[发明专利]基于溶液生长法的SiC单晶的制造装置和应用于该制造装置的坩埚

说明书

技术领域

本发明涉及单晶的制造装置和应用于该制造装置的坩埚。更详细而言，涉及基于溶液生长法的SiC单晶的制造装置和应用于该制造装置的坩埚。

背景技术

在SiC单晶的制造方法中，例如存在溶液生长法。在溶液生长法中，使安装于晶种轴的晶种与容纳于坩埚的Si－C溶液相接触。使Si－C溶液中的、晶种的附近部分为过冷状态，使SiC单晶在晶种上的晶体生长面生长。

Si－C溶液是碳(C)溶解于Si或Si合金的熔体而成的溶液。在Si－C溶液的生成方法中，例如存在以下方法：将Si放入石墨坩埚中，利用感应加热装置来加热坩埚。感应加热装置例如是高频线圈。使安装于晶种轴的晶种的晶体生长面与生成了的Si－C溶液相接触而使SiC单晶生长。

对于Si－C溶液，为了使溶液中的组分和溶液的温度分布均匀，优选在晶体生长中对Si－C溶液进行搅拌。利用高频线圈进行的加热对Si－C溶液施加洛伦兹力。因此，Si－C溶液进行流动并被搅拌。

然而，若Si－C溶液的搅拌不充分，则溶液中的组分和溶液的温度分布难以保持均匀。在该情况下，容易产生SiC多晶。若SiC多晶附着于SiC单晶的晶体生长面，则会阻碍SiC单晶的生长。

在日本特开2005－179080号公报(专利文献1)中公开了用于抑制生成多晶的制造方法和制造装置。

在专利文献1所公开的制造方法和制造装置中，利用常导线圈来对容纳有原料溶液的坩埚进行加热。在该情况下，常导线圈对熔体施加洛伦兹力。在洛伦兹力的作用下，熔体呈圆顶状隆起。在专利文献1中记载了：其结果，能够在不发生多晶的生长、晶体缺陷的增加的前提下稳定地制造大块SiC单晶。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005－179080号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在专利文献1的制造方法和制造装置中，为了使熔体呈圆顶状隆起，需要额外设置设有狭缝的铜制的侧壁部。

另外，近年来，SiC单晶能够应用于各种用途，因此，大口径的SiC单晶的需求变高。为了制造大口径的SiC单晶，需要使坩埚的直径较大。在感应加热装置为高频线圈的情况下，通常，高频线圈配置于坩埚的周围。因而，若使坩埚的直径较大，则高频线圈的直径也变大。

利用感应加热装置进行的加热使坩埚内部产生磁通。磁通通过电磁感应而在Si－C溶液中产生洛伦兹力和焦耳热。通过洛伦兹力来搅拌Si－C溶液。通过焦耳热来加热Si－C溶液。洛伦兹力和焦耳热的大小由穿透到坩埚内部的磁通的强度决定。在高频线圈的情况下，若高频线圈的直径变大，则高频线圈中心处的磁通变弱。因此，Si－C溶液的搅拌和加热有时不充分。在Si－C溶液的搅拌和加热不充分的情况下，有时会产生SiC多晶而阻碍SiC单晶的生长。

本发明的目的在于，提供一种易于搅拌和加热Si－C溶液的SiC单晶的制造装置。

用于解决问题的方案

本发明的实施方式的SiC单晶的制造装置具备能够容纳Si－C溶液的坩埚、晶种轴以及感应加热装置。坩埚能够容纳Si－C溶液。坩埚包括筒部和底部。筒部具有第1外周面和内周面。底部配置于筒部的下端。底部形成坩埚的内底面。能够在晶种轴的下端安装晶种。感应加热装置配置于坩埚的筒部的周围。感应加热装置用于加热坩埚和Si－C溶液。第1外周面具有与筒部的周向交叉地延伸的第1槽。

发明的效果

本发明的SiC单晶的制造装置易于搅拌和加热Si－C溶液。

附图说明

图1是本实施方式的SiC单晶的制造装置的整体图。

图2是图1中的坩埚的立体图。

图3是图1中的坩埚的铅垂方向剖视图。

图4是本实施方式的坩埚的水平方向剖视图。

图5是第2实施方式的坩埚的铅垂方向剖视图。

图6是基于热流动分析的温度分布图(第2实施方式的坩埚)。

图7是基于热流动分析的径向上的温度分布图。

图8是基于热流动分析的铅垂方向上的温度分布图。

图9是基于热流动分析的径向上的速度分布图。

图10是基于热流动分析的铅垂方向上的速度分布图。

图11是利用坩埚E1制得的SiC单晶的放大照片。