TW200402765A - Large-diameter SiC wafer and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
200402765 五、發明說明（1) [發明所屬之技術領域] 本發明係有關於一種大口徑S i C晶圓及其製造方法， 特別是有關於一種將使用於SiC半導體製程的SiC單晶晶圓 實用化，而能夠製造大口徑SiC晶圓的方法及其大口徑SiC 晶圓。 [先前技術] 在製作S i晶錠（或晶棒，i ngo t )的時候，通常是使用 慢慢往上拉伸的液相上拉法（liquid phase lifting method) ’其係將結晶成長的晶種（see(j) 一邊地迴轉往上 且一邊地浸在炼融矽中。但是，因為Sic在以下不 會有液相存在，所以一般是採用昇華再結晶法 (subl i mat ion recrystal 1 izat ion)來形成SiC。缺而，
SiC晶圓的製造方法尚未完全成熟…ΐ已c製造的而晶圓
中仍具有許多的結晶缺陷，特別是無法獲得大口徑且優I 的結晶。所以目前雖S有在販fsic半導體用、GaN發光1 二:Slc單晶晶圓，然而能實際提供製程使用的曰曰“ 僅僅是2英吋程度。
e ¥ #另到12^面+’雖然一般的單晶矽晶圓的製造設備有製4 e夬寸到12央吋的操作裝置，然而 小的多的2英吋之π ς Γ π曰n丨次令表作比上迷尺寸 借1以制、生+每 S 1 c早日日日日圓之操作裝置。因此，即 衣k 只用化的2英吋之α-SiC單晶曰If]，也鉦、去 將其提供給實際的產業界量產使 早？曰囫也‘…法 單晶晶圓係當作是低損 特別疋，由於a -Si 低知失電力凡件的基板，因此將其實； 200402765 五、發明說明（2) 化的期望很高。所以，產業界係研究著如何能夠在半導體 製造線上操作或控制該SiC單晶晶圓。 ' 上述大口控石夕單晶晶圓的製造方法，係已揭示於日本 特開平1 0-55975號。該製造方法係在矽單晶棒（rod)的周 圍成長多晶或單晶的矽。但是，由於使用矽單晶棒作為原 料，所以裝置的體積就變的很大。而且該方法所適用的原 料僅是矽，而完全沒有揭示SiC的半導體材料。更者，該 方法所得之二重輪層構造S i的直徑為原料直徑的約丨.1 倍，這很難說是大口徑化。 本發明係著眼於上述的問題點，而從經·濟地製造s i c 半導體元件的觀點來看，能夠活用現行的Si元件製造線， 而達到提供一種而操作SiC晶圓的大口徑SiC晶圓及其製造 方法之目的。 [發明内容] 本發明係例如在一般市售的2英吋的α —S丨c單晶晶圓 的周圍，成長外徑6英吋、内徑2英吋之多晶矽s丨c。經由 此，可以活用現行4英吋以上之矽製造線，而能夠完成s 土 c 元件的製造。
也就是說’本發明的特徵在於：在小口徑的a _ s i c單 晶晶圓的外周圍，以現行的半導體製造線的操作裝置成長 ，有適合外徑的多晶S1C，而得到二重構造的大口徑s丨c晶 圓。該場合下，前述小口徑的α -S丨c單晶晶圓最好配置至 少2個。還有，前述多晶Sic最好是由CVD(化學氣相沉積
2189-5722.PF(Nl).ptd $ 6頁 200402765 五、發明說明（3) 法）所製的召-SiC。更者，前述多晶SiC對於晶圓檢測用的 雷射光，最好是具有高反射率。 關於本發明的大口徑SiC晶圓的製造方法，其特徵在 於·在小口住的λ - S i C早晶晶圓的至少一面側上，以現行 的半導體製造線的操作裝置成長具有適合外徑的多晶 SiC ,之後，將a-SiC單晶晶圓表面上的多餘之多晶yc研 磨去掉，因而製造出在小口徑的α -SiC單晶晶圓的外周圍 上成長有多晶SiC的二重構造的大口徑化sic。
根據上述構成的話，在a -S i C單晶晶圓的周圍部，具 有形成多晶SiC的晶圓的構造。經由此，為了ye元件製 造，可以使用既有的S i元件裝置。還有，對於為了被使用 於Si元件的製造線的晶圓檢測裝置的雷射光，因為 具有大的能隙（band gap)，所以雷射光可以透過α —Sic而 無關於晶圓是否存在’因此造成晶圓檢測裝置無法進行判 定。然而，若在α-SiC的周圍，配置對雷射光具有高反射 率的多晶S i C，如此即能使用既有的裝置來檢測晶圓。 [實施方式] 以下，根據圖示來詳細說明本發明的各實施型態的大 口徑SiC晶圓及其製造方法。 在此，係以6英时晶圓為例來說明關於實施型態的s i c 晶圓的最佳實施的型態。 首先，先舉例說明製作大口徑S i C晶圓的基礎材料的 的a -SiC晶圓50的製作方法。第2圖是有關於本發明實施
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五、發明說明（4) ' 寒—^T 型態中的a-SiC晶圓製造裝置i的側面剖面圖。在第2圖的 中央部配置有一石墨坩堝（graphi te crucible)l 1。該石 墨坩堝11是由坩堝本體13和蓋（lid)15所構成。坩堝本體 13内的下部收集有Sic原料17。在蓋15上，有黏附一 q -Si C 基板1 9。 石墨掛塌11的外圍係被例如是由炭材所製的隔熱材21 所包圍，而1设於未圖示之高周波加熱爐内。該高周波加 熱爐係例如在外側設置有高周波線圈（coil)23，而且在其 内側=置有由石英材料製的中空二重管之石英二重管25。、 ，石英^二重管（duplex tube)25之間，有珍卻水27流動 著β該高周波加熱爐係藉由未圖示之高周波振盪器 (oscillator)所發出之功率來控制至一定之溫度。因此， 石墨坩堝1 1的上部和下部之間隙設有一高溫計 (pyrometer)來測量石墨坩堝11表面的溫度，而且藉由高 周波j盪器之功率來控制高周波線圈23，使得石墨坩堝" 具有一定溫度。將該高周波加熱爐加熱，使石墨坩堝丨丨内 的SiC原料17以及基板19係被加熱至2200〜2400 °C左 右。如此，a-SiC相31就會沉積於a—Sic基板19的表面 上’而形成SiC基板33。 、'、·呈由上述步驟，如第3圖所示般地，在a—si C基板1 9 的一面上’成長有10〜5〇mm厚（Ta)的6H結晶的a-SiC相 3」H經由在基板上使用單晶，因而能夠得到與基板直 瓜目同尺寸之單晶。然後，將這丨〇〜5 〇mm厚的單晶棒 (ing〇t)切斷，並經過研磨，而得到如第4圖所示的4H的α
200402765_ 五、發明說明（5) ‘ -SiC 晶圓 50。 在本實施型態中，係使用如上述的昇華再結晶法所製 造的厚度0.5ram之2英吋之α-SiC晶圓50。 請參閱第1圖’第1圖是顯示根據本發明實施型態的大 口徑SiC晶圓的製造工程圖。如第1圖（1)所示般地，最初 是將a -SiC晶圓50置於直徑6英吋的石墨圓板52的中心 部。更者，在α-SiC晶圓50上配置一石墨罩幕54。 之後，如第1圖（2)所示般地，對石墨圓板52與石墨罩 幕5 4進行如圖中箭頭方向之化學氣相沉積。也就是說，在 =墨板上的a - S i C單晶晶圓5 0上’是使用s iJi4、S i HC13等 當作是石夕源。而且，使用C3H8等當作是碳源而供給至〇1)反> 應爐’使得在反應爐内部，化學氣相沉積s丨C於石墨板5 2 上以及單晶晶圓5〇上。還有，形成於^ _siC單晶晶圓5〇上 的多晶體的尺寸係由石墨板52的大小來決定。經由此，而 形成厚度0.8 mm的召-SiC56。該工程係為了要成長冷 -Si C56，而以200 0 °C以下的溫度條件來進行。 化學氣相沉積之後，如第1圖（3)所示般地，將剩餘不 要的万- SiC56研磨除去而至露出石墨罩幕54的表面。之 後，經由熱氧化，將石墨板52與石墨罩幕54燒掉（burn d 〇 w η)’如此就能得到具有同心圓二重構造之大口徑
SiC60 。 然後經由對該大口徑Si C60進行研削加工與研磨加 工 而形成如第1圖（4)所示般的一枚板之6英时的大口徑 SiC60晶圓，其中該晶圓6〇之構成為：中心部係2英吋之α
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_/ΐ(：單晶晶圓50，而周圍部係6英吋之多晶万-Si C56。所 得之大口徑SiC6〇的中心部之a—sic單晶晶圓5〇是無 明或綠色透明，而用0 、、、 叩周圍一之多晶点-SiC56是黃色或黑色。 $有，因為本發明之大口徑SiC6〇的周圍部配置具有對光 同反射率之多晶召〜SiC56，所以對於使用於Si元件製造線 上的μ圓檢測裝置的雷射光是可以用來檢測本發明的$ 土 [ 晶圓。 •還有，+在上述實施型態中的形成於周圍部之多晶 ★不一疋要是召相。還有，也不一定要使用CVD法來製 t μ 他的昇華法（SUbHmati〇n metho.d)也可以。在 處去製程中若使用S i C的場合時，則會因為在高溫下 反μ的口素，使得結晶系變成安定層的“ 一 s丨◦。 ^ ς 由本發明所製成的大口徑S1 C6 0，可以適用於既存 Ϊ 2導體線的操作裝置。更者，可以在2英吋的Si。 Γ Υ Γ1領域上形成迴路，因而能夠使得a—SiC晶圓50實用 ic骋二ί，a—SlC晶圓50不僅適用於實驗設備範圍中的半 導置，而且能適用於實用的半導體裝置，這非常有利 於半導體產業的利用。 上述實施例中的a-Sic晶圓5〇雖然是配置於大口徑 SXC60的中心部。然而實際上卻可以將^一3“晶圓5〇從中 心變化至其他的位置上。還有，配設於大直徑的石墨圓板 5 2的面内的2英对的α - S i C晶圓5 0可以是複數個，即至少2 個。廷也如第1圖所示般地，可以將召〜Sic56沉積於石墨 圓板52上的α-SiC晶圓50上。 200402765
200402765 圖式簡單說明 产 第1圖（1)〜（4 )疋顯不根據本發明實施型態的大口徑 S i C晶圓的製造工程圖； 第2圖是有關於本發明實施型態中的α晶圓製造 裝置的側面剖面圖； 第3圖是有關於本發明實施型態所製造的81(：晶圓的側 面剖面圖；以及 第4圖疋有關於本發明實施型態所製造的α — s丨c晶圓 的側面剖面圖。 [符號說明] 11〜石墨坩堝； 1 5〜蓋； 19〜a -SiC基板 2 3〜南周波線圈 2 9〜南溫計； 3 3〜S i C晶圓； 52〜石墨圓板； 56〜/3-SiC ; 1〜<2-SiC晶圓製造製置 1 3〜掛禍本體； 1 7〜S i C原料； 2卜隔熱材； 25〜石英二重管； 3 1 〜α - S i C 相； 50〜α -SiC晶圓； 54〜罩幕； 60〜大口徑SiC。 Φ
2189-5722-PF(Nl).ptd 第12頁
Claims (1)
- 200402765 六、申請專利範圍 1· 一種大口徑SiC晶圓，其特徵在於： 在小口徑的α_sic單晶晶圓的外周圍，以現行的半導 體製造線的操作裝置成長具有適合外徑的多晶Sic，而得 到二重構造的大口徑化之S i c晶圓。 2.如申請專利範圍第1項所述之大口徑SiC晶圓，其 中配設有至少2個小口徑的該α -s i C單晶晶圓。 3·如申請專利範圍第1項所述之大口徑SiC晶圓，其 中该多晶S i C係由c V D (化學氣相沉積法）所製得之点一 $丨〔。 4 ·如申凊專利範圍第1項所述之大口徑g丨◦晶圓，其 中該多晶S i C對於晶圓檢測用雷射光係具有高反射率。 5· 一種大口徑SiC晶圓的製造方法，其特徵在於·· 在小口位的a S i C單晶晶圓的至少一面側上，以現行 的半導體製造線的操作裝置成長具有適合外徑的多晶 SiC，之後，將a -S iC單晶晶圓表面上的多餘之多晶s丨c研 磨去掉’因而製造出在小口徑的α 一 S i C單晶晶圓的外周圍 上成長有多晶S i C的二重構造的大口徑化§丨c。 «2189-5722-PF(Nl).ptd 第13頁
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