[發明專利]SiC單晶體的制造裝置、在制造裝置中使用的夾具以及SiC單晶體的制造方法

有效

• 申請號: 201180062911.1
• 申請日: 2011-12-26
• 公開（公告）號: CN103282558A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 龜井一人;楠一彥;矢代將齊;岡田信宏;加渡干尚;坂元秀光;大黑寬典
• 申請（專利權）人: 新日鐵住金株式會社;豐田自動車株式會社
• 主分類號: C30B29/36
• 分類號: C30B29/36;C30B19/06
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;張會華

技術領域

本發明涉及碳化硅（SiC）單晶體的制造裝置、在該制造裝置中使用的夾具以及SiC單晶體的制造方法，更加詳細地說，涉及利用溶液生長法制造SiC單晶體的制造裝置、在制造裝置中使用的夾具以及使用了該夾具的SiC單晶體的制造方法。

背景技術

碳化硅（SiC）是在熱學及化學方面較為穩定的化合物半導體。與硅（Si）相比，SiC具有優異的帶隙、絕緣擊穿電壓、電子飽和速度以及熱導率。因此，期待SiC在操作損耗較少的功率裝置材料、高耐壓的高頻裝置材料、在高溫環境下使用的耐環境裝置、耐放射線裝置等技術領域中應用。在上述技術領域中，謀求晶體缺陷較少的高品質的SiC單晶體。

在SiC單晶體的制造方法中有升華法和溶液生長法。例如，在日本特開2001-72490號公報（專利文獻1）中公開了利用升華法制造SiC單晶體的制造方法。另外，例如，在日本特開2007-126335號公報（專利文獻2）中公開有利用溶液生長法制造SiC單晶體的制造方法。

與升華法相比，利用溶液生長法生成的單晶體的晶體缺陷較少。溶液生長法是將安裝于棒狀的晶種軸的下端的SiC單晶體浸漬在收納于坩堝內的SiC溶液中。接著，一邊使晶種軸旋轉一邊提拉SiC晶種，從而在SiC晶種上培育SiC單晶體。SiC溶液是將碳（C）溶解于Si或Si合金的溶液而得到的溶液。

在溶液生長法中，使SiC溶液中的、浸漬的SiC晶種的周邊部分（以下稱作SiC晶種周邊區域）的溫度比其他的SiC溶液部分的溫度低。由此，將SiC晶種周邊區域的SiC設為過飽和狀態，促進SiC單晶體的生長。

但是，若SiC晶種周邊區域被過度冷卻，則在SiC晶種附近容易生成SiC多晶體而非生成SiC單晶體。所生成的SiC多晶體因溶液的流動而移動至SiC晶種。若SiC多晶體較多地附著于生長在SiC晶種上的SiC單晶體，則有時會阻礙SiC單晶體的生長。

日本特開2004-323247號公報（專利文獻3）、日本特開2008-100854號公報（專利文獻4）以及日本特開2006-131433號公報（專利文獻5）公開了以抑制SiC多晶體的生成為目的的SiC單晶體的制造方法。

在專利文獻3所公開的制造方法中，通過在溶液面的上方配置隔熱蓋或石墨蓋來抑制來自SiC溶液的表面的散熱。

在專利文獻4所公開的制造方法中，將安裝于提拉軸的下端的SiC晶種保持在偏移提拉軸的軸心的位置處。并且，在制造單晶體時，使提拉軸繞軸心旋轉。在該情況下，SiC晶種在溶液內旋轉。由此，記載為由于SiC晶種始終與適當的過飽和度溶液相接觸，因此能夠抑制SiC多晶體的生成。

在專利文獻5所公開的制造方法中，通過在坩堝的上方的自由空間內配置隔熱性構造物而將熔體自由表面的面內溫度差調整為40℃以內。

但是，在專利文獻3的制造方法中，由于SiC溶液的表面與隔熱蓋和石墨的下表面之間的間隙較寬，因此將會在某種程度上從SiC溶液的表面散熱。因此，存在SiC溶液中的、SiC晶種周邊區域過度降溫而產生較多的SiC多晶體的可能性。

在專利文獻4所公開的方法中，無法適當地對SiC溶液的表面部分進行保溫。因此，存在SiC晶種周邊區域過度降溫而產生較多的SiC多晶體的可能性。

專利文獻5所公開的方法也與專利文獻3相同，SiC溶液的表面與隔熱性構造物的下表面之間的間隙較寬。因此，存在SiC晶種周邊區域過度降溫而產生較多的SiC多晶體的可能性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠抑制SiC多晶體的生成的、基于溶液生長法的SiC單晶體的制造裝置。

本實施方式的SiC單晶體的制造裝置包括：腔室、晶種軸以及蓋構件。腔室用于收納坩堝，該坩堝用于收納SiC溶液。晶種軸沿制造裝置的上下方向延伸并能夠在下端面安裝SiC晶種。蓋構件是能夠收納在坩堝內且下端敞開的殼體，在該蓋構件的內部配置晶種軸的下端部。

本實施方式的SiC單晶體的制造裝置抑制坩堝內的SiC溶液中的、供SiC晶種浸漬的周邊部分的溫度過低。因此，能夠抑制SiC多晶體的生成。

本實施方式的SiC單晶體的夾具包括上述晶種軸和蓋構件。另外，本實施方式的SiC單晶體的制造方法利用上述制造裝置。

附圖說明

圖1是第1實施方式的SiC單晶體的制造裝置的示意圖。

圖2是圖1中的夾具的側視圖。

圖3是圖2所示的夾具的仰視圖。

圖4是具有不同于圖2的形狀的夾具的橫剖視圖。