JP2011108721A - Method of manufacturing silicon carbide substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は炭化珪素基板の製造方法に関し、より特定的には、大口径な炭化珪素基板を容易に製造することが可能な炭化珪素基板の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a silicon carbide substrate, and more particularly to a method for manufacturing a silicon carbide substrate capable of easily manufacturing a large-diameter silicon carbide substrate.
近年、半導体装置の高耐圧化、低損失化、高温環境下での使用などを可能とするため、半導体装置を構成する材料として炭化珪素(SiC)の採用が進められつつある。炭化珪素は、従来から半導体装置を構成する材料として広く使用されている珪素に比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体である。そのため、半導体装置を構成する材料として炭化珪素を採用することにより、半導体装置の高耐圧化、オン抵抗の低減などを達成することができる。また、炭化珪素を材料として採用した半導体装置は、珪素を材料として採用した半導体装置に比べて、高温環境下で使用された場合の特性の低下が小さいという利点も有している。 In recent years, silicon carbide (SiC) has been increasingly adopted as a material constituting semiconductor devices in order to enable higher breakdown voltage, lower loss, and use in high-temperature environments. Silicon carbide is a wide band gap semiconductor having a larger band gap than silicon that has been widely used as a material for forming semiconductor devices. Therefore, by adopting silicon carbide as a material constituting the semiconductor device, it is possible to achieve a high breakdown voltage and a low on-resistance of the semiconductor device. In addition, a semiconductor device that employs silicon carbide as a material has an advantage that a decrease in characteristics when used in a high temperature environment is small as compared with a semiconductor device that employs silicon as a material.
一方、半導体装置を効率よく製造するためには、大口径の基板を用いることが有効である。そのため、単結晶炭化珪素からなる直径3インチまたは4インチの炭化珪素基板やその製造方法に関して種々の検討がなされ、たとえば昇華法を用いた炭化珪素基板の製造方法が提案されている(たとえば、特許文献1〜3参照)。 On the other hand, in order to efficiently manufacture a semiconductor device, it is effective to use a large-diameter substrate. Therefore, various studies have been made on a silicon carbide substrate made of single crystal silicon carbide having a diameter of 3 inches or 4 inches and a method for manufacturing the same, and a method for manufacturing a silicon carbide substrate using, for example, a sublimation method has been proposed (for example, a patent References 1-3).
しかし、半導体装置の製造を一層効率化させる観点から、炭化珪素基板に対してはさらなる大口径化(たとえば4インチ以上)が求められている。ここで、昇華法によって大口径の炭化珪素基板を作製するためには、温度が均一な領域を広くする必要がある。しかし、昇華法における炭化珪素の成長温度は2000℃以上と高く温度制御が難しいため、温度が均一な領域を広くすることは容易ではない。そのため、比較的大口径化が容易である昇華法を用いた場合でも、結晶性に優れた大口径(たとえば4インチ以上)の炭化珪素基板を作製することは容易ではないという問題があった。 However, from the viewpoint of further improving the efficiency of the manufacture of the semiconductor device, a further increase in diameter (for example, 4 inches or more) is required for the silicon carbide substrate. Here, in order to fabricate a large-diameter silicon carbide substrate by the sublimation method, it is necessary to widen the region where the temperature is uniform. However, since the growth temperature of silicon carbide in the sublimation method is as high as 2000 ° C. or higher and it is difficult to control the temperature, it is not easy to widen the region where the temperature is uniform. Therefore, there is a problem that it is not easy to produce a silicon carbide substrate having a large diameter (for example, 4 inches or more) excellent in crystallinity even when a sublimation method in which a large diameter is relatively easy is used.
そこで、本発明の目的は、結晶性に優れた大口径の炭化珪素基板の製造方法を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for producing a large-diameter silicon carbide substrate having excellent crystallinity.
本発明に従った炭化珪素基板の製造方法は、単結晶炭化珪素からなる複数のSiC基板を準備する工程と、複数のSiC基板を平面的に見て複数並べて配置した状態で、当該複数のSiC基板の一方の主面に接触するように支持基板を配置する工程と、支持基板により複数のSiC基板同士を接続する工程とを備えている。そして、複数のSiC基板同士を接続する工程では、支持基板を加熱する工程と、支持基板を冷却する工程とが繰り返して実施される。 A method for manufacturing a silicon carbide substrate according to the present invention includes a step of preparing a plurality of SiC substrates made of single crystal silicon carbide, and a plurality of SiC substrates in a state where a plurality of SiC substrates are arranged side by side in a plan view. The method includes a step of arranging a support substrate so as to be in contact with one main surface of the substrate, and a step of connecting a plurality of SiC substrates with the support substrate. In the step of connecting a plurality of SiC substrates, the step of heating the support substrate and the step of cooling the support substrate are repeated.
本発明の炭化珪素基板の製造方法においては、単結晶炭化珪素からなる複数のSiC基板が平面的に見て複数並べて配置された状態で、支持基板によりこれらが接続される。上述のように、単結晶炭化珪素からなる基板は、高品質を維持しつつ大口径化することが困難である。これに対し、高品質化が容易な小口径の炭化珪素単結晶から採取したSiC基板を平面的に複数並べて配置したうえで、これらを大口径の支持基板により接続することにより、結晶性に優れた大口径の炭化珪素基板として取り扱うことが可能な炭化珪素基板を得ることができる。さらに、本発明の炭化珪素基板の製造方法においては、複数のSiC基板同士を支持基板により接続するに際して、支持基板に対する加熱と冷却とが繰り返して実施される。このようにして支持基板とSiC基板とを接合することにより、支持基板を連続的に加熱し続けることにより支持基板とSiC基板とを接合する場合に比べて、SiC基板に及ぼすダメージを抑制することができる。このように、本発明の炭化珪素基板の製造方法によれば、結晶性に優れた大口径の炭化珪素基板を製造することができる。 In the method for manufacturing a silicon carbide substrate of the present invention, a plurality of SiC substrates made of single crystal silicon carbide are connected to each other by a support substrate in a state where a plurality of SiC substrates are arranged in a plan view. As described above, it is difficult to increase the diameter of a substrate made of single crystal silicon carbide while maintaining high quality. On the other hand, by arranging a plurality of SiC substrates taken from a small-diameter silicon carbide single crystal, which can be easily improved in quality, and then connecting them with a large-diameter support substrate, the crystallinity is excellent. A silicon carbide substrate that can be handled as a large-diameter silicon carbide substrate can be obtained. Furthermore, in the method for manufacturing a silicon carbide substrate of the present invention, when a plurality of SiC substrates are connected to each other by a support substrate, heating and cooling of the support substrate are repeatedly performed. By bonding the support substrate and the SiC substrate in this way, the damage to the SiC substrate is suppressed compared to the case where the support substrate and the SiC substrate are bonded by continuously heating the support substrate. Can do. Thus, according to the method for manufacturing a silicon carbide substrate of the present invention, a large-diameter silicon carbide substrate having excellent crystallinity can be manufactured.
上記本発明の炭化珪素基板の製造方法においては、上記支持基板は炭化珪素からなっていてもよい。これにより、SiC基板と支持基板とが同種材料からなるものとなるため、両者の線膨張係数の差を抑制し、製造される炭化珪素基板における反りなどを抑制することができる。ここで、支持基板を構成する炭化珪素は、準備される支持基板の構造、加熱条件などに応じて単結晶、多結晶、アモルファスのいずれの形態をもとることができる。 In the method for manufacturing a silicon carbide substrate of the present invention, the support substrate may be made of silicon carbide. Thereby, since a SiC substrate and a support substrate consist of the same kind of material, the difference of both linear expansion coefficients can be suppressed, and the curvature etc. in the silicon carbide substrate manufactured can be suppressed. Here, the silicon carbide constituting the support substrate can take any form of single crystal, polycrystal, and amorphous depending on the structure of the support substrate to be prepared, heating conditions, and the like.
上記本発明の炭化珪素基板の製造方法において好ましくは、支持基板を加熱する工程では、支持基板は1800℃以上2500℃以下の温度に加熱される。 In the method for manufacturing a silicon carbide substrate of the present invention, preferably, in the step of heating the support substrate, the support substrate is heated to a temperature of 1800 ° C. or higher and 2500 ° C. or lower.
支持基板が炭化珪素からなる場合、支持基板の加熱温度が1800℃未満では、SiC基板と支持基板との接合に長時間を要する。一方、支持基板の加熱温度が2500℃を超えると、製造される炭化珪素基板にダメージが発生するおそれがある。したがって、支持基板の加熱温度は1800℃以上2500℃以下に設定することが好ましい。 When the support substrate is made of silicon carbide, if the heating temperature of the support substrate is less than 1800 ° C., it takes a long time to join the SiC substrate and the support substrate. On the other hand, if the heating temperature of the support substrate exceeds 2500 ° C., the manufactured silicon carbide substrate may be damaged. Therefore, the heating temperature of the support substrate is preferably set to 1800 ° C. or higher and 2500 ° C. or lower.
上記本発明の炭化珪素基板の製造方法においては、支持基板を加熱する工程では、支持基板がSiC基板とは反対側の主面側から加熱されることにより、SiC基板は支持基板よりも低い温度に維持されてもよい。 In the method for manufacturing a silicon carbide substrate of the present invention, in the step of heating the support substrate, the support substrate is heated from the main surface side opposite to the SiC substrate, so that the temperature of the SiC substrate is lower than that of the support substrate. May be maintained.
このようにSiC基板よりも支持基板が高温となるように加熱することにより、支持基板を構成する炭化珪素が昇華し、SiC基板に到達して固化する。そして、このような現象の進行により、SiC基板と支持基板とが容易に接合される。 Thus, by heating so that a support substrate may become high temperature rather than a SiC substrate, the silicon carbide which comprises a support substrate sublimates, reaches | attains a SiC substrate, and solidifies. The SiC substrate and the support substrate are easily joined by the progress of such a phenomenon.
上記本発明の炭化珪素基板の製造方法においては、支持基板は融点が1800℃以上の高融点金属からなっていてもよい。 In the method for manufacturing a silicon carbide substrate of the present invention, the support substrate may be made of a refractory metal having a melting point of 1800 ° C. or higher.
このように、支持基板の融点が1800℃以上であることにより、活性化アニールなどの高温に加熱されるプロセスを含む半導体装置の製造に使用可能な炭化珪素基板を製造することができる。また、支持基板が導電体である金属から構成されることにより、たとえば炭化珪素基板の厚み方向に電流が流れる縦型の半導体装置の製造に炭化珪素基板が使用される場合、製造される半導体装置における基板の抵抗を低減することができる。なお、上記高融点金属としては、たとえばモリブデン、タンタル、タングステン、ニオビウム、イリジウム、ルテニウム、ジルコニウム、チタニウム、ニッケルなどを採用することができる。 Thus, when the melting point of the support substrate is 1800 ° C. or higher, a silicon carbide substrate that can be used for manufacturing a semiconductor device including a process heated to a high temperature such as activation annealing can be manufactured. Moreover, when the silicon carbide substrate is used for manufacturing a vertical semiconductor device in which a current flows in the thickness direction of the silicon carbide substrate, for example, by forming the support substrate from a metal that is a conductor, the semiconductor device to be manufactured The resistance of the substrate can be reduced. As the refractory metal, for example, molybdenum, tantalum, tungsten, niobium, iridium, ruthenium, zirconium, titanium, nickel and the like can be employed.
上記本発明の炭化珪素基板の製造方法においては、支持基板を加熱する工程では、支持基板は上記高融点金属の融点以上の温度域に加熱されてもよい。 In the method for manufacturing a silicon carbide substrate of the present invention, in the step of heating the support substrate, the support substrate may be heated to a temperature range equal to or higher than the melting point of the refractory metal.
これにより、支持基板とSiC基板とを容易に接合することができる。ここで、支持基板の加熱温度が高融点金属の融点を大幅に超える場合、支持基板が所望の形状を維持できないおそれがある。そのため、支持基板は実質的に融点に加熱されることが好ましい。具体的には、支持基板は融点以上であって融点よりも100℃高い温度以下の温度域に加熱されることが好ましい。また、支持基板を所望の形状に維持するためには、支持基板を加熱する工程において支持基板が融点以上に加熱される時間は、1回の加熱あたり5分以下であることが好ましい。 Thereby, a support substrate and a SiC substrate can be joined easily. Here, when the heating temperature of the support substrate greatly exceeds the melting point of the refractory metal, the support substrate may not be able to maintain a desired shape. Therefore, it is preferable that the support substrate is substantially heated to the melting point. Specifically, the support substrate is preferably heated to a temperature range not lower than the melting point and not higher than 100 ° C. higher than the melting point. Moreover, in order to maintain a support substrate in a desired shape, it is preferable that the time for which a support substrate is heated more than melting | fusing point in the process of heating a support substrate is 5 minutes or less per time of heating.
上記本発明の炭化珪素基板の製造方法においては、支持基板を加熱する工程では、支持基板はレーザー照射による加熱およびランプ加熱の少なくともいずれか一方がにより加熱されてもよい。 In the method for manufacturing a silicon carbide substrate of the present invention, in the step of heating the support substrate, the support substrate may be heated by at least one of heating by laser irradiation and lamp heating.
レーザー照射による加熱およびランプ加熱は、いずれも加熱と冷却とを繰り返す上記複数のSiC基板同士を接続する工程に好適な加熱方法である。なお、レーザー照射による加熱およびランプ加熱は、両方が組み合わせて実施されてもよいし、一方のみが実施されてもよい。 Both heating by laser irradiation and lamp heating are heating methods suitable for the step of connecting the plurality of SiC substrates that repeat heating and cooling. Note that heating by laser irradiation and lamp heating may be performed in combination, or only one may be performed.
上記本発明の炭化珪素基板の製造方法において好ましくは、支持基板の厚みは1μm以上1mm以下である。 In the method for manufacturing a silicon carbide substrate of the present invention, preferably, the thickness of the support substrate is not less than 1 μm and not more than 1 mm.
支持基板の厚みが1μm未満の場合、SiC基板同士を十分な強度で接続することが困難になるおそれがある。一方、支持基板の厚みが1mmを超えると、製造される炭化珪素基板の厚みが大きくなり、たとえば縦型の半導体装置の製造に炭化珪素基板が使用される場合、製造される半導体装置における基板の抵抗が大きくなる。そのため、支持基板の厚みは1μm以上1mm以下であることが好ましい。 When the thickness of the support substrate is less than 1 μm, it may be difficult to connect the SiC substrates with sufficient strength. On the other hand, if the thickness of the support substrate exceeds 1 mm, the thickness of the manufactured silicon carbide substrate increases. For example, when a silicon carbide substrate is used for manufacturing a vertical semiconductor device, the thickness of the substrate in the manufactured semiconductor device is increased. Resistance increases. Therefore, the thickness of the support substrate is preferably 1 μm or more and 1 mm or less.
上記本発明の炭化珪素基板の製造方法においては、上記複数のSiC基板同士を接続する工程では、複数のSiC基板の支持基板とは反対側の主面が、{0001}面に対するオフ角が50°以上65°以下となるように複数のSiC基板同士が接続されてもよい。 In the method for manufacturing a silicon carbide substrate of the present invention, in the step of connecting the plurality of SiC substrates, the main surface opposite to the support substrate of the plurality of SiC substrates has an off angle of 50 with respect to the {0001} plane. A plurality of SiC substrates may be connected so as to be at least 65 ° and at most 65 °.
六方晶の単結晶炭化珪素は、<0001>方向に成長させることにより、高品質な単結晶を効率よく作製することができる。そして、<0001>方向に成長させた炭化珪素単結晶からは、{0001}面を主面とする炭化珪素基板を効率よく採取することができる。一方、面方位{0001}に対するオフ角が50°以上65°以下である主面を有する炭化珪素基板を用いることにより、高性能な半導体装置を製造できる場合がある。 By growing hexagonal single crystal silicon carbide in the <0001> direction, a high-quality single crystal can be efficiently produced. And from the silicon carbide single crystal grown in the <0001> direction, a silicon carbide substrate having a {0001} plane as a main surface can be efficiently collected. On the other hand, there may be a case where a high-performance semiconductor device can be manufactured by using a silicon carbide substrate having a main surface with an off angle of 50 ° or more and 65 ° or less with respect to the plane orientation {0001}.
具体的には、たとえばMOSFETの作製に用いられる炭化珪素基板は、面方位{0001}に対するオフ角が8°程度である主面を有していることが一般的である。そして、当該主面上にエピタキシャル成長層が形成されるとともに、当該エピタキシャル成長層上に酸化膜、電極などが形成され、MOSFETが得られる。このMOSFETにおいては、エピタキシャル成長層と酸化膜との界面を含む領域にチャネル領域が形成される。しかし、このような構造を有するMOSFETにおいては、基板の主面の{0001}面に対するオフ角が8°程度であることに起因して、チャネル領域が形成されるエピタキシャル成長層と酸化膜との界面付近において多くの界面準位が形成され、キャリアの走行の妨げとなって、チャネル移動度が低下する。 Specifically, for example, a silicon carbide substrate used for manufacturing a MOSFET generally has a main surface with an off angle of about 8 ° with respect to the plane orientation {0001}. An epitaxial growth layer is formed on the main surface, and an oxide film, an electrode, and the like are formed on the epitaxial growth layer, thereby obtaining a MOSFET. In this MOSFET, a channel region is formed in a region including the interface between the epitaxial growth layer and the oxide film. However, in the MOSFET having such a structure, the off-angle of the main surface of the substrate with respect to the {0001} plane is about 8 °, so that the interface between the epitaxial growth layer and the oxide film in which the channel region is formed Many interface states are formed in the vicinity, hindering carrier travel, and channel mobility is lowered.
これに対し、上記複数のSiC基板同士を接続する工程において、SiC基板の支持基板とは反対側の主面の、{0001}面に対するオフ角を50°以上65°以下とすることにより、製造される炭化珪素基板の主面の{0001}面に対するオフ角が50°以上65°以下となるため、上記界面準位の形成が低減され、オン抵抗が低減されたMOSFETを作製することができる。 In contrast, in the step of connecting the plurality of SiC substrates to each other, the main surface of the SiC substrate opposite to the support substrate has an off angle with respect to the {0001} plane of 50 ° or more and 65 ° or less. Since the off angle of the main surface of the silicon carbide substrate to the {0001} plane is not less than 50 ° and not more than 65 °, formation of the interface state is reduced, and a MOSFET with reduced on-resistance can be manufactured. .
上記本発明の炭化珪素基板の製造方法においては、複数のSiC基板同士を接続する工程では、SiC基板の支持基板とは反対側の主面のオフ方位と<1−100>方向とのなす角が5°以下となるように複数のSiC基板同士が接続されてもよい。 In the method for manufacturing a silicon carbide substrate of the present invention, in the step of connecting a plurality of SiC substrates, an angle formed between the off orientation of the main surface opposite to the support substrate of the SiC substrate and the <1-100> direction A plurality of SiC substrates may be connected so that the angle is 5 ° or less.
<1−100>方向は、炭化珪素基板における代表的なオフ方位である。そして、基板の製造工程におけるスライス加工のばらつき等に起因したオフ方位のばらつきを5°以下とすることにより、炭化珪素基板上へのエピタキシャル成長層の形成などを容易にすることができる。 The <1-100> direction is a typical off orientation in the silicon carbide substrate. Then, by setting the variation in off orientation due to the variation in slicing in the substrate manufacturing process to 5 ° or less, the formation of an epitaxially grown layer on the silicon carbide substrate can be facilitated.
上記本発明の炭化珪素基板の製造方法においては、複数のSiC基板同士を接続する工程では、SiC基板の支持基板とは反対側の主面の、<1−100>方向における{03−38}面に対するオフ角が−3°以上5°以下となるように複数のSiC基板同士が接続されてもよい。 In the method for manufacturing a silicon carbide substrate of the present invention, in the step of connecting a plurality of SiC substrates, {03-38} in the <1-100> direction on the main surface of the SiC substrate opposite to the support substrate. A plurality of SiC substrates may be connected so that the off angle with respect to the surface is -3 ° or more and 5 ° or less.
これにより、炭化珪素基板を用いてMOSFETを作製した場合におけるチャネル移動度を、より一層向上させることができる。ここで、面方位{03−38}に対するオフ角を−3°以上+5°以下としたのは、チャネル移動度と当該オフ角との関係を調査した結果、この範囲内で特に高いチャネル移動度が得られたことに基づいている。 Thereby, the channel mobility when a MOSFET is fabricated using a silicon carbide substrate can be further improved. Here, the reason why the off angle with respect to the plane orientation {03-38} is set to −3 ° to + 5 ° is that, as a result of investigating the relationship between the channel mobility and the off angle, the channel mobility is particularly high within this range. Is based on the obtained.
また、「<1−100>方向における{03−38}面に対するオフ角」とは、<1−100>方向および<0001>方向の張る平面への上記主面の法線の正射影と、{03−38}面の法線とのなす角度であり、その符号は、上記正射影が<1−100>方向に対して平行に近づく場合が正であり、上記正射影が<0001>方向に対して平行に近づく場合が負である。 The “off angle with respect to the {03-38} plane in the <1-100> direction” is an orthogonal projection of the normal of the principal surface to the plane extending in the <1-100> direction and the <0001> direction. It is an angle formed with the normal of the {03-38} plane, and its sign is positive when the orthographic projection approaches parallel to the <1-100> direction, and the orthographic projection is in the <0001> direction. The case of approaching parallel to is negative.
なお、上記主面の面方位は、実質的に{03−38}であることがより好ましく、上記主面の面方位は{03−38}であることがさらに好ましい。ここで、主面の面方位が実質的に{03−38}であるとは、基板の加工精度などを考慮して実質的に面方位が{03−38}とみなせるオフ角の範囲に基板の主面の面方位が含まれていることを意味し、この場合のオフ角の範囲はたとえば{03−38}に対してオフ角が±2°の範囲である。これにより、上述したチャネル移動度をより一層向上させることができる。 In addition, it is more preferable that the surface orientation of the main surface is substantially {03-38}, and it is further preferable that the surface orientation of the main surface is {03-38}. Here, the surface orientation of the main surface is substantially {03-38}, taking into account the processing accuracy of the substrate, etc., the substrate is within the range of the off angle where the surface orientation can be substantially regarded as {03-38}. In this case, the off-angle range is, for example, a range where the off-angle is ± 2 ° with respect to {03-38}. As a result, the above-described channel mobility can be further improved.
上記本発明の炭化珪素基板の製造方法においては、複数のSiC基板同士を接続する工程では、SiC基板の支持基板とは反対側の主面のオフ方位と<11−20>方向とのなす角が5°以下となるように複数のSiC基板同士が接続されてもよい。 In the method for manufacturing a silicon carbide substrate of the present invention, in the step of connecting a plurality of SiC substrates, an angle formed between the off orientation of the main surface opposite to the support substrate of the SiC substrate and the <11-20> direction. A plurality of SiC substrates may be connected so that the angle is 5 ° or less.
<11−20>方向は、上記<1−100>方向と同様に、炭化珪素基板における代表的なオフ方位である。そして、基板の製造工程におけるスライス加工のばらつき等に起因したオフ方位のばらつきを±5°とすることにより、SiC基板上へのエピタキシャル成長層の形成などを容易にすることができる。 The <11-20> direction is a typical off orientation in the silicon carbide substrate, similarly to the <1-100> direction. Then, by setting the variation in the off orientation due to the variation in the slice processing in the substrate manufacturing process to ± 5 °, it is possible to facilitate the formation of the epitaxial growth layer on the SiC substrate.
上記炭化珪素基板の製造方法においては、複数のSiC基板の一方の主面に接触するように支持基板を配置する工程では、SiC基板に比べて不純物密度が高い炭化珪素からなる支持基板が配置されてもよい。 In the method for manufacturing a silicon carbide substrate, in the step of arranging the support substrate so as to contact one main surface of the plurality of SiC substrates, a support substrate made of silicon carbide having a higher impurity density than the SiC substrate is arranged. May be.
これにより、支持基板の抵抗率を低減し、縦型半導体装置(基板の厚み方向に電流が流れる半導体装置)の製造に好適な炭化珪素基板を製造することができる。ここで、支持基板の抵抗率を低減する観点から、支持基板を配置する工程では、不純物密度が2×1019cm−3を超える支持基板が配置されてもよい。 Thereby, the resistivity of the support substrate can be reduced, and a silicon carbide substrate suitable for manufacturing a vertical semiconductor device (a semiconductor device in which current flows in the thickness direction of the substrate) can be manufactured. Here, from the viewpoint of reducing the resistivity of the support substrate, in the step of disposing the support substrate, a support substrate having an impurity density exceeding 2 × 10 19 cm −3 may be disposed.
以上の説明から明らかなように、本発明の炭化珪素基板の製造方法によれば、結晶性に優れた大口径の炭化珪素基板を製造することができる。 As is clear from the above description, according to the method for manufacturing a silicon carbide substrate of the present invention, a large-diameter silicon carbide substrate having excellent crystallinity can be manufactured.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
(実施の形態1)
まず、図1〜図3を参照して、本発明の一実施の形態である実施の形態1について説明する。なお、図2は、図3の線分II−IIに沿う断面図に相当する。図1を参照して、本実施の形態における炭化珪素基板の製造方法においては、まず、工程(S10)として基板準備工程が実施される。この工程(S10)では、図2を参照して、たとえば単結晶炭化珪素からなる支持基板10および単結晶炭化珪素からなる複数のSiC基板20が準備される。
(Embodiment 1)
First,
このとき、SiC基板20の主面20Aは、この製造方法により得られる炭化珪素基板の主面となることから(後述の図4参照)、所望の主面の面方位に合わせてSiC基板20の主面20Aの面方位を選択する。ここでは、たとえば主面が{03−38}面であるSiC基板20が準備される。また、支持基板10としては、たとえば不純物密度が2×1019cm−3よりも大きい基板が採用されてもよい。そして、SiC基板20としては、たとえば不純物密度が5×1018cm−3よりも大きく2×1019cm−3よりも小さい基板が採用される。なお、支持基板10としては単結晶からなるものに限られず、多結晶やアモルファスからなるものが準備されてもよい。
At this time,
次に、工程(S20)として基板平坦化工程が実施される。この工程(S20)では、図2を参照して、後述する工程(S30)において互いに接触すべき支持基板10の主面10BおよびSiC基板20の主面20C(接合面)が、たとえば研磨により平坦化される。なお、この工程(S20)は必須の工程ではないが、これを実施しておくことにより、互いに対向する支持基板10とSiC基板20との間隔が均一となるため、後述する工程(S40)において接合面内での反応(接合)の均一性が向上する。その結果、支持基板10とSiC基板20とをより確実に接合することができる。
Next, a substrate flattening step is performed as a step (S20). In this step (S20), referring to FIG. 2, the
次に、工程(S30)として、積層工程が実施される。この工程(S30)では、図2を参照して、支持基板10の主面10B上に接触するようにSiC基板20が載置されて、積層基板2が作製される。このとき、互いに隣り合うSiC基板20同士は、間隔をおいて配置されてもよいが、図2に示すように、その端面20Bが互いに接触するように、平面的に見てマトリックス状に敷き詰めて配置されることが好ましい。
Next, a lamination process is implemented as process (S30). In this step (S30), referring to FIG. 2,
次に、工程(S40)としてレーザー照射工程が実施される。この工程(S40)では、支持基板10にレーザーが照射されることにより、支持基板10に対する加熱と冷却とが繰り返して実施される。具体的には、支持基板10に対してレーザーが複数回走査されつつ照射される。これにより、支持基板10の各部位においては、加熱と冷却とが繰り返して実施されることとなる。あるいは、支持基板10に対してパルスレーザーが照射されてもよい。この場合、1回の走査によっても、支持基板10の各部位に対して短時間で加熱と冷却とを繰り返して実施することができる。つまり、本実施の形態においては、複数のSiC基板20同士を接続する工程では、支持基板10を加熱する工程と、支持基板10を冷却する工程とが繰り返して実施される。
Next, a laser irradiation process is implemented as process (S40). In this step (S40), the
このとき、図2に示すように、支持基板10に対しては、矢印αが示すように、SiC基板20とは反対側の主面10A側からレーザーが照射されて加熱され、SiC基板20は支持基板10よりも低い温度に維持されることが好ましい。このようにSiC基板20よりも支持基板10が高温となるように加熱することにより、支持基板10を構成する炭化珪素が昇華し、SiC基板20に到達して固化する。そして、このような現象の進行により、SiC基板20と支持基板10とを容易にかつ強固に接合することができる。その結果、図4に示すように、支持基板10によって複数のSiC基板20同士が接続される。以上のプロセスにより、本発明の炭化珪素基板1が製造される。
At this time, as shown in FIG. 2, the
なお、上記工程(S40)において使用されるレーザーの波長は、炭化珪素からなる支持基板10の内部にまでレーザーが到達するように、450nm以上であることが好ましい。また、使用可能なレーザーとしては、たとえばパルス発振または連続発振のCO2レーザー(波長10.60μm)、パルス発振または連続発振のNd:YAGレーザー(波長1064nm)、連続発振のAr+レーザー(波長488.5nmまたは514.5nm)、パルス発振または連続発振の半導体レーザー(波長650〜1700nm)などが挙げられる。また、採用されるレーザーの出力は、小さすぎると十分な加熱が困難となる一方、大きすぎると加熱される領域が広がりすぎるという問題が生じる。そのため、レーザーの出力としては、連続発振の場合0.1〜100kWの範囲が好ましく、パルス発振の場合0.1〜10kWの範囲が好ましい。
In addition, it is preferable that the wavelength of the laser used in the said process (S40) is 450 nm or more so that a laser may reach the inside of the
上記本実施の形態における炭化珪素基板の製造方法においては、単結晶炭化珪素からなる複数のSiC基板20が平面的に見て複数並べて配置された状態で、支持基板10によりこれらが接続される。そのため、高品質化が容易な小口径の炭化珪素単結晶から採取したSiC基板20を平面的に複数並べて配置したうえで、これらを大口径の支持基板10により接続することにより、結晶性に優れた大口径の炭化珪素基板として取り扱うことが可能な炭化珪素基板1を得ることができる。さらに、工程(S40)において支持基板10に対する加熱と冷却とが繰り返されて支持基板10とSiC基板20とが接合されるため、連続的に加熱される場合に比べてSiC基板20に及ぼすダメージを抑制することができる。その結果、本実施の形態における炭化珪素基板の製造方法によれば、結晶性に優れた大口径の炭化珪素基板を製造することができる。
In the method for manufacturing a silicon carbide substrate in the present embodiment, a plurality of
ここで、工程(S40)においては、支持基板10は1800℃以上2500℃以下の温度に加熱されることが好ましい。これにより、製造される炭化珪素基板1に加熱によるダメージが残ることを抑制しつつ、SiC基板20と支持基板10とを短時間で接合することができる。
Here, in the step (S40), the
また、上記支持基板10の厚みは1μm以上1mm以下であることが好ましい。これにより、SiC基板20同士を十分な強度で接合するとともに、炭化珪素基板1の厚み方向における抵抗を抑制することができる。
The thickness of the
また、SiC基板20の主面20Aは、{0001}面に対するオフ角が50°以上65°以下となっていてもよい。これにより、製造される炭化珪素基板1を用いてMOSFETを作製すると、チャネル領域における界面準位の形成が低減され、オン抵抗が低減されたMOSFETを得ることができる。一方、製造の容易性を考慮して、SiC基板20の主面20Aは、{0001}面であってもよい。
Further,
また、SiC基板20の主面20Aのオフ方位と<1−100>方向とのなす角は5°以下となっていてもよい。<1−100>方向は、炭化珪素基板における代表的なオフ方位である。そして、基板の製造工程におけるスライス加工のばらつき等に起因したオフ方位のばらつきを5°以下とすることにより、炭化珪素基板1上へのエピタキシャル成長層の形成などを容易にすることができる。
Further, the angle formed between the off orientation of
さらに、上記炭化珪素基板1においては、SiC基板20の主面20Aの、<1−100>方向における{03−38}面に対するオフ角は−3°以上5°以下とすることが好ましい。これにより、製造される炭化珪素基板1を用いてMOSFETを作製した場合におけるチャネル移動度を、より一層向上させることができる。
Further, in
一方、SiC基板20の主面20Aのオフ方位と<11−20>方向とのなす角は5°以下となっていてもよい。
On the other hand, the angle formed between the off orientation of
<11−20>も、炭化珪素基板における代表的なオフ方位である。そして、基板の製造工程におけるスライス加工のばらつき等に起因したオフ方位のばらつきを±5°とすることにより、本実施の形態の炭化珪素基板の製造方法により製造される炭化珪素基板1上へのエピタキシャル成長層の形成などを容易にすることができる。
<11-20> is also a typical off orientation in a silicon carbide substrate. Then, by setting the variation in the off orientation due to the variation in the slice processing in the substrate manufacturing process to ± 5 °, the
(実施の形態2)
次に、図5〜図7を参照して、本発明の他の実施の形態である実施の形態2について説明する。実施の形態2における炭化珪素基板の製造方法は、基本的には実施の形態1の場合と同様に実施される。しかし、実施の形態2においては、支持基板として金属からなる基板が採用される点、およびレーザー照射による加熱に代えてランプ加熱が採用される点において、実施の形態1の場合とは異なっている。
(Embodiment 2)
Next, with reference to FIGS. 5 to 7, a second embodiment which is another embodiment of the present invention will be described. The method for manufacturing the silicon carbide substrate in the second embodiment is performed basically in the same manner as in the first embodiment. However, the second embodiment is different from the first embodiment in that a metal substrate is employed as the support substrate and lamp heating is employed instead of heating by laser irradiation. .
図5を参照して、本実施の形態における炭化珪素基板の製造方法においては、まず、工程(S10)として実施される基板準備工程では、図6を参照して、実施の形態1と同様の複数のSiC基板20が準備されるとともに、融点が1800℃以上である高融点金属からなる支持基板10が準備される。支持基板10を構成する高融点金属としては、たとえばモリブデン、タンタル、タングステン、ニオビウム、イリジウム、ルテニウム、ジルコニウム、チタニウム、ニッケルなどを採用することができる。
Referring to FIG. 5, in the method for manufacturing a silicon carbide substrate in the present embodiment, first, in the substrate preparation step performed as step (S <b> 10), the same as in
次に、実施の形態1の場合と同様に工程(S20)および(S30)が実施されて積層基板2が作製された後、工程(S41)として実施されるランプ加熱工程と、工程(S42)として実施される冷却工程とが交互に繰り返して実施される。具体的には、図6を参照して、工程(S41)においては、支持基板10がランプ加熱により加熱される。ランプとしては、赤外線ランプ、ハロゲンランプなどを採用することができる。一方、工程(S42)においては、ランプ加熱が中断され、支持基板10が冷却される。このような工程(S41)と(S42)とが交互に繰り返して実施されることにより、支持基板10全体において加熱と冷却とが繰り返して実施される。これにより、支持基板10とSiC基板20とが接合される。その結果、複数のSiC基板20同士が支持基板10によって接続される。以上のプロセスにより、図7に示す実施の形態2における炭化珪素基板1が完成する。
Next, after the steps (S20) and (S30) are performed and the
ここで、工程(S41)においては、支持基板10は支持基板10を構成する高融点金属の融点以上の温度域に加熱されることが好ましい。これにより、支持基板10とSiC基板20とを容易に接合することができる。
Here, in the step (S41), the
なお、上記実施の形態においては、支持基板10が炭化珪素からなる場合にレーザー照射による加熱、支持基板が高融点金属からなる場合にランプ加熱をそれぞれ採用したが、支持基板10が炭化珪素からなる場合にランプ加熱を採用してもよいし、支持基板10が高融点金属からなる場合にレーザー照射による加熱を採用してもよい。また、レーザー照射による加熱とランプ加熱とを組み合わせて実施してもよい。
In the above embodiment, heating by laser irradiation is employed when the
(実施の形態3)
次に、上記本発明の炭化珪素基板の製造方法により製造された本発明の炭化珪素基板を用いて作製される半導体装置の一例を実施の形態3として説明する。図8を参照して、本発明による半導体装置101は、縦型DiMOSFET(Double Implanted MOSFET)であって、基板102、バッファ層121、耐圧保持層122、p領域123、n+領域124、p+領域125、酸化膜126、ソース電極111および上部ソース電極127、ゲート電極110および基板102の裏面側に形成されたドレイン電極112を備える。具体的には、導電型がn型の炭化珪素からなる基板102の表面上に、炭化珪素からなるバッファ層121が形成されている。基板102としては、上記実施の形態1および2において説明した炭化珪素基板1を含む本発明の炭化珪素基板が採用される。そして、上記実施の形態1および2の炭化珪素基板1が採用される場合、バッファ層121は、炭化珪素基板1のSiC基板20上に形成される。バッファ層121は導電型がn型であり、その厚みはたとえば0.5μmである。また、バッファ層121におけるn型の導電性不純物の密度はたとえば5×1017cm−3とすることができる。このバッファ層121上には耐圧保持層122が形成されている。この耐圧保持層122は、導電型がn型の炭化珪素からなり、たとえばその厚みは10μmである。また、耐圧保持層122におけるn型の導電性不純物の密度としては、たとえば5×1015cm−3という値を用いることができる。
(Embodiment 3)
Next, an example of a semiconductor device manufactured using the silicon carbide substrate of the present invention manufactured by the method of manufacturing a silicon carbide substrate of the present invention will be described as a third embodiment. Referring to FIG. 8, a
この耐圧保持層122の表面には、導電型がp型であるp領域123が互いに間隔を隔てて形成されている。p領域123の内部においては、p領域123の表面層にn+領域124が形成されている。また、このn+領域124に隣接する位置には、p+領域125が形成されている。一方のp領域123におけるn+領域124上から、p領域123、2つのp領域123の間において露出する耐圧保持層122、他方のp領域123および当該他方のp領域123におけるn+領域124上にまで延在するように、酸化膜126が形成されている。酸化膜126上にはゲート電極110が形成されている。また、n+領域124およびp+領域125上にはソース電極111が形成されている。このソース電極111上には上部ソース電極127が形成されている。そして、基板102において、バッファ層121が形成された側の表面とは反対側の面である裏面にドレイン電極112が形成されている。
On the surface of the breakdown
本実施の形態における半導体装置101においては、基板102として上記実施の形態1および2において説明した炭化珪素基板1などの本発明の炭化珪素基板が採用される。ここで、上述のように、本発明の炭化珪素基板は、結晶性に優れた大口径の炭化珪素基板を製造可能な製造方法により製造されている。そのため、半導体装置101は、製造コストが低減されるとともに、優れた特性を有する半導体装置となっている。
In
次に、図9〜図13を参照して、図8に示した半導体装置101の製造方法を説明する。図9を参照して、まず、基板準備工程(S110)を実施する。ここでは、たとえば(03−38)面が主面となった炭化珪素からなる基板102(図10参照)を準備する。この基板102としては、上記実施の形態1または2において説明した製造方法により製造された炭化珪素基板1を含む上記本発明の炭化珪素基板が準備される。
Next, a method for manufacturing the
また、この基板102(図10参照)としては、たとえば導電型がn型であり、基板抵抗が0.02Ωcmといった基板を用いてもよい。 Further, as this substrate 102 (see FIG. 10), for example, a substrate having an n-type conductivity and a substrate resistance of 0.02 Ωcm may be used.
次に、図9に示すように、エピタキシャル層形成工程(S120)を実施する。具体的には、基板102の表面上にバッファ層121を形成する。このバッファ層121は、基板102として採用される炭化珪素基板1のSiC基板20上(図4、図7参照)に形成される。バッファ層121としては、導電型がn型の炭化珪素からなり、たとえばその厚みが0.5μmのエピタキシャル層を形成する。バッファ層121における導電型不純物の密度は、たとえば5×1017cm−3といった値を用いることができる。そして、このバッファ層121上に、図10に示すように耐圧保持層122を形成する。この耐圧保持層122としては、導電型がn型の炭化珪素からなる層をエピタキシャル成長法によって形成する。この耐圧保持層122の厚みとしては、たとえば10μmといった値を用いることができる。また、この耐圧保持層122におけるn型の導電性不純物の密度としては、たとえば5×1015cm−3といった値を用いることができる。
Next, as shown in FIG. 9, an epitaxial layer forming step (S120) is performed. Specifically, the
次に、図9に示すように注入工程(S130)を実施する。具体的には、フォトリソグラフィおよびエッチングを用いて形成した酸化膜をマスクとして用いて、導電型がp型の不純物を耐圧保持層122に注入することにより、図11に示すようにp領域123を形成する。また、用いた酸化膜を除去した後、再度新たなパターンを有する酸化膜を、フォトリソグラフィおよびエッチングを用いて形成する。そして、当該酸化膜をマスクとして、n型の導電性不純物を所定の領域に注入することにより、n+領域124を形成する。また、同様の手法により、導電型がp型の導電性不純物を注入することにより、p+領域125を形成する。その結果、図11に示すような構造を得る。
Next, an injection step (S130) is performed as shown in FIG. Specifically, by using an oxide film formed by photolithography and etching as a mask, an impurity having a conductivity type of p type is implanted into the breakdown
このような注入工程の後、活性化アニール処理を行なう。この活性化アニール処理としては、たとえばアルゴンガスを雰囲気ガスとして用いて、加熱温度1700℃、加熱時間30分といった条件を用いることができる。 After such an implantation step, an activation annealing process is performed. As this activation annealing treatment, for example, argon gas is used as an atmospheric gas, and conditions such as a heating temperature of 1700 ° C. and a heating time of 30 minutes can be used.
次に、図9に示すようにゲート絶縁膜形成工程(S140)を実施する。具体的には、図12に示すように、耐圧保持層122、p領域123、n+領域124、p+領域125上を覆うように酸化膜126を形成する。この酸化膜126を形成するための条件としては、たとえばドライ酸化(熱酸化)を行なってもよい。このドライ酸化の条件としては、加熱温度を1200℃、加熱時間を30分といった条件を用いることができる。
Next, a gate insulating film forming step (S140) is performed as shown in FIG. Specifically, as illustrated in FIG. 12, an
その後、図9に示すように窒素アニール工程(S150)を実施する。具体的には、雰囲気ガスを一酸化窒素(NO)として、アニール処理を行なう。アニール処理の温度条件としては、たとえば加熱温度を1100℃、加熱時間を120分とする。この結果、酸化膜126と下層の耐圧保持層122、p領域123、n+領域124、p+領域125との間の界面近傍に窒素原子が導入される。また、この一酸化窒素を雰囲気ガスとして用いたアニール工程の後、さらに不活性ガスであるアルゴン(Ar)ガスを用いたアニールを行なってもよい。具体的には、アルゴンガスを雰囲気ガスとして用いて、加熱温度を1100℃、加熱時間を60分といった条件を用いてもよい。
Thereafter, a nitrogen annealing step (S150) is performed as shown in FIG. Specifically, the annealing process is performed using nitrogen monoxide (NO) as the atmosphere gas. As temperature conditions for the annealing treatment, for example, the heating temperature is 1100 ° C. and the heating time is 120 minutes. As a result, nitrogen atoms are introduced near the interface between the
次に、図9に示すように電極形成工程(S160)を実施する。具体的には、酸化膜126上にフォトリソグラフィ法を用いてパターンを有するレジスト膜を形成する。当該レジスト膜をマスクとして用いて、n+領域124およびp+領域125上に位置する酸化膜の部分をエッチングにより除去する。この後、レジスト膜上および当該酸化膜126において形成された開口部内部においてn+領域124およびp+領域125と接触するように、金属などの導電体膜を形成する。その後、レジスト膜を除去することにより、当該レジスト膜上に位置していた導電体膜を除去(リフトオフ)する。ここで、導電体としては、たとえばニッケル(Ni)を用いることができる。この結果、図13に示すように、ソース電極111およびドレイン電極112を得ることができる。なお、ここでアロイ化のための熱処理を行なうことが好ましい。具体的には、たとえば雰囲気ガスとして不活性ガスであるアルゴン(Ar)ガスを用い、加熱温度を950℃、加熱時間を2分といった熱処理(アロイ化処理)を行なう。
Next, an electrode formation step (S160) is performed as shown in FIG. Specifically, a resist film having a pattern is formed on the
その後、ソース電極111上に上部ソース電極127(図8参照)を形成する。また、基板102の裏面上にドレイン電極112(図8参照)を形成する。このようにして、図8に示す半導体装置101を得ることができる。
Thereafter, an upper source electrode 127 (see FIG. 8) is formed on the
なお、上記実施の形態3においては、本発明の炭化珪素基板を用いて作製可能な半導体装置の一例として、縦型MOSFETに関して説明したが、作製可能な半導体装置はこれに限られない。たとえばJFET(Junction Field Effect Transistor;接合型電界効果トランジスタ)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor;絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)、ショットキーバリアダイオードなど、種々の半導体装置が本発明の炭化珪素基板を用いて作製可能である。また、上記実施の形態3においては、(03−38)面を主面とする炭化珪素基板上に活性層として機能するエピタキシャル層を形成して半導体装置が作製される場合について説明したが、上記主面として採用可能な結晶面はこれに限られず、(0001)面を含めて用途に応じた任意の結晶面を上記主面として採用することができる。 In Embodiment 3, the vertical MOSFET has been described as an example of a semiconductor device that can be manufactured using the silicon carbide substrate of the present invention. However, the semiconductor device that can be manufactured is not limited to this. For example, various semiconductor devices such as JFET (Junction Field Effect Transistor), IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), and Schottky barrier diode can be manufactured using the silicon carbide substrate of the present invention. It is. In the third embodiment, the case where a semiconductor device is manufactured by forming an epitaxial layer functioning as an active layer on a silicon carbide substrate having a (03-38) plane as a main surface has been described. The crystal plane that can be used as the main surface is not limited to this, and any crystal plane according to the application including the (0001) plane can be used as the main surface.
以下、本発明の実施例1について説明する。炭化珪素からなる支持基板を用いて複数のSiC基板を接続する場合における好ましい加熱温度を調査する実験を行なった。実験の手順は以下の通りである。
まず、上記実施の形態1の場合と同様に、炭化珪素からなる支持基板上にSiC基板を載置し、実施の形態1と同様のレーザー照射による加熱または実施の形態2と同様のランプ加熱による加熱処理を実施した。このとき、加熱温度は1600℃〜3000℃の範囲で5水準とした。加熱温度はパイロメータを用いて測定した。そして、加熱処理後における支持基板とSiC基板との接合状態およびSiC基板の結晶性を調査した。表1に実験結果を示す。 First, in the same manner as in the first embodiment, a SiC substrate is placed on a support substrate made of silicon carbide, and is heated by laser irradiation similar to the first embodiment or by lamp heating similar to the second embodiment. Heat treatment was performed. At this time, the heating temperature was set to 5 levels in the range of 1600 ° C to 3000 ° C. The heating temperature was measured using a pyrometer. And the joining state of the support substrate and SiC substrate after heat processing, and the crystallinity of a SiC substrate were investigated. Table 1 shows the experimental results.
表1を参照して、加熱温度が1600℃の場合、加熱方法に関わらず支持基板とSiC基板との接合状態は不十分となっていた。一方、加熱温度を3000℃とした場合、加熱方法に関わらずSiC基板の結晶性が低下していた。これに対し、加熱温度が1800℃〜2500℃の場合、加熱方法に関わらず支持基板とSiC基板とは十分に接合されていると同時に、SiC基板の結晶性の低下も確認されなかった。このことから、炭化珪素からなる支持基板を用いて複数のSiC基板を接続する場合、加熱温度は1800℃以上2500℃以下とすることが好ましいといえる。 Referring to Table 1, when the heating temperature was 1600 ° C., the bonding state between the support substrate and the SiC substrate was insufficient regardless of the heating method. On the other hand, when the heating temperature was 3000 ° C., the crystallinity of the SiC substrate was lowered regardless of the heating method. On the other hand, when the heating temperature was 1800 ° C. to 2500 ° C., the support substrate and the SiC substrate were sufficiently bonded regardless of the heating method, and at the same time, no decrease in crystallinity of the SiC substrate was confirmed. From this, when connecting a plurality of SiC substrates using a support substrate made of silicon carbide, it can be said that the heating temperature is preferably 1800 ° C. or more and 2500 ° C. or less.
高融点金属からなる支持基板を用いた複数のSiC基板同士の接続の可否を確認する実験を行なった。具体的には、上記実施の形態2の場合と同様に、高融点金属からなる支持基板上にSiC基板を載置し、実施の形態1と同様のレーザー照射による加熱または実施の形態2と同様のランプ加熱により、当該高融点金属の融点まで加熱する処理を実施した。高融点金属としては、モリブデン、タンタル、タングステン、ニオビウム、イリジウム、ルテニウム、ジルコニウム、チタニウムおよびニッケルを採用した。そして、当該処理後における支持基板とSiC基板との接合状態を調査した。 An experiment was conducted to confirm the possibility of connection between a plurality of SiC substrates using a support substrate made of a refractory metal. Specifically, as in the case of the second embodiment, a SiC substrate is placed on a support substrate made of a refractory metal, and heating by laser irradiation as in the first embodiment or the same as in the second embodiment. The lamp was heated to the melting point of the refractory metal. As the refractory metal, molybdenum, tantalum, tungsten, niobium, iridium, ruthenium, zirconium, titanium and nickel were employed. And the joining state of the support substrate and SiC substrate after the said process was investigated.
その結果、上記高融点金属のいずれを採用した場合でも、支持基板とSiC基板とは十分に接合されていた。このことから、高融点金属からなる支持基板を用いた場合でも、複数のSiC基板同士の接続は可能であることが確認された。 As a result, the support substrate and the SiC substrate were sufficiently bonded regardless of which of the above refractory metals was used. From this, it was confirmed that a plurality of SiC substrates can be connected to each other even when a supporting substrate made of a refractory metal is used.
(付記)
上述のように、本発明の炭化珪素基板の製造方法によれば、結晶性に優れた大口径の炭化珪素基板を製造することができる。すなわち、本発明に従った炭化珪素基板は、上記本発明の単結晶基板の製造方法により製造されている。また、上記実施の形態3において説明したように、本発明の炭化珪素基板を用いて半導体装置を作製することができる。すなわち、本発明の半導体装置は、上記本発明の炭化珪素基板の製造方法により製造された炭化珪素基板上に活性層としてのエピタキシャル成長層が形成されている。別の観点から説明すると、本発明の半導体装置は、上記本発明の炭化珪素基板上に活性層としてのエピタキシャル成長層が形成されている。より具体的には、本発明の半導体装置は、上記本発明の炭化珪素基板と、当該炭化珪素基板上に形成されたエピタキシャル成長層と、当該エピタキシャル成長層上に形成された電極とを備えている。
(Appendix)
As described above, according to the method for manufacturing a silicon carbide substrate of the present invention, a large-diameter silicon carbide substrate having excellent crystallinity can be manufactured. That is, the silicon carbide substrate according to the present invention is manufactured by the method for manufacturing a single crystal substrate of the present invention. Further, as described in Embodiment Mode 3, a semiconductor device can be manufactured using the silicon carbide substrate of the present invention. That is, in the semiconductor device of the present invention, the epitaxial growth layer as the active layer is formed on the silicon carbide substrate manufactured by the method for manufacturing the silicon carbide substrate of the present invention. If it demonstrates from another viewpoint, the epitaxial growth layer as an active layer is formed in the semiconductor device of this invention on the silicon carbide substrate of the said invention. More specifically, the semiconductor device of the present invention includes the silicon carbide substrate of the present invention, an epitaxial growth layer formed on the silicon carbide substrate, and an electrode formed on the epitaxial growth layer.
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments and examples disclosed herein are illustrative in all respects and should not be construed as being restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明の炭化珪素基板の製造方法は、炭化珪素基板を用いた半導体装置の製造コストの低減が求められる炭化珪素基板の製造に、特に有利に適用され得る。 The method for manufacturing a silicon carbide substrate of the present invention can be particularly advantageously applied to the manufacture of a silicon carbide substrate that requires a reduction in the manufacturing cost of a semiconductor device using the silicon carbide substrate.
1 炭化珪素基板、2 積層基板、10 支持基板、10A,10B 主面、20 SiC基板、20A,20C 主面、20B 端面、101 半導体装置、102 基板、110 ゲート電極、111 ソース電極、112 ドレイン電極、121 バッファ層、122 耐圧保持層、123 p領域、124 n+領域、125 p+領域、126 酸化膜、127 上部ソース電極。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記複数のSiC基板を平面的に見て複数並べて配置した状態で、前記複数のSiC基板の一方の主面に接触するように支持基板を配置する工程と、
前記支持基板により前記複数のSiC基板同士を接続する工程とを備え、
前記複数のSiC基板同士を接続する工程では、
前記支持基板を加熱する工程と、前記支持基板を冷却する工程とが繰り返して実施される、炭化珪素基板の製造方法。 Preparing a plurality of SiC substrates made of single-crystal silicon carbide;
A step of arranging a support substrate so as to come into contact with one main surface of the plurality of SiC substrates in a state in which the plurality of SiC substrates are arranged side by side in a plan view;
Connecting the plurality of SiC substrates with the support substrate,
In the step of connecting the plurality of SiC substrates,
A method for manufacturing a silicon carbide substrate, wherein the step of heating the support substrate and the step of cooling the support substrate are repeated.
Priority Applications (1)
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