JP2012201584A - 炭化珪素単結晶製造装置、炭化珪素単結晶の製造方法及びその成長方法 - Google Patents
炭化珪素単結晶製造装置、炭化珪素単結晶の製造方法及びその成長方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012201584A JP2012201584A JP2011070833A JP2011070833A JP2012201584A JP 2012201584 A JP2012201584 A JP 2012201584A JP 2011070833 A JP2011070833 A JP 2011070833A JP 2011070833 A JP2011070833 A JP 2011070833A JP 2012201584 A JP2012201584 A JP 2012201584A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon carbide
- crucible
- guide member
- single crystal
- carbide single
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 378
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 285
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 284
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 84
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 50
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 41
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N methylidynetantalum Chemical compound [Ta]#C NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910003468 tantalcarbide Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 102
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 8
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 7
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 6
- 238000005092 sublimation method Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002109 crystal growth method Methods 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000009036 growth inhibition Effects 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
【解決手段】本発明に係る炭化珪素単結晶製造装置は、原料ガスを炭化珪素種結晶5側に案内するガイド部材7を備え、坩堝3は、上下方向に互いに相対移動可能な坩堝上部3aと坩堝下部3bとからなり、ガイド部材7は、坩堝上部3aに固定されたガイド部材上部7aと、坩堝下部3bに固定されたガイド部材下部7bとからなり、ガイド部材上部7a及びガイド部材下部7bの少なくとも一方に孔部10が設けられており、ガイド部材上部7aとガイド部材下部7bとは、坩堝上部3a及び坩堝下部3bの相対移動により、孔部10が開閉するように配置されている、ことを特徴とする。
【選択図】図2
Description
また、熱伝導度が高いなどの優れた性能を有するため、大電力パワーデバイス、耐高温半
導体素子、耐放射線半導体素子、高周波半導体素子等への応用が可能である。シリコンが
材料自体の物性限界から性能向上も限界に近づきつつあるため、シリコンよりも物性限界
を大きくとれる炭化珪素が注目されている。近年は地球温暖化問題への対策となる、電力
変換時のエネルギーロスを低減する省エネルギー技術として、炭化珪素材料を使ったパワ
ーエレクトロニクス技術が期待を集めている。
その基盤技術として炭化珪素単結晶の成長技術の研究開発が精力的に進められ、実用化
の促進に向けて主に製造コスト低減の観点から大口径化及び長尺化技術の確立が急務となっている。
坩堝の蓋部に成長する多結晶の成長を抑制するために、種結晶の外周に所定間隔をあけて仕切り部材を配設することにより、坩堝の蓋部へ到達する原料ガスの量を大きく低減する方法が提案されている(特許文献1)。
また、台座周囲に成長する多結晶を低減するために、原料の昇華ガスを炭化珪素種結晶表面に誘導し、結晶成長を促進するようにガイド部材(ガス流制御部材)を用いたり(特許文献2)、ガイド部材に坩堝の内壁面側へ抜ける孔部やガイド部材の原料側端部と坩堝内側面との間にガス通路を形成する(特許文献3)方法が提案されている。
しかしながら、単結晶の成長初期(成長開始時を含む)から、かかる孔部やガス通路が存在すると、それらを抜けて炭化珪素単結晶の成長に寄与しない原料ガスの量が多くなり、単結晶の成長速度の促進が阻害され、単結晶の長尺化が困難になるという問題がある。
すなわち、ガイド部材の孔部やガス通路はガイド部材上の多結晶の成長を抑制するという利点を有するものの、本質的に単結晶の成長速度の促進を阻害するという欠点をも有する。
また、成長面と原料面との距離を維持する方法(特許文献4)は提案されているものの、単結晶の長尺化が進むと、坩堝の蓋部、台座の周辺部に多結晶付着が増加し、やがては単結晶と接触することで単結晶の亀裂発生及び品質劣化を引き起こすおそれがあるが、それに対する有効な対策は存在しないという問題がある。
以上の問題は、単結晶の長尺化が進むにつれてますます深刻な問題になる。
本発明者は、この知見についてさらに研究を進めた結果、以下の手段を有する本発明を完成するに至った。
(1)坩堝内の台座に配置した炭化珪素種結晶上に、原料ガスを供給して、前記炭化珪素種結晶上に炭化珪素の単結晶を成長させる炭化珪素単結晶製造装置において、原料ガスを炭化珪素種結晶側に案内するガイド部材を備え、前記坩堝は、上下方向に互いに相対移動可能な坩堝上部と坩堝下部とからなり、前記ガイド部材は、前記坩堝上部に固定されたガイド部材上部と、前記坩堝下部に固定されたガイド部材下部とからなり、前記ガイド部材上部及びガイド部材下部の少なくとも一方に孔部が設けられており、前記ガイド部材上部と前記ガイド部材下部とは、前記坩堝上部及び坩堝下部の相対移動により、前記孔部が開閉するように配置されている、ことを特徴とする炭化珪素単結晶製造装置。
ここで、本発明は昇華法、CVD法等の気相成長法を用いる炭化珪素単結晶製造装置に適用することができ、原料は坩堝の下部に収容して昇華させて供給する場合や、配管等を通してガスを供給する場合なども含んでいる。
(2)前記原料ガスは前記坩堝の下部に収容された原料から昇華させるものであることを特徴とする前項(1)に記載の炭化珪素単結晶製造装置。
(3)前記ガイド部材上部と前記ガイド部材下部とはそれぞれ、上下方向に延在する円筒形状部を有し、互いの円筒形状部の径は異なっており、前記孔部はいずれかの円筒形状部に設けられている、ことを特徴とする前項(2)に記載の炭化珪素単結晶製造装置。
(4)前記ガイド部材上部及び前記ガイド部材下部の前記円筒形状部同士の離間距離は、0.5mm以下である、ことを特徴とする前項(3)に記載の炭化珪素単結晶製造装置。
(5)前記孔部が、前記台座の前記炭化珪素種結晶を配置する面から上下方向において10〜80mm離間している、ことを特徴とする前項(1)から(4)のいずれか一項に記載の炭化珪素単結晶製造装置。
ここで、「10〜80mm」の離間距離は、台座の炭化珪素種結晶を配置する面から、孔部の上下方向において最も台座側(坩堝上部側)の位置までの距離(図2の符号“L”)である。
(6)前記孔部が前記ガイド部材下部に設けられている、ことを特徴とする前項(1)から(5)のいずれか一項に記載の炭化珪素単結晶製造装置。
(7)前記ガイド部材上部は、下方にいくほど口径が拡大する筒状部を有する、ことを特徴とする前項(1)から(6)のいずれか一項に記載の炭化珪素単結晶製造装置。
(8)前記孔部が、前記坩堝の上下方向の中心軸に対して対称な形状である、ことを特徴とする前項(1)から(7)のいずれか一項に記載の炭化珪素単結晶製造装置。
(9)前記孔部が上下方向及び/又は水平方向に複数設けられ、それら複数の孔部が前記坩堝の上下方向の中心軸に対して対称に配置している、ことを特徴とする前項(1)から(8)のいずれか一項に記載の炭化珪素単結晶製造装置。
(10)前記ガイド部材はカーボン材料からなり、少なくとも炭化珪素種結晶側を向いた面がタンタルカーバイドで被膜されている、ことを特徴とする前項(1)から(9)のいずれか一項に記載の炭化珪素単結晶製造装置。
ここで、「カーボン材料」としては例えば、黒鉛(グラファイト)、アモルファスカーボン、炭素繊維が挙げられる。
(11)炭化珪素種結晶の近傍に配設されて、前記坩堝内を上下に区画するドーナツ状の仕切り部材を備え、該仕切り部材はその中央部に炭化珪素種結晶と相似形でかつ該炭化珪素種結晶より大きい開口を有し、平面視して該開口内に炭化珪素種結晶が位置するように配設されている、ことを特徴とする前項(1)から(10)のいずれか一項に記載の炭化珪素単結晶製造装置。
(12)坩堝内の台座に配置した炭化珪素種結晶上に、原料ガスを供給して、前記炭化珪素種結晶上に炭化珪素の単結晶を成長させる炭化珪素単結晶の製造方法において、上下方向に互いに相対移動可能な坩堝上部と坩堝下部とからなる坩堝と、原料ガスを炭化珪素種結晶側に案内するガイド部材であって、前記坩堝上部に固定されたガイド部材上部と、前記坩堝下部に固定されたガイド部材下部とからなると共に、前記ガイド部材上部及びガイド部材下部の少なくとも一方に孔部が設けられているガイド部材とを用いて、炭化珪素の単結晶の成長開始時には、前記孔部を閉じるように、前記ガイド部材上部と前記ガイド部材下部とを配置して炭化珪素単結晶の成長を行い、その後、前記坩堝上部及び坩堝下部の相対移動により、前記孔部を開口して炭化珪素単結晶の成長を行う、ことを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。
ここで、本発明は昇華法、CVD法等の気相成長法に適用することができ、原料は坩堝の下部に収容して昇華させて供給する場合や、配管等を通してガスを供給する場合なども含んでいる。
(13)前記原料ガスは前記坩堝の下部に収容された原料から昇華させることを特徴とする前項(12)に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
(14)坩堝内の台座に配置した炭化珪素種結晶上に、原料ガスを供給して、前記炭化珪素種結晶上に炭化珪素の単結晶を成長させる炭化珪素単結晶の成長方法において、上下方向に互いに相対移動可能な坩堝上部と坩堝下部とからなる坩堝と、原料ガスを炭化珪素種結晶側に案内するガイド部材であって、前記坩堝上部に固定されたガイド部材上部と、前記坩堝下部に固定されたガイド部材下部とからなると共に、前記ガイド部材上部及びガイド部材下部の少なくとも一方に孔部が設けられているガイド部材とを用いて、炭化珪素の単結晶の成長開始時には、前記孔部を閉じるように、前記ガイド部材上部と前記ガイド部材下部とを配置して炭化珪素単結晶の成長を行い、その後、前記坩堝上部及び坩堝下部の相対移動により、前記孔部を開口して炭化珪素単結晶の成長を行う、ことを特徴とする炭化珪素単結晶の成長方法。
ここで、本発明は昇華法、CVD法等の気相成長法に適用することができ、原料は坩堝の下部に収容して昇華させて供給する場合や、配管等を通してガスを供給する場合なども含んでいる。
(15)前記原料ガスは前記坩堝の下部に収容された原料から昇華させることを特徴とする前項(14)に記載の炭化珪素単結晶の成長方法。
その分解昇華ガスがガイド部材等と反応することにより、微小パーティクルが発生する。これが種結晶の成長面に運ばれて付着すると、炭化珪素単結晶インゴットの内部にインクルージョンと呼ばれる不純物となって、結晶欠陥を発生させる。ガイド部材の炭化珪素種結晶側を向いた面をタンタルカーバイドで被膜することにより、カーボンのインクルージョンを防止することができる。
なお、本発明の炭化珪素単結晶の製造方法及びその成長方法については以下の炭化珪素単結晶製造装置の説明と併せて説明する。
先ず、図1から図3に示す本発明の第1の実施形態を適用した炭化珪素単結晶製造装置の構造について説明する。
坩堝上部3a及び坩堝下部3bはいずれか一方だけが可動な構成でも、両方が可動な構成でも本発明の効果を奏するが、本明細書で示す実施形態では、坩堝下部3bは固定され、坩堝上部3aだけが可動であり、上方に移動できる場合について詳細に説明する。
なお、炭化珪素原料は坩堝下部3bに収容されているため、坩堝上部3aだけが可動でかつ坩堝下部3bが固定されている場合には、炭化珪素原料の加熱環境の変化が小さいので、炭化珪素単結晶のより安定な成長を可能とするという利点がある。
図2(a)で示すのは、空洞部20の体積が最小の状態であり、坩堝上部3aの頂部(蓋部)3abと坩堝下部3bの底部3bbとの距離が最も近い状態すなわち、炭化珪素種結晶5と炭化珪素原料6との距離が最も近い状態である。
他方、図2(b)で示すのは、坩堝上部3aの頂部3abと坩堝下部3bの底部3bbとが図2(a)の状態よりも離間した状態すなわち、炭化珪素種結晶5と炭化珪素原料6とが図2(a)の状態よりも離間した状態である。
坩堝上部3aと台座4は一体の部材で構成されてもよく、二以上の部材を結合することにより構成されてもよい。
ガイド部材7をタンタルカーバイド(TaC)によって被覆された黒鉛(グラファイト)からなるものとする場合は、少なくとも炭化珪素種結晶側を向いた面7A、7Bがタンタルカーバイドで被膜すると有効である。タンタルカーバイド(TaC)を被覆するのは、黒鉛のカーボンをむき出しにした場合、原料ガスとカーボンが反応して、成長中の単結晶9の中にカーボンがインクルージョンとして入ってしまい、品質が低下するのでそれを防止するためであり、炭化珪素種結晶側を向いた面だけでもタンタルカーバイドで被膜しておけば、この品質低下を防止できるからである。
また、図2に示すように、環状の孔の場合は、その径(幅)が0.5〜5mmであるのが好ましい。0.5mmより小さい場合は、原料ガスがガイド部材7と坩堝の内側面3aaとで囲まれた空間24へ十分に抜けずに、ガイド部材の内壁面に堆積して多量の炭化珪素多結晶が形成してしまい、また、5mmより大きい場合は、原料ガスが空間24へ抜け過ぎて、結晶成長面へ供給される原料ガス濃度が希薄になり、単結晶の成長速度が小さくなり過ぎるからである。
複数の孔部によって、ガイド部材の材料の強度や加工性を考慮して最適な孔部構成をとることができるからである。
また、ガイド部材上部7aはさらに、円筒形状部7aaから坩堝上部3aの内側面3aaに延在して、内側面3aaに支持される支持部7abを有する。また、ガイド部材下部7bはさらに、円筒形状部7baから坩堝上部3aの内側面3aaに延在して、内側面3aaに支持される支持部7abを有する。
ガイド部材上部7aを、その支持部7abが炭化珪素種結晶の近傍に位置する構成とすることにより、その支持部7abに、後述するような仕切り部材8の機能を持たせることもできる。
ガイド部材上部7aの円筒形状部7aaとガイド部材下部7bの円筒形状部7baとの隙間は0.5mm以下であるのが好ましい。ガイド部材上部7aとガイド部材下部7bとは上下方向に移動(スライド、摺動)する必要があるため、完全に密着した配置とすることはできない。そのため、孔部10を完全に閉鎖することはできないが、隙間が0.5mm以下であれば、実質的に閉鎖されているに等しい効果(原料ガスが孔部10を抜けてガイド部材上部7aの支持部7abの下方側の面等に堆積するのが防止)が得られるからである。
なお、坩堝3の表面温度は、窓孔2c、2dに熱電対を差し込んで表面に熱電対の先端が触れるように配置して測定してもよい。
なお、真空容器1の内部に導入するガスは、アルゴン(Ar)やヘリウム(He)などの不活性ガスまたは窒素(N2)ガスが好ましい。これらのガスは、炭化珪素と特別な反応を起こさず、また、冷却材としての効果もある。
坩堝3は、加熱装置のパワーを調整することによって炭化珪素種結晶の温度を炭化珪素原料粉末より低温に保たれるようにすることができる。
すなわち、炭化珪素単結晶の成長開始時では、ガイド部材上部7aの円筒形状部7aaとガイド部材下部7bの円筒形状部7baとは、図2(a)に示すように、水平方向に重畳するように配置されて孔部10が閉鎖されている。
原料ガスはガイド部材7によって集められて炭化珪素種結晶5に向かうので、炭化珪素種結晶5の成長面での原料ガスの濃度が高くなり、単結晶の成長が促進される。
このように、ガス吐出口8Aから原料ガスを逃がしつつ、炭化珪素種結晶5上に単結晶が成長していき、ガイド部材7の円筒形状部7aa、7baと相似形の断面を有する円柱状の単結晶が成長する。従って、ガイド部材の形状によって単結晶の形状を制御することができる。
この段階では、孔部10が閉鎖されているために、実質的に、孔部10を抜けてガイド部材上部7aの支持部7abの下方側の面等に堆積する原料ガスもない。従って、従来のような孔部を有するガイド部材のように、単結晶の成長初期から単結晶の成長に寄与しない原料ガスの量が多いなるために結晶成長の促進が阻害されるということを回避できる。
次に、第2の実施形態として、図4(a)及び図4(b)に示す本発明を適用した炭化珪素単結晶製造装置の構造について説明する。
すなわち、図4(a)に示すように、ガイド部材17は、坩堝上部3aに固定されたガイド部材上部17aと、坩堝下部3bに固定されたガイド部材下部17bとからなり、ガイド部材下部17bに孔部10Aが設けられている。
そして、炭化珪素単結晶の成長中に、図4(b)に示すように、坩堝上部3aを上方にスライドすることにより、孔部10Aを開口し、矢印Cに示すように、原料ガスを、ガス吐出口8Aよりも孔部10Aに抜けさせる流れを作り、ガス吐出口8Aを通過する原料ガスの量を大きく低減する。こうして、高品質かつ長尺な単結晶の成長を阻害することになる、坩堝上部3aの頂部3abの多結晶21の成長を抑制する。
本実施形態が第1の実施形態と異なるのは、孔部10Aがガイド部材下部17bに設けられているので、ガイド部材下部17bの孔部10Aの台座(若しくは炭化珪素種結晶)に対する移動方向が単結晶の成長方向と一致する点である。このため、炭化珪素種結晶上の単結晶の成長に合わせて(すなわち、単結晶の成長面の移動に合わせて)、孔部10Aを移動させる(坩堝上部3aを上方へ移動させることにより)ことによって単結晶の成長面と孔部10Aとの相対位置関係を変えないことで(若しくは、できるだけ変えないことで)、結晶成長面の環境の変化を低減して、高品質な単結晶を安定に成長することが可能になり、その結果、単結晶の長尺化も実現できる。
すなわち、図4(b)で示した単結晶の成長面と孔部10Aとの相対位置関係から、さらに単結晶が成長してその成長面が下方に移動しても、その成長面が移動した分、坩堝上部3aを上方へ移動させると台座5も坩堝上部3aと共に上方へ移動するので、孔部10A(ガイド部材下部17b)に対する成長面の下方への移動分がキャンセルされる。こうして、固定されて移動しないガイド部材下部17bの孔部10Aと成長面との相対位置関係を維持することができる。
次に、第3の実施形態として、図5(a)及び図5(b)に示す本発明を適用した炭化珪素単結晶製造装置の構造について説明する。
尚、図5(a)及び図5(b)に示す例では、孔部をガイド部材上部に設けた例を示したが、ガイド部材下部に設けてもよい。
ガイド部材上部27aは、上下方向に延在する円筒形状部27aaと、円筒形状部27aaから坩堝上部3aの内側面3aaに支持される支持部27abと、下方にいくほど口径が拡大する筒状部27acと、からなる。
筒状部27acは径が最も小さいその上端部(連結部27A)は台座に近接して配置してそこから下方にいくほど径が拡大している。そして、その下端部で径が一定の円筒形状部27aaと連結する。
支持部27abは、炭化珪素種結晶の近傍に位置する筒状部27acの上端部(連結部27A)で筒状部27acと連結する構成であり、連結部27Aの上下方向の位置を炭化珪素種結晶近傍に配設することにより、支持部27abに仕切り部材8の機能を持たせることもできる。
孔部10Bはガイド部材上部27aの円筒形状部27aaに設けられている。
ガイド部材下部27bの円筒形状部27baは、ガイド部材上部27aの円筒形状部27aaよりも径が大きく形成されており、ガイド部材上部27a及びガイド部材下部27bの上下方向の相対移動を可能にしている。
ガイド部材上部27aの円筒形状部27aaに設けられた孔部10Bは、ガイド部材下部27bの円筒形状部27baによって開閉される構成である。孔部10Bの閉鎖を実効的なものとするために、ガイド部材上部27aの円筒形状部27aaとガイド部材下部27bの円筒形状部27baとの離間距離は、0.5mm以下であるのが望ましい。
本実施形態が第1の実施形態及び第2の実施形態と異なるのは、ガイド部材上部が下方にいくほど口径が拡大する筒状部27acを有する点にある。ガイド部材は炭化珪素原料6から昇華した原料ガスを炭化珪素種結晶側に案内するものであるから、原料ガスの濃度分布はガイド部材の形状に沿った分布となり、その結果、炭化珪素種結晶上に成長する炭化珪素単結晶はガイド部材の形状に沿った形状となる。
これにより、結晶成長面の環境の変化を低減して、高品質な円錐台状の単結晶29a上にさらに径が大きな高品質な円柱状の単結晶29bを成長させて長尺な単結晶を製造することができる。
3a 坩堝上部
3aa 内側面
3b 坩堝下部
4 台座
5 炭化珪素種結晶
6 炭化珪素原料
7 ガイド部材
7a ガイド部材上部
7aa 円筒形状部
7ab 支持部
7b ガイド部材下部
7ba 円筒形状部
7bb 支持部
8 仕切り部材
9 炭化珪素単結晶
10、10A、10B 孔部
17 ガイド部材
17a ガイド部材上部
17aa 円筒形状部
17ab 支持部
17b ガイド部材下部
17ba 円筒形状部
17bb 支持部
21、23 多結晶
27 ガイド部材
27a ガイド部材上部
27aa 円筒形状部
27ab 支持部
27ac 筒状部
27b ガイド部材下部
27ba 円筒形状部
27bb 支持部
27A 上端部(連結部)
27B 連結部
29 炭化珪素単結晶
29a 円錐台状の単結晶
29b 円柱状の単結晶
100 炭化珪素単結晶製造装置
Claims (15)
- 坩堝内の台座に配置した炭化珪素種結晶上に、原料ガスを供給して、前記炭化珪素種結晶上に炭化珪素の単結晶を成長させる炭化珪素単結晶製造装置において、
原料ガスを炭化珪素種結晶側に案内するガイド部材を備え、
前記坩堝は、上下方向に互いに相対移動可能な坩堝上部と坩堝下部とからなり、
前記ガイド部材は、前記坩堝上部に固定されたガイド部材上部と、前記坩堝下部に固定されたガイド部材下部とからなり、
前記ガイド部材上部及びガイド部材下部の少なくとも一方に孔部が設けられており、
前記ガイド部材上部と前記ガイド部材下部とは、前記坩堝上部及び坩堝下部の相対移動により、前記孔部が開閉するように配置されている、ことを特徴とする炭化珪素単結晶製造装置。 - 前記原料ガスは前記坩堝の下部に収容された原料から昇華させるものであることを特徴とする請求項1に記載の炭化珪素単結晶製造装置。
- 前記ガイド部材上部と前記ガイド部材下部とはそれぞれ、上下方向に延在する円筒形状部を有し、互いの円筒形状部の径は異なっており、前記孔部はいずれかの円筒形状部に設けられている、ことを特徴とする請求項2に記載の炭化珪素単結晶製造装置。
- 前記ガイド部材上部及び前記ガイド部材下部の前記円筒形状部同士の離間距離は、0.5mm以下である、ことを特徴とする請求項3に記載の炭化珪素単結晶製造装置。
- 前記孔部が、前記台座の前記炭化珪素種結晶を配置する面から上下方向において10〜 80mm離間している、ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の炭化珪素単結晶製造装置。
- 前記孔部が前記ガイド部材下部に設けられている、ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の炭化珪素単結晶製造装置。
- 前記ガイド部材上部は、下方にいくほど口径が拡大する筒状部を有する、ことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の炭化珪素単結晶製造装置。
- 前記孔部が、前記坩堝の上下方向の中心軸に対して対称な形状である、ことを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の炭化珪素単結晶製造装置。
- 前記孔部が上下方向及び/又は水平方向に複数設けられ、それら複数の孔部が前記坩堝の上下方向の中心軸に対して対称に配置している、ことを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の炭化珪素単結晶製造装置。
- 前記ガイド部材はカーボン材料からなり、少なくとも炭化珪素種結晶側を向いた面がタンタルカーバイドで被膜されている、ことを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の炭化珪素単結晶製造装置。
- 炭化珪素種結晶の近傍に配設されて、前記坩堝内を上下に区画するドーナツ状の仕切り部材を備え、
該仕切り部材はその中央部に炭化珪素種結晶と相似形でかつ該炭化珪素種結晶より大きい開口を有し、平面視して該開口内に炭化珪素種結晶が位置するように配設されている、ことを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載の炭化珪素単結晶製造装置。 - 坩堝内の台座に配置した炭化珪素種結晶上に、原料ガスを供給して、前記炭化珪素種結晶上に炭化珪素の単結晶を成長させる炭化珪素単結晶の製造方法において、
上下方向に互いに相対移動可能な坩堝上部と坩堝下部とからなる坩堝と、
原料ガスを炭化珪素種結晶側に案内するガイド部材であって、前記坩堝上部に固定されたガイド部材上部と、前記坩堝下部に固定されたガイド部材下部とからなると共に、前記ガイド部材上部及びガイド部材下部の少なくとも一方に孔部が設けられているガイド部材とを用いて、
炭化珪素の単結晶の成長開始時には、前記孔部を閉じるように、前記ガイド部材上部と前記ガイド部材下部とを配置して炭化珪素単結晶の成長を行い、
その後、前記坩堝上部及び坩堝下部の相対移動により、前記孔部を開口して炭化珪素単結晶の成長を行う、ことを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。 - 前記原料ガスは前記坩堝の下部に収容された原料から昇華させることを特徴とする請求項12に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
- 坩堝内の台座に配置した炭化珪素種結晶上に、原料ガスを供給して、前記炭化珪素種結晶上に炭化珪素の単結晶を成長させる炭化珪素単結晶の成長方法において、
上下方向に互いに相対移動可能な坩堝上部と坩堝下部とからなる坩堝と、
原料ガスを炭化珪素種結晶側に案内するガイド部材であって、前記坩堝上部に固定されたガイド部材上部と、前記坩堝下部に固定されたガイド部材下部とからなると共に、前記ガイド部材上部及びガイド部材下部の少なくとも一方に孔部が設けられているガイド部材とを用いて、
炭化珪素の単結晶の成長開始時には、前記孔部を閉じるように、前記ガイド部材上部と前記ガイド部材下部とを配置して炭化珪素単結晶の成長を行い、
その後、前記坩堝上部及び坩堝下部の相対移動により、前記孔部を開口して炭化珪素単結晶の成長を行う、ことを特徴とする炭化珪素単結晶の成長方法。 - 前記原料ガスは前記坩堝の下部に収容された原料から昇華させることを特徴とする請求項12に記載の炭化珪素単結晶の成長方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011070833A JP5613604B2 (ja) | 2011-03-28 | 2011-03-28 | 炭化珪素単結晶製造装置、炭化珪素単結晶の製造方法及びその成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011070833A JP5613604B2 (ja) | 2011-03-28 | 2011-03-28 | 炭化珪素単結晶製造装置、炭化珪素単結晶の製造方法及びその成長方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012201584A true JP2012201584A (ja) | 2012-10-22 |
JP5613604B2 JP5613604B2 (ja) | 2014-10-29 |
Family
ID=47182938
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011070833A Active JP5613604B2 (ja) | 2011-03-28 | 2011-03-28 | 炭化珪素単結晶製造装置、炭化珪素単結晶の製造方法及びその成長方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5613604B2 (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016011215A (ja) * | 2014-06-27 | 2016-01-21 | 三菱電機株式会社 | 単結晶の製造装置および製造方法 |
WO2016076664A1 (ko) * | 2014-11-14 | 2016-05-19 | 오씨아이 주식회사 | 잉곳 제조 장치 |
CN110050091A (zh) * | 2016-12-26 | 2019-07-23 | 昭和电工株式会社 | 碳化硅单晶的制造方法 |
CN112831840A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-25 | 湖南三安半导体有限责任公司 | 一种单晶生长装置 |
JP2021084822A (ja) * | 2019-11-26 | 2021-06-03 | 昭和電工株式会社 | 単結晶製造装置 |
JP2021098614A (ja) * | 2019-11-26 | 2021-07-01 | 國家中山科學研究院 | 均一な炭化ケイ素結晶の製造装置 |
US11072871B2 (en) | 2019-12-20 | 2021-07-27 | National Chung-Shan Institute Of Science And Technology | Preparation apparatus for silicon carbide crystals comprising a circular cylinder, a doping tablet, and a plate |
CN113622029A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-11-09 | 山东天岳先进科技股份有限公司 | 具有多晶块的坩埚组件及其制备方法和由其制得的碳化硅单晶 |
RU2761199C1 (ru) * | 2021-04-21 | 2021-12-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) | Способ получения монокристаллического SiC |
CN114561693A (zh) * | 2022-02-14 | 2022-05-31 | 江苏集芯半导体硅材料研究院有限公司 | 单晶生长装置 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005053739A (ja) * | 2003-08-04 | 2005-03-03 | Denso Corp | 単結晶の成長方法および成長装置 |
JP2009023880A (ja) * | 2007-07-20 | 2009-02-05 | Denso Corp | 炭化珪素単結晶の製造装置 |
-
2011
- 2011-03-28 JP JP2011070833A patent/JP5613604B2/ja active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005053739A (ja) * | 2003-08-04 | 2005-03-03 | Denso Corp | 単結晶の成長方法および成長装置 |
JP2009023880A (ja) * | 2007-07-20 | 2009-02-05 | Denso Corp | 炭化珪素単結晶の製造装置 |
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016011215A (ja) * | 2014-06-27 | 2016-01-21 | 三菱電機株式会社 | 単結晶の製造装置および製造方法 |
WO2016076664A1 (ko) * | 2014-11-14 | 2016-05-19 | 오씨아이 주식회사 | 잉곳 제조 장치 |
KR20160058351A (ko) * | 2014-11-14 | 2016-05-25 | 오씨아이 주식회사 | 잉곳 제조 장치 |
KR101640313B1 (ko) | 2014-11-14 | 2016-07-18 | 오씨아이 주식회사 | 잉곳 제조 장치 |
CN110050091A (zh) * | 2016-12-26 | 2019-07-23 | 昭和电工株式会社 | 碳化硅单晶的制造方法 |
CN110050091B (zh) * | 2016-12-26 | 2021-03-05 | 昭和电工株式会社 | 碳化硅单晶的制造方法 |
US11078598B2 (en) | 2016-12-26 | 2021-08-03 | Showa Denko K.K. | Method for producing silicon carbide single crystal |
JP2021098614A (ja) * | 2019-11-26 | 2021-07-01 | 國家中山科學研究院 | 均一な炭化ケイ素結晶の製造装置 |
JP2021084822A (ja) * | 2019-11-26 | 2021-06-03 | 昭和電工株式会社 | 単結晶製造装置 |
JP7363412B2 (ja) | 2019-11-26 | 2023-10-18 | 株式会社レゾナック | 単結晶製造装置 |
US11072871B2 (en) | 2019-12-20 | 2021-07-27 | National Chung-Shan Institute Of Science And Technology | Preparation apparatus for silicon carbide crystals comprising a circular cylinder, a doping tablet, and a plate |
CN112831840A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-25 | 湖南三安半导体有限责任公司 | 一种单晶生长装置 |
RU2761199C1 (ru) * | 2021-04-21 | 2021-12-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) | Способ получения монокристаллического SiC |
CN113622029A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-11-09 | 山东天岳先进科技股份有限公司 | 具有多晶块的坩埚组件及其制备方法和由其制得的碳化硅单晶 |
CN113622029B (zh) * | 2021-08-12 | 2022-11-29 | 山东天岳先进科技股份有限公司 | 具有多晶块的坩埚组件及其制备方法和由其制得的碳化硅单晶 |
CN114561693A (zh) * | 2022-02-14 | 2022-05-31 | 江苏集芯半导体硅材料研究院有限公司 | 单晶生长装置 |
CN114561693B (zh) * | 2022-02-14 | 2023-08-04 | 江苏集芯半导体硅材料研究院有限公司 | 单晶生长装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5613604B2 (ja) | 2014-10-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5613604B2 (ja) | 炭化珪素単結晶製造装置、炭化珪素単結晶の製造方法及びその成長方法 | |
JP4748067B2 (ja) | 炭化珪素単結晶の製造方法および製造装置 | |
JP4706565B2 (ja) | 炭化珪素単結晶の製造方法 | |
US20110107961A1 (en) | Single crystal manufacturing device and manufacturing method | |
JP2017105676A (ja) | 単結晶の製造方法および単結晶製造装置 | |
JP6302192B2 (ja) | 単結晶の育成装置及び育成方法 | |
JP2011219295A (ja) | 炭化珪素単結晶インゴットの製造装置 | |
JP2014234331A (ja) | 炭化珪素単結晶インゴットの製造方法及び炭化珪素単結晶インゴット | |
JP2011178590A (ja) | 成分調整部材及びそれを備えた単結晶成長装置 | |
JP4926655B2 (ja) | 炭化珪素単結晶成長用黒鉛坩堝及び炭化珪素単結晶製造装置 | |
JP4604728B2 (ja) | 炭化珪素単結晶の製造方法 | |
KR101724291B1 (ko) | 역 승화법을 이용한 탄화규소 단결정 성장장치 | |
WO2013014920A1 (ja) | 炭化珪素単結晶製造装置 | |
JP5602093B2 (ja) | 単結晶の製造方法および製造装置 | |
JP6910168B2 (ja) | 炭化珪素単結晶インゴットの製造装置及び製造方法 | |
JP6257483B2 (ja) | シリコン単結晶製造方法 | |
KR101645650B1 (ko) | 단결정 제조 장치 및 단결정 제조 방법 | |
JP6223290B2 (ja) | 単結晶の製造装置 | |
KR20130083653A (ko) | 단결정 성장 장치 | |
JP2003234296A (ja) | 炭化珪素単結晶の製造装置 | |
JP2008280206A (ja) | 単結晶成長装置 | |
JP5831339B2 (ja) | 炭化珪素単結晶の製造方法 | |
JP2016204197A (ja) | 単結晶製造装置、単結晶製造装置用収容部材及び単結晶の製造方法 | |
JP2013075789A (ja) | 化合物半導体単結晶の製造装置および製造方法 | |
US8691013B2 (en) | Feed tool for shielding a portion of a crystal puller |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20131023 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140326 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140408 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140528 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140812 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140908 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5613604 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |