JP2014088290A - Method for producing crystal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、炭素を含む珪素の溶液にガリウムおよびゲルマニウムを添加した結晶の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a crystal manufacturing method in which gallium and germanium are added to a silicon-containing solution.
現在注目されている結晶として、炭素と珪素の化合物である炭化珪素（Silicon carbide；ＳｉＣ）がある。炭化珪素は、バンドギャップがシリコンと比べて広く、絶縁破壊に
至る電界強度が大きい（耐電圧特性がよい）こと、熱伝導性が高いこと、耐熱性が高いこと、耐薬品性に優れること、および耐放射線性に優れることなどの種々の利点から注目を集めている。
As a crystal currently attracting attention, there is silicon carbide (SiC) which is a compound of carbon and silicon. Silicon carbide has a wider band gap than silicon, has a high electric field strength that leads to dielectric breakdown (good withstand voltage characteristics), high thermal conductivity, high heat resistance, and excellent chemical resistance. In addition, it attracts attention because of various advantages such as excellent radiation resistance.
炭化珪素の結晶は、例えば、原子力を含む重電、自動車および航空を含む運輸、家電、ならびに宇宙などと幅広い分野で注目されている。炭化珪素の結晶は、種結晶の表面に、例えば溶液成長法または昇華法によって成長させることができる。炭化珪素の結晶を溶液成長法で成長させる方法として、例えば特許文献１に示されている。 Silicon carbide crystals are attracting attention in a wide range of fields, for example, heavy electricity including nuclear power, transportation including automobiles and aviation, home appliances, and space. The silicon carbide crystal can be grown on the surface of the seed crystal by, for example, a solution growth method or a sublimation method. For example, Patent Document 1 discloses a method for growing a silicon carbide crystal by a solution growth method.
炭化珪素からなる結晶を溶液成長法で成長させる研究・開発において、長時間に亘って結晶を成長させることにより種結晶の下面に成長させる結晶を大型化または長尺化することが課題の１つとなっていた。本発明は、このような事情を鑑みて案出されたものであり、結晶を長尺化することが可能な結晶の製造方法を提供することを目的とする。 In research and development for growing crystals of silicon carbide by the solution growth method, one of the issues is to increase the size or length of the crystal to be grown on the lower surface of the seed crystal by growing the crystal over a long period of time. It was. The present invention has been devised in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for producing a crystal capable of elongating the crystal.
本発明の結晶の製造方法は、炭素を含む珪素の溶液を坩堝の内部に収容し、種結晶の下面を前記溶液に接触させた後、前記種結晶を引き上げることによって、前記下面に前記溶液から炭化珪素の結晶を成長させる結晶の製造方法において、前記種結晶を引き上げる前に前記溶液にガリウムおよびゲルマニウムを添加する。 In the method for producing a crystal of the present invention, a solution of silicon containing carbon is accommodated in a crucible, and a lower surface of a seed crystal is brought into contact with the solution, and then the seed crystal is pulled up, whereby the lower surface is removed from the solution. In the crystal manufacturing method for growing a silicon carbide crystal, gallium and germanium are added to the solution before the seed crystal is pulled up.
本発明によれば、ガリウムおよびゲルマニウムを添加した、炭素を含む珪素の溶液を用いて結晶を成長させることから、種結晶の下面に成長させる結晶を長尺化することができる。 According to the present invention, since the crystal is grown using the silicon-containing solution containing gallium and germanium, the crystal grown on the lower surface of the seed crystal can be elongated.
本発明の結晶の製造方法の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。本発明の結晶の製造方法に用いる結晶成長装置100の各構成について図１を参照しつつ説明する。結晶成
長装置100は、主に坩堝２および種結晶３を有するものである。
An embodiment of the crystal production method of the present invention will be described with reference to the drawings. Each configuration of the crystal growth apparatus 100 used in the crystal manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIG. The crystal growth apparatus 100 mainly has a crucible 2 and a seed crystal 3.
坩堝２は、坩堝容器４の内部に配置されている。坩堝容器４は、坩堝２を保持する機能を担っている。この坩堝容器４と坩堝２との間には、保温材５が配置されている。この保温材５は、坩堝２の周囲を囲んでいる。保温材５は、坩堝２からの放熱を抑制し、坩堝２の温度を安定して保つことに寄与している。坩堝２は、炭素（黒鉛）を主成分とする材料によって構成されている。坩堝２は、成長させる炭化珪素の単結晶の原料を内部で融解させる器としての機能を担っている。 The crucible 2 is disposed inside the crucible container 4. The crucible container 4 has a function of holding the crucible 2. A heat insulating material 5 is disposed between the crucible container 4 and the crucible 2. This heat insulating material 5 surrounds the periphery of the crucible 2. The heat insulating material 5 suppresses heat radiation from the crucible 2 and contributes to keeping the temperature of the crucible 2 stable. The crucible 2 is made of a material mainly composed of carbon (graphite). The crucible 2 has a function as a vessel for melting a silicon carbide single crystal raw material to be grown inside.
坩堝２の内部には、溶液６が配置されている。溶液６は、種結晶３の下面３Ｂに成長させる炭化珪素の結晶を構成する元素である炭素を、同じく炭化珪素の結晶を構成する元素である珪素の溶液中に溶解したものである。溶質となる元素の溶解度は、溶媒となる元素の温度が高くなるほど大きくなる。このため、種結晶３の下面３Ｂの温度を溶液６の温度よりも低くすることによって、高温下の溶媒に多くの溶質を溶解させた溶液６の温度が種結晶３の付近で低くなり、熱的な平衡を境に溶質が析出するようになる。この熱的平衡による析出を利用して、種結晶３の下面３Ｂに、炭化珪素の結晶を成長させることができる。 A solution 6 is disposed inside the crucible 2. The solution 6 is obtained by dissolving carbon, which is an element constituting the silicon carbide crystal grown on the lower surface 3B of the seed crystal 3, in a solution of silicon, which is also an element constituting the silicon carbide crystal. The solubility of the element that becomes the solute increases as the temperature of the element that becomes the solvent increases. For this reason, by making the temperature of the lower surface 3B of the seed crystal 3 lower than the temperature of the solution 6, the temperature of the solution 6 in which many solutes are dissolved in the solvent at a high temperature becomes lower in the vicinity of the seed crystal 3, and the heat The solute begins to precipitate at the boundary of the equilibrium. A silicon carbide crystal can be grown on the lower surface 3B of the seed crystal 3 by utilizing precipitation due to this thermal equilibrium.
溶液６は、坩堝２内に珪素の原料（例えば、粒子状のもの）および炭素の原料（例えば、粒子状のもの）を入れた後、珪素の原料を加熱することによって当該珪素の原料を溶解して準備される。坩堝２を加熱する温度は、珪素の原料が溶解する温度を用いればよく、例えば1450℃以上2100℃以下にすることができる。また、珪素の原料を坩堝２内で溶解した後、炭素の原料を入れて溶液６を準備してもよい。さらに、坩堝２が炭素で構成されている場合には、内部に珪素の原料を入れて溶解し、坩堝２の内壁面を溶解させることによって炭素を含む溶液６を準備することもできる。 The solution 6 is obtained by putting a silicon raw material (for example, particulate material) and a carbon raw material (for example, a particulate material) into the crucible 2 and then heating the silicon raw material to dissolve the silicon raw material. To be prepared. What is necessary is just to use the temperature which the raw material of silicon melt | dissolves as the temperature which heats the crucible 2, For example, it can be set to 1450 degreeC or more and 2100 degrees C or less. Alternatively, after the silicon raw material is dissolved in the crucible 2, the solution 6 may be prepared by adding a carbon raw material. Furthermore, when the crucible 2 is made of carbon, a solution 6 containing carbon can be prepared by melting a raw material of silicon inside and melting the inner wall surface of the crucible 2.
種結晶３は、炭化珪素の結晶によって構成されている。種結晶３の結晶は、例えば炭化珪素の単結晶または多結晶などを用いることができる。種結晶３は、厚みが例えば0.1ｍ
ｍ以上10ｍｍ以下となるように設定することができる。種結晶３は、平面視したときの外形が、例えば多角形状または円形状となるように設けられている。種結晶３の横幅寸法は、例えば５ｍｍ以上20ｃｍ以下となるように設定することができる。
Seed crystal 3 is composed of a silicon carbide crystal. As the crystal of the seed crystal 3, for example, a silicon carbide single crystal or polycrystal can be used. The seed crystal 3 has a thickness of 0.1 m, for example.
m can be set to be 10 mm or less. The seed crystal 3 is provided so that the outer shape when viewed in plan is, for example, a polygonal shape or a circular shape. The width dimension of the seed crystal 3 can be set to be 5 mm or more and 20 cm or less, for example.
種結晶３は、図１に示すように、保持部材７の下端面７Ａに固定されている。保持部材７の下端面７Ａよりも大きい上面３Ａを有している。すなわち、種結晶３の上面３Ａの面積は、保持部材７の下端面７Ａの面積よりも大きくなるように設けられる。種結晶３は、上面３Ａの一部が接着材を介して、保持部材７の下端面７Ａに固定されている。種結晶３の上面３Ａの面積は、例えば、下端面７Ａに対して110％以上400％以下となるように設けることができる。 As shown in FIG. 1, the seed crystal 3 is fixed to the lower end surface 7 </ b> A of the holding member 7. The holding member 7 has an upper surface 3A that is larger than the lower end surface 7A. That is, the area of the upper surface 3 </ b> A of the seed crystal 3 is provided to be larger than the area of the lower end surface 7 </ b> A of the holding member 7. A part of the upper surface 3A of the seed crystal 3 is fixed to the lower end surface 7A of the holding member 7 via an adhesive. The area of the upper surface 3A of the seed crystal 3 can be provided, for example, to be 110% or more and 400% or less with respect to the lower end surface 7A.
種結晶３は、保持部材７の下端面７Ａと上面３Ａのどこで固定されていてもよい。種結晶３を、種結晶３の中心を含む領域が下端面７Ａと重なるように固定した場合、バランスよく保持することができる。そのため、例えば、溶液６の液面２Ａに対して水平性を維持して結晶成長を行なうことができる。 The seed crystal 3 may be fixed anywhere on the lower end surface 7A and the upper surface 3A of the holding member 7. When the seed crystal 3 is fixed so that the region including the center of the seed crystal 3 overlaps the lower end surface 7A, the seed crystal 3 can be held in a balanced manner. Therefore, for example, it is possible to perform crystal growth while maintaining horizontality with respect to the liquid surface 2A of the solution 6.
保持部材７は、図１に示すように、下端面７Ａに、接着材等を介して種結晶３を固定している。すなわち、保持部材７は、接着材を間に挟んだ状態で種結晶３の上に位置している。図１において、下方向をＤ１方向、上方向をＤ２方向としているが、以下の説明においても特記しない限り同様である。接着材としては、例えばカーボン接着材を用いることができる。なお、種結晶３および保持部材７の固定は、接着材に限定されず、適宜種結晶３に固定する冶具を用いることができる。 As shown in FIG. 1, the holding member 7 fixes the seed crystal 3 to the lower end surface 7A via an adhesive or the like. That is, the holding member 7 is located on the seed crystal 3 with an adhesive interposed therebetween. In FIG. 1, the downward direction is the D1 direction and the upward direction is the D2 direction, but the same applies to the following description unless otherwise specified. As the adhesive, for example, a carbon adhesive can be used. Note that the fixation of the seed crystal 3 and the holding member 7 is not limited to the adhesive, and a jig that is appropriately fixed to the seed crystal 3 can be used.
保持部材７は、下端面７Ａを有していればよい。下端面７Ａは、四角形状などの多角形
状、または円形状などの平面視形状をなしている。そのため、保持部材７は、例えば多角柱状または円柱状などの棒状、直方体状などの立体形状をなしている。
The holding member 7 should just have the lower end surface 7A. The lower end surface 7A has a polygonal shape such as a quadrangular shape or a planar view shape such as a circular shape. Therefore, the holding member 7 has a three-dimensional shape such as a rod shape such as a polygonal column shape or a cylindrical shape, or a rectangular parallelepiped shape.
保持部材７は、適宜、材料を選択することができ、例えば、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウムに代表されるような酸化物、または炭素を主成分とする材料から構成することができる。保持部材７としては、例えば炭素の多結晶体または炭素を焼成した焼成体などを用いることができる。本実施形態では、保持部材７が炭素を主成分とする材料で構成されている場合について説明する。 The holding member 7 can be appropriately selected from materials. For example, the holding member 7 can be made of an oxide typified by zirconium oxide or magnesium oxide, or a material containing carbon as a main component. As the holding member 7, for example, a polycrystalline carbon or a fired body obtained by firing carbon can be used. In the present embodiment, a case where the holding member 7 is made of a material whose main component is carbon will be described.
坩堝２は、加熱機構８によって、熱が加えられる。本実施形態の加熱機構８は、電磁誘導によって坩堝２を加熱する誘導加熱方式を採用しており、コイル９および交流電源10を含んで構成されている。 The crucible 2 is heated by the heating mechanism 8. The heating mechanism 8 of the present embodiment employs an induction heating method in which the crucible 2 is heated by electromagnetic induction, and includes a coil 9 and an AC power supply 10.
コイル９は、導体によって形成され、坩堝２の周囲を囲むように巻かれている。交流電源10は、コイル９に交流電流を流すためのものであり、より大きな交流電流を流すことによって、坩堝２内の設定温度までの加熱時間を短縮することができる。 The coil 9 is formed of a conductor and is wound so as to surround the periphery of the crucible 2. The AC power source 10 is for flowing an alternating current through the coil 9, and the heating time to the set temperature in the crucible 2 can be shortened by flowing a larger alternating current.
本実施形態では、坩堝２を誘導加熱方式で加熱している場合であるが、この電磁場によって溶液６自体に誘導電流を流して発熱させてもよい。このように溶液６自体を発熱させる場合は、坩堝２自体を発熱させなくてもよい。 In the present embodiment, the crucible 2 is heated by an induction heating method, but an induction current may be passed through the solution 6 itself by this electromagnetic field to generate heat. Thus, when heating the solution 6 itself, it is not necessary to heat the crucible 2 itself.
坩堝２の溶液６には、搬送機構11によって種結晶３が供給される。この搬送機構11は、種結晶３の下面３Ｂに成長した結晶を搬出する機能も担っている。搬送機構11は、保持部材７、および動力源12を含んで構成されている。この保持部材７を介して、種結晶３および種結晶３の下面３Ｂに成長した結晶の搬入出が行われる。種結晶３は、保持部材７の下端面７Ａに取り付けられており、この保持部材７は、動力源12によって上下方向（Ｄ１、Ｄ２方向）に移動が制御される。 The seed crystal 3 is supplied to the solution 6 in the crucible 2 by the transport mechanism 11. The transport mechanism 11 also has a function of carrying out the crystal grown on the lower surface 3B of the seed crystal 3. The transport mechanism 11 includes a holding member 7 and a power source 12. Through this holding member 7, the seed crystal 3 and the crystal grown on the lower surface 3B of the seed crystal 3 are carried in and out. The seed crystal 3 is attached to the lower end surface 7A of the holding member 7, and the movement of the holding member 7 is controlled by the power source 12 in the vertical direction (D1, D2 direction).
結晶成長装置100では、加熱機構８の交流電源10と、搬送機構11の動力源12とが制御部13に接続されて制御されている。つまり、結晶成長装置100は、制御部13によって、溶液６の加熱および温度制御と、種結晶３の搬入出とが連動して制御されている。制御部13は、中央演算処理装置、およびメモリなどの記憶装置を含んで構成されており、例えば公知のコンピュータからなる。 In the crystal growth apparatus 100, the AC power source 10 of the heating mechanism 8 and the power source 12 of the transport mechanism 11 are connected to the control unit 13 and controlled. That is, in the crystal growth apparatus 100, the heating and temperature control of the solution 6 and the carry-in / out of the seed crystal 3 are controlled by the control unit 13 in conjunction with each other. The control unit 13 includes a central processing unit and a storage device such as a memory, and is composed of, for example, a known computer.
結晶成長装置100の搬送機構11には、上述した保持部材７が取り付けられている。そし
て、保持部材７の下端面７Ａに固定された種結晶３の下面３Ｂを溶液６に接触させて、下面３Ｂに結晶を成長させることができる。また、このような種結晶３を保持部材７によって少しずつ引き上げることによって、連続して結晶成長させることが出来る。
The holding member 7 described above is attached to the transport mechanism 11 of the crystal growth apparatus 100. Then, the lower surface 3B of the seed crystal 3 fixed to the lower end surface 7A of the holding member 7 can be brought into contact with the solution 6 to grow a crystal on the lower surface 3B. Further, by pulling up the seed crystal 3 little by little by the holding member 7, it is possible to continuously grow the crystal.
本実施形態の結晶の製造方法では、種結晶３を引き上げる前に溶液６にガリウムおよびゲルマニウムを添加する。 In the crystal manufacturing method of this embodiment, gallium and germanium are added to the solution 6 before the seed crystal 3 is pulled up.
ガリウムおよびゲルマニウムの添加は、種結晶３を引き上げる前に添加していればよい。すなわち、ガリウムおよびゲルマニウムの両方を一緒に添加してもよいし、ガリウムを添加した後ゲルマニウムを添加してもよいし、ゲルマニウムを添加した後ガリウムを添加してもよい。ゲルマニウムを添加した後ガリウムを添加した場合、例えばガリウムの気化を抑えることができるので、添加物の制御をしやすくすることができる。 Gallium and germanium may be added before the seed crystal 3 is pulled up. That is, both gallium and germanium may be added together, germanium may be added after adding gallium, or gallium may be added after adding germanium. When gallium is added after adding germanium, for example, vaporization of gallium can be suppressed, so that the additive can be easily controlled.
ガリウムおよびゲルマニウムの添加量は、成長条件等によって適宜設定すればよい。すなわち、ガリウムおよびゲルマニウムを同じ量添加してもよいし、ガリウムをゲルマニウ
ムよりも多く添加してもよいし、ゲルマニウムをガリウムよりも多く添加してもよい。ガリウムは例えば１ａｔｍ％以上25ａｔｍ％以下となるように添加すればよい。またゲルマニウムは例えば１ａｔｍ％以上45ａｔｍ％以下となるように添加すればよい。本実施形態では、ガリウムを１ａｔｍ％以上20ａｔｍ％以下の添加量、且つゲルマニウムを１ａｔｍ％以上30ａｔｍ％以下の添加量となるように設定している。
The addition amount of gallium and germanium may be appropriately set depending on growth conditions and the like. That is, gallium and germanium may be added in the same amount, gallium may be added more than germanium, or germanium may be added more than gallium. For example, gallium may be added so as to be 1 atm% or more and 25 atm% or less. Further, germanium may be added so as to be, for example, 1 atm% to 45 atm%. In the present embodiment, gallium is set to an addition amount of 1 atm% to 20 atm%, and germanium is set to an addition amount of 1 atm% to 30 atm%.
ガリウムおよびゲルマニウムの添加は、溶液６にそれぞれの原料を添加することにより行われる。溶液６が珪素の原料を溶解して準備される場合には、珪素の原料にガリウムおよびゲルマニウムの原料を添加し、珪素の原料を溶解した際に溶液６にガリウムおよびゲルマニウムが含まれるようにしてもよい。 Addition of gallium and germanium is performed by adding respective raw materials to the solution 6. When the solution 6 is prepared by dissolving a silicon raw material, gallium and germanium raw materials are added to the silicon raw material so that the solution 6 contains gallium and germanium when the silicon raw material is dissolved. Also good.
本実施形態では、ガリウムおよびゲルマニウムを添加した溶液６を用いて種結晶３の下面３Ｂに結晶を成長させる。溶液６にガリウムおよびゲルマニウムを添加することにより、種結晶３の下面３Ｂに成長させる結晶に、***した部分（バンチング）および裂け目（クレバス）などが発生することを抑制して、成長させた結晶の成長表面の平坦性を維持することができる。その結果、長時間結晶を成長させた場合でも、成長表面の平坦性が維持することができ、成長途中において雑晶が発生することを抑制したり、成長させる結晶が多形変化することを抑制したりすることができる。 In this embodiment, a crystal is grown on the lower surface 3B of the seed crystal 3 using the solution 6 to which gallium and germanium are added. By adding gallium and germanium to the solution 6, it is possible to suppress the occurrence of raised portions (bunching) and tears (crevasses) in the crystal grown on the lower surface 3 </ b> B of the seed crystal 3. The flatness of the growth surface can be maintained. As a result, even when the crystal is grown for a long time, the flatness of the growth surface can be maintained, and the generation of miscellaneous crystals during the growth is suppressed, and the crystal to be grown is prevented from changing in polymorphism. You can do it.
従来の結晶の製造方法では、溶液にガリウムのみを添加したり、ゲルマニウムのみを添加したりしていた。ガリウムのみを溶液に添加して結晶の成長をした場合、ガリウムは溶液の温度に対して比較的沸点（2403℃）が低いことから気化しやすく、添加物の濃度の調節が難しかった。一方、ゲルマニウムのみを溶液に添加して結晶の成長をした場合、成長させる結晶の平坦性を維持する効果が低いため、添加量が多くなりやすく、成長させる結晶内に取り込まれる量が多くなっていた。 In the conventional crystal manufacturing method, only gallium is added to the solution, or only germanium is added. When crystals were grown by adding only gallium to the solution, gallium was easily vaporized because of its relatively low boiling point (2403 ° C.) with respect to the temperature of the solution, and it was difficult to adjust the concentration of the additive. On the other hand, when only germanium is added to a solution to grow a crystal, the effect of maintaining the flatness of the crystal to be grown is low, so the amount added tends to increase, and the amount taken into the crystal to be grown increases. It was.
本実施形態では、ガリウムおよびゲルマニウムを添加することから、成長させる結晶の平坦性を向上させつつ、添加物が溶液６から気化されにくくすることができる。そのため、種結晶３を引き上げて結晶成長させる際に、溶液６の温度を比較的高い温度（1650℃以上2100℃以下）としても、安定して結晶成長させることができる。このようにガリウムおよびゲルマニウムの両方を添加することから、溶液６に添加する量を制御しやすく、かつ結晶を長時間に亘って成長させることができる。その結果、成長させる結晶の品質を高めることができる。 In the present embodiment, since gallium and germanium are added, the additive can be made hard to vaporize from the solution 6 while improving the flatness of the crystal to be grown. For this reason, when the seed crystal 3 is pulled up to grow the crystal, the crystal can be stably grown even if the temperature of the solution 6 is set to a relatively high temperature (1650 ° C. or higher and 2100 ° C. or lower). Since both gallium and germanium are added in this way, the amount added to the solution 6 can be easily controlled, and the crystal can be grown for a long time. As a result, the quality of the crystal to be grown can be improved.
（結晶の製造方法の変形例１）
溶液６にゲルマニウムをガリウムよりも多く添加してもよい。ゲルマニウムの添加量は、ガリウムの添加量に対して、例えば1.5倍以上2.5倍以下となるように設定することができる。ゲルマニウムはガリウムに対して成長速度を向上させる効果が高いため、ゲルマニウムをガリウムよりも多く添加することによって、成長速度を向上させることができる。
(Variation 1 of crystal manufacturing method)
More germanium than gallium may be added to the solution 6. The addition amount of germanium can be set to be, for example, 1.5 times or more and 2.5 times or less with respect to the addition amount of gallium. Since germanium has a high effect of improving the growth rate with respect to gallium, the growth rate can be improved by adding more germanium than gallium.
（結晶の製造方法の変形例２）
種結晶３を引き上げる前に溶液６にクロムをさらに添加してもよい。クロムの添加量は、例えば１ａｔｍ％以上20ａｔｍ％以下とすることができる。クロムの添加は、ガリウムおよびゲルマニウムを添加するタイミングと同様に、溶液６に添加すればよい。珪素の原料を溶解して溶液６とする場合には、珪素の原料にクロムの原料を添加して、珪素の原料を溶解することによって、クロムの添加された溶液６としてもよい。
(Variation 2 of crystal production method)
Chromium may be further added to the solution 6 before pulling up the seed crystal 3. The amount of chromium added can be, for example, 1 atm% or more and 20 atm% or less. Chromium may be added to the solution 6 similarly to the timing of adding gallium and germanium. In the case where the silicon raw material is dissolved to form the solution 6, the chromium raw material 6 may be added to the silicon raw material to dissolve the silicon raw material, thereby obtaining the solution 6 to which chromium is added.
クロムを溶液６に添加することによって、種結晶３と溶液６とのぬれ性を向上させることができる。これにより、結晶の成長を停止するために、種結晶３を溶液６の液面から離した際に成長した結晶の成長面に溶液６が付着・残留しにくくすることができる。その結
果、付着・残留した溶液６によって成長した結晶の割れなどを抑制することが出来る。
By adding chromium to the solution 6, the wettability between the seed crystal 3 and the solution 6 can be improved. Thereby, in order to stop crystal growth, the solution 6 can be made difficult to adhere and remain on the growth surface of the crystal grown when the seed crystal 3 is separated from the liquid surface of the solution 6. As a result, it is possible to suppress the cracking of crystals grown by the solution 6 that has adhered and remained.
以下に、上記一実施形態に関する具体的な実施例について説明する。 Specific examples relating to the above-described embodiment will be described below.
坩堝２と、坩堝２の開口部から内部に種結晶３を出し入れ可能な保持部材７と、保持部材７によって保持されている上面３Ａを有する種結晶３を準備した。坩堝２および保持部材７は、黒鉛からなるものを用いた。種結晶３は炭化珪素の単結晶からなるものを用いた。 A crucible 2, a holding member 7 capable of taking in and out the seed crystal 3 from the opening of the crucible 2, and a seed crystal 3 having an upper surface 3 </ b> A held by the holding member 7 were prepared. The crucible 2 and the holding member 7 were made of graphite. The seed crystal 3 was made of a single crystal of silicon carbide.
次に、坩堝２に珪素の原料、炭素の原料、ガリウムの原料およびゲルマニウムの原料を入れた。これらの原料は、坩堝２内の温度を表１に示す成長温度まで加熱していく段階で溶解し、炭素、ガリウムおよびゲルマニウムを含む、珪素の溶液６となった。そして、溶液６に種結晶３を接触させて結晶成長を行なった。試料Ｓ１〜Ｓ４の成長条件および結果を表１に示す。 Next, a silicon raw material, a carbon raw material, a gallium raw material, and a germanium raw material were placed in the crucible 2. These raw materials were dissolved at the stage where the temperature in the crucible 2 was heated to the growth temperature shown in Table 1, and became a silicon solution 6 containing carbon, gallium and germanium. Then, crystal growth was performed by bringing the seed crystal 3 into contact with the solution 6. Table 1 shows the growth conditions and results of samples S1 to S4.
このようにガリウムおよびゲルマニウムを添加した溶液６を用いて成長させた結晶の観察をした。その結果、成長表面に成長を阻害するレベルのバンチングおよびクレバス等の発生がなく結晶の平坦性が良いと判断できるものについて、表１において「○」とした。 Thus, the crystal grown using the solution 6 to which gallium and germanium were added was observed. As a result, in Table 1, “◯” indicates that the crystal can be judged to have good crystal flatness without generation of bunching and crevasses at a growth inhibiting level.
この結果から、ガリウムおよびゲルマニウムを添加した溶液６を用いて成長させた場合、成長させた結晶の平坦性が向上していることがわかった。 From this result, it was found that when the growth was performed using the solution 6 to which gallium and germanium were added, the flatness of the grown crystal was improved.
１００ 結晶成長装置
２ 坩堝
３ 種結晶
３Ａ 上面
３Ｂ 下面
４ 坩堝容器
５ 保温材
６ 溶液
７ 保持部材
７Ａ 下端面
８ 加熱機構
９ コイル
１０ 交流電源
１１ 搬送機構
１２ 動力源
１３ 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Crystal growth apparatus 2 Crucible 3 Seed crystal 3A Upper surface 3B Lower surface 4 Crucible container 5 Insulating material 6 Solution 7 Holding member 7A Lower end surface 8 Heating mechanism 9 Coil 10 AC power supply 11 Transport mechanism 12 Power source 13
Claims (5)
前記種結晶を引き上げる前に前記溶液にガリウムおよびゲルマニウムを添加する結晶の製造方法。 A silicon solution containing carbon is housed in a crucible, and a lower surface of a seed crystal is brought into contact with the solution, and then the seed crystal is pulled up to grow a crystal of silicon carbide from the solution on the lower surface. In the manufacturing method,
A method for producing a crystal, comprising adding gallium and germanium to the solution before pulling up the seed crystal.
The method for producing a crystal according to claim 1, wherein chromium is further added to the solution before the seed crystal is pulled up.
Priority Applications (1)
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| JP2012239776A JP2014088290A (en) | 2012-10-31 | 2012-10-31 | Method for producing crystal |
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Family
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Family Applications (1)
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2012
- 2012-10-31 JP JP2012239776A patent/JP2014088290A/en active Pending
Patent Citations (2)
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