(57)【要約】【課題】  基板の反りの発生を低減することができる炭化珪素基板の製造方法を提供する。【解決手段】  珪素基板１を反らせ、稜線が所定方向に向かうように、珪素基板１の（００１）面に列状の起伏２を形成する。珪素基板１の（００１）面上に立方晶炭化珪素をヘテロ成長させた後、珪素基板１を除去する。珪素基板１の主面が曲面状（特に、従来工程で発生する反りの形状に対応して、反りを打ち消すような形状）となっている状態で立方晶炭化珪素をヘテロ成長させることにより、珪素基板１を除去した後の立方晶炭化珪素には形状を平面状に変える力（反りと逆方向の力）が働くので、基板の反りの発生を低減することができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶基板を反らせる第1の工程と、
前記第１の工程よりも前または後において、稜線が所定方向に向かうように、前記単結晶基板の主面に列状の起伏を形成する第２の工程と、
前記第１および第２の工程よりも後に、前記主面上に立方晶炭化珪素をヘテロ成長させる第３の工程と、
前記単結晶基板を除去する第４の工程と、
を備えたことを特徴とする炭化珪素基板の製造方法。
【請求項２】
前記第１の工程よりも前に、前記単結晶基板の厚さを薄くする第５の工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素基板の製造方法。
【請求項３】
単結晶インゴットからワイヤソーで単結晶基板を切り出す工程であって、前記ワイヤソーを所定方向に走行させ、前記単結晶基板の主面が曲面状となるように前記単結晶基板を切り出す第１の工程と、
前記主面上に立方晶炭化珪素をヘテロ成長させる第２の工程と、
前記単結晶基板を除去する第３の工程と、
を備えたことを特徴とする炭化珪素基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反りの発生の低減を図った炭化珪素基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
単結晶珪素基板（単結晶Ｓｉ基板）の表面に、稜線が所定方向に向かうように列状の起伏を形成し、その表面上に炭化珪素（ＳｉＣ）をヘテロ成長させると、単結晶炭化珪素を得ることができる（例えば特許文献１および特許文献２参照）。図３は、この方法を用いた従来の炭化珪素基板の製造方法を示している。図３において、左側の図は基板の断面図であり、右側の図は基板の平面図である。まず、単結晶珪素からなる珪素基板１の（００１）面上に列状の起伏２を形成する。この起伏２の稜線は［１１０］方向に向かっている。続いて、珪素基板１表面の炭化処理を行った後、（００１）面上に立方晶炭化珪素（３Ｃ−ＳｉＣ）を成長させ、炭化珪素層３を形成する。最後に珪素基板１を除去する。
【特許文献１】特許第３５７６４３２号公報
【特許文献２】特開２００２−２０１０９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のようにして、平坦な珪素基板上に炭化珪素をヘテロ成長させると、珪素と炭化珪素の熱膨張率の差や、炭化珪素の成長時に導入される歪みのため、珪素基板を除去した際に炭化珪素基板が反ってしまうという問題があった。基板が大きく反っていると、基板に半導体プロセスを施すことが不可能になってしまう。例えば、感光性樹脂を塗布してパターニング用の写真をする際、真空と大気の差圧を利用して基板を治具に固定するが、治具と基板の間に反りによる隙間が生じると、真空にできないので、基板を固定することができない。
【０００４】
また、露光する場合に、感光性樹脂に焦点が合うように光学系を調整するが、反りによって高さが異なるので、基板全面に焦点を合わせることができず、解像度が低減してしまう。また、基板から各デバイスに分割する際に、基板をテープに貼り付けてからダイシングを行うが、反りによってデバイスがテープから剥れて飛散したり、場合によっては基板に割れが生じてしまったりする問題があった。
【０００５】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、基板の反りの発生を低減することができる炭化珪素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】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、単結晶基板を反らせる第1の工程と、前記第１の工程よりも前または後において、稜線が所定方向に向かうように、前記単結晶基板の主面に列状の起伏を形成する第２の工程と、前記第１および第２の工程よりも後に、前記主面上に立方晶炭化珪素をヘテロ成長させる第３の工程と、前記単結晶基板を除去する第４の工程とを備えたことを特徴とする炭化珪素基板の製造方法である。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の炭化珪素基板の製造方法において、前記第１の工程よりも前に、前記単結晶基板の厚さを薄くする第５の工程をさらに備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、単結晶インゴットからワイヤソーで単結晶基板を切り出す工程であって、前記ワイヤソーを所定方向に走行させ、前記単結晶基板の主面が曲面状となるように前記単結晶基板を切り出す第１の工程と、前記主面上に立方晶炭化珪素をヘテロ成長させる第２の工程と、前記単結晶基板を除去する第３の工程とを備えたことを特徴とする炭化珪素基板の製造方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、珪素基板の主面が曲面状となっている状態で立方晶炭化珪素をヘテロ成長させることにより、珪素基板を除去した後の立方晶炭化珪素には形状を平面状に変える力（反りと逆方向の力）が働くので、基板の反りの発生を低減することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態による炭化珪素基板の製造方法を示している。図１において、左側の図は基板の断面図であり、右側の図は基板の平面図である。まず、単結晶珪素からなり、主面が（００１）面である珪素基板１の側面部の両側に力を加えたり、珪素基板１の周縁部を支持した状態で主面に力を加えたりすること等によって、珪素基板１を反らせる。反りの向きは、図３に示される従来の工程によって生じる反りと反対の向きであり、反りの量は同じである。
【００１１】
従来の工程では、［１１０］方向に見た（（１−１０）平面内での）炭化珪素層３の反りよりも、［１１０］方向に交差する方向（特に［１−１０］方向（起伏２の繰り返し方向））に見た（（１１０）平面内での）炭化珪素層３の反りの方が大きい。このため、［１１０］方向に見た炭化珪素層３の反りよりも、［１１０］方向に交差する方向に見た炭化珪素層３の反りの方が大きくなるように珪素基板１を反らせることが望ましい。
【００１２】
図３に示される従来の工程において、炭化珪素層３の反り方（上に凸となるのか、それとも下に凸となるのか）および反りの量は、炭化珪素層３のヘテロ成長の条件に応じて変化する。したがって、本実施形態のヘテロ成長と同じ条件でヘテロ成長を行う工程を含む従来の工程によって炭化珪素層３に生じる反りの状態を予め求めた上で、図１に示される工程においては、その反りを打ち消すように珪素基板１を反らせる。
【００１３】
珪素基板１を反らせたまま、珪素基板１の（００１）面上に、後述する方法によって列状の起伏２を形成する。起伏２は、列をなす複数の起伏からなり、それらの稜線が［１１０］方向に向かうように形成されていることが望ましい。上記のように珪素基板１を反らせてから起伏２を形成する以外に、起伏２を形成してから珪素基板１を反らせてもよい。その場合には、起伏２の形成がより容易になる。続いて、珪素基板１表面の炭化処理を行った後、（００１）面上に立方晶炭化珪素（３Ｃ−ＳｉＣ）を成長させて、炭化珪素層３を形成する。最後に珪素基板１を除去する。上記のように予め珪素基板１を反らせた状態で炭化珪素層３を形成することによって、珪素基板１を除去した後では、炭化珪素層３には反りを解消する力が働くので、反りの発生を低減することができる。
【００１４】
起伏２は、以下のようにして形成される。まず、珪素基板１上に起伏２を形成する方法として、珪素基板１の（００１）面上に［１１０］方向に平行に研磨処理を施す方法を説明する。研磨には市販のダイヤモンドスラリと研磨パッドを用いる。研磨パッド上にダイヤモンドスラリを一様に浸透させ、研磨パッド上に珪素基板１を置き、圧力を珪素基板１に加えながら、［１１０］方向に平行に珪素基板１を往復させて、研磨処理を施す。これによって、珪素基板１の（００１）面上には［１１０］方向に平行な無数の研磨傷（スクラッチ）が形成される。
【００１５】
研磨処理を施した珪素基板１の表面には研磨砥粒等が付着しているので、アンモニア、過酸化水素、および水の混合溶液を用いた洗浄と、硫酸と過酸化水素の混合液とフッ酸とを用いた洗浄とを行うことが望ましい。さらにその洗浄後に、珪素基板１上に熱酸化膜を形成し、その熱酸化膜をフッ酸で除去することが望ましい。研磨を施しただけであると、基板表面にはスクラッチ以外にも細かい凹凸や欠陥が多く、被成長基板として用いにくいが、上記の処理によって基板表面の細かい凹凸が除去されて、スムーズな起伏面を得ることができる。
【００１６】
次に、珪素基板１上に起伏２を形成する他の方法として、写真工程とエッチング工程とによって、レジストパターンの起伏形状を珪素基板１に転写する方法を説明する。珪素基板１の表面を熱酸化した後、レジストを塗布し、写真工程を経て、ラインアンドスペースからなるレジストパターンを形成する。続いて、珪素基板１を加熱することにより、レジストパターンが、ラインと直交する方向に広がっていき、起伏の頂点と底とが滑らかな曲線で繋がった波面状の断面のレジストパターン形状が得られる。このレジストパターンの断面の起伏形状および平面的なラインアンドスペースの形状を、ドライエッチングによって珪素基板１に転写すると、起伏２が形成される。珪素基板１の表面に残存したレジストは、過酸化水素水溶液と硫酸との混合液等によって除去しておく。
【００１７】
上述した起伏２の形成に続いて、珪素基板１上に炭化珪素をヘテロ成長させ、炭化珪素層３を形成する。炭化珪素層３の形成は、以下のようにして行われる。炭化珪素の成長は、珪素基板１表面の炭化工程と炭化珪素の成長工程とに分けられる。炭化工程では、プロパン雰囲気中で珪素基板１を加熱する。炭化珪素の成長工程では、水素をキャリアガスとし、プロパンおよびシランを含む原料ガスを供給して珪素基板１を加熱する。上記の工程において、プロパンの代わりにアセチレンを用いてもよい。また、シランの代わりにジクロロシランを用いてもよい。また、炭化珪素の成長工程において、珪素基板１の表面をエッチングするためのエッチングガスとして塩化水素を加えてもよい。
【００１８】
珪素基板１の除去は、フッ酸と硝酸の混合液に基板全体を浸し、珪素基板１をエッチングすることにより行われる。珪素基板１が厚い場合には、機械研磨等により珪素基板１の厚さを薄くした上で、上記の混合液を用いて珪素基板１をエッチングしてもよい。
【００１９】
珪素基板１が厚いと、珪素基板１を反らせにくくなるため、珪素基板１を反らせる前に、珪素基板１の厚さを薄くしてもよい。例えば、起伏２の形成工程で必要な厚さを有する珪素基板１の（００１）面上に起伏２を形成した後に、珪素基板１の厚さを薄くしてから珪素基板１を反らせることによって、珪素基板１をより反らせやすくすることができる。珪素基板１の厚さを薄くするためには、フッ酸と硝酸の混合液を用いて珪素基板１をエッチングしてもよいし、珪素基板１を機械研磨してもよいし、ドライエッチングによって珪素基板１をエッチングしてもよいし、これらを適宜組み合わせてもよい。
【００２０】
上述したように本実施形態によれば、珪素基板の主面が曲面状（特に、従来工程で発生する反りの形状に対応して、反りを打ち消すような形状）となっている状態で立方晶炭化珪素をヘテロ成長させることにより、珪素基板を除去した後の立方晶炭化珪素には形状を平面状に変える力（反りと逆方向の力）が働くので、基板の反りの発生を低減することができる。
【００２１】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。本実施形態では、珪素の単結晶インゴットからワイヤソーで珪素の単結晶基板を切り出す工程において、珪素基板の主面が曲面状となるように切り出すことによって、反った珪素基板を作製する。図２は、珪素基板を切り出す様子を示している。図２（ａ）に示されるように、ダイヤモンドが埋め込まれたワイヤ１１が送り出し側のリール１２から巻き取り側のリール１３へ向かって走行する。このワイヤ１１に対して、予め端部の面方位が（００１）となるように形成された珪素の単結晶インゴット１４が押し付けられて、珪素基板が切断される。ワイヤ１１の走行方向は［１１０］方向に平行である。
【００２２】
図２（ｂ）は、図２（ａ）の矢印Ａの方向から単結晶インゴット１４を見た図である。図２（ｂ）に示されるように、単結晶インゴット１４を矢印Ｂの方向に移動させながら、矢印Ｃの方向にも移動させることによって、ワイヤ１１に対して弧を描くように単結晶インゴット１４を移動させる。これによって、点線３００を外形線に含む断面形状の珪素基板が切り出される。基板の切り出しの際の矢印Ｂ方向の移動量は、第１の実施形態と同様に炭化珪素のヘテロ成長の条件に応じて定まる。上記のようにして切り出した珪素基板の主面は曲面状となり、その主面上には、ほぼ［１１０］方向に平行な無数の傷が形成されている。
【００２３】
続いて、切り出した珪素基板上に炭化珪素をヘテロ成長させる。以後の工程は第１の実施形態と同様である。本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に基板の反りの発生を低減することができる。
【００２４】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施形態による炭化珪素基板の製造方法を説明するための模式図である。
【図２】本発明の第２の実施形態による炭化珪素基板の製造方法を説明するための模式図である。
【図３】従来の炭化珪素基板の製造方法を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００２６】
１・・・珪素基板、２・・・起伏、３・・・炭化珪素層、１１・・・ワイヤ、１２，１３・・・リール、１４・・・単結晶インゴット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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