JPWO2010090024A1 - 炭化珪素単結晶基板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図3は、本発明による炭化珪素単結晶基板の製造方法の第1の実施形態を示すフローチャートである。また、図4(a)から(c)は、炭化珪素単結晶基板の製造工程における工程断面図を示している。本実施形態では、気相法を用いたエッチングによって表面残留物を直接除去する。
図6は、本発明による炭化珪素単結晶基板の製造方法の第2の実施形態を示すフローチャートである。また、図7(a)から(d)は、炭化珪素単結晶基板の製造工程における工程断面図を示している。本実施形態では、CMP後に生じた表面残留物を気相で酸化し、生成した酸化物を除去する。
コロイダルシリカスラリー1に対して、酸化剤として濃度30mass%の過酸化水溶液を0.25の比で添加し、研磨スラリーを作製した。この研磨スラリーを用い、直径2インチの4H−SiC単結晶基板をCMPにより研磨した。(0001)面のC軸に対する主面のオフ角θは4°である。また、主面は、粒径1μm以下のダイヤモンド砥粒にて研磨されており、表面粗度Raは2nmである。基板を500g重/cm2の研磨面圧力で研磨定盤に押し付け、研磨定盤を30rpmで回転させることにより単結晶基板を研磨した。研磨定盤は直径15インチのバフ盤である。この条件で4時間研磨し、鏡面(表面粗度Raが1nm以下)に仕上げられた主面を有する炭化珪素単結晶基板を得た。
コロイダルシリカスラリーを用い、直径2インチの4H−SiC単結晶基板をCMPにより研磨した。(0001)面のC軸に対する主面のオフ角θは4°である。また、主面は、粒径1μm以下のダイヤモンド砥粒にて研磨されており、表面粗度Raは2nmである。基板を500g/cm2の研磨面圧力で研磨定盤に押し付け、研磨定盤を30rpmで回転させることにより単結晶基板を研磨した。研磨定盤は直径15インチのバフ盤である。この条件で4時間研磨し、鏡面(表面粗度Raが1nm以下)に仕上げられた主面を有する炭化珪素単結晶基板を得た。
実施例2と同様の条件の炭化珪素単結晶基板を用意し、実施例と同様の条件により主面をCMPにより研磨し、鏡面に仕上げられた主面を有する炭化珪素単結晶基板を得た。
実施例1と同様の条件の炭化珪素単結晶基板を用意し、実施例1と同様の条件により主面をCMPにより研磨し、鏡面に仕上げられた主面を有する炭化珪素単結晶基板を得た。主面上にCVD法により炭化珪素半導体層を成長したところ、筋状のステップバンチングが多数見られた。
実施例2と同様の条件の炭化珪素単結晶基板を用意し、実施例2と同様の条件により主面をCMPにより研磨し、鏡面に仕上げられた主面を有する炭化珪素単結晶基板を得た。主面上にCVD法により炭化珪素半導体層を成長したところ、筋状のステップバンチングが多数見られた。
実験例の結果から、気相エッチングを行うことにより、CMP後の炭化珪素単結晶基板の表面残留物が除去され、高品質な炭化珪素半導体層を形成することができるのが分かる。
10d ステップ構造
10S、10R 主面
11 加工変質層
13、73 表面残留物
13’ 酸化物
62、72 炭化珪素半導体層
62a 異相部分
72a ステップバンチング
Claims (17)
- 機械研磨が施された主面を有する炭化珪素単結晶基板を用意する工程(A)と、
砥粒が分散した研磨スラリーを用いて、前記炭化珪素単結晶基板の前記主面に化学機械研磨を施し、前記主面を鏡面に仕上げる工程(B)と、
前記鏡面に仕上げられた主面の少なくとも一部を気相で酸化し、酸化物を形成する工程(C’1)と、
前記酸化物を除去する工程(C’2)と
を包含する炭化珪素単結晶基板の製造方法。 - 前記工程(C’1)において、ウェット酸化法、陽極酸化法、プラズマ酸化法、熱酸化法およびオゾン酸化法のいずれかの方法によって、前記鏡面に仕上げられた主面の少なくとも一部の表面を酸化する請求項1に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。
- 前記工程(C’2)において、前記酸化物を気相法またはウェットエッチングによって、エッチングする請求項2に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。
- 前記工程(C’2)における気相法によるエッチングは、イオンエッチング、反応性イオンエッチング、プラズマエッチング、反応性イオンビームエッチングおよびイオンビームエッチングのいずれかである、請求項3に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。
- 前記工程(C’2)において、フッ化水素酸を含む水溶液を用いたウェットエッチングにより、前記酸化物をエッチングする請求項3に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。
- 前記工程(C’1)および(C’2)を交互に複数回繰り返して行う請求項5に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。
- 前記複数回繰り返して行う工程(C’2)のうち、最後の工程(C’2)をフッ化水素酸を含む水溶液によって行う請求項6に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。
- 機械研磨が施された主面を有する炭化珪素単結晶基板を用意する工程(A)と、
砥粒が分散した研磨スラリーを用いて、前記炭化珪素単結晶基板の前記主面に化学機械研磨を施し、前記主面を鏡面に仕上げる工程(B)と、
前記鏡面に仕上げられた主面の少なくとも一部を気相法によってエッチングする工程(C)と
を包含する炭化珪素単結晶基板の製造方法。 - 前記気相法によるエッチングは、イオンエッチング、反応性イオンエッチング、プラズマエッチング、反応性イオンビームエッチングおよびイオンビームエッチングのいずれかである、請求項8に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。
- 前記研磨スラリーは、過酸化水素、オゾン、過マンガン酸塩、過酢酸、過塩素酸塩、過ヨウ素酸、過ヨウ素酸塩および次亜塩素酸塩のうちから選ばれる少なくとも一種を含む酸化剤が溶解した分散媒を含み、前記砥粒は前記分散媒に分散している請求項8または9に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。
- 前記研磨スラリーの前記分散媒は、ペルオキソメタル酸イオンをさらに含む請求項10に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。
- 前記砥粒は酸化珪素砥粒である、請求項11に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。
- 前記工程(B)後の前記鏡面に仕上げられた主面は、炭化珪素の単結晶構造に由来するステップ構造を有している請求項12に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。
- 前記工程(C’2)後の前記エッチングが施された主面は、炭化珪素の単結晶構造に由来するステップ構造を有している請求項7に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。
- 前記工程(C)後の前記エッチングが施された主面は、炭化珪素の単結晶構造に由来するステップ構造を有している請求項9に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。
- 前記炭化珪素単結晶基板は六方晶構造を有する単結晶基板であり、前記主面の(0001)面のC軸に対するオフ角は4度以内である請求項1から15のいずれかに記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。
- 請求項1から16のいずれかの製造方法を用いて作製した炭化珪素単結晶基板。
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