JP2018048053A - ＳｉＣ単結晶成長用坩堝 - Google Patents

Abstract

【課題】ＳｉＣ単結晶の成長効率を高めることができるＳｉＣ単結晶成長用坩堝を提供することを目的とする。
【解決手段】このＳｉＣ単結晶成長用坩堝は、内部に単結晶設置部と、原料設置部とを有し、昇華法によりＳｉＣ単結晶を得るための坩堝であって、前記単結晶設置部を基準に前記原料設置部側に位置する第１領域を形成する前記坩堝の第１壁のガス透過度は、前記単結晶設置部を基準に前記原料設置部と反対側に位置する第２領域を形成する前記坩堝の第２壁のガス透過度より低い。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＳｉＣ単結晶成長用坩堝に関する。

炭化珪素（ＳｉＣ）は、特徴的な特性を有する。例えば、シリコン（Ｓｉ）と比べて、絶縁破壊電界は１桁大きく、バンドギャップは３倍大きく、熱伝導率は３倍程度高い。そのため炭化珪素（ＳｉＣ）は、パワーデバイス、高周波デバイス、高温動作デバイス等への応用が期待されている。

ＳｉＣ単結晶を製造する方法の一つとして、昇華法が広く知られている。昇華法は、黒鉛製の坩堝内に配置した台座にＳｉＣ単結晶からなる種結晶を配置し、坩堝を加熱することで坩堝内の原料粉末から昇華した昇華ガスを種結晶に供給し、種結晶をより大きなＳｉＣ単結晶へ成長させる方法である。昇華法では、高品質なＳｉＣ単結晶を、効率的に結晶成長させることが求められている。

例えば、特許文献１には、坩堝の中心軸に対して軸対称に形成された流路を有する坩堝が記載されている。この坩堝は、坩堝内外の圧力差に起因して生じるガス流れを制御し、高品質な単結晶の結晶成長を可能にする。

また例えば、特許文献２には、単結晶が設置される単結晶設置部を基準に原料設置部と反対側に気化ガス捕獲トラップを有する坩堝が記載されている。この坩堝は、多結晶が生成する場所を規定し、生成した多結晶と単結晶とが接触することを避けている。多結晶と単結晶の接触は欠陥等の発生原因となる。そのため、当該坩堝は、高品質な単結晶を得ることができる。

また例えば、特許文献３には、坩堝の径方向の温度分布が制御された坩堝が記載されている。坩堝の径方向の温度分布を制御することで、単結晶の径が拡大する際に拡大する部分の品質が劣化することを抑制している。

特開２００８−１１５０３３号公報 特表２０１３−５０４５１３号公報 特開２００２−１２５００号公報

しかしながら、特許文献１の坩堝は、流路が形成された部分から原料ガスが流出するため、効率的な単結晶の結晶成長を行うことができない。また特許文献２及び３に記載の坩堝は、単結晶の品質を高めることは検討されているが、結晶成長の効率を高めるということについて充分検討されていない。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、ＳｉＣ単結晶の成長効率を高めることができるＳｉＣ単結晶成長用坩堝を提供することを目的とする。

本発明者らは、坩堝内に圧力差の違いを生み出し、原料ガスに所定の流れを与えることで、ＳｉＣ単結晶の結晶成長効率を高めることができることを見出した。
すなわち、本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。

（１）第１の態様にかかるＳｉＣ単結晶成長用坩堝は、内部に単結晶設置部と、原料設置部とを有し、前記単結晶設置部を基準に前記原料設置部側に位置する第１領域を形成する前記坩堝の第１壁のガス透過度は、前記単結晶設置部を基準に前記原料設置部と反対側に位置する第２領域を形成する前記坩堝の第２壁のガス透過度より低い。

（２）上記態様にかかるＳｉＣ単結晶成長用坩堝において、前記第１壁のガス透過度は、前記第２壁のガス透過度の９０％以下であってもよい。

（３）上記態様にかかるＳｉＣ単結晶成長用坩堝において、前記第１壁の少なくとも一部がガス遮蔽部材を有する構成でもよい。

（４）上記態様にかかるＳｉＣ単結晶成長用坩堝において、前記ガス遮蔽部材が、前記第１壁の内部又は外周に設けられている構成でもよい。

（５）上記態様にかかるＳｉＣ単結晶成長用坩堝において、前記ガス遮蔽部材が、金属、金属炭化物、グラッシーカーボンのいずれかであってもよい。

（６）上記態様にかかるＳｉＣ単結晶成長用坩堝において、前記第１壁の厚みが、前記第２壁の厚みより厚い構成でもよい。

（７）上記態様にかかるＳｉＣ単結晶成長用坩堝において、前記第１壁の密度が、前記第２壁の密度より高い構成でもよい。

（８）上記態様にかかるＳｉＣ単結晶成長用坩堝において、前記第１領域と前記第２領域とを区切る隔壁が、前記単結晶設置部から前記原料設置部に向かって拡径するテーパーガイドであってもよい。

本発明の一態様にかかるＳｉＣ単結晶成長用坩堝は、ＳｉＣ単結晶の成長効率を高めることができる。

第１実施形態にかかるＳｉＣ単結晶成長用坩堝の断面を模式的に示した断面図である。 第１実施形態にかかるＳｉＣ単結晶成長用坩堝の別の例の断面を模式的に示した断面図である。 第１実施形態にかかるＳｉＣ単結晶成長用坩堝の別の例の断面を模式的に示した断面図である。 第２実施形態にかかるＳｉＣ単結晶成長用坩堝の断面を模式的に示した断面図である。 第３実施形態にかかるＳｉＣ単結晶成長用坩堝の断面を模式的に示した断面図である。 第４実施形態にかかるＳｉＣ単結晶成長用坩堝の断面を模式的に示した断面図である。

以下、本実施形態にかかるＳｉＣ単結晶成長用坩堝について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材質、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

（ＳｉＣ単結晶成長用坩堝）
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態にかかるＳｉＣ単結晶成長用坩堝の断面を模式的に示した断面図である。図１では、理解を容易にするために、単結晶ＳとＳｉＣ原料Ｇを同時に図示している。

ＳｉＣ単結晶成長用坩堝１０は、ＳｉＣ単結晶を昇華法により作製するための坩堝である。ＳｉＣ単結晶成長用坩堝１０は、単結晶設置部１と、原料設置部２とを有する。図１において、原料設置部２はＳｉＣ単結晶成長用坩堝１０の内底部である。単結晶設置部１は、原料設置部２に対向して配設されている。

原料設置部２は、ＳｉＣ原料Ｇを収納する。ＳｉＣ原料Ｇは加熱により昇華し、ＳｉＣ原料Ｇと対向して単結晶設置部１に設けられた単結晶Ｓ上で再結晶化する。

ＳｉＣ単結晶成長用坩堝１０の内部は、隔壁３によって二つの領域に分けられている。
一つは単結晶設置部１を基準に原料設置部２側に形成された第１領域Ｒ１であり、もう一つは、単結晶設置部１を基準に原料設置部２と反対側に形成された第２領域Ｒ２である。

図１において第１領域Ｒ１は、ＳｉＣ単結晶成長用坩堝１０の底面と、側面の一部と、隔壁３とによって囲まれた領域である。また第２領域Ｒ２は、ＳｉＣ単結晶成長用坩堝１０の上面（蓋部）と、側面の一部と、単結晶設置部１と、隔壁３とによって囲まれた領域である。

図１において第１領域Ｒ１を形成する第１壁Ｗ１は、ガス遮蔽部材Ｗ１ａを有する。これに対し、第２領域Ｒ２を形成する第２壁Ｗ２は、ガス遮蔽部材を有さない。そのため、第１壁Ｗ１のガス透過度は第２壁Ｗ２のガス透過度よりも低い。

ここで、ガス透過度は、材料種によらず第１壁Ｗ１及び第２壁Ｗ２を介して透過できるガス量の多少を判断する指標であり、一定圧力差を与えた際に、第１壁Ｗ１及び第２壁を通過する単位面積当たりのガス量を意味する。第１壁Ｗ１及び第２壁Ｗ２を構成する材料特有のガス透過率（ガス透過係数）とは区別して用いられる。

第１壁Ｗ１と第２壁Ｗ２のガス透過度の違いは、図１に示すように第１壁Ｗ１がガス遮蔽部材Ｗ１ａを備える場合は、測定しなくとも判断できる。ガス透過部材Ｗ１ａは、第２壁Ｗ２を構成する材料（黒鉛等）よりガス透過率が数百倍以上低い材料（ガスが透過しにくい材料）により構成される。そのため、一部にガス透過部材Ｗ１ａを有することで、第１壁Ｗ１のガス透過度が第２壁Ｗ２のガス透過度よりも低いことを確認できる。

第１壁Ｗ１がガス透過部材Ｗ１ａを有さない場合は、坩堝の第１壁Ｗ１及び第２壁Ｗ２に対してガス透過性を試験し、得られたガス透過量を面積で除した値を比較することにより、ガス透過度の平均値の差を直接求めることができる。

ここで、第１壁Ｗ１は、第１領域Ｒ１を形成し、ＳｉＣ単結晶成長用坩堝１０の外壁を構成する部分を意味し、ＳｉＣ単結晶成長用坩堝１０の底部と側壁の一部を意味する。また、第２壁Ｗ２は、第２領域Ｒ２を形成し、ＳｉＣ単結晶成長用坩堝１０の外壁を構成する部分を意味し、ＳｉＣ単結晶成長用坩堝１０の蓋部と側壁の一部を意味する。

第１壁Ｗ１のガス透過度が第２壁Ｗ２のガス透過度よりも低いと、第１領域Ｒ１の内圧は第２領域Ｒ２の内圧より高くなる。ＳｉＣ単結晶成長用坩堝１０内の内圧差は、ＳｉＣ原料Ｇから昇華した原料ガスの流れを生み出す。原料ガスは、内圧の高い第１領域Ｒ１から内圧の低い第２領域Ｒ２へ流れる。つまり、ＳｉＣ単結晶成長用坩堝１０内の原料ガスは、単結晶Ｓへ向かって効率的に輸送される。そのため、単結晶Ｓの成長が促進され、効率的にＳｉＣ単結晶を得ることができる。

図１では、第１壁Ｗ１の内面全面をガス遮蔽部材Ｗ１ａが覆っているが、必ずしも全部を覆っている必要はなく、一部でもよい。第１壁Ｗ１の少なくとも一部がガス遮蔽部材Ｗ１ａで覆われていれば、ＳｉＣ単結晶成長用坩堝１０内の内圧差が生まれ、第１領域Ｒ１から第２領域Ｒ２へ向けた原料ガスの流れが生まれる。

ここで、第１壁Ｗ１のガス透過度と第２壁Ｗ２のガス透過度の差は、所定の範囲内であることが好ましい。具体的には、第１壁Ｗ１のガス透過度は、第２壁Ｗ２のガス透過度の９０％以下であることが好ましく、８０％以下であることがより好ましく、５０％以下であることがさらに好ましい。

第１壁Ｗ１のガス透過度が、第２壁Ｗ２のガス透過度の９０％以下であると、第１壁Ｗ１と第２壁Ｗ２のガス透過度の差が１０％以上となる。第１壁Ｗ１と第２壁Ｗ２のガス透過率の差が１０％以上であれば、充分な内圧差が生まれ、原料ガスが単結晶Ｓに効率的に輸送される。

第１壁Ｗ１と第２壁Ｗ２のガス透過度の差を大きくするためには、第１壁Ｗ１のガス透過度は、限りなくゼロに近いことが好ましい。例えば、ガス遮蔽部材Ｗ１ａに金属を用い、第１壁Ｗ１全面を被覆すると、実質的にガスは透過しない。

一方で、第１壁Ｗ１と第２壁Ｗ２のガス透過度の差を大きくするためには、第２壁Ｗ２のガス透過度を大きくすることもできる。しかしながら、第２壁Ｗ２のガス透過度が大きすぎると、ＳｉＣ単結晶成長用坩堝１０内から原料ガスが流出し、単結晶Ｓの成長効率が低下してしまう。そのため、第２壁Ｗ２の一部に開口を設け、昇華ガスを流出するような坩堝は好ましくない。なお、炭化珪素を成長させる際に用いられる坩堝の基材として黒鉛が用いられることが多い。黒鉛のガス透過率は１０^−１〜１０^−２ｃｍ^２／ｓｅｃ程度であり、第２壁Ｗ２に黒鉛を用いて密閉状態にすることにより、第２壁Ｗ２のガス透過度の絶対値が大きくなりすぎるということはない。

ガス遮蔽部材Ｗ１ａは、黒鉛よりもガス透過性の低い材料からなる。一般に、ＳｉＣ原料Ｇを昇華させるためには、２４００℃程度の高温とする必要がある。そのため、ＳｉＣ単結晶成長用坩堝１０の多くは黒鉛により構成されている。ガス遮蔽部材Ｗ１ａは、黒鉛よりもガス透過性の低い材料からなることで、ＳｉＣ単結晶成長用坩堝１０内から第１壁Ｗ１を介して原料ガスが外部に抜けることを防ぐ。

ガス遮蔽部材Ｗ１ａは、金属、金属炭化物、グラッシーカーボンのいずれかであることが好ましい。グラッシーカーボンは、ガラスとセラミックの性質を併せ持つ、非黒鉛化炭素を意味する。

これらは、ガス遮蔽性が黒鉛よりも極めて高い。一般にＳｉＣの結晶成長に用いられる坩堝を構成する黒鉛は、ガス透過率が１０^−１〜１０^−２ｃｍ^２／ｓｅｃ程度と言われている。これに対し、金属炭化物の一例であるＴａＣ被膜及びグラッシーカーボンのガス透過率は１０^−７ｃｍ^２／ｓｅｃ以下と言われている。さらに、金属膜は実質的にガスを透過せず、１０^−１０ｃｍ^２／ｓｅｃ以下のガス透過率であると言える。第２壁Ｗ２を構成する材料によってガス透過部材Ｗ１ａを選択することで、第２壁Ｗ２のガス透過度に対して第１壁Ｗ１のガス透過度を容易に低くすることができる。

なお、上記のガス透過率は、所定の圧力差がある環境下における窒素ガスのガス透過率である。数値の絶対値が変化してもガス透過率の相対関係は大きく変化しないため、その他のガス種や異なる圧力差の条件下においても当該指標を基に選択できる。

金属または金属炭化物の融点は、２５００℃以上であることが好ましい。２５００℃以上の融点を有する金属としては、例えば、タンタル（Ｔａ），オスミウム（Ｏｓ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、レニウム（Ｒｅ）等を用いることができる。また２５００℃以上の融点を有する金属炭化物としては、例えば、炭化タンタル（ＴａＣ），炭化ハフニウム（ＨｆＣ）、炭化タングステン（ＷＣ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、炭化バナジウム（ＶＣ）、炭化モリブデン（Ｍｏ_２Ｃ）等を用いることができる。

例えばタンタル及びタングステン等は単体金属でガス遮蔽部材Ｗ１ａとして用いると、エピタキシャル成長の過程で、原料ガスから供給されるカーボンにより炭化タンタル及び炭化タングステン等になると考えられる。そのため、これらの金属は単体金属で用いた方が、金属炭化処理に必要となる手間やコストを削減できるため好ましい。

ガス遮蔽部材Ｗ１ａの厚みは、１μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましい。またガス遮蔽部材Ｗ１ａとして、金属箔を用いる場合は、５μｍ以上であることが好ましい。ガス遮蔽部材Ｗ１ａの厚みは、任意の１０点の膜厚の平均値として求める。ガス遮蔽部材Ｗ１ａの厚みは、段差計等を用いて測定することができる。

ガス遮蔽部材Ｗ１ａの厚みが１μｍ未満であると、ガス遮蔽部材Ｗ１ａの面内の厚みのムラによっては、ガス遮蔽部材Ｗ１ａの厚みが非常に薄い部分が存在し得る。このような部分からは昇華ガスが外部に漏洩し、ＳｉＣ単結晶成長用坩堝１０内の内圧差が小さくなる。またガス遮蔽部材Ｗ１ａの厚みは、厚くしすぎてもガス遮蔽効果は大きく変化しない。そのため、ガス遮蔽部材Ｗ１ａの厚みを厚すぎると、高価な金属の使用量が増加することによるコストアップにつながる。ガス遮蔽部材Ｗ１ａとして、金属箔を用いる場合は、５μｍ未満のものは入手が難しい。

上述のように、第１実施形態にかかるＳｉＣ単結晶成長用坩堝１０によれば、坩堝内の内圧差に伴う原料ガスの流れを生み出すことができる。その結果、単結晶設置部１に設けられた単結晶Ｓに原料ガスを効率的に輸送することができ、ＳｉＣ単結晶を効率的に成長させることができる。

本実施形態は、必ずしも上記構成に限定されるものではなく、趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

図２は、第１実施形態にかかるＳｉＣ単結晶成長用坩堝の別の例の断面を模式的に示した断面図である。図２（ａ）に示すＳｉＣ単結晶成長用坩堝１１は、ガス遮蔽部材Ｗ１ｂが第１壁Ｗ１の内部に設けられている。また図２（ｂ）に示すＳｉＣ単結晶成長用坩堝１２は、ガス遮蔽部材Ｗ１ｃが第１壁Ｗ１の外側に設けられている。その他の構成は、上述のＳｉＣ単結晶成長用坩堝１０と同一であり、同一の符号を付している。

図２（ａ）及び（ｂ）のいずれの構成においても、ガス透過度の違いに伴い、ＳｉＣ単結晶成長用坩堝１１，１２内には、内圧差が生じる。そのため、単結晶Ｓへ向けて原料ガスが輸送され、ＳｉＣ単結晶が効率的に成長する。

また図２（ａ）及び（ｂ）に示すＳｉＣ単結晶成長用坩堝１１，１２は、ガス遮蔽部材Ｗ１ｂ，Ｗ１ｃが、ＳｉＣ単結晶が結晶成長する反応空間と接していない。そのため、坩堝の内面もカーボン供給源として機能し、坩堝内がＳｉリッチな環境となることを防ぐことができる。坩堝内がＳｉリッチとなると、種結晶からＳｉＣ単結晶を成長する際にＳｉドロップレット等が生じ、欠陥が生じやすくなる。

また図３は、第１実施形態にかかるＳｉＣ単結晶成長用坩堝の別の例の断面を模式的に示した断面図である。図３に示すＳｉＣ単結晶成長用坩堝１３は、第２壁Ｗ２の一部にガス遮蔽部材Ｗ２ａが設けられている。その他の構成は、上述のＳｉＣ単結晶成長用坩堝１０と同一であり、同一の符号を付している。ガス遮蔽部材Ｗ２ａが設けられている部分は第２壁Ｗ２の一部であり、第２壁Ｗ２のガス透過度の平均値は、第１壁Ｗ１のガス透過度の平均値より大きい。

ガス遮蔽部材Ｗ２ａは、原料設置部２に設置されたＳｉＣ原料Ｇから見て単結晶設置部１と重畳する部分に設けられている。そのため、原料ガスの流れｆは、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２の境界部からガス遮蔽部材Ｗ２ａが設けられていない部分に向かって流れる。そのため、単結晶Ｓの結晶成長に寄与しなかった原料ガスは、図３に示す第２領域Ｒ２の上方の角部で多結晶となる。

すなわち、多結晶が成長する部分が、単結晶Ｓから最も離れた位置となる。多結晶と結晶成長する単結晶Ｓが接すると、単結晶Ｓ内に欠陥等が生じる。そのため、多結晶が成長する部分を単結晶Ｓから離すことで、結晶成長するＳｉＣ単結晶の品質を高めることができる。

［第２実施形態］
図４は、第２実施形態にかかるＳｉＣ単結晶成長用坩堝の断面を模式的に示した断面模式図である。第２実施形態にかかるＳｉＣ単結晶成長用坩堝１４は、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とを区切る隔壁が、単結晶設置部１から原料設置部２に向かって拡径するテーパーガイド４である点が、第１実施形態に係るＳｉＣ単結晶成長用坩堝１０と異なる。その他の構成は、上述のＳｉＣ単結晶成長用坩堝１０と同一であり、同一の符号を付している。

図４に示すＳｉＣ単結晶成長用坩堝１４は、第１壁Ｗ１のガス透過度が第２壁Ｗ２のガス透過度より低い。そのため、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２の間で内圧差が生じ、原料ガスは単結晶Ｓに効率的に供給される。また原料ガスはテーパーガイド４に沿って流れ、単結晶Ｓに向かって集束する。そのため、より原料ガスを効率的に単結晶Ｓに供給できる。

また原料ガスは、単結晶設置部１上に設けられた単結晶Ｓとテーパーガイド４の間を圧力差に応じて流れる。原料ガスの流れが生まれている部分では、原料ガスの流れを堰き止める向きに結晶成長は生じにくい。すなわち、単結晶Ｓとテーパーガイド４の間では原料ガスが流れる流路は単結晶Ｓが結晶成長する過程においても保たれる。

そのため、単結晶Ｓの成長が進んでも、テーパーガイド４上に成長した多結晶と単結晶Ｓが接触することが避けられる。多結晶は、単結晶Ｓの側面と接触することで、欠陥発生、異種多形発生、クラック発生の起因となる。

上述のように、第２実施形態にかかるＳｉＣ単結晶成長用坩堝１４は、隔壁がテーパーガイド４であるため、より効率的に原料ガスを単結晶Ｓに供給できる。またこの際に、テーパーガイド上の多結晶と結晶成長する単結晶Ｓが接触し、欠陥等の問題が生じることもない。

［第３実施形態］
図５は、第３実施形態にかかるＳｉＣ単結晶成長用坩堝の断面を模式的に示した断面模式図である。第３実施形態にかかるＳｉＣ単結晶成長用坩堝１５は、第１壁Ｗ１１がガス遮蔽部材を有さず、第１壁Ｗ１１の厚みが第２壁Ｗ１２の厚みより厚い点が、第１実施形態に係るＳｉＣ単結晶成長用坩堝１０と異なる。その他の構成は、上述のＳｉＣ単結晶成長用坩堝１０と同一であり、同一の符号を付している。

第３実施形態にかかるＳｉＣ単結晶成長用坩堝１５は、第１壁Ｗ１１の厚みが第２壁Ｗ１２の厚みより厚い。ここで、第１壁Ｗ１１及び第２壁Ｗ１２の厚みは、平均厚みを意味する。

第１壁Ｗ１１と第２壁Ｗ１２の厚み差は、第１壁Ｗ１１と第２壁Ｗ１２のガス透過度の差を生み出す。第１壁Ｗ１１のガス透過度は、第２壁Ｗ１２のガス透過度より低い。そのため、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２の間には内圧差が生じ、内圧の高い第１領域Ｒ１から内圧の低い第２領域Ｒ２への原料ガスの流れが生じる。つまり、ＳｉＣ単結晶成長用坩堝１５は、単結晶Ｓの成長を促進し、効率的にＳｉＣ単結晶を成長させることができる。

第１壁Ｗ１１の厚みは、第２壁Ｗ１２の厚みの１．１倍以上であることが好ましく、１．５倍以上であることがより好ましい。第１壁Ｗ１１と第２壁Ｗ１２の厚みの差が１０％以上あれば、ＳｉＣ単結晶成長用坩堝１５内に十分な内圧差が生じ、より効率的にＳｉＣ単結晶を成長させることができる。

また厚みの平均値のみならず、第１壁Ｗ１１の厚みの最小値は、第２壁Ｗ１２の厚みの最小値より１０％以上大きいことが好ましい。ここで、「厚みの最小値」とは、第１壁Ｗ１１又は第２壁Ｗ１２の最も厚みの薄い部分の厚みを意味する。

同一の材質からなる場合、最も厚みが薄い部分は最もガス透過度が高くなる。第１壁Ｗ１１の最もガス透過度が高い部分から流出する原料ガスと、第２壁Ｗ１２の最もガス透過度が高い部分から流出する原料ガスとの差分が、第１領域Ｒ１から第２領域Ｒ２へ流れる原料ガスの多くを占める。そのため、この差が１０％以上であれば、第１領域Ｒ１から第２領域Ｒ２へ向かう過程に存在するＳｉＣ単結晶Ｓへ原料ガスを充分に供給できる。

［第４実施形態］
図６は、第４実施形態にかかるＳｉＣ単結晶成長用坩堝の断面を模式的に示した断面模式図である。第４実施形態にかかるＳｉＣ単結晶成長用坩堝１６は、第１壁Ｗ２１がガス遮蔽部材を有さず、第１壁Ｗ２１の密度が第２壁Ｗ２２の密度より高い点が、第１実施形態に係るＳｉＣ単結晶成長用坩堝１０と異なる。その他の構成は、上述のＳｉＣ単結晶成長用坩堝１０と同一であり、同一の符号を付している。

第４実施形態にかかるＳｉＣ単結晶成長用坩堝１６は、第１壁Ｗ２１の密度が第２壁Ｗ２２の密度より高い。ここで、第１壁Ｗ２１及び第２壁Ｗ２２の密度は、平均密度を意味する。

ここで平均密度は、同一の材料からなる場合に限られない。平均密度は、第１壁Ｗ２１及び第２壁Ｗ２２の重量を測定し、測定したそれぞれの重量をそれぞれの体積で割ることで求められる。すなわち、平均密度が高いということはその部分に空隙が少ないことを意味し、ガス透過度が低いことを意味する。そのため、第１壁Ｗ２１及び第２壁Ｗ２２の材料種によるものではない。一方で、界面の密着性、使用温度等を考慮すると、第１壁Ｗ２１と第２壁Ｗ２２は、密度の異なる黒鉛を用いることが好ましい。

第１壁Ｗ２１と第２壁Ｗ２２の密度差は、第１壁Ｗ２１と第２壁Ｗ２２のガス透過度の差を生み出す。第１壁Ｗ２１のガス透過度は、第２壁Ｗ２２のガス透過度より低い。そのため、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２の間には内圧差が生じ、内圧の高い第１領域Ｒ１から内圧の低い第２領域Ｒ２への原料ガスの流れが生じる。つまり、ＳｉＣ単結晶成長用坩堝１６は、単結晶Ｓの成長を促進し、効率的にＳｉＣ単結晶を成長させることができる。

第１壁Ｗ２１の密度は、第２壁Ｗ２２の密度の１．１倍以上であることが好ましく、１．２倍以上であることがより好ましい。第１壁Ｗ２１と第２壁Ｗ２２の密度の差が１０％以上あれば、ＳｉＣ単結晶成長用坩堝１６内に十分な内圧差が生じ、より効率的にＳｉＣ単結晶を成長させることができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１…単結晶設置部、２…原料設置部、３…隔壁、４…テーパーガイド、１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６…ＳｉＣ単結晶成長用坩堝、Ｒ１…第１領域、Ｒ２…第２領域、Ｗ１，Ｗ１１，Ｗ２１…第１壁、Ｗ２，Ｗ１２，Ｗ２２…第２壁、Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ，Ｗ１ｃ，Ｗ２ａ…ガス遮蔽部材、Ｓ…単結晶、Ｇ…ＳｉＣ原料

Claims (8)

1. 内部に単結晶設置部と、原料設置部とを有し、昇華法によりＳｉＣ単結晶を得るための坩堝であって、
   前記単結晶設置部を基準に前記原料設置部側に位置する第１領域を形成する前記坩堝の第１壁のガス透過度は、前記単結晶設置部を基準に前記原料設置部と反対側に位置する第２領域を形成する前記坩堝の第２壁のガス透過度より低い、ＳｉＣ単結晶成長用坩堝。
2. 前記第１壁のガス透過度は、前記第２壁のガス透過度の９０％以下である請求項１に記載のＳｉＣ単結晶成長用坩堝。
3. 前記第１壁の一部がガス遮蔽部材を有する請求項１又は２のいずれかに記載のＳｉＣ単結晶成長用坩堝。
4. 前記ガス遮蔽部材が、前記第１壁の内部又は外周に設けられている請求項３に記載のＳｉＣ単結晶成長用坩堝。
5. 前記ガス遮蔽部材が、金属、金属炭化物、グラッシーカーボンのいずれかである請求項３又は４のいずれかに記載のＳｉＣ単結晶成長用坩堝。
6. 前記第１壁の厚みが、前記第２壁の厚みより厚い請求項１〜５のいずれか一項に記載のＳｉＣ単結晶成長用坩堝。
7. 前記第１壁の密度が、前記第２壁の密度より高い請求項１〜６のいずれか一項に記載のＳｉＣ単結晶成長用坩堝。
8. 前記第１領域と前記第２領域とを区切る隔壁が、前記単結晶設置部から前記原料設置部に向かって拡径するテーパーガイドである請求項１〜７のいずれか一項に記載のＳｉＣ単結晶成長用坩堝。

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