[发明专利]碳化硅晶片、晶锭及其制备方法

权利要求书

1.一种碳化硅单晶片的制备方法，所述方法包括下述步骤：

1）制备碳化硅单晶锭：

提供具有氮气通道的坩埚，所述氮气通道设置在所述坩埚侧壁内并围绕坩埚内腔延伸，所述氮气通道的内侧壁小于所述氮气通道的外侧壁的密度；

将碳化硅籽晶置于坩埚内顶部和碳化硅原料置于坩埚内底部，所述坩埚外组装保温结构后置于长晶炉内；

利用物理气相传输法生长碳化硅单晶锭，在所述碳化硅单晶生长过程中，通过所述氮气通道向所述坩埚内腔渗透氮气，调节制得的碳化硅单晶锭中的氮的分布；

所述利用物理气相传输法生长碳化硅单晶锭的方法包括下述步骤：

控制长晶炉的温度、压力和通入长晶炉内的惰性气体流量以对长晶炉内清洗除杂；

升温阶段：调节长晶炉的温度至1800~2400K，控制坩埚内的压强为0.6×10⁵~1.2×10⁵Pa，通入长晶炉内的惰性气体流量为50-500mL/min，通入氮气通道的氮气流量V₁为20~200mL/min；

长晶阶段：提高通入氮气通道的氮气流量V₂为50~500mL/min，所述V₂大于V₁，长晶温度为2200K-2800K，长晶压强为100-5000Pa，保持时间为80~120h，即制得所述的碳化硅单晶锭；所述长晶阶段包括第一长晶阶段和第二长晶阶段，所述第一长晶阶段与第二长晶阶段的时间比为1:0.8-1.2，所述第一长晶阶段与第二长晶阶段的氮气入口和氮气出口调换；

2）将制得的所述碳化硅单晶锭经过包括切割的步骤，即制得包含所述的碳化硅单晶片；

所述碳化硅单晶片包含氮元素，所述碳化硅单晶片具有六边形色斑的数量的密度小于0.3个\平方厘米，形成所述六边形色斑的边部垂直于10-10方向；

所述碳化硅单晶片的所述六边形色斑的边部外侧区域为碳化硅主体区域，所述六边形色斑的边部内围成六方形区域，

所述六方形区域大于所述碳化硅主体区域的氮含量的差值为A，所述碳化硅主体区域大于所述六边形色斑的边部的氮含量的差值为B，所述差值A不小于差值B。

2.根据权利要求1所述的碳化硅单晶片的制备方法，其特征在于，所述碳化硅单晶片具有六边形色斑的数量不大于30个。

3.根据权利要求2所述的碳化硅单晶片的制备方法，其特征在于，所述碳化硅单晶片具有六边形色斑的数量不大于5个。

4.根据权利要求3所述的碳化硅单晶片的制备方法，其特征在于，所述碳化硅单晶片具有六边形色斑的数量不大于3个。

5.根据权利要求1所述的碳化硅单晶片的制备方法，其特征在于，所述碳化硅单晶片的直径不小于75mm。

6.根据权利要求5所述的碳化硅单晶片的制备方法，其特征在于，所述碳化硅单晶片的直径不小于100mm。

7.根据权利要求6所述的碳化硅单晶片的制备方法，其特征在于，所述碳化硅单晶片的直径不小于150mm。

8.根据权利要求1所述的碳化硅单晶片的制备方法，其特征在于，所述碳化硅单晶片中的氮含量为5×10¹⁷~5×10¹⁹cm^-3。

9.根据权利要求8所述的碳化硅单晶片的制备方法，其特征在于，所述碳化硅单晶片中的氮含量为5×10¹⁸~1×10¹⁹ cm^-3。

10.根据权利要求9所述的碳化硅单晶片的制备方法，其特征在于，所述碳化硅单晶片为N型碳化硅，所述碳化硅单晶片中的氮含量为6×10¹⁸~9×10¹⁸ cm^-3。