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一种偏轴衬底用SiC晶体的生长及高电学均匀性的N型SiC衬底的制备方法技术

技术编号:13882573 阅读:16 留言:0更新日期:2016-10-23 13:53
本发明专利技术涉及一种偏轴衬底用SiC晶体的生长及高电学均匀性的N型SiC衬底的制备方法。采用偏向SiC籽晶,利用非对称粘结籽晶的方式控制其小面生长的机制,通过气氛导流板获得比标准直径可增大20mmSiC单晶材料。进行非对称性的滚圆工作,获得无小面的SiC单晶材料。通过本方面的方法可获得低缺陷密度、电学偏差在3.5%以下的N型SiC单晶衬底材料。

一种偏轴衬底用SiC晶体的生长及高电学均匀性的N型SiC衬底的制备方法

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种偏轴衬底用SiC晶体的生长以及低缺陷密度、高电学均匀性的N型SiC单晶衬底制备方法,属于晶体生长

技术介绍
碳化硅是第三代宽禁带半导体代表,具有禁带宽度大、迁移率高、热导率高等优良的电学热学特性,成为制作高频、大功率、耐高温和抗辐射器件的理想材料。在器件研制方面,碳化硅蓝光LED已经商业化;碳化硅功率器件的研发已成为新型功率半导体器件研究开发的主流;参见CN104246979A“SiC上的高电压半导体器件”。在高温半导体器件方面,利用碳化硅材料制作的碳化硅JFET和碳化硅器件可以在无任何领却散热系统下的600℃高温下正常工作。随着碳化硅半导体技术的进一步发展,碳化硅材料与器件的应用越来越广阔,在白光照明、汽车电子化、雷达通讯、石油钻井、航空航天、核反应堆系统及军事装备等领域起到至关重要的作用。在功率器件的研制中有需要朝<11-20>方向偏4°、电阻率低于0.03Ohm-cm SiC衬底材料,所述朝<11-20>方向偏4°SiC衬底的制备有两个途径:一是采用正向籽晶生长,滚圆和切割时矫正为4°衬底材料。该方法的缺陷是,在滚圆和切割时,会引起晶体厚度的损耗、切割难度较高;二是采用偏向的籽晶,直接生长为朝<11-20>方向偏4°SiC晶体;该方案的晶体生长有小面生长和台阶生长模式的交界,容易导致微管与位错密度的增加,且偏向生长会产生并促进滑移缺陷。同时,上述两种现有的4°SiC衬底的制备方法,在SiC晶体的表面都会出现小面(facet)。正向生长的晶体,小面(facet)出现在中心位置;而偏4°生长的晶体小面(facet)出现在晶体的边缘—小边位置。由于掺杂机制的不同,小面(facet)位置的电阻率偏低。一般小面位置和其他位置的电阻率偏差超过10%,这么大程度的电阻率偏差很难满足高性能功率器件的需要。
技术实现思路
针对以上现有技术中存在的问题,本专利技术提出一种偏轴衬底用SiC晶体的生长方法,以及低缺陷密度、高电学均匀性N型SiC衬底的制备方法,可以降低其缺陷密度,并将电学偏差控制在3.5%以下。术语解释:籽晶大边:在{10-10本文档来自技高网
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一种<a href="http://www.xjishu.com/zhuanli/25/CN106012002.html" title="一种偏轴衬底用SiC晶体的生长及高电学均匀性的N型SiC衬底的制备方法原文来自X技术">偏轴衬底用SiC晶体的生长及高电学均匀性的N型SiC衬底的制备方法</a>

【技术保护点】
一种偏轴衬底用SiC晶体的生长方法,包括步骤如下:(1)采用偏向的SiC衬底作为SiC晶体生长的籽晶,所述偏向的SiC衬底是指与SiC晶体<11‑20>方向偏角为2°~8°;(2)将所述籽晶采用非对称粘接方式粘在石墨坩埚上盖或者籽晶托上;(3)在籽晶小边一侧设置有气氛导流板,阻挡气氛向无籽晶区域流动,以辅助籽晶小边一侧的晶体扩径生长;所述气氛导流板与温场中心轴的夹角为20~70°;(4)将碳化硅源粉料置于坩埚底部,采用PVT法生长SiC晶体,包括:坩埚密封后放入生长室,生长室真空度控制在1×10‑6~1×10‑8mbar,以在碳化硅源粉料及籽晶间建立热梯度的方式加热坩埚,加热到碳化硅的升华温度以上50‑200℃,以氮气作为掺杂源,制得偏轴衬底用的N型SiC单晶。

【技术特征摘要】
1.一种偏轴衬底用SiC晶体的生长方法,包括步骤如下:(1)采用偏向的SiC衬底作为SiC晶体生长的籽晶,所述偏向的SiC衬底是指与SiC晶体<11-20>方向偏角为2°~8°;(2)将所述籽晶采用非对称粘接方式粘在石墨坩埚上盖或者籽晶托上;(3)在籽晶小边一侧设置有气氛导流板,阻挡气氛向无籽晶区域流动,以辅助籽晶小边一侧的晶体扩径生长;所述气氛导流板与温场中心轴的夹角为20~70°;(4)将碳化硅源粉料置于坩埚底部,采用PVT法生长SiC晶体,包括:坩埚密封后放入生长室,生长室真空度控制在1×10-6~1×10-8mbar,以在碳化硅源粉料及籽晶间建立热梯度的方式加热坩埚,加热到碳化硅的升华温度以上50-200℃,以氮气作为掺杂源,制得偏轴衬底用的N型SiC单晶。2.如权利要求1所述的偏轴衬底用SiC晶体的生长方法,其特征在于步骤(2)中,所述籽晶非对称粘接方式为:使籽晶小边中心位点与温场中心轴距离减小为(0~0.8)r,其中r是中心对称放置时的籽晶小边中心位点与温场中心轴距离距离。3.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员:彭燕徐现刚陈秀芳胡小波
申请(专利权)人:山东大学
类型:发明
国别省市:山东;37

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