所 需條件，并且不會干擾或添加污染物至產物的容器。來源模塊較佳系包含石墨。模塊的形狀 能隨例如先驅物給料量及相蝸形狀而變。例如，來源模塊可為提供用W在相蝸下部區中形 成環形腔之圓柱形插入物。按照運個方式，較靠近加熱元件之外環形腔能含有娃碳化物先 驅物，而內部圓柱形腔室則提供空間，讓升華產物通過W抵達娃碳化物晶種。本具體實施例 之圓柱形來源模塊較佳的是包含多孔石墨，多孔石墨能夠允許娃碳化物先驅物升華所生成 之蒸汽擴散。
[0021] 娃碳化物先驅物包含娃碳化物，并且能呈任何形式，包括粉末、顆粒狀、固體、或其 組合。較佳的是，娃碳化物先驅物呈實質固態，具有非常低度的粒狀材料，例如包括少于 10 %之粒狀材料、少于5 %之粒狀材料、W及少于1 %之粒狀材料。娃碳化物先驅物最佳為實 質不具有粒狀材料之固態材料。另外，相較于娃碳化物之密度，先驅物也能為多孔、低密度 固體、或非多孔、高密度固體。
[0022] 能用各種不同方式制備娃碳化物先驅物。例如，能制備并且隨后加熱含娃及碳之 試劑混合物(如:石墨），W形成包含娃碳化物之實質固態先驅物娃碳化物先驅物混合物。或 者，能提供特定的娃碳化物，并且也能予W加熱而轉換成實質固態娃碳化物先驅物。轉換的 程度能通過例如下列而變:加熱的程度、溫度、W及(對于試劑混合物)娃對碳之比率，還有 混合物之形式。例如，能將娃粒子及碳粒子組合W形成特定混合物，其增加可起反應W形成 先驅物娃碳化物之表面面積。較佳的是，使用莫耳過量之碳W便驅使娃對娃碳化物之轉換。 例如，用于制備娃碳化物先驅物之碳對娃莫耳比率較佳為大于1.0、更佳為約1.05至約1.5、 W及最佳為約1.1至約1.3。
[0023] 能將任何已知的特定娃碳化物或娃及碳粒子用于制備娃碳化物先驅物。例如，在 使用特定混合物時，娃粒子之平均粒子大小較佳為約0.1mm至約10mm、更佳為約0.5至約 5mm、W及最佳為約1mm至約4mm。另外，碳粒子的平均粒子大小范圍較佳為約50微米至約 1000微米、更佳為約75微米至約750微米、W及最佳為約85微米至約500微米。能使用所屬領 域中可用的任何方法(例如包括通過篩選)制備運些范圍內的粒子。
[0024] 特定混合物能通過例如組合試劑粒子并且攬拌或混合，予W成形為娃及碳粒子的 均質或近均質混合物，或能通過組合試劑粒子但不特意混合，予W成形為異質混合物。例 如，能在交替之娃及碳層中組合娃粒子及碳粒子，其中各碳層具有實質等量之碳，并且各娃 層具有實質等量之娃。特定混合物能如上所述設于相蝸之下部區中并且加熱，或交替地，能 如上所述設于來源模塊中，其能置于相蝸中并且加熱，或能單獨加熱并且接著置于相蝸之 下部區中。
[0025] 熱區更包含置于相蝸上部區（其上形成娃碳化物）中的娃碳化物晶種。為了確保形 成實質單晶娃碳化物，該晶種為單晶。可使用所屬領域已知的任何晶種。該娃碳化物晶種較 佳為娃碳化物晶圓，尤其是圓形娃碳化物晶圓（如通過將娃碳化物梨晶切片可得者）。娃碳 化物晶種晶圓之直徑能隨各種因素而變，例如:相蝸之尺寸W及待生成娃碳化物之理想尺 寸。例如，娃碳化物晶種能為圓形娃碳化物晶圓，其直徑大于約75mm(例如：約80mm至約 SSmm)、大于約100mm(例站I:約lOSmm至約llSmm)、大于約ISOmm(例站I:約IGOmm至約l7〇mm)、 W及大于約200mm(例如：約210mm至約230mm)。娃碳化物晶種之厚度也能隨諸如成本及可用 性等因素而變。例如，娃碳化物晶種能為圓形娃碳化物晶圓，其厚度為約0.5mm至約3.5mm， 例如:約0.6mm至約1.3mm、W及約0.7mm至約1. 1mm。
[0026] 娃碳化物晶種具有頂部表面及底部表面，并且系置于相蝸之上部區，相蝸附有面 向娃碳化物先驅物之底部表面，娃碳化物先驅物系置于相蝸之底部區域中。由于晶種為單 晶娃碳化物，該晶種具有娃面及碳面，并且能將晶種安置成任一面皆面向先驅物，端視待形 成娃碳化物之多型體而定。例如，6H娃碳化物能在娃碳化物晶種晶圓之娃面為底面時成形， 而4而圭碳化物則能生長自晶種晶圓之碳面。娃碳化物晶種較佳系設于單獨的獨立式晶種模 塊中，并且晶種模塊系置于相蝸之上部區中。晶種模塊能為任何能夠耐受娃碳化物晶體生 長條件之容器，并且能進一步含有娃碳化物晶種，保持該晶種之位置而不干擾娃碳化物生 長。該晶種模塊較佳系包含晶種保持器，該晶種保持器含有晶種同時留下晶種之底部表面， 娃碳化物在晶種之底部表面上生長，曝露至相蝸之上部區。較佳的是，曝露的底部表面多達 75%、更佳為80%、W及最佳為90%。按照運個方式，晶體生長表面曝露得W最大化。
[0027] 另外，晶種保持器內所含有娃碳化物晶種之頂部表面較佳亦曝露至相蝸之上部 區。特別的是，晶種之頂部表面有大于約75%在晶種保持器中曝露，包括大于約80%及大于 約90%。運與所屬領域典型所進行者形成對比。具備普通技術者將令晶種之頂部表面黏附 至保護阻障物，如厚石墨塊，其能作為相蝸罩蓋。使晶種之頂部表面保持曝露將預期分解晶 種并且造成生長之娃碳化物晶體內的缺陷。然而，將晶種黏附至塊體具有顯著缺點，特別是 因塊體與晶種之間的熱失配在生長之晶體內產生應力及缺陷。而且，能夠保全生長條件之 黏著劑更增加工藝成本，并且會替晶種生長環境增加污染物。
[0028] 令人驚訝的是，已發現娃碳化物晶種之頂部表面能保持曝露至相蝸之上部區，曝 露表面未附著至懸掛自熱區內晶種上面的任何組件，包括相蝸或相蝸罩，并且結果是，總體 晶體缺陷減少之晶種上能形成娃碳化物。為了確保娃碳化物晶種頂部表面未在娃碳化物生 長期間劣化，晶種頂部表面較佳系包含晶種保護層，該晶種保護層能對相蝸上部區中的晶 體生長環境起阻障物的作用。更佳的是，娃碳化物晶種的整個頂部表面包含晶種保護層。此 層可為單一層或可包含多層，但相對于晶種厚度總體而言該晶種保護層是非常薄的。該晶 種保護層的厚度較佳系小于約250微米，并且更佳系小于約100微米厚，例如:約10微米至約 90微米、約30微米至約80微米、W及約50微米至約70微米。晶種保護層能包含任何能夠防止 與晶種頂部表面起反應，但未造成不理想熱應力(尤其是導因于熱膨脹系數失配)之材料。 例如，晶種保護層可包含一或多種碳質層，例如:含石墨之涂料，或已在高溫硬化之光阻層。 若晶種保護層包含至少兩種涂層，則層件只要總體厚度較佳維持低于約250微米，便能改變 厚度。例如，各層皆在層件為硬化光阻時，皆能為約1微米至約100微米(包括約2微米至約5 微米），并且在層件為石墨涂層時，為約20微米至約30微米。
[0029] 能使用任何所屬領域已知能夠生成薄表面層之涂布技術，將晶種保護層涂覆至娃 碳化物晶種表面。因此，在本發明之方法的一個具體實施例中，系通過含下列步驟之方法提 供晶種模塊:將至少一涂料涂覆至娃碳化物晶種的表面，并且視需要地令產生的涂料硬化， 端視所用材料而定。該表面可為晶種之娃面或晶種之碳面任一者。該含晶種保護層之表面 一旦受到涂覆，即當成是晶種的頂部表面，并且晶種(較佳系含于晶種模塊內）系安置在相 蝸中，令此保護表面曝露至相蝸之上部區。
[0030] 能使用各種不同類型的晶種保持器，并且能W任何能夠耐受娃碳化物晶體生長所 需高溫條件之材料(例如包括石墨）制成保持器。對于本發明之方法較佳的是，晶種保持器 包含一或多個蒸汽釋離開口，其為設于保持器中用W允許生成之蒸汽(例如:來自娃碳化物 先驅物之升華)排出相蝸空間。蒸汽釋離開口若是含于晶種保持器內并且相鄰于晶種周緣 或在晶種周緣外側，較佳系設于娃碳化物晶種底部表面的下面，藉W允許過量蒸汽往上朝 向晶種且在晶種周圍行進，然后離開相蝸，相蝸較佳亦包含一或多個允許蒸汽通過之通氣 孔。而且，還可在晶種保持器內、或在晶種保持器外側與相蝸壁之間，包括蒸汽釋離環。此環 包含一或多個能與相蝸中通氣孔對準之孔桐。也能使用晶種保持器頂部中的上蒸汽釋離 孔。通過變更孔桐之列線(alig皿ent)，調整此環能改變排出相蝸及排入周圍絕緣物的蒸汽 量。
[0031] 能改變晶種保持器之蒸汽釋離開口的數目，其形狀及尺寸也能改變，并且能將開 口置于晶種保持器上的各種位置。例如，晶種保持器能包含復數個置于保持器中屯、軸周圍 之蒸汽釋離開口，此中屯、軸系垂直于娃碳化物晶種之底部表面。特別的是，對于圓形晶圓的 娃碳化物晶種而言，能W對稱方式，離中屯、軸等距，將復數個蒸汽釋離開口置于晶種外側周 圍。開口的形狀例如可為圓形、楠圓形、矩形或方形，并且開口能置于晶種保持器之本體內 或沿著邊緣而置。在特定實施例中，晶種保持器能包含復數個方形蒸汽釋離開口，系W對稱 方式置于晶種保持器底部邊緣周圍(面向來源），實質形成堡塔形狀。
[0032] 因此，本發明形成娃碳化物之方法包含提供升華爐之步驟，該升華爐包含爐殼、絕 緣物、W及熱區，該熱區包含在其下部區中具有娃碳化物先驅物并且在其上部區中具有之 娃碳化物晶種之相蝸。在一個具體實施例中，該娃碳化物先驅物