碳化硅基板的表面处理方法技术

提供一种碳化硅基板(40)的表面处理方法，其能对有无台阶束的产生或产生的台阶束的种类进行控制。于通过在Si蒸汽压下加热碳化硅基板(40)而对该碳化硅基板(40)的表面进行蚀刻的表面处理方法中，通过控制至少根据蚀刻速度而决定的蚀刻模式及蚀刻深度来进行碳化硅基板(40)的蚀刻，从而对蚀刻处理后的碳化硅基板(40)的表面形状进行控制。

Surface treatment method of silicon carbide substrate

A surface treatment method for a silicon carbide substrate (40) is provided for controlling the type of step beam produced or produced with or without a stepped beam. In Si through steam heating silicon carbide substrate (40) on the silicon carbide substrate (40) surface treatment method of surface etching, etching pattern and etching depth by controlling the etching rate and at least according to the decision of a silicon carbide substrate (40) etching to silicon carbide substrate after etching (40) for the control of the surface shape.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳化硅基板的表面处理方法
本专利技术主要涉及一种通过在Si蒸汽压下加热碳化硅基板而进行蚀刻的表面处理方法。
技术介绍
与硅(Si)等比较，碳化硅(SiC)在耐热性及机械强度等方面相对更优异，因而作为新的半导体材料已受到瞩目。专利文献1公开一种对碳化硅基板的表面进行平坦加工的表面处理方法。在此表面处理方法中，将碳化硅基板收纳于收纳容器内，且以将收纳容器内设定为Si蒸汽压下的状态加热该收纳容器。由此，对收纳容器内部的碳化硅基板进行蚀刻，从而能获得分子级平坦的碳化硅基板。其中，碳化硅基板是通过以既定的角度对由单晶SiC构成的晶碇进行切割而得。在从被切割的碳化硅基板制造半导体元件时虽然有进行外延生长(EpitaxyGrowth)，但由于切割的状态下的表面粗糙度大，因而需要进行机械研磨(MP)及化学机械研磨(CMP)等的加工工序而将表面研磨平坦。然而，由于进行机械研磨及化学机械研磨等，会在碳化硅基板的表面产生研磨损伤。另外，在机械研磨时及化学机械研磨时等对碳化硅基板的表面施加有压力，因而会产生结晶性凌乱的变质层(以下称为潜伤)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2008-16691号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题附带说明一下，若于存在有潜伤的碳化硅基板上进行外延生长，因潜伤的影响，会在碳化硅基板的表面呈现大量的伤痕。另外，在对带有偏离角度(倾斜角度；offangle)的碳化硅基板进行加热的情况下，有时可能在碳化硅基板的表面产生台阶束(stepbunching)。台阶束是指複数个SiC层聚束而形成的台阶差(例如，高度1nm以上的台阶差)。若从产生有台阶束的碳化硅基板生成半导体元件，半导体元件的元件构造会变得不稳定、或者因电场局部集中而导致半导体元件的性能降低。另外，在碳化硅基板的表面残留有潜伤的情况下，当外延生长时会以潜伤作为起点朝外延层中产生层积缺陷，进而造成结晶品质劣化。已知此层积缺陷会使制作的半导体元件、尤其是功率元件的特性劣化。因此，为了SiC半导体元件的高品质化及低成本化，必须除去潜伤。另一方面，近年来，已知若使用台阶束的台阶差进行溶液生长法等，则与普通情况比较，有可能减轻结晶错位的影响。另外，已知台阶束存在有複数种类(例如，参照后述的图5)，而且各自的特性不同。本专利技术是鉴于以上状况而完成，其主要目的在于，提供一种碳化硅基板的表面处理方法，其用以获得能够除去潜藏在碳化硅基板的表面内的潜伤且表面被平坦加工的碳化硅基板。另外，作为另一目的在于，提供一种碳化硅基板的表面处理方法，其能通过本表面处理方法控制有无台阶束的产生或产生的台阶束的种类。解决课题所采用的技术方案及效果本专利技术所欲解决的问题诚如以上说明，接下来对用以解决此问题的技术手段及其功效进行说明。根据本专利技术的第一方面，于通过在Si蒸汽压下加热碳化硅基板而对该碳化硅基板的表面进行蚀刻的表面处理方法中，提供有以下的表面处理方法。亦即，在该表面处理方法中，通过控制至少根据蚀刻速度而决定的蚀刻模式及蚀刻深度来进行所述碳化硅基板的蚀刻，从而对蚀刻处理后的所述碳化硅基板的表面形状进行控制。由此，通过使蚀刻速度变化，例如，可选择有无台阶束的产生、或产生的台阶束的种类。并且，通过控制蚀刻深度来进行蚀刻，可获得例如具有光滑的平台(terrace)的碳化硅基板,该光滑的平台在供外延生长的碳化硅基板的加工工序中被除去了潜伤。根据本专利技术的另一方面，于通过在Si蒸汽压下加热碳化硅基板而对该碳化硅基板的表面进行蚀刻的表面处理方法中，优选以下的方式。亦即，通过控制至少根据蚀刻速度而决定的蚀刻模式来进行碳化硅基板的蚀刻，从而对蚀刻处理后的所述碳化硅基板的表面形状进行控制。另外，在所述蚀刻模式中，存在有蚀刻速度比基准蚀刻速度小的情况的异向性蚀刻模式、及蚀刻速度比所述基准蚀刻速度大的情况的等向性蚀刻模式。以所述异向性蚀刻模式进行蚀刻的情况下残留有台阶束，以所述等向性蚀刻模式进行蚀刻的情况下台阶束被分解。由此，通过使蚀刻速度变化，例如，能够选择有无台阶束的产生、或产生的台阶束的种类。并且，能以不产生台阶束、或产生台阶束的方式进行蚀刻。在所述碳化硅基板的表面处理方法中，优选所述基准蚀刻速度是根据进行蚀刻时的温度而决定。由此，由于根据进行蚀刻的温度，改变Si从碳化硅基板的脱离速度，因而通过将这点考虑在内来决定基准蚀刻速度，能更正确地控制有无台阶束的产生。在所述碳化硅基板的表面处理方法中，优选所述基准蚀刻速度是根据所述碳化硅基板的偏离角度而决定。在所述碳化硅基板的表面处理方法中，优选所述碳化硅基板具有偏离角度，偏离角度为0.71°以上且4°以下。由此，由于发现了露出在SiC最表面的SiC分子层台阶端密度会根据碳化硅基板的偏离角度的不同而变化，且台阶束的产生容易度不同，因而通过将这点考虑在内来决定基准蚀刻速度，能更正确地控制有无台阶束的产生。在所述碳化硅基板的表面处理方法中，优选所述偏离角度是相对于[11-20]方向而构成的偏离角度。在所述碳化硅基板的表面处理方法中，优选所述蚀刻模式是根据蚀刻速度而决定，该蚀刻速度是由加热所述碳化硅基板的环境气氛中的惰性气体的压力而决定。由此，由于惰性气体的压力越高，越可抑制Si从碳化硅基板的热分解，因而通过将这点考虑在内来决定基准蚀刻速度，能更正确地控制有无台阶束的产生。在所述碳化硅基板的表面处理方法中，优选在以所述异向性蚀刻模式进行蚀刻的情况下，通过控制蚀刻速度、进行蚀刻时的温度、所述碳化硅基板的偏离角度、及惰性气体的压力中的至少任一者而进行蚀刻，对蚀刻处理后的平台的端部是直线状还是Z字状进行控制。由此，可选择性地产生特性不同的2种类的台阶束中的任一的台阶束。在所述碳化硅基板的表面处理方法中，优选所述碳化硅基板的表面是4H-SiC(0001)Si面。在所述碳化硅基板的表面处理方法中，优选所述蚀刻速度是根据进行蚀刻时的温度、惰性气体的压力、及设在收容所述碳化硅基板的收容容器内侧的硅化钽的组成中的至少任一者而被调整。由此，由于能以各种方法使蚀刻速度变化，因而即使在例如不打算使进行蚀刻时的温度变化的情况下，也能调整蚀刻速度。在所述碳化硅基板的表面处理方法中，优选所述蚀刻深度是根据蚀刻前对所述碳化硅基板进行的加工处理而决定。由此，由于存在于碳化硅基板的潜伤的深度根据加工处理的不同而不同，因而通过将加工处理考虑在内来确定蚀刻深度，能更正确地控制碳化硅基板的表面形状。在所述碳化硅基板的表面处理方法中，优选所述加工处理是机械研磨或化学机械研磨。由此，能除去在从晶碇切割后的普通加工方法中产生的潜伤。附图说明图1是说明在本专利技术的加热处理中採用的高温真空炉的概要的图；图2是显示坩埚的壁面的组成的概图；图3是显示对蚀刻深度不同的碳化硅基板进行外延生长之后的表面状况的显微镜照片；图4是显示对蚀刻深度不同的碳化硅基板进行加热处理之后的碳化硅基板的表面状况的显微镜照片；图5是显示Si蒸汽压蚀刻量与层积缺陷密度的关系的图表；图6是仅进行机械研磨的碳化硅基板与仅进行化学机械研磨的碳化硅基板的表面的显微镜照片；图7是概略显示根据蚀刻深度及蚀刻速度而规定碳化硅基板的表面形状的状况的图；图8是显示产生Z字状聚束的状况及产生直线状聚束的状况的图；图9是显示等向性蚀刻模式及异向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳化硅基板的表面处理方法，其是在Si蒸汽压下加热碳化硅基板，对该碳化硅基板的表面进行蚀刻，该表面处理方法的特徵在于：通过控制至少根据蚀刻速度而决定的蚀刻模式及蚀刻深度来进行所述碳化硅基板的蚀刻，从而对蚀刻处理后的所述碳化硅基板的表面形状进行控制。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.18 JP 2014-2336321.一种碳化硅基板的表面处理方法，其是在Si蒸汽压下加热碳化硅基板，对该碳化硅基板的表面进行蚀刻，该表面处理方法的特徵在于：通过控制至少根据蚀刻速度而决定的蚀刻模式及蚀刻深度来进行所述碳化硅基板的蚀刻，从而对蚀刻处理后的所述碳化硅基板的表面形状进行控制。2.一种碳化硅基板的表面处理方法，其是在Si蒸汽压下加热碳化硅基板，对该碳化硅基板的表面进行蚀刻，该表面处理方法的特徵在于：通过控制至少根据蚀刻速度而决定的蚀刻模式来进行碳化硅基板的蚀刻，从而对蚀刻处理后的所述碳化硅基板的表面形状进行控制；在所述蚀刻模式中存在有蚀刻速度比基准蚀刻速度小的情况的异向性蚀刻模式、及蚀刻速度比所述基准蚀刻速度大的情况的等向性蚀刻模式；在以所述异向性蚀刻模式进行蚀刻的情况下残留有台阶束，在以所述等向性蚀刻模式进行蚀刻的情况下台阶束被分解。3.根据权利要求2所述的碳化硅基板的表面处理方法，其中，所述基准蚀刻速度是根据进行蚀刻时的温度而决定。4.根据权利要求2所述的碳化硅基板的表面处理方法，其中，所述基准蚀刻速度是根据所述碳化硅基板的偏离角度而决定。5.根据权利要求4所述的碳化硅基板的表面处理方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：金子忠昭，芦田晃嗣，久津间保德，鸟见聪，篠原正人，寺元阳次，矢吹纪人，野上晓，
申请(专利权)人：学校法人关西学院，东洋炭素株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP