(57)【要約】【課題】極性面を有し化学的安定性の高い半導体ウェハをより良好にエッチングする技術を提供する。【解決手段】極性面を有する半導体ウェハをエッチングするため、まず、アルカリ金属ハロゲン化物を含むエッチング剤を準備する。そして、溶融したエッチング剤にエッチング対象となる半導体ウェハを浸漬する。このように半導体ウェハを溶融したエッチング剤に浸漬することにより、半導体ウェハは良好にエッチングされる。【選択図】図２
2015012124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
極性面を有する半導体ウェハのエッチング方法であって、
アルカリ金属ハロゲン化物を含むエッチング剤を準備し、
溶融した前記エッチング剤に前記半導体ウェハを浸漬することにより前記半導体ウェハをエッチングする、
半導体ウェハのエッチング方法。
【請求項２】
前記エッチング剤は、さらに、アルカリ金属水酸化物を含んでいる、請求項１記載の半導体ウェハのエッチング方法。
【請求項３】
前記エッチング剤に対する、前記アルカリ金属水酸化物の重量比は、０．２％から２％までの範囲である、請求項２記載の半導体ウェハのエッチング方法。
【請求項４】
前記エッチングは、９００℃から１２００℃までの範囲の温度で行われる、請求項１ないし３のいずれか記載の半導体ウェハのエッチング方法。
【請求項５】
前記エッチングは、９００℃以下の温度で行われる、請求項１ないし３のいずれか記載の半導体ウェハのエッチング方法。
【請求項６】
前記半導体ウェハは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）と、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）およびこれらの混晶と、からなる群から選択される半導体のウェハである、請求項１ないし５のいずれか記載の半導体ウェハのエッチング方法。
【請求項７】
半導体ウェハの製造方法であって、
半導体ウェハを機械的表面加工する工程と、
機械的表面加工された半導体ウェハを請求項１ないし４のいずれか記載のエッチング方法によりエッチングする工程と、
エッチングされた半導体ウェハを化学機械研磨する工程と、
を含む、
半導体ウェハの製造方法。
【請求項８】
前記半導体ウェハは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）と、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）およびこれらの混晶と、からなる群から選択される半導体のウェハである、請求項７記載の半導体ウェハの製造方法。
【請求項９】
請求項７または８記載の製造方法で製造された半導体ウェハ。
【請求項１０】
半導体ウェハの結晶欠陥の検出方法であって、
半導体ウェハを請求項１ないし３および請求項５のいずれか記載のエッチング方法によりエッチングする工程と、
前記エッチングにより発生したエッチピットを観察する工程と、
を含む、
半導体ウェハの結晶欠陥の検出方法。
【請求項１１】
前記半導体ウェハは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）と、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）およびこれらの混晶と、からなる群から選択される半導体のウェハである、請求項１０記載の半導体ウェハの結晶欠陥の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体ウェハをエッチングする技術に関し、特に極性面を有する半導体ウェハをエッチングする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化ケイ素（ＳｉＣ）は、高い熱的・化学的安定性、ダイヤモンドに次ぐ高い強度、高い耐放射線性を有している。さらに、ＳｉＣは、シリコン（Ｓｉ）やガリウム砒素（ＧａＡｓ）等の既存の半導体材料に比べて、広いバンドギャップ、高い絶縁破壊電界強度、高い熱伝導率等の優れた物性を有している。ＳｉＣは、このように優れた特性を有しているため、ＳｉＣを用いることにより、ＳｉやＧａＡｓでは実現が困難な、高出力、高周波、高耐圧、高耐環境性を有する半導体素子を実現することか可能となる。そのため、ＳｉＣには、大電力制御や省エネルギーを可能とするパワーデバイス材料、高速大容量通信用のデバイス材料、車載用の耐熱性デバイス材料、耐放射線デバイス材料等の広い範囲において、次世代の半導体材料としての期待が高まっている。
【０００３】
しかしながら、ＳｉＣは、高い硬度を有する脆性材料であるため、ＳｉＣウェハを製造する際の機械加工により、加工面から多くの結晶欠陥が導入される。このように、結晶欠陥が導入されることにより、機械加工を行ったＳｉＣウェハの表面には、エピタキシャル成長膜に悪影響を及ぼす虞があるダメージ層が形成される可能性がある。
【０００４】
このようなダメージ層を除去する一方法としては、化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）を行うことが考えられるが、ＳｉＣは高い化学的安定性を有しているため、ＣＭＰの研磨速度は非常に遅くなり、ＣＭＰのみでダメージ層を除去することは困難である。また、ダメージ層を除去する別の方法としては、等方的なエッチングをすることが考えられる。ＳｉＣの等方的エッチングの可能性を示す現象として、非特許文献１では、従来から結晶欠陥の顕在化に利用されている非等方的な溶融ＫＯＨエッチングを６００℃以上の温度で行うことにより、エッチングが等方的に変化することが報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Y. Yao, Y. Ishikawa, Y. Sugawara, H. Saitoh, K. Danno, H. Suzuki, Y. Kawai and N. Shibata: Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 50 (2011), p. 075502-1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、溶融ＫＯＨエッチングによりＳｉＣを等方的にエッチングする技術は未だ確立されておらず、現状では、ダメージ層の除去が困難である状況は変わっていない。この問題は、ＳｉＣウェハを製造する場合のみならず、窒化ガリウム（ＧａＮ）等の極性面を有しエッチングが困難な種々の半導体材料に共通する。
【０００７】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、極性面を有し化学的安定性の高い半導体ウェハをより良好にエッチングする技術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】
【０００８】
上記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明は、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］
極性面を有する半導体ウェハのエッチング方法であって、アルカリ金属ハロゲン化物を含むエッチング剤を準備し、溶融した前記エッチング剤に前記半導体ウェハを浸漬することにより前記半導体ウェハをエッチングする、半導体ウェハのエッチング方法。この適用例によれば、少なくとも一方の極性面については、十分に速いエッチングレートで等方的にエッチングをすることが可能になる。
【００１０】
［適用例２］
前記エッチング剤は、さらに、アルカリ金属水酸化物を含んでいる、適用例１記載の半導体ウェハのエッチング方法。この適用例によれば、半導体ウェハが有する２つの極性面のいずれにおいても、十分に速いエッチングレートで等方的にエッチングをすることが可能になる。
【００１１】
［適用例３］
前記エッチング剤に対する、前記アルカリ金属水酸化物の重量比は、０．２％から２％までの範囲である、適用例２記載の半導体ウェハのエッチング方法。この適用例によれば、等方的なエッチングを安定的に行うことができる。
【００１２】
［適用例４］
前記エッチングは、９００℃から１２００℃までの範囲の温度で行われる、適用例１ないし３のいずれか記載の半導体ウェハのエッチング方法。この適用例によれば、エッチピットの発生が抑制されるので、エッチング後の半導体ウェハの平坦性をより高くすることができる。
【００１３】
［適用例５］
前記エッチングは、９００℃以下の温度で行われる、適用例１ないし３のいずれか記載の半導体ウェハのエッチング方法。この適用例によれば、エッチピットの発生を促進することができるので、より容易に結晶欠陥の顕在化することができる。
【００１４】
［適用例６］
半導体ウェハの製造方法であって、半導体ウェハを機械的表面加工する工程と、機械的表面加工された半導体ウェハを適用例１ないし４のいずれか記載のエッチング方法によりエッチングする工程と、エッチングされた半導体ウェハを化学機械研磨する工程と、を含む、半導体ウェハの製造方法。この適用例によれば、機械的表面加工により結晶欠陥が導入されたダメージ層をエッチングで除去することができるので、化学機械研磨に要する時間を短縮することができる。そのため、原子レベルで平坦な面を有する半導体ウェハをより容易に製造することができる。
【００１５】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、半導体ウェハのエッチング方法、そのエッチング方法を用いた半導体ウェハの製造方法、その製造方法で製造された半導体ウェハ、半導体ウェハの結晶欠陥検出方法、等の態様で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態におけるウェハ製造工程を示す工程図。
【図２】ウェハ製造工程におけるエッチング工程の具体例を示す説明図。
【図３】第１実施形態の実施例におけるＳｉＣウェハＳｉ面のＡＦＭ観察画像。
【図４】第１実施形態の実施例におけるＳｉＣウェハＣ面のＡＦＭ観察画像。
【図５】第２実施形態の実施例におけるＳｉＣウェハＳｉ面のＡＦＭ観察画像。
【図６】第２実施形態の実施例におけるＳｉＣウェハＣ面のＡＦＭ観察画像。
【図７】ＫＯＨ重量比とエッチングレートとの関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施形態：
Ａ１．ＳｉＣウェハの製造工程：
Ａ２．エッチング工程：
Ａ３．第１実施形態の実施例：
Ｂ．第２実施形態：
Ｂ１．エッチング剤：
Ｂ２．第２実施形態の実施例：
Ｃ．他の適用形態：
Ｄ．変形例：
【００１８】
Ａ．第１実施形態：
Ａ１．ＳｉＣウェハの製造工程：
図１は、本発明の第１実施形態における炭化ケイ素（ＳｉＣ）ウェハの製造工程（以下、単に「ウェハ製造工程」とも謂う）を示す工程図である。図１（ａ）ないし（ｅ）は、各工程におけるワーク（ＳｉＣインゴットおよびＳｉＣウェハ）の形態を示している。また、図１（ｂ）ないし（ｅ）において、破線は、各工程の実行前（すなわち、前工程の実行後）におけるワークの形態を示し、実線は、各工程の実行後におけるワークの形態を示している。
【００１９】
第１実施形態において、ＳｉＣウェハは、単結晶のＳｉＣインゴットから製造される。ＳｉＣインゴットは、例えば、ＳｉＣの原料粉末を加熱・昇華させ、昇華させたガスを種結晶上で結晶成長させることにより形成される。種結晶は、結晶成長が行われる面（成長面）が概ね当該種結晶の（０００１）面（いわゆるＳｉ面）となるように切断・配置される。これにより、後述するスライシングにより得られるＳｉＣウェハは、Ｓｉ面と（０００−１）面（いわゆるＣ面）とを有するＳｉＣウェハとなる。ここで、結晶方位等における「−」の表記は、次の数字の上に横線を付す本来の表記を代替する表記であり、この代替表記を本明細書等を通じて使用する。
【００２０】
種結晶上で成長したＳｉＣインゴットは、円柱状に加工される。図１（ａ）に示すように、円柱状のＳｉＣインゴット９０をワイヤソー等の切断装置を用いて一定の間隔に切断すること（スライシング）により、円盤状のＳｉＣウェハ（スライスウェハ）９１が得られる。一般的に、スライスウェハ９１は、切断装置の構成上、最終的に製造されるＳｉＣウェハよりも厚くなる。また、スライスウェハ９１には、図１（ｂ）の破線で示すように、うねりが発生する。
【００２１】
スライスウェハ９１を所望の厚さにし、スライスウェハ９１に発生したうねりを除去するため、第１実施形態では、スライスウェハ９１の両面を研削（グラインディング）する。スライスウェハ９１を研削することにより、図１（ｂ）に示すように、うねりが除去された所望の厚さのＳｉＣウェハ（研削ウェハ）９２が得られる。研削は、例えば、スライスウェハ９１を回転させながら、反対方向に回転する環状の砥石をスライスウェハ９１に押し当てることにより行うことができる。研削に使用される砥石としては、スライスウェハ９１の薄厚化とうねりの除去を迅速に行うため、例えば、粒度が＃３００程度の粗いダイヤモンド砥粒を樹脂で固めた砥石が使用される。研削に用いる砥石に粗いダイヤモンド砥粒を用いているため、研削ウェハ９２の表面には、図１（ｃ）の破線で示すように、凹凸が生じる。
【００２２】
研削ウェハ９２に生じた凹凸を除去するため、第１実施形態では、研削ウェハ９２の両面を機械研磨（ＭＰ：Mechanical Polishing）する。研削ウェハ９２を機械研磨することにより、図１（ｃ）に示すように、研削ウェハ９２に生じた凹凸が除去されたＳｉＣウェハ（ＭＰウェハ）９３が得られる。機械研磨は、例えば、定盤に貼り付けられた研磨パッドに研削ウェハ９２を押し当てた状態で、ダイヤモンド砥粒を含む研磨剤を研磨パッドに滴下しつつ、定盤と研削ウェハ９２とをそれぞれ回転させることにより行うことができる。なお、研磨剤に含まれるダイヤモンド砥粒の粒度は、ＭＰウェハ９３に要求される表面粗さ、研削ウェハ９２の表面粗さ、機械研磨の研磨速度等に基づいて、適宜（例えば、＃４０００）設定される。
【００２３】
ＭＰウェハ９３の表面粗さは、粒度の細かいダイヤモンド砥粒を用いることにより、十分に小さく（Ｒａ＜３ｎｍ）することが可能である。しかしながら、砥粒の硬度が高いために、ＭＰウェハ９３の表面には、図１（ｄ）の破線で示すように、２ｎｍから１０ｎｍの深さのスクラッチ傷ＳＣＲが発生する。また、ＳｉＣ自体が硬くて脆い材料であるため、機械研磨の際に結晶欠陥が導入され、ＭＰウェハ９３の表面に、数μｍから十数μｍの厚さのダメージ層ＤＭＧが発生する。なお、スクラッチ傷ＳＣＲおよびダメージ層ＤＭＧは、機械研磨を行ったＭＰウェハ９３の両面に発生するが、図１（ｄ）では、図示の便宜上、ＭＰウェハ９３の一方の表面に生じたスクラッチ傷ＳＣＲおよびダメージ層ＤＭＧを図示している。
【００２４】
ＭＰウェハ９３の表面に発生したスクラッチ傷ＳＣＲおよびダメージ層ＤＭＧを除去するため、第１実施形態では、ＭＰウェハ９３の表面を等方的にエッチングする。このエッチングにより、スクラッチ傷ＳＣＲおよびダメージ層ＤＭＧを除去したＳｉＣウェハ（エッチドウェハ）９４が得られる。なお、エッチングの具体的な方法については、後述する。
【００２５】
第１実施形態におけるエッチングでは、Ｃ面のエッチングに若干の異方性があるため、Ｃ面にスクラッチ傷ＳＣＲに沿ったエッチピットが発生する場合がある。しかしながら、一般的に、半導体装置の製造で行われるエピタキシャル成長等は、Ｓｉ面に対して行われる。そのため、Ｃ面におけるエッチピットの発生は、通常、問題にならない。なお、第１実施形態では、等方的なエッチングを行っているが、ダメージ層ＤＭＧが除去されたエッチドウェハ９４の表面（Ｓｉ面）には、図１（ｄ）に示すように、多孔質状の凹凸（Ｒａ≒３ｎｍ）が生じる場合がある。
【００２６】
エッチドウェハ９４の表面（Ｓｉ面）に発生した多孔質状の凹凸を除去するため、第１実施形態では、エッチドウェハ９４の表面を化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）する。これにより、エッチドウェハ９４の表面に発生した凹凸が除去され、原子レベルで平坦な面（平坦面）を有するＳｉＣウェハ（ＣＭＰウェハ）９５が得られる。化学機械研磨は、研磨剤として酸化性を有する薬液（例えば、特開２００６-１２１１１１号公報参照）を用いる他は、機械研磨と同様にして行うことができる。
【００２７】
一般に、化学機械研磨の研磨速度は、機械研磨と比べて非常に遅く（通常、５００ｎｍ／ｈ）、数μｍから十数μｍの厚さのダメージ層ＤＭＧを化学機械研磨で除去することは容易ではない。これに対し、第１実施形態では、エッチングによりダメージ層ＤＭＧを除去しているので、化学機械研磨は、エッチドウェハ９４の表面に発生した凹凸を十分に除去できる厚さ（例えば、０．２μｍ）分の研磨ができればよい。そのため、化学機械研磨に要する時間を短縮できるので、平坦面を有するＳｉＣウェハをより容易に製造することができる。
【００２８】
Ａ２．エッチング工程：
図２は、第１実施形態のウェハ製造工程におけるエッチング工程の具体例を示す説明図である。第１実施形態において、エッチングは、マッフル炉２０を用い、空気雰囲気中で加熱・融解した塩化カリウム（ＫＣｌ）中にＭＰウェハ９３を浸漬することにより行われる。
【００２９】
具体的には、まず、ヒータ２２に囲まれたマッフル炉２０の炉内２４に配置され、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のＫＣｌに対する耐食性を有する素材からなる坩堝３０に、固体のＫＣｌ（固体ＫＣｌ）およびＭＰウェハ９３を装入する（図２（ａ））。次いで、マッフル炉２０のヒータ２２に通電して炉内２４を昇温する。炉内２４の温度（炉内温度）がＫＣｌの融点（７７６℃）を超えると、図２（ｂ）に示すように、坩堝３０に装入された固体ＫＣｌが融解して、液状の溶融ＫＣｌ中にＭＰウェハ９３が浸漬された状態となる。
【００３０】
昇温は、ＫＣｌが融解した後も、炉内温度が所定のエッチング温度（後述する）に到達するまで継続される。炉内温度がエッチング温度に到達した後、所定の保持時間（例えば、１時間）炉内温度をエッチング温度に保持することにより、ＭＰウェハ９３の表面はエッチングされ、エッチドウェハ９４が得られる。なお、保持時間は、溶融ＫＣｌによるＳｉＣウェハのエッチングレートと、ダメージ層ＤＭＧ（図１（ｄ））の厚さとに基づいて、適宜変更される。
【００３１】
保持時間の経過後、炉内２４は降温される。降温により、炉内温度がＫＣｌの融点を下回ると、図２（ｃ）に示すように、坩堝３０中の溶融ＫＣｌが固化して、固体ＫＣｌ中にエッチドウェハ９４が埋め込まれた状態となる。炉内温度が略室温になった後、固体ＫＣｌとエッチドウェハ９４は、水中に投入される。これによりエッチドウェハ９４を覆う固体ＫＣｌが溶解し、図２（ｄ）に示すように、エッチドウェハ９４が取り出される。
【００３２】
エッチング温度は、ＫＣｌの融点（７７６℃）から１３００℃の範囲で適宜設定することが可能である。但し、エッチング温度が低くなると、結晶欠陥近傍での異方性エッチングを促進する化学エッチングの成分が強くなり、等方性エッチングを促進する電気化学エッチングの成分が弱くなる。そのため、低いエッチング温度では、エッチドウェハ９４の表面にエッチピットが発生する虞がある。エッチング温度は、このような特性を考慮して、例えば、９００℃以上とするのが好ましい。また、エッチング温度が沸点（１４２０℃）に近くなると、ＫＣｌの蒸気圧が急激に上昇する。エッチング温度は、このようにエッチングの状態に影響を及ぼす虞のある急激な変化を抑制するため、例えば、１２００℃以下とするのが好ましい。
【００３３】
なお、図２の例では、エッチング用の薬剤（エッチング剤）としてＫＣｌを利用しているが、ＫＣｌに換えて、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、フッ化カリウム（ＫＦ）、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）等の種々のアルカリ金属ハロゲン化物（アルカリハライド）を利用することもできる。また、複数のアルカリ金属ハロゲン化物を混合したものをエッチング剤として用いることも可能である。但し、入手がより容易である点で、ＫＣｌとＮａＣｌとの少なくとも一方をエッチング剤として使用するのが好ましい。
【００３４】
また、図２の例では、予め固体ＫＣｌおよびＭＰウェハ９３を坩堝３０に装入し、その坩堝３０をマッフル炉２０で加熱することによりエッチングを行っているが、エッチングの方法はこれに限定されない。例えば、特開２０１１-１５１３１７号公報に開示されているように、予めエッチング剤を融解し、融解されたエッチング剤中にＭＰウェハ９３を浸漬するものとしても良い。
【００３５】
上述のように、第１実施形態のウェハ製造工程では、化学機械研磨に先立ってエッチングを行うことにより、機械研磨で生じた数μｍから十数μｍの厚さのダメージ層ＤＭＧ（図１（ｄ））の除去を行っているので、化学機械研磨は、エッチドウェハ９４の表面に生じた微細な凹凸を除去できればよい。そのため、第１実施形態によれば、化学機械研磨における研磨量を少なくすることができるので、研磨速度が遅い（通常、５００ｎｍ／ｈ）化学機械研磨によりダメージ層ＤＭＧを除去する場合に比べて短時間で原子レベルで平坦な面を有するＳｉＣウェハ（ＣＭＰウェハ）９５を得ることができる。
【００３６】
さらに、第１実施形態によれば、化学機械研磨において厚いダメージ層ＤＭＧを除去する場合と比べて研磨剤廃液の発生量を低減することができる。一般に、化学機械研磨に使用される研磨剤には、クロム（Ｃｒ）やマンガン（Ｍｎ）などの重金属が含まれているため、研磨剤廃液の処理は、重金属を含んでいることを考慮して行われる。一方、エッチングにより発生する廃液（エッチング廃液）には、アルカリ金属ハロゲン化物と、ＳｉＣウェハに由来するシリコン（Ｓｉ）および炭素（Ｃ）と、極めて微量のドーパント元素のみが含まれる。そのため、エッチング廃液の処理は、化学機械研磨の研磨剤廃液より簡易な態様で行うことができる。このように、エッチングによりダメージ層ＤＭＧを除去する第１実施形態によれば、処理が容易なエッチング廃液が発生するものの、処理が必ずしも容易でない研磨剤廃液の発生量を低減できるので、ウェハ製造工程で排出される廃液の処理がより容易となる。
【００３７】
なお、第１実施形態では、研削（図１（ｂ））と機械研磨（図１（ｃ））とを１回ずつ行っているが、研削と機械研磨との少なくとも一方を複数回行うものとしても良い。研削と機械研磨との一方のみを複数回行い、他方を省略することも可能である。これらの場合、砥石や研磨剤に含まれる砥粒の粒度は、工程が進むに従って、粗いものから細かいものに順次変更される。なお、研削および機械研磨は、いずれも機械的な方法によりＳｉＣウェハの表面を加工する手段であるので、合わせて「機械的表面加工」とも謂うことができる。
【００３８】
Ａ３．第１実施形態の実施例：
第１実施形態の実施例では、まず、機械研磨された市販の４Ｈ−ＳｉＣウェハ（ＭＰウェハ）を準備した。準備したＳｉＣウェハは、｛０００１｝面から［１１−２０］方向へ４°のオフ角がつけられたＳｉ面とＣ面とを有するＳｉＣウェハである。この準備されたＳｉＣウェハの機械研磨されたままの表面（Ｓｉ面とＣ面との両面）の形態を、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Atomic Force Microscope）を用いて観察した。また、エッチングレートを算出するため、準備されたＳｉＣウェハの重量を測定した。
【００３９】
表面形態の観察に引き続き、ＳｉＣウェハのエッチングを行った。具体的には、まず、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）製の坩堝にＫＣｌとＳｉＣウェハとを装入した後、坩堝をマッフル炉中に配置した。次いで、マッフル炉内の昇温速度を所定の値となるように設定して、マッフル炉を昇温した。
【００４０】
炉内温度がエッチング温度の１１００℃に到達した後、１時間の保持時間にわたり、炉内温度を１１００℃に維持した。保持時間の経過後、降温し、炉内温度が略室温に達した後、坩堝をマッフル炉から取り出した。取り出した坩堝ごとＫＣｌとエッチングされたＳｉＣウェハ（エッチドウェハ）とを水中に投入することにより、ＫＣｌを溶解させ、エッチドウェハを得た。そして、ＡＦＭを用いて、エッチドウェハの表面（Ｓｉ面とＣ面との両面）の形態を観察した。また、エッチングレートを算出するため、エッチングされたＳｉＣウェハの重量を測定した。エッチング前後のＳｉＣウェハの重量変化から算出されるエッチングレートは、１１０ｎｍ／ｍｉｎであった。
【００４１】
図３は、エッチング前後におけるＳｉＣウェハＳｉ面のＡＦＭ観察画像であり、図４は、エッチング前後におけるＳｉＣウェハＣ面のＡＦＭ観察画像である。図３（ａ）および図４（ａ）は、それぞれ、エッチング前におけるＳｉ面およびＣ面の表面形態を示しており、図３（ｂ）および図４（ｂ）は、それぞれ、エッチング後におけるＳｉ面およびＣ面の表面形態を示している。
【００４２】
図３（ａ）および図４（ａ）から判るように、エッチング前のＳｉＣウェハ（ＭＰウェハ）には、ランダムな方向に伸びるスクラッチ傷が存在した。大半のスクラッチ傷は、その深さが３〜５ｎｍであったが、深さが１０ｎｍに及ぶスクラッチ傷も存在することが判った。一方、表面粗さ（Ｒａ）は、Ｓｉ面では約２．４ｎｍ、Ｃ面では約９ｎｍであり、機械研磨によっても、比較的平坦な面が得られていた。
【００４３】
一方、図３（ｂ）から判るように、エッチング後のＳｉＣウェハ（エッチドウェハ）のＳｉ面からは、スクラッチ傷が消えるとともに、多孔質状の凹凸が発生した。この多孔質状の凹凸の発生により、Ｓｉ面の表面粗さ（Ｒａ）は、約３ｎｍとなり、エッチング前より若干大きくなった。また、図４（ｂ）から判るように、エッチドウェハのＣ面には、スクラッチ傷に沿って円形のピットが発生した。このピットの発生により、Ｃ面の表面粗さ（Ｒａ）は、約１３ｎｍとなり、エッチング前より大きくなった。
【００４４】
このように、機械研磨されたＳｉＣウェハを溶融ＫＣｌに浸漬してエッチングすることにより、十分に速いエッチングレートでＳｉ面を等方的にエッチングすることができた。そのため、機械研磨により発生する厚いダメージ層を除去し、化学機械研磨に要する時間を短縮できることが判った。
【００４５】
Ｂ．第２実施形態：
Ｂ１．エッチング剤：
第２実施形態は、エッチング工程において使用するエッチング剤が異なっている点で、第１実施形態と異なっている。他の点は、第１実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。具体的には、第２実施形態は、ＫＣｌに水酸化カリウム（ＫＯＨ）を添加したエッチング剤を用いている点で、ＫＣｌのみをエッチング剤として用いる第１実施形態と異なっている。
【００４６】
第２実施形態では、エッチング剤にＫＯＨを添加することにより、ＫＯＨを添加しない第１実施形態ではエッチピットの発生の虞があるＳｉＣウェハのＣ面も等方的にエッチングすることができる。そのため、ＳｉＣウェハのＣ面も十分に平坦な面となるので、Ｃ面の化学機械研磨もより容易に行えるようになる。
【００４７】
なお、第２実施形態においてエッチングされたＳｉＣウェハの表面形態は、第１実施形態と異なったものとなる。具体的には、Ｓｉ面においては、表面が原子レベルで平坦になるとともに、表面に浅いエッチピットが発生する。また、Ｃ面においては、スクラッチ傷ＳＣＲに沿ったエッチピットの発生が抑制される。このように表面形態が変化するのは、エッチング剤に添加されたＫＯＨの酸素（Ｏ）により、エッチングの際に進行する反応にＳｉやＣの酸化反応が加わるためと推定される。また、エッチングの際に進行する化学反応が変化することにより、ＫＯＨを添加しない第１実施形態よりもエッチングレートが速くなる。
【００４８】
ＫＯＨ重量のエッチング剤総重量（すなわち、ＫＣｌ重量とＫＯＨ重量の和）に対する比（ＫＯＨ重量比）は、０．１％から１０％の範囲で適宜設定することができる。但し、ＫＯＨ重量比が小さくなると、ＫＯＨを添加した効果が減弱する。そのため、ＫＯＨ重量比は、０．２％以上とするのが好ましく、０．５％以上とするのがより好ましい。また、ＫＯＨ重量比が大きくなるとエッチングレートが急激に上昇し、エッチング量の調整が困難となる。そのため、ＫＯＨ重量比は、５％以下とするのが好ましく、２％以下とするのがより好ましい。
【００４９】
なお、第２実施形態では、エッチング剤に融点が低い（３６０℃）ＫＯＨを添加しているので、エッチング剤が融解する温度は、ＫＣｌの融点（７７６℃）よりも低下する。そのため、ＫＯＨの添加量（ＫＯＨ重量比）によっては、エッチング温度を７００℃以下とすることも可能である。但し、上述のように、エッチング温度が低くなるとエッチピットが発生する虞が高くなるので、エッチング温度は７００℃以上にするのが好ましい。一般的には、エッチング温度は、エッチング剤の融解温度と７００℃とのうちより高い温度であればよい。
【００５０】
第２実施形態によっても、機械研磨によってＳｉＣウェハの表面に発生するダメージ層を除去することができる。そのため、第１実施形態と同様に、化学機械研磨における研磨量を少なくして、化学機械研磨によりダメージ層ＤＭＧを除去する場合に比べて短時間で原子レベルで平坦な面を有するＳｉＣウェハを得ることができる。また、処理が容易なエッチング廃液が発生するものの、処理が必ずしも容易でない研磨剤廃液の発生量を低減できるので、ウェハ製造工程で排出される廃液の処理がより容易となる。
【００５１】
また、第２実施形態においては、ＳｉＣウェハのＣ面におけるエッチピットの発生を抑制することができる。そのため、第２実施形態は、原子レベルで平坦なＣ面を有するＳｉＣウェハをより容易に得ることが可能となる点で、第１実施形態よりも好ましい。これに対し、第１実施形態では、Ｓｉ面にエッチピットが発生することを抑制できる点で、第２実施形態よりも好ましい。
【００５２】
なお、第２実施形態では、エッチング剤の主成分をＫＣｌとし、添加する成分（添加成分）をＫＯＨとしている。但し、エッチング剤の主成分および添加成分は、必ずしもこれに限定されない。具体的には、第１実施形態と同様に、主成分としてＫＣｌに換えて、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、フッ化カリウム（ＫＦ）、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）等の種々のアルカリ金属ハロゲン化物を利用することもでき、複数のアルカリ金属ハロゲン化物を混合したものをエッチング剤の主成分として用いることも可能である。また添加成分としては、ＫＯＨの他、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）や水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）等のアルカリ金属水酸化物を利用することもでき、複数のアルカリ金属水酸化物を用いることも可能である。
【００５３】
Ｂ２．第２実施形態の実施例：
第２実施形態の実施例は、エッチング剤が異なっている点を除き、準備するＳｉＣウェハや、エッチングの方法および条件等は、第１実施形態の実施例と同一である。そのため、ここでは、使用したエッチング剤と、そのエッチング剤でのエッチング結果について説明し、第１実施形態の実施例と同一の部分についてはその説明を省略する。
【００５４】
第２実施形態の実施例では、ＫＣｌとＫＯＨを予め混合することによりエッチング剤を調製した。そして、調製したエッチング剤とＳｉＣウェハとを坩堝に装入してエッチングを行った。次の表１は、調製したエッチング剤における、ＫＯＨの重量と、ＫＣｌの重量と、ＫＯＨ重量比とを示している。
【００５５】
【表１】
2015012124.tif 000003
【００５６】
第２実施形態の実施例では、表１に示すように５種類のエッチング剤によるエッチングレートを評価するとともに、ＫＯＨ重量比が１％のエッチング剤（＃２）でエッチングしたＳｉＣウェハの表面形態の観察を行った。
【００５７】
図５は、エッチング後におけるＳｉＣウェハＳｉ面のＡＦＭ観察画像であり、図６は、エッチング後におけるＳｉＣウェハＣ面のＡＦＭ観察画像である。
【００５８】
図５から判るように、第２実施形態の実施例においても、エッチング後のＳｉＣウェハ（エッチドウェハ）のＳｉ面からは、スクラッチ傷が消えた。さらに、［１１−２０］方向に伸びる波状のステップと、約１５０ｎｍにわたる広いテラスが観察され、非常に平坦であることが判った。このステップの高さは、４Ｈ−ＳｉＣの格子常数に近い１ｎｍであった。また、｛０００１｝面に対応するステップのテラスがあり、約１２０度の角度を形成するエッジによりステップが形成されていた。これらのことから、第２実施形態の実施例では、結晶欠陥のない領域では原子レベルで平坦なＳｉ面が得られることが判った。但し、結晶欠陥の近傍に浅い六角状のエッチピットが発生したため、（Ｒａ）は、約１３ｎｍとなり、エッチング前より大きくなった。
【００５９】
一方、図６から判るように、第２実施形態の実施例においては、エッチング後のＳｉＣウェハ（エッチドウェハ）のＣ面から、スクラッチ傷に沿って発生していたエッチピットが消えた。また、Ｃ面は、特徴的な形態が見られないより平坦な面となった。
【００６０】
このように、ＫＣｌにＫＯＨを添加することによりエッチング剤を調製し、溶融した当該エッチング剤に機械研磨されたＳｉＣウェハを浸漬してエッチングすることにより、Ｓｉ面およびＣ面の両面において十分に速いエッチングレートで等方的にエッチングすることができた。そのため、機械研磨により発生する厚いダメージ層を除去し、化学機械研磨に要する時間を短縮できることが判った。さらに、第２実施形態の実施例では、Ｓｉ面およびＣ面の両面において、エッチングのみで極めて平坦な面が得られることが判った。
【００６１】
図７は、ＫＯＨ重量比とエッチングレートとの関係を示すグラフである。図７のグラフにおいて、下側の横軸は、調製に使用したＫＯＨの重量を表し、上側の横軸は、エッチング剤のＫＯＨ重量比を表している。また、縦軸は、エッチングレートを表している。図７のグラフには、参照のために、エッチング剤としてＫＣｌのみを用いた第１実施形態の実施例で評価したエッチングレートも示している。なお、ＫＯＨ重量比を１０％および２０％としたエッチング剤（＃４，＃５）でエッチングした際には、エッチングレートが速すぎてＳｉＣウェハが完全に溶けてしまったため、図７のグラフにはエッチングレートを示していない。このように、ＫＯＨ重量比を大きくすると、エッチングレートが急激に速くなること、および、ＫＯＨ重量比の上限を２％とすることが妥当であることが確認できた。
【００６２】
Ｃ．他の適用形態：
上記各実施形態では、溶融したエッチング剤に機械研磨されたＳｉＣウェハを浸漬してエッチングすることにより、機械研磨により発生する厚いダメージ層を除去し、化学機械研磨に要する時間を短縮しているが、このエッチング方法は、他の目的にも使用できる。
【００６３】
上述のように、上記各実施形態におけるエッチングにより、ＳｉＣウェハのＳｉ面あるいはＣ面にエッチピットが発生する。そのため、上記各実施形態のエッチング方法を適用してエッチピットを発生させ、発生したエッチピットを観察することにより、ＳｉＣウェハの結晶欠陥を検出することができる。なお、この場合、エッチピットをより確実に発生させるため、エッチング温度は、９００℃以下にするのが好ましい。
【００６４】
Ｄ．変形例：
本発明は上記各実施形態および適用形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００６５】
Ｄ１．変形例１：
上記各実施形態および適用形態では、溶融したエッチング剤に機械研磨されたＳｉＣウェハを浸漬してエッチングを行っているが、このエッチング方法は、ＳｉＣウェハに限らず、極性面を有し、エッチングが必ずしも容易でない種々の半導体ウェハのエッチングに用いることができる。上記各実施形態および適用形態におけるエッチング方法は、例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）およびこれらの混晶（（ＩｎＸＧａ１−Ｘ）ＹＡｌ１−ＹＮ：Ｘ，Ｙは０〜１の実数）や窒化ホウ素（ＢＮ）等のウェハをエッチングするために用いることができる。
【符号の説明】
【００６６】
２０…マッフル炉
２２…ヒータ
２４…炉内
３０…坩堝
９０…ＳｉＣインゴット
９１…スライスウェハ
９２…研削ウェハ
９３…ＭＰウェハ
９４…エッチドウェハ
９５…ＣＭＰウェハ
ＳＣＲ…スクラッチ傷
ＤＭＧ…ダメージ層
【図１】
2015012124.tif 000004
【図２】
2015012124.tif 000005
【図７】
2015012124.tif 000006
【図３】
2015012124.tif 000007
【図４】
2015012124.tif 000008
【図５】
2015012124.tif 000009
【図６】
2015012124.tif 000010