JP3738647B2 - Silicon carbide single crystal manufacturing method and single crystal manufacturing apparatus - Google Patents

Silicon carbide single crystal manufacturing method and single crystal manufacturing apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP3738647B2
JP3738647B2 JP2000079347A JP2000079347A JP3738647B2 JP 3738647 B2 JP3738647 B2 JP 3738647B2 JP 2000079347 A JP2000079347 A JP 2000079347A JP 2000079347 A JP2000079347 A JP 2000079347A JP 3738647 B2 JP3738647 B2 JP 3738647B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon carbide
single crystal
carbide single
wall member
crystal substrate
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
Application number
JP2000079347A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000336000A (en
Inventor
春宣 栗山
宏行 近藤
正一 恩田
一都 原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2000079347A priority Critical patent/JP3738647B2/en
Publication of JP2000336000A publication Critical patent/JP2000336000A/en
Priority to US09/954,209 priority patent/US6670282B2/en
Priority claimed from US09/954,209 external-priority patent/US6670282B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3738647B2 publication Critical patent/JP3738647B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体や発光ダイオードなどの素材に利用することができる炭化珪素(SiC)単結晶の製造方法及び製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の炭化珪素単結晶の製造は、特開平8−295595号公報に示されるように、容器(黒鉛製るつぼ)の上方に種結晶を配置すると共に、容器の下方に炭化珪素原料部を配置し、炭化珪素原料部よりも種結晶を低温にしておくことで、炭化珪素原料部から供給される炭化珪素の昇華ガスによって種結晶上に炭化珪素単結晶を結晶成長させるようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように炭化珪素単結晶を結晶成長させると、炭化珪素単結晶は成長に伴って径が広がるようなテーパ形状で成長していく。
【0004】
しかしながら、最終的にウェハとして使用したい形状とは異なったバルク形状となってしまい、使用したい形状に適宜形状を変更させなければならないが、炭化珪素単結晶は非常に硬く形状変更が容易でないという問題がある。
【0005】
また、理想的な結晶成長、すなわち種結晶の形状を維持した状態又は種結晶の相似形の状態で成長面が平坦に保たれたまま柱状に成長するような場合には、一様なスパイラル成長が可能となり、良好な炭化珪素単結晶を得ることができる。
【0006】
しかしながら、通常の結晶成長の場合、成長面の中央と周辺とにおいて成長速度が異なるため、結果として成長した炭化珪素単結晶インゴットの中央が凸状(マッシュルーム型)又は中央が凹状になってしまう。このため、成長させた炭化珪素単結晶に結晶欠陥、特に亀裂欠陥が発生するという問題がある。
【0007】
ここで、亀裂欠陥の発生のメカニズムについて考えてみる。なお、成長させる炭化珪素単結晶の成長面が凹凸である時、その輪切り断面は曲面状態となるため、図13(a)に示すような円形モデルを想定し、この円形モデルを用いて亀裂欠陥のメカニズムを説明する。
【0008】
炭化珪素単結晶が成長する場合、<11−00>方向よりも<112−0>方向の方が遅い。これは、(11−00)面を成長させるための原子が配列し易いためである。
【0009】
このため、結晶成長が大きな自由空間内で行われると想定すると、図13(a)に示すように円形の結晶であっても径方向に拡大するにつれて、<112−0>方向に結晶が突出した六角形になって行く。
【0010】
このとき、図13(b)に示すように(11−00)面上を走る原子(矢印S)同士が欠陥又は何らかの格子不整合により衝突し、その衝突位置(矢印T)に亀裂の核が発生してしまう。この核を起点として、成長に伴い図13(c)の矢印Uで示すような<11−00>方向や<112−0>方向に延びる亀裂欠陥を発生させる。
【0011】
本発明は上記問題に鑑みて成され、最終的にウェハとして使用したい形状で炭化珪素単結晶を形成できるようにすることを第1の目的とする。
【0012】
また、亀裂欠陥の発生要因となる亀裂の核の発生を抑制できるようにすることを第2の目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決すべく、請求項1に記載の発明においては、炭化珪素単結晶基板(3)の近傍において、該炭化珪素単結晶基板の外周を囲むように壁部材(7、7a、7b)を配置し、炭化珪素単結晶を結晶成長させる際に壁部材が炭化珪素の昇華温度よりも高温となるようにすることによって、炭化珪素単結晶(10)の壁部材方向への成長を制御することを特徴としている。
【0014】
このように、炭化珪素単結晶基板の近傍において、炭化珪素単結晶基板の外周を囲むようにすることで、高温な壁部材によって炭化珪素単結晶の径方向への成長を制御することができる。これにより、炭化珪素単結晶の外周の形状を任意に制御することができる。
【0015】
そして、壁部材を中空部が備えられた円筒形状で、かつ該円筒形状の中空部の径を炭化珪素単結晶基板の径よりも大きくして構成し、該円筒形状の中空部内に炭化珪素単結晶基板を配置すれば、円筒形状で炭化珪素単結晶を形成でき、円筒形状を成す壁部材の断面形状を、オリエンテーションフラットに対応する円弧形状にすれば、オリエンテーションフラットが形成された状態の炭化珪素単結晶とすることができる。
【0016】
また、請求項に示すように、壁部材を中空部が備えられた六角柱形状で構成し、該六角柱形状の中空部内に炭化珪素単結晶基板を配置すれば、六角柱状の炭化珪素単結晶とすることができる。
【0017】
なお、請求項や請求項に示すように、壁部材の形状に合わせて、例えば炭化珪素単結晶基板の<112−0>方向、あるいは<11−00>方向を位置合わせすれば、その方位に位置合わせたなされた形状の炭化珪素単結晶とすることができる。
【0018】
さらに、請求項に示すように、壁部材を炭化珪素単結晶の成長に伴って径方向が広がる錐形状で構成すれば、径が広がるようにしつつ、その径の大きさを制御することができる。
【0019】
そして、壁部材を、炭化珪素単結晶基板の近傍においては、断面形状が円形で構成し、炭化珪素単結晶基板の成長に伴って断面形状が六角形に変化する錐形状で構成すれば、炭化珪素単結晶の成長に応じた形状とすることができる。
【0020】
なお、請求項に示すように、壁部材は、炭化珪素単結晶基板の面の線方向に対して5乃至80度傾斜させた錐形状とすればよい。
【0021】
また、請求項に示すように、壁部材と炭化珪素単結晶基板との距離が、炭化珪素単結晶基板の半径の5乃至30%以内となるようにすれば、壁部材の熱によって炭化珪素単結晶の径方向への成長を抑制することができる。
【0022】
なお、請求項8または9に示す炭化珪素単結晶の製造装置を用いて、炭化珪素単結晶の製造方法を実施することができる。
【0023】
請求項10に記載の発明においては、容器(1、2)内に、種結晶となる炭化珪素単結晶基板(3)を配置し、炭化珪素単結晶基板に炭化珪素原料の昇華ガスを供給することにより、炭化珪素単結晶基板上に炭化珪素単結晶(10)を成長させる炭化珪素単結晶の製造方法において、炭化珪素単結晶基板の外周を囲むように六角形状の中空部を有する壁部材(7、7a、7b)を配置し、成長させる炭化珪素単結晶が壁部材の中空部内を通過するようにすることを特徴としている。
【0024】
このように、成長させる炭化珪素単結晶が壁部材の中空部内を通過するようにすることで、成長表面が平坦で理想的な六角柱状の炭化珪素単結晶インゴットを形成することができる。このため、亀裂欠陥の発生要因となる亀裂の核の発生を抑制することができる。
【0025】
請求項12に記載の発明においては、壁部材と炭化珪素単結晶との間に微少隙間が設けられるようにすることを特徴としている。
【0026】
これにより、壁部材からの炭化珪素単結晶の取り出しを容易に行うことができる。
【0027】
請求項13に記載の発明においては、炭化珪素単結晶の型面{11−00}面と壁部材の六角形状の内壁面とが一致するように炭化珪素単結晶基板を配置することを特徴としている。
【0028】
これにより、炭化珪素単結晶の成長面内の原子衝突による亀裂の発生を抑制することができる。このようにすれば、例えば請求項18に示すように、炭化珪素単結晶基板のサイズが壁部材の中空部のサイズよりも小さくても、炭化珪素単結晶の成長面内の原子衝突による亀裂の発生を抑制することができる。
【0029】
請求項14に記載の発明においては、炭化珪素単結晶基板の形状が型面{11−00}面からなる六角形とすることを特徴としている。
【0030】
これにより、炭化珪素単結晶に種結晶の形状が引き継がれ、成長初期から亀裂の核の発生を抑制することができる。
【0031】
請求項15に記載の発明においては、壁部材のうち炭化珪素単結晶の成長方向における長さが、成長させる炭化珪素単結晶よりも長くなるようにし、炭化珪素単結晶が壁部材の内壁に沿って成長するようにすることを特徴としている。
【0032】
これにより、ガイド内壁面に沿って成長するようにでき、成長表面が平坦となる成長が行われるようにできる。
【0033】
請求項16に記載の発明においては、壁部材のうち炭化珪素単結晶の成長方向における長さが、成長させる炭化珪素単結晶よりも短くなるようにし、炭化珪素単結晶が壁部材よりも長く成長したのちにも、炭化珪素単結晶が型面{11−00}面で構成される六角形状となるように成長させることを特徴としている。
【0034】
このように、壁部材のうち炭化珪素単結晶の成長方向における長さが、成長させる炭化珪素単結晶よりも短くなるようにした場合、炭化珪素単結晶の成長に伴い、壁部材を通過した成長結晶に対して十分に自由な空間が広がるが、一度壁部材により理想的な形状に形作られた成長結晶はそのままの{11−00}面で構成される六角形を保ったまま成長する。このため、成長表面が平坦で理想的な六角柱状の炭化珪素単結晶インゴットを形成することができ、亀裂欠陥の発生要因となる亀裂の核の発生を抑制することができる。
【0035】
請求項17に記載の発明においては、壁部材の中空部のサイズを炭化珪素単結晶基板のサイズよりも小さくすると共に、炭化珪素単結晶基板よりも炭化珪素単結晶の成長方向前方に壁部材を配置し、炭化珪素単結晶が成長して壁部材に到達した後、壁部材の内壁面に沿って炭化珪素単結晶が成長するようにすることを特徴としている。
【0036】
このようにしても、一度壁部材により理想的な形状に形作られた成長結晶は、{11−00}面で構成される六角形を保ったまま成長するため、亀裂欠陥の発生要因となる亀裂の核の発生を抑制することができる。
【0037】
請求項19に記載の発明においては、炭化珪素単結晶基板を容器に備えられた台座に配置し、台座の形状を六角形とすることを特徴としている。
【0038】
このように台座の形状を六角形とすることにより、種結晶の温度を均一に保つことができる。
【0039】
請求項20に記載の発明においては、六角形を成す炭化珪素単結晶基板の各辺すべてが、六角形を成す台座の各辺よりも大きくなるようにし、炭化珪素単結晶基板を配置する台座表面を炭化珪素単結晶基板によって全面覆うことを特徴としている。
【0040】
種結晶となる炭化珪素単結晶基板の各辺が台座の各辺よりも大きくなるようにすれば、台座からはみ出た部分が高温となり、熱エッチングにより成長時に昇華してしまう。この熱エッチングにより、炭化珪素単結晶基板の外縁部の結晶欠陥が除去され、亀裂発生の核を取り除くことができる。
【0041】
請求項21に記載の発明においては、壁部材の内壁面が炭化珪素単結晶の成長方向に対して傾斜した構造とすることを特徴としている。
【0042】
これにより、成長させる炭化珪素単結晶を径方向に拡大するように制御したり、径方向に絞られるように制御したりすることができる。
【0043】
請求項22に記載の発明においては、壁部材の中空部のサイズが炭化珪素単結晶の成長方向に対して広がる構造とすることを特徴としている。
【0044】
このように、壁部材の中空部のサイズを炭化珪素単結晶の成長方向に対して広がる構造としてもよい。この場合においても、炭化珪素単結晶の径方向への拡大が抑制されるような広がりとすれば、炭化珪素単結晶の外縁部において結晶欠陥が形成されることを防止することができる。
【0045】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
図1(a)に、本発明の第1実施形態で用いる結晶成長装置としての黒鉛製るつぼを示す。この黒鉛製るつぼは、黒鉛製るつぼの底部に備えられた炭化珪素原料粉末4を熱処理によって昇華させ、種結晶である炭化珪素単結晶基板3上に炭化珪素単結晶10を結晶成長させるものである。
【0046】
この黒鉛製るつぼは、上面が開口している略円筒形状のるつぼ本体1と、るつぼ本体1の開口部を塞ぐ蓋材2とを備えて構成されている。この黒鉛製るつぼを構成する蓋材2を台座として、台座上に炭化珪素単結晶基板3が配置されている。そして、るつぼ本体1の底部には炭化珪素原料粉末4が充填されており、この炭化珪素原料粉末4を昇華させることによって、炭化珪素単結晶基板3を種結晶として、種結晶の表面に炭化珪素単結晶を結晶成長させられるようになっている。
【0047】
また、黒鉛製るつぼの蓋材2には壁部材としてのガイド7が備えられている。図1(b)に、図1(a)のA−A矢視断面図を示し、ガイド7の詳細について説明する。
【0048】
図1(a)、(b)に示されるように、ガイド7は、種結晶となる炭化珪素単結晶基板3の外周を囲うような中空形状を成す略正六角柱を成しており、例えばカーボンで構成されている。この略正六角柱の各角が炭化珪素単結晶基板3の面方位と一致するように、炭化珪素単結晶基板3の位置合わせがなされており、例えば、六角形の中心を通る対角線と炭化珪素単結晶基板3の<112−0>方向、あるいは<11−00>方向と一致するよう位置合わせがなされている。具体的には、X線を利用したラウエ撮影等によって炭化珪素単結晶基板3の面方位及び面内方向を正確に測定することができるため、炭化珪素単結晶基板3を蓋材2に取り付ける前に面内方位を測定し、その後、ガイド7の形状方向に方位を一致させて、蓋材2に炭化珪素単結晶基板3を貼り付けるようにしている。これにより、精度良く方位を合わせることができる。
【0049】
また、略正六角柱の向かい合う辺同士間の距離は、種結晶の径の長さよりも若干長くされている。例えば、炭化珪素単結晶を結晶成長させる際に、ガイド7の温度によって種結晶が径方向に広がるのを抑制できる程度の距離に設定されている。このように、炭化珪素単結晶基板3の近傍にガイド7が配置された構成となっている。
【0050】
なお、図示しないが、黒鉛製るつぼは、アルゴンガスが導入できる真空容器の中でヒータにより加熱できるようになっており、このヒータのパワーを調節することによって種結晶である炭化珪素単結晶基板3の温度が炭化珪素原料粉末4の温度よりも100℃程度低温に保たれるようにできる。
【0051】
このように構成された結晶成長装置を用いた炭化珪素単結晶の製造工程について説明する。
【0052】
まず、炭化珪素原料粉末4の温度を2000〜2500℃に加熱する。そして、ヒータ調節等により、炭化珪素単結晶基板3の温度が炭化珪素原料粉末4の温度よりも低くなるように、黒鉛製るつぼ内に温度勾配を設ける。
【0053】
次に、黒鉛製るつぼ内の圧力を13.3Pa〜6.65kPa(0. 1〜50Torr)として、昇華法成長を開始すると、炭化珪素粉末4が昇華して昇華ガスとなり、炭化珪素単結晶基板3に到達し、炭化珪素粉末4側よりも相対的に低温となる炭化珪素単結晶基板3の表面上に炭化珪素単結晶10が成長する。
【0054】
その際、炭化珪素単結晶基板3の近傍にガイド7が配置されており、黒鉛製るつぼから伝達される温度によってガイド7が高温となるため、炭化珪素単結晶基板3の上に成長する炭化珪素単結晶10はガイド7の温度を受け、径が広がる方向において成長が抑制される。
【0055】
このように、炭化珪素単結晶基板3の近傍を囲むようにガイド7を配置することによって、炭化珪素単結晶10を略六角柱状の形状に制御して形成することができる。これにより、炭化珪素単結晶10の形状を任意に変更することができ、最終のウェハとして使用する形状で炭化珪素単結晶10を成長させることができる。
(第2実施形態)
図2(a)に、本実施形態における結晶製造装置の全体構成を示す。また、図2(a)のB−B断面図を図2(b)に示す。なお、本実施形態の結晶製造装置は、ほぼ第1実施形態と同様の構成を有しているため、異なる部分についてのみ説明する。
【0056】
本実施形態では、図2(b)示すように、第1実施形態に対してガイドの形状を変えている。具体的には、本実施形態では、ガイドを略円筒形状で形成すると共に、円筒形状一部が円弧状となるように、つまりガイドの中空部が円柱形状の一部を切り欠きとした形状としている。このように、ガイドの中空部はオリエンテーションフラットが形成された半導体基板の形状で構成されている。この切欠きと炭化珪素単結晶基板3の面方位とが一致するように、炭化珪素単結晶基板3の位置合わせがなされており、例えば、円柱形状の中心及び切欠きの中心を通る線と炭化珪素単結晶基板3の<112−0>方向、あるいは<11−00>方向とが一致するよう位置合わせがなされている。
【0057】
また、ガイドの内径は、種結晶の径のよりも若干大きくされている。例えば、炭化珪素単結晶を結晶成長させる際に、ガイドの温度によって種結晶が径方向に広がるのを抑制できる程度の距離に設定されている。このように、炭化珪素単結晶基板3の近傍にガイドが配置された構成となっている。
【0058】
このように構成された結晶成長装置を用いて、第1実施形態と同様の工程を施して炭化珪素単結晶10を結晶成長させた場合、ガイドが高温となるため、径が広がる方向において炭化珪素単結晶10の結晶成長が抑制され、炭化珪素単結晶10はガイドの形状に応じた形状で形成される。
【0059】
これにより、オリエンテーションフラットが形成された状態のバルク状の炭化珪素単結晶10が得られる。
【0060】
結晶は面方位によって特性、例えば、結晶成長後のスライスや研磨においても、加工方向によって特性が大きく異なるため、最終的なウェハ製品とするために、X線測定によって結晶方位を特定してオリエンテーションフラットを形成しなければならず、SiCの難加工性を考慮するとその手間は多大なものとなる。しかしながら、このように、オリエンテーションフラットが形成された状態の炭化珪素単結晶10が得られるため、そのような手間をなくすことができる。
【0061】
成長結晶にオリエンテーションフラットがついていればX線測定で方向を測定しなくても方位が分かり、結晶後の工程が楽になる。実際、成長結晶を黒鉛製るつぼから取り出して、面方位の測定を行なうこと自体で、かなりの手間がかかる。特にSiCのように難加工性材料の場合、その手間は大きくなる。
【0062】
(第3実施形態)
図3(a)に、本実施形態における結晶製造装置の全体構成を示す。また、図3(a)のC−C断面図を図3(b)に示し、D−D断面図を図3(c)に示す。なお、本実施形態の結晶製造装置は、ほぼ第1実施形態と同様の構成を有しているため、同様の部分については説明を省略する。
【0063】
図3(a)に示すように、蓋材2には台座2aが備えられており、この台座2aの表面上に種結晶となる炭化珪素単結晶基板3が配置されている。また、図3(b)に示されるように、台座2aを六角形で構成すると共に、種結晶となる炭化珪素単結晶基板3を六角形で構成している。ここでは、炭化珪素単結晶基板3を型面{11−00}面からなる六角形で構成している。このように、台座2aと炭化珪素単結晶基板3を共に六角形で構成することにより、炭化珪素単結晶基板3の表面温度をより均一に保つことができる。
【0064】
また、ガイド7の中空部のサイズ(本明細書ではガイド7の中心からガイド内壁面までの距離を示すものとする)を炭化珪素単結晶基板3のサイズ(本明細書では炭化珪素単結晶基板3の中心位置から外縁部までの距離を示すものとする)よりも大きくし、成長と共に炭化珪素単結晶10を拡大させるようになっている。そして、図5(d)に示すように、炭化珪素単結晶基板3の上の炭化珪素単結晶10がガイド7の中空部内を通過し、ガイド7の内壁面に到着すると共に六角形を成す内壁面に沿って成長するようになっている。このとき、炭化珪素単結晶10の型面{11−00}面とガイド7の内壁面とが一致するようにしている。これにより、ガイド7を通過する部分において、炭化珪素単結晶10は型面{11−00}面となる略六角柱形状となり、成長方向から見て炭化珪素単結晶10とガイド7との断面形状がほぼ相似形となる。
【0065】
なお、ガイド7は黒鉛製るつぼから伝達される温度によって高温となるため、炭化珪素単結晶10はガイド7の温度を受け、ガイド7との間に微少隙間が設けられた状態で成長することになる。このため、ガイド7からの炭化珪素単結晶10の取り出しを容易に行うことができる。
【0066】
また、ガイド7のうち炭化珪素単結晶10の成長方向における長さが、成長させたい炭化珪素単結晶10よりも長くなるようにしており、炭化珪素単結晶10が常にガイド7の内壁面に沿って成長するようにしている。
【0067】
このように、炭化珪素単結晶10がガイド7の中空部内を通過するようにしたり、又はガイド内壁面に沿って成長するようにすることで、成長表面が平坦で理想的な六角柱状の炭化珪素単結晶インゴットを形成することができる。このため、亀裂欠陥の発生要因となる亀裂の核の発生を抑制することができる。
【0068】
また、炭化珪素単結晶10の型面{11−00}面とガイド7の内壁面とが一致するようにしているため、炭化珪素単結晶基板3のサイズがガイド7の中空部のサイズよりも小さくても、炭化珪素単結晶10の成長面内の原子衝突による亀裂の発生を抑制することができる。
【0069】
さらに、種結晶となる炭化珪素単結晶基板3を型面{11−00}面からなる六角形で構成しているため、炭化珪素単結晶10に種結晶の形状が引き継がれ、成長初期から亀裂の核の発生を抑制することができる。
【0070】
なお、本実施形態では、ガイド7を薄肉の筒状部材で形成しているが、図4に示すように、るつぼ本体1の内径を縮小した厚肉の部材で形成してもよい。また、本実施形態では、ガイド7の内壁面が炭化珪素単結晶10の成長方向に対して平行となるようにしているが、図5に示すように、成長方向に対して内径が広がる形状としてもよい。
【0071】
(第4実施形態)
図6(a)に、本実施形態における結晶製造装置の全体構成を示す。また、図6(a)のE−E断面図を図6(b)に示し、F−F断面図を図6(c)に示す。なお、本実施形態の結晶製造装置は、ほぼ第3実施形態と同様の構成を有しているため、同様の部分については説明を省略する。
【0072】
本実施形態では、図6(b)に示すように、六角形状の中空部を有する円盤形状でガイド7を構成している。このガイド7のうち炭化珪素単結晶10の成長方向における長さが、成長させたい炭化珪素単結晶10よりも短くなるようにしている。そして、炭化珪素単結晶基板3よりも炭化珪素単結晶10の成長方向前方にガイド7を配置している。
【0073】
このような場合、図6(a)に示すように、炭化珪素単結晶10の成長に伴い、ガイド7を通過した成長結晶に対して十分に自由な空間が広がるが、図6(c)に示すように、一度ガイド7により理想的な形状に形作られた成長結晶はそのままの{11−00}面で構成される略六角形を保ったまま成長する。
【0074】
このため、成長表面が平坦で理想的な六角柱状の炭化珪素単結晶インゴットを形成することができ、亀裂欠陥の発生要因となる亀裂の核の発生を抑制することができる。
【0075】
(第5実施形態)
図7(a)に、本実施形態における結晶製造装置の全体構成を示す。また、図7(a)のG−G断面図を図7(b)に示し、H−H断面図を図7(c)に示し、図7(a)のI−I断面図を図7(d)に示す。なお、本実施形態の結晶製造装置は、ほぼ第4実施形態と同様の構成を有しているため、同様の部分については説明を省略する。
【0076】
図7(a)、(b)に示すように、炭化珪素単結晶基板3のサイズを台座2aのサイズ(本明細書では台座2aの中心位置から外縁部までの距離を示すものとする)よりも大きくしている。すなわち、炭化珪素単結晶基板3の各辺すべてが、六角形を成す台座2aの各辺よりも大きくなるようにし、炭化珪素単結晶基板3を配置する台座2aの表面が炭化珪素単結晶基板3によって全面覆されるようにしている。このようにすれば、台座2aからはみ出た部分が高温となり、熱エッチングにより成長時に昇華してしまうため、熱エッチングにより炭化珪素単結晶基板3の外縁部の結晶欠陥が除去され、亀裂発生の核を取り除くことができる。
【0077】
また、炭化珪素単結晶基板3のサイズよりもガイド7の中空部のサイズを小さくしている。
【0078】
このような場合、炭化珪素単結晶10はガイド7に到達するまで径方向に拡大しながら長尺方向に成長する。このときには、炭化珪素単結晶10の外周部において亀裂欠陥が生じる。
【0079】
そして、炭化珪素単結晶10がガイド7に到達すると、ガイド7の中空部のサイズよりも小さい領域において炭化珪素単結晶10が成長を続ける。これにより、炭化珪素単結晶10のうち亀裂欠陥が形成されていない領域のみが成長し、ガイド7の中空部を通過する時には亀裂欠陥がほとんどない良好な炭化珪素単結晶10とすることができる。
【0080】
ガイド7を通過後、第4実施形態と同様、炭化珪素単結晶10が径方向に広がりながら成長するが、一度ガイド7により理想的な形状に形作られた成長結晶は、{11−00}面で構成される略六角形を保ったまま成長する。
【0081】
このため、成長表面が平坦で理想的な六角柱状の炭化珪素単結晶インゴットを形成することができ、亀裂欠陥の発生要因となる亀裂の核の発生を抑制することができる。
【0082】
なお、本実施形態では、炭化珪素単結晶10の成長方向におけるガイド7の長さが、成長させたい炭化珪素単結晶10よりも短くなる場合について説明したが、第3実施形態のように、成長させたい炭化珪素単結晶10よりも長くすることも可能である。
【0083】
このようにした場合には、炭化珪素単結晶10がガイド7に到着したのち、ガイド7の内壁面に沿って成長することになるため、より亀裂欠陥の発生要因となる亀裂の核の発生を抑制することができる。
【0084】
また、この場合においても、図8(a)、(b)に示すように、ガイド7の内壁面を炭化珪素単結晶10の成長方向に対して傾斜させ、ガイド7の中空部のサイズが広がるように構成してもよい。例えば、傾斜角度を5〜80度に設定することができる。また、この場合においても、炭化珪素単結晶10の径方向への拡大が抑制されるような広がりとすれば、炭化珪素単結晶10の外縁部において結晶欠陥が形成されることを防止することができる。なお、炭化珪素単結晶10の径方向への拡大が抑制される傾斜範囲は0〜30度の範囲であるが、制限されるか否かは原料と温度と成長面温度の差で決まる。
【0085】
また、本実施形態では、種結晶となる炭化珪素単結晶基板3を六角形とした場合について説明したが、ガイド7によって成長する炭化珪素単結晶10の形を規制できるため、炭化珪素単結晶10のうちガイド7を通過する部分が亀裂欠陥のない良好な部分となるのであれば、他の形状としてもよい。例えば図9に示すように円形としてもよい。
【0086】
また、炭化珪素単結晶10を径方向において絞ることができれば、本実施形態の効果を得ることができるため、ガイド7の内壁面が円形となるようにしてもよい。
【0087】
(他の実施形態)
なお、上記実施形態では、ガイドの形状を六角柱形状もしくは切欠きを設けた円柱形状で説明したが、この他の形状でガイドを構成してもよい。例えば、炭化珪素単結晶基板3の径が小さく、径を広げたいが、径方向に広げる量を制御したい場合には、図10に示すように炭化珪素単結晶10の成長に伴って径方向に広がる形状でガイド7bを構成すると共に、その広がり量を上記制御が可能なように、ガイド7bを設けていない場合に通常得られる炭化珪素単結晶の径の広がりよりも小さくなるように設定すればよい。
【0088】
また、上記実施形態では、ガイド7を別途設けることによって炭化珪素単結晶10の結晶形状を制御したが、図11に示すように、黒鉛製るつぼの内壁の形状を上記実施形態に示したガイド7の形状とすることによっても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0089】
また、上記第5実施形形態では、ガイド7の内壁面が炭化珪素単結晶10の成長方向に平行となるようにしているが、ガイド7の内壁面を図12(a)〜(c)に示すように、炭化珪素単結晶10の成長方向に対して傾斜させるように変形してもよい。なお、図12(a)〜(c)は、図7の紙面右側に記載されたガイド7を炭化珪素単結晶10の成長方向に切断したときの断面を示している。
【0090】
例えば、図12(a)に示すように、炭化珪素単結晶10の成長方向に対して径が広がるようにしてもよい。このようにすることで、炭化珪素単結晶10がガイド7に到達した後、滑らかに径方向に拡大するように成長させることができる。
【0091】
また、図12(b)に示すように、炭化珪素単結晶10の成長方向に対して径が狭まるようにしてもよい。このようにすることで、炭化珪素単結晶10がガイド7に到達した後、径方向に絞られるため、炭化珪素単結晶10が径方向に拡大することを積極的に抑制でき、炭化珪素単結晶10の亀裂欠陥を排除することができる。
【0092】
さらに、図12(c)に示すように、炭化珪素単結晶10の成長方向に対して径方向が狭まるようにしたのち、径方向が広がるようにしてもよい。これにより、図11(a)、(b)に示す構造両方の効果を得ることができる
なお、結晶の方位を示す場合、本来ならば数字の上にバー(−)を付すべきであるが、表現上の制約があるため、本明細書中では数字の後ろにバーを付してある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に用いる結晶成長装置の全体構成を示す図である。
【図2】本発明の第2実施形態に用いる結晶成長装置の全体構成を示す図である。
【図3】本発明の第3実施形態に用いる結晶成長装置の全体構成を示す図である。
【図4】第3実施形態の他の例における結晶成長装置の全体構成を示す図である。
【図5】第3実施形態の他の例における結晶成長装置の全体構成を示す図である。
【図6】本発明の第4実施形態に用いる結晶成長装置の全体構成を示す図である。
【図7】本発明の第5実施形態に用いる結晶成長装置の全体構成を示す図である。
【図8】第5実施形態の他の例における結晶成長装置の全体構成を示す図である。
【図9】第5実施形態の他の例における結晶成長装置の全体構成を示す図である。
【図10】他の実施形態に示す結晶成長装置の全体構成を示す図である。
【図11】他の実施形態に示す結晶成長装置の全体構成を示す図である。
【図12】他の実施形態に示す結晶成長装置の全体構成を示す図である。
【図13】炭化珪素単結晶の成長に伴って発生する亀裂欠陥の発生メカニズムを説明するための図である。
【符号の説明】
1…るつぼ本体、2…蓋材、3…炭化珪素単結晶基板、4…炭化珪素原料粉末、7…ガイド、10…炭化珪素単結晶。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a silicon carbide (SiC) single crystal that can be used for materials such as semiconductors and light-emitting diodes.
[0002]
[Prior art]
Conventional silicon carbide single crystal is produced by arranging a seed crystal above a container (graphite crucible) and a silicon carbide raw material part below the container as disclosed in JP-A-8-295595. The silicon carbide single crystal is grown on the seed crystal by the silicon carbide sublimation gas supplied from the silicon carbide raw material portion by keeping the seed crystal at a lower temperature than the silicon carbide raw material portion.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
When the silicon carbide single crystal is grown as described above, the silicon carbide single crystal grows in a tapered shape whose diameter increases with the growth.
[0004]
However, the bulk shape is different from the shape that is ultimately desired for use as a wafer, and the shape must be appropriately changed to the shape that is desired to be used. However, the silicon carbide single crystal is very hard and the shape change is not easy. There is.
[0005]
In addition, in the case of ideal crystal growth, that is, in the state where the shape of the seed crystal is maintained or the shape of the seed crystal is similar and the growth surface is kept flat, it grows in a columnar shape. And a good silicon carbide single crystal can be obtained.
[0006]
However, in the case of normal crystal growth, the growth rate differs between the center and the periphery of the growth surface. As a result, the center of the grown silicon carbide single crystal ingot becomes convex (mushroom type) or the center becomes concave. For this reason, there exists a problem that a crystal defect, especially a crack defect generate | occur | produces in the grown silicon carbide single crystal.
[0007]
Here, let us consider the mechanism of crack defect generation. In addition, when the growth surface of the silicon carbide single crystal to be grown is uneven, the circular cross section thereof is in a curved surface state. Therefore, assuming a circular model as shown in FIG. Explain the mechanism.
[0008]
When the silicon carbide single crystal grows, the <112-0> direction is slower than the <11-00> direction. This is because atoms for growing the (11-00) plane are easily arranged.
[0009]
For this reason, assuming that crystal growth is performed in a large free space, the crystal protrudes in the <112-0> direction as shown in FIG. It becomes a hexagon.
[0010]
At this time, as shown in FIG. 13B, atoms (arrow S) running on the (11-00) plane collide with each other due to defects or some lattice mismatch, and a crack nucleus is present at the collision position (arrow T). Will occur. Starting from this nucleus, a crack defect extending in the <11-00> direction or the <112-0> direction as shown by the arrow U in FIG.
[0011]
The present invention has been made in view of the above problems, and a first object thereof is to enable a silicon carbide single crystal to be finally formed in a shape that is desired to be used as a wafer.
[0012]
It is a second object of the present invention to suppress the generation of crack nuclei that cause crack defects.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, in the invention described in claim 1, in the vicinity of the silicon carbide single crystal substrate (3), the wall member (7, 7a, 7b) surrounds the outer periphery of the silicon carbide single crystal substrate. And the growth of the silicon carbide single crystal (10) in the direction of the wall member is controlled by causing the wall member to have a temperature higher than the sublimation temperature of silicon carbide when the silicon carbide single crystal is grown. It is characterized by that.
[0014]
Thus, by surrounding the outer periphery of the silicon carbide single crystal substrate in the vicinity of the silicon carbide single crystal substrate, the growth in the radial direction of the silicon carbide single crystal can be controlled by the high-temperature wall member. Thereby, the shape of the outer periphery of the silicon carbide single crystal can be arbitrarily controlled.
[0015]
  And the wallThe member is equipped with a hollow partCircleIf the cylindrical hollow portion has a diameter larger than that of the silicon carbide single crystal substrate, and the silicon carbide single crystal substrate is disposed in the hollow cylindrical portion,,CircleSilicon carbide single crystal can be formed in a cylindrical shape,CircleIf the cross-sectional shape of the cylindrical wall member is an arc shape corresponding to the orientation flat, a silicon carbide single crystal in which the orientation flat is formed can be obtained.
[0016]
  Claims3As shown, the wall member is provided with a hollow partTakuroComposed of prismatic shape,The sixIf a silicon carbide single crystal substrate is placed in a hollow part of a prismatic shape, SixA prismatic silicon carbide single crystal can be obtained.
[0017]
  Claims2And claims4As shown in FIG. 4, if the <112-0> direction or the <11-00> direction of the silicon carbide single crystal substrate is aligned with the shape of the wall member, for example, It can be set as a silicon carbide single crystal.
[0018]
  And claims5As shown in FIG. 5, when the wall member is formed in a cone shape whose radial direction expands as the silicon carbide single crystal grows, the size of the diameter can be controlled while increasing the diameter.
[0019]
  And the wallThe member has a cross-sectional shape in the vicinity of the silicon carbide single crystal substrate.Is a circleWhen the silicon carbide single crystal substrate is formed in a cone shape whose cross-sectional shape changes to a hexagon as the silicon carbide single crystal substrate grows, it can be shaped according to the growth of the silicon carbide single crystal.
[0020]
  Claims6As shown, the wall member is formed on the surface of the silicon carbide single crystal substrate.LawWhat is necessary is just to make it the cone shape inclined 5 to 80 degree | times with respect to the line direction.
[0021]
  Claims7As shown in FIG. 3, if the distance between the wall member and the silicon carbide single crystal substrate is within 5 to 30% of the radius of the silicon carbide single crystal substrate, the radial direction of the silicon carbide single crystal is caused by the heat of the wall member. Growth can be suppressed.
[0022]
  Claims8 or 9A silicon carbide single crystal manufacturing method can be carried out using the silicon carbide single crystal manufacturing apparatus shown in FIG.
[0023]
  Claim10In the invention described in the above, by disposing a silicon carbide single crystal substrate (3) to be a seed crystal in the containers (1, 2), and supplying a silicon carbide raw material sublimation gas to the silicon carbide single crystal substrate, In a method for manufacturing a silicon carbide single crystal in which a silicon carbide single crystal (10) is grown on a silicon carbide single crystal substrate, wall members (7, 7a) having a hexagonal hollow portion so as to surround the outer periphery of the silicon carbide single crystal substrate 7b), and the silicon carbide single crystal to be grown passes through the hollow portion of the wall member.
[0024]
Thus, by allowing the silicon carbide single crystal to be grown to pass through the hollow portion of the wall member, an ideal hexagonal columnar silicon carbide single crystal ingot having a flat growth surface can be formed. For this reason, generation of crack nuclei, which is a cause of generation of crack defects, can be suppressed.
[0025]
  Claim12The invention described in 1 is characterized in that a minute gap is provided between the wall member and the silicon carbide single crystal.
[0026]
Thereby, the silicon carbide single crystal can be easily taken out from the wall member.
[0027]
  Claim13The silicon carbide single crystal substrate is arranged so that the mold surface {11-00} surface of the silicon carbide single crystal and the hexagonal inner wall surface of the wall member coincide with each other.
[0028]
  Thereby, generation | occurrence | production of the crack by the atom collision in the growth surface of a silicon carbide single crystal can be suppressed. In this way, for example, the claim18As shown in FIG. 3, even when the size of the silicon carbide single crystal substrate is smaller than the size of the hollow portion of the wall member, the generation of cracks due to atomic collisions within the growth surface of the silicon carbide single crystal can be suppressed.
[0029]
  Claim14In the invention described in (1), the shape of the silicon carbide single crystal substrate is a hexagon formed of a mold surface {11-00} plane.
[0030]
Thereby, the shape of the seed crystal is inherited by the silicon carbide single crystal, and generation of crack nuclei can be suppressed from the initial stage of growth.
[0031]
  Claim15In the invention described in (1), the length in the growth direction of the silicon carbide single crystal in the wall member is made longer than the silicon carbide single crystal to be grown, and the silicon carbide single crystal grows along the inner wall of the wall member. It is characterized by doing so.
[0032]
Thereby, it can be made to grow along an inner wall surface of a guide, and the growth that a growth surface becomes flat can be performed.
[0033]
  Claim16In the invention described in (1), the length in the growth direction of the silicon carbide single crystal of the wall member is made shorter than the silicon carbide single crystal to be grown, and after the silicon carbide single crystal grows longer than the wall member. In addition, the silicon carbide single crystal is composed of the mold surface {11-00} plane.RurokuIt is characterized by growing in a square shape.
[0034]
  Thus, when the length in the growth direction of the silicon carbide single crystal in the wall member is shorter than the silicon carbide single crystal to be grown, the growth that has passed through the wall member as the silicon carbide single crystal grows. A sufficiently free space for the crystal expands, but the grown crystal once formed into an ideal shape by the wall member is composed of the intact {11-00} plane.RurokuGrows with a square shape. Therefore, an ideal hexagonal columnar silicon carbide single crystal ingot having a flat growth surface can be formed, and the generation of crack nuclei that can cause crack defects can be suppressed.
[0035]
  Claim17In the invention described in the above, the size of the hollow portion of the wall member is made smaller than the size of the silicon carbide single crystal substrate, and the wall member is arranged in front of the silicon carbide single crystal substrate in the growth direction of the silicon carbide single crystal substrate. After the silicon carbide single crystal grows and reaches the wall member, the silicon carbide single crystal grows along the inner wall surface of the wall member.
[0036]
  Even in this case, the grown crystal once formed into an ideal shape by the wall member is composed of {11-00} planes.RurokuSince it grows while maintaining the square shape, the generation of crack nuclei, which is the cause of crack defects, can be suppressed.
[0037]
  Claim19In the invention described in (1), the silicon carbide single crystal substrate is arranged on a pedestal provided in the container, and the shape of the pedestal is a hexagon.
[0038]
Thus, the temperature of a seed crystal can be kept uniform by making the shape of a base into a hexagon.
[0039]
  Claim20The silicon carbide single crystal substrate having a hexagonal shape has all sides larger than the sides of the hexagonal pedestal, and the surface of the pedestal on which the silicon carbide single crystal substrate is disposed is silicon carbide. The entire surface is covered with a single crystal substrate.
[0040]
If each side of the silicon carbide single crystal substrate serving as the seed crystal is made larger than each side of the pedestal, the portion protruding from the pedestal becomes high temperature and is sublimated during growth by thermal etching. By this thermal etching, crystal defects at the outer edge portion of the silicon carbide single crystal substrate are removed, and the nucleus of crack generation can be removed.
[0041]
  Claim21In the invention described in item 1, the inner wall surface of the wall member has a structure inclined with respect to the growth direction of the silicon carbide single crystal.
[0042]
Thereby, the silicon carbide single crystal to be grown can be controlled to expand in the radial direction, or can be controlled to be narrowed in the radial direction.
[0043]
  Claim22In the invention described in (1), the size of the hollow portion of the wall member is a structure that expands with respect to the growth direction of the silicon carbide single crystal.
[0044]
Thus, it is good also as a structure which expands the size of the hollow part of a wall member with respect to the growth direction of a silicon carbide single crystal. Even in this case, if the silicon carbide single crystal is expanded so as to be prevented from expanding in the radial direction, crystal defects can be prevented from being formed at the outer edge of the silicon carbide single crystal.
[0045]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
FIG. 1A shows a graphite crucible as a crystal growth apparatus used in the first embodiment of the present invention. In this graphite crucible, a silicon carbide single crystal 10 is grown on a silicon carbide single crystal substrate 3 which is a seed crystal by sublimating the silicon carbide raw material powder 4 provided at the bottom of the graphite crucible by heat treatment. .
[0046]
This graphite crucible includes a substantially cylindrical crucible body 1 having an open top surface and a lid member 2 that closes the opening of the crucible body 1. A silicon carbide single crystal substrate 3 is arranged on the pedestal using the lid 2 constituting the graphite crucible as a pedestal. The bottom portion of the crucible body 1 is filled with silicon carbide raw material powder 4. By sublimating the silicon carbide raw material powder 4, silicon carbide single crystal substrate 3 is used as a seed crystal, and silicon carbide is formed on the surface of the seed crystal. A single crystal can be grown.
[0047]
Further, the lid 2 of the graphite crucible is provided with a guide 7 as a wall member. FIG. 1B shows a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
[0048]
As shown in FIGS. 1A and 1B, the guide 7 has a substantially regular hexagonal column having a hollow shape surrounding the outer periphery of the silicon carbide single crystal substrate 3 serving as a seed crystal. It consists of The silicon carbide single crystal substrate 3 is aligned so that each corner of the substantially regular hexagonal column coincides with the plane orientation of the silicon carbide single crystal substrate 3. For example, the diagonal line passing through the center of the hexagon and the silicon carbide single crystal The crystal substrate 3 is aligned so as to coincide with the <112-0> direction or the <11-00> direction. Specifically, since the plane orientation and in-plane direction of the silicon carbide single crystal substrate 3 can be accurately measured by Laue imaging using X-rays or the like, before the silicon carbide single crystal substrate 3 is attached to the lid member 2. The in-plane orientation is measured, and thereafter, the orientation is matched with the shape direction of the guide 7, and the silicon carbide single crystal substrate 3 is attached to the lid member 2. Thereby, the direction can be adjusted with high accuracy.
[0049]
The distance between the sides of the substantially regular hexagonal column facing each other is slightly longer than the length of the diameter of the seed crystal. For example, when the silicon carbide single crystal is grown, the distance is set such that the seed crystal can be prevented from spreading in the radial direction depending on the temperature of the guide 7. Thus, the guide 7 is arranged in the vicinity of the silicon carbide single crystal substrate 3.
[0050]
Although not shown, the graphite crucible can be heated by a heater in a vacuum vessel into which argon gas can be introduced, and the silicon carbide single crystal substrate 3 as a seed crystal is adjusted by adjusting the power of the heater. Can be maintained at a temperature lower by about 100 ° C. than the temperature of the silicon carbide raw material powder 4.
[0051]
A manufacturing process of a silicon carbide single crystal using the thus configured crystal growth apparatus will be described.
[0052]
First, the temperature of the silicon carbide raw material powder 4 is heated to 2000-2500 degreeC. Then, a temperature gradient is provided in the graphite crucible so that the temperature of silicon carbide single crystal substrate 3 is lower than the temperature of silicon carbide raw material powder 4 by adjusting the heater or the like.
[0053]
Next, when the pressure in the graphite crucible is set to 13.3 Pa to 6.65 kPa (0.1 to 50 Torr) and the sublimation growth is started, the silicon carbide powder 4 is sublimated to become a sublimation gas, and the silicon carbide single crystal substrate 3, silicon carbide single crystal 10 grows on the surface of silicon carbide single crystal substrate 3 which is at a relatively lower temperature than silicon carbide powder 4 side.
[0054]
At that time, the guide 7 is disposed in the vicinity of the silicon carbide single crystal substrate 3, and the guide 7 is heated by the temperature transmitted from the graphite crucible, so that the silicon carbide grown on the silicon carbide single crystal substrate 3 is grown. The single crystal 10 receives the temperature of the guide 7 and the growth is suppressed in the direction in which the diameter increases.
[0055]
Thus, by arranging guide 7 so as to surround the vicinity of silicon carbide single crystal substrate 3, silicon carbide single crystal 10 can be formed in a substantially hexagonal columnar shape. Thereby, the shape of silicon carbide single crystal 10 can be arbitrarily changed, and silicon carbide single crystal 10 can be grown in a shape used as a final wafer.
(Second Embodiment)
FIG. 2A shows the overall configuration of the crystal manufacturing apparatus in the present embodiment. FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. In addition, since the crystal manufacturing apparatus of this embodiment has the structure substantially the same as 1st Embodiment, only a different part is demonstrated.
[0056]
In the present embodiment, as shown in FIG. 2B, the shape of the guide is changed with respect to the first embodiment. Specifically, in the present embodiment, the guide is formed in a substantially cylindrical shape, and a part of the cylindrical shape is formed in an arc shape, that is, the hollow part of the guide is formed by cutting out a part of the columnar shape. Yes. As described above, the hollow portion of the guide is formed in the shape of the semiconductor substrate on which the orientation flat is formed. The silicon carbide single crystal substrate 3 is aligned so that the notch and the plane orientation of the silicon carbide single crystal substrate 3 coincide with each other. For example, the center of the columnar shape and the line passing through the center of the notch are carbonized. The silicon single crystal substrate 3 is aligned so that the <112-0> direction or the <11-00> direction coincides.
[0057]
Further, the inner diameter of the guide is slightly larger than the diameter of the seed crystal. For example, when growing a silicon carbide single crystal, the distance is set such that the seed crystal can be prevented from spreading in the radial direction depending on the temperature of the guide. Thus, the guide is arranged in the vicinity of the silicon carbide single crystal substrate 3.
[0058]
When the silicon carbide single crystal 10 is grown by performing the same process as in the first embodiment using the crystal growth apparatus configured as described above, the guide becomes high temperature. Crystal growth of single crystal 10 is suppressed, and silicon carbide single crystal 10 is formed in a shape corresponding to the shape of the guide.
[0059]
Thereby, bulk silicon carbide single crystal 10 in the state in which the orientation flat is formed is obtained.
[0060]
The characteristics of crystals vary depending on the plane orientation, for example, the characteristics of slices and polishing after crystal growth vary greatly depending on the processing direction. If the difficult workability of SiC is taken into consideration, the labor is greatly increased. However, since the silicon carbide single crystal 10 in the state in which the orientation flat is formed is obtained as described above, such trouble can be eliminated.
[0061]
If the growth crystal has an orientation flat, the orientation can be known without measuring the direction by X-ray measurement, and the post-crystallization process becomes easy. In fact, taking the grown crystal out of the graphite crucible and measuring the plane orientation itself takes considerable effort. In particular, in the case of difficult-to-work materials such as SiC, the labor is increased.
[0062]
(Third embodiment)
FIG. 3A shows the overall configuration of the crystal manufacturing apparatus in the present embodiment. Moreover, CC sectional drawing of Fig.3 (a) is shown in FIG.3 (b), and DD sectional drawing is shown in FIG.3 (c). In addition, since the crystal manufacturing apparatus of this embodiment has the structure substantially the same as 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted about the same part.
[0063]
As shown in FIG. 3A, the lid 2 is provided with a pedestal 2a, and a silicon carbide single crystal substrate 3 serving as a seed crystal is disposed on the surface of the pedestal 2a. Further, as shown in FIG. 3B, pedestal 2a is formed in a hexagonal shape, and silicon carbide single crystal substrate 3 serving as a seed crystal is formed in a hexagonal shape. Here, silicon carbide single crystal substrate 3 is formed in a hexagonal shape formed of a mold surface {11-00} plane. Thus, by forming both base 2a and silicon carbide single crystal substrate 3 in a hexagonal shape, the surface temperature of silicon carbide single crystal substrate 3 can be kept more uniform.
[0064]
Further, the size of the hollow portion of the guide 7 (in this specification, the distance from the center of the guide 7 to the inner wall surface of the guide) is set to the size of the silicon carbide single crystal substrate 3 (in this specification, the silicon carbide single crystal substrate). 3), and the silicon carbide single crystal 10 is enlarged as the crystal grows. Then, as shown in FIG. 5D, the silicon carbide single crystal 10 on the silicon carbide single crystal substrate 3 passes through the hollow portion of the guide 7 and arrives at the inner wall surface of the guide 7 and forms a hexagon. It grows along the wall. At this time, the mold surface {11-00} surface of the silicon carbide single crystal 10 and the inner wall surface of the guide 7 are made to coincide. Thereby, silicon carbide single crystal 10 has a substantially hexagonal column shape that becomes a mold surface {11-00} plane in a portion that passes through guide 7, and a cross-sectional shape of silicon carbide single crystal 10 and guide 7 when viewed from the growth direction. Is almost similar.
[0065]
Since the guide 7 is heated by the temperature transmitted from the graphite crucible, the silicon carbide single crystal 10 receives the temperature of the guide 7 and grows in a state where a minute gap is provided between the guide 7 and the guide 7. Become. For this reason, the silicon carbide single crystal 10 can be easily taken out from the guide 7.
[0066]
Further, the length of the guide 7 in the growth direction of the silicon carbide single crystal 10 is set to be longer than the silicon carbide single crystal 10 to be grown, and the silicon carbide single crystal 10 always follows the inner wall surface of the guide 7. To grow.
[0067]
In this way, the silicon carbide single crystal 10 passes through the hollow portion of the guide 7 or grows along the inner wall surface of the guide 7 so that the growth surface is flat and ideal hexagonal columnar silicon carbide. Single crystal ingots can be formed. For this reason, generation of crack nuclei, which is a cause of generation of crack defects, can be suppressed.
[0068]
In addition, since the mold surface {11-00} plane of silicon carbide single crystal 10 and the inner wall surface of guide 7 coincide with each other, the size of silicon carbide single crystal substrate 3 is larger than the size of the hollow portion of guide 7. Even if it is small, the generation of cracks due to atomic collisions within the growth plane of silicon carbide single crystal 10 can be suppressed.
[0069]
Further, since silicon carbide single crystal substrate 3 serving as a seed crystal is formed of a hexagonal shape having a mold surface {11-00}, the shape of the seed crystal is taken over by silicon carbide single crystal 10 and cracks are observed from the initial growth stage. The generation of nuclei can be suppressed.
[0070]
In the present embodiment, the guide 7 is formed of a thin cylindrical member. However, as shown in FIG. 4, the guide 7 may be formed of a thick member having a reduced inner diameter of the crucible body 1. Further, in this embodiment, the inner wall surface of the guide 7 is parallel to the growth direction of the silicon carbide single crystal 10, but as shown in FIG. Also good.
[0071]
(Fourth embodiment)
FIG. 6A shows the overall configuration of the crystal manufacturing apparatus in the present embodiment. Moreover, EE sectional drawing of Fig.6 (a) is shown in FIG.6 (b), and FF sectional drawing is shown in FIG.6 (c). In addition, since the crystal manufacturing apparatus of this embodiment has the structure substantially the same as 3rd Embodiment, description is abbreviate | omitted about the same part.
[0072]
In the present embodiment, as shown in FIG. 6B, the guide 7 is formed in a disk shape having a hexagonal hollow portion. The length of the guide 7 in the growth direction of the silicon carbide single crystal 10 is made shorter than that of the silicon carbide single crystal 10 to be grown. The guide 7 is arranged in front of the silicon carbide single crystal substrate 3 in the growth direction of the silicon carbide single crystal 10.
[0073]
In such a case, as shown in FIG. 6A, as the silicon carbide single crystal 10 grows, a sufficiently free space for the grown crystal that has passed through the guide 7 expands. As shown, the grown crystal once formed into an ideal shape by the guide 7 grows while maintaining a substantially hexagonal shape constituted by the {11-00} plane as it is.
[0074]
Therefore, an ideal hexagonal columnar silicon carbide single crystal ingot having a flat growth surface can be formed, and the generation of crack nuclei that can cause crack defects can be suppressed.
[0075]
(Fifth embodiment)
FIG. 7A shows the overall configuration of the crystal manufacturing apparatus in the present embodiment. 7A is a sectional view taken along line GG in FIG. 7A, FIG. 7C is a sectional view taken along line H-H, and FIG. 7A is a sectional view taken along line II in FIG. Shown in (d). In addition, since the crystal manufacturing apparatus of this embodiment has the structure substantially the same as 4th Embodiment, description is abbreviate | omitted about the same part.
[0076]
As shown in FIGS. 7A and 7B, the size of the silicon carbide single crystal substrate 3 is determined from the size of the pedestal 2a (in this specification, the distance from the center position of the pedestal 2a to the outer edge). It is also bigger. That is, all the sides of silicon carbide single crystal substrate 3 are made larger than each side of base 2a having a hexagonal shape, and the surface of base 2a on which silicon carbide single crystal substrate 3 is arranged is silicon carbide single crystal substrate 3. To cover the entire surface. In this way, the portion protruding from the pedestal 2a becomes high temperature and sublimates during growth by thermal etching, so that the crystal defects at the outer edge portion of the silicon carbide single crystal substrate 3 are removed by thermal etching, and the nucleus of crack generation Can be removed.
[0077]
Further, the size of the hollow portion of the guide 7 is made smaller than the size of the silicon carbide single crystal substrate 3.
[0078]
In such a case, the silicon carbide single crystal 10 grows in the longitudinal direction while expanding in the radial direction until reaching the guide 7. At this time, a crack defect occurs in the outer peripheral portion of silicon carbide single crystal 10.
[0079]
When silicon carbide single crystal 10 reaches guide 7, silicon carbide single crystal 10 continues to grow in a region smaller than the size of the hollow portion of guide 7. Thereby, only the area | region in which the crack defect is not formed grows among the silicon carbide single crystals 10, and when passing through the hollow part of the guide 7, it can be set as the favorable silicon carbide single crystal 10 with few crack defects.
[0080]
After passing through the guide 7, as in the fourth embodiment, the silicon carbide single crystal 10 grows while expanding in the radial direction, but the grown crystal once formed into an ideal shape by the guide 7 has a {11-00} plane. It grows while maintaining a substantially hexagonal shape.
[0081]
Therefore, an ideal hexagonal columnar silicon carbide single crystal ingot having a flat growth surface can be formed, and the generation of crack nuclei that can cause crack defects can be suppressed.
[0082]
In the present embodiment, the case where the length of the guide 7 in the growth direction of the silicon carbide single crystal 10 is shorter than that of the silicon carbide single crystal 10 to be grown has been described. However, as in the third embodiment, the growth is performed. It is also possible to make it longer than the silicon carbide single crystal 10 to be made.
[0083]
In this case, since the silicon carbide single crystal 10 arrives at the guide 7 and grows along the inner wall surface of the guide 7, the generation of crack nuclei that cause more crack defects is generated. Can be suppressed.
[0084]
Also in this case, as shown in FIGS. 8A and 8B, the inner wall surface of the guide 7 is inclined with respect to the growth direction of the silicon carbide single crystal 10 to increase the size of the hollow portion of the guide 7. You may comprise as follows. For example, the inclination angle can be set to 5 to 80 degrees. Also in this case, if the silicon carbide single crystal 10 is expanded so that expansion in the radial direction is suppressed, it is possible to prevent the formation of crystal defects at the outer edge portion of the silicon carbide single crystal 10. it can. In addition, although the inclination range in which expansion in the radial direction of silicon carbide single crystal 10 is suppressed is in the range of 0 to 30 degrees, whether or not it is limited is determined by the difference between the raw material, temperature, and growth surface temperature.
[0085]
In the present embodiment, the case where the silicon carbide single crystal substrate 3 to be a seed crystal is hexagonal has been described. However, since the shape of the silicon carbide single crystal 10 grown by the guide 7 can be regulated, the silicon carbide single crystal 10 As long as the portion that passes through the guide 7 is a good portion without crack defects, other shapes may be used. For example, it may be circular as shown in FIG.
[0086]
Moreover, since the effect of this embodiment can be acquired if the silicon carbide single crystal 10 can be narrowed down in the radial direction, the inner wall surface of the guide 7 may be circular.
[0087]
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, the shape of the guide is described as a hexagonal column shape or a columnar shape provided with a notch, but the guide may be configured in other shapes. For example, when the diameter of the silicon carbide single crystal substrate 3 is small and it is desired to increase the diameter, but to control the amount of expansion in the radial direction, as the silicon carbide single crystal 10 grows, the radial direction increases as shown in FIG. If the guide 7b is configured with an expanded shape, and the amount of expansion is set to be smaller than the expansion of the diameter of the silicon carbide single crystal normally obtained when the guide 7b is not provided, the above-described control is possible. Good.
[0088]
In the above embodiment, the crystal shape of the silicon carbide single crystal 10 is controlled by providing the guide 7 separately. However, as shown in FIG. 11, the shape of the inner wall of the graphite crucible is the guide 7 shown in the above embodiment. The same effect as the above-described embodiment can be obtained by adopting the shape.
[0089]
In the fifth embodiment, the inner wall surface of the guide 7 is parallel to the growth direction of the silicon carbide single crystal 10, but the inner wall surface of the guide 7 is shown in FIGS. As shown, the silicon carbide single crystal 10 may be deformed so as to be inclined with respect to the growth direction. FIGS. 12A to 12C show cross sections when the guide 7 described on the right side of FIG. 7 is cut in the growth direction of the silicon carbide single crystal 10.
[0090]
For example, as shown in FIG. 12A, the diameter may be increased with respect to the growth direction of the silicon carbide single crystal 10. By doing in this way, after the silicon carbide single crystal 10 reaches | attains the guide 7, it can be made to grow so that it may expand smoothly in a radial direction.
[0091]
Further, as shown in FIG. 12B, the diameter may be narrowed with respect to the growth direction of the silicon carbide single crystal 10. By doing in this way, after the silicon carbide single crystal 10 reaches the guide 7, it is squeezed in the radial direction, so that the silicon carbide single crystal 10 can be actively suppressed from expanding in the radial direction, and the silicon carbide single crystal Ten crack defects can be eliminated.
[0092]
  Further, as shown in FIG. 12C, the radial direction may be increased after the radial direction is narrowed with respect to the growth direction of the silicon carbide single crystal 10. Thereby, the effects of both the structures shown in FIGS. 11A and 11B can be obtained..
  In addition, when indicating the orientation of a crystal, a bar (-) should be added above the number, but due to restrictions on expression, a bar is added after the number in this specification. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a crystal growth apparatus used in a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an overall configuration of a crystal growth apparatus used in a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an overall configuration of a crystal growth apparatus used in a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an overall configuration of a crystal growth apparatus in another example of the third embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing an overall configuration of a crystal growth apparatus in another example of the third embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing an overall configuration of a crystal growth apparatus used in a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing an overall configuration of a crystal growth apparatus used in a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing an overall configuration of a crystal growth apparatus in another example of the fifth embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing an overall configuration of a crystal growth apparatus in another example of the fifth embodiment.
FIG. 10 is a diagram showing an overall configuration of a crystal growth apparatus shown in another embodiment.
FIG. 11 is a diagram showing an overall configuration of a crystal growth apparatus according to another embodiment.
FIG. 12 is a diagram showing an overall configuration of a crystal growth apparatus shown in another embodiment.
FIG. 13 is a diagram for explaining a generation mechanism of a crack defect generated with the growth of a silicon carbide single crystal.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Crucible body, 2 ... Cover material, 3 ... Silicon carbide single crystal substrate, 4 ... Silicon carbide raw material powder, 7 ... Guide, 10 ... Silicon carbide single crystal.

Claims (22)

容器(1、2)内に、種結晶となる炭化珪素単結晶基板(3)を配置し、前記炭化珪素単結晶基板に炭化珪素原料の昇華ガスを供給することにより、前記炭化珪素単結晶基板上に炭化珪素単結晶(10)を成長させる炭化珪素単結晶の製造方法において、
前記炭化珪素単結晶基板の近傍において、該炭化珪素単結晶基板の外周を囲むように壁部材(7、7a、7b)を配置し、前記炭化珪素単結晶を結晶成長させる際に前記壁部材が炭化珪素の昇華温度よりも高温となるようにすることによって、前記炭化珪素単結晶の前記壁部材方向への成長を制御する工程を含み、
前記壁部材を、断面形状がオリエンテーションフラットに対応する円弧形状で、中空部が備えられた円筒形状で構成すると共に、該円筒形状の中空部の径を前記炭化珪素単結晶基板の径よりも大きくして構成し、該円筒形状の中空部内に前記炭化珪素単結晶基板を配置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 substrate (3) serving as a seed crystal is disposed in a container (1, 2), and a sublimation gas of a silicon carbide raw material is supplied to the silicon carbide single crystal substrate. In the method for producing a silicon carbide single crystal, on which a silicon carbide single crystal (10) is grown,
In the vicinity of the silicon carbide single crystal substrate, wall members (7, 7a, 7b) are arranged so as to surround the outer periphery of the silicon carbide single crystal substrate, and when the silicon carbide single crystal is grown, Controlling the growth of the silicon carbide single crystal in the direction of the wall member by making the temperature higher than the sublimation temperature of silicon carbide ,
The wall member has a circular arc shape corresponding to an orientation flat cross section, and a cylindrical shape provided with a hollow portion, and the diameter of the hollow portion of the cylindrical shape is larger than the diameter of the silicon carbide single crystal substrate. A method for producing a silicon carbide single crystal, comprising: arranging the silicon carbide single crystal substrate within the cylindrical hollow portion .
前記壁部材のオリエンテーションフラットに、前記炭化珪素単結晶基板の<112−0>方向、あるいは<11−00>方向を位置合わせすることを特徴とする請求項1に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。 The silicon carbide single crystal according to claim 1 , wherein the <112-0> direction or the <11-00> direction of the silicon carbide single crystal substrate is aligned with the orientation flat of the wall member. Method. 容器(1、2)内に、種結晶となる炭化珪素単結晶基板(3)を配置し、前記炭化珪素単結晶基板に炭化珪素原料の昇華ガスを供給することにより、前記炭化珪素単結晶基板上に炭化珪素単結晶(10)を成長させる炭化珪素単結晶の製造方法において、A silicon carbide single crystal substrate (3) serving as a seed crystal is disposed in a container (1, 2), and a sublimation gas of a silicon carbide raw material is supplied to the silicon carbide single crystal substrate. In the method for producing a silicon carbide single crystal, on which a silicon carbide single crystal (10) is grown,
前記炭化珪素単結晶基板の近傍において、該炭化珪素単結晶基板の外周を囲むように壁部材(7、7a、7b)を配置し、前記炭化珪素単結晶を結晶成長させる際に前記壁部材が炭化珪素の昇華温度よりも高温となるようにすることによって、前記炭化珪素単結晶の前記壁部材方向への成長を制御する工程を含み、In the vicinity of the silicon carbide single crystal substrate, wall members (7, 7a, 7b) are arranged so as to surround the outer periphery of the silicon carbide single crystal substrate, and when the silicon carbide single crystal is grown, Including controlling the growth of the silicon carbide single crystal in the direction of the wall member by making the temperature higher than the sublimation temperature of silicon carbide,
前記壁部材を、中空部が備えられた六角柱形状で構成し、該六角柱形状の中空部内に前記炭化珪素単結晶基板を配置することを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。A method for producing a silicon carbide single crystal, wherein the wall member is formed in a hexagonal column shape provided with a hollow portion, and the silicon carbide single crystal substrate is disposed in the hexagonal column-shaped hollow portion.
六角柱形状を成す前記壁部材の角の1つに前記炭化珪素単結晶の<112−0>方向、あるいは<11−00>方向を位置合わせすることを特徴とする請求項3に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。The carbonization according to claim 3, wherein the <112-0> direction or the <11-00> direction of the silicon carbide single crystal is aligned with one corner of the wall member having a hexagonal column shape. A method for producing a silicon single crystal. 容器(1、2)内に、種結晶となる炭化珪素単結晶基板(3)を配置し、前記炭化珪素単結晶基板に炭化珪素原料の昇華ガスを供給することにより、前記炭化珪素単結晶基板上に炭化珪素単結晶(10)を成長させる炭化珪素単結晶の製造方法において、A silicon carbide single crystal substrate (3) serving as a seed crystal is disposed in a container (1, 2), and a sublimation gas of a silicon carbide raw material is supplied to the silicon carbide single crystal substrate. In the method for producing a silicon carbide single crystal, on which a silicon carbide single crystal (10) is grown,
前記炭化珪素単結晶基板の近傍において、該炭化珪素単結晶基板の外周を囲むように壁部材(7、7a、7b)を配置し、前記炭化珪素単結晶を結晶成長させる際に前記壁部材が炭化珪素の昇華温度よりも高温となるようにすることによって、前記炭化珪素単結晶の前記壁部材方向への成長を制御する工程を含み、In the vicinity of the silicon carbide single crystal substrate, wall members (7, 7a, 7b) are arranged so as to surround the outer periphery of the silicon carbide single crystal substrate, and when the silicon carbide single crystal is grown, Including controlling the growth of the silicon carbide single crystal in the direction of the wall member by making the temperature higher than the sublimation temperature of silicon carbide,
前記壁部材を、前記炭化珪素単結晶の成長に伴って径方向が広がる錐形状の中空部が備えられた構成とし、前記炭化珪素単結晶基板の近傍においては、断面形状が円形で構成され、前記炭化珪素単結晶基板の成長に伴って断面形状が六角形に変化する錐形状とされていることを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。The wall member is configured to have a conical hollow portion whose radial direction expands with the growth of the silicon carbide single crystal, and in the vicinity of the silicon carbide single crystal substrate, the cross-sectional shape is circular, A method for producing a silicon carbide single crystal, wherein the silicon carbide single crystal substrate has a conical shape whose cross-sectional shape changes to a hexagon as the silicon carbide single crystal substrate grows.
前記壁部材を、前記炭化珪素単結晶基板の面の法線方向に対して5乃至80度傾斜させた錐形状とすることを特徴とする請求項5に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。6. The method for producing a silicon carbide single crystal according to claim 5, wherein the wall member has a conical shape inclined at 5 to 80 degrees with respect to a normal direction of the surface of the silicon carbide single crystal substrate. 前記壁部材と前記炭化珪素単結晶基板との距離が、前記炭化珪素単結晶基板の半径の5乃至30%以内となるようにすることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1つに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。The distance between the wall member and the silicon carbide single crystal substrate is set to be within 5 to 30% of the radius of the silicon carbide single crystal substrate. The manufacturing method of the silicon carbide single crystal of description. 容器(1、2)内に、成長させる炭化珪素単結晶の原料(4)と、種結晶となる炭化珪素単結晶基板(3)を配置し、前記原料を昇華させて前記炭化珪素単結晶基板上に炭化珪素単結晶(10)を成長させる炭化珪素単結晶の製造装置において、A silicon carbide single crystal raw material (4) to be grown and a silicon carbide single crystal substrate (3) to be a seed crystal are arranged in a container (1, 2), and the raw material is sublimated to form the silicon carbide single crystal substrate. In a silicon carbide single crystal manufacturing apparatus for growing a silicon carbide single crystal (10) on the substrate,
前記炭化珪素単結晶基板の近傍において、該炭化珪素単結晶基板の外周を囲むように壁部材が配置され、前記炭化珪素単結晶を結晶成長させる際に前記壁部材が炭化珪素の昇華温度よりも高温となるように構成されており、In the vicinity of the silicon carbide single crystal substrate, a wall member is disposed so as to surround the outer periphery of the silicon carbide single crystal substrate, and when the silicon carbide single crystal is crystal-grown, the wall member is lower than the sublimation temperature of silicon carbide. It is configured to be hot,
前記壁部材は、中空部が備えられた円筒形状で、かつ該円筒形状の中空部の径が前記炭化珪素単結晶基板の径よりも大きくなるように構成され、該壁部材の断面形状がオリエンテーションフラットに対応する円弧形状とされていることを特徴とする炭化珪素単結晶の製造装置。The wall member has a cylindrical shape with a hollow portion, and the diameter of the hollow portion of the cylindrical shape is larger than the diameter of the silicon carbide single crystal substrate, and the cross-sectional shape of the wall member has an orientation. An apparatus for producing a silicon carbide single crystal, characterized in that it has an arc shape corresponding to a flat shape.
容器(1、2)内に、成長させる炭化珪素単結晶の原料(4)と、種結晶となる炭化珪素単結晶基板(3)を配置し、前記原料を昇華させて前記炭化珪素単結晶基板上に炭化珪素単結晶(10)を成長させる炭化珪素単結晶の製造装置において、A silicon carbide single crystal raw material (4) to be grown and a silicon carbide single crystal substrate (3) to be a seed crystal are arranged in a container (1, 2), and the raw material is sublimated to form the silicon carbide single crystal substrate. In a silicon carbide single crystal manufacturing apparatus for growing a silicon carbide single crystal (10) on the substrate,
前記炭化珪素単結晶基板の近傍において、該炭化珪素単結晶基板の外周を囲むように壁部材が配置され、前記炭化珪素単結晶を結晶成長させる際に前記壁部材が炭化珪素の昇華温度よりも高温となるように構成されており、In the vicinity of the silicon carbide single crystal substrate, a wall member is disposed so as to surround the outer periphery of the silicon carbide single crystal substrate, and when the silicon carbide single crystal is crystal-grown, the wall member is lower than the sublimation temperature of silicon carbide. It is configured to be hot,
前記壁部材は、中空部が備えられた六角柱形状で構成されていることを特徴とする炭化珪素単結晶の製造装置。The said wall member is comprised by the hexagonal column shape provided with the hollow part, The manufacturing apparatus of the silicon carbide single crystal characterized by the above-mentioned.
容器(1、2)内に、種結晶となる炭化珪素単結晶基板(3)を配置し、前記炭化珪素単結晶基板に炭化珪素原料の昇華ガスを供給することにより、前記炭化珪素単結晶基板上に炭化珪素単結晶(10)を成長させる炭化珪素単結晶の製造方法において、
前記炭化珪素単結晶基板の外周を囲むように六角形状の中空部を有する壁部材(7、7a、7b)を配置し、前記成長させる炭化珪素単結晶が前記壁部材の中空部内を通過するように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 substrate (3) serving as a seed crystal is disposed in a container (1, 2), and a sublimation gas of a silicon carbide raw material is supplied to the silicon carbide single crystal substrate. In the method for producing a silicon carbide single crystal, on which a silicon carbide single crystal (10) is grown,
A wall member (7, 7a, 7b) having a hexagonal hollow portion is disposed so as to surround the outer periphery of the silicon carbide single crystal substrate, and the grown silicon carbide single crystal passes through the hollow portion of the wall member. A method for producing a silicon carbide single crystal, wherein
前記中空部を通過する部分において、前記炭化珪素単結晶が型面{11−00}面となる六角柱形状となり、成長方向から見て前記炭化珪素単結晶と前記壁部材との断面形状が相似形となるようにすることを特徴とする請求項10に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。In a portion passing through the hollow portion, the silicon carbide single crystal becomes a mold surface {11-00} plane and name Ru hexagonal prism shape, the cross-sectional shape of the wall member and the silicon carbide single crystal as seen from the direction of growth method for producing a silicon carbide single crystal according to claim 10, characterized in that such a phase Nigata. 前記壁部材と前記炭化珪素単結晶との間に微少隙間が設けられるようにすることを特徴とする請求項10又は11に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。The method for producing a silicon carbide single crystal according to claim 10 or 11 , wherein a minute gap is provided between the wall member and the silicon carbide single crystal. 前記炭化珪素単結晶の型面{11−00}面と前記壁部材の六角形状の内壁面とが一致するように前記炭化珪素単結晶基板を配置することを特徴とする請求項10乃至12のいずれか1つに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。13. The silicon carbide single crystal substrate according to claim 10 , wherein the silicon carbide single crystal substrate is arranged so that a mold surface {11-00} plane of the silicon carbide single crystal and a hexagonal inner wall surface of the wall member coincide with each other. The manufacturing method of the silicon carbide single crystal as described in any one. 前記炭化珪素単結晶基板の形状が型面{11−00}面からなる六角形とすることを特徴とする請求項13に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。The method of manufacturing a silicon carbide single crystal according to claim 13 , wherein the silicon carbide single crystal substrate has a hexagonal shape formed of a mold surface {11-00}. 前記壁部材のうち前記炭化珪素単結晶の成長方向における長さが、成長させる前記炭化珪素単結晶よりも長くなるようにし、前記炭化珪素単結晶が前記壁部材の内壁に沿って成長するようにすることを特徴とする請求項10乃至14のいずれか1つに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。The length of the wall member in the growth direction of the silicon carbide single crystal is made longer than the silicon carbide single crystal to be grown, so that the silicon carbide single crystal grows along the inner wall of the wall member. The method for producing a silicon carbide single crystal according to any one of claims 10 to 14 , wherein: 前記壁部材のうち前記炭化珪素単結晶の成長方向における長さが、成長させる前記炭化珪素単結晶よりも短くなるようにし、前記炭化珪素単結晶が前記壁部材よりも長く成長したのちにも、前記炭化珪素単結晶が型面{11−00}面で構成される六角形状となるように成長させることを特徴とする請求項10乃至14のいずれか1つに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。The length in the growth direction of the silicon carbide single crystal of the wall member is shorter than the silicon carbide single crystal to be grown, and after the silicon carbide single crystal has grown longer than the wall member, said silicon carbide single crystal mold surface {11-00} according to any one of claims 10 to 14, wherein the growing so that hexagon shape that consists in surface of the silicon carbide single crystal Production method. 前記壁部材の中空部のサイズを前記炭化珪素単結晶基板のサイズよりも小さくすると共に、前記炭化珪素単結晶基板よりも前記炭化珪素単結晶の成長方向前方に前記壁部材を配置し、前記炭化珪素単結晶が成長して前記壁部材に到達した後、前記壁部材の内壁面に沿って前記炭化珪素単結晶が成長するようにすることを特徴とする請求項10乃至16のいずれか1つに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。The size of the hollow portion of the wall member is made smaller than the size of the silicon carbide single crystal substrate, the wall member is disposed in front of the silicon carbide single crystal substrate in the growth direction of the silicon carbide single crystal, and the carbonization is performed. after the silicon single crystal has reached the wall member to grow, any one of claims 10 to 16, wherein the silicon carbide single crystal along the inner wall surface of the wall member, characterized in that to grow A method for producing a silicon carbide single crystal according to 1. 前記壁部材の中空部のサイズを前記炭化珪素単結晶基板のサイズよりも大きくし、成長と共に前記炭化珪素単結晶を拡大させ、前記壁部材の内壁面に到達すると共に該内壁面に沿って前記炭化珪素単結晶が成長するようにすることを特徴とする請求項10乃至16のいずれか1つに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。  The size of the hollow portion of the wall member is made larger than the size of the silicon carbide single crystal substrate, the silicon carbide single crystal is enlarged as it grows, reaches the inner wall surface of the wall member, and extends along the inner wall surface. The method for producing a silicon carbide single crystal according to any one of claims 10 to 16, wherein the silicon carbide single crystal is grown. 前記炭化珪素単結晶基板を前記容器に備えられた台座に配置し、前記台座の形状を六角形とすることを特徴とする請求項10乃至18のいずれか1つに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。The silicon carbide single crystal substrate according to any one of claims 10 to 18 , wherein the silicon carbide single crystal substrate is disposed on a pedestal provided in the container, and the shape of the pedestal is a hexagon. Production method. 六角形を成す前記炭化珪素単結晶基板の各辺すべてが、六角形を成す前記台座の各辺よりも大きくなるようにし、前記炭化珪素単結晶基板を配置する前記台座表面を前記炭化珪素単結晶基板によって全面覆うことを特徴とする請求項19に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。All the sides of the hexagonal silicon carbide single crystal substrate are made larger than the sides of the hexagonal pedestal, and the pedestal surface on which the silicon carbide single crystal substrate is disposed is formed on the silicon carbide single crystal. The method for producing a silicon carbide single crystal according to claim 19 , wherein the entire surface is covered with a substrate. 前記壁部材の内壁面が前記炭化珪素単結晶の成長方向に対して傾斜した構造とすることを特徴とする請求項10乃至20のいずれか1つに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。 21. The method for producing a silicon carbide single crystal according to claim 10, wherein an inner wall surface of the wall member is inclined with respect to a growth direction of the silicon carbide single crystal. 前記壁部材が前記炭化珪素単結晶の成長方向に対して前記中空部のサイズが広がる構造とすることを特徴とする請求項10乃至21のいずれか1つに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。The method for producing a silicon carbide single crystal according to any one of claims 10 to 21, wherein the wall member has a structure in which a size of the hollow portion is widened with respect to a growth direction of the silicon carbide single crystal. .
JP2000079347A 1999-03-23 2000-03-16 Silicon carbide single crystal manufacturing method and single crystal manufacturing apparatus Expired - Lifetime JP3738647B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000079347A JP3738647B2 (en) 1999-03-23 2000-03-16 Silicon carbide single crystal manufacturing method and single crystal manufacturing apparatus
US09/954,209 US6670282B2 (en) 2000-03-16 2001-09-18 Method and apparatus for producing silicon carbide crystal

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11-78289 1999-03-23
JP7828999 1999-03-23
JP2000079347A JP3738647B2 (en) 1999-03-23 2000-03-16 Silicon carbide single crystal manufacturing method and single crystal manufacturing apparatus
US09/954,209 US6670282B2 (en) 2000-03-16 2001-09-18 Method and apparatus for producing silicon carbide crystal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000336000A JP2000336000A (en) 2000-12-05
JP3738647B2 true JP3738647B2 (en) 2006-01-25

Family

ID=27302666

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000079347A Expired - Lifetime JP3738647B2 (en) 1999-03-23 2000-03-16 Silicon carbide single crystal manufacturing method and single crystal manufacturing apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3738647B2 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6670282B2 (en) 2000-03-16 2003-12-30 Denso Corporation Method and apparatus for producing silicon carbide crystal
JP2007176718A (en) * 2005-12-27 2007-07-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method and apparatus for manufacturing silicon carbide single crystal
JP5162318B2 (en) * 2008-05-01 2013-03-13 株式会社ブリヂストン Single crystal growth apparatus and single crystal growth method
JP4947383B2 (en) * 2008-05-26 2012-06-06 株式会社デンソー Single crystal growth method and growth apparatus
JP5087489B2 (en) * 2008-07-23 2012-12-05 株式会社ブリヂストン Silicon carbide single crystal manufacturing apparatus and silicon carbide single crystal manufacturing method
WO2010050362A1 (en) * 2008-10-28 2010-05-06 株式会社ブリヂストン Method for manufacturing silicon carbide single crystal
JP2010138048A (en) * 2008-12-15 2010-06-24 Bridgestone Corp Apparatus and method for manufacturing silicon carbide
JP6394124B2 (en) * 2014-07-04 2018-09-26 住友電気工業株式会社 Method for producing crucible and single crystal
KR101633183B1 (en) * 2014-10-27 2016-06-24 오씨아이 주식회사 Ingot manufacturing equipment

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000336000A (en) 2000-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4275308B2 (en) Method for manufacturing silicon carbide single crystal and apparatus for manufacturing the same
JP4388538B2 (en) Silicon carbide single crystal manufacturing equipment
EP1866464B1 (en) Seeded growth process for preparing aluminum nitride single crystals
JP4514339B2 (en) Method and apparatus for growing silicon carbide single crystal
JP5402798B2 (en) Method for producing silicon carbide single crystal ingot
JP6949358B2 (en) Method for manufacturing single crystal SiC, method for manufacturing SiC ingot, and method for manufacturing SiC wafer
US20120304916A1 (en) Method of producing silicon carbide single crystal
JP3738647B2 (en) Silicon carbide single crystal manufacturing method and single crystal manufacturing apparatus
JP5482643B2 (en) Silicon carbide single crystal ingot manufacturing equipment
JP2001114599A (en) Method of and device for producing single crystal
JPH09268096A (en) Production of single crystal and seed crystal
JP4830973B2 (en) Method for producing silicon carbide single crystal
JPH11268989A (en) Production of single crystal
JP2000264795A (en) Apparatus and method for producing silicon carbide single crystal
JP4450118B2 (en) Method for producing silicon carbide single crystal
JP4509258B2 (en) Single crystal growth apparatus and manufacturing method
JP2981879B2 (en) Single crystal SiC and method for producing the same
JP7194407B2 (en) Single crystal manufacturing method
JP4391047B2 (en) Low defect single crystal growth method and growth apparatus
WO2019017043A1 (en) Single-crystal aln production method and single-crystal aln
JP2015048259A (en) Production method of silicon carbide single crystal
JP2011057468A (en) Crucible, method for producing aluminum nitride single crystal, and aluminum nitride single crystal
JPH1160391A (en) Production of silicon carbide single crystal
JP2016132599A (en) Sapphire single crystal production device and sapphire single crystal production method
JP2006124244A (en) Method for producing silicon carbide single crystal and silicon carbide wafer

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20041125

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050222

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050419

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050607

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050802

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20051011

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20051024

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3738647

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091111

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101111

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111111

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111111

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121111

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131111

Year of fee payment: 8

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

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

EXPY Cancellation because of completion of term