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1、(10)申请公布号 CN 102165563 A (43)申请公布日 2011.08.24 CN 102165563 A *CN102165563A* (21)申请号 200980137809.6 (22)申请日 2009.09.28 252731/2008 2008.09.30 JP H01L 21/304(2006.01) B24B 37/00(2006.01) (71)申请人 昭和电工株式会社 地址 日本东京都 (72)发明人 坂口泰之 (74)专利代理机构 北京市中咨律师事务所 11247 代理人 段承恩 田欣 (54) 发明名称 碳化硅单晶基板 (57) 摘要 本发明的目的是提供一种。
2、除去了引起结晶缺 陷的附着粒子的表面洁净度高的碳化硅单晶基 板。通过使用附着于基板的一面的高度为 100nm 以上的第 1 附着粒子的密度为 1 个 /cm2以下、 并 且附着于所述基板的一面的高度小于 100nm 的第 2附着粒子的密度为1500个/cm2以下的碳化硅单 晶基板， 能够解决所述课题。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2011.03.28 (86)PCT申请的申请数据 PCT/JP2009/004933 2009.09.28 (87)PCT申请的公布数据 WO2010/038407 JA 2010.04.08 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国。
3、国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 9 页 附图 3 页 CN 102165566 A1/1 页 2 1.一种碳化硅单晶基板， 其特征在于， 附着于基板的一面的高度为100nm以上的第1附 着粒子的密度为 1 个 /cm2以下， 并且， 附着于所述基板的一面的高度小于 100nm 的第 2 附 着粒子的密度为 1500 个 /cm2以下。 2. 根据权利要求 1 所述的碳化硅单晶基板， 其特征在于， 所述第 2 附着粒子的密度为 100 个 /cm2以下。 3. 根据权利要求 1 所述的碳化硅单晶基板， 其特征在于， 是进行减少附着粒子用表面 加工处理工序而形成的。
4、， 所述减少附着粒子用表面加工处理工序使用浸渗有 pH 调节剂的 研磨布和包含金刚石磨粒的研磨剂对表面进行研磨处理。 4. 根据权利要求 3 所述的碳化硅单晶基板， 其特征在于， 在所述减少附着粒子用表面 加工处理工序之前， 利用原子力显微镜 (AFM) 进行表面检查， 测定所述第 2 附着粒子的密 度。 5. 根据权利要求 3 所述的碳化硅单晶基板， 其特征在于， 所述 pH 调节剂将所述碳化硅 单晶基板的表面的 pH 值调节为 3 以下。 6. 根据权利要求 3 所述的碳化硅单晶基板， 其特征在于， 所述 pH 调节剂将所述碳化硅 单晶基板的表面的 pH 值调节为 2 以下。 7. 根据权。
5、利要求 3 所述的碳化硅单晶基板， 其特征在于， 所述研磨布还浸渗有氧化剂 和 / 或软固体剂。 8. 根据权利要求 7 所述的碳化硅单晶基板， 其特征在于， 所述软固体剂含有一种以上 的金属氧化物， 所述金属氧化物为硅、 铝、 铈或铬中的任意金属的氧化物。 9. 根据权利要求 7 所述的碳化硅单晶基板， 其特征在于， 所述氧化剂是含有硫酸、 氯、 臭氧、 次氯酸盐、 氟离子、 溴离子中的任一种以上的水溶液。 权 利 要 求 书 CN 102165563 A CN 102165566 A1/9 页 3 碳化硅单晶基板 技术领域 0001 本发明涉及碳化硅单晶基板， 特别是涉及表面洁净度高的碳化。
6、硅单晶基板。 0002 本申请基于在 2008 年 9 月 30 日在日本提出申请的专利申请 2008-252731 号要求 优先权， 将其内容援引于本申请中。 背景技术 0003 近年来， 碳化硅 (SiC) 单晶材料由于具有高功率密度、 低损耗的优异半导体特性 而作为半导体器件材料受到期待。特别是作为将来的电力电子半导体器件受到关注。 0004 半导体器件一般是在半导体基板的一面使多个半导体层外延生长而形成。 由于上 述半导体层为薄膜， 因此希望上述半导体基板的一面被研磨加工使得其没有凹凸， 并且， 希 望进行洁净化处理以避免存在杂质粒子。在半导体基板的表面附着、 残留杂质粒子的情况 下，。
7、 接下来形成的外延生长膜就难以没有缺陷地形成。 另外， 也使表面氧化膜形成中的工艺 成品率显著降低。 0005 因此， 曾研究了多种用于除去这种杂质粒子的有效清洁方法。例如， 专利文献 1 涉 及一种半导体基板的洗涤方法， 公开了组合有氧化和还原工序以及冲淋工序的半导体基板 (硅晶片等)的洗涤方法。 由此， 在除去因半导体基板的加工而产生的微小损伤和/或金属 杂质的同时， 除去包括半导体基板表面的有机性附着物和微粒子在内的基板上的杂质。 0006 另外， 专利文献 2 涉及一种氮化物系化合物半导体以及化合物半导体的洗涤方 法、 它们的制造方法以及基板， 作为适合于氮化物系化合物半导体的洗涤方法。
8、， 曾公开了一 种使用 pH 值为 7.1 以上的洗涤液的洗涤方法。 0007 通过使用上述洗涤方法， 可以在现有的硅化合物半导体中， 消除杂质粒子的影响， 没有缺陷地形成外延生长膜， 且提高工艺成品率。 0008 但是， 在碳化硅 (SiC) 化合物半导体的制造工艺中的伴有外延生长的制造工艺 中， 即使使用采用上述洗涤方法进行了洁净化的半导体基板， 依然会在外延生长时产生异 常生长等， 存在上述薄膜产生结晶缺陷等的情况。 0009 图 4 是表示以往的碳化硅单晶基板的制作工序的一例的流程图。碳化硅单晶基板 的制作工序由表面加工处理工序 S110、 洗涤处理工序 S120 以及表面检查工序 S。
9、130 大致构 成。在表面检查工序 S130 中， 将合格品作为成品的碳化硅单晶基板出厂。 0010 在表面检查工序 S130 中判为不合格的基板将再次返回到表面加工处理工序 S110， 进行必要的表面加工处理， 进行洗涤处理工序 S120 后， 再次在表面检查工序 S130 中 进行表面检查。合格的基板作为成品出厂， 不合格品持续上述循环直到合格为止。 0011 以往， 在表面检查工序 S130 中的附着粒子 ( 杂质粒子 ) 的检测中， 采用使入射光 束在半导体基板的表面散射， 对其进行目视检查的检测方法、 和使用 SurfScan(Tencor 公 司制 ) 等的表面检查装置进行检查的检。
10、测方法。再者， SurfScan 是使用小波技术 SURF Spatial Ultra-efficient Recursive Filtering( 空间超高效回归滤波 ) 的表面检查装 置。 而且， 通过使用各种洁净化处理方法将在此检测出的附着粒子去除， 将半导体基板的表 说 明 书 CN 102165563 A CN 102165566 A2/9 页 4 面洁净化。 0012 在这种检测 - 洁净化处理工序中， 比用于检测的入射光束的光的波长小的附着粒 子， 将会超出该方法的光学检测极限， 就不会作为应去除的附着粒子的对象。也就是说， 只 要使用了以往的检测方法， 大量残留这种小附着粒子的。
11、半导体基板就会作为将被洁净化处 理的半导体基板来处理。 0013 这种以往的方法无法检测出的超过光学检测极限的大小的附着粒子的残留， 会在 外延生长时产生异常生长等， 依然存在使上述薄膜产生结晶缺陷等的可能性。 0014 现有专利文献 0015 专利文献 1 ： 日本特开 2003-282511 号公报 0016 专利文献 2 ： 日本特开 2006-352075 号公报 发明内容 0017 本发明是鉴于上述状况而完成的， 其目的在于提供一种除去了引起结晶缺陷的附 着粒子的表面洁净度 (surface cleanliness) 高的碳化硅单晶基板。 0018 为达到上述目的， 本发明采用了以下。
12、的构成。即 ： 0019 (1) 一种碳化硅单晶基板， 其特征在于， 附着于基板的一面的高度为 100nm 以上的 第 1 附着粒子的密度为 1 个 /cm2以下， 并且， 附着于上述基板的一面的高度小于 100nm 的 第 2 附着粒子的密度为 1500 个 /cm2以下。 0020 (2) 根据 (1) 所述的碳化硅单晶基板， 其特征在于， 上述第 2 附着粒子的密度为 100 个 /cm2以下。 0021 (3) 根据 (1) 或 (2) 所述的碳化硅单晶基板， 其特征在于， 是进行减少附着粒子用 表面加工处理工序而形成的， 所述减少附着粒子用表面加工处理工序使用浸渗有 pH 调节 剂的。
13、研磨布和包含金刚石磨粒的研磨剂对表面进行研磨处理。 0022 (4) 根据 (3) 所述的碳化硅单晶基板， 其特征在于， 在上述减少附着粒子用表面加 工处理工序之前， 利用原子力显微镜 (AFM) 进行表面检查， 测定上述第 2 附着粒子的密度。 0023 (5)根据(3)或(4)所述的碳化硅单晶基板， 其特征在于， 上述pH调节剂将上述碳 化硅单晶基板的表面的 pH 值调节为 3 以下。 0024 (6)根据(3)(5)中的任一项所述的碳化硅单晶基板， 其特征在于， 上述pH调节 剂将上述碳化硅单晶基板的表面的 pH 值调节为 2 以下。 0025 (7) 根据 (3) (6) 中的任一项所。
14、述的碳化硅单晶基板， 其特征在于， 上述研磨布 还浸渗有氧化剂和 / 或软固体剂。 0026 (8) 根据 (7) 所述的碳化硅单晶基板， 其特征在于， 上述软固体剂含有一种以上的 金属氧化物， 所述金属氧化物为硅、 铝、 铈或铬中的任意金属的氧化物。 0027 (9)根据(7)或(8)所述的碳化硅单晶基板， 其特征在于， 上述氧化剂是含有硫酸、 氯、 臭氧、 次氯酸盐、 氟离子、 溴离子中的任一种以上的水溶液。 0028 依据上述的构成， 可以提供除去了引起结晶缺陷的附着粒子的表面洁净度高的碳 化硅单晶基板。 说 明 书 CN 102165563 A CN 102165566 A3/9 页 。
15、5 附图说明 0029 图 1 是表示本发明的碳化硅单晶基板的制作工序的一例的流程图。 0030 图 2 是表示在减少附着粒子用表面加工处理工序之前的本发明的碳化硅单晶基 板的表面状态的 AFM 照片。 0031 图 3 是表示在减少附着粒子用表面加工处理工序之后的本发明的碳化硅单晶基 板的表面状态的 AFM 照片。 0032 图 4 是表示以往的碳化硅单晶基板的制作工序的一例的流程图。 具体实施方式 0033 以下对于用于实施本发明的方式进行说明。 0034 图 1 是表示作为本发明的实施方式的碳化硅单晶基板的制作工序的一例的流程 图。作为本发明的实施方式的碳化硅单晶基板的制作工序， 由表面。
16、加工处理工序 S10、 洗涤 处理工序 S20、 表面检查工序 S30 以及减少附着粒子用表面加工处理工序 S15 大致构成。 0035 表面加工处理工序 S10 包括端面加工处理 S11、 粗加工处理 S12、 镜面研磨加工处 理S13和CMP加工表面处理S14， 洗涤处理工序S20包括粗洗涤处理S21、 形状检查S22、 最终 洗涤处理S23。 另外， 表面检查工序S30包括光学式表面检查S31、 利用原子力显微镜(AFM) 进行的表面检查 ( 原子力式表面检查 )S32。在原子力式表面检查 S32 中， 将已合格的碳化 硅单晶基板作为成品出厂。 0036 在表面检查工序 S30 中判定为。
17、不合格的基板， 返回到减少附着粒子用表面加工处 理工序S15， 进行表面加工处理后， 进行洗涤处理工序S20， 然后再次在表面检查工序S30中 进行表面检查。已合格的基板作为成品出厂， 不合格品持续上述的循环直到合格为止。 0037 0038 首先， 对切取利用升华法等形成的碳化硅单晶锭而形成的碳化硅单晶晶片 ( 碳化 硅单晶基板)实施端面加工处理S11。 具体而言， 通过磨削等将大致切断成直角的上述碳化 硅单晶基板的表面和背面的端面边缘加工成 R50-200m 左右的圆弧形状。 0039 接着， 对上述碳化硅单晶基板的表面实施粗加工处理S12。 粗加工处理S12是如下 处理 ： 在上下2片的。
18、平坦平台之间夹持上述碳化硅单晶基板， 一边供给研磨剂一边使2片平 台相互对向地旋转， 削去上述碳化硅单晶基板的表面和背面来调整厚度， 使平坦度提高。 0040 接着， 对上述碳化硅单晶基板的表面实施镜面研磨加工处理S13。 镜面研磨加工处 理 S13 是与粗加工处理同样的加工处理方法， 是在上下的平台的加工面上贴附无纺布等， 供给更微细的研磨剂， 由此除去上述碳化硅单晶基板的表面的凹凸和伤痕， 以获得光学上 平坦的镜面的处理。 0041 接着， 对上述碳化硅单晶基板的表面实施 CMP( 化学机械抛光 ； Chemical Mechanical Polishing) 加工表面处理 S14。CMP。
19、 加工表面处理 S14， 是通过利用了化学机 械性的机理进行的表面加工， 来除去在上述碳化硅单晶基板的表面残留的微细伤痕和 / 或 加工损伤层的处理。 0042 例如， 在由陶瓷等制成的平坦的台 ( 板 ) 上利用蜡等平坦地贴附数片的上述碳化 硅单晶基板， 一边向贴有无纺布等的旋转的平台供给加工液， 一边通过该板压住上述碳化 硅单晶基板的平面并进行旋转， 将上述碳化硅单晶基板的表面极薄地除去的处理。 由此， 可 说 明 书 CN 102165563 A CN 102165566 A4/9 页 6 以除去上述碳化硅单晶基板的表面损伤， 上述碳化硅单晶基板变为镜面状。 再者， 在本表面 处理中使用。
20、的加工液可使用氧化铬等。 0043 CMP 加工表面处理 S14 结束后， 上述板被从加工机取下后， 除去上述加工液， 其后， 从上述板剥离镜面状的上述碳化硅单晶基板。 被剥离的镜面状的上述碳化硅单晶基板转移 至洗涤用容器中， 实施洗涤处理工序 S20。 0044 再者， 优选 ： 在表面加工处理工序S10之后、 洗涤处理工序S20之前， 供给纯水来洗 涤 1 分钟以上。由此， 可以更加减少第 2 附着粒子。 0045 例如， 表面加工处理工序结束后， 将板安装于单面加工机， 仅供给纯水实施 5 分钟 表面洗涤， 其后， 从单面加工机取下板并水洗后， 从板剥离碳化硅单晶基板。 0046 004。
21、7 接着， 对镜面状的上述碳化硅单晶基板实施粗洗涤处理S21。 粗洗涤处理S21使用 作为半导体基板的洗涤方法的一般的 RCA 洗涤的处理。所谓 RCA 洗涤是美国 RCA 公司开发 的半导体基板的洗涤方法， 是使用添加了过氧化氢、 碱以及酸的药液， 在高温下进行洗涤的 方法。再者， 使用的药剂以及条件等根据各半导体基板制造商而不同。 0048 例如， 镜面状的上述碳化硅单晶基板被依次浸渍于下述的药剂槽中。药剂槽是丙 酮槽、 甲醇槽、 纯水槽、 SPM 槽 ( 硫酸、 过氧化氢混合液 )、 纯水槽、 SC1 槽 ( 氨和过氧化氢的 水溶混合液)、 纯水槽、 氢氟酸槽、 纯水槽、 SC2槽(盐酸。
22、和过氧化氢的水溶混合液)、 纯水槽、 氢氟酸槽、 纯水槽、 IPA 槽。再者， 在各槽中被浸渍的镜面状的碳化硅单晶基板可根据需要 施加摇动和超声波等。在 IPA 槽中浸渍处理后， 从 IPA 槽提出的镜面状的上述碳化硅单晶 基板进行 IPA 的蒸气干燥而被干燥处理。 0049 接着， 进行形状检查 S22。在形状检查中， 使用平坦度测试机测定镜面状的上述碳 化硅单晶基板的平坦度 (GSBR、 Warp)， 同时使用光学测微器测定最终加工厚度。 0050 接着， 实施最终洗涤处理 S23。最终洗涤处理 S22 基本上与先前的粗洗涤处理 S21 同样， 但对洗涤液等的残存粒子以及液体的使用次数进行。
23、管理， 来更加提高洁净度。 实施了 最终洗涤处理 S23 的镜面状的上述碳化硅单晶基板被实施接下来的表面检查工序 S30。 0051 0052 首先， 对于碳化硅单晶基板实施光学式表面检查S31。 光学式表面检查S31为现有 的表面检查方法， 可使用主要采用了裸眼或光学显微镜的目视和 / 或 SurfScan(Tencor 公 司制 )， 检查表面的伤痕、 暗浊以及附着粒子等。 0053 在上述光学式表面检查中作为检测手段使用光， 因此被测定对象的大小 ( 高度以 及直径 ) 在原理上为光波长以上 (100nm 以上， 即 0.1m 以上 )。由此， 可以掌握高度为 100nm 以上的附着粒子。
24、的大小、 数量以及位置。再者， 从此以后将高度为 100nm 以上的附着 粒子称呼为第 1 附着粒子。 0054 上述第 1 附着粒子的密度优选为 1 个 /cm2以下。通过使上述第 1 附着粒子的密 度为 1 个 /cm2以下， 可以抑制起因于第 1 附着粒子的外延生长时的异常生长。 0055 0056 接着， 利用原子力显微镜 (AFM) 实施表面检查 ( 原子力式表面检查 )S32。原子力 式表面检查 S32 是利用原子力显微镜 (Atomic Force Microscope ： AFM) 的表面检查， 可以 观察高度为 0.05nm 0.5m 的粒子。由此， 可以掌握高度小于 100。
25、nm 的附着粒子的大小、 说 明 书 CN 102165563 A CN 102165566 A5/9 页 7 数量以及位置。再者， 从此以后将高度小于 100nm 的附着粒子称呼为第 2 附着粒子。 0057 上述第 2 附着粒子的密度优选为 1500 个 /cm2以下， 上述第 2 附着粒子的密度更 优选为 100 个 /cm2以下。通过使上述第 2 附着粒子的密度为 1500 个 /cm2以下， 可以抑制 起因于第 2 附着粒子的外延生长时的异常生长。 0058 即， 通过不仅降低第 1 附着粒子的密度， 还降低第 2 附着粒子的密度， 可以更加提 高碳化硅单晶晶片基板上的表面洁净度， 。
26、没有缺陷地形成外延生长膜， 可以提高碳化硅单 晶半导体的工艺成品率。 0059 上述第 2 附着粒子的材料没有特别限定。例如， 可举出研磨剂中所含有的金刚石 粒子和 / 或从基板产生的硅化合物粒子等。作为上述第 2 附着粒子的大小， 较多地看到 0.5 2nm 的高度的第 2 附着粒子。 0060 上述第 2 附着粒子， 与碳化硅单晶基板的表面以化学稳定的状态附着。因此， 当仅 利用以往的洗涤工序时， 不能彻底除去第 2 附着粒子的情况较多。 0061 再者， 在使用Si、 GaAs、 InP等作为基板的情况下， 基板表面上的杂质粒子(附着粒 子)在基板的表面并不以化学稳定的状态附着， 通过应。
27、用以往的洗涤工序， 不仅是第1附着 粒子， 第 2 附着粒子也被容易地除去。 0062 将在原子力式表面检查 S32 中合格的碳化硅单晶基板作为成品出厂。不合格的碳 化硅单晶基板实施减少附着粒子用表面加工处理工序 S15。 0063 0064 减少附着粒子用表面加工处理 S15， 是使用浸渗有 pH 调节剂的研磨布和包含金刚 石磨粒的研磨剂， 对表面进行研磨处理来降低第 2 附着粒子的密度的工序。 0065 通过调节碳化硅单晶基板的表面的 pH， 可以减弱碳化硅单晶基板的表面与附着粒 子之间的化学键， 除去化学稳定地附着的第 2 附着粒子变得容易。通过在该状态下使用包 含金刚石磨粒的研磨剂对表。
28、面进行研磨处理， 可以除去化学稳定地附着的第 2 附着粒子。 0066 优选 ： 上述pH调节剂将上述碳化硅单晶基板的表面的pH值调节为3以下， 更优选 将 pH 值调节为 2 以下。通过使碳化硅单晶基板的表面达到酸性， 除去化学稳定地附着的第 2 附着粒子就会变得容易。 0067 优选 ： 使上述研磨布进一步浸渗氧化剂， 优选上述氧化剂是含有硫酸、 氯、 臭氧、 次 氯酸盐、 氟离子、 溴离子中的任一种以上的水溶液。通过使碳化硅单晶基板的表面达到酸 性， 除去化学稳定地附着的第 2 附着粒子就会变得容易。 0068 优选 ： 上述研磨布进一步浸渗有软固体剂， 优选 ： 上述软固体剂含有一种以。
29、上的 金属氧化物， 所述金属氧化物为硅、 铝、 铈或铬中的任意金属的氧化物。 由此， 就可以除去化 学稳定地附着的第 2 附着粒子。 0069 在减少附着粒子用表面加工处理工序 S15 中， 组合以上的构成要素进行表面加工 处理。 0070 例如， 作为第1方法， 使用研磨布进行镜面研磨， 所述研磨布浸有pH调节剂和金刚 石磨粒， 所述 pH 调节剂将碳化硅单晶基板的表面的 pH 值调节为 2 以下。 0071 另外， 作为第 2 方法， 使用浸有氧化剂以及软固体剂的研磨布进行镜面处理， 使用 pH调节剂进行调节使得pH值变为3以下， 并且， 使用含有硅、 铝、 铈、 铬的氧化物之中的一种 或。
30、一种以上的氧化物的软固体材料， 使用含有硫酸、 氯、 臭氧、 次氯酸盐、 氟离子、 溴离子之 说 明 书 CN 102165563 A CN 102165566 A6/9 页 8 中的一种或一种以上的水溶液作为氧化剂进行镜面研磨。 0072 另外， 在本实施方式中， 在洗涤处理工序 S20 之后， 使用原子力显微镜 (AFM) 进行 表面检查S32， 测定第2附着粒子的密度后， 进行减少附着粒子用表面加工处理工序S15， 但 也可以在表面加工处理工序 S10 之后， 进行减少附着粒子用表面加工处理工序 S15。 0073 由此， 可以减少一个阶段的洗涤处理工序， 能够将碳化硅单晶基板的制作工艺。
31、高 效化。 0074 作为本发明的实施方式的碳化硅单晶基板， 为下述构成 ： 附着于基板的一面的高 度为 100nm 以上的第 1 附着粒子的密度为 1 个 /cm2以下， 并且， 附着于上述基板的一面的 高度小于 100nm 的第 2 附着粒子的密度为 1500 个 /cm2以下， 因而可以抑制起因于第 2 附 着粒子的外延生长时的异常生长， 提高碳化硅单晶半导体的工艺成品率。 0075 作为本发明的实施方式的碳化硅单晶基板， 优选是上述第 2 附着粒子的密度为 100个/cm2以下的构成， 由于是这种构成， 因此可以抑制起因于第2附着粒子的外延生长时 的异常生长， 进一步提高碳化硅单晶半导。
32、体的工艺成品率。 0076 作为本发明的实施方式的碳化硅单晶基板， 由于是进行减少附着粒子用表面加工 处理工序 S15 而形成的构成， 所述减少附着粒子用表面加工处理工序 S15 使用浸有 pH 调节 剂的研磨布和包含金刚石磨粒的研磨剂， 对表面进行研磨处理， 因此， 可以抑制起因于第 2 附着粒子的外延生长时的异常生长， 提高碳化硅单晶半导体的工艺成品率。 0077 作为本发明的实施方式的碳化硅单晶基板， 由于是在减少附着粒子用表面加工处 理工序 S15 之前， 利用原子力显微镜 (AFM) 进行表面检查 S32， 以测定上述第 2 附着粒子的 密度的构成， 因此， 可以抑制起因于第 2 附。
33、着粒子的外延生长时的异常生长， 提高碳化硅单 晶半导体的工艺成品率。 0078 作为本发明的实施方式的碳化硅单晶基板， 由于是 pH 调节剂将上述碳化硅单晶 基板的表面的 pH 值调节为 3 以下的构成， 因而可以抑制起因于第 2 附着粒子的外延生长时 的异常生长， 提高碳化硅单晶半导体的工艺成品率。 0079 作为本发明的实施方式的碳化硅单晶基板， 由于是 pH 调节剂将碳化硅单晶基板 的表面的 pH 值调节为 2 以下的构成， 因而可以抑制起因于第 2 附着粒子的外延生长时的异 常生长， 提高碳化硅单晶半导体的工艺成品率。 0080 作为本发明的实施方式的碳化硅单晶基板， 由于是研磨布中进。
34、一步浸有氧化剂和 / 或软固体剂的构成， 因而可以抑制起因于第 2 附着粒子的外延生长时的异常生长， 提高碳 化硅单晶半导体的工艺成品率。 0081 作为本发明的实施方式的碳化硅单晶基板， 由于是软固体剂含有硅、 铝、 铈或铬的 任意金属的氧化物中的一种以上的构成， 因而可以抑制起因于第 2 附着粒子的外延生长时 的异常生长， 提高碳化硅单晶半导体的工艺成品率。 0082 作为本发明的实施方式的碳化硅单晶基板， 由于是氧化剂为含有硫酸、 氯、 臭氧、 次氯酸盐、 氟离子、 溴离子中的任一种以上的水溶液的构成， 因而可以抑制起因于第 2 附着 粒子的外延生长时的异常生长， 提高碳化硅单晶半导体的。
35、工艺成品率。 0083 以下， 基于实施例具体说明本发明。但是， 本发明并不仅限定于这些实施例。 0084 实施例 0085 ( 实施例 1) 说 明 书 CN 102165563 A CN 102165566 A7/9 页 9 0086 利用图1的流程图所示的碳化硅单晶基板的制作工序制作了碳化硅单晶基板(实 施例 1 样品 )。 0087 0088 首先， 准备直径约 50mm 的碳化硅单晶基板的 (0001)8倾斜基板， 进行规定的 端面加工处理。 0089 接着， 在上下 2 片的平坦平台之间夹持碳化硅单晶基板， 一边供给研磨剂一边使 2 片平台相互对向地旋转， 削去上述碳化硅单晶基板的。
36、表面和背面从而调整厚度， 使平坦度 提高而进行了粗加工处理。加工磨粒使用了金刚石磨粒。 0090 接着， 在上下2片的平坦平台的加工面贴附无纺布等， 在上述2片的平台之间夹持 碳化硅单晶基板， 一边供给更微细的研磨剂一边使 2 片平台相互对向地旋转， 削去上述碳 化硅单晶基板的表面和背面从而调整厚度， 使平坦度提高而进行了镜面研磨加工处理。此 时， 使用了更微细的金刚石磨粒。由此， 获得了表面粗糙度 Ra 为 5nm 左右的光学上平坦的 镜面。 0091 接着， 在由陶瓷等制成的平坦台 ( 板 ) 上利用蜡等平坦地贴附数片的碳化硅单晶 基板， 一边向贴有无纺布等的旋转的平台供给加工液， 一边通。
37、过该板压住碳化硅单晶基板的 表面进行旋转， 将碳化硅单晶基板的表面极薄地除去， 从而进行了上述 CMP 加工表面处理。 0092 再者， 此时， 加工面是Si极性面， 为表面处理而进行了将C极性面侧贴合在低膨胀 玻璃板上的单面研磨。作为加工液， 在市售的胶体二氧化硅水溶液中添加了次氯酸系的氧 化剂。由此， 获得了表面粗糙度 Ra 为 0.05nm 以下的加工面。 0093 表面加工处理工序结束后， 将板安装于单面加工机， 仅供给纯水来实施 5 分钟的 表面洗涤。板直径为 380、 平台转速为 60rpm， 加压是在碳化硅单晶基板面上为 25kPa。接 着， 从上述该单面加工机取下板并水洗后， 。
38、从板剥离碳化硅单晶基板。 0094 0095 对剥离了的碳化硅单晶基板进行了粗洗涤处理。粗洗涤处理采用了 RCA 洗涤 ： 使 用添加了过氧化氢、 碱以及酸的药液， 在高温进行洗涤。 0096 具体而言， 依次浸渍于下述的药剂槽中， 并施加了摇动和 / 或超声波等。药剂槽 是丙酮槽、 甲醇槽、 纯水槽、 SPM 槽 ( 硫酸、 过氧化氢混合液 )、 纯水槽、 SC1 槽 ( 氨和过氧化 氢的水溶混合液 )、 纯水槽、 氢氟酸槽、 纯水槽、 SC2 槽 ( 盐酸和过氧化氢的水溶混合液 )、 纯 水槽、 氢氟酸槽、 纯水槽、 IPA 槽。在 IPA 槽中浸渍处理后， 在从 IPA 槽提出了的状态下。
39、进行 IPA 的蒸气干燥来干燥处理。 0097 接着， 利用平坦度测试机以及光学测微器实施形状检查， 确认平坦度在允许范围 内后， 与粗洗涤处理同样地进行了 RCA 洗涤的最终洗涤处理。 0098 0099 首先， 对已最终洗涤处理的碳化硅单晶基板进行暗视场目视检查以及利用 SurfScan(Tencor 公司制 ) 的光学式表面检查。碳化硅单晶基板未观察到表面的伤痕、 暗 浊。 0100 继而， 进行原子力式表面检查。图 2 是在原子力式表面检查中获得的碳化硅单晶 基板表面的照片。图 2 所示的测定区域中观测到 1 个高度为 1.2nm 的残留附着粒子。通过 除了作为以往的表面检查方法的光学。
40、式表面检查之外， 还进行原子力式表面检查， 以往无 说 明 书 CN 102165563 A CN 102165566 A8/9 页 10 法检测出的微细附着粒子的残留变得明显。 0101 因此， 使用包含金刚石磨粒的研磨剂以及浸有 pH 调节剂的研磨布， 进行了减少附 着粒子用表面加工处理工序 ( 镜面研磨加工处理 )。此时， 利用 pH 调节剂进行了调节使得 碳化硅单晶基板表面的pH值变为1。 其后， 反复进行上述洗涤处理工序后， 再次进行表面检 查工序。 0102 在碳化硅单晶基板的暗视场目视检查以及利用SurfScan(Tencor公司制)的光学 式表面检查中， 碳化硅单晶基板未观察到。
41、表面的伤痕、 暗浊， 0.1m 以上的附着粒子等在整 个面上为 0 个 (0 个 /cm2)。 0103 图 3 是在原子力式表面检查中获得的碳化硅单晶基板的表面的照片。在图 3 所示 的测定区域中， 0.5nm 以上且小于 100nm 的高度的附着粒子 1 个都没有观测到。这样， 通过 利用 AFM 测定碳化硅单晶基板的表面整个面， 可知高度为 0.5nm 以上且小于 100nm 的高度 的附着粒子的密度为 100 个 /cm2。再者， 碳化硅单晶基板的表面粗糙度 Ra 为 0.1nm 以下。 0104 使该碳化硅单晶基板上外延生长厚度为数 m 数十 m 的碳化硅单晶薄膜， 制 作了碳化硅半。
42、导体。在该外延生长工序中产生的异常生长点为 120 个 /cm2。 0105 ( 实施例 2) 0106 表面加工处理工序结束后， 将板安装于单面加工机， 将仅供给纯水而实施的表面 洗涤的时间设为 1 分钟， 除此以外与实施例 1 同样地进行了碳化硅单晶基板 ( 实施例 2 样 品 ) 的制作。 0107 使用包含金刚石磨粒的研磨剂以及浸有 pH 调节剂的研磨布， 进行调节使得碳化 硅单晶基板表面的 pH 值变为 1 并进行减少附着粒子用表面加工处理工序 ( 镜面研磨加工 处理 ) 后， 反复进行上述洗涤处理工序。其后， 再次进行表面检查工序。 0108 在碳化硅单晶基板的暗视场目视检查以及利。
43、用SurfScan(Tencor公司制)的光学 式表面检查中， 碳化硅单晶基板未观察到表面的伤痕、 暗浊， 0.1m 以上的附着粒子等在整 个面上为 1 个 (1 个 /cm2)。 0109 接着， 通过利用AFM测定碳化硅单晶基板的表面整个面， 可知高度为0.5nm以上且 小于 100nm 的高度的附着粒子的密度为 1500 个 /cm2。 0110 使该碳化硅单晶基板上外延生长厚度为数 m 数十 m 的碳化硅单晶薄膜， 制 作了碳化硅半导体。在该外延生长工序中产生的异常生长点为 1700 个 /cm2。 0111 ( 比较例 1) 0112 使用图 4 的流程图所示出的以往的碳化硅单晶基板。
44、的制作工序， 制造了碳化硅单 晶基板 ( 比较例 1 样品 )。 0113 首先， 与实施例 1 同样地进行表面加工处理工序后， 从加工机取下板， 通过水洗除 去加工液后， 从板剥离碳化硅单晶基板。 0114 接着， 与实施例 1 同样地进行了包括粗洗涤处理、 形状检查、 最终洗涤处理的洗涤 处理工序后， 进行表面检查工序。 0115 在碳化硅单晶基板的暗视场目视检查以及利用SurfScan(Tencor公司制)的光学 式表面检查中， 碳化硅单晶基板未观察到表面的伤痕、 暗浊， 0.1m 以上的附着粒子等在整 个面上为 2 个 (2 个 /cm2)。 0116 接着， 通过利用AFM测定碳化硅。
45、单晶基板的表面整个面， 可知高度为0.5nm以上且 说 明 书 CN 102165563 A CN 102165566 A9/9 页 11 小于 100nm 的高度的附着粒子的密度为 1104个 /cm2。 0117 使该碳化硅单晶基板上外延生长厚度为数 m 数十 m 的碳化硅单晶薄膜， 制 作了碳化硅半导体。在该外延生长工序中产生的异常生长点为 2.5104个 /cm2。 0118 将碳化硅单晶基板的制作条件以及检查结果归纳于表 1。可知利用 AFM 检测出的 附着粒子数 ( 密度 ) 与异常生长点数 ( 密度 ) 之间存在对应关系。 0119 表 1 0120 检测手段 SurfScan 。
46、AFM 目视 被检测物 附着粒子 附着粒子 异常生长点 粒子尺寸 0.1m 0.1m 0.5nm - 实施例 1 0( 个 /cm2) 100( 个 /cm2) 120( 个 /cm2) 实施例 2 1( 个 /cm2) 1500( 个 /cm2) 1700( 个 /cm2) 比较例 1 2( 个 /cm2) 10000( 个 /cm2) 25000( 个 /cm2) 0121 产业上的利用可能性 0122 本发明是涉及表面洁净度高的碳化硅单晶基板的发明， 在使用碳化硅单晶的大电 力功率器件、 耐高温元件材料、 抗放射线元件材料、 高频元件材料等的制造及其利用的产业 中具有可利用性。 说 明 书 CN 102165563 A CN 102165566 A1/3 页 12 图 1 说 明 书 附 图 CN 102165563 A CN 102165566 A2/3 页 13 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 102165563 A CN 102165566 A3/3 页 14 图 4 说 明 书 附 图 CN 102165563 A 。