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引言
硅片在大口徑化的同時(shí)，要求規(guī)格的嚴(yán)格化迅速發(fā)展。特別是由于平坦度要求變得極其嚴(yán)格，因此超精密磨削技術(shù)得以開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)蝕刻化，無(wú)拋光化。雖然在單晶SiC晶片上晶片磨削技術(shù)的開發(fā)也在進(jìn)行，但在包括成本在內(nèi)的綜合性能方面還留有課題。因此，與硅不同，沒(méi)有適當(dāng)?shù)娜コ庸p傷的蝕刻技術(shù)，擔(dān)心無(wú)法切實(shí)去除搭接后的殘留損傷。本方法以開發(fā)適合于去除加工損傷的濕蝕刻技術(shù)為目的，以往的濕蝕刻是評(píng)價(jià)結(jié)晶缺陷的條件，使用加熱到500℃以上的KOH熔體的，溫度越高，安全性存在問(wèn)題，蝕刻速率高。
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實(shí)驗(yàn)
? ? ? 以低溫濕蝕刻為目的，使用以下3種藥液進(jìn)行了浸漬實(shí)驗(yàn)。藥液a :高錳酸鉀類藥液.藥液b :將鐵氰化鉀的水溶液和氫氧化鈉的水溶液混合而成。藥液c :用于參考比較的氫氧化鈉水溶液。
? ? ? 將藥液分別放入燒杯，在熱板上加熱，液溫達(dá)到100℃后，浸漬SiC晶片20分鐘(圖1 ) 。所使用的晶片為偏離角4°的單晶3英寸4H-SiC晶片，加工面狀態(tài)為金剛石拋光面。經(jīng)過(guò)規(guī)定的時(shí)間對(duì)表面狀態(tài)進(jìn)行了觀察和測(cè)量。關(guān)于蝕刻效果，測(cè)量浸漬前后的重量，將其差值作為蝕刻速率求出。因此，蝕刻速率的計(jì)算值為Si面和c面之和。
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圖1 實(shí)驗(yàn)方法
結(jié)果和討論
? ? ? 根據(jù)重量變化計(jì)算出的蝕刻速率的比較如圖2所示。藥液C中幾乎沒(méi)有重量變化，蝕刻速率的計(jì)算值在Si面和C面的和中為2nm/min.將其換算成1小時(shí)的話，兩面都是120nm/hr，很難說(shuō)是生產(chǎn)過(guò)程中可以利用的速率，可以說(shuō)沒(méi)有蝕刻效果。
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圖2 蝕刻速率比較
? ? ? 在化學(xué)液體B的情況下，發(fā)現(xiàn)重量變化，并且當(dāng)計(jì)算蝕刻速率時(shí)，Si面和C面的總和變?yōu)?4nm/min。如果將該值換算成1小時(shí)，則約為2um/hr。使用藥液A時(shí)，蝕刻速率的計(jì)算值為95nm/min，是藥液B的2.8倍。如果將該值換算成1小時(shí)，則為5.7 um/hr。
? ? ? 關(guān)于Si面和C面，分別用圖像比較了浸漬前后的SiC晶圓的表面狀態(tài)。在比較中，導(dǎo)入了同一地點(diǎn)觀察用的瑕疵。比較結(jié)果如圖3和圖4所示?？梢钥闯?，這些表面狀態(tài)的變化和圖2的蝕刻率的差如下所述是對(duì)應(yīng)的。在判斷沒(méi)有蝕刻效果的藥液C中，Si面、C面在金剛石拋光后的表面狀態(tài)上都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的變化，證明了晶圓沒(méi)有被蝕刻。
? ? ? 藥液B的情況下，Si面一側(cè)的金剛石拋光時(shí)的磨粒條痕變得清晰。另外，可以確認(rèn)浸漬前表面的小凹凸被平滑化。與此相對(duì)，C面一側(cè)發(fā)生了極大的變化。浸漬前表面狀態(tài)相同，但浸漬后表面極度粗糙，利用該現(xiàn)象可以判斷Si面和C面。藥液A的情況下，使用的晶圓浸入前的Si面的表面狀態(tài)，呈現(xiàn)出研磨瑕疵比較少的外觀。與此相對(duì)，浸入后的表面出現(xiàn)了很多新的研磨瑕疵，各自都很鮮明。關(guān)于C面?zhèn)?，從圖4的圖像中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)可以說(shuō)是有意的差別。
? ? ? 因此，使用AFM確認(rèn)了表面狀態(tài)。圖5顯示了浸漬前后的測(cè)定結(jié)果。浸漬后Ra的值大10%左右，表面整體上看起來(lái)有些粗糙。像這樣藥液A相對(duì)于藥液B是接近3倍的比率，但是Si面、C面在這次的浸漬條件下都沒(méi)有對(duì)表面整體造成很大的粗糙，這一點(diǎn)得到了確認(rèn)。
? ? ? 在本項(xiàng)中，以以下2個(gè)目的改變浸漬條件進(jìn)行了實(shí)驗(yàn):（1）高溫長(zhǎng)時(shí)間下的蝕刻速率的確認(rèn)，（2）更低溫度范圍下的蝕刻速率的確認(rèn)。藥液A的設(shè)定溫度為140℃，浸漬時(shí)間設(shè)定為60分鐘。使用的晶圓是偏角為4°的單晶4英寸4H―SiC，AsCMP的晶圓，Sa在0.1 nm以下。根據(jù)重量變化計(jì)算的蝕刻速率為80.9 nm/min。
? ? ? 將藥液A的設(shè)定溫度設(shè)定為70℃，調(diào)查了蝕刻速率。浸泡時(shí)間與基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)相同，為20分鐘。使用的晶圓是偏角為4°的單晶4英寸4H―SiC，AsCMP的晶圓，Sa在0.1 nm以下。根據(jù)重量變化計(jì)算出的蝕刻速率為18.6 nm/min.另外，在本條件下，氣泡的產(chǎn)生較少，晶圓在燒杯底部大致處于靜止?fàn)顟B(tài)，因此速率可能較低。
? ? ? 對(duì)浸漬后的表面進(jìn)行了測(cè)定。測(cè)定設(shè)為Si面、C面的任意3點(diǎn)。從測(cè)定值和圖像中確認(rèn)的觀察結(jié)果如表1所示，圖像的例子如圖6所示。高溫、長(zhǎng)時(shí)間的情況下，Si面中比劃痕的暴露更深的凹坑零星出現(xiàn)，可以看出C面中整體有很大的粗糙。低溫的情況下，Si面中沒(méi)有發(fā)生凹坑，劃痕被明確地表現(xiàn)出來(lái)，C面雖然整體粗糙，但其程度比高溫、長(zhǎng)時(shí)間的情況要輕度。
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圖6 ?SiC晶片浸漬后的表面狀態(tài)
總結(jié)
? ? ? 在單晶SiC晶圓的加工過(guò)程中，研究了適合于去除加工損傷的低溫濕法蝕刻。通過(guò)使用高錳酸鉀系列的藥液，確認(rèn)了大幅度低于KOH的熔點(diǎn)360℃的低溫濕法蝕刻是可能的。今后，我們將進(jìn)一步調(diào)查浸漬條件對(duì)蝕刻特性的影響，同時(shí)對(duì)Si面和C面的蝕刻速率進(jìn)行個(gè)別測(cè)量，并對(duì)浸漬面的表面狀態(tài)進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查。同時(shí)，我們將研究是否可以形成適合于晶體缺陷檢測(cè)的蝕刻坑。