碳化硅衬底、外延晶片和碳化硅衬底的制造方法技术

本发明专利技术提供一种碳化硅衬底、外延晶片和碳化硅衬底的制造方法。该ＳｉＣ衬底（１０）包括如下步骤：制备具有主表面并且由ＳｉＣ制成的基体衬底；使用第一碱性溶液清洗主表面；以及在利用第一碱性溶液进行清洗的步骤之后，使用第二碱性溶液清洗主表面。ＳｉＣ衬底具有主表面（１１），并且主表面（１１）上的残留物的平均数等于或大于０．２并且小于２００。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
碳化硅(SiC)具有大带隙，并且其最大绝缘击穿电场和热导率大于硅(Si)的最大 绝缘击穿电场和热导率。然而，碳化硅的载流子的迁移率与硅的载流子的迁移率基本相似， 并且碳化硅的电子饱和漂移速度和击穿电压大。因此，期望的是将碳化硅应用到需要具有 较高效率、高击穿电压和大容量的半导体器件中。 在SiC半导体器件所使用的SiC衬底中存在诸如微管的一些缺陷。因此， 已经对用于去除通过外延生长而在SiC衬底中存在的缺陷(例如，日本专利特开 No. 2000-26199 (专利文件1)、日本专利特开No. 2003-332562 (专利文件2)和日本专利特 开No. 2007-269627 (专利文件3))的外延生长的条件等进行了研究。 通常，通过形成SiC晶锭、将SiC晶锭切割成SiC衬底并且将其抛光，来制造SiC衬 底。然而，根据上述的专利文件l至3，用于制造SiC衬底所使用的研磨液、在抛光期间用于 固定SiC衬底的固定剂等留下作为付着的残留物。专利技术人发现，当在携载有附着到其上的 残留物的SiC衬底上形成外延层时，在外延层中会形成由于这些残留物而导致的缺陷。当 含有这类缺陷的外延层被用于半导体器件中时，对半导体器件的操作有不利影响。
技术实现思路
制作本专利技术来克服上述问题，本专利技术的目的在于提供一种SiC衬底、外延晶片和 SiC衬底的制造方法，所述SiC衬底的制造方法可以用于制造半导体器件并且由此可以抑 制会对半导体器件的操作施加的影响。 专利技术人认真研究了附着于具有抛光表面的SiC衬底的主表面上的残留物与由于 形成外延层时出现的残留物导致的缺陷之间的关系。因此，专利技术人发现可以有效减少在形 成外延层的过程中出现的残留物造成的缺陷的范围。 根据本专利技术的一个方面的碳化硅衬底包括主表面和主表面上的残留物。使用第一 碱性溶液清洗主表面；以及在使用第一碱性溶液清洗主表面之后，使用第二碱性溶液清洗 主表面。使用第二碱性溶液清洗的主表面上的残留物的平均数等于或大于0. 2并且小于 200。 根据本专利技术的另一个方面的SiC衬底包括主表面和主表面上的残留物。使用第一 碱性溶液清洗主表面；在使用第一碱性溶液清洗主表面之后，使用第二碱性溶液清洗主表 面；以及在使用第二碱性溶液清洗主表面之后，蚀刻主表面。被蚀刻的主表面上的残留物的 平均数在O. 2与5之间。 在根据本专利技术的一个方面的SiC衬底中，在蚀刻的步骤之前，主表面上的残留物 的平均数等于或大于0.2并且小于200。在根据本专利技术的另一个方面的SiC衬底中，在蚀刻 的步骤之后，主表面上的残留物的平均数等于或大于0. 2并且小于5。这可以抑制由于SiC衬底的主表面上形成的外延层中的残留物而形成的缺陷。这可以抑制缺陷会对制造的包括 该SiC衬底的半导体器件的操作施加的影响。 上述的"残留物"意味着在由晶锭制造SiC衬底的过程中出现的残留物。 优选地，在上述一个方面的SiC衬底中，主表面上的残留物的平均数在0. 2与50之间。 优选地，在其他方面的SiC衬底中，主表面上的残留物的平均数在0. 2与0. 4之 间。 通过如上减少残留物，可以有效抑制由于在外延层中形成的残留物导致的缺陷的情形。因此，可以抑制对使用SiC衬底制造出的半导体器件的操作的影响。 优选地，在上述一个和其他方面的SiC衬底中，残留物由从硅胶、氧化铬、金刚石、粘合剂和蜡组成的组中选择的至少一种物质制成。 由此，在为了制备基体衬底而执行的抛光步骤中，可以使用用于上述衬底的研磨 剂和固定剂。 优选地，在上述一个和其他方面的SiC衬底中，粘合剂或蜡由从热熔胶、丙烯酸和环氧树脂组成的组中选择的至少一种物质制成。 由此，上述物质的固定剂等可以用于制造SiC衬底。 优选地，在上述一个和其他方面的SiC衬底中，残留物具有的直径在0.01nm和 IO践之间。 直径大于10 m的残留物可能在其自身重力下而降落，并且因此不太可能附着到 SiC衬底的主表面。因此，容易测量lOiim或更小的残留物。小于0.01nm的残留物更不太 可能变成造成缺陷的残留物。因此，0.01nm或更大的残留物通过外延层中的残留物自身而 产生缺陷。通过指定上述直径的残留物，在外延层中产生的缺陷可以得到较高程度的抑制。 本专利技术的外延晶片包括上述的SiC衬底和在SiC衬底的主表面上形成的外延层。 由于本专利技术的外延晶片使用了携载平均数减少的残留物的上述衬底，因此其可以 形成其中由于残留物导致的缺陷被减少的外延层。因此，可以抑制对使用该外延晶片制造 出的半导体器件的操作的影响。 本专利技术的SiC衬底的制造方法包括以下步骤。制备具有主表面和由碳化硅制成的 基体衬底。使用第一碱性溶液清洗主表面。在使用第一碱性溶液进行清洗的步骤之后，使 用第二碱性溶液清洗主表面。 根据本专利技术的SiC衬底的制造方法，使用碱性溶液执行不止一次的清洗。由于使 用第一碱性溶液进行清洗去除了主表面上的残留物，因此可以去除明显的残留物。在这种 状态下，执行使用第二碱性溶液进行的清洗，使得可以去除细小的残留物和牢固附着的残 留物。因此，如上所述，残留物的平均数可以减少至等于或大于0. 2并且小于200的范围。 优选地，上述SiC衬底的制造方法还包括在使用第一碱性溶液进行清洗的步骤 之前，使用包含氢氧化钾的第三碱性溶液清洗主表面的步骤。 包含氢氧化钾的碱性溶液可以非常有效地减少残留物，并且因此可以更有效地减 少残留物。 优选地，上述SiC衬底的制造方法还包括使用酸性溶液清洗主表面的步骤。这可 以减少附着到其上的重金属等。 优选地，上述SiC衬底的制造方法还包括在使用第二碱性溶液进行清洗的步骤 之后，蚀刻主表面的步骤。 这可以将附着到主表面的残留物的平均数减少至例如0. 2与5之间的范围。 优选地，在上述SiC衬底的制造方法中，蚀刻步骤使用包含氢气和氯化氢气体中的至少一个的气体。这可以进一步减少附着到主表面的残留物的平均数。 根据本专利技术的SiC衬底和SiC衬底制造方法，如上所述，主表面上的残留物的平均数减少至等于或大于0.2并且小于200的范围，使得可以抑制对使用SiC衬底制造出的半导体衬底的操作的影响。 从下面结合附图对本专利技术进行的详细描述，使本专利技术的以上和其他目的、特征、方 面和优点变得更明显。附图说明 图1示意性地示出本专利技术的第一实施例中的SiC衬底，并且(A)和(B)分别是横 截面图和平面图。 图2示出本专利技术的第一实施例中的SiC衬底的主表面上通过AFM观察到的残留 物。 图3至图5是分别示出本专利技术的第一至第三实施例中制造SiC衬底的方法的流程 图。 图6是示意性地示出本专利技术的第四实施例中的外延晶片的横截面图。 图7是示出本专利技术的第四实施例中的外延晶片的制造方法的流程图。 图8是示出对比示例1中的SiC衬底的制造方法的流程图。 图9示出使用对比示例1中的SiC衬底形成的外延层上出现并且通过AFM观察到 的浅坑。 图10是示意性地示出具有残留物的SiC衬底的主表面的横截面图。 图11是示意性地示出在具有残留物的SiC衬底上形成外延层的状态的横截面图。具体实施例方式现在将参照附图来描述本专利技术的实施例。在下面的说明中，相同或相应的部分具 有相同的附图标记，并且不再重复对其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳化硅衬底（１０），所述碳化硅衬底（１０）包括主表面（１１）和在所述主表面（１１）上的残留物，其中，所述主表面（１１）被使用第一碱性溶液清洗；以及在使用所述第一碱性溶液清洗所述主表面（１１）之后，所述主表面（１１）被使用第二碱性溶液清洗，使用所述第二碱性溶液清洗的所述主表面（１１）上的所述残留物的平均数等于或大于０．２并且小于２００。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：佐佐木信，原田真，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]