JP2696778B2 - 単結晶炭化珪素の製造方法 - Google Patents
単結晶炭化珪素の製造方法Info
- Publication number
- JP2696778B2 JP2696778B2 JP2155564A JP15556490A JP2696778B2 JP 2696778 B2 JP2696778 B2 JP 2696778B2 JP 2155564 A JP2155564 A JP 2155564A JP 15556490 A JP15556490 A JP 15556490A JP 2696778 B2 JP2696778 B2 JP 2696778B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon carbide
- silicon
- crystal
- carbide powder
- excess
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/36—Carbides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、粉末状の工業用炭化珪素の結晶を昇華さ
せ、部分的に分解することにより単結晶炭化珪素（Si
C）を製造する方法に関する。
せ、部分的に分解することにより単結晶炭化珪素（Si
C）を製造する方法に関する。
炭化珪素からなる単結晶はいわゆるレリー（Lely）法
により結晶核を用いることなく昇華により製造すること
ができる。その際炭素及び珪素を富化された蒸気で部分
的に解離される化合物から炭化珪素を成長させることが
できる。この方法の場合工場用炭化珪素を分解し、炭化
珪素からの単結晶を約2500℃の高温で成長させる。
により結晶核を用いることなく昇華により製造すること
ができる。その際炭素及び珪素を富化された蒸気で部分
的に解離される化合物から炭化珪素を成長させることが
できる。この方法の場合工場用炭化珪素を分解し、炭化
珪素からの単結晶を約2500℃の高温で成長させる。
単結晶はレリー法の一変法によれば気相から2100〜23
00℃の温度で炭化珪素からなる結晶核上に成長させるこ
ともできる。この場合反応容器内では成長方向で最高25
℃/cmの温度勾配を維持しまた保護ガスの圧力は、これ
が少なくとも析出時における各成分のガス圧の合計に等
しい大きさであるように調整する（ドイツ連邦共和国特
許第3230727（特公昭63−57400）号公報参照）。
00℃の温度で炭化珪素からなる結晶核上に成長させるこ
ともできる。この場合反応容器内では成長方向で最高25
℃/cmの温度勾配を維持しまた保護ガスの圧力は、これ
が少なくとも析出時における各成分のガス圧の合計に等
しい大きさであるように調整する（ドイツ連邦共和国特
許第3230727（特公昭63−57400）号公報参照）。
この方法で使用される工業用炭化珪素粉末は一般に、
二酸化珪素（SiO2）、炭素及び添加物からなる混合物を
炉内で2700℃に加熱するいわゆるアチソン（Acheson）
法により製造される。発熱体としては槽の中央に配置さ
れた黒鉛芯を使用する。塩の添加により種々の不純物
は、炭化珪素から発生するガス状塩化物に変換させられ
る。こうして比較的純粋な炭化珪素が得られる（文献
「フィリップス・リサーチ・リポーツ（Philips Resear
ch Reports）」第18巻、第３号、1963年６月、第171〜1
74頁参照）。
二酸化珪素（SiO2）、炭素及び添加物からなる混合物を
炉内で2700℃に加熱するいわゆるアチソン（Acheson）
法により製造される。発熱体としては槽の中央に配置さ
れた黒鉛芯を使用する。塩の添加により種々の不純物
は、炭化珪素から発生するガス状塩化物に変換させられ
る。こうして比較的純粋な炭化珪素が得られる（文献
「フィリップス・リサーチ・リポーツ（Philips Resear
ch Reports）」第18巻、第３号、1963年６月、第171〜1
74頁参照）。
しかしこのいわゆる工業用炭化珪素の純度はエレクト
ロニクデバイス用としてはなお十分なものではない。こ
れは常になお痕跡量の不純物、例えば重金属珪化物又は
炭化物を含んでおり、これらは炭化珪素中に均一に分布
しているのではなく、第二の相の不純物の巣として含ま
れている。単結晶の製造時に、その可溶性が結晶状態を
侵害する不純物が析出する可能性がある。従って出発物
質として使用される粉末状の炭化珪素は不純物濃度を明
らかに低下することのできる化学的な浄化処理を施され
る。
ロニクデバイス用としてはなお十分なものではない。こ
れは常になお痕跡量の不純物、例えば重金属珪化物又は
炭化物を含んでおり、これらは炭化珪素中に均一に分布
しているのではなく、第二の相の不純物の巣として含ま
れている。単結晶の製造時に、その可溶性が結晶状態を
侵害する不純物が析出する可能性がある。従って出発物
質として使用される粉末状の炭化珪素は不純物濃度を明
らかに低下することのできる化学的な浄化処理を施され
る。
本発明は、単結晶炭化珪素を気相から結晶核上に成長
させることにより製造する方法において、特に製造され
る単結晶の純度を高めるべく上記の方法を改良すること
をその課題とする。
させることにより製造する方法において、特に製造され
る単結晶の純度を高めるべく上記の方法を改良すること
をその課題とする。
上述の課題を解決するため、本発明によれば、反応容
器中において保護ガス下で成長方向に小さい温度勾配で
単結晶炭化珪素を成長させる方法において、結晶性炭化
珪素粉末に過剰の珪素を添加し、この結晶性炭化珪素粉
末を昇華させ部分的に分解させ、昇華し部分的に分解し
た結晶性炭化珪素粉末から炭化珪素の単結晶を結晶核上
に成長させ、前記過剰の珪素は約0.1〜５％の量含むよ
うにする。
器中において保護ガス下で成長方向に小さい温度勾配で
単結晶炭化珪素を成長させる方法において、結晶性炭化
珪素粉末に過剰の珪素を添加し、この結晶性炭化珪素粉
末を昇華させ部分的に分解させ、昇華し部分的に分解し
た結晶性炭化珪素粉末から炭化珪素の単結晶を結晶核上
に成長させ、前記過剰の珪素は約0.1〜５％の量含むよ
うにする。
出発物質として使用される工業用炭化珪素（SiC）を
化学的に純化するために、酸又は苛性アルカリ溶液（特
に弗化水素酸（HF）及び硝酸（HNO）からなる混合物）
を使用することができる。純化後酸及び苛性アルカリ溶
液を含まない液体、特に水中で洗浄を実施する。引続き
出発物質を有利には高真空中で加熱することにより乾燥
する。
化学的に純化するために、酸又は苛性アルカリ溶液（特
に弗化水素酸（HF）及び硝酸（HNO）からなる混合物）
を使用することができる。純化後酸及び苛性アルカリ溶
液を含まない液体、特に水中で洗浄を実施する。引続き
出発物質を有利には高真空中で加熱することにより乾燥
する。
本発明は、結晶成長には過剰の珪素が存在していなけ
ればならないという認識に基づいている。炭化珪素の結
晶を製造するために高純度、すなわち不純物含有量約10
0ppm以下の炭化珪素を使用する場合、元素状珪素を結晶
成長前に添加する。
ればならないという認識に基づいている。炭化珪素の結
晶を製造するために高純度、すなわち不純物含有量約10
0ppm以下の炭化珪素を使用する場合、元素状珪素を結晶
成長前に添加する。
結晶成長前に浄化処理を施される出発物質として工業
用炭化珪素（SiC）を使用する場合には、浄化後に元素
状珪素を添加する。すなわち浄化により遊離の珪素又は
酸化珪素又は珪化物を溶解し、これにより各組成を気
相、例えばSi、Si2C、SiC2に変えることができる。従っ
て同時に、成長する結晶の化学量論を変え、その成長を
阻止することもできる。元素状珪素を添加することによ
り数センチまでの長さの純粋な単結晶が得られる。有利
には珪素を0.1〜５％、特に約１〜２％添加する。元素
状珪素は例えば、その粒径が約10〜100μｍであっても
よいSiC粉末とほぼ同じ粒径の粉末として添加する。し
かし例えば約500μｍまでの比較的大きな粒径、又は完
全な小片、例えば板片としても添加することができる。
用炭化珪素（SiC）を使用する場合には、浄化後に元素
状珪素を添加する。すなわち浄化により遊離の珪素又は
酸化珪素又は珪化物を溶解し、これにより各組成を気
相、例えばSi、Si2C、SiC2に変えることができる。従っ
て同時に、成長する結晶の化学量論を変え、その成長を
阻止することもできる。元素状珪素を添加することによ
り数センチまでの長さの純粋な単結晶が得られる。有利
には珪素を0.1〜５％、特に約１〜２％添加する。元素
状珪素は例えば、その粒径が約10〜100μｍであっても
よいSiC粉末とほぼ同じ粒径の粉末として添加する。し
かし例えば約500μｍまでの比較的大きな粒径、又は完
全な小片、例えば板片としても添加することができる。
結晶成長のために過剰の珪素を提供する第３の可能性
は、出発物質として使用されるSiC粉末を既にこの過剰
分を有するものとして製造すること、すなわち例えば珪
素（Si）と炭素（Ｃ）をSi:Cのモル比が１よりも大きい
量比で混合することにある。
は、出発物質として使用されるSiC粉末を既にこの過剰
分を有するものとして製造すること、すなわち例えば珪
素（Si）と炭素（Ｃ）をSi:Cのモル比が１よりも大きい
量比で混合することにある。
成長した結晶の純度が高められていることは、透明度
の高度化及び条痕が現れないことによって明らかに認識
することができる。更にこれは例えば電荷キャリアの移
動性が高められたことから明らかなように改良されたエ
レクトロニクス特性としても現れる。
の高度化及び条痕が現れないことによって明らかに認識
することができる。更にこれは例えば電荷キャリアの移
動性が高められたことから明らかなように改良されたエ
レクトロニクス特性としても現れる。
Claims (6)
- 【請求項１】反応容器中において保護ガス下で成長方向
に小さい温度勾配で単結晶炭化珪素を成長させる方法に
おいて、結晶性炭化珪素粉末に過剰の珪素を添加し、こ
の結晶性炭化珪素粉末を昇華させ部分的に分解させ、昇
華し部分的に分解した結晶性炭化珪素粉末から炭化珪素
の単結晶を結晶核上に成長させ、前記過剰の珪素は約0.
1〜５％の量含むことを特徴とする単結晶炭化珪素の製
造方法。 - 【請求項２】結晶性炭化珪素粉末は高純度の珪素から作
られることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】結晶性炭化珪素粉末は工業用炭化珪素であ
り、過剰の珪素を添加する前に工業用炭化珪素が浄化さ
れることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項４】過剰の珪素は微粉砕状態で添加されること
を特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項５】結晶性炭化珪素粉末は１より大きいSi:Cモ
ル比を有することを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項６】過剰の珪素は約１〜２％の量含むことを特
徴とする請求項１記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3920134.1 | 1989-06-20 | ||
| DE3920134 | 1989-06-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0337195A JPH0337195A (ja) | 1991-02-18 |
| JP2696778B2 true JP2696778B2 (ja) | 1998-01-14 |
Family
ID=6383135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2155564A Expired - Lifetime JP2696778B2 (ja) | 1989-06-20 | 1990-06-15 | 単結晶炭化珪素の製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0403887B1 (ja) |
| JP (1) | JP2696778B2 (ja) |
| DE (1) | DE59001292D1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4574852B2 (ja) * | 1998-07-13 | 2010-11-04 | エスアイクリスタル アクチエンゲゼルシャフト | ＳｉＣ単結晶の成長方法 |
| JP6376475B2 (ja) * | 2016-02-26 | 2018-08-22 | 大日本印刷株式会社 | 二重窓およびその組立キット、ならびに二重窓の製造方法 |
| DE102021131748B3 (de) | 2021-12-02 | 2023-02-23 | Nippon Kornmeyer Carbon Group Gmbh | Verfahren zum Herstellen von hochreinem Siliziumkarbid-Pulver |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4737011U (ja) * | 1971-05-14 | 1972-12-23 | ||
| DE3230727A1 (de) * | 1982-08-18 | 1984-02-23 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zum herstellen von siliziumkarbid |
| US4556436A (en) * | 1984-08-22 | 1985-12-03 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method of preparing single crystalline cubic silicon carbide layers |
| JPS6357400A (ja) * | 1986-08-27 | 1988-03-12 | 森 徳太郎 | ０ａｔｍ以下研究作業等室 |
| US4866005A (en) * | 1987-10-26 | 1989-09-12 | North Carolina State University | Sublimation of silicon carbide to produce large, device quality single crystals of silicon carbide |
-
1990
- 1990-06-07 DE DE9090110840T patent/DE59001292D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-06-07 EP EP90110840A patent/EP0403887B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-06-15 JP JP2155564A patent/JP2696778B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE59001292D1 (de) | 1993-06-03 |
| EP0403887A1 (de) | 1990-12-27 |
| EP0403887B1 (de) | 1993-04-28 |
| JPH0337195A (ja) | 1991-02-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102674357A (zh) | 用于碳化硅单晶生长的高纯碳化硅原料的合成方法 | |
| US5211801A (en) | Method for manufacturing single-crystal silicon carbide | |
| CN108118394B (zh) | 一种降低碳化硅单晶中氮杂质含量的方法 | |
| JP2696778B2 (ja) | 単結晶炭化珪素の製造方法 | |
| JPS63222011A (ja) | 多結晶シリコンの製造方法 | |
| US3212922A (en) | Producing single crystal semiconducting silicon | |
| CN110203933B (zh) | 一种降低碳化硅粉体中氮杂质含量的方法 | |
| Mason | Growth and characterization of transition metal silicides | |
| US5053365A (en) | Method for the low temperature preparation of amorphous boron nitride using alkali metal and haloborazines | |
| JPH0535084B2 (ja) | ||
| US3826820A (en) | Preparation of non-solvated crystalline alpha-aluminum hydride | |
| US3519492A (en) | Process for the production of pure semiconductor materials | |
| JP2660650B2 (ja) | α型炭化珪素の製造方法 | |
| US4349407A (en) | Method of forming single crystals of beta silicon carbide using liquid lithium as a solvent | |
| Olempska et al. | Crystalline modifications of boron deposited on boron substrates | |
| Walsh et al. | Beryllium compounds | |
| US3010792A (en) | Preparation of indium phosphide | |
| US3114605A (en) | Process for the production of boron phosphide | |
| US3128153A (en) | Preparation of the nitrides of aluminum and gallium | |
| JPS6047204B2 (ja) | 窒化ケイ素粉末の製造方法 | |
| DeLong et al. | High purity cyanides: a dying technology revived | |
| JPS5874511A (ja) | 菱面体晶窒化ほう素の製造法 | |
| JPS63170207A (ja) | 高純度炭化けい素粉末の製造方法 | |
| JPS5922320A (ja) | 高純度３−５族半導体の気相成長方法 | |
| JPS62202815A (ja) | 高純度硼素微粉末の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080919 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090919 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090919 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100919 Year of fee payment: 13 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100919 Year of fee payment: 13 |