JPH031486Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、昇華法により炭化ケイ素単結晶を
成長させる炭化ケイ素単結晶成長装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、炭化ケイ素〔SiC〕は、耐熱性および
機械的強度に優れ、放射線に強いなど物理的、化
学的性質からら耐環境性半導体材料として注目さ
れており、しかも同一の化学組成のSiC結晶に対
して種々の結晶構造が存在し、その禁制帯幅は約
2.3〜3.0eVと広範囲にわたり、とくに室温で約
3.0eVの6H型のSiC単結晶は青色発光ダイオード
材料として有望視されている。

そして従来、このようなSiC単結晶を作成する
場合、たとえば第２図、第３図に示すような装置
が用いられており、第２図に示す装置は、ジヤー
ナル オブ クリスタル グロース43（1978）209
−212ページ〔Journal of Crystal Growth 43
（1978）209−212〕に記載された装置であり、同
図において、１は断面円形のグラフアイトからな
らるるつぼ、、２はるつぼ１内の中央部に配設さ
れた多孔質グラフアイトからなる円筒体、３はる
つぼ１と円筒体２との間に収容されたSiC原材
料、４は円筒体２の内側に形成された成長室、５
は成長室４の上部に配設されたSiC単結晶基板で
あり、るつぼ１の外側に巻装された図示されてい
ない高周波誘導加熱コイルによりるつぼ１が加熱
されて原材料３が昇華し、円筒体２を経て成長室
４内に発生した原材料３の昇華ガスが基板５に当
つて基板５の表面にSiC単結晶インゴツトが成長
する。

このとき、るつぼ１の壁面側ほど温度が高く、
るつぼ１の中心側ほど温度が低く設定されている
ものとする。

一方、第３図に示す装置は、アイイーイーイー
トランスアクシヨンズ オン エレクトロン デ
バイシズ、ボリウム イーデイー30、ナンバー４
（1983）277−281ページ〔IEEE
TRANSACTIONS ON ELECTRON
DEVICES，VOL.ED−30，No.４（1983）277−
281〕に記載された装置であり、同図において、
６は断面円形のグラフアイトからなるるつぼ、７
はるつぼ６内の中央部に配設された多孔質グラフ
アイトからなる円筒体、８はるつぼ６と円筒体２
との間の下半部に設けられた多孔質グラフアイト
からなる載置台、９はるつぼ６と円筒体２との間
の上半部に収容されたSiC原材料、１０は円筒体
７の内側に形成された成長室、１１は成長室１０
の下部に配設されたグラフアイトからなる台座、
１２は台座１１上に載置されたSiC単結晶基板で
あり、第２図の場合と同様に、るつぼ６の外側に
巻装された図示されていない高周波誘導加熱コイ
ルによりるつぼ６が加熱されて原材料９が昇華
し、円筒体７を経て成長室１０内に発生した原材
料９の昇華ガスが基板１２に当つて基板１２の表
面にSiC単結晶インゴツトが成長する。

このとき、るつぼ６の壁面側ほど温度が高く、
るつぼ６の中心側ほど温度が低く設定されている
ものとする。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで、前記した両装置により成長するSiC
単結晶インゴツトの形状は、それぞれ円筒体２，
７により定まるる円柱状になり、これらの装置の
場合、成長室４，１０を形成する円筒体２，７が
るつぼ１，６の内側に配設されているため、成長
室４，１０の内径および容積が制限されることに
なり、基板５，１２の表面に平行な方向への結晶
成長が妨げられ、成長するSiC単結晶インゴツト
の断面積も必然的に制約されてしまい、発光ダイ
オード等の素子に用いるための大面積のSiC単結
晶ウエハを得ることができないという問題がある また、結晶成長が進むに連れて円筒体２，７の
内面にSiCの結晶が成長することになり、円筒体
２，７がグラフアイトからなるため、円筒体２，
７の影響により、成長した円柱状のSiC単結晶イ
ンゴツトの周辺部分が多結晶化するという問題点
がある。

そこでこの考案は、成長するSiC単結晶インゴ
ツトの断面積の大型化を図り、多結晶の発生を抑
制することを技術的課題とする。

〔問題点を解決するめの手段〕

この考案は、前記の諸点に留意してなされたも
のであり、炭化ケイ素原材料を収容したグラフア
イトからなるるつぼと、前記るつぼを加熱して前
記原材料を昇華させる加熱手段と、炭化ケイ素単
結晶からなる基板を収納し前記るつぼ外に配設さ
れたグラフアイトからなる成長容器と、前記るつ
ぼの内部と前記容器の内部とを連通した前記原材
料の昇華ガスの流通路とを備えた炭化ケイ素単結
晶成長装置である。

〔作用〕 したがつて、この考案では、炭化ケイ素原材料
を収容したるつぼ外に、炭化ケイ素単結晶基板を
収納した成長容器が配設され、加熱手段によりる
つぼが加熱されて原材料が昇華し、原材料の昇華
ガスが流通路を経て成長容器内に流入し、基板表
面に炭化ケイ素単結晶が成長する。

このとき、成長容器はるつぼ外に配設されてお
り、従来のようにるつぼの内側に成長室を形成す
る場合に比べ、成長容器内部の内径および容積す
なわち成長室の内径および容積を大きくとれ、断
面積の大きな炭化ケイ素単結晶インゴツトの成長
が可能になり、発光ダイオード等の素子に用いる
ための大面積の炭化ケイ素単結晶ウエハが得られ
るるとともに、炭化ケイ素の結晶成長が進んでも
グラフアイト製の成長容器の壁面に結晶成長する
ことが抑制され、成長容器の影響による成長結晶
の多結晶化が抑制されることになる。

〔実施例〕

つぎに、この考案を、その１実施例を示した第
１図とともに詳細に説明する。

同図において、１３は上面が開口した断面円形
のグラフアイトからなるるつぼ、１４はるつぼ１
３内に収容されたSiC原材料、１５はるつぼ１３
上に載置された断面円形のグラフアイトからなる
ガイド体であり、内部に末広がりの透孔が透設さ
れて原材料１４の昇華ガスの流通路１６が形成さ
れている。

１７は下面が開口しガイド体１５上に載置され
てるるつぼ１３外に配設され、流通路１６により
り内部の成長室１８とるつぼ１３の内部とが連通
された断面円形のグラフアイトからなる成長容
器、１９は容器１７の上面内側に設けられたグラ
フアイトからなる台座、２０はSiC単結晶からな
る基板であり、台座１９に固着されて成長室１８
に配設されている。

なお、第１図において、２１は基板２０の表面
に成長したSiC単結晶インゴツトであり、図示さ
れていないが、るつぼ１３の外側に加熱手段とし
ての高周波誘導加熱コイルが巻装されており、該
コイルによりるつぼ１３が加熱されて原材料１４
が昇華する。

そして、前記加熱コイルによるるつぼ１３の加
熱手段により原材料１４が昇華し、原材料１４の
昇華ガスが第１図中の矢印のように流通路１６を
経て容器１７内の成長室１８に流入し、基板２０
の表面に原材料１４の昇華ガスが当つて基板２０
の表面にSiC単結晶インゴツト２１が成長する。

したがつて、るつぼ１３と成長容器１７とが分
離形成されて成長室１８がるつぼ１３の上方に設
けられているため、従来のようにるつぼの内側に
成長室を形成する場合に比べ、成長室１８の内径
および容積を大きくすることができ、断面積の大
きなSiC単結晶インゴツト２１の成長が可能にな
り、発光ダイオード等の素子に用いるための大面
積のSiC単結晶ウエハを得ることができる。

また、成長室１８の内径を十分大きくすること
ができるため、基板２０に平行な方向への結晶成
長が進んでも、従来に比べて成長した結晶が容器
１７の壁面に接触することを大幅に抑えることが
でき、容器１７の壁面に結晶成長することが抑制
され、グラフアイト製の容器１７の影響による多
結晶の発生を大幅に抑制することができる。

なお、前記実施例では、成長容器１７をるつぼ
１３の上部に配設して成長室１８をるつぼ１３の
上方に設けた場合について説明したが、るつぼ１
３の上部に限らず、るつぼ１３外であれば、、容
器１７をいずれに配設してもよいことは勿論であ
る。

〔考案の効果〕

以上のように、この考案の炭化ケイ素単結晶成
長装置によると、成長容器１７の内径および容積
を大きくすることができ、断面積の大きなSiC単
結晶インゴツト２１を成長させることができ、大
面積SiCウエハの供給が可能になるとともに、成
長するSiCの結晶中に発生することを大幅に抑制
することができ、品質の優れたSiC単結晶インゴ
ツト２１を成長させることができ、その効果は顕
著である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の炭化ケイ素単結晶成長装置
の１実施例の切断正面図、第２図および第３図は
それぞれ従来の炭化ケイ素単結晶成長装置の切断
正面図である。 １３…るつぼ、１４…SiC原材料、１６…流通
路、１７…成長容器、２０…基板。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 炭化ケイ素原材料を収容したグラフアイトから
   なるるつぼと、前記るつぼを加熱して前記原材料
   を昇華させる加熱手段と、炭化ケイ素単結晶から
   なる基板を収納し前記るつぼ外に配設されたグラ
   フアイトからなる成長容器と、前記るつぼの内部
   と前記容器の内部とを連通した前記原材料の昇華
   ガスの流通路とを備えた炭化ケイ素単結晶成長装
   置。