單晶碳化硅基板的表面處理方法和單晶碳化硅基板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及高精度控制單晶SiC基板表面的蝕刻速度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]與Si (硅)等相比，SiC(碳化硅)具有優(yōu)異的耐熱性和機(jī)械強(qiáng)度，故而作為新的半導(dǎo)體材料而受到矚目。然而，單晶SiC基板的表面最初可能存在結(jié)晶缺陷等。
[0003]專利文獻(xiàn)I公開了對該單晶SiC基板的表面進(jìn)行平坦加工(修復(fù))的表面平坦加工方法。該表面平坦加工方法是，在單晶SiC基板上形成碳化層以及犧牲生長層，并對該犧牲生長層進(jìn)行蝕刻而使表面平坦。藉此，可生產(chǎn)外延生長用的高質(zhì)量晶種基板。此外，專利文獻(xiàn)I公開了在高真空下進(jìn)行蝕刻。
[0004]通常，對如上所述生產(chǎn)的種晶進(jìn)行外延生長、離子注入、和離子激活等處理。
[0005]此外，專利文獻(xiàn)2公開了一種藉由在單晶SiC基板的表面形成碳層(石墨蓋)之后進(jìn)行上述離子激活，而抑制離子激活時的Si和SiC的升華的方法。其后，該方法為了去除碳層，并去除離子注入不足部分，而對單晶SiC基板的表面進(jìn)行蝕刻。
[0006]該蝕刻是為去除單晶SiC基板表面的離子濃度不足的部分(離子注入不足部分)而進(jìn)行的。專利文獻(xiàn)2中公開了藉由調(diào)整溫度以及Si的蒸汽壓力來控制蝕刻速度的技術(shù)。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]【專利文獻(xiàn)I】:日本特開2008-230944號公報
[0009]【專利文獻(xiàn)2】:日本特開2011-233780號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明所要解決的課題
[0011]專利文獻(xiàn)I中只公開了在高真空下進(jìn)行蝕刻，而沒有對蝕刻速度進(jìn)行控制的記載。
[0012]專利文獻(xiàn)2中，為調(diào)整Si的蒸汽壓力，例如每次在蝕刻前必須調(diào)整或交換容納容器，需要繁瑣的處理。另外，在使容納容器的間隙改變的情形下，即便是較小的誤差也會使Si的蒸汽壓力改變，所以難以確保實(shí)現(xiàn)規(guī)定的蒸汽壓力。
[0013]此外，專利文獻(xiàn)2中，由于需要形成碳層的工序、和去除碳層的工序，所以工序變得繁瑣。
[0014]此外，若對具有OFF角度的基板進(jìn)行離子激活等加熱處理，則會發(fā)生宏觀臺階聚并(Macro step bunching)。宏觀臺階聚并是指，藉由多個SiC層形成高度在Inm以上的臺階的聚并的現(xiàn)象(或者，由多個SiC層形成的臺階本身)。
[0015]如發(fā)生宏觀臺階聚并，則半導(dǎo)體元件的器件結(jié)構(gòu)會變得不穩(wěn)定，或因電場局部集中而導(dǎo)致半導(dǎo)體元件的性能下降。故而，先前是在高真空的Si氣體環(huán)境中進(jìn)行加熱處理，來去除宏觀臺階聚并。
[0016]然而，如果在高真空中的Si氣體環(huán)境中進(jìn)行加熱處理，則因蝕刻速度較快，有可能將基板去除掉過多。特別是，在對離子注入之后的基板進(jìn)行去除的情況下，有可能將離子注入部分大量去除掉，所以，從這一點(diǎn)而言，也希望有能夠高精度控制蝕刻速度的結(jié)構(gòu)。
[0017]本發(fā)明是鑒于上述情況而做出的發(fā)明，其主要目的在于，提供一種能夠高精度控制單晶SiC基板的蝕刻速度，準(zhǔn)確把握蝕刻量的表面處理方法。用于解決課題的技術(shù)手段和效果
[0018]本發(fā)明所要解決的課題如上所述，以下對用于解決該課題的技術(shù)手段和其效果進(jìn)行說明。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的第I觀點(diǎn)，提供一種藉由在Si的蒸汽壓力下進(jìn)行加熱處理對單晶SiC基板進(jìn)行蝕刻的表面處理方法，該方法包括藉由調(diào)整上述單晶SiC基板周圍的氣體環(huán)境中的惰性氣體壓力而控制蝕刻速度的蝕刻工序。
[0020]藉此，由于能高精度控制蝕刻速度，所以能夠?qū)尉iC基板只蝕刻掉所需的量。特別是，由于只需調(diào)整惰性氣體壓力即可，所以和調(diào)整Si的壓力的結(jié)構(gòu)相比，能夠簡單地控制蝕刻速度。
[0021]上述單晶SiC基板的表面處理方法中，優(yōu)選的是，包括對上述單晶SiC基板注入離子的離子注入工序。在上述蝕刻工序中，上述單晶SiC基板的表面的離子注入不足部分被去除。
[0022]藉此，本發(fā)明由于能夠高精度地控制蝕刻速度，所以能夠準(zhǔn)確地只將離子注入不足部分去除。
[0023]上述單晶SiC基板的表面處理方法中，優(yōu)選的是，上述蝕刻工序中，被注入到上述單晶SiC基板中的離子被激活，且上述離子注入不足部分被去除。
[0024]如此，由于能夠在I次處理中進(jìn)行兩項(xiàng)工序，所以能夠簡化工序。
[0025]上述單晶SiC基板的表面處理方法中，優(yōu)選的是，對未被碳層覆蓋的、表面露出的上述單晶SiC基板進(jìn)行上述蝕刻工序。
[0026]藉此，由于不需要形成碳層的工序以及去除碳層的工序，所以能夠進(jìn)一步簡化工序。
[0027]上述單晶SiC基板的表面處理方法中，優(yōu)選的是，上述蝕刻速度在100nm/min以下。
[0028]本發(fā)明中，藉由調(diào)整惰性氣體壓力，能夠?qū)崿F(xiàn)比常規(guī)速度低的100nm/min這樣的蝕刻速度。藉此，能夠準(zhǔn)確把握蝕刻量。另外，能夠在保持單晶SiC基板的表面形狀的狀態(tài)下進(jìn)行蝕刻。
[0029]上述單晶SiC基板的表面處理方法中，優(yōu)選的是，上述蝕刻工序是對形成外延層之前的上述單晶SiC基板實(shí)施的工序。
[0030]如此，對于形成外延層之前的單晶SiC基板，既能夠高精度地控制蝕刻速度，又能使其表面平坦。
[0031]上述單晶SiC基板的表面處理方法中，優(yōu)選的是，上述惰性氣體壓力在1Pa以上。
[0032]藉由將惰性氣體壓力設(shè)定在上述范圍內(nèi)，能夠高精度地控制蝕刻速度。
[0033]上述單晶SiC基板的表面處理方法中，優(yōu)選的是，上述單晶SiC基板具有OFF角度，上述蝕刻工序中，藉由在惰性氣體和Si的氣體環(huán)境中對上述單晶SiC基板進(jìn)行加熱處理，而將上述單晶SiC基板的表面處理中形成的宏觀臺階聚并去除。
[0034]如此，由于能夠去除宏觀臺階聚并，所以能夠提高單晶SiC基板以及使用其的半導(dǎo)體元件的質(zhì)量。另外，藉由用惰性氣體壓力控制蝕刻速度，能夠抑制蝕刻速度，所以，能夠防止單晶SiC基板的表面被去除過多。
[0035]上述單晶SiC基板的表面處理方法中，優(yōu)選的是，調(diào)整上述惰性氣體壓力，以使蝕刻速度達(dá)到100nm/min以上。
[0036]若蝕刻速度在約100nm/min以下則無法去除宏觀臺階聚并，所以，藉由進(jìn)行上述控制，能夠切實(shí)去除宏觀臺階聚并。
[0037]上述單晶SiC基板的表面處理方法中，優(yōu)選的是，考慮去除上述宏觀臺階聚并時的加熱溫度，而調(diào)整惰性氣體壓力。
[0038]由于蝕刻速度也依賴于加熱溫度，所以，藉由進(jìn)行上述控制，不僅能切實(shí)去除宏觀臺階聚并，同時還能防止單晶SiC基板的表面被去除過多。
[0039]上述單晶SiC基板的表面處理方法中，優(yōu)選的是，將去除上述宏觀臺階聚并時的惰性氣體藥理設(shè)定為，至少暫時在0.5Pa以上1Pa以下。
[0040]如此，由于能夠?qū)⑽g刻速度設(shè)定在100nm/min以上，所以能夠切實(shí)去除宏觀臺階聚并。
[0041]上述單晶SiC基板的表面處理方法中，優(yōu)選的是，包括將離子注入上述單晶SiC基板中的離子注入工序，將上述單晶SiC基板表面的離子注入不足部分、和上述宏觀臺階聚并同時去除。
[0042]如此，由于能夠?qū)㈦x子注入不足部分和宏觀臺階聚并同時去除，所以能夠高效地進(jìn)行表面處理。另外，本申請中，由于能夠抑制蝕刻速度，所以能夠防止被注入離子的部分被去除過多。
[0043]根據(jù)本發(fā)明的第2觀點(diǎn)，提供一種用表面處理方法對表面進(jìn)行了處理的單晶SiC基板。
[0044]如此，能夠低價生產(chǎn)將表面只蝕刻掉所需量的單晶SiC基板，所以能夠?qū)崿F(xiàn)低價的單晶SiC基板。另外，在宏觀臺階聚并被去除的情形下，能夠生產(chǎn)將表面只蝕刻掉所需量的單晶SiC基板，所以能夠?qū)崿F(xiàn)尚質(zhì)量的單晶SiC基板。
【附圖說明】
[0045]圖1是本發(fā)明的表面處理方法所使用的高溫真空爐的概要圖。
[0046]圖2是概略表示各工序中基板的情況的圖。
[0047]圖3是表示離子注入不足部分藉由蝕刻而被去除的情形的曲線。
[0048]圖4是表示加熱溫度與蝕刻速度之間的相關(guān)性的曲線。
[0049]圖5是表示不同加熱溫度下的惰性氣體的壓力與蝕刻速度之間的相關(guān)性的曲線。
[0050]圖6是表示各種條件下的4H_SiC的Si面及C面的情形的顯微鏡照片。
[0051]圖7是表示ON基板和4°OFF基板的惰性氣體的壓力與蝕刻速度之間的相關(guān)性的曲線。
[0052]圖8是表示改變惰性氣體的壓力進(jìn)行蝕刻時的基板表面的顯微鏡照片及表面粗糙度的圖。
[0053]圖9(a)是表示處理時間與蝕刻量以及蝕刻速度之間的關(guān)系的曲線。
[0054]圖9(b)是表示改變處理時間進(jìn)行蝕刻時的基板表面的顯微鏡照片。
[0055]附圖標(biāo)記說明
[0056]I O高溫真空爐
[0057]2 I 主加熱室
[0058]2 2預(yù)加熱室
[0059]3 O 坩禍
[0060]4 0單晶SiC基板
[0061]4 I外延層
[0062]4 2離子注入部分
【具體實(shí)施方式】
[0063]下面，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
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