JP5450895B2 - 物理気相輸送法での炭化ケイ素育成方法及び炭化ケイ素の元の位置での焼鈍方法 - Google Patents
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Description
結晶炉を取り付ける時に、自動搬送装置で保温層の位置を管理して、この保温層の炉内位置を記録する;成長過程で、プロセスに応じて自動搬送装置で保温層の位置を調整して、成長室内の温度場分布が期待する状態になるように図る。
1)炭化ケイ素単結晶育成終了後、室内の不活性ガスの気圧を徐々に上げ、成長室内恒温性をゆっくり強化し室内の温度バラツキを小さくして、この間、成長室内の温度を育成時の温度と同じように保持する;
2)育成時の温度を約10−40時間保持する;
3)成長室内の温度を育成時の温度から室温まで下げて、下げる時間を20−50時間にする。
物理気相輸送法で2インチ6H半絶縁炭化ケイ素を育成する。結晶炉を取り付ける時に、円台形の恒温層8を成長室上部の排熱孔に配置する。成長室内に不活性ガスを流動させ、気圧を8000Paぐらいに保持する。結晶体が2時間成長し、結晶体初期の接合成長を完成してから、自動搬送装置を用いて恒温層8を0.5mm/hの速度で成長室から10mm離れる位置まで移動させる。恒温層8をその位置で20時間を保持して、結晶体初中期の径方向の拡大成長を完成する。その後、自動搬送装置を用いて恒温層8を1mm/hと10mm/hの速度で30mmと50mm上昇させ、その位置で80時間保持して、結晶体の中後期の快速等径成長を完成する。前述の結晶体成長の間、成長界面温度安定性を保持し、必要に応じて加熱出力を調整する。結晶体育成終了後、結晶体に対して元の位置での焼鈍処理を行う。10hを経て成長室内の不活性ガスの気圧を8,000Paから50,000Paまで上げ、恒温層8を25mm/hと5mm/hの速度で50mmと40mm降下させる。恒温層8を成長室上部の排熱孔に再び戻るようにする。前述の元の位置での焼鈍の間、成長温度を保持し、必要に応じて加熱出力を調整する。育成温度を10時間保持してから、30時間を経て成長室の温度を育成温度から室温に戻るまで下げる。
物理気相輸送法で3インチ4H半絶縁炭化ケイ素を育成する。結晶炉を取り付ける時に、円台形の恒温層8を成長室上部の排熱孔に配置する。成長室内に不活性ガスを流動させ、気圧を5000Paぐらいに保持する。結晶体が5時間成長し、結晶体初期の接合成長を完成してから、自動搬送装置を用いて恒温層8を0.4mm/hの速度で成長室から10mm離れる位置まで移動させる。恒温層8をその位置で40時間を保持して、結晶体初中期の径方向の拡大成長を完成する。その後、自動搬送装置を用いて恒温層8を1mm/hと10mm/hの速度で30mmと50mm上昇させ、その位置で80時間を保持して、結晶体の中後期の快速等径成長を完成する。前述の結晶体成長の間、成長界面温度安定性を保持し、必要に応じて加熱出力を調整する。結晶体育成終了後、結晶体に対して元の位置での焼鈍処理を行う。10hを経て成長室内の不活性ガスの気圧を5,000Paから30,000Paまで上げ、恒温層8を25mm/hと5mm/hの速度で50mmと40mm降下させる。恒温層8を成長室上部の排熱孔に再び戻るようにする。前述の元の位置での焼鈍の間、成長温度を保持し、必要に応じて加熱出力を調整する。育成温度を20時間保持してから、40時間を経て成長室の温度を育成温度から室温に戻るまで下げる。
物理気相輸送法で4インチ4H半絶縁炭化ケイ素を育成する。結晶炉を取り付ける時に、円台形の恒温層8を成長室上部の排熱孔に配置する。成長室内に不活性ガスを流動させ、気圧を3000Paぐらいに保持する。結晶体が10時間成長し、結晶体初期の接合成長を完成してから、自動搬送装置を用いて恒温層8を0.3mm/hの速度で成長室から10mm離れる位置まで移動させる。恒温層8をその位置で50時間を保持して、結晶体初中期の径方向の拡大成長を完成する。その後、自動搬送装置を用いて恒温層8を0.5mm/hと10mm/hの速度で30mmと50mm上昇させ、その位置で80時間保持して、結晶体の中後期の快速等径成長を完成する。前述の結晶体成長の間、成長界面温度安定性を保持し、必要に応じて加熱出力を調整する。結晶体育成終了後、結晶体に対して元の位置での焼鈍処理を行う。8hを経て成長室内の不活性ガスの気圧を3,000Paから30,000Paまで上げ、恒温層8を25mm/hと6.7mm/hの速度で50mmと40mm降下させる。恒温層8を成長室上部の排熱孔に再び戻るようにする。前述の元の位置での焼鈍の間、成長温度を保持し、必要に応じて加熱出力を調整する。育成温度を25時間保持してから、50時間を経て成長室の温度を育成温度から室温に戻るまで下げる。
物理気相輸送法で6インチ6H半絶縁炭化ケイ素を育成する。結晶炉を取り付ける時に、円台形の恒温層8を成長室上部の排熱孔に配置する。成長室内に不活性ガスを流動させ、気圧を2500Paぐらいに保持する。結晶体が15時間成長し、結晶体初期の接合成長を完成してから、自動搬送装置を用いて恒温層8を0.2mm/hの速度で成長室から10mm離れる位置まで移動させる。恒温層8をその位置で65時間を保持して、結晶体初中期の径方向の拡大成長を完成する。その後、自動搬送装置を用いて恒温層8を0.5mm/hと10mm/hの速度で30mmと50mm上昇させ、その位置で85時間保持して、結晶体の中後期の快速等径成長を完成する。前述の結晶体成長の間、成長界面温度安定性を保持し、必要に応じて加熱出力を調整する。結晶体育成終了後、結晶体に対して元の位置での焼鈍処理を行う。6hを経て成長室内の不活性ガスの気圧を2,500Paから30,000Paまで上げ、恒温層8を25mm/hと10mm/hの速度で50mmと40mm降下させる。恒温層8を成長室上部の排熱孔に再び戻るようにする。前述の元の位置での焼鈍の間、成長温度を保持し、必要に応じて加熱出力を調整する。育成温度を35時間保持してから、60時間を経て成長室の温度を育成温度から室温に戻るまで下げる。
2:二層水冷石英パイプ
3:誘導加熱コイル
4:炭化ケイ素原料
5:黒鉛成長室
6:炭化ケイ素気体物質
7:成長中の炭化ケイ素結晶体
8:恒温層
Claims (10)
- 成長室上部恒温層の位置を調整することを通して、成長室の温度場分布を即時に調整して、結晶体の育成中において育成方法の要求に従って成長室内部の温度場分布を即時に調節できるようにする物理的気相輸送法を用いる炭化ケイ素単結晶成長育成方法であって、
結晶炉を取付ける時に、自動搬送装置で恒温層の位置を制御すると同時に、炉内で恒温層の相対位置を記録することと、
結晶体の育成中において、プロセスの要求に従って自動搬送装置で恒温層の位置を調整して、成長室内の温度場分布を期待通りにすることと、
上部恒温層の上面・下面の設計を成長室上部にある排熱孔と整合させること
を含むことを特徴とする炭化ケイ素単晶成長育成方法。 - 上部恒温層の材質が、耐高温黒鉛、固体黒鉛フェルト、ソフト黒鉛フェルトまたはその組み合わせを含む請求項1に記載の炭化ケイ素単結晶成長育成方法。
- 恒温層の構造が、柱形恒温層、円台形恒温層、円錐形恒温層或いはその組合せを含む請求項1に記載の炭化ケイ素単結晶成長育成方法。
- 自動搬送装置が、自動上昇、自動下降機能を備え、どちらも一定範囲内で走行速度と走行距離を調整可能である請求項1〜3のいずれか1項に記載の炭化ケイ素単結晶成長育成方法。
- 結晶体の転移密度が10 3 /cm 2 以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の炭化ケイ素単結晶成長育成方法。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の炭化ケイ素単結晶成長育成方法が終了した後の炭化ケイ素の元の位置での焼鈍方法であって、
1)前述の炭化ケイ素単晶の成長が終わった後に、成長室内の不活性ガスの気圧を10,000Pa以上にして、上部恒温層を成長室に接近させ成長室内の温度バラツキが大きくならないように徐々に降下させて、成長室内の温度を育成時と同じように保持することと、
2)育成時の温度を10〜40時間保持することと、
3)成長室内の温度を育成温度から室温まで徐々に下げ、下げる時間を20−50時間にすること
を含む炭化ケイ素の元の位置での焼鈍方法。 - 加熱出力の即時調整により、成長室内の温度を育成時の温度に保持することを含む請求項6に記載の炭化ケイ素の元の位置での焼鈍方法。
- 成長室内の温度バラツキを10℃/cm以下にすることを含む請求項7に記載の炭化ケイ素の元の位置での焼鈍方法。
- 炭化ケイ素のサイズが2〜8インチ(5.08〜20.32センチ)であり、電気伝導型と半絶縁型の炭化ケイ素結晶を含む請求項6〜8のいずれか1項に記載の元の位置での焼鈍方法。
- 炭化ケイ素の結晶構造が4H−SiC、15R−SiC、6H−SiC或いはその組合せである請求項6〜8のいずれか1項に記載の元の位置での焼鈍方法。
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