JP6760721B2 - バナジウムでドープしたSiC塊状単結晶の製造方法及びバナジウムでドープしたSiC基板 - Google Patents
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Description
2,33:SiC塊状単結晶
3,34:成長坩堝
4,35:SiC供給領域
5,36:結晶成長領域
6,31:SiC供給源材料
7:坩堝蓋(端部壁)
8,37:種結晶
9,38:SiC成長気相
10:断熱層
11:筒状コンテナ
12:加熱コイル
13:坩堝側壁
14:中心軸線
16,39:成長境界面
17:冷却孔
18,25,28,41:気体透過性膜
19,40:成長方向
20:バナジウム含有混合物
22:開放ドーピング剤容器
23:バナジウム含有材料
26,29:多結晶SiC材料ブロック
Claims (12)
- 少なくとも10 10 Ωcm以上の電気比抵抗を有し、半絶縁性挙動を示す少なくとも1つのSiC塊状単結晶(2;33)の製造方法であって、
a)成長坩堝(3;34)の少なくとも1つの結晶成長領域において、SiC成長気相が生成され、SiC塊状単結晶(2;33)がこのSiC成長気相(9;38)からの析出によって成長し、
b)前記SiC成長気相が、前記成長坩堝(3;34)内のSiC供給領域(4;35)内に位置するSiC供給源材料(6;31)から供給され、ここで、前記材料は、SiC供給領域(4;35)から前記成長中のSiC塊状単結晶(2;33)の成長境界面(16;39)へ移送され、
c)バナジウムが、成長中のSiC塊状単結晶(2;33)のドーピング剤として結晶成長領域(5;36)へ供給され、
d)成長中のSiC塊状単結晶(2;33)の成長境界面(16;39)において、2,350℃以上の成長温度が設定され、これにより、5×1017cm−3を超えるドーピング剤濃度でドープされたSiC塊状単結晶(2;33)が成長し、
e)前記SiC供給領域(4;35)から前記成長境界面(16;39)への前記材料の移送が、成長坩堝(3;34)内の温度条件に加えて、追加の移送影響手段(18;25;28;31;41)により調整され、これにより、前記成長境界面(16;39)における成長温度及び成長境界面(16;39)への前記材料の移送を、少なくともほとんど、互いに無関係に、支配することができ、
f)前記追加の移送影響手段は、前記SiC供給領域(4)からの及び前記成長境界面(16)への前記材料の移送の間に、少なくとも1つの再昇華工程を実施する、
製造方法。 - 前記追加の移送影響手段として、多孔性材料から作られた少なくとも1つの気体透過性膜(18;25;28;41)が、前記SiC供給領域(4;35)と前記結晶成長領域(5;36)との間に配列されていることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記SiC供給領域(4)に装填された前記SiC供給源材料(31)のための前記追加の移送影響手段として、0.8g/cm3〜3.2g/cm3の範囲の相対密度を有する粉末化されたSiC材料が用いられることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
- 前記成長中のSiC塊状単結晶(2;31)にドーピング剤として導入されるべきバナジウムが、前記SiC塊状単結晶(2;33)の実際の成長に先立って、前記SiC供給源材料(6;31)及び前記SiC供給源材料(6)の内部に載置された開放されたドーピング剤容器(22)のいずれか1つに、添加されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 窒素が、成長中のSiC塊状単結晶(2;33)の追加のドーピング剤として、結晶成長領域(5;36)に供給されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記成長坩堝(34)に2つの分離された結晶成長領域(5;36)が備えられ、これらの間に前記SiC供給領域(35)が位置し、このSiC供給領域(35)が、前記2つの結晶成長領域(5;36)のそれぞれに関して、それぞれ、多孔性材料製の気体透過性膜(18;41)で被覆され、2つのSiC塊状単結晶(2;33)が製造されること
を特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。 - 少なくとも10 10 Ωcmの電気比抵抗を有し、半絶縁性挙動を示す半絶縁性単結晶SiC基板であって、
a)前記SiC基板がドーピング剤としてのバナジウムでドープされ、全SiC基板として、5×1017cm−3を超えるバナジウムドーピング剤濃度の全体平均値を有しており、
b)前記SiC基板の如何なる1mm3体積部分においても、そこで測定されたバナジウムドーピング剤の局所濃度が前記バナジウムドーピング剤濃度の全体平均値よりも50%を超えて上回らない、
c)前記SiC基板に導入されたバナジウム原子は、全体的に電気的に活性である、半絶縁性単結晶SiC基板。 - 前記バナジウムドーピング剤濃度の全体平均値が少なくとも6×1017cm−3であることを特徴とする請求項7に記載のSiC基板。
- SiC結晶構造が単一のSiCポリタイプのみを与えられていることを特徴とする請求項8に記載のSiC基板。
- 前記SiC基板が7.62cm以上の基板直径を有する主基板表面を有することを特徴とする請求項7〜9のいずれか1項に記載のSiC基板。
- 前記SiC基板が主基板表面とこの主基板表面に関して10cm−2以下の平均マイクロパイプ密度を有することを特徴とする請求項7〜10のいずれか1項に記載のSiC基板。
- 窒素が追加のドーピング剤として用いられ、窒素ドーピング濃度が5×1016cm−3であることを特徴とする請求項7〜11のいずれか1項に記載のSiC基板。
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