JP2022177017A - Method for producing semiconductor substrate structure and semiconductor substrate structure - Google Patents
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Abstract
Description
本実施の形態は、半導体基板構造体の製造方法及び半導体基板構造体に関する。 The present embodiment relates to a method for manufacturing a semiconductor substrate structure and a semiconductor substrate structure.
近年、Si半導体やGaAs半導体に比べてバンドギャップエネルギーが広く、高電界耐圧性能を有するため、高耐圧化、大電流化、低オン抵抗化、高効率化、低消費電力化、高速スイッチング等を実現できるシリコンカーバイド(SiC:Silicon Carbide:炭化ケイ素)半導体が注目されている。SiCは、その低消費電力性能のために炭酸ガス(CO2)の発生を削減可能であることから、環境保護の点でも注目されている。 In recent years, compared to Si semiconductors and GaAs semiconductors, the bandgap energy is wider and it has high electric field withstand voltage performance. Silicon carbide (SiC: silicon carbide) semiconductors that can be realized are attracting attention. SiC is attracting attention also from the point of view of environmental protection, since it can reduce the generation of carbon dioxide gas (CO 2 ) due to its low power consumption performance.
最近では、SiCデバイスは、例えば、空気調節装置(エアコン)、太陽光発電システム、自動車システムや列車・車両システム等数多くの応用分野に適用されている。 Recently, SiC devices have been applied to many application fields such as air conditioners (air conditioners), photovoltaic power generation systems, automobile systems, and train/vehicle systems.
SiCウェハを形成する方法としては、例えば、昇華法によるSiC単結晶基板上に化学的気相成長(CVD:Chemical Vapor Deposition)法でSiCエピタキシャル成長層を形成する方法や、SiCのCVD多結晶基板に対して昇華法によるSiC単結晶基板を貼付け、更にSiC単結晶基板上にCVD法でSiCエピタキシャル成長層を形成する方法等がある。 As a method for forming a SiC wafer, for example, a method of forming a SiC epitaxial growth layer by a chemical vapor deposition (CVD) method on a SiC single crystal substrate by a sublimation method, or a method of forming a SiC epitaxial growth layer on a SiC CVD polycrystalline substrate. On the other hand, there is a method of attaching a SiC single crystal substrate by a sublimation method and further forming a SiC epitaxial growth layer on the SiC single crystal substrate by a CVD method.
これまで、SiCを用いた半導体デバイスでは、基板上にエピタキシャル成長層を形成させていたので、シーケンシャルに作製する必要があった。 Hitherto, in semiconductor devices using SiC, an epitaxial growth layer was formed on a substrate, so it was necessary to fabricate them sequentially.
SiCエピタキシャル成長層は、下地のSiC単結晶基板の結晶構造を引き継ぐため、良好な結晶品質のSiC単結晶基板が望ましい。結果的に格子定数が近い、熱膨張係数が近い等、エピタキシャル成長させる基板に求められる特性があり、単結晶基板等高品質な基板が必要とされていた。 Since the SiC epitaxially grown layer inherits the crystal structure of the underlying SiC single crystal substrate, a SiC single crystal substrate with good crystal quality is desirable. As a result, there is a need for high-quality substrates such as single-crystal substrates that have characteristics required for substrates for epitaxial growth, such as similar lattice constants and thermal expansion coefficients.
本実施の形態は、材料の制約を無くすことができ、低コスト化や所望の物性を獲得可能な半導体基板構造体の製造方法及び半導体基板構造体を提供する。 The present embodiment provides a method for manufacturing a semiconductor substrate structure and a semiconductor substrate structure that can eliminate restrictions on materials, reduce costs, and obtain desired physical properties.
本実施の形態の一態様によれば、基板とエピタキシャル成長層とを準備することと、前記基板と前記エピタキシャル成長層のそれぞれの表面を真空中でエッチングして、各表面に結合手を持った原子を露出させることと、前記基板と前記エピタキシャル成長層とを真空中で常温接合することとを有する、半導体基板構造体の製造方法が提供される。 According to one aspect of the present embodiment, a substrate and an epitaxial growth layer are prepared, and the respective surfaces of the substrate and the epitaxial growth layer are etched in a vacuum to form atoms having bonds on the respective surfaces. A method is provided for fabricating a semiconductor substrate structure comprising exposing and room temperature bonding the substrate and the epitaxially grown layer in vacuum.
本実施の形態の他の態様によれば、基板とエピタキシャル成長層とを準備することと、前記基板と前記エピタキシャル成長層のそれぞれの表面を密着させることと、互いに密着させた前記基板と前記エピタキシャル成長層とを真空または不活性ガス中の制御された雰囲気中で、加熱・加圧して拡散接合することとを有する、半導体基板構造体の製造方法が提供される。 According to another aspect of the present embodiment, a substrate and an epitaxial growth layer are prepared, surfaces of the substrate and the epitaxial growth layer are brought into close contact with each other, and the substrate and the epitaxial growth layer are brought into close contact with each other. are heated and pressurized in a controlled atmosphere in vacuum or inert gas to diffusion bond.
本実施の形態によれば、材料の制約を無くすことができ、低コスト化や所望の物性を獲得可能な半導体基板構造体の製造方法及び半導体基板構造体を提供することができる。 According to the present embodiment, it is possible to provide a method for manufacturing a semiconductor substrate structure and a semiconductor substrate structure that can eliminate restrictions on materials, reduce costs, and obtain desired physical properties.
次に、図面を参照して、本実施の形態について説明する。以下に説明する図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各構成部品の厚みと平面寸法との関係等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。 Next, this embodiment will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings described below, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness of each component and the planar dimensions, etc., differs from the actual one. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined with reference to the following description. In addition, it goes without saying that there are portions with different dimensional relationships and ratios between the drawings.
また、以下に示す実施の形態は、技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、各構成部品の材質、形状、構造、配置等を特定するものではない。この実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。 Moreover, the embodiments shown below are intended to exemplify apparatuses and methods for embodying technical ideas, and do not specify the material, shape, structure, arrangement, etc. of each component. Various modifications can be made to this embodiment within the scope of the claims.
本技術を適用した一実施の形態に係る半導体基板構造体の模式的断面構造は、図1(a)に示すように表され、半導体基板構造体の別の模式的断面構造は、図1(b)に示すように表される。 A schematic cross-sectional structure of a semiconductor substrate structure according to an embodiment to which the present technology is applied is shown as shown in FIG. 1A, and another schematic cross-sectional structure of the semiconductor substrate structure is shown in FIG. b) is represented as shown.
本技術を適用した一実施の形態に係る半導体基板構造体1は、図1(a)に示すように、基板(SUB)10と、基板10と接合されるエピタキシャル成長層12とを備え、基板10とエピタキシャル成長層12は、常温接合により接合される。ここで、常温接合には、表面活性化接合、プラズマ活性化接合、及び原子拡散接合から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類が含まれる。
A
また、基板10とエピタキシャル成長層12は、拡散接合により接合されていても良い。図1(a)及び図1(b)の例では、エピタキシャル成長層12がSiCエピタキシャル成長層(SiC-epi)の例が示されている。図1(b)の例では、基板10がSiC焼結体の例が示されている。
Also, the
エピタキシャル成長層12は、IV族元素半導体、III-V族化合物半導体、及びII-VI族化合物半導体の群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類を備えていても良い。
The
また、エピタキシャル成長層12は、シリコンカーバイド、窒化ガリウム、シリコン、窒化アルミニウム、及び酸化ガリウムの群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類を備えていても良い。
Also, the
また、基板10は、焼結体、BN、AlN、Al2O3、Ga2O3、ダイヤモンド、カーボン、及びグラファイトの群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類を備えていても良い。ここで、焼結体は、IV族元素半導体、III-V族化合物半導体、及びII-VI族化合物半導体の群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類の焼結体を備えていても良い。また、焼結体は、シリコンカーバイド、窒化ガリウム、シリコン、窒化アルミニウム、及び酸化ガリウムの群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類の焼結体を備えていても良い。
Also, the
本技術を適用した一実施の形態に係る半導体基板構造体の更に別の模式的断面構造は、図2(a)に示すように表され、半導体基板構造体の更に別の模式的断面構造は、図2(b)に示すように表される。図2(a)及び図2(b)の例では、エピタキシャル成長層12がSiCエピタキシャル成長層(SiC-epi)の例が示されている。また、基板10がSiC焼結体10SBの例が示されている。更に、図2(a)の例では、SiC焼結体10SBは、支持基板10SU上に配置されている。
Still another schematic cross-sectional structure of a semiconductor substrate structure according to an embodiment to which the present technology is applied is represented as shown in FIG. , is represented as shown in FIG. 2A and 2B show an example in which the
支持基板10SUは、焼結体、BN、AlN、Al2O3、Ga2O3、ダイヤモンド、カーボン、及びグラファイトの群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類を備えていても良い。ここで、支持基板10SUを構成する焼結体は、IV族元素半導体、III-V族化合物半導体、及びII-VI族化合物半導体の群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類の焼結体を備えていても良い。また、焼結体は、シリコンカーバイド、窒化ガリウム、シリコン、窒化アルミニウム、及び酸化ガリウムの群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類の焼結体を備えていても良い。 The support substrate 10SU may comprise at least one or more selected from the group consisting of sintered body, BN, AlN, Al 2 O 3 , Ga 2 O 3 , diamond, carbon, and graphite. Here, the sintered body constituting the support substrate 10SU includes at least one type or a plurality of types of sintered bodies selected from the group of IV group element semiconductors, III-V group compound semiconductors, and II-VI group compound semiconductors. It's okay to be there. Also, the sintered body may comprise at least one or a plurality of sintered bodies selected from the group consisting of silicon carbide, gallium nitride, silicon, aluminum nitride, and gallium oxide.
また、図2(b)に示すように、基板10は、焼結体を備え、基板10とエピタキシャル成長層12は、接合界面層14を介して接合されていても良い。焼結体は、IV族元素半導体、III-V族化合物半導体、及びII-VI族化合物半導体の群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類の焼結体を備えていても良い。また、焼結体は、シリコンカーバイド、窒化ガリウム、シリコン、窒化アルミニウム、及び酸化ガリウムの群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類の焼結体を備えていても良い。図2(b)の例では、SiC焼結体10SBとSiCエピタキシャル成長層(SiC-epi)12は、接合界面層(AIL)14を介して接合されている。
Further, as shown in FIG. 2(b), the
常温接合を利用する場合は、基板表面の表面粗さRaを約1nm以下にする。その結果、組成が異なる接合界面層(AIL)14の厚さは、約1nm~10μm程度とする。 When using room temperature bonding, the surface roughness Ra of the substrate surface is set to about 1 nm or less. As a result, the thickness of the bonding interface layer (AIL) 14 having different compositions is set to approximately 1 nm to 10 μm.
拡散接合を利用する際は、材料や接合温度により、基板表面の表面粗さは粗くても良い。原子拡散を利用するために原子拡散して組成勾配が異なる接合界面層(AIL)14の厚さは、約1nm~10μm程度である。 When diffusion bonding is used, the surface roughness of the substrate surface may be rough depending on the material and bonding temperature. The thickness of the bonding interface layer (AIL) 14 having different composition gradients due to atomic diffusion is about 1 nm to 10 μm.
本技術を適用した一実施の形態に係る半導体基板構造体の更に別の模式的断面構造は、図3(a)に示すように表され、半導体基板構造体の更に別の模式的断面構造は、図3(b)に示すように表される。図3(a)の例では、SiC焼結体10SBとSiCエピタキシャル成長層12は、接合界面層14Sとして、アモルファスSiCを介して接合されている。図3(b)の例では、SiC焼結体10SBとSiCエピタキシャル成長層12は、接合界面層14Mとして、金属層を介して接合されている。ここで、接合界面層14S・14Mの厚さは、例えば、約1nm~10μm程度である。
Still another schematic cross-sectional structure of a semiconductor substrate structure according to an embodiment to which the present technology is applied is represented as shown in FIG. , is represented as shown in FIG. 3(b). In the example of FIG. 3A, the SiC sintered body 10SB and the SiC
接合界面層は、IV族元素半導体、III-V族化合物半導体、及びII-VI族化合物半導体の群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類のアモルファスを備えていても良い。 The junction interface layer may comprise at least one or a plurality of amorphous materials selected from the group of IV group element semiconductors, III-V group compound semiconductors, and II-VI group compound semiconductors.
また、接合界面層は、シリコンカーバイド、窒化ガリウム、シリコン、窒化アルミニウム、及び酸化ガリウムの群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類のアモルファスを備えていても良い。 Also, the bonding interface layer may comprise at least one or a plurality of amorphous materials selected from the group consisting of silicon carbide, gallium nitride, silicon, aluminum nitride, and gallium oxide.
図3(a)に示すように、接合界面層14Sは、アモルファスSiCを備えていても良い。
As shown in FIG. 3(a), the
また、図3(b)に示すように、接合界面層14Mは、金属層を備えていても良い。
Also, as shown in FIG. 3B, the
ここで、金属層は、Al、Co、Ni、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、及びAuの群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類を備えていても良い。 Here, the metal layer is at least one or more selected from the group of Al, Co, Ni, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, and Au. may be provided.
また、図3(a)及び図3(b)に示すように、基板10は、シリコンカーバイド焼結体を備え、エピタキシャル成長層12は、SiCエピタキシャル成長層(SiC-epi)を備え、シリコンカーバイド焼結体10SBとSiCエピタキシャル成長層(SiC-epi)12は、接合界面層14を介して接合されていても良い。
Further, as shown in FIGS. 3A and 3B, the
本実施の形態によれば、材料の制約を無くすことができ、低コスト化や所望の物性を獲得可能な半導体基板構造体及びこの半導体基板構造体を備えるパワー半導体装置を提供することができる。 According to the present embodiment, it is possible to provide a semiconductor substrate structure capable of eliminating restrictions on materials, reducing costs, and achieving desired physical properties, and a power semiconductor device having this semiconductor substrate structure.
本実施の形態に係る半導体基板構造体によれば、SiC単結晶基板上にSiCエピタキシャル成長層を形成する代わりに、常温接合技術や拡散接合技術を用いて、任意の基板とSiCエピタキシャル成長層とを貼り合わせて接合させるため、エピタキシャル成長層と基板との組合せの範囲を広げることができる。 According to the semiconductor substrate structure according to the present embodiment, instead of forming the SiC epitaxial growth layer on the SiC single crystal substrate, room temperature bonding technology or diffusion bonding technology is used to bond an arbitrary substrate and the SiC epitaxial growth layer. Because they are bonded together, the range of combinations of epitaxially grown layers and substrates can be expanded.
本実施の形態に係る半導体基板構造体によれば、基板材料としては、高コストなSiC単結晶基板の代わりに例えば、低コストなSiC多結晶基板やカーボン基板を利用可能である。 According to the semiconductor substrate structure according to the present embodiment, as a substrate material, for example, a low cost SiC polycrystalline substrate or a carbon substrate can be used instead of a high cost SiC single crystal substrate.
また、本実施の形態に係る半導体基板構造体によれば、所望の特性を有する基板とSiCエピタキシャル成長層との組合せが可能となるので、パワー半導体装置の特性を向上可能である。具体的には、熱膨張係数や熱伝導率や電気伝導率や機械的特性を所望の組合せにすることができるため、パワー半導体装置のスイッチング特性や、耐熱性や機械的信頼性を向上可能である。 Moreover, according to the semiconductor substrate structure according to the present embodiment, it is possible to combine a substrate having desired characteristics and a SiC epitaxial growth layer, so that the characteristics of the power semiconductor device can be improved. Specifically, since the coefficient of thermal expansion, thermal conductivity, electrical conductivity, and mechanical properties can be combined as desired, the switching properties, heat resistance, and mechanical reliability of power semiconductor devices can be improved. be.
また、本実施の形態に係る半導体基板構造体及びこの半導体基板構造体を備えるパワー半導体装置によれば、常温接合技術や拡散接合技術を用いて、任意の基板と完成したSiCエピタキシャル成長層とを貼り合わせて接合させるため、製造工程の期間短縮が可能である。また、任意の基板と完成したSiCエピタキシャル成長層とを組み合せることができるので、製造歩留まりを向上可能である。 Further, according to the semiconductor substrate structure and the power semiconductor device having the semiconductor substrate structure according to the present embodiment, the room temperature bonding technique or the diffusion bonding technique is used to bond an arbitrary substrate and the completed SiC epitaxial growth layer. Since they are joined together, the period of the manufacturing process can be shortened. Also, since any substrate can be combined with the completed SiC epitaxial growth layer, the manufacturing yield can be improved.
(半導体基板構造体の製造方法)
本技術を適用した一実施の形態に係る半導体基板構造体1の製造方法は、図4(a)及び図4(b)に示すように表される。
(Manufacturing method of semiconductor substrate structure)
A method for manufacturing a
(a)まず、図4(a)に示すように、SiC焼結体10SBを形成する。 (a) First, as shown in FIG. 4(a), a SiC sintered body 10SB is formed.
(b)次に、SiC焼結体10SBとは別に、SiCエピタキシャル成長層12を準備し、図4(b)に示すように、SiC焼結体10SBとSiCエピタキシャル成長層12を貼り合わせて、常温接合により接合する。また、SiC焼結体10SBとSiCエピタキシャル成長層12は、拡散接合により接合しても良い。
(b) Next, a SiC
(常温接合技術)
常温接合技術には、表面活性化接合技術、プラズマ活性化接合技術、原子拡散接合技術などが含まれる。常温接合技術は、真空中で高速原子ビーム等を用いて固体表面の酸化物や吸着分子をスパッタリング効果により除去して表面を活性化した後、活性な表面同士を接触させ、常温で原子間結合を形成する技術である。常温接合技術では、接合面を真空中で表面処理することにより、表面の原子を化学結合を形成しやすい活性な状態とする。常温接合技術は、接合の妨げになる表面層を除去することにより、表面の原子の結合手同士を直接結合させ強固な接合を形成する。常温接合技術を用いることにより多くの材料を常温で接合可能である。
(Room temperature bonding technology)
Room temperature bonding techniques include surface activated bonding techniques, plasma activated bonding techniques, atomic diffusion bonding techniques, and the like. Room-temperature bonding technology removes oxides and adsorbed molecules on the solid surface by sputtering effect using a high-speed atomic beam, etc. in a vacuum to activate the surface. It is a technology that forms In the room-temperature bonding technology, the bonding surfaces are treated in a vacuum to make the atoms on the surfaces active so as to easily form chemical bonds. Room-temperature bonding technology forms a strong bond by directly bonding atomic bonds on the surface by removing the surface layer that interferes with bonding. By using room temperature bonding technology, many materials can be bonded at room temperature.
半導体材料としては、例えば、Si、SiC、GaAs、InP、GaP、InAs等の同種接合及びこれら相互の異種材料接合に適用可能である。単結晶酸化物としては、Si/LiNbO3、Si/LiTaO3、Si/Gd3Ga5O12、Si/Al2O3(サファイア)等に適用可能である。金属としては、Au、Pt、Ag、Cu、Al、Sn、Pb、Zn、半田のバルク材、箔、バンプ等に適用可能である。他に、Au、Pt、Cu、Alを基板上に作製した膜材等に適用可能である。また、金属/セラミクス構造としては、Al/Al2O3、Al/窒化ケイ素、Al/SiC、Al/AlN等のAlの異種材料接合等に適用可能である。 As a semiconductor material, for example, Si, SiC, GaAs, InP, GaP, InAs, etc. can be applied to homogeneous bonding and mutual dissimilar material bonding. Si/LiNbO 3 , Si/LiTaO 3 , Si/Gd 3 Ga 5 O 12 , Si/Al 2 O 3 (sapphire) and the like are applicable as single crystal oxides. Applicable metals include Au, Pt, Ag, Cu, Al, Sn, Pb, Zn, solder bulk materials, foils, bumps, and the like. In addition, the present invention can be applied to film materials, etc., in which Au, Pt, Cu, and Al are formed on a substrate. Also, as a metal/ceramic structure, it can be applied to joints of Al dissimilar materials such as Al/Al 2 O 3 , Al/silicon nitride, Al/SiC, and Al/AlN.
常温接合技術では、接合する面が清浄で、原子レベルで平滑であることが必要である。従って、接合する面の表面粗さRaは、例えば、1nm以下であることが望ましい。表面粗さRaを例えば、1nm以下とする技術としては、CMP技術やMP技術を適用可能である。また、イオンビームを中性化したアルゴンの高速原子ビーム照射技術等を適用しても良い。 The room temperature bonding technology requires that the surfaces to be bonded be clean and smooth at the atomic level. Therefore, it is desirable that the surface roughness Ra of the surfaces to be joined is, for example, 1 nm or less. As a technique for reducing the surface roughness Ra to 1 nm or less, for example, a CMP technique or an MP technique can be applied. Alternatively, a high-speed atomic beam irradiation technique of argon, in which an ion beam is neutralized, may be applied.
表面層の除去には、例えば、イオンビームやプラズマ等によるスパッタエッチングが適用可能である。スパッタエッチング後の表面は周囲の気体分子とも反応しやすい状態にある。イオンビームにはアルゴン等の不活性ガスが用いられ、またプロセスは高真空に排気した真空チャンバー中で行う。スパッタエッチング後の結合手を持った原子が露出している表面は、他の原子との結合力が大きい活性な状態にあり、これらを接合することで常温で強固な接合を得ることができる。 Sputter etching using an ion beam, plasma, or the like, for example, can be applied to remove the surface layer. The surface after sputter etching is in a state of being susceptible to reaction with surrounding gas molecules. An inert gas such as argon is used for the ion beam, and the process is performed in a vacuum chamber evacuated to a high vacuum. After sputter-etching, the exposed surface of atoms having bonds is in an active state with strong bonding force with other atoms, and by bonding these atoms, a strong bond can be obtained at room temperature.
本技術を適用した一実施の形態に係る半導体基板構造体の製造方法に適用可能な常温接合の説明であって、汚染物層200Cで覆われている第1基板200は、模式的に図5(a)に示すように表され、汚染物層300Cわれている第2基板300は、模式的に図5(b)に示すように表される。
A description of room temperature bonding applicable to a method for manufacturing a semiconductor substrate structure according to an embodiment to which the present technology is applied, in which the
汚染物層200Cで覆われている第1基板表面のエッチング工程は、模式的に図5(c)に示すように表され、汚染物層300Cで覆われている第2基板表面のエッチング工程は、模式的に図5(d)に示すように表される。ここで、エッチング工程は、アルゴンの高速イオンビーム発生装置400から高速原子ビーム照射して、実施している。
The etching process for the surface of the first substrate covered with the
更に、清浄化された第1基板活性表面と清浄化された第2基板活性表面間に結合手BDが形成される様子は、模式的に図5(e)に示すように表され、第1基板活性表面と第2基板活性表面が常温接合される工程は、模式的に図5(f)に示すように表される。ここで、図5(c)~図5(f)までの工程は、すべて高真空状態で実施される。 Furthermore, the manner in which the bond BD is formed between the cleaned active surface of the first substrate and the cleaned active surface of the second substrate is schematically shown in FIG. The step of bonding the active surface of the substrate and the active surface of the second substrate at room temperature is schematically shown in FIG. 5(f). Here, the steps of FIGS. 5(c) to 5(f) are all performed in a high vacuum state.
ここで、第1基板は、例えば、本技術を適用した一実施の形態に係る半導体基板構造体1のエピタキシャル成長層12であり、第2基板は、例えば、本技術を適用した一実施の形態に係る半導体基板構造体1の基板10であっても良い。
Here, the first substrate is, for example, the
尚、常温接合技術において、清浄化された第1基板活性表面と清浄化された第2基板活性表面間に接合界面層を配置し、接合界面層を介して、第1基板活性表面と第2基板活性表面を常温接合することも可能である。接合界面層としては、図3(a)に示したように、アモルファスSiC14Sを適用しても良く、図3(b)に示したように、金属層14Mを適用しても良い。
In the room temperature bonding technique, a bonding interface layer is disposed between the cleaned first substrate active surface and the cleaned second substrate active surface, and the first substrate active surface and the second substrate Room temperature bonding of the substrate active surfaces is also possible. As the bonding interface layer,
本技術を適用した一実施の形態に係る半導体基板構造体の製造方法によれば、接合界面のダメージが少ないため、高い歩留りによる生産性を得ることができる。 According to the manufacturing method of the semiconductor substrate structure according to the embodiment to which the present technology is applied, since damage to the bonding interface is small, productivity with high yield can be obtained.
(拡散接合技術)
拡散接合技術とは、母材を密着させ、母材の融点以下の温度条件で塑性変形をできるだけ生じない程度に加圧して、接合面に生じる原子の拡散を利用して接合する技術である。
(diffusion bonding technology)
Diffusion bonding technology is a technology in which base materials are brought into close contact with each other, pressure is applied at a temperature below the melting point of the base material to the extent that plastic deformation is minimized, and the diffusion of atoms occurring on the bonding surface is used for bonding.
本技術を適用した一実施の形態に係る半導体基板構造体の製造方法に適用可能な拡散接合法の説明図は、図6に示すように表される。 An explanatory diagram of a diffusion bonding method applicable to a method of manufacturing a semiconductor substrate structure according to an embodiment to which the present technology is applied is shown in FIG.
拡散接合する際は、接合する材料同士を密着させ、真空や不活性ガス中等の制御された雰囲気中で、加熱・加圧する。加熱温度THは、例えば、約200℃~350℃程度であり、加圧圧力Pは、例えば、約10MPa~80MPa程度である。 When performing diffusion bonding, the materials to be bonded are brought into close contact with each other and heated and pressurized in a controlled atmosphere such as vacuum or inert gas. The heating temperature TH is, for example, approximately 200° C. to 350° C., and the pressure P is, for example, approximately 10 MPa to 80 MPa.
図6に示す例では、SiC多結晶体10SBと、SiCエピタキシャル成長層12とを加熱・加圧することで、拡散接合する例が示されている。図6に示す例では、接合界面にボイドVDが形成されている。
The example shown in FIG. 6 shows an example in which the SiC polycrystalline body 10SB and the SiC
本技術を適用した一実施の形態に係る半導体基板構造体の製造方法に適用可能な拡散接合法の説明であって、基板としてSiC多結晶体10SBを適用し、SiC多結晶体10SB上に接合材としてSiCエピタキシャル成長層12を配置した構成は、模式的に図7(a)に示すように表される。SiC多結晶体10SBは、複数のSiC多結晶グレイン15を備える。
Description of a diffusion bonding method applicable to a method for manufacturing a semiconductor substrate structure according to an embodiment to which the present technology is applied, in which a SiC polycrystal 10SB is applied as a substrate and bonded onto the SiC polycrystal 10SB A configuration in which the SiC
図7(a)の構成で、加圧・加熱工程を実施した構成は、模式的に図7(b)に示すように表され、図7(b)の構成で、更に加圧・加熱工程を実施し、拡散接合を進行した構成は、模式的に図7(c)に示すように表される。図7(b)は、拡散接合界面にボイドVDする例であり、図7(c)は、ボイドフリーの拡散接合を形成した例である。図7(a)~図7(c)に示すように、拡散接合では、接合の進行と共に、接合部のボイドが消滅する。 The configuration in which the pressure/heating process is performed in the configuration of FIG. 7(a) is schematically represented as shown in FIG. 7(b), and the configuration in FIG. , and diffusion bonding is performed, and the configuration is schematically shown in FIG. 7(c). FIG. 7(b) is an example in which void VD is formed at the diffusion bonding interface, and FIG. 7(c) is an example in which void-free diffusion bonding is formed. As shown in FIGS. 7(a) to 7(c), in diffusion bonding, voids in the bonding portion disappear as the bonding progresses.
尚、拡散接合において、接合界面層を介して、基板と接合材を接合することも可能である。接合界面層としては、図3(a)に示したように、アモルファスSiC14Sを適用しても良く、図3(b)に示したように、金属層14Mを適用しても良い。
In diffusion bonding, it is also possible to bond the substrate and the bonding material via the bonding interface layer. As the bonding interface layer,
拡散接合では、接合の促進のために接合面間に金属層を挟んで接合しても良い。この金属層は、インサート金属層と呼ばれる。 In diffusion bonding, a metal layer may be sandwiched between the bonding surfaces to facilitate bonding. This metal layer is called an insert metal layer.
本技術を適用した一実施の形態に係る半導体基板構造体の製造方法に適用可能な固相拡散接合法の説明であって、基板上にインサート金属層14Mを介して接合材を配置した構成は、模式的に図8(a)に示すように表される。基板としてSiC多結晶体10SBを適用し、接合材としてSiCエピタキシャル成長層12を適用している。
Description of the solid phase diffusion bonding method applicable to the manufacturing method of the semiconductor substrate structure according to one embodiment to which the present technology is applied, and the configuration in which the bonding material is arranged on the substrate via the
図8(a)の構成で、加圧・加熱工程を実施し、固相拡散接合を形成した構成は、模式的に図8(b)に示すように表され、図8(b)の構成で、更に加圧・加熱工程を実施し、固相拡散接合を進行した構成は、模式的に図8(c)に示すように表される。固相拡散接合ではインサート金属層14Mが、固相状態で接合する。
The configuration in which the pressure and heating steps are performed in the configuration of FIG. 8A to form solid phase diffusion bonding is schematically represented as shown in FIG. 8(c) schematically shows a configuration in which the pressurizing/heating process is further performed and the solid phase diffusion bonding is progressed. In solid phase diffusion bonding, the
拡散接合や固相拡散接合では、接合工程中に接合面での清浄化と密着化が促進され、清浄化と密着化が同時に進行している。拡散接合における清浄化過程及び密着化過程は共に、拡散現象に起因している。 In diffusion bonding and solid phase diffusion bonding, cleaning and adhesion are promoted on the bonding surface during the bonding process, and cleaning and adhesion are progressing simultaneously. Both the cleaning process and the adhesion process in diffusion bonding are due to diffusion phenomena.
ここで、接合界面層としてアモルファスSiC14Sを適用する場合には、アモルファスSiCは、溶融して接合を形成することから、液相拡散接合或いはTLP(Transient Liquid Phase Diffusion Bon ding)接合が形成される。
Here, when
(セラミックスの結晶状態)
セラミックスの結晶状態の説明図であって、多結晶体の例は、模式的に図9(a)に示すように表され、アモルファス非晶質固体の例は、模式的に図9(b)に示すように表される。ここで、SiC多結晶体の結晶状態は、結晶質固体であり、模式的に図9(a)と同様に表され、一方アモルファスSiCの結晶状態は、非晶質固体であり、模式的に図9(b)と同様に示すように表される。
(Crystal state of ceramics)
It is an explanatory diagram of the crystalline state of ceramics, an example of a polycrystalline body is schematically shown in FIG. 9(a), and an example of an amorphous solid is schematically shown in FIG. 9(b) is represented as shown in Here, the crystal state of the SiC polycrystal is a crystalline solid and is schematically represented in the same manner as in FIG. 9A, while the crystal state of amorphous SiC is an amorphous solid and is schematically It is represented as shown in the same manner as in FIG. 9(b).
(SiC焼結体の製造装置)
本技術を適用した一実施の形態に係る半導体基板構造体の多結晶体(SiC焼結体)製造装置500は、模式的に図10に示すように表される。多結晶体(SiC焼結体)製造装置500の内部500Aは、数Pa程度の真空雰囲気若しくはAr/N2ガス置換されている。
(Manufacturing equipment for SiC sintered body)
A polycrystalline body (SiC sintered body)
多結晶体(SiC焼結体)製造装置500は、ホットプレス焼結(HP:Hot Press))による固体圧縮焼結法を採用している。粉体若しくは固体のSiC多結晶体材料940を充填したグラファイト(黒鉛)製焼結型(グラファイトダイ)900を、加圧しながら加熱する。グラファイトダイ900には、熱電対若しくは放射温度計920が収納されている。
A polycrystalline body (SiC sintered body)
グラファイトダイ900は、グラファイトバンチ800A・800B及びグラファイトスペーサ700A・700Bを介して加圧軸600A・600Bに接続されている。加圧軸600A・600B間に加圧することにより、SiC多結晶体材料940を加圧・加熱する。加熱温度は、例えば、約200℃~350℃程度であり、加圧圧力Pは、例えば、最大約50MPa程度である。尚、ホットプレス焼結(HP)以外には、例えば、放電プラズマ焼結(SPS:Spark Plasma Sintering)を適用して良い。
The graphite die 900 is connected to the
本技術を適用した一実施の形態に係る半導体基板構造体の多結晶体(SiC焼結体)製造装置500によれば、加熱範囲が限定されるため、電気炉等の雰囲気加熱よりも急速昇温・冷却が可能である(数分~数時間)。加圧ならびに急速昇温により、粒成長を抑制した緻密なSiC焼結体の作製が可能である。また、焼結だけでなく、焼結接合・多孔質体燒結等にも適用可能である。
According to the polycrystalline body (SiC sintered body)
(グラファイト基板)
本技術を適用した一実施の形態に係る半導体基板構造体1は、図11に示すように、グラファイト基板10GFと、グラファイト基板10GFと接合されるエピタキシャル成長層12とを備え、グラファイト基板10GFとエピタキシャル成長層12は、常温接合により接合される。ここで、常温接合には、表面活性化接合、プラズマ活性化接合、及び原子拡散接合から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類が含まれる。
(graphite substrate)
As shown in FIG. 11, a
また、グラファイト基板10GFとエピタキシャル成長層12は、拡散接合により接合されていても良い。
Also, the graphite substrate 10GF and the
エピタキシャル成長層12は、IV族元素半導体、III-V族化合物半導体、及びII-VI族化合物半導体の群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類を備えていても良い。
The
また、エピタキシャル成長層12は、シリコンカーバイド、窒化ガリウム、シリコン、窒化アルミニウム、及び酸化ガリウムの群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類を備えていても良い。
Also, the
また、基板10は、焼結体、BN、AlN、Al2O3、Ga2O3、ダイヤモンド、カーボン、及びグラファイトの群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類を備えていても良い。ここで、焼結体は、IV族元素半導体、III-V族化合物半導体、及びII-VI族化合物半導体の群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類の焼結体を備えていても良い。また、焼結体は、シリコンカーバイド、窒化ガリウム、シリコン、窒化アルミニウム、及び酸化ガリウムの群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類の焼結体を備えていても良い。
Also, the
また、グラファイト基板10GFとシリコンカーバイドエピタキシャル成長層12は、接合界面層14を介して接合されていても良い。
Also, the graphite substrate 10GF and the silicon carbide
常温接合を利用する場合は、グラファイト基板10GF表面の表面粗さRaを約1nm以下にする。その結果、組成が異なる接合界面層(AIL)14の厚さは、約1nm~10μm程度とする。 When using room temperature bonding, the surface roughness Ra of the surface of the graphite substrate 10GF is set to about 1 nm or less. As a result, the thickness of the bonding interface layer (AIL) 14 having different compositions is set to approximately 1 nm to 10 μm.
拡散接合を利用する際は、材料や接合温度により、表面粗さは粗くても良い。原子拡散を利用するために原子拡散して組成勾配が異なる接合界面層(AIL)14の厚さは、約1nm~10μm程度である。 When diffusion bonding is used, the surface roughness may be rough depending on the material and bonding temperature. The thickness of the bonding interface layer (AIL) 14 having different composition gradients due to atomic diffusion is about 1 nm to 10 μm.
また、接合界面層14は、金属層を備えていても良い。
Also, the
ここで、金属層は、Al、Co、Ni、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、及びAuの群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類を備えていても良い。 Here, the metal layer is at least one or more selected from the group of Al, Co, Ni, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, and Au. may be provided.
接合界面層14は、IV族元素半導体、III-V族化合物半導体、及びII-VI族化合物半導体の群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類のアモルファスを備えていても良い。
The
また、接合界面層は、シリコンカーバイド、窒化ガリウム、シリコン、窒化アルミニウム、及び酸化ガリウムの群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類のアモルファスを備えていても良い。 Also, the bonding interface layer may comprise at least one or a plurality of amorphous materials selected from the group consisting of silicon carbide, gallium nitride, silicon, aluminum nitride, and gallium oxide.
本技術を適用した一実施の形態に係る半導体基板構造体1に適用可能なグラファイト基板10GFは、図12に示すように、グラファイトシートGS1・GS2・GS3・…・GSnの積層構造を備える。n層からなる各面のグラファイトシートGS1・GS2・GS3・…・GSnは、1つの積層結晶構造の中に多数の六方晶系の共有結合を有し、各面のグラファイトシートGS1・GS2・GS3・…・GSn間がファンデルワールス力によって結合される。
Graphite substrate 10GF applicable to
炭素系異方伝熱材料であるグラファイト基板10GFは、炭素原子の六角形網目構造の層状結晶体であって、熱伝導も異方性を持っており、図12に示すグラファイトシートGS1・GS2・GS3・…・GSnは、結晶面方向(XY面上)に対して、Z軸の厚さ方向よりも大きな熱伝導度(高い熱伝導率)を有する。 Graphite substrate 10GF, which is a carbon-based anisotropic heat transfer material, is a layered crystal body with a hexagonal network structure of carbon atoms, and has anisotropic heat conduction. GS3 . . . GSn have a larger thermal conductivity (higher thermal conductivity) in the crystal plane direction (on the XY plane) than in the Z-axis thickness direction.
本技術を適用した一実施の形態に係る半導体基板構造体1に適用可能なグラファイト基板10GFの一例であって、XY配向のグラファイト基板10GF(XY)の模式的鳥瞰構成は、図13(a)に示すように表され、XZ配向のグラファイト基板10GF(XZ)の模式的鳥瞰構成は、図13(b)に示すように表される。
FIG. 13A shows a schematic bird's-eye view configuration of an XY-oriented graphite substrate 10GF (XY), which is an example of a graphite substrate 10GF applicable to a
グラファイト基板10GFにおいては、配向の異なる2種類のグラファイト基板10GF(XY)・10GF(XZ)の使用が可能である。 In the graphite substrate 10GF, two types of graphite substrates 10GF(XY) and 10GF(XZ) with different orientations can be used.
グラファイト基板10GFには、厚み方向よりも面方向に熱伝導率が高いXY配向(第1の配向)を有するグラファイト基板10GF(XY)と、面方向よりも厚み方向に熱伝導率が高いXZ配向(第2の配向)を有するグラファイト基板10GF(XZ)とがある。図13(a)に示すように、XY配向を有するグラファイト基板10GF(XY)は、例えば、X=1500(W/mK)、Y=1500(W/mK)、Z=5(W/mK)の熱伝導率を備える。一方、図13(b)に示すように、XZ配向を有するグラファイト基板10GF(XZ)は、例えば、X=1500(W/mK)、Y=5(W/mK)、Z=1500(W/mK)の熱伝導率を備える。なお、グラファイトプレート10GF(XY)・10GF(XZ)は、共に、密度が2.2(g/cm3)である。 The graphite substrate 10GF includes a graphite substrate 10GF (XY) having an XY orientation (first orientation) with higher thermal conductivity in the plane direction than in the thickness direction, and an XZ orientation having higher thermal conductivity in the thickness direction than in the plane direction. Graphite substrate 10GF(XZ) with (second orientation). As shown in FIG. 13A, the graphite substrate 10GF (XY) having XY orientation has, for example, X=1500 (W/mK), Y=1500 (W/mK), Z=5 (W/mK). It has a thermal conductivity of On the other hand, as shown in FIG. 13B, the XZ-oriented graphite substrate 10GF (XZ) is, for example, X = 1500 (W/mK), Y = 5 (W/mK), Z = 1500 (W/mK). mK). The graphite plates 10GF(XY) and 10GF(XZ) both have a density of 2.2 (g/cm 3 ).
以上の本技術を適用した一実施の形態に係る半導体基板構造体1は、例えば、各種SiC半導体素子の製造に利用することができる。以下では、それらの一例として、SiCショットキーバリアダイオード(SBD:Schottky Barrier Diode)、SiCトレンチゲート(T:Trench)型金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET:Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、及びSiCプレーナゲート型MOSFETの例を示す。
The
(SiC-SBD)
本技術を適用した一実施の形態に係る半導体基板構造体を用いて作製したSiC-SBD21は、図14に示すように、SiC焼結体10SBとSiCエピタキシャル成長層12とからなる半導体基板構造体1を備える。SiC焼結体10SBとSiCエピタキシャル成長層12は常温接合若しくは拡散接合により接合されている。尚、SiC焼結体10SBとSiCエピタキシャル成長層12との間に、接合界面層14を介在させても良い。
(SiC-SBD)
A SiC-
SiC焼結体10SBは、n+型(不純物密度が、例えば、約1×1018cm-3~約1×1021cm-3)にドーピングされ、SiCエピタキシャル成長層12は、n-型(不純物密度が、例えば、約5×1014cm-3~約5×1016cm-3)にドーピングされている。
The SiC sintered body 10SB is doped to n + type (impurity density is, for example, about 1×10 18 cm −3 to about 1×10 21 cm −3 ), and the SiC
また、SiCエピタキシャル成長層12は、4H-SiC、6H-SiC、2H-SiC、若しくは3C-SiCのいずれかの材料で構成されていても良い。
Also, the SiC
また、SiC焼結体10SBの代わりにBN、AlN、Al2O3、Ga2O3、ダイヤモンド、カーボン、若しくはグラファイトのいずれかを備えていても良い。 Also, any one of BN, AlN, Al 2 O 3 , Ga 2 O 3 , diamond, carbon, or graphite may be provided instead of the SiC sintered body 10SB.
n型ドーピング不純物としては、例えば、N(窒素)、P(リン)、As(ひ素)等を適用可能である。 As n-type doping impurities, for example, N (nitrogen), P (phosphorus), As (arsenic), etc. can be applied.
p型ドーピング不純物としては、例えば、TMA等を適用可能である。 As the p-type doping impurity, for example, TMA or the like can be applied.
SiC焼結体10SBの裏面は、その全域を覆うようにカソード電極22を備え、カソード電極22はカソード端子Kに接続される。
A
また、SiCエピタキシャル成長層12の表面100(例えば、(0001)Si面)は、SiCエピタキシャル成長層12の一部を活性領域23として露出させるコンタクトホール24を備え、活性領域23を取り囲むフィールド領域25には、フィールド絶縁膜26が形成されている。
A surface 100 (for example, (0001) Si plane) of the SiC
フィールド絶縁膜26は、SiO2(酸化シリコン)からなるが、窒化シリコン(SiN)等、他の絶縁物からなっていてもよい。このフィールド絶縁膜26上には、アノード電極27が形成され、アノード電極27はアノード端子Aに接続される。
The
SiCエピタキシャル成長層12の表面100近傍(表層部)には、アノード電極27に接するようにp型のJTE(Junction Termination Extension)構造28が形成されている。JTE構造28は、フィールド絶縁膜26のコンタクトホール24の内外に跨るように、コンタクトホール24の輪郭に沿って形成されている。
A p-type JTE (Junction Termination Extension)
(SiC-TMOSFET)
本技術を適用した一実施の形態に係る半導体基板構造体を用いて作製したトレンチゲート型MOSFET31は、図15に示すように、SiC焼結体10SBとSiCエピタキシャル成長層12とからなる半導体基板構造体1を備える。SiC焼結体10SBとSiCエピタキシャル成長層12は常温接合若しくは拡散接合により接合されている。尚、SiC焼結体10SBとSiCエピタキシャル成長層12との間に、接合界面層14を介在させても良い。
(SiC-TMOSFET)
A trench
SiC焼結体10SBは、n+型(不純物密度が、例えば、約1×1018cm-3~約1×1021cm-3)にドーピングされ、SiCエピタキシャル成長層12は、n-型(不純物密度が、例えば、約5×1014cm-3~約5×1016cm-3)にドーピングされている。
The SiC sintered body 10SB is doped to n + type (impurity density is, for example, about 1×10 18 cm −3 to about 1×10 21 cm −3 ), and the SiC
また、SiCエピタキシャル成長層12は、4H-SiC、6H-SiC、2H-SiC、若しくは3C-SiCのいずれかの材料で構成されていても良い。
Also, the SiC
また、SiC焼結体10SBの代わりにBN、AlN、Al2O3、Ga2O3、ダイヤモンド、カーボン、若しくはグラファイトのいずれかを備えていても良い。 Also, any one of BN, AlN, Al 2 O 3 , Ga 2 O 3 , diamond, carbon, or graphite may be provided instead of the SiC sintered body 10SB.
n型ドーピング不純物としては、例えば、N(窒素)、P(リン)、As(ひ素)等を適用可能である。 As n-type doping impurities, for example, N (nitrogen), P (phosphorus), As (arsenic), etc. can be applied.
p型ドーピング不純物としては、例えば、TMA等を適用可能である。 As the p-type doping impurity, for example, TMA or the like can be applied.
SiC焼結体10SBの裏面((000-1)C面)は、その全域を覆うようにドレイン電極32を備え、ドレイン電極32はドレイン端子Dに接続される。
The back surface ((000-1)C plane) of the SiC sintered body 10SB is provided with a
SiCエピタキシャル成長層12の表面100((0001)Si面)近傍(表層部)には、p型(不純物密度が、例えば、約1×1016cm-3~約1×1019cm-3)のボディ領域33が形成されている。SiCエピタキシャル成長層12において、ボディ領域33に対してSiC焼結体10SB側の部分は、SiCエピタキシャル成長層のままの状態が維持された、n-型のドレイン領域34(12)である。
In the vicinity (surface layer portion) of the surface 100 ((0001) Si plane) of the SiC
SiCエピタキシャル成長層12には、ゲートトレンチ35が形成されている。ゲートトレンチ35は、SiCエピタキシャル成長層12の表面100からボディ領域33を貫通し、その最深部がドレイン領域34に達している。
A
ゲートトレンチ35の内面及びSiCエピタキシャル成長層12の表面100には、ゲートトレンチ35の内面全域を覆うようにゲート絶縁膜36が形成されている。そして、ゲート絶縁膜36の内側を、たとえばポリシリコンで充填することによって、ゲートトレンチ35内にゲート電極37が埋設されている。ゲート電極37には、ゲート端子Gが接続されている。
A
ボディ領域33の表層部には、ゲートトレンチ35の側面の一部を形成するn+型のソース領域38が形成されている。
An n + -
また、SiCエピタキシャル成長層12には、その表面100からソース領域38を貫通し、ボディ領域33に接続されるp+型(不純物密度が、例えば、約1×1018cm-3~約1×1021cm-3)のボディコンタクト領域39が形成されている。
In the SiC
SiCエピタキシャル成長層12上には、SiO2からなる層間絶縁膜40が形成されている。層間絶縁膜40に形成されたコンタクトホール41を介して、ソース電極42がソース領域38及びボディコンタクト領域39に接続されている。ソース電極42には、ソース端子Sが接続されている。
An interlayer insulating
ソース電極42とドレイン電極32との間(ソース-ドレイン間)に所定の電位差を発生させた状態で、ゲート電極37に所定の電圧(ゲート閾値電圧以上の電圧)を印加することにより、ゲート電極37からの電界によりボディ領域33におけるゲート絶縁膜36との界面近傍にチャネルを形成することができる。これにより、ソース電極42とドレイン電極32との間に電流を流すことができ、SiC-TMOSFET31をオン状態にさせることができる。
By applying a predetermined voltage (a voltage equal to or higher than the gate threshold voltage) to the
(SiCプレーナゲート型MOSFET)
本技術を適用した一実施の形態に係る半導体基板構造体1を用いて作製したプレーナゲート型MOSFET51は、図16に示すように、SiC焼結体10SBとSiCエピタキシャル成長層12とからなる半導体基板構造体1を備える。SiC焼結体10SBとSiCエピタキシャル成長層12は常温接合若しくは拡散接合により接合されている。尚、SiC焼結体10SBとSiCエピタキシャル成長層12との間に、接合界面層14を介在させても良い。
(SiC planar gate type MOSFET)
A planar
SiC焼結体10SBは、n+型(不純物密度が、例えば、約1×1018cm-3~約1×1021cm-3)にドーピングされ、SiCエピタキシャル成長層12は、n-型(不純物密度が、例えば、約5×1014cm-3~約5×1016cm-3)にドーピングされている。
The SiC sintered body 10SB is doped to n + type (impurity density is, for example, about 1×10 18 cm −3 to about 1×10 21 cm −3 ), and the SiC
また、SiCエピタキシャル成長層12は、4H-SiC、6H-SiC、2H-SiC、若しくは3C-SiCのいずれかの材料で構成されていても良い。
Also, the SiC
また、SiC焼結体10SBの代わりにBN、AlN、Al2O3、Ga2O3、ダイヤモンド、カーボン、若しくはグラファイトのいずれかを備えていても良い。 Also, any one of BN, AlN, Al 2 O 3 , Ga 2 O 3 , diamond, carbon, or graphite may be provided instead of the SiC sintered body 10SB.
n型ドーピング不純物としては、たとえば、N(窒素)、P(リン)、As(ひ素)等を適用可能である。 As n-type doping impurities, for example, N (nitrogen), P (phosphorus), As (arsenic), etc. can be applied.
p型ドーピング不純物としては、たとえば、TMA等を適用可能である。 As the p-type doping impurity, for example, TMA or the like can be applied.
SiC焼結体10SBの裏面((000-1)C面)には、全域を覆うようにドレイン電極52が形成され、ドレイン電極52には、ドレイン端子Dが接続されている。
A
SiCエピタキシャル成長層12の表面100((0001)Si面)近傍(表層部)には、p型(不純物密度が、例えば、約1×1016cm-3~約1×1019cm-3)のボディ領域53がウェル状に形成されている。SiCエピタキシャル成長層12において、ボディ領域53に対してSiC基板2側の部分は、エピタキシャル成長後のままの状態が維持された、n-型のドレイン領域54(12)である。
In the vicinity (surface layer portion) of the surface 100 ((0001) Si plane) of the SiC
ボディ領域53の表層部には、n+型のソース領域55がボディ領域53の周縁と間隔を空けて形成されている。
An n + -
ソース領域55の内側には、p+型(不純物密度が、例えば、約1×1018cm-3~約1×1021cm-3)のボディコンタクト領域56が形成されている。ボディコンタクト領域56は、ソース領域55を深さ方向に貫通し、ボディ領域53に接続されている。
Inside the
SiCエピタキシャル成長層12の表面100には、ゲート絶縁膜57が形成されている。ゲート絶縁膜57は、ボディ領域53におけるソース領域55を取り囲む部分(ボディ領域53の周縁部)及びソース領域55の外周縁を覆っている。
A
ゲート絶縁膜57上には、たとえばポリシリコンからなるゲート電極58が形成されている。ゲート電極58は、ゲート絶縁膜57を挟んでボディ領域53の周縁部に対向している。ゲート電極58には、ゲート端子Gが接続される。
A
SiCエピタキシャル成長層12上には、SiO2からなる層間絶縁膜59が形成されている。層間絶縁膜59に形成されたコンタクトホール60を介して、ソース電極61がソース領域55及びボディコンタクト領域56に接続されている。ソース電極61には、ソース端子Sが接続されている。
An interlayer insulating
ソース電極61とドレイン電極52との間(ソース-ドレイン間)に所定の電位差を発生させた状態で、ゲート電極58に所定の電圧(ゲート閾値電圧以上の電圧)を印加することにより、ゲート電極58からの電界によりボディ領域53におけるゲート絶縁膜57との界面近傍にチャネルを形成することができる。これにより、ソース電極61とドレイン電極52との間に電流を流すことができ、プレーナゲート型MOSFET51をオン状態にさせることができる。
By applying a predetermined voltage (a voltage equal to or higher than the gate threshold voltage) to the
以上、本実施形態を説明したが、他の形態で実施することもできる。 As mentioned above, although this embodiment was described, it can also implement in another form.
例えば、図示は省略するが、本技術を適用した一実施の形態に係る半導体基板構造体1を用いて縦型デバイス構造を製造することもできる。即ち、基板と、基板と常温接合若しくは拡散接合されるエピタキシャル成長層と、基板とエピタキシャル成長層との接合面に対向する基板表面に配置される第1金属電極とを備える縦型パワー半導体装置を形成しても良い。
For example, although illustration is omitted, a vertical device structure can also be manufactured using the
また、基板とエピタキシャル成長層との接合面に対向するエピタキシャル成長層表面に配置される第2金属電極を更に備える縦型パワー半導体装置を形成しても良い。 Also, a vertical power semiconductor device may be formed further comprising a second metal electrode arranged on the surface of the epitaxial growth layer facing the junction surface between the substrate and the epitaxial growth layer.
また、例えば、本技術を適用した一実施の形態に係る半導体基板構造体1を用いて横型デバイス構造を製造することもできる。即ち、基板と、基板と常温接合若しくは拡散接合されるエピタキシャル成長層と、基板とエピタキシャル成長層との接合面に対向するエピタキシャル成長層表面に配置される第2金属電極とを備える横型パワー半導体装置を形成しても良い。
Further, for example, a lateral device structure can be manufactured using the
上記の縦型若しくは横型パワー半導体装置においても、エピタキシャル成長層は、IV族元素半導体、III-V族化合物半導体、及びII-VI族化合物半導体の群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類を備えていても良い。また、エピタキシャル成長層は、シリコンカーバイド、窒化ガリウム、シリコン、窒化アルミニウム、及び酸化ガリウムの群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類を備えていても良い。 Also in the above vertical or horizontal power semiconductor device, the epitaxially grown layer comprises at least one or more selected from the group of IV group element semiconductors, III-V group compound semiconductors, and II-VI group compound semiconductors. Also good. Also, the epitaxial growth layer may comprise at least one or more selected from the group consisting of silicon carbide, gallium nitride, silicon, aluminum nitride, and gallium oxide.
上記の縦型若しくは横型パワー半導体装置においても、基板は、焼結体、BN、AlN、Al2O3、Ga2O3、ダイヤモンド、カーボン、及びグラファイトの群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類を備えていても良い。また、焼結体は、IV族元素半導体、III-V族化合物半導体、及びII-VI族化合物半導体の群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類の焼結体を備えていても良い。また、焼結体は、シリコンカーバイド、窒化ガリウム、シリコン、窒化アルミニウム、及び酸化ガリウムの群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類の焼結体を備えていても良い。 Also in the above vertical or horizontal power semiconductor device, the substrate is at least one or more selected from the group consisting of sintered body, BN, AlN, Al 2 O 3 , Ga 2 O 3 , diamond, carbon, and graphite. may be provided. Also, the sintered body may comprise at least one type or a plurality of types of sintered bodies selected from the group of IV group element semiconductors, III-V group compound semiconductors, and II-VI group compound semiconductors. Also, the sintered body may comprise at least one or a plurality of sintered bodies selected from the group consisting of silicon carbide, gallium nitride, silicon, aluminum nitride, and gallium oxide.
また、例えば、図示は省略するが、本技術を適用した一実施の形態に係る半導体基板構造体1を用いてMOSキャパシタを製造することもできる。MOSキャパシタでは、歩留まり及び信頼性を向上させることができる。
Further, for example, although illustration is omitted, a MOS capacitor can also be manufactured using the
また、図示は省略するが、本技術を適用した一実施の形態に係る半導体基板構造体1を用いてバイポーラトランジスタを製造することもできる。その他、実施形態に係る半導体基板構造体1は、SiC-pnダイオード、SiC絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)、SiC相補型MOSFET等の製造に用いることもできる。
Moreover, although illustration is omitted, a bipolar transistor can also be manufactured using the
本技術を適用した一実施の形態に係る半導体基板構造体(ウェハ)1の模式的鳥瞰構成は、図17(a)に示すように、基板10と、基板10と接合されるエピタキシャル成長層12とを備え、基板10とエピタキシャル成長層は、常温接合により接合される。ここで、常温接合には、表面活性化接合、プラズマ活性化接合、及び原子拡散接合から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類が含まれる。
A schematic bird's-eye view configuration of a semiconductor substrate structure (wafer) 1 according to an embodiment to which the present technology is applied is, as shown in FIG. and the
また、基板10とエピタキシャル成長層12は、拡散接合により接合されても良い。
Also, the
常温接合を利用する場合は、基板表面の表面粗さRaを約1nm以下にする。その結果、組成が異なる接合界面層(AIL)14の厚さは、約1nm~10μm程度とする。 When using room temperature bonding, the surface roughness Ra of the substrate surface is set to about 1 nm or less. As a result, the thickness of the bonding interface layer (AIL) 14 having different compositions is set to approximately 1 nm to 10 μm.
拡散接合を利用する際は、材料や接合温度により、基板表面の表面粗さは粗くても良い。原子拡散を利用するために原子拡散して組成勾配が異なる接合界面層(AIL)14の厚さは、約1nm~10μm程度である。 When diffusion bonding is used, the surface roughness of the substrate surface may be rough depending on the material and bonding temperature. The thickness of the bonding interface layer (AIL) 14 having different composition gradients due to atomic diffusion is about 1 nm to 10 μm.
エピタキシャル成長層12は、IV族元素半導体、III-V族化合物半導体、及びII-VI族化合物半導体の群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類を備えていても良い。
The
エピタキシャル成長層12は、シリコンカーバイド、窒化ガリウム、シリコン、窒化アルミニウム、及び酸化ガリウムの群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類を備えていても良い。
The
また、SiCエピタキシャル成長層としては、4H-SiC、6H-SiC、2H-SiC、若しくは3C-SiCのいずれかの材料で構成されていても良い。 Also, the SiC epitaxial growth layer may be made of any one of 4H-SiC, 6H-SiC, 2H-SiC, and 3C-SiC.
基板10は、焼結体、BN、AlN、Al2O3、Ga2O3、ダイヤモンド、カーボン、及びグラファイトの群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類を備えていても良い。
The
ここで、焼結体は、IV族元素半導体、III-V族化合物半導体、及びII-VI族化合物半導体の群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類の焼結体を備えていても良い。また、焼結体は、シリコンカーバイド、窒化ガリウム、シリコン、窒化アルミニウム、及び酸化ガリウムの群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類の焼結体を備えていても良い。 Here, the sintered body may include at least one type or a plurality of types of sintered bodies selected from the group of IV group element semiconductors, III-V group compound semiconductors, and II-VI group compound semiconductors. Also, the sintered body may comprise at least one or a plurality of sintered bodies selected from the group consisting of silicon carbide, gallium nitride, silicon, aluminum nitride, and gallium oxide.
SiCエピタキシャル成長層12は、例えば、4H-SiCからなり、4度未満のオフ角を備えていても良い。
The SiC
基板(SiC焼結体)10の厚さは、例えば、約200μm~約500μmであり、SiCエピタキシャル成長層12の厚さは、例えば、約4μm~約100μmである。
The thickness of the substrate (SiC sintered body) 10 is, for example, approximately 200 μm to approximately 500 μm, and the thickness of the SiC
本技術を適用した一実施の形態に係る半導体基板構造体(ウェハ)1の模式的鳥瞰構成(接合界面層を備える例)は、図17(b)に示すように、基板10と、基板10と接合されるエピタキシャル成長層12とを備え、基板とエピタキシャル成長層は、接合界面層14を介して接合される。
As shown in FIG. 17B, a schematic bird's-eye view configuration (an example including a bonding interface layer) of a semiconductor substrate structure (wafer) 1 according to an embodiment to which the present technology is applied includes a
ここで、接合界面層14は、金属層を備えていても良い。
Here, the
ここで、金属層は、Al、Co、Ni、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、及びAuの群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類を備えていても良い。 Here, the metal layer is at least one or more selected from the group of Al, Co, Ni, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, and Au. may be provided.
接合界面層14は、IV族元素半導体、III-V族化合物半導体、及びII-VI族化合物半導体の群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類のアモルファスを備えていても良い。
The
また、接合界面層は、シリコンカーバイド、窒化ガリウム、シリコン、窒化アルミニウム、及び酸化ガリウムの群から選ばれる少なくとも1種類もしくは複数種類のアモルファスを備えていても良い。 Also, the bonding interface layer may comprise at least one or a plurality of amorphous materials selected from the group consisting of silicon carbide, gallium nitride, silicon, aluminum nitride, and gallium oxide.
(SiCエピタキシャルウェハ)
SiCエピタキシャル成長層12は、例えば、4H-SiCからなり、4度未満のオフ角を備えていても良い。基板(SiC焼結体)10の厚さは、例えば、約200μm~約500μmであり、SiCエピタキシャル成長層12の厚さは、例えば、約4μm~約100μmである。
(SiC epitaxial wafer)
The SiC
(結晶構造例)
SiCエピタキシャル成長層12に適用可能な4H-SiC結晶のユニットセルの模式的鳥瞰構成は、図18(a)に示すように表され、4H-SiC結晶の2層部分の模式的構成は、図18(b)に示すように表され、4H-SiC結晶の4層部分の模式的構成は、図18(c)に示すように表される。
(Crystal structure example)
A schematic bird's-eye view configuration of a 4H—SiC crystal unit cell applicable to the SiC
また、図18(a)に示す4H-SiCの結晶構造のユニットセルを(0001)面の真上から見た模式的構成は、図19に示すように表される。 FIG. 19 shows a schematic configuration of the unit cell of the 4H—SiC crystal structure shown in FIG. 18(a) viewed from directly above the (0001) plane.
図18(a)~図18(c)に示すように、4H-SiCの結晶構造は、六方晶系で近似することができ、1つのSi原子に対して4つのC原子が結合している。4つのC原子は、Si原子を中央に配置した正四面体の4つの頂点に位置している。これらの4つのC原子は、1つのSi原子がC原子に対して[0001]軸方向に位置し、他の3つのC原子がSi原子に対して[000-1]軸側に位置している。図18(a)において、オフ角θは例えば、約4度以下である。 As shown in FIGS. 18(a) to 18(c), the crystal structure of 4H—SiC can be approximated by a hexagonal system, and four C atoms are bonded to one Si atom. . The four C atoms are located at the four vertices of a regular tetrahedron centered on the Si atom. These four C atoms are arranged such that one Si atom is located on the [0001] axis direction with respect to the C atom and the other three C atoms are located on the [000-1] axis side with respect to the Si atom. there is In FIG. 18(a), the off angle θ is, for example, about 4 degrees or less.
[0001]軸及び[000-1]軸は六角柱の軸方向に沿い、この[0001]軸を法線とする面(六角柱の頂面)が(0001)面(Si面)である。一方、[000-1]軸を法線とする面(六角柱の下面)が(000-1)面(C面)である。 The [0001] axis and the [000-1] axis are along the axial direction of the hexagonal prism, and the plane normal to the [0001] axis (the top surface of the hexagonal prism) is the (0001) plane (Si plane). On the other hand, the plane normal to the [000-1] axis (the lower surface of the hexagonal prism) is the (000-1) plane (C plane).
また、[0001]軸に垂直であり、かつ(0001)面の真上から見た場合において六角柱の互いに隣り合わない頂点を通る方向がそれぞれ、a1軸[2-1-10]、a2軸[-12-10]及びa3軸[-1-120]である。 In addition, the directions that are perpendicular to the [0001] axis and that pass through non-adjacent vertices of the hexagonal prism when viewed from directly above the (0001) plane are the a1 axis [2-1-10] and the a2 axis, respectively. [-12-10] and a3 axis [-1-120].
図19に示すように、a1軸とa2軸との間の頂点を通る方向が[11-20]軸であり、a2軸とa3軸との間の頂点を通る方向が[-2110]軸であり、a3軸とa1軸との間の頂点を通る方向が[1-210]軸である。 As shown in FIG. 19, the direction passing through the vertices between the a1 and a2 axes is the [11-20] axis, and the direction passing through the vertices between the a2 and a3 axes is the [-2110] axis. , and the direction passing through the vertex between the a3 axis and the a1 axis is the [1-210] axis.
六角柱の各頂点を通る上記6本の軸の各間において、その両側の各軸に対して30°の角度で傾斜していて、六角柱の各側面の法線となる軸がそれぞれ、a1軸と[11-20]軸との間から時計回りに順に、[10-10]軸、[1-100]軸、[0-110]軸、[-1010]軸、[-1100]軸及び[01-10]軸である。これらの軸を法線とする各面(六角柱の側面)は、(0001)面及び(000-1)面に対して直角な結晶面である。 Between each of the six axes passing through each vertex of the hexagonal prism, the axes that are inclined at an angle of 30° with respect to the axes on both sides thereof and that are normal to each side surface of the hexagonal prism are respectively a1 [10-10] axis, [1-100] axis, [0-110] axis, [-1010] axis, [-1100] axis and [01-10] axis. Each plane (side surface of the hexagonal prism) normal to these axes is a crystal plane perpendicular to the (0001) plane and the (000-1) plane.
本実施の形態に係る半導体基板構造体を備えるパワー半導体装置は、SiC系、Si系、GaN系、AlN系、酸化ガリウム系のIGBT、ダイオード、MOSFET、サイリスタのいずれかを備えていても良い。 A power semiconductor device including the semiconductor substrate structure according to the present embodiment may include any one of SiC-based, Si-based, GaN-based, AlN-based, and gallium oxide-based IGBTs, diodes, MOSFETs, and thyristors.
本実施の形態に係る半導体基板構造体を備えるパワー半導体装置は、ワンインワンモジュール、ツーインワンモジュール、フォーインワンモジュール、シックスインワンモジュール、セブンインワンモジュール、エイトインワンモジュール、トゥエルブインワンモジュール、又はフォーティーンインワンモジュールのいずれかの構成を備えていても良い。 A power semiconductor device including a semiconductor substrate structure according to the present embodiment can be any one of a one-in-one module, a two-in-one module, a four-in-one module, a six-in-one module, a seven-in-one module, an eight-in-one module, a twelve-in-one module, and a four-in-one module. It may be provided with the following configuration.
本実施の形態によれば、高温下でも安定な界面構造を有する半導体基板構造体及びこの半導体基板構造体を備えるパワー半導体装置を提供することができる。 According to this embodiment, it is possible to provide a semiconductor substrate structure having a stable interface structure even at high temperatures, and a power semiconductor device having this semiconductor substrate structure.
本実施の形態によれば、材料の制約を無くすことができ、低コスト化や所望の物性を獲得可能な半導体基板構造体及びこの半導体基板構造体を備えるパワー半導体装置を提供することができる。 According to the present embodiment, it is possible to provide a semiconductor substrate structure capable of eliminating restrictions on materials, reducing costs, and achieving desired physical properties, and a power semiconductor device having this semiconductor substrate structure.
本実施の形態に係る半導体基板構造体によれば、SiC単結晶基板上にSiCエピタキシャル成長層を形成する代わりに、常温接合技術や拡散接合技術を用いて、任意の基板とSiCエピタキシャル成長層とを貼り合わせて接合させるため、エピタキシャル成長層と基板との組合せの範囲を広げることができる。 According to the semiconductor substrate structure according to the present embodiment, instead of forming the SiC epitaxial growth layer on the SiC single crystal substrate, room temperature bonding technology or diffusion bonding technology is used to bond an arbitrary substrate and the SiC epitaxial growth layer. Because they are bonded together, the range of combinations of epitaxially grown layers and substrates can be expanded.
本実施の形態に係る半導体基板構造体によれば、基板材料としては、高コストなSiC単結晶基板の代わりに例えば、低コストなSiC多結晶基板やカーボン基板を利用可能である。 According to the semiconductor substrate structure according to the present embodiment, as a substrate material, for example, a low cost SiC polycrystalline substrate or a carbon substrate can be used instead of a high cost SiC single crystal substrate.
また、本実施の形態に係る半導体基板構造体によれば、所望の特性を有する基板とSiCエピタキシャル成長層との組合せが可能となるので、パワー半導体装置の特性を向上可能である。具体的には、熱膨張係数や熱伝導率や電気伝導率や機械的特性を所望の組合せにすることができるため、パワー半導体装置のスイッチング特性や、耐熱性や機械的信頼性を向上可能である。 Moreover, according to the semiconductor substrate structure according to the present embodiment, it is possible to combine a substrate having desired characteristics and a SiC epitaxial growth layer, so that the characteristics of the power semiconductor device can be improved. Specifically, since the coefficient of thermal expansion, thermal conductivity, electrical conductivity, and mechanical properties can be combined as desired, the switching properties, heat resistance, and mechanical reliability of power semiconductor devices can be improved. be.
また、本実施の形態に係る半導体基板構造体及びこの半導体基板構造体を備えるパワー半導体装置によれば、常温接合技術や拡散接合技術を用いて、任意の基板と完成したSiCエピタキシャル成長層とを貼り合わせて接合させるため、工程の期間短縮が可能である。また、任意の基板と完成したSiCエピタキシャル成長層とを組合せることができるので、製造歩留まりを向上可能である。 Further, according to the semiconductor substrate structure and the power semiconductor device having the semiconductor substrate structure according to the present embodiment, the room temperature bonding technique or the diffusion bonding technique is used to bond an arbitrary substrate and the completed SiC epitaxial growth layer. Since they are joined together, the process period can be shortened. Also, since any substrate can be combined with the completed SiC epitaxial growth layer, the manufacturing yield can be improved.
[その他の実施の形態]
上記のように、いくつかの実施の形態について記載したが、開示の一部をなす論述及び図面は例示的なものであり、限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
[Other embodiments]
As noted above, although several embodiments have been described, the discussion and drawings forming part of the disclosure are to be understood as illustrative and not limiting. Various alternative embodiments, implementations and operational techniques will become apparent to those skilled in the art from this disclosure.
このように、本実施の形態は、ここでは記載していない様々な実施の形態等を含む。 Thus, this embodiment includes various embodiments and the like that are not described here.
本実施の形態の半導体基板構造体及びこの半導体基板構造体を備えるパワー半導体装置は、IGBTモジュール、ダイオードモジュール、MOSモジュール(Si、SiC、GaN、AlN、酸化ガリウム)等の各種の半導体モジュール技術に利用することができ、電気自動車(ハイブリッド車を含む)・電車・産業用ロボット等の動力源として利用される電動モータを駆動するインバータ回路用パワーモジュール、また、太陽電池・風力発電機その他の発電装置(とくに自家発電装置)が発生する電力を商用電源の電力に変換するインバータ回路用パワーモジュール等幅広い応用分野に適用可能である。 The semiconductor substrate structure of the present embodiment and the power semiconductor device having this semiconductor substrate structure can be applied to various semiconductor module technologies such as IGBT modules, diode modules, and MOS modules (Si, SiC, GaN, AlN, gallium oxide). Power modules for inverter circuits that drive electric motors used as power sources for electric vehicles (including hybrid vehicles), trains, industrial robots, etc., solar cells, wind power generators, and other power generation It can be applied to a wide range of application fields such as a power module for an inverter circuit that converts the power generated by a device (especially a private power generator) into the power of a commercial power supply.
1…半導体基板構造体、10…基板、10GF…グラファイト基板、10SB…SiC焼結体、12…SiCエピタキシャル成長層、14・・・接合界面層、14S…接合界面層(アモルファスSiC)、14M…接合界面層(金属層)、21…パワー半導体装置(SiC-SBD)、31…パワー半導体装置(SiC-TMOSFET)、パワー半導体装置(SiC-MOSFET)、500…多結晶体(SiC焼結体)製造装置、940…SiC多結晶体材料、GS(GS1・GS2・GS3・…・GSn)…グラファイトシート、S…ソース端子、D…ドレイン端子、G…ゲート端子、A…アノード端子、K…カソード端子
REFERENCE SIGNS
Claims (10)
前記基板と前記エピタキシャル成長層のそれぞれの表面を真空中でエッチングして、各表面に結合手を持った原子を露出させることと、
前記基板と前記エピタキシャル成長層とを真空中で常温接合することと
を有する、半導体基板構造体の製造方法。 providing a substrate and an epitaxially grown layer;
etching the respective surfaces of the substrate and the epitaxially grown layer in a vacuum to expose atoms having bonds on each surface;
A method for manufacturing a semiconductor substrate structure, comprising: bonding the substrate and the epitaxially grown layer at room temperature in a vacuum.
前記基板と前記エピタキシャル成長層のそれぞれの表面を密着させることと、
互いに密着させた前記基板と前記エピタキシャル成長層とを真空または不活性ガス中の制御された雰囲気中で、加熱・加圧して拡散接合することと
を有する、半導体基板構造体の製造方法。 providing a substrate and an epitaxially grown layer;
bringing the respective surfaces of the substrate and the epitaxial growth layer into close contact;
A method for fabricating a semiconductor substrate structure, comprising heating and pressurizing the substrate and the epitaxial growth layer, which are brought into close contact with each other, in a controlled atmosphere of vacuum or inert gas to diffusion bond them.
前記基板と、
前記基板と接合される前記エピタキシャル成長層と
を備える、半導体基板構造体。 A semiconductor substrate structure manufactured by the manufacturing method according to claim 1,
the substrate;
and said epitaxially grown layer bonded to said substrate.
前記基板と、
前記基板と接合される前記エピタキシャル成長層と
を備える、半導体基板構造体。 A semiconductor substrate structure manufactured by the manufacturing method according to claim 5,
the substrate;
and said epitaxially grown layer bonded to said substrate.
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