[發(fā)明專利]半導(dǎo)體晶圓的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680065719.0
• 申請日: 2016-11-08
• 公開（公告）號: CN108474138B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金子忠昭;久津間保德;蘆田晃嗣
• 申請（專利權(quán)）人: 學(xué)校法人關(guān)西學(xué)院
• 主分類號: C30B29/36
• 分類號: C30B29/36;C30B19/04;C30B19/12
• 代理公司: 北京尚誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳;呂秀平

在第1工序中，在SiC基板(40)的表面形成凸部(42)并蝕刻該SiC基板(40)。在第2工序中，除去根據(jù)MSE法使SiC基板(40)的凸部(42)外延生長而在垂直(c軸)方向大幅地生長的包含螺旋位錯(cuò)的外延層(43a)的至少一部分。在第3工序中，通過在進(jìn)行了第2工序的SiC基板(40)上再次進(jìn)行MSE法，使得不包含螺旋位錯(cuò)的外延層(43)彼此在水平(a軸)方向生長而互相以分子層級連接，進(jìn)而在SiC基板(40)的Si面或C面的全面生成1個(gè)大面積的單晶4H?SiC的半導(dǎo)體晶圓(45)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種使用SiC基板的半導(dǎo)體元件的制造方法。

背景技術(shù)

作為半導(dǎo)體材料，硅(Si)和砷化鎵(GaAs)等早已為業(yè)界所熟知。近年來，隨著半導(dǎo)體元件的利用領(lǐng)域迅速擴(kuò)大，在高溫環(huán)境等嚴(yán)酷的條件下使用的機(jī)會(huì)也隨之增加。由此，實(shí)現(xiàn)能承受高溫環(huán)境的半導(dǎo)體元件，對提高在廣泛用途中的動(dòng)作的可靠性及大量的信息處理·可控性來說，實(shí)屬一項(xiàng)重要的課題。

作為一種耐熱性優(yōu)異的制造半導(dǎo)體元件的材料，碳化硅(SiC)備受矚目。SiC不僅機(jī)械強(qiáng)度高并且抗輻射能力亦強(qiáng)。另外，SiC具有以下的特征：通過雜質(zhì)的添加還能容易地進(jìn)行電子和空穴的價(jià)電子控制，并且具有寬的禁帶寬度(在4H型的單晶SiC中為3.2eV)。根據(jù)這種理由，作為一種能實(shí)現(xiàn)在所述現(xiàn)有的半導(dǎo)體材料中不能實(shí)現(xiàn)的耐高溫性、耐高頻性、高耐電壓性、和高耐環(huán)境性的下一代的動(dòng)力元件的材料，SiC備受期待。專利文獻(xiàn)公開一種制造使用SiC的半導(dǎo)體材料的方法。

專利文獻(xiàn)1公開一種通過將用于使晶種生長的生長爐內(nèi)的溫度均勻化，抑制SiC多晶的生成，進(jìn)而制造優(yōu)質(zhì)的SiC半導(dǎo)體的方法。專利文獻(xiàn)2公開一種通過在晶種上形成多個(gè)凹坑而制造缺陷少的優(yōu)質(zhì)SiC半導(dǎo)體的方法。

非專利文獻(xiàn)1公開一種本案申請人開發(fā)的技術(shù)即亞穩(wěn)態(tài)溶劑外延法(MSE法)。MSE法是溶液生長法的一種，其使用晶種基板、自由能比晶種基板高的原料基板、和Si熔液。通過對置配置晶種基板與原料基板，且以使Si熔液夾在其間的狀態(tài)在真空下進(jìn)行加熱，能使單晶SiC在晶種基板的表面外延生長。在MSE法中，加熱時(shí)不需要在單晶SiC的生長方向帶有溫度梯度，外延生長是根據(jù)以自由能差決定的濃度梯度而行進(jìn)。另外，在MSE法中，不需要在晶種基板上形成偏離角(Off angle)。專利文獻(xiàn)3公開了一種使用此MSE法來制造SiC半導(dǎo)體的方法。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2012-193055號公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2012-176867號公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開2008-230946號公報(bào)

非專利文獻(xiàn)

非專利文獻(xiàn)1：Tadaaki Kaneko et al,“Metastable Solvent Epitaxy of SiC”Journal of Crystal GrowtH 310(2008)1815-1818

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題

順便一提，使用SiC的半導(dǎo)體材料，是采用從由4H-SiC或6H-SiC的單晶SiC構(gòu)成的晶錠切取的塊體基板而被制造。此塊體基板需要進(jìn)行機(jī)械研磨等對表面進(jìn)行平坦處理。然而，在機(jī)械研磨中，由于會(huì)產(chǎn)生次微米級的研磨損傷，因此以往在機(jī)械研磨之后通過進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨來除去該研磨損傷，以使基板更加平坦。