小尺寸高质量籽晶拼接而成的大尺寸籽晶。优选地，各小尺寸籽晶之间无缝拼接。籽晶6的形状优选为规则形状，包括但不限于圆形、方形或多边形，优选为圆形。本发明中，大尺寸籽晶主要指4英寸以上，优选6英寸和8英寸。较小尺寸高质量籽晶可通过对市场成熟的4英寸以下晶锭加工处理制得。从加工和拼接简易性考虑，可选用4英寸晶锭。例如，通过4片高质量4英寸籽晶拼接成6英寸籽晶。图3示出一个示例的大尺寸籽晶的示意图。该示例中，籽晶6为圆形，由4片相同的扇形的较小尺寸高质量籽晶8拼接而成。较小尺寸高质量籽晶8可以是通过对4英寸晶锭进行切割等加工而成。另外，应理解，小尺寸籽晶的拼接方式没有特别限定，例如，较小尺寸高质量籽晶8的形状不限于扇形，也可以是其它任何形状，例如方形等。较小尺寸高质量籽晶8的形状也可以根据待拼接的大尺寸籽晶6的形状来合理选择。其拼接数量也没有特别限定，只要能形成大尺寸籽晶即可。
[0022]将小尺寸籽晶拼接成大尺寸籽晶并固定(例如通过粘结剂)在籽晶托上后，采用物理气相传输技术生长晶体，即可得到大尺寸(例如6英寸或8英寸)碳化硅晶体。在一个示例中，采用物理气相传输技术在2000?2300°C，5?30Torr条件下生长晶体。
[0023]本发明中，在获得大尺寸碳化硅晶锭后，还可以将其再加工为籽晶，同样采用物理气相传输技术迭代生长3次以上获得大尺寸高质量碳化硅晶锭。另外，在获得大尺寸碳化硅晶锭后，还可以重复上述扩径方法进一步扩径至更大尺寸碳化硅晶锭，即将大尺寸碳化硅晶锭加工为籽晶后再拼接为更大的籽晶，并采用物理气相传输技术生长籽晶。
[0024]下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
[0025]实施例1:
如图2所示，首先在石墨籽晶托I上制备、加工获得平整度为0.5μπι，厚度为Imm的碳化硅多晶层4，再加工4英寸高质量籽晶获得4片面积为直径6英寸晶片面积1/4扇形区域的籽晶(如图3)，利用粘结剂5将4片籽晶拼接成6英寸籽晶并固定在碳化硅多晶层4上，最后采用物理气相传输技术生长出厚度达到30mm的6英寸碳化硅晶锭，加工晶锭，选择靠近生长面处较高质量的晶片作为籽晶，同样采用物理气相传输技术迭代生长3批次可获得6英寸高质量碳化娃晶锭，如图4所示。
[0026]实施例2:
如图2所示，首先在石墨籽晶托I上制备、加工获得平整度为0.3μπι，厚度为1.2_的碳化硅多晶层4，再加工4英寸高质量籽晶获得4片面积为直径6英寸晶片面积1/4扇形区域的籽晶(如图3)，利用粘结剂5将4片籽晶拼接成6英寸籽晶并固定在碳化硅多晶层4上，最后采用物理气相传输技术生长出厚度达到35mm的6英寸碳化硅晶锭，加工晶锭，选择靠近生长面处较高质量的晶片作为籽晶，同样采用物理气相传输技术迭代生长3批次可获得6英寸高质量碳化娃晶锭。
[0027]实施例3 如图2所示，首先在石墨籽晶托I上制备、加工获得平整度为0.2μπι，厚度为1.5mm的碳化硅多晶层4，再加工4英寸高质量籽晶获得6片面积为直径6英寸晶片面积1/6扇形区域的籽晶，利用粘结剂5将6片籽晶拼接成6英寸籽晶并固定在碳化硅多晶层4上，最后采用物理气相传输技术生长出厚度达到25_的6英寸碳化硅晶锭，加工晶锭，选择靠近生长面处较高质量的晶片作为籽晶，同样采用物理气相传输技术迭代生长4批次可获得6英寸高质量碳化硅晶锭。
[0028]高质量6英寸晶锭生长获得后，可采用同样方法扩径至8英寸碳化硅晶锭的生长。
【主权项】
1.一种高效扩大碳化硅晶体直径的方法，其特征在于，在籽晶托上固定由小尺寸籽晶拼接而成的大尺寸籽晶，采用物理气相传输生长方法生长大尺寸碳化硅晶体。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述小尺寸籽晶通过对4英寸及以下晶锭加工处理制得。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述大尺寸籽晶为4英寸以上籽晶，优选6英寸籽晶和8英寸籽晶。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述大尺寸籽晶的形状为圆形、方形或多边形。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述大尺寸籽晶是由四片尺寸相同的1/4扇形小尺寸籽晶拼接而成圆形籽晶。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，将所得的大尺寸碳化硅晶体加工为籽晶后拼接为更大的籽晶，采用物理气相传输生长方法生长更大尺寸碳化硅晶体。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述大尺寸籽晶通过粘结剂或卡环方式固定于所述籽晶托的朝向晶体生长原料的一面上。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述籽晶托为石墨籽晶托，包括石墨基底和设置于石墨基底面向籽晶一侧的表面上的致密碳化硅多晶层。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述致密碳化硅多晶层的厚度为0.1?.20mm，优选2 ?I Omm。10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述致密碳化硅多晶层的平整度为.0.1 ?50ym，优选〈lym。
【专利摘要】本发明涉及一种高效SiC晶体扩径方法，在籽晶托上固定由小尺寸籽晶拼接而成的大尺寸籽晶，采用物理气相传输生长方法生长大尺寸碳化硅晶体。本发明将小尺寸籽晶拼接为大尺寸籽晶，由此易于获得大尺寸（例如4英寸以上）的碳化硅籽晶，从而可以高效地扩大碳化硅晶体直径，获得大尺寸碳化硅晶体。
【IPC分类】C30B29/36, C30B23/00
【公开号】CN105525351
【申请号】CN201510982407
【发明人】高攀, 刘熙, 严成锋, 忻隽, 孔海宽, 郑燕青, 施尔畏
【申请人】中国科学院上海硅酸盐研究所
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2015年12月24日