(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇華用原料を収容する坩堝本体、および前記昇華用原料に対向した位置に種結晶を取り付ける台座が形成された蓋体を有する坩堝と、前記蓋体から前記昇華用原料に向けて筒状に延びるガイド部材と、前記坩堝本体の外周側に配設した加熱手段とを備えた炭化ケイ素単結晶の製造装置であって、
前記加熱手段は、上側に配置された上側誘導加熱コイルと、下側に配置された下側誘導加熱コイルと、前記上側誘導加熱コイルと前記下側誘導加熱コイルの間に配置された干渉防止コイルとからなっており、
前記上側誘導加熱コイルは、前記蓋体、前記台座、および前記ガイド部材の高さ位置に対応して配置され、
前記ガイド部材の高さをＨ１、前記上側誘電加熱コイルと前記ガイド部材との高さ方向で重複する高さ寸法をＨ２とした場合に、Ｈ２＝（０．８〜１．０）×Ｈ１であり、
前記下側誘導加熱コイルと前記干渉防止コイルは、前記ガイド部材と高さ方向で重複しない位置にあり、
前記種結晶から成長する単結晶について所望する成長高さをＨ３とする場合に、Ｈ２＞Ｈ３であることを特徴とする炭化ケイ素単結晶の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化ケイ素単結晶の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、次世代のＬＥＤデバイス、パワーデバイス、高周波デバイス等の半導体デバイス用基板として、単結晶からなる単結晶ウエハが広く用いられている。この単結晶を作製する方法として昇華法が知られており、該昇華法では、例えば蓋体と坩堝本体とガイド部材（封止部）とを備えた坩堝が用いられる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３５２５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された坩堝では、以下のような問題点があった。すなわち、ガイド部材の中央部および下部の周囲には誘導加熱コイルが巻回されていないため、ガイド部材の中央部および下部が低温になりやすい。この場合、昇華用原料から発生する昇華ガスが、坩堝の他の部分よりも低温になったガイド部材の中央部および下部の内面に堆積して多結晶を形成するため、単結晶の成長が妨げられるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、ガイド部材において低温となる部位を低減することにより、種結晶からの単結晶を効率的に成長させることができる炭化ケイ素単結晶の製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した課題を解決するため、本発明は次のような特徴を有している。本発明の第１の特徴は、昇華用原料（昇華用原料１５）を収容する坩堝本体（坩堝本体５）、および、前記昇華用原料に対向した位置に種結晶（種結晶２３）を取り付ける蓋体（蓋体３）を有する坩堝（坩堝９）と、前記蓋体から昇華用原料に向けて筒状に延びるガイド部材（ガイド部材７）と、前記坩堝本体の外周側に配設した加熱手段（加熱部１３）と、を備えた炭化ケイ素単結晶の製造装置（炭化ケイ素単結晶の製造装置１）であって、前記ガイド部材の高さをＨ１、前記加熱手段と前記ガイド部材との高さ方向で重複する高さ寸法をＨ２とした場合に、Ｈ２＝（０．５〜１．０）×Ｈ１である。
【０００７】
まず、Ｈ２＝（０．５〜１．０）×Ｈ１は、ガイド部材の半分以上の部位の外周に加熱手段が配置されることを意味する。これによって、ガイド部材の大部分は高温となり、ガイド部材の内壁面から多結晶が成長することを抑制することができる。従って、良質な単結晶を確実に成長させることができる。
【０００８】
本発明の第２の特徴は、前記種結晶（種結晶２３）から成長する単結晶（単結晶３９）について所望する成長高さをＨ３とする場合に、Ｈ２＞Ｈ３であることを要旨とする。ここで、所望する成長高さとは、成長完了後の種結晶の高さである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る炭化ケイ素単結晶の製造装置によれば、ガイド部材において低温となる部位を低減することにより、種結晶からの単結晶を効率的に成長させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る炭化ケイ素単結晶の製造装置を示す断面図である。
【図２】比較例に係る炭化ケイ素単結晶の製造装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態に係る炭化ケイ素単結晶の製造装置の詳細を図面に基づいて説明する。具体的には、（１）炭化ケイ素単結晶の製造装置の全体構成、（２）比較例に係る炭化ケイ素単結晶の製造装置の全体構成、（３）作用効果、（４）その他の実施形態について説明する。図面は模式的なものであり、各材料層の厚みやその比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
【００１２】
（１）炭化ケイ素単結晶の製造装置の全体構成
まず、第１の実施形態に係る炭化ケイ素単結晶の製造装置１の全体構成について図１を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る炭化ケイ素単結晶の製造装置１を示す断面図である。
【００１３】
この製造装置１は、蓋体３、坩堝本体５、およびガイド部材７を有する坩堝９と、該坩堝９の外周を覆う石英管１１と、該石英管１１の外周側に巻回された加熱部１３と、を備えている。
【００１４】
坩堝本体５は、上端部が開口されて、この開口が蓋体３によって塞がれており、材質は黒鉛から形成されている。底部には、炭化ケイ素の粉体からなる昇華用原料１５が収容されており、下部に取り付けられた支持棒１７によって支持されている。なお、昇華用原料１５が加熱されると、昇華ガスＧが発生し、ガイド部材７によって種結晶２３に導かれる。
【００１５】
蓋体３は、坩堝本体５の上端部の開口を封鎖するように、坩堝本体５の上端部のねじ部に螺合されており、材質は黒鉛から形成されている。蓋体３の下面１９の中央部には、下方に突出する円盤状の台座２１（種結晶取付部）が形成されている。この台座２１の下面に、炭化ケイ素からなる円盤状の種結晶２３が取り付けられる。
【００１６】
加熱部１３は、石英管１１および該石英管１１に覆われた坩堝９の全体の外周側に螺旋状に巻回されている。加熱部１３は、上側に配置された上側誘導加熱コイル２５と、下側に配置された下側誘導加熱コイル２７と、これらの上側誘導加熱コイル２５および下側誘導加熱コイル２７の間に配置された干渉防止コイル２９とからなる。
【００１７】
上側誘導加熱コイル２５は、蓋体３、台座２１、およびガイド部材７の高さ位置に対応して配置されており、下側誘導加熱コイル２７は、昇華用原料１５の高さ位置に対応して配置されている。また、上側誘導加熱コイル２５は本実施形態では４回巻回されており、上側から第１コイル３１、第２コイル３３、第３コイル３５、第４コイル３７とする。図１に示すように、第１コイル３１は蓋体３の高さ位置に配置され、第２コイル３３はガイド部材７の上端部の高さ位置に対応し、第３コイル３５は単結晶３９の下端部の高さ位置に対応し、第４コイル３７はガイド部材７の下部の高さ位置に対応している。
【００１８】
ここで、ガイド部材７は、蓋体３の下面１９に位置する上端４１から下方に延びる円筒状の上端部４３と、該上端部４３の下端から斜め下方に拡径する筒状の本体部４５とから構成されている。そして、上端部４３の上端４１から本体部４５の下端４７までの高さＨ１がガイド部材７の高さＨ１となっている。なお、坩堝本体５の上側内壁面５１と下側内壁面５３との境界部に形成された段差にガイド部材７の下端４７が係止されている。
【００１９】
一方、ガイド部材７と上側誘導加熱コイル２５との高さ方向で重複する高さ寸法はＨ２である。このＨ２は、第２コイル３３の上端から第４コイル３７の下端までの上下距離と一致する。さらに、単結晶３９の所望する成長高さをＨ３とすると、これらのＨ１，Ｈ２，Ｈ３の間には、Ｈ２＝（０．５〜１．０）×Ｈ１およびＨ２＞Ｈ３の大小関係が成立する。ここで、所望する成長高さとは、成長完了後の種結晶の高さを示し、製品のサイズによって決まる。
【００２０】
Ｈ２＝（０．５〜１．０）×Ｈ１は、ガイド部材７の半分以上の部位の外周に上側誘導加熱コイル２５が配置されることを意味する。なお、Ｈ２＝（０．８〜１．０）×Ｈ１が好ましい。また、Ｈ２＞Ｈ３は、成長した単結晶３９の高さ方向の全部位の外周に上側誘導加熱コイル２５が配置されることを意味する。
【００２１】
（２）比較例に係る炭化ケイ素単結晶の製造装置１０１の全体構成
次いで、比較例に係る炭化ケイ素単結晶の製造装置１０１の全体構成を図２を用いて説明する。図２は、比較例に係る炭化ケイ素単結晶の製造装置１０１を示す断面図であり、図１と同一構成の部位には同一符号を付してその説明を省略する。
【００２２】
この比較例では、ガイド部材１０７の高さ（上端１４１から下端１４７までの上下距離）がｈ１であり、ガイド部材１０７と上側誘導加熱コイル１２５（加熱手段１１３）との高さ方向で重複する高さ寸法はｈ２である。また、単結晶３９の所望する成長高さをｈ３とすると、ｈ２はｈ１の０．５倍未満であり、ｈ３はｈ２よりも小さくなっている。
【００２３】
従って、ガイド部材１０７の上端部以外の大部分の外周には、上側誘導加熱コイル１２５が巻回されていないため、ガイド部材１０７の大部分は低温となり、ガイド部材１０７の内壁面から多結晶１３０が成長する。また、所望する成長高さｈ３よりもｈ２が小さいため、単結晶１３９の成長途中の時点から上側誘導加熱コイル１２５による加熱が弱まり、良質な単結晶を得ることができなくなる。
【００２４】
（３）作用・効果
実施形態に係る炭化ケイ素単結晶の製造装置１は、昇華用原料１５を収容する坩堝本体５、および、前記昇華用原料１５に対向した位置に種結晶２３を取り付ける蓋体３を有する坩堝９と、前記蓋体３から昇華用原料１５に向けて筒状に延びるガイド部材７と、前記坩堝本体５の外周側に配設した加熱部１３と、を備えた炭化ケイ素単結晶の製造装置１であって、前記ガイド部材７の高さをＨ１、前記加熱部１３と前記ガイド部材７との高さ方向で重複する高さ寸法をＨ２とした場合に、Ｈ２＝（０．５〜１．０）×Ｈ１である。
【００２５】
まず、Ｈ２＝（０．５〜１．０）×Ｈ１は、ガイド部材７の半分以上の部位の外周に加熱部１３である上側誘導加熱コイル２５が配置されることを意味する。これによって、ガイド部材７の大部分は高温となり、ガイド部材７の内壁面から多結晶１３０が成長することを抑制することができる。従って、良質な単結晶３９を確実に成長させることができる。
【００２６】
また、前記種結晶２３から成長する単結晶３９について所望する成長高さをＨ３とする場合に、Ｈ２＞Ｈ３である。Ｈ２＞Ｈ３は、成長した単結晶３９の高さ方向の全部位の外周に加熱部１３である上側誘導加熱コイル２５が配置されることを意味する。従って、単結晶３９の成長途中の時点から加熱部１３による加熱が弱まることがなく、良質な単結晶３９を得ることができる。
【００２７】
（４）その他の実施形態
なお、前述した実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００２８】
本実施形態においては、蓋体３の裏面に下方に突出する台座２１を設けた場合を説明したが、これに限定されず、蓋体３の裏面自体（下方に突出していない面一状）を台座として使用する場合にも本発明が適用可能である。
【００２９】
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００３０】
１…炭化ケイ素単結晶の製造装置、  ３…蓋体、  ５…坩堝本体、  ７…ガイド部材、  ９…坩堝、  １３…加熱手段、１５…昇華用原料、  ２３…種結晶、  ２５…上側誘導加熱コイル（加熱手段）、  ３９…単結晶
【図１】
0005536501.tif 000002
【図２】
0005536501.tif 000003