JP6051109B2 - 種結晶保持体、結晶製造装置および結晶の製造方法 - Google Patents
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Description
ップがシリコンと比べて幅広く、絶縁破壊に至る電界強度が大きいことなどを理由に注目されている。炭化珪素の結晶は、炭素および珪素を含む溶液を用いて溶液成長法で製造される(例えば、特許文献1参照)。
との温度差が小さくなり、種結晶の下面に成長する結晶の成長速度の最大値を小さくすることができる。したがって、種結晶の下面のうち結晶の成長しやすい部分での結晶の急激な成長を抑制することができるため、種結晶の下面のうち結晶の成長が速い部分と結晶の成長が遅い部分との結晶の成長速度の差を小さくすることができ、ひいては成長した結晶に溝が形成される等の不具合の発生を抑制し、結晶の品質を向上させることができる。
本発明の一実施形態に係る種結晶保持体およびこの種結晶保持体を備える結晶製造装置について、図1〜図7を参照しつつ説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
7が坩堝3の周囲を囲んで配置されている。保温材7は、坩堝3からの放熱を抑制し、坩堝3の温度を安定して保つことに寄与している。
持体15との接着面積が大きくなるため、第1保持体14と第2保持体15との接着強度を向上させることができる。
第1保持体14は、図6に示したように、長手方向の上下端面にわたる第2貫通孔A2(空洞B)を有する軸部17と、軸部17の下端面に第2貫通孔A2の開口を塞ぐように設けられた種結晶保持部18とを有していてもよい。このような構成であることによって、種結晶4の近傍領域での断熱部が小さくなり、種結晶4への断熱の影響を小さくでき、種結晶4内の温度勾配を小さくすることができる。なお、本変形例では、軸部17の第2貫通孔A2が第1保持体14の空洞Bとなる。
ることができる。
第1保持体14は、図7に示したように、長手方向の上下端面にわたる第2貫通孔A2(空洞B)を有する軸部17と、軸部17の下端面に第2貫通孔A2の開口を塞ぐように設けられた種結晶保持部18と、軸部17の第2貫通孔A2内の中央部に配された柱部19とを有していてもよい。このような構成であることによって、種結晶4の中央部の温度が極端に大きくなることを低減することができ、種結晶4内の温度勾配を小さくすることができる。なお、本変形例では、軸部17の第2貫通孔A2が第1保持体14の空洞Bとなる。
本発明の実施形態に係る結晶の製造方法について説明する。本実施形態の結晶の製造方法は、準備工程、保持工程、接触工程および供給工程を有している。
坩堝3と、坩堝3内に配置された、炭素を含む珪素の溶液2とを準備する。具体的には、珪素の原料となる珪素粒子と、炭素の原料となる炭素粒子とを坩堝3内に配置し、珪素の融点(約1414℃)以上に加熱する。これによって、坩堝3内に炭素を含む珪素の溶液2を配置して保持することができる。なお、溶液2に含まれる炭素は、黒鉛からなる坩堝3から供給してもよい。
その後、種結晶4の下面を溶液2に接触させる。種結晶4は、種結晶保持体5を上下方向(Z軸方向)に移動させることによって溶液2の液面に対する高さを変えて、溶液2に接触させる。なお、本実施形態では、溶液2および種結晶4を接触させる手段として種結晶4を移動させる手段を説明するが、坩堝3を移動させる手段、または種結晶4および坩堝3を移動させる手段を用いてもよい。
供給工程において、溶液2の粘度を小さくする材料であるガリウムなどを添加材として
供給してもよい。従来の結晶の製造方法では、結晶成長が終了して種結晶保持体5を引き上げた際に、溶液2の液滴が成長した結晶の下面に付着し、その液滴が乾燥するときの熱応力が成長した結晶との界面付近に発生することによって、成長した結晶が割れたり転位が新たに発生したりすることがあった。
供給工程の後、成長した結晶の下面を溶液2から離し、溶液2の温度を珪素の融点以下に降下させ始めた後、離しておいた結晶の下面を溶液2に再度接触させる工程をさらに有していてもよい。
供給工程の後、溶液2の温度を上昇させるために加熱する加熱工程を有してもよい。このような工程を有していることにより、原料または添加材を溶液2に供給した場合に、溶液2の温度が降下するのを抑制することができる。また、溶液2の溶解度を高くすることができるので、原料または添加材が溶解されやすくすることができる。
5℃)よりも低くする。溶液2を上昇させる温度としては、接触工程における溶液2の温度に対して、例えば40℃以上150℃以下とすることができる。溶液2の温度を上昇させる方法としては、コイル9に流す電流を大きくして坩堝3を加熱する電磁波を強くする方法を用いることができる。
2 溶液
3 坩堝
4 種結晶
5 種結晶保持体
6 坩堝容器
7 保温材
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
14 第1保持体
15 第2保持体
16 保持体接着材
17 軸部
18 種結晶保持部
19 柱部
20 傾斜部
21 垂直部
A1 第1貫通孔
A2 第2貫通孔
B 空洞
C1 第1開口
C2 第2開口
D 通気孔
R1 第1傾斜領域
R2 垂直領域
Claims (6)
- 上端に開口部を有する坩堝の内部に保持した炭素および珪素を含む溶液に炭化珪素からなる種結晶の下面を接触させて引き上げることによって、該種結晶の下面に前記溶液から炭化珪素の結晶を成長させる溶液成長法に用いられる柱状の種結晶保持体であって、
下面に前記種結晶を保持するとともに、上面のうち外周部を除く領域に開口している空洞を有する第1保持体と、前記開口を塞ぐように前記第1保持体の上面の外周部に固定されている柱状の第2保持体とを有し、
前記第2保持体は、前記第1保持体よりも長い、種結晶保持体。 - 請求項1に記載の種結晶保持体において、
前記空洞は、前記第1保持体を縦断面視したとき、幅が前記第1保持体の下面から上面に向かって大きくなる傾斜領域を有する種結晶保持体。 - 請求項1または2に記載の種結晶保持体において、
前記第1保持体に、前記空洞の内面および前記第1保持体部の側面にわたって通気孔が形成されている種結晶保持体。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の種結晶保持体において、
前記第1保持体は、長手方向の上下端面にわたる貫通孔を有する軸部と、該軸部の下端面に前記貫通孔の開口を塞ぐように設けられた種結晶保持部とを有し、
前記貫通孔が前記空洞である種結晶保持体。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の種結晶保持体と、
該種結晶保持体が挿入される開口を上端に有するとともに、内部に炭素および珪素を含む溶液を保持する坩堝とを備える結晶製造装置。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の種結晶保持体、ならびに内部に炭素および珪素を含む溶液を保持した坩堝を準備する工程と、
前記種結晶保持体の前記第1保持体の下面に炭化珪素からなる種結晶を保持する保持工程と、
前記種結晶保持体に保持した前記種結晶の下面を前記坩堝内に保持された前記溶液に接触させる接触工程と、
前記種結晶を前記溶液から引き上げて、前記種結晶の下面に前記溶液から炭化珪素の結晶を成長させる結晶成長工程とを有する結晶の製造方法。
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