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HEAT TREATMENT METHOD AND HEAT TREATMENT DEVICE achieved

Patent code P07A010099
File No. KG0007-③
Posted date Jul 19, 2007
Application number P2005-229385
Publication number P2006-041544A
Patent number P4418879
Date of filing Aug 8, 2005
Date of publication of application Feb 9, 2006
Date of registration Dec 11, 2009
Priority data
  • P2003-063271 (Mar 10, 2003) JP
Inventor
  • (In Japanese)浅岡 康
  • (In Japanese)金子 忠昭
  • (In Japanese)佐野 直克
Applicant
  • (In Japanese)学校法人関西学院
Title HEAT TREATMENT METHOD AND HEAT TREATMENT DEVICE achieved
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat treatment method which is suitable for the formation of next-generation single-crystal SiC, and can heat up to a range of 1,200°C to 2,300°C in a short time, even if it is under a pressure of 10-2 Pa or lower, or under an inert-gas atmosphere introduced with an inert gas, after a pressure of 10-2 Pa or lower has been reached, beforehand.
SOLUTION: Using the heat treatment device 1 provided with a heat chamber 2 for heating up to a range of 1,200°C to 2,300°C, in a state of containing a processed object 5 in an airtight container, by moving the processed thing 5 into the heating chamber 2 under 10-2 Pa or lower in pressure, beforehand, being heated up in the range of 1,200°C to 2,300°C or lower, the inert-gas atmosphere introducing an inert gas after the vacuum of 10-2 Pa or lower in pressure is reached, beforehand, the processed substance is heated up in the range of 1,200°C to 2,300°C. In the interior of the heating chamber 2, a heater 11 is provided so as to cover the processed object 5 (the airtight container), and a reflecting mirror 12 is located around the heater 11.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


従来より、半導体製造工程において使用される熱処理装置には、被処理物の熱履歴を減らし、スリップの発生を防止するために、被処理物を高速で熱処理する熱処理装置や(例えば、特許文献1参照)、短時間で高真空とし、低温でエピタキシャル成長を行うことができる熱処理装置(例えば、特許文献2参照)等が報告されている。



これら、従来の半導体製造工程に使用されていた熱処理装置は、主にSiエピタキシャル成長に用いられていたものである。そのため、使用温度が、例えば、特許文献1に記載の熱処理装置は、高温部の温度が950℃であり、特許文献2に記載の熱処理装置においても、800~900℃となっている。



ところが、近年になり、耐熱性及び機械的強度に優れているだけでなく、放射線にも強く、さらに不純物の添加によって電子や正孔の価電子制御が容易である上、広い禁制帯幅を持つ(因みに、6H型のSiC単結晶で約3.0eV、4H型のSiC単結晶で3.3eV)ために、シリコン(以下、Siという。)やガリウムヒ素(以下、GaAsという。)などの既存の半導体材料では実現することができない高温、高周波、耐電圧・耐環境性を実現することが可能である単結晶炭化ケイ素(以下、SiCという。)が、次世代のパワーデバイス、高周波デバイス用半導体材料として注目され、かつ期待されている。また、六方晶SiCは、窒化ガリウム(以下、GaNという。)と格子定数が近く、GaNの基板として期待されている。



この種の単結晶SiCは、例えば、特許文献3に記載されているように、ルツボ内の低温側に種結晶を固定配置し、高温側に原料となるSiを含む粉末を配置してルツボを不活性雰囲気中で1450~2400℃の高温に加熱することによって、Siを含む粉末を昇華させて低温側の種結晶の表面上で再結晶させて単結晶の育成を行う昇華再結晶法(改良レーリー法)によって形成されているものがある。



また、例えば、特許文献4に記載されているように、SiC単結晶基板とSi原子及びC原子により構成された板材とを微小隙間を隔てて互いに平行に対峙させた状態で大気圧以下の不活性ガス雰囲気、且つ、SiC飽和蒸気雰囲気下でSiC単結晶基板側が板材よりも低温となるように温度傾斜を持たせて熱処理することにより、微小隙間内でSi原子及びC原子を昇華再結晶させてSiC単結晶基板上に単結晶を析出させるものもある。



また、例えば、特許文献5に記載されているように、液相エピタキシャル成長法によってSiC単結晶上に第1のエピタキシャル層を形成した後に、CVD法によって表面に第2のエピタキシャル層を形成して、マイクロパイプ欠陥を除去するものもある。



【特許文献1】
特開平8-70008号公報
【特許文献2】
特開平11-260738号公報
【特許文献3】
特開2001-158695号公報
【特許文献4】
特開平11-315000号公報
【特許文献5】
特表平10-509943号公報

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、熱処理対象物である被処理物を圧力10-2Pa以下好ましくは10-5Pa以下の真空、又は予め圧力10-2Pa以下好ましくは10-5Pa以下の真空に到達した後に不活性ガスを導入した希薄ガス雰囲気下において、短時間で1200℃~2300℃に加熱することができる熱処理装置及び熱処理方法に関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
被処理物を1200℃~2300℃に加熱可能な加熱室を備え、この加熱室は圧力10-2Pa以下の真空において前記被処理物を加熱できるように構成しており、
前記被処理物を収納した容器を覆うように、前記加熱室の内部には加熱ヒータが設けられており、その加熱ヒータの周囲に反射鏡が配置されており、
前記容器は上容器と下容器とを嵌合してなり、前記被処理物はこの容器に収納された状態で前記加熱ヒータにより加熱されることを特徴とする、熱処理装置

【請求項2】
 
前記加熱室は圧力10-5以下の真空で前記被処理物を加熱するように構成されていることを特徴とする、請求項1に記載の熱処理装置

【請求項3】
 
前記加熱室は、前記圧力10-2Paの真空とすることに代えて、圧力10-2Pa以下の真空に到達した後に不活性ガスを導入した希薄ガス雰囲気下において前記被処理物を加熱するように構成されていることを特徴とする、請求項1に記載の熱処理装置

【請求項4】
 
被処理物を1200℃~2300℃に加熱可能な加熱室を備える熱処理装置による熱処理方法において、
前記加熱室は、圧力10-2Pa以下の真空下で、又は圧力10-2Pa以下の真空に到達した後に不活性ガスを導入した希薄ガス雰囲気下で、前記被処理物を加熱できるように構成しており、
前記被処理物を収納した容器を覆うように、前記加熱室の内部には加熱ヒータが設けられており、その加熱ヒータの周囲に反射鏡が配置されており、
前記容器は上容器と下容器とを嵌合してなり、前記被処理物はこの容器に収納された状態で前記加熱ヒータにより加熱されることを特徴とする、熱処理方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2005229385thum.jpg
State of application right Registered
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