JP2023070126A - 炭化ケイ素ウエハ及びこの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】向上した機械的物性を有し、結晶性に優れ、欠陷の少ない炭化ケイ素ウエハ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】炭化ケイ素ウエハは、上面１００及び下面を含み、上面は、上面の中心ＣＰを基準として、上面の半径Ｒの８５％内である第１対象領域ＴＲを含み、第１対象領域における第１方向に１５ｍｍ間隔ＭＤで測定される第１ピークのオメガ角度は、上面の中心で測定された中心ピークのオメガ角度を基準として、－１°～＋１°以内であり、前記第１方向は、［１－１００］方向であって、上面の中心を通過する方向である。
【選択図】図２

Description

実施例は、炭化ケイ素ウエハ及びこの製造方法に関する。

炭化ケイ素（ＳｉＣ）、シリコン（Ｓｉ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の単結晶（ｓｉｎｇｌｅ ｃｒｙｓｔａｌ）は、これの多結晶（ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌ）からは望まれいない特性を示すため、産業分野における需要が増えている。

単結晶炭化ケイ素（ｓｉｎｇｌｅ ｃｒｙｓｔａｌ ＳｉＣ）は、エネルギーバンドギャップ（ｅｎｅｒｇｙ ｂａｎｄ ｇａｐ）が大きく、シリコン（Ｓｉ）よりも最大絶縁破壊電界（ｂｒｅａｋｆｉｅｌｄ ｖｏｌｔａｇｅ）及び熱伝導率（ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）に優れている。また、単結晶炭化ケイ素のキャリア移動度は、シリコンと同等な程であり、電子の飽和ドリフト速度及び耐圧も大きい。かかる特性により、単結晶炭化ケイ素は、高効率化、高耐圧化及び大容量化が要求される半導体デバイスへの適用が望まれる。

炭化ケイ素は、液相蒸着法（Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ；ＬＰＥ）、シード型昇華法、化学気相蒸着法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＣＶＤ）等で成長する。このうちシード型昇華法は、高い成長率を有することから、インゴット状の炭化ケイ素を製作することができて、最も広く利用されており、シード型昇華法は、物理的蒸気運搬法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ；ＰＶＴ）とも言う。

これら単結晶の製造方法として、例えば、日本国特開２００１－１１４５９９には、アルゴンガスが導入できる真空容器（加熱炉）の中でヒータにより加熱できるようになっており、種結晶の温度が原料粉末の温度よりも１０～１００℃低温に保つことによって、種結晶上に単結晶インゴットを成長させることが開示されている。この他も、大口径単結晶インゴットを実質的に欠陥なく製造しようとする試みがある。

実施例は、向上した機械的物性を有し、結晶性に優れ、欠陷の少ない炭化ケイ素ウエハ及びこの製造方法を提供しようとする。

一実施例による炭化ケイ素ウエハは、上面及び下面を含み、前記上面は、前記上面の中心を基準として、前記上面の半径の８５％内である第１対象領域を含み、前記第１対象領域における第１方向に１５ｍｍ間隔で測定されるロッキングカーブ曲線での第１ピークのオメガ角度は、前記上面の中心で測定されたロッキングカーブ曲線でのピークのオメガ角度を基準として、－０．５°～＋０．５°以内であり、前記第１方向は、［１－１００］方向であって、前記上面の中心を通過する方向である。

一実施例による炭化ケイ素には、（０００１）面を基準として、０～１５度で選択された角度のオフアングルが適用されて、前記上面は、Ｃ面であってもよい。

一実施例において、前記第１ピークのオメガ角度は、前記中心ピークのオメガ角度を基準として、－０．３°～＋０．３°であってもよい。

一実施例において、前記第１ピークのオメガ角度は、前記中心ピークのオメガ角度を基準として、－０．２°～＋０．２°であってもよい。

一実施例において、前記第１ピークのオメガ角度は、前記中心ピークのオメガ角度を基準として、－０．０５°～＋０．０５°であってもよい。

一実施例において、前記第１方向への位置による前記第１ピークのオメガ角度の変化率は、０．１°／１５ｍｍ以下であってもよい。

一実施例において、前記対象領域における第２方向に１５ｍｍ間隔で測定される第２ピークのオメガ角度は、前記中心ピークのオメガ角度を基準として、－０．８°～＋０．８°以内であり、前記第２方向は、［１１－２０］方向であって、前記上面の中心を通過する方向である。

一実施例において、前記第２方向への位置による前記第２ピークのオメガ角度の変化率は、０．５°／１５ｍｍ以下である炭化ケイ素ウエハ。

一実施例において、前記第１ピークのオメガ角度の変化率は、前記第２ピークのオメガ角度の変化率よりもさらに小さくてもよい。

一実施例において、前記第１ピークのオメガ角度の変化率は、前記第２ピークのオメガ角度の変化率の２／３倍以下であってもよい。

一実施例において、前記下面は、前記下面の中心を基準として、前記下面の半径の８５％以内である第２対象領域を含み、前記第２対象領域における第３方向に１５ｍｍ間隔で測定されるロッキングカーブ曲線での第３ピークのオメガ角度は、前記下面の中心で測定されたロッキングカーブ曲線でのピークのオメガ角度を基準として、－０．５°～＋０．５°以内であり、前記第３方向は、［１－１００］方向であって、前記下面の中心を通過する方向である。

一実施例による炭化ケイ素ウエハにおいて、（０００１）面を基準として、０～１５度で選択された角度のオフアングルが適用されて、前記下面は、Ｓｉ面であってもよい。

一実施例による炭化ケイ素ウエハの製造方法は、炭化ケイ素インゴットを製造する段階；前記炭化ケイ素インゴットをスライスする段階；及び前記スライスされた上面及び下面を研磨する段階を含み、前記研磨された上面は、前記上面の中心を基準として、前記上面の半径の８５％内である第１対象領域を含み、前記第１対象領域における第１方向に１５ｍｍ間隔で測定されるロッキングカーブ曲線での第１ピークのオメガ角度は、前記上面の中心で測定されたロッキングカーブ曲線でのピークのオメガ角度を基準として、－０．５°～＋０．５°以内であり、前記第１方向は、［１－１００］方向であって、前記上面の中心を通過する方向である。

一実施例において、前記炭化ケイ素インゴットを製造する段階は、熱伝導異方性を有するホルダを準備する段階；前記ホルダに種結晶を付着する段階；及び前記種結晶に炭化ケイ素を蒸着する段階を含み、前記ホルダに前記種結晶を付着する段階において、前記ホルダの中心を水平方向に通る方向のうち熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以上である方向と、前記種結晶の［１－１００］方向とが互いに対応するように、前記種結晶は、前記ホルダに付着してもよい。

実施例による炭化ケイ素ウエハは、前記第１方向への第１ピークのオメガ角度の偏差が小さい。これによって、実施例による炭化ケイ素ウエハは、前記第１方向に沿って、向上した結晶特性を有し得る。これによって、実施例による炭化ケイ素ウエハは、前記第１方向を基準として、向上した機械的物性を有し得る。すなわち、実施例による炭化ケイ素ウエハは、相対的に弱い前記第１方向を基準として、機械的物性を補って、全体的に向上した機械的物性を有し得る。

特に、実施例による炭化ケイ素ウエハは、前記第１方向に向上した結晶特性を有するため、前記第１方向と交差する曲げ軸に曲げられても、向上した機械的特性を有し得る。

特に、基底面転位（ｂａｓａｌ ｐｌａｎｅ ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ；ＢＰＤ）等のような様々な欠陷は、前記第１方向と交差する方向に延びる形状を有してもよい。このとき、実施例による炭化ケイ素ウエハは、前記第１ピークのオメガ角度の偏差が小さいため、前記基底面転位等のような欠陷による機械的物性の低下を最小化することができる。例えば、前記第１ピークのオメガ角度の偏差が小さく設計されて、実施例による炭化ケイ素ウエハは、前記基底面転位等のような欠陷により、前記第１方向と交差する方向に沿って割れる現象を最小化することができる。

よって、実施例による炭化ケイ素ウエハは、外部の衝撃やストレスによる割れを減らすことができる。

また、実施例による炭化ケイ素ウエハは、前記第１ピークのオメガ角度の偏差が小さく設計されて、向上した結晶構造を有し、欠陷の本数を減少させることができる。すなわち、前記炭化ケイ素ウエハが製造されるとき、前記第１方向に相対的に高い熱伝導率を有するホルダが適用される。これによって、前記種結晶に炭化ケイ素が蒸着するとき、前記第１方向に均一に適用される。これによって、実施例による前記第１方向と交差する方向に延びる形状を有する欠陷を効果的に抑制することができる。

また、実施例による炭化ケイ素ウエハは、前記第１方向に均一な結晶特性を有するため、前記第１方向に交差する方向を曲げ軸とした反りが最小化し得る。

結果として、実施例による炭化ケイ素ウエハは、前記第１方向を基準として、前記第１ピークのオメガ角度の偏差を最小化して、機械的物性に弱い方向の結晶特性を最大化することができる。これによって、実施例による炭化ケイ素ウエハは、全体的に均一であり、かつ強い機械的物性を有し、反り、欠陥及び衝撃による割れを効果的に防止することができる。

実施例による炭化ケイ素ウエハを示した斜視図である。 実施例による炭化ケイ素ウエハの上面を示した平面図である。 実施例による炭化ケイ素ウエハの下面を示した平面図である。 ロッキングカーブ曲線を測定する過程を示す図面である。 ロッキングカーブ曲線の一例を示した模式図である。 種結晶ホルダに種結晶が接着する過程を示した図面である。 炭化ケイ素インゴットが製造される過程を示した図面である。

以下では、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように、具現例について添付の図面を参考して詳説する。しかしながら、具現例は、互いに異なる様々な形態に具現することができ、ここで説明する実施例に限定されない。

本明細書において、ある構成が他の構成を「含む」とするとき、これは特に逆の記載がない限り、その他の構成を除くものではなく、他の構成をさらに含んでいてもよいことを意味する。

本明細書において、ある構成が他の構成と「連結」されているとするとき、これは「直接に連結」されている場合だけでなく、「その間に他の構成を介して連結」されている場合も含む。

本明細書において、Ａ上にＢが位置するという意味は、Ａ上に直接当接してＢが位置するか、その間に他の層が位置しつつ、Ａ上にＢが位置することを意味し、Ａの表面に当接してＢが位置することであると限定して解釈されない。

本明細書において、マーカッシュ形式の表現に含まれた「これらの組み合わせ」という用語は、マーカッシュ形式の表現に記載した構成要素からなる群より選択される１つ以上の混合又は組み合わせを意味するものであって、上記構成要素からなる群より選択される１つ以上を含むことを意味する。

本明細書において、「Ａ及び／又はＢ」という記載は、「Ａ、Ｂ、又は、Ａ及びＢ」 を意味する。

本明細書における単数の表現は、特に説明がなければ、文脈上解釈される単数又は複数を含む意味に解釈される。

図１は、実施例による炭化ケイ素ウエハを示した斜視図である。図２は、実施例による炭化ケイ素ウエハの上面を示した平面図である。図３は、実施例による炭化ケイ素ウエハの下面を示した平面図である。図４は、ロッキングカーブ曲線を測定する過程を示す図面である。図５は、ロッキングカーブ曲線の一例を示した模式図である。図６は、種結晶ホルダに種結晶が接着する過程を示した図面である。図７は、炭化ケイ素インゴットが製造される過程を示した図面である。

図１～図３に示されたように、実施例による炭化ケイ素ウエハ１０は、上面１００及び下面２００を含む。前記上面１００及び前記下面２００は、互いに対向する。前記上面１００及び前記下面２００は、互いに実質的に平行であってもよい。

実施例による炭化ケイ素ウエハは、（０００１）面を基準として、０°～１５°で選択された角度のオフアングルを適用したウエハであってもよい。実施例による炭化ケイ素ウエハは、（０００１）面を基準として、１°～１１°で選択された角度のオフアングルを適用したウエハであってもよい。（０００１）面を基準として、３°～５°で選択された角度のオフアングルを適用したウエハであってもよい。（０００１）面を基準として、４°のオフアングルを適用したウエハであってもよい。

ここで、前記オフアングルは、前記（０００１）面の法線と前記上面の法線との間の角度であってもよい。

図１～図３に示されたように、実施例による炭化ケイ素ウエハは、面取り部３００をさらに含む。前記面取り部３００は、前記炭化ケイ素ウエハのエッジの一部を線形に加工した部分である。

図２及び図３に示されたように、前記上面１００及び前記下面２００は、それぞれ対象領域（ＴＲ）を含む。前記対象領域（ＴＲ）は、実施例による炭化ケイ素ウエハ１０の中心（ＣＰ）から外郭方向に前記炭化ケイ素ウエハ１０の半径（Ｒ）の８５％以内までの領域である。

図２に示されたように、前記上面１００は、第１方向及び第２方向を含む。

前記第１方向は、［１－１００］方向でありながら、前記上面１００の中心（ＣＰ）を通過する方向である。前記第１方向は、（１－１００）面と、前記上面１００とが合う直線に垂直な方向のうち、前記上面１００の中心（ＣＰ）を通過する方向であってもよい。すなわち、前記第１方向は、前記上面１００と、前記（１－１００）面とが互いに交差する線に垂直な線のうち、前記上面１００に配置されつつ、前記上面１００の中心（ＣＰ）を通過する線が延びる方向であってもよい。

前記第２方向は、［１１－２０］方向でありながら、前記上面１００の中心（ＣＰ）を通過する方向である。前記第２方向は、前記上面１００と、（１１－２０）面とが互いに交差する線に垂直な方向のうち、前記上面１００の中心（ＣＰ）を通過する方向である。すなわち、前記第２方向は、前記上面１００と、前記（１１－２０）面とが互いに交差する線に垂直な線のうち、前記上面１００に配置されつつ、前記上面１００の中心（ＣＰ）を通過する線が延びる方向であってもよい。

前記第１方向及び前記第２方向は、実質的に互いに直交することができる。すなわち、前記第１方向及び前記第２方向の間の角度は、約９０°であってもよい。

図３に示されたように、前記下面２００は、第３方向及び第４方向を含む。

前記第３方向は、［１－１００］方向でありながら、前記下面２００の中心（ＣＰ）を通過する方向である。前記第３方向は、（１－１００）面と、前記下面２００とが合う直線に垂直な方向のうち、前記下面２００の中心（ＣＰ）を通過する方向であってもよい。すなわち、前記第３方向は、前記下面２００と、前記（１－１００）面とが互いに交差する線に垂直な線のうち、前記下面２００に配置されつつ、前記下面２００の中心（ＣＰ）を通過する線が延びる方向であってもよい。

前記第４方向は、［１１－２０］方向でありながら、前記下面２００の中心（ＣＰ）を通過する方向である。前記第４方向は、前記下面２００と、（１１－２０）面とが互いに交差する線に垂直な方向のうち、前記下面２００の中心（ＣＰ）を通過する方向である。すなわち、前記第４方向は、前記下面２００と、前記（１１－２０）面とが互いに交差する線に垂直な線のうち、前記下面２００に配置されつつ、前記下面２００の中心（ＣＰ）を通過する線が延びる方向であってもよい。

前記第３方向及び前記第４方向は、実質的に互いに直交することができる。すなわち、前記第３方向及び前記第４方向の間の角度は、約９０°であってもよい。

また、前記第１方向及び前記第３方向は、実質的に互いに平行であってもよい。前記第２方向及び前記第４方向は、実質的に互いに平行であってもよい。

また、前記面取り部３００は、前記第２方向及び前記第４方向と実質的に平行であってもよい。前記面取り部３００は、前記（１－１００）面の面方向を基準に形成されてもよい。すなわち、前記面取り部３００は、前記（１－１００）面の面方向に延びるように加工して形成されてもよい。

前記炭化ケイ素ウエハ１０、前記上面１００及び前記下面２００の中心（ＣＰ）は、面取り部３００が形成されていない状態のウエハの幾何学的中心を意味し得る。すなわち、前記面取り部分３００を除く、前記ウエハの外郭と仮想の円の外周を実質的に一致させるとき、前記仮想の円の中心に対応する部分が、前記ウエハ１０、前記上面１００及び前記下面２００の中心（ＣＰ）である。

また、前記ウエハの半径（Ｒ）は、前記ウエハの中心（ＣＰ）から前記面取り部３００を除く他の外郭までの直線距離であってもよい。また、前記対象領域（ＴＲ）は、円状を有して、前記ウエハ１０の半径（Ｒ）の８５％である半径を有してもよい。また、前記対象領域（ＴＲ）の中心は、前記ウエハ１０の中心と実質的に一致する。

前記上面１００は、Ｃ面であり、前記下面２００は、Ｓｉ面であってもよい。

下記のピークのオメガ角度は、次のような方法で測定することができる。

先ず、実施例による炭化ケイ素ウエハのＣ面及びＳｉ面が特定されて、中心が特定される。その後、各々の結晶面に沿って、前記第１方向、前記第２方向、前記第３方向、および前記第４方向が特定される。その後、前記第１方向、前記第２方向、前記第３方向、および前記第４方向に沿って、一定間隔（ＭＤ）で測定地点（ＭＰ）が特定される。

その後、前記上面及び下面の中心（ＣＰ）及び各々の測定地点（ＭＰ）は、Ｘ線回折分析により分析されて、各々の測定地点のロッキングカーブ曲線が導出されて、前記ロッキングカーブ曲線の最大ピークに該当するオメガ角度が、前記ピークのオメガ角度と定義される。

図４に示されたように、前記Ｘ線回折分析により、高分解能Ｘ線回折分析システム（ＨＲ－ＸＲＤ ｓｙｓｔｅｍ）を適用することができる。また、前記Ｘ線回折分析において、Ｘ－ｒａｙ経路は、前記ウエハ１０の［１１－２０］方向に合わせられて、Ｘ－ｒａｙ ｓｏｕｒｃｅ ｏｐｔｉｃ（６１）とＸ－ｒａｙ ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｏｐｔｉｃ（６２）の角度を２θ（３５度～３６度）に設定し、ウエハ１０のオフ角度に合わせて、オメガ（ω又はセタθ、Ｘ－ｒａｙ ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｏｐｔｉｃ）角度が調節され、ロッキングカーブ（Ｒｏｃｋｉｎｇ ｃｕｒｖｅ）曲線が測定されてもよい。

また、前記オフ角がＸ度と言うことは、通常に許容する誤差範囲内でＸ度と評価されるオフ角を有することを意味し、例示として、（Ｘ－００５度）～（Ｘ＋００５度）範囲のオフ角を含むことができる。

また、図５に示されたように、中心（ＣＰ）及び各測定地点（ＭＰ）で測定されたロッキングカーブ曲線（ＲＣ）は、最大ピーク（Ｐ）を有することができ、前記最大ピーク（Ｐ）に対応するオメガ角度は、前記ピークのオメガ角度（ＰＡ）である。

前記上面の対象領域内で、第１ピークのオメガ角度を測定することができる。前記第１ピークのオメガ角度は、前記第１方向に沿って、一定間隔で各々の測定地点で測定されてもよい。例えば、前記第１ピークのオメガ角度は、前記第１方向に沿って約１ｍｍ～約２０ｍｍのうちから選択された間隔で測定されてもよい。前記第１ピークのオメガ角度は、前記第１方向に沿って約１ｍｍ、約３ｍｍ、約５ｍｍ、約１０ｍｍ、約１５ｍｍ、又は約２０ｍｍのうちから選択される間隔で測定されてもよい。前記第１ピークのオメガ角度は、前記第１方向に沿って約１５ｍｍ間隔で測定されてもよい。

前記第１ピークのオメガ角度は、前記上面の中心で測定されたピークのオメガ角度を基準として、約－０．５°～約＋０．５°以内であってもよい。

すなわち、前記第１ピークのオメガ角度は、下記の数式１を満たすことができる。

［数式１］
Ωｃ１－０．５°＜Ω１＜Ωｃ１＋０．５°

ここで、前記Ω１は、第１ピークのオメガ角度であり、前記Ωｃ１は、前記上面の中心におけるピークのオメガ角度である。

前記第１ピークのオメガ角度は、前記上面の中心で測定されたピークのオメガ角度を基準として、約－０．３°～約＋０．３°以内であってもよい。前記第１ピークのオメガ角度は、前記上面の中心で測定されたピークのオメガ角度を基準として、約－０．２°～約＋０．２°以内であってもよい。前記第１ピークのオメガ角度は、前記上面の中心で測定されたピークのオメガ角度を基準として、約－０．１°～約＋０．１°以内であってもよい。前記第１ピークのオメガ角度は、前記上面の中心で測定されたピークのオメガ角度を基準として、約－０．０５°～約＋０．０５°以内であってもよい。前記第１ピークのオメガ角度は、前記上面の中心で測定されたピークのオメガ角度を基準として、約－０．０３°～約＋０．０３°以内であってもよい。前記第１ピークのオメガ角度は、前記上面の中心で測定されたピークのオメガ角度を基準として、約－０．０２°～約＋０．０２°以内であってもよい。

前記第１ピークのオメガ角度が上記範囲を有することから、実施例による炭化ケイ素ウエハは、前記第１方向を基準として、向上した機械的物性等を有して、向上した結晶特性を有し得る。これによって、実施例による炭化ケイ素ウエハは、全体的に割れを防止することができ、欠陷を減少させることができる。

特に、実施例による炭化ケイ素ウエハは、前記第１方向を基準として、前記第１ピークのオメガ角度の偏差を最小化して、機械的物性に弱い方向の結晶特性を最大化することができる。これによって、実施例による炭化ケイ素ウエハは、全体的に均一であり、かつ強い機械的物性を有し、反り、欠陥及び衝撃による割れを効果的に防止することができる。

また、前記上面の対象領域内で第２ピークのオメガ角度が測定されてもよい。前記第２ピークのオメガ角度は、前記第２方向に沿って、一定間隔で各々の測定地点で測定されてもよい。例えば、前記第２ピークのオメガ角度は、前記第２方向に沿って約１ｍｍ～約２０ｍｍのうちから選択された間隔で測定されてもよい。前記第２ピークのオメガ角度は、前記第２方向に沿って約１ｍｍ、約３ｍｍ、約５ｍｍ、約１０ｍｍ、約１５ｍｍ、又は約２０ｍｍのうちから選択される間隔で測定されてもよい。前記第２ピークのオメガ角度は、前記第２方向に沿って約１５ｍｍ間隔で測定されてもよい。

前記第２ピークのオメガ角度は、前記上面の中心で測定されたピークのオメガ角度を基準として、約－０．８°～約＋０．８°以内であってもよい。

すなわち、前記第２ピークのオメガ角度は、下記の数式２を満たすことができる。

［数式２］
Ωｃ１－０．８°＜Ω２＜Ωｃ１＋０．８°

ここで、前記Ω２は、第２ピークのオメガ角度であり、前記Ωｃ１は、前記上面の中心で測定されたピークのオメガ角度である。

前記第２ピークのオメガ角度は、前記上面の中心で測定されたピークのオメガ角度を基準として、約－０．５°～約＋０．５°以内であってもよい。前記第２ピークのオメガ角度は、前記上面の中心で測定されたピークのオメガ角度を基準として、約－０．３°～約＋０．３°以内であってもよい。前記第２ピークのオメガ角度は、前記上面の中心で測定されたピークのオメガ角度を基準として、約－０．１°～約＋０．１°以内であってもよい。前記第２ピークのオメガ角度は、前記上面の中心で測定されたピークのオメガ角度を基準として、約－０．０７°～約＋０．０７°以内であってもよい。前記第２ピークのオメガ角度は、前記上面の中心で測定されたピークのオメガ角度を基準として、約－０．０５°～約＋０．０５°以内であってもよい。

前記第２ピークのオメガ角度が上記範囲を有することから、実施例による炭化ケイ素ウエハは、前記第２方向を基準として、向上した機械的物性等を有して、向上した結晶特性を有し得る。これによって、実施例による炭化ケイ素ウエハは、全体的に割れを防止することができ、欠陷を減少させることができる。

前記第１方向への位置による前記第１ピークのオメガ角度の変化率は、０．５°／１０ｍｍ以下であってもよい。前記第１ピークのオメガ角度の変化率は、下記の数式３で表される各測定地点の第１ピークのオメガ角度の変化率の平均値であってもよい。

［数式３］
｜Ωｎ－Ωｎ－１｜／ＭＤ

ここで、前記Ωｎは、現在測定地点でのピークのオメガ角度であり、Ωｎ－１は、直前測定地点でのピークのオメガ角度であり、前記ＭＤは、以前測定地点から現在測定地点までの距離であって、単位は、１５ｍｍであり、前記ピークのオメガ角度の測定は、前記第１方向を基準として、一端から他端へと順に行われると考える。すなわち、前記各測定地点での第１ピークのオメガ角度の変化率は、互いに隣接した測定地点でのピークのオメガ角度の差を前記間隔で割った値である。

前記第１方向への位置による前記第１ピークのオメガ角度の変化率は、０．４°／１５ｍｍ以下であってもよい。前記第１方向への位置による前記第１ピークのオメガ角度の変化率は、０．３°／１５ｍｍ以下であってもよい。前記第１方向への位置による前記第１ピークのオメガ角度の変化率は、０．２°／１５ｍｍ以下であってもよい。前記第１方向への位置による前記第１ピークのオメガ角度の変化率は、０．１°／１５ｍｍ以下であってもよい。前記第１方向への位置による前記第１ピークのオメガ角度の変化率は、０．０５°／１５ｍｍ以下であってもよい。前記第１方向への位置による前記第１ピークのオメガ角度の変化率の最小値は、０°／１５ｍｍであってもよい。

前記第２方向への位置による前記第２ピークのオメガ角度の変化率は、０．８°／１５ｍｍ以下であってもよい。前記第２ピークのオメガ角度の変化率は、下記の数式４で表される各測定地点での第２ピークのオメガ角度の変化率の平均値であってもよい。

［数式４］
｜Ωｎ－Ωｎ－１｜／ＭＤ

ここで、前記Ωｎは、現在測定地点でのピークのオメガ角度であり、Ωｎ－１は、直前測定地点でのピークのオメガ角度であり、前記ＭＤは、以前測定地点から現在測定地点までの距離であって、単位は、１０ｍｍであり、前記ピークのオメガ角度の測定は、前記第２方向を基準として、一端から他端へと順に行われると考える。すなわち、前記各測定地点の第２ピークのオメガ角度の変化率は、互いに隣接した測定地点でのピークのオメガ角度の差を前記間隔で割った値である。

前記第２方向への位置による前記第２ピークのオメガ角度の変化率は、０．５°／１５ｍｍ以下であってもよい。前記第２方向への位置による前記第２ピークのオメガ角度の変化率は、０．３°／１５ｍｍ以下であってもよい。前記第２方向への位置による前記第２ピークのオメガ角度の変化率は、０．２°／１５ｍｍ以下であってもよい。前記第２方向への位置による前記第２ピークのオメガ角度の変化率は、０．１°／１５ｍｍ以下であってもよい。前記第２方向への位置による前記第２ピークのオメガ角度の変化率の最小値は、０°／１５ｍｍであってもよい。

前記第１ピークのオメガ角度の変化率、及び前記第２ピークのオメガ角度の変化率は、上記範囲と同様低いため、実施例による炭化ケイ素ウエハは、位置による結晶構造の変化が全体的に小さい。これによって、実施例による炭化ケイ素ウエハは、前記第１方向及び前記第２方向を基準として、向上した結晶構造を有して、低い応力を有し得る。

また、前記第１ピークのオメガ角度の変化率は、前記第２ピークのオメガ角度の変化率よりもさらに小さくてもよい。前記第１ピークのオメガ角度の変化率は、前記第２ピークのオメガ角度の変化率よりも約２／３倍さらに小さくてもよい。前記第１ピークのオメガ角度の変化率は、前記第２ピークのオメガ角度の変化率よりも約１／２倍さらに小さくてもよい。前記第１オメガ角度の変化率は、前記第２ピークのオメガ角度の変化率よりも約１／３倍さらに小さくてもよい。前記第１ピークのオメガ角度の変化率は、前記第２ピークのオメガ角度の変化率よりも約１／２００倍～約２／３倍さらに小さくてもよい。

前記第１ピークのオメガ角度の変化率は、前記第２ピークのオメガ角度の変化率よりもさらに小さいため、実施例による炭化ケイ素ウエハは、前記第１方向を基準として、機械的強度及び結晶特性をさらに補強することができる。これによって、実施例による炭化ケイ素ウエハは、機械的強度及び結晶特性が相対的に低くなり得る方向をさらに補強して、全体的に割れ等を防止することができる。また、実施例による炭化ケイ素ウエハは、前記第１方向及び前記第２方向をいずれも基準として、機械的強度及び結晶特性を同等に向上させることができる。

前記下面の対象領域内で第３ピークのオメガ角度が測定されてもよい。前記第３ピークのオメガ角度は、前記第３方向に沿って、一定間隔で各々の測定地点で測定されてもよい。例えば、前記第３ピークのオメガ角度は、前記第３方向に沿って約１ｍｍ～約２０ｍｍのうちから選択された間隔で測定されてもよい。前記第２ピークのオメガ角度は、前記第２方向に沿って約１ｍｍ、約３ｍｍ、約５ｍｍ、約１０ｍｍ、約１５ｍｍ、又は約２０ｍｍのうちから選択される間隔で測定されてもよい。前記第３ピークのオメガ角度は、前記第３方向に沿って約１５ｍｍ間隔で測定されてもよい。

前記第３ピークのオメガ角度は、前記上面の中心で測定されたピークのオメガ角度を基準として、約－０．５°～約＋０．５°以内であってもよい。

すなわち、前記第３ピークのオメガ角度は、下記の数式５を満たすことができる。

［数式５］
Ωｃ２－０．５°＜Ω３＜Ωｃ２＋０．５°

ここで、前記Ω３は、前記第３ピークのオメガ角度であり、前記Ωｃ２は、前記下面の中心で測定されたピークのオメガ角度である。

前記第３ピークのオメガ角度は、前記上面の中心で測定されたピークのオメガ角度を基準として、約－０．３°～約＋０．３°以内であってもよい。前記第３ピークのオメガ角度は、前記上面の中心で測定されたピークのオメガ角度を基準として、約－０．２°～約＋０．２°以内であってもよい。前記第３ピークのオメガ角度は、前記上面の中心で測定されたピークのオメガ角度を基準として、約－０．１°～約＋０．１°以内であってもよい。前記第３ピークのオメガ角度は、前記上面の中心で測定されたピークのオメガ角度を基準として、約－０．０５°～約＋０．０５°以内であってもよい。前記第３ピークのオメガ角度は、前記上面の中心で測定されたピークのオメガ角度を基準として、約－０．０３°～約＋０．０３°以内であってもよい。

前記第３ピークのオメガ角度が上記範囲を有することから、実施例による炭化ケイ素ウエハは、前記第３方向を基準として、向上した機械的物性等を有して、向上した結晶特性を有し得る。これによって、実施例による炭化ケイ素ウエハは、全体的に割れを防止することができ、欠陷を減少させることができる。

また、前記上面の対象領域内で第４ピークのオメガ角度が測定されてもよい。前記第４ピークのオメガ角度は、前記第４方向に沿って、一定間隔で各々の測定地点で測定されてもよい。例えば、前記第４ピークのオメガ角度は、前記第４方向に沿って約１ｍｍ～約２０ｍｍのうちから選択された間隔で測定されてもよい。前記第２ピークのオメガ角度は、前記第２方向に沿って約１ｍｍ、約３ｍｍ、約５ｍｍ、約１０ｍｍ、約１５ｍｍ、又は約２０ｍｍのうちから選択される間隔で測定されてもよい。前記第４ピークのオメガ角度は、前記第４方向に沿って約１５ｍｍ間隔で測定されてもよい。

前記第４ピークのオメガ角度は、前記上面の中心で測定されたピークのオメガ角度を基準として、約－０．８°～約＋０．８°以内であってもよい。

すなわち、前記第４ピークのオメガ角度は、下記の数式６を満たすことができる。

［数式６］
Ωｃ２－０．８°＜Ω４＜Ωｃ２＋０．８°

ここで、前記Ω４は、前記第４ピークのオメガ角度である。

前記第４ピークのオメガ角度は、前記上面の中心で測定されたピークのオメガ角度を基準として、約－０．５°～約＋０．５°以内であってもよい。前記第４ピークのオメガ角度は、前記上面の中心で測定されたピークのオメガ角度を基準として、約－０．３°～約＋０．３°以内であってもよい。前記第４ピークのオメガ角度は、前記上面の中心で測定されたピークのオメガ角度を基準として、約－０．１°～約＋０．１°以内であってもよい。前記第４ピークのオメガ角度は、前記上面の中心で測定されたピークのオメガ角度を基準として、約－０．０５°～約＋０．０５°以内であってもよい。

前記第４ピークのオメガ角度が上記範囲を有することから、実施例による炭化ケイ素ウエハは、前記第４方向を基準として、向上した機械的物性等を有して、向上した結晶特性を有し得る。これによって、実施例による炭化ケイ素ウエハは、全体的に割れを防止することができ、欠陷を減少させることができる。

前記第３方向への位置による前記第３ピークのオメガ角度の変化率は、０．５°／１５ｍｍ以下であってもよい。前記第３ピークのオメガ角度の変化率は、下記の数式７で表される各測定地点までの変化率の平均値であってもよい。

［数式７］
｜Ωｎ－Ωｎ－１｜／ＭＤ

ここで、前記Ωｎは、現在測定地点でのピークのオメガ角度であり、Ωｎ－１は、直前測定地点でのピークのオメガ角度であり、前記ＭＤは、以前測定地点から現在測定地点までの距離であって、単位は、１５ｍｍであり、前記ピークのオメガ角度の測定は、前記第３方向を基準として、一端から他端へと順に行われると考える。すなわち、前記各測定地点の変化率は、互いに隣接した測定地点でのピークのオメガ角度の差を前記間隔で割った値である。

前記第３方向への位置による前記第３ピークのオメガ角度の変化率は、０．４°／１５ｍｍ以下であってもよい。前記第３方向への位置による前記第３ピークのオメガ角度の変化率は、０．３°／１５ｍｍ以下であってもよい。前記第３方向への位置による前記第３ピークのオメガ角度の変化率は、０．２°／１５ｍｍ以下であってもよい。前記第３方向への位置による前記第３ピークのオメガ角度の変化率は、０．１°／１５ｍｍ以内であってもよい。前記第３方向への位置による前記第３ピークのオメガ角度の変化率の最小値は、０°／１５ｍｍであってもよい。

前記第４方向への位置による前記第４ピークのオメガ角度の変化率は、０．８°／１５ｍｍ以下であってもよい。前記第４ピークのオメガ角度の変化率は、下記の数式８で表される各測定地点での変化率の平均値であってもよい。

［数式８］
｜Ωｎ－Ωｎ－１｜／ＭＤ

ここで、前記Ωｎは、現在測定地点でのピークのオメガ角度であり、Ωｎ－１は、直前測定地点でのピークのオメガ角度であり、前記ＭＤは、以前測定地点から現在測定地点までの距離であって、単位は、１５ｍｍであり、前記ピークのオメガ角度の測定は、前記第４方向を基準として、一端から他端へと順に行われると考える。すなわち、前記各測定地点の変化率は、互いに隣接した測定地点でのピークのオメガ角度の差を前記間隔で割った値である。

前記第４方向への位置による前記第４ピークのオメガ角度の変化率は、０．５°／１０ｍｍ以下であってもよい。前記第４方向への位置による前記第４ピークのオメガ角度の変化率は、０．３°／１０ｍｍ以下であってもよい。前記第４方向への位置による前記第４ピークのオメガ角度の変化率は、０．２°／１０ｍｍ以下であってもよい。前記第４方向への位置による前記第４ピークのオメガ角度の変化率は、０．１°／１０ｍｍ以下であってもよい。前記第４方向への位置による前記第４ピークのオメガ角度の変化率の最小値は、０°／１５ｍｍであってもよい。

前記第３ピークのオメガ角度の変化率及び前記第４ピークのオメガ角度の変化率は、上記範囲と同様低いため、実施例による炭化ケイ素ウエハは、位置による結晶構造の変化が小さい。これによって、実施例による炭化ケイ素ウエハは、前記第３方向及び前記第４方向を基準として、向上した結晶構造を有して、低い応力を有し得る。

実施例による炭化ケイ素ウエハは、前記第１方向への第１ピークのオメガ角度の偏差が小さい。これによって、実施例による炭化ケイ素ウエハは、前記第１方向を基準として、向上した結晶特性を有し得る。これによって、実施例による炭化ケイ素ウエハは、前記第１方向を基準として、向上した機械的物性等を有し得る。

例えば、実施例による炭化ケイ素ウエハは、前記第１方向を基準として、向上した結晶特性を有するため、前記第１方向と交差する曲げ軸に曲げられても、向上した機械的特性を有し得る。

特に、基底面転位（ｂａｓａｌ ｐｌａｎｅ ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ；ＢＰＤ）等のような様々な欠陷は、前記第１方向と交差する方向に延びる形状を有してもよい。このとき、実施例による炭化ケイ素ウエハは、前記第１ピークのオメガ角度の偏差が小さいため、前記基底面転位等のような欠陷による機械的物性の低下を最小化することができる。例えば、前記第１ピークのオメガ角度の偏差が小さく設計されて、実施例による炭化ケイ素ウエハは、前記基底面転位等のような欠陷により、前記第１方向と交差する方向に沿って割れる現象を最小化することができる。

よって、実施例による炭化ケイ素ウエハは、外部の衝撃やストレスによる割れを減らすことができる。

また、実施例による炭化ケイ素ウエハは、前記第１ピークのオメガ角度の偏差が小さく設計されて、向上した結晶構造を有し、欠陷の本数を減少させることができる。すなわち、前記炭化ケイ素ウエハが製造されるとき、前記第１方向に相対的に高い熱伝導率を有するホルダが適用される。これによって、前記種結晶に炭化ケイ素が蒸着するとき、前記第１方向に均一に適用される。これによって、実施例による前記第１方向と交差する方向に延びる形状を有する欠陷を効果的に抑制することができる。

また、実施例による炭化ケイ素ウエハは、前記第１方向に均一した結晶特性を有するため、前記第１方向に交差する方向を曲げ軸とした反りが最小化し得る。

実施例による炭化ケイ素ウエハは、結晶特性及び機械的物性に相対的に弱い前記第１方向への結晶構造を補って、全体的に向上した剛性及び割れの防止を具現することができる。

実施例による炭化ケイ素は、前記第１方向を基準として、向上した結晶構造を有するように様々な方法で設計することができる。

結果として、実施例による炭化ケイ素ウエハは、前記第１方向を基準として、前記第１ピークのオメガ角度の偏差を最小化して、機械的物性に弱い方向の結晶特性を最大化することができる。これによって、実施例による炭化ケイ素ウエハは、全体的に均一であり、かつ強い機械的物性を有し、反り、欠陥及び衝撃による割れを効果的に防止することができる。

図６及び図７を参照すると、実施例による炭化ケイ素ウエハは、下記のように製造することができる。

先ず、炭化ケイ素インゴットを製造することができる。前記炭化ケイ素インゴットは、大面的であり、かつ、欠陷が少ないように、物理的気相輸送法（ＰＶＴ）を適用して製造される。

一実施例による炭化ケイ素インゴット１２の製造方法は、準備段階、原料装入段階及び成長段階を含むことができる。

前記準備段階は、内部空間を有する坩堝本体２０と、前記坩堝本体を覆う坩堝蓋２１と、を含む坩堝組立体を準備する段階である。

前記原料装入段階は、前記坩堝組立体内に原料３０を装入し、前記原料上には種結晶を前記原料と一定間隔を空けて配置させる段階である。

前記坩堝本体２０は、例えば、上面の開放された開口部を有する円筒状であって、その内部に炭化ケイ素の原料が装入できる構造を有するものを適用することができる。前記坩堝本体２０は、その密度が１．７０ｇ／ｃｍ^３～１．９０ｇ／ｃｍ^３であるものを適用することができる。前記坩堝本体２０の材料にはグラファイトが含まれてもよい。

前記坩堝蓋２１は、その密度が１．７０ｇ／ｃｍ^３～１．９０ｇ／ｃｍ^３であるものを適用することができる。前記坩堝蓋２１の材料にはグラファイトが含まれてもよい。前記坩堝蓋２１は、前記坩堝本体２０の開口部の全部を覆う形態を有するものを適用することができる。

前記坩堝蓋２１は、前記坩堝本体２０の開口部の一部を覆うか、貫通孔（不図示）を含む前記坩堝蓋２１を適用することができる。かかる場合、後述する結晶成長雰囲気で蒸気移送速度を調節することができる。

また、前記坩堝蓋２１には種結晶ホルダ２２が配置される。前記種結晶ホルダ２２は、前記坩堝蓋２１に結合されてもよい。前記種結晶ホルダ２２は、前記坩堝蓋２１に付着してもよい。前記種結晶ホルダ２２は、前記坩堝蓋２１と一体に形成されてもよい。

前記坩堝蓋２１の厚さは、約１０ｍｍ～約５０ｍｍであってもよい。また、前記種結晶ホルダ２２の厚さは、約１ｍｍ～約１０ｍｍであってもよい。

前記炭化ケイ素インゴットを製造するために種結晶を準備する。前記種結晶は、（０００１）面に対して、０～８度の範囲で選択された角度であるオフ角を適用したウエハのうちいずれかであってもよい。

前記種結晶は、欠陷や多形の混入が最小化した、実質的に単結晶である４Ｈ ＳｉＣインゴットであってもよい。前記炭化ケイ素種結晶は、実質的に４Ｈ ＳｉＣからなるものであってもよい。

前記種結晶は、４インチ以上、５インチ以上、さらには６インチ以上の口径を有してもよい。より具体的に、前記種結晶は、４～１２インチ、４～１０インチ又は６～８インチの直径を有してもよい。

前記種結晶は、種結晶ホルダに接着する。前記種結晶ホルダは、黒煙を含む。前記種結晶ホルダは、黒煙からなってもよい。前記種結晶ホルダは、異方性黒煙を含むことができる。より詳しくは、前記種結晶ホルダは、異方性黒煙からなってもよい。

前記種結晶ホルダは、高い熱伝導率を有してもよい。前記種結晶ホルダは、水平方向に高い熱伝導率を有してもよい。前記種結晶ホルダは、少なくとも一方向に約１００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有してもよい。前記種結晶ホルダは、少なくとも一方向に約１１０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有してもよい。前記種結晶ホルダは、少なくとも一方向に約１２０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有してもよい。前記種結晶ホルダは、少なくとも一方向に約１３０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有してもよい。前記種結晶ホルダは、少なくとも一方向に約１４０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有してもよい。前記種結晶ホルダは、少なくとも一方向に約１５０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有してもよい。

図６に示されたように、前記種結晶１１が前記種結晶ホルダ２２に接着するとき、前記種結晶１１は、前記種結晶ホルダ２２にアラインして接着してもよい。前記種結晶１１の［１－１００］方向（Ｄ２）と、前記種結晶ホルダ２２における水平方向のうち熱伝導率の最も高い方向（Ｄ１）は、互いに平行であってもよい。前記種結晶１１における第１方向（Ｄ２）と、前記種結晶ホルダ２２における水平方向のうち熱伝導率の最も高い方向（Ｄ１）は、一致し得る。

前記種結晶ホルダにおける水平方向のうち約１００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する方向と、前記種結晶の第１方向とが互いに一致するように、前記種結晶及び前記種結晶ホルダは、互いに接着してもよい。前記種結晶ホルダにおける水平方向のうち約１１０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する方向と、前記種結晶の第１方向とが互いに一致するように、前記種結晶及び前記種結晶ホルダは、互いに接着してもよい。

また、前記坩堝蓋２１及び前記種結晶ホルダ２２は、互いに一体に形成されてもよい。また、前記坩堝蓋２１及び前記種結晶ホルダ２２は、黒煙で形成されてもよい。このとき、前記坩堝蓋２１及び前記種結晶ホルダ２２は、水平方向のうち少なくとも一方向に約１００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有してもよい。このとき、前記坩堝蓋２１及び前記種結晶ホルダ２２は、水平方向のうち少なくとも一方向に約１１０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有してもよい。また、前記坩堝蓋２１及び前記種結晶ホルダ２２は、方向による熱伝導率が実質的に同一であってもよい。

また、前記坩堝蓋における水平方向のうち約１００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する方向と、前記種結晶の第１方向とが互いに一致するように、前記種結晶及び前記種結晶ホルダは、互いに接着してもよい。前記坩堝蓋における水平方向のうち約１１０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する方向と、前記種結晶の第１方向とが互いに一致するように、前記種結晶及び前記種結晶ホルダは、互いに接着してもよい。

また、前記坩堝蓋２１及び前記種結晶ホルダ２２における水平方向のうち熱伝導率の最も高い方向と、前記種結晶の第１方向とは、互いに実質的に一致してもよい。

また、前記種結晶及び前記種結晶ホルダは、接着層によって互いに接着する。前記接着層は、黒煙フィラー及びフェノール樹脂等の炭化物を含む。前記接着層は、低い気孔率を有してもよい。また、前記黒煙フィラーは、前記第１方向に整列されて、前記第１方向に相対的に高い熱伝導度を有してもよい。

前述したように、前記種結晶ホルダにおける熱伝導度の高い方向が、前記種結晶の第１方向と一致するため、前記種結晶から炭化ケイ素が成長するとき、前記第１方向に堅固に成長することができる。

前記種結晶は、Ｃ面が下方に向かうように配置されてもよい。

その後、前記坩堝内に、前記炭化ケイ素インゴットを製造するため原料が装入される。

前記原料３０は、炭素源とケイ素源を含む。具体的に、前記原料３０は、炭素－ケイ素源を含むか、ここに炭素源及び／又はケイ素源をさらに含むことができる。前記炭素源としては、高炭素樹脂（例：フェノール樹脂）等を適用して、前記ケイ素源としては、ケイ素の粒子を適用することができるものの、これに限定されず、より具体的に、前記原料としては、炭化ケイ素の粒子を適用することができる。

前記原料３０は、粒子の大きさが７５ｕｍ以下であるものが、全体原料を基準として、１５重量％以下で含まれてもよく、１０重量％以下で含まれてもよく、５重量％以下で含まれてもよい。このように、粒子の大きさが小さいものの含量が、比較的に少量である原料を適用する場合、インゴットの欠陥発生を減らして、過飽和度の制御により有利であり、結晶特性のより向上したウエハが提供できる炭化ケイ素インゴットを製造することができる。

前記原料３０は、粒径（Ｄ５０）が１３０～４００ｕｍである粒子状原料を適用［００６５］することができ、前記粒子状原料は、互いにネッキングされるかネッキングされていないものであってもよい。これら粒径を有する原料を適用する場合、より優れた結晶特性を有するウエハが提供される炭化ケイ素インゴットを製造することができる。

前記原料装入段階において、前記坩堝組立体は、前記原料３０の重量を１としたとき、前記坩堝組立体の重量が１．５～２．７（倍）である重量比率（Ｒｗ）を有してもよい。ここで、坩堝組立体の重量は、原料を除く坩堝組立体の重量を意味し、具体的に、前記坩堝組立体にシードホルダが適用されるか否かに関係なく、種結晶まで含んで組み立てられた坩堝組立体から投入原料の重さを除いた値である。

前記重量比率が１．５未満である場合は、結晶成長雰囲気で過飽和度が増加しすぎて、インゴットの結晶品質が返って低下し得て、前記重量比率が２．７超である場合は、過飽和度が低くなって、インゴットの結晶品質が低下し得る。

前記重量比率は、１．６～２．６であってもよく、１．７～２．４であってもよい。これら重量比率を有する場合、欠陥特性や結晶性特性に優れたインゴットを製造することができる。

前記坩堝組立体は、前記坩堝本体２０の内部空間の径を１としたとき、前記原料３０が位置する一番下面から種結晶１１の表面までの長さの比率である長さ比率が、１倍超２５倍以下であってもよい。

前記成長段階は、前記坩堝本体２０の内部空間を結晶成長雰囲気で調節して、前記原料が、前記種結晶に蒸気移送して蒸着し、前記種結晶から成長した炭化ケイ素インゴットを設ける段階である。

前記成長段階は、前記坩堝組立体の内部空間を結晶成長雰囲気で調節する過程を含み、具体的に、断熱材４０で前記坩堝組立体を包み、前記坩堝組立体と、これを包む前記断熱材を含む反応容器（不図示）を設けて、これを石英管等の反応チャンバに位置させた後、加熱手段により前記坩堝等を加熱する方式で行うことができる。

前記反応チャンバ４２内には、前記反応容器が位置して、加熱手段５０により、前記坩堝本体２０の内部空間を結晶成長雰囲気に適した温度に誘導する。かかる温度は、前記結晶成長雰囲気における重要な要素の一つであり、圧力とガスの移動等の条件を調節して、より好適な結晶成長雰囲気を形成する。前記反応チャンバ４２と前記反応容器との間には、断熱材４０が位置して、結晶成長雰囲気の形成と制御をより容易にすることができる。

前記断熱材４０は、成長雰囲気における前記坩堝本体の内部又は前記反応容器の内部温度勾配に影響を及ぼし得る。具体的に、前記断熱材は、グラファイト断熱材を含むことができ、より具体的に、前記断熱材は、レーヨン系グラファイトフェルト又はピッチ系グラファイトフェルトを含むことができる。

具現例は、前記断熱材として、その密度が０．１２ｇ／ｃｃ～０．３０ｇ／ｃｃであるものを適用することができる。具現例は、前記断熱材として、その密度が０．１３ｇ／ｃｃ～０．２５ｇ／ｃｃであるものを適用することができる。具現例は、前記断熱材として、その密度が０．１４ｇ／ｃｃ～０．２０ｇ／ｃｃであるものを適用することができる。

前記断熱材の密度が０．１４ｇ／ｃｃ未満であるものを適用する場合は、成長したインゴットの形状が凹状に成長することができ、６Ｈ－ＳｉＣ多形が発生して、インゴットの品質が低下し得る。

前記断熱材の密度が０．３０ｇ／ｃｃ超であるものを適用する場合は、成長したインゴットが過度に凸状に成長することができ、縁の成長率が低くなって、収率が減少するか、インゴットにクラックの発生が増加し得る。

前記断熱材は、その密度が０．１２ｇ／ｃｃ～０．３０ｇ／ｃｃであるものを適用する場合よりも、インゴットの品質を向上させることができ、０．１４ｇ／ｃｃ～０．２０ｇ／ｃｃであるものを適用することが、インゴットの成長過程で結晶成長雰囲気を制御して、より優れた品質のインゴットを成長させるのにさらに良い。

前記断熱材は、気孔度が７３ｖｏｌ％～９５ｖｏｌ％であるものであってもよい。前記断熱材は、気孔度が７６ｖｏｌ％～９３ｖｏｌ％であってもよい。前記断熱材は、気孔度が８１ｖｏｌ％～９１ｖｏｌ％であってもよい。これら気孔度を有する断熱材を適用する場合、インゴットにクラックの発生頻度をより減少させることができる。

前記断熱材は、圧縮強度が０．２１Ｍｐａ以上であってもよい。前記断熱材は、圧縮強度が０．４９Ｍｐａ以上であってもよい。前記断熱材は、圧縮強度が０．７８ＭＰａ以上であってもよい。また、前記断熱材は、圧縮強度が３ＭＰａ以下であってもよく、２５ＭＰａ以下であってもよい。前記断熱材がこれら圧縮強度を有する場合、熱的／機械的安定性に優れ、灰（ａｓｈ）が発生する確率が低下して、より優れた品質のＳｉＣインゴットを製造することができる。

前記断熱材は、２０ｍｍ以上の厚さで適用することができ、３０ｍｍ以上の厚さで適用することができる。また、前記断熱材は、１５０ｍｍ以下の厚さで適用されてもよく、１２０ｍｍ以下の厚さで適用されてもよく、８０ｍｍ以下の厚さで適用されてもよい。これら厚さの範囲で前記断熱材を適用する場合、断熱材の不要な無駄使いなしに断熱効果を十分得ることができる。

前記断熱材４０は、密度が０．１２ｇ／ｃｃ～０．３０ｇ／ｃｃであってもよい。前記断熱材４０は、気孔度が７２ｖｏｌ％～９０ｖｏｌ％であってもよい。これら断熱材を適用する場合、インゴットの形状が凹状であるか、過度に凸状に成長することを抑制することができ、多形の品質が低下するか、インゴットにクラックが発生する現象を減少させることができる。

前記結晶成長雰囲気は、前記反応チャンバ４２の外部の加熱手段５００の加熱によって行うことができ、前記加熱と同時に、若しくは、別途減圧して、空気を除去し、減圧雰囲気及び／又は不活性雰囲気（例：Ａｒ雰囲気、Ｎ２雰囲気、又はこれらの混合雰囲気）で行うことができる。

前記結晶成長雰囲気は、原料を種結晶の表面に蒸気移送されるようにして、炭化ケイ素結晶の成長を誘導し、インゴット１００に成長させる。

前記結晶成長雰囲気は、２１００℃～２４５０℃の成長温度と、１ｔｏｒｒ～１００ｔｏｒｒの成長圧力条件を適用することができ、これら温度と圧力を適用する場合、より効率良く炭化ケイ素インゴットを製造することができる。

具体的に、前記結晶成長雰囲気は、坩堝の上下部の表面温度が２１００℃～２４５０℃である成長温度と、１ｔｏｒｒ～５０ｔｏｒｒの成長圧力条件を適用することができ、より詳しくは、坩堝の上下部の表面温度が２１５０℃～２４５０℃である成長温度と、１ｔｏｒｒ～４０ｔｏｒｒの成長圧力条件を適用することができる。

より具体的に、坩堝の上下部の表面温度が２１５０～２３５０℃である成長温度と、１ｔｏｒｒ～３０ｔｏｒｒの成長圧力条件を適用することができる。

上述した結晶成長雰囲気を適用すれば、本発明の製造方法により、より高品質の炭化ケイ素インゴットを製造するのにより有利である。

前記炭化ケイ素インゴット１２は、４Ｈ ＳｉＣを含有するものであって、その表面が凸状又は平らな形状のものであってもよい。

前記炭化ケイ素インゴット１２の表面が凹状に形成される場合、意図する４Ｈ－ＳｉＣ結晶のほか、６Ｈ－ＳｉＣのような他の多形が混入したものであってもよく、これは、炭化ケイ素インゴットの品質を低下し得る。また、前記炭化ケイ素インゴットの表面が過度に凸状に形成される場合は、インゴット自体にクラックが発生するか、ウエハ加工時に結晶が割れ得る。

このとき、前記炭化ケイ素インゴット１２が過度に凸状インゴットであるか否かは、反り度合いを基準に判断し、本明細書で製造される炭化ケイ素インゴットは、反りが２０ｍｍ以下である。

前記反りは、炭化ケイ素インゴットの成長が完了したサンプルを定盤上に置いて、インゴットの後面を基準として、インゴットの中心と縁の高さを高さゲージ（Ｈｅｉｇｈｔ Ｇａｕｇｅ）で測定し、（中心高さ－縁高さ）の値と評価する。反りの数値が、正の値であれば凸状を意味し、０の値は平らな形状、そして、負の値は凹状を意味する。

具体的に、前記炭化ケイ素インゴット１２は、その表面が凸状又は平らな形状のものであって、反りが０ｍｍ～１４ｍｍであってもよく、０ｍｍ～１１ｍｍであってもよく、０ｍｍ～８ｍｍであってもよい。これら反り度合いを有する炭化ケイ素インゴットは、ウエハ加工がより容易であり、割れの発生を減少させることができる。

前記炭化ケイ素インゴット１２は、欠陷や多形の混入が最小化した、実質的に単結晶である４Ｈ ＳｉＣインゴットであってもよい。前記炭化ケイ素インゴット１２は、実質的に４Ｈ ＳｉＣからなるものであって、その表面が凸状又は平らな形状のものであってもよい。

前記炭化ケイ素インゴット１２は、炭化ケイ素インゴットで発生し得る欠陷を減らしたものであって、より高品質の炭化ケイ素ウエハを提供することができる。

本明細書の方法で製造された前記炭化ケイ素インゴットは、その表面のピット（ｐｉｔ）を減少させて、具体的に、４インチ以上の直径を有するインゴットにおけるその表面に含まれるピット（ｐｉｔ）が１０ｋ／ｃｍ^２以下であってもよい。

本明細書において、前記炭化ケイ素インゴット表面のピットの測定は、インゴット表面におけるファセットを除く中央部分の１ヶ所、そして炭化ケイ素インゴットエッジにおける中央部方向に約１０ｍｍ内側に位置する３時、６時、９時、および１２時方向の４ヶ所、計５ヶ所を光学顕微鏡で観察して、各位置で単位面積（１ｃｍ^２）当たりピット（ｐｉｔ）を測定した後、その平均値と評価する。

例示的に、前記炭化ケイ素インゴットを外径研削装備を適用して、インゴットの外郭縁部分をグラインドして（Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｇｒｉｎｄｉｎｇ）、一定した厚さで切削（Ｓｌｉｃｉｎｇ）した後、縁研削と表面研磨、ポリッシング等の加工を行うことができる。

前記スライス段階は、炭化ケイ素インゴットを一定したオフアングルを有するようにスライスして、スライスされた結晶を設ける段階である。前記オフアングルは、４Ｈ ＳｉＣにおける（０００１）面を基準とする。前記オフアングルは、具体的に、０～１５度で選択された角度であってもよく、０～１２度で選択された角度であってもよく、０～８度で選択された角度であってもよい。

前記スライスは、通常、ウエハの製造に適用されるスライス方法であれば適用することができ、例示的に、ダイヤモンドワイヤやダイヤモンドスラリーを適用したワイヤを用いた切削、ダイヤモンドが一部適用されたブレードやホイールを用いる切削等を適用することができるものの、これに限定されるものではない。

前記スライスされた結晶の厚さは、製造しようとするウエハの厚さを考慮して調節することができ、後述する研磨段階で研磨された後の厚さを考慮して、適宜な厚さでスライスされてもよい。

また、前記スライスは、前記炭化ケイ素インゴットの外周面と、前記第２方向とが合う地点から約３°離れた所から始まり、前記第２方向に行われる。すなわち、前記スライスが行われる方向は、前記第２方向から約３°離れた方向であってもよい。すなわち、前記スライスのためソイングワイヤの運動方向は、前記第２方向に垂直な方向と約３°傾いた方向であってもよい。すなわち、前記ソイングワイヤの延び方向は、前記第２方向に垂直な方向と約３°傾いた方向であり、前記炭化ケイ素インゴットは、前記第２方向から約３°傾いた方向に徐々に切削して切断されてもよい。

これによって、前記スライス過程で、前記第１方向へのストレスが発生する現象が最小化し得る。すなわち、前記スライス過程で、前記第１方向には、前記スライス過程で圧力が加えられないため、前記第１方向へのストレスが最小化して、前記第１方向へのピークのオメガ角度の偏差が最小化し得る。

前記研磨段階は、前記スライスされた結晶を、その厚さが３００～８００ｕｍとなるように研磨して、炭化ケイ素ウエハを形成する段階である。

前記研磨段階は、通常、ウエハの製造に適用される研磨方法を適用することができ、例示的に、ラッピング（Ｌａｐｐｉｎｇ）及び／又はグラインディング（Ｇｒｉｎｄｉｎｇ）等の工程が行われた後、ポリッシング（Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等が行われる方式を適用することができる。

以下では、具体的な実施例によって具現例をより具体的に説明する。下記の実施例は、具現例について理解するための例示に過ぎないし、本明細書で開示する発明の範囲がこれに限定されるものではない。

＜実施例及び比較例のサンプル製作>
ＳｉＣ粒子が含まれた粉末をグラファイト坩堝本体の内部に装入した。前記粉末の上部に、炭化ケイ素種結晶及び種結晶ホルダを配置した。このとき、炭化ケイ素種結晶（４Ｈ ＳｉＣ単結晶、６インチ）のＣ面が、坩堝の下部に向かうように通常の方法で固定した。また、坩堝蓋と種結晶ホルダとが、黒煙で一体に形成されて、前記坩堝蓋及び前記種結晶ホルダは、いずれも円板状を有する。このとき、前記坩堝蓋の厚さは、約２０ｍｍであり、前記坩堝蓋の直径は、約２１０ｍｍであり、前記種結晶ホルダの厚さは、約３ｍｍであり、前記種結晶ホルダの直径は、約１８０ｍｍであった。また、前記種結晶の上面と前記種結晶の（１１－２０）面とが交差する第１方向と、前記種結晶ホルダの特定方向とが互いに一致した。また、前記第１方向と一致した方向を基準として、前記坩堝蓋及び前記種結晶ホルダの熱伝導率は、下記表１のように測定された。

前記種結晶及び種結晶ホルダが設けられた坩堝蓋で前記坩堝本体を覆い、断熱材で包んだ後、加熱手段である加熱コイルを備えた反応チャンバ内に入れた。

このとき、断熱材としては、密度が０．１９ｇ／ｃｃ、気孔度が８５％、圧縮強度が０．３７ＭＰａであるグラファイトフェルトが適用された。

坩堝の内部を真空状態に作った後、アルゴンガスを徐々に吹き込み、前記坩堝の内部が大気圧に到逹するようにして、さらに前記坩堝の内部を徐々に減圧させた。これと共に、坩堝の内部温度を、２０００℃まで約３℃／分の昇温速度で徐々に昇温し、２３５０℃まで約５℃／分の昇温速度で徐々に昇温した。

その後、２３５０℃の温度と２０ｔｏｒｒの圧力条件下で、１００時間、炭化ケイ素種結晶からＳｉＣインゴットを成長させた。

その後、前記炭化ケイ素インゴットは、前記第１方向に垂直な第２方向から約３°離れた方向を基準として、ダイヤモンドワイヤソーによって切断されており、面取り工程、研削工程及び研磨工程によって加工された。これによって、（０００１）面を基準として、４度のオフ角度の炭化ケイ素ウエハが製造された。比較例では、前記１方向を基準として、前記炭化ケイ素インゴットが切断された。

＜実施例及び比較例の物性評価>
（１）ロッキングカーブ曲線
高分解能Ｘ線回折分析システム（ＨＲ－ＸＲＤ ｓｙｓｔｅｍ、Ｒｉｇａｋｕ社ＳｍａｒｔＬａｂ Ｈｉｇｈ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｘ－ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）を適用して、上記実施例のウエハの［１１－２０］方向をＸ－ｒａｙ経路に合わせ、Ｘ－ｒａｙ ｓｏｕｒｃｅ ｏｐｔｉｃとＸ－ｒａｙ ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｏｐｔｉｃ角度を２θ（３５～３６度）に設定した後、ウエハのオフ角度に合わせて、オメガ（ω又はセタθ、Ｘ－ｒａｙ ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｏｐｔｉｃ）角度を調節して測定した。

Ｘ－ｒａｙ ｐｏｗｅｒは９ｋＷ、かつ、Ｘ－ｒａｙ ｔａｒｇｅｔはＣｕを適用しており、Ｇｏｎｉｏｍｅｔｅｒ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎは、０．０００１度であるものが適用された。

前記ＨＲ－ＸＲＤは、Ｃ面で測定されており、前記Ｃ面の中心、前記第１方向に約１５ｍｍの間隔で、前記中心から約６０ｍｍまで測定されて、各測定地点でのロッキングカーブ曲線が導出された。また、前記第２方向に約１５ｍｍの間隔で、前記中心から約６０ｍｍまで測定されて、各測定地点でのロッキングカーブ曲線が導出された。

（２）ドロップボールテスト
実施例及び比較例で製造された炭化ケイ素ウエハは、５０ｍｍ×５０ｍｍの大きさで切断されて、デュポンインパクトテスト及び３０ｇ錘の衝突によって、位置エネルギー別前記サンプルのクラック有無が目視観測された。前記錘は、約１００ｍｍの高さ及び約０．０２９４Ｊの位置エネルギーで自由落下して、前記サンプルに衝突した。クラック有無は、目視観察した。
Ｏ：クラックなし
Ｘ：クラックあり

（３）平坦度
上記実施例及び比較例で製造されたウエハの平坦度（ワープ及びボウ）は、平坦度テスター（ＦＴ－９００、ＮＩＤＥＫ）によって測定された。

＜実施例及び比較例の物性評価の結果>
前記第１方向に各ロッキングカーブ曲線での第１ピークのオメガ角度が、下記表２で表された。各測定地点は、中心からのｍｍ距離であり、第１ピークのオメガ角度の単位は、°である。

前記第２方向に各ロッキングカーブ曲線での第２ピークのオメガ角度は、下記表３で表された。各測定地点は、中心からのｍｍ距離であり、第１ピークのオメガ角度の単位は、°である。

前記第１方向に位置別第１ピークのオメガ角度の変化率、前記第２方向に位置別第２ピークのオメガ角度の変化率、平坦度、およびドロップボールテストの結果は、下記表４で表された。

実施例による炭化ケイ素ウエハは、低いピークのオメガ角度の偏差及び低いピークのオメガ角度の変化率を有するため、向上した機械的剛性及び平坦度（ワープ及びボウ）を有する。

以上のとおり、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明の権利範囲は、これに限定されるものではなく、次の請求範囲で定義する本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形及び改良形態も、本発明の権利範囲に属するものである。

１０ 炭化ケイ素ウエハ
１００ ウエハの上面
２００ ウエハの下面

Claims (14)

1. 上面及び下面を含み、
   前記上面は、前記上面の中心を基準として、前記上面の半径の８５％内である第１対象領域を含み、
   前記第１対象領域における第１方向に１５ｍｍ間隔で測定されるロッキングカーブ曲線での第１ピークのオメガ角度は、前記上面の中心で測定されたロッキングカーブ曲線でのピークのオメガ角度を基準として、－０．５°～＋０．５°以内であり、
   前記第１方向は、［１－１００］方向であって、前記上面の中心を通過する方向である、
   炭化ケイ素ウエハ。
2. （０００１）面を基準として、０～１５度で選択された角度のオフアングルが適用されて、
   前記上面は、Ｃ面である、
   請求項１に記載の炭化ケイ素ウエハ。
3. 前記第１ピークのオメガ角度は、前記中心ピークのオメガ角度を基準として、－０．３°～＋０．３°である、
   請求項２に記載の炭化ケイ素ウエハ。
4. 前記第１ピークのオメガ角度は、前記中心ピークのオメガ角度を基準として、－０．２°～＋０．２°である、
   請求項２に記載の炭化ケイ素ウエハ。
5. 前記第１ピークのオメガ角度は、前記中心ピークのオメガ角度を基準として、－０．０５°～＋０．０５°である、
   請求項２に記載の炭化ケイ素ウエハ。
6. 前記第１方向への位置による前記第１ピークのオメガ角度の変化率は、０．１°／１５ｍｍ以下である、
   請求項２に記載の炭化ケイ素ウエハ。
7. 前記対象領域における第２方向に１５ｍｍ間隔で測定される第２ピークのオメガ角度は、前記中心ピークのオメガ角度を基準として、－０．８°～＋０．８°以内であり、
   前記第２方向は、［１１－２０］方向であって、前記上面の中心を通過する方向である、
   請求項２に記載の炭化ケイ素ウエハ。
8. 前記第２方向への位置による前記第２ピークのオメガ角度の変化率は、０．２°／１５ｍｍ以下である、
   請求項７に記載の炭化ケイ素ウエハ。
9. 前記第１ピークのオメガ角度の変化率は、前記第２ピークのオメガ角度の変化率よりもさらに小さい、
   請求項８に記載の炭化ケイ素ウエハ。
10. 前記第１ピークのオメガ角度の変化率は、前記第２ピークのオメガ角度の変化率の２／３倍以下である、
    請求項８に記載の炭化ケイ素ウエハ。
11. 前記下面は、前記下面の中心を基準として、前記下面の半径の８５％以内である第２対象領域を含み、
    前記第２対象領域における第３方向に１５ｍｍ間隔で測定されるロッキングカーブ曲線での第３ピークのオメガ角度は、前記下面の中心で測定されたロッキングカーブ曲線でのピークのオメガ角度を基準として、－０．５°～＋０．５°以内であり、
    前記第３方向は、［１－１００］方向であって、前記下面の中心を通過する方向である、
    請求項１に記載の炭化ケイ素ウエハ。
12. （０００１）面を基準として、０～１５度で選択された角度のオフアングルが適用されて、
    前記下面は、Ｓｉ面である、
    請求項１１に記載の炭化ケイ素ウエハ。
13. 炭化ケイ素インゴットを製造する段階；
    前記炭化ケイ素インゴットをスライスする段階；及び、
    前記スライスされた上面及び下面を研磨する段階を含み、
    前記研磨された上面は、前記上面の中心を基準として、前記上面の半径の８５％内である第１対象領域を含み、
    前記第１対象領域における第１方向に１５ｍｍ間隔で測定されるロッキングカーブ曲線での第１ピークのオメガ角度は、前記上面の中心で測定されたロッキングカーブ曲線でのピークのオメガ角度を基準として、－０．５°～＋０．５°以内であり、
    前記第１方向は、［１－１００］方向であって、前記上面の中心を通過する方向である、
    炭化ケイ素ウエハの製造方法。
14. 前記炭化ケイ素インゴットを製造する段階は、
    熱伝導異方性を有するホルダを準備する段階；
    前記ホルダに種結晶を付着する段階；及び、
    前記種結晶に炭化ケイ素を蒸着する段階を含み、
    前記ホルダに前記種結晶を付着する段階において、前記ホルダの中心を水平方向に通る方向のうち熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以上である方向と、前記種結晶の［１－１００］方向とが互いに対応するように、前記種結晶が前記ホルダに付着する、
    請求項１３に記載の炭化ケイ素ウエハの製造方法。

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