[发明专利]SiC基板的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及SiC基板的制造方法。

本申请基于在2012年12月18日在日本提出的专利申请2012-276164号要求优先权，将其内容援引于此。

背景技术

作为针对地球温室化的对策，需求节能技术的提高。其中，减少电力转换时的能量损失的电力电子技术被定位为基础技术。电力电子技术一直以来使用硅(Si)半导体进行了技术改良，但从硅的材料物性的界限来看，其性能提高也正在接近于极限。因此，期待聚集在具有比硅高的物性界限的碳化硅(SiC)上。碳化硅相对于硅，具有例如能带隙约为3倍、击穿电场强度约为10倍、热导度约为3倍的优异的物性，可期待应用于功率器件、高频器件、高温动作器件等。

在此，作为SiC器件的基板可使用SiC外延晶片。SiC外延晶片可通过以下方式制造：在从SiC的块状晶体(锭)切取的SiC单晶晶片(以下也称为“SiC基板”)上，采用化学气相沉积法(CVD法)形成成为SiC器件的活性区域的SiC外延膜。

然而，为提高SiC器件的特性，对SiC基板的表面之中外延生长的表面(以下也称为“外延生长面”)要求高的平坦性、平滑性等，因此要求针对从SiC的块状晶体(锭)切取的SiC单晶晶片的表面的高的加工精度。

为了使从锭切取的SiC基板的表面平坦化，例如，对图9所示那样的SiC基板11的比较粗糙的表面11a，如图10所示那样通过机械加工使表面平坦化直到没有高低差为止。该机械加工，一般地通过加工速度较快的磨盘研磨(lap)加工来进行。磨盘研磨加工是在平坦的平台之间夹持SiC基板，一边供给研磨剂一边使平台旋转来削掉SiC基板的表面的加工。此时的加工量也取决于表面11a的表面粗糙度、起伏的程度，但有时达到几十微米左右。磨盘研磨加工时，如果加工量仅磨削了原来的SiC基板表面的高低差则不会变得平坦。因此，在以与原来的高低差相同的加工量停止磨削的情况下，在接下来的使用金刚石磨粒的研磨加工中加工量增大。由于使用金刚石磨粒的研磨的加工速度慢，因此如果研磨加工时的加工量增大，则其加工时间大幅度增大。因此，在该工序中如图10所示，需要以加工前的SiC基板的高低差以上的加工量进行磨盘研磨加工，成为增大截口损失的原因。

另外，磨盘研磨加工后的SiC基板11的新的表面12a，由于磨盘研磨加工的影响，会形成厚度为5～10μm左右的加工变质层12。因此，如图11所示，为除去加工变质层12，进行使用粒径为1μm左右的金刚石磨粒的研磨加工。该研磨加工，将无纺布等研磨布贴附在平台的加工面上，使用比磨盘研磨剂微细的研磨剂。因此该研磨加工的加工速度慢，需要几小时左右的加工时间。这样需要长时间的原因是由于SiC自身与硅等相比具有极高的硬度。

另外，研磨加工后的SiC基板11的新的表面11b是在光学上平坦的镜面，但有时会产生研磨痕11c，另外，也有表面的损伤，因此为了最终形成外延生长面，进行CMP(Chemical Mechanical Polishing)表面加工处理。该CMP加工的加工速度非常慢，因此为了除去在利用金刚石的研磨加工中残留的研磨痕和表面损伤，需要长时间的加工时间。

如上所述，以往为了SiC基板的表面的平坦化，必须将SiC基板的表层除去几十μm以上(d3)而形成新的面，产生除去了SiC的量的材料损失。另外，SiC基板的硬度高，因此用于平坦化的研磨、磨削等的机械加工需要长时间。

而且，在从锭切取SiC基板时，也会产生与切削余量相当的损失。一般将该切削余量的损失和先前的SiC基板的表面平坦化时的材料损失合起来称为截口损失(切口损失：Kerf-loss)。为了从一个SiC锭得到哪怕多一枚的SiC基板，需要减少截口损失。

在专利文献1中，作为以实用的速度容易地除去在从SiC锭切取晶片时产生的加工变质层的方法，记载了采用气相蚀刻法除去加工变质层的一部分的方法。

另外，在专利文献2中，作为一边抑制、除去在从SiC锭切取晶片时和在表面磨削中产生的起伏，一边使其平坦化的方法，记载了将固化性材料涂布于晶片表面并使其固化，同时磨削该固化性材料和晶片，使晶片平坦化的方法。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-168649号公报

专利文献2：日本特开2011-103379号公报

发明内容

但是，即使是专利文献1或2中记载的方法，制造SiC基板时的截口损失的减少、表面的平坦化处理所需的时间的缩短也是不充分的。