KR20210068748A - Apparatus for producing wafer, method for manufacturing large-daimeter silicon carbide wafer and large-daimeter silicon carbide wafer manufactured by the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an apparatus for manufacturing a wafer, a method for manufacturing a large-diameter silicon carbide wafer and the large-diameter silicon carbide wafer manufactured by the same. An apparatus for manufacturing a wafer according to an aspect of the present invention includes: a chamber; an inclined seed holder positioned inside the chamber; a source gas injection part positioned under the inclined seed holder; a heating part for heating a seed crystal mounting region; and an exhaust part for discharging a reaction gas. Defects can be reduced using an existing silicon carbide device manufacturing line.

Description

웨이퍼 제조 장치, 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼 제조 방법 및 그에 의해 제조된 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼{APPARATUS FOR PRODUCING WAFER, METHOD FOR MANUFACTURING LARGE-DAIMETER SILICON CARBIDE WAFER AND LARGE-DAIMETER SILICON CARBIDE WAFER MANUFACTURED BY THE SAME}Wafer manufacturing apparatus, large-diameter silicon carbide wafer manufacturing method, and large-diameter silicon carbide wafer manufactured thereby

본 발명은 웨이퍼 제조 장치, 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼 제조 방법 및 그에 의해 제조된 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼에 관한 것이다.The present invention relates to a wafer manufacturing apparatus, a method for manufacturing a large-diameter silicon carbide wafer, and a large-diameter silicon carbide wafer manufactured thereby.

일반적으로, 전기, 전자 산업분야 및 기계부품 분야에 있어서의 소재의 중요도는 매우 높아 실제 최종 부품의 특성 및 성능지수를 결정하는 중요한 요인이 되고 있다. 실리콘 카바이드(SiC)는 열적 안정성이 우수하고, 내산화성이 우수한 특징을 가지고 있다. 더욱이 Si에 비해 3배 (1.1 eV vs 3.2 eV) 높은 에너지 밴드갭으로 인해 차세대 고온용 소재로 각광을 받고 있다. 또한, 실리콘 카바이드는 4.6 W/Cm℃정도의 우수한 열 전도도를 가지고 있으며, 직경 2인치 이상의 대구경의 기판으로서 생산 가능하다는 장점이 있다. 특히, 실리콘 카바이드 단결정 성장 기술이 현실적으로 가장 안정적으로 확보되어, 기판으로서 산업적 생산 기술이 앞서 있다.In general, the importance of materials in the fields of electric and electronic industries and mechanical parts is very high, and it is an important factor in determining the characteristics and performance index of actual final parts. Silicon carbide (SiC) has excellent thermal stability and excellent oxidation resistance. Moreover, it is attracting attention as a next-generation high-temperature material due to its three times (1.1 eV vs 3.2 eV) high energy bandgap compared to Si. In addition, silicon carbide has excellent thermal conductivity of about 4.6 W/Cm°C, and has the advantage that it can be produced as a large-diameter substrate with a diameter of 2 inches or more. In particular, silicon carbide single crystal growth technology is realistically secured the most stably, and industrial production technology as a substrate is advanced.

그러나, 전형적인 시드 결정 사용 승화 기술에 의해 실리콘 카바이드의 대형 고품질 벌크 단결정을 제조하는 것은 어려운 것으로 입증되었다. 전형적인 방법에 따라 성장시킨 대형 결정은 많은 수의 결함이 존재하는 문제를 가진다. 결정 전체에 걸쳐 원하는 폴리타입 동일성을 유지하는 문제는 현존하는 시드 결정 사용 승화 시스템에서 대형 실리콘 카바이드 결정을 성장시키는 데 있어서 하나의 난점이다. 성장 시 결정의 폴리타입 전이(transition)를 억제하지 못하면 높은 수준의 결함을 가진 결정을 초래하게 되는 것이 전형적이다. 폴리타입 전이 로부터 초래될 수 있는 결함은 마이크로파이프(micropipe) 및 기저면 전위(basal plane dislocation), 관통칼날 전위(threading edge dislocation), 관통나선 전위(threading screw dislocation) 등 을 포함한다. 이러한 결함은 결정 또는 결정으로부터 얻어진 기판 상에 제조된 소자의 성능 특성을 제한하는 중대한 문제를 야기한다. 고전압, 고전류 용도의 대면적 소자를 제조하는 데 사용될 수 있는 대구경 단결정을 얻는 것은 여전히 어렵다. 따라서, 결함 없는 고품질 대구경 단결정을 제조하기 위해서는 실리콘 카바이드의 단결정의 성장 표면 상에 결함의 존재를 감소시켜 성장하는 방법을 개발하는 것이 요구되고 있다.However, it has proven difficult to prepare large, high-quality bulk single crystals of silicon carbide by sublimation techniques using typical seed crystals. Large crystals grown according to a typical method have a problem in that a large number of defects exist. The problem of maintaining the desired polytype identity throughout the crystal is one difficulty in growing large silicon carbide crystals in existing seed crystal-using sublimation systems. Failure to inhibit the polytype transition of crystals during growth typically results in crystals with high levels of defects. Defects that can result from polytype transitions include micropipe and basal plane dislocations, threading edge dislocations, and threading screw dislocations. These defects pose significant problems that limit the performance characteristics of crystals or devices fabricated on substrates obtained from crystals. It is still difficult to obtain a large-diameter single crystal that can be used to manufacture large-area devices for high voltage and high current applications. Therefore, in order to manufacture a high-quality, defect-free, large-diameter single crystal, it is required to develop a method for growing by reducing the presence of defects on the growth surface of a single crystal of silicon carbide.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 현존하는 실리콘 카바이드 장치 제조 라인을 이용하여 감소된 결함을 가지는, 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼 제조 장치, 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼 제조 방법 및 그에 의해 제조된 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to have a reduced defect using an existing silicon carbide device manufacturing line, a large-diameter silicon carbide wafer manufacturing apparatus, a large-diameter silicon carbide wafer manufacturing method, and thereby To provide a manufactured large-diameter silicon carbide wafer.

그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 분야 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to those mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 측면은, 챔버; 상기 챔버 내부에 위치하는 경사형 시드 홀더; 상기 경사형 시드 홀더 아래에 위치하는 원료 가스 주입부; 시드 결정 장착 영역을 가열하는 가열부; 및 반응가스가 배출되는 배기부;를 포함하는, 웨이퍼 제조 장치를 제공한다.One aspect of the present invention is a chamber; an inclined seed holder positioned inside the chamber; a source gas injection unit positioned under the inclined seed holder; a heating unit for heating the seed crystal mounting region; and an exhaust unit through which the reaction gas is discharged.

일 실시형태에 있어서, 상기 경사형 시드 홀더에 장착된 시드 결정은 직경방향으로도 성장하는 것일 수 있다.In one embodiment, the seed crystal mounted on the inclined seed holder may also grow in a radial direction.

일 실시형태에 있어서, 상기 경사형 시드 홀더에 장착된 시드 결정은 웨이퍼를 성장시키고자 하는 방향에 상기 시드 결정의 [111]면이 배치되는 것일 수 있다.In an embodiment, the seed crystal mounted on the inclined seed holder may have a [111] plane of the seed crystal in a direction in which a wafer is to be grown.

일 실시형태에 있어서, 상기 시드 결정은 회전하는 것일 수 있다.In one embodiment, the seed crystal may be rotating.

일 실시형태에 있어서, 상기 챔버 내 온도는, 상기 챔버 하단으로부터 상단을 향하여, 상기 원료 가스 주입부 부근의 제1 온도 영역, 상기 시드 결정 장착 영역 부근의 제2 온도 영역, 및 단결정 성장 영역 부근의 제3 온도 영역을 포함하고, 상기 제2 온도는 상기 제1 온도보다 높고, 상기 제3 온도는 상기 제2 온도보다 낮은 것일 수 있다.In one embodiment, the temperature in the chamber is, from the lower end to the upper end of the chamber, a first temperature region in the vicinity of the source gas injection part, a second temperature region in the vicinity of the seed crystal mounting region, and a region in the vicinity of a single crystal growth region. A third temperature region may be included, wherein the second temperature is higher than the first temperature, and the third temperature is lower than the second temperature.

일 실시형태에 있어서, 상기 제3 온도는, 상기 제2 온도보다 낮은 것일 수 있다.In an embodiment, the third temperature may be lower than the second temperature.

일 실시형태에 있어서, 상기 웨이퍼 제조 장치는 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼를 제조하는 것일 수 있다.In one embodiment, the wafer manufacturing apparatus may be to manufacture a large-diameter silicon carbide wafer.

일 실시형태에 있어서, 상기 시드 홀더에 장착되는 시드 결정은, 3C, 4H, 6H 및 15R 폴리 타입(polytype)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 실리콘 카바이드 폴리타입을 포함하는 것일 수 있다.In an embodiment, the seed crystal mounted on the seed holder may include a silicon carbide polytype selected from the group consisting of 3C, 4H, 6H, and 15R polytypes.

본 발명의 다른 측면은, 챔버에 실리콘 카바이드 원료 가스를 주입하는 단계; 상기 챔버 내의 시드 홀더 상에 시드 결정을 기울여 위치시키는 단계; 상기 챔버를 가열하는 단계; 및 상기 원료 가스가 분해되어 상기 시드 홀더에 고정된 시드 결정에 실리콘 카바이드 단결정을 성장시키는 단계;를 포함하는, 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼 제조 방법을 제공한다.Another aspect of the present invention, injecting a silicon carbide source gas into the chamber; tilting the seed crystal onto a seed holder in the chamber; heating the chamber; and growing a silicon carbide single crystal on a seed crystal fixed to the seed holder by decomposing the source gas.

일 실시형태에 있어서, 상기 챔버를 가열하는 단계는, 1800 ℃ 내지 2500 ℃의 온도로 가열하는 것일 수 있다.In one embodiment, heating the chamber may be heating to a temperature of 1800 °C to 2500 °C.

일 실시형태에 있어서, 상기 시드 결정 내의 온도 구배는 전체 온도 차이가 30 ℃ 내지 400 ℃인 것일 수 있다.In one embodiment, the temperature gradient in the seed crystal may have a total temperature difference of 30 °C to 400 °C.

일 실시형태에 있어서, 상기 시드 홀더 상에 상기 시드 결정을 기울여 위치시키는 단계는, 상기 시드 결정의 성장면이 10도 내지 60도의 각도를 가지는 상태로 상기 시드 결정을 상기 시드 홀더 상에 위치시키는 것일 수 있다.In an embodiment, the step of tilting the seed crystal on the seed holder includes positioning the seed crystal on the seed holder in a state where the growth plane of the seed crystal has an angle of 10 to 60 degrees. can

본 발명의 또 다른 측면은, 상기 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼 제조 방법에 의해 제조된 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼를 제공한다.Another aspect of the present invention provides a large-diameter silicon carbide wafer manufactured by the method for manufacturing the large-diameter silicon carbide wafer.

일 실시형태에 있어서, 상기 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼는 4 inch 내지 10 inch의 직경을 갖는 것일 수 있다.In one embodiment, the large-diameter silicon carbide wafer may have a diameter of 4 inches to 10 inches.

일 실시형태에 있어서, 상기 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼는, 결함 방향과 단결정 성장 방향이 평행한 영역을 포함하는 것일 수 있다.In an embodiment, the large-diameter silicon carbide wafer may include a region in which a defect direction and a single crystal growth direction are parallel to each other.

일 실시형태에 있어서, 상기 결함 방향과 단결정 성장 방향은 수평방향인 것일 수 있다.In one embodiment, the defect direction and the single crystal growth direction may be in a horizontal direction.

일 실시형태에 있어서, 상기 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼는, 성장 영역의 표면은 무결함 표면인 것일 수 있다.In one embodiment, the large-diameter silicon carbide wafer, the surface of the growth region may be a defect-free surface.

일 실시형태에 있어서, 상기 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼 내의 결함은, 시드 결정의 기저면 전위(basal plane dislocation; BPD)에서 관통 에지 전위(threading edge dislocation; TED)로 전환된 것일 수 있다.In an embodiment, the defect in the large-diameter silicon carbide wafer may be a transition from a basal plane dislocation (BPD) of a seed crystal to a threading edge dislocation (TED).

일 실시형태에 있어서, 상기 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼 내의 결함의 밀도는 5ea/cm2 이하 인 것일 수 있다.In one embodiment, the density of defects in the large-diameter silicon carbide wafer may be 5ea/cm 2 or less.

일 실시형태에 있어서, 상기 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼의 표면 결함은, 전체 5 개 미만인 것일 수 있다.In one embodiment, the surface defects of the large-diameter silicon carbide wafer may be less than 5 in total.

본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 제조 장치는, 현존하는 실리콘 카바이드 장치 제조 라인을 이용하여 실리콘 카바이드의 시드 결정을 확장시켜, 결함이 감소된 고품질의 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼를 경제적으로 제조할 수 있다.The wafer manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention can economically manufacture a high-quality large-diameter silicon carbide wafer with reduced defects by expanding the seed crystal of silicon carbide using an existing silicon carbide device manufacturing line.

본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 제조 방법은, 현존하는 실리콘 카바이드 장치 제조 라인을 이용하여 실리콘 카바이드의 시드 결정을 확장시켜, 결함이 감소된 고품질의 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼를 경제적으로 제조할 수 있다.The wafer manufacturing method according to an embodiment of the present invention can economically manufacture a high-quality large-diameter silicon carbide wafer with reduced defects by expanding the seed crystal of silicon carbide using an existing silicon carbide device manufacturing line.

본 발명의 일 실시예에 따른 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼는, 경사진 시드 홀더에 위치시킨 시드 결정을 확장시켜, 결함이 감소된 고품질의 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼를 제공할 수 있다.The large-diameter silicon carbide wafer according to an embodiment of the present invention can provide a high-quality large-diameter silicon carbide wafer with reduced defects by expanding the seed crystal placed in the inclined seed holder.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 제조 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버 내 온도에 따른 시드 홀더에 장착된 시드 결정의 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직방향 및 직경방향으로 성장된 웨이퍼를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼의 결함을 나타낸 도면이다.1 is a schematic cross-sectional view of a wafer manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining the position of the seed crystal mounted in the seed holder according to the temperature in the chamber according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a wafer grown in a vertical direction and a radial direction according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a large-diameter silicon carbide wafer according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a defect of a large-diameter silicon carbide wafer according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the terms used in this specification are terms used to properly express the preferred embodiment of the present invention, which may vary according to the intention of the user or operator or customs in the field to which the present invention belongs. Accordingly, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification. Like reference numerals in each figure indicate like elements.

명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout the specification, when a member is said to be located "on" another member, this includes not only a case in which a member is in contact with another member but also a case in which another member exists between the two members.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components.

이하, 본 발명의 웨이퍼 제조 장치, 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼 제조 방법 및 그에 의해 제조된 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, a wafer manufacturing apparatus of the present invention, a large-diameter silicon carbide wafer manufacturing method, and a large-diameter silicon carbide wafer manufactured thereby will be described in detail with reference to Examples and drawings. However, the present invention is not limited to these examples and drawings.

본 발명의 일 측면은, 챔버; 상기 챔버 내부에 위치하는 경사형 시드 홀더; 상기 경사형 시드 홀더 아래에 위치하는 원료 가스 주입부; 시드 결정 장착 영역을 가열하는 가열부; 및 반응가스가 배출되는 배기부;를 포함하는, 웨이퍼 제조 장치를 제공한다.One aspect of the present invention is a chamber; an inclined seed holder positioned inside the chamber; a source gas injection unit positioned under the inclined seed holder; a heating unit for heating the seed crystal mounting region; and an exhaust unit through which the reaction gas is discharged.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 제조 장치의 개략적인 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 제조 장치(100)는, 챔버(110), 시드 홀더(120), 원료 가스 주입부(130), 가열부(140), 시드 결정(150) 및 배기부(160)를 포함한다.1 is a schematic cross-sectional view of a wafer manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1 , a wafer manufacturing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a chamber 110 , a seed holder 120 , a source gas injection unit 130 , a heating unit 140 , and a seed crystal ( 150 ) and an exhaust unit 160 .

일 실시형태에 있어서, 상기 챔버(110)는, 원료 가스가 주입될 수 있도록 원통형의 형상을 가질 수 있다. 상기 챔버(110)는 실리콘 카바이드의 승화 온도 이상의 융점을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 챔버(110)는 흑연으로 제조될 수 있다.In one embodiment, the chamber 110 may have a cylindrical shape so that the source gas may be injected. The chamber 110 may include a material having a melting point greater than or equal to the sublimation temperature of silicon carbide. For example, the chamber 110 may be made of graphite.

일 실시형태에 있어서, 챔버(110)는 흑연에 실리콘 카바이드의 승화 온도 이상의 융점을 갖는 물질이 도포될 수도 있다. 여기서, 흑연 재질 상에 도포되는 상기 물질은, 실리콘 카바이드 단결정이 성장되는 온도에서 실리콘 및 수소에 대해 화학적으로 불활성인 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 금속 탄화물 또는 금속 질화물을 이용할 수 있다. Ta, Hf, Nb, Zr, W 및 V 중 적어도 하나 이상을 포함하는 혼합물 및 탄소를 포함하는 탄화물이 도포될 수 있다. 또한, Ta, Hf, Nb, Zr, W 및 V 중 적어도 하나 이상을 포함하는 혼합물 및 질소를 포함하는 질화물이 도포될 수 있다.In one embodiment, in the chamber 110, a material having a melting point equal to or higher than the sublimation temperature of silicon carbide may be applied to graphite. Here, as the material applied on the graphite material, it is preferable to use a material that is chemically inert to silicon and hydrogen at a temperature at which a silicon carbide single crystal is grown. For example, a metal carbide or a metal nitride may be used. A mixture containing at least one of Ta, Hf, Nb, Zr, W and V and a carbide containing carbon may be applied. In addition, a mixture containing at least one of Ta, Hf, Nb, Zr, W and V and a nitride containing nitrogen may be applied.

일 실시형태에 있어서, 상기 챔버(110)는, 단열재(112)에 의해 둘러싸인 것일 수 있다. 상기 단열재(112)는 실리콘 카바이드의 결정 성장 온도가 매우 높기 때문에, 흑연 펠트를 이용할 수 있다. 구체적으로, 상기 단열재(112)는 흑연 섬유를 압착시켜 일정 두께의 원통형으로 제작된 흑연 펠트를 사용할 수 있다. 또한, 상기 단열재(112)는 복수의 층으로 형성되어 상기 챔버(110)를 둘러쌀 수 있다. 도 1에는 단열재(112)가 크기와 배치에 있어서 대체로 일정하게 도시되어 있지만, 당해 분야의 통상의 기술자는 단열재(112)의 배치 및 사용량이 챔버(110)를 따라 원하는 온도구배(축 방향 및 반경 방향 모두)를 제공하도록 사용될 수 있음을 이해하고 인지할 것이다.In an embodiment, the chamber 110 may be surrounded by a heat insulating material 112 . Since the crystal growth temperature of silicon carbide is very high as the heat insulating material 112, graphite felt may be used. Specifically, the insulating material 112 may use graphite felt manufactured in a cylindrical shape with a predetermined thickness by pressing graphite fibers. In addition, the heat insulating material 112 may be formed in a plurality of layers to surround the chamber 110 . Although the insulator 112 is shown generally constant in size and arrangement in FIG. 1 , one of ordinary skill in the art would recognize that the arrangement and usage of the insulator 112 may vary with the desired temperature gradient (axial and radial) along the chamber 110 . both directions).

일 실시형태에 있어서, 상기 경사형 시드 홀더(120)는 챔버(110) 내부의 상부 쪽에 위치한다. 상기 경사형 시드 홀더(120)는 경사형으로 이루어지고, 실리콘 카바이드의 시드 결정인 시드 결정(150)을 고정시킬 수 있다. 상기 경사형 시드 홀더(120)는 탄탈륨 카바이드(TaC), 니오븀 카바이드(NbC), 및 흑연(graphite)으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함할 수 있다.In one embodiment, the inclined seed holder 120 is located on the upper side inside the chamber (110). The inclined seed holder 120 may have an inclined shape, and may fix the seed crystal 150 , which is a seed crystal of silicon carbide. The inclined seed holder 120 may include a material selected from the group consisting of tantalum carbide (TaC), niobium carbide (NbC), and graphite.

일 실시형태에 있어서, 상기 시드 홀더는 회전하는 것일 수 있다. 상기 경사형 시드 홀더의 회전에 의해 시드 홀더에 장착된 시드 결정(150)이 회전하여 시드 결정(150)이 원형의 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼로 확장될 수 있다.In one embodiment, the seed holder may be rotating. The seed crystal 150 mounted on the seed holder may be rotated by rotation of the inclined seed holder, so that the seed crystal 150 may be expanded into a circular large-diameter silicon carbide wafer.

일 실시형태에 있어서, 시드 홀더의 내부에 시드 결정 성장 구간의 온도를 더욱 낮추기 위한 냉각부를 포함할 수 있다.In one embodiment, a cooling unit for further lowering the temperature of the seed crystal growth section may be included in the seed holder.

일 실시형태에 있어서, 상기 원료 가스 주입부(130)는 상기 챔버(110) 내부에 위치하고, 상기 경사형 시드 홀더(120) 아래에 위치한다. 상기 원료 가스는 상기 원료 가스 주입부(130)로부터 화살표 방향으로 주입되는 것일 수 있다. 상기 원료 가스는 규소 및 탄소를 포함할 수 있다. 구체적으로는, 상기 원료 가스는, 규소, 탄소, 산소 및 수소를 포함하는 화합물일 수 있다. 예를 들어, 규소의 소스로서 SiH4 및 SiHCl3 등을 사용하고, 탄소의 소스로서 C3H8 등을 사용하여, 챔버(110) 내부에 이들을 공급하는 것일 수 있다.In one embodiment, the source gas injection unit 130 is located inside the chamber 110 and is located below the inclined seed holder 120 . The source gas may be injected from the source gas injection unit 130 in an arrow direction. The source gas may include silicon and carbon. Specifically, the source gas may be a compound including silicon, carbon, oxygen and hydrogen. For example, by using SiH 4 and SiHCl 3 as a source of silicon and C 3 H 8 as a source of carbon, these may be supplied to the inside of the chamber 110 .

일 실시형태에 있어서, 상기 가열부(140)는 상기 챔버(100)의 외부에 위치하고, 상기 시드 결정(150) 장착 영역을 가열한다. 도 1에서는, 상기 가열부(140)가 상기 챔버(100) 외부의 중심에만 그려져 있지만, 이는 가열부(140)가 집중된 부분을 도시한 것일 뿐 도시된 부분 윗 부분과 아래 부분에 가열부가 아예 없는 것은 아니다.In an embodiment, the heating unit 140 is located outside the chamber 100 and heats the seed crystal 150 mounting region. In FIG. 1 , the heating unit 140 is drawn only at the center of the outside of the chamber 100 , but this only shows the portion where the heating unit 140 is concentrated, and there is no heating unit in the upper and lower portions of the illustrated portion. it is not

일 실시형태에 있어서, 상기 가열부(140)는, 예를 들어, 저항 가열기(resistance heater) 또는 유도 코일(induction coil)을 포함하는 것일 수 있다. 유도 코일은 상기 챔버(110)가 가열되어 반응을 일으키는 주파수에서 작동하는 것일 수 있다. 고주파 유도 코일에 고주파 전류를 흐르게 함으로써 상기 챔버(110)를 가열할 수 있다. 즉, 상기 챔버(110)에 주입되는 상기 원료를 원하는 온도로 가열할 수 있다.In an embodiment, the heating unit 140 may include, for example, a resistance heater or an induction coil. The induction coil may be operated at a frequency in which the chamber 110 is heated to cause a reaction. The chamber 110 can be heated by flowing a high-frequency current through the high-frequency induction coil. That is, the raw material injected into the chamber 110 may be heated to a desired temperature.

일 실시형태에 있어서, 상기 시드 결정(150)은 상기 경사형 시드 홀더(120)에 장착된다.In an embodiment, the seed crystal 150 is mounted on the inclined seed holder 120 .

일 실시형태에 있어서, 상기 시드 홀더에 장착되는 시드 결정은, 3C, 4H, 6H 및 15R 폴리 타입(polytype)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 실리콘 카바이드 폴리타입을 포함하는 것일 수 있다.In an embodiment, the seed crystal mounted on the seed holder may include a silicon carbide polytype selected from the group consisting of 3C, 4H, 6H, and 15R polytypes.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버 내 온도에 따른 시드 홀더에 장착된 시드 결정의 위치를 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버(110) 내 온도는 제1 온도 영역, 제2 온도 영역 및 제3 온도 영역을 포함한다.2 is a view for explaining the position of the seed crystal mounted in the seed holder according to the temperature in the chamber according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2 , the temperature in the chamber 110 according to an embodiment of the present invention includes a first temperature region, a second temperature region, and a third temperature region.

일 실시형태에 있어서, 상기 챔버 내 온도는, 상기 챔버 하단으로부터 상단을 향하여, 상기 원료 가스 주입부 부근의 제1 온도 영역, 상기 시드 결정 장착 영역 부근의 제2 온도 영역, 및 단결정 성장 영역 부근의 제3 온도 영역을 포함하고, 상기 제2 온도는 상기 제1 온도보다 높고, 상기 제3 온도는 상기 제2 온도보다 낮은 것일 수 있다.In one embodiment, the temperature in the chamber is, from the lower end to the upper end of the chamber, a first temperature region in the vicinity of the source gas injection part, a second temperature region in the vicinity of the seed crystal mounting region, and a region in the vicinity of a single crystal growth region. A third temperature region may be included, wherein the second temperature is higher than the first temperature, and the third temperature is lower than the second temperature.

일 실시형태에 있어서, 상기 챔버(110) 내 온도가 제1 온도 영역, 제2 온도 영역 및 제3 온도 영역을 포함함으로써 서로 다른 가열온도 영역을 갖는 온도구배가 형성되는 것일 수 있다. 이러한 온도구배로 인하여 실리콘 카바이드 원료 가스의 승화가 일어나고, 승화된 실리콘 카바이드 가스가 상대적으로 온도가 낮은 시드 결정(150)의 영역으로 이동한다. 이로 인해, 상기 실리콘 카바이드 가스가 재결정되어 성장구간의 면적을 늘릴 수 있고, 이 부분에 단결정으로 성장된다.In one embodiment, the temperature in the chamber 110 may include a first temperature region, a second temperature region, and a third temperature region, thereby forming a temperature gradient having different heating temperature regions. Sublimation of the silicon carbide raw material gas occurs due to this temperature gradient, and the sublimated silicon carbide gas moves to the region of the seed crystal 150 having a relatively low temperature. Due to this, the silicon carbide gas is recrystallized to increase the area of the growth section, and the silicon carbide gas is grown as a single crystal in this portion.

일 실시형태에 있어서, 상기 제2 온도 영역은 핫존(hot zone; HZ)으로, 챔버(110) 내에서 최대온도 영역이다. 제2 온도 영역에 시드 결정(150) A 부분을 위치시켜 이 부분은 고온으로 Si-C 원자의 증착 및 분해로 인해 성장을 최대한 억제시킨다. 온도가 낮아지는 제3 온도 영역에 시드 결정(150)의 끝부분인 B 부분을 위치시켜 시드 결정(150)의 B 부분에서 실리콘 카바이드 증착만 발생되어 상대적으로 빠른 성장이 발생하도록 유도하는 것일 수 있다.In one embodiment, the second temperature zone is a hot zone (HZ), which is a maximum temperature zone in the chamber 110 . By positioning the seed crystal 150 A portion in the second temperature region, this portion suppresses the growth due to deposition and decomposition of Si-C atoms at a high temperature to the maximum. By locating the part B, which is the end of the seed crystal 150, in the third temperature region where the temperature is lowered, only silicon carbide deposition occurs in the part B of the seed crystal 150 to induce relatively rapid growth. .

일 실시형태에 있어서, 상기 배기부(160)는 원료 가스 및/또는 열이 배출되는 것일 수 있다.In one embodiment, the exhaust unit 160 may be a source gas and/or heat is discharged.

일 실시형태에 있어서, 상기 경사형 시드 홀더(120)에 장착된 시드 결정(150)의 직경방향으로도 성장하는 것일 수 있다. 본 발명에서 시드 홀더(120)에 장착된 시드 결정(150)은 수직방향으로 성장하는 것은 물론이고, 챔버 내 온도 구배에 의해 시드 결정(150)의 직경방향으로도 성장한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직방향 및 직경방향으로 성장된 웨이퍼를 나타낸 도면이다. In one embodiment, the seed crystal 150 mounted on the inclined seed holder 120 may also grow in the radial direction. In the present invention, the seed crystal 150 mounted on the seed holder 120 grows not only in the vertical direction, but also in the radial direction of the seed crystal 150 due to the temperature gradient in the chamber. 3 is a view showing a wafer grown in a vertical direction and a radial direction according to an embodiment of the present invention.

일 실시형태에 있어서, 상기 경사형 시드 홀더(120)에 장착된 시드 결정(150)은 웨이퍼를 성장시키고자 하는 방향에 상기 시드 결정(150)의 [111]면이 배치되는 것일 수 있다. SiC 결정면에 있어 일반적으로 [100] 방향은 화학적으로 안정하고, [111] 방향으로는 화학적 활성도가 높으며 [110] 방향은 중간정도 된다. 따라서 [111] 방향으로 성장률이 높게 나타나는 우선 성장방향을 보인다. 이러한 결정방향의 배치를 이용하여 확장하고자 하는 방향으로 [111] 결정면을 배치하면 시드 결정의 직경방향으로 확장이 가능하다.In one embodiment, the seed crystal 150 mounted on the inclined seed holder 120 may have a [111] plane of the seed crystal 150 in a direction in which a wafer is to be grown. In general, in the SiC crystal plane, the [100] direction is chemically stable, the [111] direction has high chemical activity, and the [110] direction is intermediate. Therefore, it shows a preferential growth direction with a high growth rate in the [111] direction. If the [111] crystal plane is arranged in the direction to be expanded using this arrangement of the crystal direction, it is possible to expand in the radial direction of the seed crystal.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼는, 수직방향의 성장 뿐만 아니라, 챔버(110) 내 온도구배로 인하여 시드 결정(150)의 끝부분 (도 2에서의 B 부분)에 실리콘 카바이드 증착이 발생되어 상대적으로 빠르게 웨이퍼의 직경방향으로도 측면 성장시켜 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼(150')가 된다.Referring to FIG. 3 , the wafer according to an embodiment of the present invention is not only grown in the vertical direction, but also at the end of the seed crystal 150 (part B in FIG. 2 ) due to the temperature gradient in the chamber 110 . Silicon carbide deposition occurs and relatively quickly grows laterally in the radial direction of the wafer to become a large-diameter silicon carbide wafer 150'.

일 실시형태에 있어서, 상기 웨이퍼 제조 장치는 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼를 제조하는 것일 수 있다.In one embodiment, the wafer manufacturing apparatus may be to manufacture a large-diameter silicon carbide wafer.

본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 제조 장치는, 현존하는 실리콘 카바이드 장치 제조 라인을 이용하여 실리콘 카바이드의 시드 결정을 확장시켜, 결함이 감소된 고품질의 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼를 경제적으로 제조할 수 있다.The wafer manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention can economically manufacture a high-quality large-diameter silicon carbide wafer with reduced defects by expanding the seed crystal of silicon carbide using an existing silicon carbide device manufacturing line.

본 발명의 다른 측면은, 챔버에 실리콘 카바이드 원료 가스를 주입하는 단계; 상기 챔버 내의 시드 홀더 상에 시드 결정을 기울여 위치시키는 단계; 상기 챔버를 가열하는 단계; 및 상기 원료 가스가 분해되어 상기 시드 홀더에 고정된 시드 결정에 실리콘 카바이드 단결정을 성장시키는 단계;를 포함하는, 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼 제조 방법을 제공한다.Another aspect of the present invention, injecting a silicon carbide source gas into the chamber; tilting the seed crystal onto a seed holder in the chamber; heating the chamber; and growing a silicon carbide single crystal on a seed crystal fixed to the seed holder by decomposing the source gas.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼 제조 방법을 나타낸 순서도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼 제조 방법은, 원료 가스 주입 단계(210), 시드 홀더 상에 시드 결정 기울여 위치 단계(220), 챔버 가열 단계(230) 및 실리콘 카바이드 단결정 성장 단계(240)를 포함한다.4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a large-diameter silicon carbide wafer according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4 , the method for manufacturing a large-diameter silicon carbide wafer according to an embodiment of the present invention includes a source gas injection step 210 , a seed crystal tilting step 220 on a seed holder, a chamber heating step 230 and and a silicon carbide single crystal growth step 240 .

일 실시형태에 있어서, 상기 원료 가스 주입 단계(210)는, 상기 챔버에 실리콘 카바이드 원료 가스를 주입하는 것일 수 있다. 상기 원료 가스는 규소 및 탄소를 포함할 수 있다. 구체적으로는, 상기 원료 가스는, 규소, 탄소, 산소 및 수소를 포함하는 화합물일 수 있다. 예를 들어, 규소의 소스로서 SiH4 및 SiHCl3 등을 사용하고, 탄소의 소스로서 C3H8 등을 사용하여, 챔버 내부에 이들을 공급하는 것일 수 있다.In one embodiment, the source gas injection step 210 may be to inject a silicon carbide source gas into the chamber. The source gas may include silicon and carbon. Specifically, the source gas may be a compound including silicon, carbon, oxygen and hydrogen. For example, SiH 4 and SiHCl 3 may be used as a source of silicon, and C 3 H 8 may be used as a source of carbon to supply them into the chamber.

일 실시형태에 있어서, 상기 시드 홀더 상에 시드 결정 기울여 위치 단계(220)는, 상기 챔버 내의 시드 홀더 상에 시드 결정을 기울여 위치시키는 것일 수 있다.In one embodiment, the step 220 of tilting the seed crystal on the seed holder may be tilting and positioning the seed crystal on the seed holder in the chamber.

일 실시형태에 있어서, 상기 시드 홀더 상에 상기 시드 결정을 기울여 위치시키는 단계는, 상기 시드 결정의 성장면이 10도 내지 60도의 각도를 가지는 상태로 상기 시드 결정을 상기 시드 홀더 상에 위치시키는 것일 수 있다. 상기 시드 결정의 성장면이 10도 미만인 경우 시드에서 성장된 단결정보다 홀더에서 성장된 다결정이 더욱 우세해지는 문제가 있을 수 있고, 60도 초과인 경우 원료와 접촉면적이 적어 결정성장이 앞부분에만 우세하게 발생하는 문제가 있을 수 있다.In an embodiment, the step of tilting the seed crystal on the seed holder includes positioning the seed crystal on the seed holder in a state where the growth plane of the seed crystal has an angle of 10 to 60 degrees. can When the growth plane of the seed crystal is less than 10 degrees, there may be a problem in that the polycrystal grown in the holder is more dominant than the single crystal grown in the seed, and when it is more than 60 degrees, the contact area with the raw material is small, so that the crystal growth is predominant only in the front part There may be problems that arise.

일 실시형태에 있어서, 상기 챔버 가열 단계(230)는, 상기 챔버를 가열하는 것일 수 있다.In one embodiment, the chamber heating step 230 may be to heat the chamber.

일 실시형태에 있어서, 상기 챔버를 가열하는 단계는, 1800 ℃ 내지 2500 ℃의 온도로 가열하는 것일 수 있다.In one embodiment, heating the chamber may be heating to a temperature of 1800 °C to 2500 °C.

일 실시형태에 있어서, 상기 챔버 내 온도는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 온도 영역, 제2 온도 영역 및 제3 온도 영역을 포함한다. 상기 챔버 내 온도는, 상기 챔버 하단으로부터 상단을 향하여, 상기 원료 가스 주입부 부근의 제1 온도 영역, 상기 시드 결정 장착 영역 부근의 제2 온도 영역, 및 단결정 성장 영역 부근의 제3 온도 영역을 포함하고, 상기 제2 온도는 상기 제1 온도보다 높고, 상기 제3 온도는 상기 제2 온도보다 낮은 것일 수 있다. 상기 챔버 내 온도가 제1 온도 영역, 제2 온도 영역 및 제3 온도 영역을 포함함으로써 서로 다른 가열온도 영역을 갖는 온도구배가 형성되는 것일 수 있다.In one embodiment, the temperature in the chamber includes a first temperature region, a second temperature region and a third temperature region, as shown in FIG. 3 . The temperature in the chamber includes a first temperature region near the source gas injection portion, a second temperature region near the seed crystal mounting region, and a third temperature region near the single crystal growth region from the lower end to the upper end of the chamber. and the second temperature may be higher than the first temperature, and the third temperature may be lower than the second temperature. The temperature in the chamber may include a first temperature region, a second temperature region, and a third temperature region, thereby forming a temperature gradient having different heating temperature regions.

일 실시형태에 있어서, 상기 챔버를 가열하는 단계는, 상기 챔버를 가열하는 동시에 상기 시드 결정 내의 온도 구배는 전체 온도 차이가 30 ℃ 내지 400 ℃인 것일 수 있다. 상기 온도 구배가 30 ℃ 미만인 경우 직경확장의 효과가 작은 문제가 있을 수 있고, 400 ℃ 초과인 경우 급격한 온도변화로 다결정상이 형성되는 문제가 있을 수 있다.In one embodiment, in the heating of the chamber, the temperature gradient in the seed crystal at the same time as heating the chamber may be that the total temperature difference is 30 ℃ to 400 ℃. If the temperature gradient is less than 30 °C, there may be a problem in that the effect of diameter expansion is small, and if it is more than 400 °C, there may be a problem in that a polycrystalline phase is formed due to a sudden temperature change.

일 실시형태에 있어서, 상기 실리콘 카바이드 단결정 성장 단계(240)는, 상기 원료 가스가 승화되어 상기 시드 홀더에 고정된 시드 결정에 실리콘 카바이드 단결정을 성장시키는 것일 수 있다.In one embodiment, the silicon carbide single crystal growth step 240 may include growing a silicon carbide single crystal on a seed crystal fixed to the seed holder by sublimating the source gas.

일 실시형태에 있어서, 상기 제2 온도 영역은 핫존(hot zone; HZ)으로, 챔버 내에서 최대온도 영역이다. 제2 온도 영역에 시드 결정의 A 부분 (도 3에서의 A 부분)을 위치시켜 이 부분은 고온으로 Si-C 원자의 증착 및 분해로 인해 성장을 최대한 억제시킨다. 온도가 낮아지는 제3 온도 영역에 시드 결정의 끝부분인 B 부분 (도 2에서의 B 부분)을 위치시켜 시드 결정의 B 부분에서 실리콘 카바이드 증착만 발생되어 상대적으로 빠른 성장이 발생하도록 유도하는 것일 수 있다.In one embodiment, the second temperature zone is a hot zone (HZ), which is a maximum temperature zone in the chamber. A portion A (part A in FIG. 3 ) of the seed crystal is placed in the second temperature region, so that this portion suppresses growth due to deposition and decomposition of Si-C atoms at high temperature to the maximum. By locating part B (part B in FIG. 2), which is the end of the seed crystal, in the third temperature region where the temperature is lowered, only silicon carbide deposition occurs in part B of the seed crystal to induce relatively rapid growth. can

본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 제조 방법은, 현존하는 실리콘 카바이드 장치 제조 라인을 이용하여 실리콘 카바이드의 시드 결정을 확장시켜, 결함이 감소된 고품질의 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼를 경제적으로 제조할 수 있다.The wafer manufacturing method according to an embodiment of the present invention can economically manufacture a high-quality large-diameter silicon carbide wafer with reduced defects by expanding the seed crystal of silicon carbide using an existing silicon carbide device manufacturing line.

본 발명의 또 다른 측면은, 상기 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼 제조 방법에 의해 제조된 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼를 제공한다.Another aspect of the present invention provides a large-diameter silicon carbide wafer manufactured by the method for manufacturing the large-diameter silicon carbide wafer.

일 실시형태에 있어서, 상기 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼는 4 inch 내지 10 inch의 직경을 갖는 것일 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 현재 사용하고 있는 웨이퍼 제조장치를 이용하여 실리콘 카바이드 웨이퍼 직경확장 방법에 따라 대구경의 실리콘 카바이드 웨이퍼를 제조할 수 있다.In one embodiment, the large-diameter silicon carbide wafer may have a diameter of 4 inches to 10 inches. Therefore, it is possible to manufacture a large-diameter silicon carbide wafer according to the silicon carbide wafer diameter expansion method using the currently used wafer manufacturing apparatus according to the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼의 결함을 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하면, 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼의 수직방향 결함(152)은 실리콘 카바이드 잉곳을 성장할 때 이미 발생되었던 결함인 것일 수 있다. 실리콘 카바이드 잉곳을 슬라이싱하여 사용한 실리콘 카바이드 웨이퍼를 시드 결정으로 사용할 때 역시 이 결함이 포함될 수 있고, 이는 시드 결정의 표면에 결함을 가질 수 있다. 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼의 수평방향 결함(154)은 시드 결정을 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼로 성장할 때 성장 방향으로 발생한 결함일 수 있다.5 is a view showing a defect of a large-diameter silicon carbide wafer according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5 , the vertical defect 152 of the large-diameter silicon carbide wafer may be a defect that has already occurred when the silicon carbide ingot is grown. When a silicon carbide wafer used by slicing a silicon carbide ingot is used as a seed crystal, this defect may also be included, which may have a defect on the surface of the seed crystal. The horizontal defect 154 of the large-diameter silicon carbide wafer may be a defect that occurs in the growth direction when the seed crystal is grown into the large-diameter silicon carbide wafer.

일 실시형태에 있어서, 상기 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼는, 결함 방향과 단결정 성장 방향이 평행한 영역을 포함하는 것일 수 있다. 시드 결정을 확장하여 제조한 상기 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼는, 도 5에 도시된 바와 같이, 결함 방향과 성장 방향이 평행한 것일 수 있다.In an embodiment, the large-diameter silicon carbide wafer may include a region in which a defect direction and a single crystal growth direction are parallel to each other. The large-diameter silicon carbide wafer manufactured by expanding the seed crystal may have a defect direction and a growth direction parallel as shown in FIG. 5 .

일 실시형태에 있어서, 상기 결함 방향과 단결정 성장 방향은 수평방향(직경방향)도 포함하는 것일 수 있다. "단결정 성장 방향"은 시드 결정에서 실리콘 카바이드 단결정이 새롭게 성장되는 부분의 방향이다. 본 발명에서 실리콘 카바이드 단결정은 수직방향뿐만 아니라 상기 결함 방향과 단결정 성장 방향이 수평방향(직경방향)이기 때문에 웨이퍼의 수직방향에 대해 결함이 형성되지 않을 수 있다.In one embodiment, the defect direction and the single crystal growth direction may also include a horizontal direction (diameter direction). The "single crystal growth direction" is the direction of a portion in the seed crystal where a silicon carbide single crystal is newly grown. In the present invention, in the silicon carbide single crystal, defects may not be formed in the vertical direction of the wafer because the defect direction and the single crystal growth direction are horizontal (diametrical direction) as well as the vertical direction.

일 실시형태에 있어서, 상기 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼는, 성장 영역의 표면은 무결함 표면인 것일 수 있다. 이미 실리콘 카바이드 잉곳을 슬라이싱한 웨이퍼를 시드 결정으로 사용할 때부터 있던 결함이 새로 성장되는 실리콘 카바이드 단결정에서는 방향을 바꾸어 형성되어 표면으로는 결함이 형성되지 않는 것일 수 있다.In one embodiment, the large-diameter silicon carbide wafer, the surface of the growth region may be a defect-free surface. Defects from the time when a wafer obtained by slicing a silicon carbide ingot is already used as a seed crystal may be formed by changing the direction in a newly grown silicon carbide single crystal, so that no defects are formed on the surface.

일 실시형태에 있어서, 상기 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼 내의 결함은, 시드 결정의 기저면 전위(basal plane dislocation; BPD)에서 관통 에지 전위(threading edge dislocation; TED)로 전환된 것일 수 있다. 실리콘 카바이드 단결정 성장면에 존재하는 기저면 전위는 90 %가 관통 에지 전위로 전환되는데, 이 과정에서 결함의 탄성에너지는 증가하게 되고, 증가된 탄성에너지를 감소시키기 위해 결함의 방향은 성장방향의 최단거리로 향하는 것일 수 있다. 또한, 원료가스가 웨이퍼의 정면 맞고 퍼지는 것이 아닌 사선방향으로 면을타고 원료 가스가 흐르게 되어 스텝 커버리지(Step coverage) 효과로 웨이퍼 표면의 정공(Hole) 및 MPD 등을 메꾸는 효과가 발생한다. 따라서, 새롭게 확장 성장된 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼의 결함은 성장방향과 동일한 수평방향의 결함이 우세하게 되어 해당 웨이퍼 표면과 연결된 결함이 매우 적다.In an embodiment, the defect in the large-diameter silicon carbide wafer may be a transition from a basal plane dislocation (BPD) of a seed crystal to a threading edge dislocation (TED). 90% of the basal dislocations present in the silicon carbide single crystal growth plane are converted to through-edge dislocations. In this process, the elastic energy of the defects increases. In order to reduce the increased elastic energy, the direction of the defects is the shortest distance in the growth direction. may be heading to In addition, the raw material gas flows along the surface in an oblique direction rather than hitting the front of the wafer and spreading, thereby filling holes and MPDs on the wafer surface as a step coverage effect. Accordingly, in the newly expanded and grown large-diameter silicon carbide wafer, defects in the same horizontal direction as the growth direction dominate, so that the number of defects connected to the wafer surface is very small.

일 실시형태에 있어서, 상기 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼 내의 결함의 밀도는, 5 /cm2 이하 인 것일 수 있다.In an embodiment, the density of defects in the large-diameter silicon carbide wafer may be 5 / cm 2 or less.

일 실시형태에 있어서, 상기 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼의 표면 결함은, 전체 5 개 미만인 것일 수 있다. 이는, 이미 실리콘 카바이드 잉곳을 슬라이싱한 웨이퍼를 시드 결정으로 사용할 때부터 있던 결함인 것일 수 있다. 표면 결함이 발생한 곳은 슬라이싱 과정에서 제거할 수도 있다.In one embodiment, the surface defects of the large-diameter silicon carbide wafer may be less than 5 in total. This may be a defect that has existed since the time when a wafer obtained by slicing a silicon carbide ingot was used as a seed crystal. Surface defects can also be removed during the slicing process.

본 발명의 일 실시예에 따른 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼는, 경사진 시드 홀더에 위치시킨 시드 결정을 확장시켜, 결함이 감소된 고품질의 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼를 제공할 수 있다.The large-diameter silicon carbide wafer according to an embodiment of the present invention can provide a high-quality large-diameter silicon carbide wafer with reduced defects by expanding the seed crystal placed in the inclined seed holder.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible from the above description by those skilled in the art. For example, even if the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or the described components are combined or combined in a different form from the described method, or replaced or substituted by other components or equivalents Appropriate results can be achieved. Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

100: 웨이퍼 제조 장치
110: 챔버
112: 단열재
120: 시드 홀더
130: 원료 가스 주입부
140: 가열부
150: 웨이퍼
150': 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼
152: 수직방향 결함
154: 수평방향 결함
160: 배기부100: wafer manufacturing apparatus
110: chamber
112: insulation material
120: seed holder
130: source gas injection unit
140: heating unit
150: wafer
150': large diameter silicon carbide wafer
152: vertical defect
154: horizontal defect
160: exhaust

Claims (20)

챔버;
상기 챔버 내부에 위치하는 경사형 시드 홀더;
상기 경사형 시드 홀더 아래에 위치하는 원료 가스 주입부;
시드 결정 장착 영역을 가열하는 가열부; 및
반응가스가 배출되는 배기부;
를 포함하는,
웨이퍼 제조 장치.
chamber;
an inclined seed holder positioned inside the chamber;
a source gas injection unit positioned under the inclined seed holder;
a heating unit for heating the seed crystal mounting region; and
an exhaust from which the reaction gas is discharged;
containing,
Wafer manufacturing equipment.
 제1항에 있어서,
상기 경사형 시드 홀더에 장착된 시드 결정은 직경방향으로도 성장되는 것인,
웨이퍼 제조 장치.
According to claim 1,
The seed crystals mounted on the inclined seed holder are also grown in the radial direction,
Wafer manufacturing equipment.
 제2항에 있어서,
상기 경사형 시드 홀더에 장착된 시드 결정은 웨이퍼를 성장시키고자 하는 방향에 상기 시드 결정의 [111]면이 배치되는 것인,
웨이퍼 제조 장치.
3. The method of claim 2,
In the seed crystal mounted on the inclined seed holder, the [111] plane of the seed crystal is disposed in the direction in which the wafer is to be grown,
Wafer manufacturing equipment.
 제1항에 있어서,
상기 시드 결정은 회전하는 것인,
웨이퍼 제조 장치.
According to claim 1,
The seed crystal is to rotate,
Wafer manufacturing equipment.
 제1항에 있어서,
상기 챔버 내 온도는, 상기 챔버 하단으로부터 상단을 향하여,
상기 원료 가스 주입부 부근의 제1 온도 영역,
상기 시드 결정 장착 영역 부근의 제2 온도 영역, 및
단결정 성장 영역 부근의 제3 온도 영역을 포함하고,
상기 제2 온도는 상기 제1 온도보다 높고, 상기 제3 온도는 상기 제2 온도보다 낮은 것인,
웨이퍼 제조 장치.
According to claim 1,
The temperature in the chamber is from the lower end of the chamber toward the upper end,
a first temperature region near the source gas injection part;
a second temperature region proximate the seed crystal mounting region; and
a third temperature region near the single crystal growth region;
The second temperature is higher than the first temperature, and the third temperature is lower than the second temperature,
Wafer manufacturing equipment.
 제5항에 있어서,
상기 제3 온도는, 상기 제2 온도보다 낮은 것인,
웨이퍼 제조 장치.
6. The method of claim 5,
The third temperature will be lower than the second temperature,
Wafer manufacturing equipment.
 제1항에 있어서,
상기 웨이퍼 제조 장치는 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼를 제조하는 것인, 웨이퍼 제조 장치.
According to claim 1,
The wafer manufacturing apparatus is to manufacture a large-diameter silicon carbide wafer, a wafer manufacturing apparatus.
 제1항에 있어서,
상기 시드 홀더에 장착되는 시드 결정은, 3C, 4H, 6H 및 15R 폴리 타입(polytype)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 실리콘 카바이드 폴리타입을 포함하는 것인,
웨이퍼 제조 장치.
According to claim 1,
The seed crystal mounted on the seed holder includes a silicon carbide polytype selected from the group consisting of 3C, 4H, 6H and 15R polytypes,
Wafer manufacturing equipment.
 챔버에 실리콘 카바이드 원료 가스를 주입하는 단계;
상기 챔버 내의 시드 홀더 상에 시드 결정을 기울여 위치시키는 단계;
상기 챔버를 가열하는 단계; 및
상기 원료 가스가 분해되어 상기 시드 홀더에 고정된 시드 결정에 실리콘 카바이드 단결정을 성장시키는 단계;
를 포함하는,
대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼 제조 방법.
injecting a silicon carbide source gas into the chamber;
tilting the seed crystal onto a seed holder in the chamber;
heating the chamber; and
growing a silicon carbide single crystal on a seed crystal fixed to the seed holder by decomposing the source gas;
containing,
A method of manufacturing a large-diameter silicon carbide wafer.
 제9항에 있어서,
상기 챔버를 가열하는 단계는,
1800 ℃ 내지 2500 ℃의 온도로 가열하는 것인,
대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼 제조 방법.
10. The method of claim 9,
heating the chamber,
Which is heated to a temperature of 1800 ℃ to 2500 ℃,
A method of manufacturing a large-diameter silicon carbide wafer.
 제9항에 있어서,
상기 시드 결정 내의 온도 구배는 전체 온도 차이가 30 ℃ 내지 400 ℃인 것인,
대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼 제조 방법.
10. The method of claim 9,
The temperature gradient in the seed crystal is that the total temperature difference is 30 ℃ to 400 ℃,
A method of manufacturing a large-diameter silicon carbide wafer.
 제9항에 있어서,
상기 시드 홀더 상에 상기 시드 결정을 기울여 위치시키는 단계는,
상기 시드 결정의 성장면이 10도 내지 60도의 각도를 가지는 상태로 상기 시드 결정을 상기 시드 홀더 상에 위치시키는 것인,
대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼 제조 방법.
10. The method of claim 9,
The step of tilting the seed crystal on the seed holder comprises:
Positioning the seed crystal on the seed holder in a state where the growth plane of the seed crystal has an angle of 10 to 60 degrees,
A method of manufacturing a large-diameter silicon carbide wafer.
 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항의 따른 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼 제조 방법에 의해 제조된 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼.
A large-diameter silicon carbide wafer manufactured by the method for manufacturing a large-diameter silicon carbide wafer according to any one of claims 9 to 12.
 제13항에 있어서,
상기 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼는 4 inch 내지 10 inch의 직경을 갖는 것인,
대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼.
14. The method of claim 13,
The large-diameter silicon carbide wafer will have a diameter of 4 inches to 10 inches,
Large diameter silicon carbide wafer.
 제13항에 있어서,
상기 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼는, 결함 방향과 단결정 성장 방향이 평행한 영역을 포함하는 것인,
대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼.
14. The method of claim 13,
The large-diameter silicon carbide wafer will include a region in which the defect direction and the single crystal growth direction are parallel to each other,
Large diameter silicon carbide wafer.
 제13항에 있어서,
상기 결함 방향과 단결정 성장 방향은 수평방향인 것인,
대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼.
14. The method of claim 13,
The defect direction and the single crystal growth direction will be in a horizontal direction,
Large diameter silicon carbide wafer.
 제13항에 있어서,
상기 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼는, 성장 영역의 표면은 무결함 표면인 것인,
대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼.
14. The method of claim 13,
The large-diameter silicon carbide wafer, the surface of the growth region will be a defect-free surface,
Large diameter silicon carbide wafer.
 제13항에 있어서,
상기 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼 내의 결함은, 시드 결정의 기저면 전위(basal plane dislocation; BPD)에서 관통 에지 전위(threading edge dislocation; TED)로 전환된 것인,
대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼.
14. The method of claim 13,
Defects in the large-diameter silicon carbide wafer are converted from basal plane dislocation (BPD) to threading edge dislocation (TED) of the seed crystal,
Large diameter silicon carbide wafer.
 제13항에 있어서,
상기 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼 내의 결함의 밀도는, 5 ea/cm2 이하 인 것인,
대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼.
14. The method of claim 13,
The density of defects in the large-diameter silicon carbide wafer is, 5 ea/cm 2 or less,
Large diameter silicon carbide wafer.
 제13항에 있어서,
상기 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼의 표면 결함은, 전체 5 개 미만인 것인,
대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼.14. The method of claim 13,
The surface defects of the large-diameter silicon carbide wafer, the total will be less than 5,
Large diameter silicon carbide wafer.
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