DE3613012C2

DE3613012C2 -

Info

Publication number: DE3613012C2
Application number: DE3613012A
Authority: DE
Inventors: Mitsuhiro Tenri Nara Jp Shigeta; Akira Nara Jp Suzuki; Katsuki Sakai Osaka Jp Furukawa
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1985-04-18
Filing date: 1986-04-17
Publication date: 1991-01-10
Also published as: DE3613012A1; JPS61243000A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines SiC-Einkristall-Substrats, bei dem man auf ei nen β-SiC-Einkristall-Film als Wachstumssubstrat ei ne α-SiC-Einkristall-Schicht aufwachsen läßt.The invention relates to a method for manufacturing a SiC single crystal substrate, in which one on ei a β-SiC single crystal film as a growth substrate ne α-SiC single crystal layer can grow.

Siliciumcarbid (SiC) ist ein Halbleitermaterial mit einer großen Bandbreite (Energielücke) von 2,2 bis 3,3 eV, die thermisch, chemisch und mechanisch stabil ist und auch eine hohe Beständigkeit gegen Beschädi gung durch Strahlung aufweist. Sowohl die Silicium carbide vom p-Typ als auch diejenigen vom n-Typ be sitzen eine gute Stabilität, was für Breitband-Halb leiter selten ist. Daher stellen sie ein wertvolles Halbleitermaterial für optisch-elektronische Vorrich tungen, in denen sichtbares Licht kurzer Wellenlänge verwen det wird, für elektronische Vorrichtungen, die bei hohen Temperaturen oder mit einer großen elektrischen Energie be trieben werden können, für Halbleitervorrichtungen mit ho her Zuverlässigkeit und für strahlungsbeständige Vorrichtun gen dar. Sie sind insbesondere verwendbar in einer Umgebung, in der mit Vorrichtungen aus konventionellen Halbleitermate rialien Schwierigkeiten auftreten, so daß durch ihre Verwen dung der Anwendungsbereich von Halbleitervorrichtungen stark erweitert wird. Während andere Breitband-Halbleitermateriali en, wie Halbleiter aus Metallen der Gruppen II-VI und III-V des PSE im allgemeinen ein Schwermetall als Hauptkomponente enthalten, was zu Problemen in bezug auf die Umweltverträg lichkeit und die Zugänglichkeit der Ausgangsmaterialien führt, ist Siliciumcarbid frei von derartigen Problemen.Silicon carbide (SiC) is a semiconductor material with a wide range (energy gap) from 2.2 to 3.3 eV, which is thermally, chemically and mechanically stable is and also a high resistance to damage radiation. Both the silicon p-type carbides as well as those of the n-type be sit good stability, what broadband half ladder is rare. Therefore, they represent a valuable one Semiconductor material for optical-electronic devices in which visible light with a short wavelength is used is used for electronic devices that operate at high Temperatures or with a large electrical energy can be driven for semiconductor devices with ho reliability and for radiation-resistant devices gen. They are particularly useful in an environment in the with devices made of conventional semiconductor mate rialien difficulties arise, so that by their use the application area of semiconductor devices strong is expanded. While other broadband semiconductor materials s, such as semiconductors made of Group II-VI and III-V metals of the PSE is generally a heavy metal as the main component included, causing problems related to environmental performance availability and accessibility of the raw materials leads, silicon carbide is free from such problems.

Siliciumcarbid (SiC) kommt in unterschiedlichen Kristall strukturen vor, nämlich als α-Siliciumcarbid und als ß-Si liciumcarbid. Das α-Siliciumcarbid (α-SiC) hat eine hexa gonale oder rhomboedrische Kristallstruktur mit einer Band breite (Energielücke) von 2,9 bis 3,3 eV, während β-Silici umcarbid (β-SiC) eine kubische Kristallstruktur mit einer Bandbreite (Energielücke) von nur 2,2 eV aufweist.Silicon carbide (SiC) comes in different crystal structures before, namely as α-silicon carbide and as ß-Si licium carbide. The α-silicon carbide (α-SiC) has a hexa gonal or rhombohedral crystal structure with a band broad (energy gap) from 2.9 to 3.3 eV, while β-Silici umcarbid (β-SiC) a cubic crystal structure with a Has a bandwidth (energy gap) of only 2.2 eV.

α-SiC ist daher ein Halbleitermaterial, das besonders gut ge eignet ist für optisch-elektronische Vorrichtungen, beispiels weise Licht emittierende Vorrichtungen und Photodetektoren für sichtbares Licht kurzer Wellenlänge einschließlich blauem und nahem ultraviolettem Licht.α-SiC is therefore a semiconductor material that is particularly good is suitable for optical-electronic devices, for example wise light emitting devices and photodetectors for visible light of short wavelength including blue and near ultraviolet light.

Als konventionelle Halbleitermaterialien, die bisher in Licht emittierenden Vorrichtungen für sichtbares Licht kurzer Wel lenlänge einschließlich blauem Licht verwendet wurden, sind Zinksulfid (ZnS), Zinkselenid (ZnSe) und Galliumnitrid (GaN) bekannt. Daraus können jedoch nur Kristalle hergestellt wer den, die entweder eine Leitfähigkeit vom p-Typ oder eine Leit fähigkeit vom n-Typ aufweisen. α-Siliciumcarbid erlaubt hin gegen die Herstellung von Kristallen mit Leitfähigkeiten so wohl vom p-Typ als auch vom n-Typ, wodurch die Bildung einer p-n-Übergangszone ermöglicht wird, so daß daraus Licht emit tierende Vorrichtungen und Photodetektoren mit ausgezeichne ten optischen und elektrischen Eigenschaften hergestellt wer den können. Darüber hinaus ist α-Siliciumcarbid thermisch, chemisch und mechanisch so stabil, daß es einen breite ren Anwendungsbereich für Halbleitervorrichtungen als die bekannten Halbleitermaterialien erschließt.As conventional semiconductor materials, previously in light emitting devices for visible light short wel length including blue light are used Zinc sulfide (ZnS), zinc selenide (ZnSe) and gallium nitride (GaN) known. However, only crystals can be made from it the one that is either a p-type conductivity or a conductivity have n-type capability. α-silicon carbide permits against the production of crystals with conductivity so probably of the p-type as well as of the n-type, whereby the formation of a p-n transition zone is made possible, so that emits light therefrom with excellent devices and photodetectors ten optical and electrical properties that can. In addition, α-silicon carbide is thermal, chemically and mechanically so stable that there is a wide application area for semiconductor devices than that known semiconductor materials opens up.

Trotz dieser technischen Vorteile und überragenden Eigenschaf ten wurde Siliciumcarbid (sowohl solches vom α-Typ als auch solches vom β-Typ) in der Praxis bisher nicht eingesetzt, weil es bisher kein Verfahren zum Züchten von Siliciumcarbid-Kri stallen mit einer guten Reproduzierbarkeit gibt, wie es für die kommerzielle Herstellung von qualitativ hochwertigen Si liciumcarbid-Substraten mit einer großen Oberfläche erforder lich ist.Despite these technical advantages and outstanding properties Silicon carbide (both α-type and so far not used in practice because So far, there is no method for growing silicon carbide crystals stable with good reproducibility, as is the case for the commercial production of high quality Si licium carbide substrates with a large surface area required is.

Zu den konventionellen Verfahren zur Herstellung von Ein kristall-Substraten aus Siliciumcarbid im Labormaßstab ge hören ein Sublimationsverfahren (das sogenannte Lely-Ver fahren), bei dem Siliciumcarbid-Pulver in einem Graphittie gel bei 2200 bis 2600°C sublimiert und umkristallisiert wird zur Herstellung eines Siliciumcarbid-Substrats, ein Lö sungsverfahren, bei dem Silicium oder ein Gemisch aus Sili cium und Verunreinigungen, wie Eisen, Kobalt und Platin, in einem Graphit-Tiegel geschmolzen wird zur Herstellung ei nes Siliciumcarbid-Substrats, und das sogenannte Acheson- Verfahren, das in erster Linie zur kommerziellen Herstel lung von Schleifmaterialien verwendet wird und bei dem ne benbei Siliciumcarbid-Substrate anfallen.The conventional processes for the production of a crystal substrates made of silicon carbide on a laboratory scale hear a sublimation process (the so-called Lely-Ver drive), with the silicon carbide powder in a graphite Gel sublimed at 2200 to 2600 ° C and recrystallized is used to produce a silicon carbide substrate, a Lö solution process in which silicon or a mixture of sili cium and impurities such as iron, cobalt and platinum, is melted in a graphite crucible to produce egg nes silicon carbide substrate, and the so-called Acheson Process primarily for commercial manufac grinding material is used and in which ne in the case of silicon carbide substrates.

Auf den unter Verwendung dieser Kristallwachstums-Verfahren hergestellten α-Siliciumcarbid-Substraten wird eine Ein kristall-Schicht aus α-Siliciumcarbid epitaktisch aufwachsen gelassen unter Anwendung der Flüssigphasen-Epitaxie(LBE)-Me thode und/oder der chemischen Dampfabscheidungs(CVD)-Methode zur Herstellung eines p-n-Übergangs, wobei man blaues Licht emittierende Dioden erhält.On the using this crystal growth method manufactured α-silicon carbide substrates is an epitaxially grow crystal layer of α-silicon carbide left using liquid phase epitaxy (LBE) -Me method and / or the chemical vapor deposition (CVD) method to produce a p-n junction using blue light emitting diodes.

Obgleich nach dem Sublimationsverfahren oder dem Lösungsver fahren eine große Anzahl von Kristallen hergestellt werden kann, ist es dennoch schwierig, große Einkristall-Substrate aus Siliciumcarbid herzustellen, da viele Kristallkeime in der Anfangsstufe des Kristallwachstums auftreten. Silicium carbid-Substrate, die als Nebenprodukt bei dem Acheson-Ver fahren erhalten werden, sind in ihrer Reinheit und Kristalli nität so minderwertig, daß sie als Halbleitermaterialien nicht in Frage kommen. Selbst wenn große Einkristall-Sub strate erhalten werden, werden sie nur zufällig erhalten und sind deshalb für die kommerzielle Herstellung von Silicium carbid-Substraten unbedeutend. Bei diesen konventionellen Verfahren zur Herstellung von Einkristall-Substraten aus Si liciumcarbid ist es daher schwierig, Größe, Gestalt und Qualität der Einkristall-Substrate aus Siliciumcarbid in einem großtechnischen Maßstab zu kontrollieren bzw. zu steuern.Although according to the sublimation process or the solution ver drive a large number of crystals to be made large single crystal substrates, it is still difficult from silicon carbide, because many crystal nuclei in the initial stage of crystal growth. Silicon carbide substrates, which are a by-product of the Acheson Ver are preserved in their purity and crystallinity nity so inferior that they are considered semiconductor materials not acceptable. Even if large single crystal sub strate are received, they will only be received at random and are therefore for the commercial production of silicon carbide substrates insignificant. With these conventional Process for the production of single crystal substrates from Si It is therefore difficult to size, shape and size Quality of single crystal silicon carbide substrates in to control on an industrial scale Taxes.

Obgleich auf den nach den vorstehend beschriebenen Kristall wachstumsverfahren hergestellten α-Siliciumcarbid-Substraten Licht emittierende Dioden nach der Flüssigphasen-Epitaxie- Methode oder der chemischen Dampfabscheidungs-Methode herge stellt werden können, ist bisher kein Verfahren zur kommer ziellen Herstellung von qualitativ hochwertigen Einkristall- Substraten vom α-Typ mit einer großen Oberfläche bekannt, so daß es unmöglich ist, Einkristall-Substrate vom α-Typ in großen Mengen großtechnisch herzustellen.Although on the crystal described above growth process produced α-silicon carbide substrates Light emitting diodes after the liquid phase epitaxy Method or the chemical vapor deposition method So far, there has been no procedure for commercialization production of high quality single crystal Known α-type substrates with a large surface area, so that it is impossible to use α-type single crystal substrates large-scale production.

In der DE-OS 34 15 799 ist ein Verfahren zum Züchten bzw. Wachsenlassen von großflächigen Einkristallenaus Silicium carbid vom β-Typ von guter Qualität auf einem Einkristall- Substrat aus Silicium nach dem chemischen Dampfabscheidungs verfahren (CVD-Verfahren) beschrieben, das umfaßt das Auf wachsenlassen eines dünnen Films aus Siliciumcarbid auf ein Siliciumsubstrat nach dem CVD-Verfahren bei tiefer Temperatur und das anschließende Aufwachsenlassens eines Einkristall- Films aus Siliciumcarbid auf den dünnen Si-Film nach dem CVD- Verfahren bei einer höheren Temperatur, wodurch die wirt schaftliche Herstellung von großflächigen Einkristall-Sub straten aus ß-Siliciumcarbid mit einer hohen Qualität auf einem Einkristall-Substrat aus Silicium möglich ist unter gleichzeitiger Kontrolle bzw. Steuerung des Polytyps, der Konzentration der Verunreinigungen, der elektrischen Leit fähigkeit, der Größe und der Gestalt der Einkristalle.DE-OS 34 15 799 describes a method for breeding or Growing large area silicon single crystals good quality β-type carbide on a single crystal Silicon substrate after chemical vapor deposition process (CVD process) described, that includes the up grow a thin film of silicon carbide on Silicon substrate by the CVD process at low temperature and then growing a single crystal Silicon carbide film on the thin Si film after the CVD Process at a higher temperature, causing the host Economic production of large-area single crystal sub strate from ß-silicon carbide with a high quality a single crystal silicon substrate is possible under simultaneous control or control of the polytype, the Concentration of impurities, electrical conductance ability, the size and shape of single crystals.

In der DE-OS 34 46 956 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Einkristall-Substrats aus α-SiC beschrieben, bei dem man auf einen β-SiC-Einkristall-Film als Wachstumssubstrat eine α-SiC-Einkristall-Schicht aufwachsen läßt.DE-OS 34 46 956 describes a process for the production described a single crystal substrate made of α-SiC, in which on a β-SiC single crystal film as a growth substrate growing an α-SiC single crystal layer.

Aus "J. Crystal Growth" 70 (1984), Seiten 287 bis 290, ist ein Verfahren bekannt, bei dem man einen β-SiC-Einkristall film auf ein polykristallines SiC-Wachstumssubstrat aufwach sen läßt unter Anwendung eines chemischen Dampfabscheidungs verfahrens (CVD-Verfahrens) unter Verwendung von SiH₂Cl₂ und C₃H₈-Gasen, um ein heteroepitaxiales Wachstum mit großen Gitterlücken zu erzielen. Qualitativ hochwertige SiC-Einkristall-Substrate lassen sich danach in einem groß technischen Maßstab jedoch nicht herstellen.From "J. Crystal Growth" 70 (1984), pages 287 to 290, a method is known in which a β-SiC single crystal film is grown on a polycrystalline SiC growth substrate using a chemical vapor deposition method (CVD) Process) using SiH ₂ Cl ₂ and C ₃ H ₈ gases to achieve heteroepitaxial growth with large lattice gaps. However, high-quality SiC single-crystal substrates cannot then be produced on a large industrial scale.

Das gilt auch für das aus DE-AS 19 15 549 bekannte Verfahren zum epitaktischen Aufwachsenlassen einer SiC-Halbleiter schicht auf ein SiC-Einkristall-Halbleitersubstrat in einer Edelgasatmosphäre von Atmosphärendruck zwischen 1700 und 2200°C. Nach den Angaben in dieser Druckschrift liegt das aufgewachsene SiC bei einer Temperatur über 1950°C in Form von α-SiC vor, während es bei einer Temperatur unter 1950°C in Form von β-SiC vorliegt. This also applies to the method known from DE-AS 19 15 549 for epitaxially growing a SiC semiconductor layer on a SiC single crystal semiconductor substrate in one Noble gas atmosphere of atmospheric pressure between 1700 and 2200 ° C. According to the information in this publication, this is grown SiC at a temperature above 1950 ° C in the form of α-SiC before, while at a temperature below 1950 ° C is in the form of β-SiC.

Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Verfahren zur Her stellung eines SiC-Einkristall-Substrats zu entwickeln, mit dessen Hilfe es möglich ist, ein qualitativ hochwertiges α-SiC-Einkristallsubstrat mit einer großen Oberfläche in gu ter Reproduzierbarkeit in einem großtechnischen Maßstabe herzustellen.The object of the invention was therefore to provide a method for position to develop a SiC single crystal substrate with whose help it is possible to get a high quality α-SiC single crystal substrate with a large surface in gu reproducibility on an industrial scale to manufacture.

Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe erfindungsgemäß da durch gelöst werden kann, daß man bei einem Verfahren des eingangs genannten Typs die α-SiC-Einkristall-Schicht auf die (111)-Fläche des β-SiC-Einkristallfilms aufwachsen läßt.It has now been found that this object is there according to the invention can be solved by that in a method of the type mentioned at the outset on the α-SiC single-crystal layer the (111) face of the β-SiC single crystal film is grown.

Es hat sich nämlich in der Praxis gezeigt, daß α-SiC und β-SiC, die jeweils den gleichen Abstand zwischen dem Silici umatom und dem Kohlenstoffatom aufweisen, der die Größe des Kristallgitters wiedergibt, sich nur dadurch voneinan der unterscheiden, daß die Atomschichten auf eine spezifi sche Kristallfläche, nämlich die (111)-Fläche beim β-SiC und die (0001)-Fläche beim α-SiC aufgestapelt sind. Wenn die (111)-Fläche des β-SiC-Einkristalls als Substrat ver wendet wird, auf das ein α-SiC-Kristall unter den Wachs tumsbedingungen für das Wachsen des α-SiC-Kristalls auf wachsen gelassen wird, erhält man leicht und in reprodu zierbarer Weise α-SiC-Einkristalle mit großer Oberfläche.It has been shown in practice that α-SiC and β-SiC, each the same distance between the silici umatom and the carbon atom have the size of the crystal lattice, differs only from one another who differentiate that the atomic layers on a speci cal crystal surface, namely the (111) surface in the β-SiC and the (0001) face is stacked in the α-SiC. If ver (111) face of the β-SiC single crystal as a substrate is applied to the an α-SiC crystal under the wax conditions for the growth of the α-SiC crystal is grown easily obtained in reproduc gracefully, α-SiC single crystals with a large surface area.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwen det man vorzugsweise eine Mischung aus Monosilangas und Propangas als Quellengas, die zusammen mit Wasserstoff als Trägergas der Oberfläche des Wachstumssubstrats zugeführt wird.Use to carry out the method according to the invention a mixture of monosilane gas and Propane gas as the source gas, which together with hydrogen as Carrier gas is supplied to the surface of the growth substrate becomes.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es erstmals mög lich, auf reproduzierbare, großtechnische Weise ein α-SiC-Ein kristall-Halbleitermaterial herzustellen, das sowohl eine p-Leitfähigkeit als auch eine n-Leitfähigkeit aufweist, so daß die Bildung einer p-n-Übergangszone möglich wird, was mit den bisher bekannten Halbleitermaterialien nicht der Fall war. Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstell bare α-SiC-Einkristall-Halbleitermaterial ermöglicht die Herstellung Licht emittierender Vorrichtungen und Photodetek toren mit ausgezeichneten optischen und elektrischen Eigen schaften, die eine hervorragende thermische, chemische und mechanische Stabilität aufweisen und daher auch bei hohen Temperaturen und/oder mit großer elektrischer Energie mit hoher Zuverlässigkeit betrieben werden können.It is possible for the first time using the method according to the invention Lich, in a reproducible, large-scale manner an α-SiC-Ein to manufacture crystal semiconductor material that both has a p-conductivity as well as an n-conductivity, so that the formation of a p-n transition zone becomes possible which is not the case with the semiconductor materials known to date Case was. The manufacture according to the inventive method bare α-SiC single crystal semiconductor material enables Manufacture of light-emitting devices and photodetec gates with excellent optical and electrical properties shafts that have excellent thermal, chemical and have mechanical stability and therefore also at high Temperatures and / or with great electrical energy high reliability can be operated.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt nicht nur zu einem Pro dukt mit den vorstehend aufgezählten, für den Fachmann nicht vorhersehbaren technischen Vorteilen, sondern die erfindungs gemäße Verfahrensführung selbst bringt auch einen überraschen den, in der Fachwelt hoch erwünschten, bisher aber nie er reichten technischen Effekt mit sich, der darin besteht, daß bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Größe, Ge stalt und Qualität der Einkristall-Substrate aus α-SiC im Rahmen eines in großtechnischem Maßstab durchführbaren Ver fahrens mit hoher Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit ge steuert werden können.The method according to the invention not only leads to a pro product with those listed above, not for the expert predictable technical advantages, but the fiction Proper procedure itself will also surprise you the one that is highly desired in the professional world, but never so far had a technical effect, which is that when performing the method according to the invention size, Ge shape and quality of single crystal substrates made of α-SiC im Framework of a ver that can be carried out on an industrial scale driving with high reliability and reproducibility can be controlled.

Entscheidend für den auch für den Fachmann nicht vorhersehba ren technischen Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Maßnahme, auf die (111)-Fläche eines β-SiC-Einkristall- Films als Wachstumssubstrat eine α-SiC-Einkristall-Schicht aufwachsen zu lassen. Dadurch ist es erstmals möglich, ein qualitativ hochwertiges α-SiC-Einkristall-Halbleitermaterial mit einer besonders großen Oberfläche in großtechnischem Maßstab mit guter Reproduzierbarkeit herzustellen, das sich besonders gut eignet für die Verwendung in optisch-elektro nischen Vorrichtungen, beispielsweise in Licht emittierenden Vorrichtungen und Photodetektoren für sichtbares Licht kur zer Wellenlänge einschließlich blauem Licht und Licht im na hen UV-Bereich. Crucial for that not even predictable for the specialist ren technical success of the method according to the invention the measure on the (111) surface of a β-SiC single crystal Films as a growth substrate an α-SiC single crystal layer to grow up. This makes it possible for the first time high quality α-SiC single crystal semiconductor material with a particularly large surface on an industrial scale To produce a scale with good reproducibility particularly well suited for use in optical-electro African devices, for example in light-emitting Devices and photodetectors for visible light kur zer wavelength including blue light and light in the na hen UV range.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der beiliegen den Zeichnung hervor, die eine Seitenschnittansicht einer Wachstumsvorrichtung, wie sie zur Durchführung des erfin dungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, darstellt.Further features and advantages of the invention emerge from the following description in connection with the enclosed the drawing shows a side sectional view of a Growth device as used to carry out the inventions method according to the invention is suitable.

Die Fig. 1 zeigt eine Wachstumsvorrichtung, die umfaßt ein wassergekühltes horizontales Quarz-Doppelreaktorrohr 1, das im Innern mit einem Graphit-Susceptor 2 versehen ist, der auf einem Graphit-Trägerstab 3 aufliegt. Das Reaktorrohr 1 ist mit einer Betätigungsspule 4 umwickelt, durch die man einen Hochfrequenzstrom fließen läßt, um den Susceptor 2 durch Induktion zu erhitzen. Das Reaktorrohr 1 weist an seinem einen Ende ein Zweigrohr 5 auf, das einen Gaseinlaß darstellt. Durch die Zweigrohre 6 und 7 wird Kühlwasser in das Innere des äußeren Rohres des Reaktorrohres 1 eingeführt. Das andere Ende des Reaktorrohres 1 ist durch einen Flansch 8 aus rostfreiem Stahl, eine Halteplatte 9, Schrauben 10, Muttern 11 und einen O-Ring 12 verschlossen. Der Flansch 8 weist ein Zweigrohr 13 auf, das einen Gasauslaß darstellt. Ein Fixierabschnitt 14 in dem Flansch 8 fixiert den Graphit- Trägerstab 3. Fig. 1 shows a growth apparatus comprising a water-cooled horizontal quartz double reactor tube 1 which is internally provided with a graphite susceptor 2, which rests on a graphite support rod 3. The reactor tube 1 is wrapped with an actuation coil 4 through which a high-frequency current is allowed to flow in order to heat the susceptor 2 by induction. The reactor tube 1 has at one end a branch tube 5 which represents a gas inlet. Through the branch pipes 6 and 7 , cooling water is introduced into the inside of the outer pipe of the reactor pipe 1 . The other end of the reactor tube 1 is closed by a flange 8 made of stainless steel, a holding plate 9 , screws 10 , nuts 11 and an O-ring 12 . The flange 8 has a branch pipe 13 which represents a gas outlet. A fixing section 14 in the flange 8 fixes the graphite support rod 3 .

Ein β-SiC-Einkristall-Substrat 15, dessen (111)-Fläche als Oberfläche des Substrats verwendet wird, wird auf den Suscep tor 2 gelegt. Unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Wachstumsvorrichtung wird das Aufwachsenlassen eines α-SiC-Ein kristalls durch chemische Dampabscheidung (CVD) durchgeführt. Der als Substrat zu verwendende β-SiC-Einkristall ist ein β-SiC-Einkristallfilm mit einer (111)-Fläche und einer Dicke von 30 µm und einer Oberflächengröße von 1 cm×1 cm, der hergestellt wird nach dem in der DE-OS 34 15 799 be schriebenen Verfahren, bei dem ein dünner SiC-Film unter An wendung des CVD-Verfahrens bei einer tiefen Temperatur auf ein SiC-Substrat aufwachsen gelassen wird und dann ein SiC- Einkristall-Film nach dem CVD-Verfahren bei einer höheren Temperatur auf den dünnen SiC-Film aufwachsen gelassen wird, woran sich die Entfernung des Si-Substrats mittels einer Säu re anschließt.A β-SiC single crystal substrate 15 , the (111) surface of which is used as the surface of the substrate, is placed on the susceptor 2 . Using the growth device described above, growing an α-SiC single crystal is carried out by chemical vapor deposition (CVD). The β-SiC single crystal to be used as the substrate is a β-SiC single crystal film with a (111) surface and a thickness of 30 μm and a surface size of 1 cm × 1 cm, which is produced according to that in DE-OS 34 15 799 be described method in which a thin SiC film is grown using the CVD method at a low temperature on an SiC substrate and then a SiC single crystal film by the CVD method at a higher temperature is grown on the thin SiC film, followed by removal of the Si substrate by means of an acid.

Unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Vorrichtung werden Kristalle auf die folgende Weise gezüchtet: Die Luft innerhalb des Reaktorrohres 1 wird durch Wasser stoffgas ersetzt und man läßt einen Hochfrequenz-Strom durch die Betätigungsspule 4 fließen, um den Graphit-Sus ceptor 2 zu erhitzen und die Temperatur des β-SiC-Substrats 15 auf 1500 bis 1600°C zu erhöhen. Als Quellengas wird Monosilan (SiH₄) in einer Rate von 0,1 bis 0,4 cm³/min in das Reaktorrohr 1 eingeführt und Propan (C₃H₈) wird in einer Rate von 0,1 bis 0,4 cm³/min eingeführt. Wasserstoff wird in einer Rate von 1 bis 5 l/min in das Reaktorrohr 1 als Trä gergas eingeführt. Diese Gase werden durch die Zweigleitung 5 eine Stunde lang dem Reaktorrohr 1 zugeführt, wobei man ei nen α-SiC-Einkristall-Film einer Dicke von 2 µm über die gesamte Oberfläche des β-SiC-Substrats 15 erhält. Der als Wachstumssubstrat für den α-SiC-Einkristall-Film verwendete β-SiC-Einkristall kann, falls erforderlich, unter Anwendung z.B. eines Ätz-Verfahrens entfernt werden, wobei der zurück bleibende α-SiC-Einkristall als Halbleitermaterial verwen det werden kann.Using the device described above, crystals are grown in the following manner: The air inside the reactor tube 1 is replaced by hydrogen gas and a high frequency current is allowed to flow through the actuator coil 4 to heat the graphite susceptor 2 and the temperature to increase the β-SiC substrate 15 to 1500 to 1600 ° C. As the source gas, monosilane (SiH ₄ ) is introduced into the reactor tube 1 at a rate of 0.1 to 0.4 cm ³ / min, and propane (C ₃ H ₈ ) is introduced at a rate of 0.1 to 0.4 cm ³ / min introduced. Hydrogen is introduced into the reactor tube 1 as a carrier gas at a rate of 1 to 5 l / min. These gases are fed through the branch line 5 to the reactor tube 1 for one hour, thereby obtaining an α-SiC single-crystal film with a thickness of 2 μm over the entire surface of the β-SiC substrate 15 . The β-SiC single crystal used as the growth substrate for the α-SiC single crystal film can, if necessary, be removed using, for example, an etching process, whereby the remaining α-SiC single crystal can be used as a semiconductor material.

Die als Wachstumssubstrat für den α-SiC-Einkristall zu ver wendende β-SiC-Einkristall-Schicht kann hergestellt werden, indem man die Oberfläche eines Si-Substrats mit einem ein heitlichen dünnen Film aus SiC, das nach dem CVD-Verfahren bei einer tiefen Temperatur angewachsen ist, überzieht und danach einen β-SiC-Einkristall-Film nach dem CVD-Verfahren bei einer höheren Temperatur als in der vorangegangenen Stufe aufwachsen läßt.The ver as a growth substrate for the α-SiC single crystal turning β-SiC single crystal layer can be produced by covering the surface of a Si substrate with a Uniform thin film made of SiC, which is produced using the CVD process has grown, coated and at a low temperature then a β-SiC single crystal film by the CVD method at a higher temperature than the previous one Stage grows up.

Das β-SiC-Einkristall-Substrat mit der (111)-Fläche kann nicht nur nach dem CVD-Verfahren, sondern auch nach dem Flüssigphasenepitaxie-, Sublimations-, Abscheidungs-, Mole kularstrahlepitaxie- oder Spritzverfahren hergestellt werden. Darüber hinaus kann auch ein CVD-Verfahren, das an dere Methoden umfaßt, angewendet werden. Das Aufwachsenlas sen des α-SiC-Einkristalls auf die (111)-Fläche des β-SiC-Einkristalls kann natürlich auch unter Anwendung anderer Verfahren als dem in dem vorstehend beschriebenen Beispiel erläuterten CVD-Ver fahren durchgeführt werden.The β-SiC single crystal substrate with the (111) face can not only according to the CVD process, but also according to the Liquid phase epitaxy, sublimation, deposition, moles Specular beam epitaxy or spraying process will. In addition, a CVD process can also be used which includes methods to be applied. The growing up las of the α-SiC single crystal on the (111) face of the β-SiC single crystal can naturally also using other methods than the one in the example described above CVD Ver driving.

Claims

1. A process for producing a SiC single crystal substrate, in which an α-SiC single crystal layer is grown on a β-SiC single crystal film as a growth substrate, characterized in that the α-SiC single crystal Layer on the (111) surface of the β-SiC single-crystal film.

2. The method according to claim 1, characterized in that a mixture of monosilane gas and propane gas as sources gas together with hydrogen as the carrier gas of the surface of the growth substrate.