[发明专利]制造碳化硅单晶的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造碳化硅(SiC)单晶的装置。

背景技术

碳化硅(SiC)因为其高电子迁移率和高击穿电压而期待用作功率设备的半导体材料。通常，升华方法(即，变型的Lely方法)以及化学蒸发沉积(CVD)方法已知为制造用于功率设备的基片的SiC单晶的方法。在变型的Lely方法中，SiC材料插入石墨坩埚，并且籽晶(即，基片晶体)以如此的方式放置于坩埚的内壁上以使得籽晶和SiC材料能面向彼此。然后，SiC材料被加热至从2200℃至2400℃的温度以产生升华气体，并且升华气体在温度比SiC材料低几十至几百摄氏度的籽晶上再升华。因而，SiC单晶在籽晶上生长。

根据变型的Lely方法，SiC材料随着SiC单晶的生长而减少。因此，SiC单晶的生长被限制到取决于SiC材料量的预定量。SiC单晶的生长可通过加入另外的SiC材料来增大。然而，在此情况下，Si/C比率在SiC的升华期间超过1。因此，加入SiC材料引起升华气体浓缩并且坩埚中的升华速度改变。因此，SiC单晶的质量降低。

对应于JP-11-508531A的US 5,704,985公开了一种用于通过CVD方法外延地生长SiC的方法。在CVD方法中，籽晶放置于圆柱形反应管道(即，感受器)中，并且供应包含Si和C的原料气体以在籽晶上生长SiC单晶。CVD方法能接连地供应反应气体以使得SiC单晶能长时间地生长。

然而，根据CVD方法，SiC单晶不仅在籽晶上而且也在不期望部分比如反应管道的内表面以及原料气体出口上沉积和生长。由于SiC单晶在不期望部分上生长，原料气体的供应不能持续。因此，SiC单晶在籽晶上的生长停止。

在US 2008/022923中，孔形成于坩埚中，并且防沉积气体通过孔导入以防止原料气体出口的堵塞。然而，防沉积气体仅能防止孔附近的沉积。

发明内容

考虑到以上情况，本发明的目标是提供一种通过减少或防止SiC多晶在不期望部分上的沉积来长时间地生长SiC单晶的装置。

根据本发明的一个方面，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。该装置包括圆柱形管状加热容器、基部、第一净化气体入口、净化气体源、第二净化气体入口以及净化气体导入机构。加热容器具有限定反应腔的内壁表面。基部定位于加热容器的反应腔中并且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。第一净化气体入口设置于加热容器的内壁表面以引起净化气体沿着加热容器的内壁表面流动。净化气体源用于将净化气体供应至第一净化气体入口。第二净化气体入口设置于基部的外壁表面以引起净化气体沿着基部的外壁表面流动。净化气体导入机构支撑基部并且将净化气体从基部的第二侧供应至基部。

附图说明

以上和其他目标、特点和优点从以下描述和附图中变得更加明显，其中类似的参考标号描绘类似的元件。在附图中：

图1是示出根据本发明第一实施例的SiC单晶制造装置的透视横截图的视图；

图2是示出图1的区域R1的放大图的视图；

图3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4是示出图3中的区域R2的放大图的视图；

图5是示出根据本发明的第二实施例的SiC单晶制造装置的透视横截图的视图；并且

图6是示出图5中的区域R3的放大图的视图；

图7是示出图5的局部放大图的视图，示出SiC单晶制造装置的基部；

图8是示出根据本发明第三实施例的SiC单晶制造装置的基部的透视横截图的视图；

图9是示出图8的基部的横截图的视图；

图10是示出根据本发明第四实施例的SiC单晶制造装置的透视横截图的视图；

图11是示出图10的局部放大图的视图，示出SiC单晶制造装置的基部；

图12是示出根据本发明第五实施例的SiC单晶制造装置的透视横截图的视图；

图13是示出图12的局部放大图的视图，示出SiC单晶制造装置的基部；并且

图14A是示出第二实施例的变型的视图；以及图14B是示出第二实施例的另一个变型的视图。

具体实施方式

(第一实施例)

根据本发明第一实施例的SiC单晶制造装置1在下面参照图1描述。