CN101783284A - 碳化硅衬底、外延晶片和碳化硅衬底的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种碳化硅衬底、外延晶片和碳化硅衬底的制造方法。该SiC衬底(10)包括如下步骤：制备具有主表面并且由SiC制成的基体衬底；使用第一碱性溶液清洗主表面；以及在利用第一碱性溶液进行清洗的步骤之后，使用第二碱性溶液清洗主表面。SiC衬底具有主表面(11)，并且主表面(11)上的残留物的平均数等于或大于0.2并且小于200。
Description
技术领域
本发明涉及一种碳化硅衬底、外延晶片和碳化硅衬底的制造方法。
背景技术
碳化硅(SiC)具有大带隙，并且其最大绝缘击穿电场和热导率大于硅(Si)的最大绝缘击穿电场和热导率。然而，碳化硅的载流子的迁移率与硅的载流子的迁移率基本相似，并且碳化硅的电子饱和漂移速度和击穿电压大。因此，期望的是将碳化硅应用到需要具有较高效率、高击穿电压和大容量的半导体器件中。
在SiC半导体器件所使用的SiC衬底中存在诸如微管的一些缺陷。因此，已经对用于去除通过外延生长而在SiC衬底中存在的缺陷(例如，日本专利特开No.2000-26199(专利文件1)、日本专利特开No.2003-332562(专利文件2)和日本专利特开No.2007-269627(专利文件3))的外延生长的条件等进行了研究。
通常，通过形成SiC晶锭、将SiC晶锭切割成SiC衬底并且将其抛光，来制造SiC衬底。然而，根据上述的专利文件1至3，用于制造SiC衬底所使用的研磨液、在抛光期间用于固定SiC衬底的固定剂等留下作为付着的残留物。发明人发现，当在携载有附着到其上的残留物的SiC衬底上形成外延层时，在外延层中会形成由于这些残留物而导致的缺陷。当含有这类缺陷的外延层被用于半导体器件中时，对半导体器件的操作有不利影响。
发明内容
制作本发明来克服上述问题，本发明的目的在于提供一种SiC衬底、外延晶片和SiC衬底的制造方法，所述SiC衬底的制造方法可以用于制造半导体器件并且由此可以抑制会对半导体器件的操作施加的影响。
发明人认真研究了附着于具有抛光表面的SiC衬底的主表面上的残留物与由于形成外延层时出现的残留物导致的缺陷之间的关系。因此，发明人发现可以有效减少在形成外延层的过程中出现的残留物造成的缺陷的范围。
根据本发明的一个方面的碳化硅衬底包括主表面和主表面上的残留物。使用第一碱性溶液清洗主表面；以及在使用第一碱性溶液清洗主表面之后，使用第二碱性溶液清洗主表面。使用第二碱性溶液清洗的主表面上的残留物的平均数等于或大于0.2并且小于200。
根据本发明的另一个方面的SiC衬底包括主表面和主表面上的残留物。使用第一碱性溶液清洗主表面；在使用第一碱性溶液清洗主表面之后，使用第二碱性溶液清洗主表面；以及在使用第二碱性溶液清洗主表面之后，蚀刻主表面。被蚀刻的主表面上的残留物的平均数在0.2与5之间。
在根据本发明的一个方面的SiC衬底中，在蚀刻的步骤之前，主表面上的残留物的平均数等于或大于0.2并且小于200。在根据本发明的另一个方面的SiC衬底中，在蚀刻的步骤之后，主表面上的残留物的平均数等于或大于0.2并且小于5。这可以抑制由于SiC衬底的主表面上形成的外延层中的残留物而形成的缺陷。这可以抑制缺陷会对制造的包括该SiC衬底的半导体器件的操作施加的影响。
上述的“残留物”意味着在由晶锭制造SiC衬底的过程中出现的残留物。
优选地，在上述一个方面的SiC衬底中，主表面上的残留物的平均数在0.2与50之间。
优选地，在其他方面的SiC衬底中，主表面上的残留物的平均数在0.2与0.4之间。
通过如上减少残留物，可以有效抑制由于在外延层中形成的残留物导致的缺陷的情形。因此，可以抑制对使用SiC衬底制造出的半导体器件的操作的影响。
优选地，在上述一个和其他方面的SiC衬底中，残留物由从硅胶、氧化铬、金刚石、粘合剂和蜡组成的组中选择的至少一种物质制成。
由此，在为了制备基体衬底而执行的抛光步骤中，可以使用用于上述衬底的研磨剂和固定剂。
优选地，在上述一个和其他方面的SiC衬底中，粘合剂或蜡由从热熔胶、丙烯酸和环氧树脂组成的组中选择的至少一种物质制成。
由此，上述物质的固定剂等可以用于制造SiC衬底。
优选地，在上述一个和其他方面的SiC衬底中，残留物具有的直径在0.01nm和10μm之间。
直径大于10μm的残留物可能在其自身重力下而降落，并且因此不太可能附着到SiC衬底的主表面。因此，容易测量10μm或更小的残留物。小于0.01nm的残留物更不太可能变成造成缺陷的残留物。因此，0.01nm或更大的残留物通过外延层中的残留物自身而产生缺陷。通过指定上述直径的残留物，在外延层中产生的缺陷可以得到较高程度的抑制。
本发明的外延晶片包括上述的SiC衬底和在SiC衬底的主表面上形成的外延层。
由于本发明的外延晶片使用了携载平均数减少的残留物的上述衬底，因此其可以形成其中由于残留物导致的缺陷被减少的外延层。因此，可以抑制对使用该外延晶片制造出的半导体器件的操作的影响。
本发明的SiC衬底的制造方法包括以下步骤。制备具有主表面和由碳化硅制成的基体衬底。使用第一碱性溶液清洗主表面。在使用第一碱性溶液进行清洗的步骤之后，使用第二碱性溶液清洗主表面。
根据本发明的SiC衬底的制造方法，使用碱性溶液执行不止一次的清洗。由于使用第一碱性溶液进行清洗去除了主表面上的残留物，因此可以去除明显的残留物。在这种状态下，执行使用第二碱性溶液进行的清洗，使得可以去除细小的残留物和牢固附着的残留物。因此，如上所述，残留物的平均数可以减少至等于或大于0.2并且小于200的范围。
优选地，上述SiC衬底的制造方法还包括：在使用第一碱性溶液进行清洗的步骤之前，使用包含氢氧化钾的第三碱性溶液清洗主表面的步骤。
包含氢氧化钾的碱性溶液可以非常有效地减少残留物，并且因此可以更有效地减少残留物。
优选地，上述SiC衬底的制造方法还包括：使用酸性溶液清洗主表面的步骤。这可以减少附着到其上的重金属等。
优选地，上述SiC衬底的制造方法还包括：在使用第二碱性溶液进行清洗的步骤之后，蚀刻主表面的步骤。
这可以将附着到主表面的残留物的平均数减少至例如0.2与5之间的范围。
优选地，在上述SiC衬底的制造方法中，蚀刻步骤使用包含氢气和氯化氢气体中的至少一个的气体。这可以进一步减少附着到主表面的残留物的平均数。
根据本发明的SiC衬底和SiC衬底制造方法，如上所述，主表面上的残留物的平均数减少至等于或大于0.2并且小于200的范围，使得可以抑制对使用SiC衬底制造出的半导体衬底的操作的影响。
从下面结合附图对本发明进行的详细描述，使本发明的以上和其他目的、特征、方面和优点变得更明显。
附图说明
图1示意性地示出本发明的第一实施例中的SiC衬底，并且(A)和(B)分别是横截面图和平面图。
图2示出本发明的第一实施例中的SiC衬底的主表面上通过AFM观察到的残留物。
图3至图5是分别示出本发明的第一至第三实施例中制造SiC衬底的方法的流程图。
图6是示意性地示出本发明的第四实施例中的外延晶片的横截面图。
图7是示出本发明的第四实施例中的外延晶片的制造方法的流程图。
图8是示出对比示例1中的SiC衬底的制造方法的流程图。
图9示出使用对比示例1中的SiC衬底形成的外延层上出现并且通过AFM观察到的浅坑。
图10是示意性地示出具有残留物的SiC衬底的主表面的横截面图。
图11是示意性地示出在具有残留物的SiC衬底上形成外延层的状态的横截面图。
具体实施方式
现在将参照附图来描述本发明的实施例。在下面的说明中，相同或相应的部分具有相同的附图标记，并且不再重复对其的说明。在说明书中，“<>”表示设置方位，并且“()”表示各个平面。在结晶学中，通过向数字赋予上标来表现负指数。然而，在说明书中，通过向数字的前面赋予负号来表现负指数。
(第一实施例)
参照图1，以下将描述本发明实施例的SiC衬底10。SiC衬底10具有主表面11。
SiC衬底10的主表面11上的残留物的平均数等于或大于0.2并且小于200，优选地在0.2与50之间，更优选地在0.2与5之间并且进一步优选地在0.2与0.4之间。
当残留物的平均数小于200并且在主表面11上形成外延层时，可以抑制这种由于在外延层中形成残留物而造成缺陷的情形。这可以抑制对使用SiC衬底制造的半导体器件的操作的影响。当残留物为50或更少时，可以进一步抑制由于残留物而导致在外延层中形成缺陷。当残留物为5或更少时，可以更进一步抑制由于残留物而导致在外延层中形成缺陷。当残留物的数目是0.4时，可以更有效地抑制由于残留物导致在外延层中形成缺陷。
现在，以下将描述“残留物”。残留物意味着当由SiC晶锭制造SiC衬底10时出现的物质。如图2所示，当用AFM(原子力显微镜)测量时，观察到这些残留物为白色或黄色的点。观察到小的残留物为黄色的点，而观察到大的残留物为白色的点。
残留物是通过以下方法来测量的：对在边长为50μm的视野内用AFM进行五点测量而确定的平均值。当使用具有不是50μm的边长的视野时，得到的值被转换成与50μm的边长相对应的值。例如，当在边长为50μm的视野内的四个点处残留物的数目为0时，在其内的残留物的数目为1，平均值是0.2。残留物越少越好。然而，可能的情况是，在主表面11上的某处存在残留物，使得残留物平均数的下限值是例如0.2。
用于测量的五个点是任意选择的。然而，优选的是，例如通过图1(B)中的点所指示的主表面11上的五个点处执行测量，并且这五个点具体来讲包括靠近任意直径R1和R2上的中心附近的一个点、在上述中心的相对侧上的两个点以及在与直径R1垂直的直径R2上存在的并且位于上述中心的相对侧上的两个点。
优选地，残留物由从硅胶、氧化铬、金刚石、粘合剂和蜡组成的组中选择的至少一种物质制成。例如，粘合剂或蜡由从热熔胶、丙烯酸和环氧树脂的粘合剂组成的组中选择的至少一种物质制成。由此，已描述的研磨剂和固定剂可以用于制造SiC衬底10。
残留物具有的直径在例如0.01nm与10μm之间。直径大于10μm的残留物可能在其自身重力下而降落，并且因此不太可能附着到SiC衬底10的主表面11。因此，容易测量到10μm或更小的残留物。小于0.01nm的残留物不太可能变成造成缺陷的残留物。因而，0.01nm或更大的残留物通过在外延层中的残留物自身而产生缺陷。通过明确说明上述直径的残留物，外延层中产生的缺陷可以得到较高程度的抑制。
当残留物是球形时，残留物的上述直径是球形的直径。当残留物不是球形时，其直径是其外接球的直径。
参照图1和图3，将对实施例中制造SiC衬底10的方法进行描述。
首先，制备SiC晶锭(步骤：晶锭制备步骤)。SiC晶锭例如通过以下方法来制备：通过诸如HVPE(氢化物气相外延)法、MBE(分子束外延)法、OMVPE(有机金属气相外延)法、升华法或CVD(化学气相沉积)法的气相生长法或者诸如助熔剂法或高氮压液体溶液法的液相生长法来生长SiC晶锭。
然后，从SiC晶锭切割出具有主表面的作为基体衬底的SiC衬底(步骤2：切割步骤)。切割方式不具体受限，并且通过切片从SiC切割出SiC衬底。
接着，因此切割出的SiC衬底的主表面被抛光(步骤S3：抛光步骤)。只有主表面可以被抛光，或者与主表面相对的后表面可以附加地被抛光。
例如，在抛光步骤(S3)中，执行CMP(化学机械抛光)，用于使主表面平坦化并且降低对其的损伤。优选地，在CMP中，使用硅胶作为研磨剂，以使用金刚石或氧化铬作为研磨粒并且使用粘合剂或蜡作为固定剂。优选地使用从热熔胶、丙烯酸和环氧树脂组成的组中的至少一种物质作为粘合剂或蜡。
在抛光步骤(S3)中，诸如电解抛光、化学抛光或机械抛光的另一类型的抛光可以与CMP一起执行或者替代CMP来执行。
通过上述的步骤S1-S3，可以制备基体衬底，所述基体衬底具有主表面并且由SiC制成。
然后，使用第一酸性溶液清洗基体衬底的主表面(步骤S11：第一酸性清洗步骤)。这可以去除附着到主表面的诸如重金属的杂质。
第一酸性溶液可以是例如硫酸和过氧化氢水的混合物。混合比不具体受限，并且硫酸和过氧化氢按例如5∶1的比例混合。第一酸性溶液的温度不具体受限，并且是例如80℃。可以省略第一酸性清洗步骤(S11)。
接着，用纯水清洗基体衬底的主表面。这可以减少附着的第一酸性溶液。该步骤可以省略。
然后，使用第一碱性溶液清洗基体衬底的主表面(步骤S12：第一碱性清洗步骤)。这可以去除明显的残留物。
第一碱性溶液可以是氨水和过氧化氢的混合物的溶液。混合比不具体受限，并且水、氨和过氧化氢按例如5∶1∶5的比例混合。第一碱性溶液的温度不具体受限，并且是例如80℃。清洗时间处于例如1分钟与2小时之间的范围内。在第一碱性清洗步骤(S12)中，例如将基体衬底浸没在第一碱性溶液中。
然后，使用纯水清洗基体衬底的主表面。这可以减少第一碱性溶液的附着。该步骤可以省略。
在使用第一碱性溶液的清洗步骤(第一碱性清洗步骤(S12))之后，使用第二碱性溶液清洗主表面(步骤S13：第二碱性清洗步骤)。这可以去除细小的残留物和牢固附着的残留物。
第二碱性溶液基本上与第一碱性溶液相同。第二碱性溶液可以与第一碱性溶液不同。清洗时间处于例如1分钟与2小时之间的范围内。在第二碱性清洗步骤(S13)中，例如将基体衬底浸没在第二碱性溶液中。
优选地，第二碱性溶液不包含氢氧化钾。这可以抑制氢氧化钾中的钾离子保留在清洗后的SiC衬底10上的情形。因此，当使用SiC衬底10制造半导体器件时，可以减小对半导体器件操作的影响。
然后，用纯水清洗基体衬底的主表面。这可以减小第二碱性溶液的粘附性。该步骤可以省略。
接着，使用第二酸性溶液清洗主表面(步骤S14：第二酸性清洗步骤)。这可以进一步去除诸如重金属的杂质。
第二酸性溶液可以是水、盐酸和过氧化氢的混合物。混合比不具体受限，并且水、盐酸和过氧化氢按例如6∶1∶1的比例混合。第二酸性溶液的温度不具体受限，并且是例如80℃。第二酸性溶液可以与第一酸性溶液相同，并且还可以与第一酸性溶液不同。第二酸性清洗步骤(S14)可以省略。
然后，使用纯水清洗基体衬底的主表面。这可以减小第二碱性溶液的粘附性。该步骤可以省略。
接着，使用第三酸性溶液清洗主表面(步骤S15：第三酸性清洗步骤)。例如，第三酸性溶液可以是王水，即硝酸和盐酸的混合物。混合比不具体受限，硝酸和盐酸按例如3∶1的比例混合。这可以蚀刻主表面，使得进一步减少杂质。该第三酸性清洗步骤(S15)可以省略。
然后，使用纯水清洗基体衬底的主表面。这可以减小第三酸性溶液的粘附性。该步骤可以省略。
接着，使用第四酸性溶液清洗主表面(步骤S16：第四酸性清洗步骤)。例如，第四酸性溶液可以是含氟溶液。这可以进一步减少杂质。第四酸性清洗步骤(S16)可以省略。
然后，使用有机溶剂清洗主表面(步骤S17：有机清洗步骤)。例如，有机溶剂可以是异丙醇。这可以减少亲脂性杂质。该有机清洗步骤(S17)可以省略。
接着，使用纯水清洗基体衬底的主表面。这可以减小有机溶剂的粘附性。该步骤可以省略。
通过上述的步骤(S11-S17)，可以制造出图1所示的SiC衬底10。SiC衬底10的主表面11上的残留物的平均数等于或大于0.2并且小于200，并且优选地在0.2和50之间。当将主表面11上的残留物的平均数进一步减少时，执行下面的步骤。
在使用第二碱性溶液进行清洗的步骤(S13)之后，蚀刻主表面11(步骤S18：蚀刻步骤)。优选地，用包含氢气和氯化氢气体中的至少一个的气体来执行该蚀刻步骤(S18)，并且更优选地，用包含氢气和氯化氢气体这两者的气体来执行该蚀刻步骤(S18)。可以在CVD(化学气相沉积)装置内执行该蚀刻步骤(S18)。这可以将SiC衬底10的主表面11上的残留物的平均数减小至0.2与5之间的范围，并且优选地减小至0.2与0.4之间的范围。
因此，该实施例中的SiC衬底10可以适当地用于：利用诸如隧穿磁阻元件和巨磁阻元件的各种磁阻效应的功能性器件，诸如发光二极管和激光二极管的发光器件，诸如整流器、双极晶体管、场效应晶体管(FET)和HEMT(高电子迁移率晶体管)的电子器件，诸如温度传感器、压力传感器、辐射传感器和可见-紫外光传感器的半导体传感器，SAW器件以及其他器件。
(第二实施例)
根据该实施例的SiC衬底与图1所示的第一实施例的SiC衬底10基本上相同。
根据该实施例的SiC衬底的制造方法具有与根据第一实施例的制造SiC衬底10的方法基本上相同的步骤，但是两者不同之处在于，所述方法还包括第一碱性清洗步骤和第二碱性清洗步骤(S12和S13)之间的第五酸性清洗步骤(S19)。
第五酸性清洗步骤(S19)用第五酸性溶液清洗基体衬底的主表面。第五酸性溶液与第二酸性清洗步骤(S13)中使用的第二酸性溶液基本上相同。第五酸性溶液可以与第二酸性溶液不同。
(第三实施例)
根据该实施例的SiC衬底与图1所示的第一实施例的SiC衬底10基本上相同。
根据该实施例的SiC衬底的制造方法具有与根据第一实施例的制造SiC衬底10的方法基本上相同的步骤，但是两者不同之处在于，所述方法还包括第三碱性清洗步骤(S21)和有机清洗步骤(S22)，如图5所示。
在使用第一碱性溶液进行清洗的第一碱性清洗步骤(S12)之前，第三碱性清洗步骤(S21)使用包含例如氢氧化钾的第三碱性溶液来进行清洗。第三碱性溶液具有的PH值优选地超过10，并且更优选地超过13。
在第三碱性清洗步骤(S21)中，例如将基体衬底浸没在第三碱性溶液中。清洗时间在1分钟与2小时之间。
在第三碱性清洗步骤(S21)之后，有机清洗步骤(S22)利用有机溶剂清洗主表面。这可以减少包含氢氧化钾的第三碱性溶液。
优选地，该方法还包括在有机清洗步骤(S22)之后使用纯水进行清洗的步骤。
(第四实施例)
参照图6，以下将描述根据该实施例的外延晶片20。根据该实施例的外延晶片20包括第一、第二或第三实施例中的SiC衬底10以及在SiC衬底10的主表面11上形成的外延层21。
外延层是例如SiC层。外延层21可以由一层或多层形成。
参照图6和图7，将给出对根据实施例的制造外延晶片20的方法的描述。
首先，如图7所示，根据第三实施例的SiC衬底的制造方法来制造SiC衬底。如果使用碱性溶液进行清洗的步骤执行两次或更多次，则SiC衬底不具体受限，并且可以通过图3所示的第一实施例的SiC衬底的制造方法或图4所示的第二实施例的SiC衬底的制造方法来制造SiC衬底。
接着，如图6和图7所示，在SiC衬底10的主表面11上形成外延层21(步骤S31：外延层形成步骤)。形成外延层21的方法不具体受限，并且例如可以通过诸如HVPE法、MBE法、OMVPE法、升华法或CVD法的气相生长法或诸如助熔剂法和高氮压溶液法的液体生长法来形成外延层21。
通过执行上述的步骤S1-33、S11-S22和S31，可以制造出图6所示的外延晶片20。外延晶片20使用在主表面11上具有数目为0.2或更多并且小于200的残留物的SiC衬底10。当通过气相法或液相法来制造外延层21时，可以抑制这些残留物形成异常生长的核从而出现缺陷的情形。气相生长法可以抑制残留物阻止原料气体和载气流动的情形。这促进了外延层21在原料气体和载气的流动方向上在下游位置的生长。这可以抑制出现由于残留物导致的诸如浅沟的缺陷。
[实践示例]
在下面的实践示例中，结合如下结构来确定效果：SiC衬底的主表面上的残留物的平均数是0.2或更多并且小于200。
(发明示例1)
发明示例1(即，本发明的示例1)中的SiC衬底的制造方法基本上依照第一实施例的SiC衬底的制造方法。
更具体来讲，制造出具有主表面和由SiC制成的基体衬底(S1-S3)。基体衬底的尺寸为2英寸。基体衬底的主表面为(0001)平面。
然后，通过由硫酸和过氧化氢按例如5∶1的比例混合制成的80℃的第一酸性溶液来清洗基体衬底的主表面，执行第一酸性清洗步骤(S11)。
接着，通过由水、氨和过氧化氢按5∶1∶1的比例混合制成的80℃的第一碱性溶液来清洗基体衬底的主表面，执行第一碱性清洗步骤(S12)。然后，使用纯水清洗基体衬底的主表面。
接着，通过与第一碱性溶液相同的第二碱性溶液清洗基体衬底的主表面，执行第二碱性清洗步骤(S13)。然后，使用纯水清洗基体衬底的主表面。
然后，通过由水、盐酸和过氧化氢按6∶1∶1的比例混合制成的80℃的第二酸性溶液来清洗基体衬底的主表面，执行第二酸性清洗步骤(S14)。接着，使用纯水清洗基体衬底的主表面。
然后，通过由硝酸和盐酸按3∶1的比例混合制成的王水来清洗基体衬底的主表面，执行第三酸性清洗步骤(S15)。接着，使用纯水清洗基体衬底的主表面。
然后，通过利用氟代酸或氟代硝酸(fluoro nitric acid)清洗基体衬底的主表面，执行第四清洗步骤(S16)。接着，使用纯水清洗基体衬底的主表面。
接着，通过利用异丙醇清洗基体衬底的主表面，执行有机清洗步骤(S17)。然后，使用纯水来清洗基体衬底的主表面。
然后，通过在氢气中蚀刻基体衬底的主表面，执行蚀刻步骤(S18)。
通过执行上述步骤S1-S3和S11-S18，制造本发明示例1的SiC衬底。制造出像本发明示例1的SiC衬底那样的10个衬底。
(本发明示例2)
本发明示例2中的SiC衬底的制造方法基本上依照第三实施例的SiC衬底的制造方法。因此，在本发明示例2的SiC衬底的制造方法中，利用碱性溶液清洗基体衬底的步骤执行三次。
具体来讲，通过利用PH值超过13的氢氧化钾溶液清洗基体衬底的主表面，执行第三碱性清洗步骤(S21)。
然后，通过使用异丙醇清洗基体衬底的主表面，执行有机清洗步骤(S22)。然后，使用纯水清洗基体衬底的主表面。
与本发明示例1相类似地，执行步骤S11-S18。通过执行上述的步骤S1-S3、S11-S18、S21和S22，制造出本发明示例2的SiC衬底。制造像本发明示例2的SiC衬底那样的10个衬底。
(本发明示例3)
本发明示例3的SiC衬底的制造方法基本上包括与本发明示例2的SiC衬底的制造方法基本相同的步骤，但两者的不同之处在于，本发明示例3的SiC衬底的制造方法不包括第二碱性清洗步骤(S13)。因此，本发明示例3的SiC衬底的制造方法将利用碱性溶液清洗基体衬底的步骤执行两次。制造出像本发明示例3的SiC衬底那样的10个衬底。
(对比示例1)
基本上，对比示例1的SiC衬底的制造方法包括与本发明示例1的SiC衬底的制造方法基本相同的步骤，但两者不同之处在于，对比示例1的SiC衬底的制造方法不包括第二碱性清洗步骤(S13)。因此，对比示例1的SiC衬底的制造方法将用碱性溶液清洗基体衬底的步骤执行1次。制造出像对比示例1的SiC衬底那样的10个衬底。
(测量方法)
结合本发明示例1-3和对比示例1，在使用碱性溶液进行清洗之后，测量主表面上的残留物。在下面的表1中描述了结果。通过获得由在SiC衬底的主表面上在边长为50μm的视野内利用AFM进行五点测量所确定的平均值，执行对残留物的测量。这五点是下面图1(B)所示的区域。一个点位于边长与主表面中心相距1cm的范围内。两个点位于在<11-20>方向上分别具有彼此分隔开的且中心在其之间的中心、边长为1/2cm的范围内，并且这两个点中的每个与中心分隔开半径的70％。另外，其他两个点位于在在<1-100>方向上分别具有彼此分隔开的且中心在其中间的中心、边长为1/2cm的范围内，并且这两个点中的每个与中心分隔开半径的70％。测量到的残留物具有的直径在0.01nm和10μm之间。
通过CVD法，在蚀刻步骤(S18)之后，在SiC衬底的主表面上形成作为外延层的SiC层。利用AFM测量该外延层的主表面上的浅坑数目。通过获得对在边长为50μm的视野内利用AFM进行五点测量所确定的平均值，对浅坑进行测量。五个测量点与残留物的测量位置基本上相同。在这种情况下，例如，如图9所示，观察到浅坑。在下面的表1中描述了浅坑数目的结果。在表中，“0”表示没有出现浅坑。
表1
| 本发明示例1 | 本发明示例2 | 本发明示例3 | 对比示例1 | |
| 在第三碱性清洗步骤(S21)之前 | - | 1000000 | 1000000 | - |
| 在第三碱性清洗步骤(S21)之后 | - | 1000 | 1000 | - |
| 在第一碱性清洗步骤(S12)之前 | 1000000 | 1000 | 1000 | 1000000 |
| 在第一碱性清洗步骤(S12)之后 | 200-300 | 10-199 | 10-199 | 200-300 |
| 在第二碱性清洗步骤(S13)之后 | 60-150 | 5-50 | - | - |
| 在蚀刻步骤(S18)之后 | 5或更少 | 0.2 | 0.4 | 50 |
| 浅坑 | 0.5 | 0 | 0 | 5 |
(测量结果)
如表1所示，根据本发明示例1至3，在蚀刻步骤(S18)之前，主表面上的残留物的平均数在5与199之间，在示例1至3中，将使用碱性溶液进行的清洗执行两次或更多次。根据只使用碱性溶液清洗一次的对比示例1，在蚀刻步骤(S18)之前，主表面上的残留物的平均数在200与300之间。
根据本发明示例1至3，在蚀刻步骤(S18)之后，主表面上的残留物的平均数在0.2与5之间，在本发明示例1至3中，将使用碱性溶液进行的清洗执行两次或更多次。根据使用碱性溶液仅清洗一次的对比示例1，在蚀刻步骤(S18)之后，主表面上的残留物的平均数是50。
因此，根据本发明示例1至3，在SiC衬底上形成的外延层中没有出现浅坑，或者出现的浅坑数目为0.5或更少。然而，在对比示例1的SiC衬底上形成的外延层中出现5个浅坑。
从上述内容已经理解的是，利用碱性溶液将清洗执行2次或更多次，可以将主表面上的残留物的平均数减少至等于或大于0.2并且小于200的范围，并且进一步执行蚀刻可以将残留物的平均数减少至0.2与500之间的范围。已经理解的是，上述范围内的残留物的平均数可以抑制当在主表面上形成外延层时由于残留物而形成缺陷。发明人已经发现出现这种抑制的原因在于以下内容。
如图10所示，如果在SiC衬底10的主表面11上存在残留物15，则当通过气相生长法在主表面11上形成外延层时，残留物15将阻止诸如原料气体和载气的气体G流动。这推迟了在气体G的流动方向上、从残留物15的下游位置中的、在主表面11上的外延生长。因此，出现由于SiC衬底10的主表面11上的残留物而导致的缺陷。
从上述内容已经理解的是，当在蚀刻步骤(S18)之前主表面上的残留物的平均数是0.2或更多并且小于200以及在蚀刻步骤(S18)之后主表面上的残留物的平均数在0.2与5之间时，可以抑制由于残留物而在外延层中形成缺陷。因此，已经理解的是，该结构可以抑制对制造出的半导体器件的操作的影响，所述半导体器件提供有在外延层中形成的电极。因此，已经理解的是，通过在形成外延层之前，使SiC衬底的主表面上的残留物的平均数保持落入上述范围内，可以稳定减少外延层中造成的缺陷。
具体来讲，根据本发明示例2和3，可以减少在第二碱性清洗步骤(S13)之后保留的残留物并且显著减少在蚀刻步骤(S18)之后保留的残留物的平均数，在本发明示例2和3中，在第一碱性清洗步骤(S12)之前，使用包含氢氧化钾的第三碱性溶液执行第三碱性清洗步骤(S21)。因此，在SiC衬底上形成的外延层中没有出现浅坑。因此，可以理解的是，通过执行第三碱性清洗步骤(S21)，可以显著减少残留物的平均数。
虽然已经详细描述和示出了本发明，但是清楚理解的是，这只是举例说明和示例的目的，并不意在成为限制，本发明的范围根据所附权利要求书的条款来解释。
Claims (16)
1.一种碳化硅衬底(10)，所述碳化硅衬底(10)包括主表面(11)和在所述主表面(11)上的残留物，其中，
所述主表面(11)被使用第一碱性溶液清洗；以及
在使用所述第一碱性溶液清洗所述主表面(11)之后，所述主表面(11)被使用第二碱性溶液清洗，
使用所述第二碱性溶液清洗的所述主表面(11)上的所述残留物的平均数等于或大于0.2并且小于200。
2.根据权利要求1所述的碳化硅衬底(10)，其中，
所述主表面(11)上的所述残留物的所述平均数在0.2与50之间。
3.根据权利要求1所述的碳化硅衬底(10)，其中，
所述残留物由从硅胶、氧化铬、金刚石、粘合剂和蜡组成的组中选择的至少一种物质制成。
4.根据权利要求3所述的碳化硅衬底(10)，其中，
所述粘合剂或蜡由从热熔胶、丙烯酸和环氧树脂组成的组中选择的至少一种物质制成。
5.根据权利要求1所述的碳化硅衬底(10)，其中，
所述残留物的直径在0.01nm与10μm之间。
6.一种碳化硅衬底(10)，所述碳化硅衬底(10)包括主表面(11)和在所述主表面(11)上的残留物，其中，
所述主表面(11)被使用第一碱性溶液清洗；
在使用所述第一碱性溶液清洗所述主表面(11)之后，所述主表面(11)被使用第二碱性溶液清洗；以及
在使用所述第二碱性溶液清洗所述主表面(11)之后，所述主表面(11)被蚀刻，
被蚀刻的所述主表面(11)上的所述残留物的平均数在0.2与5之间。
7.根据权利要求6所述的碳化硅衬底(10)，其中，
所述主表面(11)上的所述残留物的所述平均数在0.2与0.4之间。
8.根据权利要求6所述的碳化硅衬底(10)，其中，
所述残留物由从硅胶、氧化铬、金刚石、粘合剂和蜡组成的组中选择的至少一种物质制成。
9.根据权利要求8所述的碳化硅衬底(10)，其中，
所述粘合剂或蜡由从热熔胶、丙烯酸和环氧树脂组成的组中选择的至少一种物质制成。
10.根据权利要求6所述的碳化硅衬底(10)，其中，
所述残留物的直径在0.01nm与10μm之间。
11.一种外延晶片(20)，包括：
根据权利要求1所述的碳化硅衬底(10)；以及
形成在所述碳化硅衬底(10)的所述主表面(11)上的外延层(21)。
12.一种碳化硅衬底(10)的制造方法，包括如下步骤：
制备基体衬底，所述基体衬底具有主表面(11)并且由碳化硅制成；
使用第一碱性溶液清洗所述主表面(11)；以及
在使用所述第一碱性溶液进行清洗的步骤之后，使用第二碱性溶液清洗所述主表面(11)。
13.根据权利要求12所述的碳化硅衬底(10)的制造方法，还包括：
在使用所述第一碱性溶液进行清洗的步骤之前，使用包含氢氧化钾的第三碱性溶液清洗所述主表面(11)的步骤。
14.根据权利要求12所述的碳化硅衬底(10)的制造方法，还包括：
使用酸性溶液清洗所述主表面(11)的步骤。
15.根据权利要求12所述的碳化硅衬底(10)的制造方法，还包括：
在使用所述第二碱性溶液进行清洗的步骤之后，蚀刻所述主表面(11)的步骤。
16.根据权利要求15所述的碳化硅衬底(10)的制造方法，其中，
所述蚀刻步骤使用包含氢气和氯化氢气体中的至少之一的气体。
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