[发明专利]一种掺杂少量钒的高质量半绝缘碳化硅单晶及衬底

权利要求书

1.一种掺杂少量钒的高质量半绝缘碳化硅单晶，其特征在于，包含浅能级杂质、低浓度深能级掺杂剂和极少量的本征点缺陷；

所述深能级掺杂剂与所述本征点缺陷共同补偿浅能级杂质，所述深能级掺杂剂的浓度小于掺杂半绝缘碳化硅单晶中深能级掺杂剂的浓度；

所述本征点缺陷的浓度为室温下碳化硅单晶中的本征点缺陷原生浓度，所述本征点缺陷的浓度室温下不高于1×10¹⁴cm^-3，所述本征点缺陷浓度不影响碳化硅单晶电学性能的稳定性，所述本征点缺陷的原生浓度为生长碳化硅单晶过程中自热形成的本征点缺陷的浓度，不包括在碳化硅单晶后续处理时引入的本征点缺陷浓度；

所述深能级掺杂剂的浓度低于1×10¹⁷cm^-3；

所述的碳化硅单晶的电阻率大于1×10¹¹Ω·cm，所述碳化硅单晶经900-1200℃温度保持0.5-10h处理前后的电阻率均值变化值不大于31％。

2.根据权利要求1所述的半绝缘碳化硅单晶，其特征在于，所述浅能级杂质的浓度之和低于1×10¹⁷cm^-3。

3.根据权利要求2所述的半绝缘碳化硅单晶，其特征在于，所述浅能级杂质的浓度之和不低于1×10¹⁵cm^-3，所述深能级掺杂剂的浓度不低于1×10¹⁵cm^-3，所述本征点缺陷的浓度室温下不高于1×10¹⁴cm^-3。

4.根据权利要求1所述的半绝缘碳化硅单晶，其特征在于，所述浅能级杂质包括元素周期表中的IIIA和VA主族元素中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的半绝缘碳化硅单晶，其特征在于，所述的碳化硅单晶的晶型为4H-SiC、6H-SiC或3C-SiC。

6.根据权利要求1所述的半绝缘碳化硅单晶，其特征在于，其由包括下述步骤的方法制备得到：

1)热场装置除杂：对石墨保温结构和石墨坩埚进行高温提纯；

2)混料：将深能级掺杂剂元素掺杂于碳化硅粉料中，碳化硅粉料中的深能级掺杂剂的浓度为1×10¹⁶cm^-3～1×10¹⁷cm^-3；

3)长晶：将步骤2)制得的掺杂深能级掺杂剂元素的碳化硅粉放置在经步骤1)处理的石墨坩埚后，开始长晶，长晶结束后的深能级掺杂中心元素的浓度为5×10¹⁵cm^-3～1×10¹⁷cm^-3；

4)退火：将经过步骤3)处理的碳化硅单晶进行退火处理。

7.一种半绝缘碳化硅单晶衬底，其特征在于，由权利要求1-6中任一项所述的半绝缘碳化硅单晶制备得到。

8.根据权利要求7所述的半绝缘碳化硅单晶衬底，其特征在于，所述碳化硅单晶衬底经外延工艺退火处理前后的电阻率均值变化值不大于31％。

9.根据权利要求8所述的半绝缘碳化硅单晶衬底，其特征在于，所述碳化硅单晶衬底经900-1200℃温度保持0.5-10h处理前后的电阻率均值变化值不大于31％。

10.一种外延晶片和/或晶体管，其特征在于，包括权利要求7-9中任一项所述的半绝缘碳化硅单晶衬底。