JP2016079070A - 溶液成長法によるSiC単結晶の製造装置及びSiC単結晶の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施の形態によるSiC単結晶の製造装置の全体図である。図1を参照して、製造装置1は、チャンバ2、断熱容器4、加熱装置5及びシードシャフト6を備える。チャンバ2は、坩堝3、断熱容器4、加熱装置5及びシードシャフト6を収容する。チャンバ2の上面は、シードシャフト6を通す貫通孔を有する。チャンバ2の底面は、回転部材90を通す貫通孔を有する。SiC単結晶が製造されるとき、チャンバ2は水冷される。
図2は、本実施の形態による断熱容器4の貫通孔41Aの近傍の拡大図である。図2を参照して、シードシャフト6は、断熱材10を含む。断熱材10は、シードシャフト6のうち、貫通孔41Aの内周面と対向する領域に、配置される。断熱材10は、シードシャフト6の下部に配置されない。ここで、シードシャフト6の下部は、貫通孔41Aの下端41Cより下方であり、かつ、シードシャフト6の軸方向において中央より下方の領域である。図2では、断面材10は、シードシャフト6の外表面に配置される。
本実施の形態による製造方法は、上述の製造装置1を用いる。SiC単結晶の製造方法は、準備工程と、生成工程と、成長工程とを備える。準備工程では、製造装置1を準備して、SiC種結晶をシードシャフトに取り付ける。生成工程では、加熱装置を用いてSi−C溶液を生成する。成長工程では、SiC種結晶をSi−C溶液に接触させ、SiC単結晶を成長させる。以下、各工程を説明する。
図1を参照して、準備工程では、上述の製造装置1を準備する。続いて、製造装置1のシードシャフト6の下端61にSiC種結晶8を取り付ける。
生成工程では、坩堝6内のSi−C溶液7の原料を加熱し、Si−C溶液7を生成する。チャンバ2内の回転部材90の上に、坩堝3を配置する。坩堝3は、Si−C溶液7の原料を収容する。坩堝3は、回転部材90と同軸に配置されるのが好ましい。断熱容器4は、坩堝3の周りに配置される。加熱装置5は、断熱容器4の周りに配置される。
Si−C溶液が生成された後、SiC種結晶8をSi−C溶液7に浸漬する。具体的には、シードシャフト6を降下し、シードシャフト6の下端61に取り付けられたSiC種結晶8を、Si−C溶液7に浸漬する。SiC種結晶8をSi−C溶液に浸漬した後、加熱装置5は、Si−C溶液7を加熱して結晶成長温度に保持する。結晶成長温度は、Si−C溶液7の組成に依存する。一般的な結晶成長温度は1600〜2000℃である。
図1に示す製造装置1と同じ構成の製造装置を用いて、SiC単結晶を製造した。シードシャフト6の外径は、70mmとした。断熱材10は、円筒形状の断熱材を用いた。断熱材10は、炭素繊維を基材とし成型されたカーボンシートを用いた。断熱材10の内径は、50mmであり、軸方向長さは100mmとした。断熱材10の外径は、シードシャフト6の外径と同一にした。断熱材10の軸方向の中間位置が、貫通孔41Aと対向するように配置した。シードシャフト6の表面の断熱材10が配置された領域以外の他の領域には、断熱材を配置しなかった。貫通孔41Aの軸方向長さは60mmとした。坩堝3は、黒鉛製の坩堝を使用した。加熱装置5は、高周波コイルを使用したSi−C溶液7の原料は、Si、C及びCrを含む原料を使用した。
比較例の製造装置では、本発明例と比較して、シードシャフトが断熱材を含まなかった。比較例の製造装置のその他の構成は、本発明例と同じであった。
図5は、本発明例の製造装置により製造されたSiC単結晶の結晶成長面の拡大写真である。図5を参照して、結晶成長面にウイスカーの付着はなかった。また、SiC単結晶製造後の貫通孔近傍及びシードシャフトの対向領域には、ウイスカーの発生は確認されなかった。
41 断熱容器の上蓋部
41A 貫通孔
41B 貫通孔の上端
41C 貫通孔の下端
5 加熱装置
6 シードシャフト
7 Si−C溶液
8 SiC種結晶
10 断熱材
Claims (7)
- 溶液成長法によるSiC単結晶の製造装置であって、
Si−C溶液を収容可能な坩堝を収納可能な筐体状であって、上蓋部に貫通孔を有する断熱容器と、
前記断熱容器の周りに配置され、前記坩堝及び前記Si−C溶液を加熱する加熱装置と、
前記貫通孔を通り、断熱材を含み、下端にSiC種結晶を取り付け可能なシードシャフトとを備え、
前記断熱材は、
前記シードシャフトのうち、前記貫通孔の内周面と対向する領域に配置され、前記シードシャフトの下部に配置されない、SiC単結晶の製造装置。 - 請求項1に記載のSiC単結晶の製造装置であって、
前記断熱材は、少なくとも、前記シードシャフトのうち、前記断熱材が配置されない場合の前記SiC単結晶の成長中における前記シードシャフトの表面温度が800℃〜1100℃となる領域に配置される、SiC単結晶の製造装置。 - 請求項1に記載のSiC単結晶の製造装置であって、
前記断熱材は、少なくとも、前記シードシャフトのうち、前記貫通孔の上端から上方に100mm位置と、前記貫通孔の下端から下方に100mm位置との間の領域に配置される、SiC単結晶の製造装置。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のSiC単結晶の製造装置であって、
前記貫通孔の内周面と前記シードシャフトの外周面との隙間は20mm以下である、SiC単結晶の製造装置。 - 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のSiC単結晶の製造装置であって、
前記断熱材は、前記シードシャフトの表面に埋め込まれる、SiC単結晶の製造装置。 - 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のSiC単結晶の製造装置を準備する準備工程と、
前記加熱装置により、前記坩堝内のSi−C溶液の原料を加熱し、前記Si−C溶液を生成する生成工程と、
前記シードシャフト下端に取り付けられたSiC種結晶を前記Si−C溶液に接触させ、SiC単結晶を成長させる成長工程とを備える、SiC単結晶の製造方法。 - 請求項6に記載のSiC単結晶の製造方法であって、
前記Si−C溶液がCrを含む、SiC単結晶の製造方法。
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