[發(fā)明專利]高質(zhì)量碳化硅籽晶、碳化硅晶體、碳化硅襯底及其制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202110484326.6 | 申請(qǐng)日： | 2021-04-30 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN113186601B | 公開(kāi)（公告）日： | 2022-09-30 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 彭同華;王波;趙寧;婁艷芳;郭鈺;張賀;劉春俊;楊建 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 北京天科合達(dá)半導(dǎo)體股份有限公司;江蘇天科合達(dá)半導(dǎo)體有限公司;新疆天科合達(dá)藍(lán)光半導(dǎo)體有限公司 |
| 主分類號(hào)： | C30B29/36 | 分類號(hào)： | C30B29/36;C30B23/02 |
| 代理公司： | 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227 | 代理人： | 豆貝貝 |
| 地址： | 102600 北京市大興區(qū)中關(guān)村科技*** | 國(guó)省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 質(zhì)量 碳化硅 籽晶 晶體 襯底 及其 制備 方法 | ||
1.一種高質(zhì)量碳化硅籽晶，其特征在于，所述碳化硅籽晶至少有一個(gè)高質(zhì)量區(qū)域；
所述高質(zhì)量區(qū)域的規(guī)格為：微管數(shù)為0，螺位錯(cuò)密度＜100個(gè)/cm2，復(fù)合位錯(cuò)密度＜20個(gè)/cm2，任意間隔1cm的X射線搖擺曲線半高寬兩點(diǎn)間的差值＜40弧秒；
所述高質(zhì)量區(qū)域的面積＞1 cm2；
所述高質(zhì)量碳化硅籽晶通過(guò)以下制備方法制得：
a）對(duì)初級(jí)籽晶進(jìn)行第一次擴(kuò)徑生長(zhǎng)，得到初級(jí)生長(zhǎng)晶體；
所述第一次擴(kuò)徑生長(zhǎng)中：
控制初級(jí)籽晶在坩堝內(nèi)的擴(kuò)徑角為5°~50°；
控制生長(zhǎng)室內(nèi)的溫場(chǎng)分布為：
軸向溫度梯度為：沿著晶體生長(zhǎng)方向從籽晶表面到碳化硅原料表面溫度逐漸升高，升溫梯度為1~10℃/cm；
橫向溫度梯度為：從籽晶中心沿著半徑方向到籽晶邊緣溫度逐漸升高，升溫梯度為0.5~5℃/cm；
b）對(duì)所述初級(jí)生長(zhǎng)晶體進(jìn)行加工，得到僅含擴(kuò)徑區(qū)的中級(jí)籽晶；
c）對(duì)所述中級(jí)籽晶進(jìn)行第二次擴(kuò)徑生長(zhǎng)，得到高級(jí)籽晶；
所述第二次擴(kuò)徑生長(zhǎng)中：
控制中級(jí)籽晶在坩堝內(nèi)的擴(kuò)徑角為5°~50°；
控制生長(zhǎng)室內(nèi)的溫場(chǎng)分布為：
軸向溫度梯度為：沿著晶體生長(zhǎng)方向從籽晶表面到碳化硅原料表面溫度逐漸升高，升溫梯度為1~10℃/cm；
橫向溫度梯度為：從籽晶中心沿著半徑方向到籽晶邊緣溫度逐漸升高，升溫梯度為0.5~5℃/cm；
d）比較所述高級(jí)籽晶的直徑與所需制造碳化硅襯底的直徑：
若所述高級(jí)籽晶的直徑≥所需制造碳化硅襯底的直徑，則結(jié)束籽晶制備工藝；
若所述高級(jí)籽晶的直徑＜所需制造碳化硅襯底的直徑，則對(duì)所得高級(jí)籽晶重復(fù)進(jìn)行所述第二次擴(kuò)徑生長(zhǎng)的工藝，直至所得籽晶的直徑≥所需制造碳化硅襯底的直徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅籽晶，其特征在于，所述高質(zhì)量區(qū)域的規(guī)格為：微管數(shù)為0，螺位錯(cuò)密度＜50個(gè)/cm2，復(fù)合位錯(cuò)密度＜20個(gè)/cm2，任意間隔1cm的X射線搖擺曲線半高寬兩點(diǎn)間的差值＜40弧秒；
所述高質(zhì)量區(qū)域的面積＞10 cm2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅籽晶，其特征在于，所述高質(zhì)量區(qū)域的規(guī)格為：微管數(shù)為0，螺位錯(cuò)密度＜30個(gè)/cm2，復(fù)合位錯(cuò)密度＜5個(gè)/cm2，任意間隔1cm的X射線搖擺曲線半高寬兩點(diǎn)間的差值＜20弧秒；
所述高質(zhì)量區(qū)域的面積＞50 cm2。
4.一種權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的高質(zhì)量碳化硅籽晶的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
a）對(duì)初級(jí)籽晶進(jìn)行第一次擴(kuò)徑生長(zhǎng)，得到初級(jí)生長(zhǎng)晶體；
所述第一次擴(kuò)徑生長(zhǎng)中：
控制初級(jí)籽晶在坩堝內(nèi)的擴(kuò)徑角為5°~50°；
控制生長(zhǎng)室內(nèi)的溫場(chǎng)分布為：
軸向溫度梯度為：沿著晶體生長(zhǎng)方向從籽晶表面到碳化硅原料表面溫度逐漸升高，升溫梯度為1~10℃/cm；
橫向溫度梯度為：從籽晶中心沿著半徑方向到籽晶邊緣溫度逐漸升高，升溫梯度為0.5~5℃/cm；
b）對(duì)所述初級(jí)生長(zhǎng)晶體進(jìn)行加工，得到僅含擴(kuò)徑區(qū)的中級(jí)籽晶；
c）對(duì)所述中級(jí)籽晶進(jìn)行第二次擴(kuò)徑生長(zhǎng)，得到高級(jí)籽晶；
所述第二次擴(kuò)徑生長(zhǎng)中：
控制中級(jí)籽晶在坩堝內(nèi)的擴(kuò)徑角為5°~50°；
控制生長(zhǎng)室內(nèi)的溫場(chǎng)分布為：
軸向溫度梯度為：沿著晶體生長(zhǎng)方向從籽晶表面到碳化硅原料表面溫度逐漸升高，升溫梯度為1~10℃/cm；
橫向溫度梯度為：從籽晶中心沿著半徑方向到籽晶邊緣溫度逐漸升高，升溫梯度為0.5~5℃/cm；
d）比較所述高級(jí)籽晶的直徑與所需制造碳化硅襯底的直徑：
若所述高級(jí)籽晶的直徑≥所需制造碳化硅襯底的直徑，則結(jié)束籽晶制備工藝；
若所述高級(jí)籽晶的直徑＜所需制造碳化硅襯底的直徑，則對(duì)所得高級(jí)籽晶重復(fù)進(jìn)行所述第二次擴(kuò)徑生長(zhǎng)的工藝，直至所得籽晶的直徑≥所需制造碳化硅襯底的直徑。
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