JP7286970B2 - SiC単結晶成長用坩堝、SiC単結晶の製造方法およびSiC単結晶製造装置 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
(3)上記(1)または(2)に記載のSiC単結晶成長用坩堝において、前記原料収容部の前記すぼみ部は、直線的に先細りしている構成とされていてもよい。
(4)上記(1)から(3)のいずれか一つに記載のSiC単結晶成長用坩堝において、前記原料収容部の前記すぼみ部の外面は先細りしている構成とされていてもよい。
なお、以下の説明で用いる図面は、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。また、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。
図1は、従来のSiC単結晶成長用坩堝を示す断面模式図である。
図1に示すように、SiC単結晶成長用坩堝10aは、SiC原料1を収容する原料収容部20aと、原料収容部20aの上方に配置されている蓋部30とを備える。原料収容部20aは有底の筒状体である。蓋部30は、種結晶2を支持する種結晶支持部31を有する。
図2は、本発明の一実施形態に係るSiC単結晶成長用坩堝の一例を示す断面模式図である。
図2に示す本実施形態のSiC単結晶成長用坩堝10bは、原料収容部20bが、胴体部21bと内面が下方に向かって先細りしているすぼみ部22bとを有する点において、前記従来のSiC単結晶成長用坩堝10aと相違する。なお、本実施形態のSiC単結晶成長用坩堝10bと前記従来のSiC単結晶成長用坩堝10aとで共通する部分は、同一の符号を付して説明を省略する。
図3は、本発明の一実施形態に係るSiC単結晶製造装置の一例を示す部分拡大断面模式図である。
図3に示すSiC単結晶製造装置40は、SiC単結晶成長用坩堝10と加熱器50とを備える。SiC単結晶成長用坩堝10は、図2に示すSiC単結晶成長用坩堝10bである。なお、図3中の矢印は熱の流れを示す。また、SiC原料1の濃淡は温度分布を表し、淡い部分は温度が高く、濃い部分ほど温度が低い。
本発明の一実施形態に係るSiC単結晶の製造方法は、上述したような本実施形態のSiC単結晶成長用坩堝10bを用いてSiC単結晶を製造する方法であり、原料収容部20bにSiC原料1を充填する充填工程と、加熱中心が原料収容部20bのすぼみ部22bの範囲内に位置するように、原料収容部20bを加熱する加熱工程とを有する。
図4は、本発明の一実施形態に係るSiC単結晶成長用坩堝の別の一例を示す断面模式図である。
図4に示す本実施形態のSiC単結晶成長用坩堝10cは、原料収容部20cが、胴体部21cとすぼみ部22cとを有し、すぼみ部22cの底部が平坦部23cである点、すなわちすぼみ部22cが円錐台形状である点において、前記本実施形態のSiC単結晶成長用坩堝10bと相違する。なお、本実施形態のSiC単結晶成長用坩堝10cと前記本実施形態のSiC単結晶成長用坩堝10bとで共通する部分は、同一の符号を付して説明を省略する。
図5に示すSiC単結晶成長用坩堝10dは、原料収容部20dが、胴体部21dとすぼみ部22dとを有し、すぼみ部22dが、支持部材24dによって支持されている点において、前記本実施形態のSiC単結晶成長用坩堝10bと相違する。なお、本実施形態のSiC単結晶成長用坩堝10cと前記本実施形態のSiC単結晶成長用坩堝10bとで共通する部分は、同一の符号を付して説明を省略する。
図6に示すSiC単結晶成長用坩堝10eは、原料収容部20eが、胴体部21eとすぼみ部22eとを有し、すぼみ部22eが、熱伝導体25eが充填された支持部材24eによって支持されている点において、前記本実施形態のSiC単結晶成長用坩堝10bと相違する。なお、本実施形態のSiC単結晶成長用坩堝10eと前記本実施形態のSiC単結晶成長用坩堝10bとで共通する部分は、同一の符号を付して説明を省略する。
図7は、実施例1のシミュレーションに用いたSiC単結晶製造装置を示す模式断面図である。
SiC単結晶製造装置41は、SiC単結晶成長用坩堝10と加熱器50とを備える。SiC単結晶製造装置41は、SiC単結晶成長用坩堝10の中心軸を中心に対称な構造である。SiC単結晶成長用坩堝10は、図2に示すSiC単結晶成長用坩堝10bである。原料収容部20bに充填したSiC原料1の充填高さは180mmとした。加熱器50の配置位置は、加熱中心Hに対するすぼみ部22bのすぼみ開始位置Lの高さが上方に20mmとなる位置とした。すなわち、加熱中心Hは原料の最下部から160mmの高さ位置になる。
SiC単結晶成長用坩堝10を、図4に示すSiC単結晶成長用坩堝10cとしたこと以外は、実施例1と同様の条件でシミュレーションを行った。その結果を、図8に示す。
SiC単結晶成長用坩堝10を、図5に示すSiC単結晶成長用坩堝10dとしたこと以外は、実施例1と同様の条件でシミュレーションを行った。その結果を、図8に示す。
SiC単結晶成長用坩堝10を、図6に示すSiC単結晶成長用坩堝10e(熱伝導体25eの材料:黒鉛)としたこと以外は、実施例1と同様の条件でシミュレーションを行った。その結果を、図8に示す。
SiC単結晶成長用坩堝10を、図6に示すSiC単結晶成長用坩堝10e(熱伝導体25eの材料:SiC焼結体)としたこと以外は、実施例1と同様の条件でシミュレーションを行った。その結果を、図8に示す。
SiC単結晶成長用坩堝10を、図1に示す従来のSiC単結晶成長用坩堝10aとしたこと以外は、実施例1と同様の条件でシミュレーションを行った。ただし、加熱器50の配置位置は、実施例1と同様に、加熱中心が原料の最下部から160mmの高さとなる位置とした。その結果を、図8に示す。
図9は、実施例6のシミュレーションに用いたSiC単結晶製造装置を示す模式断面図である。
図9において、SiC単結晶製造装置42は、SiC単結晶成長用坩堝10と、加熱器50と、断熱材60とを備える。加熱器50は、高周波コイル51と、高周波コイル51にて生じた磁界によって発熱するヒータ52とからなる。断熱材60は、高周波コイル51とヒータ52との間に配置されている。SiC単結晶製造装置42はSiC単結晶成長用坩堝10の中心軸を中心に対称な構造である。SiC単結晶成長用坩堝10は、図2に示すSiC単結晶成長用坩堝10bである。
2 種結晶
10、10a、10b、10c、10e SiC単結晶成長用坩堝
20、20a、20b、20c、20e 原料収容部
21b、21c、21e 胴体部
22b、22c、22e すぼみ部
23c 平坦部
24d、24e 支持部材
25e 熱伝導体
30 蓋部
31 種結晶支持部
40、41、42 SiC単結晶製造装置
50 加熱器
51 高周波コイル
52 ヒータ
60 断熱材
Claims (6)
- SiC原料を収容する原料収容部と、
前記原料収容部の上方に配置されている種結晶を支持する種結晶支持部と、を備え、
前記原料収容部は、内面が下方に向かって先細りしているすぼみ部を有し、
前記すぼみ部は、連続的にかつ直線的に先細った円錐形状であるSiC単結晶成長用坩堝。 - 前記原料収容部の前記すぼみ部が、連続的に先細りしている請求項1に記載のSiC単結晶成長用坩堝。
- 前記原料収容部の前記すぼみ部が、直線的に先細りしている請求項1または2に記載のSiC単結晶成長用坩堝。
- 前記原料収容部の前記すぼみ部の外面が先細りしている請求項1~3のいずれか一項に記載のSiC単結晶成長用坩堝。
- 請求項1~4のいずれか一項に記載のSiC単結晶成長用坩堝を用いてSiC単結晶を製造する方法であって、
前記SiC単結晶成長用坩堝の前記原料収容部にSiC原料を充填する工程と、
加熱中心が前記原料収容部の前記すぼみ部の範囲内に位置するように、前記原料収容部を加熱する工程と、を有するSiC単結晶の製造方法。 - SiC単結晶成長用坩堝と、前記SiC単結晶成長用坩堝を加熱するための加熱器と、を備え、
前記SiC単結晶成長用坩堝は、請求項1~4のいずれか一項に記載のSiC単結晶成長用坩堝であって、
前記加熱器は、加熱中心が前記原料収容部の前記すぼみ部の範囲内に位置するように配置されているSiC単結晶製造装置。
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