SiC籽晶的加工變質(zhì)層的除去方法、SiC籽晶和SiC基板的制造方法【專利摘要】本發(fā)明的課題是提供一種即使在使用切斷加工過(guò)的SiC籽晶進(jìn)行MSE法的情況下也不會(huì)降低生長(zhǎng)速度的方法。將作為亞穩(wěn)定溶劑外延法(Metastablesolventepitaxy：MSE法)的籽晶使用的SiC籽晶通過(guò)在Si氣氛下進(jìn)行加熱而對(duì)表面進(jìn)行蝕刻，除去因切斷加工產(chǎn)生的加工變質(zhì)層。由于已經(jīng)知道SiC籽晶產(chǎn)生的加工變質(zhì)層會(huì)阻礙MSE法的生長(zhǎng)，所以通過(guò)除去該加工變質(zhì)層能夠防止生長(zhǎng)速度的降低?！緦＠f(shuō)明】SiC籽晶的加工變質(zhì)層的除去方法、SiC籽晶和SiC基板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
[0001]本發(fā)明主要涉及一種除去通過(guò)切斷加工制作的SiC籽晶的加工變質(zhì)層的方法?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]由于SiC與Si等比較，在耐熱性和電特性等方面優(yōu)異，因此作為新的半導(dǎo)體材料而備受矚目。在制造半導(dǎo)體元件之際，首先使用由SiC單晶構(gòu)成的籽晶制作SiC基板(SiC塊體基板)，接著，在該SiC基板上生長(zhǎng)外延層而制作外延晶圓。半導(dǎo)體元件由該外延晶圓制造。另外，作為使用籽晶生長(zhǎng)SiC單晶的方法，已知有MSE法。[0003]在專利文獻(xiàn)I中，公開了一種使用MSE法生長(zhǎng)SiC單晶的方法。MSE法使用由SiC單晶構(gòu)成的SiC籽晶、比SiC籽晶自由能高的供給基板和Si熔液。將SiC籽晶與供給基板相對(duì)配置，使Si熔液位于其之間，通過(guò)在真空下進(jìn)行加熱，能夠在SiC籽晶的表面生長(zhǎng)SiC單晶。[0004]另外，在非專利文獻(xiàn)I中公開了基于MSE法的SiC單晶的生長(zhǎng)因結(jié)晶缺陷而受到阻礙。根據(jù)非專利文獻(xiàn)I，螺旋位錯(cuò)(TSD)對(duì)生長(zhǎng)阻礙程度最大，基底面位錯(cuò)(BPD)對(duì)生長(zhǎng)阻礙程度小，刃型位錯(cuò)(TED)基本上不阻礙生長(zhǎng)。[0005]專利文獻(xiàn)2公開了一種除去SiC基板上產(chǎn)生的表面變質(zhì)層的處理方法。表面變質(zhì)層被記載為在制作SiC基板的工序(機(jī)械研磨等的機(jī)械加工)中產(chǎn)生的結(jié)晶構(gòu)造的損傷層。在專利文獻(xiàn)2中，作為該表面變質(zhì)層的除去方法，記載有氫蝕刻。[0006][現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)][0007][專利文獻(xiàn)][0008]專利文獻(xiàn)I:日本特開2008-230946號(hào)公報(bào)[0009]專利文獻(xiàn)2:國(guó)際公開第2011/024931號(hào)公報(bào)[00?0][非專利文獻(xiàn)][0011]非專利文獻(xiàn)1:濱田信吉、其他5名、《MSE中的位錯(cuò)轉(zhuǎn)換機(jī)制》、應(yīng)用物理學(xué)會(huì)春季學(xué)術(shù)演講會(huì)演講預(yù)稿集、公益社團(tuán)法人應(yīng)用物理學(xué)會(huì)、2013年3月11日、第60卷【
發(fā)明內(nèi)容】[0012]發(fā)明所要解決的課題[0013]但是，本申請(qǐng)的【申請(qǐng)人】發(fā)現(xiàn)了當(dāng)使用由金剛石鋸等切斷加工過(guò)的SiC單晶作為SiC籽晶進(jìn)行MSE法時(shí)，生長(zhǎng)速度變得極其緩慢。MSE法由于能夠制作比升華再結(jié)晶化法品質(zhì)更高的SiC基板而備受期待，要求能夠消除這一問(wèn)題點(diǎn)。[0014]而且，在專利文獻(xiàn)2中，停留在公開了在由SiC籽晶生長(zhǎng)的SiC基板上存在加工變質(zhì)層以及將其除去這一點(diǎn)上，并未言及SiC籽晶的加工變質(zhì)層。[0015]本發(fā)明鑒于以上情況而完成，其主要目的在于提供一種即使在使用切斷加工過(guò)的SiC籽晶進(jìn)行MSE法的情況下生長(zhǎng)速度也不會(huì)降低的方法。[0016]用于解決課題的方法和效果[0017]本發(fā)明所要解決的課題如以上所述，接著對(duì)用于解決該課題的手段及其效果進(jìn)行說(shuō)明。[0018]根據(jù)本發(fā)明的第一觀點(diǎn)，提供一種SiC籽晶的加工變質(zhì)層的除去方法，其為用于對(duì)作為亞穩(wěn)定溶劑外延法的籽晶使用的SiC單晶，除去因切斷加工產(chǎn)生的加工變質(zhì)層的方法，其特征在于:包括通過(guò)將SiC籽晶的表面在Si氣氛下進(jìn)行加熱而進(jìn)行蝕刻的蝕刻工序。[0019]由此，能夠除去成為MSE法的生長(zhǎng)的阻礙的加工變質(zhì)層，所以能夠防止生長(zhǎng)速度降低。[0020]在上述的SiC籽晶的加工變質(zhì)層的除去方法中，優(yōu)選上述SiC籽晶為板狀，在上述蝕刻工序中，至少蝕刻上述SiC籽晶的與厚度方向平行的面。[0021]由此，能夠可靠地除去被認(rèn)為產(chǎn)生了加工變質(zhì)層的部分，所以能夠更可靠地防止MSE法的生長(zhǎng)速度降低。[0022]在上述的SiC籽晶的加工變質(zhì)層的除去方法中，優(yōu)選上述蝕刻工序的蝕刻量為10μm以上。[0023]由此，能夠改善MSE法的生長(zhǎng)速度。[0024]根據(jù)本發(fā)明的第二觀點(diǎn)，提供一種利用上述的SiC籽晶的加工變質(zhì)層的除去工序除去了加工變質(zhì)層的SiC籽晶。[0025]由此，能夠?qū)崿F(xiàn)能夠使用MSE法以穩(wěn)定的速度生長(zhǎng)SiC單晶的SiC籽晶。[0026]根據(jù)本發(fā)明的第三觀點(diǎn)，提供一種包括上述的SiC籽晶的加工變質(zhì)層的除去工序和生長(zhǎng)工序的SiC基板的制造方法。在上述生長(zhǎng)工序中，使用由上述除去工序除去了上述加工變質(zhì)層的上述SiC籽晶，通過(guò)亞穩(wěn)定溶劑外延法生長(zhǎng)SiC單晶。[0027]由此，因?yàn)镸SE法的生長(zhǎng)速度不會(huì)降低，所以能夠有效地制作SiC基板。【附圖說(shuō)明】[0028]圖1為說(shuō)明用于本發(fā)明的SiC籽晶的蝕刻的高溫真空爐的概要的圖。[0029]圖2為表示利用MSE法使SiC單晶生長(zhǎng)時(shí)的結(jié)構(gòu)示例的示意圖。[0030]圖3為表示對(duì)SiC籽晶進(jìn)行蝕刻時(shí)的樣子的立體圖和截面圖。[0031]圖4為表示SiC籽晶的蝕刻時(shí)間與蝕刻量的圖表。[0032]圖5為說(shuō)明與蝕刻時(shí)間相對(duì)應(yīng)的SiC籽晶的表面的形狀變化的圖。[0033]圖6為表示SiC籽晶的蝕刻量與MSE法的生長(zhǎng)速度的關(guān)系的圖表?！揪唧w實(shí)施方式】[0034]以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。[0035]首先，參照?qǐng)D1對(duì)在本實(shí)施方式的加熱處理(蝕刻)中使用的高溫真空爐10進(jìn)行說(shuō)明。圖1為說(shuō)明在本發(fā)明的表面處理方法中使用的高溫真空爐的概要的圖。[0036]如圖1所示，高溫真空爐10具備主加熱室21和預(yù)備加熱室22。主加熱室21能夠?qū)⒅辽俦砻嬗蒘iC單晶構(gòu)成的被處理物加熱為1000°C以上2300°C以下的溫度。預(yù)備加熱室22為用于在主加熱室21對(duì)被處理物進(jìn)行加熱之前進(jìn)行預(yù)備加熱的空間。[0037]主加熱室21與真空形成用閥23和真空計(jì)25連接。利用真空形成用閥23能夠調(diào)整主加熱室21的真空度。利用真空計(jì)25能夠測(cè)定主加熱室21內(nèi)的真空度。[0038]在主加熱室21的內(nèi)部具備加熱器26。另外，在主加熱室21的側(cè)壁、頂棚固定有省略圖示的熱反射金屬板，利用該熱反射金屬板構(gòu)成為使加熱器26的熱向主加熱室21的中央部反射。由此，能夠強(qiáng)力并且均勻地對(duì)被處理物進(jìn)行加熱，使其升溫至100tC以上2300°C以下的溫度。其中，作為加熱器26，能夠使用例如電阻加熱式的加熱器或高頻感應(yīng)加熱式的加熱器。[0039]另外，被處理物在被收容于坩禍(收容容器)30中的狀態(tài)下被加熱。坩禍30被載置于適宜的支撐臺(tái)等，構(gòu)成為通過(guò)該支撐臺(tái)運(yùn)動(dòng)而至少能夠從預(yù)備加熱室移動(dòng)到主加熱室。[0040]坩禍30具備能夠相互嵌合的上容器31和下容器32。另外，坩禍30包括鉭金屬構(gòu)成，并且構(gòu)成為使碳化鉭層向內(nèi)部空間露出。在坩禍30的內(nèi)部以適宜的形態(tài)配置有作為Si的供給源的Si。[0041]在對(duì)被處理物進(jìn)行加熱處理之際，首先如圖1的點(diǎn)劃線所示，將坩禍30配置在高溫真空爐10的預(yù)備加熱室22中，以適宜的溫度(例如大約800°C)進(jìn)行預(yù)備加熱。接著，使坩禍30向已被升溫至預(yù)設(shè)溫度(例如，大約1800°C)的主加熱室21移動(dòng)，對(duì)被處理物進(jìn)行加熱。而且，也可以省略預(yù)備加熱。[0042]接著，對(duì)使用MSE法從SiC籽晶生長(zhǎng)SiC單晶來(lái)制作SiC基板的方法進(jìn)行說(shuō)明。圖2為表示利用MSE法使SiC單晶生長(zhǎng)時(shí)的結(jié)構(gòu)示例的示意圖。[0043]如圖2所示，在坩禍30的內(nèi)部配置有SiC籽晶40、2塊Si板41和2塊碳料基板42。它們由支撐臺(tái)33支撐。[0044]SiC籽晶40作為液相外延生長(zhǎng)的基板(種子(seed)側(cè))使用。SiC籽晶40例如通過(guò)對(duì)規(guī)定大小的4H-SiC單晶進(jìn)行切割加工(切斷加工)而制作。本實(shí)施方式的SiC籽晶40如圖3所示為六邊形的板狀部件，但其形狀可以任意。另外，還可以使用6H-SiC代替4H-SiC。在SiC籽晶40的上下配置有Si板41。[0045]Si板41為Si制的板狀部件。因?yàn)镾i的熔點(diǎn)為大約1400°C，所以通過(guò)在上述的高溫真空爐10中進(jìn)行加熱，Si板41熔融。在Si板41的上下配置有碳料基板42。[0046]碳料基板42作為供給碳的原料即供給(feed)側(cè)使用。碳料基板42為多晶3C_SiC制成，為比SiC籽晶40自由能高的基板。[0047]將SiC籽晶40、Si板41和碳料基板42如上所述配置，以例如1800°C進(jìn)行加熱，則配置在SiC籽晶40與碳料基板42之間的Si板41熔融，硅熔液作為用于使碳移動(dòng)的溶劑工作。[0048]通過(guò)以上方式能夠在SiC籽晶40的表面利用MSE法生長(zhǎng)SiC單晶。由此，能夠制作微孔、結(jié)晶缺陷少的原子級(jí)平坦的SiC基板。對(duì)該SiC基板利用CVD法(化學(xué)氣相生長(zhǎng)法)或者LPE法(液相外延法)等進(jìn)行使外延層生長(zhǎng)的工序、注入離子的工序、對(duì)離子賦活的退火工序(加熱工序)等，由此制造半導(dǎo)體元件。[0049]本申請(qǐng)的【申請(qǐng)人】發(fā)現(xiàn)即使使用SiC籽晶40進(jìn)行MSE法也存在SiC單晶的生長(zhǎng)速度極其緩慢的情況。進(jìn)一步，本申請(qǐng)的【申請(qǐng)人】還發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象在使用通過(guò)切割加工等切斷加工制作的SiC籽晶40的情況下也會(huì)發(fā)生。根據(jù)這些發(fā)現(xiàn)，本申請(qǐng)的【申請(qǐng)人】認(rèn)為在切斷加工時(shí)對(duì)SiC籽晶40施加應(yīng)力而產(chǎn)生了加工變質(zhì)層，是該加工變質(zhì)層阻礙生長(zhǎng)，并且提出了除去該加工變質(zhì)層的方法。[ΟΟδΟ]詳細(xì)而目，是在進(jìn)彳丁MSE法之前在Si氣氛下對(duì)SiC軒晶40的表面進(jìn)彳丁加熱并蝕刻，以除去加工變質(zhì)層的方法。以下，對(duì)該方法參照?qǐng)D3進(jìn)行說(shuō)明。圖3為表示對(duì)SiC籽晶40進(jìn)行蝕刻時(shí)的樣子的立體圖和截面圖。[0051]SiC籽晶40的蝕刻通過(guò)將SiC籽晶40收容在坩禍30內(nèi)，并將該坩禍30用高溫真空爐10加熱而進(jìn)行。如圖3所示，SiC籽晶40被配置在上述說(shuō)明的坩禍30的內(nèi)部。而且，在本實(shí)施方式中，SiC籽晶40由支撐臺(tái)34支撐，但也可以省略支撐臺(tái)34。但是，因?yàn)镾iC籽晶40的加工變質(zhì)層被認(rèn)為是在側(cè)面(與厚度方向平行的面)及其附近產(chǎn)生，所以優(yōu)選使該部分露出。[0052]如以上所述，為了在加熱時(shí)使坩禍30內(nèi)為Si氣氛，在坩禍30內(nèi)配置有Si供給源。作為Si供給源，能夠例舉固體的Si顆粒(pellet)、固定在坩禍30的內(nèi)壁的S1、或者硅化鉭制的內(nèi)壁。該蝕刻通過(guò)以下方式進(jìn)行:將坩禍30(SiC籽晶40)在1500°C以上2200°C以下、優(yōu)選1800°C以上2000°C以下的環(huán)境下進(jìn)行加熱。通過(guò)進(jìn)行加熱，利用Si供給源使坩禍30內(nèi)成為Si氣氛。[0053]由于在Si蒸氣壓下SiC籽晶40被加熱，SiC籽晶40的SiC變成Si2C或者SiC2而升華，并且Si氣氛中的Si在SiC籽晶40的表面與C結(jié)合，引起自組織化。由此，能夠除去被認(rèn)為是在SiC籽晶40的側(cè)面及其附近產(chǎn)生的加工變質(zhì)層。由此，即使是利用切割加工等切斷加工制作的SiC籽晶40，也能夠防止在MSE法的實(shí)施時(shí)生長(zhǎng)速度降低。[0054]接著，參照?qǐng)D4至圖6，對(duì)本申請(qǐng)的【申請(qǐng)人】為了明確上述方法的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說(shuō)明。[0055]圖4和圖5為表示對(duì)SiC籽晶40進(jìn)行蝕刻時(shí)的結(jié)果的圖。在本實(shí)驗(yàn)中，準(zhǔn)備4個(gè)同等結(jié)構(gòu)的SiC籽晶40，對(duì)其中3個(gè)SiC籽晶40在1800°C、10—5Pa下分別進(jìn)行3分鐘、7分鐘、11分鐘的加熱處理。[0056]如圖4所示，該加熱處理的結(jié)果為:加熱時(shí)間為3分鐘的SiC籽晶40的蝕刻量為11μm，加熱時(shí)間為7分鐘的SiC籽晶40的蝕刻量為25μπι，加熱時(shí)間為11分鐘的SiC籽晶40的蝕刻量為32μπι。而且，隨著蝕刻時(shí)間變長(zhǎng)，蝕刻量增加，蝕刻時(shí)間與蝕刻量存在比例關(guān)系。由此，通過(guò)計(jì)測(cè)蝕刻時(shí)間能夠?qū)iC籽晶40蝕刻期望的量。[0057]圖5為表示從上方(從厚度方向的一側(cè))觀察進(jìn)行了蝕刻的SiC籽晶40時(shí)的顯微鏡照片的圖。如圖5(a)所示，測(cè)定點(diǎn)I為六邊形的邊部分，測(cè)定點(diǎn)2為六邊形的頂點(diǎn)部分。另外，圖5(b)的上部的數(shù)字為蝕刻量。如該顯微鏡照片特別是測(cè)定點(diǎn)2的顯微鏡照片所示，在SiC籽晶40的端部，一部分缺失產(chǎn)生凹凸。另外，可知越是蝕刻量多的SiC籽晶40，端部的缺失越被除去，蝕刻量為ΙΟμπι可看到很大的改善，蝕刻量為25μπι和32μπι，則端部的缺失被大致完全除去，端面變得平坦。[0058]接著，參照?qǐng)D6，說(shuō)明針對(duì)蝕刻量與生長(zhǎng)速度的關(guān)系所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。在該實(shí)驗(yàn)中，如圖2所說(shuō)明的那樣配置Si板41和碳料基板42，在1800°C、惰性氣體壓力為1torr進(jìn)行了規(guī)定時(shí)間加熱。其后，取出SiC籽晶40，對(duì)a軸方向(外延生長(zhǎng)方向)的長(zhǎng)度進(jìn)行了計(jì)測(cè)。[0059]根據(jù)圖6可知，蝕刻量越多，SiC籽晶40的a軸方向的長(zhǎng)度越長(zhǎng)(換言之生長(zhǎng)速度越快)。詳細(xì)而言，蝕刻量為ΙΟμπι的SiC籽晶40明顯比未進(jìn)行蝕刻的SiC籽晶40生長(zhǎng)速度快。另夕卜，蝕刻量為25μπι的SiC籽晶40生長(zhǎng)速度更快。而且，蝕刻量為25μπι和32μπι的SiC籽晶40的生長(zhǎng)速度基本上相同。[0060]根據(jù)該實(shí)驗(yàn)，優(yōu)選蝕刻量為ΙΟμπι以上，進(jìn)一步優(yōu)選蝕刻量為25μπι或者其以上。根據(jù)以上所述，通過(guò)對(duì)SiC籽晶40進(jìn)行蝕刻，能夠避免MSE法的生長(zhǎng)速度變慢的事態(tài)。[0061]而且，以往并不進(jìn)行籽晶的加工變質(zhì)層的除去，但作為除去SiC基板(SiC塊體基板)的加工變質(zhì)層的方法，一般進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨或者氫蝕刻等。但是，化學(xué)機(jī)械研磨容易對(duì)SiC籽晶40的上面或者下面進(jìn)行研磨，卻難以對(duì)SiC籽晶40的側(cè)面進(jìn)行研磨。進(jìn)一步，化學(xué)機(jī)械研磨的研磨速度為lym/h以下。另外，氫蝕刻的蝕刻速度為數(shù)十nm?數(shù)百nm/h。因此，利用一般的的加工變質(zhì)層的除去方法，會(huì)花大量時(shí)間。[0062]這一點(diǎn)，因?yàn)榛赟i蒸氣壓下(Si氣氛下)的加熱的蝕刻根據(jù)如圖4所示的結(jié)果可知蝕刻速度為3ym/min?4ym/min，所以能夠在短時(shí)間內(nèi)除去SiC籽晶40的加工變質(zhì)層。[0063]如以上所說(shuō)明的這樣，在本實(shí)施方式中，將通過(guò)切割加工制作并作為MSE法的籽晶使用的SiC籽晶40通過(guò)在Si氣氛下進(jìn)行加熱而對(duì)表面進(jìn)行蝕刻，除去在SiC籽晶40上生長(zhǎng)的加工變質(zhì)層。[0064]由此，能夠除去成為MSE法的生長(zhǎng)的阻礙的加工變質(zhì)層，所以能夠防止生長(zhǎng)速度降低。[0065]另外，在本實(shí)施方式中，SiC籽晶40為板狀，至少蝕刻SiC籽晶40的與厚度方向平行的面。[0066]由此，能夠可靠地除去被認(rèn)為產(chǎn)生了加工變質(zhì)層的部分，所以能夠更可靠地防止生長(zhǎng)速度降低。[0067]以上對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但上述的結(jié)構(gòu)能夠例如以下所示進(jìn)行變更。[0068]對(duì)于蝕刻量的控制，除了蝕刻時(shí)間，還可以利用溫度、惰性氣體壓力、Si的壓力等。[0069]上述說(shuō)明的溫度條件和壓力條件等只是一個(gè)例子，能夠適當(dāng)變更。另外，還可以使用上述高溫真空爐10以外的加熱裝置，或者使用與坩禍30不同形狀或者素材的容器。[0070]作為切斷加工，也可以是切割加工等的機(jī)械加工或激光加工等基于能量波的加工等采用適宜的方法的切斷加工。[0071]附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明[0072]10高溫真空爐[0073]30坩禍[0074]40SiC籽晶[0075]41Si板[0076]42碳料基板(carbonfeedsubstrate)【主權(quán)項(xiàng)】1.一種SiC籽晶的加工變質(zhì)層的除去方法，其為用于除去作為亞穩(wěn)定溶劑外延法的籽晶使用的SiC單晶的因切斷加工產(chǎn)生的加工變質(zhì)層的方法，其特征在于:包括通過(guò)將SiC籽晶的表面在Si氣氛下進(jìn)行加熱而進(jìn)行蝕刻的蝕刻工序。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SiC籽晶的加工變質(zhì)層的除去方法，其特征在于:所述SiC籽晶為板狀，在所述蝕刻工序中，至少蝕刻所述SiC籽晶的與厚度方向平行的面。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SiC籽晶的加工變質(zhì)層的除去方法，其特征在于:所述蝕刻工序的蝕刻量為1mi以上。4.一種通過(guò)權(quán)利要求1所述的SiC籽晶的加工變質(zhì)層的除去方法除去了加工變質(zhì)層的SiC籽晶。5.一種SiC基板的制造方法，其特征在于，包括:通過(guò)權(quán)利要求1所述的SiC籽晶的加工變質(zhì)層的除去方法除去所述SiC籽晶的加工變質(zhì)層的除去工序;和使用通過(guò)所述除去工序除去了所述加工變質(zhì)層的所述SiC籽晶，利用亞穩(wěn)定溶劑外延法生長(zhǎng)SiC單晶的生長(zhǎng)工序?！疚臋n編號(hào)】C30B33/12GK106029960SQ201580009773【公開日】2016年10月12日【申請(qǐng)日】2015年3月10日【發(fā)明人】矢吹紀(jì)人,鳥見聰,野上曉【申請(qǐng)人】東洋炭素株式會(huì)社