DE3002671C2

DE3002671C2 - Verfahren zur Herstellung eines Siliciumcarbidsubstrats

Info

Publication number: DE3002671C2
Application number: DE3002671A
Authority: DE
Inventors: Toshinori Ioku; Takeshi Nara Sakurai
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1979-01-25
Filing date: 1980-01-25
Publication date: 1983-04-21
Also published as: DE3002671A1

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Siliciumcarbidsubstrats, wobei man auf einer ersten Siliciumcarbidschicht eine weitere Siliciumcarbidschicht epitaktisch abscheidet.

Siliciumcarbid (SiC) kann in verschiedenen Kristallgittertypen kristallisieren (und ist damit polytyp) und besitzt einen von der Kristallstruktur abhängigen Bandabstand zwischen 2,4 eV und 3,3 eV. Siliciumcarbid ist thermisch, chemisch und physikalisch stabil und gegen hochenergetische Teilchenstrahlung resistent. Weiterhin können trotz der Tatsache, daß Siliciumcarbid einen großen Bandabstand aufweist, unter Verwendung von Siliciumcarbid Substrate des P-Typs und des N-Typs in reproduzierbarer Weise hergestellt werden.

Demzufolge stellt Siliciumcarbid (SiC) ein günstiges Halbleitermaterial dar, beispielsweise für elektronische Bauteile, die bei hoher Temperatur eingesetzt werden, für elektronische Bauteile mit hoher Leistungsabgabe, für Halbleiterbauteile mit hoher Verläßlichkeit und für strahlungsbeständige elektronische Bauteile. Durch wirksames Ausnützen des hohen Bandabstands kann man unter Verwendung von Siliciumcarbid (SiC) neue optisch-elektrische Wandler bilden, die für Strahlungen, die zwischen dem kurzwelligen sichtbaren Bereich und dem nahen Ultraviolettbereich liegen, empfindlich sind. Weiterhin ist Siliciumcarbid (SiC) frei von Umwelt- und Rohstoffproblemen.

Wenngleich Siliciumcarbid eine Reihe von Vorteilen besitzt, wie sie oben angesprochen wurden, sind bislang Siliciumcarbidsubstrate niemals in technischem Umfang hergestellt worden.

Es sind drei Methoden bekannt, mit denen es gelingt, Siliciumcarbidsubstrate im Laboratoriummaßstab herzustellen.

1. Das LeIy-Verfahren

Man verdampft Siliciumcarbidpulver in einem Graphittiegel bei 2200 bis 2600⁰C und kristallisiert Siliciumcarbideinkristalle an der Tiegelwandung. 2. Wachstumsverfahren in der Lösung

Man erhält Siliciumcarbidsubstrate in einem Graphittiegel aus geschmolzenem Silicium oder einer Mischung, die Silicium und als Verunreinigungen Eisen, Kobalt oder Platin enthält
3. Acheson-Verfahren

Bei dem Acheson-Verfahren bildet sich als Nebenprodukt ein Siliciumcarbidsubstrat das in großem Umfang als Schleifpulver oder Läppulver verwendet wird.

Das LeIy-Verfahren und das Verfahren des Wachstums in der Lösung sind nicht für die Herstellung großer Siliciumcarbidsubstrate geeignet, da zu Beginn des Kristallwachstums eine Vielzahl von Kristallisationskeimen gebildet werden. Weiterhin sind die beiden Methoden für die Herstellung großer Siliciumcarbidkristalle mit Einkristallstruktur nicht geeignet da unvermeidbar verschiedene polytype Kristallformen gebildet werden. Das mit Hilfe des Acheson-Verfahrens als

2> Nebenprodukt gebildete Siliciumcarbidsubstrat zeigt nicht die hohe Reinheit und die Kristallqualität, die für ein Halbleitermaterial erforderlich ist.

In jüngster Zeit wurde ein neues Verfahren vorgeschlagen, das darin besteht, auf einem Siliciumeinkristallfremdsubstrat unter Verwendung der Heteroepitaxietechnik einen dünnen Einkristallfilm aus 3C-SiC zu bilden (der die der kubischen Struktur angehörende polytype Kristallform besitzt und eine Energie des Bandabstands von etwa 2,2 eV aufweist). Für das

i) heteroepitaxiale Wachstum eines dünnen SiC-Einkristallfilms auf dem Siliciumsubstrat sind drei Methoden vorgeschlagen worden.

1. Man bildet mit Hilfe des chemischen Aufdampfverfahrens auf einem bei 1200 bis 1400⁰C gehaltenen Siliciumsubstrat den dünnen SC-SiC-Einkristallfilm.

Siliciumquelle:

SiH₄₁SiCU(CHj)₃SiCl,

(CHj)₂SiCI₂
Kohlenstoffquelle:

CCU, Kohlenwasserstoffgas

(C₂H₂, C₂H₆, CH₄, C₃H₈ etc.)
Trägergas:

Wasserstoff, Argon

2. Man bildet den dünnen 3C-SiC-Einkristallfilm auf dem Siliciumsubstrat, indem man die Siliciumsubstratoberfläche in SiC umwandelt, indem man von

v> Graphit abgeleitete oder durch thermische Zersetzung von Kohlenwasserstoffen gebildete Kohlenstoffatome bei 1200 bis 1400⁰C in die Siliciumsubstratoberfläche eindiffundieren läßt.

3. Man führt Siliciumdämpfe durch eine Argon/Kohbo lenwasserstoffgas-Mischung, die durch eine Gleichspannungs- oder Wechselspannungs-Glimmentladung aktiviert worden ist, wodurch ein dünner SiC-Einkristallfilm auf dem Siliciumsubstrat abgeschieden wird.

Der mit Hilfe der oben angesprochenen Heteroepitaxietechnik auf dem Siliciumfremdsubstrat gebildete dünne 3C-SiC-EinkristalIfilm besitzt eine Dicke von

lediglich 1 bis ΙΟμπτ. Die Kristallqualität dieses Materials ist nicht völlig zufriedenstellend. Dies beruht darauf, daß als Folge des großen Unterschieds der Gitterkonstanten des Siliciumkristalls einerseits und des 3C-SiC-Kristalls andererseits eine große Vielzahl von Dislokations-Fehlstellen in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem Siliciumsubstrat und der epitaxialen 3C-SiC-Schicht gebildet werden, wobei diese Dislökationsfehlstellen das gesamte epitaxiale Wachstum beeinflussen. Weitere Schwierigkeiten ergeben ^ich ι ο dadurch, das) als Folge der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Siiiciumsubstrats einerseits und des Siliciumcarbidkristalls andererseits sich Spannungen in der epitaxialen Siliciumcarbidschicht während des Abkühlens ausbilden.

Weiterhin sind die oben erwähnten Methoden nicht zur Ausbildung eines oc-Siliciumcarbids mit breiterem Bandabstand, beispielsweise 6H-SiC (mit einer Energie des Bandabstandes von etwa 3,2 eV), 4H-SiC (mit einer Energie des Bandabstandes von etwa 3,26 eV) und 8H-SiC (mit einer Energie des Bandabstandes von etwa 2,8 eV) geeignet, da man kein Siliciumsubstrat als Substrat einsetzen kann. So muß das epitaxiale Wachstum zur Bildung des Siliciumcarbids mit breiterem Bandabstand bei einer Temperatur von oberhalb 1600⁰C durchgeführt werden, während das Siliciumsubstrat einen Schmelzpunkt von 141O⁰C besitzt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren zur technischen Herstellung von Siliciumcarbidsubstraten anzugeben, das diese jo Substrate mit hoher Ausbeute liefert, das es ermöglicht, ein chemisches Aufdampfverfahren mit dem epitaxialen Wachstum in der flüssigen Phase zu kombinieren und mit dem es gelingt, die Größe des Siliciumcarbidsubstrats und die Dicke des Siliciumcarbidsubstrats zu steuern.

Diese Aufgabe wird nun durch das erfindungsgemäße Verfahren gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist daher das Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 2. Besonders bevorzugte jo Ausführungsformen dieses Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht zum einen darin, zunächst auf einem Siliciumsubstrat eine erste Siliciumcarbidschicht — die im folgenden auch als Siliciumcarbidimpfkristallschicht bezeichnet wird — in einer Dicke von mindestens 5 bis 10 μηι abzuscheiden, das Silicium zu entfernen und die zweite Siliciumcarbidschicht auf der Oberfläche der ersten Siliciumcarbidschicht, die an dem Siliciumsubstrat anlag, aus einer so kohlenstoffhaltigen Siliciumschmelze aufwachsen zu lassen.

Einer Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens zufolge scheidet man die erste Siliciumcarbidschicht in einer Dicke von mindestens 5 bis 10 μιτι auf dem « Siliciumsubstrat ab, schmilzt das Silicium und läßt die zweite Siliciumcarbidschicht aus der Siliciumschmelze aufwachsen.

Beispielsweise bildet man die erste Siliciumcarbidschicht mit Hilfe eines chemischen Aufdampfverfahrens M) in einer Dicke von etwa 20 μιτι auf dem Siliciumsubstrat aus, wonach man das Siliciumsubstrat schmilzt, um die innere Oberfläche der ersten Siliciumcarbidschicht mit dem geschmolzenen Silicium in Kontakt zu bringen, wodurch die zweite Siliciumcarbidschicht epitaxial auf der inneren Oberfläche der ersten Siliciumcarbidschicht ausgebildet wird.

Weiterhin ist es von Vorteil, mit Hilfe eines chemischen Aufdampfverfahrens auf der epitaxial gezüchteten zweiten Siliciumcarbidschicht eine weitere Siliciumcarbidschicht auszubilden, um das Siliciumcarbidsubstrat zu verdicken.

Vorzugsweise scheidet man die erste Siliciumcarbidschicht auf einer (1 1 1)-Fläche des Siliciumplättchens ab. Dabei ist es von Vorteil, wenn die erste Siliciumcarbidschicht auf der ersten Oberfläche Körnchen aufweist die in vorbesümmter Richtung gut orientiert sind, die durch die (1 1 1)-Fläche des Siliciumplättchens definiert ist

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet man mit Vorteil als heizbare Unterlage eine mit Siliciumcarbid beschichtete Graphitunterlage, die man vorzugsweise derart aufheizt daß ihre Oberfläche eine Temperatur von etwa 1500⁰C aufweist währenddem man die zweite Siliciumcarbidschicht durch epitaxiales Aufwachsen auf der ersten Oberfläche der ersten Siliciumcarbidschicht bildet. Dabei kann man die heizbare Graphitunterlage beispielsweise durch Hochfrequenzinduktionsheizung erhitzen.

Das erfindungsgemäße Verfahren sei im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine scbematische Schnittansicht einer Grundplatte zur Herstellung eines Siliciumcarbidsubstrats gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

F i g. 2 eine schematische Schnittansicht die einen Schritt der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Siliciumcarbidsubstrats verdeutlicht;

F i g. 3 eine Schnittansicht einer Reaktionsvorrichtung, die bei einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens angewandt wird;

F i g. 4(A) bis 4(D) Schnittansichten, die die Schritte der Herstellung eines Siliciumcarbidsubstrats gemäß der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verdeutlichen;

F i g. 5 eine Schnittansicht einer Reaktionsvorrichtung, die bei einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens angewandt wird;

F i g. 6(A) bis 6(D) Schnittansichten, die die Schritte der Herstellung eines Siliciumcarbidsubstrats gemäß der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verdeutlichen;

F i g. 7 eine Schnittansicht, die eine weitere Stufe der Herstellung eines Siliciumcarbidsubstrats gemäß einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verdeutlicht;

F i g. 8 eine Schnittansicht, die einen weiteren Schritt der Herstellung eines Siliciumcarbidsubstrats gemäß einer fünften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verdeutlicht;

Fig.9(A) bis 9(D) Schnittansichten, die die Schritte der Herstellung eines Siliciumcarbidsubstrats gemäß einer sechsten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verdeutlichen;

Fig. 10 eine vergrößerte Schnittansichi, die das epitaxiale Wachstum der Siliciumcarbideinkristallschicht in flüssiger Phase bei dem in der F i g. 9C dargestellten Schritt verdeutlicht; und

F i g. 11 (A) bis 11 (D) Schnittansichten, die Schritte der Herstellung eines Siliciumcarbidsubstrats gemäß einer siebten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verdeutlichen.

In der Fig. 1 ist schematisch eine Grundplatte dargestellt, die bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.

Zunächst wird unter Anwendung der herkömmlichen chemischen Aufdampfmethode eine erste Siliciumcarbidschicht 10 — die im folgenden auch alsSiliciumcarbidimpfkristallschicht 10 bezeichnet wird — auf dem Siliciumsubstrat bzw. Siliciumplättchen 12 gebildet. Die Siliciumcarbidimpfkristallschicht 10 muß Kristallkörner aufweisen, die in vorbestimmter Ausrichtung zu der Grenzfläche angeordnet sind, die dem Siliciumsubstrat 12 gegenüberliegt. Die Siliciumcarbidimpfkristallschicht 10 kann auch mit Hilfe anderer Verfahrensweisen hergestellt werden, zum Beispiel durch eine Umwandlungsmethode, bei der eine thermische oder eine chemische Umwandlung erfolgt, eine epitaxiale Aufbringung des Materials unter Anwendung eines Molekülstrahls, andere Abscheidungsmethoden und Kombinationen dieser Verfahrensweisen. Die Siliciumcarbidimpfkristallschicht 10 muß die anschließende Schmelzbehandlung vertragen können und besitzt daher eine Dicke von mindestens 5 bis ΙΟμπι, vorzugsweise 20 μηη.

Die in dieser Weise gebildete Grundplatte wird in geschmolzenes Silicium 14 eingetaucht, das in einem Tiegel 16 enthalten ist, der eine Kohlenstoffquelle aufweist, wie es in der F i g. 2 dargestellt ist. Dann wird auf der inneren Oberfläche der Siliciumcarbidimpfkri-Stallschicht 10 (die dem Siliciumsubstrat 12 gegenüberliegt) durch epitaxiales Wachstum in flüssiger Phase eine zweite Siliciumcarbidschicht 18 gebildet. Bevor die Grundplatte in das geschmolzene Silicium 14 eingetaucht wird, kann das Siliciumsubstrat 12 gegebenenfalls entfernt werden. Wenn das Siliciumsubstrat 12 nicht zuvor entfernt wird, schmilzt es beim Eintauchen der Grundplatte in das geschmolzene Silicium 14.

Im allgemeinen besitzen die durch Wachstum in flüssiger Phase gebildeten Kristalle eine bessere Qualität als die durch chemisches Aufdampfen gebildeten Kristalle. Bei dem Wachstum in flüssiger Phase ist es jedoch normalerweise schwierig, die Kristallgröße zu steuern, da bei dem üblichen Wachstum in flüssiger Phase die Kristallkeime nicht gesteuert werden können. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die zweite Siliciumcarbidschicht 18 auf der inneren Oberfläche der Siliciumcarbidimpfkristallschicht 10 gebildet. Dabei kann die Größe und die Orientierung der Siüciumcarbidimpfkristailschicht 10 über das Siliciumsubstrat 12 gesteuert werden. Selbst wenn die Siliciumcarbidimpfkristallschicht 10 durch heteroepitaxiales Wachstum auf dem Siliciumsubstrat 12 gebildet wird, zeigt die SiliciumcarbidimpfkristallschichtlO bis zu einer Tiefe von weniger als 1 μπι von der Grenzfläche, die dem Siliciumsubstrat 12 gegenüberliegt, eine Einkristallstruktur. Es ergeben sich selbs' dann keine Probleme, wenn die äußere Oberfläche der Siliciumcarbidimpfkristallschicht 10 eine polykristalline Struktur besitzt. Demzufolge weist das mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gebildete Siliciumcarbidsubstrat die zweite Siliciumcarbidschicht 18 auf. die für die Planartechnik geeignet ist Auf der äußeren Oberfläche der Siliciumcarbidimpfkristallschicht 10 wird eine weitere Siliciumcarbidschicht 20 gebildet, die jedoch weniger gut vollendet ist als die zweite Siüciumcarbidschicht 18.

Der Tiegel 16 besteht vorzugsweise aus Graphit und wird von einem Graphitfuß 22 getragen. Der Graphittiegel 16 wird erhitzt, um das Silicium 14 zu schmelzen. Die Grundplatte wird mit Hilfe eines Graphithalters 24 gehalten und in das geschmolzene Silicium 14 eingetaucht

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1
F i g. 1 und 2

Man ordnet das Siliciumsubstrat 12 in einem Reaktionsrohr, das in großem Umfang für das chemische Aufdampfverfahren angewandt wird, auf einer heizbaren Unterlage an. Das Siliciumsubstrat 12 besitzt vorzugsweise eine durch die (lll)-Fläche definierte Hauptoberfläche. Das Innere des Reaktionsrohrs wird mit Wasserstoff gefüllt. Dann ätzt man die Oberfläche des Siliciumsubstrats 12 mit Hilfe einer Chlorwasserstoff/Wasserstoff-Gasatmosphäre.

2. Unter Anwendung eines herkömmlichen chemischen Aufdampfverfahrens bildet man die Siliciumcarbidimpfkristallschicht 10 auf dem Siliciumsubstrat 12 aus, wobei man das Siliciumsubstrat 12 bei einer Temperatur von 1100 bis 1200⁰C, das heißt unterhalb des Schmelzpunkts von Silicium, hält. Als Trägergas verwendet man Argon, Helium oder Wasserstoff. Als Siliciumquelle setzt man SiCU, SiH₂CI₂ oder SiH₄ und als Kohlenstoffquelle CCl₄, C3H8 oder CH₄ ein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform verwendet man als Trägergas gasförmigen Wasserstoff, der in einer Menge von 1 Liter/Minute zugeführt wird, und setzt als Quellen für Silicium und Kohlenstoff SiH₂CI₂ bzw. C₃H₈ ein. Die Konzentrationen von SiH₂Cl₂ und C₃Hg, als Atomverhältnis gerechnet, betragen 2 ■ 10~³ bzw. 4 · ΙΟ-³. Innerhalb einer Wachstumsdauer von 2 Stunden bildet man die 3C-SiC-Impfkristallschicht 10 mit einer Dicke von 30 μπι. Es ist ersichtlich, daß die SiC-Impfkristallschicht 10 nicht nur auf der Hauptoberfläche des Siliciumsubstrats 12 gebildet wird, sondern auch auf der seitlichen Oberfläche des Siliciumsubstrats 12, wie es in der Fig. 1 dargestellt ist.

3. Man erhitzt den Graphittiegel 16 auf 1600⁰C und hält ihn bei dieser Temperatur. Dann taucht man die Grundplatte aus dem Siliciumsubstrat 12 und der SiliciumcarbidimpfkristaHschicht 10 in das geschmolzene Silicium 14 ein. Dabei wird die Grundplatte über der Siliciumcarbidimpfkristallschicht auf der seitlichen Oberfläche des Siliciumsubstrats 12 von dem Graphithalter 24 gehalten. Die innere Oberfläche des Graphittiegels 16 schmilzt in das geschmolzene Silicium 14 und wirkt als Kohlenstoffquelle. Nach einer Tauchzeit von 1 Stunde hat sich auf der inneren Oberfläche der Siliciurncarbidimpfkristallschicht 10 eine 30 μπι dicke zweite Siliciumcarbidschicht 18 gebildet. Auf der äußeren Oberfläche der Siliciumcarbidimpfkristallschicht 10 bildet sich ebenfalls eine Siliciumcarbidschicht 20.

4. Das in dieser Weise erhaltene Siliciumcarbidsubstrat aus der Impfkristallschicht 10, der zweiten Siliciumcarbidschicht 18 und der Siliciumcarbidschicht 20 wird aus dem geschmolzenen Silicium 14 herausgenommen. Dann reinigt man die Oberfläche des Materials zur Entfernung des auf der Substratoberfläche anhaftenden Siliciums mit einer HF/HNO₃-Mischung.

Die F i g. 3 und 4(A) bis 4(D) zeigen eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Siliciumcarbidsubstrats.

Die F i g. 3 zeigt ein wassergekühltes, doppelwandiges Quarzreaktionsgefäß 26, das bei der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt wird.

Bei dieser zweiten Ausführungsform verwendet man eine mit einer Siliciumcarbidschicht beschichtete heizbare Graphitunterlage 28. Die siliciumcarbidbeschichtete heizbare Graphitunterlage 28 befindet sich innerhalb des Reaktionsgefäßes oder des Reaktionsrohrs 28 und wird von dem Graphitfuß 30 gehalten. Um das Reaktionsgefäß 26 herum ist eine Spule 32 angeordnet, mit deren Hilfe die heizbare Unterlage 28 durch Hochfrequenzinduktionsheizung aufgeheizt werden kann. Das untere Ende des Reaktionsgefäßes 26 ist über einen Flansch 34 aus rostfreiem Stahl und einen O-Ring abgedichtet. Durch den Flansch 34 sind eine Leitung und ein Ventil 38 mit dem Inneren des Reaktionsgefäßes 26 verbunden, um das in dem Reaktionsgefäß 26 enthaltene Gas abzuziehen. Der Graphitfuß 30 ist über eine Quarzhalteeinrichtung 42 auf dem Flansch 34 festgelegt. Im oberen Abschnitt des Reaktionsgefäßes ist ein Einlaßbereich 44 angeordnet, über den das Trägergas in das Reaktionsgefäß 26 eingeführt werden kann.

Die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Silicjumcarbidsubstrats sei im folgenden unter Bezugnahme auf die F i g. 4(A) bis 4(D) erläutert

Beispiel 2
F ig. 3 und 4(A) bis 4(D)

1. Wie in der Fig.4(A) dargestellt, ordnet man ein Siliciumst.bstrat 46 auf der siliciumcarbidbeschichteten heizbaren Graphitunterlage 28 an. Das Siliciumsubstrat 46 besitzt vorzugsweise eine durch die (111)-Fläche definierte Oberfläche. Das in dem Reaktionsgefäß 26 enthaltene Gas wird zunächst durch Wasserstoff ersetzt Anschließend wird die Oberfläche des Siliciumsubstrats 46 mit einer Chlorwasserstoff und Wasserstoff enthaltenden Gasmischung geätzt.

2. Unter Anwendung des herkömmlichen chemischen Aufdampfverfahrens bildet man eine Siliciumcarbidimpfkristallschicht 48 auf dem Siliciumsubstrat 46, das man bei einer Temperatur von 1100 bis 1200° C, das heißt unterhalb des Schmelzpunkts von Silicium, hält Man führt über den Einlaßabschnitt 44 Argon, Helium oder Wasserstoff als Trägergas ein. Weiterhin führt man über den Einlaßbereich 44 SiCl₄, SiH₂CI₂ oder SiH₄ als Siliciumquelle und CCl₄, C3H8 oder CH₄ als Kohlenstoffquelle ein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens verwendet man Wasserstoff als Trägergas und führt dieses in einer Menge von 1 l/min ein und führt SiH₂Cl₂ und C3H8 in einer Konzentration (Atomverhältnis) von 2 · 10~³ bzw. 4 · ΙΟ-³ zu. Im Verlaufe einer Aufwachsdauer von 2 Stunden bildet sich eine 30 μπι dicke SC-SiC-Impfkristallschicht 48. Die Siliciumcarbidimpfkristallschicht 50 wird auch auf der Seitenwand des Siliciumsubstrats 46 gebildet, wie es in der F i g. 4(B) dargestellt ist

3. Man beendet die Zufuhr des gasförmigen Materials und führt lediglich Wasserstoff als Trägergas mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 1 l/min ein. Man steigert die an die Spule 32 angelegte elektrische Energie, um die heizbare Unterlage 28 auf etwa 1500° C zu erhitzen und um das Siliciumsubstrat 46 zu schmelzen. Nach dem Schmelzen hält man die heizbare Unterlage 28 bei 1450 bis 1650° C, um das Silicium in geschmolzenem Zustand zu halten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform hält man die Oberfläche der heizbaren Unterlage bei 1500°C. Das geschmolzene Silicium 52 wird durch die umgebende Siliciumcarbidimpfkristallschicht 48,50 und die heizbare Unterlage 28 eingeschlossen, so daß im Verlaufe eines zweistündigen epitaxialen Aufwachsens aus der flüssigen Phase auf der inneren Oberfläche der Siliciumcarbidimpfkristallschicht 48 eine zweite Siliciumcarbidschicht 54 mit einer Dicke von 10 μίτι gebildet wird, wie es in der F i g. 4(C) dargestellt ist.

4. Dann wird die Energiezufuhr der Spule 32 unterbrochen, um das System auf Raumtemperatur abzukühlen. Man taucht das in dieser Weise erhaltene Siliciumcarbidsubstrat zusammen mit der heizbaren Unterlage 28 in eine HF/HNO₃-Säuremischung, um das an dem Siliciumcarbidsubstrat und der heizbaren Unterlage 28 anhaftende Silicium abzuätzen. In dieser Weise wird das Siliciumcarbidsubstrat, das die SC-SiC-Impfkristallschicht 48 und die zweite Siliciumcarbidschicht 54 umfaßt, wie es in der F i g. 4(D) dargestellt ist, von der heizbaren Unterlage 28 abgelöst

Bei dem obigen Verfahrensschritt (3) ergibt die auf der heizbaren Graphitunterlage 28 vorliegende Siliciumcarbidschicht das Kohlenstoffmaterial zur Ausbildung der zweiten Siliciumcarbidschicht 54. Da die heizbare Unterlage 28 als Wärmequelle wirkt, wird zwischen der inneren Oberfläche der Siliciumcarbidimpfkristallschicht 48 und der Oberfläche der heizbaren Unterlage eine Temperaturdifferenz gebildet, die das epitaxiale Wachstum der zweiten Siliciumcarbidschicht 54 auf der inneren Oberfläche der Siliciumcarbidimpfkristallschicht 48 aus der flüssigen Phase fördert.

Bei der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann lediglich die Temperatur der Oberfläche der heizbaren Unterlage 28 gesteuert werden. Es ist bevorzugter, die Temperatur der Siliciumcarbidimpfkristallschicht 48 zu steuern, währenddem die zweite Siliciumcarbidschicht 54 durch epitaxiales Wachstum auf der inneren Oberfläche der Siliciumcarbidimpfkristallschicht 48 ausgebildet wird.

Die Fig.5 verdeutlicht ein wassergekühltes Reaktionsgefäß, das bei einer drLien Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird, bei der die Temperatur der Siliciumcarbidimpfkristallschicht gesteuert werden kann, währenddem die zweite Siliciumcarbidschicht durch epitaxiales Wachstum auf der inneren Oberfläche der Siliciumcarbidimpfkristallschicht gebildet wird. Dabei entsprechend die verwendeten Bezugsziffern denen, die in der F i g. 3 verwendet wurden.

Zur Einführung des Trägergases und der gasförmigen Quellen für Silicium und Kohlenstoff in das Reaktionsgefäß 26 ist eine Leitung 56 mit dem Reaktionsgefäß

oder dem Reaktionsrohr 26 verbunden. Über eine Wilson-Dichtung 60 ist ein Stab 58 aus rostfreiem Stahl verschiebbar in dem Reaktionsgefäß angeordnet Am Ende des Stabes 58 ist über einen Graphitstab 64 ein heizbarer Graphittisch 62 befestigt Während des epitaxialen Wachstums aus der flüssigen Phase wird der heizbare Graphittisch 62 nach unten geschoben, um in den Einflußbereich der Spule 32 zu kommen, wodurch die Siliciumcarbidimpfkristallschicht durch die Hochfre-

quenzheizung aufgeheizt wird. Erforderlichenfalls beschichtet man die Oberfläche des heizbaren Graphittisches 62 mit einer Siliciumcarbidschicht. Der heizbare Graphittisch 62 wird, außer bei dem epitaxialen Wachstum aus der flüssigen Phase, bei sämtlichen anderen Maßnahmen, bei denen der heizbare Graphittisch 62 nicht erhitzt wird, in dem oberen Abschnitt des Reaktionsgefäßes 62 gehalten.

Im folgenden sei die dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Siliciumcarbidsubstrats unter Bezugnahme auf die Fig.6(A) bis 6(D) erläutert. Dabei besitzen die angegebenen Bezugsziffern ähnliche Bedeutungen, wie sie für die F i g. 4(A) bis 4(D) angegeben sind.

Beispiel 3
F ig. 5 und 6(A) bis 6(D)

1. Man ordnet das Siliciumsubstrat 46 auf der mit Siliciumcarbid beschichteten heizbaren Graphitunterlage 28 an, wie es in der F i g. 6(A) dargestellt ist. Das Siliciumsubstrat 46 besitzt vorzugsweise eine der (111)-Fläche entsprechende Oberfläche. Das in dem Reaktionsgefäß 26 enthaltene Gas wird durch gasförmigen Wasserstoff ersetzt.
Anschließend wird die Oberfläche des Siliciumsubstrats mit Hilfe einer Gasmischung geätzt, die Chlorwasserstoff und Wasserstoff enthält.

2. Dann bildet man unter Anwendung eines herkömmlichen chemischen Aufdampfverfahrens eine Siliciumcarbidimpfkristailschicht 48 auf dem Siliciumsubstrat 46, das man bei 1100 bis 1200⁰C, das heißt unterhalb des Schmelzpunkts von Silicium, hält. Über die Leitung 56 werden gasförmiges Argon, Helium oder Wasserstoff als Trägergas, SiCl₄, SiH₂Cl₂ oder SiH₄ als Siliciumquelle und CCl₄, C3H8 oder CH₄ als Kohlenstoffquelle zugeführt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform führt man den als Trägergas verwendeten gasförmigen Wasserstoff mit einer Zugabegeschwindigkeit von 1 l/min ein, während man SiH₂Cl₂ und C₃He in einer Konzentration (Atomverhältnis) von 2 · 10~³ bzw. 4 · 10~³ zuführt. Im Verlaufe des zweistündigen Aufwachsvorgangs bildet sich die Impfkristallschicht 48, die Silicium und 3C-SiC enthält, mit einer Dicke von 30 μΐη auf dem Siliciumsubstrat 46. Zu diesem Zeitpunkt enthält die gemischte Schicht 48 Siliciumcarbidksristallkörnchen (mit einem Durchmesser von etwa 100 nm), die in einer Richtung ausgerichtet sind, die durch die Kristallstruktur des Siliciumsubstrats 46 an der dem Siliciumsubstrat 46 gegenüberliegenden Grenzfläche bestimmt wird. Auch auf der seitlichen Oberfläche des Siiiciurnsubstrats 46 bilde: sich eine weitere Impfkristallschicht 50, wie es in der F i g. 6(B) dargestellt ist. Genauer gilt folgendes:

und

Si<170> //SiC<-lTo>

worin / / für die parallele Anordnung steht.
Man beendet die Zufuhr der gasförmigen Silicium- bzw. Kohlenstoffquellen und führt lediglich das Wasserstoffträgergas mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 1 l/min ein. Dann schiebt man den heizbaren Graphittisch 62 nach unten in die Nähe der Impfkristallschicht 48, wie es in der F i g. 6(C) dargestellt ist. Dann wird die Energiezufuhr der Spule 32 gesteigert, um die heizbare Unterlage 28 auf etwa 150O⁰C zu erhitzen und um das Siliciumsubstrat 46 zu schmelzen. Bei dem Schmelzvorgang hält man die heizbare Unterlage bei 1450 bis 1650⁰C, um das Silicium in geschmolzenem Zustand zu halten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens hält man die

ίο Oberfläche der heizbaren Unterlage bei 1500°C. Zu diesem Zeitpunkt wird die Temperatur der Impfkristallschicht durch die entsprechende Anordnung des heizbaren Graphittisches 62 auf dem gewünschten Wert gehalten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens hält man die Impfkristallschicht 48 bei 1450⁰C. In dieser Weise bildet man im Verlaufe eines epitaxiaien Wachstums aus der flüssigen Phase während 2 Stunden die zweite Siliciumcarbidschicht 54 mit einer Dicke von 10 μίτι auf der inneren Oberfläche der Siliciumcarbidimpfkristallschicht 48.

4. Man unterbricht die Energiezuführung der Spule 32, um das System auf Raumtemperatur abzukühlen. Das in dieser Weise erhaltene Siliciumcarbidsubstrat einschließlich der heizbaren Unterlage 28 wird in eine HF und HNO₃ enthaltende Säuremischung eingetaucht, um das an dem Siliciumcarbidsubstrat und der heizbaren Unterlage 28 anhaftende Silicium abzuätzen. In dieser Weise wird das Siliciumcarbidsubstrat, das die Impfkristallschicht 48 und die zweite Siliciumcarbidschicht 54 aufweist, wie es in der Fig.6(D) dargestellt ist, von der heizbaren Unterlage 28 abgelöst.

Bei den oben beschriebenen zweiten und dritten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Dicke der zweiten Siliciumcarbidschicht 54 auf etwa ΙΟμπι beschränkt. Dies ergibt sich dadurch, daß die Menge des Siliciums begrenzt ist und die Temperatur des geschmolzenen Siliciums unterhalb 1650⁰C gehalten werden muß, um ein merkliches Verdampfen des geschmolzenen Siliciums zu verhindern. Wenn eine dickere Siliciumcarbidschicht gebildet werden soll, bildet man eine weitere Siliciumcarbidschicht durch epitaxiales Wachstum auf der oben beschriebenen zweiten Siliciumcarbidschicht 54.

Die Fig.7 und 8 verdeutlichen weitere Maßnahmen zum Verdicken der Siliciumcarbidschicht.

Die F i g. 7 zeigt eine Ausführungsform eines weiteren Schrittes zum Verdicken der Siliciumcarbidschicht, die nach der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten worden ist, die in den F i g. 6(A) bis 6(D) dargestellt ist. Dabei entsprechen die in der F i g. 7 dargestellten Bezugsziffern denen in der F i g. 6(D) verwendeten.

Beispiel 4
Fig. 5,6(A)bis6(D)und7

Die Schritte 1 bis 4 sind ähnlich denen, die unter Bezugnahme auf die Fig.6(A) bis 6(D) erläutert wurden.

5. Man entfernt die Impfkristallschicht 50 mechanisch.

6. Man ordnet das in dieser Weise erhaltene Siliciumcarbidsubstrat, das die Impfkristallschicht 48 und die zweite Siliciumcarbidschicht 54 aufweist, innerhalb des Reaktionsgefäßes 26 in der Weise auf

einer neuen heizbaren Unterlage 66 an, daß die Impfkristallschicht 48 die heizbare Unterlage 66 berührt. Dann erhitzt man die heizbare Unterlage 66 auf 1700⁰C und bildet eine dritte Siliciumcarbidschicht 68 unter Anwendung des chemischen Aufdampfverfahrens auf der zweiten Siliciumcarbidschicht 54, wie es in der F i g. 7 dargestellt ist. Dabei hält man den Druck in dem Reaktionsgefäß bei etwa 133 mbar und führt eine Gasmischung der folgenden Zusammensetzung ein:

SiH₂Cl₂	0,1 NcnWmin
C₃H₈	0,1 NcmVmin
H₂	100 NcmVmin

Nach einer Betriebsdauer von 100 Minuten erhält man auf der zweiten Siliciumcarbidschicht 54 eine dritte Siliciumcarbidschicht 68 mit einer Dicke von etwa 50 μιτι.

Die Fig.8 verdeutlicht eine weitere Ausführungsform der weiteren Maßnahme zur Verdickung der Siliciumcarbidschicht mit Hilfe der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, die in den Fig.6(A) bis 6(D) erläutert worden ist. Dabei entsprechen die angegebenen Bezugsziffern den in der F i g. 7 angewandten.

Beispiel 5
F ig. 5,6(A)bis6(D)und8

Die Schritte 1 bis 4 sind ähnlich denen, die unter Bezugnahme auf die F i g. 6(A) bis 6(D) erläutert wurden.

5. Man ordnet eine Platte 70 aus einer Siliciumcarbidquelle in einem Graphitbehälter 72 an. Die plattenförmige Siliciumcarbidquelle 70 kann entweder eine Einkristallstruktur oder eine polykristalline Struktur besitzen. Dann ordnet man das Siliciumcarbidsubstrat, das die Impfkristallschichten 48 und 50 und die zweite Siliciumcarbidschicht 54 aufweist, wie es in der Fig.6(D) gezeigt ist, derart auf der plattenförmigen Siliciumcarbidquelle 70 an, daß die zweite Siliciumcarbidschicht 54 der Platte 70 aus der Siliciumcarbidqueüe gegenüberliegt Dabei wirkt die auf den seitlichen Oberflächen gebildete Impfkristallschicht 50 zur Abtrennung der zweiten Siliciumcarbidschicht 54 von der Platte 70 aus der Siliciumcarbidquelle über einen Abstand, der für das mit geringem Abstand arbeitende Verfahren geeignet ist. Das System wird durch induktionsheizung auf 2iöö bis 2600° C erhitzt, wobei man als Umgebungsatmosphäre Argongas mit niedrigem Druck oder Heliumgas mit niedrigem Druck verwendet Mit Hilfe des Verfahrens mit geringein Abstand wird die dritte Siliciumcarbidschicht 68 auf der zweiten Siliciumcarbidschicht 54 gebildet, wie es in der F i g. 8 dargestellt ist
Das mit Hilfe der oben beschriebenen Ausführungsformen hergestellte Siliciumcarbidsubstrat umfaßt noch die Siliciumcarbidimpikristallschicht Erforderlichenfalls kann die Impfkristallschicht durch Läppen oder durch chemisches Ätzen von der zweiten Siliciumcarbidschicht entfernt werden. Da die Impfkristallschicht im Vergleich zu der zweiten Siliciumcarbidschicht eine mindere Qualität besitzt kann lediglich die Impfkristallschicht durch entsprechende Steuerung der Ätzbedingungen entfernt werden.

Beispiel 6

Mit Hilfe der Schritte 1 bis 4, die unter Bezugnahme auf die F i g. 6(A) bis 6(D) beschrieben wurden, bildet man das Siliciumcarbidsubstrat mit der Impfkristallschicht 48 und der zweiten Siliciumcarbidschicht 54.

ίο 5. Man taucht das die Impfkristallschicht 48 und die zweite Siliciumcarbidschicht 54 aufweisende Siliciumcarbidsubstrat in einer Stickstoffatmosphäre in geschmolzenes Kaliumhydroxid mit einer Temperatur von 55O⁰C. Nach zehnminütigem Eintauchen nimmt man das von der Impfkristallschicht 4& befreite Substrat und reinigt es mit Wasser. Der Ätzvorgang soiite bei etwa 550°C durchgeführt werden, um die zweite Siliciumcarbidschicht 54 vor Beschädigungen, beispielsweise vor der Ausbildung von feinen Löchern oder Poren, zu schützen.

6. Gewünschtenfalls kann man mit Hilfe der Methode des epitaxialen Wachstums auf dem in dieser Weise erhaltenen Siliciumcarbidsubstrat, das aus der zweiten Siliciumcarbidschicht 54 besteht, eine dritte Siliciumcarbidschicht bilden, um das Siliciumcarbidsubstrat zu verdicken.

Die F i g. 9(A) bis 9(D) erläutern die Herstellung des Siliciumcarbidsubstrats gemäß einer sechsten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Es wird das in der F i g. 3 dargestellte Reaktionsgefäß verwendet. Die in den F i g. 9(A) bis 9(D) verwendeten Bezugsziffern entsprechen den in den F i g. 4(A) bis 4(D) angegebenen.

Beispiel 7
F i g. 3 und F i g. 9(A) bis 9(D) und 10

1. Man ordnet ein Siliciumsubstrat 46 auf der mit Siliciumcarbid beschichteten heizbaren Graphitunterlage 28 an, wie es in der F i g. 9(A) dargestellt ist. Das Siliciumsubstrat 46 besitzt vorzugsweise eine der (111)-Fläche entsprechende Oberfläche. Das in dem Reaktionsgefäß 26 enthaltene Gas wird durch gasförmigen Wasserstoff ersetzt, wonach die Oberfläche des Siliciumsubstrats mit Hilfe einer Gasmischung aus Chlorwasserstoff und Wasserstoff geätzt wird.

2. Mit Hilfe des herkömmlichen chemischen Aufdampfverfahrens bildet man eine Siliciumcarbidimpfkristallschicht 48 auf dem Siliciumsubstrat 46, das man bei 1200 bis 1300⁰C, das heißt unterhalb des Schmelzpunkts des Siiiciums, hält. Man verwendet als Trägergas Argon, Helium oder Wasserstoff, während man SiCl₄, SiH₂Cl₂ oder SiH₄ als Siliciumquelle und CCl₄, C₃H₈ oder CH₄ als Kohlenstoffquelle einsetzt

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens führt man den als Trägergas verwendeten Wasserstoff mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 1 l/min ein und führt SiH₂Cl₂ und C₃Hs in einer Konzentration (Atomverhältnis) von 2 · 10~³ bzw. 4 · 10-³zu. Im Verlaufe einer Wachstumsdauer von 100 Minuten bildet sich auf dem Siliciumsubstrat 46 eine Siliciumcarbidimpfkristallschicht 48 aus polykristallinem Siliciumcarbid mit einer Dicke von 25 μπι. Auch auf den seitlichen überwachen des Siliciumsubstrats 46 bildet sich eine weiters

Impfkristallschicht 50, wie es in der Fig.9(B) dargestellt ist

3. Man unterbricht die Stromzufuhr der Spule 32, um das System abzukühlen. Man entnimmt die heizbare Unterlage 28 aus dem Reaktionsgefäß 26, um das Siliciumcarbidsubstrat aus dem Siliciumsubstrat 46 und der Impfkristallschicht 48 umzudrehen. Genauer bringt man die äußere Oberfläche der Impfkristallschicht 48 mit der heizbaren Unterlage 28 in Kontakt, während das Siliciumsubstrat 46 nach oben gerichtet ist Dann führt man die heizbare Unterlage 28 mit dem umgedrehten Siliciumcarbidsubstrat erneut in das Reaktionsgefäß 26 ein, in das man gasförmigen Wasserstoff mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 1 l/min einführt Man schaltet die elektrische Stromversorgung der Spule 32 wieder ein, um die heizbare Unterlage 28 auf etwa 1500° C zu erhitzen und das Siliciumsubstrat 46 zu schmelzen. Nach dem Schmelzvorgang hält man die heizbare Unterlage 28 bei 1450 bis 1650⁰C. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens hält man die Oberfläche der heizbaren Unterlage bei 1500⁰C. In dieser Weise bildet man durch einstündiges epitaxiales Wachstum aus der flüssigen Phase eine zweite Siliciumcarbid-Einkristallschicht 54 mit einer Dicke von 10 μπι auf der inneren Oberfläche der Silieiumcarbidimpfkristallschicht 48, wie es in der F i g. 9(C) dargestellt ist. Die Impfkristallschicht 50 hält das geschmolzene Silicium 52 zurück.

4. Man unterbricht die Energiezufuhr der Spule 32, um das System abzukühlen. Man entnimmt das in dieser Weise erhaltene Siliciumcarbidsubstrat aus dem Reaktionsgefäß und taucht es in eine HF und HNO3 enthaltende Säuremischung, um das an dem Süiciumcarbidsubstrat anhaftende Silicium abzuätzen. In dieser Weise erhält man das Siliciumcarbidsubstrat mit den Impfkristallschichten 48 und 50 und der Siliciumcarbid-Einkristallschicht 54, wie es in der F i g. 9(D) dargestellt ist.

Das epitaxiale Wachstum der zweiten Siliciumcarbid-Einkristallschicht 54 aus der flüssigen Phase bei der oben beschriebenen Stufe 3 kann wie folgt erläutert werden. Die Siliciumcarbidimpfkristallschicht 48 ist eine aus einer Vielzahl von faserförmigen Kristallkörnchen aufgebaute Schicht Dabei besitzt die Mitte der faserförmigen Kristallkörnchen 480 eine vollständigere Kristallstruktur als die Peripherie der faserförmigen Körnchen 480. Wenn demzufolge die Siliciumcarbidimpfkristallschicht 48 in der oben angesprochenen Stufe mit dem geschmolzenen Silicium 52 in Kontakt gebracht wird, lösen sich die Randbereiche der faserförmigen Körnchen 480 in dem geschmolzenen Silicium 52. Dadurch wird ein Teil der in dieser Weise gelösten Impfkristallschicht auf der Mitte der faserförmigen Körnchen 480 umkristallisiert, wodurch die zweite Carbidschicht 54 durch epitaxiales Wachstum auf der Impfkristallschicht 48 ausgebildet wird, wie es in der Fig. 10 dargestellt ist Da die faserförmigen Kristallkörnchen 480 auf der (111)-Fläche des Siliciumsubstrats und die zweite Siliciumcarbidschicht 54 auf den faserförmigen Kristallkörnchen 480 gebildet werden, sind die in der zweiten Siliciumcarbidschicht 54 angeordneten Kristallkörnchen in einer vorbestimmten Richtung ausgerichtet, die durch das Siliciumsubstrat 46 definiert wird. Die in dieser Weise erhaltene zweite Siliciumcarbidschicht 54 kann als Einkristallstruktur bezeichnet werden, wenngleich sich -.-in dreieckiges Loch in der zweiten Siliciumcarbidschicht 54 bilden kann, weroi die (lil)-Fläche des Siliciumsubstrats 46 verwendet wird.

Bei der oben beschriebenen Stufe 2 besteht die Möglichkeit daß sich eine dünne polykristalline Siliciumcarbidschicht auf der hinteren Oberfläche des Siliciumsubstrats 46 bildet Die in dieser Weise gebildete dünne polykristalline Siüciumcarbidschicht kann das Wachstum der zweiten Siliciumcarbidschicht 54 auf der Impfkristallschicht 48 in der Stufe 3 beeinflussen. Demzufolge sollte erforderlichenfalls die obenerwähnte dünne polykristalline Siliciumcarbidschicht beispielsweise mit Hilfe eines Läppverfahrens, entfernt werden, bevor die Stufe 3 durchgeführt wird.

Die Fig. ll(A) bis H(D) verdeutlichen die Herstellung des Siliciumcarbidsubstrats gemäß einer siebten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei entsprechen die angegebenen Bezugsziffern denen, die in den F i g. 9(A) bis 9(C) angegeben sind.

Beispiel 8
Fig. H(A)bis H(D)

Man bildet mit Hilfe der Stufen 1 bis 3, die unter Bezugnahme aui die Fig.9(A) bis 9(C) beschrieben wurden, eine zweite Siliciumcarbidschicht 54 auf der Siliciumcarbidimpfkristallschicht 48, wie es in der Fig. H(C) dargestellt ist.

4. Dann steigert man die Zufuhr der elektrischen Energie der Spule 32 weiter, um die heizbare Unterlage 28 auf etwa 1700⁰C zu erhitzen. Man vermindert den Druck in dem Reaktionsgefäß 26 auf etwa 133mbar, was zur Folge hat, daß das geschmolzene Silicium 52 nach und nach verdampft. Währenddem man das Reaktionsgefäß 26 bei etwa 133mbar hält, führt man eine Gasmischung der nachstehenden Zusammensetzung ein:

SiH₂CI₂	0,1 NcmVmin
C₃H₈	0,1 NcmVmin
H₂	lOONcmVmin

In dieser Weise bildet man unter Anwendung des chemischen Aufdampfverfahrens eine dritte Siliciumcarbidschicht 74 auf der zweiten Siliciumcarbidschicht 54, wie es in der F i g. 1 l(D) dargestellt ist.
Nach einer Behandlungsdauer von 100 Minuten erhält man eine dritte Siliciumcarbidsehicht 74 mit einer Dicke von 50 μίτι.

Durch Anwendung der oben beschriebenen Maßnahme der vierten Stufe kann man die Siliciumcarbidschicht verdicken und kann weiterhin das dreieckige Loch zum Verschwinden bringen, das unter Bezugnahme auf die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens diskutiert wurde, die anhand der Fig.9(A) bis 9(D) erläutert wurde. Da die Stufen 3 und 4, die in den Fig. H(C) und H(D) dargestellt sind, kontinuierlich durchgeführt werden können, ist die anhand der Fig. H(A) bis H(D) dargestellte erfindungsgemäße Verfahrensweise besonders wirksam.

Wie bereits unter Bezugnahme auf die verschiedenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben, muß die Siliciumcarbidimpfkristallschicht 48 nicht notwendigerweise eine Einkristallstruktur besitzen. Sie kann auch eine polykristalline Struktur

aufweisen, die Kristallkörnchen umfaßt, die in einer vorbestimmten Richtung gut orientiert sind, wobei diese Richtung durch die Orientiening des Siliciumsubstrats 46 bestimmt wird Die in dieser Weise gut ausgerichteten Kristallkörnchen, die bei der Stufe des epitaxialen ή Wachstums aus der flüssigen Phase mit dem geschmolzenen Silicium in Kontakt kommen, stellen die Bildung der zweiten Siliciumcarbid-Einkristallschicht 54 sicher.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Siliclumcarbidsubstrats, wobei man auf einer ersten Siliciumcarbidschicht eine weitere Siliciumcarbidschicht epitaktisch abscheidet, dadurch gekennzeichnet, daß man die erste Siliciumcarbidschicht in einer Dicke von mindestens 5 bis 10 μπι auf einem Siliciumplättchen abscheidet, das Silicium entfernt und die zweite Siliciumcarbidschicht auf der Oberfläche der ersten Siliciumcarbidschicht, die an dem Siliciumplättchen anlag, aus einer Kohlenstoffhaltigen Siliciumschmelze aufwachsen läßt

2. Verfahren zur Herstellung eines Siliciumcarbidsubstrats, wobei man auf einer ersten Siliciumcarbidschicht eine weitere Siliciumcarbidschicht epitaktisch abscneidet, dadurch gekennzeichnet, daß man die erste Siliciumcarbidschicht in einer Dicke von mindestens 5 bis 10 μπι auf einem Siliciumplättchen abscheidet, das Silicium schmilzt und die zweite Siliciumcarbidschicht aus der Siliciumschmelze aufwachsen läßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die erste Siliciumcarbidschicht auf einer (1 1 1)-Fläche des Siliciumplättchens abscheidet.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die erste Siliciumcarbidschicht aus der Gasphase abscheidet.