[發明專利]一種碳化硅單晶錠、襯底及其制備方法

有效

• 申請號: 202011344165.2
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112626619B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 方帥;高宇晗;高超;石志強;楊世興;宗艷民
• 申請（專利權）人: 山東天岳先進科技股份有限公司
• 主分類號: C30B29/36
• 分類號: C30B29/36;C30B23/00;H01L29/16;H01L29/30
• 代理公司: 北京君慧知識產權代理事務所(普通合伙) 11716
• 代理人: 馮妙娜

1.一種碳化硅襯底的制備方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟：

1）制備碳化硅單晶錠：

提供具有氮氣通道的坩堝，所述氮氣通道設置在所述坩堝側壁內并圍繞坩堝內腔延伸，所述氮氣通道的內側壁小于所述氮氣通道的外側壁的密度；

將碳化硅籽晶置于坩堝內頂部和碳化硅原料置于坩堝內底部，所述坩堝外組裝保溫結構后置于長晶爐內；

利用物理氣相傳輸法生長碳化硅單晶錠，在所述碳化硅單晶錠生長過程中，通過所述氮氣通道向所述坩堝內腔滲透氮氣，調節制得的碳化硅單晶錠中的氮的分布；

所述利用物理氣相傳輸法生長碳化硅單晶錠的方法包括下述步驟：

控制長晶爐的溫度、壓力和通入長晶爐內的惰性氣體流量以對長晶爐內清洗除雜；

升溫階段：調節長晶爐的溫度至1800～2400K，控制坩堝內的壓強為0.6×10⁵～1.2×10⁵Pa，通入長晶爐內的惰性氣體流量為50~500mL/min，通入氮氣通道的氮氣流量V₁為20～200mL/min；

長晶階段：提高通入氮氣通道的氮氣流量V₂為50～500mL/min，所述V₂大于V₁，長晶溫度為2200K~2800K，長晶壓強為100~5000Pa，保持時間為80～120h，即制得所述的碳化硅單晶錠；所述長晶階段包括第一長晶階段和第二長晶階段，所述第一長晶階段與第二長晶階段的時間比為1:0.8~1.2，所述第一長晶階段與第二長晶階段的氮氣入口和氮氣出口調換；

2）將制得的所述碳化硅單晶錠經過包括切割的步驟，即制得包含所述的碳化硅襯底；

所述碳化硅襯底包含氮元素，所述碳化硅襯底具有不大于10個六邊形色斑，形成所述六邊形色斑的邊部垂直于10-10方向；

所述六邊形色斑的邊部包括內側邊和外側邊，所述內側邊圍成六方形區域，所述內側邊和所述外側邊之間包含空洞，不小于80％的數量的所述空洞的中心在所述內側邊和外側邊之間的中軸線的一側；不小于80％的數量的所述空洞的中心在所述六邊形色斑的每條邊部的連接區域；

所述碳化硅襯底的所述六邊形色斑的邊部外側區域為碳化硅主體區域，所述六邊形色斑的邊部內圍成六方形區域，

所述六方形區域大于所述碳化硅主體區域的氮含量的差值為A，所述碳化硅主體區域大于所述六邊形色斑的邊部的氮含量的差值為B，所述差值A不小于差值B；

所述六邊形色斑的邊部及所述六方形區域占所述碳化硅襯底的面積的比為0～2mm²/6英寸。

2.根據權利要求1所述的碳化硅襯底的制備方法，其特征在于，不小于90％的數量的所述空洞的中心在所述內側邊和外側邊之間的中軸線的一側；

所述六邊形色斑的邊部包含空洞的數量不大于10個。

3.根據權利要求1所述的碳化硅襯底的制備方法，其特征在于，所述六邊形色斑的邊部及所述六方形 區域占所述碳化硅襯底的面積的比0~1.5mm²/6英寸。

4.根據權利要求1所述的碳化硅襯底的制備方法，其特征在于，所述六邊形色斑的邊部的內側邊和外側邊之間的寬度不大于1mm；和/或

所述六邊形色斑的六個邊部中距離最遠的兩個邊部之間的距離不大于5mm。

5.根據權利要求1所述的碳化硅襯底的制備方法，其特征在于，所述碳化硅襯底的直徑不小于75mm；和/或

所述碳化硅襯底中的氮含量為5×10¹⁷~5×10¹⁹cm^-3；和/或

所述碳化硅襯底為六方晶系單晶；和/或

所述碳化硅襯底的電阻率為0.002Ω?cm~0.06Ω?cm。