[发明专利]碳化硅晶锭及其制造方法和用于制造碳化硅晶锭的系统

说明书

本发明涉及碳化硅晶锭及其制造方法和用于制造碳化硅晶锭的系统，在碳化硅晶锭的制造过程中，在使反应容器的内部空间减压以升温的步骤中，在特定内部空间的上部和下部之间形成温度差。通过根据本发明的碳化硅晶锭的制造方法，可以使作为碳化硅晶锭的后表面的籽晶面的损失最小化，并且可以制造具有较少缺陷和良好晶体质量的碳化硅晶锭。

技术领域

本发明涉及一种碳化硅晶锭及其制造方法和用于制造碳化硅晶锭的系统。

背景技术

由于碳化硅具有优异的耐热性和机械强度，并且在物理和化学上稳定，因此作为半导体材料受到关注。近来，作为用于高功率器件等的基板，对碳化硅单晶基板的需求正在增加。

作为碳化硅单晶的制备方法，有液相外延法(Liquid Phase Epitaxy，LPE)、化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition，CVD)、物理气相传输法(Physical VaporTransport，PVT)等。其中，在物理气相传输法中，将碳化硅原料放入坩埚内部，将由碳化硅单晶形成的籽晶放置在坩埚上端，然后通过感应加热方式加热坩埚以升华原料，从而在籽晶上生长碳化硅单晶。

物理气相传输法由于具有高生长率，可以制备晶锭形式的碳化硅，因此最广泛使用。但是，在坩埚的感应加热期间，坩埚内部的温度分布根据初始生长条件、坩埚的上部和下部之间的温度差而改变，因此可能出现所制造的碳化硅晶锭的后表面的质量不良。

因此，有必要在生长和预先生长过程中考虑坩埚内部的温度，以改善晶锭的后表面的质量并确保制造晶锭的可再现性。

上述背景技术是发明人为本发明的推导而拥有的技术信息或在推导过程中获取的技术信息，从而不一定是在申请本发明之前向公众公开的已知技术。

作为相关的现有技术，有在韩国公开专利公报第10-2017-0072441号公开的“半绝缘碳化硅单晶的制造方法和由此制备的半绝缘碳化硅单晶”。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种在碳化硅锭的制造过程中，在使反应容器的内部空间减压并升高温度的步骤中，在特定内部空间的上部和下部之间形成温度差的碳化硅晶锭的制造方法。

本发明的目的在于，提供一种通过所述碳化硅晶锭的制造方法，使作为碳化硅晶锭的后表面的籽晶面的损失最小化并制造高质量晶锭的方法。

为了达到上述目的，根据本发明的碳化硅晶锭的制造方法包括：准备步骤，将原料和碳化硅籽晶彼此面对放置在具有内部空间的反应容器中，生长步骤，通过调节所述内部空间的温度、压力和气氛来升华所述原料，并制备从所述籽晶生长的碳化硅晶锭，及冷却步骤，冷却所述反应容器并回收所述碳化硅晶锭；所述反应容器包括围绕外表面的绝热材料和用于调节所述反应容器或所述内部空间的温度的加热单元；所述生长步骤包括：第一生长过程，将所述内部空间的温度从预先生长开始温度提高到进行温度，及第二生长过程，保持所述进行温度，从而制备碳化硅晶锭；所述预先生长开始温度是内部空间减压开始的温度；所述进行温度是在所述内部空间的减压完成后，在所述压力下诱导碳化硅晶锭生长的温度；温度差是所述内部空间的上部温度和所述内部空间的下部温度之间的差；在所述预先生长开始温度中所述温度差为40℃至60℃；所述内部空间的上部是所述碳化硅籽晶所在的区域，所述内部空间的下部可以是原料所在的区域。

在一实施例中，所述加热单元安装成可在所述反应容器的垂直方向上移动，并且所述加热单元可以在所述生长步骤中诱导所述内部空间的上部和所述内部空间的下部之间的温度差。

在一实施例中，所述碳化硅籽晶可以包含具有4英寸以上的4H碳化硅。

在一实施例中，在所述生长步骤之前，可以包括：减压步骤，将大气状态的所述内部空间减压；及升温步骤，将惰性气体注入减压的所述内部空间并将温度提高至所述预先生长开始温度。