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公開番号2025160129
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-22
出願番号2025062480
出願日2025-04-04
発明の名称高品質の立方晶炭化ケイ素を得るための方法およびシステム
出願人エルピーイー・エッセ・ピ・ア
代理人個人,個人,個人
主分類C30B 29/36 20060101AFI20251015BHJP(結晶成長)
要約【課題】高品質の立方晶炭化ケイ素を得るための方法およびシステムを提供する。
【解決手段】方法(200)が開示される。本方法(200)は、炭素質基材(S)を供給するステップ(205)と、前駆体ガスの混合物を使用して、前記炭素質基材上に化学蒸着プロセスを実施するステップ(210)であって、前記前駆体ガスの混合物が、トリクロロシランを含むシリコン前駆体ガスと、炭素-炭素二重結合炭化水素および炭素-炭素三重結合炭化水素から選択される炭素前駆体ガスと、を含む、化学蒸着プロセスを実施するステップ(210)と、前記化学蒸着プロセスを介して、結晶学的配向{111}を有する多結晶立方晶炭化ケイ素層を形成するステップ(215)と、を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
方法（２００）であって、
炭素質基材（Ｓ）を供給するステップ（２０５）と、
前駆体ガスの混合物を使用して、前記炭素質基材上に化学蒸着プロセスを実施するステップ（２１０）であって、前記前駆体ガスの混合物は、
トリクロロシランを含むシリコン前駆体ガスと、
炭素－炭素二重結合炭化水素および炭素－炭素三重結合炭化水素から選択される炭素前駆体ガスと、を含む、化学蒸着プロセスを実施するステップ（２１０）と、
前記化学蒸着プロセスを通じて、結晶学的配向｛１１１｝を有する多結晶立方晶炭化ケイ素層を形成するステップ（２１５）と、を含む方法（２００）。
続きを表示（約 870 文字）【請求項２】
前記炭素前駆体ガスはエチレンである、請求項１に記載の方法（２００）。
【請求項３】
前記前駆体ガスの混合物中の炭素とシリコンとの間のモル比（炭素／シリコン）が０．４６～１である、請求項２に記載の方法（２００）。
【請求項４】
前記前駆体ガスの混合物はキャリアガスを含み、
シリコンとキャリアガスとの間のモル比（シリコン／キャリアガス）が０．０２～０．０５である、請求項２または３に記載の方法（２００）。
【請求項５】
前記化学蒸着プロセスは、１１５０℃～１３５０℃の温度で実施される、請求項２または３に記載の方法（２００）。
【請求項６】
前記化学蒸着プロセスは、３ｋＰａ～４０ｋＰａの圧力で実施される、請求項２または３に記載の方法（２００）。
【請求項７】
前記炭素質基材（Ｓ）は等方性グラファイトを含む、請求項２または３に記載の方法（２００）。
【請求項８】
システム（１００）であって、
反応チャンバ（１０５）と、
基材（Ｓ）を支持するように適合されている支持部材（１１５）と、
化学蒸着プロセス中に前記支持部材（１１５）を加熱するように構成されている加熱装置（１２０）と、
ガス搬送システム（１２５）であって、前記化学蒸着プロセス中に、キャリアガス（Ｃ）を炭素前駆体ガス（Ｐ
Ｃ
）およびシリコン前駆体ガス（Ｐ
Ｓｉ
）と混合し、対応する前駆体ガス（Ｍ）の混合物を得て、前記前駆体ガス（Ｍ）の混合物を前記反応チャンバ（１０５）内に搬送し、結晶配向｛１１１｝を有する多結晶立方晶炭化ケイ素層を得るように構成されているガス搬送システム（１２５）と、を含み、
前記シリコン前駆体ガスはトリクロロシランを含み、
前記炭素前駆体ガスは炭素－炭素二重結合炭化水素および炭素－炭素三重結合炭化水素から選択されている、システム（１００）。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体材料の分野に関する。特に、本開示は、高品質の立方晶炭化ケイ素（ｃｕｂｉｃｓｉｌｉｃｏｎｃａｒｂｉｄｅ）の成長のための方法およびシステムに関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
電力デバイスは、様々な電力電子システムの重要な構成要素である。
【０００３】
シリコンベースの電力デバイスは、過去数十年にわたって著しく改善されてきたが、これらのデバイスは、シリコン特性によって課される性能限界に近づいており、さらなる進歩は、より堅牢な半導体材料に移行することによってのみ達成され得る。
【０００４】
炭化ケイ素（ＳｉＣ）は、シリコンを置き換える要件を満たすワイドバンドギャップ半導体材料である。これは、シリコンよりも約１０倍高い破壊電界強度および３倍高い熱伝導率を示し、高電力および高温装置にとって特に魅力的である。
【０００５】
公知のように、ＳｉＣは多くの結晶構造（ポリタイプ）を取ることができる。基本的には、ポリタイプは、同一の化合物であるものの、２つの空間方向に同じ結晶構造を有するが、第３の空間方向に異なる結晶構造を有するバリアントである。
【０００６】
４Ｈ－ＳｉＣまたは６Ｈ－ＳｉＣなどの、六方晶結晶構造を有するＳｉＣポリタイプ（六方晶ＳｉＣとも呼ばれる）が知られている。
【０００７】
立方晶構造を有するＳｉＣポリタイプ（立方晶ＳｉＣまたは３Ｃ－ＳｉＣまたはβ－ＳｉＣとも呼ばれる）も公知である。
【０００８】
３Ｃ－ＳｉＣは、六方晶ＳｉＣと比較して優れた物理的特性を示すという点で、一部の電子装置製造により適している。一例として、３Ｃ－ＳｉＣは、４Ｈ－ＳｉＣよりもコストが低く、電子移動性が高い。
【０００９】
３Ｃ－ＳｉＣの結晶学的配向は、性能および用途に影響を与え得る。一例として、結晶学的配向｛１１１｝を有する３Ｃ－ＳｉＣは、結晶学的配向｛１１１｝に起因する、低いまたは比較的低い表面粗さ、および高いまたは比較的高い電子移動度に起因して、マイクロエレクトロニクスデバイスの製造に使用され得る。他の例としては、結晶学的配向｛１１１｝を有する３Ｃ－ＳｉＣは、高性能トランジスタの製造など、高品質のエピタキシャル成長を必要とする用途に使用され得る。
【００１０】
米国特許第１０３５８７４１号明細書は、炭化ケイ素の液相エピタキシャル成長のための安価なシード材料を開示している。単結晶炭化ケイ素の液相エピタキシャル成長のためのシード材料は、３Ｃ結晶多形を有する多結晶炭化ケイ素を含有する表面層を含む。その表面層のＸ線回折時に、｛１１１｝結晶平面に対応する一次回折ピークは、３Ｃ結晶多形を有する多結晶炭化ケイ素に対応する回折ピークとして観察されるが、｛１１１｝結晶平面に対応する一次回折ピークの回折強度の１０パーセント以上の回折強度を有する他の一次回折ピークは観察されない。
（【００１１】以降は省略されています）

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