JP6387375B2 - 半導体基板 - Google Patents
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Description
界面層の厚さは0.25ナノメートル以上であってもよい。
図2に、本実施例に係る接合基板10の斜視図を示す。接合基板10は略円盤状に形成されている。接合基板10は、下側に配置された支持基板11と、支持基板11の上面に貼り合わされた単結晶層13とを備えている。単結晶層13は、例えば、化合物半導体(例:6H−SiC、4H−SiC、GaN、AlN)の単結晶によって形成されていてもよい。また例えば、単元素半導体(例:Si、C)の単結晶によって形成されていてもよい。
本実施例に係る接合基板10の製造方法を、図1〜図8を用いて説明する。本実施例では、例として、支持基板11が多結晶3C−SiCであり、単結晶層13が単結晶4H−SiCである場合を説明する。また、本明細書に記載の製造フローを、水素原子のアブレーションによる剥離技術を用いて実施する場合を説明する。
なお、SiCの原子密度は、9.6×1022(atoms/cm3)程度であるため、1×1021(atoms/cm3)の窒素濃度は、1(atomic%)の窒素原子の比率に対応する。また、1×1022(atoms/cm3)の窒素濃度は、10(atomic%)の窒素原子の比率に対応する。
ステップS1で窒素の導入量を変化させた場合における界面抵抗の変化を、図9を用いて説明する。測定対象は、本明細書に記載の接合方法により接合された、4H−SiCの単結晶層13および多結晶3C−SiCの支持基板11である。図9において、縦軸は界面抵抗(Ω・cm2)である。横軸は、単結晶層13と支持基板11の界面における窒素濃度(atoms/cm3)である。また、目標とする界面抵抗値を、目標抵抗値A1と定義している。
また、TEMを用いて、界面層13cの厚さを測定した。ステップS1で導入される窒素の量を変化させた場合における、界面層13cの厚さの変化を測定した。界面層13cの窒素濃度が1×1022(atoms/cm3)である場合には、界面層13cの厚さは3.6〜3.9(ナノメートル)程度であった。なお、界面層13cの厚さを決定するパラメータは、窒素の導入量に限られず、多数存在する。例えば、窒素を導入する際のエネルギー量によっても、界面層13cの厚さは変化する。従って、上記の界面層13cの厚さは、一例である。
本明細書に記載されている接合方法で作成された接合基板10の、界面層13cにおける、窒素濃度プロファイルを分析した。分析に用いられた接合基板10は、多結晶3C−SiCの支持基板11と4H−SiCの単結晶層13とを、界面層13cを介して接合させた基板である。また、界面層13cの窒素濃度が1×1022(atoms/cm3)である場合の窒素濃度プロファイルを分析した。 界面層13cの厚さは3.6〜3.9ナノメートルの範囲内であった。
多結晶3C−SiCの支持基板11と4H−SiCの単結晶層13とを、界面層13cを介して接合させることができる。界面層13cは、通常用いられる条件を超えて窒素が過剰に導入されていることで、化学組成が、炭化ケイ素(SiC)から、炭素、シリコンおよび窒素を含んだ複合材料へ変化している層である。また、結晶構造が、SiCから変化している層である。これにより、多結晶3C−SiCの支持基板11と、4H−SiCの単結晶層13とを直接に接合させる場合に比して、界面抵抗を小さくすることができる。
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
Claims (11)
- 単結晶SiC基板と、多結晶SiC基板と、を備える半導体基板であって、
前記単結晶SiC基板と前記多結晶SiC基板とが界面層を介して接合しており、
前記界面層は炭素およびシリコンを含んだ複合材料であり、
前記界面層は、1×1021(atoms/cm3)以上のシリコン(Si)原子を含んでおり、
前記複合材料の元素の組成比において、シリコンの割合が炭素よりも多いことを特徴とする半導体基板。 - 単結晶SiC基板と、多結晶SiC基板と、を備える半導体基板であって、
前記単結晶SiC基板と前記多結晶SiC基板とが界面層を介して接合しており、
前記界面層は炭素およびシリコンを含んだ複合材料であり、
前記界面層は、1×1021(atoms/cm3)以上の炭素(C)原子を含んでおり、
前記複合材料の元素の組成比において、炭素の割合がシリコンよりも多いことを特徴とする半導体基板。 - 前記界面層の厚さは0.25ナノメートル以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体基板。
- 前記界面層は炭素、シリコンおよび窒素を含んだ複合材料であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の半導体基板。
- 前記界面層は、炭素、シリコンおよびリンを含んだ複合材料であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の半導体基板。
- 前記界面層は1×1022(atoms/cm3)以上の前記シリコン原子を含んでいることを特徴とする請求項1に記載の半導体基板。
- 前記界面層の元素の組成比において、前記シリコン原子の比率は10(atomic%)以上であることを特徴とする請求項1または6に記載の半導体基板。
- 前記界面層は1×1022(atoms/cm3)以上の前記炭素原子を含んでいることを特徴とする請求項2に記載の半導体基板。
- 前記界面層の元素の組成比において、前記炭素原子の比率は10(atomic%)以上であることを特徴とする請求項2または8に記載の半導体基板。
- 前記単結晶SiC基板は、4H−SiCであることを特徴とする請求項1〜9の何れか1項に記載の半導体基板。
- 前記多結晶SiC基板は、3C−SiCであることを特徴とする請求項1〜10の何れか1項に記載の半導体基板。
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