KR100415422B1 - 탄화규소단결정을승화성장시키기위한방법및장치 - Google Patents

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Abstract

반응 챔버(2)는 기밀한 벽(20)에 의해 둘러싸이며, 상기 벽(2) 중 적어도 반응 챔버(2)를 향한 내부면(21)이 CVD 공정에 의해 제조된 실리콘 탄화물로 이루어진다. 벽(20)의 실리콘 탄화물의 적어도 일부가 승화되어 결정 시이드(3) 상에서 실리콘 탄화물-단결정(4)으로 성장된다.

Description

탄화규소 단결정을 승화 성장시키기 위한 방법 및 장치 {PROCESS AND DEVICE FOR SUBLIMATION GROWING SILICON CARBIDE MONOCRYSTALS}
탄화규소(SiC)로부터 탄화규소 단결정을 승화 성장시키는 경우, 저장소에서 일반적으로 분말 형태 또는 미리 제조된 고체 SiC 결정 형태의 일정량의 탄화규소가 가열되고 적어도 부분적으로 승화된다. 승화된 SiC는 반응 챔버 내에 배치된 SiC 결정 시이드(seed crystal) 상에서 성장한다. 승화 성장을 위해 요구되는 일반적으로 2000℃ 이상의 높은 온도로 인해, 저장소 및 반응 챔버를 둘러싸는 용기 벽은 내열성 재료, 예컨대 흑연 또는 금속 탄화물로 제조된다. 그러나, 저장소와 결정 시이드 사이에서 기체상의 승화된 SiC가 이동함에 따라, 이것이 용기 벽과 불가피하게 접촉하게 된다. 이로 인해, 용기 벽의 재료 내에 포함된 불순물이 규소를 풍부하게 함유한 기체상의 SiC에 의해 분리된 다음, 결국 성장하는 SiC-단결정 내에 이르게 된다. 또한, 기체상 SiC의 화학량론적 조성이 기체상 SiC 중의 규소와 흑연 또는 금속 탄화물 벽과의 화학 반응을 통해 변동될 수 있다. 이것은 성장하는 SiC-단결정에서 탄소 부화 증착을 야기시킨다.
미국 특허 제 2,854,364호 및 오스트리아 특허 제 243 858호에 공지된, SiC-단결정을 성장시키기 위한 Lely-승화공정에서는 SiC 단결정의 단편이 흑연 용기의 내부에 적층됨으로써, 단편들이 공동부(승화영역)를 둘러싼다. 약 2500℃의 온도에서 상기 SiC 단편이 함께 융합되고, 융합된 단편으로부터 작은 SiC 결정이 형성된다. 이러한 공지된 방법에서는, 승화영역이 기밀하게 밀봉되지 않는다. 특히 도핑 가스가 성장하는 SiC-결정을 도핑시키도록 SiC-단편 사이의 공간을 통해 공급된다.
독일 특허 공개 제 24 09 005호 및 이의 미국 대응 특허 4,147,572호에는 SiC 결정 시이드로 이루어지는 단결정 SiC 층을 에피택셜하게 제조하기 위한 방법 및 장치가 공지되어 있다. 여기서는, 다결정 SiC 플레이트가 다수개의 SiC 결정 시이드로 이루어진 SiC 플레이트의 선형 치수의 0.2배를 넘지 않는 거리에서 SiC 증기 공급원으로서 배열된다. 결정 시이드용 흑연 홀더 상에 장착된 흑연 멈춤 링(graphite stop ring)이 스페이서로서 사용된다. 또한, 상기 멈춤 링의 마주 놓인 면에는 SiC 플레이트가 배열된다. 흑연 홀더, 결정 시이드, 흑연 멈춤 링 및 SiC 플레이트를 포함하는 이러한 성장 셀 중 하나 이상이 흑연 용기 내에 장착된다. 상기 용기는 오븐 내에 배치된다. 승화 공정은 오븐 내에서 약 1 bar 내지 10-5Torr의 압력에서 1600℃ 내지 2400℃의 온도로 수행된다. SiC 에피택셜층을 도핑시키기 위해, 도핑 가스를 개구를 통해 흑연 용기 내로 유입시킨다.
일본 특허-04-055397호에는 SiC 단결정을 승화 성장시키기 위해 화학 기상 증착(CVD)으로 제조된 다결정 β-SiC를 사용하는 것이 공지되어 있다.
미국 특허 제5,288,326호에 공지된 SiC 단결정을 제조하기 위한 또 다른 장치에서는, 반응 챔버 내에서 주성분으로서 실란, 프로판 및 수소를 함유하는 가스 혼합물로부터 고체의 SiC 입자가 수득되는데, 상기 입자는 승화챔버 내로 떨어져서 여기에서 2000℃ 내지 2400℃의 온도로 승화된다. 승화된 SiC는 결정 시이드 상에서 성장된다.
본 발명은 탄화규소 단결정의 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 SiC 단결정 제조 장치에 대한 일 구체예의 횡단면도이고,
도 2 및 도 3은 반응 챔버용 모듈 제조 장치에 대한 구체예이며,
도 4 및 도 5는 반응 챔버용 모듈의 제조에 대한 구체예이고,
도 6 내지 10은 반응 챔버 벽의 제조에 대한 구체예이다.
본 발명의 목적은 선행기술에 비해 향상된 결정 품질을 갖는 SiC 단결정의 승화 성장 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라 청구의 범위 제 1항의 특징을 가진 방법 및 청구의 범위 제 3항의 특징을 가진 장치에 의해 달성된다. 기밀한 벽에 의해 둘러싸인 하나 이상의 반응 챔버가 제공된다. 하나 이상의 반응 챔버 벽은 적어도 반응 챔버를 향한 그것의 내부면이 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition = CVD)에 의해 수득된 탄화규소(SiC)로 제조된다. 적어도 반응 챔버 벽의 내부면을 형성하는 이러한 탄화규소는 적어도 벽의 승화영역내에서 승화 공정용 저장소(증기 공급원)로서 제공된다. 저장소로서 제공된 탄화규소의 일부는 가열에 의해 적어도 부분적으로 승화된다. 승화된 탄화규소는 탄화규소 단결정으로서 결정 시이드 상에서 성장된다. 반응 챔버 벽의 내부면이 탄화규소로 제조되기 때문에, 성장하는 SiC 단결정 중의 규소(Si) 대 탄소(C) 사이의 화학량론적 비율은 실제적으로는 더 이상 벽의 영향을 받지 않는다. CVD 공정에 의해, 고순도 SiC가 수득될 수 있다. 따라서, 적어도 벽의 내부면에 CVD 공정으로 수득된 SiC를 사용하면, 승화 성장시에 SiC 단결정의 불순물도 감소될 수 있다.
방법 및 장치의 바람직한 개선예 및 실시예는 청구범위의 종속항에 제시되어 있다.
적어도 벽의 승화영역에서 탄화규소 중의 규소(Si) 대 탄소(C)의 화학량론적 비율은 바람직하게는 대략 ± 0.05 이하의 편차를 갖는다. 벽의 탄화규소 중의 의도치 않은 불순물의 양은 바람직하게는 1015㎝-3이하이다.
반응 챔버 벽의 탄화규소, 특히 승화영역의 탄화규소는 바람직하게는 적어도 대부분 다결정이거나 적어도 대부분 비정질이다. 이로 인해, CVD-공정에서 더 높은 성장률이 나타날 수 있다.
바람직한 실시예에서, 벽은 조립된 모듈(module)로부터 제조된다. 바람직하게는 상기 모듈이 원소 규소를 사용하여 기밀하게 결합된다.
하나 이상의 결정 시이드는 하나 이상의 반응 챔버 내에 배열되거나, 반응 챔버 벽의 일부를 형성할 수 있다.
장치의 또다른 실시예에서, 하나 이상의 반응 챔버는 승화영역에서 SiC를 승화시키는데 충분한 온도 뿐만 아니라 승화영역과 결정 시이드 사이에 일정 온도 분포를 조절하기 위한 수단을 구비한다.
본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참고로 상세히 설명하면 하기와 같다.
도면에서 서로 대응하는 부품은 동일한 도면 부호를 갖는다.
도 1에는 다수개의 반응 챔버(2), 반응 챔버(2) 내에 배치된 결정 시이드(3), 결정 시이드(3)의 결정화 표면(31) 상에서 성장하는 SiC 단결정(4), 열적 수단(5), 2개의 가열장치(50) 및 (51), 2개의 서셉터(6) 및 (7), 열 절연체(8), 용기(9), 반응챔버(2)를 둘러싼 벽(20), 반응챔버(2)를 향한 각각의 벽 내부면(21), 결정 시이드(3)에 마주놓인, 상기 벽 내부면(21)의 승화영역(22), 및 하나의 벽(20)을 형성하는 2개의 모듈(23) 및 (24)이 도시되어 있다.
각각의 반응 챔버(2)는 각각의 벽(20)에 의해 완전히 기밀하게 둘러싸인다. 따라서, 벽(20)을 통한 가스 이송이 실제로 불가능하다. 또한, 적어도 각각의 반응 챔버(2) 벽(20)의 내부면(21)이 탄화규소로 제조된다.
도시된 구체예에서, 벽(20)은 2개의 모듈(23) 및 (24)을 포함한다. 모듈(24)은 예컨대 원통형 또는 직방체 포트의 형상을 가지며, 이것은 차례대로 다수개의 개별 모듈을 포함할 수도 있다. 모듈(23)은 바람직하게는 플레이트형으로 디자인되며, 덮개와 같이 포트형 모듈(24) 상에 배치됨으로써, 반응 챔버(2)를 형성하는 2개의 모듈(23) 및 (24) 사이에 밀폐된 공동부(enclosed cavity)가 형성된다. 모듈(23) 및 (24)은 자체가 기밀하며, 즉 비다공성이며, 서로 기밀하게 결합된다. 예컨대, 모듈(23) 및 (24)은 예비 소결에 의해 바람직하게는 진공에서 통상적으로 1500℃ 내지 2200℃의 온도로 결합될 수 있다. 모듈(23) 및 (24)은 SiC로 제조된 중실체(solid body)이거나, SiC 및 흑연과 같은 다른 내열성 재료로 제조된 복합체일 수 있다. 모듈(23) 및 (24)의 SiC는 화학 기상 증착(CVD)에 의해 제조된다. CVD를 사용하여 비교적 소량의 불순물을 가진 SiC가 수득될 수 있다. 모듈(23) 및 (24) 중의 바람직하지 못한 불순물의 양은 일반적으로 1015㎝-3이하이고, 심지어는 약 1013㎝-3이하로 설정될 수 있다. 따라서, 성장하는 SiC 단결정(4)은 상응하는 높은 순도를 갖는다.
각각의 반응 챔버(2)에는 하나 이상의 결정 시이드(3)가 예컨대, 도시된 바와 같이, 포트형 모듈(24)의 바닥 위에 배치된다. 그러나, 하나 이상의 결정 시이드(3)는 벽(20)의 일부를 형성할 수도 있다. 예컨대, 모듈(24)의 바닥이 하나 이상의 결정 시이드(3)에 의해 부분적으로 형성될 수 있다. 반응 챔버(2)를 향한 결정 시이드(3)의 표면은 SiC 단결정(4)의 결정화 표면(31)을 형성한다.
열적 수단(5)을 사용하여 한편으로는 벽(20)이 적어도 그것의 승화영역(22)에서 목적하는 승화율(rate)을 달성하는데 충분한 온도로 되고, 다른 한편으로는 승화영역(22)과 결정 시이드(3) 사이에 목적하는 온도 분포가 설정된다. 이로 인해, 승화영역(22)의 고체 SiC가 적어도 부분적으로 승화되고, 기체상으로 승화된 SiC가 승화영역(22)으로부터 결정 시이드(3)로 이송되는데, 여기서 SiC 단결정(4)으로서 결정화된다. 따라서, 벽(20)의 승화영역(22)의 SiC는 벽(20)의 구성 부분으로서의 기능 뿐만 아니라 승화공정의 저장소(공급원)로서의 기능을 갖는다. 공정 온도는 바람직하게는 1600℃ 내지 2400℃로 설정된다. 승화영역(22)과 결정 시이드(3) 사이의 온도 구배는 바람직하게는 1℃/㎝ 내지 약 25℃/㎝로 설정된다.
바람직하게는 결정 시이드(3)로서 SiC 단결정, 특히 4H-, 6H- 또는 3C-폴리 타입의 단결정이 사용된다. 결정화 표면(31)으로서 SiC 결정 시이드(3)의 탄소측이 사용되면, 4H-폴리타입의 SiC 단결정(4)이 성장할 것이다. 이와는 달리, 결정 시이드(3)의 규소측에서 결정 성장이 이루어지면, 6H-폴리타입의 SiC 단결정(4)이 성장할 것이다. 반응 챔버(2)의 압력은 대략 진공 내지 대기압 초과 압력으로 설정될 수 있으나, 일반적으로 2 bar를 초과하지 않는다. 압력을 설정하기 위해, 수소 가스 또는 불활성 가스, 또는 상기 가스 중 2개 이상의 혼합물이 사용된다. 반응 챔버(2)가 먼저 진공화된 후 가스가 채워진다.
도 1에는 다수개의 반응 챔버(2)가 도시되어 있지만, 상기 장치는 단 하나의 반응 챔버(2)로 이루어질 수 있다. 또한, 각각의 반응 챔버(2) 내에는 다수개의 결정 시이드(3)가 제공될 수도 있다.
열적 수단(5)은 다양한 방식으로 배열될 수 있으며, 이는 벽(20), 반응 챔버(2) 및 결정 시이드(3)에서 온도 분포를 설정하기 위한 하나 이상의 유도성 또는 저항성 가열수단 및 열 절연 재료를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 구체예에서, 열적 수단(5)은 제 1 가열장치(50), 제 2 가열장치(51), 2개의 서셉터(6) 및 (7), 및 열 절연체(8)를 포함한다. 하나 이상의 반응 챔버(2)는 열 절연체(8) 내에 배열된다. 도시된 구체예에서, 반응 챔버(2)는 하나의 공통 열 절연체(8) 내에나란히 배열된다. 열 절연체(8)는 미리 정해진 열 전도도를 가진 열 절연 물질을 포함하는데, 상기 열 절연체, 예컨대 SiC 분말, 또는 흑연 분말 또는 흑연 포움의 소량만이 바람직하게는 반응 챔버(2)의 벽(20)과 화학적으로 반응한다. 반응 챔버(2) 벽(20)의 승화영역(22)에는 제 1 가열장치(50), 및 에너지를 수용하여 이것을 승화영역(22)으로 전달하기 위한 제 1 서셉터(6)가 함께 배치된다. 승화영역(22)으로부터 떨어져 위치한 반응 챔버(2)의 벽(20)의 측면에는 제 2 가열장치(51) 및 제 2 서셉터(7)가 함께 배치된다. 서셉터(6) 및 (7)는 특히 가열장치(50) 및 (51)가 저항성 가열수단인 경우에 생략될 수 있다. 2개의 가열장치(50) 및 (51)의 열 출력은 바람직하게는 독립적으로 제어될 수 있다. 따라서, 승화 공정을 위한 목적하는 온도 분포가 제어된 방식으로 설정될 수 있다.
그러나, 열적 수단(5)은, 모든 반응 챔버(2)를 둘러싸는, 예컨대 원통형의 가열 수단을 포함할 수 있다. 특히, 상기 구체예에서 온도 분포는 서셉터(6) 및 (7)의 반응 챔버(2)로부터 떨어져서 접하는 외부면 위에 부가적인 열 절연체(8)를 추가하거나, 열 절연체를 적합하게는 불균일하게 함으로써 조절될 수 있다.
지금까지 기술된 장치의 모든 부품은 바람직하게는 용기(9) 내에 배치된다.
반응 챔버(2) 및 그것의 벽(20)의 배열은 본원에 예시된 구체예에 한정되지 않는다. 벽(20)은 기본적으로는 매칭되는 디자인을 갖는 임의의 모듈을 포함할 수 있다. 모듈의 형상은 특히 소잉(sawing) 또는 에칭에 의해 결정될 수 있다.
도 2 및 도 3은 모듈을 제조하기 위한 2가지 방법을 나타낸다. 도 2에 따라, 먼저 모듈 기판(15)이 CVD 반응기(10)내에서 캐리어(16) 상에 배치된다. 이러한 모듈 기판(15)은, 예컨대 도시된 바와 같이 원통형 형상 또는 플레이트 형상을 가질 수 있다. 특히, SiC, 흑연 또는 Si로 제조된 모듈 기판(15)이 사용될 수 있다. CVD 공정에 대해 목적하는 온도로 모듈 기판(15)을 가열하기 위한 가열 플레이트(17)가 캐리어(16) 아래에 배치된다. 도 3에 따르면, 바람직하게는 다수개의 모듈 기판(15)이 CVD 반응기(10) 내에 배치된다. 모듈 기판(15)은 조립되며, 이는 바람직하게는 고순도의, 바람직하게는 폴리싱된(polished) 규소, 탄화규소 또는 흑연으로 제조된, 예컨대 둥글거나 직사각형의 로드 또는 플레이트 또는 중공체일 수 있다. 이러한 모듈 기판(15)은 바람직하게는 전기 접속부(18)에 의해 전기적으로 가열된다. 도 2 및 도 3에 따른 두 구체예에서는 가스 공급 라인(11)을 통해 공정 가스가 CVD 반응기(10) 내로 유입된다. 탄화규소가 과량의 공정 가스로부터 모듈 기판(15) 상에 증착된다. 탄화규소가 증착된 후에, 모듈 기판(15)은 용융(기판 재료로서 규소가 사용된 경우) 또는 에칭(기판 재료로서 규소 또는 흑연이 사용된 경우)에 의해 증착된 탄화규소로부터 제거되고, 탄화규소 모듈이 반응 챔버(2)의 벽(20)에 대해 사용될 수 있다. 대안으로서, 부가적으로 SiC가 증착된 모듈 기판(15)이 벽(20)의 복합체로서 사용될 수 있다.
다결정 또는 비정질 SiC가 벽(20)에 대한 모듈에 제공되면, CVD 공정에 의해 단결정 SiC의 성장률에 비해 모듈 기판(15) 상에서 성장시킬 SiC에 대한 더 높은 성장률이 달성될 수 있다. 반응 챔버(2)의 벽(20)이 고체 SiC로 제조된다면, 모듈 기판(15) 상에서 성장된 SiC 모듈의 두께가 대략 약 1㎜ 내지 10㎝ 이다. 반응 챔버(2)의 벽(20)중 적어도 외부 승화영역(22)을 제외한 나머지 내부면을 SiC로 코팅하는 경우에는, 모듈 기판(15) 상에서 성장시킬 SiC층은 얇아도 된다.
모듈 기판(15) 상에서 반응 챔버(2)의 벽(20)에 대해 SiC 모듈을 증착시키기 위해, 알칸(예컨대, 메탄, 프로판, 부탄) 및 할로겐화된 히드로규소(예컨대 SiH4, SiHCl3또는 SiH2Cl2) 또는 메틸트리클로로실란과 같은 공정 가스,및 수소와 불활성 가스와 같은 운반가스를 사용하는 공지된 CVD 공정이 사용되는데, 이 경우 규소(Si) 및 탄소(C)의 원자량은 적어도 대략 동일하게 설정된다. 바람직하게는, 공정 가스의 조성은 일반적으로 150℃ 내지 1600℃, 바람직하게는 300℃ 내지 1400℃에서 변화될 수 있는 모듈 기판의 공정 온도, 및 목적하는 성장률의 함수로서 설정됨으로써, 모듈 기판(15) 상에서 성장하는 SiC의 화학적 조성이 SiC의 정확한 화학량론적 조성과 5% 이하 정도 차이난다. 다시 말하면, Si 대 C의 비율의 편차가 ±0.05 이하, 즉, 0.95 ≤ Si/C ≤ 1.05이다. 비정질 SiC는 일반적으로 150℃ 내지 300℃의 기판 온도에서 수득되는 한편, 다결정 SiC는 500℃ 내지 950℃의 보다 높은 기판 온도에서 제조된다. 더 높은 성장률을 달성하기 위해서, CVD-공정이 플라즈마 지지되거나 광 자극될 수 있다.
특별한 구체예에서, 적어도 벽(20)의 승화영역(22)에서 탄화규소는 성장하는 SiC 단결정(4)을 도핑시키도록 도핑물질(의도적인 불순물)을 함유할 수 있다. 도핑물질로는 알루미늄 또는 붕소와 같은 억셉터(acceptor), 질소 또는 인과 같은 도너(donor), 또는 바나듐과 같은 보충적인 고농도의 불순물 도너가 사용될 수 있다. SiC-모듈을 제조하기 위한 CVD 공정에서는 이러한 도핑물질이 공지된 방식으로 첨가될 수 있다.
도 4 및 도 5에는 반응 챔버(2)의 벽(20)에 대한 모듈을 제조하기 위한 2가지의 기타 방법이 도시되어 있다.
도 4의 구체예에서는 CVD 공정에 의해 SiC층이 증착된 원판형 모듈 기판(15')이 제공된다. 따라서, 모듈 기판(15')에 대한 네거티브 형상으로서 바닥이 구비된 중공 실린더에 상응하는 둥근 포트형 모듈(26)이 형성된다.
도 5의 구체예에서는 SiC층이 CVD에 의해 거의 직방체의 모듈 기판(15")내에 형성된 직방체 리세스(30) 내로 증착된다. 증착 시간 및 이에 따른 SiC층의 두께에 따라 상이한 형상을 갖는 모듈(27)이 수득될 수 있다. 도 5에 도시된 구체예에서는 SiC층이 전체 리세스(30)를 채우지 않으므로, 직방체의 섹션을 구비한 웰형 SiC 모듈(27)이 수득된다. 도 4 및 도 5의 두 구체예에서는 모듈 기판(15') 또는 (15")이 후속하는 단계에서 제거될 수 있으며, 남은 모듈(26) 또는 (27)은 반응 챔버(2)의 벽(20)에 대해 사용될 수 있다. 그러나, 도 5의 구체예에서는 모듈 기판(15")이 모듈(27)과 결합된 채로 있어서, 이는 반응 챔버(2)의 벽(20)에 대한 복합체로서 사용될 수 있다. 이후, SiC층으로부터 수득된 모듈(27)이 벽(20)의 내부면을 형성한다.
도 6의 구체예에서 반응 챔버(2)의 벽(20)은, 바람직하게는 CVD 공정에 의해 제조된 전체가 SiC로 된 3개의 모듈(23'), (28) 및 (29)에 의해 형성된다. 모듈(29)은 바닥체로서 결정 시이드(3)를 지지하고 있다. 상기 바닥체 상에는 중공 원통형(관형) 모듈(28)이 배치된다. 마지막으로, 상기 중공 원통형 모듈(28)상에는 플랜지형으로 형성된 모듈(23')이 배치되는데, 상기 모듈(23')의 가장자리는 모듈(28)의 상응하는 가장자리에 접한다. 이러한 플랜지형 모듈(23')은, 예를 들어 도 5에 따른 모듈 기판(15")을 사용하여 리세스(30)가 완전히 채워지도록 하는 두께로 모듈 기판(15") 상에 SiC를 증착시키고, 부가적으로 모듈 기판(15")의 남아있는 표면 상에 SiC를 증착시킴으로써 제조될 수 있다.
도 7에는 동일하게 디자인되어 함께 결합된 2개의 모듈(24') 및 (24")에 의해 형성된 벽(20)을 가진 반응 챔버가 도시되어 있다. 2개의 모듈(24') 및 (24")은 결합면(38)을 형성하는 하나의 거울면에 대해 대칭되도록 결합된다. 모듈(24') 및 (24")은 각각 포트형 형상을 가지는데, 이는 도 5의 구체예에서와 같이 외부 부품, 및 SiC로 제조된 내부 부품으로 구성된다. 모듈(24')의 외부 부품은 특히 탄소(흑연)로 제조되며 도 5의 모듈 기판(15")에 상응한다. 하나 이상의 결정 시이드(3)가 하부 모듈(24')의 SiC 모듈(27') 상에 배치되는데, 이러한 결정 시이드(3) 상에서 SiC-단결정(4)은 승화된 SiC, 특히 상부 모듈(24")의 SiC 모듈(27")로부터 성장한다.
도 8 내지 도 10에는 모듈을 조합시켜 반응 챔버의 벽을 형성하기 위한 특히 바람직한 구체예가 도시되어 있다. 본 구체예에서는 모듈을 결합시키기 위해 원소 규소가 사용된다.
도 8의 구체예에서 SiC로 제조된 또 다른 모듈(23)과 결합하는 표면 상의 SiC로 제조된 포트형 모듈(24)의 결합면 상에 하나 이상의 연속적인 결합용 규소 조각(32)이 배치된다. 상기 규소 조각(32)은 특히 고리형 플레이트이거나, 포트형모듈(24)로부터 증착된 규소층일 수 있다. 규소 조각(32) 상에 모듈(23)이 배치되고, 장치 전체는 오븐 내에서 규소의 융점(1410℃)보다 더 높은 온도로 가열된다. 일정 시간 후에, 액화된 규소로부터 기밀한 고체 결합층(33)이 2개의 모듈(23)과 (24) 사이에 형성된다. 이렇게 형성된 벽(20)을 가진 반응 챔버(2)가 도 9에 도시되어 있다
도 10은 모듈(23)이 모듈(24)의 대응하는 홈(44) 내로 결합되는 돌출부(43)를 구비하는 특정 구체예를 나타낸다. 모듈(24)의 홈(44)은 규소 분말(34)로 채워지며, 모듈(23)은 돌출부(43)가 홈(44) 내로 결합되도록 모듈(24) 상에 놓여진다. 규소의 융점을 초과하는 온도로 가열한 후에, 2개의 모듈(23) 및 (24) 사이에서 확실하고 기밀한 결합이 형성된다. 본 구체예에, 규소 분말(34)이 홈(44) 내에 특히 용이하게 채워질 수 있다는 이점이 있다. 규소 분말은 도 8 및 도 9에서와 같은 모듈을 결합시키기 위해 사용될 수 있다. 가열 전, 특히 밀봉 전에, 가스를 투과시키는 규소 분말을 사용하여 반응 챔버(2) 내에 확실한 기체 분위기가 제공될 수 있다.

Claims (15)

  1. a) 적어도 반응 챔버(2)를 향한 내부면(21)이 화학 기상 증착(CVD)에 의해 수득된 탄화규소로 제조된 벽(20)에 의해 기밀하게 둘러싸인 하나 이상의 반응 챔버(2)를 제공하는 단계;
    b) 상기 벽(20)의 탄화규소의 일부 또는 전부를 결정 시이드(3) 상에서 탄화규소 단결정(4)으로서 승화 성장시키는 단계; 및
    c) 하나 이상의 반응 챔버(2)의 벽(20)을 조립된 모듈(23, 24)로 제조하는 단계를 포함하는, 탄화규소 단결정의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 모듈(23, 24)의 기밀한 결합을 위해 원소 규소가 사용됨을 특징으로 하는 방법.
  3. a) 적어도 반응 챔버(2)를 향한 내부면(21)이 화학 기상 증착(CVD)에 의해 수득된 탄화규소로 제조된 벽(20)에 의해 기밀하게 둘러싸인 하나 이상의 반응 챔버(2),
    b) 탄화규소 단결정(4)을 성장시키기 위한 결정 시이드(3)의 결정화 표면(31)이 반응 챔버(2)를 향하도록 하나 이상의 결정 시이드(3)를 배열하기 위한 수단, 및
    c) 벽(20)을 형성하는 조립된 모듈(23, 24)을 포함하는, 탄화규소 단결정 제조 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 하나 이상의 반응 챔버(2) 내에 하나 이상의 결정 시이드(3)를 배열하기 위한 수단이 제공됨을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 3항에 있어서, 하나 이상의 결정 시이드(3)가 탄화규소로 제조되며, 반응 챔버(2)의 벽(20)의 일부를 형성함을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 3항에 있어서, 모듈(23, 24)이 원소 규소를 사용하여 기밀하게 함께 결합됨을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 3항 내지 제 6항 중의 어느 한 항에 있어서, 벽(20)을 구성하는 탄화규소가 다결정 탄화규소임을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 3항 내지 제 6항 중의 어느 한 항에 있어서, 벽(20)을 구성하는 탄화규소가 비정질 탄화규소임을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 3항 내지 제 6항 중의 어느 한 항에 있어서, 승화 공정용 증기 공급원으로서 제공된 벽(20)의 승화영역(22)에서 탄화규소 중의 규소(Si) 대 탄소(C)의 화학량론적 비율이 약 ± 0.05 이하의 편차를 가짐을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 3항 내지 제 6항 중의 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 반응 챔버(2)가, 벽(20)의 승화영역(22)에서 탄화규소의 일부 또는 전부를 가열시키고 승화시키기 위해 그리고 하나 이상의 반응 챔버(2)내에서 결정 시이드(3)와 승화영역(22) 사이의 소정의 온도 구배를 설정하기 위해 열적 수단(50, 51, 6, 7, 8)을 구비함을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 3항 내지 제 6항 중의 어느 한 항에 있어서, 벽(20)의 탄화규소 중의 불순물의 양이 1015㎝-3이하임을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 7항에 있어서, 승화 공정용 증기 공급원으로서 제공된 벽(20)의 승화영역(22)에서 탄화규소 중의 규소(Si) 대 탄소(C)의 화학량론적 비율이 약 ± 0.05 이하의 편차를 가짐을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 8항에 있어서, 승화 공정용 증기 공급원으로서 제공된 벽(20)의 승화영역(22)에서 탄화규소 중의 규소(Si) 대 탄소(C)의 화학량론적 비율이 약 ± 0.05 이하의 편차를 가짐을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 7항에 있어서, 벽(20)의 탄화규소 중의 불순물의 양이 1015㎝-3이하임을특징으로 하는 장치.
  15. 제 8항에 있어서, 벽(20)의 탄화규소 중의 불순물의 양이 1015㎝-3이하임을 특징으로 하는 장치.
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