碳化硅晶碇的制造方法技术

本发明专利技术提供一种碳化硅晶碇的制造方法，包括：提供包含碳元素以及硅元素的原料以及位于原料上方的晶种于反应器内，其中晶种的第一面朝向原料；加热反应器以及原料，其中部分原料被气化后传输至晶种的第一面以及晶种的侧壁上并形成碳化硅材料于晶种上，以形成包含晶种以及碳化硅材料的成长体，其中成长体沿着晶种的径向生长，且成长体沿着垂直晶种的第一面的方向上生长；以及冷却反应器以及原料，以获得碳化硅晶碇，其中碳化硅晶碇的直径大于晶种的直径。直径。直径。

【技术实现步骤摘要】
碳化硅晶碇的制造方法


[0001]本专利技术涉及一种碳化硅晶碇的制造方法，尤其涉及一种利用晶种制造碳化硅晶碇的方法。

技术介绍

[0002]目前，硅晶片已被广泛的运用于半导体产业中。许多电子装置内都包含了以硅晶片(Silicon wafer)作为材料所生产的硅芯片(Silicon chip)。然而，为了提升芯片的效能。目前许多厂商尝试以碳化硅晶片(Silicon carbide wafer)作为材料以生产碳化硅芯片(Silicon carbide chip)。碳化硅芯片具有耐高温与稳定性高等优点。
[0003]一般而言，在制造碳化硅晶片的过程中，会先提供一个晶种，接着于晶种的表面沉积材料，以形成碳化硅晶碇。形成碳化硅晶碇后，将碳化硅晶碇切片以获得多个碳化硅晶片。然而，在制造碳化硅晶碇时，晶种的价格高昂，导致碳化硅晶片的制造成本居高不下。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种碳化硅晶碇的制造方法，通过前述制造方法所形成的碳化硅晶碇的直径大于工艺中所使用的晶种的直径，藉此减少晶种所需的成本。
[0005]本专利技术的至少一实施例提供一种碳化硅晶碇的制造方法，包括：提供包含碳元素以及硅元素的原料以及位于原料上方的晶种于反应器内，其中晶种的第一面朝向原料；加热反应器以及原料，其中部分原料被气化后传输至晶种的第一面以及晶种的侧壁上并形成碳化硅材料于晶种上，以形成包含晶种以及碳化硅材料的成长体，其中成长体沿着晶种的径向生长，且成长体沿着垂直晶种的第一面的方向上生长；以及冷却反应器以及原料，以获得生长完的成长体，其中生长完的成长体为碳化硅晶碇，且碳化硅晶碇的直径大于晶种的直径。
附图说明
[0006]图1A至图3A是依照本专利技术的一实施例的一种碳化硅晶碇的制造方法的剖面示意图；
[0007]图1B至图3B是图1A至图3B的晶种、成长体以及碳化硅晶碇的上视示意图；
[0008]图4是依照本专利技术的一实施例的一种碳化硅晶碇的制造方法的流程图。
[0009]附图标记说明
[0010]100:反应器
[0011]102:感应线圈
[0012]104:炉体
[0013]106:石墨坩埚
[0014]108:晶种承载件
[0015]200:晶种
[0016]202:第一面
[0017]204:侧壁
[0018]210:碳化硅材料
[0019]300:原料
[0020]GB:成长体
[0021]GB
’
:碳化硅晶碇
[0022]GD:方向
[0023]H1、V1:距离
[0024]RD:径向
[0025]S401、S402、S403:步骤
[0026]T:厚度
具体实施方式
[0027]图1A至图3A是依照本专利技术的一实施例的一种碳化硅晶碇的制造方法的剖面示意图。图1B至图3B是图1A至图3B的晶种、成长体以及碳化硅晶碇的上视示意图。
[0028]请参考图1A与图1B，反应器100包括感应线圈102、炉体104、石墨坩埚106以及晶种承载件108。石墨坩埚106及晶种承载件108设置于炉体104中。感应线圈102设置于石墨坩埚106外。
[0029]提供原料300以及位于原料300上方的晶种200于反应器100内。原料300与晶种200相隔垂直距离V1。
[0030]原料300设置于石墨坩埚106中。原料300包含碳元素以及硅元素，原料300例如为碳化硅粉末。晶种200设置于晶种承载件108上。在一些实施例中，晶种200通过黏着层(未绘出)而固定于晶种承载件108上。晶种200的材料包括碳化硅。举例来说，晶种200为6H碳化硅或4H碳化硅。晶种200的第一面202朝向原料300，且晶种200直径为D1。在一些实施例中，晶种200的直径D1为25毫米至250毫米。
[0031]在一些实施例中，晶种200的第一面202具有小于2nm的表面粗糙度(Ra)，较佳是小于0.5nm的表面粗糙度(Ra)，更佳是小于0.3nm的表面粗糙度(Ra)。在一些实施例中，晶种200具有小于2μm的平整度(TTV)、小于30μm的翘曲度(Warp)以及小于
±
20μm的弯曲(Bow)。在一些实施例中，晶种200的第一面202为碳化硅的基面(0001)。
[0032]在一些实施例中，晶种200的厚度T大于0.2毫米，藉此提升晶种200的侧壁204的面积。晶种200的侧壁204为经研磨的平滑表面，藉此有利于使碳化硅在侧壁204上生长。在本实施例中，晶种200的侧壁204与反应器100的内壁的横向距离H1为50毫米至150毫米，因此，气体在晶种200的侧壁204与反应器100的内壁之间有足够的空间进行传输，且能降低碳化硅在侧壁204上生长后接触反应器100的风险。
[0033]请参考图2A与图2B，通过物理气相传输法(Physical Vapor Transport，PVT)形成碳化硅材料210于晶种200上。在本实施例中，以感应线圈102加热反应器100以及原料300，以形成碳化硅材料210于晶种200的第一面202上以及晶种200的侧壁204上。碳化硅材料210沿着垂直晶种200的侧壁204的方向RD上生长，且碳化硅材料210沿着垂直晶种200的第一面202的方向GD上生长。方向RD为晶种200的径向(radial direction)。
[0034]在本实施例中，当感应线圈102加热石墨坩埚106底部的原料300至高温(例如高于1900℃)，原料300会升华，并在温度梯度的驱动下传输至晶种200的第一面202以及晶种200的侧壁204上并形成碳化硅材料210于晶种200上，以形成包含晶种200以及碳化硅材料210的成长体GB。成长体GB沿着晶种200的径向(方向RD)生长，且成长体GB沿着垂直晶种200的第一面202的方向GD上生长。
[0035]在成长体GB(或碳化硅材料210)的生长过程中，在晶种200(或成长体GB)的径向RD上，成长体GB(或碳化硅材料210)具有1℃/cm至30℃/cm的温度梯度(也可以说是在径向RD上整个热场具有1℃/cm至30℃/cm的温度梯度)，藉此有助于使成长体GB(或碳化硅材料210)沿着方向RD生长。
[0036]在本实施例中，在成长体GB(或碳化硅材料210)的生长过程中，在方向GD上，成长体GB(或碳化硅材料210)亦具有温度梯度，藉此使成长体GB(或碳化硅材料210)沿着方向GD生长。
[0037]在一些实施例中，成长体GB(或碳化硅材料210)在方向RD上的生长速度小于成长体GB(或碳化硅材料210)在方向GD上的生长速度。
[0038]请参考图3A与图3B，在成长体GB生长至所需的尺寸后，冷却反应器100以及原料300，以获得生长完的成长体。生长完的成长体为碳化硅晶碇GB
’
，且碳化硅晶碇GB
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅晶碇的制造方法，包括：提供包含碳元素以及硅元素的原料以及位于所述原料上方的晶种于反应器内，其中所述晶种的第一面朝向所述原料；加热所述反应器以及所述原料，其中部分所述原料被气化后传输至所述晶种的所述第一面以及所述晶种的侧壁上并形成碳化硅材料于所述晶种上，以形成包含所述晶种以及所述碳化硅材料的成长体，其中所述成长体沿着所述晶种的径向生长，且所述成长体沿着垂直所述晶种的所述第一面的方向上生长；以及冷却所述反应器以及所述原料，以获得生长完的所述成长体，其中生长完的所述成长体为碳化硅晶碇，且所述碳化硅晶碇的直径大于所述晶种的直径。2.根据权利要求1所述的碳化硅晶碇的制造方法，其特征在于，所述晶种的直径为D1，所述碳化硅晶碇的直径为D2，D1:D2为1:8至7.5:8。3.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：林钦山，
申请(专利权)人：环球晶圆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：