(57)【要約】【課題】ＳｉＣ単結晶基板の活性層表面の中心線平均粗さが、０．１ｎｍ程度と、極めて平坦な表面を持つＳｉＣ単結晶基板の製造方法を提供する【解決手段】活性層を有する複数のＳｉＣ単結晶基板を回転するテンプレート上に配置して前記活性層の表面を研磨するＳｉＣ単結晶基板の製造方法において、前記ＳｉＣ単結晶基板が互いに直交する第１と第２のオリフラを持ち、前記第２のオリフラの中点と前記テンプレートの中心とを結ぶ線が前記中心から放射上になるように前記ＳｉＣ単結晶基板を前記テンプレート上に配置するＳｉＣ単結晶基板の製造方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性層を有する複数のＳｉＣ単結晶基板を回転するテンプレート上に配置して前記活性層の表面を研磨するＳｉＣ単結晶基板の製造方法において、
前記ＳｉＣ単結晶基板が互いに直交する第１と第２のオリフラを持ち、前記第２のオリフラの中点と前記テンプレートの中心とを結ぶ線が前記中心から放射上になるように前記ＳｉＣ単結晶基板を前記テンプレート上に配置するＳｉＣ単結晶基板の製造方法。
【請求項２】
前記第１のオリフラが前記ＳｉＣ単結晶基板の｛１０１０｝面の＜１１−２０＞方向に形成されており、前記第２のオリフラが前記第１のオリフラと直交する位置に形成されている請求項１に記載のＳｉＣ単結晶基板の製造方法。
【請求項３】
前記研磨がＣＭＰである請求項１に記載のＳｉＣ単結晶基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳｉＣ単結晶基板の製造方法に関し、より詳細には、ＳｉＣ単結晶基板の表面状態の改善に好適に利用できるものである。
【背景技術】
【０００２】
ＳｉＣ単結晶基板にＭＯＳＦＥＴ（金属／酸化膜／半導体電界効果トランジスタ）などの素子を作製するためには、活性層を単結晶表面に形成しなければならない。そのため、ＳｉＣ単結晶基板上に成膜されたエピタキシャル層の表層部分に不純物をイオン注入して導電型やキャリア濃度などを制御する。イオン注入を行うだけでは不純物イオンが活性化しないためアニール処理を行うが、アニール処理のため活性層表面の表面荒れが生じる。
【０００３】
このアニール処理による表面荒れを防ぐ手段として、予めにカーボン膜を活性層表面に成膜し、その後アニール処理を行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３５３７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成では、カーボン膜が成膜された活性層の中心線平均粗さ（以下Ｒａと称す）をＡＦＭ測定により測定すると、約２ｎｍ程度である。ところが、活性層のＲａが２ｎｍ程度では、形成する酸化膜の膜厚にバラツキが生じるため、ＭＯＳＦＥＴの信頼性が低下するという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ＳｉＣ単結晶基板の活性層表面のＲａが、０．１ｎｍ程度と、極めて平坦な表面を持つＳｉＣ単結晶基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明のＳｉＣ単結晶基板の製造方法は、活性層を有する複数のＳｉＣ単結晶基板を回転するテンプレート上に配置して前記活性層の表面を研磨するＳｉＣ単結晶基板の製造方法において、前記ＳｉＣ単結晶基板が互いに直交する第１と第２のオリフラを持ち、前記第２のオリフラの中点と前記テンプレートの中心とを結ぶ線が前記中心から放射上になるように前記ＳｉＣ単結晶基板を前記テンプレート上に配置することを特徴としたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のＳｉＣ単結晶基板の製造方法によれば、ＳｉＣ単結晶基板の活性層表面のＲａを０．１ｎｍ程度と極めて平坦な活性層表面にすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ＳｉＣ単結晶基板の図
【図２】ＣＭＰ装置の図
【図３】本発明の実施の形態１におけるテンプレートの図
【図４】本発明により作製されたＳｉＣ単結晶基板表面のＡＦＭによる測定結果を示す図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明のＳｉＣ単結晶基板の製造方法の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
パワーデバイス用途に使用される六方晶の結晶からなるＳｉＣ単結晶基板１の形状を図１に示す。六方晶の結晶からなるＳｉＣ単結晶基板１は、｛０００１｝Ｓｉ面（以下Ｓｉ面と称す）を基準面として＜１１−２０＞方向に数度傾くよう作製されている。ＳｉＣ単結晶基板１は、前述のとおりＳｉ面を基準面として＜１１−２０＞方向に数度傾いているが、この傾きの角度をオフ角といい六方晶の結晶からなるＳｉＣ単結晶基板１の内４Ｈのポリタイプ（結晶多形）のＳｉＣ単結晶基板１の場合には４°または８°のオフ角が一般に形成されている。
【００１２】
オフ角は、良質なエピタキシャル膜が得るために必要になる。パワーデバイスとしてＳｉＣ単結晶基板１を使用する際には、ＳｉＣ単結晶基板１の表面にＳｉＣのエピタキシャル膜を形成しなければならない。オフ角によりＳｉＣ単結晶基板１上に形成されるステップを利用してエピタキシャル膜を成膜すると、ステップに沿ってＳｉＣ単結晶基板１のポリタイプを継承したエピタキシャル膜が成膜されるため、異種ポリタイプの混在しない良質なエピタキシャル膜が得ることが出来る。ポリタイプは単結晶原子の積み重なり方の違いを示すものであり、ステップのないＳｉＣ単結晶基板１には立方晶のポリタイプが発生しやすく、良質なエピタキシャル膜を得ることが困難である。
【００１３】
このＳｉＣ単結晶基板１には、一般的にオリエンテーションフラット（以下オリフラと称す）が２箇所、図１のように設けられている。オリフラは結晶の方位を示す目印となるもので、直線状の切欠きとして形成される。この切欠きは主に半導体デバイスを作製する工程において各種基準面として利用される。また、半導体単結晶の基板作製工程においてもスライスの際の目印としても利用されている。
【００１４】
図１に示すとおり、第一オリフラ２は、は｛１０−１０｝面に＜１１−２０＞方向に設けられている。第二オリフラ３は、第一オリフラ２を基準面としてＳｉ面から見て時計方向に９０°の位置に設けられている。
【００１５】
本実施の形態において使用するＳｉＣ単結晶基板１は前記エピタキシャル膜に例えばアルミニウム等の不純物を部分的に注入し、不純物イオンドープ領域を形成させ、不純物イオンの活性化を目的としてアニール処理を行われたものになる。
【００１６】
図２に、このＳｉＣ単結晶基板１をＣＭＰ研磨するための研磨装置を示す。ＳｉＣ単結晶基板１は、テンプレート４に取り付けてあり、テンプレート４は加圧ヘッド５に取り付けられている。テンプレート４へＳｉＣ単結晶基板１を貼り付ける場合はワックスを使用してもよいが、マウンティングフィルムを使用して水の表面張力を利用して張り付けるほうがワックスによる汚染が無いので、より適している。また定盤６には研磨パッド７が貼り付けてあり、コロイダルシリカ８を滴下してＣＭＰを行っている。ＳｉＣ単結晶基板１の研磨パッド７への加圧はゴムからなるエアバック９で行われ、ＳｉＣ単結晶基板１全面に均一に圧力を与えるようになっている。エアバック９への空気の供給は空気供給路１０を通して送られる。加圧ヘッド５、定盤６はそれぞれ回転軸Ａ１１、回転軸Ｂ１２を中心に回転する。
【００１７】
図３は、本発明の第１の実施の形態におけるＳｉＣ単結晶基板１をＣＭＰする際に使用するＳｉＣ単結晶基板固定用のテンプレート４を示す。前記テンプレート４にはＣＭＰを行うＳｉＣ単結晶基板１を配置するための溝があり、溝の形状はＣＭＰを行うＳｉＣ単結晶基板１を模っている。ＳｉＣ単結晶基板１には２箇所のオリフラがあり、この溝形状にも同様にオリフラを模った形状が形成される。ただテンプレート４に形成するオリフラを模った形状の数はＳｉＣ単結晶基板１の貼り付け向きを決めることができればよいので１箇所でも２箇所でもよい。
【００１８】
このテンプレート４にＳｉＣ単結晶基板１を貼り付ける場合は、第二オリフラ３の位置はＳｉＣ単結晶基板１の中で最もテンプレート４の内側に配置する。これはＳｉＣ単結晶基板１の中で第二オリフラ３周辺部が最も速く加工され、第二オリフラ４の反対側が最も加工されにくいためである。そのため加圧ヘッド５が回転する際の周速度の差を利用し、最も加工されやすい第二オリフラ３部分を加圧ヘッド５の周速度が遅いテンプレート４の内側部分に配置し、最も加工されにくい第二オリフラ３の反対側の部分を加圧ヘッド５の周速度が速いテンプレート４の外側に配置している。ＳｉＣ単結晶基板１のテンプレート４への貼り付け位置を前述のようにすることでＣＭＰでのＳｉＣ単結晶基板１の加工量の面内バラツキを抑制することができ、より全面均一な加工量でＣＭＰできる。ＳｉＣ単結晶基板１の加工量は表面状態の変化から推測される。
【００１９】
ＳｉＣ単結晶基板１の中で第二オリフラ３周辺が加工されやすい理由は明確ではないが、ＳｉＣ単結晶基板１のＳｉ面のＣＭＰにおいてはオフ角との関係があると考えられる。すなわち、ＳｉＣ単結晶基板１のＳｉ面のＣＭＰの加工速度はＳｉＣ単結晶基板１のオフ角の影響を受けるので、オフ角が小さい場合はＳｉＣ単結晶基板１全体のＣＭＰ速度が低下し、逆にオフ角が大きい場合にはＳｉＣ単結晶基板１全体のＣＭＰ速度が上がる。従って、ＳｉＣ単結晶基板１のエピタキシャル膜成膜の際にオフ角によって形成されるステップを起点としてエピタキシャル膜が成膜されるのと同じく、ＣＭＰにおいても加工の起点にオフ角が影響を与える可能性が考えられる。ここでＳｉＣ単結晶基板１は第二オリフラ３から第二オリフラ３の反対側にかけてステップが形成されるようなオフ角が設定されているので第二オリフラ３付近から加工がスタートしやすいことが予想される。
【００２０】
また実際の現象としてテンプレート４の中央部にＳｉＣ単結晶基板１を貼り付けてＣＭＰを行った場合、第二オリフラ３近辺が最も速く表面状態が改善されることが確認された。これはＳｉＣ単結晶基板１をテンプレート４の中央部に貼り付けてＣＭＰを行った場合、第二オリフラ３付近の表面状態が最も速く改善し、第二オリフラ３の反対側の付近の表面状態の改善がＳｉＣ単結晶基板１の外周部の中では最も遅いことからも確認できる。
【００２１】
以下に、本発明のＳｉＣ単結晶基板の製造方法の一例についてさらに詳細に説明する。ＳｉＣ単結晶基板１は、４Ｈのポリタイプでオフ角は４°、エピタキシャル膜成膜後に、アルミニウムイオンを不純物としてエピタキシャル膜に注入し、その後アニール処理により活性層を形成したものを用いた。またＳｉＣ単結晶基板１のオリフラは２種類で｛１０−１０｝面に＜１１−２０＞方向に形成される第一オリフラ２と、第一オリフラ２を基準面としてＳｉ面から見て時計方向に９０°の位置に形成される第二オリフラ３となる。またＳｉＣ単結晶基板１は３インチの直径で、厚みは３５０μｍのものを使用した。
【００２２】
またテンプレート４は、図３に示すようにＳｉＣ単結晶基板１を３枚同時に貼り付け可能なものであり、ＳｉＣ単結晶基板１の第二オリフラ３がテンプレート４の内側に配置されている。このテンプレート４は、ＳｉＣ単結晶基板１の位置決めを行うガイドと実際にＳｉＣ単結晶基板１を貼り付けるマウンティングフィルム、マウンティングフィルムとガイドを保持する保持材から構成される。保持材にはガラスを、マウンティングフィルムにはニッタハース製のＲ６０１を、ガイドにはセラミックＳｉＣを使用した。またガイドの厚みは３００μｍの厚みとした。マウンティングフィルムに水の表面張力を利用して張り付けＳｉＣ単結晶基板１を貼り付け、テンプレート４を加圧ヘッド５にセットした。
【００２３】
コロイダルシリカ８にはフジミインコーポレーテッド製のＣＯＭＰＯＬ８０を使用し、研磨パッド７にはニッタハース製のＳＵＢＡ４００を使用した。加圧ヘッド５の回転数は３１ｒｐｍ、定盤６の回転数は４３ｒｐｍとし加圧ヘッド５によるＳｉＣ単結晶基板１への加圧は面圧で３５０ｇ／ｃｍ2とした。
【００２４】
以上の条件でＳｉＣ単結晶基板１にＣＭＰを行い、ＣＭＰ後の表面状態をＡＦＭ（原子間力顕微鏡）にて測定した。図４に、その測定結果を示す。
【００２５】
図４は、本発明のＣＭＰを行ったＳｉＣ単結晶基板１の中央部をＡＦＭで測定した結果の一例を示す。図示した領域のサイズは、縦横５μｍ×５μｍである。この領域の高さ方向の凹凸をＡＦＭで測定すると、Ｒａが０．０６ｎｍであった。ＡＦＭによる測定はＳｉＣ単結晶基板１の中央部と第二オリフラ３付近と第二オリフラの反対側の３箇所の領域で行った。その結果、すべての領域でのＲａは０．１ｎｍ以下であった。一方、従来行われているカーボン膜を活性層表面に成膜してからアニールを行う方法ではＳｉＣ単結晶基板１の活性層表面のＲａは約２ｎｍであった。従って、本発明を行うことにより、従来よりも極めて均一で平坦なＳｉＣ単結晶基板１の活性層表面を得ることが出来る。
【００２６】
なお、テンプレート４には３枚のＳｉＣ単結晶基板１を貼り付けてＣＭＰを行っているが、ＳｉＣ単結晶基板１のＣＭＰを行う枚数は３枚以上であっても同等の結果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明にかかるＳｉＣ単結晶基板の製造方法は、ＳｉＣ単結晶基板上に形成される活性層を平坦化する効果を有し、ＳｉＣ単結晶基板を用いたＳｉＣ半導体装置の製造方法として有用である。本発明にかかるＳｉＣ単結晶基板の製造方法は、ＳｉＣ単結晶基板の表面状態の改善効果があり、エピタキシャル膜を成膜する前のＳｉＣ単結晶基板の加工方法等の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００２８】
１  ＳｉＣ単結晶基板
２  第一オリフラ
３  第二オリフラ
４  テンプレート
５  加圧ヘッド
６  定盤
７  研磨パッド
８  コロイダルシリカ
９  エアバック
１０  エア供給路
１１  回転軸Ａ
１２  回転軸Ｂ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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