[发明专利]SiC单晶制造装置和SiC单晶的制造方法

说明书

本发明的SiC单晶制造装置是在配置于坩埚内的籽晶的生长面上进行结晶生长从而制造SiC单晶的SiC单晶制造装置，坩埚(1)包含坩埚下部(1A)和坩埚上部(1B)，坩埚下部(1A)能够在内部收纳SiC单晶用原料(M)，且具有底部(1Aa)和侧部(1Ab)，坩埚上部(1B)具有顶部(1Ba)和侧部(1Bb)，顶部(1Ba)设有用于设置籽晶(SD)的籽晶设置部(1Bc)，在坩埚下部(1A)的侧部(1Ab)的外周(1AA)设置阳螺纹(1AAa)，在坩埚上部(1B)的侧部(1Bb)的内周(1BB)设置与阳螺纹螺合的阴螺纹(1BBa)，SiC单晶制造装置具备旋转机构(10)，旋转机构(10)使坩埚上部(1B)和坩埚下部(1A)中的至少一者旋转，使坩埚上部(1B)和坩埚下部(1A)相对地上下移动。

技术领域

本发明涉及SiC单晶制造装置和SiC单晶的制造方法。

本申请基于2018年11月14日在日本提出申请的专利申请2018-213902号主张优先权，将其内容引用于此。

背景技术

碳化硅(SiC)的绝缘击穿电场比硅(Si)大1个数量级，带隙比硅(Si)大3倍。另外，SiC具有热传导率比Si高3倍左右等特性。因此，期待SiC应用于功率器件、高频器件、高温工作器件等。

作为制造SiC单晶的方法之一，众所周知的是升华法。升华法是在坩埚内将碳化硅原料加热到高温产生升华气体，在温度相对低的SiC单晶构成的籽晶上使该升华气体再结晶化从而生长SiC单晶的方法。为了降低与结晶生长相伴的成本，希望进行生长的高速化和长尺寸化。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2009-23880号公报

发明内容

在升华法中，通过使碳化硅原料与籽晶或单晶的生长面的距离接近，能够谋求结晶生长的高速化，但距离随着结晶生长而缩短，所以无法兼顾SiC单晶的长尺寸化。

专利文献1中，作为能够进行SiC单晶的长尺寸化的手段，记载了一种具备以下结构的碳化硅单晶的制造装置，其能够通过使用升降装置来使构成坩埚的坩埚上部和坩埚下部中的坩埚上部进行上下移动，来将碳化硅原料与生长面的距离保持为恒定。

图5表示专利文献1所公开的碳化硅单晶的制造装置的概略图。图5(a)是坩埚上部12被升起之前的构成，图5(b)是坩埚上部12被升起之后的构成，图5(c)是用旋转轴部51和旋转轴引导件52包围的空间附近的放大图。

坩埚1包含坩埚上部12和坩埚下部11。坩埚上部12包含配置有籽晶3的基座12a、底部12b、小径部12e和大径部12f。另一方面，坩埚下部11包含底部11a和侧壁11c。

使坩埚上部12上下移动的升降机构5具备：保持坩埚下部11的旋转轴部51、沿着旋转轴部51的侧壁面在轴向上上下移动的旋转轴引导件52、以及使旋转轴引导件52上下移动的升降驱动装置53。通过坩埚上部12的大径部12f中的开口部12c侧的端部嵌入旋转轴引导件52的大径部52b的开口端，坩埚上部12被固定于旋转轴引导件52，旋转轴引导件52上下移动时坩埚上部12进行上下移动。

在此，坩埚上部12的大径部12f的内周面与坩埚下部11的侧壁11c的外周面之间具有若干间隙(参照图5(c))，以使得坩埚上部12能够上下移动。另外，在旋转轴引导件52的大径部52b的内周面与旋转轴部51的凸缘部51b的外周面之间也具有若干间隙(参照图5(c))，以使得旋转轴引导件52能够上下移动。

专利文献1所公开的、调整碳化硅原料2与籽晶3或单晶4的生长面的距离的构成中，随着结晶生长，原料气体在存在于相对移动的面间的间隙漏出(参照图5(c))，进入到由旋转轴部51和旋转轴引导件52围成的空间S中，以跨越旋转轴部51和旋转轴引导件52的方式形成多晶沉积物。预想由于该多晶沉积物，旋转轴引导件52的上下移动变得困难。