[发明专利]碳化硅单晶体的制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过改进莱利法（升华法）来制造碳化硅单晶体的碳化硅单晶体的制造装置。

背景技术

碳化硅与硅相比，由于带隙较大且介质击穿特性、耐热性、耐放射线性优异，因此作为用于小型且高输出的半导体晶圆等电子设备、发光二极管等光学设备的材料而受到注目。在这种电子设备、光学设备领域中，谋求一种多晶体、多态性的混入、空心管状的晶体缺陷（所谓的微管）等缺陷较少且高品质的碳化硅单晶体。

针对这种要求，公开有一种使碳化硅单晶体的生长面的整个面在保持为近似球面的凸形状的状态下生长的方法（参照专利文献1）。在该方法中，设定为晶种的中央部温度较低、随着从中央部向周边部侧去而温度升高这样的温度梯度，以使碳化硅在晶种上易于再结晶。

在该方法中，由于在晶种的中央部碳化硅易于再结晶，因此能够使碳化硅单晶体在保持为凸形状的状态下生长。因而，能够制造缺陷较少且高品质的碳化硅单晶体。

但是，在上述方法中，对于近年来所期望的碳化硅单晶晶圆的大口径化存在有问题。即，为了扩大碳化硅单晶体的直径，使用口径较大的晶种。但是，由于越是从配置晶种的载置面的中央沿晶种的径向离开温度越高，因此若晶种的口径变大，则晶种的中央部温度与远离中央部的周边部温度之差会超过能够维持碳化硅单晶体品质的容许值。

对此，要使晶种的中央部温度与周边部温度之差不超过容许值，只要减小温度梯度即可。但是，要使碳化硅单晶体的生长面在保持为近似于球面的凸形状的状态下生长，在晶体的周边部例如需要至少1℃/cm的温度梯度。

如此，难以兼备用于制造高品质的碳化硅单晶体的、晶种的中央部与周边部的温度差条件及温度梯度条件，使用专利文献1所公开的技术难以制造大口径的碳化硅单晶体。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-308699号公报

发明内容

第1技术方案为一种碳化硅单晶体的制造装置（碳化硅单晶体的制造装置1），其包括坩埚（坩埚2），该坩埚（坩埚2）具有用于容纳含有碳化硅的晶种（晶种11）和配设在与该晶种相对一侧并用于上述晶种的生长的升华用原料（升华用原料10）。上述坩埚包括：坩埚主体（坩埚主体7），其用于容纳上述升华用原料；以及盖体（盖体8、30），其供上述晶种配设。上述盖体的与上述晶种的径向中央侧相对应的中央区域处的厚度（厚度T 1、T3）设定为大于上述盖体的与比上述晶种的径向中央侧靠径向外侧处相对应的周边区域处的厚度（厚度T2、T4）。

由此，在加热了坩埚时，盖体的上述中央区域处的温度与周边区域处的温度之间的温度差变小，在制造大口径的碳化硅单晶体时，能够在保持近似于球面的形状的状态下使高品质的碳化硅单晶体生长。以下，具体进行说明。

要使盖体在径向中央与径向外侧处的温度差变小，只要使用较厚的盖体来减小温度梯度即可，但若这样做，则有可能导致在晶体的周边部成为使球面状的单晶体生长的温度梯度的最低值以下。另外，在晶体生长这一点，优选的是晶种的径向中央部（中央区域）的温度梯度小于外周部（周边区域）的温度梯度。因而，在本发明中，其主旨在于，通过将盖体的与晶种的中央区域相对应部位的厚度形成为大于盖体的与晶种的周边区域相对应部位的厚度，来设为在盖体的径向中央部处温度梯度较小、在径向外侧温度梯度较大。

在第1技术方案中，上述盖体（盖体8、30）的外侧的表面（表面17）中的、上述盖体在中央区域处的外侧的表面比上述周边区域处的外侧的表面更朝向上述坩埚（坩埚2）的外侧突出。

在第1技术方案中，沿着上述盖体的突出表面配置有隔热材料。

在第1技术方案中，在上述盖体（盖体8）的内侧配设有供上述晶种（晶种11）安装的安装部（安装部15），上述盖体的中央区域处的厚度和上述安装部的厚度之和设定为大于上述盖体的与上述周边区域相对应部分的厚度和上述安装部的厚度之和。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的碳化硅单晶体的制造装置的整体的剖视图。

图2是表示图1的盖体的放大剖视图。

图3是本发明的改变例的盖体的放大剖视图。

图4是表示热量从加热线圈朝向坩埚移动的状态的剖视图，坩埚采用了以往形状。

图5是表示图4中的晶种的安装部的附近部处的等温线的放大图。

图6的（a）是表示盖体的厚度较小情况下的等温线的概略图，图6的（b）是表示盖体的厚度较大情况下的等温线的概略图。

图7是表示本发明的实施方式的盖体处的等温线的概略图。