WO2019231164A1 - 식각 특성이 향상된 화학기상증착 실리콘 카바이드 벌크 - Google Patents

식각 특성이 향상된 화학기상증착 실리콘 카바이드 벌크 Download PDF

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김영주
정연웅
김강석
송준백
손원근
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD

Definitions

  • the present invention relates to a chemical vapor deposition (CVD) silicon carbide bulk, the uniform nitrogen concentration in the bulk, uniform resistance value, and 6H-SiC is included in the silicon carbide bulk with improved etching characteristics It is about.
  • CVD chemical vapor deposition
  • silicon carbide is used in semiconductor and LED processes, and silicon carbide components are used in wafer carriers called susceptors, boats for deposition processes, tubes, and etching processes. It is used as a ring, shower plate, and the like.
  • a method of obtaining a nitrogen-doped CVD-SiC molded body by controlling the amount of nitrogen gas introduced together with the source gas, wherein the silicon single crystal substrate is heated to 900 to 1200 ° C, and monosilane (SiH4) gas, propane gas, and carrier as the source gas.
  • the temperature of the substrate was then raised to 1300-1400 ° C., and nitrogen gas (1 ⁇ ) was used as the dopant simultaneously with the source gas (0.05-0.3 cc / min).
  • the etching characteristics are further improved, and the focus ring needs to have improved resistance or uniformity of nitrogen concentration in the focus ring.
  • the Republic of Korea Patent Publication No. 10-2007-0038346 has a generally annular shape so as to be disposed on the outer portion of the wafer, a plurality of protrusions of a predetermined form arranged in a group to include a portion having an enlarged surface area compared to other parts Wherein the portion having an enlarged surface area is provided with a focus ring of a semiconductor manufacturing apparatus, wherein the plurality of protrusions are arranged regularly or irregularly.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2001-0051465 discloses "In a silicon focus ring made of a silicon single crystal used as a focus ring in a plasma apparatus, the interstitial oxygen concentration contained in the silicon focus ring is 5 x 10 17 atoms /. provides cm3 more than 1.5 ⁇ 10 18 atoms / cm3 or less and a nitrogen concentration of 5 ⁇ 10 13 gae / cm3 more than 5 ⁇ 10 15 gae / cm3 or less silicon focus ring, characterized in that ".
  • the above-mentioned prior art does not suggest a method of further improving the etching characteristics in the focus ring, and does not suggest the structure and the characteristics in the particles in the focus ring in which the etching characteristics are improved.
  • the nitrogen concentration and resistance values are uniform so as to optimize the technology of supplying and mixing nitrogen gas in SiC manufacturing, to improve the etching characteristics, and to use in ultra-fine processes. It also aims to provide silicon carbide bulk that can be manufactured at low cost.
  • the silicon carbide (SIC) is MTS (methyltrichlorosilane), hydrogen (H2) and nitrogen (N2) gas is used .
  • the SIC produced by the chemical field deposition method is ⁇ -SiC (3C-SiC)
  • 6H-SiC is also present in the SIC prepared by the chemical field deposition method
  • the silicon carbide XRD analysis of the bulk reveals peaks with reference code 03-065-0360, with peaks with reference code 00-049-1428, and depth from the bulk surface, the metastable layer (Depth
  • the nitrogen concentration at 1,500 nm or more is 4.0x1018 atoms / cm3 or more.
  • a comb-tooth pattern is formed in the particles of the carbide bulk, and the area ratio of the comb-tooth pattern in the bulk particles is 50% or more.
  • the silicon carbide (SIC) is MTS (methyltrichlorosilane, Methyltrichlorosilane), hydrogen (H2) and nitrogen (N2) gas is used
  • the chemical SIC prepared by vapor deposition and chemical vapor deposition was ⁇ -SiC (3C-SiC)
  • 6H-SiC was also present in the SIC prepared by chemical vapor deposition
  • XRD analysis of silicon carbide bulk 5 peaks with a reference code of 03-065-0360, and there are also peaks with a reference code of 00-049-1428, and the depth from the bulk surface of the metastable layer is greater than 1,500 nm.
  • the nitrogen concentration at is at least 4.0 ⁇ 10 19 atoms / cm 3.
  • the trace element is 5 ppm or less, and the bending strength is 350 to 650 MPa.
  • silicon carbide (SIC) is used as MTS (methyltrichlorosilane), hydrogen (H2) and nitrogen (N2) gas
  • MTS methyltrichlorosilane
  • H2 hydrogen
  • N2 nitrogen
  • the SIC prepared by the deposition method and the chemical field deposition method was ⁇ -SiC (3C-SiC), and 6H-SiC was also present in the SIC prepared by the chemical field deposition method, and peaks were obtained by XRD analysis of silicon carbide bulk. In this case, there are five peaks with a reference code of 03-065-0360, and there are peaks with a reference code of 00-049-1428, and silicon carbide has a resistance value of 0.3 ⁇ or less or 0.003 ⁇ or less.
  • particles are present in the carbide bulk, a comb pattern is formed in the particles, and the size of the particles is on average about 40 to 100 ⁇ m.
  • silicon carbide (SIC) is used as MTS (methyltrichlorosilane), hydrogen (H2) and nitrogen (N2) gas
  • MTS methyltrichlorosilane
  • H2 hydrogen
  • N2 nitrogen
  • the SIC prepared by the deposition method and the chemical field deposition method was ⁇ -SiC (3C-SiC), and 6H-SiC was also present in the SIC manufactured by the chemical field deposition method, and the silicon carbide bulk was XRD.
  • the peak is identified by analysis, there are five peaks having a reference code of 03-065-0360, and there are also peaks having a reference code of 00-049-1428, and the silicon carbide resistance value is 1 ⁇ or less.
  • the size of the particles averages about 40 to 100 ⁇ m.
  • silicon carbide is prepared by chemical vapor deposition using MTS (Methyltrichlorosilane), hydrogen (H2) and nitrogen (N2) gas, and the SIC produced by the chemical vapor deposition method is ⁇ -SiC (3C).
  • MTS Metaltrichlorosilane
  • H2 hydrogen
  • N2 nitrogen
  • the silicon carbide (SIC) produced by the chemical vapor deposition method is made of 6H-SiC through a phase transition process
  • the layer of the SIC produced by the chemical vapor deposition method is two or more than two layers
  • the SIC is made of a specimen with a thickness of 5 mm or more and 15 mm or less, when the white LED light is irradiated, the yellow wavelength is transmitted, the bending strength of the first layer and the second layer is different, in the first layer and the second layer
  • the height of the 6H-SiC peak is different, the concentration of impurities in the first layer and the second layer is uniform, and the visible light wavelength value of the first layer is different from the visible light wavelength value of the two layers.
  • the etching characteristics are improved, the yield is improved in the semiconductor process, and the retention period is increased, thereby not only providing SiC, which reduces the cost, but also greatly improves the uniformity of the resistance value and the nitrogen concentration. This makes it possible to provide SiC.
  • 1 is a view of an embodiment showing a process of mixing the gas used in the MTS transfer and the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram of an embodiment showing a Gas Mixer System Line.
  • 4 and 5 are diagrams of embodiments showing nitrogen concentrations in low resistance SiC.
  • Figure 6 shows the SiC nitrogen concentration with a general resistance.
  • 10 and 11 is a view showing the crystallinity according to the CVD-SiC light transmittance of the product of the present invention.
  • FIG. 14 is a view showing an XRD peak and a method for confirming the ratio of 3C-SiC and 6H-SiC.
  • 15 to 17 is a view showing the change in etching amount after the etching test.
  • FIG. 18 shows peaks (XRD analysis results) of SIC bulk prepared by chemical vapor deposition.
  • 19 to 21 show the results of XRD analysis after the heat treatment of the 3C-SiC.
  • 22 is a diagram of an embodiment showing a focus ring.
  • Figures 23 and 24 show examples of the cross section of the focus ring (cutting surface assuming cut along line A-A in Figure 22).
  • silicon carbide precursor gases such as methyltrichlorosilane (MTS), a mixture of hydrogen and argon
  • MTS methyltrichlorosilane
  • argon a mixture of hydrogen and argon
  • silicon carbide is deposited as a film or shell on a solid mandrel installed in the deposition chamber.
  • the coated mandrel is removed from the deposition chamber and the deposit is separated from the mandrel.
  • Monolithic silicon carbide plates and cylinders have been produced by applying this chemical vapor deposition (CVD) technique using suitable shaped substrates or mandrel shapes.
  • the present invention proposes a method for producing silicon carbide by chemical vapor deposition (CVD) method, in particular to provide a method for producing silicon carbide with improved etching characteristics.
  • CVD chemical vapor deposition
  • Chemical vapor deposition (CVD) systems are used to produce silicon carbide products. And methyltrichlorosilane (MTS) is provided and argon is used as a carrier gas for the MTS. And argon with suspended MTS is fed under sealed conditions and then mixed with hydrogen and nitrogen (N 2 ).
  • MTS methyltrichlorosilane
  • N 2 nitrogen
  • the mixed precursor gases are then supplied to the deposition furnace through an injector. Then, dissociation of the MTS and silicon carbide deposits occurs, and exhaust gases generated in the dissociation reaction are discharged.
  • the silicon carbide precursor is selected from materials that can react to form silicon carbide.
  • materials generally include components that can react to form silicon moieties such as silane or chlorosilanes and components that can react to form carbon moieties such as hydrocarbons.
  • Hydrocarbon substituted silanes are preferred silicon carbide precursors because the silanes contain silicon and carbon moieties in a single compound.
  • inert, non-reactive gases such as argon, helium or other inert gases can be used as carriers for normal liquid (eg, liquid in conventional STP) precursors.
  • Methyltrichlorosilane (MTS) is a preferred precursor, especially when used with hydrogen (H2) to remove chlorine released when MTS dissociates.
  • H2 hydrogen
  • argon is generally used as an inert, non-reactive carrier gas. At this time, argon acts as a diluent.
  • the focus ring of the semiconductor manufacturing apparatus can improve the etching uniformity of the wafer.
  • an apparatus using plasma is widely used to form a thin film on a silicon wafer or to perform etching.
  • a silicon wafer to be processed is disposed on a lower electrode, a reaction gas is introduced from an upper electrode, a high frequency voltage is applied to both electrodes, and a high frequency plasma is generated between both electrodes to etch the silicon wafer. do.
  • the silicon wafer is disposed in the inner region of the focus ring.
  • the focus ring is generally made of the same material as the silicon wafer, that is, silicon.
  • the focus ring of the present invention manufactures silicon carbide produced by chemical vapor deposition under processing. That is, a focus ring manufacturing method of a general dry etching apparatus may include preparing a graphite disc having a diameter larger than that of a semiconductor wafer, forming SiC layer by depositing SiC on the entire surface of the graphite disc, and forming the graphite disc.
  • the SiC layer is circularly cut up and down so as to expose the edge of the (S13), and the structure of the SiC layer is laminated on the upper and lower surfaces of the graphite disk that the side of the result of the step of vertical cutting Cutting the central portion of the graphite disk in the transverse direction to obtain two structures in which a SiC layer is laminated on one surface of the graphite disk on the disk, and removing the graphite disk from the resultant of the step Obtaining two disc-shaped SiC layers, and each of the two disc-shaped SiC layers in a circular phase. And cutting to simultaneously manufacture the dummy wafer and the focus ring.
  • FIG. 1 is a view of an embodiment showing a process chart for mixing the gas used in the MTS transfer and the present invention.
  • the buffer tank is a tank having a function of supplying a certain amount, and a device for supplying a certain amount is added.
  • the supply tank is a tank having a transfer function of supplying the MTS directly to the vaporizer.
  • MTS is supplied to the vaporizer from the service tank, MTS is vaporized in the evaporator, and the vaporized MTS is supplied to the gas mixer system line together with nitrogen and hydrogen gas. At this time, hydrogen is still supplied to the evaporator.
  • a one-stage mixing system for supplying MTS located in a thermostat through a line and directly supplying argon, nitrogen and hydrogen to the MTS supply line is used.
  • a buffer tank and a service tank were placed in the middle from the MTS supply unit to the evaporator, and then passed through a vaporizer.
  • FIG. 2 is a diagram of an embodiment showing a gas mixer system line injected into a deposition furnace.
  • the gas mixing system of the present invention consists of a header 10 and a spray line 20.
  • the header 10 is an outer tube surrounding the spray line 20 and the diameter of the header 10 used in the present invention is 80 mm, and the diameter of the spray line 20 existing inside the header used in the present invention. Is 10 mm.
  • the header is made of a Citatari fastening (30) using a Citatari component, to withstand pressure and high sealing effect.
  • MTS, nitrogen, and hydrogen supplied from a vaporizer are supplied through a supply pipe 31, and the diameter of the supply pipe 31 used in the present invention is 25 mm. Is connected to the front of the header 10,
  • At least two nozzles 32 are connected to the header 10. Of course, in the present invention, as shown in the drawings, four nozzles 32 were used in one embodiment. At each nozzle 32, MTS, nitrogen and hydrogen are injected into the deposition furnace 40. The diameter of the nozzle 32 used in the present invention is 25mm,
  • nitrogen is supplied to the inlet side of the injection line 20 existing inside the header 10, and a plurality of holes of 1 mm are provided in the injection line.
  • the value of the diameter of the header, line, and nozzle indicated in the above embodiment is one embodiment, and the features of the present invention are not necessarily limited to the value of the diameter.
  • the reactor means a deposition furnace 40 in which a CVD process is performed. That is, SiC is deposited by the mixed gas injected from the injection line 20,
  • the deposition is performed in the deposition furnace 40, and the exhaust gases generated in the dissociation reaction after the deposition are discharged through an exhaust port (a portion connected to the dust collector 50 at the lower end of the deposition furnace 40 in the drawing).
  • the deposition furnace 40 is a housing made of water-cooled stainless steel, which is provided with a graphite mandrel, a graphite heating member and a graphite insulating tube. And the mixed precursor gases introduced into the deposition furnace 40 are directed to pass over the inner surface of the heated graphite mandrel, causing dissociation of the MTS and silicon carbide deposits on the inner surface of the mandrel.
  • Exhaust gases discharged from the exhaust port of the deposition furnace 40 although not shown separately in the figure, the solids suspended through the filter is removed, and then passed through a vacuum pump to control the reduced pressure in the deposition furnace Rough too.
  • the exhaust gases then pass through a scrubber 50 that recovers the necessary gases and then discharged into the atmosphere.
  • the present invention relates to a chemical vapor deposition (CVD) silicon carbide bulk and a method for manufacturing the same, and a low-resistance SiC can be manufactured even if a small amount of N 2 is added through a gas mixing system improvement.
  • CVD chemical vapor deposition
  • Tables 1 and 2 show the respective component contents in the gas supplied to the deposition furnace 40. Firstly, Table 1 is the component content in our method, and Table 2 is the component content in the prior art (based on 100% sum of MTS and hydrogen).
  • the present invention contains nitrogen content of 0.00062 to 0.65% or 0.65% or more of the feed gas (the standard is 100% of the sum of MTS and hydrogen). EO).
  • 'SLPM' means 'Standard Litre Per Minute'.
  • the ratio of nitrogen gas can be greatly reduced.
  • FIGS. 4 and 5 are diagrams of embodiments showing nitrogen concentrations in silicon carbide bulk, made with the manufacturing process of the present invention via a method of chemical vapor deposition (CVD).
  • CVD chemical vapor deposition
  • Nitrogen concentration at a depth of 1,500 nm or more (metastable layer) in the silicon carbide bulk surface was measured.
  • the specimens were analyzed using a scanning ion mass spectroscopy.
  • specimens may be analyzed using gas discharge mass spectroscopy (GDMS) for trace element impurities.
  • GDMS gas discharge mass spectroscopy
  • FIG. 4 is a graph showing the measurement of the nitrogen concentration in low-resistance SiC of 0.3 ⁇ or less, and in FIG. 4, the nitrogen concentration of 4.0x1018 atoms / cm 3 or more at a depth of 1,500 nm or more (a metastable layer). It can be seen that the nitrogen concentration value is smaller than 1.0x1019 atoms / cm 3, which is the nitrogen concentration value suggested in the prior art.
  • FIG. 5 is a graph showing the measurement of the nitrogen concentration in the silicon carbide bulk having a value of 0.003 ⁇ or less, which is a new low resistance recently used, and a depth of 1,500 nm or more in the silicon carbide bulk surface. It is a value which shows the nitrogen concentration in a metastable layer, and it turns out that it has a nitrogen concentration of 4.0x1019 atoms / cm ⁇ 3> or more.
  • FIG. 6 is a diagram of an embodiment showing the nitrogen concentration in silicon carbide bulk with a general resistance produced by Chemical Vapor Deposition (CVD) method.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • Figure 6 is a view showing the SiC nitrogen concentration in the general resistance having a resistance value of 1 ⁇ .cm or more, the concentration measuring method is the same as the method described in Figures 4 and 5.
  • the nitrogen concentration of 1.4x1018 atoms / cm 3 or less was found in the silicon carbide bulk surface near the depth of 1,500 nm or more (the metastable layer).
  • Table 3 shows the characteristics of CVD-SiC structures.
  • ⁇ -SiC which is a low temperature stable phase, contains 3C-SiC, and 2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC, etc., which are used for ⁇ -SiC, which is a high temperature stable phase.
  • 3C-SiC which is ⁇ -SiC, is silicon carbide produced at a temperature of 1500 ° C or lower.
  • 2H-SiC, 4H-SiC, and 6H-SiC which are ⁇ -SiC are silicon carbides produced at a high temperature of 1500 ° C. or higher,
  • ⁇ -SiC has lower etching rate (higher etching resistance) than ⁇ -SiC, so that in the etching process (etching process), the yield is improved, the maintenance period is increased, the cost is reduced, and the productivity is increased. Will have an effect.
  • 6H-SiC etch rate was 3C. It was reported to show similar etching characteristics even after etching about 10% later than -SiC, because 6H-Si Face has higher density than 3C-Si Face. For reference, 6H-Si Face is 1.22 ⁇ 1015 atom / cm 2 and 3C-Si Face is 1.06 ⁇ 1015 atom / cm 2.
  • the heat treatment for the silicon carbide obtained through the embodiment of FIG. is a two-step process, the first heat treatment process is a process for surface high purity (named “D-Clean” in the present invention), and the second heat treatment process for improving the etching characteristics ("H- "Clean”).
  • the silicon carbide obtained through the embodiment of FIGS. 1 to 3 of the present invention is 3C-SiC, which is ⁇ -SiC, and 3C-SiC, which is ⁇ -SiC, is made of 6H-SiC, which is ⁇ -SiC, through a phase transition process. .
  • D-Clean is a one-step heat treatment process for the silicon carbide obtained through the embodiment of FIG.
  • Process conditions are the said silicon carbide put into a heat processing oven, and hold at a temperature of 500-1500 degreeC for 30 minutes-6 hours.
  • the temperature and time can be adjusted according to the required process conditions.
  • the optimum heat treatment condition is maintained at 1100 to 1300 ° C. for 2 to 5 hours.
  • the heat treatment oven is maintained at atmospheric conditions and atmospheric pressure conditions, and supplies water vapor (H 2 O).
  • High purity of the surface is achieved by oxidizing the metallic adsorbate or ionized contaminants on the surface of the silicon carbide and removing the final oxide by feeding the water groups.
  • H-Clean is an ⁇ -SiC phase transition process for silicon carbide obtained through the example of FIG. 3 to improve etching characteristics.
  • the vacuum state is maintained using a high temperature vacuum furnace oven or a microwave vacuum oven, the process temperature is 1,500 to 3,000 ° C, and the holding time is 30 minutes to 6 hours.
  • the time can be adjusted according to the required process conditions.
  • the temperature and time can be adjusted according to the required process conditions.
  • optimal heat treatment conditions are maintained at 2,000 to 2,500 ° C. for 3 to 4 hours.
  • Table 4 is a Peak List, the value of which is a numerical value representing the graph values of FIG. 7 as a table.
  • Table 5 is a reference code as the Identified Patterns List of FIGS. 7 and 4. In other words. In Table 5, the number “03-065-0360” is the reference code.
  • FIG. 8 is a graphical representation of peak values for XRD analysis results after two steps of heat treatment (H-Clean) using the process of the present invention.
  • Table 6 is a Peak List, the value of which is a value showing the graph values of FIG.
  • Table 7 is an Identified Patterns List and reference codes of FIGS. 8 and 6.
  • the ratio of 6H-SiC was confirmed through the XRD analysis results shown in FIG. 8. That is, the component ratio can be confirmed by the difference between the heights of the 3C-SiC and 6H-SiC peaks.
  • the present invention is also a commercialization technology for improving the life by applying the 3C-SiC grown by the CVD method to the etching ring for etching process.
  • 9 is a tissue structure magnified 1200 times with an optical microscope.
  • the SiC of the present invention has a significant increase in the comb pattern (Twin) in the mouth than the conventional SiC.
  • FIG 10 and 11 are views showing the crystallinity according to the CVD-SiC light transmittance of the product of the present invention.
  • the SIC of the present invention has a thickness of 5 mm or more and 15 mm or less and a yellow wavelength is transmitted when white LED light is irradiated.
  • the yellow wavelength is transmitted from the white LED light to appear yellow.
  • FIGS. 12 and 13 are diagrams showing the bending strength of SiC including the conventional SiC and 6H-SiC of the present invention.
  • 6H-SiC of the present invention showed a result that the flexural strength increases and the deviation decreases.
  • the bending strength of the conventional SiC is 350 to 500 MPa
  • the bending strength of the product including 6H-SiC of the present invention is 350 to 650 MPa.
  • FIG. 14 is a figure which shows the method of measuring bending strength. That is, Fig. 14 (A) shows the prepared specimen, 14 (B) shows the specimen in which the crack occurred after the flexural strength test, and 14 (C) is a diagram showing the principle of the flexural strength test. Figure 14 (C) shows how many millimeters of bending occur after the warp.
  • Sample size width 10mm, thickness 4mm,
  • the average displacement of conventional SiC is 0.087 mm
  • the average displacement of SiC containing 6H-SiC of the present invention is 0.096 mm.
  • Deposition is at least Ts / Tm 0.5.
  • the grain size of the growing surface was found to be about 40-100 ⁇ m on average, and no voids trap (self shadowing) was found between grain boundaries in the ZONE II growth form.
  • the middle of film formation is Ts / Tm 0.5 or more.
  • the deposition columnar grain size was found to be about 70-120 ⁇ on average, and in some cases, well-developed equiaxed crystal tissues were confirmed to have an excellent tissue state because the size was 150 ⁇ or more.
  • FIG. 14 is a diagram showing an XRD peak and shows a method of confirming the ratio of 3C-SiC and 6H-SiC.
  • the second graph from the top of Figure 14 can be seen that the height of the peak of the 6H-SiC peak is 30% of the height of the peak of the 3C-SiC. Therefore, in this case, the value occupied by 6H-SiC in the total SiC is 23%.
  • the bottom graph of FIG. 14 shows that the height of the peak of 6H-SiC is 50% of the height of the peak of 3C-SiC. Therefore, in this case, the value occupied by 6H-SiC in the total SiC is 33%.
  • FIG. 15 is a view illustrating etching and etching rates in a plasma chamber.
  • Figure 16 is a view showing the change in roughness after the etching test. That is, Figure 16 shows the roughness change after the etching test of the conventional SiC and 6H-SiC of the present invention.
  • 6H-SiC of the present invention has a surface roughness Ra value of 2.0 or less, it can be confirmed that the etching amount is reduced than the conventional SiC.
  • Figure 17 is a photograph showing the tissue shape observed with a 1200x optical microscope.
  • Figure 17 (A) is a photograph of a conventional product after etching
  • Figure 17 (B) is a photograph of the present invention product after etching.
  • the SiC bulk can be made into a multi-layer structure.
  • the present invention provides a method for supplying nitrogen when preparing SiC. (For a description of the method for supplying nitrogen, see the description of the embodiment of FIG. 1 to FIG. 6 of the present invention.)
  • the ratio of 6H-SiC in SiC can be controlled.
  • the white light is transmitted through the SiC specimen as in the examples of FIGS. 10 and 11 of the present invention, the transmitted light may also be observed.
  • SiC bulk In general, it takes about 7 days to produce SiC bulk, and the resulting SiC thickness is about 3 mm. (Of course, it may vary depending on the thickness of the SiC bulk to be produced. It is not necessarily limited to the number of 3 mm.)
  • the amount of nitrogen supplied may be changed, whereby the resistance value varies depending on each SiC bulk layer.
  • the phase transfer process can be changed after one coating process or after three to four coating processes, so that the ratio of 6H-SiC to the total SiC varies depending on the layer.
  • the present invention is characterized by having a phase-transition effect, it can be seen that the change of the 6H peak according to the heat treatment conditions.
  • FIG. 18 is a view showing peaks (XRD analysis results) of SIC bulk prepared by chemical vapor deposition
  • the SIC bulk is 3C-SiC.
  • 19 to 21 show the results of XRD analysis after heat treatment of the 3C-SiC.
  • the phase transition process when the phase transition process is performed on the SIC bulk, it can be seen that a peak of 6H-SiC exists.
  • the 6H-SiC is a part of the 3C-SiC is produced by the phase transition, therefore, the height of the 6H-SiC peak may vary depending on the conditions of the phase transition process (heat treatment process presented in the previous embodiment of the present invention). .
  • the difference in the height of the 6H-SiC peak means that the component ratio occupied by 6H-SiC in the total SiC is different. That is, the ratio of 6H-SiC in the total SiC is different.
  • 6H-SiC can be changed as below according to heat treatment.
  • the characteristics of the SiC bulk produced by adjusting the concentration and ratio of nitrogen, MTS, hydrogen is different. And the characteristic change is as follows.
  • the concentration of nitrogen in the SiC bulk will vary from 10x10 16 Atoms / cc to 10x10 20 Atoms / cc.
  • the resistance value of the SiC bulk varies from 0,01 Ohm-cm to 80 Ohm-cm.
  • Thermal conductivity varies from 150 W / mK to 500 W / mK.
  • Flexural strength is possible from 400 Mpa to 500 Mpa.
  • the impurities ((Al, B, Cl, Fe, Ni and S) in the SiC bulk remain below 6 ppmw.
  • the SiC bulk layer is two layers or two or more layers, there is a difference in characteristics depending on each layer.
  • the conditions can be changed as follows in the middle of the manufacturing process.
  • the spray nozzle can be changed.
  • the nitrogen concentration can be changed.
  • phase transition process heat treatment step
  • conditions of the phase transition process can be changed.
  • the resistance value of the first layer is higher than that of the second layer.
  • the resistance value of the upper layer is higher than the resistance value of the lower layer (but vice versa).
  • the nitrogen concentration of the first layer is higher than the nitrogen concentration of the second layer.
  • the nitrogen concentration value of the upper layer is higher than the nitrogen concentration value of the lower layer (but vice versa).
  • the thermal conductivity of the first layer is higher than that of the second layer.
  • the thermal conductivity of the upper layer is higher than that of the lower layer (but vice versa).
  • the bending strength of the first layer is higher than that of the second layer.
  • the bending strength of the upper layer is higher than the lower layer (but vice versa).
  • the bending strength of the first layer is higher than that of the second layer.
  • the bending strength of the upper layer is higher than the lower layer (but vice versa).
  • the height of the 6H peak of the first layer is higher than that of the second layer.
  • the peak height of 6H is higher than the lower layer (but vice versa).
  • the impurity values of the first layer and the second layer are the same or similar.
  • the impurity values of the upper layer and the lower layer are the same or similar.
  • the range of visible light wavelength passing through the specimen is 565-590 nm.
  • the visible light wavelength of the first layer is different from the visible light wavelength of the two layers.
  • the visible light wavelength values of the upper layer and the lower layer are different.
  • 22 is a diagram of an embodiment showing a focus ring.
  • the silicon carbide obtained through the embodiment of FIGS. 1 to 3 of the present invention, which is a method of chemical vapor deposition, is 3C-SiC, which is ⁇ -SiC, and 3C-SiC, which is ⁇ -SiC, is 6H, which is ⁇ -SiC, through a phase transition process. It is made of -SiC.
  • the ratio of 6H-SiC which is ⁇ -SiC may vary depending on the phase transition process conditions.
  • phase transition process is different, a small amount of 6H-SiC may be present in the entire SiC (see FIG. 19 of the present invention).
  • the present invention is characterized in that the focus ring 100 is made of SiC containing a predetermined ratio 6H-SiC by phase-transferring 3C-SiC made by chemical vapor deposition.
  • FIGS. 4 to 21 become characteristics of the focus ring 18 of the present invention.
  • 23 and 24 are diagrams of embodiments showing the cross section of the focus ring (cutting surface assuming cut along line A-A in FIG. 22).
  • FIG. 23 is a diagram of an embodiment where no step exists
  • FIG. 23 is a cross section of one side cut off a portion of the donut-shaped. (It is sectional drawing which assumed to cut along the A-A line of FIG. 22.)
  • the resistance value of SiC also varies according to the nitrogen value, and since only the surface of the focus ring 100 needs to be low resistance, the middle portion of the cross section of the focus ring 100 does not need to be low resistance.
  • the upper layer 250-1 and the lower layer 250-3 are 0.3 ⁇ or less, and the intermediate layer 250-2 may be 1 ⁇ or 100 ⁇ or more, and the intermediate layer may be stainless steel. Aluminum can also be used.
  • the ratio of 6H-SiC in the total SiC may be different for each layer.
  • 24 is a diagram of an embodiment where a step exists.
  • the high side 101 and the low side 102 may have different degrees of exposure to acid in the etching process, and the external environment may be different as the wafer is not raised.
  • the ratio of 6H-SiC in the total SiC may be different, the resistance may be different, the nitrogen concentration may be different.
  • the resistance value of the first layer is higher than that of the second layer.
  • the resistance value of the upper layer is higher than the resistance value of the lower layer (but vice versa).
  • the nitrogen concentration of the first layer is higher than the nitrogen concentration of the second layer.
  • the nitrogen concentration value of the upper layer is higher than the nitrogen concentration value of the lower layer (but vice versa).
  • the thermal conductivity of the first layer is higher than that of the second layer.
  • the thermal conductivity of the upper layer is higher than that of the lower layer (but vice versa).
  • the bending strength of the first layer is higher than that of the second layer.
  • the bending strength of the upper layer is higher than the lower layer (but vice versa).
  • the bending strength of the first layer is higher than that of the second layer.
  • the bending strength of the upper layer is higher than the lower layer (but vice versa).
  • the height of the 6H peak of the first layer is higher than that of the second layer.
  • the peak height of 6H is higher than the lower layer (but vice versa).
  • the impurity values of the first layer and the second layer are the same or similar.
  • the impurity values of the upper layer and the lower layer are the same or similar.

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Abstract

본 발명은, 식각 특성이 향상된 화학기상증착 실리콘 카바이드(SIC) 벌크에서, 상기 실리콘 카바이드(SIC)는 MTS(메틸트리클로로실레인, Methyltrichlorosilane), 수소(H2) 및 질소(N2) 가스가 사용되어, 화학기상 증착법에 의하여 제조되고, 상기 화학 기장증착법에 의하여 제조된 SIC는 β- SiC(3C-SiC) 이고, 상기 화학 기장증착법에 의하여 제조된 SIC 내에는 6H-SiC 도 존재하고, 상기 실리콘 카바이드 벌크를 XRD 분석하여 피크를 확인할 경우 레퍼런스 코드가 03-065-0360 인 피크가 5개이고, 여기에 레퍼런스 코드가 00-049-1428 인 피크도 존재하고, 준안정층인 상기 벌크 표면에서부터 깊이(Depth) 1,500nm이상에서의 질소 농도 값은 4.0x1018 atoms/cm3 이상이므로서, 식각 특성이 향상되어 반도체 공정에서 수율이 향상되고, 유지 기간이 증가되어 원가 절감이 되는 SiC를 제공할 수 있을 뿐 아니라, 저항 값과 질소 농도의 균일도가 크게 향상되어 초 미세 공정에서도 사용이 가능한 SiC를 제공할 수 있게 된다.

Description

식각 특성이 향상된 화학기상증착 실리콘 카바이드 벌크
본 발명은 화학기상증착(Chemical vapor deposition, CVD) 실리콘 카바이드 벌크에 관한 것으로서, 벌크 내에 질소 농도가 균일하고, 저항 값도 균일며 또한, 6H-SiC가 포함되어 식각 특성이 더 향상된 실리콘 카바이드 벌크에 관한 것이다.
일반적으로 탄화 규소(Silicon carbide)는 반도체, LED 공정 등에 사용되는 탄화규소 부품은 서셉터(Susceptor)라고 불리우는 웨이퍼 캐리어, 증착 공정용 보트(Boat), 튜브(Tube)류, 식각(Etching) 공정 등에 사용되는 링(Ring), 샤워 플레이트(Shower Plate) 등으로 사용되어지고 있다.
특히, 반도체 산업의 엄청난 성장으로 인해 실리콘 집적 회로 (IC) 제조에 사용되는 부품 공급 업체는 비용을 늘리지 않고도 IC의 생산성을 높이기 위해 제품을 개선해야 했다. 이러한 개선의 필요성에 대한 일례는 IC 제조 공정의 와이어 볼 본딩 작업에 사용되는 모세관 또는 용접 팁 가이드의 마모 수명을 증가시키는 것도 한 예이며, 탄화 규소로 만들어진 다양한 기구들의 성능도 향상 시키는 것일 것이다.
한편, CVD-SiC 성형체의 저항율을 저하시켜 히터로서 적용하는 시도는 이전부터 알려져 있고, 예를들어 원료인 메틸트리클로로실란(MTS) 중에 40℃에서 질소 가스를 0.4 L/분의 유량으로 도입하고, 수소 유량을 2.0 L/분으로 하며, 증착 온도 1400℃, 1 기압에서 SiC(N)/TiN/SiC 구조의 SiC(N) 층을 0.44 ㎛의 두께로 성장 시킨 히터가 개시되고, 질소 가스 유량을 0.5 L/분으로 한 경우에는 더욱 저항율이 저하되는 것으로 제시되어 있지만, 원료인 MTS 농도와 질소 가스 농도와의 비율을 자유롭게 제어하는 것이 어렵기 때문에, 내부에 기공이 생성되기 쉬워서, 치밀질이면서 기체 불투과성인 CVD-SiC를 얻기 어렵다.
또한, 원료 가스와 함께 도입되는 질소 가스량을 제어하여 질소 도핑 CVD-SiC 성형체를 얻는 방법으로서, 규소 단결정 기판을 900∼1200℃로 가열하고, 원료 가스로서 모노실란(SiH4) 가스와 프로판 가스, 캐리어 가스로서 수소 가스를 사용하고, 기판 상에 매우 얇은 SiC막을 형성한 후, 이어서 기판의 온도를 1300~1400℃로 올려, 원료 가스(0.05∼0.3 cc/분)와 동시에 도펀트로서 질소 가스(1×10-2∼1 cc/분, 질소 가스의 농도는 원료 가스에 대하여, 1×10-2∼1(cc/분)/0.05∼0.3(cc/분) = 0.01/0.1∼1/0.6 = 10∼167 부피%)를 도입하여 기판 상에 n형의 3C형 SiC 단결정 박막을 성장시키고, 1 시간의 성장으로 0.5∼3 ㎛의 박막을 얻는 것이 제안되어 있는 실정이다.
또한, 최근에는 반도체 제조장비에서, 특히 산성 물질과 식각 재료에 노출되는 포커스링에 있어서는 식각 특성이 더 향상되고, 포커스링 내에 저항 혹은 질소 농도의 균일도가 향상된 포커스링 요구가 필요한 실정이다,
물론 대한민국 특허 공개 제 10-2007-0038346 호에서는 "웨이퍼의 외곽부에 배치되도록 대체로 환형의 형태를 가지며, 소정 형태의 복수 개의 돌기들이 일군을 이루며 배열되어 다른 부분에 비해 표면적이 확대된 부분을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 표면적이 확대된 부분은 복수개의 돌기가 규칙적 또는 불규칙적으로 배열된 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치의 포커스링."을 제공하고,
대한민국 특허 공개 제 10-2001-0051465 호에서는 "플라즈마 장치내에서 포커스링으로 사용되는 실리콘 단결정으로 이루어진 실리콘 포커스링에 있어서, 상기 실리콘 포커스링에 함유되어 있는 격자간 산소농도가 5×1017atoms/㎤이상 1.5×1018atoms/㎤이하이고, 그리고 질소농도가 5 ×1013 개/㎤ 이상 5 ×1015개/㎤ 이하인 것을 특징으로 하는 실리콘 포커스링"을 제공한다.
그러나, 상기의 선행 특허 기술은 포커스링에서 식각 특성이 더 향상되는 방법을 제시하지 않고, 상기의 식각 특성이 향상된 포커스링에서의 입자내에 구조와 특성도 제시하지 않고 있다.
따라서, 식각 특성이 향상되고 초 미세 공정에서도 사용이 가능하면서도 저 비용으로 제조가 가능한 포커스링의 개발이 절실한 실정이다.
[선행기술문헌]
대한민국 특허출원 공개 10-2007-0038346호 (2007년 04월 10일)
대한민국 특허출원 공개 10-2001-0051465호 (2001년 06월 25일)
화학기상증착(CVD) 실리콘 카바이드 벌크 제조를 위하여, SiC 제조시 질소 가스의 공급과 혼합의 기술을 최적화 하고, 식각 특성이 향상되고, 초 미세 공정에서도 사용이 가능하도록 질소 농도와 저항 값이 균일하고 또한, 저 비용으로도 제조가 가능한 실리콘 카바이드 벌크를 제공하고자 하는 것이다
상기 목적은, 식각 특성이 향상된 화학기상증착 실리콘 카바이드(SIC) 벌크에서, 상기 실리콘 카바이드(SIC)는 MTS(메틸트리클로로실레인, Methyltrichlorosilane), 수소(H2) 및 질소(N2) 가스가 사용되어, 화학기상 증착법에 의하여 제조되고, 상기 화학 기장증착법에 의하여 제조된 SIC는 β- SiC(3C-SiC) 이고, 상기 화학 기장증착법에 의하여 제조된 SIC 내에는 6H-SiC 도 존재하고, 상기 실리콘 카바이드 벌크를 XRD 분석하여 피크를 확인할 경우 레퍼런스 코드가 03-065-0360 인 피크가 5개이고, 여기에 레퍼런스 코드가 00-049-1428 인 피크도 존재하고, 준안정층인 상기 벌크 표면에서부터 깊이(Depth) 1,500nm이상에서의 질소 농도 값은 4.0x1018 atoms/cm3 이상이다.
이때, 상기 카바이드 벌크의 입자내에 빗살무늬가 형성되고, 벌크의 입자 내에 빗살 무늬의 면적 비율이 50% 이상이다.
그리고, 식각 특성이 향상된 화학기상증착 실리콘 카바이드(SIC) 벌크에서, 상기 실리콘 카바이드(SIC)는 MTS(메틸트리클로로실레인, Methyltrichlorosilane), 수소(H2) 및 질소(N2) 가스가 사용되어, 화학기상 증착법에 의하여 제조되고, 화학 기장증착법에 의하여 제조된 SIC는 β-SiC(3C-SiC)이고, 상기 화학 기장증착법에 의하여 제조된 SIC 내에는 6H-SiC 도 존재하고, 실리콘 카바이드 벌크를 XRD 분석하여 피크를 확인할 경우 레퍼런스 코드가 03-065-0360 인 피크가 5개이고, 여기에 레퍼런스 코드가 00-049-1428 인 피크도 존재하고, 준안정층인 상기 벌크 표면에서부터 깊이(Depth) 1,500nm이상에서의 질소 농도 값은 4.0x1019atoms/cm3 이상이다.
이때, 미량원소가 5ppm 이하이고, 굴곡 강도는 350 ∼ 650MPa 이다.
또한, 식각 특성이 향상된 화학기상증착 실리콘 카바이드(SIC) 벌크에서, 실리콘 카바이드(SIC)는 MTS(메틸트리클로로실레인, Methyltrichlorosilane), 수소(H2) 및 질소(N2) 가스가 사용되어, 화학기상 증착법에 의하여 제조되고, 화학 기장증착법에 의하여 제조된 SIC는 β- SiC(3C-SiC) 이고, 화학 기장증착법에 의하여 제조된 SIC 내에는 6H-SiC 도 존재하고, 실리콘 카바이드 벌크를 XRD 분석하여 피크를 확인할 경우 레퍼런스 코드가 03-065-0360 인 피크가 5개이고, 여기에 레퍼런스 코드가 00-049-1428 인 피크도 존재하고, 실리콘 카바이드의 저항 값이 0.3 Ω 이하 혹은 0.003 Ω 이하이다.
이때, 카바이드 벌크 내에 입자가 존재하고, 입자 내에 빗살무늬가 형성되고, 상기 입자의 크기는 평균 약 40 ∼ 100㎛ 이다.
또한, 식각 특성이 향상된 화학기상증착 실리콘 카바이드(SIC) 벌크에서, 실리콘 카바이드(SIC)는 MTS(메틸트리클로로실레인, Methyltrichlorosilane), 수소(H2) 및 질소(N2) 가스가 사용되어, 화학기상 증착법에 의하여 제조되고, 상기 화학 기장증착법에 의하여 제조된 SIC는 β- SiC(3C-SiC) 이고, 상기 화학 기장증착법에 의하여 제조된 SIC 내에는 6H-SiC 도 존재하고, 상기 실리콘 카바이드 벌크를 XRD 분석하여 피크를 확인할 경우 레퍼런스 코드가 03-065-0360 인 피크가 5개이고, 여기에 레퍼런스 코드가 00-049-1428 인 피크도 존재하고, 상기 실리콘 카바이드 저항 값이 1 Ω 이하이다.
이때, 결정 입자가 생성될 때, 입자의 크기는 평균 약 40 ∼ 100 ㎛ 이디.
한편, 실리콘 카바이드(SIC)는 MTS(Methyltrichlorosilane), 수소(H2) 및 질소(N2) 가스가 사용되어, 화학기상 증착법에 의하여 제조되고, 상기 화학 기상증착법에 의하여 제조된 SIC는 β- SiC(3C-SiC) 이고, 상기 화학 기상 증착법에 의하여 생성된 상기 실리콘 카바이드(SIC)가 상전이 공정을 통하여 6H-SiC로 만들어지고, 상기 화학 기상증착법에 의하여 제조된 SIC의 층이 2개층 혹은 2개층 이상일 경우 각각의 층에 따라 특성에 차이가 할 때, 2 개층일 경우 제 1층의 저항 값과 제 2층의 저항값은 다르고, 2개층일 경우 제 1층의 질소 농도 값과 제 2층 질소 농도 값은 다르고, 2개층일 경우 제 1층의 열전도성과 제 2층 열전도성이 다르다.
이때, 상기 SIC를 두께 5 mm 이상 15 mm 이하로 시편을 만들고, 백색 LED 광이 조사되면 노랑색 파장이 투과되고, 제 1층과 제 2층의 휨 강도가 다르고, 제 1층과 제 2층에서 6H-SiC 피크의 높이가 다르고, 제 1층과 제 2층에서 분순물의 농도는 균일하고, 제 1층의 가시광선 파장 값은 2층의 가시광선 파장 값과 다르다.
본 발명에서는 식각 특성이 향상되어 반도체 공정에서 수율이 향상되고, 유지 기간이 증가되어 원가 절감이 되는 SiC를 제공할 수 있을 뿐 아니라, 저항 값과 질소 농도의 균일도가 크게 향상되어 초 미세 공정에서도 사용이 가능한 SiC를 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본원 발명에서 MTS 이송 및 사용되는 Gas를 혼합하는 공정도를 나타낸 실시예의 도면.
도 2는 가스 혼합 시스템 라인(Gas Mixer System Line)을 나타내는 실시예의 도면.
도 3은 반응기와 집진기를 간단히 도시한 도면.
도 4 및 도 5는 저저항 SiC에서의 질소 농도를 나타낸 실시예의 도면.
도 6은 일반저항을 가진 SiC 질소농도를 나타낸 도면.
도 7은 XRD 분석 결과에 대한 종래 제품의 피크 값을 그래프로 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 공정을 사용하고 α-SiC 상전이(H-Clean) 처리 후에 XRD 분석 결과에 대한 피크 값을 그래프로 나타낸 도면.
도 9는 종래 SiC와 본원 발명의 6H-SiC의 결정 구조 사진.
도 10 및 도11은 본원 발명 제품의 CVD-SiC 광투과율에 따른 결정성을 나타낸 도면.
도 12 및 도13은 종래 SiC와 본원 발명의 6H-SiC의 굴곡 강도를 나타낸 도면.
도 14는 XRD Peak로 나타낸 도면으로 3C-SiC 와 6H-SiC 의 비율을 확인할 수 있는 방법을 제시하는 도면.
도 15 내지 도 17은 식각 시험후 식각량 변화를 나타낸 도면.
도 18은 화학기상 증착법에 의하여 제조된 SIC 벌크의 피크(XRD 분석 결과)를 나타낸 도면.
도 19 내지 도 21은 상기 3C-SiC를 열처리 한후에 XRD 분석 결과를 나타낸 도면.
도 22는 포커스링을 나타낸 실시예의 도면.
도 23 및 도 24은 포커스링의 단면(도 22에서 A - A 선을 따라 절단 하였음을 가정한 절단면)을 나타낸 실시예의 도면.
[부호의 설명]
10 : 헤더 20 : 분사 Line
31 : 공급관 32 : 노즐
30 : 시니타리 체결 40 : 증착로
50 : 집진기(scrubber) 100 : 포커스링
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 식각 특성이 향상된 반도체 제조장비에 사용되는 포커스링에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명을 설명하기 위해 필요한 통상의 기술에 대해서는 상세 설명을 생략할 수 있다.
먼저 종래의 일반적인 화학기상 증착법에 대한 설명을 아래와 같이 실시한다.
화학 기상 증착 법에 의한 실리콘 카바이드 생산 조업에서는, 메틸트리클로로실레인(MTS, Methyltrichlorosilane), 수소 및 아르곤의 혼합물과 같은 실리콘 카바이드 전구체 가스는 증착 챔버로 공급되며, 반응하여 실리콘 카바이드가 제조하는 온도까지 가스는 가열된다. 실리콘 카바이드는 증착 챔버 내에 설치된 고체 맨드릴(mandrel) 상에서 막 또는 쉘(shell)로서 증착된다. 원하는 두께의 실리콘 카바이드가 맨드릴 상에 증착된 후, 코팅된 맨드릴은 증착 챔버로부터 제거되며, 증착물은 맨드릴로부터 분리된다. 모놀리식(monolithic) 실리콘 카바이드 플레이트들 및 실린더들은 적합한 형상의 기판 또는 맨드릴 형상들을 이용한 이러한 화학 기상 증착(CVD) 기술을 적용함으로서 생산되어 왔다.
따라서, 본원 발명에서는 화학 기상 증착(CVD) 방법으로 실리콘 카바이드를 생산하는 방법을 제시하며, 특히 식각 특성이 향상된 실리콘 카바이드를 생산하는 방법을 제공하고자 한다.
한편, 본원 발명의 상기의 제조 방법에서 만들어진 실리콘 카바이드의 물리 화학적 특성을 분석하여 반도체 공정에 활용하고자 한다.
실리콘 카바이드 제품들을 생산하기 위해서는 화학 기상 증착(CVD) 시스템을 사용한다. 그리고 메틸트리클로로실레인(MTS)이 제공되며, MTS를 위한 캐리어 가스로서 아르곤이 사용된다. 그리고, 부유된 MTS와 함께 아르곤은 밀봉된 조건하에서 공급되며, 이후 수소 및 질소(N2)와 혼합된다.
그리고, 상기의 혼합된 전구체 가스들은 분사기를 통하여 증착로로 공급된다. 그리고, MTS와 실리콘 카바이드 증착물의 해리를 일으키고, 해리 반응에서 발생하는 배기 가스들은 배출된다.
한편, 실리콘 카바이드 전구체는 실리콘 카바이드를 형성하기 위하여 반응할 수 있는 재료들로부터 선택된다. 이러한 재료들은 일반적으로 실레인 또는 클로로실레인과 같은 실리콘 부분(moiety)을 형성하기 위하여 반응할 수 있는 성분 및 탄화수소와 같은 탄소 부분을 형성하기 위하여 반응할 수 있는 성분을 포함한다. 탄화수소 치환 실레인들은 바람직한 실리콘 카바이드 전구체들이며, 이는 실레인들이 단일 화합물 내에 실리콘 및 탄소 부분들을 함유하고 있기 때문이다.
아울러, 아르곤, 헬륨 또는 다른 불활성 가스들과 같은 불활성, 비반응성 가스가 정상적인 액체(예를 들어, 통상의 STP에서의 액체) 전구체를 위한 캐리어로서 사용될 수 있다. 메틸트리클로로실레인(MTS)은, 특히 MTS가 해리될 때 방출된 염소를 제거하는 수소(H2)와 함께 사용될 때 바람직한 전구체이다. MTS(실온에서의 액체)를 위하여 아르곤이 일반적으로 불활성, 비반응성 캐리어 가스로 사용된다. 이때, 아르곤은 희석제로 작용하게 된다.
또한, 종래 일반적인 포커스링과 포커스링 제조 방법에 대하여 아래와 같이 설명한다.
웨이퍼의 식각 균일성을 향상시킬 수 있는 것이 반도체 제조장치의 포커스링이다. 반도체 디바이스 제조에서 실리콘 웨이퍼에 박막을 형성하고나 식각을 실시하고자 하는 경우에 플라즈마를 이용한 장치가 많이 이용되고 있다. 이와 같은 장치 중 플라즈마 식각 장치에서는, 하부전극에 처리하고자 하는 실리콘 웨이퍼를 배치하고, 상부전극으로부터 반응가스를 유입시키고, 양 전극에 고주파 전압을 인가하여 양 전극간에 고주파 플라즈마를 발생시켜 실리콘 웨이퍼를 식각한다.
이와 같은 플라즈마 장치에서는 실리콘 웨이퍼에 공급되는 플라즈마를 균일하게 할 필요가 있다. 이러한 연유로, 웨이퍼 주위에 포커스링을 배치하여 플라즈마를 웨이퍼의 외측까지 확대시키고, 웨이퍼 상의 플라즈마의 균일성을 향상시키는 것이 종래부터 행해져 왔다. 여기서, 포커스링의 내부 영역에 실리콘 웨이퍼가 배치된다. 포커스링은 실리콘 웨이퍼와 동일한 재질, 즉 실리콘으로 구성되는 것이 일반적이다.
한편, 포커스링 제조 방법을 아래와 같이 설명한다.
상기 본원 발명의 포커스링은 화학기상증착법에 의하여 제조된 실리콘 카바이드를 가공하에 제조한다. 즉, 일반적인 건식식각장치의 포커스링 제조방법은, 반도체 웨이퍼의 직경보다 더큰 직경의 그라파이트 원판을 준비하는 단계와, 상기 그라파이트 원판의 전면에 SiC를 증착하여 SiC층을 형성하는 단계와, 상기 그라파이트 원판의 가장자리가 노출되도록 상기 SiC층을 원형으로 상하 절단 가공하는 단계(S13)와, 상기 원형으로 상하 절단 가공하는 단계의 결과물 중 측면이 노출되는 그라파이트 원판의 상면과 저면에 상기 SiC층이 적층된 구조물을 그 그라파이트 원판의 중앙부를 가로방향으로 절단하여 원판상의 그라파이트 원판의 일면에 SiC층이 적층된 두 개의 구조물을 획득하는 단계와, 상기 원형으로 상하 절단 가공하는 단계의 결과물에서 그라파이트 원판을 제거하여 두 개의 원판형 SiC층을 획득하는 단계와, 상기 두원판형 SiC층을 각각 원형으로 상하 절단가공하여 더미 웨이퍼와 포커스링을 동시에 제조하는 단계를 포함한다.
도 1은 본원 발명에서 MTS 이송 및 사용되는 Gas를 혼합하는 공정도를 나타낸 실시예의 도면이다.
공정도 단계를 순서대로 나타내면 다음과 같다, 아래 순서는 증착로 전 단계에서 가스를 혼합하는 초기 단계이다,
1) MTS(메틸트리클로로실레인, Methyltrichlorosilane)가 저장된 메인 탱크(Main Tank)에서 버퍼 탱크(Buffer Tank)로 MTS를 이송한다. 이때, 수소(H2) 가스와 질소(N2) 가스도 함께 공급 된다.
참고적으로 버퍼 탱크는 일정량을 공급할 수 있는 기능을 갖도록 하는 탱크로서 일정량 공급 기능을 하는 장치가 부가되어 있게 된다.
2) 버퍼 탱크(Buffer Tank)에 존재하는 MTS를 공급 탱크(Service Tank)로 이송한다, 이때, 수소(H2) 가스가 함께 공급 된다. 공급 탱크는 기화기(Vaporizer)에 직접 MTS를 공급하는 이송 기능을 하는 탱크이다,
3) 공급 탱크(Service Tank)에서 MTS를 증발기(Vaporizer)에 공급하며, 증발기에서는 MTS가 기화되고, 기화된 MTS는 질소와 수소 가스도 함께 가스 혼합 시스템 라인(Gas Mixer System Line)에 공급된다. 이때, 증발기에도 수소는 계속 공급된다.
이러한 과정에서 정해진 온도로 모든 공정은 제어되게 된다. 결과적으로 MTS의 일정한 공급이 가능하고, 수소와 질소와의 균일한 혼합이 유도된다,
즉, 종래의 증착기에 MTS를 공급하는 방법으로는 항온조에 위치한 MTS를 라인을 통하여 공급하고, 상기 MTS 공급 라인에 아르곤, 질소, 수소를 바로 공급하는 일단계 혼합 시스템을 사용한다. 하지만 본 발명에서는 MTS 공급부에서 증착기까지의 중간에 버퍼 탱크(Buffer Tank)와 공급 탱크(Service Tank)를 두었고, 그 다음에 증발기(Vaporizer)를 통과 하도록 하였다.
도 2는 증착로에 분사되는 가스 혼합 시스템 라인(Gas Mixer System Line)을 나타내는 실시예의 도면이다.
본 발명의 가스 혼합 시스템은 헤더(Header)(10)와 분사 라인(Line)(20)으로 구성된다.
헤더(10)는 분사 라인(20)을 감싼 외부 관으로 본 발명에서 사용된 상기 헤더(10)의 직경은 80 mm 이다, 그리고 본원 발명에서 사용된 헤더 내부에 존재하는 분사 라인(20)의 직경은 10 mm 이다. 헤더는 시니타리 부품을 사용하여 시니타리 체결(30)을 하였으며, 압력에도 견디고 밀봉 효과도 높도록 하였다.
헤더(10)의 입구쪽에는 증발기(Vaporizer)에서 공급된 MTS, 질소, 및 수소가 공급관(31)을 통하여 공급된다, 그리고 본원 발명에서 사용된 상기 공급관(31)의 직경은 25mm 이며. 헤더(10)의 앞 쪽에 연결된다,
그리고, 헤더(10)에는 적어도 2개 이상의 노즐(32)이 연결된다. 물론 도면에서 도시된 바와 같이 본 발명에서는 4 개의 노즐(32)을 일 실시예로 사용하였다. 각각의 노즐(32)에서 MTS와 질소와 수소를 증착로(40)에 분사하게 된다. 본원 발명에서 사용된 상기 노즐(32)의 직경은 25mm 이다,
한편, 도면에서처럼 헤더(10) 내부에 존재하는 분사 라인(20) 입구쪽에는 질소가 공급되고, 상기 분사 라인에는 1mm 의 홀이 분사 라인 전체에 다수개 구비되어 있다.
아울러, 상기 실시예에서 표기된 헤더, 라인, 노즐의 직경의 값은 하나의 일 실시예이며, 본 발명의 특징이 반드시 상기 직경의 값에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 반응기와 집진기를 간단히 도시한 도면이다.
도 3에서 반응기는 CVD 공정이 수행되는 증착로(40)를 의미한다. 즉, 분사 Line(20)에서 분사된 혼합 가스로 SiC가 증착되어 만들어 지게 된다,
그리고, 상기 증착로(40) 내에서 증착이 이루어지고, 증착 이후 해리 반응에서 발생하는 배기 가스들은 배기구(도면에서 볼 때 증착로(40) 하단 부에 집진기(50)와 연결된 부분)를 통하여 배출되게 된다,
증착로(40)는 수냉 스테인레스 스틸로 만들어진 하우징이며, 이 하우징 내에는 흑연 맨드릴, 흑연 가열 부재 및 흑연 절연 튜브가 구비된다. 그리고 상기 증착로(40)에 유입된 혼합된 전구체 가스들은 가열된 흑연 맨드릴의 내부 표면 위를 지나가도록 향하여 맨드릴의 내부 표면 상에서 MTS와 실리콘 카바이드 증착물의 해리를 일으킨다.
상기 증착로(40)의 배기구에서 배출된 배기 가스들은, 도면에서 별도 도시되지는 않았지만 필터를 통하여 부유된 고형체들은 제거되고, 그 후 증착로 내의 감소 된 압력을 제어하는 진공 펌프를 통과하는 과정도 거친다. 그리고 배기 가스들은 필요한 가스들을 회수하는 집진기(scrubber)(50)를 통과한 다음 대기중으로 배출된다.
- Dopant 공급량 -
본원 발명은 화학 기상 증착(Chemical vapor deposition, CVD) 실리콘 카바이드 벌크 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, Gas mixing system 개선을 통해 종래 방법 보다 적은 N2를 투입하여도 저저항 SiC 제조가 가능하였다,
표 1 및 표 2에서는 증착로(40)에 공급되는 가스 내에서의 각각의 성분 함량을 나타낸 것이다. 우선 표 1은 당사 방법에서의 성분 함량이다, 그리고 표 2는 종래 기술에서의 성분 함량이다(기준은 MTS와 수소의 합을 100 % 로 정하였을 때이다).
표 1과 표 2를 비교하여 보면, SiC를 제조하기 위해서 본 발명에서는 공급 가스 중에서 0.00062에서 0.65% 혹은 0.65 % 이상의 질소 함량이 포함되어 있음을 알 수 있다(기준은 MTS와 수소의 합을 100 % 로 정하였을 EO이다). 표 1 및 표 2에서 'SLPM'는 'Standard Litre Per Minute'을 의미한다.
그러나, 종래에는 SiC를 제조하기 위해서 10에서 60 % 까지의 질소 함량이 포함되어야 한다(기준은 MTS와 수소의 합을 100%로 정하였을 때이다).
결과적으로 본 발명에서는 질소 가스의 비율을 대단히 줄일 수가 있었다.
[표 1]
Figure PCTKR2019006141-appb-I000001
[표 2]
Figure PCTKR2019006141-appb-I000002
도 4와 도 5는 화학 기상 증착(Chemical vapor deposition, CVD)의 방법을 통한 본원 발명의 제조 공정으로 만들어진, 실리콘 카바이드 벌크 내에서의 질소 농도를 나타낸 실시예의 도면이다.
실리콘 카바이드 벌크 표면 내에서 깊이(Depth) 1,500nm이상(준안정층)에서의 질소 농도를 나타낸 값이며, 이를 위하여 스캐닝 이온 매스 편광기(scanning ion mass spectroscopy)를 이용하여 시편들을 분석하였다. 또한, 미량 원소 불순물을 위하여 가스 방출 매스 편광기(gas discharge mass spectroscopy; GDMS)를 이용하여 시편들을 분석할 수도 있다.
도 4는 0.3 Ω 이하의 저저항 SiC에서의 질소 농도를 측정한 값을 나타낸 그래프이며, 도 4에서 보면 깊이(Depth)1,500nm이상(준안정층)에서 4.0x1018 atoms/cm3 이상의 질소농도를 보이고 있어서, 종래 기술에서 제시한 질소 농도 값인 1.0x1019 atoms/cm3 보다도 작은 질소 농도 값을 보임을 알 수가 있다.
도 5는 최근 사용되는 새로운 저저항인 0.003 Ω 이하의 값을 가지는, 실리콘 카바이드 벌크 내에서의 질소 농도를 측정한 값을 나타낸 그래프이다, 그리고, 실리콘 카바이드 벌크 표면 내에서 깊이(Depth) 1,500nm이상(준안정층)에서의 질소 농도를 나타낸 값이며, 4.0x1019atoms/cm3이상의 질소농도를 가짐을 알 수가 있다.
도 6은 화학 기상 증착(Chemical vapor deposition, CVD) 법에 의하여 제조된 일반저항을 가진 실리콘 카바이드 벌크 내에서의 질소 농도를 나타낸 실시예의 도면이다.
즉, 도 6은 1Ω.cm 이상의 저항 값을 가지는 일반저항에서의 SiC 질소농도를 나타낸 도면으로, 농도 측정 방법은 도4와 도 5에 설명된 방법과 같다.
도면에서 보면 실리콘 카바이드 벌크 표면 내에서 깊이(Depth) 1,500nm이상(준안정층) 부근에서 1.4x1018 atoms/cm3 이하의 질소농도를 가짐을 알 수 있다.
- CVD-SiC 구조별 특성 -
표 3에는 CVD-SiC 구조별 특성을 나타내었다. 저온 안정상인 β- SiC에는 3C-SiC가 있고, 고온 안정상인 α- SiC에는 2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC 등이 있다. 그리고, β- SiC 인 3C-SiC는 1500 ℃ 이하의 온도에서 제조되는 실리콘 카바이드 이다. 또한, α- SiC 인 2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC 는 1500 ℃ 이상의 고온에서 제조되는 실리콘 카바이드이다,
한편, α- SiC 는 β- SiC 보다 식각률이 떨어져서(내 식각성이 높음) 식각 공정(에칭 공정) 등에서, 수율이 향상되고, 유지(maintenance) 기간이 증가되어 원가가 절감되고, 생산성이 증가되는 효과를 가지게 된다.
하지만, α- SiC 는 고온 공정에서 제조하여야 하므로 대형화가 어렵고 양산성이 떨어져서, 현실적 대안이 아니라는 단점이 존재한다.
[표 3]
Figure PCTKR2019006141-appb-I000003
한편, "Angle etch control for silicon cabide power devices", (F. Lanois, P. Lassagne, Appl. Phys. Lett. 69(2), 8 July 1996, France)의 저널에서, 6H-SiC 식각율은 3C-SiC보다 약 10%정도 늦게 식각됨에도 유사한 식각특성을 나타내는 것으로 보고되었고, 그 원인으로는 6H-Si Face가 3C-Si Face보다 높은 밀도를 나타내기 때문으로 보고되었다. 참고적으로, 6H-Si Face는 1.22×1015 atom/㎠ 이고, 3C-Si Face는 1.06 ×1015 atom/㎠ 이다.
또한, "Residue-Free Reactive Ion Etching of 3C-SiC and 6H-SiC in Fluorinated Mixture Plasmas", (P.H Yihm A. J. Steckl, J. Electrochem. Soc., Vol. 142, No. 8, August 1995, US)의 저널에도 6H-SiC 의 내 식각성이 3C-SiC 보다 더 높다는 기술 설명이 있다.
- α-SiC 상전이 공정 -
본원 발명에서는 도 3의 실시예를 통하여 얻어진 실리콘 카바이드에 대한 열처리를 실시하게 된다. 열처리는 공정은 두 단계이며, 첫 번째 열처리 공정은 표면 고 순화를 위한 공정(본원 발명에서는 "D - Clean"이라고 명명함)익고, 두 번째 열처리 공정은 식각 특성 향상을 위한 열처리 공정("H - Clean" 이라고 명명함)이다.
본원 발명의 도 1내지 도 3의 실시예를 통하여 얻어진 실리콘 카바이드는 β- SiC 인 3C-SiC 이며, 상기 β- SiC 인 3C-SiC 가 상전이 공정을 통하여 α- SiC 인 6H-SiC 로 만들어지는 것이다.
(1) 표면 고 순화 열처리 공정(D - Clean)
D - Clean은, 도 3의 실시예를 통하여 얻어진 실리콘 카바이드에 대한 1 단계 열처리 공정이다. 공정 조건은 상기 실리콘 카바이드를 열처리 오븐에 넣고 500 ∼ 1500℃ 의 온도로 30분에서 ∼ 6 시간 유지시키는 것이다. 물론 온도와 시간은 필요한 공정 조건에 따라 조정할 수 있다. 그리고, 여러 차례 반복 실험을 한 결과 최적이 열처리 조건은 1100 ∼ 1300℃에서 2 ∼ 5 시간 유지하는 것이다.
그리고, 상기 열처리 오븐은 대기 조건과 대기압 조건에서 유지되며, 수증기 (H2O)를 공급한다. 수중기를 공급하므로서 실리콘 카바이드의 표면의 금속성 흡착물 또는 이온화된 오염원이 산화(Oxidation)되고 최종 산화물을 제거하므로서 표면의 고순도화가 달성된다.
(2) 식각 특성 향상을 위한 열처리 공정(H - Clean)
H - Clean은, 도 3의 실시예를 통하여 얻어진 실리콘 카바이드에 대한 α-SiC 상전이 공정으로 식각 특성 향상을 위한 공정이다.
고온 진공로 오븐 혹은 마이크로웨이브 진공 오븐을 사용하여 진공 상태를 유지하며, 공정 온도는 1,500 ∼ 3,000 ℃ 이고, 유지 시간은 30분에서 ∼ 6 시간이다. 물론 시간은 필요한 공정 조건에 따라 조정할 수 있다. 물론 온도와 시간은 필요한 공정 조건에 따라 조정할 수 있다. 그리고, 여러 차례 반복 실험을 한 결과 최적이 열처리 조건은 2,000 ∼ 2,500℃에서 3 ∼ 4 시간 유지하는 것이다.
- 종래 CVD-SiC의 XRD 분석 결과
종래 CVD-SiC 의 격자 구조(Crystal Structure)를 확인하기 위하여 XRD 분석을 실시하였다,
도 7은 XRD 분석 결과에 대한 종래 제품의 피크 값을 그래프로 나타낸 도면이다.
그리고, 표 4는 Peak List로서 그 값은 도 7의 그래프 값을 표로서 숫자로 나타낸 값이다. 또한, 표 5는 도7과 표4의 Identified Patterns List로서 레퍼런스 코드이다. 즉. 표5에서 숫자 “03-065-0360” 이 레퍼런스 코드이다.
[표 4]
Figure PCTKR2019006141-appb-I000004
[표 5]
Figure PCTKR2019006141-appb-I000005
도 7, 표 4 및 표 5에 의하여, 종래의 CVD-SiC 의 격자 구조는 3C-SiC 임을 확인할 수가 있다.
- 본원 발명의 XRD 분석 결과
본원 발명의 공정을 사용하고 식각공정 향상을 위한 열처리(H-Clean)도 한 후에 CVD-SiC 의 격자 구조(Crystal Structure)를 확인하기 위하여 XRD 분석을 실시하였다,
도 8은 본원 발명의 공정을 사용하고 2 단게 열처리(H-Clean) 후에 XRD 분석 결과에 대한 피크 값을 그래프로 나타낸 도면이다.
도 7과 도 8과 비교하여 보면, 도 7에서는 뾰족한 5개의 피크(peak)를 확할 수 있고, 도 8에서는 뾰족한 5개의 피크도 확인되지만, 상기 뾰족한 피크 주변에 작은 피크도 확인할 수 있다. 그리고, 도 8에서 확인되는 뾰족한 피크 주변에 작은 피크를 확인하여 보면 6H-SiC 임을 알 수가 있다.
이때, 표 6은 Peak List로서 그 값은 도 8의 그래프 값을 표로서 더 자세히 나타낸 값이다. 또한, 표 7은 Identified Patterns List로서 도8과 표6의 레퍼런스 코드이다.
즉, 표 7에서, 숫자 “03-065-0360” 는 3C-SiC를 나타내는 레퍼런스 코드이고, 숫자 “00-049-1428” 는 6H-SiC를 나타내는 레퍼런스 코드이다. 즉 도 8의 피크에서는 3C-SiC 이외에 6H-SiC도 확인된다는 것이다.
한편 표 6에서는 6H-SiC의 레퍼런스 코드(004-049-1428)를 가지는 피크(표 6에서 빨간 글씨로 나타내었다)가 6개 존재함을 확인할 수가 있다.
[표 6]
Figure PCTKR2019006141-appb-I000006
[표 7]
Figure PCTKR2019006141-appb-I000007
결론적으로 본원 발명의 실시예인, 도 8, 표 6 및 표 7에 의하여, 본원 발명의 CVD-SiC 의 격자 구조는 6H-SiC 임을 확인할 수가 있다.
- 3C-SiC와 6H-SiC의 비율 변화 측정
도 8에서 도시된 XRD 분석 결과를 통하여 6H-SiC의 비율을 확인할 수 있었다. 즉, 3C-SiC 와 6H-SiC 피크의 높이 차이로 성분 비율을 확인할 수가 있다는 것이다.
본원 발명의 제조 공정 조건을 도입하여 CVD-SiC를 제조한후에 α-SiC 상전이(H-Clean) 열처리 (H-Clean) 온도를 1,500℃로 하고 시간을 1 시간 정도 유지하면, 6H-SiC의 비율이 10% 인 것을 알 수가 있었다,
그리고, α-SiC 상전이(H-Clean) 열처리 (H-Clean) 시간을 7시깐까지 올리고 6H-SiC의 비율을 측정한 결과 6H-SiC의 비율이 70 % 까지 증가됨을 알 수가 있었다. 즉, SiC 전체에서 6H-SiC의 비율이 10 ∼ 70 % 인 것을 알 수가 있다. 즉, 이것을 식으로 나타내면 아래와 같다.
10 ≤((6H-SiC의 질량)/((6H-SiC의 질량)+(3C-SiC의 질량))) x 100 ≤ 70 한편, 6H-SiC 증가되면, 조직 밀도가 치밀해지고, 식각성이 좋아지게 되어, 에칭 제조 공정에서 수율 향상과 원가 절감에 따른 생산성이 증가되도록 하는 CVD-SiC를 제조할 수가 있게 되었다.
도 9는 종래 SiC와 본원 발명의 6H-SiC의 결정 구조 사진이다.
도 9에서 볼 수 있는 바와 같이 CVD-SiC Micro-Structure 를 비교하여 보면, α-SiC 상전이(H-Clean) 열처리(H-Clean) 후에 조직의 밀도가 훨씬 세밀함을 알 수 있었다. 즉, α-SiC 상전이(H-Clean) 열처리(H-Clean) 후에 3C-SiC 가 6H-SiC 로 변환되어 조직 밀도가 치밀해졌 음을 XRD 분석결과와 Micro-Structure 확인을 통하여 알 수가 있었다.
본원 발명은 CVD법으로 성장된 3C-SiC를 식각공정용 Etch Ring에 적용하여, 수명향상을 위한 제품화 기술이기도 하다.
도 9는 광학현미경으로 1200배 확대한 조직 구조이다.
도 9의 사진에서 알 수 있듯이 본원 발명의 6H-SiC 결정 구조 내의 빗살무늬(Twin)가 많이 형성됨을 알 수 있다. 그러나, 종래의 SiC 결정 구조 내에는 빗살무늬(Twin)가 낮은 수준으로 형성됨을 알 수 있다.
한편, 입자와 입자 사이의 경계를 입계(grain boundary)라고 하고, 입자 내를 입내라고 할 때, 본원 발명의 SiC는 종래 SiC보다 입내 내에서의 빗살무늬(Twin)가 상당 수준으로 증가되었다.
도 10과 도11은 본원 발명 제품의 CVD-SiC 광투과율에 따른 결정성을 나타낸 도면이다.
도 10과 도 11에서 “O/R”은 종래 제품이고, “DST”는 본원 발명의 제품이다. 본원 발명의 SIC를 두께 5 mm 이상 15 mm 이하로 시편을 만들고, 백색 LED 광을 조사할 경우 노랑색 파장이 투과됨을 알 수가 있다.
이때, 백색 LED 광에서 노랑색 파장이 투과되어 노랑색으로 보이는 것도 본원 발명의 제품의 특징이다.
도 12와 도13은 종래 SiC와 본원 발명의 6H-SiC가 포함된 SiC의 굴곡 강도를 나타낸 도면이다.
본원 발명의 6H-SiC는 굴곡강도가 증가하고 편차가 감소하는 결과를 나타내었다.
즉, 도 13에서 보는 바와 같이 종래의 SiC의 굴곡 강도는 350 ∼ 500MPa, 이고 본원 발명의 6H-SiC가 포함된 제품의 굴곡강도는 350 ∼ 650MPa 이다.
그리고, 도 14는 굴곡 강도를 측정하는 방법을 나타내는 도면이다. 즉 도 14의(A)는 준비된 시편을 나타내고, 14의(B)는 굴곡 강도 시험후 균열이 발생된 시편을 나타내며, 14의(C)는 굴곡 강도 실험의 원리를 나타내는 그림이다. 14의(C)은 몇 mm 휘어진 다음 균열이 생기는 가를 보여주게 된다.
한편 굴곡 강도 시험에 사용되는 시료의 조건은 아래와 같다.
시료 사이즈 : 폭 10mm, 두께 4mm,
지점거리 20mm, 하중변위 0.01mm
그리고, 굴곡 강도 측정결과 종래 SiC 의 평균변위량은 0.087mm 이고, 본원 발명의 6H-SiC가 포함된 SiC의 평균변위량은 0.096mm 이다.
한편, 본원 발명의 SiC를 고배율의 현미경으로 관찰한 결과 그 특징은 아래와 같다.
□ CVD-SiC 성막 성장면 미세 조직
- X500배율, Optical Microscope
- ZONE Ⅲ 성장 형태(Competitive texture)
- Grain Size 약 40 ∼ 100㎛
- Packed Fibrous Grain 약 20 ∼ 40㎛
- 성막은 Ts/Tm 0.5 이상 조건임.
따라서, 따라서 성장면 Grain Size는 평균 약 40 ∼ 100㎛로 확인되었고, 또, ZONE Ⅱ 성장형태로 Grain Boundary 사이 Voids Trap(Self Shadowing)은 나타나지 않았다.
□ CVD-SiC 성막 단면 주상정 조직
- X500배율, Optical Microscope
- ZONE Ⅲ 성장 형태(Competitive texture)
- Columnar Grain 약 70 ∼ 120㎛
- Packed Fibrous Grain 약 20 ∼ 40㎛
- 성막 중간은 Ts/Tm 0.5 이상 조건임.
- 성막 양측은 Ts/Tm 0.2 이상 조건임,
따라서, 성막 Columnar Grain Size는 평균 약 70 ∼ 120㎛로 확인되었고, 또, 경우에 따라 잘 발달된 등축정 조직은 150㎛ 이상 크기가 확인되어 우수한 조직 상태를 나타내고 있다.
도 14는 XRD Peak로 나타낸 도면으로 3C-SiC 와 6H-SiC 의 비율을 확인할 수 있는 방법을 제시하는 도면이다.
도 14의 맨 위에 그래프는 종래 제품으로 3C-SiC 의 피크만 5개 존재함을 알 수 있다.
그리고, 도 14의 위에서 두 번째 그래프는 6H-SiC의 피크의 높이가 3C-SiC의 피크의 높이의 30 % 수준인 것을 알 수 있다. 따라서, 이경우는 전체 SiC에서 6H-SiC가 차지하는 값은 23 % 가 된다.
또한, 도 14의 맨 아래 그래프는 6H-SiC의 피크의 높이가 3C-SiC의 피크의 높이의 50 % 수준인 것을 알 수 있다. 따라서, 이경우는 전체 SiC에서 6H-SiC가 차지하는 값은 33 % 가 된다.
이러한 방법으로 다양한 비교 실험을 한 결과 본원 방명에서는 전체 SiC에서 6H-SiC가 차지하는 값은 10 %이상에서 70 % 이하까지 확인되었다.
도 15내지 도 17에서는 식각 시험후 식각량 변화를 나타내었다.
즉, 도 15내지 도 17의 실험을 통하여 본원 발명의 제품이 종래 제품보다 더 내식성을 가짐을 알 수가 있다.
도 15는 프라즈마 챔버(Plasma chamber)에서의 식각과 식각 비율을 나타낸 도면이다.
도 16은 식각시험후 조도 변화를 나타낸 도면이다. 즉, 도 16은 종래 SiC와 본원 발명의 6H-SiC의 식각 시험후 조도 변화를 나타낸 것이다.
본원 발명의 6H-SiC는 표면조도 Ra값이 2.0이하로 측정되어, 종래 SiC 보다 식각량이 감소됨을 확인할 수 있다.
도 17은 1200배율 광학현미경로 관찰된 조직 형상을 나타낸 사진이다.
도 17의 (A)는 식각후 종래 제품의 사진이고, 도 17의 (B)는 식각후 본 발명 제품의 사진이다.
상기 도(A)의 사진을 보면, 주변이 어두운 둥그런 형상이 나타나는 데, 이러한 둥그런 형상은 식각에 의하여 조직이 파인 경우이다. 그러나 도(B)에는 이러한 둥그런 형상이 나타나지 않는다. 따라서 본원 발명의 제품이 식각성이 매우 우수함을 확인할 수 있다.
- 다층 구조 -
본원 발명의 실시예에서는 SiC 벌크를 제조할 때 다충 구조가 되도록 할 수가 있다.
본원 발명에서는 SiC를 제조할 때, 질소를 공급하는 방법을 제시하고 있다.(질소를 공급하는 방법에 대한 기술 설명은 본원 발명의 도 1에서 도 6의 실시예 설명 참조) 그리고, 상전이 방법으로 전체 SiC에서 6H-SiC의 비율이 조절될 수고 있다. 또한 본원발명의 도 10과 도 11의 실시예에서처럼 백색광을 SiC 시편에 투과시켰을 때, 투과되는 광도 관찰할 수도 있다.
일반적으로 SiC 벌크를 제조하는 기간은 7일 정도 소요되고, 이때 만들어진 SiC 두께는 3 mm 정도가 되게 된다.(물론, 제조하고자 하는 SiC 벌크의 두께에 따라 다를 수도 있으며, 따라서, 본원 발명의 기술이 상기 3 mm 의 숫자에 반드시 한정되는 것은 아니다.)
그리고, SiC 벌크의 제조 중에 사용되는 분사 노즐이 바뀌게 된다. 즉 한번의 공정으로 3 mm 의 두께가 만들어지는 것이 아니다. 6번의 노즐 교체가 일어나며 따라서 6 번의 제조 공정을 거쳐 3mm 두께의 SiC 벌크가 제조되게 된다.
이때, 노즐이 바뀔 때, 공급되는 질소의 양이 바뀔 수 있으며, 그렇게 되면 SiC 벌크 각 층에 따라 저항값이 다르게 된다. 또한, 한번의 코팅 공정이 끝난 다음에 혹은 3번 내지 4 번의 코팅 공정이 끝난 다음에 상전이 공정을 바꿀 수 있으며, 그렇게 되면, 층에 따라, 전체 SiC에서 6H-SiC의 비율이 다르게 된다.
- 6H 피크의 변화 -
본원 발명에서는 상전이 효과를 가지는 것을 특징으로 하며, 열처리 조건에 따라 6H 피크의 변화가 관찰됨을 알 수 있다.
도 18은 화학기상 증착법에 의하여 제조된 SIC 벌크의 피크(XRD 분석 결과)를 나타낸 도면이다,
상기 SIC 벌크는 3C-SiC 이다.
도 19내지 도 21은 상기 3C-SiC를 열처리 한후에 XRD 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도면에서처럼 SIC 벌크에 대하여 상전이 공정을 실시하면, 6H-SiC 의 피크가 존재하게 됨을 알 수가 있다. 그리고, 상기 6H-SiC는 3C-SiC 중에서 일부가 상전이되어 생성된 것이다, 따라서 상전이 공정(본원발명의 앞의 실시예에서 제시된 열처리 공정)의 조건에 따라, 6H-SiC 피크의 높이가 다를 수 있다.
그리고, 6H-SiC 피크의 높이가 다르다는 것은 전체 SiC중에서 6H-SiC가 차지하는 성분비가 다르다는 것이다. 즉 전체 SiC 중에서 6H-SiC가 차지하는 비율이 다르다는 것이다.
당사의 실험결과 열처리에 따라 6H-SiC가 아래와 같이 달라 질 수 있다.
- 6H-SiC가 작은 피크로 관찰되는 경우(도 19 참조)
: 충분할 열처리를 하지 않은 경우이다. 6H-SiC 피크가 한개정도 발견될 수 있고, 전체 SiC중에서 6H-SiC의 비율은 1 % 이하로 적을 수 있다. 또는 전체 SiC중에서 6H-SiC의 비율은 매우 미량 존재할 수 있다.
- 6H-SiC가 주피크와 서브 피크로 발견되는 경우 (도 20, 도 21 참조)
: 충분한 열처리를 하는 경우이다. 주피크와 서브 피크로 발견된다. 또는 본원 발명의 표6에서처럼 6 개의 프크로 발견될 수 있다.
결과적으로 3C 결정상은 레퍼런스 코드 03-065-0360인 피크 5개가 존재하고, 6H 결정상은 (레퍼런스 코드 00-049-1428인 피크) 상전이 공정에 따라 그 변화가 존재하게 된다.
한편, 6H 주 피크는 2Θ = 34.1705˚ ± 0.5˚ 위치에서 피크가 관찰되게 된다.
- SiC 벌크 내에 특성 변화 -
본원 발명에서는 질소, MTS, 수소의 농도와 비율을 조절하므로서 제조되는 SiC 벌크의 특성이 다르게 된다. 그리고, 그 특성 변화는 아래와 같다.
SiC 벌크 내에 질소의 농도는 10x1016 Atoms/cc 에서 10x1020 Atoms/cc까지 변하게 된다.
SiC 벌크의 저항 값은 0,01 Ohm-cm 에서 80 Ohm-cm 까지 변하게 된다.
열전도성은 150 W/mK 에서 500 W/mK 까지 변하게 된다.
휨 강도는 400 Mpa에서 500 Mpa 까지 가능하다.
그러나, SiC 벌크 내의 불순물((Al, B, Cl, Fe, Ni 및 S)은 6ppmw 이하로 유지된다.
- 층에 따른 특성 변화 -
SiC 벌크의 층이 2개층 혹은 2개층 이상일 경우 각각의 층에 따라 특성에 차이가 존재한다.
즉, SiC 벌크를 제조할 때 제조 공정 중간에서, 아래와 같이 조건을 변경할 수 있다.
- 분사 노즐을 변경시킬 수 있다.
- 질소 농도 값을 변경시킬 수 있다.
- 수소 농도 값을 변경시킬 수 있다,
- MTS 농도 값을 변경시킬 수 있다.
- 혹은 상전이 공정(열처리 공정)을 실시할 수 있고, 상전이 공정의 조건을 변경시킬 수 있다.
상기에서, "SiC 벌크를 제조할 때 제조 공정 중간에서"는 예를들어 3 mm 두께의 SiC를 제조할 때, 한번에 3 mm 두께의 SiC를 제조하는 것이 아니라, 중간에 상기와 같은 조건이 변경될 수 있다는 것이다. 예를들어 두께 1mm 까지 제조되는 공정과 1 mm 에서 2 mm 까지 제조되는 공정에서 사용되는 노즐이 변경될 수 있다는 것이다.
만일 SiC 벌크가 2 개층일 경우 제 1층의 저항 값이 제 2층 보다 높다. (그 반대일 수 있다,) 한편, 2개층 이상일 경우 상위 층의 저항 값이 하위 층의 저항 값보다 높다.(그러나 그 반대 일 수 있다.)
만일 SiC 벌크가 2개층일 경우 제 1층의 질소 농도 값이 제 2층 질소 농도 값보다 높다. (그 반대일 수 있다,) 한편, 2개층 이상일 경우 상위 층의 질소 농도 값이 하위 층의 질소 농도 값보다 높다.(그러나 그 반대 일 수 있다.)
만일 SiC 벌크가 2개층일 경우 제 1층의 열전도성이 제 2층 보다 높다. (그 반대일 수 있다,) 한편, 2개층 이상일 경우 상위 층의 열전도성이 하위 층 보다 높다.(그러나 그 반대 일 수 있다.)
만일 SiC 벌크가 2개층일 경우 제 1층의 휨 강도가 제 2층 보다 높다. (그 반대일 수 있다,) 한편, 2개층 이상일 경우 상위 층의 휨 강도가 하위 층 보다 높다.(그러나 그 반대 일 수 있다.)
만일 SiC 벌크가 2개층일 경우 제 1층의 휨 강도가 제 2층 보다 높다. (그 반대일 수 있다,) 한편, 2개층 이상일 경우 상위 층의 휨 강도가 하위 층 보다 높다.(그러나 그 반대 일 수 있다.)
만일 SiC 벌크가 2개층일 경우 제 1층의 6H의 피크의 높이가 제 2층 보다 높다. (그 반대일 수 있다,) 한편, 2개층 이상일 경우 6H의 피크의 높이가 하위 층 보다 높다.(그러나 그 반대 일 수 있다.)
만일 SiC 벌크가 2개층일 경우 제 1층과 제 2층의 불순물의 값은 동일하거나 비슷하다. 한편, 2개층 이상일 경우 상위 층과 하위층의 불순물의 값은 동일하거나 비슷하다.
- 가시광선 파장 -
시편(본원 발명의 앞의 실시예 참조)에 백색 LED 를 조사할 경우, 시편을 통과한 가시광선 파장의 범위는 565 ∼ 590 nm 이다.
그리고, 만일 2개층일 경우 제 1층의 가시광선 파장 값은 2층의 가시광선 파장 값과 다르다. 또한 2개층 이상일 경우 상위층과 하위층의 가시광선 파장 값은 다르다.
- 다층 구조의 응용 -
도 22는 포커스링을 나타낸 실시예의 도면이다.
화학기상증착의 방법인 본원 발명의 도 1내지 도 3의 실시예를 통하여 얻어진 실리콘 카바이드는 β- SiC 인 3C-SiC 이며, 상기 β- SiC 인 3C-SiC 가 상전이 공정을 통하여 α- SiC 인 6H-SiC 로 만들어지는 것이다.
따라서, 상전이 공정 조건에 따라 α- SiC 인 6H-SiC 의 비율이 달라질 수가 있다.
(1) SiC 전체에서 6H-SiC의 비율이 10 ∼ 70 % 인 것을 실험을 통하여 알 수가 있다. 즉, 3C-SiC 중에서 10 % 만 6H-SiC로 상전이 될 수도 있고, 70% 가 6H-SiC로 상전이 될 수가 있다.
그리고, 이것을 식으로 나타내면 아래와 같다.
10 ≤((6H-SiC의 질량)/((6H-SiC의 질량)+(3C-SiC의 질량))) x 100 ≤ 70 한편, 6H-SiC가 증가되면, 조직 밀도가 치밀해지고, 식각성이 좋아지게 되어, 에칭 제조 공정에서 수율 향상과 원가 절감에 따른 생산성이 증가되도록 하는 CVD-SiC를 제조할 수가 있게 되었다.
(2) SiC 전체에서 6H-SiC의 비율이 미량 존재할 수 있다.
상전이 공정을 달리하면, SiC 전체에서 6H-SiC의 비율이 미량 존재할 수 있다.(본원 발명 도 19 참조)
결과적으로, 본원 발명에서는 화학기상증착에 의하여 만들어진 3C-SiC 를 상전이하여 일정 비율 6H-SiC 가 포함되어 있는 SiC로 포커스링(100)을 제조하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 도 4내지 도 21까지의 특성은 본원 발명의 포커스링(18)의 특성이 된다.
도 23과 도 24은 포커스링의 단면(도 22에서 A - A 선을 따라 절단 하였음을 가정한 절단면)정저갖가 을 나타낸 실시예의 도면이다.
도 23은 단차가 존재하지 않는 경우의 실시예의 도면이다,
실제로 포커스링(100)은 도우넛 모양이며, 따라서, 도 23은 도우넛 모양의 일부분을 절단한 한 측면의 단면이 된다. (도 22의 A - A 선을 따라 절단한 것을 가정한 단면도이다.)
본원 발명의 앞의 실시예에서는, 화학기상증착을 실시할 때, 공급되는 원료에서 N2의 양을 조절하여 SiC 내에 질소 농도를 조절하는 방법을 제시하고 있다.
그리고, 질소 값에 따라 SiC의 저항값에도 차이가 나게 된다, 그리고, 포커스링(100) 표면 만 저저항 이면 되므로, 포커스링(100)의 단면에서 중간 부분은 저저항일 필요가 없게 된다.
즉, 도 23의 단면에서, 윗층(250-1)과 아래층(250-3) 은 0.3 Ω 이하이고, 중간층(250-2)는 1 Ω 혹은 100 Ω 이상도 가능하다, 또한 증간층은 스테인레스 스틸 혹은 알루미늄도 사용 가능하다.
또한, 각각의 층마다 전체 SiC에서 6H-SiC 의 비율이 다를 수 있다.
도 24는 단차가 존재하는 경우의 실시예의 도면이다.
도 24에서처럼 도우넛 형태의 포커스링에는 단차가 존재하는 경우도 있다. 도 22의 A - A 선을 따라 절단한 것을 가정한 단면도이다.
단차가 존재하므로, 높은 면(101)과 낮은 면(102)이 존재한다. 그리고 높은 면(101)과 낮은 면(102)은 식각 공정에서 산에 노출되는 정도가 다를 수 있고, 웨이퍼가 올려지지 않음에 따라 외부 환경이 다를 수 있다.
따라서, 높은 면과 낮은 면에 따라, 전체 SiC에서 6H-SiC의 비율이 다를 수 있고, 저항이 다를 수 있고, 질소 농도가 다를 수 있다.
- 포커스링에서 단차에 따른 특성 차이-
포커스링에서 단차에 따른 특성차이가 존재하게 된다. 즉, 본원 발명의 적용 실시예에서는 포커스링(100)에서 높은 면(101)과 낮은 면(102)의 특성 차이가 존재한다.
즉, 아래와 같이 특성 차이가 존재하게 된다.
만일 포커스링이 2 개층일 경우 제 1층의 저항 값이 제 2층 보다 높다. (그 반대일 수 있다,) 한편, 2개층 이상일 경우 상위 층의 저항 값이 하위 층의 저항 값보다 높다.(그러나 그 반대 일 수 있다.)
만일 포커스링이 2개층일 경우 제 1층의 질소 농도 값이 제 2층 질소 농도 값보다 높다. (그 반대일 수 있다,) 한편, 2개층 이상일 경우 상위 층의 질소 농도 값이 하위 층의 질소 농도 값보다 높다.(그러나 그 반대 일 수 있다.)
만일 포커스링이 2개층일 경우 제 1층의 열전도성이 제 2층 보다 높다. (그 반대일 수 있다,) 한편, 2개층 이상일 경우 상위 층의 열전도성이 하위 층 보다 높다.(그러나 그 반대 일 수 있다.)
만일 포커스링이 2개층일 경우 제 1층의 휨 강도가 제 2층 보다 높다. (그 반대일 수 있다,) 한편, 2개층 이상일 경우 상위 층의 휨 강도가 하위 층 보다 높다.(그러나 그 반대 일 수 있다.)
만일 포커스링이 2개층일 경우 제 1층의 휨 강도가 제 2층 보다 높다. (그 반대일 수 있다,) 한편, 2개층 이상일 경우 상위 층의 휨 강도가 하위 층 보다 높다.(그러나 그 반대 일 수 있다.)
만일 포커스링이 2개층일 경우 제 1층의 6H의 피크의 높이가 제 2층 보다 높다. (그 반대일 수 있다,) 한편, 2개층 이상일 경우 6H의 피크의 높이가 하위 층 보다 높다.(그러나 그 반대 일 수 있다.)
만일 포커스링이 2개층일 경우 제 1층과 제 2층의 불순물의 값은 동일하거나 비슷하다. 한편, 2개층 이상일 경우 상위 층과 하위층의 불순물의 값은 동일하거나 비슷하다.

Claims (17)

  1. 식각 특성이 향상된 화학기상증착 실리콘 카바이드(SIC) 벌크에서,
    상기 실리콘 카바이드(SIC)는 MTS(메틸트리클로로실레인, Methyltrichlorosilane), 수소(H2) 및 질소(N2) 가스가 사용되어, 화학기상 증착법에 의하여 제조되고,
    상기 화학 기장증착법에 의하여 제조된 SIC는 β- SiC(3C-SiC) 이고,
    상기 화학 기장증착법에 의하여 제조된 SIC 내에는 6H-SiC 도 존재하고,
    상기 실리콘 카바이드 벌크를 XRD 분석하여 피크를 확인할 경우 레퍼런스 코드가 03-065-0360 인 피크가 5개이고, 여기에 레퍼런스 코드가 00-049-1428 인 피크도 존재하고,
    준안정층인 상기 벌크 표면에서부터 깊이(Depth) 1,500nm이상에서의 질소 농도 값은 4.0x1018 atoms/cm3 이상인 것을 특징으로 하는 식각 특성이 향상된 화학기상증착 실리콘 카바이드 벌크.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 카바이드 벌크의 입자내에 빗살무늬가 형성된 것을 특징으로 하는 식각 특성이 향상된 화학기상증착 실리콘 카바이드 벌크.
  3. 제 1항에 있어서,
    벌크의 입자 내에 빗살 무늬의 면적 비율이 50 % 이상인것을 특징으로 하는 식각 특성이 향상된 화학기상증착 실리콘 카바이드 벌크.
  4. 식각 특성이 향상된 화학기상증착 실리콘 카바이드(SIC) 벌크에서,
    상기 실리콘 카바이드(SIC)는 MTS(메틸트리클로로실레인, Methyltrichlorosilane), 수소(H2) 및 질소(N2) 가스가 사용되어, 화학기상 증착법에 의하여 제조되고,
    상기 화학 기장증착법에 의하여 제조된 SIC는 β- SiC(3C-SiC) 이고,
    상기 화학 기장증착법에 의하여 제조된 SIC 내에는 6H-SiC 도 존재하고,
    상기 실리콘 카바이드 벌크를 XRD 분석하여 피크를 확인할 경우 레퍼런스 코드가 03-065-0360 인 피크가 5개이고, 여기에 레퍼런스 코드가 00-049-1428 인 피크도 존재하고,
    준안정층인 상기 벌크 표면에서부터 깊이(Depth) 1,500nm이상에서의 질소 농도 값은 4.0x1019atoms/cm3 이상인 것을 특징으로 하는 식각 특성이 향상된 화학기상증착 실리콘 카바이드 벌크.
  5. 제 4항에 있어서,
    미량원소가 5ppm 이하인 것을 특징으로 하는 식각 특성이 향상된 화학기상증착 실리콘 카바이드 벌크.
  6. 제 4항에 있어서,
    굴곡 강도는 350 ∼ 650MPa 인 것을 특징으로 하는 식각 특성이 향상된 화학기상증착 실리콘 카바이드 벌크.
  7. 식각 특성이 향상된 화학기상증착 실리콘 카바이드(SIC) 벌크에서,
    상기 실리콘 카바이드(SIC)는 MTS(메틸트리클로로실레인, Methyltrichlorosilane), 수소(H2) 및 질소(N2) 가스가 사용되어, 화학기상 증착법에 의하여 제조되고,
    상기 화학 기장증착법에 의하여 제조된 SIC는 β- SiC(3C-SiC) 이고,
    상기 화학 기장증착법에 의하여 제조된 SIC 내에는 6H-SiC 도 존재하고,
    상기 실리콘 카바이드 벌크를 XRD 분석하여 피크를 확인할 경우 레퍼런스 코드가 03-065-0360 인 피크가 5개이고, 여기에 레퍼런스 코드가 00-049-1428 인 피크도 존재하고,
    상기 실리콘 카바이드의 저항 값이 0.3 Ω 이하 혹은 0.003 Ω 이하인 것을 특징으로 하는 식각 특성이 향상된 화학기상증착 실리콘 카바이드 벌크.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 카바이드 벌크 내에 입자가 존재하고, 상기 입자 내에 빗살무늬가 형성된 것을 특징으로 하는 식각 특성이 향상된 화학기상증착 실리콘 카바이드 벌크.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 입자의 크기는 평균 약 40 ∼ 100㎛ 인 것을 특징으로 하는 식각 특성이 향상된 화학기상증착 실리콘 카바이드 벌크.
  10. 식각 특성이 향상된 화학기상증착 실리콘 카바이드(SIC) 벌크에서,
    상기 실리콘 카바이드(SIC)는 MTS(메틸트리클로로실레인, Methyltrichlorosilane), 수소(H2) 및 질소(N2) 가스가 사용되어, 화학기상 증착법에 의하여 제조되고,
    상기 화학 기장증착법에 의하여 제조된 SIC는 β- SiC(3C-SiC) 이고,
    상기 화학 기장증착법에 의하여 제조된 SIC 내에는 6H-SiC 도 존재하고,
    상기 실리콘 카바이드 벌크를 XRD 분석하여 피크를 확인할 경우 레퍼런스 코드가 03-065-0360 인 피크가 5개이고, 여기에 레퍼런스 코드가 00-049-1428 인 피크도 존재하고,
    상기 실리콘 카바이드 저항 값이 1 Ω 이하인 것을 특징으로 하는 식각 특성이 향상된 화학기상증착 실리콘 카바이드 벌크.
  11. 제 10항에 있어서,
    결정 입자가 생성될 때, 입자의 크기는 평균 약 40 ∼ 100 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 식각 특성이 향상된 화학기상증착 실리콘 카바이드 벌크.
  12. 실리콘 카바이드(SIC)는 MTS(Methyltrichlorosilane), 수소(H2) 및 질소(N2) 가스가 사용되어, 화학기상 증착법에 의하여 제조되고,
    상기 화학 기상증착법에 의하여 제조된 SIC는 β- SiC(3C-SiC) 이고,
    상기 화학 기상 증착법에 의하여 생성된 상기 실리콘 카바이드(SIC)가 상전이 공정을 통하여 6H-SiC로 만들어지고,
    상기 화학 기상증착법에 의하여 제조된 SIC의 층이 2개층 혹은 2개층 이상일 경우 각각의 층에 따라 특성에 차이가 할 때,
    2 개층일 경우 제 1층의 저항 값과 제 2층의 저항값은 다르고,
    2개층일 경우 제 1층의 질소 농도 값과 제 2층 질소 농도 값은 다르고,
    2개층일 경우 제 1층의 열전도성과 제 2층 열전도성이 다른 것을 특징으로 하는 식각 특성이 향상된 화학기상증착 실리콘 카바이드 벌크.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 SIC를 두께 5 mm 이상 15 mm 이하로 시편을 만들고, 백색 LED 광이 조사되면 노랑색 파장이 투과되는 것을 특징으로 하는 식각 특성이 향상된 화학기상증착 실리콘 카바이드 벌크.
  14. 제 12항에 있어서,
    제 1층과 제 2층의 휨 강도가 다른 것을 특징으로 하는 식각 특성이 향상된 화학기상증착 실리콘 카바이드 벌크.
  15. 제 12항에 있어서,
    제 1층과 제 2층에서 6H-SiC 피크의 높이가 다른 것을 특징으로 하는 식각 특성이 향상된 화학기상증착 실리콘 카바이드 벌크.
  16. 제 12항에 있어서,
    제 1층과 제 2층에서 분순물의 농도는 균일한 것을 특징으로 하는 식각 특성이 향상된 화학기상증착 실리콘 카바이드 벌크.
  17. 제 12항에 있어서,
    제 1층의 가시광선 파장 값은 2층의 가시광선 파장 값과 다른 것을 특징으로 하는 식각 특성이 향상된 화학기상증착 실리콘 카바이드 벌크.
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