CN114761628B - 碳化硅衬底和碳化硅衬底的制造方法 - Google Patents

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Abstract

碳化硅衬底具有第一主面和与第一主面相对的第二主面。碳化硅衬底包含螺旋位错和凹坑，所述凹坑在与第一主面平行的方向上的最大直径为1μm以上且10μm以下。在对第一主面观测螺旋位错和凹坑的情况下，凹坑的数量除以螺旋位错的数量而得到的比率为1％以下。在第一主面中，镁的浓度小于1×1011原子/cm2。

Description

碳化硅衬底和碳化硅衬底的制造方法
技术领域
本公开内容涉及碳化硅衬底和碳化硅衬底的制造方法。本申请主张基于在2019年12月2日申请的日本专利申请即日本特愿2019-218126号的优先权。在该日本专利申请中记载的全部记载内容通过参考在本说明书中援引。
背景技术
在WO2019/111507号(专利文献1)中记载了对碳化硅单晶衬底进行化学机械研磨的工序。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：WO2019/111507号
发明内容
本公开内容所涉及的碳化硅衬底具有第一主面和与第一主面相对的第二主面。碳化硅衬底包含螺旋位错和凹坑，所述凹坑在与第一主面平行的方向上的最大直径为1μm以上且10μm以下。在对第一主面观测螺旋位错和凹坑的情况下，凹坑的数量除以螺旋位错的数量而得到的比率为1％以下。在第一主面中，镁的浓度小于1×1011原子/cm2。
本公开内容所涉及的碳化硅衬底的制造方法具有以下的工序。准备碳化硅单晶衬底，所述碳化硅单晶衬底具有第一主面和与第一主面相对的第二主面。使用研磨液对碳化硅单晶衬底进行化学机械研磨。在使用研磨液对碳化硅单晶衬底进行化学机械研磨的工序之后，使用包含在一个分子内具有2个以上羧基的有机酸的溶液对碳化硅单晶衬底进行处理。研磨液的白利糖度值(Brix值)为10以上。
附图说明
[图1]图1为表示本实施方式所涉及的碳化硅衬底的构成的俯视示意图。
[图2]图2为沿图1的II-II线得到的截面示意图。
[图3]图3为图2的区域III的放大示意图。
[图4]图4为示意性地表示本实施方式所涉及的碳化硅衬底的制造方法的流程图。
[图5]图5为表示本实施方式所涉及的碳化硅衬底的制造方法的第一工序的截面示意图。
[图6]图6为表示本实施方式所涉及的碳化硅衬底的制造方法的第二工序的截面示意图。
[图7]图7为表示本实施方式所涉及的碳化硅衬底的制造方法的第三工序的截面示意图。
[图8]图8为表示本实施方式所涉及的碳化硅衬底的制造方法的第四工序的截面示意图。
具体实施方式
[本公开内容所要解决的问题]
本公开内容的目的在于，提供能够提高清洁度的碳化硅衬底和碳化硅衬底的制造方法。
[本公开内容的效果]
根据本公开内容，能够提供能够提高清洁度的碳化硅衬底和碳化硅衬底的制造方法。
[本公开内容的实施方式的说明]
(1)本公开内容的实施方式所涉及的碳化硅衬底10具有第一主面1和与第一主面1相对的第二主面2。碳化硅衬底10包含螺旋位错13和凹坑11，所述凹坑11在与第一主面1平行的方向上的最大直径为1μm以上且10μm以下。在对第一主面1观测螺旋位错13和凹坑11的情况下，凹坑11的数量除以螺旋位错13的数量而得到的比率为1％以下。在第一主面1中，镁的浓度小于1×1011原子/cm2。
(2)根据上述(1)所涉及的碳化硅衬底10，其中，在第一主面1中，钙、铝、钠、钾和锰各自的浓度可以小于1×1011原子/cm2。
(3)根据上述(1)所涉及的碳化硅衬底10，其中，在第一主面1中，镁、钙、铝、钠、钾和锰各自的浓度可以小于5×1010原子/cm2。
(4)根据上述(1)～(3)中任一项所涉及的碳化硅衬底10，其中，第一主面1中的螺旋位错13的面积密度可以为100cm-2以上且5000cm-2以下。
(5)根据上述(1)～(4)中任一项所涉及的碳化硅衬底10，其中，第一主面1的最大直径可以为150mm以上。
(6)本公开内容的实施方式所涉及的碳化硅衬底10的制造方法具有以下工序。准备碳化硅单晶衬底100，所述碳化硅单晶衬底100具有第一主面1和与第一主面1相对的第二主面2。使用研磨液40对碳化硅单晶衬底100进行化学机械研磨。在使用研磨液40对碳化硅单晶衬底100进行化学机械研磨的工序之后，使用包含在一个分子内具有2个以上羧基的有机酸的溶液52对碳化硅单晶衬底100进行处理。研磨液40的白利糖度值为10以上。
(7)在使用研磨液40对碳化硅单晶衬底100进行化学机械研磨的工序之后、且在使用包含在一个分子内具有2个以上羧基的有机酸的溶液52对碳化硅单晶衬底100进行处理的工序之前，上述(6)所涉及的碳化硅衬底10的制造方法可以还具有将碳化硅单晶衬底100浸渍在碱性溶液51中的工序。
(8)根据上述(6)或(7)所涉及的碳化硅衬底10的制造方法，其中在一个分子内具有2个以上羧基的有机酸可以为草酸或柠檬酸。
(9)根据上述(6)～(8)中任一项所涉及的碳化硅衬底10的制造方法，白利糖度值可以为30以下。
[本公开内容的实施方式的详细内容]
以下，基于附图对本公开内容的实施方式进行说明。需要说明的是，在以下的附图中，对相同或相应的部分标注相同的参考编号，不重复其说明。在本说明书中的结晶学方面的记载中，分别将个别取向表示为[]，将集合取向表示为＜＞，将个别面表示为()，将集合面表示为{}。另外，关于负的指数，结晶学上将“-(横杠)”标注在数字之上，但在本说明书中，在数字前标注负号。
首先，对本实施方式所涉及的碳化硅衬底的构成进行说明。图1为表示本实施方式所涉及的碳化硅衬底的构成的俯视示意图。图2为沿图1的II-II线得到的截面示意图。
如图1和图2所示，本实施方式所涉及的碳化硅衬底10主要具有第一主面1、第二主面2和外周面5。如图2所示，第二主面2与第一主面1相对。碳化硅衬底10由多型4H的碳化硅构成。碳化硅衬底10含有例如氮(N)等n型杂质。碳化硅衬底10的导电型例如为n型。碳化硅衬底10的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，第一主面1的最大直径A例如为150mm以上(6英寸以上)。第一主面1的最大直径A例如也可以为200mm以上(8英寸以上)。第一主面1的最大直径A是指在相对于第一主面1垂直的方向上观察时，碳化硅衬底10的外周面5上的不同的两点间的最长直线距离。需要说明的是，在本说明书中，6英寸是指150mm或152.4mm(25.4mm/英寸×6英寸)。8英寸是指200mm或203.2mm(25.4mm/英寸×8英寸)。
第一主面1例如为{0001}面或相对于{0001}面以大于0°且8°以下的偏离角倾斜的面。偏离角例如可以为1°以上，也可以为2°以上。偏离角可以为7°以下，也可以为6°以下。具体而言，第一主面1可以为(0001)面或相对于(0001)面以大于0°且8°以下的偏离角倾斜的面。第一主面1也可以为(000-1)面或相对于(000-1)面以大于0°且8°以下的偏离角倾斜的面。第一主面1的倾斜方向例如为＜11-20＞方向。
如图1所示，外周面5例如可以具有第一平面3和圆弧状部4。第一平面3例如沿着第一方向101延伸。圆弧状部4与第一平面3连接。外周面5例如可以具有沿第二方向102延伸的第二平面(未图示)。第二方向102例如为＜1-100＞方向。第一方向101为相对于第一主面1平行且相对于第二方向102垂直的方向。第一方向101例如为＜11-20＞方向。
第一主面1例如为外延层形成面。从另一观点来说，在第一主面1上设置有碳化硅外延层(未图示)。第二主面2例如为漏电极形成面。从另一观点来说，在第二主面2上形成有MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)的漏电极(未图示)。
如图2所示，碳化硅衬底10包含多个螺旋位错13、凹坑11和碳化硅区域22。多个螺旋位错13具有与凹坑11连接的第一螺旋位错6和不与凹坑11连接的第二螺旋位错7。从另一观点来说，凹坑11由第一螺旋位错6引起。凹坑11在第一主面1上开口，不在第二主面2上开口。第一螺旋位错6与第二主面2连接。第二螺旋位错7与第一主面1和第二主面2各自连接。从另一观点来说，第二螺旋位错7从第一主面1贯通碳化硅区域22到第二主面2。
图3为图2的区域III的放大示意图。如图3所示，凹坑11的宽度(直径)从第一主面1向第二主面2逐渐变小。凹坑11例如可以为大致圆锥状。在垂直于第一主面1的方向上观察时，凹坑11为大致圆形。在平行于第一主面1的方向上的凹坑11的最大直径(第一直径W)为1μm以上且10μm以下。第一直径W可以为2μm以上，也可以为3μm以上。凹坑11的最大直径是指在第一主面1上露出的凹坑11的外周缘上的不同的2点间的最长直线距离。在垂直于第一主面1的方向上的凹坑11的最大深度(第一深度D)例如可以为3nm以上且1μm以下。
如图2所示，螺旋位错13的数量大于凹坑11的数量。具体而言，在对第一主面1观测螺旋位错13和凹坑11的情况下，凹坑11的数量除以螺旋位错13的数量而得到的比率为1％以下。凹坑11的数量除以螺旋位错13的数量而得到的比率例如可以为0.5％以下，可以为0.4％以下，也可以为0.3％以下。对凹坑11的数量除以螺旋位错13的数量而得到的比率的下限没有特别限制，例如可以为0.01％以上，也可以为0.1％以上。
第一主面1中的螺旋位错13的面积密度例如为100cm-2以上且5000cm-2以下。对第一主面1中的螺旋位错13的面积密度的下限没有特别限制，例如可以为200cm-2以上，也可以为500cm-2以上。对第一主面1中的螺旋位错13的面积密度的上限没有特别限制，例如可以为4500cm-2以下，也可以为4000cm-2以下。
(螺旋位错的测定方法)
螺旋位错13的数量例如可以使用X射线形貌法测定。测定装置例如为理学公司制造的XRTmicron。具体而言，可以基于碳化硅衬底10的第一主面1的X射线形貌图像测定螺旋位错13的数量。X射线形貌图像通过(0008)反射得到。测定时的X射线源使用Cu靶。X射线照相机的像素尺寸为5.4μm。
(凹坑的测定方法)
凹坑11的数量例如可以使用具有共聚焦微分干涉显微镜的缺陷检查装置进行测定。缺陷检查装置例如为Lasertec株式会社制造的WASAVI系列“SICA 6X”。物镜的倍率例如为10倍。具体而言，从汞氙灯等光源对碳化硅衬底10的第一主面1照射波长546nm的光，例如通过CCD(电荷耦合器件(Charge-Coupled Device))等受光元件观察该光的反射光。
将观察到的图像中的某一个像素的亮度与该某一个像素周围的像素的亮度的差异数值化。缺陷检查装置的检测灵敏度的阈值使用标准试样来规定。通过使用该缺陷检查装置，能够定量地评价在被测定样品上形成的凹坑11的直径。观察碳化硅衬底10的第一主面1，检测出最大直径(第一直径W)为1μm以上且10μm以下的凹坑11。
如图3所示，在第一主面1上存在金属杂质8。金属杂质8含有例如镁(Mg)。在第一主面1上存在镁。金属杂质8例如位于凹坑11的内部。金属杂质8也可以在螺旋位错13上。镁可以与螺旋位错13接触。金属杂质8可以位于凹坑11的外部的第一主面1上。
在第一主面1中，镁的浓度小于1×1011原子/cm2。在第一主面1中，镁的浓度例如可以小于5×1010原子/cm2，也可以小于1×1010原子/cm2。在第一主面1中，对镁的浓度的下限没有特别限制，例如可以为1×106原子/cm2以上。
金属杂质8例如可以含有钙(Ca)、铝(Al)、钠(Na)、钾(K)和锰(Mn)。钙、铝、钠、钾和锰各自可以在第一主面1上存在。钙、铝、钠、钾和锰各自可以位于例如凹坑11的内部。钙、铝、钠、钾和锰各自也可以位于螺旋位错13上。钙、铝、钠、钾和锰各自可以与螺旋位错13接触。钙、铝、钠、钾和锰各自可以位于凹坑11的外部的第一主面1上。
在第一主面1中，钙的浓度可以小于1×1011原子/cm2。在第一主面1中，钙的浓度例如可以小于5×1010原子/cm2，也可以小于1×1010原子/cm2。在第一主面1中，对钙的浓度的下限没有特别限制，例如可以为1×106原子/cm2以上。
在第一主面1中，铝的浓度可以小于1×1011原子/cm2。在第一主面1中，铝的浓度例如可以小于5×1010原子/cm2，也可以小于1×1010原子/cm2。在第一主面1中，对铝的浓度的下限没有特别限制，例如可以为1×106原子/cm2以上。
在第一主面1中，钠的浓度可以小于1×1011原子/cm2。在第一主面1中，钠的浓度例如可以小于5×1010原子/cm2，也可以小于1×1010原子/cm2。在第一主面1中，对钠的浓度的下限没有特别限制，例如可以为1×106原子/cm2以上。
在第一主面1中，钾的浓度可以小于1×1011原子/cm2。在第一主面1中，钾的浓度例如可以小于5×1010原子/cm2，也可以小于1×1010原子/cm2。在第一主面1中，对钾的浓度的下限没有特别限制，例如可以为1×106原子/cm2以上。
在第一主面1中，锰的浓度可以小于1×1011原子/cm2。在第一主面1中，锰的浓度例如可以小于5×1010原子/cm2，也可以小于1×1010原子/cm2。在第一主面1中，对锰的浓度的下限没有特别限制，例如可以为1×106原子/cm2以上。
在第一主面1中，镁、钙、铝、钠、钾和锰各自的浓度可以小于5×1010原子/cm2。在第一主面1中，镁、钙、铝、钠、钾和锰各自的浓度可以小于1×1010原子/cm2。
(金属杂质的浓度的测定方法)
接着，对第一主面1中的金属杂质8的浓度的测定方法进行说明。
首先，使用水平型衬底检查装置，向碳化硅衬底10的第一主面1的整个面滴加酸。酸也进入凹坑11的内部。由此，第一主面1上的金属杂质8进入酸中。接着，从第一主面1的整个面将含有金属杂质8的酸全部回收。需要说明的是，试样制备在设置在等级100的洁净室内的等级10的洁净通风室内实施。
金属杂质8的浓度可以利用ICP-MS(Inductively Coupled Plasma MassSpectrometry：电感耦合等电子体质谱法)进行测定。作为测定装置，例如可以使用Agillent公司制造的ICP-MS8800。将在测定中得到的金属杂质8元素的质量(ng)除以各元素的原子量而换算成摩尔数，然后乘以阿伏伽德罗数而转换成原子数。接着，通过将该原子数除以第一主面1的面积，换算出每单位面积的原子数。金属杂质8的浓度是指每单位面积的原子数。
接着，对本实施方式所涉及的碳化硅衬底的制造方法进行说明。图4为示意性地表示本实施方式所涉及的碳化硅衬底的制造方法的流程图。
如图4所示，本实施方式所涉及的碳化硅衬底10的制造方法主要具有：准备碳化硅单晶衬底的工序(S10)、化学机械研磨工序(S20)、利用碱性溶液进行处理的工序(S30)、水洗工序(S40)、利用包含在一个分子内具有2个以上羧基的有机酸的溶液进行处理的工序(S50)、水洗工序(S60)和干燥工序(S70)。
首先，实施准备碳化硅单晶衬底的工序(S10)。具体而言，例如通过升华法形成由多型4H的碳化硅单晶构成的铸锭。在对铸锭进行成型修整之后，利用钢丝锯装置对铸锭进行切片。由此，从铸锭切出碳化硅单晶衬底100。
碳化硅单晶衬底100由多型4H的六方晶碳化硅构成。碳化硅单晶衬底100具有第一主面1和与第一主面1相对的第二主面2。第一主面1例如为相对于{0001}面在＜11-20＞方向上偏离4°以下的面。具体而言，第一主面1例如为相对于(0001)面偏离约4°以下的角度的面。第二主面2例如为相对于(000-1)面偏离约4°以下的角度的面。
如图5所示，碳化硅衬底10具有第一主面1、第二主面2、多个螺旋位错13和碳化硅区域22。多个螺旋位错13与第一主面1和第二主面2各自连接。从另一观点来说，多个螺旋位错13从第一主面1贯通碳化硅区域22到第二主面2。由此，准备具有第一主面1和与第一主面1相对的第二主面2的碳化硅单晶衬底100。
接着，实施对碳化硅单晶衬底100进行机械研磨的工序。具体而言，第一主面1以与平台(未图示)相对的方式配置。接着，在第一主面1与平台之间引入浆料。浆料例如包含金刚石磨粒。金刚石磨粒的直径例如为1μm以上且3μm以下。利用平台对第一主面1施加载荷。由此，在第一主面1中，对碳化硅单晶衬底100进行机械研磨。
接着，实施化学机械研磨工序(S20)。具体而言，使用研磨液40对碳化硅单晶衬底100进行化学机械研磨。研磨液40包含磨粒41和液体42。磨粒41例如为胶态二氧化硅。磨粒41的平均粒径例如为20nm。研磨液40例如具有润滑剂、氧化剂和分散剂。润滑剂例如为蔗糖或葡萄糖等糖类。润滑剂例如可以为多元醇。氧化剂例如为硝酸铝水溶液。分散剂例如含有镁(Mg)。
如图6所示，化学机械研磨装置200主要具有研磨布33、研磨板31、旋转支撑构件32和研磨液供给部34。碳化硅单晶衬底100安装在研磨板31上。碳化硅单晶衬底100的第二主面2与研磨板31相对。碳化硅单晶衬底100的第一主面1与研磨布33相对。研磨布33例如为绒面革研磨布。研磨液供给部34供给研磨液40。将从研磨液供给部34供给的研磨液40供给到碳化硅单晶衬底100的第一主面1与研磨布33之间。
如图6所示，研磨板31安装在旋转支撑构件32上。通过旋转支撑构件32绕旋转轴B在旋转方向C上旋转，碳化硅单晶衬底100旋转。旋转支撑构件32的转速例如为60rpm。设置有研磨布的平台的转速例如为60rpm。加工面压力例如为300g/cm2。研磨时间例如为5小时。
根据本实施方式所涉及的碳化硅衬底10的制造方法，由于在研磨液40中含有糖类等，因此研磨液40的糖度变高。具体而言，研磨液40的白利糖度值为10以上。研磨液40的白利糖度值例如可以为12以上，也可以为15以上。白利糖度值的上限例如可以为30以下，也可以为20以下。由此，研磨液40的粘度变高。结果，研磨液40容易供给到碳化硅单晶衬底100的第一主面1与研磨布33之间。
接着，对白利糖度值的测定方法进行说明。白利糖度值可以使用AS ONE公司制造的手持式折射计进行测定。手持式折射计的型号为RAB-10。将研磨液滴加到手持式折射计的棱镜上，测定白利糖度值。白利糖度值可以通过胶态二氧化硅的浓度、糖类的种类、糖类的量等进行调节。通过将糖类加入到研磨液中，能够调节研磨液的粘度和润滑性，并改变研磨液的表面张力。
接着，实施利用碱性溶液进行处理的工序(S30)。在利用碱性溶液进行处理的工序(S30)中，将碳化硅单晶衬底100浸渍在碱性溶液51中。如图7所示，将碱性溶液51装入容器50中。在将碳化硅单晶衬底100保持在研磨板31上的状态下，将碳化硅单晶衬底100浸渍在碱性溶液51中。碱性溶液51例如为氢氧化四甲基铵。碱性溶液51的pH为10以上。通过将碳化硅单晶衬底100浸渍在碱性溶液51中，附着于碳化硅单晶衬底100的磨粒41被除去。
接着，实施水洗工序(S40)。在水洗工序(S40)中，使用水对碳化硅单晶衬底100进行清洗。在将碳化硅单晶衬底100保持在研磨板31上的状态下，使用水进行清洗。由此，附着于碳化硅单晶衬底100的碱性溶液51被水冲走。
接着，实施利用包含有机酸的溶液进行处理的工序(S50)，所述有机酸在一个分子内具有2个以上羧基。在利用包含在一个分子内具有2个以上羧基的有机酸的溶液进行处理的工序(S50)中，将碳化硅单晶衬底100浸渍在酸中。如图8所示，将包含在一个分子内具有2个以上羧基的有机酸的溶液52装入容器50中。在将碳化硅单晶衬底100保持在研磨板31上的状态下，将碳化硅单晶衬底100浸渍在包含在一个分子内具有2个以上羧基的有机酸的溶液52中。
在一个分子内具有2个以上羧基的有机酸例如为草酸或柠檬酸。在一个分子内具有2个以上羧基的有机酸例如也可以为苹果酸。在一个分子内具有2个以上羧基的有机酸具有螯合作用。具体而言，金属杂质8被引入2个羧基之间。特别是，镁或钙等二价阳离子容易被引入2个羧基之间。通过将碳化硅单晶衬底100浸渍在包含在一个分子内具有2个以上羧基的有机酸的溶液52中，附着于碳化硅单晶衬底100的金属杂质8被除去。金属杂质8例如为镁、钙、铝、钠、钾或锰等。
如上所述，在使用研磨液40对碳化硅单晶衬底100进行化学机械研磨的工序之后，使用包含在一个分子内具有2个以上羧基的有机酸的溶液52对碳化硅单晶衬底100进行处理。另外，将碳化硅单晶衬底100浸渍在碱性溶液51中的工序是在使用研磨液40对碳化硅单晶衬底100进行化学机械研磨的工序之后、且在使用包含在一个分子内具有2个以上羧基的有机酸的溶液52对碳化硅单晶衬底100进行处理的工序之前实施的。
接着，实施水洗工序(S60)。在水洗工序(S60)中，使用水对碳化硅单晶衬底100进行清洗。在将碳化硅单晶衬底100保持在研磨板31上的状态下，使用水进行清洗。由此，附着于碳化硅单晶衬底100的草酸或柠檬酸被水冲走。
接着，实施干燥工序(S70)。碳化硅单晶衬底100例如通过旋转干燥机进行干燥。旋转干燥机的转速例如为800rpm。干燥时间例如为120秒。由此，将碳化硅单晶衬底100干燥。接着，从研磨板31上取下碳化硅单晶衬底100。由此，得到本实施方式所涉及的碳化硅衬底10(参照图1)。需要说明的是，当在碳化硅单晶衬底100的表面残留有金属杂质8的状态下对碳化硅单晶衬底100进行干燥时，金属杂质8会牢固地附着于碳化硅单晶衬底100的表面。因此，利用包含在一个分子内具有2个以上羧基的有机酸的溶液进行处理的工序(S50)优选在干燥工序(70)之前实施。
接着，对本实施方式所涉及的碳化硅衬底和碳化硅衬底的制造方法的作用效果进行说明。
在对具有螺旋位错13的碳化硅单晶衬底100进行化学机械研磨的情况下，由于螺旋位错13附近的碳化硅部分的机械性弱，因此通过碳化硅单晶衬底100与磨粒41等的碰撞，该部分容易被削去。其结果，在碳化硅单晶衬底100的表面容易形成凹坑11。
为了减轻碳化硅单晶衬底100与磨粒41等的碰撞，在化学机械研磨工序中，需要在碳化硅单晶衬底100与研磨布33之间引入具有适当厚度的研磨液40。但是，碳化硅与其它半导体材料相比硬度高，因此在高转速和高加压条件下进行化学机械研磨。因此，通常的研磨液40难以进入碳化硅单晶衬底100与研磨布33之间。另外，碳化硅与其它半导体材料相比化学反应性低，因此通过化学反应提高碳化硅单晶衬底100的表面的亲水性从而提高研磨液40的保持力是困难的。
发明人等对抑制在碳化硅单晶衬底100的表面形成的凹坑11的方法进行了深入研究，结果得到了以下见解。具体而言，通过提高研磨液40的润滑作用，使研磨液40容易进入碳化硅单晶衬底100与研磨布33之间。具体而言，研磨液40的白利糖度值为10以上。由此，由于能够提高研磨液40的粘性，因此研磨液40容易进入碳化硅单晶衬底100与研磨布33之间。结果，能够降低由于磨粒41或研磨设备的振动等机械因素而使磨粒41与碳化硅单晶衬底100碰撞时的冲击强度。结果，能够抑制在碳化硅单晶衬底100的表面(第一主面1)形成凹坑11。
另外，化学机械研磨的研磨液40有时包含具有镁或钙等的二价阳离子的分散剂等。当在碳化硅单晶衬底100的表面具有凹坑11时，镁等金属杂质8进入凹坑11的内部。当金属杂质8进入凹坑11的内部时，在清洗工序中难以完全除去金属杂质8。结果，碳化硅单晶衬底100的清洁度劣化。
发明人等对抑制碳化硅单晶衬底100的表面的清洁度劣化的方法进行了深入研究，结果得到了以下见解。具体而言，发现通过使用具有螯合作用的酸对碳化硅单晶衬底100进行处理，能够在进行化学机械研磨的工序中除去附着于碳化硅单晶衬底100的金属杂质8。具体而言，在使用研磨液40对碳化硅单晶衬底100进行化学机械研磨的工序之后，使用包含在一个分子内具有2个以上羧基的有机酸的溶液52对碳化硅单晶衬底100进行处理。由此，能够提高碳化硅单晶衬底100的清洁度。
实施例
(样品准备)
首先，准备样品1～6所涉及的碳化硅衬底10。将样品1～3所涉及的碳化硅衬底10作为比较例。将样品4～6所涉及的碳化硅衬底10作为实施例。在样品3～6所涉及的碳化硅衬底的制造方法中，在化学机械研磨工序(S20)中使用白利糖度值为10以上的研磨液40。在样品2和4～6所涉及的碳化硅衬底10的制造方法中实施工序(S50)，在所述工序(S50)中，利用包含在一个分子内具有2个以上羧基的有机酸的溶液进行处理。即，在样品4～6所涉及的碳化硅衬底10的制造方法中，在化学机械研磨工序(S20)中使用白利糖度值为10以上的研磨液，并且实施工序(S50)，在所述工序(S50)中利用包含在一个分子内具有2个以上羧基的有机酸的溶液进行处理。
在样品1和2所涉及的碳化硅衬底10的制造方法中，将研磨液40的白利糖度值设定为5。在样品3、5和6所涉及的碳化硅衬底10的制造方法中，将研磨液40的白利糖度值设定为20。在样品4所涉及的碳化硅衬底10的制造方法中，将研磨液40的白利糖度值设定为30。在样品2和4所涉及的碳化硅衬底10的制造方法中，使用5％的柠檬酸。在样品5所涉及的碳化硅衬底10的制造方法中，使用3％的柠檬酸。在样品6所涉及的碳化硅衬底10的制造方法中，使用3％的草酸。在各样品1～6所涉及的碳化硅衬底10中，螺旋位错13的密度分别为390个/cm2、430个/cm2、420个/cm2、420个/cm2、300个/cm2和480个/cm2。
(评价方法)
使用X射线形貌法测定样品1～6所涉及的碳化硅衬底10的第一主面1中的螺旋位错13的密度。使用缺陷检查装置测定样品1～6所涉及的碳化硅衬底10的第一主面1中的凹坑11的密度。凹坑11的最大直径(直径)为1μm以上且10μm以下。使用ICP-MS测定样品1～6所涉及的碳化硅衬底10的第一主面1的整个面中的金属杂质8的浓度。
(评价结果)
如表1所示，样品1～6所涉及的碳化硅衬底10的第一主面1中的凹坑11的密度分别为12个/cm2、14个/cm2、1.2个/cm2、0.7个/cm2、1.5个/cm2和1.0个/cm2。将样品1～6所涉及的碳化硅衬底10的第一主面1中凹坑11的密度除以螺旋位错13的密度而得到的值分别为3.0％、3.3％、0.3％、0.2％、0.5％和0.2％。
样品1～6所涉及的碳化硅衬底10的第一主面1中Mg的浓度为93×109原子/cm2、65×109原子/cm2、85×109原子/cm2、小于2×109原子/cm2、3×109原子/cm2和5×109原子/cm2。样品1～6所涉及的碳化硅衬底10的第一主面1中Ca的浓度为269×109原子/cm2、54×109原子/cm2、121×109原子/cm2、小于4×109原子/cm2、小于4×109原子/cm2和48×109原子/cm2。
样品1～6所涉及的碳化硅衬底10的第一主面1中Al的浓度为134×109原子/cm2、60×109原子/cm2、66×109原子/cm2、小于2×109原子/cm2、2×109原子/cm2和15×109原子/cm2。样品1～6所涉及的碳化硅衬底10的第一主面1中Na的浓度为671×109原子/cm2、103×109原子/cm2、138×109原子/cm2、4×109原子/cm2、小于2×109原子/cm2和12×109原子/cm2。
样品1～6所涉及的碳化硅衬底10的第一主面1中K的浓度为130×109原子/cm2、46×109原子/cm2、73×109原子/cm2、小于4×109原子/cm2、小于4×109原子/cm2和小于4×109原子/cm2。样品1～6所涉及的碳化硅衬底10的第一主面1中Mn的浓度为8×109原子/cm2、5×109原子/cm2、12×109原子/cm2、小于2×109原子/cm2、小于2×109原子/cm2和小于2×109原子/cm2。
由以上结果确认到，通过在化学机械研磨工序(S20)中使用白利糖度值为10以上的研磨液、并且实施利用包含在一个分子内具有2个以上羧基的有机酸的溶液进行处理的工序(S50)，能够抑制由螺旋位错13引起的凹坑11的产生、并且降低Mg的浓度。
应该认为，本次公开的实施方式和实施例在所有方面均为例示，而非限制性的。本发明的范围不是由上述说明而是由权利要求书示出，并且旨在包括与权利要求书均等的含义和范围内的所有变更。
符号说明
1第一主面、2第二主面、3第一平面、4圆弧状部、5外周面、6第一螺旋位错、7第二螺旋位错、8金属杂质、10碳化硅衬底、11凹坑、13螺旋位错、22碳化硅区域、31研磨板、32旋转支撑构件、33研磨布、34研磨剤供给部、40研磨剤、41磨粒、42研磨液、50容器、51碱性溶液、52溶液、100碳化硅单晶衬底、101第一方向、102第二方向、200化学机械研磨装置、A最大直径、B旋转轴、C旋转方向、D第一深度、W第一直径。

Claims (8)

1.一种碳化硅衬底，所述碳化硅衬底具有第一主面和与所述第一主面相对的第二主面，其中，
所述碳化硅衬底包含螺旋位错和凹坑，所述凹坑在与所述第一主面平行的方向上的最大直径为1μm以上且10μm以下，
在对所述第一主面观测所述螺旋位错和所述凹坑的情况下，所述凹坑的数量除以所述螺旋位错的数量而得到的比率为1％以下，并且
在所述第一主面中，镁的浓度小于1×1011原子/cm2，
所述第一主面中的所述螺旋位错的面积密度为100cm-2以上且5000cm-2以下。
2.如权利要求1所述的碳化硅衬底，其中，在所述第一主面中，钙、铝、钠、钾和锰各自的浓度小于1×1011原子/cm2。
3.如权利要求1所述的碳化硅衬底，其中，在所述第一主面中，镁、钙、铝、钠、钾和锰各自的浓度小于5×1010原子/cm2。
4.如权利要求1～权利要求3中任一项所述的碳化硅衬底，其中，所述第一主面的最大直径为150mm以上。
5.一种碳化硅衬底的制造方法，其中，所述碳化硅衬底的制造方法具有：
准备碳化硅单晶衬底的工序，所述碳化硅单晶衬底具有第一主面和与所述第一主面相对的第二主面；
使用研磨液对所述碳化硅单晶衬底进行化学机械研磨的工序；和
在所述使用研磨液对所述碳化硅单晶衬底进行化学机械研磨的工序之后，使用包含在一个分子内具有2个以上羧基的有机酸的溶液对所述碳化硅单晶衬底进行处理的工序，并且
所述研磨液的白利糖度值为10以上，
所述研磨液包含糖类。
6.如权利要求5所述的碳化硅衬底的制造方法，其中，在所述使用研磨液对所述碳化硅单晶衬底进行化学机械研磨的工序之后、且在所述使用包含在一个分子内具有2个以上羧基的有机酸的溶液对所述碳化硅单晶衬底进行处理的工序之前，还具有将所述碳化硅单晶衬底浸渍在碱性溶液中的工序。
7.如权利要求5或权利要求6所述的碳化硅衬底的制造方法，其中，所述在一个分子内具有2个以上羧基的有机酸为草酸或柠檬酸。
8.如权利要求5或权利要求6所述的碳化硅衬底的制造方法，其中，所述白利糖度值为30以下。
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