[发明专利]SiC单晶体的制造装置、在制造装置中使用的夹具以及SiC单晶体的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳化硅（SiC）单晶体的制造装置、在该制造装置中使用的夹具以及SiC单晶体的制造方法，更加详细地说，涉及利用溶液生长法制造SiC单晶体的制造装置、在制造装置中使用的夹具以及使用了该夹具的SiC单晶体的制造方法。

背景技术

碳化硅（SiC）是在热学及化学方面较为稳定的化合物半导体。与硅（Si）相比，SiC具有优异的带隙、绝缘击穿电压、电子饱和速度以及热导率。因此，期待SiC在操作损耗较少的功率装置材料、高耐压的高频装置材料、在高温环境下使用的耐环境装置、耐放射线装置等技术领域中应用。在上述技术领域中，谋求晶体缺陷较少的高品质的SiC单晶体。

在SiC单晶体的制造方法中有升华法和溶液生长法。例如，在日本特开2001-72490号公报（专利文献1）中公开了利用升华法制造SiC单晶体的制造方法。另外，例如，在日本特开2007-126335号公报（专利文献2）中公开有利用溶液生长法制造SiC单晶体的制造方法。

与升华法相比，利用溶液生长法生成的单晶体的晶体缺陷较少。溶液生长法是将安装于棒状的晶种轴的下端的SiC单晶体浸渍在收纳于坩埚内的SiC溶液中。接着，一边使晶种轴旋转一边提拉SiC晶种，从而在SiC晶种上培育SiC单晶体。SiC溶液是将碳（C）溶解于Si或Si合金的溶液而得到的溶液。

在溶液生长法中，使SiC溶液中的、浸渍的SiC晶种的周边部分（以下称作SiC晶种周边区域）的温度比其他的SiC溶液部分的温度低。由此，将SiC晶种周边区域的SiC设为过饱和状态，促进SiC单晶体的生长。

但是，若SiC晶种周边区域被过度冷却，则在SiC晶种附近容易生成SiC多晶体而非生成SiC单晶体。所生成的SiC多晶体因溶液的流动而移动至SiC晶种。若SiC多晶体较多地附着于生长在SiC晶种上的SiC单晶体，则有时会阻碍SiC单晶体的生长。

日本特开2004-323247号公报（专利文献3）、日本特开2008-100854号公报（专利文献4）以及日本特开2006-131433号公报（专利文献5）公开了以抑制SiC多晶体的生成为目的的SiC单晶体的制造方法。

在专利文献3所公开的制造方法中，通过在溶液面的上方配置隔热盖或石墨盖来抑制来自SiC溶液的表面的散热。

在专利文献4所公开的制造方法中，将安装于提拉轴的下端的SiC晶种保持在偏移提拉轴的轴心的位置处。并且，在制造单晶体时，使提拉轴绕轴心旋转。在该情况下，SiC晶种在溶液内旋转。由此，记载为由于SiC晶种始终与适当的过饱和度溶液相接触，因此能够抑制SiC多晶体的生成。

在专利文献5所公开的制造方法中，通过在坩埚的上方的自由空间内配置隔热性构造物而将熔体自由表面的面内温度差调整为40℃以内。

但是，在专利文献3的制造方法中，由于SiC溶液的表面与隔热盖和石墨的下表面之间的间隙较宽，因此将会在某种程度上从SiC溶液的表面散热。因此，存在SiC溶液中的、SiC晶种周边区域过度降温而产生较多的SiC多晶体的可能性。

在专利文献4所公开的方法中，无法适当地对SiC溶液的表面部分进行保温。因此，存在SiC晶种周边区域过度降温而产生较多的SiC多晶体的可能性。

专利文献5所公开的方法也与专利文献3相同，SiC溶液的表面与隔热性构造物的下表面之间的间隙较宽。因此，存在SiC晶种周边区域过度降温而产生较多的SiC多晶体的可能性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够抑制SiC多晶体的生成的、基于溶液生长法的SiC单晶体的制造装置。

本实施方式的SiC单晶体的制造装置包括：腔室、晶种轴以及盖构件。腔室用于收纳坩埚，该坩埚用于收纳SiC溶液。晶种轴沿制造装置的上下方向延伸并能够在下端面安装SiC晶种。盖构件是能够收纳在坩埚内且下端敞开的壳体，在该盖构件的内部配置晶种轴的下端部。

本实施方式的SiC单晶体的制造装置抑制坩埚内的SiC溶液中的、供SiC晶种浸渍的周边部分的温度过低。因此，能够抑制SiC多晶体的生成。

本实施方式的SiC单晶体的夹具包括上述晶种轴和盖构件。另外，本实施方式的SiC单晶体的制造方法利用上述制造装置。

附图说明

图1是第1实施方式的SiC单晶体的制造装置的示意图。

图2是图1中的夹具的侧视图。

图3是图2所示的夹具的仰视图。

图4是具有不同于图2的形状的夹具的横剖视图。