用于培育单晶的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于特别是由碳化硅培育单晶的设备，所述设备包括坩埚，所述坩埚限定外周面并且此外还界定具有在底部部段与开口部段之间的轴向延伸的容纳腔，所述容纳腔构造成用于培育单晶，其中，所述设备具有至少一个籽晶层(507)，其特征在于，所述籽晶层(405、507)由多个籽晶板(507a、507b、507c)马赛克式地组装而成。地组装而成。地组装而成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于培育单晶的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于培育单晶、特别是由碳化硅(SiC)培育单晶的设备，所述设备包括坩埚，所述坩埚限定外周面并且还界定具有在底部部段和开口部段之间的轴向延伸的容纳腔，所述容纳腔构造成用于培育单晶，其中，所述设备具有至少一个籽晶层。
[0002]此外，本专利技术涉及一种用于特别是由碳化硅制造籽晶层的方法。

技术介绍

[0003]当前，对于很多技术应用，以工业规模人工制造单晶。这里，根据导致形成晶体的相变，可以区分为由熔体、由溶液和由气相进行的培育。在由气相进行培育时，还可以进一步区分为升华或者说物理气相沉积的制造方法和化学气相沉积法。在物理气相沉积中，通过加热使要培育的物质蒸发，从而所述物质转化成气相。所述气体在适当的条件下可以在籽晶上凝华，由此实现晶体生长。常见的以多晶形式存在的原材料(粉末或颗粒)以这种方式发生再结晶。化学气相沉积以类似的原理工作。在化学气相沉积中，要通过辅助物质才能使要培育的物质转化成气相，所述物质化学键连到所述辅助物质上，因为否则蒸汽压力过低。由此，通过与辅助物质相结合实现了较高的向籽晶的传输速率。
[0004]碳化硅单晶特别是由于其半导体特性是特别引入关注的。碳化硅单晶的制作在具有坩埚和籽晶的炉具中进行，在所述坩埚中加热碳化硅原料，在所述籽晶上通过堆集进行进一步的晶体生长。此外，将处理腔的内部抽真空。作为用于带有坩埚的最内部处理腔的材料采用石墨。通常籽晶直接处于包含原材料的坩埚的盖子上。
[0005]在这种已知的方法中出现的一个问题是，籽晶的面积大小通常是受到限制的，因此只能以有限的直径制造单晶组成的锭。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术的目的是，克服现有技术的缺点并且使得能够以较大直径制造锭以及后续制造晶片。
[0007]所述目的利用前面所述类型的设备根据本专利技术这样来实现，即，所述籽晶层由多个籽晶板马赛克式地组装而成。
[0008]根据本专利技术的解决方案使得可以以任意直径由碳化硅制造锭块以及以后制造晶片。
[0009]为了获得具有非常高质量的单晶，特别有利的是，所述籽晶层中的籽晶板的晶向相同地定向。
[0010]这样来大大简化籽晶层的组装：所述籽晶板分别具有多边形、特别是六边形的周边轮廓。
[0011]根据本专利技术的一个有利的变型方案可以设定，所述籽晶板在籽晶板与坩埚的盖子之间设置或不设置的中间层的情况下与所述盖子连接。
[0012]但所述籽晶板也可以施加在与所述盖子分开的基体上。
[0013]已经证明特别有利的是，所述基体由石墨形成。
[0014]为了实现良好的机械稳定性和实现自承载的籽晶层，可以设定，所述籽晶层具有在350μm至2000μm之间的厚度。
[0015]根据本专利技术的一个有利的改进方案可以设定，所述籽晶层具有在2.20kg/m2至3.90kg/m2之间的面密度
[0016]此外已经证明有利的是，所述籽晶层具有至少一个抛光的和/或打磨和/或干蚀刻的表面。
[0017]在所培育的单晶的质量方面已经证实特别有利的是，所述籽晶层具有在10nm至0.01nm之间的关于表面的粗糙度值。
[0018]此外，所述籽晶层可以用至少一种材料、特别是SiC或AIN掺杂。
[0019]上面所述目的根据本专利技术还利用前面所述类型的方法这样来实现：由多个籽晶板马赛克式地组装成籽晶层。
[0020]已经证实特别有利的是，由晶片制造各个籽晶板。
[0021]可以在基体和籽晶板之间设置或不设置的至少一个中间层的情况下将所述籽晶板施加在基体上。
[0022]此外可以特别是通过CVD法向所述籽晶板上施加至少一个由单晶碳化硅组成的取向附生层。各籽晶板可以通过所施加的取向附生层保持在一起。
[0023]也已经证明特别有利的是，各个籽晶层具有在10nm至0.01nm之间的关于表面的粗糙度值。通过构成非常光滑的表面，所述籽晶板在没有另外的中间层、特别是增附剂层的情况下也可以粘附在基体、例如坩埚的盖子上。
[0024]此外，可以对所述籽晶层进行干蚀刻、打磨和/或抛光。
[0025]为了消除可能的缺陷部位，可以对组装完成的籽晶层进行热处理。
[0026]此外可以设定，在升华气氛中给籽晶层设置至少一种材料，特别是SiC或AIN。
附图说明
[0027]为了更好地理解本专利技术，参考附图来详细说明本专利技术。
[0028]其中，分别以非常简化的示意图：
[0029]图1示出根据本专利技术的设备的第一变型方案；
[0030]图2示出根据本专利技术的籽晶层；
[0031]图3示出根据本专利技术的设备的第二变型方案；
[0032]图4示出根据本专利技术的设备的第三变型方案；
[0033]图5示出根据本专利技术的设备的第四变型方案；以及
[0034]图6示出设置在基体上的籽晶层的剖视图。
具体实施方式
[0035]首先要确认的是，在不同说明的实施形式中，相同的部分用相同的附图标记或相同的构件名称表示，其中，包含在整个说明书中的公开内容可以合理地转用到具有相同附图标记或相同构件名称的相同部分上。在说明书中选择的位置表述，如例如上、下、侧等涉及当前说明以及示出的附图并且所述位置表述在位置变化时合理地转用到新的位置。
[0036]图1示出根据本专利技术的用于通过物理气相沉积制造单晶的炉具形式的设备401。所述炉具包括可排真空的腔室402，所述腔室带有容纳在其中的坩埚403。所述坩埚403构造成基本上是钵状的，这里，上端部区域通过盖子404封闭。坩埚403的盖子404的下侧这里通常构造成用于固定籽晶405。在坩埚403的底部区域406中设有原始材料407，所述原始材料用作用于在籽晶405上实现晶体生长的原料并且所述原始材料在制造过程中逐渐被消耗。
[0037]通过借助于加热装置408进行加热来实现将原始材料407转化为气相。根据这个实施例，对原始材料407和坩埚403的加热通过加热装置408感应式地进行。此外，设置在所述腔室402中坩埚403为了隔热还由绝缘结构409包围。通过所述绝缘结构409同时避免发生来自坩埚403的热损失并且在坩埚403的内部实现对于晶体在籽晶405上的生长过程有利的热分布。
[0038]作为腔室402的材料，优选使用玻璃材料，特别是石英玻璃。坩埚403以及包围坩埚的绝缘结构409优选由石墨制成，绝缘结构409通过石墨毡形成。
[0039]由于通过加热原始材料407使所述原始材料的原子或分子转化为气相，所述原子或分子可以在坩埚403的内腔中朝籽晶405扩散并且沉积在籽晶上，由此实现晶体生长。
[0040]根据图2，所述籽晶层507由多个籽晶板507a、507b、507c马赛克式地组装而成。各个籽晶板507a、507b、507c这里优选这样组装，即，使得各籽晶板507a、507b、507c的晶向相同地定向并且形成一个完整的平面。这里已经证实有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于特别是由碳化硅培育单晶的设备(401、501)，所述设备包括坩埚(403、502)，所述坩埚(403、502)限定外周面(503)并且此外还界定具有在底部部段(406、505)与开口部段(506)之间的轴向延伸的容纳腔(504)，所述容纳腔(504)构造成用于培育单晶，其中，所述设备具有至少一个籽晶层(507)，其特征在于，所述籽晶层(405、507)由多个籽晶板(507a、507b、507c)马赛克式地组装而成。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述籽晶层中的籽晶板(507a、507b、507c)的晶向相同地定向。3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述籽晶板(507a、507b、507c)分别具有多边形、特别是六边形的周边轮廓。4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述籽晶板(507a、507b、507c)在籽晶板与坩埚(403)的盖子(404)之间设置或不设置中间层的情况下与所述盖子连接。5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述籽晶板(507a、507b、507c)施加在与所述盖子(403、515)分开的基体(516)上。6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其特征在于，所述基体由石墨形成。7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，所述籽晶层具有在350μm至2000μm之间的厚度。8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其特征在于，所述籽晶层具有在2.20kg/m2至3.90k...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：艾伯纳工业炉公司，
类型：发明
国别省市：