[发明专利]减少通过升华(pvt)生长的SiC晶体中的位错的方法

权利要求书

1.一种通过物理气相运输形成SiC晶体的方法，所述方法包括：

a.将SiC的晶种置于绝缘石墨容器中；

b.将硅和碳原子源置于所述绝缘石墨容器中；

c.将所述容器置于炉中；

d.排空所述炉然后使惰性气体流入所述炉中并控制压力以实现大于600托的压力；

e.将炉加热到2,000℃至2,500℃的温度；

f.调节所述炉中的压力控制达到0.1托至100托的压力；

g.将惰性气体引入所述炉中并控制氮气流动以便形成：

i.具有0.1μm至1,000μm的厚度的第一沉积层，其中所述第一沉积层具有为所述晶种的氮浓度的0.9至10倍的第一氮浓度；

ii.具有0.1μm至1,000μm的厚度的第二沉积层，其中所述第二沉积层具有低于所述晶种的所述氮浓度的第二氮浓度；

iii.具有0.1μm至1,000μm的厚度的第三沉积层，其中所述第三沉积层具有大于所述第一氮浓度且不大于所述晶种的所述氮浓度的0.9至100倍的第三氮浓度；以及

iv.具有0.1mm至50mm的厚度的最后沉积层，其中所述最后沉积层具有1×10¹⁵/cm³至1×10¹⁹/cm³的氮浓度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在继续步骤g.iv.之前将步骤g.ii.和g.iii.重复多次。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括在g.i、g.ii、g.iii和g.iv之间将压力调节到不同的值。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述晶种为4H-SiC晶体，其朝着(11-20)的切割角为0-4度，并且其中所述晶种的所述氮浓度为1×10¹⁶/cm³至8×10¹⁸/cm³。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括对所述最后沉积层切片以提供多个SiC晶片。

6.一种通过权利要求1所述的方法制备的4H-SiC晶体，其中所述晶种由通过权利要求1所述的方法制备的另一晶种形成。

7.一种由权利要求1所述的方法制备的从所述SiC晶体切割的4H-SiC基底，其中所述4H-SiC基底具有小于约1/cm²的平均微管密度，其中所述4H-SiC基底具有小于约5,000/cm²的螺位错密度，并且其中所述4H-SiC基底具有小于约5,000/cm²的基面位错密度，如通过对所述4H-SiC基底进行的至少9个测量所确定。

8.一种SiC单晶锭，包含：

a.由SiC的块体晶体形成的单晶晶种；

b.在所述晶种上形成并与之接触的且具有0.1μm至1,000μm的厚度的第一沉积层，其中所述第一沉积层具有等于或高于所述单晶晶种的氮浓度的第一氮浓度；

c.在所述第一沉积层上形成并与之接触的且具有0.1μm至1,000μm的厚度的第二沉积层，其中所述第二沉积层具有低于所述单晶晶种的所述氮浓度的第二氮浓度；

d.在所述第二沉积层上形成并与之接触的且具有0.1μm至1,000μm的厚度的第三沉积层，其中所述第三沉积层具有大于所述第一氮浓度且不大于所述单晶晶种的所述氮浓度的0.9至100倍的第三氮浓度；以及

e.具有0.1mm至50mm的厚度的块体沉积层，其中所述块体沉积层具有1×10¹⁵/cm³至1×10¹⁹/cm³的块体氮浓度。

9.根据权利要求8所述的SiC单晶锭，其中所述第一沉积层具有为所述单晶晶种的所述氮浓度的1至100倍的氮浓度。

10.根据权利要求8所述的SiC单晶锭，还包含至少一个插入所述块体沉积层与所述第三沉积层之间的双层，所述双层包含一个具有所述第二氮浓度的层和另一个具有所述第三氮浓度的层。