CN117604649A - 碳化硅粉末、其制造方法和使用其制造碳化硅晶片的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及碳化硅粉末、其制造方法和使用其制造碳化硅晶片的方法。公开了包括包含碳和硅的碳化硅颗粒的碳化硅粉末，其中，超声处理后具有的粒径小于50μm的碳化硅颗粒的质量比为10wt％或更小。还公开了制造碳化硅粉末的方法以及制造碳化硅晶片的方法。

Description

碳化硅粉末、其制造方法和使用其制造碳化硅晶片的方法
技术领域
本发明涉及碳化硅粉末、其制造方法和使用其制造碳化硅晶片的方法。实施方式涉及碳化硅粉末、其制造方法和制造碳化硅晶锭(ingot)的方法。
背景技术
碳化硅(SiC)具有出色的耐热性和机械强度，高度抗辐射以及甚至能够用于生产大直径基底。此外，具有出色的物理强度和耐化学性，大的能量带隙，以及大的电子饱和漂移率和耐压性。因此，碳化硅广泛用于研磨剂、轴承、防火板等以及要求高功率、高效率、耐高电压和高容量的半导体器件。
碳化硅通过各种方法诸如对碳原料诸如碳化硅废物进行热处理或通电来制造。常规方法的实例包括艾其逊法(Acheson method)、反应烧结法、大气压烧结法(atmosphericpressure sintering method)和化学气相沉积(CVD)法。这些方法具有碳原料残留的问题。这些残余物充当杂质并且可使碳化硅的热特性、电特性和机械特性劣化。
例如，日本专利公开号2002-326876公开了使碳化硅前体反应的方法，其在惰性气体条件诸如氩气(Ar)下在高温下进行热处理工艺以使硅源和碳源聚合或交联。然而，这种工艺具有的问题在于，制造成本高和粉末尺寸不均匀，因为在真空或惰性气体条件下在1,800℃至2,100℃的高温下的热处理。
此外，在太阳能电池和半导体产业中使用的晶片是通过从由石墨等制成的坩埚中的硅晶锭中生长来制造，在这种制造工艺期间，产生了显著量的在坩埚的内壁上吸附的碳化硅废物以及包含碳化硅的废浆料。然而，这样的废物的填埋处理已经引起环境问题和导致高的处理成本。
发明内容
技术问题
因此，本发明是鉴于上述问题而作出的，并且本发明的一个目的是提供能够改善碳化硅晶锭的生长速率和降低碳化硅晶片的缺陷的碳化硅粉末，制造碳化硅粉末的方法和使用碳化硅粉末制造碳化硅晶片的方法。
技术方案
根据本发明的方面，上述和其他目的可以通过提供碳化硅粉末来实现，所述碳化硅粉末包括包含碳和硅的碳化硅颗粒，其中，超声处理后具有的粒径小于50μm的碳化硅颗粒的质量比为10wt％或更小。
在根据实施方式的碳化硅粉末中，超声处理后具有的粒径小于10μm的碳化硅颗粒的质量比可以是3wt％或更小。
在根据实施方式的碳化硅粉末中，超声处理后具有的粒径小于5μm的碳化硅颗粒的质量比可以是2wt％或更小。
在根据实施方式的碳化硅粉末中，碳化硅粉末可以具有100μm至5000μm的平均粒径(D50)。
在根据实施方式的碳化硅粉末中，通过2D图像分析测量的颗粒圆形度可以是0.4至0.9。
在根据实施方式的碳化硅粉末中，通过2D图像分析测量的颗粒凸度可以是0.8至0.99。
在根据实施方式的碳化硅粉末中，碳化硅粉末可以具有30°至45°的休止角。
在根据实施方式的碳化硅粉末中，碳化硅粉末可以具有1000kg/m3至2000kg/m3的振实密度。
根据本发明的另外方面，提供了制造碳化硅粉末的方法，所述方法包括：提供包括碳化硅的原料；使原料粉末化；以及物理加工粉末化的原料，其中，超声处理后具有的粒径小于50μm的碳化硅颗粒的质量比为10wt％或更小。
在实施方式中，粉末化的原料的物理加工可以包括分离具有的粒径小于50μm的碳化硅颗粒。
根据本发明的还另外方面，提供了制造碳化硅晶片的方法，所述方法包括：制备包括包含碳和硅的碳化硅颗粒的碳化硅粉末，其中，超声处理后具有的粒径小于50μm的碳化硅颗粒的质量比为10wt％或更小；使用碳化硅粉末使碳化硅晶锭生长；以及加工碳化硅晶锭。
有益效果
在根据实施方式的碳化硅粉末中，超声处理后具有的粒径小于50μm的碳化硅颗粒的质量比为10wt％或更小。此外，在根据实施方式的碳化硅粉末中，超声处理后具有的粒径小于10μm的碳化硅颗粒的质量比可以是约3wt％或更小。此外，在根据实施方式的碳化硅粉末中，超声处理后具有的粒径小于5μm的碳化硅颗粒的质量比可以是2wt％或更小。
因此，根据实施方式的碳化硅粉末能够容易地填入坩埚中以制造碳化硅晶锭和碳化硅晶片。此外，由于根据实施方式的碳化硅粉末具有如上所述的适当超声处理后的粒径分布，它能够在填入坩埚中时具有适当的孔隙率。
此外，由于根据实施方式的碳化硅粉末具有如上所述的适当的超声处理后的粒径分布，当使根据实施方式的碳化硅晶锭生长时，它能够防止细颗粒附着在晶种锭块(seedtablet)上。因此，根据实施方式的碳化硅粉末能够防止在碳化硅晶锭中发生缺陷。
也就是说，因为根据实施方式的碳化硅粉末几乎不包含细裂纹，即使当使碳化硅晶锭生长时升高生长温度，由碳化硅粉末不产生细粉末。因此，根据实施方式的碳化硅粉末能够防止由在根据实施方式的碳化硅晶片中的细粉末引起的缺陷。
也就是说，由于根据实施方式的碳化硅粉末几乎不包含潜在的细粉末，能够防止在生长过程中由细粉末引起的缺陷。
附图说明
图1是说明根据实施方式的碳化硅粉末的制造工艺的流程图。
图2是说明根据实施方式的碳化硅粉末的制造工艺的流程图。
图3是说明根据实施方式的碳化硅粉末的制造工艺的流程图。
图4是说明根据实施方式的碳化硅粉末的制造工艺的流程图。
图5是说明根据实施方式的碳化硅粉末的制造工艺的流程图。
图6是说明根据实施方式的碳化硅粉末的制造工艺的流程图。
图7是说明使碳化硅晶锭生长的过程的截面视图。
具体实施方式
在下文中，将通过实施方式详细描述本发明。实施方式不限于以下公开的内容，并且可以以各种形式进行修改，只要本发明的要点不改变。
在本说明书中，当零件“包括”某种组分时，它意指可以进一步包括其他组分，而不是排除其他组分，除非另有规定。
应当理解，除非另有规定，否则在所有情况下，本说明书中描述的表示组分的量、反应条件等的所有数值和表达都由术语“约”修饰。
首先，根据实施方式的制造碳化硅粉末的方法包括制备碳化硅原料的步骤。
碳化硅原料包括碳化硅。碳化硅原料可以包括α-相碳化硅和/或β-相碳化硅。此外，碳化硅原料可以包括碳化硅单晶和/或碳化硅多晶。
此外，碳化硅原料除碳化硅之外可以进一步包括不想要的杂质。
碳化硅原料可以进一步包括作为杂质的碳基材料诸如石墨。碳基材料可以源自于石墨坩埚等。碳基材料可以按重量计约5％至按重量计约50％的含量包括在碳化硅原料中。碳基材料可以按重量计约50％或更小的含量包括在碳化硅原料中。碳基材料可以按重量计约45％或更小的含量包括在碳化硅原料中。碳基材料可以按重量计约40％或更小的含量包括在碳化硅原料中。碳基材料可以按重量计约1％至按重量计约50％的含量包括在碳化硅原料中。碳基材料可以按重量计约5％至按重量计约45％的含量包括在碳化硅原料中。碳基材料可以按重量计约10％至按重量计约40％的含量包括在碳化硅原料中。碳基材料可以按重量计约10％至按重量计约35％的含量包括在碳化硅原料中。碳基材料可以按重量计约10％至按重量计约30％的含量包括在碳化硅原料中。碳基材料可以按重量计约10％至按重量计约20％的含量包括在碳化硅原料中。
碳化硅原料可以进一步包括作为杂质的游离硅。游离硅可以源自于硅基底和/或硅组分等。硅组分可以是应用于半导体设备诸如聚焦环(focus ring)的组分。游离硅可以按重量计约0.01％至按重量计约10％的含量包括在碳化硅原料中。
碳化硅原料可以进一步包括金属杂质。金属杂质可以是选自由以下组成的组中的至少一种：锂、硼、钠、铝、磷、钾、钙、钛、钒、铬、锰、铁、镍、铜、锌、锶、锆、钼、锡、钡、钨和铅。
金属杂质的含量可以是约0.1ppm至13ppm。金属杂质的含量可以是约0.3ppm至12ppm。金属杂质的含量可以是约0.5ppm至8ppm。金属杂质的含量可以是约0.8ppm至10ppm。金属杂质的含量可以是约1ppm至6ppm。金属杂质的含量可以是约0.1ppm至5ppm。金属杂质的含量可以是约0.5ppm至3ppm。金属杂质的含量可以是约0.5ppm至2ppm。
碳化硅原料可以进一步包括非金属杂质。非金属杂质可以选自由氟、氮、氯和磷组成的组。
非金属杂质的含量可以是约0.01ppm至13ppm。非金属杂质的含量可以是约0.03ppm至12ppm。非金属杂质的含量可以是约0.05ppm至8ppm。非金属杂质的含量可以是约0.08ppm至10ppm。非金属杂质的含量可以是约0.1ppm至6ppm。非金属杂质的含量可以是约0.1ppm至5ppm。非金属杂质的含量可以是约0.5ppm至3ppm。非金属杂质的含量可以是约0.5ppm至2ppm。
碳化硅原料可以具有块形。碳化硅原料可以具有板形。碳化硅原料可以具有杆形。
碳化硅原料包括按重量计约30％或更多的具有约1mm或更大的直径的颗粒。碳化硅原料可以包括按重量计约50％或更多的具有约1mm或更大的直径的颗粒。碳化硅原料可以包括按重量计约70％或更多的具有约1mm或更大的直径的颗粒。
碳化硅原料包括按重量计约30％或更多的具有约10mm或更大的直径的颗粒。碳化硅原料可以包括按重量计约50％或更多的具有约10mm或更大的直径的颗粒。碳化硅原料可以包括按重量计约70％或更多的具有约10mm或更大的直径的颗粒。
此处，假定球体具有的体积与颗粒的体积相同，并且球体的直径定义为粒径。
此外，碳化硅原料可以源自于包括碳化硅的基底。碳化硅原料可以源自于完全包括碳化硅的晶片。碳化硅原料可以源自于沉积在基底诸如硅上的碳化硅层。
此外，碳化硅原料可以源自于碳化硅单晶晶锭。碳化硅单晶晶锭可以由于在制造工艺期间发生缺陷而被丢弃。替代地，碳化硅原料可以源自于碳化硅多晶。
碳化硅原料可以源自于碳化硅烧结体。碳化硅烧结体可以通过烧结碳化硅粉末形成。碳化硅烧结体可以是包括在半导体制造设备中的组分。
碳化硅原料可以源自于包括碳化硅层的石墨组分。石墨组分可以包括用于形成碳化硅晶锭等的坩埚。
碳化硅原料可以源自于包括碳化硅层的半导体设备的组分。碳化硅层可以通过将碳化硅通过化学气相沉积(CVD)工艺沉积在硅组分等的表面上而形成。
根据实施方式的制造碳化硅粉末的方法可以包括切割碳化硅原料的步骤。
当碳化硅原料太大时，碳化硅原料可以通过包括金刚石磨料颗粒的线锯(wiresaw)或切条机(bar cutting)等来切割。可以将碳化硅原料切割成150mm的长度。
根据实施方式的制造碳化硅粉末的方法可以包括破碎碳化硅原料的步骤。
破碎碳化硅原料的步骤可以是将碳化硅原料破裂成具有的平均粒径为约100mm或更小的颗粒的工艺。通过破碎工艺，可以将碳化硅原料分裂成具有的平均粒径为约80mm或更小的颗粒。通过破碎工艺，可以将碳化硅原料分裂成具有的平均粒径为约60mm或更小的颗粒。通过破碎工艺，可以将碳化硅原料分裂成具有的平均粒径为约50mm或更小的颗粒。通过破碎工艺，可以将碳化硅原料分裂成具有的平均粒径为约0.1mm至约50mm的颗粒。通过破碎工艺，可以将碳化硅原料分裂成具有的平均粒径为约1mm至约40mm的颗粒。
在破碎工艺中，可以使用颚式破碎机、圆锥破碎机或旋回破碎机。
颚式破碎机包括一对压板，并且将碳化硅原料插入在压板之间。碳化硅原料通过压板施加的压力破碎，并且破碎的碳化硅原料可以通过磁重力(magnetic gravity)向下排出。
压板的每一个可以包括钢、不锈钢、加锰钢、加铬钢、加镍钢、加钼钢、加氮钢和碳化钨中的至少一种。压板与碳化硅原料直接接触的部分可以由钢、不锈钢、加锰钢、加铬钢、加镍钢、加钼钢、加氮钢和碳化钨中的至少一种制成。压板与碳化硅原料直接接触的部分可以涂覆有碳化钨。
旋回破碎机包括破碎头(crushing head)和容纳破碎头的破碎碗状部(crushingbowl)。破碎头具有截锥体(truncated cone)形状，并且破碎头安装在轴上。破碎头的上端部固定至柔性轴承，并且破碎头的下端部被偏心地驱动以画圆。破碎作用以整个圆锥为中心进行，并且最大移动在底部处进行。相应地，由于旋回破碎机的破碎连续运行，因此，旋回破碎机比颚式破碎机具有更小的应力波动和更低的功耗。
像颚式破碎机一样，作为与碳化硅原料直接接触的部分的破碎头和破碎碗状部可以包括钢、不锈钢、加锰钢、加铬钢、加镍钢、加钼钢、加氮钢和碳化钨中的至少一种。破碎头和破碎碗状部与碳化硅原料直接接触的部分可以由钢、不锈钢、加锰钢、加铬钢、加镍钢、加钼钢、加氮钢和碳化钨中的至少一种制成。破碎头和破碎碗状部与碳化硅原料直接接触的部分可以涂覆有碳化钨。
圆锥破碎机是通过冲击力和压缩力来用于碳化硅原料的装置。圆锥破碎机具有与旋回破碎机相似的结构和破碎运动。然而，圆锥破碎机可以具有更短的圆锥。圆锥破碎机包括安装在竖直中心轴线上的伞形锥套头(cone mantle head)。通过锥套头的偏心运动，碳化硅原料被咬入锥形凹碗部(cone cave bowl)内，并且随着它向下行，碳化硅原料被破碎。
像颚式破碎机一样，作为与碳化硅原料直接接触的部分的锥套头和锥形凹碗部可以包括钢、不锈钢、加锰钢、加铬钢、加镍钢、加钼钢、加氮钢和碳化钨中的至少一种。锥套头和锥形凹碗部与碳化硅原料直接接触的部分可以由钢、不锈钢、加锰钢、加铬钢、加镍钢、加钼钢、加氮钢和碳化钨中的至少一种制成。锥套头和锥形凹碗部与碳化硅原料直接接触的部分可以涂覆有碳化钨。
根据实施方式的制造碳化硅粉末的方法可以包括粉碎碳化硅原料的步骤。
粉碎碳化硅原料的步骤可以包括将碳化硅原料破裂成具有的直径为约30mm或更小的颗粒的工艺。通过粉碎工艺，可以将碳化硅原料分裂成具有的平均粒径为约20mm或更小的颗粒。通过粉碎工艺，可以将碳化硅原料分裂成具有的平均粒径为约15mm或更小的颗粒。通过粉碎工艺，可以将碳化硅原料分裂成具有的平均粒径为约10mm或更小的颗粒。通过粉碎工艺，可以将碳化硅原料分裂成具有的平均粒径为约0.1mm至约10mm的颗粒。通过粉碎工艺，可以将碳化硅原料分裂成具有的平均粒径为约0.1mm至约8mm的颗粒。通过粉碎工艺，可以将碳化硅原料分裂成具有的平均粒径为约0.01mm至约6mm的颗粒。
在粉碎工艺中，可以使用球磨机、锤式破碎机、气流粉碎机等。
球磨机可以包括金属圆筒和球。将球和碳化硅原料放置在金属圆筒中。当金属圆筒旋转时，球和碳化硅原料能够通过在球和碳化硅原料之间的摩擦和在金属圆筒内的离心力旋转。此时，球和碳化硅原料在圆筒中上升到一定的高度，并且然后落下，以及碳化硅原料被粉碎和抛光。根据圆筒的旋转速度、圆筒的内径、球的尺寸、球的材料和粉碎工艺的时间，碳化硅原料可以被分裂成具有小直径的颗粒。
作为与碳化硅原料直接接触的部分的金属圆筒和球可以包括钢、不锈钢、加锰钢、加铬钢、加镍钢、加钼钢、加氮钢和碳化钨中的至少一种。金属圆筒和球与碳化硅原料直接接触的部分可以由钢、不锈钢、加锰钢、加铬钢、加镍钢、加钼钢、加氮钢和碳化钨中的至少一种制成。金属圆筒和球与碳化硅原料直接接触的部分可以涂覆有碳化钨。
锤式破碎机包括腔室和多个锤头。锤头安装在设置于腔室内的旋转体上。锤头在腔室内旋转，并且锤头冲击碳化硅原料。相应地，碳化硅原料可以被分裂成具有小直径的颗粒。
作为与碳化硅原料直接接触的部分的腔室和锤头可以包括钢、不锈钢、加锰钢、加铬钢、加镍钢、加钼钢、加氮钢和碳化钨中的至少一种。腔室和锤头与碳化硅原料直接接触的部分可以由钢、不锈钢、加锰钢、加铬钢、加镍钢、加钼钢、加氮钢和碳化钨中的至少一种制成。腔室和锤头与碳化硅原料直接接触的部分可以涂覆有碳化钨。
气流粉碎机包括腔室和喷嘴。气流粉碎机通过流体的压力通过将碳化硅原料与从喷嘴喷射的能量相互碰撞，粉碎碳化硅原料。在腔室中粉碎碳化硅原料直到其粒度达到期望的尺寸。此外，从腔室通过分级腔室收集经受粉碎工艺的颗粒。由于气流粉碎机通过流体的压力通过碳化硅原料的相互碰撞来粉碎碳化硅原料，因此可以使由与其他装置直接接触而对碳化硅原料的污染最小化。
作为与碳化硅原料直接接触的部分的腔室可以包括钢、不锈钢、加锰钢、加铬钢、加镍钢、加钼钢、加氮钢和碳化钨中的至少一种。腔室与碳化硅原料直接接触的部分可以由钢、不锈钢、加锰钢、加铬钢、加镍钢、加钼钢、加氮钢和碳化钨中的至少一种制成。腔室与碳化硅原料直接接触的部分可以涂覆有碳化钨。
破碎的颗粒的平均粒径(D50)可以是约1mm至约15mm，并且破碎的颗粒的平均粒径(D50)可以是约100μm至约3mm。破碎的颗粒的平均粒径(D50)可以是约3mm至约10mm，并且破碎的颗粒的平均粒径(D50)可以是约100μm至约1mm。破碎的颗粒的平均粒径(D50)可以是约1mm至约3mm，并且破碎的颗粒的平均粒径(D50)可以是约300μm至约0.8mm。破碎的颗粒的平均粒径(D50)可以是约7mm至约13mm，并且破碎的颗粒的平均粒径(D50)可以是约500μm至约1.5mm。破碎的颗粒的平均粒径(D50)可以是约1mm至约3mm，并且破碎的颗粒的平均粒径(D50)可以是约100μm至约800μm。破碎的颗粒的平均粒径(D50)可以是约6mm至约10mm，并且破碎的颗粒的平均粒径(D50)可以是约1mm至约3mm。破碎的颗粒的平均粒径(D50)可以是约4mm至约8mm，并且破碎的颗粒的平均粒径(D50)可以是约800μm至约2mm。由于进行破碎工艺和粉碎工艺以具有上述范围内的平均粒径(D50)，因此根据实施方式的碳化硅粉末可以被制造为具有期望的粒径和形状。
粉碎工艺可以是球磨工艺。在球磨工艺中，球的直径可以是约5mm至约50mm。球的直径可以是约10mm至约40mm。
在球磨工艺中，圆筒的旋转速度可以是约10rpm至约40rpm。在球磨工艺中，圆筒的旋转速度可以是约15rpm至约35rpm。
在球磨工艺中，可以使用钢球。球磨工艺可以进行约10分钟至约30分钟。
为了适当地控制根据实施方式的碳化硅粉末的粒度和形状，球磨工艺中的球直径和圆筒旋转速度和球磨工艺时间可以适当地控制。
根据实施方式的制造碳化硅粉末的方法可以进一步包括通过磁力去除铁的步骤。
去除铁组分的步骤可以是去除在破碎和粉碎步骤中吸附至碳化硅原料的铁的步骤。
在去除铁组分的步骤中，可以使用旋转金属探测器去除铁。
旋转金属探测器的旋转速度可以是约100rpm至约800rpm，并且包括在旋转金属探测器中的电磁体的输出功率可以是约0.5kW至约3kW。此外，旋转金属探测器的旋转速度可以是约800rpm至约1700rpm，并且包括在旋转金属探测器中的电磁体的输出功率可以是约3kW至约5kW。
包含在铁已经被去除的碳化硅原料中的铁的含量可以是约1ppm或更小。包含在铁已经被去除的碳化硅原料中的铁的含量可以是约0.5ppm或更小。包含在铁已经被去除的碳化硅原料中的铁的含量可以是约0.3ppm或更小。包含在铁已经被去除的碳化硅原料中的铁的含量可以是约0.1ppm或更小。
根据实施方式的制造碳化硅粉末的方法包括去除碳基材料的步骤。
去除碳基材料的步骤可以包括物理去除碳基材料的步骤。
物理去除碳基材料的步骤可以包括钢丝切丸(steel cut wire shot)工艺。用于钢丝切丸的丝(wire)可以由碳钢、不锈钢、铝、锌、镍、铜或其合金制成，但不限于此。此外，丝的直径可以是约0.2mm至约0.8mm。丝的直径可以是约0.4mm至约0.6mm。
丝的旋转速度可以是约1000rpm至约5000rpm。
此外，物理去除碳基材料的步骤可以包括喷射工艺诸如喷砂或喷丸。喷射工艺可以是在碳基材料诸如石墨上喷射细颗粒以去除碳基材料的工艺。也就是说，因为碳基材料具有比碳化硅更低的硬度，因此可以通过用适当压力喷射的细颗粒容易地去除碳基材料。
此外，物理去除碳基材料的步骤可以包括使用密度差的分离工艺诸如离心。破碎和/或粉碎的碳化硅原料可以通过在碳基材料和碳化硅之间的密度差而分离。也就是说，由于碳化硅的密度比石墨的密度更大，因此通过密度梯度离心等可以容易地去除碳基材料。
在物理去除碳基材料的步骤之后，包括在原料中的碳基材料的含量可以是按重量计约5％或更小。在去除碳基材料的步骤之后，包括在原料中的碳基材料的含量可以是按重量计约3％或更小。在去除碳基材料的步骤之后，包括在原料中的碳基材料的含量可以是按重量计约1％或更小。
此外，去除碳基材料的步骤包括化学去除碳基材料的步骤。
化学去除碳基材料的步骤包括氧化碳基材料的步骤。
在原料中包含的碳基材料被充分去除之后，将原料在氧气或大气气氛中热处理。此时，氧化热处理温度可以是约1000℃至约1200℃。热处理时间可以是约12小时至约48小时。
由于原料是在上述时间和温度范围内热处理，因此原料中包含的碳基材料可以被有效地去除。此外，由于原料是在上述时间和温度范围内热处理，因此可以使原料中副产物诸如氧化硅的产生最小化。
根据实施方式的制造碳化硅粉末的方法包括将碳化硅原料分级的步骤。在分级步骤中，可以将通过破碎工艺和粉碎工艺而颗粒化的碳化硅原料分级。
颗粒化的碳化硅原料可以通过期望尺寸的筛网(mesh)进行分级。
分级步骤可以使用作为振动式分级装置的摆动筛(twist screen)进行。
摆动筛可以包括硅材料制成的具有的直径为10mm至80mm、15mm至70mm或20mm至60mm的敲击球(tapping ball)。使用摆动筛，可以在约1000次/分钟至约3000次/分钟的振动条件下进行分级步骤约10分钟至约100分钟。
颗粒化的碳化硅原料可以以恒定速度进料到摆动筛中。
颗粒化的碳化硅原料的粒径(D50)可以是约10μm至约10000μm。颗粒化的碳化硅原料的粒径(D50)可以是约100μm至约6000μm。颗粒化的碳化硅原料的粒径(D50)可以是约60μm至约5000μm。颗粒化的碳化硅原料的粒径(D50)可以是约100μm至约4000μm。颗粒化的碳化硅原料的粒径(D50)可以是约150μm至约400μm。颗粒化的碳化硅原料的粒径(D50)可以是约300μm至约800μm。颗粒化的碳化硅原料的粒径(D50)可以是约500μm至约1000μm。颗粒化的碳化硅原料的粒径(D50)可以是约700μm至约2000μm。颗粒化的碳化硅原料的粒径(D50)可以是约1000μm至约3000μm。
根据实施方式的制造碳化硅粉末的方法可以包括湿蚀刻碳化硅原料的步骤。
湿蚀刻步骤通过蚀刻剂进行。经受破碎和粉碎工艺的碳化硅原料可以经受湿蚀刻步骤。
蚀刻剂可以包括水和酸。酸可以是选自由氢氟酸、硝酸、盐酸和硫酸组成的组中的至少一种。
蚀刻剂可以包括去离子水、氢氟酸和硝酸。
氢氟酸可以基于100重量份去离子水的约10重量份至约50重量份的含量包括在蚀刻剂中。氢氟酸可以基于100重量份去离子水的约15重量份至约45重量份的含量包括在蚀刻剂中。氢氟酸可以基于100重量份去离子水的约20重量份至约40重量份的含量包括在蚀刻剂中。
硝酸可以基于100重量份去离子水的约10重量份至约50重量份的含量包括在蚀刻剂中。硝酸可以基于100重量份去离子水的约15重量份至约45重量份的含量包括在蚀刻剂中。硝酸可以基于100重量份去离子水的约20重量份至约40重量份的含量包括在蚀刻剂中。
蚀刻剂可以填充在蚀刻容器中。此处，蚀刻剂可以基于蚀刻容器的总体积的约10vol％至约20vol％的量填充在蚀刻容器中。蚀刻剂可以基于蚀刻容器的总体积的约12vol％至约18vol％的量填充在蚀刻容器中。此外，碳化硅原料可以基于蚀刻容器的总体积的约10vol％至约30vol％的量填充在蚀刻容器中。碳化硅原料可以基于蚀刻容器的总体积的约15vol％至约25vol％的量填充在蚀刻容器中。
碳化硅原料可以通过蚀刻剂进行湿蚀刻。也就是说，碳化硅原料的表面可以通过蚀刻剂蚀刻，并且残留在碳化硅原料的表面上的杂质可以通过蚀刻剂去除。
湿蚀刻步骤可以根据以下工艺进行。
首先，可以将蚀刻容器和碳化硅原料干燥。蚀刻容器和碳化硅原料可以用在约50℃至约150℃下的热空气干燥约10分钟至约1小时。
接下来，将碳化硅原料放置在蚀刻容器中。
接下来，将蚀刻剂进料到蚀刻容器中，在其中已经放置了碳化硅原料。
进料蚀刻剂的工艺可以如下。
首先，将去离子水进料到蚀刻容器中，在其中已经放置了碳化硅原料。
接下来，将氢氟酸进料到已经进料了去离子水的蚀刻容器中。
接下来，将硝酸进料到已经进料了氢氟酸的蚀刻容器中。
接下来，通过盖密封在其中已经进料了蚀刻剂的蚀刻容器，以约50rpm至约500rpm的速度搅拌包含在蚀刻容器中的碳化硅原料和蚀刻剂。搅拌时间可以是约30分钟至约2小时。
接下来，排出蚀刻剂，以及将经受湿蚀刻工艺的碳化硅原料在去离子水中沉淀数次并且进行中和。此时，在沉淀后，已经经受湿蚀刻工艺的碳化硅原料的中和工艺可以基于在排出的废水中包含的氢氟酸的含量和/或pH来完成。当废水的pH是6.8至7.2时，可以结束中和工艺。
根据实施方式的制造碳化硅粉末的方法可以包括干蚀刻碳化硅原料的步骤。
干蚀刻工艺可以通过将蚀刻气体喷射到碳化硅原料上进行。
蚀刻气体可以包括氯气。蚀刻气体可以进一步包括惰性气体诸如作为载气的氩气。
干蚀刻工艺可以如下进行。
首先，准备干蚀刻炉。干蚀刻炉可以由石墨制成并且可以加热至约2000℃或更高的温度。干蚀刻炉针对外部密封，并且干蚀刻炉的内部可以减压最高达约5托或更小。
将碳化硅原料放置在干蚀刻炉中。
接下来，将干蚀刻炉加热最高达约1800℃至约2200℃的温度。
接下来，将干蚀刻炉的内部减压至约1托至约30托的压力。将干蚀刻炉的内部减压至约1托至约10托的压力。将干蚀刻炉的内部减压至约1托至约8托的压力。
接下来，将蚀刻气体进料到干蚀刻炉中。蚀刻气体可以通过在干蚀刻炉的下部部分和上部部分之间的温度差在干蚀刻炉中对流。也就是说，干蚀刻炉的下部部分的温度比干蚀刻炉的上部部分的温度高约50℃至约100℃，使得在干蚀刻炉的下部部分处的蚀刻气体移动至干蚀刻炉的上部部分，从而干蚀刻碳化硅原料的表面。在干蚀刻炉中的蚀刻气体的停留时间可以是约24小时至约96小时。
接下来，可以通过湿式洗涤器去除蚀刻气体，并且干蚀刻炉的内部的压力可以增加至约600托至约780托。
干蚀刻工艺可以另外包括热处理工艺和氧化膜去除工艺。
干蚀刻的碳化硅颗粒可以是在约700℃至约1300℃下在包含氧的气氛中在干蚀刻炉中热处理。干蚀刻的碳化硅颗粒可以是在约800℃至约1200℃下在包含氧的气氛中在干蚀刻炉中热处理。干蚀刻的碳化硅颗粒可以是在约900℃至约1100℃下在包含氧的气氛中在干蚀刻炉中热处理。热处理时间可以是约10分钟至约2小时。热处理时间可以是约20分钟至约1小时。
通过热处理，可以容易地去除残留在干蚀刻的碳化硅颗粒的表面上的氯。
氧化膜去除工艺可以包括湿蚀刻工艺。
将热处理的碳化硅原料进料到蚀刻容器中，并且另外将去离子水和氢氟酸进料到蚀刻容器中。
接下来，可以搅拌在蚀刻容器中的碳化硅原料和蚀刻剂，以及可以去除在碳化硅原料的表面上的氧化膜。
将已经去除氧化膜的碳化硅原料通过去离子水进行中和。
根据实施方式的制造碳化硅粉末的方法可以包括清洗碳化硅原料的步骤。
清洗工艺可以使用包括选自由氢氟酸、蒸馏水和超纯水组成的组中的至少一种的清洗溶液来进行。
清洗工艺可以包括第一清洗步骤、第一氢氟酸处理步骤、第二清洗步骤、第二氢氟酸处理步骤和第三清洗步骤。
第一清洗步骤可以使用蒸馏水、超纯水或纯水进行1分钟至300分钟。例如，第一清洗步骤可以进行约1分钟至约250分钟、约1分钟至约200分钟、约3分钟至约150分钟、约10分钟至约100分钟、约15分钟至约80分钟、约20分钟至约60分钟或约20分钟至约40分钟。
接下来，第一氢氟酸处理步骤是使用包括氢氟酸的清洗溶液清洗碳化硅原料的步骤。可以将碳化硅原料在清洗溶液中搅拌约1分钟至约300分钟、约1分钟至约250分钟、约1分钟至约200分钟、约3分钟至约150分钟、约10分钟至约100分钟、约15分钟至约80分钟、约20分钟至约60分钟或约20分钟至约40分钟。接下来，可以使碳化硅原料在清洗溶液中沉淀。可以使碳化硅原料在清洗溶液中沉淀约1分钟至约300分钟、约1分钟至约250分钟、约1分钟至约200分钟、约3分钟至约150分钟、约10分钟至约100分钟、约15分钟至约80分钟、约20分钟至约60分钟或约20分钟至约40分钟。
第二清洗步骤可以使用蒸馏水、超纯水或纯水进行1分钟至300分钟。例如，第二清洗步骤可以进行约1分钟至约250分钟、约1分钟至约200分钟、约3分钟至约150分钟、约10分钟至约100分钟、约15分钟至约80分钟、约20分钟至约60分钟或约20分钟至约40分钟。
接下来，第二氢氟酸处理步骤是使用包括氢氟酸的清洗溶液清洗碳化硅原料的步骤。可以将碳化硅原料在清洗溶液中搅拌约1分钟至约300分钟、约1分钟至约250分钟、约1分钟至约200分钟、约3分钟至约150分钟、约10分钟至约100分钟、约15分钟至约80分钟、约20分钟至约60分钟或约20分钟至约40分钟。接下来，可以使碳化硅原料在清洗溶液中沉淀。可以使碳化硅原料在清洗溶液中沉淀约1分钟至约300分钟、约1分钟至约250分钟、约1分钟至约200分钟、约3分钟至约150分钟、约10分钟至约100分钟、约15分钟至约80分钟、约20分钟至约60分钟或约20分钟至约40分钟。
第三清洗步骤可以使用蒸馏水、超纯水或纯水进行1分钟至300分钟。例如，第三清洗步骤可以进行约1分钟至约250分钟、约1分钟至约200分钟、约3分钟至约150分钟、约10分钟至约100分钟、约15分钟至约80分钟、约20分钟至约60分钟或约20分钟至约40分钟。
根据实施方式的制造碳化硅粉末的方法包括物理加工粉末化的碳化硅原料的步骤。
在物理加工碳化硅原料的步骤中，将已经进行破碎工艺和粉碎工艺的碳化硅粉末进行物理加工。物理加工碳化硅原料的步骤可以在将碳化硅原料粉碎成具有合适平均粒径的粉末后和在进行分级工艺之前进行。
物理加工碳化硅原料的步骤可以包括对粉末化的碳化硅原料施加物理冲击的步骤。在物理加工碳化硅原料的步骤中，施加至碳化硅原料的物理冲击可以比施加至破碎工艺和粉碎工艺的物理冲击更弱。
因此，可以容易地去除可分离地附着在粉末化的碳化硅原料上的细颗粒。
对碳化硅原料施加物理冲击的步骤可以包括超声处理碳化硅原料的步骤。
在超声处理步骤中，可以将超声冲击波递送至粉末化的碳化硅原料。
超声处理步骤可以如下进行。
首先，将粉末化的碳化硅原料浸入水中。此处，水与粉末化的碳化硅的体积比可以是约1:0.5至约1:2。
碳化硅原料浸入其中的水的量可以是约100L至约1000L。
接下来，将超声波施加至粉末化的碳化硅原料。超声波可以具有约10kHz至约50kHz的频率。此外，超声波的输出功率可以是约1000W至约20000W。
此外，超声波的施加时间可以是约1分钟至约20分钟。
对碳化硅原料施加物理冲击的步骤可以包括以高速搅拌碳化硅原料的步骤。
高速搅拌步骤可以如下进行。
首先，将粉末化的碳化硅原料浸入水中。此处，水与粉末化的碳化硅的体积比可以是约1:0.5至约1:2。
碳化硅原料浸入其中的水的量可以是约100L至约1000L。
接下来，高速搅拌碳化硅原料。可以约0.5m/s至约5m/s的流速搅拌碳化硅原料。可以约30rpm至约300rpm的速度搅拌碳化硅原料。
通过物理加工工艺，可以对碳化硅粉末施加适当的物理冲击。
因此，可以容易地从碳化硅粉末中分离细颗粒。特别地，在破碎工艺和粉碎工艺中，在碳化硅粉末中可以发生细裂纹。通过细裂纹，在碳化硅粉末中可以发生的是能够容易地分离细颗粒。
此处，可以对碳化硅粉末施加物理冲击诸如超声波，以及由细裂纹等产生的细颗粒可以容易地从碳化硅粉末中分离。
接下来，通过离心分离工艺和/或过滤工艺将分离的细颗粒去除。也就是说，从其中已经分离了细颗粒的碳化硅粉末可以通过离心分离工艺和/或过滤工艺来纯化。
物理加工粉末化的碳化硅原料的步骤可以在湿蚀刻工艺期间和/或之后进行。
也就是说，超声处理工艺或高速搅拌工艺可以在碳化硅原料浸入蚀刻剂中的状态下进行。此外，可以将湿蚀刻工艺终止，以及可以通过离心分离工艺和/或过滤工艺去除分离的细颗粒。
物理加工粉末化的碳化硅原料的步骤可以在洗涤工艺期间和/或之后进行。
也就是说，可以将碳化硅原料浸入洗涤液体中，并且可以进行超声处理工艺或高速搅拌工艺。
也就是说，在碳化硅原料浸入洗涤液体中的状态下，可以进行超声处理工艺或高速搅拌工艺。此外，可以将洗涤工艺终止，以及可以通过离心分离工艺和/或过滤工艺去除分离的细颗粒。
通过石墨去除工艺、铁组分去除工艺、湿蚀刻工艺、干蚀刻工艺和洗涤工艺，根据实施方式的碳化硅粉末可以具有非常高的纯度。
参见图1，根据实施方式的碳化硅粉末可以通过以下工艺制备。
首先，将碳化硅原料在破碎工艺(S10)中破碎。
接下来，将包括在碳化硅原料中的碳基材料诸如石墨通过碳基材料去除工艺(S20)去除。
接下来，将从其中已经去除碳基材料的碳化硅原料通过粉碎工艺(S30)进行粉碎。
接下来，将粉碎的碳化硅原料物理加工(S40)。因此，可以容易地去除附着在粉碎的碳化硅原料上的细颗粒。
接下来，将粉碎的碳化硅原料通过湿蚀刻工艺(S50)进行蚀刻。因此，可以有效地去除附着在粉碎的碳化硅原料的表面上的杂质。特别地，在粉碎的碳化硅原料中残留的碳基材料可以悬浮在具有氢氟酸的蚀刻剂中，即，包含在蚀刻剂中。因此，在湿蚀刻工艺中，可以有效地去除碳基材料以及金属杂质。
接下来，将湿蚀刻的碳化硅原料通过干蚀刻工艺(S60)进行蚀刻。
接下来，使干蚀刻的碳化硅原料经受洗涤工艺(S70)。
接下来，可以将洗涤的碳化硅原料分级成期望的粒度(S80)。
参见图2，根据实施方式的碳化硅粉末可以通过以下工艺制备。
在此实施方式中，碳基材料去除工艺与图1的工艺基本上相同，但是可以在破碎工艺(S1)之前进行。
当碳化硅原料包含很多作为杂质的碳时，可以优先进行碳基材料去除工艺。例如，当碳化硅原料包含高百分比的石墨组分诸如涂覆有碳化硅的石墨组分时，可以预先进行碳基材料去除工艺。
由于预先去除了碳基材料(S1)以及使其经受破碎工艺(S10)，可以有效地去除碳化硅原料中包含的碳基材料。
因此，根据实施方式的制造碳化硅粉末的方法可以通过使用包含高含量的碳基材料的碳化硅原料提供高纯度的碳化硅粉末。
此外，物理加工碳化硅原料的工艺(S51)可以在湿蚀刻工艺(S50)之后进行。也就是说，超声处理或高速搅拌工艺可以在碳化硅原料浸入蚀刻剂中以及湿蚀刻之后进行，使得可以容易地去除在碳化硅原料中的细颗粒。
参见图3，根据实施方式的制造碳化硅粉末的方法可以通过以下工艺制备。
此实施方式可以与图1的工艺基本上相同，但是可以省略碳基材料去除工艺。
当碳化硅原料不包括碳基材料诸如石墨或者以非常低的含量包括它时，可以省略碳基材料去除工艺。例如，碳化硅原料可以包括按重量计约95％或更多的碳化硅，诸如单晶碳化硅晶锭、多晶碳化硅或碳化硅烧结体。在这种情况下，少量的碳基材料可以在湿蚀刻工艺等中去除，使得即使没有另外工艺也可以获得高纯度碳化硅粉末。
此外，物理加工碳化硅原料的工艺(S71)可以在洗涤工艺(S70)之后进行。也就是说，因为超声处理工艺或高速搅拌工艺在碳化硅原料浸入洗涤液体中和进行洗涤工艺之后进行，因此可以容易地去除在碳化硅原料中的细颗粒。
参见图4至6，根据实施方式的碳化硅粉末可以通过以下工艺制备。
此实施方式可以与图1、2或3的工艺基本上相同，但是物理加工粉碎的碳化硅粉末的工艺(S31)可以在粉碎工艺(S30)之后进行。分级工艺(S32)可以在物理加工工艺(S31)之后进行。也就是说，粉碎的碳化硅原料可以通过在粉碎工艺之后立即进行分级工艺来分级为期望的粒度。分级的碳化硅原料可以经受湿蚀刻工艺、干蚀刻工艺和洗涤工艺。
在此实施方式中，由于将碳化硅原料分级为均匀的粒度，并且然后经受湿蚀刻工艺和干蚀刻工艺，因此碳化硅原料的表面可以整体上是均匀蚀刻的。特别地，由于碳化硅原料被分级为均匀的粒度，因此在碳化硅原料的颗粒之间的空隙可以均匀地形成。因此，蚀刻气体可以均匀地渗透到在碳化硅原料之间的空隙中，以及干蚀刻工艺可以整体上均匀地蚀刻碳化硅原料。
因此，根据实施方式的制造碳化硅粉末的方法可以整体上均匀地控制包括在表面中的碳、硅和氧的含量。
根据实施方式的碳化硅粉末的纯度可以是约99.99％或更高。根据实施方式的碳化硅粉末的纯度可以是约99.999％或更高。根据实施方式的碳化硅粉末的纯度可以是约99.9999％或更高。根据实施方式的碳化硅粉末的纯度可以是约99.999999％或更高。根据实施方式的碳化硅粉末的纯度可以是约99.9999999％或更高。根据实施方式的碳化硅粉末的纯度可以是约99.9999999％或更高。根据实施方式的碳化硅粉末的纯度可以是约99.99999999％或更高。
根据实施方式的碳化硅粉末可以包括约1ppm或更小、约0.8ppm或更小、约0.7ppm或更小、约0.1至约0.7ppm或约0.1至约0.6ppm的含量的选自由以下组成的组中的一种或多种杂质：锂、钠、镁、铝、钾、钙、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌和钼。
此外，根据实施方式的碳化硅粉末的粒径(D50)可以是约10μm至约10000μm。根据实施方式的碳化硅粉末的粒径(D50)可以是约100μm至约6000μm。根据实施方式的碳化硅粉末的粒径(D50)可以是约60μm至约5000μm。根据实施方式的碳化硅粉末的粒径(D50)可以是约100μm至约4000μm。根据实施方式的碳化硅粉末的粒径(D50)可以是约150μm至约400μm。根据实施方式的碳化硅粉末的粒径(D50)可以是约300μm至约800μm。根据实施方式的碳化硅粉末的粒径(D50)可以是约500μm至约1000μm。根据实施方式的碳化硅粉末的粒径(D50)可以是约700μm至约2000μm。根据实施方式的碳化硅粉末的粒径(D50)可以是约1000μm至约3000μm。
碳和氧以适当的含量比包括在根据实施方式的碳化硅粉末上。因此，当碳化硅晶锭和碳化硅晶片使用根据实施方式的碳化硅粉末制造时，氧的含量可以是适当的，使得碳化硅晶锭和碳化硅晶片的缺陷可以减少。
特别地，由于碳和氧以适当的含量比包含在碳化硅粉末的表面上，因此氧可以通过与碳反应在初始热处理步骤中容易地去除。因此，在碳化硅粉末的表面上的氧可以在初始热处理工艺期间去除，并且可以使碳化硅晶锭的生长过程中的缺陷最小化。
此外，氧与碳反应并且作为二氧化碳等去除。在去除氧的工艺中，碳的消耗量可以降低。因此，即使在氧与碳一起去除之后，硅和碳的比率在整个碳化硅粉末可以是适当的。因此，根据实施方式的碳化硅粉末可以使由于碳和硅的不均匀含量而可发生的缺陷最小化。
此外，硅和氧以适当的含量比包含在根据实施方式的碳化硅粉末的表面上。因此，根据实施方式的碳化硅粉末可以有效地被保护免于外部杂质。也就是说，根据实施方式的碳化硅粉末的表面可以包括包含氧的保护膜并且可以有效地被保护免于外部化学冲击。
此外，根据实施方式的碳化硅粉末可以包括在制造工艺中作为副产物的氟组分。此处，由于根据实施方式的制造碳化硅粉末的方法包括湿蚀刻工艺、干蚀刻工艺和洗涤工艺，因此氟组分的含量是低的。此外，由于根据实施方式的制造碳化硅晶锭的方法包括用于根据实施方式的碳化硅粉末的初始热处理工艺，因此氟组分可以有效地被去除。也就是说，氟组分可以汽化并且容易地在初始热处理工艺中去除。
根据实施方式的碳化硅粉末可以用于制造具有非常高纯度和改善的性能的碳化硅晶片。
根据实施方式的碳化硅粉末的颗粒形状可以通过2D图像分析来分析。
2D图像分析可以通过适当地取样根据实施方式的碳化硅粉末进行。例如，根据实施方式的碳化硅粉末可以每次取样约0.1g至约10g的量，以及可以被制备用于取样约5次至约100次，并且对于每次取样可以进行2D图像分析。此处，通过2D图像分析获得测量值，以及根据实施方式的碳化硅粉末的特征可以定义为测量值的平均值。
取样的碳化硅粉末分散在背景中。背景可以具有与碳化硅粉末视觉上区分的颜色。分散的碳化硅颗粒分别彼此间隔开以及被布置成彼此不重叠。
在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒由光学显微镜拍照，从而获得颗粒的2D图像。
接下来，根据实施方式的碳化硅粉末的2D图像可以通过图像分析软件来分析。作为图像分析软件的实例，有由Image&Microscope Technology(IMT)制造的iSolution系列等。
当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均面积可以是约50,000μm2至5,000,000μm2。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均面积可以是约50,000μm2至100,000μm2。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均面积可以是约150,000μm2至250,000μm2。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均面积可以是约1,000,000μm2至2,000,000μm2。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均面积可以是约2,500,000μm2至3,500,000μm2。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均面积可以是约3,500,000μm2至5,000,000μm2。
当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均周向长度(circumferential length)可以是约500μm至约10mm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均周向长度可以是约500μm至约1.5mm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均周向长度可以是约1.5mm至约2.5mm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均周向长度可以是约4mm至约6mm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均周向长度可以是约7mm至约10mm。
当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均等效圆直径(mean equivalent circlediameter)可以是约150μm至约3mm。等效圆直径基于面积计算。也就是说，假设某个圆与面积相同，等效圆直径可以是指该圆的直径。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均等效圆直径可以是约150μm至约300μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均等效圆直径可以是约300μm至约700μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均等效圆直径可以是约1000μm至约1500μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均等效圆直径可以是约1500μm至约2300μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均等效圆直径可以是约2000μm至约2500μm。
当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最大椭圆直径(average maximum elliptical diameter)可以是约300μm至约3500μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最大椭圆直径可以是约300μm至约400μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最大椭圆直径可以是约600μm至约750μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最大椭圆直径可以是约1000μm至约2000μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最大椭圆直径可以是约2500μm至约3500μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最大椭圆直径可以是约550μm至约800μm。
当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最小椭圆直径(average minimum elliptical diameter)可以是约150μm至约2500μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最小椭圆直径可以是约150μm至约250μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最小椭圆直径可以是约300μm至约500μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最小椭圆直径可以是约850μm至约1300μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最小椭圆直径可以是约1300μm至约1900μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最小椭圆直径可以是约1700μm至约2500μm。
当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最大长度可以是约250μm至约3000μm。此处，最大长度可以是指每个颗粒的2D图像中沿最长方向的长度。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最大长度可以是约250μm至约400μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最大长度可以是约500μm至约800μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最大长度可以是约1300μm至约1800μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最大长度可以是约1700μm至约2300μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最大长度可以是约2200μm至约3000μm。
当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最大框架直径(average maximum frame diameter)可以是约300μm至约3500μm。在旋转时捕获的颗粒的图像可以用虚拟游标卡尺(virtual verniercaliper)测量。此处，最大框架直径可以是指测量的宽度中的最大宽度。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最大框架直径可以是约300μm至约450μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最大框架直径可以是约500μm至约900μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最大框架直径可以是约1300μm至约2000μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最大框架直径可以是约2200μm至约2600μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最大框架直径可以是约2700μm至约3500μm。
当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最小框架直径(average minimum frame diameter)可以是约150μm至约2200μm。在旋转时捕获的颗粒的图像可以用虚拟游标卡尺测量。此处，最小框架直径可以是指测量的宽度中的最小宽度。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最小框架直径可以是约150μm至约280μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最小框架直径可以是约350μm至约450μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最小框架直径可以是约750μm至约1250μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最小框架直径可以是约1300μm至约1800μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最小框架直径可以是约1800μm至约2200μm。
当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最小框架直径可以是约250μm至约2700μm。在旋转时捕获的颗粒的图像可以用虚拟游标卡尺测量。此处，中间框架直径(middle frame diameter)可以是指测量的宽度的平均值。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最小框架直径可以是约250μm至约350μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最小框架直径可以是约400μm至约600μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最小框架直径可以是约1250μm至约1700μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最小框架直径可以是约1800μm至约2200μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均最小框架直径可以是约2300μm至约2700μm。
当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均凸包(convex hull)可以是约700μm至约10000μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均凸包可以是约700μm至约1300μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均凸包可以是约1600μm至约2200μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均凸包可以是约4000μm至约5000μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均凸包可以是约6000μm至约7000μm。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均凸包可以是约7000μm至约9000μm。
当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均颗粒圆形度可以是0.4至0.9。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均颗粒圆形度可以是0.4至0.8。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均颗粒圆形度可以是0.45至0.75。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均颗粒圆形度可以是0.5至0.7。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均颗粒圆形度可以是0.55至0.7。
颗粒圆形度可以根据以下方程式计算：
[方程式1]
颗粒圆形度＝4×π×颗粒面积/(周长)2
当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均颗粒椭圆率(ellipticity)可以是0.85至1。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均颗粒椭圆率可以是0.90至1。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均颗粒椭圆率可以是0.91至1。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均颗粒椭圆率可以是0.93至1。在实施方式中，通过2D图像分析测量的颗粒椭圆率可以是0.92或更大。
当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均颗粒凸度可以是约0.83至约0.99。
颗粒凸度可以通过以下方程式2计算：
[方程式2]
颗粒凸度＝凸包/周长
当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均颗粒凸度可以是约0.83至约0.99。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均颗粒凸度可以是约0.84至约0.98。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均颗粒凸度可以是约0.85至约0.95。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均颗粒凸度可以是约0.86至约0.94。在实施方式中，通过2D图像分析测量的颗粒凸度可以是0.9至0.99。
当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均颗粒伸长率可以是约0.8至约0.95。
颗粒伸长率可以通过以下方程式3计算：
[方程式3]
颗粒伸长率＝等效圆直径/最大长度
当颗粒伸长率接近1时，颗粒的2D图像示出收缩(converging)形状，并且当颗粒伸长率接近0时，颗粒的2D图像示出长型形状。
当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均颗粒伸长率可以是约0.81至约0.95。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均颗粒伸长率可以是约0.82至约0.94。当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均颗粒伸长率可以是约0.83至约0.93。
当根据实施方式的碳化硅粉末通过2D图像分析来分析时，在根据实施方式的碳化硅粉末中包含的颗粒的平均填充空间伸长率(average charging space elongation)可以是0.65至0.85。
根据实施方式的碳化硅粉末可以具有休止角。
根据实施方式的碳化硅粉末的休止角可以是约20°至约45°。根据实施方式的碳化硅粉末的休止角可以是约25°至约45°。根据实施方式的碳化硅粉末的休止角可以是约25°至约40°。
休止角可以通过以下方法测量：
将根据实施方式的碳化硅粉末倒入具有约100mm的直径的圆板中，并且将根据实施方式的碳化硅粉末沉积成圆锥形以形成沉积层。休止角可以是在水平面和沉积层的斜坡之间的角度。
根据实施方式的碳化硅粉末可以具有振实密度。
根据实施方式的碳化硅粉末的振实密度可以是约1.3g/cm3至约2.5g/cm3。根据实施方式的碳化硅粉末的振实密度可以是约1.5g/cm3至约2.0g/cm3。根据实施方式的碳化硅粉末的振实密度可以是约1.5g/cm3至约1.8g/cm3。
振实密度可以通过以下方法测量。
振实密度可以使用振实密度测量仪器进行测量。
将约100g的根据实施方式的碳化硅粉末填入250ml的圆筒中。接下来，使圆筒振动直到根据实施方式的碳化硅粉末的体积减少约2％。此处，根据实施方式的碳化硅粉末的表观密度可以是振实密度。
在根据实施方式的碳化硅粉末中，具有的粒径小于50μm的颗粒的质量比可以小于10wt％。具有的粒径小于50μm的颗粒的质量比(WR50)可以根据以下方程式4计算：
[方程式4]
WR50＝(具有的粒径小于50μm的碳化硅颗粒的质量)/(总碳化硅颗粒的质量)
具有的粒径小于50μm的颗粒的质量比可以是小于9wt％。具有的粒径小于50μm的颗粒的质量比可以是小于8wt％。具有的粒径小于50μm的颗粒的质量比可以是小于7wt％。具有的粒径小于50μm的颗粒的质量比可以是小于6wt％。具有的粒径小于50μm的颗粒的质量比可以是小于5wt％。具有的粒径小于50μm的颗粒的质量比的最小值可以是0.01wt％。
在根据实施方式的碳化硅粉末中，具有的粒径小于10μm的颗粒的质量比可以小于3wt％。具有的粒径小于10μm的颗粒的质量比(WR10)可以通过以下方程式5计算：
[方程式5]
WR10＝(具有的粒径小于10μm的碳化硅颗粒的质量)/(总碳化硅颗粒的质量)
具有的粒径小于10μm的颗粒的质量比可以是小于3wt％。具有的粒径小于10μm的颗粒的质量比可以是小于2.5wt％。具有的粒径小于10μm的颗粒的质量比可以是小于2wt％。具有的粒径小于10μm的颗粒的质量比可以是小于1.5wt％。具有的粒径小于10μm的颗粒的质量比可以是小于1wt％。具有的粒径小于10μm的颗粒的质量比的最小值可以是0.005wt％。
在根据实施方式的碳化硅粉末中，具有的粒径小于5μm的颗粒的质量比可以小于2wt％。具有的粒径小于5μm的颗粒的质量比(WR5)可以通过以下方程式6计算：
[方程式6]
WR5＝(具有的粒径小于5μm的碳化硅颗粒的质量)/(总碳化硅颗粒的质量)
具有的粒径小于5μm的颗粒的质量比可以是小于2wt％。具有的粒径小于5μm的颗粒的质量比可以是小于1.5wt％。具有的粒径小于5μm的颗粒的质量比可以是小于1wt％。具有的粒径小于5μm的颗粒的质量比的最小值可以是小于0.001wt％。
在根据实施方式的碳化硅粉末中，超声处理后具有的粒径小于50μm的颗粒的质量比可以小于10wt％。超声处理后具有的粒径小于50μm的颗粒的质量比(SWR50)可以通过以下方程式7计算：
[方程式7]
SWR50＝(超声处理后具有的粒径小于50μm的碳化硅颗粒的质量)/(总碳化硅颗粒的质量)
超声处理后具有的粒径小于50μm的颗粒的质量比可以是小于9wt％。超声处理后具有的粒径小于50μm的颗粒的质量比可以是小于8wt％。超声处理后具有的粒径小于50μm的颗粒的质量比可以是小于7wt％。超声处理后具有的粒径小于50μm的颗粒的质量比可以是小于6wt％。超声处理后具有的粒径小于50μm的颗粒的质量比可以是小于5wt％。超声处理后具有的粒径小于50μm的颗粒的质量比的最小值可以是0.01wt％。
在根据实施方式的碳化硅粉末中，超声处理后具有的粒径小于10μm的颗粒的质量比可以小于3wt％。超声处理后具有的粒径小于10μm的颗粒的质量比(SWR10)可以通过以下方程式8计算：
[方程式8]
SWR10＝(超声处理后具有的粒径小于10μm的碳化硅颗粒的质量)/(总碳化硅颗粒的质量)
超声处理后具有的粒径小于10μm的颗粒的质量比可以是小于3wt％。超声处理后具有的粒径小于10μm的颗粒的质量比可以是小于2.5wt％。超声处理后具有的粒径小于10μm的颗粒的质量比可以是小于2wt％。超声处理后具有的粒径小于10μm的颗粒的质量比可以是小于1.5wt％。超声处理后具有的粒径小于10μm的颗粒的质量比可以是小于1wt％。超声处理后具有的粒径小于10μm的颗粒的质量比的最小值可以是0.005wt％。
在根据实施方式的碳化硅粉末中，超声处理后具有的粒径小于5μm的颗粒的质量比可以小于2wt％。超声处理后具有的粒径小于5μm的颗粒的质量比(SWR5)可以通过以下方程式9计算：
[方程式9]
SWR5＝(超声处理后具有的粒径小于5μm的碳化硅颗粒的质量)/(总碳化硅颗粒的质量)
超声处理后具有的粒径小于5μm的颗粒的质量比可以是小于2wt％。超声处理后具有的粒径小于5μm的颗粒的质量比可以是小于1.5wt％。超声处理后具有的粒径小于5μm的颗粒的质量比可以是小于1wt％。超声处理后具有的粒径小于5μm的颗粒的质量比的最小值可以是0.001wt％。
此外，在根据实施方式的碳化硅粉末中，在超声处理前具有的粒径小于50μm的颗粒的质量比和超声处理后的质量比之间的差小于约1wt％。在根据实施方式的碳化硅粉末中，在超声处理前具有的粒径小于50μm的颗粒的质量比和超声处理后的质量比之间的差可以是小于约0.5wt％。在根据实施方式的碳化硅粉末中，在超声处理前具有的粒径小于50μm的颗粒的质量比和超声处理后的质量比之间的差可以是小于约0.4wt％。在根据实施方式的碳化硅粉末中，在超声处理前具有的粒径小于50μm的颗粒的质量比和超声处理后的质量比之间的差可以是小于约0.3wt％。在超声处理前具有的粒径小于50μm的颗粒的质量比和超声处理后的质量比之间的差可以通过以下方程式10计算：
[方程式10]
△WR50＝│WR50-SWR50│
此外，在根据实施方式的碳化硅粉末中，在超声处理前具有的粒径小于10μm的颗粒的质量比和超声处理后的质量比之间的差小于约0.5wt％。在根据实施方式的碳化硅粉末中，在超声处理前具有的粒径小于10μm的颗粒的质量比和超声处理后的质量比之间的差可以是小于约0.3wt％。在根据实施方式的碳化硅粉末中，在超声处理前具有的粒径小于10μm的颗粒的质量比和超声处理后的质量比之间的差可以是小于约0.2wt％。在根据实施方式的碳化硅粉末中，在超声处理前具有的粒径小于10μm的颗粒的质量比和超声处理后的质量比之间的差可以是小于约0.1wt％。在超声处理前具有的粒径小于10μm的颗粒的质量比和超声处理后的质量比之间的差可以通过以下方程式11计算：
[方程式11]
△WR10＝│WR10-SWR10│
此外，在根据实施方式的碳化硅粉末中，在超声处理前具有的粒径小于5μm的颗粒的质量比和超声处理后的质量比之间的差小于0.3wt％。在根据实施方式的碳化硅粉末中，在超声处理前具有的粒径小于5μm的颗粒的质量比和超声处理后的质量比之间的差可以是小于0.2wt％。在根据实施方式的碳化硅粉末中，在超声处理前具有的粒径小于5μm的颗粒的质量比和超声处理后的质量比之间的差可以是小于0.1wt％。在根据实施方式的碳化硅粉末中，在超声处理前具有的粒径小于5μm的颗粒的质量比和超声处理后的质量比之间的差可以是小于0.05wt％。在超声处理前具有的粒径小于5μm的颗粒的质量比和超声处理后的质量比之间的差可以通过以下方程式12计算：
[方程式12]
△WR5＝│WR5-SWR5│
超声处理可以如下进行：
将碳化硅粉末以约1:1的体积比添加至约10L的去离子水中。接下来，将具有约40kHz的频率和约1200W的输出功率的超声波施加至碳化硅粉末约5分钟。
碳化硅颗粒的粒径可以通过以下方法测量。
将根据实施方式的碳化硅粉末通过100μm筛网分级，将穿过筛网的颗粒分散在超纯水中，并且粒径和含量通过粒度计(Mastersizer 3000，由Malvern制造)测量。因此，获得与粒径相关的含量。
参加图7，根据实施方式的碳化硅晶片能够如下制造。
首先，能够制造碳化硅晶锭。碳化硅晶锭通过施加物理气相传输(physical vaportransport)(PVT)法制造以具有大面积和很少的缺陷。
根据实施方式的制造碳化硅晶锭12的方法可以包括准备步骤、碳化硅粉末装载步骤和生长步骤。
准备步骤是准备坩埚组件的步骤，坩埚组件包括具有内部空间的坩埚本体20和用于覆盖坩埚本体的坩埚盖21。
碳化硅粉末装载步骤是将碳化硅粉末30装载在坩埚组件中并且将晶种锭块以与原料有一定距离放置在原料上的步骤。
坩埚本体20可以具有，例如，具有开放的上表面的圆柱形，以及碳化硅原料能够装载在其中的结构。坩埚本体20可以具有1.70g/cm3至1.90g/cm3的密度。坩埚本体20的材料可以包括石墨。
坩埚盖21可以是1.70g/cm3至1.90g/cm3的密度。坩埚盖21的材料可以包括石墨。坩埚盖21可以覆盖坩埚本体20的整个开口。
坩埚盖21可以覆盖坩埚本体20的开口的一部分或包括通孔(未示出)。能够调节后来将要描述的晶体生长气氛中的蒸气传递速率(rate of vapor transfer)。
此外，晶种锭块固持器(holder)22设置在坩埚盖21上。晶种锭块固持器22可以联接至坩埚盖21。晶种锭块固持器22可以附接至坩埚盖21。晶种锭块固持器22可以与坩埚盖21一体形成。
坩埚盖21的厚度可以是约10mm至约50mm。此外，晶种锭块固持器22的厚度可以是约1mm至约10mm。
为了制造碳化硅晶锭，制备了晶种锭块。晶种锭块可以是向其施加偏角(offangle)的晶锭块中的任一种，该偏角是从相对于(0001)面的0至8度范围内选择的角度。
晶种锭块可以是4H SiC晶锭，其基本上是具有最小缺陷或多晶型夹杂物的单晶。碳化硅晶种锭块可以基本上由4H SiC制成。
晶种锭块可以具有4英寸或更大、5英寸或更大、甚至6英寸或更大的直径(caliber)。更特别地，晶种锭块可以具有4至12英寸、4至10英寸或6至8英寸的直径。
晶种锭块附接至晶种锭块固持器。晶种锭块固持器包含石墨。晶种锭块固持器可以由石墨制成。晶种锭块固持器可以包括各向异性石墨。更详细地，晶种锭块固持器可以由各向异性石墨形成。
此外，晶种锭块和晶种锭块固持器通过粘合层彼此粘合。粘合层包括石墨填料和碳化物诸如酚醛树脂。粘合层可以具有低孔隙率。
晶种锭块的C侧可以面向下放置。
接下来，将根据实施方式的碳化硅粉末装载以在坩埚中制造碳化硅晶锭。
碳化硅粉末30包括碳源和硅源。特别地，碳化硅粉末30包括碳-硅源。碳化硅粉末30可以具有上述的特征。
当碳化硅粉末30装载在坩埚中时，碳化硅粉末30的堆密度可以是约1400kg/m3至约1700kg/m3。当碳化硅粉末30装载在坩埚中时，碳化硅粉末30的堆密度可以是约1500kg/m3至约1650kg/m3。
具有的粒度为75um或更小的碳化硅粉末30可以基于总原料按重量计15％或更小、按重量计10％或更小或者按重量计5％或更小的量被包括。当原料包括相对小含量的小颗粒时，能够减少晶锭中缺陷发生、在控制过饱和上是更有利的以及能够提供具有改善的晶体特征的晶片的碳化硅晶锭可以被制造。
碳化硅粉末30可以彼此颈缩(necked)或不颈缩。当应用具有该粒径的原料时，能够制造能够提供具有更好晶体特征的晶片的碳化硅晶锭。
在碳化硅粉末装载步骤中，当碳化硅粉末30的重量为1时，坩埚组件可以具有的重量比(Rw)是碳化硅粉末30的重量的1.5至2.7倍。此处，坩埚组件的重量是指扣除原料的坩埚组件的重量。特别地，坩埚组件的重量是通过将添加的原料的重量从包括晶种锭块的坩埚组件的重量中扣除获得的值，无论晶种锭块固持器是否施加至坩埚组件。
如果重量比小于1.5，在晶体生长气氛中过饱和过度增加，使得晶锭的晶体品质可能反而劣化。如果重量比超过2.7，过饱和降低，使得晶锭的晶体品质可能劣化。
重量比可以是1.6至2.6或1.7至2.4。在这些重量比内，能够制造具有出色的缺陷特征和结晶度特征的晶锭。
当坩埚本体20的内部空间的直径为1时，长度比可以大于1倍并且小于25倍，该长度比是从坩埚组件的碳化硅粉末30所位于的底表面到晶种锭块11的表面的长度的比率。
生长步骤是将坩埚本体20的内部空间调节成晶体生长气氛以使原料蒸气传递并沉积到晶种锭块和制备从晶种锭块生长的碳化硅晶锭的步骤。
生长步骤可以包括将坩埚组件的内部空间调节成晶体生长气氛的步骤。特别地，包含坩埚组件和围绕坩埚组件的绝缘体的反应容器(未示出)可以通过用绝缘体40包裹坩埚组件来制备，并且在将反应容器放置于反应室诸如石英管中后，可以使用加热装置加热坩埚等。
将反应容器放置在反应室42中，并且使用加热装置50使坩埚本体20的内部空间达到适合于晶体生长气氛的温度。该温度是晶体生长气氛的重要因素之一，并且通过调节条件诸如压力和气体移动来形成更合适的晶体生长气氛。绝缘体40可以位于反应室42和反应容器之间，以利于形成和控制晶体生长气氛。
绝缘体40可以影响生长气氛中的坩埚本体或反应容器内部的温度梯度。特别地，绝缘体可以包括石墨绝缘体。更特别地，绝缘体可以包括人造丝基石墨毡或沥青基石墨毡。
在实施方式中，绝缘体可以具有约0.12g/cc至约0.30g/cc的密度。在实施方式中，绝缘体可以具有约0.13g/cc至约0.25g/cc的密度。在实施方式中，绝缘体可以具有约0.14g/cc至约0.20g/cc的密度。
当绝缘体的密度小于约0.14g/cc时，晶锭可能以凹形生长，并且可能发生6H-SiC多晶型，从而使晶锭的品质劣化。
当绝缘体的密度超过约0.30g/cc时，晶锭可能过度凸出生长，并且其边缘的生长速率可能降低，这可能降低产率或增加晶锭中裂纹的发生。
当施加具有的密度为约0.12g/cc至约0.30g/cc的绝缘体时，可以改善晶锭的品质。当施加具有的密度为约0.14g/cc至约0.20g/cc的绝缘体时，可以在晶锭生长过程中控制晶体生长气氛，并且可以生长出品质更好的晶锭。
绝缘体可以具有约73vol％至约95vol％的孔隙率。绝缘体可以具有约76vol％至约93vol％的孔隙率。绝缘体可以具有81vol％至91vol％的孔隙率。当施加具有这样的孔隙率的绝缘体时，可以进一步降低晶锭中裂纹的发生率。
绝缘体可以具有约0.21Mpa或更大的抗压强度。绝缘体可以具有约0.49Mpa或更大的抗压强度。绝缘体可以具有约0.78MPa或更大的抗压强度。此外，绝缘体可以具有约3MPa或更小的抗压强度或约25MPa或更小的抗压强度。当绝缘体具有这样的抗压强度时，表现出优异的热稳定性/机械稳定性，并且由于灰分(ash)的概率降低，可以制造出品质更好的iSiC晶锭。
可以施加的绝缘体的厚度为约20mm或更大，或厚度为约30mm或更大。此外，可以施加的绝缘体的厚度为约150mm或更小、厚度为约120mm或更小或厚度为约80mm或更小。当绝缘体的厚度限制在一定范围内时，可以获得足够的绝缘效果，而没有不必要的绝缘体浪费。
绝缘体40可以具有约0.12g/cc至约0.30g/cc的密度。绝缘体40可以具有约72vol％至约90vol％的孔隙率。当施加这样的绝缘体时，能够抑制晶锭的形状生长为凹陷或过度凸出，并且可以减少晶锭中多晶型品质的劣化或裂纹的发生。
晶体生长气氛可以通过在反应室42外部的加热装置500的加热来进行，空气可通过与加热同时或与加热分开减压来去除，并且可以实施减压气氛和/或惰性气氛(例如，Ar气氛、N2气氛或其混合物)。
晶体生长气氛通过以下来诱导碳化硅晶体的生长：允许原料在晶种锭块的表面上蒸气传递以生长成晶锭100。
晶体生长气氛可以在条件诸如2100℃至2450℃的生长温度和1托至100托的生长压力下实施。当施加这样的温度和压力时，可以更有效地制造碳化硅晶锭。
特别地，在晶体生长气氛中，作为坩埚的生长温度的上表面温度和下表面温度可以是2100℃至2450℃，以及其生长压力可以是1托至50托。更特别地，作为坩埚的生长温度的上表面温度和下表面温度可以是2150℃至2450℃，以及其生长压力可以是1托至40托。
更特别地，作为坩埚的生长温度的上表面温度和下表面温度可以是2150至2350℃，以及其生长压力可以是1托至30托。
本发明的制造方法通过施加上述晶体生长气氛可以更有利地制造较高品质的碳化硅晶锭。
碳化硅晶锭12包含4H SiC，并且可以具有凸出或平坦的表面。
如果碳化硅晶锭12的表面形成为凹形，则除了预期的4H-SiC晶体外，可能混入其他多型体诸如6H-SiC，这可能降低碳化硅晶锭的品质。此外，碳化硅晶锭的表面形成为过度凸形，晶锭本身中可能发生裂纹，或者在加工成晶片时可能使晶体破碎。
此处，碳化硅晶锭12是否是过度凸出的晶锭是基于翘曲的程度来确定的，并且在本说明书制造的碳化硅晶锭具有约20mm或更小的翘曲度。
通过将碳化硅晶锭生长完成的样品放置在平板上并用高度量规(height gauge)基于晶锭的背面测量晶锭的中心和边缘的高度，将翘曲度评估为(中心高度-边缘高度)的值。翘曲度的正值意指凸出，0的值意指平坦，并且负值意指凹陷。
特别地，碳化硅晶锭12可以具有凸出或平坦的表面，以及0mm至约14mm的翘曲度、约0mm至约11mm的翘曲度或约0mm至约8mm的翘曲度。具有这样的翘曲度的碳化硅晶锭可以使晶片加工更容易并减少裂纹的发生。
碳化硅晶锭12可以是4H SiC晶锭，其基本上是具有最小缺陷或多晶型混入的单晶。碳化硅晶锭12可以基本上由4H SiC形成，并且可以具有凸出或平坦的表面。
碳化硅晶锭12可以减少碳化硅晶锭中可能出现的缺陷，并提供较高品质的碳化硅晶片。
通过本说明书的方法制造的碳化硅晶锭可以减少其表面上的小坑(pit)。特别地，包括在直径为4英寸或更大的晶锭的表面上的小坑可以是约10k/cm2或更小。
在本说明书中，为了评估碳化硅晶锭的表面小坑，用光学显微镜观察了总共5个位置，即，在晶锭表面中心的一个位置(不包括小平面(facets))和位于从碳化硅晶锭边缘朝向中心约10mm以内的3点钟、6点钟、9点钟和12点钟方向处的四个位置，并测量了每个位置处的每单位面积(1cm2)的小坑，并且获得其平均值。
例如，碳化硅晶锭的外缘可以使用外部磨削设备(external grindingequipment)进行修整，切成一定厚度，并进行加工诸如边缘磨削、表面抛光和抛光。
切割(slicing)步骤是通过将碳化硅晶锭切割以具有一定的偏角来制备切割的晶体的步骤。偏角以4H SiC中的(0001)面为基准。偏角可以是从特别地0至15度、0至12度或0至8度中选择的角度。
如果切割是通常应用于晶片制造的切割方法，则可以应用切割，并且示例性地，可以应用使用金刚石线(diamond wire)或应用了金刚石浆料的线(wire)的切割，使用部分地应用了金刚石的刀片(blade)或轮(wheel)的切割等，但不限于此。
切割的晶体的厚度可以鉴于要制造的晶片的厚度进行调节，并且鉴于在下面描述的抛光步骤中抛光后的厚度，切割的晶体可以被切割到适当的厚度。
抛光步骤是通过将切割的晶体抛光至300至800um的厚来形成碳化硅晶片的步骤。
对于抛光步骤，可以应用通常应用于晶片制造的抛光方法，并且示例性地，可以应用进行了研磨(精磨，lapping)和/或磨削(粗磨，grinding)等、然后进行抛光等的方法。
在根据实施方式的碳化硅粉末中，超声处理后具有的粒径小于50μm的颗粒的质量比为10wt％或更小。此外，在根据实施方式的碳化硅粉末中，超声处理后具有的粒径小于10μm的颗粒的质量比可以是约3wt％或更小。此外，在根据实施方式的碳化硅粉末中，超声处理后具有的粒径小于5μm的颗粒的质量比可以是2wt％或更小。
因此，根据实施方式的碳化硅粉末可以容易地填入坩埚中以制造碳化硅晶锭和碳化硅晶片。此外，由于根据实施方式的碳化硅粉末具有如上所述的适当超声处理后的粒径分布，它可以在填入坩埚中时具有适当的孔隙率。
此外，由于根据实施方式的碳化硅粉末具有如上所述的适当的超声处理后的粒径分布，当使根据实施方式的碳化硅晶锭生长时，它可以防止细颗粒附着在晶种锭块上。因此，根据实施方式的碳化硅粉末可以防止在碳化硅晶锭中发生缺陷。
也就是说，因为根据实施方式的碳化硅粉末几乎不包含细裂纹，即使当使碳化硅晶锭生长时升高生长温度，由碳化硅粉末不产生细粉末。因此，根据实施方式的碳化硅粉末可以防止由在根据实施方式的碳化硅晶片中的细粉末引起的缺陷。
在下文中，将通过具体实施例对实施方式进行具体描述。以下实施例仅仅是帮助理解实施方式的实施例，并且本文公开的本发明的范围不限于此。
制造例1
提供单晶碳化硅块作为碳化硅原料。单晶碳化硅块可以通过在约2300℃下使具有的纯度为约99.9999％或更高的碳化硅粉末升华并将其沉积在晶种锭块上而形成。
单晶碳化硅块首先由颚式破碎机(Henan Dewo Industrial Limited Company,KER-100×60)破碎。从破碎的碳化硅块中获得具有的平均粒径(D50)为约6mm的第一次粉末。
接下来，第一次粉末由球磨机(Ganzhou Li Ang Machinery Co.,Ltd.,QM400*600)第二次(secondarily)粉碎。此处，将具有的直径为约25.4mm的钢球放置在圆筒中，并且圆筒的直径为约400mm。此外，圆筒的旋转速度为约20rpm，并进行第二次粉碎工艺约15分钟。用分级机对第二次粉碎的第一次粉末进行分级，以及获得了具有的平均粒径(D50)为约500μm的第二次粉末。
接下来，将第二次粉末在空气气氛中在约1200℃下热处理约24小时，从而去除游离碳和游离硅。
接下来，将热处理的碳化硅粉末以约1:1的体积比添加至约10L的去离子水中。接下来，将具有约40kHz的频率和约2000W的输出功率的超声波施加至浸入的碳化硅粉末约10分钟。接下来，用300a筛网过滤器过滤超声处理的碳化硅粉末。
接下来，通过湿蚀刻工艺纯化超声处理的碳化硅粉末。
通过将去离子水、氢氟酸和硝酸以约2:1:1的体积比混合来制备蚀刻剂。
接下来，将约1L的热处理的碳化硅粉末放入具有的体积为约5L的蚀刻容器中，并且添加约0.8L的蚀刻剂。
接下来，用盖密封蚀刻容器。此处，蚀刻容器中产生的油蒸气通过盖排出，并且油蒸气通过洗涤器回收。
将蚀刻剂和热处理的碳化硅粉末以约26rpm的速度搅拌约1小时。
接下来，将蚀刻剂排出，并在以下工艺中通过去离子水中和湿蚀刻的碳化硅粉末。将湿蚀刻的碳化硅粉末浸入去离子水中，并且搅拌后排出去离子水。重复浸入和排出工艺，直到排出的去离子水的pH达到7。
接下来，将中和的碳化硅粉末在约80℃下干燥约30分钟。
接下来，将干燥的碳化硅粉末放置于石墨坩埚中。
接下来，将坩埚的内部温度升高到约2000℃，并将坩埚内的压力降低至约8托。
接下来，将氩气和氯气以约10:1的体积比混合的蚀刻气体添加到坩埚中，并将坩埚内的压力升高至约760托。此处，设置坩埚的温度，使得坩埚的下部部分的温度比坩埚的上部部分的温度高约50℃。这种条件维持了约2天。
接下来，用洗涤器回收坩埚内的蚀刻气体，并在空气气氛中在约1000℃下对设置干蚀刻的碳化硅粉末的坩埚内部进行热处理约10小时。
接下来，将热处理的碳化硅粉末浸入浓度为约0.5wt％的氢氟酸水性溶液中，并将碳化硅粉末和氢氟酸水性溶液搅拌约1小时。
接下来，将用氢氟酸水性溶液处理的碳化硅粉末浸入超纯水中，并通过重复排出超纯水的工艺进行洗涤。此处，重复浸入工艺和排出工艺，直到排出的超纯水中包括的氢氟酸的浓度降低至约0.0001wt％或更小。
制造例2至6
第一次破碎工艺和第二次粉碎工艺与制造例1的那些基本相同，并且如下表1中进行。
【表1】
如下表2至5所示，测量了制造例1至6各自的碳化硅粉末的2D图像分析、休止角和振实密度，以及在其中的细颗粒在超声处理前和后的含量。在以下表5中，将制造例1至6各自制造的碳化硅粉末通过以下测量例中描述的方法进行超声处理，并测量了在其中的细颗粒的含量。
【表2】
【表3】
【表4】
【表5】
实施例1
接下来，将制造例1中制造的碳化硅粉末装载到石墨坩埚本体中。将碳化硅晶种锭块和晶种锭块固持器放置在粉末的顶部上。此处，将碳化硅晶种锭块(4H SiC单晶，6英寸)的C面(0001)以一般方法固定以朝向坩埚的底部。此外，坩埚盖和晶种锭块固持器与石墨一体形成，并且坩埚盖和晶种锭块固持器两者均具有盘状。此处，坩埚盖的厚度为约20mm，坩埚盖的直径为约210mm，晶种锭块固持器的厚度为约3mm，并且晶种锭块固持器的直径为约180mm。
坩埚本体(crucible main body)覆盖有在其中安装晶种锭块和晶种锭块固持器的坩埚盖，被绝缘体围绕，并放置在配备有加热线圈作为加热装置的反应室中。
此处，施加具有的密度为约0.19g/cc、孔隙率为约85vol％以及抗压强度为约0.37MPa的石墨毡作为绝缘体。
使坩埚内部排空后，缓慢向其中注入氩气，使得坩埚内部达到大气压，并且然后使坩埚内部逐渐减压。同时，坩埚内部温度以约3℃/min的加热速率逐渐升高至2000℃，以及以约5℃/min的加热速率逐渐升高至2350℃。
接下来，在2350℃和20托的压力的条件下从碳化硅晶种锭块使SiC晶锭生长100小时。
接下来，将碳化硅晶锭通过金刚石线锯进行切割，并通过倒角(chamfering)、磨削和抛光工艺进行加工。相应地，制造了具有相对于(0001)面偏角为4度的碳化硅晶片。
实施例2至6和比较例
如以下表6中所示，实验以与实施例1中相同的方式进行，除了改变了碳化硅粉末之外。
【表6】
【表7】
测量例
1.碳化硅粉末的纯度
根据制造例的碳化硅粉末的纯度通过辉光放电质谱法测量。
2.碳化硅粉末的形状
对制造例中制造的约1g的碳化硅粉末进行取样约30次。将样品通过光学显微镜(Eclipse LV150显微镜，由Nikon制造)进行拍摄，并通过图像分析程序(i-solution，由IMT制造)进行分析。测量了各颗粒的面积、周长、等效圆直径、最大椭圆直径、最小椭圆直径、最大长度、最大框架直径、最小框架直径、中间框架直径和凸包。从各颗粒测量的各自值作为平均值被导出。
3.休止角
将根据实施方式的碳化硅粉末倒入具有约100mm的直径的圆板上，并且将根据实施方式的碳化硅粉末沉积成圆锥形以形成沉积层。休止角可以是在水平面和沉积层的斜坡之间的角度。使用由Brookfield制造的粉末流动测试仪(Powder Flow Tester)测量休止角。
4.振实密度
将约100g的根据实施方式的碳化硅粉末填入250ml的圆筒中。接下来，使圆筒振动直到根据实施方式的碳化硅粉末的体积减少至约2％。此处，根据实施方式的碳化硅粉末的表观密度可以是振实密度。使用由Brookfield制造的粉末流动测试仪测量振实密度。
5.超声处理条件
将制造例中制造的约100g的碳化硅粉末添加至超纯水中，并将具有的频率为约40kHz和输出功率为约1200W的超声波施加至浸入的碳化硅粉末约5分钟。接下来，通过干燥工艺去除超纯水，使得获得超声处理的碳化硅粉末。
6.碳化硅颗粒的直径和含量
将在制造例中制造的约100g的碳化硅粉末通过100μm筛网分级，并且将穿过筛网的颗粒分散在超纯水中，并且粒径和含量通过粒度计(Mastersizer 3000，由Malvern制造)测量。因此，获得与粒径相关的含量。
如表6中所示，由于根据实施例制造的碳化硅粉末具有在适当范围内的颗粒圆形度、颗粒凸度、颗粒伸长率、休止角、振实密度和细颗粒含量，因此能够以高生长速率和低缺陷制造碳化硅晶锭。
符号说明
碳化硅晶锭12
坩埚本体20
坩埚盖21
晶种锭块固持器22
碳化硅粉末30
绝缘体40
反应室42
加热装置50。

Claims (11)

1.一种碳化硅粉末，包括包含碳和硅的碳化硅颗粒，
其中，超声处理后具有的粒径小于50μm的碳化硅颗粒的质量比为10wt％或更小。
2.根据权利要求1所述的碳化硅粉末，其中，超声处理后具有的粒径小于10μm的碳化硅颗粒的质量比为3wt％或更小。
3.根据权利要求2所述的碳化硅粉末，其中，超声处理后具有的粒径小于5μm的碳化硅颗粒的质量比为2wt％或更小。
4.根据权利要求2所述的碳化硅粉末，其中，所述碳化硅粉末具有100μm至5000μm的平均粒径(D50)。
5.根据权利要求1所述的碳化硅粉末，其中，通过2D图像分析测量的颗粒圆形度是0.4至0.9。
6.根据权利要求5所述的碳化硅粉末，其中，通过所述2D图像分析测量的颗粒凸度是0.8至0.99。
7.根据权利要求1所述的碳化硅粉末，其中，所述碳化硅粉末具有30°至45°的休止角。
8.根据权利要求1所述的碳化硅粉末，其中，所述碳化硅粉末具有1000kg/m3至2000kg/m3的振实密度。
9.一种制造碳化硅粉末的方法，所述方法包括：
提供包括碳化硅的原料；
使所述原料粉末化；以及
物理加工粉末化的原料，
其中，超声处理后具有的粒径小于50μm的碳化硅颗粒的质量比为10wt％或更小。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述粉末化的原料的物理加工包括分离具有的粒径小于50μm的碳化硅颗粒。
11.一种制造碳化硅晶片的方法，所述方法包括：
制备包括包含碳和硅的碳化硅颗粒的碳化硅粉末，其中，超声处理后具有的粒径小于50μm的碳化硅颗粒的质量比为10wt％或更小；
使用所述碳化硅粉末使碳化硅晶锭生长；以及
加工所述碳化硅晶锭。
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