CN102197166A

CN102197166A - 蓝宝石单晶的制造方法

Info

Publication number: CN102197166A
Application number: CN2009801430339A
Authority: CN
Inventors: 庄内智博
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2009-12-16
Publication date: 2011-09-21
Also published as: WO2010073945A1; JP2010150056A; KR20110069104A; TW201033414A; US20110253031A1

Abstract

本发明实施下述工序：熔融工序，该工序使坩埚中的氧化铝熔融，得到氧化铝熔液；肩部形成工序，该工序通过提拉与氧化铝熔液接触的晶种，在晶种的下方形成肩部；直体部形成工序，该工序从熔液提拉蓝宝石单晶，形成直体部；以及，尾部形成工序，该工序供给含有氧和惰性气体并且氧的浓度被设定为1.0体积％以上且5.0体积％以下的混合气体，并且从熔液拉离蓝宝石单晶，形成尾部。由此，在从氧化铝熔液结晶生长蓝宝石单晶时，更加抑制蓝宝石单晶的尾部的凸状部的形成。

Description

蓝宝石单晶的制造方法

技术领域

本发明涉及使用了氧化铝熔液的蓝宝石单晶制造方法。

背景技术

近年，蓝宝石单晶作为制造例如蓝色LED时的III族氮化物半导体(GaN等)的外延膜生长用的基板材料被广泛应用。另外，蓝宝石单晶也作为被用于例如液晶投影仪(projector)的偏振镜的保持构件等被广泛应用。

这样的蓝宝石单晶的板材即晶片，一般通过将蓝宝石单晶锭切成规定的厚度而得到。关于制造蓝宝石单晶锭的方法，曾提出了各种提案，但从其结晶特性好和容易得到大的晶体直径的单晶方面出发，大多采用熔融固化法制造。特别是作为熔融固化法之一的切克劳斯基法(Cz法；Czochralski method)，被广泛用于蓝宝石单晶锭的制造。

在采用切克劳斯基法制造蓝宝石单晶锭时，首先向坩埚填充氧化铝的原料，利用高频感应加热法或电阻加热法对坩埚进行加热从而将原料熔融。原料熔融之后，使沿规定的晶体取向切取的晶种与原料熔液表面接触，一边使晶种以规定的旋转速度旋转，一边以规定的速度向上方提拉而使单晶生长(例如参照专利文献1)。

另外，在将结晶用原料加热熔融时，将炉体内的压力减压为足以除去通过加热由结晶用原料发生的气体的程度的压力之后，一边除去该气体一边使结晶用原料慢慢熔融，接着导入包含氧、和氮或惰性气体的混合气体，在足够的氧分压下使炉体内的压力恢复为大气压后，提拉生长晶体(例如参照专利文献2)。

专利文献1：特开2008-207993号公报

专利文献2：特开2007-246320号公报

发明内容

可是，在采用切克劳斯基法制造蓝宝石单晶锭时，在锭的制造中与原料熔液接触的锭的端头部(也称为尾部)的形状有时变为凸状。当锭的尾部这样地变为凸状时，在伴随着锭的生长，坩埚中的熔液量降低了的状态下，尾部的端头会触碰坩埚的底面，将不能进行进一步的结晶生长。这样形成的凸状部，不能够作为晶片使用，因此可用于晶片的切取的锭的有效长度变短，招致成品率的降低。

另外，在采用切克劳斯基法制造蓝宝石单晶锭的场合，使锭生长后，进行将与坩埚内的原料熔液接触的锭的尾部从原料熔液拉离的操作。此时，如果锭与原料熔液之间的分离性差，则在锭的尾部如拖尾那样氧化铝以固化的状态附着，形成于尾部的凸状部变得更长。在发生这样的现象的场合，会招致成品率进一步降低。

对于这样的问题，上述专利文献2曾提出了下述方案：将填充到坩埚中的氧化铝原料在减压下加热直到熔融，在原料熔融后，在氧分压为10～500Pa的常压的气氛下，从原料熔液使蓝宝石单晶生长，但即使在采用专利文献2记载的条件来制造蓝宝石单晶锭的情况下，也不足以抑制形成于锭的尾部的凸状部。

本发明的目的是，在从氧化铝熔液使蓝宝石单晶生长时，更加抑制蓝宝石单晶的尾部的凸状部的形成。

在这样的目的下，应用了本发明的蓝宝石单晶的制造方法，其特征在于，具有：使置于室内的坩埚中的氧化铝熔融，得到氧化铝的熔液的熔融工序；在向室内供给氧浓度被设定为第1浓度的第1混合气体的同时，从熔液提拉蓝宝石单晶使其生长的生长工序；以及，在向室内供给氧浓度被设定为比第1浓度高的第2浓度的第2混合气体的同时，进一步提拉蓝宝石单晶将其从熔液拉开而分离的分离工序。

对于这样的蓝宝石单晶的制造方法，可使其特征为，第1混合气体以及第2混合气体是将惰性气体和氧混合而成的。

另外，可使其特征为，分离工序中的第2混合气体的第2浓度被设定为1.0体积％以上、5.0体积％以下。另外，在本说明书中也有时将气体的体积浓度仅用『％』表示。

进而，可使其特征为，生长工序中的第1的混合气体的第1浓度被设定为0.6体积％以上、3.0体积％以下。

另外，可使其特征为，在生长工序中，使蓝宝石单晶沿c轴方向生长。

另外，从其他的观点考虑，应用了本发明的蓝宝石单晶的制造方法，其特征在于，具有：从置于室内的坩埚中的氧化铝熔液提拉蓝宝石单晶使其生长的生长工序；以及，在向室内供给含有氧和惰性气体且氧的浓度被设定为1.0体积％以上、5.0体积％以下的混合气体的同时，进一步提拉蓝宝石单晶将其从熔液拉开而分离的分离工序。

对于这样的蓝宝石单晶的制造方法，可使其特征为，分离工序中的混合气体的氧的浓度被设定为3.0体积％以上、5.0体积％以下。

进而，从其他的观点考虑，本发明为从坩埚中的氧化铝的熔液提拉蓝宝石单晶的蓝宝石单晶的制造方法，其特征在于，在氧浓度为第1浓度的气氛中，从熔液提拉蓝宝石单晶使其生长的生长工序；以及，在氧浓度为比第1浓度高的第2浓度的气氛中，进一步提拉蓝宝石单晶将其从熔液拉开而分离的分离工序。

对于这样的蓝宝石单晶的制造方法，可使其特征为，分离工序中的第2浓度为1.0体积％以上、5.0体积％以下。

另外，可使其特征为，生长工序中的第1浓度为0.6体积％以上、3.0体积％以下。

根据本发明，在从氧化铝熔液使蓝宝石单晶生长时，能够更加抑制蓝宝石单晶的尾部的凸状部的形成。

具体实施方式

以下参照附图对于本发明的实施方式进行详细说明。

图1是用于说明应用了本实施方式的单晶提拉装置1的构成的图。

该单晶提拉装置1，具备：用于使由蓝宝石的单晶构成的蓝宝石锭200生长的加热炉10。该加热炉10具备绝热容器11。在此，绝热容器11具有圆柱状的外形，在其内部形成有圆柱状的空间。另外，绝热容器11通过组装由氧化锆制的绝热件构成的部件而构成。另外，加热炉10还具有在内部的空间收容绝热容器11的室14。而且，加热炉10还具有：在室14的侧面贯通形成，从室14的外部经由室14向绝热容器11的内部供给气体的气体供给管12；和同样地在室14的侧面贯通形成，从绝热容器11的内部经由室14向外部排出气体的气体排出管13。

另外，在绝热容器11的内侧下方，配置有收容将氧化铝熔融而成的氧化铝熔液300的坩埚20，使得其朝向铅直上方开口。坩埚20由铱构成，其底面为圆形状。另外，坩埚20的直径为150mm、高度为200mm、厚度为2mm。

进而，加热炉10具有：被卷绕于绝热容器11的下部侧的侧面外侧且室14的下部侧的侧面内侧的部位的金属制的加热线圈30。在此，加热线圈30，被配置成隔着绝热容器11而与坩埚20的壁面对向。并且，加热线圈30的下侧端部位于比坩埚20的下端靠下的下侧，加热线圈30的上侧端部位于比坩埚20的上端靠上的上侧。

此外，加热炉10具有：经由在绝热容器11、室14各自的上面设置的贯通孔，从上方向下方延伸的提拉棒40。该提拉棒40被安装成能够进行向铅直方向的移动以及以轴为中心的旋转。另外，在设置于室14的贯通孔和提拉棒40之间，设置有未图示的密封件。并且，在提拉棒40的铅直下方侧的端部安装有保持构件41，该保持构件41用于装载、保持成为用于使蓝宝石锭200生长的基础的晶种210(参照后述的图2)。

另外，单晶提拉装置1具备：用于将提拉棒40向铅直上方提拉的提拉驱动部50以及用于使提拉棒40旋转的旋转驱动部60。在此，提拉驱动部50由电动机等构成，可调整提拉棒40的提拉速度。另外，旋转驱动部60也由电动机等构成，可调整提拉棒40的旋转速度。

进而，单晶提拉装置1具备：经由气体供给管12向室14的内部供给气体的气体供给部70。在本实施方式中，气体供给部70供给：将从O₂源71供给的氧和从N₂源72供给的作为惰性气体的一例的氮混合的混合气体。并且，气体供给部70，通过使氧与氮的混合比可变，能够调整混合气体中的氧的浓度，另外，向室14的内部供给的混合气体的流量也能够调整。

另一方面，单晶提拉装置1具备：经由气体排出管13从室14的内部排出气体的排气部80。排气部80具备例如真空泵等，能够进行室14内的减压和/或从气体供给部70供给的气体的排气。

进而，单晶提拉装置1具备：对加热线圈30供给电流的线圈电源90。线圈电源90可设定有无对加热线圈30供给电流以及供给的电流量。

另外，单晶提拉装置1具备：经由提拉棒40来检测在提拉棒40的下部侧生长的蓝宝石锭200的重量的重量检测部110。该重量检测部110是包含例如公知的重量传感器等而构成。

进而，单晶提拉装置1具备：控制上述的提拉驱动部50、旋转驱动部60、气体供给部70、排气部80以及线圈电源90的动作的控制部100。另外，控制部100基于由重量检测部110输出的重量信号，对所提拉的蓝宝石锭200的晶体直径进行计算，并反馈至线圈电源90。

图2表示使用图1所示的单晶提拉装置1制造的蓝宝石锭200的构成的一例。

该蓝宝石锭200，具有：成为用于使蓝宝石锭200生长的基础的晶种210；在晶种210的下部延展并与该晶种210一体化了的肩部220；在肩部220的下部延展并与肩部220一体化了的直体部230；和在直体部230的下部延展并与直体部230一体化了的尾部240。并且，在该蓝宝石锭200中，从上方即晶种210侧朝向下方即尾部240侧，蓝宝石的单晶沿c轴方向生长。

在此，肩部220具有：从晶种210侧朝向直体部230侧，其直径逐渐地扩大的形状。另外，直体部230具有从上方到下方其直径大致相同的形状。另外，直体部230的直径，被设定为比希望的蓝宝石单晶的晶片的直径稍大的值。另外，尾部240，通过从上方到下方其直径逐渐缩小，而具有从上方朝向下方为凸状的形状。

图3是用于说明使用图1所示的单晶提拉装置1来制造图2所示的蓝宝石锭200的步骤的流程图。

在蓝宝石锭200的制造中，首先，实施熔融工序，该工序通过加热将填充到室14内的坩埚20内的固体的氧化铝熔融(步骤101)。

其次，实施加晶种工序，该工序在使晶种210的下端部与氧化铝的熔液即氧化铝熔液300接触的状态下进行温度调整(步骤102)。

接着，实施肩部形成工序，该工序一边使与氧化铝熔液300接触的晶种210旋转一边向上方提拉，由此在晶种210的下方形成肩部220(步骤103)。

接着，实施作为生长工序的一例的直体部形成工序，该工序通过一边介由晶种210使肩部220旋转，一边向上方提拉，从而在肩部220的下方形成直体部230(步骤104)。

进而，接着实施尾部形成工序，该工序一边介由晶种210以及肩部220使直体部230旋转一边向上方提拉，从氧化铝熔液300拉离，在直体部230的下方形成尾部240(步骤105)。

其后，得到的蓝宝石锭200被冷却后，被取出到室14的外部，完成了一系列的制造工序。

另外，这样得到的蓝宝石锭200，首先，在肩部220与直体部230的边界以及直体部230与尾部240的边界分别切断，切取直体部230。接着，所切取的直体部230，再沿与纵向正交的方向被切断，成为蓝宝石单晶的晶片。此时，由于本实施方式的蓝宝石锭200沿c轴方向结晶生长，因此得到的晶片的主面为c面((0001)面)。并且，得到的晶片可被用于蓝色LED和偏振镜的制造等。

下面对于上述的各工序进行具体说明。但是，在此，从在步骤101的熔融工序之前实施的准备工序开始遵循顺序来进行说明。

(准备工序)

在准备工序中，首先，准备<0001>c轴的晶种210。接着，在提拉棒40的保持构件41上安装晶种210，并安置于规定的位置。接着，向坩埚20内填充氧化铝的原材料，使用由氧化锆制的绝热件构成的部件，在室14内组装绝热容器11。

然后，在不进行来自气体供给部70的气体供给的状态下，使用排气部80将室14内减压。其后，气体供给部70使用N₂源72向室14内供给氮，使室14的内部成为常压。因此，在准备工序完成了的状态下，室14的内部被设定为氮浓度非常高、并且氧浓度非常低的状态。

(熔融工序)

在熔融工序中，气体供给部70继续使用N₂源72，以5升/分的流量向室14内供给氮。此时，旋转驱动部60使提拉棒40以第1旋转速度旋转。

另外，线圈电源90对加热线圈30供给高频的交流电流(在以下的说明中，称为高频电流)。当从线圈电源90对加热线圈30供给高频电流时，在加热线圈30的周围，磁通反复生成和消灭。并且，由加热线圈30产生的磁通，隔着绝热容器11横穿坩埚20时，在坩埚20的壁面产生妨碍其磁场的变化的磁场，由此在坩埚20内发生涡电流。另外，坩埚20由于涡电流(I)而发生与坩埚20的表面电阻(R)成比例的焦耳热(W＝I²R)，坩埚20会被加热。坩埚20被加热，与之相伴，收容于坩埚20内的氧化铝被加热而超过其熔点(2054℃)时，在坩埚20内，氧化铝熔融，变为氧化铝熔液300。

(加晶种工序)

在加晶种工序中，气体供给部70采用O₂源71和N₂源72向室14内供给以规定的比例混合了氮和氧的混合气体。但是，在加晶种工序中，如后述那样，未必必须供给氧与氮的混合气体，也可以只供给例如氮。

进而，提拉驱动部50使提拉棒40下降到安装于保持构件41的晶种210的下端与坩埚20内的氧化铝熔液300接触的位置并使其停止。在该状态下，线圈电源90以来自重量检测部110的重量信号为基础来调节对加热线圈30供给的高频电流。

(肩部形成工序)

在肩部形成工序中，调节了线圈电源90对加热线圈30供给的高频电流后，暂时的期间进行保持直到氧化铝熔液300的温度稳定，其后，一边使提拉棒40以第1旋转速度旋转，一边以第1提拉速度提拉。

于是，晶种210在其下端部浸渍于氧化铝熔液300的状态下被旋转并且被提拉，在晶种210的下端，形成朝向铅直下方扩展开的肩部220。

另外，在肩部220的直径变得比所希望的晶片的直径大数mm程度的时刻，完成肩部形成工序。

(直体部形成工序)

在直体部形成工序中，气体供给部70采用O₂源71和N₂源72向室14内供给将氮和氧以规定的比例混合、并将氧浓度设定为0.6体积％以上、3.0％体积以下的范围的混合气体。

另外，线圈电源90继续对加热线圈30供给高频电流，对隔有坩埚20的氧化铝熔液300进行加热。

进而，提拉驱动部50将提拉棒40以第2提拉速度提拉。在此，第2提拉速度可以是与肩部形成工序中的第1提拉速度相同的速度，也可以是不同的速度。

进而，旋转驱动部60使提拉棒40以第2旋转速度旋转。在此，第2旋转速度可以是与肩部形成工序中的第1旋转速度相同的速度，也可以是不同的速度。

与晶种210一体化了的肩部220，在其下端部浸渍于氧化铝熔液300的状态下被旋转并且被提拉，在肩部220的下端部，形成优选为圆柱状的直体部230。只要直体部230为所希望的晶片的直径以上的胴体即可。

(尾部形成工序)

在尾部形成工序中，气体供给部70采用O₂源71和N₂源72向室14内供给将氮和氧以规定的比例混合的混合气体。另外，关于尾部形成工序中的混合气体中的氧浓度，从抑制坩埚20的氧化所致的劣化的观点出发，优选为与直体部形成工序中的氧浓度相同的程度或者比直体部形成工序中的氧浓度低的浓度，但从缩短得到的蓝宝石锭200的尾部240的铅直方向长度H(参照图2)、谋求生产率提高的观点出发，优选为比直体部形成工序中的氧浓度高的浓度。

另外，线圈电源90继续对加热线圈30供给高频电流，对隔着坩埚20的氧化铝熔液300进行加热。

进而，提拉驱动部50将提拉棒40以第3提拉速度提拉。在此，第3提拉速度可以是与肩部形成工序中的第1提拉速度或者直体部形成工序中的第2提拉速度相同的速度，也可以是与这些提拉速度不同的速度。

进而，旋转驱动部60使提拉棒40以第3旋转速度旋转。在此，第3旋转速度可以是与肩部形成工序中的第1旋转速度或者直体部形成工序中的第2旋转速度相同的速度，也可以是与这些旋转速度不同的速度。

另外，在尾部形成工序的序盘中，维持尾部240的下端与氧化铝熔液300接触的状态。

然后，在规定时间经过了的尾部形成工序的终盘中，提拉驱动部50使提拉棒40的提拉速度增速，将提拉棒40进一步向上方提拉，由此将尾部240的下端从氧化铝熔液300拉离。由此，得到图2所示的蓝宝石锭200。

在本实施方式中，在尾部形成工序中向室14内供给了将氧浓度设定为1.0体积％以上、5.0体积％以下的混合气体。在此，通过将尾部形成工序中的混合气体中的氧浓度设定为1.0体积％以上，与将氧浓度设为小于1.0体积％的情况比较，可缩短所得到的蓝宝石锭200中的尾部240的铅直方向长度H(参照图2)。其结果，与以往的制法比较，能够延长直到尾部240触碰坩埚20的底面为止的期间，能够由相同容量的氧化铝熔液300得到具有更多的直体部230的蓝宝石锭200。另外，通过将尾部形成工序中的混合气体中的氧浓度设定为5.0体积％以下，与将混合气体中的氧浓度设为大于5.0体积％的情况比较，可抑制铱制的坩埚20的氧化所引起的劣化，能够将坩埚20长寿命化。

另外，在本实施方式中，在直体部形成工序中向室14内供给了将氧浓度设定为0.6体积％以上、3.0体积％以下的混合气体。在此，通过将直体部形成工序中的混合气体中的氧浓度设定为0.6体积％以上，与将氧浓度设为小于0.6体积％的情况比较，抑制了气泡进入构成直体部230的蓝宝石单晶，从而可以抑制直体部230中的泡缺陷的发生。特别是在本实施方式中，通过沿已知相比于沿a轴方向结晶生长的情况，气泡容易进入，结果容易发生泡缺陷的c轴方向进行结晶生长，即使在形成直体部230的情况下也能够抑制泡缺陷的发生。另外，通过将直体部形成工序中的混合气体中的氧浓度设定为3.0体积％以下，与将混合气体中的氧浓度设为大于3.0体积％的情况比较，抑制了铱制的坩埚20的氧化所引起的劣化，可将坩埚20长寿命化。

另外，在本实施方式中，在肩部形成工序中向绝热容器11内供给了将氧浓度设定为0.6体积％以上、3.0体积％以下的范围的混合气体的场合，能够抑制肩部220中的泡缺陷的发生，在肩部220之下进一步形成的直体部230的结晶性变得更良好。

另外，在本实施方式中，使用了将氧和氮混合的混合气体，但并不限于此，也可以使用将例如氧和作为惰性气体的一例的氩混合的混合气体。

另外，在本实施方式中，使用所谓电磁感应加热方式进行了坩埚20的加热，但并不限于此，例如也可以采用电阻加热方式。

实施例

下面对于本发明的实施例进行说明，但本发明不被实施例限定。

本发明者采用图1所示的单晶提拉装置1，在蓝宝石单晶的生长工序中的各种制造条件、特别是在此使在尾部形成工序中向室14内供给的混合气体中的氧浓度不同的状态下，进行蓝宝石锭200的制造，对于得到的蓝宝石锭200中的尾部240的铅直方向长度H的状态、使用了的坩埚20的劣化的状态以及4英寸晶体的直体部230中发生的泡缺陷的状态进行了研究。

图4表示实施例1～9以及比较例1～3中的各种制造条件与各评价结果的关系。

在此，在图4中记载了作为制造条件的肩部形成工序中的提拉棒40的旋转速度(对应于第1旋转速度)、提拉棒40的提拉速度(对应于第1提拉速度)、向室14内供给的混合气体中的氧浓度、直体部形成工序中的提拉棒40的旋转速度(对应于第2旋转速度)、提拉棒40的提拉速度(对应于第2提拉速度)、向室14内供给的混合气体中的氧浓度、尾部形成工序中的提拉棒40的旋转速度(对应于第3旋转速度)、提拉棒40的提拉速度(对应于第3提拉速度)以及向室14内供给的混合气体中的氧浓度。

而且，在图4中，作为评价项目，用A～D的4个等级表示了尾部240的铅直方向长度H的状态(尾部长度)，用A～D的4个等级表示了制造蓝宝石锭200之后的坩埚20的劣化状态，并且，用A～D的4个等级表示了直体部230内存在的泡缺陷的状态。另外，评价「A」意指「良好」，评价[B]意指稍好，评价「C」意指「稍不良」，评价「D」意指「不良」。

在此，关于尾部240的铅直方向长度H，相对于锭直径4英寸的、向熔液侧的凸部长度小于20mm的情形判定为「A」，为20mm以上且小于40mm的情形判定为「B」，为40mm以上且小于60mm的情形判定为「C」，为60mm以上的情形判定为「D」。

另外，关于坩埚20的劣化，用使用前后的坩埚20的重量减少的变化率(质量％)评价，『小于0.01质量％』的情形判定为「A」，『0.01质量％以上且小于0.03质量％』的情形判定为「B」，『0.03质量％以上且小于0.08质量％』的情形判定为「C」，『0.08质量％以上』的情形判定为「D」。

进而，对于直体部230中的泡缺陷，『无气泡(透明)』的情形判定为「A」，『有气泡，但局部地存在』的情形判定为「B」，『在全区域有气泡，但一部分有透明的部分(没有气泡)』的情形判定为「C」，『在全区域有气泡，呈白浊(有气泡)』的情形判定为「D」。

在实施例1～9中，都是在尾部形成工序中向室14内供给的混合气体中的氧浓度为1.0体积％以上、5.0体积％以下，关于尾部长度的评价结果，为「A」或者「B」。特别是当混合气体中的氧浓度为3.0体积％以上、5.0体积％以下的范围时，尾部长度的评价结果全部为「A」。另外，其原因认为是，由于向室14内供给的混合气体中的氧浓度提高，该氧的一部分进入坩埚20内的氧化铝熔液300中，或者抑制氧从坩埚20内的氧化铝熔液300脱离，由此尾部形成工序中的氧化铝熔液300的粘度比以往降低，氧化铝熔液300从尾部240容易离开的缘故。

另外，在实施例1～9之中，对于实施例1～6和实施例8、9，坩埚20的劣化的评价结果为「A」或者「B」。另外，在实施例7中，坩埚20的劣化的评价结果为「C」，这是由于直体部形成工序中的混合气体中的氧浓度非常高，为4.0体积％，因此，关于此，认为起因于在相比于尾部形成工序长时间地进行的直体部形成工序中，坩埚20的氧化被促进。

此外，实施例1～9之中，关于实施例1～6和实施例8、9，在直体部形成工序中向室14内供给的混合气体中的氧浓度为0.6体积％以上、3.0体积％以下，关于泡缺陷的评价结果，为「A」或者「B」。特别是当混合气体中的氧浓度为1.5体积％以上、3.0体积％以下的范围时，泡缺陷的评价结果全部为「A」。另外，其原因认为是，由于向室14内供给的混合气体中的氧浓度提高，该氧的一部分进入坩埚20内的氧化铝熔液300中，或者抑制氧从坩埚20内的氧化铝熔液300脱离，由此直体部形成工序中的氧化铝熔液300的粘度比以往降低，结果气泡难以进入单晶中的缘故。

另一方面，比较例1～3之中，在比较例1中，在尾部形成工序中，向室14内供给的混合气体中的氧浓度较低，为0.5体积％，尾部长度的评价结果为「D」。另外，在比较例2、3中，在尾部形成工序中，向室14内供给的混合气体中的氧浓度变高，为6.0体积％，泡缺陷的评价结果为「A」或者「B」。

另外，关于比较例1，坩埚20的劣化的评价结果为「A」，但关于比较例2、3，坩埚20的劣化的评价结果为「D」。认为这起因于：由于尾部形成工序中的混合气体中的氧浓度高，在尾部形成工序中坩埚20的氧化被促进。

此外，比较例1～3之中，在比较例1中，在直体部形成工序中向室14内供给的混合气体中的氧浓度较低，为0.5体积％，泡缺陷的评价结果为「D」。此外，在比较例2中，在直体部形成工序中向室14内供给的混合气体中的氧浓度为3.0体积％，因此泡缺陷的评价结果为「A」。另外，在比较例3中，在直体部形成工序中向室14内供给的混合气体中的氧浓度较高，为4.0体积％，泡缺陷的评价结果为「B」。

因此，在比较例1中，虽然针对坩埚20的劣化有效果，但是对于尾部长度的缩短以及泡缺陷的发生而言可以说不充分。另外，在比较例2、3中，虽然针对尾部长度的缩短以及泡缺陷的发生有效果，但是对于坩埚20的劣化而言可以说不充分。

如以上说明的那样可理解，在形成蓝宝石锭200的尾部240的尾部形成工序中，通过将向室14内供给的混合气体中的氧浓度设为1.0体积％以上、5.0体积％以下，更优选设为3.0体积％以上、5.0体积％以下，所得到的蓝宝石锭200的尾部240的铅直方向长度H变短，并且，也抑制了坩埚20的劣化。

附图说明

图1是用于说明应用了本实施方式的单晶提拉装置的构成的图。

图2是表示使用单晶提拉装置得到的蓝宝石锭的构成的一例的图。

图3是用于说明使用单晶提拉装置制造蓝宝石锭的步骤的流程图。

图4是表示各实施例以及各比较例中的蓝宝石锭的制造条件以及评价结果的图。

附图标记说明

1...单晶提拉装置、10...加热炉、11...绝热容器、12...气体供给管、13...气体排出管、14...室、20...坩埚、30...加热线圈、40...提拉棒、41...保持构件、50...提拉驱动部、60...旋转驱动部、70...气体供给部、71...O₂源、72...N₂源、80...排气部、90...线圈电源、100...控制部、110...重量检测部、200...蓝宝石锭、210...晶种、220...肩部、230...直体部、240...尾部、300...氧化铝熔液。

Claims

1.一种蓝宝石单晶的制造方法，其特征在于，具有：

熔融工序，该工序使置于室内的坩埚中的氧化铝熔融，得到该氧化铝的熔液；

生长工序，该工序向所述室内供给氧浓度被设定为第1浓度的第1混合气体，并且从所述熔液提拉蓝宝石单晶使其生长；和

分离工序，该工序向所述室内供给氧浓度被设定为比所述第1浓度高的第2浓度的第2混合气体，并且进一步提拉所述蓝宝石单晶将其从所述熔液拉开而分离。

2.根据权利要求1所述的蓝宝石单晶的制造方法，其特征在于，所述第1混合气体和所述第2混合气体是将惰性气体和氧混合而成的。

3.根据权利要求1所述的蓝宝石单晶的制造方法，其特征在于，所述分离工序中的所述第2混合气体的所述第2浓度被设定为1.0体积％以上且5.0体积％以下。

4.根据权利要求1所述的蓝宝石单晶的制造方法，其特征在于，所述生长工序中的所述第1混合气体的所述第1浓度被设定为0.6体积％以上且3.0体积％以下。

5.根据权利要求1所述的蓝宝石单晶的制造方法，其特征在于，在所述生长工序中，使所述蓝宝石单晶沿c轴方向生长。

6.一种蓝宝石单晶的制造方法，其特征在于，具有：

生长工序，该工序从置于室内的坩埚中的氧化铝熔液提拉蓝宝石单晶使其生长；和

分离工序，该工序向所述室内供给含有氧和惰性气体并且该氧的浓度被设定为1.0体积％以上且5.0体积％以下的混合气体，并且进一步提拉所述蓝宝石单晶将其从所述熔液拉开而分离。

7.根据权利要求6所述的蓝宝石单晶的制造方法，其特征在于，所述分离工序中的所述混合气体的所述氧浓度被设定为3.0体积％以上且5.0体积％以下。

8.根据权利要求6所述的蓝宝石单晶的制造方法，其特征在于，在所述生长工序中，使所述蓝宝石单晶沿c轴方向生长。

9.一种蓝宝石单晶的制造方法，是从坩埚中的氧化铝熔液提拉蓝宝石单晶的蓝宝石单晶制造方法，其特征在于，具有：

生长工序，该工序在氧浓度为第1浓度的气氛中，从该熔液提拉蓝宝石单晶使其生长；和

分离工序，该工序在氧浓度为比所述第1浓度高的第2浓度的气氛中，进一步提拉所述蓝宝石单晶将其从所述熔液拉开而分离。

10.根据权利要求9所述的蓝宝石单晶的制造方法，其特征在于，所述分离工序中的所述第2浓度为1.0体积％以上且5.0体积％以下。

11.根据权利要求9所述的蓝宝石单晶的制造方法，其特征在于，所述生长工序中所述第1浓度为0.6体积％以上且3.0体积％以下。