SiC单晶的制造装置以及制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及SiC单晶的制造装置以及制造方法，具体是涉及在利用溶液生长法制造SiC单晶中所使用的制造装置以及利用溶液生长法制造SiC单晶的制造方法。
【背景技术】
[0002]作为SiC单晶的制造方法，有溶液生长法。在溶液生长法中，将由SiC单晶构成的SiC晶种浸渍在Si — C溶液中。在此，S1-C溶液是指在Si或者Si合金的熔液中溶解碳(C)而成的溶液。而且，在Si — C溶液中，使SiC晶种的附近部分形成为过冷状态，从而在SiC晶种的表面生成SiC单晶。
[0003]在溶液生长法中，若在生长界面内生长速度不均匀，则在生成的SiC单晶的表面形成微小的(周期比SiC晶种的宽度小的)凹凸。若凹凸较大，则溶剂存积在凹处。其结果，溶剂进入生成的SiC单晶内，从而产生杂质(inclus1n)。若产生杂质，则得不到优质的SiC单晶。因而，为了得到优质的、而且厚的(换言之，生长厚度为数mm以上的)SiC单晶，抑制在生长界面内生长速度不均匀是重要的。
[0004]公认在生长界面内生长速度不均匀是由于在Si — C溶液中存在的溶质(SiC)的浓度以及生长界面内的温度不均匀。因此，抑制溶质的浓度以及生长界面内的温度不均匀是重要的。
[0005]在日本特开2006 - 117441号公报中公开有，使坩祸的转速周期地变化或者使坩祸的转速以及旋转方向周期地变化，从而使坩祸内的熔液流动的SiC单晶的制造方法。通过使坩祸的转速变化，使坩祸内的熔液产生强制流动。因此，向生长界面不均匀地供给溶质的情况得以改善，台阶聚并(Step bunching)被抑制。其结果，抑制溶剂进入台阶之间，从而抑制产生杂质。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特开2006 - 117441号公报
【发明内容】
[0009]发明要解决的问题
[0010]然而，在上述的制造方法中，当生长厚度成为数mm以上时，仍然形成微小的凹凸，难以制造优质的SiC单晶。这是由于，当生长厚度变大时，SiC单晶的中央与端部的生长速度差导致中央的厚度与端部的厚度容易变得不同。在该情况下，SiC单晶的生长界面成为凸弯曲面或者凹弯曲面，当从微观上观察时存在台阶。当在该生长界面产生台阶聚并时，生成作为微小的凹凸的高低差，溶剂可能进入该部分而产生杂质。如此，在上述的制造方法中，若要制造较厚的SiC单晶，则不能够忽视在生长界面内中央与端部的生长速度差的影响。
[0011]本发明的目的是提供能够抑制在生长界面内生长速度不均匀的SiC单晶的制造装置以及制造方法。_2] 用于解决问题的方案
[0013]本发明的实施方式的SiC单晶的制造装置被用于利用溶液生长法制造SiC单晶。SiC单晶的制造装置包括晶种轴、坩祸、搅拌构件以及驱动源。晶种轴具有用于安装SiC晶种的下端面。坩祸用于收纳Si — C溶液。搅拌构件被浸渍于Si — C溶液，并且配置为搅拌构件的下端低于被安装于晶种轴的下端面的SiC晶种的下端。驱动源使坩祸和搅拌构件中任一者相对于另一者相对旋转。
[0014]本发明的实施方式的SiC单晶的制造方法使用所述SiC单晶的制造装置。该制造方法包括生成Si — C溶液的工序、使搅拌构件浸渍于Si — C溶液的工序、以及使SiC晶种与Si — C溶液接触而使SiC单晶生长的工序，在使SiC单晶生长的工序中，搅拌构件的下端低于被安装于晶种轴的下端面的SiC晶种的下端，并且使坩祸和搅拌构件中任一者相对于另一者相对旋转。
_5] 发明的效果
[0016]本发明的实施方式的SiC单晶的制造装置以及制造方法能够抑制在生长界面内生长速度不均匀。
【附图说明】
[0017]图1是本发明的实施方式的单晶的制造装置的示意图。
[0018]图2是图1所示的制造装置所具备的搅拌构件的搅拌叶片的俯视图。
[0019]图3是表示搅拌构件的变形例I的示意图。
[0020]图4A是表示搅拌构件的变形例2的示意图。
[0021]图4B是表示搅拌构件的变形例3的示意图。
[0022]图4C是表示搅拌构件的变形例4的示意图。
[0023]图4D是表示搅拌构件的变形例5的示意图。
[0024]图4E是表示搅拌构件的变形例6的示意图。
[0025]图4F是表示搅拌构件的变形例7的示意图。
[0026]图4G是表示搅拌构件的变形例8的示意图。
[0027]图5是表示已生成的SiC单晶的中央与端部的厚度的比例的图表。
【具体实施方式】
[0028]本发明的实施方式的SiC单晶的制造装置被用于利用溶液生长法制造SiC单晶。SiC单晶的制造装置包括晶种轴、坩祸、搅拌构件以及驱动源。晶种轴具有用于安装SiC晶种的下端面。坩祸用于收纳Si — C溶液。搅拌构件被浸渍于Si — C溶液，并且配置为搅拌构件的下端低于被安装于晶种轴的下端面的SiC晶种的下端。驱动源使坩祸和搅拌构件中任一者相对于另一者相对旋转。
[0029]在该情况下，坩祸和搅拌构件中任一者相对于另一者相对旋转。因此，Si — C溶液被搅拌构件搅拌。由于搅拌构件的下端低于被安装于晶种轴的下端面的SiC晶种的下端，因此位于低于SiC晶种的下端的区域的Si — C溶液被搅拌。当如此Si — C溶液被搅拌构件搅拌时，存在于SiC单晶的生长界面的附近的Si — C溶液变得容易流动。因此，在SiC单晶的生长界面的附近，S1-C溶液的温度分布以及Si — C溶液所包含的溶质的浓度分布容易变得均匀。其结果，能够抑制在生长界面内生长速度不均匀。
[0030]优选的是，驱动源包括使坩祸旋转的第I驱动源。在该情况下，能够通过使坩祸旋转来使坩祸与搅拌构件相对旋转。
[0031]优选的是，驱动源除了所述第I驱动源还包括第2驱动源。第2驱动源使搅拌构件绕晶种轴的中心轴线旋转。
[0032]也可以通过使坩祸和搅拌构件分别旋转，或者，使坩祸和搅拌构件中任一者旋转，从而实现坩祸与搅拌构件的相对旋转。
[0033]优选的是，第2驱动源使搅拌构件向与坩祸的旋转方向相反的方向旋转。在该情况下，搅拌构件相对于坩祸的相对转速增加。其结果，坩祸内的S1- C溶液更加容易被搅拌。
[0034]优选的是，搅拌构件配置于SiC晶种的下方。在该情况下，搅拌构件以在晶种轴的中心轴线上与SiC晶种相对的方式配置，并且存在于SiC晶种的晶体生长面的附近的S1-C溶液变得容易被搅拌。
[0035]优选的是，搅拌构件是能够绕晶种轴的中心轴线旋转的搅拌叶片。在此，“搅拌叶片”是指包括能够绕旋转轴旋转的板状构件的构件。在该情况下，能够高效率地搅拌S1-C溶液。
[0036]搅拌叶片可以是具有相对于晶种轴的中心轴线倾斜并相交的叶片的构件(例如螺旋桨)，在该情况下，叶片可以能够绕晶种轴的中心轴线旋转。在该情况下，若使坩祸和搅拌构件中任一者相对于另一者相对旋转，则能够利用搅拌叶片在Si — C溶液中生成上升流或者下降流。
[0037]搅拌构件可以安装于晶种轴。在该情况下，驱动源可以使晶种轴旋转。另外，搅拌构件也可以不安装于晶种轴。在该情况下，也可以是，例如，利用彼此不同的驱动源使晶种轴与搅拌构件彼此独立地旋转。
[0038]在任一情况下，都能够通过使晶种轴旋转，而使坩祸与搅拌构件相对旋转。
[0039]本发明的实施方式的SiC单晶的制造方法使用上述制造装置。
[0040]以下，一边参照附图，一边说明本发明的实施方式。对图中相同或者相当的部分标注相同的附图标记，不对其进行重复说明。
[0041](制造装置)
[0042]图1是本发明的实施方式的SiC单晶的制造装置10的概略结构图。制造装置10包括箱体12、坩祸14、隔热构件16、加热装置18、第I驱动装置20、第2驱动装置22、以及第3驱动装置24。
[0043]箱体12用于收纳坩祸14。在制造SiC单晶时，箱体12被冷却。
[0044]坩祸14用于收纳Si — C溶液15。Si — C溶液15是SiC单晶的原料。Si — C溶液15含有硅(Si)和碳(C)。