[發明專利]碳化硅襯底的制造方法、半導體器件的制造方法、碳化硅襯底及半導體器件

無效

• 申請號: 201180003852.0
• 申請日: 2011-02-25
• 公開（公告）號: CN102511074A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 佐佐木信;原田真;增田健良;和田圭司;井上博揮;西口太郎;沖田恭子;并川靖生;堀井拓
• 申請（專利權）人: 住友電氣工業株式會社
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/336;H01L29/12;H01L29/78
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 韓峰;孫志湧

技術領域

本發明涉及一種用于制造碳化硅襯底的方法、用于制造半導體器件的方法、碳化硅襯底和半導體器件，更具體地，涉及均能夠降低采用碳化硅襯底的半導體器件的制造成本的用于制造碳化硅襯底的方法、用于制造半導體器件的方法、碳化硅襯底和半導體器件。

背景技術

近年來，為了實現高擊穿電壓、低損耗以及在高溫環境下利用半導體器件，已開始采用碳化硅作為用于半導體器件的材料。碳化硅是寬帶隙半導體，其具有的帶隙大于硅的帶隙，并且常規上已作為用于半導體器件的材料而被廣泛使用。因此，通過采用碳化硅作為用于半導體器件的材料，半導體器件可以具有高擊穿電壓、減小的導通電阻等。此外，有利的是，即使在高溫環境下，與采用硅作為其材料的半導體器件的特性相比，這樣采用碳化硅作為其材料的半導體器件具有的特性更少劣化。

在這樣的情況下，對在制造半導體器件中使用的各種碳化硅晶體以及用于制造碳化硅襯底的方法加以考慮，并提出了各種想法(例如，參見日本專利特開No.2002-280531(專利文獻1))。

引用文件列表

專利文獻

PTL?1：日本專利特開No.2002-280531

發明內容

技術問題

然而，但碳化硅在大氣壓下沒有液相。另外，其晶體生長溫度為2000℃或更高，這是非常高的。從而難以控制并穩定生長條件。因此，對于碳化硅單晶而言，難以具有大直徑而同時又維持其高質量。因此，不易獲得具有大直徑的高質量碳化硅襯底。制造這樣的具有大直徑的碳化硅襯底所存在的這種困難不僅是導致碳化硅襯底的制造成本增加，而且還導致使用碳化硅襯底時每一批只能制造出更少的半導體器件。因此，不利的是，增加了半導體器件的制造成本。考慮到，可以通過有效地利用制造成本高的碳化硅單晶作為襯底來降低半導體器件的制造成本。

鑒于此，本發明的目的是要提供一種用于制造碳化硅襯底的方法、用于制造半導體器件的方法、碳化硅襯底和半導體器件，其中每一個允許降低采用碳化硅襯底的半導體器件的制造成本。

問題的解決方案

本發明的用于制造碳化硅襯底的方法包括下列步驟：準備由碳化硅制成的基底襯底和由單晶碳化硅制成的SiC襯底；通過堆疊基底襯底和SiC襯底，使得基底襯底和SiC襯底的主表面彼此接觸，來制造堆疊襯底；通過加熱堆疊襯底，使基底襯底和SiC襯底彼此連接，來制造連接襯底；通過加熱連接襯底，使基底襯底和SiC襯底之間形成溫度差，來使得在制造連接襯底的步驟中在基底襯底和SiC襯底之間的界面處形成的空洞在所述連接襯底的厚度方向上轉移；以及，通過去除包括基底襯底和SiC襯底中的一個襯底的主表面的區域來去除空洞，所述一個襯底在轉移空洞的步驟中被加熱到具有較高溫度，所述一個襯底的主表面與基底襯底和SiC襯底中的另一個襯底相反。

如上所述，對于高質量碳化硅單晶而言難以具有大的直徑。其間，為了在使用碳化硅襯底制造半導體器件的過程中的高效率的制造，需要提供具有預定的均一形狀和大小的襯底。因此，即使當得到高質量碳化硅單晶(例如，具有小缺陷密度的碳化硅單晶)時，也不能有效地使用通過切割等而未能被加工成這樣的預定形狀等的區域。

相比較而言，在本發明的用于制造碳化硅襯底的方法中，通過將由單晶碳化硅制成的SiC襯底放置在基底襯底上以制造堆疊襯底、并且加熱該堆疊襯底以便使基底襯底和SiC襯底彼此連接，來制造碳化硅襯底。因而，可以例如以下列方式來制造碳化硅襯底。即，將由具有大缺陷密度的低質量碳化硅晶體形成的基底襯底加工成具有預定的形狀和大小。在這樣的基底襯底上，放置未被成形為預定形狀的高質量碳化硅單晶作為SiC襯底。然后，加熱它們。這樣得到的碳化硅襯底整體上具有預定的均一形狀和大小。這有助于提高半導體器件的制造效率。此外，在這樣的碳化硅襯底的高質量SiC襯底上，例如，形成外延生長層以制造半導體器件。這樣，可以有效地使用碳化硅單晶。同樣地，根據本發明的用于制造碳化硅襯底的方法，可以制造能夠降低使用碳化硅襯底制造半導體器件的制造成本的碳化硅襯底。

此外，當通過連接SiC襯底和基底襯底來制造連接襯底時，由于SiC襯底和基底襯底的翹曲等而會在基底襯底和SiC襯底之間的界面處形成空洞。如果在沒有進行任何修改的情況下使用這樣具有空洞的SiC襯底作為用于制造半導體器件的碳化硅襯底，則空洞充當電阻元件而增大襯底的電阻率。這會不利地增大將要制造的半導體器件的導通電阻。此外，如果在沒有進行任何修改的情況下使用這樣具有空洞的連接襯底作為碳化硅襯底，則空洞的存在會導致襯底的強度降低，從而在操作時可能產生裂紋。