higher. In the case of this embodiment, the 3rd heat insulating material 16 is comprised by the ring-shaped thing, the heating container 8 and the 2nd heat insulating material 10 are divided | segmented up and down, and 3rd heat insulation is carried out between the divided | segmented lower part and upper part. The material 16 is installed. By setting it as such a structure, the 3rd heat insulating material 16, the heating container 8, and the 2nd heat insulating material 10 can be made into a simple structure, and replacement | exchange of the 3rd heat insulating material 16 can also be performed easily.

このような構造により、本実施形態にかかるSiC単結晶製造装置1が構成されている。続いて、本実施形態にかかるSiC単結晶製造装置1を用いたSiC単結晶20の製造方法について説明する。   With this structure, the SiC single crystal manufacturing apparatus 1 according to the present embodiment is configured. Then, the manufacturing method of the SiC single crystal 20 using the SiC single crystal manufacturing apparatus 1 concerning this embodiment is demonstrated.

まず、台座9に種結晶5を取り付け、加熱容器8内に設置する。このとき、種結晶5の表面に対して第3断熱材16の下端面が同じ高さもしくはそれより上方に配置され、例えば種結晶5の表面より0〜50mmの位置に配置されるようにする。   First, the seed crystal 5 is attached to the pedestal 9 and installed in the heating container 8. At this time, the lower end surface of the third heat insulating material 16 is arranged at the same height or higher than the surface of the seed crystal 5, for example, at a position of 0 to 50 mm from the surface of the seed crystal 5. .

そして、第1、第2加熱装置12、13を制御し、所望の温度分布を付ける。すなわち、種結晶5の表面において原料ガス3aが再結晶化されることでSiC単結晶が成長しつつ、加熱容器8内において再結晶化レートよりも昇華レートの方が高くなる温度となるようにする。このようにすることで、SiC単結晶20を成長させるべき種結晶5の表面側が加熱される。また、第2加熱装置13の配置位置が台座9と対応した位置となっているため、台座9の裏面側はあまり加熱されないようにできる。   And the 1st, 2nd heating apparatuses 12 and 13 are controlled and desired temperature distribution is attached. That is, the source gas 3a is recrystallized on the surface of the seed crystal 5 so that the SiC single crystal grows and the sublimation rate becomes higher in the heating vessel 8 than the recrystallization rate. To do. By doing in this way, the surface side of the seed crystal 5 which should grow the SiC single crystal 20 is heated. Moreover, since the arrangement position of the 2nd heating apparatus 13 is a position corresponding to the base 9, the back surface side of the base 9 can be prevented from being heated so much.

また、真空容器6を所望圧力にしつつ、必要に応じてArやHeなどの不活性ガスによるキャリアガスやH2やHClなどのエッチングガスを導入しながら原料ガス導入管7aを通じて原料ガス3aを導入する。これにより、原料ガス3aが図1中の矢印で示したように流動し、種結晶5に供給されてSiC単結晶20が成長させられる。そして、回転引上ガス供給機構11によってパイプ材11aを介して台座9や種結晶5およびSiC単結晶20を回転させつつ、SiC単結晶20の成長レートに合せて引上げる。これにより、SiC単結晶20の成長表面の高さがほぼ一定に保たれ、成長表面温度の温度分布を制御性良く制御することが可能となる。 In addition, the source gas 3a is introduced through the source gas introduction pipe 7a while introducing a carrier gas using an inert gas such as Ar or He or an etching gas such as H 2 or HCl while bringing the vacuum vessel 6 to a desired pressure. To do. Thereby, source gas 3a flows as shown by an arrow in FIG. 1, and is supplied to seed crystal 5 to grow SiC single crystal 20. Then, the base 9, the seed crystal 5, and the SiC single crystal 20 are rotated through the pipe material 11 a by the rotary pulling gas supply mechanism 11, and pulled up according to the growth rate of the SiC single crystal 20. Thereby, the height of the growth surface of SiC single crystal 20 is kept substantially constant, and the temperature distribution of the growth surface temperature can be controlled with good controllability.

また、パージガス供給源14より、パージガス導入孔8bを通じてパージガス15を導入している。これにより、パージガス15が図1中の矢印で示したようにパージガス導入孔8bおよび台座9やSiC単結晶20と加熱容器8の間を通じて流出口4側に流動させられる。さらに、回転引上ガス供給機構11からも、パイプ材11aおよびガス導入孔11bを通じてパージガス15を導入している。これにより、図1中の矢印に示したように、パージガス15が台座9の裏面側に導かれたのち、台座部10の径方向外方に流動させられる。このようにパージガス15を導入しているため、台座9と加熱容器8や第3断熱材16との間や台座9の裏面などにSiC多結晶が堆積することを抑制することが可能となる。   Further, the purge gas 15 is introduced from the purge gas supply source 14 through the purge gas introduction hole 8b. As a result, the purge gas 15 is caused to flow toward the outlet 4 through the purge gas introduction hole 8b and the pedestal 9 or between the SiC single crystal 20 and the heating vessel 8 as shown by the arrows in FIG. Further, the purge gas 15 is also introduced from the rotary pulling gas supply mechanism 11 through the pipe material 11a and the gas introduction hole 11b. As a result, as indicated by the arrow in FIG. 1, the purge gas 15 is guided to the back side of the pedestal 9 and then flows radially outward of the pedestal 10. Since the purge gas 15 is introduced in this way, it is possible to suppress the deposition of SiC polycrystals between the pedestal 9 and the heating container 8 or the third heat insulating material 16 or on the back surface of the pedestal 9.

このようにしてSiC単結晶20を成長させるが、台座9の周囲を囲みつつ加熱容器8の内周壁から突き出すように第3断熱材16を備えていることから、SiC単結晶20の結晶表面の温度が第3断熱材16の温度に引っ張られる。すなわち、第2加熱装置13によって誘導加熱される加熱容器8の方がそれよりも内側と比較して温度が高くなるため、SiC単結晶20のうち第3断熱材16に近くの部分は第3断熱材16の熱の影響で高温化する。そして、第3断熱材16が加熱容器8の内周壁から突き出すように備えられていることから、第3断熱材16には加熱容器8のうち台座9と同じ高さ近傍の温度が伝わる。この温度は、加熱容器8の温度が下方から上方に向かって徐々に低温化させられることに基づけば、最も低温となる加熱容器8の上方と比べて高温となる。このため、本実施形態のように第3断熱材16を加熱容器8の内周壁から突き出すように備えることで、第3断熱材16を加熱容器8の上方から延設する場合と比較して、よりSiC単結晶20の外縁部を高温にできる。   In this way, the SiC single crystal 20 is grown. Since the third heat insulating material 16 is provided so as to protrude from the inner peripheral wall of the heating container 8 while surrounding the pedestal 9, the crystal surface of the SiC single crystal 20 is The temperature is pulled to the temperature of the third heat insulating material 16. That is, since the temperature of the heating container 8 that is induction-heated by the second heating device 13 is higher than that inside, the portion of the SiC single crystal 20 near the third heat insulating material 16 is the third. The temperature rises due to the heat of the heat insulating material 16. And since the 3rd heat insulating material 16 is equipped so that it may protrude from the inner peripheral wall of the heating container 8, the temperature of the heating container 8 near the same height as the base 9 is transmitted to the 3rd heat insulating material 16. Based on the fact that the temperature of the heating container 8 is gradually lowered from below to above, this temperature is higher than that above the heating container 8 that is the lowest temperature. For this reason, by providing the third heat insulating material 16 so as to protrude from the inner peripheral wall of the heating container 8 as in this embodiment, compared to the case where the third heat insulating material 16 is extended from above the heating container 8, Further, the outer edge portion of the SiC single crystal 20 can be heated to a high temperature.

したがって、SiC単結晶20の成長表面のうちの外縁部の温度を従来よりも高温化することが可能となり、成長レートが抑制されるようにできるため、SiC単結晶20の成長表面が凹形状になることを抑制することが可能となる。より好ましくは、SiC単結晶20の成長表面がフラット形状もしくはやや凸形状となるようにできる。   Therefore, the temperature of the outer edge portion of the growth surface of SiC single crystal 20 can be made higher than before, and the growth rate can be suppressed, so that the growth surface of SiC single crystal 20 has a concave shape. It becomes possible to suppress becoming. More preferably, the growth surface of SiC single crystal 20 can be flat or slightly convex.

このSiC単結晶20の成長表面の温度について調べたところ、図2に示す結果が得られた。この図において、xはSiC単結晶20の中心からの距離を示しており、yはSiC単結晶20の成長方向におけるSiC単結晶20の成長表面から第3断熱材16の下端面までの距離を示している。   When the temperature of the growth surface of the SiC single crystal 20 was examined, the result shown in FIG. 2 was obtained. In this figure, x represents the distance from the center of the SiC single crystal 20, and y represents the distance from the growth surface of the SiC single crystal 20 in the growth direction of the SiC single crystal 20 to the lower end surface of the third heat insulating material 16. Show.

この図に示されるように、第3断熱材16を備えなかった通常の状態(従来)では、SiC単結晶20の成長表面の外縁部が中央部と比べて20℃程度低温化していた。このため、SiC単結晶20は外縁部の方が中央部よりも成長レートが大きくなり、成長表面が凹形状になっていたと考えられる。これに対して、本実施形態のような第3断熱材16を備えた場合、y=0mmのときにSiC単結晶20の成長表面の温度をほぼ一定にすることができていることが分かる。さらに、y=25mm、50mmのときには、SiC単結晶20のうち外縁部の方が中央部よりも温度が高くなっていることが判る。   As shown in this figure, in the normal state (conventional) in which the third heat insulating material 16 was not provided, the outer edge portion of the growth surface of the SiC single crystal 20 was lowered by about 20 ° C. compared to the central portion. For this reason, it is considered that the SiC single crystal 20 has a growth rate larger in the outer edge portion than in the central portion, and the growth surface has a concave shape. On the other hand, when the 3rd heat insulating material 16 like this embodiment is provided, it turns out that the temperature of the growth surface of the SiC single crystal 20 can be made substantially constant when y = 0 mm. Furthermore, when y = 25 mm and 50 mm, it can be seen that the temperature of the outer edge portion of SiC single crystal 20 is higher than that of the central portion.

したがって、第3断熱材16を備えることでSiC単結晶20の成長表面が凹形状になることを抑制でき、凹形状になったとしてもその曲率を従来と比較して小さくすることが可能となる。そして、y=0mm以上でSiC単結晶20の成長表面がほぼフラット形状となるようにでき、y=25mm以上にするとSiC単結晶20の成長表面が凸形状となるようにできる。ただし、図2から判るように、y=25mmのときとy=50mmのときを比較すると、y=25mmのときの方がよりSiC単結晶20の外縁部の温度が高くなっている。このため、y=50mmを超えて、SiC単結晶20の成長表面から第3断熱材16の下端面までの距離が大きくなり過ぎても、SiC単結晶20の外縁部の温度が第3断熱材16の温度に引っ張られなくなってくることから、y=50mm以下となるようにするのが好ましい。   Therefore, by providing the third heat insulating material 16, it is possible to suppress the growth surface of the SiC single crystal 20 from becoming a concave shape, and even if it becomes a concave shape, the curvature can be reduced compared to the conventional case. . The growth surface of the SiC single crystal 20 can be made substantially flat when y = 0 mm or more, and the growth surface of the SiC single crystal 20 can be made convex when y = 25 mm or more. However, as can be seen from FIG. 2, when y = 25 mm and y = 50 mm are compared, the temperature of the outer edge portion of SiC single crystal 20 is higher when y = 25 mm. For this reason, even if the distance from the growth surface of the SiC single crystal 20 to the lower end surface of the third heat insulating material 16 becomes too large beyond y = 50 mm, the temperature of the outer edge portion of the SiC single crystal 20 is the third heat insulating material. It is preferable that y = 50 mm or less because it will not be pulled at a temperature of 16.

以上説明したように、台座9を囲みつつ加熱容器8の内周壁面から突き出すように第3断熱材16を備えることで、SiC単結晶20の外縁部の温度が第3断熱材16の温度に引っ張られるようにでき、SiC単結晶20の成長表面が凹形状になることを抑制できる。具体的には、少なくともSiC単結晶20の成長表面の凹形状の曲率を小さくすることができ、好ましくは成長表面がフラット形状もしくはやや凸形状となるようにすることができる。よって、SiC単結晶20の結晶内部に応力が発生することを抑制でき、結晶欠陥(転位)が発生するなどによって品質が劣化することを防止することが可能となる。   As described above, by providing the third heat insulating material 16 so as to protrude from the inner peripheral wall surface of the heating container 8 while surrounding the base 9, the temperature of the outer edge portion of the SiC single crystal 20 becomes the temperature of the third heat insulating material 16. It can be pulled and can suppress that the growth surface of SiC single crystal 20 becomes concave. Specifically, at least the curvature of the concave shape of the growth surface of the SiC single crystal 20 can be reduced, and preferably, the growth surface can be flat or slightly convex. Therefore, it is possible to suppress the generation of stress inside the crystal of SiC single crystal 20, and it is possible to prevent the quality from being deteriorated due to the occurrence of crystal defects (dislocations).

(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して第3断熱材16の構成を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the configuration of the third heat insulating material 16 is changed with respect to the first embodiment, and the other parts are the same as those in the first embodiment. Therefore, only different portions from the first embodiment will be described. .

図3に示すように、本実施形態では、第3断熱材16を加熱容器8の内壁面に取り付けるようにしている。例えば、加熱容器8に対して隙間や溝もしくは取付穴を形成しておき、それに嵌め込むことによって第3断熱材16を加熱容器8の内壁面に固定することができる。このように、加熱容器8に対して第3断熱材16を取り付けるようにしても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。   As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the third heat insulating material 16 is attached to the inner wall surface of the heating container 8. For example, the third heat insulating material 16 can be fixed to the inner wall surface of the heating container 8 by forming a gap, a groove, or a mounting hole in the heating container 8 and fitting it into the heating container 8. Thus, even if it attaches the 3rd heat insulating material 16 with respect to the heating container 8, the effect similar to 1st Embodiment can be acquired.

(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態も、第1実施形態に対して第3断熱材16の構成を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the configuration of the third heat insulating material 16 is changed with respect to the first embodiment, and the other parts are the same as those in the first embodiment. Therefore, only different portions from the first embodiment will be described. .

図4に示すように、本実施形態では、第3断熱材16をSiC単結晶20の成長方向において複数に分割し、分割された各第3断熱材16の間に隙間を空けるようにしている。本実施形態に示すように、第3断熱材16を複数に分割することが可能であるが、分割された各第3断熱材16の間に隙間を設けることで、各第3断熱材16の間の温度を分断することができ、温度分布変化を変更することができる。例えば、第3断熱材16はSiC単結晶20の成長方向の長さが長くなるほど、上方部分の温度の影響を受けて下方部分の温度が低くなる可能性がある。したがって、本実施形態のように第3断熱材16を分割することで、第3断熱材16のうちより下方に配置されているものの温度が低くなることを抑制できる。これにより、第3断熱材16のうちより下方に配置されているものの温度の影響を受けるSiC単結晶20の外縁部の温度を高くすることが可能となり、より第1実施形態に示した効果を得ることが可能となる。   As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the third heat insulating material 16 is divided into a plurality of pieces in the growth direction of the SiC single crystal 20, and a gap is formed between the divided third heat insulating materials 16. . As shown in the present embodiment, it is possible to divide the third heat insulating material 16 into a plurality of pieces, but by providing a gap between the divided third heat insulating materials 16, The temperature in between can be divided, and the temperature distribution change can be changed. For example, as the length of the third heat insulating material 16 in the growth direction of the SiC single crystal 20 becomes longer, the temperature of the lower portion may be lowered due to the influence of the temperature of the upper portion. Therefore, by dividing the third heat insulating material 16 as in the present embodiment, it is possible to prevent the temperature of the third heat insulating material 16 that is disposed below from being lowered. Thereby, it becomes possible to raise the temperature of the outer edge part of the SiC single crystal 20 that is affected by the temperature of the third heat insulating material 16 that is arranged below, and the effects shown in the first embodiment can be further improved. Can be obtained.

なお、このように第3断熱材16を複数に分割する場合、それぞれを断熱性能の異なる断熱材とすることもできる。その場合、より断熱性能の高いものを下方に配置するなど、断熱性能の異なるものを重ねて配置することで、より上記効果を得ることが可能となる。   In addition, when dividing | segmenting the 3rd heat insulating material 16 into plurality in this way, each can also be made into a heat insulating material from which heat insulation performance differs. In that case, it becomes possible to obtain the above effect more by arranging ones having different heat insulation performance such as arranging one having higher heat insulation performance below.

(第4実施形態)
本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態も、第1実施形態に対して第3断熱材16の構成を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the configuration of the third heat insulating material 16 is changed with respect to the first embodiment, and the other parts are the same as those in the first embodiment. Therefore, only different portions from the first embodiment will be described. .

図5に示すように、本実施形態では、第3断熱材16をSiC単結晶20の成長方向にいて延長し、第3断熱材16の設置開始位置、つまり下端面がSiC単結晶20の成長表面より下方に位置するようにしてある。   As shown in FIG. 5, in the present embodiment, the third heat insulating material 16 is extended in the growth direction of the SiC single crystal 20, and the installation start position of the third heat insulating material 16, that is, the lower end surface is the growth of the SiC single crystal 20. It is located below the surface.

このようにすると、より下方位置から原料ガス3aが中央部に集められるようにできるため、第1実施形態と同様の効果が得られるのに加えて、SiC単結晶20の結晶成長に寄与するガス収率を増大することが可能となる。また、本実施形態のように第3断熱材16を備えた場合と備えていない通常の場合それぞれについて、加熱容器8の内部のガス高温部からSiC単結晶20の成長表面までの距離に対する温度を調べたところ図6に示す結果となった。なお、ガス高温部は温度が第1加熱装置12の加熱により最も高温(例えば2300℃を超える温度)になる場所のことであり、本実施形態の場合には、第3断熱材16の設置開始位置近辺が該当する。   In this way, since the source gas 3a can be collected from the lower position to the central portion, in addition to obtaining the same effect as the first embodiment, the gas contributing to the crystal growth of the SiC single crystal 20 The yield can be increased. Moreover, the temperature with respect to the distance from the gas high temperature part inside the heating container 8 to the growth surface of the SiC single crystal 20 is set for each of the case where the third heat insulating material 16 is provided and the case where the third heat insulating material 16 is not provided as in the present embodiment. As a result of the examination, the results shown in FIG. 6 were obtained. Note that the gas high temperature portion is a place where the temperature becomes the highest temperature (for example, a temperature exceeding 2300 ° C.) by the heating of the first heating device 12, and in the case of this embodiment, the installation of the third heat insulating material 16 is started. Near the position.

この図に示されるように、第3断熱材16を備えた場合には、それを備えていない場合と比較して、第3断熱材16が備えられている場所において高温が維持される。このため、SiC単結晶20の成長方向において急峻な温度分布を実現することが可能となる。この結果、気相中での核生成や加熱容器8の側壁へのSiC多結晶の付着を抑制することも可能となる。   As shown in this figure, when the third heat insulating material 16 is provided, the high temperature is maintained at the place where the third heat insulating material 16 is provided, as compared with the case where the third heat insulating material 16 is not provided. For this reason, it becomes possible to realize a steep temperature distribution in the growth direction of the SiC single crystal 20. As a result, it becomes possible to suppress nucleation in the gas phase and adhesion of SiC polycrystal to the side wall of the heating vessel 8.

(他の実施形態)
上記実施形態では、SiC単結晶製造装置1として、原料ガス3aがSiC単結晶20の成長表面に供給されてからSiC単結晶20の外周表面や台座9の横を通過して更に上方に排出させられる方式(アップフロー方式)のものを例に挙げて説明した。しかしながら、それに限らず、原料ガス3aがSiC単結晶20の成長表面に供給されてから、再度その供給方向と同方向に戻されるリターンフロー方式や、原料ガス3aがSiC単結晶20の成長表面に供給されてから、加熱容器8の外周方向に排出させられる方式(サイドフロー方式)にも適用できる。
(Other embodiments)
In the above embodiment, as the SiC single crystal manufacturing apparatus 1, after the source gas 3 a is supplied to the growth surface of the SiC single crystal 20, it passes through the outer peripheral surface of the SiC single crystal 20 and the side of the pedestal 9 and is discharged further upward. The method (upflow method) is described as an example. However, the present invention is not limited to this, and a return flow method in which the source gas 3a is supplied to the growth surface of the SiC single crystal 20 and then returned again in the same direction as the supply direction, or the source gas 3a is applied to the growth surface of the SiC single crystal 20. It can also be applied to a method (side flow method) in which the gas is discharged in the outer peripheral direction of the heating container 8 after being supplied.

また、本発明は原料ガス3aを供給するガス供給法成長とは異なる成長法に適用することもできる。すなわち、真空容器内に配置された坩堝に予めSiC原料粉末を配置しておき、加熱装置による加熱によってSiC原料粉末からSiC原料を昇華させた原料ガスを発生させ、種結晶表面にSiC単結晶を成長させる昇華法成長に対しても本発明を適用できる。   The present invention can also be applied to a growth method different from the gas supply method growth for supplying the source gas 3a. That is, SiC raw material powder is placed in advance in a crucible placed in a vacuum vessel, a raw material gas obtained by sublimating the SiC raw material from the SiC raw material powder is generated by heating with a heating device, and an SiC single crystal is formed on the seed crystal surface. The present invention can also be applied to sublimation growth for growth.

さらに、上記実施形態では、台座9の回転と引き上げおよびパージガス15の導入が行える回転引上ガス供給機構11を例に挙げたが、少なくとも引上げが行える引上機構であれば良い。   Furthermore, in the above embodiment, the rotary pulling gas supply mechanism 11 capable of rotating and pulling the pedestal 9 and introducing the purge gas 15 is taken as an example. However, any pulling mechanism capable of at least pulling may be used.

1 単結晶製造装置
3 原料ガス供給源
3a 原料ガス
5 種結晶
8 加熱容器
9 台座
10 第2断熱材
11 回転引上ガス供給機構
12、13 第1、第2加熱装置
14 パージガス供給源
15 パージガス
16 第3断熱材
20 SiC単結晶
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Single crystal manufacturing apparatus 3 Raw material gas supply source 3a Raw material gas 5 Seed crystal 8 Heating container 9 Base 10 Second heat insulating material 11 Rotating pulling gas supply mechanism 12, 13 First, second heating device 14 Purge gas supply source 15 Purge gas 16 Third heat insulating material 20 SiC single crystal

Claims (7)

反応室を構成する中空形状の加熱容器(8)と、
前記加熱容器内に配置された台座(9)と、
前記加熱容器の外周のうち前記台座と対応する位置に配置され、前記加熱容器を加熱する加熱装置(13)と、
前記台座を上方に引上げる引上機構(11)とを有する製造装置(1)を用いて、
前記台座に対して炭化珪素単結晶基板からなる種結晶(5)を設置し、前記加熱装置にて前記台座の周囲を加熱しつつ前記種結晶の表面に下方から炭化珪素の原料ガス(3a)を供給することで前記種結晶の表面に炭化珪素単結晶(20)を結晶成長させると共に、前記引上機構によって前記台座を引上げることで前記炭化珪素単結晶を長尺化させる炭化珪素単結晶の製造方法であって、
前記台座の外周部を囲む断熱材(16)を前記加熱容器の内壁面から突き出すように配置し、該断熱材にて前記台座を囲んだ状態で前記炭化珪素単結晶を結晶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。
A hollow heating vessel (8) constituting the reaction chamber;
A pedestal (9) disposed in the heating vessel;
A heating device (13) that is disposed at a position corresponding to the pedestal of the outer periphery of the heating container and heats the heating container;
Using a manufacturing apparatus (1) having a pulling mechanism (11) for pulling up the pedestal upward,
A seed crystal (5) made of a silicon carbide single crystal substrate is placed on the pedestal, and a silicon carbide source gas (3a) is applied to the surface of the seed crystal from below while heating the periphery of the pedestal with the heating device. The silicon carbide single crystal (20) is crystal-grown on the surface of the seed crystal by supplying, and the silicon carbide single crystal is elongated by pulling up the pedestal by the pulling mechanism A manufacturing method of
A heat insulating material (16) surrounding the outer periphery of the pedestal is disposed so as to protrude from the inner wall surface of the heating container, and the silicon carbide single crystal is grown in a state of surrounding the pedestal with the heat insulating material. A method for producing a silicon carbide single crystal.
前記断熱材の下端面が前記炭化珪素単結晶の成長表面と同じ高さもしもはそれより上方に位置した状態で前記炭化珪素単結晶を結晶成長させることを特徴とする請求項1に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。   2. The carbonization of claim 1, wherein the silicon carbide single crystal is grown in a state in which a lower end surface of the heat insulating material is positioned at the same height as or higher than a growth surface of the silicon carbide single crystal. A method for producing a silicon single crystal. 前記炭化珪素単結晶の成長方向において前記断熱材の下端面から前記炭化珪素単結晶の成長表面までの距離が0〜50mmの範囲内となるようにした状態で前記炭化珪素単結晶を結晶成長させることを特徴とする請求項2に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。   The silicon carbide single crystal is grown in a state in which the distance from the lower end surface of the heat insulating material to the growth surface of the silicon carbide single crystal is in the range of 0 to 50 mm in the growth direction of the silicon carbide single crystal. The method for producing a silicon carbide single crystal according to claim 2. 前記断熱材の厚みを前記台座の厚み以上かつ成長させたときに予定する前記炭化珪素単結晶の成長量以下とすることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。   4. The silicon carbide according to claim 1, wherein the thickness of the heat insulating material is equal to or greater than the thickness of the pedestal and equal to or less than a growth amount of the silicon carbide single crystal that is expected when grown. 5. A method for producing a single crystal. 前記断熱材の下端面が前記炭化珪素単結晶の成長表面よりも下方に位置した状態で前記炭化珪素単結晶を結晶成長させることを特徴とする請求項1に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。   2. The method for producing a silicon carbide single crystal according to claim 1, wherein the silicon carbide single crystal is grown in a state where a lower end surface of the heat insulating material is located below a growth surface of the silicon carbide single crystal. . 前記断熱材を前記炭化珪素単結晶の成長方向において複数に分割することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。   6. The method for manufacturing a silicon carbide single crystal according to claim 1, wherein the heat insulating material is divided into a plurality of parts in the growth direction of the silicon carbide single crystal. 複数に分割された前記断熱材の間に隙間を設けることを特徴とする請求項6に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。   The method for producing a silicon carbide single crystal according to claim 6, wherein a gap is provided between the plurality of heat insulating materials.
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