JP2015517451A5

JP2015517451A5 -

Info

Publication number: JP2015517451A5
Application number: JP2015514213A
Authority: JP
Filing date: 2013-05-24
Publication date: 2016-09-01
Anticipated expiration: 2033-05-24

Description

それぞれの昇華成長圧は１〜２００Ｔｏｒｒであり得ると共に、上記第１及び第２の昇華成長圧は同じであっても異なっていてもよい。

Claims

（ａ）ＳｉＣ単結晶種及び多結晶ＳｉＣ原料物質を、炉チャンバの内側に配された成長るつぼの内側に間隔を空けて設ける工程であって、炉チャンバの内側に配された前記成長るつぼが成長環境を規定する工程と、
（ｂ）昇華したＳｉＣ原料物質が前記ＳｉＣ種結晶上に析出することを介して、前記ＳｉＣ種結晶上にＳｉＣ単結晶を昇華成長させる工程と、
（ｃ）前記成長環境に存在するバックグラウンド窒素及びバックグラウンドホウ素と反応して、前記バックグラウンド窒素を伴う固体窒化化合物及び前記バックグラウンドホウ素を伴うガス状ハロゲン化ホウ素化合物を形成する反応性雰囲気を、該成長環境内に形成させる工程と
を含む、結晶成長方法であって、
前記反応性雰囲気が、ハロゲン化蒸気化合物及び１つ以上のガスを含んでおり、
前記ハロゲン化蒸気化合物が、（１）フッ素または塩素、及び（２）タンタルまたはニオブを備え、
前記１つ以上のガスが、アルゴン、水素、またはアルゴン＋水素の混合物を含んでいる、
結晶成長方法。
（ｄ）工程（ｃ）に続いて、前記成長環境中の前記雰囲気を非反応性雰囲気に変える工程と、
（ｅ）工程（ｄ）に続いて、前記成長環境内にバナジウムドーパントを導入する工程であって、前記バナジウムドーパントが、工程（ｄ）の後に前記ＳｉＣ種結晶上に昇華成長する前記ＳｉＣ単結晶の一部を、完全補償された状態及び半絶縁性にする工程と
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
工程（ｅ）が、前記成長環境内にホウ素ドーパントまたは窒素ドーパントを導入することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
工程（ｅ）において、前記バナジウムドーパントが制御された浸出を介して前記成長環境内に導入される、請求項２に記載の方法。
工程（ｅ）において前記成長環境内に前記バナジウムドーパントを導入することが、前記ＳｉＣ単結晶の昇華成長の間に、前記バナジウムドーパントを、前記バナジウムドーパントが固体である前記成長るつぼの外側位置から、前記バナジウムドーパントがバナジウム蒸気を生成する前記成長るつぼの内側位置に移動させることを含む、請求項２に記載の方法。
前記ＳｉＣ単結晶の昇華成長の間における前記成長るつぼの内側の圧力が１〜１００Ｔｏｒｒである、請求項２に記載の方法。
（ａ）多結晶原料物質及び種結晶を、炉チャンバの内側に配された成長るつぼを備えた成長環境内に導入する工程と、
（ｂ）前記成長環境内の第１の昇華成長圧の存在下において、第１のガスの流れの存在下で昇華された原料物質を前記種結晶上に析出することを介して単結晶を前記種結晶上に昇華成長させる工程であって、該第１のガスの流れが、前記成長環境内でガス状窒素と反応して固体窒化物化合物を形成するか、前記成長環境内でホウ素と反応してガス状ハロゲン化ホウ素化合物を形成するか、またはその両方である反応性成分を含んでいる工程と、
（ｃ）工程（ｂ）に続いて、前記成長環境において第２の昇華成長圧の存在下、ドーパント蒸気を含むが前記反応性成分を含まない第２のガスの流れの存在下において昇華された原料物質を前記種結晶上に析出することを介して、単結晶を前記種結晶上に昇華成長させる工程と
を備える、結晶成長方法であって、
前記第１のガスの前記反応性成分が、ガス状ハロゲン化金属であり、
前記第２のガスの前記ドーパント蒸気が、ガス状のバナジウムを備えており、
前記第２のガスがさらに水素、窒素または水素＋窒素を備えている、
結晶成長方法。
それぞれの昇華成長圧が１〜１００Ｔｏｒｒであり、
前記第１及び第２の昇華成長圧は同じであっても異なっていてもよい、請求項７に記載の方法。
工程（ｂ）と（ｃ）との間に、前記ドーパント蒸気の原料を前記成長るつぼ内に導入する工程をさらに含む、請求項７に記載の方法。
工程（ｂ）及び（ｃ）が、前記各工程間に前記成長環境を室内環境雰囲気に晒すことなく実施される、請求項７に記載の方法。
（ａ）ＳｉＣ単結晶種及び多結晶ＳｉＣ原料物質を、炉チャンバの内側に配された成長るつぼの内側に間隔を空けて設ける工程であって、炉チャンバの内側に配された前記成長るつぼが成長環境を規定する工程と、
（ｂ）前記成長環境内において、前記ＳｉＣ単結晶種上でのＳｉＣ単結晶の昇華成長を開始する工程と、
（ｃ）工程（ｂ）に続いて、前記成長環境内における前記ＳｉＣ単結晶種上でのＳｉＣ単結晶の昇華成長の間に、窒素及びホウ素のバックグラウンド不純物を、ガス状ハロゲン化金属及び水素を用いて前記成長環境から実質的に除去する工程と、
（ｄ）工程（ｃ）に続いて、前記成長環境内における前記ＳｉＣ単結晶種上でのＳｉＣ単結晶の昇華成長の間に、バナジウム及びホウ素ドーパントを前記成長環境内に導入し、それによりＰＩ型ＳｉＣ単結晶を前記ＳｉＣ種結晶上で昇華成長させる工程であって、成長後の前記ＰＩ型ＳｉＣ単結晶が半絶縁性であり、少なくとも１０¹⁰Ｏｈｍ−ｃｍの室温抵抗率と、室温〜４００℃の温度範囲におけるおよそ０．９〜１．５ｅＶの範囲の抵抗率の活性化エネルギーとを有している工程と
を備える、ＳｉＣ結晶成長方法。
前記ＰＩ型ＳｉＣ単結晶が、
浅いドナーよりも大きい濃度で存在する浅いアクセプターと、
完全補償を達成するのに十分な濃度で存在するバナジウムと
をさらに備える、請求項１１に記載のＳｉＣ結晶成長方法。
前記ＰＩ型ＳｉＣ単結晶が、
４・１０¹⁵〜７・１０¹⁵原子・ｃｍ^-3の濃度に意図的に低減されたバックグラウンド窒素と、
それぞれ９・１０¹⁵〜２・１０¹⁶原子・ｃｍ^-3及び９・１０¹⁶〜２・１０¹⁷原子・ｃｍ^-3の濃度で意図的に導入されたホウ素及びバナジウムドーパントと
をさらに備える、請求項１１に記載のＳｉＣ結晶成長方法。
前記ＰＩ型ＳｉＣ単結晶が４Ｈまたは６Ｈポリタイプをさらに備える、請求項１１に記載のＳｉＣ結晶成長方法。
（ａ）ＳｉＣ単結晶種及び多結晶ＳｉＣ原料物質を、炉チャンバの内側に配された成長るつぼの内側に間隔を空けて設ける工程であって、炉チャンバの内側に配された前記成長るつぼが成長環境を規定する工程と、
（ｂ）前記成長環境内において、前記ＳｉＣ単結晶種上でのＳｉＣ単結晶の昇華成長を開始する工程と、
（ｃ）工程（ｂ）に続いて、前記成長環境内における前記ＳｉＣ単結晶種上でのＳｉＣ単結晶の昇華成長の間に、窒素及びホウ素のバックグラウンド不純物を、ガス状ハロゲン化金属及び水素を用いて前記成長環境から実質的に除去する工程と、
（ｄ）工程（ｃ）に続いて、前記成長環境内における前記ＳｉＣ単結晶種上でのＳｉＣ単結晶の昇華成長の間に、バナジウム及び窒素ドーパントを前記成長環境内に導入し、それによりＮＵ型ＳｉＣ単結晶を前記ＳｉＣ種結晶上で昇華成長させる工程であって、成長後の前記ＮＵ型ＳｉＣ単結晶が半絶縁性であり、少なくとも１０¹⁰Ｏｈｍ−ｃｍの室温抵抗率と、室温〜４００℃の温度範囲におけるおよそ０．７８〜０．８２ｅＶの範囲の抵抗率の活性化エネルギーとを有している工程と
を備える、ＳｉＣ結晶成長方法。
前記ＮＵ型ＳｉＣ単結晶が、
浅いアクセプターよりも大きい濃度で存在する浅いドナーと、
完全補償を達成するのに十分な濃度で存在するバナジウムと
をさらに備える、請求項１５に記載のＳｉＣ結晶成長方法。
前記ＮＵ型ＳｉＣ単結晶が、
２・１０¹⁵〜８・１０¹⁵原子・ｃｍ^-3の濃度に意図的に低減されたバックグラウンドホウ素と、
それぞれ８・１０¹⁵〜２・１０¹⁶原子・ｃｍ^-3及び９・１０¹⁶〜２・１０¹⁷原子・ｃｍ^-3の濃度で意図的に導入された窒素及びバナジウムドーパントと
をさらに備える、請求項１５に記載のＳｉＣ結晶成長方法。
前記ＮＵ型ＳｉＣ単結晶が４Ｈまたは６Ｈポリタイプをさらに備える、請求項１５に記載のＳｉＣ結晶成長方法。