[发明专利]高质量碳化硅籽晶、碳化硅晶体、碳化硅衬底及其制备方法

权利要求书

1.一种高质量碳化硅籽晶，其特征在于，所述碳化硅籽晶至少有一个高质量区域；

所述高质量区域的规格为：微管数为0，螺位错密度＜100个/cm²，复合位错密度＜20个/cm²，任意间隔1cm的X射线摇摆曲线半高宽两点间的差值＜40弧秒；

所述高质量区域的面积＞1 cm²；

所述高质量碳化硅籽晶通过以下制备方法制得：

a）对初级籽晶进行第一次扩径生长，得到初级生长晶体；

所述第一次扩径生长中：

控制初级籽晶在坩埚内的扩径角为5°~50°；

控制生长室内的温场分布为：

轴向温度梯度为：沿着晶体生长方向从籽晶表面到碳化硅原料表面温度逐渐升高，升温梯度为1~10℃/cm；

横向温度梯度为：从籽晶中心沿着半径方向到籽晶边缘温度逐渐升高，升温梯度为0.5~5℃/cm；

b）对所述初级生长晶体进行加工，得到仅含扩径区的中级籽晶；

c）对所述中级籽晶进行第二次扩径生长，得到高级籽晶；

所述第二次扩径生长中：

控制中级籽晶在坩埚内的扩径角为5°~50°；

控制生长室内的温场分布为：

轴向温度梯度为：沿着晶体生长方向从籽晶表面到碳化硅原料表面温度逐渐升高，升温梯度为1~10℃/cm；

横向温度梯度为：从籽晶中心沿着半径方向到籽晶边缘温度逐渐升高，升温梯度为0.5~5℃/cm；

d）比较所述高级籽晶的直径与所需制造碳化硅衬底的直径：

若所述高级籽晶的直径≥所需制造碳化硅衬底的直径，则结束籽晶制备工艺；

若所述高级籽晶的直径＜所需制造碳化硅衬底的直径，则对所得高级籽晶重复进行所述第二次扩径生长的工艺，直至所得籽晶的直径≥所需制造碳化硅衬底的直径。

2.根据权利要求1所述的碳化硅籽晶，其特征在于，所述高质量区域的规格为：微管数为0，螺位错密度＜50个/cm²，复合位错密度＜20个/cm²，任意间隔1cm的X射线摇摆曲线半高宽两点间的差值＜40弧秒；

所述高质量区域的面积＞10 cm²。

3.根据权利要求1所述的碳化硅籽晶，其特征在于，所述高质量区域的规格为：微管数为0，螺位错密度＜30个/cm²，复合位错密度＜5个/cm²，任意间隔1cm的X射线摇摆曲线半高宽两点间的差值＜20弧秒；

所述高质量区域的面积＞50 cm²。

4.一种权利要求1~3中任一项所述的高质量碳化硅籽晶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a）对初级籽晶进行第一次扩径生长，得到初级生长晶体；

所述第一次扩径生长中：

控制初级籽晶在坩埚内的扩径角为5°~50°；

控制生长室内的温场分布为：

轴向温度梯度为：沿着晶体生长方向从籽晶表面到碳化硅原料表面温度逐渐升高，升温梯度为1~10℃/cm；

横向温度梯度为：从籽晶中心沿着半径方向到籽晶边缘温度逐渐升高，升温梯度为0.5~5℃/cm；

b）对所述初级生长晶体进行加工，得到仅含扩径区的中级籽晶；

c）对所述中级籽晶进行第二次扩径生长，得到高级籽晶；

所述第二次扩径生长中：

控制中级籽晶在坩埚内的扩径角为5°~50°；

控制生长室内的温场分布为：

轴向温度梯度为：沿着晶体生长方向从籽晶表面到碳化硅原料表面温度逐渐升高，升温梯度为1~10℃/cm；

横向温度梯度为：从籽晶中心沿着半径方向到籽晶边缘温度逐渐升高，升温梯度为0.5~5℃/cm；

d）比较所述高级籽晶的直径与所需制造碳化硅衬底的直径：

若所述高级籽晶的直径≥所需制造碳化硅衬底的直径，则结束籽晶制备工艺；

若所述高级籽晶的直径＜所需制造碳化硅衬底的直径，则对所得高级籽晶重复进行所述第二次扩径生长的工艺，直至所得籽晶的直径≥所需制造碳化硅衬底的直径。