基于溶液生长法的SiC单晶体的制造装置、使用该制造装置的SiC单晶体的制造方法以及用于该制造装置的坩埚制造方法及图纸

一种SiC单晶体的制造装置既抑制SiC溶液的周边区域的温度不均匀，同时又冷却SiC种结晶的附近区域。该SiC单晶体的制造装置包括籽晶轴（30）以及坩埚（14）。籽晶轴（30）具有供SiC种结晶（36）安装的下端面（34）。坩埚（14）用于容纳SiC溶液（16）。坩埚（14）包括主体（140）、中盖（42）和上盖（44）。主体（140）包括第1筒部（38）和配置于第1筒部（38）的下端部的底部（40）。中盖（42）配置于主体（140）内的SiC溶液（16）的液面的上方、且是第1筒部（38）内。中盖（42）具有使籽晶轴（30）穿过的第1通孔（48）。上盖（44）配置于中盖（42）的上方。上盖（44）具有使籽晶轴（30）穿过的第2通孔（52）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于溶液生长法的SiC单晶体的制造装置、使用该制造装置的SiC单晶体的制造方法以及用于该制造装置的坩埚
本专利技术涉及一种基于溶液生长法的SiC单晶体的制造装置、使用该制造装置的SiC单晶体的制造方法以及用于该制造装置的坩埚。
技术介绍
作为制造碳化硅(SiC)的单晶体的方法，一直以来公知有溶液生长法。在溶液生长法中，在容纳于坩埚的SiC溶液浸溃安装于籽晶轴的下端面的SiC晶种。其后，提起SiC晶种，在SiC晶种上培养SiC单晶体。在此，所谓SiC溶液是指在Si或者Si合金的熔体中熔化碳(C)而得到的溶液。在溶液生长法中，使SiC溶液中的、所浸溃的SiC晶种正下方的附近区域(以下简称作附近区域)的温度比其他区域的温度低。具体而言，通过使冷却介质(气体或者水)在籽晶轴的内部流动，或者利用通过籽晶轴导热而进行的排热来冷却籽晶轴的下端部。冷却后的籽晶轴的下端部冷却SiC晶种，也冷却附近区域。由此，使附近区域的SiC成为过饱和状态，促进SiC单晶体的生长。总之，附近区域通过籽晶轴进行排热，成为过冷却状态。然而，若SiC溶液的附近区域以外的区域(以下称作周边区域)的温度不均匀，则在周边区域中，容易因自然生成晶核而生成SiC多晶体。所生成的SiC多晶体借助SiC溶液的流动而移动至SiC晶种。若SiC多晶体大量附着于在SiC晶种上生长的SiC单晶体，则存在阻碍SiC单晶体生长的情况。例如，在日本特开2004 — 323247号公报(专利文献I)以及日本特开2006 —131433号公报(专利文献2)中公开了一种以抑制生成SiC多晶体为目的SiC单晶体的制造方法。在专利文献I所公开的制造方法中，将由石墨外罩构成的绝热性部件配置在溶液面的上方，抑制从SiC溶液的表面散热。在专利文献2所公开的制造方法中调整为，在坩埚的上方的自由空间配置绝热性部件，以使得SiC溶液表面的面内温度差处于40°C以内。专利文献1、2所记载的制造方法确实能够抑制SiC溶液的周边区域的温度不均匀。然而，在这些文献中，在坩埚内配置于溶液面的上方的绝热性部件包围籽晶轴。因此，利用绝热部件对籽晶轴进行保温。其结果，阻碍了由籽晶轴进行的排热，有时难以高效地使附近区域过冷却。
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术的目的在于提供一种基于溶液生长法的SiC单晶体的制造装置，其能够在抑制SiC溶液的周边区域的温度不均匀的同时高效地冷却SiC晶种的附近区域。用于解决问题的方案本专利技术的实施方式的SiC单晶体的制造装置包括籽晶轴和坩埚。籽晶轴具有供SiC晶种安装的下端面。坩埚用于容纳SiC溶液。坩埚包括主体、中盖和上盖。主体包括第I筒部和配置在第I筒部的下端部的底部。中盖配置在主体内的SiC溶液的液面的上方、且是第I筒部内。中盖具有使籽晶轴穿过的第I通孔。上盖配置于中盖的上方。上盖具有使籽晶轴穿过的第2通孔。专利技术的效果本专利技术的实施方式的SiC单晶体的制造装置能够在抑制SiC溶液的周边区域被过度冷却的同时冷却SiC晶种的附近区域。【附图说明】图1是本专利技术的实施方式的SiC单晶体的制造装置的示意图。图2是图1中的坩埚的纵剖视图。图3是冷却空间以及保温空间内的惰性气体的流动模式的示意图。图4是能够在图1所示的制造装置中采用的坩埚，且是具有与图2中示出的坩埚不同构造的其他坩埚的纵剖视图。图5是示出使用了图1的制造装置的模拟中的温度测量点的纵剖视图。图6是具有与图2以及图4中示出的坩埚不同构造的坩埚，并且是为了在图1中示出的制造装置的模拟中进行比较而使用的坩埚的纵剖视图。【具体实施方式】本专利技术的实施方式·的SiC单晶体的制造装置包括籽晶轴和坩埚。籽晶轴具有供SiC晶种安装的下端面。坩埚用于容纳SiC溶液。坩埚包括主体、中盖和上盖。主体包括第I筒部和配置于第I筒部的下端部的底部。中盖配置于主体内的SiC溶液的液面的上方、并且是第I筒部内。中盖具有使籽晶轴穿过的第I通孔。上盖配置于中盖的上方。上盖具有使籽晶轴穿过的第2通孔。在该情况下，形成于中盖的上方的空间(形成于中盖与上盖之间的空间，以下称作冷却空间)的温度比形成于中盖的下方的空间(形成于SiC溶液的液面与中盖之间的空间，以下称作保温空间)的温度低。由于利用冷却空间能够抑制籽晶轴被保温的情况发生，因此籽晶轴有效地对SiC溶液的附近区域进行排热。其结果，附近区域的SiC形成过饱和状态，促进SiC单晶体的生长。并且，能够利用保温空间抑制在SiC溶液的附近区域以外的区域(周边区域)的温度产生不均匀的情况发生。其结果，能够抑制因自然生成晶核而生成SiC多晶体的情况发生。优选的是，中盖还包括第2筒部。第2筒部从中盖的下表面向下方延伸。第2筒部在内部使籽晶轴穿过。第2筒部的下表面配置为离开SiC溶液的液面。在该情况下，冷却空间与保温空间的温度差变得更大。优选的是，中盖的上表面随着从外周侧朝向内周侧去而降低。在本实施方式的制造装置中，将SiC溶液的原料(以下称作SiC原料)容纳于坩埚。并且，通过对坩埚进行加热使SiC原料熔化而生成SiC溶液。在本实施方式的坩埚中，在底部与中盖之间容纳SiC原料，并且也在中盖与上盖之间容纳SiC原料。如果坩埚的中盖的上表面随着从外周侧朝向内周侧去而降低，则在容纳于中盖与上盖之间的SiC原料通过加热而熔化并成为SiC溶液时，SiC溶液容易穿过第I通孔流向下方。基于本专利技术的溶液生长法的SiC单晶体的制造方法包括以下工序:准备制造装置的工序，该制造装置包括在上下方向上延伸的籽晶轴；准备坩埚的工序，该坩埚包括具备筒部和配置于筒部的下端部的底部的主体、配置于主体内部且具有使籽晶轴穿过的第I通孔的中盖、以及配置于中盖的上方且具有使籽晶轴穿过第2通孔的上盖；在籽晶轴的下端面安装SiC晶种的工序；对容纳有原料的樹祸进行加热而生成SiC溶液的工序；将配置于杆晶轴的下端面的SiC晶种浸溃到SiC溶液的工序；在SiC晶种上培养SiC单晶体的工序；以及在生成SiC溶液之前以所生成的SiC溶液的液面位于中盖的下方的方式将SiC溶液的原料容纳于坩埚的工序。在该情况下，SiC原料不仅可以容纳于坩埚的底部与中盖之间，也可以容纳于中盖与上盖之间。SiC原料由多个块或者粉末构成。因此，当多个块或者粉末堆积时会形成许多间隙。包含间隙的SiC原料的体积(表观上的体积)比熔化SiC原料而生成的SiC溶液的体积大。因此，即使在坩埚的中盖与上盖之间容纳有SiC原料的情况下，也能够通过调整其容纳量使成为SiC溶液的情况的液面位于比中盖的下表面靠下方的位置。在该情况下，与仅在坩埚的底部与中盖之间容纳SiC原料的情况相比，能够使SiC溶液的液面靠近中盖的下表面，能够减小保温空间。其结果，抑制SiC溶液的周边区域的温度不均匀的效果增高。参照附图详细说明上述本实施方式的SiC单晶体的制造装置。对附图中相同或者相应部分标注相同的附图标记，对其不重复进行说明。[制造装置的结构]图1是本专利技术的实施方式的SiC单晶体 的制造装置10的构成图。参照图1，制造装置10包括腔室12。腔室12用于容纳坩埚14。在制造SiC单晶体时，对腔室12进行水冷。坩埚14用于容纳SiC溶液16。SiC溶液16含有硅(Si)与碳(C)。通过对SiC原料进行加热并使之熔化而生成S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造装置，其是利用溶液生长法的SiC单晶体的制造装置，该制造装置包括：籽晶轴，其具有供SiC晶种安装的下端面；以及坩埚，其用于容纳SiC溶液，上述坩埚包括：主体，其包含第1筒部和配置于上述第1筒部的下端部的底部；中盖，其配置于上述主体内的上述SiC溶液的液面的上方、且是上述第1筒部内，该中盖具有使上述籽晶轴穿过的第1通孔；以及上盖，其配置于上述中盖的上方，且具有使上述籽晶轴穿过的第2通孔。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.20 JP 2011-1366001.一种制造装置，其是利用溶液生长法的SiC单晶体的制造装置， 该制造装置包括: 籽晶轴，其具有供SiC晶种安装的下端面；以及 坩埚，其用于容纳SiC溶液， 上述坩埚包括: 主体，其包含第I筒部和配置于上述第I筒部的下端部的底部； 中盖，其配置于上述主体内的上述SiC溶液的液面的上方、且是上述第I筒部内，该中盖具有使上述籽晶轴穿过的第I通孔；以及 上盖，其配置于上述中盖的上方，且具有使上述籽晶轴穿过的第2通孔。2.根据权利要求1所述的制造装置，其中， 上述中盖还包括第2筒部，该第2筒部从上述中盖的下表面向下方延伸，上述籽晶轴穿过该第2筒部的内部，且该第2筒部具有与上述SiC溶液的液面分离配置的下端。3.根据权利要求1或2所述的制造装置，其中， 上述中盖的上表面随着从外周侧朝向内周侧去而降低。4.一种坩埚，其用于包括能够在下端安装SiC晶种的籽晶轴的溶液生长法用SiC单晶体的制造装置，且能够容纳SiC溶液， 该坩埚包括: 主体，其包含第I筒部和配置于上述第I筒部的下端部的底部； 中盖，其配置于上述筒...

【专利技术属性】
技术研发人员：龟井一人，楠一彦，矢代将齐，冈田信宏，大黑宽典，加渡干尚，坂元秀光，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，丰田自动车株式会社，
类型：
国别省市：