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公開番号2025179018
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-09
出願番号2025075796
出願日2025-04-30
発明の名称炭化ケイ素結晶の成長管理
出願人セミコンダクター・コンポーネンツ・インダストリーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー
代理人園田・小林弁理士法人
主分類C30B 29/36 20060101AFI20251202BHJP(結晶成長)
要約【課題】炭化ケイ素(SiC)結晶を成長させるための方法、装置及びシステムを提供する。
【解決手段】炭化ケイ素(SiC)インゴットを成長させるための物理気相輸送(PVT)装置は、可動加熱器を追加することによって改善することができる。加熱器は、誘導性又は抵抗性のいずれかであり得る。成長段階中の温度勾配を厳密に制御することによって、また、成長段階に続いてin-situアニールを追加することによって、得られるSiC結晶を、より高く、より少ない欠陥を伴うようにすることができ、その後の研削又は研磨操作中に亀裂が入る可能性を低減することができる。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
炭化ケイ素（ＳｉＣ）を形成する方法であって、
ＳｉＣ前駆体を含むるつぼの上部領域のシードモジュール内にＳｉＣシード結晶を配設することと、
前記るつぼの側面を加熱するための誘導加熱器及び前記るつぼの端部を加熱するための第１の可動加熱器を使用して、前記るつぼを加熱して前記ＳｉＣ前駆体を昇華させることと、
前記ＳｉＣシード結晶の底面にＳｉＣを凝縮させることによって結晶ＳｉＣインゴットを成長させることと、
前記第１の可動加熱器及び前記第２の可動加熱器の位置を変更して、前記結晶ＳｉＣインゴットの成長速度を調整することと、を含む、方法。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記るつぼを加熱して前記ＳｉＣ前駆体を昇華させることは、前記ＳｉＣ前駆体を粉末からガスに変換することを含むか、又は
前記誘導加熱器を使用して前記るつぼを加熱することは、前記るつぼの前記側面に巻き付いた無線周波数（ＲＦ）コイルに通電することを含むか、又は
前記第１の可動加熱器を使用して前記るつぼを加熱することは、前記るつぼの前記端部に平行である平面に配設された１つ以上の可動誘導コイルに通電することを含むか、又は
前記第１の可動加熱器を使用して前記るつぼを加熱することは、前記るつぼの前記端部に平行である平面に配設された１つ以上の可動抵抗素子に通電することを含むか、又は
前記るつぼを加熱することは、前記るつぼの温度を約１８００℃～約２５００℃の範囲内に上昇させるか、又は
前記るつぼを加熱することは、前記るつぼの別の端部を加熱するために第２の可動加熱器を使用する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
装置であって、
上部領域及び下部領域を有するるつぼと、
前記るつぼの前記下部領域に配設された炭化ケイ素（ＳｉＣ）前駆体と、
前記るつぼの前記上部領域に配設されたＳｉＣシードと、
前記るつぼの側壁を取り囲む誘導加熱器と、
前記るつぼの上端に配設された第１の可動加熱器と、
前記るつぼの下端に配設された第２の可動加熱器と、を備える、装置。
【請求項４】
前記第１の可動加熱器及び前記第２の可動加熱器は、前記るつぼの垂直軸に沿って移動可能であるか、又は
前記第１の可動加熱器及び前記第２の可動加熱器は誘導加熱素子を含むか、又は
前記第１の可動加熱器及び前記第２の可動加熱器は抵抗加熱素子を含むか、又は
前記抵抗加熱素子は、タングステン、モリブデン、若しくはグラファイトのうちの少なくとも１つを含むか、又は
前記第１の可動加熱器及び前記第２の可動加熱器は、前記るつぼの前記上端及び前記下端から異なる距離に独立して位置付けられ得るか、又は
前記るつぼ内の圧力は、約０．１Ｔｏｒｒ～約５０Ｔｏｒｒに維持されるか、又は
前記るつぼは、外側シェルを更に含み、前記第１の可動加熱器及び前記第２の可動加熱器は、前記外側シェルの内側に配設されるか、又は
前記るつぼは、外側シェルを更に含み、前記誘導加熱器は、前記外側シェルの外側に配設される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
システムであって、
ＳｉＣ結晶インゴットを成長させるためのプロセスチャンバと、
前記プロセスチャンバの側面の周囲に配設された固定加熱器と、
前記プロセスチャンバの第１の端部に配設された第１の可動加熱器と、
前記プロセスチャンバの第２の端部に配設された第２の可動加熱器と、
目標スケジュールに従って、前記第１の可動加熱器の第１の温度及び前記第２の可動加熱器の第２の温度を制御するようにプログラムされたプロセッサと、を備える、システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本特許出願は、２０２４年５月１３日に出願された「ＭａｎａｇｉｎｇＧｒｏｗｔｈｏｆＳｉｌｉｃｏｎＣａｒｂｉｄｅＣｒｙｓｔａｌｓ」と題する米国特許出願第１８／６６１，８７５号の利益を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
続きを表示（約 1,400 文字）【０００２】
本明細書は、エレクトロニクス産業で使用される炭化ケイ素（ＳｉＣ）結晶を成長させるための方法及び装置に関する。より具体的には、本明細書は、物理気相輸送（physical vapor transport、ＰＶＴ）炉におけるＳｉＣ結晶成長の制御に関する。
【背景技術】
【０００３】
炭化ケイ素は、集積回路の製造においてシリコンの代替基板材料として使用することができる。ＳｉＣベースのマイクロチップ、例えば、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（SiC metal-oxide-semiconductor field effect transistor（ＭＯＳＦＥＴ））のいくつかの有用な特性としては、重量の低減、低電力消費、及び高温動作を維持する能力が挙げられる。シリコンデバイスが最高約１２０℃の温度で動作するのに対して、ＳｉＣデバイスは、５００℃～８００℃もの高温で動作することができる。これは、シリコンよりも約３．５倍高い、ＳｉＣの高い熱伝導率によるものである。したがって、ＳｉＣデバイスは、電気自動車（electric vehicle、ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（hybrid electric vehicle、ＨＥＶ）、ソーラーパネルなど電力用途、及び産業用途に特に適している。ＳｉＣデバイスは、ＤＣ－ＤＣコンバータ及び車載高速バッテリ充電器など車両部品においてＥＶ生産に導入されている。
【発明の概要】
【０００４】
いくつかの態様では、本明細書に記載の技法は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を形成する方法に関し、本方法は、ＳｉＣ前駆体を含むるつぼの上部領域のシードモジュール内にＳｉＣシード結晶を配設することと、るつぼの側面を加熱するための誘導加熱器及びるつぼの端部を加熱するための第１の可動加熱器を使用して、るつぼを加熱してＳｉＣ前駆体を昇華させることと、ＳｉＣシード結晶の底面にＳｉＣを凝縮させることによって結晶ＳｉＣインゴットを成長させることと、を含む。
【０００５】
いくつかの態様では、本明細書に記載の技法は方法に関し、るつぼを加熱してＳｉＣ前駆体を昇華させることは、ＳｉＣ前駆体を粉末からガスに変換することを含む。
【０００６】
いくつかの態様では、本明細書に記載の技法は方法に関し、誘導加熱器を使用してるつぼを加熱することは、るつぼの側面に巻き付いた無線周波数（radio frequency、ＲＦ）コイルに通電することを含む。
【０００７】
いくつかの態様では、本明細書に記載の技法は方法に関し、第１の可動加熱器を使用してるつぼを加熱することは、るつぼの端部に平行である平面に配設された１つ以上の可動誘導コイルに通電することを含む。
【０００８】
いくつかの態様では、本明細書に記載の技法は方法に関し、第１の可動加熱器を使用してるつぼを加熱することは、るつぼの端部に平行である平面に配設された１つ以上の可動抵抗素子に通電することを含む。
【０００９】
いくつかの態様では、本明細書に記載の技法は方法に関し、るつぼを加熱することは、るつぼの温度を約１８００℃～約２５００℃の範囲内に上昇させる。
【００１０】
いくつかの態様では、本明細書に記載の技法は方法に関し、るつぼを加熱することは、第２の可動加熱器を使用してるつぼの別の端部を加熱する。
（【００１１】以降は省略されています）

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