[发明专利]一种大尺寸碳化硅单晶、衬底及制备方法和使用的装置

权利要求书

1.一种大尺寸碳化硅单晶的制备方法，其特征在于，其包括下述步骤：

1）提供坩埚和籽晶柱；

2）将原料装入坩埚侧壁的夹层形成的原料腔，将籽晶柱安装在坩埚内，所述籽晶柱与所述坩埚的中轴线的延伸方向大致相同，所述籽晶柱与所述夹层内侧壁的内表面之间形成长晶腔，组装后放入长晶炉；

3）升高长晶炉的温度，使得原料升华后的升华气体穿过夹层的内侧壁并沿径向气相传输至籽晶柱表面，进行长晶，即制得所述碳化硅单晶；

碳化硅籽晶设置为六方晶系籽晶，所述碳化硅单晶为六方晶系单晶，所述籽晶柱设置为包括六个等价晶面的六方棱柱；所述等价晶面的宽度为5-20mm；所述籽晶柱设置为一体式或沿所述籽晶柱的轴向拼接而成，所述籽晶柱的轴向长度不低于100mm，所述单晶的轴向长度不低于100mm；

所述籽晶柱的六个等价晶面分别是112011-20-11201-120-1-1201-1-20;或所述籽晶柱的六个等价晶面分别是10-1001-10-1100-10100-1101-100。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述长晶过程中，所述内侧壁的内表面与所述籽晶柱表面的温度差为50-300℃。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述长晶温度为2000-2300℃，所述长晶压力为5-50mbar。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述坩埚内通入惰性气体和掺杂气。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述掺杂气为氮气。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述坩埚的侧壁包括夹层，所述夹层包括内侧壁和外侧壁，所述内侧壁比所述外侧壁的孔隙率高，所述夹层形成原料腔。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述夹层与所述籽晶柱的高度对应设置，所述籽晶柱与所述坩埚共中轴线。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述内侧壁与所述外侧壁之间的距离D1为50-300mm。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述内侧壁内表面与所述籽晶柱相对的面之间的距离D2为100-300mm。

10.一种坩埚组件，其特征在于，其包括权利要求1-9中任一项所述的制备方法中使用的坩埚和设置在坩埚内的籽晶柱。

11.一种碳化硅籽晶柱，其特征在于，其包括权利要求1-9中任一项所述的制备方法中使用的籽晶柱。

12.一种碳化硅单晶，其特征在于，其由权利要求1-9中任一项所述的方法制备得到，所述碳化硅单晶的轴向长度不低于100mm，所述碳化硅单晶零微管，螺位错低于100cm^-2。

13.一种碳化硅单晶衬底，其特征在于，其由权利要求12所述的碳化硅单晶切割和抛光制得，所述碳化硅单晶衬底的所述碳化硅单晶零微管，螺位错低于100cm^-2。