[发明专利]碳化硅基板的制造方法及碳化硅基板

说明书

本发明为碳化硅基板的制造方法，具有：准备在由碳、硅或碳化硅构成的母材基板1a的两面设置包含氧化硅、氮化硅、氮化碳化硅或硅化物的被覆层1b、1b并使该被覆层1b、1b表面成为平滑面的支承基板1的工序；在所述支承基板1的两面采用气相生长法或液相生长法形成多晶碳化硅的膜10的工序；将所述支承基板1中至少被覆层1b、1b以化学方式除去，在使被覆层1b、1b表面的平滑性反映于表面的状态下将多晶碳化硅的膜从该支承基板1分离，作为晶粒直径为10nm以上且10μm以下、至少一个主面的算术平均粗糙度Ra为0.3nm以下的碳化硅基板10a、10b得到该多晶碳化硅的膜的工序。由此实现表面平滑且平坦并且内部应力也减小的碳化硅基板。

技术领域

本发明涉及表面平滑且平坦的碳化硅基板的制造方法和碳化硅基板。

背景技术

作为用于半导体工艺的假晶片、纳米压印等的型材、反射镜、X射线光刻用的窗材、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)的主要基板，目前为止使用了单晶的Si基板，但由于机械强度、化学耐性不充分，耐热性不充分，因此用途受到限制。最近，作为在该用途中使用的基板，在关注耐热性、机械特性优异、也耐放射线的碳化硅基板。

对用于上述用途的基板，要求50μm以下的TTV(Total Thickness Variation)、算术平均粗糙度Ra低于1nm的程度的平滑性。

其中，在将单晶的碳化硅基板用于上述用途的情况下，单晶碳化硅基板的制造成本高，另外，如果经过热工序等，产生如下问题：结晶中的位错运动，基板变形。

另一方面，多晶的碳化硅基板能价格比较便宜地制作，并且包含大量的晶界，因此阻碍位错的运动，在经过了热工序后也抑制基板的变形。但是，如果要得到平滑的表面而对基板表面实施CMP(chemical-mechanical polishing)，则产生损害表面的平滑性的问题。这是因为，在多晶的碳化硅基板中，不同的极性面、结晶方位面在表面混杂地露出，它们的研磨速度、蚀刻速度不同。

另外，最近也发现在价格便宜的多晶碳化硅基板上贴合单晶碳化硅薄膜来制造高性能的功率半导体的动向(例如参照日本特开2015-15401号公报(专利文献1))。

在直接接合法中必须使接合面的表面粗糙度非常小，但在该发明中通过对接合面进行改性而形成非晶质层，即使在表面粗糙度比直接接合法中所要求的接合面的表面粗糙度大的情况下认为也得到所期望的接合强度。但是，在该发明中，对基板表面照射氩的中性原子束将从表面到一定深度的结晶结构破坏而形成了非晶质层后，在贴合后实施1000℃以上的热处理，使非晶质层具有流动性，将接触面间的空间填埋，特殊的处理变得必要。因此，希望有能够采用直接接合法简便地制作将单晶碳化硅薄膜贴合于多晶碳化硅基板的层叠基板的、使接合面的表面粗糙度非常小的多晶碳化硅基板。

另外，关于碳化硅基板的平滑化、平坦化，公开了以下这样的技术。

在日本特开2015-211047号公报(专利文献2)中，提供了碳化硅基板的研磨方法，其中，将碳化硅基板的进行研磨的面隔着包含间隙形成材料、磨粒和电解质的电解液与导电性定盘相对配置，将上述碳化硅基板的表面作为阳极，将上述导电性定盘作为阴极，边使上述碳化硅基板的进行研磨的面的至少一部分与上述电解液接触边进行电解研磨。

另外，在日本特开2016-155697号公报(专利文献3)中，提供了碳化硅基板的平坦化处理方法，其中，使用稳压器，在二槽型溶液槽中的第一溶液槽中配置工作电极、对电极，在第二溶液槽中配置参比电极，在用盐桥对第一溶液槽和第二溶液槽控制电位的装置构成中，对于在第一溶液槽中浸渍配置的碳化硅基板的表面，采用工作电极中具备的可旋转的平坦催化剂电极对碳化硅基板表面进行研磨处理。

但是，担心加工工序变得复杂、由于电导率而使加工品质变化、在结晶缺陷的部位产生凹坑等问题。