[发明专利]大直径高品质的SiC单晶、方法和设备

权利要求书

1.制造SiC单晶的方法，其包括：

(a)在温度梯度的存在下在晶种表面上升华生长SiC单晶；和

(b)在步骤(a)期间，控制所述温度梯度使得SiC单晶中的径向温度梯度为正且浅的，并通过借助置于晶种与带有SiC的蒸气的源之间的分隔板使带有SiC的蒸气的通量限制于晶种表面的中心面积而控制所述通量，其中分隔板包括通量可透外部件，其围绕通量可透内部件，该通量可透内部件由多孔石墨制成且比通量可透外部件更可透过带有SiC的蒸气的通量，其中晶种表面的中心面积为围绕晶种中心的晶种总表面积的30-60％，其中带有SiC的蒸气通过1cm²分隔板内部件面积的质量传输相对于带有SiC的蒸气通过1cm²分隔板外部件面积的质量传输的比例不小于50/1。

2.根据权利要求1的方法，其中：

分隔板与晶种间隔晶种直径的25-75％；和

分隔板具有4-10mm的厚度。

3.根据权利要求1的方法，其中分隔板对带有SiC的蒸气不呈反应性或者包括涂层以避免分隔板与带有SiC的蒸气之间的接触。

4.根据权利要求1的方法，其中：

分隔板的比所述外部件更可透过带有SiC的蒸气的通量的所述内部件占分隔板总面积的20-50％；且

分隔板由石墨或耐熔化合物制成。

5.根据权利要求1的方法，其中配置分隔板以从带有SiC的蒸气的通量除去颗粒。

6.根据权利要求1的方法，其中步骤(a)进一步包括在如下条件存在下升华生长SiC单晶：

在面向带有SiC的蒸气的源的方向上等温线为凸的；和

径向温度梯度不大于10K/cm。

7.根据权利要求6的方法，其中在SiC单晶的生长方向上SiC单晶中心与SiC单晶直径之间的厚度差不大于6mm。

8.根据权利要求1的方法，其进一步包括从长成的SiC单晶上切下具有如下特征的晶片：

堆垛层错的组合面积不大于晶片总面积的5％、2％或1％；和

在晶片总面积上，晶格曲率不大于0.2°、0.1°或0.06°；和

在晶片总面积上，x射线反射半宽度(FWHM)不大于50、30或20角秒；和

晶片平均微管密度(MPD)不大于1cm^-2、0.2cm^-2或0.1cm^-2；和

晶片平均位错密度不大于10,000cm^-2、5,000cm^-2或1,000cm^-2。

9.根据权利要求1的方法，其中长成的SiC单晶具有足以切下100mm、125mm、150mm或200mm直径的标准晶片的直径。

10.根据权利要求1的方法，其进一步包括从长成的SiC单晶上切下具有以下特征的晶片：

晶片平均微管密度不大于平均1cm-²；和

从晶片提取的无微管2mm×2mm正方形模的百分数不小于95％；和

从晶片提取的无微管5mm×5mm正方形模的百分数不小于90％；和

晶片平均位错密度不大于10⁴cm^-2；和

螺纹螺型位错密度不大于1000cm^-2；和

基面位错密度不大于300cm/cm³；和

外来多型体夹杂密度为零；和

不大于总晶片面积的5％的一个或多个碳夹杂云；和

不大于0.15°的边对边晶格曲率；和

在晶片总面积上，x射线反射半宽度(FWHM)不大于25角秒。