一种碳化硅晶体微管的愈合方法及碳化硅产品和应用技术

本申请公开了一种碳化硅晶体微管的愈合方法及碳化硅产品和应用。所述方法包括：S1、将含有贯穿微管的碳化硅晶体完全浸入坩埚内的熔液中；所述熔液的温度低于所述碳化硅晶体的熔点；S2、使所述熔液在所述碳化硅晶体的所述贯穿微管中进行液相生长结晶；S3、将所述碳化硅晶体从所述熔液中取出，获得所述贯穿微管数量降低的碳化硅晶体。本发明专利技术能在碳化硅晶体生长完成后进行微管愈合，无需在碳化硅晶体生长过程中进行调节，操作简单方便，便于实施，可有效降低碳化硅晶体中的微管数量，提高晶体的质量，还可以提高碳化硅产品应力分布均匀性、提高碳化硅产品导电性能。

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅晶体微管的愈合方法及碳化硅产品和应用
本专利技术涉及碳化硅单晶生产领域，具体说是一种碳化硅晶体微管的愈合方法及碳化硅产品和应用。
技术介绍
碳化硅作为第三代半导体材料具有杰出的物理和电子学性能，作为具有高临界击穿电场和高热导率的宽禁带半导体材料，已经证明了具有广阔的应用前景和巨大的商业价值。目前，成熟的产业化生长碳化硅的方法是PVT法，但这种方法具有很多的不确定性。PVT法是在密闭的石墨坩埚中生长，生长过程不可见，而其中无论是碳硅比，坩埚的石墨化还是籽晶的缺陷，都会在生长过程中不可避免的带来多晶、多型和微管等许多缺陷，这不仅限制了碳化硅产量的提升，同时对电子器件的性能也有着很大的影响。在各种缺陷中，微管是对电子器件具有破坏性的缺陷，人们对微管的起源已有清晰的了解，但在碳化硅微管如何修复方面尚无成熟方法。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种碳化硅晶体微管的愈合方法及碳化硅产品和应用，所述方法具有操作简单方便、能有效降低晶体中微管数量、提高晶体质量如提高碳化硅产品应力分布均匀性、提高碳化硅产品导电性能等优点。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一方面，本专利技术提供一种碳化硅晶体微管的愈合方法，包括：S1、将含有贯穿微管的碳化硅晶体完全浸入坩埚内的熔液中；所述熔液的温度低于所述碳化硅晶体的熔点(以防止碳化硅晶体融化或分解)；所述贯穿微管的两端贯穿至所述碳化硅晶体的表面；所述晶体具体可以是晶片，也可以是晶锭；所述熔液可为碳化硅熔液或硅熔液；S2、使所述熔液在所述碳化硅晶体的所述贯穿微管中进行液相生长结晶；S3、将经步骤S2处理过的所述碳化硅晶体从所述熔液中取出，获得所述贯穿微管数量减少的碳化硅晶体，所述贯穿微管的修复效率可达100％。本申请将微管分为三种类型，所述贯穿微管和非贯穿微管，所述非贯穿微管还分为两种情况：只有一端贯穿至碳化硅晶体表面的微管，以及位于碳化硅晶体内部的微管；本申请的愈合方法适用于所述贯穿微管的修复，当微管位于晶体内部时，熔液无法进入其内并进行生长结晶，当微管的一端通至晶体表面时，修复后会在微管中产生气泡；如果晶体中大部分是所述非贯穿微管，可以通过切割晶体中间部分，使得大部分的所述非贯穿微管变为所述贯穿微管，以达到修复的目的；即在上述愈合方法中，具体实施时，在所述步骤S1前，还可包括如下步骤S0-1：对所述碳化硅晶体进行处理(如切割、打磨等)以使所述非贯穿微管变为所述贯穿微管。在上述愈合方法中，步骤S1和步骤S2之间，还包括如下步骤S1-2：使所述熔液进入所述碳化硅晶体的所述贯穿微管中；优选的，所述步骤S1-2通过调节所述坩埚内部气压实现；更优选的，所述调节所述坩埚内部气压为降低所述坩埚内部气压，更优选的，所述降低所述坩埚内部气压为1000-300mbar以下(所述坩埚内部气压越小，熔液进入微管受到的助力越大，若所述碳化硅晶体为晶锭，则所述降低所述坩埚内部气压为300mbar以下，若所述碳化硅晶体为晶片，则所述降低所述坩埚内部气压为1000-800mbar以下)；更优选的，所述降低所述坩埚内部气压通过在所述碳化硅晶体上方抽气的方式进行；升压也可以将熔液压入微管，但升压存在的危险是，密闭容器升压会膨胀，会存在将坩埚和石英管充裂的危险，所以在这里选择降压。在一种优选的实施方式中，步骤S1中，所述熔液为碳化硅熔液(或碳化硅溶液)，所述碳化硅熔液的溶剂为硅，所述碳化硅熔液的溶质为碳化硅；优选的，所述熔液为碳化硅不饱和熔液，以避免碳化硅晶体表面生长碳化硅外延层；优选的，所述溶质中碳化硅中的碳来源于所述坩埚内壁；更优选的，更优选的，所述坩埚的内壁材质为石墨或所述坩埚为石墨坩埚；优选的，所述溶剂中的硅来源于多晶硅；优选的，所述熔液中含有助溶剂，所述助溶剂用于促进C溶于Si，更优选的，所述助溶剂为铝、钪、镨中的任一种或任几种组合，更优选，铝；优选的，所述熔液的温度为1650-1900℃，更优选1750-1850℃。在另一种优选的实施方式中，步骤S1中，所述熔液为硅熔液；优选的，所述熔液的温度为1350-1500℃，更优选的，1400-1450℃。在一种优选的实施方式中，步骤S1中，所述坩埚内的气压为一个大气压，所述坩埚内的填充气体为惰性气体如氩气，优选的，所述惰性气体从所述碳化硅晶体的下方进入所述坩埚内；和/或，步骤S1中，所述碳化硅晶体的厚度为0.1-20mm，优选0.35-15mm；和/或，步骤S1中，所述含有贯穿微管的碳化硅晶体完全浸入坩埚内的熔液的深度为1-6mm，优选2-5mm；不同的深度温度梯度不同，在2-5mm深度，熔液轴向温度梯度接近最大，更有利于熔液在贯穿微管内部的结晶；和/或，步骤S3中，所述取出的方法包括：将经步骤S2处理过的所述碳化硅晶体先移至所述熔液的液面上方，并将所述坩埚内的气压调整至一个大气压，随后将所述碳化硅晶体通过60-80℃/h的降温曲线降至室温，得到所述贯穿微管数量减少的碳化硅晶体。在上述愈合方法中，所述熔液为碳化硅熔液，步骤S2中的所述液相生长结晶的温度为1600-1700℃，优选，1650-1680℃；或，所述熔液为硅熔液，步骤S2中的所述液相生长结晶的温度条件为在1350-1400℃条件下按照8-10℃/h的降温速率进行；和/或，所述液相生长结晶时所述坩埚内的气压为1000-300mbar以下，优选的，与步骤S1-2的气压相同；所述液相生长结晶的时间与碳化硅晶体厚度或贯穿微管的尺寸(包括长度和/或直径)成正比。另一方面，本专利技术还提供了一种提高碳化硅晶体应力分布均匀性的方法，包括以上任一所述愈合方法，并通过选择步骤S1中所述碳化硅晶体中所述贯穿微管数量和分布、和/或控制步骤S3中所述贯穿微管数量减少的比例，得到应力分布均匀性提高的碳化硅晶体；其中，所述贯穿微管数量越多、分布越均匀、所述贯穿微管数量减少的比例越高，碳化硅晶体的应力分布均匀性越高。另一方面，本专利技术还提供了一种提高碳化硅晶体导电性的方法，包括以上任一所述愈合方法，且所述熔液中添加有足量的导电材料，优选的，通过选择步骤S1中所述碳化硅晶体中所述贯穿微管数量、和/或控制步骤S3中所述贯穿微管数量减少的比例、和/或控制所述导电材料的添加量，得到导电性提高的碳化硅晶体；其中，所述导电材料的添加量越多、所述贯穿微管数量越多、所述贯穿微管数量减少的比例越高，碳化硅晶体的导电性越高；反之，碳化硅晶体的导电性越低；所述熔液为碳化硅熔液，所述导电材料包括所述助溶剂和/或其它导电材料，优选的，所述其它导电材料包括磷、硼、镓、铍、FeSi中的任一种或任几种，其中，磷、硼、镓、铍、铝元素能够有效提高晶体的导电性能；本申请还提供了一种具体的实施方式，所述导电材料为所述助溶剂Al，所述导电材料的添加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳化硅晶体微管的愈合方法，其特征在于：所述方法包括：/nS1、将含有贯穿微管的碳化硅晶体完全浸入坩埚内的熔液中；所述熔液的温度低于所述碳化硅晶体的熔点；所述贯穿微管的两端贯穿至所述碳化硅晶体的表面；/nS2、使所述熔液在所述碳化硅晶体的所述贯穿微管中进行液相生长结晶；/nS3、将经步骤S2处理过的所述碳化硅晶体从所述熔液中取出，获得所述贯穿微管数量减少的碳化硅晶体。/n

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅晶体微管的愈合方法，其特征在于：所述方法包括：
S1、将含有贯穿微管的碳化硅晶体完全浸入坩埚内的熔液中；所述熔液的温度低于所述碳化硅晶体的熔点；所述贯穿微管的两端贯穿至所述碳化硅晶体的表面；
S2、使所述熔液在所述碳化硅晶体的所述贯穿微管中进行液相生长结晶；
S3、将经步骤S2处理过的所述碳化硅晶体从所述熔液中取出，获得所述贯穿微管数量减少的碳化硅晶体。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤S1前，还包括如下步骤S0-1：对所述碳化硅晶体进行处理以使非贯穿微管变为所述贯穿微管；所述非贯穿微管包括只有一端贯穿至所述碳化硅晶体表面的微管和/或位于所述碳化硅晶体内部的微管；
和/或，在步骤S1和步骤S2之间，还包括如下步骤S1-2：使所述熔液进入所述碳化硅晶体的所述贯穿微管中；
优选的，所述步骤S1-2通过调节所述坩埚内部气压实现；
更优选的，所述调节所述坩埚内部气压为降低所述坩埚内部气压，更优选的，所述降低所述坩埚内部气压为1000-300mbar以下；
更优选的，所述降低所述坩埚内部气压通过在所述碳化硅晶体上方抽气的方式进行。


3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤S1中，所述熔液为碳化硅熔液，所述碳化硅熔液的溶剂为硅，所述碳化硅熔液的溶质为碳化硅；
优选的，所述熔液为碳化硅不饱和熔液；
优选的，所述溶质中碳化硅中的碳来源于所述坩埚内壁；更优选的，所述坩埚的内壁材质为石墨；
优选的，所述溶剂中的硅来源于多晶硅；
优选的，所述熔液中含有助溶剂，所述助溶剂用于促进C溶于Si，更优选的，所述助溶剂为铝、钪、镨中的任一种或任几种组合，更优选，铝；
优选的，所述熔液的温度为1650-1900℃，更优选，1750-1850℃。


4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤S1中，所述熔液为硅熔液；优选的，所述熔液的温度为1350-1500℃，更优选，1400-1450℃。


5.如权利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于：步骤S1中，所述坩埚内的气压为一个大气压，所述坩埚内的填充气体为惰性气体，优选的，所述惰性气体从所述碳化硅晶体的下方进入所述坩埚内；
和/或，步骤S1中，所述碳化硅晶体的厚度为0.1-20mm，优选0.35-15mm；
和/或，步骤S1中，所述含有贯穿微管的碳化硅晶体完全浸入坩埚内的熔液的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王路平，许晓林，刘鹏飞，高超，张九阳，王宗玉，
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