[發明專利]半導體基板的制造方法、SOI晶圓的制造方法及SOI晶圓

在審

• 申請號: 202110442064.7
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113658848A
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 曲偉峰;井川靜男;砂川健
• 申請（專利權）人: 信越半導體株式會社
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/265;H01L29/16
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 張晶;劉余婷

本發明提供一種可在單晶硅基板上形成低缺陷、高結晶性、厚膜的SiC單晶膜的半導體基板的制造方法。所述半導體基板的制造方法為表面具有SiC單晶膜的半導體基板的制造方法，其包括：使碳附著于單晶硅基板的表面的工序；使附著了所述碳的所述單晶硅基板的表面碳化而形成SiC單晶底層膜的工序；在所述SiC單晶底層膜上形成非晶硅膜的工序；以所述SiC單晶底層膜為晶種，通過固相生長將所述非晶硅膜制成SiC單晶膜的工序。

技術領域

本發明涉及一種在單晶硅基板的表面具有SiC單晶膜的半導體基板的制造方法、及具有單晶硅基板和SiC單晶膜的SOI晶圓。

背景技術

SiC單晶基板，較之Si單晶基板損耗低、高頻特性優異，且為可實現具有高耐壓、高導熱率及高擊穿場強的半導體裝置的材料。圖13中示出了主要的半導體材料的物性。

專利文獻1中公開了將SOI基板在烴類氣體氣氛中加熱而使表面的Si層轉化成單晶SiC膜，將上述單晶SiC膜作為種晶層并使其外延生長，從而制成單晶SiC基板(其中，底層基板為SOI基板)。此外，專利文獻2中公開了在作為支撐基板而發揮功能的單晶硅基板的整個表面上形成作為嵌入氧化膜而發揮功能的氧化硅膜(SiO₂)，并在其之上形成SiC膜。進一步，專利文獻3中公開了將表面具有單晶SiC膜的半導體基板用作化合物半導體基板的支撐基板。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2007-123675號公報

專利文獻2：日本特開2008-41830號公報

專利文獻3：日本特開2014-76925號公報

發明內容

本發明要解決的技術問題

專利文獻1中公開了一種通過將單晶SiC膜作為種晶層并使其外延生長從而形成單晶SiC層的方法。在該制造工藝的情況下，第一層的Si(0.543nm)/3C-SiC(0.453nm)的晶格常數失配率為20％，為了緩和該情形而引發了大量的缺陷。若在這樣產生大量缺陷的種晶上外延生長，則存在產生起因于種晶上的缺陷的外延缺陷等問題。雖然通過外延生長可增加SiC單晶膜的膜厚，但無法獲得低缺陷的結晶性良好的SiC單晶膜。

專利文獻2中公開了一種SOI基板，其形成有作為嵌入氧化膜而發揮功能的氧化硅膜(SiO₂)、及該氧化硅膜上的SiC膜本身或混合存在SiC鍵的作為晶格應變形成用層而發揮功能的含SiC層，但并沒有記載SiC單晶層的形成方法。

專利文獻3中公開了將在硅基板上形成有SiC單晶薄膜的基板作為支撐基板，將GaN成膜的方法，但SiC單晶薄膜并未被用作緩沖層。此外，并未提及SiC單晶層本身的缺陷、SiC單晶層的形成方法。

此外，對于超過600V的高耐壓用途的SOI功率IC，需要數μm厚的BOX層。這樣的SOI功率器件或RF器件具有優異的絕緣耐壓特性，但器件放熱多，因此要求向基底基板側散熱。然而，厚SiO₂膜的導熱差，導致熱量積蓄，因此以往在設計器件時，會在SOI層側的器件表面側設置金屬電極，并在其上側設置水冷散熱器等。為了制成這樣復雜的結構，需要經過復雜的工序，在成本、生產率方面是不利的。

由此，對于具有SiC單晶膜的單晶硅基板，謀求制造具有低缺陷、高結晶性、厚膜的SiC單晶膜的單晶硅基板。此外，謀求結構簡單，可最大限度地抑制泄露電流且向基底基板側的散熱性高的SOI晶圓。

本發明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于提供一種可在單晶硅基板上形成低缺陷、高結晶性、厚膜的SiC單晶膜的半導體基板的制造方法，及具備具有SiC單晶膜的單晶硅基板的SOI晶圓。

解決技術問題的技術手段