JP6180439B2 - 塩素化の化学系を用いたcvdリアクタ内での炭化ケイ素結晶の成長 - Google Patents
塩素化の化学系を用いたcvdリアクタ内での炭化ケイ素結晶の成長 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6180439B2 JP6180439B2 JP2014554695A JP2014554695A JP6180439B2 JP 6180439 B2 JP6180439 B2 JP 6180439B2 JP 2014554695 A JP2014554695 A JP 2014554695A JP 2014554695 A JP2014554695 A JP 2014554695A JP 6180439 B2 JP6180439 B2 JP 6180439B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- flow
- reaction chamber
- silicon carbide
- stream
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000012010 growth Effects 0.000 title claims description 103
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims description 68
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 title claims description 57
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 56
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 title description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 176
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 88
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 65
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 55
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 55
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 53
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 46
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 32
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 24
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 24
- 239000012686 silicon precursor Substances 0.000 claims description 24
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 22
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 22
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 17
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 13
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 13
- KOPOQZFJUQMUML-UHFFFAOYSA-N chlorosilane Chemical compound Cl[SiH3] KOPOQZFJUQMUML-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000005046 Chlorosilane Substances 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 7
- VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 4-[4-(4-methoxyphenyl)piperazin-1-yl]aniline Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1N1CCN(C=2C=CC(N)=CC=2)CC1 VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000005049 silicon tetrachloride Substances 0.000 claims description 6
- ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N trichlorosilane Chemical compound Cl[SiH](Cl)Cl ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000005052 trichlorosilane Substances 0.000 claims description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 5
- 239000005055 methyl trichlorosilane Substances 0.000 claims description 5
- JLUFWMXJHAVVNN-UHFFFAOYSA-N methyltrichlorosilane Chemical compound C[Si](Cl)(Cl)Cl JLUFWMXJHAVVNN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- SLLGVCUQYRMELA-UHFFFAOYSA-N chlorosilicon Chemical compound Cl[Si] SLLGVCUQYRMELA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 19
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 15
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 10
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 7
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 6
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 4
- NEHMKBQYUWJMIP-UHFFFAOYSA-N chloromethane Chemical compound ClC NEHMKBQYUWJMIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 4
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N dichlorosilane Chemical compound Cl[SiH2]Cl MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 3
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- 230000003698 anagen phase Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 239000007833 carbon precursor Substances 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 2
- 238000002109 crystal growth method Methods 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000010574 gas phase reaction Methods 0.000 description 2
- NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N methylidynetantalum Chemical compound [Ta]#C NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 2
- 229910003468 tantalcarbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- POFAUXBEMGMSAV-UHFFFAOYSA-N [Si].[Cl] Chemical compound [Si].[Cl] POFAUXBEMGMSAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- NEHMKBQYUWJMIP-NJFSPNSNSA-N chloro(114C)methane Chemical compound [14CH3]Cl NEHMKBQYUWJMIP-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- YGZSVWMBUCGDCV-UHFFFAOYSA-N chloro(methyl)silane Chemical compound C[SiH2]Cl YGZSVWMBUCGDCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229940050176 methyl chloride Drugs 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000007847 structural defect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/14—Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C16/0227—Pretreatment of the material to be coated by cleaning or etching
- C23C16/0236—Pretreatment of the material to be coated by cleaning or etching by etching with a reactive gas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/32—Carbides
- C23C16/325—Silicon carbide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45502—Flow conditions in reaction chamber
- C23C16/45504—Laminar flow
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45563—Gas nozzles
- C23C16/45565—Shower nozzles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45563—Gas nozzles
- C23C16/45568—Porous nozzles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45563—Gas nozzles
- C23C16/45576—Coaxial inlets for each gas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
- C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
- C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
- C23C16/4584—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
- C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
- C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
- C23C16/4586—Elements in the interior of the support, e.g. electrodes, heating or cooling devices
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/16—Controlling or regulating
- C30B25/165—Controlling or regulating the flow of the reactive gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/36—Carbides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Description
先行技術を記載している追加の文献は、以下の通りである:米国特許出願公開第2011/285933号、米国特許第6297522号及び国際公開WO0043577号。
関連した先行技術文献は、以下の研究プログラムの報告書である:E. Janzen, O. Kordina, Chloride -based SiC growth , Linkoping University,
ref. no. IFM-2010-00154。第8ページ、第4セクションには、水平リアクタの概略が記載されているが、リアクタを実際的に稼働させるための詳細は、わかっていなかった。
更なる先行技術文献は以下の通りである:S
Leone, F C Beyer, A Henry, C Hemmingsson, O Kordina, and E Janzen. Chloride
-based SiC epitaxial growth toward low temperature bulk growth. Crystal Growth and
Design, 10(8):3743-3751, 2010.
。これらが、不活性ガスに同伴されて、または自発的に輸送される時に、熱分解を起こし、これは通常、炭素堆積物又は熱分解グラファイトの堆積物を生じてしまう。しかしながら、水素中で輸送されれば、これらのガスは分解し、雰囲気温度に特有の他の炭化水素を生成する。そこで、本発明の1つの態様に従い、炭素の寄生性堆積物を防止するため、いくらかの水素が選択された炭化水素と共に用いられるべきである。選択すべき特有の炭素化学反応は、温度に大きく依存する。メタンは、その安定性のために優れた選択肢であり、この安定性は寄生性堆積物の防止に貢献するが、メタンは、メタンが一般に非常にラフで低品質の層を生成する低温の状況、すなわち1500℃〜1700℃の間では適切でない。1700℃を超える高温では、メタンは、より適切な選択肢である。低温の状況では、メチル塩化物又はエチレンが最高の選択肢である。プロパンは、非常に簡単に分解するため、おそらく最高の選択肢でないが、キャリヤフロー中の水素の量が十分に多い場合、すなわち炭化水素の流量のおよそ3〜10倍以上の場合は、用いられることができる。以上から、好ましくは、ガスの主流れは、前駆体ガスとしての四塩化ケイ素(SiCl4)、エチレン(C2H4)と、アルゴン(Ar)、水素(H2)及び任意選択でヘリウム(He)である。
エッチング混合物は、それが主ガス流体と混合されない限りにおいて効果的である。結晶の下流では、ガス中の塩素含有量が高過ぎるようになる懸念を持つ必要はなく、なぜなら、堆積物は防止されるからである。
1.主ガス流れで、炭化水素は、四塩化ケイ素SiCl4と共に供給される(主ガス流れとは、一次ガス流れと二次ガス流れとの和を意味する)。炭化水素は、常に一定量の水素と共に輸送される必要があるため、少量の水素も、主ガス流れの一部(炭化水素流れの約3〜10倍の流量)として送られる。水素がSiCl4と共に流動すれば、無論、水素はSiCl4ガスに影響を及ぼし、このガスはガスの流れの中で早期にクラッキングを生じる。これは必ずしも欠点であるというわけではなく、それよりも、反応速度を制御する方法として捉えることができる。いずれにせよ、基本原則は、SiCl4がキャリアガスとしてのアルゴンと共に、一次流れの中で輸送されるということである。従って、この代替案では、SiCl4、炭化水素、好ましくはアルゴンであるキャリアガス及び少量の水素が、一次ガスの流れ16として供給される。すでに論じられるように、キャリアガスはAr及びHeの混合ガスであってもよい。さらに、この代替案に従い、上述の水素のシールドとして、特定の割合の水素もまた、一次ガスの流れ16を囲む二次流れ17中に供給される。またさらに、この代替案に従い、水素の主要部を、主ガスの流れに垂直な基板ホルダー10に向けられるガスの流れとして、反応チャンバ1の中に供給する。ここに記載の炭化水素は、好ましくはC2H4であるが、C2H2、CH4、C3H8、C2H6、CH3Cl又はこれらの炭化水素のいずれかの混合であってもよい。さらに、用いる炭化水素は、所望の成長温度に依存する。
炭化水素の濃度は、ケイ素前駆体とほぼ同様とすることが好ましい。C/Si比が1又は1よりもわずかに小さい状態に保たれるならば、最高品質の材料が得られることを、実験は示している。ケイ素前駆体の濃度又はSi/H2比は、0.1%〜10%の間である。H2/Ar比は、1〜50である必要がある。ケイ素前駆体の絶対流量をここで与えることは意味がなく、なぜなら、反応域の温度、正確な形状及びサイズ並びにどの前駆体が選択されるかによって異なるからである。また、Cl/Si比は、重要なパラメータである。ここで提案された温度状況では、Cl/Si比が3〜5よりも高い場合に、エッチング効果が顕著となり得る。Cl/Si比が10であれば、確かに高く、エッチング効果は顕著である。この場合において、流れに追加のHClを加える必要がある。HClの一部は、エッチングガスの流れ(下記参照)から来るものであり、主流れと混合され、Cl/Si比を高める。成長する結晶のいくらかのエッチングは、まったく悪いというわけではなく、これは、エッチングの大部分は、低い結晶完全性を示す結晶の部分において支配的であろうためであるが、しかしながら、エッチング速度があまりに高い場合、すなわち高いCl/Si比及び高温の場合には、成長速度が著しく低くなってしまう。Si液滴を形成するリスクが非常に高いため、2未満のCl/Si比は推奨されない。
2.炭化水素はSiCl4から分離され、水素と共に二次流れ17として輸送される。この場合、SiCl4はキャリアガスと共に輸送され、キャリアガスは、この代替案でも同様に、Ar、又はAr及びHeもしくはAr及びH2の混合ガスである。シャワーガス流れ18の内容は、代替案1と同じである。炭化水素を、代替案1と同様に選択することもできる。濃度は、代替案1と同様に選択しなければならない。
3.この代替案では、炭化水素は、シャワーガス流れ18の水素流れの主要部と共に、反応チャンバ1へ輸送され、それに応じて、主流れに垂直に、基板ホルダー10に取付けられた基板上で成長する結晶の方へと流れる。SiCl4ガスは、前述と同様に、一次ガス流れ16として、Ar、又はAr及びHeもしくはAr及びH2の混合ガスと共に輸送される。この場合、二次ガス流れ17は、水素のみから成ってもよいが、Si種の壁への拡散を防止するため、ここではArを用いることもできる。Arを介する拡散率は低いため、この理由から、Siとして堆積し得るホットウォールからSi種をシールドするために、これを用いることができるのである。しかしながら、水素の主要部は、炭化水素と共にシャワーガス管15を通じて導かれる。濃度は、代替案1及び2と同様としなければならない。
一次ガス流れ16、二次ガス流れ17及びシャワーガス流れ18のそれぞれにおいて、x、y及びzの流量比で水素を反応チャンバ1内に導入する。各流れ16,17,18における水素の流量比は、x<y<zの関係である。
下記は、出願当初に記載の発明である。
<請求項1>
ホットウォール反応チャンバ(1)内の基板上に炭化ケイ素結晶を成長させる炭化ケイ素成長方法であって、前記反応チャンバ(1)は、1600℃から2000℃までの範囲の温度に加熱され、前記方法は、
一次ガス流れ(16)と、前記一次ガス流れ(16)を囲む二次ガス流れ(17)と、シャワーガス流れ(18)との少なくとも3本のガス流れを用い、前記一次ガス流れ(16)及び前記二次ガス流れ(17)が前記基板の表面に対して実質的に平行に流れ、前記シャワーガス流れ(18)が前記一次ガス流れ(16)及び前記二次ガス流れ(17)に対して実質的に垂直に供給され、基板の方へ向けられるように、プロセスガスを前記反応チャンバ(1)内に導入し、
前記一次ガスの流れ(16)を用いて、キャリアガスと共に、および、随意、ある量のHClと共に、塩素含有ケイ素前駆体ガスを、前記反応チャンバ(1)内に導入し、
以下の選択肢:
a)前記一次流れ(16)中で、前記塩素含有ケイ素前駆体ガス及び小さい流量比xの水素と共に;
b)前記二次流れ(17)中で、流量比yの水素及び、随意、ある量のArと共に;
c)前記シャワーヘッド流れ(18)中で、流量比zの水素と共に;
d)上記選択肢a)〜c)の任意の組合せで;
の1つに従って、炭化水素前駆体ガスを、前記反応チャンバ(1)に導入し、
水素の流量比が、x<y<zの関係であり、
全ての選択肢に従い、水素が前記二次ガス流れ(17)では流量比yで、前記シャワーガス流れでは流量比zで反応チャンバに導入され、y<zであることを特徴とする方法。
<請求項2>
エッチングガス、好ましくはHCl又はHCl及びH2の混合ガスが、前記基板ホルダー(10)で供給されるエッチングガスの流れにより、前記反応チャンバ(1)内に導入される請求項1に記載の方法。
<請求項3>
前記塩素含有ケイ素前駆体ガスは、好ましくは四塩化ケイ素SiCl4であり、または、随意、トリクロロシランHSiCl3、クロロシラン、メチルトリクロロシランである請求項1に記載の方法。
<請求項4>
前記炭化水素は、好ましくはエチレンC2H4であり、または、随意、C2H2、CH4、C3H8、C2H6、CH3Cl又はこれらの炭化水素のいずれかの混合物のうちの一つである請求項1に記載の方法。
<請求項5>
前記二次流れ(17)は、前記塩素含有ケイ素前駆体流れの流量の3〜50倍であり、前記シャワーヘッド流れ(18)は、前記塩素含有ケイ素前駆体流れの1〜20倍である請求項1に記載の方法。
<請求項6>
主流れ(一次流れおよび二次流れの合計)のうち水素流れの部分が、前記塩素含有ケイ素前駆体流れの1〜10倍である請求項1に記載の方法。
<請求項7>
前記反応チャンバ(1)内部の圧力は、50mbarと1000mbarとの間、好ましくは75mbarと600mbarとの間、最も好ましくは100mbarと400mbarとの間の圧力に保たれる請求項1に記載の方法。
<請求項8>
前記反応チャンバ(1)への流れ全てにおけるC/Si比は、0.3と1.5との間、または好ましくは0.5と1.2との間、および最も好ましくは0.7と1.0との間である請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
<請求項9>
Si/H2合計流量比が、0.1%と10%との間であり、かつ、H2/Ar合計流量比が、0.2と50との間である請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
<請求項10>
Cl/Si比は、2と10との間、最も好ましくは3と5との間である請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
<請求項11>
ホットウォール型の、好ましくは水平に配置される、反応チャンバ(1)内で、請求項1の方法に従って基板上に炭化ケイ素結晶を成長させるための炭化ケイ素成長装置であって、前記反応チャンバ(1)は、底壁(3)、上カバー(4)、前記底壁(3)及び前記上カバー(4)をつなぐ側壁(5)によって包囲される伸長反応室(2)として設計され、前記反応チャンバ(1)を処理温度に加熱するための加熱手段が、前記反応チャンバ(1)を包囲しており、
前記底壁(3)は、基板ホルダー(10)を具備し、
前記上カバー(4)は、前記基板ホルダー(10)に対向するシャワーヘッド(6)を具備し、
シャワーヘッドチャンバ(7)は、前記上カバー(4)と前記シャワーヘッド(6)との間に形成され、
一次ガス導管(14)は、前記反応室(2)の流入口(12)に向けられ、
二次ガス導管(13)は、前記反応室(2)の前記流入口(12)に接続され、前記二次ガス導管は、前記一次ガス導管(14)を包囲し、
シャワーガス管(15)は、シャワーヘッドチャンバ(7)に接続し、
前記一次ガス導管(14)を通る一次ガスの流れと、前記二次ガス導管(13)を通る二次ガスの流れ(17)とが、前記基板の表面と実質的に平行に流れるように、前記一次ガス導管(14)及び前記二次ガス導管(13)が配置されることを特徴とする炭化ケイ素成長装置。
<請求項12>
エッチングガスは、基板ホルダーシャフト(11)の中心流路(19)を通じて導入され、前記基板ホルダー(10)内の導管を通って、前記底壁(3)内に前記基板ホルダー(10)を収容する空洞(9)を満たし、前記底壁(3)と前記基板ホルダー(10)との間の空隙へと前記エッチングガスを排出する請求項11に記載の炭化ケイ素成長装置。
<請求項13>
前記反応室(2)の断面は、方形の形状を有し、前記一次ガス導管(14)及び前記二次ガス導管(13)は、少なくともそれらの長さの一部に沿って方形の形状を有する請求項11に記載の炭化ケイ素成長装置。
<請求項14>
前記基板ホルダー(10)は回転可能であり、反応室(2)に対して内へ又は外へと可動である請求項11に記載の炭化ケイ素成長装置。
<請求項15>
前記流入口(12)の流路は、前記二次ガス導管(13)と前記反応室(2)との間に狭窄部を具備する請求項11に記載の炭化ケイ素成長装置。
<請求項16>
前記一次ガス導管(14)の口は、前記狭窄部の上流で、前記流入口(12)の流路に通じている請求項15に記載の炭化ケイ素成長装置。
<請求項17>
反応チャンバ(1)の前記壁及び前記上カバーは、炭化ケイ素又は炭化タンタル又はその他の高融点炭化物又は窒化物で被覆される黒鉛より作られる請求項11に記載の炭化ケイ素成長装置。
<請求項18>
前記シャワーヘッド(6)は、狭い流路群(8)を具備し、前記流路群(8)は、所定の形状に従って分配され、かつ、前記流路(8)は、前記基板ホルダー(10)上の前記基板の表面に対して個々に垂直に又は傾斜して配置される請求項11に記載の炭化ケイ素成長装置。
<請求項19>
前記シャワーヘッド(6)の少なくとも一部は、多孔質ディスクを構成する請求項18に記載の炭化ケイ素成長装置。
Claims (22)
- ホットウォール反応チャンバ(1)内の基板上に炭化ケイ素結晶を成長させる炭化ケイ素成長方法であって、前記反応チャンバ(1)は、1600℃から2000℃までの範囲の温度に加熱され、前記方法は、
一次ガス流れ(16)と、前記一次ガス流れ(16)を囲む二次ガス流れ(17)と、シャワーヘッドガス流れ(18)との少なくとも3本のガス流れを用い、前記一次ガス流れ(16)及び前記二次ガス流れ(17)が前記基板の表面に対して実質的に平行に流れ、前記シャワーヘッドガス流れ(18)が前記一次ガス流れ(16)及び前記二次ガス流れ(17)に対して実質的に垂直に供給され、基板の方へ向けられるように、プロセスガスを前記反応チャンバ(1)内に導入し、
前記一次ガスの流れ(16)を用いて、キャリアガスと共に、塩素含有ケイ素前駆体ガスを、前記反応チャンバ(1)内に導入し、
以下の選択肢:
a)前記一次流れ(16)中で、前記塩素含有ケイ素前駆体ガスと共に;
b)前記二次流れ(17)中で、;
c)前記シャワーヘッドガス流れ(18)中で、;
の少なくとも1つに従って、炭化水素前駆体ガスを、前記反応チャンバ(1)に導入し、
前記一次流れ(16)、二次流れ(17)及び前記シャワーヘッドガス流れ(18)のそれぞれにおいて、x、y及びzの流量比で水素を、前記反応チャンバ(1)内に導入し、
前記各流れにおける水素の流量比が、x<y<zの関係であることを特徴とする方法。 - 前記二次流れ(17)の一部としてArを供給する請求項1に記載の方法。
- 前記一次流れ(16)においてある量のHClを供給する請求項1に記載の方法。
- エッチングガスが、基板ホルダー(10)で供給されるエッチングガスの流れにより、前記反応チャンバ(1)内に導入される請求項1に記載の方法。
- 前記塩素含有ケイ素前駆体ガスは、四塩化ケイ素SiCl4、トリクロロシランHSiCl3、クロロシラン、メチルトリクロロシランのいずれかである請求項1に記載の方法。
- 前記炭化水素は、エチレンC2H4、または、C2H2、CH4、C3H8、C2H6、CH3Cl又はこれらの炭化水素のいずれかの混合物のうちの一つである請求項1に記載の方法。
- 前記二次流れ(17)は、前記塩素含有ケイ素前駆体流れの流量の3〜50倍であり、前記シャワーヘッドガス流れ(18)は、前記塩素含有ケイ素前駆体流れの1〜20倍である請求項1に記載の方法。
- 主流れ(一次流れおよび二次流れの合計)のうち水素流れの部分が、前記塩素含有ケイ素前駆体流れの1〜10倍である請求項1に記載の方法。
- 前記反応チャンバ(1)内部の圧力は、50mbarと1000mbarとの間、または75mbarと600mbarとの間、または100mbarと400mbarとの間の圧力に保たれる請求項1に記載の方法。
- 前記反応チャンバ(1)への流れ全てにおけるC/Si比は、0.3と1.5との間、または0.5と1.2との間、または0.7と1.0との間である請求項1〜9のいずれかに記載の方法。
- Si/H2合計流量比が、0.1%と10%との間であり、かつ、H2/Ar合計流量比が、1と50との間である請求項1〜9のいずれかに記載の方法。
- Cl/Si比は、2と10との間、または3と5との間である請求項1〜9のいずれかに記載の方法。
- 前記エッチングガスがHCl又はHCl及びH2の混合ガスである請求項4に記載の方法。
- ホットウォール型の反応チャンバ(1)内で基板上に炭化ケイ素結晶を成長させるための炭化ケイ素成長装置であって、前記反応チャンバ(1)は、底壁(3)、上カバー(4)、前記底壁(3)及び前記上カバー(4)をつなぐ側壁(5)によって包囲される伸長反応室(2)として設計され、前記反応チャンバ(1)を処理温度に加熱するための加熱手段が、前記反応チャンバ(1)を包囲しており、
前記底壁(3)は、基板ホルダー(10)を具備し、
前記上カバー(4)は、前記基板ホルダー(10)に対向するシャワーヘッド(6)を具備し、
シャワーヘッドチャンバ(7)は、前記上カバー(4)と前記シャワーヘッド(6)との間に形成され、
一次ガス導管(14)は、前記反応室(2)の流入口(12)に向けられ、
二次ガス導管(13)は、前記反応室(2)の前記流入口(12)に接続され、前記二次ガス導管は、前記一次ガス導管(14)を包囲し、
シャワーガス管(15)は、シャワーヘッドチャンバ(7)に接続し、
前記一次ガス導管(14)を通る一次ガスの流れと、前記二次ガス導管(13)を通る二次ガスの流れ(17)とが、前記基板の表面と実質的に平行に流れるように、前記一次ガス導管(14)及び前記二次ガス導管(13)が配置されることを特徴とする炭化ケイ素成長装置。 - エッチングガスは、基板ホルダーシャフト(11)の中心流路(19)を通じて導入され、前記基板ホルダー(10)内の導管を通って、前記底壁(3)内に前記基板ホルダー(10)を収容する空洞(9)を満たし、前記底壁(3)と前記基板ホルダー(10)との間の空隙へと前記エッチングガスを排出する請求項14に記載の炭化ケイ素成長装置。
- 前記反応室(2)の断面は、方形の形状を有し、前記一次ガス導管(14)及び前記二次ガス導管(13)は、少なくともそれらの長さの一部に沿って方形の形状を有する請求項14に記載の炭化ケイ素成長装置。
- 前記基板ホルダー(10)は回転可能であり、反応室(2)に対して内へ又は外へと可動である請求項14に記載の炭化ケイ素成長装置。
- 前記流入口(12)の流路は、前記二次ガス導管(13)と前記反応室(2)との間に狭窄部を具備する請求項14に記載の炭化ケイ素成長装置。
- 前記一次ガス導管(14)の口は、前記狭窄部の上流で、前記流入口(12)の流路に通じている請求項18に記載の炭化ケイ素成長装置。
- 反応チャンバ(1)の前記壁及び前記上カバーは、炭化ケイ素で被覆される黒鉛より作られる請求項14に記載の炭化ケイ素成長装置。
- 前記シャワーヘッド(6)は、狭い流路群(8)を具備し、前記流路群(8)は、所定の形状に従って分配され、かつ、前記流路(8)は、前記基板ホルダー(10)上の前記基板の表面に対して個々に垂直に又は傾斜して配置される請求項14に記載の炭化ケイ素成長装置。
- 前記シャワーヘッド(6)の少なくとも一部は、多孔質ディスクを構成する請求項21に記載の炭化ケイ素成長装置。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE1230011A SE536605C2 (sv) | 2012-01-30 | 2012-01-30 | Odling av kiselkarbidkristall i en CVD-reaktor vid användning av klorineringskemi |
SE1230011-7 | 2012-01-30 | ||
PCT/SE2013/050066 WO2013115711A2 (en) | 2012-01-30 | 2013-01-29 | Silicon carbide crystal growth in a cvd reactor using chlorinated chemistry |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015510691A JP2015510691A (ja) | 2015-04-09 |
JP6180439B2 true JP6180439B2 (ja) | 2017-08-23 |
Family
ID=48906001
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014554695A Active JP6180439B2 (ja) | 2012-01-30 | 2013-01-29 | 塩素化の化学系を用いたcvdリアクタ内での炭化ケイ素結晶の成長 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10017877B2 (ja) |
JP (1) | JP6180439B2 (ja) |
SE (1) | SE536605C2 (ja) |
WO (1) | WO2013115711A2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20150345046A1 (en) * | 2012-12-27 | 2015-12-03 | Showa Denko K.K. | Film-forming device |
WO2014103727A1 (ja) * | 2012-12-27 | 2014-07-03 | 昭和電工株式会社 | SiC膜成膜装置およびSiC膜の製造方法 |
KR102203025B1 (ko) | 2014-08-06 | 2021-01-14 | 엘지이노텍 주식회사 | 탄화규소 에피 웨이퍼 제조 방법 |
WO2016141579A1 (en) * | 2015-03-12 | 2016-09-15 | Ibiden Co., Ltd. | Method for manufacturing cvd-sic material |
JP6579710B2 (ja) * | 2015-12-24 | 2019-09-25 | 昭和電工株式会社 | SiCエピタキシャルウェハの製造方法 |
JP6832240B2 (ja) * | 2017-05-26 | 2021-02-24 | 昭和電工株式会社 | SiCエピタキシャルウェハ及びその製造方法 |
KR102408720B1 (ko) | 2017-06-07 | 2022-06-14 | 삼성전자주식회사 | 상부 돔을 포함하는 반도체 공정 챔버 |
Family Cites Families (39)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2550024B2 (ja) * | 1986-03-17 | 1996-10-30 | 富士通株式会社 | 減圧cvd装置 |
EP0254651B1 (en) * | 1986-06-28 | 1991-09-04 | Nihon Shinku Gijutsu Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for chemical vapor deposition |
JPH06101439B2 (ja) * | 1986-06-28 | 1994-12-12 | 日本真空技術株式会社 | Cvd装置のガスフロ−方法 |
JPS63143811A (ja) * | 1986-12-08 | 1988-06-16 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 縦型cvd装置 |
JPS6423540A (en) * | 1987-07-20 | 1989-01-26 | Nippon Telegraph & Telephone | Apparatus for manufacturing compound semiconductor film |
JPS6482637A (en) * | 1987-09-25 | 1989-03-28 | Fujitsu Ltd | Vapor phase epitaxy method |
JP2534525B2 (ja) * | 1987-12-19 | 1996-09-18 | 富士通株式会社 | β−炭化シリコン層の製造方法 |
JPH02291112A (ja) * | 1989-04-29 | 1990-11-30 | Toyoda Gosei Co Ltd | 化合物半導体の気相成長装置 |
JPH03183173A (ja) * | 1989-12-13 | 1991-08-09 | Canon Inc | 光学素子 |
JPH0437124A (ja) * | 1990-06-01 | 1992-02-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プラズマ処理装置 |
JP2556621B2 (ja) * | 1990-12-11 | 1996-11-20 | ホーヤ株式会社 | 炭化ケイ素膜の成膜方法 |
CA2113336C (en) * | 1993-01-25 | 2001-10-23 | David J. Larkin | Compound semi-conductors and controlled doping thereof |
JPH0952796A (ja) * | 1995-08-18 | 1997-02-25 | Fuji Electric Co Ltd | SiC結晶成長方法およびSiC半導体装置 |
JP3336897B2 (ja) * | 1997-02-07 | 2002-10-21 | 三菱住友シリコン株式会社 | 気相成長装置用サセプター |
US6063186A (en) | 1997-12-17 | 2000-05-16 | Cree, Inc. | Growth of very uniform silicon carbide epitaxial layers |
RU2162117C2 (ru) | 1999-01-21 | 2001-01-20 | Макаров Юрий Николаевич | Способ эпитаксиального выращивания карбида кремния и реактор для его осуществления |
US6184154B1 (en) * | 1999-10-13 | 2001-02-06 | Seh America, Inc. | Method of processing the backside of a wafer within an epitaxial reactor chamber |
US6596079B1 (en) * | 2000-03-13 | 2003-07-22 | Advanced Technology Materials, Inc. | III-V nitride substrate boule and method of making and using the same |
JP2002110564A (ja) * | 2000-10-02 | 2002-04-12 | Japan Pionics Co Ltd | 気相成長装置及び気相成長方法 |
JP4670206B2 (ja) * | 2001-08-29 | 2011-04-13 | 住友電気工業株式会社 | 窒化物系半導体の製造方法 |
GB0201990D0 (en) | 2002-01-29 | 2002-03-13 | Denselight Semiconductors Pte | Package casing for fibre-coupled optoeletronic device |
AU2003221438A1 (en) | 2002-03-19 | 2003-09-29 | Central Research Institute Of Electric Power Industry | METHOD FOR PREPARING SiC CRYSTAL AND SiC CRYSTAL |
DE10320597A1 (de) * | 2003-04-30 | 2004-12-02 | Aixtron Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden von Halbleiterschichten mit zwei Prozessgasen, von denen das eine vorkonditioniert ist |
US7147713B2 (en) * | 2003-04-30 | 2006-12-12 | Cree, Inc. | Phase controlled sublimation |
US7247513B2 (en) * | 2003-05-08 | 2007-07-24 | Caracal, Inc. | Dissociation of silicon clusters in a gas phase during chemical vapor deposition homo-epitaxial growth of silicon carbide |
JP2004363519A (ja) * | 2003-06-09 | 2004-12-24 | Eiichi Kawamoto | 有機金属化学気相成長装置および有機金属化学気相成長方法 |
US7052546B1 (en) * | 2003-08-28 | 2006-05-30 | Cape Simulations, Inc. | High-purity crystal growth |
US20050255245A1 (en) * | 2004-01-13 | 2005-11-17 | Fanton Mark A | Method and apparatus for the chemical vapor deposition of materials |
JP2005223215A (ja) * | 2004-02-06 | 2005-08-18 | Japan Science & Technology Agency | Si基板上への炭化珪素単結晶膜の製造方法及びそれを用いて製造される炭化珪素半導体装置 |
WO2005124859A2 (en) * | 2004-06-10 | 2005-12-29 | Avansys, Inc. | Methods and apparatuses for depositing uniform layers |
JP2007019160A (ja) * | 2005-07-06 | 2007-01-25 | Toyota Motor Corp | 炭化珪素単結晶の製造方法 |
JP2008034780A (ja) * | 2006-07-07 | 2008-02-14 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | エピタキシャルSiC膜付き半導体SiC基板の製造方法およびそのエピタキシャルSiC成膜装置 |
JP5140990B2 (ja) * | 2006-10-27 | 2013-02-13 | 信越半導体株式会社 | エピタキシャルシリコンウエーハの製造方法 |
US20080173239A1 (en) * | 2007-01-24 | 2008-07-24 | Yuri Makarov | Method, system, and apparatus for the growth of SiC and related or similar material, by chemical vapor deposition, using precursors in modified cold-wall reactor |
US20080241387A1 (en) * | 2007-03-29 | 2008-10-02 | Asm International N.V. | Atomic layer deposition reactor |
KR101333337B1 (ko) * | 2009-01-30 | 2013-11-25 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 에피텍셜 탄화규소 단결정 기판 및 그 제조 방법 |
JP2011035201A (ja) * | 2009-08-03 | 2011-02-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 気相処理装置、気相処理方法および基板 |
JP5500953B2 (ja) * | 2009-11-19 | 2014-05-21 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | 成膜装置および成膜方法 |
KR101699222B1 (ko) | 2010-05-18 | 2017-01-25 | 삼성전자주식회사 | 영상표시장치 |
-
2012
- 2012-01-30 SE SE1230011A patent/SE536605C2/sv unknown
-
2013
- 2013-01-29 JP JP2014554695A patent/JP6180439B2/ja active Active
- 2013-01-29 WO PCT/SE2013/050066 patent/WO2013115711A2/en active Application Filing
- 2013-01-29 US US14/375,289 patent/US10017877B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2013115711A3 (en) | 2013-10-31 |
WO2013115711A2 (en) | 2013-08-08 |
SE536605C2 (sv) | 2014-03-25 |
US20150013595A1 (en) | 2015-01-15 |
JP2015510691A (ja) | 2015-04-09 |
SE1230011A1 (sv) | 2013-07-31 |
US10017877B2 (en) | 2018-07-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6180439B2 (ja) | 塩素化の化学系を用いたcvdリアクタ内での炭化ケイ素結晶の成長 | |
EP1471168B1 (en) | Device and method for producing single crystals by vapour deposition | |
EP0835336B2 (en) | A device and a method for epitaxially growing objects by cvd | |
CA2312790C (en) | Growth of very uniform silicon carbide epitaxial layers | |
US8329252B2 (en) | Method for the growth of SiC, by chemical vapor deposition, using precursors in modified cold-wall reactor | |
US7695565B2 (en) | Sublimation chamber for phase controlled sublimation | |
JP4706565B2 (ja) | 炭化珪素単結晶の製造方法 | |
JP2016507467A (ja) | バナジウムドープ単結晶およびその成長方法 | |
JP2008516877A (ja) | GaN結晶またはAlGaN結晶の製造法 | |
JP6491484B2 (ja) | シリコン化学蒸気輸送による炭化シリコン結晶成長 | |
JP5910430B2 (ja) | エピタキシャル炭化珪素ウエハの製造方法 | |
US7901508B2 (en) | Method, system, and apparatus for the growth of SiC and related or similar material, by chemical vapor deposition, using precursors in modified cold-wall reactor | |
US6030661A (en) | Device and a method for epitaxially growing objects by CVD | |
JP4733882B2 (ja) | 炭化珪素単結晶及びその製造方法並びに炭化珪素単結晶育成用炭化珪素結晶原料 | |
TW201443302A (zh) | 低碳第iii族氮化物結晶 | |
KR100695536B1 (ko) | 이중 기판을 갖는 화학기상증착 장치 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20141216 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20141216 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20141217 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160128 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20161116 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20161122 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170207 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170509 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170623 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170704 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170718 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6180439 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |