JP2014159347A - Manufacturing apparatus and method of silicon carbide single crystal substrate - Google Patents

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Naoki Oi
直樹 大井
Tomohiro Kawase
智博 川瀬
Shinsuke Fujiwara
伸介 藤原
Makoto Sasaki
信 佐々木
Taro Nishiguchi
太郎 西口
Tsutomu Hori
勉 堀
Shunsaku Ueda
俊策 上田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing apparatus and method of a silicon carbide single crystal substrate that can reduce a variation of crystal quality in the surface of a silicon carbide single crystal substrate and reduce a stress generated in a silicon carbide single crystal during growth of the silicon carbide single crystal.SOLUTION: A manufacturing apparatus 11 of a silicon carbide single crystal substrate 100a includes a raw material housing part 8 and a seed substrate holding part 1. The seed substrate holding part 1 is disposed at a position opposed to the raw material housing part 8. The seed substrate holding part 1 comprises a plate part 2 having a first principal surface 2a and a second principal surface 2b which are opposed to each other, a body part 4 in contact with the first principal surface 2a of the plate part 2, and a connection part 3 for fixing the plate part 2 to the body part 4. The thickness T1 of the plate part 2 is less than the thickness T2 of the body part 4.

Description

この発明は、炭化珪素単結晶基板の製造装置および製造方法に関する。   The present invention relates to an apparatus and a method for manufacturing a silicon carbide single crystal substrate.

近年、半導体装置の製造用に炭化珪素単結晶基板が用いられ始めている。炭化珪素は珪素に比べて大きなバンドギャップを有する。そのため、炭化珪素単結晶基板を用いた半導体装置は、耐圧が高く、オン抵抗が低く、また高温環境下での特性の劣化が小さいといった利点を有する。   In recent years, silicon carbide single crystal substrates have begun to be used for manufacturing semiconductor devices. Silicon carbide has a larger band gap than silicon. Therefore, a semiconductor device using a silicon carbide single crystal substrate has advantages such as high breakdown voltage, low on-resistance, and small deterioration in characteristics under a high temperature environment.

たとえば特開2002−201097号公報(特許文献1)において、坩堝内において炭化珪素原料を昇華させることにより種基板上に炭化珪素単結晶を成長させ、その後、当該炭化珪素単結晶をスライスすることにより炭化珪素単結晶基板を製造する方法が記載されている。また特開2011−251884号公報(特許文献2)には、種基板(種結晶)を保持する種基板取付部は、坩堝の蓋体とは別体の薄板で形成することが記載されている。種基板取付部が薄板から形成されているため、加熱された場合に熱変形量が小さくなるので、種基板取付部から種基板に伝わる熱応力も小さくなると記載されている。   For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-201097 (Patent Document 1), a silicon carbide single crystal is grown on a seed substrate by sublimating a silicon carbide raw material in a crucible, and then the silicon carbide single crystal is sliced. A method of manufacturing a silicon carbide single crystal substrate is described. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-251884 (Patent Document 2) describes that the seed substrate mounting portion for holding the seed substrate (seed crystal) is formed of a thin plate separate from the crucible lid. . It is described that since the seed substrate mounting portion is formed of a thin plate, the amount of thermal deformation is reduced when heated, so that the thermal stress transmitted from the seed substrate mounting portion to the seed substrate is also reduced.

特開2002−201097号公報JP 2002-201097 A 特開2011−251884号公報JP 2011-251884 A

しかしながら、特開2011−251884号公報(特許文献2)に記載の炭化珪素単結晶の製造装置のよれば、種基板を保持する取付板は、取付板の中央付近に設けられた脚部によって坩堝の蓋体に取り付けられており、当該取付板の表面は坩堝の蓋部の表面と離間している。そのため、取付板の中央付近に配置されている種基板は脚部を介して蓋部に接触しているため熱伝導が効率的に行われるが、取付板の外側の部分は蓋部の表面と離間しており熱伝導が効率的に行われない。そのため、種基板の表面における温度分布が大きくなるため、種基板の表面上に成長する炭化珪素単結晶の結晶品質の面内分布が大きくなってしまう。   However, according to the silicon carbide single crystal manufacturing apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-251884 (Patent Document 2), the mounting plate for holding the seed substrate is crucible by a leg portion provided near the center of the mounting plate. The surface of the mounting plate is spaced apart from the surface of the lid portion of the crucible. Therefore, since the seed substrate arranged near the center of the mounting plate is in contact with the lid portion via the leg portion, heat conduction is efficiently performed, but the outer portion of the mounting plate is connected to the surface of the lid portion. They are spaced apart and do not conduct heat efficiently. As a result, the temperature distribution on the surface of the seed substrate is increased, and the in-plane distribution of the crystal quality of the silicon carbide single crystal grown on the surface of the seed substrate is increased.

この発明は、上記のような課題を解決するために成されたものであり、その目的は、炭化珪素単結晶基板の結晶品質の面内分布を低減し、かつ炭化珪素単結晶成長中に炭化珪素単結晶に発生する応力を低減可能な炭化珪素単結晶基板の製造装置および製造方法を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems. The object of the present invention is to reduce the in-plane distribution of the crystal quality of the silicon carbide single crystal substrate and to perform carbonization during the growth of the silicon carbide single crystal. An object of the present invention is to provide a silicon carbide single crystal substrate manufacturing apparatus and manufacturing method capable of reducing stress generated in a silicon single crystal.

本発明に係る炭化珪素単結晶基板の製造装置は、原料収容部と、種基板保持部とを備える。種基板保持部は、原料収容部に対向する位置に配置されている。種基板保持部は、互いに対向する第1の主面および第2の主面を有する板部と、板部の第1の主面に接する本体部と、板部を本体部に固定する接続部とを含む。板部の厚みは本体部の厚みより小さい。   An apparatus for manufacturing a silicon carbide single crystal substrate according to the present invention includes a raw material container and a seed substrate holder. The seed substrate holding part is arranged at a position facing the raw material container. The seed substrate holding portion includes a plate portion having a first main surface and a second main surface facing each other, a main body portion in contact with the first main surface of the plate portion, and a connection portion for fixing the plate portion to the main body portion. Including. The thickness of the plate portion is smaller than the thickness of the main body portion.

本発明に係る炭化珪素単結晶基板の製造装置によれば、種基板が保持される板部の厚みは本体部の厚みより小さい。炭化珪素単結晶の成長中において種基板を構成する材料と板部を構成する材料との熱膨張量の違いに起因して種基板および種基板上に成長する炭化珪素単結晶に発生する応力を、板部が種基板の変形に応じて変形することにより、効率的に低減することができる。また本体部が板部の第1の主面に接するので、板部の第2の主面上に固定された種基板の面内温度分布が低減される。結果として、種基板上に成長する炭化珪素単結晶を炭化珪素単結晶の成長方向に垂直な面でスライスして切り出された炭化珪素単結晶基板の結晶品質の面内分布を低減することができる。   According to the silicon carbide single crystal substrate manufacturing apparatus of the present invention, the thickness of the plate portion on which the seed substrate is held is smaller than the thickness of the main body portion. Stress generated in the seed substrate and the silicon carbide single crystal grown on the seed substrate due to the difference in thermal expansion between the material constituting the seed substrate and the material constituting the plate part during the growth of the silicon carbide single crystal Since the plate portion is deformed according to the deformation of the seed substrate, it can be efficiently reduced. Further, since the main body is in contact with the first main surface of the plate portion, the in-plane temperature distribution of the seed substrate fixed on the second main surface of the plate portion is reduced. As a result, it is possible to reduce the in-plane distribution of the crystal quality of the silicon carbide single crystal substrate which is obtained by slicing a silicon carbide single crystal grown on the seed substrate along a plane perpendicular to the growth direction of the silicon carbide single crystal. .

上記に係る炭化珪素単結晶基板の製造装置において好ましくは、本体部は、板部の第1の主面に接しかつ炭素を含む緩衝材を含む。これにより、板部が変形した場合において、緩衝材が板部の変形に応じて変形することができる。結果として、板部に固定される種基板および炭化珪素単結晶に発生する応力を効率的に低減することができる。   Preferably, in the silicon carbide single crystal substrate manufacturing apparatus according to the above, the main body includes a buffer material that is in contact with the first main surface of the plate and includes carbon. Thereby, when a board part deform | transforms, a buffer material can deform | transform according to a deformation | transformation of a board part. As a result, the stress generated in the seed substrate and silicon carbide single crystal fixed to the plate portion can be efficiently reduced.

上記に係る炭化珪素単結晶基板の製造装置において好ましくは、接続部は接着剤を含む。これにより、効率的に板部を本体部に固定することができる。   Preferably, in the silicon carbide single crystal substrate manufacturing apparatus according to the above, the connection portion includes an adhesive. Thereby, a board part can be efficiently fixed to a main-body part.

上記に係る炭化珪素単結晶基板の製造装置において好ましくは、接続部はネジを含む。これにより、効率的に板部を本体部に固定することができる。   Preferably, in the silicon carbide single crystal substrate manufacturing apparatus according to the above, the connection portion includes a screw. Thereby, a board part can be efficiently fixed to a main-body part.

上記に係る炭化珪素単結晶基板の製造装置において好ましくは、板部を構成する材料の1000℃における熱膨張係数は、炭化珪素の1000℃における熱膨張係数の0.8倍以上1.2倍以下である。これにより、種基板および炭化珪素単結晶に発生する応力を効率的に低減することができる。   Preferably, in the silicon carbide single crystal substrate manufacturing apparatus according to the above, the thermal expansion coefficient at 1000 ° C. of the material constituting the plate portion is 0.8 to 1.2 times the thermal expansion coefficient of silicon carbide at 1000 ° C. It is. Thereby, the stress which generate | occur | produces in a seed substrate and a silicon carbide single crystal can be reduced efficiently.

本発明に係る炭化珪素単結晶基板の製造方法は以下の工程を備えている。互いに対向する第1の主面および第2の主面を有する板部と、板部の第1の主面に接する本体部と、板部を本体部に固定する接続部とを含む種基板保持部が準備される。種基板が板部の第2の主面に固定される。種基板の表面に炭化珪素単結晶が成長される。板部の厚みは本体部の厚みより小さい。   The method for manufacturing a silicon carbide single crystal substrate according to the present invention includes the following steps. Seed substrate holding comprising a plate portion having a first main surface and a second main surface facing each other, a main body portion in contact with the first main surface of the plate portion, and a connection portion for fixing the plate portion to the main body portion Department is prepared. The seed substrate is fixed to the second main surface of the plate portion. A silicon carbide single crystal is grown on the surface of the seed substrate. The thickness of the plate portion is smaller than the thickness of the main body portion.

本発明に係る炭化珪素単結晶基板の製造方法によれば、種基板が保持される板部の厚みは本体部の厚みより小さい。炭化珪素単結晶の成長中において種基板を構成する材料と板部を構成する材料との熱膨張量の違いに起因して種基板および種基板上に成長する炭化珪素単結晶に発生する応力を、板部が種基板の変形に応じて変形することにより、効率的に低減することができる。また本体部が板部の第1の主面に接するので、板部の第2の主面上に固定された種基板の面内温度分布が低減される。結果として、種基板上に成長する炭化珪素単結晶を炭化珪素単結晶の成長方向に垂直な面でスライスして切り出された炭化珪素単結晶基板の結晶品質の面内分布を低減することができる。   According to the method for manufacturing a silicon carbide single crystal substrate according to the present invention, the thickness of the plate portion on which the seed substrate is held is smaller than the thickness of the main body portion. Stress generated in the seed substrate and the silicon carbide single crystal grown on the seed substrate due to the difference in thermal expansion between the material constituting the seed substrate and the material constituting the plate part during the growth of the silicon carbide single crystal Since the plate portion is deformed according to the deformation of the seed substrate, it can be efficiently reduced. Further, since the main body is in contact with the first main surface of the plate portion, the in-plane temperature distribution of the seed substrate fixed on the second main surface of the plate portion is reduced. As a result, it is possible to reduce the in-plane distribution of the crystal quality of the silicon carbide single crystal substrate which is obtained by slicing a silicon carbide single crystal grown on the seed substrate along a plane perpendicular to the growth direction of the silicon carbide single crystal. .

上記に係る炭化珪素単結晶基板の製造方法において好ましくは、板部の厚みをt(mm)とし、種基板の直径をd(mm)としたときに、板部の厚みt(mm)は0.0059×d(mm)以上0.059×d(mm)以下である。板部の厚みt(mm)が0.0059×d(mm)以上であれば、種基板を保持するための板部の剛性を十分高めることができる。また板部の厚みt(mm)が0.059×d(mm)以下であれば、種基板の変形に応じて板部が変形することが容易となり、種基板および炭化珪素単結晶の応力を十分低減することができる。   In the method for manufacturing a silicon carbide single crystal substrate according to the above, preferably, the thickness t (mm) of the plate portion is 0 when the thickness of the plate portion is t (mm) and the diameter of the seed substrate is d (mm). 0059 × d (mm) or more and 0.059 × d (mm) or less. If the thickness t (mm) of the plate portion is 0.0059 × d (mm) or more, the rigidity of the plate portion for holding the seed substrate can be sufficiently increased. If the thickness t (mm) of the plate portion is 0.059 × d (mm) or less, the plate portion can be easily deformed according to the deformation of the seed substrate, and the stress of the seed substrate and the silicon carbide single crystal can be reduced. It can be sufficiently reduced.

上記に係る炭化珪素単結晶基板の製造方法において好ましくは、本体部は、板部の第1の主面に接しかつ炭素を含む緩衝材を含む。これにより、板部が変形した場合において、緩衝材が板部の変形に応じて変形することができる。結果として、板部に固定される種基板に発生する応力を効率的に低減することができる。   Preferably, in the method for manufacturing a silicon carbide single crystal substrate according to the above, the main body portion includes a buffer material in contact with the first main surface of the plate portion and containing carbon. Thereby, when a board part deform | transforms, a buffer material can deform | transform according to a deformation | transformation of a board part. As a result, the stress generated in the seed substrate fixed to the plate part can be efficiently reduced.

上記に係る炭化珪素単結晶基板の製造方法において好ましくは、接続部は接着剤を含む。これにより、効率的に板部を本体部に固定することができる。   Preferably, in the method for manufacturing a silicon carbide single crystal substrate according to the above, the connection portion includes an adhesive. Thereby, a board part can be efficiently fixed to a main-body part.

上記に係る炭化珪素単結晶基板の製造方法において好ましくは、接続部はネジを含む。これにより、効率的に板部を本体部に固定することができる。   Preferably, in the method for manufacturing a silicon carbide single crystal substrate according to the above, the connection portion includes a screw. Thereby, a board part can be efficiently fixed to a main-body part.

上記に係る炭化珪素単結晶基板の製造方法において好ましくは、板部を構成する材料の1000℃における熱膨張係数は、炭化珪素の1000℃における熱膨張係数の0.8倍以上1.2倍以下である。これにより、種基板および炭化珪素単結晶に発生する応力を効率的に低減することができる。   Preferably, in the method for manufacturing a silicon carbide single crystal substrate according to the above, the thermal expansion coefficient at 1000 ° C. of the material constituting the plate portion is 0.8 to 1.2 times the thermal expansion coefficient of silicon carbide at 1000 ° C. It is. Thereby, the stress which generate | occur | produces in a seed substrate and a silicon carbide single crystal can be reduced efficiently.

上記に係る炭化珪素単結晶基板の製造方法において好ましくは、炭化珪素単結晶基板の直径は100mm以上である。これにより、直径100mm以上の炭化珪素単結晶基板を製造することができる。   In the method for manufacturing a silicon carbide single crystal substrate according to the above, preferably, the diameter of the silicon carbide single crystal substrate is 100 mm or more. Thereby, a silicon carbide single crystal substrate having a diameter of 100 mm or more can be manufactured.

本発明によれば、炭化珪素単結晶基板の結晶品質の面内分布を低減し、かつ炭化珪素単結晶成長中に炭化珪素単結晶に発生する応力を低減可能な炭化珪素単結晶基板の製造装置および製造方法を提供することができる。   According to the present invention, a silicon carbide single crystal substrate manufacturing apparatus capable of reducing the in-plane distribution of crystal quality of a silicon carbide single crystal substrate and reducing the stress generated in the silicon carbide single crystal during the growth of the silicon carbide single crystal. And a manufacturing method can be provided.

本発明の一実施の形態に係る炭化珪素単結晶基板の製造装置の構成を概略的に説明するための断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating schematically the structure of the manufacturing apparatus of the silicon carbide single crystal substrate which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る炭化珪素単結晶基板の製造装置の種基板保持部の構成を概略的に説明するための分解断面模式図である。It is a decomposition section schematic diagram for explaining roughly composition of a seed substrate holding part of a manufacturing device of a silicon carbide single crystal substrate concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態に係る炭化珪素単結晶基板の製造装置の種基板保持部の構成を概略的に説明するための断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating schematically the structure of the seed substrate holding | maintenance part of the manufacturing apparatus of the silicon carbide single crystal substrate which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る炭化珪素単結晶基板の製造装置の種基板保持部の第1の変形例の構成を概略的に説明するための断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating schematically the structure of the 1st modification of the seed substrate holding | maintenance part of the manufacturing apparatus of the silicon carbide single crystal substrate which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る炭化珪素単結晶基板の製造装置の種基板保持部の第2の変形例の構成を概略的に説明するための断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating schematically the structure of the 2nd modification of the seed substrate holding | maintenance part of the manufacturing apparatus of the silicon carbide single crystal substrate which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る炭化珪素単結晶基板の製造装置の種基板保持部の第3の変形例の構成を概略的に説明するための断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating schematically the structure of the 3rd modification of the seed substrate holding | maintenance part of the manufacturing apparatus of the silicon carbide single crystal substrate which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る炭化珪素単結晶基板の製造装置の種基板保持部の第4の変形例の構成を概略的に説明するための断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating schematically the structure of the 4th modification of the seed substrate holding | maintenance part of the manufacturing apparatus of the silicon carbide single crystal substrate which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る炭化珪素単結晶基板の製造方法を概略的に説明するためのフロー図である。It is a flowchart for demonstrating schematically the manufacturing method of the silicon carbide single crystal substrate which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る炭化珪素単結晶基板の製造方法の第1の工程を概略的に説明するための断面模式図である。1 is a schematic cross-sectional view for schematically illustrating a first step in a method for manufacturing a silicon carbide single crystal substrate according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態に係る炭化珪素単結晶基板の製造方法により製造された炭化珪素単結晶基板を概略的に説明するための斜視模式図である。1 is a schematic perspective view for schematically illustrating a silicon carbide single crystal substrate manufactured by a method for manufacturing a silicon carbide single crystal substrate according to an embodiment of the present invention.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。また、本明細書中の結晶学的記載においては、個別方位を[]、集合方位を<>、個別面を()、集合面を{}でそれぞれ示している。また、負の指数については、結晶学上、”−”(バー)を数字の上に付けることになっているが、本明細書中では、数字の前に負の符号を付けている。また角度の記載には、全方位角を360度とする系を用いている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated. In the crystallographic description in this specification, the individual orientation is indicated by [], the collective orientation is indicated by <>, the individual plane is indicated by (), and the collective plane is indicated by {}. As for the negative index, “−” (bar) is attached on the number in crystallography, but in this specification, a negative sign is attached before the number. The angle is described using a system in which the omnidirectional angle is 360 degrees.

図1を参照して、本発明の一実施の形態に係る炭化珪素単結晶基板の製造装置の構成について説明する。   With reference to FIG. 1, the structure of the manufacturing apparatus of the silicon carbide single crystal substrate which concerns on one embodiment of this invention is demonstrated.

図1を参照して、本実施の形態に係る炭化珪素単結晶基板の製造装置11は、成長容器10と、加熱部(図示せず)とを主に有している。成長容器10は、たとえば純化処理されたグラファイトから成る坩堝であり、種基板保持部1と原料収容部8とを主に有している。種基板保持部1は、炭化珪素単結晶からなる種基板5を保持するためのものである。原料収容部8は、たとえば多結晶炭化珪素からなる炭化珪素原料9を収容するためのものである。種基板5および炭化珪素原料9は成長容器10の内部において互いに対向するように配置されている。   Referring to FIG. 1, silicon carbide single crystal substrate manufacturing apparatus 11 according to the present embodiment mainly includes growth vessel 10 and a heating unit (not shown). The growth vessel 10 is a crucible made of, for example, purified graphite, and mainly includes a seed substrate holding unit 1 and a raw material storage unit 8. The seed substrate holding unit 1 is for holding a seed substrate 5 made of silicon carbide single crystal. Raw material accommodating portion 8 is for accommodating silicon carbide raw material 9 made of, for example, polycrystalline silicon carbide. The seed substrate 5 and the silicon carbide raw material 9 are arranged so as to face each other inside the growth vessel 10.

成長容器10、炭化珪素原料9および種基板5などを加熱するために、成長容器10の外部に加熱部(図示せず)が配置されている。加熱部は、たとえば抵抗加熱方式であってもよいし、誘導加熱方式であってもよい。加熱部は、成長容器10の原料収容部8の外周を囲うように配置されおり、かつ炭化珪素原料9が配置されている原料収容部8の底部に対向して設けられていてもよい。加熱部は、炭化珪素原料9を炭化珪素の昇華温度まで昇温可能に構成されている。   In order to heat the growth vessel 10, the silicon carbide raw material 9, the seed substrate 5, and the like, a heating unit (not shown) is disposed outside the growth vessel 10. The heating unit may be, for example, a resistance heating method or an induction heating method. The heating unit may be disposed so as to surround the outer periphery of the raw material container 8 of the growth vessel 10 and may be provided to face the bottom of the raw material container 8 where the silicon carbide raw material 9 is disposed. The heating unit is configured to be able to raise the temperature of silicon carbide raw material 9 to the sublimation temperature of silicon carbide.

図2〜図7を参照して、本発明の一実施の形態に係る炭化珪素単結晶基板の製造装置の種基板保持部の構成について説明する。   With reference to FIGS. 2-7, the structure of the seed substrate holding | maintenance part of the manufacturing apparatus of the silicon carbide single crystal substrate which concerns on one embodiment of this invention is demonstrated.

図2および図3を参照して、本実施の形態に係る炭化珪素単結晶基板の製造装置の種基板保持部1は、板部2と、本体部4と、接続部3とを主に有している。板部2は、互いに対向する第1の主面2aおよび第2の主面2bを有する板状の部材である。第2の主面2bは炭化珪素単結晶からなる種基板5を保持する面である。板部2の厚みT1は、本体部4の厚みT2よりも小さい。板部2の厚みT1はたとえば1mm程度であり、本体部4の厚みはたとえば16mm程度である。板部2、本体部4および接続部3などの種基板保持部1を形成する部材は、たとえばグラファイトなどのカーボンにより構成されている。   2 and 3, seed substrate holding unit 1 of the silicon carbide single crystal substrate manufacturing apparatus according to the present embodiment mainly includes plate portion 2, main body portion 4, and connecting portion 3. doing. The plate part 2 is a plate-like member having a first main surface 2a and a second main surface 2b facing each other. Second main surface 2b is a surface for holding seed substrate 5 made of silicon carbide single crystal. The thickness T1 of the plate part 2 is smaller than the thickness T2 of the main body part 4. The thickness T1 of the plate part 2 is about 1 mm, for example, and the thickness of the main body part 4 is about 16 mm, for example. Members forming the seed substrate holding portion 1 such as the plate portion 2, the main body portion 4 and the connection portion 3 are made of carbon such as graphite, for example.

種基板5の直径をd1(mm)としたときに、板部2の厚みT1(mm)は、0.0059×d1(mm)以上0.059×d1(mm)以下であることがより好ましい。種基板5は、互いに対向する第1の表面5aおよび第2の表面5bを有しており、種基板5の第1の表面5aは板部2に固定されており、第2の表面5bは炭化珪素単結晶が成長する面である。   When the diameter of the seed substrate 5 is d1 (mm), the thickness T1 (mm) of the plate portion 2 is more preferably 0.0059 × d1 (mm) or more and 0.059 × d1 (mm) or less. . The seed substrate 5 has a first surface 5a and a second surface 5b facing each other. The first surface 5a of the seed substrate 5 is fixed to the plate portion 2, and the second surface 5b is This is the surface on which the silicon carbide single crystal grows.

板部2の第1の主面2aの中央付近には突起部6が設けらており、当該突起部6を介して接続部3が設けられている。接続部3はたとえば雄ネジ部である。一方、本体部4の中央付近には孔部を形成する壁面4dおよびネジ部4cとしての雌ネジ部が設けられている。接続部3は雌ネジ部と固定可能に構成されている。板部2の突起部6は本体部4の孔部を形成する壁面4dと接するように構成されていてもよい。   A protruding portion 6 is provided near the center of the first main surface 2 a of the plate portion 2, and the connecting portion 3 is provided via the protruding portion 6. The connection part 3 is a male screw part, for example. On the other hand, a wall surface 4d forming a hole and a female screw portion as a screw portion 4c are provided near the center of the main body portion 4. The connection part 3 is configured to be fixable to the female screw part. The protruding portion 6 of the plate portion 2 may be configured to be in contact with the wall surface 4 d that forms the hole portion of the main body portion 4.

図4を参照して、接続部3はたとえば接着剤であってもよい。接着剤としては、たとえば炭素粉末と高分子材料とを有機溶剤により混合した材料が用いられる。高分子材料とはたとえばフェノール樹脂であり、有機溶剤とはたとえばフェノールおよびエチルアルコールの混合溶剤である。当該接着剤は、炭化珪素の昇華温度付近においても、炭素からなる板部2と炭素からなる本体部4とを接着可能である。具体的には、本体部4には板部2に対向する面に開口を有する凹部を形成する壁面4eが設けらており、当該壁面4eに接して接続部3としての接着剤が配置されている。   Referring to FIG. 4, connection portion 3 may be an adhesive, for example. As the adhesive, for example, a material in which carbon powder and a polymer material are mixed with an organic solvent is used. The polymer material is, for example, a phenol resin, and the organic solvent is, for example, a mixed solvent of phenol and ethyl alcohol. The adhesive can bond the plate portion 2 made of carbon and the main body portion 4 made of carbon even near the sublimation temperature of silicon carbide. Specifically, the main body portion 4 is provided with a wall surface 4e that forms a recess having an opening on the surface facing the plate portion 2, and an adhesive as the connecting portion 3 is disposed in contact with the wall surface 4e. Yes.

当該接着剤は板部2と接しており、接着剤により板部2と本体部4とが固定されている。板部2の第1の主面2aの内、接着剤と接していない部分は本体部4と接している。板部2の第1の主面2aは本体部4と接しているが本体部4に固定されていない。好ましくは、室温から炭化珪素が昇華する温度において板部2の第1の主面2aの大部分が本体部4と接している。たとえば、板部2の第1の主面2aの面積の50%以上の領域が本体部4と接していることが好ましく、当該面積の90%以上の領域が本体部4と接していることがさらに好ましい。   The adhesive is in contact with the plate portion 2, and the plate portion 2 and the main body portion 4 are fixed by the adhesive. Of the first main surface 2 a of the plate portion 2, the portion not in contact with the adhesive is in contact with the main body portion 4. The first main surface 2 a of the plate part 2 is in contact with the main body part 4, but is not fixed to the main body part 4. Preferably, most of first main surface 2a of plate portion 2 is in contact with main body portion 4 at a temperature at which silicon carbide sublimes from room temperature. For example, it is preferable that a region of 50% or more of the area of the first main surface 2 a of the plate portion 2 is in contact with the main body portion 4, and a region of 90% or more of the area is in contact with the main body portion 4. Further preferred.

図5を参照して、種基板保持部1の板部2の中央付近の突起部6が設けれ、突起部6が接続部3としての接着剤を介して本体部4に固定されていてもよい。図5に示すように、突起部6は本体部4に形成された凹部内に配置され、突起部6の表面を覆うように接着剤を介して、板部2が本体部4に固定されていてもよい。また接着剤の一部が板部2の第1の主面2aの一部と接していても構わない。なお、接続部3として接着剤およびネジの両方が使用されてもよい。   Referring to FIG. 5, even if a projection 6 near the center of the plate portion 2 of the seed substrate holding portion 1 is provided and the projection 6 is fixed to the main body 4 via an adhesive as the connection portion 3. Good. As shown in FIG. 5, the protruding portion 6 is disposed in a recess formed in the main body portion 4, and the plate portion 2 is fixed to the main body portion 4 via an adhesive so as to cover the surface of the protruding portion 6. May be. A part of the adhesive may be in contact with a part of the first main surface 2 a of the plate part 2. Note that both an adhesive and a screw may be used as the connection portion 3.

図6を参照して、種基板保持部1の本体部4は剛体部4aと緩衝材4bとを有し、緩衝材4bは板部2の第1の主面2aに接していてもよい。剛体部4aはたとえばグラファイトなどのカーボン部材からなり、緩衝材4bは剛体部4aよりも柔軟性および伸縮性の高い材料から構成されている。緩衝材4bは、たとえば黒鉛シートから構成されている。また緩衝材4bは、炭化珪素が昇華可能な温度である2200℃以上2400℃以下程度においても柔軟性および伸縮性を有していることが好ましい。   Referring to FIG. 6, main body portion 4 of seed substrate holding portion 1 has rigid body portion 4 a and buffer material 4 b, and buffer material 4 b may be in contact with first main surface 2 a of plate portion 2. The rigid body portion 4a is made of a carbon member such as graphite, and the buffer material 4b is made of a material having higher flexibility and stretchability than the rigid body portion 4a. The buffer material 4b is made of, for example, a graphite sheet. Moreover, it is preferable that the buffer material 4b has a softness | flexibility and a stretching property also in about 2200 degreeC or more and 2400 degrees C or less which are the temperature which can sublimate silicon carbide.

図6に示すように、板部2の第1の主面2aの中央付近に突起部6が設けらており、当該突起部6の表面に配置された接着剤によって剛体部4aに板部2が固定されていてもよい。突起部6と板部2とは一体であってもよいし、別体であってもよい。緩衝材4bは板部2の変形に応じて変形可能に設けられている。緩衝材4bは剛体部4aに接して固定されている。板部2の第1の主面2aは緩衝材4bに接しているが、緩衝材4bに固定されていない。   As shown in FIG. 6, a protrusion 6 is provided near the center of the first main surface 2 a of the plate portion 2, and the plate portion 2 is attached to the rigid portion 4 a by an adhesive disposed on the surface of the protrusion 6. May be fixed. The protruding portion 6 and the plate portion 2 may be integral or separate. The buffer material 4 b is provided so as to be deformable in accordance with the deformation of the plate portion 2. The buffer material 4b is fixed in contact with the rigid body portion 4a. The first main surface 2a of the plate portion 2 is in contact with the buffer material 4b, but is not fixed to the buffer material 4b.

図7を参照して、種基板保持部1の板部2の第1の主面2aの外縁側に接続部3としての雌ネジが設けられていても構わない。本体部4の外周部には、当該雌ネジと結合するネジ部4cとしての雄ネジ部が設けられている。言い換えれば、接続部3としての雌ネジは本体部4を囲うように設けられている。板部2の第1の主面2aは本体部と接している。板部2は接続部3としての雌ネジにより本体部4に固定されている。板部2の第1の主面2aは本体部4と接しているが、本体部4に固定されていない。   Referring to FIG. 7, a female screw as connecting portion 3 may be provided on the outer edge side of first main surface 2 a of plate portion 2 of seed substrate holding portion 1. On the outer peripheral portion of the main body portion 4, a male screw portion is provided as a screw portion 4c that is coupled to the female screw. In other words, the female screw as the connection portion 3 is provided so as to surround the main body portion 4. The first main surface 2a of the plate part 2 is in contact with the main body part. The plate portion 2 is fixed to the main body portion 4 with a female screw as the connection portion 3. The first main surface 2 a of the plate portion 2 is in contact with the main body portion 4, but is not fixed to the main body portion 4.

板部2を構成する材料はたとえば炭素からなる。好ましくは、板部2を構成する材料の1000℃における熱膨張係数は、炭化珪素の1000℃における熱膨張係数の0.8倍以上1.2倍以下である。炭化珪素の1000℃における熱膨張係数は4×10-6/℃以上6×10-6/℃以下程度であり、当該熱膨張係数は炭素の1000℃における熱膨張係数と同程度と考えられる。 The material which comprises the board part 2 consists of carbon, for example. Preferably, the thermal expansion coefficient at 1000 ° C. of the material constituting plate portion 2 is 0.8 to 1.2 times the thermal expansion coefficient of silicon carbide at 1000 ° C. The thermal expansion coefficient of silicon carbide at 1000 ° C. is about 4 × 10 −6 / ° C. or more and 6 × 10 −6 / ° C. or less, and the thermal expansion coefficient is considered to be the same as the thermal expansion coefficient of carbon at 1000 ° C.

次に、本実施の形態に係る炭化珪素単結晶基板の製造方法について説明する。
まず図2および図3を参照して、種基板保持部準備工程(図8:S10)が実施される。具体的には、炭化珪素単結晶からなる種基板5を保持するための種基板保持部1が準備される。種基板保持部1は、互いに対向する第1の主面2aおよび第2の主面2bを有する板部2と、板部2の第1の主面2aに接する本体部4と、板部2を本体部4に固定する接続部3とを含む。板部2の厚みT1は本体部4の厚みT2より小さい。
Next, a method for manufacturing the silicon carbide single crystal substrate according to the present embodiment will be described.
First, referring to FIG. 2 and FIG. 3, a seed substrate holding part preparing step (FIG. 8: S10) is performed. Specifically, seed substrate holding unit 1 for holding seed substrate 5 made of silicon carbide single crystal is prepared. The seed substrate holding portion 1 includes a plate portion 2 having a first main surface 2a and a second main surface 2b facing each other, a main body portion 4 in contact with the first main surface 2a of the plate portion 2, and a plate portion 2 And a connection part 3 for fixing the main body part 4 to the main body part 4. The thickness T1 of the plate part 2 is smaller than the thickness T2 of the main body part 4.

図3および図7に示すように接続部3はネジであってもよいし、図4〜図6に示すように接続部3は接着剤であってもよい。また接続部3としてネジと接着剤との両方が用いられてもよい。好ましくは、板部2を構成する材料の1000℃における熱膨張係数は、炭化珪素の1000℃における熱膨張係数の0.8倍以上1.2倍以下である。   As shown in FIGS. 3 and 7, the connection portion 3 may be a screw, and as shown in FIGS. 4 to 6, the connection portion 3 may be an adhesive. Moreover, both a screw and an adhesive may be used as the connection part 3. Preferably, the thermal expansion coefficient at 1000 ° C. of the material constituting plate portion 2 is 0.8 to 1.2 times the thermal expansion coefficient of silicon carbide at 1000 ° C.

次に、種基板保持工程(図8:S20)が実施される。具体的には、たとえばポリタイプ4Hの六方晶炭化珪素単結晶からなる種基板5が準備される。種基板5は互いに対向する第1の表面5aと第2の表面5bとを有している。種基板5の第1の表面5aは板部2の第2の主面2bに固定される。種基板5の第2の表面5bは炭化珪素単結晶が成長する面である。種基板5はたとえば樹脂接着剤によって板部2の第2の主面2bに固定される。当該樹脂接着剤は、板部2と本体部4とを接続するための接着剤と同じ材料から構成されていてもよい。なお種基板5の第2の表面5bは、たとえば{0001}面から8°以下程度オフした面であってもよく、{0−33−8}面であってもよい。   Next, a seed substrate holding step (FIG. 8: S20) is performed. Specifically, seed substrate 5 made of, for example, a polytype 4H hexagonal silicon carbide single crystal is prepared. The seed substrate 5 has a first surface 5a and a second surface 5b facing each other. The first surface 5 a of the seed substrate 5 is fixed to the second main surface 2 b of the plate part 2. Second surface 5b of seed substrate 5 is a surface on which a silicon carbide single crystal grows. Seed substrate 5 is fixed to second main surface 2b of plate portion 2 by, for example, a resin adhesive. The resin adhesive may be made of the same material as the adhesive for connecting the plate portion 2 and the main body portion 4. The second surface 5b of the seed substrate 5 may be, for example, a surface that is off by about 8 ° or less from the {0001} plane, or may be a {0-33-8} plane.

種基板5の直径をd1(mm)としたときに、種基板保持部1の板部2の厚みT1(mm)は、0.0059×d1(mm)以上0.059×d1(mm)以下であることが好ましい。種基板5の直径d1は好ましくは、100mm(4インチ程度)以上であり、さらに好ましくは150mm(6インチ程度)以上である。   When the diameter of the seed substrate 5 is d1 (mm), the thickness T1 (mm) of the plate portion 2 of the seed substrate holding unit 1 is 0.0059 × d1 (mm) or more and 0.059 × d1 (mm) or less. It is preferable that The diameter d1 of the seed substrate 5 is preferably 100 mm (about 4 inches) or more, more preferably 150 mm (about 6 inches) or more.

次に、結晶成長工程(図8:S30)が実施される。具体的には、図9を参照して、たとえばアルゴンなどの不活性ガス雰囲気中に成長容器10を配置し、たとえば種基板5の温度が2300℃程度となり、炭化珪素原料9の温度が2400℃程度となるように成長容器10が加熱される。その後、不活性ガスの圧力をたとえば0.1kPa以上5kPa以下程度に減圧することにより、炭化珪素原料9が昇華を開始し、種基板5の第2の主面2b上に炭化珪素単結晶100の成長が開始される。   Next, a crystal growth step (FIG. 8: S30) is performed. Specifically, referring to FIG. 9, growth vessel 10 is placed in an inert gas atmosphere such as argon, for example, the temperature of seed substrate 5 is about 2300 ° C., and the temperature of silicon carbide raw material 9 is 2400 ° C. The growth vessel 10 is heated to a degree. Thereafter, the pressure of the inert gas is reduced to, for example, about 0.1 kPa to 5 kPa, whereby silicon carbide raw material 9 starts sublimation, and silicon carbide single crystal 100 is formed on second main surface 2b of seed substrate 5. Growth begins.

次に、種基板5の第2の表面5b上に成長した炭化珪素単結晶100が成長容器10から取り出される。その後、炭化珪素単結晶100をたとえばワイヤーソーによってスライスすることにより炭化珪素単結晶基板100a(図10参照)が得られる。なお、炭化珪素単結晶基板100aの直径d2は種基板の直径d1と同程度であるかもしくは種基板の直径d1よりも少し大きい。炭化珪素単結晶基板100aの直径d1は好ましくは、100mm(4インチ程度)以上であり、さらに好ましくは150mm(6インチ程度)以上である。   Next, the silicon carbide single crystal 100 grown on the second surface 5 b of the seed substrate 5 is taken out from the growth vessel 10. Thereafter, silicon carbide single crystal substrate 100a (see FIG. 10) is obtained by slicing silicon carbide single crystal 100 with, for example, a wire saw. Silicon carbide single crystal substrate 100a has a diameter d2 that is approximately equal to or slightly larger than seed substrate diameter d1. Silicon carbide single crystal substrate 100a has a diameter d1 of preferably 100 mm (about 4 inches) or more, more preferably 150 mm (about 6 inches) or more.

次に、本実施の形態に係る炭化珪素単結晶基板の製造装置および製造方法の作用効果について説明する。   Next, the function and effect of the silicon carbide single crystal substrate manufacturing apparatus and method according to the present embodiment will be described.

本実施の形態に係る炭化珪素単結晶基板100aの製造装置11によれば、種基板5が保持される板部2の厚みT1は本体部4の厚みT2より小さい。炭化珪素単結晶の成長中において種基板5を構成する材料と板部2を構成する材料との熱膨張量の違いに起因して種基板5および種基板5上に成長する炭化珪素単結晶100に発生する応力を、板部2が種基板5の変形に応じて変形することにより、効率的に低減することができる。また本体部4が板部2の第1の主面2aに接するので、板部2の第2の主面2b上に固定された種基板5の面内温度分布が低減される。結果として、種基板5上に成長する炭化珪素単結晶100を炭化珪素単結晶100の成長方向に垂直な面でスライスして切り出された炭化珪素単結晶基板100aの結晶品質の面内分布を低減することができる。さらに炭化珪素単結晶基板100aのクラックを抑制することができる。   According to silicon carbide single crystal substrate 100a manufacturing apparatus 11 according to the present embodiment, thickness T1 of plate portion 2 on which seed substrate 5 is held is smaller than thickness T2 of main body portion 4. Silicon carbide single crystal 100 grown on seed substrate 5 and seed substrate 5 due to the difference in thermal expansion between the material constituting seed substrate 5 and the material constituting plate portion 2 during the growth of silicon carbide single crystal The stress generated in the plate portion 2 is deformed according to the deformation of the seed substrate 5, whereby the stress can be efficiently reduced. Moreover, since the main-body part 4 touches the 1st main surface 2a of the board part 2, the in-plane temperature distribution of the seed substrate 5 fixed on the 2nd main surface 2b of the board part 2 is reduced. As a result, the in-plane distribution of the crystal quality of silicon carbide single crystal substrate 100a obtained by slicing and cutting silicon carbide single crystal 100 grown on seed substrate 5 along a plane perpendicular to the growth direction of silicon carbide single crystal 100 is reduced. can do. Further, cracks in silicon carbide single crystal substrate 100a can be suppressed.

また本実施の形態に係る炭化珪素単結晶基板100aの製造装置11によれば、本体部4は、板部2の第1の主面2aに接しかつ炭素を含む緩衝材4bを含む。これにより、板部2が変形した場合において、緩衝材4bが板部2の変形に応じて変形することができる。結果として、板部2に固定される種基板5および炭化珪素単結晶100に発生する応力を効率的に低減することができる。   In addition, according to silicon carbide single crystal substrate 100a manufacturing apparatus 11 according to the present embodiment, main body portion 4 includes a buffer material 4b in contact with first main surface 2a of plate portion 2 and containing carbon. Thereby, when the board part 2 deform | transforms, the buffer material 4b can deform | transform according to a deformation | transformation of the board part 2. FIG. As a result, the stress generated in seed substrate 5 and silicon carbide single crystal 100 fixed to plate portion 2 can be efficiently reduced.

さらに本実施の形態に係る炭化珪素単結晶基板100aの製造装置11によれば、接続部3は接着剤を含んでいる。これにより、効率的に板部2を本体部4に固定することができる。   Furthermore, according to silicon carbide single crystal substrate 100a manufacturing apparatus 11 according to the present embodiment, connecting portion 3 includes an adhesive. Thereby, the board part 2 can be fixed to the main-body part 4 efficiently.

さらに本実施の形態に係る炭化珪素単結晶基板100aの製造装置11によれば、接続部3はネジを含む。これにより、効率的に板部2を本体部4に固定することができる。   Furthermore, according to apparatus 11 for manufacturing silicon carbide single crystal substrate 100a according to the present embodiment, connecting portion 3 includes a screw. Thereby, the board part 2 can be fixed to the main-body part 4 efficiently.

さらに本実施の形態に係る炭化珪素単結晶基板100aの製造装置11によれば、、板部2を構成する材料の1000℃における熱膨張係数は、炭化珪素の1000℃における熱膨張係数の0.8倍以上1.2倍以下である。これにより、種基板5および炭化珪素単結晶100に発生する応力を効率的に低減することができる。   Furthermore, according to silicon carbide single crystal substrate 100a manufacturing apparatus 11 according to the present embodiment, the thermal expansion coefficient at 1000 ° C. of the material constituting plate portion 2 is 0. 0 of the thermal expansion coefficient at 1000 ° C. of silicon carbide. It is 8 times or more and 1.2 times or less. Thereby, the stress which generate | occur | produces in the seed substrate 5 and the silicon carbide single crystal 100 can be reduced efficiently.

本実施の形態に係る炭化珪素単結晶基板100aの製造方法によれば、種基板5が保持される板部2の厚みT1は本体部4の厚みT2より小さい。炭化珪素単結晶の成長中において種基板5を構成する材料と板部2を構成する材料との熱膨張量の違いに起因して種基板5および種基板5上に成長する炭化珪素単結晶100に発生する応力を、板部2が種基板5の変形に応じて変形することにより、効率的に低減することができる。また本体部4が板部2の第1の主面2aに接するので、板部2の第2の主面2b上に固定された種基板5の面内温度分布が低減される。結果として、種基板5上に成長する炭化珪素単結晶100を炭化珪素単結晶100の成長方向に垂直な面でスライスして切り出された炭化珪素単結晶基板100aの結晶品質の面内分布を低減することができる。さらに炭化珪素単結晶基板100aのクラックを抑制することができる。   According to the method for manufacturing silicon carbide single crystal substrate 100a according to the present embodiment, thickness T1 of plate portion 2 on which seed substrate 5 is held is smaller than thickness T2 of main body portion 4. Silicon carbide single crystal 100 grown on seed substrate 5 and seed substrate 5 due to the difference in thermal expansion between the material constituting seed substrate 5 and the material constituting plate portion 2 during the growth of silicon carbide single crystal The stress generated in the plate portion 2 is deformed according to the deformation of the seed substrate 5, whereby the stress can be efficiently reduced. Moreover, since the main-body part 4 touches the 1st main surface 2a of the board part 2, the in-plane temperature distribution of the seed substrate 5 fixed on the 2nd main surface 2b of the board part 2 is reduced. As a result, the in-plane distribution of the crystal quality of silicon carbide single crystal substrate 100a obtained by slicing and cutting silicon carbide single crystal 100 grown on seed substrate 5 along a plane perpendicular to the growth direction of silicon carbide single crystal 100 is reduced. can do. Further, cracks in silicon carbide single crystal substrate 100a can be suppressed.

また本実施の形態に係る炭化珪素単結晶基板100aの製造方法によれば、板部2の厚みT2をt(mm)とし、種基板5の直径d1をd(mm)としたときに、t(mm)は0.0059×d(mm)以上0.059×d(mm)以下である。t(mm)が0.0059×d(mm)以上であれば、種基板5を保持するための板部2の剛性を十分高めることができる。またt(mm)が0.059×d(mm)以下であれば、種基板5および炭化珪素単結晶100の変形に応じて板部2が変形することが容易となり、種基板5の応力を十分低減することができる。   Further, according to the method for manufacturing silicon carbide single crystal substrate 100a according to the present embodiment, when thickness T2 of plate portion 2 is t (mm) and diameter d1 of seed substrate 5 is d (mm), t (Mm) is 0.0059 × d (mm) or more and 0.059 × d (mm) or less. If t (mm) is 0.0059 × d (mm) or more, the rigidity of the plate portion 2 for holding the seed substrate 5 can be sufficiently increased. If t (mm) is 0.059 × d (mm) or less, the plate portion 2 can be easily deformed in accordance with the deformation of the seed substrate 5 and the silicon carbide single crystal 100, and the stress of the seed substrate 5 is reduced. It can be sufficiently reduced.

さらに本実施の形態に係る炭化珪素単結晶基板100aの製造方法によれば、本体部4は、板部2の第1の主面2aに接しかつ炭素を含む緩衝材4bを含む。これにより、板部2が変形した場合において、緩衝材4bが板部2の変形に応じて変形することができる。結果として、板部2に固定される種基板5および炭化珪素単結晶100に発生する応力を効率的に低減することができる。   Furthermore, according to the method for manufacturing silicon carbide single crystal substrate 100a according to the present embodiment, main body portion 4 includes buffer material 4b in contact with first main surface 2a of plate portion 2 and containing carbon. Thereby, when the board part 2 deform | transforms, the buffer material 4b can deform | transform according to a deformation | transformation of the board part 2. FIG. As a result, the stress generated in seed substrate 5 and silicon carbide single crystal 100 fixed to plate portion 2 can be efficiently reduced.

さらに本実施の形態に係る炭化珪素単結晶基板100aの製造方法によれば、接続部3は接着剤を含む。これにより、効率的に板部2を本体部4に固定することができる。   Furthermore, according to the method for manufacturing silicon carbide single crystal substrate 100a according to the present embodiment, connection portion 3 includes an adhesive. Thereby, the board part 2 can be fixed to the main-body part 4 efficiently.

さらに本実施の形態に係る炭化珪素単結晶基板100aの製造方法によれば、接続部3はネジを含む。これにより、効率的に板部2を本体部4に固定することができる。   Furthermore, according to the method for manufacturing silicon carbide single crystal substrate 100a according to the present embodiment, connection portion 3 includes a screw. Thereby, the board part 2 can be fixed to the main-body part 4 efficiently.

さらに本実施の形態に係る炭化珪素単結晶基板100aの製造方法によれば、板部2を構成する材料の1000℃における熱膨張係数は、炭化珪素の1000℃における熱膨張係数の0.8倍以上1.2倍以下である。これにより、種基板5および炭化珪素単結晶100に発生する応力を効率的に低減することができる。   Furthermore, according to the method for manufacturing silicon carbide single crystal substrate 100a according to the present embodiment, the thermal expansion coefficient at 1000 ° C. of the material constituting plate portion 2 is 0.8 times the thermal expansion coefficient at 1000 ° C. of silicon carbide. It is 1.2 times or less. Thereby, the stress which generate | occur | produces in the seed substrate 5 and the silicon carbide single crystal 100 can be reduced efficiently.

さらに本実施の形態に係る炭化珪素単結晶基板100aの製造方法によれば、炭化珪素単結晶基板100aの直径d2は100mm以上である。これにより、直径100mm以上の炭化珪素単結晶基板100aを製造することができる。   Furthermore, according to the method for manufacturing silicon carbide single crystal substrate 100a according to the present embodiment, silicon carbide single crystal substrate 100a has a diameter d2 of 100 mm or more. Thereby, silicon carbide single crystal substrate 100a having a diameter of 100 mm or more can be manufactured.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time is to be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 保持部、2 板部、2a 第1の主面、2b 第2の主面、3 接続部、4 本体部、4a 剛体部、4b 緩衝材、4c ネジ部、4d 壁面、4e 凹部、5 種基板、5a 第1の表面、5b 第2の表面、6 突起部、8 原料収容部、9 炭化珪素原料、10 成長容器、11 製造装置、100 単結晶、100a 単結晶基板、T1,T2 厚み、d1,d2 直径。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Holding part, 2 board part, 2a 1st main surface, 2b 2nd main surface, 3 connection part, 4 main-body part, 4a rigid body part, 4b shock absorbing material, 4c screw part, 4d wall surface, 4e recessed part, 5 types Substrate, 5a First surface, 5b Second surface, 6 Protrusion, 8 Raw material container, 9 Silicon carbide raw material, 10 Growth vessel, 11 Manufacturing device, 100 Single crystal, 100a Single crystal substrate, T1, T2 thickness, d1, d2 diameter.

Claims (12)

原料収容部と、
前記原料収容部に対向する位置に配置された種基板保持部とを備え、
前記種基板保持部は、互いに対向する第1の主面および第2の主面を有する板部と、前記板部の前記第1の主面に接する本体部と、前記板部を前記本体部に固定する接続部とを含み、
前記板部の厚みは前記本体部の厚みより小さい、炭化珪素単結晶基板の製造装置。
A raw material container;
A seed substrate holding part disposed at a position facing the raw material container,
The seed substrate holding portion includes a plate portion having a first main surface and a second main surface facing each other, a main body portion in contact with the first main surface of the plate portion, and the main body portion. Including a connecting portion to be fixed to
The apparatus for manufacturing a silicon carbide single crystal substrate, wherein the thickness of the plate portion is smaller than the thickness of the main body portion.
前記本体部は、前記板部の前記第1の主面に接しかつ炭素を含む緩衝材を含む、請求項1に記載の炭化珪素単結晶基板の製造装置。   The said main-body part is a manufacturing apparatus of the silicon carbide single crystal substrate of Claim 1 containing the buffer material which contact | connects the said 1st main surface of the said board part, and contains carbon. 前記接続部は接着剤を含む、請求項1または2に記載の炭化珪素単結晶基板の製造装置。   The said connection part is a manufacturing apparatus of the silicon carbide single crystal substrate of Claim 1 or 2 containing an adhesive agent. 前記接続部はネジを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の炭化珪素単結晶基板の製造装置。   The said connection part is a manufacturing apparatus of the silicon carbide single-crystal substrate of any one of Claims 1-3 containing a screw | thread. 前記板部を構成する材料の1000℃における熱膨張係数は、炭化珪素の1000℃における熱膨張係数の0.8倍以上1.2倍以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の炭化珪素単結晶基板の製造装置。   5. The thermal expansion coefficient at 1000 ° C. of the material constituting the plate portion is 0.8 to 1.2 times the thermal expansion coefficient of silicon carbide at 1000 ° C. 5. The manufacturing apparatus of the silicon carbide single crystal substrate of description. 互いに対向する第1の主面および第2の主面を有する板部と、前記板部の前記第1の主面に接する本体部と、前記板部を前記本体部に固定する接続部とを含む種基板保持部を準備する工程と、
種基板を前記板部の前記第2の主面に固定する工程と、
前記種基板の表面に炭化珪素単結晶を成長させる工程とを備え、
前記板部の厚みは前記本体部の厚みより小さい、炭化珪素単結晶基板の製造方法。
A plate portion having a first main surface and a second main surface facing each other, a main body portion in contact with the first main surface of the plate portion, and a connection portion for fixing the plate portion to the main body portion. Preparing a seed substrate holding unit including:
Fixing a seed substrate to the second main surface of the plate portion;
And a step of growing a silicon carbide single crystal on the surface of the seed substrate,
The method for manufacturing a silicon carbide single crystal substrate, wherein the thickness of the plate portion is smaller than the thickness of the main body portion.
前記板部の厚みをt(mm)とし、前記種基板の直径をd(mm)としたときに、前記板部の厚みt(mm)は0.0059×d(mm)以上0.059×d(mm)以下である、請求項6に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。   When the thickness of the plate portion is t (mm) and the diameter of the seed substrate is d (mm), the thickness t (mm) of the plate portion is 0.0059 × d (mm) or more and 0.059 ×. The manufacturing method of the silicon carbide single-crystal substrate of Claim 6 which is d (mm) or less. 前記本体部は、前記板部の前記第1の主面に接しかつ炭素を含む緩衝材を含む、請求項6または7に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。   The said main-body part is a manufacturing method of the silicon carbide single crystal substrate of Claim 6 or 7 containing the buffer material which touches the said 1st main surface of the said board part, and contains carbon. 前記接続部は接着剤を含む、請求項6〜8のいずれか1項に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。   The method for manufacturing a silicon carbide single crystal substrate according to claim 6, wherein the connection portion includes an adhesive. 前記接続部はネジを含む、請求項6〜9のいずれか1項に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。   The method for manufacturing a silicon carbide single crystal substrate according to claim 6, wherein the connection portion includes a screw. 前記板部を構成する材料の1000℃における熱膨張係数は、炭化珪素の1000℃における熱膨張係数の0.8倍以上1.2倍以下である、請求項6〜10のいずれか1項に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。   The thermal expansion coefficient at 1000 ° C of the material constituting the plate portion is 0.8 to 1.2 times the thermal expansion coefficient of silicon carbide at 1000 ° C, according to any one of claims 6 to 10. The manufacturing method of the silicon carbide single crystal substrate of description. 前記炭化珪素単結晶基板の直径は100mm以上である、請求項6〜11のいずれか1項に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。   The method for manufacturing a silicon carbide single crystal substrate according to any one of claims 6 to 11, wherein the diameter of the silicon carbide single crystal substrate is 100 mm or more.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020235315A1 (en) * 2019-05-17 2020-11-26 信越半導体株式会社 Crystal growth apparatus and crystal growth method

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