[發明專利]制造碳化硅單晶的裝置

在審

• 申請號: 201110431762.3
• 申請日: 2011-12-16
• 公開（公告）號: CN102534770A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 徳田雄一郎;原一都;小島淳
• 申請（專利權）人: 株式會社電裝
• 主分類號: C30B25/14
• 分類號: C30B25/14;C30B29/36
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 陳珊;劉興鵬

技術領域

本發明涉及一種制造碳化硅(SiC)單晶的裝置。

背景技術

碳化硅(SiC)因為其高電子遷移率和高擊穿電壓而期待用作功率設備的半導體材料。通常，升華方法(即，變型的Lely方法)以及化學蒸發沉積(CVD)方法已知為制造用于功率設備的基片的SiC單晶的方法。在變型的Lely方法中，SiC材料插入石墨坩堝，并且籽晶(即，基片晶體)以如此的方式放置于坩堝的內壁上以使得籽晶和SiC材料能面向彼此。然后，SiC材料被加熱至從2200℃至2400℃的溫度以產生升華氣體，并且升華氣體在溫度比SiC材料低幾十至幾百攝氏度的籽晶上再升華。因而，SiC單晶在籽晶上生長。

根據變型的Lely方法，SiC材料隨著SiC單晶的生長而減少。因此，SiC單晶的生長被限制到取決于SiC材料量的預定量。SiC單晶的生長可通過加入另外的SiC材料來增大。然而，在此情況下，Si/C比率在SiC的升華期間超過1。因此，加入SiC材料引起升華氣體濃縮并且坩堝中的升華速度改變。因此，SiC單晶的質量降低。

對應于JP-11-508531A的US?5,704,985公開了一種用于通過CVD方法外延地生長SiC的方法。在CVD方法中，籽晶放置于圓柱形反應管道(即，感受器)中，并且供應包含Si和C的原料氣體以在籽晶上生長SiC單晶。CVD方法能接連地供應反應氣體以使得SiC單晶能長時間地生長。

然而，根據CVD方法，SiC單晶不僅在籽晶上而且也在不期望部分比如反應管道的內表面以及原料氣體出口上沉積和生長。由于SiC單晶在不期望部分上生長，原料氣體的供應不能持續。因此，SiC單晶在籽晶上的生長停止。

在US?2008/022923中，孔形成于坩堝中，并且防沉積氣體通過孔導入以防止原料氣體出口的堵塞。然而，防沉積氣體僅能防止孔附近的沉積。

發明內容

考慮到以上情況，本發明的目標是提供一種通過減少或防止SiC多晶在不期望部分上的沉積來長時間地生長SiC單晶的裝置。

根據本發明的一個方面，一種制造碳化硅單晶的裝置通過從籽晶的下面供應用于碳化硅的原料氣體來在由碳化硅單晶基片制成的籽晶的表面上生長碳化硅單晶。該裝置包括圓柱形管狀加熱容器、基部、第一凈化氣體入口、凈化氣體源、第二凈化氣體入口以及凈化氣體導入機構。加熱容器具有限定反應腔的內壁表面。基部定位于加熱容器的反應腔中并且具有第一側和與第一側相反的第二側。籽晶安裝于基部的第一側上。第一凈化氣體入口設置于加熱容器的內壁表面以引起凈化氣體沿著加熱容器的內壁表面流動。凈化氣體源用于將凈化氣體供應至第一凈化氣體入口。第二凈化氣體入口設置于基部的外壁表面以引起凈化氣體沿著基部的外壁表面流動。凈化氣體導入機構支撐基部并且將凈化氣體從基部的第二側供應至基部。

附圖說明

以上和其他目標、特點和優點從以下描述和附圖中變得更加明顯，其中類似的參考標號描繪類似的元件。在附圖中：

圖1是示出根據本發明第一實施例的SiC單晶制造裝置的透視橫截圖的視圖；

圖2是示出圖1的區域R1的放大圖的視圖；

圖3是示出圖1的局部放大圖的視圖，示出SiC單晶制造裝置的基部；

圖4是示出圖3中的區域R2的放大圖的視圖；

圖5是示出根據本發明的第二實施例的SiC單晶制造裝置的透視橫截圖的視圖；并且

圖6是示出圖5中的區域R3的放大圖的視圖；

圖7是示出圖5的局部放大圖的視圖，示出SiC單晶制造裝置的基部；

圖8是示出根據本發明第三實施例的SiC單晶制造裝置的基部的透視橫截圖的視圖；

圖9是示出圖8的基部的橫截圖的視圖；

圖10是示出根據本發明第四實施例的SiC單晶制造裝置的透視橫截圖的視圖；

圖11是示出圖10的局部放大圖的視圖，示出SiC單晶制造裝置的基部；

圖12是示出根據本發明第五實施例的SiC單晶制造裝置的透視橫截圖的視圖；

圖13是示出圖12的局部放大圖的視圖，示出SiC單晶制造裝置的基部；并且

圖14A是示出第二實施例的變型的視圖；以及圖14B是示出第二實施例的另一個變型的視圖。

具體實施方式

(第一實施例)

根據本發明第一實施例的SiC單晶制造裝置1在下面參照圖1描述。