[发明专利]制造碳化硅衬底的方法和碳化硅衬底

说明书

技术领域

本发明涉及制造碳化硅衬底的方法和碳化硅衬底，更特别地，涉及制造能够抑制在主表面处的面取向的变化和翘曲的碳化硅衬底的方法和使得可制造高品质半导体装置的碳化硅衬底。

背景技术

近年来，为了实现半导体装置的更高的击穿电压和更低的损耗、其在高温环境中的使用等，已经越来越多地采用碳化硅作为形成半导体装置的材料。碳化硅是带隙比硅更大的宽带隙半导体，所述硅是常规上广泛用作形成半导体装置的材料。因此，通过采用碳化硅作为形成半导体装置的材料，能够实现半导体装置的更高的击穿电压、更低的导通电阻等。另外，与采用硅作为材料的半导体装置相比，采用碳化硅作为材料的半导体装置还具有在其用于高温环境中时，其特性的劣化更小的优点。

例如通过如下制造包含碳化硅作为材料的半导体装置：在碳化硅衬底上形成外延生长层；在其中制造已经引入期望杂质的区域；并形成电极。此处，为了形成高品质外延生长层，应使用在主表面处的面取向均匀的碳化硅衬底。为此，例如已经提出了通过对晶体生长期间的温度条件进行控制或对晶体形状进行控制而得到在主表面处的面取向均匀的碳化硅衬底(参见例如专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-294499号公报

发明内容

技术问题

专利文献1中提出的碳化硅衬底在主表面处的面取向均匀，而其衬底的翘曲和厚度的变化大。尽管通过表面研磨等能够减轻衬底的翘曲，但通过研磨等使翘曲大的衬底的表面平坦化会造成研磨后的主表面处的面取向的变化。

鉴于上述问题而完成了本发明且其目的是提供一种制造能够抑制在主表面处的面取向的变化和翘曲的碳化硅衬底的方法和使得可制造高品质半导体装置的碳化硅衬底。

解决问题的手段

根据本发明的制造碳化硅衬底的方法包括：准备由单晶碳化硅构成并具有2英寸以上的直径的锭的步骤；通过对所述锭进行切片而得到衬底的步骤；以及对所述衬底的表面进行研磨的步骤。在得到衬底的步骤中，以使得在其中在{0001}面上的正交投影中相对于<11-20>方向或<1-100>方向形成的角为15±5°的方向上进行切割的方式对锭进行切片。在对衬底的表面进行研磨的步骤中，在衬底的至少一个主表面的整个表面与研磨表面接触的同时，对衬底的所述至少一个主表面进行研磨。

此处，衬底的主表面的整个表面与研磨表面接触的状态是指如下状态：衬底的主表面因衬底的翘曲或波动的校正而基本在整个区域上与研磨表面接触，且其不仅包含衬底的主表面的整个表面与研磨表面在所有区域中都完全接触的状态，还包含衬底的主表面的一部分与研磨表面分离的状态。另外，研磨表面是指在表面与衬底的主表面接触的条件下进行研磨的表面，且例如是指磨石的表面、平板的表面等。

关于抑制在由碳化硅构成的衬底的主表面处的面取向的变化和翘曲的途径，本发明人进行了详细的研究。因此，首先，本发明人已经发现，通过在对由单晶碳化硅构成的锭进行切割的阶段中在相对于碳化硅晶体的解理方向成特定角度的方向上进行切割，可以抑制衬底的翘曲。然而，如果在不采取任何措施的条件下对仍残留翘曲的衬底进行研磨，则在保持晶面弯曲的状态的同时进行研磨并因此造成在研磨后的主表面处的面取向的变化。相反，通过本发明人进行的研究已经揭示，通过在衬底的至少一个主表面的整个表面与研磨表面接触的同时对衬底进行研磨，可以在所述至少一个主表面的面取向的变化受到抑制的条件下，进一步减轻衬底的翘曲。

在根据本发明的制造碳化硅衬底的方法中，通过以在{0001}面上的正交投影中相对于<11-20>方向或<1-100>方向形成的角为15±5°的方向上进行切割，能够得到翘曲受到抑制的衬底，所述<11-20>方向或<1-100>方向为碳化硅晶体的解理方向。然后，在至少一个主表面的整个表面与研磨表面接触的同时对得到的衬底进行研磨。因此，可以在衬底的至少一个主表面处的面取向的变化受到抑制的同时，进一步减轻衬底的翘曲。由此，根据本发明的制造碳化硅衬底的方法，能够抑制在衬底主表面处的面取向的变化和翘曲。

在上述制造碳化硅衬底的方法中，在得到衬底的步骤中，可以以使得相对于所述至少一个主表面的{0001}面的偏离角为50°以上且80°以下的方式对锭进行切片。由此，能够更有效地抑制得到的衬底的翘曲。