碳化硅衬底和用于制造所述碳化硅衬底的方法技术

一种用于制造碳化硅衬底的方法，包括以下步骤：制备具有主表面的碳化硅衬底(S10)、使用含有金属催化剂的抛光剂抛光碳化硅衬底的主表面(S20)、以及在抛光的步骤之后清洗碳化硅衬底(S30)。清洗的步骤包括利用王水清洗所述碳化硅衬底的步骤(S33)。

Silicon carbide substrate and method for manufacturing the silicon carbide substrate

A method for manufacturing a silicon carbide substrate, which comprises the following steps: preparing a silicon carbide substrate having a main surface (S10), the main surface containing metal catalyst polishing agent polishing of silicon carbide substrate (S20), and the cleaning of silicon carbide substrate after polishing step (S30). The cleaning steps include the use of aqua regia and cleaning the silicon carbide substrate (step S33).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及一种碳化硅衬底以及用于制造所述碳化硅衬底的方法。
技术介绍
近年来，为了实现半导体器件中的高击穿电压、低损失等，已经开始采用碳化硅(SiC)作为构成半导体器件的材料。在制造碳化硅衬底的过程中，抛光从碳化硅铸锭切片出的碳化硅衬底以使其的表面平滑，并且此后清洗碳化硅衬底。例如，PTD1(日本专利特开号2010-4073)公开一种使用含有硫酸和过氧化氢水的水溶液清洗碳化硅衬底的技术。引用列表专利文献PTD1:日本专利特开号2010-4073
技术实现思路
根据本公开的碳化硅衬底是具有主表面的碳化硅衬底，该主表面具有小于或等于0.1nm的表面粗糙度(Ra)，并且在主表面中，钒、钨、钼、铂、镍、钛、锆，和铬各自具有小于或等于1.0×1012原子/cm2的浓度。用于制造根据本公开的碳化硅衬底的方法包括以下步骤：制备具有主表面的碳化硅衬底、使用含有金属催化剂的抛光剂抛光碳化硅的主表面、以及在抛光的步骤之后清洗碳化硅衬底。清洗的步骤包括利用王水清洗碳化硅衬底。附图说明图1是根据第一实施例示出碳化硅衬底的构成的局部剖视图。图2是用于根据第一实施例示意性图示用于制造碳化硅衬底的方法的流程图。图3是用于根据第一实施例图示在用于制造碳化硅衬底的方法中的一个步骤的示意性视图。图4是在抛光步骤中使用的抛光设备的示意性构成图。图5是用于根据第一实施例图示在用于制造碳化硅衬底的方法中的一个步骤的示意性视图。图6是在清洗步骤中使用的清洗设备的示意性构成图。图7是用于根据第一实施例示意性图示在用于制造碳化硅衬底的方法中的清洗方法的流程图。图8是用于根据第一变型示意性图示清洗方法的流程图。图9是用于根据第二变型示意性图示清洗方法的流程图。具体实施方式[实施方式的描述]为了抛光碳化硅衬底，例如采用称作CMP(化学机械抛光)方法的化学机械抛光方法。在CMP方法中，例如，使用含有通过催化反应重新形成表面的金属催化剂以增加氧化剂的氧化力的抛光剂，以便以高抛光速度实现良好表面粗糙度。通过金属催化剂，在碳化硅衬底的表面上形成具有低于碳化硅的硬度的硬度的氧化层。由于通过由机械力去除氧化层促进抛光，因此能够实现高抛光速度和良好表面粗糙度二者。然而，当使用含有金属催化剂的抛光剂抛光碳化硅衬底并且此后在碳化硅衬底上生长碳化硅外延层(下文中还被称作为外延层(epi层))时，碳化硅外延层可以局部异常地生长，并且可能具有高表面粗糙度。首先，将会以列表形式描述本公开的方面。(1)根据本公开的碳化硅衬底是具有主表面的碳化硅衬底，主表面具有小于或等于0.1nm的表面粗糙度(Ra)，并且在主表面中，钒、钨、钼、铂、镍、钛、锆、和铬各自具有小于或等于1.0×1012原子/cm2的浓度。这里，主表面意旨其上将要形成诸如晶体管、二极管等的器件的表面。通过在CMP方法中使用含有金属催化剂的抛光剂，将碳化硅衬底的主表面的表面粗糙度(Ra)容易地设定为小于或等于0.1nm。例如，金属催化剂包括从由钒、钨、钼、铂、镍、钛、锆、和铬组成的组中选择的至少一种金属元素。这些金属元素具有使在布置在碳化硅的表面中的原子之间的键合断裂的催化作用，以导致表面容易地被氧化。因此，能够合适地在碳化硅衬底的主表面上形成具有低于碳化硅的硬度的硬度的氧化层。因此，能够促进碳化硅衬底的抛光。然而，即使当在使用含有上述的金属催化剂的抛光剂进行抛光之后清洗碳化硅衬底时，附着于碳化硅衬底的主表面的来源于金属催化剂的金属可能保留在主表面。当在具有保留在主表面的金属的碳化硅衬底上生长外延层时，外延层的材料分子可以选择地粘附于其中金属保留在外延生长的初始阶段中的部分。作为结果，外延层异常地生长。当外延层局部异常生长时，外延层具有高表面粗糙度。因此，为了减小外延层的表面粗糙度，需要减少保留在碳化硅衬底的主表面中的金属。在上述碳化硅衬底中，能够降低生长在碳化硅衬底的主表面上的外延层的表面粗糙度。(2)优选地，在上述碳化硅衬底中，钒、钨、钼、铂、镍、钛、锆、和铬在碳化硅衬底的主表面中各自具有小于或等于2.0×1011原子/cm2。(3)优选地，在上述(1)或(2)中描述的碳化硅衬底中，钾、钠、钙、铁、铜、铝、和锡在碳化硅衬底的主表面中各自具有小于或等于1.0×1010原子/cm2的浓度。(4)优选地，在上述(1)至(3)中的任一项中描述的碳化硅衬底中，碳化硅衬底具有大于或等于100mm的直径。(5)用于制造根据本公开的碳化硅衬底的方法包括以下步骤：制备具有主表面的碳化硅衬底、使用含有金属催化剂的抛光剂抛光碳化硅的主表面、以及在抛光的步骤之后清洗碳化硅衬底。清洗的步骤包括利用王水清洗碳化硅衬底。通过在抛光碳化硅衬底之后利用王水清洗碳化硅衬底，能够去除保留在碳化硅的主表面(是抛光后的表面)中的金属催化剂。因此，能够降低在主表面上形成的外延层的表面粗糙度。(6)优选地，在上述用于制造碳化硅衬底的方法中，在抛光的步骤中，抛光剂含有从由钒、钨、钼、铂、镍、钛、锆、和铬组成的组中选择的至少一种金属元素，作为金属催化剂。(7)优选地，在上述(5)或(6)中描述的用于制造碳化硅衬底的方法中，清洗的步骤进一步包括以下步骤：利用硫酸-过氧化氢水混合物清洗碳化硅衬底，以及在利用硫酸-过氧化氢水混合物清洗的步骤之后利用氨-过氧化氢水混合物清洗碳化硅衬底。在利用氨-过氧化氢水混合物清洗的步骤之后执行利用王水清洗的步骤。清洗的步骤进一步包括以下步骤：在利用王水清洗的步骤之后利用盐酸-过氧化氢水混合物清洗碳化硅衬底，以及在利用盐酸-过氧化氢水混合物清洗的步骤之后，利用氢氟酸清洗碳化硅衬底。从而，能够减少保留在碳化硅的主表面中的金属催化剂和除了该金属催化剂之外的金属。“除了金属催化剂之外的金属”包括，例如，从由例如钾、钠、钙、铁、铜、铝和锡组成的组中选择的至少一种金属。(8)优选地，在上述(7)中所述的用于制造碳化硅衬底的方法中，在以下清洗的步骤中的每个中，处理时间被设定为大于或等于15分钟：利用硫酸-过氧化氢水混合物清洗、利用氨-过氧化氢水混合物清洗、利用王水清洗、利用盐酸-过氧化氢水混合物清洗和利用氢氟酸清洗。(9)优选地，在上述(5)或(6)中所述的用于制造碳化硅衬底的方法中，清洗的步骤进一步包括：利用氨-过氧化氢水混合物清洗碳化硅衬底的步骤。在利用氨过氧化氢水混合物清洗的步骤之后执行利用王水清洗碳化硅衬底的步骤。从而，能够减少粘附于碳化硅衬底的主表面的有机物质，以及能够减少保留在碳化硅衬底的主表面中的金属催化剂和除了金属催化剂之外的金属。(10)优选地，在上述(9)中描述的用于制造碳化硅衬底的方法中，在以下的步骤中的每个中，处理时间被设定为大于或等于15分钟：利用氨-过氧化氢水混合物清洗和利用王水清洗。(11)优选地，在上述(5)或(6)中描述的用于制造碳化硅衬底的方法中，清洗的步骤进一步包括：利用硫酸-过氧化氢水混合物清洗碳化硅衬底的步骤。在利用硫酸-过氧化氢水混合物清洗的步骤之后执行利用王水清洗的步骤。清洗的步骤进一步包括在利用王水清洗的步骤之后，利用氢氟酸清洗碳化硅衬底的步骤。(12)在上述(11)中描述的用于制造碳化硅衬底的方法中，在以下步骤中的每个中，处理时间被设定为大于或等于15分钟：利用硫酸-过氧化氢水混合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳化硅衬底，所述碳化硅衬底具有主表面，所述主表面具有小于或等于0.1nm的表面粗糙度(Ra)，以及在所述主表面中，钒、钨、钼、铂、镍、钛、锆和铬各自具有小于或等于1.0×1012原子/cm2的浓度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.23 JP 2014-2164831.一种碳化硅衬底，所述碳化硅衬底具有主表面，所述主表面具有小于或等于0.1nm的表面粗糙度(Ra)，以及在所述主表面中，钒、钨、钼、铂、镍、钛、锆和铬各自具有小于或等于1.0×1012原子/cm2的浓度。2.根据权利要求1所述的碳化硅衬底，其中，在所述主表面中，钒、钨、钼、铂、镍、钛、锆和铬各自具有小于或等于2.0×1011原子/cm2的浓度。3.根据权利要求1或2所述的碳化硅衬底，其中，在所述主表面中，钾、钠、钙、铁、铜、铝和锡各自具有小于或等于1.0×1010原子/cm2的浓度。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的碳化硅衬底，具有大于或等于100mm的直径。5.一种用于制造碳化硅衬底的方法，包括以下步骤：制备具有主表面的碳化硅衬底；使用含有金属催化剂的抛光剂来抛光所述碳化硅衬底的所述主表面；以及在所述抛光的步骤之后，清洗所述碳化硅衬底，所述清洗的步骤包括利用王水清洗所述碳化硅衬底的步骤。6.根据权利要求5所述的用于制造碳化硅衬底的方法，其中，在所述抛光的步骤中，所述抛光剂含有从钒、钨、钼、铂、镍、钛、锆和铬组成的组中选择的至少一种金属元素，作为所述金属催化剂。7.根据权利要求5或6所述的用于制造碳化硅衬底的方法，其中，所述清洗的步骤进一步包括以下步骤：利用硫酸-过氧化氢水混合物清洗所述碳化硅衬底；在所述利用所述硫酸-过氧化氢水混合物清洗的步骤之后，利用氨-过氧化氢水混合物清洗所述碳化硅衬底，在所述利用所述氨-过氧化氢水混合物清洗的步骤之后，执行利用所述王水清洗的步骤；在所述利用所述王水清洗的步骤之后，利用盐酸-过氧化氢水混合物清洗所述碳化硅衬底；以及在所述利用所述盐酸-过氧化氢水混合物清洗的步骤之后，利用氢氟酸清洗所述碳化硅衬底。8.根据权利要求7所述的用于制造碳化硅衬底的方法，其中，在以下步骤中的每个步骤中，处理时间被设定为大于或等于15分钟：利用所述硫酸-过氧化氢水混合物清洗、利用所述氨-过氧化氢水混合物清洗、利用所述王水清洗、利用所述盐酸过氧化氢水混合物清洗、和利用所述氢氟酸清洗。9.根据权利要求5或6所述的用于制造碳化硅衬底的方法，其中，所述清洗的步骤进一步包括：利用氨-过氧化氢水混合物清洗所述碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：冲田恭子，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP