碳化硅单晶晶片的内应力评价方法和碳化硅单晶晶片的翘曲预测方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及碳化娃单晶晶片的内应力的评价方法、W及碳化娃单晶晶片的翅曲的 预测方法。
【背景技术】
[0002] 碳化娃(SiC)是具有2.2~3.3eV的宽的禁带宽度的宽带隙半导体，因其优异的物 理、化学特性，正在作为耐环境性半导体材料进行研究开发。特别是近年来，SiC作为面向从 蓝色到紫外的短波长光器件、高频电子器件、高耐电压?高输出电子器件的材料受到关注， 研究开发变得活跃。但是，SiC难W制造出优质的大口径单晶，迄今为止妨碍了SiC器件的实 用化。
[0003] W往，在研究室程度的规模下，利用例如升华再结晶法化ely法)得到了能够制作 半导体元件的尺寸的SiC单晶。但是，用该方法得到的单晶的面积小，其尺寸、形状、进而晶 体多型（多型）、杂质载流子浓度的控制都不容易。另一方面，也曾进行了下述工作，即，通过 使用化学气相沉积法(化emical化por Deposition:CVD)在娃(Si)等的异种基板上进行异 质外延生长来使立方晶的SiC单晶生长出来。该方法能够得到大面积的单晶，但是由于SiC 与Si的晶格失配度约有20%等等，只能生长出包含很多缺陷（约lOVcm2)的SiC单晶，不能得 到局品质的SiC单晶。
[0004] 因此，为了解决运些问题，曾提出了使用SiC单晶晶片作为晶种来进行升华再结晶 的改良型的Lely法(参照非专利文献1)。如果使用该改良Lely法，就能够一边控制SiC单晶 的晶体多型（細型、4H型、15R型等）、形状、载流子类型W及浓度一边使SiC单晶生长。再者， 作为SiC存在200种W上的晶体多型体(多型体），但从晶体的生产率和电子器件性能方面出 发最优选4H多型体，被商业生产的SiC单晶大多为4H型。另外，关于导电性，从氮作为渗杂物 容易操作处理的方面出发，大部分情况是单晶锭Wn型导电性被育成。但是，在通信器件用 途中，也制造出几乎不含有渗杂元素的、电阻率高的晶体。
[0005] 为了将SiC单晶锭作为半导体器件制造用SiC晶片使用，需要将利用上述的改良 Lely法等方法制造的SiC单晶锭，经过主要包含切割和研磨的工序来加工成晶片状。即，利 用线银(wire saw)切割等的方法切割W使得期望的晶面露出的、薄板状的SiC单晶晶片，通 过与对娃等等的其他的一般的半导体材料进行的方法大致同样的研磨工艺来镜面研磨加 工，使用运样制造的SiC单晶晶片来制造各种电子器件。
[0006] 现在，从利用改良Lely法制作的SiC单晶切出口径51mm(2英寸)至IOOmm的SiC单晶 晶片，供电力电子领域等的器件制作用。进而还报告了 150mm晶片的成功开发(参照非专利 文献2)，正在实现使用了 IOOmm或150mm晶片的器件的正式商业生产。
[0007] 但是，一般地，表现为所谓的"翅曲"的晶片的平坦度，在器件工序上非常被重视。 原因是平坦度差、即翅曲大的晶片，在曝光过程(光刻过程）中，晶片面内的一部分偏离焦 点，未形成明确的掩模像。该焦点偏离的现象，理所当然地，电路越微细，影响越大。
[0008] 在运里，如果能够在研磨工序完成之前预测研磨后的制品晶片的翅曲，则能够实 现W下的工序选择，即，根据翅曲值按用途挑选来研磨晶片(大多情况是研磨规范根据器件 种类而不同。）；从翅曲的大小就已知不能够进行制品化的晶片不投入到研磨工序;或者，实 施高溫的退火处理，按位错密度面向所允许的用途来分配;等等。运在将晶片高效地制品化 的同时，省去了无用的高价格的研磨工序，也降低了成本，因此在工业上意义非常重大。
[0009] SiC单晶晶片的翅曲，一般由3个要素决定。它们是：（i)晶体的内应力，（ii)切割的 精度和晶片表面和背面的加工残余应变，（iii)研磨工序中的表面和背面的残余应变的除 去和其过程。（i)由结晶生长的条件和其后的热处理决定。（ii)由线银的钢丝、刀片的运动 精度W及在切割过程中对表面赋予的加工应变决定。由（iii)引起的翅曲的变化一般被称 为泰曼(Twyman)效应，晶片W应变大的面变为凸的方式翅曲。也就是说，根据生长条件、W 及切割工序和研磨工序的精度和/或其内容，晶片的翅曲在行程中经历不同的过程，成为最 终的研磨完成后的制品晶片的翅曲，研磨工序内的晶片的翅曲的大小、和最终的研磨完成 了的晶片的翅曲的大小，岂止是数值不一致，在工序内的翅曲的变化倾向也是不一样的，W 往没有在研磨完成前预测晶片的翅曲的技术。
[0010] 另一方面，作为减少晶片的翅曲量的手段，例如，曾研究了如W下那样的方法。在 专利文献1中报告了 W下技术:通过将从SiC单晶锭切出的晶片在1300°CW上、2000°CW下 的溫度下进行退火(anneal)处理，除去由锭的磨削、切割导致的加工残余应力，降低晶片的 翅曲量。另外，在专利文献2中报告了 W下技术:通过将SiC单晶的锭或晶片在含有碳和氨的 非腐蚀性气体气氛中、或者在向运些非腐蚀性气体混合氣气、氮气而成的气氛中、在超过 2000°C且为2800°CW下的溫度下进行退火，来缓和锭、晶片的内应力，防止锭的加工时、和 晶片的在器件制造工艺中的开裂、裂纹。进而，在专利文献3中报告了 W下技术:通过将从 SiC单晶锭切出的晶片一边^101?曰^上0.51?曰^下进行加压一边在800°(3~2400°(3进行加 热处理，使晶片的曲率半径达到35mW上。另外，作为降低翅曲的研磨、表面精加工的技术， 专利文献4提出了方案，公开W下技术:通过气相蚀刻来除去由机械平面加工或者切削加工 产生的加工变质层，消除SiC晶片的翅曲。
[0011] 可W认为专利文献1、2或3在减轻生长晶体的内应力方面是有效的，但是对SiC单 晶从外部施加超过2000°C的热负荷而使其进行原子的再配置，会造成产生新的晶体缺陷的 结果。专利文献3实施例中的退火后的晶体的位错密度增加显示出该现象。进而，包括专利 文献4在内可W共同地说并不是预测研磨后的晶片的翅曲的技术。在工业规模的生产中，不 可能使所有的的晶片的翅曲成为接近于0的小值，例如即使有减小翅曲的制造技术，也不会 改变的是预测翅曲的评价技术仍很重要。
[0012] 在先技术文献 [OOU]专利文献
[0014] 专利文献1:日本特开2004-131328号公报
[0015] 专利文献2:日本特开2006-290705号公报
[0016] 专利文献3:日本特开2005-93519号公报
[0017] 专利文献4:日本特开2008-227534号公报
[0018] 非专利文献
[0019] 非专利文献 1:化.M.Tairov and V.F.Tsvetkov,Journal of Oystal Growth, vols.52(1981)pp.146-150
[0020] 非专利文献 2:A.A.Burk et al.，Mater.SciJorum，717-720，（2012)pp75-80
【发明内容】
[0021] 如上所述，预测SiC晶片的翅曲在工业上非常重要，但是W往没有确立翅曲的预测 技术。
[0022] 本发明是为了解决如上所述的课题而完成的，其目的是评价晶片的内应力，在研 磨工序完成前预测研磨完成了的SiC单晶制品晶片的翅曲的值。
[0023] 本发明人等为了解决如上所述的问题，基于前述的SiC晶片的翅曲的=大要素的 想法，致力于弄清翅曲现象。其结果，令人惊讶地发现，采用某种一定的、高精度的、并且公 知的切割、研磨条件制作的研磨完成后的晶片的翅曲量，能够表现为晶体的内应力值的函 数。即，如果测定晶体的内应力，就应能够预测晶片的翅曲。但是，存在如何地评价内应力运 样的问题。作为内应力的评价方法，一般已知例如通过X射线来精密测定晶格常数，但是为 了施行该测定，还需要高价格的设备和高度的技能，而且还存在测定时间长运样的问题，不 适合于在量产工厂中的检查。于是，本发明人等发现简便、并且W短时间评价SiC晶片的内 应力的方法，从而完成了本发明。
[0024] 目P，本发明包括W下的技术方案。
[0025] (1) 一种碳化娃单晶晶片的内应力评价方法，使用在碳化娃单晶晶片的主面内的 两点测定到的拉曼位移值的差量来进行评价，所述碳化娃单晶晶片是采用升华再结晶法制 造的。
[0026] (2)根据（1)所述的评价方法，使用在中屯、测定到的拉曼位移值(A)与在外周部测 定到的拉曼位移值(B)的拉曼位移差(A-B)来进