制造碳化硅单晶的装置和方法制造方法及图纸

一种制造碳化硅单晶(20)的装置通过从籽晶的下面供应用于碳化硅的原料气体(3)来在由碳化硅单晶基片制成的籽晶(5)的表面上生长碳化硅单晶。该装置包括具有第一侧和与第一侧相反的第二侧的基部(9)。籽晶安装于基部的第一侧上。该装置还包括用于支撑基部并且用于从基部的第二侧将净化气体供应至基部的净化气体引入机构(11)。基部具有用于从基部朝着籽晶的外缘排出所供应净化气体的净化气体引入路径(94，95c)。

Apparatus and method for producing silicon carbide monocrystal

A device for manufacturing silicon carbide single crystals (20) that grows silicon carbide single crystals on the surface of a seed crystal (5) made from silicon carbide single crystals by supplying a raw gas (3) for silicon carbide from below the seed. The device includes a base (9) having a first side and a second side opposite the first side. The seed crystals are mounted on the first side of the base. The apparatus also includes a purified gas introduction mechanism (11) for supporting the base and for supplying the purified gas to the base from the second side of the base. The base has a purge gas introducing path (94, 95C) for removing the supplied purge gas from the base toward the outer edge of the seed.

【技术实现步骤摘要】
制造碳化硅单晶的装置和方法本申请是于2011年12月16日申请的申请号为“201110431747.9”、专利技术名称为“制造碳化硅单晶的装置和方法”的专利申请的分案申请。
本专利技术涉及制造碳化硅(SiC)单晶的装置和方法。
技术介绍
已经例如在JP-A-2007-176718中提出了一种SiC单晶制造装置。在常规装置中，籽晶的直径通过升华蚀刻籽晶的可能存在很多缺陷和畸变的侧面和外缘来减小。然后，籽晶的直径通过在籽晶上生长SiC单晶来增大至预定水平。具体地，这种常规装置包括导向件，其具有定位为面向籽晶外缘的内壁。导向件的内径小于籽晶的直径并且随着距籽晶的距离而增大以使得籽晶的直径能增大。因而，这种常规装置可减少或防止籽晶的外缘上的缺陷和畸变。因此，由这种常规装置制造的SiC单晶可具有较高的质量。然而，籽晶的外缘通过升华蚀刻方法移除时，SiC单晶和导向件之间的温差随着SiC单晶的生长而降低。而且，SiC单晶和导向件之间的间隙随着SiC单晶的生长而增大。因此，SiC原料气体变得难以流动，因此多晶能在SiC单晶和导向件之间生长。因此，多晶粘附至SiC单晶，因此SiC单晶的外缘的质量能退化。使用图6A和6B中所示的SiC单晶制造装置可防止多晶粘附至SiC单晶。在这种SiC单晶制造装置中，SiC单晶生长处的籽晶与多晶生长处的部分不重合。具体地，在图6A中，籽晶J2放置于基部J1的突起J1a上。因而，在籽晶J2上生长的SiC单晶J3能与在突起J1a周围生长的多晶J4不重合。然而，在单晶J3在籽晶J2上长长时，多晶J4在突起J1a周围生长。因此，多晶J4可粘附至单晶J3。在图6B中，突起J1a由护盖元件J1b包围以防止多晶J4在突起J1a周围生长。然而，当单晶J3在籽晶J2上长长时，多晶J4可粘附至护盖元件J1b上。护盖元件J1b上的多晶J4可粘附至单晶J3。
技术实现思路
考虑到上述情况，本专利技术的目标是提供一种用于通过减少或防止多晶粘附至SiC单晶来制造高质量SiC单晶的装置和方法。根据本专利技术的一个方面，一种制造碳化硅单晶的装置通过从籽晶的下面供应用于碳化硅的原料气体来在由碳化硅单晶基片制成的籽晶的表面上生长碳化硅单晶。该装置包括具有第一侧和与第一侧相反的第二侧的基部。籽晶安装于基部的第一侧上。该装置还包括用于支撑基部并且用于从基部的第二侧将净化气体供应至基部的净化气体引入机构。基部具有用于从基部朝着籽晶的外缘排出所供应净化气体的净化气体引入路径。根据本专利技术的另一个方面，一种制造碳化硅单晶的方法在由碳化硅单晶基片制成的籽晶的表面上生长碳化硅单晶。该方法包括将籽晶安装于基部的第一侧上、从安装于基部的第一侧上的籽晶下面供应用于碳化硅的原料气体、从基部的与第一侧相反的第二侧将净化气体供应到基部、以及从基部朝着籽晶的外缘排出所供应的净化气体。附图说明上述和其他目标、特点和优点将从以下描述和附图中变得更明显，其中类似的参考标号指示类似的部件，在附图中：图1是示出根据本专利技术第一实施例的SiC单晶制造装置的横截透视图；图2是示出图1的局部放大图的视图，示出SiC单晶制造装置的基部；图3是示出根据本专利技术第二实施例的SiC单晶制造装置的基部的局部放大横截图的视图；图4是示出根据本专利技术第三实施例的SiC单晶制造装置的基部的局部放大横截图的视图；图5是示出根据本专利技术第四实施例的SiC单晶制造装置的基部的局部放大横截图的视图；并且图6A和6B是示出相关技术的SiC单晶制造装置的基部的局部放大横截图的视图。具体实施方式(第一实施例)在下面参照图1描述根据本专利技术第一实施例的SiC单晶制造装置1。制造装置1具有原料气体入口2和原料气体出口4。原料气体入口2定位于制造装置1的底部，并且原料气体出口4定位于制造装置1的上部。由SiC单晶基片制成的籽晶5放置于制造装置1中。用于SiC的运载气体和原料气体3通过原料气体入口2导入制造装置1并且通过原料气体出口4从制造装置1排出以使得SiC单晶20能在籽晶5上生长。原料气体3包括Si和C。例如，原料气体3能是硅烷基气体(例如硅烷)和烃基气体(例如丙烷)的气体混合物。具体地，制造装置1包括真空容器6、第一隔热体7、加热容器8、基部9、第二隔热体10、净化气体引入机构11、第一加热设备12以及第二加热设备13。例如，真空容器6能由石英玻璃制成。真空容器6为圆柱形管状。原料气体入口2定位于真空容器6的底部，并且原料气体出口4定位于真空容器6的上部(例如，侧壁的上部)。运载气体和原料气体3通过原料气体入口2导入真空容器6的内部空间并且通过原料气体出口4从真空容器6的内部空间排出。真空容器6构造为使得内部空间中的压力能通过给内部空间抽真空来降低。制造装置1的一些部件容纳于真空容器6的内部空间中。第一隔热体7为圆柱形管状并且限定与原料气体入口2相通的原料气体引入管道7a。第一隔热体7与真空容器6同轴地布置。例如，第一隔热体7能由石墨制成。在此情况下，第一隔热体7的表面能由耐火(即，高熔点)金属碳化物比如碳化钽(TaC)涂覆。加热容器8具有反应腔，其中SiC单晶20在籽晶5的表面上生长。例如，加热容器8能由石墨制成。在此情况下，加热容器8的表面能由耐火金属碳化物比如碳化钽(TaC)涂覆。加热容器8在原料气体3的流动方向上定位于基部9的上游侧上。因而，加热容器8移除包含于从原料气体入口2导入的原料气体3中的颗粒并且在原料气体3到达籽晶5之前分解原料气体3。具体地，加热容器8为圆柱形管状。根据第一实施例，加热容器8具有带气体引入端口8a的底部。气体引入端口8a与第一隔热体7的气体引入管道7a相通以使得流过气体引入管道7a的原料气体3能通过气体引入端口8a导入加热容器8。基部9与加热容器8同轴地布置。例如，基部9能由石墨制成。在此情况下，基部9的表面能由耐火金属碳化物比如碳化钽(TaC)涂覆。籽晶5安装于基部9上，并且SiC单晶20在籽晶5的表面上生长。基部9在下面参照图2详细描述。如图2中所示，基部9包括结合至净化气体引入机构11的结合部分91、籽晶5安装于此的安装部分92以及用于保持安装部分92的保持部分93。结合部分91具有第一圆柱形管91a、凸缘91b以及第二圆柱形管91c。第一圆柱形管91a结合至净化气体引入机构11的管道元件11a的顶端。凸缘91b在第一圆柱形管91a的径向向外方向上从第一圆柱形管91a的与结合至管道元件11a的端部相反的端部延伸。第二圆柱形管91c形成于凸缘91b的与第一圆柱形管91a形成于此的表面相反的表面的外部区域上。第一圆柱形管91a与第二圆柱形管91c同轴地布置。第二圆柱形管91c的内径大于第一圆柱形管91a的内径。安装部分92具有沿着其中心轴线具有不同直径的实心圆柱形状。具体地，安装部分92包括大直径部分92a和小直径部分92b。小直径部分92b的直径小于大直径部分92a的直径。小直径部分92b与大直径部分92a同轴地布置。大直径部分92a和小直径部分92b的直径的每个小于第二圆柱形管91c的内径和保持部93的内径，以使得能在安装部分92与第二圆柱形管91c和保持部分93中的每个之间形成间隙。间隙用作净化气体引入路径94。小直径部分92b定位于大直径部分92a下面。小直径部分92本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造碳化硅单晶(20)的装置，通过从由碳化硅单晶基片制成的籽晶(5)的下面供应用于碳化硅的原料气体(3)来在籽晶(5)的表面上生长碳化硅单晶，该装置包括：基部(9)，其具有第一侧和与第一侧相反的第二侧，籽晶安装于基部的第一侧上；以及净化气体引入机构(11)，其用于支撑基部并且用于从基部的第二侧将净化气体供应至基部，其中基部包括大直径部分(95a)和小直径部分(95b)，小直径部分的直径小于大直径部分的直径，小直径部分位于大直径部分的下面，以及基部包括净化气体引入路径(95c)，所述净化气体引入路径(95c)从基部的第二侧向下延伸穿过大直径部分至小直径部分，然后在相对于基部的中心轴线径向向外的方向上延伸穿过小直径部分。

【技术特征摘要】
2010.12.16 JP 2010-2803091.一种制造碳化硅单晶(20)的装置，通过从由碳化硅单晶基片制成的籽晶(5)的下面供应用于碳化硅的原料气体(3)来在籽晶(5)的表面上生长碳化硅单晶，该装置包括：基部(9)，其具有第一侧和与第一侧相反的第二侧，籽晶安装于基部的第一侧上；以及净化气体引入机构(11)，其用于支撑基部并且用于从基部的第二侧将净化气体供应至基部，其中基部包括大直径部分(95a)和小直径部分(95b)，小直径部分的直径小于大直径部分的直径，小直径部分位于大直径部分的下面，以及基部包括净化气体引入路径(95c)，所述净化气体引入路径(95c)从基部的第二侧向下延伸穿过大直径部分至小直径部分，然后在相对于基部的中心轴线径向向外的方向上延伸穿过小直径部分。2.根据权利要求1的装置，其中净化气体引入路径的出口指向相对于基部的中心轴线径向向外的方向，以使得净化气体从籽晶的外缘排出并且沿着基部的下表面流动。3.根据权利要求1的装置，其中净化气体是惰性气体，蚀刻气体，用于碳化硅的掺杂气体，或者惰性气体、蚀刻气体以及掺杂气体中的至少两种的混合气体。4.根据权利要求1-3的任何一个的装置，其中基部的表面由耐火金属碳化物涂覆。5.一种制造碳化硅单晶(20)的装置，通过从由碳化硅单晶基片...

【专利技术属性】
技术研发人员：原一都，徳田雄一郎，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：日本,JP