TW202348848A - 碳化矽基板及碳化矽磊晶晶圓 - Google Patents

Abstract

本發明之SiC基板，係在從中心起[11-20]方向，將從外周端起10mm內側的點，作為第1外周點，將從中心起直徑10mm的圓內的任意點，作為第1中心點時，前述第1外周點的前述第1外周點的圓周方向之＜1-100＞方向的拉伸應力係較前述第1中心點的與前述第1外周點的圓周方向相同方向之＜1-100＞方向的拉伸應力為大。

Description

碳化矽基板及碳化矽磊晶晶圓

本發明係有關碳化矽(SiC)基板及碳化矽(SiC)磊晶晶圓。

碳化矽(SiC)與矽(Si)相比，絕緣破壞電場大1個數量級，能帶隙大3倍。又，碳化矽(SiC)係具有熱傳導率較矽(Si)高3倍程度等之特性。為此，碳化矽(SiC)有期望應用於功率裝置、高頻裝置、高溫動作裝置等。為此，近年以來，在如上所述的半導體裝置中，使用了SiC磊晶晶圓。

SiC磊晶晶圓係經由在從SiC晶錠切出的SiC基板的表面，層積SiC磊晶層而獲得。以下，將層積SiC磊晶層前的基板稱為SiC基板，將層積SiC磊晶層後的基板稱為SiC磊晶晶圓。

SiC磊晶晶圓係由於在單面具有SiC磊晶層之故，會有翹曲之情形。SiC磊晶晶圓的翹曲係對半導體裝置的程序會產生不利影響。例如，翹曲係會成為微影技術加工的焦點偏移的原因。又，翹曲係成為輸送程序中的晶圓的位置精度降低的原因。更且，SiC磊晶晶圓係會由於半導體程序中的氧化膜層積或離子植入，而產生大的翹曲的情形。

另一方面，在層積SiC磊晶層之前的SiC基板係平坦的，難以預想在SiC基板的狀態下SiC磊晶晶圓的翹曲或半導體程序中的翹曲。例如，在專利文獻1中記載了為了在研磨結束前，預測研磨工程完成的SiC單結晶製品晶圓的翹曲值，使用拉曼散亂光的波數偏移量的差分。在專利文獻2中，揭示了在基板的厚度方向測定拉曼光譜，在厚度方向上應力的分佈降低的基板。又，例如在專利文獻3中，記載了經由緩和結晶學的疲勞，降低SiC基板的翹曲。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2015-59073號公報 [專利文獻2]國際公開第2019/111507號 [專利文獻3]美國專利申請公開第2021/0198804號說明書 [專利文獻4]日本特開2007-290880號公報

[發明欲解決之課題]

在專利文獻1及2中，雖使用拉曼位移來評估基板的內部應力，但拉曼位移不包含方向的資訊。又，專利文獻1~3中記載了減小應力的情形，但僅經由減小應力，不能充分抑制SiC磊晶晶圓的翹曲。又，在專利文獻4中記載了經由增大晶錠的周方向的壓縮應力，來抑制晶錠的龜裂，但不能充分抑制SiC磊晶晶圓的翹曲。

本發明是鑒於上述問題而完成的，在於提供能夠抑制層積SiC磊晶層，層積氧化膜之實施離子植入等表面處理後的翹曲的SiC基板為目的。 [為解決課題之手段]

本發明人係發現經由使外周附近的圓周方向的拉伸應力較中心附近的圓周方向的拉伸應力為大，而能夠抑制層積SiC磊晶層等表面處理後的翹曲。即，本發明係為了解決上述課題，提供以下的手段。

(1)關於第1形態之SiC基板，係在從中心起[11-20]方向，將從外周端起10mm內側的點，作為第1外周點，將從中心起直徑10mm的圓內的任意點，作為第1中心點時，前述第1外周點的前述第1外周點的圓周方向之＜1-100＞方向的拉伸應力係較前述第1中心點的與前述第1外周點的圓周方向相同方向之＜1-100＞方向的拉伸應力為大。

(2)關於上述形態之SiC基板，係在從中心以[-1100]方向從外周端距10mm內側的點，作為第2外周點時，前述第2外周點的與前述第2外周點的圓周方向相同方向之＜11-20＞方向的拉伸應力係可較與前述第1中心點的前述第2外周點的圓周方向相同方向之＜11-20＞方向的拉伸應力為大。

(3)關於第2形態之SiC基板，係在從中心起 [-1100]方向，將從外周端起10mm內側的點，作為第2外周點，將從中心起直徑10mm的圓內的任意點，作為第1中心點時，前述第2外周點的前述第2外周點的圓周方向之＜11-20＞方向的拉伸應力係較前述第1中心點的與前述第2外周點的圓周方向相同方向之＜11-20＞方向的拉伸應力為大。

(4)關於上述形態之SiC基板，係在從中心以[11-20]方向從外周端距10mm內側的點，作為第1外周點時，前述第1外周點的與前述第1外周點的圓周方向相同方向之＜1-100＞方向的拉伸應力係可較與前述第1中心點的前述第1外周點的圓周方向相同方向之＜1-100＞方向的拉伸應力為大。

(5)在上述形態的SiC基板中，前述第1外周點的圓周方向的拉伸應力係可較在與前述第1中心點的前述第1外周點的圓周方向相同的方向上作用的拉伸應力大10MPa以上。又，前述第2外周點的圓周方向的拉伸應力係可較在與前述第1中心點的前述第2外周點的圓周方向相同的方向上作用的拉伸應力大10MPa以上。

(6)在上述形態的SiC基板中，前述第1外周點的圓周方向的拉伸應力係可較在與前述第1中心點的前述第1外周點的圓周方向相同的方向上作用的拉伸應力大30MPa以上。又，前述第2外周點的圓周方向的拉伸應力係可較在與前述第1中心點的前述第2外周點的圓周方向相同的方向上作用的拉伸應力大30MPa以上。

(7)關於上述形態的SiC基板係直徑為145mm以上亦可。

(8)關於上述形態的SiC基板係直徑為195mm以上亦可。

(9)關於上述形態的SiC基板係第1面之表面粗糙度(Ra)為1nm以下亦可。

(10)關於上述形態的SiC基板係彎曲(Warp)為50μm以下亦可。

(11)關於上述形態的SiC基板，係在第1面上，以從最外周起位於與7.5mm內側的圓周重疊的位置的支持體、和從厚度方向視之連接重疊部分的面為基準面時的弓弧(Bow)為30μm以下亦可。

(12)關於第3形態的SiC磊晶晶圓係具有關於上述形態的SiC基板、和層積在前述SiC基板的一面的SiC磊晶層。

(13)關於上述形態的SiC磊晶晶圓係翹曲度(Warp)為50μm以下亦可。

(14)關於上述形態的SiC磊晶晶圓，係在前述磊晶層之表面，以從最外周起位於與7.5mm內側的圓周重疊的位置的支持體、和從厚度方向視之連接重疊部分的面為基準面時的彎曲度(Bow)為30μm以下亦可。 [發明效果]

關於上述形態之SiC基板係能夠抑制層積SiC磊晶層等之表面處理後的翹曲。

以下，適當參照附圖對關於本實施形態的SiC基板等，進行詳細說明。在以下的說明中使用的圖面，為了容易理解本實施形態的特徵，為了方便有放大顯示成為特徵的部分之情形，各構成要素的尺寸比率等係有與實際不同之情形。在以下的說明中例示的材質、尺寸等僅係一個例子，本發明並不限定於此，可以在不變更其主旨的範圍適當變更實施。

首先，對於SiC磊晶晶圓20的翹曲加以說明。圖1係用於說明SiC磊晶晶圓20的翹曲的模式圖。SiC磊晶晶圓20係在SiC基板10之第1面10a，層積SiC磊晶層11而獲得。SiC磊晶晶圓20係具有SiC基板10和SiC磊晶層11。

SiC基板10沒有大的翹曲，大致平坦。所謂大致平坦，係指在載置於平坦面上時，沒有大幅上浮的部分。

為了獲得可動作裝置的高品質SiC，在SiC基板10，層積SiC磊晶層11。又，在層積SiC磊晶層11之前，大多實施研磨等之機械加工。此時，在SiC基板10的第1面10a，形成加工變質層。在SiC基板10的一面，層積SiC磊晶層11，或形成加工變質層時，SiC磊晶晶圓20有翹曲之情形。

「第1實施形態」 圖2係關於本實施形態之SiC基板10。SiC基板10係由SiC所成。SiC基板10的晶型則沒有特別限定，可為2H、3C、4H、6H中的任一者。SiC基板10係例如，4H-SiC。

SiC基板10的俯視形狀為略圓形。SiC基板10係可具有用以掌握結晶軸之方向之定向平面OF或切口。SiC基板10之直徑係例如145mm以上，較佳為195mm以上。SiC基板10的直徑越大，即使是相同的曲率，翹曲的絕對量也越大。翹曲大的SiC磊晶晶圓係對後工程的程序的影響為大，要求能抑制翹曲。換言之，本發明越適用於直徑大的SiC基板10越有效果。

關於本實施形態的SiC基板10係第1外周點1的圓周方向之＜1-100＞方向的拉伸應力較第1中心點2的與第1外周點1的圓周方向相同的方向之＜1-100＞方向的拉伸應力為大。第1外周點1的圓周方向的拉伸應力係較在與第1中心點2的第1外周點的圓周方向相同的方向上作用的拉伸應力大10MPa以上為佳，更佳為大30MPa以上。

第1外周點1係位於從SiC基板10的外周端距10mm內側的外周部5。第1外周點1係位於外周部5中從SiC基板10的中心向[11-20]的方向的點。第1中心點2係中心部6內的任意點。中心部6係從SiC基板10的中心起直徑10mm的圓內的領域。第1中心點2係例如與SiC基板10的中心一致。

在此，作為表示密勒指數的方向的括弧的表記，有＜＞、[]。＜1-100＞係由於結晶方向的對稱性而包含 [-1100]。＜11-20＞係由於結晶方向的對稱性而包含[11-20]。

拉伸應力係以應變ε和楊氏模數的乘積加以計算。應變ε係以(a ₀-a)/a ₀求出。a ₀係基準晶格常數。a ₀係4H-SiC之時，約3.08Å。a係由X射線繞射法(XRD)求出的晶格常數。應力的方向係由X射線繞射的入射X射線的方向求出。另外，在本發明中，將拉伸作為正值，將壓縮作為負值來處理。討論應力的大小時，以絕對值規定大小。晶格常數a係越小於基準晶格常數a ₀，則應變ε則變大，其結果，拉伸應力變大。

圖3係用於說明第1外周點1的圓周方向的拉伸應力的測定方法的模式圖。第1外周點1的圓周方向係與連接SiC基板10的中心和第1外周點1的線段正交的方向(以下稱為第1方向)。第1方向係＜1-100＞方向。在測定第1外周點1的圓周方向的拉伸應力時，從第1方向照射X射線。經由從該圓周方向向SiC基板10入射X射線，求出第1外周點1的圓周方向的晶格常數a。然後，利用該晶格常數a，由上式求出第1外周點1的圓周方向的應力。然而，實測的晶格常數a係越小於基準晶格常數a ₀時，則視為拉伸應力有所作用。

在第1中心點2中在與第1外周點1的圓周方向相同的方向上作用的拉伸應力，係經由以與第1外周點1相同的方法，向第1中心點2入射X射線而求出。與第1外周點1的圓周方向相同的方向係上述的第1方向。第1外周點1和第1中心點2係比較作用在相同方向(第一方向)上的拉伸應力的大小。

第1外周點1的圓周方向的拉伸應力係大於在與第1中心點2的第1外周點1的圓周方向相同的方向上作用的拉伸應力時，則在層積SiC磊晶層11後SiC磊晶晶圓20則難以翹曲。此係由於在第1外周點1的圓周方向上施加較强的拉伸應力，使SiC磊晶晶圓20向外側擴展的力，作用於SiC磊晶晶圓20。

又，本實施形態的SiC基板10係第2外周點3的圓周方向的拉伸應力較在與第1中心點2的第2外周點3的圓周方向相同的方向上作用的拉伸應力為大則為佳。又，第2外周點3的圓周方向的拉伸應力係較在與第1中心點2的第2外周點3的圓周方向相同的方向上作用的拉伸應力大10MPa以上為佳，更佳為大30MPa以上。

第2外周點3係位於從SiC基板10的外周端距10mm內側的外周部5。第2外周點3係位於外周部5中從SiC基板10的中心向[-1100]的方向的點。

圖4係用於說明第2外周點3的圓周方向的拉伸應力的測定方法的模式圖。第2外周點3的圓周方向係與連接SiC基板10的中心和第2外周點3的線段正交的方向(以下稱為第2方向)。第2方向係＜11-20＞方向。在測定第2外周點3的圓周方向的拉伸應力時，從第2方向照射X射線。經由從該圓周方向向SiC基板10入射X射線，求出第2外周點3的圓周方向的晶格常數a。然後，利用該晶格常數a，由上式求出第2外周點3的圓周方向的拉伸應力。

在比較第2外周點3的圓周方向的拉伸應力、和在與第1中心點2的第2外周點3的圓周方向相同的方向上作用的拉伸應力時，求出在第1中心點2中與第2外周點3的圓周方向相同的方向之＜11-20＞方向的拉伸應力。在第1中心點2中在與第2外周點3的圓周方向相同的方向上作用的拉伸應力，係經由以與第2外周點3相同的方法，向第1中心點2入射X射線而求出。與第2外周點3的圓周方向相同的方向係上述的第2方向。

第2外周點3的圓周方向的拉伸應力係大於在與第1中心點2的第2外周點3的圓周方向相同的方向上作用的拉伸應力時，則在層積SiC磊晶層11後SiC磊晶晶圓20則更難以翹曲。此係認為是因為向外側擴展SiC磊晶晶圓20的力，作用於SiC磊晶晶圓20的面內的不同方向所致。

又，本實施形態的SiC基板10係在外周部5的任意位置的圓周方向的拉伸應力皆大於第1中心點2的拉伸應力為佳。在此，第1中心點2的拉伸應力係在與測定點的圓周方向相同的方向上作用的拉伸應力。又，施加在外周部5外側的領域上的平均拉伸應力係大於施加在中心部6上的平均拉伸應力為佳。在此，平均拉伸應力係例如在該領域內的不同5點測定的拉伸應力的平均值。

SiC基板10的表面係被研磨者為佳。SiC基板10的第1面10a的表面粗糙度(Ra)係例如1nm以下為佳。第1面10a係例如層積SiC磊晶層11之側的面。

SiC基板10之第1面10a及第2面10b係皆加研磨為佳。第1面10a係例如Si面，第2面10b係例如C面。第1面10a和第2面10b之關係為相反亦可。第1面10a和第2面10b係皆可為殘留有刮痕等的鏡面加工的鏡面，亦可為CMP(Chemical mechanical polish))的CMP處理面，研磨的程度係在第1面10a和第2面10b亦可為不同。在殘留有刮痕等的鏡面上形成加工變質層，在CMP處理面上幾乎不形成加工變質層。加工變質層係經由加工而受到損傷的部分，係結晶構造崩潰的部分。

例如，第1面10a係以鏡面研磨面，第2面10b以CMP處理面之時，經由雙面之表面狀態之不同，於SiC基板10產生特懷曼效應。特懷曼效應係在基板的兩面的殘留應力產生差的情況下，彌補兩面的應力的差的力所起作用的現象。特懷曼效應係可導致SiC磊晶晶圓20之翹曲。即，本發明越是適用於第1面10a和第2面10b的表面狀態不同的SiC基板10越有效。

關於本實施形態之SiC基板10係Warp為50μm以下為佳，更佳為Warp為30μm以下。使用Warp為50μm以下滿足上述拉伸應力關係的SiC基板10時，則能夠充分減小SiC磊晶晶圓20的翹曲。為此，能夠避免SiC磊晶晶圓20在輸送中的精度降低，即使在微細的微影程序中，也能夠適當地對準焦點。

圖5係模式性顯示Warp所成SiC基板之形狀(變形)的評估方法圖。Warp係第1面10a的最高點hp與最低點lp的厚度方向的距離。Warp越大，則判斷為SiC基板10變形。首先，將SiC基板10設置在平坦面F上的3點支撐點上。通過第1面10a的最低點lp求出與平坦面F平行的假想面Slp，通過第1面10a的最高點hp求出與平坦面F平行的假想面Shp。Warp係作為假想面Slp與假想面Shp的高度方向的距離而求出。高度方向係與平坦面F正交，係遠離平坦面F的方向。

關於本實施形態之SiC基板10係Bow為30μm以下為佳，更佳為Bow為10μm以下。又，Bow係-30μm以上為佳。使用Bow之絕對值為30μm以下滿足上述拉伸應力關係的SiC基板10時，則能夠充分減小SiC磊晶晶圓20的翹曲。為此，能夠避免SiC磊晶晶圓20的輸送中的精度降低，即使在微細的微影程序中，也能夠適當地對準焦點。

圖6係模式性顯示Bow所成SiC基板之形狀(變形)的評估方法圖。Bow係相對於基準面Sr之SiC基板10的中心c的高度方向的位置。換言之，Bow係從SiC基板10的中心c之基準面Sr的附有符號距離。基準面Sr係從第1面10a中的厚度方向視之，連接與複數之支持體分別重疊的點sp的面。複數之支持體係例如配置在與從SiC基板10的外周端到7.5mm內側的圓周重疊的位置。例如，用3個支持體支撐SiC基板10。3個支持體中的每一個係位於以支持體支撐的SiC基板10的中心為中心軸，對稱3次的位置。基準面Sr係例如3點基準平面。Bow之絕對值越大，則判斷為SiC基板10變形。首先，將SiC基板10設置在平坦面F上的3點支撐點上。從厚度方向視之，連接位支持點上的第1面10a的3個點sp，求出基準面Sr。然後，將基準面Sr設為0，令以基準面Sr為基準而遠離平坦面F的方向規定為+，以基準面Sr為基準而接近平坦面F的方向規定為-。Bow是作為第1面10a的中心c相對於基準面Sr的高度方向的位置而求出。換言之，Bow係作為從第1面10a的中心c之基準面Sr的附有符號距離而求出。

又，層積磊晶層11後SiC磊晶晶圓20亦具有Warp為50μm以下為佳，更佳為Warp為30μm以下。又，層積磊晶層11後之SiC磊晶晶圓，亦具有Bow為30μm以下為佳，更佳Bow為10μm以下，Bow係-30μm以上為佳。測定SiC磊晶晶圓20的Bow時的基準面係從磊晶層11的表面中的厚度方向視之，連接與複數支持體分別重疊的點的面。複數之支持體之位置係與測定SiC基板10之Bow之位置相同。首先，將SiC磊晶晶圓20設置在平坦面F上的3點支撐點上。連接從厚度方向所視位於支持點上的磊晶層11的表面的3個點，求出測定SiC磊晶晶圓20的Bow時的基準面。Bow是作為磊晶層11的表面之中心之相對於基準面的高度方向的位置而求出。換言之，Bow係作為磊晶層11的表面的中心之基準面的附有符號距離而求出。

接著，對本實施形態的SiC基板10的製造方法的一例進行說明。SiC基板10係對SiC晶錠進行切片而得。SiC晶錠係例如經由昇華法獲得。

圖7係用於說明SiC晶錠的製造裝置30的一例的昇華法的模式圖。在圖7中，將與台座32的表面正交的方向設為z方向，將與z方向正交的一方向設為x方向，將與z方向及x方向正交的方向設為y方向。

昇華法係在配置在石墨製的坩堝31內的台座32，配置由SiC單結晶所成的種晶33，經由加熱坩堝31，將從坩堝31內的原料粉末34昇華後的昇華氣體，供給至種晶33，使種晶33成長為更大的SiC晶錠35的方法。坩堝31的加熱例如由線圈36進行。

經由控制昇華法中的結晶成長條件，可以控制施加在由SiC晶錠35所得的SiC基板10內部的拉伸應力。

例如，在使SiC晶錠35 c面成長時，控制結晶成長面的中心部的溫度和外周部的溫度。結晶成長面係結晶之成長過程之表面。例如，在使SiC晶錠35 c面成長時，使外周部的溫度較結晶成長面的中心部的溫度為低。又，以xy面內的中央和外周的成長速度差為0.001mm/h以上、0.05mm/h以下的方式進行結晶成長。在此，xy面內的中央的成長速度係較外周的成長速度慢。成長速度係經由改變結晶成長面的溫度而變化。

結晶成長面的溫度係可以經由控制線圈36對坩堝31的加熱中心的z方向的位置來調整。例如，坩堝31的加熱中心的z方向的位置可以通過改變線圈36的z方向的位置來變更。坩堝31的加熱中心的z方向的位置和結晶成長面的z方向的位置係以0.5mm/h控制離開。在此，控制坩堝31的加熱中心的z方向的位置，使其相對於結晶成長面的z方向的位置，位於下側(原料粉末34側)。

接著，將在如此條件下製作的SiC晶錠加工成SiC基板10。在一般的加工方法中，在SiC晶錠的狀態和SiC基板的狀態下，施加於單結晶的應力會發生變化。例如，在成型工程中，從直徑180mm的SiC晶錠加工成直徑150mm的SiC基板時，需要減小直徑。又，例如，在多線切斷工程中，會產生表面的波紋，需要除去波紋。經過如此工程，例如，SiC晶錠的應力大的部分被除去或晶格面的形狀發生變化，SiC晶錠的狀態的應力係在SiC基板的狀態下開放，在外周部不能得到拉伸應力大的SiC基板。為了獲得在外周部拉伸應力大的SiC基板，需要加工成將施加於晶錠狀態的單結晶的應力繼承到基板的狀態。

例如，對SiC晶錠的單面實施無損傷加工後，用單線鋸切斷，吸附實施無損傷加工的面，對切斷面進一步進行無損傷加工。經由對SiC基板10的兩面進行無損傷加工，在SiC晶錠的狀態下產生的拉伸應力的一部分則也被基板繼承。無損傷加工係例如CMP加工。如此，經由以殘留SiC晶錠的狀態的格子面形狀的方式進行基板加工，能夠製作SiC晶錠所具有的應力不釋放而具有大的拉伸應力的SiC基板10。然後，經由進行調整直徑的成型工程，可以獲得具有大的拉伸應力的SiC基板10。

如上所述，關於第1實施形態的SiC基板10係即使在層積SiC磊晶層11之後，亦不易翹曲。此係經由有意提高SiC基板10的外側的周方向的拉伸應力，從而作用有使將SiC磊晶晶圓20向外側擴展的力。

「第2實施形態」 關於第2實施形態的SiC基板10係第2外周點3的圓周方向之＜11-20＞方向的拉伸應力較作用於第1中心點2的與第2外周點3的圓周方向相同的方向之＜11-20＞方向的拉伸應力為大。第2實施形態中的SiC基板10係除了用於規定SiC基板10的狀態的測定處所不同之外，與第1實施形態中的SiC基板10相同。例如，第2實施形態的SiC基板10的Warp、Bow、直徑、表面粗糙度等之較佳範圍與第1實施形態的SiC基板10相同。

第2外周點3的圓周方向的拉伸應力係較在與第1中心點2的第2外周點3的圓周方向相同的方向上作用的拉伸應力大10MPa以上為佳，更佳為大30MPa以上。

又，第1外周點1的圓周方向之＜1-100＞方向的拉伸應力較第1中心點2的與第1外周點1的圓周方向相同的方向之＜1-100＞方向的拉伸應力為大為佳。第1外周點1的圓周方向的拉伸應力係較在與第1中心點2的第1外周點的圓周方向相同的方向上作用的拉伸應力大10MPa以上為佳，更佳為大30MPa以上。

關於第2實施形態的SiC基板10係發揮與第1實施形態的SiC基板10同樣的效果。

以上，對本發明的較佳實施形態進行了詳細說明，但本發明並不限定於特定的實施形態，在專利請求範圍內記載的本發明的主旨的範圍內，可以進行各種變形、變更。

(實施例1) 在SiC基板的表面上，層積SiC磊晶層時的翹曲，經由模擬加以求出。模擬係使用有限元素法ANSYS加以進行。另外確認使用有限元素法ANSYS的模擬，與實際製作物之結果一致。

模擬係按照以下步驟進行。首先，設定SiC基板及應力不同的表面層的物性值。設定的物性值係SiC基板的板厚、表面層的膜厚、楊氏模數、卜瓦松比。SiC基板之板厚係350μm。SiC基板之直徑係150mm。SiC基板之Warp係0μm。SiC基板之楊氏模數係480GPa、卜瓦松比係0.20。表面層膜之膜厚係10μm。在此，考慮表面層經由離子植入產生應力的情況，表面層的楊氏模數及卜瓦松比係使用與SiC基板相同的值。

接著，設定SiC基板的應力分佈和表面層的應力。接著，設定SiC基板的應力分佈。將SiC基板的第1外周點1的拉伸應力設定為較第1中心點2的拉伸應力大40MPa。即，第1外周點1和第1中心點2的應力差係設定成40MPa，設定為第1外周點1較第1中心點為強，施加拉伸應力。在表面層之整體，施加60MPa作為應力。

在上述條件下進行模擬，求出附有表面層的SiC基板的翹曲。翹曲係以Warp加以評估。實施例1之翹曲度(Warp)係47μm。附有表面層的SiC基板的翹曲係經由將表面層視為磊晶層，可以視為磊晶晶圓的翹曲。在表面層為磊晶層的情況下，雖根據關連於磊晶層的膜厚和不純物濃度差的應力差，Warp的大小會變化，但可確認與所求出的附有表面層的SiC基板的翹曲相關。

(實施例2) 實施例2係與實施例1的不同之處在於，將SiC基板的第1外周點1的拉伸應力設定為較第1中心點2的拉伸應力大20MPa。即，第1外周點1和第1中心點2的應力差係設定成20MPa，設定為第1外周點1較第1中心點為強，施加拉伸應力。其他參數係與實施例1相同，與實施例1同樣，經由模擬求出附有表面層的SiC基板的翹曲度(Warp)。實施例2之翹曲度(Warp)係78μm。

(比較例1) 比較例1與實施例1的不同之處在於，將SiC基板的第1外周點1的拉伸應力設定為與第1中心點2的拉伸應力相同。即，將第1外周點1和第1中心點2的應力差設定為0MPa，設定為第1外周點1施加與第1中心點2相同的應力。其他參數係與實施例1相同，與實施例1同樣，經由模擬求出附有表面層的SiC基板的翹曲度(Warp)。比較例1之翹曲度(Warp)係116μm。

(比較例2) 比較例2與實施例1的不同之處在於，將SiC基板的第1中心點2的拉伸應力設定為較第1外周點1的拉伸應力大20MPa。即，第1外周點1和第1中心點2的應力差設定為 -20MPa，設定為第1中心點2較第1外周點1強地施加拉伸應力。即，第1外周點1係較第1中心點2施加壓縮應力。其他參數係與實施例1相同，與實施例1同樣，經由模擬求出附有表面層的SiC基板的翹曲度(Warp)。比較例2之翹曲度(Warp)係189μm。

將實施例1、2及比較例1、2的結果總結於表1。

與中央部相較，在外周部作用有較大拉伸應力的實施例1及實施例2係與中央部相較與在外周部未作用有拉伸應力的比較例1及在外周部作用有壓縮應力的比較例2相較，附有表面層的SiC基板的翹曲較小。即，在與中央部相較在外周部具有拉伸應力的基板中，與先前文獻所示的與中央部相較在外周部沒有拉伸應力作用的SiC基板和在外周部作用有壓縮應力的SiC基板相較，能夠降低磊晶晶圓和半導體程序中的翹曲。

1:第1外周點 2:第1中心點 3:第2外周點 5:外周部 6:中心部 10:SiC基板 10a:第1面 10b:第2面 11:SiC磊晶層 20:SiC磊晶晶圓 hp:最高點 lp:最低點 sp:支持點 Shp,Slp:假想面 Sr:基準面

[圖1]用於說明SiC磊晶晶圓的翹曲的模式圖。 [圖2]關於本實施形態之SiC基板的平面圖。 [圖3]用於說明第1外周點的圓周方向的拉伸應力的測定方法的模式圖。 [圖4]用於說明第2外周點的圓周方向的拉伸應力的測定方法的模式圖。 [圖5]係模式性顯示Warp所成SiC基板之形狀的評估方法圖。 [圖6]係模式性顯示Bow所成SiC基板之形狀的評估方法圖。 [圖7]用於說明SiC晶錠之製造裝置之一例之昇華法的模式圖。

1:第1外周點

2:第1中心點

3:第2外周點

5:外周部

6:中心部

10:SiC基板

OF:定向平面

Claims (14)

1. 一種碳化矽基板，其特徵係在從中心起[11-20]方向上，從外周端距10mm內側的點作為第1外周點，將從中心起直徑10mm的圓內的任意點作為第1中心點時， 前述第1外周點的前述第1外周點的圓周方向之＜1-100＞方向的拉伸應力係較前述第1中心點的與前述第1外周點的圓周方向相同的方向之＜1-100＞方向的拉伸應力為大。
2. 如請求項1記載之碳化矽基板，其中，在從中心以[-1100]方向從外周端距10mm內側的點，作為第2外周點時，前述第2外周點的與前述第2外周點的圓周方向相同方向之＜11-20＞方向的拉伸應力係可較與前述第1中心點的前述第2外周點的圓周方向相同方向之＜11-20＞方向的拉伸應力為大。
3. 一種碳化矽基板，其特徵係在從中心起[-1100]方向上，從外周端距10mm內側的點作為第2外周點，將從中心起直徑10mm的圓內的任意點作為第1中心點時， 前述第2外周點的前述第2外周點的圓周方向之＜11-20＞方向的拉伸應力係較前述第1中心點的與前述第2外周點的圓周方向相同的方向之＜11-20＞方向的拉伸應力為大。
4. 如請求項3記載之碳化矽基板，其中，在從中心以[11-20]方向從外周端距10mm內側的點，作為第1外周點時，前述第1外周點的與前述第1外周點的圓周方向相同方向之＜1-100＞方向的拉伸應力係可較與前述第1中心點的前述第1外周點的圓周方向相同方向之＜1-100＞方向的拉伸應力為大。
5. 如請求項1記載之碳化矽基板，其中，前述第1外周點的圓周方向的拉伸應力係可較在與前述第1中心點的前述第1外周點的圓周方向相同的方向上作用的拉伸應力大10MPa以上。
6. 如請求項5記載之碳化矽基板，其中，前述第1外周點的圓周方向的拉伸應力係可較在與前述第1中心點的前述第1外周點的圓周方向相同的方向上作用的拉伸應力大30MPa以上。
7. 如請求項1記載之碳化矽基板，其中，直徑為145mm以上。
8. 如請求項7記載之碳化矽基板，其中，直徑為195mm以上。
9. 如請求項1記載之碳化矽基板，其中，第1面的表面粗糙度(Ra)為1nm以下。
10. 如請求項1記載之碳化矽基板，其中，翹曲度(Warp)為50μm以下。
11. 如請求項1記載之碳化矽基板，其中，係在第1面上，以從最外周起位於與7.5mm內側的圓周重疊的位置的支持體、和從厚度方向視之連接重疊部分的面為基準面時的彎曲度(Bow)為30μm以下。
12. 一種碳化矽磊晶晶圓，其特徵係具有如請求項1~11之任一項記載的碳化矽基板、和層積在前述碳化矽基板的一面的碳化矽磊晶層。
13. 如請求項12記載之碳化矽磊晶晶圓，其中，翹曲度(Warp)為50μm以下。
14. 如請求項12記載之碳化矽磊晶晶圓，其中，在前述磊晶層之表面，以從最外周起位於與7.5mm內側的圓周重疊的位置的支持體、和從厚度方向視之經過重疊部分的面為基準面時的彎曲度(Bow)為30μm以下。

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