JP2010150133A - 均一ドーピングされたＳｉＣバルク単結晶の製造方法および均一ドーピングされたＳｉＣ基板 - Google Patents

Abstract

【課題】均一なドーパント分布を有するＳｉＣバルク単結晶並びにそれから作られる大面積ＳｉＣ基板を提供する。
【解決手段】成長坩堝３の結晶成長領域５の内部でＳｉＣ成長気相７が発生され、ＳｉＣバルク単結晶２がＳｉＣ成長気相からの分離により成長する。ＳｉＣ成長気相が、成長坩堝の内部のＳｉＣ貯蔵領域４内にあるＳｉＣ原料６から供給される。結晶成長領域に、ＳｉＣバンドエッジに対し少なくとも５００ｍｅＶの間隔の深いところにあるドーパント準位を持つドーパントが、成長坩堝の外部に配置されたドーパント貯蔵部からガス状にて供給され、ドーパントが、成長方向８に対して垂直に向けられた成長坩堝の横断面に関して多数の隣り合う個所３２において成長坩堝の中に導入されることによって、成長坩堝の内部において分配される。
【選択図】図７

Description

本発明は、ＳｉＣバルク単結晶の製造のための方法および単結晶ＳｉＣ基板に関する。

炭化珪素（ＳｉＣ）なる半導体材料は、優れた物理学的、化学的および電気的特性に基づいて、とりわけ高周波構成要素のための基板材料としても使用される。この場合、損失を避けるべく、本来の構成要素と基板材料とのできるだけ少ない相互作用が重要である。これは、例えば単結晶ＳｉＣ基板が高い結晶品質の他に、できるだけ高い電気抵抗も有することによって達成される。ＳｉＣバルク単結晶又はそれから作られる高抵抗特性を有するＳｉＣ基板の製造ため、結晶内部に不純物又は真性欠陥に基づいて存在する浅い欠陥の補償が必要である。このようにして作られたＳｉＣバルク単結晶は、半絶縁性単結晶とも呼ばれる。

特に窒素不純物によってひき起こされる、特にドナー作用をする所謂浅い欠陥を補償すべく、付加的な真性欠陥を結晶成長中に狙いを定めて発生させる方法が公知である（例えば特許文献１および２参照）。それにより約１０⁵Ωｃｍから最大約１０¹⁰Ωｃｍ迄の比抵抗を達成できる。これに関して非常に敏感なプロセス制御の故に、しばしば約１０⁶Ωｃｍの値しか得られない。適切な真性欠陥の形成は結晶成長中のプロセスパラメータに強く依存するので、僅かなプロセス変動が既に不均一な欠陥分布およびそれにともなう不均一な抵抗分布をもたらす。更に、この種の狙いを定めてもたらした真性欠陥が熱的負荷の下で再び消え、このことが不均一な抵抗分布をもたらし、或いは高抵抗特性の完全な喪失さえも起きることがある。

浅い欠陥の補償のための他の方法として、外因性の深い欠陥をＳｉＣバルク単結晶内に狙いを定めて注入する方法が公知である（例えば特許文献３参照）。窒素バックグランドドーピング（窒素不純物）の補償のために、狙いを定めて注入するドーパントとしてバナジウムが使用される。この方法で、１０¹¹Ωｃｍの比抵抗値が達成される。

他の公知のドーピング法においては、バナジウムが粉末状のＳｉＣ原料に添加され、ＳｉＣ原料から、成長するＳｉＣバルク単結晶に供給される（例えば特許文献４参照）。従って、バナジウムの狙いを定めた特に制御可能な供給は不可能である。更に、ＳｉＣ原料中のバナジウム成分が時間に伴って乏しくなるので、成長するＳｉＣバルク単結晶における均一の電気特性の調整が殆どできない。

他の公知のドーピング法では、バナジウムを充填したカプセルが成長坩堝内に置き、これはドーパントの欠乏を避けようとするものである（例えば特許文献５参照）。しかし、この方法によっても、特に少なくとも７．６２ｃｍ（３インチ）の大きな直径を有するＳｉＣバルク単結晶の場合には、均一な電気特性を調整することができない。

公知の同時ドーピング法では、成長するＳｉＣバルク単結晶およびそれから作られるＳｉＣ基板の比抵抗に関し特別に高い値を達成できる（例えば特許文献６参照）。この同時ドーピング法の場合、窒素バックグランドドーピングが、浅いドーパント準位を有する第１のドーパントの狙いを定めた添加によって補償される。ここでドーパント準位とは、当該半導体材料のバンドギャップ内の、ドーパントのエネルギー準位の位置である。第１のドーパントは特にアルミニウムであり、これはアクセプタとして作用する。アクセプタドーパントに由来するｐキャリヤにおける残存した超過分が、同時にもたらされる第２のドーパントによって補償される。第２のドーパントは、深いところにあり、ドナー作用をするドーパント準位を持つバナジウムである。第２の異なったドーパントの添加の故に、この方法の場合、均一な電気特性および特に均一な抵抗分布を実現することが特に難しい。

国際特許出願公開第０２／０９７１７３号明細書 国際特許出願公開第２００５／０１２６０１号明細書 国際特許出願公開第９８／３４２８１号明細書 国際特許出願公開第２００６／０１７０７４号明細書 国際特許出願公開第２００６／１１３６５７号明細書 独国特許出願公開第４３２５８０４号明細書

従って、本発明の課題は、ＳｉＣバルク単結晶の製造のための改善された方法並びに改善された単結晶ＳｉＣ基板を提供することにある。

当該課題を解決すべく、請求項１の特徴に従った方法を提案する。本発明による方法は少なくとも１０¹¹Ωｃｍの比抵抗および少なくとも７．６２ｃｍの直径を有するＳｉＣバルク単結晶の製造のための方法であって、成長坩堝の結晶成長領域の内部でＳｉＣ成長気相が発生させられ、ＳｉＣバルク単結晶がＳｉＣ成長気相からの分離により成長し、ＳｉＣ成長気相が成長坩堝の内部のＳｉＣ貯蔵領域内にあるＳｉＣ原料から供給され、ＳｉＣバンドエッジに対し少なくとも５００ｍｅＶの間隔の深いところにあるドーパント準位を持つドーパントが、成長坩堝の外部に配置されたドーパント貯蔵部からガス状にて結晶成長領域に供給され、ドーパントが、成長方向に対し垂直に向けられた成長坩堝の横断面に関して多数の隣り合う個所において成長坩堝の中に導入されることによって、成長坩堝の内部において分配される。

本発明による成長坩堝の外部におけるドーパント貯蔵部の配置と、同様に本発明による成長坩堝の中へのドーパントの分配供給とに基づき、ＳｉＣ成長気相においてその中に含まれるドーパントに関し、特に均一な割合を調整できる。必要な場合には、成長過程中におけるドーパント供給を、変化する実際の状況に適合させるとよい。成長坩堝内部におけるドーパントの分配は、特にガス分配器により行なわれる。更に、導入は少なくとも２つの異なる個所において行うとよい。

全体として、成長するＳｉＣバルク単結晶が大々的に均一な電気特性を有することが達成される。何故ならば、これに対応するドーパントが成長過程中に制御され、特に成長するＳｉＣバルク単結晶中に均一に分配されるからである。ドーパントの分配供給に伴い、上述の均一な電気特性、即ち殆どあらゆる所で等しい大きさの、特に高抵抗の比抵抗を持った７．６２ｃｍ以上の非常に大きな直径を有するＳｉＣバルク単結晶を作成できる。従って、公知の方法と違って、本発明による方法は、成長するバルク単結晶の内部で大々的に均一に与えられる高い、即ち少なくとも１０¹¹Ωｃｍの比抵抗と、非常に大きな、即ち少なくとも７．６２ｃｍの直径とを有するＳｉＣバルク単結晶を成長形成させ得る。

特別な実施形態によれば、第１および第２のドーパントが結晶成長領域に次のように供給される。即ち、成長方向に対し垂直に向けられた成長坩堝の横断面の内部における各ドーパントの濃度が、濃度平均値を中心に高々５％変動するように供給される。この場合、局所的濃度は、成長坩堝の内部横断面全体の任意の４ｍｍ²の大きさの部分面に関してそれぞれ求められる。従って、ドーパントは、特にこの横断面内部において大々的に一様に分配されている。

他の特別な実施形態では、ドーパント貯蔵部の温度がＳｉＣ原料温度に依存せずに調整される。ドーパント貯蔵部温度のこの制御可能性に基づき、ドーパント添加を、特に正確にかつ時間的にも可変に調整し得る。例えばドーピング供給が、現在のプロセス条件に適合させられ、特に必要ならば変化させられる。ドーパント供給におけるこの柔軟性は、粉末状のＳｉＣ原料へのドーパントの直接添加又は成長坩堝内部におけるドーパントを充填したカプセルの配置による従来の公知の方法の場合には不可能である。

他の特別な実施形態では、ドーパント貯蔵部が成長坩堝の加熱と別個に加熱される。この結果ドーパント貯蔵部の温度を、特に簡単に狙いを定めて調整、特に変化させ得る。

他の特別な実施形態では、ドーパント貯蔵部が、成長坩堝を取り囲む熱絶縁層の内部に設けられた空洞内に配置される。この結果成長装置のコンパクトな構造が得られる。

他の特別な実施形態では、ドーパント貯蔵部の位置が成長坩堝に対し相対的に変化される。それによってもドーパント貯蔵部の温度を調整できる。その際ドーパント貯蔵部は、成長坩堝の加熱のための加熱装置の影響範囲内で、より離され、又はより近づけられる。

他の特別な実施形態によれば、ドーパント貯蔵部に不活性ガスが通流させられる。それによって成長坩堝へのガス状のドーパントの改善された輸送がもたらされる。更に、不活性ガス流の変化によって、もたらされるドーパント量の調節／制御のための付加的な可能性が提供される。更に、不活性ガスは、特に長い成長時間の場合、成長坩堝への供給路がＳｉＣにより塞がれるのを防止する。ＳｉＣは成長坩堝の熱い内部空間から供給路の冷たい管の中に達することがある。

他の特別な実施形態では、ドーパントがＳｉＣ貯蔵領域に又は直接的に結晶成長領域に導入される。ＳｉＣ貯蔵領域への導入時にドーパントはそこから結晶成長領域に達する。

ＳｉＣ基板に関係する課題の解決のため、請求項９の特徴に従ったＳｉＣ基板を提案する。本発明による単結晶ＳｉＣ基板は、基板主表面を有し、基板主表面が少なくとも７．６２ｃｍの直径を持ち、ドーパントによるドーピングが設けられていて、ドーパントがＳｉＣバンドエッジに対し少なくとも５００ｍｅＶの間隔の深いところにドーパント準位を持ち、任意の部分ボリュームについて求められるドーパントの局所的濃度がドーパントの全体的濃度から５％よりも少なくはずれ、部分ボリュームが基板主表面の任意の４ｍｍ²の大きさの部分表面と、それに対し垂直の基板厚みとによって定義されている。

この際全体的濃度は、特に全体として、即ちＳｉＣ基板全体に関し求めた濃度である。更にドーパントの上述の均一な分配は横方向（放射方向）にも軸方向にも当てはまる。

従って、本発明によるＳｉＣ基板は、一方では異常に大きい直径を持ち、他方ではドーパントの非常に均一な組み込みによって特徴づけられ、それに付随してＳｉＣ基板の非常に均一な電気特性が生ずる。比抵抗は、基板主表面全体を見渡して、もしあったとしても非常に僅かな変動の余地しかない。従って、本発明によるＳｉＣ基板は、高い歩留りで、高周波構成要素の製造のための高抵抗又は半絶縁性の基板として使用可能である。大きな基板直径と、基板表面のあらゆる所で非常に均一に存在する高い比抵抗とに基づき、この種の高周波構成要素の製造は能率的であり、コスト効率がよい。このように大々的に均一なドーパント分布を有する有利な大面積ＳｉＣ基板はこれ迄存在しなかった。そのようなＳｉＣ基板は、上述の本発明による方法により成長させられたＳｉＣバルク単結晶により初めて製造可能である。

特別な実施形態によれば、ドーパントがアクセプタであり、ドナーの作用をする不純物と少なくとも等しくされている。

他の特別な実施形態によれば、ドーパントがバナジウム又はスカンジウムである。

他の特別な実施形態によれば、ドーパントがバナジウムであって、１・１０¹⁶ｃｍ^-3から５・１０¹⁷ｃｍ^-3迄の間の濃度を持つ。

他の特別な実施形態によれば、基板主表面の任意の４ｍｍ²の大きさの特に正方形の部分面について求めた比抵抗が少なくとも１０¹¹Ωｃｍである。従って、基板主表面において、特にあらゆる所で少なくとも１０¹¹Ωｃｍの比抵抗が得られる。従って、この有利なＳｉＣ基板は、非常に高い比抵抗を持つ。高い比抵抗の均一性に基づき、このＳｉＣ基板は、高周波構成要素の製造のために特に適している。

図１は１つの外部のドーパント貯蔵部を有する高抵抗ＳｉＣバルク単結晶の製造のための成長装置の第１の実施例を示す断面図である。 図２は２つの外部の個別に加熱可能なドーパント貯蔵部を有する高抵抗ＳｉＣバルク単結晶の製造のための成長装置の第２の実施例を示す断面図である。 図３は２つの外部の位置可変のドーパント貯蔵部を有する高抵抗ＳｉＣバルク単結晶の製造のための成長装置の第３の実施例を示す断面図である。 図４は２つの外部のドーパント貯蔵部とＳｉＣ原料へのドーパントの供給部を有する高抵抗ＳｉＣバルク単結晶の製造のための成長装置の第４の実施例を示す断面図である。 図５は不活性ガスを通流される２つのドーパント貯蔵部を有する高抵抗ＳｉＣバルク単結晶の製造のための成長装置の第５の実施例を示す断面図である。 図６は不活性ガスを通流される２つのドーパント貯蔵部を有する高抵抗ＳｉＣバルク単結晶の製造のための成長装置の第６の実施例を示す断面図である。 図７はガス分配器による成長坩堝へのドーパントの導入部を有する高抵抗ＳｉＣバルク単結晶の製造のための成長装置の第７の実施例を示す断面図である。 図８はガス分配器による成長坩堝へのドーパントの導入部を有する高抵抗ＳｉＣバルク単結晶の製造のための成長装置の第８の実施例を示す断面図である。 図９は成長坩堝の熱絶縁部の外側に配置されたドーパント貯蔵部を有する高抵抗ＳｉＣバルク単結晶の製造のための成長装置の第９の実施例を示す断面図である。

以下における図面に基づく実施例の説明から、本発明の他の特徴、利点および詳細を明らかにする。

図１ないし図９において、互いに対応する部分には同じ参照符号が付されている。

図１は、高抵抗ＳｉＣバルク単結晶２製造用の成長装置１の第１の実施例を示す。成長装置１は黒鉛からなる成長坩堝３を含み、該坩堝３はＳｉＣ貯蔵領域４と結晶成長領域５を含む。ＳｉＣ貯蔵領域４内に、例えば粉末状ＳｉＣ原料６がある。ＳｉＣ原料６は予め作られた初期材料として、成長過程前に成長坩堝３のＳｉＣ貯蔵領域４に詰め込まれる。

ＳｉＣ貯蔵領域４に対向する成長坩堝３の内壁の結晶成長領域５に、図示しない種結晶が付着させられている。この種結晶上に成長すべきＳｉＣバルク単結晶２が、結晶成長領域５において形成されるＳｉＣ成長気相７からの分離により成長する。

ＳｉＣ成長気相７は、ＳｉＣ原料６の昇華と、ＳｉＣバルク単結晶の成長面の方向へのＳｉＣ原料の昇華したガス状部分の輸送によって生じる。ＳｉＣ成長気相７は、少なくともＳｉ、Ｓｉ₂ＣおよびＳｉＣ₂の形でのガス成分を含む。成長面へのＳｉＣ原料６の輸送は温度勾配に沿って行なわれる。成長坩堝３内の温度は、成長するＳｉＣバルク単結晶２に向かって低下する。ＳｉＣバルク単結晶２は、図１に示す実施例では上から下に向かう成長方向８、従って成長坩堝３の上壁から下に配置されたＳｉＣ貯蔵領域４に向かう成長方向８に成長する。

成長坩堝３の周りに、例えば多孔性黒鉛からなる熱絶縁層９が配置されている。熱絶縁された成長坩堝３は管状容器１０内に配置されている。管状容器１０は、本実施例では石英ガラス管製の加圧釜である。成長坩堝３の加熱のために容器１０の周りに加熱コイル１１が配置されている。特に成長坩堝３内部の温度又は温度経過を調整し、かつ必要なら変化させるべく、加熱コイル１１と成長坩堝３の間の相対的位置を成長方向８において変化させ得る。成長坩堝３は、加熱コイル１１により２０００℃以上の温度に加熱される。

成長坩堝３の外部、即ち成長坩堝３の下側、従って熱絶縁層９の内部にドーパント貯蔵部１２が配置され、ドーパント貯蔵部１２内に、例えば粉末状のドーパント材料１３がある。ドーパント貯蔵部１２は、導入管１４により成長坩堝３の内部と接続されている。ドーパント貯蔵部１２と反対側の導入管端部は、ＳｉＣ貯蔵領域４の上側、即ち結晶成長領域５の内部で終端している。しかしこれは必須ではない。例えば図４から６に示す他の実施形態の場合、導入管１４はＳｉＣ貯蔵領域４の内部で終端してもよい。ドーパント貯蔵部１２は、熱絶縁層９内の空洞内部に配置された別個の坩堝として実施されている。

ドーパント材料１３は、実施例において唯一のドーパント、即ちバナジウムを含むか又は第１および第２のドーパントからなる混合ドーパントを含む。この場合、第１のドーパントはアルミニウム、第２のドーパントはバナジウムである。これらドーパントは、ドーパント貯蔵部１２の内部で気化又は昇華させられ、ガス状にて成長坩堝３の内部に達するので、ドーパントは成長するＳｉＣバルク単結晶２中に取り込まれる。バナジウムを唯一のドーパントとして用いる場合には、ＳｉＣバンドエッジに対し７００ｍｅＶの間隔の深
いところにあるドーパント準位を持つアクセプタとしてのドーパント原子の組み込みが行なわれる。第１又は第２のドーパントとしてのアルミニウムとバナジウムを用いた同時ドーピングが予定されている場合には、ＳｉＣバンドエッジに対して約２５０ｍｅＶの間隔
のドーパント準位を有する浅いアクセプタとしてのアルミニウム原子の組み込みと、ＳｉＣバンドエッジに対して約１４００ｍｅＶの間隔のドーパント準位を有する深いところに
あるドナーとしてのバナジウム原子の組み込みとが行なわれる。

両者において、結果として単一ドーピングの場合には、少なくとも１０¹¹Ωｃｍの比抵抗を有する高抵抗ＳｉＣバルク単結晶が生じ、同時ドーピングの場合には少なくとも１０¹²Ωｃｍの比抵抗を有する高抵抗ＳｉＣバルク単結晶が生じる。ドーパント貯蔵部１２の外部配置に基づいてドーパントの組み込みの狙いを定めた調整が可能であり、特に可変調整できるので、成長するＳｉＣバルク単結晶２の内部において大々的に均一な高抵抗の電気特性が得られる。

図２は成長装置１５の代替実施例を示す。成長装置１５は、図１の成長装置１と異なり２つの外部の、即ち成長坩堝の外側に配置されたドーパント貯蔵部１６と１７を含み、ドーパント貯蔵部１６内に第１のドーパント材料１８としてのアルミニウムが収容され、ドーパント貯蔵部１７内に第２のドーパント材料１９としてバナジウムが収容されている。両ドーパント貯蔵部１６と１７には、各々１つの専用の個別制御可能な加熱装置２０又は２１が割り当てられている。従って、ドーパント貯蔵部１６と１７の温度を、個別に、しかも加熱コイル１１による成長坩堝３の加熱とは独立に、調節又は制御できる。特に、成長過程の経過中におけるドーパント貯蔵部１６と１７の加熱を変化させ得る。

図３に示す成長装置２２の他の実施例の場合、ドーピング貯蔵部１６と１７の内部温度の可変調整は、成長坩堝３および加熱コイル１１に対するドーピング貯蔵部１６又は１７のその都度の相対的位置が可変であることによって達成される。このため、成長方向８におけるドーパント貯蔵部１６と１７の移動を可能にする図示しない位置決め手段が設けられている。それ故、熱絶縁層９の内部にドーパント貯蔵部１６と１７を収容するために設けられた空洞２３と２４は、軸方向、即ち成長方向８において、ドーピング貯蔵部１６又は１７の寸法よりも大きい。

ドーパント貯蔵部１６と１７の変化可能な加熱と、それに伴って可変調整されるドーパント材料１８と１９の温度とに基づき、アルミニウムとバナジウムであるドーパントの供給を、非常に正確に調整し、変更されたプロセス条件に適合させ得る。このようにして、成長するＳｉＣバルク単結晶２が軸方向において大々的に均一な電気特性を得ることができる。従って、成長方向８において、どの個所でも殆ど同じ高抵抗の比抵抗値が存在し、この比抵抗値はアルミニウムとバナジウムによる同時ドーピングの場合、少なくとも１０¹²Ωｃｍの値をとる。このＳｉＣバルク単結晶２から得られる単結晶ＳｉＣ基板の全ては成長方向８に対し垂直な円板として、軸方向に相次いでカッター又は鋸で切断されることで、各々殆ど同じ電気特性を持つ。

図４〜６による代替としての他の成長装置２５、２６、２７の実施例においては、ガス状のドーパントをドーパント貯蔵部１６と１７から成長坩堝３の内部に導入する各導入管１４が、結晶成長領域５の中迄達しておらず、ＳｉＣ貯蔵領域４において既に終端している。それによって結果的に生じるＳｉＣ原料６を通したガス状のドーパントの通流は、成長坩堝３の成長方向８に対して垂直に向いた内部横断面の内部におけるガス状のドーパントの大々的に一様な有利な分布を生じさせる。

特に少なくとも７．６２ｃｍの直径を持つ非常に大きなＳｉＣバルク単結晶２の成長の場合にも、ドーパントの組み込みが、横方向（放射方向）、即ち成長方向８に対して垂直な任意の方向において、大々的に一様に行われる。従って、ＳｉＣバルク単結晶２の電気特性は横方向において殆ど変動しない。特に比抵抗は、横方向において至る所で、２つのドーパントによる同時ドーピング法の場合に少なくとも１０¹²Ωｃｍ、又は１つのみのドーパントによる単一ドーピング法の場合に少なくとも１０¹¹Ωｃｍの殆ど同じ高い抵抗値を持つ。特にＳｉＣバルク単結晶２から作られた円板状のＳｉＣ基板の任意の４ｍｍ²の大きさの正方形の部分面毎の比抵抗が、使用されるドーピング法に応じ、少なくとも１０¹²Ωｃｍ又は少なくとも１０¹¹Ωｃｍになる。このようなＳｉＣ基板の基板主表面は成長方向８に対し垂直に向けられている。成長方向８において、このＳｉＣ基板は、例えば約２００μｍ〜５００μｍ、特に３５０μｍの基板厚みを持つ。

成長装置２６と２７において、更に加熱装置２０と２１により狙いを定めて加熱し得るドーパント貯蔵部１６と１７を付加的に不活性ガスが通流する。不活性ガスは絶縁層９の外側からドーパント貯蔵部１６と１７の中へ導入される。そこから不活性ガスはガス状のドーパントと共に成長坩堝３の内部に達し、この結果成長坩堝３へのガス状ドーパントの改善された輸送と、ドーパント供給量調節の付加的な可能性とが生ずる。更に不活性ガス流は、導入管１４がＳｉＣにより塞がれるのを大々的に防止する。不活性ガス供給のためドーパント貯蔵部１６と１７は、外側に向けて通じた供給管２８を備えている。

ドーパント貯蔵部１６と１７は、図２〜５に示すように、互いに独立に、かつ特に並置されるとよい。しかし、図６に示す成長装置２７に従って、ドーパント貯蔵部１６と１７が相前後して、即ち互いに直列に配置されていてもよい。

図７と図８は、異なった成長装置２９と３０の他の実施例を示す。これらの図には、簡略化のためにドーパント貯蔵部１２又は１６と１７を一緒に示していない。ドーパント貯蔵部は、図１〜６による実施例におけると同様に存在する。これらの明示していないドーパント貯蔵部１２又は１６と１７に接続されている導入管１４は成長坩堝内部において多数の出口管３２を有するガス分配器３１に流入している。出口管３２は、更になおもＳｉＣ貯蔵領域４の内部で終端するか（図７参照）、結晶成長領域５の内部で終端する（図８参照）。何れの場合にも、出口管３２が成長方向８に対し垂直に向けられている内部横断面の内部において配分されて配置されているので、供給されるドーパントがこの横断面内部において一様に分布する。

この結果、横方向においてドーパントの特別に均一な分布が、ＳｉＣ成長気相７内においても、それから成長するＳｉＣバルク単結晶２内においても生ずる。成長するＳｉＣバルク単結晶２からなるＳｉＣ基板において、成長方向８において完全な基板厚みを含みかつこれ対して垂直に４ｍｍ²の大きさである任意の部分ボリュームに関して組み込まれたドーパントの局所的濃度は、ＳｉＣ基板全体について求められたこのドーパントの全体的濃度の５％以下の偏差しか示さない。従って、横方向においてドーパントの濃度が当該濃度平均値を中心に高々５％だけ変動し、これは少なくとも７．６２のＳｉＣ基板又はＳｉＣバルク単結晶２の直径の場合においてそうである。

従って、前述の措置に基づき、たとえ成長するＳｉＣバルク単結晶２の直径が異常に大きい場合にも、その都度組み込まれるドーパントの横方向にも軸方向にも良好な均一性を有するＳｉＣバルク単結晶２を製造できる。

図９に成長装置３３の他の実施例を示す。この場合、ドーパント貯蔵部３４が成長坩堝３の外部に相当するだけでなく付属の熱絶縁層９の外部にも相当する場所に配置されている。この実施形態の場合も、ドーパント貯蔵部３４内に配置されたドーパント材料１３の温度が別個に調整可能である。ガス状ドーパントの供給は、ここでも、成長坩堝３の内部への、図示の実施例では直接的に結晶成長領域５への導入管３５により行なわれる。

上述の成長装置１、１５、２２、２５〜２７、２９、３０、３３並びに高抵抗ＳｉＣバルク単結晶２の製造のための付属の成長方法は、少なくとも２つのドーパントによる同時ドーピング法にも、唯一のドーパントによる単一ドーピング法にも使用可能である。ドーパントの特別に均一な組み込みとそれから結果的に生じる同様に特別に均一な高抵抗の比抵抗の利点が、両ドーピング法において同様にもたらされる。

１ 成長装置、２ ＳｉＣバルク単結晶、３ 成長坩堝、４ ＳｉＣ貯蔵領域、５ 結晶成長領域、６ ＳｉＣ原料、７ ＳｉＣ成長気相、９ 熱絶縁層、１０ 管状容器、１１ 加熱コイル、１２、１６、１７ ドーパント貯蔵部、１３、１８、１９ ドーパント材料、１４ 導入管、１５、２２、２５〜２７、２９、３０、３３ 成長装置、２０、２１ 加熱装置、２３、２４ 空洞、２８ 供給管、３１ 分配器、３２ 出口管、３４ ドーパント貯蔵部、３５ 導入管

Claims (13)

1. 少なくとも１０¹¹Ωｃｍの比抵抗および少なくとも７．６２ｃｍの直径を有するＳｉＣバルク単結晶の製造のための方法であって、
   ａ）成長坩堝（３）の結晶成長領域（５）の内部においてＳｉＣ成長気相（７）が発生させられ、ＳｉＣバルク単結晶（２）がＳｉＣ成長気相（７）からの分離により成長し、
   ｂ）ＳｉＣ成長気相（７）が、成長坩堝（３）の内部のＳｉＣ貯蔵領域（４）内にあるＳｉＣ原料（６）から供給され、
   ｃ）ＳｉＣバンドエッジに対して少なくとも５００ｍｅＶの間隔の深いところにあるドーパント準位を持つドーパント（１３、１９）が、成長坩堝（３）の外部に配置されたドーパント貯蔵部（１２、１７）からガス状にて結晶成長領域（５）に供給され、ドーパント（１３、１９）が、成長方向（８）に対して垂直に向けられた成長坩堝（３）の横断面に関して多数の隣り合う個所（３２）において成長坩堝（３）の中に導入されることによって、成長坩堝（３）の内部において分配される方法。
2. ドーパント（１３、１９）が結晶成長領域（５）に次のように供給されること、即ち、成長方向（８）に対して垂直に向けられた成長坩堝（３）の横断面の内部におけるドーパント濃度が濃度平均値を中心に高々５％変動するように供給されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. ドーパント貯蔵部（１２、１７）の温度がＳｉＣ原料（６）の温度に依存せずに調整されることを特徴とする請求項１および２の１つに記載の方法。
4. ドーパント貯蔵部（１７）が成長坩堝（３）の加熱とは別個に加熱されることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
5. ドーパント貯蔵部（１７）が、成長坩堝（３）を取り囲む熱絶縁層（９）の内部に設けられている空洞内に配置されることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の方法。
6. ドーパント貯蔵部（１７）の位置が成長坩堝（３）に対して相対的に変化されることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の方法。
7. ドーパント貯蔵部（１７）に不活性ガスが通流させられることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の方法。
8. ドーパント（１３、１９）がＳｉＣ貯蔵領域（４）に又は直接的に結晶成長領域（５）に導入されることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の方法。
9. 基板主表面を有する単結晶ＳｉＣ基板であって、
   ａ）基板主表面が少なくとも７．６２ｃｍの直径を持ち、
   ｂ）ドーパント（１３、１９）によるドーピングが設けられていて、ドーパント（１３、１９）がＳｉＣバンドエッジに対して少なくとも５００ｍｅＶの間隔の深いところにドーパント準位を持ち、
   ｃ）任意の部分ボリュームについて求められるドーパント（１３、１９）の局所的濃度がドーパント（１３、１９）の全体的濃度から５％よりも少なくはずれ、部分ボリュームが基板主表面の任意の４ｍｍ²の大きさの部分表面と、それに対し垂直の基板厚みとによって定義されているＳｉＣ基板。
10. ドーパント（１３、１９）がアクセプタであり、ドナーの作用をする不純物と少なくとも等しくされていることを特徴とする請求項９記載のＳｉＣ基板。
11. ドーパント（１３、１９）がバナジウム又はスカンジウムであることを特徴とする請求項９乃至１０の１つに記載のＳｉＣ基板。
12. ドーパント（１３、１９）がバナジウムであって、１・１０¹⁶ｃｍ^-3から５・１０¹⁷ｃｍ^-3迄の間の濃度を持つことを特徴とする請求項９乃至１１の１つに記載のＳｉＣ基板。
13. 基板主表面の任意の４ｍｍ²の大きさの部分面について求められる比抵抗が少なくとも１０¹¹Ωｃｍにあることを特徴とする請求項９乃至１２の１つに記載のＳｉＣ基板。

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