JP5289045B2 - 炭化ケイ素結晶の作製方法および装置 - Google Patents
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Description
Claims (25)
- 炭化ケイ素結晶材料を作製するシステムであって、
炭化ケイ素成長チャンバーと、
第1の成長平面に対応した第1の結晶方向に炭化ケイ素原材料から炭化ケイ素結晶材料を成長させるのをサポートするために前記炭化ケイ素成長チャンバー内に配置された、第1の炭化ケイ素結晶成長平面を持つ第1の炭化ケイ素成長表面を有する、少なくとも1つの炭化ケイ素種結晶と、
前記炭化ケイ素成長チャンバー内に配置された、炭化ケイ素成長表面に隣接した複数の炭化ケイ素結晶成長仕切り板であって、第1の成長表面に対して垂直な対向面を持ち、前記仕切り板間に炭化ケイ素結晶を成長させるために十分なサイズの通路が複数設けられるように相互に隔離して配置した複数の仕切り板と、
を含み、
前記複数の仕切り板のうちの少なくとも1つは、その対向面の少なくとも一方にコーティングを含み、
前記コーティング材料は、金属、金属炭化物、あるいはこれらの混合物から選択されることを特徴とするシステム。 - 前記仕切り板は、前記通路に成長した炭化ケイ素結晶に生じる応力を緩和するバッファーを提供するのに十分な密度の材料を含むことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記材料は、炭化ケイ素原材料が前記材料に大量に浸透するのを防ぐのに十分な密度を有することを特徴とする請求項2に記載のシステム。
- 前記材料は、約1.70g/cm3から約2.00g/cm3の範囲の密度を持つ炭素であることを特徴とする請求項3に記載のシステム。
- 前記仕切り板は、これに隣接して形成される炭化ケイ素結晶の欠陥を最小にするように選択した熱膨張係数(CTE)を有する材料を含むことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記仕切り板は、これに隣接して形成される炭化ケイ素結晶のCTEと同じCTEを有する材料を含むことを特徴とする請求項5に記載のシステム。
- 前記第1の成長平面とは異なる、第2の炭化ケイ素結晶成長平面を持つ第2の炭化ケイ素成長表面を有する第2の炭化ケイ素種結晶をさらに含み、前記第1の結晶方向とは異なる第2の結晶方向に、炭化ケイ素原材料から炭化ケイ素結晶材料を成長させることをサポートすることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 3つ以上の炭化ケイ素種結晶をさらに含み、そのうちの少なくとも2つは互いに異なる炭化ケイ素結晶成長平面を持ち、少なくとも2つの異なる結晶方向に炭化ケイ素結晶材料が成長するのをサポートすることを特徴とする請求項7に記載のシステム。
- 前記第1の炭化ケイ素結晶成長平面が、{0001}成長平面、{1−100}成長平面、あるいは{11−20}成長平面から成るグループから選択された成長平面を含むことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記第1および第2の炭化ケイ素結晶の各成長平面が、{0001}成長平面、{1−100}成長平面、あるいは{11−20}成長平面から成るグループから選択された成長平面を含むことを特徴とする請求項7に記載のシステム。
- 前記仕切り板は、平面の対向面を持つことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記仕切り板は、非平面の対向面を持つことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記複数の仕切り板のうちの少なくとも1つは、単一層で形成されることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 炭化ケイ素結晶材料を作製するシステムであって、
炭化ケイ素成長チャンバーと、
少なくとも2つの炭化ケイ素種結晶であって、少なくとも1つの種結晶が、第1の成長平面に対応した第1の結晶方向に炭化ケイ素原材料から炭化ケイ素結晶材料を成長させるのをサポートするために前記炭化ケイ素成長チャンバー内に配置された、第1の炭化ケイ素結晶成長平面を持つ第1の炭化ケイ素成長表面を有し、少なくとも1つの種結晶が、前記第1の結晶方向とは異なる第2の結晶方向に炭化ケイ素原材料から炭化ケイ素結晶材料を成長させるのをサポートするために、前記第1の成長平面とは異なる第2の炭化ケイ素結晶成長平面を持つ第2の炭化ケイ素成長表面を有する、少なくとも2つの炭化ケイ素種結晶と、
前記炭化ケイ素成長チャンバー内に配置した複数の炭化ケイ素結晶成長仕切り板と、
を備え、
前記仕切り板は、第1の成長表面に対して垂直な対向面を持ち、前記仕切り板間に炭化ケイ素結晶を成長させるために十分なサイズの通路が複数設けられるように相互に隔離して配置し、
前記複数の仕切り板のうちの少なくとも1つの仕切り板は、前記仕切り板の対向面を形成する第1の層および第2の層から形成され、前記第1の層および第2の層は、前記対向面上において同じ特性を有する同じ材料、または前記第1の層および第2の層は、前記対向面上において異なる特性を有する異なる材料であること、
を特徴とするシステム。 - 前記第1の層および第2の層の少なくとも1つは、その対向面の少なくとも一方にコーティングをさらに含み、前記コーティング材料は、金属、金属炭化物、あるいはこれら両者の混合物を含むことを特徴とする請求項14に記載のシステム。
- 前記第1の層および第2の層の少なくとも1つは、その対向面の両面にコーティングを含むことを特徴とする請求項15に記載のシステム。
- 前記コーティング材料は、タンタル、炭化タンタル、ニオブ、炭化ニオブ、チタン、炭化チタン、ジルコニウム、炭化ジルコニウム、ハフニウム、炭化ハフニウムと、これらの混合物から成るグループから選択されることを特徴とする請求項15に記載のシステム。
- 前記コーティング材料は、熱分解性グラファイトコーティングを含むことを特徴とする請求項15に記載のシステム。
- 前記炭化ケイ素成長チャンバー内の前記複数の炭化ケイ素結晶成長仕切り板は、第1および第2の成長表面に垂直な方向を向いた対向面を持ち、前記複数の仕切り板は、前記第1および第2の成長平面に対応した異なる結晶方向を持つ複数の炭化ケイ素結晶を形成するように前記仕切り板間に炭化ケイ素結晶を成長させるために、十分なサイズの通路が複数設けられるように相互に隔離して配置されたことを特徴とする請求項7に記載のシステム。
- 前記仕切り板の少なくとも1つは、第1の材料で形成された第1の層と、第1の材料とは特性が異なる第2の材料で形成された第2の層とを含み、前記第1の層および第2の層は、前記少なくとも1つの仕切り板の対向面を形成することを特徴とする請求項19に記載のシステム。
- 前記第1の層は、前記第1または第2の炭化ケイ素成長平面のどちらか一方に隣接して成長する炭化ケイ素結晶の熱膨張係数(CTE)と同じである第1のCTEを持つ材料を含み、前記第2の層は、前記第1または第2の炭化ケイ素成長平面のもう一方の面に隣接して成長する異なる炭化ケイ素結晶のCTEと同じである、前記第1のCTEとは異なる第2のCTEを持つ材料を含むことを特徴とする請求項20に記載のシステム。
- 前記炭化ケイ素種結晶および前記炭化ケイ素結晶成長仕切り板が、前記成長チャンバーの上部に設置されていることを特徴とする請求項1または14のいずれかに記載のシステム。
- 前記成長チャンバーの下部に炭化ケイ素原材料をさらに含むことを特徴とする請求項22に記載のシステム。
- 前記炭化ケイ素結晶成長仕切り板が、前記炭化ケイ素原材料から隔離して設置されていることを特徴とする請求項23に記載のシステム。
- 前記コーティング材料は、タンタル、炭化タンタル、ニオブ、炭化ニオブ、チタン、炭化チタン、ジルコニウム、炭化ジルコニウム、ハフニウム、炭化ハフニウムと、これらの混合物から成るグループから選択されることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
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