坩埚和制造单晶体的方法技术

本发明专利技术涉及一种坩埚和制造单晶体的方法。所述坩埚具有底部和筒状的侧表面。坩埚包括第三区域、从第三区域延伸的第二区域和从第二区域延伸的第一区域。坩埚包括位于侧表面内侧的第一壁和第二壁。第一壁与侧表面之间形成有第一室，第二壁与侧表面之间形成有第二室。第一壁上的水平对向部分之间的距离是恒定的或随其接近底部而增加。第二壁上的水平对向部分之间的距离随着其接近底部而增加。第一壁相对于垂直于底部的方向的倾斜角(α)小于第二壁相对于垂直于底部的方向的倾斜角(β)。倾斜角(α)为30度或更小。倾斜角(β)为70度或更小。倾斜角(β)与倾斜角(α)之间的差为50度或更小。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及。
技术介绍
诸如碳化硅单晶体这样的单晶体可以通过升华法来制得，通过升华法，原料得以 升华，且在坩埚中的种晶上再结晶。例如，参见日本未审的专利特开2005-225710号公 报、美国专利5683507号、日本未审的专利特开2008-074662号公报、日本未审的专利特 开2013-166672号公报、日本未审的专利特开2004-352590号公报、日本未审的专利特 开2010-248039号公报、日本未审的专利特开2010-275190号公报、日本未审的专利特开 2007-077017号公报和日本未审的专利特开2005-053739号公报。
技术实现思路
根据本公开的坩埚具有底部和筒状的侧表面。在坩埚中，使原料升华从而生长单 晶体。坩埚包括：第三区域，该第三区域构造为接收原料；第二区域，该第二区域在远离底 部的方向上从第三区域延伸；和第一区域，该第一区域在远离底部的方向上从第二区域延 伸。坩埚包括在侧表面内侧的第一壁和第二壁。第一壁包围第一区域，且第二壁包围第二 区域。坩埚包括在第一壁与侧表面之间的第一室和在第二壁与侧表面间的第二室。在第一 壁上的水平对向部分之间的距离是恒定的，或随着水平对向部分接近底部而增加。在第二 壁上的水平对向部分之间的距离随着水平对向部分接近底部而增加。第一壁相对于与底部 垂直的方向的倾斜角α小于第二壁相对于与底部垂直的方向的倾斜角β。倾斜角α为 30度或更小。倾斜角β为70度或更小。倾斜角β与倾斜角α之间的差为50度或更小。 第一室包括隔热件。第二室是空的。【附图说明】 图1为坩埚主体的结构的示意性横截面图。 图2为坩埚的结构的示意性横截面图。 图3为制造单晶体的方法的流程图。 图4为单晶体制造过程的示意性横截面图。 图5为另一个单晶体制造过程的示意性横截面图。 图6为根据第一变形例的坩埚的结构的示意性横截面图。 图7为根据第二变形例的坩埚的结构的示意性横截面图。 图8为显示倾斜角β与生长速度之间的关系的图。【具体实施方式】 首先，下文对本公开的实施例进行说明。 根据本公开的实施例的坩埚具有底部和筒状的侧表面。在坩埚中，使原料升华从 而生长单晶体。坩埚包括被构造为接收原料的第三区域、在远离底部的方向上从第三区域 延伸的第二区域和在远离底部的方向上从第二区域延伸的第一区域。坩埚包括位于侧表面 的内侧的第一壁和第二壁。第一壁包围第一区域，且第二壁包围第二区域。坩埚包括位于 第一壁与侧表面之间的第一室和位于第二壁与侧表面之间的第二室。第一壁上的水平对向 部分之间的距离是恒定的，或随着第一壁上的水平对向部分接近底部，第一壁上的水平对 向部分之间的距离增加。随着第二壁上的水平对向部分接近底部，第二壁上的水平对向部 分之间的距离增加。第一壁相对于垂直于底部的方向的倾斜角α小于第二壁相对于垂直 于底部的方向的倾斜角β。倾斜角α为30度或更小。倾斜角β为70度或更小。倾斜角 β与倾斜角α之间的差值为50度或更小。第一室包括隔热件。第二室是空的。 在利用升华法制造单晶体时使用的坩埚中，优选地，对于垂直于单晶体生长方向 的方向上的内部空间的横截面积而言，其在用于保持原料的区域中的面积大于在用于保持 种晶的区域中的面积。这是因为，通过收集由原料的升华生成的气体并将收集的气体供应 给种晶，从而可以提高生长效率。然而即使具有这种结构，在种晶上生长单晶体的步骤中也 可能产生以下问题。 首先，可以通过再结晶形成与在坩埚的内部空间的中央部附近（与包围坩埚的内 部空间的壁部分离的区域）的原料接触的结晶块。结晶块阻碍原料的升华。这就降低了每 单位时间供应的气体量，即，向种晶的气体供应速度。有些情况下，这会降低单晶体的生长 速度。 此外，单晶体的品质可能会由于许多缺陷而降低。 在根据本公开的坩埚中，第一室包括隔热件。隔热件降低第一室的导热率。辐射 在例如高达2000°C的温度范围内都具有显著影响。第一室中的隔热件可以阻挡辐射。隔热 件减小第一室中的热传输。因此，隔热件减小从第一室至第一区域的辐射热量的效果。这 就减小了第一区域中在与晶体生长方向垂直的方向上的温差。这就在单晶体生长期间减小 了单晶体的径向端部与中央部之间的厚度差。这就减小了单晶体中的应变。因此，在单晶 体中，由应变导致的缺陷较少。 在根据本公开的坩埚中，第二室是空的。辐射在例如高达2000°C的温度范围内都 具有显著影响。空的第二室不阻挡辐射。因此，热量容易在第二室中进行传输。这就增加 了从第二壁部至坩埚的内部空间的中央部附近的原料的辐射热。这就抑制在中央部附近的 温降，且抑制了结晶块在中央部附近形成。这也抑制单晶体生长速度的降低。 因此，在根据本公开实施例的坩埚中可以抑制生长速度的降低，且可以减少所制 得的单晶体中的缺陷的数量。 坩埚的倾斜角α可以为5度或更小。坩埚的倾斜角β可以为20度或更大。坩 埚的倾斜角β可以为50度或更小。 在坩埚中，第一室可以包括一体式隔热件。在坩埚中，第一室可以包括径向堆叠的 隔热件。在坩埚中，第一室可以包括在垂直于底部的方向上堆叠的隔热件。 坩埚可以还包括盖部，该盖部用于覆盖坩埚的开口。盖部可以具有保持部，该保持 部用于将种晶保持在该保持部面对底部的表面上。 根据本公开另一个实施例的坩埚具有底部和筒状的侧表面。在坩埚中，使原料升 华从而生长单晶体。坩埚包括构造为接收原料的第三区域、在远离底部的方向上从第三区 域延伸的第二区域和在远离底部的方向上从第二区域延伸的第一区域。坩埚包括位于侧表 面的内侧的第一壁和第二壁。第一壁包围第一区域，且第二壁包围第二区域。坩埚包括位于 第一壁与侧表面之间的第一室和位于第二壁与侧表面之间的第二室。第一壁上的水平对向 部分之间的距离是恒定的，或随着水平对向部分接近底部而增加。随着第二壁上的水平对 向部分接近底部，第二壁上的水平对向部分之间的距离增加。第一壁相对于与底部垂直的 方向的倾斜角α为5度或更小。第二壁相对于与底部垂直的方向的倾斜角β在20度~ 50度的范围内。第一室包括径向堆叠的隔热件。第二室是空的。 在根据本公开实施例的单晶体的制造方法中使用所述坩埚。该制造方法包括：将 原料放入第三区域的至少一部分中；将种晶放在保持部上；使原料升华，从而在种晶上生 长单晶体；以及将种晶与单晶体分开。根据本公开实施例的单晶体的制造方法可以在抑制 生长速度降低的同时制造缺陷数目较少的单晶体。 在单晶体的制造方法中，将种晶放在保持部上的步骤可以包括将种晶放在第一区 域中。使原料升华、从而在种晶上生长单晶体的步骤可以包括将单晶体生长限制在第一区 域中。可以制造缺陷数目较少的的单晶体。 在单晶体的制造方法中，种晶可以为碳化硅基板，原料可以为碳化硅粉末，且单晶 体可以为碳化硅单晶体。 下面将对根据本公开实施例的进行说明。下面将对根据 实施例的碳化硅单晶体的制造进行说明。在实施例中，整个附图的相同的部分由相同的附 图标记表示且将不再对其进行说明。 如在图1和图2中所示，在根据实施例的坩埚1中，使原料升华且在种晶上再结 晶。由此，在种晶上生长单晶体。坩埚1包括位于一端处的底部70和从底部70延伸的筒状 的侧表面75。坩埚1包括在另一端具有开口的筒状主体20和用于覆盖开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使原料升华从而生长单晶体的坩埚，包括：底部；和筒状的侧表面，其中，所述坩埚包括：第三区域，所述第三区域被构造为接收所述原料；第二区域，所述第二区域沿着远离所述底部的方向从所述第三区域延伸；和第一区域，所述第一区域沿着远离所述底部的方向从所述第二区域延伸，所述坩埚包括位于所述侧表面的内侧的第一壁和第二壁，所述第一壁包围所述第一区域，所述第二壁包围所述第二区域，所述坩埚包括位于所述第一壁与所述侧表面之间的第一室和位于所述第二壁与所述侧表面之间的第二室，所述第一壁上的水平对向部分之间的距离是恒定的，或者，随着所述第一壁上的水平对向部分接近所述底部，所述第一壁上的水平对向部分之间的距离增加，并且，随着所述第二壁上的水平对向部分接近所述底部，所述第二壁上的水平对向部分之间的距离增加，所述第一壁相对于垂直于所述底部的方向的倾斜角α小于所述第二壁相对于垂直于所述底部的方向的倾斜角β，所述倾斜角α为30度或更小，所述倾斜角β为70度或更小，且所述倾斜角β与所述倾斜角α之间的差值为50度或更小，并且所述第一室包括隔热件，且所述第二室是空的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：堀勉，上田俊策，松岛彰，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP