[发明专利]碳化硅籽晶、碳化硅籽晶组件及其制备方法和制备碳化硅晶体的方法

说明书

本发明提供了碳化硅籽晶、碳化硅籽晶组件及其制备方法和制备碳化硅晶体的方法，制备碳化硅籽晶的方法包括：在碳化硅籽晶本体的背面形成硅层；在所述硅层远离所述碳化硅籽晶的表面形成预制碳层，所述预制碳层覆盖所述硅层远离所述碳化硅籽晶本体的表面；使所述预制碳层与所述硅层反应生成碳化硅过渡层和碳层，得到碳化硅籽晶。该方法步骤简单，操作方便，对设备和技术人员没有苛刻要求，且得到的碳化硅籽晶可以有效缓解界面处的应力差异，使得界面处的结合更为牢固，同时显著改善了因为润湿性和热膨胀率差异导致的碳层脱落问题，进而可以有效提高采用该碳化硅籽晶生长的碳化硅晶体的质量。

技术领域

本发明涉及碳化硅晶体生长技术领域，具体的，涉及碳化硅籽晶、碳化硅籽晶组件及其制备方法和制备碳化硅晶体的方法。

背景技术

碳化硅(SiC)因其高饱和电子漂移速率、高击穿场强及高热导率等，而被广泛研究应用于高温高频高功率和抗辐射等领域。目前制备碳化硅晶体过程中，极易出现背向蒸发，进而导致晶体中产生平面六方空洞，极大的影响晶体质量。而且，随着晶体的生长，背向蒸发所引发的空洞不断在晶体内部延伸，最终完全破坏晶体的可用性。因此，解决籽晶背向蒸发的问题对提高碳化硅晶体的质量极为重要。

目前，被广泛采用于抑制籽晶背向蒸发的方案是在籽晶背面镀上一层致密且耐高温的碳膜或者金属碳化物保护层。保护层虽然在一定程度上抑制了背向蒸发，但在生产过程中多次的升温和降温过程中，还存在以下问题：保护层和碳化硅籽晶之间容易开裂导致保护层脱落；会增加籽晶的内应力，降低后续晶体的质量；可能对籽晶有损；成本较高；引入有别于碳和硅的外来元素，影响晶体生长及晶体纯度。

因而，目前的碳化硅晶体生长相关技术仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种能够有效改善背面蒸发问题，同时可以避免膜层脱落，提高晶体质量的碳化硅籽晶的制备方法。

在本发明的一个方面，本发明提供了一种制备碳化硅籽晶的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：在碳化硅籽晶本体的背面形成硅层；在所述硅层远离所述碳化硅籽晶本体的表面形成预制碳层，所述预制碳层覆盖所述硅层远离所述碳化硅籽晶本体的表面；使所述预制碳层与所述硅层反应生成碳化硅过渡层和碳层，得到碳化硅籽晶。该方法步骤简单，操作方便，对设备和技术人员没有苛刻要求，且制备过程中，预制碳层中的碳原子向硅层中渗透形成碳化硅过渡层，同时硅层中的硅原子也可以向碳化硅籽晶本体中渗透和其中的碳原子反应，从而可以有效缓解了界面处的应力差异，使得界面处的结合更为牢固，同时显著改善了因为润湿性和热膨胀率差异导致的碳膜脱落问题，进而可以有效提高采用该碳化硅籽晶生长的碳化硅晶体的质量。

在本发明的另一方面，本发明提供了一种碳化硅籽晶。根据本发明的实施例，该碳化硅籽晶是通过前面所述的方法制备得到的。该碳化硅籽晶中，贴近碳化硅籽晶本体的一层为与碳化硅籽晶本体同质的碳化硅过渡层，同质材料的热膨胀系数相近，其随温度变化而发生的热胀冷缩的程度也相似，因此对碳化硅籽晶本体内应力的影响极为微弱，且结合力强，脱落风险显著降低，同时，碳化硅过渡层也是一种致密的耐高温材料，不会在晶体生长的高温环境中失去其对碳化硅籽晶本体的保护作用，另外碳层还可以提供一层更为致密的保护层，进而有效避免背面蒸发问题，提高生长晶体的质量。

在本发明的又一方面，本发明提供了一种制备碳化硅籽晶组件的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：利用前面所述的方法制备得到碳化硅籽晶；在碳化硅籽晶托的表面和所述碳化硅籽晶的表面中的至少之一上形成粘接层；通过所述粘接层将所述碳化硅籽晶托和所述碳化硅籽晶粘接在一起，得到碳化硅籽晶组件。该方法步骤简单，方便，对设备和技术人员没有苛刻要求，且得到的碳化硅籽晶组件在能够有效改善背面蒸发问题的同时，碳化硅过渡层与碳化硅籽晶本体之间、以及碳化硅过渡层与碳层之间的结合力较强，有效的缓解了界面处的应力差异，显著改善了因为润湿性和热膨胀率差异等导致的碳层脱落问题。