CN114717651B - 一种碳化硅复合基板的制造方法及制造装置 - Google Patents

一种碳化硅复合基板的制造方法及制造装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种碳化硅复合基板的制造方法及制造装置，所述制造方法包括如下步骤：在保护性气氛中，使用含硅溶液交替生长单晶层与多晶层；切片，得到包括单晶层与多晶层的复合基板，复合基板中单晶层的数量与多晶层的数量相等；所述制造装置适用于所述制造方法，通过本发明提供的制造方法制备碳化硅复合基板，由于采用单晶层与多晶层交替生长的方式，生长至一定厚度的时间远小于生长单一的单晶碳化硅，且通过切片即可得到复合基板，提高了碳化硅复合基板的制造效率，降低了碳化硅复合基板的生产成本。

Description

一种碳化硅复合基板的制造方法及制造装置
技术领域
本发明属于材料技术领域，涉及一种半导体材料，尤其涉及一种碳化硅复合基板的制造方法及制造装置。
背景技术
碳化硅是一种宽禁带半导体材料，导热性及化学稳定性优良，从绝缘击穿特性及饱和漂移速度等晶体管特性的观点出发，也具有作为功率器件的优良的基本物理特性。以碳化硅制造的器件具有耐高温、耐高压、高频、大功率、抗辐射以及效率高等优势，在射频、新能源汽车等领域具有重要的应用价值。
物理气相沉积(PVD)法是一种常见的碳化硅晶体生长方法，其在真空环境下通过感应加热的方式加热碳化硅粉料，使其升华产生Si、Si2C或SiC2等不同气相组分的反应气体，通过固-气反应产生碳化硅单晶。
CN 112831841A公开了一种碳化硅单晶生长装置及其生长方法，该碳化硅单晶生长装置包括坩埚、顶盖、碳化硅多晶过渡层和碳化硅籽晶。顶盖盖设于坩埚上，且与坩埚共同围成生长空腔，碳化硅多晶过渡层设置于顶盖靠近生长空腔的一侧，碳化硅籽晶粘结于碳化硅多晶过渡层远离顶盖的一侧。上述碳化硅单晶生长装置能够降低由于热膨胀因其的热应力，但制造所得单晶仍会含有较多微管、位错等缺陷，会给碳化硅器件的性能带来负面影响。
CN 104695007A公开了一种碳化硅的晶体生长方法，作为Si-C溶液的收容部，使用以SiC为主要成分的坩埚。通过加热该SiC坩埚，形成坩埚内的等温线呈向下侧凸出的温度分布，使源自作为该坩埚的主要成分的SiC的Si和C从与Si-C溶液接触的坩埚表面的高温区域项Si-C溶液内溶出，抑制与Si-C溶液接触的坩埚表面的SiC多晶的析出。其通过从坩埚的上部使SiC籽晶与这种状态的Si-C溶液接触，使SiC单晶在SiC籽晶上生长，抑制了在坩埚的内壁析出的多晶、添加金属元素M与碳C结合而形成的金属碳化物的产生。
上述溶液法的晶体生长更接近热力学平衡条件，可以制造更高质量的碳化硅晶体，但目前常规的溶液法均用于生长主体为单晶的碳化硅，单晶结晶速度慢，导致单晶碳化硅基板的成本较高。
因此，需要提供一种能够提高制造效率的碳化硅复合基板的制造方法及制造装置，以降低碳化硅的生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳化硅复合基板的制造方法及制造装置，使用所述制造装置进行所述制造方法，能够节省碳化硅复合基板的制备时间，提高碳化硅复合基板的制备效率。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种碳化硅复合基板的制造方法，所述制造方法包括如下步骤：
(1)在保护性气氛中，使用含硅溶液交替生长单晶层与多晶层；
(2)切片，得到包括单晶层与多晶层的碳化硅复合基板，碳化硅复合基板中单晶层的数量与多晶层的数量相等。
通过本发明提供的制造方法制备碳化硅复合基板，由于采用单晶层与多晶层交替生长的方式，生长至一定厚度的时间远小于生长单一的单晶碳化硅，且通过切片即可得到复合基板，提高了碳化硅复合基板的制造效率，降低了碳化硅复合基板的生产成本。
本发明所述交替生长单晶层与多晶层，包括首先生长单晶层的交替生长，以及首先生长多晶层的交替生长。
优选地，本发明步骤(1)所述保护性气氛的绝对压力为50-180KPa，例如可以是50KPa、60KPa、80KPa、100KPa、120KPa、150KPa、160KPa或180KPa，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述单晶层的厚度小于多晶层的厚度。
优选地，所述单晶层的厚度为50-500μm，例如可以是50μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm或500μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
若单晶层的厚度过薄，多晶还未完全转换为单晶，单晶内可能存在多晶夹杂；若单晶层的厚度较厚，则会延长碳化硅复合基板的制备时间，不利于提高碳化硅复合基板的制备效率。
优选地，所述多晶层的厚度为500-1000μm，例如可以是500μm、550μm、600μm、650μm、700μm、750μm、800μm、850μm、900μm、950μm或1000μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
若多晶层的厚度过薄，则不利于后续切片的顺利进行。若多晶层的厚度过厚，则会延长碳化硅复合基板的制备时间，不利于提高碳化硅复合基板的制备效率。
生长同样高度的晶锭，单晶的生长速度要远小于多晶的生长速度。由于最终所得碳化硅复合基板中单晶层的厚度也会小于多晶层的厚度，在总厚度不变的情况下，单晶层的占比越小，碳化硅复合基板的制造效率越高，且品质不会降低，因此，本发明使单晶层的厚度小于多晶层的厚度，有利于提高制造效率。
优选地，步骤(1)所述单晶层的生长速度为0.05-0.2mm/h，例如可以是0.05mm/h、0.08mm/h、0.1mm/h、0.12mm/h、0.15mm/h、0.16mm/h、0.18mm/h或0.2mm/h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
步骤(1)所述单晶层生长时，单晶层与含硅溶液的相对转动速度为5-50r/min，含硅溶液中的垂直于晶体生长表面方向上的温度梯度为10-45℃/cm。
所述单晶层生长时，单晶层与含硅溶液的相对转动速度为5-50r/min，例如可以是5r/min、10r/min、15r/min、20r/min、25r/min、30r/min、35r/min、40r/min、45r/min或50r/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述单晶层生长时，含硅溶液中的垂直于晶体生长表面方向上的温度梯度为10-45℃/cm，例如可以是10℃/cm、15℃/cm、20℃/cm、25℃/cm、30℃/cm、35℃/cm、40℃/cm或45℃/cm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
步骤(1)生长单晶层时，若单晶层与含硅溶液的相对转动速度不足5r/min，则单晶的生长速度过低，成本过高。
若单晶层与含硅溶液的相对转动速度超过50r/min，则单晶可能出现多晶夹杂，品质降低。
步骤(1)生长单晶层时，若含硅溶液中的垂直于晶体生长表面方向上的温度梯度不足10℃/cm，则单晶的生长速度过低，成本过高。
若含硅溶液中的垂直于晶体生长表面方向上的温度梯度超过45℃/cm，则单晶可能出现多晶夹杂，品质降低。
本发明使单晶层的生长速度是指单晶层的厚度增长速度。本发明通过控制单晶层的生长速度，使所得晶锭为单晶晶锭，且能够保证其中残留的金属元素浓度≤109atom/cm3。
优选地，步骤(1)所述多晶层的生长速度为0.5-20mm/h，例如可以是0.5mm/h、0.8mm/h、1mm/h、1.5mm/h、2mm/h、3mm/h、5mm/h、6mm/h、8mm/h、10mm/h、12mm/h、15mm/h、16mm/h、18mm/h或20mm/h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
步骤(1)所述多晶层生长时，多晶层与含硅溶液的相对旋转速度为70-200r/min，含硅溶液中的垂直于晶体生长表面方向上的温度梯度为60-150℃/cm。
所述多晶层生长时，多晶层与含硅溶液的相对旋转速度为70-200r/min，例如可以是70r/min、80r/min、100r/min、120r/min、150r/min、160r/min、180r/min或200r/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述多晶层生长时，含硅溶液中的垂直于晶体生长表面方向上的温度梯度为60-150℃/cm，例如可以是60℃/cm、80℃/cm、90℃/cm、100℃/cm、120℃/cm、140℃/cm或150℃/cm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
步骤(1)生长多晶层时，若单晶层与含硅溶液的相对转动速度不足70r/min，则多晶的生长速度过低，成本增加。
若单晶层与含硅溶液的相对转动速度超过200r/min，则多晶可能会出现溶液包裹、残余应力导致的裂纹等缺陷，品质降低。
步骤(1)生长多晶层时，若含硅溶液中的垂直于晶体生长表面方向上的温度梯度不足60℃/cm，则多晶的生长速度过低，成本增加。
若含硅溶液中的垂直于晶体生长表面方向上的温度梯度超过150℃/cm，则多晶可能会出现溶液包裹、残余应力导致的裂纹等缺陷，品质降低。
本发明使多晶层的生长速度是指多晶层的厚度增长速度。本发明通过控制多晶层的生长速度，使所得晶锭为多晶晶锭，且能够保证其中残留的金属元素浓度≥108atom/cm3。
优选地，步骤(1)所述含硅溶液的温度为1200-2200℃，例如可以是1200℃、1400℃、1500℃、1600℃、1800℃、2000℃、2100℃或2200℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明所述含硅溶液的温度是指溶液内部的平均温度。
本发明步骤(1)所述含硅溶液包括Si、C以及掺杂元素，掺杂元素的质量百分比为含硅溶液的5-50％，例如可以是5％、10％、20％、30％、40％或50％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
示例性的，所述掺杂元素包括Ti、Cr、Sc、Ni、Co、Mn、Mg、Ge、As、B、Dy、Y、Nb、Nd、Fe、Al、Pr、Ce、La或Tb中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括Ti与Cr的组合，Sc与Ni的组合，Co与Mn的组合，Mg与Ge的组合，As与B的组合，Dy与Y的组合，Nb与Nd的组合，Fe、AL与Pr的组合，Ce、La与Tb的组合，或Ti、Cr、Sc、Ni、Co、Mn、Mg、Ge、As、B、Dy、Y、Nb、Nd、Fe、Al、Pr、Ce、La与Tb的组合。
本发明步骤(1)所述保护性气氛所用气体包括氮气和/或惰性气体。
本发明提供的制造方法中，当保护性气氛所用气体为氮气时，可以得到N型碳化硅晶体。
所述惰性气体包括氦气、氖气或氩气中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括氦气与氖气的组合，氖气与氩气的组合，氦气与氩气的组合，或氦气、氖气与氩气的组合。
优选地，步骤(2)所述切片为在多晶层靠近单晶层的一侧进行切片，切片后所得结构包括层叠的残留多晶层、单晶层以及多晶层。
优选地，步骤(2)所述切片后，去除残留多晶层，得到包括单晶层与多晶层的复合基板。
示例性的，步骤(2)所述切片的方法包括金刚石线锯切割、固结磨料金刚石线切割、激光切片、冷分离或电火花切片中的任意一种或至少两种的组合。
所述切片只要能够实现切片的功能即可，本发明不对切片的具体参数做进一步限定。
优选地，所述制造方法还包括对步骤(2)所得复合基板的单晶层与多晶层分别进行研磨抛光的步骤。
示例性的，所述研磨抛光的方法包括自旋转磨削、超声辅助磨削、化学机械抛光、电化学机械抛光、化学磁流变复合抛光中的任意一种或至少两种的组合。
本发明不对研磨抛光的具体参数做进一步限定，只要能够实现研磨抛光即可，本领域技术人员能够根据对单晶层以及多晶层的粗糙度要求，选择合适的研磨抛光参数。
作为本发明第一方面所述制造方法的优选技术方案，所述制造方法包括如下步骤：
(1)在保护性气氛中，使用温度为1200-2200℃的含硅溶液交替生长单晶层与多晶层；所述单晶层的厚度小于多晶层的厚度，且单晶层的厚度为50-500μm，多晶层的厚度为500-1000μm；所述单晶层的生长速度为0.05-0.2mm/h，且单晶层中的残留金属元素浓度≤109atom/cm3；所述多晶层的生长速度为0.5-20mm/h，多晶层中的残留金属元素浓度≥108atom/cm3；
所述单晶层生长时，单晶层与含硅溶液的相对转动速度为5-50r/min，含硅溶液中的垂直于晶体生长表面方向上的温度梯度为10-45℃/cm；
所述多晶层生长时，多晶层与含硅溶液的相对旋转速度为70-200r/min，含硅溶液中的垂直于晶体生长表面方向上的温度梯度为60-150℃/cm；
(2)在多晶层靠近单晶层的一侧进行切片，切片后所得结构包括层叠的残留多晶层、单晶层以及多晶层，去除残留多晶层，得到包括单晶层与多晶层的碳化硅复合基板，对所得碳化硅复合基板的单晶层与多晶层分别进行研磨抛光。
第二方面，本发明提供了一种用于第一方面所述制造方法的制造装置，所述制造装置包括设置于腔室中的石墨坩埚、晶杆、石墨托、坩埚托、隔热层与感应线圈；
所述感应线圈设置于隔热层四周；
所述隔热层内设置有石墨坩埚，坩埚托穿设于隔热层，并于石墨坩埚的底部连接；
所述晶杆连接有石墨托的一端穿设于隔热层，用于与石墨坩埚内的含硅溶液接触；
所述坩埚托和/或晶杆在外部运动机构的带动下进行旋转和/或轴向运动。
本发明所述制造装置的腔体还包括至少一个充气口以及至少一个抽气口；所述充气口用于冲入保护性气体；所述抽气口用于降低腔室内的压力。
本发明所述感应线圈为中空结构，中空结构用于通水冷却。感应线圈中的电流频率为1-100KHz，通过感应电流频率的调节，使含硅溶液的温度为1200-2200℃。
所述坩埚托和/或晶杆在外部运动机构的带动下进行旋转和/或轴向运动，从而实现硅锭层与含硅溶液的相对旋转速度的调节，还能够实现晶锭层生长速度的调节。而通过对相对旋转速度以及生长速度的调节，使晶锭层为单晶层或多晶层，从而在结构简单、紧凑的制造装置中，实现第一方面所述碳化硅复合基板的制造。
本发明所述外部运动机构为本领域常规的机构，只要能够实现坩埚托以及晶杆的旋转和/或轴向运动即可，本发明不做具体限定。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)通过本发明提供的制造方法制备碳化硅复合基板，由于采用单晶层与多晶层交替生长的方式，生长至一定厚度的时间远小于生长单一的单晶碳化硅，且通过切片即可得到复合基板，提高了碳化硅复合基板的制造效率，降低了碳化硅复合基板的生产成本；
(2)本发明所述制备装置的结构简单，其中的坩埚托和/或晶杆在外部运动机构的带动下进行旋转和/或轴向运动，从而实现硅锭层与含硅溶液的相对旋转速度的调节，还能够实现晶锭层生长速度的调节。而通过对相对旋转速度以及生长速度的调节，使晶锭层为单晶层或多晶层，从而在结构简单、紧凑的制造装置中，实现第一方面所述碳化硅复合基板的制造。
附图说明
图1为本发明提供的碳化硅复合基板的制造装置的结构示意图；
图2为实施例1提供的碳化硅复合基板的制造方法示意图；
图3为实施例1的制造方法的切片示意图；
图4为实施例4提供的碳化硅复合基板的制造方法示意图；
其中：1，石墨坩埚；10，籽晶；11，单晶层；2，晶杆；20，碳膜；21，多晶层；3，石墨托；4，含硅溶液；5，坩埚托；6，隔热层；7，感应线圈；8，腔室。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
本发明具体实施方式中的实施例在碳化硅复合基板的制造装置中进行，所述制造装置的结构示意图如图1所示，包括设置于腔室8中的石墨坩埚1、晶杆2、石墨托3、坩埚托5、隔热层6与感应线圈7；
所述感应线圈7设置于隔热层6四周；
所述隔热层6内设置有石墨坩埚1，坩埚托5穿设于隔热层6，并于石墨坩埚1的底部连接；
所述晶杆2连接有石墨托3的一端穿设于隔热层6，用于与石墨坩埚1内的含硅溶液4接触；
所述坩埚托5与晶杆2分别在外部运动机构的带动下进行旋转和轴向运动。
实施例1
本实施例提供了一种碳化硅复合基板的制造方法，所述制造方法包括如下步骤：
(1)在绝对压力为120KPa的氩气气氛中，含硅溶剂置于石墨坩埚1中，感应线圈7通电使其熔化为含硅溶液4；晶杆2带动石墨托3及其下表面的籽晶10接触温度为1600℃的含硅溶液4的液面，碳化硅晶体在籽晶10下表面结晶生长，依次交替生长单晶层11与多晶层21(参见图2)；所述单晶层11的厚度小于多晶层21的厚度，且单晶层11的厚度为300μm，多晶层21的厚度为800μm；所述单晶层11的生长速度为0.1mm/h，且单晶层11中的残留金属元素浓度≤109atom/cm3；所述多晶层21的生长速度为10mm/h，多晶层21中的残留金属元素浓度≥108atom/cm3；
所述单晶层11生长时，单晶层11与含硅溶液4的相对转动速度为30r/min，含硅溶液4中的垂直于晶体生长表面方向上的温度梯度为25℃/cm；
所述多晶层21生长时，多晶层21与含硅溶液4的相对旋转速度为150r/min，含硅溶液4中的垂直于晶体生长表面方向上的温度梯度为100℃/cm；
(2)在多晶层21靠近单晶层11的一侧进行切片(参见图3)，切片后所得结构包括层叠的残留多晶层21、单晶层11以及多晶层21，去除残留多晶层21，得到包括单晶层11与多晶层21的碳化硅复合基板，对所得碳化硅复合基板的单晶层11与多晶层21分别进行研磨抛光。
本实施例采用单晶层11与多晶层21交替生长的方式，生长至一定厚度的时间远小于生长单一的单晶碳化硅，且通过切片即可得到复合基板，提高了碳化硅复合基板的制造效率，降低了碳化硅复合基板的生产成本。
实施例2
本实施例提供了一种碳化硅复合基板的制造方法，所述制造方法包括如下步骤：
(1)在绝对压力为50KPa的氩气气氛中，含硅溶剂置于石墨坩埚1中，感应线圈7通电使其熔化为含硅溶液4；晶杆2带动石墨托3及其下表面的籽晶10接触温度为1200℃的含硅溶液4的液面，碳化硅晶体在碳膜20下表面结晶生长，依次交替生长多晶层21与单晶层11(参见图4)；所述单晶层11的厚度小于多晶层21的厚度，且单晶层11的厚度为50μm，多晶层21的厚度为500μm；所述单晶层11的生长速度为0.05mm/h，且单晶层11中的残留金属元素浓度≤109atom/cm3；所述多晶层21的生长速度为0.5mm/h，多晶层21中的残留金属元素浓度≥108atom/cm3；
所述单晶层11生长时，单晶层11与含硅溶液4的相对转动速度为5r/min，含硅溶液4中的垂直于晶体生长表面方向上的温度梯度为10℃/cm；
所述多晶层21生长时，多晶层21与含硅溶液4的相对旋转速度为70r/min，含硅溶液4中的垂直于晶体生长表面方向上的温度梯度为60℃/cm；
(2)在多晶层21靠近单晶层11的一侧进行切片(参见图3)，切片后所得结构包括层叠的残留多晶层21、单晶层11以及多晶层21，去除残留多晶层21，得到包括单晶层11与多晶层21的碳化硅复合基板，对所得碳化硅复合基板的单晶层11与多晶层21分别进行研磨抛光。
本实施例采用单晶层11与多晶层21交替生长的方式，生长至一定厚度的时间远小于生长单一的单晶碳化硅，且通过切片即可得到复合基板，提高了碳化硅复合基板的制造效率，降低了碳化硅复合基板的生产成本。
实施例3
本实施例提供了一种碳化硅复合基板的制造方法，所述制造方法包括如下步骤：
(1)在绝对压力为180KPa的氩气气氛中，含硅溶剂置于石墨坩埚1中，感应线圈7通电使其熔化为含硅溶液4；晶杆2带动石墨托3及其下表面的籽晶10接触温度为2200℃的含硅溶液4的液面，碳化硅晶体在碳膜20下表面结晶生长，依次交替生长多晶层21与单晶层11(参见图4)；所述单晶层11的厚度小于多晶层21的厚度，且单晶层11的厚度为500μm，多晶层21的厚度为1000μm；所述单晶层11的生长速度为0.2mm/h，且单晶层11中的残留金属元素浓度≤109atom/cm3；所述多晶层21的生长速度为20mm/h，多晶层21中的残留金属元素浓度≥108atom/cm3；
所述单晶层11生长时，单晶层11与含硅溶液4的相对转动速度为50r/min，含硅溶液4中的垂直于晶体生长表面方向上的温度梯度为45℃/cm；
所述多晶层21生长时，多晶层21与含硅溶液4的相对旋转速度为200r/min，含硅溶液4中的垂直于晶体生长表面方向上的温度梯度为150℃/cm；
(2)在多晶层21靠近单晶层11的一侧进行切片(参见图3)，切片后所得结构包括层叠的残留多晶层21、单晶层11以及多晶层21，去除残留多晶层21，得到包括单晶层11与多晶层21的碳化硅复合基板，对所得碳化硅复合基板的单晶层11与多晶层21分别进行研磨抛光。
本实施例采用单晶层11与多晶层21交替生长的方式，生长至一定厚度的时间远小于生长单一的单晶碳化硅，且通过切片即可得到复合基板，提高了碳化硅复合基板的制造效率，降低了碳化硅复合基板的生产成本。
实施例4
本实施例提供了一种碳化硅复合基板的制造方法，所述制造方法包括如下步骤：
(1)在绝对压力为120KPa的氩气气氛中，含硅溶剂置于石墨坩埚1中，感应线圈7通电使其熔化为含硅溶液4；晶杆2带动石墨托3及其下表面的碳膜20接触温度为1600℃的含硅溶液4的液面，碳化硅晶体在碳膜20下表面结晶生长，依次交替生长多晶层21与单晶层11(参见图4)；所述单晶层11的厚度小于多晶层21的厚度，且单晶层11的厚度为300μm，多晶层21的厚度为800μm；所述单晶层11的生长速度为0.1mm/h，且单晶层11中的残留金属元素浓度≤109atom/cm3；所述多晶层21的生长速度为10mm/h，多晶层21中的残留金属元素浓度≥108atom/cm3；
所述多晶层21生长时，多晶层21与含硅溶液4的相对旋转速度为150r/min，含硅溶液4中的垂直于晶体生长表面方向上的温度梯度为100℃/cm；
所述单晶层11生长时，单晶层11与含硅溶液4的相对转动速度为30r/min，含硅溶液4中的垂直于晶体生长表面方向上的温度梯度为25℃/cm；
(2)在多晶层21靠近单晶层11的一侧进行切片，切片后所得结构包括层叠的残留多晶层21、单晶层11以及多晶层21，去除残留多晶层21，得到包括单晶层11与多晶层21的碳化硅复合基板，对所得碳化硅复合基板的单晶层11与多晶层21分别进行研磨抛光。
本实施例采用单晶层11与多晶层21交替生长的方式，生长至一定厚度的时间远小于生长单一的单晶碳化硅，且通过切片即可得到复合基板，提高了碳化硅复合基板的制造效率，降低了碳化硅复合基板的生产成本。
综上所述，通过本发明提供的制造方法制备碳化硅复合基板，由于采用单晶层与多晶层交替生长的方式，生长至一定厚度的时间远小于生长单一的单晶碳化硅，且通过切片即可得到复合基板，提高了碳化硅复合基板的制造效率，降低了碳化硅复合基板的生产成本；本发明所述制备装置的结构简单，其中的坩埚托和/或晶杆在外部运动机构的带动下进行旋转和/或轴向运动，从而实现硅锭层与含硅溶液的相对旋转速度的调节，还能够实现晶锭层生长速度的调节。而通过对相对旋转速度以及生长速度的调节，使晶锭层为单晶层或多晶层，从而在结构简单、紧凑的制造装置中，实现第一方面所述碳化硅复合基板的制造。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (7)

1.一种碳化硅复合基板的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括如下步骤：
(1)在保护性气氛中，使用含硅溶液交替生长单晶层与多晶层；
步骤(1)所述单晶层的生长速度为0.05-0.2mm/h；
步骤(1)所述单晶层生长时，单晶层与含硅溶液的相对转动速度为5-50r/min，含硅溶液中的垂直于晶体生长表面方向上的温度梯度为10-45℃/cm；
所述单晶层的厚度为50-500μm；
步骤(1)所述多晶层的生长速度为0.5-20mm/h；
步骤(1)所述多晶层生长时，多晶层与含硅溶液的相对旋转速度为70-200r/min，含硅溶液中的垂直于晶体生长表面方向上的温度梯度为60-150℃/cm；
(2)切片，得到包括单晶层与多晶层的碳化硅复合基板，碳化硅复合基板中单晶层的数量与多晶层的数量相等。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤(1)所述单晶层的厚度小于多晶层的厚度。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤(1)所述含硅溶液的温度为1200-2200℃。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤(2)所述切片为在多晶层靠近单晶层的一侧进行切片，切片后所得结构包括层叠的残留多晶层、单晶层以及多晶层。
5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，步骤(2)所述切片后，去除残留多晶层，得到包括单晶层与多晶层的复合基板。
6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括对步骤(2)所得复合基板的单晶层与多晶层分别进行研磨抛光的步骤。
7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括如下步骤：
(1)在保护性气氛中，使用温度为1200-2200℃的含硅溶液交替生长单晶层与多晶层；所述单晶层的厚度＜多晶层的厚度，且单晶层的厚度为50-500μm，多晶层的厚度为500-1000μm；所述单晶层的生长速度为0.05-0.2mm/h，且单晶层中的残留金属元素浓度≤109atom/cm3；所述多晶层的生长速度为0.5-20mm/h，多晶层中的残留金属元素浓度≥108atom/cm3；
所述单晶层生长时，单晶层与含硅溶液的相对转动速度为5-50r/min，含硅溶液中的垂直于晶体生长表面方向上的温度梯度为10-45℃/cm；
所述多晶层生长时，多晶层与含硅溶液的相对旋转速度为70-200r/min，含硅溶液中的垂直于晶体生长表面方向上的温度梯度为60-150℃/cm；
(2)在多晶层靠近单晶层的一侧进行切片，切片后所得结构包括层叠的残留多晶层、单晶层以及多晶层，去除残留多晶层，得到包括单晶层与多晶层的碳化硅复合基板，对所得碳化硅复合基板的单晶层与多晶层分别进行研磨抛光。
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