本申請公開了一種摻雜稀土元素的碳化硅粉料及其制備方法與應用，所述摻雜稀土元素的碳化硅粉料包含碳化硅晶相和稀土元素的硅化物，所述稀土元素的硅化物摻雜在碳化硅晶相中。所述稀土元素的硅化物在碳化硅晶相中的摻雜濃度為0.001～5wt％。本申請摻雜稀土元素的碳化硅粉料中，稀土元素的硅化物摻雜在碳化硅晶相中，使得稀土元素在碳化硅粉中均勻摻雜，長晶時，稀土元素會隨著碳化硅粉的升華被逐步釋放，實現稀土元素在時間和空間上的均勻摻雜，從而有效抑制了晶體中多型缺陷的產生；且選用純度較高的稀土元素的氧化物獲得稀土元素的硅化物，極大地降低了摻雜稀土元素的碳化硅粉料的生產成本，且提高了產品純度。

技術領域

本申請涉及一種摻雜稀土元素的碳化硅粉料及其制備方法，屬于半導體材料的技術領域。

背景技術

碳化硅(SiC)作為第三代半導體材料，因其具有禁帶寬度大、飽和電子遷移率高、擊穿場強大、熱導率高等優異性質，而被廣泛應用于電力電子、光電子器件等領域。高質量晶體是半導體和信息產業發展的基石，它的制備水平制約了下游器件的制備與性能。

目前，物理氣相傳輸(PVT)法是生長碳化硅晶體的主要方法，物理氣相傳輸法生長碳化硅晶體所用的設備簡單，并且工藝容易控制。但是PVT法生長碳化硅晶體的過程中，會產生位錯、多型等缺陷。現有技術中為抑制碳化硅晶體生長中多型的產生，在晶體生長工藝中往往會添加助劑。

專利US20090053125A1公開了在4H-SiC單晶生長過程中添加Ce的硅化物或碳化物，可以抑制多型缺陷的產生。該專利中，CeSi₂或CeC₂被置于小石墨坩堝內分散埋入SiC粉源中，在晶體生長過程中升華進入氣相，最終摻雜進入碳化硅晶格間，從而促進4H-SiC的生長并抑制其它多型的產生。從工藝角度：將鈰的硅化物或碳化物置于小石墨坩堝中再埋入粉源中，鈰的化合物無法均勻分布在粉料中，必然導致整個長晶工藝中，氣相組分里的鈰在時間和空間上分布的不均勻性，對晶型的抑制也不利。同理，單純地將摻雜劑與碳化硅粉攪拌混合，摻雜劑未進入粉料中，即便空間上達到均勻分布，由于鈰的硅化物或碳化物的熔點、升華速度等與碳化硅存在差異，在整個長晶工藝中，時間上依然會存在不均勻分布的現象。小石墨坩堝的引入相當于對長晶體系引入了新變量。對于高純碳化硅單晶生長工藝，需要控制純度的變量增加，工藝變得更復雜，對碳化硅晶體的生長過程中對多型的抑制效果不理想。

發明內容

為了解決上述問題，本申請提供了一種摻雜稀土元素的碳化硅粉料及其制備方法與應用。該摻雜稀土元素的碳化硅粉料中稀土元素的硅化物摻雜在碳化硅晶相中，在長晶時稀土元素會隨著碳化硅粉的升華被逐步釋放，實現稀土元素在時間和空間上的均勻摻雜，從而有效抑制了多型的產生。

根據本申請的一個方面，提供了一種摻雜稀土元素的碳化硅粉料，所述摻雜稀土元素的碳化硅粉料包括碳化硅晶相和稀土元素的硅化物，所述稀土元素的硅化物摻雜在碳化硅晶相中。

進一步地，所述稀土元素的硅化物在碳化硅晶相中的摻雜濃度為0.001～5wt％；優選地，所述稀土元素的硅化物在碳化硅晶相中的摻雜濃度為0.005～2.5wt％；優選地，所述稀土元素的硅化物在碳化硅晶相中的摻雜濃度為0.02～0.2wt％。進一步地，所述稀土元素的硅化物在碳化硅晶相中的摻雜濃度的下限選自0.03wt％、0.04wt％、0.05wt％、0.06wt％、0.07wt％、0.08wt％、0.09wt％、0.1t％、0.11wt％、0.12wt％、0.13wt％、0.14wt％、0.15wt％、0.16wt％、0.17wt％、0.18wt％、0.19wt％，所述稀土元素的硅化物在碳化硅晶相中的摻雜濃度的上限選自0.03wt％、0.04wt％、0.05wt％、0.06wt％、0.07wt％、0.08wt％、0.09wt％、0.1t％、0.11wt％、0.12wt％、0.13wt％、0.14wt％、0.15wt％、0.16wt％、0.17wt％、0.18wt％、0.19wt％。