CN106795648A - SiC单晶的制造装置和SiC单晶的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够使台阶流动的方向和SiC溶液在晶体生长界面的附近流动的方向为相反方向的SiC单晶的制造装置和SiC单晶的制造方法。坩埚由石墨形成，用于容纳SiC溶液。第1感应加热线圈和第2感应加热线圈卷绕在坩埚的周围。第1感应加热线圈配置于比SiC溶液的表面靠上方的位置。第2感应加热线圈配置于第1感应加热线圈的下方。电源用于向第1感应加热线圈供给第1交变电流且向第2感应加热线圈供给第2交变电流，该第2交变电流具有与第1交变电流相同的频率且向与第1交变电流相反的方向流动。自坩埚所具有的侧壁中的与SiC溶液相接触的部分的、因电源向第1感应加热线圈供给第1交变电流且向第2感应加热线圈供给第2交变电流而产生的磁场的强度达到最大的位置到SiC溶液的表面为止的距离满足预定的式子。

Description

SiC单晶的制造装置和SiC单晶的制造方法

技术领域

本发明涉及SiC单晶的制造装置和SiC单晶的制造方法，详细而言，涉及用于溶液生长法的SiC单晶的制造装置和基于溶液生长法的SiC单晶的制造方法。

背景技术

作为碳化硅(SiC)的制造方法，有溶液生长法。在溶液生长法中，使由SiC单晶构成的晶种与SiC溶液相接触。在SiC溶液中，使晶种的附近部分形成为过冷状态，从而使SiC单晶在晶种上生长。

作为一种溶液生长法，有TSSG(Top Seeded Solution Growth：顶部籽晶助熔剂法)法。用于TSSG法的SiC单晶的制造装置包括例如晶种轴、石墨制的坩埚、卷绕在坩埚的周围的感应加热线圈以及用于对感应加热线圈供给交变电流的电源。通过向感应加热线圈供给交变电流，从而对坩埚进行感应加热。通过对坩埚进行感应加热，从而使坩埚所容纳的Si原料熔融而生成熔体。通过使碳(C)自坩埚溶入熔体，从而生成SiC溶液。通过使安装于晶种轴的下端的SiC晶种与SiC溶液相接触，从而使SiC单晶在SiC晶种上生长。

在此，SiC溶液具有电传导性。因此，在坩埚被感应加热时，SiC溶液在洛伦兹力的作用下被感应搅拌。其结果，容易将碳自坩埚供给至晶体生长界面。

与升华再结晶法相比，溶液生长法能够得到缺陷密度较小的高品质的SiC单晶。作为其原因之一，可列举出通过台阶流动(step flow)生长而将穿透位错转换为基底面的缺陷。

发明内容

然而，当SiC溶液在晶体生长界面的附近流动的方向与台阶流动的方向相同的情况下，会产生台阶的蛇行、台阶的间隔的变动。由此，会使台阶构造错乱。其结果，会产生新的晶体缺陷或难以排除穿透位错。因而，为了获得缺陷更少的SiC单晶，期望使台阶流动的方向和SiC溶液在晶体生长界面的附近流动的方向为相反方向。

本发明的目的在于，提供能够使台阶流动的方向和SiC溶液在晶体生长界面的附近流动的方向为相反方向的SiC单晶的制造装置和SiC单晶的制造方法。

本申请的发明人等对用于实现上述目的的对策进行了潜心研究。其结果，得到了以下的见解。

晶体生长界面处的台阶流动的方向由晶体生长界面的形状决定。图7是表示在安装于晶种轴28A的下端的SiC晶种30上成长的SiC单晶32的示意图。如图7所示，在晶体生长界面向下侧凸起的情况下，台阶流动的方向成为自晶体生长界面的中心朝向外周侧的方向。

在TSSG法中，被感应加热了的坩埚的热量经由SiC溶液和晶种传递至晶种轴。在此，晶体生长界面与上述热量的传递路径正交。也就是说，在利用TSSG法来制造SiC单晶的情况下，晶体生长界面如图7所示那样向下侧凸起(以下，也称作“下凸型”)。因而，SiC溶液优选自坩埚(具体而言为侧壁)朝向晶种流动。

作为用于实现这样的SiC溶液的流动的方法，能够想到利用在对坩埚进行感应加热时产生的洛伦兹力来对SiC溶液进行电磁搅拌的方法。然而，并不容易实现SiC溶液自坩埚朝向晶种流动。在下面对该点进行说明。

图8A是表示在对坩埚进行感应加热时产生的磁力线的分布的模拟结果。图8B是表示在产生了图8A所示的磁力线时的SiC溶液的流动的模拟结果。参照图9来说明模拟的条件。

坩埚12为石墨制。坩埚12的外半径R12为58mm。坩埚12的内半径R22为50mm。坩埚12的高度H12为68mm。坩埚12的深度D12为60mm。坩埚12的底部被实施了半径为10mm的圆角加工。坩埚12的壁厚T12为8mm。坩埚12所容纳的SiC溶液14的深度D22为40mm。

感应加热线圈16为将铜制的管呈螺旋状卷绕而成的螺线管。感应加热线圈16配置为与坩埚12同轴。感应加热线圈16的内半径R32为120mm。感应加热线圈16的匝数为12匝。感应加热线圈16的自上端到下端为止的距离H22为300mm。自感应加热线圈16的上端到坩埚12的上端为止的距离H32为150mm。

晶种轴28A为石墨制。晶种轴28A的外半径为25mm。晶种轴28A的长度为270mm。

参照图8A，通过使交变电流流过感应加热线圈16，从而产生磁力线18。在此，SiC溶液14具有电传导性。因此，磁力线18不会较深地穿透到SiC溶液14的内部。磁力线18的间隔在坩埚12所具有的侧壁12A中的与SiC溶液14相接触的部分处变窄。也就是说，在对坩埚12进行感应加热时产生的磁场在侧壁12A中的与SiC溶液14相接触的部分处变强。磁场的强度达到最大的位置MP存在于侧壁12A中的与SiC溶液14相接触的部分。

在此，作用于SiC溶液14的洛伦兹力的旋转场的极性(旋转方向)以包括位置MP在内的面为界而成为相反。因此，如图8B所示，在SiC溶液14中，在上下形成有具有彼此为相反方向的旋转方向的两个漩涡14A、14B。下侧的漩涡14A在其与上侧的漩涡14B之间的边界处具有自坩埚12的外侧朝向内侧的流动。上侧的漩涡14B在晶种轴20的下端附近、也就是在安装于晶种轴20的下端的晶种的附近自坩埚12的内侧朝向外侧流动。这样的SiC溶液14的流动在下凸型的晶体生长界面处与台阶流动的方向相同。

根据图8B所示的模拟结果，得到了只要使上侧的漩涡14B较小且使下侧的漩涡14A较大就可实现作为目标的SiC溶液14的流动这样的见解。因此，本申请的发明人等为了减弱用于形成上侧的漩涡14B的洛伦兹力而尝试了减弱靠SiC溶液14的溶液表面侧的磁场的对策。具体而言，例如，对使感应加热线圈向下方移动的对策、使感应加热线圈的上端侧的卷绕直径大于下端侧的卷绕直径的对策进行了验证。然而，不管在哪一个对策中，均发现，当减弱靠溶液表面侧的磁场时，位置MP也会向下方移动。另外，还研究了使交变电流的频率变化的对策，但该对策无法实现上侧的漩涡14B较小且下侧的漩涡14A较大。

在这样的状况下，本申请的发明人等着眼于上述位置MP并进行了进一步的研究。其结果，得到如下新的见解：若使位置MP与SiC溶液14的溶液表面分开的距离在预定的范围内，则能够实现作为目标的SiC溶液14的流动。本发明是基于如此得到的新的见解而完成的。

本发明的实施方式的制造装置是基于溶液生长法的SiC单晶的制造装置。制造装置包括坩埚、晶种轴、第1感应加热线圈、第2感应加热线圈以及电源。坩埚用于容纳SiC溶液。坩埚具有在容纳SiC溶液时与SiC溶液相接触的侧壁。坩埚由石墨形成。在晶种轴的下端安装有SiC晶种。晶种轴在安装有SiC单晶时能够使SiC晶种与SiC溶液相接触。第1感应加热线圈卷绕在坩埚的周围。第1感应加热线圈配置于在坩埚内容纳有SiC溶液时比SiC溶液的表面靠上方的位置。第2感应加热线圈卷绕在坩埚的周围。第2感应加热线圈配置于第1感应加热线圈的下方。电源向第1感应加热线圈供给第1交变电流。电源向第2感应加热线圈供给第2交变电流。第2交变电流具有与第1交变电流相同的频率且向与第1交变电流相反的方向流动。在使自侧壁中的与SiC溶液相接触的部分的、因电源向第1感应加热线圈供给第1交变电流且向第2感应加热线圈供给第2交变电流而产生的磁场的强度成为最大的位置到SiC溶液的表面为止的距离为D的情况下，D满足以下的式(1)。

D<2d_m (1)

其中，d_m满足以下的式(2)。

[数学式1]

ρ_m：SiC溶液的电阻率

π：圆周率

f：第1交变电流和第2交变电流的频率

μ_m：SiC溶液的导磁率

在上述制造装置中，形成有在比SiC溶液的表面(溶液表面)靠上方的位置具有会切点的会切磁场(cusp magnetic field)。在形成有这样的会切磁场且上述距离D满足式(1)的情况下，在SiC溶液中形成的上下两个漩涡中的、上侧的漩涡产生于距SiC溶液的溶液表面的距离为2d_m的范围内的狭小的区域中。也就是说，在这样的狭小的区域中，在SiC溶液的流动中产生较大的速度梯度。作用于SiC溶液的粘性力与速度梯度成正比。因此，较强的粘性力作用于上侧的漩涡。其结果，上侧的漩涡未向SiC晶种侧扩展，下侧的漩涡支配SiC溶液的整体流动。其结果，在SiC单晶的晶体生长界面的附近，能够形成与台阶流动的方向相反方向的流动。

上述磁场的强度达到最大的位置是对SiC溶液的流动带来影响的磁场的强度达到最大的位置。因而，例如，也可以在坩埚的外侧存在磁场的强度比上述位置的磁场的强度强的位置。

例如，上述磁场的强度达到最大的位置可以位于侧壁的内周面上，也可以位于侧壁的内部。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的制造装置的概略结构的示意图。

图2是表示在对坩埚进行感应加热时产生的磁力线的分布和在SiC溶液中产生的两个漩涡的概念图。

图3是用于说明模拟的条件的说明图。

图4A是表示在对坩埚进行感应加热时产生的磁力线的分布的模拟结果。

图4B是表示在产生了图4A所示的磁力线时的SiC溶液的流动的模拟结果。

图5是表示应用例1的坩埚的概略结构的示意图。

图6是表示应用例2的坩埚的概略结构的示意图。

图7是表示在晶种上生成的、具有向下侧凸起的晶体生长界面的SiC单晶的概念图。

图8A是表示在对坩埚进行感应加热时产生的磁力线的分布的模拟结果。

图8B是表示在产生图8A所示的磁力线时的SiC溶液的流动的模拟结果。

图9是用于说明模拟的条件的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。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。

图1是用于本发明的实施方式的SiC单晶的制造方法的制造装置10的示意图。图1所示的制造装置10是用于溶液生长法(具体而言为TSSG法)的制造装置的一个例子。用于溶液生长法的制造装置并不限定于图1所示的制造装置10。

制造装置10包括箱体20、坩埚12、隔热构件22、第1感应加热线圈16A、第2感应加热线圈16B、电源24、旋转装置26以及升降装置28。

箱体20用于容纳坩埚12。在制造SiC单晶时，箱体20被冷却。

坩埚12由石墨形成，用于容纳SiC溶液14。在此，SiC溶液14指的是碳(C)溶解于Si或Si合金的熔体而成的溶液。坩埚12具有侧壁12A和底壁12B。侧壁12A的下端与底壁12B一体地形成。侧壁12A的内周面的一部分与SiC溶液14相接触。侧壁12A的厚度在坩埚12的高度方向上大致相同。侧壁12A具有圆筒形状。

隔热构件22由隔热材料构成并包围坩埚12。

第1感应加热线圈16A卷绕在侧壁12A的周围。第2感应加热线圈16B配置在第1感应加热线圈16A的下方且卷绕在侧壁12A的周围。第2感应加热线圈16B的卷绕方向与第1感应加热线圈16A的卷绕方向相反。第2感应加热线圈16B的内径与第1感应加热线圈16A的内径相同。第2感应加热线圈16B具有比第1感应加热线圈16A高的高度(图1中的上下方向上的长度)。第2感应加热线圈16B的匝数多于第1感应加热线圈16A的匝数。第2感应加热线圈16B的匝数优选为第1感应加热线圈16A的匝数的两倍以上。第2感应加热线圈16B的上端与第1感应加热线圈16A的下端相连接。

第1感应加热线圈16A的上端和第2感应加热线圈16B的下端分别连接于电源24。电源24向第1感应加热线圈16A和第2感应加热线圈16B供给交变电流。

旋转装置26包括旋转轴26A和驱动源26B。

旋转轴26A沿箱体20的高度方向(图1的上下方向)延伸。旋转轴26A的上端位于隔热构件22内。在旋转轴26A的上端配置有坩埚12。旋转轴26A的下端位于箱体20的外侧。

驱动源26B配置于箱体20的下方。驱动源26B连结于旋转轴26A。驱动源26B使旋转轴26A绕旋转轴26A的中心轴线旋转。

升降装置28包括晶种轴28A和驱动源28B。

晶种轴28A沿箱体20的高度方向延伸。晶种轴28A的上端位于箱体20的外侧。在晶种轴28A的下端面安装有SiC晶种30。

SiC晶种30由SiC单晶构成。SiC晶种30的晶体结构为4H多型。SiC晶种30的晶体生长面可以为C面，也可以为Si面。晶体生长面的偏离角为例如1°～4°。在此，晶体生长面的偏离角为沿与晶体生长面垂直的方向延伸的直线同沿c轴方向延伸的直线所成的角度。

驱动源28B配置于箱体20的上方。驱动源28B连结于晶种轴28A。驱动源28B使晶种轴28A升降。驱动源28B还使晶种轴28A绕晶种轴28A的中心轴线旋转。

接着，说明使用了制造装置10的SiC单晶的制造方法。首先，将SiC晶种30安装于晶种轴28A的下端面。

接着，将坩埚12配置在箱体20内的旋转轴26A上。此时，坩埚12容纳有SiC溶液14的原料。原料例如可以仅为Si，也可以为Si与其他金属元素的混合物。金属元素为例如钛(Ti)、锰(Mn)、铬(Cr)、钴(Co)、钒(V)以及铁(Fe)等。作为原料的形态，例如为多个块、粉末等。

接着，生成SiC溶液14。首先，向箱体20内填充非活性气体。随后，利用第1感应加热线圈16A和第2感应加热线圈18B对坩埚12进行感应加热。通过对坩埚12进行感应加热，从而将坩埚12所容纳的SiC溶液14的原料加热至熔点以上。当加热坩埚12时，碳从坩埚12溶入到熔体。由此，生成SiC溶液14。当碳继续向熔体溶入时，SiC溶液14的碳浓度接近饱和浓度。

接着，利用驱动源28B使晶种轴28A下降，使SiC晶种30的晶体生长面与SiC溶液14相接触。此时，也可以将SiC晶种30浸渍于SiC溶液14。

在使SiC晶种30的晶体生长面与SiC溶液14相接触之后，继续利用第1感应加热线圈16A和第2感应加热线圈16B来对坩埚12进行感应加热，从而将SiC溶液14保持在晶体生长温度。晶体生长温度为1650℃～1850℃，优选为1700℃～1800℃。

另外，对SiC溶液14的靠SiC晶种30附近的部分进行过冷却，使SiC成为过饱和状态。此时，SiC溶液14中位于SiC晶种30的紧下方的部分的温度梯度大于0℃/cm且为20℃/cm以下。该温度梯度优选为5℃/cm以上且为15℃/cm以下。该温度梯度更优选为7℃以上且为11℃以下。

对SiC溶液14中的靠SiC晶种30的附近的部分进行过冷却的方法没有特别限定。例如，控制对第1感应加热线圈16A和第2感应加热线圈16B进行的通电，使SiC溶液14中的SiC晶种30的附近区域的温度低于其它区域的温度。另外，可以利用制冷剂将SiC溶液14中的靠SiC晶种30的附近的部分冷却。具体而言，使制冷剂在晶种轴28A的内部循环。制冷剂为例如氦(He)、氩(Ar)等非活性气体。若使制冷剂在晶种轴28A内循环，则SiC晶种30被冷却。若SiC晶种30变冷，则SiC溶液14中的靠SiC晶种30的附近的部分也变冷。

在使SiC熔液14中的SiC晶种30的附近区域的SiC为过饱和状态下，使SiC晶种30和SiC溶液14(坩埚12)旋转。通过使晶种轴28A旋转，从而SiC晶种30旋转。通过使旋转轴26A旋转，从而坩埚12旋转。SiC晶种30的旋转方向可以是与坩埚12的旋转方向相反的方向，也可以是与坩埚12的旋转方向相同的方向。另外，旋转速度可以恒定，也可以变动。晶种轴28A一边旋转一边逐渐上升。此时，SiC单晶在与SiC溶液14接触的SiC晶种30的晶体生长面上成长。此外，晶种轴28A可以不上升但旋转，也可以既不上升也不旋转。

在如上述那样制造SiC单晶时，在第1感应加热线圈16A和第2感应加热线圈16B中流动有交变电流。在此，第1感应加热线圈16A的卷绕方向和第2感应加热线圈16B的卷绕方向成为相反方向。因此，在第1感应加热线圈16A中流动的交变电流(以下称作第1交变电流)与在第2感应加热线圈16B中流动的交变电流(以下称作第2交变电流)相比，频率、有效值相同，但流动的方向相反。其结果，如图2所示，在上下形成有两个磁场。上侧的磁场是因第1交变电流的流动而形成的。下侧的磁场是因第2交变电流的流动而形成的。根据电磁学的叠加原理，在第1感应加热线圈16A与第2感应加热线圈16B之间出现中性面32，该中性面32是通过上侧的磁场和下侧的磁场相互抵消而形成的，其磁场的强度成为零。中性面32位于SiC溶液14的溶液表面14C的上方。

在此，SiC溶液14具有电传导性。因此，如图2所示，因第2交变电流流动而产生的磁力线18B不会较深地穿透到SiC溶液14的内部。磁力线18B的间隔在侧壁12A的与SiC溶液14相接触的部分处变窄。也就是说，下侧的磁场在侧壁12A中的与SiC溶液14相接触的部分处变强。磁场的强度达到最大的位置MP存在于侧壁12A中的与SiC溶液14相接触的部分。强度在位置MP处达到最大的磁场是对SiC溶液14的流动造成影响的磁场、也就是因第2交变电流的流动而形成的磁场。

在此，作用于SiC溶液14的洛伦兹力的旋转场的极性(旋转方向)以包括位置MP在内的面为界相反。因此，在SiC溶液14中，在上下形成有具有彼此为相反方向的旋转方向的两个漩涡。上侧的漩涡在溶液表面处自坩埚12的内侧朝向外侧流动。下侧的漩涡在其与上侧的漩涡之间的边界处自坩埚12的外侧朝向内侧流动。

在此，制造装置10用于利用TSSG法来制造SiC单晶。因此，利用制造装置10制得的SiC单晶如图7所示那样具有向下侧凸起的晶体生长界面。因而，在利用制造装置10来制造SiC单晶时，如图2所示，使下侧的漩涡14A较大，将上侧的漩涡14B约束在溶液表面14C和侧壁12A这两者的附近。这样一来，在SiC晶种30的附近，SiC溶液14自坩埚12的外侧朝向内侧流动。其结果，能够使台阶流动的方向与SiC溶液14在晶体生长界面附近流动的方向为相反方向。

为了将上侧的漩涡14B约束在上述区域中，只要自位置MP到溶液表面为止的距离D满足以下的式(1)即可。

D<2d_m (1)

其中，d_m满足以下的式(2)。

数学式2

ρ_m：SiC溶液的电阻率

π：圆周率

f：第1交变电流和第2交变电流的频率

μ_m：SiC溶液的导磁率

通过改变中性面32的位置(上下方向上的位置)，能够改变距离D。因而，将中性面32设定于哪个位置是重要的。能够考虑到例如第1感应加热线圈16A与坩埚12之间的位置关系和第2感应加热线圈16B与坩埚12之间的位置关系、第1感应加热线圈16A的匝数、第2感应加热线圈16B的匝数等，利用电磁场数值分析来求出中性面32的位置。电磁场数值分析能够使用公知的分析软件来进行。通过电磁场数值分析，能求出位置MP。若求得位置MP，则能求出距离D。只要以使距离D满足式(1)的方式设计第1交变电流和第2交变电流的频率并求出第1感应加热线圈16A与坩埚12之间的位置关系和第2感应加热线圈16B与坩埚12之间的位置关系、第1感应加热线圈16A的匝数、第2感应加热线圈16B的匝数等即可。在求位置关系时，例如，也可以利用分析软件所具有的最优值查找功能。

在制造SiC单晶时，由于碳自坩埚12溶入SiC溶液14，从而坩埚12的容积发生变化。因此，SiC溶液14的溶液表面14C的位置发生变化。因此，为了与制造SiC单晶时的溶液表面14C的位置的变化相对应，也可以配置为第1感应加热线圈16A和第2感应加热线圈16B能够相对于坩埚12移动。

对制造装置10进行了模拟。参照图3来说明模拟的条件。

坩埚12为石墨制。坩埚12的外半径R11为58mm。坩埚12的内半径R21为50mm。坩埚12的高度H11为68mm。坩埚12的深度D11为60mm。对坩埚12的底部实施了半径为30mm的圆角加工。坩埚12的壁厚T11为8mm。坩埚12所容纳的SiC溶液14的深度D21为40mm。

第1感应加热线圈16A和第2感应加热线圈16B为将铜制的管呈螺旋状卷绕而成的螺线管。第1感应加热线圈16A和第2感应加热线圈16B配置为与坩埚12同轴。第1感应加热线圈16A和第2感应加热线圈16B的内半径R31为120mm。第1感应加热线圈16A的匝数为3匝。第2感应加热线圈16B的匝数为9匝。自第1感应加热线圈16A的上端到第2感应加热线圈16B的下端为止的距离H21为300mm。

第1交变电流和第2交变电流的频率为5kHz。d_m为6.4mm。

中性面32位于比SiC溶液14的溶液表面14C靠上方30mm的位置。此时，距离D为9.0mm。

晶种轴28A为石墨制。晶种轴28A的外半径为25mm。晶种轴28A的长度为270mm。

图4A和图4B表示利用上述条件进行模拟的结果。图4A是表示在对坩埚12进行感应加热时产生的磁力线的分布的模拟结果。图4B是表示在产生了图4A所示的磁力线时的SiC溶液14的流动的模拟结果。

如图4A和图4B所示，在距离D满足式(1)的情况下，上侧的漩涡被约束在溶液表面和侧壁这两者的附近，下侧的漩涡支配SiC溶液的整体流动。其结果，在晶种轴的下方也就是SiC单晶的晶体生长界面的附近，形成与台阶流动的方向相反方向的流动。

坩埚的应用例1

参照图5说明应用例1的坩埚121。与坩埚12相比，坩埚121不具有侧壁12A，而具有侧壁12A1。侧壁12A1具有圆筒形状。侧壁12A1具有第1外周面13A、第2外周面13B、第3外周面13C以及内周面15。

第1外周面13A位于比SiC溶液14的溶液表面14C靠上方的位置。第1外周面13A具有在高度方向上的全长范围内大致相同的直径。

第2外周面13B位于溶液表面14C的下方。第2外周面13B具有比第1外周面13A小的直径。第2外周面13B具有在高度方向上的全长范围内大致相同的直径。

第3外周面13C位于第1外周面13A与第2外周面13B之间，并将第1外周面13A和第2外周面13B连接起来。第3外周面13C的直径自下端朝向上端而逐渐变大。也就是说，第3外周面13C为倾斜面。

内周面15具有在高度方向上的全长范围内大致相同的直径。因此，侧壁12A1中的具有第1外周面13A的部分具有比侧壁12A1中的具有第2外周面13B的部分大的厚度。位置MP存在于侧壁12A1中的具有第2外周面13B的部分。

在此，侧壁12A1中的具有第2外周面13B的部分的厚度T1和侧壁12A1中的具有第1外周面13A的部分的厚度T2满足以下的式(3)。

T1<T2 (3)

另外，在图5所示的例子中，厚度T1满足以下的式(4)，厚度T2满足以下的式(5)。

T1<d_c (4)

T2>d_c (5)

其中，d_c满足以下的式(6)。

数学式3

ρ_c：坩埚121的电阻率

μ_c：坩埚121的导磁率

在使用坩埚121来制造SiC单晶的情况下，能够利用侧壁12A1中的具有厚度T1的部分来屏蔽因第2交变电流流动而产生的磁场(下侧的磁场)。因此，能够在比溶液表面14C靠上方的位置减弱下侧的磁场的强度。其结果，能够减弱受到了约束的上侧的漩涡的强度，从而下侧的漩涡容易支配SiC溶液14的整体流动。

坩埚的应用例2

参照图6说明应用例2的坩埚122。与坩埚12相比，坩埚122不具有侧壁12A，而具有侧壁12A2。侧壁12A2具有圆筒形状。侧壁12A2具有第1内周面15A、第2内周面15B、第3内周面15C以及外周面13。

第1内周面15A位于比SiC溶液14的溶液表面14C靠上方的位置。第1内周面15A具有在高度方向上的全长范围内大致相同的直径。

第2内周面15B位于溶液表面14C的下方。第2内周面15B具有比第1内周面15A大的直径。第2内周面15B具有在高度方向上的全长范围内大致相同的直径。

第3内周面15C位于第1内周面15A与第2内周面15B之间，并将第1内周面15A和第2内周面15B连接起来。第3内周面15C的直径自下端朝向上端而逐渐变大。也就是说，第3内周面15C为倾斜面。

外周面13具有在高度方向上的全长范围内大致相同的直径。因此，侧壁12A2中的具有第1内周面15A的部分具有比侧壁12A2中的具有第2内周面15B的部分大的厚度。位置MP存在于侧壁12A2中的具有第2内周面15B的部分。

在此，侧壁12A2中的具有第2内周面15B的部分的厚度T1和侧壁12A2中的具有第1内周面15A的部分的厚度T2满足以下的式(3)。

T1<T2 (3)

另外，在图6所示的例子中，厚度T1满足以下的式(4)，厚度T2满足以下的式(5)。

T1<d_c (4)

T2>d_c (5)

其中，d_c满足以下的式(6)。

数学式4

ρ_c：坩埚122的电阻率

μ_c：坩埚122的导磁率

在使用坩埚122来制造SiC单晶的情况下，能够利用侧壁12A2中的具有厚度T1的部分来屏蔽因第2交变电流流动而产生的磁场(下侧的磁场)。因此，能够在比溶液表面14C靠上方的位置减弱下侧的磁场的强度。其结果，能够减弱受到了约束的上侧的漩涡的强度，下侧的漩涡容易支配SiC溶液14的整体流动。

在使用坩埚122来制造SiC单晶的情况下，如图6所示，溶液表面14C与第3内周面15C所成的角度θ成为钝角。因此，能够缓和在SiC溶液14中产生的洛伦兹力集中于溶液表面14C的外缘也就是溶液表面14C的与第3内周面15C相接触的部分及其附近。其结果，能够如上述那样减弱受到了约束的上侧的漩涡的强度。下侧的漩涡容易支配SiC溶液14的整体流动。

以上，详细叙述了本发明的实施方式，但这些实施方式毕竟是例示，本发明丝毫不限定于上述实施方式。

Claims (6)

1.一种SiC单晶的制造方法，其是利用溶液生长法来制造SiC单晶的方法，在SiC单晶的制造方法中，通过使SiC晶种与容纳于坩埚的SiC溶液相接触，从而使SiC单晶生长，其中，

该SiC单晶的制造方法包括以下工序：

对卷绕在所述坩埚的周围并配置于比所述SiC溶液的溶液表面靠上方的位置的第1感应加热线圈供给第1交变电流，且对卷绕在所述坩埚的周围并配置于所述第1感应加热线圈的下方的第2感应加热线圈供给第2交变电流，该第2交变电流具有与所述第1交变电流相同的频率且方向与所述第1交变电流相反；以及

使安装于晶种轴的下端的SiC晶种与所述SiC溶液相接触，

在使自所述坩埚所具有的侧壁中的与所述SiC溶液相接触的部分的、在供给所述第1交变电流和所述第2交变电流的工序中产生的磁场的强度达到最大的位置到所述溶液表面为止的距离为D的情况下，D满足以下的式(1)，

D<2d_m (1)

在此，d_m满足以下的式(2)，

数学式1

$d_m=\sqrt{\frac{{\mathrm{\&rho;}}_m}{{\mathrm{\&pi;f\&mu;}}_m}}---\left(2\right)$

其中，ρ_m是所述SiC溶液的电阻率，π是圆周率，f是所述频率，μ_m是所述SiC溶液的导磁率。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，

在使所述侧壁中的位于所述磁场的强度达到最大的位置的部分的厚度为T1且使所述侧壁中的位于比所述溶液表面靠上方的位置的部分的最大厚度为T2的情况下，T1和T2满足以下的式(3)，

T1<T2 (3)。

3.根据权利要求2所述的制造方法，其中，

所述T1满足以下的式(4)且所述T2满足以下的式(5)，

T1<d_c (4)

T2>d_c (5)

在此，d_c满足以下的式(6)，

数学式2

$d_c=\sqrt{\frac{{\mathrm{\&rho;}}_c}{{\mathrm{\&pi;f\&mu;}}_c}}---\left(6\right)$

其中，ρ_c是所述坩埚的电阻率，μ_c是所述坩埚的导磁率。

4.根据权利要求2或3所述的制造方法，其中，

所述侧壁包括：

具有所述T1的厚度的部分的第1内表面；以及

具有所述T2的厚度的部分的第2内表面，

所述第1内表面位于比所述第2内表面靠水平方向外侧的位置。

5.根据权利要求4所述的制造方法，其中，

所述侧壁还包括将所述第1内表面和所述第2内表面相连接的倾斜内表面。

6.一种SiC单晶的制造装置，其用于利用溶液生长法来制造SiC单晶，其中，

该SiC单晶的制造装置包括：

坩埚，其由石墨形成，包括侧壁并能够容纳SiC溶液；

晶种轴，能够在该晶种轴的下端安装SiC晶种，能够使所述SiC晶种与所述SiC溶液相接触；

第1感应加热线圈，其卷绕在所述坩埚的周围并配置于在将所述SiC溶液容纳于所述坩埚时比所述SiC溶液的表面靠上方的位置；

第2感应加热线圈，其卷绕在所述坩埚的周围并配置于所述第1感应加热线圈的下方；以及

电源，其用于向所述第1感应加热线圈供给第1交变电流且向所述第2感应加热线圈供给第2交变电流，该第2交变电流具有与所述第1交变电流相同的频率且方向与所述第1交变电流相反，

在将所述SiC溶液容纳于所述坩埚时，下述预定的距离D满足以下的式(1)，

D<2d_m (1)

其中，D是自所述侧壁中的与所述SiC溶液相接触的部分的、因利用所述电源向所述第1感应加热线圈供给所述第1交变电流且向所述第2感应加热线圈供给所述第2交变电流而产生的磁场的强度达到最大的位置到所述SiC溶液的表面为止的距离，d_m满足以下的式(2)，

数学式3

$d_m=\sqrt{\frac{{\mathrm{\&rho;}}_m}{{\mathrm{\&pi;f\&mu;}}_m}}---\left(2\right)$

其中，ρ_m是所述SiC溶液的电阻率，π是圆周率，f是所述频率，μ_m是所述SiC溶液的导磁率。