TW202022176A - 碳化矽晶圓以及碳化矽晶圓的製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明的課題在於提供一種可提高光學式感測器的檢測率之碳化矽晶圓以及碳化矽晶圓的製造方法。本發明的碳化矽晶圓的製造方法係包括：犁地加工工序S141，對碳化矽晶圓20的至少背面22進行犁地加工；蝕刻工序S21，在前述犁地加工工序S141之後，藉由於矽蒸氣壓下進行加熱而對前述碳化矽晶圓20的至少背面22進行蝕刻；以及鏡面加工工序S31，在前述蝕刻工序S21之後，對前述碳化矽晶圓20的主表面21進行鏡面加工。藉此，獲得具備經鏡面加工的主表面21以及經犁地加工的背面22之碳化矽晶圓。

Description

碳化矽晶圓以及碳化矽晶圓的製造方法
本發明係關於一種碳化矽(SiC)晶圓以及碳化矽晶圓的製造方法。
近年來，與矽(Si)或砷化鎵(GaAs)半導體元件(semiconductor device)相比，由於碳化矽半導體元件可實現高耐壓、高效率以及高溫動作，故而作為節能或高性能半導體元件受到關注。
以往，市售的半導體元件用的碳化矽晶圓通常將主表面及背面加工成鏡面。另一方面，在矽晶圓等中，對晶圓的背面進行犁地加工(schreiner finish)(例如參照專利文獻1)。
藉由如此將晶圓的背面設為犁地面，容易識別晶圓的主表面以及背面。進而，有以下優點等：晶圓背面的摩擦係數變大而防止搬送時的滑動或裝置內的滑動；容易自靜電夾具方式的試樣台剝離。
另外，碳化矽晶圓係藉由將單晶碳化矽的錠(ingot)進行切片(slice)而形成。於切片所得的碳化矽晶圓的表面存在具有切片時所導入之結晶的應變或傷痕等之表面層(以下稱為加工變質層)。為了於元件製造工序中不使良率降低，必須去除該加工變質層。
以往，去除該加工變質層之主流係藉由使用了鑽石(diamond)研磨粒之表面加工而去除。近年來，對於不使用鑽石研磨粒之表面加工技術亦提出有各種方案。 例如，非專利文獻1中揭示有一種使用了碳化硼(B4 C)研磨粒之游離研磨粒研磨加工之技術。另外，專利文獻2中記載有一種藉由將碳化矽晶圓於矽蒸氣壓下進行加熱而進行蝕刻之蝕刻技術(以下亦稱為矽蒸氣壓蝕刻)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2004-200240號公報。 [專利文獻2]日本特開2011-247807號公報。 [非專利文獻]
[非專利文獻1]2014年度精密工學會秋季大會學術講演會講演論文集 p.605-606。
[發明所欲解決之課題]
但是，與單晶矽不同，由於單晶碳化矽係具有透光性，故而使可見光透過。因此，使用光學式感測器之元件製造工序中有不易檢測晶圓之問題。
本發明的第一課題在於提供一種可提高光學式感測器的檢測率之碳化矽晶圓以及碳化矽晶圓的製造方法。
另外，單晶碳化矽係具有次於鑽石等之硬度以及於(0001)面或(1-100)面容易裂開之特徵之硬脆材料，被分類為極難加工的材料。對半導體材料的加工工序所要求的是「高品質(高平坦度、無損傷)」、「低損耗(素材損耗、良率)」、「低成本(高能率、價格低廉的方法／工序)」，但越顯示高硬脆性，則這些要求越處於取捨(trade-off)之關係而難以兼顧。
其中，為了於工業上生產碳化矽晶圓，尤其要求製造高品質的碳化矽晶圓之技術。尤其是，具有加工變質層之碳化矽晶圓會產生於後續的元件製造工序中的高溫退火時SORI(翹曲)值增大之問題、或者龜裂(傷痕)或結晶應變作為缺陷表現出來等問題。
因此，較理想為於碳化矽晶圓的整個區域去除加工變質層。然而，並沒有將碳化矽晶圓的例如外周部或定向平面(orientation flat)等切口部、刻印部的周邊等主表面及背面以外的部位的加工變質層去除之方法。
本發明的第二課題在於提供一種去除了傷痕或晶格應變之高品質的碳化矽晶圓以及碳化矽晶圓的製造方法。
另外，減少表面加工中的單晶碳化矽的去除量(素材損耗)係有助於碳化矽晶圓的低成本化。亦即，藉由減少表面加工中的素材損耗，可增加自一個錠獲取碳化矽晶圓之片數，從而使每一片晶圓的單價下降。
本發明的第三課題提供一種可減少素材損耗之碳化矽晶圓的製造方法。
本發明的第四課題在於提供一種可減少素材損耗且自一個錠製造更多的碳化矽晶圓之碳化矽晶圓的製造方法。
另外，為了於工業上生產碳化矽晶圓，尤其要求製造高品質的碳化矽晶圓之技術。
本發明的第五課題在於提供一種可製造高品質的碳化矽晶圓之新穎的碳化矽晶圓的製造方法。 [用以解決課題的手段]
用以解決上述第一課題之本發明的一態樣的碳化矽晶圓係：具備經鏡面加工的主表面以及經犁地加工的背面。
如此，藉由將碳化矽晶圓的背面設為犁地面，可提高光學式感測器的檢測率。
該態樣中，前述背面的算術平均偏差Ra為50nm至300nm。 該態樣中，前述背面的最大高度Rz為0.5μm至5μm。 藉由設為此種粗糙度，可防止晶圓滑動，並且抑制顆粒等之附著，並且抑制夾持於試樣台時晶圓的平坦度惡化。
該態樣中，前述背面實質上無加工變質層。 如此，藉由於背面實質上不產生加工變質層，可形成適於元件製造工序之犁地面。
另外，解決上述第一課題之本發明的另一態樣的碳化矽晶圓係以下述方式獲得：對碳化矽晶圓的至少背面實施犁地加工後，藉由於矽蒸氣壓下進行加熱而對前述碳化矽晶圓的至少背面進行蝕刻。 如此，在犁地加工後於矽蒸氣壓下進行加熱，藉此可形成適於元件製造工序之犁地面。
另外，解決上述第一課題之本發明的另一態樣的碳化矽晶圓係以下述方式獲得：對碳化矽晶圓的至少背面實施犁地加工，藉由於矽蒸氣壓下進行加熱而對前述碳化矽晶圓的至少背面進行蝕刻後，對前述碳化矽晶圓的主表面進行鏡面加工。
該等態樣中，前述犁地加工係使用了碳化硼研磨粒及／或碳化矽研磨粒之游離研磨粒加工。
該等態樣中，晶圓厚度為1mm以下。
另外，本發明亦關於一種上述之碳化矽晶圓的製造方法。亦即，解決第一課題之本發明的碳化矽晶圓的製造方法係包括：犁地加工工序，對碳化矽晶圓的至少背面進行犁地加工；以及蝕刻工序，在前述犁地加工工序之後，藉由於矽蒸氣壓下進行加熱而對前述碳化矽晶圓的至少背面進行蝕刻。
單晶碳化矽係具有次於鑽石等之硬度以及於(0001)面或(1-100)面容易裂開之特徵之硬脆材料，被分類為極難加工的材料。但是，根據本發明的製造方法，針對此種難以加工的碳化矽晶圓，可於背面形成適於元件製造工序之犁地面。
該態樣中，進一步包括：鏡面加工工序，係在前述蝕刻工序之後，對前述碳化矽晶圓的主表面進行鏡面加工。
該態樣中，前述犁地加工工序係使用了碳化硼研磨粒及／或碳化矽研磨粒之游離研磨粒加工。
該態樣中，前述蝕刻工序具有：粗糙度調整工序，係藉由控制蝕刻量而以算術平均偏差Ra成為50nm至300nm之方式調整前述背面的粗糙度。
用以解決上述第二課題之本發明的一態樣的碳化矽晶圓係實質上無加工變質層。 另外，解決上述第二課題之本發明的另一態樣的碳化矽晶圓係具備：主表面，供製作半導體元件；背面，與前述主表面相對；外周部，連接於前述主表面及前述背面的外緣；切口部，設置於前述外周部的一部分；以及刻印部，設置於前述主表面或前述背面；前述主表面、前述背面、前述外周部、前述切口部以及前述刻印部實質上無加工變質層。 另外，解決上述第二課題之本發明的另一態樣的碳化矽晶圓實質上無源自表面再構成之晶格應變以外的晶格應變。 另外，解決上述第二課題之本發明的另一態樣的碳化矽晶圓係具備：主表面，供製作半導體元件；背面，與前述主表面相對；以及主體層，與前述主表面及前述背面鄰接；前述主體層相對於基準晶格之晶格應變量為0.01%以下。
如此，藉由實質上無源自表面再構成之晶格應變以外的晶格應變，可製成適於後續元件製造工序之高品質的碳化矽晶圓。
該態樣中，前述主體層相對於基準晶格之晶格應變量為0.01%以下。
該態樣中，在1500℃至2000℃之溫度範圍內加熱時SORI值不變化。
另外，解決上述第二課題之本發明的一態樣的碳化矽晶圓的製造方法係包括：平坦化工序，將碳化矽晶圓平坦化；以及蝕刻工序，在前述平坦化工序之後，藉由於矽蒸氣壓下進行加熱而對前述碳化矽晶圓的主表面及背面進行蝕刻。
該態樣中，前述蝕刻工序的處理溫度為1500℃以上。
該態樣中，包括：鏡面加工工序，係在前述蝕刻工序之後，對前述碳化矽晶圓的主表面進行鏡面加工。
該態樣中，在前述蝕刻工序之前，進一步包括：錠成形工序，將經結晶生長之單晶碳化矽的塊加工成圓柱狀的錠；切片工序，將前述錠進行切片而獲得薄圓板狀的碳化矽晶圓；刻印形成工序，將前述碳化矽晶圓表面選擇性地去除而形成刻印部；以及倒角工序，對前述碳化矽晶圓的外周部進行倒角。
用以解決上述第三課題之本發明的一態樣的碳化矽晶圓的製造方法係包括：平坦化工序，於修正莫氏硬度未達15之研磨粒之存在下將碳化矽晶圓平坦化；以及蝕刻工序，藉由於矽蒸氣壓下進行加熱而對前述碳化矽晶圓進行蝕刻。
藉由將此種平坦化工序與蝕刻工序組合，可減少加工變質層去除工序中去除之素材損耗量。
該態樣中，前述研磨粒係修正莫氏硬度13以上的研磨粒。 藉由使用此種硬度的研磨粒，可減少加工時間。
該態樣中，前述研磨粒係碳化硼研磨粒及／或碳化矽研磨粒。 藉由使用此種研磨粒的材料，與鑽石研磨粒相比，可減少材料成本。
該態樣中，前述平坦化工序係游離研磨粒方式。
該態樣中，藉由前述蝕刻工序將前述碳化矽晶圓蝕刻之量係每單面為10μm以下。
該態樣中，進一步包括：倒角工序，將前述碳化矽晶圓的外周部進行倒角；以及刻印形成工序，於前述碳化矽晶圓的表面形成刻印；前述倒角工序與前述刻印形成工序係在前述蝕刻工序前進行。
該態樣中，進一步包括：倒角工序，將前述碳化矽晶圓的外周部進行倒角；以及刻印形成工序，於前述碳化矽晶圓的表面形成刻印；前述倒角工序與前述刻印形成工序係在前述平坦化工序後進行。
用以解決上述第三課題之本發明的一態樣的碳化矽晶圓的製造方法係包括：平坦化工序，以游離研磨粒方式一邊將研磨粒破碎一邊將碳化矽晶圓平坦化；以及蝕刻工序，藉由於矽蒸氣壓下進行加熱而對前述碳化矽晶圓進行蝕刻。
藉由將此種平坦化工序與蝕刻工序組合，可減少加工變質層去除工序中去除之素材損耗量。
該態樣中，前述平坦化工序係以加工開始時的平均研磨粒徑成為20μm以上且加工結束時的平均研磨粒徑成為未達20μm之方式，一邊將研磨粒破碎一邊將碳化矽晶圓平坦化。 藉由於此種條件下一邊將研磨粒破碎一邊將碳化矽晶圓平坦化，可更薄且均勻地形成平坦化工序中導入至碳化矽晶圓之加工變質層，藉此可進一步減少素材損耗。
另外，解決上述第三課題之本發明的另一態樣的碳化矽晶圓的製造方法係包括：平坦化工序，使用具有游離研磨粒方式中破碎之脆性之研磨粒，以游離研磨粒方式將碳化矽晶圓平坦化；以及蝕刻工序，藉由於矽蒸氣壓下進行加熱而對前述碳化矽晶圓進行蝕刻。
藉由將使用此種研磨粒之平坦化工序與蝕刻工序組合，可減少加工變質層去除工序中去除之素材損耗量。
該態樣中，前述研磨粒滿足以下的脆性條件。 (脆性條件) 於加工壓力150g/cm2 之條件下，使用平均研磨粒徑調整為40μm之研磨粒，將碳化矽晶圓的表面以游離研磨粒方式雙面同時平坦化時，加工時間經過20分鐘後，平均研磨粒徑成為20μm以下。
該等態樣中，前述研磨粒係碳化硼研磨粒及／或碳化矽研磨粒。 藉由使用此種研磨粒的材料，與鑽石研磨粒相比，可減少材料成本。
該等態樣中，藉由前述蝕刻工序將前述碳化矽晶圓蝕刻之量係每單面為10μm以下。
該等態樣中，進一步包括：倒角工序，將前述碳化矽晶圓的外周部進行倒角；以及刻印形成工序，於前述碳化矽晶圓的表面形成刻印；前述倒角工序與前述刻印形成工序係在前述蝕刻工序前進行。
該等態樣中，進一步包括：倒角工序，將前述碳化矽晶圓的外周部進行倒角；以及刻印形成工序，於前述碳化矽晶圓的表面形成刻印；前述倒角工序與前述刻印形成工序係在前述平坦化工序後進行。
用以解決上述第四課題之本發明的一態樣的碳化矽晶圓的製造方法係包括：切片工序，將錠進行切片而獲得碳化矽晶圓；平坦化工序，將前述碳化矽晶圓平坦化；以及蝕刻工序，藉由於矽蒸氣壓下進行加熱而對前述碳化矽晶圓進行蝕刻，將前述平坦化工序中所導入之加工變質層去除；前述切片工序中獲得具有如下厚度的碳化矽晶圓，前述厚度係將包括前述平坦化工序及前述蝕刻工序之表面加工結束後的碳化矽晶圓的厚度加上122μm以下的厚度所得。
藉由於加工變質層去除工序中採用蝕刻工序，可減少該工序中的素材損耗。 具體而言，與122μm以下這種以往的方法相比，能以極少的素材損耗製造碳化矽晶圓。因此，只要利用切片工序切取「表面加工結束後的碳化矽晶圓的厚度加上122μm以下的厚度所得的厚度」的碳化矽晶圓即可。藉此，與以往的方法相比，可自一個錠製造更多的碳化矽晶圓。
該態樣中，前述切片工序獲得如下厚度的碳化矽晶圓，前述厚度係將包括前述平坦化工序及前述蝕刻工序之表面加工結束後的碳化矽晶圓的厚度加上未達100μm的厚度所得。
該態樣中，前述切片工序獲得如下厚度的碳化矽晶圓，前述厚度係將包括前述平坦化工序及前述蝕刻工序之表面加工結束後的碳化矽晶圓的厚度加上未達87μm的厚度所得。
該態樣中，前述切片工序獲得如下厚度的碳化矽晶圓，前述厚度係將包括前述平坦化工序及前述蝕刻工序之表面加工結束後的碳化矽晶圓的厚度加上61μm以上的厚度所得。
該態樣中，前述表面加工結束後的碳化矽晶圓的厚度為300μm至400μm。
該態樣中，前述切片工序獲得472μm以下的厚度的碳化矽晶圓。
該態樣中，前述蝕刻工序中的蝕刻量係於碳化矽晶圓的每單面為10μm以下。
該態樣中，前述平坦化工序使用碳化硼研磨粒及／或碳化矽研磨粒。 藉由使用此種研磨粒的材料，與以往的方法中通用的鑽石研磨粒相比，可減少材料成本。
該態樣中，前述平坦化加工係游離研磨粒方式。
該態樣中，進一步包括：倒角工序，將前述碳化矽晶圓的外周部進行倒角；以及刻印形成工序，於前述碳化矽晶圓的表面形成刻印；前述倒角工序與前述刻印形成工序係在前述蝕刻工序前進行。
該態樣中，進一步包括：倒角工序，將前述碳化矽晶圓的外周部進行倒角；以及刻印形成工序，於前述碳化矽晶圓的表面形成刻印；前述倒角工序與前述刻印形成工序係在前述平坦化工序後進行。
用以解決上述第五課題之本發明的一態樣的碳化矽晶圓的製造方法係包括：平坦化工序，將碳化矽晶圓平坦化；蝕刻工序，在前述平坦化工序之後，藉由於矽蒸氣壓下進行加熱而對前述碳化矽晶圓進行蝕刻；以及化學機械研磨工序，在前述蝕刻工序之後，對前述碳化矽晶圓的表面進行化學機械研磨加工。
如此，藉由包括以下工序而可製造高品質的碳化矽晶圓：平坦化工序，將碳化矽晶圓平坦化；蝕刻工序，將導入至晶圓內之應變層去除；以及化學機械研磨工序，將表面鏡面化。
該態樣中，進一步包括：倒角工序，將前述碳化矽晶圓的外周部進行倒角；以及刻印形成工序，於前述碳化矽晶圓的表面形成刻印；前述倒角工序與前述刻印形成工序係在前述蝕刻工序之前進行。 藉由在倒角工序或刻印形成工序之後進行蝕刻工序，亦能去除藉由倒角工序所形成之外周部以及藉由刻印形成工序所形成之刻印中的加工變質層。
該態樣中，前述倒角工序與前述刻印形成工序係在前述平坦化工序後進行。 如此，藉由先實施平坦化工序而去除碳化矽晶圓的起伏，可高精度地進行刻印形成工序中的刻印形成、倒角工序中的倒角位置的決定，可提高晶圓的均質性。
該態樣中，在前述蝕刻工序之後，不包括對碳化矽晶圓新導入加工變質層之工序。 藉由將可對碳化矽晶圓導入加工變質層之工序在蝕刻工序前全部實施，可製造高品質的碳化矽晶圓。
該態樣中，包括：化學機械研磨工序，係在前述蝕刻工序之後，對前述碳化矽晶圓的表面進行化學機械研磨加工。 在蝕刻工序之後，不夾有其他工序而立即地進行化學機械研磨工序，藉此可製造高品質的碳化矽晶圓。
該形態中，前述化學機械研磨工序係僅對碳化矽晶圓的(0001)面側進行化學機械研磨加工。 藉由僅對碳化矽晶圓的(0001)面側進行化學機械研磨加工，可製造具有鏡面及犁地面之高品質的碳化矽晶圓。
該態樣中，前述平坦化工序係使用碳化硼研磨粒及／或碳化矽研磨粒。 藉由使用此種研磨粒的材料，與鑽石研磨粒相比，可減少材料成本。
該等態樣中，藉由前述蝕刻工序將前述碳化矽晶圓蝕刻之量係每單面為10μm以下。 [發明功效]
根據所揭示之技術，可提供一種可提高光學式感測器的檢測率之碳化矽晶圓以及碳化矽晶圓的製造方法。 另外，根據所揭示之技術，可提供一種去除了傷痕或晶格應變之高品質的碳化矽晶圓以及碳化矽晶圓的製造方法。 另外，根據所揭示之技術，可提供一種可減少素材損耗之碳化矽晶圓的製造方法。 另外，根據所揭示之技術，可提供一種可減少素材損耗，可自一個錠製造更多的碳化矽晶圓之新穎的碳化矽晶圓的製造方法。 另外，根據所揭示之技術，可製造一種高品質的碳化矽晶圓。
其他課題、特徵及優點藉由與圖式及申請專利範圍一起提出時，閱讀以下所記載之實施方式而明確。
以下，對本發明的碳化矽晶圓的一實施形態進行詳細說明後，對本發明的碳化矽晶圓的製造方法的一實施形態進行詳細說明。
另外，圖22中表示自剖面觀察實施有機械加工處理之晶圓的表面之情形時的概念圖。碳化矽晶圓20係藉由下述方式形成：將單晶碳化矽的錠10進行切片而平坦化。此時，於碳化矽晶圓20的表面導入包含具有大量龜裂(傷痕)之龜裂層31或於晶格產生應變之應變層32之加工變質層30。另外，藉由雷射加工等將晶圓表面選擇性地去除而形成刻印部25之表面加工時，亦同樣地導入加工變質層30。 為了於元件製造工序中不使良率降低，必須去除該加工變質層30。亦即，較佳為使未導入有由表面加工所致之龜裂或晶格應變之加工變質層30下的主體層33露出。
另外，通常具有加工變質層30之碳化矽晶圓20具有起因於加工變質層30之翹曲。評價翹曲形狀之指標之一有SORI值(翹曲值)。該SORI值係指於以支持晶圓的背面而使原本的形狀不變之方式測定之情形時，自使用晶圓表面上的全部資料藉由最小平方法計算之最小平方平面起，至晶圓表面上的最高點與最低點為止的法線距離的合計。
對於該SORI值，新知曉晶圓的口徑越大越容易受到加工變質層30的影響。圖23中表示顯示單晶碳化矽晶圓的加工變質層30深度與SORI值的關係之圖表。如該圖23所示，可知加工變質層30深度越深，SORI值之值越大。另外，可知於將6吋單晶碳化矽晶圓與4吋單晶碳化矽晶圓比較之情形時，6吋單晶碳化矽晶圓容易受到加工變質層30的影響，SORI值變大。因此，為了減少碳化矽晶圓的翹曲，去除加工變質層30亦重要。
再者，本說明書中的說明中，將碳化矽晶圓20中的製作半導體元件的面(具體而言，使磊晶膜沈積之面)稱為主表面21，將與該主表面21相對之面稱為背面22。另外，將主表面21及背面22統稱為表面。再者，作為主表面21，可例示(0001)面或(000-1)面、自該等面設有幾度的偏離角之表面等。(再者，本說明書中，密勒指數之記載中，「-」意指之後的指數所帶之橫杠)。
[碳化矽晶圓] [解決第一課題之碳化矽晶圓] 解決第一課題之本發明的碳化矽晶圓20係具備：經鏡面加工的主表面21以及經犁地加工的背面22。 單晶碳化矽具有透光性而使可見光透過。因此，元件製造工序中，存在使用光學式感測器難以檢測晶圓之問題。本發明的碳化矽晶圓20藉由背面22為犁地面，與雙面為鏡面之先前的碳化矽晶圓相比，可提高利用光學式感測器之檢測率。 另外，由於晶圓背面的摩擦係數大，故而於搬送時或裝置內不易滑動，另外，自靜電夾具方式的試樣台容易剝離，具有元件製造工序中的優點。
本說明書中的說明中，犁地面的概念係表示如梨子果實的表皮般形成有微細凹凸之表面。作為該犁地面，例如可例示：無方向性且無秩序地組合有不定形且微細的斑點狀的凹凸之表面、或排列有朝向一方向延伸之條紋狀的凹凸之表面。
尤其是，藉由具有犁地面的背面22，自鏡面的主表面21側入射之可見光的反射率係不會於每波長產生不均。另一方面，於雙面為鏡面之情形時，因光之干涉等而導致於特定的波長區域內反射率變大，於每波長的反射率產生不均。
亦即，藉由犁地面使所入射之光擴散、散射，可抑制特定的波長區域內所產生之干涉等，可減小每波長的反射率之差。藉此，對於所使用之波長不同之各種光學式感測器，可提高檢測率。再者，較佳為可見光區域內的每波長的反射率之差為6%以下，更佳為可見光區域內的每波長的反射率之差為5%以下，進而較佳為可見光區域內的每波長的反射率之差為4%以下。
換言之，可見光下的鏡面側的反射率較理想為於每波長無不均，每波長的反射率之差為6%以下，更佳為每波長的反射率之差5%以下，進而較佳為每波長的反射率之差為4%以下。 如此，具備犁地面之碳化矽晶圓20係藉由減小每波長的反射率之差，可使各種波長的光學式感測器提高檢測率。亦即，藉由犁地面使所入射之光擴散、散射，可抑制特定的波長區域內所產生之干涉等，可減小每波長的反射率之差。
另外，入射至鏡面的主表面21之反射率於可見光的波長區域內較佳為10%以上，更佳為15%以上。另一方面，入射至犁地面的背面22之可見光的反射率較佳為5%以下，更佳為3%以下，進而較佳為2%以下。
關於具備具有此種反射率之犁地面之碳化矽晶圓20，元件製造工序中所使用之光學式感測器的檢測率高。亦即，此種犁地面由於反射率低而視認性高，故而可容易地檢測晶圓。另外，由於容易識別為鏡面(主表面21)，故而即便於晶圓或裝配之檢查工序等中，亦不會欲使焦點對準主表面21而誤使焦點對準背面22，從而可適當地進行檢查、診斷。
另外，數值中未表示，但作為犁地面的表面形狀，較佳為直徑不同的多個平緩的凸狀部排列成鱗狀之構造。藉由使犁地面構成為此種形狀，可進一步提高元件製造工序中的有利性。
再者，本說明書中的說明中，提及反射率時，係指將波長300nm至1500nm的電磁波照射至碳化矽晶圓的表面時，所照射之電磁波於表面發生反射之比率。另外，本說明書中的說明中，提及可見光時，係指波長360nm至830nm的電磁波。
較理想為包括碳化矽晶圓20的界面在內的可見光的外部透過率較佳為25%以下。具有此種外部透過率之碳化矽晶圓20的光學式感測器的檢測率高，可抑制元件製造工序中的檢測誤差。
再者，本說明書中的說明中，提及外部透過率時，係指將波長300nm至1500nm的電磁波照射至碳化矽晶圓的主表面21或背面22時，透過碳化矽晶圓20內之比率。
碳化矽晶圓20的厚度(晶圓厚度)較佳為1mm以下，更佳為500μm以下，進而較佳為50μm至350μm。 即便將碳化矽晶圓20設定為此種薄的厚度，藉由對背面22進行犁地加工，亦可提高光學式感測器的檢測率。
犁地面的算術平均粗糙度Ra較佳為50nm至300nm，更佳為75nm至200nm。 另外，犁地面的最大高度Rz較佳為0.5μm至5μm，更佳為0.75μm至2.5μm。
藉由以此種值形成犁地面的粗糙度，更強地發揮出以下優點：容易識別碳化矽晶圓20的主表面、背面，或晶圓背面的摩擦係數變大而防止搬送時或裝置內的滑動，自靜電夾具方式的試樣台容易剝離等。 進而，對於顆粒容易附著、或者夾持於試樣台時使晶圓的平坦度惡化等不良情況，可更強地抑制。
再者，本說明書中的說明中，提及算術平均粗糙度Ra及最大高度Rz時，係指依據日本工業標準(JIS；Japanese Industrial Standards)B0601-2001之算術平均粗糙度及最大高度。 另外，數值中未表示，但作為本發明的碳化矽晶圓20的犁地的表面形狀，較佳為成為具有去除微細毛邊而具有平滑邊緣之凸狀部之構造。
另一方面，鏡面的算術平均粗糙度Ra較佳為0.05nm至0.3nm，更佳為0.05nm至0.1nm。 另外，鏡面的最大高度Rz為0.2μm至1.2μm，更佳為0.2μm至0.4μm。 藉由如此般形成鏡面的表面，容易識別晶圓的主表面、背面。
碳化矽晶圓20亦可具備定向平面24或刻印部25。另外，碳化矽晶圓20的形狀並無特別限定，典型地為薄圓板狀。
[解決第二課題之碳化矽晶圓] 解決第二課題之本發明的碳化矽晶圓20係實質上無加工變質層30。亦即，於供製作半導體元件之主表面21、與主表面21相對之背面22、外周部23、定向平面24或凹口等切口部、刻印部25之任一者，均實質上無加工變質層30。換言之，較理想為實質上無源自表面再構成之晶格應變以外的晶格應變。進而，換言之，與主表面21及背面22鄰接之主體層33實質上無源自表面再構成之晶格應變以外的晶格應變。
另外，較理想為於碳化矽晶圓20的表面(主表面21及背面22)下的晶格未產生晶格應變。換言之，較理想為具備：主表面21、設置於前述主表面21正下方之主體層33以及設置於前述主體層33正下方之背面22。
此處，所謂「實質上無加工變質層」係指不存在對元件製造工序造成影響之程度的加工變質層。例如指無後述的晶格應變量超過0.01%之加工變質層。
另外，所謂「實質上無源自表面再構成之晶格應變以外的晶格應變」係指不存在對元件製造工序造成影響之程度的晶格應變。例如指構成碳化矽晶圓20之單晶碳化矽中表面以外的晶格應變量為0.01%以下。
如此，藉由於碳化矽晶圓20內整個區域不產生晶格應變，可提供適於元件製造工序之碳化矽晶圓20。 再者，本說明書中的說明中提及晶格應變時，係指除源自表面再構成之晶格應變以外的晶格應變。 再者，本說明書中的說明中提及晶格應變量時，係指將圖22中的主體層33的晶格與應變層的晶格比較時所產生之偏移量，由於僅為表示比率之數值，故而記為「%」。
碳化矽晶圓20表面下的晶格應變可藉由與成為基準之基準晶格比較而求出。作為測定該晶格應變之方法，例如可使用SEM-EBSD法。SEM-EBSD法係於掃描式電子顯微鏡(SEM)中基於藉由電子背向散射繞射(EBSD) 所獲得之菊池射線繞射圖形，可測定微小區域之應變之方法。該方法中，藉由將成為基準之基準晶格的繞射圖形與所測定之晶格的繞射圖形比較，可求出晶格應變量。
作為基準晶格，例如於認為未產生晶格應變之區域設定基準點R。亦即，較理想為於圖22中的主體層33的區域配置基準點R。通常，定論加工變質層30的深度成為10μm左右。因此，只要於認為較加工變質層30充分深之深度20μm至30μm左右之位置設定基準點R即可。 其次，將該基準點R處的晶格的繞射圖形、與以奈米級的間距測定之各測定區域的晶格的繞射圖形進行比較。藉此，可算出相對於基準點R之各測定區域的晶格應變量。
另外，表示設定認為未產生晶格應變之基準點R作為基準晶格之情形，但當然可將單晶碳化矽的理想晶格設為基準，或者將測定區域面內的佔大多數(例如超過半數以上)之晶格設為基準。
另外，作為求出碳化矽晶圓20表面下的晶格應變量之方法，可採用通用的應力測定方法，例如可例示：拉曼分光法、X射線繞射法、電子束繞射法等。
本發明的碳化矽晶圓20表面下的晶格相對於基準晶格之晶格應變量較佳為0.01%以下，更佳為0.005%以下，進而較佳為0.001%以下。 如此，藉由晶格應變量為0.01%以下，可抑制於後續的元件製造工序中產生起因於晶格應變之不良情況，從而可提供更高品質的碳化矽晶圓20。 另外，如此，可知藉由晶格應變量為0.01%以下，於碳化矽晶圓20內幾乎不產生應力，去除於加工變質層中亦不易去除之應變層。
碳化矽晶圓20的厚度(晶圓厚度)較佳為1mm以下，更佳為500μm以下，進而較佳為50μm至350μm。 即便將碳化矽晶圓20設定為此種薄的厚度，藉由對背面22進行犁地面加工，亦可提高光學式感測器的檢測率。
較理想為包括碳化矽晶圓20的界面在內的可見光的外部透過率較佳為25%以下。具有此種外部透過率之碳化矽晶圓20的光學式感測器的檢測率高，可抑制元件製造工序中的檢測誤差。
再者，本說明書中的說明中，提及外部透過率時，係指將波長300nm至1500nm的電磁波照射至碳化矽晶圓的主表面21或背面22時，透過碳化矽晶圓20內之比率。
另外，本發明的碳化矽晶圓在1500℃至2000℃之溫度範圍內加熱時SORI值不變化。亦即，由於在碳化矽晶圓20的整個區域內去除了加工變質層30，故而於後續的元件製造工序時不產生起因於加工變質層30之翹曲。 再者，本說明書中的「SORI值不變化」係指不會因加工變質層30而導致SORI值變化。例如，不包括因磊晶生長工序或離子注入工序等後續的元件製造工序中所導入之晶格應變或損傷等所致之SORI值之變化。
再者，本發明的碳化矽晶圓20中，不僅對於主表面21及背面22去除加工變質層30，即使對於難以機械加工之外周部23、定向平面24或凹口等切口部、刻印部25亦去除加工變質層30。因此，可抑制後續的元件製造工序中因加工變質層30而產生之缺陷等。
另外，本發明的碳化矽晶圓20亦可同時解決上述之第一課題及第二課題。
本發明的碳化矽晶圓20的製造方法並無特別限定，較佳為藉由後述的本發明的製造方法而製造。以下，對本發明的製造方法進行說明。
[碳化矽晶圓的製造方法] 以下，參照圖1至圖7，對本發明的碳化矽晶圓的製造方法更詳細地進行說明。圖式中表示較佳的實施形態。但是，可以多個不同的形態實施，並不限定於本說明書中所記載之實施形態。
再者，本發明的理解中，確認有用的是與先前的碳化矽晶圓的製造工序進行比較。因此，適宜參照圖24至圖27，一邊與先前的碳化矽晶圓的製造方法的各工序進行比較，一邊對本發明的碳化矽晶圓的製造方法中的各工序進行說明。
以下，依據圖1至圖7中所示之工序順序，對解決第一課題至第五課題之本發明的碳化矽晶圓的製造方法加以說明。
[解決第一課題之碳化矽晶圓的製造方法] 圖1至圖3係解決第一課題之碳化矽晶圓的製造工序。 解決第一課題之本發明的碳化矽晶圓的製造方法包括：錠成形工序(S11)，將經結晶生長之單晶碳化矽的塊加工成圓柱狀的錠10；結晶方位成形工序(S12)，以成為表示錠10的結晶方位之標記之方式於外周的一部分形成切口部；切片工序(S13)，將錠10進行切片而加工成薄圓板狀的碳化矽晶圓20；犁地加工工序(S141)，將碳化矽晶圓20的至少背面22製成犁地面；刻印形成工序(S15)，形成刻印部25；倒角工序(S16)，將外周部23進行倒角；蝕刻工序(S21)，藉由於矽蒸氣壓下進行加熱而對碳化矽晶圓20的至少背面22進行蝕刻；以及鏡面加工工序(S31)，將碳化矽晶圓20的主表面21製成鏡面。 再者，錠成形工序S11至倒角工序S16係晶圓形狀形成工序S10，蝕刻工序S21係加工變質層去除工序S20，鏡面加工工序S31係鏡面研磨工序S30。 以下，對各工序加以說明。
(1)錠成形工序 錠成形工序S11係將經結晶生長之單晶碳化矽的塊加工成圓柱狀的錠10之工序。該錠10通常以圓柱的長度方向成為[0001]方向之方式進行加工。
本發明的碳化矽晶圓的製造方法中，藉由與作為後續工序之蝕刻工序S21之組合，可將該錠成形工序S11中所導入之加工變質層30去除。
(2)結晶方位成形工序 結晶方位成形工序S12係以表示於錠成形工序S11中所形成之錠10的結晶方位之標記之方式，於錠外周的一部分形成切口部之工序。作為該切口部，可例示與[11-20]方向平行的平面(定向平面24)、設置於[11-20]方向的兩端之槽(凹口)等，以可特定出單晶碳化矽的結晶方位之方式形成。
本發明的碳化矽晶圓的製造方法中，藉由與作為後續工序之蝕刻工序S21之組合，可將該結晶方位成形工序S12中所導入之加工變質層30去除。
(3)切片工序 切片工序S13係將錠10進行切片而獲得薄圓板狀的碳化矽晶圓20之工序。 作為切片工序S13的切片方法，可例示：藉由使多條線往復運動而將錠10以預定的間隔進行切斷之多線切割機切斷、或者使電漿放電斷續地產生而進行切斷之放電加工法、於錠10中形成使雷射照射、聚光而成為切斷的基點之層之使用雷射之切斷等。
本發明的碳化矽晶圓的製造方法中，藉由與作為後續工序之蝕刻工序S21之組合，可將該切片工序S13中所導入之加工變質層30去除。尤其是，導入至作為元件製成面之表面之加工變質層30會導致元件製造工序中良率降低，因此較理想為完全去除。
(4)犁地加工工序 犁地加工工序S141係於碳化矽晶圓20的至少背面22形成犁地面之工序。作為該犁地加工工序S141的犁地加工方法，可採用可形成犁地面之慣用的方法，例如可例示：噴砂加工，係使用由壓縮機壓縮之空氣將微細的粒狀的研削材噴附至晶圓表面；或者固定研磨粒加工(研磨研削等)，係利用將研磨粒埋入至黏結材之磨石進行加工；游離研磨粒加工(拋光研磨等)，一邊使微細的研磨粒連續流入壓盤一邊進行加工。更佳為較佳地使用可同時進行將切片工序S13中導入至碳化矽晶圓20之「起伏」去除之平坦化的固定研磨粒加工及游離研磨粒加工。 以下，對本發明的碳化矽晶圓的製造方法的較佳的犁地加工工序S141的加工方法或加工條件、研磨粒的性質加以說明。
(4-1)加工方法 作為適於犁地加工工序S141之加工方式，可較佳地使用游離研磨粒加工(拋光研磨等)，係一邊使微細的研磨粒連續流入壓盤一邊進行加工。再者，研磨粒較理想為以與水或分散劑混合之混合液(漿料)之形式滴加。作為本工序中所使用之加工裝置，可採用先前的游離研磨粒加工中所使用之通用型的加工裝置。另外，可為對雙面同時進行加工之方式，亦可為對單面進行加工之方式。
犁地加工工序S141中，較佳為一邊將研磨粒破碎一邊對碳化矽晶圓20進行加工。亦即，將犁地加工工序S141之加工前的平均研磨粒徑與加工後的平均研磨粒徑比較時，較理想為加工後破碎而研磨粒徑變細。
此處，犁地加工工序S141中所使用之研磨粒的平均研磨粒徑會對加工速度造成影響。更具體而言，存在如下關係：於使用大的研磨粒之情形時，可實現大的加工速度，於使用小的研磨粒之情形時，加工速度變小。 因此，若一邊將研磨粒破碎一邊進行犁地加工工序S141，則在犁地加工工序S141的開始階段，可以大的加工速度迅速地對碳化矽晶圓20的表面進行加工。另一方面，隨著加工進行而研磨粒變小，加工速度逐漸變小，在工序的最終階段，可實現對碳化矽晶圓20的表面的纖細加工，而抑制導入至碳化矽晶圓的表面之犁地面的粗糙度變得過大。 藉由對如此形成之犁地面實行蝕刻工序S21，可製造具有適於元件製造工序之犁地面之碳化矽晶圓20。
再者，可實施以下形態之發明：藉由使用後述的具有脆性之研磨粒，一邊將研磨粒破碎一邊進行犁地加工工序S141。 另外，可實施以下形態之發明：於後述的犁地加工工序S141中的加工條件下，一邊將研磨粒破碎一邊進行犁地加工工序S141。
關於一邊將研磨粒破碎一邊進行犁地加工工序S141之形態，加工前的研磨粒的平均研磨粒徑較佳為20μm以上，更佳為40μm以上。 藉由使用於加工前的狀態下具有上述範圍的平均研磨粒徑之研磨粒，可實現犁地加工工序S141的開始階段中的迅速加工。
另外，本發明的碳化矽晶圓的製造方法中，較佳為至少在犁地加工工序S141的開始階段中，較佳為使用平均研磨粒徑100μm以下的研磨粒，更佳為使用平均研磨粒徑80μm以下的研磨粒，進而較佳為使用平均研磨粒徑60μm以下的研磨粒。 在犁地加工工序S141的開始階段，藉由將所使用之研磨粒的平均研磨粒徑的上限設定為上述範圍，可減小因犁地加工工序S141導入至碳化矽晶圓20之加工變質層30的深度。
另一方面，較佳為以加工後的平均研磨粒粒子成為較佳為未達20μm、更佳為10μm以下之方式，一邊將研磨粒破碎一邊進行犁地加工工序S141。 藉由以加工後的平均研磨粒粒子成為上述範圍之方式，一邊將研磨粒破碎一邊實行犁地加工工序S141，可減小導入至碳化矽晶圓20之犁地的粗糙度，從而可實現適合供於後述的蝕刻工序S21之碳化矽晶圓20的表面狀態。
本發明的碳化矽晶圓的製造方法中，較佳為至少在犁地加工工序S141的最後階段，較佳為使用平均研磨粒徑0.5μm以上的研磨粒，更佳為使用平均研磨粒徑1μm以上的研磨粒。 藉由在犁地加工工序S141的開始階段，將所使用之研磨粒的平均研磨粒徑的下限設定為上述範圍，可對碳化矽晶圓20的表面有效率地進行加工。
以下，列舉一邊將研磨粒破碎一邊進行犁地加工工序S141之情形時的具體例。 使用平均研磨粒徑40μm的B4 C研磨粒，於加工壓力150g/cm2 、加工時間20分鐘之條件下實施犁地加工工序S141，實施後述的蝕刻工序S21，結果形成了與先前的矽晶圓同等的犁地面。此時，犁地加工工序S141之加工後的平均研磨粒徑為10μm以下。藉由將該工序中的碳化矽晶圓20的加工深度20μm除以加工時間而獲得之平均加工速度為1μm/分鐘。
(4-2)研磨粒的性質 本發明的碳化矽晶圓的製造方法較理想為於游離研磨粒方式下的犁地加工工序S141中，一邊將研磨粒破碎一邊進行加工。亦即，本發明中所使用之研磨粒較佳為具有於游離研磨粒方式中容易破碎之程度的脆性。
更具體而言，較佳為使用由滿足以下的脆性條件之素材構成之研磨粒。 (脆性條件)於加工壓力150g/cm2 之條件下，使用平均研磨粒徑調整為40μm之研磨粒，將碳化矽晶圓的表面以游離研磨粒方式雙面同時進行犁地加工時，加工時間經過20分鐘後，平均研磨粒徑成為20μm以下。
犁地加工工序S141中，較佳為使用修正莫氏硬度未達15之研磨粒。 本說明書中的說明中，所謂修正莫氏硬度，係表示將滑石設為1、鑽石設為15時的物質的硬度的尺度之值。亦即，本工序中，使用未達鑽石硬度之研磨粒。作為具體的研磨粒的材料，可例示碳化硼(B4 C)、碳化矽(SiC)、氧化鋁(Al2 O3 )等。此外，當然亦可採用具有修正莫氏硬度未達15之硬度之研磨粒。
如此，藉由使用未達鑽石硬度之研磨粒，可抑制犁地面的粗糙度。亦即，鑽石研磨粒與作為加工對象之碳化矽晶圓20比較硬度極高，因此犁地加工工序S141的過程中不易破碎為小徑，將傷痕等導入至碳化矽晶圓20表面的較深位置之犁地面變粗。
另外，本工序中所使用之研磨粒較理想為修正莫氏硬度13以上的研磨粒。作為具體的研磨粒的材料，可例示碳化硼(B4 C)、碳化矽(SiC)。
如此，藉由採用修正莫氏硬度13以上的研磨粒，可對碳化矽晶圓20有效率地進行加工。亦即，藉由採用與作為加工對象之碳化矽晶圓20同等或同等以上之硬度，可高效率地進行加工。
其中，若考慮研磨粒的成本或加工速度，則較理想為採用碳化硼(B4 C)研磨粒。亦即，碳化硼(B4 C)研磨粒可價格低廉地入手，與碳化矽研磨粒比較可高速且高效率地進行加工。
再者，本說明書中的說明中，提及平均研磨粒徑時，係指依據日本工業標準(JIS)R6001-2：2017之平均粒徑。
(4-3)加工條件 犁地加工工序S141中的游離研磨粒加工中的加工壓力為100g/cm2 至300g/cm2 ，更佳為150g/cm2 至200g/cm2 。 另外，本加工中的壓盤的轉速為5rpm至20rpm，更佳為10rpm至15rpm。 進而，本加工中的加工時間為5分鐘至30分鐘，更佳為5分鐘至15分鐘。
另外，切片工序S13中導入至碳化矽晶圓20之起伏通常每單面為30μm至50μm。該犁地加工工序S141中，除犁地加工以外，亦可同時進行碳化矽晶圓20之平坦化，為了去除起伏，而自碳化矽晶圓20的主表面21及背面22進行加工直至30μm至50μm深度。
另外，作為犁地加工工序S141的較佳形態，表示使用未達鑽石硬度之研磨粒之情形，但亦可使用鑽石研磨粒。 另外，作為犁地加工工序S141的較佳形態，對游離研磨粒加工進行了說明，但亦可採用固定研磨粒加工。作為加工條件，可例示如下條件：使用平均研磨粒徑3μm至30μm的鑽石研磨粒，且磨石轉速1000rpm至1500rpm、切口間距1μm至3μm、前後進給150m/分鐘至250m/分鐘、左右進給15m/分鐘至25m/分鐘、加工速度50μm/小時至150μm/小時。 再者，作為加工裝置，可採用先前的固定研磨粒加工中所使用之通用型的加工裝置。 另外，亦可採用先前進行之以往的方法的平坦化工序S17(參照圖24)作為犁地加工工序S141。
本發明中，對主表面21的表面加工方法並無限定。 經過切片工序S13後，尤其是對於主表面21，亦可不進行表面加工。另外，經過切片工序S13後，亦可不特別進行平坦化，而直接供於後續的蝕刻工序S21。 本發明的較佳的實施形態中，對於主表面21，在切片工序S13之後，實施平坦化工序。作為平坦化工序中的加工方法，除游離研磨粒方式以外，亦可採用固定研磨粒方式。平坦化工序中的加工方法中，尤佳為採用游離研磨粒方式。
關於藉由游離研磨粒方式對主表面21進行表面加工之情形時的實施形態，可直接應用關於作為上述之犁地加工工序S141的較佳形態說明之游離研磨粒加工方式之說明。
於犁地加工工序S141中對背面22以游離研磨粒方式進行犁地加工之情形時，可於與背面22相同的條件下對主表面21藉由游離研磨粒方式進行平坦化加工，另外，亦可藉由與背面22不同的加工方法將主表面21平坦化。
本發明的碳化矽晶圓的製造方法的較佳的一實施形態中，包括刻印形成工序S15及倒角工序S16(參照圖1及圖3)。
(5)刻印形成工序 刻印形成工序S15係對碳化矽晶圓20的背面22(或主表面21)照射、聚光雷射，將碳化矽晶圓20表面選擇性地去除而形成刻印部25之工序。作為刻印形成工序S15的刻印形成方法，可例示雷射加工等。刻印部25包含用以識別碳化矽晶圓20之資訊(具體而言，文字、符號、條碼等)。
(6)倒角工序 倒角工序S16係對碳化矽晶圓20的外周部23，藉由機械加工等進行倒角之工序。作為倒角工序S16的倒角方法，可例示研削或帶研磨等。該倒角可為於外周部23形成預定的圓弧之圓弧倒角，亦可為以預定的角度傾斜地切取之倒角。
犁地加工工序S141、刻印形成工序S15及倒角工序S16之順序並不限定於圖1及圖3所示之順序，但較佳為犁地加工工序S141較刻印形成工序S15及倒角工序S16先進行。 藉由如此先實施犁地加工工序S141而去除晶圓之起伏，藉此可高精度地於刻印形成工序S15中形成刻印部25，或於倒角工序S16中決定倒角位置，可提高晶圓的均質性。
另外，刻印形成工序S15與倒角工序S16之順序並無特別限定，亦可如圖1及圖3所示般在刻印形成工序S15之後實施倒角工序S16。藉由如此在倒角工序S16之前實施刻印形成工序S15，可在早期階段進行主表面21及背面22之管理，不會產生製品管理上的問題。 另外，亦可在倒角工序S16之後實施刻印形成工序S15。該情形時，可抑制晶圓直徑的不均，可高精度地決定刻印部25的形成位置。
(7)蝕刻工序 蝕刻工序S21係藉由於矽蒸氣壓下進行加熱而對碳化矽晶圓20的至少背面22進行蝕刻之工序。更具體而言，係如下工序：藉由將前續工序中導入至碳化矽晶圓20之犁地面於矽蒸氣壓下加熱而進行蝕刻，而成為適於元件製造工序之狀態(包括起伏、凹凸形狀、粗糙度等)。
本發明的碳化矽晶圓的製造方法藉由將犁地加工工序S141與蝕刻工序S21組合，具有可於作為難加工材料之碳化矽晶圓20的至少背面22形成適於元件製造工序之犁地面的顯著功效。
進而，於矽蒸氣壓下加熱而進行蝕刻之蝕刻工序S21可將前續工序中導入至碳化矽晶圓20之加工變質層30去除。因此，如圖1及圖3所示，較佳為蝕刻工序S21較包括犁地加工工序S141、刻印形成工序S15及倒角工序S16之晶圓形狀形成工序之後進行。藉此，不僅可將導入至主表面21及背面22之加工變質層30去除，亦可將導入至外周部23或定向平面24、刻印部25周邊之加工變質層30去除，從而可有助於碳化矽晶圓20的高品質化。
另一方面，如圖24及圖25所示，先前的碳化矽晶圓的製造方法中所進行之粗研削工序S22及精研削工序S23中，無法將導入至外周部23或定向平面24、刻印部25周邊之加工變質層30去除，成為使碳化矽晶圓20的品質降低之主要原因。
本發明的碳化矽晶圓的製造方法藉由在錠成形工序S11至刻印形成工序S15後實施蝕刻工序S21，具有如下顯著功效：不僅可將導入至主表面21及背面22之加工變質層30去除，亦可將導入至迄今無法加工之外周部23或定向平面24、刻印部25周邊之加工變質層30去除，從而可有助於碳化矽晶圓20的高品質化。
另外，本發明的碳化矽晶圓的製造方法中所採用之蝕刻工序S21中，可雙面同時進行蝕刻，因此不會產生因特外曼(Twyman)效應所致之晶圓之翹曲。
蝕刻工序S21中，較佳為針對碳化矽晶圓20的每單面蝕刻0.5μm以上，更佳為針對碳化矽晶圓20的每單面蝕刻1μm以上。 藉由將蝕刻量設為上述範圍內，而將犁地加工工序S141中所產生之毛邊等，藉此可形成更佳的犁地面。
另外，蝕刻工序S21中，越進行蝕刻(越增大蝕刻量)，越可減小犁地面的算術平均粗糙度Ra及最大高度Rz。亦即，該蝕刻工序S21具有粗糙度調整工序，係藉由控制蝕刻量而調整前述犁地面的粗糙度。
藉此，具有如下顯著功效：可於作為難加工材料之碳化矽晶圓20的至少背面22形成所期望的粗糙度的犁地面。 具體而言，蝕刻工序S21中，亦可為較佳為針對碳化矽晶圓20的每單面蝕刻3μm以上，更佳為針對碳化矽晶圓20的每單面蝕刻6μm以上，進而較佳為針對碳化矽晶圓20的每單面蝕刻9μm以上，進而較佳為針對碳化矽晶圓20的每單面蝕刻10μm以上，進而較佳為針對碳化矽晶圓20的每單面蝕刻12μm以上。 藉由將蝕刻量設為上述範圍，可使犁地面的算術平均粗糙度Ra及最大高度Rz成為較佳的範圍。
蝕刻工序S21中的蝕刻量的上限並無特別限制，較佳為可以針對碳化矽晶圓20的每單面100μm以下為標準，更佳為可以針對碳化矽晶圓20的每單面80μm以下為標準。
另外，就素材損耗量減少之觀點而言，較佳為蝕刻工序S21中的蝕刻量設為10μm以下，更佳為蝕刻工序S21中的蝕刻量設為6μm以下，進而較佳為蝕刻工序S21中的蝕刻量設為3μm以下。
以下，對蝕刻工序S21進一步詳細地加以說明。 首先，參照圖4，對矽蒸氣壓蝕刻中所使用之裝置構成例進行說明。繼而，對矽蒸氣壓蝕刻的蝕刻機制及蝕刻條件進行說明。
(7-1)裝置構成 本工序中，如圖4所示，較佳為具備收容碳化矽晶圓20之坩堝40以及可將該坩堝40加熱之高溫真空爐50之裝置。
坩堝40具備：上容器41、可與該上容器41嵌合之下容器42以及支持碳化矽晶圓20之支持台43。上容器41的壁面(上表面、側面)及下容器42的壁面(側面、底面)由多個層構成，自外部側向內部空間側依序具有鉭層(Ta)、碳化鉭層(TaC及Ta2 C)以及矽化鉭層(TaSi2 或Ta5 Si3 等)。
該矽化鉭層藉由進行加熱，而對內部空間供給矽。另外，由於坩堝40中包含鉭層及碳化鉭層，故而可吸收周圍的碳蒸氣。藉此，可於加熱時使內部空間內成為高純度的矽氛圍。再者，亦可代替設置矽化鉭層，而將固體矽等配置於內部空間。該情形時，藉由於加熱時固體矽昇華，可使內部空間內成為高純度的矽氛圍。
支持台43可以使碳化矽晶圓20的主表面21及背面22雙面露出之方式進行支持。
高溫真空爐50具備：正式加熱室51、預加熱室52以及可將坩堝40自預加熱室52向正式加熱室51移動之移動台53。正式加熱室51可將碳化矽晶圓20加熱至1000℃以上2300℃以下的溫度。預加熱室52係用以在將碳化矽晶圓20於正式加熱室51內進行加熱之前進行預加熱之空間。
正式加熱室51上連接有真空形成用閥門54、惰性氣體注入用閥門55以及真空計56。真空形成用閥門54可調整正式加熱室51的真空度。惰性氣體注入用閥門55可對正式加熱室51內導入惰性氣體(例如氬氣)，而調整該壓力。真空計56可測定正式加熱室51內的真空度。
於正式加熱室51的內部具備加熱器57。另外，於正式加熱室51的側壁及頂壁固定有熱反射金屬板(未圖示)，該熱反射金屬板係以使加熱器57的熱朝向正式加熱室51的大致中央部反射之方式構成。 藉此，可將碳化矽晶圓20強力且均等地加熱，升溫至1000℃以上2300℃以下的溫度。再者，作為加熱器57，例如可使用電阻加熱式的加熱器或高頻感應加熱式的加熱器。
(7-2)蝕刻機制 將碳化矽晶圓20收容於坩堝40內，於高純度的矽蒸氣壓下在1500℃以上2200℃以下的溫度範圍內使用高溫真空爐50進行加熱。藉由在該條件下將碳化矽晶圓20加熱，而將表面蝕刻。將該蝕刻的概要示於以下(1)至(4)。
(1)SiC(s)→Si(v)I＋C(s) (2)Tax Siy →Si(v)II＋Tax’ Siy’ (3)2C(s)＋Si(v)I+II→SiC2 (v) (4)C(s)＋2Si(v)I+II→Si2 C(v)
(1)之說明：藉由將碳化矽晶圓20(SiC(s))於矽蒸氣壓下加熱，藉由熱分解而使矽原子(Si(v)I)自碳化矽脫離。 (2)之說明：自矽化鉭層(Tax Siy )供給矽蒸氣(Si(v)II)。 (3)及(4)之說明：藉由利用熱分解使矽原子(Si(v)I)脫離而殘存之碳(C(s))藉由與矽蒸氣(Si(v)I及Si(v)II)反應，而昇華成Si2 C或SiC2 等。 上述(1)至(4)之反應持續進行，結果蝕刻進行。
(7-3)蝕刻條件 矽蒸氣壓蝕刻中的加熱溫度為1500℃至2200℃，更佳為1800℃至2000℃。 本加工中的加工速度(蝕刻速度)為0.1μm/min至10μm/min。 本加工中的正式加熱室51的真空度為10-5 Pa至10Pa，更佳為10-3 Pa至1Pa。 本加工中的惰性氣體為Ar，藉由導入該惰性氣體而調整真空度。 本加工中的加工時間並無特別限制，可採用與所期望的蝕刻量對應的任意時間。例如，加工速度為1μm/min時，欲將蝕刻量設為3μm之情形時，加工時間成為3分鐘。
再者，亦可在該蝕刻工序S21之前包括精研削工序S23或精研磨工序。藉由如此在蝕刻工序S21前進行精研削工序S23或精研磨工序，可提高蝕刻後的碳化矽晶圓20的平坦度。
(8)鏡面加工工序 作為鏡面加工工序S31，可例示將研磨墊的機械作用與漿料的化學作用併用而進行研磨之化學機械研磨(CMP)加工。該化學機械研磨加工係將碳化矽晶圓20的主表面21加工成作為適於元件製造工序之表面狀態之鏡面之工序(圖3中的二點鏈線部分)。 再者，先前的碳化矽晶圓的製造方法中，對主表面21及背面22實施化學機械研磨(CMP)加工，進行鏡面化(圖25中的二點鏈線部分)。
本加工可採用先前的化學機械研磨加工中所使用之通用型的加工裝置，加工條件可在業者通常進行之範圍內進行設定。
[解決第二課題之碳化矽晶圓的製造方法] 以下，參照圖2、圖3、圖5，對解決第二課題之本發明的碳化矽晶圓的製造工序詳細地進行說明。再者，解決該第二課題之本發明的碳化矽晶圓的製造工序中，對於與解決上述第一課題之本發明的碳化矽晶圓的製造工序基本相同的構成要素，標附同一符號並簡化該構成要素之說明。
解決第二課題之本發明的碳化矽晶圓的製造方法包括：錠成形工序(S11)，將經結晶生長之單晶碳化矽的塊加工成圓柱狀的錠10；結晶方位成形工序(S12)，以成為表示錠10的結晶方位之標記之方式於外周的一部分形成切口；切片工序(S13)，將錠10進行切片而加工成薄圓板狀的碳化矽晶圓20；平坦化工序(S142)，將碳化矽晶圓20平坦化；刻印形成工序(S15)，形成刻印部25；倒角工序(S16)，將外周部23進行倒角；蝕刻工序(S21)，藉由於矽蒸氣壓下進行加熱而對碳化矽晶圓20的至少背面22進行蝕刻；以及鏡面加工工序(S31)，將碳化矽晶圓20的主表面21製成鏡面。 再者，錠成形工序S11至倒角工序S16係晶圓形狀形成工序S10，蝕刻工序S21係加工變質層去除工序S20，鏡面加工工序S31係鏡面研磨工序S30。
(9)平坦化工序 平坦化工序S142係將切片工序S13中導入至碳化矽晶圓20之起伏去除之工序。以下，對平坦化工序S142中所使用之加工方法及加工條件、研磨粒的性質加以說明。
(9-1)加工方法 作為適於平坦化工序S142之加工方式，可較佳地使用：固定研磨粒加工(研磨研削等)，係利用將研磨粒埋入至黏結材之磨石進行加工；或者游離研磨粒加工(拋光研磨等)，一邊使微細研磨粒連續流入至壓盤一邊進行加工。再者，研磨粒較理想為以與水或分散劑混合之混合液(漿料)之形式滴加。作為本工序中所使用之加工裝置，可採用先前的固定研磨粒加工及游離研磨粒加工中所使用之通用型的加工裝置。另外，可為對雙面同時進行加工之方式，亦可為對單面進行加工之方式。 再者，該平坦化工序S142中，亦可同時進行於碳化矽晶圓20的至少背面22形成犁地面之犁地面形成。
平坦化工序S142中，較佳為一邊將研磨粒破碎一邊對碳化矽晶圓20進行加工。亦即，將平坦化工序S142之加工前的平均研磨粒徑與加工後的平均研磨粒徑比較時，較理想為加工後破碎而研磨粒徑變細。
此處，平坦化工序S142中所使用之研磨粒的平均研磨粒徑會對加工速度造成影響。更具體而言，存在如下關係：於使用大的研磨粒之情形時，可實現大的加工速度，於使用小的研磨粒之情形時，加工速度變小。 因此，若一邊將研磨粒破碎一邊進行平坦化工序S142，則於平坦化工序S142之開始階段，可以大的加工速度迅速地對碳化矽晶圓20的表面進行加工。另一方面，隨著加工進行而研磨粒變小，加工速度逐漸變小，在工序的最終階段，可實現對碳化矽晶圓20的表面的纖細加工，而抑制導入至碳化矽晶圓的表面之犁地面的粗糙度變得過大。 藉由對如此形成之犁地面實行蝕刻工序S21，可製造具有適於元件製造工序之犁地面之碳化矽晶圓20。
再者，可實施以下形態之發明：藉由使用後述的具有脆性之研磨粒，一邊將研磨粒破碎一邊進行平坦化工序S142。 另外，可實施以下形態之發明：於後述的平坦化工序S142中的加工條件下，一邊將研磨粒破碎一邊進行平坦化工序S142。
關於一邊將研磨粒破碎一邊進行平坦化工序S142之形態，加工前的研磨粒的平均研磨粒徑較佳為20μm以上，更佳為40μm以上。 藉由使用於加工前的狀態下具有上述範圍的平均研磨粒徑之研磨粒，可實現平坦化工序S142的開始階段的迅速加工。
另外，本發明的碳化矽晶圓的製造方法中，較佳為至少在平坦化工序S142的開始階段，較佳為使用平均研磨粒徑100μm以下的研磨粒，更佳為使用平均研磨粒徑80μm以下的研磨粒，進而較佳為使用平均研磨粒徑60μm以下的研磨粒。 在平坦化工序S142的開始階段，藉由將所使用之研磨粒的平均研磨粒徑的上限設定為上述範圍，可減小因平坦化工序S142導入至碳化矽晶圓20之加工變質層30的深度。
另一方面，以加工後的平均研磨粒粒子成為較佳為未達20μm、更佳為10μm以下之方式，一邊將研磨粒破碎一邊進行平坦化工序S142。 藉由以加工後的平均研磨粒粒子成為上述範圍之方式，一邊將研磨粒破碎一邊實行平坦化工序S142，可減小導入至碳化矽晶圓20之犁地面的粗糙度，從而可實現適合供於後述的蝕刻工序S21之碳化矽晶圓20的表面狀態。
本發明的碳化矽晶圓的製造方法中，較佳為至少在平坦化工序S142的最後階段中，較佳為使用平均研磨粒徑為0.5μm以上的研磨粒，更佳為使用平均研磨粒徑為1μm以上的研磨粒。 在平坦化工序S142的開始階段，藉由將所使用之研磨粒的平均研磨粒徑的下限設定為上述範圍，可對碳化矽晶圓20的表面有效率地進行加工。
以下，列舉一邊將研磨粒破碎一邊進行平坦化工序S142之情形時的具體例。 使用平均研磨粒徑40μm的B4 C研磨粒，於加工壓力150g/cm2 、加工時間20分鐘之條件下實施平坦化工序S142，實施後述的蝕刻工序S21，結果形成了與先前的矽晶圓同等的犁地面。此時，平坦化工序S142之加工後的平均研磨粒徑為10μm以下。藉由將該工序中的碳化矽晶圓20的加工深度20μm除以加工時間而獲得之平均加工速度為1μm/分鐘。
(9-2)研磨粒的性質 本發明的碳化矽晶圓的製造方法較理想為於游離研磨粒方式下的平坦化工序S142中，一邊將研磨粒破碎一邊進行加工。亦即，本發明中所使用之研磨粒較佳為具有以游離研磨粒方式容易破碎之程度的脆性。
更具體而言，較佳為使用由滿足以下的脆性條件之素材構成之研磨粒。 (脆性條件)於加工壓力150g/cm2 之條件下，使用平均研磨粒徑調整為40μm之研磨粒，將碳化矽晶圓的表面以游離研磨粒方式雙面同時進行平坦化加工時，加工時間經過20分鐘後，平均研磨粒徑成為20μm以下。
平坦化工序S142中，較佳為使用修正莫氏硬度未達15之研磨粒。
如此，藉由使用未達鑽石硬度之研磨粒，可抑制犁地面的粗糙度。亦即，鑽石研磨粒與作為加工對象之碳化矽晶圓20比較硬度極高，因此於平坦化工序S142的過程中不易破碎為小徑，導入傷痕等至碳化矽晶圓20表面的較深位置而犁地面變粗。
另外，本工序中所使用之研磨粒較理想為修正莫氏硬度13以上的研磨粒。作為具體的研磨粒的材料，可例示碳化硼(B4 C)、碳化矽(SiC)。
如此，藉由採用修正莫氏硬度13以上的研磨粒，可對碳化矽晶圓20有效率地進行加工。亦即，藉由採用與作為加工對象之碳化矽晶圓20同等或同等以上的硬度，可高效率地進行加工。
其中，若考慮研磨粒的成本或加工速度，則較理想為採用碳化硼(B4 C)研磨粒。亦即，碳化硼(B4 C)研磨粒可價格低廉地入手，與碳化矽研磨粒比較可高速且高效率地進行加工。
(9-3)加工條件 平坦化工序S142中的游離研磨粒加工中的加工壓力為100g/cm2 至300g/cm2 ，更佳為150g/cm2 至200g/cm2 。 另外，本加工中的壓盤的轉速為5rpm至20rpm，更佳為10rpm至15rpm。 進而，本加工中的加工時間為5分鐘至30分鐘，更佳為5分鐘至15分鐘。
另外，切片工序S13中導入至碳化矽晶圓20之起伏通常每單面為30μm至50μm。該平坦化工序S142中，亦可同時進行碳化矽晶圓20之平坦化，為了去除起伏，而自碳化矽晶圓20的主表面21及背面22進行加工至30μm至50μm深度。
另外，作為平坦化工序S142的較佳形態，表示使用未達鑽石硬度之研磨粒之情形，但亦可使用鑽石研磨粒。 另外，作為平坦化工序S142的較佳形態，對游離研磨粒加工進行了說明，但亦可採用固定研磨粒加工。作為加工條件，可列舉以下條件：使用平均研磨粒徑3μm至30μm的鑽石研磨粒，磨石轉速1000rpm至1500rpm、切口間距1μm至3μm、前後進給150m/分鐘至250m/分鐘、左右進給15m/分鐘至25m/分鐘、加工速度50μm/小時至150μm/小時。 再者，作為加工裝置，可採用先前的固定研磨粒加工中所使用之通用型的加工裝置。
本發明的碳化矽晶圓的製造方法的較佳的一實施形態中，包括刻印形成工序S15及倒角工序S16(圖3及圖5)。
(7)蝕刻工序 蝕刻工序S21係如下工序：與解決上述第一課題之本發明的碳化矽晶圓的製造工序同樣地，藉由於矽蒸氣壓下進行加熱而對碳化矽晶圓20的表面進行蝕刻，藉此將前續工序中導入至碳化矽晶圓20之加工變質層30去除。 亦即，較佳為蝕刻工序S21係在以下工序之後進行：錠成形工序S11，將經結晶生長之單晶碳化矽的塊加工成圓柱狀的錠10；結晶方位成形工序S12，於錠10外周的一部分形成表示結晶方位之切口部；切片工序S13，將錠10進行切片而獲得薄圓板狀的碳化矽晶圓20；刻印形成工序S15，將碳化矽晶圓20表面選擇性地去除而形成刻印部25；以及倒角工序S16，對碳化矽晶圓20的外周部23進行倒角。藉此，不僅可將導入至主表面21及背面22之加工變質層30去除，亦可將導入至外周部23或定向平面24、刻印部25周邊之加工變質層30去除，從而可有助於碳化矽晶圓20的高品質化。
另一方面，如圖24及圖25所示，先前的碳化矽晶圓的製造方法中所進行之粗研削工序S22及精研削工序S23中，無法將導入至外周部23或定向平面24、刻印部25周邊之加工變質層30去除，成為使碳化矽晶圓20的品質降低之主要原因。
本發明的碳化矽晶圓的製造方法藉由在錠成形工序S11至倒角工序S16後實施蝕刻工序S21，具有如下顯著功效：不僅可將導入至主表面21及背面22之加工變質層30去除，亦可將導入至迄今無法加工之外周部23或定向平面24、刻印部25周邊之加工變質層30去除，從而可有助於碳化矽晶圓20的高品質化。
另外，本發明的碳化矽晶圓的製造方法中所採用之蝕刻工序S21中，可雙面同時進行蝕刻，因此不會產生因特外曼效應所致之晶圓之翹曲。
另外，該蝕刻工序S21係如下工序：藉由將平坦化工序S142中導入至碳化矽晶圓20之犁地面於矽蒸氣壓下加熱而進行蝕刻，而成為適於元件製造工序之狀態(包含起伏、凹凸形狀、粗糙度等)。 本發明的碳化矽晶圓的製造方法藉由將平坦化工序S142與蝕刻工序S21組合，具有可於作為難加工材料之碳化矽晶圓20形成不具有加工變質層30之適於元件製造工序之犁地面的顯著功效。
蝕刻工序S21中，較佳為針對碳化矽晶圓20的每單面蝕刻0.5μm以上，更佳為針對碳化矽晶圓20的每單面蝕刻1μm以上。 藉由將蝕刻量設為上述範圍內，而將平坦化工序S142中所產生之毛邊等去除，藉此可形成更佳的犁地面。
另外，蝕刻工序S21中，越進行蝕刻(越增大蝕刻量)，越可減小犁地面的算術平均粗糙度Ra及最大高度Rz。亦即，該蝕刻工序S21具有粗糙度調整工序，係藉由控制蝕刻量而調整前述犁地面的粗糙度。藉此，具有可於作為難加工材料之碳化矽晶圓20的至少背面22形成所期望的粗糙度的犁地面的顯著功效。 具體而言，蝕刻工序S21中，亦可為較佳為針對碳化矽晶圓20的每單面蝕刻3μm以上，更佳為針對碳化矽晶圓20的每單面蝕刻6μm以上，進而較佳為針對碳化矽晶圓20的每單面蝕刻9μm以上，進而較佳為針對碳化矽晶圓20的每單面蝕刻10μm以上，進而較佳為針對碳化矽晶圓20的每單面蝕刻12μm以上。 藉由將蝕刻量設為上述範圍，可使犁地面的算術平均粗糙度Ra及最大高度Rz成為較佳的範圍。
[解決第三課題至第五課題之碳化矽晶圓的製造方法] 以下，參照圖2、圖6、圖7，對解決第三課題至第五課題之本發明的碳化矽晶圓的製造工序詳細地進行說明。再者，解決該第三課題至第五課題之本發明的碳化矽晶圓的製造工序中，對於與解決上述第一課題及第二課題之本發明的碳化矽晶圓的製造工序基本相同的構成要素，標附同一符號並簡化該構成要素之說明。
通常，碳化矽晶圓20係經過以下工序而製造具有厚度D之碳化矽晶圓20：晶圓形狀形成工序(S10)，調整晶圓的形狀；加工變質層去除工序(S20)，減少該晶圓形狀形成工序S10中導入至晶圓表面之加工變質層30；以及鏡面研磨工序(S30)，將晶圓表面鏡面化(圖26及圖27)。 本發明的碳化矽晶圓的製造方法中，如圖2、圖6及圖7所示，較佳為設為包括晶圓形狀形成工序S10、加工變質層去除工序S20及鏡面研磨工序S30之形態。 以下，依據圖2、圖6及圖7所示之一實施形態的工序順序，對本發明的碳化矽晶圓的製造方法加以說明。
[1]晶圓形狀形成工序 解決第三課題至第五課題之本發明的一實施形態中，晶圓形狀形成工序S10包括：錠成形工序S11，將經結晶生長之單晶碳化矽的塊加工成圓柱狀的錠10；結晶方位成形工序S12，以成為表示錠10的結晶方位之標記之方式，於外周的一部分形成切口；切片工序S13，將單晶碳化矽的錠10進行切片而加工成薄圓板狀的碳化矽晶圓20；平坦化工序S142，使用修正莫氏硬度未達15之研磨粒將碳化矽晶圓20平坦化；刻印形成工序S15，形成刻印部25；以及倒角工序S16，將外周部23進行倒角。 以下，對各工序加以說明。
(1)錠成形工序 錠成形工序S11係如下工序：與解決上述第一及第二課題之本發明的碳化矽晶圓的製造工序同樣地，將經結晶生長之單晶碳化矽的塊加工成圓柱狀的錠10。該錠10通常以圓柱的長度方向成為[0001]方向之方式進行加工。
本發明的碳化矽晶圓的製造方法中，藉由作為後續工序之平坦化工序S142與蝕刻工序S21之組合，可將該錠成形工序S11中所導入之碳化矽晶圓的應變或傷痕去除。
(2)結晶方位成形工序 結晶方位成形工序S12係如下工序：與解決上述第一及第二課題之本發明的碳化矽晶圓的製造工序同樣地，以成為表示錠成形工序S11中所形成之錠10的結晶方位之標記之方式，於外周的一部分形成切口。作為該切口，可例示：與[11-20]方向平行的平面(定向平面24)、或設置於[11-20]方向的兩端之槽(凹口)等，以可特定出碳化矽單晶的結晶方位之方式形成。
本發明的碳化矽晶圓的製造方法中，藉由作為後續工序之平坦化工序S142與蝕刻工序S21之組合，可將該結晶方位成形工序S12中所導入之碳化矽晶圓的應變或傷痕去除。
(3)切片工序 作為切片工序S13的切片方法，與解決上述第一及第二課題之本發明的碳化矽晶圓的製造工序同樣地，可例示：藉由使多條線往復運動而將錠10以預定的間隔進行切斷之多線切割機切斷；或者使電漿放電斷續地產生而進行切斷之放電加工法；於錠10中使雷射照射、聚光而形成成為切斷之基點之層之使用雷射之切斷等。 藉由利用該切片工序S13切斷之間隔，決定碳化矽晶圓20的加工前厚度D1。該加工前厚度D1係設定為考慮後續工序中要去除之單晶碳化矽(素材損耗)的厚度。如此，加工前厚度D1係考慮經過全部加工工序後的素材損耗量而設定，因此關於該加工前厚度D1的具體數值，對全部加工工序進行說明後進行說明。
(9)平坦化工序 平坦化工序S142係如下工序：與解決上述第二課題之本發明的碳化矽晶圓的製造工序同樣地，將切片工序S13中導入至碳化矽晶圓20之起伏去除，將碳化矽晶圓20平坦化。以下，對平坦化工序S142中所使用之研磨粒的性質、加工方法及加工條件加以說明。 再者，關於研磨粒的性質，對與各課題分別對應之研磨粒的性質進行說明。
(9-1-1)研磨粒的性質 如圖26所示，以往的方法中，以往的方法的平坦化工序S17中使用修正莫氏硬度15之鑽石研磨粒。 另一方面，解決第三課題之本發明的碳化矽晶圓的製造方法係包括平坦化工序S142(以下，亦稱為無鑽石研磨)，於修正莫氏硬度未達15之研磨粒之存在下將碳化矽晶圓20平坦化。
如此，藉由採用具有修正莫氏硬度未達15之硬度之研磨粒，可較薄地形成後述的蝕刻工序S21(矽蒸氣壓蝕刻)中要去除之加工變質層30。亦即，藉由減小與作為加工對象之碳化矽晶圓20之硬度差，可抑制傷痕導入至碳化矽晶圓20表面深度，形成適於實施矽蒸氣壓蝕刻之表面。
另外，本工序中所使用之研磨粒較理想為修正莫氏硬度13以上的研磨粒。作為具體的研磨粒的材料，可例示碳化硼(B4 C)、碳化矽(SiC)。
如此，藉由採用修正莫氏硬度13以上的研磨粒，可有效率地研削碳化矽晶圓20。亦即，藉由採用與作為加工對象之碳化矽晶圓20同等或同等以上的硬度，可高效率地進行加工。
其中，若考慮研磨粒的成本或加工速度，較理想為採用碳化硼(B4 C)研磨粒。亦即，碳化硼(B4 C)研磨粒可價格低廉地入手，與碳化矽研磨粒比較可高速且高效率地進行加工。
本發明的碳化矽晶圓的製造方法中，較佳為至少在平坦化工序S142的開始階段中，較佳為使用平均研磨粒徑20μm以上的研磨粒，更佳為使用平均研磨粒徑40μm以上的研磨粒。 在平坦化工序S142的開始階段，藉由將所使用之研磨粒的平均研磨粒徑的下限設定為上述範圍，可以大的加工速度迅速地對碳化矽晶圓20的表面進行加工。
另外，本發明的碳化矽晶圓的製造方法中，較佳為至少在平坦化工序S142的開始階段中，較佳為使用平均研磨粒徑100μm以下的研磨粒，更佳為使用平均研磨粒徑80μm以下的研磨粒，進而較佳為使用平均研磨粒徑60μm以下的研磨粒。 在平坦化工序S142的開始階段，藉由將所使用之研磨粒的平均研磨粒徑的上限設定為上述範圍，可減小因平坦化工序S142導入至碳化矽晶圓20之加工變質層的深度。
另外，本發明的碳化矽晶圓的製造方法中，較佳為至少在平坦化工序S142的最後階段、亦即即將結束前至結束時，使用平均研磨粒徑較佳為未達20μm、更佳為10μm以下的研磨粒。 在平坦化工序S142的最後階段，藉由將所使用之研磨粒的平均研磨粒徑的上限設定為上述範圍，可減小因平坦化工序S142導入至碳化矽晶圓20之加工變質層的深度。
本發明的碳化矽晶圓的製造方法中，較佳為至少在平坦化工序S142的最後階段中，較佳為使用平均研磨粒徑0.5μm以上的研磨粒，更佳為使用平均研磨粒徑1μm以上的研磨粒。 在平坦化工序S142的開始階段，藉由將所使用之研磨粒的平均研磨粒徑的下限設定為上述範圍，可對碳化矽晶圓20的表面有效率地進行加工。
另外，本發明中，較佳為使用具有平坦化工序S142中破碎之程度的脆性之研磨粒。更具體而言，較佳為使用由滿足以下的脆性條件之素材構成之研磨粒。 (脆性條件)於加工壓力150g/cm2 之條件下，使用平均研磨粒徑調整為40μm之研磨粒，將碳化矽晶圓的表面以游離研磨粒方式雙面同時進行平坦化時，加工時間經過20分鐘後，平均研磨粒徑成為20μm以下。
滿足此種脆性條件之研磨粒顯示於平坦化工序S142中破碎而平均研磨粒徑變小之性質。 此處，平坦化工序S142中所使用之研磨粒的平均研磨粒徑會對加工速度造成影響。更具體而言，存在如下關係：於使用大的研磨粒之情形時，可實現大的加工速度，於使用小的研磨粒之情形時，加工速度變小。
因此，藉由使用滿足上述脆性條件之研磨粒，在平坦化工序S142的開始階段，可以大的加工速度迅速地對碳化矽晶圓20的表面進行加工，另一方面，若進行加工，則研磨粒破碎，加工速度逐漸變小，在工序的最終階段中，可實現對碳化矽晶圓20的表面的纖細加工，而將加工變質層30的深度抑制為最低限度。 藉此，可實現平坦化工序S142的時間變短以及適合供於後述的蝕刻工序S21之碳化矽晶圓20的表面狀態。 作為滿足此種脆性條件之研磨粒，可列舉上述修正莫氏硬度未達15之研磨粒。
(9-1-2)研磨粒的性質 如圖26所示，以往的方法中，以往的方法的平坦化工序S17中使用修正莫氏硬度15之鑽石研磨粒。鑽石研磨粒的硬度高於作為加工對象之碳化矽晶圓20，因此於以往的方法的平坦化工序S17的過程中不易破碎為小徑，於碳化矽晶圓20表面導入加工變質層30至較深位置。 另一方面，解決第三課題之本發明的碳化矽晶圓的製造方法係於游離研磨粒方式下的平坦化工序S142中，一邊將研磨粒破碎一邊進行加工。亦即，本發明中所使用之研磨粒必須具有以游離研磨粒方式容易破碎之程度的脆性。
更具體而言，較佳為使用由滿足以下的脆性條件之素材構成之研磨粒。 (脆性條件)於加工壓力150g/cm2 之條件下，使用平均研磨粒徑調整為40μm之研磨粒，將碳化矽晶圓的表面以游離研磨粒方式雙面同時進行平坦化時，加工時間經過20分鐘後，平均研磨粒徑成為20μm以下。
平坦化工序S142中，較佳為使用修正莫氏硬度未達15之研磨粒。
如此，藉由採用具有修正莫氏硬度未達15之硬度之研磨粒，可較薄地形成後述的蝕刻工序S21(矽蒸氣壓蝕刻)中要去除之加工變質層30。亦即，藉由減小與作為加工對象之碳化矽晶圓20之硬度差，可抑制傷痕(亦即加工變質層30)導入至碳化矽晶圓20表面深處，形成適於實施矽蒸氣壓蝕刻之表面。
另外，本工序中所使用之研磨粒較理想為修正莫氏硬度13以上的研磨粒。作為具體的研磨粒的材料，可例示碳化硼(B4 C)、碳化矽(SiC)。
如此，藉由採用修正莫氏硬度13以上的研磨粒，可有效率地研削碳化矽晶圓20。亦即，藉由採用與作為加工對象之碳化矽晶圓20同等或同等以上的硬度，可高效率地進行加工。
其中，若考慮研磨粒的成本或加工速度，則較理想為採用碳化硼(B4 C)研磨粒。亦即，碳化硼(B4 C)研磨粒可價格低廉地入手，從而與碳化矽研磨粒比較可高速且高效率地進行加工。
(9-1-3)研磨粒的性質 解決第四課題及第五課題之本發明的平坦化工序S142中所使用之研磨粒的種類並無限定。較佳為使用圖6所示之本發明的一實施形態中所使用之修正莫氏硬度未達15之研磨粒、或具有於平坦化工序S142中破碎之程度的脆性之研磨粒，但亦可使用圖26中所示之以往的方法的平坦化工序S17中亦使用之如鑽石研磨粒之修正莫氏硬度15之研磨粒。
本發明的較佳的實施形態中，如圖6所示，平坦化工序S142中，較佳為使用修正莫氏硬度未達15之研磨粒。
如此，藉由採用具有修正莫氏硬度未達15之硬度之研磨粒，可以3μm以下的深度形成後述的蝕刻工序S21(矽蒸氣壓蝕刻)中要去除之加工變質層30。亦即，藉由減小與作為加工對象之碳化矽晶圓20之硬度差，可抑制傷痕導入至碳化矽晶圓20表面深處，從而形成適於實施矽蒸氣壓蝕刻之表面。
於使用具有修正莫氏硬度未達15之硬度之研磨粒之情形時，較佳為至少在平坦化工序S142的開始階段中，較佳為使用平均研磨粒徑20μm以上的研磨粒，更佳為使用平均研磨粒徑40μm以上的研磨粒。 在平坦化工序S142的開始階段，藉由將所使用之研磨粒的平均研磨粒徑的下限設定為上述範圍，可以大的加工速度迅速地對碳化矽晶圓20的表面進行加工。
另外，於使用具有修正莫氏硬度未達15之硬度之研磨粒之情形時，較佳為至少在平坦化工序S142的開始階段中，較佳為使用平均研磨粒徑100μm以下的研磨粒，更佳為使用平均研磨粒徑80μm以下的研磨粒，進而較佳為使用平均研磨粒徑60μm以下的研磨粒。 在平坦化工序S142的開始階段，藉由將所使用之研磨粒的平均研磨粒徑的上限設定為上述範圍，可減小因平坦化工序S142導入至碳化矽晶圓20之加工變質層的深度。
另外，於使用具有修正莫氏硬度未達15之硬度之研磨粒之情形時，較佳為至少在平坦化工序S142的最後階段、亦即即將結束前至結束時，使用平均研磨粒徑較佳為未達20μm、更佳為10μm以下的研磨粒。 在平坦化工序S142的最後階段，藉由將所使用之研磨粒的平均研磨粒徑的上限設定為上述範圍，可減小因平坦化工序S142導入至碳化矽晶圓20之加工變質層的深度。
另外，於使用具有修正莫氏硬度未達15之硬度之研磨粒之情形時，較佳為至少在平坦化工序S142的最後階段中，較佳為使用平均研磨粒徑0.5μm以上的研磨粒，更佳為使用平均研磨粒徑1μm以上的研磨粒。 在平坦化工序S142的開始階段，將所使用之研磨粒的平均研磨粒徑的下限設定為上述範圍，可對碳化矽晶圓20的表面有效率地進行加工。
另外，本發明中所使用之研磨粒較佳為具有以游離研磨粒方式破碎之程度的脆性。 更具體而言，較佳為使用由滿足以下的脆性條件之素材構成之研磨粒。 (脆性條件)於加工壓力150g/cm2 之條件下，使用平均研磨粒徑調整為40μm之研磨粒，將碳化矽晶圓的表面以游離研磨粒方式雙面同時進行平坦化時，加工時間經過20分鐘後，平均研磨粒徑成為20μm以下。
藉由使用滿足此種脆性條件之研磨粒，以游離研磨粒方式實行平坦化工序S142，可使所導入之加工變質層30的深度成為3μm以下。
另外，平坦化工序S142中，亦可使用鑽石研磨粒。 於平坦化工序S142中使用鑽石研磨粒之情形時，認為導入與該鑽石研磨粒的研磨粒徑相同程度的深度的加工變質層30。因此，考慮於後續的加工變質層去除工序S20中去除，較佳為使用平均研磨粒徑10μm以下的鑽石研磨粒，更佳為使用平均研磨粒徑5μm以下的鑽石研磨粒，進而較佳為使用平均研磨粒徑3μm以下的鑽石研磨粒。 該情形時，於平坦化工序S142中，較佳形態中將10μm以下的加工變質層導入至碳化矽晶圓20，更佳形態中將5μm以下的加工變質層導入至碳化矽晶圓20，進而較佳形態中將3μm以下的加工變質層導入至碳化矽晶圓20。
(9-2)加工方法 作為可應用於平坦化工序S142之方式，有如下方式：游離研磨粒方式(拋光研磨等)，係一邊使微細的研磨粒連續流入壓盤一邊進行加工；或固定研磨粒方式(研磨研削等)，係利用將研磨粒埋入至黏結材之磨石進行加工。更佳為較佳地使用游離研磨粒方式。再者，研磨粒較理想為以與水或分散劑混合之混合液(漿料)之形式滴加。 作為本工序中所使用之加工裝置，可採用以先前的固定研磨粒方式及游離研磨粒方式使用之通用型的加工裝置。另外，可為對雙面同時進行加工之方式，亦可為對單面進行加工之方式。
平坦化工序S142中，較理想為一邊將研磨粒破碎一邊對碳化矽晶圓20進行加工。亦即，將加工前的平均研磨粒徑與加工後的平均研磨粒徑比較時，較理想為加工後破碎而研磨粒徑變細。
另外，本發明的碳化矽晶圓的製造方法中，較佳為以平坦化工序S142中導入至碳化矽晶圓20之加工變質層30成為10μm以下之方式將碳化矽晶圓20平坦化，更佳為以平坦化工序S142中導入至碳化矽晶圓20之加工變質層30成為5μm以下之方式將碳化矽晶圓20平坦化，再更佳為以平坦化工序S142中導入至碳化矽晶圓20之加工變質層30成為3μm以下之方式將碳化矽晶圓20平坦化。 此種薄的加工變質層30可不會因作為後續工序之蝕刻工序S21而產生多餘的素材損耗地去除。 因此，藉由將平坦化工序S142中的加工變質層30的深度抑制為上述數值範圍內，然後實行蝕刻工序S21，可減少素材損耗，藉此可自一個錠10製造更多的碳化矽晶圓20。 再者，關於將加工變質層的深度調整為上述範圍之具體方法，可應用上述之「研磨粒的性質」中所述之事項。
平坦化工序S142中，較佳為一邊將研磨粒破碎一邊對碳化矽晶圓20進行加工。亦即，將平坦化工序S142之加工前的平均研磨粒徑與加工後的平均研磨粒徑比較時，較理想為加工後破碎而研磨粒徑變細。
如上所述，平坦化工序S142中所使用之研磨粒的平均研磨粒徑會對加工速度造成影響。 因此，若設為一邊將研磨粒破碎一邊進行平坦化工序S142之實施形態，則在平坦化工序S142的開始階段，可以大的加工速度迅速地對碳化矽晶圓20的表面進行加工。另一方面，隨著加工進行而研磨粒變小，加工速度逐漸變小，在工序的最終階段，可實現對碳化矽晶圓20的表面的纖細加工，將加工變質層30的深度抑制為最低限度。 藉此，可實現平坦化工序S142的時間變短以及適合供於後述的蝕刻工序S21之碳化矽晶圓20的表面的表面狀態。
換言之，平坦化工序S142中所使用之研磨粒的平均研磨粒徑會對加工速度造成影響。更具體而言，存在如下關係：於使用大的研磨粒之情形時，可實現大的加工速度，於使用小的研磨粒之情形時，加工速度變小。 因此，若一邊將研磨粒破碎一邊進行平坦化工序S142，則在平坦化工序S142的開始階段，可以大的加工速度迅速地對碳化矽晶圓20的表面進行加工。另一方面，隨著加工進行而研磨粒變小，加工速度逐漸變小，在工序的最終階段，可實現對碳化矽晶圓20的表面的纖細加工，而薄且均勻地形成導入至碳化矽晶圓的表面之加工變質層30。 藉由對此種薄且均勻的加工變質層30實行蝕刻工序S21，可以少的素材損耗製造高品質的碳化矽晶圓20。
使用鑽石研磨粒之以往的方法的平坦化工序S17中，加工變質層30局部地導入至表面深處，而不會成為均勻的深度的加工變質層30。因此，為了於後續的加工變質層去除工序S20中將碳化矽晶圓20的加工變質層30全部去除，必須去除至未形成加工變質層30之部分，素材損耗量多。 與以往的方法相比，本發明的碳化矽晶圓的製造方法係素材損耗量少而有利。
另外，使用鑽石研磨粒之以往的方法的平坦化工序S17中，無規地產生深的刮痕，因此在品質管理方面有問題。 另一方面，本發明中的平坦化工序S142中，不易產生此種刮痕，在品質管理方面非常有利。
另外，藉由一邊將研磨粒破碎一邊進行平坦化工序S142，可實現平坦化工序S142的開始階段中的迅速表面加工以及工序的最終階段中的纖細加工，因此可將加工變質層30的深度抑制為最低限度。 藉此，可實現平坦化工序S142的時間變短以及適合供於後述的蝕刻工序S21之碳化矽晶圓20的表面的表面狀態。
再者，可實施以下形態之發明：藉由使用上述說明之修正莫氏硬度未達15之研磨粒，一邊將研磨粒破碎一邊進行平坦化工序S142。 另外，可實施以下形態之發明：於後述的平坦化工序S142中的加工條件下，一邊將研磨粒破碎一邊進行平坦化工序S142。
另外，可實施以下形態之發明：藉由使用前述之具有脆性之研磨粒，一邊將研磨粒破碎一邊進行平坦化工序S142。
亦即，可實施以下形態之發明：藉由使用上述之修正莫氏硬度未達15之研磨粒或具有脆性之研磨粒，一邊將研磨粒破碎一邊進行平坦化工序S142。
關於一邊將研磨粒破碎一邊進行平坦化工序S142之形態，加工前的研磨粒的平均研磨粒徑較佳為20μm以上，更佳為40μm以上。 藉由使用於加工前的狀態下具有上述範圍的平均研磨粒徑之研磨粒，可在平坦化工序S142的開始階段中迅速地進行加工。
另一方面，較佳為以加工後的平均研磨粒粒子成為較佳為未達20μm、更佳為10μm以下之方式，一邊將研磨粒破碎一邊進行平坦化工序S142。 藉由以加工後的平均研磨粒粒子成為上述範圍之方式，一邊將研磨粒破碎一邊實行平坦化工序S142，可減小導入至碳化矽晶圓20之加工變質層30的深度。藉此，可實現適合供於後述的蝕刻工序S21之碳化矽晶圓20的表面狀態。
以下，列舉一邊將研磨粒破碎一邊進行平坦化工序S142之情形時的具體例。 使用平均研磨粒徑40μm的B4 C研磨粒，於加工壓力150g/cm2 、加工時間20分鐘之條件下實施平坦化工序S142，結果碳化矽晶圓20的加工變質層30深度成為約3μm。此時，加工後的平均研磨粒徑為10μm以下。藉由將該工序中的碳化矽晶圓20的加工深度20μm除以加工時間而獲得之平均加工速度為1μm/分鐘。
(9-3)加工條件 於平坦化工序S142中採用游離研磨粒方式之情形時，加工壓力為100g/cm2 至300g/cm2 ，更佳為150g/cm2 至200g/cm2 。 另外，於採用游離研磨粒方式之情形時，本加工中的壓盤的轉速為5rpm至20rpm，更佳為10rpm至15rpm。
另一方面，於採用固定研磨粒方式之情形時，可於與以往的方法中的粗研削工序S22及精研削工序S23相同的加工條件下，實施平坦化工序S142。具體而言，可例示：磨石轉速1000rpm至1500rpm、切口間距1μm至3μm、前後進給150m/分鐘至250m/分鐘、左右進給15m/分鐘至25m/分鐘、加工速度50μm/小時至150μm/小時之條件。
通常，切片工序S13中導入至碳化矽晶圓20之起伏於每單面為30μm至50μm。因此，該平坦化工序S142中，為了去除起伏，而自碳化矽晶圓20的主表面21及背面22進行加工直至30μm至50μm深度。因此，伴隨平坦化工序S142之晶圓每一片的素材損耗量於雙面為60μm至100μm。 再者，為了使平坦化工序S142中的素材損耗量減少，較佳為以導入至碳化矽晶圓20之起伏成為30μm以下之方式進行切片工序S13。
關於使用該修正莫氏硬度未達15之研磨粒之平坦化工序S142中的加工時間，於以游離研磨粒方式實施單面加工之情形時，較佳為5分鐘至30分鐘，更佳為5分鐘至15分鐘。另外，於以游離研磨粒方式實施雙面加工之情形時，為30分鐘至50分鐘，更佳為15分鐘至25分鐘。 另一方面，關於使用修正莫氏硬度15之研磨粒之以往的方法的平坦化工序S17中的加工時間，於以游離研磨粒方式實施單面加工之情形時，一般為30分鐘至50分鐘，於實施雙面加工之情形時，為60分鐘至100分鐘。 亦即，就加工時間變短之觀點而言，亦較佳為採用使用修正莫氏硬度未達15之研磨粒之平坦化工序S142。或者，較佳為以游離研磨粒方式一邊將研磨粒破碎一邊進行平坦化。
藉由平坦化工序S142去除上述工序為止的加工變質層，另一方面，於碳化矽晶圓20的表面新導入加工變質層30。藉由平坦化工序S142導入之加工變質層30的深度小於藉由以往的方法的平坦化工序S17導入之加工變質層30的深度。以下，具體地進行說明。
以往的方法中，以往的方法的平坦化工序S17中，通常使用平均研磨粒徑為10μm的鑽石研磨粒(圖26及圖27)。以往的方法的平坦化工序S17中，認為導入與所使用之鑽石研磨粒的研磨粒徑相同程度的深度的加工變質層30。因此，於使用通常使用之研磨粒徑為10μm的鑽石研磨粒之情形時，定論以往的方法的平坦化工序S17中所導入之加工變質層30的深度於碳化矽晶圓20的每單面成為10μm左右。 另一方面，藉由本發明中的平坦化工序S142新導入至碳化矽晶圓20的表面之加工變質層30的深度於碳化矽晶圓20的每單面為3μm以下。
如此，本發明的平坦化工序S142中所導入之加工變質層30的深度與以往的方法的平坦化工序S17中所導入之加工變質層30相比較小。 作為後續工序之加工變質層去除工序S20中，必須將該平坦化工序S142或以往的方法的平坦化工序S17中所導入之加工變質層30全部去除。因此，藉由採用導入至碳化矽晶圓20之加工變質層30的深度小且使用修正莫氏硬度未達15之研磨粒之平坦化工序S142，與採用使用以往的方法中的鑽石研磨粒之以往的方法的平坦化工序S17之情形相比，可減少後續的加工變質層去除工序S20中的加工量或加工時間。
另外，使用鑽石研磨粒之以往的方法的平坦化工序S17中，無規地產生較深的刮痕，因此在品質管理方面有問題。 另一方面，使用修正莫氏硬度未達15之研磨粒之本發明中的平坦化工序S142中，不易產生此種刮痕，在品質管理方面非常有利。
進而，本發明中的平坦化工序S142中所導入之加工變質層30的深度小為3μm以下，且均勻。後續的蝕刻工序S21中進行之矽蒸氣壓蝕刻適於以最低限度的素材損耗量去除此種小且均勻的加工變質層30。 亦即，藉由將使用修正莫氏硬度未達15之研磨粒之平坦化工序S142與蝕刻工序S21組合，可顯著減少素材損耗。
[2]加工變質層去除工序(蝕刻工序) 加工變質層去除工序S20係將前續工序中導入至碳化矽晶圓20之加工變質層30去除之工序。本發明的碳化矽晶圓的製造方法中，該加工變質層去除工序S20中包括蝕刻工序S21，係藉由於矽蒸氣壓下進行加熱而對碳化矽晶圓20進行蝕刻。
如上所述，加工變質層去除工序S20係將前續工序中導入至碳化矽晶圓20之加工變質層30去除之工序。因此，如圖6及圖7所示，較佳為包括蝕刻工序S21之加工變質層去除工序S20較包括平坦化工序S142、刻印形成工序S15及倒角工序S16之晶圓形狀形成工序S10之後進行。
解決第三課題之本發明的碳化矽晶圓的製造方法具有加工變質層去除工序S20中的素材損耗量減少的顯著功效。以下，詳細地進行說明。
以往的方法中的加工變質層去除工序S20包括：粗研削工序(S22)，使用鑽石研磨粒較粗地研削；以及精研削工序(S23)，使用粒徑比粗研削工序S22中所使用之研磨粒細之鑽石研磨粒較細地研削(圖26及圖27)。
以往的方法中的粗研削工序S22中，自碳化矽晶圓20的主表面21及背面22進行加工直至10μm至15μm深度。因此，伴隨粗研削工序S22之晶圓每一片的素材損耗量於雙面為20μm至30μm。 另外，該粗研削工序S22所花費之時間通常於雙面為10分鐘至15分鐘。
作為精研削工序S23的研削方法，與粗研削工序S22同樣地，可例示固定研磨粒研磨等。 通常，該精研削工序S23中，自碳化矽晶圓20的主表面21及背面22進行加工直至3μm至10μm深度。因此，伴隨精研削工序S23之晶圓每一片的素材損耗量於雙面為6μm至20μm。 另外，該精研削工序S23所花費之時間通常於雙面為6分鐘至20分鐘。
如此，以往的方法中，粗研削工序S22中產生20μm至30μm素材損耗，精研削工序S23中產生6μm至20μm之素材損耗。亦即，加工變質層去除工序S20整體中產生合計30μm至50μm之素材損耗。
另一方面，本發明的碳化矽晶圓的製造方法中，上述進行之晶圓形狀形成工序S10中的使用修正莫氏硬度未達15之研磨粒之平坦化工序S142中所導入之加工變質層30於每單面小為3μm以下，且均勻。 此處，本發明中所採用之蝕刻工序S21適於將薄且均勻的加工變質層30去除。具體而言，矽蒸氣壓蝕刻具有自容易熱分解之不穩定部位優先蝕刻而去除之特徵。因此，藉由對平坦化工序S142中所導入之如上所述之薄且均勻的加工變質層30實施矽蒸氣壓蝕刻，可將加工變質層30優先蝕刻，因此可抑制產生不必要的素材損耗。 亦即，可僅以每單面為3μm、於雙面為6μm之與以往的方法(合計30μm至50μm之素材損耗)相比極小之素材損耗，將上述進行之晶圓形狀形成工序S10中所導入之加工變質層30去除。 如此，本發明的碳化矽晶圓的製造方法藉由使用修正莫氏硬度未達15之研磨粒之平坦化工序S142與蝕刻工序S21之組合，而實現素材損耗量之顯著減少。
就將必要充分量的加工變質層30去除之觀點而言，具體而言，較理想為於蝕刻工序S21中，較佳為針對碳化矽晶圓20的每單面蝕刻10μm以下，更佳為針對碳化矽晶圓20的每單面蝕刻5μm以下，進而較佳為針對碳化矽晶圓20的每單面蝕刻3μm以下。 另外，較理想為於蝕刻工序S21中，較佳為針對碳化矽晶圓20的每單面蝕刻0.5μm以上，更佳為針對碳化矽晶圓20的每單面蝕刻1μm以上。
另外，本發明的碳化矽晶圓的製造方法在加工變質層去除工序S20中所要求之工序的簡易性方面亦優異。以下，具體地進行說明。
以往的方法中的粗研削工序S22中，採用平均研磨粒徑3μm至10μm的鑽石研磨粒。粗研削工序S22中，導入與所使用之鑽石研磨粒的研磨粒相同程度的深度的加工變質層30。因此，於使用平均研磨粒徑3μm至10μm的鑽石研磨粒之情形時，認為粗研削工序S22中所導入之加工變質層30深度一般為3μm至10μm左右。
另外，以往的方法中的精研削工序S23中，採用平均研磨粒徑0.1μm至3μm的鑽石研磨粒。與粗研削工序S22同樣地，於精研削工序S23中，亦導入與所使用之鑽石研磨粒的研磨粒相同程度的深度的加工變質層30。因此，於使用平均研磨粒徑0.1μm至3μm的鑽石研磨粒之情形時，認為該精研削工序S23中所導入之加工變質層30深度一般成為0.1μm至3μm左右。
如此，以往的方法中，為了去除晶圓形狀形成工序S10中所導入之加工變質層30，首先進行粗研削工序S22，但該工序中亦新導入加工變質層30。為了去除該新導入之加工變質層30，而進行精研削工序S23。 亦即，以往的方法中，為了去除碳化矽晶圓20的加工變質層30，而需要多階段的工序，在工序的簡易性方面存在課題。 另一方面，本發明的碳化矽晶圓的製造方法可以蝕刻工序S21之一工序實現上述進行之晶圓形狀形成工序S10中所導入之加工變質層30之去除(圖6及圖7)。 原因在於，與上述進行之晶圓形狀形成工序S10中的使用修正莫氏硬度未達15之研磨粒之平坦化工序S142中所導入之加工變質層30於每單面為3μm以下這種以往的方法相比為較小值。 亦即，本發明的碳化矽晶圓的製造方法藉由使用修正莫氏硬度未達15之研磨粒之平坦化工序S142與蝕刻工序S21之組合，而實現加工變質層去除工序S20的作業效率大幅提高。
進而，以往的方法中，一般於粗研削工序S22及精研削工序S23中逐個單面進行研削加工，但除晶圓之安裝／卸除作業等工時增大以外，亦有產生因特外曼效應所致之晶圓之翹曲之不良情況。 另一方面，本發明的碳化矽晶圓的製造方法中所採用之蝕刻工序S21中，可雙面同時進行蝕刻，因此不會產生因特外曼效應所致之晶圓之翹曲。
另外，蝕刻工序S21中，亦可將導入至主表面21及背面22以外的部位(外周部23或刻印部25周邊)之加工變質層30去除(參照圖7)，從而可有助於碳化矽晶圓20的高品質化。
另外，解決第四課題之本發明的碳化矽晶圓的製造方法具有可自一個錠製造更多的碳化矽晶圓的顯著功效。以下，詳細地進行說明。
如上所述，以往的方法中，以往的方法的平坦化工序S17中使用平均研磨粒徑10μm的鑽石研磨粒，但定論該工序中於碳化矽晶圓20導入與平均研磨粒徑相同程度、亦即10μm的加工變質層30。 以往的方法中，為了去除該10μm的加工變質層30，作為加工變質層去除工序S20，包括：粗研削工序(S22)，使用鑽石研磨粒較粗地研削；以及精研削工序(S23)，使用粒徑較粗研削工序S22中所使用之研磨粒細的鑽石研磨粒較細地研削(圖26及圖27)。
以往的方法中的粗研削工序S22中，使用平均研磨粒徑3μm至10μm的鑽石研磨粒自碳化矽晶圓20的主表面21及背面22進行加工直至10μm至15μm深度。因此，伴隨粗研削工序S22之晶圓每一片的素材損耗量於雙面為20μm至30μm。並且，該工序中新導入與鑽石研磨粒的平均研磨粒徑相同程度的3μm至10μm左右的加工變質層30。 再者，該粗研削工序S22所花費之時間通常於雙面為10分鐘至15分鐘。
在前述粗研削工序S22之後的精研削工序S23中，與粗研削工序S22同樣地，可例示固定研磨粒研磨等。 通常，該精研削工序S23中，使用平均研磨粒徑0.1μm至3μm的鑽石研磨粒自碳化矽晶圓20的主表面21及背面22進行加工直至3μm至10μm深度。因此，伴隨精研削工序S23之晶圓每一片的素材損耗量於雙面為6μm至20μm。並且，該過程中新導入與鑽石研磨粒的平均研磨粒徑相同程度的0.1μm至3μm左右的加工變質層30。 再者，該精研削工序S23所花費之時間通常於雙面為6分鐘至20分鐘。
如此，以往的方法中，為了將以往的方法的平坦化工序S17中所導入之10μm左右的加工變質層30去除，粗研削工序S22中產生20μm至30μm之素材損耗，精研削工序S23中產生6μm至20μm之素材損耗。亦即，加工變質層去除工序S20整體中產生合計30μm至50μm之素材損耗。
另一方面，本發明的碳化矽晶圓的製造方法中，藉由蝕刻工序S21將上述進行之平坦化工序S142中所導入之加工變質層30去除。 較佳的實施形態中，將與平坦化工序S142中所導入之加工變質層30的深度大致相同量、具體而言相對於加工變質層30的深度為誤差±1μm之範圍、更佳為誤差±0.5μm之範圍、進而較佳為誤差±0.2μm之範圍之量蝕刻去除。 如此，蝕刻工序S21中，藉由抑制素材損耗量而進行蝕刻，可自一個錠製造更多的碳化矽晶圓20。
矽蒸氣壓蝕刻具有自容易熱分解之不穩定部位優先蝕刻而去除之特徵。因此，藉由對平坦化工序S142中所導入之加工變質層30實施矽蒸氣壓蝕刻，可將加工變質層30優先蝕刻，因此可抑制產生不必要的素材損耗。 亦即，可不產生多餘的素材損耗而優先去除上述進行之晶圓形狀形成工序S10中所導入之加工變質層30，因此可僅以與以往的方法(合計30μm至50μm之素材損耗)相比極小的素材損耗，將加工變質層30去除。 如此，本發明的碳化矽晶圓的製造方法藉由利用蝕刻工序S21去除平坦化工序S142中所導入之加工變質層30之構成，而實現素材損耗量的顯著減少。
就去除必要充分量的加工變質層30之觀點而言，具體而言，較理想為於蝕刻工序S21中，較佳為針對碳化矽晶圓20的每單面蝕刻10μm以下，更佳為針對碳化矽晶圓20的每單面蝕刻5μm以下，進而較佳為針對碳化矽晶圓20的每單面蝕刻3μm以下。 另外，較理想為蝕刻工序S21中，較佳為針對碳化矽晶圓20的每單面蝕刻0.5μm以上，更佳為針對碳化矽晶圓20的每單面蝕刻1μm以上。
另外，如上所述，為了去除以往的方法的平坦化工序S17中所導入之加工變質層30而需要多階段的工序，但本發明中，可以蝕刻工序S21之一工序去除平坦化工序S142中所導入之加工變質層30。 亦即，根據本發明，與以往的方法相比，能以較少的工序數製造碳化矽晶圓20。
進而，以往的方法中，一般粗研削工序S22及精研削工序S23中逐個單面進行研削加工，但除晶圓之安裝／卸除作業等工時增大以外，有產生因特外曼效應所致之晶圓之翹曲之不良情況。 另一方面，本發明的碳化矽晶圓的製造方法中所採用之蝕刻工序S21中，可雙面同時進行蝕刻，因此不會產生因特外曼效應所致之晶圓之翹曲。
另外，蝕刻工序S21中，亦可將導入至主表面21及背面22以外的部位(外周部23或刻印部25周邊)之加工變質層30去除(參照圖3)，從而可有助於碳化矽晶圓20的高品質化。
亦即，加工變質層去除工序S20係將前續工序中導入至碳化矽晶圓20之加工變質層30去除之工序。因此，如圖6及圖7所示，包括蝕刻工序S21之加工變質層去除工序S20係在平坦化工序S142之後進行。藉由在平坦化工序S142之後進行蝕刻工序S21，可利用蝕刻工序S21去除藉由平坦化工序S142導入至碳化矽晶圓之加工變質層30。 經過蝕刻工序S21之碳化矽晶圓不僅將表面的應變去除，亦將內部的晶格應變(圖22中的應變層32)去除。藉由對該碳化矽晶圓20進行後續的化學機械研磨工序S32，可製造去除晶圓內的晶格應變且具有高平坦度之高品質的碳化矽晶圓20。
另外，較佳為除平坦化工序S142以外，刻印形成工序S15及倒角工序S16亦較蝕刻工序S21之前進行。藉此，可去除導入至外周部23或刻印部25周邊之加工變質層30及應力(參照圖7)，從而可有助於碳化矽晶圓20的高品質化。
另外，如上所述，較理想為於經過蝕刻工序S21之碳化矽晶圓20的表面(主表面21及背面22)下的晶格不產生晶格應變。藉由如此於碳化矽晶圓20內不產生晶格應變，可提供適於元件製造工序之碳化矽晶圓20。
[3]鏡面研磨工序 本發明的碳化矽晶圓的製造方法的一實施形態包括鏡面研磨工序S30。 鏡面研磨工序S30包括將研磨墊的機械作用與漿料的化學作用併用而進行研磨之化學機械研磨(CMP)工序(S32)。
解決第五課題之本發明的碳化矽晶圓的製造方法中，在蝕刻工序S21之後、更佳為蝕刻工序S21之後，不夾有其他工序(更具體而言，可能導入加工變質層30之工序)，而進行化學機械研磨工序S32。
該化學機械研磨工序S32係加工為作為適於後續的元件製造工序之表面狀態之鏡面之工序。再者，圖7中表示將碳化矽晶圓20的主表面21鏡面化之情況(二點鏈線部分)，但可將主表面21及背面22的雙面鏡面化，亦可僅將背面22鏡面化。
再者，就製品管理上的觀點而言，較佳為僅對主表面21實施化學機械研磨工序S32，製造具有鏡面及犁地面之碳化矽晶圓20。實施有化學機械研磨工序S32之主表面21不具有加工變質層30，且為平坦度高的表面，另一方面，剩餘的背面22亦具有不具備加工變質層30之優異的表面。亦即，根據本發明的碳化矽晶圓的製造方法，可製造具有鏡面及犁地面之高品質的碳化矽晶圓20。
通常，化學機械研磨工序S32中，自碳化矽晶圓20的表面進行加工直至0.5μm至1.5μm深度。因此，關於伴隨化學機械研磨工序S32之晶圓每一片的素材損耗量，於單面加工之情形時為0.5μm至1.5μm，於雙面加工之情形時為1μm至3μm。 另外，該化學機械研磨工序S32所花費之時間通常以單面之研磨為15分鐘至45分鐘，以雙面之研磨為30分鐘至90分鐘。
再者，以往的方法中的化學機械研磨工序S32具有將加工變質層去除工序S20中的精研削工序S23中新導入之加工變質層30去除之技術意義(圖26及圖27)。另一方面，本發明的碳化矽晶圓的製造方法中，上述進行之蝕刻工序S21中可將加工變質層30全部去除。因此，本發明的碳化矽晶圓的製造方法中的化學機械研磨工序S32中去除加工變質層30之技術意義與以往的方法相比淡薄。
[4]匯總 表1中，對以往的方法及解決第三課題之本發明的碳化矽晶圓的製造方法的各工序中的素材損耗量、所導入之加工變質層30的深度進行匯總。
[表1]
Figure 108126327-A0304-0001
如表1所示，以往的方法中產生合計為87μm至152μm之素材損耗。尤其是以往的方法中為了確實地去除加工變質層30，一般碳化矽晶圓20每一片去除100μm以上。 另一方面，本發明的碳化矽晶圓的製造方法中的素材損耗量為61μm至108μm。如此，根據本發明，可大幅減少碳化矽晶圓的製造中的素材損耗量。
另外，切片工序S13中自錠10切取之碳化矽晶圓20的加工前厚度D1係以該素材損耗量為指標而設定。亦即，將最終欲獲得的碳化矽晶圓20的厚度D(表面加工結束時的碳化矽晶圓20的厚度)加上素材損耗量所得的厚度設定為加工前厚度D1。
如此，將表面加工結束後的碳化矽晶圓的厚度加上素材損耗量而決定加工前厚度D1。此處所謂的「表面加工」係指如平坦化工序S142、蝕刻工序S21及化學機械研磨工序S32般使碳化矽晶圓20的厚度減小之加工。 亦即，針對直至厚度藉由後續工序未減小前述厚度以上之時點的碳化矽晶圓20的厚度，加上素材損耗量，設定加工前厚度D1。
因此，較佳為將碳化矽晶圓20的厚度D加上作為下限的61μm以上的厚度所得的厚度設定為加工前厚度D1，更佳為將碳化矽晶圓20的厚度D加上作為下限的62μm以上的厚度所得的厚度設定為加工前厚度D1，進而較佳為將碳化矽晶圓20的厚度D加上作為下限的63μm以上的厚度所得的厚度設定為加工前厚度D1。
另外，能藉由將碳化矽晶圓20的厚度D加上作為上限的108μm以下的厚度所得的厚度設定為加工前厚度D1而自一個錠10製造更多的碳化矽晶圓20，更佳為能藉由將碳化矽晶圓20的厚度D加上作為上限的106μm以下的厚度所得的厚度設定為加工前厚度D1而自一個錠10製造更多的碳化矽晶圓20，進而較佳為能藉由將碳化矽晶圓20的厚度D加上作為上限的96μm以下的厚度所得的厚度設定為加工前厚度D1而自一個錠10製造更多的碳化矽晶圓20。
另外，如上所述，以往的方法中，一般將碳化矽晶圓20每一片去除100μm以上。因此，較佳為將碳化矽晶圓20的厚度D加上作為上限的100μm以下的厚度所得的厚度設定為加工前厚度D1，更佳為將碳化矽晶圓20的厚度D加上作為上限為未達100μm的厚度所得的厚度設定為加工前厚度D1。藉此，與使用一般進行的以往的方法時相比，可製造多個碳化矽晶圓20。
進而，如表1所示，以往的方法中，素材損耗量的下限為87μm。因此，較佳為將碳化矽晶圓20的厚度D加上作為上限的87μm以下的厚度所得的厚度設定為加工前厚度D1，更佳為將碳化矽晶圓20的厚度D加上作為上限為未達87μm的厚度所得的厚度設定為加工前厚度D1，更佳為將碳化矽晶圓20的厚度D加上作為上限的80μm以下的厚度所得的厚度設定為加工前厚度D1。藉此，可以以往的方法中難以實現的高獲取量製造碳化矽晶圓20。
再者，經過切片工序S13至鏡面研磨工序S30的碳化矽晶圓20的厚度D典型地可例示100μm至600μm，更典型地可例示150μm至550μm，進而典型地可例示200μm至500μm，進而典型地可例示250μm至450μm，進而典型地可例示300μm至400μm。 亦即，較佳為將該等典型的碳化矽晶圓20的厚度加上本發明的碳化矽晶圓的製造方法的素材損耗量而設定加工前厚度D1。
具體而言，於藉由本發明的碳化矽晶圓的製造方法而欲獲得厚度D為350μm之碳化矽晶圓20作為最終生產物之情形時，較佳為於切片工序S13中獲得加工前厚度D1的下限為411μm以上之碳化矽晶圓20，更佳為於切片工序S13中獲得加工前厚度D1的下限為412μm以上之碳化矽晶圓20，進而較佳為於切片工序S13中獲得加工前厚度D1的下限為413μm以上之碳化矽晶圓20。 另外，較佳為於切片工序S13中獲得加工前厚度D1的上限為458μm以下之碳化矽晶圓20，更佳為於切片工序S13中獲得加工前厚度D1的上限為456μm以下之碳化矽晶圓20，進而較佳為於切片工序S13中獲得加工前厚度D1的上限為450μm以下之碳化矽晶圓20，進而較佳為於切片工序S13中獲得加工前厚度D1的上限為未達450μm之碳化矽晶圓20，進而較佳為於切片工序S13中獲得加工前厚度D1的上限為446μm以下之碳化矽晶圓20，進而較佳為於切片工序S13中獲得加工前厚度D1的上限為437μm以下之碳化矽晶圓20，進而較佳為於切片工序S13中獲得加工前厚度D1的上限為未達437μm之碳化矽晶圓20。
另外，以往的方法中，切片工序S13後至化學機械研磨工序S32後的總加工時間為91分鐘至180分鐘。 另一方面，本發明中，切片工序S13後至化學機械研磨工序S32後的總加工時間為23分鐘至63分鐘。 如此，本發明的碳化矽晶圓的製造方法就縮短加工時間之觀點而言亦有效。
其次，表2中對以往的方法及解決第四及第五課題之本發明的碳化矽晶圓的製造方法的各工序中的素材損耗量、所導入之加工變質層30的深度進行匯總。
[表2]
Figure 108126327-A0304-0002
如表2所示，以往的方法中，產生合計為87μm至152μm之素材損耗。尤其是以往的方法中為了確實地去除各工序中所導入之加工變質層30，一般將碳化矽晶圓20每一片去除100μm以上。 另一方面，本發明的碳化矽晶圓的製造方法中的素材損耗量如表2所示為61μm至122μm。如此，根據本發明，可大幅減少碳化矽晶圓的製造中的素材損耗量。
另外，切片工序S13中自錠10切取之碳化矽晶圓20的加工前厚度D1係以該素材損耗量為指標而設定。亦即，將最終欲獲得的碳化矽晶圓20的厚度D(表面加工結束時的碳化矽晶圓20的厚度)加上素材損耗量所得的厚度設定為加工前厚度D1。
如此，將表面加工結束後的碳化矽晶圓的厚度加上素材損耗量而決定加工前厚度D1。此處所謂的「表面加工」係指如平坦化工序S142、蝕刻工序S21及化學機械研磨工序S32般，使碳化矽晶圓20的厚度減小之加工。 亦即，對直至厚度藉由後續工序未減小前述厚度以上之時點的碳化矽晶圓20的厚度加上素材損耗量而設定加工前厚度D1。
因此，較佳為將碳化矽晶圓20的厚度D加上作為下限的61μm以上的厚度所得的厚度設定為加工前厚度D1，更佳為將碳化矽晶圓20的厚度D加上作為下限的62μm以上的厚度所得的厚度設定為加工前厚度D1，進而較佳為將碳化矽晶圓20的厚度D加上作為下限的63μm以上的厚度所得的厚度設定為加工前厚度D1。
另外，較佳為將碳化矽晶圓20的厚度D加上作為上限的122μm以下的厚度所得的厚度設定為加工前厚度D1，更佳為將碳化矽晶圓20的厚度D加上作為上限的120μm以下的厚度所得的厚度設定為加工前厚度D1，進而較佳為將碳化矽晶圓20的厚度D加上作為上限的110μm以下的厚度所得的厚度設定為加工前厚度D1。藉此，可自一個錠10製造更多的碳化矽晶圓20。
另外，如上所述，以往的方法中，一般將碳化矽晶圓20每一片去除100μm以上。因此，較佳為將碳化矽晶圓20的厚度D加上作為上限的100μm以下的厚度所得的厚度設定為加工前厚度D1，更佳為將碳化矽晶圓20的厚度D加上作為上限為未達100μm的厚度所得的厚度設定為加工前厚度D1。藉此，與使用一般進行的以往的方法時相比，可製造較多的碳化矽晶圓20。
進而，如表2所示，以往的方法中素材損耗量的下限為87μm。因此，藉由將碳化矽晶圓20的厚度D加上作為上限的87μm以下的厚度所得的厚度設定為加工前厚度D1，更佳為藉由將碳化矽晶圓20的厚度D加上作為上限為未達87μm的厚度所得的厚度設定為加工前厚度D1，更佳為藉由將碳化矽晶圓20的厚度D加上作為上限80μm以下的厚度所得的厚度設定為加工前厚度D1，可以以往的方法中難以實現之高獲取量製造碳化矽晶圓20。
再者，經過切片工序S13至鏡面研磨工序S30之碳化矽晶圓20的厚度D典型地可例示100μm至600μm，更典型地可例示150μm至550μm，進而典型地可例示200μm至500μm，進而典型地可例示250μm至450μm，進而典型地可例示300μm至400μm。 亦即，較佳為將該等典型的碳化矽晶圓20的厚度加上本發明的碳化矽晶圓的製造方法的素材損耗量而設定加工前厚度D1。
具體而言，藉由本發明的碳化矽晶圓的製造方法而欲獲得厚度D為350μm之碳化矽晶圓20作為最終生產物之情形時，較佳為於切片工序S13中獲得加工前厚度D1的下限為411μm以上之碳化矽晶圓20，更佳為於切片工序S13中獲得加工前厚度D1的下限為412μm以上之碳化矽晶圓20，進而較佳為於切片工序S13中獲得加工前厚度D1的下限為413μm以上之碳化矽晶圓20。 另外，該情形時，較佳為於切片工序S13中獲得加工前厚度D1的上限為472μm以下之碳化矽晶圓20，更佳為於切片工序S13中獲得加工前厚度D1的上限為470μm以下之碳化矽晶圓20，進而較佳為於切片工序S13中獲得加工前厚度D1的上限為460μm以下之碳化矽晶圓20，進而較佳為於切片工序S13中獲得加工前厚度D1的上限為450μm以下之碳化矽晶圓20，進而較佳為於切片工序S13中獲得加工前厚度D1的上限為未達450μm之碳化矽晶圓20，進而較佳為於切片工序S13中獲得加工前厚度D1的上限為437μm以下之碳化矽晶圓20，進而較佳為於切片工序S13中獲得加工前厚度D1的上限為未達437μm之碳化矽晶圓20。
另外，平坦化工序S142中，於使用修正莫氏硬度未達15之研磨粒之情形或一邊將研磨粒破碎一邊進行平坦化之情形時，可將該工序中所導入之加工變質層30的深度抑制為3μm以下。 該情形時的各工序中的素材損耗量、所導入之加工變質層30的深度如以下的表3所示。
[表3]
Figure 108126327-A0304-0003
如表3所示，於設為將平坦化工序S142中所導入之加工變質層30的深度抑制為3μm以下的較佳形態之情形時，素材損耗量為61μm至108μm。如此，根據本發明，可大幅減少碳化矽晶圓的製造中的素材損耗量。
因此，本發明的較佳形態中，較佳為能藉由將加上108μm以下的厚度所得的厚度設定為加工前厚度D1而自一個錠10製造更多的碳化矽晶圓20，更佳為能藉由將加上106μm以下的厚度所得的厚度設定為加工前厚度D1而自一個錠10製造更多的碳化矽晶圓20，進而較佳為能藉由將加上96μm以下的厚度所得的厚度設定為加工前厚度D1而自一個錠10製造更多的碳化矽晶圓20。
具體而言，於藉由本發明的較佳形態而欲獲得厚度D為350μm之碳化矽晶圓20作為最終生產物之情形時，較佳為於切片工序S13中獲得加工前厚度D1的上限為458μm以下之碳化矽晶圓20，更佳為於切片工序S13中獲得加工前厚度D1的上限為456μm以下之碳化矽晶圓20，進而較佳為於切片工序S13中獲得加工前厚度D1的上限為450μm以下之碳化矽晶圓20，進而較佳為於切片工序S13中獲得加工前厚度D1的上限為未達450μm之碳化矽晶圓20，進而較佳為於切片工序S13中獲得加工前厚度D1的上限為446μm以下之碳化矽晶圓20，進而較佳為於切片工序S13中獲得加工前厚度D1的上限為437μm以下之碳化矽晶圓20，進而較佳為於切片工序S13中獲得加工前厚度D1的上限為未達437μm之碳化矽晶圓20。
再者，將蝕刻工序S21中的蝕刻量為20μm以下及6μm以下之情形時的數值匯總於表2及表3，基於該數值記載關於加工前厚度D1的具體數值，但本發明的實施形態當然並不限定於此。 於蝕刻工序S21中的蝕刻量取其他數值之情形時，可基於該數值計算合計素材損耗量，設定加工前厚度D1。蝕刻量取其他數值之情形時的加工前厚度D1的具體數值於本說明書無記載，但可藉由簡易的計算而求出，因此可謂與於本說明書中所記載亦相同。
再者，藉由在蝕刻工序S21之前進行平坦化工序S142，可藉由蝕刻工序S21去除藉由平坦化工序S142所導入之加工變質層30(龜裂層及應變層)。藉由在該蝕刻工序S21之後進行化學機械研磨工序S32，可無加工變質層30地製造具有高平坦度的高品質的碳化矽晶圓20。
[實施例] 以下，一邊表示實施例，一邊更詳細地說明本發明。但是，當然本發明並不限定於以下的實施例。
[解決第一課題及第二課題之本發明的碳化矽晶圓的製造及本發明的碳化矽晶圓的觀察及評價] 利用以下的方法製造實施例1及實施例2的碳化矽晶圓。
[實施例1] (切片工序) 使用包含平均研磨粒徑10μm的鑽石研磨粒之漿料，將單晶碳化矽錠進行切片，獲得6吋直徑的碳化矽晶圓。
(犁地加工工序及平坦化工序) 針對該碳化矽晶圓，以使用包含平均研磨粒徑40μm的B4 C研磨粒之漿料之游離研磨粒方式，於加工壓力為150g/cm2 、壓盤轉速為15rpm、頭轉速為5rpm、加工時間為20分鐘、加工速度為約1.0μm/分鐘之條件下實施犁地加工。 此時，犁地加工工序結束時的B4 C研磨粒的平均研磨粒徑為10μm。
(蝕刻工序) 針對平坦化工序後的碳化矽晶圓，於蝕刻量3μm(加工時間約3min、加工速度1μm/min)、蝕刻量6μm(加工時間約6min、加工速度1μm/min)、蝕刻量9μm(加工時間約9min、加工速度1μm/min)之條件下實施矽蒸氣壓蝕刻。蝕刻工序後的碳化矽晶圓的厚度為350μm。
[實施例2] (切片工序) 於與實施例1相同的條件下實施切片工序而獲得6吋直徑的碳化矽晶圓。
(犁地加工工序)及(平坦化工序) 針對該碳化矽晶圓，以使用包含平均研磨粒徑30μm的鑽石研磨粒之磨石(玻璃化黏結(vitrified bond))之固定研磨粒方式，於以下的條件下進行平坦化。 磨石轉速：1250rpm。 切口間距：2μm。 前後進給：190m/分鐘。 左右進給：21m/分鐘。 加工速度：100μm/小時。
(蝕刻工序) 於與實施例1相同的條件下實施矽蒸氣壓蝕刻。蝕刻工序後的碳化矽晶圓的厚度為350μm。
[犁地的觀察及評價] 使用白色干涉顯微鏡觀察實施例1及實施例2的碳化矽晶圓的背面。將觀察所得之結果示於圖8及圖9。 圖8係實施例1的白色干涉顯微鏡像(95μm×75μm)，圖8中的(a)表示蝕刻工序前，圖8中的(b)表示蝕刻工序後(蝕刻量3μm)。 圖9係實施例2的白色干涉顯微鏡像(95μm×75μm)，圖9中的(a)表示蝕刻工序前，圖9中的(b)表示蝕刻工序後(蝕刻量3μm)。
如圖8及圖9所示，於實施例1及實施例2的碳化矽晶圓的背面形成有犁地面。具體而言，如圖8所示，於實施例1的碳化矽晶圓的背面，形成有無方向性且無秩序地組合有不定形且微細的斑點狀的凹凸之犁地面。另外，如圖9所示，於實施例2的碳化矽晶圓的背面，形成有排列有朝向一方向延伸之條紋狀的凹凸之犁地面。另外，如由該圖8及圖9可知，蝕刻後的犁地面成為去除微細毛邊而具有平滑邊緣之表面構造。
表4中，對實施例1及實施例2中的相對於蝕刻量的算術平均粗糙度Ra及最大高度Rz進行匯總。
[表4]
Figure 108126327-A0304-0004
如表4所示，藉由增大蝕刻量，可確認到算術平均粗糙度Ra及最大高度Rz降低之傾向。尤其是實施例1中，可見算術平均粗糙度Ra及最大高度Rz減小之傾向。 該結果顯示出藉由調整蝕刻量，可獲得可控製作為難加工材料之碳化矽晶圓的犁地面粗糙度的顯著功效。
該實施例1及實施例2的碳化矽晶圓的犁地面於搬送時或裝置內不易滑動，自靜電夾具方式的試樣台容易剝離。另外，顆粒不易附著，可設定為夾持於試樣台時，不產生使晶圓的平坦度惡化等不良情況之犁地面粗糙度。
再者，若藉由公知的方法將碳化矽晶圓的主表面21設為鏡面，則可藉由光學感測器進行檢測，可獲得元件製造工序中具有優點之碳化矽晶圓。
[碳化矽晶圓的反射率及透過率] 使用分光光度計(U-4000型分光光度計)測定實施例1的碳化矽晶圓的反射率及外部透過率。圖10中表示測定反射率之結果，圖11中表示測定外部透過率之結果。再者，圖10及圖11中表示主表面及背面為鏡面之碳化矽晶圓的反射率及外部透過率作為比較例。
圖10中的(a)係自碳化矽晶圓的主表面側入射波長300nm至1500nm的電磁波，測定於主表面側反射之反射率所得之結果。可知雙面為鏡面之比較例的反射率於可見光區域內的每波長存在不均，在反射率19%至27%之間移位。另一方面，可知背面為犁地面之實施例1的反射率在全部波長區域內低於比較例的反射率，可見光區域內的每波長的差小，在反射率19%至23%之間移位。
圖10中的(b)係自碳化矽晶圓的背面側入射波長300nm至1500nm的電磁波，測定於背面側反射之反射率所得的結果。圖10中的(a)的實施例1的主表面側的結果中，在可見光的波長區域內測定19%以上之反射率，相對於此，圖10中的(b)的背面側的結果中，在可見光的波長區域測定3%以下的反射率。 如此，實施例1在主表面與背面中反射率大不相同，因此容易識別主表面、背面。
圖11係自碳化矽晶圓的主表面側入射波長300nm至1500nm的電磁波，測定透過碳化矽晶圓之透過率所得之結果。背面為犁地面之實施例1的透過率在全部波長區域內低於雙面形成為鏡面之碳化矽晶圓的透過率。 尤其是，實施例1的結果中，在全部波長區域內測定25%以下的透過率。因此，於背面形成有犁地面之實施例1可抑制可見光的透過，從而可提高光學式感測器的檢測率。
[利用SEM-EBSD之加工變質層之測定] 藉由SEM-EBSD法觀察蝕刻工序之前後的實施例1及實施例2的碳化矽晶圓中所存在之應力。將觀察所得之結果示於圖12及圖13。對實施例1及實施例2的碳化矽晶圓裂開所得之剖面，使用掃描式電子顯微鏡，於以下的條件下進行測定。 SEM裝置：Zeiss製造的Merline。 EBSD解析：TSL Solutions製造的OIM結晶方位解析裝置。 加速電壓：15kV。 探針電流：15nA。 步長(step size)：200nm。 基準點R深度：20μm至25μm。
圖12係實施例1的剖面SEM-EBSD成像圖像，圖13係實施例2的剖面SEM-EBSD成像圖像。 如該圖12中的(a)及圖13中的(a)所示，在蝕刻工序之前，實施例1及實施例2均在碳化矽晶圓內觀察到晶格應變。前述晶格應變係藉由犁地加工工序等導入之晶格應變。再者，均觀測到壓縮應力。 另一方面，如圖12中的(b)及圖13中的(b)所示，在蝕刻工序之後，表面下的晶格相對於基準晶格的晶格應變為0.001%以下，在實施例1及實施例2的碳化矽晶圓內未觀察到晶格應變。 藉由該結果可知，於碳化矽晶圓20內幾乎不產生應力，而將在加工變質層30中亦難以去除之應變層去除。亦即，顯示可藉由蝕刻工序而去除利用平坦化工序等導入之碳化矽晶圓內的應力。
[利用穿透式電子顯微鏡(TEM；Transmission electron microscope)之加工變質層之測定] 針對實施例1及實施例2的碳化矽晶圓，利用穿透式電子顯微鏡觀察剖面。將觀察所得之結果示於圖14及圖15。 圖14係實施例1的剖面TEM圖像(50nm×50nm)，(a)表示蝕刻量3μm之(0001)面側，(b)表示蝕刻量3μm之(000-1)面側，(c)表示蝕刻量6μm之(0001)面側，(d)表示蝕刻量6μm之(000-1)面側。 圖15係實施例2的剖面TEM圖像(50nm×50nm)，(a)表示蝕刻量3μm之(0001)面側，(b)表示蝕刻量3μm之(000-1)面側，(c)表示蝕刻量6μm之(0001)面側，(d)表示蝕刻量6μm之(000-1)面側。
基於該剖面TEM圖像，藉由以下的方法，評價變質層之有無及變質層之深度。 [評價方法] 將剖面TEM圖像放大至可確認到數nm的加工變質層之倍率，將表面側與主體側之對比度進行比較，於有對比度差之情形時，評價為「有加工變質層」，於無對比度差之情形時，評價為「無加工變質層」。 於「有加工變質層」之情形時，基於剖面TEM圖像測量該加工變質層的深度。
結果為，實施例1的碳化矽晶圓於蝕刻量3μm時及蝕刻量6μm時均未觀察到加工變質層。 另一方面，實施例2的碳化矽晶圓於蝕刻量3μm時在(0001)面側觀察到10nm的加工變質層，在(000-1)面側觀察到43nm的加工變質層。然而，於蝕刻量6μm時，未觀察到加工變質層。
藉由以上之利用SEM-EBSD之加工變質層之測定及利用TEM之加工變質層之測定，實施矽蒸氣壓蝕刻，藉此可知於實施例1及實施例2中實質上無加工變質層。
若如實施例1及實施例2的碳化矽晶圓般，對去除了加工變質層之狀態的碳化矽晶圓實施化學機械研磨加工，則可獲得於內部無龜裂(傷痕)或晶格應變，且具有高度的平坦度之高品質的碳化矽晶圓。
[解決第三課題及第四課題之本發明的碳化矽晶圓的製造及本發明的碳化矽晶圓的觀察及評價] 利用以下的方法製造實施例3、實施例4、比較例1及比較例2的碳化矽晶圓。
[實施例3] (切片工序) 使用包含平均研磨粒徑10μm的鑽石研磨粒之漿料，將單晶碳化矽錠進行切片，獲得6吋直徑的碳化矽晶圓。
(平坦化工序) 針對該碳化矽晶圓，以使用包含平均研磨粒徑40μm的B4 C研磨粒之漿料之游離研磨粒方式，於加工壓力為150g/cm2 、壓盤轉速為15rpm、頭轉速為5rpm、加工時間為20分鐘、加工速度為約1.0μm/分鐘之條件下進行平坦化。 此時，平坦化工序結束時的B4 C研磨粒的平均研磨粒徑為10μm。
(蝕刻工序) 針對平坦化工序後的碳化矽晶圓，於蝕刻量3μm(加工時間約3min、加工速度1μm/min)之條件下實施矽蒸氣壓蝕刻。
[實施例4] (切片工序) 於與實施例3相同的條件下實施切片工序而獲得6吋直徑的碳化矽晶圓。 (平坦化工序) 針對該碳化矽晶圓，以使用包含平均研磨粒徑30μm的鑽石研磨粒之磨石(玻璃化黏結)之固定研磨粒方式，於以下的條件下進行平坦化。 磨石轉速：1250rpm。 切口間距：2μm。 前後進給：190m/分鐘。 左右進給：21m/分鐘。 加工速度：100μm/小時。 (蝕刻工序) 將加工時間設為6min，除此以外，於與實施例3相同的條件下實施矽蒸氣壓蝕刻。蝕刻量為6μm。
[比較例1] (切片工序) 於與實施例3相同的條件下實施切片工序而獲得6吋直徑的碳化矽晶圓。 (蝕刻工序) 針對所獲得之碳化矽晶圓，於與實施例3相同的條件下實施矽蒸氣壓蝕刻。
[比較例2] (切片工序) 於與實施例3相同的條件下實施切片工序而獲得6吋直徑的碳化矽晶圓。
(平坦化工序) 針對該碳化矽晶圓，以使用包含平均研磨粒徑30μm的鑽石研磨粒之磨石(玻璃化黏結)之固定研磨粒方式，於以下的條件下進行平坦化。 磨石轉速：1250rpm。 切口間距：2μm。 前後進給：190m/分鐘。 左右進給：21m/分鐘。 加工速度：100μm/小時。
(蝕刻工序) 於與實施例3相同的條件下實施矽蒸氣壓蝕刻。
[加工變質層的觀察及評價] 針對實施例3、實施例4、比較例1及比較例2的碳化矽晶圓，利用穿透式電子顯微鏡(TEM)觀察剖面。將觀察所得之結果示於圖16、圖17、圖18及圖19。再者，各圖式中的(a)係將(0001)面側在50nm見方之範圍內放大所得之剖面TEM圖像，(b)係將(000-1)面側在50nm見方之範圍內放大所得之剖面TEM圖像。
基於該剖面TEM圖像，藉由以下的方法評價變質層的有無及變質層的深度。 [評價方法] 將剖面TEM圖像放大至可確認到數nm的加工變質層之倍率，將表面側與主體側的對比度進行比較，於有對比度差之情形時，評價為「有加工變質層」，於無對比度差之情形時，評價為「無加工變質層」。 於「有加工變質層」之情形時，基於剖面TEM圖像測定該加工變質層的深度。
結果為，於實施例3及實施例4的碳化矽晶圓未觀察到加工變質層。 另一方面，於比較例1的碳化矽晶圓，在(0001)面側觀察到12nm的加工變質層，在(000-1)面側觀察到28nm的加工變質層。 另外，於比較例2的碳化矽晶圓，在(0001)面側觀察到10nm的加工變質層，在(000-1)面側觀察到43nm的加工變質層。
根據該等結果可知，製造碳化矽晶圓時，藉由將使用修正莫氏硬度未達15之研磨粒將碳化矽晶圓平坦化之平坦化工序與於矽蒸氣壓下進行加熱而對碳化矽晶圓進行蝕刻之蝕刻工序組合，可製造以每單面為3μm之少素材損耗去除了加工變質層之碳化矽晶圓。
另外，根據該等結果可知，製造碳化矽晶圓時，藉由將一邊將研磨粒破碎一邊將碳化矽晶圓平坦化之平坦化工序與於矽蒸氣壓下進行加熱而對碳化矽晶圓進行蝕刻之蝕刻工序組合，可製造以每單面為3μm之少素材損耗去除了加工變質層之碳化矽晶圓。
另外，根據實施例3及實施例4的結果可知，可藉由蝕刻工序以10μm以下的較先前技術少之素材損耗量去除平坦化工序中所導入之加工變質層。 該等結果顯示，藉由設為藉由蝕刻工序去除平坦化工序中所導入之加工變質層之構成，可減少素材損耗，藉此可自一個錠製造更多的碳化矽晶圓。
[解決第五課題之本發明的碳化矽晶圓的製造及本發明的碳化矽晶圓的觀察及評價] 利用以下的方法製造實施例5及實施例6之碳化矽晶圓。
[實施例5] (切片工序) 使用包含平均研磨粒徑10μm的鑽石研磨粒之漿料，將單晶碳化矽錠進行切片，獲得6吋直徑的碳化矽晶圓。
(平坦化工序) 針對該碳化矽晶圓，以使用包含平均研磨粒徑40μm的B4 C研磨粒之漿料之游離研磨粒方式，於加工壓力為150g/cm2 、壓盤轉速為15rpm、頭轉速為5rpm、加工時間為20分鐘、加工速度為約1.0μm/分鐘之條件下進行平坦化。 此時，平坦化工序結束時的B4 C研磨粒的平均研磨粒徑為10μm。
(蝕刻工序) 針對平坦化工序後的碳化矽晶圓，於蝕刻量3μm(加工時間約3min、加工速度1μm/min)之條件下，實施矽蒸氣壓蝕刻。
[實施例6] (切片工序) 於與實施例5相同的條件下實施切片工序而獲得6吋直徑的碳化矽晶圓。 (蝕刻工序) 針對所獲得之碳化矽晶圓，於與實施例5相同的條件下，實施矽蒸氣壓蝕刻。蝕刻量為3.5μm。
[利用SEM-EBSD之應力測定] 另外，藉由SEM-EBSD法觀察蝕刻工序之前後的實施例5及實施例6的碳化矽晶圓所存在之應力。將觀察所得之結果示於圖20及圖21。針對實施例1及實施例2的碳化矽晶圓裂開所得之剖面，使用掃描式電子顯微鏡，於以下的條件下進行測定。 SEM裝置：Zeiss製造的Merline。 EBSD解析：TSL Solutions製造的OIM結晶方位解析裝置。 加速電壓：15kV。 探針電流：15nA。 步長：200nm。 基準點R深度：20μm至25μm。
圖20係實施例5的剖面SEM-EBSD成像圖像，圖21係實施例6的剖面SEM-EBSD成像圖像。 如圖20中的(a)及圖21中的(a)所示，在蝕刻工序之前，在實施例5及實施例6的碳化矽晶圓內觀察到晶格應變。前述晶格應變係藉由粗面加工工序等導入之晶格應變。再者，均觀測到壓縮應力。 另一方面，如圖20中的(b)及圖21中的(b)所示，在蝕刻工序之後，表面下的晶格相對於基準晶格的晶格應變為0.001%以下，在實施例5及實施例6的碳化矽晶圓內未觀察到晶格應變。 該結果顯示，藉由蝕刻工序可去除藉由蝕刻工序導入至碳化矽晶圓內的應力。
若如實施例5及實施例6的碳化矽晶圓般，對去除了應力之狀態的碳化矽晶圓實施化學機械研磨加工，則可獲得內部無晶格應變且具有高度的平坦度之高品質的碳化矽晶圓。
10:錠 20:碳化矽晶圓 21:主表面 22:背面 23:外周部 24:定向平面 25:刻印部 30:加工變質層 31:龜裂層 32:應變層 33:主體層 40:坩堝 41:上容器 42:下容器 43:支持台 50:高溫真空爐 51:正式加熱室 52:預加熱室 53:移動台 54:真空形成用閥門 55:惰性氣體注入用閥門 56:真空計 57:加熱器 D,D1,D2:厚度 S10:晶圓形狀形成工序 S11:錠成形工序 S12:結晶方位成形工序 S13:切片工序 S15:刻印形成工序 S16:倒角工序 S17:平坦化工序 S20:加工變質層去除工序 S21:蝕刻工序 S22:粗研削工序 S23:精研削工序 S30:鏡面研磨工序 S31:鏡面加工工序 S32:化學機械研磨工序 S141:犁地加工工序 S142:平坦化工序
[圖1]係表示解決第一課題之碳化矽晶圓的製造工序之概略圖。 [圖2]係表示解決第一課題至第五課題之碳化矽晶圓的製造工序中的自錠至晶圓之工序之說明圖。 [圖3]係表示解決第一課題及第二課題之碳化矽晶圓的製造工序之說明圖。 [圖4]係表示矽蒸氣壓蝕刻中所使用之高溫真空爐之概略圖。 [圖5]係表示解決第二課題之碳化矽晶圓的製造工序之概略圖。 [圖6]係表示解決第三課題至第五課題之碳化矽晶圓的製造工序之概略圖。 [圖7]係表示解決第三課題至第五課題之碳化矽晶圓的製造工序之說明圖。 [圖8]係利用白色干涉顯微鏡觀察實施例1的碳化矽晶圓的背面所得之圖像。 [圖9]係利用白色干涉顯微鏡觀察實施例2的碳化矽晶圓的背面所得之圖像。 [圖10]係表示實施例1的碳化矽晶圓的反射率之圖表。 [圖11]係表示實施例1的碳化矽晶圓的外部透過率之圖表。 [圖12]係利用SEM(Scanning Electron Microscope；掃描式電子顯微鏡)-EBSD(Electron Back Scatter Diffraction；電子背向散射繞射)觀察實施例1的碳化矽晶圓的剖面所得之成像圖像。 [圖13]係利用SEM-EBSD觀察實施例2的碳化矽晶圓的剖面所得之成像圖像。 [圖14]係利用穿透式電子顯微鏡觀察實施例1的碳化矽晶圓的剖面所得之圖像。 [圖15]係利用穿透式電子顯微鏡觀察實施例2的碳化矽晶圓的剖面所得之圖像。 [圖16]係利用穿透式電子顯微鏡觀察實施例3的碳化矽晶圓的剖面所得之圖像。 [圖17]係利用穿透式電子顯微鏡觀察實施例4的碳化矽晶圓的剖面所得之圖像。 [圖18]係利用穿透式電子顯微鏡觀察比較例1的碳化矽晶圓的剖面所得之圖像。 [圖19]係利用穿透式電子顯微鏡觀察比較例2的碳化矽晶圓的剖面所得之圖像。 [圖20]係利用SEM-EBSD觀察實施例5的碳化矽晶圓的剖面所得之成像圖像。 [圖21]係利用SEM-EBSD觀察實施例6的碳化矽晶圓的剖面所得之成像圖像。 [圖22]係自剖面觀察實施有一般之機械加工處理之碳化矽晶圓的表面之情形時的概念圖。 [圖23]係表示單晶碳化矽晶圓的加工變質層深度與翹曲(亦即SORI值)的關係之圖表。 [圖24]係表示先前的碳化矽晶圓的製造工序之概略圖。 [圖25]係表示先前的碳化矽晶圓的製造工序之說明圖。 [圖26]係表示先前的碳化矽晶圓的製造工序之概略圖。 [圖27]係表示先前的碳化矽晶圓的製造工序之說明圖。
S11:錠成形工序
S12:結晶方位成形工序
S13:切片工序
S141:犁地加工工序
S15:刻印形成工序
S16:倒角工序
S21:蝕刻工序
S31:鏡面加工工序

Claims (55)

  1. 一種碳化矽晶圓，具備： 經鏡面加工的主表面；以及 經犁地加工的背面。
  2. 如請求項1所記載之碳化矽晶圓，其中前述背面的算術平均偏差Ra為50nm至300nm。
  3. 如請求項1或2所記載之碳化矽晶圓，其中前述背面的最大高度Rz為0.5μm至5μm。
  4. 如請求項1至3中任一項所記載之碳化矽晶圓，其中於前述背面實質上無加工變質層。
  5. 一種碳化矽晶圓，係以下述方式獲得：對碳化矽晶圓的至少背面實施犁地加工後，藉由於矽蒸氣壓下進行加熱而對前述碳化矽晶圓的至少背面進行蝕刻。
  6. 一種碳化矽晶圓，係以下述方式獲得：對碳化矽晶圓的至少背面實施犁地加工，藉由於矽蒸氣壓下進行加熱而對前述碳化矽晶圓的至少背面進行蝕刻後，對前述碳化矽晶圓的主表面進行鏡面加工。
  7. 如請求項5或6所記載之碳化矽晶圓，其中前述犁地加工係使用了碳化硼研磨粒及／或碳化矽研磨粒之游離研磨粒加工。
  8. 如請求項1至7中任一項所記載之碳化矽晶圓，其中晶圓厚度為1mm以下。
  9. 一種碳化矽晶圓的製造方法，包括： 犁地加工工序，對碳化矽晶圓的至少背面進行犁地加工；以及 蝕刻工序，在前述犁地加工工序之後，藉由於矽蒸氣壓下進行加熱而對前述碳化矽晶圓的至少背面進行蝕刻。
  10. 如請求項9所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中進一步包括：鏡面加工工序，係在前述蝕刻工序之後，對前述碳化矽晶圓的主表面進行鏡面加工。
  11. 如請求項9或10所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中前述犁地加工工序係使用了碳化硼研磨粒及／或碳化矽研磨粒之游離研磨粒加工。
  12. 如請求項9至11中任一項所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中前述蝕刻工序具有：粗糙度調整工序，係藉由控制蝕刻量而以算術平均偏差Ra成為50nm至300nm之方式調整前述背面的粗糙度。
  13. 一種碳化矽晶圓，實質上無加工變質層。
  14. 一種碳化矽晶圓，具備： 主表面，供製作半導體元件； 背面，與前述主表面相對； 外周部，連接於前述主表面及前述背面的外緣； 切口部，設置於前述外周部的一部分；以及 刻印部，設置於前述主表面或前述背面； 前述主表面、前述背面、前述外周部、前述切口部以及前述刻印部實質上無加工變質層。
  15. 一種碳化矽晶圓，實質上無源自表面再構成之晶格應變以外的晶格應變。
  16. 一種碳化矽晶圓，具備： 主表面，供製作半導體元件； 背面，與前述主表面相對；以及 主體層，與前述主表面及前述背面鄰接； 前述主體層相對於基準晶格之晶格應變量為0.01%以下。
  17. 如請求項13至16中任一項所記載之碳化矽晶圓，其中在1500℃至2000℃之溫度範圍內加熱時翹曲值不變化。
  18. 一種碳化矽晶圓的製造方法，包括： 平坦化工序，將碳化矽晶圓平坦化；以及 蝕刻工序，在前述平坦化工序之後，藉由於矽蒸氣壓下進行加熱而對前述碳化矽晶圓的主表面及背面進行蝕刻。
  19. 如請求項18所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中前述蝕刻工序的處理溫度為1500℃以上。
  20. 如請求項18或19所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中包括：鏡面加工工序，係在前述蝕刻工序之後，對前述碳化矽晶圓的主表面進行鏡面加工。
  21. 如請求項18至20中任一項所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中在前述蝕刻工序之前，進一步包括： 錠成形工序，將經結晶生長之單晶碳化矽的塊加工成圓柱狀的錠； 結晶方位成形工序，於前述錠外周的一部分形成表示結晶方位之切口部； 切片工序，將前述錠進行切片而獲得薄圓板狀的碳化矽晶圓； 刻印形成工序，將前述碳化矽晶圓表面選擇性地去除而形成刻印部；以及 倒角工序，對前述碳化矽晶圓的外周部進行倒角。
  22. 一種碳化矽晶圓的製造方法，包括： 平坦化工序，於修正莫氏硬度未達15之研磨粒之存在下將碳化矽晶圓平坦化；以及 蝕刻工序，藉由於矽蒸氣壓下進行加熱而對前述碳化矽晶圓進行蝕刻。
  23. 如請求項22所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中前述研磨粒係修正莫氏硬度13以上的研磨粒。
  24. 如請求項22或23所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中前述研磨粒係碳化硼研磨粒及／或碳化矽研磨粒。
  25. 如請求項22至24中任一項所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中前述平坦化工序係游離研磨粒方式。
  26. 如請求項22至25中任一項所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中藉由前述蝕刻工序將前述碳化矽晶圓蝕刻之量係每單面為10μm以下。
  27. 如請求項22至26中任一項所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中進一步包括： 倒角工序，將前述碳化矽晶圓的外周部進行倒角；以及 刻印形成工序，於前述碳化矽晶圓的表面形成刻印； 前述倒角工序與前述刻印形成工序係在前述蝕刻工序前進行。
  28. 如請求項22至26中任一項所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中進一步包括： 倒角工序，將前述碳化矽晶圓的外周部進行倒角；以及 刻印形成工序，於前述碳化矽晶圓的表面形成刻印； 前述倒角工序與前述刻印形成工序係在前述平坦化工序後進行。
  29. 一種碳化矽晶圓的製造方法，包括： 平坦化工序，以游離研磨粒方式一邊將研磨粒破碎一邊將碳化矽晶圓平坦化；以及 蝕刻工序，藉由於矽蒸氣壓下進行加熱而對前述碳化矽晶圓進行蝕刻。
  30. 如請求項29所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中前述平坦化工序中，以加工開始時的平均研磨粒徑成為20μm以上且加工結束時的平均研磨粒徑成為未達20μm之方式，一邊將研磨粒破碎一邊將碳化矽晶圓平坦化。
  31. 一種碳化矽晶圓的製造方法，包括： 平坦化工序，使用具有游離研磨粒方式中破碎之脆性之研磨粒，以游離研磨粒方式將碳化矽晶圓平坦化；以及 蝕刻工序，藉由於矽蒸氣壓下進行加熱而對前述碳化矽晶圓進行蝕刻。
  32. 如請求項31所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中前述研磨粒滿足以下的脆性條件： 於加工壓力150g/cm2 之條件下，使用平均研磨粒徑調整為40μm之研磨粒，將碳化矽晶圓的表面以游離研磨粒方式雙面同時平坦化時，加工時間經過20分鐘後，平均研磨粒徑成為20μm以下。
  33. 如請求項29至32中任一項所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中前述研磨粒係碳化硼研磨粒及／或碳化矽研磨粒。
  34. 如請求項29至33中任一項所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中藉由前述蝕刻工序將前述碳化矽晶圓蝕刻之量係每單面為10μm以下。
  35. 如請求項29至34中任一項所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中進一步包括： 倒角工序，將前述碳化矽晶圓的外周部進行倒角；以及 刻印形成工序，於前述碳化矽晶圓的表面形成刻印； 前述倒角工序與前述刻印形成工序係在前述蝕刻工序前進行。
  36. 如請求項29至34中任一項所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中進一步包括： 倒角工序，將前述碳化矽晶圓的外周部進行倒角；以及 刻印形成工序，於前述碳化矽晶圓的表面形成刻印； 前述倒角工序與前述刻印形成工序係在前述平坦化工序後進行。
  37. 一種碳化矽晶圓的製造方法，包括： 切片工序，將錠進行切片而獲得碳化矽晶圓； 平坦化工序，將前述碳化矽晶圓平坦化； 蝕刻工序，藉由於矽蒸氣壓下進行加熱而對前述碳化矽晶圓進行蝕刻，去除前述平坦化工序中所導入之加工變質層； 前述切片工序中獲得具有如下厚度的碳化矽晶圓，前述厚度係將包括前述平坦化工序及前述蝕刻工序之表面加工結束後的碳化矽晶圓的厚度加上122μm以下的厚度所得。
  38. 如請求項37所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中前述切片工序中獲得具有如下厚度的碳化矽晶圓，前述厚度係將包括前述平坦化工序及前述蝕刻工序之表面加工結束後的碳化矽晶圓的厚度加上未達100μm的厚度所得。
  39. 如請求項37或38所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中前述切片工序中獲得具有如下厚度的碳化矽晶圓，前述厚度係將包括前述平坦化工序及前述蝕刻工序之表面加工結束後的碳化矽晶圓的厚度加上未達87μm的厚度所得。
  40. 如請求項37至39中任一項所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中前述切片工序中獲得具有如下厚度的碳化矽晶圓，前述厚度係將包括前述平坦化工序及前述蝕刻工序之表面加工結束後的碳化矽晶圓的厚度加上61μm以上的厚度所得。
  41. 如請求項37至40中任一項所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中前述表面加工結束後的碳化矽晶圓的厚度為300μm至400μm。
  42. 如請求項37至41中任一項所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中前述切片工序中獲得472μm以下的厚度的碳化矽晶圓。
  43. 如請求項37至42中任一項所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中前述蝕刻工序中的蝕刻量係於碳化矽晶圓的每單面為10μm以下。
  44. 如請求項37至43中任一項所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中前述平坦化工序中使用碳化硼研磨粒及／或碳化矽研磨粒。
  45. 如請求項37至44中任一項所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中前述平坦化工序係游離研磨粒方式。
  46. 如請求項37至45中任一項所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中進一步包括： 倒角工序，將前述碳化矽晶圓的外周部進行倒角；以及 刻印形成工序，於前述碳化矽晶圓的表面形成刻印； 前述倒角與前述刻印形成工序係在前述蝕刻工序前進行。
  47. 如請求項37至45中任一項所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中進一步包括： 倒角工序，將前述碳化矽晶圓的外周部進行倒角；以及 刻印形成工序，於前述碳化矽晶圓的表面形成刻印； 前述倒角與前述刻印形成工序係在前述平坦化工序後進行。
  48. 一種碳化矽晶圓的製造方法，包括： 平坦化工序，將碳化矽晶圓平坦化； 蝕刻工序，在前述平坦化工序之後，藉由於矽蒸氣壓下進行加熱而對前述碳化矽晶圓進行蝕刻；以及 化學機械研磨工序，在前述蝕刻工序之後，對前述碳化矽晶圓的表面進行化學機械研磨加工。
  49. 如請求項48所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中進一步包括： 倒角工序，將前述碳化矽晶圓的外周部進行倒角；以及 刻印形成工序，於前述碳化矽晶圓的表面形成刻印； 在前述蝕刻工序之前進行前述倒角工序與前述刻印形成工序。
  50. 如請求項49所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中前述倒角工序與前述刻印形成工序係在前述平坦化工序後進行。
  51. 如請求項48至50中任一項所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中在前述蝕刻工序之後，不包括對碳化矽晶圓新導入加工變質層之工序。
  52. 如請求項48至51中任一項所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中包括：化學機械研磨工序，係在前述蝕刻工序之後，對前述碳化矽晶圓的表面進行化學機械研磨加工。
  53. 如請求項48至52中任一項所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中前述化學機械研磨工序中，僅對碳化矽晶圓的(0001)面側進行化學機械研磨加工。
  54. 如請求項48至53中任一項所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中前述平坦化工序中使用碳化硼研磨粒及／或碳化矽研磨粒。
  55. 如請求項48至54中任一項所記載之碳化矽晶圓的製造方法，其中藉由前述蝕刻工序將前述碳化矽晶圓蝕刻之量係每單面為10μm以下。
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