JP5033788B2 - 空間的に均一のドーピング不純物を有するSiC結晶を形成するための方法とそのシステム - Google Patents
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Description
本発明は、SiC結晶ブールの至るところにおけるドーパントの空間的に均一で制御された濃度をもたらす方法である。該方法は、ブール成長初期部分での高すぎるドーパント濃度と成長終焉部分での低すぎるドーパント濃度とを避ける又は取り除く。本発明に従って、ドーパント濃度は、SiC物質の好ましい電気的特性に到達できるほど十分に高くなることができ、一方同時にドーパント濃度は、結晶の欠陥を生じることを避けることができるほど十分に低くなることができる。本発明に従ったドーピング方法では、ドーパント濃度は結晶の成長に伴っては変化しない。それゆえに、空間的に均一の電気的特性を有するより長いブールは、成長され、結果としてSiC回路基盤のより高品質とより高い収率とより高い生産性とをもたらす。
従来技術のSiC結晶成長法に従って、適切な量の原子状バナジウムはSiC源1に混ぜられた。SiC源1/バナジウム混合物とSiC種4とは、成長容器2の中に置かれたが、それは、それ後真空にされ、好ましい圧力に不活性ガスで満たされた。これに続いて、成長容器2の温度は、SiC結晶5の成長を起こすほど十分な温度に上げられた。
本発明のSiC結晶成長法に従って、直径1.5mm、長さ6mmの毛細管16を有するカプセル14には、純度のある炭化バナジウム1g(VC0.88、99.999+%)が置かれた。カプセル14は、成長容器2におけるSiC源1の上に置かれた。この成長運転の他のすべてのパラメータは、既存の標準的な技術の手順に従った。
本発明のSiC結晶成長法に従って、直径1.5mm、長さ6mmの毛細管16を有するカプセル14には、純度99.995%の原子状バナジウム1gが置かれた。カプセル14は、成長容器2においてSiC源1の上に置かれた。この成長運転の他のすべてのパラメータは、既存の標準的な技術の手順に従った。
Claims (11)
- ドーピングされた単結晶の昇華成長の方法であって、
成長チャンバーを供給する工程(a)と、
前記成長チャンバー内での配置を許容する寸法を有する少なくとも1つのカプセルを供給する工程であって、各カプセルは、その内部と外部との間に伸びた少なくとも1つの毛細管を有するカプセルである工程(b)と、
各カプセルの内部にドーパントを組み込む工程(c)と、
工程(c)に続いて、前記カプセルの内部が前記の少なくとも1以上の毛細管を通じてのみ前記カプセルの外部と連通するように、カプセルに組み込まれた各ドーパントを密閉する工程(d)と、
空間的に関係して前記成長チャンバーに源物質と種結晶とを置く工程(e)と、
前記チャンバーに密閉されカプセルに組み込まれた各ドーパントを置く工程(f)と、
前記チャンバーの内部を周環境から隔離するためにその場所でカプセルに組み込まれ密閉された各ドーパントを有する成長チャンバーを密閉する工程(g)と、
工程(g)に続いて、前記密閉された成長チャンバーを真空にする工程(h)と、
工程(h)に続いて、昇華成長するのに好ましい圧力へ前記密閉された成長チャンバーを不活性ガスで満たす工程(i)と、
温度勾配が前記源物質と前記種結晶との間に形成され、前記種物質が前記源物質よりも低い温度であり、前記成長チャンバーにおける揮発性分子の蒸気輸送が前記源物質から前記種物質へ起こり、前記輸送に反応してすぐに、結晶が前記源物質から前記種結晶上で形成し、該形成された結晶が前記ドーパントを好ましい濃度で有するように、昇華成長にとって好ましい温度に前記密閉された成長チャンバーの内部を加熱する工程(j)とを有するドーピングされた単結晶の昇華成長方法。 - 前記成長チャンバー及び前記カプセルの少なくとも一つが、前記源物質及び前記ドーパントに反応しない物質から作製されている請求項1記載の方法。
- 前記成長チャンバー及び前記カプセルの少なくとも一方を形成する物質がグラファイトである請求項2記載の方法。
- 前記ドーパントが原子状、炭化物及びケイ化物の一の化学形態である状態、及び前記ドーパントが粉体、一片及びチップ状の少なくとも一の物理形態を有する状態の少なくとも一の状態である請求項1〜3の何れかに記載の方法。
- 前記ドーパントが、バナジウム、アルミニウム、ホウ素、及びリンの少なくとも一つを有する請求項1〜4の何れかに記載の方法。
- 工程(j)に先だって前記源物質が初期に粉体形状である請求項1〜5の何れかに記載の方法。
- 前記源物質と前記種結晶がSiCから形成されている請求項1〜6の何れかに記載の方法。
- 工程(b)が複数のカプセルを供給することを有し、工程(c)が各カプセルに様々なドーパントを組み込むことを有している請求項1〜7の何れかに記載の方法。
- ドーピングされた単結晶の昇華成長のためのシステムであって、
カプセルの内部と外部との間に伸びる少なくとも1の毛細管を有するカプセルであって、前記カプセルの内部は第1ドーパントが組み込まれ、前記カプセルの内部は前記の少なくとも1つの毛細管のみで外部と連通しているカプセルと、
空間的に関係して源物質と種物質とが組み込まれ、前記源物質の上若しくは中にカプセルが組み込まれている成長チャンバーであって、前記組み込まれた成長チャンバーはその内部が周環境から隔離するように密閉されている成長チャンバーと、
前記密閉された成長チャンバーを真空にする手段と、
昇華成長にとって好ましい圧力に前記密閉され真空にされた成長チャンバーを不活性ガスで満たす手段と、
前記種結晶が前記源物質よりも低い温度であり、前記成長チャンバーにおける揮発性分子の蒸気輸送が前記源物質から前記種物質へ起こり、前記輸送に反応してすぐに、結晶が前記源物質から前記種結晶上で形成し、該形成された結晶が前記ドーパントを好ましい濃度で有するように、密閉された成長チャンバーに満たされた活性ガスの内部を昇華成長にとって好ましい温度に加熱する手段とを有するドーピングされた単結晶の昇華成長のためのシステム。 - カプセルの内部と外部との間に伸びる少なくとも1つの毛細管を有する他のカプセルをさらに有するシステムであって、
前記他のカプセルの内部は第2のドーパントが組み込まれ、前記他のカプセルの内部は前記の少なくとも1つの毛細管を通じてのみ前記他のカプセルの外部と練通し、前記密閉された成長チャンバーはまた前記源物質の上若しくは中に前記他のカプセルが組み込まれている請求項9記載のシステム。 - 前記第1及び前記第2ドーパントが同じである請求項10記載のシステム。
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