[发明专利]一种提高4H-SiC单晶晶型稳定性的方法

权利要求书

1.一种提高4H-SiC单晶晶型稳定性的方法，使用的生长装置为单晶生长炉，包括生长室、石墨坩埚、保温材料和感应加热系统，生长室侧壁有水冷装置，水冷装置是石英玻璃构成的密封双层管，在双层管中的循环工作介质是水，水温在生长过程中保持恒定；坩埚有固定籽晶的籽晶座；坩埚和保温材料放置在生长室内，生长室可达到1×10-6mbar以上的真空度，温场条件是坩埚内部籽晶处的温度最低，生长方向有较大梯度的温场分布；晶体生长表面的径向等温线的分布近似平行，中心最低，边缘最高，将纯度至少为5N的高纯碳化硅粉料作为源材料盛放在石墨坩埚内，将籽晶固定在籽晶座上，密封后放入生长室，生长前采用真空条件去除氧和水，其特征在于，

生长时通入气体提供晶体生长所需的气氛，压力为5-40mbar，温度为2100～2240℃，源材料升华的气相成分输送到籽晶表面，并在那里成核生长；

精确控制温度，使整个生长过程中温度浮动小于10℃；

精确控制压力，使整个生长过程中压力浮动小于5mbar；

所述籽晶选用4H-SiC碳面籽晶，籽晶偏向(11-20)方向偏角为0～4°；

所述源材料表面温度高于籽晶表面温度20～120℃。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，生长温度在2180-2220℃。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，整个生长过程中温度浮动不大于5℃、压力浮动不大于2mbar。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述籽晶偏向(11-20)方向偏角为0.5～3.5°。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述源材料表面温度高于籽晶表面40～100℃。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，保温材料为石墨纤维压制而成。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，压力为20mbar，精确控制压力，使整个生长过程中压力浮动小于5mbar；温度为2200℃，精确控制温度，使整个生长过程中温度浮动小于10℃；籽晶选用4H-SiC碳面籽晶，籽晶偏向(11-20)方向偏角为2°，生长速率控制在0.4～0.5mm/h；所述的保温材料为石墨纤维，厚度25mm，杂质含量低于50ppm，所用坩埚为石墨坩埚，侧面保温材料与坩埚侧壁之间的距离为5mm，上层保温材料与石墨坩埚顶部的距离为5mm，源材料表面温度高于籽晶表面温度45℃。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，压力为40mbar，精确控制压力，使整个生长过程中压力浮动不大于2mbar；温度2180℃，精确控制温度，使整个生长过程中温度浮动不大于5℃；籽晶选用4H-SiC碳面籽晶，籽晶偏向(11-20)方向偏角为3.5°；生长速率控制在0.5～0.6mm/h；所述的保温材料为石墨纤维，厚度25mm，所用坩埚为石墨坩埚，调整上层保温材料与石墨坩埚顶部的距离为5mm，侧面保温材料与坩埚侧壁之间的距离为0mm，料表面中心温度和籽晶中心温度差为53℃。