JP2014133701A5

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Publication number: JP2014133701A5
Application number: JP2014081866A
Authority: JP
Filing date: 2014-04-11
Publication date: 2014-09-04

Claims

直径が少なくとも１００ｍｍで、抵抗率が少なくとも１０，０００オーム−ｃｍより大きく、マイクロパイプ密度が２００ｃｍ^−２未満の高品質の炭化珪素の単結晶であって、
シード・ホルダの熱膨張係数を直径が少なくとも１００ｍｍの炭化珪素シード結晶の熱膨張係数に選択的に一致させるステップと、
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・ホルダに隣接するシード結晶の実質的にすべての表面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と、
シード結晶を加熱し、続いて単結晶を加熱するステップであって、シード結晶とシード・ホルダとの間の距離を低減させることによりもたらされる、シード結晶とシード・ホルダの界面における一貫した熱状況の下で、Ｐ型またはＮ型ドーパント原子の意図的な導入なしにＳｉおよびＣを含む環境で、単結晶の成長の昇華を引き起こす、加熱するステップと、
により製造される、単結晶。
３Ｃ、４Ｈ、６Ｈ、及び１５Ｒポリタイプから成る群から選択されるポリタイプを備える請求項１記載の単結晶。
直径が少なくとも１００ｍｍで、抵抗率が１０，０００オーム−ｃｍより大きく、マイクロパイプ密度が２００ｃｍ^−２未満の高品質の炭化珪素単結晶であって、
シード・ホルダの熱膨張係数を直径が少なくとも１００ｍｍのシードの熱膨張係数に選択的に一致させるステップと、
成長条件下におけるシード・ホルダの熱均一性を高めるために高温接着剤または有機材料でシードをシード・ホルダ上に位置づけるステップと、
Ｐ型またはＮ型ドーパント原子の意図的な導入なしにＳｉおよびＣを含む環境で、シードを加熱し、続いて単結晶を加熱するステップであって、シードを高温接着剤で位置づけることによりもたらされる、シードとシード・ホルダの界面における一貫した熱状況の下で、単結晶の成長の昇華を引き起こす、加熱するステップと、
により製造される、結晶。
３Ｃ、４Ｈ、６Ｈ、及び１５Ｒポリタイプから成る群から選択されるポリタイプを備える請求項３記載の結晶。
前記有機材料はさらにフェノール樹脂を含む請求項４記載の結晶。
前記有機材料はさらにアルコールを含む請求項５記載の結晶。
前記有機材料はフルフリル・アルコール及びフェノール樹脂を２．５：１の比率で含む請求項６記載の結晶
直径が少なくとも１００ｍｍで、抵抗率が１０，０００オーム−ｃｍより大きく、マイクロパイプ密度が２００ｃｍ^−２未満の高品質の炭化珪素単結晶であって、
シード・ホルダの熱膨張係数を直径が少なくとも１００ｍｍのシード結晶の熱膨張係数に選択的に一致させるステップと、
シード結晶とシード・ホルダとの間のギャップが１０μｍを超過しないようにすることによりシード・ホルダに面するシード結晶の表面をシード・ホルダの形に互いに接合させるステップと、
Ｐ型またはＮ型ドーパント原子の意図的な導入なしにＳｉおよびＣを含む環境で、シード結晶を加熱し、続いて単結晶を加熱するステップであって、シード・ホルダに面する表面の接合によりもたらされる、シード結晶とシード・ホルダの界面における一貫した熱状況の下で、単結晶の成長の昇華を引き起こす、加熱するステップと、
により製造される、単結晶。
前記ギャップが５μｍを超過しないようにすることを特徴とする請求項８記載の単結晶。
前記ギャップが２μｍを超過しないようにすることを特徴とする請求項８記載の単結晶。
３Ｃ、４Ｈ、６Ｈ、及び１５Ｒポリタイプから成る群から選択されるポリタイプを備える請求項８記載の単結晶。
直径が少なくとも１００ｍｍで、抵抗率が１０，０００オーム−ｃｍより大きく、マイクロパイプ密度が２００ｃｍ^−２未満の高品質の炭化珪素単結晶であって、
シード・ホルダに取り付けられたシード結晶を設けるステップと、
シード・ホルダの熱膨張係数を直径が少なくとも１００ｍｍのシード結晶の熱膨張係数に選択的に一致させるステップと、
Ｐ型またはＮ型ドーパント原子の意図的な導入なしにＳｉおよびＣを含む環境で、シード結晶を加熱し、続いて単結晶を加熱するステップであって、シード結晶とシード・ホルダの界面における一貫した熱状況を提供するために、結晶の使用可能な領域にわたって最初の１０ｍｍ結晶成長で、結晶成長の間に平面を多少凸な成長面に維持しつつ、凹表面形状を示す局所化した領域を回避する一方で、単結晶の成長の昇華を引き起こす、加熱するステップと、
により製造される、単結晶。
３Ｃ、４Ｈ、６Ｈ、及び１５Ｒポリタイプから成る群から選択されるポリタイプを備える請求項１２記載の単結晶。
直径が少なくとも１００ｍｍで、抵抗率が１０，０００オーム−ｃｍより大きく、マイクロパイプ密度が２００ｃｍ^−２未満の高品質の炭化珪素単結晶であって、
シード・ホルダの熱膨張係数を直径が少なくとも１００ｍｍのシード結晶の熱膨張係数に選択的に一致させるステップと、
シード結晶上に最少のねじれ力を働かせつつシード結晶をるつぼにあるシード・ホルダに位置づけるステップであって、それによって、そうしなければシード結晶の裏面からの昇華やシード結晶を跨ぐ望ましくない温度差を促進する、シード結晶の歪み又は反りからねじれ力を回避する、位置づけるステップと、
Ｐ型またはＮ型ドーパント原子の意図的な導入なしにＳｉおよびＣを含む環境で、シード結晶を加熱し、続いて単結晶を加熱するステップであって、最少のねじれ力でシード結晶を位置づけることによりもたらされるシード結晶とシード・ホルダの界面における一貫した熱状況で単結晶の成長の昇華を引き起こす、加熱するステップと、
により製造される、単結晶。
前記シード結晶は、エッジ・リング・シード・キャップ内に位置し、エッジ・リング・シード・キャップをシード・ホルダ上に位置づけ、それによってシード結晶に加えられる力学的力を最小限に抑え、それによってシード・ホルダ上への実装によって生ずる、シード結晶におけるあらゆる歪みを最小化又は排除する、請求項１４記載の単結晶。
３Ｃ、４Ｈ、６Ｈ、及び１５Ｒポリタイプから成る群から選択されるポリタイプを備える請求項１５記載の単結晶。
直径が少なくとも１００ｍｍで、抵抗率が１０，０００オーム−ｃｍより大きく、マイクロパイプ密度が２００ｃｍ^−２未満の高品質の炭化珪素単結晶であって、
シード・ホルダに取り付けられたシード結晶を設けるステップと、
シード・ホルダの熱膨張係数を直径が少なくとも１００ｍｍのシードの熱膨張係数に選択的に一致させるステップと、
結晶成長中のシード・ホルダの著しい歪みを防止するために、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、それによって、そうしなければ単結晶の成長中に欠陥が発生し伝搬する傾向のある、シードに跨る温度差の最小化又は排除を行う、アニールするステップと、
その後、Ｐ型またはＮ型ドーパント原子の意図的な導入なしにＳｉおよびＣを含む環境で、及びアニールによってもたらされるシードとシード・ホルダの界面における一貫した熱状況で、シード結晶を用いてシード成長を開始するステップと、
により製造される、単結晶。
少なくとも約３０分にわたって少なくとも２５００℃の温度でシード・ホルダをアニールすることを特徴とする、請求項１７記載の単結晶。
３Ｃ、４Ｈ、６Ｈ、及び１５Ｒポリタイプから成る群から選択されるポリタイプを備える請求項１８記載の単結晶。
直径が少なくとも１００ｍｍで、抵抗率が１０，０００オーム−ｃｍより大きく、マイクロパイプ密度が２００ｃｍ^−２未満の高品質の炭化珪素単結晶であって、
シード・ホルダの熱膨張係数を直径が少なくとも１００ｍｍのシード結晶の熱膨張係数に選択的に一致させるステップと、
低多孔性バッキング材でシード・ホルダ上にシード結晶を位置づけるステップであって、該低多孔性バッキング材料は、シードからの炭化珪素昇華に対して蒸気障壁を与え、シード及びバッキング材料間の熱伝導率の差を最小限に抑えて、シードに亘る温度差を最小限に抑えるか又は排除し、同様に、そうしなければ成長結晶中に欠陥を発生させ伝搬させるシードの背面からの蒸気輸送(vapor transport)を最小限に抑えるか又は排除する、位置づけるステップと、
Ｐ型またはＮ型ドーパント原子の意図的な導入なしにＳｉおよびＣを含む環境で、シード結晶を加熱し、続いて単結晶を加熱するステップであって、熱伝導性を最小化することにより引き起こされる、シード結晶とシード・ホルダの界面における一貫した熱状況で単結晶の成長の昇華を引き起こす、加熱するステップと、
により製造される、単結晶。
前記バッキング材料はＳｉＣシード結晶の熱膨張係数とできるだけ近い熱膨張係数を有していることを特徴とする、請求項２０記載の単結晶。
３Ｃ、４Ｈ、６Ｈ、及び１５Ｒポリタイプから成る群から選択されるポリタイプを備える請求項２０記載の単結晶。
マイクロパイプ密度が１００ｃｍ^−２未満であることを特徴とする請求項１から２２記載の単結晶。
マイクロパイプ密度が３０ｃｍ^−２未満であることを特徴とする請求項１から２２記載の単結晶。
マイクロパイプ密度が１５ｃｍ^−２未満であることを特徴とする請求項１から２２記載の単結晶。
マイクロパイプ密度が５ｃｍ^−２未満であることを特徴とする請求項１から２２記載の単結晶。