TW202323601A - 碳化矽晶圓製造方法以及碳化矽錠製造方法 - Google Patents

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Abstract

公開了一種製造碳化矽晶圓的方法。製造碳化矽晶圓的方法包括將碳化矽塊置於坩堝中的步驟；昇華包含在碳化矽塊中的碳化矽以形成碳化矽錠的步驟；以及加工碳化矽錠的步驟。

Description

碳化矽晶圓製造方法以及碳化矽晶錠製造方法
本發明是有關於一種碳化矽晶圓的製造方法和碳化矽錠的製造方法。
碳化矽（SiC）、矽（Si）、氮化鎵（GaN）、氧化鋁（Al 2O 3）、砷化鎵（GaAs）、氮化鋁（AlN）等的單晶表現出其多晶無法預料的特性，因此在工業領域對其的需求正在增加。
單晶SiC具有較大能量帶隙（band gap）和最大斷場電壓（maximum break field voltage）以及導熱係數均優於矽（Si）。此外，單晶SiC的載流子遷移率（carrier mobility）與矽相當，電子飽和漂移率（electron saturation drift rate）和擊穿電壓（break down voltage）也很高。由於這些特性，單晶SiC有望應用於要求高效率、高擊穿電壓和大容量的半導體裝置。
碳化矽通過液相外延（liquid phase epitaxy，LPE）、種子昇華（seed sublimation）、化學氣相沉積（chemical vapor deposition，CVD）等生長。在這些方法中，種子昇華被最廣泛地使用，因為該方法可以生產具有高生長速率的錠狀碳化矽，並且也被稱為物理氣相傳輸（physical vapor transport，PVT）。
作為製備這種單晶的方法，例如，日本專利公開號2001-114599公開了在晶種110上通過在真空容器（加熱爐）中用加熱器加熱的同時生長單晶錠，可以導入氬氣，將晶種110的溫度保持在比原料粉末的溫度低10～100℃的溫度。此外，還嘗試生產具有大直徑而基本上沒有缺陷的單晶錠。
因此，鑑於上述問題而做出本發明，並且本發明的一個目的是提供一種製造具有改進的機械性能、優異的結晶度和更少的缺陷的碳化矽晶圓和碳化矽錠的方法，提高生產力。
根據本發明的一個方面，上述和其他目的可以通過提供一種製造碳化矽晶圓的方法來實現，該方法包括：將碳化矽塊放置在坩堝中；昇華包含在碳化矽塊中的碳化矽以形成碳化矽錠；加工碳化矽錠。
在一個實施例中，碳化矽塊可具有約1cm 3或更大的表觀體積。
在一個實施例中，碳化矽塊在至少一個方向上可以具有約10W/mK或更大的導熱率。
在一個實施例中，可以在碳化矽塊的外周表面和反應容器的內表面之間形成昇華的碳化矽氣體可以移動通過的流動路徑。
在一個實施例中，碳化矽塊可以設置為在水平方向上具有10W/mK或更大的導熱率。
在一個實施例中，碳化矽塊可以包括流動路徑，昇華的碳化矽氣體可以移動通過該流動路徑。
在一個實施例中，流動路徑可以開口向上。
在一個實施例中，流動路徑的至少一部分可具有朝上方向逐漸增大的內徑。
在一個實施例中，流動路徑可以包括：具有第一內徑的第一流動路徑；第二流動路徑與第一流動路徑相連，並具有比第一內徑大的第二內徑，其中第二流動路徑設置在第一流動路徑上。
在一個實施例中，碳化矽塊可以包括：第一碳化矽塊，設置在反應容器中；第二碳化矽塊設置於第一碳化矽塊上。
在一個實施例中，可以在第一碳化矽塊和第二碳化矽塊之間形成昇華的碳化矽氣體可以通過的流動路徑。
在一個實施例中，碳化矽粉末可以設置在流動路徑中。
在一個實施例中，碳化矽塊可以具有圓柱形、圓錐形、環形或多角柱形。
在一個實施例中，碳化矽錠可具有250μm/hr或更高的生長速率。
在一個實施例中，碳化矽塊可以包括開孔，並且碳化矽塊可以具有10體積%至50體積%的孔隙率。
根據本發明的另一方面，提供了一種製造碳化矽錠的方法，該方法包括：將碳化矽塊放置在坩堝中；在坩堝中放置晶種；昇華包含在碳化矽塊中的碳化矽以生長晶種。
根據實施例的製造碳化矽晶圓的方法通過昇華包含在碳化矽塊中的碳化矽來製造碳化矽錠和碳化矽晶圓。
形成碳化矽錠的原材料為塊狀，因此具有高導熱性。特別地，碳化矽塊可以佈置成在水平方向上具有高導熱性。
因此，坩堝中產生的熱可以容易地傳遞到坩堝內部。因此，可以在置於坩堝內的整個原料上形成均勻的溫度梯度。
因此，根據實施例的製造碳化矽晶圓的方法和製造碳化矽錠的方法可以容易地控制坩堝中每個位置的溫度。因此，根據實施例的製造碳化矽晶圓的方法和製造碳化矽錠的方法可以防止由於溫度不均勻導致的結晶畸變或各種缺陷。因此，根據實施例的製造碳化矽晶圓的方法和製造碳化矽錠的方法可以提供改進的結晶度和機械強度。
此外，碳化矽塊具有高導熱性，因此可以有效地將坩堝產生的熱量傳遞至置於坩堝內的原材料。也就是說，碳化矽塊既可以作為形成碳化矽晶圓的原料，又可以作為向內部傳遞熱量的傳熱介質。因此，根據實施例的製造碳化矽晶圓和碳化矽錠的方法可以提高碳化矽的昇華速率。此外，由於碳化矽塊具有高導熱性，因此即使晶種附近的溫度較低，也可以將原材料的溫度保持在較高水平。
因此，根據實施例的製造碳化矽晶圓和碳化矽錠的方法不僅可以提高碳化矽的昇華速率，還可以提高晶種上的沉積速率。因此，根據實施例的製造碳化矽晶圓和碳化矽錠的方法可以提供改進的生長速率。
另外，隨著碳化矽晶圓直徑的增大，坩堝的內徑也應增大。在此，由於碳化矽塊具有高導熱性，因此即使坩堝主體的內徑增大，也可以有效地控制坩堝主體內部的溫度。因此，可以通過根據實施例的製造碳化矽晶圓的方法和製造碳化矽錠的方法有效地生產具有改進的性能的大直徑碳化矽晶圓。
在下文中，將以本公開所屬領域的普通技術人員可以容易地實施本發明的方式詳細描述本發明的實施例。然而，本發明可以以許多不同的形式來體現，並且不應被解釋為限於在此闡述的實施例。
在本說明書中，當一個組件被稱為“包括”另一個組件時，除非另有特別說明，這並不排除其他組件，也可能意味著還可以包括其他組件。
在本說明書中，當一個組件被稱為與另一個組件“連接”時，它不僅包括它直接連接的情況，還包括它與存在於其之間的另一個組件連接的情況。
在本說明書中，應當理解，當B被稱為“在”A上時，B直接在A上或B在A上而中間層設置在它們之間，並且不應解釋為限於B直接在A的表面上的情況。
在本說明書中，包括在馬庫什（Markush）形式的表述中的術語諸如“其組合”是指選自馬庫什形式的表述中描述的元件的一種或多種元件的混合物或組合，並且包括一種或多種元件從由元件組成的組中選出。
在本說明書中，“A和/或B”是指“A、B或A和B”。
以單數形式使用的表達被解釋為包括以單數或複數形式的表達，除非上下文清楚地另有說明。
此外，各個實施例可以相互組合，只要它們在技術上不相互干擾即可。
圖1是示出根據第一實施例的坩堝組件和碳化矽塊100的分解透視圖。圖2是示出碳化矽塊100佈置在根據第一實施例的坩堝組件中的形狀的剖視圖。圖3是示出根據第一實施例的用於製造碳化矽錠111的錠生長裝置的剖視圖。
如圖1至圖3所示，用於製造碳化矽錠111和碳化矽晶圓的碳化矽錠生長裝置包括坩堝主體10、坩堝蓋11、晶種座12、隔熱件20、反應室30和感應線圈40。
坩堝主體10內部具有空間。坩堝主體10容納用於生長碳化矽錠111的原料。坩堝主體10包括容納部分，該容納部分是用於容納原材料的空間。另外，坩堝主體10可以為頂部開口的圓筒狀。坩堝主體10可以具有能夠在其中裝載碳化矽原料的結構。
坩堝主體10可包括石墨。坩堝主體10可由石墨製成。坩堝主體10可為石墨坩堝。坩堝主體10可為導體。坩堝主體10可以通過由感應線圈40產生的感應電流感應的電阻熱來加熱。
坩堝主體10可具有1.70g/cm 3至1.90g/cm 3的密度。
坩堝蓋11覆蓋坩堝主體10的入口。坩堝蓋11可以為圓板狀。坩堝蓋11可以完全覆蓋坩堝主體10的入口。坩堝蓋11可以具有對應於坩堝主體10的入口的形狀。
坩堝蓋11可具有約10mm至約50mm的厚度。坩堝蓋11可具有約15mm至約40mm的厚度。
坩堝蓋11的密度可為1.70g/cm 3至1.90g/cm 3。坩堝蓋11可包括石墨。坩堝蓋11可以基本上由石墨製成。坩堝蓋11可呈完全覆蓋坩堝主體10開口的形狀。
坩堝蓋11可以部分覆蓋坩堝主體10的開口，或者可以採用包括通孔(未示出)的坩堝蓋11。在這種情況下，可以控制下文描述的晶體生長環境中的蒸汽傳輸速度。
坩堝主體10和坩堝蓋11可以形成一個坩堝組件。晶種110設置在坩堝組件中。晶種座12可以設置在坩堝主體10內。另外，晶種座12可以設置在坩堝蓋11下方。即，晶種座12可以設置在坩堝蓋11的下表面。晶種座12可以與坩堝蓋11一體形成。
晶種座12可以包括石墨。晶種座12可以由石墨製成。
此外，晶種座12的厚度可以為約1mm至約20mm。晶種座12可具有約2mm至約10mm的厚度。
隔熱件20設置在坩堝組件周圍。隔熱件20圍繞坩堝組件。隔熱件20包圍在坩堝主體10的外周。另外，隔熱件20可以設置在坩堝蓋11上。另外，隔熱件20也可以設置在坩堝主體10的下方。
絕緣體20可以影響坩堝主體10內部或生長環境中的反應容器內部的溫度梯度。具體地，隔熱件20可包括石墨隔熱件20，更具體地，隔熱件20可包括人造絲基石墨氈（rayon-based graphite felt）或瀝青基石墨氈（pitch-based graphite felt）。
隔熱件20可具有約0.12g/cc至約0.30g/cc的密度。隔熱件20可具有約0.13g/cc至約0.25g/cc的密度。隔熱件20可具有約0.14g/cc至約0.20g/cc的密度。
當隔熱件20的密度在上述範圍內時，碳化矽錠111可以適當地凸起形成，並且出現6H-SiC多晶現象，從而可以防止碳化矽錠111的質量劣化。
當隔熱件20的密度在上述範圍內時，可以適當提高邊緣的生長速率，並且可以抑制碳化矽錠111的開裂。
通過使用密度為0.12g/cc至0.30g/cc的隔熱件20，可以進一步提高晶錠的質量。另外，通過採用密度為0.14g/cc～0.20g/cc的隔熱件20，可以很好地控制晶錠生長過程中的晶體生長環境，有利於生長出質量優良的晶錠。
隔熱件20可具有約73體積%至約95體積%的孔隙率。隔熱件20可具有約76體積%至約93體積%的孔隙率。隔熱件20可具有約81體積%至約91體積%的孔隙率。通過應用具有在該範圍內的孔隙率的隔熱件20，可以進一步降低晶錠裂紋的發生頻率。
隔熱件20可具有0.21Mpa或更大的抗壓強度。隔熱件20可具有約0.49Mpa或更大的抗壓強度。隔熱件20可具有約0.78MPa或更大的抗壓強度。此外，隔熱件20可具有約3MPa或更小的抗壓強度或約25MPa或更小的抗壓強度。當隔熱件20具有該範圍內的抗壓強度時，熱/機械穩定性優異並且灰產生的可能性降低，從而可以製造優質的SiC晶錠。
隔熱件20可以施加到約20mm或更大的厚度或者可以施加到約30mm或更大的厚度。此外，隔熱件20可施加至約150mm或更小的厚度，可施加至約120mm或更小的厚度，並且可施加至約80mm或更小的厚度。當隔熱件20應用到該範圍內的厚度時，可充分獲得絕熱效果而不會不必要地浪費隔熱件20。
隔熱件20可具有0.12g/cc至0.30g/cc的密度和72vol%至90vol%的孔隙率。當應用這樣的隔熱件20時，可以抑制晶錠以凹形或過度凸形生長，並且可以減少多晶型質量的劣化或晶錠中裂紋的發生。
反應室30可容納坩堝主體10、坩堝蓋11、晶種座12和隔熱件20。反應室30可控制坩堝主體10內部的環境。反應室30可控制氣體環境反應腔室30可容納坩堝主體10等，並可通過調節其內部的環境和壓力來控制整個反應條件。
感應線圈40設置於反應室30外。感應線圈40可產生感應電流。感應線圈40可產生交流電以在坩堝主體10中產生感應電流。即，感應線圈40可為加熱坩堝主體10的加熱裝置。
用於形成碳化矽錠111的碳化矽原料設置在坩堝主體10中。碳化矽原料包括碳化矽塊100。大部分碳化矽原料可以由碳化矽塊100組成。對於例如，基於碳化矽原料的總重量，碳化矽塊100的重量可以為約70重量%或更多。基於碳化矽原料的總重量，碳化矽塊100的重量可為約80重量%或更多。基於碳化矽原料的總重量，碳化矽塊100的重量可為約90重量%或更多。
碳化矽塊100可以具有塊狀。一個碳化矽塊100可以包括在坩堝主體10中。可選地，多個碳化矽塊100可以包括在坩堝主體10中。
碳化矽塊100可具有約1cm 3或更大的表觀體積。碳化矽塊100可具有約5cm 3或更大的表觀體積。碳化矽塊100可具有約10cm 3或更大的表觀體積。碳化矽塊100可具有約20cm 3或更大的表觀體積。碳化矽塊100可具有約100cm 3或更大的表觀體積。碳化矽塊100可具有約1000cm 3或更大的表觀體積。碳化矽塊100可具有約5000cm 3或更大的表觀體積。碳化矽塊100的表觀體積小於坩堝主體10的內部空間的體積。碳化矽塊100可具有約1cm 3或更小的表觀體積。
表觀體積可以基於碳化矽塊100的外形來測量。也就是說，表觀體積可以是假設碳化矽塊100中不存在孔隙而測量的體積。即，碳化矽塊100中的碳化矽體積與碳化矽塊100中的孔體積之和可以是表觀體積。
碳化矽塊100可以具有柱狀，例如圓柱或多角柱。碳化矽塊100可以具有多面體形狀。碳化矽塊100可以具有板狀。此外，碳化矽塊100可以具有錐體形狀，例如圓錐體或多角錐體。碳化矽塊100可以具有環形。此外，碳化矽塊100可以具有部分切割的形狀。
碳化矽塊100可以是單晶或多晶。此外，碳化矽塊100可以是燒結體。也就是說，碳化矽塊100可以具有通過燒結碳化矽顆粒等形成的塊形狀。
此外，碳化矽塊100可以通過化學氣相沉積法沉積碳化矽而形成。可以通過物理氣相沉積沉積碳化矽來形成碳化矽塊100。
碳化矽塊100可以包括α相碳化矽或β相碳化矽。
碳化矽塊100可具有高導熱性。碳化矽塊100可以具有約10W/mK或更大的導熱率。碳化矽塊100可以具有約20W/mK或更大的導熱率。碳化矽塊100可以具有約30W/mK或更大的導熱率。碳化矽塊100可以具有約50W/mK或更大的導熱率。碳化矽塊100可以具有約70W/mK或更大的導熱率。碳化矽塊100可以具有約100W/mK或更大的導熱率。碳化矽塊100可以具有約110W/mK或更大的導熱率。碳化矽塊100的導熱率的上限可為約2000W/mK。
此外，碳化矽塊100可具有異向性導熱率。碳化矽塊100可以設置為在水平方向上具有大約10W/mK或更大的導熱率。碳化矽塊100可以設置為在水平方向上具有約20W/mK或更大的導熱率。碳化矽塊100可以設置為在水平方向上具有約30W/mK或更大的導熱率。碳化矽塊100可以設置為在水平方向上具有約40W/mK或更大的導熱率。碳化矽塊100可以設置為在水平方向上具有約50W/mK或更大的導熱率。碳化矽塊100可以設置為在水平方向上具有大約70W/mK或更大的導熱率。碳化矽塊100可以設置為在水平方向上具有大約100W/mK或更大的導熱率。碳化矽塊100可以設置為在水平方向上具有約110W/mK或更大的導熱率。碳化矽塊100在水平方向上的導熱率的上限可為約2000W/mK。
由於碳化矽塊100具有該範圍內的導熱率，從坩堝主體10產生的熱量可以有效地傳遞到坩堝主體10的內部空間的中心。因此，坩堝主體10中水平方向上的溫度梯度可以被最小化。因此，製造碳化矽錠和碳化矽晶圓的方法可以有效地控制坩堝主體10內的溫度。因此，由碳化矽塊100生產的碳化矽錠111可以具有快速的生長速率和改進的晶體性能。
碳化矽塊100的直徑可以與坩堝主體10的內徑基本相同。因此，碳化矽塊100可以幾乎完全填充在坩堝主體10的下部。另外，至少碳化矽塊100的外表面的一部分可以與坩堝主體10的內表面直接接觸。在碳化矽塊100的外周表面中，與坩堝主體10的內表面接觸的部分可以是約20%或更多。
當坩堝主體10如上所述與碳化矽塊100部分接觸時，從坩堝主體10產生的熱量可以容易地傳遞到碳化矽塊100。
根據實施例的碳化矽晶圓可以如下製造。
首先，可以製造碳化矽錠111。碳化矽錠111可以通過應用物理氣相傳輸法(PVT)來製造以具有大面積和很少的缺陷。
根據一個實施例的製造碳化矽錠的方法可以包括準備步驟、原料裝載步驟和生長步驟。
準備步驟是製備包括具有內部空間的坩堝主體10的坩堝組件的步驟；坩堝蓋11用於覆蓋坩堝主體10。
原料裝載步驟包括以下步驟：將包括碳化矽塊100的碳化矽原料裝載在坩堝組件中，並將晶種110佈置在原料上，與原料相距預定距離。
為了製造碳化矽錠111，準備晶種110。晶種110可以是任何一種晶圓，其被施加了偏角，該偏角是相對於平面[0001]在0至8度範圍內選擇的角度。
晶種110可以是4HSiC錠，其基本上是具有最小缺陷或多晶型摻入的單晶。碳化矽晶種110可以基本上由4HSiC製成。
晶種110可以具有4英寸或更大的直徑、5英寸或更大的直徑、以及6英寸或更大的直徑。更特別地，晶種110可以具有4至12英寸的直徑、4至10英寸的直徑或6至8英寸的直徑。
晶種110附接到晶種座12。晶種座12包括石墨。晶種座12可以由石墨製成。晶種座12可以包括異向性石墨。更詳細地，晶種座12可以由異向性石墨製成。
晶種座12可以具有高導熱性。晶種座12可以在水平方向上具有高導熱性。晶種座12在至少一個方向上可以具有大約100W/mK或更大的導熱率。晶種座12在至少一個方向上可以具有大約110W/mK或更大的導熱率。
此外，坩堝蓋11和晶種座12可以彼此一體形成。此外，坩堝蓋11和晶種座12可以由石墨製成。這裡，坩堝蓋11和晶種座12在至少一個水平方向上可以具有約100W/mK或更大的導熱率。這裡，坩堝蓋11和晶種座12在至少一個水平方向上可以具有約110W/mK或更大的導熱率。此外，坩堝蓋11和晶種座12可以沿方向具有基本相同的導熱率。
另外，晶種110和晶種座12通過黏合層相互黏合。黏合層包括石墨填料和碳化物如酚醛樹脂。黏合層可具有低孔隙率。
晶種110可以設置為使得表面C面朝下。
接下來，將包括用於製造碳化矽錠111的碳化矽塊100的原料裝入坩堝中。
在原料裝載步驟中，當原料重量為1時，坩堝組件的重量比(Rw)可以為0.3倍至0.8倍。坩堝組件的重量是指除了原材料的坩堝組件重量。特別地，無論晶種座12是否應用於坩堝組件，坩堝組件的重量都是不包括供給到組裝成包括晶種110的坩堝組件的原料重量的值。
生長步驟是調節坩堝主體10的內部空間以具有晶體生長環境使得原料氣相轉移並沉積在晶種110和由晶種110生長的碳化矽錠111的步驟。
生長步驟包括調節坩堝組件的內部空間以具有晶體生長環境的過程。具體地，生長步驟可以通過用隔熱件20包裹坩堝組件以製備包括坩堝組件和圍繞坩堝組件的隔熱件20的反應容器(未示出)，並將反應容器放置在反應室的方式進行。反應室如石英管，然後用加熱裝置加熱坩堝等。
反應容器位於反應室42內，通過感應線圈40感應坩堝主體10內部空間具有適合晶體生長環境的溫度。該溫度是晶體生長環境的重要因素之一，通過控制壓力和氣體運動等條件形成更適宜的晶體生長環境。隔熱件20位於反應室42與反應容器之間，更利於晶體生長環境的形成和控制。
晶體生長環境可以通過反應室42外部的感應線圈40在坩堝中產生的熱量來實現。
可以在加熱坩堝的同時或分別通過減壓除去空氣，並且可以在減壓環境和/或惰性環境（例如，Ar環境、N 2環境或它們的混合環境）中進行該過程。
將原材料氣相傳輸到晶種110的表面以生長成錠111來誘導碳化矽晶體的生長。
對於晶體生長環境，可以施加2100℃至2450℃的生長溫度和1托至100托的生長壓力。當應用這些溫度和壓力條件時，可以更有效地製造碳化矽錠111。
特別是對於晶體生長環境，坩堝的上下表面溫度為2100℃至2450℃作為生長溫度；並且可以施加1托至50托的生長壓力。更具體地，坩堝的上下表面溫度2150℃至2450℃作為生長溫度；並且可以施加1托至40托的生長壓力。
更具體地，坩堝的上下表面溫度為2150至2350℃作為生長溫度；並且可以施加1托至30托的生長壓力。
通過應用上述晶體生長環境，在使用本發明的製造方法製造更高質量的碳化矽錠方面具有優勢。
碳化矽錠含有4HSiC，其表面可以是凸面也可以是平面。
當碳化矽錠的表面形成為凹形時，除了預期的4H-SiC晶體之外，還可能混入諸如6H-SiC的其他多晶型物，這可能會降低碳化矽錠111的質量。此外，當碳化矽錠111的表面形成為過度凸起的形狀時，錠本身可能會出現裂紋，或者在加工成晶圓時晶體可能會破裂。
碳化矽錠是否為過度凸錠是根據彎曲度來確定的，本說明書中製造的碳化矽錠111具有20mm或更小的曲率。
曲率的評價是將碳化矽晶錠的生長結束後的樣品放置在台板上，以晶錠的背面為基準，用高度規測量晶錠的中心和邊緣的高度來進行評價作為（中心高度-邊緣高度）值。曲率的正值表示凸起，0表示平坦，負值表示凹入。
碳化矽錠可以具有凸面或平坦面，並且可以具有0mm至14mm的曲率、0mm至11mm的曲率或0mm至8mm的曲率。具有在該範圍內的曲率的碳化矽錠可使晶圓加工更容易並減少破裂。
碳化矽錠基本上可以是具有最小缺陷或多晶型結合的單晶的4HSiC錠。碳化矽錠基本上由4HSiC製成並且可以具有凸面或平坦表面。
碳化矽錠可通過減少碳化矽錠中可能出現的缺陷來提供更高質量的碳化矽晶圓。
通過本說明書的方法製造的碳化矽錠可以減少在其表面上形成的凹坑。特別地，包括在直徑為4英寸或更大的晶錠表面中的凹坑可為10k/cm 2或更小。
說明書中，對於碳化矽錠的表面配合測量，共5個部分，包括中心部分的一個部分，不包括錠表面的刻面和3點鐘、6點鐘的四個地方，在顯微鏡下觀察從碳化矽錠邊緣向中心約10mm以內的9點、12點位置，測量各位置單位面積(1cm 2)的凹坑，然後評估其平均值。
碳化矽錠經過外圓磨削設備修整錠的外邊緣（外圓磨削），切割到一定厚度（切片），然後進行磨邊、平面研磨、拋光等。處理。
切片步驟是通過將碳化矽錠切片成具有一定的偏角來製備切片晶體的步驟。偏角基於4HSiC中的[0001]平面。偏角可以是選自0至15度的角度、選自0至12度的角度和選自0至8度的角度。
切片可以是晶圓製造中常用的任何切片方法。例如，可以應用使用金剛石線或施加有金剛石漿料的線進行切割、使用部分施加有金剛石等的刀片或輪進行切割等，但不限於此。
可以考慮要製造的晶圓的厚度來調整切片的晶體的厚度，並且可以考慮在下面描述的拋光步驟中拋光之後的厚度來切片成合適的厚度。
拋光步驟是將切片的晶體拋光至300至800um的厚度以形成碳化矽晶圓的步驟。
對於拋光步驟，可以應用通常應用於晶圓製造的拋光方法。例如，在進行研磨和/或研磨等工藝之後，可以應用拋光等。
在根據實施例的製造碳化矽晶圓的方法中，包括在碳化矽塊100中的碳化矽昇華，從而製造碳化矽錠和碳化矽晶圓。
形成碳化矽錠的原料為塊狀，導熱係數高。具體地，碳化矽塊100可以設置為在水平方向上具有高導熱性。
因此，在坩堝中產生的熱量可以容易地傳遞到坩堝的內部。因此，可在置於坩堝內的整個原料上形成均勻的溫度梯度。
因此，根據實施例的製造碳化矽晶圓的方法和製造碳化矽錠的方法可以容易地控制坩堝中每個位置的溫度。因此，根據實施例的製造碳化矽晶圓的方法和製造碳化矽錠的方法可以防止由於溫度不均勻導致的結晶度畸變或各種缺陷。因此，根據實施例的製造碳化矽晶圓的方法和製造碳化矽錠的方法可以提供改善的結晶度和機械強度。
此外，碳化矽塊100具有高導熱性，因此可以有效地將坩堝產生的熱量傳遞到設置在坩堝內的原材料。也就是說，碳化矽塊100可以是形成碳化矽晶圓的原材料和用於向內部傳遞熱量的傳熱介質。因此，根據實施例的製造碳化矽晶圓和碳化矽錠的方法可以提高碳化矽的昇華速率。此外，由於碳化矽塊100具有高導熱性，即使晶種110附近的溫度較低，原料的溫度也可以保持較高。
碳化矽塊100具有高導熱性並且可以設置成在水平方向上具有高導熱性。因此，坩堝主體10內的原料整體上可在水平方向上具有高導熱性。因此，製造碳化矽錠和碳化矽晶圓的方法可以降低水平方向上的溫度梯度。此外，由於原材料的中心部分與其外部之間的溫差不大，因此晶種110附近與原材料的上部之間的溫差可能較大。也就是說，坩堝主體10內在豎直方向上的溫度梯度會增加。因此，可以增加原料附近的碳化矽的昇華速率，並且也可以增加晶種110上的沉積速率。
因此，根據實施例的製造碳化矽晶圓和碳化矽錠的方法不僅可以提高碳化矽的昇華速率，還可以提高晶種110上的沉積速率。因此，製造碳化矽的方法根據實施例的晶圓和碳化矽錠可提供改進的生長速率。
另外，隨著碳化矽晶圓直徑的增大，坩堝主體10的內徑也應增大。由於碳化矽塊100具有高導熱性，所以即使坩堝主體10的內徑增加，也可以有效地控制坩堝主體10內部的溫度。因此，可以通過根據實施例的製造碳化矽晶圓的方法和製造碳化矽錠的方法有效地生產具有改進的性能的大直徑碳化矽晶圓。
圖4是示出碳化矽塊佈置在根據第二實施例的坩堝組件中的狀態的剖視圖。本實施例的描述參見上述提供的碳化矽錠和晶圓的製造方法的描述，變化部分另行描述。對前述實施例的描述，除變化部分外，可以與本實施例的描述基本結合。
如圖4所示，在碳化矽塊100和坩堝主體10的內表面之間可以形成第一流動路徑120。第一流動路徑120可以是碳化矽塊100的外周表面和內表面之間的空隙。即，第一流動路徑120可以形成為使得碳化矽塊100的外周表面和坩堝主體10的內表面彼此間隔開。
第一流動路徑120的寬度D可為約0.1mm至約30mm。第一流動路徑120的寬度D可為約0.5mm至約20mm。第一流動路徑120的寬度D可為約1mm至約10mm。
第一流動路徑120可以完全形成在碳化矽塊100的外周表面上。第一流動路徑120可以部分地形成在碳化矽塊100的外周表面上。第一流動路徑120可以形成在碳化矽塊100的外周表面的約10%至約90%的區域上。第一流動路徑120可以形成在碳化矽塊100的外周表面的約20%至約80%的區域上。第一流動路徑120可以形成在碳化矽塊100的外周表面的約30%至約70%的區域上。
第一流動路徑120可以從碳化矽塊100的下部延伸到其上部。第一流動路徑120可以從坩堝主體10的底部向坩堝主體10的上部延伸。第一流動路徑120可以垂直延伸。
通過第一流動路徑120，從碳化矽塊100的外周表面和碳化矽塊100的下部昇華的碳化矽氣體可以有效地移動到坩堝主體10的上部。因此，該方法製造碳化矽錠和碳化矽晶圓的過程可以提供改進的生長速率。
圖5是示出碳化矽塊佈置在根據第三實施例的坩堝組件中的狀態的剖視圖。本實施例的描述參見上述提供的碳化矽錠和晶圓的製造方法的描述，變化部分另行描述。對前述實施例的描述，除變化部分外，可以與本實施例的描述基本結合。
如圖5所示，第一流動路徑120包括碳化矽粉末。第一流動路徑120可以填充有碳化矽粉末。也就是說，碳化矽粉末可以填充在第一流動路徑120中。
碳化矽粉末包括碳化矽。碳化矽粉末可以由碳化矽形成。基於原材料所述顆粒的總重量，具有約75μm或更小粒度的碳化矽粉末的含量可以為15重量%或更少、10重量%或更少、或5重量%或更少。
此外，碳化矽粉末可具有約130μm至約400μm的粒徑D50。碳化矽粉末可具有約170μm至約300μm的D50。
碳化矽粉末可以設置在碳化矽塊100和坩堝主體10之間並且可以將從坩堝主體10產生的熱量傳遞到碳化矽塊100。也就是說，碳化矽粉末可以填充碳化矽塊100和坩堝主體10之間的間隙並且可以改善坩堝主體10和碳化矽塊100之間的傳熱特性。另外，由於第一流動路徑120填充有碳化矽粉末，昇華到包含在碳化矽粉末中的顆粒之間的空間中的碳化矽可以有效地移動。
因此，根據實施例的製造碳化矽錠和碳化矽晶圓的方法可以提供具有改進的生長速率、更少的缺陷和改進的晶體特性的錠和晶圓。
圖6是示出根據第四實施例的碳化矽塊的透視圖。圖7是示出碳化矽塊佈置在根據第四實施例的坩堝組件中的狀態的剖視圖。本實施例的描述參見上述提供的碳化矽錠和晶圓的製造方法的描述，變化部分另行描述。對前述實施例的描述，除變化部分外，可以與本實施例的描述基本結合。
如圖6和圖7所示，碳化矽塊可以包括第一碳化矽塊101、第二碳化矽塊102和第三碳化矽塊103。
第一碳化矽塊101、第二碳化矽塊102和第三碳化矽塊103可以依次堆疊。
即第一碳化矽塊101可以設置在坩堝主體10的底面上，第二碳化矽塊102可以設置在第一碳化矽塊101上，第三碳化矽塊103可以設置在第二碳化矽塊102的底面上。。
第一碳化矽塊101、第二碳化矽塊102和第三碳化矽塊103可以具有除圖6所示的板形之外的各種形狀。
另外，設置在坩堝主體10中的碳化矽塊的數量可以為3個或更多。也就是說，多個碳化矽塊可以堆疊設置在坩堝主體10中。另外，碳化矽塊100可以具有相同或不同的形狀。
根據該實施例的製造碳化矽錠和碳化矽晶圓的方法可以使用多個碳化矽塊作為碳化矽原材料，從而將原材料堆疊至期望的高度。另外，根據本實施例的碳化矽錠和碳化矽晶圓的製造方法可以在坩堝主體10中適當設置多個碳化矽塊，從而有效地設計整體導熱係數。此外，根據該實施例的製造碳化矽錠和碳化矽晶圓的方法可以通過設置多個碳化矽塊形成流動路徑，昇華的碳化矽氣體通過該流動路徑有效地移動到晶種110。
因此，根據實施例的製造碳化矽錠和碳化矽晶圓的方法可以提供具有提高的生長速率、更少的缺陷和改進的晶體特性的錠和晶圓。
圖8是示出根據第五實施例的碳化矽塊的透視圖。圖9是示出碳化矽塊佈置在根據第五實施例的坩堝組件中的狀態的剖視圖。本實施例的描述參見上述提供的碳化矽錠和晶圓的製造方法的描述，變化部分另行描述。對前述實施例的描述，除變化部分外，可以與本實施例的描述基本結合。
如圖8和9所示，可以另外包括間隔物作為碳化矽原料。間隔物可以設置在碳化矽塊之間。
第一間隔物131可以設置在第一碳化矽塊101和第二碳化矽塊102之間。此外，第二間隔物132可以設置在第二碳化矽塊100和第三碳化矽塊103之間。
間隔物可以包括碳化矽。間隔物可以由碳化矽製成。間隔物可以包括99質量%或更多的碳化矽。
此外，間隔物可以是碳化矽塊100。也就是說，間隔物可以是具有預定尺寸或更大尺寸的碳化矽塊。
第一間隔物131在第一碳化矽塊101和第二碳化矽塊102之間形成空間。通過第一間隔物131，在第一碳化矽塊101和第二碳化矽塊102之間形成第二流動路徑121。第二流動路徑121可沿水平方向延伸。
第二流動路徑121可具有約0.5mm至約30mm的寬度。第二流動路徑121可具有約1mm至約20mm的寬度。第二流動路徑121可具有約5mm至約10mm的寬度。第二流動路徑121的寬度可由第一間隔物131的高度決定。
第二流動路徑121可以連接到第一流動路徑120。即，第二流動路徑121可以連接到第二碳化矽塊102與坩堝主體10的內表面之間的空間。
第二間隔物132在第二碳化矽塊102和第三碳化矽塊103之間形成空間。通過第二間隔物132，在第二碳化矽塊102和第三碳化矽塊103之間形成第三流動路徑122。第三流動路徑122可沿水平方向延伸。
第三流動路徑122可具有約0.5mm至約30mm的寬度。第三流動路徑122可具有約1mm至約20mm的寬度。第三流動路徑122可具有約5mm至約10mm的寬度。第三流動路徑122的寬度可由第二間隔物132的高度決定。
第三流動路徑122可連接至第一流動路徑120。即，第三流動路徑122可連接至第三碳化矽塊103與坩堝主體10的內表面之間的空間。
另外，雖然未在圖中示出，但在第一碳化矽塊101和坩堝主體10的底面之間可以設置有第三間隔物。第三間隔物可以在第一碳化矽塊101和坩堝主體10的底面之間形成第四流動路徑。
在坩堝主體10內部，第二流動路徑121、第三流動路徑122和第四流動路徑可以沿與豎直方向交叉的方向延伸。
因此，從第一碳化矽塊101和第三間隔物的下表面昇華並產生的碳化矽氣體可以通過第四流動路徑和第一流動路徑120有效地傳送到晶種110。
此外，從第一碳化矽塊101的上表面、第二碳化矽塊102的下表面和第一間隔物131昇華的碳化矽氣體可以通過第二流動路徑121和第一流動路徑120有效地傳送到晶種110。
此外，從第二碳化矽塊102的上表面、第三碳化矽塊103的下表面和第二間隔物132昇華的碳化矽氣體可以通過第三流動路徑122和第一流動路徑120有效地傳輸到晶種110。
根據實施例的製造碳化矽錠和碳化矽晶圓的方法可以例如使用在水平方向上延伸的流動路徑在與豎直方向交叉的方向上有效地向上傳送昇華的碳化矽氣體。
因此，根據實施例的製造碳化矽錠和碳化矽晶圓的方法可以提供具有提高的生長速率、更少的缺陷和改進的晶體特性的錠和晶圓。
圖10是碳化矽塊設置在根據第六實施例的坩堝組件中的剖視圖。本實施例的描述參見上述提供的碳化矽錠和晶圓的製造方法的描述，變化部分另行描述。對前述實施例的描述，除變化部分外，可以與本實施例的描述基本結合。
參照圖10，碳化矽粉末可以設置在第一流動路徑120、第二流動路徑121和第三流動路徑122中。此外，碳化矽粉末可以填充到第一流動路徑120、第二流動路徑121和第三流動路徑122中。
另外，雖然圖未示出，但碳化矽粉末也可以配置在第四流動路徑中。
此外，可以省略第一間隔物131、第二間隔物132和第三間隔物。也就是說，碳化矽粉末可以代替第一間隔物131、第二間隔物132和第三間隔物的間隔物功能。
碳化矽粉末可以改善每個流動路徑中的熱傳遞特性，並且昇華的碳化矽氣體的傳遞性能可以通過包含在碳化矽粉末中的顆粒之間的空間來保持。
根據實施例的製造碳化矽錠和碳化矽晶圓的方法可以在水平方向上整體上具有均勻的溫度梯度。因此，根據實施例的製造碳化矽錠和碳化矽晶圓的方法可以提供具有改進的生長速率、更少的缺陷和改進的晶體特性的錠和晶圓。
圖11是示出根據第七實施例的碳化矽塊的透視圖。圖12是示出碳化矽塊佈置在根據第七實施例的坩堝組件中的狀態的剖視圖。本實施例的描述參見上述提供的碳化矽錠和晶圓的製造方法的描述，變化部分另行描述。對前述實施例的描述，除變化部分外，可以與本實施例的描述基本結合。
參照圖11和12，碳化矽塊100包括第五流動路徑124。第五流動路徑124可以形成在碳化矽塊100的中央部分。第五流動路徑124可以形成為從碳化矽塊100的內部向上延伸。此外，第五流動路徑124可以從碳化矽塊100的內部開口向上。
第五流動路徑124的深度可以是碳化矽塊100的高度的大約1/2到大約1。第五流動路徑124的深度可以是碳化矽塊100的高度的大約2/3到大約9/10。第五流動路徑124的深度可以是碳化矽塊100的高度的約3/4至約4/5。
第五流動路徑124在垂直方向上穿透碳化矽塊100。也就是說，第五流動路徑124可以從碳化矽塊100的下表面穿透到其上表面。
第五流動路徑124可以具有圓柱形狀。碳化矽塊100可以具有環形。
第五流動路徑124的直徑可以是碳化矽塊100的直徑的約1/10至約1/2。第五流動路徑124的直徑可以是碳化矽塊100的直徑的約1/5至約1/3。第五流動路徑124的直徑可為碳化矽塊100的直徑的約3/10至約1/2。
此外，第五流動路徑124的直徑可為約1cm至約30cm。第五流動路徑124的直徑可為約3cm至約20cm。第五流動路徑124的直徑可為約5cm至約10cm。
由於第五流動路徑124開口向上，昇華到第五流動路徑124的內表面的碳化矽氣體可以有效地向上傳輸。此外，第五流動路徑124的內表面可沿著坩堝主體10的內表面設置。因此，來自坩堝主體10的熱量可均勻地傳遞至第五流動路徑124的內表面。即，第五流動路徑124的內表面與坩堝主體10的內表面之間的間隔根據位置可以是均勻的，來自坩堝主體10的熱量可以均勻地傳遞到第五流動路徑的內表面124。
因此，製造碳化矽錠和碳化矽晶圓的方法可以均勻地控制第五流動路徑124的內表面的溫度。此外，製造碳化矽錠和碳化矽晶圓的方法可以有效地昇華來自第五流動路徑124的內表面的碳化矽氣體。
因此，根據實施例的製造碳化矽錠和碳化矽晶圓的方法可以提供具有改進的生長速率、更少的缺陷和改進的晶體特性的錠和晶圓。
圖13是示出碳化矽塊佈置在根據第八實施例的坩堝組件中的狀態的剖視圖。本實施例的描述參見上述提供的碳化矽錠和晶圓的製造方法的描述，變化部分另行描述。對前述實施例的描述，除變化部分外，可以與本實施例的描述基本結合。
參照圖13，碳化矽塊100包括第六流動路徑125。第六流動路徑125可以形成在碳化矽塊100的中央部分。第六流動路徑125可以形成為從矽的內部向上延伸碳化矽塊100。此外，第六流動路徑125可以從碳化矽塊100的內部開口向上。
第六流動路徑125的深度可以是碳化矽塊100的高度的約1/2至約1。第六流動路徑125的深度可以是碳化矽塊100的高度的約2/3至約9/10。第六流動路徑125的深度可以是碳化矽塊100的高度的約3/4至約4/5。
此外，第六流動路徑125可具有約1cm至約30cm的平均內徑。第六流動路徑125可具有約3cm至約20cm的平均內徑。第六流動路徑125可具有約5cm至約10cm的平均內徑。
第六流動路徑125可以在豎直方向上穿透碳化矽塊100。即，第六流動路徑125可以從碳化矽塊100的下表面貫通至其上表面。
此外，第六流動路徑125的內表面可以在豎直方向上傾斜。第六流動路徑125可具有朝向上側逐漸增加的內徑。此處，流動路徑的內徑是指在流動路徑的水平方向上與流動路徑的截面積具有相同面積的圓的直徑。第六流動路徑125的內表面可具有0.5至10的平均傾斜度。第六流動路徑125的內表面可具有約1至約5的平均傾斜度。第六流動路徑125的內表面可具有約為1.5至3的平均傾斜度。
在此，平均傾斜度是第六流動路徑125的深度除以第六流動路徑125的最低部的內徑與第六流動路徑125的最高部的內徑之差的值。平均傾斜度可以由下面的等式1表示。
[等式1]
流動路徑深度/（流動路徑最高處內徑-流動路徑最低處內徑）
第六流動路徑125可以具有截面錐形狀。第六流動路徑125可以具有截面多棱錐形狀。第六流動路徑125的內徑可具有向上逐漸增大的趨勢。
由於第六流動路徑125開口向上，昇華到第六流動路徑125的內表面的碳化矽氣體可以有效地向上傳輸。另外，第六流動路徑125的內表面傾斜，因此表面積大。
此外，感應線圈40在碳化矽塊100設置的區域中從坩堝主體10的下部到達坩堝主體10的上部時可以減少施加的熱量。因此，即使第六流動路徑125的內表面傾斜，也可以均勻地控制第六流動路徑125的內表面的溫度。
因此，製造碳化矽錠和碳化矽晶圓的方法可以增加從第六流動路徑125的內表面昇華的碳化矽氣體的量。
因此，根據實施例的製造碳化矽錠和碳化矽晶圓的方法可以提供具有改進的生長速率、更少的缺陷和改進的晶體特性的錠和晶圓。
圖14是示出碳化矽塊佈置在根據第九實施例的坩堝組件中的狀態的剖視圖。本實施例的描述參見上述提供的碳化矽錠和晶圓的製造方法的描述，變化部分另行描述。對前述實施例的描述，除變化部分外，可以與本實施例的描述基本結合。
參照圖14，形成在碳化矽塊100的中心部分中的流動路徑可以具有台階形狀。流動路徑的內表面可以具有台階形狀。流動路徑的內表面可以具有台階。
碳化矽塊100可包括第七流動路徑126、第八流動路徑127和第九流動路徑128。
第七流動路徑126設置在碳化矽塊100的下部。第七流動路徑126設置為與碳化矽塊100的下表面相鄰。第七流動路徑可以貫穿碳化矽塊100的下表面。
第八流動路徑127連接第七流動路徑126，並設置於第七流動路徑126上。
第九流動路徑128設置在第八流動路徑127上。另外，第九流動路徑128與第八流動路徑127相連。第九流動路徑128設置在碳化矽塊100的上部。第九流動路徑128貫穿碳化矽塊100的上表面。第九流動路徑128從碳化矽塊100的上表面開口向上。
第九流動路徑128的平均內徑大於第八流動路徑127的平均內徑。另外，第八流動路徑127的平均內徑大於第九流動路徑128的平均內徑。
第九流動路徑128的平均內徑可以是第八流動路徑127的平均內徑的約1.1倍至約2倍。此外，第八流動路徑127的平均內徑可以是第七流動路徑126的平均內徑約1.1倍至約2倍。
由於第九流動路徑128開口向上，第七流動路徑126、昇華到第八流動路徑127和第九流動路徑128的內表面的碳化矽氣體可以有效地向上傳輸。另外，第七流動路徑126、第八流動路徑127和第九流動路徑128的內表面具有台階，從而具有較大的表面積。
此外，感應線圈40在碳化矽塊100設置的區域中從坩堝主體10的下部到達坩堝主體10的上部時可以減少施加的熱量。因此，即使第七流動路徑126、第八流動路徑127和第九流動路徑128的內表面具有台階，第七流動路徑126、第八流動路徑127和第九流動路徑128的內表面的溫度可以被統一控制。
因此，製造碳化矽錠和碳化矽晶圓的方法可以增加從第六流動路徑125的內表面昇華的碳化矽氣體的量。
因此，根據實施例的製造碳化矽錠和碳化矽晶圓的方法可以提供具有改進的生長速率、更少的缺陷和改進的晶體特性的錠和晶圓。
圖15是示出根據第十實施例的碳化矽塊的橫截面的剖視圖。本實施例的描述參見上述提供的碳化矽錠和晶圓的製造方法的描述，變化部分另行描述。對前述實施例的描述，除變化部分外，可以與本實施例的描述基本結合。
參照圖15，碳化矽塊100可具有微孔129。微孔129可具有約1μm至約500μm的內徑。微孔129為開孔。也就是說，微孔129可以通向碳化矽塊100的外部。此外，微孔129可以與碳化矽塊100連通，甚至連通到碳化矽塊100的內部。
為了形成微孔129，可以通過燒結形成碳化矽塊100。也就是說，碳化矽粉末可以以期望的形狀堆積並燒結以形成碳化矽塊100。在燒結過程中，包含在碳化矽粉末中的顆粒可以彼此連接以形成碳化矽塊100。此外，在燒結過程中，碳化矽粉末中包含的顆粒之間的空間可以形成微孔129。
另外，間隔物也可以具有類似於碳化矽塊100的結構。即，間隔物也可以包括微孔129。
由於碳化矽塊100是通過將碳化矽顆粒彼此連接而形成的，所以表現出高導熱性。此外，由於包含微孔129，可以有效地排出昇華的碳化矽氣體。
因此，製造碳化矽錠和碳化矽晶圓的方法可以增加從微孔129的內表面昇華的碳化矽氣體的量。
因此，根據實施例的製造碳化矽錠和碳化矽晶圓的方法可以提供具有改進的生長速率、更少的缺陷和改進的晶體特性的錠和晶圓。
上述實施例可以相互組合，只要它們在技術上不相互干擾即可。例如，碳化矽粉末也可以設置在第四流動路徑、第五流動路徑124、第六流動路徑125、第七流動路徑126、第八流動路徑127和第九流動路徑128中。另外，碳化矽粉末也可以設置在碳化矽塊100之間的空間中。另外，間隔物可以設置在不同位置以形成流動路徑。
下面通過具體實施例進行更詳細的描述。以下實施例僅是幫助理解實施例的示例，本說明書中公開的發明的範圍不限於此。
實施例1～5和比較例
將環形燒結體#1裝入石墨坩堝主體內。碳化矽晶種和晶種座放置在碳化矽塊的上部。碳化矽晶種(4HSiC單晶，6英寸)以常規方式固定，使得其C側面向坩堝的下部。此外，坩堝蓋和晶種座由石墨製成一體。坩堝蓋和晶種座均為圓盤形。
坩堝主體被裝有晶種和晶種座的坩堝蓋覆蓋，周圍被隔熱件包圍，並且放置在配備有作為加熱裝置的加熱線圈的反應室中。
密度為0.19g/cc、孔隙率為85%、抗壓強度為0.37MPa的石墨氈作為隔熱件。
使坩堝內成為真空狀態後，緩緩注入氬氣，使坩堝內達到大氣壓，再次使坩堝內逐漸減壓。同時，坩堝內溫度以約5℃/min的升溫速率逐漸升溫至2000℃，並以約3℃/min的升溫速率逐漸升溫至2350℃。
接下來，在2350℃的溫度和20托的壓力的條件下，從碳化矽晶種生長SiC錠100小時。
接下來，用金剛石線鋸切割碳化矽錠，並通過倒角工序、磨削工序和拋光工序進行加工。因此，製造了相對於面(0001)具有4度的偏離角的碳化矽晶圓。
表1
分類 原材料 增長率 （μm/小時） 表面配合（數/cm 2） 缺陷（BPD、TSD、TED等）（個數/cm 2）
實施例1 環形碳化矽燒結體#1 320 4800 8000
實施例2 環形碳化矽燒結體#2 260 4400 8400
實施例3 圓柱形碳化矽燒結體 330 4400 8800
實施例4 圓柱形多晶碳化矽塊 375 5200 7200
實施例5 圓柱形單晶碳化矽塊 380 5200 7600
比較例 碳化矽粉 220 5600 10400
1）環形碳化矽燒結體#1
這種碳化矽燒結體是通過在約2200℃燒結約5小時粒徑D50約為150微米的碳化矽粉末而形成的。形成的碳化矽燒結體具有圖10的形狀。外徑約175mm，內徑約30mm，高度約80mm，孔隙率約45vol%。
2）環形碳化矽燒結體#2
這種碳化矽燒結體是通過在約2200℃燒結約5小時D50約為150μm的碳化矽粉末而形成的。形成的碳化矽燒結體具有圖13的碳化矽塊狀。外徑約170mm，高度約80mm，最小內徑約30mm，最大內徑約100mm，孔隙率約46vol%。
3）圓柱形碳化矽燒結體
這種碳化矽燒結體是通過在約2200℃燒結約5小時D50約為150μm的粉末而形成的。形成的碳化矽燒結體具有約170mm的外徑、約80mm的高度和約43vol%的孔隙率。
4）圓柱形多晶碳化矽塊
該多晶碳化矽塊具有約170mm的外徑和約80mm的高度。
5）圓柱形單晶碳化矽塊
該單晶碳化矽塊具有約170mm的外徑和約80mm的高度。
6）碳化矽粉末
該碳化矽粉末具有約150μm的D50。
根據實施例的製造碳化矽錠和晶圓的方法提供改進的生長速率並表現出低缺陷。
雖然已經詳細描述了本發明的示例性實施例，但是本發明的範圍不限於此，並且本領域的普通技術人員使用如在本文中所定義的本發明的基本概念進行的各種修改和改進。以下專利範圍均落入本發明的範圍內。
10:坩堝主體 100:碳化矽塊 101:第一碳化矽塊 102:第二碳化矽塊 103:第三碳化矽塊 11:坩堝蓋 12:晶種座 110:晶種 111:碳化矽錠 120:第一流動路徑 121:第二流動路徑 122:第三流動路徑 124:第五流動路徑 125:第六流動路徑 126:第七流動路徑 127:第八流動路徑 128:第九流動路徑 129:微孔 131:第一間隔物 132:第二間隔物 20:隔熱件 30:反應室 40:感應線圈 D:寬度
圖1是示出根據第一實施例的坩堝組件和碳化矽塊的分解透視圖。 圖2是示出碳化矽塊設置在根據第一實施例的坩堝組件中的形狀的剖視圖。 圖3是示出根據第一實施例的用於製造碳化矽錠的錠生長裝置的剖視圖。 圖4是示出碳化矽塊佈置在根據第二實施例的坩堝組件中的狀態的剖視圖。 圖5是示出碳化矽塊佈置在根據第三實施例的坩堝組件中的狀態的剖視圖。 圖6是示出根據第四實施例的碳化矽塊的透視圖。 圖7是示出碳化矽塊佈置在根據第四實施例的坩堝組件中的狀態的剖視圖。 圖8是示出根據第五實施例的碳化矽塊的透視圖。 圖9是示出碳化矽塊佈置在根據第五實施例的坩堝組件中的狀態的剖視圖。 圖10是碳化矽塊設置在根據第六實施例的坩堝組件中的剖視圖。 圖11是示出根據第七實施例的碳化矽塊100的透視圖。 圖12是示出碳化矽塊佈置在根據第七實施例的坩堝組件中的狀態的剖視圖。 圖13是示出碳化矽塊佈置在根據第八實施例的坩堝組件中的狀態的剖視圖。 圖14是示出碳化矽塊佈置在根據第九實施例的坩堝組件中的狀態的剖視圖。 圖15是示出根據第十實施例的碳化矽塊的橫截面的剖視圖。
100:碳化矽塊
10:坩堝主體
11:坩堝蓋
12:晶種座
110:晶種

Claims (16)

  1. 一種碳化矽晶圓的製造方法，所述方法包括： 將碳化矽塊置於坩堝中； 昇華包含在所述碳化矽塊中的碳化矽以形成碳化矽錠；以及 加工所述碳化矽錠。
  2. 如請求項1所述的方法，其中所述碳化矽塊具有約1cm 3或更大的表觀體積。
  3. 如請求項1所述的方法，其中所述碳化矽塊在至少一個方向上具有約10W/mK或更大的導熱率。
  4. 如請求項1所述的方法，其中在所述碳化矽塊的外周面與反應容器的內表面之間形成有昇華的碳化矽氣體能夠移動的流動路徑。
  5. 如請求項1所述的方法，其中所述碳化矽塊設置為在水平方向上具有10W/mK或更大的導熱率。
  6. 如請求項1所述的方法，其中所述碳化矽塊包括流動路徑，昇華的碳化矽氣體可以移動通過所述流動路徑。
  7. 如請求項6所述的方法，其中所述流動路徑開口向上。
  8. 如請求項7所述的方法，其中所述流動路徑的至少一部分具有朝向上方逐漸增大的內徑。
  9. 如請求項6所述的方法，其中所述流動路徑包括： 第一流動路徑，具有第一內徑；以及 第二流動路徑，連接到所述第一流動路徑並配置為具有大於所述第一內徑的第二內徑， 其中所述第二流動路徑設置於所述第一流動路徑上。
  10. 如請求項1所述的方法，其中所述碳化矽塊包括： 第一碳化矽塊，設置在反應容器中；以及 第二碳化矽塊，設置於所述第一碳化矽塊上。
  11. 如請求項10所述的方法，其中所述第一碳化矽塊與所述第二碳化矽塊之間形成供昇華的碳化矽氣體通過的流動路徑。
  12. 如請求項11所述的方法，其中所述流動路徑中設置有碳化矽粉末。
  13. 如請求項1所述的方法，其中所述碳化矽塊的形狀為圓柱形、圓錐形、環形或多棱柱形。
  14. 如請求項1所述的方法，其中所述碳化矽錠具有250μm/hr或更大的生長速率。
  15. 如請求項1所述的方法，其中所述碳化矽塊包括開孔，並且所述碳化矽塊具有10體積%至50體積%的孔隙率。
  16. 一種碳化矽錠的製造方法，所述方法包括： 將碳化矽塊置於坩堝中； 在所述坩堝中放置晶種；以及 昇華包含在碳化矽塊中的碳化矽以所述生長晶種。
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