CN103210127B - n型SiC单晶的制造方法 - Google Patents

n型SiC单晶的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103210127B
CN103210127B CN201180054125.7A CN201180054125A CN103210127B CN 103210127 B CN103210127 B CN 103210127B CN 201180054125 A CN201180054125 A CN 201180054125A CN 103210127 B CN103210127 B CN 103210127B
Authority
CN
China
Prior art keywords
crucible
sic
chamber
region
nitrogen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201180054125.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103210127A (zh
Inventor
楠一彦
龟井一人
矢代将齐
森口晃治
冈田信宏
旦野克典
大黑宽典
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp, Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN103210127A publication Critical patent/CN103210127A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103210127B publication Critical patent/CN103210127B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B17/00—Single-crystal growth onto a seed which remains in the melt during growth, e.g. Nacken-Kyropoulos method
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/20—Controlling or regulating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/10—Crucibles or containers for supporting the melt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/30—Mechanisms for rotating or moving either the melt or the crystal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/36—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method characterised by the seed, e.g. its crystallographic orientation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B19/00—Liquid-phase epitaxial-layer growth
    • C30B19/02—Liquid-phase epitaxial-layer growth using molten solvents, e.g. flux
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/36—Carbides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

本发明提供一种n型SiC单晶的制造方法，其能够抑制所制造的多个n型SiC单晶锭间的氮浓度的偏差。本实施方式的n型SiC单晶的制造方法包括：准备具备腔室(1)的制造装置(100)的工序，所述腔室(1)具有配置坩埚(7)的区域；将配置坩埚(7)的区域加热，并且将腔室(1)内的气体真空排气的工序；在真空排气后，将含有稀有气体和氮气的混合气体填充到腔室(1)内的工序；利用加热使配置于区域的坩埚(7)中容纳的原料熔融，生成含有硅和碳的SiC熔液(8)的工序；以及，在混合气体气氛下，将SiC晶种浸渍于SiC熔液，在SiC晶种上培养n型SiC单晶的工序。

Description

n型SiC单晶的制造方法
技术领域
本发明涉及碳化硅(SiC)单晶的制造方法，更详细而言，涉及n型SiC单晶的制造方法。
背景技术
碳化硅(SiC)是热稳定且化学稳定的化合物半导体。SiC与硅(Si)相比，具有优异的带隙(bandgap)、绝缘击穿电压、电子饱和速度和热导率。因此，SiC作为新一代的功率器件材料受到关注。
SiC作为具有多晶型的物质而众所周知。SiC的代表性多晶型有6H型(每1周期具有6个分子的六方晶系)、4H型(每1周期具有4个分子的六方晶系)、3C型(每1周期具有3个分子的立方晶系)。用于功率器件材料的SiC优选由一种多晶型形成的单晶，而且，优选的是，SiC单晶的晶体缺陷少。
尤其是对于肖特基势垒二极管(SBD；ShottkyBarrierDiode)、金属-氧化物-半导体场效应管(MOSFET；Metal-Oxide-SemiconductorFieldEffectTransistor)等垂直式功率器件而言，优选应用具有低电阻的n型SiC单晶。优选的是，制造n型SiC单晶时，所制造的多个SiC单晶的掺杂物浓度的个体间偏差少。即，优选的是，在所制造的多个SiC单晶锭间，掺杂物浓度不产生大的差异。换言之，优选的是，在所制造的多个SiC单晶之中，一个SiC单晶锭的掺杂物浓度与其它的SiC单晶锭的掺杂物浓度不产生大的差异。
另外，SiC单晶的制造方法有升华法和液相生长法。例如，日本特开平05-262599号公报(专利文献1)中公开了利用升华法的SiC单晶的制造方法。另外，例如，日本特开2004-2173号公报(专利文献2)中公开了利用液相生长法的SiC单晶的制造方法。
液相生长法与升华法相比，容易得到晶体缺陷少的单晶。作为液相生长法之一的顶部籽晶提拉法(TopSeededSolutionGrowth；以下称为TSSG法)将由SiC单晶形成的SiC晶种浸渍在容纳于坩埚的SiC熔液中。接着，TSSG法一边向上提拉SiC晶种，一边在SiC晶种上培养SiC单晶。
TSSG法一边向上提拉SiC晶种，一边培养SiC单晶。因此，能够使SiC单晶成为长条。如上所述，TSSG法由于一边向上提拉SiC晶种，一边培养SiC单晶，因而类似于切克劳斯基(Czochralski；CZ)法。因此，可以将CZ法的Si单晶的大直径化技术转用至TSSG用途。因此，TSSG法适于制造晶体缺陷少、大直径、长条的SiC单晶锭。
发明内容
但是，尚未有报告公开了通过TSSG法制造进行掺杂控制的n型SiC单晶的方法的例子。如上所述，制造n型SiC单晶时优选的是，所制造的各SiC单晶锭的掺杂物浓度彼此难以存在偏差。
本发明的目的在于，提供能够抑制所制造的多个n型SiC单晶锭间的掺杂物浓度的偏差的n型SiC单晶的制造方法。
本发明的实施方式的n型SiC单晶的制造方法包括：准备具备腔室的制造装置的工序，所述腔室具有配置坩埚的区域；将配置坩埚的区域加热，并且将腔室真空排气的工序；在真空排气后，将含有稀有气体和氮气的混合气体填充到腔室内的工序；利用加热使配置于区域的坩埚中容纳的原料熔融，生成含有硅和碳的SiC熔液的工序；以及，在混合气体气氛下，将SiC晶种浸渍于SiC熔液，在SiC晶种上培养n型SiC单晶的工序。
本发明的实施方式的n型SiC单晶的制造方法能够减少所制造的多个n型SiC单晶锭的掺杂物浓度(氮浓度)的偏差。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的SiC单晶的制造装置的示意图。
图2是用于说明制造工序初始的坩埚的容纳位置的图。
图3是用于说明制造工序中的坩埚的移动的图。
图4是实施例中制造的SiC单晶的截面照片。
图5是图4所示的SiC单晶的示意图。
图6是示出实施例的各试验编号的n型SiC单晶的氮浓度的偏差的柱形图。
图7是示出与图6不同的、特定试验编号的n型SiC单晶的氮浓度的偏差的柱形图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。图中对同一部分或等同部分标记同一附图标记，不再重复其说明。
本发明人等研究了TSSG法制造n型SiC单晶的方法。在TSSG法中利用制造装置。TSSG法中使用的制造装置具备可用水冷却的腔室。腔室具备：容纳作为SiC单晶的原料的SiC熔液的坩埚；加热坩埚的加热装置；以及，配置于坩埚周围的隔热材料。坩埚由石墨形成。制造装置还具备在底端安装SiC晶种的、能够升降和旋转的籽晶轴(seedshaft)。
TSSG法通过以下的工序制造SiC单晶。首先，在腔室内配置坩埚。在腔室内填充稀有气体。利用加热装置加热坩埚。此时，容纳于坩埚内的SiC熔液的原料熔融，成为熔体。进而，碳从坩埚溶入熔体中，生成SiC熔液。
将底端安装有SiC晶种的轴降下，浸渍于SiC熔液。此时，SiC熔液被保持在晶体生长温度。一边将SiC晶种和坩埚旋转，一边将轴缓慢地向上提拉。此时，使SiC熔液中浸渍了SiC晶种的部分为过冷状态。通过以上的工序，SiC单晶生长在SiC晶种的表面上。
本发明人等尝试了在上述TSSG法中用由稀有气体和氮气形成的混合气体来代替稀有气体并将其填充到腔室来培养SiC单晶，用以制造n型SiC单晶锭。其结果，制造了n型SiC单晶。但是，所制造的多个n型SiC单晶的氮浓度的偏差大。
因此，本发明人等研究了上述制造法中n型SiC单晶的氮浓度存在偏差的原因。其结果，本发明人等认为，由于以下的原因，在各n型SiC单晶之间，n型SiC单晶的氮浓度存在很大偏差。
即，除了以混合气体的形式特意导入的氮气以外，腔室内存在氮源。具体而言，由于腔室内的各构件预先吸附有氮气，因而各构件成为上述氮源。而且，从腔室内的氮源脱离的氮气量多达相对于特意导入的氮气量而无法忽视的水平。进而，每次制造n型SiC单晶时(即，制造批次之间)，从腔室内的氮源脱离的氮气量存在偏差。其结果，所制造的n型SiC单晶的氮浓度在每制造批次、即各SiC单晶间存在很大偏差。以下，将由于加热而从腔室内的氮源脱离出的氮气称为“杂质氮气”。
考虑杂质氮气来调整混合气体内的氮气浓度的方法也是可以考虑的。但是，杂质氮气的产生量难以定量。因此，本发明人等认为，在培养n型SiC单晶前，预先将杂质氮气排气到腔室的外部，然后，将混合气体导入到腔室来制造n型SiC单晶时，n型SiC单晶锭间的氮浓度的偏差会减少。具体而言，本发明人等认为，在培养n型SiC单晶前，将腔室内的至少配置坩埚的区域加热，将由于加热而从配置坩埚的区域附近所配置的构件释放出的杂质氮气真空排气即可。
本发明人等还研究了将杂质氮气真空排气时优选的加热温度和真空度。n型SiC单晶内的优选氮浓度为8.0×1018～3.0×1019cm-3。研究结果发现，制造具有上述氮浓度的n型SiC时，使至少配置坩埚的区域的温度为1100℃以上，并且使腔室内的真空度为1.0×10-1Pa以下而将杂质氮气排气时，所制造的n型SiC单晶的氮浓度的偏差会明显降低。
本实施方式的n型SiC单晶的制造方法基于上述见解，其概要如下所述。
本发明的实施方式的n型SiC单晶的制造方法包括：准备具备腔室的制造装置的工序，所述腔室具有配置坩埚的区域；将配置坩埚的区域加热，并且将腔室真空排气的工序；在真空排气后，将含有稀有气体和氮气的混合气体填充到腔室内的工序；利用加热使配置于区域的坩埚中容纳的原料熔融，生成含有硅和碳的SiC熔液的工序；以及，在混合气体气氛下，将SiC晶种浸渍于SiC熔液，在SiC晶种上培养n型SiC单晶的工序。
在本发明的实施方式中，在培养n型SiC单晶前，将腔室内的配置坩埚的区域加热，并且将腔室真空排气。因此，由于加热而从腔室内的构件释放出的杂质氮气被排气到腔室的外部。因此，能够培养包含与混合气体内的氮气浓度相对应的氮浓度的n型Si单晶，所制造的n型SiC单晶内的氮浓度的偏差受到抑制。
优选的是，在真空排气的工序中，将配置坩埚的区域加热至1100℃以上，并且使腔室的真空度为1.0×10-1Pa以下。
此时，所制造的n型SiC单晶的氮浓度的偏差明显减小。
优选的是，在真空排气的工序中，将配置坩埚的区域加热至n型SiC单晶的晶体生长温度以上。
此时，所制造的n型SiC单晶的氮浓度的偏差明显减小。
优选的是，在真空排气的工序中，使腔室的真空度为5.0×10-2Pa以下。
此时，能够进一步抑制所制造的n型SiC单晶的氮浓度的偏差。
优选的是，制造方法还包括：将腔室真空排气时，将坩埚配置于离开腔室内的区域的位置的工序；以及，在真空排气后，将坩埚配置于区域的工序。
此时，在真空排气工序中，坩埚内的原料不会熔化。因此，能够抑制真空排气工序中产生的杂质氮气渗入坩埚的原料。
优选的是，坩埚具备具有贯通孔的盖构件。制造装置还具备轴和钩构件。轴的底端安装SiC晶种，能够在腔室内升降，底端穿过贯通孔而配置于坩埚内。钩构件配置于离开轴的底端的轴部分，与盖构件的下表面接触时悬架坩埚。在将坩埚配置于离开区域的位置的工序中，将悬架于钩构件的坩埚配置于区域的上方，在将坩埚配置于区域的工序中，将轴降下，从而将坩埚配置于区域。
此时，使坩埚容易在腔室内的规定区域移动。
优选的是，在将腔室真空排气的工序中，将吸附氮气的吸气剂容纳于腔室内。
此时，在腔室内，杂质氮气不易残留。
本发明的实施方式的SiC单晶的制造装置容纳坩埚。制造装置具备：腔室；将腔室真空排气的排气装置；轴；以及，钩构件。轴能够在底端安装SiC晶种，能够在腔室内升降。钩构件配置于离开轴的底端的轴部分，用于悬架坩埚。
此时，能够利用轴使坩埚上下移动。
优选的是，坩埚具备盖构件，所述盖构件具有用于将轴插入的孔。钩构件配置于坩埚内，通过与盖构件的下表面接触而悬架前述坩埚。
此时，坩埚容易地被悬架。
以下，对上述本实施方式的n型SiC单晶的制造方法进行详细描述。
[制造装置的构成]
本实施方式的n型SiC单晶的制造方法利用TSSG法。图1是本实施方式的SiC单晶的制造装置的示意图。
参照图1，制造装置100具备：腔室1、隔热构件2、加热装置3、升降装置4、旋转装置5和排气装置6。
腔室1容纳隔热构件2和加热装置3。制造n型SiC单晶时，将腔室1用水冷却。腔室1包括主室(mainroom)11和副室(sub-room)12。在图1中，副室12配置于主室11的上方，通过闸阀13而分隔开。在图1中，闸阀13是打开的。主室11具有配置坩埚7的区域。
旋转装置5具备旋转构件51和驱动源52。旋转构件51具备旋转台511和轴512。驱动源52配置于腔室1的下方。轴512的底端部配置于腔室1的下方，轴512的顶端配置于腔室1内。轴512的底端部与驱动源52连接。旋转台511安装于轴512的顶端。在旋转台511上的区域配置坩埚7。具体而言，在旋转台511的上表面配置坩埚7。在旋转台511上的配置坩埚7的区域(以下也称为配置区域)配置多个高温计(pyrometer)。
制造n型SiC单晶时，旋转装置5使坩埚7旋转。具体而言，驱动源52使轴512旋转。因此，配置于旋转台511上的坩埚7旋转。
坩埚7具备框体状的主体71和盖构件72。坩埚7容纳SiC熔液8。SiC熔液8是n型SiC单晶的原料，含有硅(Si)和碳(C)。SiC熔液8还可以含有除Si和C以外的其它一种或两种以上金属元素。SiC熔液8是利用加热使SiC熔液的原料熔融而生成的。
主体71为顶端具有开口的框体。主体71由石墨形成。盖构件72为板状。盖构件72具有下表面74。盖构件72的中央还具有贯通孔73。
升降装置4具备籽晶轴41和驱动源42。驱动源42配置于腔室1的上方。籽晶轴41为棒状。籽晶轴41的底端部配置于腔室1内。籽晶轴41的顶端部配置于腔室1的上方。籽晶轴41的顶端部与驱动源42连接。驱动源42使籽晶轴41升降。驱动源42还使籽晶轴41绕着籽晶轴41的轴旋转。籽晶轴41的底端穿过贯通孔73而配置于坩埚7内。籽晶轴41的底端安装SiC晶种9。SiC晶种9为板状，由SiC单晶形成。
制造SiC单晶时，将籽晶轴41降下，将SiC晶种9浸渍于SiC熔液8。此时，配置区域保持在晶体生长温度。配置区域的温度例如为旋转台511的表面温度，通过上述高温计来测定。晶体生长温度依赖于SiC熔液的组成。通常的晶体生长温度为1600～2000℃。
籽晶轴41还具备钩构件43。钩构件43安装于与籽晶轴41的底端相比更上方的籽晶轴部分。在本例子中，钩构件43为圆环状，内部插入有籽晶轴41。钩构件43固定于籽晶轴41。
钩构件43容纳于坩埚7内。钩构件43的外径大于贯通孔73的直径。通过钩构件43与盖构件72的下表面74接触，从而钩构件43悬架坩埚7。此时，坩埚7与籽晶轴41一起升降。
制造SiC单晶时，旋转装置5使坩埚7旋转。进而，升降装置4使籽晶轴41旋转。简而言之，坩埚7和SiC晶种9分别旋转。籽晶轴41与轴512同轴地配置。升降装置4还一边使籽晶轴41旋转，一边缓慢地向上提拉籽晶轴41。此时，在SiC晶种的表面上培养SiC单晶。
加热装置3配置于坩埚7的周围。在本例子中，加热装置3为圆环状的高频线圈，与籽晶轴41和轴512同轴地配置。加热装置3将配置区域和坩埚7感应加热，使容纳于坩埚7的原料熔融，生成SiC熔液8。
隔热构件2为框体状，具有侧壁、上盖和下盖。隔热构件2的侧壁配置于加热装置3与坩埚7之间。而且，隔热构件2的侧壁配置于坩埚7的周围。隔热构件2的上盖配置于与盖构件72相比的更上方。上盖形成有用于使坩埚7穿过的贯通孔21。隔热构件2的下盖配置于旋转台511的下方。下盖具有用于使轴512穿过的贯通孔。简而言之，隔热构件2包覆整个坩埚7。
隔热构件2具备周知的隔热材料。隔热材料为纤维系或非纤维系的成型隔热材料。为了形成具有2英寸以上直径的SiC单晶，需要维持高的加热效率。隔热构件2能够维持高的加热效率。
腔室1还具备气体导入管110、及气体排出管111和112。气体导入管110与主室11连接。气体排出管111连接主室11与排气装置6。气体排出管112连接副室12与排气装置6。各管110～112包括未图示的阀。
排气装置6例如为真空泵。排气装置6介由气体排出管111和112将腔室1的气体排出到外部，使腔室1近似真空。腔室1配置有未图示的压力计。排气装置6运行时，气体导入管110的阀是关闭的。
气体导入管110中导入由期望的成分形成的混合气体。混合气体含有规定量的氮气，剩余部分由稀有气体形成。稀有气体例如为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气。氮气成为n型SiC单晶的掺杂物。根据n型SiC单晶的期望氮浓度来确定稀有气体内的氮气含量。
腔室1还具备容纳室14。容纳室14配置于主室11的旁边。容纳室14与主室11通过开闭门141而分隔开。开闭门141关闭时，容纳室14密闭。容纳室14中还配置有输送装置142。输送装置142上配置有吸气剂15。输送装置142能够通过未图示的驱动源从容纳室14移动至主室11。
吸气剂15吸收氮气。吸气剂15含有选自由钛(Ti)、锆(Zr)、钒(V)、铬(Cr)组成的组中的一种或两种以上。这些元素与氮的亲和力均高。
[n型SiC单晶的制造方法]
本实施方式的n型SiC单晶的制造方法利用上述制造装置100。本实施方式的n型SiC单晶的制造方法包括：杂质排气工序、坩埚配置工序、混合气体填充工序、SiC熔液生成工序以及单晶培养工序。以下，对各工序的详细内容进行说明。
[杂质排气工序]
在杂质排气工序中，将腔室1内的杂质氮气排气到外部。
具体而言，不将坩埚7配置于旋转台511上的配置区域，而将腔室1密闭。然后，利用加热装置3，将腔室1内加热。此时，配置区域的温度上升。进而，在加热了配置区域的状态下，利用排气装置6将腔室1真空排气。
通过加热配置区域，吸附于隔热构件2、旋转构件51、籽晶轴41等的氮气脱离，释放出杂质氮气。此时，除氮气以外的其它杂质也脱离，释放出杂质气体。杂质氮气和杂质气体通过排气装置6排气到外部。
配置区域的优选温度(也称为加热温度)为1100℃以上。更具体而言，旋转台511的表面的优选温度为1100℃以上。加热温度为1100℃以上时，附着于腔室1的各构件(隔热构件2、旋转构件51、籽晶轴41等)的氮气的大部分脱离。进而，配置区域达到上述加热温度时的腔室1的优选真空度为1.0×10-1Pa以下。此时，能够将脱离的杂质氮气的大部分排气。因此，在1100℃以上的加热温度下使腔室1的真空度为1.0×10-1Pa以下时，所制造的n型SiC单晶的氮浓度的偏差明显减小。优选真空度为5.0×10-2Pa以下。但是，不需要使其成为1.0×10-2Pa以下。这是因为，只要能够减少氮浓度的偏差，就不需要过度降低真空度。进而，真空度的过度降低会降低生产效率，提高设备成本。
进一步优选的是，将配置区域加热至晶体生长温度以上。此处所说的“晶体生长温度”是指后述单晶培养工序中的SiC晶种附近的SiC熔液的温度。此时，在培养n型SiC单晶的工序中，几乎不产生杂质氮气。这是因为，由于配置区域保持在晶体生长温度而产生的杂质氮气在杂质排气工序中已经产生，并通过排气装置6排气到外部。因此，所制造的SiC单晶的氮浓度的偏差明显减小。此时真空度优选为1.0×10-1Pa以下、进一步优选为5.0×10-2Pa以下。优选的加热温度的上限为晶体生长温度＋100℃。
加热温度的优选保持时间根据吸附于构件的杂质气体量而变化，在典型的情况下，为1～2小时左右。
杂质排气工序还可以利用吸气剂。此时，在执行杂质排气工序前，将吸气剂15输送到主室11内。具体而言，打开开闭门141。然后，使输送装置142滑动，从容纳室14移动至主室11。通过以上的工序，吸气剂15被配置于主室11内。在实施杂质排气工序的过程中，吸气剂15吸收杂质氮气。因此，在腔室1内，杂质氮气不易残留。在结束杂质排气工序后，吸气剂15被容纳于容纳室14。在容纳吸气剂15后，关闭开闭门141，将容纳室14密闭。
[坩埚配置工序]
在实施过杂质排气工序后，将坩埚7配置于旋转台511上(坩埚配置工序)。坩埚配置工序例如通过以下的方法进行。
在实施杂质排气工序前，如图2所示，将坩埚7容纳于副室12内。在图2中，钩构件43与盖构件72的下表面74接触，将坩埚7悬架于钩构件43。因此，坩埚7在安装于籽晶轴41的状态下被容纳于副室12内。此时，闸阀13是关闭的。此外，籽晶轴41的底端安装SiC晶种9。
坩埚7容纳SiC熔液8的原料80。原料80可以是Si单质，也可以含有Si和其它的金属元素。原料80中所含有的金属元素例如为钛(Ti)、锰(Mn)、铬(Cr)、钴(Co)、钒(V)、铁(Fe)等。原料80中所含有的优选的元素为Ti和Mn，进一步优选的元素为Ti。原料80由Si和Ti形成时，将Si与Ti以摩尔比计表示为Si:Ti=1-X:X时，X优选为0.15≤X≤0.25。另外，原料80由Si和Mn形成时，使Si与Mn以摩尔比计为Si:Mn=1-X:X时，X优选为0.35≤X≤0.65。
执行杂质排气工序时，副室12也利用排气装置6进行真空排气。优选的是，使副室12的真空度也为1.0×10-1Pa以下。即，使副室12的真空度为主室11的真空度以下。
在结束杂质排气工序后，关闭气体排出管111和112的未图示的阀。然后，打开闸阀13，将籽晶轴41降下。此时，坩埚7降下。
籽晶轴41继续降下时，如图3所示，坩埚7被插入隔热构件2内。然后，进一步降下籽晶轴41时，坩埚7配置于旋转台511上。在坩埚7配置于旋转台511后，假设进一步降下籽晶轴41。此时，钩构件43从盖构件72的下表面离开。因此，坩埚7不动，仅籽晶轴41降下。通过以上的方法，坩埚7被配置于旋转台511上。
此外，将坩埚7配置于旋转台511上的方法不限定于上述方法。例如，也可以将与籽晶轴41不同的输送装置安装于腔室1内，使用输送装置将坩埚7配置于旋转台511上。输送装置例如为可夹持坩埚7的机械臂等。
[混合气体填充工序]
在执行坩埚配置工序后，在腔室1内填充混合气体。混合气体含有氮气，剩余部分由一种或两种以上的稀有气体形成。
混合气体中所含有的氮气的浓度根据n型SiC单晶应含有的氮量来确定。如上所述，n型SiC单晶的优选氮浓度为8.0×1018～3.0×1019cm-3。此时，混合气体中的优选氮气浓度以体积比率计为0.02～0.10%。
打开气体导入管110的未图示的阀，将混合气体导入腔室1内，进行填充。此时，腔室1内的优选压力为大气压。这是因为，使腔室1内为大气压时，易于操作之后的工序。但是，使腔室1内的压力为大气压以上或大气压以下均可。
[SiC熔液生成工序和单晶培养工序]
在将混合气体填充到腔室1后，生成n型SiC单晶(SiC熔液生成工序和单晶培养工序)。
首先，生成SiC熔液8(SiC熔液生成工序)。利用加热装置3将坩埚7内的原料80加热至熔点以上。加热坩埚7内的原料80时，碳从坩埚7溶入熔体，生成SiC熔液8。因此，SiC熔液8含有Si和C。SiC熔液8还可以含有其它的金属元素。坩埚7的碳溶入SiC熔液8时，SiC熔液8内的碳浓度接近饱和浓度。
在生成SiC熔液8后，培养n型SiC单晶(单晶培养工序)。具体而言，进一步降下籽晶轴41。此时，钩构件43从盖构件72的下表面离开。因此，坩埚7不动，仅籽晶轴41降下。然后，SiC晶种9浸渍于SiC熔液8。
在将SiC晶种9浸渍于SiC熔液8后，利用加热装置3，将至少配置区域保持在晶体生长温度。进而，将SiC熔液8中的至少SiC晶种9附近的部分过冷却，使SiC熔液8中的SiC为过饱和状态。以下，将SiC熔液中的SiC晶种9附近的部分简称为“附近部分”。将SiC熔液8中的至少附近部分冷却的方法如下。
例如，控制加热装置3，使附近部分的温度低于SiC熔液8的其它部分的温度。另外，也可以利用冷却介质将附近部分冷却。具体而言，使冷却介质在籽晶轴41的内部循环。冷却介质例如为水。使冷却介质在籽晶轴41内循环时，SiC晶种9被冷却。由于附近部分位于SiC晶种9的周围，因此，SiC晶种9变冷时，附近部分也变冷。通过以上的方法使附近部分成为过冷状态时，SiC熔液8的附近部分内的SiC浓度上升，成为过饱和状态。
在使SiC熔液8的附近部分内的SiC为过饱和状态下，使SiC晶种9和SiC熔液8旋转。通过使籽晶轴41旋转，SiC晶种9旋转。通过使旋转构件51旋转，坩埚7旋转。SiC晶种9的旋转方向可以是与坩埚7的旋转方向相反的方向，也可以是与其相同的方向。另外，旋转速度可以恒定，也可以变动。籽晶轴41一边旋转一边缓慢上升。此时，在浸渍于SiC为过饱和状态的SiC熔液8的SiC晶种9的表面培养SiC单晶。培养SiC单晶时，腔室1内的混合气体中的氮气被引入SiC单晶。因此，在SiC晶种9的表面培养n型SiC单晶。通过使籽晶轴41和坩埚7旋转，促进晶体生长，并且使晶体生长均匀化。
优选的是，SiC晶种9为具有4H型晶体结构的SiC单晶。此时，培养的n型SiC单晶也具有4H型的晶体结构。优选的是，SiC晶种9的表面(相当于图1中的SiC晶种的下表面)为(0001)面或从(0001)面以8°以下的角度倾斜的面。
如上所述，在本实施方式的n型SiC单晶的制造方法中，利用杂质排气工序，使附着于腔室1内的各种构件的氮气脱离，将杂质氮气排气到腔室1的外部。然后，在混合气体填充工序中，将具有期望的氮气浓度的混合气体填充到腔室1内。然后，培养n型SiC单晶。因此，能够抑制由腔室1内的杂质氮气导致的n型SiC单晶的氮浓度的偏差。
进而，在杂质排气工序中，配置区域的加热温度为1100℃以上，并且真空度为1.0×10-1Pa以下时，n型SiC单晶的氮浓度的偏差明显减小。进而，配置区域的加热温度为晶体生长温度以上时，n型SiC单晶的氮浓度的偏差进一步明显降低。
因此，本实施方式通过调整混合气体中的氮气浓度，能够控制n型SiC单晶内的氮浓度。
上述实施方式中，在杂质排气工序中将坩埚7配置于离开旋转台511的副室12。但是，也可以在将坩埚7配置于旋转台511上的状态下实施杂质排气工序的加热。此时，优选的是，加热温度不足坩埚7内的SiC熔液的原料的熔点。这是因为，加热温度达到原料的熔点以上时，在杂质排气工序中，有时在坩埚7内生成SiC熔液。此时优选的加热温度为1100℃以上且不足1400℃。
在上述实施方式中，腔室1具备主室11和副室12，主室11和副室12利用闸阀13而分隔开。但是，腔室1也可以仅具备主室11，而不具备副室12和闸阀13。此时，在杂质排气工序中，坩埚7在悬架于钩构件43的状态下配置于腔室1的上部。即，坩埚7配置于离开配置坩埚7的区域(旋转台511上)的上方。将坩埚7配置于与旋转台511相比的更上方时，在杂质排气工序中，即使旋转台511上的温度达到1100℃以上，坩埚7内的原料的温度也不足旋转台511上的温度。因此，不易生成SiC熔液8。
上述实施方式使用石墨制的坩埚7。但是，坩埚7不限定于石墨制。例如，也可以在坩埚7的内表面形成由SiC形成的覆膜。此时，覆膜中的SiC熔化成熔体，生成SiC熔液8。
另外，也可以是坩埚7不含碳而原料含有碳(石墨等)。进而，坩埚7不含碳时，也可以通过以下的方法生成SiC熔液8。将烃气体(hydrocarbongas)流入到容纳具有原料80的坩埚7的腔室1。烃气体例如为甲烷、丙烷。在烃气体流入后的腔室1内，利用加热装置3将坩埚7内的熔液加热。此时，由于气体的热分解而产生碳，碳溶入熔液。其结果，制造了SiC熔液8。
上述实施方式中，使含有稀有气体和氮气的混合气体从外部流入到腔室1。但是，也可以使稀有气体和氮气分别流入到腔室1，在腔室1内生成混合气体。
实施例
利用与图1具有相同构成的制造装置，通过TSSG法制造多个n型SiC单晶。
[试验编号1]
在试验编号1的试验中，通过以下的方法制造SiC单晶。
[单晶培养前]
将以Si:Ti=80:20(摩尔比)混合具有99.9999质量%的纯度的高纯度Si原料和具有99.995质量%的纯度的高纯度Ti原料而成的原料容纳于石墨坩埚。将坩埚容纳于副室。接着，实施杂质排出工序。具体而言，利用制造装置内的加热装置进行高频感应加热，对腔室内加热。进而，一边对腔室内加热，一边将腔室真空排气。由于加热而在腔室内产生杂质气体(包含杂质氮气)时，腔室内的真空度变差。因此，真空度达到5×10-1Pa以上时，停止加热，直到真空度成为5×10-1Pa以下。一边重复加热，一边使腔室内的配置区域(旋转台511上的区域)的温度为1100℃，使真空度为9.0×10-2Pa。然后，停止加热，将腔室1内的温度降至室温(25℃)。此时，腔室1内的真空度为1×10-3Pa。
[未掺杂材料培养工序]
接着，实施坩埚配置工序，将坩埚配置于旋转台上。然后，利用气氛气体调整工序将不含氮气的气体流入到腔室1内，执行SiC单晶生成工序(未掺杂材料培养工序)。具体而言，将具有6N(99.9999质量%)的纯度的氦气流入到腔室内，使腔室的压力为大气压。接着，利用加热装置3将腔室的坩埚加热至1850℃，保持1小时。
接着，将底端安装有SiC晶种的籽晶轴降下，将SiC晶种浸渍于坩埚内的SiC熔液。SiC晶种为具有2英寸直径的圆板状。SiC晶种为具有4H型的晶体结构的SiC单晶，并且为同轴晶体(on-axiscrystal)。将SiC晶种浸渍于坩埚内的SiC熔液中5小时，培养SiC单晶。此时的晶体生长温度为1850℃。另外，控制加热装置，使得浸渍有SiC晶种的周围的熔液的温度比熔液的其它部分的温度低约15℃。因此，熔液内的浸渍有SiC晶种的部分成为过冷状态。另外，使籽晶轴与坩埚彼此以相反的方向恒定地旋转。关于转速，使籽晶轴、坩埚的转速都为10rpm。经过5小时后，将籽晶轴上升20mm，将生成的SiC单晶从SiC熔液取出，中断晶体培养。
[掺杂材料培养工序]
接着，实施掺杂材料培养工序。排出腔室内的氦气，而将混合气体流入腔室内，使腔室内的压力为大气压。混合气体含有0.05体积%的氮气，剩余部分为具有6N纯度的氦气。
从流入混合气体起经过30分钟后，降下籽晶轴，将SiC单晶浸渍于SiC熔液。然后，重新开始SiC单晶的生成。此时的晶体生长的制造条件(晶体生长温度、SiC晶种周围的熔液温度、籽晶轴和坩埚的转速)与未掺杂材料培养工序相同。从重新开始SiC单晶的生成起经过5小时后，将SiC单晶从SiC熔液取出，结束晶体培养。通过以上的工序，得到未进行氮掺杂的SiC单晶以及进行了氮掺杂的SiC单晶。
将通过以上的方法得到的SiC单晶的截面照片示于图4，将其示意图示于图5。参照图4和图5，在SiC晶种9上培养了未进行氮掺杂的SiC单晶91。进而，在SiC单晶91上生成了氮掺杂了的SiC单晶92。后文将未进行氮掺杂的SiC单晶91称为“未掺杂材料”，将进行了氮掺杂的SiC单晶92称为“掺杂材料”。通过上述方法生成未掺杂材料和掺杂材料各5个。
制作未掺杂材料和掺杂材料的理由如下。未掺杂材料的氮含量相当于不可避免地被引入SiC单晶的氮含量(杂质氮气量)。另一方面，被引入掺杂材料的氮量相当于特意掺杂的氮含量。因此，能够定量地比较相当于杂质氮气量的氮含量与特意掺杂的氮含量。
[试验编号2]
试验编号2与试验编号1相比，原料、杂质排气工序中的真空度不同。试验编号2使用由具有99.9999质量%的纯度的Si和具有99.9质量%的纯度的Cr形成的原料。原料中的Si与Cr的比例以摩尔比计为Si:Cr=50:50。另外，杂质排气工序中的真空度为9.1×10-2Pa。其它的条件与试验编号1相同。
[试验编号3]
试验编号3与试验编号1相比，原料不同。试验编号3使用由具有99.9999质量%的纯度的Si和具有99.8质量%的纯度的Ti形成的原料。原料中的Si与Ti的比例以摩尔比计为Si:Ti=80:20。其它的条件与试验编号1相同。
[试验编号4]
试验编号4与试验编号1相比，杂质排气工序的真空度不同。具体而言，真空度为4.0×10-2Pa。其它的条件与试验编号1相同。
[试验编号5]
试验编号5在腔室内配置含有Ti和Zr的吸气剂。进而，杂质排气工序的真空度为2.0×10-2Pa。进而，掺杂材料培养工序的混合气体包含0.06%体积比率的氮气，剩余部分为氦气。其它的条件与试验编号1相同。
[试验编号6]
试验编号6将与试验编号5相同的吸气剂容纳于腔室。进而，杂质排气工序的加热温度为1900℃，真空度为8.0×10-2Pa。停止杂质排气工序的加热，将腔室冷却至常温(25℃)。在常温下的极限真空度为3.0×10-4Pa。进而，在掺杂材料培养工序中，利用包含0.07体积%的氮气、剩余部分由纯度99.9999质量%的氦气形成的混合气体。其它的条件与试验编号1相同。
[试验编号7]
试验编号7使用与试验编号2相同的原料。而且，使用与试验编号5相同的吸气剂。杂质排气工序的腔室内的加热温度为1900℃，真空度为8.8×10-2Pa。停止加热后，冷却至室温(25℃)。在室温下的腔室内的极限真空度为2.9×10-4Pa。掺杂材料培养工序的混合气体使用与试验编号6相同的混合气体。其它的条件与试验编号1相同。
[试验编号8]
试验编号8的杂质排气工序的真空度为2.0×10-1Pa。其它的条件与试验编号1相同。
[试验编号9]
试验编号9的杂质排气工序的加热温度为1000℃。另外，真空度为9.5×10-2Pa。其它的条件与试验编号1相同。
[试验编号10]
试验编号10使用与试验编号1相同的原料。试验编号10未实施杂质排气工序。具体而言，将包含原料的坩埚容纳于腔室内后，在室温下进行真空排气。然后，将99.9999质量%的氦气流入到腔室，直至腔室内达到大气压。流入氦气后，与试验编号1同样地实施未掺杂材料培养工序和掺杂材料培养工序。未掺杂材料培养工序和掺杂材料培养工序中的晶体生长温度为1850℃。掺杂材料培养工序使用包含0.02体积%的氮气、剩余部分由具有99.9999质量%的纯度的氦气形成的混合气体。
[评价试验]
如试验编号1的试验方法所述，在各试验编号中制造5个未掺杂材料和5个掺杂材料。所制造的各SiC单晶(未掺杂材料和掺杂材料)的氮浓度利用二次离子质谱仪(SecondaryIon-MicroprobeMassSpectrometer)来测定。
根据测定的氮浓度，通过以下的式(1)求出各试验编号的掺杂材料的氮浓度的偏差值V(%)。
V=(5个氮浓度的标准偏差/5个氮浓度的平均值)×100(%)(1)
[评价结果]
将评价结果示于表1。
[表1]
表1中的“原料”栏中示出各试验编号中使用的熔体的原料。“Si80-Ti20”的标记表示，原料使用Si和Ti，Si与Ti的摩尔比为Si:Ti=80:20。在“杂质排气工序”栏中，“实施”表示实施了杂质排气工序，“无”表示未实施杂质排气工序。此外，“组合使用吸气剂”表示在杂质排气工序中使用了吸气剂。
“排气条件”栏中的“加热温度”栏示出杂质排气工序的腔室1内的加热温度(℃)。另外，“真空度”栏示出杂质排气工序中的真空度(Pa)。“晶体生长温度”栏示出未掺杂材料生成工序和掺杂材料生成工序的加热温度(℃)。另外，“使用气体”栏示出未掺杂材料生成工序和掺杂材料生成工序中使用的气氛气体的化学组成。
“晶体中的氮量”栏示出各试验编号所得到的5个未掺杂材料和5个掺杂材料的氮浓度(cm-3)的范围。进而，“V值”栏示出通过式(1)得到的掺杂材料的氮浓度的偏差值V(%)。
“判定”栏示出能否控制掺杂的判断结果。“判定”栏中的“及格”表示V值为20%以下。“良”表示V值为10%以下。“优”表示V值为1%以下。“不及格”表示V值超过20%。
图6为各试验编号的V值的柱形图。试验编号1～9实施了杂质排气工序。因此，V值为20%以下。进而，在试验编号1～7中，杂质排气工序的加热温度为1100℃以上，真空度为1.0×10-1Pa以下。因此，V值为10%以下。进而，在试验编号6和7中，加热温度为1900℃，为生成SiC熔液时的加热温度(1850℃)以上。因此，V值为1%以下。另一方面，试验编号10未实施杂质排气工序。因此，V值大大超过20%。
如图6所示，实施杂质排气工序时(试验编号1～9)的V值明显小于未实施时(试验编号10)的V值。
图7为坩埚内的原料相同的试验编号(试验编号1、4～6、8～10)的V值的柱形图。参照图7，SiC熔液的原料相同时，未实施杂质排气工序的试验编号10的V值明显大于实施了杂质排气工序的其它试验编号(试验编号1、4～6、8和9)的V值。另外，在试验编号8和9中，杂质排气工序的加热温度不足1100℃、或真空度未达到1.0×10-1Pa。另一方面，在试验编号1和4～6中，杂质排气工序的加热温度为1100℃以上，并且真空度为1.0×10-1Pa以下。因此，试验编号1和4～6的V值明显小于试验编号8和9的V值。另外，在试验编号1、4和5中，杂质排气工序的加热温度低于晶体生长温度。另一方面，在试验编号6中，杂质排气工序的加热温度高于结晶温度。因此，试验编号6的V值明显小于试验编号1、4和5的V值。
比较试验编号1与试验编号4，在试验编号1中，杂质排气工序的真空度未达到5.0×10-2Pa，但在试验编号4中，真空度为5.0×10-2以下。因此，试验编号4的V值小于试验编号1的V值。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式不过是用于实施本发明的例示。因此，本发明不限定于上述实施方式，在不超出其主旨的范围内，可以将上述实施方式适当变形来实施。

Claims (6)

1.一种n型SiC单晶的制造方法，其包括：
准备具备腔室的制造装置的工序，所述腔室具有配置坩埚的区域；
将所述配置坩埚的区域加热，并且将所述腔室真空排气的工序；
在所述真空排气后，将含有稀有气体和氮气的混合气体填充到所述腔室内的工序；
利用加热使配置于所述区域的坩埚中容纳的原料熔融，生成含有硅和碳的SiC熔液的工序；以及
在所述混合气体气氛下，将SiC晶种浸渍于所述SiC熔液，在所述SiC晶种上培养n型SiC单晶的工序，
在所述真空排气的工序中，将所述区域加热至1100℃以上，并且使所述腔室的真空度为1.0×10-1Pa以下。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在所述真空排气的工序中，将所述区域加热至所述n型SiC单晶的晶体生长温度以上。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在所述真空排气的工序中，使所述腔室的真空度为5.0×10-2Pa以下。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述制造方法还包括：
将所述腔室真空排气时，将所述坩埚配置于离开所述腔室内的所述区域的位置的工序；以及
在真空排气后，将所述坩埚配置于所述区域的工序。
5.根据权利要求4所述的制造方法，其中，所述坩埚具备具有贯通孔的盖构件，
所述制造装置还具备：
在底端安装所述SiC晶种、能够在所述腔室内升降、所述底端穿过所述贯通孔而配置于所述坩埚内的籽晶轴；以及
配置于离开所述籽晶轴的底端的轴部分、与所述盖构件的下表面接触时悬架所述坩埚的钩构件，
在将所述坩埚配置于离开所述区域的位置的工序中，将悬架于所述钩构件的所述坩埚配置于所述区域的上方，
在将所述坩埚配置于所述区域的工序中，将所述籽晶轴降下，将所述坩埚配置于所述区域。
6.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在将所述腔室真空排气的工序中，将吸附氮气的吸气剂容纳于所述腔室内。
CN201180054125.7A 2010-11-09 2011-11-04 n型SiC单晶的制造方法 Expired - Fee Related CN103210127B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010250492A JP5355533B2 (ja) 2010-11-09 2010-11-09 ｎ型ＳｉＣ単結晶の製造方法
JP2010-250492 2010-11-09
PCT/JP2011/075483 WO2012063743A1 (ja) 2010-11-09 2011-11-04 ｎ型ＳｉＣ単結晶の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103210127A CN103210127A (zh) 2013-07-17
CN103210127B true CN103210127B (zh) 2016-01-13

Family

ID=46050890

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180054125.7A Expired - Fee Related CN103210127B (zh) 2010-11-09 2011-11-04 n型SiC单晶的制造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9512540B2 (zh)
EP (1) EP2639344B1 (zh)
JP (1) JP5355533B2 (zh)
KR (1) KR101488124B1 (zh)
CN (1) CN103210127B (zh)
TW (1) TWI513866B (zh)
WO (1) WO2012063743A1 (zh)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104246026B (zh) 2012-04-20 2017-05-31 丰田自动车株式会社 SiC单晶及其制造方法
US20150068444A1 (en) * 2012-04-26 2015-03-12 Kyocera Corporation Holder, crystal growing method, and crystal growing apparatus
JP5668724B2 (ja) * 2012-06-05 2015-02-12 トヨタ自動車株式会社 ＳｉＣ単結晶のインゴット、ＳｉＣ単結晶、及び製造方法
US9896778B2 (en) 2013-05-31 2018-02-20 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Apparatus for producing SiC single crystals and method of producing SiC single crystals using said production apparatus
JP5761264B2 (ja) * 2013-07-24 2015-08-12 トヨタ自動車株式会社 ＳｉＣ基板の製造方法
JP5854013B2 (ja) 2013-09-13 2016-02-09 トヨタ自動車株式会社 ＳｉＣ単結晶の製造方法
CN103526281B (zh) * 2013-09-29 2016-05-11 青岛赛瑞达电子装备股份有限公司 立式液相外延炉
PL2881499T3 (pl) 2013-12-06 2020-06-29 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Sposób hodowli kryształu węgliku krzemu
JP6178227B2 (ja) * 2013-12-06 2017-08-09 信越化学工業株式会社 炭化珪素の結晶成長方法
JP6181534B2 (ja) * 2013-12-06 2017-08-16 信越化学工業株式会社 炭化珪素の結晶成長方法
JP6177676B2 (ja) * 2013-12-06 2017-08-09 信越化学工業株式会社 炭化珪素の結晶成長方法
JP6180910B2 (ja) * 2013-12-06 2017-08-16 信越化学工業株式会社 炭化珪素の結晶成長方法
CN104018213B (zh) * 2014-05-15 2016-11-16 山东大学 一种仿碧玺的合成碳硅石宝石及其制备方法
WO2016053864A1 (en) * 2014-09-29 2016-04-07 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Method of including deadsorption and crystal growth
CN104775149B (zh) * 2015-05-05 2017-09-22 山东天岳先进材料科技有限公司 一种生长高纯半绝缘碳化硅单晶的方法及装置
CN104862780B (zh) * 2015-05-05 2017-11-14 山东天岳先进材料科技有限公司 一种制备无色碳化硅晶体的方法及装置
JP6533716B2 (ja) 2015-08-06 2019-06-19 信越化学工業株式会社 ＳｉＣ単結晶の製造方法
WO2017086449A1 (ja) * 2015-11-19 2017-05-26 新日鐵住金株式会社 ＳｉＣ単結晶の製造方法及びＳｉＣ単結晶インゴット
CN105463572B (zh) * 2015-12-10 2018-01-09 上海爱我珠宝有限公司 一种碳化硅宝石的制作工艺
CN105568370A (zh) * 2016-03-01 2016-05-11 山东大学 一种具有中心对称性的SiC单晶生长装置及方法
KR102022693B1 (ko) * 2016-03-03 2019-09-18 주식회사 엘지화학 탄화규소 단결정의 제조 장치
CN105970285A (zh) * 2016-06-22 2016-09-28 江苏拜尔特光电设备有限公司 调节碳化硅单晶生长温度的方法
FR3056713B1 (fr) * 2016-09-27 2018-10-19 Centre Nat Rech Scient Four a induction tout metal a haute temperature, destine a fondre des echantillons de mineraux et/ou de roches pour l'extraction des gaz sous ultravide
CN108070909A (zh) * 2016-11-17 2018-05-25 上海新昇半导体科技有限公司 坩埚、坩埚的制备方法及4H-SiC晶体的生长方法
JP7352058B2 (ja) 2017-11-01 2023-09-28 セントラル硝子株式会社 炭化ケイ素単結晶の製造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3353914A (en) * 1964-12-30 1967-11-21 Martin Marietta Corp Method of seed-pulling beta silicon carbide crystals from a melt containing silver and the product thereof
CN1046567A (zh) * 1990-06-15 1990-10-31 中国科学院半导体研究所 一种去除熔体表面浮渣的技术
EP1498518A1 (en) * 2002-04-15 2005-01-19 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Silicon carbide single crystal and method for preparation thereof
CN101203635A (zh) * 2005-06-20 2008-06-18 丰田自动车株式会社 制备碳化硅单晶的方法
CN201433250Y (zh) * 2009-06-22 2010-03-31 中国科学院上海硅酸盐研究所 晶体生长炉
CN101724906A (zh) * 2009-11-18 2010-06-09 中国科学院物理研究所 一种用于生长高质量导电型碳化硅晶体的方法

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60260498A (ja) 1984-06-04 1985-12-23 Sanyo Electric Co Ltd ＳｉＣ単結晶成長方法
US5187547A (en) 1988-05-18 1993-02-16 Sanyo Electric Co., Ltd. Light emitting diode device and method for producing same
JP2804860B2 (ja) 1991-04-18 1998-09-30 新日本製鐵株式会社 ＳｉＣ単結晶およびその成長方法
JP2795574B2 (ja) 1992-02-04 1998-09-10 シャープ株式会社 炭化珪素体の製造方法
US5433167A (en) 1992-02-04 1995-07-18 Sharp Kabushiki Kaisha Method of producing silicon-carbide single crystals by sublimation recrystallization process using a seed crystal
JP3128179B2 (ja) 1992-11-24 2001-01-29 シャープ株式会社 ｎ型炭化珪素単結晶の製造方法
US5322824A (en) 1993-05-27 1994-06-21 Chia Kai Y Electrically conductive high strength dense ceramic
DE19527536A1 (de) 1995-07-27 1997-01-30 Siemens Ag Verfahren zum Herstellen von Siliciumcarbid-Einkristallen
US5718760A (en) 1996-02-05 1998-02-17 Cree Research, Inc. Growth of colorless silicon carbide crystals
JP2000264790A (ja) 1999-03-17 2000-09-26 Hitachi Ltd 炭化珪素単結晶の製造方法
JP2002249376A (ja) * 2000-12-18 2002-09-06 Toyo Tanso Kk 低窒素濃度炭素系材料及びその製造方法
JP4848495B2 (ja) 2001-06-04 2011-12-28 学校法人関西学院 単結晶炭化ケイ素及びその製造方法
JP4162923B2 (ja) 2001-06-22 2008-10-08 株式会社ブリヂストン 炭化ケイ素単結晶の製造方法
JP3750622B2 (ja) 2002-03-22 2006-03-01 株式会社デンソー エピタキシャル膜付きＳｉＣウエハ及びその製造方法並びにＳｉＣ電子デバイス
JP4100228B2 (ja) 2002-04-15 2008-06-11 住友金属工業株式会社 炭化珪素単結晶とその製造方法
JP2004315258A (ja) * 2003-04-14 2004-11-11 Shin Etsu Handotai Co Ltd 単結晶の製造方法
JP4196791B2 (ja) 2003-09-08 2008-12-17 トヨタ自動車株式会社 ＳｉＣ単結晶の製造方法
US7083678B2 (en) * 2003-10-29 2006-08-01 Corning Incorporated Method and apparatus for making a crystal pre-melt
JP4613078B2 (ja) 2005-03-01 2011-01-12 学校法人 名城大学 半導体基板の製造方法
JP4419937B2 (ja) * 2005-09-16 2010-02-24 住友金属工業株式会社 炭化珪素単結晶の製造方法
JP4661571B2 (ja) 2005-12-08 2011-03-30 トヨタ自動車株式会社 炭化珪素単結晶の製造方法
JP4179331B2 (ja) 2006-04-07 2008-11-12 トヨタ自動車株式会社 ＳｉＣ単結晶の製造方法
JP2009029687A (ja) * 2007-03-22 2009-02-12 Bridgestone Corp 炭化ケイ素単結晶の製造方法及び炭化ケイ素単結晶の製造装置
WO2009000140A1 (fr) 2007-06-25 2008-12-31 Xiaotian (Zhongshan) Industrial Co., Ltd. Panier vapeur électrique en bambou
JP4697235B2 (ja) 2008-01-29 2011-06-08 トヨタ自動車株式会社 ｐ型ＳｉＣ半導体単結晶の製造方法およびそれにより製造されたｐ型ＳｉＣ半導体単結晶
WO2010024390A1 (ja) * 2008-08-29 2010-03-04 住友金属工業株式会社 ＳｉＣ単結晶膜の製造方法および装置
JP5304793B2 (ja) * 2008-08-29 2013-10-02 新日鐵住金株式会社 炭化珪素単結晶の製造方法
JP5052493B2 (ja) * 2008-12-29 2012-10-17 ジャパンスーパークォーツ株式会社 シリコン単結晶の製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3353914A (en) * 1964-12-30 1967-11-21 Martin Marietta Corp Method of seed-pulling beta silicon carbide crystals from a melt containing silver and the product thereof
CN1046567A (zh) * 1990-06-15 1990-10-31 中国科学院半导体研究所 一种去除熔体表面浮渣的技术
EP1498518A1 (en) * 2002-04-15 2005-01-19 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Silicon carbide single crystal and method for preparation thereof
CN101203635A (zh) * 2005-06-20 2008-06-18 丰田自动车株式会社 制备碳化硅单晶的方法
CN201433250Y (zh) * 2009-06-22 2010-03-31 中国科学院上海硅酸盐研究所 晶体生长炉
CN101724906A (zh) * 2009-11-18 2010-06-09 中国科学院物理研究所 一种用于生长高质量导电型碳化硅晶体的方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2639344A1 (en) 2013-09-18
TW201235519A (en) 2012-09-01
EP2639344A4 (en) 2014-06-25
CN103210127A (zh) 2013-07-17
JP5355533B2 (ja) 2013-11-27
TWI513866B (zh) 2015-12-21
KR20130109177A (ko) 2013-10-07
JP2012101960A (ja) 2012-05-31
US20130220212A1 (en) 2013-08-29
WO2012063743A1 (ja) 2012-05-18
KR101488124B1 (ko) 2015-01-29
EP2639344B1 (en) 2016-04-20
US9512540B2 (en) 2016-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103210127B (zh) n型SiC单晶的制造方法
Kimoto Bulk and epitaxial growth of silicon carbide
TWI522500B (zh) 矽單結晶及其製造方法
KR101666596B1 (ko) ＳｉＣ 단결정 및 그 제조 방법
CN103282558B (zh) SiC单晶体的制造装置、在制造装置中使用的夹具以及SiC单晶体的制造方法
CN102597337A (zh) SiC 单晶晶片及其制造方法
US20050183657A1 (en) Silicon carbide single crystal and a method for its production
CN105492667B (zh) n型SiC单晶及其制造方法
CN107208310A (zh) 碳化硅单晶的制造方法
JP2003277197A (ja) ＣｄＴｅ単結晶およびＣｄＴｅ多結晶並びにその製造方法
CN104451885A (zh) 一种碳化硅晶体生长方法和装置
JP4393555B2 (ja) 単結晶成長方法
CN104451858A (zh) 高压原位合成多功能晶体生长系统
CN105568385A (zh) 一种掺锗SiC体单晶材料的生长方法
CN206751974U (zh) 一种生长碳化硅晶体的装置
CN204237887U (zh) 高压原位合成多功能晶体生长系统
CN204325549U (zh) 一种碳化硅晶体生长装置
EP1498518B1 (en) Method for the production of silicon carbide single crystal
JP2005239465A (ja) 炭化珪素単結晶製造装置
JP5428706B2 (ja) ＳｉＣ単結晶の製造方法
CN107075723A (zh) p型SiC单晶的制造方法
JP5823947B2 (ja) ＳｉＣ単結晶の製造方法
Hui et al. Differential Thermal Analysis and Crystal Growth of CdSiP2
Imade et al. Liquid-phase epitaxy of 2H–SiC film on a (0001) 4H–SiC substrate in Li–Si melt
CN206244912U (zh) 一种控制SiC晶型单一化生长的装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20171205

Address after: Aichi Prefecture, Japan

Patentee after: Toyota Motor Corp.

Address before: Tokyo, Japan

Co-patentee before: Toyota Motor Corp.

Patentee before: NIPPON STEEL & SUMITOMO METAL Corp.

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160113