SiC籽晶示意圖；
[0047]圖3為采用本發(fā)明實施例1制得的大直徑尺寸SiC籽晶制備出的150mmSiC襯底材料照片。
【具體實施方式】
:
[0048]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0049]實施例1:
[0050] —種大直徑尺寸SiC籽晶的制備方法，步驟如下:
[0051 ] (I)選擇多個標(biāo)準(zhǔn)小直徑SiC籽晶，將小直徑SiC籽晶進(jìn)行修整切割;如:使用4片表面取向均為c軸正向的直徑為10mm的4H-SiC籽晶(如圖1 )，沿著籽晶內(nèi)接正方形對籽晶進(jìn)行切割(切割線在圖1中使用點狀線進(jìn)行表示)；將4個正方形部分按照圖1所示虛線部分進(jìn)行切割，切割后獲得邊長為70.2mm的4個正方形小籽晶，將4個正方形小籽晶截去一角，得修整切割后的小直徑SiC籽晶；
[0052](2)將修整切割后的小直徑SiC籽晶，采用密排拼接方式粘結(jié)固定在籽晶托上，形成第一層籽晶，并使密排拼接得到的形狀與目標(biāo)大直徑尺寸SiC籽晶的形狀一致；
[0053]將4個正方形小籽晶使用膠水粘接或者其他方式固定在150mm籽晶托上(如圖2灰色所示)，粘結(jié)方式圖2黑色實線所示，籽晶之間取向一致，縫隙為0.5mm。粘結(jié)完成后，籽晶覆蓋了接近140.4mm范圍。
[0054]使用I片表面取向均為c軸正向的直徑為10mm的4H-SiC襯底，切割出兩個長75mm，寬15mm的矩形(圖2中，黑色虛線部分)。長邊平行于〈11-20〉，短邊平行〈1-100〉。
[0055]使用I片表面取向均為c軸正向的直徑為10mm的4H-SiC襯底，切割出兩個長67.5mm，寬15mm的矩形(圖2中，黑色點狀線部分)。短邊平行于〈11-20〉，長邊平行于〈1-100>。
[0056](3)在第一層籽晶的小直徑SiC籽晶之間的縫隙上方再粘結(jié)固定第二層籽晶，使第二層籽晶覆蓋第一層籽晶形成的縫隙，將這4長條狀(如圖2)粘結(jié)在第一層籽晶的間隙上方，形成雙層拼接排列籽晶；
[0057](4)將步驟(3)得到的雙層拼接排列籽晶進(jìn)行拋光，使得第二層籽晶與第一層籽晶厚度差小于等于ΙΟΟμπι，并且雙層拼接排列籽晶表面無損傷層。
[0058](5 )將步驟(4)處理得到的籽晶進(jìn)行退火，退火的溫度控制在1780°C，壓力為900mbar。退火過程升溫速率35°/h，恒溫時間8h。退火完畢后，拼接籽晶的切面完成側(cè)向生長，并形成一個完整的大籽晶。
[0059]將制得的大直徑尺寸SiC籽晶固定在坩禍頂部，坩禍底部放置源粉，采用籽晶升華法進(jìn)行生長，獲得大直徑尺寸SiC襯底，進(jìn)行切割后獲得150mmSiC襯底材料，如圖3示。
[0060]實施例2
[0061 ] 一種大直徑尺寸SiC籽晶的制備方法，步驟如下:
[0062](I)選擇多個標(biāo)準(zhǔn)小直徑6H_SiC籽晶，標(biāo)準(zhǔn)小直徑SiC籽晶形狀為圓形，小直徑SiC籽晶進(jìn)行修整切割，直徑SiC籽晶修整切割出的形狀為正方形，該正方形內(nèi)切于標(biāo)準(zhǔn)小直徑SiC籽晶的圓形，小直徑SiC籽晶為片狀襯底，6H-SiC籽晶厚度差小于5μπι;整切割后的小直徑SiC籽晶的端面與表面的外法線夾角為45°。
[0063](2)將修整切割后的小直徑6H_SiC籽晶，采用密排拼接方式粘結(jié)固定在籽晶托上，形成第一層籽晶，密排拼接時籽晶之間取向一致，并使密排拼接得到的形狀與目標(biāo)大直徑尺寸SiC籽晶的形狀一致;各個籽晶間的〈11-20〉及〈0001〉晶向偏差在1°。各個籽晶密排過程中籽晶相鄰端面的縫隙寬度小于1mm。
[0064](3)在第一層籽晶的小直徑SiC籽晶之間的縫隙上方再粘結(jié)固定第二層籽晶，使第二層籽晶覆蓋第一層籽晶形成的縫隙，第二層籽晶為6H-SiC;所述的SiC導(dǎo)電類型為N型、P型或半絕緣，與第一層SiC襯底電學(xué)類型一致;6H-SiC籽晶厚度差小于5μπι;各個籽晶間的〈11-20〉及〈0001〉晶向偏差在1°
[0065](4)將步驟(3)得到的雙層拼接排列籽晶進(jìn)行拋光，使得第二層籽晶與第一層籽晶厚度差小于等于ΙΟΟμπι，并且雙層拼接排列籽晶表面無損傷層。
[0066](5 )將步驟(4)處理得到的籽晶進(jìn)行退火，退火的溫度控制在1780°C，壓力為880mbar。退火過程升溫速率35°/h，恒溫時間10h。退火完畢后，拼接籽晶的切面完成側(cè)向生長，并形成一個完整的大籽晶。
【主權(quán)項】
1.一種大直徑尺寸SiC籽晶的制備方法，步驟如下: (1)選擇多個標(biāo)準(zhǔn)小直徑SiC籽晶，將小直徑SiC籽晶進(jìn)行修整切割； (2)將修整切割后的小直徑SiC籽晶，采用密排拼接方式粘結(jié)固定在籽晶托上，形成第一層籽晶，并使密排拼接得到的形狀與目標(biāo)大直徑尺寸SiC籽晶的形狀一致； (3)在第一層籽晶的小直徑SiC籽晶之間的縫隙上方再粘結(jié)固定第二層籽晶，使第二層籽晶覆蓋第一層籽晶形成的縫隙，形成雙層拼接排列籽晶； (4)將步驟(3)得到的雙層拼接排列籽晶進(jìn)行拋光，使得第二層籽晶與第一層籽晶厚度差減小并去除損傷層； (5)將步驟(4)處理得到的籽晶進(jìn)行退火，促進(jìn)側(cè)向生長，制得完整的大直徑尺寸SiC籽晶O2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大直徑尺寸SiC籽晶的制備方法，其特征在于，步驟(I)中，標(biāo)準(zhǔn)小直徑SiC籽晶形狀為圓形，尺寸選用直徑為2inch、3inch或10mm;小直徑SiC籽晶修整切割出的形狀為正方形、方形或者三角形;優(yōu)選的，小直徑SiC籽晶修整切割出的形狀為正方形，該正方形內(nèi)切于標(biāo)準(zhǔn)小直徑SiC籽晶的圓形。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大直徑尺寸SiC籽晶的制備方法，其特征在于，步驟(I)中，所述的SiC為4H-SiC、6H-SiC、3C-SiC或15R-SiC;所述的SiC導(dǎo)電類型為N型、P型或半絕緣;小直徑SiC籽晶為片狀襯底，SiC籽晶厚度差小于20μπι，優(yōu)選的，SiC籽晶厚度差小于5μπι;修整切割后的小直徑SiC籽晶的端面與表面的外法線夾角為45°?135°。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大直徑尺寸SiC籽晶的制備方法，其特征在于，步驟(2)的密排拼接方式中，各個籽晶間的〈11 -20〉及〈0001 >晶向偏差在0-30°之間，密排拼接時籽晶之間取向一致;優(yōu)選的，各個籽晶間的〈I 1-20〉及〈0001〉晶向偏差在0-5°之間，最為優(yōu)選的，各個軒晶間的〈I 1_20>及〈0001〉晶向偏差在0-1°之間。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大直徑尺寸SiC籽晶的制備方法，其特征在于，各個籽晶密排過程中籽晶相鄰端面的縫隙寬度在0-3_之間;優(yōu)選的，籽晶相鄰端面的縫隙寬度小于1mm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大直徑尺寸SiC籽晶的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，第二層籽晶為4H-SiC、6H-SiC、3C-SiC或15R-SiC晶型，與第一層SiC襯底晶型一致;所述的SiC導(dǎo)電類型為N型、P型或半絕緣，與第一層SiC襯底電學(xué)類型一致;第二層籽晶所涉及到的小籽晶厚度差距小于20um，優(yōu)化的厚度差距小于5um;各個SiC籽晶結(jié)晶學(xué)取向中〈11-20>及〈0001〉晶向偏差在0-10°之間；進(jìn)一步優(yōu)選的，各個SiC籽晶結(jié)晶學(xué)取向中〈11-20〉及〈0001〉晶向偏差在0-1°之間。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大直徑尺寸SiC籽晶的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，拋光后，第二層籽晶與第一層籽晶厚度差小于等于200μπι，并且雙層拼接排列籽晶表面無損傷層;優(yōu)選的，第二層籽晶與第一層籽晶厚度差小于等于ΙΟΟμπι。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大直徑尺寸SiC籽晶的制備方法，其特征在于，步驟(5)中，退火的溫度控制在1500-1800°C，壓力高于800mbar;優(yōu)選的，退火的溫度控制在1700-1800°C，退火壓力為85O-95Ombar09.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大直徑尺寸SiC籽晶的制備方法，其特征在于，步驟(5)中，退火升溫速率為20-50°C/h，恒溫時間為5-10h;優(yōu)選的，退火升溫速率為20-30°C/h。10.利用權(quán)利要求1制得的大直徑尺寸SiC籽晶生長大直徑尺寸SiC襯底的方法，步驟如下: 將制得的大直徑尺寸SiC籽晶固定在坩禍頂部，坩禍底部放置源粉，采用籽晶升華法進(jìn)行生長，獲得大直徑尺寸SiC襯底。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種大直徑尺寸SiC籽晶的制備方法，它包括：將小直徑SiC籽晶進(jìn)行修整切割；采用密排拼接方式粘結(jié)固定在籽晶托上，形成第一層籽晶，在第一層籽晶的小直徑SiC籽晶之間的縫隙上方再粘結(jié)固定第二層籽晶，使第二層籽晶覆蓋第一層籽晶形成的縫隙，形成雙層拼接排列籽晶，然后進(jìn)行拋光，進(jìn)行退火，促進(jìn)側(cè)向生長，制得完整的大直徑尺寸SiC籽晶。本發(fā)明的制備方法，減小了大直徑尺寸SiC襯底中內(nèi)應(yīng)力進(jìn)而提高了大直徑尺寸SiC襯底質(zhì)量。相對現(xiàn)有技術(shù)簡單易行并相對傳統(tǒng)擴(kuò)徑方法能夠?qū)崿F(xiàn)SiC襯底直徑的快速增加，效率高，且成功率高。
【IPC分類】C30B29/36, C30B23/00, C30B33/02, C30B33/06
【公開號】CN105671638
【申請?zhí)枴緾N201610114650
【發(fā)明人】彭燕, 陳秀芳, 徐現(xiàn)剛, 胡小波
【申請人】山東大學(xué)
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年3月1日