2] (1-1)
[0103] 以如下所示的方式制备例1~4的各研磨液。首先，在表1所示的作为氧化剂的高 锰酸钾中加入纯水，使用搅拌翼搅拌10分钟。接着，在该液体中，边搅拌边缓慢添加pH调 节剂调节到表1所示的预定pH，作为pH调节剂，例1~3中为硝酸，例4中为氢氧化钾，从 而得到研磨液。将各例中使用的作为氧化剂的高锰酸钾相对于研磨液整体的含有比例（浓 度：质量％ )示于表1。需要说明的是，表1中的氧化剂浓度不是高锰酸根离子的浓度，而 是高锰酸钾的浓度。
[0104] (1-2)
[0105] 以如下所示的方式制备例5及例6的研磨剂液。在例5中，在一次粒径为40nm、二 次粒径约为70nm的二氧化硅固体成分为约40质量％的胶态二氧化硅分散液中加入纯水， 使用搅拌翼，搅拌10分钟。接着，边搅拌边向该液体中加入作为金属盐的钒酸铵，最后添加 过氧化氢水溶液，搅拌30分钟，得到调节为表1所示的各成分浓度的研磨剂液。
[0106]在例6中，向一次粒径为80nm、二次粒径约为llOnm的二氧化硅固体成分为约40 质量％的胶态二氧化硅分散液中加入纯水，搅拌10分钟。接着，边搅拌边向该液体中加入 作为氧化剂的高锰酸钾后，缓慢添加硝酸，调节为表1所示的PH，得到研磨剂液。将例5及 例6中使用的各成分相对于研磨剂整体的含有比例（浓度：质量％ )示于表1。
[0107] 需要说明的是，表1中氧化剂浓度不是高锰酸根离子的浓度，而是高锰酸钾的浓 度。另外，关于例5、6中配合的二氧化硅粒子的一次粒径，由通过BET法得到的比表面积进 行换算而求出，关于二次粒径，使用作为动态光散射式粒度分布测定装置的夕口卜7 7夕UPA(日机装公司制）进行测定。
[0108] ⑵pH的测定
[0109] 使用横河电机公司制的PH81-11在25°C下对例1~4中得到的各研磨液及例5、6 中得到的各研磨剂液的pH进行测定。测定结果示于表1。
[0110] ⑶研磨特性的评价
[0111] 通过以下方法对例1~4中得到的各研磨液及例5、6中得到的研磨剂液评价研磨 特性。
[0112] (3_1)研磨条件
[0113] 作为研磨机，使用MAT公司制小型单面研磨装置。作为研磨垫，使用 SUBA800-XY-groove(霓塔哈斯公司制），研磨前使用金刚石磨盘及刷子进行研磨垫的调 T。
[0114] 将研磨液或研磨剂液的供给速度设定为25cm3/分钟，将研磨平台的转数设定为 68rpm，将基板保持部的转数设定为68rpm，将研磨压力设定为5psi(34. 5kPa)，进行30分钟 研磨。
[0115] (3-2)被研磨物
[0116] 作为被研磨物，准备使用金刚石磨粒进行预研磨处理后的直径3英寸的4H_SiC基 板。然后，使用主面（0001)相对于C轴的偏角为0° +0.25°以内的SiC单晶基板（On-axis 基板），对Si面侧进行研磨并进行评价。
[0117] (3-3)研磨速度的测定
[0118] 研磨速度用上述SiC单晶基板的每单位时间的厚度变化量（nm/小时）进行评价。 具体而言，测定厚度已知的未研磨基板的质量和研磨各时间后的基板质量，由其差求出质 量变化。然后，使用下式算出由该质量变化求出的基板的厚度的每单位时间的变化。将研 磨速度的计算结果示于表1。
[0119](研磨速度（V)的计算式）
[0120] Am=m〇-ml
[0121] V=Am/mOXTOX60/t
[0122] (式中，Am(g)表示研磨前后的质量变化，mO(g)表示未研磨基板的初期质量， ml(g)表示研磨后基板的质量，V表示研磨速度（nm/小时），TO表示未研磨基板的厚度 (nm)，t表示研磨时间（分钟））
[0123] (3-4)原子台阶的前端线部的平均线粗糙度（R)的测定
[0124] 利用AFM在横2ymX纵1ym的范围内对用例1~4的各研磨液及例5、6的各 研磨剂液研磨后的〇n-axis基板的研磨后的主面进行了观察，结果确认到均生成了原子台 阶-平台结构。接着，由得到的AFM图像，对上述范围内的多个前端线部分别测定平均线粗 糙度（Ra)，求出R作为其平均值。需要说明的是，作为AFM，使用D3100 (Veeco公司制）。
[0125] 图6中用虚线表示前端线部2a的平均线粗糙度（Ra)的测定位置。在该图中，标 号1表示原子台阶-平台结构中的平台。
[0126] 接着，使用下式，由上述（3-4)中求出的前端线部的平均线粗糙度（R)算出平均线 粗糙度（R)相对于原子台阶的高度（h)的比例（A)。结果示于表1。
[0127] A(% ) = (R(nm)/h(nm)) X 100
[0128] 需要说明的是，包含硅和碳对的双层原子台阶的高度（h)如上所述利用 1. 008nm/4进行计算，约为0. 25nm。
[0129]
[0130] 由表1可知，在使用例1~4的研磨液的情况下，对于SiC单晶的On-axis基板，可 以得到高的研磨速度，可以进行高速研磨。另外，由研磨后的主面的AFM图像确认到原子台 阶-平台结构的生成，得到高光滑的研磨过的主面。另外，原子台阶-平台结构中，原子台 阶的前端线部的平均线粗糙度（R)相对于原子台阶的高度（h)的理论值的比例（A)为20% 以下，得到抑制了因研磨而引起的机械损伤的原子水平的高加工精度。而且，由于研磨液不 含磨粒，因此得到无磨粒残渣的洁净度高的研磨过的主面。
[0131] 与此相对，在使用含有作为磨粒的胶态二氧化硅和作为氧化剂的过氧化氢以及钒 酸铵的例5的研磨剂液的情况下，与使用例1~4的研磨液的情况相比，研磨速度为明显低 的值。另外可知，虽然由研磨后的主面的AFM图像确认到原子台阶-平台结构的生成，但 原子台阶的前端线部的平均线粗糙度（R)相对于原子台阶的高度（h)的理论值的比例为 24%，比例1~4大，表面粗糙度恶化，由于因研磨产生的机械损伤而使原子台阶的前端线 部产生缺口、凹陷。另外，在研磨过的主面观察到被认为是胶态二氧化硅的磨粒残渣。
[0132] 另外，在使用含有高锰酸钾作为氧化剂并且含有胶态二氧化硅作为磨粒的例6的 研磨剂液的情况下，与使用例1~4的研磨液的情况相比，研磨速度也大幅下降。而且可知， 虽然由研磨后的主面的AFM图像确认到原子台阶-平台结构的生成，但原子台阶的前端线 部的平均线粗糙度（R)相对于原子台阶的高度（h)的理论值的比例为28%，比例1~4大， 表面粗糙度恶化，由于因研磨产生的机械损伤而使原子台阶的前端线部产生缺口、凹陷。另 外，在研磨过的主面观察到被认为是胶态二氧化硅的磨粒残渣。
[0133] 产业实用性
[0134] 根据本发明的研磨液，能够以高研磨速度对硬度高且化学稳定性高的碳化硅单晶 基板进行研磨，能够得到无伤痕、平坦性及光滑性优良、生成有原子台阶-平台结构且在利 用台阶流动方式的外延生长中作为结晶生长的起点的原子台阶的前端线部的机械损伤得 到抑制的、在原子水平上加工精度高的主面。因此，能够在碳化硅单晶基板上形成高品质的 半导体层，有助于提高使用具有这样形成的半导体层的碳化硅单晶基板的电子设备等的生 产率。
[0135] 参照特定的实施方式对本发明进行了详细说明，但对于本领域技术人员而言显而 易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种变更和修正。
[0136] 本申请基于2011年10月7日提出的日本专利申请2011-222782,将其内容作为参 考并入本说明书中。
[0137] 标号说明
[0138] 1…平台、2…原子台阶、2a…前端线部、10…研磨装置、11…研磨平台、12…平台驱 动电动机、13…研磨垫、14…研磨对象物、15…基板保持构件、16…滴流喷嘴、17…研磨液。
【主权项】
1. 一种研磨液，其为用于对碳化硅单晶基板的预定的面方向的主面进行化学机械研磨 使得该主面具有包含来源于结晶结构的原子台阶和平台的原子台阶-平台结构并且该原 子台阶-平台结构中所述原子台阶的前端线部的平均线粗糙度相对于所述原子台阶的高 度的比例为20 %以下的研磨液， 所述研磨液含有氧化还原电位为〇. 5V以上的含过渡金属的氧化剂和水，且不含磨粒。2. 根据权利要求1所述的研磨液，其中，所述氧化剂为高锰酸根离子。3. 根据权利要求2所述的研磨液，其中，所述高锰酸根离子的含量相对于研磨剂总量 为0. 05质量％以上且5质量％以下。4. 根据权利要求1~3中任一项所述的研磨液，其pH为11以下。5. 根据权利要求4所述的研磨液，其pH为5以下。
【专利摘要】本发明涉及碳化硅单晶基板，其具备具有包含来源于结晶结构的原子台阶和平台的原子台阶-平台结构的主面，所述原子台阶-平台结构中，所述原子台阶的前端线部的平均线粗糙度相对于所述原子台阶的高度的比例为20％以下。
【IPC分类】C09K3/14, H01L21/205, H01L21/304, C30B29/36, C30B33/10
【公开号】CN104979184
【申请号】CN201510176570
【发明人】吉田伊织, 竹宫聪, 朝长浩之
【申请人】旭硝子株式会社
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2012年10月2日
【公告号】CN103857765A, CN103857765B, DE112012004193T5, US20140220299, WO2013051555A1