JP2018104216A - Silicon carbide powder, and production method of silicon carbide single crystal using the same as raw material - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide silicon carbide powder capable of suppressing a defect generated in an obtained silicon carbide single crystal, in the case of being used as a raw material, when producing the silicon carbide single crystal by a sublimation recrystallization method.SOLUTION: In silicon carbide powder, an initial bulk density is 0.85 g/cmor higher and 1.75 g/cmor lower, a tap bulk density is 0.9 g/cmor higher and 1.8 g/cmor lower, and a Blaine specific surface area is 300 cm/g or larger 400 cm/g or smaller. The ratio of the silicon carbide powder whose size range is over 44 μm and 2,000 μm or less is 98.5% or more, and the ratio of the silicon carbide powder whose size range is 44 μm or less is 1.5% or less.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、炭化珪素粉末及びこれを原料とする炭化珪素単結晶の製造方法に関する。   The present invention relates to a silicon carbide powder and a method for producing a silicon carbide single crystal using the same as a raw material.

炭化珪素単結晶は、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。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盤の材料として注目されている。   Silicon carbide single crystals are used as materials for molding wheels, ceramic parts and the like because of their high hardness, high thermal conductivity, and high temperature heat resistance. In addition, silicon carbide is attracting attention as a power semiconductor substrate material that replaces silicon because it has properties of about 3 times the band gap and about 10 times the dielectric breakdown electric field strength compared to silicon.

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(改良レーリー法)がよく知られており、工業的に広く使用されている。しかし、単結晶成長させた炭化珪素に、積層欠陥、転位欠陥などの欠陥が発生し易いという問題があった。   As a method for producing a silicon carbide single crystal, a sublimation recrystallization method (an improved Rayleigh method) in which a silicon carbide powder as a raw material is sublimated under a high temperature condition of 2000 ° C. or more and a silicon carbide single crystal is grown is well known. Widely used industrially. However, there has been a problem that defects such as stacking faults and dislocation defects are likely to occur in silicon carbide grown by single crystal.

このような欠陥を抑制するためには、原料となる炭化珪素粉末の不純物を低減させることが好ましい。そこで、高周波プラズマCVD法により炭化珪素を製造することにより、不純物の含有率を0.1ppmから0.5ppm以下に低減することが提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。   In order to suppress such defects, it is preferable to reduce impurities in the silicon carbide powder as a raw material. Therefore, it has been proposed to reduce the impurity content from 0.1 ppm to 0.5 ppm or less by producing silicon carbide by a high-frequency plasma CVD method (see, for example, Patent Documents 1 to 3).

しかしながら、高周波プラズマCVD法は、高純度の炭化珪素を製造可能であるが、1回の製造量が少量であり、高コストとなるため、工業的な観点から使用しにくい。さらに、高周波プラズマCVD法で製造した炭化珪素粉末は、典型的には初期かさ密度が1.66g/cm、タップかさ密度が1.85g/cmであり、るつぼに充填した際に充填率が高く、単結晶の成長速度が遅くなる。 However, the high-frequency plasma CVD method can produce high-purity silicon carbide, but it is difficult to use from an industrial point of view because the amount of production at one time is small and the cost is high. Further, silicon carbide powder produced by high frequency plasma CVD method, typically the initial bulk density 1.66 g / cm 3, the tapped bulk density of 1.85 g / cm 3, the filling rate when filled into a crucible Is high and the growth rate of the single crystal is slow.

このため、大量かつ安価に製造できる炭化珪素の製造法としてアチソン法が用いられている。アチソン法で製造された炭化珪素粉末を、昇華再結晶法で炭化珪素単結晶を製造する際の原料とする場合、ブレーン比表面積、嵩密度などを調整することがある(例えば、特許文献4,5参照)。   For this reason, the Atchison method is used as a method for producing silicon carbide that can be produced in large quantities and at low cost. When the silicon carbide powder produced by the Atchison method is used as a raw material for producing a silicon carbide single crystal by the sublimation recrystallization method, the Blaine specific surface area, the bulk density, etc. may be adjusted (for example, Patent Document 4, 5).

特開平9−48605号公報JP-A-9-48605 特開2009−173501号公報JP 2009-173501 A 特開2002−293525号公報JP 2002-293525 A 特開2015−44726号公報JP2015-44726A 特開2016−147790号公報JP, 2006-147790, A

しかしながら、ホウ素、リン、アルミニウム、鉄、チタンなどの不純物の含有率が高い炭化珪素粉末を昇華再結晶法の原料とした場合、単結晶成長させた炭化珪素に欠陥が発生し、パワー半導体用基盤の材料として不適になることが多かった。   However, when silicon carbide powder with a high content of impurities such as boron, phosphorus, aluminum, iron, and titanium is used as the raw material for the sublimation recrystallization method, defects occur in the silicon carbide grown by single crystal, and the power semiconductor substrate In many cases, it became unsuitable as a material.

本発明は、昇華再結晶法で炭化珪素単結晶を製造する際の原料とした場合、得られる炭化珪素単結晶に発生する欠陥を抑制可能な炭化珪素粉末、及びこれを原料とする炭化珪素単結晶の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention, when used as a raw material for producing a silicon carbide single crystal by a sublimation recrystallization method, provides a silicon carbide powder capable of suppressing defects generated in the resulting silicon carbide single crystal, and a silicon carbide single crystal using this as a raw material. It aims at providing the manufacturing method of a crystal | crystallization.

本発明の炭化珪素粉末は、初期かさ密度が0.85g/cm以上1.75g/cm以下、タップかさ密度が0.9g/cm以上1.8g/cm以下、ブレーン比表面積が300cm/g以上400cm/g以下である炭化珪素粉末であって、44μmを超え2000μm以下の粒度範囲である前記炭化珪素粉末の割合が98.5%以上、44μm以下の粒度範囲である前記炭化珪素粉末の割合が1.5%以下であることを特徴とする。 The silicon carbide powder of the present invention has an initial bulk density of 0.85 g / cm 3 to 1.75 g / cm 3 , a tap bulk density of 0.9 g / cm 3 to 1.8 g / cm 3 , and a brain specific surface area. The silicon carbide powder having a particle size range of not less than 44 μm and not more than 2000 μm, wherein the ratio of the silicon carbide powder is not less than 300 cm 2 / g and not more than 400 cm 2 / g, and the particle size range is not less than 98.5% and not more than 44 μm. The ratio of the silicon carbide powder is 1.5% or less.

本発明の炭化珪素粉末は、昇華再結晶法により炭化珪素単結晶を製造する際の原料として適している。これは、発明の詳細な説明の欄で述べるように、昇華再結晶法で炭化珪素単結晶を製造する際に、るつぼ内での炭化珪素ガスの発生量が適度となるので、単結晶の成長速度を確保したうえで、炭化珪素ガスの放出による微細な不純物や炭化珪素粉末の巻き上げが抑制され、パワー半導体用基盤の材料として適するほどに、炭化珪素単結晶に発生する欠陥を抑制できるからである。   The silicon carbide powder of the present invention is suitable as a raw material for producing a silicon carbide single crystal by a sublimation recrystallization method. This is because, as described in the detailed description of the invention, when a silicon carbide single crystal is produced by the sublimation recrystallization method, the amount of silicon carbide gas generated in the crucible becomes appropriate, so that the growth of the single crystal In addition to ensuring the speed, the winding of fine impurities and silicon carbide powder due to the release of silicon carbide gas is suppressed, and defects that occur in the silicon carbide single crystal can be suppressed to such an extent that it is suitable as a power semiconductor substrate material. is there.

本発明の炭化珪素粉末において、ホウ素、リン、アルミニウム、鉄及びチタンのそれぞれの含有率が、1.0ppm以下であることが好ましい。   In the silicon carbide powder of the present invention, each content of boron, phosphorus, aluminum, iron and titanium is preferably 1.0 ppm or less.

この場合、炭化珪素ガスの放出によるホウ素、リン、アルミニウム、鉄及びチタンの巻き上げが抑制され、炭化珪素単結晶に発生する欠陥をさらに抑制できる。   In this case, winding of boron, phosphorus, aluminum, iron and titanium due to the release of the silicon carbide gas is suppressed, and defects generated in the silicon carbide single crystal can be further suppressed.

また、本発明の炭化珪素粉末において、初期かさ密度とタップかさ密度との差が0.05g/cm以上0.1g/cm以下であることが好ましい。 Further, in the silicon carbide powder of the present invention, it is preferred that a difference between the initial bulk density and tapped bulk density of 0.05 g / cm 3 or more 0.1 g / cm 3 or less.

この場合、炭化珪素粉末のるつぼ内での充填率が適度となり、単結晶の成長速度を確保することができる。   In this case, the filling rate of the silicon carbide powder in the crucible becomes appropriate, and the growth rate of the single crystal can be ensured.

本発明の炭化珪素単結晶の製造方法は、本発明の炭化珪素粉末を原料として容器内に充填し、前記炭化珪素粉末を昇華させて、炭化珪素単結晶を製造することを特徴とする。   The method for producing a silicon carbide single crystal of the present invention is characterized in that a silicon carbide single crystal is produced by filling a container with the silicon carbide powder of the present invention as a raw material and sublimating the silicon carbide powder.

以下、本発明の実施形態に係る炭化珪素粉末について説明する。   Hereinafter, the silicon carbide powder which concerns on embodiment of this invention is demonstrated.

本炭化珪素粉末は、昇華再結晶法により炭化珪素単結晶を製造する際の原料として適している。   This silicon carbide powder is suitable as a raw material for producing a silicon carbide single crystal by a sublimation recrystallization method.

本炭化珪素粉末は、初期かさ密度が0.85g/cm以上1.75g/cm以下であり、好ましくは1.0g/cm以上1.7g/cm以下、より好ましくは1.2g/cm以上1.60g/cm以下である。 The silicon carbide powder has an initial bulk density of 0.85 g / cm 3 or more and 1.75 g / cm 3 or less, preferably 1.0 g / cm 3 or more and 1.7 g / cm 3 or less, more preferably 1.2 g. / Cm 3 or more and 1.60 g / cm 3 or less.

初期かさ密度が0.85g/cm未満であれば、炭化珪素粉末の粒子が大き過ぎ、昇華再結晶法で製造する際のるつぼ内での充填率が小さくなり過ぎるので、炭化珪素ガスの発生量が少なくなり、単結晶の成長速度が遅くなる。一方、初期かさ密度が1.75g/cmを超えると、微粒子の炭化珪素粉末の割合が高くなり過ぎ、るつぼ内で炭化珪素ガスが流れ難くなるので、単結晶の成長速度が遅くなる。 If the initial bulk density is less than 0.85 g / cm 3 , the silicon carbide powder particles are too large, and the filling rate in the crucible when manufactured by the sublimation recrystallization method becomes too small. The amount is reduced and the growth rate of the single crystal is reduced. On the other hand, when the initial bulk density exceeds 1.75 g / cm 3 , the proportion of fine silicon carbide powder becomes too high, and the silicon carbide gas hardly flows in the crucible, so that the growth rate of the single crystal becomes slow.

本炭化珪素粉末は、タップかさ密度が0.9g/cm以上1.8g/cm以下であり、好ましくは1.0g/cm以上1.75g/cm以下、より好ましくは1.2g/cm以上1.7g/cm以下である。 The silicon carbide powder has a tap bulk density of 0.9 g / cm 3 or more and 1.8 g / cm 3 or less, preferably 1.0 g / cm 3 or more and 1.75 g / cm 3 or less, more preferably 1.2 g. / Cm 3 or more and 1.7 g / cm 3 or less.

タップかさ密度が0.9g/cm未満であれば、るつぼ内での充填率が小さくなり過ぎ、炭化珪素ガスの抜け道が多く形成され、多量のガスが放出され、微細な不純物又は炭化珪素粉末が巻き上がる。一方、タップかさ密度が1.8g/cmを超えると、微粒子の炭化珪素粉末が多くなり過ぎ、るつぼ内での炭化珪素ガスが流れる空隙が減少するので、ガスが流れにくくなり、内部圧力が高まった結果、急激にガスが噴出し、微細な不純物又は炭化珪素粉末が巻き上がる。これら巻き上げられた粉体などは、得られた炭化珪素単結晶の内に存在し、欠陥が発生する起点となる。 If the tap bulk density is less than 0.9 g / cm 3 , the filling rate in the crucible becomes too small, many escape paths for silicon carbide gas are formed, a large amount of gas is released, and fine impurities or silicon carbide powder Rolls up. On the other hand, if the tap bulk density exceeds 1.8 g / cm 3 , the amount of fine silicon carbide powder increases so much that the voids through which the silicon carbide gas flows in the crucible decrease, making it difficult for the gas to flow and the internal pressure to be reduced. As a result of the increase, gas is rapidly ejected, and fine impurities or silicon carbide powder is rolled up. These wound powders and the like are present in the obtained silicon carbide single crystal, and become a starting point for defects.

本炭化珪素粉末は、タップかさ密度と初期かさ密度との差が0.05g/cm以上0.1g/cm以下であることが好ましい、より好ましくは0.06g/cm以上0.09g/cm以下、さらにより好ましくは0.07g/cm以上0.09g/cm以下である。 This silicon carbide powder, it is preferred that a difference between the tapped bulk density and the initial bulk density of 0.05 g / cm 3 or more 0.1 g / cm 3 or less, more preferably 0.06 g / cm 3 or more 0.09g / Cm 3 or less, still more preferably 0.07 g / cm 3 or more and 0.09 g / cm 3 or less.

高周波プラズマCVD法で製造した炭化珪素粉末は、タップかさ密度と初期かさ密度との差が0.2g/cm程度であり、このように差が大きいことは、炭化珪素粉末の粒子が球形から離れた歪な形状であることを示しており、るつぼ内での充填率が小さくなり過ぎるので、単結晶の成長速度が遅くなる。 The silicon carbide powder produced by the high-frequency plasma CVD method has a difference between the tap bulk density and the initial bulk density of about 0.2 g / cm 3 , and this large difference means that the silicon carbide powder particles are spherical. This shows that the shape is distant and distorted, and the filling rate in the crucible becomes too small, so that the growth rate of the single crystal becomes slow.

なお、初期かさ密度及びタップかさ密度は、JIS R 1628:1999「ファインセラミックス粉末のかさ密度測定方法」に記載されている測定方法に準じて測定すればよい。   The initial bulk density and the tap bulk density may be measured according to the measuring method described in JIS R 1628: 1999 “Method for measuring bulk density of fine ceramic powder”.

本炭化珪素粉末は、ブレーン比表面積が300cm/g以上400cm/g以下であり、好ましくは320cm/g以上380cm/g以下、より好ましくは340cm/g以上360cm/g以下である。 This silicon carbide powder, the Blaine specific surface area of not more than 300 cm 2 / g or more 400 cm 2 / g, preferably from 320 cm 2 / g or more 380 cm 2 / g or less, more preferably 340 cm 2 / g or more 360 cm 2 / g or less is there.

ブレーン比表面積が300cm/g未満であれば、炭化珪素粉末の表面積が小さく過ぎるので、炭化珪素ガスの発生量が少なく、単結晶の成長速度が遅くなる。一方、ブレーン比表面積が400cm/gを超えると、炭化珪素粉末の表面積が広過ぎるので、炭化珪素ガスが急激に発生して多量のガスが一気に放出され、微細な不純物な又は炭化珪素粉末が巻き上がる。 If the Blaine specific surface area is less than 300 cm 2 / g, the surface area of the silicon carbide powder is too small, so the amount of silicon carbide gas generated is small and the growth rate of the single crystal is slow. On the other hand, if the Blaine specific surface area exceeds 400 cm 2 / g, the surface area of the silicon carbide powder is too large, so that a silicon carbide gas is rapidly generated and a large amount of gas is released all at once. Roll up.

本炭化珪素粉末は、44μmを超え2000μm以下の粒度範囲であるものの割合が98.5%以上、44μm以下の粒度範囲であるものの割合が1.5%以下であり、好ましくは44μmを超え2000μm以下の粒度範囲であるもの割合が99%以上、44μm以下の粒度範囲であるものの割合が1.0%以下であり、より好ましくは44μmを超え2000μm以下の粒度範囲であるものの割合が99.5%以下、44μm以下の粒度範囲であるものの割合が0.5%以下である。   The silicon carbide powder has a particle size range of 44 μm to 2000 μm and a proportion of 98.5% or more and 44 μm or less of a particle size range of 1.5% or less, preferably more than 44 μm and 2000 μm or less. The ratio of those having a particle size range of 99% or more and 44 μm or less is 1.0% or less, more preferably the ratio of those having a particle size range of more than 44 μm and 2000 μm or less is 99.5%. Hereinafter, the ratio of the particle size range of 44 μm or less is 0.5% or less.

粒度範囲が44μm以下の微小な炭化珪素粉末の割合が1.5%を超えると、るつぼ内で発生する炭化珪素ガスに巻き上げられる炭化珪素粉末が増え過ぎ、得られる炭化珪素の単結晶内に炭化珪素粉末を起点とした欠陥が発生し、パワー半導体用基盤の材料として不適となる。   When the proportion of the fine silicon carbide powder having a particle size range of 44 μm or less exceeds 1.5%, the silicon carbide powder wound up by the silicon carbide gas generated in the crucible increases too much, and the resulting silicon carbide single crystal is carbonized. Defects starting from silicon powder occur, making it unsuitable as a power semiconductor substrate material.

なお、粉末の粒度範囲がAを超えB未満であるとは、粉末の粒度分布のD5がAを超え、D95がB未満であるということを意味する。すなわち、目開きAのふるいでふるった時のふるい下の重量が5%未満、且つ、目開きBのふるいでふるった時のふるい上の重量が5%以下であることを意味する。   Note that the powder particle size range exceeding A and less than B means that D5 of the particle size distribution of the powder exceeds A and D95 is less than B. That is, it means that the weight under the sieve when sieved with the sieve of A is less than 5%, and the weight of the sieve when sieved with the sieve B is 5% or less.

さらに、本炭化珪素粉末は、炭化珪素の純度が99.7%以上であることが好ましく、より好ましくは99.8%以上、さらに好ましくは99.9%以上である。   Furthermore, the silicon carbide powder preferably has a silicon carbide purity of 99.7% or more, more preferably 99.8% or more, and further preferably 99.9% or more.

そして、本炭化珪素粉末は、不純物であるホウ素(B)、リン(P)、アルミニウム(Al)、鉄(Fe)及びチタン(Ti)のそれぞれの含有率が、1.0ppm以下であることが好ましく、より好ましくは0.8ppm以下、さらに好ましくは0.75ppm以下である。特に鉄の含有率は0.8ppm以下であることが好ましい。   The silicon carbide powder has a content of each of boron (B), phosphorus (P), aluminum (Al), iron (Fe), and titanium (Ti), which are impurities, of 1.0 ppm or less. Preferably, it is 0.8 ppm or less, more preferably 0.75 ppm or less. In particular, the iron content is preferably 0.8 ppm or less.

また、本炭化珪素粉末は、不純物であるホウ素、リン、アルミニウム、鉄及びチタンのうち少なくとも何れか一つ、又は全ての含有率が0.5ppmを超えていてもよい。   In addition, the silicon carbide powder may have a content of at least one or all of boron, phosphorus, aluminum, iron, and titanium, which are impurities, exceeding 0.5 ppm.

炭化珪素の純度が低く、ホウ素、リン、アルミニウム、鉄及びチタンなどの不純物の含有率が高いと、るつぼ内で発生する炭化珪素ガスに巻き上げられる不純物の粉末が増え、得られる炭化珪素の単結晶内に不純物の粉末を起点とした欠陥が発生し、パワー半導体用基盤の材料として不適となる。ただし、不純物の含有率は低ければ低いほど好ましい。   When the purity of silicon carbide is low and the content of impurities such as boron, phosphorus, aluminum, iron and titanium is high, the amount of impurity powder wound up in the silicon carbide gas generated in the crucible increases, and the resulting silicon carbide single crystal Defects starting from the powder of impurities are generated inside, making it unsuitable as a power semiconductor substrate material. However, the lower the impurity content, the better.

本発明は、炭化珪素粉末に含有される不純物の含有率が多少高く、例えばホウ素、リン、アルミニウム、鉄及びチタンの何れか少なくとも一つの含有率が0.5ppm以上であっても、パワー半導体用基盤の材料に適した、欠陥の発生が抑制された炭化珪素単結晶が得られることに意義がある。   The present invention has a somewhat high content of impurities contained in silicon carbide powder, for example, for power semiconductors even if the content of at least one of boron, phosphorus, aluminum, iron and titanium is 0.5 ppm or more. It is significant to obtain a silicon carbide single crystal that is suitable for the base material and has reduced defects.

次に、本発明の実施形態に係る炭化珪素粉末の製造方法について説明する。この製造方法はアチソン炉を用いて原料を焼成するアチソン法である。   Next, the manufacturing method of the silicon carbide powder which concerns on embodiment of this invention is demonstrated. This manufacturing method is an Atchison method in which a raw material is fired using an Atchison furnace.

本炭化珪素粉末の製造方法は、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、混合原料を得る工程と、この混合原料を2500℃以上で焼成し、炭化珪素からなる塊状物を得る工程と、不活性ガスを導入して、この塊状物を常温まで空冷する工程と、空冷した塊状物を粉砕する工程と、得られた粉砕物を分級し、炭化珪素粉末を得る工程とを含む。   The method for producing the silicon carbide powder includes a step of mixing an inorganic siliceous raw material containing silicon and a carbonaceous raw material containing carbon to obtain a mixed raw material, and firing the mixed raw material at 2500 ° C. or higher to form silicon carbide. A step of obtaining a lump, a step of introducing an inert gas and air-cooling the lump to room temperature, a step of crushing the air-cooled lump, and classifying the obtained pulverized product to obtain silicon carbide powder Process.

無機珪酸質原料としては、珪石などの結晶質シリカ、シリカフューム、シリカゲル等の非結晶シリカが挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。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、非結晶質)、炭素質原料との反応性などによって、適宜選ばれる。ただし、焼成時の反応性が良く、炉の制御が容易となるので、無機珪素質原料として非晶質シリカを用いることが好ましい。   Examples of the inorganic siliceous raw material include crystalline silica such as silica, amorphous silica such as silica fume and silica gel. These may be used alone or in combination of two or more. The average particle size of the inorganic siliceous raw material is appropriately selected depending on the environment during firing, the state of the raw material (crystalline or non-crystalline), the reactivity with the carbonaceous raw material, and the like. However, it is preferable to use amorphous silica as the inorganic siliconaceous raw material because the reactivity during firing is good and the furnace is easily controlled.

炭素質原料としては、例えば、天然黒鉛、人工黒鉛等の結晶性カーボン、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種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。炭素質原料の平均粒径は、焼成時の環境、原料の状態(結晶質、非結晶質)、及び炭素質原料との反応性などによって、適宜選ばれる。   Examples of the carbonaceous raw material include crystalline carbon such as natural graphite and artificial graphite, and 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 size of the carbonaceous raw material is appropriately selected depending on the environment during firing, the state of the raw material (crystalline or amorphous), the reactivity with the carbonaceous raw material, and the like.

無機珪酸質原料と炭素質原料とを混合して、混合原料を調製する。この際の混合方法は任意であり、湿式混合、乾式混合の何れであってもよい。混合の際の炭素質原料と無機珪酸質原料の混合モル比(C/Si)は、焼成時の環境、炭化珪素粉末用原料の粒径、反応性などを考慮して、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量を向上させ、且つ、無機珪酸質原料及び炭素質原料の未反応の残存量を小さくさせることを意味する。   An inorganic siliceous raw material and a carbonaceous raw material are mixed to prepare a mixed raw material. The mixing method at this time is arbitrary, and may be either wet mixing or dry mixing. The mixing molar ratio (C / Si) of the carbonaceous raw material and inorganic siliceous raw material during mixing is selected in consideration of the environment during firing, the particle size of the silicon carbide powder raw material, reactivity, etc. To do. The term “optimum” as used herein means improving the yield of silicon carbide obtained by firing and reducing the unreacted residual amount of the inorganic siliceous raw material and carbonaceous raw material.

得られた混合原料及び発熱体用の原料をアチソン炉に充填して、2500℃以上で焼成して、塊状の炭化珪素を得る。アチソン炉としては、一般的なものを用いればよい。焼成雰囲気は、還元雰囲気であることが好ましい。還元性が弱い雰囲気下で焼成すると、炭化珪素の収率が低下するためである。   The obtained mixed raw material and raw material for the heating element are filled in an Atchison furnace and fired at 2500 ° C. or higher to obtain massive silicon carbide. A general furnace may be used as the Atchison furnace. The firing atmosphere is preferably a reducing atmosphere. This is because the yield of silicon carbide is reduced when fired in an atmosphere having low reducing ability.

なお、本明細書中、「アチソン炉」とは、上方が開口した箱型の間接抵抗加熱炉をいう。ここで、間接抵抗加熱とは、被加熱物に電流を直接流すのではなく、電流を流して発熱させた発熱体によって炭化珪素を得るものである。また、このようなアチソン炉の具体的構成の一例は、特開2013−112544号公報に記載されている。   In the present specification, the “Atchison furnace” refers to a box-type indirect resistance heating furnace having an open top. Here, the indirect resistance heating does not directly flow an electric current to an object to be heated, but obtains silicon carbide by a heating element that generates heat by flowing an electric current. An example of a specific configuration of such an Atchison furnace is described in Japanese Patent Laid-Open No. 2013-112544.

このような炉を用いることにより、式(1)に示した反応が生じ、炭化珪素(SiC)からなる塊状物が得られる。
SiO+3C→SiC+2CO ・・・(1)
By using such a furnace, the reaction shown in Formula (1) occurs, and a lump made of silicon carbide (SiC) is obtained.
SiO 2 + 3C → SiC + 2CO (1)

アチソン炉の発熱体の種類は、電気を通すことができるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、黒鉛粉、カーボンロッド等が挙げられる。   The type of the heating element of the Atchison furnace is not particularly limited as long as it can conduct electricity, and examples thereof include graphite powder and carbon rod.

発熱体を構成する物質の形態は、特に限定されず、例えば、粉状、塊状等が挙げられる。発熱体は、アチソン炉の通電方向の両端に設けられた電極芯を結ぶように全体として棒状の形状になるように設けられる。ここでの棒状の形状とは例えば、円柱状、角柱状等が挙げられる。   The form of the substance constituting the heating element is not particularly limited, and examples thereof include powder and lump. The heating element is provided so as to have a rod-like shape as a whole so as to connect the electrode cores provided at both ends in the energizing direction of the Atchison furnace. Examples of the rod shape here include a columnar shape and a prismatic shape.

通電後、炉内に炭化珪素からなる塊状物が生成する。   After energization, a lump made of silicon carbide is generated in the furnace.

炉内が常温になるまで、アルゴンガス等の不活性ガスを導入して空冷を行う。そして、得られた炭化珪素からなる塊状物(インゴット)を粉砕する。粉砕方法は、特に限定されないが、例えば、粉砕機としてジョークラッシャー、トップグラインダ、ジェットミル、ボールミル、ディスクミル等を用いた粉砕方法が挙げられる。   Air cooling is performed by introducing an inert gas such as argon gas until the temperature inside the furnace reaches room temperature. And the lump (ingot) which consists of obtained silicon carbide is grind | pulverized. The pulverization method is not particularly limited, and examples thereof include a pulverization method using a jaw crusher, a top grinder, a jet mill, a ball mill, a disk mill and the like as a pulverizer.

その後、粒径範囲に応じたふるいを用いて、粉砕物を分級する。分級は、ふるいを用いた方法が最も簡便であり、好ましい。ただし、分級は、ふるいを用いた方法に限定されず、乾式、湿式の何れでもよい。また、乾式の分級として、気流を用いた例えば遠心式の分級方法を用いることもできる。   Thereafter, the pulverized product is classified using a sieve corresponding to the particle size range. For classification, a method using a sieve is the simplest and preferable. However, classification is not limited to a method using a sieve, and may be either dry or wet. Further, as a dry classification, for example, a centrifugal classification method using an air flow can be used.

このように所定の粒径範囲に分級した炭化珪素粉末群、又は異なる粉砕方法で粉砕した粉末群などの複数の群を、適宜な割合で混合することにより、上述した条件を満たす本炭化珪素粉末を得ることができる。   The present silicon carbide powder that satisfies the above-mentioned conditions by mixing a plurality of groups such as a group of silicon carbide powders classified into a predetermined particle size range or a group of powders pulverized by different pulverization methods in an appropriate ratio. Can be obtained.

次に、本発明の実施形態に係る炭化珪素粉末を用いた炭化珪素単結晶の製造方法について説明する。本製造方法は、上述した炭化珪素粉末を原料として、昇華再結晶法により炭化珪素単結晶を製造する方法である。   Next, the manufacturing method of the silicon carbide single crystal using the silicon carbide powder which concerns on embodiment of this invention is demonstrated. This production method is a method for producing a silicon carbide single crystal by the sublimation recrystallization method using the above-described silicon carbide powder as a raw material.

まず、原料である炭化珪素粉末を例えば黒鉛製のるつぼ内に充填し、このるつぼを加熱装置内に配設する。ただし、炭化珪素粉末が中に充填される容器は、黒鉛製のるつぼに限定されず、昇華再結晶法で炭化珪素単結晶を製造する際に使用されるものであればよい。   First, the raw material silicon carbide powder is filled into a crucible made of graphite, for example, and this crucible is disposed in a heating device. However, the container in which the silicon carbide powder is filled is not limited to a graphite crucible, and any container may be used as long as it is used when producing a silicon carbide single crystal by a sublimation recrystallization method.

そして、るつぼをアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気とした減圧下で、るつぼ内の原料が2000〜2500℃となるように加熱する。ただし、るつぼの蓋の下面の炭化珪素単結晶が成長する部分は、これより100℃程度温度低くなるようにしておく。なお、蓋の下面に種結晶を設置しておいてもよい。   And it heats so that the raw material in a crucible may become 2000-2500 degreeC under pressure reduction which made the crucible inert gas atmosphere, such as argon gas. However, the temperature of the portion where the silicon carbide single crystal grows on the lower surface of the lid of the crucible is about 100 ° C. lower than this. A seed crystal may be provided on the lower surface of the lid.

この加熱を数時間から数十時間持続させる。これにより、原料である炭化珪素粉末が昇華して昇華ガスとなり、蓋の下面に到達して単結晶化し、この単結晶が成長することにより炭化珪素単結晶の塊状物を得ることができる。   This heating is continued for several hours to several tens of hours. Thereby, the silicon carbide powder as a raw material is sublimated to become a sublimation gas, reaches the lower surface of the lid and is single-crystallized, and this single crystal grows, whereby a lump of silicon carbide single crystal can be obtained.

アチソン炉などで焼成して得られた塊状物を粉砕して得られる炭化珪素粒子の形状は、粉砕方法又は粒径が異なれば異なり、初期かさ密度、タップかさ密度、ブレーン比表面積なども異なる。   The shape of the silicon carbide particles obtained by pulverizing the lump obtained by firing in an Atchison furnace or the like differs depending on the pulverization method or particle size, and the initial bulk density, tap bulk density, Blaine specific surface area, and the like also differ.

このように、粉砕方法、粒度範囲などを変えることによって、初期かさ密度、タップかさ密度、ブレーン比表面積が異なる炭化珪素粉末を得ることができる。そして、初期かさ密度、タップかさ密度、ブレーン比表面積、粒径範囲などが上述した範囲を満たすように、粉砕方法、粒度範囲などを変えて得た炭化珪素粉末を適宜な割合で混合すればよい。   Thus, silicon carbide powders having different initial bulk densities, tap bulk densities, and brain specific surface areas can be obtained by changing the pulverization method, particle size range, and the like. Then, the silicon carbide powder obtained by changing the pulverization method, the particle size range, etc. may be mixed at an appropriate ratio so that the initial bulk density, tap bulk density, brane specific surface area, particle size range, etc. satisfy the above-mentioned ranges. .

以下、本発明の実施例について説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されない。   Examples of the present invention will be described below. However, the present invention is not limited to these examples.

なお、各実施例及び比較例において、不純物のうちホウ素の含有率は、寺島滋、岡井貴司、谷口政碩著、「テクニカルレター アルカリ融解/誘導結合プラズマ発光分析法による地質標準」、日本分析化学会、BUNSEKI KAGAKU Vol.47(1998) No.7、p.451−454に記載されたアルカリ融解法によるICP−AES分析により測定した。   In each of the examples and comparative examples, the boron content in the impurities is calculated by Shigeru Terashima, Takashi Okai and Masami Taniguchi, “Technical Letter Geological Standards by Alkali Melting / Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy”, Japan Analytical Chemistry. Society, BUNSEKI KAGAKU Vol. 47 (1998). 7, p. It measured by the ICP-AES analysis by the alkali melting method described in 451-454.

不純物のうちリン、アルミニウム、鉄及びチタンの含有率は「JIS R 1616(2007) ファインセラミックス用炭化けい素微粉末の化学分析方法」に規定された加圧酸分析法によるICP−AES分析により測定した。   The content of phosphorus, aluminum, iron and titanium among the impurities is measured by ICP-AES analysis by the pressurized acid analysis method specified in “JIS R 1616 (2007) Chemical analysis method of fine powder of silicon carbide for fine ceramics”. did.

(実施例1)
まず、無機珪酸質原料として太平洋セメント株式会社製の非晶質のシリカ粉末を用意した。このシリカ粉末は、粒径が2mmであり、不純物を測定した結果、ホウ素を0.5ppm、リンを1.0ppm未満、アルミニウムを0.5ppm、鉄を0.5ppm、チタンを0.6ppm、それぞれ含有していた。炭素質原料として東海カーボン株式会社製のカーボンブラック(アモルファスカーボン、商品名シーストV)を用意した。
Example 1
First, amorphous silica powder manufactured by Taiheiyo Cement Co., Ltd. was prepared as an inorganic siliceous material. This silica powder has a particle size of 2 mm, and as a result of measuring impurities, boron is 0.5 ppm, phosphorus is less than 1.0 ppm, aluminum is 0.5 ppm, iron is 0.5 ppm, titanium is 0.6 ppm, respectively. Contained. Carbon black (amorphous carbon, trade name: Seest V) manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd. was prepared as a carbonaceous raw material.

これらの原料を炭素と珪素のモル比割合(C:SiO)が3.1:1となるように混合して、混合原料を得た。 These raw materials were mixed so that the molar ratio of carbon to silicon (C: SiO 2 ) was 3.1: 1 to obtain a mixed raw material.

そして、この混合原料と発熱体用の原料とをアチソン炉に充填した。発熱体用の原料として、太平洋セメント製の黒鉛粉末を用いた。アチソン炉の中心に配した黒鉛粉末に電極を介して120kWの負荷をかけながら24時間通電した。これにより、炭化珪素の円筒形状の塊状物を得た。   The mixed raw material and the raw material for the heating element were filled in an Atchison furnace. As a raw material for a heating element, graphite powder made by Taiheiyo Cement was used. The graphite powder placed in the center of the Atchison furnace was energized for 24 hours while applying a load of 120 kW through the electrode. Thereby, a cylindrical lump of silicon carbide was obtained.

得られた円筒形状の塊状物を、まず、ジョークラッシャー、トップグラインダ及びジェットミルを用いて2mm以下に粉砕した。次に、自動篩機を用いて、この粉砕物を、1mm以上2mm未満の粉体A、150μm以上1mm以下の粉体B、44μm以下の粉体Cに分離した。   The obtained cylindrical lump was first pulverized to 2 mm or less using a jaw crusher, top grinder and jet mill. Next, this pulverized product was separated into a powder A of 1 mm or more and less than 2 mm, a powder B of 150 μm or more and 1 mm or less, and a powder C of 44 μm or less using an automatic sieving machine.

そして、重量比で粉体Aを40%、粉体Bを54.7%、粉体Cを0.3%の割合で調整して炭化珪素粉末を得た。この炭化珪素粉末の初期かさ密度は1.60g/cm、タップかさ密度は1.66g/cm、ブレーン比表面積は390cm/g、粒度が44μm以下の粉末の割合は0.3%であった。なお、初期かさ密度、タップかさ密度及びブレーン比表面積は、上述した計測方法で計測した。これら計測結果などを表1にまとめた。 Then, the weight ratio of powder A was adjusted to 40%, powder B was adjusted to 54.7%, and powder C was adjusted to a ratio of 0.3% to obtain silicon carbide powder. The initial bulk density of this silicon carbide powder is 1.60 g / cm 3 , the tap bulk density is 1.66 g / cm 3 , the brane specific surface area is 390 cm 2 / g, and the proportion of powder with a particle size of 44 μm or less is 0.3%. there were. The initial bulk density, tap bulk density, and Blaine specific surface area were measured by the measurement method described above. These measurement results are summarized in Table 1.

そして、この炭化珪素粉末を17%塩酸で酸洗浄を行い、その後、乾燥温度150℃で2日間乾燥した。この炭化珪素粉末の不純物の含有率を測定した。含有率の測定結果を表2をまとめた。   The silicon carbide powder was acid washed with 17% hydrochloric acid and then dried at a drying temperature of 150 ° C. for 2 days. The impurity content of this silicon carbide powder was measured. Table 2 summarizes the content measurement results.

次に、この乾燥した炭化珪素粉末を黒鉛製のるつぼ内に充填した。るつぼの蓋の中心部に種結晶として研磨により珪素(Si)面が露出している単結晶板を設置し、この蓋でるつぼに蓋をした。   Next, the dried silicon carbide powder was filled into a graphite crucible. A single crystal plate with a silicon (Si) surface exposed by polishing as a seed crystal was placed at the center of the crucible lid, and the crucible was covered with this lid.

るつぼを加熱装置内に配置し、1Torr(133Pa)の圧力下とした状態で、加熱した。この加熱は、るつぼの底面中心部を測定する放射温度計によって測定される温度を、初めは10℃/分の昇温速度で上昇させ、2200℃となった後、その状態を10時間保持した。   The crucible was placed in a heating device and heated under a pressure of 1 Torr (133 Pa). In this heating, the temperature measured by a radiation thermometer that measures the center of the bottom of the crucible was first increased at a rate of temperature increase of 10 ° C./min. After reaching 2200 ° C., the state was maintained for 10 hours. .

その後、るつぼ内を常温まで空冷した。種結晶上に20mmの厚さの炭化珪素単結晶の塊状物が生成されていた。この炭化珪素単結晶の欠陥発生状況を、レーザーテック株式会社製のSiCウェハ欠陥検査装置を用いて検査した。評価結果を表1に示した。   Thereafter, the inside of the crucible was cooled to room temperature. A lump of silicon carbide single crystal having a thickness of 20 mm was formed on the seed crystal. The defect occurrence state of this silicon carbide single crystal was inspected using a SiC wafer defect inspection apparatus manufactured by Lasertec Corporation. The evaluation results are shown in Table 1.

この評価結果から分かるように、得られた炭化珪素単結晶には、少なくともパワー半導体用基盤の材料として不適となるほどには、積層欠陥、転位欠陥が発生していないことを確認した。   As can be seen from the evaluation results, it was confirmed that the obtained silicon carbide single crystal was free of stacking faults and dislocation defects to the extent that it was at least unsuitable as a power semiconductor substrate material.

(実施例2)
実施例2では、実施例1で塊状物を粉砕して得られた炭化珪素粉末を、ジョークラッシャー、トップグラインダ及びボールミルを用いて2mm以下に粉砕した。次に、自動篩機を用いて、この粉砕物を、0.9mm以上1.5mm未満の粉体A、150μm以上0.5mm以下の粉体B、44μm以下の粉体Cに分離した。
(Example 2)
In Example 2, the silicon carbide powder obtained by pulverizing the lump in Example 1 was pulverized to 2 mm or less using a jaw crusher, a top grinder, and a ball mill. Next, this pulverized product was separated into a powder A of 0.9 mm or more and less than 1.5 mm, a powder B of 150 μm or more and 0.5 mm or less, and a powder C of 44 μm or less using an automatic sieving machine.

そして、重量比で粉体Aを30%、粉体Bを69.9%、粉体Cを0.1%の割合で調整して炭化珪素粉末を得た。この炭化珪素粉末の初期かさ密度は1.35g/cm、タップかさ密度は1.43g/cm、ブレーン比表面積は370cm/g、粒度が44μm以下の粉末の割合は0.1%であった。 Then, the weight ratio of powder A was adjusted to 30%, powder B was adjusted to 69.9%, and powder C was adjusted to a ratio of 0.1% to obtain silicon carbide powder. This initial bulk density of the silicon carbide powder is 1.35 g / cm 3, a tap bulk density 1.43 g / cm 3, Blaine specific surface area of 370 cm 2 / g, the following proportions of the powder particle size 44μm is 0.1% there were.

そして、この炭化珪素粉末を、実施例1と同様に酸洗浄及び乾燥を行った後、不純物の含有率を測定した。   The silicon carbide powder was subjected to acid cleaning and drying in the same manner as in Example 1, and then the impurity content was measured.

次に、この炭化珪素粉末を原料として、実施例1と同様にして、20mmの厚さの炭化珪素単結晶の塊状物を得た。得られた炭化珪素単結晶には、少なくともパワー半導体用基盤の材料として不適となるほどには、積層欠陥、転位欠陥が発生していないことを確認した。   Next, using this silicon carbide powder as a raw material, a lump of silicon carbide single crystal having a thickness of 20 mm was obtained in the same manner as in Example 1. In the obtained silicon carbide single crystal, it was confirmed that stacking faults and dislocation defects were not generated at least so as to be unsuitable as a power semiconductor substrate material.

(実施例3)
実施例3では、実施例1で塊状物を粉砕して得られた炭化珪素粉末を、実施例2と同様に、ジョークラッシャー、トップグラインダ及びボールミルを用いて2mm以下に粉砕した。ただし、ボールミルの運転時間を、実施例2と比較して30分短縮した。次に、自動篩機を用いて、この粉砕物を、1.0mm以上2.0mm未満の粉体A、350μm以上1.0mm以下の粉体Bに分離した。
(Example 3)
In Example 3, the silicon carbide powder obtained by pulverizing the lump in Example 1 was pulverized to 2 mm or less using a jaw crusher, top grinder, and ball mill in the same manner as in Example 2. However, the operation time of the ball mill was shortened by 30 minutes compared with Example 2. Next, this pulverized product was separated into a powder A of 1.0 mm to less than 2.0 mm and a powder B of 350 μm to 1.0 mm using an automatic sieving machine.

そして、重量比で粉体Aを50%、粉体Bを50%の割合で調整して炭化珪素粉末を得た。この炭化珪素粉末の初期かさ密度は1.05g/cm、タップかさ密度は1.14g/cm、ブレーン比表面積は350cm/g、粒度が44μm以下の粉末の割合は0%であった。 And by adjusting the weight ratio of powder A to 50% and powder B to 50%, silicon carbide powder was obtained. This initial bulk density of the silicon carbide powder is 1.05 g / cm 3, a tap bulk density 1.14 g / cm 3, Blaine specific surface area of 350 cm 2 / g, particle size ratio of the following powder 44μm was 0% .

そして、この炭化珪素粉末を、実施例1と同様に酸洗浄及び乾燥を行った後、不純物の含有率を測定した。   The silicon carbide powder was subjected to acid cleaning and drying in the same manner as in Example 1, and then the impurity content was measured.

次に、この炭化珪素粉末を原料として、実施例1と同様にして、20mmの厚さの炭化珪素単結晶の塊状物を得た。得られた炭化珪素単結晶には、少なくともパワー半導体用基盤の材料として不適となるほどには、積層欠陥、転位欠陥が発生していないことを確認した。   Next, using this silicon carbide powder as a raw material, a lump of silicon carbide single crystal having a thickness of 20 mm was obtained in the same manner as in Example 1. In the obtained silicon carbide single crystal, it was confirmed that stacking faults and dislocation defects were not generated at least so as to be unsuitable as a power semiconductor substrate material.

(比較例1)
比較例1では、実施例1で塊状物を粉砕して得られた炭化珪素粉末を、実施例1と同様にして2mm以下に粉砕した。このように粉砕されたままの炭化珪素粉末の初期かさ密度は1.20g/cm、タップかさ密度は1.23g/cm、ブレーン比表面積は360cm/g、粒度が44μm以下の粉末の割合は1.7%であった。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, the silicon carbide powder obtained by pulverizing the lump in Example 1 was pulverized to 2 mm or less in the same manner as in Example 1. As such, the as-ground silicon carbide powder has an initial bulk density of 1.20 g / cm 3 , a tap bulk density of 1.23 g / cm 3 , a Blaine specific surface area of 360 cm 2 / g, and a particle size of 44 μm or less. The percentage was 1.7%.

そして、この炭化珪素粉末を、実施例1と同様に酸洗浄及び乾燥を行った後、不純物の含有率を測定した。   The silicon carbide powder was subjected to acid cleaning and drying in the same manner as in Example 1, and then the impurity content was measured.

次に、この炭化珪素粉末を原料として、実施例1と同様にして、20mmの厚さの炭化珪素単結晶の塊状物を得た。得られた炭化珪素単結晶には、少なくともパワー半導体用基盤の材料として不適となるほどの転位欠陥は発生していなかったが、積層欠陥が発生していたことを確認した。   Next, using this silicon carbide powder as a raw material, a lump of silicon carbide single crystal having a thickness of 20 mm was obtained in the same manner as in Example 1. In the obtained silicon carbide single crystal, at least dislocation defects that were inappropriate as a power semiconductor substrate material were not generated, but it was confirmed that stacking faults were generated.

(比較例2)
比較例2では、実施例1で塊状物を粉砕して得られた炭化珪素粉末を、実施例2と同様に、ジョークラッシャー、トップグラインダ及びボールミルを用いて2mm以下に粉砕した。ただし、ボールミルの運転時間を、実施例2と比較して2時間延長した。次に、自動篩機を用いて、この粉砕物を、600μm以上1.0mm未満の粉体A、150μm以上400μm以下の粉体B、44μm以下の粉体Cに分離した。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, the silicon carbide powder obtained by pulverizing the lump in Example 1 was pulverized to 2 mm or less using a jaw crusher, top grinder, and ball mill in the same manner as in Example 2. However, the operation time of the ball mill was extended by 2 hours compared with Example 2. Next, this pulverized product was separated into a powder A of 600 μm or more and less than 1.0 mm, a powder B of 150 μm or more and 400 μm or less, and a powder C of 44 μm or less using an automatic sieving machine.

そして、重量比で粉体Aを25%、粉体Bを74.7%、粉体Cを0.3%の割合で調整して炭化珪素粉末を得た。この炭化珪素粉末の初期かさ密度は1.47g/cm、タップかさ密度は1.50g/cm、ブレーン比表面積は420cm/g、粒度が44μm以下の粉末の割合は0.3%であった。 Then, by weight ratio, the powder A was adjusted to 25%, the powder B to 74.7%, and the powder C to 0.3% to obtain silicon carbide powder. This initial bulk density of the silicon carbide powder is 1.47 g / cm 3, a tap bulk density 1.50 g / cm 3, Blaine specific surface area of 420 cm 2 / g, the following proportions of the powder particle size 44μm in 0.3% there were.

そして、この炭化珪素粉末を、実施例1と同様に酸洗浄及び乾燥を行った後、不純物の含有率を測定した。   The silicon carbide powder was subjected to acid cleaning and drying in the same manner as in Example 1, and then the impurity content was measured.

次に、この炭化珪素粉末を原料として、実施例1と同様にして、20mmの厚さの炭化珪素単結晶の塊状物を得た。得られた炭化珪素単結晶には、少なくともパワー半導体用基盤の材料として不適となるほどの積層欠陥は発生していなかったが、転位欠陥が発生していたことを確認した。   Next, using this silicon carbide powder as a raw material, a lump of silicon carbide single crystal having a thickness of 20 mm was obtained in the same manner as in Example 1. In the obtained silicon carbide single crystal, it was confirmed that dislocation defects were generated, although no stacking defects that were at least unsuitable as a power semiconductor substrate material were generated.

(比較例3)
比較例3では、実施例1で塊状物を粉砕して得られた炭化珪素粉末を、比較例2と同様に、ジョークラッシャー、トップグラインダ及びボールミルを用いて2mm以下に粉砕した。ただし、ボールミルの運転時間を、比較例2と比較して1時間延長した。このように粉砕されたままのの炭化珪素粉末の初期かさ密度は1.51g/cm、タップかさ密度は1.55g/cm、ブレーン比表面積は450cm/g、粒度が44μm以下の粉末の割合は2.5%であった。
(Comparative Example 3)
In Comparative Example 3, the silicon carbide powder obtained by pulverizing the lump in Example 1 was pulverized to 2 mm or less using a jaw crusher, a top grinder, and a ball mill, as in Comparative Example 2. However, the operation time of the ball mill was extended by 1 hour compared with Comparative Example 2. Such initial bulk density of silicon carbide powder of the as-milled in 1.51 g / cm 3, a tap bulk density 1.55 g / cm 3, Blaine specific surface area of 450 cm 2 / g, the following powder particle size 44μm The ratio of was 2.5%.

そして、この炭化珪素粉末を、実施例1と同様に酸洗浄及び乾燥を行った後、不純物の含有率を測定した。   The silicon carbide powder was subjected to acid cleaning and drying in the same manner as in Example 1, and then the impurity content was measured.

次に、この炭化珪素粉末を原料として、実施例1と同様にして、20mmの厚さの炭化珪素単結晶の塊状物を得た。得られた炭化珪素単結晶には、少なくともパワー半導体用基盤の材料として不適となるほどの積層欠陥及び転位欠陥が発生していたことを確認した。   Next, using this silicon carbide powder as a raw material, a lump of silicon carbide single crystal having a thickness of 20 mm was obtained in the same manner as in Example 1. It was confirmed that the obtained silicon carbide single crystal had at least stacking faults and dislocation defects that were inappropriate as a power semiconductor substrate material.

(比較例4)
比較例4では、実施例1で塊状物を粉砕して得られた炭化珪素粉末を、比較例1と同様に、ジョークラッシャー、トップグラインダ及びジェットミルを用いて2mm以下に粉砕した。ただし、ジェットミルで粉砕を行う際、比較例1よりも粉砕エアを低圧に設定した。このように粉砕されたままのの炭化珪素粉末の初期かさ密度は0.79g/cm、タップかさ密度は0.82g/cm、ブレーン比表面積は340cm/g、粒度が44μm以下の粉末の割合は2.6%であった。
(Comparative Example 4)
In Comparative Example 4, the silicon carbide powder obtained by pulverizing the lump in Example 1 was pulverized to 2 mm or less using a jaw crusher, top grinder, and jet mill in the same manner as in Comparative Example 1. However, when pulverizing with a jet mill, the pulverization air was set at a lower pressure than Comparative Example 1. The silicon carbide powder as crushed as described above has an initial bulk density of 0.79 g / cm 3 , a tap bulk density of 0.82 g / cm 3 , a Blaine specific surface area of 340 cm 2 / g, and a particle size of 44 μm or less. The ratio of was 2.6%.

そして、この炭化珪素粉末を、実施例1と同様に酸洗浄及び乾燥を行った後、不純物の含有率を測定した。   The silicon carbide powder was subjected to acid cleaning and drying in the same manner as in Example 1, and then the impurity content was measured.

次に、この炭化珪素粉末を原料として、実施例1と同様にして、20mmの厚さの炭化珪素単結晶の塊状物を得た。得られた炭化珪素単結晶には、少なくともパワー半導体用基盤の材料として不適となるほどの積層欠陥及び転位欠陥が発生していたことを確認した。   Next, using this silicon carbide powder as a raw material, a lump of silicon carbide single crystal having a thickness of 20 mm was obtained in the same manner as in Example 1. It was confirmed that the obtained silicon carbide single crystal had at least stacking faults and dislocation defects that were inappropriate as a power semiconductor substrate material.

Claims (4)

初期かさ密度が0.85g/cm以上1.75g/cm以下、タップかさ密度が0.9g/cm以上1.8g/cm以下、ブレーン比表面積が300cm/g以上400cm/g以下である炭化珪素粉末であって、
44μmを超え2000μm以下の粒度範囲である前記炭化珪素粉末の割合が98.5%以上、44μm以下の粒度範囲である前記炭化珪素粉末の割合が1.5%以下であることを特徴とする炭化珪素粉末。
Initial bulk density is 0.85 g / cm 3 or more and 1.75 g / cm 3 or less, tap bulk density is 0.9 g / cm 3 or more and 1.8 g / cm 3 or less, and Blaine specific surface area is 300 cm 2 / g or more and 400 cm 2 / g or less of silicon carbide powder,
The ratio of the silicon carbide powder having a particle size range exceeding 44 μm and not more than 2000 μm is 98.5% or more, and the ratio of the silicon carbide powder having a particle size range of 44 μm or less is 1.5% or less. Silicon powder.
ホウ素、リン、アルミニウム、鉄及びチタンのそれぞれの含有率が、1.0ppm以下であることを特徴する請求項1に記載の炭化珪素粉末。   The silicon carbide powder according to claim 1, wherein each content of boron, phosphorus, aluminum, iron, and titanium is 1.0 ppm or less. 初期かさ密度とタップかさ密度との差が0.05g/cm以上0.1g/cm以下であることを特徴する請求項1又は2に記載の炭化珪素粉末。 Silicon carbide powder according to claim 1 or 2 the difference between the initial bulk density and tapped bulk density is equal to or less than 0.05 g / cm 3 or more 0.1 g / cm 3. 請求項1から3の何れか1項に記載の炭化珪素粉末を原料として容器内に充填し、前記炭化珪素粉末を昇華させて、炭化珪素単結晶を製造することを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。   A silicon carbide single crystal produced by filling a silicon carbide powder according to any one of claims 1 to 3 into a container as a raw material and sublimating the silicon carbide powder to produce a silicon carbide single crystal. Manufacturing method.
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