〉方向旋转(通过此方法可以切割出椭圆的SiC晶片，其短轴长度不小于籽晶的直径，因此可加工出尺寸和籽晶相同的SiC晶片作为籽晶)，切出偏〈11-20〉方向大偏角的SiC晶片作为下步生长步骤的籽晶。同样地，可在保证切出晶片直径不小于籽晶的条件下尽可能将晶体生长面向〈1-100〉方向旋转，切出偏〈1-100〉方向大偏角的SiC晶片作为下步生长步骤的籽晶。特别地，籽晶厚度不小于1mm，可减少应力导致的位错产生；
3.将步骤2中切割出的晶片加工为籽晶，生长出SiC晶体；
4.将上一步所得SiC晶体切割，特别地，根据步骤2中的旋转方向，根据晶体厚度，在保证切出晶片直径不小于籽晶的条件下尽可能将晶体生长面向步骤2中的旋转方向旋转，切出偏步骤2中的旋转方向大偏角的SiC晶片作为下步生长步骤的籽晶；
5.将上一步中切割出的晶片加工为籽晶，生长出SiC晶体；
6.重复步骤4、5，特别地，直至SiC晶体生长面旋转至{11-20}面或{1-100}面；
7.将上一步所得晶体按其生长面切割晶片并加工，将加工出的晶片作为籽晶生长SiC晶体。特别地，选出1-2片晶片测试，将晶片使用熔融KOH腐蚀并用显微镜观察；
8.重复步骤7(偏向〈11-20〉方向或〈1-100〉方向大偏角的SiC晶片作为籽晶在晶体生长过程中可以减少微管和位错密度，但变化较小，因此可通过此方法逐步旋转晶片到接近{11-20}面或{1-100}面。在{11-20}面和{1-100}面由于生长机理和C面不同，不会由于生长机理产生位错和微管，随着生长微管会消失，但由于热应力还会有少量的位错出现，因此先旋转至{11-20}面或{1-100}面，在{11-20}面和{1-100}面重复生长减少微管、位错。)。特别地，将晶片使用熔融KOH腐蚀并用显微镜观察。直至腐蚀晶片经观察无微管且位错密度小于102每平方厘米；
9.将上步所得SiC晶片作为籽晶生长SiC晶体；
10.从生长出的SiC晶体切割出晶片，特别地，根据晶体厚度，在保证切出晶片直径不小于籽晶的条件下尽可能将晶体生长面向〈0001 >方向旋转，切出偏〈0001 >方向大偏角的SiC晶片作为下步生长步骤的籽晶(偏向〈11-20〉方向或〈1-100〉方向大偏角的SiC晶片作为籽晶在晶体生长过程中中间区域的微管和位错密度变化较小，再从{11-20}面和{1-100}面反向旋转至C面就可得到高质量且大直径的晶片)；
11.重复步骤9、10，直至晶体生长面平行于{0001}面。特别地，将晶体加工为所需直径晶片，此时可得到微管密度小于0.5个每平方厘米、位错密度小于103个每平方厘米的SiC晶片。
[0008]此发明的另一步骤在第10步不同，特别地，根据晶体厚度和此时的生长面方向，在保证切出晶片直径不小于籽晶的条件下尽可能将晶体生长面向与它垂直的〈11-20〉方向或〈1-100〉方向旋转({11-20}面和{1-100}面由于生长机理和C面不同，不会由于生长机理产生位错和微管，但{11-20}面和{1-100}面的生长机理也不完全相同，从{11-20}面旋转至{1-100}面或是从{1-100}面旋转至{11-20}面可进一步减少缺陷密度，可以作为可选的方法)，切出偏〈11-20〉方向或〈1-100〉方向大偏角的SiC晶片作为下步生长步骤的籽晶。重复4_11步即可ο
【主权项】
1.一种生长大尺寸低缺陷碳化硅单晶和晶片的方法，包括以下步骤: (1)使用市场主流的{0001}面或{0001}面偏〈11-20〉方向0、4度偏角SiC晶片作为生长的籽晶，特别地，对其缺陷无特别要求，较多缺陷和较少缺陷皆可，此外，籽晶直径必须为所需晶片直径再加上0.5到I英寸，以此籽晶通过PVT法生长出SiC晶体； (2)从生长出的SiC晶体切割出晶片，特别地，根据晶体厚度，在保证切出晶片直径不小于籽晶的条件下尽可能将晶体生长面向〈11-20〉方向旋转，切出偏〈11-20〉方向大偏角的SiC晶片作为下步生长步骤的籽晶，同样地，可在保证切出晶片直径不小于籽晶的条件下尽可能将晶体生长面向〈1-100〉方向旋转，切出偏〈1-100〉方向大偏角的SiC晶片作为下步生长步骤的籽晶，特别地，籽晶厚度不小于1_，可减少应力导致的位错产生； (3)将步骤(2)中切割出的晶片加工为籽晶，生长出SiC晶体； (4)将上一步所得SiC晶体切割，特别地，根据步骤(2)中的旋转方向，根据晶体厚度，在保证切出晶片直径不小于籽晶的条件下尽可能将晶体生长面向步骤(2)中的旋转方向旋转，切出偏步骤(2)中的旋转方向大偏角的SiC晶片作为下步生长步骤的籽晶； (5)将上一步中切割出的晶片加工为籽晶，生长出SiC晶体； (6)重复步骤(4)和步骤(5)，特别地，直至SiC晶体生长面旋转至{11-20}面或{1-100}面； (7)将上一步所得晶体按其生长面切割晶片并加工，将加工出的晶片作为籽晶生长SiC晶体，特别地，选出1-2片晶片测试，将晶片使用熔融KOH腐蚀并用显微镜观察； (8)重复步骤(7)，特别地，将晶片使用熔融KOH腐蚀并用显微镜观察，直至腐蚀晶片经观察无微管且位错密度小于102每平方厘米； (9)将上步所得SiC晶片作为籽晶生长SiC晶体； (10)从生长出的SiC晶体切割出晶片，特别地，根据晶体厚度，在保证切出晶片直径不小于籽晶的条件下尽可能将晶体生长面向〈0001 >方向旋转，切出偏〈0001 >方向大偏角的SiC晶片作为下步生长步骤的籽晶； (11)重复步骤(9)和步骤(10)，直至晶体生长面平行于{0001}面，特别地将晶体加工为所需直径晶片，此时可得到微管密度小于0.5个每平方厘米、位错密度小于103个每平方厘米的SiC晶片。
【专利摘要】本发明公开了一种生长大尺寸低缺陷碳化硅单晶和晶片的方法，解决了大直径SiC晶体中的位错缺陷的难题。步骤为：使用具有较多缺陷或较少缺陷且基本平行于（0001）面的大直径SiC晶片作为籽晶，生长出SiC晶锭，将晶锭加工出偏角最大的晶片作为籽晶，重复直至晶锭生长面基本平行于（11-20）面或（1-100）面，在该面重复数次后按相反步骤使得晶锭生长面基本平行于（0001）面，在此期间可加工出所需偏角SiC晶片。保证了大直径、低缺陷密度SiC晶片生长的连续。
【IPC分类】C30B29/36, C30B23/00
【公开号】CN105525350
【申请号】CN201510973546
【发明人】戴鑫, 王英民, 李斌, 毛开礼, 王利忠, 马康夫, 徐伟, 周立平, 何超, 侯晓蕊, 田牧
【申请人】中国电子科技集团公司第二研究所
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2015年12月22日