JP2019131422A - crucible - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、坩堝に関するものである。 The present invention relates to a crucible.
坩堝内において原料粉末を昇華させて種結晶上に再結晶させる方法(昇華法)により炭化珪素単結晶を製造することができる。例えば、特許文献1には、昇華法による炭化珪素単結晶の製造の技術が開示されている。
A silicon carbide single crystal can be produced by a method (sublimation method) in which a raw material powder is sublimated in a crucible and recrystallized on a seed crystal. For example,
昇華法による炭化珪素単結晶の製造においては、結晶面内の温度差を小さくすることで、結晶に加わる熱応力を小さくすることが求められる。 In the production of a silicon carbide single crystal by the sublimation method, it is required to reduce the thermal stress applied to the crystal by reducing the temperature difference in the crystal plane.
そこで、この発明は、結晶に加わる熱応力を小さくして高品質な結晶を製造することができる坩堝を提供することを目的の1つとする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a crucible that can produce a high-quality crystal by reducing the thermal stress applied to the crystal.
本発明に従った坩堝は、昇華法による炭化珪素単結晶の成長に用いられる。坩堝は、筒状の周壁部と、周壁部に接続され、周壁部の一方の開口を閉塞する底壁部と、周壁部によって囲われる空間内で種結晶を保持する保持部と、単結晶の成長方向において底壁部が位置する側と反対側に種結晶と間隔をあけて配置され、保持部によって保持される種結晶側からの放熱を抑制する放熱抑制部材と、を備える。 The crucible according to the present invention is used for growing a silicon carbide single crystal by a sublimation method. The crucible includes a cylindrical peripheral wall portion, a bottom wall portion that is connected to the peripheral wall portion and closes one opening of the peripheral wall portion, a holding portion that holds a seed crystal in a space surrounded by the peripheral wall portion, and a single crystal A heat dissipation suppressing member that is disposed on the opposite side to the side where the bottom wall portion is located in the growth direction and is spaced from the seed crystal, and that suppresses heat dissipation from the seed crystal side held by the holding portion.
上記坩堝によれば、結晶に加わる熱応力を小さくして高品質な結晶を製造することができる。 According to the crucible, a high-quality crystal can be produced by reducing the thermal stress applied to the crystal.
[本願発明の実施形態の説明]
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。本願の坩堝は、昇華法による炭化珪素の単結晶の成長に用いられる。坩堝は、筒状の周壁部と、周壁部に接続され、周壁部の一方の開口を閉塞する底壁部と、周壁部によって囲われる空間内で種結晶を保持する保持部と、単結晶の成長方向において底壁部が位置する側と反対側に種結晶と間隔をあけて配置され、保持部によって保持される種結晶側からの放熱を抑制する放熱抑制部材と、を備える。
[Description of Embodiment of Present Invention]
First, embodiments of the present invention will be listed and described. The crucible of the present application is used for growing a silicon carbide single crystal by a sublimation method. The crucible includes a cylindrical peripheral wall portion, a bottom wall portion that is connected to the peripheral wall portion and closes one opening of the peripheral wall portion, a holding portion that holds a seed crystal in a space surrounded by the peripheral wall portion, and a single crystal A heat dissipation suppressing member that is disposed on the opposite side to the side where the bottom wall portion is located in the growth direction and is spaced from the seed crystal, and that suppresses heat dissipation from the seed crystal side held by the holding portion.
周壁部によって囲われる空間内で保持される種結晶は、周壁部側から加熱される。単結晶の成長空間において種結晶の原料粉末が配置される面側から単結晶が成長する。高品質な単結晶の成長を促進するためには、単結晶の成長方向に垂直な断面に沿う方向(径方向)において、単結晶の成長空間の均熱性が高いことが望ましい。ここで、単結晶の成長時において種結晶は成長空間と反対側に向かう放熱量が大きい。この場合、周壁部から遠い径方向の中心位置に近いほど温度が低くなる。そうすると、単結晶の成長がいわゆる凸型成長となって、単結晶の成長時に歪が発生し、歪に起因したクラックや転位が発生してしまうことになる。しかし、本願の坩堝は、単結晶の成長方向において底壁部が位置する側と反対側に種結晶と間隔をあけて配置され、保持部よって保持される種結晶側からの放熱を抑制する放熱抑制部材を備える構成である。そうすると、底壁部が位置する側と反対側における放熱を放熱抑制部材により抑制して、単結晶の成長空間における径方向の温度差を小さくすることができる。したがって、単結晶の成長空間の径方向の均熱性を高め、単結晶の成長時に結晶に加わる熱応力を小さくして、高品質な単結晶を製造することができる。 The seed crystal held in the space surrounded by the peripheral wall portion is heated from the peripheral wall portion side. The single crystal grows from the surface side where the seed crystal raw material powder is disposed in the growth space of the single crystal. In order to promote the growth of a high-quality single crystal, it is desirable that the temperature uniformity of the growth space of the single crystal is high in the direction (radial direction) along the cross section perpendicular to the growth direction of the single crystal. Here, when the single crystal is grown, the seed crystal has a large amount of heat radiation toward the opposite side to the growth space. In this case, the temperature becomes lower as the position becomes closer to the center in the radial direction far from the peripheral wall. Then, the growth of the single crystal becomes a so-called convex growth, and strain is generated during the growth of the single crystal, and cracks and dislocations due to the strain are generated. However, the crucible of the present application is arranged with a distance from the seed crystal on the side opposite to the side where the bottom wall portion is located in the growth direction of the single crystal, and the heat dissipation suppresses heat dissipation from the seed crystal side held by the holding portion. It is the structure provided with the suppression member. If it does so, the thermal radiation in the opposite side to the side in which a bottom wall part is located will be suppressed by the thermal radiation suppression member, and the temperature difference of the radial direction in the growth space of a single crystal can be made small. Therefore, it is possible to manufacture a high-quality single crystal by increasing the temperature uniformity in the radial direction of the growth space of the single crystal and reducing the thermal stress applied to the crystal during the growth of the single crystal.
上記坩堝において、周壁部に接続され、周壁部の他方の開口を閉塞する蓋部をさらに備え、蓋部には、単結晶の成長方向から平面的に見て保持部に保持された種結晶と重なる位置に空隙が設けられており、空隙内に放熱抑制部材が配置されてもよい。このように構成することにより、放熱抑制の効果を得る際の適切な箇所に放熱抑制部材を配置して、より効率的に高品質な単結晶を製造することができる。 The crucible further includes a lid portion connected to the peripheral wall portion and closing the other opening of the peripheral wall portion, and the lid portion includes a seed crystal held in the holding portion when seen in a plan view from the growth direction of the single crystal. The space | gap is provided in the overlapping position and the heat dissipation suppression member may be arrange | positioned in the space | gap. By comprising in this way, a heat dissipation suppression member can be arrange | positioned in the appropriate location at the time of obtaining the effect of heat dissipation suppression, and a high quality single crystal can be manufactured more efficiently.
上記坩堝において、保持部は、種結晶が取り付けられる台座第一面、および単結晶の成長方向において台座第一面と反対側に位置する台座第二面を有し、台座第一面が底壁部と対向する位置に配置される台座部を含み、単結晶の成長方向において台座部と間隔をあけて、放熱抑制部材が配置されていてもよい。このように構成することにより、種結晶が取り付けられる台座部の放熱も効率的に抑制することができる。したがって、単結晶の成長空間における径方向の均熱性をより高く維持することができる。 In the crucible, the holding portion has a pedestal first surface to which the seed crystal is attached and a pedestal second surface located on the opposite side of the pedestal first surface in the growth direction of the single crystal, and the pedestal first surface is a bottom wall. A heat dissipation suppressing member may be disposed including a pedestal portion disposed at a position facing the portion, and spaced from the pedestal portion in the growth direction of the single crystal. By comprising in this way, the thermal radiation of the base part to which a seed crystal is attached can also be suppressed efficiently. Therefore, it is possible to maintain a higher temperature uniformity in the radial direction in the growth space of the single crystal.
上記坩堝において、保持部は、底壁部に向かって周壁部によって囲われる空間内に筒状に延び、内方側に壁面を有する延出部を含み、延出部は、壁面で種結晶を保持するようにしてもよい。このように構成することにより、延出部によって保持される種結晶側からの放熱を抑制するに際し、より適切な位置に放熱抑制部材を配置することができる。したがって、単結晶の成長空間における径方向の均熱性をより高く維持することができる。 In the above crucible, the holding part includes an extension part extending in a cylindrical shape into a space surrounded by the peripheral wall part toward the bottom wall part, and includes an extension part having a wall surface on the inward side. You may make it hold | maintain. By comprising in this way, when suppressing the thermal radiation from the seed crystal side hold | maintained by the extension part, a thermal radiation suppression member can be arrange | positioned in a more suitable position. Therefore, it is possible to maintain a higher temperature uniformity in the radial direction in the growth space of the single crystal.
上記坩堝において、放熱抑制部材は、単結晶の成長方向から平面的に見て中央に位置する第一領域と、第一領域よりも外方側に位置する第二領域とを含み、単結晶の成長方向における第一領域と種結晶との距離は、第二領域と種結晶との距離よりも短いよう構成してもよい。種結晶については、単結晶の成長方向から平面的に見て中央の方が放熱されやすい。したがって、このような構成とすることにより、第一領域における放熱を第二領域における放熱よりもさらに抑制して、単結晶の成長空間における径方向の均熱性をより高く維持することができる。 In the crucible, the heat dissipation suppressing member includes a first region located in the center when viewed in plan from the growth direction of the single crystal, and a second region located on the outer side of the first region. The distance between the first region and the seed crystal in the growth direction may be shorter than the distance between the second region and the seed crystal. As for the seed crystal, the center is more likely to dissipate heat when seen in a plan view from the growth direction of the single crystal. Therefore, by adopting such a configuration, the heat dissipation in the first region can be further suppressed than the heat dissipation in the second region, and the radial heat uniformity in the growth space of the single crystal can be maintained higher.
上記坩堝において、放熱抑制部材は、単結晶の成長方向から平面的に見て外方側に近づくにしたがって単結晶の成長方向における種結晶との距離が長くなる第一放熱調整領域を含むよう構成してもよい。このように構成することにより、単結晶の成長空間における径方向の温度差を適切に小さくして、単結晶の成長空間における径方向の均熱性をさらに高く維持することができる。 In the above crucible, the heat dissipation suppressing member includes a first heat dissipation adjustment region in which the distance from the seed crystal in the growth direction of the single crystal becomes longer as the distance from the seed crystal in the growth direction of the single crystal becomes closer to the outer side when viewed in plan. May be. With such a configuration, the temperature difference in the radial direction in the growth space of the single crystal can be appropriately reduced, and the thermal uniformity in the radial direction in the growth space of the single crystal can be maintained at a higher level.
また、本願の坩堝は、昇華法による炭化珪素単結晶の成長に用いられる。坩堝は、筒状の周壁部と、周壁部に接続され、周壁部の一方の開口を閉塞する底壁部と、底壁部に向かって周壁部によって囲われる空間内に延びる棒状部と、棒状部の底壁部側の端部に接続され、周壁部によって囲われる空間内で種結晶を保持する保持部と、単結晶の成長方向において底壁部が位置する側と反対側に種結晶と間隔をあけて配置され、保持部によって保持される種結晶側からの放熱を抑制する放熱抑制部材と、を備える。このような構成とすることによっても、単結晶の成長空間の径方向の均熱性を高め、単結晶の成長時に結晶に加わる熱応力を小さくして、高品質な単結晶を製造することができる。 The crucible of the present application is used for growing a silicon carbide single crystal by a sublimation method. The crucible has a cylindrical peripheral wall portion, a bottom wall portion that is connected to the peripheral wall portion and closes one opening of the peripheral wall portion, a rod-shaped portion that extends into the space surrounded by the peripheral wall portion toward the bottom wall portion, A holding portion that is connected to an end portion of the bottom wall portion side and holds the seed crystal in a space surrounded by the peripheral wall portion, and a seed crystal on a side opposite to the side where the bottom wall portion is located in the growth direction of the single crystal. A heat dissipation suppressing member that is disposed at an interval and suppresses heat dissipation from the seed crystal side held by the holding portion. Even with such a configuration, it is possible to increase the temperature uniformity in the radial direction of the growth space of the single crystal, and to reduce the thermal stress applied to the crystal during the growth of the single crystal, thereby producing a high-quality single crystal. .
上記坩堝において放熱抑制部材は、棒状部に接続されており、棒状部に近づくにしたがって単結晶の成長方向における保持部との距離が長くなる第二放熱調整領域を含んでもよい。棒状部を備える坩堝においては、棒状部に近い位置では放熱されにくい。したがって、このような構成とすることにより、棒状部から遠い位置における放熱をより抑制して、単結晶の成長空間における径方向の均熱性をより高く維持することができる。 In the crucible, the heat radiation suppressing member may be connected to the rod-shaped portion, and may include a second heat radiation adjusting region in which the distance from the holding portion in the growth direction of the single crystal becomes longer as the rod-shaped portion is approached. In a crucible provided with a rod-shaped part, it is difficult to radiate heat at a position close to the rod-shaped part. Therefore, by adopting such a configuration, it is possible to further suppress heat dissipation at a position far from the rod-shaped portion, and to maintain higher thermal uniformity in the radial direction in the growth space of the single crystal.
上記坩堝において、放熱抑制部材は、単結晶の成長方向に対して傾斜して延びる領域を含むよう構成してもよい。このように構成することにより、単結晶の成長空間における径方向の温度を適切に調整することができ、単結晶の成長空間における径方向の均熱性をさらに高く維持することができる。 In the above crucible, the heat dissipation suppressing member may be configured to include a region extending obliquely with respect to the growth direction of the single crystal. By configuring in this way, the temperature in the radial direction in the growth space of the single crystal can be appropriately adjusted, and the thermal uniformity in the radial direction in the growth space of the single crystal can be maintained higher.
上記坩堝において、放熱抑制部材は、単結晶の成長方向にそれぞれ間隔をあけて複数設けられていてもよい。このように構成することにより、複数の放熱抑制部材によって、単結晶の成長空間における径方向の均熱性を効率的に高めることができる。 In the crucible, a plurality of heat dissipation suppressing members may be provided at intervals in the growth direction of the single crystal. By comprising in this way, the thermal uniformity of the radial direction in the growth space of a single crystal can be efficiently improved by the some heat dissipation suppression member.
上記坩堝において、放熱抑制部材は、グラファイトからなるよう構成してもよい。グラファイトは、高温時においてもより確実に種結晶側からの放熱を抑制して、単結晶の成長空間における径方向の均熱性を高めることができる。 In the crucible, the heat dissipation suppressing member may be made of graphite. Graphite can more reliably suppress heat dissipation from the seed crystal side even at high temperatures, and can improve the thermal uniformity in the radial direction in the growth space of the single crystal.
[本願発明の実施形態の詳細]
次に、本願の一実施形態に係る坩堝を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。
[Details of the embodiment of the present invention]
Next, a crucible according to an embodiment of the present application will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
(実施の形態1)
図1は、本願の一実施形態に係る坩堝の構造を示す概略断面図である。図1を参照して、本願の一実施形態に係る坩堝11は、昇華法による炭化珪素の単結晶の成長に用いられる。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a crucible according to an embodiment of the present application. Referring to FIG. 1, a
坩堝11は、筒状の周壁部12と、底壁部13と、蓋部14とを備える。周壁部12、底壁部13、および蓋部14は、例えば、カーボン(グラファイト)からなる。なお、坩堝11の周壁部12の外径側には、例えば、単結晶を成長させる際に坩堝11を加熱する加熱部が配置される。加熱部としては、例えば、誘導加熱コイルが用いられる。
The
周壁部12は、円筒状の形状を有している。一点鎖線で示す周壁部12の中心軸αは、単結晶の成長方向に沿って延在する。
The
底壁部13は、周壁部12に接続され、周壁部12の一方の開口を閉塞する。底壁部13は、円盤状の形状を有している。周壁部12と底壁部13とは、一体で構成されている。周壁部12と底壁部13によって囲われる空間15内に、炭化珪素の原料粉末Mが配置される。底壁部13は、空間15側に位置する底壁面16を有する。原料粉末Mは、底壁面16上に配置される。なお、単結晶は、種結晶Tのうちの底壁面16に対向する面から図1中の矢印Dで示す向きに成長する。
The
蓋部14は、周壁部12に接続され、周壁部12の他方の開口を閉塞する。蓋部14は、周壁部12に対して着脱可能に構成されている。蓋部14は、円盤状の形状を有している。この蓋部14を取り外して、後述する台座部23に種結晶Tを取り付け、蓋部14を周壁部12に装着することにより、坩堝11内に種結晶Tを配置させる。
The
蓋部14には、空隙29が設けられている。この空隙29を利用して、例えば、坩堝11の外部に配置される放射温度計により坩堝内11の温度を検知する。空隙29は、外部に開放される開口部21の径が小さく、開口部21から底壁部13側に配置される領域の径が大きくなるよう構成されている。空隙29は、径方向に位置する壁面22によって囲われている。
A
坩堝11は、周壁部12によって囲われる空間15内で種結晶Tを保持する保持部を備える。保持部は、台座部23を含む。台座部23は、種結晶Tが取り付けられる台座第一面26、および単結晶の成長方向において台座第一面26と反対側に位置する台座第二面27を有する。台座部23は、台座第一面26が底壁面16と対向する位置に配置される。台座部23は、底壁面16に対向する蓋部14の壁面24に取り付けられるように設けられている。図1において、台座部23と蓋部14との境界を破線で示している。種結晶Tは、単結晶の成長方向において台座部23側に位置する種結晶第一面28を台座第一面26に貼付するようにして台座部23に保持される。台座部23は、単結晶の成長方向から平面的に見て、空隙29が設けられる位置と重なる位置で種結晶Tを保持する。本実施形態においては、台座部23が、種結晶Tを保持する保持部である。
The
坩堝11は、放熱抑制部材31を備える。放熱抑制部材31は、板状である。放熱抑制部材31は、空隙29内に配置される。放熱抑制部材31は、壁面22から連なって設けられている。放熱抑制部材31は、単結晶の成長方向において底壁部13が位置する側と反対側に種結晶Tと間隔をあけて配置される。この場合、放熱抑制部材31は、単結晶の成長方向において台座部23と間隔をあけて配置される。放熱抑制部材31は、台座部23によって保持される種結晶T側からの放熱を抑制する。この場合、放熱抑制部材31は、台座部23の放熱も抑制する。
The
放熱抑制部材31は、単結晶の成長方向から平面的に見て、中心軸αを含む中央側に位置する第一領域32と第一領域32よりも外方側に位置する第二領域33とを有する。第一領域32は、中心軸αに垂直な断面に沿って延びるように設けられている。なお、第一領域32の幅は、図1中の幅W1で示される。この場合、第一領域32の幅W1は、直径を意味する。単結晶の成長方向における第一領域32と種結晶T、具体的には種結晶第一面28との距離L1は、単結晶の成長方向における第二領域33と種結晶T、具体的には種結晶第一面28との距離L2よりも短く構成されている。第二領域33は、中心軸αに対して傾斜して延びるように設けられている。この場合、第二領域33は、第一領域32よりも単結晶の成長方向から平面的に見て壁面22側に位置することとなる。第二領域33は、外方側に近づくにしたがって単結晶の成長方向における種結晶Tとの距離が長くなる。すなわち、放熱抑制部材31は、外方側に近づくにしたがって単結晶の成長方向における種結晶Tとの距離が長くなる第一放熱調整領域としての第二領域33を含むこととなる。
The heat
周壁部12によって囲われる空間15内で保持される種結晶Tは、周壁部12側から加熱される。単結晶の成長空間15において種結晶Tの原料粉末Mが配置される面側から単結晶が成長する。高品質な単結晶の成長を促進するためには、単結晶の成長方向に垂直な断面に沿う方向(径方向)において、単結晶の成長空間15の均熱性が高いことが望ましい。ここで、単結晶の成長時において種結晶Tは成長空間15と反対側に向かう放熱量が大きい。具体的には、図1において矢印Dで示す向きと逆の向きの放熱量が大きい。この場合、周壁部12から遠い径方向の中心位置、すなわち、中心軸αに近いほど温度が低くなる。そうすると、単結晶の成長がいわゆる凸型成長となって、単結晶の成長時に歪が発生し、歪に起因したクラックや転位が発生してしまうことになる。しかし、上記した坩堝11は、単結晶の成長方向において底壁部13が位置する側と反対側に種結晶Tと間隔をあけて配置され、台座部23によって保持される種結晶T側からの放熱を抑制する放熱抑制部材31を備える構成である。そうすると、底壁部13が位置する側と反対側における放熱を放熱抑制部材31により抑制して、単結晶の成長空間15における径方向の温度差を小さくすることができる。したがって、単結晶の成長空間15の径方向の均熱性を高め、単結晶の成長時に結晶に加わる熱応力を小さくして、高品質な単結晶を製造することができる。
The seed crystal T held in the
この実施形態においては、保持部は、種結晶が取り付けられる台座第一面26、および単結晶の成長方向において台座第一面26と反対側に位置する台座第二面27を有し、台座第一面26が底壁部13と対向する位置に配置される台座部23を含み、単結晶の成長方向において台座部23と間隔をあけて、放熱抑制部材31が配置されている。そうすると、種結晶Tが取り付けられる台座部23の放熱を効率的に抑制することができる。したがって、単結晶の成長空間15における径方向の均熱性をより高く維持することができる。
In this embodiment, the holding portion has a pedestal
この実施形態においては、蓋部14には、単結晶の成長方向から平面的に見て台座部23に保持された種結晶Tと重なる位置に空隙29が設けられており、空隙29内に放熱抑制部材31が配置されている。このように構成することにより、放熱抑制の効果を得る際の適切な箇所に放熱抑制部材31を配置して、より効率的に高品質な単結晶を製造することができる。
In this embodiment, the
この実施形態においては、放熱抑制部材31は、単結晶の成長方向から平面的に見て中央に位置する第一領域32と、第一領域32よりも外方側に位置する第二領域33とを含み、単結晶の成長方向における第一領域32と種結晶Tとの距離は、第二領域33と種結晶Tとの距離よりも短く構成されている。種結晶Tについては、単結晶の成長方向から平面的に見て中央の方が放熱されやすい。したがって、第一領域32における放熱を第二領域33における放熱よりもさらに抑制して、単結晶の成長空間15における径方向の均熱性をより高く維持することができる。
In this embodiment, the heat
この実施形態においては、放熱抑制部材31は、単結晶の成長方向から平面的に見て外方側に近づくにしたがって単結晶の成長方向における種結晶Tとの距離が長くなる第一放熱調整領域としての第二領域33を含む構成である。したがって、単結晶の成長空間15における径方向の温度差を適切に小さくして、単結晶の成長空間15における径方向の均熱性をさらに高く維持することができる。
In this embodiment, the heat
この実施形態においては、放熱抑制部材31は、単結晶の成長方向に対して傾斜して延びる第二領域33を含む。したがって、単結晶の成長空間15における径方向の温度を適切に調整することができ、単結晶の成長空間15における径方向の均熱性をさらに高く維持することができる。
In this embodiment, the heat
ここで、放熱抑制部材31を備えた本願の一実施形態に係る坩堝11の均熱性と、放熱抑制部材31を備えない坩堝101の均熱性との差について説明する。図2は、本願の一実施形態に係る坩堝11と同様の構成の坩堝を用いた場合の空間15の一部の温度分布を示すシミュレーション図である。図3は、放熱抑制部材31を備えない坩堝101を用いた場合の空間15の一部の温度分布を示すシミュレーション図である。なお、放熱抑制部材31を備えない坩堝101と同様の坩堝の構造については、図4に示している。坩堝11と坩堝101とは、放熱抑制部材31を備えるか否かの相違で、その他の構成については同じである。なお、図2、および図3に示すシミュレーション図は、温度分布の差が生じやすい種結晶Tの直下の領域のうちの中心軸αから外径側に向かう領域を示している。
Here, the difference between the thermal uniformity of the
まず、図3、および図4を参照して、放熱抑制部材31を備えない坩堝101の場合、中心軸αに沿って矢印Dで示す向きに領域37a、領域37b、領域37c、領域37d、領域37e、領域37f、領域37g、および領域37hといった8つの領域37a〜37hの温度幅に跨っている。そして、種結晶Tの外縁部30が位置する部分においては、矢印Dで示す向きに領域37f、領域37g、領域37h、領域37i、領域37j、領域37k、領域37l、領域37m、領域37n、および領域37oといった10の領域37f〜37oの温度幅に跨っている。すなわち、放熱抑制部材31を備えない坩堝101の場合、温度分布が矢印Dで示す向きに中心軸αを先端とした大きい凸形状となっており、単結晶の成長空間15における径方向の均熱性が低い。
First, referring to FIG. 3 and FIG. 4, in the case of the
これに対し、図2を参照して、放熱抑制部材31を備える坩堝11の場合、中心軸αに沿って矢印Dで示す向きに領域36a、領域36b、領域36c、領域36d、領域36e、および領域36fといった6つの領域36a〜36fの温度幅に跨っている。また、種結晶Tの外縁部30が位置する部分においては、矢印Dで示す向きに領域36a、領域36b、領域36c、領域36d、領域36e、領域36f、領域36g、および領域36hといった8つの領域36a〜36hの温度幅に跨っている。すなわち、放熱抑制部材31を備える坩堝11の場合、中心軸α側と外縁部30とでほとんど同じ温度の領域となっており、単結晶の成長空間15における径方向の均熱性が高い。なお、図1に示す坩堝11と同様の構成の坩堝を用いた場合、種結晶Tの底壁部13と対向する面から50mm単結晶を成長させた位置において、中心軸αが位置する部分と外縁部30が位置する部分との温度差は、3℃以内となる。
On the other hand, referring to FIG. 2, in the case of the
(実施の形態2)
次に、本願の他の実施形態である実施の形態2について説明する。実施の形態2における坩堝11は、実施の形態1の場合と基本的には同様の構造を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態2における坩堝11は、放熱抑制部材31の構造において実施の形態1の場合と異なっている。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment which is another embodiment of the present application will be described. The
図5は、本願の他の実施形態に係る坩堝11の構造を示す概略断面図である。図5を参照して、放熱抑制部材31の第一領域32の幅W2が、図1に示す第一領域32の幅W1と比較して狭くなっている。この場合、距離L1については、図1に示す場合と同じ距離としている。また、第二領域33の中心軸αに対する傾斜の角度についても、図1に示す第二領域33の場合と異なっている。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a
図6は、図5に示す坩堝11と同様の構成の坩堝を用いた場合の空間15の一部の温度分布を示すシミュレーション図である。図6は、図2と同じ領域の温度分布を示している。図6を参照して、中心軸αに沿って矢印Dで示す向きに領域39a、領域39b、領域39c、領域39d、領域39e、および領域39fといった6つの領域39a〜39fの温度幅に跨っている。また、種結晶Tの外縁部30が位置する部分においては、矢印Dで示す向きに領域39a、領域39b、領域39c、領域39d、領域39e、領域39f、および領域39gといった7つの領域39a〜39gの温度幅に跨っている。この場合、径方向の中央、すなわち、中心軸αと外縁部30との間の径方向の中央位置と、中心軸αの位置、および外縁部30が設けられた位置と若干温度差はあるものの、図2に示す場合と同じ傾向であり、単結晶の成長空間15における径方向の均熱性が高い。
FIG. 6 is a simulation diagram showing a temperature distribution of a part of the
(実施の形態3)
次に、本願のさらに他の実施形態である実施の形態3について説明する。実施の形態3における坩堝11は、実施の形態1の場合と基本的には同様の構造を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態2における坩堝11は、放熱抑制部材31の構造において実施の形態1の場合と異なっている。
(Embodiment 3)
Next,
図7は、本願のさらに他の実施形態に係る坩堝11の構造を示す概略断面図である。図7を参照して、放熱抑制部材31は、平板状である。すなわち、図1および図5に示す坩堝11の場合と比較して、図7に示す坩堝11は、第二領域33を含まない構成である。この場合、距離L3については、距離L1よりも長くしている。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a
図8は、図7に示す坩堝11と同様の構成の坩堝を用いた場合の空間15の一部の温度分布を示すシミュレーション図である。図8は、図2と同じ領域の温度分布を示している。図8を参照して、中心軸αに沿って矢印Dで示す向きに領域38a、領域38b、領域38c、領域38d、領域38e、および領域38fといった6つの領域38a〜38fの温度幅に跨っている。また、種結晶Tの外縁部30が位置する部分においては、矢印Dで示す向きに領域38c、領域38d、領域38e、領域38f、領域38g、領域38h、領域38i、および領域38jといった8つの領域38c〜38jの温度幅に跨っている。すなわち、この場合も図2に示す場合と同じ傾向であり、若干の温度差はあるものの中心軸α側と外縁部30側とでほとんど同じ温度の領域となっており、単結晶の成長空間15における径方向の均熱性が高い。
FIG. 8 is a simulation diagram showing a temperature distribution of a part of the
(実施の形態4)
次に、さらに他の実施形態である実施の形態4について説明する。実施の形態4における坩堝11は、実施の形態1の場合と基本的には同様の構造を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態4における坩堝11は、放熱抑制部材31の構造において実施の形態1の場合と異なっている。
(Embodiment 4)
Next, a fourth embodiment which is still another embodiment will be described. The
図9は、本願のさらに他の実施形態に係る坩堝11の構造を示す概略断面図である。図9を参照して、放熱抑制部材31は、複数設けられている。具体的には、放熱抑制部材31は、最も台座部23に近い位置に設けられる第一放熱抑制部材41と、単結晶の成長方向において第一放熱抑制部材41と間隔をあけて台座部23が位置する側と反対側に設けられる第二放熱抑制部材42と、単結晶の成長方向において第二放熱抑制部材42と間隔をあけて台座部23が位置する側と反対側に設けられる第三放熱抑制部材43とを含む構成である。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a
このように構成することにより、第一放熱抑制部材41、第二放熱抑制部材42、および第三放熱抑制部材43の三つによって、台座部23側からの放熱を効果的に抑制し、単結晶の成長空間15における径方向の均熱性をさらに高めることができる。なお、本実施形態においては、放熱抑制部材を三つ設けることとしたが、これに限らず、放熱抑制部材を二つ、または四つ以上設けることとしてもよい。
By comprising in this way, the heat radiation from the
(実施の形態5)
次に、さらに他の実施形態である実施の形態5について説明する。実施の形態5における坩堝11は、実施の形態1の場合と基本的には同様の構造を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態5における坩堝11は、保持部の構造において実施の形態1の場合と異なっている。
(Embodiment 5)
Next, a fifth embodiment which is still another embodiment will be described. The
図10は、本願のさらに他の実施形態に係る坩堝11の構造を示す概略断面図である。図10を参照して、保持部は、底壁部13に向かって周壁部12によって囲われる空間15内に筒状に延びる延出部25を含む。延出部25は、壁面24から円筒状に延びるように設けられている。なお、図10において、延出部25と蓋部14との境界を破線で示している。延出部25は、内方側に壁面47を有する。そして、延出部25は、壁面47で種結晶Tを保持する。具体的には、延出部25の底壁部13側の端部46の内径側に位置する壁面47に種結晶Tの外縁部30を嵌め込むようにして、種結晶Tが延出部25に保持される。本実施形態においては、延出部25が、種結晶Tを保持する保持部である。すなわち、上記した実施の形態とは、台座部23を備えず、延出部25によって種結晶Tを保持する点で相違する。この場合、種結晶Tと放熱抑制部材31との間には何も介在しない構成である。なお、この実施形態においては、空隙29を構成する壁面22と延出部25の内方側の壁面47とが単結晶の成長方向において真っ直ぐに連なる構成である。放熱抑制部材31は、種結晶T側からの放熱を抑制する。このような構成の坩堝11であっても、種結晶T側からの放熱を抑制するに際し、より適切な位置に放熱抑制部材31を配置することができ、単結晶の成長空間15における径方向の均熱性をより高く維持することができる。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a
(実施の形態6)
次に、さらに他の実施形態である実施の形態6について説明する。実施の形態6における坩堝11は、実施の形態1の場合と基本的には同様の構造を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態6における坩堝11は、蓋部14等の構造において実施の形態1の場合と異なっている。
(Embodiment 6)
Next, the sixth embodiment which is still another embodiment will be described. The
図11は、本願のさらに他の実施形態に係る坩堝11の一部を示す概略断面図である。図11を参照して、坩堝11は、筒状の周壁部12と、周壁部12に接続され、周壁部12の一方の開口を閉塞する底壁部13と、周壁部12と接続されて周壁部12の他方の開口を閉塞する蓋部14とを備える。蓋部14に空隙29は設けられていない。また、坩堝11は、台座部23を備えない。これらの点において、上記した実施の形態1等における坩堝11の構成と相違する。坩堝11は、底壁部13に向かって周壁部12によって囲われる空間15内に延びる棒状部51と、棒状部51の底壁部13側の端部に接続され、周壁部12によって囲われる空間15内で種結晶Tを保持する保持部52とを備える。この場合、棒状部51は、蓋部14から延びるように設けられている。棒状部51は、中心軸αに沿って延びている。保持部52は、円盤状である。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a part of a
また、坩堝11は、単結晶の成長方向において底壁部13が位置する側と反対側に種結晶Tと間隔をあけて配置され、保持部52によって保持される種結晶T側からの放熱を抑制する放熱抑制部材53を備える。
Further, the
放熱抑制部材53は、棒状部51に接続されている。放熱抑制部材53は、棒状部51に近づくにしたがって単結晶の成長方向における保持部52との距離が長くなる第二放熱調整領域54を含む。すなわち、単結晶の成長方向において、棒状部51が接続された近辺の位置における放熱抑制部材53と保持部52との距離L4は、棒状部51から離れた位置における放熱抑制部材53と保持部52との距離L5よりも長く構成されている。この場合、第二放熱調整領域54は、放熱抑制部材53の全体である。放熱抑制部材53は、単結晶の成長方向に対して傾斜して延びている。
The heat
このような構成とすることによっても、単結晶の成長空間15における径方向の均熱性をより高く維持することができる。
Even with such a configuration, it is possible to maintain a higher temperature uniformity in the radial direction in the
この実施形態においては、放熱抑制部材53は、棒状部51に接続されており、棒状部51に近づくにしたがって単結晶の成長方向における保持部52との距離が長くなる第二放熱調整領域を含む。棒状部51に近い位置では放熱されにくい。したがって、このような構成とすることにより、棒状部51から遠い位置における放熱をより抑制して、単結晶の成長空間15における径方向の均熱性をより高く維持することができる。
In this embodiment, the heat
(変形例)
なお、上記の実施の形態においては、放熱抑制部材31、53はグラファイトからなることとしたが、これに限らず、他の高融点材料で構成されることとしてもよい。
(Modification)
In the above embodiment, the heat
また、上記の実施の形態においては、放熱抑制部材31、53は板状であることとしたが、これに限らず、放熱抑制部材31は、ブロック状や塊状等、他の形状であってもよい。また、放熱抑制部材31、53は、図1等に示す断面において、曲線によって示される面を含むこととしてもよい。
Further, in the above embodiment, the heat
なお、上記の実施の形態においては、坩堝11は、蓋部14を備える構成としたが、これに限らず、蓋部14を備えない構成としてもよい。この場合、例えば、台座部23等により、周壁部12の他方の開口を覆うよう構成してもよい。また、保持部は、周壁部12の内径面から内径側に延びて種結晶Tを保持するよう構成してもよい。
In the above-described embodiment, the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって規定され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments disclosed herein are illustrative in all respects and are not restrictive in any aspect. The scope of the present invention is defined by the scope of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of the claims.
本願の坩堝は、高品質な炭化珪素単結晶の製造が求められる場合に、特に有利に適用され得る。 The crucible of the present application can be applied particularly advantageously when production of a high-quality silicon carbide single crystal is required.
11 坩堝
12 周壁部
13 底壁部
14 上壁部
15,29 空間
16 底壁面
21 開口部
22,24 壁面
23 台座部
25 延出部
26 台座第一面
27 台座第二面
28 種結晶第一面
30 外縁部
31,41,42,43,53 放熱抑制部材
32 第一領域
33 第二領域
36a,36b,36c,36d,36e,36f,36g,36h,37a,37b,37c,37d,37e,37f,37g,37h,37i,37j,37k,37l,37m,37n,37o,38a,38b,38c,38d,38e,38f,38g,38h,38i,38j,39a,39b,39c,39d,39e,39f,39g,54 領域
46 端部
47 内径面
51 棒状部
52 保持部
11
Claims (11)
筒状の周壁部と、
前記周壁部に接続され、前記周壁部の一方の開口を閉塞する底壁部と、
前記周壁部によって囲われる空間内で種結晶を保持する保持部と、
単結晶の成長方向において前記底壁部が位置する側と反対側に前記種結晶と間隔をあけて配置され、前記保持部によって保持される前記種結晶側からの放熱を抑制する放熱抑制部材と、を備える、坩堝。 A crucible used for growing a silicon carbide single crystal by a sublimation method,
A cylindrical peripheral wall,
A bottom wall connected to the peripheral wall and closing one opening of the peripheral wall;
A holding part for holding a seed crystal in a space surrounded by the peripheral wall part;
A heat dissipation suppressing member that is disposed at a distance from the seed crystal on the side opposite to the side on which the bottom wall portion is located in the growth direction of the single crystal, and suppresses heat dissipation from the seed crystal side held by the holding portion; A crucible.
前記蓋部には、単結晶の成長方向から平面的に見て前記保持部に保持された前記種結晶と重なる位置に空隙が設けられており、
前記空隙内に前記放熱抑制部材が配置される、請求項1に記載の坩堝。 A lid that is connected to the peripheral wall and closes the other opening of the peripheral wall;
The lid portion is provided with a gap at a position overlapping the seed crystal held in the holding portion when viewed in plan from the growth direction of the single crystal,
The crucible according to claim 1, wherein the heat dissipation suppressing member is disposed in the gap.
単結晶の成長方向において前記台座部と間隔をあけて、前記放熱抑制部材が配置される、請求項1または請求項2に記載の坩堝。 The holding portion has a pedestal first surface to which the seed crystal is attached, and a pedestal second surface located on the opposite side of the pedestal first surface in the growth direction of the single crystal, and the pedestal first surface is the bottom Including a pedestal disposed at a position facing the wall,
The crucible according to claim 1 or 2, wherein the heat dissipation suppressing member is disposed at a distance from the pedestal portion in the growth direction of the single crystal.
前記延出部は、前記壁面で前記種結晶を保持する、請求項1または請求項2に記載の坩堝。 The holding part includes an extension part extending in a cylindrical shape in a space surrounded by the peripheral wall part toward the bottom wall part, and having a wall surface on the inner side,
The crucible according to claim 1 or 2, wherein the extension portion holds the seed crystal on the wall surface.
単結晶の成長方向における前記第一領域と前記種結晶との距離は、前記第二領域と前記種結晶との距離よりも短い、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の坩堝。 The heat dissipation suppressing member includes a first region located in the center when viewed in plan from the growth direction of the single crystal, and a second region located on the outer side from the first region,
The crucible according to any one of claims 1 to 4, wherein a distance between the first region and the seed crystal in a growth direction of the single crystal is shorter than a distance between the second region and the seed crystal. .
筒状の周壁部と、
前記周壁部に接続され、前記周壁部の一方の開口を閉塞する底壁部と、
前記底壁部に向かって前記周壁部によって囲われる空間内に延びる棒状部と、
前記棒状部の前記底壁部側の端部に接続され、前記周壁部によって囲われる空間内で種結晶を保持する保持部と、
単結晶の成長方向において前記底壁部が位置する側と反対側に前記種結晶と間隔をあけて配置され、前記保持部によって保持される前記種結晶側からの放熱を抑制する放熱抑制部材と、を備える、坩堝。 A crucible used for growing a silicon carbide single crystal by a sublimation method,
A cylindrical peripheral wall,
A bottom wall connected to the peripheral wall and closing one opening of the peripheral wall;
A rod-shaped portion extending into the space surrounded by the peripheral wall portion toward the bottom wall portion;
A holding part that is connected to an end of the rod-like part on the bottom wall part side and holds a seed crystal in a space surrounded by the peripheral wall part;
A heat dissipation suppressing member that is disposed at a distance from the seed crystal on the side opposite to the side on which the bottom wall portion is located in the growth direction of the single crystal, and suppresses heat dissipation from the seed crystal side held by the holding portion; A crucible.
The crucible according to any one of claims 1 to 10, wherein the heat dissipation suppressing member is made of graphite.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018013537A JP2019131422A (en) | 2018-01-30 | 2018-01-30 | crucible |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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ID=67544705
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115305573A (en) * | 2022-10-11 | 2022-11-08 | 浙江晶越半导体有限公司 | Crucible for growth of silicon carbide crystal by physical vapor phase method for optimizing thermal field |
-
2018
- 2018-01-30 JP JP2018013537A patent/JP2019131422A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN115305573A (en) * | 2022-10-11 | 2022-11-08 | 浙江晶越半导体有限公司 | Crucible for growth of silicon carbide crystal by physical vapor phase method for optimizing thermal field |
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