專利名稱：塊狀碳化硅單晶的生產(chǎn)的制作方法
塊狀碳化硅單晶的生產(chǎn)
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料的生長。尤其是，本發(fā)明涉及低缺陷密度， 低雜質(zhì)塊狀碳化硅單晶的生產(chǎn)，該單晶用于電子工業(yè)，作為金剛石的 替代品，或其它需要的應(yīng)用。
在自然界中很少發(fā)現(xiàn)碳化硅(SiC)。然而，它已經(jīng)被生產(chǎn)了八十
年，以晶體的形式，用于研磨產(chǎn)品。在自然界和研磨產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)的碳 化硅晶體通常是黑色且不透明，因?yàn)樗鼈兒酗@著程度的雜質(zhì)原子。
在二十世紀(jì)五十年代，General Electric Company發(fā)展了 Lely方
法，通過此方法碳化硅被升華并隨機(jī)沉積，生成小而薄的碳化硅晶體， 用于早期的碳化硅半導(dǎo)體器件開發(fā)。
由于碳化硅在理論上有非常好的電子特性，六十和七十年代開始 了顯著的改善工作，目的在于生長大的(塊狀)低雜質(zhì)碳化硅晶體， 用于半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)。這些努力最終導(dǎo)致了較低雜質(zhì)濃度，透明碳
化硅晶體的商業(yè)應(yīng)用。該晶體作為非常薄的綠色，淡黃色或蘭色 (175^im-400jim)并對半導(dǎo)體器件有用的切片來生產(chǎn)和銷售。
目前，如美國專利No.5，723，391所述，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)較低雜質(zhì)濃度， 透明的碳化硅單晶可以按所需的顏色生長，此后對其刻面和拋光成人 造寶石進(jìn)行加工。這些寶石有非凡的硬度、韌性、化學(xué)和熱穩(wěn)定性， 高的折射率和散射，產(chǎn)生無比光澤。從中生產(chǎn)寶石的單晶按照美國專 利No. Re. 34,061所述的典型技術(shù)已經(jīng)升華生長出。
通過摻雜物(例如，氮和鋁)的合適選擇和改變凈摻雜密度(濃 度)，碳化硅晶體可生成各種顏色(包括綠色、蘭色、紅色、紫色、黃 色，淡黃色和黑色)及各種顏色的濃淡。由于它的寬帶隙，未摻雜的 ("真正的")六角或菱形碳化硅晶體本來是無色的。因此，碳化硅晶
體提供了被刻面和拋光成各種形狀寶石的可能，包括相對無色的金剛 石的形狀。由于越來越認(rèn)識到碳化硅在電子應(yīng)用，人造寶石應(yīng)用和其它方面 應(yīng)用上的價(jià)值，需要改進(jìn)工藝，生產(chǎn)低缺陷密度，低雜質(zhì)塊狀碳化硅 單晶。
本發(fā)明能夠可靠生長低缺陷密度，低雜質(zhì)塊狀碳化硅單晶。
本發(fā)明，在一個(gè)基本方面，是一種方法，其中需要含Si和含C的 蒸汽物質(zhì)在籽晶上沉積，生長塊狀碳化硅單晶。Si蒸汽物質(zhì)由蒸發(fā)硅 提供，產(chǎn)生硅源蒸汽。碳蒸汽物質(zhì)由碳源氣體注入到系統(tǒng)或由硅源蒸 汽流過諸如多孔石墨或石墨顆粒層的多孔含碳固體而提供。碳源氣體 可采取CN的形式混合著載運(yùn)氣體N2。
本發(fā)明的一些特征已被陳述，參照附圖相聯(lián)系，將繼續(xù)描述其他 特征，其中-


圖1是全體系統(tǒng)的筒圖，該系統(tǒng)按照本發(fā)明用于生長塊狀碳化硅 單晶。
圖2是坩堝的側(cè)視圖，該坩堝包含被蒸發(fā)的Si,含碳?xì)怏w源，含 有籽晶的晶體生長室，及圖1中晶體生長系統(tǒng)的相關(guān)元件。
圖3是圖2的中心組件的散熱裝置的筒圖，連同用于晶體界面的 閉合溫度控制系統(tǒng)的筒圖一起示出。
圖4是和圖2相似的視圖，但示出了一種系統(tǒng)，其中，碳蒸汽物 質(zhì)由Si源蒸汽流經(jīng)諸如多孔石墨或石墨顆粒層的固體源提供。
本發(fā)明將針對附圖在下文中進(jìn)行更加全面的描述，附圖顯示實(shí)行 本發(fā)明的優(yōu)選方式的各個(gè)方面，應(yīng)該明白在隨后的描迷中，適當(dāng)領(lǐng)域 的技術(shù)人員能修正在此描述的發(fā)明，仍得到本發(fā)明較好的結(jié)果。因此， 隨后的描述應(yīng)該作為一種廣泛的教導(dǎo)公開內(nèi)容被適當(dāng)領(lǐng)域的技術(shù)人員 理解，而并不在于限制本發(fā)明。
參照圖，特別是圖1和圖2，示出了根據(jù)本發(fā)明的全體系統(tǒng)10的 主要組件的簡圖，該系統(tǒng)用于生長塊狀SiC單晶。生長系統(tǒng)10包括中 心組件20。此裝配以坩堝90，加熱裝置51,散熱裝置67,籽晶支架 70,噴射系統(tǒng)100和相關(guān)結(jié)構(gòu)的形式結(jié)合成晶體生長室，所有這些裝 置用于支持籽晶，及在晶體生長搡作過程中控制生長晶體界面的環(huán)境。系統(tǒng)IO也包括組件150，用于向坩堝90提供Si和C的蒸汽物質(zhì)。組 件150包括下部坩堝160,其中含有被蒸發(fā)的Si,以提供Si源蒸汽， 150也包括氣體注入器170，注入源氣體提供C源蒸汽。通過導(dǎo)管175, Si和C源蒸汽被引入到坩堝90的底部。組件20和150的進(jìn)一步的詳 情將在后面的說明書中描述。
爐腔30圍住組件20和150。爐腔30由316不銹鋼或其它合適材 料制成，并根據(jù)本領(lǐng)域中熟知的原則用水冷卻(細(xì)節(jié)未示出)。爐腔30 中的壓力低于10torr，由一種與真空泵系統(tǒng)38串聯(lián)的減壓閥34 (例 如,由MKS Instruments, Inc. of Andover， Massachusetts, USA生產(chǎn) 的一種3英寸直徑的減壓閥)控制。根據(jù)本領(lǐng)域已知的技術(shù)，真空泵 系統(tǒng)由機(jī)械泵40,以減小系統(tǒng)的壓力到l(T3torr，和使系統(tǒng)壓力抽到 10-5torr的渦輪分子泵42組成。壓力控制超過10torr，由一種磁控閥 48維持，它也同真空泵系統(tǒng)38串聯(lián)。用諸如MKS Instruments, Inc., model No.390的高度精確溫度控制純電容壓力表50在l()-3torr到 1000torr之間測量系統(tǒng)的壓力。
電阻加熱裝置51對系統(tǒng)10進(jìn)行加熱，該裝置包括水平薄板加熱 元件52和圓柱加熱元件53,它們都可用石墨或鵪做成。絕熱體55用 于保護(hù)系統(tǒng)的下部元件。溫度控制通過位于加熱電阻元件52背后的光 測高溫計(jì)54 (圖1)變得更方便。高溫計(jì)54提供恒定的輸入信號到數(shù) 字溫度控制器56,其控制電源60的輸出維持溫度在一個(gè)設(shè)定點(diǎn)上。 根據(jù)本領(lǐng)域已知的原則，通過優(yōu)選石墨制成的擋熱板62，使?fàn)t腔30 的不銹鋼壁與加熱元件產(chǎn)生的熱量隔絕。
不管水平板加熱元件采取什么樣的精確形式，上述裝置能使系統(tǒng) 維持一個(gè)高度均勻的熱剖面，穿過大直徑生長晶體界面，該界面允許 大直徑塊狀單晶的生長和高度(H)與直徑(D)之比很小的坩堝的使 用。
這種機(jī)械裝置，用于調(diào)節(jié)，支持和運(yùn)輸熱量遠(yuǎn)離籽晶72，包括散 熱裝置67,其包含管68，在其底部有法蘭盤結(jié)構(gòu)70,用于接收籽晶72。 散熱裝置67還包括散熱棒76,穿過管68并固定在籽晶上，以便牢固地壓緊籽晶。管68和棒76優(yōu)選以具有很高熱導(dǎo)性的高密度石墨制成。 參照圖3,示出了籽晶冷卻系統(tǒng)更多的細(xì)節(jié)。在這方面，棒76和 水冷不銹鋼棒79相連接。水流過不銹鋼棒79，且棒76調(diào)整到維持所 需的籽晶溫度，此溫度由光測高溫計(jì)80讀出。優(yōu)選地，該系統(tǒng)是自動 化的，通過輸入光測高溫計(jì)80的信號到和閥84電子相連的電子控制 器82上，該閥84控制水流向散熱裝置?？刂破?2接收計(jì)算機(jī)85的 命令，該計(jì)算機(jī)包括只讀存儲器中的檢查表和其它合適的存儲單元。 所述檢查表由經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)出數(shù)據(jù)制成，該數(shù)據(jù)代表在設(shè)定點(diǎn)的并由光測高 溫計(jì)80讀出的溫度沿著晶體生長循環(huán)界面必須減小的程度，當(dāng)生長晶 體界面靠近源時(shí)，以維持晶體生長界面恒定溫度。因此，散熱裝置的 熱交換率在晶體生長循環(huán)中增加了，這是維持晶體生長界面恒定溫度 必需的。
參照圖1，系統(tǒng)IO提供一種機(jī)械裝置95(筒要示出)，用于在晶 體生長循環(huán)中圍繞一個(gè)豎直軸旋轉(zhuǎn)籽晶，以緩沖加熱電阻元件的熱不 連續(xù)效應(yīng)，并提供穿過生長晶體界面的均勻熱剖面分布。在這方面， 圖1和2中的中心組件20的結(jié)構(gòu)允許坩堝90固定于散熱裝置67,懸 掛在爐腔30中，使得坩堝下部與平加熱元件52的上方是一個(gè)可選擇 的距離，在一個(gè)實(shí)施方案中近似2mm。為此，散熱裝置由爐腔30的 上部在98支持，并被優(yōu)選為步進(jìn)電機(jī)的機(jī)械裝置95旋轉(zhuǎn)。因此，坩 堝90的底部在加熱元件52的上方旋轉(zhuǎn)，使得從加熱元件到坩堝的熱 量運(yùn)輸?shù)臒岵贿B續(xù)性被緩沖。
優(yōu)選地組件20包括提拉機(jī)械裝置，當(dāng)晶體生長時(shí)，提升該晶體， 因此在晶體生長循環(huán)中，維持晶體生長界面在相同的位置。為此，坩 堝卯在爐腔中由外部軸套牢固地支持，散熱裝置和籽晶從爐腔的上部 懸掛下來。因此，散熱裝置和籽晶是和坩堝分離的，使得它們能以對 應(yīng)于晶體生長速率的一種速率向上(箭頭P)提拉出。籽晶的提拉通 過與步進(jìn)電機(jī)結(jié)合的閉和環(huán)路控制完成。另一種方法，生長速率可從 已觀測到的歷史生長信息中計(jì)算或估計(jì)出，程序控制提拉機(jī)械裝置使 其與計(jì)算或估計(jì)的速率相匹配。當(dāng)晶體被提拉時(shí)，控制晶體生長界面溫度的系統(tǒng)可采取如圖3所示的控制形式，并不利用計(jì)算機(jī)。由于光 測高溫計(jì)80在整個(gè)生長循環(huán)中指向?qū)?yīng)于晶體生長界面的相同位置， 因此讀出的溫度總是直接反映晶體生長界面的溫度，并不需要使用計(jì) 算機(jī)和檢查表來糾正由晶體生長引起的界面移動。
圖1和2示出的系統(tǒng)中，通過加熱液體Si到一個(gè)特定溫度，產(chǎn)生 Si源蒸汽，在生長坩堝卯中和C源蒸汽混合，產(chǎn)生所需的源蒸汽的 流量和化學(xué)計(jì)量。在生長坩堝中靠近籽晶72提供的生長晶體界面的地 方，飽和了 Si和C，它們在生長晶體界面上反應(yīng)形成單晶SiC。如上 所述，液體Si盛在下部坩堝160中，如需要，在冷卻坩堝的情況下， 該坩堝可被BN絕緣環(huán)，或物理空隙，或其它合適方式電絕緣。坩堝160 可以是一種冷卻坩堝，例如， 一種水冷銅坩堝，其中的內(nèi)容物通過如 圖2所示的水冷感應(yīng)謂162加熱?；蛘?，坩堝160可由高密度石墨， 熱解石墨，外層為石墨的碳化硅，氧化鋁，氧化鋯或氮化硼制成。所 述坩堝可適當(dāng)?shù)匾噪娮杓訜峄螂娙菁訜?。含C源氣體被引入到氣體注 入器170中。在一個(gè)實(shí)施方案中，含C源氣體是CN,以合適的載運(yùn) 氣體諸如^運(yùn)輸。含C源氣體的流量通過一種合適的裝置得到，該裝 置例如，在CN的情況下，利用熱質(zhì)量控制器165控制P^在高溫(例 如>850"€ )流過仲氰，使得在N2中產(chǎn)生所需的CN流量。CN可通過 蒸發(fā)其它諸如四氰乙烯或六氰基丁二烯的含CN化合物得到。另外， 其它含CN化合物諸如CK和CXN， X為2到13,可被用作CN氣體 的固體源。液體Si維持在一個(gè)溫度上，該溫度能在坩堝維持的條件下， 特別是坩堝的壓力條件下，產(chǎn)生足夠合適蒸汽流量，有利地，導(dǎo)管175 包括水平擋流板l卯，在液體Si的上方，使得便于Si源蒸汽引入到生 長坩堝90。特別，水平擋流板l卯包含中心開孔192,延伸穿過流通 孔道，Si源蒸汽流經(jīng)此孔道產(chǎn)生壓力梯度，和相應(yīng)結(jié)果的Si蒸汽進(jìn)入 坩堝90的速度增加。所述裝置用作減小CN或其它氣體對液體Si的 反擴(kuò)散，并推動Si源蒸汽流向生長晶體界面。
坩堝150中維持的壓力主要是Si蒸汽壓力對坩堝溫度的函數(shù)。蒸 汽壓力應(yīng)該比坩堝90中維持的壓力大，促進(jìn)Si蒸汽流向坩堝90。并且，由注入器170引入的含C氣體應(yīng)該有足夠的速度，促進(jìn)含C氣體 流向坩堝90的底部。在這方面，可使用圓柱加熱器180使得導(dǎo)管175 能維持一個(gè)高于坩堝150的溫度，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于坩堝90底部的溫度。因 此，當(dāng)Si和C蒸汽進(jìn)入到坩堝90時(shí)，它們立即受到升高的溫度的作 用，該高溫促進(jìn)反應(yīng)和形成適于晶體生長的蒸汽物質(zhì)。
圖2示出一種噴射系統(tǒng)，用于掃除雜質(zhì)原子/分子和氣體中的非化 學(xué)計(jì)量氣體成分遠(yuǎn)離生長晶體界面，同時(shí)也從坩堝中排走多余的載運(yùn) 氣體(例如NJ。所述噴射系統(tǒng)包括噴射出口 200，在上述應(yīng)用注入的 CN+N2氣體的系統(tǒng)的情況下，該出口攜帶噴出的氣體到一種Fe吸氣 爐210中。由于系統(tǒng)能提供高Si和C源蒸汽流向坩堝90,可應(yīng)用較 高流出速率而仍保持坩堝90中所需的飽和度?？蓱?yīng)用的各種噴射系統(tǒng) 的更多細(xì)節(jié)在申請人的美國專利No.5，858，086中陳述，其全部內(nèi)容在 此作為參考。
圖4示出和圖2中的系統(tǒng)相似的系統(tǒng)400，但該系統(tǒng)具有Si源蒸 汽從坩堝卯中的含C固體源410其中或上方流過而提供的C蒸汽物 質(zhì)。根據(jù)所述實(shí)施方案，含C源氣體不需要引入系統(tǒng)。固體源410優(yōu) 選為氣體可透性介質(zhì)，例如多孔石墨或較大顆粒尺寸，如3到5mm直 徑的石墨顆粒層。系統(tǒng)400的操作特別好地適合生產(chǎn)純的塊狀SiC單 晶，其有各種用途，特別是作為合成材料，按照美國專利No.5，723，391 的原理，SiC寶石從該單晶中加工出，該專利的全部內(nèi)容在此作為參 考。更特別地，超純Si熔體材料和超純石墨顆粒的可利用性使生產(chǎn)非 常純的SiC晶體變得可能，該晶體例如6HSiC，其本質(zhì)形式是無色的， 其無色程度是用作仿造金剛石必需的。其中無色物質(zhì)不是必需的，含 C固體源410可采取CN2或CxN顆粒層的形式，其中X為2到13。
實(shí)例I
塊狀SiC單晶在圖1-3中的系統(tǒng)10中生長，應(yīng)用純Si液體提供Si 源蒸汽，CN+ 氣提供C源蒸汽。
直徑為1.5英寸，厚為l.Omm的單晶6H SiC籽晶置于高密度石 墨散熱管68的底部，并且通過散熱棒施加的壓力固定。噴射系統(tǒng)元件合適地安置在坩堝中，高密度外層套管被螺釘擰緊。
然后全部的裝置被裝入到晶體生長爐腔30中。封閉爐腔后，系統(tǒng)在20 分鐘內(nèi)以線性等變率被機(jī)械泵抽空到10-3torr。應(yīng)用渦輪分子泵在30 分鐘內(nèi)減小爐腔的壓力到10-5torr。生長室反沖進(jìn)高純N2，到760torr 的壓力。然后坩堝90被加熱到300"C。接下來，生長室被抽到10-3torr。 然后系統(tǒng)反沖進(jìn)高純1\2，到達(dá)1000torr的壓力。
通過調(diào)節(jié)氣體流過磁控閥，壓力被恒定在1000torr，同時(shí)，坩堝 90的底部溫度，由光測高溫計(jì)測量，在2小時(shí)15分內(nèi)以線性等變率 的形式從300X:上升到2300€。
接下來，系統(tǒng)壓力在30分鐘內(nèi)以線性等變率的形式減小到 0.3torr。籽晶溫度由光測高溫計(jì)測量，通過調(diào)整流向散熱裝置的水流， 保持在2105t:。
下部坩堝160已經(jīng)加熱到1650r,產(chǎn)生Si蒸汽壓力，大約ltorr。 Si蒸汽通過導(dǎo)管175流向坩堝卯，那里的壓力維持在大約0.4torr。
接下來，通過一種MKS Instruments的質(zhì)量流量控制器。 95%N2/5%CN氣體以每分鐘130標(biāo)準(zhǔn)立方厘米的總速率流向氣體注入 器170和124。
最后，設(shè)置垂直升/降機(jī)械裝置以每小時(shí)2.1mm的速度提拉出晶體。
系統(tǒng)被保持在這種形態(tài)24小時(shí)，并且直接噴射到Fe吸氣爐2110。 接下來，坩堝90的底部溫度經(jīng)過1小時(shí)30分以線性等變率的形式從 2300"C減小到1200C。然后系統(tǒng)反沖進(jìn)N2，經(jīng)過l小時(shí)以線性等變率 的形式到達(dá)760torr,加熱元件的電源在相同的時(shí)間內(nèi)以線性等變率的 形式減小到零。兩個(gè)小時(shí)后，坩堝從晶體生長爐腔中移開，最后得到 的氮摻雜SiC單晶是直徑兩英寸，46-50mm高且為n型。
實(shí)例II
塊狀單晶SiC在圖4的系統(tǒng)400中生長出，應(yīng)用純Si液體提供Si 源蒸汽和純石墨顆粒層410提供C源蒸汽。
直徑為1.5英寸，厚為l.Omm的單晶6HSiC籽晶置于高密度石墨散熱管68的底部，并且通過散熱棒施加的壓力固定。
噴射系統(tǒng)元件合適地安置在坩堝中，高密度外層套管被螺釘擰緊。 然后全部的裝置被裝入到晶體生長爐腔30中。封閉爐腔后，系統(tǒng)在20 分鐘內(nèi)以線性等變率的形式被機(jī)械泵抽空到10-3torr。應(yīng)用渦輪分子泵 在30分鐘內(nèi)減小爐腔的壓力到10-5torr。生長室反沖進(jìn)高純氬氣，到 760torr的壓力。然后坩堝卯被加熱到300匸。接下來，生長室被抽 到10-3torr。然后系統(tǒng)反沖進(jìn)高純氬氣，到達(dá)1000torr的壓力。
通過調(diào)節(jié)氣體流過磁控岡，壓力被恒定在1000torr，同時(shí)，坩堝 90的底部溫度，由光測高溫計(jì)測量，在2小時(shí)15分以線性等變率的
形式從300x:上升到2300t:。
接下來，系統(tǒng)壓力在30分鐘內(nèi)以線性等變率的形式減小到 0.3torr。籽晶溫度由光測高溫計(jì)測量，通過調(diào)整流向散熱裝置的水流， 保持在2105X:。
下部坩堝160已經(jīng)加熱到1650X:,產(chǎn)生Si蒸汽壓力，大約ltorr, Si蒸汽通過導(dǎo)管175流向坩堝90,那里的壓力維持在大約0.4torr。 Si 蒸汽流過石墨顆粒層，產(chǎn)生必需的汽相物質(zhì)。
最后，設(shè)置垂直升/降機(jī)械裝置以每小時(shí)1.2mm的速度提拉出晶體。
系統(tǒng)被保持在這種形態(tài)24小時(shí)，并且直接噴射到Fe吸氣爐210。 接下來，對堝90的底部溫度經(jīng)過1小時(shí)30分以線性等變率的形式從 2300匸減小到1200X:。然后系統(tǒng)反沖進(jìn)氬氣，經(jīng)過l小時(shí)以線性等變 率的形式到達(dá)760torr,加熱元件的電源在相同的時(shí)間內(nèi)以線性等變率 的形式減小到零。兩個(gè)小時(shí)后，坩堝從晶體生長爐腔中移開。最后得 到的SiC單晶兩英寸直徑，28-32mm高，并且是無色的，其無色到達(dá) 作為金剛石替代材料必需的程度，用于寶石應(yīng)用。
根據(jù)本發(fā)明，在描述生長晶體界面生長塊體單晶SiC的技術(shù)時(shí)， 有時(shí)用到術(shù)語"沉積"，"汽相物質(zhì)沉積"和類似的術(shù)語。
盡管產(chǎn)生Si源蒸汽的Si是作為液體描述的，但應(yīng)認(rèn)識到在某種壓 力和溫度下，Si可以以固體形式蒸發(fā)。應(yīng)認(rèn)識到在某種溫度和壓力的情況下，C2N2較CN穩(wěn)定些。因此,
當(dāng)術(shù)語"含CN氣體"，"含CN源氣體"和類似的術(shù)語在本文中應(yīng)用
時(shí)，它們也指含<:2]\2的氣體。
盡管本發(fā)明已連同某些圖解的實(shí)施例被描述，應(yīng)認(rèn)識到在不超出 本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍內(nèi)，可做一些修改。
權(quán)利要求
1. 一種塊狀單晶SiC的生產(chǎn)方法，包括蒸發(fā)Si產(chǎn)生Si源蒸汽；引進(jìn)Si源蒸汽進(jìn)入到晶體生長室，其包含晶體生長界面；在晶體生長室中提供碳蒸汽物質(zhì)；以及在確定塊狀單晶SiC在晶體生長界面上生長的條件下，在晶體生長界面沉積Si和C的蒸汽物質(zhì)。
2. 如權(quán)利要求i的方法，包括以大約iioox:到2200t:范圍內(nèi)的一個(gè)溫度蒸發(fā)Si的步驟。
3. 如權(quán)利要求l的方法，其中晶體生長界面包含SiC籽晶。
4. 如權(quán)利要求l的方法，包括利用含CN氣體作為碳蒸汽物質(zhì)源 的步驟。
5. 如權(quán)利要求4的方法，包括用！\2載運(yùn)氣體提供含CN氣體的 步驟。
6. 如權(quán)利要求4的方法，包括通過蒸發(fā)含CN的化合物提供含CN 氣體的步驟。
7. 如權(quán)利要求6的方法，其中含CN化合物是從仲氰，四氰基乙 烯，六氰基丁二烯，CN2和CxN組成的組中選出的，其中X為2到13。
8. 如權(quán)利要求4的方法，包括提供晶體生長界面的噴射和運(yùn)輸被 噴射氣體到吸氣爐的步驟。
9. 如權(quán)利要求1的方法，其中在晶體生長室中提供碳蒸汽物質(zhì)的 步驟包括將Si源蒸汽流過或通過含碳固體材料。
10. 如權(quán)利要求9的方法，其中含碳固體材料包含多孔石墨。
11. 如權(quán)利要求9的方法，其中含碳固體材料包含石墨顆粒層。
12. 如權(quán)利要求9的方法，其中含碳固體材料包括從由CN:和CXN 組成的組中選出的顆粒層，其中X為2到13。
13. —種n型塊狀單晶SiC的生產(chǎn)方法，包括 蒸發(fā)Si產(chǎn)生Si源蒸汽；引進(jìn)Si源蒸汽進(jìn)入到晶體生長室，其包含晶體生長界面；引進(jìn)包括CN在內(nèi)的源氣體，進(jìn)入到晶體生長室，以提供C蒸汽 物質(zhì)和N摻雜原子；以及在確定塊狀單晶SiC在晶體生長界面上生長的條件下，在晶體生 長界面沉積Si和C的蒸汽物質(zhì)，同時(shí)結(jié)合作為摻雜原子的N原子到 晶體中。
14. 如權(quán)利要求13的方法，包括用 載運(yùn)氣體引入CN源氣體 的步驟。
15. 如權(quán)利要求13的方法，包括通過蒸發(fā)含CN化合物提供包含 CN在內(nèi)的源氣體的步驟。
16. 如權(quán)利要求14的方法，其中包含CN在內(nèi)的源氣體是從仲氰， 四氰基乙烯，六氰基丁二烯，CN2和CxN組成的組中選出的，其中X 為2到13。
17. —種塊狀單晶SiC的生產(chǎn)方法，包括 蒸發(fā)Si產(chǎn)生Si源蒸汽；引入Si源蒸汽進(jìn)入晶體生長室，其包含晶體生長界面； 引入C源氣體進(jìn)入到生長室；以及在確定塊狀單晶SiC在晶體生長界面上生長的條件下，在晶體生 長界面沉積Si和C的蒸汽物質(zhì)。
全文摘要
塊狀、低雜質(zhì)碳化硅單晶在晶體生長界面上通過沉積含硅和含碳汽相物質(zhì)生長出。硅源蒸汽由蒸發(fā)硅并輸送硅蒸汽到晶體生長坩堝而提供。碳汽相物質(zhì)由碳源蒸汽(例如，CN)提供或由硅源蒸汽從固相碳源上方或中間流過而得到，例如，硅蒸汽流經(jīng)多孔的石墨或石墨顆粒層。
文檔編號C30B29/36GK101426965SQ99813102
公開日2009年5月6日 申請日期1999年10月8日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月9日
發(fā)明者查爾斯·E·亨特 申請人:克里公司