[发明专利]SiC单晶体的制造装置以及SiC单晶体的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种SiC单晶体的制造装置，详细地说涉及一种利用溶液生长法的SiC单晶体的制造装置。

背景技术

作为制造炭化硅（SiC）的单晶体的方法，一直以来众所周知有溶液生长法。溶液生长法为使SiC的单晶体在浸渍于Si－C溶液的SiC的晶种上生长。Si－C溶液指的是碳（C）熔化于Si或者Si合金的熔体而得到的溶液。优选的是，在溶液与固相SiC处于热力学平衡状态的组成范围内使碳更多地熔化于溶液中。使SiC晶种与Si－C溶液（液相）接触，至少使晶种附近的溶液部分处于过冷却状态。由此，在晶种附近的溶液部分中创造SiC的过饱和状态，使SiC单晶体在晶种上生长。

创造过饱和状态的一般方法是所谓的温度差法。温度差法是，以使溶液内的晶种的附近部分的温度比其他部分的溶液温度低的方式设置温度梯度。

日本特开平3－183690号公报（专利文献1）以及日本特开2006－169073号公报（专利文献2）公开的单晶体的制造方法为，向安装有晶种的籽晶轴内导入气体，对晶种进行冷却。以上这些文献所公开的制造方法为，通过对晶种进行冷却来使溶液内的晶种附近部分的温度比其他溶液部分的温度低。

然而，如果只是向籽晶轴内导入气体的话，则难以高效地冷却晶种。

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的在于提供一种能够高效地冷却安装于籽晶轴的晶种的SiC单晶体的制造装置。

用于解决问题的方案

本发明的实施方式的SiC单晶体的制造装置包括坩埚和籽晶轴。坩埚用于容纳Si－C溶液。籽晶轴具有供SiC晶种安装的下端面。籽晶轴包括内管、外管以及底部。内管在自身内侧形成第1流路。外管容纳内管，在该外管与内管之间形成第2流路。底部覆盖外管的下端开口，且具有下端面。第1流路以及第2流路中的一者是供冷却气体向下方流动的导入流路，另一者是供冷却气体向上方流动的排出流路。从籽晶轴的轴向观察，SiC晶种的60%以上的区域与形成导入流路的管的内侧区域重叠。

发明的效果

本发明的实施方式的SiC单晶体的制造装置能够高效地冷却安装于籽晶轴的晶种。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的SiC单晶体的制造装置的示意图。

图2是图1中的籽晶轴的纵剖视图。

图3是表示图2的内管与SiC晶种之间的关系的立体图。

图4是本发明的第1实施方式的应用例1的SiC单晶体的制造装置所具备的籽晶轴的纵剖视图。

图5是本发明的第1实施方式的应用例2的SiC单晶体的制造装置所具备的籽晶轴的纵剖视图。

图6是本发明的第1实施方式的应用例3的SiC单晶体的制造装置所具备的籽晶轴的纵剖视图。

图7是本发明的第2实施方式的SiC单晶体的制造装置所具备的籽晶轴的纵剖视图。

具体实施方式

本发明的实施方式的SiC单晶体的制造装置包括坩埚和籽晶轴。坩埚用于容纳Si－C溶液。籽晶轴具有供SiC晶种安装的下端面。籽晶轴包括内管、外管以及底部。内管在自身内侧形成第1流路。外管容纳内管，在该外管与内管之间形成第2流路。底部覆盖外管的下端开口且具有下端面。第1流路以及第2流路中的一者是供冷却气体向下方流动的导入流路，另一者是供冷却气体向上方流动的排出流路。从籽晶轴的轴向观察，SiC晶种的60%以上的区域与形成导入流路的管的内侧区域重叠。

籽晶轴的从轴向观察时的SiC晶种的大部分位于形成导入流路的管的内侧区域的下方。例如，在导入流路形成于内管的内侧的情况下，当从籽晶轴的轴向观察时，SiC晶种的大部分位于内管的内侧区域的下方。在导入流路形成于内管与外管之间的情况下，当从籽晶轴的轴向观察时。SiC晶种的大部分位于外管的内侧区域的下方。因此，籽晶轴的底部（特别是SiC晶种的安装区域）被高效地冷却。其结果，SiC晶种被高效地冷却。

优选的是，内管具有绝热性。在本实施方式中，冷却气体从导入流路朝向底部流动而与底部接触。冷却气体带走底部的热量，对底部进行冷却。从底部带走热量的冷却气体在排出流路中流动。在以下说明中，将带走底部的热量之前的冷却气体称作“使用前气体”，将带走底部的热量之后的冷却气体称作“使用后气体”。在内管具有绝热性的情况下，能够防止使用后气体的热量经由内管传递至使用前气体。其结果，能够利用冷却气体对底部高效地进行冷却。