KR102534857B1 - Silicon carbide epi wafer and semiconductor device comprising the same - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 탄화규소 에피 웨이퍼는, 베이스 기판; 상기 베이스 기판 상에 배치되는 탄화규소 에피층을 포함하고, 상기 베이스 기판과 상기 탄화규소 에피층은 적어도 일 방향으로 휘어지고, 상기 베이스 기판과 상기 탄화규소 에피층의 휨(bowing) 값은 50㎛ 이하이다.A silicon carbide epitaxial wafer according to an embodiment includes a base substrate; and a silicon carbide epitaxial layer disposed on the base substrate, wherein the base substrate and the silicon carbide epitaxial layer are bent in at least one direction, and a bowing value of the base substrate and the silicon carbide epitaxial layer is 50 μm. below

Description

탄화규소 에피 웨이퍼 및 이를 포함하는 반도체 소자{SILICON CARBIDE EPI WAFER AND SEMICONDUCTOR DEVICE COMPRISING THE SAME}Silicon carbide epi wafer and semiconductor device including the same

실시예는 탄화규소 에피 웨이퍼 및 이를 포함하는 반도체 소자에 관한 것이다.The embodiment relates to a silicon carbide epitaxial wafer and a semiconductor device including the same.

일반적으로 기판 또는 웨이퍼(wafer)상에 다양한 박막을 형성하는 기술 중에 화학 기상 증착 방법(Chemical Vapor Deposition; CVD)이 많이 사용되고 있다. 화학 기상 증착 방법은 화학 반응을 수반하는 증착 기술로, 소스 물질의 화학 반응을 이용하여 웨이퍼 표면상에 반도체 박막이나 절연막 등을 형성한다. In general, among techniques for forming various thin films on a substrate or wafer, a chemical vapor deposition (CVD) method is widely used. The chemical vapor deposition method is a deposition technique involving a chemical reaction, and uses a chemical reaction of a source material to form a semiconductor thin film or an insulating film on the surface of a wafer.

이러한 화학 기상 증착 방법 및 증착 장치는 최근 반도체 소자의 미세화와 고효율, 고출력 LED 개발 등으로 박막 형성 기술 중 매우 중요한 기술로 주목 받고 있다. 현재 웨이퍼 상에 실리콘 막, 산화물 막, 실리콘 질화물 막 또는 실리콘 산질화물 막, 텅스텐 막 등과 같은 다양한 박막들을 증착하기 위해 이용되고 있다.Such a chemical vapor deposition method and deposition apparatus have recently been attracting attention as a very important technology among thin film formation technologies due to the miniaturization of semiconductor devices and the development of high-efficiency and high-output LEDs. Currently, it is used to deposit various thin films such as a silicon film, an oxide film, a silicon nitride film or a silicon oxynitride film, a tungsten film, and the like on a wafer.

예를 들어, 탄화규소 에피 웨이퍼를 제조하기 위해, 베이스 기판이 배치되는 서셉터 내에 탄소원 및 규소원을 포함하는 소스를 투입하여, 베이스 기판 상에 탄화규소층을 증착할 수 있다.For example, in order to manufacture a silicon carbide epitaxial wafer, a silicon carbide layer may be deposited on the base substrate by introducing a source including a carbon source and a silicon source into a susceptor on which the base substrate is disposed.

이때, 공정 중 투입되는 불순물 등에 의해, 베이스 기판과 에피층의 격자 상수 차이가 증가할 수 있고, 이에 따라, 탄화규소 에피 웨이퍼에 휨 현상이 발생할 수 있다.At this time, a difference in lattice constant between the base substrate and the epitaxial layer may increase due to impurities introduced during the process, and accordingly, warpage may occur in the silicon carbide epitaxial wafer.

따라서, 상기 탄화규소 에피 웨이퍼의 휨 현상을 감소시키는 탄화규소 에피 웨이퍼 제조가 요구된다.Therefore, there is a demand for manufacturing a silicon carbide epitaxial wafer that reduces warpage of the silicon carbide epitaxial wafer.

실시예는 향상된 품질 및 신뢰성을 가지는 탄화규소 에피 웨이퍼를 제공하고자 한다.Embodiments seek to provide silicon carbide epitaxial wafers with improved quality and reliability.

실시예에 따른 탄화규소 에피 웨이퍼는, 베이스 기판; 상기 베이스 기판 상에 배치되는 탄화규소 에피층을 포함하고, 상기 베이스 기판과 상기 탄화규소 에피층은 적어도 일 방향으로 휘어지고, 상기 베이스 기판과 상기 탄화규소 에피층의 휨(bowing) 값은 50㎛ 이하이다.A silicon carbide epitaxial wafer according to an embodiment includes a base substrate; and a silicon carbide epitaxial layer disposed on the base substrate, wherein the base substrate and the silicon carbide epitaxial layer are bent in at least one direction, and a bowing value of the base substrate and the silicon carbide epitaxial layer is 50 μm. below

실시예들에 따른 탄화규소 에피 웨이퍼 제조 방법에 의하면, 상기 베이스 기판 및 상기 에피층을 포함하는 탄화규소 에피 웨이퍼의 휨 현상을 감소시킬 수 있다. 자세하게, 상기 베이스 기판의 에피 성장면과 반대되는 면 상에 버퍼층을 먼저 배치하고, 상기 에피 성장면 상에 에피층을 배치함으로써, 에피층 성장 공정 중 불순물 등에 의해 격장 상수 등이 변화되어도, 버퍼층이 베이스 기판을 지지할 수 있으므로, 탄화규소 에피 웨이퍼 전체적인 휨 현상을 감소시킬 수 있다.According to the silicon carbide epitaxial wafer manufacturing method according to the embodiments, warpage of the silicon carbide epitaxial wafer including the base substrate and the epitaxial layer may be reduced. In detail, by first disposing the buffer layer on the surface opposite to the epitaxial growth surface of the base substrate and then disposing the epitaxial layer on the epitaxial growth surface, even if the field constant or the like is changed due to impurities during the epitaxial growth process, the buffer layer Since the base substrate can be supported, warpage of the entire silicon carbide epitaxial wafer can be reduced.

따라서, 실시예에 따른 탄화규소 에피 웨이퍼 제조 방법에 의해 제조되는 탄화규소 에피 웨이퍼는 향상된 품질 및 신뢰성을 가질 수 있다.Accordingly, a silicon carbide epitaxial wafer manufactured by the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial wafer according to the embodiment may have improved quality and reliability.

도 1은 실시예에 따른 탄화규소 에피 웨이퍼의 단면을 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 실시예에 따른 탄화규소 에피 웨이퍼의 휘는 방향을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4 내지 도 7은 실시예에 따른 탄화규소 에피 웨이퍼의 제조 공정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 8 내지 도 11은 다른 실시예에 따른 탄화규소 에피 웨이퍼의 제조 공정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 12 및 도 13은 실시예에 따른 탄화규소 에피 웨이퍼를 포함하는 반도체 소자의 단면을 도시한 도면들이다.1 is a view showing a cross section of a silicon carbide epitaxial wafer according to an embodiment.
2 and 3 are views for explaining a bending direction of a silicon carbide epitaxial wafer according to an embodiment.
4 to 7 are diagrams for explaining a manufacturing process of a silicon carbide epitaxial wafer according to an embodiment.
8 to 11 are diagrams for explaining a manufacturing process of a silicon carbide epitaxial wafer according to another embodiment.
12 and 13 are cross-sectional views of a semiconductor device including a silicon carbide epitaxial wafer according to an embodiment.

실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. In the description of the embodiments, each layer (film), region, pattern or structure is "on" or "under/under" the substrate, each layer (film), region, pad or pattern. The description of being formed in "" includes all those formed directly or through another layer. The criteria for upper/upper or lower/lower of each layer will be described based on drawings.

도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. In the drawings, the thickness or size of each layer (film), region, pattern, or structure may be modified for clarity and convenience of explanation, and thus does not entirely reflect the actual size.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1을 참조하면, 실시예에 따른 탄화규소 에피 웨이퍼는, 베이스 기판(100) 및 에피층(200)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a silicon carbide epitaxial wafer according to an embodiment may include a base substrate 100 and an epitaxial layer 200 .

상기 베이스 기판(100)은 탄화규소(SiC)를 포함할 수 있다. 이러한 탄화규소는, 밴드갭이 크고 열전도율은 실리콘에 비하여 큰 한편, 캐리어의 이동도는 실리콘과 같은 정도로 크고, 전자의 포화 드리프트(drift) 속도 및 내압도 크다. 이 때문에, 고효율화, 고내압화 및 대용량화가 요구되는 반도체 소자에의 적용이 기대되는 물질이다.The base substrate 100 may include silicon carbide (SiC). Such silicon carbide has a large band gap and a high thermal conductivity compared to silicon, while carrier mobility is as high as that of silicon, and the saturation drift speed and breakdown voltage of electrons are also high. For this reason, it is a material expected to be applied to semiconductor devices requiring high efficiency, high withstand voltage, and high capacity.

상기 에피층(200)은 상기 베이스 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 상기 에피층(200)은 호모 에피 성장에 의해 상기 베이스 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 에피층(200)은 상기 베이스 기판(100)과 동일 또는 유사한 격자 상수를 가지는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 에피층(200)은 상기 베이스 기판(100)과 동일 또는 유사한 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 에피층(200)은 탄화규소를 포함할 수 있다.
The epitaxial layer 200 may be disposed on the base substrate 100 . The epitaxial layer 200 may be disposed on the base substrate 100 by homo epitaxial growth. In detail, the epitaxial layer 200 may include a material having the same or similar lattice constant as that of the base substrate 100 . For example, the epitaxial layer 200 may include the same or similar material as the base substrate 100 . For example, the epitaxial layer 200 may include silicon carbide.

상기 베이스 기판(100)과 상기 에피층(200)은 적어도 일 방향으로 휘어질 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 상기 베이스 기판(100)과 상기 에피층(200)은 제 1 방향으로 휘어질 수 있다. 또는, 도 3을 참조하면, 상기 베이스 기판(100)과 상기 에피층(200)은 상기 제 1 방향과 다른 방향인 제 2 방향으로 휘어질 수 있다.The base substrate 100 and the epitaxial layer 200 may be bent in at least one direction. For example, referring to FIG. 2 , the base substrate 100 and the epitaxial layer 200 may be bent in a first direction. Alternatively, referring to FIG. 3 , the base substrate 100 and the epitaxial layer 200 may be bent in a second direction different from the first direction.

즉, 상기 베이스 기판(100)과 상기 에피층(200)은 일 방향으로 휘어질 수 있다. 이때, 상기 베이스 기판(100)과 상기 에피층(200)의 휨 정도(bowing)는 약 50㎛ 이하일 수 있다. 자세하게, 상기 베이스 기판(100)과 상기 에피층(200)의 휨 정도(bowing)는 1㎛ 내지 약 50㎛ 일 수 있다.
That is, the base substrate 100 and the epitaxial layer 200 may be bent in one direction. At this time, the degree of bowing of the base substrate 100 and the epitaxial layer 200 may be about 50 μm or less. In detail, the degree of bowing of the base substrate 100 and the epitaxial layer 200 may be 1 μm to about 50 μm.

이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여, 실시예에 따른 탄화규소 에피 웨이퍼 제조방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing a silicon carbide epitaxial wafer according to an embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 7 .

도 4를 참조하면, 탄화규소를 포함하는 베이스 기판(100)을 준비할 수 있다. 상기 베이스 기판(100)은 일면(101) 및 상기 일면과 반대되는 타면(102)을 포함할 수 있다Referring to FIG. 4 , a base substrate 100 including silicon carbide may be prepared. The base substrate 100 may include one surface 101 and the other surface 102 opposite to the one surface.

이어서, 도 5를 참조하면, 상기 베이스 기판의 상기 타면(102) 상에 버퍼층(300)을 배치할 수 있다. 자세하게. 상기 베이스 기판(100)을 서셉터 내에 배치하고, 상기 서셉터 내에 탄소 및 규소를 포함하는 연료를 투입하여, 상기 베이스 기판의 타면(102) 상에 상기 버퍼층(300)을 증착할 수 있다.Subsequently, referring to FIG. 5 , a buffer layer 300 may be disposed on the other surface 102 of the base substrate. detailed. The base substrate 100 may be disposed in the susceptor, fuel containing carbon and silicon may be injected into the susceptor, and the buffer layer 300 may be deposited on the other surface 102 of the base substrate.

상기 탄소 및 규소를 포함하는 연료는 아르곤(Ar) 등의 불활성 기체를 통해 상기 서셉터 내부로 이동될 수 있다. The fuel containing carbon and silicon may be moved into the susceptor through an inert gas such as argon (Ar).

상기 연료는 탄소와 규소를 포함하는 액상, 기상 또는 고상 원료를 포함할 수 있다. 상기 액상 원료는 메틸트리크로로실란(methyltrichlorosilane, MTS) 또는 트리클로로실란(trichlorosilane, TCS)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기상 원료는 실란(SiH4), 에틸렌(C2H4) 및 염화수소(HCl) 또는 실란, 프로판(C3H8) 및 염화수소를 포함할 수 있다. 또한, 캐리어 가스로서 수소(H2)를 더 포함할 수 있다.The fuel may include a liquid, gaseous or solid raw material containing carbon and silicon. The liquid raw material may include methyltrichlorosilane (MTS) or trichlorosilane (TCS). In addition, the gaseous raw material may include silane (SiH4), ethylene (C2H4) and hydrogen chloride (HCl) or silane, propane (C3H8) and hydrogen chloride. In addition, hydrogen (H2) may be further included as a carrier gas.

즉, 상기 버퍼층(300)은 탄화규소를 포함할 수 있다. 상기 버퍼층(300)의 두께는 약 5㎛ 이상일 수 있다. 상기 버퍼층(300)의 두께가 약 5㎛ 미만인 경우, 상기 버퍼층(300)이 상기 베이스 기판을 지지하는 힘이 약해, 상기 베이스 기판의 일면(101) 상에 에피층(200)을 성장시 탄화규소 에피 웨이퍼에 휨이 커질 수 있다.That is, the buffer layer 300 may include silicon carbide. The buffer layer 300 may have a thickness of about 5 μm or more. When the thickness of the buffer layer 300 is less than about 5 μm, the strength of the buffer layer 300 to support the base substrate is weak, so that when the epitaxial layer 200 is grown on one surface 101 of the base substrate, silicon carbide Warpage may increase in epi wafers.

이어서, 도 6을 참조하면, 상기 베이스 기판의 일면(101) 상에 에피층(200)을 배치할 수 있다. 자세하게. 상기 베이스 기판(100)을 서셉터 내에 배치하고, 상기 서셉터 내에 탄소 및 규소를 포함하는 연료를 투입하여, 상기 베이스 기판의 이일면(101) 상에 상기 에피층(200)을 증착할 수 있다. Subsequently, referring to FIG. 6 , an epitaxial layer 200 may be disposed on one surface 101 of the base substrate. detailed. The epitaxial layer 200 may be deposited on the second surface 101 of the base substrate by disposing the base substrate 100 in the susceptor and injecting fuel containing carbon and silicon into the susceptor. .

상기 탄소 및 규소를 포함하는 연료는 아르곤(Ar) 등의 불활성 기체를 통해 상기 서셉터 내부로 이동될 수 있다.The fuel containing carbon and silicon may be moved into the susceptor through an inert gas such as argon (Ar).

상기 연료는 탄소와 규소를 포함하는 액상, 기상 또는 고상 원료를 포함할 수 있다. 상기 액상 원료는 메틸트리크로로실란(methyltrichlorosilane, MTS) 또는 트리클로로실란(trichlorosilane, TCS)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기상 원료는 실란(SiH4), 에틸렌(C2H4) 및 염화수소(HCl) 또는 실란, 프로판(C3H8) 및 염화수소를 포함할 수 있다. 또한, 캐리어 가스로서 수소(H2)를 더 포함할 수 있다.The fuel may include a liquid, gaseous or solid raw material containing carbon and silicon. The liquid raw material may include methyltrichlorosilane (MTS) or trichlorosilane (TCS). In addition, the gaseous raw material may include silane (SiH4), ethylene (C2H4) and hydrogen chloride (HCl) or silane, propane (C3H8) and hydrogen chloride. In addition, hydrogen (H2) may be further included as a carrier gas.

즉, 상기 에피층(200)은 탄화규소를 포함할 수 있다.That is, the epitaxial layer 200 may include silicon carbide.

이 때, 상기 서셉터 내부에 상기 베이스 기판을 배치할 때, 상기 베이스 기판의 일면을 아래 방향을 향하도록 배치함으로써, 서셉터 내부에서 발생하는 입자(particle) 등이 에피층의 성장면인 상기 베이스 기판의 일면으로 증착되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 에피층의 결함 생성원인인 다운풀을 제거할 수 있으므로, 증착 공정의 신뢰도를 높일 수 있으면, 고품질의 박막을 증착할 수 있다.At this time, when the base substrate is placed inside the susceptor, by placing one surface of the base substrate facing downward, particles generated inside the susceptor are removed from the base, which is the growth surface of the epitaxial layer. Deposition on one side of the substrate can be prevented. That is, since down-pull, which is a cause of defects in the epitaxial layer, can be removed, a high-quality thin film can be deposited if the reliability of the deposition process can be increased.

이어서, 도 7을 참조하면, 상기 베이스 기판의 타면(102) 상에 배치되는 버퍼층(300)을 제거할 수 있다. 이에 따라, 상기 베이스 기판(100)에는 에피층(200)만 남겨질 수 있다.
Subsequently, referring to FIG. 7 , the buffer layer 300 disposed on the other surface 102 of the base substrate may be removed. Accordingly, only the epitaxial layer 200 may remain on the base substrate 100 .

이하, 도 8 내지 도 11을 참조하여, 다른 실시예에 따른 탄화규소 에피 웨이퍼 제조방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing a silicon carbide epitaxial wafer according to another embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 8 to 11 .

도 8을 참조하면, 탄화규소를 포함하는 베이스 기판(100)을 준비할 수 있다.상기 베이스 기판(100)은 일면(101) 및 상기 일면과 반대되는 타면(102)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8 , a base substrate 100 containing silicon carbide may be prepared. The base substrate 100 may include one surface 101 and another surface 102 opposite to the one surface.

이어서, 상기 베이스 기판의 일면(101) 및 타면(102) 상에 버퍼층(300)을 배치할 수 있다.Subsequently, a buffer layer 300 may be disposed on one surface 101 and the other surface 102 of the base substrate.

상기 버퍼층(300)은 적어도 하나의 층을 포함할 수 있다. 즉, 상기 버퍼층(300)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 버퍼층(300)은 도 8에 도시되어 있듯이, 제 1 버퍼층(310) 및 상기 제 1 버퍼층(310) 상의 제 2 버퍼층(320)을 포함할 수 있다. 도 8에서는 상기 버퍼층(300)이 2층으로 배치되는 것에 대해 도시하였으나, 실시예는 이에 제한되지 않고, 상기 버퍼층(300)은 3층 이상의 버퍼층들을 더 포함할 수 있음은 물론이다.The buffer layer 300 may include at least one layer. That is, the buffer layer 300 may be formed as a single layer or multiple layers. For example, as shown in FIG. 8 , the buffer layer 300 may include a first buffer layer 310 and a second buffer layer 320 on the first buffer layer 310 . Although FIG. 8 shows that the buffer layer 300 is disposed in two layers, the embodiment is not limited thereto, and the buffer layer 300 may further include three or more buffer layers.

상기 제 1 버퍼층(310) 및 상기 제 2 버퍼층(320) 중 적어도 하나의 버퍼층은 상기 베이스 기판(100)과 동일하거나 또는 상이한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 버퍼층(310) 및 상기 제 2 버퍼층(320) 중 적어도 하나의 버퍼층은 상기 베이스 기판(100)과 동일 또는 유사한 물질을 포함할 수 있다.At least one of the first buffer layer 310 and the second buffer layer 320 may include the same material as or a different material from that of the base substrate 100 . For example, at least one of the first buffer layer 310 and the second buffer layer 320 may include a material identical to or similar to that of the base substrate 100 .

또는 상기 제 1 버퍼층(310) 및 상기 제 2 버퍼층(320) 중 적어도 하나의 버퍼층은 상기 베이스 기판(100)과 상이한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 버퍼층(310) 및 상기 제 2 버퍼층(320) 중 적어도 하나의 버퍼층은 실리콘(Si), 이를 포함하는 산화물 및 질화물 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. Alternatively, at least one of the first buffer layer 310 and the second buffer layer 320 may include a material different from that of the base substrate 100 . For example, at least one of the first buffer layer 310 and the second buffer layer 320 may include at least one material of silicon (Si), an oxide and a nitride including silicon (Si).

상기 버퍼층(300)의 두께는 약 5㎛ 이상일 수 있다. 상기 버퍼층(300)의 두께가 약 5㎛ 미만인 경우, 상기 버퍼층(300)이 상기 베이스 기판을 지지하는 힘이 약해, 상기 베이스 기판의 일면(101) 상에 에피층(200)을 성장시 탄화규소 에피 웨이퍼에 휨이 커질 수 있다.The buffer layer 300 may have a thickness of about 5 μm or more. When the thickness of the buffer layer 300 is less than about 5 μm, the strength of the buffer layer 300 to support the base substrate is weak, so that when the epitaxial layer 200 is grown on one surface 101 of the base substrate, silicon carbide Warpage may increase in epi wafers.

이어서, 도 9를 참조하면, 상기 베이스 기판의 일면(101) 상에 배치되는 버퍼층(300)을 제거할 수 있다. 즉, 상기 베이스 기판에서 에피 성장면 상에 배치되는 버퍼층을 제거할 수 있다.Subsequently, referring to FIG. 9 , the buffer layer 300 disposed on one surface 101 of the base substrate may be removed. That is, the buffer layer disposed on the epitaxial growth surface of the base substrate may be removed.

이어서, 도 10을 참조하면, 상기 베이스 기판의 일면(101) 상에 에피층(200)을 배치할 수 있다. 자세하게. 상기 베이스 기판(100)을 서셉터 내에 배치하고, 상기 서셉터 내에 탄소 및 규소를 포함하는 연료를 투입하여, 상기 베이스 기판의 이일면(101) 상에 상기 에피층(200)을 증착할 수 있다. Subsequently, referring to FIG. 10 , an epitaxial layer 200 may be disposed on one surface 101 of the base substrate. detailed. The epitaxial layer 200 may be deposited on the second surface 101 of the base substrate by disposing the base substrate 100 in the susceptor and injecting fuel containing carbon and silicon into the susceptor. .

상기 탄소 및 규소를 포함하는 연료는 아르곤(Ar) 등의 불활성 기체를 통해 상기 서셉터 내부로 이동될 수 있다.The fuel containing carbon and silicon may be moved into the susceptor through an inert gas such as argon (Ar).

상기 연료는 탄소와 규소를 포함하는 액상, 기상 또는 고상 원료를 포함할 수 있다. 상기 액상 원료는 메틸트리크로로실란(methyltrichlorosilane, MTS) 또는 트리클로로실란(trichlorosilane, TCS)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기상 원료는 실란(SiH4), 에틸렌(C2H4) 및 염화수소(HCl) 또는 실란, 프로판(C3H8) 및 염화수소를 포함할 수 있다. 또한, 캐리어 가스로서 수소(H2)를 더 포함할 수 있다.The fuel may include a liquid, gaseous or solid raw material containing carbon and silicon. The liquid raw material may include methyltrichlorosilane (MTS) or trichlorosilane (TCS). In addition, the gaseous raw material may include silane (SiH4), ethylene (C2H4) and hydrogen chloride (HCl) or silane, propane (C3H8) and hydrogen chloride. In addition, hydrogen (H2) may be further included as a carrier gas.

즉, 상기 에피층(200)은 탄화규소를 포함할 수 있다.That is, the epitaxial layer 200 may include silicon carbide.

이 때, 상기 서셉터 내부에 상기 베이스 기판을 배치할 때, 상기 베이스 기판의 일면을 아래 방향을 향하도록 배치함으로써, 서셉터 내부에서 발생하는 입자(particle) 등이 에피층의 성장면인 상기 베이스 기판의 일면으로 증착되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 에피층의 결함 생성원인인 다운풀을 제거할 수 있으므로, 증착 공정의 신뢰도를 높일 수 있으면, 고품질의 박막을 증착할 수 있다.At this time, when the base substrate is placed inside the susceptor, by placing one surface of the base substrate facing downward, particles generated inside the susceptor are removed from the base, which is the growth surface of the epitaxial layer. Deposition on one side of the substrate can be prevented. That is, since down-pull, which is a cause of defects in the epitaxial layer, can be removed, a high-quality thin film can be deposited if the reliability of the deposition process can be increased.

이어서, 도 11을 참조하면, 상기 베이스 기판의 타면(102) 상에 배치되는 버퍼층(300)을 제거할 수 있다. 이에 따라, 상기 베이스 기판(100)에는 에피층(200)만 남겨질 수 있다.
Subsequently, referring to FIG. 11 , the buffer layer 300 disposed on the other surface 102 of the base substrate may be removed. Accordingly, only the epitaxial layer 200 may remain on the base substrate 100 .

실시예들에 따른 탄화규소 에피 웨이퍼 제조 방법에 의하면, 상기 베이스 기판 및 상기 에피층을 포함하는 탄화규소 에피 웨이퍼의 휨 현상을 감소시킬 수 있다. 자세하게, 상기 베이스 기판의 에피 성장면과 반대되는 면 상에 버퍼층을 먼저 배치하고, 상기 에피 성장면 상에 에피층을 배치함으로써, 에피층 성장 공정 중 불순물 등에 의해 격장 상수 등이 변화되어도, 버퍼층이 베이스 기판을 지지할 수 있으므로, 탄화규소 에피 웨이퍼 전체적인 휨 현상을 감소시킬 수 있다.According to the silicon carbide epitaxial wafer manufacturing method according to the embodiments, warpage of the silicon carbide epitaxial wafer including the base substrate and the epitaxial layer may be reduced. In detail, by first disposing the buffer layer on the surface opposite to the epitaxial growth surface of the base substrate and then disposing the epitaxial layer on the epitaxial growth surface, even if the field constant or the like is changed due to impurities during the epitaxial growth process, the buffer layer Since the base substrate can be supported, warpage of the entire silicon carbide epitaxial wafer can be reduced.

따라서, 실시예에 따른 탄화규소 에피 웨이퍼 제조 방법에 의해 제조되는 탄화규소 에피 웨이퍼는 향상된 품질 및 신뢰성을 가질 수 있다.
Accordingly, a silicon carbide epitaxial wafer manufactured by the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial wafer according to the embodiment may have improved quality and reliability.

이하, 실시예들 및 비교예들에 따른 탄화규소 에피 웨이퍼 제조 방법을 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 제조예는 본 발명을 좀더 상세하게 설명하기 위하여 예시로 제시한 것에 불과하다. 따라서 본 발명이 이러한 제조예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail through a method for manufacturing a silicon carbide epitaxial wafer according to Examples and Comparative Examples. These production examples are only presented as examples in order to explain the present invention in more detail. Therefore, the present invention is not limited to these production examples.

실시예 Example

서셉터 내에 탄화규소 웨이퍼를 배치시킨 후, 상기 서셉터 내에 소스가스로서, 실란, 프로판, 염화수소 및 수소를 투입하였다. After placing the silicon carbide wafer in the susceptor, silane, propane, hydrogen chloride, and hydrogen were introduced into the susceptor as source gases.

이때, 상기 탄화규소 웨이퍼의 타면 상에 먼저 제 1 탄화규소 에피층을 증착한 후, 상기 탄화규소 웨이퍼의 일면 상에 제 2 탄화규소 에피층을 증착하였다.At this time, a first silicon carbide epitaxial layer was first deposited on the other surface of the silicon carbide wafer, and then a second silicon carbide epitaxial layer was deposited on one surface of the silicon carbide wafer.

이어서, 상기 제 1 탄화규소 에피층을 제거한 후, 탄화규소 에피 웨이퍼의 휨을 측정하였다.
Then, after removing the first silicon carbide epitaxial layer, warpage of the silicon carbide epitaxial wafer was measured.

비교예 comparative example

상기 탄화규소 웨이퍼의 일면 상에만 탄화규소 에피층을 증착하였다는 점을 제외하고는, 실시예와 동일한 방법으로 탄화규소 에피 웨이퍼를 제조한 후, 탄화규소 에피 웨이퍼의 휨을 측정하였다.
A silicon carbide epitaxial wafer was manufactured in the same manner as in Example, except that the silicon carbide epitaxial layer was deposited only on one surface of the silicon carbide wafer, and then the warpage of the silicon carbide epitaxial wafer was measured.

휨정도(bowing, ㎛)Degree of bending (bowing, ㎛) 실시예Example 50 이하less than 50 비교예comparative example 50 초과over 50

표 1을 참조하면, 비교예에 따른 탄화규소 에피 웨이퍼에 비해 실시예에 따른 탄화규소 에피 웨이퍼의 휨 현상이 감소되는 것을 알 수 있다. 즉, 실시예에 따른 탄화규소 에피 웨이퍼는 제조 공정 중 버퍼층에 의해 탄화규소 기판이 지지되므로, 에피층 증착시 탄화규소 에피 웨이퍼의 전체적인 휨이 감소된느 것을 알 수 있다.Referring to Table 1, it can be seen that the warpage phenomenon of the silicon carbide epitaxial wafer according to the embodiment is reduced compared to the silicon carbide epitaxial wafer according to the comparative example. That is, since the silicon carbide epitaxial wafer according to the embodiment supports the silicon carbide substrate by the buffer layer during the manufacturing process, it can be seen that the overall warpage of the silicon carbide epitaxial wafer is reduced during deposition of the epitaxial layer.

즉, 실시예에 따른 탄화규소 에피 웨이퍼 제조 방법 및 이에 의해 제조되는 탄화규소 에피 웨이퍼는 제조시, 버퍼층을 증착한 후, 에피층을 성장시키므로, 최종적으로 제조되는 탄화규소 에피 웨이퍼는 휨 현상이 감소되어 고품질 및 고효율을 가질 수 있다.
That is, since the silicon carbide epitaxial wafer manufacturing method according to the embodiment and the silicon carbide epitaxial wafer manufactured by the method are formed by depositing a buffer layer and then growing the epitaxial layer, the final silicon carbide epitaxial wafer has reduced warpage It can have high quality and high efficiency.

이하 도 12 및 도 13을 참조하여, 수직형 반도체 소자 및 수평형 반도체 소자의 구조를 설명한다. 도 12 및 도 13은 반도체 소자의 단면도들이다.Structures of a vertical semiconductor device and a horizontal semiconductor device will be described below with reference to FIGS. 12 and 13 . 12 and 13 are cross-sectional views of a semiconductor device.

도 12에 도시한 바와 같이, 상기 에피층(200)의 상면에 전극(415)을 형성할 수 있다.As shown in FIG. 12 , an electrode 415 may be formed on the upper surface of the epitaxial layer 200 .

이러한 전극(415)은 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 아연(Zn) 등의 금속 물질 또는 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 진공 증착법 등의 방법으로 형성될 수 있다. The electrode 415 may include at least one of metal materials such as silver (Ag), copper (Cu), nickel (Ni), aluminum (Al), zinc (Zn), or an alloy thereof, and may include a vacuum deposition method, etc. It can be formed by the method of

이어서, 도 13에 도시한 반도체 소자는 수평형 반도체 소자이다.Next, the semiconductor element shown in FIG. 13 is a horizontal type semiconductor element.

도 13을 참조하면, 상기 제 2 에피층(220)에 전극(410, 420)이 형성된다. 이러한 전극(410, 420)은 상기 제 2 에피층(220)의 상면에 거의 수평으로 배열되는 수평 구조를 취하게 된다.
Referring to FIG. 13 , electrodes 410 and 420 are formed on the second epitaxial layer 220 . These electrodes 410 and 420 take a horizontal structure arranged almost horizontally on the upper surface of the second epitaxial layer 220 .

상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The features, structures, effects, etc. described in the foregoing embodiments are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects, etc. illustrated in each embodiment can be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art in the field to which the embodiments belong. Therefore, contents related to these combinations and variations should be construed as being included in the scope of the present invention.

또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. In addition, although the embodiments have been described above, these are merely examples and do not limit the present invention, and those of ordinary skill in the field to which the present invention belongs can exemplify the above to the extent that does not deviate from the essential characteristics of the present embodiment. It will be seen that various variations and applications that have not been made are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. And differences related to these variations and applications should be construed as being included in the scope of the present invention as defined in the appended claims.

Claims (8)

삭제delete 삭제delete 탄화규소를 포함하는 베이스 기판을 준비하는 단계;
상기 베이스 기판의 일면과 타면 중 상기 타면 상에 버퍼층을 배치하는 단계;
상기 베이스 기판의 상기 일면 상에 탄화규소 에피층을 배치하는 단계; 및
상기 타면 상에 배치된 버퍼층을 제거하는 단계를 포함하는 탄화규소 에피 웨이퍼 제조 방법. Preparing a base substrate containing silicon carbide;
disposing a buffer layer on one surface and the other surface of the base substrate;
disposing a silicon carbide epitaxial layer on the one surface of the base substrate; and
A method of manufacturing a silicon carbide epitaxial wafer comprising the step of removing a buffer layer disposed on the other surface. 제 3항에 있어서,
상기 버퍼층의 두께는 5㎛ 이하인 탄화규소 에피 웨이퍼 제조 방법. According to claim 3,
The thickness of the buffer layer is a silicon carbide epitaxial wafer manufacturing method of 5 μm or less. 제 3항에 있어서,
상기 버퍼층은 상기 베이스 기판과 동일한 물질을 포함하는 탄화규소 에피 웨이퍼 제조 방법. According to claim 3,
The buffer layer is a silicon carbide epitaxial wafer manufacturing method comprising the same material as the base substrate. 제 3항에 있어서,
상기 버퍼층은 상기 베이스 기판과 다른 물질을 포함하는 탄화규소 에피 웨이퍼 제조 방법. According to claim 3,
The buffer layer is a silicon carbide epitaxial wafer manufacturing method comprising a material different from the base substrate. 제 3항에 있어서,
상기 버퍼층은 단층 또는 다층으로 형성되는 탄화규소 에피 웨이퍼 제조 방법. According to claim 3,
The buffer layer is a silicon carbide epitaxial wafer manufacturing method formed of a single layer or a multi-layer. 제 3항에 있어서,
상기 버퍼층은 상기 베이스 기판의 상기 일면 및 상기 일면과 반대되는 상기 타면 상에 배치되고,
상기 탄화규소 에피층은 상기 일면 상에 배치되는 버퍼층을 제거한 후 배치되는 탄화규소 에피 웨이퍼 제조 방법.According to claim 3,
The buffer layer is disposed on the one surface of the base substrate and the other surface opposite to the one surface,
The silicon carbide epitaxial layer is disposed after removing the buffer layer disposed on the one surface.
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