气相沉积装置以及使用高纯度聚合物衍生的碳化硅的技术制造方法及图纸

本发明专利技术涉及有机硅化学、聚合物衍生的陶瓷材料与方法。本发明专利技术所提供的材料与方法是为制备具有3个9、4个9、6个9以及更高纯度的聚碳氧化硅(SiOC)与碳化硅(SiC)材料。本发明专利技术还提供了气相沉积工序及其通过使用所述高纯度SiOC与SiC所得到的制品。

Vapor deposition device and high purity polymer derived silicon carbide Technology

The invention relates to organosilicon chemistry and polymer derived ceramic materials and methods. The material and method provided by the present invention is to prepare polycarbosiloxane (SiOC) and silicon carbide (SiC) materials with 3 9, 4 9, 6 9 and higher purity. The invention also provides a vapor deposition process and a product obtained by using the high purity SiOC and SiC.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气相沉积装置以及使用高纯度聚合物衍生的碳化硅的技术
本专利技术涉及对气相沉积(vapordeposition)工序、晶体生长以及材料生长的改进，其可通过使用同时期入档的序列号14/864,539专利申请(美国公开号2016/0208412)、序列号14/864,125专利申请(美国公开号2016/0207782)和PCT/US2015/051997号专利申请(公开号WO2016/049344)中所公开并教导的超高纯度SiC和SiOC新材料达到，每项专利的全部公开内容以参考的方式引入本申请。相关交叉引用本申请：(i)根据美国法典第35卷第119(e)(1)款，要求享有申请序列号为62/232,355的美国临时申请的申请日期(2015年9月24日)的权益，每项专利的全部公开内容以参考的方式并入本文。
技术介绍
使用这些具有6-9、7-9、8-9与更高纯度的材料，可为晶体的气相沉积生长提供许多有利之处，并且为晶体生长提供了新且精细的气相沉积装置与系统。该超高纯度材料提供：更快速的晶体生长、生长出更大且更纯的用于沉积工序的晶种(seedcrystals)或起始片(startingplates)的能力，以及在该装置中利用更高百分比的起始物料(startingmaterial)。因此，在气相沉积技术中使用高纯度与超高纯度材料，可加强控制并达到更高的效率。近年来，对高纯度碳化硅，尤其是对用于例如半导体等成品(endproducts)的高纯度单晶碳化物材料(singlecrystallinecarbidematerials)的需求日益增加，但无法满足。例如，Wang等人在SynthesisofHighPowerSicPowderforHigh-resistivitySiCSinglecrystalsGrowth,p.118(J.Mater.Sic.Technol.Vol.23,No1,2007)(下称Wangp.118)中指出:“单晶体越来越重要地在高频率与高功率碳化硅电子设备中充当基底(substrate[s])”(译文)。为获得这些高纯度碳化硅成品，作为起始或原材料的碳化硅粉末必须极其的纯”。然而，Wang等人在上述报道中指出：“商业可用的SiC粉末通常通过对硅石(silica)的碳热还原(carbothermalreduction)合成。不幸的是，其通常被污染至不适用于SiC生长”(译文)。对高纯度碳化硅的长期需求以及关于现有技术无法提供可行的(同时从技术与经济的观点来说)获得该材料的方法的难题在Zwieback等人的2013/0309496号专利(下称Zwieback)中亦有所认识，其指出“总的来说，高纯度SiC原材料的可用性对SiC单晶体的生长非常重要，并且对半绝缘SiC晶体至关重要”(译文)(Zwieback第7段)。Zwieback进而指出，包括液基法(liquidbasedmethods)在内的现有方法始终无法满足该需求：“虽然多年来开发有有许多对Acheson工序的改进，但所生产出的SiC材料始终含有高浓度的硼、氮铝与其他金属，且不适用于作为半导体材质的SiC晶体生长的原材料”(译文)(Zwieback第9段)；“通过CVD生产出的商业级大块SiC对用于作为SiC晶体生长的源来说是不够纯的”(译文)(Zwieback第10段)；“液体工序所生产出的SiC材料含有高浓度的污染物且不适用于半导体材质的SiC晶体的生长”(译文)(Zwieback第11段)；以及，对SiC的直接合成将产生“妨碍该材料的使用”(译文)(Zwieback第15段)的不纯物。Zwieback试图通过一种复杂且看似为直接生产工序的多重步骤方法来提供高纯度SiC，以满足对SiC材料的长期需求。据信，该工序既在技术上不可行，也在经济上不可行，而因此不能满足对商业级别高纯度SiC的长期需求。因此，虽然已知有获得碳化硅的方法，据信在这些方法中没有一种可以提供必需的技术、生产力与经济可行性，以满足商业利用与应用所要求的纯度、量与低成本，尤其是满足对半导体级材料日益增长的需求，以及其他正处于发展的商业利用与应用。Wang等人指出：“在这些合成方法中，仅有CVD被成功用于生产高纯度SiC粉末，但其技术的高昂成本使得其不适用于大规模生产”(译文)(Wangp.118)。CVD通常指化学气相沉积(ChemicalVaporDeposition)。CVD为一种气相沉积技术。除CVD以外，气相沉积技术还包括PVD(物理气相沉积，PhysicalVaporDeposition)、等离子体增强CVD(plasmaenhancedCVD)、PVT(物理气相输酝，PhysicalVaporTransport)等。因此，对于这些要求高纯度原材料的成品及其应用，其有日益增长的对纯度至少约为99.9％、99.99％、99.999％、99.9999％、与99.99999％或更高的低成本碳化硅原材料。然而，其早于序列号14/864,539专利申请(美国公开号2016/0208412)、序列号14/864,125专利申请(美国公开号2016/0207782)，以及PCT/US2015/051997号专利申请(公开号WO2016/049344)中所公开并教导的实施例。实际上，此需求已未满足。此外，早于序列号14/864,539专利申请(美国公开号2016/0208412)、序列号14/864,125专利申请(美国公开号2016/0207782)，以及PCT/US2015/051997号专利申请(公开号WO2016/049344)中所公开并教导的专利技术的实施例所述，据信，高纯度与超高纯度SiOC材料的仅较小型实验室批次多几盎司的产量始终无法获得，其重要性与益处以及对该材料的需求则被极大地忽视了。高纯度单晶碳化硅(singlecrystallinesiliconcarbide)材料具有诸多有利特征与特性。例如，其具有424GPa的杨氏模量(Young’smodulus)而非常坚硬。多晶碳化硅(polycrystallinesiliconcarbide)也具有极高的硬度，其取决于颗粒结构与其他因素。在本文中，除另加以说明外，“比重”(specificgravity)一词，又称为表观密度(apparentdensity)，在本申请中具有尽可能广义的解释，且总地指结构(即材料的体积形状)的单位体积的重量。该材质将其颗粒内部孔隙(internalporosity)包括入其体积内。其可通过湿润颗粒表面的低粘度液体进行测量。在本文中，除另加以说明外，“实际密度”(actualdensity)一词，又称为真实密度(truedensity)，在本申请中具有尽可能广义的解释，且总地指结构的单位体积的重量，其材料中无空洞。该测量与材质实质上排除了材料中的任何内部孔隙，即该材料中不含有任何空洞。因此，可用一批多孔泡沫球(即球)阐释上述三种密度性质之间的关系。填入容器中的球的重量对应该球的体积密度：单个球的每球体体积重量为其表观密度：球中的所有空洞被除去后，每剩余体积的构成球骨架的材料的重量为实际密度：在本文中，除另加以说明外，室温为25℃。同时，标准环境温度与压力为25℃与1个大气压。总本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种为生产碳化硅晶片的梨形晶的制备方法，所述碳化硅晶片以如下性质为特征：2英寸6H N型，6H‑N 2英寸直径，型/掺杂物：N/氮，晶向：

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.24 US 62/232,3551.一种为生产碳化硅晶片的梨形晶的制备方法，所述碳化硅晶片以如下性质为特征：2英寸6HN型，6H-N2英寸直径，型/掺杂物：N/氮，晶向：<0001>+/-0.5度，厚度：330±25umD级，MPD100cm-2D级，电阻率：0.02-0.2Ω·cm；所述方法包括：形成由聚合物衍生的陶瓷SiC的蒸气，所述由聚合物衍生的陶瓷具有至少约6个9的纯度且不含氧化物层，将所述蒸气沉积到晶种上以形成梨形晶，以及将所述梨形晶提供到晶片制备工序中。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述晶种包括由聚合物衍生的的陶瓷SiC。3.根据权利要求1所述的方法，其中，相对于由非聚合物衍生的的SiC材料制备出的晶片，所述晶片制备工序制备聚合物衍生的出了具有改良特征的晶片。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述改良特征选自由弯曲度、边缘轮廓、平整度、焦平面、翘曲度以及局部平整度构成的组。5.一种碳化硅晶片的制备方法，所述方法包括以下步骤：形成由聚合物衍生的的陶瓷SiC的蒸气，所述由聚合物衍生的的陶瓷具有至少约6个9的纯度且不含氧化物层...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·S·兰德，
申请(专利权)人：帕里杜斯有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US