[发明专利]大尺寸碳化硅籽晶的生长方法、对应单晶的生长方法

权利要求书

1.一种大尺寸碳化硅籽晶的生长方法，其特征在于，包括：

获取多片晶面相同的小尺寸碳化硅单晶片，其中至少一片为无定位边的小尺寸碳化硅单晶片；

对多片小尺寸碳化硅单晶片沿特定晶向进行切割，每一片分别切割形成至少一个扇环状碳化硅单晶片，所述多片扇环状碳化硅单晶片用于拼接成一个完整的环状碳化硅单晶片，其中扇环状碳化硅单晶片的内径与小尺寸碳化硅单晶片的外径一致，且多个扇环状碳化硅单晶片的切割方向不一致，但拼接成一个完整的环状碳化硅单晶片时各个扇环状碳化硅单晶片的空间结晶取向一致；

将所述多块扇环状碳化硅单晶片围绕在无定位边的小尺寸碳化硅单晶片拼接并固定，形成大尺寸的碳化硅拼接籽晶片，其中内部的无定位边的小尺寸碳化硅单晶片和外部的环状碳化硅单晶片的空间结晶取向一致；

对大尺寸的碳化硅拼接籽晶片表面进行一次或多次的籽晶拼接缝闭合生长工艺，直到拼接缝完全闭合，形成大尺寸碳化硅籽晶。

2.如权利要求1所述的大尺寸碳化硅籽晶的生长方法，其特征在于，多片晶面取向相同的小尺寸碳化硅单晶片包括至少一片无定位边的小尺寸碳化硅单晶片和多片有定位边的小尺寸碳化硅单晶片，对所述无定位边的小尺寸碳化硅单晶片进行晶体定向并进行标记，且标记的晶向与有定位边的小尺寸碳化硅单晶片中的定位边对应的晶向相同，利用所述标记的晶向，使得后续拼接时无定位边的小尺寸碳化硅单晶片和外部的环状碳化硅单晶片的空间结晶取向一致。

3.如权利要求1所述的大尺寸碳化硅籽晶的生长方法，其特征在于，对8片小尺寸碳化硅单晶片沿特定晶向进行切割，每一片切割形成一45°角的扇环状碳化硅单晶片，每一个45°角的扇环状碳化硅单晶片的切割方向依次差45°，8个45°角的扇环状碳化硅单晶片拼接成一个完整的环状碳化硅单晶片时各个扇环状碳化硅单晶片的空间结晶取向一致，所述小尺寸碳化硅单晶片为4英寸的碳化硅单晶片，最终拼成的大尺寸碳化硅籽晶为8英寸的碳化硅籽晶。

4.如权利要求1所述的大尺寸碳化硅籽晶的生长方法，其特征在于，对2片小尺寸碳化硅单晶片沿特定晶向进行切割，每一片切割形成两个90°角的扇环状碳化硅单晶片，每一个90°角的扇环状碳化硅单晶片的切割方向依次差90°，4个90°角的扇环状碳化硅单晶片拼接成一个完整的环状碳化硅单晶片时各个扇环状碳化硅单晶片的空间结晶取向一致，所述小尺寸碳化硅单晶片为6英寸的碳化硅单晶片，最终拼成的大尺寸碳化硅籽晶为8英寸的碳化硅籽晶。

5.如权利要求1所述的大尺寸碳化硅籽晶的生长方法，其特征在于，将所述碳化硅单晶片拼接并固定的具体步骤包括：在石墨板表面涂敷粘结剂，将所述环状碳化硅单晶片和无定位边的小尺寸碳化硅单晶片在石墨板上进行拼接并利用一直径等于或者略大于拼接直径的石墨环固定住拼接结构，拼接结构通过粘结剂粘在石墨板上，对拼接结构施加压力，使得拼接结构各表面高度偏差低于阈值，并通过加热使得拼接结构固定在石墨板上。

6.如权利要求1所述的大尺寸碳化硅籽晶的生长方法，其特征在于，所述籽晶拼接缝闭合生长工艺利用PVT法进行籽晶拼接缝闭合生长，具体工艺包括：将所述碳化硅拼接籽晶片作为PVT法碳化硅生长炉中晶体生长的籽晶，在1500摄氏度～1800摄氏度通入氩气、氢气、氯化氢气体、氯气等两种或者三种的组合，对大尺寸的碳化硅拼接籽晶片表面进行刻蚀预处理；将温度提升到2000摄氏度～2200摄氏度，通入氩气和氮气，保持反应器气压在100Pa～1500Pa，籽晶表面跟坩埚底部存在50～100摄氏度的温度梯度，以低于100um/hr的速率缓慢生长碳化硅单晶层，使得拼接缝隙逐渐闭合；生长结束后，以每分钟1～3摄氏度的速率缓慢降温。

7.如权利要求1所述的大尺寸碳化硅籽晶的生长方法，其特征在于，还包括：对拼接缝完全闭合所形成的大尺寸碳化硅籽晶根据待生长的晶体晶向进行研磨抛光。

8.如权利要求1所述的大尺寸碳化硅籽晶的生长方法，其特征在于，用于拼接的小尺寸碳化硅单晶片的厚度大于1mm。