CN111788339B - 碳化硅基板 - Google Patents

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Abstract

本公开的碳化硅基板为包含第一主表面和位于所述第一主表面的相反侧的第二主表面的碳化硅基板，并且由具有4H多型的碳化硅制成。所述第一主表面的最大直径为140mm以上。所述第一主表面为{0001}面或相对于所述{0001}面以大于0°且小于或等于8°的偏角倾斜的面。在所述第一主表面的平面内，与所述碳化硅基板的拉曼光谱的纵向光学分支的折叠模式相对应的峰的半峰宽的平均值小于2.5cm‑1，并且所述半峰宽的标准偏差为0.06cm‑1以下。

Description

碳化硅基板
技术领域
本公开涉及一种碳化硅基板。本申请要求2018年3月1日提交的日本专利申请第2018-036553号的优先权，后者的全部内容通过引用并入本文中。
背景技术
日本特开第2016-164120号(专利文献1)描述了一种拉曼指数为0.03以上且0.2以下的碳化硅单晶晶片。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开第2016-164120号
发明内容
本公开的碳化硅基板为包含第一主表面和位于所述第一主表面的相反侧的第二主表面的碳化硅基板，并且由具有4H多型的碳化硅制成。所述第一主表面的最大直径为140mm以上。所述第一主表面为{0001}面或相对于所述{0001}面以大于0°且小于或等于8°的偏角倾斜的面。在所述第一主表面的平面内，与所述碳化硅基板的拉曼光谱的纵向光学分支的折叠模式相对应的峰的半峰宽的平均值小于2.5cm-1，并且所述半峰宽的标准偏差为0.06cm-1以下。
附图说明
图1为示出根据本发明实施方式的碳化硅基板的结构的示意性平面图。
图2为沿图1中的线II-II截取并沿箭头方向观察的示意性横截面图。
图3为示出用于测量拉曼光谱的装置的构造的示意图。
图4为示出用于测量拉曼光谱的方法的示意性平面图。
图5为示出拉曼光谱的示例的图。
图6为示出在位置P(n，m)的正方形区域中测量的拉曼光谱的示例的图。
图7为示出与纵向光学分支的折叠模式相对应的峰的位移量与测量位置之间的关系的图。
图8为示出峰的半峰宽与测量位置之间的关系的图。
图9为示出根据本发明实施方式的碳化硅基板的制造方法的流程图。
图10为示出根据本发明实施方式的碳化硅基板的制造方法的第一步的示意性横截面图。
图11为示出根据本发明实施方式的碳化硅基板的制造方法的第一步的示意性平面图。
图12为示出根据本发明实施方式的碳化硅基板的制造方法的第二步的示意性横截面图。
图13为示出根据本发明实施方式在碳化硅基板上形成碳化硅外延层的步骤的示意性横截面图。
图14为示出根据比较例在碳化硅基板上形成碳化硅外延层的步骤的示意性平面图。
具体实施方式
[本公开要解决的问题]
本公开的目的是提供一种能够改善碳化硅外延层的品质的碳化硅基板。
[本公开的有益效果]
根据本公开，可以提供一种能够改善碳化硅外延层的品质的碳化硅基板。
[本公开的实施方式的描述]
(1)本公开的碳化硅基板为包含第一主表面和位于所述第一主表面的相反侧的第二主表面的碳化硅基板，并且由具有4H多型的碳化硅制成。所述第一主表面的最大直径为140mm以上。所述第一主表面为{0001}面或相对于所述{0001}面以大于0°且小于或等于8°的偏角倾斜的面。在所述第一主表面的平面内，与所述碳化硅基板的拉曼光谱的纵向光学分支的折叠模式相对应的峰的半峰宽的平均值小于2.5cm-1，并且所述半峰宽的标准偏差为0.06cm-1以下。
(2)在根据上述(1)所述的碳化硅基板中，所述碳化硅基板的厚度可以为300μm以上且600μm以下。
[本公开的实施方式的详情]
在下文中，将基于附图描述本公开的实施方式。应注意，在以下附图中，相同或相应的部分将由相同的参考数字表示，并且将不重复其描述。关于本说明书中的结晶学指示，用[]表示单个取向，用<>表示集合取向，用()表示单个面，用{}表示集合面。通常，在晶体学上通过在数字上方加上“-”(杠)来表示负指数，但是在本说明书中通过在数字之前加上负号来表示负指数。
首先，将描述根据本发明实施方式的碳化硅基板10的构造。
如图1和图2所示，根据本发明实施方式的碳化硅基板10主要具有第一主表面1、第二主表面2和外周面5。第二主表面2位于第一主表面1的相反侧。碳化硅基板10由具有4H多型的碳化硅制成。碳化硅基板10例如包含诸如氮(N)的n型杂质。碳化硅基板10例如具有n型导电型。碳化硅基板10中n型杂质的浓度例如为1×1017cm-3以上且1×1020cm-3以下。
如图1所示，第一主表面1的最大直径111为140mm以上。第一主表面1的最大直径111可以为，但不特别限于，例如160mm以下、200mm以下、250mm以下或300mm以下。当从垂直于第一主表面1的方向观察第一主表面1时，最大直径111为各自连接第一主表面1的外边缘上的两个任意位置的各线段中具有最大长度的线段的长度。如图2所示，碳化硅基板10的厚度112例如为300μm以上且600μm以下。碳化硅基板10的厚度112可以为，但不特别限于，例如350μm以上或400μm以上。碳化硅基板10的厚度112可以为，但不特别限于，例如550μm以下，或500μm以下。
第一主表面1为{0001}面或相对于{0001}面以大于0°且小于或等于8°的偏角θ倾斜的面(见图2)。偏角θ例如可以为1°以上，或2°以上。偏角θ可以为7°以下，或6°以下。具体地，第一主表面1可以为(0001)面或相对于(0001)面以大于0°且小于或等于8°的偏角θ倾斜的面。第一主表面1可以为(000-1)面或相对于(000-1)面以大于0°且小于或等于8°的偏角θ倾斜的面。第一主表面1的倾斜方向例如为<11-20>方向。在图2中，由交替的长短虚线表示的面11为{0001}面。
如图1所示，外周面5例如可以具有第一平面(第1フラット)3和弧状部4。第一主表面1的中心6为包含沿着弧状部4的圆弧的圆的中心。第一平面3例如沿着第一方向101线性延伸。弧状部4与第一平面3连续。外周面5例如可以具有沿着第二方向102线性延伸的第二平面(未示出)。第二方向102例如为<1-100>方向。第一方向101为平行于第一主表面1且垂直于第二方向102的方向。第一方向101例如为<11-20>方向。
第一主表面1例如为外延层形成表面。从另一个角度来说，碳化硅外延层20设置在第一主表面1上(参见图13)。第二主表面2例如为漏电极形成表面。从另一个角度来说，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的漏电极(未示出)形成在第二主表面2上。
接下来，将描述用于测量碳化硅基板10的拉曼光谱的拉曼光谱装置的构造。
如图3所示，拉曼光谱装置30例如主要具有光源32、物镜31、光谱仪33、载台34、分束器35和检测器38。作为拉曼光谱装置30，例如，可以使用HORIBA JOBIN YVON提供的LabRAM HR-800。光源32例如为钇铝石榴石(YAG)激光器。光源32例如具有532nm的激发波长。激光照射的强度例如为0.1mW。例如，将反向散射测量用作测量方法。物镜31具有50倍的放大率。测量区域的直径例如为1μm。积分时间例如为5秒。积分次数例如为10。光栅为2400gr/mm。
接下来，将描述用于测量碳化硅基板10的拉曼光谱的方法。
首先，从用作光源32的YAG激光器发出入射光36。如图3中的箭头61所示，入射光36被分束器35反射并朝着碳化硅基板10的第一主表面1发射。拉曼光谱装置30例如采用共焦光学系统。在共焦光学系统中，具有圆形开口的共焦光圈(未示出)设置在与物镜31的焦点共轭的位置。这允许仅检测聚焦位置(高度)的光。
如图3中的箭头62所示，由碳化硅基板10散射的拉曼散射光通过分束器35并被引入光谱仪33。在光谱仪33中，按各波数解析拉曼散射光。由检测器38检测按各波数解析后的拉曼散射光。由此，获得水平轴上为波数、垂直轴上为拉曼散射光强度的拉曼光谱。载台34可以在平行于碳化硅基板10的第一主表面1的方向(箭头63所示的方向)上移动。
如图4所示，第一主表面1被分成多个正方形区域，各正方形区域边长例如为10mm。具体地，在第一主表面上叠加虚拟矩形。所述矩形在纵向方向上的长度例如为130mm。所述矩形在短边方向上的长度例如为120mm。矩形的纵向方向例如平行于第一方向101。矩形的短边方向例如平行于第二方向102。
如图4所示，当从垂直于第一主表面的方向观察时，矩形被设置成其四个角超出外周面5。大小为130mm×120mm的矩形被分成156(13×12)个正方形区域，各正方形区域边长为10mm。在所述156个正方形区域中，图4右下方的一个正方形、图4左下方的一个正方形、图4右上方的三个正方形以及图4左上方的三个正方形具有不与第一主表面重叠的部分。从156个正方形区域中减去这8个具有不与第一主表面重叠的部分的正方形区域，得到的148个正方形区域为与第一主表面完全重叠的区域。第一主表面被分成以上148个正方形区域，各正方形区域边长例如为10mm。
位于图4的左下方的正方形区域的位置例如假定为位置P(1,1)。与位置P(1,1)右侧相邻(在第一方向101上相邻)的位置为位置P(2,1)。与位置P(2,1)右侧相邻的位置为位置P(3,1)，与位置P(3,1)右侧相邻的位置为位置P(4,1)。位于图4的右下方的正方形区域的位置为位置P(13,1)。与位置P(1,1)上侧相邻(在第二方向102上相邻)的位置为位置P(1,2)。与位置P(1,2)右侧相邻(在第一方向101上相邻)的位置为位置P(2,2)，与位置P(2,2)右侧相邻的位置为位置P(3,2)。与位置P(1,2)上侧相邻(在第二方向102上相邻)的位置为位置P(1,3)。与位置P(1,3)右侧相邻(在第一方向101上相邻)的位置为位置P(2,3)。由此，以位置P(1,1)为基准，在其右侧(第一方向101侧)为第n个、在其上侧(第二方向102侧)为第m个的正方形区域位于位置P(n,m)。
如图4所示，例如首先将入射光36聚焦在位置P(2,1)的正方形区域上，以测量位置P(2,1)的正方形区域中测量区域37中的拉曼光谱。入射光36聚焦在位置P(2,1)的正方形区域的中心。拉曼散射光的测量区域37是直径为约1μm并且包含正方形区域的中心的区域。然后，载台34沿着平行于第一主表面的方向(例如，朝图4的左侧)移动，并且入射光36的焦点移动到位置P(3,1)的正方形区域。由此，测量位置P(3,1)的正方形区域中的拉曼光谱。通过重复上述过程，测量从位置P(2,1)的正方形区域到位置P(12,1)的正方形区域的各正方形区域中的拉曼光谱。
然后，使载台34沿着平行于第一主表面的方向(例如，朝图4的上侧)移动，且入射光36的焦点移动到位置P(1,2)的正方形区域。由此，测量位置P(1,2)的正方形区域中的拉曼光谱。如上所述，通过使入射光36的焦点在平行于第一方向101的方向和平行于第二方向102的方向上移动，测量148个正方形区域各自的拉曼光谱。应注意，只是必须测量上述所有148个正方形区域中的拉曼光谱，而对拉曼光谱的测量次序没有特别限制。
图5示出了碳化硅基板10的拉曼光谱的示例。图5中的水平轴表示波数(拉曼位移)。图5中的纵轴表示拉曼散射光的强度(拉曼强度)。光源32的激发光的波长为514.5nm。拉曼位移是激发光的波数与待测物的拉曼散射光的波数的差。当待测物为具有4H多型的碳化硅时，在其拉曼光谱中主要观察到四个峰。第一峰41为源于纵向光学(LO)分支的折叠模式的拉曼散射光。第一峰41例如出现在964cm-1附近。第二峰42为源于横向光学(TO)分支的折叠模式的拉曼散射光。第二峰42例如出现在776cm-1附近。第三峰43为源于纵向声学(LA)分支的折叠模式的拉曼散射光。第三峰43例如出现在610cm-1附近。第四峰44为源于横向声学(TA)分支的折叠模式的拉曼散射光。第四峰44例如出现在196cm-1附近。
由图6中的实线表示的拉曼曲线表示位置P(n,m)的正方形区域中测量的拉曼光谱(见图4)。使用这一拉曼光谱，确定与纵向光学分支的折叠模式相对应的峰41的波数ν(n,m)。同样地，确定峰41的半峰宽Δ(n,m)。应注意，与纵向光学分支的折叠模式相对应的峰41为源于纵向光学分支的折叠模式的拉曼曲线的峰。图6中由交替的长短虚线表示的拉曼曲线50表示与具有4H多型且具有零应力的碳化硅的拉曼光谱的纵向光学分支的折叠模式相对应的峰。例如，可以如下确定这一峰的波数ν0。将通过Lely晶体(通过Lely方法生长的晶体)的拉曼测量确定的拉曼光谱的峰设为具有零应力的波数ν0。Lely晶体通过自然成核生长，并且仅包含少量杂质，因此可以认为具有零应力。
切割后，在碳化硅基板10的第一主表面1附近产生拉伸应力或压缩应力。因此，指示源于位置P(n,m)的正方形区域中测量的拉曼曲线的纵向光学分支的折叠模式的峰的波数从指示与具有4H多型且具有零应力的碳化硅的拉曼光谱的纵向光学分支的折叠模式相对应的峰的波数ν0偏移。当在测量区域中发生拉伸应力时，指示与测量区域中的拉曼曲线的纵向光学分支的折叠模式相对应的峰的波数负向偏移。相反，当在测量区域中产生压缩应力时，指示与测量区域中的拉曼曲线的纵向光学分支的折叠模式相对应的峰的波数正向偏移。通过以这种方式确定峰的位移量S(n,m)，可以定量地评估测量区域中的应力。
上述的位移量S(n,m)是通过将指示与碳化硅基板的拉曼光谱的纵向光学分支的折叠模式相对应的峰的波数减去指示与具有4H多型且具有零应力的碳化硅的拉曼光谱的纵向光学分支的折叠模式相对应的峰的波数而得到的值的绝对值。图7示出了第一主表面内的峰的位移量的分布(面内分布)。如图7所示，在由实线围绕的区域内的148个正方形区域中确定峰的位移量S(n,m)。
在此，n为1至13的整数，m为1至12的整数。然而，不包含(n,m)为(1,1)、(13,1)、(1,11)、(1,12)、(2,12)、(12,12)、(13,11)和(13,12)的位置处的峰的位移量S(n,m)。多个(148个)正方形区域中峰的位移量的平均值和标准偏差为第一主表面1内的峰的位移量的平均值和标准偏差。
然后，确定与碳化硅的纵向光学分支的折叠模式相对应的峰的半峰宽。具体地，确定多个(148个)正方形区域的每一个中与拉曼光谱的纵向光学分支的折叠模式相对应的峰的半峰宽Δ(n,m)。半峰宽Δ(n,m)具体地为半高全宽(FWHM)。应注意，峰的半峰宽是正方形区域内的应力分布的指标。测量范围内的应力分布随峰的半峰宽减小而减小。相反，测量范围内的应力分布随峰的半峰宽的增加而增加。通过以这种方式确定与拉曼光谱的纵向光学分支的折叠模式相对应的峰的半峰宽，可以定量地评估测量区域内的应力变化。
图8示出第一主表面内的半峰宽分布(面内分布)。如图8所示，在由实线包围的区域内的148个正方形区域中确定半峰宽Δ(n,m)。在此，n为1至13的整数，m为1至12的整数。然而，不包含(n，m)为(1,1)、(13,1)、(1,11)、(1,12)、(2,12)、(12,12)、(13,11)和(13,12)位置处的半峰宽Δ(n,m)。
然后，计算半峰宽的平均值和标准偏差。多个(148个)正方形区域中与碳化硅基板的拉曼光谱的纵向光学分支的折叠模式相对应的峰的半峰宽的平均值和标准偏差为第一主表面1内的半峰宽的平均值和标准偏差。第一主表面1内与碳化硅基板的拉曼光谱的纵向光学分支的折叠模式相对应的峰的半峰宽可以具有小于2.5cm-1的平均值，以及0.06cm-1以下的标准偏差。第一主表面1内与碳化硅基板的拉曼光谱的纵向光学分支的折叠模式相对应的峰的半峰宽可以具有小于2.45cm-1的平均值。第一主表面1内与碳化硅基板的拉曼光谱的纵向光学分支的折叠模式相对应的峰的半峰宽可以具有0.05cm-1以下的标准偏差。
接下来，将描述根据本发明实施方式的碳化硅基板10的制造方法。
如图9所示，首先，进行切割步骤(S10)。具体地，例如，通过升华形成由具有4H多型的碳化硅单晶制成的晶锭。将晶锭成型，然后用线锯装置切割。由此，从晶锭切出碳化硅基板10。将金刚石磨粒固定在锯线的表面上。金刚石磨粒的直径例如为15μm以上且25μm以下。锯线的直径例如为120μm。锯线的线速度例如为800m/分钟以上且1500m/分钟以下。锯线的张力例如为18N。
碳化硅基板10由具有4H多型的六方碳化硅制成。碳化硅基板10具有第一主表面1和位于第一主表面1的相反侧的第二主表面2。第一主表面1例如为相对于{0001}面在<11-20>方向偏离4°以下角度的面。具体地，第一主表面1例如为相对于(0001)面偏离约4°以下角度的面。第二主表面2例如为相对于(000-1)面在<11-20>方向偏离约4°以下角度的面。
如图10所示，碳化硅基板10具有第一区域7、中间区域8和第二区域9。第一区域7为包含第一主表面1的区域。第二区域9为包含第二主表面2的区域。中间区域8为在第一区域7与第二区域9之间的区域。在上述切割步骤中，对第一区域7和第二区域9各自造成加工损伤。这导致第一区域7和第二区域9各自比中间区域8发生更多变形。由于加工损伤引起的变形等，在切割步骤之后，碳化硅基板10可能会弯曲。第一主表面1例如弯曲成凹面。第二主表面2例如弯曲成凸面。如图11所示，变形区域51可以分散在碳化硅基板10的第一主表面1中，当从垂直于第一主表面1的方向观察时，各变形区域51都具有大致圆形的形状。变形区域51为其中残留加工损伤的区域。变形区域51与变形区域51周围的区域的应力不同。
随后，进行蚀刻步骤(S20)。具体地，通过将整个碳化硅基板10浸入通过混合氢氧化钾(KOH)、高锰酸钾(KMnO4)和纯水制备的蚀刻溶液中来蚀刻碳化硅基板10。蚀刻液的体积比为KOH：KMnO4：纯水＝5～15：1～3：20～30。蚀刻液的温度例如为70℃以上且95℃以下。由此，碳化硅基板10的表面被蚀刻掉约1μm以上且约5μm以下。蚀刻减小碳化硅基板10的厚度方向上的应力分布。由此，减小碳化硅基板10的翘曲(见图12)。至此，第一主表面1基本上平行于第二主表面2。
随后，进行表面处理步骤(S30)。具体地，将碳化硅基板10浸入臭氧水中约20分钟。将臭氧水放入容器中。将臭氧水以恒定的流速供应到容器，并且将臭氧水连续倒出。从另一个角度来说，在将碳化硅基板10浸入臭氧水中的同时，臭氧水从容器中溢出。臭氧水的温度例如为25℃(室温)。臭氧水的pH例如为7.0(中性)。臭氧水的浓度例如为80mg/L。臭氧水的流速例如为每分钟1.5L。由此，第一主表面1和第二主表面2各自被氧化。因此，第一主表面1和第二主表面2均具有较高的亲水性。
随后，进行双面机械抛光步骤(S40)。具体地，以使得第一主表面1面对第一表面板、第二主表面2面对第二表面板的方式将碳化硅基板10设置在第一表面板(未示出)和第二表面板(未示出)之间。然后，将浆料引入第一主表面1与第一表面板之间，以及第二主表面2与第二表面板之间。浆料例如包含金刚石磨粒和水。金刚石磨粒的直径例如为1μm以上且3μm以下。通过由第一表面板对第一主表面1施加的负荷和由第二表面板对第二主表面2施加的负荷，对碳化硅基板10的两侧进行机械抛光。
随后，进行化学机械抛光步骤(S50)。具体地，首先，对碳化硅基板10的第一主表面1进行第一化学机械抛光(CMP)。以使得第一主表面1面对所述表面板的方式由抛光头固定碳化硅基板10。将氧化铝用作磨粒。磨粒的平均粒径为180nm。硝酸盐类氧化剂用作氧化剂。碳化硅基板10上的负荷(表面压力)例如为250gf/cm2以上且500gf/cm2以下。表面板例如具有60rpm以上且90rpm以下的转速。抛光头的转速为80rpm以上且120rpm以下。
随后，对碳化硅基板10的第一主表面1进行第二CMP。具体地，将胶体二氧化硅用作磨粒。将加入了钒酸盐的过氧化氢溶液用作氧化剂。碳化硅基板10上的负荷(表面压力)例如为300gf/cm2。由此，减小碳化硅基板10的第一主表面1的变形。因此，制造根据本发明实施方式的碳化硅基板10(见图1)。
接下来，将描述根据本发明实施方式在碳化硅基板10上形成碳化硅外延层的方法。
将碳化硅基板10设置在例如热壁型横向化学气相沉积(CVD)装置的反应室中。然后，将碳化硅基板10的温度升高到例如约1630℃。然后，将包含例如硅烷(SiH4)、丙烷(C3H8)、氨气(NH3)和氢气(H2)的混合气体引入反应室中。由此，在碳化硅基板10的第一主表面1上形成碳化硅外延层20(见图13)。如图13所示，碳化硅外延层20与第一主表面1接触。碳化硅外延层在其与第一主表面1接触的一侧的相反侧具有表面21。碳化硅外延层20的厚度例如为5μm以上且100μm以下。
接下来，将描述根据本发明实施方式的碳化硅基板10的功能和效果。
碳化硅基板10的硅面的化学性质不同于其碳面的化学性质。具体地，硅面具有疏水性，而碳面具有亲水性。由于硅面的亲水性低，因此导致碳化硅基板的表面(硅面侧)与包含水的浆料之间的粘合强度(粘结强度)弱。相反，由于碳面具有高亲水性，因此导致碳化硅基板的表面(碳面侧)与包含水的浆料之间的粘合强度(粘结强度)强。因此，当对碳化硅基板10进行双面机械抛光时，作用在硅面上的摩擦负荷与作用在碳面上的摩擦负荷明显不同。因此，当对碳化硅基板10进行双面机械抛光时，在碳化硅基板10中可能发生振动。由此，金刚石磨粒被局部强压在碳化硅基板10的第一主表面1上。因此，引起严重加工损伤的区域分散在第一主表面1中。如图11所示，当从垂直于第一主表面1的方向观察时，变形区域51分散在第一主表面1中，各变形区域51具有大致圆形的形状。变形区域51为其中残留加工损伤的区域。
当变形区域51残留在碳化硅基板10的第一主表面1中时，在碳化硅基板10的第一主表面1上形成的碳化硅外延层20可能具有劣化的品质。具体地，当碳化硅基板10的温度升高时，可能形成源自变形区域51的线性条纹。当在碳化硅基板10上形成碳化硅外延层20时，碳化硅基板10的第一主表面1中形成的线性条纹被转移到在第一主表面1上形成的碳化硅外延层20中。因此，在碳化硅外延层20的表面21中形成线性条纹52(见图14)。线性条纹52为凸起部。线性条纹52例如沿着<1-100>方向延伸。当从垂直于表面21的方向观察时，线性条纹52的宽度可以随着距变形区域51的距离变大而变小。
在根据本发明实施方式的碳化硅基板10上，在表面处理步骤(S30)中使用臭氧水进行亲水化处理。由此，硅面和碳面都被氧化。因此，第一主表面1和第二主表面2均显示出亲水性。因此，当进行双面机械抛光时，减小第一主表面1和第二主表面2中的负荷不平衡。因此，可以抑制在双面机械抛光步骤中碳化硅基板10的振动。因此，在第一主表面1中的各正方形区域中抑制局部变形区域51的形成。
当变形区域51分散在正方形区域中时，正方形区域中的应力分布增加，并且与拉曼光谱的纵向光学分支的折叠模式相对应的峰的半峰宽增加。相反，当在正方形区域中不存在变形区域51时，正方形区域中的应力分布减小，并且峰的半峰宽减小。也就是说，当在第一主表面1中的各正方形区域中抑制局部变形区域51的形成时，与拉曼光谱的纵向光学分支的折叠模式相对应的峰的半峰宽具有小的平均值，并且具有小的标准偏差。根据本发明实施方式中的碳化硅基板10，在第一主表面的平面内，与碳化硅基板的拉曼光谱的纵向光学分支的折叠模式相对应的峰的半峰宽具有小于2.5cm-1的平均值、以及0.06cm-1以下的标准偏差。这可以抑制在碳化硅基板10上形成的碳化硅外延层20的表面21中形成线性条纹52。
实施例
(样品的制备)
制备根据样品1至4的碳化硅基板10。根据样品1和2的碳化硅基板10代表比较例。根据样品3和4的碳化硅基板10代表实施例。在根据样品1和2的碳化硅基板10的制造方法中，进行除了表面处理步骤(S30)之外的图9中的制造步骤。即，在根据样品1和2的碳化硅基板10的制造方法中，未进行图9中的表面处理步骤(S30)。在根据样品3和4的碳化硅基板10的制造方法中，进行包含表面处理步骤(S30)的图9中的所有步骤。将样品3和4的碳化硅基板的表面处理步骤(S30)中的臭氧浓度分别设为40mg/L和80mg/L。
(评估方法1)
使用拉曼光谱来测量根据样品1至4的碳化硅基板10的第一主表面1中的148个正方形区域(见图4)每一个中的碳化硅基板10的拉曼光谱。使用拉曼光谱，确定Δν(Ne)的面内分布。同样地，确定峰的半峰宽(FWHM)的面内分布。在此，Δν(Ne)是通过将与具有4H多型的碳化硅的纵向光学分支的折叠模式相对应的峰的波数减去氖的拉曼光谱的峰的波数而获得的值。使用指示氖的拉曼光谱的峰的波数作为参照，确定与碳化硅的纵向光学分支的折叠模式相对应的峰的波数。与纵向光学分支的折叠模式相对应的峰的测量方向和峰的半峰宽为如上所述。通过将指示与具有4H多型且具有零应力的碳化硅的拉曼光谱的纵向光学分支的折叠模式相对应的峰的波数减去指示氖的拉曼光谱的峰的波数而获得的值(Δν(Ne)0)例如为-44.25cm-1。
(评估结果1)
[表1]
Figure BDA0002654795550000151
如表1所示，在根据样品1至样品4的碳化硅基板10中，多个(148个)正方形区域中与碳化硅基板的拉曼光谱的纵向光学分支的折叠模式相对应的峰的半峰宽(FWHM)的平均值分别为2.49cm-1、2.53cm-1、2.28cm-1和2.45cm-1。峰的半峰宽的标准偏差(FWHM)分别为0.085cm-1、0.076cm-1、0.058cm-1和0.046cm-1。
然后，通过在根据样品1至4的碳化硅基板10的第一主表面1上外延生长，形成碳化硅外延层20，以制造碳化硅外延基板。碳化硅外延基板的制造条件如上所述。
(评估方法2)
接下来，测量在根据样品1至4的碳化硅基板10上形成的碳化硅外延层20的表面21的雾度，并且观察到线性条纹。雾度是指示表面粗糙度的指标。雾度值随着表面21中的线性条纹数量的减少而减小。完全平坦的表面21的雾度为0。雾度的单位是无量纲的。使用由Lasertec公司提供的WASAVI系列“SICA 6X”测量雾度。具体地，将波长为546nm的光从诸如汞氙灯的光源发射到碳化硅外延基板的表面21上，并且通过诸如电荷耦合装置(CCD)的光接收元件观察该光的反射光。对观察图像中的一个像素的亮度与这一个像素周围的像素的亮度之间的差进行量化。雾度通过以下方法对观察图像中包含的多个像素之间的亮度差进行量化。
具体地，推导出通过将每条边长1.8mm±0.2mm的一个观察视野分成64个区域而获得的矩形区域中的最大雾度值。这一个观察视野包含1024×1024像素的成像区域。通过使用Sobel滤波器计算观察视野的水平方向和垂直方向上的边缘强度，并推导其绝对值，从而获得最大雾度值。通过以上程序，在碳化硅外延层20的整个表面21中观察各观察视野的最大雾度值。将观察视野的最大雾度值的平均值确定为碳化硅外延层20的表面21中的雾度值。
此外，测量在根据样品1至4的碳化硅基板10上形成的碳化硅外延层20的表面21中的线性条纹52(见图14)的数量。测量区域为250μm×250μm见方的区域。将高度为0.5μm以上的线性凸起部识别为条纹。
(评价结果2)
如表1所示，在根据样品1至4的碳化硅基板10上形成的碳化硅外延层20的表面21的雾度分别为44、42、33和28。此外，在根据样品1至4的碳化硅基板10上形成的碳化硅外延层20的表面21中形成的线性条纹52的评估结果分别为B、B、A和A。应注意，评估结果A表示表面21中的线性条纹52的数量为4个以下。另外，评价结果B表示表面21中的线性条纹52的数量为5个以上。
根据上述结果，已经证实了，当与在根据样品1和2的碳化硅基板上形成的碳化硅外延层20相比时，在根据样品3和4的碳化硅基板上形成的碳化硅外延层20的品质可以得到改善。具体地，已经证实了，当与在根据样品1和2的碳化硅基板上形成的碳化硅外延层20的表面21相比时，可以减少在根据样品3和4的碳化硅基板上形成的碳化硅外延层20的表面21中的雾度。还已经证实了，当与在根据样品1和2的碳化硅基板上形成的碳化硅外延层20的表面21相比时，可以减少在根据样品3和4的碳化硅基板上形成的碳化硅外延层20的表面21中的线性条纹52的数量。即，已经证实了，当在第一主表面的平面内与碳化硅基板的拉曼光谱的纵向光学分支的折叠模式相对应的峰的半峰宽具有小于2.5cm-1的平均值以及0.06cm-1以下的标准偏差时，在碳化硅基板上形成的碳化硅外延层的品质可以得到改善。
应了解，本文公开的实施方式和实施例在各个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范围限定，而不是由以上描述限定，并且旨在包含与权利要求书的范围等同的含义和范围内的任何修改。
标号说明
1：第一主表面；2：第二主表面；3：第一平面；4：弧状部；5：外周面；6：中心；7：第一区域；8：中间区域；9：第二区域；10：碳化硅基板；11：面；20：碳化硅外延层；21：表面；30：拉曼光谱装置；31：物镜；32：光源；33：光谱仪；34：载台；35：分束器；36：入射光；37：测量区域；38：检测器；41：第一峰(峰)；42：第二峰；43：第三峰；44：第四峰；50：拉曼曲线；51：变形区域；52：条纹；61、62、63：箭头；101：第一方向；102：第二方向；111：最大直径；112：厚度；θ：偏角。

Claims (2)

1.一种碳化硅基板，所述碳化硅基板包含第一主表面和位于所述第一主表面的相反侧的第二主表面，并且所述碳化硅基板由具有4H多型的碳化硅制成，其中，
所述第一主表面的最大直径为140mm以上，
所述第一主表面为{0001}面或相对于所述{0001}面以大于0°且小于或等于8°的偏角倾斜的面，并且
在所述第一主表面的平面内，与所述碳化硅基板的拉曼光谱的纵向光学分支的折叠模式相对应的峰的半峰宽的平均值小于2.5cm-1，并且所述半峰宽的标准偏差为0.06cm-1以下，并且
所述第一主表面和所述第二主表面均具有亲水性。
2.根据权利要求1所述的碳化硅基板，其中，所述碳化硅基板的厚度为300μm以上且600μm以下。
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