碳化硅单晶体的制造装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种碳化硅单晶体的制造装置。本发明专利技术的单晶体制造装置（1）包括坩埚（2），该坩埚（2）用于容纳含有碳化硅的晶种（11）和配设在与该晶种（11）相对一侧并用于上述晶种（11）的生长的升华用原料（10）。上述坩埚（2）包括：坩埚主体（7），其用于容纳上述升华用原料（10）；以及盖体（8），其供上述晶种（11）配设；上述盖体（8）的与上述晶种（11）的径向中央侧相对应的中央区域处的厚度（T1）设定为大于上述盖体（8）的与比上述晶种（11）的径向中央侧靠径向外侧处相对应的周边区域处的厚度（T2）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种通过改进莱利法(升华法)来制造碳化硅单晶体的碳化硅单晶体的制造装置。
技术介绍
碳化硅与硅相比，由于带隙较大且介质击穿特性、耐热性、耐放射线性优异，因此作为用于小型且高输出的半导体晶圆等电子设备、发光二极管等光学设备的材料而受到注目。在这种电子设备、光学设备领域中，谋求ー种多晶体、多态性的混入、空心管状的晶体缺陷(所谓的微管)等缺陷较少且高品质的碳化硅单晶体。 针对这种要求，公开有ー种使碳化硅单晶体的生长面的整个面在保持为近似球面的凸形状的状态下生长的方法(參照专利文献I)。在该方法中，设定为晶种的中央部温度较低、随着从中央部向周边部侧去而温度升高这样的温度梯度，以使碳化硅在晶种上易于再结晶。在该方法中，由于在晶种的中央部碳化硅易于再結晶，因此能够使碳化硅单晶体在保持为凸形状的状态下生长。因而，能够制造缺陷较少且高品质的碳化硅单晶体。但是，在上述方法中，对于近年来所期望的碳化硅单晶晶圆的大口径化存在有问题。即，为了扩大碳化硅单晶体的直径，使用口径较大的晶种。但是，由于越是从配置晶种的载置面的中央沿晶种的径向离开温度越高，因此若晶种的口径变大，则晶种的中央部温度与远离中央部的周边部温度之差会超过能够维持碳化硅单晶体品质的容许值。对此，要使晶种的中央部温度与周边部温度之差不超过容许值，只要减小温度梯度即可。但是，要使碳化硅单晶体的生长面在保持为近似于球面的凸形状的状态下生长，在晶体的周边部例如需要至少l°c /cm的温度梯度。如此，难以兼备用于制造高品质的碳化硅单晶体的、晶种的中央部与周边部的温度差条件及温度梯度条件，使用专利文献I所公开的技术难以制造大口径的碳化硅单晶体。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2002-308699号公报
技术实现思路
第I技术方案为ー种碳化硅单晶体的制造装置(碳化硅单晶体的制造装置1)，其包括坩埚(坩埚2)，该坩埚(坩埚2)具有用于容纳含有碳化硅的晶种(晶种11)和配设在与该晶种相对ー侧并用于上述晶种的生长的升华用原料(升华用原料10)。上述坩埚包括坩埚主体(坩埚主体7)，其用于容纳上述升华用原料；以及盖体(盖体8、30)，其供上述晶种配设。上述盖体的与上述晶种的径向中央侧相对应的中央区域处的厚度(厚度T 1、T3)设定为大于上述盖体的与比上述晶种的径向中央侧靠径向外侧处相对应的周边区域处的厚度(厚度 T2、T4)。由此，在加热了 坩埚时，盖体的上述中央区域处的温度与周边区域处的温度之间的温度差变小，在制造大口径的碳化硅单晶体时，能够在保持近似于球面的形状的状态下使高品质的碳化硅单晶体生长。以下，具体进行说明。要使盖体在径向中央与径向外侧处的温度差变小，只要使用较厚的盖体来减小温度梯度即可，但若这样做，则有可能导致在晶体的周边部成为使球面状的单晶体生长的温度梯度的最低值以下。另外，在晶体生长这一点，优选的是晶种的径向中央部(中央区域)的温度梯度小于外周部(周边区域)的温度梯度。因而，在本专利技术中，其主g在于，通过将盖体的与晶种的中央区域相对应部位的厚度形成为大于盖体的与晶种的周边区域相对应部位的厚度，来设为在盖体的径向中央部处温度梯度较小、在径向外侧温度梯度较大。在第I技术方案中，上述盖体(盖体8、30)的外侧的表面(表面17)中的、上述盖体在中央区域处的外侧的表面比上述周边区域处的外侧的表面更朝向上述坩埚(坩埚2)的外侧突出。在第I技术方案中，沿着上述盖体的突出表面配置有隔热材料。在第I技术方案中，在上述盖体(盖体8)的内侧配设有供上述晶种(晶种11)安装的安装部(安装部15)，上述盖体的中央区域处的厚度和上述安装部的厚度之和设定为大于上述盖体的与上述周边区域相对应部分的厚度和上述安装部的厚度之和。附图说明图I是表示本专利技术的实施方式的碳化硅单晶体的制造装置的整体的剖视图。图2是表示图I的盖体的放大剖视图。图3是本专利技术的改变例的盖体的放大剖视图。图4是表示热量从加热线圈朝向坩埚移动的状态的剖视图，坩埚采用了以往形状。图5是表示图4中的晶种的安装部的附近部处的等温线的放大图。图6的(a)是表示盖体的厚度较小情况下的等温线的概略图，图6的(b)是表示盖体的厚度较大情况下的等温线的概略图。图7是表示本专利技术的实施方式的盖体处的等温线的概略图。具体实施例方式以下，根据附图说明本专利技术的实施方式的碳化硅单晶体的制造装置的详细情況。具体地说，对(I)碳化硅单晶体的制造装置的整体结构、(2)盖体以及隔热材料的详细结构、(3)改变例、(4)本专利技术的碳化硅单晶体的制造装置中的导热、(5)作用效果、以及(6)其他实施方式进行说明。但是，应留意的是，附图只是示意性的，各材料层的厚度、其比例等与现实不同。因而，应该參照以下的说明来判断具体的厚度、尺寸。此外，在各附图之间也包含彼此尺寸的关系、比例不同的部分。( I)碳化硅单晶体的制造装置的整体结构首先，使用图I说明碳化硅单晶体的制造装置I的整体结构。图I是表示本专利技术的实施方式的碳化硅单晶体的制造装置I的剖视图。碳化硅单晶体的制造装置I具有石墨制的坩埚2、覆盖该坩埚2的外周的隔热材料3、容纳该坩埚2及隔热材料3的石英管4、以及配置在该石英管4的外周侧的介质加热线圈5、6。上述坩埚2包括坩埚主体7及盖体8，借助支承杆9而移动从而配置到石英管4的内部。在坩埚主体7的底部7a容纳有含有碳化硅的粉体即升华用原料10。该升华用原料10与支承于上述盖体8的晶种11相对配置。从盖体8的外周附近朝向坩埚主体7的内侧面延伸设置有大致筒状的引导构件12。此外，在石英管4的侧面形成有用于使氩气(Ar气)流入的氩气用流入ロ 13和用于向外部排出石英管4内的气体的排气ロ 14。盖体8堵塞反 应容器主体7的上部开ロ 7b，并且通过螺纹结合以装卸自如的方式设于反应容器主体7的上端部的内周面。此外，在盖体8的下表面借助安装部15安装有含有碳化硅的晶种11。该晶种11的支承方法既可以是利用粘合剂接合，也可以是螺纹固定等机械结合。升华用原料10为含有碳化硅的粉末碳化硅原料。若坩埚2的内部满足预定的温度条件及压カ条件，则升华用原料10升华而成为升华气体G，在晶种11上再结晶而生长，从而形成碳化硅单晶体。此外，介质加热线圈包括配设在与坩埚主体7的下部对应的高度位置处的第I感应加热线圈5和配设于与支承在盖体8的下表面上的晶种11相对应的高度位置处的第2感应加热线圈6。(2)盖体及隔热材料的详细结构接着，使用图2说明本实施方式的盖体8的结构。图2是表示图I的盖体8的放大剖视图。在盖体8的下侧(坩埚2的内側)形成有形成于外周侧的下侧表面16、以及比该下侧表面16向下方突出而形成为圆盘状的、晶种11的安装部15。此外，关于盖体8的上侧( 甘埚2的外側)的表面17，与用于支承晶种11的安装部15中的径向中央侧即中央区域相对应的部分朝向上侧突出而形成顶部18，盖体8的上侧表面17在侧视时形成为大致三角状。此外，盖体8的与上述中央区域相对应部分的厚度Tl为上述顶部18与上述安装部15的下表面19之间的上下方向的尺寸之差。即，该厚度Tl成为合并与上述中央区域相对应部分的盖体主体的厚度和安装部15的厚度而得到的尺寸。而且，位于上述中央区域的径向外侧的周边区域处的、盖体8的上侧(坩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.01.15 JP 2010-0069821.一种碳化硅单晶体的制造装置，其包括坩埚，该坩埚用于容纳含有碳化硅的晶种和配设在与该晶种相对一侧并用于上述晶种的生长的升华用原料， 上述坩埚包括 坩埚主体，其用于容纳上述升华用原料；以及 盖体，其供上述晶种配设； 上述盖体的与上述晶种的径向中央侧相对应的中央区域处的厚度大于上述盖体的与比上述晶种的径向中央侧靠径向外侧处相对应的周边区域处的厚度。2.根据权利要求I所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：关亘，近藤大辅，
申请(专利权)人：株式会社普利司通，
类型：发明
国别省市：