SiC单晶制造装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及SiC单晶制造装置，具备晶体生长用容器、隔热材料、加热器和温度测定器，所述晶体生长用容器具有收纳SiC原料的原料收纳部和设置有支持籽晶的籽晶支持部的盖部，所述隔热材料覆盖所述晶体生长用容器、且具有贯穿孔，所述加热器对所述晶体生长用容器进行加热，所述温度测定器经由所述贯穿孔测定所述晶体生长用容器的温度，所述隔热材料的所述贯穿孔的内壁面利用包含耐热性金属碳化物或耐热性金属氮化物的被覆材料进行被覆。

SiC single crystal manufacturing device

【技术实现步骤摘要】
SiC单晶制造装置
本专利技术涉及SiC单晶制造装置。本申请基于2018年9月6日在日本提出申请的专利申请2018-167066号主张优先权，将其内容引用于此。
技术介绍
碳化硅(SiC)与硅(Si)相比，绝缘击穿电场大1个数量级，带隙大3倍。另外，碳化硅(SiC)具有热传导率比硅(Si)高3倍左右等的特性。期待碳化硅(SiC)应用于功率器件、高频器件、高温工作器件等。为此，近年来，在如上所述的半导体器件中使用SiC外延晶片。SiC外延晶片是通过采用化学气相生长法(ChemicalVaporDeposition：CVD)在SiC单晶基板上生长成为SiC半导体器件的活性区域的SiC外延膜来制造的。SiC单晶基板将SiC单晶切取而制作。作为制造该SiC单晶的方法之一，众所周知的是升华法。升华法是使籽晶生长为更大的SiC单晶的方法。升华法中，一般使用晶体生长用容器(坩埚)，其具有收纳SiC原料的原料收纳部、以及设置有支持籽晶的籽晶支持部的盖部。对该晶体生长用容器进行加热，使SiC原料升华，将生成的升华气体向籽晶供给，由此使籽晶向SiC单晶生长。使SiC原料升华时的温度通常为2000℃以上的高温。为了抑制该晶体生长用容器的热扩散从而使容器内部的温度维持为恒定，晶体生长用容器用隔热材料被覆。作为隔热材料，一般利用使碳纤维沿三维取向了的碳纤维毡。为了采用升华法制造尺寸大且品位高的SiC单晶，需要进行温度管理以使晶体生长用容器的内部温度成为合适范围。因此，在上述隔热材料的厚度方向设置温度测定用的贯穿孔(测温孔)，使用辐射温度计进行晶体生长用容器的温度测定。但是，设置于隔热材料上的贯穿孔有时会在SiC单晶的制造中堵塞。即，升华气体从晶体生长用容器向外部漏出，漏出了的该升华气体与隔热材料的贯穿孔的内壁面接触而被冷却。由于该冷却，SiC析出，堵塞贯穿孔。特别是作为隔热材料一般使用的碳纤维毡中，碳纤维在贯穿孔的内壁面露出，凹凸变多。因此，存在SiC容易析出的倾向。为了抑制SiC析出造成的贯穿孔堵塞，专利文献1中公开了在隔热材料的温度测定用的贯穿孔的内周形成内壁部，所述内壁部的体积密度高于隔热材料的其他部分并且经过研磨。该专利文献1中作为内壁部的材质的例子，记载了石墨(graphite)。专利文献2中公开了在隔热材料的贯穿孔配置石墨制的圆筒状构件。在先技术文献专利文献1：日本特开2012-206875号公报专利文献2：日本特开2017-154953号公报
技术实现思路
为了抑制SiC向隔热材料的贯穿孔的内壁面析出，用被覆材料被覆贯穿孔的内壁面而抑制碳纤维的露出是有用的方法。但是，根据本专利技术人的研究，判断出如果利用专利文献1、2所记载的石墨来被覆隔热材料的贯穿孔的内壁面，随着时间流逝，SiC容易在贯穿孔的内壁面析出。本专利技术是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种SiC单晶制造装置，能够抑制SiC向隔热材料的贯穿孔的内壁面析出，长时间地稳定管理晶体生长用容器的内部温度。本专利技术人发现，通过利用包含耐热性金属碳化物或耐热性金属氮化物的被覆材料来被覆隔热材料的贯穿孔的内壁面，能够解决上述课题。即，本专利技术为了解决上述课题，提供以下手段。(1)本专利技术一方案的SiC单晶制造装置，其特征在于，具备晶体生长用容器、隔热材料、加热器和温度测定器，所述晶体生长用容器具有用于收纳SiC原料的原料收纳部和设置有用于支持籽晶的籽晶支持部的盖部，所述隔热材料覆盖所述晶体生长用容器、并具有贯穿孔，所述加热器对所述晶体生长用容器进行加热，所述温度测定器经由所述贯穿孔测定所述晶体生长用容器的温度，对于所述隔热材料的所述贯穿孔的内壁面，利用包含耐热性金属碳化物或耐热性金属氮化物的被覆材料进行被覆。(2)上述方案的SiC单晶制造装置中，可以是以下结构：所述耐热性金属碳化物或耐热性金属氮化物是选自钽、钼、铪、铌、钛、锆、钨、钒中的至少一种金属的碳化物或氮化物。根据本专利技术，能够提供一种SiC单晶制造装置，其能够抑制SiC向隔热材料的贯穿孔的内壁面析出，长时间地稳定管理晶体生长用容器的内部温度。附图说明图1是表示本专利技术第1实施方式的SiC单晶生长装置的优选例的截面示意图。图2是表示本专利技术第2实施方式的SiC单晶生长装置的优选例的截面示意图。图3是表示本专利技术第3实施方式的SiC单晶生长装置的优选例的截面示意图。图4是表示本专利技术第4实施方式的SiC单晶生长装置的优选例的截面示意图。附图标记说明1SiC原料2籽晶10晶体生长用容器11原料收纳部12盖部13籽晶支持部20隔热材料20a顶部21、21a、21b贯穿孔22被覆材料23被覆材料24被覆材料30加热器40、40a、40b温度测定器101、102、103、104SiC单晶生长装置具体实施方式以下，适当参照附图对本专利技术详细说明。以下说明中使用的附图有时为了容易理解而本专利技术特征而方便起见地将成为特征的部分放大表示，各构成要素的尺寸比率等有时与实际不同。以下说明中例示的材料、尺寸等为一例，本专利技术并不限定于此，在发挥本专利技术效果的范围能够适当变更来实施。例如，只要没有特别限制，就可以根据需要对形状、大小、距离、位置等进行变更、追加、省略。[第1实施方式]图1是表示本专利技术第1实施方式的SiC单晶生长装置的例子的截面示意图。图1所示SiC单晶生长装置101具备晶体生长用容器10、隔热材料20、加热器30和温度测定器40。晶体生长用容器10具有原料收纳部11和盖部12。原料收纳部11收纳SiC原料1。盖部12配置有支持籽晶2的籽晶支持部13。作为原料收纳部11和盖部12的材料可以任意选择，可以使用例如石墨、碳化钽等。隔热材料20配置在晶体生长用容器10的周围，以覆盖晶体生长用容器10。优选覆盖晶体生长用容器10整体，但也可以根据需要设置未覆盖的部位。作为隔热材料20在覆盖盖部12的顶部20a形成有贯穿孔21。盖部12的上表面的一部分从贯穿孔21露出。作为隔热材料20没有特别限制，可以使用碳纤维毡等的、用作SiC单晶制造装置用的隔热材料的公知隔热材料。本例中，贯穿孔21的位置在俯视下配置于与籽晶支持部13重叠的位置，但不仅限定于该位置。隔热材料20的贯穿孔21的内壁面利用包含耐热性金属碳化物或耐热性金属氮化物的被覆材料22进行被覆。所述内壁面可以由以下被覆材料被覆，所述被覆材料由所述耐热性金属碳化物或耐热性金属氮化物构成。耐热性金属碳化物和耐热性金属氮化物优选为熔点或分解温度在1900℃以上、且与升华气体(主要是Si、Si2C、SiC2)缺乏反应性的物质。认为当利用包含石墨的被覆材料来被覆贯穿孔的内壁面的情况下，容易发生如下的析出。即，认为由于贯穿孔的内壁面(石墨)与漏出到外部的升华气体接触而发生反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SiC单晶制造装置，其特征在于，具备晶体生长用容器、隔热材料、加热器和温度测定器，/n所述晶体生长用容器具有用于收纳SiC原料的原料收纳部和设置有用于支持籽晶的籽晶支持部的盖部，/n所述隔热材料覆盖所述晶体生长用容器、并具有贯穿孔，/n所述加热器对所述晶体生长用容器进行加热，/n所述温度测定器经由所述贯穿孔测定所述晶体生长用容器的温度，/n对于所述隔热材料的所述贯穿孔的内壁面，利用包含耐热性金属碳化物或耐热性金属氮化物的被覆材料进行被覆。/n

【技术特征摘要】
20180906 JP 2018-1670661.一种SiC单晶制造装置，其特征在于，具备晶体生长用容器、隔热材料、加热器和温度测定器，
所述晶体生长用容器具有用于收纳SiC原料的原料收纳部和设置有用于支持籽晶的籽晶支持部的盖部，
所述隔热材料覆盖所述晶体生长用容器、并具有贯穿孔，
所述加热器对所述晶体生长用容器进行加热，
所述温度测定器经由所述贯穿孔测定所述晶体生长用容器的温度，
对于所述隔热材料的所述贯穿孔的内壁面，利用包含耐热性金属碳化物或耐热性金属氮化物的被覆材料进行被覆。


2.根据权利要求1所述的SiC单晶制造装置，
所述耐热性金属碳化物或耐热性金属氮化物是选自钽、钼、铪、铌、钛、锆、钨、钒中的至少一种金属的碳化物或氮化物。


3.根据权利要求2所述的SiC单晶制造装置，其特征在于，
对于所述隔热材料的所述贯穿孔的内壁面，利用由所述耐热性金属碳化物或耐热性金属氮化物构成的被覆材料进行被覆。


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【专利技术属性】
技术研发人员：石田虎太郎，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP