JP2018070408A - Silicon carbide powder and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a silicon carbide powder capable of preventing the purity of a product consisting of a silicon carbide single crystal from deteriorating, and a method for manufacturing the same.SOLUTION: The silicon carbide powder includes (1) the silicon carbide powder containing 0.1-10 ppm of chlorine in a weight ratio. The method for manufacturing the silicon carbide powder comprises (2) the step S1 of immersing the silicon carbide powder in a solution including chloride ions; the step S3 of measuring the conductivity of the solution having the immersed silicon carbide powder to determine whether or not the conductivity is equal to or less than a predetermined conductivity; the step S4 of separating the immersed silicon carbide powder from the solution to immerse the silicon carbide powder in water, when it is determined that the conductivity of the solution is not equal to or less than the predetermined conductivity in the determining step S3; and the dry step S5 of separating the immersed silicon carbide powder from the solution to dry the silicon carbide powder, when the determining step S3 again is performed and it is determined that the conductivity of the solution is equal to or less than the predetermined conductivity.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、炭化珪素粉末及びその製造方法に関し、特に、炭化珪素単結晶の製造に用いる炭化珪素粉末及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a silicon carbide powder and a method for producing the same, and more particularly to a silicon carbide powder used for producing a silicon carbide single crystal and a method for producing the same.

炭化珪素粉末は、その高硬度性、高熱伝導性、高温耐熱性から、成形砥石、セラミックス部品等の材料として使用されている。特許文献1及び特許文献2に開示されているように、炭化珪素のセラミックス製品は、粉末にバインダーを加えて顆粒とし、それを所定の形状に成形して黒鉛るつぼ内に設置し、2000℃以上で焼成して加工することで得られる。また、炭化珪素のセラミックス製品は、黒鉛るつぼ内に炭化珪素粉末を充填し、加圧しながら焼成(ホットプレス焼成)して加工することで得られる。   Silicon carbide powder is used as a material for molding wheels, ceramic parts and the like because of its high hardness, high thermal conductivity, and high temperature heat resistance. As disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, a silicon carbide ceramic product is made by adding a binder to a powder to form granules, which are then molded into a predetermined shape, placed in a graphite crucible, and at least 2000 ° C. It can be obtained by baking and processing. Silicon carbide ceramic products can be obtained by filling a graphite crucible with silicon carbide powder and firing (hot press firing) while pressing.

また、炭化珪素は、シリコンと比較すると、バンドギャップは約3倍、絶縁破壊電界強度は約10倍という物性を有するので、シリコンに代わるパワー半導体用基板の材料として注目されている。この炭化珪素基板は。炭化珪素単結晶のインゴットから切り出すことで製造される。   Silicon carbide is attracting attention as a material for a power semiconductor substrate that replaces silicon because it has a physical property of about three times the band gap and about ten times the dielectric breakdown electric field strength compared to silicon. This silicon carbide substrate. Manufactured by cutting from a silicon carbide single crystal ingot.

炭化珪素単結晶の製造方法として、原料である炭化珪素粉末を2000℃以上の高温条件下において昇華させ、炭化珪素を単結晶成長させる昇華再結晶法がよく知られており、工業的に広く使用されている。   As a method for producing a silicon carbide single crystal, a sublimation recrystallization method in which silicon carbide powder as a raw material is sublimated under a high temperature condition of 2000 ° C. or higher to grow a single crystal of silicon carbide is well known and widely used industrially. Has been.

特開平9−278524号公報JP-A-9-278524 特開昭57−166365号公報JP-A-57-166365

パワー半導体用基板の材料として使用される炭化珪素単結晶のインゴットは、ドーパントとなるアルミニウム、チタンなどの金属元素の含有量が低いことが望まれる。   A silicon carbide single crystal ingot used as a material for a power semiconductor substrate is desired to have a low content of metal elements such as aluminum and titanium as dopants.

しかしながら、炭化珪素粉末を用いて炭化珪素単結晶を成長させてインゴットを製造する際に、炭化珪素粉末を例えば2000℃以上の高温にまで加熱すると、炭化珪素粉末中の不純物である遷移金属が昇華する。この昇華した遷移金属が、炉内に留まり成長中の炭化珪素単結晶に付着して混入してしまい、製造された炭化珪素単結晶のインゴットの純度が下がってしまうという問題があった。   However, when a silicon carbide single crystal is grown using silicon carbide powder to produce an ingot, when the silicon carbide powder is heated to a high temperature of, for example, 2000 ° C. or higher, the transition metal as an impurity in the silicon carbide powder is sublimated. To do. The sublimated transition metal stays in the furnace and adheres to and mixes with the growing silicon carbide single crystal, resulting in a problem that the purity of the manufactured silicon carbide single crystal ingot is lowered.

また、昇華した遷移金属が成長装置に付着して成長装置が汚染されてしまうため、その後に成長装置に投入され、処理、生成される炭化珪素単結晶に遷移金属が混入してしまい、純度が下がってしまうという問題があった。   Further, since the sublimated transition metal adheres to the growth apparatus and the growth apparatus is contaminated, the transition metal is subsequently mixed into the silicon carbide single crystal that is put into the growth apparatus and processed and produced, and the purity is high. There was a problem of going down.

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、炭化珪素単結晶を成長させることによる炭化珪素単結晶からなる製品の生成において、不純物による成長装置への汚染を防止し、かつ遷移金属の混入による当該生成された炭化珪素単結晶からなる製品の純度の低下を防止することが可能な炭化珪素粉末及びこの生成方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and in the production of a product composed of a silicon carbide single crystal by growing a silicon carbide single crystal, contamination of the growth apparatus due to impurities is prevented, and It is an object of the present invention to provide a silicon carbide powder capable of preventing a decrease in purity of a product made of the generated silicon carbide single crystal due to mixing, and a method for generating the same.

本発明の炭化珪素粉末は、塩素が重量比において0.1ppm以上10ppm以下含まれていることを特徴とする。   The silicon carbide powder of the present invention is characterized by containing chlorine in a weight ratio of 0.1 ppm to 10 ppm.

また、本発明の炭化珪素粉末の製造方法は、炭化珪素粉末を塩化物イオンが含まれる溶液に浸漬する溶液浸漬ステップと、前記炭化珪素粉末が浸漬された前記溶液の導電率を測定して前記導電率が所定の導電率以下か否かを判定する判定ステップと、を含み、前記判定ステップにおいて前記溶液の導電率が所定の導電率以下でないと判定された場合には、当該浸漬された炭化珪素粉末と前記溶液とを分離し、前記炭化珪素粉末を水に浸漬する水浸漬ステップを実行し、その後再度前記判定ステップを実行し、前記判定ステップにおいて前記溶液の導電率が所定の導電率以下と判定された場合には、当該浸漬された炭化珪素粉末と前記溶液とを分離し、前記炭化珪素粉末を乾燥させる乾燥ステップを実行することを特徴とする。   The method for producing silicon carbide powder of the present invention includes a solution dipping step of dipping silicon carbide powder in a solution containing chloride ions, and measuring the conductivity of the solution in which the silicon carbide powder is dipped. A determination step for determining whether or not the conductivity is equal to or lower than a predetermined conductivity, and when the determination step determines that the conductivity of the solution is not equal to or lower than the predetermined conductivity, the immersed carbonized carbon The silicon powder and the solution are separated, a water immersion step of immersing the silicon carbide powder in water is performed, and then the determination step is performed again. In the determination step, the conductivity of the solution is equal to or lower than a predetermined conductivity. If it is determined, the drying step of separating the soaked silicon carbide powder and the solution and drying the silicon carbide powder is performed.

炭化珪素粉末生成工程の一例のフロー図である。It is a flowchart of an example of a silicon carbide powder production | generation process. 炭化珪素単結晶成長実験に用いる実験装置の断面図である。It is sectional drawing of the experimental apparatus used for a silicon carbide single crystal growth experiment.

以下、本発明の実施形態に係る炭化珪素粉末の生成方法及び当該生成された炭化珪素(SiC)粉末を用いた炭化珪素(SiC)単結晶の成長について説明する。なお、以下の説明において、ppmという単位は、重量比を表すもの、すなわちppmwとして説明する。   Hereinafter, a method for producing a silicon carbide powder according to an embodiment of the present invention and a growth of a silicon carbide (SiC) single crystal using the produced silicon carbide (SiC) powder will be described. In the following description, the unit ppm is described as a weight ratio, that is, ppmw.

炭化珪素粉末は、例えば、珪素を含む無機珪酸質原料及び炭素を含む炭素質原料を混合して炭化珪素製造用原料を調整し、この炭化珪素製造用原料を2500℃以上の温度でアチソン炉などを用いて焼成し、得られた炭化珪素からなる塊状物を粉砕して得られたものである。   The silicon carbide powder is prepared, for example, by mixing an inorganic siliceous raw material containing silicon and a carbonaceous raw material containing carbon to prepare a raw material for producing silicon carbide, and this raw material for producing silicon carbide is an Atchison furnace at a temperature of 2500 ° C. or more. It is obtained by pulverizing a lump made of silicon carbide obtained by firing using the above.

無機珪酸質原料としては、例えば、珪石等の結晶質シリカ、またはシリカフューム、シリカゲル等の非晶質シリカが挙げられる。無機珪酸質原料の平均粒径は、焼成時の環境、原料の状態(結晶質であるか非晶質であるか)、及び炭素質原料との反応性によって適宜決定される。   Examples of the inorganic siliceous material include crystalline silica such as silica or amorphous silica such as silica fume and silica gel. The average particle size of the inorganic siliceous material is appropriately determined depending on the environment during firing, the state of the material (whether crystalline or amorphous), and the reactivity with the carbonaceous material.

炭素質原料としては、例えば、天然黒鉛、人工黒鉛等の結晶質カーボン、またはカーボンブラック、コークス、活性炭等の非晶質カーボンが挙げられる。これらは、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。炭素原料の平均粒径は、焼成時の環境、原料の状態(結晶質であるか非晶質であるか)、及び無機珪酸質原料との反応性によって適宜決定される。   Examples of the carbonaceous raw material include crystalline carbon such as natural graphite and artificial graphite, or amorphous carbon such as carbon black, coke and activated carbon. These may be used alone or in combination of two or more. The average particle diameter of the carbon raw material is appropriately determined depending on the environment during firing, the state of the raw material (whether crystalline or amorphous), and the reactivity with the inorganic siliceous raw material.

上記無機珪酸質原料と炭素質原料とを混合する方法としては、湿式混合及び乾式混合のいずれの混合方法も採用可能である。なお、この混合時の無機珪酸質原料と炭素質原料との混合比は、炭化珪素製造用原料の焼成の際の環境、炭化珪素製造用原料の粒径や反応性を考慮して、最適なものを選択する。ここでいう「最適」とは、焼成によって得られる炭化珪素の収率を最大化し、また、未反応の無機珪酸質原料や炭素質原料の残存量を最小化することを意味する。   As a method of mixing the inorganic siliceous raw material and the carbonaceous raw material, any mixing method of wet mixing and dry mixing can be employed. The mixing ratio of the inorganic siliceous raw material and the carbonaceous raw material at the time of mixing is optimum in consideration of the environment when firing the silicon carbide production raw material, the particle size and reactivity of the silicon carbide production raw material. Choose one. The term “optimum” as used herein means maximizing the yield of silicon carbide obtained by calcination and minimizing the remaining amount of unreacted inorganic siliceous material or carbonaceous material.

炭化珪素粉末は、前述した製造方法で製造したものに限定されず、例えば、固相反応でなく、液相反応などを利用して製造したものであってもよい。上記炭化珪素からなる塊状物を粉砕して得られる炭化珪素粉末の平均粒径は、10μm以上2000μm以下がとするのが好ましく、45μm以上1000μm以下とするのがより好ましい。   The silicon carbide powder is not limited to those manufactured by the above-described manufacturing method, and may be manufactured using, for example, a liquid phase reaction instead of a solid phase reaction. The average particle size of the silicon carbide powder obtained by pulverizing the lump of silicon carbide is preferably 10 μm or more and 2000 μm or less, and more preferably 45 μm or more and 1000 μm or less.

この粉砕後の炭化珪素粉末には、不純物としてチタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、亜鉛(Zn)等の遷移金属が含まれている。   The ground silicon carbide powder includes transition metals such as titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), nickel (Ni), manganese (Mn), iron (Fe), zinc (Zn) as impurities. It is included.

本発明の炭化珪素粉末は、上記生成前の炭化珪素粉末に塩素(Cl)を含ませて生成する。具体的には、生成前の炭化珪素粉末を所望の粒度に分級した後に、Clイオンを含む溶液に浸漬することで、当該生成前の炭化珪素粉末にClを含ませる。使用するClイオンを含む溶液としては、HClが好ましい。なお、完成品におけるアルカリ金属または第2族元素の含有量が不問である場合には、NaCl溶液またはCaCl溶液等の塩化物イオンを含む他の溶液を用いてもよい。 The silicon carbide powder of the present invention is produced by adding chlorine (Cl) to the silicon carbide powder before production. Specifically, after classifying the silicon carbide powder before production into a desired particle size, the silicon carbide powder before production is made to contain Cl by being immersed in a solution containing Cl ions. As a solution containing Cl ions to be used, HCl is preferable. In addition, when the content of the alkali metal or the Group 2 element in the finished product is unquestioned, other solutions containing chloride ions such as NaCl solution or CaCl 2 solution may be used.

図1に、炭化珪素(SiC)粉末に塩素(Cl)を含ませて、当該炭化珪素粉末における塩素(Cl)の量を調整するSiC粉末生成工程の一例のフロー図を示す。まず、HCl溶液等のClイオンを含む溶液入れた容器を用意し、当該溶液の中にSiC粉末を浸漬させる(ステップS1)。 FIG. 1 shows a flow chart of an example of a SiC powder generation process in which chlorine (Cl) is contained in silicon carbide (SiC) powder and the amount of chlorine (Cl) in the silicon carbide powder is adjusted. First, a container containing a solution containing Cl ions such as an HCl solution is prepared, and SiC powder is immersed in the solution (step S1).

溶液としてHClを用いる場合、当該HCl溶液は、溶液中のClの濃度が1N以上であるのが好ましい。1N以上の溶液を用いた場合、粉砕及び分級においてSiC粉末中に混入する金属不純物を溶解させて、SiC粉末の純度を向上させることが可能である。 When HCl is used as the solution, the HCl solution preferably has a Cl concentration of 1 N or more in the solution. When a solution of 1N or more is used, it is possible to improve the purity of the SiC powder by dissolving metal impurities mixed in the SiC powder during pulverization and classification.

次に、当該溶液を攪拌する(ステップS2)。この攪拌は、攪拌翼を用いて行ってもよい。また、溶液をポンプで循環させることで行ってもよい。   Next, the solution is stirred (step S2). This stirring may be performed using a stirring blade. Moreover, you may carry out by circulating a solution with a pump.

次に、溶液の導電率を測定し、当該測定された導電率が所定値以下か否かを判定する(ステップS3)。溶液の導電率は、溶液中のイオン量、ここではClの量と相関する。所定の導電率は、溶液を分離して乾燥させた後のSiC粉末が保持すべきCl量から逆算される。言い換えれば、乾燥させた後のSiC粉末が保持すべきCl量に基づいて、溶液中のClイオン量が求められ、当該イオン量における溶液の導電率が所定の導電率として導き出される。 Next, the conductivity of the solution is measured, and it is determined whether or not the measured conductivity is equal to or less than a predetermined value (step S3). The conductivity of the solution correlates with the amount of ions in the solution, here the amount of Cl . The predetermined conductivity is calculated backward from the amount of Cl to be retained by the SiC powder after the solution is separated and dried. In other words, based on the amount of Cl to be retained in the dried SiC powder, the amount of Cl ions in the solution is obtained, and the conductivity of the solution in the amount of ions is derived as the predetermined conductivity.

この所定の導電率は、事前に数通りの導電率の溶液に浸漬し、所定の方法で溶液と分離した後に乾燥したSiC粉末のCl量を測定しておくことで決定しておく。例えば、当該測定値に基づいて検量線を作成し、そこから乾燥させたSiC粉末のCl量が所定値となる際の溶液の導電率を求めることとしてもよい。乾燥したSiC粉末のCl量は、例えば、当該SiC粉末をグロー放電質量分析法(GD−MS:Glow Discharge Mass Spectrometry)により測定することで得られてもよい。   This predetermined conductivity is determined by measuring the amount of Cl in the SiC powder dried after being immersed in a solution having several conductivity values in advance and separated from the solution by a predetermined method. For example, a calibration curve may be created based on the measured value, and the conductivity of the solution when the amount of Cl in the dried SiC powder becomes a predetermined value may be obtained. The amount of Cl in the dried SiC powder may be obtained, for example, by measuring the SiC powder by glow discharge mass spectrometry (GD-MS).

従って、導電率が所定値以下であるかを判定することで、溶液内が所定のCl濃度となったかを判定し、溶液を分離して乾燥した後にSiC粉末が保持するClの量が所定量となるかどうかを判定可能である。この導電率の測定には、例えば、株式会社堀場製作所製の導電率計(電気伝導率計):D-70/ES-70シリーズ、またはH1シリーズ等を用いることが可能である。   Therefore, by determining whether the conductivity is equal to or lower than a predetermined value, it is determined whether the inside of the solution has a predetermined Cl concentration, and the amount of Cl retained by the SiC powder after separating and drying the solution is a predetermined amount. It can be determined whether or not. For this conductivity measurement, for example, a conductivity meter (electric conductivity meter) manufactured by HORIBA, Ltd .: D-70 / ES-70 series, H1 series, or the like can be used.

ステップS3において、導電率が所定の値以下でない場合、SiC粉末と溶液とを分離し、SiC粉末を水に浸漬する(ステップS4)。このステップは、SiC粉末が保水する溶液を薄めるために行うものであるため、SiC粉末を浸漬する水は、導電率が小さい水、すなわち不純物の少ない純度の高い水であるのが好ましい。従って、ステップS3において使用する水としては、純度の高いイオン交換水や蒸留水が好ましい。   In step S3, when the electrical conductivity is not lower than the predetermined value, the SiC powder and the solution are separated, and the SiC powder is immersed in water (step S4). Since this step is performed to dilute the solution retained by the SiC powder, the water in which the SiC powder is immersed is preferably water having low electrical conductivity, that is, high purity water with less impurities. Therefore, the water used in step S3 is preferably ion-exchanged water or distilled water with high purity.

ステップS3において、導電率が所定の値以下である場合、SiC粉末を溶液から分離し乾燥する(ステップS5)。ステップS3において導電率が所定の値以下になったということは、乾燥した際にSiC粉末に含まれるCl量が所定値になるということである。このステップS5における乾燥の後、本発明のSiC粉末が完成する。   In step S3, when the electrical conductivity is equal to or lower than a predetermined value, the SiC powder is separated from the solution and dried (step S5). The fact that the conductivity has become equal to or lower than a predetermined value in step S3 means that the amount of Cl contained in the SiC powder becomes a predetermined value when dried. After drying in step S5, the SiC powder of the present invention is completed.

なお、ステップS4及びS5において、SiC粉末と溶液との分離は、分離後にSiC粉末に溶液が残留する状態となるように行う。例えば、SiC粉末と溶液との分離は、デカンテーション、フィルタープレスまたは濾過等で行ってもよい。ステップS5においては、SiC粉末に溶液が残留する状態で乾燥することによって、ClがSiC粉末表面に残留する。すなわち、物理吸着によってClがSiC粉末の粒子に保持される。   In steps S4 and S5, the SiC powder and the solution are separated so that the solution remains in the SiC powder after the separation. For example, the SiC powder and the solution may be separated by decantation, filter press, filtration, or the like. In step S5, Cl is left on the surface of the SiC powder by drying with the solution remaining in the SiC powder. That is, Cl is held in the SiC powder particles by physical adsorption.

ステップS5の乾燥においては、SiC粉末に付着している溶液の水分だけ飛ばし、溶液に含有されているClをSiC粉末中に残留させるため、例えば、乾燥バットにSiC粉末を入れて乾燥させる方式を用いるのが好ましい。   In the drying in step S5, only the water content of the solution adhering to the SiC powder is blown away, and the Cl contained in the solution is left in the SiC powder. It is preferable to use it.

なお、SiC粉末を揺する等、SiC粉末を動かして乾燥させる方法は好ましくない。なんとなれば、SiCは非常に硬度が高いため、SiC粉末を動かすことで、乾燥処理時にSiC粉末と接触する装置または容器内の部材が削れてしまい、SiC粉末に当該部材由来の不純物が混入してしまうからである。   In addition, the method of moving and drying SiC powder, such as shaking SiC powder, is not preferable. Since SiC has a very high hardness, moving the SiC powder scrapes the device in contact with the SiC powder or the container in the container during the drying process, and impurities derived from the member are mixed into the SiC powder. Because it will end up.

なお、上記所定値は、SiC粉末と溶液とを分離した際のSiC粉末の保水量によって変化する。例えば、保水量はSiC粉末の粒度によって異なる。具体的には、SiC粉末の粒度が粗いものは保水量が少なく、細かいものは保水量が多くなる。また、保水量はSiC粉末と溶液との分離方法によっても異なる。具体的には、デカンテーションで分離する場合にはSiC粉末の保水量は多くなり、フィルタープレスで分離する場合には保水量は少なくなる。   The predetermined value varies depending on the water retention amount of the SiC powder when the SiC powder and the solution are separated. For example, the water retention amount varies depending on the particle size of the SiC powder. Specifically, when the particle size of the SiC powder is coarse, the water retention amount is small, and when it is fine, the water retention amount is large. In addition, the water retention amount varies depending on the method of separating the SiC powder and the solution. Specifically, the amount of retained water of the SiC powder increases when separating by decantation, and the amount of retained water decreases when separated by a filter press.

上述のように、SiC粉末を生成することによって、単純な方法で所望量のClを含有しかつ遷移金属等の不純物の少ないSiC粉末を生成することが可能である。   As described above, by producing SiC powder, it is possible to produce SiC powder containing a desired amount of Cl and having few impurities such as transition metals by a simple method.

以下、上述のように形成されたSiC粉末を用いて、SiC単結晶を成長させる方法を示す。まず、上述のように塩素(Cl)を含ませたSiC粉末を生成した後に、当該SiC粉末を、SiC単結晶成長用の種結晶が取り付けられている容器内に入れて加熱装置の加熱雰囲気内に配設し、これを加熱する。この加熱装置としては、例えば電気炉等の加熱炉を用いればよい。加熱炉は、加熱炉の加熱雰囲気内のガスを系外に排出するための排出機構を備えている。排出機構は例えば排出ポンプである。また、容器としては、例えば黒鉛るつぼを使用する。   Hereinafter, a method of growing a SiC single crystal using the SiC powder formed as described above will be described. First, after generating SiC powder containing chlorine (Cl) as described above, the SiC powder is placed in a container in which a seed crystal for SiC single crystal growth is attached, and is heated in a heating atmosphere of a heating device. It is arranged and heated. As this heating device, for example, a heating furnace such as an electric furnace may be used. The heating furnace includes a discharge mechanism for discharging the gas in the heating atmosphere of the heating furnace out of the system. The discharge mechanism is, for example, a discharge pump. Moreover, as a container, a graphite crucible is used, for example.

この加熱工程においては、容器内の混合物が2100℃となるように加熱する。この加熱を数時間から数十時間持続させる。この加熱過程においては、雰囲気ガスの排出が常時排出されるのが好ましい。なお、加熱過程における混合物の反応によりガスが雰囲気内に発生し始める時点、例えば、容器内の混合物の温度が500℃を超えた時点から、排出機構により雰囲気ガスを排出することとしてもよい。   In this heating step, the mixture in the container is heated to 2100 ° C. This heating is continued for several hours to several tens of hours. In this heating process, it is preferable that the atmospheric gas is always discharged. The atmosphere gas may be discharged by the discharge mechanism from the time when the gas starts to be generated in the atmosphere due to the reaction of the mixture in the heating process, for example, from the time when the temperature of the mixture in the container exceeds 500 ° C.

この排出により、加熱炉内の雰囲気は減圧される。加熱過程における混合物の反応により雰囲気内に発生するガスの排出を考慮して、雰囲気ガスの圧力が所定の範囲となるように、排出機構を制御してもよいが、このような制御をしなくてもよい。   This discharge reduces the atmosphere in the heating furnace. In consideration of the discharge of gas generated in the atmosphere due to the reaction of the mixture in the heating process, the discharge mechanism may be controlled so that the pressure of the atmospheric gas is within a predetermined range, but such control is not performed. May be.

さらに、加熱装置の雰囲気内に系外から、窒素ガス、アルゴンガス、空気などを供給してもよい。ただし、供給ガスは製造されるSiC単結晶インゴット等のSiC製品の品質に悪影響を与えないものに限定される。   Furthermore, you may supply nitrogen gas, argon gas, air, etc. from the system outside in the atmosphere of a heating apparatus. However, the supply gas is limited to those that do not adversely affect the quality of SiC products such as SiC single crystal ingots to be manufactured.

単結晶成長前のSiC粉末内に含まれる不純物である遷移金属は、上記加熱過程においてSiC粉末を2000℃以上に加熱すると、ほとんどが蒸発する。この蒸発した遷移金属の多くは雰囲気ガスの排出流に乗って、加熱炉外に排出される。しかし、蒸発した遷移金属の一部は、炉内に残留し、成長中のSiC単結晶に混入する。また、炉内に残留した遷移金属は、周囲にある黒鉛るつぼ等の容器を含む黒鉛部品に達すると当該黒鉛部品に付着する。   Most of the transition metal, which is an impurity contained in the SiC powder before single crystal growth, evaporates when the SiC powder is heated to 2000 ° C. or higher in the heating process. Most of the evaporated transition metal rides on the atmospheric gas discharge flow and is discharged out of the heating furnace. However, part of the evaporated transition metal remains in the furnace and is mixed into the growing SiC single crystal. Moreover, the transition metal remaining in the furnace adheres to the graphite part when it reaches the graphite part including a surrounding container such as a graphite crucible.

上述のように、本発明のSiC粉末には、塩素が含まれている。この塩素は、上記加熱過程において、2000℃以下の温度において炉内に飛散する。この飛散した塩素は、炉内に残留している遷移金属及び上記した黒鉛部品に付着した遷移金属と反応して塩化物となる。   As described above, the SiC powder of the present invention contains chlorine. This chlorine scatters in the furnace at a temperature of 2000 ° C. or lower in the heating process. The scattered chlorine reacts with the transition metal remaining in the furnace and the transition metal adhering to the above-described graphite component to form chloride.

炉内の高温故に、当該塩化物は気化して雰囲気ガスの排出流に乗って加熱炉外に排出される。このことにより、SiC粉末から蒸発して炉内に残留している遷移金属及び黒鉛部品に付着した遷移金属を除去することが可能となる。   Due to the high temperature inside the furnace, the chloride vaporizes and rides on the discharge flow of the atmospheric gas and is discharged out of the heating furnace. This makes it possible to remove the transition metal evaporated from the SiC powder and remaining in the furnace and the transition metal adhering to the graphite component.

例えば、チタン(Ti)を例に説明する。チタンは、上述のように、2000℃以上に加熱されることによって、蒸発して炉内雰囲気に放出され、その一部が黒鉛部品に付着する。炉内に残留しているチタン及び黒鉛部品に付着したチタンとSiC粉末から炉内に飛散したClとは、以下の式(1)に示した反応によって、塩化チタン(IV)(TiCl)となる。
Ti+2Cl→TiCl(1)
For example, titanium (Ti) will be described as an example. As described above, when titanium is heated to 2000 ° C. or higher, it is evaporated and released into the furnace atmosphere, and a part of the titanium adheres to the graphite part. Titanium remaining in the furnace and titanium adhering to the graphite parts and Cl scattered from the SiC powder into the furnace are obtained by the reaction shown in the following formula (1) and titanium chloride (IV) (TiCl 4 ) Become.
Ti + 2Cl 2 → TiCl 4 (1)

塩化チタンは(IV)は、非常に低温(136.4℃)で気化(ガス化)するため、2000℃以上の炉内ではすぐにガス化する。このガス化した塩化チタンである塩化チタンガスは、雰囲気ガスの排出流に乗って加熱炉外に排出される。炉内に残留している遷移金属及び黒鉛部品に付着した他の遷移金属も同様に塩素と結合することでガス化し、雰囲気ガスの排出流に乗って加熱炉外に排出される。   Titanium chloride (IV) is vaporized (gasified) at a very low temperature (136.4 ° C.), and thus is immediately gasified in a furnace at 2000 ° C. or higher. The titanium chloride gas, which is the gasified titanium chloride, is discharged out of the heating furnace on the discharge flow of the atmospheric gas. Similarly, transition metals remaining in the furnace and other transition metals adhering to the graphite parts are also gasified by being combined with chlorine, and are discharged out of the heating furnace along with the discharge flow of the atmospheric gas.

上述のように、炉内に残留している遷移金属がSiC粉末から飛散した塩素と結合してガス化し、雰囲気ガスの排出流に乗って加熱炉外に排出されることで、成長させているSiC単結晶に不純物が混入することが防止される。   As described above, the transition metal remaining in the furnace is gasified by combining with the chlorine scattered from the SiC powder, and is grown by being discharged out of the heating furnace on the discharge flow of the atmospheric gas. Impurities are prevented from being mixed into the SiC single crystal.

また、加熱処理中に黒鉛部品に付着した遷移金属がSiC粉末から飛散した塩素と結合してガス化し、雰囲気ガスの排出流に乗って加熱炉外に排出されることで、加熱処理の終了後に黒鉛部品が遷移金属に汚染されることが防止される。これにより、1のロットの加熱処理の終了後に、次のロットの加熱処理によって生成されるSiC単結晶への不純物の混入を防止することが可能となる。   In addition, the transition metal attached to the graphite part during the heat treatment is combined with chlorine scattered from the SiC powder and gasified, and is discharged out of the heating furnace on the discharge flow of the atmospheric gas. The graphite component is prevented from being contaminated by the transition metal. Thereby, it is possible to prevent impurities from being mixed into the SiC single crystal generated by the heat treatment of the next lot after the heat treatment of the first lot is completed.

なお、原料となるSiC粉末に含ませる塩素は、当該SiC粉末の不純物としての遷移金属(Ti、V、Cr、Ni、Mn、Fe、Zn)の含有量が100ppm以下の場合において、黒鉛部品に付着した遷移金属を十分除去する観点から0.1ppm以上であるのが好ましい。また、反応性に富む高温となった塩素による排気系の配管及びポンプ等の排出機構の腐食を防止する観点から10ppm以下であるのが好ましく、2ppm以下であるのがさらに好ましい。   In addition, the chlorine contained in the SiC powder as a raw material is contained in the graphite component when the content of transition metals (Ti, V, Cr, Ni, Mn, Fe, Zn) as impurities of the SiC powder is 100 ppm or less. From the viewpoint of sufficiently removing the attached transition metal, it is preferably 0.1 ppm or more. Further, it is preferably 10 ppm or less, and more preferably 2 ppm or less, from the viewpoint of preventing corrosion of exhaust systems such as piping and pumps of exhaust systems due to chlorine having high reactivity and high temperature.

以下、本発明の実施例のSiC粉末の生成及びこれを用いてSiC単結晶を成長させる実験について説明する。以下の例においては、SiC粉末中のCl含有量が、0.05ppm、0.1ppm、0.2ppm、1ppm、2ppm、10ppm、及び20ppmとなっている7種類のSiC粉末を生成した。   Hereinafter, the production | generation of the SiC powder of the Example of this invention and the experiment which grows a SiC single crystal using this are demonstrated. In the following examples, seven types of SiC powders were produced in which the Cl content in the SiC powder was 0.05 ppm, 0.1 ppm, 0.2 ppm, 1 ppm, 2 ppm, 10 ppm, and 20 ppm.

[SiC粉末の製造]
まず、SiC粉末をアチソン法によって生成した。具体的には、まず、非晶質合成シリカ粉末及びカーボンブラックを理論反応量の割合となるようにして混合した。本実施例の場合には、非晶質合成シリカ:カーボンブラック=2:1となるように混合した。
[Production of SiC powder]
First, SiC powder was produced by the Atchison method. Specifically, first, amorphous synthetic silica powder and carbon black were mixed at a theoretical reaction amount ratio. In the case of the present Example, it mixed so that it might become amorphous synthetic silica: carbon black = 2: 1.

非晶質合成シリカ粉末としては、太平洋セメント株式会社製の試薬を用いた。この非晶質合成シリカ粉末は、ホウ素(B)を1.0ppm、リン(P)を1.0ppm、アルミニウム(Al)を0.5ppm、鉄(Fe)を1.0ppm、チタン(Ti)を1.0ppm、それぞれ含有していた。また、この非晶質のシリカ粉末の平均粒径は2mm以下である。   A reagent manufactured by Taiheiyo Cement Co., Ltd. was used as the amorphous synthetic silica powder. This amorphous synthetic silica powder has 1.0 ppm of boron (B), 1.0 ppm of phosphorus (P), 0.5 ppm of aluminum (Al), 1.0 ppm of iron (Fe), and titanium (Ti). Each contained 1.0 ppm. Moreover, the average particle diameter of this amorphous silica powder is 2 mm or less.

カーボンブラックとしては、東海カーボン株式会社製の「シースト600」を用いた。このカーボン粉末は、ホウ素(B)を1.0ppm、リン(P)を1.0ppm、アルミニウム(Al)を43ppm、鉄(Fe)を34ppm、チタン(Ti)を2.3ppm、それぞれ含有していた。また、このカーボンブラックの平均顆粒径は、2mm以下である。   As the carbon black, “Seast 600” manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd. was used. This carbon powder contains 1.0 ppm of boron (B), 1.0 ppm of phosphorus (P), 43 ppm of aluminum (Al), 34 ppm of iron (Fe), and 2.3 ppm of titanium (Ti). It was. Moreover, the average granule diameter of this carbon black is 2 mm or less.

次に、この非晶質合成シリカ粉末とカーボンブラックの混合物をアチソン炉に充填し、2500℃以上で24時間焼成した。得られたSiCインゴットを、ジョークラッシャー及びボールミル粉砕機で粉砕した。粉砕して得られたSiC粉末を分級することで、粒径が45〜2000μmのSiC粉末を作製した。   Next, this mixture of amorphous synthetic silica powder and carbon black was filled in an Atchison furnace and baked at 2500 ° C. or higher for 24 hours. The obtained SiC ingot was pulverized with a jaw crusher and a ball mill pulverizer. By classifying the SiC powder obtained by pulverization, a SiC powder having a particle size of 45 to 2000 μm was produced.

上述のアチソン法によって作成されたSiC粉末に塩素を含ませるべく、上記図1に関して説明したSiC粉末に塩素(Cl)を含ませて、当該SiC粉末における塩素(Cl)の量を調整するSiC粉末生成工程を行った。   SiC powder for adjusting the amount of chlorine (Cl) in the SiC powder by adding chlorine (Cl) to the SiC powder described with reference to FIG. 1 so that the SiC powder produced by the above-mentioned Atchison method contains chlorine. A production process was performed.

具体的には、まず、ステップS1において、SiC粉末を2Nの塩酸に3時間浸漬した。その後、ステップS2において、攪拌翼によって溶液を攪拌した。その後、ステップS3において、溶液の導電率を測定して、溶液が所定の導電率以下であるかを測定した。本実施例において、所定の導電率は、乾燥後のSiC粉末のCl含有量が上記値となるように設定した。   Specifically, first, in step S1, SiC powder was immersed in 2N hydrochloric acid for 3 hours. Thereafter, in step S2, the solution was stirred with a stirring blade. Thereafter, in step S3, the electrical conductivity of the solution was measured to determine whether the solution had a predetermined electrical conductivity or less. In this example, the predetermined conductivity was set so that the Cl content of the SiC powder after drying was the above value.

ステップS3において、溶液が所定の導電率以上の場合、その後、ステップS4においてSiC粉末を溶液から分離しイオン交換水に浸漬し、再度ステップS3を行った。ステップS3において、溶液が所定の導電率以下となった場合には、その後、ステップS5において、SiC粉末を溶液から分離し、乾燥させた。この乾燥は、乾燥バットにSiC粉末を入れて乾燥させることで行った。   In step S3, when the solution has a predetermined conductivity or higher, then in step S4, the SiC powder was separated from the solution and immersed in ion-exchanged water, and step S3 was performed again. In step S3, when the solution became equal to or lower than the predetermined conductivity, thereafter, in step S5, the SiC powder was separated from the solution and dried. This drying was performed by putting SiC powder in a drying vat and drying it.

本実施例においては、乾燥後の各SiC粉末が含んでいるCl量が所定量であるかを、GD−MS測定を行って確認した。また、乾燥後の各SiC粉末が含んでいるTi、V、Cr、Ni、Mn、Fe、Znの量もGD−MS測定によって確認した。測定の結果、各SiCのTi、V、Cr、Ni、Mn、Fe、Znの総含有量は5ppmであった。   In this example, whether or not the amount of Cl contained in each SiC powder after drying was a predetermined amount was confirmed by performing GD-MS measurement. Moreover, the amount of Ti, V, Cr, Ni, Mn, Fe, and Zn contained in each SiC powder after drying was also confirmed by GD-MS measurement. As a result of the measurement, the total content of Ti, V, Cr, Ni, Mn, Fe, and Zn in each SiC was 5 ppm.

上述のように、Cl含有量のみが異なるSiC粉末を、7種類生成した。   As described above, seven types of SiC powders differing only in the Cl content were generated.

[SiC単結晶成長実験]
上述のように生成された各々異なった量のClを含むSiC粉末を用いて、SiC単結晶を成長させる実験を行った。
[SiC single crystal growth experiment]
Experiments were conducted to grow SiC single crystals using SiC powders containing different amounts of Cl produced as described above.

−実験装置−
図2に、実験装置10の断面図を示す。炉体11は、電気炉の炉体である。炉体11の内面には断熱材13が設けられている。ヒータ15は、断熱材13の内面に設けられている黒鉛ヒータである。黒鉛るつぼ17は、断熱材13の内面によって形成される空間内に配されている。黒鉛るつぼ17は、容器部17A及び蓋部17Bを有している。なお、黒鉛るつぼ17は、実験前においてTi、V、Cr、Ni、Mn、Fe、Znの総含有量が3ppm未満のものであった。
-Experimental equipment-
FIG. 2 shows a cross-sectional view of the experimental apparatus 10. The furnace body 11 is a furnace body of an electric furnace. A heat insulating material 13 is provided on the inner surface of the furnace body 11. The heater 15 is a graphite heater provided on the inner surface of the heat insulating material 13. The graphite crucible 17 is arranged in a space formed by the inner surface of the heat insulating material 13. The graphite crucible 17 has a container portion 17A and a lid portion 17B. The graphite crucible 17 had a total content of Ti, V, Cr, Ni, Mn, Fe, and Zn of less than 3 ppm before the experiment.

排気管19は、炉体11内の空間と炉体11外の空間とを連通させるように設けられているSUS304からなるステンレス鋼管である。排気ポンプ21は、炉体11の外部に配されておりかつ排気管19に接続されており、排気管19を介して炉体11内の気体を排気することが可能である。   The exhaust pipe 19 is a stainless steel pipe made of SUS304 provided to communicate the space inside the furnace body 11 and the space outside the furnace body 11. The exhaust pump 21 is disposed outside the furnace body 11 and connected to the exhaust pipe 19, and can exhaust the gas in the furnace body 11 through the exhaust pipe 19.

試験片23は、排気管19と同じ材質であるSUS304からなり、長さ50mm×幅50mmで厚さが3mmの板材である。試験片23は、実験時に排気管19内に配される。試験片23は、その表面、すなわち長さ及び幅によって規定される面が試験面23Sになっている。   The test piece 23 is made of SUS304, which is the same material as the exhaust pipe 19, and is a plate material having a length of 50 mm × a width of 50 mm and a thickness of 3 mm. The test piece 23 is disposed in the exhaust pipe 19 during the experiment. The surface of the test piece 23, that is, the surface defined by the length and width is the test surface 23S.

試験片23を排気管19内に配して実験し、その後取り出して試験面23Sの表面粗さを測定することにより、試験面23Sが腐食されることによる表面粗さの変化から、排気管19の内面が腐食されているか否かを判断可能である。なお、当該試験面23Sは、実験前においてその表面粗さがRa<0.01μmとなっている。   The test piece 23 was placed in the exhaust pipe 19 for an experiment, and then taken out and measured for the surface roughness of the test surface 23S. From the change in surface roughness due to the corrosion of the test surface 23S, the exhaust pipe 19 It can be determined whether the inner surface of the steel is corroded. The test surface 23S has a surface roughness Ra <0.01 μm before the experiment.

−実験手順−
実験においては、まず、SiC粉末300ccを黒鉛るつぼ17に収容した。この際、SiC粉末のかさ(体積)に対し、黒鉛るつぼの内容積は10倍以内とした。黒鉛るつぼの蓋部17Bの内側面には、種結晶として研磨されたSiC単結晶板(図示せず)を設置した。また、試験片23を排気管19内に配置した。この際、排気管19の流体の流れと平行な面が試験面23Sとなるように試験片23を配置した。
-Experimental procedure-
In the experiment, first, 300 cc of SiC powder was placed in a graphite crucible 17. At this time, the internal volume of the graphite crucible was within 10 times the bulk (volume) of the SiC powder. A SiC single crystal plate (not shown) polished as a seed crystal was placed on the inner surface of the graphite crucible lid portion 17B. The test piece 23 was placed in the exhaust pipe 19. At this time, the test piece 23 was arranged so that a surface parallel to the fluid flow in the exhaust pipe 19 became the test surface 23S.

次に、この黒鉛るつぼ17を炉体11内に配置し、炉内をアルゴン(Ar)雰囲気で圧力を1kPaとして、黒鉛るつぼの容器部17Aの底部の温度が2,300℃、黒鉛るつぼの上部(蓋部17B)の温度が2,100℃となるように加熱した。本実験において、加熱時間は48時間とした。この加熱によって、黒鉛るつぼ17中のSiC粉末が昇華して、種結晶に達し、種結晶表面にSiC単結晶が成長する。なお、この加熱の際、ポンプ21を用いて、排気管19を介して、炉体11内の気体を常時排出した。   Next, the graphite crucible 17 is placed in the furnace body 11, the pressure in the furnace is set to 1 kPa in an argon (Ar) atmosphere, the temperature of the bottom of the graphite crucible container portion 17A is 2,300 ° C., and the top of the graphite crucible. The lid was heated so that the temperature of the lid portion 17B was 2,100 ° C. In this experiment, the heating time was 48 hours. By this heating, the SiC powder in the graphite crucible 17 is sublimated to reach the seed crystal, and an SiC single crystal grows on the surface of the seed crystal. During the heating, the gas in the furnace body 11 was constantly discharged through the exhaust pipe 19 using the pump 21.

上記実験を、Cl量の異なるSiC粉末毎に行って、以下の評価を行った。なお、実験ごとに、黒鉛るつぼ17及び試験片23は新しいものに交換した。   The above-described experiment was performed for each SiC powder having a different Cl content, and the following evaluation was performed. In each experiment, the graphite crucible 17 and the test piece 23 were replaced with new ones.

−実験結果及び評価−
上述の実験の後、各Cl量のSiC粉末について、実験後の黒鉛るつぼ17に付着している遷移金属(Ti、V、Cr、Ni、Mn、Fe、Zn)の量、試験後に排気管19から取り出された試験片23の試験面23Sの表面粗さRa、及び生成されたSiC単結晶に含まれるTi、V、Cr、Ni、Mn、Fe、Znの量を測定して評価を行った。
-Experimental results and evaluation-
After the above-mentioned experiment, the amount of transition metal (Ti, V, Cr, Ni, Mn, Fe, Zn) adhering to the graphite crucible 17 after the experiment for the SiC powder of each Cl amount, and the exhaust pipe 19 after the test. Evaluation was performed by measuring the surface roughness Ra of the test surface 23S of the test piece 23 taken out of the test piece 23 and the amounts of Ti, V, Cr, Ni, Mn, Fe, and Zn contained in the generated SiC single crystal. .

実験後の黒鉛るつぼに付着して残留している遷移金属(Ti、V、Cr、Ni、Mn、Fe、Zn)の量は、実験後の黒鉛るつぼを加圧酸分解により溶液化した後に、高周波誘導結合プラズマ(ICP:Inductively Coupled Plasma)発光分光分析によって測定した。   The amount of transition metal (Ti, V, Cr, Ni, Mn, Fe, Zn) remaining on the graphite crucible after the experiment is determined after the graphite crucible after the experiment is made into a solution by pressure acid decomposition. Measurement was performed by high frequency inductively coupled plasma (ICP) emission spectroscopic analysis.

また、実験後の試験面23Sの表面粗さは、触針式表面粗さ測定機等の表面粗さ測定器によって測定した。   Further, the surface roughness of the test surface 23S after the experiment was measured by a surface roughness measuring instrument such as a stylus type surface roughness measuring machine.

また、実験後によって生成されたSiC単結晶に含まれるTi、V、Cr、Ni、Mn、Fe、Znの量は、GD−MS測定によって測定した。   Further, the amounts of Ti, V, Cr, Ni, Mn, Fe, and Zn contained in the SiC single crystal produced after the experiment were measured by GD-MS measurement.

実験結果を以下に示す。なお、結果は、加熱前のSiC粉末に含まれるCl量が少ない順に試料番号No.1〜7として示している。   The experimental results are shown below. In addition, as for a result, sample number No. No. 1-7 are shown.

上記表に示すように、黒鉛るつぼに残留している遷移金属の量は、No.1のみが6ppmとなりSiC粉末に含まれるCl量が0.1ppm以上のNo.2〜No.7は、3ppm未満であった。なお、上述のように、実験前に黒鉛るつぼに含まれている遷移金属の量は3ppm以下である。 As shown in the above table, the amount of transition metal remaining in the graphite crucible is No. No. 1 was 6 ppm, and the amount of Cl contained in the SiC powder was 0.1 ppm or more. 2-No. 7 was less than 3 ppm. As described above, the amount of transition metal contained in the graphite crucible before the experiment is 3 ppm or less.

この結果より、SiC粉末に含まれるCl量が0.1ppm以上であれば、加熱処理後に黒鉛るつぼに付着して残留する遷移金属はないかもしくは無視できる程僅かであることがわかった。よって、SiC粉末に含まれるCl量が0.1ppm以上であれば、成長させるSiC単結晶に対する黒鉛るつぼに残留する遷移金属の混入を防止できることがわかった。   From this result, it was found that when the amount of Cl contained in the SiC powder is 0.1 ppm or more, there is no transition metal remaining on the graphite crucible after the heat treatment or negligibly small. Therefore, it was found that when the amount of Cl contained in the SiC powder is 0.1 ppm or more, the transition metal remaining in the graphite crucible with respect to the SiC single crystal to be grown can be prevented.

また、試験片の表面粗さRaは、SiC粉末に含まれるCl量が2ppm以下であるNo.1〜No.5が検出限界未満の0.01未満となり、Cl量が10ppmであるNo.6では0.01、Cl量がそれ以上20ppmであるNo.7では0.03であった。なお、上述のように、実験前の試験面の表面粗さRaは、0.01未満である。   Further, the surface roughness Ra of the test piece is No. 1 in which the amount of Cl contained in the SiC powder is 2 ppm or less. 1-No. No. 5 is less than 0.01 below the detection limit, and the Cl content is 10 ppm. No. 6 is 0.01 and the Cl content is 20 ppm or more. 7 was 0.03. As described above, the surface roughness Ra of the test surface before the experiment is less than 0.01.

この結果より、SiC粉末に含まれるCl量が10ppm以下、特に2ppm以下であれば、配管の腐食は起こらないことがわかった。   From this result, it was found that if the amount of Cl contained in the SiC powder is 10 ppm or less, particularly 2 ppm or less, the pipe does not corrode.

また、SiC単結晶内の遷移金属量は、SiC粉末内のCl量が0.05であるNo.1のみ3ppmとなり、Cl量が0.1以上のNo.2〜No.7では、1ppm未満となった。   The amount of transition metal in the SiC single crystal is No. 1 in which the amount of Cl in the SiC powder is 0.05. No. 1 was 3 ppm, and the Cl content was 0.1 or more. 2-No. 7 was less than 1 ppm.

この結果より、SiC粉末に含まれるCl量が0.1ppm以上であれば、加熱処理においてSiC粉末から炉体内に放出されて炉体内に留まり、SiC単結晶に混入して残る遷移金属はないかもしくは無視できるほど僅かであることがわかった。よって、SiC粉末に含まれるCl量が0.1ppm以上であれば、SiC単結晶の成長中におけるSiC単結晶への遷移金属の混入を防止し、SiC単結晶の純度を高めることが可能であることが分かった。   From this result, if the amount of Cl contained in the SiC powder is 0.1 ppm or more, is there any transition metal that is released from the SiC powder into the furnace body in the heat treatment and stays in the furnace body and remains mixed in the SiC single crystal? Or it turned out to be negligible. Therefore, if the amount of Cl contained in the SiC powder is 0.1 ppm or more, it is possible to prevent the transition metal from being mixed into the SiC single crystal during the growth of the SiC single crystal and to increase the purity of the SiC single crystal. I understood that.

上記結果によれば、黒鉛るつぼへの遷移金属の汚染を防止し、排気管等の排気機構を損傷せず、かつ生成された炭化珪素単結晶への遷移金属の混入を防止して炭化珪素単結晶の純度を高めることができる炭化珪素粉末は、Clの含有量が重量比で0.1〜10ppm、好ましくは0.1〜2ppmの炭化珪素粉末であることがわかった。   According to the above results, the contamination of the transition metal into the graphite crucible is prevented, the exhaust mechanism such as the exhaust pipe is not damaged, and the transition metal is prevented from being mixed into the produced silicon carbide single crystal, thereby preventing the silicon carbide single crystal from being mixed. It was found that the silicon carbide powder that can increase the purity of the crystal is a silicon carbide powder having a Cl content of 0.1 to 10 ppm, preferably 0.1 to 2 ppm, by weight.

また、上記実施例においては、無機珪酸質原料と炭素質原料とを混合し焼成した後に粉砕することによって生成された炭化珪素粉末を、塩化物イオンを含む溶液に浸漬することで塩素を含む炭化珪素粉末を生成した。しかし、これ以外の方法で塩素を含む炭化珪素粉末を生成してもよい。例えば、焼成前の無機珪酸質原料または炭素質原料に、塩化ナトリウム等の塩化物や塩酸を混合した後に焼成を行って、塩素を含む炭化珪素粉末を生成してもよい。   Further, in the above embodiment, carbonization containing chlorine by immersing a silicon carbide powder produced by mixing and firing an inorganic siliceous material and a carbonaceous material in a solution containing chloride ions. Silicon powder was produced. However, silicon carbide powder containing chlorine may be generated by other methods. For example, a silicon carbide powder containing chlorine may be generated by mixing an inorganic siliceous raw material or a carbonaceous raw material with a chloride such as sodium chloride or hydrochloric acid before baking.

10 実験装置
11 炉体
13 断熱材
15 ヒータ
17 黒鉛るつぼ
19 排気管
21 排気ポンプ
23 試験片
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Experimental apparatus 11 Furnace body 13 Heat insulating material 15 Heater 17 Graphite crucible 19 Exhaust pipe 21 Exhaust pump 23 Test piece

Claims (3)

塩素が重量比において0.1ppm以上10ppm以下含まれていることを特徴とする炭化珪素粉末。   A silicon carbide powder comprising chlorine in a weight ratio of 0.1 ppm to 10 ppm. 塩素が重量比において2ppm以下含まれていることを特徴とする請求項1に記載の炭化珪素粉末。   The silicon carbide powder according to claim 1, wherein chlorine is contained in an amount of 2 ppm or less by weight. 炭化珪素粉末を塩化物イオンが含まれる溶液に浸漬する溶液浸漬ステップと、
前記炭化珪素粉末が浸漬された前記溶液の導電率を測定して前記導電率が所定の導電率以下か否かを判定する判定ステップと、を含み、
前記判定ステップにおいて前記溶液の導電率が所定の導電率以下でないと判定された場合には、当該浸漬された炭化珪素粉末と前記溶液とを分離し、前記炭化珪素粉末を水に浸漬する水浸漬ステップを実行し、その後再度前記判定ステップを実行し、
前記判定ステップにおいて前記溶液の導電率が所定の導電率以下と判定された場合には、当該浸漬された炭化珪素粉末と前記溶液とを分離し、前記炭化珪素粉末を乾燥させる乾燥ステップを実行することを特徴とする炭化珪素粉末の製造方法。

A solution immersion step of immersing the silicon carbide powder in a solution containing chloride ions;
Determining the electrical conductivity of the solution in which the silicon carbide powder is immersed to determine whether the electrical conductivity is equal to or lower than a predetermined electrical conductivity, and
In the determination step, when it is determined that the conductivity of the solution is not equal to or lower than a predetermined conductivity, the immersed silicon carbide powder and the solution are separated and the silicon carbide powder is immersed in water. Step, and then execute the determination step again,
When it is determined in the determination step that the conductivity of the solution is equal to or lower than a predetermined conductivity, the drying step of separating the immersed silicon carbide powder and the solution and drying the silicon carbide powder is executed. The manufacturing method of the silicon carbide powder characterized by the above-mentioned.

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