(57)【要約】【課題】  ＳｉＣ表面の平坦化方法を提供する。【解決手段】  ＳｉＣ基板の粗面の平坦化方法は、ＳｉＣ基板の粗面上に犠牲材料を形成するステップであって、犠牲材料が、ＳｉＣ基板の密度の３５％〜１２０％の間の密度を有するステップと；犠牲材料を通過してＳｉＣ基板の粗面内までイオンを注入して、ＳｉＣ基板内に非晶質領域を形成するステップと；犠牲材料およびＳｉＣ基板の非晶質領域を湿式エッチングによって除去するステップとを含む。【選択図】図１Ｄ
2018203611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉＣ基板の粗面の平坦化方法であって、
前記ＳｉＣ基板の前記粗面上に犠牲材料を形成するステップであって、前記犠牲材料が、前記ＳｉＣ基板の密度の３５％〜１２０％の間の密度を有するステップと；
前記犠牲材料を通過して前記ＳｉＣ基板の前記粗面内までイオンを注入して、前記ＳｉＣ基板内に非晶質領域を形成するステップと；
前記犠牲材料と、前記ＳｉＣ基板の前記非晶質領域とを湿式エッチングによって除去するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記犠牲材料と前記ＳｉＣ基板の前記非晶質領域とが湿式エッチングによって除去された後に、前記ＳｉＣ基板の表面が、残存する粗さを有し、
前記残存する粗さを有する前記ＳｉＣ基板の前記表面上にさらなる犠牲材料を形成するステップであって、前記さらなる犠牲材料が、前記ＳｉＣ基板の前記密度の３５％〜１２０％の間の密度を有するステップと；
前記さらなる犠牲材料を通過して、前記残存する厚さを有する前記ＳｉＣ基板の前記表面内までイオンを注入して、前記ＳｉＣ基板内にさらなる非晶質領域を形成するステップと；
前記さらなる犠牲材料と、前記ＳｉＣ基板の前記さらなる非晶質領域とを湿式エッチングによって除去するステップと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記犠牲材料を通過して前記ＳｉＣ基板の前記粗面内までイオンを注入して、前記非晶質領域を形成するステップが、
前記犠牲材料に向かうイオンビームを発生させるステップと；
前記ＳｉＣ基板に対する垂直方向を基準として１度〜１０度の間の角度で前記イオンビームを傾斜させるステップと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記犠牲材料が、ポリマー、反射防止コーティング、フォトレジスト、スピンオンガラス、および高密度プラズマ化学蒸着（ＨＤＰ−ＣＶＤ）された酸化物の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記イオンを注入するステップの前に、前記犠牲材料を平坦化するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記イオンが、前記ＳｉＣ基板内で電気的に活性である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記非晶質領域の除去後に前記イオンの一部が前記ＳｉＣ基板内に残存して、前記非晶質領域の除去によって形成される前記ＳｉＣ基板の平坦化された表面において導電性領域を形成する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記イオンが、前記ＳｉＣ基板内で電気的に不活性である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記イオンが、アルミニウム、アルゴン、ヒ素、窒素、酸素、リン、ホウ素、ケイ素、炭素、およびゲルマニウムからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ＳｉＣ基板の前記粗面が、ある最大山谷間距離を有し、前記ＳｉＣ基板内で前記非晶質領域が前記最大山谷間距離よりも深くに延在するように選択されたエネルギーレベルで前記イオンが注入される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
湿式エッチングによって前記ＳｉＣ基板の前記非晶質領域を除去するステップが、フッ化水素酸、硝酸、水酸化テトラメチルアンモニウム、または水酸化カリウムの溶液中で前記ＳｉＣ基板のエッチングを行うステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記粗面上に前記犠牲材料を形成する前に、前記ＳｉＣ基板の前記粗面の乾式エッチングを行うステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記犠牲材料と前記ＳｉＣ基板の前記非晶質領域とを湿式エッチングによって除去した後に、前記ＳｉＣ基板の表面の乾式エッチングを行うステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記粗面上に前記犠牲材料を形成する前に、前記ＳｉＣ基板の前記粗面内にイオンを直接注入して、前記ＳｉＣ基板内にさらなる非晶質領域を形成するステップと；
前記粗面上に前記犠牲材料を形成する前に、湿式エッチングによって前記さらなる非晶質領域を除去するステップとをさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記犠牲材料と前記ＳｉＣ基板の前記非晶質領域とを湿式エッチングによって除去した後に、前記ＳｉＣ基板の表面内にイオンを直接注入して、前記ＳｉＣ基板内にさらなる非晶質領域を形成するステップと；
前記ＳｉＣ基板の前記さらなる非晶質領域を湿式エッチングによって除去するステップと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記粗面上に前記犠牲材料を形成する前に、前記ＳｉＣ基板の前記粗面を部分的に平坦化するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
部分的な平坦化の前に、前記ＳｉＣ基板の前記粗面が５μｍ〜１５μｍの間の範囲内の平均山谷間距離を有し、部分的な平坦化の後且つ前記粗面上に前記犠牲材料を形成する前に、前記ＳｉＣ基板の前記粗面が１μｍ〜５μｍの間または０．３μｍ〜１．５μｍの間の範囲内の平均山谷間距離を有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記犠牲材料と、前記ＳｉＣの前記非晶質領域とが異なるエッチング溶液によって除去される、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
ＳｉＣウエハを分割して前記ＳｉＣ基板を形成するステップをさらに含み、前記ＳｉＣ基板の前記粗面が前記分割によって得られる、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
ＳｉＣウエハを薄化して前記ＳｉＣ基板を形成するステップをさらに含み、前記ＳｉＣ基板の前記粗面が前記薄化によって得られる、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
ＳｉＣボウルを鋸引きして前記ＳｉＣ基板を形成するステップをさらに含み、前記ＳｉＣ基板の前記粗面が前記鋸引きによって得られる、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記イオンがリンイオンであり、前記犠牲材料が、前記リンイオンの場合に１ＭｅＶのイオンエネルギーにおいて、ＳｉＣの場合よりも１５０％大きい、もしくは１００％大きい、もしくは５０％大きい、またはＳｉＣの場合よりも２０％もしくは５０％小さいイオン注入侵入深さを有する、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、ＳｉＣ基板に関し、特に、ＳｉＣ基板の粗面の平坦化に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳｉＣウエハをＳｉＣ結晶から機械的に分離した後、ＳｉＣウエハの表面は、電子デバイスの製造には適していない大きい表面粗さを有する。表面粗さは、ＳｉＣ薄ウエハプロセスの枠組み内でのウエハの単なる研削の代わりにＳｉＣウエハの分割／劈開を含むＳｉＣウエハ改善プロセスにおいても問題となる。劈開プロセスの後、数μｍ（たとえば１〜５μｍの間の平均山谷間距離）またはそれを超える（たとえば５〜１５μｍの間の平均山谷間距離）の範囲内の表面粗さが予想され得る。粗面は、典型的には、所望の表面品質を実現するために研磨される。ＳｉＣ結晶から機械的に分離した後のＳｉＣウエハの粗面を平坦化するための従来方法は、最終表面品質に到達するまで一連の機械研磨および化学機械研磨（ＣＭＰ）のステップを行うことを含む。しかし、ＳｉＣは、ダイヤモンドに匹敵する非常に高い硬度のため、この手順は、困難で高コストの方法である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本明細書に記載の実施形態は、費用対効果が高くより単純なＳｉＣ基板の粗面の平坦化方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
ＳｉＣ基板の粗面の平坦化方法の一実施形態によると、その方法は、ＳｉＣ基板の粗面上に犠牲材料を形成するステップであって、犠牲材料が、ＳｉＣ基板の密度の３５％〜１２０％の間の密度を有するステップと；犠牲材料を通過してＳｉＣ基板の粗面内までイオンを注入して、ＳｉＣ基板中に非晶質領域を形成するステップと；湿式エッチングによって犠牲材料およびＳｉＣ基板の非晶質領域を除去するステップとを含む。
【０００５】
当業者であれば、以下の詳細な説明を読み、添付の図面を見ることで、さらなる特徴および利点を認識するであろう。
【０００６】
図面の要素は、必ずしも互いに対して縮尺通りではない。同様の参照番号は、対応する類似の部分を示している。種々の例示される実施形態の特徴は、それらが互いに排除されるのでなければ、組み合わせることができる。実施形態は、図面に示されており、以下の説明に詳述されている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】湿式化学エッチングによるＳｉＣ基板の粗面の平坦化方法の一実施形態を示している。
【図１Ｂ】湿式化学エッチングによるＳｉＣ基板の粗面の平坦化方法の一実施形態を示している。
【図１Ｃ】湿式化学エッチングによるＳｉＣ基板の粗面の平坦化方法の一実施形態を示している。
【図１Ｄ】湿式化学エッチングによるＳｉＣ基板の粗面の平坦化方法の一実施形態を示している。
【図１Ｅ】湿式化学エッチングによるＳｉＣ基板の粗面の平坦化方法の一実施形態を示している。
【図２Ａ】平坦化方法の第２の繰り返しを示している。
【図２Ｂ】平坦化方法の第２の繰り返しを示している。
【図２Ｃ】平坦化方法の第２の繰り返しを示している。
【図２Ｄ】平坦化方法の第２の繰り返しを示している。
【図３Ａ】ＳｉＣ基板の粗面またはその付近の低結晶品質の領域を確実に除去するための乾式エッチング方法の一実施形態を示している。
【図３Ｂ】ＳｉＣ基板の粗面またはその付近の低結晶品質の領域を確実に除去するための乾式エッチング方法の一実施形態を示している。
【図４Ａ】ＳｉＣの粗面またはその付近の低結晶品質の領域を確実に除去するための湿式エッチング方法の一実施形態を示している。
【図４Ｂ】ＳｉＣの粗面またはその付近の低結晶品質の領域を確実に除去するための乾式エッチング方法の一実施形態を示している。
【図５Ａ】湿式化学エッチングによって粗面を平坦化した後のＳｉＣ基板中の低結晶品質の領域を確実に除去するための湿式エッチング方法の一実施形態を示している。
【図５Ｂ】湿式化学エッチングによって粗面を平坦化した後のＳｉＣ基板中の低結晶品質の領域を確実に除去するための湿式エッチング方法の一実施形態を示している。
【図６Ａ】ＳｉＣ基板の粗面を部分的に平坦化した後、湿式化学エッチングによって粗面を完全に平坦化するステップの一実施形態を示している。
【図６Ｂ】ＳｉＣ基板の粗面を部分的に平坦化した後、湿式化学エッチングによって粗面を完全に平坦化するステップの一実施形態を示している。
【図６Ｃ】ＳｉＣ基板の粗面を部分的に平坦化した後、湿式化学エッチングによって粗面を完全に平坦化するステップの一実施形態を示している。
【図６Ｄ】ＳｉＣ基板の粗面を部分的に平坦化した後、湿式化学エッチングによって粗面を完全に平坦化するステップの一実施形態を示している。
【図６Ｅ】ＳｉＣ基板の粗面を部分的に平坦化した後、湿式化学エッチングによって粗面を完全に平坦化するステップの一実施形態を示している。
【図７】湿式化学エッチングによって後に除去される、ＳｉＣ基板の粗面の非晶質領域の形成に使用される傾斜イオンビーム注入方法の一実施形態を示している。
【図８】ＳｉＣ基板の粗面を少なくとも部分的に平坦化するステップのさらに別の一実施形態を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書に記載の実施形態は、ＳｉＣ基板の粗面の平坦化に有効な方法を提供する。これらの方法は、ＳｉＣ基板の粗面を損傷させるステップを含み、それによって粗面は湿式化学エッチングが可能となる。ＳｉＣ基板の損傷領域は、次に湿式化学エッチングによって除去され、これによって、ＳｉＣ基板に生じるストレスが従来の機械的処理およびＣＭＰ処理と比較してはるかに少なくなり、コストが削減され、十分に画定されたエッチストップが得られる。
【０００９】
ＳｉＣ基板の粗面は、粗面上に形成された犠牲材料を通過してイオンを注入するイオン注入方法を用いて損傷させる。犠牲材料は、ＳｉＣ基板の密度の３５％〜１２０％の間の密度を有するように選択される。この場合、犠牲材料のイオン阻止能は、ＳｉＣ基板のイオン阻止能の３５％〜１２０％の間となる。結果として、ＳｉＣ基板中に注入されるイオンのエンドオブレンジは最大で±２０％だけ変動する。犠牲材料の密度が、ＳｉＣ基板の密度に比較的近くなる、またはさらには一致するように選択される、たとえばＳｉＣ基板の密度の９０％〜１１０％の間、９５％〜１０５％の間、９８％〜１０２％の間などとなるように選択される場合、注入されるイオンのエンドオブレンジは、ＳｉＣ基板全体にわたってほぼ均一となる。ＳｉＣ基板の損傷部分は、湿式化学エッチングによって除去されて、後のデバイス製造のための実質的に平坦な表面が得られる。このプロセスは、十分に平坦な表面を得るために１回以上繰り返すことができる。
【００１０】
図１Ａ〜１Ｅは、ＳｉＣ基板の粗面の平坦化方法の一実施形態を示している。
【００１１】
図１Ａは、粗面１０２を有するＳｉＣ基板１００の一部を示している。ＳｉＣ基板１００は、好ましくは、限定するものではないが２Ｈ−ＳｉＣ、４Ｈ−ＳｉＣ、または６Ｈ−ＳｉＣなどの電子デバイスの製造に適した多形（ポリタイプ）を有する。ＳｉＣ基板１００はＳｉＣウエハを分割することによって形成することができ、その場合ＳｉＣ基板１００の粗面１０２は分割プロセスによって得られ、ＳｉＣ基板１００はＳｉＣウエハの薄化によって形成することができ、その場合ＳｉＣ基板１００の粗面１０２は薄化プロセスによって得られ、またはＳｉＣ基板１００はＳｉＣボウルの鋸引きによって得ることができ、その場合ＳｉＣ基板１００の粗面１０２は鋸引きプロセスによって得られる。粗面１０２は、多数の山１０４および谷１０６から構成され、１〜５μｍの間、５〜１５μｍの間、またはそれらを超える平均山谷間距離を有することができる。図１Ａ中に示される基板１００の一部の最大山谷間距離はｄＭＡＸで示されている。ＳｉＣ基板１００の粗面１０２は、電子デバイスの製造に適切となるために平坦化が必要である。
【００１２】
図１Ｂは、ＳｉＣ基板１００の粗面１０２上に犠牲材料１０８を形成した後のＳｉＣ基板１００を示している。犠牲材料１０８は、ＳｉＣ基板１００の密度の３５％〜１２０％の間の密度を有する。この場合、犠牲材料１０８のイオン阻止能は、ＳｉＣ基板１０８のイオン阻止能の３５％〜１２０％の間となる。犠牲材料１０８によって、ＳｉＣ基板１００の粗面１０２が非コンフォーマル被覆され、そのため、粗面１０２の山１０４の間の谷１０６は犠牲材料１０８によって満たされる。ＳｉＣ基板１００の粗面１０２の非コンフォーマル被覆が得られ、ＳｉＣの密度の３５％〜１２０％の間の密度を有することができる組成物の例としては、ポリマー、反射防止コーティング、フォトレジスト、スピンオンガラス、および高密度プラズマ化学蒸着（ＨＤＰ−ＣＶＤ）された酸化物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。犠牲材料１０８は、これらの組成物または同様の密度特性を有する別の組成物の１種類以上を含むことができる。
【００１３】
図１Ｃは、任意選択の平坦化プロセス後のＳｉＣ基板１００を示している。犠牲材料１０８のトポグラフィーは、図１Ｄに示される後のイオン注入プロセス中に下にあるＳｉＣ基板１００に転写される。したがって、ＳｉＣ基板１００とは反対側にある犠牲材料１０８の（最上）表面１１０が、ＳｉＣ基板１００が目標とする最終粗さよりも大きい表面粗さを有する場合、犠牲材料１０８の上面１１０を所望の平坦性に成形するために、任意選択の平坦化プロセスを行うことができる。限定するものではないが機械研磨、ＣＭＰなどのあらゆる標準的な平坦化プロセスを使用することができる。犠牲材料１０８は、ＳｉＣよりも低い硬度を有し、したがって、あらゆる標準的な平坦化プロセスを用いて容易に平坦化することができる。任意選択の平坦化プロセスを省略できるように、一部の犠牲材料は比較的平坦に塗布することができる。たとえば、スピンオンガラスおよび別のスピンオン組成物は、材料の粘度によるが、比較的平坦に塗布することができる。
【００１４】
図１Ｄは、非晶質化領域１１４を形成するために、犠牲材料１０８を通過してＳｉＣ基板１００の粗面１０２内まで注入されるイオン１１２を示している。ＳｉＣ基板１００内の所望のイオン注入深さは、ＳｉＣ基板１００の粗面１０２よりも粗くない犠牲材料１０８の最外表面１１０のトポグラフィーによって主として決定される。侵入深さを決定するイオン注入エネルギーは、イオン注入プロセスによって形成される非晶質領域の底部を示す図１Ｄ中の破線までの範囲内でＳｉＣ基板１００が非晶質化されるように選択される。たとえば、ＳｉＣ基板１００は、１．５〜２．５μｍの間のばらつきで２μｍの平均山谷間表面粗さを有することができる。したがって、イオン注入エネルギーは、たとえば、ＳｉＣ基板内で２．５μｍの最悪の場合／安全域において非晶質濃度のイオンが保証されるように選択される。一実施形態では、犠牲材料１０８は、リンイオンの場合に１ＭｅＶのイオンエネルギーにおいて、ＳｉＣの場合よりも１５０％大きい、もしくは１００％大きい、もしくは５０％大きい、またはＳｉＣの場合よりも２０％もしくは５０％小さいイオン注入侵入深さ（注入分布のピーク）を有する。イオン注入エネルギーを確認するために、ＳｉＣウエハの表面粗さを正確に測定できるスタイラスなどのあらゆる標準的器具を用いた測定によって、ＳｉＣ基板１００の粗面の最大山谷間の値を検査することができる。
【００１５】
図１Ｄ中の破線の下では、注入されたイオンの濃度は、ＳｉＣ基板１００が非晶質化されないような濃度となる。イオンは、ＳｉＣ基板１００内で電気的に活性の場合があるし、不活性の場合もある。電気的に活性のイオン種の場合、図１Ｄ中の上の破線と下の実線とによって画定されるＳｉＣ基板１００の領域１１６は、この領域内のイオンを活性化するためにＳｉＣ基板１００をアニールした後に導電性領域となる。この領域１１６の導電型（ｐまたはｎ）は、イオン種の種類によって決定され、ＳｉＣ基板１００から後に製造される電子デバイスの一部を形成することができる。ＳｉＣ内に非晶質化された損傷を引き起こすのに適したイオン種の例としては、アルミニウム、アルゴン、ヒ素、窒素、酸素、リン、ホウ素、ケイ素、炭素、およびゲルマニウムが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１６】
図１Ｅは、犠牲材料１０８とＳｉＣ基板１００の非晶質領域１１４とが湿式エッチングによって除去されて、平坦化された上面１１８が得られた後のＳｉＣ基板１００を示している。使用される犠牲材料の種類によるが、犠牲材料１０８と、ＳｉＣ基板１００の非晶質領域１１４とは、同じエッチング溶液によって、または異なるエッチング溶液によって除去することができる。犠牲材料１０８のために選択されるエッチング化学は、犠牲材料１０８の組成によって選択される。
【００１７】
一実施形態ではＳｉＣ基板１００の非晶質領域１１４は、フッ化水素酸、硝酸、水酸化テトラメチルアンモニウム、または水酸化カリウムの溶液中でのＳｉＣ基板１００のエッチングによって除去される。ＳｉＣ基板１００の非晶質領域１１４は、湿式化学エッチングによって除去できるが、損傷していないＳｉＣは除去できず、それによって明確に画定されたエッチストップが得られる。図１Ａ〜１Ｅに示される方法によって、従来の平坦化技術と比較してコストが低く実施が容易である湿式エッチング方法を用いて非常に硬質の材料（ＳｉＣ）が平坦化される。特定の非限定的な例として、ＳｉＣ基板１００は、約０．５μｍの平均山谷間表面粗さを有することができ、これが、全体厚さが約０．７５μｍのスピンオンコーティングによって覆われる。次に、非晶質化原子が、１Ｅ１４ｃｍ−２を超え、または３Ｅ１４ｃｍ−２を超え、またはさらには５Ｅ１４ｃｍ−２を超える使用量で、約１．５ＭｅＶのエネルギーにおいてＳｉＣ基板１００内の約１．５μｍの深さまで注入される。スピンオン材料は次に標準的な湿式エッチングプロセスで除去され、ＳｉＣ基板１００は、非晶質化領域１１４の範囲の末端まで（たとえば０．１５μｍ／時において）湿式化学エッチングされる。
【００１８】
犠牲材料１０８のイオン阻止能はＳｉＣ基板１００のイオン阻止能の３５％〜１２０％の間であり、犠牲材料１０８はＳｉＣ基板１００の粗面１０２よりも平坦であるので、図１Ｄ中に示されるイオン注入プロセスによってＳｉＣ基板１００内に形成された非晶質領域１１４の底部はＳｉＣ基板１００の粗面１０２よりも平坦になる。非晶質領域１１４の底部における平坦性の程度は、犠牲材料１０８とＳｉＣ基板１００とのイオン阻止能の差に依存する。たとえば、犠牲材料１０８とＳｉＣとの間で２０％のイオン阻止の不一致において、ＳｉＣ基板１００の表面粗さは、図１Ａ〜１Ｅに示されるプロセスの第１回目の後で、元の表面粗さの１／５まで減少する。
【００１９】
図２Ａ〜２Ｄは、たとえば第１回目の平坦化プロセスで所望の最終表面粗さが得られない場合に、平坦化プロセスが少なくともさらに１回繰り返される一実施形態を示している。
【００２０】
図２Ａは、平坦化プロセスの第１回目の終了後のＳｉＣ基板１００を示している。ＳｉＣ基板１００は、第１の犠牲材料１０８とＳｉＣ基板１００の第１の非晶質領域１１４とが湿式エッチングによって除去された後に残存する（望ましくない）表面粗さを有する。
【００２１】
図２Ｂは、残存する粗さを有するＳｉＣ基板１００の表面１０２上に新しい（追加の）犠牲材料２００が形成された後のＳｉＣ基板１００を示している。新しい犠牲材料２００は、ＳｉＣ基板１００の密度の３５％〜１２０％の間の密度を有し、本明細書における前述の説明のように平坦化することができる。スピンオンガラスおよび別のスピンオン材料などのある種類の組成物の場合は、任意選択の平坦化ステップを省略することができる。
【００２２】
図２Ｃは、イオン２０２が新しい犠牲材料２００を通過して、残存する粗さを有するＳｉＣ基板１００の表面１０２内まで注入されて、ＳｉＣ基板１００内に新しい（追加の）非晶質領域２０４が形成されるときのＳｉＣ基板１００を示している。図２Ｃ中の破線は非晶質領域２０４の底部を示している。
【００２３】
図２Ｄは、新しい犠牲材料２００と、ＳｉＣ基板１００の新しい非晶質領域２０４とが湿式エッチングによって除去されて、平坦化された上面２０６が得られた後のＳｉＣ基板１００を示している。新しい犠牲材料２００および新しい非晶質領域２０４は、同じまたは異なるエッチング溶液を用いて除去することができる。新しい犠牲材料２０４のために選択されるエッチング化学は、犠牲材料２０４の組成に依存する。
【００２４】
ある場合では、粗面１０２に加えて、ＳｉＣ基板１００は、粗面１０２またはその付近に低結晶品質の領域を有することもある。たとえば、分割／劈開、研削、および鋸引きなどのＳｉＣ結晶からＳｉＣウエハを形成する標準的な方法では、ＳｉＣウエハの加工された表面付近に微小破壊および別の損傷が生じることがある。
【００２５】
図３Ａは、粗面３０２と、低結晶品質の領域３０４とを有するＳｉＣ基板３００を示している。図１Ａ〜１Ｅおよび図２Ａ〜２Ｄと関連して前述した平坦化方法によって後に形成される非晶質領域の底部を示す図３Ａ中の破線の下まで、低結晶品質の領域３０４は延在する。
【００２６】
図３Ｂは、プラズマエッチングなどの標準的な乾式エッチングプロセスの後のＳｉＣ基板３００を示している。低結晶品質の領域３０４が破線より上に存在するように、乾式エッチングプロセスによって、粗面３０２のトポグラフィーがＳｉＣ基板３００内のより深くに転写される。これは、低結晶品質の領域３０４が、図１Ａ〜１Ｅおよび図２Ａ〜２Ｄと関連して前述した平坦化方法によって後に形成される非晶質領域中に配置されることを意味する。次に、前述の湿式エッチングに基づく平坦化方法を行って、ＳｉＣ基板３００の粗面３０２を平坦化する。ＳｉＣ基板３００の粗面３０２は、図３Ｂに示されるような先の乾式エッチングプロセスによってＳｉＣ基板３００内のより深くに転写されたため、低結晶品質の領域３０４は、前述の湿式化学エッチング方法によって除去される非晶質領域内に配置される。
【００２７】
さらに別の一実施形態では、図１Ａ〜１Ｅおよび図２Ａ〜２Ｄと関連して本明細書に前述したように粗面３０２が平坦化された後に、ＳｉＣ基板３００が標準的な乾式エッチングによって平坦化される。この方法では、粗面３０２は平坦化されているが、低結晶品質の領域３０４が、平坦化された表面３０２またはその付近に依然として存在する。後の乾式エッチングプロセスによって、平坦化された表面３０２がＳｉＣ基板３００内のより深くに転写され、同時に、低結晶品質の領域３０４が除去される。したがって、粗面上に犠牲材料を形成する前、または湿式エッチングによって犠牲材料とＳｉＣの非晶質領域とを除去した後に、ＳｉＣ基板３００の粗面３０２の乾式エッチングを行って低結晶品質の領域３０４を除去することができる。
【００２８】
図４Ａおよび４Ｂは、粗面３０２の平坦化の前に、ＳｉＣ基板３００の粗面３０２をＳｉＣ基板３００のより深くに転写するために、イオン注入および湿式化学エッチングプロセスが使用される別の方法を示している。本明細書における前述の説明のように、非晶質ＳｉＣは、湿式エッチングプロセスによって除去することができる。図４Ａに示されるように、ＳｉＣ基板３００の粗面３０２内に非晶質濃度のイオン４００を注入することによって、粗面３０２上に犠牲材料を形成する前に、粗面３０２を非晶質化することができる。図４Ｂに示されるようにＳｉＣの非晶質化領域４０２の湿式化学エッチングによって、粗面３０２のトポグラフィーがＳｉＣ基板３００内のより深くに転写され、それによって、低結晶品質の領域３０４は破線の上に移動する。前述の説明のように、これは、低結晶品質の領域３０４が、後の平坦化プロセスによって形成される非晶質領域中に配置され、そのため低結晶品質の領域３０４は、平坦化方法の一部として行われる湿式化学エッチングプロセスによって除去されることを意味する。
【００２９】
図５Ａおよび５Ｂは、ＳｉＣ基板３００の粗面３０２が平坦化された後に、低結晶品質の領域３０４が除去されるさらに別の方法を示している。この実施形態によると、図５Ａに示されるように、イオン５００がＳｉＣ基板３００の平坦化された表面５０２内に直接注入されて、ＳｉＣ基板３００内に新しい非晶質領域５０４が形成される。図５Ｂは、新しい非晶質領域５０４が湿式エッチングによって除去された後のＳｉＣ基板３００を示している。
【００３０】
図６Ａ〜６Ｅは、粗面６０２上に犠牲材料を形成する前に、ＳｉＣ基板６００の粗面６０２が部分的に平坦化される一実施形態を示している。
【００３１】
図６Ａは、部分的な平坦化の前の粗面６０２を有するＳｉＣ基板６００の一部を示している。
【００３２】
図６Ｂは、粗面６０２が部分的に平坦化された後のＳｉＣ基板６００を示している。粗面６０２を部分的に平坦化するために、限定するものではないが機械研磨、ＣＭＰなどのあらゆる標準的なＳｉＣ平坦化方法を使用することができる。一実施形態では、ＳｉＣ基板６００の粗面６０２は、部分的に平坦化される前に５μｍ〜１５μｍの間の範囲内の平均山谷間距離を有し、部分的に平坦化された後および粗面６０２上に犠牲材料を形成する前に１μｍ〜５μｍの間または０．３μｍ〜１．５μｍの間の範囲内の平均山谷間距離を有する。
【００３３】
図６Ｃは、ＳｉＣ基板６００の部分的に平坦化された粗面６０２の上に犠牲材料６０４が形成された後のＳｉＣ基板６００を示している。犠牲材料６０４は、ＳｉＣ基板６００の密度の３５％〜１２０％の間の密度を有し、前述のように、犠牲材料６０４の上面６０６の平坦性によっては平坦化することができる。スピンオンガラスおよび別のスピンオン材料などの一部の種類の組成物の場合、任意選択の平坦化ステップを省略することができる。
【００３４】
図６Ｄは、イオン６０８が、犠牲材料６０４を通過して、ＳｉＣ基板６００の部分的に平坦化された粗面６０２内まで注入されて、ＳｉＣ基板６００内に非晶質領域６１０が形成されるときのＳｉＣ基板６００を示している。図６Ｃ中の破線は、非晶質領域６１０の底部を示している。
【００３５】
図６Ｅは、犠牲材料６０４とＳｉＣ基板６００の非晶質領域６１０とが湿式エッチングによって除去されて、平坦化された上面６１２が形成された後のＳｉＣ基板６００を示している。前述の説明のように、犠牲材料６０４と非晶質領域６１０とは、同じまたは異なるエッチング溶液を使用して除去することができる。
【００３６】
本明細書で前述したイオン注入方法は、注入されるＳｉＣ基板に対してある角度で行うことができる。
【００３７】
図７は、ＳｉＣ基板７００が粗面７０２を有し、犠牲材料７０４に向かうイオンビーム７０６を発生させることによって、イオンが犠牲材料７０４を通過して粗面７０２内まで注入されて、非晶質領域７０６が形成される一実施形態を示している。犠牲材料７０４は、前述のようにＳｉＣ基板７００の密度の３５％〜１２０％の間の密度を有する。イオンビーム７０６は、図７中に概略的に示されており、ＳｉＣ技術に適したあらゆる標準的なイオン注入装置を使用して発生させることができる。イオンビーム７０６は、ＳｉＣ基板７００に対する垂直方向を基準として１度〜１０度の間の角度αで傾斜している。この実施形態では、イオン注入角度αは、ＳｉＣ基板７００の主要な結晶学的六角形方向に対して傾斜している。イオン注入プロセス中にＳｉＣ基板７００の粗面７０２の先端（山）においてチャネリング効果が生じることがあり、その逆向きの突起によってチャネリングが生じる。典型的にはＳｉＣ基板７００に対する垂直方向を基準として１〜１０度の間、たとえば約７度でイオンビーム７０６を傾斜させることによって、チャネリング効果を軽減することができる。１０度を超えるイオンビーム７００の傾斜では、チャネリング効果をさらに有意義に軽減することなく、注入深さが制限されることがある。
【００３８】
図８は、犠牲材料１０８の平坦化後、粗いＳｉＣ表面１０２の山１０４の一部が、犠牲材料１０８によってもはや覆われていない場合がある別の一実施形態を示している。この場合、図８中の破線によって示されるように、粗いＳｉＣ表面１０２の谷１０６のみが、犠牲材料１０８で満たされたままとなる。この場合は、たとえば、犠牲材料１０８の平坦化にＣＭＰを使用し、そのＣＭＰプロセスを粗いＳｉＣ表面１０２上で停止させる場合に生じ得る。この場合、平坦化作用は実現されるが、図８中の山を有する実線で示されるように、犠牲材料１０８によって粗いＳｉＣ表面１０２が完全に被覆される場合よりも平坦化作用は少ない。
【００３９】
任意選択的に、犠牲材料１０８と非晶質領域１１４とが除去された後に、さらなる平坦化ステップ（たとえばＣＭＰを使用）を含むことができる。追加の平坦化ステップを加えることによって、図８中の実線によって示される山の除去が可能となる。犠牲材料１０８および非晶質領域１１４を除去した後の、このような追加の平坦化ステップ（たとえばＣＭＰを使用）は、本明細書に記載の方法の別の実施形態に含めることもできる。あるいは、本明細書に記載の方法は、追加の平坦化ステップ、特にＣＭＰを使用する平坦化ステップをまったく含まなくてもよい。
【００４０】
「第１」、「第２」などの用語は、種々の要素、領域、区域などを記述するために使用され、限定を意図したものではない。本明細書の記述全体にわたって、同様の用語は同様の要素を意味する。
【００４１】
本明細書において使用される場合、用語「有する」（ｈａｖｉｎｇ）、「含む」（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）、「含む」（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）、「含む」（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）などは、記載の要素または特徴の存在を示すが、さらなる要素または特徴を排除するものではない、制限のない用語である。文脈が明らかに別のことを意味するのでなければ、冠詞「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、複数形を単数形とともに含むことが意図される。
【００４２】
別のことが明記されない限り、本明細書に記載の種々の実施形態の特徴を互いに組み合わせることが可能なことを理解されたい。
【００４３】
特定の実施形態が本明細書において例示され記載されてきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、示され記載された特定の実施形態の代わりに、種々の別のおよび／または同等の実施が可能であることを当業者は認識されよう。本出願は、本明細書において議論される特定の実施形態のあらゆる翻案または変形形態を含むことが意図される。したがって、本発明は請求項およびそれらの同等物によってのみ限定されることが意図される。
【符号の説明】
【００４４】
１００  ＳｉＣ基板
１０２  粗面
１０４  山
１０６  谷
１０８  犠牲材料
１１０  表面
１１２  イオン
１１４  非晶質領域
１１６  領域
１１８  上面
２００  新しい犠牲材料
２０２  イオン
２０４  新しい非晶質領域
２０６  上面
３００  ＳｉＣ基板
３０２  粗面
３０４  領域
４００  イオン
４０２  非晶質化領域
５００  イオン
５０２  平坦化された表面
５０４  新しい非晶質領域
６００  ＳｉＣ基板
６０２  粗面
６０４  犠牲材料
６０６  上面
６０８  イオン
６１０  非晶質領域
６１２  上面
７００  ＳｉＣ基板
７０２  粗面
７０４  犠牲材料
７０６  非晶質領域
７０６  イオンビーム
【図１Ａ】
2018203611.tif 000003
【図１Ｂ】
2018203611.tif 000004
【図１Ｃ】
2018203611.tif 000005
【図１Ｄ】
2018203611.tif 000006
【図１Ｅ】
2018203611.tif 000007
【図２Ａ】
2018203611.tif 000008
【図２Ｂ】
2018203611.tif 000009
【図２Ｃ】
2018203611.tif 000010
【図２Ｄ】
2018203611.tif 000011
【図３Ａ】
2018203611.tif 000012
【図３Ｂ】
2018203611.tif 000013
【図４Ａ】
2018203611.tif 000014
【図４Ｂ】
2018203611.tif 000015
【図５Ａ】
2018203611.tif 000016
【図５Ｂ】
2018203611.tif 000017
【図６Ａ】
2018203611.tif 000018
【図６Ｂ】
2018203611.tif 000019
【図６Ｃ】
2018203611.tif 000020
【図６Ｄ】
2018203611.tif 000021
【図６Ｅ】
2018203611.tif 000022
【図７】
2018203611.tif 000023
【図８】
2018203611.tif 000024
【外国語明細書】
2018203611000001.pdf
2018203611000002.pdf
2018203611000003.pdf
2018203611000004.pdf