TW202129096A - 碳化矽基板及碳化矽基板之製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之碳化矽基板具有第1主面、及位於第1主面之相反側之第2主面。碳化矽基板包含螺旋位錯及凹坑，該凹坑於平行於第1主面之方向上之最大直徑為1 μm以上10 μm以下。於第1主面對螺旋位錯及凹坑進行觀測時，凹坑之數目除以螺旋位錯之數目所得之比率為1%以下。第1主面中，鎂之濃度未達1×1011 atoms/cm2 。

Description

碳化矽基板及碳化矽基板之製造方法
本發明係關於一種碳化矽基板及碳化矽基板之製造方法。本申請案主張基於2019年12月2日提出申請之日本專利申請案特願2019-218126號之優先權。該日本專利申請案中記載之全部內容係以參照之形式引用於本說明書中。
於國際公開2019/111507號(專利文獻1)中，記載有對碳化矽單晶基板進行化學機械研磨之步驟。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開2019/111507號
本發明之碳化矽基板具備第1主面、及位於第1主面之相反側之第2主面。碳化矽基板包含螺旋位錯及凹坑，該凹坑於平行於第1主面之方向上之最大直徑為1 μm以上10 μm以下。於第1主面對螺旋位錯及凹坑進行觀測時，凹坑之數目除以螺旋位錯之數目所得之比率為1%以下。第1主面中，鎂之濃度未達1×1011 atoms/cm2 。
本發明之碳化矽基板之製造方法具備以下步驟。準備具備第1主面、及位於第1主面之相反側之第2主面的碳化矽單晶基板。使用研磨液對碳化矽單晶基板進行化學機械研磨。於使用研磨液對碳化矽單晶基板進行化學機械研磨之步驟後，使用含有一個分子內具有2個以上羧基之有機酸之溶液對碳化矽單晶基板進行處理。研磨液之Brix值為10以上。
[本發明所欲解決之問題]
本發明之目的在於提供一種能夠提高清潔度之碳化矽基板及碳化矽基板之製造方法。 [本發明之效果]
根據本發明，可提供一種能夠提高清潔度之碳化矽基板及碳化矽基板之製造方法。
[本發明之實施方式之說明] (1)本發明之實施方式之碳化矽基板10具備第1主面1、及位於第1主面1之相反側之第2主面2。碳化矽基板10包含螺旋位錯13及凹坑11，該凹坑於平行於第1主面1之方向上之最大直徑為1 μm以上10 μm以下。對第1主面1上之螺旋位錯13及凹坑11進行觀測時，凹坑11之數目除以螺旋位錯13之數目所得之比率為1%以下。第1主面1中，鎂之濃度未達1×1011 atoms/cm2 。
(2)根據上述(1)之碳化矽基板10，第1主面1中，鈣、鋁、鈉、鉀及錳各自之濃度可未達1×1011 atoms/cm2 。
(3)根據上述(1)之碳化矽基板10，第1主面1中，鎂、鈣、鋁、鈉、鉀及錳各自之濃度可未達5×1010 atoms/cm2 。
(4)根據上述(1)至(3)中任一項之碳化矽基板10，第1主面1上之螺旋位錯13之面密度可為100 cm-2 以上5000 cm-2 以下。
(5)根據上述(1)至(4)中任一項之碳化矽基板10，第1主面1之最大直徑可為150 mm以上。
(6)本發明之實施方式之碳化矽基板10之製造方法具備以下步驟。準備具備第1主面1、及位於第1主面1之相反側之第2主面2的碳化矽單晶基板100。使用研磨液40對碳化矽單晶基板100進行化學機械研磨。於使用研磨液40對碳化矽單晶基板100進行化學機械研磨之步驟後，使用含有一個分子內具有2個以上羧基之有機酸之溶液52對碳化矽單晶基板100進行處理。研磨液40之Brix值為10以上。
(7)上述(6)之碳化矽基板10之製造方法亦可於使用研磨液40對碳化矽單晶基板100進行化學機械研磨之步驟後，且於使用含有一個分子內具有2個以上羧基之有機酸之溶液52對碳化矽單晶基板100進行處理之步驟前，進而具備將碳化矽單晶基板100浸漬於鹼性溶液51中之步驟。
(8)根據上述(6)或(7)之碳化矽基板10之製造方法，一個分子內具有2個以上羧基之有機酸可為草酸或檸檬酸。
(9)根據上述(6)至(8)中任一項之碳化矽基板10之製造方法，Brix值可為30以下。 [本發明之實施方式之詳情] 以下，基於圖式對本發明之實施方式進行說明。再者，於以下圖式中，對相同或相當之部分標註相同之參考符號，不重複其說明。關於本說明書中之結晶學記載，分別利用[]表示個別方位，利用＜＞表示集合方位，利用()表示個別面，利用{}表示集合面。又，關於負指數，結晶學上係於數字上方標記“-”(橫槓)，但於本說明書中係於數字前面標記負號。
首先，對本實施方式之碳化矽基板之構成進行說明。圖1係表示本實施方式之碳化矽基板之構成之俯視模式圖。圖2係沿圖1之II-II線之剖視模式圖。
如圖1及圖2所示，本實施方式之碳化矽基板10主要具有第1主面1、第2主面2、及外周面5。如圖2所示，第2主面2位於第1主面1之相反側。碳化矽基板10包含多型4H之碳化矽。碳化矽基板10例如包含氮(N)等n型雜質。碳化矽基板10之導電型例如為n型。碳化矽基板10之n型雜質之濃度例如為1×1017 cm-3 以上1×1020 cm-3 以下。
如圖1所示，第1主面1之最大直徑A例如為150 mm以上(6英吋以上)。第1主面1之最大直徑A亦可為例如200 mm以上(8英吋以上)。第1主面1之最大直徑A係指自垂直於第1主面1之方向觀察時碳化矽基板10之外周面5上之不同2點間之最長直線距離。再者，於本說明書中，6英吋係指150 mm或152.4 mm(25.4 mm/inch × 6 inch)。8英吋係指200 mm或203.2 mm(25.4 mm/inch × 8 inch)。
第1主面1例如為{0001}面或相對於{0001}面以大於0°且8°以下之偏離角傾斜之面。偏離角例如可為1°以上，亦可為2°以上。偏離角可為7°以下，亦可為6°以下。具體而言，第1主面1可為(0001)面或相對於(0001)面以大於0°且8°以下之偏離角傾斜之面。第1主面1亦可為(000-1)面或相對於(000-1)面以大於0°且8°以下之偏離角傾斜之面。第1主面1之傾斜方向例如為＜11-20＞方向。
如圖1所示，外周面5例如可具有第1平面3、及圓弧狀部4。第1平面3例如沿第1方向101延伸。圓弧狀部4與第1平面3相連。外周面5亦可具有例如沿第2方向102延伸之第2平面(未圖示)。第2方向102例如為＜1-100＞方向。第1方向101係平行於第1主面1且垂直於第2方向102之方向。第1方向101例如為＜11-20＞方向。
第1主面1例如為磊晶層形成面。就另一觀點而言，於第1主面1上設置碳化矽磊晶層(未圖示)。第2主面2例如為汲極電極形成面。就另一觀點而言，於第2主面2上形成MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金屬氧化物半導體場效應電晶體)之汲極電極(未圖示)。
如圖2所示，碳化矽基板10包含複數個螺旋位錯13、凹坑11、及碳化矽區域22。複數之螺旋位錯13具有與凹坑11相連之第1螺旋位錯6、及不與凹坑11相連之第2螺旋位錯7。就另一觀點而言，凹坑11係由第1螺旋位錯6引起。凹坑11於第1主面1開口，於第2主面2未開口。第1螺旋位錯6與第2主面2相連。第2螺旋位錯7與第1主面1及第2主面2分別相連。就另一觀點而言，第2螺旋位錯7自第1主面1至第2主面2貫通碳化矽區域22。
圖3係圖2之區域III之放大模式圖。如圖3所示，凹坑11之寬度(直徑)隨著自第1主面1朝向第2主面2逐漸變小。凹坑11例如可為大致圓錐狀。自垂直於第1主面1之方向觀察，凹坑11為大致圓形。平行於第1主面1之方向上之凹坑11之最大直徑(第1直徑W)為1 μm以上10 μm以下。第1直徑W亦可為2 μm以上，還可為3 μm以上。凹坑11之最大直徑係指於第1主面1露出之凹坑11之外周緣上之不同2點間之最長直線距離。垂直於第1主面1之方向上之凹坑11之最大深度(第1深度D)例如可為3 nm以上1 μm以下。
如圖2所示，螺旋位錯13之數目多於凹坑11之數目。具體而言，對第1主面1上之螺旋位錯13及凹坑11進行觀測時，凹坑11之數目除以螺旋位錯13之數目所得之比率為1%以下。凹坑11之數目除以螺旋位錯13之數目所得之比率例如亦可為0.5%以下，還可為0.4%以下，還可為0.3%以下。凹坑11之數目除以螺旋位錯13之數目所得之比率之下限並無特別限定，例如可為0.01%以上，亦可為0.1%以上。
第1主面1上之螺旋位錯13之面密度例如為100 cm-2 以上5000 cm-2 以下。第1主面1上之螺旋位錯13之面密度之下限並無特別限定，例如亦可為200 cm-2 以上，還可為500 cm-2 以上。第1主面1上之螺旋位錯13之面密度之上限並無特別限定，例如亦可為4500 cm-2 以下，還可為4000 cm-2 以下。
(螺旋位錯之測定方法) 例如可使用X射線形貌術(X-ray Topography)測定螺旋位錯13之數目。測定裝置例如為Rigaku製造之XRTmicron。具體而言，可基於碳化矽基板10之第1主面1之X射線形貌圖像來測定螺旋位錯13之數目。X射線形貌圖像係藉由(0008)反射而獲得者。測定時之X射線源係使用Cu靶。X射線相機之像素尺寸為5.4 μm。
(凹坑之測定方法) 例如可使用具備共焦微分干涉顯微鏡之缺陷檢查裝置測定凹坑11之數目。缺陷檢查裝置例如為Lasertec股份有限公司製造之WASAVI系列「SICA 6X」。物鏡之倍率例如為10倍。具體而言，自水銀氙氣燈等光源向碳化矽基板10之第1主面1照射波長546 nm之光，藉由例如CCD(Charge-Coupled Device，電荷耦合元件)等受光元件對該光之反射光進行觀察。
將觀察圖像中之某個像素之亮度與該某個像素周圍之像素之亮度的差異數值化。使用標準試樣確定缺陷檢查裝置之檢測感度之閾值。藉由使用該缺陷檢查裝置，可對被測定樣品上形成之凹坑11之直徑進行定量評估。對碳化矽基板10之第1主面1進行觀察，檢測出最大直徑(第1直徑W)為1 μm以上10 μm以下之凹坑11。
如圖3所示，於第1主面1存在金屬雜質8。金屬雜質8例如包含鎂(Mg)。於第1主面1上存在鎂。金屬雜質8例如位於凹坑11之內部。金屬雜質8亦可存在於螺旋位錯13上。鎂亦可與螺旋位錯13相接。金屬雜質8亦可存在於凹坑11外部之第1主面1上。
第1主面1中，鎂之濃度未達1×1011 atoms/cm2 。第1主面1中，鎂之濃度可未達例如5×1010 atoms/cm2 ，亦可未達1×1010 atoms/cm2 。第1主面1中，鎂之濃度之下限並無特別限定，例如可為1×106 atoms/cm2 以上。
金屬雜質8亦可包含例如鈣(Ca)、鋁(Al)、鈉(Na)、鉀(K)及錳(Mn)。於第1主面1亦可存在鈣、鋁、鈉、鉀及錳各者。鈣、鋁、鈉、鉀及錳各者可存在於例如凹坑11之內部。鈣、鋁、鈉、鉀及錳各者亦可存在於螺旋位錯13上。鈣、鋁、鈉、鉀及錳各者亦可與螺旋位錯13相接。鈣、鋁、鈉、鉀及錳各者亦可存在於凹坑11外部之第1主面1上。
第1主面1中，鈣之濃度可未達1×1011 atoms/cm2 。第1主面1中，鈣之濃度可未達例如5×1010 atoms/cm2 ，亦可未達1×1010 atoms/cm2 。第1主面1中，鈣之濃度之下限並無特別限定，例如可為1×106 atoms/cm2 以上。
第1主面1中，鋁之濃度可未達1×1011 atoms/cm2 。第1主面1中，鋁之濃度可未達例如5×1010 atoms/cm2 ，亦可未達1×1010 atoms/cm2 。第1主面1中，鋁之濃度之下限並無特別限定，例如可為1×106 atoms/cm2 以上。
第1主面1中，鈉之濃度可未達1×1011 atoms/cm2 。第1主面1中，鈉之濃度可未達例如5×1010 atoms/cm2 ，亦可未達1×1010 atoms/cm2 。第1主面1中，鈉之濃度之下限並無特別限定，例如可為1×106 atoms/cm2 以上。
第1主面1中，鉀之濃度可未達1×1011 atoms/cm2 。第1主面1中，鉀之濃度可未達例如5×1010 atoms/cm2 ，亦可未達1×1010 atoms/cm2 。第1主面1中，鉀之濃度之下限並無特別限定，例如可為1×106 atoms/cm2 以上。
第1主面1中，錳之濃度可未達1×1011 atoms/cm2 。第1主面1中，錳之濃度可未達例如5×1010 atoms/cm2 ，亦可未達1×1010 atoms/cm2 。第1主面1中，錳之濃度之下限並無特別限定，例如可為1×106 atoms/cm2 以上。
第1主面1中，鎂、鈣、鋁、鈉、鉀及錳各自之濃度可未達5×1010 atoms/cm2 。第1主面1中，鎂、鈣、鋁、鈉、鉀及錳各自之濃度亦可未達1×1010 atoms/cm2 。
(金屬雜質之濃度之測定方法) 其次，對第1主面1中之金屬雜質8之濃度之測定方法進行說明。
首先，使用水平型基板檢查裝置，對碳化矽基板10之第1主面1之整個面滴加酸。酸亦混入至凹坑11之內部。藉此，第1主面1上之金屬雜質8被酸取入。其次，從第1主面1之整個面回收所有含金屬雜質8之酸。再者，試樣製備係於設置在100級無塵室內之10級潔淨通風室內實施。
可藉由ICP-MS(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，電感耦合電漿質譜法)測定金屬雜質8之濃度。作為測定裝置，例如可使用Agillent公司製造之ICP-MS8800。將測定得到之金屬雜質8元素之質量(ng)除以各元素之原子量並換算成莫耳數後，乘以亞佛加厥數而轉換成原子數。其次，藉由將該原子數除以第1主面1之面積，而換算出每單位面積之原子數。金屬雜質8之濃度係指每單位面積之原子數。
其次，對本實施方式之碳化矽基板之製造方法進行說明。圖4係概略地表示本實施方式之碳化矽基板之製造方法之流程圖。
如圖4所示，本實施方式之碳化矽基板10之製造方法主要具有：準備碳化矽單晶基板之步驟(S10)、化學機械研磨步驟(S20)、利用鹼性溶液進行處理之步驟(S30)、水洗步驟(S40)、利用含有一個分子內具有2個以上羧基之有機酸之溶液進行處理之步驟(S50)、水洗步驟(S60)、及乾燥步驟(S70)。
首先，實施準備碳化矽單晶基板之步驟(S10)。具體而言，例如藉由昇華法形成由多型4H之碳化矽單晶構成之晶錠。對晶錠進行整形後，藉由線切割機裝置對晶錠進行切片。藉此，自晶錠切出碳化矽單晶基板100。
碳化矽單晶基板100包含多型4H之六方晶碳化矽。碳化矽單晶基板100具有第1主面1、及位於第1主面1之相反側之第2主面2。第1主面1例如為相對於{0001}面向＜11-20＞方向偏離4°以下之面。具體而言，第1主面1例如為相對於(0001)面以4°以下程度之角度偏離之面。第2主面2例如為相對於(000-1)面以4°以下程度之角度偏離之面。
如圖5所示，碳化矽基板10具有第1主面1、第2主面2、複數個螺旋位錯13、及碳化矽區域22。複數個螺旋位錯13與第1主面1及第2主面2分別相連。就另一觀點而言，複數個螺旋位錯13自第1主面1至第2主面2貫通碳化矽區域22。綜上所述，準備具有第1主面1、及位於第1主面1之相反側之第2主面2的碳化矽單晶基板100。
其次，實施對碳化矽單晶基板100進行機械研磨之步驟。具體而言，將第1主面1配置成與壓盤(未圖示)對向。其次，向第1主面1與壓盤之間導入漿料。漿料例如包含金剛石研磨粒。金剛石研磨粒之直徑例如為1 μm以上3 μm以下。藉由壓盤對第1主面1施加負荷。綜上所述，對碳化矽單晶基板100之第1主面1進行機械研磨。
其次，實施化學機械研磨步驟(S20)。具體而言，使用研磨液40對碳化矽單晶基板100進行化學機械研磨。研磨液40包含研磨粒41、及液體42。研磨粒41例如為膠體氧化矽。研磨粒41之平均粒徑例如為20 nm。研磨液40例如具有潤滑劑、氧化劑、及分散劑。潤滑劑例如為蔗糖或葡萄糖等糖類。潤滑劑亦可為例如多元醇。氧化劑例如為硝酸鋁水溶液。分散劑例如含有鎂(Mg)。
如圖6所示，化學機械研磨裝置200主要具有研磨布33、研磨板31、旋轉支持構件32、及研磨液供給部34。碳化矽單晶基板100安裝在研磨板31上。碳化矽單晶基板100之第2主面2與研磨板31對向。碳化矽單晶基板100之第1主面1與研磨布33對向。研磨布33例如為絨面革研磨布。研磨液供給部34供給研磨液40。自研磨液供給部34供給之研磨液40被供給至碳化矽單晶基板100之第1主面1與研磨布33之間。
如圖6所示，研磨板31安裝在旋轉支持構件32上。藉由使旋轉支持構件32繞旋轉軸B沿旋轉方向C旋轉，而使碳化矽單晶基板100旋轉。旋轉支持構件32之轉速例如為60 rpm。設置有研磨布之壓盤之轉速例如為60 rpm。加工表面壓力例如為300 g/cm2 。研磨時間例如為5小時。
根據本實施方式之碳化矽基板10之製造方法，於研磨液40中含有糖類等，因此研磨液40之糖度變高。具體而言，研磨液40之Brix值為10以上。研磨液40之Brix值可為例如12以上，亦可為15以上。Brix值之上限可為例如30以下，亦可為20以下。藉此，研磨液40之黏度變高。結果，研磨液40容易被供給至碳化矽單晶基板100之第1主面1與研磨布33之間。
其次，對Brix值之測定方法進行說明。可使用AS ONE公司製造之手持折射計測定Brix值。手持折射計之型號為RAB-10。向手持折射計之稜鏡上滴加研磨液，測定Brix值。Brix值可根據膠體氧化矽之濃度、糖類之種類、糖類之量等進行調整。可藉由向研磨液中添加糖類而對研磨液之黏度及潤滑性進行調整，使研磨液之表面張力改變。
繼而，實施利用鹼性溶液進行處理之步驟(S30)。於利用鹼性溶液進行處理之步驟(S30)中，將碳化矽單晶基板100浸漬於鹼性溶液51中。如圖7所示，於容器50中裝有鹼性溶液51。於碳化矽單晶基板100被保持於研磨板31之狀態下，將碳化矽單晶基板100浸漬於鹼性溶液51中。鹼性溶液51例如為氫氧化四甲基銨。鹼性溶液51之pH值為10以上。藉由將碳化矽單晶基板100浸漬於鹼性溶液51中，而去除附著在碳化矽單晶基板100上之研磨粒41。
繼而，實施水洗步驟(S40)。於水洗步驟(S40)中，使用水將碳化矽單晶基板100洗淨。於碳化矽單晶基板100被保持於研磨板31之狀態下，使用水將其洗淨。藉此，利用水沖洗附著在碳化矽單晶基板100上之鹼性溶液51。
繼而，實施利用含有一個分子內具有2個以上羧基之有機酸之溶液進行處理之步驟(S50)。於利用含有一個分子內具有2個以上羧基之有機酸之溶液進行處理之步驟(S50)中，將碳化矽單晶基板100浸漬於酸中。如圖8所示，於容器50中裝有含有一個分子內具有2個以上羧基之有機酸之溶液52。於碳化矽單晶基板100被保持於研磨板31之狀態下，將碳化矽單晶基板100浸漬於含有一個分子內具有2個以上羧基之有機酸之溶液52中。
一個分子內具有2個以上羧基之有機酸例如為草酸或檸檬酸。一個分子內具有2個以上羧基之有機酸亦可為例如蘋果酸。一個分子內具有2個以上羧基之有機酸具有螯合作用。具體而言，金屬雜質8被取入至2個羧基之間。尤其是鎂或鈣等二價陽離子容易被取入至2個羧基之間。藉由將碳化矽單晶基板100浸漬於含有一個分子內具有2個以上羧基之有機酸之溶液52中，而去除附著在碳化矽單晶基板100上之金屬雜質8。金屬雜質8例如為鎂、鈣、鋁、鈉、鉀或錳等。
如以上所述，於使用研磨液40對碳化矽單晶基板100進行化學機械研磨之步驟後，使用含有一個分子內具有2個以上羧基之有機酸之溶液52對碳化矽單晶基板100進行處理。又，將碳化矽單晶基板100浸漬於鹼性溶液51中之步驟係於使用研磨液40對碳化矽單晶基板100進行化學機械研磨之步驟後，且於使用含有一個分子內具有2個以上羧基之有機酸之溶液52對碳化矽單晶基板100進行處理之步驟前實施。
繼而，實施水洗步驟(S60)。於水洗步驟(S60)中，使用水將碳化矽單晶基板100洗淨。於碳化矽單晶基板100被保持於研磨板31之狀態下，使用水將其洗淨。藉此，利用水沖洗附著在碳化矽單晶基板100上之草酸或檸檬酸。
繼而，實施乾燥步驟(S70)。例如藉由旋轉乾燥機使碳化矽單晶基板100乾燥。旋轉乾燥機之轉速例如為800 rpm。乾燥時間例如為120秒。藉此，使碳化矽單晶基板100乾燥。其次，將碳化矽單晶基板100自研磨板31卸除。綜上所述，可獲得本實施方式之碳化矽基板10(參照圖1)。再者，若於碳化矽單晶基板100之表面殘留有金屬雜質8之狀態下對碳化矽單晶基板100進行乾燥，則金屬雜質8會牢固地附著在碳化矽單晶基板100之表面。因此，較理想為利用含有一個分子內具有2個以上羧基之有機酸之溶液進行處理之步驟(S50)於乾燥步驟(70)之前實施。
繼而，對本實施方式之碳化矽基板及碳化矽基板之製造方法之作用效果進行說明。
於對具有螺旋位錯13之碳化矽單晶基板100進行化學機械研磨之情形時，由於螺旋位錯13附近之碳化矽部分機械上而言為弱，故而碳化矽單晶基板100與研磨粒41等之碰撞導致該部分容易被削掉。結果，於碳化矽單晶基板100之表面容易形成凹坑11。
為了減輕碳化矽單晶基板100與研磨粒41等之碰撞，於化學機械研磨步驟中需要向碳化矽單晶基板100與研磨布33之間導入具有適度厚度之研磨液40。然而，由於碳化矽與其他半導體材料相比硬度較高，故於高轉速及高加壓條件下進行化學機械研磨。因此，通常之研磨液40難以進入碳化矽單晶基板100與研磨布33之間。又，由於碳化矽與其他半導體材料相比化學反應性較低，故難以藉由利用化學反應提高碳化矽單晶基板100表面之親水性來提高研磨液40之保持力。
發明人等對抑制於碳化矽單晶基板100之表面形成凹坑11之應對方案進行了銳意研究，結果獲得了以下見解。具體而言，藉由提高研磨液40之潤滑作用，使研磨液40容易取入至碳化矽單晶基板100與研磨布33之間。具體而言，將研磨液40之Brix值設為10以上。藉此，可提高研磨液40之黏性，故而研磨液40容易取入至碳化矽單晶基板100與研磨布33之間。結果，能夠降低因研磨粒41或研磨設備之振動等機械因素而導致研磨粒41碰撞至碳化矽單晶基板100時之衝擊之強度。結果，能夠抑制於碳化矽單晶基板100之表面(第1主面1)形成凹坑11。
又，化學機械研磨之研磨液40有時包含具有鎂或鈣等二價陽離子之分散劑等。若於碳化矽單晶基板100之表面存在凹坑11，則鎂等金屬雜質8會進入凹坑11之內部。若凹坑11之內部進入金屬雜質8，則於洗淨步驟中難以完全去除金屬雜質8。結果，碳化矽單晶基板100之清潔度變差。
發明人等對抑制碳化矽單晶基板100表面之清潔度變差之應對方案進行了銳意研究，結果獲得了以下見解。具體而言，發現藉由使用具有螯合作用之酸對碳化矽單晶基板100進行處理，可去除於進行化學機械研磨之步驟中附著在碳化矽單晶基板100上之金屬雜質8。具體而言，於使用研磨液40對碳化矽單晶基板100進行化學機械研磨之步驟後，使用含有一個分子內具有2個以上羧基之有機酸之溶液52對碳化矽單晶基板100進行處理。藉此，能夠提高碳化矽單晶基板100之清潔度。 [實施例]
(樣品準備) 首先，準備樣品1～6之碳化矽基板10。將樣品1～3之碳化矽基板10作為比較例。將樣品4～6之碳化矽基板10作為實施例。於樣品3～6之碳化矽基板之製造方法中，在化學機械研磨步驟(S20)中使用Brix值為10以上之研磨液40。於樣品2及4～6之碳化矽基板10之製造方法中，實施利用含有一個分子內具有2個以上羧基之有機酸之溶液進行處理之步驟(S50)。即，於樣品4～6之碳化矽基板10之製造方法中，在化學機械研磨步驟(S20)中使用Brix值為10以上之研磨液，且於製造方法中實施利用含有一個分子內具有2個以上羧基之有機酸之溶液進行處理之步驟(S50)。
於樣品1及2之碳化矽基板10之製造方法中，將研磨液40之Brix值設為5。於樣品3、5及6之碳化矽基板10之製造方法中，將研磨液40之Brix值設為20。於樣品4之碳化矽基板10之製造方法中，將研磨液40之Brix值設為30。於樣品2及4之碳化矽基板10之製造方法中，使用5%之檸檬酸。於樣品5之碳化矽基板10之製造方法中，使用3%之檸檬酸。於樣品6之碳化矽基板10之製造方法中，使用3%之草酸。關於樣品1～6各自之碳化矽基板10，螺旋位錯13之密度分別為390個/cm2 、430個/cm2 、420個/cm2 、420個/cm2 、300個/cm2 及480個/cm2 。 (評估方法) 使用X射線形貌術，測定樣品1～6之碳化矽基板10之第1主面1上之螺旋位錯13之密度。使用缺陷檢查裝置，測定樣品1～6之碳化矽基板10之第1主面1上之凹坑11之密度。凹坑11之最大直徑(直徑)為1 μm以上10 μm以下。使用ICP-MS，測定樣品1～6之碳化矽基板10之第1主面1之整個面中金屬雜質8之濃度。 (評估結果)
[表1]
   樣品1 樣品2 樣品3 樣品4 樣品5 樣品6
CMP條件 研磨液之Brix值[%] 5 5 20 30 20 20
利用具有2個以上羧基之酸進行處理之步驟 無 檸檬酸5% 無 檸檬酸5% 檸檬酸3% 草酸3%
結晶 螺旋位錯密度 390個/cm2 430個/cm2 420個/cm2 420個/cm2 300個/cm2 480個/cm2
CMP後之凹坑產生狀況 直徑1～10 μm之凹坑密度 12個/cm2 (2161個/6英吋) 14個/cm2 (2367個/6英吋) 1.2個/cm2 (212個/6英吋) 0.7個/cm2 (127個/6英吋) 1.5個/cm2 (262個/6英吋) 1.0個/cm2 (174個/6英吋)
直徑1～10 μm之凹坑相對於螺旋位錯之產生比率 3.0% 3.3% 0.3% 0.2% 0.5% 0.2%
金屬雜質之密度 [×109 atoms/cm2 ] Mg 93 65 85 ＜2 3 5
Ca 269 54 121 ＜4 ＜4 48
Al 134 60 66 ＜2 2 15
Na 671 103 138 4 ＜2 12
K 130 46 73 ＜4 ＜4 ＜4
Mn 8 5 12 ＜2 ＜2 ＜2
如表1所示，樣品1～6之碳化矽基板10之第1主面1上之凹坑11之密度分別為12個/cm2 、14個/cm2 、1.2個/cm2 、0.7個/cm2 、1.5個/cm2 及1.0個/cm2 。樣品1～6之碳化矽基板10之第1主面1上之凹坑11之密度除以螺旋位錯13之密度所得之值分別為3.0%、3.3%、0.3%、0.2%、0.5%及0.2%。
樣品1～6之碳化矽基板10之第1主面1中之Mg之濃度為93×109 atoms/cm2 、65×109 atoms/cm2 、85×109 atoms/cm2 、未達2×109 atoms/cm2 、3×109 atoms/cm2 及5×109 atoms/cm2 。樣品1～6之碳化矽基板10之第1主面1中之Ca之濃度為269×109 atoms/cm2 、54×109 atoms/cm2 、121×109 atoms/cm2 、未達4×109 atoms/cm2 、未達4×109 atoms/cm2 及48×109 atoms/cm2 。
樣品1～6之碳化矽基板10之第1主面1中之Al之濃度為134×109 atoms/cm2 、60×109 atoms/cm2 、66×109 atoms/cm2 、未達2×109 atoms/cm2 、2×109 atoms/cm2 及15×109 atoms/cm2 。樣品1～6之碳化矽基板10之第1主面1中之Na之濃度為671×109 atoms/cm2 、103×109 atoms/cm2 、138×109 atoms/cm2 、4×109 atoms/cm2 、未達2×109 atoms/cm2 及12×109 atoms/cm2 。
樣品1～6之碳化矽基板10之第1主面1中之K之濃度為130×109 atoms/cm2 、46×109 atoms/cm2 、73×109 atoms/cm2 、未達4×109 atoms/cm2 、未達4×109 atoms/cm2 及未達4×109 atoms/cm2 。樣品1～6之碳化矽基板10之第1主面1中之Mn之濃度為8×109 atoms/cm2 、5×109 atoms/cm2 、12×109 atoms/cm2 、未達2×109 atoms/cm2 、未達2×109 atoms/cm2 及未達2×109 atoms/cm2 。
根據以上結果，確認到藉由在化學機械研磨步驟(S20)中使用Brix值為10以上之研磨液，且實施利用含有一個分子內具有2個以上羧基之有機酸之溶液進行處理之步驟(S50)，可抑制因螺旋位錯13導致產生凹坑11，且能夠降低Mg之濃度。
應考慮到此次揭示之實施方式及實施例與所有方面皆為例示而並非限制性者。本發明之範圍係藉由申請專利範圍表示而並非由上述說明表示，意圖包含與申請專利範圍均等之涵義及申請專利範圍內之全部變更。
1:第1主面 2:第2主面 3:第1平面 4:圓弧狀部 5:外周面 6:第1螺旋位錯 7:第2螺旋位錯 8:金屬雜質 10:碳化矽基板 11:凹坑 13:螺旋位錯 22:碳化矽區域 31:研磨板 32:旋轉支持構件 33:研磨布 34:研磨劑供給部 40:研磨劑 41:研磨粒 42:研磨液 50:容器 51:鹼性溶液 52:溶液 100:碳化矽單晶基板 101:第1方向 102:第2方向 200:化學機械研磨裝置 A:最大直徑 B:旋轉軸 C:旋轉方向 D:第1深度 W:第1直徑
圖1係表示本實施方式之碳化矽基板之構成之俯視模式圖。 圖2係沿圖1之II-II線之剖視模式圖。 圖3係圖2之區域III之放大模式圖。 圖4係概略地表示本實施方式之碳化矽基板之製造方法之流程圖。 圖5係表示本實施方式之碳化矽基板之製造方法之第1步驟的剖視模式圖。 圖6係表示本實施方式之碳化矽基板之製造方法之第2步驟的剖視模式圖。 圖7係表示本實施方式之碳化矽基板之製造方法之第3步驟的剖視模式圖。 圖8係表示本實施方式之碳化矽基板之製造方法之第4步驟的剖視模式圖。
1:第1主面
3:第1平面
4:圓弧狀部
5:外周面
10:碳化矽基板
101:第1方向
102:第2方向
A:最大直徑

Claims (11)

  1. 一種碳化矽基板，其具備第1主面、及位於上述第1主面之相反側之第2主面， 上述碳化矽基板包含螺旋位錯及凹坑，該凹坑於平行於上述第1主面之方向上之最大直徑為1 μm以上10 μm以下， 於上述第1主面對上述螺旋位錯及上述凹坑進行觀測時，上述凹坑之數目除以上述螺旋位錯之數目所得之比率為1%以下， 上述第1主面中，鎂之濃度未達1×1011 atoms/cm2 。
  2. 如請求項1之碳化矽基板，其中上述第1主面中，鈣、鋁、鈉、鉀及錳各自之濃度未達1×1011 atoms/cm2 。
  3. 如請求項1之碳化矽基板，其中上述第1主面中，鎂、鈣、鋁、鈉、鉀及錳各自之濃度未達5×1010 atoms/cm2 。
  4. 如請求項1至3中任一項之碳化矽基板，其中上述第1主面上之上述螺旋位錯之面密度為100 cm-2 以上5000 cm-2 以下。
  5. 如請求項1至3中任一項之碳化矽基板，其中上述第1主面之最大直徑為150 mm以上。
  6. 如請求項4之碳化矽基板，其中上述第1主面之最大直徑為150 mm以上。
  7. 一種碳化矽基板之製造方法，其包括如下步驟： 準備具備第1主面、及位於上述第1主面之相反側之第2主面的碳化矽單晶基板； 使用研磨液對上述碳化矽單晶基板進行化學機械研磨；及 於使用上述研磨液對上述碳化矽單晶基板進行化學機械研磨之步驟後，使用含有一個分子內具有2個以上羧基之有機酸之溶液對上述碳化矽單晶基板進行處理；且 上述研磨液之Brix值為10以上。
  8. 如請求項7之碳化矽基板之製造方法，其於上述使用研磨液對上述碳化矽單晶基板進行化學機械研磨之步驟後，且於上述使用含有一個分子內具有2個以上羧基之有機酸之溶液對上述碳化矽單晶基板進行處理之步驟前，進而具備將上述碳化矽單晶基板浸漬於鹼性溶液中之步驟。
  9. 如請求項7或8之碳化矽基板之製造方法，其中上述一個分子內具有2個以上羧基之有機酸為草酸或檸檬酸。
  10. 如請求項7或8之碳化矽基板之製造方法，其中上述Brix值為30以下。
  11. 如請求項9之碳化矽基板之製造方法，其中上述Brix值為30以下。
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