DE3415799C2 - - Google Patents
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- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/18—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Herstellung von Einkristall-Substraten aus Siliziumcar
bid (SiC).
SiC besitzt viele Kristallstrukturen (als "vielartig"
bzw. "polytyp" bezeichnet) und weist daher in Abhängig
keit der Kristallstruktur verbotene Bandunterbrechungen
bzw. -lücken von 2,2 bis 3,3 Elektronenvolt (eV) auf.
SiC ist thermisch, chemisch und mechanisch sehr stabil
und weist Beständigkeit gegenüber Schäden aufgrund von
Bestrahlung auf. Sowohl das Material vom p-Typ als auch
vom n-Typ besitzt eine gute Stabilität, was im Falle der
Halbleiter mit großem Bandabstand selten ist. Demzufolge
stellt SiC ein geeignetes Halbleitermaterial dar für elektronische
Geräte, die bei hohen Temperaturen oder mit großer elek
trischer Leistung betrieben werden, für äußerst
zuverlässige Halbleitereinrichtungen oder für bestrahlungs
beständige Geräte. Weiterhin eignet sich
SiC für elektronische Geräte, die in einer Umgebung betrieben werden
bei der mit Geräten, die aus herkömmlichen Halbleiter
materialien hergestellt sind, Schwierigkeiten auftreten,
wodurch der Anwendungsbereich für Halb
leitergeräte bzw. -einrichtungen stark vergrößert wird.
Durch Ausnutzung seiner breiten Energielücke ist SiC
ebenso als Halbleitermaterial für optisch-elektronische
Geräte für sichtbares Licht kurzer Wellenlängen und
ultraviolett-nahes Licht geeignet. Während andere Halbleiter
mit großem Bandabstand gewöhnlicherweise als
Hauptbestandteil ein Schwermetall enthalten und somit
mit Problemen hinsichtlich der Umwelt und der Roh
stoffquellen verbunden sind, ist SiC nicht mit diesen
Problemen behaftet.
Trotz dieser vielen Vorteile und Möglichkeiten kam SiC
nicht zur praktischen Anwendung, da die Technik für das
Wachstum bzw. das Züchten von SiC-Kristallen mit guter
Reproduzierbarkeit, die zur kommerziellen Herstellung
von SiC-Substraten in großem Maßstab mit hoher Qualität
und Produktivität erforderlich ist, noch nicht vervoll
kommnet werden konnte.
Herkömmliche Verfahren zur Herstellung von SiC-Einkri
stall-Substraten im Labormaßstab umfassen das sogenannte
Sublimationsverfahren (ebenso als "Lely-Verfahren" bezeichnet;
"Growth Phenomena in Silicon Carbide" W. F. Knippenberg:
Philips Research Reports, Band 18, Nr. 3, Seiten 161-
274 (1963); (Kapitel 8 "The Growth of SiC by Recrystalli
zation and Sublimation", Seiten 244-266), bei dem
SiC-Pulver in einem Graphit-Tiegel bei 2200 bis 2600°C
sublimiert und rekristallisiert wird, um ein SiC-Substrat
zu erhalten; das sogenannte Lösungsverfahren "Growth
of Silicon Carbide from Solution" R. C. Marshall: Material
Research Bulletin, Band 4, Seiten S73-S84 (1969)),
bei dem Silizium oder eine Mischung aus Silizium mit
Eisen, Kobalt, Platin oder ähnlichen Verunreinigungen
in einem Graphit-Tiegel geschmolzen wird, um ein SiC-
Substrat zu erhalten; sowie das Acheson-Verfahren
("Growth Phenomena in Silicon Carbide" W. F. Knippenberg:
Philips Research Reports, Band 18, Nr. 3, Seiten 161-
274 (1963); (Kapitel 2 "Preparative Procedures", Seiten
171-179)), das im allgemeinen zur kommerziellen Her
stellung von Schleifmaterialien verwendet wird und bei
dem beiläufig SiC-Substrate erhalten werden.
Mit dem Sublimations- und dem Lösungsverfahren können
eine große Anzahl von Kristallen erhalten werden, jedoch
ist es schwierig, große SiC-Einkristall-Substrate her
zustellen, da viele Kristallkeime in der Anfangsstufe
des Kristallwachstums auftreten, während das SiC-Produkt
verschiedene Arten von Kristallstrukturen (polytyp)
aufweist. Diese Verfahren sind somit zur
Herstellung großer SiC-Kristalle mit Einkristallstruktur
mit guter Reproduzierbarkeit nicht zufriedenstellend.
Das nach dem Acheson-Verfahren beiläufig erhaltene SiC-
Substrat zeigt nicht die Reinheit und Kristallini
tät, die für ein Halbleitermaterial erforderlich ist,
so daß dieses Verfahren zur kommerziellen Her
stellung von SiC-Substraten nicht geeignet ist.
Durch Verbesserungen der Halbleitertechniken in den
jüngsten Jahren wurde es möglich, einen dünnen Einkri
stall-Film aus SiC vom 3C-Typ (mit einer Kristallstruk
tur vom kubischen System und einer Energielücke von 2,2
eV) auf einem fremden Substrat aus Silizium (Si), das
als großformatiges Einkristallsubstrat guter Qualität
erhältlich ist, durch die Heteroepitaxial-Technik mit
tels chemischer Dampfabscheidung (CVD) zu bilden ("Some
properties of Vapor Deposited SiC" K. E. Bean und P. S.
Gleim: Journal of the Electrochemical Society, Band 114,
Nr. 11, Seiten 1158-1161 (1967); "β-Silicon Carbide
Films" P. Rai-Choudhury und N. P. Formigoni: Journal of
the Electrochemical Society, Band 116, Nr. 10, Seiten
1440-1443 (1969); "Growth, Texture, and Surface
Morphology of SiC Layers" K. A. Jacobson: Journal of the
Electrochemical Society, Band 118, Nr. 6, Seiten 1001-
1006 (1971); "Vapor-Phase Deposition of Beta-Silicon
Carbide on Silicon Substrates" K. Kuroiwa und T. Su
gano: Journal of the Electromical Society, Band 120,
Nr. 1, Seiten 138-140 (1973)). Das CVD-Verfahren ist
eine Herstellungstechnik mit hoher Produktivität in
einem kommerziellen Maßstab und eine vielversprechende
Technik zum Züchten eines SiC-Einkristall-Films mit
großer Fläche und hoher Qualität über Si-Substraten
mit guter Reproduzierbarkeit. Gewöhnlicherweise werden
bei diesem Verfahren als Siliziumquelle SiH4, SiCl4,
SiH2Cl2, (CH3)3SiCl oder (CH3)2SiCl2, als Kohlenstoff
quelle CCl4, CH4, C3H8 oder C2H6 und als Trägergas
Wasserstoff oder Argon zur epitaxialen
Bildung eines dünnen Einkristall-Films aus SiC vom
3C-Typ auf einem Si-Substrat, das auf eine Temperatur
von 1200 bis 1400°C erhitzt wird, verwendet.
SiC ist jedoch mit dem Si-fremden Substrat nicht aus
reichend verträglich (benetzbar), obwohl SiC sich von
Si in der Gitterkonstante um 20% unterscheidet,
so daß, selbst wenn versucht wird, einen Einkristall aus
SiC direkt auf dem Si-Substrat zu züchten, SiC nicht zu
einer Schicht aus einem Einkristall-Film, sondern zu
einer polykristallinen Form mit dendritischer Struktur
wächst oder ein sehr dünner Einkristall-Film, falls erhalten,
dazu neigt, mit zunehmender Dicke sich zu verschlechtern
oder polykristallin zu werden.
Die DE-PS 30 02 671 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung
eines Siliziumcarbid-Substrats, bei dem auf einem
Siliciumplättchen unter Anwendung des CVD-Verfahrens eine
erste Siliziumcarbidschicht in einer Dicke von mindestens
5 bis 10 µm bei einer Temperatur von 1100 bis 1200°C
abgeschieden wird, anschließend das Silizium durch Aus
schmelzen bei etwa 1500°C entfernt wird und danach eine
zweite SiC-Schicht aus einer kohlenstoffhaltigen
Siliziumschmelze aufwachsen gelassen wird. Nach diesem
Verfahren ist es jedoch schwierig, große
SiC-Einkristallschichten mit guter Reproduzierbarkeit im
Rahmen eines großtechnischen Verfahrens herzustellen, da
SiC mit dem Si-Fremdsubstrat nicht ausreichend verträglich
ist, wobei die obenerwähnten Nachteile auftreten.
Aus der JP-A 55-1 49 192 (referiert in Patents Abstracts of
Japan C-43, 13. Februar 1981, Vol. 5, Nr. 24) ist ein
Verfahren zur Herstellung einer Si-C-Einkristallschicht
bekannt, bei dem zuerst mittels dem CVD-Verfahren auf einem
Si-Substrat eine SiC-Schicht gebildet wird, danach das
Si-Substrat durch Temperaturerhöhung auf 1500°C geschmolzen
wird. Nach dem Schmelzen wird die Temperatur auf
1450-1650°C eingestellt, um die SiC-Einkristallschicht
aus der Schmelze wachsen zu lassen. Dieses Verfahren ist
ebenfalls darin nachteilig, daß die Herstellung
großflächiger SiC-Einkristalle hoher Qualität nicht möglich
ist, da zu Beginn des Kristallwachstums eine Vielzahl von
Kristallisationskeimen gebildet wird und es somit nicht
möglich ist, eine reine Einkristallstruktur zu erzeugen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
ein reproduzierbares Verfahren zur Herstellung
großflächiger SiC-Einkristalle hoher Reinheit und Qualität
nach einem technisch einfach durchführbaren Verfahren
bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein
Verfahren zur Herstellung eines Einkristall-Substrats aus
Siliziumcarbid, bei dem man zuerst die Oberfläche eines
Siliziumsubstrats unter Anwendung eines chemischen
Dampfabscheidungsverfahrens (CVD-Verfahrens) mit einem
einheitlichen, dünnen Film aus polykristallinem oder
amorphem Siliziumcarbid bei einer Temperatur unterhalb der
Temperatur, bei der ein Siliziumcarbid-Einkristall-Wachstum
auftritt, beschichtet und
anschließend auf diesem einen dünnen Einkristall-Film aus
Siliziumcarbid bei 1200 bis 1400°C ebenfalls unter Anwendung
des chemischen Dampfabscheidungsverfahrens (CVD-Verfahren)
aufwachsen läßt.
Die Zeichnung zeigt eine Wachstumsvorrich
tung, wie sie in den nachfolgenden Beispielen verwendet
wurde.
Dadurch, daß
man beim erfindungsgemäßen Verfahren das Si-Substrat in der ersten
Stufe bei einer niedrigeren Temperatur als in der darauffolgenden Stufe
der Züchtung eines Einkristalls hält, kann die Wachstumsatmosphäre mit
den Ausgangsgasen zu einem größeren Ausmaß übersättigt
werden, wodurch die Bildung von SiC-Wachstumskeimen auf dem
Substrat mit einer erhöhten Dichte möglich ist, um
die Substratoberfläche mit einem einheitlichen SiC-Film
zu überziehen. Wenn die Temperatur des Substrats niedrig
ist, wird im allgemeinen ein polykristalliner oder amor
pher SiC-Film von geringer Kristallinität auf dem Sub
strat abgeschieden. Dieser Film sorgt dafür, daß das
Si-Substrat nicht in direkten Kontakt mit dem anschlie
ßend zu bildenden SiC-Einkristall-Film kommt und wirkt somit
einer Verschlechterung bzw. einem Zerfall des SiC-Ein
kristall-Films, die bzw. der aufgrund des Unterschiedes in der
Gitterkonstante zwischen Si und dem SiC-Einkristall
auftreten könnte, entgegen. Zufriedenstellende Ergeb
nisse können insofern erzielt werden, wie der durch
das CVD-Verfahren bei einer niedrigen Temperatur gebil
dete, dünne Film die Substratoberfläche einheitlich be
deckt. Der dünne Film besitzt somit eine geringe Dicke
von etwa 1 bis etwa 100 nm, vorzugsweise etwa 10 bis
etwa 50 nm.
Insbesondere liegt die niedrige Temperatur für die Bil
dung des Films aus polykristallinem oder morphem Silizi
umcarbid im Bereich von 800 bis 1200°C, vorzugsweise
1000 bis 1100°C, bei Atmosphärendruck. Andererseits
beträgt die Temperatur zur Züchtung des Einkristallfilms
aus SiC vorzugsweise 1300 bis 1350°C, bei Atmosphären
druck.
Das erfindungsgemäß angewandte CVD-Verfahren wird durch Zuführen einer Mischung
aus Siliziumgas und Kohlenstoffgas zu der Oberfläche
eines Si-Substrats durchgeführt. Wie bereits unter Be
zugnahme auf den Stand der Technik erwähnt, setzt sich
die Gasmischung aus einer Siliziumquelle (wie etwa
SiH4, SiCl4, SiH2Cl2, (CH3)3SiCl oder (CH3)2SiCl2) und
einer Kohlenstoffquelle (wie etwa CCl4, Ch4, C3H8 oder
C2H6) zusammen. Weiterhin kann ein Trägergas, wie etwa
Wasserstoff oder Argon, verwendet werden.
Für das in der ersten Stufe angewandte Niedertemperatur-CVD-Verfahren wird die Gasmi
schung im allgemeinen mit einer Geschwindigkeit von
0,01 bis 10 cm3/min, vorzugsweise 0,05 bis 5 cm3/min,
zugeführt. Das Mischungsverhältnis der Siliziumquelle
zu der Kohlenstoffquelle beträgt im allgemeinen 0,01 bis
10, vorzugsweise 0,5 bis 5, ausgedrückt als Si/C-Ord
nungszahlen-Verhältnis. Die zur Bildung des dünnen
Films angewandte Zeit beträgt üblicherweise 0,5 bis 10 Minuten,
vorzugsweise 1 bis 5 Minuten. Die Dicke des dünnen
Films kann primär durch Einregulierung der Zuführung
der Gasmischung und der Filmbildungszeit reguliert
werden.
Daran anschließend wird ein Einkristall-Film aus SiC
auf dem dünnen SiC-Film mittels dem CVD-Verfahren bei
einer erhöhten Wachstumstemperatur von 1200 bis 1400°C
bei Atmosphärendruck gebildet. In diesem Fall kann die
Zufuhr der Gasmischung nach Bildung des dünnen SiC-Films
unterbrochen werden, um die Wachstumstemperatur zu er
höhen und danach das Verfahren zur Bildung des SiC-
Einkristall-Films wiederaufzunehmen. Alternativ hierzu
kann die Wachstumstemperatur erhöht werden, während die
Gasmischung zugeführt wird, um den SiC-Einkristall-Film
zu züchten.
Der SiC-Einkristall-Film besitzt geeigneterweise eine Dicke von
1 bis 50 µm, insbesondere 0,5 bis 5 µm oder 10 bis 50 µm.
Ein Film mit einer solchen Dicke kann im allgemeinen da
durch erhalten werden, daß man die Gasmischung mit einer
Geschwindigkeit von 0,01 bis 10 cm3/min, vorzugsweise
0,05 bis 5 cm3/min bei einem Mischungsverhältnis (Si/C-
Ordnungszahlen-Verhältnis) von 0,01 bis 10, vorzugsweise
0,5 bis 5 über einen Zeitraum von 0,5 bis 15 Stunden
(Wachstums- bzw. Züchtungszeit) zuführt.
Die vorgenannten Bedingungen für das bei der niedrigen
Temperatur sowie bei der höheren Temperatur durchzu
führende CVD-Verfahren umfassen Atmosphärendruck, obwohl
das erfindungsgemäße Verfahren auch bei einem verringer
tem Druck, beispielsweise 0,01 bis 100 Torr, vorzugs
weise 0,1 bis 10 Torr, durchgeführt werden kann. Die
niedrige Temperatur sowie auch die höhere Temperatur
kann dann etwas geringer sein (beispielsweise um 100°C),
wobei sich ein noch einheitlicherer SiC-Film über der
gesamten Oberfläche des Siliziumsubstrats bilden kann.
Die vorgenannten Bedingungen können geeigneterweise
variiert werden, wenn die Arten der Ausgangsgase und
die Größe der Vorrichtung geändert werden.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird auf einem Si-Sub
strat ein Einkristall-Film aus SiC mit einer Dicke von
mindestens 1 µm, einer besseren Qualität und einer
großen Fläche gebildet, so daß sich das erfindungsgemäße
Verfahren für die Massenproduktion eignet und daher
eine deutlich verbesserte Produktivität sicherstellt.
Dies ermöglicht die Anwendung von Halbleitergeräten
bzw. -einrichtungen unter Verwendung von Siliziumcarbid
in einem kommerziellen Maßstab.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich nicht nur
zur Kombination aus einem Si-Substrat und einem Ein
kristall-Film aus SiC, sondern ebenso für eine breite
Anwendung, einschließlich der heteroepitaxialen Züchtung
von Einkristallen auf Substraten verschiedener Arten.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher von großer
technischer Bedeutung.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Die Fig. 1 zeigt die in den Beispielen verwendete Vor
richtung. Die Vorrichtung umfaßt eine wassergekühlte,
horizontale Doppelreaktorröhre 1 aus Quartz, die im
Inneren mit einer Quartzauflagescheibe 3 mit einem
darauf angeordneten Graphit-Probenträger 2 ausgestattet
ist. Die Reaktorröhre 1 ist mit einer Betriebsspule 4
umwickelt, durch die ein Hochfrequenzstrom (HF) geführt
wird, um den Probenträger 2 durch Induktion zu erhitzen.
Der Probenträger 2 kann horizontal oder (soweit geeig
net) schräg angeordnet sein. Die Reaktorröhre 1 besitzt
an einem Ende ein Abzweigungsrohr 5, um einen Gaseinlaß
vorzusehen. Durch die Abzweigungsrohre 6 und 7 wird
Kühlwasser in den Innenraum der Außenröhre der Reaktorröhre
1 zugeführt. Das andere Ende der Reaktorröhre 1 wird
mittels eines korrosionsbeständigen Stahlflansches 8,
einer Halterungsscheibe 9, den Schrauben 10, den Muttern
11 und einem O-Ring 12 abgedichtet. Der Flansch 8 weist
ein Abzweigungsrohr 13 auf, um einen Gasauslaß vorzu
sehen. Unter Verwendung dieser Vorrichtung wurden in
folgender Weise Kristalle gezüchtet.
- 1. Ein Einkristall-Substrat aus Si (Abmessung 15 mm × 15 mm) 14 wurde auf den Probenträger 2 aufgebracht. Mit dem Austausch der Luft innerhalb der Reaktor röhre 1 durch Wasserstoffgas wurde HF-Strom durch die Betriebsspule 4 geschickt, um den Graphit-Pro benträger 2 zu erhitzen und die Temperatur des Si- Substrats 14 auf etwa 1050°C zu erhöhen. Als Ausgangsgase wurden Monosilan (SiH4) der Reaktor röhre mit einer Geschwindigkeit von 0,2 cm3/min und Propan (C3H8) mit 0,4 cm3/min zugeführt. Als Träger gas wurde der Röhre mit einer Geschwindigkeit von 3 l/min Wasserstoff zugeführt. Diese Gase wurden durch das Abzweigungsrohr 5 über 1 Minute einge speist, wodurch ein sehr dünner, polykristalliner Film aus SiC von 3C-Typ mit einer Dicke von etwa 25 nm gebildet wurde, der die Oberfläche des Si- Substrats 14 einheitlich bedeckte.
- 2. Während dem Durchleiten von Wasserstoff-Trägergas durch die Reaktorröhre 1 wurde die Zufuhr der Aus gangs- bzw. Materialgase unterbrochen. Danach wurde eine erhöhte Menge an HF-Strom durch die Betriebs spule 4 geschickt, um den Probenträger 2 zu erhitzen und das Si-Substrat 14 auf eine Temperatur von etwa 1350°C einzustellen. Während die Zufuhr von Wasser stoff-Trägergas mit einer Geschwindigkeit von 3 l/min aufrechterhalten wurde, wurden SiH4 mit einer Ge schwindigkeit von 0,04 cm3/min und C3H8 mit 0,02 cm3/min eingespeist, um einen Einkristall-Film aus SiC vom 3C-Typ auf dem Si-Substrat 14, das mit dem sehr dünnen SiC-Film bedeckt war, zu bilden. Über die gesamte Oberfläche des Substrats wuchs der Einkri stall-Film in 30 Minuten nach Beginn der zweiten Stufe zu einer Dicke von 0,7 µm und in zwei Stunden zu einer Dicke von 2,5 µm.
- 1. Ein Si-Einkristall-Substrat (Abmessungen 15 mm × 15 mm) 14 wurde auf den Probenträger 2 aufgebracht. Während dem Austausch der Luft innerhalb der Reak torröhre 1 durch Wasserstoffgas wurde HF-Strom durch die Betriebsspule 4 geschickt, um den Graphit-Pro benträger 2 zu erhitzen und die Temperatur des Si-Substrats auf etwa 1050°C zu erhöhen. Als Ausgangsgase wurden Dichlorsilan (SiH2Cl2) der Re aktorröhre mit einer Geschwindigkeit von 0,58 cm3/min und Propan (C3H8) mit 0,77 cm3/min zugeführt. Als Trägergas wurde Wasserstoff der Röhre 1 mit einer Geschwindigkeit von 3 l/min zugeführt. Diese Gase wurden durch das Abzweigungsrohr 5 während 1 Minute eingespeist, wodurch ein sehr dünner, polykristalli ner Film aus SiC von 3C-Typ mit einer Dicke von etwa 10 nm gebildet wurde, der die Oberfläche des Si-Sub strats 14 einheitlich bedeckte.
- 2. Danach wurden unter Aufrechterhalten der Zufuhr von Wasserstoffgas mit einer Geschwindigkeit von 3 l/min SiH2Cl2 und C3H8 der Reaktorröhre 1 mit verringer ten Geschwindigkeiten von 0,15 cm3/min bzw. 0,075 cm3/min zugeführt und eine erhöhte Menge an HF-Strom durch die Betriebsspule 4 geschickt, um den Proben träger 2 zu erhitzen und das Si-Substrat 14 auf eine Temperatur von etwa 1350°C einzustellen.
- 3. Während die Zufuhr von Wasserstoffgas weiterhin mit einer Geschwindigkeit von 3 l/min aufrechterhal ten wurde, wurden dann SiH2Cl2 und C3H8 dem Reaktor mit erhöhten Geschwindigkeiten von 0,20 cm3/min bzw. 0,15 cm3/min zugeführt, um einen Einkristall-Film aus SiC vom 3C-Typ auf dem dünnen SiC-Film über dem Si-Substrat zu bilden. Über der gesamten Oberfläche des Substrats wuchs der Einkristall-Film in zwei Stunden zu einer Dicke von 1,4 µm und in sechs Stun den zu einer Dicke von 4,5 µm.
Zwar wurden in den obigen Beispielen die Niedertempera
tur-SiC-Wachstumsstufe und die SiC-Einkristall-Wachs
tumsstufe bei höherer Temperatur beide mittels dem
CVD-Verfahren bei Atmosphärendruck durchgeführt, jedoch
kann das CVD-Verfahren auch bei verringertem Druck für
eine oder beide dieser Stufen durchgeführt werden. Das
Trägergas, das in den Beispielen Wasserstoff war, kann
ebenso ein anderes Inertgas, wie etwa Argon, Helium
oder dergleichen sein. Ebenso können das als Ausgangs
gas für Silizium verwendete SiH4 oder SiH2Cl2 und das
als Ausgangsgas für Kohlenstoff verwendete C3H8 durch
andere Silizium- und Kohlenstoffgase ersetzt werden.
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung eines Einkristall-Substrats
aus Siliziumcarbid, bei dem man
zuerst die Oberfläche eines Siliziumsubstrats unter An
wendung eines chemischen Dampfabscheidungsverfahrens
(CVD-Verfahrens) mit einem einheitlichen, dünnen Film aus
polykristallinem oder amorphem Siliziumcarbid bei einer niedrigen
Temperatur, welche unterhalb der Temperatur liegt, bei der ein
Siliziumcarbid-Einkristall-Wachstum auftritt, beschichtet
und
anschließend auf diesem einen dünnen Einkristall-Film aus
Siliziumcarbid bei 1200 bis 1400°C ebenfalls unter Anwen
dung des chemischen Dampfabscheidungsverfahrens
(CVD-Verfahren) aufwachsen läßt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die niedrige Temperatur im Bereich von 800 bis 1200°C,
vorzugsweise 1000 bis 1100°C und die Einkristallaufwachstemperatur im
Bereich von 1300 bis 1350°C, bei Atmosphärendruck, liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
jede Stufe des CVD-Verfahrens durch Zuführen einer Mi
schung aus Siliziumgas und Kohlenstoffgas, wahlweise mit
einem Trägergas, zur Oberfläche des Substrats durchge
führt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das Siliziumgas ein Gas aus SiH4, SiCl4, SiH2Cl2,
(CH3)3SiCl und/oder (CH3)2SiCl2 und das Kohlenstoffgas
ein Gas aus CCl4, CH4, C3H8 und/oder C2H6 ist.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das Mischungsverhältnis der Mischung aus Siliziumgas und
Kohlenstoffgas 0,01 bis 10, vorzugsweise 0,5 bis 5, aus
gedrückt als Si/C-Ordnungszahl (Atomnummer)-Verhältnis,
beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der dünne Film aus Siliziumcarbid bei der niedrigen Tem
peratur mit einer Dicke von 1 bis 100 nm, vorzugsweise
10 bis 500 nm abgeschieden wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Einkristall-Film aus Siliziumcarbid auf dem dünnen
Film mit einer Dicke von 1 bis 50 µm, vorzugsweise 0,5
bis 5 µm oder 10 bis 50 µm abgeschieden wird.
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