用于宽能带隙晶体的种晶升华的炉的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求享受2015年2月5日提交的美国临时专利申请号62/112622的优先权，其全文通过引入纳入本文。

背景

1.领域

本公开涉及sic的物理气相传输法(pvt)生长，更具体而言，涉及构造pvt设备。

2.现有技术

碳化硅，sic，是一种晶体半导体材料，熟悉材料科学、电子学以及物理学的人员公认其因具有宽能带隙性质、超高的强度、高热导率以及化学惰性性质而具有优势。这些性质使得sic成为一种对于功率半导体装置的制造而言十分吸引人的半导体，使得功率密度和性能的提升优于由诸如硅这样的更加普通的材料制成的装置。

sic最普通的形态由以立方体或六方体排布的原子构成。si和c层的堆叠可采用多种形式，称为多型体。碳化硅晶体的类型由表示堆叠序列中重复单元数量的数字后加代表晶型的字母来表示。例如，3c-sic多型体表示重复单元为3和立方(c)晶格，而4h-sic多型体则表示重复单元为4和六方体(h)晶格。

不同的碳化硅多型体在材料性质上具有一些差别，特别是在电性质上具有显著差异。4h-sic多型体具有相对较大的能带隙，而3c-sic具有相对较小的能带隙，大部分其它多型体的能带隙落入这两者之间。对于高性能的功率装置应用，当能带隙较大时，理论上，该材料更有能力提供相对更高的高功率和热导率性能。

自然界中不存在sic晶体，因此其必须依靠合成。sic的生长可通过升华/物理气相传输或化学气相沉积来进行。

利用种晶升华使sic生长具有很大的挑战性。在种晶升华中，需要超过2000℃的温度来通过升华产生si/c物质的蒸气流，这大大限制了反应室组件和炉的设计。原本使用利用诸如艾奇逊法(acheson)这样的工艺形成的sic粗料作为晶体的si和c原子的来源，随着技术越来越成熟，团队研发出了用于合成sic晶体生长专用的sic源材料粉末的手段。利用感应来加热石墨容器。小心地使容器隔热化，以在体积内产生受控的温度梯度。使用晶种，且晶种通常成形为板状或盘状。通常利用晶种朝向源材料的生长表面来使该晶种取向。对容器中晶种的位置进行设计，以使当加热容器时，晶种位于温度相对较低的位置，而si-c源材料位于温度相对较高的位置。当容器被加热至足以升华源材料的温度时，蒸气会向低温区域移动，并且在晶种上凝结。尽管这种设备的构思简单，但实践中sic的生长十分复杂，实践者公认其很难实施。

报导了一些用于升华生长的炉设计。duncan等人(《晶体生长期刊11》(journalofcrystalgrowth11)，(1971)，p.50-52)披露了一种用于晶体生长的感应炉的设计。potter和sattelle(《晶体生长期刊12》(journalofcrystalgrowth12)，(1972)，245-248)报导了一种用于通过雷利(lely)升华法生长碳化硅晶体的rf感应炉的设计。konstantinov(《碳化硅的性质》(propertiesofsiliconcarbide)，g.l.harris,ed.,inspec，isbn0852968701，(1995)，pp.170-3)具体描述了一种用于sic的种晶升华生长的rf感应炉的构造和用途。该感应炉包含可水冷或通过使用风扇产生对流而冷却的非金属圆柱形真空腔室(例如石英或玻璃)。圆柱形感应线圈包围真空腔室。还提供了一种供给受控量的气体的手段。在sic晶体生长中，气体通常为诸如氩气这样的惰性气体和诸如氮气这样的掺杂气体。利用光学高温测定法从顶部和底部测量反应室的温度，将高温计的输出值送至电脑控制器，所述电脑控制器执行程序以控制生长过程中的rf功率、温度、压力和其它气体流。konstantinov指出感应型炉的重要优势在于能够方便地对温度场进行调节。坩埚中的温度梯度的数值和迹象都可利用感应线圈沿轴向相对于反应室的位移来改变。

历史上，雷利(lely)首先描述了sic基于升华的晶体生长的初始步骤(us2854364-1958)，其非种晶晶体生长的方法导致了较小的六方体sic薄板。在1970年代和1980年代，tairov和tsvetkov在俄罗斯完成了第一种用于生产装置的具有吸引人的尺寸的晶体(《晶体生长期刊》(journalofcrystalgrowth)，52(1981)，p.146-50以及《在晶体生长中控制多型体晶体生长以及多型体结构表征的进展》(progressincontrollingthegrowthofpolytypiccrystalsincrystalgrowthandcharacterizationofpolytypestructures)，p.krishna,ed.,pergammonpress，london，p.111(1983))。他们的方法使用雷利的晶体作为晶种，并通过如上所述的升华和传输来进行生长。这些结果显示了通过晶种选择、压力控制和温度梯度对多型体进行控制的方法。随后，davis(us4866005-1989)披露了通过合理选择源材料以及控制梯度而得到的改善。直至今日，仍然不断有关于tairov、tsvetkov和davis的方法的改良被披露。

在碳化硅晶体生长的方法中，反应室通常由致密的等静石墨壳构筑，且被石墨隔热件包围。在用于升华生长的雷利升华法中，目标是为了实现最小的温度梯度来涉及炉和反应室。在种晶升华法中，晶体品质的最优化与建立对于生长过程中轴向和径向温度梯度的控制的能力密切相关。调节轴向梯度，以使晶种温度稍低于源材料中的温度。调节径向梯度，以使晶种晶体前部的生长形状平坦或略微凸起。可通过两种方式建立梯度，其一是通过控制rf场并且在反应室耦联所述场；其二是通过限制某些位置处的反应室的隔热来加速热损耗。由于与晶种升华晶体生长相关的高温，无法直接监控晶种晶体处的温度梯度，因而通常利用有限元分析模型来进行反应室和线圈的设计，以建立所需的温度梯度。如konstantinov所发现的那样，石墨的性质是高度可变的，这会限制晶体生长中的再现性。而且，由于无法得到高温下的精确的材料常数，上述模型无法精确地预测热流。从而，这导致对线圈与反应室以及线圈与炉几何构造之间的耦联的建模不精确。这些问题加起来会导致模型与生长结果直接的多种寄生误差和不连续性。

当出现了生产更大晶体的方法时，焦点还转移至控制晶体内的缺陷。可将缺陷分类为内包物和晶体错位。sic晶体中的主要晶体缺陷是螺旋错位。其中，存在被称为微管或空心螺旋错位的特例。另外，还存在基面错位(basalplanedislocation)和穿缘错位(threadingedgedislocation)。这些缺陷源自多种来源。例如，晶种晶体中所含有的缺陷可传递至新生长的晶体空间。因温度梯度和热膨胀错配而升高的应力在生长过程中进入晶种和晶体内可导致错位的形成。在形成sic所需的升华蒸气物流中的化学计量学的偏差可导致不稳定的多型体生长，进而导致在长成的晶体内存在多型体内包物，这导致在多型体的边界处形成错位。即使是错位之间的相互作用可可产生或消除错位。

利用被识别的方法生产的sic晶体具有高浓度的错位。在本申请中，螺旋错位和基面错位浓度的常规报导值分别标称为5000～10000/cm²。最常通过对垂直于晶体对称轴的平面中的晶体进行切片来评估错位。通过用熔融盐(例如强氧化钾)在350～500c的温度范围内对暴露的晶体表面进行蚀刻来使错位显露。每一种错位类型都具有独特的形状，从而能够对它们进行特定计数。通常这些错位进行计数和报导为除以检测面积的数字。这种表征方法是有用的，因其允许对晶面上所形成的平面半导体装置中所包含的缺陷建立简单的相关性。文献中有许多例子显示错位在观察平面中是不均匀分布的。大量的错位使得对其中的每一个进行计数是很不现实的，尤其是现今可能要求对大于或等于100mm直径圆形所等价的区段进行检测。因此，对蚀刻了的区域进行采样，以确定错位的量。错误的采样方法可导致在与较大晶体相关的错位浓度评估中出错。在大部分报导中，为提供采样方法的细节，因此，虽然不是不可能，但结果经常难以再现。

对于固态物理和半导体装置经验丰富的科学家知道，错位会导致装置性能低于材料的理论性质。因此，现今的努力聚焦于改善半导体sic晶体的品质，以期识别和控制可降低源于晶体生长中的缺陷的因素。

足够大的晶体一旦被生产出来，就必须切割该晶体并将其制成镜片，以使其能用于装置中来利用平面制造方法制造半导体装置。随着许多半导体晶体(例如硅、砷化镓)被成功地研发并商业化为半导体产品，由大体积晶体制造晶片的方法也为人所知。对于晶片制造和标准表征方法的常用方法和要件的评价可在wolf和tauber的《超大规模集成电路时代的硅加工》(siliconprocessingforthevlsiera)，第一卷—加工技术，第一章(latticepress-1986)中找到。

由于sic的硬度，将sic制成晶片基材相比于加工诸如硅或砷化镓这样的普通半导体晶体展现出独特的挑战。必须对机器进行改造，并且将粗料变更为非常用材料。为了适应sic而对普通晶片制造技术所做的改动经常被其所有人作为专有信息加以保护。已报导在镜面抛光的sic镜片上观察到大量的表面下损伤，可通过使用与用于硅工业中相似的化学增强机械抛光法来减少或除去这些损伤(zhou,l.等人，《碳化硅的化学机械抛光》(chemomechanicalpolishingofsiliconcarbide)、j.electrochem.soc.，第144卷，第6期，1997年6月，pp.l161-l163)。

为了在sic晶片上构建半导体装置，必须将附加的晶体sic膜沉积在晶片上，以产生具有所需电导率数值和导体类型的装置活性区域。这通常是使用化学气相沉积(cvd)法来完成。从1970年代开始，俄罗斯、日本和美国的团队以发表了用于利用cvd外延的sic生长技术。利用cvd生长sic的最常见的化学试剂是含有源气体(例如甲硅烷和氯硅烷)的硅和含有源气体(例如烃气体)的碳的混合物。低缺陷外延层的生长的一个关键因素在于，基材表面倾斜远离晶体对称轴，以允许化学原子以由基材晶体建立的堆叠顺序依附至表面。当倾斜不足时，cvd处理会在表面上生成三维缺陷，这些缺陷会导致无法工作的半导体装置。诸如裂纹、表面下损伤、凹痕、颗粒、划痕或污染物这样的表面瑕疵会中断利用cvd处理进行的晶片晶体结构的复制(参见例如powell和larkin，phys.stat.sol.(b)202，529(1997))。重要的是，用于制造晶片的抛光和清洁处理能够使表面瑕疵减到最少。在存在这些表面瑕疵的情况下，在外延膜中可产生许多缺陷，包括基面错位和立方sic内包物(参见例如powell等人，《第三届国际高温电子学交流会议》(transactionsthirdinternationalhigh-temperatureelectronicsconference)，第1卷，pp.ii-3～ii-8，桑迪亚国家实验室，阿尔伯克基，新墨西哥州，美国，1996年6月9～14日)。

已知sic中的缺陷会限制或破坏在这些缺陷上形成的半导体装置的运行。neudeck和powell报导空心螺旋错位(微管)严重限制了sic二极管中的电压阻断性能(p.g.neudeck和j.a.powell，电气与电子工程师协会电子装置快报，第15卷，第2期，pp.63-65，(1994))。neudeck在1994年评价了晶体(晶片)和源自外延的缺陷缺陷对功率装置的影响，强调了因螺旋错位和形态外延缺陷而对功率装置功能产生的限制(neudeck，mat.sci.forum，第338-342卷，pp.1161-1166(2000))。hull报导了当在具有低螺旋错位密度的基材上生产二极管时，高电压二极管逆向偏压漏电流的分布转变为较低值(hull等人，mat.sci.forum，第600-603卷，p.931-934(2009))。lendenmann报导了双极二极管中正向电压的衰减与源自基材中的基面错位的外延中的基面错位相关(lendenmann等人，mat.sci.forum，第338-342卷，pp.1423-1426(2000))。

为了实现诸如sic和aln这样的宽能带隙晶体的可再现制造，必须实现对温度梯度的控制。反应室材料和炉的设计对这种控制具有直接影响。

jp2013216549a披露了一种加热线圈，其位于坩埚主体侧部之外，对反应室或坩埚进行感应加热，且包含位于坩埚主体底部外侧并与开口相对的对坩埚进行感应加热的底部侧加热线圈。其声称该排布能够提供对于坩埚内温度梯度的控制。

概述

提供以下发明概述是为了提供对于本发明的一些方面和特点的基本理解。此发明概述并非本发明的宽泛概括，因此，其并非旨在具体识别本发明的关键点或关键要素，或者旨在描述本发明的范围。其唯一的目的是以简略方式展现本发明的一些概念作为下文详述的序言。

与jp2013216549a相反，本发明人发现对种晶升华中温度梯度的高效控制可通过以下方式最佳实现：对rf线圈进行设计，以将反应室中会导致产生温度梯度的rf场的扰动降到最低。本发明人意外地发现，线圈的轴向高度对反应室的轴向高度之比存在一个关键比例。当该比例过低时，线圈端部距离反应室过近，rf场变得非线性，导致反应室中产生不可预测的温度梯度。关于这点，线圈高度定义为沿线圈的轴的长度，反应室的高度定义为沿反应室的轴的长度，不包括任何隔热件。反应室可以是容纳源和晶种材料的容器主体，或者，其可以是包封容纳晶种和源材料的内室的基座容器。

根据本公开的一些方面，对线圈进行设计，以提供均匀的温度分布，而不是产生梯度。结果是，主要通过反应室的设计以及反应室周围的隔热放置而非线圈来控制热梯度的控制。通过切断感应线圈和反应室对温度梯度的影响，实现了高再现性的晶体生长。该设计策略对生长直径等于或大于100mm的晶体尤其有效。

根据所公开的实施方式，提供了一种通过种晶升华生长来生长半导体晶体的感应炉设备，其包含：石英真空腔室；在石英真空腔室的外部周围定位的rf感应线圈；耦合至rf感应线圈的rf电力供给器；配置用于容纳晶种晶体和源材料的反应室，所述反应室定义轴向长度，所述轴向长度测量为所述反应室沿其旋转对称轴的高度；用于将反应室放置于石英真空腔室内的支承件；位于反应室外侧且配置用于在反应室内部产生热梯度的隔热套，其中，rf感应线圈配置用于对反应室产生均匀的感应加热。在一些实施方式中，rf感应线圈的高度对反应室的轴向长度之比在1.8～4.0、2.0～5.0、2.5～4.0或2.8～4.0的范围内，所述rf感应线圈的高度沿旋转对称轴测得。反应室和隔热件由石墨制成。在一些实施方式中，配置反应室的直径，以适应直径76～200mm的晶体的生长。rf感应线圈的高度小于石英真空腔室的高度但长于反应室的轴向长度，所述rf感应线圈的高度沿旋转对称轴测得，石英真空腔室的高度沿旋转对称轴测得。反应室支承件可由rf场无法与其有效耦联的材料制成。rf感应线圈可具有330～725mm或330～550mm的内径。可在石英真空腔室的外壁上设置水套。支承件可包含接合石英真空腔室底部开口的磁流体密封。

根据另一些实施方式，提供了一种用于半导体晶体的物理气相传输法生长的设备，其包含：由对rf辐射透明的材料制成的圆柱形真空壳体，所述真空壳体定义对称轴；部分由对rf能量透明的材料制成且配置用于支承真空壳体内的反应室的反应室支承件，以使反应室以对对称轴轴向居中的方式定位；具有沿对称轴定义的高度h室的圆柱形反应室；在真空壳体的外部周围提供且绕着对称轴轴向居中的rf线圈，其中，所述rf线圈配置成沿着至少高度h室产生均匀的rf场；和配置用于在反应室内产生热梯度的隔热件。rf感应线圈的高度对高度h室之比可在1.8～4.0、2.0～5.0、2.5～4.0或2.8～4.0的范围内，所述rf感应线圈的高度沿对称轴测得。rf线圈可具有330～725mm或330～550mm的内径。反应室支承件可由rf场无法与其有效耦联的材料制成。反应室和隔热件可由石墨制成。反应室支承件可包含接合石英真空腔室底部开口的磁流体密封。可在石英真空腔室的外壁上设置水套。

根据另一些方面，提供了一种用于半导体晶体的物理气相生长的方法，所述方法包括：将晶种和源材料放置于具有高度h室的反应室内，所述高度h室定义为沿反应室的对称轴的高度；将反应室放置于石英真空腔室内；提供配置成在反应室内产生热梯度的隔热件；在石英真空腔室内形成真空；以及在真空腔室内产生rf场，其中，rf场在至少与高度h室一样长的长度上是均匀的。晶种晶体可以是单晶sic或单晶氮化铝的六方体多型体。可通过制造具有比高度h室长1.8倍～4.0倍、2.0倍～5.0倍、2.6倍～4.0倍的高度的rf线圈来使rf场均匀，所述高度沿所述对称轴定义。

附图的简要说明

结合入本说明书并构成本说明书一部分的附图例示了本发明的实施方式，其与描述一起用于解释和阐明本发明的原理。附图旨在以图解的方式阐述示例性的实施方式的主要特点。附图不旨在描绘现实实施方式的所有特点或所绘组件的相对尺寸，且并非按比例绘制。

图1是图示根据一种实施方式的炉构造的示意图，而图1a图示了采用对流冷却的实施方式。

图2是图示实施例1的实验过程中温度稳定性的标准偏差的分布图。

图3是实施例1的切片镜片弯曲度(bow)的比较图。

图4是实施例1的切片镜片翘曲度(warp)的比较图。

图5是与实施例2中所用各线圈类型相关的微管密度分布的比较图。

图6是实施例3的76～100mmn+4h-sic抛光晶片的蚀刻凹痕密度的分布图。

发明详述

各种披露的实施方式涉及感应pvt反应炉的设计。为了sic的适当生长，需要建立热梯度，其中，源材料所占据的区域比sic晶种所占据的区域更热。根据下述实施方式，通过设计一种能够在反应室所占据的区域内产生相当均匀的加热场的感应线圈来实现热梯度。然而，反应室和隔热件设计成导致反应室发生不均匀的热损失。

根据一些特定的例子，以下式：

比例＝(线圈的轴向长度)/(反应室的轴向长度)

定义的线圈高度对反应室高度之比的最小值范围为1.8～4.0、2.0～5.0、2.0～4.0，优选在标称2.8～4.0的数值范围内。更大的比例不会影响晶体的生长，但是会使大炉的构建更加昂贵且难以组装和维护。当需要应用炉设计来适应更大晶体的生长时，发现关键的长度比(如上文所述定义)对于增加的直径是不变的。

图1图示了采用本发明的特征的生长腔室的一种实施方式。在图1的例子中，壳体110受到箱柜105的支承，箱柜105形成设备的基座。呈管式机架115形成的支承件支承反应室120，并且可沿垂直方向移动。图1中图示了处于其缩回位置的管式机架115。然而，在其展开位置时，管式机架115将反应室120放置于加工腔室的内管125内，其中，底部基板135接触并密封腔室基座130，以使内腔室管125的内部能够保持真空状态。可对腔室基座130和基板135进行水冷。还可在内管125上提供外套筒127，以提供水冷，腔室盖113密封内管125的顶部，且也可被水冷。基板135可依附于可包含磁流体密封的密封适配件137。密封适配件137还可结合有使反应室在生长处理过程中旋转的旋转电机、以及用于温度测量的光纤高温计头。旋转电机或光纤高温计头都没有特别图示于图1中。顶部高温计117测量隔热了的反应室顶部的温度。该例子中，高温计117依附于高温计x-y平移台以能够在不同位置进行测量。

圆柱形rf线圈140在内管125的周围并与内管125共轴对齐。设计线圈140，以在内管125内施加均匀的电磁场。具体而言，线圈会产生电磁场，从而只要反应室定位于线圈中心附近，因反应室的存在而导致的该电磁场的扰动会很小。图1的例子中，线圈的轴向长度(标记为al线圈)对高度(即反应室的轴向长度，标记为al室)之比设定在2.0～4.0。以这种方式，感应线圈设计的效果在于，反应室的设计(几何构造、壁厚、隔热件123等)将主要决定升华区中温度的水平和均匀性。为了将真空腔室对反应室内rf场的影响降到最低，腔室的凸缘应由铝或奥氏体级的钢材制成。腔室的高度(包括端盖)对线圈的高度之比应当是al线圈的1.7倍～2.0倍或更大。

根据所公开的实施方式，线圈的设计沿着内管的轴向长度产生了长度与反应坩埚的高度至少相同的均匀场。然后，使反应坩埚在晶体生长的过程中置于该均匀场内。在一些实施方式中，在比反应室高度更长的长度上产生均匀场，以提供安全边界。

在一些实施方式中，提供了一种用于石英真空腔室外壁周围的强迫空气流的机构。在图1的实施方式中，强迫空气机构包含与空气导管112耦联并从底部向顶部递送空气的空气泵111。强迫空气流经由排气连接件144在顶部排出壳体110。相反，在图1a中，通过在腔室盖板底部制造空气进气口142以使空气自底部进入(如箭头所示)来实现空气冷却。该例子中，空气进气口覆盖有百叶窗以辅助进行层流。排气连接件144可引导至由鼓风机辅助的排气通风系统，以辅助热空气的处置。

设计反应室的内径，以适应直径为76～200mm的晶体生长。类似地，设计rf感应线圈的内径以适应这种生长，且可设定为例如330～550mm或330～725mm。为了保持反应室内rf场的均匀性，反应室的支承件由rf场无法与其有效耦联的材料制成。

实施例

实施例1—使用传统线圈和新感应线圈的76mm直径4h-sic晶体生长。

两台相同的真空炉各自配有不同的线圈。准备多个相同的具有隔热件的反应室，用于使用76mm4h-sic晶种进行sic的升华晶体生长。在“对照”线圈炉中，线圈轴向长度对反应室轴向长度之比为2.0，而在“新”线圈炉中，线圈轴向长度对反应室轴向长度之比为3.6。对每台炉执行相同的程序以生长掺杂n的4h-sic晶体。使反应室在线圈的轴向长度内居中，并且受到rf场无法与其有效耦联的材料的支承。

针对在生长阶段过程中保持稳态温度值，在各个生长过程中追踪温度控制的稳定性。各台炉中所有生长测试的该温度值的标准偏差分布示于图2中。图2显示“新”线圈(比例＝3.6)改善了批次间的温度稳定性。温度的单位是摄氏度。

采用的相同的方法使用多线切片系统从生产的所有晶体上切得晶片。图3显示了切片晶片的弯曲度分布，图4显示了切片晶片的翘曲度，以对各台炉进行对比。弯曲度和翘曲度的单位是微米。图3和4表明由新炉得到的晶体展现出密级得多的弯曲度分布以及更低的翘曲值。由于切片处理向各晶片施加了相同的表面损伤，弯曲度/翘曲度分布的变化可归因于使用新炉(比例＝3.6)生产的晶体中更低的固有应力。

实施例2—使用对照线圈和新感应线圈的76mm直径4h-sic晶体生长。

两台相同的真空炉各自配有不同的线圈。准备多个相同的具有隔热件的反应室，用于使用76mm4h-sic晶种进行sic的升华晶体生长。在“对照”线圈炉中，线圈轴向长度对反应室轴向长度之比为2.0，而在“新”线圈炉中，线圈轴向长度对反应室轴向长度之比为3.6。对每台炉执行相同的程序以生长掺杂n的4h-sic晶体。使反应室在线圈的轴向长度内居中，并且受到rf场无法与其有效耦联的材料的支承。

将制得的晶体切成切片，并将这些切片完全加工成抛光晶片。使用kla-tencorcs2激光扫描光谱系统对各晶片进行检测，该系统能够探测抛光晶片中的微管(j.wan、s.-h.park、g.chung和m.j.loboda，《导电和半绝缘碳化硅精品中微管装饰和计数的比较研究》(acomparativestudyofmicropipedecorationandcountinginconductiveandsemi-insulatingsiliconcarbidewafers)，《电子材料期刊》(j.electronicmaterials)，第34卷(10)，p.1342(2005))。测量确定了晶片上微管的总技术，并且将该数值除以总测量面积。在这些测量中，测量了整个晶片，除了将2mm边缘排出在外。图5比较了与各线圈类型有关的微管密度的分布。图5中，线圈类型“0”是指“对照”线圈，而线圈类型“1”是指“新”线圈。微管密度的单位是缺陷/厘米²。图5的检测揭示了利用“新”线圈(比例＝3.6)生产的晶体始终展现出更低的微管且具有更密集的分布。

实施例3—使用传统线圈和新感应线圈的76～100mm直径4h-sic晶体生长。

一组相同的真空炉各自配有两种不同感应线圈中的一种。准备多个相同的具有隔热件的反应室，用于使用76mm4h-sic晶种进行sic的升华晶体生长。准备另一组多个相同的具有隔热件的反应室，用于使用100mm4h-sic晶种进行sic的升华晶体生长。在“对照”线圈炉中，对于76mm生长，线圈长度对反应室长度之比为2.0，而在“新”线圈炉中，线圈长度对反应室长度为3.6。在“对照”线圈炉中，对于100mm生长，线圈长度对反应室长度之比为1.6，而在“新”线圈炉中，线圈长度对反应室长度为2.9。使反应室在线圈的长度内居中，并且受到rf场无法与其有效耦联的材料的支承。利用与0.016～0.028欧姆-cm电阻率范围相对应的氮掺杂所有长成的晶体。

从各晶体上切得切片，并在熔融koh中对这些切片进行蚀刻，以揭示与基板、边缘相对应的错位蚀刻凹痕以及螺旋错位。在各晶片上的9个位置处对错位蚀刻凹痕的总数进行计数，然后将总计数除以测量面积。图6显示了蚀刻凹痕密度值的趋势，比较了传统和新rf线圈。

图6显示随着线圈对反应室长度之比的增加，4h-sic晶体在76mm和100mm处都出现了蚀刻凹痕密度的相应下降。错位的降低通常与生长过程中晶体应力的降低相关。因非均匀rf场而导致的寄生(parasitic)温度梯度的减小会导致晶体生长过程中应力的降低。

实施例4.150mm直径4h-sic晶体生长。

构建支承最大200mm直径晶体的生长的感应炉。隔热反应室由4h-sic晶种晶片构建，且该设计与约3.5的线圈对反应室长度之比相对应。生长了掺杂有氮的155mm直径4h-sic晶体(6b13470010)。将该晶体切片成晶片，并用x射线拓扑学对其进行检测。在切片晶片上的9个位置评估螺旋错位和基面错位计数。通过将错位计数除以测量面积来确定各位置处的错位密度。基面错位密度在3.1～6.2×10³/cm²范围内，螺旋错位密度在0.25～3.75×10²/cm²范围内。

应当理解的是，本文所述的工艺和技术并未固有地设计任何具体的设备，可通过对组件进行任意合适组合的方式来实施。另外，可按照本文所述的教导来使用各种类型的通用装置。构建特殊设备来进行本文所述的方法步骤也可被证明是有益的。

已参照具体实施例对本发明进行了描述，它们在任何方面都旨在进行例示而非进行限制。本领域技术人员将理解硬件、软件和固件的多种不同组合都会适用于实施本发明。而且，本领域技术人员通过考虑说明书和实施本文所公开的发明，可以显而易见地想到本发明的其他实施方式。说明书和实施例旨在只具有示例性，本发明真正的范围和精神如所附权利要求所示。