[发明专利]具有低位错密度的SiC晶体和从晶体切割的SiC晶片

权利要求书

1.一种通过气相运输到晶种上来形成SiC晶体的方法，所述方法包括：

a.将硅和碳原子源置于石墨容器中，其中所述硅和碳原子源供运输到所述晶种以生长所述SiC晶体；

b.将所述晶种置于所述石墨容器中，并将所述晶种支撑在所述石墨容器内的搁架上而不使所述晶种物理附连于所述石墨容器的任何部分；

c.将盖子置于所述容器上使得所述盖子不接触所述晶种，并且将所述石墨容器置于真空炉中；

d.排空所述炉并建立惰性气体流，并且控制压力在＞79kPa(＞600托)的值处；

e.将所述炉加热到2,000℃至约2,500℃的温度；

f.将所述炉排空到1.3kPa至约13kPa(10托至约100托)的压力；

g.将所述压力控制在0.013kPa至13kPa(0.1托至100托)；

h.维持所述炉以支持晶体生长，从而形成所述SiC晶体，同时在整个晶体生长过程中防止所述晶种接触所述盖子。

2.权利要求1所述的方法，还包括使氮气流入所述炉中。

3.权利要求2所述的方法，其中维持所述炉以支持晶体生长，从而形成具有约0.1mm至约50mm的厚度的所述SiC晶体，并且其中维持氮气流使得所生长的SiC晶体的氮浓度为1×10¹⁵/cm³至1×10¹⁹/cm³。

4.权利要求1所述的方法，其中所述晶种为4H-SiC晶体，其具有朝着(11-20)晶向0至4度的切割角，并且其中所述晶种的氮浓度为1×10¹⁶/cm³至8×10¹⁸/cm³。

5.根据权利要求1所述的方法制备的所述SiC晶体，其中所述晶种通过对根据权利要求1所述的方法生长的SiC晶体进行切片而形成。

6.权利要求1所述的方法，还包括将垫圈置于所述搁架与所述晶种之间。

7.权利要求1所述的方法，还包括将垫圈置于所述搁架与所述盖子之间。

8.权利要求1所述的方法，其中防止所述晶种接触所述盖子包括将保持环置于所述晶种与所述盖子之间。

9.权利要求1所述的方法，还包括将底部垫圈置于所述搁架与所述晶种之间，将上部垫圈置于所述晶种与所述盖子之间，以及将保持环置于所述上部垫圈与所述盖子之间。

10.权利要求9所述的方法，其中所述上部垫圈比所述底部垫圈更厚。

11.一种4H-SiC基底，从SiC晶体切割并具有小于1/cm²的平均微管密度、小于5,000/cm²的平均螺位错密度和小于约5,000/cm²的平均基面位错密度，如从在所述4H-SiC基底上进行的至少9个测量所确定。

12.权利要求11所述的4H-SiC晶片，还具有1×10¹⁵/cm³至1×10¹⁹/cm³的氮浓度。

13.权利要求12所述的4H-SiC晶片，还具有0.012至0.030Ω-cm的电阻率。

14.一种用于形成SiC晶体的系统，所述系统包含：

a.石墨容器，所述石墨容器具有盖子和用于使晶种定位在其上的搁架；

b.垫圈，所述垫圈允许所述晶种屈曲和膨胀，同时防止所述晶种接触所述盖子；

c.加热器，所述加热器用于将感应炉加热到2,000℃至2,500℃的温度；

d.泵，所述泵用于将所述感应炉排空到0.013kPa至＞79kPa(0.1托至＞600托)的压力；以及

e.气体入口，所述气体入口用于向所述感应炉充入惰性气体。

15.权利要求14所述的系统，其中所述垫圈包含定位在所述晶种下方的第一垫圈和定位在所述晶种上方的第二垫圈。

16.权利要求15所述的系统，还包含定位在所述第二垫圈上方的石墨保持环。