一种碳化硅晶体及其制备方法技术

本申请涉及一种碳化硅晶体及其制备方法，属于晶体材料制备领域。该碳化硅晶体的制备方法包括：将坩埚主体内的原料升华后经包括至少一个螺旋隔板组件形成的螺旋气流通道气相传输至籽晶表面进行长晶，制得碳化硅晶体。本申请的碳化硅晶体的制备方法改变了传统PVT法制备碳化单晶的气相传输方式，由传统的垂直向上传输转换为螺旋向上传输，实现对晶体生长过程中大颗粒杂质的有效格挡，降低晶体中的缺陷密度，提高晶体质量；并且不会造成气相向上传输困难，无需过高生长温度，降低能耗；本申请可以对真空下的气相传输起到控制作用，真空下的单晶生长速率快、生长温度低，且气相可以有序向上传输，生长的晶体缺陷少，降本增效。

A kind of silicon carbide crystal and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅晶体及其制备方法
本申请涉及一种碳化硅晶体及其制备方法，属于晶体材料制备领域。
技术介绍
碳化硅是典型的宽禁带半导体材料，是继硅、砷化镓之后的第三代半导体材料代表之一。碳化硅材料具有高热导率、高击穿场强、高饱和电子迁移率等优异特性，成为制备高温、高频、高功率及抗辐射器件的热门材料之一。目前碳化硅生长的方法主要有物理气相传输法(PVT)、液相外延法(LPE)、化学气相沉积法(CVD)等，其中PVT法是应用最成熟的方法，也是目前唯一的一种可以提供商用碳化硅衬底需求的生长方法。PVT法生长碳化硅单晶的生长过程在密闭的石墨坩埚中进行，因此在高温下生长环境处于富碳气氛下。晶体生长初期，由于硅组分的蒸气分压较高，因此晶体生长界面处于硅组分和碳组分相平衡的状态。随着晶体生长的进行，碳化硅原料中的硅组分不断升华减少，导致生长腔室内的气相组分逐渐失衡成为富碳状态。在富碳的生长环境下，晶体生长的前沿界面会有碳的富集并形成大颗粒的碳包裹物缺陷。此外，碳化硅原料中的大颗粒金属杂质、硅包裹体等在传统的碳化硅气相由下向上传输过程中也会跟随气相进入到碳化硅单晶中进而形成大颗粒杂质缺陷。大颗粒缺陷会诱生微本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳化硅晶体的制备方法，其特征在于，包括：将坩埚主体内的原料升华后经包括至少一个螺旋隔板组件形成的螺旋气流通道气相传输至籽晶表面进行长晶，制得碳化硅晶体；所述长晶的步骤包括：第一长晶阶段：将包括坩埚主体、螺旋隔板组件和籽晶的坩埚组件静止，控制长晶条件将升华原料在第一温度和第一压力下长成稳定晶体生长界面；第二长晶阶段：降低压力至第二压力下，转动坩埚组件，其转动方向与至少一个螺旋隔板组件的螺旋方向相反，长晶结束后，即制得所述的碳化硅晶体。

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅晶体的制备方法，其特征在于，包括：将坩埚主体内的原料升华后经包括至少一个螺旋隔板组件形成的螺旋气流通道气相传输至籽晶表面进行长晶，制得碳化硅晶体；所述长晶的步骤包括：第一长晶阶段：将包括坩埚主体、螺旋隔板组件和籽晶的坩埚组件静止，控制长晶条件将升华原料在第一温度和第一压力下长成稳定晶体生长界面；第二长晶阶段：降低压力至第二压力下，转动坩埚组件，其转动方向与至少一个螺旋隔板组件的螺旋方向相反，长晶结束后，即制得所述的碳化硅晶体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述螺旋隔板组件包括设置在原料区的原料区螺旋隔板；优选地，所述原料区螺旋隔板的螺旋方向为顺时针或逆时针；优选地，所述坩埚组件的转动方向与原料区螺旋隔板的螺旋方向相反。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述螺旋隔板组件还包括设置在气相传输区的气相传输区螺旋隔板；优选地，所述气相传输区螺旋隔板与原料区螺旋隔板的螺旋方向相反和/或；所述螺旋隔板与所述坩埚主体充分接触和/或；所述坩埚组件还包括包围所述坩埚主体的绝热材料。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一温度为1950-2150℃。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一压力为10-100mbar。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二压力不高于10-4mbar；优选地，所述第二压力不高于10-5mbar；更优选地，所述第二压力不高于10-6mba...

【专利技术属性】
技术研发人员：李加林，张红岩，窦文涛，宗艳民，李斌，高超，刘家朋，李长进，李宏刚，孙元行，刘鹏飞，
申请(专利权)人：山东天岳先进材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37