TWI445850B - A method for producing a single crystal of SiC from a solution of a single crystal produced by a solution growth method, a method of manufacturing a single crystal of SiC, and a crucible used in the manufacturing apparatus - Google Patents

Description

由溶液成長法所進行之SiC單結晶之製造裝置、使用有該製造裝置之SiC單結晶之製造方法、及在該製造裝置中所使用之坩堝

本發明，係有關於由溶液成長法所進行之SiC單結晶之製造裝置、使用有該製造裝置之SiC單結晶之製造方法、及在該製造裝置中所使用之坩堝。

作為製造碳化矽(SiC)之單結晶的方法，從先前技術起，係週知有溶液成長法。溶液成長法，係將被安裝在種晶軸之下端面處的SiC種結晶，浸漬在被收容於坩堝處之SiC溶液中。之後，將SiC種結晶拉上，並在SiC種結晶上育成SiC單結晶。於此，所謂SiC溶液，係指在Si或者是Si合金之熔液中而使碳(C)作了溶解的溶液。

在溶液成長法中，於SiC溶液之中，係將位於所浸漬了的SiC種結晶之正下方處的近旁區域(以下，單純稱作近旁區域)之溫度，設為較其他區域而更低。具體而言，係藉由在種晶軸之內部流動冷媒(氣體或水)，或者是藉由透過種晶軸所進行之導熱來進行除熱，而將種晶軸之下端部冷卻。被冷卻了的種晶軸之下端部，係將SiC種結晶冷卻，且亦將近旁區域冷卻。藉由此，而將近旁區域之SiC設為過飽和狀態，以促進SiC單結晶之成長。也就是說，近旁區域，係藉由種晶軸而被除熱，並成為過冷卻狀態。

然而，若是SiC溶液之近旁區域以外的區域(以下， 稱為週邊區域)之溫度產生有參差，則在週邊區域中，會由於自然核之生成而成為容易產生SiC多結晶。所產生的SiC多結晶，會由於SiC溶液之流動，而一直移動至SiC種結晶處。若是SiC多結晶多數附著於在SiC種結晶上而成長了的SiC單結晶處，則會有對於SiC單結晶之成長造成阻礙的情況。

以抑制SiC多結晶之產生一事作為目的之SiC單結晶的製造方法，例如，係在日本特開2004-323247號公報(專利文獻1)以及日本特開2006-131433號公報(專利文獻2)中有所揭示。

在專利文獻1中所揭示之製造方法，係將由黑鉛蓋或石墨蓋所成的絕熱性構件，配置於溶液面之上方，而對於從SiC溶液之表面而來的散熱作抑制。在專利文獻2中所揭示之製造方法，係在坩堝上方之自由空間處配置絕熱性構件，並以使SiC溶液表面之面內溫度差成為40℃以內的方式來作調整。

的確，在專利文獻1、2中所記載之製造方法，係能夠對於SiC溶液之週邊區域的溫度產生參差的情況作抑制。然而，在此些專利文獻中，在坩堝內而被配置於溶液面之上方處的絕熱性構件，係包圍種晶軸。因此，種晶軸會被絕熱構件所保溫。其結果，由種晶軸所致之除熱係被阻礙，而會有難以將近旁區域有效率地過冷卻的情形。

本發明之目的，係在於提供一種：能夠對於SiC溶液之週邊區域的溫度產生參差的情況作抑制，並且能夠將SiC種結晶之近旁區域有效率地冷卻之由溶液成長法所進行之SiC單結晶之製造裝置。

由本發明之實施形態所致的SiC單結晶之製造裝置，係具備有種晶軸和坩堝。種晶軸，係具備安裝SiC種結晶之下端面。坩堝，係收容SiC溶液。坩堝，係具備本體和中蓋以及上蓋。本體，係具備第1筒部和被配置在第1筒部之下端部處的底部。中蓋，係被配置在本體內之SiC溶液的液面之上方且為第1筒部內。中蓋，係具備使種晶軸通過之第1貫通孔。上蓋，係被配置於中蓋之上方。上蓋，係具備使種晶軸通過之第2貫通孔。

由本發明之實施形態所致的SiC單結晶之製造裝置，係能夠對於SiC溶液之週邊區域被過度冷卻的情況作抑制，並且能夠將SiC種結晶之近旁區域冷卻。

由本發明之實施形態所致的SiC單結晶之製造裝置，係具備有種晶軸和坩堝。種晶軸，係具備安裝SiC種結晶之下端面。坩堝，係收容SiC溶液。坩堝，係具備有本體和中蓋以及上蓋。本體，係具備第1筒部和被配置在第1筒部之下端部處的底部。中蓋，係被配置在本體內之SiC溶液的液面之上方且為第1筒部內。中蓋，係具備使種晶軸通過之第1貫通孔。上蓋，係被配置於中蓋之上方。上 蓋，係具備使種晶軸通過之第2貫通孔。

於此情況，被形成於中蓋之上方處的空間(被形成於中蓋和上蓋之間的空間，以下，稱作冷卻空間)之溫度，係成為較被形成於中蓋之下方處的空間(被形成於SiC溶液之液面和中蓋之間的空間，以下，稱作保溫空間)之溫度更低。藉由冷卻空間，由於係能夠對於種晶軸被保溫的情況作抑制，因此，種晶軸係將SiC溶液之近旁區域有效地除熱。其結果，近旁區域之SiC係成為過飽和狀態，SiC單結晶之成長係被促進。進而，藉由保溫空間，係能夠對於SiC溶液之近旁區域以外的區域(週邊區域)之溫度產生參差的情況作抑制。其結果，係能夠抑制由於自然核生成所導致的SiC多結晶之產生。

較理想，中蓋係更進而具備有第2筒部。第2筒部，係從中蓋之下面起而朝向下方延伸。第2筒部，係於內部穿通有種晶軸。第2筒部之下面，係從SiC溶液之液面而相分離地作配置。於此情況，冷卻空間和保溫空間之間的溫度差係變得更大。

較理想，中蓋之上面，係從外周側起而朝向內周側降低。在由本實施形態所致之製造裝置中，係將SiC溶液之原料(以下，稱作SiC原料)收容在坩堝中。之後，加熱坩堝並使SiC原料溶解，而產生SiC溶液。在由本實施形態所致之坩堝中，係在底部和中蓋之間收容有SiC原料，並進而在中蓋和上蓋之間亦收容有SiC原料。若是坩堝之中蓋的上面為從外周側起而朝向內周側降低，則當被收容 在中蓋和上蓋之間的SiC原料被加熱並溶解而成為SiC溶液時，SiC溶液係易於通過第1貫通孔而流動至下方。

由本發明所致之由溶液成長法所進行之SiC單結晶之製造方法，係具備有：準備具備朝上下方向而延伸之種晶軸的製造裝置之工程；和準備坩堝之工程，該坩堝，係具備有包含筒部與被配置在筒部之下端部處的底部之本體、和配置在本體內部並具有使種晶軸通過之第1貫通孔之中蓋、以及被配置在中蓋之上方並具有使種晶軸通過之第2貫通孔之上蓋；和將SiC種結晶安裝在種晶軸的下端面處之工程；和將收容有原料之坩堝加熱並產生SiC溶液之工程；和將被安裝在種晶軸之下端面處的SiC種結晶浸漬在SiC溶液中之工程；和在SiC種結晶上育成SiC單結晶之工程；和在產生SiC溶液之前，以使所產生之SiC溶液的液面會成為位置在中蓋之下方處的方式，來將SiC溶液之原料收容在坩堝中之工程。

於此情況，SiC原料，係亦可並非僅收容在坩堝之底部和中蓋之間，而亦收容於中蓋和上蓋之間。SiC原料，係由複數之塊或粉末所成。因此，若是將複數之塊或粉末作堆積，則會形成有多數的空隙。包含有空隙之SiC原料的體積(表觀體積)，係較將SiC原料溶解所產生之SiC溶液的體積更大。故而，就算是當在坩堝之中蓋和上蓋之間亦收容有SiC原料的情況時，藉由對於其之收容量作調整，亦能夠使成為SiC溶液的情況時之液面位於較中蓋之下面而更下方處。於此情況，相較於僅在坩堝之底部和中 蓋之間收容SiC原料的情況，係能夠使SiC溶液之液面更接近中蓋之下面，而能夠將保溫空間縮小。其結果，係能夠將對於SiC溶液之週邊區域的溫度之參差作抑制的效果提高。

針對上述之由本實施形態所致的SiC單結晶之製造裝置，參考圖面並作詳細敘述。在圖中之相同或相當之部分處，係附加相同符號，並省略重複說明。

〔製造裝置之構成〕

圖1，係為由本發明之實施形態所致的SiC單結晶之製造裝置10的構成圖。

參考圖1，製造裝置10，係具備有腔室12。腔室12，係收容坩堝14。當製造SiC單結晶時，腔室12係被水冷。

坩堝14，係收容SiC溶液16。SiC溶液16，係包含有矽(Si)和碳(C)。

SiC溶液16，係藉由加熱SiC原料並使其溶解而產生者。SiC原料，例如係僅有Si，或者為Si和其他金屬元素的混合物。金屬元素，例如係為鈦(Ti)、錳(Mn)、鉻(Cr)、鈷(Co)、釩(V)、鐵(Fe)等。在此些之金屬元素中，較理想之金屬元素，係為Ti以及Mn。更理想之金屬元素，係為Ti。SiC原料，係由上述之金屬元素的複數之塊(薄片(FLAKE)或小片(CHIP))或者是粉末所成。SiC原料，例如係為矽之小片和多孔質鈦之小片。 SiC原料，係亦可更進而含有碳(C)。

較理想，坩堝14係含有碳。坩堝14，例如係為石墨製，或者亦可為SiC製。坩堝14之內表面，係亦可被SiC所被覆。藉由此，坩堝14，係成為對於SiC溶液16之碳供給源。

腔室12，係更進而收容有絕熱構件18。絕熱構件18，係以包圍坩堝14的方式而被配置。換言之，絕熱構件18，係收容坩堝14。

腔室12，係更進而收容有加熱裝置20。加熱裝置20，例如係為高頻線圈。加熱裝置20，係以包圍絕熱構件18之側壁的方式而被配置。換言之，絕熱構件18以及坩堝14，係被插入至加熱裝置20內。

在製造SiC單結晶之前，上述之SiC原料係被收容在坩堝14內。加熱裝置20，係藉由感應加熱坩堝14而使SiC原料溶解，並產生SiC溶液16。加熱裝置20，係更進而將SiC溶液16維持於結晶成長溫度。結晶成長溫度，係依存於SiC溶液16之組成。一般性之結晶成長溫度，係為1600~2000℃。

製造裝置10，係更進而具備有旋轉裝置22。旋轉裝置22，係具備有旋轉軸24和驅動源26。

旋轉軸24，係朝向上下方向延伸。旋轉軸24之上端，係位置於絕熱構件18內。在旋轉軸24之上端處，係配置有坩堝14。旋轉軸24之下端，係位置於腔室12之外側處。回轉軸24，係被與驅動源26作連結。

驅動源26，係被配置於腔室12之下方。在製造SiC單結晶時，驅動源26，係使旋轉軸24於其之中心軸線周圍作旋轉。藉由此，坩堝14係旋轉。

製造裝置10，係更進而具備有升降裝置28。升降裝置28，係具備有種晶軸30和驅動源32。

種晶軸30，係朝向上下方向延伸。種晶軸30之上端，係位置於腔室12之外側處。種晶軸30，係被與驅動源32作連結。驅動源32，係被配置於腔室12之上方。驅動源32，係使種晶軸30升降。驅動源32，係更進而使種晶軸30在其之中心軸線周圍作旋轉。

當製造SiC單結晶時，種晶軸30係被冷卻。具體而言，係在種晶軸30之內部而使冷卻氣體循環。冷卻氣體，例如係為氦氣等。種晶軸30之冷卻方法，係並不被限定於氣體冷卻。例如，亦可將種晶軸30作上下2分割，並對種晶軸30之下半部進行氣體冷卻且對於上半部進行水冷。

旋轉軸30之下端，係位置於坩堝14內。於種晶軸30之下端面34處，係被安裝有SiC種結晶36。

SiC種結晶36，係為板狀。在本例中，SiC種結晶36，係為圓板狀。但是，SiC種結晶36之形狀，係並未被特別限定為圓板狀。SiC種結晶36之形狀，例如亦可為六角形、矩形等之多角形。SiC種結晶36之上面，係成為對於種晶軸30之安裝面。

SiC種結晶36，係由SiC單結晶所成。較理想，SiC 種結晶36之結晶構造，係與所欲製造之SiC單結晶的結晶構造相同。例如，當製造4H多型之SiC單結晶的情況時，係利用4H多型之SiC種結晶。當利用4H多型之SiC種結晶36的情況時，SiC種結晶36之表面，較理想係為(0001)面，或者是為從(0001)面而以8℃以下之角度來傾斜之面。於此情況，SiC單結晶係會安定成長。

〔坩堝之構成〕

圖2，係為圖1中之坩堝14的縱剖面圖。如圖2中所示一般，坩堝14，係具備本體140和中蓋42以及上蓋44。也就是說，坩堝14，係具備有被作了上下配置之2個蓋(中蓋42以及上蓋44)。

本體140，係為使上端作了開口之框體。本體140，係具備筒部38和底部40。筒部38，係朝向上下方向延伸。筒部38，例如係為圓筒。筒部38之內徑尺寸，係相較於種晶軸30之外徑尺寸而為充分大。底部40，係被配置於筒部38之下端部處。底部40，例如係被與筒部38一體性形成。

中蓋42，係從底部40而分離並被配置在底部40之上方。中蓋42係為板狀，並於中央部處具備有貫通孔48。貫通孔48，係朝向中蓋42之厚度方向延伸，並從中蓋24之上面46起一直到達下面461。貫通孔48，係使種晶軸30通過。故而，在製造SiC單結晶時，種晶軸30之下端，係被配置在較中蓋42更下方處。

中蓋42，係進而具備有筒部50。筒部50，係從中蓋42之下面461起而朝向下方延伸。在圖2中，筒部50，係被與貫通孔48作同軸配置，筒部50之內周面，係與貫通孔48之表面作平緩(無階差)的連接。筒部50，係與貫通孔48相同的，使種晶軸30通過。種晶軸30之下端，係被配置於較筒部50之下端而更下方處。

亦可在筒部50之內周面和貫通孔48的表面之間形成有階差。只要筒部50能夠使種晶軸30通過，則筒部50之內周面的形狀係並不特別作限定。

中蓋42，係被配置在筒部38內，其之外周係被安裝在筒部38之內周面上。中蓋42，係能夠與筒部38作一體性形成，亦能夠與筒部38相獨立地形成。較理想，中蓋42之下面461，係成為與底部40之表面略平行。

上蓋44，係被配置於較中蓋42更上方處。在圖2中，上蓋44，係被配置於筒部38之上端處。上蓋44係為板狀，並於中央部處具備有貫通孔52。貫通孔52，係被與貫通孔48作同軸配置。貫通孔52，係與貫通孔48相同的，使種晶軸30通過。

上蓋44，係被安裝於筒部38之上端處。在圖2中，係藉由被形成於上蓋44之外周面處的螺牙54、和被形成於筒部38之上端內周面處的螺溝56，而將上蓋44安裝在筒部38處。但是，亦可藉由其他方法，來將上蓋44安裝在筒部38處。

如圖2中所示一般，係亦可在上蓋部44之上面，配 置絕熱構件58。絕熱構件58，係可為絕熱構件18之一部份，亦可為被與絕熱構件18另外分開作設置者。絕熱構件58，係為圓柱狀，並於中央部處具備有貫通孔60。貫通孔60，係與貫通孔48、52作同軸配置，並使種晶軸30通過。係亦可並不設置絕熱構件58。

在製造SiC單結晶時，若是坩堝14內之SiC溶液16中的除了SiC種結晶36之近旁區域以外的區域(週邊區域)之溫度產生有參差，則在週邊區域中，SiC多結晶係會產生自然核並成長。SiC多結晶，係會對於被形成在SiC種結晶36上之SiC單結晶的成長造成阻礙。

製造裝置10，係對於在週邊區域中之溫度的參差作抑制，並抑制SiC多結晶之產生以及成長。坩堝14，係藉由具備有中蓋42以及上蓋44，而具備保溫空間64和冷卻空間62。保溫空間64，係被形成在SiC溶液16和中蓋42之間。冷卻空間62，係被形成在中蓋42和上蓋44之間。

在製造SiC單結晶時，SiC溶液16之輻射熱，係被積蓄在保溫空間64中。藉由此，保溫空間64係被保溫。其結果SiC溶液16之週邊區域的溫度之參差係被抑制，SiC多結晶之生成係被抑制。

製造裝置10，係更進而將SiC溶液16中之SiC單結晶36的近旁區域有效地冷卻，而將冷卻區域設為過冷卻狀態。如同上述一般，坩堝14，係在保溫空間64之上方，具備有冷卻空間62。冷卻空間62，係藉由中蓋42，而被從保溫空間64區隔出來。因此，冷卻空間62之溫 度，係較保溫空間64之溫度更低。故而，冷卻空間62，係對於種晶軸30之溫度上升的情況作抑制。也就是說，冷卻空間62，係維持由種晶軸30所致之除熱作用。因此，種晶軸30，係將SiC溶液16之近旁區域有效地冷卻，而將近旁區域過冷卻。在近旁區域中，由於SiC係成為過飽和狀態，因此，SiC單結晶之成長係被促進。其結果，SiC單結晶之結晶成長速度係提升。

以下，針對由本實施形態所致的SiC單結晶之製造方法作詳細敘述。

〔SiC單結晶之製造方法〕

由本實施形態所致的SiC單結晶之製造方法，係利用上述之製造裝置10。首先，準備製造裝置10，並將SiC種結晶36安裝在種晶軸30上(準備工程)。接著，在腔室12內配置坩堝14，並產生SiC溶液16(SiC溶液產生工程)。接著，將SiC種結晶36浸漬在坩堝14內之SiC溶液16中(浸漬工程)。接著，育成SiC單結晶(育成工程)。以下，針對各工程之詳細內容作說明。

〔準備工程〕

首先，準備製造裝置10。之後，於種晶軸30之下端面34處，安裝SiC種結晶36。

〔SiC溶液產生工程〕

接著，在坩堝14內收容SiC原料。此時，係以使所產生之SiC溶液的液面會位置在較中蓋42之下面461而更下方的方式，來調整SiC原料之量。較理想，係以使保溫空間64變小的方式，來調整SiC原料量。較理想，係以使保溫空間64會變得更小的方式，來將SiC原料並非僅收容在底部40和中蓋42之間地而亦收容於中蓋42和上蓋44之間。

接著，使坩堝14內之SiC原料溶解，並產生SiC溶液16。首先，將惰性氣體填充於腔室12內。接著，藉由加熱裝置20，而將坩堝14內之SiC原料加熱至熔點以上。被堆積在中蓋42上之SiC原料，若是被熔解，則會從貫通孔48而落下。

如同上述一般，由於坩堝14係具有冷卻空間62，因此，不僅能夠在底部40和中蓋42之間收容原料，就連在冷卻空間62中，亦能夠收容SiC原料。因此，係能夠使所產生的SiC溶液16之液面接近中蓋42之下面。也就是說，係能夠將保溫空間64之容量縮小。因此，係能夠將SiC溶液16之液面保溫，而能夠降低週邊區域之溫度參差。

特別是，在本實施形態中，如圖2中所示一般，中蓋42之上面46，係從其之外周側起而朝向內周側降低。藉由此，當收容在冷卻空間62中之SiC原料熔解後，熔解了的SiC原料(亦即是所產生之SiC溶液)，係成為容易通過貫通孔48而朝向底部40流動。

當坩堝14為由石墨所成的情況時，若是加熱坩堝14，則碳會從坩堝14而溶入至SiC原料之熔液中，並產生SiC溶液16。若是坩堝14之碳溶入至SiC溶液16中，則SiC溶液16內之碳濃度係逐漸接近飽和濃度。

在產生了SiC溶液16時，SiC溶液16之液面和筒部50的下面之間，係形成有空隙。換言之，係以筒部50之下面會從SiC溶液16相分離地而被配置的方式，來調整SiC原料之量。在SiC溶液16之液面和筒部50之下面之間所形成的空隙之大小，較理想，係為5mm以上。

〔浸漬工程〕

接著，將SiC種結晶36浸漬在SiC溶液16中。具體而言，係藉由驅動源32來使種晶軸30降下，並將SiC種結晶36浸漬在SiC溶液16中。此時，由於種晶軸30係被插入至貫通孔52以及貫通孔48中，因此，冷卻空間62以及保溫空間64，係實質性成為密閉空間。

〔育成工程〕

在將SiC種結晶36浸漬在SiC溶液16中之後，藉由加熱裝置20，來將SiC溶液16保持於結晶成長溫度。進而，將SiC溶液16中之SiC種結晶36的近旁區域過冷卻，而將SiC設為過飽和狀態。

由於中蓋42係位置在SiC溶液16之液面的上方，因此，在育成SiC單結晶時，從SiC溶液16而來之輻射熱 係被積蓄在保溫空間64中。藉由此，冷卻空間62之溫度，係成為較保溫空間64之溫度更低。

加熱裝置20係將SiC溶液16保持於結晶成長溫度，並且，種晶軸30係被冷卻。因此，在冷卻空間62中，相較於種晶軸30側，係以筒部38側的溫度為更高。藉由此，如圖3中所示一般，冷卻空間62內之惰性氣體係流動。具體而言，沿著筒部38之內周面而上升的惰性氣體，係沿著上蓋44之下面而從上蓋44之外周側起朝向內周側流動。流動至上蓋44之內周側處的惰性氣體，係沿著種晶軸30之外周面而下降，之後，沿著中蓋42之上面46而從種晶軸30側起朝向筒部38側流動。

惰性氣體，當在冷卻空間62內而從外周側朝向內周側流動時，係藉由與上蓋44相接觸，而被冷卻。被冷卻的惰性氣體，係一面下降一面與種晶軸30相接觸。因此，係能夠對由於SiC溶液16之輻射熱而導致種晶軸30之溫度上升的情況作抑制。亦即是，冷卻空間62，係對於種晶軸30之除熱功能被阻礙的情況作抑制。故而，SiC溶液16之近旁區域，係藉由種晶軸30而被除熱，並成為過冷卻狀態，近旁區域之SiC係成為過飽和狀態。

維持於使SiC種結晶16之近旁區域的SiC成為過飽和的狀態，而使SiC種結晶36和SiC溶液16旋轉。藉由使種晶軸30旋轉，SiC種結晶36係旋轉。藉由使旋轉軸24旋轉，坩堝14係旋轉。SiC種結晶36之旋轉方向，係可與坩堝14之旋轉方向相反，亦可為相同方向。又，旋 轉速度係可為一定，亦可有所變動。種晶軸30，係一面旋轉一面逐漸上升。此時，在被浸漬於SiC溶液16中之SiC種結晶36的表面上係產生SiC單結晶並成長。另外，種晶軸30，係亦可並不上升地而旋轉。另外，種晶軸30，係亦可並不上升且亦不旋轉。於此種情況，雖然成長速度會降低，但是SiC單結晶仍會成長。

由於從SiC溶液16而來之輻射熱係被積蓄在保溫空間64中，因此，SiC溶液16內之週邊區域的溫度之參差係被抑制。其結果，SiC多結晶之自然核的形成係被抑制。

加熱裝置20，係將SiC溶液16維持於結晶成長溫度。因此，在保溫空間64中，亦與冷卻空間62相同的，相較於種晶軸30側，係以筒部38側的溫度為更高。藉由此，如圖3中所示一般，保溫空間64內之惰性氣體係流動。具體而言，沿著筒部38之內周面而上升的惰性氣體，係沿著中蓋42之下面461而從中蓋42之外周側起朝向內周側流動。流動至中蓋42之內周側處的惰性氣體，係沿著筒部50之外周面而下降，之後，沿著種晶軸30之外周面而下降。沿著種晶軸30之外周面而下降的惰性氣體，係沿著SiC溶液16之液面，而從種晶軸30側起朝向筒部38側流動。

中蓋42，由於係具備有筒部50，因此，在保溫空間64內流動之惰性氣體的與種晶軸30之接觸係被妨礙。藉由此，惰性氣體之溫度係難以下降。其結果，保溫空間64 之保溫效果係更加提高。

在本實施形態中所能夠採用的坩堝14，係並不被限定於圖2中所示之構造。例如，如圖4中所示一般，中蓋42係亦可並不具備筒部50。又，如圖4中所示一般，中蓋42之上面46係亦可為平坦。就算是此種構成，冷卻空間62和保溫空間64亦係包夾著中蓋42而被形成於坩堝14內。其結果，冷卻空間62，係對於種晶軸30之除熱功能被阻礙的情況作抑制。而，保溫空間64，係積蓄從SiC溶液16而來之輻射熱，並對於SiC溶液16內之週邊區域的溫度之參差作抑制。於此情況，在SiC溶液16之液面和中蓋42之下面之間的距離，較理想，係為50mm以上，80mm以下。藉由設為50mm以上，在保溫空間64內之惰性氣體的對流係充分地產生，而能夠促進SiC溶液16之週邊區域的均熱化。藉由設為80mm以下，種晶軸30之上部係被充分地冷卻，SiC單結晶之成長速度係提升。

〔實施例〕

對於使用了具備有各種之構成的坩堝之SiC單結晶的製造作了想定。針對所想定之各坩堝內的溫度分布，藉由模擬來作了調查。

使用軸對稱RZ系，而藉由差分法來對於熱流動解析作了計算。在模擬中，係想定為具備與圖1相同之構成的製造裝置，並將製造裝置內之加熱裝置想定為高頻線圈。首先，將施加於高頻線圈處之電流設為6kHz之360A，並 藉由電磁場解析，而算出了坩堝內之焦耳熱密度。接著，使用所算出的焦耳熱密度，而進行了坩堝內之熱流動解析。在熱流動解析中，係將坩堝與種晶軸設定為相同之碳材質。又，係將惰性氣體設定為He，並將SiC溶液之成分設定為Si。在此熱流動解析中，係進行了穩態計算。

在熱流動解析中，係進而在計算模式中設定有形狀相異之4個的坩堝(記號1~記號4)。記號1之坩堝，係具備有圖4中所示之構造。記號2以及記號3之坩堝，係具備有圖5中所示之構造。圖5之坩堝，相較於圖2之坩堝14，中蓋42之上面46和下面461係為平行。記號4之坩堝，係如圖6中所示一般，具有並不具備中蓋42之構造。

在記號1~記號4之坩堝中，筒部38之內徑D38(參考圖4)，係為140mm。筒部38之壁厚T38，係為10mm。種晶軸30之外徑D30，係為50mm。上蓋44之內周面和種晶軸30之外周面間的距離G44，係為5mm。上蓋44之厚度T44，係為5mm。

在記號1~記號3之坩堝中，中蓋42之厚度T42，係為10mm。中蓋42和SiC溶液16之液面間的距離L64，係為50mm。中蓋42和上蓋62之間的距離L62，係為40mm。中蓋42之內周面和種晶軸30之外周面間的距離G42，係為2.5mm。

在記號2以及記號3之坩堝中，筒部50之壁厚T50(參考圖5)，係為10mm。在記號2之坩堝中，筒部50 之高度H50(筒部50之下端和中蓋42之下面461之間的距離，參考圖5)，係為20mm。在記號3之坩堝中，高度H50，係為30mm。

在記號4之坩堝中，SiC溶液16之液面和上蓋44之下面間的距離L44(參考圖6)，係為100mm。

於圖5中，展示各記號之坩堝的溫度之測定點。測定點1，係在SiC溶液16內，而位於種晶軸30之下端面34的附近。測定點2，係在保溫空間64內，而位於測定點1之正上方。測定點3，係在保溫空間64內，而位於測定點2之正上方。測定點4，係在冷卻空間62內，而位於種晶軸30之附近。測定點5，係在SiC溶液16內，而位於筒部38之內周面34的近旁。

將藉由上述之設定條件而進行了模擬的結果，展示於表1中。

測定點3和測定點4之溫度差，在記號1之坩堝中，係為145℃。在記號2之坩堝中，係為151℃。在記號3之坩堝中，係為158℃。在記號4之坩堝中，係為104 ℃。可以確認到，相較於並不具備中蓋42之坩堝(記號4之坩堝)，在具備有中蓋42之坩堝(記號1~記號3之坩堝)中，保溫空間64和冷卻空間62之溫度差(測定點3和測定點4之溫度差)係變大。又，可以確認到，在中蓋42為具備有筒部50之坩堝(記號2以及記號3之坩堝)中，隨著筒部50之高度變大，保溫空間64和冷卻空間62之溫度差係變大。

測定點1和測定點5之溫度差，在記號1~記號3之坩堝中，係為4℃，在記號4之坩堝中，係為8℃，可以確認到，相較於並不具備中蓋42之坩堝(記號4之坩堝)，在具備有中蓋42之坩堝(記號1~記號3之坩堝)中，於SiC溶液16之週邊區域中的溫度之參差係被作抑制。

以上，雖針對本發明之實施形態作了詳細敘述，但此些係僅為例示，本發明並不被上述之實施形態作任何的限定。

例如，在前述實施形態中，係亦可採用具備有塊形狀之SiC種結晶36。藉由此，係能夠防止種晶軸30之下端面34與SiC溶液16相接觸。

又，坩堝，係亦可具備有被作了上下配置之3個以上的蓋。例如，在前述實施形態中，於上蓋44和中蓋42之間，係亦可更進而設置中蓋42。

10‧‧‧製造裝置

12‧‧‧腔室

14‧‧‧坩堝

16‧‧‧SiC溶液

18‧‧‧絕熱構件

20‧‧‧加熱裝置

22‧‧‧旋轉裝置

24‧‧‧旋轉軸

26‧‧‧驅動源

28‧‧‧升降裝置

30‧‧‧種晶軸

32‧‧‧驅動源

34‧‧‧下端面

36‧‧‧SiC種結晶

38‧‧‧筒部

40‧‧‧底部

42‧‧‧中蓋

44‧‧‧上蓋

46‧‧‧上面

48‧‧‧貫通孔

50‧‧‧筒部

52‧‧‧貫通孔

54‧‧‧螺牙

56‧‧‧螺溝

58‧‧‧絕熱構件

60‧‧‧貫通孔

62‧‧‧冷卻空間

64‧‧‧保溫空間

140‧‧‧本體

461‧‧‧下面

[圖1]圖1，係為由本發明之實施形態所致的SiC單結晶之製造裝置的模式圖。

[圖2]圖2，係為圖1中之坩堝的縱剖面圖。

[圖3]圖3，係為在冷卻空間以及保溫空間內的惰性氣體之流動形態的模式圖。

[圖4]圖4，係為能夠在圖1所示之製造裝置中作採用的坩堝，並且為具備有與圖2中所示之坩堝相異之構造的其他坩堝之縱剖面圖。

[圖5]圖5，係為對於在使用有圖1之製造裝置的模擬中的溫度之測定點作展示之縱剖面圖。

[圖6]圖6，係為具備有與圖2以及圖4中所示之坩堝相異之構造的坩堝，並且為在圖1中所示之製造裝置的模擬中為了進行比較所使用的坩堝之縱剖面圖。

10‧‧‧製造裝置

12‧‧‧腔室

14‧‧‧坩堝

16‧‧‧SiC溶液

18‧‧‧絕熱構件

20‧‧‧加熱裝置

22‧‧‧旋轉裝置

24‧‧‧旋轉軸

26‧‧‧驅動源

28‧‧‧升降裝置

30‧‧‧種晶軸

32‧‧‧驅動源

34‧‧‧下端面

36‧‧‧SiC種結晶

Claims (7)

1. 一種製造裝置，係為由溶液成長法所進行之SiC單結晶之製造裝置，其特徵為，具備有：具備SiC種結晶所被安裝的下端面之種晶軸；和可收容SiC溶液之坩堝，前述坩堝，係具備有：本體，係包含第1筒部、和被配置在前述第1筒部之下端部處的底部；和中蓋，係於在前述本體內收容有前述SiC溶液的狀態下，位置於前述SiC溶液的液面之上方處且為前述第1筒部內，並具有使前述種晶軸通過之第1貫通孔；和上蓋，係被配置在前述中蓋之上方，並具有使前述種晶軸通過之第2貫通孔。
2. 如申請專利範圍第1項所記載之製造裝置，其中，前述中蓋，係更進而具備有：第2筒部，係從前述中蓋之下面起而朝向下方延伸，並使前述種晶軸通過其內部，且具備有被從前述SiC溶液之液面而分離配置之下端。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之製造裝置，其中，前述中蓋之上面，係從外周側起而朝向內周側降下。
4. 一種坩堝，係被使用在具備有能夠於下端處安裝SiC種結晶之種晶軸的由溶液成長法所進行之SiC單結晶之製造裝置中，並能夠收容SiC溶液，該坩堝，其特徵 為，具備有：本體，係包含第1筒部、和被配置在前述第1筒部之下端部處的底部；和中蓋，係於在前述本體內收容有前述SiC溶液的狀態下，位置於前述SiC溶液的液面之上方處且為前述第1筒部內，並具有使前述種晶軸通過之第1貫通孔；和上蓋，係被配置在前述中蓋之上方，並具有使前述種晶軸通過之第2貫通孔。
5. 如申請專利範圍第4項所記載之坩堝，其中，前述中蓋，係更進而具備有：第2筒部，係從前述中蓋之下面起而朝向下方延伸，並使前述種晶軸通過其內部。
6. 如申請專利範圍第4項或第5項所記載之坩堝，其中，前述中蓋之上面，係從外周側起而朝向內周側降下。
7. 一種製造方法，係為由溶液成長法所進行之SiC單結晶之製造方法，其特徵為，具備有：準備具備朝上下方向而延伸之種晶軸的製造裝置之工程；和準備坩堝之工程，該坩堝，係具備有包含筒部與被配置在前述筒部之下端部處的底部之本體、和被配置在前述本體內部內並具有使前述種晶軸通過之第1貫通孔之中蓋、以及被配置在前述中蓋之上方並具有使前述種晶軸通過之第2貫通孔之上蓋；和將SiC種結晶安裝在前述種晶軸的下端面處之工程； 和將收容有原料之前述坩堝加熱並產生SiC溶液之工程；和將被安裝在前述種晶軸之前述下端面處的前述SiC種結晶浸漬在前述SiC溶液中之工程；和在前述SiC種結晶上，育成SiC單結晶之工程；在產生前述SiC溶液之前，以使所產生之前述SiC溶液的液面會成為位置在前述中蓋之下方處的方式，來將前述SiC溶液之原料收容在前述坩堝中之工程。