CN110777427A - 晶体生长装置 - Google Patents

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Abstract

本实施方式涉及的晶体生长装置，具备坩埚、覆盖所述坩埚的周围的绝热材料、和位于所述绝热材料的外侧且能够对所述坩埚进行感应加热的加热部，所述绝热材料具备可动部，所述可动部通过动作在所述绝热材料上形成开口部，并能够控制所述开口部的开口率。

Description

晶体生长装置
技术领域
本发明涉及晶体生长装置。
本申请基于在2018年7月25日在日本提出的专利申请2018-139437号要求优先权，将其内容援引于此。
背景技术
碳化硅(SiC)与硅(Si)相比绝缘击穿电场大一个数量级，带隙大3倍。另外，碳化硅(SiC)具有与硅(Si)相比热导率高3倍左右等的特性。因此，期待着碳化硅(SiC)应用于功率器件、高频器件、高温工作器件等。因此，近年来，在如上述那样的半导体器件中使用SiC外延晶片。
SiC外延晶片通过在SiC单晶基板上采用化学气相沉积法(Chemical VaporDeposition：CVD)使成为SiC半导体器件的活性区域的SiC外延膜生长而制造。
SiC单晶基板通过切割SiC单晶来制作。该SiC单晶一般可采用升华法得到。升华法是下述方法：在配置于石墨制坩埚内的台座上配置由SiC单晶构成的晶种，将坩埚加热，由此将从坩埚内的原料粉末升华的升华气体向晶种供给，使晶种生长成更大的SiC单晶。
近年来，伴随着市场的要求，要求使SiC外延膜生长的SiC单晶基板大口径化。因此，SiC单晶自身的大口径化、长尺寸化的迫切期望也在高涨。在SiC单晶的大口径化、长尺寸化的迫切期望高涨的同时，高品质化的迫切期望也在高涨。在SiC单晶的结晶生长中，存在各种对其品质造成影响的要素。
使SiC单晶结晶生长时的温度条件、SiC单晶的形状是对SiC单晶的品质造成影响的一个因素。
在专利文献1中记载了一种通过在规定的位置设置绝热材料来控制SiC单晶的形状的方法。另外，在专利文献2中记载了：通过将绝热材料配置在从原料气体分离出的封闭空间中，能够控制炉内的温度分布。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-12640号公报
专利文献2：日本特开2016-117624号公报
发明内容
然而，专利文献1和2记载的方法，若确定了绝热材料的位置、量，则在其后不能够改变炉内的温度分布、加热中心位置。即，炉内的温度分布的控制性不能说是充分的。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的是提供能够控制加热中心位置的晶体生长装置。
本发明人进行深入研究的结果发现：通过在绝热材料上设置开口部，并控制开口部的开口率，能够控制坩埚内的加热中心位置。即，本发明为解决上述课题而提供以下的方案。
(1)第1方式涉及的晶体生长装置，具备：
坩埚；
覆盖上述坩埚的周围的绝热材料；和
位于上述绝热材料的外侧、且能够对上述坩埚进行感应加热的加热部，
上述绝热材料具备可动部，
上述可动部通过动作而在上述绝热材料上形成开口部，并能够控制上述开口部的开口率。
上述第1方式的装置，优选地包含以下的特征。以下的特征也优选组合2个以上。
(2)在上述方式涉及的晶体生长装置中，在从支持上述坩埚的支持面的铅垂方向俯视时，上述可动部可以以上述坩埚为中心对称地进行动作。
(3)在上述方式涉及的晶体生长装置中，上述可动部可以位于上述坩埚的下方。
(4)在上述方式涉及的晶体生长装置中，也可以为下述构成：上述可动部具备相对于动作方向倾斜的第1倾斜面，上述开口率通过上述倾斜面和上述绝热材料的与上述可动部对向的第2倾斜面的距离来控制。
根据上述方式涉及的晶体生长装置，能够容易地控制坩埚内的加热中心位置。
附图说明
图1是表示第1实施方式涉及的晶体生长装置的优选例的截面示意图。
图2是第1实施方式涉及的晶体生长装置的另一例的截面示意图。
图3是第1实施方式涉及的晶体生长装置的另一例的截面示意图。
图4示出实施例1～实施例4的模拟中使用的晶体生长装置的装置构成。
图5示出实施例1～实施例4的模拟的结果。
附图标记说明
10 坩埚
10a 侧壁
12 晶体设置部
14 支持体
20 绝热材料
21、25 对向部
21a、25a 第2倾斜面
22、24、26 可动部
22a、24a 倾斜面
23 开口部
30 加热部
100、101、102 晶体生长装置
C 单晶
G 原料
S 晶种
D22、D24、D26 动作方向
具体实施方式
以下，一边适当参照附图一边详细地说明本实施方式涉及的SiC单晶体生长装置和SiC单晶体生长方法。为了容易理解本发明的特征，为方便起见，在以下的说明中使用的附图有时放大地示出成为特征的部分，各构成要素的尺寸、比率等有时与实际不同。在以下的说明中例示的材质、尺寸等为一例，本发明并不被其限定，能够在不变更其主旨的范围适当变更而实施。只要没有特别的限制，则可以根据需要将数量、尺寸、位置、材料、比率、形状等进行变更、追加、省略。
(晶体生长装置)
图1是第1实施方式涉及的晶体生长装置的截面示意图。图1所示的晶体生长装置100，具备坩埚10、绝热材料20、和加热部30。坩埚10被支持体14支持。在图1中，为了容易理解，同时地图示了原料G、晶种S、在晶种S上结晶生长了的单晶C。
在以下图示中，将与坩埚10被支持体14支持的支持面垂直的方向(铅垂方向)设为上下方向，将相对于上下方向垂直的方向设为径向。图1是在沿着支持体14的中心轴的任意的截面切断后的截面图。
坩埚10包围使单晶C结晶生长的成膜空间K。坩埚10只要是用于采用升华法制作单晶C的坩埚，就能够使用公知的坩埚。例如能够将石墨、碳化钽等用于坩埚的材料。坩埚10在生长时变为高温。因此，采用能够耐受高温的材料形成。例如，石墨的升华温度极高，为3550℃，能耐受生长时的高温。
在结晶生长时，原料G被填充到坩埚10内的下面。在坩埚10内的与原料G对向的位置设置有晶体设置部12。通过从原料G升华的原料气体在设置于晶体设置部12的晶种S的表面再结晶化，单晶C进行结晶生长。通过将晶体设置部12设置于与原料G对向的位置，原料气体向晶种S以及单晶C的供给变得高效。
绝热材料20覆盖坩埚10的周围。在图1所示的例子中，坩埚10和绝热材料20不接触。通过绝热材料20来保持坩埚10的温度。绝热材料20能够采用任意地选择的材料形成，但优选采用在2000℃以上的高温下导热率为40W/mk以下的材料构成。作为在2000℃以上的高温下导热率为40W/mk以下的材料，可列举常温时的导热率为120W/mk以下的石墨材料等。另外，绝热材料20更优选采用在2000℃以上的高温下导热率为5W/mk以下的材料构成。作为在2000℃以上的高温下导热率为5W/mk以下的材料，可列举以石墨和/或碳为主成分的毡材料。
绝热材料20具备可动部22。可动部22是绝热材料20的一部分，是能够进行动作的部分。图1中示出的可动部22的动作方向D22是上下方向。在关闭可动部22时，坩埚10的周围也可以被绝热材料20完全覆盖。可动部22能够通过移动而形成开口部。开口部能够通过可动部22的移动而开闭，开口部的截面积也能够进行调整。可动部22只要能够形成能开闭的开口即可，也可以被构成为能够在能任意地选择的方向、例如水平方向、上下方向或倾斜方向等移动。再者，在支持体等其他构件与坩埚10连接的情况下，绝热材料20也可以与上述其他构件的至少一部分接触或结合。可以是在关闭了可动部22时坩埚10被关在由绝热材料20和上述其他构件形成的空间中的构成。另外，在绝热材料20中，可动部22以外的部分可以考虑作为不动部。
图1示出的可动部22，是包围支持体14的俯视下为圆环状的构件，从上端向下端外径扩大。可动部22的内径不变化。可动部22的上表面成为相对于动作方向D22倾斜的倾斜面22a。相对于动作方向倾斜意指相对于动作方向既不平行也不垂直。再者，可动部22的截面为三角形或大致三角形，但是并不仅限定于此。可动部22的底面平坦，但是并不仅限定于此。
绝热材料20的与可动部22对向的对向部21被形成为圆环状，且从上端向下端内径扩大。即，对向部21的截面，从上向下宽度变小。对向部21的外径可以变化也可以不变化。对向部21的下表面成为相对于可动部22的动作方向D22倾斜的第2倾斜面21a。第2倾斜面21a与倾斜面22a对向，且相对于动作方向D22以与倾斜面22a相同的倾斜角倾斜。
使可动部22在动作方向D22上运动的驱动单元(省略图示)与可动部22连接。驱动单元只要是能够使可动部22在上下方向移动的驱动单元，就无特别限制。例如，能够使用从可动部22的下部支持绝热材料的升降式的驱动构件等。
若可动部22向上方移动、倾斜面22a和第2倾斜面21a密合，则坩埚10的外周全部被绝热材料20覆盖。与此相对，若可动部22向下方移动，则在倾斜面22a和第2倾斜面21a之间形成开口部23。开口部23成为传热的路径。若热从开口部23逃逸，则开口部23附近的温度降低。图1示出的晶体生长装置100，在坩埚10的下方具备开口部23。若开口部23附近的温度降低，则坩埚10的上下方向的加热中心位置相对地向上方移动。开口部23可以位于坩埚10之下或斜下方。即，可以设置于在俯视下开口部23的一部分或全部不与坩埚10重叠的位置，但也可以设置于开口部23的一部分或全部与其重叠的位置。
开口部23的开口率能够利用倾斜面22a和第2倾斜面21a之间的距离来控制。在图1所示的晶体生长装置100的情况下，随着开口部23的开口率提高，坩埚10的上下方向的加热中心位置向上方移动。开口部23的开口率能够任意地选择。关于开口率，可以将完全关闭的情况考虑为0％，将通过开口部而使开口变得最大的情况考虑为100％。开口率能够根据需要在0～100％之间进行调整。
可动部22，在从上方俯视坩埚10时以坩埚10为中心对称地进行动作。开口部23由倾斜面22a和第2倾斜面21a形成。如果可动部22的动作以坩埚10为中心对称，则从上方俯视坩埚10时的开口部23形成在以坩埚10为中心而对称的位置。若开口部23在俯视下对称地形成，则能抑制坩埚10的径向的温度差。
加热部30位于绝热材料20的外侧。图1所示的加热部30位于绝热材料20的径向外侧。例如，作为加热部30，能够使用在坩埚10的周围卷绕的线圈等。通过使线圈中流动电流，来产生磁场，在坩埚10中产生感应电流。其结果，坩埚10本身发热从而被感应加热。
如上述那样，根据本实施方式涉及的晶体生长装置100，能够不改变坩埚10的位置而改变坩埚10的加热中心位置。
坩埚10的加热中心位置，也能通过不改变加热部30的位置而使坩埚10在上下方向移动来改变。然而，若使坩埚10在上下方向移动，则原料G的位置、晶体设置部12的位置、设置于晶体设置部12的晶种S以及单晶C的位置相对于加热部30一样地变化。若整体的位置均匀地变化，则不能够不改变单晶C的生长形状而改变原料G的加热位置。这是由于单晶C的生长形状随着坩埚10内的等温线来生长。
另外，有时在坩埚10内设置用于使单晶C扩大直径而生长的锥形构件、抑制从原料向生长面的辐射并产生原料和生长面之间的温度差的遮蔽构件等构件。若坩埚10整体在上下方向移动，则这些构件和加热部30的位置关系也变化。若这些构件和加热部30的位置关系发生偏移，则这些构件的温度发生变化而可能成为析出物的产生原因。
与此相对，本实施方式涉及的晶体生长装置100，通过不改变加热部30和坩埚10的位置而控制绝热材料20的开口部23的开口率，从而坩埚10的加热中心位置变化。即，能够维持单晶C的表面温度(维持进行生长的晶体形状)、并且改变原料G的加热位置从而促使升华气体的高效的产生。另外，锥形构件、遮蔽构件等和加热部30的位置关系也没有变化。
以上，对本发明的优选的实施方式进行了详细叙述，但是，本发明并不限定于特定的实施方式，能够在权利要求书所记载的本发明的主旨的范围内进行各种变形和变更。
图2是示意性表示第1实施方式涉及的晶体生长装置的另一例的图。图2所示的晶体生长装置101中，可动部24和对向部25的位置关系，与图1所示的晶体生长装置101的可动部22和对向部21的位置关系相比是反过来的。
可动部24是绝热材料20的一部分，是能够进行动作的部分。图2所示的可动部24的动作方向D24为径向。可动部24被形成为圆环状，从上端向下端内径扩大。即，可动部24，从上向下截面的宽度变小。可动部24的下表面成为相对于动作方向D24倾斜的倾斜面24a。
绝热材料20的与可动部24对向的对向部25，是包围支持体14的圆环状的构件，外径从上端向下端扩大。对向部21的上表面成为相对于动作方向D24倾斜的第2倾斜面25a。第2倾斜面25a与倾斜面22a对向，且相对于动作方向D24以与倾斜面24a相同的倾斜角倾斜。
通过可动部24在径向上移动，倾斜面24a和第2倾斜面25a之间的开口部23的开口率变化。通过控制开口部23的开口率，能够控制坩埚10的上下方向的加热中心位置。在可动部24的动作方向D24为径向的情况下，可动部24的内径根据可动部24的位置而变化，因此开口率的控制变难。然而，通过设置开口部23，能够控制坩埚10的上下方向的加热中心位置。再者，在圆环状的可动部24向径向内侧或外侧移动时，形成可动部24的绝热材料可以伸展、收缩或变形。如果由具有柔软性的毡材料等形成，则也能进行如前述那样的移动。
另外，图3是示意性表示第1实施方式涉及的晶体生长装置的另一例的图。
图3示出的晶体生长装置102，可动部26不具有倾斜面，这一点与图2示出的晶体生长装置101不同。可动部26的动作方向D26为径向。可动部26具有相对于动作方向垂直的第1面，绝热材料20具有与上述可动部对向的第2面。开口率通过上述第1面和上述绝热材料的与上述可动部对向的第2面的距离来控制。可动部26在俯视下为圆环形。再者，在圆环状的可动部26移动时，形成可动部26的绝热材料可以伸展、收缩或变形。如果由具有柔软性的毡材料等形成，则也能进行如前述那样的移动。
在可动部26不具有倾斜面的情况下，通过开口部23形成的传热的路径变短。因此，仅是微小地改变开口部23的开口率就能大大地改变加热中心位置。虽然在需要更精密的控制的情况下优选如图1和图2所示那样可动部26具有倾斜面，但是，能够适合地使用于坩埚10的上下方向的长度长、需要使加热中心位置较大地变化的情况。
另外，图1～图3示出的晶体生长装置100、101、102，将开口部23设置于坩埚10的下方。开口部23不一定需要设置于坩埚10的下方，也可以是设置在坩埚10的上方且使加热中心位置向下方移动的构成。
实施例
(实施例1)
图4示出在实施例1的模拟中使用的晶体生长装置的装置构成。晶体生长装置是以坩埚10和支持体14的中心轴为中心而对称的结构。可动部22能够在上下方向进行动作，通过可动部22在上下方向进行动作来形成开口部23。
为了降低计算负担，模拟仅采用通过中心轴的任意的截面的一半(径向的一半)的结构来进行。在模拟中使用了STR-Group Ltd公司制的结晶生长解析软件“VirtualReactor”。该模拟是被广泛地用于炉内的温度分布的模拟的，可确认到与实际的实验结果具有高的相关关系。
实施例1使可动部22和对向部21密合来进行了模拟。在模拟中，测量了坩埚10内的温度分布。而且，求出坩埚10的侧壁10a中的最高温度和成为最高温度的位置。成为最高温度的位置，作为距坩埚10的内侧的上表面的距离来求出。在实施例1中，坩埚10的侧壁10a的最高温度为2416.2℃，最高温度是在距坩埚10内侧的上表面133.3mm的位置。另外，在图5的(a)中示出实施例1的模拟的结果。
(实施例2)
实施例2，使可动部22从可动部22和对向部21密合的状态(实施例1)向下方移动了10mm，这一点与实施例1不同。其他条件与实施例1同样。在实施例2中，坩埚10的侧壁10a的最高温度为2415.3℃，最高温度是在距坩埚10内侧的上表面112.7mm的位置。在图5的(b)中示出实施例2的模拟的结果。
(实施例3)
实施例3，使可动部22从可动部22和对向部21密合的状态(实施例1)向下方移动了30mm，这一点与实施例1不同。其他条件与实施例1同样。在实施例3中，坩埚10的侧壁10a的最高温度为2413.7℃，最高温度是在距坩埚10内侧的上表面70.7mm的位置。在图5的(c)中示出实施例3的模拟的结果。
(实施例4)
实施例4，使可动部22从可动部22和对向部21密合的状态(实施例1)向下方移动了50mm，这一点与实施例1不同。其他条件与实施例1同样。在实施例4中，坩埚10的侧壁10a的最高温度为2413.5℃，最高温度是在距坩埚10内侧的上表面60.8mm的位置。在图5的(d)中示出实施例4的模拟的结果。
将实施例1～4的结果归纳于以下的表1中。在表1中，所谓基准点意指与对向部21密合的状态(实施例1)下的可动部22的位置。
表1
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
可动部的从基准点起算的位置(mm) 0 -10 -30 -50
侧壁的最高温度(℃) 2416.2 2415.3 2413.7 2413.5
最高温度的从坩埚内上表面起算的位置(mm) 133.3 112.7 70.7 60.8
如表1、图5所示，随着可动部22和对向部21的距离远离(开口部的开口率变高)，坩埚10的侧壁10a中的成为最高温度的位置向上方移动。
如以上那样，根据本发明，能够提供能控制加热中心位置的晶体生长装置。

Claims (7)

1.一种晶体生长装置，具备：
坩埚；
覆盖所述坩埚的周围的绝热材料；和
位于所述绝热材料的外侧、且能够对所述坩埚进行感应加热的加热部，
所述绝热材料具备可动部，
所述可动部通过动作而在所述绝热材料上形成开口部，并能够控制所述开口部的开口率。
2.根据权利要求1所述的晶体生长装置，在从支持所述坩埚的支持面的铅垂方向俯视时，所述可动部以所述坩埚为中心对称地进行动作。
3.根据权利要求1所述的晶体生长装置，所述可动部位于所述坩埚的下方。
4.根据权利要求1所述的晶体生长装置，
所述可动部具备相对于动作方向倾斜的第1倾斜面，
所述开口率通过所述倾斜面和所述绝热材料的与所述可动部对向的第2倾斜面的距离来控制。
5.根据权利要求1所述的晶体生长装置，所述可动部为俯视圆环形。
6.根据权利要求1所述的晶体生长装置，
在从支持所述坩埚的支持面的铅垂方向俯视时，所述可动部以所述坩埚为中心对称地进行动作，
所述可动部位于所述坩埚的下方，
所述可动部具备相对于动作方向倾斜的第1倾斜面，
所述绝热材料具有与所述可动部对向的第2倾斜面，
所述开口率通过所述倾斜面和所述绝热材料的与所述可动部对向的第2倾斜面的距离来控制。
7.根据权利要求1所述的晶体生长装置，
在从支持所述坩埚的支持面的铅垂方向俯视时，所述可动部以所述坩埚为中心对称地进行动作，
所述可动部位于所述坩埚的下方，
所述可动部具备相对于动作方向垂直的第1面，
所述绝热材料具有与所述可动部对向的第2面，
所述开口率通过所述第1面和所述绝热材料的与所述可动部对向的第2面的距离来控制。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI760135B (zh) * 2020-03-09 2022-04-01 奧地利商艾伯納工業爐公司 具有可移動晶種固定架之晶體生長裝置

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0840798A (ja) * 1994-07-29 1996-02-13 Japan Energy Corp 単結晶の製造方法
CN101089233A (zh) * 2006-06-13 2007-12-19 赵荣相 多晶硅锭制造装置
CN101440518A (zh) * 2007-10-05 2009-05-27 Glosil株式会社 安装有采用铰链的门开关装置的太阳能电池用多结晶硅锭块制造装置
TW200928018A (en) * 2007-12-21 2009-07-01 Green Energy Technology Inc Crystal-growing furnace with convectional cooling structure
CN102257188A (zh) * 2008-12-19 2011-11-23 原子能和代替能源委员会 具有可变的经由侧壁的热交换的熔化-凝固炉
WO2012079439A1 (zh) * 2010-12-14 2012-06-21 北京天科合达蓝光半导体有限公司 物理气相传输法生长碳化硅单晶及碳化硅单晶的原位退火工艺
CN102644105A (zh) * 2012-05-14 2012-08-22 吴晟 一种pvt法生长碳化硅晶体的方法及其装置
TW201317408A (zh) * 2011-08-18 2013-05-01 Korea Res Inst Chem Tech 製造半導體或金屬氧化物鑄塊之裝置
CN104195640A (zh) * 2014-08-28 2014-12-10 杭州铸泰科技有限公司 一种用于蓝宝石单晶生长的热场系统
CN105705682A (zh) * 2013-11-07 2016-06-22 艾伯纳工业筑炉有限公司 控制炉内坩埚的温度
JP2017154926A (ja) * 2016-03-01 2017-09-07 新日鐵住金株式会社 炭化珪素単結晶インゴットの製造装置及び製造方法
CN207109138U (zh) * 2017-06-23 2018-03-16 镇江仁德新能源科技有限公司 一种太阳能多晶硅的定向凝固炉
CN108070908A (zh) * 2016-11-17 2018-05-25 上海新昇半导体科技有限公司 4H-SiC晶体生长设备及方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1305909C (en) * 1987-06-01 1992-08-04 Michio Kida Apparatus and process for growing crystals of semiconductor materials
JP3523986B2 (ja) * 1997-07-02 2004-04-26 シャープ株式会社 多結晶半導体の製造方法および製造装置
JP2001048696A (ja) * 1999-08-06 2001-02-20 Mitsubishi Materials Corp 結晶シリコン製造装置
JP4777880B2 (ja) * 2004-03-29 2011-09-21 京セラ株式会社 シリコン鋳造装置およびシリコンインゴットの製造方法
JP4569957B2 (ja) * 2005-02-10 2010-10-27 コバレントマテリアル株式会社 多結晶半導体製造用ルツボ及び多結晶半導体製造方法
US8057598B2 (en) * 2006-06-13 2011-11-15 Young Sang Cho Manufacturing equipment for polysilicon ingot
JP4992647B2 (ja) * 2007-10-05 2012-08-08 住友電気工業株式会社 窒化アルミニウム結晶の成長方法および結晶成長装置
JP6111873B2 (ja) * 2013-06-04 2017-04-12 新日鐵住金株式会社 炭化珪素単結晶インゴットの製造方法
JP5603990B2 (ja) 2013-10-21 2014-10-08 昭和電工株式会社 炭化珪素単結晶の製造装置
JP2016117624A (ja) 2014-12-22 2016-06-30 住友電気工業株式会社 坩堝

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0840798A (ja) * 1994-07-29 1996-02-13 Japan Energy Corp 単結晶の製造方法
CN101089233A (zh) * 2006-06-13 2007-12-19 赵荣相 多晶硅锭制造装置
CN101440518A (zh) * 2007-10-05 2009-05-27 Glosil株式会社 安装有采用铰链的门开关装置的太阳能电池用多结晶硅锭块制造装置
TW200928018A (en) * 2007-12-21 2009-07-01 Green Energy Technology Inc Crystal-growing furnace with convectional cooling structure
CN102257188A (zh) * 2008-12-19 2011-11-23 原子能和代替能源委员会 具有可变的经由侧壁的热交换的熔化-凝固炉
WO2012079439A1 (zh) * 2010-12-14 2012-06-21 北京天科合达蓝光半导体有限公司 物理气相传输法生长碳化硅单晶及碳化硅单晶的原位退火工艺
TW201317408A (zh) * 2011-08-18 2013-05-01 Korea Res Inst Chem Tech 製造半導體或金屬氧化物鑄塊之裝置
CN102644105A (zh) * 2012-05-14 2012-08-22 吴晟 一种pvt法生长碳化硅晶体的方法及其装置
CN105705682A (zh) * 2013-11-07 2016-06-22 艾伯纳工业筑炉有限公司 控制炉内坩埚的温度
CN104195640A (zh) * 2014-08-28 2014-12-10 杭州铸泰科技有限公司 一种用于蓝宝石单晶生长的热场系统
JP2017154926A (ja) * 2016-03-01 2017-09-07 新日鐵住金株式会社 炭化珪素単結晶インゴットの製造装置及び製造方法
CN108070908A (zh) * 2016-11-17 2018-05-25 上海新昇半导体科技有限公司 4H-SiC晶体生长设备及方法
CN207109138U (zh) * 2017-06-23 2018-03-16 镇江仁德新能源科技有限公司 一种太阳能多晶硅的定向凝固炉

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI760135B (zh) * 2020-03-09 2022-04-01 奧地利商艾伯納工業爐公司 具有可移動晶種固定架之晶體生長裝置

Also Published As

Publication number Publication date
US20200032414A1 (en) 2020-01-30
US11105016B2 (en) 2021-08-31
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JP7186534B2 (ja) 2022-12-09
JP2020015642A (ja) 2020-01-30

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