碳化硅基板的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种制造碳化硅基板的方法，包括制备单结晶碳化硅的晶块(1)的步骤和通过切割晶块(1)获得基板的步骤。然后，在获得基板的步骤中，在如下方向上进行切割：该方向相对于晶块(1)的<11‑20>方向或<1‑100>方向所形成的角度在{0001}面上的正投影中是15°±5°。

【技术实现步骤摘要】
碳化硅基板的制造方法分案申请本申请是中国申请号为201280021347.3(国际申请号PCT/JP2012/061834)的专利技术专利申请的分案申请。中国专利技术专利申请201280021347.3的申请日为2012年5月9日，专利技术名称为“碳化硅基板的制造方法”。
本专利技术涉及一种碳化硅基板的制造方法，并且更具体地，涉及一种能够抑制主面中的面取向的变化的碳化硅基板的制造方法。
技术介绍
近年来，在高温等环境中使用半导体装置时，为了实现半导体装置的高击穿电压和低损失，碳化硅已经越来越多地被用作形成半导体装置的材料。碳化硅是与传统上广泛地用作形成半导体装置的材料的硅相比具有更大带隙的宽带隙半导体。因此，通过将碳化硅用作形成半导体装置的材料，能够实现半导体装置的高击穿电压、低接通电阻(ONresistance)等。此外，采用碳化硅作为材料的半导体装置与采用硅作为材料的半导体装置相比也更为有利，因为在高温环境下使用该半导体装置时半导体装置的特性退化是小的。包括碳化硅作为材料的半导体装置例如通过如下方式形成：在碳化硅基板上形成外延生长层，在外延生长层中制成已经引入期望的杂质的区域，以及形成电极。一般通过切割(切片)碳化硅的结晶(晶块)来制造碳化硅基板。然而，碳化硅具有极高的硬度，因此切割碳化硅是不容易的。因此，已经多方面地研究了切割碳化硅结晶的方法，并且已经提出了各种方法(参见，例如，日本专利特开2009-61528(PTL1))。引用列表专利文献PTL1：日本专利特开2009-61528
技术实现思路
技术问题然后，利用常规的切割碳化硅结晶的方法，所获得的基板的翘曲不利地是大的。在切割之后，能够通过抛光等减小基板的翘曲。然而，如果通过抛光等对翘曲很大的基板进行平面化，在基板的主面中的碳化硅单结晶的面取向在各处变化。取决于结晶的面取向，碳化硅单结晶具有不同的特性。因此，优选地，翘曲在切割基板的阶段中被减小，以抑制在基板的主面中的面取向变化。完成本专利技术以解决该问题，并且本专利技术的目的是提供能够抑制主面中的面取向变化的碳化硅基板的制造方法。技术方案根据本专利技术的碳化硅基板的制造方法包括制备单结晶碳化硅结晶的步骤以及通过切割结晶获得基板的步骤。然后，在获得基板的步骤中，在如下方向上进行切割：该方向相对于结晶的<11-20>方向或<1-100>方向所形成的角度在{0001}面上的正投影中是15°±5°。本专利技术人对在切割基板阶段中减小翘曲的方法进行了详细研究，获得了下列发现，然后得出了本专利技术。即，如上所述，碳化硅结晶具有极高的硬度并且其切割是困难的。此外，碳化硅结晶具有解理面，并且由于该解理面的影响，切割困难存在各向异性。因此，通过使切割沿着解理方向进行能够容易地执行切割。然而，本专利技术的研究阐明，这样的切割方法成为上述基板翘曲的一个因素。更具体地，六边形碳化硅的结晶具有<1-100>方向和<11-20>方向的两个解理方向。<1-100>方向与<11-20>方向形成90°。然后，考虑到基于晶体对称的等效方向，上述解理方向在{0001}面中每隔30°出现。此外，解理程度，也就是，裂纹发展的容易性在<1-100>方向和<11-20>方向上是不同的。而且，碳化硅基板的前表面和后表面，也就是，在切割进行期间在切割区域中彼相对的一个表面和另一个表面，在<1-100>方向与<11-20>方向上的裂纹发展的容易性之间是相反的。因此，例如，在通过线切割来切割结晶的情况下，如果执行切割，以使切割沿着上述解理方向中的一个解理方向进行，则由于切割进行期间在切割区域中彼此相对的一个表面与另一个表面之间裂纹发展的容易性的差别，线沿<0001>方向逐渐移动。结果，在通过切割获得的碳化硅基板中形成翘曲。相反，在根据本专利技术的碳化硅基板的制造方法中，在如下方向上进行切割：该方向相对于结晶的<11-20>方向或<1-100>方向所形成的角度在{0001}面上的正投影中是15°±5°。即，切割在如下方向上进行：该方向明显远离在{0001}面中每隔30°出现的解理方向。因此，减小了上述解理方向的影响，并且抑制了翘曲的发生。结果，即使通过抛光等来平面化通过切割获得的基板，也能够抑制主面中的面取向的变化。应注意的是，在切割进行的方向与<11-20>方向或<1-100>方向之间形成的角度是指在切割进行的方向与<11-20>方向和<1-100>方向之间形成的角度中的更尖锐的角度。其中切割进行的方向最优选地是这样的方向：该方向相对于结晶的<11-20>方向或<1-100>方向形成的角度在{0001}面上的正投影中是15°。然而，只要相对于该最优选方向形成的角度不大于5°，即可获得充分的效果。为了取得更好的效果，切割进行的方向优选地是这样的方向：该方向相对于结晶的<11-20>方向或<1-100>方向形成的角度在{0001}面上的正投影中是15°±3°。在以上碳化硅基板的制造方法中，在获得基板的步骤中，切割可以在如下方向上进行：该方向相对于结晶的<11-20>方向或<1-100>方向形成的角度在{0001}面上的正投影中是15°±2°。因此，进一步抑制了通过切割获得的基板的翘曲。因此，即使通过抛光等来平面化通过切割获得的基板，也能够进一步抑制主面中的面取向的变化。在以上碳化硅基板的制造方法中，结晶可以沿<0001>方向生长。因此，能够有效地制造单结晶碳化硅的结晶。在以上碳化硅基板的制造方法中，结晶可以具有不小于2英寸的直径。随着结晶具有更大的直径，以上翘曲的影响也更大。因此，能够减小以上翘曲的本专利技术适于这样的情形：在该情形中，基板由具有不小于2英寸的直径的结晶制成。在以上碳化硅基板的制造方法中，在获得基板的步骤中，以上结晶可以被切割以使基板的直径与厚度的比值不小于100。当基板的直径D相对于厚度T更大时，以上翘曲的影响变大。具体地，在上述D/T不小于100的情况下，由于发生以上翘曲，在基板的主面中的面取向的变化更可能影响使用基板制造半导体装置。因此，能够减小以上翘曲的本专利技术在上述D/T不小于100的情况下是特别适当的。在以上碳化硅基板的制造方法中，在获得基板的步骤中，可以通过线切割来切割以上结晶。在通过线切割来切割结晶的情况下，以上翘曲是特别可能的。因此，能够减小以上翘曲的本专利技术特别地适合于其中通过线切割来切割结晶的情况。专利技术的有利效果如从以上描述明显的，根据本专利技术的碳化硅基板的制造方法，能够提供一种能够抑制主面中的面取向的变化的碳化硅基板的制造方法。附图说明图1是示出单结晶碳化硅的晶块的示意性透视图。图2是示出切割晶块的方法的示意性平面图。图3是示出碳化硅基板的示意性透视图。图4是示出通过线切割获得的基板的主面的形状的图示，该线切割在沿着解理方向的方向上进行切割。图5是示出通过执行线切割并且之后对表面进行抛光获得的基板的该主面的形状的图示，该线切割在沿着解理方向的方向上进行切割。图6是示出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳化硅基板的制造方法，包括如下步骤：制备单结晶碳化硅的结晶(1)；将所述结晶(1)设置成柱状，以使得所述结晶(1)的侧表面的一部分由支撑基部(2)支撑；以及通过切割所述结晶(1)来获得基板(3)，在所述获得基板(3)的步骤中，在线(9)沿着所述结晶(1)的直径方向的方向行进的同时，所述线(9)沿着与所述线(9)的行进方向相垂直的切割方向移动，并且在如下方向上进行切割：所述方向相对于所述结晶(1)的<11‑20>方向或<1‑100>方向所形成的角度在{0001}面上的正投影中是15°±5°，并且在所述获得基板(3)的步骤中，所述结晶(1)被切割为：使得所述基板(3)的直径与厚度的比值不小于100。

【技术特征摘要】
2011.06.02 JP 2011-1239281.一种碳化硅基板的制造方法，包括如下步骤：制备单结晶碳化硅的结晶(1)；将所述结晶(1)设置成柱状，以使得所述结晶(1)的侧表面的一部分由支撑基部(2)支撑；以及通过切割所述结晶(1)来获得基板(3)，在所述获得基板(3)的步骤中，在线(9)沿着所述结晶(1)的直径方向的方向行进的同时，所述线(9)沿着与所述线(9)的行进方向相垂直的切割方向移动，并且在如下方向上进行切割：所述方向相对于所述结晶(1)的<11-20>方向或<1-100>方向所形成的角度在{0001}面上的正投影中是15°±5°，并且在所述获得基板(3)的步骤中，所述结晶(1)被切割为：使得所述基板(3)的直径与厚度的比值不小于100。2.根据权利要求1所述的碳化硅基...

【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