JP2017028162A - Single crystal SiC substrate - Google Patents

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高徳 貴堂
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智久 加藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a single crystal SiC substrate whose front surface is a mirror surface and rear surface is a surface with a large degree of roughness with a small warpage owing to a Twyman's effect generated by a difference in residual stress of the front surface and the rear surface.SOLUTION: The single crystal SiC substrate has a small circular plate shape and a thickness of less than 1 mm. One surface is a mirror surface. The other surface has Ra of greater than 1 nm. The SORI is less than 30 μm.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、単結晶SiC基板に関する。   The present invention relates to a single crystal SiC substrate.

半導体材料であるSiC(炭化珪素)は、現在広くデバイス用基板として使用されているSi(珪素)に比べてバンドギャップが広いことから、単結晶SiC基板を使用してパワーデバイス、高周波デバイス、高温動作デバイス等を作製する研究が行われている。   SiC (silicon carbide), which is a semiconductor material, has a wider band gap than Si (silicon), which is currently widely used as a substrate for devices. Therefore, power devices, high-frequency devices, and high temperatures are obtained using single-crystal SiC substrates. Research is underway to produce operating devices.

単結晶SiC基板は、例えば、昇華法を用いて製造された単結晶SiCインゴットから基板(となる部分)を切断し、切断された基板の表面を鏡面加工することによって形成される(例えば特許文献1参照)。   A single crystal SiC substrate is formed by, for example, cutting a substrate (parts to become) from a single crystal SiC ingot manufactured using a sublimation method, and mirror-treating the surface of the cut substrate (for example, Patent Documents). 1).

切断された基板には、そり、うねりや加工歪が存在しているため、例えばダイヤモンド砥粒を用いた研削加工を行ってこれらを軽減した上で、CMP(ケミカルメカニカルポリシング)により、基板の表面を鏡面化することが行われている。CMPの加工速度は小さいため、CMPを行う前の加工変質層の深さをできるだけ小さくすることが切望されている(例えば非特許文献1参照)。   Since the cut substrate has warpage, undulation, and processing distortion, the surface of the substrate is subjected to CMP (Chemical Mechanical Polishing) after reducing it by, for example, grinding using diamond abrasive grains. It has been done to mirror. Since the processing speed of CMP is low, it is anxious to make the depth of the work-affected layer as small as possible before performing CMP (see, for example, Non-Patent Document 1).

SiC等の単結晶基板では、加工変質層の除去過程において、おもて面と裏面の残留応力バランスに基づくトワイマン効果により、基板が反り返る現象が起きる(例えば、非特許文献2参照。)。次工程へは、基板はCMPで鏡面化された状態で進められるため、このときの形状(例えば、基板の反り具合を示すパラメータであるSORIで評価される)が関心の対象となっている。   In a single crystal substrate such as SiC, in the process of removing a work-affected layer, a phenomenon occurs in which the substrate warps due to the Twiman effect based on the residual stress balance between the front surface and the back surface (see, for example, Non-Patent Document 2). Since the substrate is advanced to the next process in a mirror-finished state by CMP, the shape at this time (e.g., evaluated by SORI which is a parameter indicating the degree of warpage of the substrate) is an object of interest.

ところで、特許文献2では、フッ化水素酸を含む水溶液に浸漬しながら電解エッチングを行うことにより、非鏡面(裏面)の面粗度をほぼ維持したまま、非鏡面に残存する加工変質層の少なくとも一部を除去することにより、トワイマン効果による基板の反りを解消する技術が提案されている。この技術は、面粗度の大きい非鏡面には、通常、深い加工変質層が残存しており、鏡面加工された表面との間に残留応力の差異が生じ、基板が反り返ってしまうため、種々の不具合が生じるという問題の解決を目的としたものである。   By the way, in Patent Document 2, by performing electrolytic etching while being immersed in an aqueous solution containing hydrofluoric acid, at least the work-affected layer remaining on the non-specular surface while maintaining the surface roughness of the non-specular surface (back surface) is maintained. There has been proposed a technique for eliminating the warp of the substrate due to the Twiman effect by removing a part. In this technique, since a deeply affected layer usually remains on a non-mirror surface having a large surface roughness, a difference in residual stress occurs between the mirror-finished surface and the substrate warps. The purpose of this is to solve the problem of the occurrence of problems.

特許文献2によれば、SiCワークを正極とし、白金を負極として電解を行うと、下記(1)、(2)式で示す反応が生じる。ここで、電解液にフッ化水素酸が添加されている場合、フッ化水素酸が、(1)、(2)式の反応で生成された二酸化珪素SiO2に作用して、これを電解液に溶解させて除去することによって、エッチングが進行することになる。
正極:SiC+4H2O→SiO2+CO2+8H++8e- (1)
負極:8H++8e-→4H2 (2)
According to Patent Document 2, when electrolysis is performed using a SiC work as a positive electrode and platinum as a negative electrode, reactions shown by the following formulas (1) and (2) occur. Here, when hydrofluoric acid is added to the electrolytic solution, hydrofluoric acid acts on the silicon dioxide SiO 2 generated by the reaction of the formulas (1) and (2), and this is used as the electrolytic solution. Etching progresses by dissolving and removing the solution.
Positive electrode: SiC + 4H 2 O → SiO 2 + CO 2 + 8H + + 8e (1)
Negative electrode: 8H + + 8e → 4H 2 (2)

特許第4499698号公報Japanese Patent No. 4499698 特許第5560774号公報Japanese Patent No. 5560774

貴堂高徳、堀田和利、河田研治、長屋正武、前田弘人、出口喜宏、松田祥伍、武田篤徳、高鍋隆一、中山智浩、加藤智久:SiC及び関連ワイドギャップ半導体研究会第21回講演予稿集、P.72−73Takanori Kido, Kazutoshi Hotta, Kenji Kawata, Masatake Nagaya, Hiroto Maeda, Yoshihiro Deguchi, Shogo Matsuda, Atsunori Takeda, Ryuichi Takanabe, Tomohiro Nakayama, Tomohisa Kato: 21st Lecture Meeting on SiC and Related Wide Gap Semiconductors , P.M. 72-73 長屋正武、貴堂高徳、中山智浩、河田研治、加藤智久:先進パワー半導体分科会誌第1回講演会予稿集、P.86−87Masatake Nagaya, Takanori Kido, Tomohiro Nakayama, Kenji Kawada, Tomohisa Kato: Proceedings of the 1st Lecture of Advanced Power Semiconductor Subcommittee 86-87

単結晶SiC基板のおもて面は、次工程でエピタキシャル成長させるため、鏡面である必要があるが、裏面は、種々、ハンドリング等の観点から、面粗度の大きい面であることが好ましい。しかしながら、面粗度の大きい面は、通常加工変質層が深く、おもて面と裏面とで残留応力の差異が生じ、トワイマン効果により基板が反り返ってしまうため、種々の不具合が生じるという問題があった。その為、両面の加工状態が異なり、片面が鏡面であり裏面は鏡面でない単結晶SiC基板で反りを小さくすることは困難であり、特にトワイマン効果の影響が大きい基板の直径が大きい場合や基板が薄い場合に、反りの小さい基板を得ることは難しかった。   The front surface of the single crystal SiC substrate needs to be a mirror surface for epitaxial growth in the next step, but the back surface is preferably a surface having a large surface roughness from various viewpoints such as handling. However, the surface with a large surface roughness is usually deeply affected by processing, and the difference in residual stress between the front and back surfaces causes the substrate to warp due to the Twiman effect. there were. Therefore, the processing state of both sides is different, and it is difficult to reduce the warp with a single crystal SiC substrate where one side is a mirror surface and the back surface is not a mirror surface, especially when the substrate diameter is large or the substrate is greatly affected by the Twiman effect. When it is thin, it is difficult to obtain a substrate with small warpage.

おもて面が鏡面で裏面が面粗度の大きい面の基板において、安全や廃棄物処理に対する配慮への負荷が小さい方法で、トワイマン効果による基板の反り返りを小さくすることができれば、実用化及び普及を大いに加速することができる。   If the substrate has a mirror surface and the back surface has a large surface roughness, it can be put into practical use if the warping of the substrate due to the Twiman effect can be reduced in a way that reduces the burden on safety and waste disposal. Dissemination can be greatly accelerated.

従来の技術として、基板の加工変質層を除去して基板の片面の面粗度を大きい状態に維持したまま、トワイマン効果による単結晶SiC基板の形状を制御する技術が特許文献2に開示されている。   As a conventional technique, Patent Document 2 discloses a technique for controlling the shape of a single crystal SiC substrate by the Twiman effect while removing the work-affected layer of the substrate and maintaining the surface roughness of one side of the substrate in a large state. Yes.

特許文献2においては、トワイマン効果による単結晶SiC基板の形状を制御する技術が開示されているが、取り扱いが難しいフッ化水素酸を使用した電解エッチングを行うため、CMPを行う場合以上に安全や廃棄物処理に慎重な配慮が必要になること、開示される基板と陰極の配置では加工変質層の均一な除去が困難であること、n型基板にしか適用できないことが、技術の実用化及び普及の大きな妨げとなっている。   Patent Document 2 discloses a technique for controlling the shape of a single crystal SiC substrate by the Twiman effect. However, since electrolytic etching using hydrofluoric acid that is difficult to handle is performed, it is safer than when CMP is performed. It is necessary to pay careful attention to waste disposal, it is difficult to uniformly remove the work-affected layer with the disclosed substrate and cathode arrangement, and it can only be applied to n-type substrates. This is a major obstacle to the spread.

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、おもて面が鏡面をなし、裏面が大きい面粗度を有する単結晶SiC基板であって、取り扱いが難しいフッ化水素酸を使用することなく、n型基板、p型基板のいずれであっても、安全や廃棄物処理に対する配慮への負担が小さい方法で、トワイマン効果による基板の反り返りを小さくすることによって得られる、単結晶SiC基板を提供することを第1の目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and uses a hydrofluoric acid that is a single crystal SiC substrate having a mirror surface on the front surface and a large surface roughness on the back surface, which is difficult to handle. A single-crystal SiC substrate that can be obtained by reducing the warping of the substrate due to the Twiman effect in a method that places little burden on safety and waste disposal, regardless of whether the substrate is an n-type substrate or a p-type substrate. It is a first object to provide

また、本発明は、両面の加工状態が異なり、片面が鏡面であり、もう一方の片面のRaが1nm以上と大きい状態で反りが小さい単結晶SiC基板を得ることを第2の目的とする。   The second object of the present invention is to obtain a single-crystal SiC substrate having a small warpage in a state in which the processing state on both sides is different, one side is a mirror surface, and Ra on the other side is as large as 1 nm or more.

本発明者は、上記課題を解決するためには、トワイマン効果に寄与する加工変質層を除去することが有効であると考え、特許文献2に開示される技術に関心をもった。ところが、この技術にはいくつか大きな欠点があることが分かった。最も大きな欠点は、生成する二酸化珪素を除去するためにフッ化水素酸が必要な点である。   The present inventor considered that it would be effective to remove the work-affected layer that contributes to the Twiman effect in order to solve the above problems, and was interested in the technique disclosed in Patent Document 2. However, this technique has been found to have some major drawbacks. The biggest drawback is the need for hydrofluoric acid to remove the silicon dioxide that forms.

特許文献2には、取り扱いの難しい化学薬品を使用しないため、環境への負荷も小さいとの記載があるが、周知の通り、フッ化水素酸は、触れると激しく体を腐食する性質を有しており、使用を避けたい薬品の代表格である。この薬品の取り扱いの難しさは、例えば、森田化学工業株式会社で作成された製品安全データシートに詳述されている。   In Patent Document 2, there is a description that the environmental load is small because chemicals that are difficult to handle are not used, but as is well known, hydrofluoric acid has the property of violently corroding the body when touched. It is a representative of chemicals that you want to avoid using. The difficulty of handling this chemical is detailed in, for example, a product safety data sheet created by Morita Chemical Co., Ltd.

また、特許文献2に記載される唯一の実施例で開示される電解エッチング条件では、3%フッ化水素酸としているが、これを廃棄しようとした場合、上記製品安全データシートには、廃棄上の注意として、本品の使用に当たっては、環境汚染防止に十分配慮しなくてはならない、消石灰スラリー溶液で中和処理(発熱注意)し、上澄み液は、pH5.8〜8.6、F:規制値以下として排水する(Fの規制値:海域以外の公共用水域では8mg/L、海域では15mg/L)(但し、地域条例で上乗せされた規制がある場合は、その値に従う)と記載されている通り、環境への負荷が大きいため、手間のかかる廃棄処理が必要になる。   Moreover, in the electrolytic etching conditions disclosed in the only example described in Patent Document 2, 3% hydrofluoric acid is used. However, when this is to be discarded, the product safety data sheet includes As a precaution, when using this product, care must be taken to prevent environmental pollution. Neutralization with a slaked lime slurry solution (precaution for exotherm), the supernatant is pH 5.8 to 8.6, F: Drain as regulated value or less (Regulated value of F: 8 mg / L for public water areas other than sea areas, 15 mg / L for sea areas) (However, if there are restrictions imposed by local regulations, follow the values) As it is done, the burden on the environment is large, so it takes time-consuming disposal.

また、特許文献2の図面により開示されるSiCワークと白金からなる負極との位置関係では、SiCワークの電解エッチングを受ける面において、位置ごとに負極との距離が異なっている。この場合、電解エッチングを行った際に、電解エッチングされる面の位置ごとに、加わる電界の大きさが異なってしまうため、面内で均一な電解エッチングを行うことは難しいものと推測される。   Further, in the positional relationship between the SiC work and the negative electrode made of platinum disclosed in the drawing of Patent Document 2, the distance from the negative electrode differs from position to position on the surface of the SiC work subjected to electrolytic etching. In this case, when electrolytic etching is performed, the magnitude of the applied electric field differs depending on the position of the surface to be electrolytically etched, so it is estimated that it is difficult to perform uniform electrolytic etching within the surface.

さらに、特許文献2では、鏡面に加工されたn型炭化珪素単結晶基板は、面内均一にエッチングすることができず、面粗度Raが3nmより大きい非鏡面として、加工変質層を導入することで、均一にエッチングできることが開示されている。つまり、特許文献2では、Raが3nm以上である場合に対応する加工変質層の深さ、すなわちCMPでの取り代として、数ミクロン以上が想定されている。加工変質層深さがサブミクロン、サブハーフミクロンである場合には、特許文献2で開示される技術は適用できないものと推測される。   Further, in Patent Document 2, the n-type silicon carbide single crystal substrate processed into a mirror surface cannot be etched in-plane uniformly, and a work-affected layer is introduced as a non-mirror surface having a surface roughness Ra of greater than 3 nm. Thus, it is disclosed that etching can be performed uniformly. That is, in Patent Document 2, a depth of a work-affected layer corresponding to a case where Ra is 3 nm or more, that is, a machining allowance in CMP is assumed to be several microns or more. When the work-affected layer depth is submicron or subhalf micron, it is estimated that the technique disclosed in Patent Document 2 cannot be applied.

なお、n型炭化珪素単結晶基板と同様の方法で、p型炭化珪素単結晶基板に対する上記電解エッチングを行うことができるかどうかは不明である。単結晶SiC半導体の場合、現在の主流はn型であるため、他の欠点に比べれば影響は幾分軽微であるとも言えるが、将来も視野に入れると、p型にも適用可能な技術が好ましい。   It is unknown whether the above-described electrolytic etching can be performed on the p-type silicon carbide single crystal substrate in the same manner as the n-type silicon carbide single crystal substrate. In the case of single crystal SiC semiconductors, the current mainstream is n-type, so it can be said that the impact is somewhat minor compared to other defects, but there is a technology that can be applied to p-type in the future as well. preferable.

本発明者は、これまで単結晶SiC基板の加工に関する取組みで得た知見とともに、鋭意検討を行い、上記(1)の化学反応式で示される、いわゆる陽極酸化は、単結晶SiC基板の加工変質層に起因する残留応力除去に有効であると判断し、まず、電解質水溶液を、フッ化水素酸のような取り扱いが難しい薬品を含まないものとすることに想到した。二酸化珪素を溶解させる成分を含まない場合、電圧を印加したときに起きる反応は、電解エッチングには該当せず、上位概念ではあるが、陽極酸化と呼ばれる反応に該当する。この反応をより正確に表現すれば、生成物の溶解を伴わない陽極酸化である。この場合、生成物は溶解除去されないため、単結晶SiC基板表面に残存する。組成式的にはSiO・mSiC・nHOで示される非晶質の脆弱な不定形組成物として、単結晶SiC基板の陽極酸化された表面に、水素結合、あるいはファンデルワールス力に由来して、マクロ的形状としては膜状に付着する形で残存する。 The present inventor has intensively studied together with the knowledge obtained in the efforts related to the processing of the single crystal SiC substrate so far, and the so-called anodic oxidation represented by the chemical reaction formula (1) described above is a process alteration of the single crystal SiC substrate. Judging from the fact that it is effective in removing residual stress caused by the layer, it was first conceived that the aqueous electrolyte solution does not contain a difficult-to-handle chemical such as hydrofluoric acid. When a component that dissolves silicon dioxide is not included, the reaction that occurs when a voltage is applied does not correspond to electrolytic etching, and corresponds to a reaction called anodization although it is a superordinate concept. If this reaction is expressed more accurately, it is anodization without dissolution of the product. In this case, since the product is not dissolved and removed, it remains on the surface of the single crystal SiC substrate. It is derived from hydrogen bonds or van der Waals forces on the anodized surface of a single crystal SiC substrate as an amorphous fragile amorphous composition represented by composition formula SiO 2 · mSiC · nH 2 O As a macroscopic shape, it remains in a film-like form.

従来の技術はフッ化水素酸を使用した電解エッチングであるため、このように陽極酸化での生成物が残存した場合に単結晶SiC基板の加工変質層に起因する残留応力除去に有効かどうかは全く分からず、本発明に何ら指針を与えるものではない。生成物の溶解を伴わない陽極酸化で、単結晶SiC基板の加工変質層に起因する残留応力を効果的に除去することは、本発明で初めてなし得たものである。本発明者は、さらに、鋭意検討を進め、陽極酸化させる面と陰極との間に、均一に電界を印加する手法に想到し、単結晶SiC基板に導電性があれば、n型基板の鏡面加工された面でもp型基板でも問題なく均一に陽極酸化できる手法に想到し、本発明を完成するに至った。   Since the conventional technique is electrolytic etching using hydrofluoric acid, whether the residual stress due to the work-affected layer of the single-crystal SiC substrate is effective when the product of anodic oxidation remains in this way is It is completely unknown and does not give any guidance to the present invention. For the first time in the present invention, it is possible to effectively remove the residual stress caused by the work-affected layer of the single crystal SiC substrate by anodic oxidation without dissolution of the product. The present inventor has further studied diligently, and came up with a method of applying an electric field uniformly between the surface to be anodized and the cathode, and if the single crystal SiC substrate has conductivity, the mirror surface of the n-type substrate The inventors came up with a technique that can uniformly anodize the processed surface and the p-type substrate without any problem, and completed the present invention.

本発明は、以下の手段を提供する。
[1]厚みが1mmよりも小さい円板状の単結晶SiC基板であって、一方の面が鏡面であり、他方の面のRaが1nmより大きい値であり、かつ、SORIが30μmより小さい値であることを特徴とする単結晶SiC基板。
[2]結晶の方位の指標となる、オリエンテーションフラットまたはノッチを有することを特徴とする[1]に記載の単結晶SiC基板。
これらの指標が形成された単結晶SiC基板を製造する場合であっても、その過程において、当該指標を形成することによる支障はなく、製造された単結晶SiC基板は、当該指標が形成されていることにより、後続の処理中の向きを正しく制御することができる等の利点を有している。
[3]直径が70mmより大きい値であることを特徴とする[1]または[2]のいずれかに記載の単結晶SiC基板。
[4]前記厚みが0.6mmより小さい値であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれか一つに記載の単結晶SiC基板。
[5]前記厚みが0.4mmより小さい値であることを特徴とする[1]〜[4]のいずれか一つに記載の単結晶SiC基板。
[6]前記Raが10nmより大きい値であることを特徴とする[1]〜[5]のいずれか一つに記載の単結晶SiC基板。
The present invention provides the following means.
[1] A disk-shaped single crystal SiC substrate having a thickness of less than 1 mm, one surface being a mirror surface, Ra on the other surface being a value greater than 1 nm, and SORI being a value smaller than 30 μm A single crystal SiC substrate, characterized in that
[2] The single crystal SiC substrate according to [1], which has an orientation flat or a notch serving as an index of crystal orientation.
Even in the case of manufacturing a single crystal SiC substrate on which these indexes are formed, there is no trouble in forming the indexes in the process, and the manufactured single crystal SiC substrate has the indexes formed. Therefore, there is an advantage that the direction during the subsequent processing can be correctly controlled.
[3] The single crystal SiC substrate according to any one of [1] or [2], wherein the diameter is a value larger than 70 mm.
[4] The single crystal SiC substrate according to any one of [1] to [3], wherein the thickness is a value smaller than 0.6 mm.
[5] The single crystal SiC substrate according to any one of [1] to [4], wherein the thickness is less than 0.4 mm.
[6] The single crystal SiC substrate according to any one of [1] to [5], wherein Ra is a value larger than 10 nm.

本発明によれば、おもて面が鏡面をなし、裏面が大きい面粗度を有する単結晶SiC基板であって、取り扱いが難しいフッ化水素酸を使用することなく、安全や廃棄物処理に対する配慮への負担が小さい方法で、トワイマン効果による基板の反り返りを小さくした単結晶SiC基板を得ることができる。   According to the present invention, the front surface is a mirror surface and the back surface is a single crystal SiC substrate having a large surface roughness, and without using hydrofluoric acid that is difficult to handle, safety and waste treatment can be achieved. A single crystal SiC substrate in which the warping of the substrate due to the Twiman effect is reduced can be obtained by a method with a small burden on consideration.

また、本発明によれば、n型基板、p型基板のいずれであっても、安全や廃棄物処理に慎重な配慮をすることなく、加工変質層を面内にわたって均一に除去することを実現した単結晶SiC基板を得ることができる。   In addition, according to the present invention, it is possible to uniformly remove the work-affected layer over the entire surface without careful consideration for safety and waste disposal, regardless of whether the substrate is an n-type substrate or a p-type substrate. A single crystal SiC substrate can be obtained.

また、本発明によれば、両面の加工状態が異なり、片面が鏡面であり、もう一方の片面のRaが1nm以上と大きい状態で反りが小さい単結晶SiC基板を得ることができる。   In addition, according to the present invention, it is possible to obtain a single-crystal SiC substrate having a small warpage in a state in which both sides are processed differently, one side is a mirror surface, and Ra on the other side is as large as 1 nm or more.

(a)本発明の実施例1における基板の形状を示す図である。 (b)本発明の比較例1における基板の形状を示す図である。(A) It is a figure which shows the shape of the board | substrate in Example 1 of this invention. (B) It is a figure which shows the shape of the board | substrate in the comparative example 1 of this invention. (a)本発明の実施例2における基板の形状を示す図である。 (b)本発明の比較例2における基板の形状を示す図である。(A) It is a figure which shows the shape of the board | substrate in Example 2 of this invention. (B) It is a figure which shows the shape of the board | substrate in the comparative example 2 of this invention. (a)、(b)本発明の実施例3における基板の光学顕微鏡写真である。(A), (b) It is an optical microscope photograph of the board | substrate in Example 3 of this invention.

以下、本発明を適用した実施形態である単結晶SiC基板について、詳細に説明する。   Hereinafter, a single crystal SiC substrate which is an embodiment to which the present invention is applied will be described in detail.

本発明の単結晶SiC基板は、少なくとも片面が機械的に平坦に加工され、加工変質層が形成された導電性の単結晶SiC基板であって、容器に収容された電解質水溶液に、前記単結晶SiC基板の機械的加工をされた面のみを接液させ、前記単結晶SiC基板が陽極となり、距離が一定となるよう陰極を配置した上で、前記陽極と前記陰極との間に直流電圧を印加し、前記接液面を陽極酸化させ、前記加工変質層を除去することを特徴とする単結晶SiC基板の形状の制御方法により実現できる。   The single-crystal SiC substrate of the present invention is a conductive single-crystal SiC substrate in which at least one surface is mechanically flattened to form a work-affected layer, and the single-crystal SiC substrate is added to the aqueous electrolyte solution contained in a container. Only the machined surface of the SiC substrate is in contact with the liquid, and the single crystal SiC substrate serves as an anode and a cathode is disposed so that the distance is constant, and then a DC voltage is applied between the anode and the cathode. This can be realized by a method for controlling the shape of a single crystal SiC substrate, which is characterized in that the wetted surface is anodized to remove the work-affected layer.

好ましくは、前記機械的加工が、ダイヤモンド砥粒を使用した加工を含むことを特徴とする単結晶SiC基板の形状の制御方法により実現できる。   Preferably, the mechanical processing can be realized by a method for controlling the shape of a single crystal SiC substrate, which includes processing using diamond abrasive grains.

さらに好ましくは、前記機械的加工が、ラップ、ポリッシュ、研削の少なくとも一つを含むことを特徴とする単結晶SiC基板の形状の制御方法により実現できる。   More preferably, the mechanical processing can be realized by a method for controlling the shape of a single crystal SiC substrate, characterized in that it includes at least one of lapping, polishing, and grinding.

陽極酸化における駆動力となる電界は、単結晶SiC基板の片面を均一に陽極酸化させるために、面内において均一の強さで作用する平等電界である必要がある。平行平板コンデンサに応用されている通り、陽極と陰極が平行に配置された平板であり、両極間の距離に対して平板の面積が十分大きければ、両極間の電界は均一な平等電界となる。本発明においては、電圧を印加したときに均一な平等電界が得られる構成を採用する。逆に、電圧を印加したときに均一な平等電界が得ることが可能な構成であれば、方式はとくに限定されるものではない。   The electric field serving as the driving force in the anodic oxidation needs to be a uniform electric field that acts with a uniform strength in the plane in order to uniformly anodize one side of the single crystal SiC substrate. As applied to the parallel plate capacitor, the anode and the cathode are arranged in parallel. If the area of the plate is sufficiently large with respect to the distance between the two electrodes, the electric field between the two electrodes becomes a uniform equal electric field. In the present invention, a configuration in which a uniform equal electric field is obtained when a voltage is applied is adopted. On the other hand, the method is not particularly limited as long as a uniform equal electric field can be obtained when a voltage is applied.

陽極酸化で使用する電解質水溶液は、その定義通り、電解質を溶解した水であれば、どのようなものであってもよい。また、本発明に寄与する電解質の量は、導電率を測定することによって把握可能である。導電率が大きいほど比抵抗が小さくなり、電流が流れやすくなる。一般的な水(上水道から得られる水)は、通常導電率が100〜300マイクロジーメンス/cm(10〜30ミリジーメンス/メートル)であり、これもまた電解質水溶液である。   The electrolyte aqueous solution used in the anodic oxidation may be any water as long as the electrolyte is dissolved as defined. Also, the amount of electrolyte contributing to the present invention can be grasped by measuring conductivity. The greater the conductivity, the smaller the specific resistance and the easier the current flows. General water (water obtained from waterworks) usually has a conductivity of 100 to 300 microsiemens / cm (10 to 30 millisiemens / meter), which is also an aqueous electrolyte solution.

電解質水溶液の導電率は、1ミリジーメンス/メートル(10マイクロジーメンス/センチメートル)以上、10ジーメンス/メートル(100ミリジーメンス/センチメートル)以下である。1ミリジーメンス/メートル(10マイクロジーメンス/センチメートル)未満では、本発明の陽極酸化に必要な電流が得られなくなる虞があるためであり、10ジーメンス/メートル(100ミリジーメンス/センチメートル)を超えると、大電流に対応する急速な反応によるストレスで、単結晶SiC基板が割れてしまう可能性が高いためである。   The conductivity of the aqueous electrolyte solution is 1 millisiemens / meter (10 microsiemens / centimeter) or more and 10 siemens / meter (100 millisiemens / centimeter) or less. If it is less than 1 milliSiemens / meter (10 microsiemens / centimeter), the current required for the anodic oxidation of the present invention may not be obtained, and it exceeds 10 siemens / meter (100 millisiemens / centimeter). This is because there is a high possibility that the single crystal SiC substrate is broken by stress due to a rapid reaction corresponding to a large current.

また、電解質水溶液の導電率は、1ミリジーメンス/メートル(10マイクロジーメンス/センチメートル)以上、1ジーメンス/メートル(10ミリジーメンス/センチメートル)以下であることが好ましい。1ジーメンス/メートル(10ミリジーメンス/センチメートル)を超えると、大電流に対応する急速な反応によるストレスで、単結晶SiC基板が割れてしまう虞があるためである。   The conductivity of the aqueous electrolyte solution is preferably 1 millisiemens / meter (10 microsiemens / centimeter) or more and 1 siemens / meter (10 millisiemens / centimeter) or less. This is because if it exceeds 1 siemens / meter (10 millisiemens / centimeter), the single crystal SiC substrate may be broken by stress due to a rapid reaction corresponding to a large current.

また、電解質水溶液の導電率は1ミリジーメンス/メートル(10マイクロジーメンス/センチメートル)以上、100ミリジーメンス/メートル(1ミリジーメンス/センチメートル)以下であることがより好ましい。100ミリジーメンス/メートル(1ミリジーメンス/センチメートル)を超えると、大電流に対応する急速な反応によるストレスで、単結晶SiC基板が割れてしまう虞が残るためである。   The conductivity of the aqueous electrolyte solution is more preferably 1 millisiemens / meter (10 microsiemens / centimeter) or more and 100 millisiemens / meter (1 millisiemens / centimeter) or less. This is because if it exceeds 100 millisiemens / meter (1 millisiemens / centimeter), there is a possibility that the single crystal SiC substrate may be broken by stress due to a rapid reaction corresponding to a large current.

本発明で使用する電解質水溶液のpHは、4以上、10以下である。この範囲を外れた場合、皮膚等に触れると有害である可能性が高く、安全面で問題があるためである。また、本発明で使用する電解質水溶液のpHは、5以上、9以下であることが好ましい。この範囲を外れた場合、皮膚等に触れると有害である虞があるためである。また、本発明で使用する電解質水溶液のpHは、5.8以上、8.6以下であることがより好ましい。この範囲を外れた場合、排水時にpH調整が必要になるためである。   The pH of the aqueous electrolyte solution used in the present invention is 4 or more and 10 or less. If it is out of this range, touching the skin or the like is likely to be harmful and there is a problem in terms of safety. Moreover, it is preferable that pH of the electrolyte aqueous solution used by this invention is 5-9. This is because if it is out of this range, it may be harmful if it touches the skin or the like. In addition, the pH of the aqueous electrolyte solution used in the present invention is more preferably 5.8 or more and 8.6 or less. This is because pH adjustment is required at the time of drainage when it is out of this range.

以上説明した陽極酸化を利用して、単結晶SiC基板の形状の制御方法および製造方法について説明する。   A method for controlling the shape of a single crystal SiC substrate and a method for manufacturing the same will be described using the anodization described above.

[単結晶SiC基板の形状の制御方法]
本発明の単結晶SiC基板の形状の制御方法は、陽極酸化処理を行って、単結晶SiC基板の少なくとも片面における加工変質層を構成するSiCのうち、一部をSiOに変換(改質)させるとともに、残部を除去する工程(第1工程)と、陽極酸化処理後の単結晶SiC基板の形状を測定する工程(第2工程)と、を有している。
[Method for controlling shape of single-crystal SiC substrate]
The method for controlling the shape of a single-crystal SiC substrate according to the present invention is a method in which a part of SiC constituting a work-affected layer on at least one surface of a single-crystal SiC substrate is converted into SiO 2 (modified) by anodizing And a step of removing the remaining portion (first step) and a step of measuring the shape of the single crystal SiC substrate after the anodizing treatment (second step).

(第1工程)
まず、陽極酸化処理を行う単結晶SiC基板を準備する。陽極酸化する単結晶SiC基板の少なくとも片面は、CMP工程に進める前段階であるため、機械的加工により、平坦化されたものを用いる。
(First step)
First, a single crystal SiC substrate to be anodized is prepared. Since at least one surface of the single crystal SiC substrate to be anodized is a stage prior to proceeding to the CMP process, a flattened one by mechanical processing is used.

機械的な加工を行う単結晶SiC基板(基板)は、通常、インゴットから切断された段階では、凹凸を有しているため平坦ではなく、さらに、切断に起因する加工変質層を有している。上述の機械的加工は、凹凸をなくすことによって単結晶SiC基板を平坦化し、加工変質層の深さを低減する目的で行うものである。   A single crystal SiC substrate (substrate) that performs mechanical processing usually has unevenness at the stage of being cut from an ingot, and is not flat, and further has a work-affected layer resulting from cutting. . The above-described mechanical processing is performed for the purpose of flattening the single crystal SiC substrate by eliminating the unevenness and reducing the depth of the work-affected layer.

本発明において、平坦に加工された基板とは、基板の端から2mmまでの領域を除いた加工面の高さばらつき、または基板の厚みばらつきが、10ミクロン以下である基板を意味している。ワックス等で固定して、片面ラップもしくは研削による片面だけを平坦にするための加工を行った場合には、平坦に加工された基板を厚みばらつきで定義することが不適切であるので、加工を受けた状態での加工面の高さばらつきで定義するものとする。両面とも基板を平坦にするための加工を行った場合には、基板の厚みばらつきで定義するものとする。   In the present invention, a flatly processed substrate means a substrate having a processed surface height variation excluding an area from the edge of the substrate up to 2 mm or a substrate thickness variation of 10 microns or less. When fixing with wax etc. and processing to flatten only one side by single-sided lapping or grinding, it is inappropriate to define a flatly processed substrate with thickness variation, so processing It shall be defined by the height variation of the processed surface in the received state. When processing for flattening the substrate is performed on both sides, it is defined by the thickness variation of the substrate.

CMPの工程に進める前の工程は、例えば非特許文献2に記載されている通り、様々な加工プロセスの組合せによって、高効率で高品位、かつ安価に向けた検討がなされている。非特許文献2では、B4C砥粒を使用した両面ラッピングを行っているが、これは、あくまで中間加工であり、単結晶SiC基板を機械加工してCMPの工程に進められる程度に制御された加工変質層を有する状態とするには、さらに、微細なダイヤモンド砥粒を使用した加工を行う必要がある。微細なダイヤモンド砥粒を使用した加工としては、ラップ、ポリッシュ、研削という選択肢があり、最適なプロセスの組合せを選択して行う。   For example, as described in Non-Patent Document 2, the process before proceeding to the CMP process has been studied for high efficiency, high quality, and low cost by combining various processing processes. In Non-Patent Document 2, double-sided lapping using B4C abrasive grains is performed, but this is only an intermediate process, and the process is controlled to the extent that a single crystal SiC substrate can be machined and advanced to the CMP process. In order to obtain a deteriorated layer, it is necessary to perform processing using fine diamond abrasive grains. As processing using fine diamond abrasive grains, there are options of lapping, polishing, and grinding, and an optimum combination of processes is selected.

ラップ、ポリッシュ、研削は、広く使用される工作物の機械的加工方法の呼称であるが、その定義は普遍的なものではなく、例えば本発明におけるポリッシュのことを、ソフトラップ、あるいは研磨やソフト研磨と呼称する場合もある。そこで、本発明で使用するラップ、ポリッシュ、研削という用語を、以下のように定義する。   Lapping, polishing, and grinding are names of widely used mechanical processing methods for workpieces, but their definitions are not universal. For example, polishing in the present invention is referred to as soft lapping, polishing, or softening. Sometimes called polishing. Therefore, the terms lapping, polishing, and grinding used in the present invention are defined as follows.

ラップとは、ラッピングとも呼ばれる工作物の機械的加工方法であり、片面ラップと両面ラップに大別される。片面ラップは、ラップ定盤と呼ばれる金属製の台上に工作物を配置し、ラップ定盤と工作物の下面との間に砥粒を挟み、工作物に対して上から圧力を加え、摺動させて行う加工方法である。両面ラップは、主に薄い基板状の工作物を加工対象とし、工作物より薄いキャリアと呼ばれる工作物保持用治具に設けられた穴に工作物を入れ、やはりラップ定盤と呼ばれる2枚の板状の金属製の台に挟むように配置し、さらに2枚のラップ定盤と工作物の両面間に砥粒を挟み、キャリアに保持された工作物に圧力を加え、ギア機構により公転、自転運動を与えることで摺動させて行う加工方法である。   Lapping is a mechanical processing method of a workpiece, also called lapping, and is roughly divided into single-sided wrapping and double-sided wrapping. Single-sided lapping places a workpiece on a metal table called a lapping platen, sandwiches abrasive grains between the lapping platen and the bottom surface of the workpiece, applies pressure from above to the workpiece, and slides the workpiece. This is a processing method performed by moving. Double-sided wrap is mainly intended for thin substrate-like workpieces, puts the workpieces into holes provided in a workpiece holding jig called a carrier thinner than the workpieces, and also has two sheets called lap surface plates. It is arranged so as to be sandwiched between plate-shaped metal bases, and further, abrasive grains are sandwiched between both surfaces of the two lap surface plates and the workpiece, pressure is applied to the workpiece held by the carrier, and revolution is performed by the gear mechanism. It is a processing method that is performed by sliding by giving a rotation motion.

片面ラップと両面ラップのいずれの場合においても、砥粒に加工液を加えて加工を行う湿式ラップと、ラップ定盤に砥粒を埋め込み、加工液を加えないで加工を行う乾式ラップとがある。湿式ラップの加工液には、油系のものと水系のものとがある。単結晶SiC基板を加工する場合においては、ダイヤモンドのような硬い砥粒と水系又は油系の加工液を使用した湿式ラップが一般的であり、片面ラップと両面ラップのいずれに対しても検討が進められている。   In both cases of single-sided wrapping and double-sided wrapping, there are wet laps in which processing liquid is added to the abrasive grains and dry wraps in which abrasive grains are embedded in the wrap surface plate and processing is performed without adding the processing liquid. . There are two types of wet lap working fluids, oil-based and water-based. In the case of processing a single crystal SiC substrate, a wet lap using hard abrasive grains such as diamond and a water-based or oil-based processing liquid is common, and both single-sided wrapping and double-sided wrapping are studied. It is being advanced.

ポリッシュとは、上述のラップ定盤に研磨布、ポリッシャ、またはパッドと呼ばれる柔らかいシート状の工具を貼りつけて、上述の湿式ラップと同じ方法で加工を行う加工法である。単結晶SiC基板を加工する場合においては、主に、微細なダイヤモンド砥粒を分散させた水系の加工液を使用し、機械的加工における仕上げ加工として採用される加工方法である。やはり、片面ポリッシュと両面ポリッシュとが検討されている。   Polishing is a processing method in which a soft sheet-like tool called an abrasive cloth, a polisher, or a pad is attached to the above-described lapping surface plate, and processing is performed in the same manner as the above-described wet lapping. In the case of processing a single crystal SiC substrate, it is a processing method mainly used as a finishing process in mechanical processing using an aqueous processing liquid in which fine diamond abrasive grains are dispersed. After all, single-sided polish and double-sided polish are being studied.

研削とは、高速回転する砥石を、ステージまたはテーブルと呼ばれる台に固定された工作物に接触させることによって、工作物表面を除去する機械的加工方法である。工作物を固定する方式が、真空チャックによる真空吸着である場合には、工作物を固定する台は、単に真空チャック、またはチャックと呼ばれる場合もある。台に固定された工作物は、加工面が均一に平坦化されるように、通常、工作物の形状に応じて回転運動または往復運動が与えられる。砥粒は砥石に固定されており、加工点における発熱が大きいため、通常、クーラントと呼ばれる水系の冷却液を供給して冷却しながら加工を行う。単結晶SiC基板を加工する場合においては、ダイヤモンド砥粒を結合材またはボンド材と呼ばれる樹脂や金属、あるいはガラス質の材料によって結着、固定して形成した砥石を使用する。   Grinding is a mechanical processing method that removes the surface of a workpiece by bringing a grindstone that rotates at high speed into contact with a workpiece that is fixed to a stage called a stage or a table. When the method of fixing the workpiece is vacuum suction using a vacuum chuck, the platform for fixing the workpiece may be simply referred to as a vacuum chuck or a chuck. The workpiece fixed to the table is usually given a rotational motion or a reciprocating motion according to the shape of the workpiece so that the machining surface is uniformly flattened. Since the abrasive grains are fixed to the grindstone and generate a large amount of heat at the processing point, processing is usually performed while cooling by supplying an aqueous coolant called a coolant. In the case of processing a single crystal SiC substrate, a grindstone formed by binding and fixing diamond abrasive grains with a resin or metal called a binder or a bond material or a glassy material is used.

これらの機械的加工によって、平坦な面が得られ、その面粗度は主に加工で使用される砥粒の粒径に依存する。すなわち、粗い砥粒を使用した場合には面粗度は大きくなり、細かい砥粒を使用した場合には面粗度は小さくなる。   By these mechanical processing, a flat surface is obtained, and the surface roughness mainly depends on the grain size of the abrasive grains used in the processing. That is, the surface roughness increases when coarse abrasive grains are used, and the surface roughness decreases when fine abrasive grains are used.

本発明において、加工変質層とは、機械的加工の結果、工作物表面に残る結晶歪を主体とする変質した領域であり、かつ、工作物が単結晶の平板状工作物である場合において、工作物の形状に影響を与えるものを意味している。特許文献2には、単結晶SiC基板のおもて面と裏面に残留する加工歪に差異が生じると、残留応力にも差異が出て、それを補償するように基板が反ってしまうという現象が起きることが記載されており、このことは、一般にトワイマン効果と呼ばれる。   In the present invention, the work-affected layer is an altered region mainly composed of crystal strain remaining on the workpiece surface as a result of mechanical processing, and when the workpiece is a single crystal flat workpiece, This means something that affects the shape of the workpiece. In Patent Document 2, if a difference occurs in the processing strain remaining on the front surface and the back surface of the single crystal SiC substrate, the residual stress also differs, and the substrate warps to compensate for the difference. Occurs, which is commonly referred to as the Twiman effect.

加工変質層の存在は、例えば断面観察のための当該試料を作製し、断面を透過型電子顕微鏡で観察することによって確認することができる。ただし、おもて面と裏面の加工変質層に差異があっても、それが十分僅かであればトワイマン効果は生じない。本発明は、機械的加工による加工変質層を全て取り除くことが目的ではなく、トワイマン効果に寄与する加工変質層を除去することを目的としている。これは、同じ履歴をもつ二つの基板のうち、一方はおもて面と裏面に本発明を適用し、他方は、例えばCMPによりおもて面と裏面の加工歪を全て取り除き、両者の形状を比較することにより、トワイマン効果に寄与する加工変質層を除去できたか否かが確認可能となる。あるいは、例えばCMPによりおもて面と裏面の加工歪を全て取り除いた基板を準備して形状を測定しておき、例えば裏面を研削加工して加工変質層を導入し、この段階での形状を測定してトワイマン効果を確認しておき、裏面に対して本発明を適用して、各段階の形状を比較することによっても確認可能となる。   The presence of the work-affected layer can be confirmed, for example, by preparing the sample for cross-sectional observation and observing the cross-section with a transmission electron microscope. However, even if there is a difference in the work-affected layer on the front surface and the back surface, the Twiman effect does not occur if it is sufficiently small. The object of the present invention is not to remove all of the work-affected layer by mechanical processing, but to remove the work-affected layer that contributes to the Twiman effect. This is because one of the two substrates having the same history applies the present invention to the front surface and the back surface, and the other removes all processing distortions of the front surface and the back surface by, for example, CMP, and shapes the both. By comparing, it can be confirmed whether or not the work-affected layer contributing to the Twiman effect has been removed. Alternatively, for example, a substrate is prepared by removing all processing strains on the front and back surfaces by CMP, and the shape is measured. For example, the back surface is ground to introduce a work-affected layer, and the shape at this stage is changed. It can also be confirmed by measuring the Twiman effect and applying the present invention to the back surface and comparing the shape of each stage.

加工変質層と表面粗さの関係は、必ずしも一対一に対応するものではないが、加工変質層の量が多い、すなわちCMPで大きな取り代が必要になる加工面は、概ね粗くなる傾向にある。一つの基準として、機械的加工で得られた面の表面粗さRaの値が10nmを超える場合には、加工変質層の深さは数ミクロン以上であることが予想されるため、加工速度が小さいCMP工程に進めることは現実的でない。したがって、本発明の目的から、単結晶SiC基板の片面または両面の表面粗さRaの値は、10nm以下であることが必要であり、より加工変質層深さが小さいことが予想される5nm以下であることが好ましく、3nm以下であることがさらに好ましく、2nm以下であることが最も好ましい。   The relationship between the work-affected layer and the surface roughness is not necessarily one-to-one, but the processed surface that has a large amount of work-affected layer, that is, requires a large machining allowance in CMP, tends to be rough. . As one criterion, when the surface roughness Ra of the surface obtained by mechanical processing exceeds 10 nm, the depth of the work-affected layer is expected to be several microns or more. It is not practical to proceed to a small CMP process. Therefore, for the purpose of the present invention, the value of the surface roughness Ra on one or both sides of the single crystal SiC substrate needs to be 10 nm or less, and 5 nm or less, which is expected to have a smaller work-affected layer depth. Is preferably 3 nm or less, and most preferably 2 nm or less.

なお、単結晶SiC基板5としては、導電性を有するものであればよく、n型単結晶SiC基板、p型単結晶SiC基板のいずれであってもよい。   The single crystal SiC substrate 5 only needs to have conductivity, and may be either an n-type single crystal SiC substrate or a p-type single crystal SiC substrate.

次に、容器に収容された電解質水溶液に、準備した単結晶SiC基板の一方の主面(片面)を接液させ、単結晶SiC基板の接液していない面(接液面以外の面)と陰極とを、直流電源装置を挟んで電気的に接続する。そして、直流電源装置を用いて、単結晶SiC基板と陰極との間に電圧を印加し、単結晶SiC基板の一方の主面に対して面内にわたって均一に陽極酸化処理を行う。単結晶SiC基板の両方の主面に加工変質層がある場合には、片面ずつ、各面内にわたって均一に陽極酸化処理を行う。陽極酸化処理の温度に関する制限は無く、室温で行うことができる。   Next, one main surface (one surface) of the prepared single crystal SiC substrate is brought into contact with the aqueous electrolyte solution accommodated in the container, and the surface of the single crystal SiC substrate that is not in contact with the liquid surface (a surface other than the liquid contact surface). And the cathode are electrically connected with a direct current power supply interposed therebetween. Then, a voltage is applied between the single crystal SiC substrate and the cathode by using a DC power supply device, and anodization treatment is uniformly performed over one surface of the single crystal SiC substrate throughout the surface. When there is a work-affected layer on both main surfaces of the single crystal SiC substrate, the anodic oxidation treatment is performed uniformly over each surface, one surface at a time. There is no restriction | limiting regarding the temperature of an anodizing process, and it can carry out at room temperature.

なお、前記単結晶SiC基板の両面が機械的に平坦に加工され、一方の面が加工変質層の無い鏡面であり、他方の面が加工変質層を有する面である場合には、他方の面のみに対して陽極酸化処理を行う。陽極酸化処理前の他方の面の表面粗さRaは、0.7nm以上であるとする。   When both surfaces of the single crystal SiC substrate are processed mechanically flat, one surface is a mirror surface without a work-affected layer, and the other surface is a surface having a work-affected layer, the other surface Anodizing treatment is performed only on the surface. It is assumed that the surface roughness Ra of the other surface before the anodizing treatment is 0.7 nm or more.

陽極酸化によって、加工変質層のうち、少なくとも一部はSiOに変換(改質)され、これと未反応のSiCと水溶液に含まれるHOが非晶質状に混ざり合った状態で存在し、水素結合、あるいはファンデルワールス力に由来して、バルク基板に付着し、残部は除去される。このバルク基板に付着している生成物は、反りの原因となる圧縮応力を有するものではないことが、本発明者によって確かめられている。加工変質層は、陽極酸化されて上記の生成物となることで、バルク基板と連続した結晶状態ではなくなるので、体積膨張による反りが解消されたと考えられる。 At least a part of the work-affected layer is converted (modified) into SiO 2 by anodic oxidation, and this, unreacted SiC, and H 2 O contained in the aqueous solution are mixed in an amorphous state. However, it originates from hydrogen bonding or van der Waals forces and adheres to the bulk substrate, and the remainder is removed. The inventor has confirmed that the product adhering to the bulk substrate does not have a compressive stress that causes warping. The work-affected layer is anodized to become the above product, so that it is not in a crystalline state continuous with the bulk substrate, so it is considered that the warpage due to volume expansion has been eliminated.

陽極酸化処理において、単結晶SiC基板と陰極との間に印加する電圧は、5V以上30V以下であることが好ましい。印加電圧が5V未満である場合、本発明の陽極酸化に必要な電流が得られなくなる虞があるためであり、印加電圧が30Vを超える場合、大電流に対応する急速な反応によるストレスで、単結晶SiC基板が割れてしまう可能性が高いためである。   In the anodic oxidation treatment, the voltage applied between the single crystal SiC substrate and the cathode is preferably 5 V or more and 30 V or less. This is because when the applied voltage is less than 5 V, the current required for the anodic oxidation of the present invention may not be obtained. When the applied voltage exceeds 30 V, the stress due to rapid reaction corresponding to the large current is This is because the crystal SiC substrate is likely to break.

また、当該印加電圧は、8V以上24V以下であることがさらに好ましい。印加電圧が8V未満である場合、陽極酸化に時間がかかり過ぎる虞があり、印加電圧が24Vを超える場合、大電流に対応する急速な反応によるストレスで、単結晶SiC基板が割れてしまう虞があるためである。   The applied voltage is more preferably 8 V or more and 24 V or less. If the applied voltage is less than 8V, the anodization may take too much time, and if the applied voltage exceeds 24V, the single crystal SiC substrate may be broken by stress due to a rapid reaction corresponding to a large current. Because there is.

また、当該印加電圧は、12V以上20V以下であることが最も好ましい。印加電圧が12V未満である場合、陽極酸化に時間がかかる虞があり、印加電圧が20Vを超える場合、大電流に対応する急速な反応によるストレスで、単結晶SiC基板が割れてしまう虞が残るためである。   The applied voltage is most preferably 12 V or more and 20 V or less. When the applied voltage is less than 12V, it may take time for anodization. When the applied voltage exceeds 20V, there is a possibility that the single crystal SiC substrate may be broken due to stress due to a rapid reaction corresponding to a large current. Because.

陽極酸化処理中の単結晶SiC基板の接液面と陰極との距離は、1mm以上100mm以下であることが好ましい。1mm未満では、大電流に対応する急速な反応によるストレスで、単結晶SiC基板5が割れてしまう可能性が高いためであり、100mmを超えると、本発明の陽極酸化に必要な電流が得られなくなる虞があるためである。   The distance between the liquid contact surface of the single crystal SiC substrate and the cathode during the anodizing treatment is preferably 1 mm or more and 100 mm or less. If the thickness is less than 1 mm, there is a high possibility that the single crystal SiC substrate 5 is cracked by stress due to a rapid reaction corresponding to a large current. If the thickness exceeds 100 mm, the current necessary for the anodic oxidation of the present invention is obtained. This is because it may disappear.

また、単結晶SiC基板の接液面と陰極との距離が3mm以上50mm以下であることがさらに好ましい。3mm未満では、大電流に対応する急速な反応によるストレスで、単結晶SiC基板5が割れてしまう虞があるためであり、50mmを超えると、陽極酸化に時間がかかり過ぎる虞があるためである。   More preferably, the distance between the liquid contact surface of the single crystal SiC substrate and the cathode is 3 mm or more and 50 mm or less. This is because if the thickness is less than 3 mm, the single crystal SiC substrate 5 may be broken due to stress due to a rapid reaction corresponding to a large current, and if it exceeds 50 mm, it may take too much time for anodization. .

また、単結晶SiC基板の接液面6と陰極との距離が5mm以上20mm以下であることが最も好ましい。5mm未満では、大電流に対応する急速な反応によるストレスで、単結晶SiC基板5が割れてしまう虞が残るためであり、20mmを超えると、陽極酸化に時間がかかる虞があるためである。   The distance between the liquid contact surface 6 of the single crystal SiC substrate and the cathode is most preferably 5 mm or more and 20 mm or less. This is because if the thickness is less than 5 mm, there is a possibility that the single crystal SiC substrate 5 is broken due to stress due to a rapid reaction corresponding to a large current, and if it exceeds 20 mm, it may take a long time for anodization.

(第2工程)
続いて、陽極酸化処理後の単結晶SiC基板の形状(例えば、基板の反り具合を示すパラメータであるSORI)を測定する。測定する基板は、CMPが行われておらず、表面に改質した一部の加工変質層が残存しているが、上述した通り、この加工変質層による残留応力は除去されているため、CMPを行った場合と同等の反り状態になっている。したがって、ここでの測定結果から、CMP加工を行った場合の基板の反り状態を実現することが可能となる。つまり、CMPを行わないで、CMP後の単結晶SiC基板の形状を評価することもできる。
(Second step)
Subsequently, the shape of the single crystal SiC substrate after the anodizing treatment (for example, SORI which is a parameter indicating the degree of warpage of the substrate) is measured. The substrate to be measured is not subjected to CMP, and a part of the work-affected layer that has been modified remains on the surface. However, as described above, the residual stress due to this work-affected layer has been removed. The warpage is equivalent to the case of performing. Therefore, it is possible to realize a warped state of the substrate when CMP processing is performed from the measurement result here. That is, the shape of the single crystal SiC substrate after CMP can be evaluated without performing CMP.

以上のように、本発明によれば、コスト、時間、労力、環境等、いずれの観点からみても負荷の大きい工程であるCMPを行うことなく、単結晶SiC基板の形状に影響を与える加工変質層に起因する残留応力を効果的に除去することができる。したがって、単結晶SiC基板の形状を、CMPを行った場合と同等の形状となるように、簡便、迅速、正確、安価、安全に制御することができる。   As described above, according to the present invention, processing alteration that affects the shape of a single crystal SiC substrate without performing CMP, which is a process with a large load from any viewpoint, such as cost, time, labor, and environment. Residual stress due to the layer can be effectively removed. Therefore, the shape of the single crystal SiC substrate can be controlled simply, quickly, accurately, inexpensively and safely so as to have a shape equivalent to that obtained when CMP is performed.

これにより、おもて面が鏡面をなし、裏面が大きい面粗度を有する単結晶SiC基板において、取り扱いが難しいフッ化水素酸を使用することなく、安全や廃棄物処理に対する配慮への負担が小さい方法で、トワイマン効果による基板の反り返りを小さくすることが可能となる。   As a result, a single crystal SiC substrate having a mirror surface on the front surface and a large surface roughness on the back surface does not use hydrofluoric acid which is difficult to handle, and the burden of consideration for safety and waste disposal is reduced. With a small method, it is possible to reduce the warping of the substrate due to the Twiman effect.

また、本発明の効果は、単結晶SiC基板が、n型基板、p型基板のいずれであっても得ることができる。したがって、n型の単結晶SiC基板、p型の単結晶SiC基板のいずれにおいても、安全や廃棄物処理に慎重な配慮をすることなく、加工変質層を面内にわたって均一に除去することが可能となる。   In addition, the effect of the present invention can be obtained regardless of whether the single crystal SiC substrate is an n-type substrate or a p-type substrate. Therefore, it is possible to remove the work-affected layer uniformly over the surface without giving careful consideration to safety and waste disposal in both the n-type single crystal SiC substrate and the p-type single crystal SiC substrate. It becomes.

[単結晶SiC基板の製造方法]
本発明の単結晶SiC基板の製造方法は、上述した第1工程の陽極酸化処理を行い、それに伴って生成した生成物(不純物)を除去する工程を有している。生成物の除去は、例えばフッ化水素酸を用いて行うことができる。なお、フッ化水素酸を用いた生成物除去は、基板をフッ化水素酸に浸漬して行う洗浄処理に相当するものであり、電解エッチングとは異なり、安全上の問題は存在しない。
[Method for producing single-crystal SiC substrate]
The method for producing a single crystal SiC substrate of the present invention includes a step of performing the anodic oxidation treatment in the first step described above and removing a product (impurities) generated therewith. The removal of the product can be performed using, for example, hydrofluoric acid. The product removal using hydrofluoric acid corresponds to a cleaning process performed by immersing the substrate in hydrofluoric acid, and unlike electrolytic etching, there is no safety problem.

これにより、トワイマン効果による基板の反り返りを小さくし、次工程において成膜処理を行うことが可能な状態とした単結晶SiC基板を得ることができる。   As a result, it is possible to obtain a single crystal SiC substrate in which the warping of the substrate due to the Twiman effect is reduced and the film formation process can be performed in the next step.

以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。   Hereinafter, the effects of the present invention will be made clearer by examples. In addition, this invention is not limited to a following example, In the range which does not change the summary, it can change suitably and can implement.

(実施例1)
市販のas−slicedの状態の100mm径n型(0001)4H−SiC(4°オフ)単結晶基板を、株式会社東京精密製の研削装置HRG300にダイヤモンドホイールを装着して研削加工を行った。最終仕上げとして、Si面、C面ともに、#8000ダイヤモンドホイールを使用し、ホイール回転速度を1250rpm、ワーク回転速度を300rpm、ホイール送り速度を0.4μm/sとした研削条件にて、約10μm除去することで、鏡面に仕上げた。
Example 1
A commercially available 100 mm diameter n-type (0001) 4H—SiC (4 ° off) single crystal substrate in an as-sliced state was ground by attaching a diamond wheel to a grinding device HRG300 manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd. As a final finish, use a # 8000 diamond wheel on both the Si and C surfaces, remove about 10 μm under grinding conditions with a wheel rotation speed of 1250 rpm, a workpiece rotation speed of 300 rpm, and a wheel feed speed of 0.4 μm / s. As a result, the mirror surface was finished.

表面粗さRaの値は、zygo社製の非接触表面形状測定機NewView7300を用いて測定したところ、Si面、C面とも約0.8nmであった。CorningTropel社製の平面度・平行度・高さ測定機FlatMaster MSP150 DLを用いてSi面を測定したところ、厚みは351.1μmで、SORIは95.0μmであった。   The value of the surface roughness Ra was about 0.8 nm for both the Si surface and the C surface when measured using a non-contact surface shape measuring instrument NewView 7300 manufactured by zygo. When the Si surface was measured using a flat master MSP150 DL, a flatness / parallelism / height measuring machine manufactured by CorningTropel, the thickness was 351.1 μm and the SORI was 95.0 μm.

pH7.7、導電率25.7ミリジーメンス/メートル(0.257ミリジーメンス/センチメートル)、温度25℃の実験室上水を電解質水溶液とし、直流安定化電源AD−8723Dを使用して本発明の陽極酸化のための配線を行った。   The present invention uses a DC stabilized power supply AD-8723D with a laboratory water of pH 7.7, conductivity 25.7 millisiemens / meter (0.257 millisiemens / centimeter) and temperature 25 ° C. as an electrolyte aqueous solution. Wiring for anodic oxidation was performed.

基板のC面を電解質水溶液に静かに接液させ、15Vで1分間の電圧印加を行った。電流値は、約0.2Aから漸減して1分後には約0.15Aとなった。   The C surface of the substrate was gently brought into contact with the aqueous electrolyte solution, and a voltage was applied at 15 V for 1 minute. The current value gradually decreased from about 0.2 A and became about 0.15 A after 1 minute.

陽極酸化されたC面は、生成物である組成式としてSiO・mSiC・nHOで示される非晶質の脆弱な不定形組成物に覆われた状態で、光による干渉色が認められた。 The anodized C-face is covered with an amorphous brittle amorphous composition represented by SiO 2 · mSiC · nH 2 O as a product composition formula, and interference color due to light is observed. It was.

次に、同様の段取りで、Si面を陽極酸化し、基板を清浄にした。この状態で基板の形状をSi面で測定したところ、SORIの値は83.3μmであった。   Next, with the same setup, the Si surface was anodized to clean the substrate. When the shape of the substrate was measured on the Si surface in this state, the value of SORI was 83.3 μm.

陽極酸化試験は、準備から片付け、基板の形状測定を含めて30分かからずに終了した。陽極酸化終了後の容器内の水は、pHに変動が無く、また、透視度も問題無いため、そのまま排水できる状態であった。また、陽極酸化試験そのものにかけた費用は、直流安定化電源、容器他の調達で、2万円以下の金額であった。   The anodic oxidation test was completed in 30 minutes including preparation and cleaning of the substrate shape. The water in the container after the anodic oxidation was in a state where it could be drained as it was because there was no change in pH and there was no problem with the transparency. The cost of the anodic oxidation test itself was less than 20,000 yen for the procurement of DC stabilized power supplies and containers.

(比較例1)
第1の実施例で使用した単結晶SiC基板と共通の基板IDを有するものを、第1の実施例と同様に、Si面、C面ともに、#8000ダイヤモンドホイールを使用し、ホイール回転速度を1250rpm、ワーク回転速度を300rpm、ホイール送り速度を0.4μm/sとした研削条件にて、約10ミクロン除去することで鏡面に仕上げた。なお、使用した単結晶SiC基板は、処理ロット、加工条件が同じであれば、CMP後の反り状態も同じになるものと考えてよい。
(Comparative Example 1)
In the same manner as in the first example, a # 8000 diamond wheel is used for both the Si surface and the C surface in the same manner as in the first example, and the wheel rotation speed is set so that the single crystal SiC substrate used in the first example is used. Under a grinding condition of 1250 rpm, a workpiece rotation speed of 300 rpm, and a wheel feed speed of 0.4 μm / s, approximately 10 microns were removed to finish the mirror surface. The single crystal SiC substrate used may be considered to have the same warpage after CMP if the processing lot and processing conditions are the same.

測定によるSi面の厚みは351.9μmで、SORIの値は103.2μmであった。不二越機械工業株式会社製のCMP装置RDP−500Tを使用し、コロイダルシリカ系のスラリーを用いて、C面、Si面の順に0.5ミクロンずつ除去するCMP加工を行った。ここでの0.5ミクロンという数値は、加工変質層の無い面が得られることが確認できている取り代に相当する。基板の形状をSi面で測定したところ、SORIの値は82.2μmであった。   The thickness of the Si surface measured was 351.9 μm, and the value of SORI was 103.2 μm. A CMP apparatus RDP-500T manufactured by Fujikoshi Machine Industry Co., Ltd. was used, and a CMP process was carried out using a colloidal silica-based slurry to remove the C surface and the Si surface in order of 0.5 microns. The numerical value of 0.5 micron here corresponds to the machining allowance in which it has been confirmed that a surface without a work-affected layer can be obtained. When the shape of the substrate was measured on the Si surface, the value of SORI was 82.2 μm.

図1(a)、(b)に、基板の形状を表す測定データを示す。図1(a)は、陽極酸化処理を伴った実施例1による基板の斜視図である。図1(b)は、CMP処理を伴った比較例1による基板の斜視図である。図1(a)、(b)の色の濃淡の分布は、基準面に対する厚さ方向の凹凸の分布を示している。   FIGS. 1A and 1B show measurement data representing the shape of the substrate. Fig.1 (a) is a perspective view of the board | substrate by Example 1 accompanied by the anodizing process. FIG.1 (b) is a perspective view of the board | substrate by the comparative example 1 accompanied by CMP process. 1A and 1B shows the distribution of unevenness in the thickness direction with respect to the reference plane.

図1(a)では、基準面に対する表面の位置が、42.314μm、30.837μm、30.959μm、23.388μm、15.214μm、8.245μm、0.513μm、−6.898μm、−14.459μm、−22.441μm、−29.612μm、−37.184μm、−40.969μmにある場合について着目し、これらの位置ごとに色の濃淡の程度を分けて示している。   In FIG. 1 (a), the position of the surface relative to the reference plane is 42.314 μm, 30.737 μm, 30.959 μm, 23.388 μm, 15.214 μm, 8.245 μm, 0.513 μm, −6.898 μm, −14. Focusing on the cases of .459 μm, −22.441 μm, −29.612 μm, −37.184 μm, and −40.969 μm, the degree of color shading is shown separately for each of these positions.

図1(b)では、基準面に対する表面の位置が、39.296μm、29.652μm、28.090μm、20.618μm、18.140μm、5.674μm、−1.748μm、−9.274μm、−16.743μm、−24.116μm、−31.687μm、−39.159μm、−42.895μmにある場合について着目し、これらの位置ごとに色の濃淡の程度を分けて示している。   In FIG. 1B, the positions of the surface with respect to the reference surface are 39.296 μm, 29.652 μm, 28.090 μm, 20.618 μm, 18.140 μm, 5.674 μm, −1.748 μm, −9.274 μm, − Attention is paid to the cases of 16.743 μm, −24.116 μm, −31.687 μm, −39.159 μm, and −42.895 μm, and the degree of color shading is shown separately for each of these positions.

実施例1、比較例1のいずれの基板も、外周部分に対して中央部分が盛り上がった形状をなしている。SORIの数値、凹凸の分布の比較から、実施例1の基板と比較例1の基板とは、反りや表面の凹凸などによる完全平面からのずれに関して、ほとんど同じ形状であることがわかる。これらの結果から、酸化珪素物を溶解しない陽極酸化でも、CMP加工後の反り状態を実現できることが分かる。   Each of the substrates of Example 1 and Comparative Example 1 has a shape in which the central portion is raised with respect to the outer peripheral portion. From the comparison of the numerical value of SORI and the distribution of unevenness, it can be seen that the substrate of Example 1 and the substrate of Comparative Example 1 have almost the same shape with respect to deviation from a perfect plane due to warpage, surface unevenness and the like. From these results, it is understood that the warped state after the CMP process can be realized even by anodic oxidation without dissolving the silicon oxide.

2つの基板は、いずれもas−slicedの状態で入手し、共通の基板IDをもつ同一インゴットであるが、両者がほとんど同じ形状であることから、同一切断ロットであると推認できる。   Both of the two substrates are obtained in an as-sliced state and are the same ingot having a common substrate ID, but since both have almost the same shape, it can be inferred that they are the same cutting lot.

CMP加工は、準備から片付け、基板の形状評価を含めて8時間を要した。CMP装置から排出されるCMP工程排水は、そのまま排水できないため、ポリタンクに回収した。また、CMP装置が高額であるだけでなく、スラリーやパッド等の消耗材も高額であることから、イニシャルコスト、ランニングコスト双方とも高額である。   The CMP process took 8 hours from preparation to cleaning up and evaluation of the shape of the substrate. Since the CMP process wastewater discharged from the CMP apparatus cannot be drained as it is, it was collected in a plastic tank. Further, not only is the CMP apparatus expensive, but also consumables such as slurry and pads are expensive, so both initial cost and running cost are expensive.

(実施例2)
市販の両鏡面加工された100mm径n型(0001)4H−SiC(4°オフ)単結晶基板を、#8000ダイヤモンドホイールを使用し、ホイール回転速度を1250rpm、ワーク回転速度を300rpm、ホイール送り速度を0.4μm/sとした研削条件にて、C面、Si面の順に、それぞれ約10ミクロンずつ除去した。基板のSi面で測定した厚みは333.8μmで、SORIの値は13.6μmであった。この基板を第1の実施例と同様に陽極酸化したところ、基板のSi面で測定したSORIの値は9.2μmであった。
(Example 2)
A commercially available 100 mm diameter n-type (0001) 4H-SiC (4 ° off) single crystal substrate with both mirror surfaces processed, using # 8000 diamond wheel, wheel rotation speed 1250 rpm, workpiece rotation speed 300 rpm, wheel feed speed Was removed by about 10 microns each in the order of the C surface and the Si surface under the grinding conditions of 0.4 μm / s. The thickness measured on the Si surface of the substrate was 333.8 μm, and the value of SORI was 13.6 μm. When this substrate was anodized in the same manner as in the first example, the SORI value measured on the Si surface of the substrate was 9.2 μm.

(比較例2)
第2の実施例で使用した単結晶SiC基板と共通の基板IDを有するものを、第2の実施例と同様に、#8000ダイヤモンドホイールを使用し、ホイール回転速度を1250rpm、ワーク回転速度を300rpm、ホイール送り速度を0.4μ/sの研削条件にて、C面、Si面の順に、それぞれ約10μmずつ除去した。基板のSi面で測定した厚みは334.7μmで、SORIの値は14.4μmであった。この基板を第1の比較例と同様にCMP加工したところ、Si面で測定したSORIの値は9.3μmであった。
(Comparative Example 2)
A substrate having a common substrate ID with the single crystal SiC substrate used in the second embodiment is used in the same manner as in the second embodiment, using a # 8000 diamond wheel, with a wheel rotation speed of 1250 rpm and a workpiece rotation speed of 300 rpm. Each of the C surface and the Si surface was removed in the order of 10 μm under a grinding condition of a wheel feed rate of 0.4 μ / s. The thickness measured on the Si surface of the substrate was 334.7 μm, and the value of SORI was 14.4 μm. When this substrate was processed by CMP in the same manner as in the first comparative example, the value of SORI measured on the Si surface was 9.3 μm.

図2(a)、(b)に、基板の形状を表す測定データを示す。図2(a)は、陽極酸化処理を伴った実施例2による基板の斜視図である。図2(b)は、CMP処理を伴った比較例2による基板の斜視図である。図2(a)、(b)の色の濃淡の分布は、基準面に対する厚さ方向の凹凸の分布を示している。   FIGS. 2A and 2B show measurement data representing the shape of the substrate. FIG. 2A is a perspective view of a substrate according to Example 2 accompanied by anodization. FIG. 2B is a perspective view of a substrate according to Comparative Example 2 accompanied by a CMP process. 2A and 2B show the distribution of unevenness in the thickness direction with respect to the reference plane.

図2(a)では、基準面に対する表面の位置が、42.314μm、30.837μm、30.959μm、23.388μm、15.214μm、8.245μm、0.513μm、−6.898μm、−14.459μm、−22.441μm、−29.612μm、−37.184μm、−40.969μmにある場合について着目し、これらの位置ごとに色の濃淡の程度を分けて示している。   In FIG. 2A, the positions of the surface with respect to the reference plane are 42.314 μm, 30.737 μm, 30.959 μm, 23.388 μm, 15.214 μm, 8.245 μm, 0.513 μm, −6.898 μm, −14. Focusing on the cases of .459 μm, −22.441 μm, −29.612 μm, −37.184 μm, and −40.969 μm, the degree of color shading is shown separately for each of these positions.

図2(b)では、基準面に対する表面の位置が、39.296μm、29.652μm、28.090μm、20.618μm、18.140μm、5.674μm、−1.748μm、−9.274μm、−16.743μm、−24.116μm、−31.687μm、−39.159μm、−42.895μmにある場合について着目し、これらの位置ごとに色の濃淡の程度を分けて示している。   In FIG. 2B, the positions of the surface with respect to the reference plane are 39.296 μm, 29.652 μm, 28.090 μm, 20.618 μm, 18.140 μm, 5.674 μm, −1.748 μm, −9.274 μm, − Attention is paid to the cases of 16.743 μm, −24.116 μm, −31.687 μm, −39.159 μm, and −42.895 μm, and the degree of color shading is shown separately for each of these positions.

実施例2、比較例2のいずれの基板も、中央部分に対して対向する2つの端部が反り上がった形状をなしている。SORIの数値、凹凸の分布の比較から、実施例2の基板と比較例2の基板とは、反りや表面の凹凸などによる完全平面からのずれに関して、ほとんど同じ形状であることがわかる。これらの結果から、酸化珪素物を溶解しない陽極酸化でも、CMP加工後の反り状態を実現できることが分かる。   Each of the substrates of Example 2 and Comparative Example 2 has a shape in which two end portions facing the center portion are warped up. From the comparison of the numerical values of SORI and the distribution of unevenness, it can be seen that the substrate of Example 2 and the substrate of Comparative Example 2 have almost the same shape with respect to deviation from a perfect plane due to warpage, surface unevenness, and the like. From these results, it is understood that the warped state after the CMP process can be realized even by anodic oxidation without dissolving the silicon oxide.

(実施例3)
Alをドープしたp型(0001)4H−SiC(4°オフ)単結晶基板の小片を準備し、電解質水溶液との接液面(Si面、C面)の一部を樹脂でマスキングすることで、陽極酸化が起こるか否かを確認するための試験を、実施例1と同様の手法で行った。
(Example 3)
By preparing a small piece of p-type (0001) 4H-SiC (4 ° off) single crystal substrate doped with Al and masking part of the liquid contact surface (Si surface, C surface) with the aqueous electrolyte solution with resin A test for confirming whether or not anodic oxidation occurs was performed in the same manner as in Example 1.

図3(a)、(b)は、それぞれ、陽極酸化処理後の基板のSi面、C面を光学顕微鏡で観察した結果を示している。Si面、C面とも、マスキングしなかった部位で干渉色が認められ、マスキングした部位では明瞭でない加工痕が顕在化している。この結果は、基板に加工変質層が残っており、マスキングしなかった部位では、その部分が優先的に陽極酸化されたことを意味している。この結果から、p型の基板でも問題なく陽極酸化できることが確認できた。   FIGS. 3A and 3B show the results of observing the Si surface and the C surface of the substrate after the anodizing treatment with an optical microscope, respectively. On both the Si surface and the C surface, interference colors are observed in the portions that were not masked, and unclear processing marks are evident in the masked portions. This result means that in the portion where the work-affected layer remains on the substrate and is not masked, that portion is preferentially anodized. From this result, it was confirmed that even a p-type substrate can be anodized without problems.

なお、実施例1で示したn型のSiC基板の場合と同様に、p型のSiC基板の場合でも上水を電解質水溶液として、4V、1分間の電圧追加を行った場合には、十分な電流が得られないことが明白であるので、十分な陽極酸化を行うことができない。また、導電率が200マイクロジーメンス/メートル(2マイクロジーメンス/センチメートル)の脱イオン水を電解質水溶液として、15V、1分間の電圧印加を行った場合にも、十分な電流が得られないので、十分な陽極酸化を行うことができない。   As in the case of the n-type SiC substrate shown in Example 1, even in the case of a p-type SiC substrate, it is sufficient to add 4 V for 1 minute with water as an aqueous electrolyte solution. Since it is clear that no current can be obtained, sufficient anodization cannot be performed. In addition, when deionized water having an electrical conductivity of 200 microsiemens / meter (2 microsiemens / centimeter) is used as an electrolyte aqueous solution and a voltage of 15 V for 1 minute is applied, a sufficient current cannot be obtained. Sufficient anodization cannot be performed.

(実施例4)
市販の両鏡面加工された100mm径n型(0001)4H−SiC(4°オフ)単結晶基板のC面を、#4000ダイヤモンドホイールを使用し、ホイール回転速度を1250rpm、ワーク回転速度を300rpm、ホイール送り速度を1μm/sとした研削条件にて、基板の厚み方向に約8μm除去した。さらに、#8000ダイヤモンドホイールを使用し、ホイール回転速度を1250rpm、ワーク回転速度を300rpm、ホイール送り速度を0.4μm/sとした研削条件にて、基板の厚み方向に約8μm除去した。
Example 4
The C-plane of a 100 mm diameter n-type (0001) 4H—SiC (4 ° off) single crystal substrate that is both mirror-finished on the market is used a # 4000 diamond wheel, the wheel rotation speed is 1250 rpm, the workpiece rotation speed is 300 rpm, About 8 μm was removed in the thickness direction of the substrate under grinding conditions with a wheel feed rate of 1 μm / s. Further, using a # 8000 diamond wheel, about 8 μm was removed in the thickness direction of the substrate under grinding conditions in which the wheel rotation speed was 1250 rpm, the workpiece rotation speed was 300 rpm, and the wheel feed speed was 0.4 μm / s.

研削加工前の基板のSi面で測定した厚みは355.7μmで、SORIの値は11.5μmであったが、研削加工後の基板のSi面で測定した厚みは339.4μmであり、SORIの値は53.5μmであった。基板の形状は、Si面側に凹むお椀型であり、C面を研削加工することにより、導入された加工変質層に起因するトワイマン効果による形状変化が認められた。   The thickness measured on the Si surface of the substrate before grinding was 355.7 μm and the value of SORI was 11.5 μm, but the thickness measured on the Si surface of the substrate after grinding was 339.4 μm. The value of was 53.5 μm. The shape of the substrate was a bowl shape recessed on the Si surface side, and when the C surface was ground, a shape change due to the Twiman effect due to the introduced work-affected layer was observed.

また、研削加工前の基板Si面の表面粗さRaの値は、0.355nm、C面の表面粗さRaの値は、0.433nmであったが、研削加工後の基板のC面の表面粗さRaの値は、0.945nmに増大していた。この基板のC面を第1の実施例と同様に陽極酸化したところ、基板のSi面で測定したSORIの値は11.0μmと、ほぼ研削加工前の値まで減少していた。   The surface roughness Ra of the substrate Si surface before grinding was 0.355 nm, and the value of the surface roughness Ra of C surface was 0.433 nm. The value of the surface roughness Ra increased to 0.945 nm. When the C surface of the substrate was anodized in the same manner as in the first example, the SORI value measured on the Si surface of the substrate was 11.0 μm, which was reduced to the value before grinding.

また、基板のC面の表面粗さRaの値は8.2nmに増大していた。陽極酸化した基板を室温の50%フッ化水素酸水溶液に1分間浸漬して、陽極酸化による生成物を除去した。その結果、基板のSi面で測定したSORIの値は11.9μmであり、陽極酸化後とほぼ変わらなかった。また、基板のC面の表面粗さRaの値は2.4nmであり、研削後、陽極酸化前の値より大きい値であった。この実施例においては、Si面が鏡面であり、C面が大きい面粗度を有する面であり、トワイマン効果の無い、SORIの値が小さい基板が得られた。   Further, the value of the surface roughness Ra of the C-plane of the substrate was increased to 8.2 nm. The anodized substrate was immersed in a 50% aqueous hydrofluoric acid solution at room temperature for 1 minute to remove the product by anodization. As a result, the SORI value measured on the Si surface of the substrate was 11.9 μm, which was almost the same as that after anodic oxidation. Further, the value of the surface roughness Ra of the C-plane of the substrate was 2.4 nm, which was larger than the value after grinding and before anodic oxidation. In this example, a substrate having a small SORI value without the Twiman effect was obtained in which the Si surface was a mirror surface, the C surface was a surface having a large surface roughness.

(第5の実施例)
市販の両鏡面加工された100mm径n型(0001)4H−SiC(4°オフ)単結晶基板C面を、#4000ダイヤモンドホイールを使用し、ホイール回転速度を1250rpm、ワーク回転速度を300rpm、ホイール送り速度を1μm/sとした研削条件にて約14μm除去した。
(Fifth embodiment)
Commercially available both mirror-finished 100mm diameter n-type (0001) 4H-SiC (4 ° off) single crystal substrate C surface using # 4000 diamond wheel, wheel rotation speed 1250rpm, workpiece rotation speed 300rpm, wheel About 14 μm was removed under grinding conditions with a feed rate of 1 μm / s.

研削加工前の基板のSi面で測定した厚みは355.2μmであり、SORIの値は12.7μmであったが、研削加工後の基板Si面で測定した厚みは341.2μmであり、SORIの値は149.8μmであった。基板の形状は、Si面側に凹むお椀型であり、C面を研削加工することで導入された加工変質層に起因するトワイマン効果による形状変化が認められた。   The thickness measured on the Si surface of the substrate before grinding was 355.2 μm and the value of SORI was 12.7 μm, but the thickness measured on the substrate Si surface after grinding was 341.2 μm. The value of was 149.8 μm. The shape of the substrate was a bowl shape recessed on the Si surface side, and a shape change due to the Twiman effect due to the work-affected layer introduced by grinding the C surface was observed.

また、研削加工前の基板のSi面の表面粗さRaの値は0.337nm、C面の表面粗さRaの値は0.490nmであったが、研削加工後の基板のC面の表面粗さRaの値は、10.0nmに増大していた。この基板のC面を第1の実施例と同様に陽極酸化したところ、基板Si面で測定したSORIの値は65.2μmと、かなり減少した。また、基板C面の表面粗さRaの値は11.4nmに増大していた。   Further, the surface roughness Ra of the Si surface of the substrate before grinding was 0.337 nm, and the value of the surface roughness Ra of the C surface was 0.490 nm. The value of roughness Ra increased to 10.0 nm. When the C surface of this substrate was anodized in the same manner as in the first example, the SORI value measured on the Si surface of the substrate was considerably reduced to 65.2 μm. Further, the value of the surface roughness Ra of the substrate C surface was increased to 11.4 nm.

さらに、この基板のC面に対し、実施例1と同様な陽極酸化を繰り返し行い、合計6回(6分間)の陽極酸化を行ったところ、基板のSi面で測定したSORIの値は26.4μmまで減少し、基板のC面の表面粗さRaの値は41.2nmに増大していた。合計6回陽極酸化した基板、を室温の50%フッ化水素酸水溶液に1分間浸漬して、陽極酸化による生成物を除去した。その結果、基板のSi面で測定したSORIの値は20.7μmであり、陽極酸化後よりもさらに少し小さくなった。また、基板のC面の表面粗さRaの値は16.2nmであり、研削後、陽極酸化前の値より大きい値であった。この実施例においては、Si面が鏡面であり、C面が大きい面粗度を有する面であり、トワイマン効果が軽減され、SORIの値がハンドリング上十分小さい基板が得られた。   Further, the same anodic oxidation as in Example 1 was repeatedly performed on the C surface of the substrate, and a total of 6 times (6 minutes) of anodic oxidation was performed. It decreased to 4 μm, and the value of the surface roughness Ra of the C-plane of the substrate increased to 41.2 nm. The substrate which had been anodized a total of 6 times was immersed in a 50% aqueous hydrofluoric acid solution at room temperature for 1 minute to remove the product by anodization. As a result, the value of SORI measured on the Si surface of the substrate was 20.7 μm, which was a little smaller than that after anodic oxidation. Further, the value of the surface roughness Ra of the C-plane of the substrate was 16.2 nm, which was larger than the value before grinding and before anodic oxidation. In this example, the Si surface was a mirror surface, the C surface was a surface having a large surface roughness, the Twiman effect was reduced, and a substrate having a sufficiently small SORI value in terms of handling was obtained.

コスト、時間、労力、環境等、いずれの観点からみても非常に負荷の大きい工程であるCMPを行うことなく、単結晶SiC基板の形状に影響を与える加工変質層に起因する残留応力を効果的に除去することができる。そのため、単結晶SiC基板の形状を、CMPを行わないで、簡便、迅速、正確、安価、安全に、CMP後と同等の形状となるように制御することが可能になり、工程の最適化や、継続的改善を図る取組み等を大いに加速することができる。   Effective residual stress caused by work-affected layer that affects the shape of single-crystal SiC substrate without performing CMP, which is a very heavy process, from any viewpoint such as cost, time, labor, environment, etc. Can be removed. Therefore, it is possible to control the shape of the single crystal SiC substrate to be the same shape as after CMP without performing CMP, so that the shape can be equivalent to that after CMP. It is possible to greatly accelerate efforts for continuous improvement.

Claims (6)

厚みが1mmよりも小さい円板状の単結晶SiC基板であって、
一方の面が鏡面であり、他方の面のRaが1nmより大きい値であり、かつ、SORIが30μmより小さい値であることを特徴とする単結晶SiC基板。
A disc-shaped single crystal SiC substrate having a thickness smaller than 1 mm,
A single crystal SiC substrate, wherein one surface is a mirror surface, Ra of the other surface is a value larger than 1 nm, and SORI is a value smaller than 30 μm.
結晶の方位の指標となる、オリエンテーションフラットまたはノッチを有することを特徴とする請求項1に記載の単結晶SiC基板。   The single crystal SiC substrate according to claim 1, wherein the single crystal SiC substrate has an orientation flat or a notch that serves as an index of crystal orientation. 直径が70mmより大きい値であることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の単結晶SiC基板。   3. The single crystal SiC substrate according to claim 1, wherein the diameter is a value larger than 70 mm. 前記厚みが0.6mmより小さい値であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の単結晶SiC基板。   The single crystal SiC substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein the thickness is a value smaller than 0.6 mm. 前記厚みが0.4mmより小さい値であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の単結晶SiC基板。   The single crystal SiC substrate according to any one of claims 1 to 4, wherein the thickness is a value smaller than 0.4 mm. 前記Raが10nmより大きい値であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の単結晶SiC基板。   The single crystal SiC substrate according to claim 1, wherein Ra has a value larger than 10 nm.
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