JPH06316499A - 炭化珪素単結晶の製造方法 - Google Patents
炭化珪素単結晶の製造方法Info
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- JPH06316499A JPH06316499A JP10435593A JP10435593A JPH06316499A JP H06316499 A JPH06316499 A JP H06316499A JP 10435593 A JP10435593 A JP 10435593A JP 10435593 A JP10435593 A JP 10435593A JP H06316499 A JPH06316499 A JP H06316499A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 昇華再結晶法を用いた炭化珪素単結晶成長に
おいて、高純度の珪素と炭素を原料として用いることに
より結晶性に優れた炭化珪素単結晶を成長する。 【構成】 種結晶を用いた昇華再結晶法により炭化珪素
単結晶を成長する際に、原料として珪素2aおよび炭素
粉末2bまたは多孔質黒鉛2cを用い、珪素2aおよび
炭素粉末2bまたは多孔質黒鉛2cを反応させて炭化珪
素2を形成し、この炭化珪素を昇華させて種結晶1上に
炭化珪素単結晶を成長させる。 【効果】 原料よりの不純物を防止し、炭化珪素単結晶
の結晶性および均質性、および再現性が向上する。
おいて、高純度の珪素と炭素を原料として用いることに
より結晶性に優れた炭化珪素単結晶を成長する。 【構成】 種結晶を用いた昇華再結晶法により炭化珪素
単結晶を成長する際に、原料として珪素2aおよび炭素
粉末2bまたは多孔質黒鉛2cを用い、珪素2aおよび
炭素粉末2bまたは多孔質黒鉛2cを反応させて炭化珪
素2を形成し、この炭化珪素を昇華させて種結晶1上に
炭化珪素単結晶を成長させる。 【効果】 原料よりの不純物を防止し、炭化珪素単結晶
の結晶性および均質性、および再現性が向上する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は昇華再結晶法を用いた六
方晶の炭化珪素単結晶を成長させる方法に関する。
方晶の炭化珪素単結晶を成長させる方法に関する。
【0002】
【従来の技術】炭化珪素(SiC)は広い禁制帯幅
(2.2〜3.3eV)を有する半導体材料である。ま
た、炭化珪素は熱的,化学的、及び機械的に極めて安定
であり、放射線損傷にも強いという優れた特徴をもって
いる。他方、珪素のような従来の半導体材料を用いた素
子は、特に高温、高出力駆動、放射線照射などの苛酷な
条件下では使用が困難である。したがって、炭化珪素を
用いた半導体素子は、このような苛酷な条件下でも使用
し得る半導体素子として広範な分野での応用が期待され
ている。
(2.2〜3.3eV)を有する半導体材料である。ま
た、炭化珪素は熱的,化学的、及び機械的に極めて安定
であり、放射線損傷にも強いという優れた特徴をもって
いる。他方、珪素のような従来の半導体材料を用いた素
子は、特に高温、高出力駆動、放射線照射などの苛酷な
条件下では使用が困難である。したがって、炭化珪素を
用いた半導体素子は、このような苛酷な条件下でも使用
し得る半導体素子として広範な分野での応用が期待され
ている。
【0003】しかしながら大面積を有する高品質の炭化
珪素単結晶を、工業的規模で安定に供給し得る結晶成長
技術は、いまだ確立されていない。それゆえ、炭化珪素
は、上述のような多くの利点及び可能性を有する半導体
材料であるにもかかわらず、その実用化が阻まれてい
る。
珪素単結晶を、工業的規模で安定に供給し得る結晶成長
技術は、いまだ確立されていない。それゆえ、炭化珪素
は、上述のような多くの利点及び可能性を有する半導体
材料であるにもかかわらず、その実用化が阻まれてい
る。
【0004】従来、研究室程度の規模では、例えば炭化
珪素粉末を用いる昇華再結晶法(レーリー法)で炭化珪
素単結晶を成長させ、半導体素子の作製可能なサイズの
炭化珪素単結晶を得ていた。しかしながら、この方法で
は、得られた単結晶の面積が小さく、その寸法及び形状
を高精度に制御することが困難である。また、炭化珪素
が有する結晶多形及び不純物キャリヤ濃度の制御も容易
でない。
珪素粉末を用いる昇華再結晶法(レーリー法)で炭化珪
素単結晶を成長させ、半導体素子の作製可能なサイズの
炭化珪素単結晶を得ていた。しかしながら、この方法で
は、得られた単結晶の面積が小さく、その寸法及び形状
を高精度に制御することが困難である。また、炭化珪素
が有する結晶多形及び不純物キャリヤ濃度の制御も容易
でない。
【0005】また、化学的気相成長法(CVD法)を用
いて珪素等の異種基板上にヘテロエピタキシャル成長さ
せることにより立方晶の炭化珪素結晶を成長させてい
る。この方法では、大面積の単結晶は得られるが、基板
との格子不整合が約20%もあること等により多くの欠
陥を含む(〜107/cm2)炭化珪素単結晶しか成長で
きず、高品質の炭化珪素単結晶を得ることは容易でな
い。
いて珪素等の異種基板上にヘテロエピタキシャル成長さ
せることにより立方晶の炭化珪素結晶を成長させてい
る。この方法では、大面積の単結晶は得られるが、基板
との格子不整合が約20%もあること等により多くの欠
陥を含む(〜107/cm2)炭化珪素単結晶しか成長で
きず、高品質の炭化珪素単結晶を得ることは容易でな
い。
【0006】これらの問題点を隗血するために、炭化珪
素粉末と種結晶を用いて昇華再結晶法を行う改良型レー
リー法が提案されている(Yu.M.Tairov.a
ndV.F.Tsverkov.J.Crystal
Growth,52(1981),pp.146−15
0)。この方法を用いれば、結晶多形及び形状を制御し
ながら、炭化珪素単結晶を成長させることができる。
素粉末と種結晶を用いて昇華再結晶法を行う改良型レー
リー法が提案されている(Yu.M.Tairov.a
ndV.F.Tsverkov.J.Crystal
Growth,52(1981),pp.146−15
0)。この方法を用いれば、結晶多形及び形状を制御し
ながら、炭化珪素単結晶を成長させることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の改良
型レーリー法に用いる炭化珪素粉末としては、研磨材用
としてアチェソン法により製造された粉末を用いている
が、アチェソン法により製造された粉末はアルミニウ
ム,チタン,バナジウム等の多くの不純物を含んでい
る。また、アチェソン法により製造された炭化珪素は不
定型、大型であり、原料としての使用には粉砕する必要
があり、炭化珪素は硬度が大きいため粉砕治具からの不
純物混入も問題になる。
型レーリー法に用いる炭化珪素粉末としては、研磨材用
としてアチェソン法により製造された粉末を用いている
が、アチェソン法により製造された粉末はアルミニウ
ム,チタン,バナジウム等の多くの不純物を含んでい
る。また、アチェソン法により製造された炭化珪素は不
定型、大型であり、原料としての使用には粉砕する必要
があり、炭化珪素は硬度が大きいため粉砕治具からの不
純物混入も問題になる。
【0008】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
であり、その目的とするところは、良質の炭化珪素単結
晶を、再現性よく製造し得る炭化珪素単結晶の製造方法
を提供することにある。
であり、その目的とするところは、良質の炭化珪素単結
晶を、再現性よく製造し得る炭化珪素単結晶の製造方法
を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、珪素と炭素を反応させて炭化珪素を形成
する工程と、上記炭化珪素を昇華して種結晶上に炭化珪
素単結晶を形成する工程とを含むことを特徴とする炭化
珪素単結晶の製造方法によるものである。
め、本発明は、珪素と炭素を反応させて炭化珪素を形成
する工程と、上記炭化珪素を昇華して種結晶上に炭化珪
素単結晶を形成する工程とを含むことを特徴とする炭化
珪素単結晶の製造方法によるものである。
【0010】また、本発明は、上記炭化珪素を形成する
工程の温度が1150℃以上1800℃以下で、かつ圧
力が200Torr以上であることを特徴とする方法で
ある。
工程の温度が1150℃以上1800℃以下で、かつ圧
力が200Torr以上であることを特徴とする方法で
ある。
【0011】また、本発明は、上記炭素としてかさ比重
が1.0以下の黒鉛ブロックまたは粒径が10μm以下
の炭素粉末を用いることを特徴とする方法である。
が1.0以下の黒鉛ブロックまたは粒径が10μm以下
の炭素粉末を用いることを特徴とする方法である。
【0012】
【作用】本発明によれば、高純度の原料が入手可能な珪
素と炭素を出発原料とし、珪素と炭素を反応させて炭化
珪素を形成し、該炭化珪素を昇華し種結晶上に炭化珪素
を成長させることにより、不純物に起因する欠陥を防止
し、結晶性に優れた良質の炭化珪素単結晶を再現性良く
成長できる。
素と炭素を出発原料とし、珪素と炭素を反応させて炭化
珪素を形成し、該炭化珪素を昇華し種結晶上に炭化珪素
を成長させることにより、不純物に起因する欠陥を防止
し、結晶性に優れた良質の炭化珪素単結晶を再現性良く
成長できる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の炭化珪素単結晶の製造方法に
ついて実施例に基づき詳細に説明する。
ついて実施例に基づき詳細に説明する。
【0014】図1(a)は、本発明の実施例に係る炭化
珪素単結晶の製造装置の断面構造を示す図であり、本装
置により種結晶を用いた改良型レーリー法により炭化珪
素単結晶を成長させることができる。
珪素単結晶の製造装置の断面構造を示す図であり、本装
置により種結晶を用いた改良型レーリー法により炭化珪
素単結晶を成長させることができる。
【0015】図1(b)は、本発明の実施例に係る炭化
珪素単結晶の製造開始時の坩堝の断面構造を示す図であ
り、図1(c)は、他の実施例に係る炭化珪素の製造開
始時の坩堝の断面構造を示す図である。ここで、1は炭
化珪素単結晶基板、2は珪素と炭素が反応して形成され
た炭化珪素、2aは珪素、2bは炭素粉末、2cは炭素
ブロック、3は黒鉛製坩堝、4は黒鉛製坩堝蓋、5は二
重石英管、6は黒鉛製の支持棒、7は黒鉛製フェール
ト、8はワークコイル、9と11は枝管、10と12は
ステンレス製チャンバー、13は真空ポンプを示してい
る。
珪素単結晶の製造開始時の坩堝の断面構造を示す図であ
り、図1(c)は、他の実施例に係る炭化珪素の製造開
始時の坩堝の断面構造を示す図である。ここで、1は炭
化珪素単結晶基板、2は珪素と炭素が反応して形成され
た炭化珪素、2aは珪素、2bは炭素粉末、2cは炭素
ブロック、3は黒鉛製坩堝、4は黒鉛製坩堝蓋、5は二
重石英管、6は黒鉛製の支持棒、7は黒鉛製フェール
ト、8はワークコイル、9と11は枝管、10と12は
ステンレス製チャンバー、13は真空ポンプを示してい
る。
【0016】図1(a)の製造装置を用いて結晶成長を
行うが、結晶成長は、種結晶として用いた炭化珪素単結
晶基板1の上に、原料である珪素と炭素を反応させて炭
化珪素2を形成し、炭化珪素2を昇華再結晶させること
により行われる。種結晶の炭化珪素単結晶基板1は、黒
鉛製坩堝蓋4の内面に取り付けられる。図1(b)また
は図1(c)に示すように原料の珪素と炭素は黒鉛製坩
堝3の内部に充填されている。このような黒鉛製坩堝3
は、二重石英管5の内部に、黒鉛製の支持棒6により設
置される。黒鉛製坩堝3の周囲には、熱シールドのため
の黒鉛製フェールト7が設置されている。また、二重石
英管の外周にはワークコイル8が巻回されており、それ
ぞれに高周波電流を流すことにより黒鉛製坩堝3を加熱
し、原料及び種結晶をそれぞれ所望の温度に加熱するこ
とができる。二重石英管5の上端には、ガスの流入口と
なる枝管9を備えたステンレス製チャンバー10が設け
られている。ステンレス製チャンバー12には、ガスの
排出口となる枝管11と真空ポンプ13が接続されてお
り、二重石英管5の内部を所望の真空度に排気すること
ができる。
行うが、結晶成長は、種結晶として用いた炭化珪素単結
晶基板1の上に、原料である珪素と炭素を反応させて炭
化珪素2を形成し、炭化珪素2を昇華再結晶させること
により行われる。種結晶の炭化珪素単結晶基板1は、黒
鉛製坩堝蓋4の内面に取り付けられる。図1(b)また
は図1(c)に示すように原料の珪素と炭素は黒鉛製坩
堝3の内部に充填されている。このような黒鉛製坩堝3
は、二重石英管5の内部に、黒鉛製の支持棒6により設
置される。黒鉛製坩堝3の周囲には、熱シールドのため
の黒鉛製フェールト7が設置されている。また、二重石
英管の外周にはワークコイル8が巻回されており、それ
ぞれに高周波電流を流すことにより黒鉛製坩堝3を加熱
し、原料及び種結晶をそれぞれ所望の温度に加熱するこ
とができる。二重石英管5の上端には、ガスの流入口と
なる枝管9を備えたステンレス製チャンバー10が設け
られている。ステンレス製チャンバー12には、ガスの
排出口となる枝管11と真空ポンプ13が接続されてお
り、二重石英管5の内部を所望の真空度に排気すること
ができる。
【0017】次に、このような結晶成長装置を用いた炭
化珪素単結晶の製造について具体的に説明する。
化珪素単結晶の製造について具体的に説明する。
【0018】図1(a)及び図1(b)に基づき第1の
実施例について説明する。
実施例について説明する。
【0019】まず、種結晶として、成長面方位が(00
01)方向である六方晶型の炭化珪素単結晶からなる基
板1を用意した。そして、この基板1を黒鉛製坩堝蓋4
の内面に取り付けた。また、黒鉛製坩堝3の内部には、
原料として高純度の珪素2a及び炭素粉末2bを充填し
た。珪素2aとしては、粒状で2〜5mm破砕状で純度
が5Nもの、炭素粉末2bとしては粒度が10μmで純
度が4Nのものを用いた。次いで、原料を充填した黒鉛
製坩堝3を、種結晶を取り付けた黒鉛製坩堝蓋4で閉
じ、黒鉛の支持棒6により二重石英管5の内部に設置し
た。黒鉛製坩堝3の周囲には黒鉛製フェールト7で被覆
した。そして、雰囲気ガスとしてアルゴンガス(Ar)
を、ステンレス製チャンバー10の枝管9から二重石英
管5の内部に流した。Arガスの流量は1l/分に設定
した。次に、ワークコイル8に高周波電流を流し、高周
波電流を調節することで珪素2aと炭素粉末2bの温度
が1700℃、ワークコイルとして坩堝の位置を調節す
ることで珪素2aと炭素粉末2bの原料と種結晶1との
温度差が無くなるようにした。この状態で2時間保持す
ることで珪素と炭素が反応して炭化珪素2が形成され
る。続いて、高周波電流を調節して種結晶の温度を21
50℃、ワークコイルと坩堝の位置を調節し炭化珪素2
の温度を2200℃に設定する。次に、真空ポンプ13
を用いて二重石英管5の内部を減圧した。この減圧は大
気圧から〜30Torrまで20分間かけて徐々に行
い、30Torrの真空度で保持した。この状態で5時
間保持することにより、約5mmの厚さの炭化珪素単結
晶が成長した。
01)方向である六方晶型の炭化珪素単結晶からなる基
板1を用意した。そして、この基板1を黒鉛製坩堝蓋4
の内面に取り付けた。また、黒鉛製坩堝3の内部には、
原料として高純度の珪素2a及び炭素粉末2bを充填し
た。珪素2aとしては、粒状で2〜5mm破砕状で純度
が5Nもの、炭素粉末2bとしては粒度が10μmで純
度が4Nのものを用いた。次いで、原料を充填した黒鉛
製坩堝3を、種結晶を取り付けた黒鉛製坩堝蓋4で閉
じ、黒鉛の支持棒6により二重石英管5の内部に設置し
た。黒鉛製坩堝3の周囲には黒鉛製フェールト7で被覆
した。そして、雰囲気ガスとしてアルゴンガス(Ar)
を、ステンレス製チャンバー10の枝管9から二重石英
管5の内部に流した。Arガスの流量は1l/分に設定
した。次に、ワークコイル8に高周波電流を流し、高周
波電流を調節することで珪素2aと炭素粉末2bの温度
が1700℃、ワークコイルとして坩堝の位置を調節す
ることで珪素2aと炭素粉末2bの原料と種結晶1との
温度差が無くなるようにした。この状態で2時間保持す
ることで珪素と炭素が反応して炭化珪素2が形成され
る。続いて、高周波電流を調節して種結晶の温度を21
50℃、ワークコイルと坩堝の位置を調節し炭化珪素2
の温度を2200℃に設定する。次に、真空ポンプ13
を用いて二重石英管5の内部を減圧した。この減圧は大
気圧から〜30Torrまで20分間かけて徐々に行
い、30Torrの真空度で保持した。この状態で5時
間保持することにより、約5mmの厚さの炭化珪素単結
晶が成長した。
【0020】このようにして得られた炭化珪素単結晶を
X線回折法、ラマン分光法により分析したところ、六方
晶の炭化珪素単結晶が成長していることがわかった。成
長した結晶は種結晶上より成長最表面まで均一で欠陥も
少なく(102cm-2 以下)、高品質の6H形炭化珪素
単結晶である。
X線回折法、ラマン分光法により分析したところ、六方
晶の炭化珪素単結晶が成長していることがわかった。成
長した結晶は種結晶上より成長最表面まで均一で欠陥も
少なく(102cm-2 以下)、高品質の6H形炭化珪素
単結晶である。
【0021】使用する珪素原料として本実施例では2〜
5mmの粒状を用いたが、他の粒径の物を用いてもよ
い。しかし、あまり粒径が小さいと坩堝内に充填する量
が少なくなり、成長した炭化珪素単結晶が小さくなる。
また、炭素粉末として10μmの物を用いたが、10μ
m 以上の炭素粉末を用いると炭素粉末の表面のみが珪
素と反応し十分な炭化珪素原料が形成できない。また、
炭素粉末の粒径が極端に小さいと坩堝内に充填する量が
少なくなり、成長した炭化珪素単結晶が小さくなり実用
的でない。
5mmの粒状を用いたが、他の粒径の物を用いてもよ
い。しかし、あまり粒径が小さいと坩堝内に充填する量
が少なくなり、成長した炭化珪素単結晶が小さくなる。
また、炭素粉末として10μmの物を用いたが、10μ
m 以上の炭素粉末を用いると炭素粉末の表面のみが珪
素と反応し十分な炭化珪素原料が形成できない。また、
炭素粉末の粒径が極端に小さいと坩堝内に充填する量が
少なくなり、成長した炭化珪素単結晶が小さくなり実用
的でない。
【0022】本実施例では珪素と炭素を反応させるのに
1700℃、大気圧の条件を用いたが、1150〜18
00℃、大気圧の条件が用いられる。1150℃以下で
は珪素と炭素殿反応は起こらず、1800℃以上又は圧
力が200Torr以下の条件では反応して形成した炭
化珪素の昇華が同時に起こり結晶多形の制御ができな
い。
1700℃、大気圧の条件を用いたが、1150〜18
00℃、大気圧の条件が用いられる。1150℃以下で
は珪素と炭素殿反応は起こらず、1800℃以上又は圧
力が200Torr以下の条件では反応して形成した炭
化珪素の昇華が同時に起こり結晶多形の制御ができな
い。
【0023】また、原料としてアチェソン法により形成
した炭化珪素粉末を用いると不純物により欠陥が多くな
り(104cm-2 以上)結晶性も悪くなる。また、不純
物による吸収により透過特性も悪くなり、基板用の良質
な炭化珪素単結晶が成長できない。
した炭化珪素粉末を用いると不純物により欠陥が多くな
り(104cm-2 以上)結晶性も悪くなる。また、不純
物による吸収により透過特性も悪くなり、基板用の良質
な炭化珪素単結晶が成長できない。
【0024】次に、図1(a)及び図1(c)に基づ
き、第2の実施例について説明する。まず、原料となる
高純度の珪素2aと黒鉛ブロック2cを充填した。珪素
2aとしては、JIS粒度が#300、黒鉛ブロック2
cとしてはかさ密度が0.5の多孔質黒鉛を用いた。こ
れらの原料を充填した黒鉛製坩堝3を、種結晶を取り付
けていない黒鉛製坩堝蓋4で閉じ、黒鉛製の支持棒6に
より二重石英管5の内部に設置した。黒鉛製坩堝3の周
囲には黒鉛製フェールト7で被覆した。そして、雰囲気
ガスとしてArガスを、ステンレス製チャンバー10の
枝管9から二重石英管5の内部に流した。Arガスの流
量は1l/分に設定した。また、ワークコイル8に高周
波電流を流し炭化珪素粉末の温度が1800℃になるよ
うに調節し、360分保持した。この処理により珪素と
多孔質黒鉛が反応して炭化珪素2が形成される。その
後、種結晶として、成長面方位が(0001)方向であ
る六方晶型の4H型炭化珪素単結晶からなる基板1を用
意した。そして、この基板1を黒鉛製坩堝蓋4の内面に
取り付けた。
き、第2の実施例について説明する。まず、原料となる
高純度の珪素2aと黒鉛ブロック2cを充填した。珪素
2aとしては、JIS粒度が#300、黒鉛ブロック2
cとしてはかさ密度が0.5の多孔質黒鉛を用いた。こ
れらの原料を充填した黒鉛製坩堝3を、種結晶を取り付
けていない黒鉛製坩堝蓋4で閉じ、黒鉛製の支持棒6に
より二重石英管5の内部に設置した。黒鉛製坩堝3の周
囲には黒鉛製フェールト7で被覆した。そして、雰囲気
ガスとしてArガスを、ステンレス製チャンバー10の
枝管9から二重石英管5の内部に流した。Arガスの流
量は1l/分に設定した。また、ワークコイル8に高周
波電流を流し炭化珪素粉末の温度が1800℃になるよ
うに調節し、360分保持した。この処理により珪素と
多孔質黒鉛が反応して炭化珪素2が形成される。その
後、種結晶として、成長面方位が(0001)方向であ
る六方晶型の4H型炭化珪素単結晶からなる基板1を用
意した。そして、この基板1を黒鉛製坩堝蓋4の内面に
取り付けた。
【0025】次に、原料を充填した黒鉛製坩堝3を、種
結晶を取り付けた黒鉛製坩堝蓋4で閉じ、黒鉛製の支持
棒6により二重石英管5の内部に設置した。黒鉛製坩堝
3の周囲には黒鉛製フェールト7で被覆した。そして、
雰囲気ガスとしてアルゴンガス(Ar)、n型不純物添
加用の窒素ガス(M2)を、ステンレス製チャンバー1
0の枝管9から二重石英管5の内部に流した。Arガ
ス、N2ガスの流量はそれぞれ1l/分、0.8cc/
分に設定した。また、ワークコイル8に高周波電流を流
し基板1の温度が2200℃、炭化珪素2(b)の温度
が2300℃になるように調節した。続いて、Arガス
の流量を調節すると共に、真空ポンプ13を用いて二重
石英管5の内部を減圧した。この減圧は大気圧から10
Torrまで60分間かけて徐々に行い、10Torr
の真空度で6時間保持した。この状態で8時間保持する
ことにより、約8mmの厚さの炭化珪素単結晶が成長し
た。
結晶を取り付けた黒鉛製坩堝蓋4で閉じ、黒鉛製の支持
棒6により二重石英管5の内部に設置した。黒鉛製坩堝
3の周囲には黒鉛製フェールト7で被覆した。そして、
雰囲気ガスとしてアルゴンガス(Ar)、n型不純物添
加用の窒素ガス(M2)を、ステンレス製チャンバー1
0の枝管9から二重石英管5の内部に流した。Arガ
ス、N2ガスの流量はそれぞれ1l/分、0.8cc/
分に設定した。また、ワークコイル8に高周波電流を流
し基板1の温度が2200℃、炭化珪素2(b)の温度
が2300℃になるように調節した。続いて、Arガス
の流量を調節すると共に、真空ポンプ13を用いて二重
石英管5の内部を減圧した。この減圧は大気圧から10
Torrまで60分間かけて徐々に行い、10Torr
の真空度で6時間保持した。この状態で8時間保持する
ことにより、約8mmの厚さの炭化珪素単結晶が成長し
た。
【0026】このようにして得られた炭化珪素単結晶を
X線回折法、。ラマン分光法により分析したところ、成
長面方位が(0001)方向である六方晶型の4H型炭
化珪素単結晶が成長していることがわかった。成長速度
は1.0mm/時であり、抵抗率が0.1Ωcmである
n型炭化珪素単結晶である。透過特性も良好、均質で欠
陥も少なく(102cm-2以下)、高品質のn型4H形
炭化珪素単結晶である。
X線回折法、。ラマン分光法により分析したところ、成
長面方位が(0001)方向である六方晶型の4H型炭
化珪素単結晶が成長していることがわかった。成長速度
は1.0mm/時であり、抵抗率が0.1Ωcmである
n型炭化珪素単結晶である。透過特性も良好、均質で欠
陥も少なく(102cm-2以下)、高品質のn型4H形
炭化珪素単結晶である。
【0027】本実施例では多孔質黒鉛としてかさ密度が
0.5の物を用いたが、かさ密度が1.0以上では珪素
が多孔質黒鉛の中に入っていかず、反応が表面のみで形
成された炭化珪素は少なく、その後の炭化珪素単結晶の
成長ができない。
0.5の物を用いたが、かさ密度が1.0以上では珪素
が多孔質黒鉛の中に入っていかず、反応が表面のみで形
成された炭化珪素は少なく、その後の炭化珪素単結晶の
成長ができない。
【0028】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
請求の範囲内にて種々の変更が可能である。
請求の範囲内にて種々の変更が可能である。
【0029】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、結晶性及び均質性の優れた良質の炭化珪素単結晶
を再現性よく成長させることができる。また、本発明に
より得られた炭化珪素単結晶を成長用基板として用い、
気相エピタキシャル成長法により、この基板上に炭化珪
素単結晶を成長させれば、光学的および電気的特性に優
れた炭化珪素単結晶が得られる。したがって、光学的特
性に優れた青色発光素子および電気的特性に優れた炭化
珪素半導体基板装置(例えば、電界効果トランジスタ
(FET),相補正モス集積回路(C−MOS),およ
び各種パワー素子など)を製作することができる。しか
も、上記炭化珪素単結晶を再現性よく得られるので、光
学的および電気的特性に優れた上記の各種炭化珪素半導
体装置を工業的規模で歩留りよく生産することができ
る。
れば、結晶性及び均質性の優れた良質の炭化珪素単結晶
を再現性よく成長させることができる。また、本発明に
より得られた炭化珪素単結晶を成長用基板として用い、
気相エピタキシャル成長法により、この基板上に炭化珪
素単結晶を成長させれば、光学的および電気的特性に優
れた炭化珪素単結晶が得られる。したがって、光学的特
性に優れた青色発光素子および電気的特性に優れた炭化
珪素半導体基板装置(例えば、電界効果トランジスタ
(FET),相補正モス集積回路(C−MOS),およ
び各種パワー素子など)を製作することができる。しか
も、上記炭化珪素単結晶を再現性よく得られるので、光
学的および電気的特性に優れた上記の各種炭化珪素半導
体装置を工業的規模で歩留りよく生産することができ
る。
【図1】(a)本発明の実施例に係る炭化珪素単結晶の
製造装置の断面構造を示す図である。 (b)本発明の実施例に係る炭化珪素単結晶の製造開始
時の坩堝の断面構造を示す図である。 (c)本発明の他の実施例に係る炭化珪素単結晶の製造
開始時の坩堝の断面構造を示す図である。
製造装置の断面構造を示す図である。 (b)本発明の実施例に係る炭化珪素単結晶の製造開始
時の坩堝の断面構造を示す図である。 (c)本発明の他の実施例に係る炭化珪素単結晶の製造
開始時の坩堝の断面構造を示す図である。
1 炭化珪素単結晶基板(種結晶) 2 炭化珪素 2a 珪素 2b 炭素粉末 2c 炭素ブロック 3 黒鉛製坩堝 4 黒鉛製坩堝蓋 5 二重石英管 6 支持棒 7 黒鉛製フェールト 8 ワークコイル 9,11 枝間 10,12 ステンレス製チャンバー 13 真空ポンプ
Claims (3)
- 【請求項1】 珪素と炭素を反応させて炭化珪素を形成
する工程と、 上記炭化珪素を昇華して種結晶上に炭化珪素単結晶を形
成する工程とを含むことを特徴とする炭化珪素単結晶の
製造方法。 - 【請求項2】 上記炭化珪素を形成する工程の温度が1
150℃以上1800℃以下で、かつ、圧力が200T
orr以上であ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。 - 【請求項3】 上記炭素としてかさ比重が1.0以下の
黒鉛ブロックまたは粒径が10μm以下の炭素粉末を用
い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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10435593A JPH06316499A (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 炭化珪素単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10435593A JPH06316499A (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 炭化珪素単結晶の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06316499A true JPH06316499A (ja) | 1994-11-15 |
Family
ID=14378566
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10435593A Pending JPH06316499A (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 炭化珪素単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06316499A (ja) |
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-
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- 1993-04-30 JP JP10435593A patent/JPH06316499A/ja active Pending
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