CN113512759A - 碳化硅晶锭及其制造方法和用于制造碳化硅晶锭的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及碳化硅晶锭及其制造方法和用于制造碳化硅晶锭的系统，在碳化硅晶锭的制造过程中，在使反应容器的内部空间减压以升温的步骤中，在特定内部空间的上部和下部之间形成温度差。通过根据本发明的碳化硅晶锭的制造方法，可以使作为碳化硅晶锭的后表面的籽晶面的损失最小化，并且可以制造具有较少缺陷和良好晶体质量的碳化硅晶锭。
Description
技术领域
本发明涉及一种碳化硅晶锭及其制造方法和用于制造碳化硅晶锭的系统。
背景技术
由于碳化硅具有优异的耐热性和机械强度，并且在物理和化学上稳定，因此作为半导体材料受到关注。近来，作为用于高功率器件等的基板，对碳化硅单晶基板的需求正在增加。
作为碳化硅单晶的制备方法，有液相外延法(Liquid Phase Epitaxy，LPE)、化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition，CVD)、物理气相传输法(Physical VaporTransport，PVT)等。其中，在物理气相传输法中，将碳化硅原料放入坩埚内部，将由碳化硅单晶形成的籽晶放置在坩埚上端，然后通过感应加热方式加热坩埚以升华原料，从而在籽晶上生长碳化硅单晶。
物理气相传输法由于具有高生长率，可以制备晶锭形式的碳化硅，因此最广泛使用。但是，在坩埚的感应加热期间，坩埚内部的温度分布根据初始生长条件、坩埚的上部和下部之间的温度差而改变，因此可能出现所制造的碳化硅晶锭的后表面的质量不良。
因此，有必要在生长和预先生长过程中考虑坩埚内部的温度，以改善晶锭的后表面的质量并确保制造晶锭的可再现性。
上述背景技术是发明人为本发明的推导而拥有的技术信息或在推导过程中获取的技术信息，从而不一定是在申请本发明之前向公众公开的已知技术。
作为相关的现有技术，有在韩国公开专利公报第10-2017-0072441号公开的“半绝缘碳化硅单晶的制造方法和由此制备的半绝缘碳化硅单晶”。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种在碳化硅锭的制造过程中，在使反应容器的内部空间减压并升高温度的步骤中，在特定内部空间的上部和下部之间形成温度差的碳化硅晶锭的制造方法。
本发明的目的在于，提供一种通过所述碳化硅晶锭的制造方法，使作为碳化硅晶锭的后表面的籽晶面的损失最小化并制造高质量晶锭的方法。
为了达到上述目的，根据本发明的碳化硅晶锭的制造方法包括：准备步骤，将原料和碳化硅籽晶彼此面对放置在具有内部空间的反应容器中，生长步骤，通过调节所述内部空间的温度、压力和气氛来升华所述原料，并制备从所述籽晶生长的碳化硅晶锭，及冷却步骤，冷却所述反应容器并回收所述碳化硅晶锭；所述反应容器包括围绕外表面的绝热材料和用于调节所述反应容器或所述内部空间的温度的加热单元；所述生长步骤包括：第一生长过程，将所述内部空间的温度从预先生长开始温度提高到进行温度，及第二生长过程，保持所述进行温度，从而制备碳化硅晶锭；所述预先生长开始温度是内部空间减压开始的温度；所述进行温度是在所述内部空间的减压完成后，在所述压力下诱导碳化硅晶锭生长的温度；温度差是所述内部空间的上部温度和所述内部空间的下部温度之间的差；在所述预先生长开始温度中所述温度差为40℃至60℃；所述内部空间的上部是所述碳化硅籽晶所在的区域，所述内部空间的下部可以是原料所在的区域。
在一实施例中，所述加热单元安装成可在所述反应容器的垂直方向上移动，并且所述加热单元可以在所述生长步骤中诱导所述内部空间的上部和所述内部空间的下部之间的温度差。
在一实施例中，所述碳化硅籽晶可以包含具有4英寸以上的4H碳化硅。
在一实施例中，在所述生长步骤之前，可以包括：减压步骤，将大气状态的所述内部空间减压；及升温步骤，将惰性气体注入减压的所述内部空间并将温度提高至所述预先生长开始温度。
在一实施例中，基于所述内部空间的下部，所述预先生长开始温度可以为1500℃至1700℃。
在一实施例中，基于所述内部空间的下部，所述生长步骤的进行温度可以为2100℃至2500℃。
在一实施例中，在所述进行温度下的温度差可以比在所述预先生长开始温度下的温度差高70℃至120℃。
在一实施例中，在所述第一生长过程的进行温度下的所述温度差可以为110℃至160℃。
在一实施例中，在所述第一生长过程中的减压可以达1托至50托。
在一实施例中，所述第一生长过程的升温速率可以小于所述升温步骤和整个所述第一生长过程的平均升温速率。
在一实施例中，所述第一生长过程的升温速率可以为1℃/min至5℃/min。
在一实施例中，所述冷却步骤的回收通过切割与所述碳化硅籽晶接触的所述碳化硅晶锭的后表面进行，当将所述回收的碳化硅晶锭以5℃/min的速率从室温升温至900℃并在900℃下进行氧化热处理10小时时，与碳化硅籽晶接触的碳化硅晶锭的后表面的损失面积可以为后表面总面积的5％以下。
为了达到上述目的，根据本发明的用于制造碳化硅晶锭的系统包括：具有内部空间的反应容器，围绕所述反应容器的外表面的绝热材料，及用于调节所述反应容器或所述内部空间的温度的加热单元，从而制造碳化硅晶锭；碳化硅籽晶位于所述内部空间的上部，原料位于所述内部空间的下部，所述加热单元安装成可在所述反应容器的垂直方向上移动，以调节内部空间的上部和内部空间的下部之间的温度差，当将所述碳化硅晶锭以5℃/min的速率从室温升温至900℃并在900℃下进行氧化热处理10小时时，与碳化硅籽晶接触的碳化硅晶锭的后表面的损失面积可以为后表面总面积的5％以下。
在一实施例中，预先生长开始温度是所述内部空间减压开始的温度，进行温度是在所述内部空间的减压完成后，在所述压力下诱导碳化硅晶锭生长的温度，在所述预先生长开始温度中，所述加热单元可以诱导所述内部空间的上部和内部空间的下部之间的温度差为40℃至60℃。
为了达到上述目的，根据本发明的碳化硅晶锭可以当将温度以5℃/min的速率从室温升温至900℃并在900℃下进行氧化热处理10小时时，与碳化硅籽晶接触的碳化硅晶锭的后表面的损失面积为后表面总面积的5％以下。
通过根据一实施例的碳化硅晶锭的制造方法，可以使作为碳化硅晶锭的后表面的籽晶面的损失最小化。
而且，通过根据一实施例的碳化硅晶锭的制造方法，可以制造具有较少缺陷和良好晶体质量的碳化硅晶锭。
附图说明
图1是示出根据本发明的碳化硅晶锭的制造方法中温度、压力和氩气压力随时间变化趋势的图表。
图2A和图2B是示出发生损失的碳化硅晶锭的后表面的照片，图2C是示出几乎没有损失的碳化硅晶锭的后表面的照片。
图3是示出根据本发明的碳化硅晶锭的制造设备的示例的概念图。
图4是示出根据本发明的碳化硅晶锭的制造设备的一部分的概念图。
附图标记的说明
100：碳化硅晶锭
110：籽晶
200：反应容器
210：本体
220：盖
230：内部空间的上部
240：内部空间的下部
300：原料
400：绝热材料
500：反应腔室、石英管
600：加热单元
700：真空排气装置
800：质量流量控制器
810：管道
具体实施方式
以下，参考附图来对实施例进行详细说明，以使本发明所属技术领域的普通技术人员轻松实施本发明。但是，本发明的实施例可通过多种不同的实施方式实现，并不限定于在本说明书中所说明的实施例。在说明书全文中，对于相似的部分标注了相同的附图标记。
在本说明书中，除非另有说明，否则某一结构“包括”另一结构时，这意味着还可以包括其他结构而不排除其他结构。
在本说明书中，当某一结构“连接”到另一结构时，这不仅包括“直接连接”的情形，还包括“通过在其间连接其他结构而连接”的情形。
在本说明书中，B位于A上意味着B直接与A相接触或在B和A之间设置有其他层的情况下B位于A上，而不能限定地解释为B与A的表面相接触。
在本说明书中，马库什形式的表达所包含的术语“它们的组合”表示选自由马库什形式的表达中所记载的多个结构要素组成的组中的一个以上的混合或组合，表示包括选自由所述多个结构要素组成的组中的一个以上。
在本说明书中，“A和/或B”的记载表示“A或B或者A和B”。
在本说明书中，除非另有说明，否则“第一”、“第二”或“A”、“B”等术语用于区分相同的术语。
在本说明书中，除非在语句中明确表示不同的含义，否则单数的表达包括复数的表达。
当研究使碳化硅晶锭的后表面损失最小化并改善质量的方法中，发明人发明了一种碳化硅晶锭的制造方法，该方法可以在碳化硅晶锭的预先生长步骤中，反应容器的上部和下部施加特定的温度差，并且使该温度差逐渐增大，并且提供了实施例。
碳化硅晶锭的制造方法
为了达到上述目的，根据一实施例的碳化硅晶锭的制造方法包括：准备步骤，将原料300和碳化硅籽晶彼此面对放置在具有内部空间的反应容器200中，生长步骤，通过调节所述内部空间的温度、压力和气氛来升华所述原料，并制备从所述籽晶生长的碳化硅晶锭100，及冷却步骤，冷却所述反应容器并回收所述碳化硅晶锭；所述反应容器包括围绕外表面的绝热材料和用于调节所述反应容器或所述内部空间的温度的加热单元，所述生长步骤包括：第一生长过程，将所述内部空间的温度从预先生长开始温度提高到进行温度，及第二生长过程，保持所述进行温度，从而制备碳化硅晶锭；所述预先生长开始温度是内部空间减压开始的温度；所述进行温度是在所述内部空间的减压完成后，在所述压力下诱导碳化硅晶锭生长的温度；温度差是所述内部空间的上部温度和所述内部空间的下部温度之间的差；在所述预先生长开始温度中所述温度差为40℃至60℃；所述内部空间的上部230是所述碳化硅籽晶所在的区域，所述内部空间的下部240是原料所在的区域。
图3和图4示出了碳化硅晶锭的制造设备的示例。参考此，将描述根据本发明的碳化硅晶锭的制造方法。
在所述准备步骤中，将原料300和碳化硅籽晶彼此面对放置在具有内部空间的反应容器200中。
所述准备步骤的碳化硅籽晶可以根据目标晶片而具有适当的尺寸，并且所述碳化硅籽晶的C面((000-1)面)可以朝向所述原料300。
所述准备步骤的碳化硅籽晶可以包含具有4英寸以上的4H碳化硅。
所述准备步骤的原料300可以以具有碳源和硅源的粉末形状使用，并且可以将所述粉末彼此缩颈的原料或通过将其表面碳化而获得的碳化硅粉末等使用。
所述准备步骤的反应容器200可以是适合于碳化硅晶锭生长反应的容器，具体地，可以使用石墨坩埚。例如，所述反应容器可包括具有内部空间和开口的本体210以及对应于所述开口以形成内部空间的盖220。所述坩埚盖可以还包括与所述坩埚盖整体或分开的籽晶支架，并且可以通过所述籽晶支架固定碳化硅籽晶，使得碳化硅籽晶和原料彼此面对。
所述准备步骤中所述反应容器200可以通过被绝热材料400包围而固定，围绕所述反应容器的绝热材料可以位于诸如石英管的反应腔室500中，所述反应容器200的内部空间的温度可以由所述绝热材料及设置在反应腔室外部的加热单元600来控制。
所述准备步骤的绝热材料400的孔隙率可以为72％至95％、75％至93％、或80％至91％。当采用满足所述孔隙率的绝热材料时，可以进一步减少所生长的碳化硅晶锭的裂纹的产生。
所述准备步骤的绝热材料400可以具有0.2MPa以上、0.48MPa以上、或0.8MPa以上的抗压强度。并且，所述绝热材料的抗压强度可以为3MPa以下或2.5MPa以下。当所述绝热材料具有这样的抗压强度时，其热/机械稳定性优异，并且灰烬(ash)的发生概率降低，从而可以制备质量更优异的碳化硅晶锭。
所述准备步骤的所述绝热材料400可以包括碳基毡，具体地，可以包括石墨毡、人造丝基石墨毡或沥青基石墨毡。
所述准备步骤中，反应腔室500可以包括：真空排气装置700，连接到反应腔室的内部，用于调节反应腔室内部的真空度；管道810，连接到反应腔室的内部，用于将气体引入反应腔室内部；及，质量流量控制器800，用于控制气体。通过这些，可以在后续的生长步骤和冷却步骤中调节惰性气体的流量。
所述生长步骤可以通过使用所述加热单元600加热所述反应容器200和反应容器的内部空间来进行，并且，可以在进行所述加热的同时或另外对内部空间减压以调节真空度，并注入惰性气体以诱导碳化硅晶体的生长。
所述加热单元600可以安装成可在所述反应容器200的垂直方向上移动，因此，可以改变反应容器和加热单元之间的相对位置，并且可以诱导所述内部空间的上部和所述内部空间的下部之间的温度差。具体地，可以对所述内部空间的上部240的籽晶和所述内部空间的下部之的原料300施加温度差。
所述加热单元600可以沿着所述反应容器200或围绕反应容器的绝热材料400的外周面形成为螺旋线圈。
参考图1，所述生长步骤可以包括：第一生长过程S1，即预先生长步骤，将所述内部空间的温度从预先生长开始温度提高到进行温度；第二生长过程S2，即正式的生长步骤，保持所述进行温度。
在所述生长步骤之前，可以包括：减压步骤Sa，将大气状态的所述内部空间减压；及升温步骤Sb，将惰性气体注入减压的所述内部空间并将温度提高至预先生长开始温度。
升温至所述预先生长开始温度可以以3℃/min至13℃/min、或5℃/min至11℃/min的速率进行。升温至所述预先生长开始温度可以以7℃/min至10℃/min的速率进行。
所述减压步骤Sa中，所述内部空间的压力可以为10托以下、或5托以下。
所述升温步骤Sb可以通过注入惰性气体例如氩气或氮气来进行，以使所述内部空间的压力为500托至800托，并且所述内部空间的下部的温度可以以1℃/min至10℃/min的速率升高到1500℃至1700℃。
参考图4，内部空间的上部230是靠近碳化硅籽晶110或晶锭的表面的内部空间的一区域，内部空间的下部240是靠近原料300的表面的内部空间的区域。具体地，所述内部空间的上部230是在碳化硅籽晶或晶锭的表面下方约5mm以上，更具体地，是在约5mm的位置处测量的温度，并且所述内部空间的下部240是在原料300的表面上方约10mm以上，更具体地，是在约10mm的位置处测量的温度。当从坩埚的纵向方向看所述内部空间的上部或所述内部空间的下部在相同位置时，并且如果每个测量位置测量的温度不同时，则以中央部的温度为基准。
所述第一生长过程S1的预先生长开始温度是所述原料300的部分升华开始的温度，并且可以是如图1的虚线区域所示的在生长步骤之前经过所述升温步骤的温度，并且可以是在所述升温步骤中注入惰性气体之后内部空间的减压开始的温度。具体地，基于所述内部空间的下部240，可以是1500℃至1700℃、或1600℃至1640℃。
基于所述内部空间的上部230，所述第一生长过程S1的预先生长开始温度可以是1450℃至1650℃、或1550℃至1587℃。
在所述第一生长过程的预先生长开始温度中，所述内部空间的上部与内部空间的下部之间的温度差可以为40℃至60℃、或50℃至55℃。
所述第一生长过程S1的进行温度是所述原料300的升华进行的温度，并且可以是如在图1中的虚线区域所示的所述第一生长过程中升温完成的温度，并且可以是所述内部空间的减压完成之后在所述减压的压力下诱导碳化硅晶锭的生长的温度。并且，可以在所述进行温度下在所述减压的压力的10％以内改变压力的同时诱导碳化硅晶锭的生长。
基于内部空间的下部240，所述第一生长过程S1的进行温度可以是2100℃至2500℃、或2200℃至2400℃。
基于所述内部空间的上部230，所述第一生长过程S1的进行温度可以是1900℃至2300℃、或2100℃至2250℃。
在所述第一生长过程S1的所述进行温度中，内部空间的上部与内部空间的下部之间的温度差可以为110℃至160℃、或135℃至150℃。
在所述第一生长过程S1中，随着所述内部空间的温度升高，所述内部空间的上部和下部之间的温度差可一起增加。
所述进行温度下的温度差可以比所述预先生长开始温度下的温度差高70℃至120℃，或可以高70℃至95℃。
在所述第一生长过程S1中，通过具有在所述内部空间的上部和内部空间的下部温度范围、温度差和温度差的差(变化量)，可以使形成初始碳化硅晶锭时所目标的晶体以外的多晶型的发生最小化，并且可以稳定地生长晶锭。如果所述第一生长过程的预先生长开始温度及进行温度的温度差低于上述范围，则所目标晶体以外的晶体混入而形成多晶的可能性增加，并且生长速度可能降低。另外，如果温度差超过上述范围，则结晶质可能劣化。
所述第一生长过程S1，可以在从所述预先生长开始温度升温至进行温度时同时进行减压，减压可达1托至50托。
所述第一生长过程S1的升温速率可以低于所述升温步骤的升温速率，并且可以低于所述升温步骤和整个所述第一生长过程的平均升温速率。
所述第一生长过程S1的升温速率可以为1℃/min至5℃/min、或3℃/min至5℃/min。在所述升温速率范围内，可以防止所目标的晶体以外的多晶的发生，并且可以诱导稳定地生长。
在所述第一生长过程S1中，可以使所述加热单元的最大加热面积成为所述反应容器的下部，即原料的表面240，并且当所述加热单元具有螺旋线圈形状时，可以通过改变捲取数量和厚度等来施加所目标的所述内部空间的上部和下部之间的温度差。
在所述第二生长过程S2中，在所述第一生长过程中将温度升高到进行温度之后，保持进行温度以升华原料以正式形成晶锭。
所述第二生长过程可以进行5至180小时、30至160小时、或50至150小时。
所述生长步骤可以在以所述反应容器200的垂直方向为轴旋转的同时进行，并且可以使温度梯度保持更相同。
在所述生长步骤中，可以将规定流量的惰性气体添加到所述反应容器200的外部。所述惰性气体可以在所述反应容器200的内部空间中流动，并且该流动可以从所述原料300到所述碳化硅籽晶方向进行。因此，可以形成所述反应容器和内部空间的稳定的温度梯度。
具体地，所述生长步骤中的所述惰性气体可以为氩气、氦气及其混合气体。
所述冷却步骤S3是在规定冷却速率和惰性气体流量条件下冷却通过所述生长步骤生长的碳化硅晶锭的步骤。
在所述冷却步骤S3中，冷却可以以1℃/min至10℃/min的速率进行，或可以以3℃/min至9℃/min的速率进行冷却。所述冷却步骤可以以5℃/min至8℃/min的速率进行。
所述冷却步骤S3可以与所述反应容器200的内部空间的压力调节同时进行，或压力调节可以与所述冷却步骤分别进行。所述压力调节可以以使所述内部空间中的压力最大为800托的方式进行。
在所述冷却步骤S3中，与所述生长步骤相同，可以将规定流量的惰性气体添加到所述反应容器200的内部。所述惰性气体可以是例如氩气或氮气。所述惰性气体可以在所述反应容器的内部空间中流动，并且该流动可以从所述原料300到所述碳化硅籽晶方向进行。
所述冷却步骤S3可以包括：第一冷却步骤，加压以使所述反应容器200的内部空间的压力大于大气压，并且冷却以使所述内部空间的温度基于上部230为1500℃至1700℃；第二冷却步骤，在所述第一步冷却步骤之后，将所述内部空间的温度冷却到室温。
所述冷却步骤S3的回收可以通过切割与所述碳化硅籽晶110接触的碳化硅晶锭的后表面进行。当将所述切割的碳化硅晶锭以5℃/min的速率从室温升温至900℃并在900℃下进行氧化热处理10小时时，与碳化硅籽晶接触的碳化硅晶锭的后表面的损失面积可以为后表面总面积的5％以下。所述热处理可以在不施加诸如氧气或氮气的特定气体的大气气氛中的加热炉中进行。
即，通过上述制造方法制造的碳化硅晶锭可以使与籽晶接触的后表面的损失最小化，并且可以具有改善的晶体质量。
用于制造碳化硅晶锭的系统
为了达到上述目的，根据本发明的用于制造碳化硅晶锭的系统包括：具有内部空间的反应容器200，围绕所述反应容器的外表面的绝热材料400，及用于调节所述反应容器或所述内部空间的温度的加热单元600；从而制造碳化硅晶锭，碳化硅籽晶110位于所述内部空间的上部230，原料300位于所述内部空间的下部240，所述加热单元安装成可在所述反应容器的垂直方向上移动，以调节内部空间的上部和内部空间的下部之间的温度差，当将所述碳化硅晶锭以5℃/min的速率从室温升温至900℃并在900℃下进行氧化热处理10小时时，与碳化硅籽晶接触的碳化硅晶锭的后表面的损失面积可以为后表面总面积的5％以下。所述热处理可以在不施加诸如氧气或氮气的特定气体的大气气氛中的加热炉中进行。
参考图3和图4，所述反应容器200可包括具有内部空间和开口的本体210以及对应于所述开口以形成内部空间的盖220，其他事项与上述描述相同。
所述绝热材料400的材料及物性等与上述描述相同。
所述碳化硅晶锭制造设备可以包括反应腔室500，其内部放置有被所述绝热材料400包围的反应容器200。在这种情况下，所述加热单元600可以设置在所述反应腔室的外部以调节所述反应容器的内部空间的温度。
所述反应腔室500可以包括：真空排气装置700，连接到反应腔室的内部，用于调节反应腔室内部的真空度；管道810，连接到反应腔室的内部，用于将气体引入反应腔室内部；及，质量流量控制器800，用于控制气体。通过这些，可以在生长步骤和冷却步骤中调节惰性气体的流量。
在所述预先生长开始温度中，所述加热单元600可以诱导所述内部空间的上部和内部空间的下部之间的温度差为40℃至60℃、或50℃至55℃。这时，所述预先生长开始温度是在所述内部空间中注入有惰性气体的状态下减压开始的温度，并且所述进行温度是在所述内部空间的减压完成后，在所述减压的压力下诱导碳化硅晶锭生长的温度。
所述加热单元600可以加热使得在所述进行温度下所述温度差为110至160℃、或135至150℃。
所述加热单元600可以沿着所述反应容器200或围绕反应容器的绝热材料400的外周面形成为螺旋线圈。
在所述第一生长过程之前或之后，所述用于制造碳化硅晶锭的系统可以包括上述减压步骤、升温步骤、第二生长过程、及冷却步骤等。所述冷却步骤的回收可以通过切割与所述碳化硅籽晶110接触的碳化硅晶锭的后表面进行。
当将所述切割的碳化硅晶锭以5℃/min的速率从室温升温至900℃并在900℃下进行氧化热处理10小时时，与碳化硅籽晶接触的碳化硅晶锭的后表面的损失面积可以为后表面总面积的5％以下。所述热处理可以在不施加诸如氧气或氮气的特定气体的大气气氛中的加热炉中进行。
碳化硅晶锭
为了达到上述目的，一实施例的碳化硅晶锭，将温度以5℃/min的速率从室温升温至900℃并在900℃下进行氧化热处理10小时时，与碳化硅籽晶接触的碳化硅晶锭的后表面的损失面积为后表面总面积的5％以下或3.2％以下。所述损失面积可以超过所述后表面总面积的0％，或可以为0.001％以上。所述热处理可以在不施加诸如氧气或氮气的特定气体的大气气氛中的加热炉中进行。
所述碳化硅晶锭可以包括4H碳化硅结构。
所述碳化硅晶锭的直径可以为4英寸以上、或12英以下。
由于在所述碳化硅晶锭的制造方法的生长步骤中施加的温度差，所述碳化硅晶锭可具有改善的后表面质量和更小的缺陷密度。
晶片的制造方法
为了达到上述目的，一实施例的晶片的制造方法可以包括：切割步骤，切割通过所述碳化硅晶锭的制造方法制造的碳化硅晶锭以制备晶片；以及加工步骤，变平所制备的晶片的厚度并抛光表面。
在所述切割步骤中，可以切割使得与所述碳化硅晶锭的(0001)面或所开始生长的表面形成规定的偏角。所述切割步骤的偏角可以是0°至10°。
所述切割步骤中，可以切割使得晶片的厚度为150μm至900μm、或200μm至600μm，但是不限于此。
所述加工步骤中，厚度平坦化过程可以通过依次对晶片的两测面进行砂轮磨削来完成，并且可以去除在所述切割步骤中造成的损坏。
所述加工步骤中，砂轮可以是表面上嵌入颗粒的形式，并且被嵌入所述砂轮的表面中的颗粒可以是金刚石。
所述加工步骤中，所述砂轮和晶片可以沿彼此相反方向旋转。
所述加工步骤中，所述砂轮的直径可以大于所述晶片的直径，并且可以为250mm以下。
在所述加工步骤之后，可以还包括湿蚀刻所述晶片的步骤。
所述加工步骤可以还包括化学机械抛光(chemical mechanical polishing)步骤。
所述化学机械抛光可以通过将磨料颗粒泥浆施加到旋转的平板上并以规定压力接触固定在旋转的抛光头上的晶片来进行。
在所述加工步骤之后，还可以执行使用常规RCA化学洗净溶液的洗净步骤。
通过所述制造方法制造的晶片具有的优点在于缺陷密度低、杂质颗粒少并且表面特性良好，当将其应用于元件时，可以制造具有优异的电学或光学特性的元件。
以下，通过具体实施例进一步具体说明。以下实施例仅仅是有助于理解本发明的例示，本发明的范围不限于此。
<实施例-碳化硅晶锭的制造>
如图3所示，碳化硅晶锭制造设备的一例，将作为原料的碳化硅粉末装入反应容器200内部空间的下部，并将碳化硅籽晶放置在其上部。此时，采用由直径6英寸的4H碳化硅晶体组成的碳化硅籽晶，并且通过常规方式将C面((000-1)面)固定成使其朝向内部空间下部的碳化硅原料。
组装反应容器200，用绝热材料400围绕其外部之后，将反应容器布置在外部具有作为加热单元600的加热线圈的石英管500内。
如图1所示，将所述反应容器200的内部空间减压以调节至真空气氛，并注入氩气以使所述内部空间达到760托，基于下部，将所述内部空间的温度以7℃/min至10℃/min的速率升温至表1中的实施例的预先生长开始温度。在减压至预先生长过程的同时，将温度以3℃/min至5℃/min的速率升温，并且将内部空间的上部和下部的温度和压力设定为表1中的实施例的条件。达到表1中的实施例的进行温度、温度差和压力后，在保持相同条件的同时，使碳化硅晶锭生长80至140小时。
生长之后，将所述内部空间的温度以5℃/min至8℃/min的速率冷却至25℃，同时注入氩气或氮气以使内部空间的压力变为760托。
<比较例-碳化硅晶锭的制造>
在上述实施例中，将第一生长过程的开始温度、进行温度和温度差改变为表1中的比较例的条件而进行。
<实验例-碳化硅晶锭的后表面的评价>
将制造的所述碳化硅晶锭从籽晶切割并与分离。为了评价后表面，即，与籽晶接触的面的损失，将所制造的晶锭在大气气氛中的加热炉中以5℃/min的速率从室温升温至900℃，并在下900℃进行氧化热处理10小时，然后以肉眼掌握后表面的损失面积。当损失面积超过总面积的5％时，则判断为后表面被损失。
表1
温度单位：℃，压力单位：托
参考表1，可以确认，开始温度下的温度差为40至60℃且在进行温度下的温度差为110至160℃的实施例的晶锭，相比于比较例，后表面的籽晶面的损失面积为总面积的5％以下。
另外，在图2C中，可以确认到几乎没有作为实施例1的后表面的籽晶面的损失，并且在图2A和图2B中，可以确认在比较例2和3发生了籽晶面的显着损失。
以上，对本发明的优选实施例进行了详细说明，但本发明的权利范围不限于此，本发明所属技术领域的普通技术人员利用由权利要求书定义的本发明的基本概念来实施的多种变形及改良形式也属于本发明的权利范围之内。
Claims (15)
1.一种碳化硅晶锭的制造方法，其特征在于，
包括：
准备步骤，将原料和碳化硅籽晶彼此面对放置在具有内部空间的反应容器中，
生长步骤，通过调节所述内部空间的温度、压力和气氛来升华所述原料，并制备从所述籽晶生长的碳化硅晶锭，及
冷却步骤，冷却所述反应容器并回收所述碳化硅晶锭；
所述反应容器包括围绕外表面的绝热材料和用于调节所述反应容器或所述内部空间的温度的加热单元；
所述生长步骤，包括：
第一生长过程，将所述内部空间的温度从预先生长开始温度提高到进行温度，及
第二生长过程，保持所述进行温度，
从而制备碳化硅晶锭；
所述预先生长开始温度是所述内部空间减压开始的温度；
所述进行温度是在所述内部空间的减压完成后，在所述减压的压力下诱导碳化硅晶锭生长的温度；
温度差是所述内部空间的上部温度和所述内部空间的下部温度之间的差；
在所述预先生长开始温度中所述温度差为40℃至60℃；
所述内部空间的上部是所述碳化硅籽晶所在的区域，
所述内部空间的下部是原料所在的区域。
2.根据权利要求1所述的碳化硅晶锭的制造方法，其特征在于，
在所述生长步骤之前，包括：
减压步骤，将大气状态的所述内部空间减压，及
升温步骤，将惰性气体注入减压的所述内部空间并将温度升温至所述预先生长开始温度。
3.根据权利要求2所述的碳化硅晶锭的制造方法，其特征在于，
所述第一生长过程的升温速率低于所述升温步骤和整个所述第一生长过程的平均升温速率。
4.根据权利要求1所述的碳化硅晶锭的制造方法，其特征在于，
所述加热单元安装成能够在所述反应容器的垂直方向上移动，
在所述生长步骤中，所述加热单元诱导所述内部空间的上部和所述内部空间的下部之间的温度差。
5.根据权利要求1所述的碳化硅晶锭的制造方法，其特征在于，
基于所述内部空间的下部，所述预先生长开始温度为1500℃至1700℃。
6.根据权利要求1所述的碳化硅晶锭的制造方法，其特征在于，
基于所述内部空间的下部，所述生长步骤的进行温度为2100℃至2500℃。
7.根据权利要求1所述的碳化硅晶锭的制造方法，其特征在于，
在所述进行温度下的温度差比所述预先生长开始温度下的温度差高70℃至120℃。
8.根据权利要求1所述的碳化硅晶锭的制造方法，其特征在于，
在所述第一生长过程的进行温度下的所述温度差为110℃至160℃。
9.根据权利要求1所述的碳化硅晶锭的制造方法，其特征在于，
在所述第一生长过程中的减压达1托至50托。
10.根据权利要求1所述的碳化硅晶锭的制造方法，其特征在于，
所述碳化硅籽晶包含具有4英寸以上的4H碳化硅。
11.根据权利要求1所述的碳化硅晶锭的制造方法，其特征在于，
所述第一生长过程的升温速率为1℃/min至5℃/min。
12.根据权利要求1所述的碳化硅晶锭的制造方法，其特征在于，
所述冷却步骤的回收通过切割与所述碳化硅籽晶接触的所述碳化硅晶锭的后表面进行，
当将回收的所述碳化硅晶锭以5℃/min的速率从室温升温至900℃并在900℃下进行氧化热处理10小时时，所述后表面的损失面积为后表面总面积的5％以下。
13.一种用于制造碳化硅晶锭的系统，其特征在于，
包括：
具有内部空间的反应容器，
围绕所述反应容器的外表面的绝热材料，及
用于调节所述反应容器或所述内部空间的温度的加热单元，
从而制造碳化硅晶锭；
碳化硅籽晶位于所述内部空间的上部，
原料位于所述内部空间的下部，
所述加热单元安装成能够在所述反应容器的垂直方向上移动，以调节内部空间的上部和内部空间的下部之间的温度差，
当将所述碳化硅晶锭以5℃/min的速率从室温升温至900℃并在900℃下进行氧化热处理10小时时，与碳化硅籽晶接触的碳化硅晶锭的后表面的损失面积为后表面总面积的5％以下。
14.根据权利要求13所述的用于制造碳化硅晶锭的系统，其特征在于，
预先生长开始温度是所述内部空间减压开始的温度，
进行温度是在所述内部空间的减压完成后，在所述减压的压力下诱导碳化硅晶锭生长的温度，
在所述预先生长开始温度中，所述加热单元诱导使所述内部空间的上部和内部空间的下部之间的温度差为40℃至60℃。
15.一种碳化硅晶锭，其特征在于，
当将温度以5℃/min的速率从室温升温至900℃并在900℃下进行氧化热处理10小时时，与碳化硅籽晶接触的碳化硅晶锭的后表面的损失面积为后表面总面积的5％以下。
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