JP3216322B2 - 単結晶育成装置 - Google Patents
単結晶育成装置Info
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- JP3216322B2 JP3216322B2 JP10889793A JP10889793A JP3216322B2 JP 3216322 B2 JP3216322 B2 JP 3216322B2 JP 10889793 A JP10889793 A JP 10889793A JP 10889793 A JP10889793 A JP 10889793A JP 3216322 B2 JP3216322 B2 JP 3216322B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は炭化珪素等の単結晶育成
装置、特に昇華法により単結晶を育成する単結晶育成装
置に関する。
装置、特に昇華法により単結晶を育成する単結晶育成装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、炭化珪素（ＳｉＣ）半導体は、バ
ンドギャプが２．２〜３．２ｅＶと大きいため短波長発
光材料として注目されている。例えば、青色発光ダイオ
ードを作製するに当たり基板にＳｉＣ単結晶を用いるこ
とはホモエピタキシャル成長が可能となり格子ミスマッ
チによる転位、歪の影響をなくすことができ実用化には
不可欠である。
ンドギャプが２．２〜３．２ｅＶと大きいため短波長発
光材料として注目されている。例えば、青色発光ダイオ
ードを作製するに当たり基板にＳｉＣ単結晶を用いるこ
とはホモエピタキシャル成長が可能となり格子ミスマッ
チによる転位、歪の影響をなくすことができ実用化には
不可欠である。
【０００３】上記のような炭化珪素等の単結晶を得る場
合、坩堝を用いて昇華法により育成することが行われて
いる。図２は炭化珪素の単結晶を坩堝を用いて昇華法に
より育成する場合の従来の単結晶育成装置の一例を示す
縦断面図である。
合、坩堝を用いて昇華法により育成することが行われて
いる。図２は炭化珪素の単結晶を坩堝を用いて昇華法に
より育成する場合の従来の単結晶育成装置の一例を示す
縦断面図である。
【０００４】同図において、１は加熱炉であり、本例に
おいては上下両端部を端板２・３で閉塞した水冷二重石
英管４の外周に高周波コイル５等の加熱手段を配置した
構成である。その加熱手段としては上記のような高周波
コイルを使った高周波加熱が一般的であるが、抵抗加熱
等を用いることもある。上記の加熱炉１内の略中央部に
は、グラファイト等よりなる坩堝６が支持脚７等を介し
て固定して配置され、その坩堝６の外周面には炭素繊維
等よりなる断熱材８が設けられている。
おいては上下両端部を端板２・３で閉塞した水冷二重石
英管４の外周に高周波コイル５等の加熱手段を配置した
構成である。その加熱手段としては上記のような高周波
コイルを使った高周波加熱が一般的であるが、抵抗加熱
等を用いることもある。上記の加熱炉１内の略中央部に
は、グラファイト等よりなる坩堝６が支持脚７等を介し
て固定して配置され、その坩堝６の外周面には炭素繊維
等よりなる断熱材８が設けられている。
【０００５】上記の坩堝６に原料となる炭化珪素の粉末
ｃを入れ、坩堝６の上蓋を兼ねる種結晶支持部材９の内
面に炭化珪素の種結晶Ｃ’を配置して高周波コイル５等
の加熱手段で加熱することにより、その種結晶Ｃ’の表
面に単結晶Ｃを成長させて行くものである。なお上記の
成長中は、ガス導入口１０から加熱炉１内にアルゴンガ
ス等を流入させ、排気口１１から真空ポンプ等で排気す
ることによって、加熱炉１内の圧力を数Ｔｏｒｒから数
百Ｔｏｒｒにコントロールする。ｎ形単結晶を成長させ
る場合には、ドーピングガスとして窒素ガスを用いる。
ｃを入れ、坩堝６の上蓋を兼ねる種結晶支持部材９の内
面に炭化珪素の種結晶Ｃ’を配置して高周波コイル５等
の加熱手段で加熱することにより、その種結晶Ｃ’の表
面に単結晶Ｃを成長させて行くものである。なお上記の
成長中は、ガス導入口１０から加熱炉１内にアルゴンガ
ス等を流入させ、排気口１１から真空ポンプ等で排気す
ることによって、加熱炉１内の圧力を数Ｔｏｒｒから数
百Ｔｏｒｒにコントロールする。ｎ形単結晶を成長させ
る場合には、ドーピングガスとして窒素ガスを用いる。
【０００６】また上記の原料部すなわち原料粉末ｃは２
１００〜２４００℃に加熱し、成長部すなわち種結晶
Ｃ’および単結晶Ｃはそれよりも３０〜１００℃程度低
い温度に設定するもので、その温度差を持たせるために
従来は高周波コイルの巻数を上下で変えたり、断熱材の
量を上下で変える、あるいは坩堝の厚さを変えたり、高
周波コイルと坩堝の相対的位置を変える等の方法が採ら
れてきた。
１００〜２４００℃に加熱し、成長部すなわち種結晶
Ｃ’および単結晶Ｃはそれよりも３０〜１００℃程度低
い温度に設定するもので、その温度差を持たせるために
従来は高周波コイルの巻数を上下で変えたり、断熱材の
量を上下で変える、あるいは坩堝の厚さを変えたり、高
周波コイルと坩堝の相対的位置を変える等の方法が採ら
れてきた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように高周波コイルの巻数や、断熱材の量、もしくは坩
堝の厚さを変えたり、高周波コイルと坩堝の相対的位置
を変えることは構造的変更を伴うため困難な場合が多
く、かなりの時間と労力を必要とし、しかも必ずしも良
好な温度差が得られない等の不具合があった。また成長
中は前記の原料部および成長部の温度および温度差の調
整は殆ど不可能であった。
ように高周波コイルの巻数や、断熱材の量、もしくは坩
堝の厚さを変えたり、高周波コイルと坩堝の相対的位置
を変えることは構造的変更を伴うため困難な場合が多
く、かなりの時間と労力を必要とし、しかも必ずしも良
好な温度差が得られない等の不具合があった。また成長
中は前記の原料部および成長部の温度および温度差の調
整は殆ど不可能であった。
【０００８】本発明は上記問題点に鑑みて提案されたも
ので、前記原料部および成長部の温度および温度差を、
成長中においても容易に調整することができ、炭化珪素
等の単結晶を良好に育成することのできる単結晶育成装
置を提供することを目的とする。
ので、前記原料部および成長部の温度および温度差を、
成長中においても容易に調整することができ、炭化珪素
等の単結晶を良好に育成することのできる単結晶育成装
置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明による単結晶育成装置は、以下の構成とし
たものである。即ち、昇華法により単結晶を育成する単
結晶育成装置において、種結晶を保持する支持部材と坩
堝とを加熱炉内に上下に対向させて配置すると共に、そ
の支持部材と坩堝とを各々独立に上下動可能にかつ回転
可能に構成したことを特徴とする。
めに、本発明による単結晶育成装置は、以下の構成とし
たものである。即ち、昇華法により単結晶を育成する単
結晶育成装置において、種結晶を保持する支持部材と坩
堝とを加熱炉内に上下に対向させて配置すると共に、そ
の支持部材と坩堝とを各々独立に上下動可能にかつ回転
可能に構成したことを特徴とする。
【００１０】
【作用】上記のような単結晶育成装置に用いられる加熱
炉の加熱手段としては、前述のように一般に高周波コイ
ル等が用いられ、そのコイル等の中心部の温度が最も高
く、上下に移動するに従って温度が低くなる。その加熱
炉内に坩堝と種結晶を保持する支持部材とを上下に対向
させて配置し、その坩堝と支持部材とを各々独立に上下
動可能に構成したことによって、坩堝内の原料部と、種
結晶を保持する支持部材側の成長部の温度およびその両
温度の温度差を、結晶成長中においても適宜調整するこ
とが可能となると共に、上記の坩堝と支持部材とを回転
可能に構成したことによって偏りなく良好に単結晶を成
長させることが可能となる。
炉の加熱手段としては、前述のように一般に高周波コイ
ル等が用いられ、そのコイル等の中心部の温度が最も高
く、上下に移動するに従って温度が低くなる。その加熱
炉内に坩堝と種結晶を保持する支持部材とを上下に対向
させて配置し、その坩堝と支持部材とを各々独立に上下
動可能に構成したことによって、坩堝内の原料部と、種
結晶を保持する支持部材側の成長部の温度およびその両
温度の温度差を、結晶成長中においても適宜調整するこ
とが可能となると共に、上記の坩堝と支持部材とを回転
可能に構成したことによって偏りなく良好に単結晶を成
長させることが可能となる。
【００１１】
【実施例】以下、図に示す実施例に基づいて本発明によ
る単結晶育成装置を具体的に説明する。図１は本発明に
よる単結晶育成装置の一実施例を示す縦断面図であり、
前記図２の従来例と同様の機能を有する部材には同一の
符号を付して再度の説明を省略する。
る単結晶育成装置を具体的に説明する。図１は本発明に
よる単結晶育成装置の一実施例を示す縦断面図であり、
前記図２の従来例と同様の機能を有する部材には同一の
符号を付して再度の説明を省略する。
【００１２】本実施例は加熱炉１内の略中央部に支持脚
１２等を介して取付け支持させた中空円筒状の断熱材８
内に、種結晶Ｃ’を保持する支持部材９と坩堝６とを上
下に対向させて配置し、それ等の側面を上記断熱材８の
内面に設けた筒体１３で覆った構成である。上記の支持
部材９と坩堝６および筒体１３は、それぞれ高純度グラ
ファイト等で形成され、その支持部材９および坩堝６と
筒体１３との間には互いに接触しない程度に適度の間隙
が設けられている。その適度の間隔は成長空間の圧力を
コントロールする上で必要である。
１２等を介して取付け支持させた中空円筒状の断熱材８
内に、種結晶Ｃ’を保持する支持部材９と坩堝６とを上
下に対向させて配置し、それ等の側面を上記断熱材８の
内面に設けた筒体１３で覆った構成である。上記の支持
部材９と坩堝６および筒体１３は、それぞれ高純度グラ
ファイト等で形成され、その支持部材９および坩堝６と
筒体１３との間には互いに接触しない程度に適度の間隙
が設けられている。その適度の間隔は成長空間の圧力を
コントロールする上で必要である。
【００１３】上記の支持部材９と坩堝６には、それぞれ
支軸１４・１５を介してサーボモータ等の回転駆動手段
１６・１７が連結され、それぞれ図中矢示方向に所定の
速度で回転駆動されると共に、各々独立に上下動可能に
構成されている。上記の各支軸１４・１５は、加熱炉１
の中心側の高温部では高純度グラファイト棒１４ａ・１
５ａが、加熱炉１の外側の低温部ではステンレス棒１４
ｂ・１５ｂが用いられ、それぞれ図に省略した止めねじ
等で連結されている。
支軸１４・１５を介してサーボモータ等の回転駆動手段
１６・１７が連結され、それぞれ図中矢示方向に所定の
速度で回転駆動されると共に、各々独立に上下動可能に
構成されている。上記の各支軸１４・１５は、加熱炉１
の中心側の高温部では高純度グラファイト棒１４ａ・１
５ａが、加熱炉１の外側の低温部ではステンレス棒１４
ｂ・１５ｂが用いられ、それぞれ図に省略した止めねじ
等で連結されている。
【００１４】他の構成は前記従来例と同様であり、また
従来例と同様に坩堝６に原料となる炭化珪素等の粉末ｃ
を入れ、支持部材９の内面に炭化珪素等の種結晶Ｃ’を
配置して高周波コイル５等の加熱手段で加熱することに
より、その種結晶Ｃ’の表面に単結晶Ｃを成長させて行
くものである。そのとき、原料部すなわち原料粉末ｃは
前述のような所定の温度に加熱し、成長部すなわち種結
晶Ｃ’および単結晶Ｃは、それよりも低い温度に設定す
る必要があるが、種結晶Ｃ’を保持する支持部材９と原
料粉末ｃを収容する坩堝６とを各々独立に上下動可能に
構成したので、容易に所望の温度に設定できるものであ
る。
従来例と同様に坩堝６に原料となる炭化珪素等の粉末ｃ
を入れ、支持部材９の内面に炭化珪素等の種結晶Ｃ’を
配置して高周波コイル５等の加熱手段で加熱することに
より、その種結晶Ｃ’の表面に単結晶Ｃを成長させて行
くものである。そのとき、原料部すなわち原料粉末ｃは
前述のような所定の温度に加熱し、成長部すなわち種結
晶Ｃ’および単結晶Ｃは、それよりも低い温度に設定す
る必要があるが、種結晶Ｃ’を保持する支持部材９と原
料粉末ｃを収容する坩堝６とを各々独立に上下動可能に
構成したので、容易に所望の温度に設定できるものであ
る。
【００１５】すなわち、上記の高周波コイル５等の加熱
手段で加熱炉１内を所定の温度に加熱すると、加熱炉１
内の中心部の温度が最も高く、上下に移動するに従って
温度が低くなる。従って、原料部すなわち原料粉末ｃの
温度は、坩堝６を加熱炉１内の中心部側に上昇させるほ
ど高くなり、下降させるほど低くなる。一方、成長部す
なわち種結晶Ｃ’および単結晶Ｃの温度は、支持部材９
を加熱炉１内の中心部側に下降させるほど高くなり、上
昇させるほど低くなる。
手段で加熱炉１内を所定の温度に加熱すると、加熱炉１
内の中心部の温度が最も高く、上下に移動するに従って
温度が低くなる。従って、原料部すなわち原料粉末ｃの
温度は、坩堝６を加熱炉１内の中心部側に上昇させるほ
ど高くなり、下降させるほど低くなる。一方、成長部す
なわち種結晶Ｃ’および単結晶Ｃの温度は、支持部材９
を加熱炉１内の中心部側に下降させるほど高くなり、上
昇させるほど低くなる。
【００１６】そこで、上記の原料部と成長部の温度を、
例えば放射温度計等で測定しながら、坩堝６および支持
部材９を上下動させれば、原料部と成長部の温度を容易
に所望の値に設定できるものである。また坩堝と支持部
材とを回転可能に構成したことによって偏りなく良好に
単結晶を成長させることができるものである。実際に上
記実施例のような単結晶育成装置を作成して、炭化珪素
の単結晶を育成したところ、良好に育成させることがで
きた。
例えば放射温度計等で測定しながら、坩堝６および支持
部材９を上下動させれば、原料部と成長部の温度を容易
に所望の値に設定できるものである。また坩堝と支持部
材とを回転可能に構成したことによって偏りなく良好に
単結晶を成長させることができるものである。実際に上
記実施例のような単結晶育成装置を作成して、炭化珪素
の単結晶を育成したところ、良好に育成させることがで
きた。
【００１７】なお本発明による単結晶育成装置は、炭化
珪素に限らず、ＺｎＳｅやその他の単結晶を育成する場
合にも適用できる。また前記の坩堝６および支持部材９
を上下動させることによる温度調整や、坩堝６および支
持部材９の回転操作は、センサや制御機器等と組み合わ
せることによって容易に自動化できる。
珪素に限らず、ＺｎＳｅやその他の単結晶を育成する場
合にも適用できる。また前記の坩堝６および支持部材９
を上下動させることによる温度調整や、坩堝６および支
持部材９の回転操作は、センサや制御機器等と組み合わ
せることによって容易に自動化できる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明による単結晶
育成装置は、種結晶を保持する支持部材９と坩堝６とを
加熱炉内に上下に対向させて配置すると共に、その支持
部材９と坩堝６とを各々独立に上下動可能に構成したこ
とによって、坩堝６に収容する原料の温度と支持部材９
に配置される種結晶およびその表面に生成される単結晶
の温度を、単結晶成長中においても容易に所望の値に設
定することができる。また支持部材９と坩堝６とを回転
可能に構成したことによって、偏りなく単結晶を成長さ
せることができるもので、良質な単結晶を安定かつ効率
よく育成できる等の効果がある。
育成装置は、種結晶を保持する支持部材９と坩堝６とを
加熱炉内に上下に対向させて配置すると共に、その支持
部材９と坩堝６とを各々独立に上下動可能に構成したこ
とによって、坩堝６に収容する原料の温度と支持部材９
に配置される種結晶およびその表面に生成される単結晶
の温度を、単結晶成長中においても容易に所望の値に設
定することができる。また支持部材９と坩堝６とを回転
可能に構成したことによって、偏りなく単結晶を成長さ
せることができるもので、良質な単結晶を安定かつ効率
よく育成できる等の効果がある。
【図１】本発明による単結晶育成装置の一実施例を示す
縦断面図。
縦断面図。
【図２】従来の単結晶育成装置の縦断面図。
１ 加熱炉 ４ 水冷二重石英管 ５ 高周波コイル ６ 坩堝 ８ 断熱材 ９ 種結晶支持部材 １３ 筒体 １４、１５ 支軸 １６、１７ 回転駆動手段（サーボモータ） ｃ 原料粉末 Ｃ’種結晶 Ｃ 単結晶
Claims (1)
- 【請求項１】 昇華法により単結晶を育成する単結晶育
成装置において、種結晶を保持する支持部材と坩堝とを
加熱炉内に上下に対向させて配置すると共に、その支持
部材と坩堝とを各々独立に上下動可能にかつ回転可能に
構成したことを特徴とする単結晶育成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10889793A JP3216322B2 (ja) | 1993-04-12 | 1993-04-12 | 単結晶育成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10889793A JP3216322B2 (ja) | 1993-04-12 | 1993-04-12 | 単結晶育成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06298594A JPH06298594A (ja) | 1994-10-25 |
| JP3216322B2 true JP3216322B2 (ja) | 2001-10-09 |
Family
ID=14496398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10889793A Expired - Lifetime JP3216322B2 (ja) | 1993-04-12 | 1993-04-12 | 単結晶育成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3216322B2 (ja) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19980031986A (ko) * | 1996-10-31 | 1998-07-25 | 이형도 | 기상결정성장법에 의한 단결정 제조장치 |
| JP2002012500A (ja) * | 2000-06-21 | 2002-01-15 | Showa Denko Kk | 炭化珪素単結晶の製造方法、製造装置および炭化珪素単結晶 |
| JP4597863B2 (ja) * | 2003-08-22 | 2010-12-15 | 株式会社トクヤマ | シリコン製造装置 |
| JP4923452B2 (ja) | 2004-08-27 | 2012-04-25 | 株式会社デンソー | ＳｉＣ単結晶の製造方法 |
| JP4547031B2 (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-22 | 新日本製鐵株式会社 | 炭化珪素単結晶製造用坩堝、並びに炭化珪素単結晶の製造装置及び製造方法 |
| JP5407899B2 (ja) * | 2010-01-25 | 2014-02-05 | 株式会社デンソー | 炭化珪素単結晶の製造装置および製造方法 |
| CN102534805B (zh) * | 2010-12-14 | 2014-08-06 | 北京天科合达蓝光半导体有限公司 | 一种碳化硅晶体退火工艺 |
| GB2489474A (en) * | 2011-03-29 | 2012-10-03 | Kromek Ltd | Crystal growth apparatus |
| JP2014201498A (ja) * | 2013-04-08 | 2014-10-27 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素単結晶の製造方法 |
| WO2015035163A1 (en) * | 2013-09-06 | 2015-03-12 | Gtat Corporation | Apparatus for producing bulk silicon carbide |
| CN103628141A (zh) * | 2013-12-11 | 2014-03-12 | 中国电子科技集团公司第二研究所 | 一种SiC单晶晶体质量均匀化方法 |
| JP6621300B2 (ja) * | 2015-11-02 | 2019-12-18 | 昭和電工株式会社 | ＳｉＣ単結晶成長装置およびＳｉＣ単結晶成長方法 |
| CN105442044A (zh) * | 2015-12-17 | 2016-03-30 | 中国电子科技集团公司第二研究所 | 一种SiC单晶生长设备中坩埚独立旋转机构 |
| CN105442038A (zh) * | 2015-12-17 | 2016-03-30 | 中国电子科技集团公司第二研究所 | 一种坩埚旋转式碳化硅单晶生长方法 |
| CN105525352B (zh) * | 2016-01-12 | 2018-07-10 | 台州市一能科技有限公司 | 一种采用升华法高速制造碳化硅晶体的装置及方法 |
| CN106119954B (zh) * | 2016-08-31 | 2018-11-06 | 台州市一能科技有限公司 | 一种碳化硅单晶制造装置 |
| JP7129856B2 (ja) * | 2018-09-06 | 2022-09-02 | 昭和電工株式会社 | 結晶成長装置 |
| CN113774488B (zh) * | 2021-09-23 | 2022-08-30 | 安徽光智科技有限公司 | 碳化硅晶体的生长方法 |
| CN114108093B (zh) * | 2021-11-30 | 2023-03-14 | 江苏集芯半导体硅材料研究院有限公司 | 碳化硅晶体生长装置 |
| CN114525587B (zh) * | 2022-04-22 | 2022-07-19 | 中电化合物半导体有限公司 | 基于pvt法生长碳化硅单晶的设备及方法 |
| CN117071058A (zh) * | 2023-08-29 | 2023-11-17 | 通威微电子有限公司 | 一种碳化硅生长装置及碳化硅生长控制方法 |
-
1993
- 1993-04-12 JP JP10889793A patent/JP3216322B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06298594A (ja) | 1994-10-25 |
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