[發明專利]減少通過升華(pvt)生長的SiC晶體中的位錯的方法

有效

• 申請號: 201380074938.1
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN105189835A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發明（設計）人: M·羅伯達
• 申請（專利權）人: 道康寧公司
• 主分類號: C30B23/00
• 分類號: C30B23/00;C30B29/36
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 張瑞;鄭霞

1.一種通過物理氣相運輸形成SiC晶體的方法，所述方法包括：

a.將SiC的晶種置于絕緣石墨容器中；

b.將硅和碳原子源置于所述絕緣石墨容器中；

c.將所述容器置于爐中；

d.排空所述爐然后使惰性氣體流入所述爐中并控制壓力以實現大于600托的壓力；

e.將爐加熱到2,000℃至2,500℃的溫度；

f.調節所述爐中的壓力控制達到0.1托至100托的壓力；

g.將惰性氣體引入所述爐中并控制氮氣流動以便形成：

i.具有0.1μm至1,000μm的厚度的第一沉積層，其中所述第一沉積層具有為所述晶種的氮濃度的0.9至10倍的第一氮濃度；

ii.具有0.1μm至1,000μm的厚度的第二沉積層，其中所述第二沉積層具有低于所述晶種的所述氮濃度的第二氮濃度；

iii.具有0.1μm至1,000μm的厚度的第三沉積層，其中所述第三沉積層具有大于所述第一氮濃度且不大于所述晶種的所述氮濃度的0.9至100倍的第三氮濃度；以及

iv.具有0.1mm至50mm的厚度的最后沉積層，其中所述最后沉積層具有1×10¹⁵/cm³至1×10¹⁹/cm³的氮濃度。

2.根據權利要求1所述的方法，其中在繼續步驟g.iv.之前將步驟g.ii.和g.iii.重復多次。

3.根據權利要求1所述的方法，其中所述方法還包括在g.i、g.ii、g.iii和g.iv之間將壓力調節到不同的值。

4.根據權利要求1所述的方法，其中所述晶種為4H-SiC晶體，其朝著(11-20)的切割角為0-4度，并且其中所述晶種的所述氮濃度為1×10¹⁶/cm³至8×10¹⁸/cm³。

5.根據權利要求4所述的方法，還包括對所述最后沉積層切片以提供多個SiC晶片。

6.一種通過權利要求1所述的方法制備的4H-SiC晶體，其中所述晶種由通過權利要求1所述的方法制備的另一晶種形成。

7.一種由權利要求1所述的方法制備的從所述SiC晶體切割的4H-SiC基底，其中所述4H-SiC基底具有小于約1/cm²的平均微管密度，其中所述4H-SiC基底具有小于約5,000/cm²的螺位錯密度，并且其中所述4H-SiC基底具有小于約5,000/cm²的基面位錯密度，如通過對所述4H-SiC基底進行的至少9個測量所確定。

8.一種SiC單晶錠，包含：

a.由SiC的塊體晶體形成的單晶晶種；

b.在所述晶種上形成并與之接觸的且具有0.1μm至1,000μm的厚度的第一沉積層，其中所述第一沉積層具有等于或高于所述單晶晶種的氮濃度的第一氮濃度；

c.在所述第一沉積層上形成并與之接觸的且具有0.1μm至1,000μm的厚度的第二沉積層，其中所述第二沉積層具有低于所述單晶晶種的所述氮濃度的第二氮濃度；

d.在所述第二沉積層上形成并與之接觸的且具有0.1μm至1,000μm的厚度的第三沉積層，其中所述第三沉積層具有大于所述第一氮濃度且不大于所述單晶晶種的所述氮濃度的0.9至100倍的第三氮濃度；以及

e.具有0.1mm至50mm的厚度的塊體沉積層，其中所述塊體沉積層具有1×10¹⁵/cm³至1×10¹⁹/cm³的塊體氮濃度。

9.根據權利要求8所述的SiC單晶錠，其中所述第一沉積層具有為所述單晶晶種的所述氮濃度的1至100倍的氮濃度。

10.根據權利要求8所述的SiC單晶錠，還包含至少一個插入所述塊體沉積層與所述第三沉積層之間的雙層，所述雙層包含一個具有所述第二氮濃度的層和另一個具有所述第三氮濃度的層。