EP4587609A1 - VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM ABSCHEIDEN n-DOTIERTEM SiC - Google Patents

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM ABSCHEIDEN n-DOTIERTEM SiC

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EP4587609A1
EP4587609A1 EP24808954.2A EP24808954A EP4587609A1 EP 4587609 A1 EP4587609 A1 EP 4587609A1 EP 24808954 A EP24808954 A EP 24808954A EP 4587609 A1 EP4587609 A1 EP 4587609A1
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EP
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gas
doping
flows
flow
gas flow
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EP24808954.2A
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Pitsiri BOOKER
Dinesh Kanna SUBRAMANIAM
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Aixtron SE
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    • H10P14/3442—N-type

Definitions

  • the invention relates to a method for depositing a SiC layer on a substrate in a process chamber of a CVD reactor, wherein walls of the process chamber are heated to a process temperature using a heating device.
  • a process gas flow is fed into the process chamber through a gas inlet element.
  • the process gas flow flows through the process chamber and flows over the substrates arranged therein in a horizontal direction.
  • the process gas flow contains growth gas flows which contain a silicon-containing and a carbon-containing reactive gas.
  • the process gas flow also contains doping gas flows which contain gaseous dopant carriers.
  • US 2020/0043725 A1 describes an apparatus and a method for depositing n-doped SiC, wherein NH 3 and N 2 are used as dopants.
  • JP 2015-143168 A describes a process in which a process gas containing a silicon compound and a carbon compound as well as NH3 is fed into a process chamber heated on all sides. The surfaces of the walls of the process chamber are coated with SiC. N-doped SiC is deposited on a substrate rotating about an axis of rotation using NH3 as a dopant carrier. The partial pressure of the components of the process gas decreases continuously in the direction of flow.
  • DE 112017006965 T5 describes a method for depositing N- doped SiC layers, wherein either ammonia or gaseous nitrogen is used as the dopant.
  • Summary of the Invention [0009] The invention is based on the object of improving the dopant homogeneity during the deposition of n-doped SiC, and in particular in a CVD reactor in which a gas inlet element is surrounded by substrates to be coated, which are simultaneously coated with a SiC layer.
  • the model calculations and experiments show that when using nitrogen compounds with a non-triple-bonded nitrogen atom, for example ammonia, as the dopant carrier, the incorporation of nitrogen into the SiC layer depends on the Si/C ratio.
  • a particularly important criterion is the Si availability in the gas phase directly above the substrate. It has been shown that the Si availability or the Si/C ratio increases in a region of the process chamber downstream of the pre-flow zone, i.e., particularly at the beginning of the deposition zone where the substrate is located. The Si availability or the Si/C ratio then reaches a maximum above the substrate.
  • On the side of the substrate facing the gas inlet element there is therefore a reduced dopant incorporation into the deposited layer.
  • the substrate is rotated about its center during layer deposition, resulting in a rotationally symmetric doping profile.
  • the doping profile is characterized by a flat central profile and decreases towards the edge of the substrate, so that the doping profile can be described as bell-shaped.
  • the conditioning layer consists of Si-C compounds, whereby these compounds can have polycrystalline structures in which the Si atoms are located on the surface.
  • the unsaturated bonds that form during the deposition of the conditioning layer are saturated by the hydrogen used as a carrier gas during the deposition.
  • One hydrogen atom of a hydrogen molecule remains on the Si surface, and the other hydrogen atom enters the gas phase as a radical. Radical formation is therefore not catalytic, as a reaction product, namely the hydrogen atom, remains on the surface.
  • the H radical can then react with NH3 in the gas phase, forming an NH2 radical and H2. In an analogous manner, it can also react with the NH2 radical there, forming NH and H2 .
  • the prerequisite for ammonia decomposition in the gas phase is therefore the continuous creation of unsaturated bonds on the surface.
  • This means that the conditioning layer must grow continuously, since each incorporation of a SiC pair creates an unsaturated bond on the surface.
  • the growth of the SiC layer is preferably carried out by means of a carbon-containing first growth gas flow and a silicon-containing second growth gas flow, wherein the first growth gas flow contains a carbon compound.
  • Ethene can hydrogenate to ethane (C2H6) at the process temperatures.
  • Ethane can decompose into two CH3 radicals in a homolytic bond cleavage in the gas phase or in a heterolytic bond cleavage on the surface.
  • CH3 can react with a silicon-containing molecule, for example silicon trichloride ( SIHCl3 ), on the surface with hydrogen bound to the surface, whereby a SiC pair is incorporated into the surface of the conditioning layer and one bond of the silicon atom is not saturated.
  • SIHCl3 silicon trichloride
  • the decomposition of N2 or the formation of the H radicals for the decomposition of ammonia depends on the size of the surface over which N2 or ammonia flows before reaching the substrate.
  • the flow path, which is directed from the gas inlet element directly towards the center of the substrate, is the shortest path along which
  • N2 and NH3 as dopant carriers thus creates the possibility of compensating for the reduced dopant incorporation observed at the edge when using NH3 as a dopant with the increased dopant incorporation observed at the edge when using N2 as a dopant.
  • the conditioning layer should therefore be as porous or fissured as possible.
  • the conditioning layer is preferably deposited on a surface that is not monocrystalline, so that the conditioning layer consists of a large number of small columnar structures or dendrites.
  • the process parameters are preferably set so that the effective surface area of the conditioning layer increases in the direction of flow.
  • the height or diameter of the columnar structures or dendrites thus increases in the direction of flow of the process gas through the process chamber.
  • the effective area of the conditioning layer i.e. the free SiC surface of the conditioning layer, is significantly larger than its surface area on the susceptor, particularly in the region of the deposition zone . It can be at least 1.5 times or twice as large.
  • the conditioning layer is preferably deposited on a polycrystalline or quasi-amorphous SiC coating or on a TaC coating on the surface of the susceptor facing the process chamber.
  • the coating can also consist of solid solutions SiTaC.
  • the conditioning layer is deposited in a conditioning step before the actual deposition of an N-doped SiC layer on a SiC substrate in the process chamber. This takes place before the process chamber is loaded with the substrate to be coated and in particular using a dummy substrate which is located in a storage location, for example a substrate holder, in the process chamber instead of the substrate to be coated. After the conditioning layer has been deposited, the dummy substrate is removed from the process chamber and replaced with a SiC substrate to be coated.
  • the process chamber is purged with hydrogen and heated.
  • the substrate temperature is increased to such an extent that the native oxides on the SiC surface of the substrate are removed and the surface is terminated with H.
  • a process gas flow is then fed into the process chamber.
  • This contains a first growth gas flow containing carbon, wherein the first growth gas flow preferably consists of ethene (C 2 H 4 ).
  • the process gas flow contains a second growth gas flow containing silicon, wherein the second growth gas flow preferably consists of silicon tetrachloride (SiHCl 3).
  • the process gas flow also contains a first doping gas flow containing ammonia and a second doping gas flow containing molecular nitrogen.
  • the process gas flow is fed into the process chamber together with a carrier gas flow of H 2. This occurs in such a way that hydrogen radicals and HCN are continuously generated at the conditioning layer, whereby this requires that the conditioning layer
  • 31222N1PCT – 11/8/2024 Ai 2023-13 through continuous growth has surface areas that have unsaturated bonds (dangling bonds) that are required for the generation of hydrogen radicals and HCN.
  • the lateral doping profile created by the first doping gas flow has a dopant concentration that decreases towards the edge of the substrate and the second lateral doping profile has a dopant concentration that increases towards the edge of the substrate.
  • one of the doping gas flows can generate a dopant profile measured along a diametrical line through the substrate, which is A-, U-, V-, or W-shaped.
  • the other of the doping gas flows can generate a dopant profile opposite to this dopant profile, which, for example, corresponds to the shape of an upside-down A, U, V, or W.
  • the different dopant carriers are fed into the process chamber, in particular, through different gas inlet zones, wherein the gas inlet zones are located at different vertical levels.
  • the dopant carrier of a first doping gas flow can, for example, be a
  • 31222N1PCT – 11/8/2024 Ai 2023-13 Create a doping profile that is curved upwards in the center.
  • the dopant carrier of a second doping gas flow can, for example, create a doping profile that is curved downwards in the center .
  • An effective doping profile can be set by suitably mixing the two doping gas flows.
  • the two doping profiles can also be flat in the center and only decrease or increase in the edge region, so that edge inhomogeneities can be compensated for.
  • a doping gas flow containing NH3 does not flow through the same gas inlet zone through which a growth gas flow containing chlorine, for example trichlorosilane, flows.
  • Another growth gas flow can contain carbon, for example methane, ethane or ethene.
  • the growth gas flow can also contain dichlorosilane.
  • HCl can also be fed into the process chamber.
  • the growth gas flow can contain silane or disilane.
  • the following nitrogen compounds are particularly suitable as dopant carriers : N 2 , NH 3 HCN, pyridine (C 5 H 5 N), hydrazine (N 2 H 4 ), dimethylhydrazine (C 2 H 8 N 2 ) or asymmetrical dimethylhydrazine.
  • the reaction and decomposition mechanism of ammonia described above applies there, for example, to the aforementioned nitrogen compounds, in which the nitrogen is bound with lower bonding forces than in N 2 . It is particularly preferred that the nitrogen atoms in the molecules of the dopant carriers are bonded to the other atoms of the molecules with bonding forces of different strengths. Thus, it can be provided that in one dopant carrier the nitrogen is bonded to the other molecules with a single bond and in another dopant carrier the nitrogen is bonded to the other molecules in a double or triple bond.
  • the device according to the invention has a CVD reactor and a gas mixing device, as well as a control device.
  • the gas mixing device has storage containers for the reactive gases containing silicon and carbon. It also has storage containers for the at least one dopant carrier, but preferably storage containers for at least two dopant carriers.
  • the gas mixing device also has mass flow controllers and valves to appropriately distribute the reactive gases and the dopant carriers as growth gas flows and doping gas flows to the vertically stacked gas inlet zones of the gas inlet element.
  • FIG. 7 is a diagram showing two dopant profiles through a SiC layer at the top and two dopant profiles each at the bottom, which are generated by different dopant carriers.
  • Fig. 8 is a schematic representation of a second exemplary embodiment with regard to the composition and distribution of the process gas flow.
  • Fig. 9 is a representation according to Figure 8 of a third exemplary embodiment .
  • Fig. 10 a representation according to Figure 8 of a fourth embodiment , 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13
  • Fig. 11 is a representation according to Fig. 8 of a fifth exemplary embodiment
  • Fig. 12 is a representation according to Fig. 8 of a sixth exemplary embodiment , Fig .
  • FIG. 13 is a schematic representation of the temperature profile of the susceptor in the radial direction
  • Fig. 14 is a schematic representation of the temperature profile of the process chamber ceiling in the radial direction.
  • Figures 1 and 2 schematically show the structure of a CVD reactor 1.
  • a housing of the CVD reactor 1 which can be made of stainless steel
  • a susceptor 10 which can be made of graphite and whose surface can be coated with SiC, TaC, or SiTaC.
  • the susceptor can be driven to rotate about a central axis.
  • the susceptor has the circular disk shape shown in Figure 2.
  • Above the susceptor 10 is a process chamber 2, which is bounded at the top by a process chamber ceiling.
  • the process chamber ceiling is formed by a ceiling plate 19, which can be supported on a holding element 18.
  • the ceiling plate 19 can also be supported on a gas outlet element 9 arranged around the susceptor 10.
  • the ceiling plate 19 can be made of graphite coated with SiC, TaC, or SiTaC.
  • the gas outlet element 9 can also be made of this material. However, it can also be made of a ceramic material. 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 [0028]
  • the susceptor 10 is covered with cover plates 15, 16, which can also be made of graphite coated in this way. However, they can also be made of SiC, TaC, or SiTaC. Pockets 17 are formed, which have a pocket bottom into which a gas supply line 13 opens.
  • the purge gas flowing from the gas supply line 13, for example hydrogen, can generate a rotating gas cushion that suspends a substrate holder 11, which can also be made of SiC, TaC, or SiTaC-coated or uncoated graphite, and rotates the substrate holder 11 about a rotational axis.
  • a heating device 14 is provided below the susceptor 10, which can be an RF heater, with which the susceptor 10 is heated.
  • a further heating device (not shown) can be provided to heat the process chamber ceiling, i.e., the ceiling plate 19, so that the process chamber 2 is heated from all sides.
  • the ceiling plate 19 is preferably not actively heated.
  • the ceiling plate 19 is passively heated via thermal radiation from the susceptor 10 or from the cover plates 15, 16, so that the surface temperature of the ceiling plate 19 is significantly lower than the surface temperature of the cover plates 15, 16. This has the consequence that different surface reactions take place on the ceiling plate 19 than on the cover plates 15, 16 or on the susceptor 10.
  • the intermediate products mentioned above, which arise during the decomposition of NH3 or N2, can thus arise to a reduced extent in the upper region of the process chamber 2. This can also influence the doping profile.
  • a gas inlet element 3 which is made of a ceramic material, stainless steel, quartz or a 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 SiC, TaC or SiTaC-coated graphite.
  • the gas inlet element 3 forms three (see Figure 3) superimposed gas inlet zones 4, 5, 6, each of which is connected to a feed line 24, 25, 26 through which portions of a process gas flow can be fed into the respective gas inlet zone 4, 5, 6.
  • the process gas flow is provided in a gas mixing system having a gas source 27 for nitrogen, a gas source 28 for ammonia, a gas source 29 for trichlorosilane and a gas source 30 for ethene (C2H4) .
  • a gas source for HCl can also be provided.
  • the gas inlet element 3 has, for example, four or five or more superimposed gas inlet zones.
  • Each of the gas sources 27 to 30 is connected to at least one of the supply lines 24, 25, 26 via valves 22 and mass flow controllers 21.
  • the mass flow controllers 21 and the valves 20 are controlled according to a program of the control device 20.
  • the gas mixing system provides at least two doping gas flows D1, D2, each containing a dopant carrier, for example N2 or NH3 or one of the above-mentioned nitrogen compounds that can also be used.
  • the gas mixing system also provides at least two growth gas flows Q1, Q2, but preferably several growth gas flows Q1, Q2, Q3, Q4, Q5.
  • the growth gas flows contain carbon and silicon.
  • One of these gases can also contain chlorine, for example trichlorosilicon, dichlorosilicon or HCl.
  • the growth gas flows can also contain other carbon-containing or silicon-containing gases.
  • all hydrocarbons, especially alkenes, alkanes, or alkynes are considered carbon-containing gases.
  • 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 Silane, disilane, or silicon chlorides, in particular silicon tetrachloride can also be considered as silicon-containing gases.
  • the components of the doping gas flows and the growth gas flows can also react on the surfaces of the cover plates 15 or the ceiling plate 19.
  • intermediate products and in particular decomposition products are formed.
  • the intermediate or decomposition products and possibly undecomposed dopant carriers migrate from the gas phase above the substrate holder 11 in a deposition zone 8 towards the surface of a rotating substrate 12 resting on the substrate holder 11. This occurs essentially by diffusion due to a depletion of the gas phase caused by the condensation or consumption of the intermediate or decomposition products on the substrate surface 12 .
  • Figure 1 schematically shows two doping profiles a and b, which are measured over a diameter of the substrate 2.
  • the linear doping profiles a and b shown as curved lines, are rotationally symmetrical and represent a section through the lateral doping profile in the layer deposited on the substrate 12.
  • the doping profile a is generated in a SiC layer deposited on the substrate 11 when the substrate 11 is rotated during deposition and only the first doping gas flow D1 is fed into the process chamber 2 through the gas inlet zone 6 or another gas inlet zone.
  • the dopant profile b is generated in a SiC layer deposited on the substrate 11 when the substrate 11 is rotated during deposition and only the second doping gas flow D2 is fed into the process chamber 2 through the gas inlet zone 5 or another gas inlet zone.
  • the dopant profiles a, b in Figure 1 are essentially symbolic in nature. The actual dopant profiles may deviate from this and may be flat, particularly in the central region.
  • the dopant carrier of the first doping gas flow D1 is NH3 and the dopant carrier of the second doping gas flow D2 is N2 . It can be seen that the two doping profiles are not straight, but curved.
  • the selection of the dopant carriers or the selection of the gas inlet zones 4, 5, 6, through which the respective doping gas flow D1, D2 flows, is carried out in such a way that two doping profiles a, b are formed , which are curved in opposite directions.
  • the doping profile a is curved upwards and the doping profile b is curved downwards.
  • a doping profile can be set that is almost straight.
  • a straight doping profile has the consequence that an almost homogeneous dopant distribution is formed in the SiC layer deposited on the substrate 12.
  • the choice of the dopant carriers and the choice of the gas inlet zones 4, 5, 6 through which the dopant carriers are fed into the process chamber can be made such that the inhomogeneous rotationally symmetric doping profile generated by one dopant carrier is compensated by the likewise inhomogeneous rotationally symmetric doping profile generated by another dopant carrier, in the direction of a homogeneous rotationally symmetric sum profile.
  • One doping profile can, for example, be U-shaped or trough-shaped.
  • the other doping profile can be in the shape of an inverted U or bell-shaped.
  • hydrogen and a fourth growth gas flow Q4, which is C2H4 are fed into the lowest gas inlet zone 4.
  • the mass flow of the fourth growth gas flow Q4 corresponds to approximately 10% of the sum of all carbon- containing growth gas flows Q1 + Q3 + Q4.
  • a third growth gas flow Q3 is fed, which contains C2H4, and a second growth gas flow Q2, which contains HCl3SI.
  • the third growth gas flow Q3 contains approximately 80% of the sum of all carbon-containing growth gas flows.
  • a second doping gas flow D2 which is nitrogen, is fed through the middle gas inlet zone 5.
  • the mass flow of this growth gas flow Q1 corresponds to approximately 10% of the sum of all carbon-containing growth gas flows.
  • a first doping gas flow D1, which contains NH3, is fed in through the uppermost gas inlet zone 6.
  • a dummy substrate is located on the substrate storage area, which is removed again after the conditioning layer K has been deposited. It is essential that the conditioning layer K extends at least as far as a line bordering the center Z of the substrate 12 or a storage location for the substrate 12, which is shown in dashed lines in Figure 3.
  • the process parameters for depositing the conditioning layer K are set such that a surface element of the conditioning layer K has an effective free surface that is larger (at least 1.5 times or at least 2 times) than the area of the susceptor covered by the surface element .
  • the effective free surface of the conditioning layer should be as large as possible , i.e. the ratio of the free surface to the covered surface of the susceptor 10 should be >1.5 or greater than 2 if possible.
  • the process parameters are set such that the conditioning layer K consists of a SiC compound and in particular of polycrystalline SiC.
  • the conditioning layer K should be as porous as possible and in particular fissured.
  • the process parameters are preferably adjusted such that columnar structures or dendrites 33 are deposited on the susceptor surface in the area of the pre-run zone 7 and the secondary zone 7'.
  • the layer thickness or the ratio of the effective surface to the covered surface of the conditioning layer should be, as shown in Figure 5 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 shown, increase in the flow direction S, so that this ratio is greatest in the area of the secondary zone 7', which separates two adjacent substrates 12 from one another.
  • the dendrites 33 are, as shown in Figure 3, irregularly distributed over the surface.
  • the distance between adjacent dendrites 33 can approximately correspond to the diameter of the dendrites 33.
  • the height of the dendrites 33 can be greater than the diameter of the dendrites 33.
  • the height of the dendrites can, as shown in Figure 5, increase in the flow direction.
  • the diameters of the dendrites 33 increase in the flow direction or that the distance between adjacent dendrites 33 becomes smaller in the flow direction.
  • the peripheral surfaces of the dendrites 33 form reaction surfaces at which chemical reactions can take place .
  • suitable silicon compounds and carbon compounds are fed into the process chamber, with the susceptor temperature being an essential process parameter.
  • the dummy substrate or all dummy substrates are removed from the process chamber.
  • Monocrystalline Si substrates with a smooth surface are placed on the storage locations.
  • One or more layers are deposited onto these substrates, with at least one of these multiple layers being an n-doped SiC layer, with nitrogen being used as the dopant.
  • the deposition process is carried out as previously described.
  • the surfaces of the substrates are cleaned of any oxides adhering thereto. This takes place in a hydrogen atmosphere at elevated temperatures, so that the silicon atoms lying on top according to the model underlying the invention are each 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 are bonded to a hydrogen atom.
  • ⁇ H(s)-Si(b) ⁇ denotes a hydrogen-terminated silicon compound
  • SiHCl ⁇ ( ⁇ ) adsorbed silicon trichloride CH ⁇ ( ⁇ ) adsorbed CH3 on the surface
  • ⁇ Si( ⁇ ) ⁇ C( ⁇ ) ⁇ a SiC pair deposited on the layer surface where Si has a non-saturated bond.
  • SiHCl3 adsorbs directly on the surface.
  • C2H4 hydrogenates beforehand according to the following reaction to ethane and subsequently decomposes according to the reaction CH ⁇ g ⁇ ⁇ C ⁇ 2 ⁇ H ⁇ ( ⁇ ) to a radical CH ⁇ ⁇ ( ⁇ ) . 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 [0047]
  • unsaturated bonds are constantly forming on the free surface of the conditioning layer K.
  • the unsaturated bonds are saturated by taking up an H atom from an H 2 atom that is adsorbed on the surface or forms a strong bond with Si.
  • NH* ⁇ is formed in a first step.
  • NH is formed in a second step. Both NH ⁇ ⁇ and NH are transported to the substrate. This occurs on the one hand with the carrier gas in the flow direction and on the other hand perpendicular to it by diffusion. A surface reaction then occurs on the substrate, in which hydrogen is released and N is incorporated into the layer.
  • Gaseous nitrogen can be adsorbed on the surface of the conditioning layer K. This occurs at an unsaturated bond of the silicon according to the following reaction 31222N1PCT – 11/8/2024 Ai 2023-13 where ⁇ CH ⁇ ( ⁇ ) ⁇ Si( ⁇ ) ⁇ is a cation adsorbed on a neighboring silicon atom Si(s) represents a nitrogen atom incorporated into the surface and bonded to a silicon atom.
  • the gaseous HCN produced is transported to the substrate and can then be deposited on the surface of the substrate according to react, whereby nitrogen is incorporated into the layer.
  • FIG. 7 describes the effect that the feeding of different doping gas flows D1, D2 through gas inlet zones 5, 6 arranged at different levels has on the dopant distribution within the deposited layer.
  • the upper curve represented as open and closed triangles, shows a section through the center of a layer deposited on the substrate 12 and the dopant distribution in the layer, which is almost uniform. A slight reduction in the dopant concentration can only be observed in the region near the edge of the layer of the circular disk-shaped substrate 12.
  • the two lower curves show the dopant incorporation that would be generated by only one of the two different dopant carriers.
  • the open and closed squares represent the dopant incorporation, 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 which only N2 would cause.
  • N2 as the dopant carrier
  • the open and closed circles represent the dopant incorporation that only NH3 would cause.
  • a strong center enhancement of the dopant incorporation is observed.
  • a doping profile can be generated that leads to a compensation of the center enhancement or edge enhancement.
  • a third doping gas flow D3 which is NH3, is additionally fed through the lowest gas inlet zone 4.
  • no doping gas flow is fed into the process chamber 2 through the topmost gas inlet zone 6.
  • the susceptor 10 can have a diameter in the range between 400 and 420 mm .
  • six substrates, each having a diameter of 200 mm, can be arranged on a circular line around the center of the susceptor 10, wherein the centers of the circular substrates 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 approximately 240 to 260 mm from the center.
  • the gas inlet element 6 can have an outer diameter of between 50 and 60 mm, so that the advance zone 7 extends between a circular line with a radius in the range between 25 and 30 mm and a circular line with a radius between 140 and 150 mm .
  • the secondary zone 7' then extends to a radial distance of 240 to 260 mm.
  • the height of the process chamber can be 20 to 30 mm.
  • the pressure in the process chamber can be in a range between 50 and 100 mbar (preferably 80 mbar).
  • the minimum distance between two adjacent substrates can be in a range between 50 and 7 mm.
  • the susceptor 10 can have the same diameter.
  • the average flow velocity of the gas flow in the area of the beginning of the advance zone 7 can be in the range of 15 to 25 m/s, but it can also be in a range between 18 and 20 m/s. This is a parabolic flow profile . As the gas flow heats up, its volume increases, so that the flow velocity increases.
  • the susceptor 10 can have a diameter in the range between 350 and 370 mm .
  • Eight substrates with a diameter of 150 mm can be arranged on a circular arc with a radius of 210 to 230 mm around the center of the susceptor 10.
  • the outer diameter of the gas inlet element 6 can be 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 range between 60 and 70 mm.
  • the minimum distance between two substrates lying directly next to one another can be 20 to 30 mm.
  • the average flow velocity of the gas flow in the region of the beginning of the pre-run zone 7 can be in the range between 10 and 20 m/s.
  • two doping gas flows D1, D2 are fed simultaneously through the uppermost gas inlet zone 6 into the process chamber 2.
  • N2 and NH3 are fed through the same gas inlet zone 6 into the process chamber 2.
  • the doping gas flows D1, D2 are fed into the process chamber exclusively through the uppermost gas inlet zone 6 and that no doping gas flows are fed through the remaining gas inlet zones 5, 4, but at most a carrier gas or growth gas flows.
  • a gas mixture comprising two different dopant carriers flows through a gas inlet zone 6, the gas mixture consisting of NH3 and N2 .
  • two different doping gas flows D1, D2, D3, D4 are fed into the process chamber 2 through two different gas inlet zones 5, 6, which are preferably upper gas inlet zones.
  • a gas mixture comprising two different dopant carriers flows through a gas inlet zone 5, 6.
  • the gas mixture can consist of NH3 and N2 in each case.
  • the NH3 flow through the gas inlet zone 5 can be different 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 be from the NH3 flow through the gas inlet zone 6.
  • the two N2 flows can also differ.
  • a chlorine-containing growth gas flow is fed into the process chamber exclusively through a central gas inlet zone 5.
  • a gas flow of a carbon-containing growth gas flows through all gas inlet zones 4, 5, 6 .
  • the dopant carriers have different nitrogen bonds (in- 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 (multiple, double, or triple bonds), or if the dopants of the dopant carriers are bound with chemical bonds of varying strengths in the molecule of the dopant carrier.
  • NH 3 is fed in through the uppermost and lowermost gas inlet zones 4, 6, and N 2 is fed in through the middle gas inlet zone 5.
  • the carbon-containing reaction gas for example C2H4, is preferably fed into the process chamber 2 in the following mass distribution: 10% each through the lowest and the uppermost gas inlet zones 4, 6 and 80% through the middle gas inlet zone 5.
  • the silicon-containing reactive gas in particular trichlorosilane or dichlorosilane, is preferably fed into the process chamber 2 exclusively through the middle gas inlet zone 5.
  • Figure 13 shows, by way of example, the temperature profile on the surface of the susceptor in a susceptor according to the first or second exemplary embodiment. It can be seen that the temperature in the advance zone 7 is lower than in the region of the deposition zone or the secondary zone 7'.
  • the surface temperature of the susceptor (where technically the surface temperature of a cover plate 15 is meant here) can be between 1650 and 1800°C.
  • Figure 14 shows, by way of example, the temperature profile on the underside of the process chamber ceiling 19. It can be seen that this temperature is at least 100°C lower than the temperature of the susceptor.
  • the temperature 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 The temperature of the process chamber ceiling (where technically the surface temperature of the underside of the ceiling panels 19 is meant here) can be between 1401 and 1600°C .
  • these statements also include a coating of a cover plate 15, 16, which covers a base body previously described as susceptor 15.
  • the statements refer to a surface that delimits the process chamber 2 at the bottom.
  • a method for depositing a SiC layer on a substrate with the following steps: - Providing a CVD reactor 1 with a process chamber 2, a susceptor 10 arranged therein, which can be heated to a process temperature TS by a heating device 14, and with a gas inlet element 3 for feeding a process gas flow into the process chamber 2 - Providing a first growth gas which has carbon-containing molecules, a second growth gas which has silicon-containing molecules, a first doping gas which contains a non-triply bonded nitrogen compound, a second doping gas which contains molecular nitrogen, and a carrier gas containing hydrogen; 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 - Arranging a substrate 12 in a deposition zone 8 on the susceptor 10, wherein
  • a method for depositing a SiC layer on a substrate 12, comprising the following steps: wherein a susceptor 10 is heated to a susceptor temperature TS using a heating device 14, 31222N1PCT - 8.11.2024 Ai 2023-13 wherein a process gas flow is fed into a process chamber 2 delimited downwards by the susceptor 10 by means of a gas inlet element 3 together with a carrier gas flow, wherein a process chamber ceiling 19' delimiting the process chamber 2 upwards has a process chamber ceiling temperature TD, wherein the process gas flow contains a carbon-containing first growth gas flow Q1, a silicon-containing second growth gas flow Q2, a first doping gas flow D1 containing ammonia or another, in particular non-triply bonded nitrogen compound, and a second doping gas flow D2 containing molecular nitrogen, wherein the carrier gas flow contains hydrogen, wherein the substrate 12 is arranged in a deposition zone 8 which, with respect to the process gas flow , is arranged downstream of a pre-
  • process parameters namely in particular the susceptor temperature TS and the process chamber ceiling temperature TD as well as the mass flows of the first and second doping gas flows D
  • 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 A method characterized in that the method parameters are selected such that the conditioning layer has a top side facing the process chamber 2, which top side has a maximized free surface and in particular dendrites.
  • a method characterized in that the susceptor temperature TS is higher than the process chamber ceiling temperature TD, wherein the process chamber ceiling temperature TD is selected in particular such that no reactions of the ammonia take place at the process chamber ceiling 19'.
  • a method characterized in that the first and second dopant carriers and the mass flows of the doping gas flows D1, D2 carrying them are selected such that a sum of the two profiles a, b weighted by the ratio of the mass flows approximates a plane.
  • a device which is characterized in that the control device 20 is configured to carry out a method according to one of the preceding claims and/or in that the surface of the susceptor 10 or cover plates 15, 16 resting on the susceptor 10 are coated with a conditioning layer K which consists of SiC, wherein the conditioning layer K is ratio of a free surface of the conditioning layer K to the claimed area increases in a direction away from the gas inlet element 3.
  • All disclosed features are essential to the invention (individually, but also in combination with one another).
  • the disclosure content of the associated/attached priority documents (copy of the prior application) is hereby fully incorporated into the disclosure of the application, also for the purpose of incorporating features of these documents into claims of the present application.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden einer SiC-Schicht, wobei ein NH3 enthaltender erster Dotiergasfluss (D1), ein zweiter N2 enthaltender Dotiergasfluss (D2), ein C2H4 enthaltender erster Wachstumsgasfluss (Q1) und ein HCl3Si enthaltender zweiter Wachstumsgasfluss (Q2) in einer Horizontalrichtung über ein beheiztes Substrat strömen. Die beiden Dotiergasflüsse (D1, D2) werden getrennt voneinander geregelt durch vertikal übereinander angeordnete Gaseinlasszonen (4, 5, 6) in eine Prozesskammer (2) eingespeist. Die Massenflüsse der Dotiergasflüsse (D1, D2) oder die vertikale Lage der Gaseinlasszonen (4, 5, 6), durch die die beiden Dotiergasflüsse (D1, D2) strömen, sind so gewählt, dass sie erste und zweite Dotierungsprofile (a, b) erzeugen, die zueinander entgegengerichtet gekrümmt sind, sodass durch eine günstige Wahl des Verhältnisses der Dotiergasflüsse (D1, D2) ein homogenes Dotierstoffprofil in der abgeschiedenen Schicht erreichbar ist.

Description

Beschreibung Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden n-dotiertem SiC Gebiet der Technik [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden einer SiC-Schicht auf einem Substrat in einer Prozesskammer eines CVD-Reaktors, wobei Wände der Prozesskammer mit einer Heizeinrichtung auf eine Prozesstemperatur auf- geheizt werden. Durch ein Gaseinlassorgan wird ein Prozessgasfluss in die Pro- zesskammer eingespeist. Der Prozessgasfluss durchströmt die Prozesskammer und überströmt die darin angeordneten Substrate in einer Horizontalrichtung. Der Prozessgasfluss enthält Wachstumsgasflüsse, die ein Silizium enthaltendes und ein Kohlenstoff enthaltendes reaktives Gas beinhalten. Der Prozessgasfluss enthält darüber hinaus Dotiergasflüsse, die gasförmige Dotierstoffträger enthal- ten. Die Kohlenstoff und Stickstoff enthaltenden reaktiven Gase zerlegen sich bei der Prozesstemperatur in der Prozesskammer beziehungsweise auf Oberflä- chen der aufgeheizten Wände der Prozesskammer sowie auf der Substratober- fläche. Die Zerlegungsprodukte der reaktiven Gase scheiden sich als einkristal- line Schicht auf dem Substrat ab. Ebenso zerlegen sich die Dotierstoffträger in der Prozesskammer beziehungsweise an Oberflächen der Wände der Prozess- kammer oder auf der Substratoberfläche. Die Zerlegungsprodukte der Dotier- stoffträger werden als Dotierstoff in die SiC-Schicht eingebaut. Bevorzugt führt der Dotierstoff zu einer n-dotierten Schicht. Der Dotierstoff ist beispielsweise Stickstoff. Stand der Technik [0002] Bei einem anderen Verfahren des Standes der Technik, das in der DE 102011054566 A1 beschrieben wird, nämlich beim Abscheiden von GaN- Schichten heizt sich das aus dem kalten Gaseinlassorgan austretende Prozess-
31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 gas zunächst in einer Vorlaufzone auf. In dieser Phase findet parasitäres Wachs- tum auf der Oberfläche der Vorlaufzone statt. Während des Überströmens des Substrates vermindert sich die Konzentration beziehungsweise der Partialdruck der reaktiven Gase in dem durch die Prozesskammer strömenden Trägergas- fluss. Dies führt zu einer in Strömungsrichtung des Prozessgases fortschreiten- den Verarmung. Dies hat zur Folge, dass die Wachstumsrate der Schicht bezie- hungsweise der Transport des Dotierstoffs aus der Gasphase in Richtung auf die Substratoberfläche in Strömungsrichtung stetig abnimmt. Wird das Substrat während des Abscheidens um eine Vertikalachse gedreht, kann dieser Effekt kompensiert werden. Verläuft die Verarmungskurve oberhalb des Substrates auf einer in Strömungsrichtung abfallenden Geraden, so kann trotzdem eine Schicht mit einer homogenen Schichtdicke abgeschieden werden. [0003] In der Realität verläuft die Verarmungskurve aber nicht auf einer idea- len Geraden, sondern entlang einer gekrümmten Kurve. Die oben genannte DE 102011054566 A1 beschreibt ein Verfahren, bei dem verschiedene reaktive Gase durch ein im Zentrum der Prozesskammer angeordnetes Gaseinlassorgan durch vertikal übereinander angeordnete Gaseinlasszonen in die Prozesskam- mer eingespeist werden. Die Partialdrucke der verwendeten reaktiven Gase vermindern sich aufgrund des oben beschriebenen Verarmungseffektes entlang nicht geradlinig verlaufender Verarmungskurven. Durch eine geeignete Mi- schung der reaktiven Gase, die durch voneinander verschiedene Gaseinlasszo- nen strömen, kann ein laterales Profil der Schichtdicke beeinflusst werden. [0004] Die US 2020/0043725 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfah- ren zum Abscheiden von n-dotiertem SiC, wobei als Dotierstoff NH3 und N2 verwendet wird.
31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 [0005] In der JP 2015-143168 A wird ein Verfahren beschrieben, bei dem ein Prozessgas, das eine Siliziumverbindung und eine Kohlenstoffverbindung so- wie NH3 enthält, in eine allseitig beheizte Prozesskammer eingespeist wird. Die Oberflächen der Wände der Prozesskammer sind mit SiC beschichtet. Auf ei- nem sich um eine Drehachse drehenden Substrat wird mittels NH3 als Dotier- stoffträger n-dotiertes SiC abgeschieden. Der Partialdruck der Bestandteile des Prozessgases verringert sich stetig in Strömungsrichtung. [0006] Aus der Veröffentlichung „Experimental Study of the Pyrolysis of NH3 under Flow Reactor Conditions, Mario Benés, et al, 2021 American Chemical Society, p 7193“ ist es bekannt, dass sich bei hohen Temperaturen auf SiC-Ober- flächen aus Ammoniak, Methan oder Ethan, Trichlorsilan und Wasserstoff Zwi- schenprodukte bilden, die Stickstoff enthalten, beispielsweise HCN oder Si3N. [0007] Die WO 2022/053963 A1 beschreibt ein ähnliches Verfahren zum Ab- scheiden von n-dotiertem SiC, wobei Zerlegungsprodukte der Dotierstoffträger eine Rolle spielen sollen. [0008] Die DE 112017006965 T5 beschreibt ein Verfahren zum Abscheiden N- dotierten SiC-Schichten, wobei als Dotierstoff entweder Ammoniak oder gasför- miger Stickstoff verwendet wird. Zusammenfassung der Erfindung [0009] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Dotierstoffhomogenität beim Abscheiden von n-dotiertem SiC zu verbessern und insbesondere in einem CVD-Reaktor, bei dem ein Gaseinlassorgan von zu beschichtenden Substraten umgeben ist, die gleichzeitig mit einer SiC-Schicht beschichtet werden.
31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 [0010] Die Aufgabe wird durch das in den Ansprüchen angegebene Verfahren beziehungsweise die beanspruchte Vorrichtung gelöst. Die Unteransprüche stellen nicht nur vorteilhafte Weiterbildungen der in den nebengeordneten An- sprüchen angegebenen technischen Lehren dar, sondern sind auch eigenstän- dige Lösungen der Aufgabe. [0011] Modellrechnungen und deren Ergebnisse bestätigende Experimente ha- ben gezeigt, dass der Dotierstoffeinbau sowohl mit molekularem Stickstoff als Dotierstoffträger als auch mit einem anderen, Stickstoff enthaltenden Dotier- stoffträger zu einem nicht flach verlaufenden Dotierungsprofil in einer auf dem Substrat abgeschiedenen Schicht führt. Der andere Dotierstoffträger kann Am- moniak sein oder ein anderes Molekül einer Stickstoffverbindung sein, bei der der Stickstoff nicht dreifach gebunden ist. Die Modellrechnungen beziehungs- weise Experimente zeigen, dass bei der Verwendung von insbesondere Stick- stoffverbindungen mit einem nicht dreifach gebundenen Stickstoffatom, bei- spielsweise Ammoniak als Dotierstoffträger der Stickstoff-Einbau in die SiC- Schicht vom Si/C-Verhältnis abhängt. Ein wesentliches Kriterium ist insbeson- dere auch die Si-Verfügbarkeit in der Gasphase unmittelbar oberhalb des Sub- strates. Es hat sich gezeigt, dass die Si-Verfügbarkeit beziehungsweise das Si/C-Verhältnis in einem Bereich der Prozesskammer stromabwärts der Vor- laufzone also insbesondere zu Beginn der Depositionszone, in der das Substrat liegt, ansteigt. Die Si-Verfügbarkeit beziehungsweise das Si/C-Verhältnis er- reicht dann oberhalb des Substrates ein Maximum. Auf der dem Gaseinlassor- gan zugewandten Seite des Substrates erfolgt somit ein verminderter Dotier- stoffeinbau in der abgeschiedenen Schicht. Das Substrat wird während des Ab- scheidens der Schicht um seinen Mittelpunkt gedreht, sodass sich ein rotations- symmetrisches Dotierungsprofil einstellt. Das Dotierungsprofil zeichnet sich durch einen mittleren flachen Verlauf aus und nimmt zum Rand des Substrates hin ab, sodass man das Dotierungsprofil als glockenförmig bezeichnen kann.
31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 Nachfolgend wird der Reaktionsmechanismus betreffend den anderen Dotier- stoffträger, der insbesondere ein nicht dreifach gebundenes Stickstoffatom auf- weist, am Beispiel des Ammoniaks beschrieben. Um das Stickstoffatom des Ammoniaks als Dotierstoff in die SiC-Schicht einzubauen, muss der Ammoniak zunächst in das Radikal NH2 beziehungsweise in NH zerlegt werden. Dies er- folgt gemäß den in den Experimenten und Modellrechnungen gewonnenen Er- kenntnissen mithilfe von H-Radikalen, die in der Vorlaufzone aus dem Träger- gas H2 gebildet werden müssen. Eine der Erfindung zugrunde liegende Er- kenntnis besteht darin, dass hierzu eine in der Vorlaufzone abgeschiedene Kon- ditionierungsschicht an ihrer Oberfläche nicht abgesättigte Bindungen (dang- ling bonds) aufweisen sollte. Die Konditionierungsschicht besteht aus Si-C-Ver- bindungen, wobei diese Verbindungen polykristalline Strukturen aufweisen können, bei denen die Si-Atome an der Oberfläche liegen. Die sich beim Ab- scheiden der Konditionierungsschicht bildenden nicht abgesättigten Bindungen werden durch den beim Abscheiden als Trägergas verwendeten Wasserstoff ab- gesättigt. Dabei verbleibt ein Wasserstoffatom eines Wasserstoffmoleküls an der Si-Oberfläche und das andere Wasserstoffatom gelangt als Radikal in die Gasphase. Die Radikalbildung erfolgt somit nicht katalytisch, da ein Reaktions- produkt, nämlich das Wasserstoffatom an der Oberfläche bleibt. Das H-Radikal kann dann in der Gasphase mit NH3 reagieren, sodass sich ein NH2 Radikal und H2 bildet. In analoger Weise kann es dort auch mit dem NH2 Radikal rea- gieren, wobei sich NH und H2 bildet. Voraussetzung für die Ammoniakzerle- gung in der Gasphase ist somit ein kontinuierliches Erzeugen nicht abgesättig- ter Bindungen an der Oberfläche. Dies hat wiederum zur Folge, dass die Kondi- tionierungsschicht stetig wachsen muss, da mit bei jedem Einbau eines SiC-Paa- res eine nicht abgesättigte Bindung an der Oberfläche erzeugt wird. Das Wachs- tum der SiC-Schicht erfolgt bevorzugt mittels eines kohlenstoffhaltigen ersten Wachstumsgasflusses und einem Silizium enthaltenden zweiten Wachstums- gasfluss, wobei der erste Wachstumsgasfluss eine Kohlenstoffverbindung bein-
31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 haltet, die insbesondere Ethen ist. Ethen (C2H4) kann bei den Prozesstemperatu- ren zu Ethan (C2H6) hydrieren. Ethan kann sich in einer homolytischen Bin- dungsspaltung in der Gasphase oder in einer heterolytischen Bindungsspaltung an der Oberfläche in zwei CH3-Radikale zerlegen. CH3 kann zusammen mit ei- nem Silizium enthaltenden Molekül, beispielsweise Siliciumtrichlorid (SIHCl3) an der Oberfläche mit an der Oberfläche gebundenem Wasserstoff reagieren, wobei ein SiC-Paar in die Oberfläche der Konditionierungsschicht eingebaut wird und eine Bindung des Siliziumatoms nicht abgesättigt ist. Das stetige Wachstum der Konditionierungsschicht erzeugt somit die H-Radikale, die zur Zerlegung des Ammoniaks erforderlich sind. [0012] Die Experimente und Modellrechnungen haben darüber hinaus zu der Erkenntnis geführt, dass auch die Zerlegung von N2 das Vorhandensein von nicht abgesättigten Bindungen an der Oberfläche voraussetzt. Darüber hinaus er- fordert eine an der Oberfläche stattfindende Zerlegungsreaktion des N2 auch das gleichzeitige Vorhandensein von CH3-Radikalen, damit dort eine CN-Bindungs- verknüpfung stattfindet. Bei der Oberflächenreaktion bildet sich eine Verbin- dung zwischen der nicht abgesättigten Bindung und einem der beiden Stickstoff- atome des N2. Das andere Stickstoff Atom verbindet sich mit dem C-Atom des CH3 und einem der Wasserstoffatomen zu gasförmigen HCN, das ebenso wie das sich parallel bildende NH über den Trägergasfluss beziehungsweise durch Diffusion in die Gasphase oberhalb des Substrats transportiert wird. [0013] Die Zerlegung von N2 beziehungsweise die Bildung der H-Radikale zur Zerlegung von Ammoniak hängt einerseits von der Größe der Oberfläche ab, über den N2 beziehungsweise Ammoniak strömt, bevor das Substrat erreicht wird. Der Strömungsweg, der vom Gaseinlassorgan unmittelbar in Richtung des Zentrums des Substrates gerichtet ist, ist dabei der kürzeste Weg, auf dem
31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 die geringste Menge an N2 zerlegt wird. Der Strömungsweg, der hingegen seit- lich am Substrat vorbeigerichtet ist, und der das Substrat gewissermaßen seit- lich tangiert, ist dabei der größte Weg, auf dem die größte Menge an N2 zerlegt wird. Die Verfügbarkeit des Zerlegungsproduktes HCN ist somit seitlich des Substrats am größten, was sich mit der Erkenntnis deckt, dass die Verwendung von N2 als Dotierstoff zu einem Randeffekt, nämlich zu einem randüberhöhten Dotierungsprofil führt. Die gleichzeitige Verwendung von N2 und NH3 als Do- tierstoffträger schafft somit die Möglichkeit, den bei der Verwendung von NH3 als Dotierstoff am Rand beobachteten verminderten Dotierstoffeinbau durch den bei der Verwendung von N2 als Dotierstoff am Rand beobachteten vergrö- ßerten Dotierstoffeinbau zu kompensieren. [0014] Um möglichst viele Radikale zu erzeugen, ist es erforderlich, eine Kondi- tionierungsschicht abzuscheiden, die eine möglichst große effektive Oberfläche aufweist. Die Konditionierungsschicht sollte deshalb möglichst porös oder zer- klüftet sein. Bevorzugt wird die Konditionierungsschicht auf einer Oberfläche abgeschieden, die nicht monokristallin ist, sodass die Konditionierungsschicht aus einer Vielzahl von kleinen säulenartigen Strukturen oder Dendriten besteht. Die Prozessparameter werden bevorzugt so eingestellt, dass die effektive Ober- fläche der Konditionierungsschicht in Richtung der Strömungsrichtung ansteigt. Die Höhe beziehungsweise die Durchmesser der säulenartigen Strukturen oder Dendriten nimmt somit in Strömungsrichtung des Prozessgases durch die Pro- zesskammer zu. Die effektive Fläche der Konditionierungsschicht, also die freie SiC-Oberfläche der Konditionierungsschicht ist insbesondere in im Bereich der Depositionszone wesentlich größer, als ihre Flächenerstreckung auf dem Suszep- tor. Sie kann zumindest das 1,5-Fache oder das Doppelte betragen. Die Konditio- nierungsschicht wird bevorzugt auf einer polykristallinen oder quasi amorphen SiC-Beschichtung oder auf einer TaC-Beschichtung der zur Prozesskammer wei- senden Oberfläche des Suszeptors abgeschieden. Die Beschichtung kann auch aus Mischkristallen SiTaC bestehen. Das Verhältnis der freien SiC-Oberfläche zur
31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 in Anspruch genommenen Suszeptoroberfläche kann in Strömungsrichtung an- steigen und im Bereich der Depositionszone zwischen den Substraten ein Maxi- mum erreichen. [0015] Gemäß einer bevorzugten Variante des Verfahrens wird vor dem ei- gentlichen Abscheiden einer N-dotierten SiC-Schicht auf einem SiC-Substrat in der Prozesskammer in einem Konditionierschritt die Konditionierungsschicht abgeschieden. Dies erfolgt vor dem Beladen der Prozesskammer mit dem zu be- schichtenden Substrat und insbesondere unter Verwendung eines Dummy-Sub- strats, das anstelle des zu beschichtenden Substrats auf einem Lagerplatz, bei- spielsweise einem Substrathalter, in der Prozesskammer liegt. Nach Abscheiden der Konditionierungsschicht wird das Dummy-Substrat aus der Prozesskam- mer entfernt und gegen ein zu beschichtendes SiC-Substrat ausgetauscht. [0016] Nach dem Beladen der Prozesskammer mit dem zu beschichtenden Substrat wird die Prozesskammer mit Wasserstoff gespült und aufgeheizt. Da- bei wird die Substrattemperatur so weit erhöht, dass die nativen Oxide an der SiC-Oberfläche des Substrates entfernt werden und die Oberfläche mit H termi- niert wird. Danach wird ein Prozessgasfluss in die Prozesskammer eingespeist. Dieser enthält einen ersten Wachstumsgasfluss, der Kohlenstoff enthält, wobei der erste Wachstumsgasfluss bevorzugt aus Ethen (C2H4) besteht. Der Prozess- gasfluss enthält einen zweiten Wachstumsgasfluss, der Silizium enthält, wobei der zweite Wachstumsgasfluss bevorzugt aus Siliziumtetrachlorid (SiHCl3) be- steht. Der Prozessgasfluss enthält darüber hinaus einen ersten Dotiergasfluss, der Ammoniak enthält und einen zweiten Dotiergasfluss, der molekularen Stickstoff enthält. Der Prozessgasfluss wird zusammen mit einem Trägergas- fluss aus H2 in die Prozesskammer eingespeist. Dies erfolgt derart, dass an der Konditionierungsschicht kontinuierlich Wasserstoffradikale und HCN erzeugt werden, wobei es hierzu erforderlich ist, dass die Konditionierungsschicht
31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 durch stetiges Wachstum Oberflächenbereiche aufweist, die nicht abgesättigte Bindungen (dangling bonds) aufweist, die für die Generation der Wasserstoff- radikale und des HCN erforderlich sind. [0017] In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, den Prozess- gasfluss auf mehrere vertikal übereinander angeordnete Gaseinlasszonen auf- zuteilen und die Paarung der verschiedenen Dotierstoffträger so zu wählen, dass der Dotierstoffträger des ersten Dotiergasflusses ein laterales Dotierungs- profil in einer SiC-Schicht erzeugt, das insbesondere am Rand des Substrates ei- nen anderen Verlauf hat, als ein laterales Dotierungsprofil, das vom Dotierstoff- träger des zweiten Dotiergasflusses in der SiC-Schicht erzeugt wird. So kann insbesondere vorgesehen sein, dass das vom ersten Dotiergasfluss erzeugte la- terale Dotierungsprofil eine zum Rand des Substrates hin abfallende Dotier- stoffkonzentration aufweist und das zweite laterale Dotierungsprofil eine zum Rand des Substrates hin ansteigende Dotierstoffkonzentration aufweist. Durch geeignete Wahl der Dotiergasflüsse, also der Massenflüsse der Dotierstoffträger in die Prozesskammer, kann ein überlagertes Dotierungsprofil erzeugt werden, das sowohl vom ersten Dotierstoffträger als auch vom zweiten Dotierstoffträger erzeugt wird. Es bildet sich ein Summenprofil. Die Randüberhöhung, die von einem Dotiergasfluss erzeugt wird, kann durch eine Randverminderung des Summenprofils durch den anderen Dotiergasfluss kompensiert werden. Bei- spielsweise kann einer der Dotiergasflüsse ein auf einer durch eine diametrale Linie durch das Substrat gemessenes Dotierstoffprofil erzeugen, welches A-, U-, V- oder W-förmig ist. Der andere der Dotiergasflüsse kann ein diesem Dotier- stoffprofil entgegengerichtetes Dotierstoffprofil erzeugen, welches beispiels- weise die Form eines auf dem Kopf stehenden A, U, V oder W entspricht. Die unterschiedlichen Dotierstoffträger werden insbesondere durch voneinander verschiedene Gaseinlasszonen in die Prozesskammer eingespeist, wobei sich die Gaseinlasszonen auf unterschiedlichen vertikalen Niveaus befinden. Der Dotierstoffträger eines ersten Dotiergasflusses kann beispielsweise ein in der
31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 Mitte nach oben gekrümmtes Dotierungsprofil erzeugen. Der Dotierstoffträger eines zweiten Dotiergasflusses kann beispielsweise ein in der Mitte nach unten gekrümmtes Dotierungsprofil erzeugen. Durch eine geeignete Mischung der beiden Dotiergasflüsse kann ein effektives Dotierungsprofil eingestellt werden. Die beiden Dotierungsprofile können aber auch in der Mitte flach verlaufen und lediglich entweder im Randbereich abfallen oder ansteigen, sodass Rand in Inhomogenitäten am Rand kompensiert werden können. [0018] Es kann ferner vorgesehen sein, dass ein NH3 enthaltender Dotiergas- fluss nicht durch dieselbe Gaseinlasszone strömt, durch die ein Chlor enthalten- der Wachstumsgasfluss, beispielsweise Trichlorsilan, strömt. Ein anderer Wachstumsgasfluss kann Kohlenstoff enthalten, beispielsweise Methan, Ethan oder Ethen. Der Wachstumsgasfluss kann aber auch Dichlorsilan enthalten. In diesem Fall kann zusätzlich HCl in die Prozesskammer eingespeist werden. Es ist auch möglich, dass der Wachstumsgasfluss Silan oder Disilan enthält. [0019] Als Dotierstoffträger kommen insbesondere die folgenden Stickstoff- verbindungen in Betracht: N2, NH3 HCN, Pyridin (C5H5N), Hydrazin (N2H4), Dimethylhydrazin (C2H8N2) oder unsymmetrisches Dimethylhydrazin. Der weiter oben beschriebene Reaktions- und Zerfallsmechanismus des Ammoniaks gilt dort beispielsweise für die zuvor genannten Stickstoffverbindungen, bei de- nen der Stickstoff mit geringeren Bindungskräften gebunden ist, als beim N2. Es ist insbesondere bevorzugt, dass die Stickstoffatome in den Molekülen der Do- tierstoffträger mit unterschiedlich starken Bindungskräften an die übrigen Atome der Moleküle gebunden sind. So kann vorgesehen sein, dass bei einem Dotierstoffträger der Stickstoff mit einer Einfachbindung an die übrigen Mole- küle gebunden ist und bei einem anderen Dotierstoffträger der Stickstoff in ei- ner Zweifach- oder Dreifachbindung an die übrigen Moleküle gebunden ist. Es 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 ist insbesondere vorgesehen, dass die verwendeten Dotierstoffträger mit vonei- nander verschiedenen Reaktionsgeschwindigkeit an der Oberfläche des Sub- strates, an der Oberfläche der Vorlaufzone und/oder mit den Wachstumsgasen reagieren. [0020] Gemäß einer bevorzugten Variante des Verfahrens enthält der durch zumindest drei vertikal übereinander angeordnete Gaseinlasszonen in die Pro- zesskammer eingespeiste Prozessgasfluss zwei voneinander verschiedene Do- tiergasflüsse, die durch unterschiedliche Gaseinlasszonen eingespeist werden. Die Dotiergasflüsse können jeweils zusammen mit einem Wachstumsgasfluss, also einem Kohlenstoff enthaltenden oder einem Silizium enthaltenden Gas durch dieselbe Gaseinlasszone in die Prozesskammer eingespeist werden. Es sind insbesondere genau drei vertikal übereinander angeordnete Gaseinlasszo- nen vorgesehen, nämlich eine zuoberst angeordnete, eine zuunterst angeord- nete und eine in der Mitte angeordnete Gaseinlasszone. Es können aber auch weitere Gaseinlasszonen vorgesehen sein. [0021] Gemäß einer Variante der Erfindung wird ein erster Dotiergasfluss durch eine zuoberst angeordnete Gaseinlasszone und ein zweiter Dotiergas- fluss in eine tiefer liegende Gaseinlasszone eingespeist. Eine weitere Variante sieht vor, dass der erste Dotiergasfluss zusammen mit einem ersten Wachs- tumsgasfluss durch dieselbe Gaseinlasszone fließt. Dabei kann vorgesehen sein, dass NH3 zusammen mit C2H4 durch dieselbe Gaseinlasszone fließt. In einer weiteren Variation kann vorgesehen sein, dass der zweite Dotiergasfluss, also beispielsweise N2, zusammen mit einem zweiten Wachstumsgasfluss, beispiels- weise einem Silizium enthaltenden Wachstumsgasfluss, beispielsweise HCl3Si, in die Prozesskammer eingespeist wird. Eine weitere Variante sieht vor, dass durch eine zuunterst angeordnete Gaseinlasszone ein dritter Wachstumsgas- fluss fließt, der insbesondere Kohlenstoff enthält. Es kann vorgesehen sein, dass 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 durch alle Gaseinlasszonen ein Kohlenstoff enthaltender Wachstumsgasfluss fließt und nur durch eine mittlere Gaseinlasszone ein Silizium enthaltender und insbesondere ein Chlor enthaltender Wachstumsgasfluss fließt. Es kann auch vorgesehen sein, dass durch die zuunterst liegende Gaseinlasszone oder dass durch die zuoberst liegende Gaseinlasszone kein Dotiergasfluss fließt. Es kann auch vorgesehen sein, dass sich die Dotierstoffträger der verschiedenen Dotier- gasflüsse nicht unterscheiden. In diesem Falle werden die verschiedenen Do- tiergasflüsse durch voneinander verschiedene Gaseinlasszonen eingespeist. Die vertikale Höhe der Gaseinlasszone kann die Form des Dotierungsprofils beein- flussen, sodass allein durch die Wahl der Gaseinlasszone das Dotierungsprofil beeinflusst werden kann. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass die beiden Dotiergasflüsse durch die am weitesten vertikal voneinander entfernten Gasein- lasszonen in die Prozesskammer eingespeist werden, beispielsweise kann durch eine zuoberst angeordnete Gaseinlasszone NH3 und eine zuunterst angeordnete Gaseinlasszone ebenfalls NH3 in die Prozesskammer eingespeist werden. Durch die dazwischen liegenden Gaseinlasszonen fließt bevorzugt kein Dotiergasfluss. Es kann auch vorgesehen sein, dass durch eine zuoberst angeordnete Gasein- lasszone NH3 und durch eine zuunterst angeordnete Gaseinlasszone N2 in die Prozesskammer eingespeist wird. [0022] Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt einen CVD-Reaktor und eine Gasmischeinrichtung sowie eine Steuereinrichtung. Die Gasmischeinrich- tung besitzt Vorratsbehälter für die reaktiven Gase, die Silizium und Kohlen- stoff enthalten. Sie besitzt ferner Vorratsbehälter für den zumindest einen Do- tierstoffträger, bevorzugt aber Vorratsbehälter für mindestens zwei Dotierstoff- träger. Die Gasmischeinrichtung besitzt darüber hinaus Massenflusscontroller und Ventile, um die reaktiven Gase und die Dotierstoffträger in geeigneter Weise als Wachstumsgasflüsse und Dotiergasflüsse auf die vertikal übereinan- der angeordneten Gaseinlasszonen des Gaseinlassorgans aufzuteilen. Die Mas- 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 senflusscontroller und die Ventile werden von der Steuereinrichtung nach ei- nem Steuerprogramm gesteuert. Die reaktiven Gase werden zusammen mit H2 in die Gaseinlasszonen eingespeist. [0023] Der CVD-Reaktor besitzt ein Gaseinlassorgan. Letzteres ist im Zentrum einer Prozesskammer angeordnet. Das Gaseinlassorgan ist von einem Suszeptor umgeben, der auf einer Kreisbogenlinie um das Zentrum des Gaseinlassorgans angeordnete Substratträger aufweist. Die Substratträger können kreisscheiben- förmige Körper sein, die jeweils in einer Tasche einer nach oben weisenden Oberfläche des Suszeptors einliegen. In den Boden der Taschen mündet jeweils eine Gaszuleitung, durch die ein Spülgas in die Tasche eingespeist wird, sodass der Substratträger angehoben, auf einem Gaskissen schwebend gedreht wird. Auf dem Substratträger kann zumindest ein Substrat angeordnet sein, das wäh- rend des Abscheidens der SiC-Schicht um eine Vertikalachse gedreht wird. Der Suszeptor kann sich um eine zentrale Achse drehen. Der Suszeptor und eine dem Suszeptor gegenüberliegende Prozesskammerdecke können aus Graphit gefertigt sein. Die Oberfläche dieses Graphits ist beschichtet und insbesondere mit SiC, TaC oder SiTaC beschichtet. Das Gaseinlassorgan kann ebenfalls aus Graphit gefertigt sein. Bevorzugt ist das Gaseinlassorgan aber aus Quarz, Stahl (Edelstahl) oder einem keramischen Material gefertigt. Die Oberfläche des Sus- zeptors kann auch mit Abdeckplatten belegt sein, die aus Graphit, insbesondere mit SiC, TaC oder SiTaC beschichtetem Graphit oder aus SiC, TaC oder SiTaC bestehen. Die Substratträger können aus demselben beschichteten oder unbe- schichteten Graphit-Material bestehen. Die Prozesskammerdecke kann von ei- nem Träger getragen werden. Dieser kann aus einem anderen Werkstoff beste- hen. 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 [0024] Das erfindungsgemäße Verfahren besteht somit aus der Bereitstellung eines CVD-Reaktors mit einer Prozesskammer, einem darin angeordneten Sus- zeptor, der mit einer Heizeinrichtung auf eine Prozesstemperatur aufgeheizt wird. Durch ein Gaseinlassorgan wird ein Prozessgas in die Prozesskammer eingespeist, das die Prozesskammer in einer Strömungsrichtung durchströmt, wobei sich an das Gaseinlassorgan zunächst eine Vorlaufzone anschließt und an die Vorlaufzone eine Depositionszone. Das Substrat liegt in der Depositions- zone. Erfindungsgemäß wird gleichzeitig mit dem Abscheiden der SiC-Schicht eine Konditionierungsschicht in der Vorlaufzone abgeschieden. Dies erfolgt derart, dass die Oberfläche der Konditionierungsschicht nicht abgesättigte Bin- dungen aufweist. Zusammen mit dem Prozessgas wird Wasserstoff in die Pro- zesskammer eingespeist. Die Wasserstoffmoleküle reagieren mit den nicht ab- gesättigten Bindungen, wobei die Bindungen abgesättigt werden. Die Absätti- gung der Bindungen erfolgt mit zwei Mechanismen, die parallel zueinander ab- laufen können. Gemäß einem ersten Mechanismus bildet sich ein Wasserstoffra- dikal, das mit einem Molekül des ersten Dotiergases, insbesondere Ammoniak oder einem Zerlegungsprodukt des ersten Dotiergases reagieren kann. Dabei gibt das Molekül ein Wasserstoffatom ab, sodass sich in der Gasphase ein Was- serstoffmolekül bilden kann. Gemäß einem zweiten Mechanismus reagieren die nicht abgesättigten Bindungen mit einem Molekül des zweiten Dotiergases, ins- besondere gasförmigem Stickstoff derart, dass HCN gebildet wird. Das Kohlen- stoffatom kann dabei der Konditionierungsschicht entnommen werden. Kurze Beschreibung der Zeichnungen [0025] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 schematisch in der Art eines Halbschnitts gemäß der Linie I-I in Figur 2 einen CVD-Reaktor 1, 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 Fig. 2 den Schnitt gemäß der Linie II in Figur 1, Fig. 3 vergrößert den Ausschnitt III in Figur 2 zur Verdeutlichung der Lage einer Konditionierungsschicht K, Fig. 4 den Verlauf der Verfügbarkeit von Si beziehungsweise des Ver- fügbarkeitsverhältnisses von Si/C entlang der in der Figur 3 dargestellten Bezugslinie 31, Fig. 5 den Verlauf der Erzeugungsrate von H-Radikalen beziehungs- weise von HCN beziehungsweise der effektiven Oberfläche der Konditionierungsschicht K, Fig. 6 schematisch eine Vorrichtung zum Abscheiden von SiC-Schich- ten mit einem Gasmischsystem und einem CVD-Reaktor, Fig. 7 ein Diagramm, welches oben zwei Dotierstoffprofile durch eine SiC-Schicht und unten jeweils zwei Dotierstoffprofile zeigt, die von unterschiedlichen Dotierstoffträgern erzeugt werden, Fig. 8 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbei- spiels hinsichtlich der Zusammensetzung und Aufteilung des Prozessgasflusses, Fig. 9 eine Darstellung gemäß Figur 8 eines dritten Ausführungsbei- spiels, Fig. 10 eine Darstellung gemäß Figur 8 eines vierten Ausführungsbei- spiels, 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 Fig. 11 eine Darstellung gemäß Figur 8 eines fünften Ausführungsbei- spiels, Fig. 12 eine Darstellung gemäß Figur 8 eine sechsten Ausführungsbei- spiels, Fig. 13 schematisch den Verlauf der Temperatur des Suszeptors in ra- dialer Richtung und Fig. 14 schematisch den Verlauf der Temperatur der Prozesskammer- decke in radialer Richtung. Beschreibung der Ausführungsformen [0026] Die Figuren 1 und 2 zeigen schematisch den Aufbau eines CVD-Reak- tors 1. In einem Gehäuse des CVD-Reaktors 1, das aus Edelstahl bestehen kann, befindet sich ein Suszeptor 10, der aus Graphit bestehen kann und dessen Ober- fläche mit SiC, TaC oder SiTaC beschichtet sein kann. Der Suszeptor kann um eine zentrale Achse drehangetrieben werden. Der Suszeptor besitzt die in der Figur 2 dargestellte Kreisscheibenform. [0027] Oberhalb des Suszeptors 10 befindet sich eine Prozesskammer 2, die nach oben hin von einer Prozesskammerdecke begrenzt wird. Die Prozesskam- merdecke wird von einer Deckenplatte 19 gebildet, die sich auf einem Halteele- ment 18 abstützen kann. Die Deckenplatte 19 kann sich auch auf einem um den Suszeptor 10 herum angeordneten Gasauslassorgan 9 abstützen. Die Decken- platte 19 kann aus mit SiC, TaC oder SiTaC beschichtetem Graphit bestehen. Das Gasauslassorgan 9 kann ebenfalls aus diesem Material bestehen. Es kann aber auch aus einem keramischen Material gefertigt sein. 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 [0028] Der Suszeptor 10 ist mit Abdeckplatten 15, 16 belegt, die ebenfalls aus derart beschichtetem Graphit bestehen können. Sie können aber auch aus SiC, TaC oder SiTaC bestehen. Es bilden sich Taschen 17 aus, die einen Taschenbo- den aufweisen, in den eine Gaszuleitung 13 mündet. Mit dem aus der Gaszulei- tung 13 strömenden Spülgas, beispielsweise Wasserstoff, kann ein sich drehen- des Gaskissen erzeugt werden, das einen Substrathalter 11, der ebenfalls aus SiC, TaC oder SiTaC-beschichtetem oder unbeschichtetem Graphit bestehen kann, in einer Schwebe hält und den Substrathalter 11 um eine Drehachse dreh- antreibt. [0029] Unterhalb des Suszeptors 10 ist eine Heizeinrichtung 14 vorgesehen, bei der es sich um eine RF-Heizung handeln kann, mit der der Suszeptor 10 beheizt wird. Es kann darüber hinaus eine nicht dargestellte weitere Heizeinrichtung vorgesehen sein, um die Prozesskammerdecke, also die Deckenplatte 19, aufzu- heizen, sodass die Prozesskammer 2 von allen Seiten beheizt wird. Bevorzugt wird die Deckenplatte 19 aber nicht aktiv beheizt. Die Deckenplatte 19 wird passiv über Wärmestrahlung vom Suszeptor 10 beziehungsweise von den Ab- deckplatten 15, 16 beheizt, sodass die Oberflächentemperatur der Decken- platte 19 wesentlich niedriger ist, als die Oberflächentemperatur der Abdeck- platten 15, 16. Dies hat zur Folge, dass an der Deckenplatte 19 andere Oberflä- chenreaktionen stattfinden als auf den Abdeckplatten 15, 16 beziehungsweise auf den Suszeptor 10. Die eingangs erwähnten, bei der Zerlegung von NH3 oder N2 entstehenden Zwischenprodukte können somit in einem verminderten Um- fang im oberen Bereich der Prozesskammer 2 entstehen. Dies kann auch das Dotierungsprofil beeinflussen. [0030] In der Mitte der Prozesskammer 2 befindet sich ein Gaseinlassorgan 3, welches aus einem keramischen Material, aus Edelstahl, aus Quarz oder aus ei- 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 nem SiC, TaC oder SiTaC-beschichteten Graphit bestehen kann. Das Gaseinlass- organ 3 bildet drei (siehe Figur 3) übereinander angeordnete Gaseinlasszonen 4, 5, 6 aus, die jeweils mit einer Zuleitung 24, 25, 26 verbunden sind, durch die je- weils Teile eines Prozessgasflusses in die jeweilige Gaseinlasszone 4, 5, 6 einge- speist werden können. Der Prozessgasfluss wird in einem Gasmischsystem be- reitgestellt, das eine Gasquelle 27 für Stickstoff, eine Gasquelle 28 für Ammo- niak, eine Gasquelle 29 für Trichlorsilan und eine Gasquelle 30 für Ethen (C2H4) besitzt. Es kann auch eine Gasquelle für HCl vorgesehen sein. [0031] In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt das Gasein- lassorgan 3 beispielsweise vier oder fünf oder mehr übereinander angeordnete Gaseinlasszonen. [0032] Jede der Gasquellen 27 bis 30 ist mit Ventilen 22 und Massenflusscon- trollern 21 mit zumindest einer der Zuleitungen 24, 25, 26 verbunden. Die Mas- senflusscontroller 21 und die Ventile 20 werden nach einem Programm der Steuereinrichtung 20 gesteuert. [0033] Mit dem Gasmischsystem werden zumindest zwei Dotiergasflüsse D1, D2 bereitgestellt, die jeweils einen Dotierstoffträger aufweisen, beispielsweise N2 oder NH3 oder eine der oben genannten weiterhin verwendbaren Stickstoff- verbindungen. Mit dem Gasmischsystem werden darüber hinaus zumindest zwei Wachstumsgasflüsse Q1, Q2 bereitgestellt, bevorzugt aber mehrere Wachstumsgasflüsse Q1, Q2, Q3, Q4, Q5. Die Wachstumsgasflüsse enthalten Kohlenstoff und Silizium. Eines dieser Gase kann auch Chlor enthalten, bei- spielsweise Trichlorsilizium, Dichlorsilizium oder HCl. Die Wachstumsgas- flüsse können aber auch andere kohlenstoffhaltige beziehungsweise silizium- haltige Gase enthalten. Beispielsweise kommen als kohlenstoffhaltige Gase alle Kohlenwasserstoffe in Betracht und insbesondere Alkene, Alkane oder Alkine. 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 Als siliziumhaltige Gase kommen auch Silan, Disilan oder Siliziumchloride, ins- besondere Siliziumtetrachlorid in Betracht. [0034] Die Dotiergasflüsse D1, D2 und gegebenenfalls D3 oder D4 werden durch die voneinander verschiedenen und vertikal übereinander angeordneten Gaseinlasszonen 4, 5, 6 zusammen mit den mehreren Wachstumsgasflüsse Q1 bis Q5 in die Prozesskammer 2 eingespeist. Der sich derart zusammensetzende Prozessgasfluss durchströmt zunächst eine Vorlaufzone 7 der Prozesskam- mer 2, die von der Heizeinrichtung 14 oder einer weiteren, oben angeordneten und nicht dargestellten Heizeinrichtung beheizt wird. In dieser Vorlaufzone 7 wird das Prozessgas, das insbesondere Wasserstoff als Trägergas beinhalten kann, auf eine Prozesstemperatur aufgeheizt. [0035] Zum Ende der Vorlaufzone 7 erreichen die Dotiergasflüsse D1, D2, D3, D4 und die Wachstumsgasflüsse Q1 bis Q5 eine Temperatur, bei der sich die Bestandteile der Dotiergasflüsse und der Wachstumsgasflüsse zerlegen bezie- hungsweise miteinander reagieren können. Die Bestandteile der Dotiergasflüsse und der Wachstumsgasflüsse können darüber hinaus an den Oberflächen der Abdeckplatten 15 oder der Deckenplatte 19 reagieren. Dabei bilden sich Zwi- schenprodukte und insbesondere Zerlegungsprodukte. Die Zwischen- oder Zerlegungsprodukte und gegebenenfalls unzerlegte Dotierstoffträger (beispiels- weise N2) wandern aus der Gasphase oberhalb des Substrathalters 11 in einer Depositionszone 8 in Richtung der Oberfläche eines auf dem Substrathalter 11 aufliegenden, drehenden Substrates 12. Dies erfolgt im Wesentlichen durch Dif- fusion aufgrund einer durch die Kondensation beziehungsweise Konsumption der Zwischen- oder Zerlegungsprodukte auf der Substratoberfläche 12 verur- sachten Verarmung der Gasphase. 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 [0036] Wegen dieses Konsums des Si, C und N an der Oberfläche des Substra- tes 12 beziehungsweise der dort abgeschiedenen n-dotierten SiC-Schicht ver- mindert sich der Partialdruck des Wachstumsgases und des Dotierstoffträgers in der Gasphase oberhalb des Substrates 12. Die Figur 1 zeigt schematisch zwei Dotierungsprofile a und b, die über einen Durchmesser des Substrates 2 gemes- sen werden. Die als gekrümmte Linien dargestellten linearen Dotierungspro- file a und b sind rotationssymmetrisch und stellen einen Schnitt durch das late- rale Dotierungsprofil in der auf dem Substrat 12 abgeschiedenen Schicht dar. [0037] Das Dotierungsprofil a wird in einer auf dem Substrat 11 abgeschiede- nen SiC-Schicht erzeugt, wenn das Substrat 11 während des Abscheidens ge- dreht wird und nur der erste Dotiergasfluss D1 durch die Gaseinlasszone 6 o- der eine andere Gaseinlasszone in die Prozesskammer 2 eingespeist wird. Das Dotierstoffprofil b wird in einer auf dem Substrat 11 abgeschiedenen SiC- Schicht erzeugt, wenn das Substrat 11 während des Abscheidens gedreht wird und nur der zweite Dotiergasfluss D2 durch die Gaseinlasszone 5 oder eine an- dere Gaseinlasszone in die Prozesskammer 2 eingespeist wird. Die Dotierstoff- profile a, b haben in der Figur 1 im Wesentlichen symbolischen Charakter. Die tatsächlichen Dotierstoffprofile können davon abweichen und insbesondere im mittleren Bereich flach verlaufen. [0038] Beim Ausführungsbeispiel ist der Dotierstoffträger des ersten Dotier- gasflusses D1 NH3 und der Dotierstoffträger des zweiten Dotiergasflusses D2 N2. Es ist ersichtlich, dass die beiden Dotierungsprofile nicht geradlinig verlau- fen, sondern gekrümmt sind. Die Auswahl der Dotierstoffträger beziehungs- weise die Auswahl der Gaseinlasszonen 4, 5, 6, durch die der jeweilige Dotier- gasfluss D1, D2 strömt, erfolgt derart, dass sich zwei Dotierungsprofile a, b aus- bilden, die in entgegengesetzter Richtung gekrümmt sind. Beispielsweise ist im 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 Ausführungsbeispiel das Dotierungsprofil a nach oben hin und das Dotierungs- profil b nach unten hin gekrümmt. Durch eine Variation der Massenflüsse der beiden Dotiergasflüsse D1, D2 kann ein Dotierungsprofil eingestellt werden, das nahezu geradlinig verläuft. Ein geradlinig verlaufendes Dotierungsprofil hat bei einem drehangetriebenen Substrat 12 die Folge, dass sich eine nahezu homogene Dotierstoffverteilung in der auf dem Substrat 12 abgeschiedenen SiC-Schicht ausbildet. [0039] Die Wahl der Dotierstoffträger und die Wahl der Gaseinlasszonen 4, 5, 6, durch die die Dotierstoffträger in die Prozesskammer eingespeist werden, kann so vorgenommen werden, dass das inhomogene rotationssymmetrische Dotierungsprofil, welches durch einen Dotierstoffträger erzeugt wird, durch das ebenfalls inhomogene rotationssymmetrische Dotierungsprofil, welches durch einen anderen Dotierstoffträger erzeugt wird, in Richtung eines homoge- nen rotationssymmetrischen Summenprofils kompensiert wird. Ein Dotierungs- profil kann beispielsweise U-förmig oder wannenförmig sein. Das andere Do- tierungsprofil kann die Form eines invertierten U oder glockenförmig sein. [0040] Bei dem in der Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel wird in die zuunterst angeordnete Gaseinlasszonen 4 Wasserstoff und ein vierter Wachstumsgasfluss Q4 eingespeist, welcher C2H4 ist. Der Massenfluss des vier- ten Wachstumsgasflusses Q4 entspricht etwa 10% der Summe aller Kohlenstoff enthaltenden Wachstumsgasflüsse Q1 + Q3 + Q4. In der mittleren Gaseinlass- zone 5 wird zusätzlich zu Wasserstoff ein dritter Wachstumsgasfluss Q3 einge- speist, der C2H4 enthält und ein zweiter Wachstumsgasfluss Q2, der HCl3SI ent- hält. Der dritte Wachstumsgasfluss Q3 enthält etwa 80% der Summe aller Koh- lenstoff enthaltenden Wachstumsgasflüsse. Zusätzlich wird durch die mittlere Gaseinlasszone 5 ein zweiter Dotiergasfluss D2 eingespeist, der Stickstoff ist. Durch die zuoberst liegende Gaseinlasszone 6 wird Stickstoff sowie ein erster 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 Wachstumsgasfluss Q1, der C2H4 enthält, eingespeist. Der Massenfluss dieses Wachstumsgasflusses Q1 entspricht etwa 10% der Summe aller Kohlenstoff ent- haltenden Wachstumsgasflüsse. Zusätzlich wird durch die zuoberst angeord- nete Gaseinlasszone 6 auch ein erster Dotiergasfluss D1 eingespeist, der NH3 enthält. [0041] Vor dem Abscheiden einer SiC-Schicht auf einem SiC-Substrat wird zu- nächst eine Konditionierungsschicht K in der Vorlaufzone 7 und in einer sich an die Vorlaufzone 7 in Strömungsrichtung S anschließenden Nebenzone 7’ abge- schieden. Dies erfolgt ohne die Anwesenheit des SiC-Substrats. Auf dem Lager- platz des Substrates liegt anstelle dessen ein Dummy-Substrat, das nach dem Abscheiden der Konditionierungsschicht K wieder entfernt wird. Wesentlich ist dabei, dass sich die Konditionierungsschicht K auch zumindest bis an eine durch das Zentrum Z des Substrates 12 beziehungsweise eines Lagerplatzes für das Substrat 12 angrenzende Linie geht, die in der Figur 3 gestrichelt dargestellt ist. Die Prozessparameter beim Abscheiden der Konditionierungsschicht K wer- den derart eingestellt, dass ein Flächenelement der Konditionierungsschicht K eine effektive freie Oberfläche aufweist, die größer ist (mindestens 1,5 mal oder mindestens 2 mal) ist als die vom Flächenelement abgedeckte Fläche des Sus- zeptors. Die effektive freie Oberfläche der Konditionierungsschicht soll mög- lichst groß sein, also das Verhältnis der freien Oberfläche zur abgedeckten Oberfläche des Suszeptors 10 möglichst >1,5 oder größer 2 sein. Die Prozesspa- rameter werden derart eingestellt, dass die Konditionierungsschicht K aus einer SiC-Verbindung besteht und insbesondere aus polykristallinem SiC. Die Kondi- tionierungsschicht K soll möglichst porös und insbesondere zerklüftet ausgebil- det sein. Die Prozessparameter werden bevorzugt derart eingestellt, dass sich auf der Suszeptoroberfläche im Bereich der Vorlaufzone 7 und der Neben- zone 7’ säulenartige Strukturen beziehungsweise Dendriten 33 abscheiden. Die Schichtdicke beziehungsweise das Verhältnis der effektiven Oberfläche zur ab- gedeckten Oberfläche der Konditionierungsschicht soll dabei, wie in der Figur 5 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 dargestellt, in Strömungsrichtung S ansteigen, sodass dieses Verhältnis im Be- reich der Nebenzone 7’, die zwei nebeneinanderliegende Substrate 12 voneinan- der trennt, am größten ist. Die Dendriten 33 sind, wie in der Figur 3 dargestellt, unregelmäßig über die Oberfläche verteilt. Der Abstand benachbarter Dendri- ten 33 kann etwa dem Durchmesser der Dendriten 33 entsprechen. Die Höhe der Dendriten 33 kann größer als der Durchmesser der Dendriten 33 sein. Die Höhe der Dendriten kann, wie in der Figur 5 dargestellt, in Strömungsrichtung ansteigen. Es ist aber auch vorgesehen, dass die Durchmesser der Dendriten 33 in Strömungsrichtung ansteigen oder dass der Abstand benachbarter Dendri- ten 33 in Strömungsrichtung kleiner wird. Die Umfangsflächen der Dendri- ten 33 bilden Reaktionsflächen aus, an denen chemische Reaktionen stattfinden können. [0042] Hierzu werden geeignete Siliziumverbindungen und Kohlenstoffver- bindungen in die Prozesskammer eingespeist, wobei die Suszeptortemperatur ein wesentlicher Verfahrensparameter ist. [0043] Nach dem Abscheiden der Konditionierungsschicht K wird das Dummy- Substrat beziehungsweise werden alle Dummy-Substrate wieder aus der Pro- zesskammer entnommen. Auf die Lagerplätze werden monokristalline Si-Sub- strate mit einer glatten Oberfläche gelegt. Auf diese Substrate werden ein oder mehrere Schichten abgeschieden, wobei zumindest eine dieser mehreren Schich- ten eine SiC-Schicht ist, die n-dotiert ist, wobei als Dotierstoff Stickstoff verwen- det wird. Der Abscheideprozess wird wie zuvor beschrieben durchgeführt. [0044] Vor dem Abscheiden der Schicht werden die Oberflächen der Substrate von dort anhaftenden Oxiden gereinigt. Dies erfolgt in einer Wasserstoffatmo- sphäre bei erhöhten Temperaturen, sodass die gemäß der der Erfindung zu- grundeliegenden Modellvorstellung zuoberst liegenden Siliziumatome jeweils 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 mit einem Wasserstoffatom verbunden sind. Die Siliziumatome haben somit im Ausgangszustand des Beschichtungsprozesses abgesättigte Oberflächenbindun- gen. Bei dieser thermischen Behandlung werden auch die Si-Atome der Kondi- tionierungsschicht K von eventuellen Oxiden befreit und mit H terminiert. [0045] Das Abscheiden einer SiC-Schicht erfolgt gemäß der der Erfindung zu- grundeliegenden Modellvorstellung gemäß der folgenden Reaktion Dabei bezeichnet {H(s)-Si(b)} eine wasserstoffterminierte Siliziumverbindung; an der Oberfläche, SiHCl^(^^)adsorbiertes Siliziumtrichlorid, CH^(^^)an der Ober- fläche adsorbiertes CH3, {Si(^) − C(^)} ein an der Schichtoberfläche abgeschiede- nes SiC-Paar, wobei Si eine nicht abgesättigte Bindung aufweist. [0046] SiHCl3 adsorbiert direkt auf der Oberfläche. C2H4 hydriert zuvor gemäß der folgenden Reaktion zu Ethan und zerfällt nachfolgend gemäß der Reaktion C H ^g^ →C ∗ 2 ^ H^(^) zu einem Radikal CH^ ∗ (^) . 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 [0047] Als Folge des Wachsens der SiC-Konditionierungsschicht bilden sich somit ständig nicht abgesättigte Bindungen auf der freien Oberfläche der Kon- ditionierungsschicht K. [0048] Gemäß der folgenden Reaktion sättigen sich die nicht abgesättigten Bin- dungen durch Aufnahme eines H-Atoms eines H2 Atoms, das an der Oberflä- che adsorbiert bzw. geht eine feste Bindung mit Si ein. Si(s) + H2^g^ → {H(^) − Si(^)} + H∗ Das dabei gebildete H∗gelangt in die Gasphase und kann gemäß dem folgenden Mechanismus mit NH3 in der Gasphase reagieren. NH + H∗ → ∗ ^ NH^ + H2^g^ NH∗ ^ + H∗ → NH + H2^g^ [0049] In einer ersten Stufe wird NH∗ ^ gebildet. In einer zweiten Stufe wird NH gebildet. Sowohl NH∗ ^ als auch NH wird zum Substrat transportiert. Dies erfolgt einerseits mit dem Trägergas in Strömungsrichtung und andererseits quer dazu durch Diffusion. Auf dem Substrat erfolgt dann eine Oberflächenreaktion, bei der Wasserstoff frei wird und N in die Schicht eingebaut wird. [0050] Gasförmiger Stickstoff kann auf der Oberfläche der Konditionierungs- schicht K adsorbierten. Dies erfolgt an einer nicht abgesättigten Bindung des Si- liziums gemäß der folgenden Reaktion 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 wobei {CH^(^^) − Si(^)} ein an einem benachbarten Siliziumatom Si(s) adsorbiertes ein in die Oberfläche aufgenommenes, mit einem Silizium- atom verbundenes Stickstoffatom darstellt. [0051] Das dabei erzeugte gasförmige HCN wird zum Substrat transportiert und kann dann auf der Oberfläche des Substrates gemäß reagieren, wobei Stickstoff in die Schicht eingebaut wird. [0052] Da die Zerlegungsreaktion von NH3 erheblich schneller ist als die Zer- legungsreaktion von N2, wird ein N2-Fluss verwendet, der etwa 20-mal so groß ist wie der NH3-Fluss. [0053] Die Figur 7 beschreibt den Effekt, den die Einspeisung verschiedener Dotiergasflüsse D1, D2 durch auf verschiedenen Niveaus angeordneten Gasein- lasszonen 5, 6 auf die Dotierstoffverteilung innerhalb der abgeschiedenen Schicht hat. Die oberen als offene und als geschlossene Dreiecke dargestellte Kurve zeigt einen Schnitt durch den Mittelpunkt einer auf dem Substrat 12 ab- geschiedenen Schicht und die Dotierstoffverteilung in der Schicht, die nahezu gleichmäßig verläuft. Lediglich im randnahen Bereich der Schicht des kreis- scheibenförmigen Substrates 12 ist eine geringfügige Verminderung der Dotier- stoffkonzentration zu beobachten. [0054] Die beiden unteren Kurven zeigen den Dotierstoffeinbau, den nur eines der beiden voneinander verschiedenen Dotierstoffträger erzeugen würde. Mit den offenen und geschlossenen Quadraten ist der Dotierstoffeinbau dargestellt, 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 den nur N2 bewirken würde. Bei der Verwendung von ausschließlich N2 als Do- tierstoffträger wird eine starke Randüberhöhung des Dotierstoffeinbaus beo- bachtet. Mit den offenen und geschlossenen Kreisen ist der Dotierstoffeinbau dargestellt, den nur NH3 bewirken würde. Bei der Verwendung von ausschließ- lich NH3 als Dotierstoffträger wird eine starke Mittenüberhöhung des Dotier- stoffeinbaus beobachtet. Durch eine geeignete Wahl des Verhältnisses der Mas- senflüsse von N2 und NH3 beziehungsweise durch eine geeignete Wahl der ver- tikalen Höhenlage der Gaseinlasszonen, durch die die voneinander verschiede- nen Dotierstoffträger in die Prozesskammer eingespeist werden, kann ein Do- tierungsprofile erzeugt werden, die zu einer Kompensation der Mittenüberhö- hung beziehungsweise Randüberhöhung führt. [0055] Bei dem in der Figur 8 dargestellten Ausführungsbeispiel wird anders als bei dem in der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel zusätzlich durch die zuunterst angeordnete Gaseinlasszone 4 ein dritter Dotiergasflusses D3 ein- gespeist, bei dem es sich um NH3 handelt. [0056] Bei dem in der Figur 9 dargestellten Ausführungsbeispiel wird durch die zuoberst angeordnete Gaseinlasszone 6 kein Dotiergasfluss in die Prozess- kammer 2 eingespeist. Hier wird nur durch die zuunterst liegende Gaseinlass- zone 4 ein erster Dotiergasfluss D1 (NH3) und durch die mittlere beziehungs- weise unmittelbar darüber liegende Gaseinlasszone ein zweiter Dotiergas- fluss D2 (N2) eingespeist. [0057] Bei einem ersten Ausführungsbeispiel einer Prozesskammer kann der Suszeptor 10 einen Durchmesser im Bereich zwischen 400 und 420 mm aufwei- sen. Auf dem Suszeptor 10 können sechs Substrate, die jeweils einen Durchmes- ser von 200 mm aufweisen, auf einer Kreislinie um das Zentrum des Suszep- tors 10 angeordnet sein, wobei die Mittelpunkte der kreisförmigen Substrate 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 etwa 240 bis 260 mm vom Zentrum entfernt sind. Das Gaseinlassorgan 6 kann einen Außendurchmesser zwischen 50 bis 60 mm aufweisen, sodass sich die Vorlaufzone 7 zwischen einer Kreislinie mit einem Radius im Bereich zwischen 25 und 30 mm und einer Kreislinie mit einem Radius zwischen 140 und 150 mm erstreckt. Die Nebenzone 7’ erstreckt sich dann bis in einen Radialabstand von 240 bis 260 mm. Die Höhe der Prozesskammer kann 20 bis 30 mm betragen. Der Druck in der Prozesskammer kann in einem Bereich zwischen 50 und 100 mbar (bevorzugt 80 mbar) liegen. Der Minimalabstand zweier nebeneinanderliegen- der Substrate kann hier in einem Bereich zwischen 50 und 7 mm liegen. [0058] Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der Prozesskammer kann der Suszeptor 10 denselben Durchmesser aufweisen. Auf dem Suszeptor 10 liegen neun Substrate jeweils mit einem Durchmesser von 150 mm, wobei jetzt der Mi- nimalabstand zwischen zwei nebeneinanderliegenden Substraten 20 bis 30 mm beträgt. [0059] Bei der Verwendung dieser Suszeptoren kann die mittlere Strömungs- geschwindigkeit des Gasflusses im Bereich des Beginns der Vorlaufzone 7 im Bereich von 15 und 25 m/s liegen sie kann aber auch in einem Bereich zwischen 18 und 20 m/s liegen. Es handelt sich hier um ein parabolisches Strömungspro- fil. Beim Aufheizen des Gasflusses vergrößert sich dessen Volumen, sodass die Strömungsgeschwindigkeit ansteigt. [0060] Bei einem dritten Ausführungsbeispiel der Prozesskammer kann der Suszeptor 10 einen Durchmesser im Bereich zwischen 350 und 370 mm aufwei- sen. Acht Substrate mit einem Durchmesser von 150 mm können auf einer Kreis- bogenlinie mit einem Radius von 210 bis 230 mm um das Zentrum des Suszep- tors 10 angeordnet sein. Der Außendurchmesser des Gaseinlassorgans 6 kann im 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 Bereich zwischen 60 und 70 mm liegen. Der Minimalabstand zweier unmittelbar nebeneinanderliegender Substrate kann hier 20 bis 30 mm betragen. [0061] Bei der Verwendung dieses Suszeptors kann die mittlere Strömungsge- schwindigkeit des Gasflusses im Bereich des Beginns der Vorlaufzone 7 im Be- reich zwischen 10 und 20 m/s liegen. [0062] Bei dem in der Figur 11 dargestellten Ausführungsbeispiel werden zwei Dotiergasflüsse D1, D2 gleichzeitig durch die oberste Gaseinlasszone 6 in die Prozesskammer 2 eingespeist. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden N2 und NH3 durch dieselbe Gaseinlasszone 6 in die Prozesskammer 2 eingespeist. Es kann vorgesehen sein, dass ausschließlich durch die oberste Gaseinlasszone 6 die Dotiergasflüsse D1, D2 in die Prozesskammer eingespeist werden und durch die übrigen Gaseinlasszonen 5, 4 keine Dotiergasflüsse, sondern allenfalls ein Trägergas beziehungsweise Wachstumsgasflüsse. Es ist insbesondere vorge- sehen, dass durch eine Gaseinlasszone 6 ein Gasgemisch, das zwei voneinander verschiedene Dotierstoffträger aufweist, fließt, wobei das Gasgemisch aus NH3 und N2 besteht. [0063] Bei dem in der Figur 12 dargestellten Ausführungsbeispiel werden durch zwei voneinander verschiedene Gaseinlasszonen 5, 6, bei denen es sich bevorzugt um obere Gaseinlasszonen handelt, jeweils zwei voneinander ver- schiedene Dotiergasflüsse D1, D2, D3, D4 in die Prozesskammer 2 eingespeist. Die Massenflüsse der durch die verschiedenen Gaseinlasszonen 5, 6 eingespeis- ten Dotiergasflüsse D1, D2, D3, D4 unterscheiden sich dann. Wie bei dem in der Figur 8 dargestellten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass durch eine Gaseinlasszone 5, 6 ein Gasgemisch, das zwei voneinander verschiedene Dotierstoffträger aufweist, fließt. Das Gasgemisch kann jeweils aus NH3 und N2 bestehen. Der NH3-Fluss durch die Gaseinlasszone 5 kann dabei verschieden 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 sein vom NH3-Fluss durch die Gaseinlasszone 6. Ebenso können sich die beiden N2-Flüsse unterscheiden. [0064] Durch die Einspeisung der Dotiergase verteilt auf verschiedene Ein- speise-Niveaus ergibt sich die Möglichkeit, das Dotierprofil gezielt einzustellen. Hierzu kann beispielsweise das folgende Verfahren verwendet werden: Es wird zunächst eine dotierte Schicht abgeschieden, bei der nur ein NH3-Fluss verwen- det wird. Bei dieser Schicht wird das Dotierstoffprofil ermittelt. Es wird eine zweite Schicht auf einem zweiten Substrat abgeschieden, wobei als Dotierstoff nur ein N2-Fluss verwendet wird. Alternativ dazu kann die zweite Schicht aber auch abgeschieden werden, indem gleichzeitig ein NH3-Fluss und ein N2-Fluss in die Prozesskammer eingespeist werden. An diesen Schichten wird wiederum das Dotierstoffprofil gemessen. Der NH3-Fluss beziehungsweise N2-Fluss wird dann beispielsweise in Modellrechnungen oder in weiteren Versuchen so lange angepasst/variiert, also erhöht oder vermindert, bis ein akzeptables „flaches“ Dotierprofil erreicht ist. [0065] Es wird als wesentlich angesehen, dass bei der Verwendung von NH3 eine Gaseinlasszone 4 oder 6 verwendet wird, durch die kein chlorhaltiges Gas- gemisch strömt. Es ist somit insbesondere vorgesehen, dass ein chlorhaltiger Wachstumsgasfluss ausschließlich durch eine mittlere Gaseinlasszone 5 in die Prozesskammer eingespeist wird. [0066] Es kann vorgesehen sein, dass durch sämtliche Gaseinlasszonen 4, 5, 6 ein Gasfluss eines kohlenstoffhaltigen Wachstumsgases strömt. [0067] Bei der Auswahl der Paarungen der Dotierstoffträger kann es vorteil- haft sein, wenn die Dotierstoffträger unterschiedliche Stickstoffbindungen (Ein- 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 fach-, Zweifach- oder Dreifachbindungen) aufweisen, oder wenn die Dotier- stoffe der Dotierstoffträger mit unterschiedlich starken chemischen Bindungen im Molekül des Dotierstoffträgers gebunden sind. Es ist davon auszugehen, dass sich diese Dotierstoffträger unterschiedlich zerlegen und somit voneinan- der verschiedene Verarmungskurven zeigen, sodass das Dotierstoffprofil inner- halb der abzuschneidenden Schicht einstellbar ist. [0068] Es kann von Vorteil sein, wenn durch die zuoberst liegende und die zu- unterst liegende Gaseinlasszone 4, 6 jeweils NH3 eingespeist wird und durch die in der Mitte liegende Gaseinlasszone 5 N2 eingespeist wird. [0069] Das kohlenstoffhaltige Reaktionsgas, beispielsweise C2H4, wird bevor- zugt in folgender Massenverteilung in die Prozesskammer 2 eingespeist: 10% jeweils durch die zuunterst und die zuoberst liegenden Gaseinlasszonen 4, 6 und 80% durch die mittlere Gaseinlasszone 5. Das Silizium enthaltende reaktive Gas, insbesondere Trichlorsilan oder Dichlorsilan, wird bevorzugt ausschließ- lich durch die mittlere Gaseinlasszone 5 in die Prozesskammer 2 eingespeist. [0070] Die Figur 13 zeigt beispielhaft den Temperaturverlauf auf der Oberflä- che des Suszeptors bei einem Suszeptor gemäß dem ersten oder zweiten Aus- führungsbeispiel. Es ist erkennbar, dass die Temperatur in der Vorlaufzone 7 geringer ist, als im Bereich der Depositionszone beziehungsweise der Neben- zone 7’. Die Oberflächentemperatur des Suszeptors (wobei hier technisch die Oberflächentemperatur einer Abdeckplatte 15 gemeint ist) kann zwischen 1650 und 1800°C liegen. [0071] Die Figur 14 zeigt beispielhaft den Temperaturverlauf auf der Unter- seite der Prozesskammerdecke 19. Es ist ersichtlich, dass diese Temperatur min- destens 100°C geringer ist, als die Temperatur des Suszeptors. Die Temperatur 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 der Prozesskammerdecke (wobei hier technisch die Oberflächentemperatur der Unterseite der Deckenplatten 19 gemeint ist) kann zwischen 1401 und 1600°C liegen. [0072] Sofern in den obigen Ausführungen von einer Beschichtung des Sus- zeptors die Rede ist, umfassen diese Ausführungen auch eine Beschichtung ei- ner Abdeckplatte 15, 16, die einen zuvor mit Suszeptor 15 beschriebenen Grundkörper abdeckt. Die Ausführungen beziehen sich auf einen eine Oberflä- che, die die Prozesskammer 2 nach unten hin begrenzt. [0073] Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zu- mindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils auch eigenstän- dig weiterbilden, wobei zwei, mehrere oder alle dieser Merkmalskombinatio- nen auch kombiniert sein können, nämlich: [0074] Ein Verfahren zum Abscheiden einer SiC-Schicht auf einem Substrat mit den folgenden Schritten: - Bereitstellen eines CVD-Reaktors 1 mit einer Prozesskammer 2, einem darin angeordneten Suszeptor 10, der mit einer Heizeinrichtung 14 auf eine Prozesstemperatur TS aufheizbar ist, und mit einem Gaseinlassorgan 3 zum Einspeisen eines Prozessgasflusses in die Prozesskammer 2 - Bereitstellen eines ersten Wachstumsgases, das Kohlenstoff enthaltende Moleküle aufweist, eines zweiten Wachstumsgases, das Silizium enthaltende Moleküle aufweist, eines ersten Dotiergases, das eine nicht dreifach gebundene Stickstoffverbin- dung enthält, eines zweiten Dotiergases, das molekularen Stickstoff enthält, und eines Trägergases, das Wasserstoff enthält; 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 - Anordnen eines Substrates 12 in einer Depositionszone 8 auf dem Sus- zeptor 10, wobei die Depositionszone 8 bezogen auf einen Prozessgasfluss durch die Prozesskammer 2 stromabwärts einer an das Gaseinlassorgan 3 an- grenzenden Vorlaufzone 7 angeordnet ist; - Abscheiden der SiC-Schicht auf dem Substrat 12 durch Einspeisen des Prozessgasflusses, der einen ersten Wachstumsgasfluss Q1, der das erste Wachstumsgas enthält, einen zweiten Wachstumsgasfluss Q2, der das zweite Wachstumsgas enthält, einen ersten Dotiergasfluss D1, der das erste Dotiergas enthält, und einen zweiten Dotiergasfluss D2, der das zweite Dotiergas enthält zusammen mit dem Trägergas, durch das Gaseinlassorgan 3 in die auf die Pro- zesstemperatur TS aufgeheizte Prozesskammer 2; - Während des Abscheidens der SiC-Schicht: - Abscheiden einer Konditionierungsschicht K in der Vorlaufzone 7, de- ren Oberfläche nicht abgesättigte Bindungen aufweist; - Absättigung der nicht abgesättigten Bindungen durch Aufnahme je- weils eines Wasserstoffatoms eines Wasserstoffmoleküls des Trägergases und Freisetzen eines Wasserstoffradikals und Bilden eines Reaktionsproduktes aus dem Wasserstoffradikal und einem Mole- kül des ersten Dotiergases oder eines Moleküls eines Zerlegungsproduktes des ersten Dotiergases, wobei das Molekül oder das Zerlegungsprodukt ein Was- serstoffatom abgibt; und/oder - Absättigung der nicht abgesättigten Bindungen durch Aufnahme eines Stickstoffatoms eines Moleküls des zweiten Dotiergases und Bilden von gasför- migen HCN. [0075] Verfahren zum Abscheiden einer SiC-Schicht auf einem Substrat 12 mit den folgenden Schritten: wobei ein Suszeptor 10 mit einer Heizeinrichtung 14 auf eine Suszeptortempe- ratur TS aufgeheizt wird, 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 wobei in eine nach unten durch den Suszeptor 10 begrenzte Prozesskammer 2 mittels eines Gaseinlassorgans 3 zusammen mit einem Trägergasfluss ein Pro- zessgasfluss eingespeist wird, wobei eine die Prozesskammer 2 nach oben begrenzende Prozesskammerde- cke 19’ eine Prozesskammerdeckentemperatur TD aufweist, wobei der Prozessgasfluss einen Kohlenstoff enthaltenden ersten Wachstums- gasfluss Q1, einen Silizium enthaltenden zweiten Wachstumsgasfluss Q2, einen Ammoniak oder eine andere, insbesondere nicht dreifach gebundene Stickstoffverbindung enthaltenden ersten Dotiergasfluss D1 und einen molekularen Stickstoff enthaltenden zweiten Dotiergasfluss D2 enthält, wobei der Trägergasfluss Wasserstoff enthält, wobei das Substrat 12 in einer Depositionszone 8 angeordnet ist, die bezogen auf den Prozessgasfluss stromabwärts einer an das Gaseinlassorgan 3 und die Depositionszone 8 angrenzenden Vorlaufzone 7 angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass Verfahrensparameter, nämlich insbesondere die Suszeptortemperatur TS und die Prozesskammerdeckentemperatur TD sowie die Massenflüsse der ersten und zweiten Dotiergasflüsse D1, D2 und die ersten und zweiten Wachstumsgasflüsse Q1, Q2 und ein Totaldruck in der Prozess- kammer 2, so gewählt sind, dass in der Vorlaufzone 7 während des Abscheidens der SiC-Schicht eine Kon- ditionierungsschicht K wächst, wobei sich während des Abscheidens der Konditionierungsschicht K an deren Oberfläche nicht abgesättigte Bindungen bilden, - die durch Aufnahme jeweils eines Wasserstoffatoms eines Wasserstoff- moleküls des Trägergases abgesättigt werden, wobei jeweils zumindest ein Wasserstoffradikal frei wird, mit dem Ammoniak oder ein Reaktionsprodukt des Ammoniaks unter Abgabe eines Wasserstoff- atoms reagiert, und/oder 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 - die durch Aufnahme eines Stickstoffatoms jeweils eines Stickstoffmole- küls des zweiten Dotiergasflusses D2 abgesättigt werden, wobei sich gasförmiges HCN bildet. [0076] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass Verfahrenspara- meter, nämlich insbesondere die Suszeptortemperatur TS und die Prozesskam- merdeckentemperatur TD sowie die Massenflüsse der ersten und zweiten Do- tiergasflüsse D1, D2 und die ersten und zweiten Wachstumsgasflüsse Q1, Q2 und ein Totaldruck in der Prozesskammer 2, so gewählt sind, dass in der Vor- laufzone 7 während des Abscheidens der SiC-Schicht eine Konditionierungs- schicht K wächst, wobei sich während des Abscheidens der Konditionierungs- schicht K an deren Oberfläche nicht abgesättigte Bindungen bilden, die durch Aufnahme jeweils eines Wasserstoffatoms eines Wasserstoffmoleküls des Trä- gergases abgesättigt werden, wobei jeweils zumindest ein Wasserstoffradikal frei wird, mit dem Ammoniak oder ein Reaktionsprodukt des Ammoniaks un- ter Abgabe eines Wasserstoffatoms reagiert, und/oder die durch Aufnahme ei- nes Stickstoffatoms jeweils eines Stickstoffmoleküls des zweiten Dotiergasflus- ses D2 abgesättigt werden, wobei sich gasförmiges HCN bildet. [0077] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Trägergasfluss, die Wachstumsgasflüsse Q1, Q2 und die Dotiergasflüsse D1, D2 getrennt vonei- nander geregelt durch vertikal übereinander angeordnete Gaseinlasszonen 4, 5, 6 in die Prozesskammer 2 eingespeist werden und ein weiterer Verfahrenspara- meter die vertikale Lage der Gaseinlasszonen 4, 5, 6, durch die die beiden Do- tiergasflüsse D1, D2 und die beiden Wachstumsgasflüsse Q1, Q2 strömen, ist. 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 [0078] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Verfahrenspa- rameter so gewählt sind, dass die Konditionierungsschicht eine zur Prozess- kammer 2 weisenden Oberseite aufweist, die eine maximierte freie Oberfläche und insbesondere Dendrite aufweist. [0079] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass sich die Konditio- nierungsschicht K über die Vorlaufzone 7 hinaus bis in eine in der Depositions- zone 8 neben dem Substrat 12 liegende Nebenschicht 7’ erstreckt. [0080] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Rauheit der Konditionierungsschicht K in Strömungsrichtung ansteigt und/oder dass ins- besondere in einer in der Depositionszone 8 liegenden Nebenzone 7’ das Ver- hältnis der freien Oberfläche der Konditionierungsschicht K mindestens dem 1,5-Fachen der von der Konditionierungsschicht K auf dem Suszeptor 10 oder einer darauf angeordneten Abdeckplatte 15, 16 eingenommenen Fläche. [0081] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Basisschicht der Konditionierungsschicht K vor dem Abscheiden der SiC-Schicht abgeschie- den wird, wobei die Basisschicht ein in Strömungsrichtung S ansteigendes Ver- hältnis zwischen freier Oberfläche und in Anspruch genommener Oberfläche aufweist. [0082] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Dicke der aus SiC und N bestehenden Konditionierungsschicht K, die Dichte von die Konditio- nierungsschicht K ausbildenden Dendriten 33, deren Durchmesser oder deren Oberflächen während des Abscheidens der SiC-Schicht größer wird. [0083] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der erste Dotier- gasfluss D1 durch eine der Vorlaufzone 7 entfernteste Gaseinlasszone 6 in die Prozesskammer 2 eingespeist wird. 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 [0084] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Suszeptortem- peratur TS höher ist als die Prozesskammerdeckentemperatur TD, wobei die Prozesskammerdeckentemperatur TD insbesondere so gewählt ist, dass an der Prozesskammerdecke 19’ keine Reaktionen des Ammoniaks stattfinden. [0085] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Substrat dreh- angetrieben ist und die Massenflüsse der ersten und zweiten Dotiergas- flüsse D1, D2 und die vertikale Lage der Gaseinlasszonen 4, 5, 6, durch die die beiden Dotiergasflüsse D1, D2 strömen, so gewählt sind, dass das durch den ersten Dotiergasfluss D1 erzeugte laterale Dotierungsprofil zum Rand hin ab- fällt und das durch den zweiten Dotiergasfluss D2 erzeugte laterale Profil a, b zum Rand hin ansteigend ist. [0086] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die ersten und zweiten Dotierstoffträger und die Massenflüsse der sie tragenden Dotiergas- flüsse D1, D2 derart gewählt sind, dass sich eine mit dem Verhältnis der Mas- senflüsse gewichtete Summe der beiden Profile a, b einer Ebene annähert. [0087] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der zweite Wachs- tumsgasfluss Q2 Chlor enthält und der erste Wachstumsgasfluss Q1 nicht zu- sammen mit dem NH3 enthaltenden ersten Dotiergasfluss D1 durch dieselbe Gaseinlasszone 4, 5, 6 strömt. [0088] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Prozessgas- fluss in ein zentrales Gaseinlassorgan 3 eingespeist wird, das von kreisförmig um das Gaseinlassorgan 3 angeordneten Substrathaltern 11 umgeben ist, die in Taschen 17 eines Suszeptors 10 einliegen, wobei die Substrathalter 11 von ei- nem Gaskissen getragen und drehangetrieben werden. 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 [0089] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der erste Dotier- gasfluss D1 durch eine zuoberst angeordnete Gaseinlasszone 6 und der zweite Dotiergasfluss D2 durch eine tiefer liegende Gaseinlasszone 5 fließt und/oder dass der erste Dotiergasfluss D1 zusammen mit dem ersten Wachstumsgas- fluss Q1 durch dieselbe Gaseinlasszone 6 fließt und/oder dass der zweite Do- tiergasfluss D2 zusammen mit dem zweiten Wachstumsgasfluss Q2 durch die- selbe Gaseinlasszone 5 fließt und/oder dass durch eine zuunterst angeordnete Gaseinlasszone 4 ein dritter Wachstumsgasfluss Q3 fließt und durch die zuun- terst angeordnete Gaseinlasszone 4 kein Dotiergasfluss fließt und/oder dass ein dritter Dotiergasfluss D3 durch eine zuunterst angeordnete Gaseinlasszone 4 fließt und/oder dass der erste Dotiergasfluss D1 durch eine zuunterst angeord- nete Gaseinlasszone 4 fließt und der zweite Dotiergasfluss D2 durch eine dar- über liegende Gaseinlasszone 5 fließt und/oder dass der erste Dotiergas- fluss D1 und der zweite Dotiergasfluss D2 denselben Dotierstoffträger beinhal- ten, wobei der erste Dotiergasfluss D1 durch eine zuoberst angeordnete Gasein- lasszone 6 und der zweite Dotiergasfluss D2 durch eine zuunterst angeordnete Gaseinlasszone 4 fließt und/oder dass durch eine Gaseinlasszone 6, insbeson- dere die zuoberst angeordnete Gaseinlasszone, oder durch zwei Gaseinlasszo- nen 5, 6, insbesondere durch oben angeordnete Gaseinlasszonen 5, 6 zwei von- einander verschiedene Dotiergasflüsse D1, D2; D3, D4 in die Prozesskammer 2 eingespeist werden, wobei die durch eine gemeinsame Gaseinlasszone 5, 6 flie- ßenden Dotiergasflüsse D1, D2; D3, D4 voneinander verschiedene Dotierstoff- träger aufweisen. [0090] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuerein- richtung 20 eingerichtet ist zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und/oder dass die Oberfläche des Suszep- tors 10 oder auf dem Suszeptor 10 aufliegenden Abdeckplatten 15, 16 mit einer Konditionierungsschicht K beschichtet sind, die aus SiC besteht, wobei das Ver- 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 hältnis einer freien Oberfläche der Konditionierungsschicht K zu der in An- spruch genommenen Fläche in einer Richtung weg vom Gaseinlassorgan 3 zu- nimmt. [0091] Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination un- tereinander) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritäts- unterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender An- meldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren, auch ohne die Merkmale eines in Bezug genommenen Anspruchs, mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbe- sondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen. Die in jedem Anspruch angegebene Erfindung kann zusätzlich ein oder mehrere der in der vorstehenden Beschreibung, insbesondere mit Bezugsziffern versehene und/oder in der Bezugsziffernliste angegebene Merkmale aufweisen. Die Erfin- dung betrifft auch Gestaltungsformen, bei denen einzelne der in der vorstehen- den Beschreibung genannten Merkmale nicht verwirklicht sind, insbesondere soweit sie erkennbar für den jeweiligen Verwendungszweck entbehrlich sind oder durch andere technisch gleichwirkende Mittel ersetzt werden können. 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 Liste der Bezugszeichen 1 CVD-Reaktor 28 Gasquelle, Ammoniak 2 Prozesskammer 29 Gasquelle, Trichlorsilan 3 Gaseinlassorgan 30 Gasquelle, Ethen 4 Gaseinlasszone 31 Bezugslinie 5 Gaseinlasszone 32 Bezugslinie 6 Gaseinlasszone 33 Dendrit 7 Vorlaufzone 7’ Nebenzone D1 Dotiergasfluss 8 Depositionszone D2 Dotiergasfluss 9 Gasauslassorgan D3 Dotiergasfluss 10 Suszeptor D4 Dotiergasfluss 11 Substrathalter K Konditionierungsschicht 12 Substrat Q1 Wachstumsgasfluss 13 Gaszuleitung Q2 Wachstumsgasfluss 14 Heizeinrichtung Q3 Wachstumsgasfluss 15 Abdeckplatte Q4 Wachstumsgasfluss 16 Abdeckplatte Q5 Wachstumsgasfluss 17 Tasche S Strömungsrichtung 18 Halteelement Z Zentrum 19 Deckenplatte 20 Steuereinrichtung 21 Massenfluss-Controller a Dotierungsprofil 22 Ventil b Dotierungsprofil 24 Zuleitung 25 Zuleitung 26 Zuleitung 27 Gasquelle, Stickstoff 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13

Claims

Ansprüche 1. Verfahren zum Abscheiden einer SiC-Schicht auf einem Substrat (12) mit den folgenden Schritten: - Bereitstellen eines CVD-Reaktors (1) mit einer Prozesskammer (2), ei- nem darin angeordneten Suszeptor (10), der mit einer Heizeinrich- tung (14) auf eine Prozesstemperatur (TS) aufheizbar ist, und mit ei- nem Gaseinlassorgan (3) zum Einspeisen eines Prozessgasflusses in die Prozesskammer (2); - Bereitstellen eines ersten Wachstumsgases, das Kohlenstoff enthal- tende Moleküle aufweist, eines zweiten Wachstumsgases, das Silizium enthaltende Moleküle aufweist, eines ersten Dotiergases, das eine nicht dreifach gebundene Stickstoff- verbindung enthält, eines zweiten Dotiergases, das molekularen Stickstoff enthält, und eines Trägergases, das Wasserstoff enthält; - Anordnen eines Substrates (12) in einer Depositionszone (8) auf dem Suszeptor (10), wobei die Depositionszone (8) bezogen auf einen Pro- zessgasfluss durch die Prozesskammer (2) stromabwärts einer an das Gaseinlassorgan (3) angrenzenden Vorlaufzone (7) angeordnet ist; - Abscheiden der SiC-Schicht auf dem Substrat (12) durch Einspeisen des Prozessgasflusses, der einen ersten Wachstumsgasfluss (Q1), der das erste Wachstumsgas enthält, einen zweiten Wachstumsgas- fluss (Q2), der das zweite Wachstumsgas enthält, einen ersten Dotier- gasfluss (D1), der das erste Dotiergas enthält, und einen zweiten Do- tiergasfluss (D2), der das zweite Dotiergas enthält zusammen mit dem Trägergas, durch das Gaseinlassorgan (3) in die auf die Prozesstempe- ratur (TS) aufgeheizte Prozesskammer (2); - Während und/oder vor dem Abscheiden der SiC-Schicht: 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 - Abscheiden einer Konditionierungsschicht (K) in der Vorlaufzone (7), deren Oberfläche nicht abgesättigte Bindungen aufweist; - Absättigung der nicht abgesättigten Bindungen durch Aufnahme je- weils eines Wasserstoffatoms eines Wasserstoffmoleküls des Trägerga- ses und Freisetzen eines Wasserstoffradikals und Bilden eines Reaktionsproduktes aus dem Wasserstoffradikal und ei- nem Molekül des ersten Dotiergases oder eines Moleküls eines Zerle- gungsproduktes des ersten Dotiergases, wobei das Molekül oder das Zerlegungsprodukt ein Wasserstoffatom abgibt; und/oder - Absättigung der nicht abgesättigten Bindungen durch Aufnahme eines Stickstoffatoms eines Moleküls des zweiten Dotiergases und Bilden von gasförmigen HCN. 2. Verfahren zum Abscheiden einer SiC-Schicht auf einem Substrat (12) in ei- nem CVD-Reaktor (1) insbesondere nach Anspruch 1, wobei eine die Prozesskammer (2) nach oben begrenzende Prozesskam- merdecke (19’) eine Prozesskammerdeckentemperatur (TD) aufweist, wobei der Prozessgasfluss den Kohlenstoff enthaltenden ersten Wachs- tumsgasfluss (Q1), dadurch gekennzeichnet, dass Verfahrensparameter, nämlich insbeson- dere die Suszeptortemperatur (TS) und die Prozesskammerdeckentempe- ratur (TD) sowie die Massenflüsse der ersten und zweiten Dotiergas- flüsse (D1, D2) und die ersten und zweiten Wachstumsgasflüsse (Q1, Q2) und ein Totaldruck in der Prozesskammer (2), so gewählt sind, dass in der Vorlaufzone (7) während des Abscheidens der SiC-Schicht die Konditionierungsschicht (K) wächst, wobei sich während des Abscheidens der Konditionierungsschicht (K) an deren Oberfläche die abgesättigte Bindungen bilden. 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Konditionierungsschicht aus einer in der Vorlauf- zone (2) abgeschiedenen Si-C-Verbindung besteht, die polykristalline Strukturen aufweist, bei denen die Si-Atome an der Oberfläche liegen. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Trägergasfluss, die Wachstumsgasflüsse (Q1, Q2) und die Dotiergasflüsse (D1, D2) getrennt voneinander geregelt durch vertikal übereinander angeordnete Gaseinlasszonen (4, 5, 6) in die Prozesskam- mer (2) eingespeist werden und ein weiterer Verfahrensparameter die ver- tikale Lage der Gaseinlasszonen (4, 5, 6), durch die die beiden Dotiergas- flüsse (D1, D2) und die beiden Wachstumsgasflüsse (Q1, Q2) strömen, ist. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Konditionierungsschicht eine zur Prozesskammer (2) weisenden Oberseite aufweist, die eine maximierte freie Oberfläche und insbesondere Dendrite aufweist. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass sich die Konditionierungsschicht (K) über die Vorlauf- zone (7) hinaus bis in eine in der Depositionszone (8) neben dem Sub- strat (12) liegende Nebenschicht (7’) erstreckt. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Rauheit der Konditionierungsschicht (K) in Strömungs- richtung ansteigt und/oder dass insbesondere in einer in der Depositions- zone (8) liegenden Nebenzone (7’) das Verhältnis der freien Oberfläche der Konditionierungsschicht (K) mindestens dem 1,5-Fachen der von der 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 Konditionierungsschicht (K) auf dem Suszeptor (10) oder einer darauf an- geordneten Abdeckplatte (15,16) eingenommenen Fläche. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass eine Basisschicht der Konditionierungsschicht (K) vor dem Abscheiden der SiC-Schicht abgeschieden wird, wobei die Basisschicht ein in Strömungsrichtung (S) ansteigendes Verhältnis zwischen freier Oberflä- che und in Anspruch genommener Oberfläche aufweist. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Dicke der aus SiC und N bestehenden Konditionie- rungsschicht (K), die Dichte von die Konditionierungsschicht (K) ausbil- denden Dendriten (33), deren Durchmesser oder deren Oberflächen wäh- rend des Abscheidens der SiC-Schicht größer wird. 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der erste Dotiergasfluss (D1) durch eine der Vorlaufzone (7) entfernteste Gaseinlasszone (6) in die Prozesskammer (2) eingespeist wird. 11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Suszeptortemperatur (TS) höher ist als die Prozesskam- merdeckentemperatur (TD), wobei die Prozesskammerdeckentempera- tur (TD) insbesondere so gewählt ist, dass an der Prozesskammerde- cke (19’) keine Reaktionen des Ammoniaks stattfinden. 12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Substrat drehangetrieben ist und die Massenflüsse der ersten und zweiten Dotiergasflüsse (D1, D2) und die vertikale Lage der Gaseinlasszonen (4, 5, 6), durch die die beiden Dotiergasflüsse (D1, D2) 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13 strömen, so gewählt sind, dass das durch den ersten Dotiergasfluss (D1) erzeugte laterale Dotierungsprofil zum Rand hin abfällt und das durch den zweiten Dotiergasfluss (D2) erzeugte laterale Profil (a, b) zum Rand hin ansteigend ist. 13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die ersten und zweiten Dotierstoffträger und die Massen- flüsse der sie tragenden Dotiergasflüsse (D1, D2) derart gewählt sind, dass sich eine mit dem Verhältnis der Massenflüsse gewichtete Summe der bei- den Profile (a, b) einer Ebene annähert. 14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der zweite Wachstumsgasfluss (Q2) Chlor enthält und der erste Wachstumsgasfluss (Q1) nicht zusammen mit dem NH3 enthalten- den ersten Dotiergasfluss (D1) durch dieselbe Gaseinlasszone (4, 5, 6) strömt. 15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Prozessgasfluss in ein zentrales Gaseinlassorgan (3) ein- gespeist wird, das von kreisförmig um das Gaseinlassorgan (3) angeord- neten Substrathaltern (11) umgeben ist, die in Taschen (17) eines Suszep- tors (10) einliegen, wobei die Substrathalter (11) von einem Gaskissen ge- tragen und drehangetrieben werden. 16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der erste Dotiergasfluss (D1) durch eine zuoberst angeord- nete Gaseinlasszone (6) und der zweite Dotiergasfluss (D2) durch eine tie- fer liegende Gaseinlasszone (5) fließt. 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der erste Dotiergasfluss (D1) zusammen mit dem ersten Wachstumsgasfluss (Q1) durch dieselbe Gaseinlasszone (6) fließt. 18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der zweite Dotiergasfluss (D2) zusammen mit dem zweiten Wachstumsgasfluss (Q2) durch dieselbe Gaseinlasszone (5) fließt. 19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass durch eine zuunterst angeordnete Gaseinlasszone (4) ein dritter Wachstumsgasfluss (Q3) fließt und durch die zuunterst angeord- nete Gaseinlasszone (4) kein Dotiergasfluss fließt. 20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass ein dritter Dotiergasfluss (D3) durch eine zuunterst ange- ordnete Gaseinlasszone (4) fließt. 21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der erste Dotiergasfluss (D1) durch eine zuunterst angeord- nete Gaseinlasszone (4) fließt und der zweite Dotiergasfluss (D2) durch eine darüber liegende Gaseinlasszone (5) fließt. 22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der erste Dotiergasfluss (D1) und der zweite Dotiergas- fluss (D2) denselben Dotierstoffträger beinhalten, wobei der erste Dotier- gasfluss (D1) durch eine zuoberst angeordnete Gaseinlasszone (6) und der zweite Dotiergasfluss (D2) durch eine zuunterst angeordnete Gaseinlass- zone (4) fließt. 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13
23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass durch eine Gaseinlasszone (6), insbesondere die zuoberst angeordnete Gaseinlasszone, oder durch zwei Gaseinlasszonen (5, 6), ins- besondere durch oben angeordnete Gaseinlasszonen (5, 6) zwei voneinan- der verschiedene Dotiergasflüsse (D1, D2; D3, D4) in die Prozesskam- mer (2) eingespeist werden, wobei die durch eine gemeinsame Gaseinlass- zone (5, 6) fließenden Dotiergasflüsse (D1, D2; D3, D4) voneinander ver- schiedene Dotierstoffträger aufweisen. 24. Vorrichtung mit einem CVD-Reaktor (1), der einen sich in einer Horizontal- ebene erstreckenden Suszeptor (10) zur Aufnahme von Substraten (12) und ein mehrere vertikal übereinander angeordnete Gaseinlasszonen (4, 5, 6) aufweisendes Gaseinlassorgan (3) aufweist, wobei die Gaseinlasszonen (4, 5, 6) mittels Zuleitungen (24, 25, 26) und in den Zuleitungen angeordneten Massenfluss-Controllern (21) und Ventilen (22) mit Gasquellen (27, 28, 29, 30) verbunden sind, in denen getrennt voneinander erste und zweite Do- tierstoffträger sowie ein Kohlenstoff enthaltendes reaktives Gas und ein Si- lizium enthaltendes reaktives Gas bevorratet sind, und mit einer Steuerein- richtung (20) zur Steuerung der Massenfluss-Controller (21) und Ven- tile (22), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (20) eingerich- tet ist zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehen- den Ansprüche und/oder dass die Oberfläche des Suszeptors (10) oder auf dem Suszeptor (10) aufliegenden Abdeckplatten (15,16) mit einer Konditio- nierungsschicht (K) beschichtet sind, die aus SiC besteht, wobei das Ver- hältnis einer freien Oberfläche der Konditionierungsschicht (K) zu der in Anspruch genommenen Fläche in einer Richtung weg vom Gaseinlassor- gan (3) zunimmt. 25. Verfahren, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnen- den Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche. 31222N1PCT – 8.11.2024 Ai 2023-13
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