SiC单晶的制造方法和SiC单晶的制造装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供即使在长时间地进行晶体生长的情况下也能够减少Si－C溶液的温度偏差的、SiC单晶的制造方法。本实施方式的SiC单晶的制造方法包括以下工序：准备工序，在该准备工序中，准备制造装置(100)，该制造装置(100)包括容纳有Si－C溶液的原料的坩埚(7)、在下端安装有晶种(9)的晶种轴(41)、以及在中央具有供晶种轴(41)穿过的通孔(60A)且能够配置于坩埚(7)内的中盖(60)；生成工序，在该生成工序中，对坩埚(7)内的原料进行加热而生成Si－C溶液(8)；生长工序，在该生长工序中，使晶种(9)与Si－C溶液(8)相接触，从而在晶种(9)上制造SiC单晶；以及中盖调整工序，在生长工序中实施该中盖调整工序，使中盖(60)和坩埚(7)中的任一者相对于另一者在高度方向上相对移动，从而将中盖(60)与Si－C溶液(8)之间的高度方向距离的变动幅度调整到第1基准范围内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】SiC单晶的制造方法和SiC单晶的制造装置
本专利技术涉及单晶的制造方法和制造装置，更详细而言，涉及SiC单晶的制造方法和SiC单晶的制造装置。
技术介绍
作为碳化硅(SiC)的单晶的制造方法之一，存在溶液生长法。在溶液生长法中，使安装于晶种轴的下端的晶种与收纳于坩埚的Si－C溶液相接触，从而使SiC单晶在晶种上生长。Si－C溶液指的是碳(C)溶解于Si或Si合金的熔体而成的溶液。在溶液生长法中，通过晶种轴所进行的排热等，使Si－C溶液中的、所接触的晶种的正下方附近区域(以下，简称作附近区域)的温度低于其他区域的温度。在该情况下，附近区域的SiC成为过饱和状态，从而促进SiC单晶的生长。这样，在晶体生长时，附近区域成为过冷状态。然而，当Si－C溶液的除附近区域以外的区域(以下，称作周边区域)的温度产生偏差时，在周边区域中，由于生成自然核，因此容易生成SiC多晶。生成的SiC多晶利用Si－C溶液的流动而移动到晶种。若在晶种上生长的SiC单晶上附着有许多SiC多晶，则会阻碍SiC单晶的生长。在日本特开2004－323247号公报(专利文献1)、日本特开2006－131433号公报(专利文献2)以及日本特开2013－1619号公报(专利文献3)中公开了用于抑制周边区域的温度偏差的技术。在专利文献1所公开的制造方法中，将石墨罩(日文：黒鉛カバー)或包括石墨罩(graphitecover)的隔热性构件配置于溶液面的上方，以抑制来自Si－C溶液的液面的散热。在专利文献2所公开的制造方法中，也将隔热性构件配置于坩埚的上方的自由空间中。在专利文献3所公开的制造方法中，坩埚包括中盖。中盖位于坩埚内，并配置于Si－C溶液的液面的上方且固定于坩埚的内表面。中盖具有供晶种轴穿过的第1通孔。在专利文献3中，中盖用于保持中盖与Si－C溶液的液面之间的空间的温度。并记载了因此能够抑制周边区域的温度产生偏差。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2004－323247号公报专利文献2：日本特开2006－131433号公报专利文献3：日本特开2013－1619号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题另外，最近，尝试利用溶液生长法来制造纵长的SiC单晶块。在制造纵长的SiC单晶块的情况下，晶体生长时间变长。若晶体生长时间变长，则随着SiC单晶的生长，Si－C溶液的液面会降低。在该情况下，专利文献1～专利文献3所记载的隔热性构件或中盖与Si－C溶液的液面之间的距离变大，温度保持效果降低。因此，若晶体生长时间变长，则周边区域的温度容易产生偏差，从而容易产生SiC多晶。并且，存在附近区域的温度也比设定温度低的情况。本专利技术的目的在于，提供即使在长时间地进行晶体生长的情况下也能够减少Si－C溶液的温度偏差的、SiC单晶的制造方法和制造装置。用于解决问题的方案本实施方式的SiC单晶的制造方法包括以下工序：准备工序，在该准备工序中，准备制造装置，该制造装置包括容纳有Si－C溶液的原料的坩埚、在下端安装有晶种的晶种轴、以及在中央具有供晶种轴穿过的通孔且能够配置于坩埚内的中盖；生成工序，在该生成工序中，对坩埚内的原料进行加热而生成Si－C溶液；生长工序，在该生长工序中，使晶种与Si－C溶液相接触，从而在晶种上制造SiC单晶；以及中盖调整工序，在生长工序中实施该中盖调整工序，使中盖和坩埚中的任一者相对于另一者在高度方向上相对移动，从而将中盖与Si－C溶液之间的高度方向距离的变动幅度调整到第1基准范围内。专利技术的效果在本实施方式的SiC单晶的制造方法中，即使在长时间进行晶体生长的情况下，也能够减少Si－C溶液的温度偏差。附图说明图1是第1实施方式的SiC单晶的制造装置的整体结构图。图2是用于对SiC单晶的生长工序中的Si－C溶液的液面下降进行说明的示意图。图3是用于说明接着图2进行的工序的示意图。图4是用于对与图3不同的、接着图2进行的工序进行说明的示意图。图5是第2实施方式的SiC单晶的制造装置的整体结构图。图6是用于对使用图5的制造装置进行的SiC单晶的制造工序进行说明的示意图。图7是在实施例的比较例中所使用的制造装置的整体结构图。具体实施方式以下，参照附图来详细说明本专利技术的实施方式。对于图中相同或相当的部分标注同一附图标记并且不重复其说明。本实施方式的SiC单晶的制造方法包括以下工序：准备工序，在该准备工序中，准备制造装置，该制造装置包括容纳有Si－C溶液的原料的坩埚、在下端安装有晶种的晶种轴、以及在中央具有供晶种轴穿过的通孔且能够配置于坩埚内的中盖；生成工序，在该生成工序中，对坩埚内的原料进行加热而生成Si－C溶液；生长工序，在该生长工序中，使晶种与Si－C溶液相接触，从而在晶种上制造SiC单晶；以及中盖调整工序，在生长工序中实施该中盖调整工序，使中盖和坩埚中的任一者相对于另一者在高度方向上相对移动，从而将中盖与Si－C溶液之间的高度方向距离的变动幅度调整到第1基准范围内。在本实施方式的SiC单晶的制造方法中，在生长工序中，使中盖和坩埚中的任一者相对于另一者升降，以维持中盖与Si－C溶液之间的间隔。因此，能够维持中盖的温度保持效果，从而能够减少附近区域和周边区域中的温度偏差。其结果，SiC单晶易于生长。在中盖调整工序中，例如，根据生长工序中的Si－C溶液的液面高度的每单位时间的变动量来调整中盖与Si－C溶液之间的高度方向距离的变动幅度。在该情况下，易于调整中盖与Si－C溶液之间的高度方向距离的变动幅度。优选的是，制造装置还包括配置于坩埚的周围的高频加热线圈，制造方法还包括线圈调整工序，在生长工序中实施该线圈调整工序，通过使高频加热线圈和坩埚中的任一者相对于另一者在高度方向上相对移动，从而将高频加热线圈与Si－C溶液之间的高度方向上的相对位置的变动幅度调整到第2基准范围内。在该情况下，在生长工序中，能够抑制线圈对Si－C溶液进行加热的加热能力的偏差。因此，易于进一步均匀地保持Si－C溶液的温度。在线圈调整工序中，例如，根据生长工序中的Si－C溶液的液面高度的每单位时间的变动量来调整高频加热线圈与Si－C溶液之间的高度方向上的相对位置的变动幅度。在该情况下，易于调整高频加热线圈与Si－C溶液之间的高度方向上的相对位置的变动幅度。本实施方式的制造装置通过溶液生长法来制造SiC单晶。制造装置包括箱体、基台、晶种轴以及中盖。箱体能够收纳坩埚，该坩埚能够容纳Si－C溶液。能够在基台上配置坩埚。晶种轴具有能够安装晶种的下端面。中盖在中央具有供晶种轴穿过的通孔，该中盖位于坩埚内且能够配置在Si－C溶液的液面的上方。基台和中盖中的任一者能够相对于另一者沿高度方向相对移动。在本实施方式的制造装置中，能够使中盖和基台中的任一者相对于另一者相对地升降。因此，能够对中盖与配置在基台上的坩埚内的Si－C溶液之间的高度方向距离的变动幅度进行调整。优选的是，上述制造装置还包括高频加热线圈。坩埚能够配置在高频加热线圈内。基台和高频加热线圈中的任一者能够相对于另一者沿高度方向相对移动。在该情况下，能够对高频加热线圈与配置在基台上的坩埚内的Si－C溶液之间的高度方向上的相对位置的变动幅度进行调整。优选的是，上述制造装置包括中盖升降机构。中盖升降机构用于使中盖相对于晶种轴和坩埚独立地升本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SiC单晶的制造方法，在该制造方法中，利用溶液生长法来制造SiC单晶，其中，该制造方法包括包括以下工序：准备工序，在该准备工序中，准备制造装置，该制造装置包括容纳有Si－C溶液的原料的坩埚、在下端安装有晶种的晶种轴、以及在中央具有供所述晶种轴穿过的通孔且能够配置于所述坩埚内的中盖；生成工序，在该生成工序中，对所述坩埚内的所述原料进行加热而生成所述Si－C溶液；生长工序，在该生长工序中，使所述晶种与所述Si－C溶液相接触，从而在所述晶种上制造所述SiC单晶；以及中盖调整工序，在所述生长工序中实施该中盖调整工序，使所述中盖和所述坩埚中的任一者相对于另一者在高度方向上相对移动，从而将所述中盖与所述Si－C溶液之间的高度方向距离的变动幅度调整到第1基准范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.17 JP 2014-2132371.一种SiC单晶的制造方法，在该制造方法中，利用溶液生长法来制造SiC单晶，其中，该制造方法包括包括以下工序：准备工序，在该准备工序中，准备制造装置，该制造装置包括容纳有Si－C溶液的原料的坩埚、在下端安装有晶种的晶种轴、以及在中央具有供所述晶种轴穿过的通孔且能够配置于所述坩埚内的中盖；生成工序，在该生成工序中，对所述坩埚内的所述原料进行加热而生成所述Si－C溶液；生长工序，在该生长工序中，使所述晶种与所述Si－C溶液相接触，从而在所述晶种上制造所述SiC单晶；以及中盖调整工序，在所述生长工序中实施该中盖调整工序，使所述中盖和所述坩埚中的任一者相对于另一者在高度方向上相对移动，从而将所述中盖与所述Si－C溶液之间的高度方向距离的变动幅度调整到第1基准范围内。2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在所述中盖调整工序中，根据所述生长工序中的所述Si－C溶液的液面高度的每单位时间的变动量来调整所述中盖与所述Si－C溶液之间的高度方向距离的所述变动幅度。3.根据权利要求1或2所述的制造方法，其中，所述制造装置还包括配置于所述坩埚的周围的高频加热线圈，所述制造方法还包括线圈调整工序，在所述生长工序中实施该线圈调整工序，使所述高频加热线圈和所述坩埚中的任一者相对于另一者在高度方向上相对移动，从而将所述高频加热线圈与所述Si－C溶液之...

【专利技术属性】
技术研发人员：楠一彦，龟井一人，关和明，岸田豊，森口晃治，海藤宏志，大黑宽典，土井雅喜，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP