[发明专利]一种SiC晶体的制造方法

说明书

本发明是一种制造SiC单晶的方法，本发明的主要新颖方面是控制蒸汽传输和温度梯度，其中所述传输被限制在生长晶体的中心区域，而晶体及其周围处于接近零径向温度梯度的条件下。这导致有利形状的生长界面，例如朝向源平坦或略微凸起，降低的晶体应力和降低的晶体缺陷密度。本发明的其他新颖方面包括通过升华和从源自SiC源的颗粒过滤蒸汽来原位致密化SiC源。

本发明涉及SiC生产技术领域，特别涉及一种SiC晶体的制造方法。

背景技术

在过去十年中，SiC晶体生长和基板制造取得了重大进展。目前，市售的最大SiC衬底是直径为100mm的4H和6H SiC晶片。150毫米基板正在开发中，最近，有限量的150毫米n型基板可以试用或取样。广泛实施150mm直径的SiC 衬底，并且在将来，200mm衬底将使SiC和GaN基半导体器件的成本显着降低。

开发级150mm n型晶片在本领域中是已知的。然而，基于SiC的器件的进步仍然受到商业上可获得的高质量150mm SiC衬底的缺乏以及缺少200mm衬底的阻碍。SiC衬底中的有害缺陷包括：位错，微管，堆垛层错，外来多型体的夹杂物和碳夹杂物。SiC衬底中的应力是另一个对器件性能和技术有害的因素。

发明内容

本发明是一种SiC升华晶体生长的改进方法。本发明的主要新颖方面是控制蒸汽传输和温度梯度，其中所述传输被限制在生长晶体的中心区域，而晶体及其周围处于接近零径向温度梯度的条件下。这导致有利形状的生长界面，例如朝向源平坦或略微凸起，降低的晶体应力和降低的晶体缺陷密度。

本发明的其他新颖方面包括通过升华和从源自SiC源的颗粒过滤蒸汽来原位致密化SiC源。作为任选的特征，本发明包括从元素组分原位合成SiC源的步骤。

具体实施方式

本文公开了一种制造SiC单晶的方法，包括：(a)在存在温度梯度的情况下在晶种表面上升华生长SiC单晶，同时控制所述梯度以实现基本上浅的径向水晶及其周围的梯度；(b)在步骤(a)中，通过将所述通量基本上限制在晶种表面的中心区域来控制含SiC蒸汽的通量。

SiC升华生长系统，包括：生长坩埚，其被配置为以SiC源材料和间隔关系的 SiC晶种充电；分离板将生长坩埚分离成源室，当生长坩埚装有SiC源材料时SiC 源材料所在的源区和SiC晶种所在的结晶室，当生长坩埚装有SiC晶种时其中：所述分隔板包括由第二部分围绕的第一中心部分，所述第二部分对SiC晶种在SiC晶种上的升华生长期间源自SiC源材料的SiC轴承蒸汽的渗透性低于第一中心部分；和带有SiC蒸气的质量传递比率为1厘米。

分隔板可以由以下中的至少一种制成：石墨，耐火化合物，碳化钽或碳化铌。分离板可以与SiC晶种隔开一定距离，理想地，在种子下方的种子直径的25％和75％之间。分隔板可包括碳化钽或碳化铌涂层，并且涂层的厚度在约20微米至40微米之间。分离板的第一中心部分可包括通道，每个通道的最大直径在约 0.1mm和1mm之间。

升华的源材料到种子的通量可以通过分离板来限制，该分离板具有与升华过程中产生的蒸汽具有显着不同的渗透性的不同区域。源材料可以是SiC。

通过将升华的源材料的所述通量过滤通过分离板，可以实现从升华的源材料的通量中去除碳颗粒到种子。

在SiC单晶的生长方向上生长的SiC单晶的中心与从生长的SiC单晶切割的晶片的直径之间的厚度差异可以不大于约6mm。