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SiC単結晶の製造方法 コモンズ

国内特許コード P170014445
整理番号 N16100
掲載日 2017年7月13日
出願番号 特願2017-067147
公開番号 特開2018-168020
出願日 平成29年3月30日(2017.3.30)
公開日 平成30年11月1日(2018.11.1)
発明者
  • 太子 敏則
  • 玄 光龍
  • 沓掛 穂高
  • 鈴木 晧己
  • 高橋 大
  • 土本 直道
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 コモンズ
発明の概要 【課題】カーボンからなるるつぼを使用して溶液法によりSiC単結晶を製造する際に、確実にかつ効率的にSiC単結晶を得ることを可能にするSiC単結晶の製造方法の提供。
【解決手段】Si融液を収容するカーボンからなるるつぼを使用し、前記るつぼ内でSi融液の液面が接する範囲に、前記るつぼを構成するカーボンと比較してSi融液との濡れ性を低くする処理を施したるつぼを使用してSiCの単結晶を育成するSiC単結晶の製造方法。前記Si融液との濡れ性を低くする処理として、炭化ケイ素(SiC)、窒化ホウ素(BN)、炭化ホウ素(B4C)、窒化ケイ素(Si4C4)から選択されるいずれか一つの這い上がり抑制材を、前記るつぼの内壁面に被覆する処理を施したるつぼを使用するSiC単結晶の製造方法。
【選択図】図8
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、カーボンからなるるつぼに、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(TSSG法)である。この製造方法では、るつぼからカーボン(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、カーボンのるつぼからSiの融液へ溶け出す炭素量は僅かであり(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、カーボンからなる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、カーボン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、カーボンからなるるつぼから過剰に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、溶液の組成が変化することにより結晶欠陥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】
Si融液を収容するカーボンからなるるつぼを使用し、溶液法によりSiCの単結晶を製造する方法であって、
前記るつぼとして、前記るつぼ内でSi融液の液面が接する範囲に、前記るつぼを構成するカーボンと比較してSi融液との濡れ性を低くする処理を施したるつぼを使用してSiCの単結晶を育成することを特徴とするSiC単結晶の製造方法。

【請求項2】
前記Si融液との濡れ性を低くする処理として、前記るつぼの内壁面に、前記カーボンと比較してSi融液との濡れ性が低い這い上がり抑制材を被覆する処理を施したるつぼを使用す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】
前記這い上がり抑制材として、炭化ケイ素(SiC)、窒化ホウ素(BN)、炭化ホウ素(B4C)、窒化ケイ素(Si4C4)から選択されるいずれか一つ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Si融液との濡れ性を低くする処理として、前記るつぼの内壁面に、前記カーボンと比較してSi融液との濡れ性を低くする改質処理を施したるつぼを使用す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】
前記坩堝の内壁面に、前記Si融液との濡れ性を低くする処理が前記るつぼの内壁面に施され、
前記Si融液との濡れ性を低くする処理が施された範囲を除く前記るつぼの表面が露出するるつぼを使用す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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JP2017067147thum.jpg
出願権利状態 公開
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