制造碳化硅单晶的装置的制作方法

本申请是于2011年12月16日申请的申请号为201110431762.3、发明名称为“制造碳化硅单晶的装置”的分案申请。

本发明涉及一种制造碳化硅(sic)单晶的装置。

背景技术：

碳化硅(sic)因为其高电子迁移率和高击穿电压而期待用作功率设备的半导体材料。通常，升华方法(即，变型的lely方法)以及化学蒸发沉积(cvd)方法已知为制造用于功率设备的基片的sic单晶的方法。在变型的lely方法中，sic材料插入石墨坩埚，并且籽晶(即，基片晶体)以如此的方式放置于坩埚的内壁上以使得籽晶和sic材料能面向彼此。然后，sic材料被加热至从2200℃至2400℃的温度以产生升华气体，并且升华气体在温度比sic材料低几十至几百摄氏度的籽晶上再升华。因而，sic单晶在籽晶上生长。

根据变型的lely方法，sic材料随着sic单晶的生长而减少。因此，sic单晶的生长被限制到取决于sic材料量的预定量。sic单晶的生长可通过加入另外的sic材料来增大。然而，在此情况下，si/c比率在sic的升华期间超过1。因此，加入sic材料引起升华气体浓缩并且坩埚中的升华速度改变。因此，sic单晶的质量降低。

对应于jp-11-508531a的us5,704,985公开了一种用于通过cvd方法外延地生长sic的方法。在cvd方法中，籽晶放置于圆柱形反应管道(即，感受器)中，并且供应包含si和c的原料气体以在籽晶上生长sic单晶。cvd方法能接连地供应反应气体以使得sic单晶能长时间地生长。

然而，根据cvd方法，sic单晶不仅在籽晶上而且也在不期望部分比如反应管道的内表面以及原料气体出口上沉积和生长。由于sic单晶在不期望部分上生长，原料气体的供应不能持续。因此，sic单晶在籽晶上的生长停止。

在us2008/022923中，孔形成于坩埚中，并且防沉积气体通过孔导入以防止原料气体出口的堵塞。然而，防沉积气体仅能防止孔附近的沉积。

技术实现要素：

考虑到以上情况，本发明的目标是提供一种通过减少或防止sic多晶在不期望部分上的沉积来长时间地生长sic单晶的装置。

根据本发明的一个方面，一种制造碳化硅单晶的装置通过从籽晶的下面供应用于碳化硅的原料气体来在由碳化硅单晶基片制成的籽晶的表面上生长碳化硅单晶。该装置包括圆柱形管状加热容器、基部、第一净化气体入口、净化气体源、第二净化气体入口以及净化气体导入机构。加热容器具有限定反应腔的内壁表面。基部定位于加热容器的反应腔中并且具有第一侧和与第一侧相反的第二侧。籽晶安装于基部的第一侧上。第一净化气体入口设置于加热容器的内壁表面以引起净化气体沿着加热容器的内壁表面流动。净化气体源用于将净化气体供应至第一净化气体入口。第二净化气体入口设置于基部的外壁表面以引起净化气体沿着基部的外壁表面流动。净化气体导入机构支撑基部并且将净化气体从基部的第二侧供应至基部。

附图说明

以上和其他目标、特点和优点从以下描述和附图中变得更加明显，其中类似的参考标号描绘类似的元件。在附图中：

图1是示出根据本发明第一实施例的sic单晶制造装置的透视横截图的视图；

图2是示出图1的区域r1的放大图的视图；

图3是示出图1的局部放大图的视图，示出sic单晶制造装置的基部；

图4是示出图3中的区域r2的放大图的视图；

图5是示出根据本发明的第二实施例的sic单晶制造装置的透视横截图的视图；并且

图6是示出图5中的区域r3的放大图的视图；

图7是示出图5的局部放大图的视图，示出sic单晶制造装置的基部；

图8是示出根据本发明第三实施例的sic单晶制造装置的基部的透视横截图的视图；

图9是示出图8的基部的横截图的视图；

图10是示出根据本发明第四实施例的sic单晶制造装置的透视横截图的视图；

图11是示出图10的局部放大图的视图，示出sic单晶制造装置的基部；

图12是示出根据本发明第五实施例的sic单晶制造装置的透视横截图的视图；

图13是示出图12的局部放大图的视图，示出sic单晶制造装置的基部；并且

图14a是示出第二实施例的变型的视图；以及图14b是示出第二实施例的另一个变型的视图。

具体实施方式

(第一实施例)

根据本发明第一实施例的sic单晶制造装置1在下面参照图1描述。

制造装置1具有原料气体入口2和原料气体出口4。原料气体入口2定位于制造装置1的底部，并且原料气体出口4定位于制造装置1的上部。由sic单晶基片制成的籽晶5放置于制造装置1中，并且运载气体和sic的原料气体3通过原料气体入口2导入制造装置1并且通过原料气体出口4从制造装置1排出以使得sic单晶20能在籽晶5上生长。原料气体包括si和c。例如，原料气体3能是硅烷基气体(例如，硅烷)和烃基气体(例如，丙烷)的气体混合物。

制造装置1包括真空容器6、第一隔热体7、加热容器8、基部9、第二隔热体10、净化气体导入机构11、第一加热设备12以及第二加热设备13。

例如，真空容器6能由石英玻璃制成并且为圆柱形管状。原料气体入口2定位于真空容器6的底部，并且原料气体出口4定位于真空容器6的上部(例如，侧壁的上部)。运载气体和原料气体3通过原料气体入口2导入真空容器6的内部空间并且通过原料气体出口4从真空容器6的内部空间排出。真空容器6构造为使得内部空间中的压力能通过将内部空间抽真空来降低。制造装置1的一些部件容纳于真空容器6的内部空间中。

第一隔热体7为圆柱形管状并且限定原料气体导入管道7a。第一隔热体7与真空容器6同轴地布置。例如，第一隔热体7能由石墨制成。在此情况下，第一隔热体7的表面能由耐火(即，高熔点)金属碳化物比如碳化钽(tac)或碳化铌(nbc)涂覆以减少或防止第一隔热体7的热侵蚀。

加热容器8限定其中sic单晶20在籽晶5的表面上生长的反应腔。例如，加热容器8能由石墨制成。在此情况下，加热容器8的表面能由耐火金属碳化物比如碳化钽(tac)或碳化铌(nbc)涂覆以减少或防止加热容器8的热侵蚀。加热容器8在原料气体3的流动方向上从基部9的上游侧延伸至基部9的下游侧以使得基部9能由加热容器8包围。因而，加热容器8移除包含于从原料气体入口2导入的原料气体3中的颗粒并且在原料气体3到达籽晶5之前分解原料气体3。

具体地，加热容器8为圆柱形管状。根据第一实施例，加热容器8具有带有原料气体导入端口8a的底部。气体导入端口8a与第一隔热体7的气体导入管道7a相通以使得流过气体导入管道7a的原料气体3能通过气体导入端口8a导入加热容器8。

第一净化气体入口8b设置于加热容器8的内壁表面。第一净化气体入口8b在原料气体3的流动方向上定位于基部9的上游侧上。例如，净化气体能是惰性气体比如氩或氦、侵蚀气体比如h2或hcl、或惰性气体和侵蚀气体的混合物。净化气体用作减少或防止sic多晶的粘附的气体。第一净化气体入口8b沿着加热容器8的整个内圆周延伸以使得通过第一净化气体入口8b导入的净化气体能包围基部9。换言之，第一净化气体入口8b在加热容器8的圆周方向上沿着加热容器8的内壁表面圆形地延伸。

图2是示出图1中的区域r1的放大图的视图。如图2中所示，加热容器8具有第一圆柱形管8c和第二圆柱形管8d。第一圆柱形管8c具有开口端。相反，第二圆柱形管8d具有一个开口端和一个闭合端。也就是，第二圆柱形管8d具有底部。第二圆柱形管8d定位于第一圆柱形管8c的内部并且与第一圆柱形管8c间隔开以使得能在第一圆柱形管8c和第二圆柱形管8d之间形成间隙。第一圆柱形管8c限定加热容器8的外壁表面，并且第二圆柱形管8d限定加热容器8的内壁表面和底部。第一圆柱形管8c和第二圆柱形管8d之间的间隙限定第一净化气体入口8b。第一净化气体入口8b通过形成于第一隔热体7中的连通孔(未示出)连接至外部净化气体源14。因而，从净化气体源14供应的净化气体在加热容器8中通过第一净化气体入口8b从加热容器8的整个内圆周排出。

在此情况下，第二圆柱形管8d的外壁表面用作环形导向部分，用于确定其中净化气体通过第一净化气体入口8b在加热容器8中排出的排出方向。根据第一实施例，第一圆柱形管8c和第二圆柱形管8d同轴地布置以使得第一圆柱形管8c的内壁表面能与第二圆柱形管8d的外壁表面平行且间隔开预定的恒定距离。因而，排出方向沿着第一圆柱形管8c的内壁表面延伸以使得通过第一净化气体入口8b排出的净化气体能沿着第一圆柱形管8c的内壁表面流动。

基部9具有类似盘子的圆板形状并且与加热容器8同轴地布置。例如，基部9能由石墨制成。在此情况下，基部9的表面能由耐火金属碳化物比如碳化钽(tac)或碳化铌(nbc)涂覆以减少或防止基部9的热侵蚀。籽晶5安装于基部9上，并且sic单晶20在籽晶5的表面上生长。基部9在下面参照图3详细描述。

如图3中所示，基部9包括结合部分91和安装部分92。结合部分91结合至净化气体导入机构11。籽晶5安装于安装部分92上。结合部分91和安装部分92限定第二净化气体入口93。

结合部分91具有第一圆柱形管91a、凸缘91b以及第二圆柱形管91c。第一圆柱形管91a结合至净化气体导入机构11的管道元件11a的顶端。凸缘91b在第一圆柱形管91a的径向向外方向上从第一圆柱形管91a的与结合至管道元件11a的端部相反的端部延伸。第二圆柱形管91c形成于凸缘91b的与第一圆柱形管91a形成于此的表面相反的表面的外部区域上。第二圆柱形管91c的内径大于第一圆柱形管91a的内径。

安装部分92具有圆柱形管部分92a。圆柱形管部分92a的第一端开口。相反，管部分92a的第二端闭合。也就是，圆柱形管部分92a具有底部。结合部分91的第二圆柱形管91c装配入圆柱形管部分92a的第一端。在圆柱形管部分92a的第一端与第二圆柱形管91c之间应用粘合剂以使得结合部分91和安装部分92能固定在一起。籽晶5安装于圆柱形管部分92a的底部的外表面上。圆柱形管部分92a的底部的外表面是平的。圆柱形管部分92a的底部的外表面在下文称为“安装表面”。

圆柱形管部分92a的底部的外径大于圆柱形管部分92a的管部件的外径以使得圆柱形管部分92a的底部能具有凸缘部分。环形导向部分92b形成于凸缘部分的外缘上。导向部分92b在与sic单晶20的生长的方向相反的方向上从凸缘部分的与安装表面相反的表面突起。导向部分92b的内壁表面与安装表面垂直并且与圆柱形管部分92a同轴地布置。而且，导向部分92b的内壁表面定位为面向第二圆柱形管91c的外壁表面以使得在导向部分92b的内壁表面与第二圆柱形管91c的外壁表面之间形成间隙。导向部分92b的内壁表面与第二圆柱形管91c的外壁表面之间的间隙限定第二净化气体入口93。

相反，导向部分92b的外径在原料气体3的流动方向上减小。具体地，导向部分92b的外壁表面是锥形的以使得导向部分92b的外径在原料气体3的流动方向上在下游侧上比在上游侧上小。导向部分92b的外壁表面相对于安装表面倾斜。图4是示出图3中的区域r2的放大图的视图。如图3和4中所示，导向部分92b的外壁表面是锥形的以使得导向部分92b的外径能在原料气体3的流动方向上减小。导向部分92b的锥形外壁表面减少或防止原料气体3与导向部分92b的外壁表面之间的接触。因而，能减少或防止多晶在导向部分92b的外壁表面上的粘附。

而且，连通孔92c形成于圆柱形管部分92a中。连通孔92c定位为与导向部分92b的顶端相比更靠近圆柱形管部分92a的底部。连通孔92c在圆柱形管部分92a的圆周方向上以规则的间隔布置。

在基部9中，籽晶5安装于安装表面上，并且sic单晶20在籽晶5的表面上生长。在sic单晶20的生长期间，从净化气体导入机构11导入的净化气体通过结合部分91的内部空间、圆柱形管部分92a的内部空间以及连通孔92c引导至第二净化气体入口93。然后，净化气体通过第二净化气体入口93朝着基部9的外缘排出。

在基部9中，第二圆柱形管91c的外壁表面和导向部分92b用作导向部分，用于确定净化气体在加热容器8中通过第二净化气体入口93排出的排出方向。根据第一实施例，第二圆柱形管91c和导向部分92b同轴地布置以使得第二圆柱形管91c的外壁表面能与导向部分92b的内壁表面平行。因而，排出方向沿着第二圆柱形管91c的外壁表面延伸以使得通过第二净化气体入口93排出的净化气体能沿着第二圆柱形管91c的外壁表面流动。

返回参照图1，第二隔热体10包围加热元件8和基部9以朝着原料气体出口4引导导到基部9的原料气体3的剩余部分。具体地，第二隔热体10构造为使得供应至籽晶5的原料气体3的剩余部分能通过基部9和第二隔热体10之间的间隙流动至原料气体出口4。

净化气体导入机构11构造为旋转和提升管道元件11a。具体地，管道元件11a的第一端连接至基部9的与籽晶5安装于此的表面相反的表面。管道元件11a的第二端连接至净化气体导入机构11。因而，净化气体导入机构11能将管道元件11a连同基部9、籽晶5以及sic单晶20一起旋转和提升。因而，净化气体导入机构11能通过根据sic单晶20的生长来旋转和提升管道元件11a而保持sic单晶20的生长表面处于适合于sic单晶20生长的温度。例如，管道元件11a能由石墨制成。在此情况下，管道元件11a的表面能由耐火金属碳化物比如碳化钽(tac)或碳化铌(nbc)涂覆以减少或防止管道元件11a的热侵蚀。

而且，净化气体导入机构11将净化气体导入管道元件11a以将净化气体从基部9的背面供应至基部9。例如，净化气体能是惰性气体(例如，氩、氦)、侵蚀气体(例如，h2、hcl)、或惰性气体和侵蚀气体的混合物。从净化气体导入机构11供应至基部9的净化气体朝着基部9的外缘排出。

第一加热设备12和第二加热设备13中的每个包围真空容器6。例如，第一加热设备12和第二加热设备13的每个能包括发热感应线圈、加热器等。第一加热设备12定位于对应于加热容器8的下部的位置，并且第二加热设备13定位于对应于基部9的位置。第一加热设备12和第二加热设备13独立地受控以使得sic单晶20的生长面能调节至适合于sic单晶20生长的温度。

接着，在下面描述使用根据第一实施例的制造装置1制造sic单晶20的方法。

首先，籽晶5安装于基部9上。然后，第一加热设备12和第二加热设备13受控为在加热容器8中产生预定的温度分布。预定的温度分布设置为使得原料气体3能在籽晶5的表面处再结晶，以在籽晶5的表面上生长sic单晶20。而且，预定的温度分布设置为使得再结晶速度能低于加热容器中的升华速度。

然后，真空容器6保持处于预定压力，并且原料气体3通过气体导入管道7a导入真空容器6。如果需要，运载气体(例如，惰性气体，比如氩、氦)或侵蚀气体(例如，h2、hcl)能连同原料气体3一起导入。因而，如由图1中的箭头a所示，原料气体3供应至籽晶5以使得sic单晶20能在籽晶5上生长。

此时，净化气体导入机构11和净化气体源14引导净化气体通过管道元件11a和第一净化气体入口8b。因而，如由图1和3中的箭头b所示，净化气体通过基部9的净化气体导入路径从管道元件11a供应至基部9的外缘。然后，从管道元件11a供应的净化气体通过第二净化气体入口93在与原料气体3的流动方向相同的方向上从基部9排出，以使得通过第二净化气体入口93排出的净化气体能沿着基部9的外壁表面(即，第二圆柱形管91c)流动。而且，如由图2中的箭头c所示，从净化气体源14导入的净化气体在与原料气体3的流动方向相同的方向上通过加热容器8的第一净化气体入口8b排出，以使得通过第一净化气体入口8b排出的净化气体能沿着加热容器8的内壁表面(即，第一圆柱形管8c)流动以包围基部9。

净化气体的这种流动减少或防止在基部9周围的部分以及加热容器8的内表面上形成多晶。因而，能减少或防止在籽晶5的周围的一部分上形成多晶，并且能避免原料气体3由于形成多晶造成的阻塞。因此，能长时间地生长sic单晶20。

尤其，根据第一实施例，第一圆柱形管8c的内壁表面与第二圆柱形管8d的外壁表面平行，并且第二圆柱形管91c的外壁表面与导向部分92b的内壁表面平行。在这种方法中，通过第一净化气体入口8b排出的净化气体能准确地沿着第一圆柱形管8c的内壁表面流动，并且通过第二净化气体入口93排出的净化空气能准确地沿着第二圆柱形管91c的外壁表面流动。因而，能有效地减少或防止在基部9周围的部分上以及加热容器8的内表面上形成多晶。

如上所述，根据第一实施例，净化气体流动至加热容器8的内壁表面和基部9的外缘。净化气体的这种流动减少或防止在基部9周围的部分上以及加热容器8的内壁表面上形成多晶。因而，能避免原料气体3由于形成多晶造成的堵塞。因此，能长时间生长sic单晶20。

而且，净化气体的流动减少或防止在籽晶5周围的部分上形成多晶。因此，即使在sic单晶20长长时，也能防止多晶粘附至sic单晶20的外缘。因此，sic单晶20能在没有sic单晶20的外缘的质量损失之下生长。

(第二实施例)

本发明的第二实施例在下面参照图5-7描述。第二实施例在加热容器8和基部9的形状上与第一实施例不同。

图5是示出根据本发明第二实施例的sic单晶制造装置1的透视横截图的视图。图6是示出图5中的区域r3的放大图的视图，示出加热容器8。图7是示出图5的局部放大图的视图，示出基部9。

首先，讨论加热容器8。如图5和6中所示，根据第二实施例，加热容器8的第二圆柱形管8d的开口端是锥形的以使得第二圆柱形管8d的内壁表面能与第二圆柱形管8d的外壁表面形成预定角度θ。具体地，第二圆柱形管8d的开口端的内壁表面是锥形的(即，倾斜的)以与第二圆柱形管8d的外壁表面形成角度θ以使得第二圆柱形管8d的内径能在原料气体3的流动方向上增大。角度θ不限于具体值。不过，优选地角度θ是45°或更小。

由于第二圆柱形管8d的开口端的内径逐渐增大，原料气体3不大可能在原料气体3的流动方向上在第一净化气体入口8b的上游侧上与加热容器8的内壁表面开始接触。因而，能减少或防止多晶粘附至加热容器8的内壁表面。尤其，在由第二圆柱形管8d的锥形内表面与第二圆柱形管8d的外壁表面形成的角度θ是45°或更小时，原料气体3的流动不大可能影响净化气体的流动。因此，如图6中所示，净化气体和原料气体3能在没有相互干扰之下平稳地流动。

下面，讨论基部9。如图7中所示，根据第二实施例，与第一实施例类似，基部9包括结合部分91和安装部分92。然而，第二实施例的结合部分91和安装部分92在形状上与第一实施例的那些不同。

具体地，根据第二实施例，结合部分91包括第一圆柱形管91a、凸缘91b、以及第二圆柱形管91c。第二圆柱形管91c具有台阶部分。也就是，第二圆柱形管91c具有较厚部分和较薄部分。较厚部分定位为与较薄部分相比更靠近凸缘91b。较厚部分的内径小于较薄部分的内径。也就是，第二圆柱形管91c具有两个不同的内径。第二圆柱形管91c的较薄部分用作环形导向部分。

安装部分92包括具有厚底部92d的圆柱形管部分92a。圆柱形管部分92a的管部件从底部92d在其轴向上延伸，并且连通孔92c形成于管部分92a中。安装部分92的外径恒定。安装部分92的管部件装配入第二圆柱形管91c的较厚部分中。将粘合剂应用于安装部分92的管部件与第二圆柱形管91c的较厚部分之间以使得结合部分91和安装部分92能固定在一起。在安装部分92的管部件装配入第二圆柱形管91c的较厚部分的情况下，连通孔92c在没有由第二圆柱形管91c的较厚部分堵塞之下与第二圆柱形管91c的较薄部分间隔开并且由较薄部分包围。

第二圆柱形管91c的较薄部分与安装部分92的管部件之间的间隙用作第二净化气体入口93。如由图7中的箭头所示，净化气体通过基部9的净化气体导入路径从管道元件11a供应至基部9的外缘。然后，供应的净化气体从基部9通过第二净化气体入口93在与原料气体3的流动方向相反的方向上排出，以使得排出的净化气体能沿着基部9的外壁表面(即，圆柱形管部分92a)流动。

如上所述，根据第二实施例，第二圆柱形管8d的开口端是锥形的。在这种方法中，原料气体3不大可能在原料气体3的流动方向上在第一净化气体入口8b的上游侧上与加热容器8的内壁表面接触。因而，能减少或防止多晶粘附至加热容器8的内壁表面。

而且，供应至基部9的外缘的净化气体通过第二净化气体入口93在与原料气体3的流动方向相反的方向上排出。即使在这种方法中，能获得与第一实施例相同的效果。

(第三实施例)

本发明的第三实施例在下面参照图8和9描述。第三实施例在以下几点上与第一实施例不同。

图8是示出根据第三实施例的sic单晶制造装置1的基部9的透视横截图的视图，并且图9是示出图8的基部9的横截图的视图。注意到，图8示出sic单晶制造装置1的底部侧视图。

如图8和9中所示，根据第三实施例，类似于第一实施例，基部9包括结合部分91和安装部分92。然而，第三实施例的结合部分91和安装部分92在形状上与第一实施例的那些不同。

具体地，结合部分91为空心盘状。结合部分91的内部空间具有两个不同的直径。也就是，结合部分91具有较厚部分和较薄部分。较厚部分的内径小于较薄部分的内径。安装部分92部分地插入结合部分91的较薄部分中。结合部分91的较薄部分的外壁表面是锥形的。

安装部分92包括圆板92e和实心圆柱92f。板92e具有第一表面和与第一表面相反的第二表面。板92e的第一表面限定籽晶5安装于此的安装表面。圆柱92f定位于板92e的第二表面上。结合部分91的下表面与板92e的第二表面平行并且与之间隔开预定的恒定距离(例如，5毫米或更少)。结合部分91的下表面与板92e的第二表面之间的间隙用作第二净化气体入口93。因而，根据第三实施例，板92e用作导向部分，用于使第二净化气体入口93面向基部9的径向向外方向。因而，在净化气体通过第二净化气体入口93排出时，排出的净化气体在径向向外方向上从籽晶5的外缘流动。然后，排出的净化气体沿着结合部分91的下表面和锥形表面流动。

尽管附图中未示出，结合部分91和安装部分92固定在一起，例如，通过形成于结合部分91的内表面上或安装部分92的圆柱92f的外表面上的突起。在此情况下，净化气体通过突起之间流动至第二净化气体入口93。

如上所述，根据第三实施例，第二净化气体入口93面向径向向外方向以使得净化气体能在径向向外方向上从籽晶5的外缘排出。由于净化气体从籽晶5安装于此的安装表面附近排出，能防止或减少多晶粘附至基部9的靠近籽晶5的侧面上。

而且，根据第三实施例，结合部分91的外壁表面是锥形的。在这种方法中，原料气体3和排出的净化气体能沿着结合部分91的外壁表面平稳地流动。

(第四实施例)

本发明的第四实施例在下面参照图10和11描述。第四实施例在加热容器8和基部9的形状上与第一实施例不同。

图10是示出根据第四实施例的sic单晶制造装置1的透视横截图的视图。图11是图10的局部放大图的视图，示出基部9。

首先，讨论加热容器8。如图10中所示，根据第四实施例，加热容器8的内壁表面是锥形的以使得加热容器8的内径能在原料气体3的流动方向上减小。具体地，第一圆柱形管8c的内径在原料气体3的流动方向上在第一净化气体入口8b的下游侧上逐渐减小。更具体地，第一圆柱形管8c具有第一管部件和与第一管部件相通的第二管部件。第一圆柱形管8c的第一管部件的内径在原料气体3的流动方向上逐渐减小。第一圆柱形管8c的第一管部件在原料气体3的流动方向上定位于第一圆柱形管8c的第二管部件的下游侧上。而且，第一圆柱形管8c的第一管部件在原料气体3的流动方向上定位于第一净化气体入口8b的下游侧上。

接着，讨论基部9。如图11中所示，基部9包括平截头体94和圆柱形管95。平截头体94具有顶面以及面积大于顶面的底面。籽晶5安装于平截头体94的底面上。也就是，平截头体94的底面限定安装表面。管95从平截头体94的顶面垂直地延伸。管95插入管道元件11a的端部以使得管95和管道元件11a能彼此相通。连通孔95a形成于管95中并且在管95的圆周方向上以规则的间隔布置。通过管道元件11a导入的净化气体通过连通孔95a排出。

管道元件11a的端部朝着端部展开以形成环状导向部分11b。导向部分11b与平截头体94的外壁表面(侧壁表面)平行地延伸。因而，在管95插入管道元件11a的端部的情况下，平截头体94的外壁表面与导向部分11b的内壁表面平行并且与之间隔开。平截头体94的外壁表面与导向部分11b的内壁表面之间的间隙用作第二净化气体入口93。

根据本发明的第四实施例，通过加热容器8的第一净化气体入口8b排出的净化气体在与原料气体3的流动方向相同的方向上沿着加热容器8的内壁表面流动。而且，通过基部9的第二净化气体入口93排出的净化气体在与原料气体3的流动方向相反的方向上沿着基部9的外壁表面流动。加热容器8的内径在通过第一净化气体入口8b排出的净化气体的流动方向上减小，并且基部9的外径在通过第二净化气体入口93排出的净化气体的流动方向上增大。因而，净化气体沿着加热容器8的内壁表面和基部9的外壁表面有效地流动以使得能有效地减少或防止多晶的形成。

根据第四实施例，净化气体很可能撞击加热容器8的内壁表面和基部9的外壁表面。因此，优选地，加热容器8和基部9的表面由耐热金属碳化物比如碳化钽(tac)或碳化铌(nbc)覆盖以减少或防止对加热容器9和基部9的热侵蚀。

(第五实施例)

本发明的第五实施例在下面参照图12和13描述。第五实施例在基部9的形状上不同于第一实施例。

图12是示出根据第五实施例的sic单晶制造装置1的透视横截图的视图。图13是示出图12的局部放大图的视图，示出基部9。

如图12和13中所示，根据第五实施例，基部9包括平截头体94、圆柱形管95以及导向部分96。平截头体94具有顶面以及面积大于顶面的底面。籽晶5安装于平截头体94的底面上。也就是，平截头体94的底面限定安装表面。管95从平截头体94的顶面垂直地延伸。管95与管道元件11a的端面相接合以使得管95和管道元件11a能相互连通。导向部分96定位为围绕平截头体94。

平截头体94的顶面凹入以形成凹陷94a。凹陷94a与管道元件11a相通。而且，连通孔94b形成于凹陷94a的内壁表面中。连通孔94b定位为相比凹陷94a的开口更靠近凹陷94a的底部。连通孔94b在凹陷94a的圆周方向上以规则的间隔布置。通过管道元件11a导入的净化气体通过连通孔94b排出。

导向部分96具有朝着端部展开的空心平截头形状。具体地，导向部分96与平截头体94的外壁表面(侧壁表面)平行地延伸。多个支撑部分96a从导向部分96的内壁表面伸出并且在平截头体94的外壁表面上支撑导向部分96。每个支撑部分96a具有预定的长度。因而，平截头体94的外壁表面与导向部分96的内壁表面平行并且与之间隔开。平截头体94的外壁表面与导向部分96的内壁表面之间的间隙用作第二净化气体入口93。也就是，导向部分96覆盖平截头体94的连通孔94b以使得通过连通孔94b排出的净化气体不仅能在与原料气体3的流动方向相同的方向上流动，而且能在与原料气体3的流动方向相反的方向上流动。

如上所述，根据本发明的第五实施例，基部9具有用于引起第二净化气体入口93不仅面向籽晶5而且还面对管道元件11a的导向部分96。在这种方法中，净化气体不仅能在与原料气体3的流动方向相同的方向上排出，而且还能在与原料气体3的流动方向相反的方向上排出。因而，能有效地减少或防止多晶形成于基部9的外壁表面上。

(变型)

实施例能以各种方式变型，例如如下。

在实施例中，第一净化气体入口8b在加热容器8的圆周方向上沿着加热容器8的内壁表面圆形地延伸。也就是，第一净化气体入口8b具有沿着加热容器8的整个内圆周表面的闭合圆形。在这种方法中，净化气体在基部9周围的流动能变得均匀，因此能有效地减少或防止多晶的形成。然而，第一净化气体入口8b的形状不限于这种沿着加热容器8的内壁表面的闭合圆形。例如，加热容器8能是圆形管，其具有限定第一直径的较厚部分以及限定比第一直径要大的第二直径的较薄部分。较薄部分在原料气体3的流动方向上定位于较厚部分的下游侧上。在此情况下，具有小于第一直径的第三内径的环形导向部分放置于较厚部分和较薄部分之间的界面处以在导向部分和较薄部分之间形成间隙，作为第一净化气体入口8b。然后，连通孔形成于间隙的底部中并且在加热容器8的圆周方向上以规则的间隔布置。

在第二实施例中，第二圆柱形管8d的开口端是锥形的以使得第二圆柱形管8d的内径能在原料气体3的流动方向上增大。如在第二实施例中讨论的这种结构能应用至第一、第三、第四和第五实施例。

第二圆柱形管8d的开口端能具有除了锥形以外的形状，只要第二圆柱形管8d的开口端的内径能在原料气体3的流动方向上增大。例如，第二圆柱形管8d的开口端能为三角形、大直径形状、椭圆体形或扇形。在这些情况下，如图14a中所示，优选地第二圆柱形管8d的开口端的内壁表面与第二圆柱形管8d的外壁表面形成45°或更小的角度θ。如图14b中所示，在第二圆柱形管8d的开口端为扇形时，角度θ能限定为第二圆柱形管8d的开口端的弄圆的内壁表面的切线和第二圆柱形管8d的外壁表面之间的角度。

在第五实施例中，基部9的第二净化气体入口93允许净化气体在两个方向上排出。替代地，净化气体能在超过两个的方向上排出。例如，三个或更多的第二净化气体入口93能提供至基部9。在此情况下，例如，第一实施例的第二净化气体入口93和第五实施例的第二净化气体入口93能组合以使得净化气体能在三个方向上排出。

在实施例中，净化气体在与原料气体3的流动方向相同的方向上通过加热容器8的内壁表面上的第一净化气体入口8b排出。替代地，第一净化气体入口8b向下指向以使得净化气体能在与原料气体3的流动方向相反的方向上通过第一净化气体入口8b排出。加热容器8能设置有多个第一净化气体入口8b。

这种改变和变型将被理解为落入本发明如所附权利要求所限定的范围内。