[发明专利]高质量高纯半绝缘碳化硅单晶、衬底及其制备方法

权利要求书

1.一种高纯半绝缘碳化硅单晶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将碳化硅原料置于坩埚内升华为升华原料，所述坩埚内的轴向温度梯度使得所述升华原料气相传输至一级籽晶进行一级长晶，即制得所述高纯半绝缘碳化硅单晶；

其中，所述碳化硅原料与所述一级籽晶之间至少设置一个过渡籽晶，所述过渡籽晶使得至少部分升华原料进行长单晶-再升华过程。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述过渡籽晶为沿所述坩埚的径向延伸的片状结构。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述过渡籽晶至少将所述坩埚形成的长晶腔分隔为原料腔和一级长晶腔。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述长单晶-再升华过程包括下述步骤：

长单晶：所述升华原料在所述过渡籽晶的靠近碳化硅原料的第一面长单晶，即生成第一碳化硅单晶；和

再升华：从所述过渡籽晶靠近一级籽晶的第二面开始将过渡籽晶和第一碳化硅单晶再升华。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述一级籽晶的纯度不低于所述过渡籽晶的纯度；

所述一级籽晶的缺陷数量不低于所述过渡籽晶的缺陷数量；

所述一级籽晶的缺陷尺寸不低于所述过渡籽晶的缺陷尺寸；和

所述过渡籽晶无尺寸大于20μm的贯穿型缺陷。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述过渡籽晶的厚度为500-1000μm，所述过渡籽晶的厚度大于所述一级籽晶的厚度。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述一级籽晶的厚度为200-600μm。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述一级籽晶与相邻的所述过渡籽晶的第一距离为H1，所述高纯碳化硅单晶的厚度为D，所述D/H1的比值为1：1-5。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第一距离H1为30-60mm。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳化硅原料为碳化硅粉料或碳化硅多晶锭。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述碳化硅原料为碳化硅粉料。

12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述碳化硅粉料的粒度为0.5-5mm，所述碳化硅粉料的晶型为4H或6H。

13.一种权利要求1-12中任一项所述的制备方法中使用的坩埚，其特征在于，包括坩埚主体和坩埚盖，

所述坩埚主体内侧壁设置至少一个籽晶支架，所述籽晶支架用于支撑所述过渡籽晶；

所述坩埚盖内侧面设置所述一级籽晶的固定部。