JP7460694B2 - 複合基板、複合基板作成方法、半導体デバイス、および電子デバイス - Google Patents
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Description
図5Aに示すように、本出願の本実施形態は、以下のステップを含む複合基板作成方法を提供する。
単結晶炭化ケイ素インゴット10の後面a1が第2の炭化ケイ素層30の前面b2に直接結合されて、第1の複合構造Q1が形成される。
実施例1と比較すると、実施例2の違いは、第1の炭化ケイ素層11と第2の炭化ケイ素層30とが、遷移層42を使用して結合されることである。
2 半導体層
3 ウェル領域
4 ソース領域
5 接触領域
6 絶縁膜
7 層間絶縁膜
10 単結晶炭化ケイ素インゴット
11 第1の炭化ケイ素層
12 残りの単結晶炭化ケイ素インゴット
20 欠陥層
21 損傷層
30 第2の炭化ケイ素層
41 第1の結合層
42 遷移層
43 第2の結合層
44 第3の結合層
50 炭素保護膜
Q1 第1の複合構造
Q2 第2の複合構造
Q3 第3の複合構造
Claims (16)
- 複合基板であって、
第1の炭化ケイ素層であって、前記第1の炭化ケイ素層の材料は単結晶炭化ケイ素を含む、第1の炭化ケイ素層と、
前記第1の炭化ケイ素層に結合された第2の炭化ケイ素層であって、前記第2の炭化ケイ素層の少なくとも一部の欠陥密度が前記第1の炭化ケイ素層の欠陥密度より高い、第2の炭化ケイ素層と
を含み、
前記第1の炭化ケイ素層が、前記第2の炭化ケイ素層に直接結合され、
前記第1の炭化ケイ素層を前記第2の炭化ケイ素層に直接結合して形成された第1の結合層の厚さが5 nm以下である、
複合基板。 - 複合基板であって、
第1の炭化ケイ素層であって、前記第1の炭化ケイ素層の材料は単結晶炭化ケイ素を含む、第1の炭化ケイ素層と、
前記第1の炭化ケイ素層に結合された第2の炭化ケイ素層であって、前記第2の炭化ケイ素層の少なくとも一部の欠陥密度が前記第1の炭化ケイ素層の欠陥密度より高い、第2の炭化ケイ素層と、
遷移層であって、前記遷移層は、前記第1の炭化ケイ素層と前記第2の炭化ケイ素層との間に配置され、前記第1の炭化ケイ素層と前記第2の炭化ケイ素層とは、前記遷移層を使用して結合される、遷移層と、
を含む、複合基板。 - 前記第1の炭化ケイ素層を前記遷移層に結合することによって第2の結合層が形成され、前記第2の炭化ケイ素層を前記遷移層に結合することによって第3の結合層が形成され、
前記遷移層、前記第2の結合層、および前記第3の結合層の厚さの合計は100 nm以下である、請求項2に記載の複合基板。 - 前記第2の炭化ケイ素層から離れた前記第1の炭化ケイ素層の表面の粗さが0.5 nm以下である、請求項1または2に記載の複合基板。
- 前記第2の炭化ケイ素層の材料が、単結晶炭化ケイ素または多結晶炭化ケイ素を含む、請求項1または2に記載の複合基板。
- 前記第1の炭化ケイ素層の厚さは350μm以下であり、
かつ/または
前記第2の炭化ケイ素層の厚さは3000μm以下である、
請求項1または2に記載の複合基板。 - 複合基板作成方法であって、
単結晶炭化ケイ素インゴットに、前記単結晶炭化ケイ素インゴットの後面から水素イオン注入を行うステップであって、その結果、注入されたイオンが予め設定された深さに達して、前記予め設定された深さで欠陥層を形成し、前記単結晶炭化ケイ素インゴットの前記後面に面している前記欠陥層側に、第1の炭化ケイ素層が形成される、ステップと、
第1の複合構造を形成するために、前記単結晶炭化ケイ素インゴットの前記後面を第2の炭化ケイ素層の前面に結合するステップであって、前記第2の炭化ケイ素層の少なくとも一部の欠陥密度は、前記第1の炭化ケイ素層の欠陥密度より高い、ステップと、
前記第1の複合構造で第1のアニーリング処理を行うステップであって、その結果、前記第1の炭化ケイ素層が前記欠陥層に沿って剥離されて第2の複合構造を形成し、前記第2の複合構造は、前記欠陥層から分離された損傷層と、結合された前記第1の炭化ケイ素層および前記第2の炭化ケイ素層とを含む、ステップと、
前記損傷層を除去して第3の複合構造を形成するために、前記第2の炭化ケイ素層から離れた前記第1の炭化ケイ素層の表面に表面処理を行う、ステップと、
前記第1の炭化ケイ素層への水素イオン注入によって生じた欠陥を修復するため、かつ前記複合基板を形成するために、前記第3の複合構造で第2のアニーリング処理を行うステップであって、前記第2のアニーリング処理のアニーリング温度は、前記第1のアニーリング処理のアニーリング温度より高い、ステップと
を含み、
前記単結晶炭化ケイ素インゴットの前記後面を第2の炭化ケイ素層の前面に結合する前記ステップが、
前記単結晶炭化ケイ素インゴットの前記後面または前記第2の炭化ケイ素層の前記前面に遷移層を形成する、ステップと、
前記遷移層を使用して、前記単結晶炭化ケイ素インゴットの前記後面を前記第2の炭化ケイ素層の前記前面に結合する、ステップと、をさらに含み、
前記複合基板が、前記第1の炭化ケイ素層と前記第2の炭化ケイ素層との間に配置された前記遷移層をさらに含む、
方法。 - 複合基板作成方法であって、
単結晶炭化ケイ素インゴットに、前記単結晶炭化ケイ素インゴットの後面から水素イオン注入を行うステップであって、その結果、注入されたイオンが予め設定された深さに達して、前記予め設定された深さで欠陥層を形成し、前記単結晶炭化ケイ素インゴットの前記後面に面している前記欠陥層側に、第1の炭化ケイ素層が形成される、ステップと、
第1の複合構造を形成するために、前記単結晶炭化ケイ素インゴットの前記後面を第2の炭化ケイ素層の前面に結合するステップであって、前記第2の炭化ケイ素層の少なくとも一部の欠陥密度は、前記第1の炭化ケイ素層の欠陥密度より高い、ステップと、
前記第1の複合構造で第1のアニーリング処理を行うステップであって、その結果、前記第1の炭化ケイ素層が前記欠陥層に沿って剥離されて第2の複合構造を形成し、前記第2の複合構造は、前記欠陥層から分離された損傷層と、結合された前記第1の炭化ケイ素層および前記第2の炭化ケイ素層とを含む、ステップと、
前記損傷層を除去して第3の複合構造を形成するために、前記第2の炭化ケイ素層から離れた前記第1の炭化ケイ素層の表面に表面処理を行う、ステップと、
前記第1の炭化ケイ素層への水素イオン注入によって生じた欠陥を修復するため、かつ前記複合基板を形成するために、前記第3の複合構造で第2のアニーリング処理を行うステップであって、前記第2のアニーリング処理のアニーリング温度は、前記第1のアニーリング処理のアニーリング温度より高い、ステップと
を含み、
前記単結晶炭化ケイ素インゴットの前記後面を第2の炭化ケイ素層の前面に結合する前記ステップが、
前記単結晶炭化ケイ素インゴットの前記後面を前記第2の炭化ケイ素層の前記前面に直接結合するステップ
を含む、方法。 - 前記第3の複合構造に第2のアニーリング処理を行う前記ステップの前に、前記作成方法が、
前記第2の炭化ケイ素層から離れた前記第1の炭化ケイ素層の前記表面に、炭素保護膜を形成するステップをさらに含み、
前記第3の複合構造に前記第2のアニーリング処理を行う前記ステップの後で、前記作成方法が、
前記炭素保護膜を除去するステップをさらに含む、
請求項7または8に記載の複合基板作成方法。 - 前記単結晶炭化ケイ素インゴットの格子方向が、<0001>格子方向から、0°以上かつ8°以下の範囲で偏向され、
かつ/または
水素イオン注入のエネルギーが100 keV以上であり、水素イオン注入のドーズ量は1e16 cm-2以上であり、水素イオン注入の角度は5°以上かつ45°以下の範囲内である、
請求項7または8に記載の複合基板作成方法。 - 前記損傷層を除去するために、前記第2の炭化ケイ素層から離れた前記第1の炭化ケイ素層の表面に表面処理を行う前記ステップが、
前記損傷層を除去するために、湿式クリーニング、プラズマ活性化、高温アニーリング、化学的機械研磨、機械研磨、反応性イオンエッチング、イオンビームエッチング、またはイオンビーム斜入射研磨のうちの少なくとも1つを使用して、前記第2の炭化ケイ素層から離れた前記第1の炭化ケイ素層の前記表面に処理を行うステップを含む、
請求項7または8に記載の複合基板作成方法。 - 前記単結晶炭化ケイ素インゴットの前記後面を第2の炭化ケイ素層の前面に結合する前記ステップの前に、前記作成方法が、
前記単結晶炭化ケイ素インゴットの前記後面に表面処理を行うステップであって、その結果、前記単結晶炭化ケイ素インゴットの前記後面の粗さが0.5 nm以下になる、ステップ、
および/または
前記第2の炭化ケイ素層の前記前面に表面処理を行うステップであって、その結果、前記第2の炭化ケイ素層の前記前面の粗さが0.5 nm以下になる、ステップと、を含む、
請求項7または8に記載の複合基板作成方法。 - 前記第1のアニーリング処理の前記アニーリング温度が1000℃以上であり、前記第2のアニーリング処理の前記アニーリング温度が1200℃以上である、請求項7または8に記載の複合基板作成方法。
- 前記第1のアニーリング処理のアニーリング環境が、N2、Ar、またはH2のうちの少なくとも1つであり、
前記第2のアニーリング処理のアニーリング環境が、真空、N2、Ar、またはC含有ガスのうちの少なくとも1つである、
請求項7または8に記載の複合基板作成方法。 - 複合基板とスイッチ機能アセンブリとを備える半導体デバイスであって、前記複合基板は、
第1の炭化ケイ素層であって、前記第1の炭化ケイ素層の材料は単結晶炭化ケイ素を含む、第1の炭化ケイ素層と、
前記第1の炭化ケイ素層に結合された第2の炭化ケイ素層であって、前記第2の炭化ケイ素層の少なくとも一部の欠陥密度が前記第1の炭化ケイ素層の欠陥密度より高い、第2の炭化ケイ素層とを含み、
前記第1の炭化ケイ素層が、前記第2の炭化ケイ素層に直接結合され、
前記第1の炭化ケイ素層を前記第2の炭化ケイ素層に直接結合して形成された第1の結合層の厚さが5 nm以下であり、
前記スイッチ機能アセンブリが前記複合基板に配置される、
半導体デバイス。 - 複合基板とスイッチ機能アセンブリとを備える半導体デバイスであって、前記複合基板は、
第1の炭化ケイ素層であって、前記第1の炭化ケイ素層の材料は単結晶炭化ケイ素を含む、第1の炭化ケイ素層と、
前記第1の炭化ケイ素層に結合された第2の炭化ケイ素層であって、前記第2の炭化ケイ素層の少なくとも一部の欠陥密度が前記第1の炭化ケイ素層の欠陥密度より高い、第2の炭化ケイ素層と、
遷移層であって、前記遷移層は、前記第1の炭化ケイ素層と前記第2の炭化ケイ素層との間に配置され、前記第1の炭化ケイ素層と前記第2の炭化ケイ素層とは、前記遷移層を使用して結合される、遷移層と、
を含み、
前記スイッチ機能アセンブリが前記複合基板に配置される、
半導体デバイス。
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