[發明專利]SiC基板的制造方法

在審

• 申請號: 201380065498.3
• 申請日: 2013-11-28
• 公開（公告）號: CN104854683A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發明（設計）人: 佐佐木有三
• 申請（專利權）人: 昭和電工株式會社
• 主分類號: H01L21/3065
• 分類號: H01L21/3065;C30B29/36
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 劉航;段承恩

技術領域

本發明涉及SiC基板的制造方法。

本申請基于在2012年12月18日在日本提出的專利申請2012-276164號要求優先權，將其內容援引于此。

背景技術

作為針對地球溫室化的對策，需求節能技術的提高。其中，減少電力轉換時的能量損失的電力電子技術被定位為基礎技術。電力電子技術一直以來使用硅(Si)半導體進行了技術改良，但從硅的材料物性的界限來看，其性能提高也正在接近于極限。因此，期待聚集在具有比硅高的物性界限的碳化硅(SiC)上。碳化硅相對于硅，具有例如能帶隙約為3倍、擊穿電場強度約為10倍、熱導度約為3倍的優異的物性，可期待應用于功率器件、高頻器件、高溫動作器件等。

在此，作為SiC器件的基板可使用SiC外延晶片。SiC外延晶片可通過以下方式制造：在從SiC的塊狀晶體(錠)切取的SiC單晶晶片(以下也稱為“SiC基板”)上，采用化學氣相沉積法(CVD法)形成成為SiC器件的活性區域的SiC外延膜。

然而，為提高SiC器件的特性，對SiC基板的表面之中外延生長的表面(以下也稱為“外延生長面”)要求高的平坦性、平滑性等，因此要求針對從SiC的塊狀晶體(錠)切取的SiC單晶晶片的表面的高的加工精度。

為了使從錠切取的SiC基板的表面平坦化，例如，對圖9所示那樣的SiC基板11的比較粗糙的表面11a，如圖10所示那樣通過機械加工使表面平坦化直到沒有高低差為止。該機械加工，一般地通過加工速度較快的磨盤研磨(lap)加工來進行。磨盤研磨加工是在平坦的平臺之間夾持SiC基板，一邊供給研磨劑一邊使平臺旋轉來削掉SiC基板的表面的加工。此時的加工量也取決于表面11a的表面粗糙度、起伏的程度，但有時達到幾十微米左右。磨盤研磨加工時，如果加工量僅磨削了原來的SiC基板表面的高低差則不會變得平坦。因此，在以與原來的高低差相同的加工量停止磨削的情況下，在接下來的使用金剛石磨粒的研磨加工中加工量增大。由于使用金剛石磨粒的研磨的加工速度慢，因此如果研磨加工時的加工量增大，則其加工時間大幅度增大。因此，在該工序中如圖10所示，需要以加工前的SiC基板的高低差以上的加工量進行磨盤研磨加工，成為增大截口損失的原因。

另外，磨盤研磨加工后的SiC基板11的新的表面12a，由于磨盤研磨加工的影響，會形成厚度為5～10μm左右的加工變質層12。因此，如圖11所示，為除去加工變質層12，進行使用粒徑為1μm左右的金剛石磨粒的研磨加工。該研磨加工，將無紡布等研磨布貼附在平臺的加工面上，使用比磨盤研磨劑微細的研磨劑。因此該研磨加工的加工速度慢，需要幾小時左右的加工時間。這樣需要長時間的原因是由于SiC自身與硅等相比具有極高的硬度。

另外，研磨加工后的SiC基板11的新的表面11b是在光學上平坦的鏡面，但有時會產生研磨痕11c，另外，也有表面的損傷，因此為了最終形成外延生長面，進行CMP(Chemical?Mechanical?Polishing)表面加工處理。該CMP加工的加工速度非常慢，因此為了除去在利用金剛石的研磨加工中殘留的研磨痕和表面損傷，需要長時間的加工時間。

如上所述，以往為了SiC基板的表面的平坦化，必須將SiC基板的表層除去幾十μm以上(d3)而形成新的面，產生除去了SiC的量的材料損失。另外，SiC基板的硬度高，因此用于平坦化的研磨、磨削等的機械加工需要長時間。

而且，在從錠切取SiC基板時，也會產生與切削余量相當的損失。一般將該切削余量的損失和先前的SiC基板的表面平坦化時的材料損失合起來稱為截口損失(切口損失：Kerf-loss)。為了從一個SiC錠得到哪怕多一枚的SiC基板，需要減少截口損失。

在專利文獻1中，作為以實用的速度容易地除去在從SiC錠切取晶片時產生的加工變質層的方法，記載了采用氣相蝕刻法除去加工變質層的一部分的方法。

另外，在專利文獻2中，作為一邊抑制、除去在從SiC錠切取晶片時和在表面磨削中產生的起伏，一邊使其平坦化的方法，記載了將固化性材料涂布于晶片表面并使其固化，同時磨削該固化性材料和晶片，使晶片平坦化的方法。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2004-168649號公報

專利文獻2：日本特開2011-103379號公報

發明內容

但是，即使是專利文獻1或2中記載的方法，制造SiC基板時的截口損失的減少、表面的平坦化處理所需的時間的縮短也是不充分的。