JP2011116653A5

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Publication number: JP2011116653A5
Application number: JP2011047944A
Authority: JP
Filing date: 2011-03-04
Publication date: 2012-06-07
Anticipated expiration: 2025-06-14

Claims

高品質の炭化珪素の単結晶を生成する方法であって、
炭化珪素シード結晶とシード・ホルダとの間の伝導熱伝搬が、シード・ホルダに隣接する炭化珪素シード結晶のすべての表面の上のこれらの間の放射熱伝搬よりも優勢になるまで、炭化珪素シード結晶とシード・ホルダとの間の距離を低減させるステップ
を含んでいることを特徴とする方法。
請求項１記載の方法において、該方法は、シード昇華成長システムにおいて単結晶を生成するステップを含んでいることを特徴とする方法。
請求項１記載の方法において、該方法は、３Ｃ、４Ｈ、６Ｈ及び１５Ｒポリタイプからなるグループから選択されたポリタイプの炭化珪素のシード結晶で成長を開始するステップを含んでいることを特徴とする方法。
固体炭化珪素源が存在しない状態で、高品質の炭化珪素の単結晶を生成する方法であって、成長の前に、シード結晶の両面をラッピング仕上げするステップを備えていることを特徴とする方法。
請求項４記載の方法において、ラッピング仕上げするステップは、シード結晶の両面を１０μｍ未満の平坦度の表面となるように、ラッピング仕上げすることを特徴とする方法。
請求項４記載の方法において、ラッピング仕上げするステップは、シード結晶の両面を５μｍ未満の平坦度の表面となるように、ラッピング仕上げすることを特徴とする方法。
請求項４記載の方法において、ラッピング仕上げするステップは、シード結晶の両面を２μｍ未満の平坦度の表面となるようにラッピング仕上げするステップからなることを特徴とする方法。
請求項４記載の方法において、該方法は、
固い表面とともに研磨スラリを用いてシード結晶をラッピング仕上げして、材料の大部分を取り除くステップと、
その後にシード結晶を研磨して、最終的な表面を形成するステップと
を含んでいることを特徴とする方法。
請求項４記載の方法において、該方法は、３Ｃ、４Ｈ、６Ｈ及び１５Ｒポリタイプからなるグループから選択されたポリタイプの炭化珪素のシード結晶で成長を開始するステップを含んでいることを特徴とする方法。
固体炭化珪素源が存在しない状態で、高品質の炭化珪素の単結晶を生成する方法であって、厚みが少なくとも１．４ｍｍのシード結晶上に単結晶を成長させるステップを備えていることを特徴とする方法。
請求項１０記載の方法において、該方法は、１０μｍ未満の平坦度を有するシード・ホルダ上に成長用のシード結晶を配置するステップを含んでいることを特徴とする方法。
請求項１０記載の方法において、該方法は、３Ｃ、４Ｈ、６Ｈ及び１５Ｒポリタイプからなるグループから選択されたポリタイプの炭化珪素基板のシード結晶上で結晶を成長させるステップを含んでいることを特徴とする方法。
固体炭化珪素源が存在しない状態で、高品質の炭化珪素の単結晶を生成する方法であって、高温接着剤により、シード・ホルダ上にシード結晶を配置させるステップを備えていることを特徴とする方法。
請求項１３記載の方法において、該方法は、グラファイト接着剤により、シード・ホルダ上にシード結晶を配置させるステップを含んでいることを特徴とする方法。
請求項１３記載の方法において、該方法は、３Ｃ、４Ｈ、６Ｈ及び１５Ｒポリタイプからなるグループから選択されたポリタイプの炭化珪素のシード結晶で成長を開始するステップを含んでいることを特徴とする方法。
固体炭化珪素源が存在しない状態で、高品質の炭化珪素の単結晶を生成する方法であって、成長状態下におけるシード・ホルダの温度均一性を改善するために、有機材料をグラファイトのシード・ホルダに適用するステップを備えていることを特徴とする方法。
請求項１６記載の方法において、該方法は、フェノール樹脂をシード・ホルダに適用するステップを含んでいることを特徴とする方法。
請求項１６記載の方法において、該方法は、アルコール及びフェノール樹脂の混合物を用いて、シード・ホルダの密度を増大させるステップを含んでいることを特徴とする方法。
請求項１６記載の方法において、該方法は、アルコール及びフェノール樹脂の２．５：１混合物を用いて、シード・ホルダの密度を増大させるステップを含んでいることを特徴とする方法。
請求項１６記載の方法において、該方法は、シード・ホルダの熱膨張係数を炭化珪素シードの熱膨張係数と一致させるステップを含んでいることを特徴とする方法。
請求項１６記載の方法において、該方法は、３Ｃ、４Ｈ、６Ｈ及び１５Ｒポリタイプからなるグループから選択されたポリタイプの炭化珪素のシード結晶で成長を開始するステップを含んでいることを特徴とする方法。
固体炭化珪素源が存在しない状態で、高品質の炭化珪素の単結晶を生成する方法であって、シード・ホルダの熱膨張係数と炭化珪素からなるシードの熱膨張係数とを合致させるステップを備えていることを特徴とする方法。
請求項２２記載の方法において、該方法は、炭素のシード・ホルダを炭化珪素のシード材料と合致させるステップを含んでいることを特徴とする方法。
請求項２２記載の方法において、該方法は、３Ｃ、４Ｈ、６Ｈ及び１５Ｒポリタイプからなるグループから選択されたポリタイプの炭化珪素のシード結晶で成長を開始するステップを含んでいることを特徴とする方法。
固体炭化珪素源が存在しない状態で、高品質の炭化珪素の単結晶を生成する方法であって、
シード・ホルダに対向する表面であって、１０μｍ未満の平坦度の表面を有するシード結晶から単結晶を成長させるステップ
を備えていることを特徴とする方法。
請求項２５記載の方法において、該方法は、シード・ホルダに対向する表面であって、５μｍ未満の平坦度の表面を有するシード結晶から単結晶を成長させるステップを備えていることを特徴とする方法。
請求項２５記載の方法において、該方法は、シード・ホルダに対向する表面であって、２μｍ未満の平坦度の表面を有するシード結晶から単結晶を成長させるステップを備えていることを特徴とする方法。
請求項２５記載の方法において、該方法は、シード・ホルダに対向する表面であって、１μｍ未満の平坦度の表面を有するシード結晶から単結晶を成長させるステップを備えていることを特徴とする方法。
請求項２５記載の方法において、該方法は、３Ｃ、４Ｈ、６Ｈ及び１５Ｒポリタイプからなるグループから選択されたポリタイプの炭化珪素のシード結晶で成長を開始するステップを含んでいることを特徴とする方法。
固体炭化珪素源が存在しない状態で、高品質の炭化珪素の単結晶を生成する方法であって、
シード結晶のシード・ホルダに対向する表面とシード・ホルダとを、シード結晶とシード・ホルダとの間の距離が１０μｍを超えないように、適合させるステップを備えていることを特徴とする方法。
請求項３０記載の方法において、該方法は、シード結晶とシード・ホルダとの間の距離が５μｍを超えないようにするステップを含んでいることを特徴とする方法。
請求項３０記載の方法において、該方法は、シード結晶とシード・ホルダとの間の距離が２μｍを超えないようにするステップを含んでいることを特徴とする方法。
請求項３０記載の方法において、該方法は、３Ｃ、４Ｈ、６Ｈ及び１５Ｒポリタイプからなるグループから選択されたポリタイプの炭化珪素のシード結晶で成長を開始するステップを含んでいることを特徴とする方法。
請求項３０記載の方法において、該方法は、単結晶をシード結晶とほぼ同一の直径に成長させるステップを含んでいることを特徴とする方法。
請求項３０記載の方法において、シード結晶のシード・ホルダに対向する表面とシード・ホルダとを適合させるステップは、シード・ホルダに対向する表面であって、１０μｍ未満の平坦度の表面を有するシード結晶を準備するステップを含んでいることを特徴とする方法。
請求項３０記載の方法において、シード結晶のシード・ホルダに対向する表面とシード・ホルダとを適合させるステップは、シード・ホルダに対向する表面であって、５μｍ未満の平坦度の表面を有するシード結晶を準備するステップを含んでいることを特徴とする方法。
請求項３０記載の方法において、シード結晶のシード・ホルダに対向する表面とシード・ホルダとを適合させるステップは、シード・ホルダに対向する表面であって、２μｍ未満の平坦度の表面を有するシード結晶を準備するステップを含んでいることを特徴とする方法。
請求項３０記載の方法において、シード結晶のシード・ホルダに対向する表面とシード・ホルダとを適合させるステップは、シードに対向する表面であって、１０μｍ未満の平坦度の表面を有するシード・ホルダを準備するステップを含んでいることを特徴とする方法。
請求項３０記載の方法において、シード結晶のシード・ホルダに対向する表面とシード・ホルダとを適合させるステップは、シードに対向する表面であって、５μｍ未満の平坦度の表面を有するシード・ホルダを準備するステップを含んでいることを特徴とする方法。
請求項３０記載の方法において、シード結晶のシード・ホルダに対向する表面とシード・ホルダとを適合させるステップは、シードに対向する表面であって、２μｍ未満の平坦度の表面を有するシード・ホルダを準備するステップを含んでいることを特徴とする方法。
請求項３０記載の方法において、該方法は、少なくとも２インチの直径のシード結晶をラッピング仕上げするステップを含んでいることを特徴とする方法。
請求項３０記載の方法において、該方法は、少なくとも１００ｍｍの直径のシード結晶をラッピング仕上げするステップを含んでいることを特徴とする方法。
固体炭化珪素源が存在しない状態で、高品質の炭化珪素の単結晶を生成する方法であって、
結晶の有用領域を超える最初の１０ｍｍ未満の成長において、凸状表面を示す局所化された領域が生じないようにしつつ、結晶の成長の間、平坦部をやや凸状の成長表面に保持するステップ
を備えていることを特徴とする方法。
請求項４３記載の方法において、該方法は、結晶の有用領域を超えて５００μｍ未満の結晶成長の間、平坦部をやや凸状の成長表面に保持するステップを備えていることを特徴とする方法。
請求項４３記載の方法において、該方法は、凸状部の半径が４０ｃｍを超えない凸状表面を有するように、平坦部をやや凸状の成長表面に保持するステップを備えていることを特徴とする方法。
請求項４３記載の方法において、該方法は、３Ｃ、４Ｈ、６Ｈ及び１５Ｒポリタイプからなるグループから選択されたポリタイプの炭化珪素のシード結晶で成長を開始するステップを含んでいることを特徴とする方法。
固体炭化珪素源が存在しない状態で、高品質の炭化珪素の単結晶を生成する方法であって、
炭化珪素の結晶の裏面がシード・ホルダから、放射性熱転移に十分な距離だけ離間させるステップであって、該放射性熱転移がシード結晶とシード・ホルダとの間の伝導性熱転移を上回るようにする、ステップ
を備えていることを特徴とする方法。
請求項４７記載の方法において、該方法は、シード結晶と該シード結晶の直後のシード・ホルダとの間に真空状態を保持するステップを含んでいることを特徴とする方法。
請求項４７記載の方法において、該方法は、シード結晶と該シード結晶の直後のシード・ホルダとの間にガス充満の空間を保持するステップを含んでいることを特徴とする方法。
請求項４７記載の方法において、該方法は、３Ｃ、４Ｈ、６Ｈ及び１５Ｒポリタイプからなるグループから選択されたポリタイプの炭化珪素のシード結晶で成長を開始するステップを含んでいることを特徴とする方法。
固体炭化珪素源が存在しない状態で、高品質の炭化珪素の単結晶を生成する方法であって、
ねじり力によりシード結晶がゆがめられたり曲げられたりすることがないように、最小ねじり力を働かせながらシード結晶をるつぼに配置するステップであって、シード結晶の背面からの昇華、またはシード結晶中の不所望の温度差が助長されないようにする、ステップ
を備えていることを特徴とする方法。
請求項５１記載の方法において、該方法は、シード結晶をエッジ・リングのシード・キャップに搭載し、該エッジ・リングのシード・キャップをシード・ホルダに位置決めするステップであって、シード結晶への機械的力を最小化し、かつ、シード・ホルダ上のシード結晶の配置により生じるシード結晶の歪を最小化又は無くすことができるようにした、ステップを含んでいることを特徴とする方法。
請求項５１記載の方法において、該方法は、３Ｃ、４Ｈ、６Ｈ及び１５Ｒポリタイプからなるグループから選択されたポリタイプの炭化珪素のシード結晶で成長を開始するステップを含んでいることを特徴とする方法。
固体炭化珪素源が存在しない状態で、高品質の炭化珪素の単結晶を生成する方法であって、
結晶成長の間にシード・ホルダがひずみを生じないようにするために結晶成長の前にシード・ホルダをアニールするステップであって、シード結晶内の温度差を最小化又は除去して、成長中の結晶に欠陥が生じたり伝搬することがないようにする、ステップ
を備えていることを特徴とする方法。
請求項５４記載の方法において、該方法は、単結晶をシード結晶とほぼ同一の直径に成長させるステップを含んでいることを特徴とする方法。
請求項５４記載の方法において、該方法は、少なくとも２インチの直径の炭化珪素のシード結晶を用いて成長を開始するステップを含んでいることを特徴とする方法。
請求項５４記載の方法において、該方法は、少なくとも１００ｍｍの直径の炭化珪素のシード結晶を用いて成長を開始するステップを含んでいることを特徴とする方法。
請求項５４記載の方法において、該方法は、少なくとも２５００℃で約３０分間、シード・ホルダをアニールするステップを含んでいることを特徴とする方法。
請求項５４記載の方法において、該方法は、３Ｃ、４Ｈ、６Ｈ及び１５Ｒポリタイプからなるグループから選択されたポリタイプの炭化珪素のシード結晶で成長を開始するステップを含んでいることを特徴とする方法。
固体炭化珪素源が存在しない状態で、高品質の炭化珪素の単結晶を生成する方法であって、
シード結晶からの炭化珪素の昇華に対して蒸気バリアを提供する低多孔性の支持材料であって、シード結晶と支持材料との間の熱導電性の差を最小化し、シード結晶内の温度差を最小化又は排除し、成長中の結晶に欠陥が生じたり伝搬したりしないように、シード結晶の裏面からの蒸気移動を最小化又は排除する支持材料で、シード・ホルダ上にシード結晶を位置決めするステップ
を備えていることを特徴とする方法。
請求項６０記載の方法において、該方法は、シード・ホルダ上のシード結晶を、高温度で位置決めするステップを含んでいることを特徴とする方法。
請求項６０記載の方法において、支持材料は、炭化珪素のシード結晶の熱膨張係数にほぼ同一の熱膨張係数を有していることを特徴とする方法。
請求項６０記載の方法において、該方法は、３Ｃ、４Ｈ、６Ｈ及び１５Ｒポリタイプからなるグループから選択されたポリタイプの炭化珪素のシード結晶で成長を開始するステップを含んでいることを特徴とする方法。
固体炭化珪素源から高品質の炭化珪素の単結晶を生成する方法であって、シード・ホルダにシード結晶を高温度接着剤で位置決めするステップを含むことを特徴とする方法。
請求項６４記載の方法において、シード・ホルダにシード結晶をグラファイト接着剤で位置決めするステップを含むことを特徴とする方法。
請求項６４記載の方法において、該方法は、３Ｃ、４Ｈ、６Ｈ及び１５Ｒポリタイプからなるグループから選択されたポリタイプの炭化珪素のシード結晶で成長を開始するステップを含んでいることを特徴とする方法。
請求項６４記載の方法において、該方法は、固体炭化珪素源を昇華するステップを含んでいることを特徴とする方法。