用于溶液生长法的制造装置。该制造装置（10）包括籽晶架（28）和坩埚（14）。籽晶架（28）具有下端表面，该下端表面上附着有SiC籽晶（32）。坩埚（14）容纳有SiC溶液（15）。坩埚（14）包括圆柱形部分（34）、底部（36）和内盖（38）。底部（36）位于圆柱形部分（34）的下端。内盖（38）设置在圆柱形部分（34）中。内盖（38）具有通孔（40），当SiC溶液容纳在坩埚（14）中时，所述内盖（38）位于所述SiC溶液（15）的液面下方。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于通过溶液生长法制造SiC单晶的装置、以及用于使用该制造装置和该制造装置中使用的坩埚制造SiC单晶的方法
本专利技术涉及用于通过溶液生长法制造碳化硅（SiC）单晶的装置，以及用于通过使用该制造装置和该制造装置中使用的坩锅来制造SiC单晶的方法。
技术介绍
SiC是热和化学稳定的化合物半导体。由于其相比硅（Si）而言，在带隙、击穿电压、电子饱和速度以及热传导性方面具有优越性，因此，SiC作为下一代功率器件的材料已倍受关注。升华法是普遍使用的作为一种用于制造SiC单晶的方法。然而，利用升华法制得的SiC单晶易于引起缺陷，例如微管缺陷。另一种用于制造SiC单晶的方法是溶液生长法。在溶液生长法中，使由SiC单晶构成的籽晶与SiC溶液接触。所述SiC溶液指的是通过将碳（C）溶解在熔融的Si或Si合金中而制备的溶液。于是，在籽晶附近形成SiC溶液的过冷却状态，以在籽晶表面上生长SiC单晶。通过溶液生长法获得的SiC单晶，其例如微管缺陷这样的缺陷会减少。然而，溶液生长法中SiC单晶的生长速度低于升华法。为提高通过溶液生长法制造的SiC单晶的生长速度，例如公布号为2006-117441(JP2006-117441A)的日本专利申请公开了一种方法，其通过均匀地对籽晶供给溶质，从而以高生长速度制造高品质SiC单晶。在上述公开中，周期性地改变坩锅的旋转速度，或坩埚的旋转速度和旋转方向。尽管如此，仍需求生长速度的进一步提高。为进一步提高生长速度，考虑一种增大SiC溶液中的碳的过饱和度的方法。如果对SiC溶液中的籽晶附近供给更多量的碳，则可提高碳的过饱和度。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提供一种用于制造SiC单晶的装置，其中，可向SiC溶液中的籽晶附近有效地供给碳，还提供了一种用于使用所述制造装置和该制造装置中使用的坩埚来制造SiC单晶的方法。根据本专利技术第一方面的用于制造SiC单晶的装置用在溶液生长法中。该制造装置包括籽晶架和坩埚。所述籽晶架具有下端表面，该下端表面上附着有SiC籽晶。坩埚容纳有SiC溶液。坩埚包括圆柱形部分、底部和内盖。底部位于圆柱形部分的下端。内盖设置在圆柱形部分中。内盖位于SiC溶液的液面下方并包括通孔（40）。根据本专利技术第二方面的坩埚用在上述制造装置中。根据本专利技术第三方面的用于制造SiC单晶的方法使用上述的制造装置。在根据本专利技术上述方面的用于制造SiC单晶的装置中，以及在用于通过使用所述制造装置和所述制造装置中使用的坩埚制造SiC单晶的方法中，可向SiC溶液中的籽晶附近有效地供给碳。附图说明以下将结合附图，描述本专利技术的示范性实施例的特征、优点、以及技术和工业意义，图中相似的附图标记代表相似部件，且其中：图1为根据本专利技术一个实施例的、用于制造SiC单晶的装置的示意图；图2为图1所示的坩埚的纵向剖视图；图3为展示从SiC溶液的页面与内盖上表面之间的距离与从内盖的下表面到底部的上表面的距离的比率与SiC单晶生长速度之间的关系的图；图4为展示通孔直径与圆柱形部分的内径的比率与SiC单晶生长速度之间的关系的图。具体实施方式根据本专利技术实施例的用于制造SiC单晶的装置用于溶液生长法。该制造装置包括籽晶架和坩埚。籽晶架具有下端表面，其上附着有SiC籽晶。坩埚包含SiC溶液。所述坩埚包括圆柱形部分、底部和内盖。底部设置在圆柱形部分的下端。内盖位于圆柱形部分处。内盖包括通孔，并当SiC溶液容纳在坩埚中时位于SiC溶液的液面下方。在SiC单晶的制造中，旋涡形成在液体表面和圆柱形部分附近的SiC溶液中，还形成在底部和圆柱形部分的附近。在所述制造设备中，内盖位于形成在液面附近的涡流与形成在底部附近的涡流之间。如果没有设置内盖，则形成在液体表面附近的涡流会与形成在底部附近的涡流产生干扰，使朝向SiC籽晶的晶体生长表面的向上的流的生成中断。即使已经生成了向上的流，流速会倾向于变低。因此，碳不能被充分地供给到SiC籽晶的附近。另一方面，当设置内盖时，形成在液体表面附近的涡流会与形成在底部附近的涡流产生干扰。因此，能很容易地生成穿过所述通孔并移向SiC籽晶的晶体生长表面的向上的流。该向上的流比未设置内盖的环境中生成的向上流更快。于是，可向SiC籽晶附近有效地供给碳。优选地，通孔直径与圆柱形部分的内径之比为大于或等于0.40。在这种情形中，进一步增加了向SiC籽晶附近供给的碳。进一步优选的是，从SiC溶液的液面到内盖上表面的距离与从内盖的下表面到底部的上表面之间的距离之比为0.17至2.86。在这种情况下，进一步增加了向SiC籽晶附近供给的碳。根据本专利技术示例性实施例的坩埚用在通过溶液生长法制造SiC单晶的装置中，并能容纳SiC溶液。所述坩埚包括圆柱形部分、底部和内盖。底部位于圆柱形部分的下端。内盖位于圆柱形部分中并具有通孔。在这种情形中，当SiC溶液容纳在坩埚中时，内盖的上表面可置于SiC溶液中。由于被置于内盖以下的SiC溶液比位于内盖上方的SiC溶液容易具有高温和高压，因此，置于内盖下方的SiC溶液倾向于朝上向SiC籽晶移动。结果，可有效地向SiC籽晶附近供给碳。根据本专利技术实施例的用于制造SiC单晶的方法使用所述制造装置。以下将结合附图，详细描述根据本专利技术实施例的用于制造SiC单晶的装置。图中相同或相似部分由相同的附图标记指代，并不对其重复描述。[制造装置]图1为根据本专利技术实施例的用于制造SiC单晶的装置10的示意图。该制造装置10包括腔室12、坩埚14、隔热构件16、加热装置18、旋转装置20和抬升装置22。所述腔室12中容纳坩埚14。当制造SiC单晶时腔室12被冷却。坩埚14包含SiC溶液15。所述SiC溶液15包含硅（Si）和碳（C）。SiC溶液15是通过加热来溶解SiC原料而制成的。SiC原料是例如纯硅（Si），或Si与另一种金属元素的化合物。金属元素的例子包括钛（Ti）、锰（Mn）、铬（Cr）、钴（Co）、钒（V）、铁（Fe）和类似物。在这些金属元素中，Ti和Mn是优选的，而Ti是更优选的。此外，SiC原料可以含有碳（C）。优选地，坩埚14含有碳。坩埚14可以由例如石墨或SiC制成。坩埚14的内表面可涂覆有SiC。相应地，坩埚14用作用于SiC溶液15的碳供应源。隔热构件16由隔热材料形成，并包围坩埚14。加热装置18例如为高频线圈并围绕着隔热构件16的侧壁。加热装置18感应式地加热坩埚14，以制造SiC溶液15。进一步地，加热装置18将SiC溶液15维持在生长低温。晶体生长温度取决于SiC溶液15的成分。典型的晶体生长温度为1,600到2,000°C。旋转装置20包括旋转轴24和驱动源26。旋转轴24在腔室12的高度方向上（图1中的纵向方向）延伸。旋转轴24的上端置于隔热构件16中。坩埚14设置在旋转轴24的上端。旋转轴24的下端置于腔室12的外侧。驱动源26设置在腔室12的下方。驱动源26连接至旋转轴24。驱动源26使旋转轴24绕其中心轴线旋转。抬升装置22包括籽晶架28和驱动源30。籽晶架28腔室12的高度方向上延伸。籽晶架28的上端被置于腔室12的外侧。籽晶架28的下端被置于腔室12中。SiC籽晶32附着至籽晶架28的下端表面。SiC籽晶32是板形的，由SiC单晶构成。优选地，SiC籽晶32的晶体结构与要生产本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于通过溶液生长法制造SiC单晶的装置，其特征在于，所述装置包括籽晶架，该籽晶架具有下端表面，该下端表面上附着有SiC籽晶，以及用于容纳SiC溶液的坩埚，并且所述坩埚包括圆柱形部分、设在所述圆柱形部分下端的底部、以及设在所述圆柱形部分中的内盖，并且所述内盖包括通孔，当SiC溶液容纳在所述坩埚中时，所述内盖位于所述SiC溶液的液面下方。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.18 JP 2012-1595911.用于通过溶液生长法制造SiC单晶的装置，其特征在于，包括：籽晶架(28)，其具有下端表面，该下端表面上附着有SiC籽晶(32)；以及用于容纳SiC溶液的坩埚(14)，其中所述坩埚(14)包括圆柱形部分(34)、设在所述圆柱形部分下端的底部(36)、以及设在所述圆柱形部分中的内盖(38)，并且所述内盖(38)包括通孔(40)，当SiC溶液容纳在所述坩埚中时，所述内盖位于所述SiC溶液的液面下方，并且在使所述SiC单晶生长时，所述内盖(38)位于所述SiC籽晶(32)的晶体生长表面的下方，并且从所述SiC熔液的液面到所述内盖(38)的上表面的距离与从所述内盖(38)的下表面到所述底部(36)的上表面的距离之比为大于或等于0.17、小于或等于2.86。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述通孔(40)的直径与所述圆柱形部分(34)的内径之...
【专利技术属性】
技术研发人员：矢代将齐，龟井一人，楠一彦，冈田信宏，森口晃治，大黑宽典，坂元秀光，加渡干尚，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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