[发明专利]一种阻挡碳化硅晶体边缘位错向内滑移的方法及其晶体

说明书

本申请公开了一种阻挡碳化硅晶体边缘位错向内滑移的方法，包括：步骤一、构造热场：将坩埚置于保温罩中，再将坩埚连同保温罩置于长晶炉生长腔中，保温罩包括保温盖，保温盖的底部开设有与保温筒同轴的圆形凹槽，圆形凹槽的直径至少小于碳化硅籽晶直径1mm，且大于等于碳化硅籽晶直径的三分之二；步骤二、利用热场制备碳化硅晶体，以使得获得的碳化硅晶体的靠近边缘处形成与圆形凹槽的槽侧壁位置大致对应的环形形貌，所述环形形貌的宽度为100‑600微米。本申请提供的阻挡碳化硅晶体边缘位错向内滑移的方法，能够获得边缘位置具有一定宽度的环形形貌的碳化硅晶体，该环形形貌能够阻挡形貌外侧的边缘位错向其内侧滑移，提升碳化硅晶体中部区域的晶体质量。

技术领域

本申请属于碳化硅晶体材料技术领域，具体涉及一种阻挡碳化硅晶体边缘位错向内滑移的方法以及由该方法获得的碳化硅晶体。

背景技术

碳化硅材料(SiC)由于其具有优良的半绝缘特性而受到广泛关注，特别是对于具有特殊需求的大功率半导体器件，碳化硅因所具有的高温、高频、大功率等特点成为这些器件选择的潜力材料。

目前SiC晶体工业生产多采用物理气相法(即PVT法)进行生产，但由于其生长条件要求较高，在生长过程中易造成晶体缺陷，而晶体缺陷的形成限制了其性能的提高和进一步的应用与发展。例如，在碳化硅晶体的边缘形成的边缘位错，会因温度梯度形成的剪切应力从而由晶锭边缘位置向靠近晶锭的中心位置进行滑移，进而常常造成衬底中心位错密度高，或局部位错堆积等，对下游器件的使用造成干扰。

因此，现有技术中往往以对晶体缺陷的改善或消除为提高SiC衬底质量的主要手段。由于用于制备半绝缘碳化硅单晶的物理气相(PVT)法已经产业化，因此现有技术多是在该制备方法的基础上，不断优化工艺及改善籽晶质量，尽可能的减少缺陷，进而不断提高晶体质量以获得低缺陷密度、大尺寸和高质量的碳化硅衬底。

因此，现有技术中还未能够提供一种使晶体产生缺陷并利用缺陷获得高质量碳化硅晶体的方法。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种通过使碳化硅晶体产生缺陷，并利用该缺陷阻挡碳化硅晶体边缘位错向内滑移，进而获得中心高质量的碳化硅晶体的方法。所述方法包括：

步骤一、构造热场：将承装有碳化硅物料且坩埚盖上固定有碳化硅籽晶的坩埚置于保温罩中，再将所述坩埚连同所述保温罩置于长晶炉生长腔中，即获得所述热场；

所述保温罩包括配套的保温筒和保温盖，所述保温筒和保温盖围绕形成用于放置所述坩埚的空腔，

所述保温盖的底部开设有与所述保温筒同轴的圆形凹槽，所述圆形凹槽的直径至少小于所述碳化硅籽晶的直径1mm，且大于等于所述碳化硅籽晶的直径的三分之二；

步骤二、利用所述热场制备碳化硅晶体，以使得获得的碳化硅晶体的靠近边缘处形成与所述圆形凹槽的槽侧壁位置大致对应的环形形貌，所述环形形貌的宽度为100-600微米。

优选的，所述环形形貌的宽度值或宽度范围的上限和/或下限可以分别为100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm、500μm、550μm、600μm。

本申请提供的上述方法，可用于在利用PVT法进行碳化硅长晶的过程中，并通过将装好物料和籽晶的坩埚置于具有特定结构的保温罩内，再将坩埚连同保温罩共同放置于长晶炉的生长腔中进行长晶，进而能够获得在晶体的边缘位置形成一个近似于“墙”形式的环形形貌，该环形形貌由长晶过程中产生的集中聚集的位错形成，并在环形形貌具有上述厚度的条件下，能够阻挡位于该环形形貌外侧(即靠近晶体边缘的位置)的边缘位错其内侧(即靠近晶体中部的位置)滑移，进而使得最终获得的碳化硅晶体中的位错集中在该环形形貌的外侧，显著提升中部较大区域面积的晶体质量，在后续操作中仅需将位于环形形貌的外侧部分去除即可。