特許ウォッチ

公開番号2024087442
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-01
出願番号2022202266
出願日2022-12-19
発明の名称昇華成長装置
出願人ヤマコー株式会社
代理人弁理士法人前田特許事務所
主分類C30B 23/06 20060101AFI20240624BHJP(結晶成長)
要約【課題】原料が収容される容器径が拡大しても、原料の昇華効率を高めるとともに、昇華状態を安定化させ、さらに原料の使用率を高める。
【解決手段】原料Bが収容された容器20と、容器20を加熱する加熱源41～43、44とを備え、容器20を加熱源41～43、44により加熱し、原料Bを昇華させて種結晶Aに単結晶成長させる昇華成長装置1において、容器20の内部には、原料Bが収容される複数の原料ポッド24が設けられ、種結晶Aは、原料ポッド24の上方に支持されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
原料が収容される容器と、前記容器を加熱する加熱源とを備え、前記容器を前記加熱源により加熱し、前記原料を昇華させて種結晶に単結晶成長させる昇華成長装置において、
前記容器の内部には、前記原料が収容される複数の原料ポッドが設けられ、
前記種結晶は、前記原料ポッドの上方に支持されていることを特徴とする昇華成長装置。
続きを表示（約 500 文字）【請求項２】
請求項１に記載の昇華成長装置において、
前記原料ポッドの上側部分には、前記原料の昇華ガスを排気する排気口が設けられていることを特徴とする昇華成長装置。
【請求項３】
請求項２に記載の昇華成長装置において、
前記排気口の径は、１ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることを特徴とする昇華成長装置。
【請求項４】
請求項１に記載の昇華成長装置において、
前記加熱源は、前記容器を構成する底壁部から前記容器を構成する周壁部で囲まれた空間内に向けて突出するように配置された第１加熱源を含んでいることを特徴とする昇華成長装置。
【請求項５】
請求項４に記載の昇華成長装置において、
前記第１加熱源は、平面視で前記容器の中央部に配置され、
前記原料ポッドは、前記第１加熱源を囲むように配置されていることを特徴とする昇華成長装置。
【請求項６】
請求項５に記載の昇華成長装置において、
前記加熱源は、前記周壁部を外側から囲むように配置された第２加熱源を含んでいることを特徴とする昇華成長装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えば炭化ケイ素等の原料を昇華させて種結晶上に単結晶成長させる昇華成長装置に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
炭化ケイ素（ＳｉＣ）は、シリコン（Ｓｉ）に比べて大電力を効率良く制御できることから、例えば半導体素子等をはじめとした各種デバイスに応用されており、その用途は広い。各種デバイスの特性に均一性を持たせるためには、炭化ケイ素を単結晶で成長させるのが好ましい。炭化ケイ素単結晶を製造する際には、昇華再結晶法と呼ばれる方法が知られており、この方法では、原料となる炭化ケイ素粉体を容器内に収容した状態で２０００℃以上の高温まで加熱して昇華させ、原料から離れた所に設置された種結晶上に単結晶成長させることにより、炭化ケイ素単結晶を得ることができる（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１では、容器内に単結晶成長用伝熱部材が上下方向に延びるように設けられている。単結晶成長用伝熱部材の下部は原料に挿入された状態になっており、単結晶成長用伝熱部材の上部は原料の表面よりも上方へ向けて突出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－８４８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、炭化ケイ素で半導体素子を形成する場合、炭化ケイ素基板が用いられるが、半導体素子の生産性向上のためには炭化ケイ素基板の直径を拡大させたいという要求がある。大きな直径の基板を製造するためには、原料が収容される容器の大型化、特に容器径の拡大が必要になる。
【０００６】
容器径が拡大すると、水平面内における温度分布が均一でなくなり、昇華効率が低下するとともに、昇華状態が不安定になり、ひいては高品質な炭化ケイ素単結晶を安定して製造するのが困難になる。また、容器径が拡大して水平面内における温度分布が均一でなくなると、容器内の原料のうち、単結晶の成長に使われずに残ってしまう量が増えて原料の使用率が低下してしまう。
【０００７】
本開示は、かかる点に鑑みたものであり、その目的とするところは、原料が収容される容器径が拡大しても、原料の昇華効率を高めるとともに、昇華状態を安定化させ、さらに原料の使用率を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本開示の一態様では、原料が収容される容器と、前記容器を加熱する加熱源とを備え、前記容器を前記加熱源により加熱し、前記原料を昇華させて種結晶に単結晶成長させる昇華成長装置を前提とすることができる。前記容器の内部には、前記原料が収容される複数の原料ポッドが設けられており、前記種結晶は、前記原料ポッドの上方に支持されている。
【０００９】
この構成によれば、加熱源が容器を加熱すると、容器の内部に設けられている各原料ポッドも加熱される。各原料ポッドには原料が収容されているので、原料が昇華温度まで加熱される。このとき、原料が複数の原料ポッドに分けて収容されて各原料ポッドの内壁面で加熱されることになるので、径の大きな容器にそのまま原料を収容する場合に比べて、原料を加熱する面積が拡大する。これにより、原料が効率良く昇華するとともに昇華状態が安定し、さらに多くの原料を昇華温度まで加熱できるので、原料の使用率が高まる。
【００１０】
また、前記原料ポッドの上側部分には、前記原料の昇華ガスを排気する排気口が設けられていてもよい。これにより、各原料ポッド内で発生した昇華ガスが種結晶に向かって流れやすくなるので、単結晶が成長しやすくなる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許