JP2009081352A - Manufacturing method for semiconductor substrate, and semiconductor substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体基板の製造方法及び半導体基板に関する。 The present invention relates to a semiconductor substrate manufacturing method and a semiconductor substrate.
近年、半導体材料としてSiC(炭化ケイ素)が注目されている。SiCはSiよりも絶縁破壊電界が強いので高耐圧とすることができ、FETオン時の抵抗値が小さいので電力損失を低減できる。また、高温時の動作が安定していることや、不純物イオンの拡散速度が遅いこと等の特長も有している。このようなSiCは、整流素子やインバータ等の高耐圧パワーデバイス等への適用が考えられており、省エネルギー化が期待されている。 In recent years, SiC (silicon carbide) has attracted attention as a semiconductor material. Since SiC has a higher breakdown electric field than Si, it can have a high breakdown voltage, and since the resistance value when the FET is on is small, power loss can be reduced. In addition, it has features such as stable operation at high temperatures and a low diffusion rate of impurity ions. Such SiC is considered to be applied to high voltage power devices such as rectifiers and inverters, and is expected to save energy.
SiCを用いたデバイスを効率よく製造するためには、単結晶SiC層を有する基板(ウエハ)の大口径化が極めて重要である。現在のところ、6インチの4H−SiC基板が実用化されているが、基板のさらなる大口径化や歩留り向上のためには、結晶欠陥を減少させることが有効であると考えられる。 In order to efficiently manufacture a device using SiC, it is extremely important to increase the diameter of a substrate (wafer) having a single crystal SiC layer. At present, a 6-inch 4H—SiC substrate has been put into practical use, but it is considered effective to reduce crystal defects in order to further increase the substrate diameter and improve the yield.
SiC基板を製造する方法としては、SOI基板を用いる方法が特許文献1に開示されている。また、結晶欠陥を抑制する方法としては、単結晶膜の内部応力を緩和する方法が特許文献2に開示されている。 As a method for manufacturing an SiC substrate, Patent Document 1 discloses a method using an SOI substrate. As a method for suppressing crystal defects, Patent Literature 2 discloses a method for relaxing internal stress of a single crystal film.
特許文献1の方法では、絶縁層上にSi層を備えたSOI基板のSi層を薄厚化し、これを炭化してSiCのシード層を形成する。そして、シード層をエピタキシャル成長させることで、SiC基板を製造する。薄厚化されたSi層が完全に炭化されるので、残留したSiがエピタキシャル成長時等にSiC層に拡散して結晶欠陥を生じさせることが防止されている。また、Si層を炭化する際には、SiとSiCとで格子定数が異なるのでSiとSiCとの間に応力が発生し歪による変形が生じるが、Si層を薄厚化しているので厚さ方向の歪が緩和され結晶欠陥が抑制されている。 In the method of Patent Document 1, the Si layer of an SOI substrate having an Si layer on an insulating layer is thinned and carbonized to form a SiC seed layer. Then, the SiC substrate is manufactured by epitaxially growing the seed layer. Since the thinned Si layer is completely carbonized, the remaining Si is prevented from diffusing into the SiC layer during epitaxial growth or the like to cause crystal defects. In addition, when carbonizing the Si layer, since the lattice constants of Si and SiC are different, stress is generated between Si and SiC and deformation due to strain occurs. However, since the Si layer is thinned, the thickness direction The strain is reduced and crystal defects are suppressed.
特許文献2の方法では、シリコン基板に窒化物単結晶膜を結晶成長させる場合に、面方向に成長する結晶の成長スペースを確保している。これにより、結晶が互いに押し合いながら成長することで生じる内部応力を緩和することができ、結晶軸の傾斜等が防止できるようになっている。
しかしながら、特許文献1の方法では、SiC基板の大口径化に対応できないおそれがある。すなわち、格子定数の違いに起因するSiとSiCとの間の応力は、SiC基板の面方向にも作用するので、Siを炭化する面積が増大するほど、すなわち製造されるSiC基板が大口径化するほど、SiとSiCとの間に大きな変形を生じさせてしまう。このようにシード層に変形が生じると、シード層に結晶欠陥が生じてしまう。そして、シード層をエピタキシャル成長させると、上層では下層の結晶構造に基づいて結晶成長するので、結晶欠陥部上では連鎖的に結晶欠陥が生じてしまう。 However, the method of Patent Document 1 may not be able to cope with an increase in the diameter of the SiC substrate. That is, the stress between Si and SiC caused by the difference in lattice constant also acts in the surface direction of the SiC substrate, so that the larger the area for carbonizing Si, that is, the larger the diameter of the manufactured SiC substrate The greater the amount, the greater the deformation between Si and SiC. When the seed layer is thus deformed, crystal defects are generated in the seed layer. When the seed layer is epitaxially grown, crystal growth occurs on the upper layer based on the crystal structure of the lower layer, so that crystal defects are generated in a chain on the crystal defect portion.
また、特許文献2の方法は、シリコン基板に窒化物単結晶膜を良好に成長させるための方法であり、SiC基板を製造する際のシード層形成に直接適用することは困難である。すなわち、シード層は結晶成長ではなくSi層の炭化で形成されるので、結晶の成長スペースを確保するという特許文献2の主旨からはシード層の結晶欠陥を抑制する効果を期待することができないからである。 Further, the method of Patent Document 2 is a method for satisfactorily growing a nitride single crystal film on a silicon substrate, and it is difficult to directly apply it to seed layer formation when manufacturing a SiC substrate. That is, since the seed layer is formed not by crystal growth but by carbonization of the Si layer, the effect of suppressing crystal defects in the seed layer cannot be expected from the gist of Patent Document 2 to secure a crystal growth space. It is.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、シード層の結晶欠陥を低減し、良質なSiC基板を製造することができる方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of said situation, and it aims at providing the method of reducing the crystal defect of a seed layer and manufacturing a good quality SiC substrate.
本発明の半導体基板の製造方法は、絶縁層上にSiC層を備えた半導体基板の製造方法であって、
支持基板上に絶縁層とSi層とが順次形成されてなるベース基板のSi層に、前記絶縁層を露出させる溝部を形成し、該溝部によって前記Si層を複数の島状のSi部に区画するSi部区画工程と、
前記Si部を炭化して島状のシード部を形成し、該シード部からなるシード層を形成するシード層形成工程と、
前記シード部をエピタキシャル成長させて島状のSiC部を形成し、該SiC部からなるSiC層を形成するSiC層形成工程と、を有することを特徴とする。
The method for producing a semiconductor substrate of the present invention is a method for producing a semiconductor substrate having a SiC layer on an insulating layer,
A groove portion exposing the insulating layer is formed in the Si layer of the base substrate in which the insulating layer and the Si layer are sequentially formed on the support substrate, and the Si layer is partitioned into a plurality of island-shaped Si portions by the groove portion. Si section partitioning process,
A seed layer forming step of carbonizing the Si portion to form an island-shaped seed portion and forming a seed layer comprising the seed portion;
An SiC layer forming step of forming an island-shaped SiC portion by epitaxially growing the seed portion and forming an SiC layer made of the SiC portion.
このようにすれば、シード部の結晶欠陥を抑制することができる。詳しくは、前記シード層形成工程の途中過程では、Si及びSiが炭化されたSiCがSi部に混在する状態があり、SiとSiCとの間には格子定数の違いによる面方向の応力が作用する。この応力によるSi及びSiCの変形量は、応力が作用している面積すなわちSiとSiCとの接触面積が大きくなるほど、大きくなる。本発明の方法では、Si部の間に溝部(空間)を形成しておりSi部が互いに直接接触していないので、Si部を炭化する際の各Si部での前記応力は、近隣のSi部に伝播することがない。したがって、各Si部におけるSi及びSiCの変形量は、各Si部におけるSiとSiCとの接触面積、すなわち各Si部の面積によって規定される。各Si部の面積はSi部に区画していないSi層の面積よりも小さいので、各Si部におけるSi及びSiCの変形量が小さくなり、Si及びSiCの変形に起因してシード部に結晶欠陥が生じる確率が低くなる。 In this way, crystal defects in the seed part can be suppressed. Specifically, in the middle of the seed layer forming step, there is a state in which SiC with Si and Si carbonized is mixed in the Si portion, and a stress in the plane direction due to a difference in lattice constant acts between Si and SiC. To do. The amount of deformation of Si and SiC due to this stress increases as the area where the stress acts, that is, the contact area between Si and SiC increases. In the method of the present invention, a groove (space) is formed between the Si parts, and the Si parts are not in direct contact with each other. Therefore, the stress at each Si part when carbonizing the Si part is affected by the adjacent Si. It does not propagate to the part. Therefore, the deformation amount of Si and SiC in each Si part is defined by the contact area between Si and SiC in each Si part, that is, the area of each Si part. Since the area of each Si part is smaller than the area of the Si layer that is not partitioned into Si parts, the amount of deformation of Si and SiC in each Si part becomes small, and crystal defects are caused in the seed part due to the deformation of Si and SiC. The probability of occurrence is reduced.
また、結晶欠陥が生じる確率を低減して良好な結晶構造のシード部を形成しているので、良好な結晶構造のシード部をエピタキシャル成長させることにより、良好な結晶構造のSiC部を形成することができる。このようにして、結晶欠陥が極めて少ないSiC層を備えた半導体基板を製造することができる。 In addition, since the seed portion having a good crystal structure is formed by reducing the probability of occurrence of crystal defects, the SiC portion having a good crystal structure can be formed by epitaxially growing the seed portion having a good crystal structure. it can. In this way, it is possible to manufacture a semiconductor substrate having an SiC layer with very few crystal defects.
また、先述したように、格子定数の違いによるSi及びSiCの変形量はSi部の面積に応じた値となるので、前記ベース基板として大口径のものを用いた場合でも同様に結晶欠陥を低減することができ、したがって大口径の半導体基板を良好な歩留りで製造することができる。このような大口径の半導体基板を用いてチップを形成することにより、チップを効率よく製造することができるようになる。 Further, as described above, since the deformation amount of Si and SiC due to the difference in lattice constant is a value corresponding to the area of the Si portion, even when a large-diameter substrate is used as the base substrate, crystal defects are similarly reduced. Therefore, a large-diameter semiconductor substrate can be manufactured with a good yield. By forming a chip using such a large-diameter semiconductor substrate, the chip can be efficiently manufactured.
また、前記SiC層形成工程の後に、前記溝部を絶縁材料で埋め込む工程を有することが好ましい。
このようにすれば、製造された半導体基板に素子等を形成する際に、素子の材料等が前記溝部に埋め込まれたり、あるいは流れ込んだりして異物となることが防止される。
Moreover, it is preferable to have the process of filling the said groove part with an insulating material after the said SiC layer formation process.
In this way, when an element or the like is formed on the manufactured semiconductor substrate, the element material or the like is prevented from being embedded or flowing into the groove to become a foreign substance.
また、前記半導体基板は、複数のチップを形成するための半導体基板であって、形成されるチップの一つと対応するチップ形成領域を複数有し、
前記Si部区画工程では、1つの前記Si部が1つの前記チップ形成領域と対応するように溝部を形成することもできる。
このようにすれば、前記Si部を炭化しエピタキシャル成長させてSiC部を形成すると、1つのSi部と同じ領域が1つのSiC部になるので、前記チップ形成領域と対応したSiC部を形成することができる。したがって、溝部を形成したことにより半導体基板の物性、例えば温度特性や強度等が局所的に変化しても、複数のチップ形成領域は互いに同じ物性となるので、同じ品質のチップを形成することができる。また、シリコンウエハ等を用いて複数のチップを形成する際には、通常はシリコンウエハに複数のチップ形成領域を設計し、各チップ形成領域に素子を形成した後にこれを個片化してチップを形成する。そこで、一つの前記Si部と一つのチップ形成領域とを対応させるようにすれば、既存の方法を転用してSi層を区画することができ、Si層を区画する工程が容易化される。
The semiconductor substrate is a semiconductor substrate for forming a plurality of chips, and has a plurality of chip formation regions corresponding to one of the formed chips,
In the Si part partitioning step, the groove part may be formed so that one Si part corresponds to one chip formation region.
In this case, when the SiC portion is carbonized and epitaxially grown to form the SiC portion, the same region as one Si portion becomes one SiC portion, so that the SiC portion corresponding to the chip formation region is formed. Can do. Therefore, even if the physical properties of the semiconductor substrate, such as temperature characteristics and strength, are locally changed due to the formation of the groove, the plurality of chip formation regions have the same physical properties, so that chips of the same quality can be formed. it can. In addition, when forming a plurality of chips using a silicon wafer or the like, usually, a plurality of chip formation areas are designed on a silicon wafer, elements are formed in each chip formation area, and then the chips are separated into individual chips. Form. Therefore, if one Si portion and one chip formation region are made to correspond to each other, an existing method can be diverted to partition the Si layer, and the process of partitioning the Si layer is facilitated.
なお、本発明でいうチップ形成領域とは、チップの寸法や形成プロセスでの位置ずれマージン等を考慮し、チップの一つに対応させた半導体基板における設計上の区画を指すものである。また、前記ベース基板、及び前記半導体基板を製造する過程の中間体においても、製造された半導体基板のチップ形成領域と対応する領域は、チップ形成領域と称する場合がある。 The chip formation region in the present invention refers to a design section on a semiconductor substrate corresponding to one of the chips in consideration of a chip size, a margin of misalignment in a formation process, and the like. In addition, in the intermediate body in the process of manufacturing the base substrate and the semiconductor substrate, a region corresponding to the chip formation region of the manufactured semiconductor substrate may be referred to as a chip formation region.
また、前記半導体基板は、複数のチップを形成するための半導体基板であって、形成されるチップの一つと対応するチップ形成領域を複数有し、
前記Si部区画工程では、1つの前記チップ形成領域に2つ以上の前記Si部が含まれるように溝部を形成することもできる。
このようにすれば、先述のように1つのSi部と同じ領域が1つのSiC部になるので、1つのチップ形成領域に2つ以上のSiC部が含まれるようになる。したがって、前記半導体基板を用いてチップを形成する際に、チップ形成領域に含まれる2つ以上のSiC部のそれぞれに素子を形成するようにすれば、良好に素子を分離することができる。特に先述のように溝部を絶縁材料で埋め込むようにすれば、溝部に埋め込まれた絶縁部を素子分離領域として機能させることができ、完全素子分離することもできる。
The semiconductor substrate is a semiconductor substrate for forming a plurality of chips, and has a plurality of chip formation regions corresponding to one of the formed chips,
In the Si part partitioning step, the groove part may be formed so that one chip forming region includes two or more Si parts.
In this way, since the same region as one Si portion becomes one SiC portion as described above, two or more SiC portions are included in one chip formation region. Therefore, when a chip is formed using the semiconductor substrate, the element can be well separated if the element is formed in each of two or more SiC parts included in the chip formation region. In particular, if the groove is filled with an insulating material as described above, the insulating portion buried in the groove can function as an element isolation region, and complete element isolation can also be achieved.
また、前記半導体基板は、複数のチップを形成するための半導体基板であって、形成されるチップの一つと対応するチップ形成領域を複数有し、
前記Si部区画工程では、1つの前記Si部に2つ以上の前記チップ形成領域が含まれるように溝部を形成することもできる。
このようにすれば、例えば半導体基板を用いて形成するチップが微細である場合に、Si層をチップ形成領域のそれぞれに対応させてSi部に区画するよりも、溝部を形成する際の位置あわせのマージンを大きくすることができる。したがって、アライメントずれによるチップの歩留り低下を抑制することができる。
The semiconductor substrate is a semiconductor substrate for forming a plurality of chips, and has a plurality of chip formation regions corresponding to one of the formed chips,
In the Si part partitioning step, the groove part may be formed so that two or more chip forming regions are included in one Si part.
In this way, for example, when a chip formed using a semiconductor substrate is fine, the alignment when forming the groove portion is divided rather than dividing the Si layer into the Si portion corresponding to each chip formation region. The margin can be increased. Therefore, it is possible to suppress a decrease in chip yield due to misalignment.
本発明の半導体基板は、
支持基板と、
前記支持基板上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層上に設けられ、溝部で区画されて島状に形成された複数のSiC部を有してなるSiC層と、を備えてなり、
前記SiC部は、前記絶縁層上に設けられたSi層が前記溝部で区画されて島状のSi部とされ、さらに該Si部が炭化され、その後に前記の炭化されたSi部がシード部とされてエピタキシャル成長させられたことにより、形成されたものであることを特徴とする。
このようにすれば、先述のようにシード部は結晶欠陥が極めて少なくなっているので、これをエピタキシャル成長させてなるSiC部も結晶欠陥が極めて少なくなる。したがって結晶欠陥が極めて少ない前記SiC部を有してなるSiC層は極めて結晶欠陥が少なくなっており、これを備えた前記半導体基板は良質なものとなっている。
The semiconductor substrate of the present invention is
A support substrate;
An insulating layer provided on the support substrate;
An SiC layer provided on the insulating layer and having a plurality of SiC portions that are partitioned by grooves and formed in an island shape;
In the SiC part, an Si layer provided on the insulating layer is partitioned by the groove part to form an island-like Si part, and the Si part is carbonized, and then the carbonized Si part is a seed part. And formed by epitaxial growth.
In this way, since the seed part has very few crystal defects as described above, the SiC part obtained by epitaxial growth of the seed part also has very few crystal defects. Therefore, the SiC layer having the SiC portion with very few crystal defects has very few crystal defects, and the semiconductor substrate provided with this has a good quality.
また、前記溝部は、絶縁材料で埋め込まれていることが好ましい。
このようにすれば、前記半導体基板に素子等を形成する際に、素子の材料等が前記溝部に埋め込まれたり、あるいは流れ込んだりして異物となることが防止される。
The groove is preferably embedded with an insulating material.
In this way, when an element or the like is formed on the semiconductor substrate, it is possible to prevent the element material or the like from being embedded in or flowing into the groove to become a foreign substance.
以下、本発明の一実施形態を説明するが、本発明の技術範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以降の説明では図面を用いて各種の構造を例示するが、構造の特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造はその寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせて示す場合がある。 Hereinafter, although one embodiment of the present invention is described, the technical scope of the present invention is not limited to the following embodiment. In the following description, various structures are illustrated using drawings, but in order to show the characteristic parts of the structures in an easy-to-understand manner, the structures in the drawings are shown in different sizes and scales from the actual structures. There is.
なお、SiCはSi(ケイ素)とC(炭素)とからなる二重層が積層した結晶構造となっているが、その結晶構造は結晶化プロセスの温度によって積層の仕方が変化し、百種類以上の多形と呼ばれる結晶構造が存在する。代表的な結晶構造のものとしては4H−SiC、2H−SiC、3C−SiC等があり、以下の実施形態は比較的低いプロセス温度で単結晶化が可能な3C−SiCを結晶化させる例を用いて説明を行う。以下、本発明の一実施形態たる半導体基板(SiC基板)の構成を説明した後に、その製造方法の一実施形態を説明する。 In addition, SiC has a crystal structure in which double layers composed of Si (silicon) and C (carbon) are stacked, but the crystal structure changes the way of stacking depending on the temperature of the crystallization process, and more than one hundred types There is a crystal structure called polymorphism. Typical crystal structures include 4H—SiC, 2H—SiC, 3C—SiC, etc., and the following embodiments are examples of crystallizing 3C—SiC capable of single crystallization at a relatively low process temperature. The explanation will be given. Hereinafter, after describing a configuration of a semiconductor substrate (SiC substrate) according to an embodiment of the present invention, an embodiment of a manufacturing method thereof will be described.
図1(a)は、本実施形態の半導体基板(SiC基板)1の構成を示す平面図である。図1(a)に示すように、本実施形態のSiC基板1には溝部40が縦横に等間隔で形成されており、溝部40に囲まれる矩形部(本実施形態では正方形状)が島状のSiC部35となっている。このように、本実施形態のSiC基板1は、その表層部が溝部40によって複数の島状のSiC部35に区画されている。また、本実施形態のSiC基板1は複数のチップを形成するためのものであり、前記SiC部35のうちSiC基板1の周縁部に位置するものを除く矩形部の各々が、チップを形成するチップ形成領域の各々と対応するようになっている。
FIG. 1A is a plan view showing a configuration of a semiconductor substrate (SiC substrate) 1 of the present embodiment. As shown in FIG. 1A, in the SiC substrate 1 of this embodiment, the
図1(b)は、図1(a)のIb−Ib線矢視断面図である。図1(b)に示すように、本実施形態のSiC基板1は、シリコン基板10と、この上に設けられた絶縁層20と、絶縁層20上に形成された複数のSiC部35からなるSiC層30と、を備えて構成されている。また、本実施形態のSiC基板1は、前記溝部40に絶縁材料が埋め込まれてなる絶縁部45を備えて構成されている。
FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line Ib-Ib in FIG. As shown in FIG. 1B, the SiC substrate 1 of this embodiment includes a
次に、本発明に係る半導体基板の製造方法の一実施形態を、前記SiC基板1の製造方法に適用した例を用いて説明する。 Next, an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor substrate according to the present invention will be described using an example applied to the method for manufacturing the SiC substrate 1.
図2(a)〜(f)は、SiC基板1の製造方法を示す断面工程図である。
まず、図2(a)に示すように、支持基板10上に絶縁層20とSi層50とが順次形成されてなるベース基板100を用意する。本実施形態では、前記支持基板10としてシリコン基板を用いており、前記絶縁層20は熱酸化法等で形成されたSiO2からなるものであり、前記Si層は単結晶シリコンからなるものである。SOI基板(ベース基板)100は、SIMOX法や貼り合わせ法等で形成して用いることができ、また形成されたものが製品化されているのでこれを用いることもできる。
2A to 2F are cross-sectional process diagrams illustrating a method for manufacturing SiC substrate 1.
First, as shown in FIG. 2A, a
SIMOX法は、高エネルギーの酸素イオンをシリコン基板(図示せず)に注入し、酸素イオンが注入された部分を1400℃程度の温度で熱酸化して絶縁層を形成し、SOI基板を形成する方法である。また、貼り合わせ法は、例えば両面を熱酸化させたシリコン基板(図示せず)と通常のシリコン基板(図示せず)とを貼り合わせた後に、熱酸化された面のうち露出した側を研磨してSi層を露出させてSOI基板を形成する方法である。SIMOX法によれば、表面から均一な深さに絶縁層を設けることができるが、酸素イオンを注入した側の表層すなわちSi層に結晶欠陥が生じるおそれある。本実施形態では、結晶欠陥を低減させるという観点から、貼り合わせ法でSOI基板100を形成し、以降の工程で用いる。
In the SIMOX method, high-energy oxygen ions are implanted into a silicon substrate (not shown), and the portion into which oxygen ions are implanted is thermally oxidized at a temperature of about 1400 ° C. to form an insulating layer, thereby forming an SOI substrate. Is the method. The bonding method is, for example, bonding a silicon substrate (not shown) whose both surfaces are thermally oxidized and a normal silicon substrate (not shown), and then polishing the exposed side of the thermally oxidized surfaces. Then, an SOI substrate is formed by exposing the Si layer. According to the SIMOX method, an insulating layer can be provided at a uniform depth from the surface, but crystal defects may occur in the surface layer on which oxygen ions have been implanted, that is, the Si layer. In this embodiment, from the viewpoint of reducing crystal defects, the
次に、図2(b)に示すように、SOI基板100のSi層50を薄厚化する。薄厚化したSi層50の厚さとしては、3〜10nm程度とすることが好ましく、本実施形態では5nm程度とする。
Next, as shown in FIG. 2B, the
次に、図2(c)に示すように、前記絶縁層20を露出させる溝部40を、公知のレジスト法及びエッチング技術を用いて前記Si層50に形成し、溝部40によって前記Si層50を複数の島状のSi部55に区画する。詳しくは後述するが、溝部40の数が1つ以上、すなわちSi層50が2つ以上のSi部55に区画されていれば、本発明の効果を得ることができ、より細かくSi層50を区画するほど高い効果を得ることができる。したがって、製造されたSiC基板1にチップや素子を形成する際に不都合を生じない程度に、Si層50を細かく区画することが好ましい。本実施形態では、一つのチップ形成領域が一つのSi部55と対応するように、前記溝部40を形成しSi層50を区画する。
Next, as shown in FIG. 2C, a
次に、図2(d)に示すように、前記Si部55を炭化してシード部65を形成し、シード部65からなるシード層60を形成する。具体的には、前記Si部55を有するSiC基板1の中間体(図2(c)参照)を、例えば雰囲気温度が制御可能なチャンバー内に放置し、チャンバー内に水素ガスと炭化ケイ素系ガスとからなる混合ガスを流通させるとともにチャンバー内を1200℃〜1500℃程度の雰囲気温度に保持する。前記Si部55は、その表面側からSiが炭化されてSiCとなり、Siとこれが炭化されたSiCとが積層された状態を経て、Siが完全に炭化されSiCからなるシード部65に形成される。
Next, as shown in FIG. 2D, the
Siとこれが炭化されたSiCとが積層された状態(混在する状態)では、格子定数がSiとSiCとで異なることにより、SiとSiCとの間の厚さ方向及び面方向にそれぞれ応力が作用している。これら応力によるSiCの厚さ方向の変形量は、先述したようにSi層50を薄厚化しているので、僅かであり、この変形によってSiCに結晶欠陥が生じることは極めて稀である。一方、Si及びSiCの面方向の変形量は、面方向の応力が作用している面積、すなわちSiとSiCとの接触面積に応じた量となる。
In the state where Si and SiC carbonized with this are laminated (mixed state), the lattice constant is different between Si and SiC, so that stress acts in the thickness direction and the surface direction between Si and SiC. is doing. The amount of deformation in the thickness direction of SiC due to these stresses is small because the
本発明の方法では、溝部40のよってSi層50を複数の島状のSi部55に区画しているので、Si部55が互いに直接接触していない。応力は溝部40のような空間を越えて伝播しないので、各Si部55におけるSiとSiCとの間の面方向の応力は、近隣のSi部55に伝わることがない。したがって、Si及びSiCの面方向の変形量は、各Si部55におけるSiとSiCとの接触面積、すなわち各Si部55の面積に応じた量となる。各Si部55の面積は区画されていないSi層50の面積より小さいので、各Si部55におけるSi及びSiCの面方向の変形量は、Si層50を区画しない場合よりも小さくなり、この変形によるSiCの結晶欠陥が抑制される。このようにして、SiCの結晶欠陥が極めて少ないシード部65を形成することができる。
In the method of the present invention, since the
次に、図2(e)に示すように、前記シード部65をエピタキシャル成長させてSiC部35を形成し、SiC部35からなるSiC層30を形成する。具体的には、例えば先述のチャンバー内に、シード部65が形成されたSiC基板1の中間体(図2(d)参照)をそのまま放置しておき、チャンバー内に水素ガスと炭化ケイ素系ガスとからなる混合ガスを流通させ、チャンバー内を500℃〜1500℃程度の雰囲気温度に保持する。シード部65のSiC上に前記混合ガス中のSiCを結晶化させることができ、前記シード部65をエピタキシャル成長させてSiC部35を形成することができる。先述のように、シード部65を結晶欠陥が少ない良好な結晶構造に形成しているので、これに基づいてエピタキシャル成長させたSiC部35も良好な結晶構造に形成することができる。
Next, as shown in FIG. 2 (e), the
次に、図2(f)に示すように、本実施形態では前記溝部40に絶縁材料を埋め込んで絶縁部45を形成する。具体的には、SiC層30が形成されたSiC基板1の中間体(図2(e)参照)上に、絶縁性の液体材料をスピンコート法等の液相法で塗布し、液体材料を前記溝部40に流し込む。そして液体材料を固化した後に、SiC層30が形成されたSiC基板1の中間体上をCMP法等で平坦化する。以上のようにして、SiC基板1が得られる。
Next, as shown in FIG. 2F, in this embodiment, an insulating
以上のような本発明の製造方法によれば、Si層50を複数のSi部55に区画しているので、このSi部55を炭化する際にSi及びSiCの変形量が小さくなる。したがって、SiCの結晶欠陥が極めて少ないシード部65を形成することができ、シード部65を良好な結晶構造でエピタキシャル成長させることができる。よって、結晶欠陥が極めて少ない良好な結晶構造のSiC部35を形成することができ、良好な結晶構造のSiC層30を備えた良質なSiC基板1を製造することができる。
According to the manufacturing method of the present invention as described above, since the
また、Si及びSiCの変形量はSi部55の面積によって規定されるので、大口径のSOI基板を用いた場合にも同様に、良質なSiC基板を製造することができる。したがって、SiC基板の大口径化にともなう結晶欠陥の増加を抑制することができ、良好な歩留りでSiC基板を製造することができる。
Further, since the deformation amounts of Si and SiC are defined by the area of the
以上のようにして製造された本発明の半導体基板(SiC基板)は、極めて良好な結晶構造のSiC層30を備えているので、このSiC層30に良好な特性の素子等を形成することができ、したがって良好な特性の素子を備えた良質のチップやデバイス等を製造することができる。また、大口径であり、かつ安価なSiC基板とすることができるので、これを用いて効率よくチップやデバイス等を製造することができ、製造されたチップやデバイスの製造コストを低減することもできる。
Since the semiconductor substrate (SiC substrate) of the present invention manufactured as described above includes the
また、本実施形態のように、複数のチップを形成するためのSiC基板1において、チップ形成領域がSi部55となるように溝部40を形成すれば、チップ形成領域には、前記Si部55を炭化し、エピタキシャル成長させたSiC部35が形成される。したがって、製造されたSiC基板1にチップを形成する際に、SiC層30を区画する工程が省略される。また、Si層50を区画する際には、既存の区画方法を転用して用いることができ、Si層50を区画する工程が容易化される。また、溝部40あるいは絶縁部45が形成したことにより、SiC基板1の温度特性や強度等の物性が局所的に変化した場合でも、これらの影響は複数のチップ形成領域の各々と対応する複数のSiC部で均一となる。したがって、形成されたチップの品質のばらつきが防止され、良好にチップを形成することができる。
Further, as in the present embodiment, in the SiC substrate 1 for forming a plurality of chips, if the
また、本実施形態のように、溝部40に絶縁材料を流し込んで(埋め込んで)絶縁部45を形成すれば、製造されたSiC基板1に素子や配線等を形成してチップを形成する際に、素子や配線等の材料が溝部40に流れ込むことや埋め込まれることが防止される。よって、これらが異物となることがなく、良好にチップを形成することができる。
Further, as in the present embodiment, if the insulating
なお、本実施形態では、液体材料を液相法で塗布して絶縁部45を形成したが、蒸着法等の気相法で絶縁材料を溝部40内に堆積させて絶縁部45を形成してもよい。また、絶縁部45を形成する際にCMP法で平坦化するのではなく、エッチバック法等で平坦化してもよい。また、溝部40を形成する際には、レジスト法を用いずに、SiO2やSiNからなるエッチングパターンをマスクにしてエッチングするようにしてもよい。また、ベース基板としては、絶縁層がサファイアからなるSOS基板や、絶縁層が石英からなるSOQ基板等を用いてもよく、また支持基板がシリコン以外の材料からなるものを用いてもよい。いずれの場合にも支持基板上に絶縁層とSi層とが順次形成されてなるベース基板を用いることにより、本発明の効果を得ることができる。
In this embodiment, the insulating
(変形例)
前記実施形態では、1つの前記Si部55が1つの前記チップ形成領域と対応するように溝部40を形成したが、チップの構成等に応じて溝部40の数や配置等を設計し、前記実施形態と異なる区画のSi部を採用することもできる。以下、前記実施形態と異なる区画のSi部について、いくつかの例を説明する。
(Modification)
In the embodiment, the
図3(a)、(b)は、Si部の区画を変形した変形例を示す平面図である。
図3(a)は、1つの前記チップ形成領域に2以上の前記Si部が含まれるように溝部を形成した後、前記実施形態と同様にして製造したSiC基板の例である。本変形例では、チップ形成領域80に2つのSiC部35A、35Bが含まれている。また、前記実施形態と同様に、本変形例の溝部40にも絶縁部が形成されており、例えばSiC部35A、36Bのそれぞれに素子を形成するようにすれば、前記絶縁部が素子分離領域として機能するようになっている。また、素子分離領域を形成する既存の方法を転用することができる。例えば、トレンチを形成する方法を転用して溝部を形成することができるので、溝部を形成するプロセスが容易化され、また高信頼性とされる。
FIGS. 3A and 3B are plan views showing a modification in which the section of the Si portion is modified.
FIG. 3A shows an example of an SiC substrate manufactured in the same manner as in the embodiment after forming a groove so that two or more Si portions are included in one chip formation region. In this modification, the
図3(b)は、1つの前記Si部に2つ以上の前記チップ形成領域が含まれるように溝部を形成した後、前記実施形態と同様にして製造したSiC基板の例である。本変形例では、1つのSiC部35に4つのチップ形成領域81、82、83、84が含まれている。このようにすれば、チップ形成領域81、82、83、84のそれぞれと対応させてSi部を区画するように溝部を形成する場合よりも、位置あわせのマージンを大きくすることができる。したがって、例えば微細なチップを形成するために微細な溝部を形成する必要がなく、チップを製造する際のアライメントずれによる歩留り低下を抑制することができる。
FIG. 3B shows an example of an SiC substrate manufactured in the same manner as in the above embodiment after forming a groove so that two or more chip forming regions are included in one Si portion. In this modification, one
なお、溝部40の数や配置は、前記実施形態や前記変形例等に限定されるものではなく、チップの大きさや形成方法、用途等に応じて様々な態様にすることができる。複数種の異なる大きさにSi層を区画して、SiC基板を製造することもでき、これにより複数種の異なる大きさのSiC部を有するSiC基板とすることができる。また、1つのSiC部を1つのチップ形成領域と対応させる場合等には、例えばより多数のチップ形成領域が半導体基板に含まれるように、直線状の溝部を形成するのではなく、例えば折れ線状の溝部を形成して千鳥状のSi部に区画してもよい。
Note that the number and arrangement of the
1・・・SiC基板(半導体基板)、20・・・絶縁層、30・・・SiC層、35・・・SiC部、
40・・・溝部、45・・・絶縁部、50・・・Si層、55・・・Si部、60・・・シード層、65・・・シード部、100・・・SOI基板(ベース基板)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... SiC substrate (semiconductor substrate), 20 ... Insulating layer, 30 ... SiC layer, 35 ... SiC part,
40 ... groove, 45 ... insulating part, 50 ... Si layer, 55 ... Si part, 60 ... seed layer, 65 ... seed part, 100 ... SOI substrate (base substrate) )
Claims (7)
支持基板上に絶縁層とSi層とが順次形成されてなるベース基板のSi層に、前記絶縁層を露出させる溝部を形成し、該溝部によって前記Si層を複数の島状のSi部に区画するSi部区画工程と、
前記Si部を炭化して島状のシード部を形成し、該シード部からなるシード層を形成するシード層形成工程と、
前記シード部をエピタキシャル成長させて島状のSiC部を形成し、該SiC部からなるSiC層を形成するSiC層形成工程と、を有することを特徴とする半導体基板の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor substrate having a SiC layer on an insulating layer,
A groove portion exposing the insulating layer is formed in the Si layer of the base substrate in which the insulating layer and the Si layer are sequentially formed on the support substrate, and the Si layer is partitioned into a plurality of island-shaped Si portions by the groove portion. Si section partitioning process,
A seed layer forming step of carbonizing the Si portion to form an island-shaped seed portion and forming a seed layer comprising the seed portion;
A method of manufacturing a semiconductor substrate, comprising: forming an island-like SiC portion by epitaxially growing the seed portion, and forming an SiC layer formed of the SiC portion.
前記Si部区画工程では、1つの前記チップ形成領域が1つの前記Si部と対応するように溝部を形成することを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体基板の製造方法。 The semiconductor substrate is a semiconductor substrate for forming a plurality of chips, and has a plurality of chip formation regions corresponding to one of the formed chips,
3. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein in the Si section partitioning step, a groove is formed so that one chip formation region corresponds to one Si section.
前記Si部区画工程では、1つの前記チップ形成領域に2つ以上の前記Si部が含まれるように溝部を形成することを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体基板の製造方法。 The semiconductor substrate is a semiconductor substrate for forming a plurality of chips, and has a plurality of chip formation regions corresponding to one of the formed chips,
3. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein in the Si part partitioning step, the groove part is formed so that two or more Si parts are included in one chip formation region.
前記Si部区画工程では、2つ以上の前記チップ形成領域が1つの前記Si部に含まれるように溝部を形成することを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体基板の製造方法。 The semiconductor substrate is a semiconductor substrate for forming a plurality of chips, and has a plurality of chip formation regions corresponding to one of the formed chips,
3. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein in the Si part partitioning step, the groove part is formed so that two or more chip formation regions are included in one Si part.
前記支持基板上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層上に設けられ、溝部で区画されて島状に形成された複数のSiC部を有してなるSiC層と、を備えてなり、
前記SiC部は、前記絶縁層上に設けられたSi層が前記溝部で区画されて島状のSi部とされ、さらに該Si部が炭化され、その後に前記の炭化されたSi部がシード部とされてエピタキシャル成長させられたことにより、形成されたものであることを特徴とする半導体基板。 A support substrate;
An insulating layer provided on the support substrate;
An SiC layer provided on the insulating layer and having a plurality of SiC portions that are partitioned by grooves and formed in an island shape;
In the SiC portion, an Si layer provided on the insulating layer is partitioned by the groove portion to form an island-shaped Si portion, and the Si portion is carbonized, and then the carbonized Si portion is a seed portion. And a semiconductor substrate formed by epitaxial growth.
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Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011052321A1 (en) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | 住友電気工業株式会社 | Silicon carbide substrate production method and silicon carbide substrate |
WO2011052320A1 (en) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | 住友電気工業株式会社 | Silicon carbide substrate production method and silicon carbide substrate |
US20110284873A1 (en) * | 2009-12-16 | 2011-11-24 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Silicon carbide substrate |
WO2011148843A1 (en) * | 2010-05-28 | 2011-12-01 | 住友電気工業株式会社 | Silicon carbide substrate and method for producing same |
US20120161157A1 (en) * | 2009-12-25 | 2012-06-28 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Silicon carbide substrate |
CN102598211A (en) * | 2010-10-18 | 2012-07-18 | 住友电气工业株式会社 | Method for manufacturing composite substrate having silicon carbide substrate |
CN102869816A (en) * | 2011-03-22 | 2013-01-09 | 住友电气工业株式会社 | Silicon carbide substrate |
GB2495949A (en) * | 2011-10-26 | 2013-05-01 | Anvil Semiconductors Ltd | Epitaxially deposited silicon carbide |
CN103247725A (en) * | 2012-02-08 | 2013-08-14 | 郭磊 | Semiconductor structure and forming method thereof |
WO2013117153A1 (en) * | 2012-02-08 | 2013-08-15 | Lei Guo | Semiconductor structure and method for forming same |
JP2013155111A (en) * | 2013-05-07 | 2013-08-15 | Kwansei Gakuin | SiC SUBSTRATE, CARBON SUPPLY FEED SUBSTRATE, AND SiC SUBSTRATE WITH CARBON NANOMATERIAL |
GB2514268A (en) * | 2011-10-26 | 2014-11-19 | Anvil Semiconductors Ltd | Silicon carbide epitaxy |
-
2007
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Cited By (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011052320A1 (en) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | 住友電気工業株式会社 | Silicon carbide substrate production method and silicon carbide substrate |
CN102449734A (en) * | 2009-10-30 | 2012-05-09 | 住友电气工业株式会社 | Silicon carbide substrate production method and silicon carbide substrate |
CN102473594A (en) * | 2009-10-30 | 2012-05-23 | 住友电气工业株式会社 | Silicon carbide substrate production method and silicon carbide substrate |
WO2011052321A1 (en) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | 住友電気工業株式会社 | Silicon carbide substrate production method and silicon carbide substrate |
US20110284873A1 (en) * | 2009-12-16 | 2011-11-24 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Silicon carbide substrate |
CN102741973A (en) * | 2009-12-25 | 2012-10-17 | 住友电气工业株式会社 | Silicon carbide substrate |
US20120161157A1 (en) * | 2009-12-25 | 2012-06-28 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Silicon carbide substrate |
WO2011148843A1 (en) * | 2010-05-28 | 2011-12-01 | 住友電気工業株式会社 | Silicon carbide substrate and method for producing same |
US20120168774A1 (en) * | 2010-05-28 | 2012-07-05 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Silicon carbide substrate and method for manufacturing same |
CN102598211A (en) * | 2010-10-18 | 2012-07-18 | 住友电气工业株式会社 | Method for manufacturing composite substrate having silicon carbide substrate |
CN102869816A (en) * | 2011-03-22 | 2013-01-09 | 住友电气工业株式会社 | Silicon carbide substrate |
GB2495949A (en) * | 2011-10-26 | 2013-05-01 | Anvil Semiconductors Ltd | Epitaxially deposited silicon carbide |
GB2514268A (en) * | 2011-10-26 | 2014-11-19 | Anvil Semiconductors Ltd | Silicon carbide epitaxy |
JP2015503215A (en) * | 2011-10-26 | 2015-01-29 | アンヴィル セミコンダクターズ リミテッド | Silicon carbide epitaxial growth method |
GB2495949B (en) * | 2011-10-26 | 2015-03-11 | Anvil Semiconductors Ltd | Silicon carbide epitaxy |
CN103247725A (en) * | 2012-02-08 | 2013-08-14 | 郭磊 | Semiconductor structure and forming method thereof |
WO2013117153A1 (en) * | 2012-02-08 | 2013-08-15 | Lei Guo | Semiconductor structure and method for forming same |
JP2013155111A (en) * | 2013-05-07 | 2013-08-15 | Kwansei Gakuin | SiC SUBSTRATE, CARBON SUPPLY FEED SUBSTRATE, AND SiC SUBSTRATE WITH CARBON NANOMATERIAL |
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