JP2021102531A

JP2021102531A - ＳｉＣ単結晶製造装置およびＳｉＣ単結晶の製造方法

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Publication number: JP2021102531A
Application number: JP2019233898A
Authority: JP
Inventors: 陽平藤川; Yohei Fujikawa
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2019-12-25
Filing date: 2019-12-25
Publication date: 2021-07-15
Anticipated expiration: 2039-12-25
Also published as: JP7400450B2

Abstract

【課題】径方向で均一な速度でＳｉＣ単結晶を成長させることが可能なＳｉＣ単結晶製造装置を提供する。【解決手段】ＳｉＣ単結晶製造装置１００は、下部に原料Ｇを配置し、蓋部３ａに種結晶ＳＤを設置できる坩堝３と、前記原料Ｇが充填される領域に配置され、前記蓋部３ａへ近づくに従い先細り形状となるテーパー部を有するテーパー部材１と、前記坩堝３の外側に位置する加熱手段２と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、ＳｉＣ単結晶製造装置およびＳｉＣ単結晶の製造方法に関する。

炭化珪素（ＳｉＣ）は、シリコン（Ｓｉ）に比べて絶縁破壊電界が１桁大きく、バンドギャップが３倍大きい。また、ＳｉＣは、Ｓｉに比べて熱伝導率が３倍程度高い等の特性を有する。そのため、ＳｉＣは、パワーデバイス、高周波デバイス、高温動作デバイス等への応用が期待されている。

ＳｉＣデバイスは、昇華法等で成長させたＳｉＣのバルク単結晶から加工して得られたＳｉＣウェハ上に、化学的気相成長法（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）等によってデバイスの活性領域となるエピタキシャル層（膜）を形成した、ＳｉＣエピタキシャルウェハを用いて作製される。
なお、本明細書において、ＳｉＣウェハは、ＳｉＣ単結晶インゴットをウェハ状にスライスしたものをいい、ＳｉＣエピタキシャルウェハは、ＳｉＣウェハにエピタキシャル膜を形成したものをいい、ＳｉＣデバイスは、ＳｉＣエピタキシャルウェハに対して素子形成したものをいう。
近年、市場の要求に伴い、ＳｉＣウェハの大口径化が求められている。そのためＳｉＣインゴット自体の大口径化、長尺化の要望も高まっている。

ＳｉＣ単結晶インゴットを製造する方法の一つとして、昇華法が広く知られている。昇華法は、黒鉛製の坩堝内にＳｉＣ単結晶からなる種結晶を配置し、坩堝を加熱することで坩堝内の原料粉末（原料）から昇華した昇華ガスを種結晶に供給し、種結晶をより大きなＳｉＣ単結晶インゴットへ成長させる方法である。

坩堝内に収容した原料のＳｉＣは坩堝壁側から加熱されるため坩堝壁側が高温となりやすく、坩堝中心部が低温の温度分布となりやすい。この坩堝内の温度分布は、従来よりも大口径のＳｉＣインゴットを成長するために使用する、大型の坩堝で特に顕著である。

特許文献１には、原料粉末の温度分布を均一にするため、黒鉛を用いた熱伝導体の塊を坩堝内の中央に配置している。熱伝導体の塊を坩堝内の中央に配置することで、熱伝導体からの熱伝導により熱伝導体の周囲で原料が安定に昇華することが記載されている。

特開平５−５８７７４号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたＳｉＣ単結晶製造装置では、原料粉末の温度均一性を十分に向上することは出来ない。具体的には、中央部に熱伝導体を配置したことにより、原料粉末の平面視中心から昇華する原料ガスの量はさらに低減する。すなわち、昇華する原料ガスの径方向における均一性を向上することはできない。

本発明は、上記事情を鑑みてなされ、径方向で均一な速度でＳｉＣ単結晶を成長させることが可能なＳｉＣ単結晶製造装置を提供することを目的とする。

本発明者は、鋭意検討の結果、坩堝内に配置される原料のうち、平面視中心よりも外側に位置する原料から昇華された昇華ガスを平面視中心に収束させることで、成長するＳｉＣ単結晶の径方向における均一性が向上することができることを見出した。

（１）本発明の第１の態様に係るＳｉＣ単結晶製造装置は、下部に原料を配置し、蓋部に種結晶を設置できる坩堝と、前記原料が充填される領域に配置され、前記蓋部へ近づくに従い先細り形状となるテーパー部を有するテーパー部材と、前記坩堝の外側に位置する加熱手段と、を有する。

（２）上記態様に係るＳｉＣ単結晶製造装置において、前記テーパー部材は、前記蓋部側に、円筒形状の円筒部をさらに有していてもよい。

（３）上記態様に係るＳｉＣ単結晶製造装置において、前記テーパー部材は、前記蓋部に近い第１端部を有し、前記第１端部の平面視における内径は、前記種結晶が設置される台座の平面視における径の２０％以上１２０％以下であってもよい。

（４）上記態様に係るＳｉＣ単結晶製造装置において、前記テーパー部材は、前記蓋部から離れた第２端部を有し、前記第２端部の平面視における内径は、前記坩堝の平面視における内径の５０％以上１００％以下であってもよい。

（５）上記態様に係るＳｉＣ単結晶製造装置において、前記坩堝の平面視における内径は、２００ｍｍ以上であってもよい。

（６）上記態様に係るＳｉＣ単結晶製造装置において、前記坩堝は、その軸方向における大きさよりも前記軸方向に垂直な方向における大きさの方が大きくてもよい。

（７）上記態様に係るＳｉＣ単結晶製造装置は、前記テーパー部材の外側に、前記テーパー部材を囲む円筒部材をさらに有していてもよい。

（８）上記態様に係るＳｉＣ単結晶製造装置は、前記テーパー部材を複数有し、前記テーパー部材は、それぞれ径が異なり、同心円状に配置されていてもよい。

（９）本発明の第２の態様に係るＳｉＣ単結晶の製造方法は、第１の態様に係るＳｉＣ単結晶製造装置を用いて、ＳｉＣ単結晶を製造するＳｉＣ単結晶の製造方法であって、前記加熱手段は、前記坩堝の平面視中心の温度が最高温度とならないように加熱し、前記テーパー部材は、昇華されたガスを前記坩堝の平面視中心に収束させる。

上記態様に係るＳｉＣ単結晶製造装置によれば、径方向で均一な速度でＳｉＣ単結晶を成長させることできる。

第１実施形態に係るＳｉＣ単結晶製造装置の断面模式図である。第１実施形態に係るＳｉＣ単結晶製造装置に用いられるテーパー部材の平面模式図である。第１実施形態の別の例に係るＳｉＣ単結晶製造装置に用いられるテーパー部材の断面模式図である。第１実施形態に係るＳｉＣ単結晶製造装置の別の例の断面模式図である。第２実施形態に係るＳｉＣ単結晶製造装置の断面模式図である。第３実施形態に係るＳｉＣ単結晶製造装置の断面模式図である。第３実施形態に係るＳｉＣ単結晶製造装置に用いられるテーパー部材の平面模式図である。第４実施形態に係るＳｉＣ単結晶製造装置の断面模式図である。

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

＜ＳｉＣ単結晶製造装置＞
本実施形態に係るＳｉＣ単結晶製造装置は、下部に原料を配置し、蓋部に種結晶を設置できる坩堝と、前記原料が充填される領域に配置され、前記蓋部へ近づくに従い先細り形状となるテーパー部を有するテーパー部材と、前記坩堝の外側に位置する加熱手段と、を有する。

図１は、本実施形態に係るＳｉＣ単結晶製造装置１００の断面模式図である。ＳｉＣ単結晶製造装置１００は、蓋部３ａと下部３ｂとを有する坩堝３と、テーパー部材１と、加熱手段２と、を有する。また、坩堝３の外周には、坩堝３を保温する断熱材（図示略）を有している。図１は、便宜上、蓋部３ａの台座４に種結晶ＳＤが設置され、下部３ｂにＳｉＣ粉末原料である原料Ｇが配置されている様子を示している。また、図１は便宜上、種結晶ＳＤ上に単結晶Ｃを、昇華法により成長させている様子を示している。

昇華法は、蓋部３ａに台座４を備える坩堝３の台座４上にＳｉＣ単結晶の原料からなる種結晶ＳＤを配置し、坩堝３の下部に原料Ｇを充填し、坩堝３を加熱することで、原料Ｇから昇華するガス（Ｓｉ、Ｓｉ_２Ｃ、ＳｉＣ_２等）を種結晶ＳＤに供給し、種結晶ＳＤをより大きなＳｉＣ単結晶へ成長させる方法である。図１中には、原料Ｇから昇華するガスの流れの一例が模式的に示されている。

（坩堝）
坩堝３は円筒状であり、台座４はその中心軸が円筒状の坩堝３の中心軸に一致するような円柱状の形状で蓋部３ａから下方に向かって突き出ている。台座４の下面に種結晶ＳＤが固定されると、種結晶ＳＤはその中心軸がほぼ円筒状の坩堝３の中心軸に一致することになる。原料Ｇは、坩堝３の下部３ｂに装填されるので、装填された原料Ｇの全体の中心軸が種結晶ＳＤの中心軸にほぼ一致する。

坩堝３は、坩堝３の軸方向における大きさよりも坩堝３の軸方向に垂直な方向における大きさの方が大きい。ここで、軸方向とは、原料Ｇから種結晶ＳＤに向かう方向であり、以下、第１方向と称する場合がある。また軸方向と垂直な方向を、以下、第２方向と称する場合がある。坩堝３の第２方向の長さを坩堝３の第１方向の長さで除した値（アスペクト比）は、１以上である。坩堝３のアスペクト比は、例えば、１．５以上であり、２．０以上でもよい。坩堝３のアスペクト比が大きいほど、本発明の効果が特に得られる。

坩堝３の平面視における内径は、２００ｍｍ以上であることが好ましく、２５０ｍｍ以上であることがより好ましく、３００ｍｍ以上であることがさらに好ましい。また、坩堝３の平面視における内径は、任意に選択することができるが、例えば８００ｍｍ以下であってもよい。

坩堝３は、単結晶Ｃを成長する際の高温に耐えることができる材料からなる。坩堝３は、例えば、黒鉛、黒鉛に炭化タンタルを被覆したものである。

（テーパー部材）
坩堝３の内部には、テーパー部材１が配置される。テーパー部材１は、原料が充填される領域内に配置され、使用時には原料Ｇ内に挿入される。第１方向において、テーパー部材１の蓋部３ａに近い側の端部を第１端部１ａと称し、蓋部３ａから離れた側の端部を第２端部１ｂと称する。テーパー部材１は蓋部３ａへ近づくに従い先細るテーパー部を有する。図１に示すテーパー部材１は、第２端部１ｂから第１端部１ａまで、蓋部３ａへ近づくに従い連続的に先細る。すなわち、テーパー部材１は、部材全体がテーパー部である。

図２は、テーパー部材１の第１方向からの平面視における模式図である。第１方向からの平面視における第１端部１ａの内径および外径はそれぞれ内径Ｗａおよび外径ＷＡである。第１方向からの平面視における第２端部１ｂの内径および外径の大きさはそれぞれ内径Ｗｂおよび外径ＷＢである。第１端部１ａの平面視における内径Ｗａの大きさは第２端部１ｂの平面視における内径Ｗｂの大きさよりも小さい。具体的には、（第２端部１ｂの内径Ｗｂ）／（第１端部１ａの内径Ｗａ）は、１以上であり、１．５であることが好ましく、２であることがより好ましい。また、（第２端部１ｂの内径Ｗｂ）／（第１端部１ａの径内Ｗａ）は、大きすぎると、単結晶Ｃの平面視中心が過剰に成長してしまう恐れがあるため、例えば５以下であってもよい。

第１端部１ａにおける内径Ｗａは、成長する単結晶Ｃの径の大きさや、坩堝３の大きさ、加熱手段２の配置等に合わせて任意に選択することができるが、台座４の径の大きさＷ４の２０％以上１２０％以下であることが好ましく、５０％以上９０％以下であることがより好ましい。

第２端部１ｂにおける内径Ｗｂは、配置する原料Ｇの量や坩堝３の径の大きさ等に合わせて任意に選択することができるが、坩堝３の平面視における内径の大きさの５０％以上１００％以下であることが好ましく、６０％以上９０％以下であることがより好ましい。

テーパー部材１の厚さは、任意に選択することができるが、例えば１ｍｍ以上３０ｍｍ以下であり、３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましい。テーパー部材１は、薄すぎると、昇華したガスが透過してしまう恐れがあるが、上記範囲内であることで、昇華したガスが透過することを抑制する。尚、テーパー部材１の厚さは一様であってもよく、部位ごとに厚さが異なっていてもよい。外径ＷＡおよび外径ＷＢは、内径Ｗａおよび内径Ｗｂの大きさおよびテーパー部材１の厚さにあわせて任意に選択される。

第２端部１ｂと坩堝３の下部３ｂとの第１方向における距離は、原料Ｇの量などに応じて任意に選択することができるが、例えば、０以上坩堝３の第１方向における高さの１／３の大きさ以下とすることができる。尚、第２端部１ｂと坩堝３の下部３ｂとの距離は、０であってもよい。この場合、テーパー部材１は、坩堝３の一部となる。

第１端部１ａにおけるテーパー部材１と第１方向とのなす角度θは、例えば０°以上６０°以下であり、１０°以上５０°以下であることが好ましく、２０°以上４０°以下であることがより好ましい。ここで、角度θは、第１端部１ａにおいてテーパー部材１が蓋部３ａへ近づくに従い先細りとなっている場合に正であり、先拡がりの形状となっている場合に負である。

テーパー部材１の材料は、単結晶Ｃを成長する際の高温に耐えることができる材料からなる。テーパー部材１は、例えば、黒鉛、黒鉛に炭化タンタルを被覆したものであり、好ましくは黒鉛である。

テーパー部材は、この例に限定されず、部材の一部がテーパー部であればよい。例えば、図３（ａ）〜（ｄ）に断面模式図を示すような形状であってもよい。テーパー部材１１は、蓋部３ａ側に位置するテーパー部１１Ｂと下部３ｂ側に位置する円筒部１１Ａとを有する。テーパー部材２１は、蓋部３ａ側に位置する円筒部２１Ａと下部３ｂ側に位置するテーパー部２１Ｂとを有する。テーパー部材３１は、蓋部３ａ側と下部３ｂ側に位置するテーパー部３１Ｂと上下のテーパー部３１Ｂに挟まれている円筒部３１Ａとを有する。テーパー部３１Ｂの数および円筒部３１Ａの数は、図３（ｃ）に示す例に限定されず、任意の数にすることができる。テーパー部材４１は、蓋部３ａ側に位置するテーパー部４１Ｂと下部３ｂ側に位置する拡がり部４１Ａを有する。図３（ａ）〜（ｄ）に例を示すテーパー部材は、いずれもテーパー部材１と同様の効果を得ることができる。また、図３（ａ）〜（ｄ）において、第１端部および第２端部は、それぞれ、第１方向におけるテーパー部材の蓋部に近い側の端部と蓋部から離れた側の端部である。テーパー部材は、部材全体が同じ材料であってもよく、テーパー部と円筒部、または拡がり部とで異なる材料を用いても良い。テーパー部材１１、２１、３１、４１の厚さはテーパー部材１と同様にすることができる。

また、上述の例では、テーパー部の第１方向における平面視形状は円形であったが、この例に限定されず、平面視形状は任意の形状にすることができる。尚、対称性の観点から、平面視形状は円形であることが好ましい。

（加熱手段）
坩堝３の外側には、加熱手段２が位置する。加熱手段２は、公知のものを用いることができる。加熱手段２は、例えば高周波誘導加熱コイルである。コイルに高周波電流を流すことにより磁界が発生し、坩堝３に誘導電流が流れ、坩堝３が１９００℃以上に発熱する。坩堝３内の原料Ｇが加熱されることで、原料Ｇから昇華ガスが発生し、発生した昇華ガスは成長空間Ｋを通って、種結晶ＳＤ上で再結晶化されて、ＳｉＣ単結晶Ｃが成長する。

図１に示すＳｉＣ単結晶製造装置１００のように坩堝３の外周方向に加熱手段２は配置されていてもよく、図４に断面模式図を示すＳｉＣ単結晶製造装置２００のように坩堝３の下部３ｂの下方に加熱手段１２は、配置されていてもよい。図４に示す加熱手段１２は、中心が坩堝３の平面視中心の下方に位置するように渦上に配置されている。

図１および図４に示す配置のいずれの場合でも、原料Ｇの加熱温度は、領域によってばらついてしまう。具体的には、図１の配置の場合、原料Ｇは平面視中心よりも外側の領域で高温に加熱される。すなわち、坩堝３内において最高温度となる位置は、平面視中心ではなく、平面視外側となる。そのため、原料Ｇから昇華するガスの量は、平面視中心よりも外側の領域で支配的である。また、図４の配置の場合、坩堝３の平面視中心から、内径の半分の位置にドーナツ状（円環状）に高温部が形成される。高温部は、その他の領域と比較し、高温な領域である。すなわち、坩堝３内の平面視中心と平面視外側等、高温部よりも径方向内側あるいは径方向外側の領域が低温となる。そのため、高温部よりも径方向内側および径方向外側における原料Ｇから昇華するガスの量が少ない。従って、テーパー部材を有さない従来のＳｉＣ単結晶製造装置では、平面視中心における原料ガスＧから昇華するガスの量が少なく、径方向で均一な速度でＳｉＣ単結晶を成長させることができない。

本実施形態に係るＳｉＣ単結晶製造装置１００は、坩堝３の下部３ｂにテーパー部材１を有することで、昇華した原料ガスを平面視中心に収束させることが可能である。従って、種結晶ＳＤあるいは単結晶Ｃの径方向に、均一な昇華ガスを提供することができる。すなわち、ＳｉＣ単結晶Ｃの結晶成長速度が径方向で均一になる。また、本実施形態に係るＳｉＣ単結晶製造装置１００は、テーパー部材１が坩堝３と独立であり、簡便にガスの流路を制御することができる。
本実施形態に係るＳｉＣ単結晶製造装置１００は、大口径のＳｉＣ単結晶を製造する際に特に有利である。本実施形態に係るＳｉＣ単結晶製造装置１００は、例えば、８インチ以上のＳｉＣウェハを作製する装置として好ましく用いることができる。

＜ＳｉＣ単結晶の製造方法＞
次いで、本実施形態に係るＳｉＣ単結晶の製造方法を説明する。本実施形態に係るＳｉＣ単結晶の製造方法は、上述のＳｉＣ単結晶製造装置を用いたものである。以下、図１に示すＳｉＣ単結晶製造装置１００を用いた場合を例に説明する。

本実施形態に係るＳｉＣ単結晶の製造方法は、台座４に設置した種結晶ＳＤ上に単結晶Ｃを結晶成長させる結晶成長工程を有する。ＳｉＣ単結晶製造装置１００の坩堝３の下部３ｂにＳｉＣ原料粉末である原料Ｇを投入し、テーパー部材１を配置し、蓋部３ａの台座４に種結晶ＳＤを配置する。ＳｉＣ原料粉末は、公知のＳｉＣ原料を用いることができる。次いで、加熱手段２によって、原料Ｇの温度が１９００℃以上となるように加熱することで、原料Ｇが昇華する。

単結晶Ｃは、原料Ｇから昇華した原料ガスが種結晶ＳＤの表面で再結晶化することで成長する。第１方向からの平面視において、テーパー部材１に覆われる領域に存在する原料が昇華した原料ガスは、テーパー部材１によって、坩堝３の平面視中心に収束され、種結晶ＳＤに向かって供給される。従って、本実施形態に係るＳｉＣ単結晶の製造方法によれば、種結晶ＳＤあるいは単結晶Ｃの径方向に、均一な昇華ガスを提供することができる。すなわち、単結晶Ｃの結晶成長を径方向で均一に行うことができる。

ここまで、第１実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置の具体的な例について詳述した。本発明は、この例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

（第２実施形態）
例えば、図５は、第２実施形態に係るＳｉＣ単結晶製造装置３００の断面模式図である。第２実施形態に係るＳｉＣ単結晶製造装置３００は、テーパー部材の形状が第１実施形態のＳｉＣ単結晶製造装置１００と異なる。第２実施形態に係るＳｉＣ単結晶製造装置３００のテーパー部材２１は、蓋部３ａ側に円筒形状の円筒部２１Ａと蓋部３ａ側へ近づくに従い先細るテーパー部２１Ｂとを有する。図５中には、原料Ｇから昇華するガスの流れの一例が模式的に示されている。第１実施形態に係るＳｉＣ単結晶製造装置１００と同様の構成については、同様の符号を付し、説明を省略する。

円筒部２１Ａとテーパー部２１Ｂとの第１方向における長さの比は、任意に選択することができる。第１端部２１ａの内径Ｗａと台座４における径の大きさＷ４との比は、第１実施形態に係るＳｉＣ単結晶製造装置１００と同様とすることができる。

本実施形態に係るＳｉＣ単結晶製造装置３００によれば、第１実施形態に係るＳｉＣ単結晶製造装置１００と同様の効果を得ることができる。また、テーパー部材２１の円筒部２１Ａにより、昇華ガスの方向成分は、第１方向に制御されるため、昇華ガスをより一層平面視中心に収束することができる。従って、単結晶を径方向で均一に成長させることができる。

（第３実施形態）
図６は、第３実施形態に係るＳｉＣ単結晶製造装置４００の断面模式図である。第３実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置４００は、テーパー部材の数が第１実施形態と異なる。ＳｉＣ単結晶製造装置４００は、２つのテーパー部材１、５１を有する。第１実施形態と同様の構成については、同様の符号を付し説明を省略する。

テーパー部材５１は、第１方向において蓋部３ａに近い第１端部５１ａと第１方向において蓋部３ａから離れた第２端部５１ｂとを有する。テーパー部材５１は蓋部３ａへ近づくに従い先細るテーパー部を有する。テーパー部材５１の第１端部５１ａにおける内径および外径はそれぞれ内径Ｗ５ａおよび外径Ｗ５Ａである。また、第２端部５１ｂにおける内径および外径はそれぞれ内径Ｗ５ｂおよび外径Ｗ５Ｂである。

テーパー部材５１は、テーパー部材１よりも平面視における径が大きい。図７は、ＳｉＣ単結晶製造装置４００に用いられるテーパー部材１、５１の平面模式図である。テーパー部材１、５１の端部における内径の大きさは、内径Ｗ５ｂ、内径Ｗｂ、内径Ｗ５ａ、内径Ｗａの順に大きい。

内径Ｗ５ｂは、第１実施形態で内径Ｗｂとして記載した範囲と同様とすることができ、内径Ｗ５ａは、第１実施形態で内径Ｗａとして記載した範囲と同様とすることができる。また、テーパー部材５１の第１端部５１ａの内径Ｗ５ａと台座４の径の大きさＷ４との比率および第２端部５１ｂの内径Ｗ５ｂと坩堝３の底面の内径との比率は、第１実施形態のテーパー部材１と同様とすることができる。

テーパー部材５１の厚さはテーパー部材１の厚さと同様であっても良い。外径Ｗ５Ａおよび外径Ｗ５Ｂは、内径Ｗ５ａおよび内径Ｗ５ｂの大きさおよびテーパー部材５１の厚さにあわせて任意に選択される。

図６では、テーパー部材の数が２つの場合を例に示したが、テーパー部材の数は任意に選択することができる。

本実施形態に係るＳｉＣ単結晶製造装置４００は、第１実施形態に係るＳｉＣ単結晶製造装置１００と同様の効果を得ることができる。また、テーパー部材１とテーパー部材５１との間の領域の原料が昇華したときの流路を制御することができる。

（第４実施形態）
図８は、第４実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置５００の断面模式図である。第４実施形態に係るＳｉＣ単結晶製造装置５００は、テーパー部材１の外周方向に、円筒部材６０をさらに備える点が第１実施形態に係るＳｉＣ単結晶製造装置１００と異なる。第１実施形態に係るＳｉＣ単結晶製造装置１００と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。

円筒部材６０は、第１方向に延びる。円筒部材６０は、例えば、テーパー部材１を囲む。円筒部材６０の内径は、テーパー部材１の第２端部１ｂとして記載した範囲と同様とすることができる。

本実施形態に係るＳｉＣ単結晶製造装置５００は、第１実施形態に係るＳｉＣ単結晶製造装置１００と同様の効果を得ることができる。また、テーパー部材１と円筒部材６０との間に位置する原料が昇華した際に、外周方向に拡がり、坩堝の側面や蓋部３ａに付着することを抑制できる。堆積物は、欠陥の原因となる。

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

１、１１、２１、３１、４１、５１：テーパー部材
１ａ、１１ａ、２１ａ、３１ａ、４１ａ、５１ａ：第１端部
１ｂ、１１ｂ、２１ｂ、３１ｂ、４１ｂ、５１ｂ：第２端部
２、１２：加熱手段
３：坩堝
３ａ：蓋部
３ｂ：下部
４：台座
１１Ａ、２１Ａ、３１Ａ：円筒部
１１Ｂ、２１Ｂ、３１Ｂ、４１Ｂ：テーパー部
６０：円筒部材
１００、２００、３００、４００、５００：単結晶製造装置
ＳＤ：種結晶
Ｗ４：台座の径
Ｗａ：第１端部の内径
ＷＡ：第１端部の外径
Ｗｂ：第２端部の内径
ＷＢ：第２端部の外径
Ｋ：成長空間
Ｇ：原料
Ｃ：単結晶

Claims

下部に原料を配置し、蓋部に種結晶を設置できる坩堝と、
前記原料が充填される領域に配置され、前記蓋部へ近づくに従い先細り形状となるテーパー部を有するテーパー部材と、
前記坩堝の外側に位置する加熱手段と、を有するＳｉＣ単結晶製造装置。
前記テーパー部材は、前記蓋部側に、円筒形状の円筒部をさらに有する、請求項１に記載のＳｉＣ単結晶製造装置。
前記テーパー部材は、前記蓋部に近い第１端部を有し、
前記第１端部の平面視における内径は、前記種結晶が設置される台座の平面視における径の２０％以上１２０％以下である、請求項１または２に記載のＳｉＣ単結晶製造装置。
前記テーパー部材は、前記蓋部から離れた第２端部を有し、
前記第２端部の平面視における内径は、前記坩堝の平面視における内径の５０％以上１００％以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＳｉＣ単結晶製造装置。
前記坩堝の平面視における内径は、２００ｍｍ以上である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のＳｉＣ単結晶製造装置。
前記坩堝は、その軸方向における大きさよりも前記軸方向に垂直な方向における大きさの方が大きい、請求項１〜５のいずれか一項に記載のＳｉＣ単結晶製造装置。
前記テーパー部材の外側に、前記テーパー部材を囲む円筒部材をさらに有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のＳｉＣ単結晶製造装置。
前記テーパー部材を複数有し、
複数の前記テーパー部材は、それぞれ径が異なり、同心円状に配置されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のＳｉＣ単結晶製造装置。
請求項１〜８のいずれか一項に記載のＳｉＣ単結晶製造装置を用いてＳｉＣ単結晶を製造するＳｉＣ単結晶の製造方法であって、
前記加熱手段は、前記坩堝の平面視中心の温度が最高温度とならないように加熱し、
前記テーパー部材は、昇華された原料ガスを前記坩堝の平面視中心に収束させる、ＳｉＣ単結晶の製造方法。