[发明专利]制造碳化硅单晶的装置和方法

说明书

本申请是于2011年12月16日申请的申请号为“201110431747.9”、发明名称为“制造碳化硅单晶的装置和方法”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及制造碳化硅(SiC)单晶的装置和方法。

背景技术

已经例如在JP-A-2007-176718中提出了一种SiC单晶制造装置。在常规装置中，籽晶的直径通过升华蚀刻籽晶的可能存在很多缺陷和畸变的侧面和外缘来减小。然后，籽晶的直径通过在籽晶上生长SiC单晶来增大至预定水平。具体地，这种常规装置包括导向件，其具有定位为面向籽晶外缘的内壁。导向件的内径小于籽晶的直径并且随着距籽晶的距离而增大以使得籽晶的直径能增大。

因而，这种常规装置可减少或防止籽晶的外缘上的缺陷和畸变。因此，由这种常规装置制造的SiC单晶可具有较高的质量。

然而，籽晶的外缘通过升华蚀刻方法移除时，SiC单晶和导向件之间的温差随着SiC单晶的生长而降低。而且，SiC单晶和导向件之间的间隙随着SiC单晶的生长而增大。因此，SiC原料气体变得难以流动，因此多晶能在SiC单晶和导向件之间生长。因此，多晶粘附至SiC单晶，因此SiC单晶的外缘的质量能退化。

使用图6A和6B中所示的SiC单晶制造装置可防止多晶粘附至SiC单晶。在这种SiC单晶制造装置中，SiC单晶生长处的籽晶与多晶生长处的部分不重合。

具体地，在图6A中，籽晶J2放置于基部J1的突起J1a上。因而，在籽晶J2上生长的SiC单晶J3能与在突起J1a周围生长的多晶J4不重合。然而，在单晶J3在籽晶J2上长长时，多晶J4在突起J1a周围生长。因此，多晶J4可粘附至单晶J3。在图6B中，突起J1a由护盖元件J1b包围以防止多晶J4在突起J1a周围生长。然而，当单晶J3在籽晶J2上长长时，多晶J4可粘附至护盖元件J1b上。护盖元件J1b上的多晶J4可粘附至单晶J3。

发明内容

考虑到上述情况，本发明的目标是提供一种用于通过减少或防止多晶粘附至SiC单晶来制造高质量SiC单晶的装置和方法。

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。该装置包括具有第一侧和与第一侧相反的第二侧的基部。籽晶安装于基部的第一侧上。该装置还包括用于支撑基部并且用于从基部的第二侧将净化气体供应至基部的净化气体引入机构。基部具有用于从基部朝着籽晶的外缘排出所供应净化气体的净化气体引入路径。

根据本发明的另一个方面，一种制造碳化硅单晶的方法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。该方法包括将籽晶安装于基部的第一侧上、从安装于基部的第一侧上的籽晶下面供应用于碳化硅的原料气体、从基部的与第一侧相反的第二侧将净化气体供应到基部、以及从基部朝着籽晶的外缘排出所供应的净化气体。

附图说明

上述和其他目标、特点和优点将从以下描述和附图中变得更明显，其中类似的参考标号指示类似的部件，在附图中：

图1是示出根据本发明第一实施例的SiC单晶制造装置的横截透视图；

图2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3是示出根据本发明第二实施例的SiC单晶制造装置的基部的局部放大横截图的视图；

图4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局部放大横截图的视图；

图5是示出根据本发明第四实施例的SiC单晶制造装置的基部的局部放大横截图的视图；并且

图6A和6B是示出相关技术的SiC单晶制造装置的基部的局部放大横截图的视图。

具体实施方式

(第一实施例)

在下面参照图1描述根据本发明第一实施例的SiC单晶制造装置1。

制造装置1具有原料气体入口2和原料气体出口4。原料气体入口2定位于制造装置1的底部，并且原料气体出口4定位于制造装置1的上部。由SiC单晶基片制成的籽晶5放置于制造装置1中。用于SiC的运载气体和原料气体3通过原料气体入口2导入制造装置1并且通过原料气体出口4从制造装置1排出以使得SiC单晶20能在籽晶5上生长。原料气体3包括Si和C。例如，原料气体3能是硅烷基气体(例如硅烷)和烃基气体(例如丙烷)的气体混合物。

具体地，制造装置1包括真空容器6、第一隔热体7、加热容器8、基部9、第二隔热体10、净化气体引入机构11、第一加热设备12以及第二加热设备13。