JP3342548B2 - Method for producing member for liquid phase epitaxial growth - Google Patents
Method for producing member for liquid phase epitaxial growthInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体(インジ
ウム、ガリウム、ヒ素、リンを使用する)の液相エピタ
キシャル成長を行う際に用いられる部材の製造方法に関
するものであり、更に詳しくは、粉体の離脱がみられず
しかも開気孔のないボート、スライダー及びその他の治
具に代表される液相エピタキシャル成長用部材の製造方
法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a member used for performing liquid phase epitaxial growth of a compound semiconductor (using indium, gallium, arsenic, and phosphorus). The present invention relates to a method for producing a member for liquid phase epitaxial growth typified by a boat, a slider, and other jigs in which no separation is observed and there are no open pores.
【0002】[0002]
【従来の技術】液相エピタキシャル成長は、半導体素子
の製造工程における薄膜成長技術の一種であり、ガリウ
ム等の過飽和融液を使用して、半導体基板上に直接に薄
膜を成長させる方法をいう。2. Description of the Related Art Liquid phase epitaxial growth is a kind of thin film growth technique in a semiconductor device manufacturing process, and refers to a method of growing a thin film directly on a semiconductor substrate using a supersaturated melt such as gallium.
【0003】上記液相エピタキシャル成長のための装置
は、スライドボート法では、過飽和融液を入れるボー
ト、半導体基板を移動させるためのスライダー及びその
他の治具等より構成されており、これらボート、スライ
ダー及びその他の治具には、従来、高純度で密度の高い
黒鉛が用いられていたIn the slide boat method, the apparatus for liquid phase epitaxial growth comprises a boat for holding a supersaturated melt, a slider for moving a semiconductor substrate, other jigs, and the like. For other jigs, high-purity, high-density graphite has been used.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記黒
鉛は、熱伝導率が高く、高純度であり、熱衝撃性が強
く、更に金属との反応性が低いという特徴を有するもの
の、その表面には開気孔が存在するため、不純物を吸着
したり、リンや砒素が入り込み、これらが液相エピタキ
シャル成長時に成長膜に触れてしまい、エピタキシャル
膜の特性が悪化するという難点があった。However, the above graphite has the characteristics of high thermal conductivity, high purity, high thermal shock resistance, and low reactivity with metals, but the surface of the graphite has Due to the presence of open pores, impurities are adsorbed, phosphorus and arsenic enter, and they come into contact with the grown film during liquid phase epitaxial growth, and the characteristics of the epitaxial film deteriorate.
【0005】又、黒鉛には、表面から黒鉛粉末が離脱し
やすいことなどの欠点を有するが、この黒鉛粉末も、エ
ピタキシャル膜の特性を悪化させる原因となっていた。[0005] Further, graphite has a drawback such that graphite powder is easily detached from the surface. However, this graphite powder also causes deterioration of the characteristics of the epitaxial film.
【0006】このようなことから、黒鉛材科に有機重合
体(塩化ビニール)を不完全に熱分解することにより得
たピッチを芳香族系溶剤と共に混合してスラリーとし、
このスラリーを適宜の成型品に塗布した後、焼成する方
法(特公昭52−39684号公報参照)等により、前
記成型品をガラス状炭素で被覆し、黒鉛粉末の発生を防
止しようとする試みもなされているが、この方法では、
厚い被覆が形成できなかったり、クラックが発生したり
して、十分な効果を得ることはできなかった。For this reason, pitch obtained by incompletely pyrolyzing an organic polymer (vinyl chloride) in a graphite material family is mixed with an aromatic solvent to form a slurry,
An attempt has also been made to apply the slurry to an appropriate molded product and then bake it (see Japanese Patent Publication No. 52-39684) to coat the molded product with glassy carbon to prevent the generation of graphite powder. However, in this method,
A sufficient effect could not be obtained because a thick coating could not be formed or cracks occurred.
【0007】本発明は、上述した従来技術における問題
点を解決し、黒鉛粉末の離脱がみられずしかも開気孔の
ないボート、スライダー及びその他の治具に代表される
液相エピタキシャル成長用部材の製造方法を提供するこ
とを目的としてなされたものである。The present invention solves the above-mentioned problems in the prior art and manufactures members for liquid phase epitaxial growth typified by boats, sliders and other jigs in which graphite powder is not detached and has no open pores. It is intended to provide a method .
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明が採用した液相エピタキシャル成長用部材の製
造方法の構成は、黒鉛製のボート、スライダー及びその
他の治具をポリカルボジイミド樹脂により被覆し、次い
で不活性雰囲気中で前記ポリカルボジイミド樹脂を炭素
化すると共に、炭素化されたポリカルボジイミド樹脂の
一部を部材内部に侵入させるようにすることを特徴とす
るものである。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a method for manufacturing a member for liquid phase epitaxial growth .
The construction method is composed of graphite boats, sliders and their
Cover other jigs with polycarbodiimide resin, and then
The polycarbodiimide resin in an inert atmosphere with carbon
And carbonized polycarbodiimide resin
It is characterized in that a part is made to enter the inside of the member .
【0009】即ち、本発明者らは、焼成炭化後の炭素含
有量が高く、旦つ、収率も高い樹脂であるポリカルボジ
イミド樹脂に注目し、この樹脂を炭素化してエピタキシ
ャル成長用部材を被覆すれば、黒鉛粉末の離脱がみられ
ずしかも開気孔のないエピタキシャル成長用部材が得ら
れるのではないかという発想を得、更に研究を続けた結
果、本発明を完成した。That is, the present inventors have focused on a polycarbodiimide resin, which is a resin having a high carbon content after firing and carbonization and a high yield, and carbonized this resin to coat a member for epitaxial growth. For example, the inventor of the present invention obtained the idea that a member for epitaxial growth in which graphite powder was not detached and free of open pores could be obtained. As a result of further research, the present invention was completed.
【0010】以下、本発明について詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail.
【0011】本発明において対象となる液相エピタキシ
ャル成長用部材は、上記スライドボート法で使用される
ものであって、これにはすでに述べたように、過飽和融
液を入れるボート、半導体基板を移動させるためのスラ
イダー及びその他の治具が含まれ、通常これらの部材は
黒鉛を加工することにより製造されている。The liquid phase epitaxial growth member to be used in the present invention is used in the slide boat method. As described above, the member for moving the supersaturated melt and the semiconductor substrate are moved. And other jigs, and these members are usually manufactured by processing graphite.
【0012】本発明では、上記液相エピタキシャル成長
用部材を炭素化されたポリカルボジイミド樹脂により被
覆するものである。In the present invention, the above-mentioned member for liquid phase epitaxial growth is coated with a carbonized polycarbodiimide resin.
【0013】上記ポリカルボジイミド樹脂それ自体は周
知ものか、或いは、周知のものと同様にして製造するこ
とができるものであって{米国特許第2,94l,95
6号明細書;特公昭47−33279号公報;J.Or
g.Chem.,28,2069〜2075(196
3)Chemical Review l98l,vo
l.8l.No.4,6l9〜62l等参照}、例え
ば、カルボジイミド化触媒の存在下、有機ジイソシアネ
ートの脱二酸化炭素を伴う縮合反応により容易に製造す
ることができる。The above-mentioned polycarbodiimide resin itself is known or can be produced in the same manner as known ones. US Pat. No. 2,941,95
No. 6, JP-B-47-33279; Or
g. Chem. , 28 , 2069-2075 (196
3) Chemical Review 198l, vo
l. 8l. No. For example, it can be easily produced by a condensation reaction involving the removal of carbon dioxide from an organic diisocyanate in the presence of a carbodiimidization catalyst.
【0014】上記ポリカルボジイミド樹脂の製造に使用
される有機ジイソシアネートとしては、脂肪族系、脂環
式系、芳香族系、芳香−脂肪族系等のいずれのタイプも
のであってもよく、これらは単独で用いても、或いは、
2種以上を組み合わせて共重合体として用いてもよい。The organic diisocyanate used in the production of the above polycarbodiimide resin may be any of aliphatic, alicyclic, aromatic and aromatic-aliphatic types. Used alone or
Two or more kinds may be used in combination as a copolymer.
【0015】而して、本発明において使用されるポリカ
ルボジイミド樹脂には、下記式 −R−N=C=N− (但し、式中のRは有機ジイソシアネート残基を表す)
で示される少なくともl種の繰り返し単位からなる単独
重合体または共重合体が包含される。The polycarbodiimide resin used in the present invention has the following formula: -RN = C = N- (wherein R represents an organic diisocyanate residue)
And a homopolymer or a copolymer comprising at least one type of repeating unit represented by the formula:
【0016】有機ジイソシアネート残基である上記式に
おけるRとしては、中でも芳香族ジイソシアネート残基
が好適である(ここで、有機ジイソシアネート残基と
は、有機ジイソシアネート分子から2つのイソシアネー
ト基(NCO)を除いた残りの部分をいう)。このよう
なポリカルボジイミド樹脂の具体例としては、以下のも
のを挙げることができる。As R in the above formula which is an organic diisocyanate residue, an aromatic diisocyanate residue is particularly preferable (here, the organic diisocyanate residue is a group obtained by removing two isocyanate groups (NCO) from an organic diisocyanate molecule). The rest). Specific examples of such a polycarbodiimide resin include the following.
【化1】 Embedded image
【0017】上記各式中において、nはl0〜l0,0
00の範囲内、好ましくは50〜5,000の範囲内で
あり、又、ポリカルボジイミド樹脂の末端は、モノイソ
シアネート等により封止されていてもよい。In the above formulas, n is 10 to 10 and 0.
00, preferably in the range of 50 to 5,000, and the terminal of the polycarbodiimide resin may be sealed with monoisocyanate or the like.
【0018】上記ポリカルボジイミド樹脂は、溶液のま
ま或いは溶液から沈殿させた粉末として得ることがで
き、このようにして得られたポリカルボジイミド樹脂
は、液状で得られるポリカルボジイミド樹脂の場合は、
そのまま塗布液として用いることができ、又、粉末とし
て得られるポリカルボジイミド樹脂の場合は、溶媒に溶
解し、液状とした後に塗布液として使用すればよい。The above-mentioned polycarbodiimide resin can be obtained as a solution or as a powder precipitated from the solution. The polycarbodiimide resin thus obtained is, in the case of a polycarbodiimide resin obtained in a liquid form,
The polycarbodiimide resin obtained as a powder can be used as it is as a coating solution, or it can be used as a coating solution after dissolving in a solvent to form a liquid.
【0019】本発明では、上記のポリカルボジイミド樹
脂を含む塗布液により、まず、ボート、スライダー及び
その他の治具に代表される液相エピタキシャル成長用部
材の表面に被膜を形成する。被膜を形成する方法は、真
空含浸、超音波含浸、はけ塗り、スプレー等のどのよう
な方法でもよく、特に制限はない。尚、この被膜を形成
する際、ポリカルボジイミド樹脂を含む塗布液の一部は
黒鉛の開気孔内に侵入する。In the present invention, a coating is first formed on the surface of a liquid phase epitaxial growth member typified by a boat, a slider, and other jigs using a coating solution containing the above polycarbodiimide resin. The method for forming the coating may be any method such as vacuum impregnation, ultrasonic impregnation, brushing, spraying, etc., and is not particularly limited. When forming this coating, a part of the coating solution containing the polycarbodiimide resin enters the open pores of graphite.
【0020】表面に被膜を形成した上記エピタキシャル
成長用部材は、その後に例えば60℃〜300℃の温度
で乾燥される。The above-mentioned member for epitaxial growth having a film formed on the surface is thereafter dried at a temperature of, for example, 60 ° C. to 300 ° C.
【0021】次いで、上記のようにして表面にポリカル
ボジイミド樹脂の被膜を形成したエピタキシャル成長用
部材を加熱し、前記ポリカルボジイミド樹脂を炭素化す
ることにより、目的とする液相エピタキシャル成長用部
材を得ることができる。この炭素化工程は、真空中や窒
素ガス中等の不活性雰囲気下において行うものとし、そ
の際の最終焼成温度は500℃〜3000℃である。Next, the member for epitaxial growth, on which the polycarbodiimide resin film is formed on the surface as described above, is heated to carbonize the polycarbodiimide resin, thereby obtaining the desired member for liquid phase epitaxial growth. it can. This carbonization step is performed in an inert atmosphere such as in a vacuum or nitrogen gas, and the final firing temperature at that time is 500 ° C to 3000 ° C.
【0022】このようにして得られたエピタキシャル成
長用部材は、炭素化されたポリカルボジイミド樹脂によ
り被覆されるため、黒鉛の開気孔が完全に埋められ、緻
密でクラックもなく、且つ、黒鉛粉末の離脱もまったく
ないばかりか、更には黒鉛中に入り込んで吸着されてい
るリン、砒素その他の不純物が表面に出ることのない良
好なものである。Since the thus obtained epitaxial growth member is covered with the carbonized polycarbodiimide resin, the open pores of graphite are completely filled, and the graphite is dense and free from cracks. In addition, the graphite powder does not desorb at all, and furthermore, phosphorus, arsenic and other impurities which have entered and adsorbed into the graphite do not appear on the surface.
【0023】次に本発明を実施例により更に詳細に説明
する。Now, the present invention will be described in further detail with reference to Examples.
【0024】[0024]
実施例 ポリカルボジイミド溶液を下のように得た。2,4−ト
リレンジイソシアネート/2,6−トリレンジイソシア
ネートの混合物(80:20)(TDI)54gをテト
ラクロロエチレン500ml中で、カルボジイミド化触
媒(l−フェニル−3−メチルホスフォレンオキサイ
ド)0.l2gと共に、l20℃で4時間反応させポリ
カルボジイミド樹脂溶液を得た。Example A polycarbodiimide solution was obtained as follows. A mixture of 2,4-tolylene diisocyanate / 2,6-tolylene diisocyanate (80:20) (TDI) (54 g) in 500 ml of tetrachloroethylene was used to prepare a carbodiimidation catalyst (1-phenyl-3-methylphospholene oxide). The mixture was reacted at 120 ° C. for 4 hours together with 12 g to obtain a polycarbodiimide resin solution.
【0025】これとは別に、図lに示す液相エピタキシ
ャル成長装置のボート部材及びスライダー材及びボート
フタを、東洋炭素製等方性黒鉛(CIP品、密度l.8
5g/cm3)を用いて作成した。即ち、ボート部材1
は全長75mm、巾30mmとし、このボート部材1に
丸穴2、3を開けると共に、ボート部材1の底面近くに
スライダー4を挿入する隙間5を設けることにより、ボ
ート部材1の丸穴2、3には底がなく、スライダー4に
よって丸穴2、3内部の溶液の流出が妨げられる構造と
した。尚、スライダー4の巾はl5mmであり、表面に
は単結晶をのせるための長さ200mm、厚さ3mmの
くぼみ6が設けられており、ボートのフタ7は、l5m
mφの板状とした。Separately, a boat member, a slider material and a boat lid of the liquid phase epitaxial growth apparatus shown in FIG. 1 are made of Toyo Carbon isotropic graphite (CIP product, density 1.8).
5 g / cm 3 ). That is, the boat member 1
Has a total length of 75 mm and a width of 30 mm, and a round hole 2, 3 is formed in the boat member 1, and a gap 5 for inserting a slider 4 is provided near the bottom surface of the boat member 1 so that the round holes 2, 3 Has no bottom, and the slider 4 prevents the solution from flowing out of the round holes 2 and 3 from flowing out. The width of the slider 4 is 15 mm, the surface is provided with a recess 6 having a length of 200 mm and a thickness of 3 mm for mounting a single crystal, and the boat lid 7 has a height of 15 m.
mφ plate shape.
【0026】これらの黒鉛部材に上記ポリカルボジイミ
ド樹脂溶液を含浸、塗布し、溶液を乾燥するために、6
0℃でl0分、l20℃でl0分、200℃でl0分間
熱処理し、その後真空中においてl500℃でポリカル
ボジイミド樹脂を炭素化し、本発明エピタキシャル成長
用部材の一例を作成した。These graphite members are impregnated with the above-mentioned polycarbodiimide resin solution, coated, and dried in order to dry the solution.
Heat treatment was performed at 0 ° C. for 10 minutes, at 120 ° C. for 10 minutes, and at 200 ° C. for 10 minutes. Thereafter, the polycarbodiimide resin was carbonized at 1500 ° C. in vacuum to prepare an example of the member for epitaxial growth of the present invention.
【0027】次いで、ボート本体1の丸穴2、3に金属
ガリウムを入れてふた7をし、スライダー4のくぼみ6
には、ガリウム−ヒ素基板とエピタキシャル成長用ガリ
ウム−ヒ素基板を置いた。丸穴2、3の下部がいづれの
基板も接しないようにスライダー4を調節し、石英管内
に入れて真空にした。次に、水素ガスを流し、電気炉に
入れ温度を上昇させた。ガリウムが溶けたところでスラ
イダー4を移動させ、前記ガリウム−ヒ素基板によりガ
リウム中にガリウム−ヒ素を飽和させ、その後に冷却を
始めた。次に、丸穴下のエピタキシャル成長用ガリウム
−ヒ素基板を移動させ、冷却を続け、ガリウム−ヒ素を
成長させた。同一方法、同一条件で3回エピタキシャル
成長を行った。この方法により得られたガリウム−ヒ素
の導電型、キャリアー濃度、移動度、含有炭素濃度及び
含有酸素濃度を測定した。結果を表1に示す。Next, metal gallium is put into the round holes 2 and 3 of the boat body 1 and the lid 7 is closed.
, A gallium-arsenic substrate and a gallium-arsenic substrate for epitaxial growth were placed. The slider 4 was adjusted so that the lower portions of the round holes 2 and 3 did not come into contact with any of the substrates, and the slider 4 was placed in a quartz tube and evacuated. Next, hydrogen gas was flowed into the electric furnace to raise the temperature. When the gallium melted, the slider 4 was moved to saturate gallium-arsenic in the gallium by the gallium-arsenic substrate, and then cooling was started. Next, the gallium-arsenic substrate for epitaxial growth was moved under the round hole, cooling was continued, and gallium-arsenic was grown. Epitaxial growth was performed three times under the same method and under the same conditions. The conductivity type, carrier concentration, mobility, carbon content and oxygen content of the gallium-arsenic obtained by this method were measured. Table 1 shows the results.
【0028】比較例 黒鉛部材は実施例と同じ形状、寸法に作成し、ポリカル
ボジイミド被覆は行わず、実施例と同一条件でエピタキ
シャル成長を3回行った。この方法により得られたガリ
ウム−ヒ素の導電型、キャリアー濃度、移動度、含有炭
素濃度及び含有酸素濃度を測定した。結果を表1に示す
(尚、比較例のものの導電型がすべてp型となっている
のは、黒鉛中の不純物の影響によるものである)。Comparative Example A graphite member was formed in the same shape and dimensions as in the example, and was not subjected to polycarbodiimide coating, and epitaxial growth was performed three times under the same conditions as in the example. The conductivity type, carrier concentration, mobility, carbon content and oxygen content of the gallium-arsenic obtained by this method were measured. The results are shown in Table 1 (the conductivity type of the comparative example is all p-type due to the influence of impurities in graphite).
【表1】 [Table 1]
【0029】[0029]
【発明の効果】上記表1に示すように、本発明により製
造されたエピタキシャル成長用部材は、炭素化されたポ
リカルボジイミド樹脂により被覆されているので、表面
から黒鉛粉末が離脱したり、黒鉛中に入り込んで吸着さ
れているリン、砒素その他の不純物が表面に出ることが
ないため、キャリア濃度が低く、移動度が大きく且つ不
純物の少ない良好な半導体を作成することを可能とする
ものである。As shown in Table 1 above, according to the present invention ,
Since the manufactured member for epitaxial growth is covered with a carbonized polycarbodiimide resin, graphite powder is detached from the surface or phosphorus, arsenic and other impurities that have entered graphite and are adsorbed come out to the surface. Therefore, a good semiconductor having a low carrier concentration, a high mobility, and a small amount of impurities can be manufactured.
【図1】本発明エピタキシャル成長用部材の一例を示す
一部を断面とした側面図である。FIG. 1 is a partially sectional side view showing an example of a member for epitaxial growth of the present invention.
1 ボート部材 2、3 丸孔 4 スライダー 6 ガリウム−ヒ素基板入れ 7 ボートフタ Reference Signs List 1 boat member 2, 3 round hole 4 slider 6 gallium-arsenic substrate holder 7 boat lid
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−270489(JP,A) 特開 平3−247504(JP,A) 特開 平4−36369(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/208 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-62-270489 (JP, A) JP-A-3-247504 (JP, A) JP-A-4-36369 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/208
Claims (2)
の治具をポリカルボジイミド樹脂により被覆し、次いで
不活性雰囲気中で前記ポリカルボジイミド樹脂を炭素化
すると共に、炭素化されたポリカルボジイミド樹脂の一
部を部材内部に侵入させるようにすることを特徴とする
液相エピタキシャル成長用部材の製造方法。1. A graphite boat, a slider, and other jigs are coated with a polycarbodiimide resin, and then the polycarbodiimide resin is carbonized in an inert atmosphere, and a part of the carbonized polycarbodiimide resin. Of a member for liquid phase epitaxial growth, characterized by infiltrating the inside of the member.
〜3000℃の温度範囲で行う請求項1に記載の液相エ
ピタキシャル成長用部材の製造方法。Wherein carbonization in an inert atmosphere, 500 ° C.
The method for producing a member for liquid phase epitaxial growth according to claim 1, wherein the method is performed in a temperature range of 0003000 ° C.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25498693A JP3342548B2 (en) | 1993-09-16 | 1993-09-16 | Method for producing member for liquid phase epitaxial growth |
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JP25498693A JP3342548B2 (en) | 1993-09-16 | 1993-09-16 | Method for producing member for liquid phase epitaxial growth |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH0786192A JPH0786192A (en) | 1995-03-31 |
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