SiC結晶生成時の黒鉛ルツボの劣化を抑制

～炭化タンタルによる厚膜コーティング技術「SinTaC®」を開発～

2024年11月27日
株式会社 豊田中央研究所 (リンク »)

株式会社 豊田中央研究所は、パワー半導体材料となるSiC（炭化ケイ素）の結晶生成を行う黒鉛ルツボ（以下、ルツボ）の劣化を抑制する、炭化タンタルの厚膜コーティング技術「SinTaC®」を開発しました。
SiCの製造は、高価なルツボを用いて目的の場所に単結晶を生成、成長させます（図1左）。この際、2,000℃以上の高温に加熱されるとともに、発生するガスによりルツボが腐食し劣化します。さらにルツボの内面へSiC結晶が固着するため（図1中）、ルツボは1度の使用で廃棄されていました。
今回、ルツボ全体にSinTaC®の厚膜コーティングを施すことで耐腐食性が向上するとともに、ルツボの内面に追加処理を施すことで、SiCが付着しても剝がれやすくなる（固着を抑制する）効果を確認しました（図1右）。その結果、ルツボの再使用が可能となり、SiC製造コストだけでなく、環境負荷の低減に貢献することが期待されます。

【研究のポイント】
◆　炭化タンタルのコーティングは、膜厚が薄いとルツボの加熱時にひび割れが生じる場合があるため、均質な厚膜形成が必要。
◆　そこで、スラリー材料設計により、炭化タンタルの均質かつ厚膜化を実現する最適な条件を見出し、コーティング技術（SinTaC®）として実現。
◆　SinTaC®の厚膜コーティングに表面粗さを低減する処理を追加することで、目的の場所以外へのSiCの固着を抑えることが可能。

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