【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体晶体材料制备，尤其涉及一种半导体晶体制备方法、籽晶托和pvt生长系统。
技术介绍
1、碳化硅(sic)，作为继硅(si)和砷化镓(gaas)之后的宽禁带半导体晶体材料，因其卓越的物理化学特性而备受瞩目。这些特性包括宽广的禁带宽度、高临界击穿电场强度、出色的热导率以及卓越的化学稳定性。因此，sic单晶材料及其器件产业已迅速崛起，成为高科技领域中的关键战略产业。大尺寸sic单晶衬底的制备，不仅能够显著提升sic器件的制造效率，还能大幅降低其成本。这些进展对于推动sic产业的发展、促进社会进步具有重要意义。
2、目前，生长大尺寸sic单晶衬底材料最成熟的方法是物理气相传输(physicalvapor transport，pvt)法，其基本原理是将sic多晶粉料加热到一定温度以上，sic粉料发生分解产生特定组分的sic气氛，该气氛传输至温度相对较低的籽晶附近，发生再结晶，得到特定形状的sic单晶材料。为获得缺陷低、应力小的sic单晶，要求生长初期的生长界面为微凸界面，而生长初期籽晶生长面的热场分布(主要是径向温度梯度)决定了初期生长界面的形状。因此，调控初期籽晶生长面的热场分布以获得微凸界面是制备高质量sic单晶的关键。
3、目前的方法通常采用不同材质、形状的籽晶托，或在籽晶附近引入特殊结构设计的硬毡、软毡等保温材料调控籽晶生长面的热场分布，仍存在一些不足：一是不同形状的籽晶托对籽晶生长面整体的热场分布影响较大，难以实现特定位置热场的精准定向调控；二是特定结构的保温材料加工复杂，易损耗，成本高
4、为此，开发一种简单、经济且高效的精准定向调控籽晶生长面热场分布的方法具有重要意义。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述问题，提供一种半导体晶体制备方法、籽晶托和pvt生长系统，通过低成本的改进实现对籽晶生长面热场分布的精准控制，进而制备得到缺陷密度低、应力小的半导体晶体材料。
2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种半导体晶体的制备方法，包括：
4、利用pvt生长系统制备半导体晶体；
5、对所述半导体晶体进行检测，获得所述半导体晶体的缺陷类型和位置；
6、根据所述缺陷类型和位置，在所述pvt生长系统中的籽晶托背面制作温控凹槽，所述温控凹槽用于调控特定位置的温度；
7、将设置有温控凹槽的籽晶托装配到pvt生长系统中；
8、利用所述pvt生长系统制备新的半导体晶体。
9、本专利技术公开的半导体晶体的制备方法，通过分析现有技术工艺制备的半导体晶体材料，能够获得所制得半导体晶体材料的缺陷类型和缺陷所在位置等信息，在所述pvt生长系统中的籽晶托背面制作温控凹槽，实现对特定位置热场的精准调控。最后通过改变特定位置热场的方式消除所制得半导体晶体的缺陷，从而获得低缺陷的半导体晶体。与现有技术相比，其通过对籽晶托的再加工实现，结构、制作工艺简单，基本不增加工艺成本，即通过低成本的改进实现对籽晶生长面热场分布的精准控制，进而获得应力小、缺陷密度低的半导体晶体。
10、另一实施例中，根据所述缺陷类型和位置，在所述pvt生长系统中的籽晶托背面制作温控凹槽的过程，包括：
11、当所述半导体晶体的缺陷类型为宏观形貌较凹、边缘存在微裂纹或高温相晶型缺陷时，在所述缺陷对应籽晶托背面的位置制作温控凹槽，且所述温控凹槽内填充有固态物料。
12、另一实施例中，根据所述缺陷类型和位置，在所述pvt生长系统中的籽晶托背面制作温控凹槽的过程，包括：
13、当所述半导体晶体的缺陷类型为宏观形貌较凸或边缘存在低温相晶型缺陷时，在所述缺陷对应籽晶托背面的位置制作温控凹槽，且所述温控凹槽内填充有气态物料。
14、另一实施例中，根据所述缺陷类型和位置，在所述pvt生长系统中的籽晶托背面制作温控凹槽的过程，包括：
15、当所述半导体晶体的缺陷类型为宏观形貌较凹时，在所述籽晶托背面边缘位置制作温控凹槽，且所述温控凹槽内填充有气态物料；
16、当所述半导体晶体的缺陷类型为宏观形貌较凸时，在所述籽晶托背面边缘位置制作温控凹槽，且所述温控凹槽内填充有固态物料。
17、综上可知，目前常见的半导体晶体缺陷为宏观形貌较凸或较凹、边缘存在微裂纹和晶型缺陷，而晶型缺陷又分为低温相晶型缺陷和高温相晶型缺陷。针对这些常见的缺陷，本专利技术采取不同的控温方式，即当所述半导体晶体的缺陷类型为宏观形貌较凹、边缘存在微裂纹或高温相晶型缺陷时，在所述缺陷对应籽晶托背面的位置制作温控凹槽，且所述温控凹槽内填充有固态物料；当所述半导体晶体的缺陷类型为宏观形貌较凸或边缘存在低温相晶型缺陷时，在所述籽晶托背面对应位置制作温控凹槽，且所述温控凹槽内填充有气态物料。除了在对应位置设置温控凹槽进行温度控制外，还可以针对宏观形貌较凸或较凹的缺陷在其缺陷周围的边缘处设置温控凹槽，进行反向控温，即宏观形貌较凸时，边缘设置温控凹槽，填充固态物料，加快边缘位置处的晶体生长速度；宏观形貌较凹时，边缘设置温控凹槽，填充气态物料，减缓边缘位置处的晶体生长速度。
18、通过以上方式，能够针对不同的缺陷类型和位置采取不同的方式对局部微区温度进行调控，进而降低缺陷。而各类降低缺陷的方式又是利用籽晶托上温控凹槽不同控温效果实现的。
19、另一实施例中，所述气态物料为氩气、氮气、氢气或其混合气体。
20、另一实施例中，所述固态物料为碳化钽、钽、钨或硬毡。
21、另一实施例中，所述温控凹槽截面的形状为半圆形、矩形或梯形。
22、上述不同的气态物料和固态物料以及温控凹槽的形状等，都是为了对籽晶生长面附近热场进行精细调控而设置的。可以理解的，当填充气态物料时，对应籽晶位置的热场温度会升高，其不仅能够减缓对应位置处晶体的生长速度，还能够消除低温相晶型缺陷。再将气态物料进行细化，能够实现对特定位置籽晶生长面微区热场的精准调控，从而获得应力小、缺陷密度低的半导体晶体。而当填充固态物料时，对应籽晶位置的热场温度会降低，其不仅能够加快对应位置处晶体的生长速度，还能够消除边缘微裂纹和高温相晶型缺陷。温控凹槽形状的调整也是为了细化温控效果的目的。
23、即本专利技术可以通过在不同位置设置不同形状、尺寸的温控凹槽，以及选择填充气态物料或填充固态物料，从较大范围对热场进行调控。对于需要调控某些特定位置的微区热场时，可以通过在相应特殊位置设置特殊尺寸和形状的温控凹槽，填充不同的气态物料或固体物料，实现该位置微区热场的精准定向调控。
24、另一实施例中，所述半导体晶体为sic、aln或金刚石。
25、本专利技术又一实施例公开了一种籽晶托，所述籽晶托装配于所述 pvt 生长系统,所述 pvt 生长系统应用于以上任一实施例所述的半导体晶体的制备方法中，所述籽晶托背面设置有温控凹槽。
26、本专利技术又一实施例公开了一种pvt生长本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半导体晶体的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，根据所述缺陷类型和位置，在所述PVT生长系统中的籽晶托背面制作温控凹槽的过程，包括：
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，根据所述缺陷类型和位置，在所述PVT生长系统中的籽晶托背面制作温控凹槽的过程，包括：
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，根据所述缺陷类型和位置，在所述PVT生长系统中的籽晶托背面制作温控凹槽的过程，包括：
5.根据权利要求2或权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述固态物料为碳化钽、钽、钨或硬毡。
6.根据权利要求3或权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述气态物料为氩气、氮气、氢气或其混合气体。
7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述温控凹槽截面的形状为半圆形、矩形或梯形。
8.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述半导体晶体为SiC、AlN或金刚石。
9.一种籽晶托，其特征在于，所述籽晶托装配于所述PVT生长系统，所述PVT生长系统应用
10.一种PVT生长系统，其特征在于，所述生长系统装配有权利要求9所述籽晶托。
...【技术特征摘要】
1.一种半导体晶体的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，根据所述缺陷类型和位置，在所述pvt生长系统中的籽晶托背面制作温控凹槽的过程，包括：
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，根据所述缺陷类型和位置，在所述pvt生长系统中的籽晶托背面制作温控凹槽的过程，包括：
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，根据所述缺陷类型和位置，在所述pvt生长系统中的籽晶托背面制作温控凹槽的过程，包括：
5.根据权利要求2或权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述固态物料为碳化钽、钽、钨或硬毡。
...【专利技术属性】
技术研发人员：徐嶺茂，邵秦秦，皮孝东，周杰，杨德仁，
申请(专利权)人：浙江大学杭州国际科创中心，
类型：发明
国别省市：
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