CN110651072A - 碳化硅衬底和碳化硅外延衬底 - Google Patents

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Abstract

碳化硅衬底具有第一主面和第二主面，并由具有4H多型的碳化硅构成。第一主面的最大直径大于或等于150mm。所述第一主面对应于相对于{0001}面在<11‑20>方向上倾斜大于0°且小于或等于4°的面。所述碳化硅衬底的TTV小于或等于3μm。所述第一主面包含第一中心区域，所述第一中心区域被各边为90mm的正方形围绕。所述第一中心区域的对角线的交点与所述第一主面的中心重合。所述第一中心区域由九个正方形区域构成，各个正方形区域的各个边为30mm。所述九个正方形区域中的最大LTV小于或等于1μm。第二中心区域中的算术平均粗糙度Sa小于或等于0.1nm，所述第二中心区域被以所述交点为中心并且各个边为250μm的正方形围绕。

Description

碳化硅衬底和碳化硅外延衬底
技术领域
本发明涉及碳化硅衬底和碳化硅外延衬底。本申请要求基于2017年5月19日提交的日本专利申请2017-099853号的优先权，通过参考将其全部内容并入本文中。
背景技术
日本特开2016-210680号公报(专利文献1)描述了一种碳化硅单晶衬底，其使得在光刻步骤中抑制掩模图案的位置偏差。
引文列表
专利文献
专利文献1：日本特开2016-210680号公报
发明内容
根据本发明的碳化硅衬底包含第一主面和与所述第一主面相反的第二主面，所述碳化硅衬底由具有4H多型的碳化硅构成。第一主面的最大直径大于或等于150mm。第一主面对应于相对于{0001}面在<11-20>方向上倾斜大于0°且小于或等于4°的面。碳化硅衬底的TTV小于或等于3μm。所述第一主面包含第一中心区域，所述第一中心区域被各边为90mm的正方形围绕。第一中心区域的对角线的交点与第一主面的中心重合。第一中心区域由九个正方形区域构成，各个正方形区域的各个边为30mm。九个正方形区域中的最大LTV小于或等于1μm。第二中心区域中的算术平均粗糙度Sa小于或等于0.1nm，所述第二中心区域被以所述交点为中心并且各个边为250μm的正方形围绕。
根据本发明的碳化硅外延衬底包含碳化硅衬底和碳化硅外延层。碳化硅衬底包含第一主面和与所述第一主面相反的第二主面，所述碳化硅衬底由具有4H多型的碳化硅构成。碳化硅外延层与第一主面接触。碳化硅外延层的厚度大于或等于10μm。碳化硅外延层包含与第一主面接触的第三主面和与第三主面相反的第四主面。第四主面的最大直径大于或等于150mm。第四主面对应于相对于{0001}面在<11-20>方向上以大于0°且小于或等于4°的偏离角倾斜的面。碳化硅外延衬底的TTV小于或等于3μm。第四主面包含第一中心区域，所述第一中心区域被各个边为90mm的正方形围绕。第一中心区域的对角线的交点与第四主面的中心重合。第一中心区域由九个正方形区域构成，各个正方形区域的各个边为30mm。在九个正方形区域中的最大LTV小于或等于1μm。第二中心区域中的算术平均粗糙度Sa小于或等于0.12nm，所述第二中心区域被以所述交点为中心并且各个边为250μm的正方形围绕。当用光致发光的光观察时，第四主面不具有在<1-100>方向上长度大于或等于26μm的发光区域。
附图说明
图1是显示根据第一实施方案的碳化硅衬底的结构的示意性平面图。
图2是沿图1的II-II线截取的示意性横截面图。
图3是衬底的示意性横截面图，以显示用于测量TTV的方法。
图4是衬底的示意性横截面图，以显示用于测量LTV的方法。
图5是显示制造根据第一实施方案的碳化硅衬底的方法的示意性平面图。
图6是显示在制造根据第一实施方案的碳化硅衬底的方法中使用的研磨布的构造的示意性横截面图。
图7是显示制造根据第一实施方案的碳化硅衬底的方法的示意性横截面图。
图8是显示根据第二实施方案的碳化硅外延衬底的结构的示意性平面图。
图9是沿图8的IX-IX线截取的示意性横截面图。
图10显示了研磨速率与接触角之间的关系。
图11显示了TTV与接触角之间的关系。
图12显示了LTV(最大值)与接触角之间的关系。
图13显示了缺陷区域比例与接触角之间的关系。
图14显示了算术表面粗糙度Sa与接触角之间的关系。
具体实施方式
[实施方案的描述]
(1)根据本发明的碳化硅衬底包含第一主面和与所述第一主面相反的第二主面，所述碳化硅衬底由具有4H多型的碳化硅构成。第一主面的最大直径大于或等于150mm。第一主面对应于相对于{0001}面在<11-20>方向上倾斜大于0°且小于或等于4°的面。碳化硅衬底的TTV小于或等于3μm。所述第一主面包含第一中心区域，所述第一中心区域被各边为90mm的正方形围绕。第一中心区域的对角线的交点与第一主面的中心重合。第一中心区域由九个正方形区域构成，各个正方形区域的各个边为30mm。九个正方形区域中的最大LTV小于或等于1μm。第二中心区域中的算术平均粗糙度Sa小于或等于0.1nm，所述第二中心区域被以所述交点为中心并且各个边为250μm的正方形围绕。
(2)在根据(1)的碳化硅衬底中，TTV可以小于或等于2μm。
(3)根据本发明的碳化硅外延衬底包含碳化硅衬底和碳化硅外延层。碳化硅衬底包含第一主面和与所述第一主面相反的第二主面，所述碳化硅衬底由具有4H多型的碳化硅构成。碳化硅外延层与第一主面接触。碳化硅外延层的厚度大于或等于10μm。碳化硅外延层包含与第一主面接触的第三主面和与第三主面相反的第四主面。第四主面的最大直径大于或等于150mm。第四主面对应于相对于{0001}面在<11-20>方向上以大于0°且小于或等于4°的偏离角倾斜的面。碳化硅外延衬底的TTV小于或等于3μm。第四主面包含第一中心区域，所述第一中心区域被各个边为90mm的正方形围绕。第一中心区域的对角线的交点与第四主面的中心重合。第一中心区域由九个正方形区域构成，各个正方形区域的各个边为30mm。在九个正方形区域中的最大LTV小于或等于1μm。第二中心区域中的算术平均粗糙度Sa小于或等于0.12nm，所述第二中心区域被以所述交点为中心并且各个边为250μm的正方形围绕。当用光致发光的光观察时，第四主面不具有在<1-100>方向上长度大于或等于26μm的发光区域。
(4)在根据(3)的碳化硅外延衬底中，碳化硅外延层的厚度小于或等于30μm。
[本发明的实施方案的细节]
接着参考附图对本发明的实施方案进行描述。应注意，在下述图中，相同或相应的部分被赋予相同的附图标记，并且不再重复描述。关于本说明书中的晶体学指标，单个取向用[]表示，集合取向用<>表示，并且单个面用()表示，并且集合面用{}表示。另外，尽管晶体学上的负指数由在数字上放置“-”(横杠)来表示，但是本说明书中通过在数字前面放置负号来表示。
(第一实施方案)
首先，接下来对根据第一实施方案的碳化硅衬底的构造进行描述。
如图1和图2所示，根据第一实施方案的碳化硅衬底10具有第一主面11和第二主面12。第二主面12与第一主面11相反。碳化物衬底10例如由具有4H多型的碳化硅构成。第一主面11对应于相对于{0001}面在<11-20>方向上倾斜大于0°且小于或等于4°的面。即，第一主面11的偏离角θ大于0°且小于或等于4°。第一主面11的偏离方向105是<11-20>方向。第一主面11可以对应于相对于(0001)面以角度小于或等于约4°偏离的面，并且第二主面12可以对应于相对于(000-1)面以小于或等于4°的角度偏离的面。可替代地，第一主面11可以对应于相对于(000-1)面以角度小于或等于约4°偏离的面，并且第二主面12可以对应于相对于(0001)面以角度小于或等于4°偏离的面。第四方向104是垂直于{0001}面的方向。
如图1所示，第一主面11具有例如大致圆形的形状。第一主面11包含第一中心区域1。第一中心区域1被各边为90mm的正方形围绕。第一中心区域1的对角线的交点与第一主面11的中心3重合。当在厚度方向103上观察第一主面11时，第一中心区域1是被例如相对于中心3旋转对称的正方形围绕的区域。当第一主面11的外边缘形成圆时，第一主面11的中心3是圆的中心。当第一主面11的外边缘具有圆弧部分和呈直线形式的取向平坦部分时，第一主面11的中心3是沿圆弧部分形成的圆的中心。第一中心区域1具有与第一方向101平行的第一边。第一方向101是通过将偏离方向105投影在第一主面11上而获得的方向。第一中心区域1具有与第一边连续的并且与第二方向102平行的第二边。第二边对应于<1-100>方向。
如图1所示，第一中心区域1由九个正方形区域25构成，各个正方形区域的各个边为30mm。沿第一方向101布置三个正方形区域25，并且沿第二方向102布置三个正方形区域25。换句话说，当假设第一方向101代表行并且第二方向102代表列时，正方形区域25以3行×3列的方式布置。
厚度方向103是从第二主面12朝向第一主面11的方向。当第一主面11是平面时，厚度方向103是垂直于第一主面11的方向。当第一主面11是曲面时，例如厚度方向103可以是垂直于第一主面11的最小二乘面的方向。应注意，最小二乘面是指其中以使得特定面(ax+by+cz+d＝0)与代表被观察物体的表面上的位置的坐标(xi，yi，zi)之间的最小距离的平方和为最小的方式确定a、b、c和d的面。
当在厚度方向103上观察时，第一主面11的最大直径120大于或等于150mm。例如，最大直径120可以大于或等于200mm，或者可以大于或等于250mm。最大直径120的上限例如为300mm，但所述上限没有特别限制。最大直径120代表第一主面11的圆周边缘上的不同两点之间的最大直线距离。
(TTV：总厚度变化)
TTV＝|T1-T2| (式1)
例如，按照以下程序测量TTV。首先，碳化硅衬底10的第二主面12被完全吸附到平坦的吸附表面上。接着，以光学方式得到整个第一主面11的图像。如图3和式1所显示和指示的，TTV代表在第二主面12被完全吸附到平坦的吸附表面上的条件下通过从高度T1减去高度T2而得到的值。高度T1是从第二主面12到第一主面11的最高点21的高度，而高度T2是从第二主面12到第一主面11的最低点22的高度。换句话说，TTV代表通过在垂直于第二主面12的方向上从第二主面12与第一主面11之间的最大距离减去第二主面12与第一主面11之间的最小距离而得到的值。即，TTV代表面113与面114之间的距离。面113穿过最高点21并且平行于第二主面12，并且面114穿过最低点22并且平行于第二主面12。根据本实施方案的碳化硅衬底10的TTV小于或等于3μm。TTV可以小于或等于2.5μm，可以小于或等于2μm，或者可以小于或等于1.8μm。
(LTV：局部厚度变化)
LTV＝|T4-T3| (式2)
例如，按照以下程序测量LTV。首先，碳化硅衬底10的第二主面12被完全吸附到平坦的吸附表面上。接着，以光学方式得到特定局部区域(例如，九个正方形区域25中的各个区域)的图像。如图4和式2所显示和指示的，LTV代表在第二主面12被完全吸附到平坦的吸附表面上的条件下通过从高度T4减去高度T3而得到的值。高度T3是从第二主面12到第一主面11的最低点23的高度，而高度T4是从第二主面12到第一主面11的最高点24的高度。换句话说，LTV代表通过在垂直于第二主面12的方向上从第二主面12与第一主面11之间的最大距离减去第二主面12与第一主面11之间的最小距离而得到的值。即，LTV代表面116与面117之间的距离。面116穿过最高点24并平行于第二主面12，且面117穿过最低点23并平行于第二主面12。如上所述，第一中心区域1由九个正方形区域25构成，各个正方形区域25的各个边为30mm(见图1)。测量九个正方形区域25的各自的LTV，并确定其中的最大LTV。在根据本实施方案的碳化硅衬底10中，九个正方形区域25之中的最大LTV小于或等于1μm。九个正方形区域25中的最大LTV可以小于或等于0.9μm。
各个TTV和LTV是定量地指示碳化硅衬底10的第一主面11的平坦度的指数。所述指数能够例如通过使用Corning Tropel提供的“Tropel FlatMaster(注册商标)”来测量。
(算术平均粗糙度Sa)
算术平均粗糙度Sa是通过将二维算术平均粗糙度Ra扩展到三维而得到的参数。算术平均粗糙度Sa是国际标准ISO25178中定义的三维表面性质参数。算术平均粗糙度Sa例如能够使用白光干涉显微镜来测量。作为白光干涉显微镜，例如能够使用NIKON提供的BW-D507。其物镜具有例如20倍的放大率。
如图1所示，第二中心区域2是被以交点3为中心的且各个边为250μm的正方形围绕的区域。第二中心区域2具有类似于第一中心区域1的形状。例如，第二中心区域2具有与第一中心区域1的第一边平行的第一边。类似地，第二中心区域2具有例如与第一中心区域1的第二边的第二边。第二中心区域2中的算术平均粗糙度Sa小于或等于0.1nm。第二中心区域2中的算术平均粗糙度Sa可以小于或等于0.09nm。
接着，下面对制造根据第一实施方案的碳化硅衬底的方法进行描述。
例如，通过使用线锯将由升华法制造的由碳化硅单晶组成的晶锭进行切片，制备碳化硅衬底10。碳化硅衬底10例如由具有4H多型的碳化硅构成。碳化硅衬底10具有第一主面11和与第一主面11相反的第二主面12。第一主面11对应于例如相对于{0001}面在<11-20>方向上以小于或等于4°的角度偏离的面。研削第一主面11和第二主面12，然后进行机械研磨和CMP(化学机械研磨)。
接着，下面描述研磨设备的构造。研磨设备30例如是CMP设备。如图5所示，研磨设备30主要具有研磨头31、液体供应部32和研磨布34。研磨布34固定在面板(未示出)上。作为研磨布34，例如能够使用Fujibo Ehime提供的麂皮(suede)研磨布“G804W”。
如图6所示，在研磨布34的表面35中设置有多个孔36。当在横截面中观察时，多个孔36的各个宽度121的平均值为例如100nm。多个孔36的各个深度122的平均值为例如600μm。研磨布34具有例如1mm的厚度123。多个孔36的宽度可以彼此不同。类似地，多个孔36的深度可以彼此不同。
接着，实施改性处理。具体地，如图5所示，在将仿真(dummy)碳化硅衬底(与在随后研磨中待研磨的碳化硅衬底不同的衬底)压靠在研磨布34的表面35上的条件下，在将纯水供应到研磨布34上的同时旋转研磨头31和研磨布34。将仿真碳化硅衬底以例如200g/cm2的压力压靠在研磨布34上。将向其固定研磨布34的面板以第一旋转方向106绕第一旋转轴37旋转。所述面板的旋转速度例如为50rpm。例如，当从研磨布34上方观察时，第一旋转方向106是逆时针方向。
研磨头31以第二旋转方向107绕第二旋转轴38旋转。研磨头31的旋转速度例如为100rpm。例如，当从研磨布34上方观察时，第二旋转方向107是逆时针方向。液体33从液体供应部32供应到研磨布34上。液体33例如是纯水。纯水中不包含研磨颗粒。纯水的流量例如为1000ml/分钟。因此，改变研磨布34的表面35的状态以改善表面35的亲水性。当将纯水滴到由此具有改善的亲水性的表面35上时，纯水的接触角变得例如小于或等于1°(基本上为0°)。
接着，实施研磨。具体地，如图5所示，在将充当工件的碳化硅衬底10压靠在研磨布34的表面35上的条件下，在将研磨液供应到研磨布34上的同时，旋转研磨头31和研磨布34。例如，以500g/cm2的压力将碳化硅衬底10压靠在研磨布34上。将向其固定研磨布34的面板以第一旋转方向106绕第一旋转轴37旋转。所述面板的旋转速度例如为50rpm。例如，当从研磨布34上方观察时，第一旋转方向106是逆时针方向。
研磨头31以第二旋转方向107绕第二旋转轴38旋转。研磨头31的旋转速度例如为100rpm。例如，当从研磨布34上方观察时，第二旋转方向107是逆时针方向。将液体33从液体供应部32供应到研磨布34上。液体33例如是研磨液。研磨液包括例如研磨颗粒，例如胶体二氧化硅。作为研磨液，例如能够使用由Fujimi Incorporated提供的“DSC-0902”。研磨液的流量例如为1000ml/分钟。
如图7所示，在研磨期间，在研磨布34的方向108上对碳化硅衬底10施加压力。因此，在使研磨布34的一部分凹进的条件下对碳化硅衬底10进行研磨。因为通过改性处理提高了研磨布34的表面35的亲水性，所以即使在例如在碳化硅衬底10上施加大于或等于500g/cm2的高压力下，也能够在碳化硅衬底10与研磨布34的凹部之间充分地供应液体33(研磨液)。即，在研磨步骤中，在研磨布34的表面35中的接触角小于或等于1°(基本为0°)的条件下对碳化硅衬底10进行研磨。因此，在高研磨速率下，能够得到具有高平坦度、少量划痕和小的表面粗糙度的碳化硅衬底。
(第二实施方案)
接着，下面描述根据第二实施方案的碳化硅外延衬底的构造。
如图8和图9所示，根据第二实施方案的碳化硅外延衬底100具有碳化硅衬底10和碳化硅外延层20。碳化硅衬底10例如是根据第一实施方案的碳化硅衬底，但是不限于根据第一实施方案的碳化硅衬底。碳化硅衬底10具有第一主面11和第二主面12。第二主面12与第一主面11相反。碳化硅衬底10由例如具有4H多型的碳化硅构成。
如图9所示，碳化硅外延层20与第一主面11接触。碳化硅外延层20具有第三主面13和第四主面14。第三主面13与第一主面11接触。第四主面14与第三主面13相反。第四主面14对应于在<11-20>方向上相对于{0001}面以大于0°且小于或等于4°的偏离角倾斜的面。即，第四主面14的偏离角θ大于0°且小于或等于4°。第四主面14的偏离方向是<11-20>方向。第四主面14可以对应于相对于(0001)面以小于或等于约4°的角度偏离的面，并且第三主面13可以对应于相对于(0001)面以小于或等于4°的角度偏离的面。可替代地，第四主面14可以对应于相对于(000-1)面以小于或等于约4°的角度偏离的面，并且第三主面13可以对应于相对于(0001)面以小于或等于4°的角度偏离的面。
碳化硅外延层20的厚度大于或等于10μm。碳化硅外延层20的厚度没有特别限制，例如可以大于或等于15μm，或者可以大于或等于20μm。碳化硅外延层20的厚度没有特别限制，例如可以小于或等于30μm，或者可以小于或等于25μm。
如图8所示，第四主面14具有例如大致圆形的形状。第四主面14包含第一中心区域6。第一中心区域6被各边为90mm的正方形围绕。第一中心区域6的对角线的交点与第四主面14的中心8重合。当第四主面14的外边缘形成圆时，第四主面14的中心8是圆的中心。当第四主面14的外边缘具有圆弧部分和呈直线形式的取向平坦部分时，第四主面14的中心8是沿圆弧部分形成的圆的中心。当在厚度方向103上观察第四主面14时，第一中心区域6是例如被相对于中心8旋转对称的正方形围绕的区域。第一中心区域6具有与第一方向101平行的第一边。第一方向101是通过将<11-20>方向投影在第一主面11上而得到的方向。第一中心区域6具有与第一边连续的并且与第二方向102平行的第二边。第二边对应于<1-100>方向。
如图8所示，第一中心区域6由九个正方形区域25构成，各个正方形区域的各个边为30mm。沿第一方向101布置三个正方形区域25，并且沿第二方向102布置三个正方形区域25。换句话说，当假设第一方向101代表行并且第二方向102代表列时，正方形区域25以3行×3列的方式布置。
厚度方向103是从第二主面12朝向第四主面14的方向。当第四主面14是平面时，厚度方向103是垂直于第四主面14的方向。当第四主面14是曲面时，例如厚度方向103可以是垂直于第四主面14的最小二乘面的方向。应注意，最小二乘面是指其中以使得特定面(ax+by+cz+d＝0)与代表被观察物体的表面上的位置的坐标(xi，yi，zi)之间的最小距离的平方和为最小的方式确定a、b、c和d的面。
当在厚度方向103上观察时，第四主面14的最大直径120大于或等于150mm。例如，最大直径120可以大于或等于200mm，或者可以大于或等于250mm。最大直径120的上限例如为300mm，但所述上限没有特别限制。最大直径120代表第四主面14的圆周边缘上的不同两点之间的最大直线距离。
根据本实施方案的碳化硅外延衬底100的TTV小于或等于3μm。TTV可以小于或等于2.5μm，可以小于或等于2μm，或者可以小于或等于1.8μm。TTV的定义和测量TTV的方法为如上所述。在图3中，第一主面11被第四主面14代替。
在根据本实施方案的碳化硅外延衬底100中，九个正方形区域26之中的最大LTV小于或等于1μm。九个正方形区域26中的最大LTV可以小于或等于0.9μm。LTV的定义和测量LTV的方法为如上所述。在图4中，第一主面11被第四主面14代替。
如图8所示，第二中心区域7是被以交点3为中心的且各个边为250μm的正方形围绕的区域。第二中心区域7中的算术平均粗糙度Sa小于或等于0.12nm。在第二中心区域7中的算术平均粗糙度Sa可以小于或等于0.11nm。算术平均粗糙度Sa的定义和测量算术平均粗糙度Sa的方法为如上所述。
(光致发光测量方法)
当用光致发光的光观察时，第四主面14不具有在<1-100>方向上长度大于或等于26μm的发光区域。例如，能够使用由PHOTON Design Corporation提供的PL成像设备(PLIS-100)来实施光致发光的光的测量。入射光的波长例如为313nm。例如，光接收滤波器是750nm的低通滤波器。曝光时间例如是5秒。当用光致发光的光观察时，能够将存在于第四主面14中的特定缺陷区域识别为白色发光区域。当用光致发光的光观察时，第四主面14可以不具有在<1-100>方向上长度大于或等于30μm的发光区域或者可以不具有在<1-100>方向上长度大于或等于34μm的发光区域。发光区域可以是与第四主面14的外周连续的区域。
接着，下面描述用于计算缺陷区域比例的方法。使用由PHOTON DesignCorporation提供的上述PL成像设备(PLIS-100)得到整个第四主面14的图像。基于所述图像，计算整个发光区域的面积。将整个发光区域的面积对整个第四主面的面积之比确定为缺陷区域比例。第四主面14的缺陷区域比例例如小于或等于5％。第四主面14的缺陷区域比例可以小于或等于3％，或者可以小于或等于1％。
接着，下面描述制造根据第二实施方案的碳化硅外延衬底的方法。
例如，使用制造根据第一实施方案的碳化硅衬底的方法来制备碳化硅衬底10。接着，在碳化硅衬底10上形成碳化硅外延层20。具体地，例如，使用CVD(化学气相沉积)方法在碳化硅衬底10的第一主面11上外延生长碳化硅外延层20。例如，在外延生长中，将硅烷(SiH4)和丙烷(C3H8)用作原料气体，将氢气(H2)用作载气，并将氮气(N2)用作掺杂剂气体。例如，外延生长期间的碳化硅衬底10的温度大于或等于约1400℃并且小于或等于约1700℃。以此方式，制造碳化硅外延衬底100。
接着，将描述本实施方案的功能和效果。
为了提高碳化硅衬底的研磨速率，有效的是增加施加到碳化硅衬底的压力并提高旋转速度。然而，当在施加高压力下以高旋转速度进行研磨时，不太可能在研磨布与碳化硅衬底的表面的中心部之间供应研磨液。因此，与碳化硅衬底的中心部相比，碳化硅衬底的外周部更可能被研磨。结果，碳化硅衬底的中心部具有突出的形状，从而导致劣化的平坦度。此外，因为在研磨布与碳化硅衬底的表面之间没有供应足够量的研磨液，所以产生更大量的表面划痕，从而导致劣化的表面粗糙度。
在本实施方案中，对研磨布的表面进行改性处理。因此，能够提高研磨布表面的亲水性。因此，即使当在施加高压力下以高旋转速度研磨碳化硅衬底时，也能够在研磨布与碳化硅衬底的表面之间充分地供应研磨液。这导致碳化硅衬底具有改善的平坦度，减少的表面划痕和减少的表面粗糙度。结果，能够抑制在形成在碳化硅衬底上的碳化硅外延层中的表面缺陷的发生。
实施例
在如下条件下对根据样品1～3的碳化硅衬底10进行研磨。在各种样品1和2的研磨中，使用由麂皮制成的研磨布。样品1的研磨中使用的研磨布是由Fujibo Ehime提供的麂皮研磨布“G804W”(麂皮1)。样品2的研磨中使用的研磨布是由Nitta Haas提供的麂皮研磨布“supreme”(麂皮2)。样品3的研磨中使用的研磨布是由Nitta Haas提供的无纺布“SUBA800”。
在研磨样品1之前，对研磨布进行了改性处理。另一方面，在研磨各个样品2和3之前，没有对研磨布进行改性处理。面板的直径为600mm。在样品1的改性处理中，在将仿真碳化硅衬底压靠在研磨布34的表面35上的条件下，在将纯水供应到研磨布34上的同时旋转研磨头31和研磨布34(见图5)。第一主面11上的压力设定为200g/cm2。固定有研磨布34的面板的旋转速度设定为50rpm。研磨头31的旋转速度设定为100rpm。纯水中不包含研磨颗粒。纯水的流量设定为1000ml/分钟。改性处理的时间设定为4小时。
接着，测量用于研磨各个样品1～3的研磨布的表面的接触角。接触角通过液滴法测量。具体地，将纯水滴到研磨布的表面上，以测量纯水的表面与研磨布的表面之间的角度。样品1～3的研磨中使用的研磨布的各自接触角为0°、85°和130°。考虑到样品1～3的研磨中使用的研磨布，通过进行改性处理，认为亲水性得到改善以导致小的接触角。
接着，研磨根据样品1～3的碳化硅衬底10。在将充当工件的碳化硅衬底10压靠在研磨布34的表面35上的条件下，在将研磨液供应到研磨布34上的同时，旋转研磨头31和研磨布34。将第一主面11上的压力设定为500g/cm2。固定有研磨布34的面板的旋转速度设定为50rpm。研磨头31的旋转速度设定为100rpm。作为研磨液，使用由Fujimi Incorporated提供的“DSC-0902”。研磨液的流量设定为1000ml/分钟。样品1～3的研磨速率分别为190nm/小时、125nm/小时和70nm/小时。
接着，在外延生长之前，测量根据样品1～3的碳化硅衬底10的TTV和LTV(最大值)以及根据样品1～3的碳化硅衬底10的算术表面粗糙度Sa。通过上述方法测量各个TTV。各个LTV(最大值)是包括在第一主面的第一中心区域1中的九个正方形区域25中的最大LTV。九个正方形区域25各自具有30mm的各个边。LVT通过上述方法测量。在第一主面的第二中心区域2中，测量外延生长之前的各个算术表面粗糙度Sa(见图2)。第二中心区域2是被各个边为250μm的正方形围绕的区域。通过上述方法测量算术表面粗糙度Sa。
如表1所示，根据样品1～3的碳化硅衬底10的TTV分别为1.665μm、3.181μm和4.074μm。根据样品1～3的碳化硅衬底10的LTV(最大值)分别为0.8321μm、1.2591μm和1.7192μm。在外延生长之前，根据样品1～3的碳化硅衬底10的算术表面粗糙度Sa分别为0.086nm、0.142nm和0.166nm。
接着，在根据样品1～3的各个碳化硅衬底10上形成碳化硅外延层20。然后，测量在外延生长之后的算术表面粗糙度Sa和缺陷区域比例。在第四主面的第二中心区域7中，测量了外延生长之后的算术表面粗糙度Sa(见图8)。第二中心区域7是被各个边为250μm的正方形围绕的区域。通过上述方法测量了算术表面粗糙度Sa和缺陷区域比例。
如表1所示，在外延生长之后的样品1～3的算术表面粗糙度Sa分别为0.107nm、0.189nm和0.225nm。样品1～3的缺陷区域比例分别为0％、6.1％和10.4％。
图10显示了研磨速率与接触角之间的关系。如图10所示，随着接触角变得越小，研磨速率变得越高。图11显示了TTV与接触角之间的关系。如图11所示，随着接触角变得越小，TTV变得越小。图12显示了LTV(最大值)与接触角之间的关系。如图12所示，随着接触角变得越小，LTV(最大值)变得越小。
图13显示了缺陷区域比例与接触角之间的关系。如图13所示，随着接触角变得越小，缺陷区域比例变得越小。图14显示了算术表面粗糙度Sa与接触角之间的关系。如图14所示，随着接触角变得越小，外延生长之前的算术表面粗糙度Sa和外延生长之后的算术表面粗糙度Sa变得越小。
根据以上结果确认，通过对研磨布的表面进行改性处理能够减小接触角。此外，确认了，通过使用具有低接触角的这种研磨布来研磨碳化硅衬底，提高了碳化硅衬底的研磨速率。此外，证实了，通过使用具有低接触角的这种研磨布对碳化硅衬底进行研磨，能够在改善碳化硅衬底的平坦度的同时减小表面粗糙度。结果证实，能够抑制在形成在碳化硅衬底上的碳化硅外延层中的表面缺陷。
本文中公开的实施方案和实例在任何方面都是说明性的而非限制性的。本发明的范围由权利要求书的权项而不是由上述实施方案限定，并且旨在包括与权利要求书的权项等同的范围和含义内的所有变体。
附图标记
1、6：第一中心区域；2、7：第二中心地区；3、8：交点；10：碳化硅衬底；11：第一主面；12：第二主面；13：第三主面；14：第四主面；20：碳化硅外延层；21、24：最高点；22、23：最低点；25、26：正方形区域；30：研磨设备；31：研磨头；32：液体供应部分；33：液体；34：研磨布；35：表面；36：孔；37：第一旋转轴；38：第二旋转轴；100：碳化硅外延衬底；101：第一方向；102：第二方向；103：厚度方向；104：第四方向；105：偏离方向；106：第一旋转方向；107：第二旋转方向；108：方向；110：直线；113、114、116、117：面；120：最大直径；121：宽度；122：深度；123：厚度。

Claims (4)

1.一种碳化硅衬底，所述碳化硅衬底包含第一主面和与所述第一主面相反的第二主面，所述碳化硅衬底由具有4H多型的碳化硅构成，其中
所述第一主面的最大直径大于或等于150mm，
所述第一主面对应于相对于{0001}面在<11-20>方向上倾斜大于0°且小于或等于4°的面，
所述碳化硅衬底的TTV小于或等于3μm，
所述第一主面包含第一中心区域，所述第一中心区域被各边为90mm的正方形围绕，并且所述第一中心区域的对角线的交点与所述第一主面的中心重合，
所述第一中心区域由九个正方形区域构成，各个正方形区域的各个边为30mm，
所述九个正方形区域中的最大LTV小于或等于1μm，并且
第二中心区域中的算术平均粗糙度Sa小于或等于0.1nm，所述第二中心区域被以所述交点为中心并且各个边为250μm的正方形围绕。
2.根据权利要求1所述的碳化硅衬底，其中所述TTV小于或等于2μm。
3.一种碳化硅外延衬底，所述碳化硅外延衬底包含：
碳化硅衬底，所述碳化硅衬底包含第一主面和与所述第一主面相反的第二主面，所述碳化硅衬底由具有4H多型的碳化硅构成；和
碳化硅外延层，所述碳化硅外延层与所述第一主面接触，其中
所述碳化硅外延层的厚度大于或等于10μm，
所述碳化硅外延层包含与所述第一主面接触的第三主面和与所述第三主面相反的第四主面，
所述第四主面的最大直径大于或等于150mm，
所述第四主面对应于相对于{0001}面在<11-20>方向上以大于0°且小于或等于4°的偏离角倾斜的面，
所述碳化硅外延衬底的TTV小于或等于3μm，
所述第四主面包含第一中心区域，所述第一中心区域被各个边为90mm的正方形围绕，并且所述第一中心区域的对角线的交点与所述第一主面的中心重合，
所述第一中心区域由九个正方形区域构成，各个正方形区域的各个边为30mm，
在所述九个正方形区域中的最大LTV小于或等于1μm，
第二中心区域中的算术平均粗糙度Sa小于或等于0.12nm，所述第二中心区域被以所述交点为中心并且各个边为250μm的正方形围绕，并且
当用光致发光的光观察时，所述第四主面不具有在<1-100>方向上长度大于或等于26μm的发光区域。
4.根据权利要求3所述的碳化硅外延衬底，其中所述碳化硅外延层的厚度小于或等于30μm。
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