KR20070088561A - 낮은 마이크로파이프 밀도를 가지는 100 ㎜ 실리콘카바이드 웨이퍼 - Google Patents
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
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Abstract
Description
보울(boule) 번호 | 마이크로파이프 밀도(cm-2) |
1 | 21.82 |
2 | 20.21 |
3 | 19.97 |
4 | 18.42 |
5 | 16.67 |
6 | 15.96 |
7 | 15.61 |
8 | 7.23 |
Claims (42)
- 고품질 단결정 실리콘 카바이드(SiC) 웨이퍼에 있어서,약 100 mm 이상의 직경과 약 25 cm-2 미만의 마이크로파이프(micropipe) 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 실리콘 카바이드 웨이퍼.
- 제 1항에 있어서,상기 마이크로파이프 밀도는 약 20 cm-2 미만인 것을 특징으로 하는 실리콘 카바이드 결정.
- 제 1항에 있어서,상기 마이크로파이프 밀도는 약 7 cm-2 미만인 것을 특징으로 하는 실리콘 카바이드 결정.
- 제 1항에 있어서,상기 결정은 3C, 4H, 6H, 2H, 및 15R의 폴리타입(polytype)으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나의 폴리타입을 가지는 것을 특징으로 하는 실리콘 카바이드 결정.
- 제 1항에 있어서,4H 폴리타입을 가지며, 그 표면 상에 7 내지 22 cm-2의 마이크로파이프 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼.
- 제 5항에 있어서,상기 표면의 마이크로파이프 밀도는, 상기 표면 상의 모든 마이크로파이프의 수를 상기 웨이퍼의 표면 면적으로 나눈 값을 나타내는 것을 특징으로 하는고품질 반도체 전구체(precursor) 웨이퍼.
- 제 6항에 있어서,상기 표면의 마이크로파이프 밀도는, 마이크로파이프 결함을 부각시키기 위한 식각을 진행한 후의 전체 마이크로파이프 수를 나타내는 것을 특징으로 하는고품질 반도체 전구체 웨이퍼.
- 제 7항에 있어서,상기 표면의 마이크로파이프 밀도는, 수산화 칼륨(KOH) 용액에서 식각된 후의 전체 마이크로파이프 수를 나타내는 것을 특징으로 하는고품질 반도체 전구체 웨이퍼.
- 고품질 반도체 전구체 웨이퍼에 있어서,약 100mm 이상의 직경을 가지는 실리콘 카바이드 웨이퍼를 포함하며,상기 웨이퍼는 4H 폴리타입을 가지고,상기 웨이퍼는 그 표면상에 약 545 내지 1730 개의 마이크로파이프를 가지는 것을 특징으로 하는고품질 반도체 전구체 웨이퍼.
- 제 9항에 있어서,상기 표면의 마이크로파이프 밀도는, 상기 표면상의 마이크로파이프의 전체 개수인 것을 특징으로 하는 고품질 반도체 전구체 웨이퍼.
- 제 10항에 있어서,상기 표면의 마이크로파이프 밀도는, 마이크로파이프 결함을 부각시키기 위한 식각을 진행한 후의 상기 표면상의 마이크로파이프의 전체 개수인 것을 특징으로 하는고품질 반도체 전구체 웨이퍼.
- 제 11항에 있어서,상기 표면의 마이크로파이프 밀도는, 수산화 칼륨(KOH) 용액에서 식각된 후의 상기 표면상의 마이크로파이프의 전체 개수인 것을 특징으로 하는고품질 반도체 전구체 웨이퍼.
- 제 1항에 있어서,4H 폴리타입;그 표면상에 25 cm-2 미만의 마이크로파이프 밀도를 가지며,상기 실리콘 카바이드 웨이퍼의 상기 표면상에 3족(Group III)-질화물층을 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼
- 제 13항에 있어서,상기 3족-질화물층은 GaN, AlGaN, AlN, AlInGaN, InN, AlInN, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는반도체 전구체 웨이퍼.
- 복수 개의 반도체 장치 전구체에 있어서,제 1항에 의한 실리콘 카바이드 웨이퍼 및상기 웨이퍼의 일부 영역들 상에 각각 위치하는 3족 질화물 에피택시층들을 포함하는 것을 특징으로 하는복수 개의 반도체 장치 전구체
- 제 1항에 있어서,양쪽에 각각 제1 표면과 제2 표면을 가지는 벌크 단결정 실리콘 카바이드 기판; 및상기 실리콘 카바이드 기판 상에 위치하는 복수 개의 장치를 포함하며,상기 장치의 각각은제1 도전형(conductive type)을 이루면서 각각 소스(source), 채널(channel), 및 드레인(drain)을 형성하기에 적합한 도펀트(dopant) 원자 농도를 가지며, 상기 기판 상에 위치하는 에피택시(epitaxy)층;상기 채널 영역 상에 위치하는 금속 산화물층; 및상기 금속 산화물층 상에 위치하며, 바이어스(bias)가 인가되었을 때 활성 채널을 형성하기 위한 금속 게이트 접합을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼.
- 제 1항에 있어서,양쪽에 각각 제1 표면과 제2 표면을 가지는 벌크 단결정 실리콘 카바이드 기판; 및상기 실리콘 카바이드 기판 상에 위치하는 복수 개의 장치를 포함하며,상기 장치의 각각은상기 기판상에 위치하는 도전(conductive) 채널;상기 도전 채널 상에 위치하는 소스와 드레인; 및상기 도전 채널 상에서 상기 소스와 상기 드레인 사이에 위치하며, 바이어 스가 인가되었을 때 활성 채널을 형성하기 위한 금속 게이트 접합을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼.
- 제 1항에 있어서,양쪽에 각각 제1 표면과 제2 표면을 가지는 벌크 단결정 실리콘 카바이드 기판; 및상기 단결정 실리콘 카바이드 기판상에 위치하는 복수 개의 접합 전계 효과 (junction field-effect) 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼.
- 제 1항에 있어서,양쪽에 각각 제1 표면과 제2 표면을 가지는 벌크 단결정 실리콘 카바이드 기판; 및상기 단결정 실리콘 카바이드 기판상에 위치하는 복수 개의 이종 전계 효과 (hetero field effect) 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼.
- 제 1항에 있어서,양쪽에 각각 제1 표면과 제2 표면을 가지는 벌크 단결정 실리콘 카바이드 기판; 및상기 단결정 실리콘 카바이드 기판상에 위치하는 복수 개의 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼.
- 고품질 단결정 실리콘 카바이드 웨이퍼의 형성 방법에 있어서,100 mm 보다는 약간 큰 직경을 가지는 실리콘 카바이드 보울(boule)을 형성하는 단계;상기 보울을 슬라이싱(slicing)하여, 각각의 표면상에 약 30 cm-2 미만의 마이크로파이프 밀도를 가지는 웨이퍼들을 형성하는 단계;이어서 상기 웨이퍼들을 연마(polishing)하는 단계;수산화칼륨(KOH) 용액에서 상기 연마된 웨이퍼를 식각하는 단계; 및상기 식각된 웨이퍼의 표면 상의 마이크로파이프의 개수를 세는 단계를 포함하는 방법.
- 제 21항에 있어서,상기 실리콘 카바이드 보울을 형성하는 단계는, 약 25 cm-2 미만의 마이크로파이프 밀도를 가지는 보울을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 21항에 있어서,상기 실리콘 카바이드 보울을 형성하는 단계는, 약 20 cm-2 미만의 마이크로파이프 밀도를 가지는 보울을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 21항에 있어서,상기 실리콘 카바이드 보울을 형성하는 단계는, 약 10 cm-2 미만의 마이크로파이프 밀도를 가지는 보울을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 21항에 있어서,상기 KOH 용액에서 상기 연마된 웨이퍼를 식각하는 단계는, 상기 웨이퍼를 약 10 ㎛ 이상의 깊이로 식각하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 21항에 있어서,상기 마이크로파이프의 개수를 세는 단계는, 상기 식각된 웨이퍼의 표면 상에 있는 마이크로파이프의 총 개수를 세는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 26항에 있어서,상기 웨이퍼의 표면 상에 있는 마이크로파이프의 개수를 세는 단계는,마이크로파이프의 개수를 상기 웨이퍼 표면의 면적으로 나누어서, 상기 식각된 웨이퍼의 표면 상의 마이크로파이프 밀도를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 시드를 이용한 승화 시스템에서 실리콘 카바이드의 고품질 벌크 단결정을 제조하는 방법에 있어서,약 100 mm 이상의 직경과 약 20 cm-2 미만의 표면 마이크로파이프 밀도를 가지는 실리콘 카바이드 보울을 성장시키는 단계; 및상기 실리콘 카바이드 보울을 웨이퍼들로 슬라이싱하는 단계를 포함하며,상기 웨이퍼의 각각은 약 20 cm-2 미만의 표면 마이크로파이프 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 28항에 있어서,실리콘 카바이드 웨이퍼를 연마하는 단계;상기 연마된 실리콘 카바이드 웨이퍼를 시드(seed) 홀더에 부착하는 단계;상기 시드 홀더를 도가니 내에 위치시키는 단계;실리콘 카바이드 원료 분말을 상기 도가니 내에 위치시키는 단계;상기 도가니를 진공으로 하여 주위 공기 및 불순물을 제거하는 단계;상기 도가니를 불활성 기체의 압력 하에 두는 단계;상기 시스템을 실리콘 카바이드의 성장 온도로 가열시키는 단계; 및실리콘 카바이드 성장을 시작하기 위해 압력을 낮추는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 28항에 있어서,상기 실리콘 카바이드 보울을 웨이퍼들로 슬라이싱하는 단계는, 결정 성장 축을 따라서 기계적 슬라이싱을 하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 28항에 있어서,단일 폴리타입의 실리콘 카바이드를 성장시키는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 28항에 있어서,상기 실리콘 카바이드 보울을 성장시키는 단계는, 3C, 4H, 6H, 2H, 및 15R의 폴리타입으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나의 폴리타입을 가지는 보울을 성장시키는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 29항에 있어서,상기 실리콘 카바이드 시드를 시드(seed) 홀더에 부착하는 단계는, 상기 시드를 흑연 시드 홀더 상에 위치시키는 것을 포함하며,시드 홀더 상의 실리콘 카바이드 시드를 도가니 내에 위치시키는 상기 단계는, 상기 시드를 흑연 도가니에 위치시키는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 29항에 있어서,상기 도가니 내의 상기 불활성 기체의 압력을 약 400 torr 이상으로 높이고, 상기 온도를 약 1900℃ 아래로 낮추어서, 성장을 중지시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 29항에 있어서,상기 도가니를 불활성 기체의 압력 하에 두는 단계는, 희가스(noble gas), 질소(N2), 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 불활성 기체를 도입하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 29항에 있어서,상기 시스템을 실리콘 카바이드의 성장 온도로 가열시키는 단계는, 약 1900 내지 2500 ℃의 온도로 가열시키는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 29항에 있어서,상기 시드를 이용한 승화 시스템에 도펀트 기체를 도입하여 상기 실리콘 카바이드 단결정에 도펀트를 투입시키는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 29항에 있어서,상기 결정 성장을 완료한 후에, 상기 결정을 열처리(anneal)하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 29항에 있어서,상기 실리콘 카바이드 웨이퍼를 시드 홀더에 부착하는 단계는 약 10 cm-2 미만의 마이크로파이프 밀도를 가지는 실리콘 카바이드 시드 웨이퍼를 부착하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 21항 또는 제 29항에 있어서,상기 웨이퍼를 연마하는 단계는 화학기계적 연마(CMP)인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 40항에 있어서,상기 연마된 실리콘 카바이드 웨이퍼를 수산화칼륨(KOH) 용액에 의해 식각하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제 28항에 있어서,상기 실리콘 카바이드 보울을 웨이퍼들로 슬라이싱하는 단계는, 상기 실리콘 카바이드 보울을 약 1 mm 이상의 두께를 가지는 웨이퍼들로 슬라이싱하는 것을 특징으로 하는 방법.
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