JPH09183700A - ＳｉＣ単結晶基板の製造方法 - Google Patents
ＳｉＣ単結晶基板の製造方法Info
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- JPH09183700A JPH09183700A JP34309895A JP34309895A JPH09183700A JP H09183700 A JPH09183700 A JP H09183700A JP 34309895 A JP34309895 A JP 34309895A JP 34309895 A JP34309895 A JP 34309895A JP H09183700 A JPH09183700 A JP H09183700A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＳｉＣ単結晶のインゴットからＳｉＣ単結晶
基板に加工するまでの工程で基板内部に深く不均一に導
入される表面加工変質部をドライエッチング法により除
去する際、基板表面の表面荒れを発生させず且つエッチ
ング前の平坦度を保ったまま表面加工変質部を完全に除
去する。 【解決手段】 インゴットから加工したＳｉＣ単結晶基
板にイオン化した不活性ガスを利用して基板の表面加工
変質部と非加工変質部の一部とをエッチングし、これに
より導入されるイオン照射損傷層を反応性ガスを利用し
たエッチングにより除去することで上記課題を解決す
る。
基板に加工するまでの工程で基板内部に深く不均一に導
入される表面加工変質部をドライエッチング法により除
去する際、基板表面の表面荒れを発生させず且つエッチ
ング前の平坦度を保ったまま表面加工変質部を完全に除
去する。 【解決手段】 インゴットから加工したＳｉＣ単結晶基
板にイオン化した不活性ガスを利用して基板の表面加工
変質部と非加工変質部の一部とをエッチングし、これに
より導入されるイオン照射損傷層を反応性ガスを利用し
たエッチングにより除去することで上記課題を解決す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高耐圧半導体素子
または高温や放射線環境下等で使用する耐環境用半導体
素子として利用が期待されるＳｉＣ単結晶基板の製造方
法に関する。
または高温や放射線環境下等で使用する耐環境用半導体
素子として利用が期待されるＳｉＣ単結晶基板の製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＳｉＣ単結晶のインゴットからＳｉＣ単
結晶基板に加工する工程は、先ず前記インゴットを任意
の仕様を満たすウエハ状に切り出すスライス工程と、任
意の板厚まで粗削りする研削工程と、基板の両面を平坦
かつ鏡面に仕上げる研磨工程と、以上までの工程で基板
に付着した有機物や金属を除去する洗浄工程と、加工工
程で基板内部に導入する研削傷や研磨傷等の表面加工変
質部を除去することから成る。
結晶基板に加工する工程は、先ず前記インゴットを任意
の仕様を満たすウエハ状に切り出すスライス工程と、任
意の板厚まで粗削りする研削工程と、基板の両面を平坦
かつ鏡面に仕上げる研磨工程と、以上までの工程で基板
に付着した有機物や金属を除去する洗浄工程と、加工工
程で基板内部に導入する研削傷や研磨傷等の表面加工変
質部を除去することから成る。
【０００３】この一連の加工工程を経た基板を使用した
後工程においてエピタキシャル膜またはダイオード等の
半導体素子を作製する場合、その膜質や特性は表面加工
変質部の残留度合によって大きく影響される。表面加工
変質部の変質の程度は基板表面から連続的に変化、減少
しているために一意的に表面加工変質部を定義できない
が、後工程での精度や特性に影響が生じない程度に表面
加工変質部を除去することが一連の加工工程の中で特に
重要である。
後工程においてエピタキシャル膜またはダイオード等の
半導体素子を作製する場合、その膜質や特性は表面加工
変質部の残留度合によって大きく影響される。表面加工
変質部の変質の程度は基板表面から連続的に変化、減少
しているために一意的に表面加工変質部を定義できない
が、後工程での精度や特性に影響が生じない程度に表面
加工変質部を除去することが一連の加工工程の中で特に
重要である。
【０００４】ＳｉＣはダイヤモンドに次ぐ硬度を有する
ため、インゴットから前記基板を作製するまでに非常に
硬い材料でしかも強い圧力を加えて加工しなければなら
なく、加工過程での加工変質がＳｉＣ単結晶基板内部に
深く入りやすい。基板内部に導入されるこの表面加工変
質部を除去する方法としてウェットエッチングが考えら
れるが、ＳｉＣは熱的にも化学的にも安定であるため室
温における酸やアルカリ溶液ではエッチングの効果がほ
とんどない。しかし、一部の高温アルカリ溶液や溶融酸
化剤等によってエッチングできることが知られている。
例えば、４００℃以上の溶融ＫＯＨが代表的であるが、
この方法を行うと微小な結晶欠陥までもが際だってエッ
チングされてＳｉＣ単結晶基板表面に肌荒れをおこして
しまい、半導体素子を作製する基板として使用すること
ができなくなる。このためウェットエッチングによる表
面加工変質部の除去は全く行われていない。
ため、インゴットから前記基板を作製するまでに非常に
硬い材料でしかも強い圧力を加えて加工しなければなら
なく、加工過程での加工変質がＳｉＣ単結晶基板内部に
深く入りやすい。基板内部に導入されるこの表面加工変
質部を除去する方法としてウェットエッチングが考えら
れるが、ＳｉＣは熱的にも化学的にも安定であるため室
温における酸やアルカリ溶液ではエッチングの効果がほ
とんどない。しかし、一部の高温アルカリ溶液や溶融酸
化剤等によってエッチングできることが知られている。
例えば、４００℃以上の溶融ＫＯＨが代表的であるが、
この方法を行うと微小な結晶欠陥までもが際だってエッ
チングされてＳｉＣ単結晶基板表面に肌荒れをおこして
しまい、半導体素子を作製する基板として使用すること
ができなくなる。このためウェットエッチングによる表
面加工変質部の除去は全く行われていない。
【０００５】前記加工工程でＳｉＣ単結晶基板内部に導
入される表面加工変質部を除去する従来の方法として、
ＳｉＣ単結晶基板を酸化して酸化された基板表面の酸化
膜を除去することで表面加工変質部も同時に除去できる
ことが知られている。この方法は、ＳｉＣ単結晶基板の
Ｃ面と呼ばれている面について効果あるが、Ｃ面の裏側
のＳｉ面と呼ばれる面については酸化を行った際に反対
に表面加工変質部が強調されて基板表面に肌荒れを発生
させる原因となる。このためこの方法を施したＳｉ面で
は半導体素子を作製する基板として使用することができ
なくなる。
入される表面加工変質部を除去する従来の方法として、
ＳｉＣ単結晶基板を酸化して酸化された基板表面の酸化
膜を除去することで表面加工変質部も同時に除去できる
ことが知られている。この方法は、ＳｉＣ単結晶基板の
Ｃ面と呼ばれている面について効果あるが、Ｃ面の裏側
のＳｉ面と呼ばれる面については酸化を行った際に反対
に表面加工変質部が強調されて基板表面に肌荒れを発生
させる原因となる。このためこの方法を施したＳｉ面で
は半導体素子を作製する基板として使用することができ
なくなる。
【０００６】一方、ＳｉＣ単結晶を利用した能動素子を
作製するために難波等（ReactiveIon-Beam Etching
of Silicon Carbide ; Japanese Journal of Ap
pl. Phy. vol.20, No.1, Jan., 1981; L38 ）や松
波等（Plasma Etching of CVD Grown Cubic Si
C Single Crystal ; Japanese Journal ofAppl.
Phy. vol.24, No.11, Nov., 1985; L873 ）は、イオ
ンビームやプラズマを利用したＳｉＣ単結晶のドライエ
ッチング法を研究報告している。最近になって、Palmou
r 等（United States Patent ; Patent No.4,946,5
47 , Aug.7 ,1990 ）や加納等（特開平６−１８８１６
３）は、このドライエッチング法を利用したＳｉＣ単結
晶基板の表面加工変質部の除去方法を開示している。ド
ライエッチング法による表面加工変質部の除去は、Ｃ面
およびＳｉ面について同じ効果があることが特徴であ
る。 Palmour等は、プラズマにより加工変質層を除去す
る際、除去後の基板表面に新たな損傷を全く生じさせな
い時間でエッチングを終了させる方法を開発した。ま
た、加納等は、エッチング深さ２００ｎｍから４００ｎ
ｍの反応性イオンエッチングにより基板表面に散在する
表面加工変質部と非変質部を均一に除去する方法を開示
している。
作製するために難波等（ReactiveIon-Beam Etching
of Silicon Carbide ; Japanese Journal of Ap
pl. Phy. vol.20, No.1, Jan., 1981; L38 ）や松
波等（Plasma Etching of CVD Grown Cubic Si
C Single Crystal ; Japanese Journal ofAppl.
Phy. vol.24, No.11, Nov., 1985; L873 ）は、イオ
ンビームやプラズマを利用したＳｉＣ単結晶のドライエ
ッチング法を研究報告している。最近になって、Palmou
r 等（United States Patent ; Patent No.4,946,5
47 , Aug.7 ,1990 ）や加納等（特開平６−１８８１６
３）は、このドライエッチング法を利用したＳｉＣ単結
晶基板の表面加工変質部の除去方法を開示している。ド
ライエッチング法による表面加工変質部の除去は、Ｃ面
およびＳｉ面について同じ効果があることが特徴であ
る。 Palmour等は、プラズマにより加工変質層を除去す
る際、除去後の基板表面に新たな損傷を全く生じさせな
い時間でエッチングを終了させる方法を開発した。ま
た、加納等は、エッチング深さ２００ｎｍから４００ｎ
ｍの反応性イオンエッチングにより基板表面に散在する
表面加工変質部と非変質部を均一に除去する方法を開示
している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前述の加工工程によっ
てＳｉＣ単結晶基板内部に導入される表面加工変質部の
深さは、加工装置または加工条件によって異なり基板内
部に不均一に入るため、Palmour等の方法では極端に深
く入る一部の表面加工変質部については除去できなくな
ることが予想される。また、加納等の開発した方法はエ
ッチングの深さが４００ｎｍを超える場合に前記基板表
面が荒れることを報告しており、表面加工変質部の一部
の深さが４００ｎｍ以上有する前記基板についてはこの
方法は適用できなくなる。
てＳｉＣ単結晶基板内部に導入される表面加工変質部の
深さは、加工装置または加工条件によって異なり基板内
部に不均一に入るため、Palmour等の方法では極端に深
く入る一部の表面加工変質部については除去できなくな
ることが予想される。また、加納等の開発した方法はエ
ッチングの深さが４００ｎｍを超える場合に前記基板表
面が荒れることを報告しており、表面加工変質部の一部
の深さが４００ｎｍ以上有する前記基板についてはこの
方法は適用できなくなる。
【０００８】本発明は上記課題を解決して、高耐圧半導
体素子または高温や放射線環境下等で使用できる耐環境
用半導体素子さらにはその他の半導体素子の材料として
広く利用できるＳｉＣ単結晶基板の製造方法を提供する
ものである。
体素子または高温や放射線環境下等で使用できる耐環境
用半導体素子さらにはその他の半導体素子の材料として
広く利用できるＳｉＣ単結晶基板の製造方法を提供する
ものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の加工工
程により鏡面に仕上げられたＳｉＣ単結晶基板にイオン
化した不活性ガスを利用して前記基板の表面加工変質部
と非加工変質部の一部とをエッチングする工程と、前記
工程により導入されるイオン照射損傷層を反応性ガスを
利用したエッチングにより除去する工程を有することを
特徴とするＳｉＣ単結晶基板の製造方法を提供する。
程により鏡面に仕上げられたＳｉＣ単結晶基板にイオン
化した不活性ガスを利用して前記基板の表面加工変質部
と非加工変質部の一部とをエッチングする工程と、前記
工程により導入されるイオン照射損傷層を反応性ガスを
利用したエッチングにより除去する工程を有することを
特徴とするＳｉＣ単結晶基板の製造方法を提供する。
【００１０】また本発明は、前記イオン化した不活性ガ
スまたは反応性ガスを用いてエッチングする装置として
反応性イオンエッチング装置を用いることを特徴とする
請求項１記載のＳｉＣ単結晶基板の製造方法を提供す
る。
スまたは反応性ガスを用いてエッチングする装置として
反応性イオンエッチング装置を用いることを特徴とする
請求項１記載のＳｉＣ単結晶基板の製造方法を提供す
る。
【００１１】さらに本発明は、前記製造方法により製造
したＳｉＣ単結晶基板を酸化した後酸化膜を剥ぐ表面処
理を一回または複数回行う工程を有することを特徴とす
るＳｉＣ単結晶基板の製造方法を提供する。
したＳｉＣ単結晶基板を酸化した後酸化膜を剥ぐ表面処
理を一回または複数回行う工程を有することを特徴とす
るＳｉＣ単結晶基板の製造方法を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る工程を模式的
に表わした図面を用いて本発明を説明する。
に表わした図面を用いて本発明を説明する。
【００１３】本発明は、前述した加工工程の洗浄工程を
完了するとウエハ状の基板はＳｉＣ単結晶基板１と加工
過程で前記基板１内部に不均一に加工変質が導入された
表面加工変質部２からなり（図１（ａ））、不活性ガス
のイオンを表面加工変質部２に衝突させて前記変質部２
の構成物質を叩き出して前記変質部２を除去し（図１
（ｂ））、さらに非加工変質部の一部５を除去し（図１
（ｃ））、この時イオン照射損傷層３が新たに前記基板
１内部に生じるため反応性ガスを使用して前記損傷層３
を化学的反応を利用したエッチングにより除去すること
で（図１（ｄ））、前記変質部２および前記損傷層３の
有しないＳｉＣ単結晶基板（図１（ｅ））を作製するも
のである。
完了するとウエハ状の基板はＳｉＣ単結晶基板１と加工
過程で前記基板１内部に不均一に加工変質が導入された
表面加工変質部２からなり（図１（ａ））、不活性ガス
のイオンを表面加工変質部２に衝突させて前記変質部２
の構成物質を叩き出して前記変質部２を除去し（図１
（ｂ））、さらに非加工変質部の一部５を除去し（図１
（ｃ））、この時イオン照射損傷層３が新たに前記基板
１内部に生じるため反応性ガスを使用して前記損傷層３
を化学的反応を利用したエッチングにより除去すること
で（図１（ｄ））、前記変質部２および前記損傷層３の
有しないＳｉＣ単結晶基板（図１（ｅ））を作製するも
のである。
【００１４】前記変質部２と非加工変質部の一部５とを
エッチングするとしたのは、後工程で影響が出ない程度
までオーバーエッチングする必要があるからである。し
かし、オーバーエッチングすることは生産性の低下につ
ながるためその度合は極力小さいことが望ましい。
エッチングするとしたのは、後工程で影響が出ない程度
までオーバーエッチングする必要があるからである。し
かし、オーバーエッチングすることは生産性の低下につ
ながるためその度合は極力小さいことが望ましい。
【００１５】前記変質部２を除去する工程において、前
記変質部２には加工変質部と非加工変質部が散在してい
て両者を均一にしかも最初の加工精度を保ったまま前記
変質部２を除去することが必須であり、化学的反応を伴
わない不活性ガスを使用した純粋な物理的効果のみによ
るエッチングを施すことが適当である。
記変質部２には加工変質部と非加工変質部が散在してい
て両者を均一にしかも最初の加工精度を保ったまま前記
変質部２を除去することが必須であり、化学的反応を伴
わない不活性ガスを使用した純粋な物理的効果のみによ
るエッチングを施すことが適当である。
【００１６】前記変質部２を除去するエッチングは比較
的低エネルギーのイオン衝突であるため、前記損傷層３
は原子空孔や格子間原子等の微小欠陥で構成されてしか
も前記基板１のごく表面層に均一に導入される。このた
め前記損傷層３を除去する工程において、物理的効果に
よるエッチングが全くなく化学的反応のみを利用したエ
ッチングを施すことが適当である。
的低エネルギーのイオン衝突であるため、前記損傷層３
は原子空孔や格子間原子等の微小欠陥で構成されてしか
も前記基板１のごく表面層に均一に導入される。このた
め前記損傷層３を除去する工程において、物理的効果に
よるエッチングが全くなく化学的反応のみを利用したエ
ッチングを施すことが適当である。
【００１７】上述のイオン化した不活性ガスまたは反応
性ガスを用いてエッチングする装置として、前記両ガス
を簡単な切り換えにより同一装置内で連続に処理でき且
つガス圧力を物理的効果を引き出す低圧力から化学的反
応効果を促進する高圧力まで可変できることが必須であ
るため、反応性イオンエッチング装置を用いることが望
ましい。
性ガスを用いてエッチングする装置として、前記両ガス
を簡単な切り換えにより同一装置内で連続に処理でき且
つガス圧力を物理的効果を引き出す低圧力から化学的反
応効果を促進する高圧力まで可変できることが必須であ
るため、反応性イオンエッチング装置を用いることが望
ましい。
【００１８】さらに前記エッチング工程が終了した後の
前記基板１に酸化処理を施してできた酸化膜４（図１
（ｆ））を剥ぐことで、反応性ガスを利用したエッチン
グ後にごくわずかに残る前記損傷層３や化学的反応を利
用したエッチングに伴って生じる前記基板１上の残留生
成物等を同時に除去することができるために、基板表面
がより完全な結晶性を有しかつ清浄化されたＳｉＣ単結
晶基板（図１（ｇ））が作製できる。
前記基板１に酸化処理を施してできた酸化膜４（図１
（ｆ））を剥ぐことで、反応性ガスを利用したエッチン
グ後にごくわずかに残る前記損傷層３や化学的反応を利
用したエッチングに伴って生じる前記基板１上の残留生
成物等を同時に除去することができるために、基板表面
がより完全な結晶性を有しかつ清浄化されたＳｉＣ単結
晶基板（図１（ｇ））が作製できる。
【００１９】
【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明す
る。
る。
【００２０】前述した加工工程の洗浄工程までを終了し
た６Ｈ−ＳｉＣ単結晶基板に本発明のエッチング法と従
来法の一つである反応性イオンエッチング法とを実施し
て、エッチング後の基板表面の荒れやエッチング時の残
留生成物の付着を総合的に評価するために分光分析計に
より測定した両表面の反射率を比較した。
た６Ｈ−ＳｉＣ単結晶基板に本発明のエッチング法と従
来法の一つである反応性イオンエッチング法とを実施し
て、エッチング後の基板表面の荒れやエッチング時の残
留生成物の付着を総合的に評価するために分光分析計に
より測定した両表面の反射率を比較した。
【００２１】本発明において前述した加工時に前記基板
１内部に導入される前記変質部２をドライエッチングに
より除去することが可能な機器として、反応性イオンエ
ッチング装置（ＲＩＥ）、反応性スパッター装置（ＲＳ
Ｅ）、ＥＣＲ装置等のように、ガス圧力を一定に調整で
き、不活性ガスをイオン化してイオンを加速し前記変質
部２に衝突させて前記変質部２の構成物質を叩き出し、
この物質を排気する仕組があればよい。本実施例ではこ
のイオン化した不活性ガスを用いたエッチングの後に反
応性ガスを使用したエッチングを行うために利便性のよ
いＲＩＥ装置を使用した。不活性ガスとして、Ａｒ、Ｈ
ｅ、Ｎ2 等が使用できるが、本実施例においてはＳｉＣ
材料のドーパントにならず、また取扱いが容易なＡｒを
使用した。不活性ガスを用いたエッチングの条件とし
て、投入する高周波電力は前記損傷層３が基板のごく表
面層のみに生じる１Ｋｗ程度以下が好ましく、本実施例
では０．３Ｗ／ｃｍ2 であり、エッチング圧力は前記層
２のエッチング速度を速めるためにできる限り低い圧力
（１０Ｐａ以下）が好ましく、本実施例では装置の仕様
限界圧力の３Ｐａであり、Ａｒガス流量は２０ｓｃｃｍ
である。化学的反応を利用してエッチングする時に使用
する反応性ガスとして、ＣＦ4 、ＣＨＦ3 、ＳＦ6 等の
ハライドガスとＯ2 との混合が一般的に知られている。
本実施例において前記損傷層３を除去するために、ＣＦ
4 とＯ2 を使用した。化学的反応を利用したエッチング
の条件として、投入する高周波電力は前記損傷層３のみ
がエッチングされ新たにイオン照射損傷が生じにくい低
電力密度が好ましく、本実施例では０．１Ｗ／ｃｍ2 で
あり、エッチング圧力はＳｉＣ単結晶基板のごく表面層
のエッチングをゆっくり行うためにできる限り高い圧力
（２０Ｐａ以上）が好ましく、本実施例では装置の仕様
限界圧力に近い４０Ｐａであり、ＣＦ4 ガス流量は２０
ｓｃｃｍであり、Ｏ2 ガス流量は４０ｓｃｃｍである。
以上の条件により約９６０ｎｍをイオン化した不活性ガ
スを使用してエッチングし、約２０ｎｍを反応性ガスを
使用してエッチングしてＳｉＣ単結晶基板の表面を合計
約９８０ｎｍエッチングした。両ガスによるエッチング
深さは、事前の試験により後工程に影響する表面加工変
質部の厚さならびにそのばらつきを考慮して決めた。
１内部に導入される前記変質部２をドライエッチングに
より除去することが可能な機器として、反応性イオンエ
ッチング装置（ＲＩＥ）、反応性スパッター装置（ＲＳ
Ｅ）、ＥＣＲ装置等のように、ガス圧力を一定に調整で
き、不活性ガスをイオン化してイオンを加速し前記変質
部２に衝突させて前記変質部２の構成物質を叩き出し、
この物質を排気する仕組があればよい。本実施例ではこ
のイオン化した不活性ガスを用いたエッチングの後に反
応性ガスを使用したエッチングを行うために利便性のよ
いＲＩＥ装置を使用した。不活性ガスとして、Ａｒ、Ｈ
ｅ、Ｎ2 等が使用できるが、本実施例においてはＳｉＣ
材料のドーパントにならず、また取扱いが容易なＡｒを
使用した。不活性ガスを用いたエッチングの条件とし
て、投入する高周波電力は前記損傷層３が基板のごく表
面層のみに生じる１Ｋｗ程度以下が好ましく、本実施例
では０．３Ｗ／ｃｍ2 であり、エッチング圧力は前記層
２のエッチング速度を速めるためにできる限り低い圧力
（１０Ｐａ以下）が好ましく、本実施例では装置の仕様
限界圧力の３Ｐａであり、Ａｒガス流量は２０ｓｃｃｍ
である。化学的反応を利用してエッチングする時に使用
する反応性ガスとして、ＣＦ4 、ＣＨＦ3 、ＳＦ6 等の
ハライドガスとＯ2 との混合が一般的に知られている。
本実施例において前記損傷層３を除去するために、ＣＦ
4 とＯ2 を使用した。化学的反応を利用したエッチング
の条件として、投入する高周波電力は前記損傷層３のみ
がエッチングされ新たにイオン照射損傷が生じにくい低
電力密度が好ましく、本実施例では０．１Ｗ／ｃｍ2 で
あり、エッチング圧力はＳｉＣ単結晶基板のごく表面層
のエッチングをゆっくり行うためにできる限り高い圧力
（２０Ｐａ以上）が好ましく、本実施例では装置の仕様
限界圧力に近い４０Ｐａであり、ＣＦ4 ガス流量は２０
ｓｃｃｍであり、Ｏ2 ガス流量は４０ｓｃｃｍである。
以上の条件により約９６０ｎｍをイオン化した不活性ガ
スを使用してエッチングし、約２０ｎｍを反応性ガスを
使用してエッチングしてＳｉＣ単結晶基板の表面を合計
約９８０ｎｍエッチングした。両ガスによるエッチング
深さは、事前の試験により後工程に影響する表面加工変
質部の厚さならびにそのばらつきを考慮して決めた。
【００２２】その後、同装置を使用して本発明の実施例
に使用した基板の未処理表面について従来方法の一つで
あるの反応性ガスのみによる方法（高周波電力０．２６
５Ｗ／ｃｍ2 、圧力３．７Ｐａ、ＣＦ4 ガス流量１０ｓ
ｃｃｍ、Ｏ2 ガス流量２ｓｃｃｍ）で約７５０ｎｍエッ
チングした。
に使用した基板の未処理表面について従来方法の一つで
あるの反応性ガスのみによる方法（高周波電力０．２６
５Ｗ／ｃｍ2 、圧力３．７Ｐａ、ＣＦ4 ガス流量１０ｓ
ｃｃｍ、Ｏ2 ガス流量２ｓｃｃｍ）で約７５０ｎｍエッ
チングした。
【００２３】上述の本発明と従来方法のエッチングの結
果、本発明の場合は従来方法で基板の表面荒れが生じる
と言われている４００ｎｍの２倍以上の深さのエッチン
グを行っても基板表面はエッチング前の鏡面を維持して
いたが、従来方法の場合は基板の表面荒れやエッチング
時の残留生成物の付着により肉眼でも基板表面の曇りが
確認できた。図２は、分光分析計により測定された本発
明のエッチング後の基板表面の反射率ｒ１に対する従来
法のエッチング後の反射率ｒ２の比率を表わしている。
反射率の測定ではビーム径４×６ｍｍの光を基板表面の
法線に対して１０°で入射し、６００から８００ｎｍま
での波長領域について実施した。本発明によるエッチン
グ後のＳｉＣ単結晶基板表面の反射率は従来方法による
エッチング後の反射率に比べて２倍以上良いことから、
本発明によるエッチングの方がエッチング後の基板表面
の荒れやエッチング時の残留生成物の付着が極めて少な
いことがわかる。
果、本発明の場合は従来方法で基板の表面荒れが生じる
と言われている４００ｎｍの２倍以上の深さのエッチン
グを行っても基板表面はエッチング前の鏡面を維持して
いたが、従来方法の場合は基板の表面荒れやエッチング
時の残留生成物の付着により肉眼でも基板表面の曇りが
確認できた。図２は、分光分析計により測定された本発
明のエッチング後の基板表面の反射率ｒ１に対する従来
法のエッチング後の反射率ｒ２の比率を表わしている。
反射率の測定ではビーム径４×６ｍｍの光を基板表面の
法線に対して１０°で入射し、６００から８００ｎｍま
での波長領域について実施した。本発明によるエッチン
グ後のＳｉＣ単結晶基板表面の反射率は従来方法による
エッチング後の反射率に比べて２倍以上良いことから、
本発明によるエッチングの方がエッチング後の基板表面
の荒れやエッチング時の残留生成物の付着が極めて少な
いことがわかる。
【００２４】次に前記変質部２と非加工変質部の一部５
とが除去されたことを確認するために、本発明と従来方
法のエッチング工程が終了したＳｉＣ単結晶基板に酸化
前洗浄（ＲＣＡ洗浄）を行い、１１５０℃でウェット酸
化処理を施した。その後に、表面粗さ計により基板表面
を１００μｍ走査した時の凹凸を測定してその自乗平均
値（ＲＭＳ）で加工変質部の残部を比較した。
とが除去されたことを確認するために、本発明と従来方
法のエッチング工程が終了したＳｉＣ単結晶基板に酸化
前洗浄（ＲＣＡ洗浄）を行い、１１５０℃でウェット酸
化処理を施した。その後に、表面粗さ計により基板表面
を１００μｍ走査した時の凹凸を測定してその自乗平均
値（ＲＭＳ）で加工変質部の残部を比較した。
【００２５】図３は、本発明によるエッチング法で約
１．５μｍのエッチングを行い、次いで前記酸化処理を
施した後にＳｉＣ単結晶基板表面の凹凸を測定したもの
である。図４は、反応性ガスのみを用いた従来のエッチ
ング法で基板の表面荒れが生じない約３５０ｎｍのエッ
チングを行い、次いで前記酸化処理を施した後にＳｉＣ
単結晶基板表面の凹凸を測定したものである。図４で
は、明らかに加工変質部の残部のピークが現われてい
て、３５０ｎｍ程度のエッチングでは基板表面から深く
導入された一部の加工変質部が残ることがわかる。本発
明の場合、基板表面のＲＭＳは７．８ｎｍであり、エッ
チング前の値（ＲＭＳ＝７．３ｎｍ）と殆ど変わらない
ことからエッチング前の基板表面の加工精度を維持した
まま加工変質部が完全に除去できている。従来方法の場
合、基板表面のＲＭＳは１１．０ｎｍであり、本発明の
ＲＭＳ値と比較して基板表面に加工変質部の残部が存在
することで１．４倍以上大きくなり、エッチング前の基
板表面の加工精度が低下する。また、本発明および従来
のエッチングを行わずに前記酸化処理だけを施した場
合、基板表面のＲＭＳは２２．０ｎｍであった。
１．５μｍのエッチングを行い、次いで前記酸化処理を
施した後にＳｉＣ単結晶基板表面の凹凸を測定したもの
である。図４は、反応性ガスのみを用いた従来のエッチ
ング法で基板の表面荒れが生じない約３５０ｎｍのエッ
チングを行い、次いで前記酸化処理を施した後にＳｉＣ
単結晶基板表面の凹凸を測定したものである。図４で
は、明らかに加工変質部の残部のピークが現われてい
て、３５０ｎｍ程度のエッチングでは基板表面から深く
導入された一部の加工変質部が残ることがわかる。本発
明の場合、基板表面のＲＭＳは７．８ｎｍであり、エッ
チング前の値（ＲＭＳ＝７．３ｎｍ）と殆ど変わらない
ことからエッチング前の基板表面の加工精度を維持した
まま加工変質部が完全に除去できている。従来方法の場
合、基板表面のＲＭＳは１１．０ｎｍであり、本発明の
ＲＭＳ値と比較して基板表面に加工変質部の残部が存在
することで１．４倍以上大きくなり、エッチング前の基
板表面の加工精度が低下する。また、本発明および従来
のエッチングを行わずに前記酸化処理だけを施した場
合、基板表面のＲＭＳは２２．０ｎｍであった。
【００２６】さらに、イオン照射損傷層３が除去された
ことを確認するために、本発明のエッチング法を施した
基板と不活性ガスを使用したエッチングのみの基板とを
ＲＢＳ法（Rutherford Backscatering Spectrometry
）で比較した。本発明のエッチング法を施した基板で
は、表面近傍でのランダムスペクトルとチャネリングス
ペクトルのイールド比が２％であり、数値計算値の０．
０２４に非常に近いため表面近傍は前記損傷層３が完全
に除去されたほぼ完全結晶であった。一方、不活性ガス
のみのエッチングの場合、イールド比が１０％以上にも
なり不活性ガスを使用したエッチングにおいて前記損傷
層３が形成されていた。
ことを確認するために、本発明のエッチング法を施した
基板と不活性ガスを使用したエッチングのみの基板とを
ＲＢＳ法（Rutherford Backscatering Spectrometry
）で比較した。本発明のエッチング法を施した基板で
は、表面近傍でのランダムスペクトルとチャネリングス
ペクトルのイールド比が２％であり、数値計算値の０．
０２４に非常に近いため表面近傍は前記損傷層３が完全
に除去されたほぼ完全結晶であった。一方、不活性ガス
のみのエッチングの場合、イールド比が１０％以上にも
なり不活性ガスを使用したエッチングにおいて前記損傷
層３が形成されていた。
【００２７】前記酸化処理に続いて、生成酸化膜をバフ
ァード弗酸によりエッチングする表面処理と前記酸化前
洗浄および前記酸化処理を施したＳｉＣ単結晶基板を用
いて、Ａｕ−ＳｉＣショットキー障壁ダイオードを作製
した結果、前記表面処理を施さない前記ダイオードより
も順方向電流のＯＮ電圧のばらつきが１０％に抑えら
れ、逆方向リーク電流が１／２以下に低減できた。
ァード弗酸によりエッチングする表面処理と前記酸化前
洗浄および前記酸化処理を施したＳｉＣ単結晶基板を用
いて、Ａｕ−ＳｉＣショットキー障壁ダイオードを作製
した結果、前記表面処理を施さない前記ダイオードより
も順方向電流のＯＮ電圧のばらつきが１０％に抑えら
れ、逆方向リーク電流が１／２以下に低減できた。
【００２８】前述のごとく本発明は、ＳｉＣ単結晶のイ
ンゴットからＳｉＣ単結晶基板に加工するまでの工程で
基板内部に深く導入される表面加工変質部をドライエッ
チングを利用して除去する際、基板表面の表面荒れを発
生させず且つエッチング前の平坦度を保ったままＳｉＣ
単結晶基板を作製できる。
ンゴットからＳｉＣ単結晶基板に加工するまでの工程で
基板内部に深く導入される表面加工変質部をドライエッ
チングを利用して除去する際、基板表面の表面荒れを発
生させず且つエッチング前の平坦度を保ったままＳｉＣ
単結晶基板を作製できる。
【００２９】
【発明の効果】本発明による製造方法で作製されたＳｉ
Ｃ単結晶基板は、不活性ガスを用いたエッチングを施し
たことにより、ＳｉＣ単結晶インゴットから平坦かつ鏡
面を有する基板に加工するまでに生じる深い表面加工変
質部を基板の表面荒れを発生させることなくかつエッチ
ング前の平坦性を保ったまま除去することができる。こ
れによりこの基板上にトランジスタやダイオード等の電
子デバイスを作製すことで、これらのデバイスの特性や
均一性を向上でき、歩留りの向上が期待できる。
Ｃ単結晶基板は、不活性ガスを用いたエッチングを施し
たことにより、ＳｉＣ単結晶インゴットから平坦かつ鏡
面を有する基板に加工するまでに生じる深い表面加工変
質部を基板の表面荒れを発生させることなくかつエッチ
ング前の平坦性を保ったまま除去することができる。こ
れによりこの基板上にトランジスタやダイオード等の電
子デバイスを作製すことで、これらのデバイスの特性や
均一性を向上でき、歩留りの向上が期待できる。
【図１】 本発明に係る工程を模式的に説明するための
図である。
図である。
【図２】 本発明によるエッチング後のＳｉＣ単結晶基
板表面の反射率に対する従来方法を行った場合の反射率
の比率を表わす図である。
板表面の反射率に対する従来方法を行った場合の反射率
の比率を表わす図である。
【図３】 本発明によるエッチングとウェット酸化処理
を施した後のＳｉＣ単結晶基板表面の凹凸を示す図であ
る。
を施した後のＳｉＣ単結晶基板表面の凹凸を示す図であ
る。
【図４】 従来の方法によるエッチングとウェット酸化
処理を施した後のＳｉＣ単結晶基板表面の凹凸を示す図
である。
処理を施した後のＳｉＣ単結晶基板表面の凹凸を示す図
である。
１…ＳｉＣ単結晶基板、 ２…表面加工変質部、 ３…イオン照射損傷層、 ４…酸化膜、 ５…非加工変質部の一部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西川 猛 神奈川県川崎市中原区井1618番地 新日本 製鐵株式会社技術開発本部内
Claims (3)
- 【請求項１】 鏡面仕上げに加工されたＳｉＣ単結晶基
板にイオン化した不活性ガスを利用して前記基板の表面
加工変質部と非加工変質部の一部とをエッチングする工
程と、前記工程により導入されるイオン照射損傷層を反
応性ガスを利用したエッチングにより除去する工程を有
することを特徴とするＳｉＣ単結晶基板の製造方法。 - 【請求項２】 前記イオン化した不活性ガスまたは反応
性ガスを用いてエッチングする装置として反応性イオン
エッチング装置を用いることを特徴とする請求項１記載
のＳｉＣ単結晶基板の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の製造方法によ
り製造したＳｉＣ単結晶基板を酸化した後酸化膜を剥ぐ
表面処理を一回または複数回行う工程を有することを特
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 |
|---|---|---|---|
| JP34309895A JP3593195B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | ＳｉＣ単結晶基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP34309895A JP3593195B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | ＳｉＣ単結晶基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09183700A true JPH09183700A (ja) | 1997-07-15 |
| JP3593195B2 JP3593195B2 (ja) | 2004-11-24 |
Family
ID=18358933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34309895A Expired - Lifetime JP3593195B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | ＳｉＣ単結晶基板の製造方法 |
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Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005064392A (ja) * | 2003-08-19 | 2005-03-10 | Neomax Co Ltd | ＳｉＣ単結晶基板の製造方法 |
| WO2006090432A1 (ja) | 2005-02-22 | 2006-08-31 | Neomax Co., Ltd. | ＳｉＣ単結晶基板の製造方法 |
| JP2008227534A (ja) * | 2002-11-08 | 2008-09-25 | Hitachi Metals Ltd | ＳｉＣ基板 |
| EP2056340A1 (en) * | 2006-08-25 | 2009-05-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for producing silicon carbide substrate and silicon carbide substrate |
| WO2010090024A1 (ja) * | 2009-02-04 | 2010-08-12 | 日立金属株式会社 | 炭化珪素単結晶基板およびその製造方法 |
| WO2012070368A1 (ja) * | 2010-11-24 | 2012-05-31 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素半導体装置の製造方法および炭化珪素半導体装置の製造装置 |
| JP2015002218A (ja) * | 2013-06-13 | 2015-01-05 | 学校法人関西学院 | ＳｉＣ基板の表面処理方法 |
| US9222198B2 (en) | 2009-08-27 | 2015-12-29 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | SiC single crystal wafer and process for production thereof |
| JP6048581B2 (ja) * | 2013-06-04 | 2016-12-21 | 新日鐵住金株式会社 | エピタキシャル炭化珪素ウエハ用炭化珪素単結晶基板の製造方法 |
| CN110301036A (zh) * | 2017-02-16 | 2019-10-01 | 信越聚合物株式会社 | 蚀刻方法 |
| CN110313055A (zh) * | 2017-02-16 | 2019-10-08 | 信越聚合物株式会社 | 蚀刻方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5061506B2 (ja) | 2006-06-05 | 2012-10-31 | 富士電機株式会社 | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
-
1995
- 1995-12-28 JP JP34309895A patent/JP3593195B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (20)
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|---|---|---|---|---|
| JP4678039B2 (ja) * | 2002-11-08 | 2011-04-27 | 日立金属株式会社 | ＳｉＣ基板 |
| JP2008227534A (ja) * | 2002-11-08 | 2008-09-25 | Hitachi Metals Ltd | ＳｉＣ基板 |
| JP2005064392A (ja) * | 2003-08-19 | 2005-03-10 | Neomax Co Ltd | ＳｉＣ単結晶基板の製造方法 |
| WO2006090432A1 (ja) | 2005-02-22 | 2006-08-31 | Neomax Co., Ltd. | ＳｉＣ単結晶基板の製造方法 |
| US7641736B2 (en) | 2005-02-22 | 2010-01-05 | Hitachi Metals, Ltd. | Method of manufacturing SiC single crystal wafer |
| EP2056340A1 (en) * | 2006-08-25 | 2009-05-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for producing silicon carbide substrate and silicon carbide substrate |
| EP2056340A4 (en) * | 2006-08-25 | 2011-01-12 | Sumitomo Electric Industries | PROCESS FOR PREPARING A SILICON CARBIDE SUBSTRATE AND SILICON CARBIDE SUBSTRATE |
| JP5516424B2 (ja) * | 2009-02-04 | 2014-06-11 | 日立金属株式会社 | エピタキシャル成長用炭化珪素単結晶基板の製造方法 |
| WO2010090024A1 (ja) * | 2009-02-04 | 2010-08-12 | 日立金属株式会社 | 炭化珪素単結晶基板およびその製造方法 |
| EP2394787A4 (en) * | 2009-02-04 | 2017-06-14 | Hitachi Metals, Ltd. | Silicon carbide monocrystal substrate and manufacturing method therefor |
| US9222198B2 (en) | 2009-08-27 | 2015-12-29 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | SiC single crystal wafer and process for production thereof |
| WO2012070368A1 (ja) * | 2010-11-24 | 2012-05-31 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素半導体装置の製造方法および炭化珪素半導体装置の製造装置 |
| JP2012114210A (ja) * | 2010-11-24 | 2012-06-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 炭化珪素半導体装置の製造方法および炭化珪素半導体装置の製造装置 |
| JP6048581B2 (ja) * | 2013-06-04 | 2016-12-21 | 新日鐵住金株式会社 | エピタキシャル炭化珪素ウエハ用炭化珪素単結晶基板の製造方法 |
| JP2017031050A (ja) * | 2013-06-04 | 2017-02-09 | 新日鐵住金株式会社 | エピタキシャル炭化珪素ウエハ用炭化珪素単結晶基板の製造方法及びエピタキシャル炭化珪素ウエハ用炭化珪素単結晶基板 |
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| CN110313055A (zh) * | 2017-02-16 | 2019-10-08 | 信越聚合物株式会社 | 蚀刻方法 |
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