SiC籽晶的加工變質層的除去方法、SiC籽晶和SiC基板的制造方法【專利摘要】本發明的課題是提供一種即使在使用切斷加工過的SiC籽晶進行MSE法的情況下也不會降低生長速度的方法。將作為亞穩定溶劑外延法(Metastablesolventepitaxy：MSE法)的籽晶使用的SiC籽晶通過在Si氣氛下進行加熱而對表面進行蝕刻，除去因切斷加工產生的加工變質層。由于已經知道SiC籽晶產生的加工變質層會阻礙MSE法的生長，所以通過除去該加工變質層能夠防止生長速度的降低。【專利說明】SiC籽晶的加工變質層的除去方法、SiC籽晶和SiC基板的制造方法
技術領域：
[0001]本發明主要涉及一種除去通過切斷加工制作的SiC籽晶的加工變質層的方法。【
背景技術：
】[0002]由于SiC與Si等比較，在耐熱性和電特性等方面優異，因此作為新的半導體材料而備受矚目。在制造半導體元件之際，首先使用由SiC單晶構成的籽晶制作SiC基板(SiC塊體基板)，接著，在該SiC基板上生長外延層而制作外延晶圓。半導體元件由該外延晶圓制造。另外，作為使用籽晶生長SiC單晶的方法，已知有MSE法。[0003]在專利文獻I中，公開了一種使用MSE法生長SiC單晶的方法。MSE法使用由SiC單晶構成的SiC籽晶、比SiC籽晶自由能高的供給基板和Si熔液。將SiC籽晶與供給基板相對配置，使Si熔液位于其之間，通過在真空下進行加熱，能夠在SiC籽晶的表面生長SiC單晶。[0004]另外，在非專利文獻I中公開了基于MSE法的SiC單晶的生長因結晶缺陷而受到阻礙。根據非專利文獻I，螺旋位錯(TSD)對生長阻礙程度最大，基底面位錯(BPD)對生長阻礙程度小，刃型位錯(TED)基本上不阻礙生長。[0005]專利文獻2公開了一種除去SiC基板上產生的表面變質層的處理方法。表面變質層被記載為在制作SiC基板的工序(機械研磨等的機械加工)中產生的結晶構造的損傷層。在專利文獻2中，作為該表面變質層的除去方法，記載有氫蝕刻。[0006][現有技術文獻][0007][專利文獻][0008]專利文獻I:日本特開2008-230946號公報[0009]專利文獻2:國際公開第2011/024931號公報[00?0][非專利文獻][0011]非專利文獻1:濱田信吉、其他5名、《MSE中的位錯轉換機制》、應用物理學會春季學術演講會演講預稿集、公益社團法人應用物理學會、2013年3月11日、第60卷【
發明內容】[0012]發明所要解決的課題[0013]但是，本申請的【申請人】發現了當使用由金剛石鋸等切斷加工過的SiC單晶作為SiC籽晶進行MSE法時，生長速度變得極其緩慢。MSE法由于能夠制作比升華再結晶化法品質更高的SiC基板而備受期待，要求能夠消除這一問題點。[0014]而且，在專利文獻2中，停留在公開了在由SiC籽晶生長的SiC基板上存在加工變質層以及將其除去這一點上，并未言及SiC籽晶的加工變質層。[0015]本發明鑒于以上情況而完成，其主要目的在于提供一種即使在使用切斷加工過的SiC籽晶進行MSE法的情況下生長速度也不會降低的方法。[0016]用于解決課題的方法和效果[0017]本發明所要解決的課題如以上所述，接著對用于解決該課題的手段及其效果進行說明。[0018]根據本發明的第一觀點，提供一種SiC籽晶的加工變質層的除去方法，其為用于對作為亞穩定溶劑外延法的籽晶使用的SiC單晶，除去因切斷加工產生的加工變質層的方法，其特征在于:包括通過將SiC籽晶的表面在Si氣氛下進行加熱而進行蝕刻的蝕刻工序。[0019]由此，能夠除去成為MSE法的生長的阻礙的加工變質層，所以能夠防止生長速度降低。[0020]在上述的SiC籽晶的加工變質層的除去方法中，優選上述SiC籽晶為板狀，在上述蝕刻工序中，至少蝕刻上述SiC籽晶的與厚度方向平行的面。[0021]由此，能夠可靠地除去被認為產生了加工變質層的部分，所以能夠更可靠地防止MSE法的生長速度降低。[0022]在上述的SiC籽晶的加工變質層的除去方法中，優選上述蝕刻工序的蝕刻量為10μm以上。[0023]由此，能夠改善MSE法的生長速度。[0024]根據本發明的第二觀點，提供一種利用上述的SiC籽晶的加工變質層的除去工序除去了加工變質層的SiC籽晶。[0025]由此，能夠實現能夠使用MSE法以穩定的速度生長SiC單晶的SiC籽晶。[0026]根據本發明的第三觀點，提供一種包括上述的SiC籽晶的加工變質層的除去工序和生長工序的SiC基板的制造方法。在上述生長工序中，使用由上述除去工序除去了上述加工變質層的上述SiC籽晶，通過亞穩定溶劑外延法生長SiC單晶。[0027]由此，因為MSE法的生長速度不會降低，所以能夠有效地制作SiC基板。【附圖說明】[0028]圖1為說明用于本發明的SiC籽晶的蝕刻的高溫真空爐的概要的圖。[0029]圖2為表示利用MSE法使SiC單晶生長時的結構示例的示意圖。[0030]圖3為表示對SiC籽晶進行蝕刻時的樣子的立體圖和截面圖。[0031]圖4為表示SiC籽晶的蝕刻時間與蝕刻量的圖表。[0032]圖5為說明與蝕刻時間相對應的SiC籽晶的表面的形狀變化的圖。[0033]圖6為表示SiC籽晶的蝕刻量與MSE法的生長速度的關系的圖表。【具體實施方式】[0034]以下，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。[0035]首先，參照圖1對在本實施方式的加熱處理(蝕刻)中使用的高溫真空爐10進行說明。圖1為說明在本發明的表面處理方法中使用的高溫真空爐的概要的圖。[0036]如圖1所示，高溫真空爐10具備主加熱室21和預備加熱室22。主加熱室21能夠將至少表面由SiC單晶構成的被處理物加熱為1000°C以上2300°C以下的溫度。預備加熱室22為用于在主加熱室21對被處理物進行加熱之前進行預備加熱的空間。[0037]主加熱室21與真空形成用閥23和真空計25連接。利用真空形成用閥23能夠調整主加熱室21的真空度。利用真空計25能夠測定主加熱室21內的真空度。[0038]在主加熱室21的內部具備加熱器26。另外，在主加熱室21的側壁、頂棚固定有省略圖示的熱反射金屬板，利用該熱反射金屬板構成為使加熱器26的熱向主加熱室21的中央部反射。由此，能夠強力并且均勻地對被處理物進行加熱，使其升溫至100tC以上2300°C以下的溫度。其中，作為加熱器26，能夠使用例如電阻加熱式的加熱器或高頻感應加熱式的加熱器。[0039]另外，被處理物在被收容于坩禍(收容容器)30中的狀態下被加熱。坩禍30被載置于適宜的支撐臺等，構成為通過該支撐臺運動而至少能夠從預備加熱室移動到主加熱室。[0040]坩禍30具備能夠相互嵌合的上容器31和下容器32。另外，坩禍30包括鉭金屬構成，并且構成為使碳化鉭層向內部空間露出。在坩禍30的內部以適宜的形態配置有作為Si的供給源的Si。[0041]在對被處理物進行加熱處理之際，首先如圖1的點劃線所示，將坩禍30配置在高溫真空爐10的預備加熱室22中，以適宜的溫度(例如大約800°C)進行預備加熱。接著，使坩禍30向已被升溫至預設溫度(例如，大約1800°C)的主加熱室21移動，對被處理物進行加熱。而且，也可以省略預備加熱。[0042]接著，對使用MSE法從SiC籽晶生長SiC單晶來制作SiC基板的方法進行說明。圖2為表示利用MSE法使SiC單晶生長時的結構示例的示意圖。[0043]如圖2所示，在坩禍30的內部配置有SiC籽晶40、2塊Si板41和2塊碳料基板42。它們由支撐臺33支撐。[0044]SiC籽晶40作為液相外延生長的基板(種子(seed)側)使用。SiC籽晶40例如通過對規定大小的4H-SiC單晶進行切割加工(切斷加工)而制作。本實施方式的SiC籽晶40如圖3所示為六邊形的板狀部件，但其形狀可以任意。另外，還可以使用6H-SiC代替4H-SiC。在SiC籽晶40的上下配置有Si板41。[0045]Si板41為Si制的板狀部件。因為Si的熔點為大約1400°C，所以通過在上述的高溫真空爐10中進行加熱，Si板41熔融。在Si板41的上下配置有碳料基板42。[0046]碳料基板42作為供給碳的原料即供給(feed)側使用。碳料基板42為多晶3C_SiC制成，為比SiC籽晶40自由能高的基板。[0047]將SiC籽晶40、Si板41和碳料基板42如上所述配置，以例如1800°C進行加熱，則配置在SiC籽晶40與碳料基板42之間的Si板41熔融，硅熔液作為用于使碳移動的溶劑工作。[0048]通過以上方式能夠在SiC籽晶40的表面利用MSE法生長SiC單晶。由此，能夠制作微孔、結晶缺陷少的原子級平坦的SiC基板。對該SiC基板利用CVD法(化學氣相生長法)或者LPE法(液相外延法)等進行使外延層生長的工序、注入離子的工序、對離子賦活的退火工序(加熱工序)等，由此制造半導體元件。[0049]本申請的【申請人】發現即使使用SiC籽晶40進行MSE法也存在SiC單晶的生長速度極其緩慢的情況。進一步，本申請的【申請人】還發現該現象在使用通過切割加工等切斷加工制作的SiC籽晶40的情況下也會發生。根據這些發現，本申請的【申請人】認為在切斷加工時對SiC籽晶40施加應力而產生了加工變質層，是該加工變質層阻礙生長，并且提出了除去該加工變質層的方法。[ΟΟδΟ]詳細而目，是在進彳丁MSE法之前在Si氣氛下對SiC軒晶40的表面進彳丁加熱并蝕刻，以除去加工變質層的方法。以下，對該方法參照圖3進行說明。圖3為表示對SiC籽晶40進行蝕刻時的樣子的立體圖和截面圖。[0051]SiC籽晶40的蝕刻通過將SiC籽晶40收容在坩禍30內，并將該坩禍30用高溫真空爐10加熱而進行。如圖3所示，SiC籽晶40被配置在上述說明的坩禍30的內部。而且，在本實施方式中，SiC籽晶40由支撐臺34支撐，但也可以省略支撐臺34。但是，因為SiC籽晶40的加工變質層被認為是在側面(與厚度方向平行的面)及其附近產生，所以優選使該部分露出。[0052]如以上所述，為了在加熱時使坩禍30內為Si氣氛，在坩禍30內配置有Si供給源。作為Si供給源，能夠例舉固體的Si顆粒(pellet)、固定在坩禍30的內壁的S1、或者硅化鉭制的內壁。該蝕刻通過以下方式進行:將坩禍30(SiC籽晶40)在1500°C以上2200°C以下、優選1800°C以上2000°C以下的環境下進行加熱。通過進行加熱，利用Si供給源使坩禍30內成為Si氣氛。[0053]由于在Si蒸氣壓下SiC籽晶40被加熱，SiC籽晶40的SiC變成Si2C或者SiC2而升華，并且Si氣氛中的Si在SiC籽晶40的表面與C結合，引起自組織化。由此，能夠除去被認為是在SiC籽晶40的側面及其附近產生的加工變質層。由此，即使是利用切割加工等切斷加工制作的SiC籽晶40，也能夠防止在MSE法的實施時生長速度降低。[0054]接著，參照圖4至圖6，對本申請的【申請人】為了明確上述方法的效果而進行的實驗進行說明。[0055]圖4和圖5為表示對SiC籽晶40進行蝕刻時的結果的圖。在本實驗中，準備4個同等結構的SiC籽晶40，對其中3個SiC籽晶40在1800°C、10—5Pa下分別進行3分鐘、7分鐘、11分鐘的加熱處理。[0056]如圖4所示，該加熱處理的結果為:加熱時間為3分鐘的SiC籽晶40的蝕刻量為11μm，加熱時間為7分鐘的SiC籽晶40的蝕刻量為25μπι，加熱時間為11分鐘的SiC籽晶40的蝕刻量為32μπι。而且，隨著蝕刻時間變長，蝕刻量增加，蝕刻時間與蝕刻量存在比例關系。由此，通過計測蝕刻時間能夠對SiC籽晶40蝕刻期望的量。[0057]圖5為表示從上方(從厚度方向的一側)觀察進行了蝕刻的SiC籽晶40時的顯微鏡照片的圖。如圖5(a)所示，測定點I為六邊形的邊部分，測定點2為六邊形的頂點部分。另外，圖5(b)的上部的數字為蝕刻量。如該顯微鏡照片特別是測定點2的顯微鏡照片所示，在SiC籽晶40的端部，一部分缺失產生凹凸。另外，可知越是蝕刻量多的SiC籽晶40，端部的缺失越被除去，蝕刻量為ΙΟμπι可看到很大的改善，蝕刻量為25μπι和32μπι，則端部的缺失被大致完全除去，端面變得平坦。[0058]接著，參照圖6，說明針對蝕刻量與生長速度的關系所進行的實驗。在該實驗中，如圖2所說明的那樣配置Si板41和碳料基板42，在1800°C、惰性氣體壓力為1torr進行了規定時間加熱。其后，取出SiC籽晶40，對a軸方向(外延生長方向)的長度進行了計測。[0059]根據圖6可知，蝕刻量越多，SiC籽晶40的a軸方向的長度越長(換言之生長速度越快)。詳細而言，蝕刻量為ΙΟμπι的SiC籽晶40明顯比未進行蝕刻的SiC籽晶40生長速度快。另夕卜，蝕刻量為25μπι的SiC籽晶40生長速度更快。而且，蝕刻量為25μπι和32μπι的SiC籽晶40的生長速度基本上相同。[0060]根據該實驗，優選蝕刻量為ΙΟμπι以上，進一步優選蝕刻量為25μπι或者其以上。根據以上所述，通過對SiC籽晶40進行蝕刻，能夠避免MSE法的生長速度變慢的事態。[0061]而且，以往并不進行籽晶的加工變質層的除去，但作為除去SiC基板(SiC塊體基板)的加工變質層的方法，一般進行化學機械研磨或者氫蝕刻等。但是，化學機械研磨容易對SiC籽晶40的上面或者下面進行研磨，卻難以對SiC籽晶40的側面進行研磨。進一步，化學機械研磨的研磨速度為lym/h以下。另外，氫蝕刻的蝕刻速度為數十nm?數百nm/h。因此，利用一般的的加工變質層的除去方法，會花大量時間。[0062]這一點，因為基于Si蒸氣壓下(Si氣氛下)的加熱的蝕刻根據如圖4所示的結果可知蝕刻速度為3ym/min?4ym/min，所以能夠在短時間內除去SiC籽晶40的加工變質層。[0063]如以上所說明的這樣，在本實施方式中，將通過切割加工制作并作為MSE法的籽晶使用的SiC籽晶40通過在Si氣氛下進行加熱而對表面進行蝕刻，除去在SiC籽晶40上生長的加工變質層。[0064]由此，能夠除去成為MSE法的生長的阻礙的加工變質層，所以能夠防止生長速度降低。[0065]另外，在本實施方式中，SiC籽晶40為板狀，至少蝕刻SiC籽晶40的與厚度方向平行的面。[0066]由此，能夠可靠地除去被認為產生了加工變質層的部分，所以能夠更可靠地防止生長速度降低。[0067]以上對本發明的優選實施方式進行了說明，但上述的結構能夠例如以下所示進行變更。[0068]對于蝕刻量的控制，除了蝕刻時間，還可以利用溫度、惰性氣體壓力、Si的壓力等。[0069]上述說明的溫度條件和壓力條件等只是一個例子，能夠適當變更。另外，還可以使用上述高溫真空爐10以外的加熱裝置，或者使用與坩禍30不同形狀或者素材的容器。[0070]作為切斷加工，也可以是切割加工等的機械加工或激光加工等基于能量波的加工等采用適宜的方法的切斷加工。[0071]附圖標號說明[0072]10高溫真空爐[0073]30坩禍[0074]40SiC籽晶[0075]41Si板[0076]42碳料基板(carbonfeedsubstrate)【主權項】1.一種SiC籽晶的加工變質層的除去方法，其為用于除去作為亞穩定溶劑外延法的籽晶使用的SiC單晶的因切斷加工產生的加工變質層的方法，其特征在于:包括通過將SiC籽晶的表面在Si氣氛下進行加熱而進行蝕刻的蝕刻工序。2.根據權利要求1所述的SiC籽晶的加工變質層的除去方法，其特征在于:所述SiC籽晶為板狀，在所述蝕刻工序中，至少蝕刻所述SiC籽晶的與厚度方向平行的面。3.根據權利要求1所述的SiC籽晶的加工變質層的除去方法，其特征在于:所述蝕刻工序的蝕刻量為1mi以上。4.一種通過權利要求1所述的SiC籽晶的加工變質層的除去方法除去了加工變質層的SiC籽晶。5.一種SiC基板的制造方法，其特征在于，包括:通過權利要求1所述的SiC籽晶的加工變質層的除去方法除去所述SiC籽晶的加工變質層的除去工序;和使用通過所述除去工序除去了所述加工變質層的所述SiC籽晶，利用亞穩定溶劑外延法生長SiC單晶的生長工序。【文檔編號】C30B33/12GK106029960SQ201580009773【公開日】2016年10月12日【申請日】2015年3月10日【發明人】矢吹紀人,鳥見聰,野上曉【申請人】東洋炭素株式會社