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技術 炭化珪素単結晶の製造装置

出願人 住友電気工業株式会社
発明者 堀勉原田真
出願日 2014年10月31日 (6年11ヶ月経過) 出願番号 2014-223154
公開日 2016年5月23日 (5年4ヶ月経過) 公開番号 2016-088788
状態 特許登録済
技術分野 結晶、結晶のための後処理
主要キーワード 集合面 フェルマー 頂面側 抵抗ヒータ 炭化珪素原料 炭素密度 ヒータユニット 黒鉛製
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (12)

課題

坩堝の温度の面内均一性を向上可能な炭化珪素単結晶製造装置を提供する。

解決手段

炭化珪素単結晶の製造装置100は、坩堝5と、第1抵抗ヒータ1と、第2抵抗ヒータ2と、第1支持部4aとを有する。坩堝5は、頂面5a1と、頂面5a1と反対側の底面5b2と、頂面5a1と底面5b2との間に位置する筒状の側面5b1とを有する。第1抵抗ヒータ1は、底面5b2に対面して設けられている。第2抵抗ヒータ2は、側面5b1を取り囲むように構成されている。第1支持部4aは、底面5b2が第1抵抗ヒータ1から離間し、かつ側面5b1が第2抵抗ヒータ2から離間するよう坩堝5を支持している。第1支持部4aは、頂面5a1および側面5b1の少なくとも一方に接する。

概要

背景

近年、半導体装置高耐圧化低損失化などを可能とするため、半導体装置を構成する材料としての炭化珪素の採用が進められている。

特表2012−510951号公報(特許文献1)には、黒鉛製坩堝を用いて昇華法により炭化珪素単結晶を製造する方法が記載されている。当該坩堝の上側および下側の各々には抵抗ヒータが設けられている。

概要

坩堝の温度の面内均一性を向上可能な炭化珪素単結晶の製造装置を提供する。炭化珪素単結晶の製造装置100は、坩堝5と、第1抵抗ヒータ1と、第2抵抗ヒータ2と、第1支持部4aとを有する。坩堝5は、頂面5a1と、頂面5a1と反対側の底面5b2と、頂面5a1と底面5b2との間に位置する筒状の側面5b1とを有する。第1抵抗ヒータ1は、底面5b2に対面して設けられている。第2抵抗ヒータ2は、側面5b1を取り囲むように構成されている。第1支持部4aは、底面5b2が第1抵抗ヒータ1から離間し、かつ側面5b1が第2抵抗ヒータ2から離間するよう坩堝5を支持している。第1支持部4aは、頂面5a1および側面5b1の少なくとも一方に接する。

目的

本発明の一態様の目的は、坩堝の温度の面内均一性を向上可能な炭化珪素単結晶の製造装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

頂面と、前記頂面と反対側の底面と、前記頂面と前記底面との間に位置する筒状の側面とを有する坩堝と、前記底面に対面して設けられた第1抵抗ヒータと、前記側面を取り囲むように構成された第2抵抗ヒータと、前記底面が前記第1抵抗ヒータから離間し、かつ前記側面が前記第2抵抗ヒータから離間するように、前記坩堝を支持する支持部とを備え、前記支持部は、前記頂面および前記側面の少なくとも一方に接する、炭化珪素単結晶製造装置

請求項2

前記第2抵抗ヒータは、前記頂面から前記底面に向かう方向において、前記頂面側に位置する第1面と、前記底面側に位置する第2面とを有し、前記支持部は、前記側面に接し、かつ前記第1面に対面するように設けられている、請求項1に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。

請求項3

前記第2面は、前記頂面から前記底面に向かう方向において、前記底面と前記頂面との間に位置する、請求項2に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。

請求項4

前記第2抵抗ヒータは、前記頂面から前記底面に向かう方向において、前記頂面側に位置する第1面と、前記底面側に位置する第2面とを有し、前記支持部は、前記側面に接し、かつ前記第2面に対面するように設けられている、請求項1に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。

請求項5

前記支持部は、前記側面の全周囲に接する、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。

請求項6

前記支持部は、前記頂面に接する、請求項1に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。

請求項7

前記底面に平行な方向に沿って見た場合、前記第1抵抗ヒータの幅は、前記坩堝の内部空間の幅よりも大きい、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。

請求項8

前記頂面に対面し、かつ前記頂面から離間して設けられた第3抵抗ヒータをさらに備える、請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。

請求項9

前記炭化珪素単結晶は昇華法により製造可能に構成されている、請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。

請求項10

昇華法による炭化珪素単結晶の製造装置であって、頂面と、前記頂面と反対側の底面と、前記頂面と前記底面との間に位置する筒状の側面とを有する坩堝と、前記底面に対面して設けられた第1抵抗ヒータと、前記側面を取り囲むように構成された第2抵抗ヒータと、前記頂面に対面して設けられた第3抵抗ヒータと、前記底面が前記第1抵抗ヒータから離間し、前記側面が前記第2抵抗ヒータから離間し、かつ前記頂面が前記第3抵抗ヒータから離間するように、前記坩堝を支持する支持部とを備え、前記第2抵抗ヒータは、前記頂面から前記底面に向かう方向において、前記頂面側に位置する第1面と、前記底面側に位置する第2面とを有し、前記第1面は、前記支持部に対面するように設けられており、前記底面に平行な方向に沿って見た場合、前記第1抵抗ヒータの幅は、前記坩堝の内部空間の幅よりも大きく、前記支持部は、前記側面の全周囲に接し、前記第2抵抗ヒータの前記第2面は、前記頂面から前記底面に向かう方向において、前記底面と前記頂面との間に位置する、炭化珪素単結晶の製造装置。

技術分野

0001

本発明は、炭化珪素単結晶製造装置に関する。

背景技術

0002

近年、半導体装置高耐圧化低損失化などを可能とするため、半導体装置を構成する材料としての炭化珪素の採用が進められている。

0003

特表2012−510951号公報(特許文献1)には、黒鉛製坩堝を用いて昇華法により炭化珪素単結晶を製造する方法が記載されている。当該坩堝の上側および下側の各々には抵抗ヒータが設けられている。

先行技術

0004

特表2012−510951号公報

発明が解決しようとする課題

0005

本発明の一態様の目的は、坩堝の温度の面内均一性を向上可能な炭化珪素単結晶の製造装置を提供することである。

課題を解決するための手段

0006

本発明の一態様に係る炭化珪素単結晶の製造装置は、坩堝と、第1抵抗ヒータと、第2抵抗ヒータと、支持部とを備える。坩堝は、頂面と、頂面と反対側の底面と、頂面と底面との間に位置する筒状の側面とを有する。第1抵抗ヒータは、底面に対面して設けられている。第2抵抗ヒータは、側面を取り囲むように構成されている。支持部は、底面が第1抵抗ヒータから離間し、かつ側面が第2抵抗ヒータから離間するよう設けられている。支持部は、頂面および側面の少なくとも一方に接する。

0007

本発明の一態様に係る炭化珪素単結晶の製造装置は、昇華法による炭化珪素単結晶の製造装置であって、坩堝と、第1抵抗ヒータと、第2抵抗ヒータと、第3抵抗ヒータと、支持部とを備える。坩堝は、頂面と、頂面と反対側の底面と、頂面と底面との間に位置する筒状の側面とを有する。第1抵抗ヒータは、底面に対面して設けられている。第2抵抗ヒータは、側面を取り囲むように構成されている。第3抵抗ヒータは、頂面に対面して設けられている。支持部は、底面が第1抵抗ヒータから離間し、側面が第2抵抗ヒータから離間し、かつ頂面が第3抵抗ヒータから離間するように、坩堝を支持する。第2抵抗ヒータは、頂面から底面に向かう方向において、頂面側に位置する第1面と、底面側に位置する第2面とを有する。第1面は、支持部に対面するように設けられている。底面に平行な方向に沿って見た場合、第1抵抗ヒータの幅は、坩堝の内部空間の幅よりも大きい。支持部は、側面の全周囲に接する。第2抵抗ヒータの第2面は、頂面から底面に向かう方向において、底面と頂面との間に位置する。

発明の効果

0008

上記によれば、坩堝の温度の面内均一性を向上可能な炭化珪素単結晶の製造装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

0009

本発明の実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置の構成を示す縦断面模式図である。
第2抵抗ヒータの構成を示す斜視模式図である。
第2抵抗ヒータおよび電極の構成を示す平面模式図である。
図1のIV−IV線に沿った矢視横断面模式図であり、第1抵抗ヒータおよび電極の構成を示す図である。
図1のV−V線に沿った矢視横断面模式図であり、第3抵抗ヒータおよび電極の構成を示す図である。
図1のVI−VI線に沿った矢視横断面模式図であり、支持部および台座の構成を示す図である。
本発明の実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置の第1変形例の構成を示す縦断面模式図である。
本発明の実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置の第2変形例の構成を示す縦断面模式図である。
本発明の実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置の第3変形例の構成を示す縦断面模式図である。
本発明の実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置の第4変形例の構成を示す縦断面模式図である。
本発明の実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置の第5変形例の構成を示す縦断面模式図である。

実施例

0010

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。また、本明細書中結晶学的記載においては、個別方位を[]、集合方位を<>、個別面を()、集合面を{}でそれぞれ示している。また、負の指数については、結晶学上、”−”(バー)を数字の上に付けることになっているが、本明細書中では、数字の前に負の符号を付けている。

0011

抵抗ヒータを用いて坩堝を加熱する場合、坩堝に電流が流れることを防止するため、抵抗ヒータは坩堝から離間して設けられる。坩堝を抵抗ヒータから離間して支持するために、坩堝の底面側に支持部を設け、当該支持部に坩堝を載せて坩堝を支持することが考えられる。しかしながら、坩堝の底面側に支持部を配置すると、当該支持部を避けるように抵抗ヒータを配置する必要がある。そのため、坩堝の底面と平行な面内における坩堝の温度を均一に維持することが困難になる。

0012

そこで発明者らは、坩堝の頂面および側面の少なくとも一方に接して支持部を設けることを考え出した。これにより、坩堝の底面側に支持部を設ける必要がないため、坩堝の底面に対面して設けられた抵抗ヒータによって坩堝の底面を均一に加熱することができる。結果として、坩堝の温度の面内均一性を向上することができる。なお、面内とは、坩堝の底面に平行な面内のことを意味する。
[本発明の実施形態の説明]
以下、本発明の実施態様を列記して説明する。

0013

(1)本発明の一態様に係る炭化珪素単結晶の製造装置は、坩堝と、第1抵抗ヒータと、第2抵抗ヒータと、支持部とを備える。坩堝は、頂面と、頂面と反対側の底面と、頂面と底面との間に位置する筒状の側面とを有する。第1抵抗ヒータは、底面に対面して設けられている。第2抵抗ヒータは、側面を取り囲むように構成されている。支持部は、底面が第1抵抗ヒータから離間し、かつ側面が第2抵抗ヒータから離間するように坩堝を支持している。支持部は、頂面および側面の少なくとも一方に接する。これにより、坩堝の温度の面内均一性を向上することができる。結果として、炭化珪素単結晶の結晶品質を向上することができる。

0014

(2)上記(1)に係る炭化珪素単結晶の製造装置において好ましくは、第2抵抗ヒータは、頂面から底面に向かう方向において、頂面側に位置する第1面と、底面側に位置する第2面とを有する。支持部は、側面に接し、かつ第1面に対面するように設けられている。これにより、支持部が第2抵抗ヒータにより加熱されるので、坩堝の熱が支持部を通って逃げることを抑制することができる。それゆえ、坩堝の温度の面内均一性をさらに向上することができる。

0015

(3)上記(2)に係る炭化珪素単結晶の製造装置において好ましくは、第2面は、頂面から底面に向かう方向において、底面と頂面との間に位置する。これにより、第2抵抗ヒータにより坩堝の底面付近過度に加熱することにより、坩堝の温度の面内均一性が劣化することを抑制することができる。

0016

(4)上記(1)に係る炭化珪素単結晶の製造装置において好ましくは、第2抵抗ヒータは、頂面から底面に向かう方向において、頂面側に位置する第1面と、底面側に位置する第2面とを有する。支持部は、側面に接し、かつ第2面に対面するように設けられている。これにより、支持部が第2抵抗ヒータにより加熱されるので、坩堝の熱が支持部を通って逃げることを抑制することができる。それゆえ、坩堝の温度の面内均一性をさらに向上することができる。

0017

(5)上記(1)〜(4)のいずれかに係る炭化珪素単結晶の製造装置において好ましくは、支持部は、側面の全周囲に接する。これにより、坩堝の温度の面内均一性をさらに向上することができる。

0018

(6)上記(1)に係る炭化珪素単結晶の製造装置において好ましくは、支持部は、頂面に接する。これにより、第1抵抗ヒータおよび第2抵抗ヒータに電力を供給するための配線の配置の自由度を高めることができる。

0019

(7)上記(1)〜(6)のいずれかに係る炭化珪素単結晶の製造装置において好ましくは、底面に平行な方向に沿って見た場合、第1抵抗ヒータの幅は、坩堝の内部空間の幅よりも大きい。これにより、坩堝の底面の温度の面内均一性をさらに向上することができる。

0020

(8)上記(1)〜(7)のいずれかに係る炭化珪素単結晶の製造装置において好ましくは、頂面に対面し、かつ頂面から離間して設けられた第3抵抗ヒータをさらに備える。これにより、種結晶の温度を精度良く制御することができる。

0021

(9)上記(1)〜(8)のいずれかに係る炭化珪素単結晶の製造装置において好ましくは、炭化珪素単結晶は昇華法により製造可能に構成されている。これにより、昇華法により製造される炭化珪素単結晶の結晶品質の均一性を向上することができる。

0022

(10)本発明の一態様に係る炭化珪素単結晶の製造装置は、昇華法による炭化珪素単結晶の製造装置であって、坩堝と、第1抵抗ヒータと、第2抵抗ヒータと、第3抵抗ヒータと、支持部とを備える。坩堝は、頂面と、頂面と反対側の底面と、頂面と底面との間に位置する筒状の側面とを有する。第1抵抗ヒータは、底面に対面して設けられている。第2抵抗ヒータは、側面を取り囲むように構成されている。第3抵抗ヒータは、頂面に対面して設けられている。支持部は、底面が第1抵抗ヒータから離間し、側面が第2抵抗ヒータから離間し、かつ頂面が第3抵抗ヒータから離間するように、坩堝を支持する。第2抵抗ヒータは、頂面から底面に向かう方向において、頂面側に位置する第1面と、底面側に位置する第2面とを有する。第1面は、支持部に対面するように設けられている。底面に平行な方向に沿って見た場合、第1抵抗ヒータの幅は、坩堝の内部空間の幅よりも大きい。支持部は、側面の全周囲に接する。第2抵抗ヒータの第2面は、頂面から底面に向かう方向において、底面と頂面との間に位置する。これにより、坩堝の温度の面内均一性をさらに向上することができる。
[本発明の実施形態の詳細]
本発明の実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置100の構成について説明する。

0023

図1に示されるように、本実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置100は、昇華法によって炭化珪素単結晶を製造するための装置であって、坩堝5と、第1抵抗ヒータ1と、第2抵抗ヒータ2と、第3抵抗ヒータ3と、支持部4と、断熱材6を主に有している。坩堝5は、頂面5a1と、頂面5a1と反対側の底面5b2と、頂面5a1と底面5b2との間に位置する筒状の側面5b1とを有する。側面5b1は、たとえば円筒形状を有する。坩堝5は、種結晶11を保持可能に構成された台座5aと、炭化珪素原料12を収容可能に構成された収容部5bとを有する。台座5aは、種結晶11の裏面11aと接する種結晶保持面5a2と、種結晶保持面5a2と反対側の頂面5a1とを有する。台座5aが頂面5a1を構成する。収容部5bは、底面5b2を構成する。側面5b1は、台座5aと収容部5bとにより構成されている。坩堝5内において、炭化珪素原料12を昇華させ、種結晶11の表面11b上に再結晶させることにより、炭化珪素単結晶が種結晶11の表面11b上に成長する。つまり、炭化珪素単結晶は昇華法によって製造可能に構成されている。

0024

第1抵抗ヒータ1は、坩堝5の底面5b2に対面して設けられている。第1抵抗ヒータ1は、底面5b2から離間している。第1抵抗ヒータ1は、底面5b2と対面する上面1aと、上面1aと反対側の下面1bとを有する。第2抵抗ヒータ2は、坩堝5の側面5b1を取り囲むように構成されている。第2抵抗ヒータ2は、側面5b1から離間している。第2抵抗ヒータは、底面5b2から頂面5a1に向かう方向において、頂面5a1側に位置する第1面2aと、底面5b2側に位置する第2面2bと、側面5b1に対面する第3面2cと、第3面2cとは反対側の第4面2dとを含む。好ましくは、第2抵抗ヒータ2の第2面2bは、頂面5a1から底面5b2に向かう方向において、底面5b2と頂面5a1との間に位置する。第3抵抗ヒータ3は、頂面5a1に対面して設けられている。第3抵抗ヒータ3は、頂面5a1から離間している。

0025

図1および図2に示されるように、第2抵抗ヒータ2は、坩堝5の頂面5a1から底面5b2に向かう方向に沿って延在する第1部分1xと、底面5b2側において第1部分1xと連続して設けられ、かつ側面5b1の周方向に沿って延在する第2部分2xと、第2部分2xと連続して設けられ、かつ底面5b2から頂面5a1に向かう方向に沿って延在する第3部分3xと、頂面5a1側において第3部分3xと連続して設けられ、かつ側面5b1の周方向に沿って延在する第4部分4xとを有する。第1部分1xと、第2部分2xと、第3部分3xと、第4部分4xとが、ヒータユニット10xを構成する。第2抵抗ヒータ2は、複数のヒータユニット10xが連続して設けられて環状に構成されている。

0026

図3に示されるように、頂面5a1から底面5b2に向かう方向に沿って見た場合、第2抵抗ヒータ2は、側面5b1を取り囲むように設けられ、環状を有している。第2抵抗ヒータ2の第4面2dに接して一組の電極7が設けられている。頂面5a1に対して垂直な方向に沿って見た場合、一組の電極7と、頂面5a1の中心とは、一直線上に設けられていてもよい。一組の電極7には第2電源7aが接続されている。第2電源7aは、第2抵抗ヒータ2に電力を供給可能に構成されている。好ましくは、第2抵抗ヒータ2は、並列回路を構成する。

0027

図4に示されるように、頂面5a1から底面5b2に向かう方向に沿って見た場合、第1抵抗ヒータ1は、旋回するにつれて中心から遠ざかる2つの曲線が当該中心で合流する形状を有する。好ましくは、第1抵抗ヒータ1は、フェルマー螺旋形状を有する。第1抵抗ヒータ1の両端に一組の電極8が接続されている。一組の電極8には第1電源8aが接続されている。第1電源8aは、第1抵抗ヒータ1に電力を供給可能に構成されている。底面5b2に対して平行な方向に沿って見た場合、第1抵抗ヒータ1の幅W1は、坩堝5の内部の幅W2(図1参照)よりも大きく、好ましくは、底面5b2の幅よりも大きい。第1抵抗ヒータ1の幅W1は、電極8を含まないように計測される。

0028

図5に示されるように、頂面5a1から底面5b2に向かう方向に沿って見た場合、第3抵抗ヒータ3は、旋回するにつれて中心から遠ざかる2つの曲線が当該中心で合流する形状を有する。好ましくは、第3抵抗ヒータ3は、フェルマーの螺旋形状を有する。第3抵抗ヒータ3の両端に一組の電極14が接続されている。一組の電極14には第3電源14aが接続されている。第3電源14aは、第3抵抗ヒータ3に電力を供給可能に構成されている。頂面5a1に対して平行な方向に沿って見た場合、第3抵抗ヒータ3の幅は、頂面5a1の幅よりも小さい。第3抵抗ヒータ3の幅は、電極14を含まないように計測される。

0029

図1に示されるように、支持部4は、第1支持部4aと、第2支持部4bと、台部4cとを有していてもよい。坩堝5の台座5aは、収容部5bの側面5b1よりも外側に突出する突起部5a3を有していてもよい。好ましくは、突起部5a3は、台座5aの側面5b1の全周囲に設けられている。好ましくは、第1支持部4aの側壁4a1は、開口部を形成する。坩堝5の収容部5bが、開口部の上方から開口部内を通過するように下される。台座5aの突起部5a3は、第1支持部4aの側壁4a1に接する。坩堝5の突起部5a3が、第1支持部4aの側壁4a1に引っかかることで、坩堝5が第1支持部4aに支持される。頂面5a1に平行な方向に沿って見た場合、第1支持部4aの側壁4a1は、頂面5a1に対して傾斜していてもよい。

0030

第1支持部4aは、坩堝5の底面5b2が第1抵抗ヒータ1から離間し、側面5b1が第2抵抗ヒータ2から離間するように、坩堝5を支持している。好ましくは、第1支持部4aは、底面5b2が第1抵抗ヒータ1から離間し、側面5b1が第2抵抗ヒータ2から離間し、かつ頂面5a1が第3抵抗ヒータ3から離間するように、坩堝5を支持する。

0031

第1支持部4aは、台座5aの側面5b1に接する。好ましくは、第1支持部4aは、坩堝5とは別体で構成されている。つまり、坩堝5は、第1支持部4aから取り外し可能に構成されている。第1支持部4aは、坩堝5の頂面5a1と平行な方向に延在していてもよい。好ましくは、第2抵抗ヒータ2の第1面2aは、第1支持部4aに対面するように設けられている。底面5b2に対して垂直な方向に沿って見た場合、第1支持部4aは、第2抵抗ヒータと重なるように設けられていてもよい。

0032

図6に示されるように、第1支持部4aは、坩堝5の側面5b1の全周囲に接していることが好ましい。頂面5a1から底面5b2に向かう方向に沿って見た場合、第1支持部4aは、台座5aの突起部5a3を取り囲むように設けられている。頂面5a1から底面5b2に向かう方向に沿って見た場合、第1支持部4aは、リング形状を有する。第1支持部4aは、台座5aの突起部5a3の周囲の一部にのみ接していてもよい。頂面5a1から底面5b2に向かう方向に沿って見た場合、第1支持部4aの側壁4a1は、円形の開口部を形成していてもよい。

0033

図1に示されるように、第2支持部4bは、第1支持部4aと接して第1支持部4aを支持する。第2支持部4bは、坩堝5の頂面5a1から底面5b2に沿った方向と平行な方向に延在し、第1支持部4aと台部4cとを繋いでいる。第2支持部4bは、第2抵抗ヒータ2の第4面2dと、第1抵抗ヒータ1の側面1cとに対面して設けられている。第2支持部4bは、第2抵抗ヒータ2と断熱材6との間に設けられている。好ましくは、頂面5a1から底面5b2に向かう方向に沿って見た場合、第2支持部4bは、第2抵抗ヒータ2と第1抵抗ヒータ1とを取り囲むように設けられている。台部4cは、第1抵抗ヒータ1と断熱材6との間に設けられている。台部4cは、第1抵抗ヒータ1の下面1bに対面し、かつ断熱材6の下面6bに接する。台部4cは、第2支持部4bを支持している。第2支持部4bは、直接、断熱材6の下面6bに接していてもよい。断熱材6は、坩堝5と、第1抵抗ヒータ1と、第2抵抗ヒータ2と、第3抵抗ヒータ3と、支持部4とを収容する。

0034

なお、坩堝5、第1抵抗ヒータ1、第2抵抗ヒータ2、第3抵抗ヒータ3、支持部4および断熱材6の各々は、たとえば炭素により構成されており、好ましくは黒鉛により構成されている。電極7、8、14の各々は、たとえば炭素(好ましくは黒鉛)により構成されていてもよいし、銅などの金属により構成されていてもよい。断熱材6は、フェルトのように繊維状の炭素が集まって構成されていてもよい。断熱材6の炭素密度は、支持部4の炭素密度よりも低くてもよい。

0035

次に、本実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置100の第1変形例の構成について説明する。

0036

図7に示されるように、坩堝5の底面5b2側の側面5b1に、第1支持部4aが設けられていてもよい。収容部5bは、台座5aの側面5b1よりも外側に突出する突起部5b3を有していてもよい。好ましくは、突起部5b3は、収容部5bの側面5b1の全周囲に設けられている。好ましくは、第1支持部4aの側壁4a1は、開口部を形成する。台座5aの突起部5b3は、第1支持部4aの側壁4a1に接する。坩堝5の突起部5b3が、第1支持部4aの側壁4a1に引っかかることで、坩堝5が第1支持部4aに支持される。底面5b2に平行な方向に沿って見た場合、第1支持部4aの側壁4a1は、底面5b2に対して傾斜していてもよい。

0037

第1支持部4aは、坩堝5の収容部5bの側面5b1に接する。第1支持部4aは、底面5b2と平行な方向に延在している。好ましくは、第2抵抗ヒータ2の第2面2bは、第1支持部4aに対面するように設けられている。底面5b2に対して垂直な方向に沿って見た場合、第1支持部4aは、第2抵抗ヒータと重なるように設けられていてもよい。

0038

図7に示されるように、第2支持部4bは、第1抵抗ヒータ1に対面して設けられていてもよい。第2支持部4bは、第1抵抗ヒータ1と断熱材6との間に設けられている。好ましくは、頂面5a1から底面5b2に向かう方向に沿って見た場合、第2支持部4bは、第1抵抗ヒータ1を取り囲むように設けられている。

0039

次に、本実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置100の第2変形例の構成について説明する。

0040

図8に示されるように、第2支持部4bは、収容部5bの側面5b1に接する第1支持部4aと断熱材6の上面6aとを繋ぎ、第1支持部4aを介して坩堝5を吊下げていてもよい。第2支持部4bは、第2抵抗ヒータ2の第4面2dと、第3抵抗ヒータ3の側面とに対面して設けられている。好ましくは、頂面5a1から底面5b2に向かう方向に沿って見た場合、第2支持部4bは、第2抵抗ヒータ2と第3抵抗ヒータ3とを取り囲むように設けられている。

0041

次に、本実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置100の第3変形例の構成について説明する。

0042

図9に示されるように、第1支持部4aは、坩堝5の頂面5a1に接していてもよい。第1支持部4aは、頂面5a1と断熱材6の上面6aとを繋ぎ、坩堝5を吊下げていてもよい。第1支持部4aは、第3抵抗ヒータ3の側面に対面して設けられている。好ましくは、頂面5a1から底面5b2に向かう方向に沿って見た場合、第1支持部4aは、第3抵抗ヒータ3を取り囲むように設けられている。好ましくは、第1支持部4aは、側面5b1に沿って延在するように設けられている。

0043

次に、本実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置100の第4変形例の構成について説明する。

0044

図10に示されるように、第1支持部4aは、坩堝5の頂面5a1の全面に接していてもよい。第3抵抗ヒータ3は、設けられていなくてもよい。第1支持部4aは、頂面5a1の中央に接し、かつ外周に接しないように設けられていてもよい。第1支持部4aは、頂面5a1の中央と断熱材6の上面6aとを繋ぎ、坩堝5を吊下げていてもよい。

0045

次に、本実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置100の第5変形例の構成について説明する。

0046

図11に示されるように、第2支持部4bは、台座5aの側面5b1に接する第1支持部4aと断熱材6の上面6aとを繋ぎ、第1支持部4aを介して坩堝5を吊下げていてもよい。第2支持部4bは、第2抵抗ヒータ2の第4面2dに対面せず、第3抵抗ヒータ3の側面に対面して設けられている。好ましくは、頂面5a1から底面5b2に向かう方向に沿って見た場合、第2支持部4bは、第3抵抗ヒータ3を取り囲むように設けられている。

0047

以上のように、第1支持部4aは、坩堝5の頂面5a1および側面5b1の少なくとも一方に接して設けられている。つまり、第1支持部4aは、頂面5a1および側面5b1の一方にのみ接して坩堝5を支持していてもよいし、頂面5a1および側面5b1の双方に接して坩堝5を支持していてもよい。

0048

次に、本実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置の作用効果について説明する。
本実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置100によれば、坩堝5と、第1抵抗ヒータ1と、第2抵抗ヒータ2と、第1支持部4aとを有する。坩堝5は、頂面5a1と、頂面5a1と反対側の底面5b2と、頂面5a1と底面5b2との間に位置する筒状の側面5b1とを有する。第1抵抗ヒータ1は、底面5b2に対面して設けられている。第2抵抗ヒータ2は、側面5b1を取り囲むように構成されている。第1支持部4aは、底面5b2が第1抵抗ヒータ1から離間し、かつ側面5b1が第2抵抗ヒータ2から離間するよう坩堝5を支持している。第1支持部4aは、頂面5a1および側面5b1の少なくとも一方に接する。これにより、坩堝5の温度の面内均一性を向上することができる。結果として、炭化珪素単結晶の結晶品質を向上することができる。

0049

また本実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置100によれば、第2抵抗ヒータ2は、頂面5a1から底面5b2に向かう方向において、頂面5a1側に位置する第1面2aと、底面5b2側に位置する第2面2bとを有する。第1支持部4aは、側面5b1に接し、かつ第1面2aに対面するように設けられている。これにより、第1支持部4aが第2抵抗ヒータ2により加熱されるので、坩堝5の熱が第1支持部4aを通って逃げることを抑制することができる。それゆえ、坩堝5の温度の面内均一性をさらに向上することができる。

0050

さらに本実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置100によれば、第2面2bは、頂面5a1から底面5b2に向かう方向において、底面5b2と頂面5a1との間に位置する。これにより、第2抵抗ヒータ2により坩堝5の底面5b2付近を過度に加熱することにより、坩堝5の温度の面内均一性が劣化することを抑制することができる。

0051

さらに本実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置100によれば、第2抵抗ヒータ2は、頂面5a1から底面5b2に向かう方向において、頂面5a1側に位置する第1面2aと、底面5b2側に位置する第2面2bとを有する。第1支持部4aは、側面5b1に接し、かつ第2面2bに対面するように設けられている。これにより、第1支持部4aが第2抵抗ヒータ2により加熱されるので、坩堝5の熱が第1支持部4aを通って逃げることを抑制することができる。それゆえ、坩堝5の温度の面内均一性をさらに向上することができる。

0052

さらに本実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置100によれば、第1支持部4aは、側面5b1の全周囲に接する。これにより、坩堝5の温度の面内均一性をさらに向上することができる。

0053

さらに本実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置100によれば、第1支持部4aは、頂面5a1に接する。これにより、第1抵抗ヒータ1および第2抵抗ヒータ2に電力を供給するための配線の配置の自由度を高めることができる。

0054

さらに本実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置100によれば、底面5b2に平行な方向に沿って見た場合、第1抵抗ヒータ1の幅W1は、坩堝5の内部空間の幅W2よりも大きい。これにより、坩堝5の底面5b2の温度の面内均一性をさらに向上することができる。

0055

さらに本実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置100によれば、頂面5a1に対面し、かつ頂面5a1から離間して設けられた第3抵抗ヒータ3をさらに有する。これにより、種結晶11の温度を精度良く制御することができる。

0056

さらに本実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置100によれば、炭化珪素単結晶は昇華法により製造可能に構成されている。これにより、昇華法により製造される炭化珪素単結晶の結晶品質の均一性を向上することができる。

0057

本実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置100によれば、昇華法による炭化珪素単結晶の製造装置であって、坩堝5と、第1抵抗ヒータ1と、第2抵抗ヒータ2と、第3抵抗ヒータ3と、第1支持部4aとを備える。坩堝5は、頂面5a1と、頂面5a1と反対側の底面5b2と、頂面5a1と底面5b2との間に位置する筒状の側面5b1とを有する。第1抵抗ヒータ1は、底面5b2に対面して設けられている。第2抵抗ヒータ2は、側面5b1を取り囲むように構成されている。第3抵抗ヒータ3は、頂面5a1に対面して設けられている。第1支持部4aは、底面5b2が第1抵抗ヒータ1から離間し、側面5b1が第2抵抗ヒータ2から離間し、かつ頂面5a1が第3抵抗ヒータ3から離間するように、坩堝5を支持する。第2抵抗ヒータ2は、頂面5a1から底面5b2に向かう方向において、頂面5a1側に位置する第1面2aと、底面5b2側に位置する第2面2bとを有する。第1面2aは、第1支持部4aに対面するように設けられている。底面5b2に平行な方向に沿って見た場合、第1抵抗ヒータ1の幅W1は、坩堝5の内部空間の幅W2よりも大きい。第1支持部4aは、側面5b1の全周囲に接する。第2抵抗ヒータ2の第2面2bは、頂面5a1から底面5b2に向かう方向において、底面5b2と頂面5a1との間に位置する。これにより、坩堝5の温度の面内均一性をさらに向上することができる。

0058

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

0059

1 第1抵抗ヒータ
1a,6a 上面
1b,6b 下面
1c,5b1 側面
1x 第1部分
2 第2抵抗ヒータ
2a 第1面
2b 第2面
2c 第3面
2d 第4面
2x第2部分
3 第3抵抗ヒータ
3x 第3部分
4 支持部
4a 第1支持部
4a1側壁
4b 第2支持部
4c 台部
4x 第4部分
5坩堝
5a1 頂面
5a3,5b3突起部
5a台座
5a2種結晶保持面
5b2 底面
5b 収容部
6断熱材
7,8,14電極
7a 第2電源
8a 第1電源
10xヒータユニット
11 種結晶
11a 裏面
11b 表面
12炭化珪素原料
14a 第3電源
100製造装置
W1,W2 幅

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