CN116084016A - 碳化硅晶片及其制造方法 - Google Patents

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CN116084016A CN202211379327.5A CN202211379327A CN116084016A CN 116084016 A CN116084016 A CN 116084016A CN 202211379327 A CN202211379327 A CN 202211379327A CN 116084016 A CN116084016 A CN 116084016A
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Abstract

本发明公开了碳化硅晶片及其制造方法。碳化硅晶片包括上表面和下表面，所述上表面包括第一目标区域，所述第一目标区域是以所述上表面的中心为基准在所述上表面的半径的85％以内的区域，在所述第一目标区域中，沿第一方向以15mm的间隔测量的摇摆曲线中的第一峰值ω角以在所述上表面的中心测量的摇摆曲线中的中心峰值ω角为基准在‑0.5°至+0.5°以内，所述第一方向是[1‑100]方向，是通过所述上表面的中心的方向。

Description

碳化硅晶片及其制造方法
技术领域
实施例涉及碳化硅晶片及其制造方法。
背景技术
碳化硅(SiC)、硅(Si)、氮化镓(GaN)、氧化铝(Al2O3)、砷化镓(GaAs)、氮化铝(AlN)等单晶体(single crystal)呈现无法从其多晶体(poly crystal)预期的特性，因此所述单晶体在产业领域中的需求正在增加。
单晶碳化硅(single crystal SiC)的能带隙(energy band gap)较大，并且最大击穿电压(breakfield voltage)和热导率(thermal conductivity)与硅(Si)相比更加优异。另外，单晶碳化硅的载流子迁移率比肩硅，并且电子的饱和漂移速度和耐压也较大。基于这种特性，可以预期将单晶碳化硅应用于需要高的效率、高的耐压以及大容量的半导体器件。
碳化硅通过液相沉积法(Liquid Phase Epitaxy；LPE)、种子升华法、化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition；CVD)等生长。其中，由于种子升华法具有高的成长率，能够制成锭状碳化硅，因此应用广泛，并且种子升华法也称为物理气相传输法(PhysicalVapor Transport；PVT)。
作为这种单晶体的制造方法，例如在日本公开专利公报第2001-114599号中，公开了如下内容：在可以导入氩气的真空容器(加热炉)中，通过利用加热器来在加热的同时将晶种的温度维持在比原料粉末的温度低10至100℃的温度，使单晶锭在晶种上生长。此外还尝试了制造口径大且无实质缺陷的单晶锭。
发明内容
发明要解决的问题
实施例旨在提供具有优异的机械物理性质，结晶性优异，并且缺陷少的碳化硅晶片及其制造方法。
用于解决问题的手段
一实施例的碳化硅晶片包括上表面和下表面，所述上表面包括第一目标区域，所述第一目标区域是以所述上表面的中心为基准在所述上表面的半径的85％以内的区域，在所述第一目标区域中，沿第一方向以15mm的间隔测量的摇摆曲线中的第一峰值ω角以在所述上表面的中心测量的摇摆曲线中的峰值ω角为基准在-0.5°至+0.5°以内，所述第一方向是[1-100]方向，是通过所述上表面的中心的方向。
在一实施例的碳化硅中，应用以(0001)面为基准选自0至15度的角度的偏角，所述上表面可以是C面。
在一实施例中，所述第一峰值ω角以所述中心峰值ω角为基准可以为-0.3°至+0.3°。
在一实施例中，所述第一峰值ω角以所述中心峰值ω角为基准可以为-0.2°至+0.2°。
在一实施例中，所述第一峰值ω角以所述中心峰值ω角为基准可以为-0.05°至+0.05°。
在一实施例中，根据在所述第一方向上的位置的所述第一峰值ω角的变化率可以为0.1°/15mm以下。
在一实施例中，在所述目标区域中，沿第二方向以15mm的间隔测量的第二峰值ω角以所述中心峰值ω角为基准在-0.8°至+0.8°以内，所述第二方向是[11-20]方向，是通过所述上表面的中心的方向。
在一实施例中，根据在所述第二方向上的位置的所述第二峰值ω角的变化率为0.5°/15mm以下的碳化硅晶片。
在一实施例中，所述第一峰值ω角的变化率可以小于所述第二峰值ω角的变化率。
在一实施例中，所述第一峰值ω角的变化率可以为所述第二峰值ω角的变化率的2/3倍以下。
在一实施例中，所述下表面包括第二目标区域，所述第二目标区域是以所述下表面的中心为基准在所述下表面的半径的85％以内的区域，在所述第二目标区域中，沿第三方向以15mm的间隔测量的摇摆曲线中的第三峰值ω角以在所述下表面的中心测量的摇摆曲线中的峰值ω角为基准在-0.5°至+0.5°以内，所述第三方向是[1-100]方向，可以是通过所述下表面的中心的方向。
在一实施例的碳化硅晶片中，应用以(0001)面为基准选自0至15度的角度的偏角，所述下表面可以是Si面。
一实施例的碳化硅晶片的制造方法包括：制造碳化硅锭的步骤；对所述碳化硅锭进行切削的步骤；以及对经所述切削的上表面和下表面进行抛光的步骤，经所述抛光的上表面包括第一目标区域，所述第一目标区域是以所述上表面的中心为基准在所述上表面的半径的85％以内的区域，在所述第一目标区域中，沿第一方向以15mm的间隔测量的摇摆曲线中的第一峰值ω角以在所述上表面的中心测量的摇摆曲线中的峰值ω角为基准在-0.5°至+0.5°以内，所述第一方向是[1-100]方向，是通过所述上表面的中心的方向。
在一实施例中，所述制造碳化硅锭的步骤包括：准备具有热传导各向异性的保持器的步骤；将晶种附着于所述保持器的步骤；以及在所述晶种上沉积碳化硅的步骤，在所述将晶种附着于所述保持器的步骤中，以在水平方向上经过所述保持器的中心的方向中热导率为100W/mK以上的方向与所述晶种的[1-100]方向彼此对应的方式，将所述晶种附着于所述保持器。
发明效果
实施例的碳化硅晶片在所述第一方向上的第一峰值ω角的偏差小。因此，实施例的碳化硅晶片能够具有沿所述第一方向沿提高的晶体特性。因此，实施例的碳化硅晶片能够具有以所述第一方向为基准提高的机械物理性质。即，实施例的碳化硅晶片能够通过以存在相对脆弱的可能性的所述第一方向为基准弥补机械物理性质，从而具有整体上提高的机械物理性质。
尤其，由于实施例的碳化硅晶片具有沿所述第一方向提高的晶体特性，因此即使向与所述第一方向交叉的弯曲轴的弯曲，也能够具有提高的机械特性。
尤其，诸如基平面位错(basal plane dislocation；BPD)等各种缺陷可以具有沿与所述第一方向交叉的方向延伸的形状。这时，由于实施例的碳化硅晶片的所述第一峰值ω角的偏差小，因此能够最小化诸如所述基平面位错等缺陷导致的机械物理性质的降低。例如，由于所述第一峰值ω角的偏差被设计成较小，因此实施例的碳化硅晶片能够最小化诸如所述基平面位错等缺陷导致所述碳化硅晶片沿与所述第一方向交叉的方向碎裂的现象。
因此，实施例的碳化硅晶片能够减少外部冲击或压力引起的碎裂。
另外，由于实施例的碳化硅晶片的所述第一峰值ω角的偏差被设计成较小，因此具有提高的晶体结构，并且能够减少缺陷的数量。即，当制成所述碳化硅晶片时，应用在所述第一方向上热导率相对较高的保持器。因此，当将碳化硅沉积于所述晶种时，在所述第一方向上均匀地适用。因此，能够有效地抑制具有沿与实施例的所述第一方向交叉的方向延伸的形状的缺陷。
另外，由于实施例的碳化硅晶片具有在所述第一方向上均匀的晶体特性，因此能够最小化所述碳化硅晶片以与所述第一方向交叉的方向为弯曲轴的弯曲。
其结果，实施例的碳化硅晶片能够通过以所述第一方向为基准最小化所述第一峰值ω角的偏差来最大化在存在机械物理性质脆弱的可能性的方向上的晶体特性。因此，实施例的碳化硅晶片整体均匀，同时具有较强的机械物理性质，从而能够有效防止因弯曲、缺陷以及冲击而导致的碎裂。
附图说明
图1是示出实施例的碳化硅晶片的立体图。
图2是示出实施例的碳化硅晶片的上表面的俯视图。
图3是示出实施例的碳化硅晶片的下表面的俯视图。
图4是示出摇摆曲线的测量过程的图。
图5是示出摇摆曲线的一例的示意图。
图6是示出晶种粘合于晶种保持器的过程的图。
图7是示出碳化硅锭的制造过程的图。
附图标记说明
10 碳化硅晶片
100 晶片上表面
200 晶片下表面
具体实施方式
以下，将参照附图详细说明实现例，以使本发明所属技术领域的普通技术人员能够容易地实施。然而实现例可以以各种不同的方式实现，不限于本文中所说明的实施例。
在本说明书中，当称某一构成要素“包括”其他构成要素时，这在没有明确相反的记载的情况下，意味着还可以包括除此之外的其他构成要素而不是排除其他构成要素。
在本说明书中，当称某一构成要素“连接于”另一构成要素时，这不仅包括“直接连接”的情况，还包括“中间隔着其他构成要素连接”的情况。
在本说明书中，B位于A上是指B以直接接触的方式位于A上，或者B隔着其它层位于A上，并不应被解释为B以与A的表面接触的方式位于所述A上。
在本说明书中，马库什形式的表达中含有的术语“它们的组合”是指选自由马库什形式的表达中记载的构成要素组成的组中的一种以上构成要素的混合或组合，意味着包括选自由所述构成要素组成的组中的一种以上构成要素。
在本说明书中，“A和/或B”的记载意味着“A、B或者A和B”。
在本说明书中，除非有特别的说明，单数表达解释为包括在上下文中解释的单数或复数的含义。
图1是示出实施例的碳化硅晶片的立体图。图2是示出实施例的碳化硅晶片的上表面的俯视图。图3是示出实施例的碳化硅晶片的下表面的俯视图。图4是示出摇摆曲线的测量过程的图。图5是示出摇摆曲线的一例的示意图。图6是示出晶种粘合于晶种保持器的过程的图。图7是示出碳化硅锭的制造过程的图。
如图1至图3所示，实施例的碳化硅晶片10包括上表面100和下表面200。所述上表面100和所述下表面200彼此相反。所述上表面100和所述下表面200可以实质上彼此平行。
实施例的碳化硅晶片可以是以(0001)面为基准应用选自0°至15°的角度的偏角的晶片。实施例的碳化硅晶片可以是以(0001)面为基准应用选自1°至11°的角度的偏角的晶片。可以是以(0001)面为基准应用选自3°至5°的角度的偏角的晶片。可以是以(0001)面为基准应用4°的偏角的晶片。
其中，所述偏角可以是所述(0001)面的法线和所述上表面的法线之间的角度。
如图1至图3所示，实施例的碳化硅晶片还包括切削部300。所述切削部300是对所述碳化硅的边缘的一部分进行线性加工而得的部分。
如图2和图3所示，所述上表面100和所述下表面200分别包括目标区域TR。所述目标区域TR是从实施例的碳化硅晶片10的中心点CP沿外围方向到所述碳化硅晶片10的半径R的85％以内的区域。
如图2所示，所述上表面100包括第一方向和第二方向。
所述第一方向是[1-100]方向，同时是通过所述上表面100的中心点CP的方向。所述第一方向可以是在垂直于(1-100)面和所述上表面100相交的直线的方向中，通过所述上表面100的中心点CP的方向。即，所述第一方向可以是在垂直于所述上表面100和所述(1-100)面相交的直线的直线中，位于所述上表面100且通过所述上表面100的中心点CP的直线延伸的方向。
所述第二方向是[11-20]方向，同时是通过所述上表面100的中心点CP的方向。所述第二方向是在垂直于所述上表面100和(11-20)面相交的直线的方向中，通过所述上表面100的中心点CP的方向。即，所述第二方向可以是在垂直于所述上表面100和所述(11-20)面相交的直线的直线中，位于所述上表面100且通过所述上表面100的中心点CP的直线延伸的方向。
所述第一方向和所述第二方向可以实质上彼此正交。即，所述第一方向和所述第二方向之间的角度可以为约90°。
如图3所示，所述下表面200包括第三方向和第四方向。
所述第三方向是[1-100]方向，同时是通过所述下表面200的中心点CP的方向。所述第三方向可以是在垂直于(1-100)面和所述下表面200相交的直线的方向中，通过所述下表面200的中心点CP的方向。即，所述第三方向可以是在垂直于所述下表面200和所述(1-100)面相交的直线的直线中，位于所述下表面200且通过所述下表面200的中心点CP的直线延伸的方向。
所述第四方向是[11-20]方向，同时是通过所述下表面200的中心点CP的方向。所述第四方向是在垂直于所述下表面200和(11-20)面相交的直线的方向中，通过所述下表面200的中心点CP的方向。即，所述第四方向可以是在垂直于所述下表面200和所述(11-20)面相交的直线的直线中，位于所述下表面200且通过所述下表面200的中心点CP的直线延伸的方向。
所述第三方向和所述第四方向可以实质上彼此正交。即，所述第三方向和所述第四方向之间的角度可以为约90°。
另外，所述第一方向和所述第三方向可以实质上彼此平行。所述第二方向和所述第四方向可以实质上彼此平行。
另外，所述切削部300可以实质上平行于所述第二方向和所述第四方向。所述切削部300可以以所述(1-100)面的面方向为基准形成。即，所述切削部300可以以向所述(1-100)面的面方向延伸的方式加工形成。
所述碳化硅晶片10、所述上表面100以及所述下表面200的中心点CP可以是指在未形成切削部300的状态下的晶片的几何中心。即，当除所述切削部300以外的所述晶片的外围与虚拟圆的外周实质上对齐时，与所述虚拟圆的中心对应的部分为所述晶片10、所述上表面100以及所述下表面200的中心点CP。
另外，所述晶片的半径R可以是从所述晶片的中心点CP到除所述切削部300以外的剩余外围的直线距离。另外，所述目标区域TR具有圆形状，并且可以具有所述晶片10的半径R的85％的半径。另外，所述目标区域TR的中心实质上与所述晶片10的中心一致。
所述上表面100可以为C面，并且所述下表面200可以为Si面。
下述峰值ω角(peak omega angle)可以通过如下方法测量。
首先，指定实施例的碳化硅晶片的C面和Si面，并指定中心。然后，根据各个晶体平面，指定所述第一方向、所述第二方向、所述第三方向以及所述第四方向。然后，根据所述第一方向、所述第二方向、所述第三方向以及所述第四方向以规定间距MD指定测量点MP(Measuring Point)。
然后，所述上表面和下表面的中心点CP以及各个测量点MP通过X射线衍射分析来进行分析，由此求出各个测量点的摇摆曲线，然后将与所述摇摆曲线的最大峰值对应的ω角定义为所述峰值ω角。
如图4所示，可以将高分辨率X射线衍射分析系统(HR-XRD system)应用于所述X射线衍射分析。另外，在所述X射线衍射分析中，可以通过如下方法来测量摇摆曲线(Rockingcurve)：X射线(X-ray)路径向所述晶片10的[11-20]方向对准，将X射线源镜头(X-raysource optic)61和X射线检测器镜头(X-ray detector optic)62的角度设置成2θ(35度至36度)，根据晶片10的偏角来调节欧米伽(ω或θ、X射线检测器镜头)角度。
另外，所述偏角为X度是指具有在通常允许的误差范围内被评价为X度的偏角，例如，可以包括(X-005度)至(X+005度)范围内的偏角。
另外，如图5所示，在中心点CP和各个测量点MP中测量的摇摆曲线RC可以具有最大峰值P，与所述最大峰值P对应的ω角是所述峰值ω角PA。
第一峰值ω角可以在所述上表面的目标区域内测得。所述第一峰值ω角可以沿所述第一方向，以规定间隔，在各个测量点上测量。例如，所述第一峰值ω角可以沿所述第一方向，以选自约1mm至约20mm的间隔测量。所述第一峰值ω角可以沿所述第一方向，以选自约1mm、约3mm、约5mm、约10mm、约15mm或约20mm的间隔测量。所述第一峰值ω角可以沿所述第一方向，以约15mm的间隔测量。
所述第一峰值ω角可以以在所述上表面的中心测量的峰值ω角为基准在约-0.5°至约+0.5°以内。
即，所述第一峰值ω角可以满足下述数学式1。
[数学式1]
Ωc1-0.5°<Ω1<Ωc1+0.5°
其中，所述Ω1是第一峰值ω角，所述Ωc1是所述上表面的中心上的峰值ω角。
所述第一峰值ω角以在所述上表面的中心测量的峰值ω角为基准可以在约-0.3°至约+0.3°以内。所述第一峰值ω角以在所述上表面的中心测量的峰值ω角为基准可以在约-0.2°至约+0.2°以内。所述第一峰值ω角以在所述上表面的中心测量的峰值ω角为基准可以在约-0.1°至约+0.1°以内。所述第一峰值ω角以在所述上表面的中心测量的峰值ω角为基准可以在约-0.05°至约+0.05°以内。所述第一峰值ω角以在所述上表面的中心测量的峰值ω角为基准可以在约-0.03°至约+0.03°以内。所述第一峰值ω角以在所述上表面的中心测量的峰值ω角为基准可以在约-0.02°至约+0.02°以内。
由于所述第一峰值ω角具有所述范围，因此实施例的碳化硅晶片具有以所述第一方向为基准提高的机械物理性质等，并且可以具有提高的晶体特性。因此，实施例的碳化硅晶片能够在整体上防止碎裂，并且能够减少缺陷。
尤其，实施例的碳化硅晶片能够通过以所述第一方向为基准最小化所述第一峰值ω角的偏差来最大化在存在机械物理性质脆弱的可能性的方向上的晶体特性。因此，实施例的碳化硅晶片整体均匀，同时具有较强的机械物理性质，从而能够有效防止因弯曲、缺陷以及冲击而导致的碎裂。
另外，第二峰值ω角可以在所述上表面的目标区域内测得。所述第二峰值ω角可以沿所述第二方向，以规定间隔，在各个测量点上测量。例如，所述第二峰值ω角可以沿所述第二方向，以选自约1mm至约20mm的间隔测量。所述第二峰值ω角可以沿所述第二方向，以选自约1mm、约3mm、约5mm、约10mm、约15mm或约20mm的间隔测量。所述第二峰值ω角可以沿所述第二方向，以约15mm的间隔测量。
所述第二峰值ω角以在所述上表面的中心测量的峰值ω角为基准可以在约-0.8°至约+0.8°以内。
即，所述第二峰值ω角可以满足下述数学式2。
[数学式2]
Ωc1-0.8°<Ω2<Ωc1+0.8°
其中，所述Ω2是第二峰值ω角，所述Ωc1是在所述上表面的中心测量的峰值ω角。
所述第二峰值ω角以在所述上表面的中心测量的峰值ω角为基准可以在约-0.5°至约+0.5°以内。所述第二峰值ω角以在所述上表面的中心测量的峰值ω角为基准可以在约-0.3°至约+0.3°以内。所述第二峰值ω角以在所述上表面的中心测量的峰值ω角为基准可以在约-0.1°至约+0.1°以内。所述第二峰值ω角以在所述上表面的中心测量的峰值ω角为基准可以在约-0.07°至约+0.07°以内。所述第二峰值ω角以在所述上表面的中心测量的峰值ω角为基准可以在约-0.05°至约+0.05°以内。
由于所述第二峰值ω角具有所述范围，因此实施例的碳化硅晶片具有以所述第二方向为基准提高的机械物理性质等，并且可以具有提高的晶体特性。因此，实施例的碳化硅晶片能够在整体上防止碎裂，并且能够减少缺陷。
根据在所述第一方向上的位置的所述第一峰值ω角的变化率可以在0.5°/10mm以下。所述第一峰值ω角的变化率可以是由下述数学式3表示的各个测量点上的第一峰值ω角的变化率的平均值。
[数学式3]
│Ωn-Ωn-1│/MD
其中，所述Ωn是在当前测量点上的峰值ω角，Ωn-1是在先前测量点上的峰值ω角，所述MD是从先前测量点到当前测量点为止的距离，单位是15mm，所述峰值ω角的测量以所述第一方向为基准从一端向另一端按顺序进行。即，各个所述测量点上的第一峰值ω角的变化率是彼此相邻的测量点之间的峰值ω角的差除以所述间隔的值。
根据在所述第一方向上的位置的所述第一峰值ω角的变化率可以为0.4°/15mm以下。根据在所述第一方向上的位置的所述第一峰值ω角的变化率可以为0.3°/15mm以下。根据在所述第一方向上的位置的所述第一峰值ω角的变化率可以为0.2°/15mm以下。根据在所述第一方向上的位置的所述第一峰值ω角的变化率可以为0.1°/15mm以下。根据在所述第一方向上的位置的所述第一峰值ω角的变化率可以为0.05°/15mm以下。根据在所述第一方向上的位置的所述第一峰值ω角的变化率的最小值可以为0°/15mm。
根据在所述第二方向上的位置的所述第二峰值ω角的变化率可以为0.8°/15mm以下。所述第二峰值ω角的变化率可以是由下述数学式4表示的各个测量点上的第二峰值ω角的变化率的平均值。
[数学式4]
│Ωn-Ωn-1│/MD
其中，所述Ωn是在当前测量点上的峰值ω角，Ωn-1是在先前测量点上的峰值ω角，所述MD是从先前测量点到当前测量点为止的距离，单位是10mm，所述峰值ω角的测量以所述第二方向为基准从一端向另一端按顺序进行。即，各个所述测量点上的第二峰值ω角的变化率是彼此相邻的测量点之间的峰值ω角的差除以所述间隔的值。
根据在所述第二方向上的位置的所述第二峰值ω角的变化率可以为0.5°/15mm以下。根据在所述第二方向上的位置的所述第二峰值ω角的变化率可以为0.3°/15mm以下。根据在所述第二方向上的位置的所述第二峰值ω角的变化率可以为0.2°/15mm以下。根据在所述第二方向上的位置的所述第二峰值ω角的变化率可以为0.1°/15mm以下。根据在所述第二方向上的位置的所述第二峰值ω角的变化率的最小值可以为0°/15mm。
由于所述第一峰值ω角的变化率和所述第二峰值ω角的变化率如所述范围所述较低，因此实施例的碳化硅晶片的晶体结构随位置的变化在整体上较小。因此，实施例的碳化硅晶片具有以所述第一方向和所述第二方向为基准提高的晶体结构，并且可以具有较低的应力。
另外，所述第一峰值ω角的变化率可以小于所述第二峰值ω角的变化率。所述第一峰值ω角的变化率可以与所述第二峰值ω角的变化率相比小约2/3倍。所述第一峰值ω角的变化率可以与所述第二峰值ω角的变化率相比小约1/2倍。所述第一峰值ω角的变化率可以与所述第二峰值ω角的变化率相比小约1/3倍。所述第一峰值ω角的变化率可以与所述第二峰值ω角的变化率相比小约1/200倍至约2/3倍。
由于所述第一峰值ω角的变化率小于所述第二峰值ω角的变化率，因此实施例的碳化硅晶片可以以所述第一方向为基准进一步加强机械强度和晶体特性。因此，实施例的碳化硅晶片可以通过进一步加强存在机械强度和晶体特性降低的可能性的方向来在整体上防止碎裂等。另外，实施例的碳化硅晶片可以以所有所述第一方向和所述第二方向为基准以相同的水平提高机械强度和晶体特性。
第三峰值ω角可以在所述下表面的目标区域内测得。所述第三峰值ω角可以沿所述第三方向，以规定间隔，在各个测量点上测量。例如，所述第三峰值ω角可以沿所述第三方向，以选自约1mm至约20mm的间隔测量。所述第二峰值ω角可以沿所述第二方向，以选自约1mm、约3mm、约5mm、约10mm、约15mm或约20mm的间隔测量。所述第三峰值ω角可以沿所述第三方向，以约15mm的间隔测量。
所述第三峰值ω角以在所述上表面的中心测量的峰值ω角为基准可以在约-0.5°至约+0.5°以内。
即，所述第三峰值ω角可以满足下述数学式5。
[数学式5]
Ωc2-0.5°<Ω3<Ωc2+0.5°
其中，所述Ω3是所述第三峰值ω角，所述Ωc2是在所述下表面的中心测量的峰值ω角。
所述第三峰值ω角以在所述上表面的中心测量的峰值ω角为基准可以在约-0.3°至约+0.3°以内。所述第三峰值ω角以在所述上表面的中心测量的峰值ω角为基准可以在约-0.2°至约+0.2°以内。所述第三峰值ω角以在所述上表面的中心测量的峰值ω角为基准可以在约-0.1°至约+0.1°以内。所述第三峰值ω角以在所述上表面的中心测量的峰值ω角为基准可以在约-0.05°至约+0.05°以内。所述第三峰值ω角以在所述上表面的中心测量的峰值ω角为基准可以在约-0.03°至约+0.03°以内。
由于所述第三峰值ω角具有所述范围，因此实施例的碳化硅晶片具有以所述第三方向为基准提高的机械物理性质等，并且可以具有提高的晶体特性。因此，实施例的碳化硅晶片能够在整体上防止碎裂，并且能够减少缺陷。
另外，第四峰值ω角可以在所述上表面的目标区域内测得。所述第四峰值ω角可以沿所述第四方向，以规定的间隔，在各个测量点上测量。例如，所述第四峰值ω角可以沿所述第四方向，以选自约1mm至约20mm的间隔测量。所述第二峰值ω角可以沿所述第二方向，以选自约1mm、约3mm、约5mm、约10mm、约15mm或约20mm的间隔测量。所述第四峰值ω角可以沿所述第四方向，以约15mm的间隔测量。
所述第四峰值ω角可以以在所述上表面的中心测量的峰值ω角为基准在约-0.8°至约+0.8°以内。
即，所述第四峰值ω角可以满足下述数学式6。
[数学式6]
Ωc2-0.8°<Ω4<Ωc2+0.8°
其中，所述Ω4是所述第四峰值ω角。
所述第四峰值ω角以在所述上表面的中心测量的峰值ω角为基准可以在约-0.5°至约+0.5°以内。所述第四峰值ω角以在所述上表面的中心测量的峰值ω角为基准可以在约-0.3°至约+0.3°以内。所述第四峰值ω角以在所述上表面的中心测量的峰值ω角为基准可以在约-0.1°至约+0.1°以内。所述第四峰值ω角以在所述上表面的中心测量的峰值ω角为基准可以在约-0.05°至约+0.05°以内。
由于所述第四峰值ω角具有所述范围，因此实施例的碳化硅晶片具有以所述第四方向为基准提高的机械物理性质等，并且可以具有提高的晶体特性。因此，实施例的碳化硅晶片能够在整体上防止碎裂，并且能够减少缺陷。
根据在所述第三方向上的位置的所述第三峰值ω角的变化率可以为0.5°/15mm以下。所述第三峰值ω角的变化率可以是由下述数学式7表示的到各个测量点为止的变化率的平均值。
[数学式7]
│Ωn-Ωn-1│/MD
其中，所述Ωn是在当前测量点上的峰值ω角，Ωn-1是在先前测量点上的峰值ω角，所述MD是从先前测量点到当前测量点为止的距离，单位是15mm，所述峰值ω角的测量以所述第三方向为基准从一端到另一端按顺序进行。即，各个所述测量点的变化率是彼此相邻的测量点之间的峰值ω角的差除以所述间隔的值。
根据在所述第三方向上的位置的所述第三峰值ω角的变化率可以为0.4°/15mm以下。根据在所述第三方向上的位置的所述第三峰值ω角的变化率可以为0.3°/15mm以下。根据在所述第三方向上的位置的所述第三峰值ω角的变化率可以为0.2°/15mm以下。根据在所述第三方向上的位置的所述第三峰值ω角的变化率可以在0.1°/15mm以内。根据在所述第三方向上的位置的所述第三峰值ω角的变化率的最小值可以为0°/15mm。
根据在所述第四方向上的位置的所述第四峰值ω角的变化率可以为0.8°/15mm以下。所述第四峰值ω角的变化率可以是由下述数学式8表示的各个测量点上的变化率的平均值。
[数学式8]
│Ωn-Ωn-1│/MD
其中，所述Ωn是在当前测量点上的峰值ω角，Ωn-1是在先前测量点上的峰值ω角，所述MD是从先前测量点到当前测量点为止的距离，单位是15mm，所述峰值ω角的测量以所述第四方向为基准从一端到另一端按顺序进行。即，各个所述测量点的变化率是彼此相邻的测量点之间的峰值ω角的差除以所述间隔的值。
根据在所述第四方向上的位置的所述第四峰值ω角的变化率可以为0.5°/10mm以下。根据在所述第四方向上的位置的所述第四峰值ω角的变化率可以为0.3°/10mm以下。根据在所述第四方向上的位置的所述第四峰值ω角的变化率可以为0.2°/10mm以下。根据在所述第四方向上的位置的所述第四峰值ω角的变化率可以为0.1°/10mm以下。根据在所述第四方向上的位置的所述第四峰值ω角的变化率的最小值可以为0°/15mm。
由于所述第三峰值ω角的变化率和所述第四峰值ω角的变化率如所述范围所述较低，因此实施例的碳化硅晶片的晶体结构随位置的变化较小。因此，实施例的碳化硅晶片具有以所述第三方向和所述第四方向为基准提高的晶体结构，并且可以具有较低的应力。
实施例的碳化硅晶片沿所述第一方向的第一峰值ω角的偏差较小。因此，实施例的碳化硅晶片可以具有以所述第一方向为基准提高的晶体特性。因此，实施例的碳化硅晶片可以具有以所述第一方向为基准提高的机械物理性质等。
例如，由于实施例的碳化硅晶片具有以所述第一方向为基准提高的晶体特性，因此即使向与所述第一方向交叉的弯曲轴弯曲，也可以具有提高的机械特性。
尤其，诸如基平面位错(basal plane dislocation；BPD)等各种缺陷可以具有沿与所述第一方向交叉的方向延伸的形状。这时，由于实施例的碳化硅晶片的所述第一峰值ω角的偏差小，因此可以最小化诸如所述基平面位错等缺陷导致的机械物理性质的降低。例如，由于所述第一峰值ω角的偏差被设计成较小，因此实施例的碳化硅晶片可以最小化诸如所述基平面位错等缺陷导致所述碳化硅晶片沿与所述第一方向交叉的方向碎裂的现象。
因此，实施例的碳化硅晶片能够减少外部冲击或压力引起的碎裂。
另外，由于实施例的碳化硅晶片的所述第一峰值ω角的偏差被设计成较小，因此具有提高的晶体结构，并且可以减少缺陷的数量。即，当制成所述碳化硅晶片时，应用在所述第一方向上热导率相对较高的保持器。因此，当将碳化硅沉积于所述晶种时，在所述第一方向上均匀地适用。因此，能够有效地抑制具有沿与实施例的所述第一方向交叉的方向延伸的形状的缺陷。
另外，由于实施例的碳化硅晶片具有在所述第一方向上均匀的晶体特性，因此能够最小化所述碳化硅晶片以与所述第一方向交叉的方向作为弯曲轴的弯曲。
实施例的碳化硅晶片可以通过在存在晶体特性和机械物理性质相对脆弱的可能性的所述第一方向上弥补晶体结构来实现在整体上提高的刚性并防止碎裂的发生。
实施例的碳化硅晶片可以通过各种方法来设计，以使所述碳化硅晶片具有以所述第一方向为基准提高的晶体结构。
其结果，实施例的碳化硅晶片能够通过以所述第一方向为基准最小化所述第一峰值ω角的偏差来最大化在存在机械物理性质脆弱的可能性的方向上的晶体特性。因此，实施例的碳化硅晶片整体均匀，同时具有较强的机械物理性质，从而能够有效防止因弯曲、缺陷以及冲击而导致的碎裂。
参照图6和图7，实施例的碳化硅晶片可以通过如下方法来制造。
首先，可以制造碳化硅锭。所述碳化硅锭通过应用物理气相传输法(PVT)来制成面积大且缺陷少。
一实施例的碳化硅锭12的制造方法可以包括：准备步骤；原料装载步骤；以及生长步骤。
所述准备步骤是准备坩埚组装体的步骤，所述坩埚组装体包括：坩埚主体20，具备内部空间；以及坩埚盖21，用于覆盖所述坩埚主体。
所述原料装载步骤是将原料30装入所述坩埚组装体中，然后在所述原料上以规定间隔设置晶种的步骤。
所述坩埚主体20例如，可以应用具有上表面开放的开口部的圆筒形状且具有其内部可装入碳化硅原料的结构的坩埚主体。所述坩埚主体20可以应用其密度为1.70g/cm3至1.90g/cm3的坩埚主体。所述坩埚主体20的材料中可以含有石墨。
所述坩埚盖21可以应用其密度为1.70g/cm3至1.90g/cm3的坩埚盖。所述坩埚盖21的材料中可以含有石墨。所述坩埚盖21可以应用具有完全覆盖所述坩埚主体20的开口部全部的形状的坩埚盖。
所述坩埚盖21可以应用覆盖所述坩埚主体20开口部的一部分或者包括贯通孔(未图示)的所述坩埚盖21。在这种情况下，可以调节在以下说明的晶体生长气氛中的蒸气传输速度。
另外，在所述坩埚盖21设置有晶种保持器22。所述晶种保持器22可以结合于所述坩埚盖21。所述晶种保持器22可以附着于所述坩埚盖21。所述晶种保持器22可以与所述坩埚盖21一体形成。
所述坩埚盖21的厚度可以为约10mm至约50mm。另外，所述晶种保持器22的厚度可以为约1mm至约10mm。
为了制造所述碳化硅锭，准备晶种。所述晶种可以是将相对于(0001)面，在0至8度的范围内选择的角度的偏角的晶片中的任意一种。
所述晶种可以是将缺陷或多晶形混入最小化的实质上是单晶体的4H-SiC锭。所述碳化硅晶种可以实质上由4H-SiC制成。
所述晶种可以具有4英寸以上，5英寸以上，进而6英寸以上的口径。更具体而言，所述晶种可以具有4英寸至12英寸，4英寸至10英寸，或者6英寸至8英寸的直径。
所述晶种粘合于晶种保持器。所述晶种保持器包含石墨。所述晶种保持器可以由石墨制成。所述晶种保持器可以包含各向异性石墨。更详细而言，所述晶种保持器可以由各向异性石墨制成。
所述晶种保持器可以具有高的热导率。所述晶种保持器可以在水平方向上具有高的热导率。所述晶种保持器可以在至少一个方向上具有约100W/mK以上的热导率。所述晶种保持器可以在至少一个方向上具有约110W/mK以上的热导率。所述晶种保持器可以在至少一个方向上具有约120W/mK以上的热导率。所述晶种保持器可以在至少一个方向上具有约130W/mK以上的热导率。所述晶种保持器可以在至少一个方向上具有约140W/mK以上的热导率。所述晶种保持器可以在至少一个方向上具有约150W/mK以上的热导率。
如图6所示，当所述晶种11粘合于所述晶种保持器22时，所述晶种11可以与所述晶种保持器22对齐并粘合。所述晶种11的[1-100]方向D2可以与所述晶种保持器22的水平方向中热导率最高的方向D1彼此平行。所述晶种11的第一方向D2可以与所述晶种保持器22的水平方向中热导率最高的方向D1一致。
所述晶种和所述晶种保持器可以以在所述晶种保持器的水平方向中具有约100W/mK以上的热导率的方向与所述晶种的第一方向彼此一致的方式彼此粘合。所述晶种和所述晶种保持器可以以在所述晶种保持器的水平方向中具有约110W/mK以上的热导率的方向与所述晶种的第一方向彼此一致的方式彼此粘合。
另外，所述坩埚盖21和所述晶种保持器22可以彼此一体形成。另外，所述坩埚盖21和所述晶种保持器22可以由石墨形成。这时，所述坩埚盖21和所述晶种保持器22可以在水平方向中的至少一个方向上具有约100W/mK以上的热导率。这时，所述坩埚盖21和所述晶种保持器22可以在水平方向中的至少一个方向上具有约110W/mK以上的热导率。另外，所述坩埚盖21和所述晶种保持器22的根据方向的热导率可以在实质上相同。
另外，所述晶种和所述晶种保持器可以以在所述坩埚盖的水平方向中具有约100W/mK以上的热导率的方向与所述晶种的第一方向彼此一致的方式彼此粘合。所述晶种和所述晶种保持器可以以在所述坩埚盖的水平方向中具有约110W/mK以上的热导率的方向与所述晶种的第一方向彼此一致的方式彼此粘合。
另外，在所述坩埚盖21和所述晶种保持器22的水平方向中，热导率最高的方向和所述晶种的第一方向可以实质上彼此一致。
另外，所述晶种和所述晶种保持器通过粘合层彼此粘合。所述粘合层包括石墨填料和诸如酚醛树脂等碳化物。所述粘合层可以具有低的孔隙率。另外，所述石墨填料在所述第一方向上排列，从而可以在所述第一方向上具有相对较高的热导率。
如上所述，由于在所述晶种保持器中的热导率高的方向与所述晶种的第一方向一致，因此当从所述晶种生长为碳化硅时，可以沿所述第一方向坚固地生长。
所述晶种可以以C面朝向下方的方式设置。
此后，在所述坩埚中装入用于制造所述碳化硅锭的原料。
所述原料30包含碳源和硅源。具体而言，所述原料30可以包含碳-硅源，或者在此基础上还可以包含碳源和/或硅源。可以应用高碳树脂(例如：酚醛树脂)等作为所述碳源，并且应用硅粒子作为所述硅源，但不限于此，更具体而言，可以应用碳化硅粒子作为所述原料。
对于所述原料30，粒子尺寸为75μm以下的所述原料30以整体原料为基准可以包含15重量％以下，可以包含10重量％以下，可以包含5重量％以下。如上所述，在应用粒子尺寸较小的所述原料30的含量较少的原料的情况下，可以制造能够提供锭的缺陷发生减少，更加有利于控制过饱和度，晶体特性进一步提高的晶片的碳化硅锭。
可以应用粒径D50为130至400μm的粒子形状的原料作为所述原料30，所述粒子形状的原料可以彼此连接(necking)或者彼此未连接。在应用具有这种粒径的原料的情况下，可以制造提供具有更加优异的晶体特性的晶片的碳化硅锭。
在所述原料装载步骤中，当将所述原料30的重量视作1时，所述坩埚组装体可以具有所述坩埚组装体的重量的1.5至2.7倍的重量比(Rw)。其中，坩埚组装体的重量是指除原料之外的坩埚组装体的重量，具体而言，是指与种子保持器在所述坩埚组装体上的应用与否无关，从以包含晶种的方式组装的坩埚组装体去除所投入的原料的重量的值。
在所述重量比小于1.5的情况下，在晶体生长气氛中的过饱和度过度增加，从而可能导致锭的晶体品质反而下降，在所述重量比大于2.7的情况下，过饱和度下降，从而可能导致锭的晶体品质下降。
所述重量比可以为1.6至2.6，也可以为1.7至2.4。在具有这种重量比的情况下，可以制造缺陷特性或结晶性特性优异的锭。
当将所述坩埚主体20的内部空间的直径视作1时，从所述原料30所处最低表面到晶种11的表面的长度的比例，即长度比可以大于1倍且为25倍以下。
所述生长步骤是通过将所述坩埚主体20的内部空间调节成晶体生长气氛来将所述原料气相传输并沉积在所述晶种上，从而制备从所述晶种生长而成的碳化硅锭的步骤。
所述生长步骤包括将所述坩埚组装体的内部空间调节成晶体生长气氛的过程，具体而言，所述生长步骤可以通过如下方式进行：利用隔热材料40包围所述坩埚组装体来准备包括所述坩埚组装体和包围所述坩埚组装体的所述隔热材料的反应容器(未图示)，然后将所述反应容器置于石英管等反应腔室，然后利用加热机构来加热所述坩埚等。
所述反应容器位于所述反应腔室42中，由此可以利用加热机构50来使得所述坩埚主体20的内部空间达到适合晶体生长气氛的温度。这种温度对所述晶体生长气氛而言是重要的因素中的一种，通过调节压力和气体移动等条件来形成更加合适的晶体生长气氛。隔热材料40设置于所述反应腔室42和所述反应容器之间，由此能够更加容易地帮助晶体生长气氛的形成与控制。
所述隔热材料40可以在生长气氛中对所述坩埚主体内部或所述反应容器内部的温度梯度造成影响。具体而言，所述隔热材料可以包含石墨隔热材料，更具体而言，所述隔热材料可以包含人造丝系石墨毡或沥青系石墨毡。
实现例可以应用密度为0.12至0.30g/cc的所述隔热材料。实现例可以应用密度为0.13至0.25g/cc的所述隔热材料。实现例可以应用密度为0.14至0.20g/cc的所述隔热材料。
在应用密度小于0.14g/cc的所述隔热材料的情况下，生长而成的锭的形状可能生长为凹状，并且可能生成6H-SiC多晶形从而可能导致锭的品质下降。
在应用密度大于0.30g/cc的所述隔热材料的情况下，生长而成的锭的形状可能生长为过度凸出，并且边缘的生长率下降从而可能导致产量减少或者锭的裂纹发生增加。
在应用密度为0.12g/cc至0.30g/cc的所述隔热材料的情况下，能够进一步提高锭的品质，在应用0.14g/cc至0.20g/cc的密度的情况下，在锭的生长过程中，更加有利于控制晶体生长气氛，并且更加有利于使得品质更加优异的锭生长。
所述隔热材料的气孔率可以为73vol％至95vol％。所述隔热材料的气孔率可以为76vol％至93vol％。所述隔热材料的气孔率可以为81vol％至91vol％。在应用具有所述气孔率的隔热材料的情况下，能够更加减少锭的裂纹发生频率。
所述隔热材料的耐压强度可以为0.21MPa以上。所述隔热材料的耐压强度可以为0.49MPa以上。所述隔热材料的耐压强度可以为0.78MPa以上。另外，所述隔热材料的耐压强度可以为3MPa以下，并且可以为25MPa以下。在所述隔热材料具有这种耐压强度的情况下，热/机械稳定性优异，灰(ash)发生概率下降，因此能够制造品质更加优异的SiC锭。
所述隔热材料可以以20mm以上的厚度应用，也可以以30mm以上的厚度应用。另外，所述隔热材料可以以150mm以下的厚度应用，也可以以120mm以下的厚度应用，还可以以80mm以下的厚度应用。当在这种厚度范围内应用所述隔热材料时，可以在没有隔热材料的不必要的浪费的同时充分获取隔热效果。
所述隔热材料40可以是密度可以为0.12g/cc至0.30g/cc的隔热材料。所述隔热材料40的气孔率可以为72vol％至90vol％。在应用所述隔热材料的情况下，能够抑制锭的形状以凹陷或过度凸出的形状生长，并且能够减少多晶形品质的下降或者锭的裂纹发生。
可以通过利用所述反应腔室42外部的加热机构500进行加热来创造所述晶体生长气氛，并且可以通过在进行所述加热的操作的同时进行减压操作，或者与所述加热操作独立地进行所述减压操作来去除空气，然后在减压气氛和/或惰性气氛(例如，Ar气氛、N2气氛或者它们的混合气氛)下创造所述晶体生长气氛。
所述晶体生长气氛通过将原料通过蒸汽传输到晶种表面来诱导碳化硅晶体的生长，从而将其生长为锭100。
在所述晶体生长气氛中，可以应用2100℃至2450℃的生长温度和1torr至100torr的生长压力条件，在应用所述温度和压力的情况下，能够更加有效地制造碳化硅锭。
具体而言，所述晶体生长气氛可以应用坩埚上下表面温度为2100℃至2450℃的生长温度和1torr至50torr的生长压力条件，并且更详细而言，可以应用坩埚上下表面温度为2150℃至2450℃的生长温度和1torr至40torr的生长压力条件。
更具体而言，可以应用坩埚上下表面温度为2150至2350℃的生长温度和1torr至30torr的生长压力条件。
如果应用如上说明的晶体生长气氛，则在本发明的制造方法等中更加有利于制造更高品质的碳化硅锭。
所述碳化硅锭12包含4H-SiC，由此其表面可以具有凸出的形状或者平坦的形状。
在所述碳化硅锭12的表面以凹陷的形状形成的情况下，除了所期望的4H-SiC晶体外可能还混入有诸如6H-SiC等其他多晶形，这可能导致碳化硅锭的品质下降。另外，在所述碳化硅锭的表面以过度凸出的形状形成的情况下，锭自身可能发生裂纹，或者在加工成晶片的过程中可能会发生晶体碎裂。
这时，基于翘曲度程度来判断所述碳化硅锭12是否是过度凸出形状的锭，在本说明书中制造的碳化硅锭的翘曲度在20mm以下。
所述翘曲度是指将碳化硅锭生长完成的样品放置在平板上，然后以锭的后表面为基准利用高度计(Height Gauge)测量锭的中心高度和边缘高度，以(中心高度-边缘高度)的值方式进行评价。当翘曲度的数值为正值时表示凸出，当所述数值为0时表示平坦，并且当所述数值为负值时表示凹陷。
具体而言，所述碳化硅锭12的表面作为凸出的形状或者平坦的形状，其翘曲度可以为0mm至14mm，0mm至11mm，0mm至8mm。具有这种翘曲度的碳化硅锭可以更加容易加工成晶片并且能够减少碎裂的发生。
所述碳化硅锭12可以是缺陷或多晶形混入最小化的实质上是单晶体的4H-SiC锭。所述碳化硅锭12实质上由4H-SiC组成，其表面可以具有凸出的形状或者平坦的形状。
所述碳化硅锭12作为在碳化硅锭中可能发生的缺陷减少的锭，能够提供更高品质的碳化硅晶片。
在利用本说明书的方法制造的所述碳化硅锭中，其表面的凹坑(pit)减少，具体而言，在具有4英寸以上的直径的锭中，其表面上凹坑(pit)可以为10k/cm2以下。
在本说明书中，所述碳化硅锭的表面凹坑测量通过如下方式进行：利用光学显微镜来观察锭表面上除刻面(facet)之外的中央部分的一处，以及在3点、6点、9点以及12点方向上从碳化硅锭的边缘向中央部方向约10mm内侧，共5处来测量各位置上各单位面积(1cm2)的凹坑(pit)，然后取平均值。
例如，可以应用外圆磨削装置来对所述碳化硅锭的外缘部分进行外圆磨削处理(External Grinding)，然后以规定厚度进行切削(Slicing)，然后进行边缘打磨、表面研磨、抛光等加工。
所述切削步骤是通过以规定偏角切削碳化硅锭来准备切削而成的晶体的步骤。所述偏角在4H-SiC中，以(0001)面为基准。具体而言，所述偏角可以是选自0至15度的角度，可以是选自0至12度的角度，可以是选自0至8度的角度。
在所述切削操作中可以应用在晶片的制造中通常使用的切削方法，例如，可以应用如下的切削方法：利用金刚石丝或应用有金刚石浆料的丝来进行切削；利用部分应用有钻石的刀片或轮来进行切削等。
可以通过考虑所要制造的晶片的厚度来调节经切削的所述晶体的厚度，在以下说明的抛光步骤中，考虑到抛光后的厚度，可以以适当的厚度进行切削。
另外，所述切削操作从所述碳化硅锭的外表面与所述第二方向相交的点远离约3°的点开始沿所述第二方向进行。即，所述切削操作进行的方向可以是从所述第二方向偏离约3°的方向。即，用于所述切削操作的切割丝的运动方向可以是从与所述第二方向垂直的方向倾斜约3°的方向。即，所述切割丝的延伸方向是从与所述第二方向垂直的方向倾斜约3°的方向，可以在从所述第二方向倾斜约3°的方向上切割所述碳化硅锭。
因此，在所述切削操作过程中，最小化在所述第一方向上发生压力的现象。即，在所述切削操作过程中，由于未在所述第一方向上施加压力，因此所述第一方向上的压力最小化，并且在所述第一方向上的峰值ω角的偏差可以最小化。
所述抛光步骤是通过以300至800μm的厚度抛光经切削的所述晶体来形成碳化硅晶片的步骤。
在所述抛光步骤中，可以应用在晶片制造中通常使用的抛光方法，例如，可以应用研磨(Lapping)和/或打磨(Grinding)等工序进行后，进行抛光(polishing)等操作的方法。
以下，通过具体的实施例来更加具体地说明实现例。下述实施例仅仅是有助于理解实现例的示例，在本说明书中公开的发明的范围不限于此。
<实施例和比较例的样品制造>
在石墨坩埚主体内部装入了含SiC粒子的粉末。在所述粉末的上方设置了碳化硅晶种和晶种保持器。这时，利用通常的方法来将碳化硅晶种(4H-SiC单晶体，6英寸)的C面固定成朝向坩埚的下方。另外，坩埚盖和晶种保持器由石墨一体形成，并且所述坩埚盖和所述晶种保持器均具有圆盘形状。这时，所述坩埚盖的厚度为约20mm，所述坩埚盖的直径为约210mm，所述晶种保持器的厚度为约3mm，所述晶种保持器的直径为约180mm。另外，所述晶种的上表面和所述晶种的(11-20)面相交的第一方向与所述晶种保持器的特定方向彼此一致。另外，基于与所述第一方向一致的方向的所述坩埚盖和所述晶种保持器的热导率的测量如下述表1所示。
利用设置有所述晶种和晶种保持器的坩埚盖盖住所述坩埚主体，然后用隔热材料包围所述坩埚主体，然后将其放入设置有作为加热机构的加热线圈的反应腔室中。
这时，作为隔热材料，应用密度为0.19g/cc，气孔率为85％，耐压强度为0.37MPa的石墨毡作为隔热材料。
将坩埚内部设置成真空状态后，通过缓缓注入氩气来使所述坩埚内部达到大气压，然后再将所述坩埚内部缓慢地减压。与此同时，将坩埚内部的温度以3℃/min的升温速度缓缓升温至2000℃，然后以约5℃/min的升温速度缓缓升温至2350℃。
然后，在2350℃的温度和20torr的压力条件下，使得碳化硅晶种经过100小时生长为SiC锭。
然后，利用金刚石线锯来以从与所述第一方向垂直的第二方向偏离约3°的方向为基准对所述碳化硅锭进行了切割，然后通过倒角工序、打磨工序以及抛光工序来进行了加工。由此制造了以(0001)面为基准4度偏角的碳化硅晶片。在比较例中，以所述第一方向为基准切割了所述碳化硅锭。
[表1]
区分 热导率(W/mK，以(11-20)面为基准)
实施例1 120
实施例2 115
实施例3 111
实施例4 130
实施例5 130
实施例6 140
实施例7 118
实施例8 115
实施例9 116
实施例10 105
实施例11 106
实施例12 101
比较例 80
<实施例和比较例的物性评价>
(1)摇摆曲线
应用高分辨率X射线衍射分析系统(HR-XRD system，日本理学公司(Rigaku)SmartLab High Resolution X-ray Diffraction System)来以如下方式进行了测量：所述实施例的晶片的[11-20]方向与X-ray路径对齐，X射线源镜头(X-ray source optic)和X射线检测器镜头(X-ray detector optic)的角度设置成2θ(35至36度)，然后根据晶片的偏角来调节欧米伽(ω，或θ、X射线检测器镜头)角度。
X射线功率(X-ray power)为9kW，然后应用Cu作为X射线目标(X-ray target)，测角仪分辨率(Goniometer resolution)为0.0001度。
所述HR-XRD在C面上进行了测量，通过以所述C面为中心，沿所述第一方向以约15mm的间隔从所述中心测量至距所述中心约60mm处来求出了各测量点上的摇摆曲线。另外，通过沿所述第二方向以约15mm的间隔从所述中心测量至距所述中心约60mm处来求出了各测量点上的摇摆曲线。
(2)落球测试
以50mm×50mm的大小切割了在实施例和比较例中制造的碳化硅晶片，杜邦冲击试验和30g锤的冲击来用肉眼观察了是否发生与各个势能对应的所述样品的裂纹。所述锤从约100mm的高度和约0.0294J的势能处自由落体而与所述样品发生碰撞。用肉眼观察了是否发生裂纹。
O：无裂纹
X：有裂纹
(3)平坦度
在所述实施例和比较例中制造的晶片的平坦度(翘曲度(warpage)和弯曲度(bow))通过平坦度测量仪(FT-900，NIDEK)测量。
<实施例和比较例的物性评价结果>
在所述第一方向上各个摇摆曲线中的第一峰值ω角在下述表2中表示。各个测量点从中心以mm单位间隔开，第一峰值ω角以°为单位。
[表2]
区分 -60mm -45mm -30mm -15mm 中心 15mm 30mm 45mm 60mm
实施例1 13.78 13.78 13.77 13.77 13.77 13.76 13.76 13.76 13.77
实施例2 13.79 13.79 13.79 13.78 13.78 13.78 13.78 13.78 13.78
实施例3 13.79 13.81 13.76 13.76 13.76 13.77 13.78 13.79 13.79
实施例4 13.72 13.73 13.74 13.75 13.72 13.72 13.73 13.75 13.76
实施例5 13.70 13.72 13.73 13.73 13.74 13.74 13.75 13.76 13.78
实施例6 13.74 13.74 13.74 13.74 13.73 13.73 13.72 13.72 13.72
实施例7 13.76 13.77 13.77 13.77 13.77 13.77 13.77 13.77 13.77
实施例8 13.69 13.69 13.69 13.69 13.69 13.68 13.66 13.66 13.66
实施例9 13.57 13.67 13.67 13.71 13.76 13.78 13.83 13.86 13.89
实施例10 13.77 13.77 13.78 13.79 13.80 13.81 13.83 13.84 13.89
实施例11 14.12 14.05 13.97 13.89 13.80 13.73 13.65 13.58 13.51
实施例12 14.51 14.43 14.34 14.26 14.18 14.09 14.00 13.93 13.84
比较例 13.19 13.32 13.45 13.58 13.72 13.84 13.96 14.09 14.23
在所述第二方向上各个摇摆曲线中的第二峰值ω角在下述表3中表示。各个测量点从中心以mm单位间隔开，第一峰值ω角以°为单位。
[表3]
区分 -60mm -45mm -30mm -15mm 中心 15mm 30mm 45mm 60mm
实施例1 13.72 13.72 13.72 13.74 13.77 13.79 13.81 13.81 13.81
实施例2 13.84 13.82 13.80 13.80 13.78 13.77 13.75 13.75 13.75
实施例3 13.83 13.81 13.79 13.79 13.76 13.76 13.77 13.76 13.75
实施例4 13.80 13.77 13.75 13.74 13.72 13.75 13.73 13.72 13.71
实施例5 13.82 13.79 13.77 13.76 13.74 13.72 13.70 13.68 13.67
实施例6 13.77 13.76 13.75 13.75 13.73 13.73 13.72 13.71 13.70
实施例7 13.86 13.84 13.81 13.79 13.77 13.74 13.73 13.72 13.71
实施例8 13.72 13.71 13.70 13.70 13.69 13.67 13.65 13.64 13.62
实施例9 13.60 13.64 13.67 13.72 13.76 13.79 13.83 13.89 13.94
实施例10 13.95 13.89 13.86 13.83 13.80 13.77 13.74 13.69 13.64
实施例11 13.76 13.77 13.78 13.80 13.80 13.81 13.82 13.82 13.83
实施例12 14.54 14.45 14.35 14.27 14.18 14.08 13.99 13.90 13.81
比较例 13.86 13.83 13.78 13.76 13.72 13.67 13.64 13.60 13.58
在所述第一方向上各个位置上的第一峰值ω角的变化率，在所述第二方向上各个位置上的第二峰值ω角的变化率，平坦度和落球测试结果在下述表4中表示。
[表4]
Figure BDA0003927670420000301
[表5]
翘曲度(μm) 弯曲度(μm)
实施例1 17.038 -5.963
实施例2 23.917 -9.449
实施例3 19.062 -2.640
实施例4 39.998 -6.193
实施例5 26.188 3.646
实施例6 24.224 2.778
实施例7 34.573 -23.628
实施例8 15.100 4.551
实施例9 64.564 48.263
实施例10 15.098 3.559
实施例11 53.274 39.622
实施例12 69.388 52.498
比较例 92.170 72.749
由于实施例的碳化硅晶片具有较低的峰值ω角偏差和较低的峰值ω角的变化率，因此具有提高的机械刚性和平坦度(翘曲度和弯曲度)。
以上对本发明的优选实施例进行了详细的说明，但是本发明的权利范围不限于此，本领域技术人员利用以下权利要求书中定义的本发明的基本概念进行的各种变形和改良的方式也属于本发明的权利要求范围内。

Claims (14)

1.一种碳化硅晶片，其中，
包括上表面和下表面，
所述上表面包括第一目标区域，所述第一目标区域是以所述上表面的中心为基准在所述上表面的半径的85％以内的区域，
在所述第一目标区域中，沿第一方向以15mm的间隔测量的摇摆曲线中的第一峰值ω角以在所述上表面的中心测量的摇摆曲线中的中心峰值ω角为基准在-0.5°至+0.5°以内，
所述第一方向是[1-100]方向，是通过所述上表面的中心的方向。
2.根据权利要求1所述的碳化硅晶片，其中，
应用以(0001)面为基准选自0至15度的角度的偏角，
所述上表面是C面。
3.根据权利要求2所述的碳化硅晶片，其中，
所述第一峰值ω角以所述中心峰值ω角为基准为-0.3°至+0.3°。
4.根据权利要求2所述的碳化硅晶片，其中，
所述第一峰值ω角以所述中心峰值ω角为基准为-0.2°至+0.2°。
5.根据权利要求2所述的碳化硅晶片，其中，
所述第一峰值ω角以所述中心峰值ω角为基准为-0.05°至+0.05°。
6.根据权利要求2所述的碳化硅晶片，其中，
根据在所述第一方向上的位置的所述第一峰值ω角的变化率为0.1°/15mm以下。
7.根据权利要求2所述的碳化硅晶片，其中，
在所述第一目标区域中，沿第二方向以15mm的间隔测量的第二峰值ω角以所述中心峰值ω角为基准在-0.8°至+0.8°以内，
所述第二方向是[11-20]方向，是通过所述上表面的中心的方向。
8.根据权利要求7所述的碳化硅晶片，其中，
根据在所述第二方向上的位置的所述第二峰值ω角的变化率为0.2°/15mm以下。
9.根据权利要求8所述的碳化硅晶片，其中，
所述第一峰值ω角的变化率小于所述第二峰值ω角的变化率。
10.根据权利要求8所述的碳化硅晶片，其中，
所述第一峰值ω角的变化率为所述第二峰值ω角的变化率的2/3倍以下。
11.根据权利要求1所述的碳化硅晶片，其中，
所述下表面包括第二目标区域，所述第二目标区域是以所述下表面的中心为基准在所述下表面的半径的85％以内的区域，
在所述第二目标区域中，沿第三方向以15mm的间隔测量的摇摆曲线中的第三峰值ω角以在所述下表面的中心测量的摇摆曲线中的中心峰值ω角为基准在-0.5°至+0.5°以内，
所述第三方向是[1-100]方向，是通过所述下表面的中心的方向。
12.根据权利要求11所述的碳化硅晶片，其中，
应用以(0001)面为基准选自0至15度的角度的偏角，
所述下表面是Si面。
13.一种碳化硅晶片的制造方法，其中，包括：
制造碳化硅锭的步骤；
对所述碳化硅锭进行切削的步骤；以及
对经所述切削的上表面和下表面进行抛光的步骤，
经所述抛光的上表面包括第一目标区域，所述第一目标区域是以所述上表面的中心为基准在所述上表面的半径的85％以内的区域，
在所述第一目标区域中，沿第一方向以15mm的间隔测量的摇摆曲线中的第一峰值ω角以在所述上表面的中心测量的摇摆曲线中的中心峰值ω角为基准在-0.5°至+0.5°以内，
所述第一方向是[1-100]方向，是通过所述上表面的中心的方向。
14.根据权利要求13所述的碳化硅晶片的制造方法，其中，
所述制造碳化硅锭的步骤包括：
准备具有热传导各向异性的保持器的步骤；
将晶种附着于所述保持器的步骤；以及
在所述晶种上沉积碳化硅的步骤，
在所述将晶种附着于所述保持器的步骤中，以在水平方向上经过所述保持器的中心的方向中热导率为100W/mK以上的方向与所述晶种的[1-100]方向彼此对应的方式，将所述晶种附着于所述保持器。
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