[發明專利]半導體基板的制造方法

有效

• 申請號: 201480038163.7
• 申請日: 2014-07-03
• 公開（公告）號: CN105474354B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 今岡功;小林元樹;內田英次;八木邦明;河原孝光;八田直記;南章行;坂田豐和;牧野友厚;高木秀樹;倉島優一
• 申請（專利權）人: 株式會社希克斯;獨立行政法人產業技術綜合研究所
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/20
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 李洋,尹文會

技術領域

本申請主張基于2013年7月5日申請的日本國專利申請第2013-142151號的優先權。該申請的全部內容通過參照而引用于該說明書中。本說明書中，公開涉及具備接合強度高的接合面的半導體基板的制造方法的技術。

背景技術

作為下一代(次期)功率器件的基板材料的候補可舉出碳化硅(以下記載為SiC)，基板自身的制造成本變高，成為實用化的障礙。與此相對地，若僅器件形成層部使用品質好的單結晶SiC并通過某種方法將其固定于支承基板(具有器件制造工序所能夠承受的強度/耐熱性/清潔度的材料：例如Poly-SiC)，則能夠制成兼具低成本(支承基板部)與高品質(SiC部)的基材。作為為了實現上述構造而能夠應用的現有技術，存在基板接合。基板接合作為半導體集成電路制成技術、MEMS制成技術而使用，主要為了用于將硅基板彼此或者與硅基板不同的種類材料的基板接合。該基板接合大致分為經由粘合材料/金屬等異物的“間接接合”、和不經由這些的“直接接合”，但為了相對于半導體器件材料用途的基板，避免由粘合材料、金屬等引起的污染的影響，優選使用“直接接合”。直接接合的相關技術例如以下的文獻中有公開。日本特開2009-117533號公報中，公開有在接合前的SiC基板表面實施了等離子體活性化處理后使基板表面彼此接觸，其后實施加熱處理由此形成接合的接合基板的制造法。該情況下，接觸前的基板表面具有親水性，因此在接合形成后的接合界面形成有以導入的水為起因的氧化膜。另一方面，Applied Physics Letters,Vol.64,No.5,31 1994中，公告有在接合前的Si基板表面實施使用了被稀釋的氟化氫水溶液的不浸潤處理后使基板表面彼此接觸，其后實施加熱處理由此形成接合的基板接合法。該情況下，在接合界面不存在水，能夠得到接合基板而不導致在接合界面形成氧化膜。

但是，在使用日本特開2009-117533號公報的制造法制成接合基板的情況下，由于形成于接合界面的氧化膜的影響，在立式功率半導體器件用途中，具有基板垂直方向的電阻增大等問題。另外相對于SiC的器件制成工序的加熱處理溫度(＞1200℃)，具有界面構造不穩定等問題。另一方面，在使用Applied Physics Letters,Vol.64,No.5,31 1994的基板接合方法制成接合基板的情況下，必須進行接合的基板表面的不浸潤，SiC是化合物半導體，因此與由單一元素構成的Si不同，根據在基板表面露出的原子的種類不同基板表面的電荷狀態也不同。因此，在Applied Physics Letters,Vol.64,No.5,31 1994所使用的方法中，基板表面的較廣范圍內得到一樣的不浸潤性是困難的。另外，與在接合形成經由了中間層的間接接合不同，直接接合中接合形成前的基板表面形狀(粗糙度)對有效接合面積帶來直接的影響。因此存在需要使接合面的表面粗糙度非常小等限制。但是，關于SiC基板的表面平坦化，除了上述的基板表面的電荷狀態的不均勻性之外，由于基板內所包含的結晶缺陷的影響，在與Si基板比較的情況下表面平坦性低。因此有效接合面積降低，結果得到能夠承受半導體工序的接合強度是困難的。

發明內容

本說明書中，公開半導體基板的制造方法。該半導體基板的制造方法具備對支承基板的表面進行改質而形成第一非晶質層并且對半導體的單結晶層的表面進行改質而形成第二非晶質層的非晶質層形成工序。另外，具備使第一非晶質層與第二非晶質層接觸的接觸工序。另外，具備對第一非晶質層與第二非晶質層接觸的狀態的支承基板以及單結晶層進行熱處理的熱處理工序。

上述方法中，通過非晶質層形成工序，能夠在支承基板的表面形成第一非晶質層并且在單結晶層的表面形成第二非晶質層。非晶質層是成為原子不具有結晶構造那樣的規則性的狀態的層。通過在第一非晶質層與第二非晶質層接觸的狀態下進行熱處理工序，能夠使第一非晶質層以及第二非晶質層再結晶。第一非晶質層與第二非晶質層再結晶而成為一體，因此支承基板與單結晶層通過共價結合能夠穩固地接合。由此，能夠不導致在接合界面形成氧化膜而使支承基板與單結晶層的接合界面的不連續性消失。