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CN114108092A - 晶片及晶片的制造方法 - Google Patents

晶片及晶片的制造方法 Download PDF

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CN114108092A
CN114108092A CN202110671355.3A CN202110671355A CN114108092A CN 114108092 A CN114108092 A CN 114108092A CN 202110671355 A CN202110671355 A CN 202110671355A CN 114108092 A CN114108092 A CN 114108092A
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CN
China
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wafer
mentioned
silicon carbide
less
retardation
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CN202110671355.3A
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朴钟辉
具甲烈
高上基
金政圭
张炳圭
崔正宇
甄明玉
沈钟珉
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Sanik Co
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Sanik Co
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Abstract

实例提供一种晶片及其制造方法，上述晶片具有用520nm波长的光测量时的相位差分布，上述相位差的平均值、最大值、偏差为特定值以下。根据实例的晶片具有如下优点：具有用520nm波长的光测量时的低相位差值，晶体几乎不发生扭曲或翘曲，表现出良好的晶体品质。

Description

晶片及晶片的制造方法
技术领域
实例涉及晶片及晶片的制造方法。
背景技术
碳化硅(SiC)是具有2.2eV至3.3eV的宽带隙的半导体，由于其优异的物理和化学特性，正在进行作为半导体材料的研究和开发。
碳化硅单晶的制造方法有液相沉积法(Liquid Phase Epitaxy；LPE)、化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition；CVD)、物理气相传输法(Physical Vapor Transport，PVT)等。其中，物理气相传输法为如下方法：将碳化硅原料装入坩埚中，并在坩埚的上端配置由碳化硅单晶形成的籽晶后，通过感应加热方式对坩埚进行加热来升华原料，从而在籽晶上使碳化硅单晶生长。
由于物理气相传输法具有高生长率，可以制造锭形碳化硅，因而使用最广泛。然而，根据坩埚特性、工艺条件等，电流密度发生变化，并且坩埚内部的温度分布也发生变化，因而难以确保碳化硅锭及基于此的晶片的一定的物性。
发明内容
发明要解决的问题
实例的目的在于，通过在碳化硅锭及晶片的制造过程中控制绝热材料的密度等工序，从而提供一种当可见光照射时，在偏振光下具有低相位差(延迟)的碳化硅锭及晶片。
实例的另一目的在于，提供一种位错密度等缺陷值降低，且具有高质量的碳化硅锭及晶片等。
用于解决问题的手段
为了实现上述目的，根据实例的晶片可以具有用520nm波长的光测量时的相位差分布，上述相位差的平均值可以为38nm以下。
为了实现上述目的，根据另一实例的晶片可以具有用520nm波长的光测量时的相位差分布，上述相位差的最大值可以为60nm以下。
在一实例中，上述晶片可以包括一面及作为上述一面的相反面的另一面，上述晶片的一面的总Ra平均粗糙度可以小于0.3nm。
在一实例中，上述晶片，根据X射线衍射分析得出的摇摆曲线的半峰全宽(FWHM)值可以为30arcsec以下。
在一实例中，上述晶片的直径为4英寸以上，可以包括4H结构的碳化硅。
在一实例中，上述晶片的微管的密度可以为1.5/cm2以下。
为了实现上述目的，根据一实例的晶片的制造方法包括：准备步骤，在具有内部空间的反应容器中以彼此相向的方式配置原料物质和碳化硅籽晶，
生长步骤，通过调节上述内部空间的温度、压力及气氛来使上述原料物质升华，并获得由上述籽晶生长的碳化硅锭，
冷却步骤，冷却上述反应容器并回收上述碳化硅锭，
切割步骤，通过切割所回收的上述碳化硅锭来获得晶片，以及
加工步骤，对所获得的上述晶片的厚度进行平坦化，并抛光表面；
上述反应容器包括：绝热材料，用于包围外部面；以及加热单元，用于调节上述反应容器或上述内部空间的温度，
上述绝热材料的密度为0.14g/cc至0.28g/cc，上述绝热材料的热膨胀系数为2.65×10-6/℃至3.05×10-6/℃；
经过上述加工步骤的晶片具有用520nm波长的光测量时的相位差分布，并可以具有以下i)及ii)项中的一个以上的条件：
i)上述相位差的平均值为38nm以下；以及ii)上述相位差的最大值为60nm以下。
在一实例中，在上述生长步骤中，惰性气体从上述原料物质朝向碳化硅籽晶方向流动，
上述惰性气体的流量可以为70sccm以上且300sccm以下。
在一实例中，上述加工步骤中的表面抛光过程还可包括化学机械抛光步骤。
在一实例中，经过上述加工步骤的晶片，根据X射线衍射分析得出的摇摆曲线的半峰全宽(FWHM)值可以为30arcsec以下。
发明的效果
根据实例的晶片具有如下优点：具有低延迟值，几乎不发生晶体的扭曲或翘曲，并且表现出良好的晶体品质。
根据实例的晶片的制造方法可通过适用特定密度的绝热材料来制造确保延迟值且降低缺陷密度值的碳化硅锭。
附图说明
图1为示出根据实例的晶片的一例的概念图。
图2为示出根据实例的碳化硅锭的制造装置的一例的概念图。
图3为示出根据实例的碳化硅锭的一例的概念图。
图4的(a)部分、(b)部分、(c)部分分别是将实施例2、实施例3、比较例1的延迟测量结果可视化的照片(对于彩色显示(color display)，适用了灰色(GREY)和自动缩放(auto-scale)，(a)部分为适用黑色：0.0白色20.0缩放的结果，(b)部分为适用黑色：0.0白色30.0缩放的结果，(c)部分为适用黑色：0.0白色40.0缩放的结果)。
具体实施方式
以下，参照附图对实例的实施例进行详细说明，使得实例所属技术领域的普通技术人员容易实施。但是，实例能够以多种不同的方式实现，因此，并不局限于在此所说明的实施例。在说明书全文中，对类似的部分赋予了相同的附图标记。
在本说明书中，当表示某个结构“包括”另一结构时，只要没有特别相反的记载，这并不意味着排除其他结构，而是还可包括其他结构。
在本说明书中，当表示某个结构与另一结构“连接”时，这除了“直接连接”的情况之外，还包括两者中间存在其他部件的“间接连接”的情况。
在本说明书中，“B位于A上”是指B以直接接触的方式位于A上或在它们之间存在其他层的情况下B位于A上，而不应限定地解释为B以与A的表面相接触的方式位于A上。
在本说明书中，马库什形式的表达中包括的术语“它们的组合”是指选自由马库什形式的表达中记载的多个结构要素组成的组中的一种以上的混合或组合，并且是指包括选自由上述多个结构要素组成的组中的一种以上。
在本说明书中，“A和/或B”的记载表示“A、B或A及B”。
在本说明书中，除非另有说明，否则诸如“第一”、“第二”或“A”、“B”之类的术语用于将相同的术语彼此区分。
在本说明书中，除非另有说明，否则单数的表达被解释为包括文脉上解释的单数或复数的含义。
以下，将更加详细地说明实例。
制造过程中所适用的原料、气氛、条件等各种因素会对锭和晶片的质量产生影响。锭和晶片的晶体质量、缺陷发生程度、残余应力等可能对由晶片制造的器件的性能、特性及其制造过程产生很大的影响。因此，分别将锭和晶片的晶体质量、残余应力、缺陷等作为单独的因素进行评估，但可以通过称为相位差(延迟)测量的方法进行报道或数字化来综合评估。
发明人对相位差(延迟)分布特性良好、缺陷少且结晶度优异的碳化硅锭及晶片的制造方法进行了研究。由此确认到在适用物理气相传输法的碳化硅的生长中，各种因素中坩埚的温度梯度、绝热材料的特性等较为重要，并且可通过控制这些条件来制造品质更加优异的碳化硅锭及晶片，从而完成了实例。
晶片10
为了实现上述目的，实例的晶片10具有用520nm波长的光测量时的相位差分布，上述相位差(延迟)的平均值为38nm以下。
在中心波长为520nm的光朝向厚度方向透射晶片并测量的相位差(延迟)分布中，上述晶片10的相位差的平均值可以为38nm以下。
上述晶片包括一面11及作为上述一面的相反面的另一面12。
上述厚度方向可以是从上述一面朝向另一面的方向。
上述晶片的一面是在表面主要呈现硅原子的所谓的Si面，作为上述一面的相反面的另一面是在表面主要呈现碳原子的所谓的C面。
当对晶片进行切割加工时，容易在碳化硅单晶所具有的碳原子层与硅原子层的界面或与此平行的方向上被切割。因此，在切割面上会呈现碳原子主要暴露的面和硅原子主要暴露的面。
在由锭制造晶片的过程中，对晶片的一面和/或另一面进行抛光(polishing)。将经过双面抛光的晶片适用于相位差分布测量。
可通过诸如Photonic Lattice公司的WPA-200、WPA-micro等装置进行可视化和/或数字化来测量规定面积内的相位差分布。在实例中，以通过Photonic Lattice公司的WPA-200来用520nm波长的光测量时的结果为基准。
上述相位差(延迟)是表示在将偏振的可见光朝向目标物的厚度方向透射之前和之后的相位差的值。若目标物具有残余应力、畸变、缺陷、损坏等，则相位差(延迟)分布会发生变化。
即使是不具有双折射特性的透明的目标物，当对上述目标物施加规定应力、畸变时，也可以观察到双折射现象。因此，评估双折射特性是可以定量评估残余应力、畸变的便捷的方法之一。
相位差(延迟)分布是在朝向厚度方向透射偏振的光时发生的与目标物的相位延迟值有关的参数。相位差的发生意味着偏振态改变。并且，相位差可以由各种原因引起。
由于双折射大致与相位差成正比，因而可以将相位差用作表示残余应力程度的参数。因此，整个面积上的相位差分布在规定范围内可以意味着上述目标物具有在整个面积上经过调节的应力。尤其，当目标物朝向厚度方向由实际上相同的材料形成且目标物的厚度实际上相同时，结果更加可靠。
但是，相位差分布可能受到残余应力以外的其他因素的影响。例如，相位差分布可能由于诸如畸变、位错缺陷之类的缺陷而改变，在结晶物质的情况下，还可能受到结晶度程度的影响。并且，相位差分布还可能由于诸如目标物中发生的微细裂纹之类的损坏而改变。
即，评估晶片的相位差分布被认为是一种同时评估残余应力程度、是否畸变、是否发生缺陷、晶体的优异性、是否发生损坏、是否容易受到外部冲击而损坏等的方法，其被用作用于确认在实例中制造的晶片所要求的各种特性是否同时优异的尺度。
上述晶片10的上述相位差的平均值可以为38nm以下。上述晶片的上述相位差的平均值可以为30nm以下。上述晶片的上述相位差的平均值可以为20nm以下。上述晶片的上述相位差的平均值可以为15nm以下。上述晶片的上述相位差的平均值可以为0.1nm以上。上述晶片的相位差的平均值可以为5nm以上。具有这种相位差值的晶片可以是内部晶体的畸变或缺陷最小化的状态，当用作半导体器件时，可以具有提高的特性。
上述晶片10的上述相位差的最大值可以为60nm以下。上述晶片10的上述相位差的最大值可以为45nm以下。上述晶片10的上述相位差的最大值可以为42.8nm以下。
上述晶片10的上述相位差的最小值可以小于0.10nm。上述晶片10的上述相位差的最小值可以为0.08nm以下。上述晶片10的上述相位差的最小值可以为0.02nm以下。
上述晶片10的晶片厚度方向的相位差的标准偏差可以为30nm以下。上述晶片10的晶片厚度方向的相位差的标准偏差可以为20nm以下。上述晶片10的晶片厚度方向的相位差的标准偏差可以为12nm以下。上述相位差的偏差可以为1nm以上。
在具有上述相位差的最大值、最小值及标准偏差的晶片中，内部栅格的畸变或缺陷发生最少，并且可以表现出更均匀的分布。
上述晶片10可通过切割后述的碳化硅锭来获得。
上述晶片10的摇摆角可以是相对于参考角的-1.5度至1.5度。上述晶片10的摇摆角可以是相对于参考角的-1.0度至1.0度。上述晶片10的摇摆角可以是相对于参考角的-0.5度至0.5度。上述晶片10的摇摆角可以是相对于参考角的-0.3度至0.3度。具有这种特征的晶片可以具有优异的结晶特性。对于上述摇摆角，适用高分辨率X射线衍射分析系统(HR-XRD system)来将上述晶片(11-20)的方向对准X射线(X-ray)路径，并将X射线源光学器件(X-ray source optic)和X射线检测器光学器件(X-ray detector optic)的角度设置为2θ(35度至36度)后，与晶片的偏角对应地调节ω(ω或θ，X射线检测器光学器件)角度来测量摇摆曲线(Rocking curve)，通过将作为参考角的峰角与两个半峰全宽(FWHM；full widthat half maximum)值之间的差值分别设置为摇摆角来评估结晶度。
在本说明书中，“偏角为X度”是指具有在通常可接受的误差范围内被评估为X度的偏角，示例性地包括(X度－0.05度)至(X度+0.05度)范围的偏角。并且，摇摆角为“相对于参考角的-1度至1度”是指，在以作为参考角的峰角为基准时，半峰全宽值在(峰角－1度)至(峰角+1度)的范围内。尤其，将除晶片的中心部分和向中心方向距离边缘5mm以内的部分之外的表面实际均等地三等分后，在每个部分测量3次以上的结果取平均值来用作上述摇摆角。具体地，在适用相对于碳化硅锭的0001面，在0度至10度的范围内选择的角度偏角的多个晶片中，当偏角为0度时，ω角为17.8111度，当偏角为4度时，ω角为13.811度，并且当偏角为8度时，ω角为9.8111度。
上述晶片10的根据X射线衍射分析得出的摇摆曲线的半峰全宽(FWHM)可以为30arcsec以下。上述晶片10的根据X射线衍射分析得出的摇摆曲线的半峰全宽可以为27.4arcsec以下。上述晶片的根据X射线衍射分析得出的摇摆曲线的半峰全宽可以为3.5arcsec以上。当晶片的晶体中存在缺陷时，衍射的X射线的强度会表现出高斯分布，这被称为摇摆曲线。上述摇摆曲线的半峰全宽具有arcsec单位，若半峰全宽值大，则可以理解为存在许多晶体缺陷。具有上述半峰全宽范围的晶片表现出优异的结晶度，由此可以改善所制造的器件的特性。
上述晶片10的微管(MP，Micropipe)密度可以为1.5/cm2以下。上述晶片10的微管密度可以为1/cm2以下。
在上述晶片10的刃位错(TED，Threading Edge Dislocation)密度可以为10000/cm2以下。上述晶片10的刃位错密度可以为8000/cm2以下。
上述晶片10的基平面位错(BPD，Basal Plane Dislocation)密度可以为5000/cm2以下。上述晶片10的基平面位错密度可以为3000/cm2以下。
上述晶片10的厚度可以为150μm至900μm。上述晶片10的厚度可以为200μm至600μm。但是，只要是可适用于半导体器件的适当的厚度，就不限于此。
上述晶片10可以是碳化硅晶片，实际上可以是包含4H碳化硅单晶的晶片。
上述晶片10的直径可以为4英寸以上。上述晶片10的直径可以为5英寸以上。上述晶片10的直径可以为6英寸以上。上述晶片的直径可以为12英寸以下。上述晶片的直径可以为10英寸以下。
上述晶片的一面11的总Ra平均粗糙度可以小于0.3nm。上述晶片的一面11的总Ra平均粗糙度可以为0.2nm以下。上述一面的总Ra平均粗糙度可以为0.01nm以上。具有这种粗糙度范围的晶片可以通过后续工序在制造器件时提高电特性。
上述晶片10可通过后述的晶片的制造方法来制造。
晶片的制造方法
为了实现上述目的，根据实例的晶片的制造方法包括：准备步骤，在具有内部空间的反应容器200中以彼此相向的方式配置原料物质300和碳化硅籽晶，生长步骤，通过调节上述内部空间的温度、压力及气氛来使上述原料物质升华，并获得由上述籽晶生长的碳化硅锭，冷却步骤，冷却上述反应容器并回收上述碳化硅锭，切割步骤，通过切割所回收的上述碳化硅锭来获得晶片，以及加工步骤，对所获得的上述晶片的厚度进行平坦化，并抛光表面；
上述反应容器包括：绝缘材料，用于包围外部面，以及加热单元，用于调节上述反应容器或上述内部空间的温度；
上述绝热材料的密度为0.14g/cc至0.28g/cc。
上述准备步骤为在具有内部空间的反应容器200中以彼此相向的方式配置原料物质300和碳化硅籽晶的步骤。
上述准备步骤中的碳化硅籽晶，可以根据目标晶片适用适当大小的碳化硅籽晶，可以使上述碳化硅籽晶的C面(000-1面)朝向上述原料物质300方向。
上述准备步骤中的原料物质300，可以适用具有碳源和硅源的粉末形式，并且可以适用上述粉末彼此被缩颈处理的原料或表面被碳化处理的碳化硅粉末等。
上述准备步骤中的反应容器200，可以适用适合于碳化硅锭生长反应的容器，具体地，可以适用石墨坩埚。例如，上述反应容器可以包括：本体210，包括内部空间和开口部；以及盖220，与上述开口部对应地封闭上述内部空间。上述坩埚盖还可以包括与其一体或分开的籽晶架，可以通过上述籽晶架以使碳化硅籽晶与原料相向的方式固定碳化硅籽晶。
上述准备步骤中的反应容器200可以被绝热材料400包围并固定，可在诸如石英管之类的反应腔500内放置包围上述反应容器的绝热材料，可以通过设置于上述绝热材料及反应腔外部的加热单元600来控制上述反应容器200的内部空间的温度。
上述准备步骤中的绝热材料400在1000℃下的热膨胀系数可以为2.65×10-6/℃至3.05×10-6/℃。上述热膨胀系数可以为2.7×10-6/℃至3×10-6/℃。上述热膨胀系数可以为2.75×10-6/℃至2.9×10-6/℃。上述热膨胀系数可以为在作为绝热材料的一个方向的第一方向、与上述第一方向垂直的第二方向、与上述第一方向及第二方向垂直的第三方向上的热膨胀系数的平均值。通过适用具有这种热膨胀系数的绝热材料，使得所制造的锭中形成均匀的温度梯度而具有适当的残余应力分布，并且使得通过可见光在晶片中测量的厚度方向的相位差分布具有良好的值。
上述热膨胀系数可通过测量根据单位温度的长度变化量来确认。具体地，将待测物的绝热材料，以尺寸5×5×5mm3准备测量用样品后，可以通过TA Instrument公司的TMAQ400来测量并确认根据单位温度的长度变化量，上述热膨胀系数可以是在1000℃下的值。
上述准备步骤中的绝热材料400的孔隙率可以为72％至95％。上述孔隙率可以为75％至93％。上述孔隙率可以为80％至91％。当适用满足上述孔隙率的绝热材料时，可以进一步减少所生长的碳化硅锭的裂纹的发生。
上述准备步骤中的绝热材料400的抗压强度可以为0.2Mpa以上。上述抗压强度可以为0.48Mpa以上。上述抗压强度可以为0.8Mpa以上。并且，上述绝热材料的抗压强度可以为3Mpa以下。上述抗压强度可以为2.5Mpa以下。当上述绝热材料具有这种抗压强度时，其热/机械稳定性优异，并且灰烬(ash)的发生概率降低，因而可以制造品质更优异的碳化硅锭。
上述准备步骤中的绝热材料400可以包括碳基毡，具体地，可以包括石墨毡，可以包括人造丝基石墨毡或沥青基石墨毡。
上述准备步骤中的绝热材料400的密度可以为0.14g/cc以上。上述密度可以为0.16g/cc以上。上述密度可以为0.17g/cc以上。上述绝热材料的密度可以为0.28g/cc以下。上述密度可以为0.24g/cc以下。上述密度可以为0.20g/cc以下。通过具有上述密度范围的绝热材料，可以抑制所制造的锭的弯曲及翘曲的发生，并且可以使由锭制造的晶片表现出良好的相位差(延迟)值。
上述准备步骤中的反应腔500可以包括：真空排气装置700，与反应腔内部相连接，用于调节反应腔内部的真空度；配管810，与反应腔内部相连接，用于使气体流入反应腔内部；以及质量流量控制器800，用于进行控制。通过这些可以在后续的生长步骤及冷却步骤中调节惰性气体的流量。
上述生长步骤为通过调节上述内部空间的温度、压力及气氛来使上述原料物质升华，并获得由上述籽晶生长的碳化硅锭的步骤。
可以通过上述加热单元600加热上述反应容器200及反应容器的内部空间来进行上述生长步骤，可以在加热的同时或单独对内部空间进行减压来调节真空度，注入惰性气体，并诱导碳化硅晶体的生长。
上述生长步骤可在2000℃至2600℃的温度和1torr至200torr的压力条件下进行，在上述温度及压力范围内，可以更加有效地制造碳化硅锭。
上述生长步骤具体地可在上述反应容器200的上表面和下表面的温度为2100℃至2500℃、上述反应容器的内部空间的压力为1torr至50torr的条件下进行，更详细地，可在上表面和下表面的温度为2150℃至2450℃、上述反应容器的内部空间的压力为1torr至40torr的条件下进行，进一步具体地，可在上表面和下表面的温度为2150℃至2350℃、上述反应容器的内部空间的压力为1torr至30torr的条件下进行。
在将上述温度及压力条件适用于上述生长步骤的情况下，可以制造品质更高的碳化硅锭。
在上述生长步骤中，可以以1℃/min至10℃/min的升温速度或以5℃/min至10℃/min的升温速度升温至上述温度范围。
在上述生长步骤中，可向上述反应容器200的外部施加规定流量的惰性气体。上述惰性气体可以在上述反应容器200的内部空间流动，并且可以从上述原料物质300朝向上述碳化硅籽晶方向流动。由此可以形成上述反应容器及内部空间的稳定的温度梯度。
上述生长步骤中的上述惰性气体的流量可以为70sccm以上。上述流量可以为330sccm以下。在这种流量范围内，制造的锭可使缺陷发生最小，有效地形成反应容器及内部空间的温度梯度，从而可以表现目标延迟值。
上述生长步骤中的上述惰性气体具体地可以是氩、氦及它们的混合气体。
上述冷却步骤为在规定的冷却速度及惰性气体流量条件下对所生长的上述碳化硅锭进行冷却的步骤。
在上述冷却步骤中，可以以1℃/min至10℃/min的速度进行冷却。在上述冷却步骤中，可以以1℃/min至5℃/min的速度进行冷却。
在上述冷却步骤中，可以同时调节上述反应容器200的内部空间的压力，并且可以与上述冷却步骤分开进行压力调节。通过上述压力调节可以使上述内部空间的压力的最大值为760torr。
上述冷却步骤的惰性气体的流量可以为1sccm以上，可以为300sccm以下。在这种流量范围内，所制造的锭可以防止发生裂纹，并且可使品质的下降最小。
在上述冷却步骤中，可以与上述生长步骤同样地向上述反应容器200外部施加规定流量的惰性气体。上述惰性气体可以在上述反应容器的内部空间流动，并且可以从上述原料物质300朝向上述碳化硅籽晶方向流动。
上述切割步骤为通过切割上述冷却步骤之后回收的碳化硅锭来获得晶片的步骤。
在上述切割步骤中，可以以与上述碳化硅锭的0001面或开始生长的面形成规定偏角的方式进行切割。上述切割步骤的偏角可以为0度至10度。
在上述切割步骤中，可使上述晶片的厚度达到150μm至900μm。可使上述厚度达到200μm至600μm，但不限于此。
上述加工步骤为对通过上述切割步骤获得的晶片的厚度进行平坦化，并抛光表面的步骤。上述对厚度进行平坦化的过程可通过依次对晶片的两个侧面进行砂轮磨削(wheelgrinding)来进行。用于上述砂轮磨削的抛光材料可以是金刚石抛光材料。
通过上述加工步骤中的对厚度进行平坦化的过程，减少在上述切割步骤中对晶片造成的损坏和压力，并且使晶片变得平坦。
上述加工步骤中的表面抛光过程还可包括湿蚀刻步骤。
上述加工步骤中的表面抛光过程可以进一步进行化学机械抛光(chemicalmechanical polishing，CMP)。
上述化学机械抛光工序可以通过将抛光粒子浆料施加到旋转的压板上，并使固定在旋转的抛光头的晶片以规定压力接触来进行。
上述加工步骤之后，可以进一步进行使用常规RCA化学清洗溶液的清洗步骤。
碳化硅锭100
为了实现上述目的，根据实例的碳化硅锭100包括一面110和另一面120，被定义为上部的上述一面为平坦面或凸面，晶片设置在上述一面以下的部分，
上述晶片具有用520nm波长的光测量时的相位差分布，上述相位差(延迟)的平均值可以为35nm以下。
上述碳化硅锭100是通过使反应容器内部的原料升华并使其在碳化硅籽晶上重结晶并生长而得的。
参照图3，在生长终止之后，在上述碳化硅锭表面中朝向上述原料的面可以为一面110，上述一面可以具有弯曲的凸面或平坦面。
上述碳化硅锭100可以包括：本体部121；以及凸部111，从上述本体部延伸，具有凸面110。在将上述碳化硅锭的凸面视为上部的情况下，凸面以下的部分可以相当于上述本体部。
即，在将上述碳化硅锭的一面110视为上部的情况下，可以将作为碳化硅锭开始生长的面的底面视为另一面120，可以将上述另一面视为下部，可通过以规定厚度切割上述一面以下的部分来获得晶片。在此情况下，当进行上述切割时，可以与上述另一面或上述碳化硅锭的0001面形成规定偏角。
并且，在上述晶片的获得过程中，利用磨削装置沿从外径朝向内部的方向磨削上述碳化硅锭100的外径，在对上述碳化硅锭的另一面120或0001面以规定偏角和规定厚度进行切割后，可以进行边缘磨削、表面抛光、抛光等加工。
上述碳化硅锭100可以在碳化硅籽晶的C面(000-1面)生长。
当制造上述碳化硅锭100时，可通过在生长步骤及冷却步骤中满足特定导热率的坩埚来制造。
以下，将通过具体实施例更加具体地说明实例。以下实施例仅仅为有助于理解实例的例示，并且实例的范围不限于此。
实施例1：晶片的制造
如图2所示的碳化硅锭制造装置的一例，在反应容器200内部空间的下部装入作为原料的碳化硅粉末，在其上部配置碳化硅籽晶。此时，适用了由6英寸的4H-SiC晶体制成的碳化硅籽晶，通过常规方法以C面(000-1面)朝向内部空间下部的碳化硅原料的方式将其固定，，并且将其同样适用于实施例及比较例。
封闭反应容器200，在用具有0.15g/cc的密度及2.80×10-6/℃的热膨胀系数的绝热材料400包围其外部之后，将反应容器配置于在外部具有作为加热单元600的加热线圈的石英管500内。通过对上述反应容器的内部空间进行减压来调节至真空气氛，并注入氩气来使上述内部空间达到760torr之后，再次对内部空间进行减压。同时，以5℃/min的升温速度使内部空间的温度升温至2300℃，并通过与上述石英管连通的配管810、真空排气装置700来调节石英管内部的氩气流量。在2300℃温度和20torr的压力条件下，在与碳化硅原料相向的碳化硅籽晶面使碳化硅锭生长100小时。
在进行生长之后，以5℃/min的速度将上述内部空间的温度冷却至25℃，同时使内部空间的压力达到760torr。
以使与所冷却的上述碳化硅锭的0001面具有4度偏角的方式进行切割，获得具有360μm厚度的晶片样品，相对于最大外径，将上述晶片的边缘磨削了5％，然后进行了常规的化学机械抛光和RCA清洗。
实施例2：晶片的制造
除了将上述实施例1中的绝热材料密度变更为0.16g/cc、热膨胀系数变更为2.75×10-6/℃之外，以与上述实施例1相同的方式制造了晶片。
实施例3：晶片的制造
除了将上述实施例1中的绝热材料密度变更为0.17g/cc、热膨胀系数变更为2.9×10-6/℃之外，以与上述实施例1相同的方式制造了晶片。
比较例1：晶片的制造
除了将上述实施例1中的绝热材料密度变更为0.13g/cc、热膨胀系数变更为2.6×10-6/℃之外，以与上述实施例1相同的方式制造了晶片。
比较例2：晶片的制造
除了将上述实施例1中的绝热材料密度变更为0.29g/cc、热膨胀系数变更为3.1×10-6/℃之外，以与上述实施例1相同的方式制造了晶片。
实验例：晶片的延迟、半峰全宽的测量
通过WPA-200(Photonic Lattice公司)装置用波长为520nm的光测量所获得的晶片样品的晶片厚度方向的相位差(延迟)平均值、最小值及最大值，将其结果示于表1，并且将部分结果示于图4中。并且，通过X射线衍射分析装置(SmartLab X-ray Diffractometer，Rigaku公司)测量晶片样品的摇摆曲线的半峰全宽，并将其结果示于表1中。
表1
Figure BDA0003119403540000151
参照表1，确认到在晶片制造中，绝热材料的密度在0.14g/cc至0.28g/cc的范围内，热膨胀系数在2.65×10-6/℃至3.05×10-6/℃范围内的实施例具有35nm以下的相位差值以及30arcsec以下的X射线摇摆曲线半峰全宽，从而相对于绝热材料的密度及热膨胀系数脱离上述范围的比较例，表现出残余应力分布良好、晶体的畸变发生、缺陷等较少的优异的晶体品质。
以上详细描述了本发明的优选实施例，但是本发明的权利范围不限于此，并且本发明所属技术领域的普通技术人员使用以下发明要求保护范围中定义的实例的基本概念进行的各种变更和改进也属于本发明的权利范围。

Claims (9)

1.一种晶片，其特征在于，
具有用520nm波长的光测量时的相位差分布，
上述相位差的平均值为38nm以下，
具有微管，
上述微管的密度为1.5/cm2以下。
2.一种晶片，其特征在于，
具有用520nm波长的光测量时的相位差分布，
上述相位差的最大值为60nm以下，
具有微管，
上述微管的密度为1.5/cm2以下。
3.根据权利要求1或2所述的晶片，其特征在于，
上述晶片包括一面及作为上述一面的相反面的另一面，
上述晶片的一面的总Ra平均粗糙度小于0.3nm。
4.根据权利要求1或2所述的晶片，其特征在于，
根据X射线衍射分析得出的摇摆曲线的半峰全宽值为30arcsec以下。
5.根据权利要求1或2所述的晶片，其特征在于，
直径为4英寸以上，包括4H结构的碳化硅。
6.一种晶片的制造方法，其特征在于，
包括：
准备步骤，在具有内部空间的反应容器中以彼此相向的方式配置原料物质和碳化硅籽晶，
生长步骤，通过调节上述内部空间的温度、压力及气氛来使上述原料物质升华，并获得由上述籽晶生长的碳化硅锭，
冷却步骤，冷却上述反应容器并回收上述碳化硅锭，
切割步骤，通过切割所回收的上述碳化硅锭来获得晶片，以及
加工步骤，对所获得的上述晶片的厚度进行平坦化，并抛光表面；
上述反应容器包括：
绝热材料，用于包围外部面，以及
加热单元，用于调节上述反应容器或上述内部空间的温度；
上述绝热材料的密度为0.14g/cc至0.28g/cc，
上述绝热材料的热膨胀系数为2.65×10-6/℃至3.05×10-6/℃；
经过上述加工步骤的晶片具有用520nm波长的光测量时的相位差分布，并满足以下i)及ii)项中的一个以上的条件：
i)上述相位差的平均值为38nm以下，以及
ii)上述相位差的最大值为60nm以下。
7.根据权利要求6所述的晶片的制造方法，其特征在于，
在上述生长步骤中，惰性气体从上述原料物质朝向碳化硅籽晶方向流动，
上述惰性气体的流量为70sccm以上且300sccm以下。
8.根据权利要求6所述的晶片的制造方法，其特征在于，
上述加工步骤中的表面抛光过程还包括化学机械抛光步骤。
9.根据权利要求6所述的晶片的制造方法，其特征在于，
经过上述加工步骤的晶片，根据X射线衍射分析得出的摇摆曲线的半峰全宽值为30arcsec以下。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20220301

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