(57)【要約】【課題】面取り炭化ケイ素基板および面取り方法を提供すること。【解決手段】本発明は、本質的に単結晶である面取り炭化ケイ素基板、およびこれに対応した炭化ケイ素基板を面取りする方法に関する。炭化ケイ素基板（１００）は、主面（１０２）と、主面（１０２）に本質的に垂直な円周方向の端面表面（１１４）と、面取り周囲領域（１１０）であって、面取り周囲領域（１１０）の第１のベベル表面（１０６）が、前記主面（１０２）に対して第１のベベル角度（ａ１）を含み、面取り周囲領域（１１０）の第２のベベル表面（１０８）が、前記端面表面（１１４）に対して第２のベベル角度（ａ２）を含む、面取り周囲領域（１１０）とを備え、周囲領域の７５％超において、前記第１のベベル角度（ａ１）が、２０°〜５０°の範囲内の値を有し、前記第２のベベル角度（ａ２）が、４５°〜７５°の範囲内の値を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本質的に単結晶である炭化ケイ素基板であって、前記炭化ケイ素基板（１００）が、
主面（１０２）と、前記主面（１０２）に本質的に垂直な円周方向の端面表面（１１４）と、
面取り周囲領域（１１０）であって、前記面取り周囲領域（１１０）の第１のベベル表面（１０６）が、前記主面（１０２）に対して第１のベベル角度（ａ１）を含み、前記面取り周囲領域（１１０）の第２のベベル表面（１０８）が、前記端面表面（１１４）に対して第２のベベル角度（ａ２）を含む、面取り周囲領域（１１０）と
を備え、
前記周囲領域の７５％超において、前記第１のベベル角度（ａ１）が、２０°〜５０°の範囲内の値を有し、前記第２のベベル角度（ａ２）が、４５°〜７５°の範囲内の値を有する、炭化ケイ素基板。
【請求項２】
前記第１のベベル角度（ａ１）と前記第２のベベル角度（ａ２）の合計が、９０°未満の値（ａ１＋ａ２）を有する、請求項１に記載の炭化ケイ素基板。
【請求項３】
前記面取り周囲領域（１１０）が、前記基板（１００）の周囲の少なくとも８５％または少なくとも９５％周りに配置される、請求項１または２に記載の炭化ケイ素基板。
【請求項４】
前記第１のベベル表面（１０６）が、１０ｎｍ以下の表面粗さを有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の炭化ケイ素基板。
【請求項５】
前記第２のベベル表面（１０８）が、２５ｎｍ以下の表面粗さを有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の炭化ケイ素基板。
【請求項６】
前記基板（１００）が、４Ｈ、６Ｈ、１５Ｒ、および３Ｃを含むグループから選択されるポリタイプを有する、請求項１から５のいずれか１項に記載の炭化ケイ素基板。
【請求項７】
前記主面（１０２）と前記基板（１００）の基底格子面との間の前記傾斜角度が、０°〜８°の範囲内にある、請求項１から６のいずれか１項に記載の炭化ケイ素基板。
【請求項８】
前記基板（１００）が、少なくとも２００μｍであり、および１０００μｍ以下の厚さを有する、請求項１から７のいずれか１項に記載の炭化ケイ素基板。
【請求項９】
前記基板（１００）が、少なくとも１５０±０．２ｍｍの直径、および／または３５０±２５μｍの厚さを有する、請求項１から８のいずれか１項に記載の炭化ケイ素基板。
【請求項１０】
主面（１０２）と、前記主面に本質的に垂直な円周方向の端面表面（１１４）とを備える、本質的に単結晶の炭化ケイ素基板（１００）を面取りする方法であって、
面取り周囲領域（１１０）を作製するように前記基板を加工するステップであって、前記面取り周囲領域（１１０）の第１のベベル表面（１０６）が、前記主面（１０２）に対して第１のベベル角度（ａ１）を含み、前記面取り周囲領域（１１０）の第２のベベル表面（１０８）が、前記端面表面（１１４）に対して第２のベベル角度（ａ２）を含む、加工するステップを備え、
前記周囲領域の７５％超において、前記第１のベベル角度（ａ１）が、２０°〜５０°の範囲内の値を有し、前記第２のベベル角度（ａ２）が、４５°〜７５°の範囲内の値を有する、方法。
【請求項１１】
前記第１および第２のベベル表面（１０６、１０８）を１つの研削ステップで生成するために、前記第１および第２のベベル角度（ａ１、ａ２）に対応した加工断面を有する総形研削ホイール（１１２）が使用される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１および第２のベベル表面（１０６、１０８）が、別個のステップで、および／または別個の工具で生成される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１および第２のベベル表面を生成するために、少なくとも１つのカップホイール（１２６）が使用される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１および第２のベベル表面（１０６、１０８）が、レーザ切断デバイス（１３２）によって生成される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記炭化ケイ素基板（１００）が、ケイ素側（１０２）および炭素側（１０４）を備え、前記決定されたベベル角度（ａ１、ａ２）を有する前記面取り周囲領域（１１０）が、前記基板（１００）の前記ケイ素側（１０２）のみに配置される、請求項１０から１４のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本質的に単結晶である面取り炭化ケイ素基板に関し、これに対応した炭化ケイ素基板を面取りする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化ケイ素は、その突出した物理的、化学的、および電気的な特性により、とりわけ、パワーエレクトロニクスの半導体構成要素用、高周波構成要素用、および様々な特殊発光半導体構成要素向けの半導体基板材料として使用される。これらの製品の基礎として、理想的には純粋で欠陥のない品質を有するバルクＳｉＣ結晶が必要とされる。
【０００３】
当技術分野では知られているように、バルクＳｉＣ結晶は、一般的に物理蒸着技法によって、特にたとえば米国特許第８，８６５，３２４Ｂ２号明細書に示されるような昇華法を用いて生成される。この工程には２０００℃超の温度が必要である。物理蒸気輸送（ＰＶＴ：ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）は、本質的には昇華および再凝結の工程であり、この工程では、原材料および種結晶が、種の温度よりも原材料の温度の方が高くなるように成長炉の内側に配置され、それにより原材料が昇華し、蒸気種が発散し、種に堆積して単結晶が形成される。
【０００４】
ウエハ形状の基板を生成するために、バルクＳｉＣ結晶が、たとえばダイヤモンドワイヤソーによってスライスされる。表面は、その後の多段階の研磨ステップによって精製される。これらの工程ステップ中に基板を機械的に安定化させるために、基板の縁は通常、機械的に処理される。電子構成要素を作製するため、研磨された基板上に、薄い単結晶の層（たとえばＳｉＣまたはＧａＮ）がエピタキシャル的に堆積される。これらの層の特性、およびその結果これらの層から作製された電子構成要素の品質は、下にあるＳｉＣ基板の品質、特に主面の特性に決定的に依存する。主面の特性は、たとえば粗さ、破損、配向、および転位密度を含む。ステップフローを伴う結晶成長を実現するために、いわゆるオフ配向基板を使用し、それにより結晶のファセット成長を回避することが知られている。ステップフロー成長では、オフカットによってＳｉＣ表面上に一連のステップおよびテラスが生成され、それにより横方向の成長（ステップフロー成長）が促進されることから、エピタキシャル層の品質を改善することができる。こうして、エピタキシャル層が基板の積層順序を複製し、その結果、高品質なエピタキシャル成長が生じる。
【０００５】
本発明の文脈では、「オフ配向」という用語は、エピタキシャル層がその上で成長することになる基板の主面が、規定の格子面に対して角度を含む状態を表す。言い換えれば、主面の垂直軸は、この格子面の垂直軸と一致するようには配向されず、「オフアクシス」になるように配向される。一方、主面の垂直軸が、基底格子面の垂直軸と一致する基板は、「オンアクシス」と呼ばれる。
【０００６】
本発明の以下の説明は、主に４Ｈ−ＳｉＣ基板材料を対象としているが、本発明の有用性はこのように限定されず、本発明は、炭化ケイ素の２００個超のポリタイプの中でも多種多様な六方晶系（Ｈ）型、菱面体晶系（Ｒ）型、および立方晶系（Ｃ）型の結晶型で存在するものなど、他のタイプの炭化ケイ素基板を幅広く企図することが理解される。例示的なポリタイプは、４Ｈ−ＳｉＣ、６Ｈ−ＳｉＣ、１５Ｒ−ＳｉＣ、および３Ｃ−ＳｉＣを含む。現状では４Ｈ−ＳｉＣおよび６Ｈ−ＳｉＣが好ましく、４Ｈ−ＳｉＣが最も好ましい。
【０００７】
これに関し、オフカットのエピタキシャル成長表面は、ＳｉＣの様々な六方晶系の結晶学的形態について、六方晶系の方向の表記法に対応して、本明細書に記載されることに留意すべきである。ＳｉＣの他の結晶型、たとえば菱面体晶系、立方晶系などについては、適切なオフカット表面がこれらの平面、角度、および方向に関して、こうした他の結晶型に特有である同等の結晶学的な方向の表記法で、同様に記載されてもよい。
【０００８】
本発明は、対応する基板の形成を企図する。４Ｈ−ＳｉＣの場合には、基板はオフカットされた、すなわちその基底面の軸に対して傾斜した、平坦な成長表面（界面）を有し、この平坦な成長表面と基底面の軸との間の傾斜角度（オフカット角度）は、約０．５°〜約８°、より好ましくは４°である。基板は、＜１１００＞または＜１１２０＞の結晶方向に向かってオフカットされた（０００１）ＳｉＣ基板とすることができる。
【０００９】
ＳｉＣ単結晶、およびそれから作製される基板は、脆性が高く、延性が低い。周囲縁部の形状および品質、主に欠陥のないこと、および粗さは、基板にその後堆積するエピタキシャル層の品質に決定的な影響を及ぼすことから、基板を加工するときにこの特徴を考慮する必要がある。
【００１０】
本発明の発明者らは、ＳｉＣ結晶格子の機械的特性が異方性であり、それにより基板縁部の機械的安定性が低減することを認識していた。研磨工程中に、たとえば搬送ユニットへの接着中およびそれからの取外し中、またはかご形ロータ内での研磨ステップ中にハンドリングされるときの衝撃により、基板は、特に周囲縁部の領域において何度も機械的な力を受ける。
【００１１】
たとえば、圧痕または角度構造部は容易に割れ落ちることがあり、こうして割れまたは欠けが形成される。これにより、表面品質を低下させる擦り傷を生じさせる望ましくない粒子が発生した結果、研磨工程および表面品質が損なわれる。さらに、こうした割れおよび欠けはクラックの核も形成し、熱により引張が誘発された結果、基板の作製工程中、またはその後のエピタキシャル工程中に、完成した基板の破断を引き起こすことがある。
【００１２】
さらに、リスかご内での両面研磨工程により、ウエハ縁部内にかごが入ることにつながる恐れがある。圧痕、特に溝およびトレンチは、エピタキシャル工程にもたらされ得る汚染の発生源になることがある。
【００１３】
ＳｉＣ材料の脆性が高いことから、局所的に作用する力を最小に抑え、欠けまたは割れを回避することが、すべての工程ステップ中に必要である。その後のエピタキシャル層を堆積する工程ステップについては、主面から周囲縁部領域への滑らかな移行が、堆積層の品質を決定づける特徴である。縁部の面取りの不都合な形状は、望ましくないエピタキシャル欠陥につながることがあり、これが基板の縁部から主面内に広がる恐れがある。縁部の形状の構造的な途切れ、および結晶格子の格子面に対する表面の局所的な配向は、望ましくない結晶成長モード、たとえば変態および／もしくはポリタイプの変化の核として、または異物として作用することがある。
【００１４】
従来のウエハ作製工程では、エピタキシャル堆積の歩留まりを低下させる割れまたは破断を甘受することが多く、それにより完全な生産チェーンに対する歩留まり率の低下に対応しなくてはならない。基板の破断または欠けは、研磨中の押付け圧力などの工程パラメータを適合させることによって、一定の範囲内に低減することができる。しかし、この妥協案は、たとえば研磨ステップの必要な持続時間が長くなることにより、他のパラメータに悪影響を及ぼす。さらに、エピタキシャル工程に関しては、従来、単位当たりの面積歩留まりの低下が受け入れられている。
【００１５】
ウエハの周囲に単一の一定ベベル角度を有する面取り縁部を適用する従来のウエハ生産工程の例が、米国特許第５，８６６，４７７Ａ号明細書、および米国特許出願公開第２００８／２９３３３６Ａ１号明細書に開示されている。さらに、たとえば米国特許第６，３０２，７６９Ｂ１号明細書、および特開２００６−１２０８６５Ａに開示されているように、湾曲した面取り縁部を有するケイ素基板を作製することが知られている。これらの湾曲した縁部は、一定の角度を有していないが、継続的に変わるベベル角度を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】米国特許第８，８６５，３２４Ｂ２号明細書
【特許文献２】米国特許第５，８６６，４７７Ａ号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００８／２９３３３６Ａ１号明細書
【特許文献４】米国特許第６，３０２，７６９Ｂ１号明細書
【特許文献５】特開２００６−１２０８６５Ａ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
その結果、割れおよび欠けが回避され、同時に基板上で成長するエピタキシャル層の改善された特性を保証し、かつエピタキシャル堆積工程の歩留まりを向上させるように、改善された炭化ケイ素基板、および本質的に単結晶の炭化ケイ素基板を面取りする方法が、今なお必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この目的は、独立請求項の主題によって解決される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項の主題である。
【００１９】
本発明は、定義されたベベル角度を有する二重ベベルにより、基板縁部の最適な形状が実現されて、機械的堅牢性が保証され、これらの基板上で実行されるエピタキシャル工程の歩留まりが向上するという概念に基づいている。
【００２０】
特に、本発明は、本質的に単結晶である炭化ケイ素基板であって、主面と、主面に本質的に垂直な円周方向の端面表面と、面取り周囲領域であって、面取り周囲領域の第１のベベル表面が、前記主面に対して第１のベベル角度を含み、面取り周囲領域の第２のベベル表面が、前記端面表面に対して第２のベベル角度を含む、面取り周囲領域とを備える、炭化ケイ素基板を提供する。本発明によれば、周囲領域の７５％超において、前記第１のベベル角度は、２０°〜５０°の範囲内の値を有し、前記第２のベベル角度は、４５°〜７５°の範囲内の値を有する。
【００２１】
この構成は、機械的安定性が向上し、基板の破断、割れ、および欠けを回避することができるという利点を有する。さらに、エピタキシャル堆積ステップの歩留まりが向上する。
【００２２】
主面に隣接した第１のベベルは、化学機械研磨（ＣＭＰ）ステップにおいて研磨パッド用の定義された入口エリアを提供するという利点を有する。いわゆる回転テーブル法が、今日いくつかのＣＭＰ法で最も一般的に使用される。この方法では、パッドがテーブルに固定され、スラリーとも呼ばれる研磨懸濁液がパッドに滴下され、基板（「ウエハ」または「ディスク」と呼ばれることも多い）は、ウエハの面が下に向いた状態でパッドに押し当てられ、テーブルおよびウエハが回転する。これらの条件で、ウエハが研磨される。研磨クロスのための入口領域は、研磨工程のパラメータ、たとえば研磨クロスのタフト深さ、ならびに／または研磨懸濁液の粘度および組成に合わせて適合されることが重要である。主面と縁部領域との間で滑らかな移行を実現するために、主面とベベル表面との間のベベル角度は、明確に定義された好ましくは小さい値を有するべきである。
【００２３】
一方、第２のベベルは、基板の周囲端面の最終的な高さを定義する。ロータかご内の回転ディスクを使用したいわゆる両面研磨（ＤＳＰ）ステップについては、ロータかごへの接触によって加えられる基板に対する横方向の圧力を緩衝するために、ロータディスクの厚さに合わせてこのベース高を調整すべきである。第２のベベルは、横方向の圧力に対して端面を安定化させ、端面とベベル表面の間の第２のベベル角度が十分に小さい場合には、基板の欠け、割れ、および破断に対する機械的安定性を向上させる。
【００２４】
本開示の発明者らは、一方では主面とベベル表面の間の境界エリアの要件、および他方では端面とベベル表面の間の境界エリアの要件は、２つの定義されたベベル角度を有する二重ベベルを提供することによって、最適に満たすことができることを認識していた。当業者には、２つのみのベベル表面よりも多くのベベル表面が提供されてもよいことが明らかである。しかし、二重ベベルが好ましい。
【００２５】
本発明の有利な実施形態によれば、前記第１のベベル角度と前記第２のベベル角度の合計は、９０°未満の値を有する。合計が９０°ということは、ベベル表面が１つの平坦な表面を形成することを意味し、９０°より大きい任意の合計値は、凹んだ周囲領域を意味する。
【００２６】
本発明の有利な実施形態によれば、面取り周囲領域は、基板の総周囲の少なくとも８５％、または少なくとも９５％周りに配置される。この比較的高い割合は、面取りの機械的な安定化効果が、十分に高度な範囲まで活用されるという利点を有する。
【００２７】
さらに、本発明の一例による基板の第１のベベル表面は、好ましくは面取り周囲領域の少なくとも８０％で、１０ｎｍ以下の表面粗さを有する。面取り領域のこうした比較的滑らかな表面によって、基板上で成長するエピタキシャル層の品質がさらに向上する。さらに、第２のベベル表面は、２５ｎｍ以下の表面粗さを有してもよい。
【００２８】
既に上で述べたが、本発明の原理は、すべてのタイプの炭化ケイ素基板に適用することができ、特に、４Ｈ、６Ｈ、１５Ｒ、および３Ｃを含むグループから選択されるポリタイプを有する基板に適用することができる。
【００２９】
有利には、傾斜角度が０°〜８°の範囲にあるように、基板がオフカットされる。好ましくは、傾斜角度は４°である。しかし、当業者には、本発明がこれらの特定の値に限定されず、より大きい角度が使用されてもよいことが明らかである。
【００３０】
有利には、炭化ケイ素基板は、少なくとも２００μｍであり、および１０００μｍ以下の厚さを有する。より具体的には、炭化ケイ素基板は、少なくとも１５０±０．２ｍｍの直径、および／または３５０±２５μｍの厚さを有する。しかし、当業者には、任意の他の適切な寸法が、本発明による原理とともに使用されてもよいことが明らかである。
【００３１】
本発明はさらに、本発明による基板を作製する方法を提供する。特に、本発明は、主面と、主面に本質的に垂直な円周方向の端面表面とを備える、本質的に単結晶の炭化ケイ素基板を面取りする方法であって、
面取り周囲領域を作製するように基板を加工するステップであって、面取り周囲領域の第１のベベル表面が、前記主面に対して第１のベベル角度を含み、面取り周囲領域の第２のベベル表面が、前記端面表面に対して第２のベベル角度を含む、加工するステップを備え、
周囲領域の７５％超において、前記第１のベベル角度は、２０°〜５０°の範囲内の値を有し、前記第２のベベル角度は、４５°〜７５°の範囲内の値を有する、方法を提供する。
【００３２】
この方法は、機械的安定性が向上し、基板の破断、割れ、および欠けを回避することができるという利点を有する。さらに、エピタキシャル堆積ステップの歩留まりが向上する。
【００３３】
本発明の有利な実施形態によれば、第１および第２のベベル表面を１つの研削ステップで生成するために、前記第１および第２のベベル角度に対応した加工断面を有する総形研削ホイールが使用される。この方法は、両方のベベル表面を、単一の研削ステップにおいて単一の工具で作製することができ、したがって、処理時間および研削装置の複雑さを低減することができるという利点を有する。
【００３４】
あるいは、第１および第２のベベル表面は、別個のステップにおいて、および／または別個の工具で生成されてもよい。たとえば、第１および第２のベベル表面を生成するために、少なくとも１つのカップホイールが使用されてもよい。この解決策は、より小さくそれほど高価ではない研削ホイールを必要とするという利点を有する。
【００３５】
第１および第２のベベル表面がレーザ切断デバイスによって生成される場合には、基板を機械加工する特に正確な方法を実現することができる。これにより、精度が向上し、処理時間およびコストが低減される。レーザ技術のさらなる利点は、工具の摩滅が生じ得ないことである。
【００３６】
炭化ケイ素基板は、その格子構造により、一番外側の表面としてケイ素側および炭素側を呈する。ケイ素側は、通常、エピタキシャル層が成長する側である。本発明の有利な実施形態によれば、決定されたベベル角度を有する面取り周囲領域は、基板のケイ素側のみに配置される。一方、基板の炭素側は、いかなる任意のベベル角度を有してもよい。これにより、測定を片側のみで実行すればよいことから、処理を簡素化することができる。しかし、本発明による二重ベベルは、基板の両側に適用されてもよい。
【００３７】
添付図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部分を形成して、本発明のいくつかの実施形態を示す。これらの図面は、説明とともに、本発明の原理を説明する役割を果たす。図面は単に、本発明の作製法および使用法の好ましい代替的な例を示すことのみを目的としており、示され説明される実施形態のみに本発明を限定するものとはみなされない。さらに、実施形態のいくつかの態様は、個々に、または異なる組合せで、本発明による解決策を形成することができる。したがって以下に記載する実施形態は、単体と考えることも、それらの任意の組合せと考えることもできる。さらに、特徴および利点は、添付図面に示すように、本発明の様々な実施形態の以下のより具体的な説明から明らかになろう。図面では同様の参照符号は同様の要素を指す。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の有利な実施形態によるＳｉＣ基板の概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による面取りステップの側面概略図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による面取りステップの上面概略図である。
【図４】本発明の第２の実施形態による面取り方法の上面概略図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による面取り方法の第１のステップの側面概略図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による面取り方法の第２のステップの側面概略図である。
【図７】本発明の第３の実施形態による面取り方法の上面概略図である。
【図８】本発明の第３の実施形態による面取り方法の側面概略図である。
【図９】本発明の第４の実施形態による面取り方法の上面概略図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態による面取り方法の第１のステップの側面概略図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態による面取り方法の第２のステップの側面概略図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態による面取り方法の上面概略図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態による面取り方法の側面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
ここで、図面を参照し、まず図１を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。
【００４０】
図１は、本発明の第１の有利な実施形態によるＳｉＣ基板１００を示す。本発明による概念を示すために、すべての図面において寸法は原寸に比例していないことに留意しなくてはならない。特に、基板の厚さは、直径に比べて極めて大きく示される。
【００４１】
ＳｉＣ基板は、第１の表面１０２および第２の表面１０４を有する（図２を参照）。以下では、第１の表面１０２を主面と呼び、第２の表面１０４を下面と呼ぶ。通常、第１の表面１０２は、ＳｉＣ基板１００のケイ素表面であり、第２の表面１０４は、基板１００の炭素表面である。主面１０２は、エピタキシャル層がその後堆積される面である。上で述べたように、ＳｉＣ基板１００は、基底格子面に対して傾斜角度４°でオフカットされてもよい。傾斜角度により、エピタキシャル成長はステップフロー成長として生じる。
【００４２】
基板を機械的に安定化させるために、本質的に円形のウエハの周囲領域に、面取り領域１１０が設けられる。本発明によれば、面取り領域１１０は、第１のベベル表面１０６および第２のベベル表面１０８を備える。第１のベベル表面１０６は、主面１０２に対して第１のベベル角度ａ１を含む。第２のベベル表面１０８は、端面１１４に対して第２のベベル角度ａ２を含む。この二重面取りを施すことによって、第１の厚さ低減ｄ１および第２の厚さ低減ｄ２が、基板１００の総厚さから差し引かれる（図１では、基板の総厚さの半分が、ｄ＿ｓｕｂｓｔｒａｔｅ／２によって示される）。その結果、端面１１４は、ｄ３で示される残りのベース高さを有する。
【００４３】
本発明によれば、端面１１４のベース高さｄ３は、ＤＳＰ工程に使用されるロータ板の厚さに合わせて調整されるべきである。これにより、ロータかごとの接触によって生成される基板に対する横方向の圧力を、高度な範囲まで緩衝することができる。有利には、総ベース高さ２×ｄ３は、基板の総厚さの少なくとも３分の１になる。
【００４４】
有利には、角度ａ１およびａ２は、様々な要件に適合するように選択される。まず、第１のベベル表面１０６は、化学機械研磨ステップを実行するときに、研磨クロスのための定義された入口を提供することが意図される。角度ａ１は、研磨工程に応じて選択される。特に、基板の主面１０２から面取り領域１１０への均一な移行を実現するために、明確に定義された小さい角度ａ１が必要である。さらに、第１のベベル表面１０６の寸法は、研磨工程の特性、たとえば研磨クロスのタフト深さ、ならびに／または研磨懸濁液の粘度および組成にも依存する。
【００４５】
第２に、第２のベベル表面１０８は、両面研磨工程中に生じる横方向の圧力に対して端面１１４を安定化させる。小さい角度ａ２を適用することにより機械的安定性を改善できることが示され得る。これにより、基板の割れ、欠け、および破断を低減することができる。
【００４６】
本発明によれば、第１のベベル角度ａ１は２０°〜５０°の範囲にあり、第２のベベル角度ａ２は、４５°〜７５°の範囲にある。幾何学的に明らかな考察から、角度ａ１とａ２の合計が９０°未満でなくてはならないことが導かれ得る。特に、ａ１＋ａ２＝９０°という合計は、２つのベベル表面１０６、１０８が１つの一体表面を形成する事例を意味する。ａ１＋ａ２の合計が９０°よりも大きい場合、これは面取り領域が凹状であることに等しい。
【００４７】
図１による図示した形状を実現することにより、製造工程に起因する典型的な応力効果を、最大限可能な範囲まで緩衝することができる。小さいベベル角度ａ２を、それに隣接した端面表面１１４とベベル表面１０８の間に設けると、高い支持力を得ることが可能になるので、縁部の機械的な負荷容量を増大させることができる。これにより、本発明の革新によって、基板作製中、およびエピタキシャル処理を実行しているときのハンドリング中に、割れおよび破断が原因で生じる歩留まり損失が最小に抑えられる。両側の研磨ステップを実行するときには、ロータかごは垂直方向の力を加えることができない。
【００４８】
基板１００の主面１０２（および下面１０４）から縁部に向かって、圧痕、溝、または擦り傷のない滑らかな移行を保証することによって、ばらけた粒子、およびそれによって生じる擦り傷を回避することができるので、研磨工程中に表面品質が損なわれることがない。さらに、潜在的な汚染源が、その後の工程ステップに残らない。
【００４９】
一代替形態によれば、面取り領域１１０のこの特定の寸法は、ケイ素側１０２にのみ適用され、炭素側１０４には任意の面取りが施されてもよい。しかし、当然ながら下面側にも二重ベベル表面取りが施されてもよく、ケイ素側のベベル角度と対称の面取りであっても、ケイ素側のベベル角度とは異なる面取りであってもよい。
【００５０】
さらに、ケイ素基板１００は、たとえば少なくとも１５０ｍｍの直径、および１０００μｍ以下、少なくとも２００μｍ、好ましくは３５０±２５μｍの厚さを有する。有利には、第１のベベル表面は、その面積の少なくとも８０％に１０ｎｍ以下の粗さを有し、第２のベベル表面は、その面積の少なくとも８０％に２５ｎｍ以下の粗さを有する。基板のプロトタイプは、たとえば４Ｈ、６Ｈ、１５Ｒとすることができ、好ましくは４Ｈである。主面と基底格子面の配向との間の傾斜角度（オフカット角度）は、好ましくは４°であるが、０°〜８°の任意の値を取ってもよい。
【００５１】
図２〜図１３を参照して、本発明による基板を生産するためのいくつかの考えられる作製方法をここで説明する。
【００５２】
本発明による面取り方法の第１の実施形態を図２および図３に示す。この第１の技法によれば、総形研削ホイール１１２は、その周囲周りに研削溝１１６が設けられている。研削溝１１６は傾斜面１１８を有し、この傾斜面１１８は、ホイール１１２のそれぞれ径方向軸および回転軸に対する所望の角度ａ１および角度ａ２を含む。
【００５３】
研削ホイール１１２を第１の方向１２０（たとえば時計回り方向）に回転させ、同時に、基板１００を反対方向（たとえば反時計回り）に回転させ、基板１００を研削ホイール１１２の中心に向かって矢印１２４によって示されるように進めることにより、図１による両方のベベル表面１０６、１０８を、１つの加工ステップで基板１００に機械加工することができる。さらに、本発明による二重ベベル表面を、基板１００のケイ素表面１０２と炭素表面１０４にワンステップで適用することができる。
【００５４】
この解決策の欠点は、高価な、正確に作製された傾斜した研削面１１８を有するかなり大きい研削ホイール１１２を作製しなくてはならず、摩滅したときこれを容易に再生できないことからわかる。
【００５５】
これらの欠点を克服するために、カップホイール１２６または他の小角度研削盤を用いる図４〜図６に示す技法を適用することができる。基板１００および研削ホイール１２６は、異なる方向に回転する。この方法によれば、基板１００は、カップホイール１２６に向かう方向１２４に進められる。カップホイール１２６は、その研削面１３０が、基板１００の回転軸１２８に対して規定の角度にある状態で配置される。こうして、２つのベベル表面を２つの別個のステップで機械加工することができる。有利には、基板１００の回転軸１２８に対して角度ａ２を有する第２のベベル表面１０８が、（図５に示すステップで）最初に機械加工される。次のステップ（図６に示す）において、カップホイール１２６は、基板１００の主面１０２に対して角度ａ１を含むように傾けられ、基板が研削ホイール１２６に向かって方向１２４に動かされ、それにより第１のベベル表面が機械加工される。
【００５６】
時間を節約するために、カップホイール１２６を使用する研削方法は、回転する基板１００の周囲領域に配置された２つのカップホイール１２６ａ、１２６ｂを使用して実行されてもよい。この配置を、図７（上面図）および図８（側面図）に示す。有利には、第１のカップホイール１２６ａは、回転軸１２８に対して角度ａ２を含むように傾けられ、第２のカップホイール１２６は、基板の主面１０２に対して角度ａ１を含むように傾けられる（言い換えれば、第２のカップホイール１２６は、回転軸１２８に対して角度（９０°−ａ１）を含む）。
【００５７】
図４〜図６、および図７〜図８に示される実施形態では、基板１００の上側１０２だけが、本発明による二重ベベル表面１０６、１０８を有するように機械加工される。下側１０４は、当然ながら同じ面取り手順を受けてもよく、またはより単純な面取り部が設けられてもよい。
【００５８】
あらゆる機械的な研削ホイールは、使用中に摩滅するという欠点を有する。このことは、極度の硬さを有する炭化ケイ素基板には特に当てはまる。結果として、有利な実施形態によれば、ベベル表面１０６、１０８は、図９の上面図に示すようにレーザ切断デバイス１３２を使用することによって作製される。基板１００は、矢印１２２によって示すように回転し（この矢印は、示されるように時計回りであってもよいが、反時計回りでもよい）、レーザビーム１３４は、ある角度で基板１００の中心に向かって方向付けられる。
【００５９】
本発明による２つの異なるベベル角度ａ１およびａ２を生成するために、レーザ切断デバイス１３２は、まず、図１０に示すように基板１００の回転軸に対して角度ａ２で放射１３４を発するように配置され、それにより、基板１００がビーム１３４に向かって方向１２４に進められたとき、第２のベベル表面１０８が生成される。
【００６０】
次のステップ（図１１に示す）では、主面１０２に対して角度ａ１で発せられる放射１３４を用いて、レーザ切断デバイス１３２によって基板１００が機械加工される。
【００６１】
レーザ切断技法は、当然ながら、図１２の上面図および図１３の側面図によって示すように、１つの加工ステップ内で実行されてもよい。
【００６２】
本発明のこの実施形態によれば、レーザ切断デバイス１３２は、放射１３４が発せられる角度を変えることができるように、回転可能である。たとえば、まず、回転軸１２８に対して角度ａ２を有する第２のベベル表面が機械加工され、次に、主面１０２に対して角度ａ１を有する第１のベベル表面を形成するように、このレーザ切断デバイス１３２が（破線によって示されるように）傾けられる。
【符号の説明】
【００６３】
１００  ＳｉＣ基板
１０２  主面、Ｓｉ側
１０４  下面、Ｃ側
１０６  第１のベベル表面
１０８  第２のベベル表面
１１０  面取り領域
１１２  総形研削ホイール
１１４  端面表面
１１６  研削溝
１１８  傾斜した研削面
１２０  研削ホイールの回転方向
１２２  基板の回転方向
１２４  基板の進行方向
１２６、１２６ａ、１２６ｂ  カップホイール
１２８  基板の回転軸
１３０  研削面
１３２  レーザ切断デバイス
１３４  レーザビーム
ａ１  第１のベベル角度
ａ２  第２のベベル角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【外国語明細書】
2019210206000001.pdf