TWI796743B - 碳化矽材料與其製備方法 - Google Patents

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Abstract

提供一種碳化矽材料的製備方法，所述方法包括以下步 驟。對於晶圓或是晶體執行第一退火製程。所述第一退火製程的條件包括：使用10℃/分至30℃/分的升溫速率，於2000℃以下的退火溫度及大於2分鐘且小於4小時的恆溫退火時間執行所述第一退火製程。在執行所述第一退火製程之後，所述晶圓或所述晶體的平均電阻率大於1010Ω．cm。

Description

碳化矽材料與其製備方法
本發明是有關於一種碳化矽材料的製備方法，且特別是有關於一種產生高電阻率特性的碳化矽材料的製備方法。
一般來說，高純度的晶體若要產生高電阻值，則需以高溫2000℃至2400℃的環境中，以及30℃/分至150℃/分的快速退火產生點缺陷，進而才能產生高電阻率的電特性。然而，在大於2000℃以上的溫度進行退火時，容易使晶體或晶圓的品質劣化或導致其破裂。
有鑑於此，如何在避免晶體/晶圓的品質劣化或破裂的同時，提升晶體/晶圓的電阻率為目前亟需解決的問題。
本發明提供一種碳化矽材料(如晶圓或是晶體)的製備方法，其能夠在提升晶體/晶圓的電阻率的同時，避免晶體/晶圓的品質劣化或破裂。
本發明的一種碳化矽材料的製備方法，包括以下步驟。對於晶圓或是晶體執行第一退火製程。所述第一退火製程的條件包括：使用10℃/分至30℃/分的升溫速率，於2000℃以下的退火溫度及大於2分鐘且小於4小時的恆溫退火時間執行所述第一退火製程。在執行所述第一退火製程之後，所述晶圓或所述晶體的平均電阻率大於1010Ω．cm。
在本發明的一實施例中，是對於晶體執行第一退火製程，且晶體切割後形成的晶圓的平均電阻率大於1010Ω．cm。
在本發明的一實施例中，所述的方法更包括對於切割後形成的晶圓進行拋光後再執行第二退火製程。第二退火製程的條件包括：使用10℃/分至30℃/分的升溫速率，於2000℃以下的退火溫度及大於2分鐘的恆溫退火時間執行第二退火製程。
在本發明的一實施例中，是對於晶圓執行第一退火製程，且是在對晶圓進行拋光後再執行第一退火製程。
在本發明的一實施例中，退火溫度的範圍為1950℃至2000℃。
在本發明的一實施例中，退火溫度的範圍為1950℃至1980℃。
在本發明的一實施例中，升溫速率為25℃/分至30℃/分，且晶圓或晶體中平均電阻率大於5*1011Ω．cm的部份占晶圓或晶體之面積的100%。
在本發明的一實施例中，升溫速率為22℃/分至26℃/ 分，且晶圓或晶體中平均電阻率大於1011Ω．cm的部份占晶圓或晶體之面積的100%。
在本發明的一實施例中，升溫速率為20℃/分至24℃/分，且晶圓或晶體中平均電阻率大於5*1010Ω．cm的部份占晶圓或晶體之面積的100%。
在本發明的一實施例中，升溫速率為10℃/分至20℃/分，且晶圓或晶體中平均電阻率大於1010Ω．cm的部份占晶圓或晶體之面積的100%。
本發明另提供一種碳化矽材料，所述碳化矽材料包括晶圓或是晶體，且所述晶圓或所述晶體中平均電阻率大於1010Ω．cm的部份占所述晶圓或所述晶體之面積的100%。
在本發明的一實施例中，所述晶圓或所述晶體中平均電阻率大於5*1010Ω．cm的部份占所述晶圓或所述晶體之面積的100%。
在本發明的一實施例中，所述晶圓或所述晶體中平均電阻率大於1011Ω．cm的部份占所述晶圓或所述晶體之面積的100%。
在本發明的一實施例中，所述晶圓或所述晶體中平均電阻率大於5*1011Ω．cm的部份占所述晶圓或所述晶體之面積的100%。
基於上述，透過使用本發明實施例的碳化矽材料的製備方法，能夠使碳化矽材料中的原子排列較為整齊，並使晶圓/晶體的電阻率提升。此外，透過降低退火製程的退火溫度以及升溫速 率時，可在提升電阻率的同時，避免晶體/晶圓的品質劣化或破裂。
100:晶體
100A:第一表面
100B:第二表面
100W:碳化矽晶圓
AN1:第一退火製程
AN2:第二退火製程
D1:第一方向
D2:第二方向
S10、S12、S122、S14:步驟
S20、S202、S22、S24、S26、S28:步驟
圖1是依照本發明一實施例的碳化矽材料的製備方法的流程圖。
圖2A至圖2C是依照本發明一些實施例的碳化矽材料的製備方法的剖面示意圖。
圖3是依照本發明另一實施例的碳化矽材料的製備方法的流程圖。
圖4A至圖4C是依照本發明一些實施例的碳化矽材料的製備方法的剖面示意圖。
圖5A至圖5C是依照本發明一些實施例的碳化矽材料的製備方法的剖面示意圖。
圖1是依照本發明一實施例的碳化矽材料的製備方法的流程圖。圖2A至圖2C是依照本發明一些實施例的碳化矽材料的製備方法的剖面示意圖。以下，將參考圖1中的步驟配合圖2A至圖2C的剖面示意圖，對本發明實施例的碳化矽晶圓的製備方法進行說明。
參考圖1的步驟S10以及如圖2A與圖2B所示，是對經 過晶體成長製程得到的晶體100進行切割以形成晶圓。如圖2A所示，晶體100可以為透過傳統的晶體成長製程而形成的晶體100。在一些實施例中，晶體100或是晶碇可透過物理氣相傳輸(physical vapor transport)法，在高溫爐中感應加熱使碳化矽固體原料揮發，再沉積於晶種表面上，長大加厚而形成。晶體100或是晶碇可以視製造方式、製造原料、晶種晶向而有不同的結晶構造。舉例來說，碳化矽的晶體/晶碇包括4H-碳化矽、6H-碳化矽等。4H-碳化矽以及6H-碳化矽屬於六方晶系。在一些實施例中，晶體100包括第一表面100A以及與第一表面100A相對的第二表面100B。第一表面100A例如為碳面，而第二表面100B例如為矽面。
如圖2B所示，在晶體100生長完成後，是對晶體100進行切割處理。舉例來說，是沿著第一方向D1將晶體100的邊角切割成等徑圓柱，以及磨成導圓角，以避免晶圓的邊角因為碰撞而破裂。接著，是沿著第二方向D2將晶體100切片，來將多個晶圓切割分離。晶體100的切片方法包括以刀具或鋼線配合磨粒(磨粒如鑽石顆粒)的方式進行切割。將晶體100切片並研磨拋光後，可得到多個如圖2C所示的碳化矽晶圓100W。
接著，參考圖1的步驟S12以及如圖2C所示，是對於碳化矽晶圓100W執行第一退火製程AN1。在一些實施例中，第一退火製程AN1的條件包括執行步驟S122。具體來說，步驟S122包括使用10℃/分至30℃/分的升溫速率，於2000℃以下的退火溫度及大於2分鐘且小於4小時的恆溫退火時間來執行所述第一退 火製程AN1。據此，在執行第一退火製程AN1之後，如圖1的步驟S14以及圖2C所示，所得到的碳化矽晶圓100W的平均電阻率為大於1010Ω．cm。
圖3是依照本發明另一實施例的碳化矽材料的製備方法的流程圖。圖4A至圖4C是依照本發明一些實施例的碳化矽材料的製備方法的剖面示意圖。圖5A至圖5C是依照本發明一些實施例的碳化矽材料的製備方法的剖面示意圖。以下，將參考圖3中的步驟，配合圖4A至圖4C的剖面示意圖或是圖5A至圖5C的剖面示意圖，對本發明實施例的碳化矽材料的製備方法進行說明。
如圖3的步驟S20以及如圖4A與圖5A所示，是對經過晶體成長製程得到的晶體100執行第一退火製程AN1。圖4A與圖5A所示的晶體100可例如與圖2A中所示的晶體100由類似的製程而得，因此，將不再予以贅述。在一些實施例中，第一退火製程AN1的條件包括執行步驟S202。具體來說，步驟S202包括使用10℃/分至30℃/分的升溫速率，於2000℃以下的退火溫度及大於2分鐘且小於4小時的恆溫退火時間來執行第一退火製程AN1。
在一些實施例中，在執行第一退火製程AN1之後，是如圖3所示的步驟S22判斷晶體100的平均電阻率是否大於1010Ω．cm。若是晶體100的平均電阻率大於1010Ω．cm，則可如圖4B所示的直接對晶體100進行切片，來將多個晶圓切割分離。將晶體100切片並研磨拋光後，可得到多個如圖4C所示的碳化矽晶圓100W。據此，如圖3的步驟S24以及圖4C所示，切割後形成的 碳化矽晶圓100W的平均電阻率也會是大於1010Ω．cm。
在一些其它實施例中，若是於步驟S22判斷經第一退火製程AN1的晶體100的平均電阻率仍無法滿足大於1010Ω．cm的範圍，則可如圖3的步驟S26以及圖5B與圖5C所示的，對於切割後形成的晶圓100W進行研磨拋光後，再執行第二退火製程AN2。舉例來說，可如圖5B所示的，對晶體100進行切片，來將多個晶圓切割分離。將晶體100切片並研磨拋光後，可得到多個如圖5C所示的碳化矽晶圓100W。接著，再對碳化矽晶圓100W執行所述第二退火製程AN2。
在一些實施例中，第二退火製程AN2的條件包括：使用10℃/分至30℃/分的升溫速率，於2000℃以下的退火溫度及大於2分鐘且小於4小時的恆溫退火時間執行第二退火製程AN2。據此，如圖3的步驟S28以及圖5C所示，執行第二退火製程AN2後得到的碳化矽晶圓100W的平均電阻率會是大於1010Ω．cm。
在上述的實施例中，不論是第一退火製程AN1或是第二退火製程AN2，其退火溫度為2000℃以下，且例如為1950℃至2000℃的退火溫度範圍。在一些較佳的實施例中，退火溫度為1950℃至1980℃的範圍。此外，恆溫退火的時間為大於2分鐘小於4小時，較佳為大於10分鐘小於3小時，最佳為大於30分鐘小於2小時。據此，當控制退火溫度以及恆溫退火時間在上述範圍時，可在提升晶體/晶圓的電阻率的同時，避免晶體/晶圓的品質劣化或破裂。
此外，在上述的實施例中，不論是第一退火製程AN1或是第二退火製程AN2，其升溫速率是控制在10℃/分至30℃/分的範圍。舉例來說，在一些實施例中，當升溫速率為25℃/分至30℃/分的範圍時，所得到的晶圓100W或晶體100中的平均電阻率大於5*1011Ω．cm的部份占所述晶圓100W或晶體100之面積的100%。在一些實施例中，當升溫速率為22℃/分至26℃/分的範圍時，所得到的晶圓100W或晶體100中的平均電阻率大於1011Ω．cm的部份占所述晶圓100W或晶體100之面積的100%。在一些實施例中，當升溫速率為20℃/分至24℃/分的範圍時，所得到的晶圓100W或晶體100中的平均電阻率大於5*1010Ω．cm的部份占所述晶圓100W或晶體100之面積的100%。在一些實施例中，當升溫速率為10℃/分至20℃/分的範圍時，所得到的晶圓100W或晶體100中的平均電阻率大於1010Ω．cm的部份占所述晶圓100W或晶體100之面積的100%。
據此，當控制升溫速率在上述範圍時，可在提升晶體/晶圓的電阻率的同時，避免晶體/晶圓的品質劣化或破裂。
為了證明本發明碳化矽晶圓的製備方法能夠同時提升晶圓的電阻率，並避免其品質劣化或破裂，將以下列的實驗例進行說明。
實驗例A
在下述的實驗例中，是對切割後形成的晶圓進行本發明 的退火製程，並判斷其平均電阻率。其中，退火溫度是控制在1950℃，恆溫退火時間為30分，且升溫速率是調整在10℃/分至30℃/分的範圍。透過升溫速率的調整，晶圓的平均電阻率如表1所示。
Figure 110127525-A0305-02-0011-1
從上述表1的實驗例來看，可以確認的是，當使用本發明的退火製程來製備碳化矽晶圓時，能夠有效使晶圓的平均電阻率控制在大於1010Ω．cm的範圍。如實驗例A1所示，當升溫速率是在10℃/分至20℃/分的範圍內進行調整時，碳化矽晶圓的平均 電阻率大於1010Ω．cm的部份可占整個晶片面積的80%至100%。如實驗例A2所示，當升溫速率是在20℃/分至24℃/分的範圍內進行調整時，碳化矽晶圓的平均電阻率大於5*1010Ω．cm的部份可占整個晶片面積的80%至100%。如實驗例A3所示，當升溫速率是在22℃/分至26℃/分的範圍內進行調整時，碳化矽晶圓的平均電阻率大於1011Ω．cm的部份可占整個晶片面積的80%至100%。如實驗例A4所示，當升溫速率是在25℃/分至30℃/分的範圍內進行調整時，碳化矽晶圓的平均電阻率大於5*1011Ω．cm的部份可占整個晶片面積的80%至100%。
實驗例B
為了進一步確認退火溫度與晶圓/晶體的電阻率及其品質的相關性，於本實驗例中，是對晶體進行本發明的退火製程。其中，恆溫退火時間為30分，升溫速率為10℃/分，且退火溫度是控制在1950℃、2000℃或是2050℃。實驗結果如表2所示。
Figure 110127525-A0305-02-0012-2
從表2的實驗結果來看，可以得知的是，當使用本發明的退火溫度(實驗例B2、B3)來執行退火製程時，晶體能夠達到較好(1010Ω．cm以上)的電阻率，並且同時避免晶體毀損的問題。如表2的實驗例B2所示，當退火溫度是控制在1950℃時，其晶體無毀損，且電阻率良好(1010Ω．cm以上)。另外，如表2的實驗例B3所示，當退火溫度是控制在2000℃時，其晶體有稍微毀損，但電阻率仍維持良好(1010Ω．cm以上)。
相較之下，如表2的實驗例B1所示，當退火溫度是控制在1850℃時，由於退火溫度過低，晶體無法達到理想的電阻率(1010Ω．cm以下)。另外，如表2的實驗例B4所示，當退火溫度是控制在2050℃時，由於升溫速率較傳統的方法來的慢，其較高的退火溫度增加了晶體受損的風險，因此，晶體會因碳化而導致其表面變黑毀損，進而使電阻率變差(1010Ω．cm以下)。
實驗例C
為了進一步確認升溫速率與晶圓/晶體的電阻率的相關性，於本實驗例中，是對晶圓進行本發明的退火製程。其中，退火溫度是控制在1950℃，恆溫退火時間為30分，且升溫速率是調整在10℃/分至40℃/分的範圍。實驗結果如表3所示。
Figure 110127525-A0305-02-0013-3
Figure 110127525-A0305-02-0014-4
從表3的實驗結果來看，可以得知的是，當使用本發明的升溫速率(實驗例C1~C3)來執行退火製程時，晶圓能夠達到較好(1010Ω．cm以上)的電阻率。相較之下，如表3的實驗例C4所示，當升溫速率是調控為本發明所限定以外的40℃/分的範圍時，則電阻率會變差(1010Ω．cm以下)。
綜上所述，本發明實施例的碳化矽材料的製備方法能夠使碳化矽材料中的原子排列較為整齊，並使晶圓/晶體的電阻率提升。此外，透過降低退火製程的退火溫度以及升溫速率，並將退火溫度以及升溫速率控制在一定的範圍內時，可在提升電阻率的同時，避免晶體/晶圓的品質劣化或破裂。
S20、S202、S22、S24、S26、S28:步驟

Claims (13)

  1. 一種碳化矽材料的製備方法，包括：對於一晶圓或一晶體執行第一退火製程，其中所述第一退火製程的條件包括：使用10℃/分至30℃/分的升溫速率，於1950℃至2000℃的退火溫度及大於2分鐘且小於4小時的恆溫退火時間執行所述第一退火製程，其中在執行所述第一退火製程之後，所述晶圓或所述晶體的平均電阻率大於1010Ω．cm。
  2. 如請求項1所述的方法，其中是對於所述晶體執行所述第一退火製程，且所述晶體切割後形成的晶圓的平均電阻率大於1010Ω．cm。
  3. 如請求項2所述的方法，更包括對於切割後形成的所述晶圓進行拋光後再執行第二退火製程，其中所述第二退火製程的條件包括：使用10℃/分至30℃/分的升溫速率，於2000℃以下的退火溫度及大於2分鐘且小於4小時的恆溫退火時間執行所述第二退火製程。
  4. 如請求項1所述的方法，其中是對於所述晶圓執行所述第一退火製程，且是在對所述晶圓進行拋光後再執行所述第一退火製程。
  5. 如請求項1所述的方法，其中所述退火溫度為1950℃至1980℃。
  6. 如請求項1所述的方法，其中所述升溫速率為25℃/分至30℃/分，且所述晶圓或所述晶體中平均電阻率大於5*1011Ω．cm的部份占所述晶圓或所述晶體之面積的100%。
  7. 如請求項1所述的方法，其中所述升溫速率為22℃/分至26℃/分，且所述晶圓或所述晶體中平均電阻率大於1011Ω．cm的部份占所述晶圓或所述晶體之面積的100%。
  8. 如請求項1所述的方法，其中所述升溫速率為20℃/分至24℃/分，且所述晶圓或所述晶體中平均電阻率大於5*1010Ω．cm的部份占所述晶圓或所述晶體之面積的100%。
  9. 如請求項1所述的方法，其中所述升溫速率為10℃/分至20℃/分，且所述晶圓或所述晶體中平均電阻率大於1010Ω．cm的部份占所述晶圓或所述晶體之面積的100%。
  10. 一種碳化矽材料，由請求項1的製備方法而得，所述碳化矽材料包括晶圓或是晶體，且所述晶圓或所述晶體中平均電阻率大於1010Ω．cm的部份占所述晶圓或所述晶體之面積的100%。
  11. 如請求項10所述的碳化矽材料，其中所述晶圓或所述晶體中平均電阻率大於5*1010Ω．cm的部份占所述晶圓或所述晶體之面積的100%。
  12. 如請求項10所述的碳化矽材料，其中所述晶圓或所述晶體中平均電阻率大於1011Ω．cm的部份占所述晶圓或所述晶體之面積的100%。
  13. 如請求項10所述的碳化矽材料，其中所述晶圓或所述晶體中平均電阻率大於5*1011Ω．cm的部份占所述晶圓或所述晶體之面積的100%。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109338463A (zh) * 2018-10-16 2019-02-15 山东天岳先进材料科技有限公司 一种高纯碳化硅单晶衬底

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