单晶碳化硅基板的表面处理方法和单晶碳化硅基板技术

本发明专利技术提供一种可高精度地控制单晶SiC基板的蚀刻速度、并能准确地把握蚀刻量的表面处理方法。该表面处理方法中，藉由在Si的蒸汽压力下的加热处理进行蚀刻单晶SiC基板的处理。并且，在进行该蚀刻时，藉由调整单晶SiC基板周围的气体环境中的惰性气体压力来控制蚀刻速度。藉此，能够准确地把握蚀刻量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及高精度控制单晶SiC基板表面的蚀刻速度的方法。
技术介绍
与Si (硅)等相比，SiC(碳化硅)具有优异的耐热性和机械强度，故而作为新的半导体材料而受到瞩目。然而，单晶SiC基板的表面最初可能存在结晶缺陷等。专利文献I公开了对该单晶SiC基板的表面进行平坦加工(修复)的表面平坦加工方法。该表面平坦加工方法是，在单晶SiC基板上形成碳化层以及牺牲生长层，并对该牺牲生长层进行蚀刻而使表面平坦。藉此，可生产外延生长用的高质量晶种基板。此外，专利文献I公开了在高真空下进行蚀刻。通常，对如上所述生产的种晶进行外延生长、离子注入、和离子激活等处理。此外，专利文献2公开了一种藉由在单晶SiC基板的表面形成碳层(石墨盖)之后进行上述离子激活，而抑制离子激活时的Si和SiC的升华的方法。其后，该方法为了去除碳层，并去除离子注入不足部分，而对单晶SiC基板的表面进行蚀刻。该蚀刻是为去除单晶SiC基板表面的离子浓度不足的部分(离子注入不足部分)而进行的。专利文献2中公开了藉由调整温度以及Si的蒸汽压力来控制蚀刻速度的技术。现有技术文献【专利文献I】:日本特开2008-230944号公报【专利文献2】:日本特开2011-233780号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题专利文献I中只公开了在高真空下进行蚀刻，而没有对蚀刻速度进行控制的记载。专利文献2中，为调整Si的蒸汽压力，例如每次在蚀刻前必须调整或交换容纳容器，需要繁琐的处理。另外，在使容纳容器的间隙改变的情形下，即便是较小的误差也会使Si的蒸汽压力改变，所以难以确保实现规定的蒸汽压力。此外，专利文献2中，由于需要形成碳层的工序、和去除碳层的工序，所以工序变得繁琐。此外，若对具有OFF角度的基板进行离子激活等加热处理，则会发生宏观台阶聚并(Macro step bunching)。宏观台阶聚并是指，藉由多个SiC层形成高度在Inm以上的台阶的聚并的现象(或者，由多个SiC层形成的台阶本身)。如发生宏观台阶聚并，则半导体元件的器件结构会变得不稳定，或因电场局部集中而导致半导体元件的性能下降。故而，先前是在高真空的Si气体环境中进行加热处理，来去除宏观台阶聚并。然而，如果在高真空中的Si气体环境中进行加热处理，则因蚀刻速度较快，有可能将基板去除掉过多。特别是，在对离子注入之后的基板进行去除的情况下，有可能将离子注入部分大量去除掉，所以，从这一点而言，也希望有能够高精度控制蚀刻速度的结构。本专利技术是鉴于上述情况而做出的专利技术，其主要目的在于，提供一种能够高精度控制单晶SiC基板的蚀刻速度，准确把握蚀刻量的表面处理方法。用于解决课题的技术手段和效果本专利技术所要解决的课题如上所述，以下对用于解决该课题的技术手段和其效果进行说明。根据本专利技术的第I观点，提供一种藉由在Si的蒸汽压力下进行加热处理对单晶SiC基板进行蚀刻的表面处理方法，该方法包括藉由调整上述单晶SiC基板周围的气体环境中的惰性气体压力而控制蚀刻速度的蚀刻工序。藉此，由于能高精度控制蚀刻速度，所以能够将单晶SiC基板只蚀刻掉所需的量。特别是，由于只需调整惰性气体压力即可，所以和调整Si的压力的结构相比，能够简单地控制蚀刻速度。上述单晶SiC基板的表面处理方法中，优选的是，包括对上述单晶SiC基板注入离子的离子注入工序。在上述蚀刻工序中，上述单晶SiC基板的表面的离子注入不足部分被去除。藉此，本专利技术由于能够高精度地控制蚀刻速度，所以能够准确地只将离子注入不足部分去除。上述单晶SiC基板的表面处理方法中，优选的是，上述蚀刻工序中，被注入到上述单晶SiC基板中的离子被激活，且上述离子注入不足部分被去除。如此，由于能够在I次处理中进行两项工序，所以能够简化工序。上述单晶SiC基板的表面处理方法中，优选的是，对未被碳层覆盖的、表面露出的上述单晶SiC基板进行上述蚀刻工序。藉此，由于不需要形成碳层的工序以及去除碳层的工序，所以能够进一步简化工序。上述单晶SiC基板的表面处理方法中，优选的是，上述蚀刻速度在100nm/min以下。本专利技术中，藉由调整惰性气体压力，能够实现比常规速度低的100nm/min这样的蚀刻速度。藉此，能够准确把握蚀刻量。另外，能够在保持单晶SiC基板的表面形状的状态下进行蚀刻。上述单晶SiC基板的表面处理方法中，优选的是，上述蚀刻工序是对形成外延层之前的上述单晶SiC基板实施的工序。如此，对于形成外延层之前的单晶SiC基板，既能够高精度地控制蚀刻速度，又能使其表面平坦。上述单晶SiC基板的表面处理方法中，优选的是，上述惰性气体压力在1Pa以上。藉由将惰性气体压力设定在上述范围内，能够高精度地控制蚀刻速度。上述单晶SiC基板的表面处理方法中，优选的是，上述单晶SiC基板具有OFF角度，上述蚀刻工序中，藉由在惰性气体和Si的气体环境中对上述单晶SiC基板进行加热处理，而将上述单晶SiC基板的表面处理中形成的宏观台阶聚并去除。如此，由于能够去除宏观台阶聚并，所以能够提高单晶SiC基板以及使用其的半导体元件的质量。另外，藉由用惰性气体压力控制蚀刻速度，能够抑制蚀刻速度，所以，能够防止单晶SiC基板的表面被去除过多。上述单晶SiC基板的表面处理方法中，优选的是，调整上述惰性气体压力，以使蚀刻速度达到100nm/min以上。若蚀刻速度在约100nm/min以下则无法去除宏观台阶聚并，所以，藉由进行上述控制，能够切实去除宏观台阶聚并。上述单晶SiC基板的表面处理方法中，优选的是，考虑去除上述宏观台阶聚并时的加热温度，而调整惰性气体压力。由于蚀刻速度也依赖于加热温度，所以，藉由进行上述控制，不仅能切实去除宏观台阶聚并，同时还能防止单晶SiC基板的表面被去除过多。上述单晶SiC基板的表面处理方法中，优选的是，将去除上述宏观台阶聚并时的惰性气体药理设定为，至少暂时在0.5Pa以上1Pa以下。如此，由于能够将蚀刻速度设定在100nm/min以上，所以能够切实去除宏观台阶聚并。上述单晶SiC基板的表面处理方法中，优选的是，包括将离子注入上述单晶SiC基板中的离子注入工序，将上述单晶SiC基板表面的离子注入不足部分、和上述宏观台阶聚并同时去除。如此，由于能够将离子注入不足部分和宏观台阶聚并同时去除，所以能够高效地进行表面处理。另外，本申请中，由于能够抑制蚀刻速度，所以能够防止被注入离子的部分被去除过多。根据本专利技术的第2观点，提供一种用表面处理方法对表面进行了处理的单晶SiC基板。如此，能够低价生产将表面只蚀刻掉所需量的单晶SiC基板，所以能够实现低价的单晶SiC基板。另外，在宏观台阶聚并被去除的情形下，能够生产将表面只蚀刻掉所需量的单晶SiC基板，所以能够实现尚质量的单晶SiC基板。【附图说明】图1是本专利技术的表面处理方法所使用的高温真空炉的概要图。图2是概略表示各工序中基板的情况的图。图3是表示离子注入不足部分藉由蚀刻而被去除的情形的曲线。图4是表示加热温度与蚀刻速度之间的相关性的曲线。图5是表示不同加热温度下的惰性气体的压力与蚀刻速度之间的相关性的曲线。图6是表示各种条件下的4H_SiC的Si面及C面的情形的显微镜照片。图7是表示ON基板和4°OFF基板的惰性气体的压力与蚀刻速度之间的相关性的曲线。图8是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单晶SiC基板的表面处理方法，是藉由在Si蒸汽压力下进行加热处理对单晶SiC基板进行蚀刻的方法，其特征在于，包括:藉由调整上述单晶SiC基板周围的气体环境中的惰性气体压力控制蚀刻速度的蚀刻工序。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：鸟见聪，矢吹纪人，野上晓，
申请(专利权)人：东洋炭素株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP