JPH06188163A - 半導体装置作製用ＳｉＣ単結晶基板とその製造方法 - Google Patents
半導体装置作製用ＳｉＣ単結晶基板とその製造方法Info
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- JPH06188163A JPH06188163A JP35705392A JP35705392A JPH06188163A JP H06188163 A JPH06188163 A JP H06188163A JP 35705392 A JP35705392 A JP 35705392A JP 35705392 A JP35705392 A JP 35705392A JP H06188163 A JPH06188163 A JP H06188163A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 広い成長条件下において良質なＳｉＣ単結晶
エピタキシャル成長層を有する半導体装置作製用ＳｉＣ
単結晶基板の製造を目的とする。 【構成】 ＳｉＣ単結晶基体と該基体表面上に形成され
たＳｉＣのエピタキシャル成長層とから構成され、該エ
ピタキシャル成長層の表面粗さはＺ０．００５μｍ以下
であるＳｉＣ単結晶基板。ＳｉＣ単結晶インゴットから
ＳｉＣ単結晶板を製作する工程において、インゴットか
ら基板状に加工し、鏡面仕上げをおこなう研磨工程と、
研磨された表面をイオンエッチングする反応性イオンエ
ッチング工程と、前記イオンエッチング工程で形成され
た表面にＳｉＣのエピタキシャル成長層を形成するエピ
タキシャル成長層形成工程とからなる半導体装置作製用
ＳｉＣ単結晶基板の製造方法。
エピタキシャル成長層を有する半導体装置作製用ＳｉＣ
単結晶基板の製造を目的とする。 【構成】 ＳｉＣ単結晶基体と該基体表面上に形成され
たＳｉＣのエピタキシャル成長層とから構成され、該エ
ピタキシャル成長層の表面粗さはＺ０．００５μｍ以下
であるＳｉＣ単結晶基板。ＳｉＣ単結晶インゴットから
ＳｉＣ単結晶板を製作する工程において、インゴットか
ら基板状に加工し、鏡面仕上げをおこなう研磨工程と、
研磨された表面をイオンエッチングする反応性イオンエ
ッチング工程と、前記イオンエッチング工程で形成され
た表面にＳｉＣのエピタキシャル成長層を形成するエピ
タキシャル成長層形成工程とからなる半導体装置作製用
ＳｉＣ単結晶基板の製造方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高耐圧および耐環境性
半導体装置用材料として期待されているＳｉＣ単結晶の
エピタキシャル成長層を有するＳｉＣ単結晶基板および
該ＳｉＣ単結晶基板をＳｉＣ単結晶インゴットから作製
する方法に関する。
半導体装置用材料として期待されているＳｉＣ単結晶の
エピタキシャル成長層を有するＳｉＣ単結晶基板および
該ＳｉＣ単結晶基板をＳｉＣ単結晶インゴットから作製
する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＳｉＣは熱的、化学的に安定で広い禁制
帯幅を有すること、耐放射線性に富んでいることなどか
ら、高温、耐環境性電子デバイス材料として期待されて
いる。また、Ｓｉ半導体と比較して絶縁破壊電界が約１
桁大きいこと、電子飽和速度が約２倍大きいこと、熱伝
導率が３倍以上大きいことなどから、高耐圧パワーデバ
イス、マイクロ波パワーデバイスなどへの適用にも大き
な期待をもたれている。
帯幅を有すること、耐放射線性に富んでいることなどか
ら、高温、耐環境性電子デバイス材料として期待されて
いる。また、Ｓｉ半導体と比較して絶縁破壊電界が約１
桁大きいこと、電子飽和速度が約２倍大きいこと、熱伝
導率が３倍以上大きいことなどから、高耐圧パワーデバ
イス、マイクロ波パワーデバイスなどへの適用にも大き
な期待をもたれている。
【０００３】半導体装置用デバイスの作製にはイオン注
入、不純物拡散、気相ドープなどにより任意の伝導形を
得るための不純物制御が不可欠の技術ではあるが、Ｓｉ
Ｃ半導体は不純物拡散、イオン注入が困難なため、エピ
タキシャル成長中に不純物を添加する気相ドープにより
不純物制御をおこない、デバイスを作製している。この
ため、エピタキシャル成長はデバイス作製上重要な技術
となる。
入、不純物拡散、気相ドープなどにより任意の伝導形を
得るための不純物制御が不可欠の技術ではあるが、Ｓｉ
Ｃ半導体は不純物拡散、イオン注入が困難なため、エピ
タキシャル成長中に不純物を添加する気相ドープにより
不純物制御をおこない、デバイスを作製している。この
ため、エピタキシャル成長はデバイス作製上重要な技術
となる。
【０００４】上記のような優れた特性をもつＳｉＣ単結
晶のエピタキシャル成長層を基板上に作製するには、良
質のＳｉＣ単結晶基板の作製が不可欠であり、ＳｉＣ単
結晶インゴットからウェハー状態に加工された基板を作
製するために、ＳｉＣ基板の表面仕上げ状態がエピタキ
シャル成長層の形成に重大な影響を及ぼす。通常、Ｓｉ
基板などのエピタキシャル成長層を形成するための表面
の仕上げには、切り出された基板表面をラッピングする
研磨工程と、ラッピング時の加工歪を除去するエッチン
グ工程と、強アルカリ懸濁液と研磨剤を用いたＭＣＰ法
（Mechanical Chemical Polishing ）によるポリッシン
グ工程と、有機物、金属汚染などを除去する洗浄工程と
からなる。そして洗浄された表面にＳｉの単結晶層がエ
ピタキシャル成長により形成されている。
晶のエピタキシャル成長層を基板上に作製するには、良
質のＳｉＣ単結晶基板の作製が不可欠であり、ＳｉＣ単
結晶インゴットからウェハー状態に加工された基板を作
製するために、ＳｉＣ基板の表面仕上げ状態がエピタキ
シャル成長層の形成に重大な影響を及ぼす。通常、Ｓｉ
基板などのエピタキシャル成長層を形成するための表面
の仕上げには、切り出された基板表面をラッピングする
研磨工程と、ラッピング時の加工歪を除去するエッチン
グ工程と、強アルカリ懸濁液と研磨剤を用いたＭＣＰ法
（Mechanical Chemical Polishing ）によるポリッシン
グ工程と、有機物、金属汚染などを除去する洗浄工程と
からなる。そして洗浄された表面にＳｉの単結晶層がエ
ピタキシャル成長により形成されている。
【０００５】しかし、ＳｉＣはＳｉと異なり常温で酸、
アルカリに対して非常に安定であることから、前記Ｓｉ
基板で使用される処理溶液では、ＳｉＣの化学的エッチ
ングが不可能であり、化学反応による化学的エッチング
と研磨による物理的エッチングの両方の性格をもつＭＣ
Ｐ法は適用できない。また高温の酸、アルカリ溶液を用
いれば化学反応によるＳｉＣのエッチングは可能である
が、高温でのＭＣＰ法は高温の酸、アルカリ溶液に耐え
る装置がないという現状では困難である。
アルカリに対して非常に安定であることから、前記Ｓｉ
基板で使用される処理溶液では、ＳｉＣの化学的エッチ
ングが不可能であり、化学反応による化学的エッチング
と研磨による物理的エッチングの両方の性格をもつＭＣ
Ｐ法は適用できない。また高温の酸、アルカリ溶液を用
いれば化学反応によるＳｉＣのエッチングは可能である
が、高温でのＭＣＰ法は高温の酸、アルカリ溶液に耐え
る装置がないという現状では困難である。
【０００６】上記の理由によりＳｉＣ単結晶基板の表面
仕上げ工程は、ＳｉＣ単結晶インゴットを板状に切り出
した後、基板を面内で均一な厚さに加工するラッピング
工程と、鏡面仕上げをおこなうポリッシング工程と、基
板に付着した有機物、金属汚染などを除去する洗浄工程
と、研磨時に導入された研磨表面のダメージ層を除去す
るための酸化とその酸化膜の除去工程を順次おこなう方
法が知られている。
仕上げ工程は、ＳｉＣ単結晶インゴットを板状に切り出
した後、基板を面内で均一な厚さに加工するラッピング
工程と、鏡面仕上げをおこなうポリッシング工程と、基
板に付着した有機物、金属汚染などを除去する洗浄工程
と、研磨時に導入された研磨表面のダメージ層を除去す
るための酸化とその酸化膜の除去工程を順次おこなう方
法が知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記の研磨加工は、そ
の加工の荒さによりどうしても基板内部にダメージが入
ってしまう。このダメージの除去は、酸化や高温でのア
ルカリ液による化学的エッチングをおこなった場合、処
理表面に溝が形成されたり表面荒れが生じる。これは化
学的なエッチング処理において避けることができない問
題であり、他の手法を導入する必要がある。
の加工の荒さによりどうしても基板内部にダメージが入
ってしまう。このダメージの除去は、酸化や高温でのア
ルカリ液による化学的エッチングをおこなった場合、処
理表面に溝が形成されたり表面荒れが生じる。これは化
学的なエッチング処理において避けることができない問
題であり、他の手法を導入する必要がある。
【０００８】この他の方法として、ＭＣＰ法のような物
理的なエッチングと化学的エッチングを兼用した方法が
あるが、前述のようにＳｉＣの場合、ＭＣＰ法は適用で
きない。そこで研磨のような機械的処理を極力少なくし
て表面層のダメージ部を除去するには、プラズマで形成
された高速イオン、分子等を基板表面に当てるようなエ
ッチング法が好ましいと考えられる。これによりダメー
ジ領域を極力少なくおさえ、表面の物理的エッチングが
可能となる。
理的なエッチングと化学的エッチングを兼用した方法が
あるが、前述のようにＳｉＣの場合、ＭＣＰ法は適用で
きない。そこで研磨のような機械的処理を極力少なくし
て表面層のダメージ部を除去するには、プラズマで形成
された高速イオン、分子等を基板表面に当てるようなエ
ッチング法が好ましいと考えられる。これによりダメー
ジ領域を極力少なくおさえ、表面の物理的エッチングが
可能となる。
【０００９】上記の方法による表面仕上げの後、基板上
にＳｉＣ単結晶のエピタキシャル成長をおこなった場
合、エピタキシャル成長表面に多数の溝が発生し易く
（図１に示す従来法のエピタキシャル成長表面のノマル
スキー顕微鏡観察像の写真参照）、ＳｉＣ基板製品の特
性劣化および著しい歩留りの低下を招いているという問
題があった。これに対して、エピタキシャル成長後に見
られる溝の発生が起きにくいといわれているＣ面（００
０１）基板の利用により、前記問題の低減が可能である
が、この方法ではデバイス製作上で大きな制約を受ける
ことになる。
にＳｉＣ単結晶のエピタキシャル成長をおこなった場
合、エピタキシャル成長表面に多数の溝が発生し易く
（図１に示す従来法のエピタキシャル成長表面のノマル
スキー顕微鏡観察像の写真参照）、ＳｉＣ基板製品の特
性劣化および著しい歩留りの低下を招いているという問
題があった。これに対して、エピタキシャル成長後に見
られる溝の発生が起きにくいといわれているＣ面（００
０１）基板の利用により、前記問題の低減が可能である
が、この方法ではデバイス製作上で大きな制約を受ける
ことになる。
【００１０】本発明はこのような従来の問題に鑑みてな
されたものであり、上記の問題を解決して広い成長条件
下において良質なＳｉＣ単結晶エピタキシャル成長層を
有する基板およびその基板を製造する製造方法を確立す
ることを目的とする。
されたものであり、上記の問題を解決して広い成長条件
下において良質なＳｉＣ単結晶エピタキシャル成長層を
有する基板およびその基板を製造する製造方法を確立す
ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のＳｉＣ単結晶基
板は、ＳｉＣ単結晶基体と該基体表面上に形成されたＳ
ｉＣのエピタキシャル成長層とから構成され、該エピタ
キシャル成長層の表面粗さはＺ０．００５μｍ以下であ
る。本発明のＳｉＣ単結晶基板の製造方法は、ＳｉＣ単
結晶インゴットからＳｉＣ単結晶基板を製作する工程に
おいて、インゴットから基板状に加工し、鏡面仕上げを
おこなう研磨工程と、研磨された表面をイオンエッチン
グする反応性イオンエッチング工程と、前記イオンエッ
チング工程で形成された表面にＳｉＣのエピタキシャル
成長層を形成するエピタキシャル成長層形成工程とから
なる。
板は、ＳｉＣ単結晶基体と該基体表面上に形成されたＳ
ｉＣのエピタキシャル成長層とから構成され、該エピタ
キシャル成長層の表面粗さはＺ０．００５μｍ以下であ
る。本発明のＳｉＣ単結晶基板の製造方法は、ＳｉＣ単
結晶インゴットからＳｉＣ単結晶基板を製作する工程に
おいて、インゴットから基板状に加工し、鏡面仕上げを
おこなう研磨工程と、研磨された表面をイオンエッチン
グする反応性イオンエッチング工程と、前記イオンエッ
チング工程で形成された表面にＳｉＣのエピタキシャル
成長層を形成するエピタキシャル成長層形成工程とから
なる。
【００１２】本発明のＳｉＣ単結晶基板は、エピタキシ
ャル成長層に溝などがなく平坦な表面のエピタキシャル
膜層が形成されている。その平坦さは表面粗さＺで０．
００５μｍ以下である。表面粗さが０．０２μｍ以上で
あるとＳｉＣ単結晶基板としての特性を充分発揮するこ
とができないので好ましくない。エピタキシャル成長膜
表面に見られる溝の原因は、基板作製工程において研磨
時におこなわれた研磨表面のダメージを酸化（酸化膜
厚；３０ｎｍ）で除去する際にダメージ部（面欠陥）が
選択的に酸化されて溝が形成されていることが原因と考
えられる。そこで、研磨時のダメージが均一に除去でき
れば、溝の発生を抑制して平坦なエピタキシャル成長面
が形成できると期待される。
ャル成長層に溝などがなく平坦な表面のエピタキシャル
膜層が形成されている。その平坦さは表面粗さＺで０．
００５μｍ以下である。表面粗さが０．０２μｍ以上で
あるとＳｉＣ単結晶基板としての特性を充分発揮するこ
とができないので好ましくない。エピタキシャル成長膜
表面に見られる溝の原因は、基板作製工程において研磨
時におこなわれた研磨表面のダメージを酸化（酸化膜
厚；３０ｎｍ）で除去する際にダメージ部（面欠陥）が
選択的に酸化されて溝が形成されていることが原因と考
えられる。そこで、研磨時のダメージが均一に除去でき
れば、溝の発生を抑制して平坦なエピタキシャル成長面
が形成できると期待される。
【００１３】本発明は上記の知見に基づいて以下のよう
な工程で製造する。研磨工程は、ＳｉＣ単結晶インゴッ
トから切り出された基板のエピタキシャル成長層を形成
する表面を機械的に研磨鏡面化・洗浄してエッチングを
可能とするまでの工程である。ＳｉＣ単結晶インゴット
から切り出された基板を板状に加工するラッピングの
後、鏡面仕上げをおこなうポリッシングをおこなう。次
いで有機物汚染を除去する有機洗浄、金属汚染を除去す
る洗浄を順次おこなう。
な工程で製造する。研磨工程は、ＳｉＣ単結晶インゴッ
トから切り出された基板のエピタキシャル成長層を形成
する表面を機械的に研磨鏡面化・洗浄してエッチングを
可能とするまでの工程である。ＳｉＣ単結晶インゴット
から切り出された基板を板状に加工するラッピングの
後、鏡面仕上げをおこなうポリッシングをおこなう。次
いで有機物汚染を除去する有機洗浄、金属汚染を除去す
る洗浄を順次おこなう。
【００１４】たとえば、ラッピングでは粒径：５〜１０
μｍの研磨粒子を用いて研磨し、ポリッシングでは粒
径：０．１〜５μｍの研磨粒子を用いて研磨する。有機
洗浄では、たとえば、トリクロルエチレン、アセトン、
メタノール、純水の順に洗浄した後、硫酸と過酸化水素
水の混合溶液による洗浄、アンモニア水、過酸化水素
水、純水の混合溶液での洗浄をおこなう。さらに金属汚
染物洗浄では、たとえば、塩酸、過酸化水素水、純水の
混合溶液での洗浄をおこなう。
μｍの研磨粒子を用いて研磨し、ポリッシングでは粒
径：０．１〜５μｍの研磨粒子を用いて研磨する。有機
洗浄では、たとえば、トリクロルエチレン、アセトン、
メタノール、純水の順に洗浄した後、硫酸と過酸化水素
水の混合溶液による洗浄、アンモニア水、過酸化水素
水、純水の混合溶液での洗浄をおこなう。さらに金属汚
染物洗浄では、たとえば、塩酸、過酸化水素水、純水の
混合溶液での洗浄をおこなう。
【００１５】本発明のエッチング工程は、物理的エッチ
ング特性を有する反応性イオンエッチング（以下ＲＩＥ
（Reactive Ion Etching）という）の有効性に基づくも
のである。ＲＩＥのエッチング機構はスパッタ効果によ
る物理的エッチングと化学反応による化学的なエッチン
グからなる。ＲＩＥ条件およびガス種をかえることによ
り、スパッタ効果の大きいエッチングから化学反応の大
きいエッチングまで変化させることができる。つまりＲ
ＩＥ条件およびガス種の最適化により、ＭＣＰ法と同様
の効果が期待できる。また、Ｓｉ単結晶へのＲＩＥとア
モルファスＳｉへのＲＩＥを比較した場合、ＲＩＥ条件
およびガス種の最適化によりエッチング速度をほとんど
等しくできることから、ＳｉＣのＲＩＥにおいても、ダ
メージ部と非ダメージ部を均一にエッチングすることが
できる。
ング特性を有する反応性イオンエッチング（以下ＲＩＥ
（Reactive Ion Etching）という）の有効性に基づくも
のである。ＲＩＥのエッチング機構はスパッタ効果によ
る物理的エッチングと化学反応による化学的なエッチン
グからなる。ＲＩＥ条件およびガス種をかえることによ
り、スパッタ効果の大きいエッチングから化学反応の大
きいエッチングまで変化させることができる。つまりＲ
ＩＥ条件およびガス種の最適化により、ＭＣＰ法と同様
の効果が期待できる。また、Ｓｉ単結晶へのＲＩＥとア
モルファスＳｉへのＲＩＥを比較した場合、ＲＩＥ条件
およびガス種の最適化によりエッチング速度をほとんど
等しくできることから、ＳｉＣのＲＩＥにおいても、ダ
メージ部と非ダメージ部を均一にエッチングすることが
できる。
【００１６】これらのことから、ＲＩＥにより、化学的
エッチングのみでは不可能であった表面平坦性を保った
均一なダメージ層の除去をおこなうものである。ＲＩＥ
工程では、スパッタ効果の大きい条件でエッチングをお
こなう。これは化学反応の影響が強くなると、研磨によ
るダメージ部を選択的にエッチングしやすくなり、ＲＩ
Ｅにより溝の発生を促進してしまうからである。エッチ
ングガスは、たとえばＣＦ4 と酸素との混合ガスを用い
る。エッチング条件としてはスパッタ効果の強い圧力が
好ましい。エッチング深さとしては２００ｎｍ〜４００
ｎｍが好ましい。高い圧力または４００ｎｍをこすエッ
チングをおこなう場合、ＲＩＥによる表面あれが生じ好
ましくない。エッチング深さ２００ｎｍより浅いエッチ
ングではダメージ除去の効果が著しく低下するため好ま
しくない。
エッチングのみでは不可能であった表面平坦性を保った
均一なダメージ層の除去をおこなうものである。ＲＩＥ
工程では、スパッタ効果の大きい条件でエッチングをお
こなう。これは化学反応の影響が強くなると、研磨によ
るダメージ部を選択的にエッチングしやすくなり、ＲＩ
Ｅにより溝の発生を促進してしまうからである。エッチ
ングガスは、たとえばＣＦ4 と酸素との混合ガスを用い
る。エッチング条件としてはスパッタ効果の強い圧力が
好ましい。エッチング深さとしては２００ｎｍ〜４００
ｎｍが好ましい。高い圧力または４００ｎｍをこすエッ
チングをおこなう場合、ＲＩＥによる表面あれが生じ好
ましくない。エッチング深さ２００ｎｍより浅いエッチ
ングではダメージ除去の効果が著しく低下するため好ま
しくない。
【００１７】ＲＩＥ後、ＲＩＥ工程で生じたフロロカー
ボンなどの汚染層除去を目的として、たとえば、酸素ガ
スなどによりエッチング面の汚染物を酸化し、そして生
成した酸化膜を、たとえば、弗化水素酸等を用いて除去
洗浄する。次いで酸化膜を除去し清浄化されたＳｉＣ単
結晶基板のエッチング面に、エピタキシャル成長を、た
とえば、ＣＶＤ法などにより６Ｈ−ＳｉＣ単結晶のエピ
タキシャル成長層を形成させる。これにより平坦性が高
く溝のないエピタキシャル成長層が、たとえば、６Ｈ−
ＳｉＣアチソン基板上に形成できる。
ボンなどの汚染層除去を目的として、たとえば、酸素ガ
スなどによりエッチング面の汚染物を酸化し、そして生
成した酸化膜を、たとえば、弗化水素酸等を用いて除去
洗浄する。次いで酸化膜を除去し清浄化されたＳｉＣ単
結晶基板のエッチング面に、エピタキシャル成長を、た
とえば、ＣＶＤ法などにより６Ｈ−ＳｉＣ単結晶のエピ
タキシャル成長層を形成させる。これにより平坦性が高
く溝のないエピタキシャル成長層が、たとえば、６Ｈ−
ＳｉＣアチソン基板上に形成できる。
【００１８】
【作用】本発明のＳｉＣ単結晶基板の製造方法は、エピ
タキシャル成長層形成工程を研磨工程とＲＩＥ工程によ
る処理をおこなった後の基板にエピタキシャル成長をお
こなっている。このＲＩＥ処理工程でのエッチングがＳ
ｉＣのダメージ部と非ダメージ部とを均一にエッチング
できるので、表面平坦性を保ったまま均一なダメージ部
の除去ができる。その結果、表面平坦性を保った面上に
形成されるエピタキシャル成長層は溝などのない均一な
エピタキシャル成長層となる。
タキシャル成長層形成工程を研磨工程とＲＩＥ工程によ
る処理をおこなった後の基板にエピタキシャル成長をお
こなっている。このＲＩＥ処理工程でのエッチングがＳ
ｉＣのダメージ部と非ダメージ部とを均一にエッチング
できるので、表面平坦性を保ったまま均一なダメージ部
の除去ができる。その結果、表面平坦性を保った面上に
形成されるエピタキシャル成長層は溝などのない均一な
エピタキシャル成長層となる。
【００１９】このＳｉＣ単結晶基板は、均一なエピタキ
シャル成長層を有し表面粗さがＺ０．００５μｍ以下で
良好な半導体デバイスが歩留りよく製造できる。
シャル成長層を有し表面粗さがＺ０．００５μｍ以下で
良好な半導体デバイスが歩留りよく製造できる。
【００２０】
【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。 （実施例）〔研磨工程〕６Ｈ−ＳｉＣ単結晶インゴット
より＜１１２＞方向に４°オフして切り出した板状の６
Ｈ−ＳｉＣ単結晶基板のＳｉ面（０００１）を、ダイア
モンドバッド（＃６００）により研磨し、続いてダイア
モンドスラリー（研磨粒子径；９μｍ）によりラッピン
グをおこない、表面がほぼ平坦な基板に仕上げた。
より＜１１２＞方向に４°オフして切り出した板状の６
Ｈ−ＳｉＣ単結晶基板のＳｉ面（０００１）を、ダイア
モンドバッド（＃６００）により研磨し、続いてダイア
モンドスラリー（研磨粒子径；９μｍ）によりラッピン
グをおこない、表面がほぼ平坦な基板に仕上げた。
【００２１】その後さらに表面を鏡面に仕上げるため、
ダイヤモンドスラリー（磨粒粒子径：４μｍ）およびバ
フを用いたポリッシングをおこなった。そして基板表面
の有機物汚染除去のため、有機洗浄（トリクロルエチレ
ン、アセトン、メチルアルコール、純水の順におこな
う）、キャロス洗浄（硫酸（９６％）：過酸化水素水
（３０％）＝４：１の混合溶液による９０℃１０分
間）、スタンダード１洗浄アンモニア水濃度（３０
％）：過酸化水素水濃度（３０％）：水＝１：１：４の
混合溶液による９０℃、１０分間）、スタンダード２洗
浄（塩酸（塩化水素３．５％）：過酸化水素水（３０
％）：水＝１：１：４の混合溶液による９０℃、１０分
間）をおこなった。研磨後の表面のノマルスキー顕微鏡
観察像を図２ａに示す。この表面は均一に研磨されてい
る。
ダイヤモンドスラリー（磨粒粒子径：４μｍ）およびバ
フを用いたポリッシングをおこなった。そして基板表面
の有機物汚染除去のため、有機洗浄（トリクロルエチレ
ン、アセトン、メチルアルコール、純水の順におこな
う）、キャロス洗浄（硫酸（９６％）：過酸化水素水
（３０％）＝４：１の混合溶液による９０℃１０分
間）、スタンダード１洗浄アンモニア水濃度（３０
％）：過酸化水素水濃度（３０％）：水＝１：１：４の
混合溶液による９０℃、１０分間）、スタンダード２洗
浄（塩酸（塩化水素３．５％）：過酸化水素水（３０
％）：水＝１：１：４の混合溶液による９０℃、１０分
間）をおこなった。研磨後の表面のノマルスキー顕微鏡
観察像を図２ａに示す。この表面は均一に研磨されてい
る。
【００２２】〔反応性イオンエッチング工程（ＲＩＥ工
程）〕上記基板の研磨工程で生じたダメージ層を除去す
るためにＲＩＥにより、深さ約２００ｎｍのエッチング
をおこなった。条件としては、高周波電力；０．２６４
ｗ／ｃｍ2 、圧力；３．７Ｐａ、エッチングガス；ＣＦ
4 ：Ｏ2 ＝１０ｓｃｃｍ：２ｓｃｃｍである。
程）〕上記基板の研磨工程で生じたダメージ層を除去す
るためにＲＩＥにより、深さ約２００ｎｍのエッチング
をおこなった。条件としては、高周波電力；０．２６４
ｗ／ｃｍ2 、圧力；３．７Ｐａ、エッチングガス；ＣＦ
4 ：Ｏ2 ＝１０ｓｃｃｍ：２ｓｃｃｍである。
【００２３】その後、１１００℃、ｗｅｔＯ2 、流量：
１５０ｓｃｃｍ、２時間の条件で酸化（酸化膜厚；約３
０ｎｍ）をおこない、生成酸化膜を弗化水素酸により除
去した。図２ｂにＲＩＥ処理後のエッチング表面のノマ
ルスキー顕微鏡観察像を示す。図２ｂに示すようにエッ
チング面には溝などが認められず平坦な表面となってい
る。
１５０ｓｃｃｍ、２時間の条件で酸化（酸化膜厚；約３
０ｎｍ）をおこない、生成酸化膜を弗化水素酸により除
去した。図２ｂにＲＩＥ処理後のエッチング表面のノマ
ルスキー顕微鏡観察像を示す。図２ｂに示すようにエッ
チング面には溝などが認められず平坦な表面となってい
る。
【００２４】〔エピタキシャル成長層形成工程〕上記の
ＲＩＥ処理された基板をＣＶＤ法で１５００℃で６Ｈ−
ＳｉＣの単結晶のエピタキシャル成長を３時間おこなっ
て約１．８μｍの厚さのエピタキシャル成長層を形成し
た。図１のＡ部に示すようにＲＩＥ処理後にエピタキシ
ャル成長層を形成した面は、平坦で溝などは認められず
良好なエピタキシャル成長層が形成されている。 （比較例）比較として従来の研磨工程と通常のエッチン
グ工程をおこなった。
ＲＩＥ処理された基板をＣＶＤ法で１５００℃で６Ｈ−
ＳｉＣの単結晶のエピタキシャル成長を３時間おこなっ
て約１．８μｍの厚さのエピタキシャル成長層を形成し
た。図１のＡ部に示すようにＲＩＥ処理後にエピタキシ
ャル成長層を形成した面は、平坦で溝などは認められず
良好なエピタキシャル成長層が形成されている。 （比較例）比較として従来の研磨工程と通常のエッチン
グ工程をおこなった。
【００２５】すなわち、ラッピング工程、ポリッシング
工程を実施例と同様におこなった後、有機物および金属
汚染物を洗浄除去し、その後ＲＩＥ工程を経ることなく
実施例の酸化および酸化膜除去処理をおこない研磨工程
で生じたダメージ層の除去をおこなった。そして実施例
と同様の条件でエピタキシャル成長層を形成した。得ら
れたエピタキシャル成長層は図１Ｂ部に示すように、多
数の溝が存在していた。一方本実施例の表面仕上げをお
こなった後、６Ｈ−ＳｉＣ単結晶エピタキシャル成長を
おこなった場合は、比較例のエピタキシャル成長層に比
べて著しく平坦である。図１から明らかなように本実施
例の表面仕上げ特にＲＩＥ工程により、従来法に比較し
て明らかに表面溝の無い平坦で良質な６Ｈ−ＳｉＣ単結
晶膜が形成されていることがわかる。
工程を実施例と同様におこなった後、有機物および金属
汚染物を洗浄除去し、その後ＲＩＥ工程を経ることなく
実施例の酸化および酸化膜除去処理をおこない研磨工程
で生じたダメージ層の除去をおこなった。そして実施例
と同様の条件でエピタキシャル成長層を形成した。得ら
れたエピタキシャル成長層は図１Ｂ部に示すように、多
数の溝が存在していた。一方本実施例の表面仕上げをお
こなった後、６Ｈ−ＳｉＣ単結晶エピタキシャル成長を
おこなった場合は、比較例のエピタキシャル成長層に比
べて著しく平坦である。図１から明らかなように本実施
例の表面仕上げ特にＲＩＥ工程により、従来法に比較し
て明らかに表面溝の無い平坦で良質な６Ｈ−ＳｉＣ単結
晶膜が形成されていることがわかる。
【００２６】図３には実施例のＳｉＣ単結晶基板上への
６Ｈ−ＳｉＣエピタキシャル膜及び従来法によるＳｉＣ
単結晶基板上への６Ｈ−ＳｉＣエピタキシャル膜の、膜
厚と表面粗さとの関係が示されている。同図から明らか
に本実施例の６Ｈ−ＳｉＣエピタキシャル膜は従来の膜
に比べ、表面の粗さが１／５以下になっていることを実
験により確認している。
６Ｈ−ＳｉＣエピタキシャル膜及び従来法によるＳｉＣ
単結晶基板上への６Ｈ−ＳｉＣエピタキシャル膜の、膜
厚と表面粗さとの関係が示されている。同図から明らか
に本実施例の６Ｈ−ＳｉＣエピタキシャル膜は従来の膜
に比べ、表面の粗さが１／５以下になっていることを実
験により確認している。
【００２７】このように本実施例に係わる６Ｈ−ＳｉＣ
エピタキシャル膜は表面平坦性に優れていることがわか
る。
エピタキシャル膜は表面平坦性に優れていることがわか
る。
【００２８】
【発明の効果】本発明のＳｉＣ単結晶基板の製造方法
は、表面仕上げをおこなう際にＲＩＥ工程を導入したこ
とにより、溝のない平坦性の高いＳｉＣ単結晶のエピタ
キシャル成長層が形成できる。この平坦なエピタキシャ
ル成長層の表面に半導体装置を作製した場合、特性向上
および歩留りの向上が可能となる。
は、表面仕上げをおこなう際にＲＩＥ工程を導入したこ
とにより、溝のない平坦性の高いＳｉＣ単結晶のエピタ
キシャル成長層が形成できる。この平坦なエピタキシャ
ル成長層の表面に半導体装置を作製した場合、特性向上
および歩留りの向上が可能となる。
【図１】 この図は、従来法によるエピタキシャル成長
層（Ｂ部）と本実施例によるエピタキシャル成長層（Ａ
部）のノマルスキー顕微鏡像である。
層（Ｂ部）と本実施例によるエピタキシャル成長層（Ａ
部）のノマルスキー顕微鏡像である。
【図２】 この図は、実施例におけるＲＩＥ工程前後の
基板表面のノルマルスキー顕微鏡観察像である。ａがＲ
ＩＥ処理前、ｂがＲＩＥ処理後である。
基板表面のノルマルスキー顕微鏡観察像である。ａがＲ
ＩＥ処理前、ｂがＲＩＥ処理後である。
【図３】 この図は、本実施例と従来法によるエピタキ
シャルの膜厚と表面の粗さの関係のグラフである。
シャルの膜厚と表面の粗さの関係のグラフである。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年７月１９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】 この図は、従来法によるエピタキシャル成長
層（Ｂ部）と本実施例によるエピタキシャル成長層（Ａ
部）の結晶構造のノルマルスキー顕微鏡像である。
層（Ｂ部）と本実施例によるエピタキシャル成長層（Ａ
部）の結晶構造のノルマルスキー顕微鏡像である。
【図２】 この図は、実施例におけるＲＩＥ工程前後の
基板表面の結晶構造のノルマルスキー顕微鏡観察像であ
る。ａがＲＩＥ処理前、ｂ我ＲＩＥ処理後である。
基板表面の結晶構造のノルマルスキー顕微鏡観察像であ
る。ａがＲＩＥ処理前、ｂ我ＲＩＥ処理後である。
【図３】 この図は、本実施例と従来法によるエピタキ
シャルの膜厚と表面の粗さの関係のグラフである。
シャルの膜厚と表面の粗さの関係のグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村田 年生 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 三浦 篤志 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 ＳｉＣ単結晶基体と該基体表面上に形成
されたＳｉＣのエピタキシャル成長層とから構成され、
該エピタキシャル成長層の表面粗さはＺ０．００５μｍ
以下であるＳｉＣ単結晶基板。 - 【請求項２】 ＳｉＣ単結晶インゴットからＳｉＣ単結
晶基板を作製する工程において、インゴットから基板状
に加工し、鏡面仕上げを行う研磨工程と、研磨された表
面をイオンエッチングする反応性イオンエッチング工程
と、前記イオンエッチング工程で形成された表面にＳｉ
Ｃのエピタキシャル成長層を形成するエピタキシャル成
長層形成工程と、からなることを特徴とするＳｉＣ単結
晶基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35705392A JPH06188163A (ja) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | 半導体装置作製用ＳｉＣ単結晶基板とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35705392A JPH06188163A (ja) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | 半導体装置作製用ＳｉＣ単結晶基板とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06188163A true JPH06188163A (ja) | 1994-07-08 |
Family
ID=18452146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35705392A Pending JPH06188163A (ja) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | 半導体装置作製用ＳｉＣ単結晶基板とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06188163A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1992
- 1992-12-21 JP JP35705392A patent/JPH06188163A/ja active Pending
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