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SiC単結晶の製造方法 UPDATE コモンズ

国内特許コード P160012859
整理番号 N15037
掲載日 2016年3月17日
出願番号 特願2015-193699
公開番号 特開2017-065976
出願日 平成27年9月30日(2015.9.30)
公開日 平成29年4月6日(2017.4.6)
発明者
  • 太子 敏則
出願人
  • 国立大学法人信州大学
発明の名称 SiC単結晶の製造方法 UPDATE コモンズ
発明の概要 【課題】 SiC単結晶を育成する工程中において、溶液中のSiとCの組成比が変化することを抑え、高品質のSiC単結晶が得られる製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明に係るSiC単結晶の製造方法は、SiCからなる材料20を使用し、材料20と溶剤金属30とを用いて、溶液法によりSiCの単結晶を製造する方法であって、材料20の上に溶剤金属30を配置して加熱し、材料20の上部に溶融金属30の融液を位置させ、溶剤金属30の融液にSiCの種結晶14を接触させ、溶剤金属30の融液中に材料20からSiとCを溶出させることにより、種結晶14にSiCを析出させてSiCの単結晶を成長させる。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


SiCは次世代のパワーデバイス用材料として注目されている。このSiCを電子デバイス用の材料として使用するためには高品質のSiCの単結晶を得る必要がある。単結晶の製造方法には様々あるが、溶液法(溶液引上げ法)は融液法により単結晶を製造するシリコンの単結晶の製造に類似し、高品質で大型の単結晶を効率的に製造する方法として有効である。しかしながら、SiCの単結晶の製造に溶液法を適用する場合に、SiCを出発材料とすると、SiCは常圧下で加熱した場合、2000℃で昇華してしまい、融液とならない。したがって、単に一般的な溶液法を利用する方法ではSiCの単結晶を作製することができない。



このため、溶液法によってSiC単結晶を製造する方法として従来行われている手法は、黒鉛からなるるつぼに、組成材料であるシリコン(Si)を供給し、Siを融解してSiC単結晶を製造する方法である。この製造方法では、るつぼから黒鉛(C)がSiの融液に溶け出すことでSiにCが供給され、SiCの単結晶が成長する。
しかしながら、黒鉛のるつぼからSiの融液へ溶け出すC(カーボン)の量は僅かであり(1500℃で0.01%以下、2050℃で約0.45%)、SiC単結晶の成長速度を向上させるには、Siの融液により多くのCを溶解させる必要がある。Siの融液に効率的にCを溶解させる方法として考えられている方法が、CrやTi、AlをSiの融液に加えることによりCがSiの融液に溶け込みやすくする方法である(特許文献1、2、3)。この方法であれば、黒鉛のるつぼから効率的にSiの融液にCを溶解させることができ、SiCの単結晶を形成することができる。



しかしながら、黒鉛のるつぼを使う方法では、SiCが結晶成長するにしたがってSi-Cの溶液から次第にSi成分が失われ、溶液の組成が変化してしまうという問題がある。また、黒鉛のるつぼから過剰にCが融液中に溶け出してSi-Cの溶液の組成が変化するという問題や、溶液の組成が変化することにより結晶転位が生じて完全な単結晶にならないという問題もある。
これらの問題を解消する方法として、SiC成長開始後にSiCを補給する方法(特許文献4)や、SiCを主成分とするるつぼを使用する方法(特許文献5)等がある。

産業上の利用分野


本発明は溶液法を用いるSiC単結晶の製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
SiCからなる材料を使用し、前記材料と溶剤金属とを用いて、溶液法によりSiCの単結晶を製造する方法であって、
前記材料の上に前記溶剤金属を配置して加熱し、前記材料の上部に前記溶融金属の融液を位置させ、
前記溶剤金属の融液にSiCの種結晶を接触させ、前記溶剤金属の融液中に前記材料からSiとCを溶出させることにより、前記種結晶にSiCを析出させてSiCの単結晶を成長させることを特徴とするSiC単結晶の製造方法。

【請求項2】
るつぼの底部側に前記SiCからなる材料を配置し、該材料の上に前記溶剤金属を配置して加熱することにより、SiCの単結晶を成長させることを特徴とする請求項1記載のSiC単結晶の製造方法。

【請求項3】
前記るつぼとして、黒鉛からなるるつぼを使用することを特徴とする請求項2記載のSiC単結晶の製造方法。

【請求項4】
前記材料として、ブロック形状のSiCからなる固化体を使用し、
前記材料の上に前記溶剤金属を配置し、前記材料の上部で前記溶剤金属の融液を保持することにより、るつぼを使用することなく、SiCの単結晶を成長させることを特徴とする請求項1記載のSiC単結晶の製造方法。

【請求項5】
前記溶剤金属としてCrを用いることを特徴とする請求項1~4のいずれか一項記載のSiC単結晶の製造方法。

国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2015193699thum.jpg
出願権利状態 公開
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