KR101001674B1 - Manufacturing method for silicon carbide substrate - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실리콘 카바이드 기판의 제조방법에 관한 것으로, a) 실리콘 카바이드 재질의 시드층을 준비하는 단계와, b)상기 시드층을 실리콘 카바이드 재질의 지지대에 그 저면의 주변부가 지지되도록 실장하는 단계와, c) 상기 시드층 상에 실리콘 카바이드 성장층을 성장시키는 단계와, d) 상기 실리콘 카바이드 성장층에 상기 지지대의 일부가 포함되도록 절단하여 분리하는 단계와, e) 상기 실리콘 카바이드 성장층의 라운드진 측면을 수직으로 절단하는 단계를 포함한다. 이와 같은 구성의 본 발명은 실리콘 카바이드 성장의 시드층으로 실리콘 카바이드를 사용하여, 그 실리콘 카바이드 시드층을 기판의 일부로 사용할 수 있게 됨으로써, 재료의 불필요한 낭비를 방지하고, 보다 더 두꺼운 두께의 기판을 용이하게 제조할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a method of manufacturing a silicon carbide substrate, comprising the steps of: a) preparing a seed layer of silicon carbide material, and b) mounting the seed layer to support the bottom portion of the bottom surface on a support of silicon carbide material; c) growing a silicon carbide growth layer on the seed layer; d) cutting and separating the silicon carbide growth layer to include a portion of the support; and e) rounding the silicon carbide growth layer. Cutting the sides vertically. The present invention of such a configuration uses silicon carbide as the seed layer of silicon carbide growth, and the silicon carbide seed layer can be used as part of the substrate, thereby preventing unnecessary waste of materials and facilitating a thicker substrate. There is an effect that can be manufactured.

실리콘 카바이드, SiC, 기판 Silicon Carbide, SiC, Substrate

Description

실리콘 카바이드 기판 제조방법{Manufacturing method for silicon carbide substrate}Manufacturing method for silicon carbide substrate

본 발명은 실리콘 카바이드 기판 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실리콘 카바이드를 제조하는 재료의 낭비를 줄이고, 용이하게 보다 더 두꺼운 실리콘 카바이드 기판을 제조할 수 있는 실리콘 카바이드 기판 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a silicon carbide substrate, and more particularly, to a method of manufacturing a silicon carbide substrate that can reduce the waste of materials for manufacturing silicon carbide and can easily produce a thicker silicon carbide substrate.

일반적으로 실리콘 카바이드 기판 제조방법은, 카본계 기판의 상부에 실리콘 카바이드를 성장시키고, 절단을 통해 카본계 기판과 실리콘 카바이드를 분리하여 실리콘 카바이드 기판을 제조하였다.In general, a method of manufacturing a silicon carbide substrate, a silicon carbide substrate was prepared by growing silicon carbide on top of the carbon-based substrate and separating the carbon-based substrate and the silicon carbide through cutting.

이와 같은 종래 실리콘 카바이드 기판의 제조방법은 실리콘 카바이드의 사용량에 비하여 획득되는 실리콘 카바이드의 두께가 얇으며, 두꺼운 실리콘 카바이드 기판을 획득하기 위해서는 보다 더 두꺼운 실리콘 카바이드의 성장이 필요하였다. 이처럼 소재의 낭비가 심한 종래 실리콘 카바이드 기판의 제조방법을 첨부한 도면 을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.In the conventional method of manufacturing a silicon carbide substrate, the thickness of the silicon carbide obtained compared to the amount of silicon carbide used is thin, and in order to obtain a thick silicon carbide substrate, it is necessary to grow thicker silicon carbide. As described above in detail with reference to the accompanying drawings, a method of manufacturing a conventional silicon carbide substrate with a high waste of materials as follows.

도 1은 종래 실리콘 카바이드 기판 제조공정의 설명도이다.1 is an explanatory diagram of a conventional silicon carbide substrate manufacturing process.

도 1을 참조하면 종래 실리콘 카바이드 기판의 제조방법은, 그라파이트(graphite) 시드층(1)을 그라파이트 지지대(2) 상에 위치시키고, 그 그라파이트 기판(1)의 전면에 실리콘 카바이드 성장층(SiC, 3)을 성장시킨다.Referring to FIG. 1, in the conventional method of manufacturing a silicon carbide substrate, a graphite seed layer 1 is disposed on a graphite support 2, and a silicon carbide growth layer (SiC) is disposed on the entire surface of the graphite substrate 1. 3) to grow.

상기 그라파이트 시드층(1)은 열에 강하고, 반응성이 낮아 순수한 실리콘 카바이드 성장층(3)의 시드로 적당한 것이며, 원판형의 그라파이트 시드층(1)을 먼저 준비하고, 그 그라파이드 시드층(1)의 배면 가장자리를 지지하는 그라파이트 지지대(2)를 사용하여 지지한다.The graphite seed layer 1 is heat resistant and has low reactivity, and thus is suitable as a seed of the pure silicon carbide growth layer 3, and a disk shaped graphite seed layer 1 is prepared first, and the graphite seed layer 1 Support using a graphite support (2) to support the back edge of.

이와 같은 상태에서 SiC를 생성하는 반응가스를 공급하여 그 그라파이트 시드층(1)의 전면에 실리콘 카바이드 성장층(3)을 형성한다.In this state, a silicon carbide growth layer 3 is formed on the entire surface of the graphite seed layer 1 by supplying a reaction gas generating SiC.

상기 실리콘 카바이드 성장층(3)의 성장에 따라 상기 그라파이드 지지대(2)는 상기 실리콘 카바이드 성장층(3)에 묻히게 된다.As the silicon carbide growth layer 3 grows, the graphite support 2 is buried in the silicon carbide growth layer 3.

상기와 같이 실리콘 카바이드 성장층(3)이 일정한 두께로 성장되면, 상기 그라파이트 지지대(2)의 일부를 절단하고, 얻어진 실리콘 카바이드 성장층(3)을 절단하고 연마하여 균일한 표면의 실리콘 카바이드 기판을 얻을 수 있다.When the silicon carbide growth layer 3 is grown to a constant thickness as described above, a part of the graphite support 2 is cut, and the obtained silicon carbide growth layer 3 is cut and polished to form a silicon carbide substrate having a uniform surface. You can get it.

도 2는 상기 그라파이트 지지대(2)의 일부 및 그라파이트 시드층(1)을 포함하는 실리콘 카바이드 성장층(3)의 절단 위치를 표시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing the cutting position of the silicon carbide growth layer 3 including a part of the graphite support 2 and the graphite seed layer 1.

도 2를 참조하면 그라파이트 지지대(2)와 그라파이트 시드층(1)을 제외시켜 실리콘 카바이드 기판을 획득하기 위해서는, 상기 그라파이트 시드층(1)의 측면과 상기 실리콘 카바이드 성장층(3)이 접하는 부분을 먼저 절단한다.Referring to FIG. 2, in order to obtain a silicon carbide substrate by excluding the graphite support 2 and the graphite seed layer 1, the side of the graphite seed layer 1 and the silicon carbide growth layer 3 are in contact with each other. Cut first.

이때의 절단으로 상기 그라파이트 시드층(1)의 측면부가 노출되며, 절단된 실리콘 카바이드 성장층(3)은 사용할 수 없어 폐기한다.At this time, the side surface portion of the graphite seed layer 1 is exposed by cutting, and the cut silicon carbide growth layer 3 cannot be used and discarded.

또한, 상기의 측면부 절단을 통해 상기 그라파이트 시드층(1)의 상부와 하부에만 실리콘 카바이드 성장층(3)이 존재하며, 그 그라파이트 시드층(1)과 실리콘 카바이드 성장층(3)이 접하는 부분을 횡으로 절단하여 두 개의 실리콘 카바이드 기판을 획득하게 된다.In addition, the silicon carbide growth layer 3 exists only at the upper and lower portions of the graphite seed layer 1 through the side part cutting, and the portion where the graphite seed layer 1 and the silicon carbide growth layer 3 are in contact with each other. By cutting laterally, two silicon carbide substrates are obtained.

그러나, 상기 실리콘 카바이드 성장층(3) 중 그라파이트 시드층(1)의 하부에 위치하는 부분에는 측면에 그 그라파이트 시드층(1)을 지지하는 그라파이트 지지대(2)의 일부도 함께 포함되어 있으며, 이를 제거하기 위해서는 상기 그라파이트 지지대(2)가 위치하는 실리콘 카바이드 기판의 주변부를 절단해야 한다.However, the portion of the silicon carbide growth layer 3 located below the graphite seed layer 1 also includes a part of the graphite support 2 supporting the graphite seed layer 1 on the side thereof. To remove it, the periphery of the silicon carbide substrate on which the graphite support 2 is located must be cut.

이와 같이 그라파이트 지지대(2)의 제거를 위한 절단으로 인하여 그 실리콘 카바이드 기판의 크기는 줄어들게 되며, 그 크기의 감소를 감안하여 상기 그라파이트 시드층(1)의 크기는 제조하고자 하는 실리콘 카바이드 기판의 크기에 비하여 더 큰 것을 사용해야 한다.As such, the size of the silicon carbide substrate is reduced due to the cutting for removing the graphite support 2, and the size of the graphite seed layer 1 is in consideration of the size of the silicon carbide substrate to be manufactured. You should use something bigger than that.

또한 상기 그라파이트 시드층(1)을 기준으로 상부와 하부의 실리콘 카바이드 기판이 나눠지게 되기 때문에 두꺼운 실리콘 카바이드 기판을 제조하기 위해서는 공정시간이 지연되며, 측면 절단의 두께가 두꺼워져 균일성이 저하될 수 있는 문제점이 있었다.In addition, since the upper and lower silicon carbide substrates are divided based on the graphite seed layer 1, a process time is delayed in order to manufacture a thick silicon carbide substrate, and the thickness of the side cuts becomes thick, thereby decreasing uniformity. There was a problem.

이와 같이 종래에는 두꺼운 실리콘 카바이드 기판을 제조하기가 용이하지 않으며, 재료의 낭비 또한 심한 문제점이 있었다.As such, conventionally, it is not easy to manufacture a thick silicon carbide substrate, and there is a serious problem of waste of materials.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 총투입 재료의 사용량을 증가시킬 수 있으며, 보다 더 두꺼운 두께의 기판을 용이하게 제조할 수 있는 실리콘 카바이드 기판 제조방법을 제공함에 있다.The problem to be solved by the present invention in view of the above problems is to provide a silicon carbide substrate manufacturing method that can increase the amount of the total input material, and can easily produce a thicker substrate.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 공정단계를 감소시켜 보다 용이하게 기판을 제조할 수 있는 실리콘 카바이드 기판 제조방법을 제공함에 있다.In addition, the problem to be solved by the present invention is to provide a silicon carbide substrate manufacturing method that can be easily produced by reducing the process step.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은, a) 실리콘 카바이드 재질의 시드층을 준비하는 단계와, b)상기 시드층을 실리콘 카바이드 재질의 지지대에 그 저면의 주변부가 지지되도록 실장하는 단계와, c) 상기 시드층 상에 실리콘 카바이드 성장층을 성장시키는 단계와, d) 상기 실리콘 카바이드 성장층에 상기 지지대의 일부가 포함되도록 절단하여 분리하는 단계와, e) 상기 실리콘 카바이드 성장층의 라운드진 측면을 수직으로 절단하는 단계를 포함한다.The present invention for solving the above problems, a) preparing a seed layer of silicon carbide material, b) mounting the seed layer so that the peripheral portion of the bottom surface is supported on the support of the silicon carbide material, c) growing a silicon carbide growth layer on the seed layer; d) cutting and separating the silicon carbide growth layer to include a portion of the support; and e) a rounded side of the silicon carbide growth layer. Cutting the vertically.

본 발명은 실리콘 카바이드 성장의 시드층으로 실리콘 카바이드를 사용하여, 그 실리콘 카바이드 시드층을 기판의 일부로 사용할 수 있게 됨으로써, 재료의 불필요한 낭비를 방지하고, 보다 더 두꺼운 두께의 기판을 용이하게 제조할 수 있는 효과가 있다.The present invention enables the use of silicon carbide as a seed layer of silicon carbide growth, which makes it possible to use the silicon carbide seed layer as part of the substrate, thereby avoiding unnecessary waste of material and making it easier to manufacture thicker substrates. It has an effect.

또한 본 발명은 그 시드층을 지지하는 지지대 또한 실리콘 카바이드 재질로하여 그 지지대 또한 기판에 포함시켜 사용할 수 있도록 하여 그 지지대를 제외시키기 위한 별도의 가공공정이 요구되지 않아, 공정을 단순화할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention is a support for supporting the seed layer is also made of silicon carbide material so that the support can also be included in the substrate can be used to eliminate the need for a separate processing step to eliminate the support, the effect that can simplify the process There is.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예의 구성과 작용을 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the preferred embodiment of the present invention configured as described above in detail.

도 3은 본 발명 실리콘 카바이드 기판 제조공정을 설명하는 설명도이고, 도 4는 본 발명 실리콘 카바이드 기판의 제조하기 위한 절단 위치의 일실시예를 도시한 단면도이다.3 is an explanatory diagram illustrating a process for manufacturing a silicon carbide substrate of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing an embodiment of a cutting position for manufacturing the silicon carbide substrate of the present invention.

도 3과 도 4를 각각 참조하면 본 발명 실리콘 카바이드 기판 제조방법은,실리콘 카바이드 재질의 시드층(10)을 준비하는 단계와, 상기 실리콘 카바이드 재질의 시드층(10)을 실리콘 카바이드 재질의 지지대(20) 상에 실장시켜 지지하는 단계와, 상기 지지대(20)에 지지되는 시드층(10)의 상부전면에 성장되는 실리콘 카바이드 성장층(30)을 성장시키는 단계와, 상기 실리콘 카바이드 성장층(30)의 측면에서 곡률을 가지는 부분을 절단하는 단계를 포함하여 구성된다.Referring to FIGS. 3 and 4, the method of manufacturing the silicon carbide substrate of the present invention may include preparing a seed layer 10 made of silicon carbide, and using the silicon carbide seed layer 10 as a support of silicon carbide material ( 20) mounting and supporting the silicon carbide growth layer 30 on the front surface of the seed layer 10 supported by the support 20, and growing the silicon carbide growth layer 30. Cutting the portion having a curvature in terms of).

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 실리콘 카바이드 기판의 제조방법을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the silicon carbide substrate of the present invention configured as described above will be described in more detail.

먼저, 본 발명은 시드층(10)으로 실리콘 카바이드를 사용한다. First, the present invention uses silicon carbide as the seed layer (10).

상기 실리콘 카바이드는 제조하고자 하는 기판에 비하여 직경과 두께가 작은 실리콘 카바이드 원판이며, 실제로 기판의 표면으로 사용이 되는 부분이 아니기 때 문에 정밀한 연마 공정을 거치지 않은 것이다.The silicon carbide is a silicon carbide disc with a smaller diameter and thickness than the substrate to be manufactured and is not subjected to a precise polishing process because it is not actually used as a surface of the substrate.

상기 시드층(10)은 제조할 실리콘 카바이드 기판과 동일한 재질이기 때문에 그 실리콘 카바이드 기판에 포함이 되어도 무방하다.Since the seed layer 10 is made of the same material as the silicon carbide substrate to be manufactured, the seed layer 10 may be included in the silicon carbide substrate.

상기 실리콘 카바이드 재질인 시드층(10)을 역시 실리콘 카바이 재질의 지지대(20)에 실장한다. 상기 지지대(20) 역시 제조할 실리콘 카바이드 기판과 동일한 재질이기 때문에 그 실리콘 카바이드 기판에 포함되어도 무방하다.The seed layer 10 made of silicon carbide is mounted on the support 20 made of silicon carbide. Since the support 20 is also made of the same material as the silicon carbide substrate to be manufactured, it may be included in the silicon carbide substrate.

상기와 같이 지지대(20) 상에 시드층(10)을 실장하고, 그 시드층(10)의 상부전면에 실리콘 카바이드를 성장시켜, 실리콘 카바이드 성장층(30)을 형성한다.As described above, the seed layer 10 is mounted on the support 20, and silicon carbide is grown on the top surface of the seed layer 10 to form the silicon carbide growth layer 30.

상기 실리콘 카바이드 성장층(30)은 그 성장특성에 따라 측면부에는 라운드진 형상으로 성장되며, 그 실리콘 카바이드 성장층(30)의 내부에 그 지지대(20)의 일부와 시드층(10)의 전부가 포함된다.The silicon carbide growth layer 30 is grown in a rounded shape on the side part according to its growth characteristics, and a part of the support 20 and all of the seed layer 10 are formed inside the silicon carbide growth layer 30. Included.

상기와 같이 실리콘 카바이드 성장층(30)을 소정의 두께로 성장시킨 후에는, 그 성장공정을 중단하고, 상기 지지대(20)로부터 실리콘 카바이드 성장층(30)을 분리한다. After the silicon carbide growth layer 30 is grown to a predetermined thickness as described above, the growth process is stopped, and the silicon carbide growth layer 30 is separated from the support 20.

이때, 그 실리콘 카바이드 성장층(30)에는 상기 지지대(20)의 일부가 포함되어 있으나, 그 지지대(20)의 재질이 실리콘 카바이드 성장층(30)인 실리콘 카바이드 기판과 동일하기 때문에 별도의 제거공정이 요구되지 않는다.At this time, the silicon carbide growth layer 30 includes a part of the support 20, but since the material of the support 20 is the same as the silicon carbide substrate of the silicon carbide growth layer 30, a separate removal process This is not required.

이와 같이 지지대(20)를 제거하는 공정의 생략에 의해 공정단계가 감소하는 효과와 아울러 보다 직경이 큰 실리콘 카바이드 기판을 얻을 수 있다.In this way, by eliminating the step of removing the support 20, the silicon carbide substrate having a larger diameter can be obtained as well as the effect of reducing the process steps.

이와 같이 분리된 실리콘 카바이드 성장층(30)의 내측에는 시드층(10)이 포함되어 있으며, 그 시드층(10)의 재질 또한 실리콘 카바이드이기 때문에 그대로 가공하여 실리콘 카바이드 기판을 제조할 수 있다.The seed layer 10 is included inside the silicon carbide growth layer 30 separated as described above. Since the material of the seed layer 10 is also silicon carbide, the silicon carbide substrate may be manufactured as it is.

상기 실리콘 카바이드 성장층(30)의 측면에 라운드진 부분만을 절단하여 그 측면이 수직이며, 두꺼운 실리콘 카바이드 기판을 제조할 수 있게 된다.Only the rounded portion is cut on the side of the silicon carbide growth layer 30 so that the side is vertical and a thick silicon carbide substrate can be manufactured.

이와 같이 얻어진 실리콘 카바이드 기판은 정밀하게 연마되어 평탄한 표면을 가지게 된다.The silicon carbide substrate thus obtained is precisely polished to have a flat surface.

또한 도 5는 본 발명 실리콘 카바이드 기판을 제조하기 위한 절단위치의 다른 실시예를 설명하기 위한 단면도이다.5 is a cross-sectional view for explaining another embodiment of a cutting position for manufacturing a silicon carbide substrate of the present invention.

도 5를 참조하면 본 발명은 상기 실리콘 카바이드 성장층(30) 내에 포함된 시드층(10)의 중앙부분을 횡으로 절단하여 보다 두께가 얇은 두 개의 실리콘 카바이드 기판을 얻을 수 있다.Referring to FIG. 5, in the present invention, two thinner silicon carbide substrates may be obtained by horizontally cutting a central portion of the seed layer 10 included in the silicon carbide growth layer 30.

이와 같이 본 발명은 시드층과 지지대의 재질을 실리콘 카바이드로 하고, 그 시드층의 전부와 지지층의 일부가 실리콘 카바이드 기판에 일부가 되도록 하여, 보 다 두꺼우며 직경이 큰 실리콘 카바이드 기판을 용이하게 제조할 수 있게 된다.As described above, the present invention uses silicon carbide as a material of the seed layer and the support, and a part of the seed layer and a part of the support layer become part of the silicon carbide substrate, thereby making it easier to manufacture a thicker and larger diameter silicon carbide substrate. You can do it.

도 1은 종래 실리콘 카바이드 기판 제조공정의 설명도이다.1 is an explanatory diagram of a conventional silicon carbide substrate manufacturing process.

도 2는 도 1에서 그라파이트 지지대의 일부 및 그라파이트 시드층을 포함하는 실리콘 카바이드 성장층의 절단 위치를 표시한 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a cutting position of a silicon carbide growth layer including a graphite support layer and a portion of the graphite support in FIG. 1.

도 3은 본 발명 실리콘 카바이드 기판 제조공정을 설명하는 설명도이다.3 is an explanatory diagram for explaining a silicon carbide substrate manufacturing process of the present invention.

도 4는 본 발명 실리콘 카바이드 기판의 제조하기 위한 절단 위치의 일실시예를 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing one embodiment of a cutting position for manufacturing the present invention silicon carbide substrate.

도 5는 본 발명 실리콘 카바이드 기판의 제조하기 위한 절단 위치의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing another embodiment of a cutting position for manufacturing the present invention silicon carbide substrate.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10:시드층 20:지지대10: seed layer 20: support

30:실리콘 카바이드 성장층30: silicon carbide growth layer

Claims (2)

a) 실리콘 카바이드 재질의 시드층을 준비하는 단계;a) preparing a seed layer of silicon carbide; b)상기 시드층을 실리콘 카바이드 재질의 지지대에 그 저면의 주변부가 지지되도록 실장하는 단계;b) mounting the seed layer to support a peripheral portion of a bottom surface of the support of silicon carbide; c) 상기 시드층 상에 실리콘 카바이드 성장층을 성장시키는 단계;c) growing a silicon carbide growth layer on the seed layer; d) 상기 실리콘 카바이드 성장층에 상기 지지대의 일부가 포함되도록 절단하여 분리하는 단계; 및d) cutting and separating the silicon carbide growth layer to include a portion of the support; And e) 상기 실리콘 카바이드 성장층의 라운드진 측면을 수직으로 절단하는 단계를 포함하는 실리콘 카바이드 기판의 제조방법.e) vertically cutting the rounded side of the silicon carbide growth layer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 e) 단계의 결과물에서 상기 시드층의 중앙부를 횡으로 절단하여 두 개의 기판을 획득하는 실리콘 카바이드 기판의 제조방법.A method of manufacturing a silicon carbide substrate in the result of step e) by cutting the central portion of the seed layer laterally to obtain two substrates.
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