坩埚和制造单晶体的方法_2

文档序号:9485526阅读:来源:国知局
向中心轴线A突出。第一壁部32上的水平对向部分之间的距离、即第一壁部32的内壁表面 32A上的水平对向部分之间的距离随着距保持部11的距离而逐渐增加。换而言之,随着第 一壁部32上的水平对向部分接近底部70,第一壁部32上的水平对向部分之间的距离逐渐 增加。从另一角度来看,随着垂直于中心轴线A的第一区域30的横截面积与保持部11的 距离的增加,第一区域30的横截面积也逐渐增加。在包括中心轴线A的横截面中,第一壁 部32的内壁表面32A与单晶体生长方向(中心轴线A的方向)之间的角度为倾斜角α(下 文中也简称作角α)。换而言之,倾斜角α为在垂直于底部70的方向与第一壁部32之间 的角。
[0031] 坩埚1包括第二区域40,该第二区域40在单晶体生长方向上(沿中心轴线A)和 远离保持部11的方向上从第一区域30延伸。第二区域40由第二壁部42包围,该第二壁 部42从主体20的内周表面朝向中心轴线A突出。垂直于中心轴线A的方向上的第二壁部 42上的水平对向部分之间的距离、即第二壁部42的内壁表面42A上的水平对向部分之间的 距离随着距第一区域30的距离而逐渐增加。换言之,第二壁部42上的水平对向部分之间 的距离随着水平对向部分接近底部70而逐渐增加。从另一个角度看,垂直于中心轴线A的 第二区域40的横截面积随着距第一区域30的距离而逐渐增加。在包括中心轴线A的横截 面中,第二壁部42的内壁表面42A与单晶体生长方向(中心轴线A的方向)之间的角度为 倾斜角β(下文中也简称作角β)。换而言之,倾斜角β为在垂直于底部70的方向与第二 壁部42之间的角。
[0032] 坩埚1包括第三区域50,该第三区域50在单晶体生长方向上(沿中心轴线Α)和 远离第一区域30的方向上从第二区域40延伸。第三区域50能够保持原料粉末。第三区 域50由第三壁部52包围。第三壁部52上的水平对向部分之间的距离、即第三壁部52的 内壁表面52Α上的水平对向部分之间的距离沿中心轴线Α是恒定的。换而言之,垂直于中 心轴线A的第三区域50的横截面积沿中心轴线A是恒定的。第三壁部52和第二壁部42 整体接合在一起,且其间没有间隙。
[0033] 坩埚1可以包括围绕保持部11的第四区域60。第四区域60通过通道空间61与 第一区域30连通。
[0034] 第一壁部32包括第一室31。第一室31为围绕第一区域30的环状空间。第一室 31包括隔热件91。隔热件91可以由碳毡构成。在本实施例中,将带状隔热件91的两端接 合,使多个(在图2中为五个)环状隔热件91层叠。如在图2中所示,用隔热件91填充第 一室31。在垂直于单晶体生长方向(中心轴线A的方向)的方向上对隔热件91进行堆叠。 可以在垂直于单晶体生长方向(中心轴线A的方向)的方向上对多匝带状隔热件91进行 堆叠。第一室31不一定要用隔热件91填充。第一室31的内壁与隔热件91之间可以有间 隙。可以使第一壁部32附接到坩埚1的侧表面75和与坩埚1的侧表面75分开。这种结 构使得隔热件91更容易进行放置。
[0035] 第二壁部42包括第二室41。第二壁部42的内壁41A的每个区域面对内壁41A的 相反区域,其间夹有空的空间。第二室41为围绕第二区域40的环状空间。第二室41不包 括隔热件。因此,第二室41是空的。
[0036] 如下所述对根据实施例的坩埚1的结构进行了概述。坩埚1具有底部70和筒状 的侧表面75。在坩埚1中,使原料升华从而生长单晶体。坩埚1包括构造为接收原料的第 三区域50、在远离底部70的方向上从第三区域50延伸的第二区域40和在远离底部70的 方向上从第二区域40延伸的第一区域30。包围第一区域30的第一壁部32和包围第二区 域40的第二壁部42位于侧表面75的内侧。第一室31位于第一壁部32与侧表面75之 间。第二室41位于第二壁部42与侧表面75之间。在第一壁部32上的水平对向部分之间 的距离是恒定的,或随着水平对向部分接近底部70而增加。在第二壁部42上的水平对向 部分之间的距离随着水平对向部分接近底部70而增加。第一壁部32相对于与底部70垂 直的方向的倾斜角α小于第二壁部42相对于与底部70垂直的方向的倾斜角β。倾斜角 α为30度或更小。倾斜角β为70度或更小。倾斜角β与倾斜角α之间的差为50度或 更小。第一室31包括隔热件91。第二室41是空的。
[0037] 下面将对在坩埚1中制造碳化硅单晶体的方法进行说明。如在图3中所示,根据 本实施例的制造碳化硅单晶体的方法包括步骤(S10)~步骤(S50)。在步骤(S10)中制备 坩埚。在步骤(S10)中制备坩埚1。
[0038] 在步骤(S20)中,放入原料粉末。在步骤(S20)中,如在图4中所示,将原料粉末 82作为原料放入坩埚1的第三区域50中。原料粉末82为碳化硅粉末。更具体地,在移除 盖10时,将原料粉末82放入主体20中。
[0039] 在步骤(S30)中,放入种晶。在步骤(S30)中,将种晶81放在保持部11上。更具 体地,例如,将种晶81固定至从主体20移除的盖10的保持部11。然后将盖10附接至主体 20。由此,将种晶81设置在与坩埚1的中心轴线Α交叉的区域中。通过步骤(S10)~步骤 (S30),将原料粉末82和种晶81放入坩埚1中。
[0040] 步骤(S40)包括升华-再结晶。在步骤(S40)中,使原料粉末82升华并在种晶81 上再结晶。更具体地,例如,将包括原料粉末82和种晶81的坩埚1放入配备有诱导加热设 备的加热炉(未示出)中。在加热炉中对坩埚1进行加热。如在图5中所示,使原料粉末 82升华从而产生碳化硅原料气体。在使原料气体集中在中心轴线A周围的同时,使原料气 体通过第三区域50和第二区域40到达第一区域30。这是因为在第二壁部42上的水平对 向部分间的距离,即在第二壁部42的内壁面42A上的水平对向部分间的距离从第三区域50 到第一区域30逐渐降低。
[0041] 将到达第一区域30的原料气体供应给种晶81。使原料气体在种晶81上再结晶。 由此,在种晶81上形成碳化硅单晶体83。随着原料粉末持续地升华,单晶体83沿中心轴线 A生长。由此,单晶体83向底部70生长。在预定的加热时间后停止加热。由此,完成步骤 (S40)〇
[0042] 在步骤(S50)中,对单晶体进行收集。在步骤(S50)中,将在步骤(S40)中在坩埚 1中生长的单晶体从坩埚1中移除。更具体地,在于步骤(S40)中加热后,将坩埚1从加热 炉中移除。然后将坩埚1的盖10从主体20移除。从盖10收集单晶体83。更具体地,例 如,在单晶体83与种晶81间的边界线附近将单晶体83切断。通过这些步骤制造单晶体。 可以将单晶体切割成多个碳化硅基板。可以将碳化硅基板用于制造半导体装置。
[0043] 如上所述,根据实施例的坩埚1的第一室31包括隔热件91。隔热件91降低第一 室31的导热率。例如辐射在直至2000°C的温度范围内都具有重大的影响。在第一室31中 的隔热件91可以阻挡辐射。隔热件91减小第一室31中的热传输。由此,隔热件91减小 从第一室31至第一区域30的辐射热的效果。这能够降低在第一区域30中在垂直于中心 轴线A的方向(单晶体83的径向方向)上的温差。这可以在生长期间减小在单晶体83的 径向端部与中央部之间的厚度差(例如,3_或更小)。由此,单晶体83中的应变和缺陷的 数量都得以降低。
[0044] 坩埚1的第二壁部42包括第二室41。第二壁部42的内壁41A的每个区域面对内 壁41A的相反区域,其间夹有空的空间。坩埚1的第二壁部42包括不包括隔热件91的空 的第二室41。例如辐射在直至2000°C的温度范围内都具有重大的影响。空的第二室41不 阻挡辐射。因此,热容易在第二室41中进行传输。这增加从第二壁部42至在坩埚1的内 部空间的中央部附近(在中心轴线A周围)的原料粉末82的辐射热。这抑制中央部附近 温度的降低。由此,在中央部附近抑制由于再结晶导致的结晶块的形成。
[0045] 在坩埚1中,第三壁部52和第二壁部42接合在一起而在其间没有间隙。由此,通 过第二区域40可以在没有显著损失的情况下将在第三区域50中生成的原料气体供应至第 一区域30。这可以抑制单晶体83的生长速度的降低。
[0046] 在与单晶体83的生长方向(中心轴线A的方向)垂直的方向上对隔热件91进行 堆置。换而目之,在谢祸1的径向方向上对隔热件91进彳丁堆置。由此,隔热件91可以提尚 在垂直于中心轴线A的方向上的隔热性质。这减小在第一区域30中的单晶体83的径向方 向(垂直于中心轴线A的方向上)上的温差。这可以在生长期间减小在单晶体83的径向 端部与中央部之间的厚度差。因此,由此生长的单晶体83具有带有减少的应变和减少数目 的缺陷的尚品质。
[0047] 坩埚1可以包括第四区域60。没有参与单晶体83的正常生长的部分原料气体通 过通
当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1