CN106716596B - 通过升华制造大直径碳化硅晶体及相关半导体sic晶片的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备碳化硅衬底的方法，所述衬底适于在正常用于硅晶片加工的标准外延室中外延生长。对要在正常用于硅衬底的外延室中被加工的任何衬底设置了严格的限制，以避免所述硅晶片的污染。为了充分利用标准硅加工设备，所述SiC衬底具有至少150mm的直径。为了SiC芯棒的适当生长，使生长坩埚的内部体积为所述芯棒的最终生长体积的6至12倍。另外，使所述坩埚的所述内部体积具有0.8至4.0的高度与宽度比。对每个衬底中的污染、颗粒和缺陷设置了严格的限制。

Description

通过升华制造大直径碳化硅晶体及相关半导体SIC晶片的 方法
相关专利申请
本申请要求2014年12月29日提交的美国专利申请No.14/585,101和2014年7月29日提交的美国临时专利申请No.62/030,490的优先权益，这两份专利申请的内容均全文以引用方式并入本文。
背景技术
1.技术领域
本公开涉及功率器件的制造，具体地讲，涉及用于功率器件的大直径晶片的制造。
2.相关技术
碳化硅SiC是熟悉材料科学、电子学和物理学的技术人员所公认对于宽带隙特性以及也对于极高硬度、高导热性和化学惰性特性有利的晶体半导体材料。这些特性使SiC成为对于制造功率半导体器件极具吸引力的半导体，使得与由更常见材料如硅制成的器件相比，功率密度和性能得以增强。
最常见形式的SiC由原子的立方或六方排列组成。Si和C层的堆叠可呈现多种形式，称为多型体。碳化硅晶体的类型由表示堆叠序列中的重复单元数的数字加上代表晶形的字母来表示。例如，3C-SiC多型体是指3个重复单元和立方(C)晶格，而4H-SiC多型体是指4个重复单元和六方(H)晶格。
不同的碳化硅多型体在材料特性方面有一些差别，最明显的是电特性。4H-SiC多型体具有相对较大的带隙，而3C-SiC具有较小的带隙，大多数其他多型体的带隙则落在两者之间。对于高性能功率器件应用，当带隙较大时，理论上，材料更能够提供相对更好的高功率和导热性性能。
SiC晶体并非天然存在的，因此必须合成。SiC晶体的生长可通过升华(也称为物理气相输运)或化学气相沉积来进行。
SiC通过升华来生长极具挑战性。通过升华来生成Si和C物质的蒸气流要求温度超过2000℃，这极大地限制了反应池组件和熔炉设计。最初，将通过如艾奇逊法之类的工艺形成的SiC研磨材料用作晶体的Si和C原子的来源，随着技术成熟，多个团队开发出了合成专用于SiC晶体生长的SiC源粉末的装置。通常在处于真空室内的石墨容器中进行该生长。通过电阻法或感应法加热石墨容器。以小心的方式隔绝容器以便在体积内形成受控的温度梯度。使用晶种，并且其形状通常类似于板状或盘状。晶种通常以其生长表面面向源材料而取向。容器中的晶种的位置被设计成使得当加热容器时，晶种位于相对较低温度位置，而Si-C源材料位于较高温度位置。当将容器加热至足以使源材料升华的温度时，蒸气将向低温区域穿行并冷凝在晶种上。虽然该过程在概念上看似简单，但在实施过程中，SiC的生长非常复杂并且是操作人员公认很难进行的。
历史上，基于SiC升华的晶体生长的最初进展首次由Lely(US 2854364-1958)描述，其未加晶种的晶体生长的方法得到小六方SiC片晶。在1970年代和1980年代，产生对于制备器件具有吸引力的尺寸的首种晶体的技术由Tairov和Tsvetkov在俄罗斯完成(Journal of Crystal Growth,52(1981)p.146-50(《晶体生长杂志》，第52卷，1981年，第146-150页)和Progress in Controlling the Growth of Polytypic Crystals in Crystal Growth and Characterization of Polytype Structures,P.Krishna,ed.,Pergammon Press,London,p.111(1983)(《控制晶体生长中多型晶体的生长及多型体结构的表征的进展》，P.Krishna编辑，帕加蒙出版社，伦敦，第111页，1983年))。他们的方法使用Lely晶体作为晶种，并通过如上所述的升华和运输进行生长。这些结果显示了通过晶种、压力控制和温度梯度的选择来进行多型体控制的方法。随后，Davis(US 4866005–1989)揭示了通过源材料和梯度控制的恰当选择所实现的改进。对Tairov、Tsvetkov和Davis的方法的改良至今仍在不断揭示。
图1示出了代表现有技术的通过物理气相运输进行SiC晶体生长的一般布置。示出了具有盖子55的PVT反应池40，其被构造成用于SiC晶体生长。反应池40通常由石墨容器形成。将粒化SiC或硅和碳材料42置于池的底部。定位于容器上部中的是晶种48，其固定到池顶部之内，例如夹紧或粘结到盖子55。值得注意的是，在图1的构造中，在处理过程中，晶种48的背表面接触盖子55的底部表面，而不论是通过物理附连，诸如粘合剂或夹钳，还是通过压差来接触，如JP 2011-20860中阐释。
整个容器被诸如石墨毡或泡沫的绝缘层54围绕。将反应池40置于通过真空泵抽吸的真空炉70中。如果对池进行电阻加热，则真空炉70可由钢构成，或如果对池进行感应加热，则其可由电介质如玻璃构成。在所示的实施例中，真空炉由玻璃构成并通过射频感应线圈72加热。硅和碳从源材料42蒸发并冷凝到晶种48上。未冷凝到晶种上的硅和碳从反应容器中扩散出来并进入真空炉。该扩散由反应容器内部与真空炉之间的压力梯度驱动。注入真空炉中的气体(诸如氮气、氩气和掺杂剂)穿过石墨坩埚壁扩散进反应容器。该扩散通过真空室与反应容器内部之间的浓度梯度驱动。
当产生较大晶体的方法出现时，关注点也会转移到控制晶体中的缺陷。缺陷可归类为包裹物和晶体位错。SiC晶体中的主要晶体缺陷是螺旋位错。称为微管或空芯螺旋位错的特例就属于该类型。另外，还存在基面位错和螺纹型刃位错。这些缺陷源于多种来源。例如，晶种中所含的缺陷可传递到新生长的晶体体积中。温度梯度和热膨胀不匹配所产生并传递给生长过程中的晶种和晶体的应力可导致形成位错。在来自形成SiC所需物的升华蒸气流中的化学计量的偏差可导致不稳定多型体生长，继而在生长的晶体中产生多型体包裹物，导致多型体边界处的位错的形成。甚至位错之间的相互作用也可形成或消除位错。
由所指出的方法产生的SiC晶体具有高浓度的位错。截至本申请提交时为止，螺旋位错和基面浓度的通常报告值在标称上分别为5000-10000/cm2。位错最常通过在垂直于晶体对称轴的平面中对晶体切片来进行评估。用熔融盐如氢氧化钾在350-500℃范围内的温度下蚀刻暴露的晶体表面将揭示位错。每种位错类型具有独特的形状，从而可对它们独特地计数。位错通常以数量除以检测面积来计数和报告。该表征方法是有用的，因为其使得在晶体平面上形成的平面半导体器件中所含的缺陷容易关联。文献中有许多例子显示位错在观察平面中不均匀地分布。较大计数的位错使得对每个位错计数显得非常不切实际，特别是由于如今要求对大于或等于相当于100mm直径圆形的截面进行检测。因此，对蚀刻区取样以确定位错的量。不正确的取样方法可导致与较大晶体相关的位错浓度的估值错误。在大多数报告中，未提供取样方法的细节，因此结果通常难以重现(如果并非不可能的话)。
在固态物理学和半导体器件方面富有经验的科学家认识到，位错导致器件性能低于材料的理论特性。因此，现今的努力集中于改善半导体SiC晶体质量外观以识别和控制那些可减少源于晶体生长的缺陷的因素。
一旦产生足够大的晶体，就必须将晶体切割并制造成晶片，以便适应使用平面制造方法制造半导体器件的设备。由于许多半导体晶体(例如，硅、砷化镓)已成功开发并商业化为晶片产品，由大块晶体制造晶片的方法是已知的。晶片制造的常见方法和要求及表征的标准方法的综述可见于Wolf and Tauber,Silicon Processing for the VLSI Era,Vol.1-Process Technology,Chapter 1(Lattice Press-1986)(Wolf和Tauber，《超大规模集成电路时代的硅处理，第1卷-工艺技术》，第1章，莱迪思出版社，1986年)。
由于其硬度，与处理其他常见半导体晶体如硅或砷化镓相比，SiC晶片衬底的制造带来了独特的挑战。必须对机器进行改造，并改变研磨剂的选择而不使用常用材料。为适应SiC而对常见晶片制造技术的改造通常作为专有资料保留。据报告，可在镜面抛光SiC晶片上观察到大量亚表面损伤，这可通过使用类似于硅行业中使用的化学增强机械抛光方法来减少或移除(Zhou,L.,et al.,Chemomechanical Polishing of Silicon Carbide,J.Electrochem.Soc.,Vol.144,no.6,June 1997,pp.L161-L163(Zhou,L.等人，碳化硅的化学机械抛光，《电化学学会杂志》，第144卷，第6期，1997年6月，第L161-L163页))。
为了在SiC晶片上构造半导体器件，必须将另外的晶体SiC膜沉积在晶片上以形成具有所需电导率值和导体类型的器件有源区。这通常使用化学气相沉积(CVD)方法完成。自1970年代以来，俄罗斯、日本和美国的多个团队公布了通过CVD外延来生长SiC的技术。通过CVD来生长SiC的最常见的化学物质是含硅的源气体(例如，甲硅烷或氯硅烷)和含碳的源气体(例如，烃气体)的混合物。低缺陷外延层的生长的关键要素是衬底表面偏离晶体对称轴倾斜以允许化学原子以衬底晶体所建立的堆叠顺序附接至表面。当该倾斜不足时，CVD工艺将在表面上产生三维缺陷，并且此类缺陷将产生不可操作的半导体器件。表面瑕疵诸如裂纹、亚表面损伤、凹坑、颗粒、划痕或污染会妨碍通过CVD工艺复制晶片的晶体结构(参见例如Powell and Larkin,Phys.Stat.Sol.(b)202,529(1997)(Powell和Larkin，《固体物理(b)》，第202卷，第529页，1997年))。重要的是用于制造晶片的抛光和清洗工艺要最大程度减少表面瑕疵。在存在这些表面瑕疵的情况下，可在外延膜中产生若干缺陷，包括基面位错和立方SiC包裹物(参见例如Powell,et.al.Transactions Third International High-Temperature Electronics Conference,Volume 1,pp.II-3-II-8,Sandia NationalLaboratories,Albuquerque,NM USA,9-14June 1996(Powell等人，《第三届国际高温电子学会议汇刊》，第I卷，第II-3-II-8页，美国新墨西哥州阿尔伯克基的桑迪亚国家实验室，1996年6月9-14日))。
SiC中的缺陷已知能够限制或破坏缺陷上形成的半导体器件的操作。据Neudeck和Powell报道，空芯螺旋位错(微管)严重限制SiC二极管的电压闭锁性能(P.G.Neudeck andJ.A.Powell,IEEE Electron Device Letters,vol.15,no.2,pp.63-65,(1994)(P.G.Neudeck和J.A.Powell，《IEEE电子器件快报》，第15卷，第2期，第63-65页，1994年))。Neudeck在1994年综述了晶体(晶片)和外延来源缺陷对功率器件的影响，着重说明了由于螺旋位错和形态外延缺陷而对功率器件功能的限制(Neudeck,Mat.Sci.Forum,Vols 338-342,pp.1161-1166(2000)(Neudeck，《材料科学论坛》，第338-342卷，第1161-1166页，2000年))。Hull报道了当在具有较低螺旋位错密度的衬底上制造二极管时高电压二极管反向偏置漏电流的分布向较低值的偏移(Hull,et.al.,Mat.Sci.forum,Vol.600-603,p.931-934(2009)(Hull等人，《材料科学论坛》，第600-603卷，第931-934页，2009年))。Lendenmann报道了双极性二极管中的正向电压下降与源自衬底中的基面位错的外延层中的基面位错有关(Lendenmann et.al.,Mat.Sci.Forum,Vols 338-342,pp.1161-1166(2000)(Neudeck，《材料科学论坛》，第338-342卷，第1161-1166页，2000年))。
虽然对于改善SiC晶体和使用该材料作为晶体管和二极管的衬底已实现许多进展，但主流功率电子器件中对这些工艺和器件的采用仍缓慢。当今，大多数功率半导体器件制造是用直径为150mm或更大的硅衬底实现的。这些衬底对于纯度、表面污染、颗粒、厚度均匀性和平坦度具有极端的要求。硅衬底上的纯度和表面污染问题在硅器件制造工艺中至关重要，因为常见的杂质将扩散到硅中，然后在表面聚集，从而导致在该衬底表面上制造的器件性能不良。功率器件的制造使用相对大的晶粒尺寸，并且为了实现高制造和操作产量，衬底材料的晶体质量反映了高度完美性。用于制造功率器件的现代方法使用具有完美的晶体质量即低位错密度和低表面缺陷的硅衬底。
半导体SiC是有望用于新一代功率半导体器件的材料。采用SiC晶片来制造功率电子器件的进展缓慢，因为大多数制备的SiC衬底比硅具有相对更小的直径(76-100mm)，具有更大的缺陷密度并且更昂贵。使用除直径小于150mm的硅之外的晶片使得功率器件制造成本更高，并且增加了用针对150mm或更大直径而设计的设备来处理小晶片的复杂性。为了解决采用的问题，必须开发仿效所有以下属性的SiC衬底工艺：
○150mm或更大的晶片直径
○与类似的硅晶片相当的或与硅工艺设备相容的晶片厚度、斜角和平坦度
○极低的晶体缺陷密度
○极低的表面污染水平，以便防止与共享的设备上进行的硅工艺发生交叉污染。
○与SiC外延的相容性，以使衬底能够适用于器件制造。
直径等于或大于150mm的SiC晶体的生长非常困难。传统的升华方法受到反应池中可包含的Si/C源材料量的限制。要生长150mm直径或更大的晶体需要极大量的源材料，这可占用反应池和熔炉中大量的体积。这就必须使用非常大的反应池。较大的反应池几何形状可导致大的径向和轴向温度梯度，继而导致晶体中大的应力和/或过快的生长速率。这种应力导致晶体中形成缺陷，而大的生长速率导致在晶体的多型体的控制中存在挑战。大的缺陷密度(总位错大于2E4/cm2)并未低到足以制造可靠的功率器件。紧凑的反应池设计可限制温度梯度，甚至限制到没有足够驱动力来支持蒸气运输的程度，并且所得的晶体非常小，对于切割衬底不切实际。
对具有150mm直径和低位错密度的SiC晶体的讨论在现有技术中有所论述。Fujimoto的US 2010/0295059Al公开了通过升华使具有低位错密度的SiC晶体生长的方法，其评论称该方法可支持使晶体生长至250mm直径的能力，但所提供的例子全部低于100mm直径。Fujimoto仅仅根据位错密度控制来论证将该工艺扩展至达250mm的直径，而没有对如何放大升华工艺以适应大晶体提出任何见解。Nakabayashi的US 201110206929 Al公开了通过升华使具有低位错密度的SiC晶体生长的方法，其评论称该方法可支持使晶体生长至300mm直径的能力，但例子全部在75-105mm的范围内。与Fujimoto类似，未提供有关放大该工艺以适应大晶体的任何细节；仅讨论了缺陷控制的方法。公开了大直径晶片的其他参考文献包括US8,747,982和US8,741,413。
Kondo(Mat.Sci.Forum Vols.778-780(2014)p.17(《材料科学论坛》，第778-780卷，2014年，第17页))公开了通过称为重复A面法的方法生长150mm直径的碳化硅晶体的方法。结果显示出低缺陷密度。Kondo未讨论关于该方法延伸至通过升华来制备直径大于150mm的4H-SiC晶体的细节。
上述专利均未公开通过适用于制造功率器件的大SiC晶体来制备大直径衬底的方法。此外，上述专利均未提出或解决在对较大晶体使用较大反应池时可能出现的热梯度和应力的问题。
发明内容
列入了以下发明内容以提供本发明的一些方面和特征的基本理解。该发明内容不是本发明的详细综述，因此并非旨在特别指出本发明的关键或重要因素或划定本发明的范围。其唯一目的是以简化形式提出本发明的一些概念，作为下述更详细描述的前序。
授予Loboda的美国专利公布2012/0114545公开了用于生长达150mm直径的较大的碳化硅铸锭的方法，其中对Si/C源组合物和升华方法进行改善，以提供较大的4H SiC晶体。本公开的主题示出，以下一体化制造策略可制备密切效仿硅衬底的属性并且可用于也用来制造硅器件的制造工艺的SiC衬底：
○直径大于149mm，通常为150+/-1mm或200+/-1mm的SiC衬底，其为4H-SiC多型体并且该衬底的取向使得晶体衬底的表面偏离c-轴朝<11-20>方向倾斜3.5-4.4度。出于更严格的要求，晶体衬底偏离c-轴朝<11-20>方向倾斜3.8-4.2度。
○为了制备很大直径的4H-SiC晶体，必须仔细地管理在升华晶体生长过程中施加的应力。应力源自于晶体与晶体在其中生长的反应池之间的温度梯度和膨胀系数失配。用于生长大SiC晶体的适当的应力管理包括用由硅和碳原子构成的负荷填充石墨坩埚反应池，以及将晶种置于坩埚的顶部，使得其并不刚性附接到坩埚，并且对晶种的支撑不会因加热或冷却过程中的膨胀系数失配而将应力转移到晶种。晶种附接和坩埚设计既允许升华的蒸气在晶片表面上冷凝，又允许一些蒸气绕过晶片并逸出容纳生长的晶体的坩埚容积。
○为了生长晶体达到可产生许多直径大于149mm的衬底的尺寸，据发现，反应池的内部容积与目标晶体尺寸的体积(直径和长度)之间存在重要关系。具体地讲，除直径大于149mm之外，生长的晶体必须具有足够大的体积以产生许多切片，这些切片可转变成用于器件制造的衬底，其中最少10个或更多个对于制造才切合实际。反应池应当具有足够的体积，以适应生长的晶体的体积以及生长晶体所需的源材料的体积。这样，反应池的内部体积必须在最终晶体的预期体积的6-12倍范围内。优选的设计对应于内高与内径比在0.8至4.0范围内的反应池。
○SiC晶体的电阻率也必须控制到低值和窄范围，才可用于制造功率器件。由晶体制成的衬底成为典型的竖直功率器件设计中的电流路径的一部分，并且如果电阻率较高，则在衬底上制造的器件将效率低下。通过向晶体生长过程添加N2气来实现大直径SiC晶体生长的电阻率控制。除具有足够的体积以产生足够数量的衬底之外，据发现，来自一种晶体和来自不同晶体之中的所有衬底必须表现出共同的电阻率范围。使用所述方法，据发现，对从单晶切割的晶片测定的电阻率值范围在0.013-0.022Ω-cm范围内。这对应于大于3E18/cm2并且高达约6E18/cm2的氮供体浓度。
○为了能够将SiC晶片引入硅处理系统并获得可接受的工艺特性，应当适当地制备SiC晶片的表面。具体地讲，表面污染和颗粒应当控制到特定水平。类似地，金属污染应当控制到特定水平。位错和刮痕密度也需要保持低于特定水平。下文将更详细地描述所有上述规范。应当注意到，当处理硅晶片时，可在沉积过程之前使用氧化过程来调节晶片表面。然而，SiC不会氧化。因此，标准氧化过程对于调节SiC表面无效，使得需要如本文所公开的那样来制备SiC晶片，然后将它们引入到沉积处理室中。
根据本发明所公开的具体实施例，公开了经抛光的4H-SiC碳化硅半导体衬底，该衬底被制备成用于外延生长，该衬底具有：149至152mm的直径；365-675mm的厚度；倾斜的圆周边缘(例如，相对于衬底的制造表面具有22.5+/-0.2度的最大角度)；0.5μm至5μm的总厚度变化(TTV)范围，以及1μm至40μm的翘曲范围；通过TXRF测定的衬底的C面或Si面上的表面金属污染水平作为Na、Mg、Al、Ca、K、Mg的面密度总和在25E10/cm2至275E10/cm2之间，并且原子P、Ni、Fe、Co、Cu、Mn的面密度总和在10E10/cm2至150E10/cm2之间；衬底中的由螺纹型螺旋位错、基面位错和微管构成的晶体位错的面密度中值在1/cm2至2600/cm2之间；聚集刮痕长度在5μm至5000μm范围内；以及，颗粒计数在5至500总颗粒范围内，而颗粒直径在0.5μm至10μm范围内。在一些实施例中，衬底可以被取向为使得[0001]衬底表面偏离c-轴朝<11-20>方向倾斜3.5-4.4度。在一些实施例中，当在熔融KOH中蚀刻衬底并且在19个部位(每个部位为1×1mm2，所述部位在整个制造表面上均匀分布)测定时，基面位错的面密度中值在1/cm2至2500/cm2范围内，而螺纹型螺旋位错的面密度中值在0/cm2至400/cm2范围内，并且衬底上的至少一个部位测定为0螺旋位错。另外，衬底内的电阻率值可以在0.013Ω-cm至0.022Ω-cm范围内。衬底还可以包括沉积到硅或碳表面上的一个或多个SiC同质外延层，其复合厚度在1.5μm至160μm范围内，并且外延层中的至少一个具有浓度在1E14/cm3至3E19/cm3范围内的n-型或p-型掺杂原子。可以通过包括以下步骤的外延工艺制造外延膜：i。将一个或多个衬底加载到CVD外延系统中；ii。当衬底暴露于氢气和氯化氢的气体混合物时，将衬底加热至足以蚀刻制造表面的高温；以及，iii。使用包含至少一种具有氯原子的气体的气体混合物将外延膜沉积到衬底上。在一些实施例中，通过TXRF测定的衬底的C面或Si面上的表面金属污染水平作为Na、Mg、Al、Ca、K的面密度总和在25E10/cm2至275E10/cm2之间，并且原子P、Ni、Fe、Co、Cu、Mn的面密度总和在10E10/cm2至150E10/cm2之间。另外，当在熔融KOH中蚀刻SiC同质外延层并且在分布于整个表面上的19个部位测定时，螺旋位错的面密度中值在0/cm2至400/cm2范围内，并且至少一个部位测定为0螺旋位错，而基面位错的面密度中值在0/cm2至20/cm2范围内，并且至少一个部位测定为0基面位错。
根据本发明所公开的某些实施例，提供了生长最大直径超过149mm的4H-SiC晶体的方法，该方法包括：i。制备内部体积为4000cm3至16000cm3并且内径与内高比在0.8至4.0范围内的中空、圆柱形石墨反应池；ii。将硅原子源和碳原子源引入到反应池中；iii。将4H-SiC碳化硅晶种置于反应池内部；iv。密封反应池并用石墨绝缘体围绕反应池；v。将圆柱形反应池引入到真空炉中；vi。将该炉抽真空；vii。用基本上为惰性气体的气体混合物将炉填充至接近大气压的压力；viii。将圆柱形反应池在炉中加热至1975℃至2500℃范围内的温度；ix。将炉中压力减小至低于50托但不低于0.05托；以及，x。使源升华以及硅和碳蒸气冷凝到晶种上。
在本发明所公开的方法中，硅原子源可以包括含多晶硅芯片的混合物。在一些具体实施例中，当晶体体积达到反应池的内部体积的1/12至1/6时可以停止升华。该方法还可以包括将晶体以某个方向切成薄片，使得所得的晶片具有偏离c-轴朝<11-20>方向倾斜3.5至4.4度的表面。该方法还可以包括将一个或多个SiC同质外延层沉积到硅或碳表面上，其复合厚度在1.5μm至160μm范围内，并且外延层中的至少一个具有浓度在1E14/cm3至3E19/cm3范围内的n-型或p-型掺杂原子。
沉积一个或多个SiC同质外延层可以包括：i。将一个或多个衬底置于CVD外延系统中；ii。当衬底暴露于氢气和氯化氢的气体混合物时，将衬底加热至足以蚀刻衬底表面的高温；以及，iii。使用包含至少一种具有氯原子的气体的气体混合物将外延膜沉积到衬底上。
在一些实施例中，通过TXRF测定的衬底的C面或Si面上的表面金属污染水平作为Na、Mg、Al、Ca、K、Mg的面密度总和在25E10/cm2至275E10/cm2之间，并且原子P、Ni、Fe、Co、Cu、Mn的面密度总和在10E10/cm2至150E10/cm2之间。另外，当在熔融KOH中蚀刻SiC同质外延层并且在分布于整个表面上的19个部位测定时，螺旋位错的面密度中值在0/cm2至400/cm2范围内，并且至少一个部位测定为0螺旋位错，而基面位错的面密度中值在0/cm2至20/cm2范围内，并且至少一个部位测定为0基面位错。已切成薄片的晶片中的氮供体浓度可大于3E18/cm2并且可高达约6E18/cm2。对从单晶切割的晶片测定的电阻率值可以在0.013至0.022Ω-cm范围内。
另外，本发明公开了用于在SiC晶片上外延生长SiC外延层的方法，该方法包括：将SiC晶片置于外延生长室中；进行将晶片加热至1400-1600℃范围内的温度的预生长清洁步骤，然后将晶片暴露于将蚀刻晶片表面的气体。在一些实施例中，该气体包含氢气和氯化氢的混合物。在预生长清洁步骤之后，该方法继续进行到外延生长步骤，其中使一种或多种含氯的化学气体流进生长室中。
该方法还可以包括以下步骤：在将晶片置于外延生长室中之前，使用布垫并且在30-60℃范围内的温度下，用二氧化硅或氧化铝磨料对衬底抛光，以便将晶片的表面粗糙度减小至低于1nm。另外，在对晶片抛光之后，该方法可以包括使用酸性溶液(pH小于4)清洁晶片以移除颗粒和残余金属污染的步骤。在抛光步骤后，可以在超声清洁机中清洁晶片并用聚合物刷(使用聚乙烯醇(PVA)刷)擦洗。清洁和擦洗步骤之后可以是旋转冲洗和干燥。
在一些实施例中，通过将SiC晶体切成薄片以制备4H-SiC晶片来获得用于外延生长的晶片，使得所得的晶片表面偏离c-轴朝<11-20>方向成4度的角度。然后将晶片边缘倒角至22.5+/-0.1度的角度。
所公开的发明的其他特征和优点将通过下文提供的与示例性实施例相关的详细描述而变得显而易见。
附图说明
并入并构成本说明书一部分的附图举例说明了本发明的实施例，并且与文字描述一起用于解释和说明本发明的原理。附图旨在以图解的方式说明示例性实施例的主要特征。附图并非旨在示出实际实施例的每个特征，也非示出所示元件的相对维度，并且未按比例绘制。
图1示出了根据现有技术的反应池；
图2示出了用于本发明的实施例的反应池。
具体实施方式
在升华系统中使用物理气相运输来生长SiC晶体。在所述实施例中，使晶体生长至的直径可产生直径为至少150mm或200mm的晶片。另外，作出规定，要求显著降低应力，从而最大程度减小生长的晶体内的缺陷。通过在生长过程中适当包含氮来控制电阻率。
本文所述的方法的实施例提供胜过晶种生长的现有方法和设备的若干优势。大多数现有技术系统使晶种背表面与坩埚或反应池顶部形成接触或将晶种物理连接(例如，粘附)到盖子。这种接触是不必要的，并且可能对晶体形成有害。通过最大程度减小晶种与反应池之间的接触，在生长过程中施加于晶体的应力也被最大程度减小，从而改善生长的晶体的质量，这可由低晶体缺陷密度为证。
本文所公开的反应池的各种所公开的构造最大程度减小固定过程中晶种的损坏或弯曲，并且因为晶种从反应池机械脱开，所以晶种可以在生长期间独立于反应池膨胀和收缩，从而最大程度减小应力。
现在参见图2，示出了根据本发明的一个实施例的PVT反应池，其被构造成用于SiC晶体生长。反应池40优选地由具有石墨盖子55的石墨容器形成。该反应池的内径用“d”标明，而反应体积用V标明。反应体积是指蒸气在其上运输着落到晶种48上并生长晶体的体积。在反应池的上部提供搁架46，搁架的内径(在图2中用“ds”标明)略小于晶种48的直径。搁架46可被制成粘结到容器侧壁的石墨环。或者，搁架46可与容器整体制成，例如，容器可与搁架形成为容器40的内部侧壁的一体部分。当然，搁架的壁不需要为竖直的，而是可以为倾斜的，在此情况下，直径“ds”在搁架的源侧上的值可大于在晶种侧上的值。
搁架46用于在其周边边缘支撑晶种48，而无任何物理附连。相反，晶种48只是置于容器的内部以便搁在搁架46上。搁架顶部的池内径略大于晶种直径，以在平面内(即，水平地)适应晶种的热膨胀。然后将石墨保持器53置于晶种上方而不接触晶种，以便在晶种上方维持自由空间，但允许晶种在有界空间内垂直地自由移动。保持器53被构造成防止晶种垂直移动到晶种的背表面将会接触盖子55的表面的程度。在一些实施例中，保持器53形成为盖子55的一部分。例如，保持器53可以是与盖子55整体机加工或制造的环延伸部，如图中的小图所示。
任选地，在石墨保持器或垫片53的底部提供气体通道59。气体通道的例子在图中的小图中显示，示出了在面向晶种的表面上提供的并有助于气体流动的凹槽59。或者，可以在晶种上方、晶种下方或晶种上方和下方提供单独的气体通道环。在图1中，气体通道环50被提供在晶种48下方，并用于引导气体进入盖子55与晶种48之间的间隙31。气体通道环50通常具有平垫圈的形状，在其面向晶种48的侧面具有流动通道，类似于通道59，即，在图1所示的情况下，在环50的顶部表面上提供通道。根据环50的一个变体，通道或凹槽59提供在面向晶种的表面上和环50的外边缘上。
在图2的例子中，气体通过盖子55中的气体收集器61离开反应池40；然而，气体收集器可以是增大气体相对于径向方向以离开池顶部的方向传导的任何几何形状或材料。一般来讲，该布置被构造成从晶种48的下方生成气流，围绕晶种边缘并穿过气体通道环50进入间隙31，再离开容器的顶部，如图1中的虚线箭头所示。气体通道配件和气体收集器均应由与方法温度和SiC晶体生长中所用的化学物质(例如石墨、钼等)相容的材料构成。该总体布置使得晶种的垂直运动受限以便在盖子与晶种背表面之间维持间隙31。这样，晶种的背表面始终不会接触盖子，并且可因这种接触而导致的应力得以避免。另外，该布置还使得晶种可以在加热和冷却时自由膨胀和收缩，而不会因池向晶种赋予应力。
如图中的小图所示，在该具体例子中，盖子55与用作保持环53的延伸部53整体形成。气体流动通道59在延伸部53的底部形成，以允许气体流动。当将盖子55置于容器的顶部上时，其在盖子55与晶种48之间形成间隙31。底部气体流动环50使得气体可以从晶种下方进入。另外，存在供晶种48纵向运动(即，浮动或被气流向上抬升)的后退空间，但其纵向运动被延伸部53限于预定的距离量，使得其背表面从不接触盖子的表面。另外，在盖子55中提供孔61以使得能够将气体通过盖子55抽出容器。
反应池40根据在其中待生长的晶体的尺寸来构造。反应池被设计成具有足够的体积V，以适应生长的晶体的体积以及生长晶体所需的源材料的体积。源材料可以包括多晶硅芯片。根据下文进一步详细描述的例子，已确定，为了获得高品质晶体，反应池的内部体积应当在最终晶体的预期体积的6至12倍范围内。也就是说，直径d和体积V被构造成使得所得的体积将是反应池内生长的晶体的体积的6至12倍。更具体地讲，反应池应具有0.8至4.0范围内的内高与内径比(h/d)。在其他实施例中，反应池的内部体积被设定为8000至20000cm3，并且在一些实施例中，反应池的内径与内高比被设定为2至8。
在许多情况下，采用4H-SiC进行功率器件制造需要在用于制造器件的工艺设备中，将SiC衬底与硅衬底并排使用。因此，为了确保相容性，SiC衬底不应导致工艺中设备的任何交叉污染，并且衬底的尺寸应当与当前使用硅晶片的设备相容。
之前已公开了用于制备适于CVD外延和器件制造的SiC晶片的现有策略(Loboda等人，13/959,896)。在本文所公开的某些实施例中，遵循以下步骤，其中这些步骤被特定地开发以便制备与硅器件工厂中的制造相容的SiC衬底，如上所述。首先使用多线切片工艺将SiC晶体切成薄片，以形成具有600至750μm范围内的平均厚度的薄片。使用带金刚石涂层的槽轮对衬底施加斜面，这产生相对于晶片表面1与25度之间的斜角。用于硅晶片的典型斜角为约22.5度，并且在该实施例中该值也应用于SiC晶片。使用金刚石磨料经由固定磨料研磨和单/双侧松散磨料抛光的组合将衬底厚度减小至365-675μm范围内的值，以制备双侧抛光衬底。为了制备适于光刻工艺的平坦衬底，使用具有大抛光台的抛光设备进行批量晶片抛光。抛光机上的台面的直径通常至少相当于102cm(40英寸)，并且能够抛光直径大到200mm的批量衬底。在这些实施例中，在两块板上使用布垫并使用基于金刚石的浆料进行抛光。SiC衬底厚度的目标值故意地小于用于制造功率器件的典型硅晶片(Si衬底平均厚度大于625μm)。这是为了确保，SiC衬底造成的电阻不会限制功率器件的操作。在衬底上产生机械和化学作用的方法中，用二氧化硅或氧化铝磨料、布垫和30-60℃范围内的温度完成衬底的最终抛光。目标是将表面粗糙度减小至低于1nm，以便使得晶片适于制造半导体器件所需的CVD外延工艺。在一些实施例中，仅在晶片的旨在用于生长外延膜的一侧上进行最终抛光。
研磨和抛光SiC晶片的工艺可能增加表面的金属污染和/或颗粒。颗粒将导致沉积到衬底上的外延膜中的缺陷。用抛光布垫抛光，相比使用软金属板诸如铜或锡的抛光机抛光，可最大程度减少金属污染。在金刚石抛光后，使用低浓度(0.5-10％)碱性表面活性剂(9<pH<12)混合于去离子水中，经由超声清洁槽清洁衬底的颗粒。这些步骤之后是冲洗和旋转干燥工序。在最终抛光后，使用酸性溶液(pH<4)清洁衬底，以移除颗粒和残余的金属污染。在最终抛光后，利用超声清洁和聚合物刷擦洗(例如，聚乙烯醇(PVA)刷)来清洁衬底表面，然后旋转冲洗和干燥。
一旦SiC衬底被抛光，就必须对其检查以确保其表面没有污染和缺陷。使用所述方法制造衬底，对通过该方法制造的衬底的检查揭示出以下信息：
○激光散射光谱测定法是一种非破坏性测试，用这种测定法来检查衬底的颗粒、刮痕和其他表面瑕疵。对于上述SiC衬底而言，该测试显示聚集刮痕长度小于或等于5000μm，并且直径大于0.5μm的颗粒的总颗粒计数小于或等于500。相同测试可用于计数衬底表面上的微管。通过对微管计数并将该计数除以检查面积，发现微管的面密度小于或等于0.1/cm2。
○通过TXRF检查SiC衬底的表面，表面上的总金属浓度表征为原子Na、Mg、Al、Ca、K、Mg的面密度总和小于或等于275E10/cm2，并且原子P、Ni、Fe、Co、Cu、Mn的面密度总和小于或等于300E10/cm2。
○评价晶片形状显示出TTV小于5μm，翘曲小于40μm。
在使用所述方法制造的抛光SiC衬底上测得的低水平污染物、刮痕和颗粒显示，这些值与在用于制造功率器件的硅衬底上测得的水平几乎相当。这种品质允许在相同制造生产线上在SiC衬底与Si衬底之间进行交换，同时最大程度减小生产损耗的风险。优选的聚集刮痕长度在5μm至5000μm范围内，但5μm至10000μm范围内的聚集刮痕长度也是可行的。颗粒计数应保持在直径在0.5μm至10μm范围内的5至500总颗粒，对于更严格的工艺要求而言，应遵守直径在0.5μm至10μm范围内的5-250总颗粒的颗粒计数，而对于稍微放松的要求而言，应遵守直径在0.5μm至10μm范围内的5-1000总颗粒的颗粒计数。另外，总厚度变化(TTV)设定在0.5μm至5μm范围内，并且翘曲设定在1μm至40μm范围内；在某些实施例中，翘曲限于12-30μm，以确保更平的晶片和更高的器件产量。
为确认晶体完美性符合可靠的功率器件的制造要求，通过熔融盐(KOH)蚀刻对制造的SiC衬底的有限取样进行破坏性测试。通常，每个生长的晶体测试一个薄片。熔融盐蚀刻工艺将修饰螺纹型螺旋位错、基面位错和微管。在衬底上的19个点处(每个点1mm2检查面积)对位错进行计数。螺旋位错的面密度中值等于或小于400/cm2，并且基面位错的面密度中值小于2600/cm2。在某些实施例中，基面位错范围设定在1至800/cm2，并且对于更严格的规范而言，基面位错范围设定在1至250/cm2。
一旦确认SiC衬底没有污染并且与制造工艺的衬底使用相容，就必须通过CVD外延工艺将晶体SiC的膜沉积到大直径SiC衬底上。在能够批量处理许多衬底的化学气相沉积系统中进行该工艺。通常，晶片的硅面为沉积表面，但一些新兴的器件设计使SiC在碳面上外延生长。在沉积外延膜之前，将衬底加热至1400-1600℃范围内的温度，然后暴露于将蚀刻衬底表面的气体。氢气和氯化氢混合物是用于蚀刻的有效气体，并且提供了将从暴露表面移除金属和VI-A族元素污染的额外有益效果。在一些实施例中，用于SiC外延的一种或多种化学气体含氯。据发现，当将氯物质用于生长反应时，存在的额外有益效果在于：生长的膜的顶部表面上的金属污染水平将与在开始生长之前抛光衬底的表面的金属污染水平同样低或更低。因此，在本发明所公开的实施例中，严格控制在开始生长过程之前晶片表面上的污染水平。另外，根据本发明的实施例，在沉积过程之前或期间，在沉积室中使用氯气流将金属污染物从SiC晶片的表面移除。据发现，通过使用流动的氯气，沉积的外延层中的任何所产生的金属污染低于SiC晶片中的金属污染。
一旦外延过程完成，便通过使用超声浴来清洁晶片以移除松散的颗粒，然后冲洗和旋转干燥。在沉积的外延膜较厚(10-100+μm)的一些应用中，晶片的背表面可能变得更粗糙。为了使晶片的背侧返回其外延之前的条件，用二氧化硅或氧化铝磨料、布垫和30-60℃范围内的温度，采用在衬底上产生机械和化学作用的方法，进行衬底的抛光。在该抛光后，使用酸性溶液(pH<4)清洁衬底，以移除颗粒和残余的金属污染。可以使用超声清洁和聚合物刷擦洗(例如，PVA刷)中的任一者或两者进行该清洁，然后是旋转冲洗和干燥工序。
当设计外延膜结构以构造晶体管或二极管时，通常最少沉积两层膜，其中第一层膜具有类似于衬底的掺杂剂类型、浓度和电阻率，并且第二层膜具有相同类型掺杂剂但浓度较低，这导致比衬底更高的电阻率。还可以添加用供体或受体原子掺杂的另外的膜。在一个例子中，为了制造MOSFET，需要两层，第一层具有类似于衬底的电阻率，第二层膜具有比衬底高得多的电阻率。
当外延过程完成时，清洁衬底以移除可能在外延生长或处理过程中转移到衬底的颗粒。外延过程非常清洁并且不会对衬底表面造成另外的金属污染。在采样的基础上进行类似于抛光晶片的测试方法，以确认金属污染物、刮痕、颗粒的浓度等于或小于抛光衬底上要求和实现的浓度。
为确认外延膜层的晶体完美性符合可靠的功率器件的制造要求，通过熔融盐(KOH)蚀刻对制造的SiC晶片的有限取样进行破坏性测试。熔融盐蚀刻工艺将修饰螺纹型螺旋位错、基面位错和微管。在衬底上的19个点处(每个点1mm2检查面积)对位错进行计数。螺旋位错的面密度中值等于或小于300/cm2。在一些实施例中，螺旋位错的面密度中值在0/cm2至400/cm2范围内，并且在其他实施例中，螺旋位错的面密度中值在1/cm2至200/cm2范围内。在晶片上的19个部位中的任何一个处，基面位错的面密度中值小于或等于1/cm2。
随着可用于制造功率器件的SiC衬底出现在使用硅衬底的制造生产线中，下一个步骤是将SiC衬底的直径超出149mm而扩展到大于200mm的值，以便改善器件制造过程的制造成本。所述的制造SiC晶体和衬底的方法可扩展到直径达202mm的衬底。
实例1
在与图2所示的反应池类似的并且其内部体积为反应池内生长的晶体的体积的6至12倍的反应池中生长晶体。在这方面，应当注意到，在一些实施例中，当晶体体积达到反应池的内部体积的1/12至1/6时停止升华晶体生长过程。在其他实施例中，当晶体体积达到反应池的内部体积的1/3时停止升华晶体生长过程。
将晶体切成薄片以制备4H-SiC衬底，使得所得表面偏离c-轴朝<11-20>方向成4度的角度。使用带凹槽的金刚石砂轮将衬底的边缘倒角至22.5+/-0.1度的角度。在边缘倒角过程后晶片直径在150+/-0.4mm的规范内。然后通过表面研磨和抛光在两侧上处理晶片，实现<1nm的RMS表面粗糙度。下表提供了若干150mm直径衬底上的金属污染的总x-射线荧光(TXRF)测量，其中测试的例子在硅面或碳面上进行。在晶片的硅面(0001)上的三个位置(半径＝0处，半径＝3.75mm、120度处，半径＝3.75mm、300度处)进行TXRF测量。每种元素的测量中最小可检测浓度如下所示：
金属 Pt K Ca Mn Fe Ni Cu Co P Al Na Mg
痕量值 3.89 2.47 0.27 0.18 0.18 0.35 0.18 53 40 50 40
各组污染物金属的最大和最小浓度如下列表显示。
硅面金属污染物
Figure BDA0001219596110000181
Figure BDA0001219596110000191
Si面上的元素组 最小值(×E10) 最大值(×E10)
Na、Mg、Al、Ca、K的总和 126 210
P、Ni、Fe、Co、Cu、Mn的总和 54 90
碳面金属污染物
金属 Pt K Ca Mn Fe Ni Cu Co P Al Na Mg
痕量值 3.89 2.47 0.27 0.18 0.18 0.35 0.18 53 40 50 40
6B14080007-07 1 3.9 2.59 0.27 0.31 0.18 0.35 0.18 53 99.1 50 40
2 3.9 2.97 0.27 0.42 0.18 0.35 0.18 53 66.27 50 40
3 3.9 3.98 0.53 12.17 0.75 0.35 0.18 53 40 50 40
6B141000013-09 1 3.9 2.47 0.27 1.29 1.06 0.35 0.18 53 46.95 50 40
2 3.9 3.79 0.27 0.73 0.18 0.35 0.18 53 40 50 40
3 3.9 3.16 0.27 0.32 0.18 0.35 0.18 53 40 50 40
6B14110012-14 1 3.9 2.56 0.27 0.41 0.18 0.35 0.18 53 44.34 50 40
2 3.9 5.89 0.27 1.15 0.18 0.35 0.18 53 43.61 50 40
3 3.9 3.58 0.27 0.58 0.18 0.35 0.18 53 40 50 40
最大值 3.9 5.89 0.53 12.17 1.06 0.35 0.18 99.1 99.1 50 40
最小值 3.9 2.47 0.27 0.31 0.18 0.35 0.18 53 40 50 40
C面上的元素组 最小值(×E10) 最大值(×E10)
Na、Mg、Al、Ca、K的总和 136 199
P、Ni、Fe、Co、Cu、Mn的总和 54 113
实例2
晶片形状和电阻率
在与图2所示的反应池类似的并且其内部体积为反应池内生长的晶体的体积的6至12倍的反应池中生长晶体。将晶体切成薄片以制备4H-SiC衬底，使得所得表面偏离c-轴朝<11-20>方向成4度的角度。使用带凹槽的金刚石砂轮将衬底的边缘倒角至22.5+/-0.1度的角度。在边缘倒角过程后晶片直径在150+/-0.4mm的规范内。然后通过表面研磨和抛光在两侧上处理晶片，实现小于1nm的RMS表面粗糙度。初始晶体尺寸、抛光晶片直径、抛光晶片厚度、抛光晶片形状尺度以及电阻率列表显示。
晶片ID CE1410-09 CO1411-04
目标平均晶片厚度 350μm 500μm
粗晶直径 160.0mm 161.3mm
晶片直径 150mm 150mm
TTV 3.15μm 2.12μm
翘曲度 17.03μm 28.44μm
平均电阻率 0.01842Ω.cm 0.02068Ω.cm
最大电阻率 0.01849Ω.cm 0.02087Ω.cm
最小电阻率 0.01838Ω.cm 0.01903Ω.cm
实例3：
在与图2所示的反应池类似的并且其内部体积为反应池内生长的晶体的体积的6至12倍的反应池中生长晶体。将晶体切成薄片以制备4H-SiC衬底，使得所得表面偏离c-轴朝<11-20>方向成4度的角度。使用带凹槽的金刚石砂轮将衬底的边缘倒角至22.5+/-0.1度的角度。在边缘倒角过程后晶片直径在150+/-0.4mm的规范内。使用具有2mm边缘排除的激光散射光谱仪评价硅面上的刮痕和颗粒。测定的初始晶体直径、抛光晶片厚度、晶片刮痕和颗粒如下表显示。
晶片ID CK1406-08
晶体直径 159mm
晶片直径 150mm
目标晶片厚度 365μm
总颗粒 346
总刮痕长度 282μm
实例4：
晶体缺陷
在与图2所示的反应池类似的并且其内部体积为反应池内生长的晶体的体积的6至12倍的反应池中生长晶体。将四个不同的晶体切成薄片以制备4H-SiC衬底，所述衬底被加工成150mm直径的抛光衬底。然后将每个衬底在熔融KOH中蚀刻以揭露位错。在位于均匀分布于衬底上的19个位置处的1×1mm部位中对螺旋位错(TSD)和基面位错(BPD)数量进行计数。结果如下列表显示：
Figure BDA0001219596110000211
Figure BDA0001219596110000221
统计结果显示如下：
基面位错面密度(cm-2)
Figure BDA0001219596110000231
螺旋位错面密度(cm-2)
Figure BDA0001219596110000232
实例5。外延晶片晶体缺陷
将4H-SiC衬底切割并加工成150mm直径的抛光衬底。使用批量暖壁CVD系统将具有15μm的目标厚度和6E15/cm3的目标掺杂的外延膜沉积到晶片上。将外延晶片在熔融KOH中蚀刻以揭露位错。在位于均匀分布于衬底上的19个位置处的1×1mm部位中对螺旋位错和基面位错数量进行计数。结果如下列表显示：
Figure BDA0001219596110000233
Figure BDA0001219596110000241
实例6：外延晶片金属污染
下表提供了若干150mm直径衬底上的金属污染的总x-射线荧光(TXRF)测量，其中测试的例子在硅面和碳面上进行。在晶片上的三个位置(半径＝0处，半径＝3.75mm、120度处，半径＝3.75mm、300度处)进行TXRF测量。各组污染物金属的最大和最小浓度如下列表显示。
将4H-SiC衬底切割并加工成150mm直径的抛光衬底。使用批量暖壁CVD系统将具有5μm的目标厚度和1.5-2.0E15/cm3的目标掺杂的外延膜沉积到晶片上。在硅面上进行TXRF测量。
序列号 部位 K Ca Mn Fe Ni Cu Co Al Na Mg P
ND值 3.89 2.47 0.27 0.18 0.18 0.35 0.18 40 50 40 53
6B14050014-05 1 3.89 3.02 0.27 0.32 0.18 0.35 0.18 40 50 40 53
6B14050014-05 2 3.89 4.68 0.27 1.33 0.18 0.35 0.18 40 50 40 53
6B14050014-05 3 3.89 2.47 0.27 0.27 0.18 0.35 0.18 40 50 40 53
6B14070008-05 1 3.89 3.64 0.27 0.68 0.18 0.35 0.18 40 50 40 53
6B14070008-05 2 3.89 2.78 0.27 6.93 0.94 0.35 0.18 40 50 40 53
6B14070008-05 3 3.89 3.85 0.27 0.9 0.18 0.35 0.18 40 50 40 53
Si面上的元素组 最小值(×E10) 最大值(×E10)
Na、Mg、Al、Ca、K的总和 136.36 138.57
P、Ni、Fe、Co、Cu、Mn的总和 53.90 61.32
将4H-SiC衬底切割并加工成150mm直径的抛光衬底。使用批量暖壁CVD系统将具有15μm的目标厚度和3.6E15/cm3的目标掺杂的外延膜沉积到晶片上。在硅面和碳面两者上进行TXRF测量。
Figure BDA0001219596110000242
Figure BDA0001219596110000251
<u>C面上的元素组</u> <u>最小值(×E10)</u> <u>最大值(×E10)</u>
<u>Na、Mg、Al、Ca、K的总和</u> <u>156.95</u> <u>261.68</u>
<u>P、Ni、Fe、Co、Cu、Mn的总和</u> <u>54.66</u> <u>62.68</u>
<u>Si面上的元素组</u> <u>最小值(×E10)</u> <u>最大值(×E10)</u>
<u>Na、Mg、Al、Ca、K的总和</u> <u>137.56</u> <u>139.70</u>
<u>P、Ni、Fe、Co、Cu、Mn的总和</u> <u>54.41</u> <u>55.07</u>
应当理解，本文所述的工艺和技术不与任何具体设备固有地相关，并且可通过组件的任何合适组合来实施。此外，可根据本文所述的教导内容使用各种类型的通用器件。还可以证明有利的是构造特殊的设备，以执行本文所述的方法步骤。已结合具体实例描述了本发明，所述具体实例在所有方面均旨在是示例性的而非限制性的。本领域的技术人员将理解，功能元件的多种不同组合将适于实践本发明。此外，在考虑本说明书并实施本文所公开的发明后，本发明的其他具体实施对于本领域技术人员将显而易见。在相关领域中可单独地或以任何组合使用所述实施例的各个方面和/或组成部分。旨在使本说明书和实例仅以举例方式考虑，而本发明的真实范围和精神由以下权利要求书指示。

Claims (18)

1.一种制造SiC晶体至生长体积的方法，包括：
i.将包含硅芯片的混合物引入到反应池中，所述反应池由石墨制成并且具有圆柱形内部，所述圆柱形内部的内部体积在所述SiC晶体的所述生长体积的6至12倍范围内；
ii.将碳化硅晶种置于所述反应池内部邻近述反应池的盖子处；
iii.使用所述盖子密封所述反应池；
iv.用石墨绝缘体围绕所述反应池；
v.将反应池引入到真空炉中；
vi.将所述真空炉抽真空；
vii.用包含惰性气体的气体混合物将所述真空炉填充至接近大气压的压力；
viii.将所述反应池在所述真空炉中加热至1975℃至2500℃范围内的温度；
ix.将所述真空炉中的压力减小至从0.05托至低于50托；
x.将碳气源引入所述真空炉中，并且流入氮气，其配置为引入大于3E18/cm2且高达6E18/cm2的氮供体浓度；以及
xi.使硅物质和碳物质升华以及蒸气冷凝到所述晶种上，并在所述SiC晶体的生长体积达到所述反应池的内部体积的十二分之一至六分之一且所述SiC晶体足够大以产生十个或更多个衬底时停止所述升华，
其中所述晶种设置在所述反应池上方，所述晶种的边缘受搁架支撑，
其中所述盖子的一部分设置在所述晶种上方，
其中在所述盖子的下方形成保持器作为所述盖子的一部分，将保持器置于晶种上方而不接触晶种，并且在所述保持器的底部提供气体通道，
其中在所述盖子中提供多个孔作为气体收集器，且所述多个孔在竖直方向上提供，以及
其中在所述晶种与所述盖子之间提供间隙。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述反应池具有4000cm3至16000cm3的体积。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述反应池具有0.8至4.0范围内的内高与内径比。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：
将所述晶体以某个方向切成薄片，使得所得的晶片具有偏离c-轴朝<11-20>方向倾斜3.5至4.4度的表面；
研磨和抛光每个晶片，从而使每个晶片的厚度减小至365mm至675mm范围内的平均厚度；
研磨每个晶片的圆周边缘，以形成斜切边缘；以及，
其中执行研磨和抛光每个晶片，以产生0.5μm至5μm范围内的总厚度变化，以及1μm至40μm范围内的翘曲。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括清洁所述晶片，从而得到通过TXRF测定的在所述衬底的C面或Si面上的表面金属污染水平，其作为Na、Mg、Al、Ca、K、Mg的面密度总和为25E10/cm2至250E10/cm2并且原子P、Ni、Fe、Co、Cu、Mn的面密度总和为10E10/cm2至150E10/cm2。
6.根据权利要求5所述的方法，其中清洁所述晶片包括将所述晶片浸渍在超声清洁槽中，所述超声清洁槽具有pH大于9至小于12且混合于去离子水中的低浓度碱性表面活性剂。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述碱性表面活性剂的浓度为0.5％至10％。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括进行冲洗和旋转干燥工序。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括在抛光后使用pH小于4的酸性溶液清洁所述衬底，以便移除颗粒和残余的金属污染。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括使用聚乙烯醇刷擦洗所述晶片。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述衬底中的晶体位错的面密度中值在1/cm2与2600/cm2之间。
12.根据权利要求11所述的方法，其中在每个晶片的制造表面上测定的聚集刮痕长度在5μm至5000μm范围内。
13.根据权利要求12所述的方法，其中每个晶片中的颗粒计数为5至500总颗粒，所述颗粒各自具有0.5μm至10μm范围内的直径。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括将所述衬底加载到外延沉积室中，通过将所述衬底加热至高温并使氢气和氯化氢的气体混合物流进所述外延沉积室中来清洁所述衬底，以及在所述晶片上沉积SiC外延层。
15.根据权利要求14所述的方法，其中使用包含至少一种具有氯原子的气体的气体混合物将所述外延层沉积到所述衬底上。
16.根据权利要求1所述的方法，其中搁架顶部的反应池内径大于晶种的直径。
17.根据权利要求1所述的方法，其中在晶种下方提供气体通道环。
18.根据权利要求17所述的方法，其中气体通道环具有平垫圈的形状，在其面向晶种的侧面具有流动通道。
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Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9279192B2 (en) * 2014-07-29 2016-03-08 Dow Corning Corporation Method for manufacturing SiC wafer fit for integration with power device manufacturing technology
US20160045881A1 (en) * 2014-08-15 2016-02-18 Rec Silicon Inc High-purity silicon to form silicon carbide for use in a fluidized bed reactor
WO2017073333A1 (ja) * 2015-10-27 2017-05-04 住友電気工業株式会社 炭化珪素基板
WO2017090285A1 (ja) 2015-11-24 2017-06-01 住友電気工業株式会社 炭化珪素エピタキシャル基板および炭化珪素半導体装置の製造方法
US11370076B2 (en) * 2016-02-23 2022-06-28 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. RAMO4 substrate and manufacturing method thereof
CN107293475B (zh) * 2016-04-01 2021-01-01 上海新昇半导体科技有限公司 减少外延衬底缺陷的形成方法
JP6865431B2 (ja) * 2017-02-16 2021-04-28 国立大学法人埼玉大学 エッチング方法
EP3382067B1 (en) * 2017-03-29 2021-08-18 SiCrystal GmbH Silicon carbide substrate and method of growing sic single crystal boules
WO2018211842A1 (ja) * 2017-05-19 2018-11-22 住友電気工業株式会社 炭化珪素基板および炭化珪素エピタキシャル基板
WO2018232080A1 (en) * 2017-06-16 2018-12-20 Crystal Is. Inc. Two-stage seeded growth of large aluminum nitride single crystals
KR102492733B1 (ko) 2017-09-29 2023-01-27 삼성디스플레이 주식회사 구리 플라즈마 식각 방법 및 디스플레이 패널 제조 방법
JP7422479B2 (ja) * 2017-12-22 2024-01-26 株式会社レゾナック ＳｉＣインゴット及びＳｉＣインゴットの製造方法
JP6879236B2 (ja) * 2018-03-13 2021-06-02 信越半導体株式会社 炭化珪素単結晶の製造方法
JP6881398B2 (ja) * 2018-06-20 2021-06-02 信越半導体株式会社 炭化珪素単結晶成長装置及び炭化珪素単結晶の製造方法
KR102122668B1 (ko) 2018-12-12 2020-06-12 에스케이씨 주식회사 잉곳의 제조장치 및 이를 이용한 탄화규소 잉곳의 제조방법
WO2020235205A1 (ja) * 2019-05-17 2020-11-26 住友電気工業株式会社 炭化珪素基板
KR102187449B1 (ko) 2019-05-28 2020-12-11 에스케이씨 주식회사 탄화규소 잉곳의 제조방법, 탄화규소 잉곳 및 이의 성장 시스템
JP7393900B2 (ja) * 2019-09-24 2023-12-07 一般財団法人電力中央研究所 炭化珪素単結晶ウェハ及び炭化珪素単結晶インゴットの製造方法
KR102340110B1 (ko) * 2019-10-29 2021-12-17 주식회사 쎄닉 탄화규소 잉곳, 웨이퍼 및 이의 제조방법
KR102284879B1 (ko) 2019-10-29 2021-07-30 에스케이씨 주식회사 탄화규소 웨이퍼 및 탄화규소 웨이퍼의 제조방법
US11913135B2 (en) * 2019-12-02 2024-02-27 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Silicon carbide substrate and method of manufacturing silicon carbide substrate
US11519098B2 (en) 2020-01-29 2022-12-06 Wolfspeed, Inc. Dislocation distribution for silicon carbide crystalline materials
WO2021159225A1 (en) 2020-02-10 2021-08-19 Yangtze Memory Technologies Co., Ltd. Metal contamination test apparatus and method
KR102192525B1 (ko) * 2020-02-28 2020-12-17 에스케이씨 주식회사 웨이퍼, 에피택셜 웨이퍼 및 이의 제조방법
KR102229588B1 (ko) * 2020-05-29 2021-03-17 에스케이씨 주식회사 웨이퍼의 제조방법, 에피택셜 웨이퍼의 제조방법, 이에 따라 제조된 웨이퍼 및 에피택셜 웨이퍼
CN111321472B (zh) * 2020-03-25 2022-02-22 哈尔滨科友半导体产业装备与技术研究院有限公司 AlN籽晶精确扩径的装置及方法
EP4144895A4 (en) 2020-06-02 2023-12-27 SENIC Inc. METHOD FOR PRODUCING A SILICON CARBIDE BLOCK, SILICON CARBIDE BLOCKS AND GROWTH SYSTEM THEREOF
DE102020117661A1 (de) * 2020-07-03 2022-01-20 Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Kristallzüchtungsanlage zur Herstellung eines Einkristalls
TWI745001B (zh) 2020-07-24 2021-11-01 環球晶圓股份有限公司 接合用晶片結構及其製造方法
KR102236398B1 (ko) 2020-09-22 2021-04-02 에스케이씨 주식회사 웨이퍼의 세정방법 및 불순물이 저감된 웨이퍼
CN112144110B (zh) * 2020-09-23 2021-07-23 中电化合物半导体有限公司 Pvt法生长碳化硅晶体的生长方法
CN116323882A (zh) 2020-09-30 2023-06-23 福吉米株式会社 抛光和清洗方法、清洗剂以及研磨清洗用套组
CN112813499B (zh) * 2020-12-31 2022-07-12 山东天岳先进科技股份有限公司 一种n型碳化硅晶体的制备方法及生长装置
CN114561694A (zh) * 2022-02-25 2022-05-31 浙江大学 一种制备低基平面位错碳化硅单晶的装置与方法
JP7185087B1 (ja) * 2022-06-02 2022-12-06 昭和電工株式会社 ＳｉＣ基板及びＳｉＣインゴット
EP4324961A1 (en) * 2022-08-17 2024-02-21 SiCrystal GmbH Method for producing a bulk sic single crystal with improved quality using a sic seed crystal with a temporary protective oxide layer, and sic seed crystal with protective oxide layer

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003104798A (ja) * 2001-09-28 2003-04-09 Nippon Steel Corp 炭化珪素単結晶及びその製造方法並びに炭化珪素単結晶育成用炭化珪素結晶原料
KR20060094769A (ko) * 2005-02-26 2006-08-30 네오세미테크 주식회사 대구경 탄화규소 단결정 성장 장치
CN101724906A (zh) * 2009-11-18 2010-06-09 中国科学院物理研究所 一种用于生长高质量导电型碳化硅晶体的方法
JP2014099483A (ja) * 2012-11-13 2014-05-29 Fuji Electric Co Ltd 炭化珪素半導体装置の製造方法

Family Cites Families (265)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL87348C (zh) 1954-03-19 1900-01-01
US3691694A (en) 1970-11-02 1972-09-19 Ibm Wafer polishing machine
US4582561A (en) 1979-01-25 1986-04-15 Sharp Kabushiki Kaisha Method for making a silicon carbide substrate
US4866005A (en) 1987-10-26 1989-09-12 North Carolina State University Sublimation of silicon carbide to produce large, device quality single crystals of silicon carbide
US4912064A (en) 1987-10-26 1990-03-27 North Carolina State University Homoepitaxial growth of alpha-SiC thin films and semiconductor devices fabricated thereon
US4912063A (en) 1987-10-26 1990-03-27 North Carolina State University Growth of beta-sic thin films and semiconductor devices fabricated thereon
JP2534525B2 (ja) 1987-12-19 1996-09-18 富士通株式会社 β−炭化シリコン層の製造方法
JPH0831419B2 (ja) 1990-12-25 1996-03-27 名古屋大学長 単結晶珪素基板上への化合物半導体単結晶の作製方法
JP2804860B2 (ja) 1991-04-18 1998-09-30 新日本製鐵株式会社 ＳｉＣ単結晶およびその成長方法
US5192987A (en) 1991-05-17 1993-03-09 Apa Optics, Inc. High electron mobility transistor with GaN/Alx Ga1-x N heterojunctions
US5248385A (en) 1991-06-12 1993-09-28 The United States Of America, As Represented By The Administrator, National Aeronautics And Space Administration Process for the homoepitaxial growth of single-crystal silicon carbide films on silicon carbide wafers
US5149338A (en) 1991-07-22 1992-09-22 Fulton Kenneth W Superpolishing agent, process for polishing hard ceramic materials, and polished hard ceramics
US5238532A (en) 1992-02-27 1993-08-24 Hughes Aircraft Company Method and apparatus for removal of subsurface damage in semiconductor materials by plasma etching
US5709745A (en) 1993-01-25 1998-01-20 Ohio Aerospace Institute Compound semi-conductors and controlled doping thereof
JPH06316499A (ja) 1993-04-30 1994-11-15 Sharp Corp 炭化珪素単結晶の製造方法
US5416465A (en) 1993-06-04 1995-05-16 Lin; Chion-Dong Steering wheel controlled car light piloting system
JP2827885B2 (ja) * 1994-02-12 1998-11-25 信越半導体株式会社 半導体単結晶基板およびその製造方法
US5679153A (en) 1994-11-30 1997-10-21 Cree Research, Inc. Method for reducing micropipe formation in the epitaxial growth of silicon carbide and resulting silicon carbide structures
WO1996017113A1 (de) 1994-12-01 1996-06-06 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zum herstellen von siliciumcarbid-einkristallen durch sublimationszüchtung
US5899743A (en) 1995-03-13 1999-05-04 Komatsu Electronic Metals Co., Ltd. Method for fabricating semiconductor wafers
SE9503428D0 (sv) 1995-10-04 1995-10-04 Abb Research Ltd A method for epitaxially growing objects and a device for such a growth
RU2094547C1 (ru) 1996-01-22 1997-10-27 Юрий Александрович Водаков Сублимационный способ выращивания монокристаллов карбида кремния и источник карбида кремния для осуществления способа
JP3620554B2 (ja) 1996-03-25 2005-02-16 信越半導体株式会社 半導体ウェーハ製造方法
US5944890A (en) 1996-03-29 1999-08-31 Denso Corporation Method of producing single crystals and a seed crystal used in the method
JP3777662B2 (ja) 1996-07-30 2006-05-24 信越半導体株式会社 エピタキシャルウェーハの製造方法
US5895583A (en) 1996-11-20 1999-04-20 Northrop Grumman Corporation Method of preparing silicon carbide wafers for epitaxial growth
US5954881A (en) 1997-01-28 1999-09-21 Northrop Grumman Corporation Ceiling arrangement for an epitaxial growth reactor
US6261931B1 (en) 1997-06-20 2001-07-17 The Regents Of The University Of California High quality, semi-insulating gallium nitride and method and system for forming same
TW358764B (en) 1997-07-07 1999-05-21 Super Silicon Crystal Res Inst A method of double-side lapping a wafer and an apparatus therefor
US6336971B1 (en) * 1997-09-12 2002-01-08 Showa Denko Kabushiki Kaisha Method and apparatus for producing silicon carbide single crystal
JPH11121311A (ja) 1997-10-13 1999-04-30 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 炭化ケイ素材およびその製造方法並びに炭化ケイ素ウエハ
JPH11135464A (ja) 1997-10-30 1999-05-21 Komatsu Electron Metals Co Ltd 半導体ウェハの製造方法
US5985024A (en) * 1997-12-11 1999-11-16 Northrop Grumman Corporation Method and apparatus for growing high purity single crystal silicon carbide
US5888887A (en) 1997-12-15 1999-03-30 Chartered Semiconductor Manufacturing, Ltd. Trenchless buried contact process technology
JPH11209198A (ja) * 1998-01-26 1999-08-03 Sumitomo Electric Ind Ltd ＳｉＣ単結晶の合成方法
DE19823904A1 (de) 1998-05-28 1999-12-02 Wacker Siltronic Halbleitermat Hochebene Halbleiterscheibe aus Silicium und Verfahren zur Herstellung von Halbleiterscheiben
EP0967304B1 (en) 1998-05-29 2004-04-07 Denso Corporation Method for manufacturing single crystal of silicon carbide
JP3664593B2 (ja) 1998-11-06 2005-06-29 信越半導体株式会社 半導体ウエーハおよびその製造方法
JP3329288B2 (ja) 1998-11-26 2002-09-30 信越半導体株式会社 半導体ウエーハおよびその製造方法
DE19905737C2 (de) 1999-02-11 2000-12-14 Wacker Siltronic Halbleitermat Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe mit verbesserter Ebenheit
US6306211B1 (en) 1999-03-23 2001-10-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for growing semiconductor film and method for fabricating semiconductor device
US6406539B1 (en) * 1999-04-28 2002-06-18 Showa Denko K.K, Process for producing silicon carbide single crystal and production apparatus therefor
JP4185215B2 (ja) 1999-05-07 2008-11-26 弘之 松波 ＳｉＣウエハ、ＳｉＣ半導体デバイス、および、ＳｉＣウエハの製造方法
US6579359B1 (en) 1999-06-02 2003-06-17 Technologies And Devices International, Inc. Method of crystal growth and resulted structures
US6329088B1 (en) 1999-06-24 2001-12-11 Advanced Technology Materials, Inc. Silicon carbide epitaxial layers grown on substrates offcut towards <1{overscore (1)}00>
JP4691292B2 (ja) 1999-07-07 2011-06-01 エスアイクリスタル アクチエンゲゼルシャフト ＳｉＣ種結晶の外周壁を有する種結晶ホルダ
US6716722B1 (en) 1999-07-15 2004-04-06 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Method of producing a bonded wafer and the bonded wafer
DE19938340C1 (de) 1999-08-13 2001-02-15 Wacker Siltronic Halbleitermat Verfahren zur Herstellung einer epitaxierten Halbleiterscheibe
EP1243674B1 (en) 1999-09-06 2005-06-08 Sixon Inc. SiC SINGLE CRYSTAL AND METHOD FOR GROWING THE SAME
EP1215730B9 (en) 1999-09-07 2007-08-01 Sixon Inc. SiC WAFER, SiC SEMICONDUCTOR DEVICE AND PRODUCTION METHOD OF SiC WAFER
JP2001291690A (ja) 2000-01-31 2001-10-19 Shin Etsu Handotai Co Ltd 研磨装置及び方法
EP1614505B1 (en) 2000-01-31 2008-11-26 Shin-Etsu Handotai Company Limited Polishing method
US6428621B1 (en) 2000-02-15 2002-08-06 The Fox Group, Inc. Method for growing low defect density silicon carbide
EP1143033B1 (en) 2000-04-07 2004-09-01 Hoya Corporation Silicon carbide and method for producing the same
JP3650727B2 (ja) 2000-08-10 2005-05-25 Ｈｏｙａ株式会社 炭化珪素製造方法
DE10043599A1 (de) 2000-09-01 2002-03-14 Aixtron Ag Vorrichtung zum Abscheiden insbesondere kristalliner Schichten auf einem oder mehreren insbesondere ebenfalls kristalliner Substraten
US6956238B2 (en) 2000-10-03 2005-10-18 Cree, Inc. Silicon carbide power metal-oxide semiconductor field effect transistors having a shorting channel and methods of fabricating silicon carbide metal-oxide semiconductor field effect transistors having a shorting channel
JP2002134375A (ja) 2000-10-25 2002-05-10 Canon Inc 半導体基体とその作製方法、および貼り合わせ基体の表面形状測定方法
JP4275308B2 (ja) * 2000-12-28 2009-06-10 株式会社デンソー 炭化珪素単結晶の製造方法およびその製造装置
JP4903946B2 (ja) 2000-12-28 2012-03-28 株式会社ブリヂストン 炭化ケイ素単結晶の製造方法及び製造装置
JP2002220299A (ja) 2001-01-19 2002-08-09 Hoya Corp 単結晶ＳｉＣ及びその製造方法、ＳｉＣ半導体装置並びにＳｉＣ複合材料
JP2002274994A (ja) * 2001-03-23 2002-09-25 Nippon Steel Corp 炭化珪素単結晶の製造方法及びその装置並びに炭化珪素単結晶インゴット
JP3811624B2 (ja) 2001-04-27 2006-08-23 松下電器産業株式会社 半導体装置
WO2002099169A1 (fr) 2001-06-04 2002-12-12 The New Industry Research Organization Carbure de silicium monocristal et son procede de production
JP2003068654A (ja) 2001-08-27 2003-03-07 Hoya Corp 化合物単結晶の製造方法
DE10142649A1 (de) 2001-08-31 2003-04-24 Schott Glas Verfahren zur Herstellung bruchfester Calciumfluorid-Einkristalle sowie deren Verwendung
JP4463448B2 (ja) 2001-09-07 2010-05-19 パナソニック株式会社 ＳｉＣ基板及びＳｉＣ半導体素子の製造方法
JP3845563B2 (ja) 2001-09-10 2006-11-15 株式会社東芝 炭化珪素膜のｃｖｄ方法、ｃｖｄ装置及びｃｖｄ装置用サセプター
DE10247017B4 (de) 2001-10-12 2009-06-10 Denso Corp., Kariya-shi SiC-Einkristall, Verfahren zur Herstellung eines SiC-Einkristalls, SiC-Wafer mit einem Epitaxiefilm und Verfahren zur Herstellung eines SiC-Wafers, der einen Epitaxiefilm aufweist
EP1306890A2 (en) 2001-10-25 2003-05-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor substrate and device comprising SiC and method for fabricating the same
US6849874B2 (en) 2001-10-26 2005-02-01 Cree, Inc. Minimizing degradation of SiC bipolar semiconductor devices
DE10159833C1 (de) 2001-12-06 2003-06-18 Wacker Siltronic Halbleitermat Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Halbleiterscheiben
US6562127B1 (en) 2002-01-16 2003-05-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Method of making mosaic array of thin semiconductor material of large substrates
JP3881562B2 (ja) 2002-02-22 2007-02-14 三井造船株式会社 ＳｉＣモニタウェハ製造方法
EP1491662B1 (en) 2002-03-19 2012-02-22 Central Research Institute of Electric Power Industry METHOD FOR PREPARING SiC CRYSTAL
US7316747B2 (en) 2002-06-24 2008-01-08 Cree, Inc. Seeded single crystal silicon carbide growth and resulting crystals
US7601441B2 (en) 2002-06-24 2009-10-13 Cree, Inc. One hundred millimeter high purity semi-insulating single crystal silicon carbide wafer
FR2843061B1 (fr) 2002-08-02 2004-09-24 Soitec Silicon On Insulator Procede de polissage de tranche de materiau
JP2004099340A (ja) 2002-09-05 2004-04-02 Nippon Steel Corp 炭化珪素単結晶育成用種結晶と炭化珪素単結晶インゴット及びその製造方法
JP2004172573A (ja) * 2002-10-29 2004-06-17 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理装置及び基板処理方法
US20040134418A1 (en) 2002-11-08 2004-07-15 Taisuke Hirooka SiC substrate and method of manufacturing the same
US20060249073A1 (en) 2003-03-10 2006-11-09 The New Industry Research Organization Method of heat treatment and heat treatment apparatus
JP4593099B2 (ja) 2003-03-10 2010-12-08 学校法人関西学院 単結晶炭化ケイ素の液相エピタキシャル成長法及びそれに用いられる熱処理装置
KR100715828B1 (ko) * 2003-03-19 2007-05-10 도꾸리쯔교세이호징 가가꾸 기쥬쯔 신꼬 기꼬 반도체 결정성장방법
JP2004299018A (ja) 2003-03-31 2004-10-28 Japan Science & Technology Agency ＳｉＣ単結晶基板等の研磨による超平滑結晶面形成方法
US6818061B2 (en) 2003-04-10 2004-11-16 Honeywell International, Inc. Method for growing single crystal GaN on silicon
US7064073B1 (en) 2003-05-09 2006-06-20 Newport Fab, Llc Technique for reducing contaminants in fabrication of semiconductor wafers
JP4480349B2 (ja) 2003-05-30 2010-06-16 株式会社ブリヂストン 炭化ケイ素単結晶の製造方法及び製造装置
JP2005051299A (ja) 2003-07-29 2005-02-24 Toshiba Corp パケット送信装置、パケット受信装置、パケット送信方法及びパケット受信方法
JP3761546B2 (ja) 2003-08-19 2006-03-29 株式会社Ｎｅｏｍａｘ ＳｉＣ単結晶基板の製造方法
US20050059247A1 (en) 2003-09-16 2005-03-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for manufacturing SiC substrate
US7018554B2 (en) 2003-09-22 2006-03-28 Cree, Inc. Method to reduce stacking fault nucleation sites and reduce forward voltage drift in bipolar devices
US7230274B2 (en) 2004-03-01 2007-06-12 Cree, Inc Reduction of carrot defects in silicon carbide epitaxy
WO2005090515A1 (ja) 2004-03-24 2005-09-29 Meijo University 蛍光体および発光ダイオード
US20070290211A1 (en) 2004-03-26 2007-12-20 The Kansai Electric Power Co., Inc. Bipolar Semiconductor Device and Process for Producing the Same
WO2005099388A2 (en) 2004-04-08 2005-10-27 Ii-Vi Incorporated Chemical-mechanical polishing of sic surfaces using hydrogen peroixde or ozonated water solutions in combination with colloidal abrasive
JP4694144B2 (ja) 2004-05-14 2011-06-08 住友電気工業株式会社 ＳｉＣ単結晶の成長方法およびそれにより成長したＳｉＣ単結晶
WO2005116307A1 (ja) 2004-05-27 2005-12-08 Bridgestone Corporation 炭化ケイ素単結晶ウェハの製造方法
JP2006032655A (ja) 2004-07-16 2006-02-02 Kyoto Univ 炭化珪素基板の製造方法
EP1619276B1 (en) 2004-07-19 2017-01-11 Norstel AB Homoepitaxial growth of SiC on low off-axis SiC wafers
EP1790757B1 (en) 2004-07-22 2013-08-14 Toyo Tanso Co., Ltd. Susceptor
JP2007182330A (ja) 2004-08-24 2007-07-19 Bridgestone Corp 炭化ケイ素単結晶ウェハ及びその製造方法
JP4442366B2 (ja) 2004-08-27 2010-03-31 住友電気工業株式会社 エピタキシャルＳｉＣ膜とその製造方法およびＳｉＣ半導体デバイス
JP4923452B2 (ja) 2004-08-27 2012-04-25 株式会社デンソー ＳｉＣ単結晶の製造方法
WO2006031641A2 (en) 2004-09-10 2006-03-23 Cree, Inc. Method of manufacturing carrier wafer and resulting carrier wafer structures
US7294324B2 (en) 2004-09-21 2007-11-13 Cree, Inc. Low basal plane dislocation bulk grown SiC wafers
US7314521B2 (en) 2004-10-04 2008-01-01 Cree, Inc. Low micropipe 100 mm silicon carbide wafer
US7314520B2 (en) 2004-10-04 2008-01-01 Cree, Inc. Low 1c screw dislocation 3 inch silicon carbide wafer
JP5068423B2 (ja) 2004-10-13 2012-11-07 新日本製鐵株式会社 炭化珪素単結晶インゴット、炭化珪素単結晶ウェハ及びその製造方法
JP2006120897A (ja) 2004-10-22 2006-05-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 炭化珪素素子及びその製造方法
US7300519B2 (en) 2004-11-17 2007-11-27 Cree, Inc. Reduction of subsurface damage in the production of bulk SiC crystals
JP4556634B2 (ja) 2004-11-18 2010-10-06 パナソニック株式会社 種結晶固定部及び種結晶固定方法
US20060108325A1 (en) 2004-11-19 2006-05-25 Everson William J Polishing process for producing damage free surfaces on semi-insulating silicon carbide wafers
US7563321B2 (en) 2004-12-08 2009-07-21 Cree, Inc. Process for producing high quality large size silicon carbide crystals
AT501252B1 (de) 2004-12-23 2008-02-15 Chemiefaser Lenzing Ag Cellulosischer formkörper und verfahren zu seiner herstellung
EP1852527B1 (en) 2004-12-27 2015-04-01 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Silicon carbide single crystal and silicon carbide single crystal wafer
US7687383B2 (en) 2005-02-04 2010-03-30 Asm America, Inc. Methods of depositing electrically active doped crystalline Si-containing films
US7816550B2 (en) 2005-02-10 2010-10-19 Praxair Technology, Inc. Processes for the production of organometallic compounds
CN101155640A (zh) 2005-02-14 2008-04-02 普莱克斯技术有限公司 有机铝前体化合物
US7641736B2 (en) 2005-02-22 2010-01-05 Hitachi Metals, Ltd. Method of manufacturing SiC single crystal wafer
JP4613078B2 (ja) 2005-03-01 2011-01-12 学校法人 名城大学 半導体基板の製造方法
US7422634B2 (en) * 2005-04-07 2008-09-09 Cree, Inc. Three inch silicon carbide wafer with low warp, bow, and TTV
US7608524B2 (en) 2005-04-19 2009-10-27 Ii-Vi Incorporated Method of and system for forming SiC crystals having spatially uniform doping impurities
US8221549B2 (en) 2005-04-22 2012-07-17 Bridgestone Corporation Silicon carbide single crystal wafer and producing method thereof
DE102005024073A1 (de) 2005-05-25 2006-11-30 Siltronic Ag Halbleiter-Schichtstruktur und Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-Schichtstruktur
JP2007002268A (ja) 2005-06-21 2007-01-11 Plasma Ion Assist Co Ltd 研磨用部材の表面処理方法及びその物品
US7391058B2 (en) 2005-06-27 2008-06-24 General Electric Company Semiconductor devices and methods of making same
JP4897948B2 (ja) 2005-09-02 2012-03-14 古河電気工業株式会社 半導体素子
US7404858B2 (en) 2005-09-16 2008-07-29 Mississippi State University Method for epitaxial growth of silicon carbide
JP5228268B2 (ja) 2005-09-16 2013-07-03 コニカミノルタ株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子及び液晶表示装置
DE102005045339B4 (de) 2005-09-22 2009-04-02 Siltronic Ag Epitaxierte Siliciumscheibe und Verfahren zur Herstellung von epitaxierten Siliciumscheiben
DE102005046707B3 (de) 2005-09-29 2007-05-03 Siced Electronics Development Gmbh & Co. Kg SiC-PN-Leistungsdiode
JP2007131504A (ja) 2005-11-14 2007-05-31 Shikusuon:Kk ＳｉＣエピタキシャルウエーハおよびそれを用いた半導体デバイス
KR100755011B1 (ko) 2005-12-14 2007-09-06 주식회사 실트론 연마용 정반, 이를 사용한 연마장치 및 연마방법
JP4818754B2 (ja) 2006-03-01 2011-11-16 新日本製鐵株式会社 炭化珪素単結晶インゴットの製造方法
JP2008001537A (ja) 2006-06-20 2008-01-10 Toyota Motor Corp 炭化硅素単結晶の製造方法
JP2008001569A (ja) 2006-06-23 2008-01-10 Shin Etsu Chem Co Ltd 単結晶ＳｉＣ及びその製造方法並びに単結晶ＳｉＣの製造装置
JP4946202B2 (ja) 2006-06-26 2012-06-06 日立金属株式会社 炭化珪素半導体エピタキシャル基板の製造方法。
US8980445B2 (en) 2006-07-06 2015-03-17 Cree, Inc. One hundred millimeter SiC crystal grown on off-axis seed
DE102006032455A1 (de) 2006-07-13 2008-04-10 Siltronic Ag Verfahren zum gleichzeitigen beidseitigen Schleifen mehrerer Halbleiterscheiben sowie Halbleierscheibe mit hervorragender Ebenheit
CN101490315A (zh) 2006-07-19 2009-07-22 陶氏康宁公司 生产具有改善的载流子寿命的基底的方法
JP4946264B2 (ja) 2006-08-23 2012-06-06 日立金属株式会社 炭化珪素半導体エピタキシャル基板の製造方法
JP2008053178A (ja) 2006-08-28 2008-03-06 Matsushita Electric Works Ltd 無電極放電灯装置及び照明器具
EP1901345A1 (en) 2006-08-30 2008-03-19 Siltronic AG Multilayered semiconductor wafer and process for manufacturing the same
WO2008033994A1 (en) 2006-09-14 2008-03-20 Cree, Inc. Micropipe-free silicon carbide and related method of manufacture
JP4937685B2 (ja) 2006-09-21 2012-05-23 新日本製鐵株式会社 エピタキシャル炭化珪素単結晶基板及びその製造方法
JP4954654B2 (ja) 2006-09-21 2012-06-20 新日本製鐵株式会社 エピタキシャル炭化珪素単結晶基板及びその製造方法
JP5577095B2 (ja) 2006-09-27 2014-08-20 トゥー‐シックス・インコーポレイテッド ＳｉＣのＰＶＴ結晶成長方法
JP4844330B2 (ja) 2006-10-03 2011-12-28 富士電機株式会社 炭化珪素半導体装置の製造方法および炭化珪素半導体装置
JP4022569B1 (ja) 2006-10-20 2007-12-19 三菱電機株式会社 ウエハ製造方法
JP4842094B2 (ja) 2006-11-02 2011-12-21 新日本製鐵株式会社 エピタキシャル炭化珪素単結晶基板の製造方法
US7449065B1 (en) 2006-12-02 2008-11-11 Ohio Aerospace Institute Method for the growth of large low-defect single crystals
JP5509520B2 (ja) 2006-12-21 2014-06-04 富士電機株式会社 炭化珪素半導体装置の製造方法
KR100845946B1 (ko) 2007-01-10 2008-07-11 동의대학교 산학협력단 ＳｉＣ 단결정 성장방법
JP4748067B2 (ja) * 2007-01-15 2011-08-17 株式会社デンソー 炭化珪素単結晶の製造方法および製造装置
JP4862896B2 (ja) 2007-01-31 2012-01-25 信越半導体株式会社 シリコンウエーハの面取り装置およびシリコンウエーハの製造方法ならびにエッチドシリコンウエーハ
US7399217B1 (en) 2007-02-05 2008-07-15 P.R. Hoffman Machine Products Lapping machine
JP5242068B2 (ja) 2007-03-23 2013-07-24 古河電気工業株式会社 ＧａＮ系半導体デバイスおよびその製造方法
JP2008277518A (ja) * 2007-04-27 2008-11-13 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板洗浄装置および基板洗浄方法
JP4964672B2 (ja) 2007-05-23 2012-07-04 新日本製鐵株式会社 低抵抗率炭化珪素単結晶基板
JP2008311541A (ja) 2007-06-18 2008-12-25 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 炭化珪素半導体基板の製造方法
EP2171134B1 (en) 2007-06-27 2016-10-19 II-VI Incorporated Fabrication of sic substrates with low warp and bow
WO2009013914A1 (ja) 2007-07-26 2009-01-29 Ecotron Co., Ltd. ＳｉＣエピタキシャル基板およびその製造方法
US8409351B2 (en) 2007-08-08 2013-04-02 Sic Systems, Inc. Production of bulk silicon carbide with hot-filament chemical vapor deposition
US8293623B2 (en) 2007-09-12 2012-10-23 Showa Denko K.K. Epitaxial SiC single crystal substrate and method of manufacture of epitaxial SiC single crystal substrate
JP5301802B2 (ja) 2007-09-25 2013-09-25 Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 半導体ウェハの製造方法
JP2009088223A (ja) 2007-09-28 2009-04-23 Hitachi Cable Ltd 炭化珪素半導体基板およびそれを用いた炭化珪素半導体装置
US8652255B2 (en) 2007-10-12 2014-02-18 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Method of producing epitaxial layers with low basal plane dislocation concentrations
JP4732423B2 (ja) 2007-11-13 2011-07-27 株式会社デンソー 炭化珪素半導体装置の製造方法
JP2009130266A (ja) 2007-11-27 2009-06-11 Toshiba Corp 半導体基板および半導体装置、半導体装置の製造方法
JP5504597B2 (ja) 2007-12-11 2014-05-28 住友電気工業株式会社 炭化ケイ素半導体装置およびその製造方法
JP5524855B2 (ja) * 2007-12-12 2014-06-18 ダウ コーニング コーポレーション 昇華／凝縮プロセスにより炭化ケイ素の大きな均一のインゴットを製造するための方法
JP2009149481A (ja) 2007-12-21 2009-07-09 Siltronic Ag 半導体基板の製造方法
DE102008006745B3 (de) 2008-01-30 2009-10-08 Siltronic Ag Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterstruktur
JP2009182126A (ja) 2008-01-30 2009-08-13 Sumitomo Electric Ind Ltd 化合物半導体基板の加工方法および化合物半導体基板
US8221546B2 (en) 2008-03-26 2012-07-17 Ss Sc Ip, Llc Epitaxial growth on low degree off-axis SiC substrates and semiconductor devices made thereby
JP2009256146A (ja) 2008-04-18 2009-11-05 U-Vix Corp 光学ガラスの薄板加工方法
JP2009272380A (ja) * 2008-05-01 2009-11-19 Sumitomo Electric Ind Ltd Ｉｉｉ族窒化物結晶およびその表面処理方法、ｉｉｉ族窒化物積層体およびその製造方法、ならびにｉｉｉ族窒化物半導体デバイスおよびその製造方法
CN102057078B (zh) * 2008-06-04 2015-04-01 陶氏康宁公司 降低半导体外延内记忆效应的方法
JP5458509B2 (ja) 2008-06-04 2014-04-02 日立金属株式会社 炭化珪素半導体基板
JP5233479B2 (ja) 2008-07-30 2013-07-10 東レ株式会社 研磨パッド
JP2010045279A (ja) 2008-08-18 2010-02-25 Nippon Steel Corp 半導体基板の両面研磨方法
JP2010089983A (ja) 2008-10-07 2010-04-22 Ecotron:Kk ＳｉＣ単結晶の形成方法
CN101724344A (zh) 2008-10-14 2010-06-09 周海 碳化硅基片的抛光液
JP2010095397A (ja) 2008-10-15 2010-04-30 Nippon Steel Corp 炭化珪素単結晶及び炭化珪素単結晶ウェハ
DE102009038942B4 (de) 2008-10-22 2022-06-23 Peter Wolters Gmbh Vorrichtung zur beidseitigen Bearbeitung von flachen Werkstücken sowie Verfahren zur gleichzeitigen beidseitigen Material abtragenden Bearbeitung mehrerer Halbleiterscheiben
US20100160413A1 (en) 2008-10-23 2010-06-24 Hemispherx Biopharma, Inc. Double-stranded ribonucleic acids with rugged physico-chemical structure and highly specific biologic activity
JP2010109151A (ja) 2008-10-30 2010-05-13 Takashi Yunogami 使用済み半導体ウエハの再生方法
CN102272351B (zh) 2008-11-11 2014-03-19 普莱克斯技术有限公司 试剂分配装置及输送方法
US8536582B2 (en) 2008-12-01 2013-09-17 Cree, Inc. Stable power devices on low-angle off-cut silicon carbide crystals
JP4719314B2 (ja) 2009-01-30 2011-07-06 新日本製鐵株式会社 エピタキシャル炭化珪素単結晶基板及びその製造方法
JP5516424B2 (ja) 2009-02-04 2014-06-11 日立金属株式会社 エピタキシャル成長用炭化珪素単結晶基板の製造方法
US20100216373A1 (en) 2009-02-25 2010-08-26 Araca, Inc. Method for cmp uniformity control
JP4547031B2 (ja) 2009-03-06 2010-09-22 新日本製鐵株式会社 炭化珪素単結晶製造用坩堝、並びに炭化珪素単結晶の製造装置及び製造方法
JP5406279B2 (ja) 2009-03-26 2014-02-05 キヤノンアネルバ株式会社 基板処理方法および結晶性炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板の製造方法
JP5244007B2 (ja) 2009-03-26 2013-07-24 国立大学法人名古屋大学 ３Ｃ−ＳｉＣ単結晶の製造方法
US10294584B2 (en) 2009-03-26 2019-05-21 Ii-Vi Incorporated SiC single crystal sublimation growth method and apparatus
DE102009016132B4 (de) 2009-04-03 2012-12-27 Sicrystal Ag Verfahren zur Herstellung eines langen Volumeneinkristalls aus SiC oder AlN und langer Volumeneinkristall aus SiC oder AlN
EP2762615A3 (en) 2009-04-15 2014-10-29 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Substrate, substrate with thin film, semiconductor device, and method of manufacturing semiconductor device
JP5501654B2 (ja) 2009-04-24 2014-05-28 新日鐵住金株式会社 炭化珪素単結晶基板、及びその製造方法
JP5453899B2 (ja) 2009-04-24 2014-03-26 新日鐵住金株式会社 炭化珪素単結晶基板の製造方法、及び炭化珪素単結晶基板
EP2432001A4 (en) 2009-05-11 2012-11-21 Sumitomo Electric Industries METHOD FOR PRODUCING A SEMICONDUCTOR SUBSTRATE
JP5564311B2 (ja) 2009-05-19 2014-07-30 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置及び基板の製造方法
US8044408B2 (en) 2009-05-20 2011-10-25 Nippon Steel Corporation SiC single-crystal substrate and method of producing SiC single-crystal substrate
JP5146418B2 (ja) 2009-07-13 2013-02-20 新日鐵住金株式会社 炭化珪素単結晶製造用坩堝及び炭化珪素単結晶の製造方法
CN102597337A (zh) 2009-08-27 2012-07-18 住友金属工业株式会社 SiC 单晶晶片及其制造方法
JP2011077502A (ja) 2009-09-04 2011-04-14 Hitachi Kokusai Electric Inc 熱処理装置
JP2013504513A (ja) 2009-09-15 2013-02-07 トゥー‐シックス・インコーポレイテッド ＳｉＣ単結晶の昇華成長方法
CN102549715A (zh) 2009-09-24 2012-07-04 住友电气工业株式会社 碳化硅晶锭、碳化硅衬底及其制造方法、坩锅以及半导体衬底
EP2484815B1 (en) 2009-09-29 2014-12-24 Fuji Electric Co., Ltd. METHOD FOR PRODUCING SiC SINGLE CRYSTAL
JP5446681B2 (ja) 2009-09-30 2014-03-19 富士電機株式会社 ＳｉＣ単結晶製造方法
KR20120022932A (ko) 2009-10-13 2012-03-12 스미토모덴키고교가부시키가이샤 탄화규소 기판의 제조 방법, 탄화규소 기판 및 반도체 장치
JP5345499B2 (ja) * 2009-10-15 2013-11-20 Ｈｏｙａ株式会社 化合物単結晶およびその製造方法
MX2012006043A (es) 2009-11-24 2012-11-16 Univ Columbia Sistemas y metodos para la solidificacion lateral secuencial de impulso no periodico.
JP4827963B2 (ja) 2009-12-11 2011-11-30 国立大学法人九州大学 炭化珪素の研磨液及びその研磨方法
JP4887418B2 (ja) 2009-12-14 2012-02-29 昭和電工株式会社 ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法
CN102107391B (zh) 2009-12-24 2014-01-15 北京天科合达蓝光半导体有限公司 一种SiC单晶晶片的加工方法
US8165706B2 (en) 2009-12-29 2012-04-24 Memc Electronic Materials, Inc. Methods for generating representations of flatness defects on wafers
US9059193B2 (en) 2010-01-08 2015-06-16 Mitsubishi Electric Corporation Epitaxial wafer and semiconductor element
KR20120124352A (ko) 2010-02-05 2012-11-13 스미토모덴키고교가부시키가이샤 탄화규소 기판의 제조 방법
PL234396B1 (pl) 2010-04-01 2020-02-28 Instytut Tech Materialow Elektronicznych Sposób wytwarzania kryształów, zwłaszcza węglika krzemu, z fazy gazowej
JP4850960B2 (ja) 2010-04-07 2012-01-11 新日本製鐵株式会社 エピタキシャル炭化珪素単結晶基板の製造方法
JP5304713B2 (ja) 2010-04-07 2013-10-02 新日鐵住金株式会社 炭化珪素単結晶基板、炭化珪素エピタキシャルウェハ、及び薄膜エピタキシャルウェハ
US8377806B2 (en) * 2010-04-28 2013-02-19 Cree, Inc. Method for controlled growth of silicon carbide and structures produced by same
CN102859654B (zh) 2010-05-10 2016-01-13 三菱电机株式会社 碳化硅外延晶片及其制造方法、外延生长用碳化硅块状衬底及其制造方法
JP4880052B2 (ja) 2010-05-11 2012-02-22 新日本製鐵株式会社 エピタキシャル炭化珪素単結晶基板及びその製造方法
JP2011243619A (ja) 2010-05-14 2011-12-01 Sumitomo Electric Ind Ltd 炭化珪素基板の製造方法、半導体装置の製造方法、炭化珪素基板および半導体装置
JP2011243770A (ja) 2010-05-19 2011-12-01 Sumitomo Electric Ind Ltd 炭化珪素基板、半導体装置、炭化珪素基板の製造方法
JP5236687B2 (ja) 2010-05-26 2013-07-17 兵庫県 表面処理方法及び表面処理装置
US8445386B2 (en) 2010-05-27 2013-05-21 Cree, Inc. Smoothing method for semiconductor material and wafers produced by same
DE102010029755B4 (de) 2010-06-07 2023-09-21 Sicrystal Gmbh Herstellungsverfahren für einen SiC-Volumeneinkristall ohne Facette und einkristallines SiC-Substrat mit homogener Widerstandsverteilung
JP5529634B2 (ja) 2010-06-10 2014-06-25 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法及び基板の製造方法
JP2012004269A (ja) 2010-06-16 2012-01-05 Sumitomo Electric Ind Ltd 炭化珪素半導体装置の製造方法および炭化珪素半導体装置の製造装置
JP2012004494A (ja) 2010-06-21 2012-01-05 Sumitomo Electric Ind Ltd 炭化珪素基板の製造方法および製造装置
JP2012028565A (ja) 2010-07-23 2012-02-09 Kansai Electric Power Co Inc:The バイポーラ半導体素子の製造方法およびバイポーラ半導体素子
JP5839315B2 (ja) 2010-07-30 2016-01-06 株式会社デンソー 炭化珪素単結晶およびその製造方法
JP5698043B2 (ja) 2010-08-04 2015-04-08 株式会社ニューフレアテクノロジー 半導体製造装置
US8916880B2 (en) 2010-08-24 2014-12-23 Mitsubishi Electric Corporation Silicon carbide epitaxial wafer and semiconductor device
JP5276068B2 (ja) 2010-08-26 2013-08-28 株式会社豊田中央研究所 ＳｉＣ単結晶の製造方法
CN103228827B (zh) 2010-11-17 2015-01-21 新日铁住金株式会社 外延碳化硅单晶基板的制造方法
JP2012114210A (ja) 2010-11-24 2012-06-14 Sumitomo Electric Ind Ltd 炭化珪素半導体装置の製造方法および炭化珪素半導体装置の製造装置
CN102569055B (zh) 2010-12-14 2014-05-21 北京天科合达蓝光半导体有限公司 一种碳化硅单晶晶片表面及平整度的调整方法
CN102534805B (zh) 2010-12-14 2014-08-06 北京天科合达蓝光半导体有限公司 一种碳化硅晶体退火工艺
JP5445694B2 (ja) 2011-04-21 2014-03-19 新日鐵住金株式会社 エピタキシャル炭化珪素単結晶基板の製造方法
JP5958949B2 (ja) 2011-05-26 2016-08-02 一般財団法人電力中央研究所 炭化珪素基板、炭化珪素ウェハ、炭化珪素ウェハの製造方法及び炭化珪素半導体素子
JP2013014469A (ja) 2011-07-04 2013-01-24 Panasonic Corp ＳｉＣエピタキシャル基板およびその製造方法
JP5897834B2 (ja) 2011-07-19 2016-03-30 昭和電工株式会社 ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法
WO2013011751A1 (ja) 2011-07-20 2013-01-24 住友電気工業株式会社 炭化珪素基板、半導体装置およびこれらの製造方法
JP6011340B2 (ja) 2011-08-05 2016-10-19 住友電気工業株式会社 基板、半導体装置およびこれらの製造方法
JP5316612B2 (ja) 2011-08-09 2013-10-16 日立金属株式会社 炭化珪素半導体エピタキシャル基板の製造方法
JP5696630B2 (ja) 2011-09-21 2015-04-08 住友電気工業株式会社 炭化珪素基板およびその製造方法
US9393669B2 (en) * 2011-10-21 2016-07-19 Strasbaugh Systems and methods of processing substrates
JP5076020B2 (ja) 2011-10-25 2012-11-21 昭和電工株式会社 ＳｉＣエピタキシャルウェハ
KR101971597B1 (ko) 2011-10-26 2019-04-24 엘지이노텍 주식회사 웨이퍼 및 박막 제조 방법
JPWO2013073216A1 (ja) * 2011-11-14 2015-04-02 住友電気工業株式会社 炭化珪素基板、半導体装置およびこれらの製造方法
US8747982B2 (en) * 2011-12-28 2014-06-10 Sicrystal Aktiengesellschaft Production method for an SiC volume monocrystal with a homogeneous lattice plane course and a monocrystalline SiC substrate with a homogeneous lattice plane course
JP2013252998A (ja) 2012-06-07 2013-12-19 Sumitomo Electric Ind Ltd 炭化珪素結晶の製造方法
KR20140013247A (ko) 2012-07-23 2014-02-05 삼성전자주식회사 질화물계 반도체 소자 및 그의 제조 방법
US8889439B2 (en) 2012-08-24 2014-11-18 Tsmc Solid State Lighting Ltd. Method and apparatus for packaging phosphor-coated LEDs
US20140054609A1 (en) 2012-08-26 2014-02-27 Cree, Inc. Large high-quality epitaxial wafers
US8860040B2 (en) 2012-09-11 2014-10-14 Dow Corning Corporation High voltage power semiconductor devices on SiC
JP5910430B2 (ja) * 2012-09-14 2016-04-27 新日鐵住金株式会社 エピタキシャル炭化珪素ウエハの製造方法
US9797064B2 (en) * 2013-02-05 2017-10-24 Dow Corning Corporation Method for growing a SiC crystal by vapor deposition onto a seed crystal provided on a support shelf which permits thermal expansion
US9738991B2 (en) * 2013-02-05 2017-08-22 Dow Corning Corporation Method for growing a SiC crystal by vapor deposition onto a seed crystal provided on a supporting shelf which permits thermal expansion
US9279192B2 (en) * 2014-07-29 2016-03-08 Dow Corning Corporation Method for manufacturing SiC wafer fit for integration with power device manufacturing technology

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003104798A (ja) * 2001-09-28 2003-04-09 Nippon Steel Corp 炭化珪素単結晶及びその製造方法並びに炭化珪素単結晶育成用炭化珪素結晶原料
KR20060094769A (ko) * 2005-02-26 2006-08-30 네오세미테크 주식회사 대구경 탄화규소 단결정 성장 장치
CN101724906A (zh) * 2009-11-18 2010-06-09 中国科学院物理研究所 一种用于生长高质量导电型碳化硅晶体的方法
JP2014099483A (ja) * 2012-11-13 2014-05-29 Fuji Electric Co Ltd 炭化珪素半導体装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20160032486A1 (en) 2016-02-04
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