WO2011065122A9 - 半導体基板の製造方法 - Google Patents

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真 原田
太郎 西口
恭子 沖田
靖生 並川
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住友電気工業株式会社
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    • H01L29/1608—Silicon carbide

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor substrate, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor substrate including a silicon carbide substrate.
  • SiC substrates are being adopted as semiconductor substrates used in the manufacture of semiconductor devices.
  • SiC has a larger band gap than Si (silicon) which is more commonly used. Therefore, a semiconductor device using a SiC substrate has advantages such as high breakdown voltage, low on-resistance, and small deterioration in characteristics under a high temperature environment.
  • Patent Document 1 a SiC substrate of 76 mm (3 inches) or more can be manufactured.
  • the size of the SiC substrate is industrially limited to about 100 mm (4 inches), and therefore there is a problem that a semiconductor device cannot be efficiently manufactured using a large substrate.
  • the above-described problem becomes particularly serious when the characteristics of a plane other than the (0001) plane are used. This will be described below.
  • a SiC substrate with few defects is usually manufactured by cutting out from an SiC ingot obtained by (0001) plane growth in which stacking faults are unlikely to occur. For this reason, the SiC substrate having a plane orientation other than the (0001) plane is cut out non-parallel to the growth plane. For this reason, it is difficult to ensure a sufficient size of the substrate, or many portions of the ingot cannot be used effectively. For this reason, it is particularly difficult to efficiently manufacture a semiconductor device using a surface other than the (0001) surface of SiC.
  • this semiconductor substrate a gap is formed between adjacent SiC substrates.
  • foreign matter tends to accumulate during the manufacturing process of the semiconductor device using this semiconductor substrate.
  • This foreign material is, for example, a cleaning liquid or an abrasive used in the manufacturing process of the semiconductor device, or dust in the atmosphere.
  • Such foreign matters cause a decrease in manufacturing yield, and as a result, there is a problem in that the manufacturing efficiency of the semiconductor device decreases.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor substrate that is large in size and capable of manufacturing a semiconductor device with a high yield.
  • the manufacturing method of the semiconductor substrate of this invention has the following processes.
  • a plurality of silicon carbide substrates having first and second silicon carbide substrates and a support portion are prepared.
  • the first silicon carbide substrate includes a first back surface facing the support portion and located on one plane, a first surface facing the first back surface, a first back surface, and a first surface. And a first side surface to be connected.
  • the second silicon carbide substrate has a second back surface facing the support portion and located on one plane, a second surface facing the second back surface, a second back surface, and a second surface. And a second side to be connected.
  • the second side surface is arranged such that a gap having an opening between the first and second surfaces is formed between the first side surface and the second side surface.
  • the support portion and the first and second silicon carbide substrates are heated so that a joint that closes the opening is formed.
  • the process of heating has the following processes.
  • the temperature of the first radiation surface facing the plurality of silicon carbide substrates in the first space extending from the plurality of silicon carbide substrates in a direction perpendicular to one plane and away from the support portion is the first temperature. Is done.
  • the temperature of the second radiation surface facing the support portion is higher than the first temperature. 2 temperature.
  • the temperature of the third radiation surface facing the plurality of silicon carbide substrates is set to a third temperature lower than the second temperature.
  • the temperature of the third radiation surface facing the plurality of silicon carbide substrates in the third space is the third temperature lower than the second temperature, from the third radiation surface. Therefore, the disturbance of the temperature gradient along the gap caused by the temperature difference between the first and second radiation surfaces due to the heat radiation from the third radiation surface is reduced. As a result, the temperature gradient is more reliably formed, so that a sublimation that closes the opening of the gap can be generated more reliably. That is, the opening of the gap of the semiconductor substrate obtained by this manufacturing method is more reliably closed.
  • the semiconductor substrate can be easily enlarged by increasing the number of the plurality of silicon carbide substrates. Therefore, a semiconductor substrate that is large and capable of manufacturing a semiconductor device with a high yield can be obtained.
  • the third temperature is set lower than the first temperature.
  • the influence of the heat radiation from the third radiation surface to the gap is smaller than the heat radiation from the first radiation surface having the first temperature. Therefore, the disturbance of the temperature gradient due to heat radiation from the third radiation surface can be further reduced.
  • the step of preparing the plurality of silicon carbide substrates and the support portion is performed by preparing a composite substrate having the support portion and the first and second silicon carbide substrates. Each of the back surfaces of 2 is joined to the support part.
  • the above manufacturing method further includes a step of bonding each of the first and second back surfaces to the support portion.
  • the step of bonding each of the first and second back surfaces is performed simultaneously with the step of forming the bonding portion.
  • the support portion is made of silicon carbide.
  • the manufacturing method further includes a step of depositing a sublimate from the support portion on the joint portion in a gap having an opening blocked by the joint portion.
  • the step of depositing the sublimate from the support part on the joint part is performed so as to move the entire gap having the opening closed by the joint part into the support part.
  • the heating step is performed by a heat source arranged outside the third space.
  • the heat source is disposed in a space including the support portion among the spaces separated from each other by the third space.
  • the thermal conductivity of the material forming the third radiating surface is lower than the thermal conductivity of the material forming the second radiating surface.
  • the thermal conductivity of the material forming the third radiating surface is lower than the thermal conductivity of the material forming the first radiating surface.
  • the heating step is performed by first to third heating elements arranged in each of the first to third spaces.
  • the first to third heating elements are controlled independently of each other.
  • the method for manufacturing a semiconductor substrate further includes a step of polishing each of the first and second surfaces.
  • the first and second surfaces as the surface of the semiconductor substrate can be flat surfaces, so that a high-quality film can be formed on the flat surface of the semiconductor substrate.
  • each of the first and second back surfaces is a surface formed by slicing. That is, each of the first and second back surfaces is a surface formed by slicing and not polished thereafter. This provides relief on each of the first and second back surfaces. Therefore, the space in the concave and convex portions can be used as a gap in which the sublimation gas spreads when the support portion is provided on the first and second back surfaces by the sublimation method.
  • the heating step is performed in an atmosphere having a pressure higher than 10 ⁇ 1 Pa and lower than 10 4 Pa.
  • FIG. 2 is a schematic sectional view taken along line II-II in FIG. It is a top view which shows roughly the 1st process of the manufacturing method of the semiconductor substrate in Embodiment 1 of this invention.
  • FIG. 4 is a schematic sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3. It is sectional drawing which shows schematically the 2nd process of the manufacturing method of the semiconductor substrate in Embodiment 1 of this invention.
  • FIG. 6 is a partially enlarged view of FIG. 5. It is a schematic diagram for demonstrating the mode of the thermal radiation in the manufacturing method of the semiconductor substrate in Embodiment 1 of this invention.
  • FIG. 18 is a schematic sectional view taken along line XVIII-XVIII in FIG. It is a top view which shows roughly the structure of the semiconductor substrate in Embodiment 5 of this invention.
  • FIG. 20 is a schematic sectional view taken along line XX-XX in FIG. 19. It is sectional drawing which shows roughly 1 process of the manufacturing method of the semiconductor substrate in Embodiment 6 of this invention. It is sectional drawing which shows roughly 1 process of the manufacturing method of the semiconductor substrate in Embodiment 7 of this invention. It is sectional drawing which shows 1 process of the manufacturing method of the semiconductor substrate of the comparative example of Embodiment 7 of this invention. It is sectional drawing which shows roughly 1 process of the manufacturing method of the semiconductor substrate in Embodiment 8 of this invention. It is sectional drawing which shows roughly 1 process of the manufacturing method of the semiconductor substrate in Embodiment 9 of this invention.
  • the semiconductor substrate 80 a of the present embodiment has a support portion 30 and a supported portion 10 a supported by the support portion 30.
  • Supported portion 10a includes SiC substrates 11 to 19 (silicon carbide substrate).
  • the support part 30 connects the back surfaces of the SiC substrates 11 to 19 (the surface opposite to the surface shown in FIG. 1) to each other, whereby the SiC substrates 11 to 19 are fixed to each other.
  • Each of SiC substrates 11 to 19 has a surface exposed on the same plane.
  • each of SiC substrates 11 and 12 has first and second surfaces F1 and F2 (FIG. 2).
  • semiconductor substrate 80a has a larger surface than each of SiC substrates 11-19. Therefore, the semiconductor device can be manufactured more efficiently when the semiconductor substrate 80a is used than when each of the SiC substrates 11 to 19 is used alone.
  • the support portion 30 is preferably made of a material that can withstand a temperature of 1800 ° C. or higher, and is made of, for example, silicon carbide, carbon, or a high melting point metal.
  • the refractory metal include molybdenum, tantalum, tungsten, niobium, iridium, ruthenium, and zirconium. If silicon carbide is used as the material of support portion 30, the physical properties of support portion 30 can be made closer to SiC substrates 11 to 19.
  • a gap VDa exists between the SiC substrates 11 to 19, and the surface side (upper side in FIG. 2) of the gap VDa is closed by the joint portion BDa.
  • the joint portion BDa includes a portion located between the first and second surfaces F1 and F2, thereby smoothly connecting the first and second surfaces F1 and F2.
  • Composite substrate 80P includes support portion 30 and SiC substrate group 10 (a plurality of silicon carbide substrates).
  • SiC substrate group 10 includes SiC substrate 11 (first silicon carbide substrate) and SiC substrate 12 (second silicon carbide substrate).
  • SiC substrate 11 faces support portion 30 and is located on first plane PL1 (one plane), and is located on first plane PL1 and on second plane PL2 that faces first back face B1. And a first side surface S1 that connects the first back surface B1 and the first surface F1.
  • the first back surface B ⁇ b> 1 is joined to the support portion 30.
  • SiC substrate 12 faces support portion 30 and is located on first plane PL1, and second back surface B2 is opposite to second back surface B2 and is located on second plane PL2.
  • 2 surface F2 and 2nd side surface S2 which connects 2nd back surface B2 and 2nd surface F2.
  • the second back surface B ⁇ b> 2 is joined to the support portion 30.
  • the second side surface S2 is arranged such that a gap GP having an opening CR between the first and second surfaces F1, F2 is formed between the first side surface S1.
  • the heating device includes a heat insulating container 40, a heater (heat source) 50, first and second heating bodies 91 a and 92, and a heater power supply 150.
  • the heat insulating container 40 is formed from a material having high heat insulating properties.
  • the heater 50 is, for example, an electric resistance heater.
  • the first and second heating bodies have a function of absorbing radiant heat from the heater 50 and radiating the heat obtained thereby to the composite substrate 80P. That is, the first and second heating bodies 91a and 92 have a function of heating the composite substrate 80P.
  • the 1st and 2nd heating bodies 91a and 92 are formed from the graphite with a small porosity, for example.
  • the first heating body 91a, the composite substrate 80P, and the second heating body 92 are housed in the heat insulating container 40 in which the heater 50 is disposed. These positional relationships will be described below.
  • the composite substrate 80P is arranged on the heating body 91a so that the SiC substrate group 10 faces the first radiation surface RP1 of the first heating body 91a.
  • the first space SP1 (FIG. 7) extending from the SiC substrate group 10 in a direction perpendicular to the first plane PL1 and away from the support portion 30, the first radiation surface is formed on the SiC substrate group 10.
  • RP1 faces.
  • the second radiation surface RP2 of the second heating body 92 is disposed on the composite substrate 80P so as to face the support portion 30.
  • Each of the first and second heating bodies 91a and 92 is disposed outside the third space SP3 (FIG. 7) extending from the gap GP along the first plane PL1.
  • the support portion 30 is provided with the second radiation surface RP2. Faces.
  • the heater 50 is disposed outside the third space SP3 (FIG. 7) extending from the gap GP along the first plane PL1, and more specifically, the space 50 separated from each other by the third space.
  • the support portion 30 is disposed (the space above the first plane PL1 in FIG. 5).
  • radiation surface RP3 of heat insulation container 40 faces SiC substrate group 10 in 3rd space SP3 (Drawing 7).
  • the support unit 30 and the SiC substrates 11 and 12 are heated by the heater 50. This heating step will be described below.
  • the atmosphere in the heat insulating container 40 is an atmosphere obtained by depressurizing the air atmosphere.
  • the pressure of the atmosphere is preferably higher than 10 ⁇ 1 Pa and lower than 10 4 Pa.
  • the above atmosphere may be an inert gas atmosphere.
  • the inert gas for example, a rare gas such as He or Ar, a nitrogen gas, or a mixed gas of a rare gas and a nitrogen gas can be used.
  • the ratio of nitrogen gas is, for example, 60%.
  • the pressure in the processing chamber is preferably 50 kPa or less, and more preferably 10 kPa or less.
  • the respective temperatures of the first radiation surface RP1 of the first heating body 91a, the second radiation surface RP2 of the second heating body RP2, and the third radiation surface RP3 of the heat insulating container 40 are the first The first to third temperatures are set.
  • the second temperature is set higher than the first temperature.
  • the third temperature is lower than the second temperature, and preferably lower than the first temperature.
  • the temperature of second side ICb which is the side facing support portion 30 of SiC substrate group 10 is changed to SiC substrate group 10. It becomes higher than the temperature of the first side ICt that is the side facing the first heating body 91a. That is, a temperature gradient is generated in the thickness direction of SiC substrate group 10 (vertical direction in FIG. 8). Due to this temperature gradient, the first side ICt from the surface of the SiC substrates 11 and 12, that is, the first and second side surfaces S1 and S2, in the gap GP, from a relatively high temperature region close to the second side ICb. As shown by the arrows in the figure, sublimates are generated and moved to a relatively low temperature region close to.
  • the sublimate forms a junction BDa that closes the opening CR so as to connect the side surfaces S1 and S2.
  • the gap GP (FIG. 8) becomes the gap VDa (FIG. 9) closed by the joint portion BDa.
  • the setting temperature of the heater 50 was fixed at 2000 ° C., and the atmospheric pressure during the above heating was examined.
  • the joint BDa was not formed at 100 kPa, and the joint BDa was difficult to be formed at 50 kPa, but this problem was seen at 10 kPa, 100 Pa, 1 Pa, 0.1 Pa, and 0.0001 Pa. There wasn't.
  • FIG. 10 a case will be described where it is assumed that a part of the heater 50 is located in the space between the first and second planes PL1 and PL2.
  • at least a part of the third radiation surface RP3 (FIG. 7) is not the heat insulating container 40 but the heater 50.
  • the temperature of at least a part of the third radiation surface RP3 becomes higher than the temperature of the second radiation surface RP2
  • strong heat radiation is performed from the third radiation surface RP3 to the gap GP. Due to the influence of this strong heat radiation, the temperature gradient between the first and second sides ICt and ICb in the gap GP is disturbed.
  • the movement of the sublimate (arrows in FIGS. 8 and 9) is disturbed, so that the joint portion BDa is not formed or takes time to form. That is, in the comparative example, the opening CR is difficult to close.
  • the temperature (third temperature) of the third radiation surface RP3 (FIG. 7) is lower than the temperature (second temperature) of the second radiation surface RP2.
  • the influence of heat radiation from the third radiation surface RP3 to the gap GP is weaker than that of heat radiation from the second radiation surface RP2. Therefore, the disturbance due to the thermal radiation from the third radiation surface RP3 of the temperature gradient along the gap GP caused by the temperature difference between the first and second radiation surfaces RP1 and RP2 is reduced. As a result, the temperature gradient is more reliably generated, so that the joint portion BDa formed by the sublimation that closes the opening CR of the gap can be more reliably formed.
  • the opening of the gap VDa of the semiconductor substrate 80a (FIGS. 1 and 2) obtained by the present manufacturing method is more reliably closed by the bonding portion BDa. Therefore, in the manufacturing process of the semiconductor device using the semiconductor substrate 80a, foreign matter is unlikely to accumulate in the gap VDa, and thus a decrease in yield due to the foreign matter is suppressed.
  • the semiconductor substrate 80a (FIG. 2) includes both the first and second surfaces F1 and F2 of the SiC substrate as substrate surfaces on which semiconductor devices such as transistors are formed.
  • semiconductor substrate 80a has a larger substrate surface than when either SiC substrate 11 or 12 is used alone. Therefore, a semiconductor device can be efficiently manufactured with the semiconductor substrate 80a.
  • SiC substrate group 10 is arranged on first heating body 91a.
  • a flexibility such as a graphite sheet is provided between SiC substrate group 10 and first heating body 91a.
  • a protective film such as a resist film may be formed in advance on the first and second surfaces F1 and F2.
  • a protective film such as a resist film may be formed in advance on the first and second surfaces F1 and F2.
  • Embodiment 2 a method of manufacturing composite substrate 80P (FIGS. 3 and 4) used in Embodiment 1 will be described in detail particularly when support portion 30 is made of silicon carbide.
  • SiC substrates 11 and 12 among SiC substrates 11 to 19 may be referred to, but SiC substrates 13 to 19 are also referred to as SiC substrates 11 and 12, respectively. Treated similarly.
  • SiC substrates 11 and 12 having a single crystal structure are prepared. Specifically, for example, SiC substrates 11 and 12 are prepared by cutting a SiC ingot grown on the (0001) plane in the hexagonal system along the (03-38) plane. Preferably, the roughness of the back surfaces B1 and B2 is 100 ⁇ m or less as Ra.
  • SiC substrates 11 and 12 are arranged on first heating body 81 in the processing chamber so that each of back surfaces B1 and B2 is exposed in one direction (upward direction in FIG. 11). That is, SiC substrates 11 and 12 are arranged so as to be aligned in plan view.
  • the above arrangement is performed such that each of the back surfaces B1 and B2 is located on the same plane, or each of the first and second surfaces F1 and F2 is located on the same plane.
  • the shortest distance between SiC substrates 11 and 12 is 5 mm or less, more preferably 1 mm or less, still more preferably 100 ⁇ m or less, and even more preferably 10 ⁇ m or less. It is said.
  • substrates having the same rectangular shape are arranged in a matrix with an interval of 1 mm or less.
  • the support part 30 (FIG. 4) which connects the back surfaces B1 and B2 to each other is formed as follows.
  • each of the back surfaces B1 and B2 exposed in one direction (upward direction in FIG. 11), and the surface SS of the solid raw material 20 arranged in one direction (upward direction in FIG. 11) with respect to the back surfaces B1 and B2. are opposed to each other with a gap D1.
  • the average value of the distance D1 is 1 ⁇ m or more and 1 cm or less.
  • the solid material 20 is made of SiC, preferably a lump of silicon carbide solid material, specifically, for example, a SiC wafer.
  • the crystal structure of SiC of the solid raw material 20 is not particularly limited.
  • the roughness of the surface SS of the solid raw material 20 is 1 mm or less as Ra.
  • the spacer 83 (FIG. 14) which has the height corresponding to the space
  • SiC substrates 11 and 12 are heated to a predetermined substrate temperature by first heating body 81. Further, the solid raw material 20 is heated to a predetermined raw material temperature by the second heating body 82. When the solid raw material 20 is heated to the raw material temperature, SiC is sublimated on the surface SS of the solid raw material, thereby generating a sublimate, that is, a gas. This gas is supplied onto each of the back surfaces B1 and B2 from one direction (the upward direction in FIG. 11).
  • the substrate temperature is lower than the raw material temperature, and more preferably the difference between the two temperatures is 1 ° C. or higher and 100 ° C. or lower.
  • the substrate temperature is 1800 ° C. or higher and 2500 ° C. or lower.
  • the gas supplied as described above is recrystallized by being solidified on each of back surfaces B1 and B2.
  • the support part 30p which connects back surface B1 and B2 mutually is formed.
  • the solid raw material 20 (FIG. 11) becomes the solid raw material 20p by being consumed and becoming small.
  • the solid raw material 20p (FIG. 12) disappears due to further sublimation. Thereby, the support part 30 which connects back surface B1 and B2 mutually is formed.
  • the atmosphere in the processing chamber is an inert gas.
  • the inert gas for example, a rare gas such as He or Ar, a nitrogen gas, or a mixed gas of a rare gas and a nitrogen gas can be used.
  • the ratio of nitrogen gas is, for example, 60%.
  • the pressure in the processing chamber is preferably 50 kPa or less, and more preferably 10 kPa or less.
  • the support 30 has a single crystal structure. More preferably, the inclination of the crystal face of the support part 30 on the back face B1 with respect to the crystal face of the back face B1 is within 10 °, and the crystal face of the support part 30 on the back face B2 with respect to the crystal face of the back face B2 The inclination of is within 10 °.
  • the crystal structures of the SiC substrates 11 and 12 are preferably hexagonal, and more preferably 4H—SiC or 6H—SiC.
  • SiC substrates 11 and 12 and support portion 30 are preferably made of a SiC single crystal having the same crystal structure.
  • the concentrations of SiC substrates 11 and 12 and the impurity concentration of support portion 30 are different from each other. More preferably, the impurity concentration of support portion 30 is higher than the impurity concentration of each of SiC substrates 11 and 12.
  • the impurity concentration of SiC substrates 11 and 12 is, for example, not less than 5 ⁇ 10 16 cm ⁇ 3 and not more than 5 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 .
  • the impurity concentration of the support portion 30 is, for example, 5 ⁇ 10 16 cm ⁇ 3 or more and 5 ⁇ 10 21 cm ⁇ 3 or less.
  • nitrogen or phosphorus can be used, for example.
  • the off angle of first surface F1 with respect to ⁇ 0001 ⁇ plane of SiC substrate 11 is not less than 50 ° and not more than 65 °, and the off angle of second surface F2 with respect to ⁇ 0001 ⁇ plane of SiC substrate is 50. It is not less than 65 ° and not more than 65 °.
  • the angle formed between the off orientation of first surface F1 and the ⁇ 1-100> direction of SiC substrate 11 is 5 ° or less, and the off orientation of second surface F2 and ⁇ 1-100 of substrate 12 The angle formed by the 100> direction is 5 ° or less.
  • the off angle of the first surface F1 with respect to the ⁇ 03-38 ⁇ plane in the ⁇ 1-100> direction of the SiC substrate 11 is not less than ⁇ 3 ° and not more than 5 °.
  • the off angle of the second surface F2 with respect to the ⁇ 03-38 ⁇ plane in the direction is not less than ⁇ 3 ° and not more than 5 °.
  • the “off angle of the first surface F1 with respect to the ⁇ 03-38 ⁇ plane in the ⁇ 1-100> direction” refers to the first projection plane extending in the ⁇ 1-100> direction and the ⁇ 0001> direction.
  • the case where the orthographic projection approaches parallel to the ⁇ 0001> direction is negative.
  • the angle formed between the off orientation of the first surface F1 and the ⁇ 11-20> direction of the substrate 11 is 5 ° or less, and the off orientation of the second surface F2 and the ⁇ 11-20 of the substrate 12 The angle formed with the> direction is 5 ° or less.
  • support portion 30 formed on each of back surfaces B1 and B2 is made of SiC in the same manner as SiC substrates 11 and 12, so that various physical properties are present between SiC substrate and support portion 30. Get closer. Therefore, warpage and cracking of the composite substrate 80P (FIGS. 3 and 4) or the semiconductor substrate 80a (FIGS. 1 and 2) due to the difference in physical properties can be suppressed.
  • the support part 30 can be formed with high quality and at high speed. Moreover, the support part 30 can be formed more uniformly because the sublimation method is a proximity sublimation method.
  • the film thickness distribution of the support portion 30 can be reduced.
  • the average value of the distance D1 (FIG. 11) between each of the back surfaces B1 and B2 and the surface of the solid raw material 20
  • the temperature of SiC substrates 11 and 12 is set lower than the temperature of solid raw material 20 (FIG. 11). Thereby, the sublimated SiC can be efficiently solidified on SiC substrates 11 and 12.
  • the step of arranging SiC substrates 11 and 12 is performed such that the shortest distance between SiC substrates 11 and 12 is 1 mm or less.
  • support part 30 can be formed so as to connect back surface B1 of SiC substrate 11 and back surface B2 of SiC substrate 12 more reliably.
  • the support 30 has a single crystal structure. Thereby, various physical properties of support portion 30 can be brought close to various physical properties of SiC substrates 11 and 12 having a single crystal structure.
  • the inclination of the crystal plane of the support portion 30 on the back surface B1 is within 10 ° with respect to the crystal surface of the back surface B1.
  • the inclination of the crystal plane of the support portion 30 on the back surface B2 is within 10 ° with respect to the crystal surface of the back surface B2.
  • the impurity concentrations of SiC substrates 11 and 12 and the impurity concentration of support portion 30 are different from each other.
  • a semiconductor substrate 80a (FIG. 2) having a two-layer structure with different impurity concentrations can be obtained.
  • the impurity concentration of support portion 30 is higher than the impurity concentration of each of SiC substrates 11 and 12. Therefore, the resistivity of support portion 30 can be reduced as compared with the resistivity of each of SiC substrates 11 and 12. As a result, a semiconductor substrate 80a suitable for manufacturing a semiconductor device in which a current flows in the thickness direction of the support portion 30, that is, a vertical semiconductor device, can be obtained.
  • the off angle of first surface F1 with respect to ⁇ 0001 ⁇ plane of SiC substrate 11 is not less than 50 ° and not more than 65 °
  • the off angle of second surface F2 with respect to ⁇ 0001 ⁇ plane of SiC substrate 12 is It is 50 degrees or more and 65 degrees or less.
  • the channel mobility in the 1st and 2nd surfaces F1 and F2 can be raised compared with the case where the 1st and 2nd surfaces F1 and F2 are ⁇ 0001 ⁇ planes.
  • the angle formed between the off orientation of first surface F1 and the ⁇ 1-100> direction of SiC substrate 11 is 5 ° or less, and the off orientation of second surface F2 and ⁇ 1 of SiC substrate 12
  • the angle made with the ⁇ 100> direction is 5 ° or less.
  • the off angle of the first surface F1 with respect to the ⁇ 03-38 ⁇ plane in the ⁇ 1-100> direction of the SiC substrate 11 is not less than ⁇ 3 ° and not more than 5 °.
  • the off angle of the second surface F2 with respect to the ⁇ 03-38 ⁇ plane in the direction is not less than ⁇ 3 ° and not more than 5 °.
  • the angle formed between the off orientation of first surface F1 and the ⁇ 11-20> direction of SiC substrate 11 is 5 ° or less, and the off orientation of second surface F2 and ⁇ 11 of SiC substrate 12
  • the angle formed with the -20> direction is 5 ° or less.
  • the SiC wafer is exemplified as the solid raw material 20, but the solid raw material 20 is not limited to this, and may be, for example, SiC powder or SiC sintered body.
  • the first and second heating bodies 81 and 82 may be any one that can heat the object.
  • a resistance heating type using a graphite heater, or an induction heating type. can be used.
  • a space is provided between each of the back surfaces B1 and B2 and the surface SS of the solid raw material 20 throughout.
  • a space may be provided between each of the back surfaces B1 and B2 and the surface SS of the solid material 20 while the back surfaces B1 and B2 and the surface SS of the solid material 20 are in partial contact. Two modifications corresponding to this case will be described below.
  • the above interval is ensured by the warp of the SiC wafer as the solid material 20. More specifically, in this example, the interval D2 is locally zero, but the average value always exceeds zero. Further, preferably, the average value of the distance D2 is 1 ⁇ m or more and 1 cm or less, similarly to the average value of the distance D1.
  • the above-mentioned interval is ensured by warping of SiC substrates 11-13. More specifically, in this example, the interval D3 is locally zero, but the average value always exceeds zero. In addition, preferably, the average value of the distance D3 is 1 ⁇ m or more and 1 cm or less, similarly to the average value of the distance D1.
  • the interval may be ensured by a combination of the methods shown in FIGS. 15 and 16, that is, both the warp of the SiC wafer as the solid material 20 and the warp of the SiC substrates 11 to 13.
  • the back surfaces (for example, back surfaces B1 and B2) of SiC substrates 11 to 13 are surfaces formed by slicing, that is, surfaces formed by slicing and not polished thereafter. Also good. This provides relief on each back surface. Therefore, the space in the undulating concave portion can be used for securing the above-mentioned distance.
  • each of the first and second back surfaces B1 and B2 is joined to the support portion 30 in advance by, for example, the method of the second embodiment. .
  • first and second back surfaces B1 and B2 are joined to the support portions 30 simultaneously with the formation of the joint portion BDa. That is, in the present embodiment, after the step of preparing support portion 30 and SiC substrate group 10, the step of bonding each of first and second back surfaces B ⁇ b> 1 and B ⁇ b> 2 of SiC substrate group 10 to support portion 30. The step of joining is performed simultaneously with the step of forming the joint portion BDa (FIG. 2).
  • the step of bonding each of the first and second back surfaces B1 and B2 to the support portion 30 is performed simultaneously with the step of forming the bonding portion BDa. Therefore, the manufacturing process of the semiconductor substrate 80a (FIGS. 1 and 2) can be simplified as compared with the case where both processes are performed separately.
  • solid raw material 20 (FIG. 11) is prepared instead of support portion 30 (FIG. 5) as a support portion prepared before heating, and solid raw material 20 and SiC substrate group 10 are May be arranged in the same manner as in the second embodiment, and the heater 50 may be arranged in the same manner as in the first embodiment.
  • the configuration of FIG. 15, the configuration of FIG. 16, or a combination thereof may be used.
  • support portion 30 is made of SiC, and mass transfer associated with sublimation is continued even after bonding portion BDa is formed as shown in FIG.
  • sublimation from the support portion 30 into the closed gap VDa occurs to the extent that it cannot be ignored. That is, the sublimate from the support part 30 is deposited on the joint part BDa.
  • gap VDa between SiC substrates 11 and 12 moves so as to partially penetrate into support portion 30, resulting in gap VDb (FIG. 18) closed by bonding portion BDb.
  • a thick junction BDb can be formed as compared with the junction BDa of the semiconductor substrate 80a (FIG. 2).
  • semiconductor substrate 80 c of the present embodiment has a gap closed by joint BDc instead of gap VDb (FIG. 18: Embodiment 4) closed by joint BDb. VDc.
  • the semiconductor substrate 80c is obtained by moving the entire gap VDa (FIG. 2) into the support portion 30 via the position of the gap VDb (FIG. 18) by the same method as in the fourth embodiment.
  • a thicker joint BDc can be formed as compared with the joint BDb of the fourth embodiment.
  • the gap VDc may be moved until it reaches the back surface side (the lower side in FIG. 20). Thereby, the closed gap VDc becomes a recess on the back surface side. Further, the recess may be removed by polishing.
  • heat insulator 93 is arranged to face SiC substrate group 10 in the third space (FIG. 7). That is, instead of the heat insulating container 40, the heat insulating body 93 forms the third radiation surface RP3.
  • the thermal conductivity of the heat insulator 93 is lower than that of the second heating body 92, that is, the material forming the second radiation surface RP2, and is preferably the same as that of the first heating body 91a (FIG. 5). It is made lower than the thermal conductivity of the first heating body 91b formed of the material, that is, the material forming the first radiation surface RP1.
  • Such a heat insulator 93 is made of, for example, carbon felt.
  • the temperature of the third radiation surface RP3 can be more reliably lowered by the heat insulator 93.
  • the degree of freedom in arranging the heater 50 is higher than that in the first embodiment.
  • the heating device of the present embodiment is an induction heating furnace, and has a heated body 59 (heat source) and a coil 159 instead of heater 50 (FIG. 5).
  • the heated body 59 is, for example, a graphite crucible, and forms a substantially closed space in the heat insulating container 40. In this closed space, first heating body 91a, second heating body 92, SiC substrate group 10, and support portion 30 are arranged. Further, as in the sixth embodiment, a heat insulator 93 is arranged.
  • the heated body 59 generates heat by induction heating by the coil 159.
  • the first heating body 91a and the second heating body 92 are heated.
  • the same effect as in the sixth embodiment can be obtained. If the heat insulator 93 is not used, since the configuration as shown in FIG. 23, that is, the third radiation surface RP3 (FIG. 7) is configured by the heated body 59, FIG. 10 (Embodiment 1) As in the case of the configuration of Comparative Example), the opening CR (FIG. 8) is difficult to close.
  • heat radiation is generated in the configuration shown in FIG. 7 as in the first embodiment, so that the same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • the heating apparatus of the present embodiment performs heating by using first to third heaters 51 to 53 (first to third heating elements) and first to third heaters.
  • Each of the first to third heaters 51 to 53 is arranged in the first to third spaces SP1 to SP3 (FIG. 7). Note that the entire third heater 53 does not have to be arranged in the third space SP3, and at least a part of the third heater 53 may be arranged.
  • Each of the first to third heater power sources 151 to 153 is connected so that the heat generation of the first to third heaters 51 to 53 can be controlled independently of each other.
  • surfaces corresponding to the first to third radiation surfaces RP1 to RP3 (FIG. 7), that is, the surface of the first heating body 91a, the surface of the second heating body 92,
  • the temperature of the surface of the third heater 53 can be controlled independently of each other. Therefore, the temperature corresponding to the third radiation surface RP3 can be made lower than the temperature corresponding to the second radiation surface RP2, and not too low.
  • either or both of the first heater 51 and the third heater 53 may be omitted.
  • a plurality of silicon carbide substrates having first and second silicon carbide substrates and a support portion are prepared.
  • the first silicon carbide substrate includes a first back surface facing the support portion and located on one plane, a first surface facing the first back surface, a first back surface, and a first surface. And a first side surface to be connected.
  • the second silicon carbide substrate has a second back surface facing the support portion and located on one plane, a second surface facing the second back surface, a second back surface, and a second surface. And a second side to be connected.
  • the second side surface is arranged such that a gap having an opening between the first and second surfaces is formed between the first side surface and the second side surface.
  • the support portion and the first and second silicon carbide substrates are heated so that a joint portion that closes the opening is formed.
  • the process of heating has the following processes.
  • the temperature of the first radiation surface facing the plurality of silicon carbide substrates in the first space extending from the plurality of silicon carbide substrates in a direction perpendicular to one plane and away from the support portion is the first temperature. Is done.
  • the temperature of the second radiation surface facing the support portion is higher than the first temperature. 2 temperature.
  • the temperature of the third radiation surface facing the plurality of silicon carbide substrates is set to a third temperature lower than the second temperature.
  • the method for manufacturing a semiconductor substrate of the present invention can be particularly advantageously applied to a method for manufacturing a semiconductor substrate including a silicon carbide substrate.
  • 10 SiC substrate group multiple silicon carbide substrates
  • 10a supported layer 11 SiC substrate (first silicon carbide substrate), 12 SiC substrate (second silicon carbide substrate), 13-19 SiC substrate, 20, 20p Solid raw material, 30, 30p support, 40 heat insulating container, 59 heated body, 80a to 80c semiconductor substrate, 80P composite substrate, 81, 91a, 91b first heating body, 82, 92 second heating body, 93 heat insulation Body, 150 heater power supply, 151 to 153, first to third heater power supply, 159 coil.

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Abstract

　複数の炭化珪素基板（１０）と支持部（３０）とが加熱される。一の平面（ＰＬ１）に垂直な方向であってかつ支持部（３０）から遠ざかる方向へ複数の炭化珪素基板（１０）から延びる第１の空間（ＳＰ１）において複数の炭化珪素基板（１０）に面する第１の放射面（ＲＰ１）の温度が第１の温度とされる。一の平面（ＰＬ１）に垂直な方向であってかつ複数の炭化珪素基板（１０）から遠ざかる方向へ支持部（３０）から延びる第２の空間（ＳＰ２）において支持部（３０）に面する第２の放射面（ＲＰ２）の温度が第１の温度よりも高い第２の温度とされる。一の平面（ＰＬ１）に沿って複数の炭化珪素基板（１０）間の隙間（ＧＰ）から延びる第３の空間（ＳＰ３）において複数の炭化珪素基板（１０）に面する第３の放射面（ＲＰ３）の温度が第２の温度よりも低い第３の温度とされる。

Description

半導体基板の製造方法
　本発明は半導体基板の製造方法に関し、特に、炭化珪素基板を含む半導体基板の製造方法に関するものである。
　近年、半導体装置の製造に用いられる半導体基板としてＳｉＣ基板の採用が進められつつある。ＳｉＣは、より一般的に用いられているＳｉ（シリコン）に比べて大きなバンドギャップを有する。そのためＳｉＣ基板を用いた半導体装置は、耐圧が高く、オン抵抗が低く、また高温環境下での特性の低下が小さい、といった利点を有する。
　半導体装置を効率的に製造するためには、ある程度以上の基板の大きさが求められる。米国特許第７３１４５２０号明細書（特許文献１）によれば、７６ｍｍ（３インチ）以上のＳｉＣ基板を製造することができるとされている。
米国特許第７３１４５２０号明細書
　ＳｉＣ基板の大きさは工業的には１００ｍｍ（４インチ）程度にとどまっており、このため大型の基板を用いて半導体装置を効率よく製造することができないという問題がある。特に六方晶系のＳｉＣにおいて、（０００１）面以外の面の特性が利用される場合、上記の問題が特に深刻となる。このことについて、以下に説明する。
　欠陥の少ないＳｉＣ基板は、通常、積層欠陥の生じにくい（０００１）面成長で得られたＳｉＣインゴットから切り出されることで製造される。このため（０００１）面以外の面方位を有するＳｉＣ基板は、成長面に対して非平行に切り出されることになる。このため基板の大きさを十分確保することが困難であったり、インゴットの多くの部分が有効に利用できなかったりする。このため、ＳｉＣの（０００１）面以外の面を利用した半導体装置は、効率よく製造することが特に困難である。
　このように困難をともなうＳｉＣ基板の大型化に代わって、支持部と、この上に配置された複数の小さなＳｉＣ基板とを有する半導体基板用いることが考えられる。この半導体基板は、ＳｉＣ基板の枚数を増やすことで、必要に応じて大型化することができる。
　しかしこの半導体基板においては、隣り合うＳｉＣ基板の間に隙間ができてしまう。この隙間には、この半導体基板を用いた半導体装置の製造工程中に異物が溜まりやすい。この異物は、たとえば、半導体装置の製造工程において用いられる洗浄液若しくは研磨剤、または雰囲気中のダストである。このような異物は製造歩留りの低下の原因となり、その結果、半導体装置の製造効率が低下してしまうという問題がある。
　本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、大型であって、かつ半導体装置を高い歩留りで製造することができる半導体基板の製造方法を提供することである。
　本発明の半導体基板の製造方法は、以下の工程を有する。
　第１および第２の炭化珪素基板を有する複数の炭化珪素基板と支持部とが準備される。第１の炭化珪素基板は、支持部に面しかつ一の平面上に位置する第１の裏面と、第１の裏面に対向する第１の表面と、第１の裏面および第１の表面をつなぐ第１の側面とを有する。第２の炭化珪素基板は、支持部に面しかつ一の平面上に位置する第２の裏面と、第２の裏面に対向する第２の表面と、第２の裏面および第２の表面をつなぐ第２の側面とを有する。第２の側面は、第１および第２の表面の間に開口を有する隙間が第１の側面との間に形成されるように配置されている。第１および第２の側面から昇華物を発生させることで、開口を塞ぐ接合部が形成されるように、支持部と第１および第２の炭化珪素基板とが加熱される。加熱する工程は、以下の工程を有する。一の平面に垂直な方向であってかつ支持部から遠ざかる方向へ複数の炭化珪素基板から延びる第１の空間において複数の炭化珪素基板に面する第１の放射面の温度が第１の温度とされる。一の平面に垂直な方向であってかつ複数の炭化珪素基板から遠ざかる方向へ支持部から延びる第２の空間において支持部に面する第２の放射面の温度が第１の温度よりも高い第２の温度とされる。一の平面に沿って隙間から延びる第３の空間において複数の炭化珪素基板に面する第３の放射面の温度が第２の温度よりも低い第３の温度とされる。
　本製造方法によれば、第３の空間において複数の炭化珪素基板に面する第３の放射面の温度が第２の温度よりも低い第３の温度とされるので、第３の放射面から隙間への熱放射の影響が、第２の温度を有する第２の放射面からの熱放射に比して小さくなる。よって、第１および第２の放射面の間の温度差によってもたらされる、隙間に沿った温度勾配の、第３の放射面からの熱放射による乱れが小さくなる。この結果、上記温度勾配がより確実に形成されるので、隙間の開口を塞ぐ昇華物をより確実に発生させることができる。つまり、本製造方法によって得られた半導体基板の隙間の開口は、より確実に塞がれる。よってこの半導体基板を用いた半導体装置の製造工程においては、隙間に異物が溜まり難いので、異物に起因した歩留りの低下が抑制される。また複数の炭化珪素基板の数を増やすことで半導体基板を容易に大きくすることができる。よって大型であって、かつ半導体装置を高い歩留りで製造することができる半導体基板が得られる。
　好ましくは、第３の温度は第１の温度よりも低くされる。これにより第３の放射面から隙間への熱放射の影響が、第１の温度を有する第１の放射面からの熱放射に比して小さくなる。よって上記温度勾配の、第３の放射面からの熱放射による乱れを、より小さくすることができる。
　好ましくは、複数の炭化珪素基板と支持部とを準備する工程は、支持部と第１および第２の炭化珪素基板とを有する複合基板を準備することにより行われ、複合基板の第１および第２の裏面の各々は支持部に接合されている。
　好ましくは、上記の製造方法は、支持部に第１および第２の裏面の各々を接合する工程をさらに備える。第１および第２の裏面の各々を接合する工程は、接合部を形成する工程と同時に行なわれる。
　好ましくは、支持部は炭化珪素からなる。
　好ましくは、上記の製造方法は、接合部によって塞がれた開口を有する隙間内において、支持部からの昇華物を接合部上に堆積させる工程をさらに備える。
　好ましくは、支持部からの昇華物を接合部上に堆積させる工程は、接合部によって塞がれた開口を有する隙間の全体を支持部内へと移動させるように行われる。
　好ましくは、加熱する工程は、第３の空間の外側に配置された熱源によって行われる。
　好ましくは、熱源は、第３の空間によって互いに隔てられた空間のうち支持部を含む方の中に配置される。
[規則91に基づく訂正 20.05.2011]　
　好ましくは、第３の放射面をなす材料の熱伝導率は、第２の放射面をなす材料の熱伝導率よりも低い。
[規則91に基づく訂正 20.05.2011]　
　好ましくは、第３の放射面をなす材料の熱伝導率は、第１の放射面をなす材料の熱伝導率よりも低い。
　好ましくは、加熱する工程は、第１～第３の空間のそれぞれの中に配置された第１～第３の発熱体によって行われる。
　好ましくは、第１～第３の発熱体は互いに独立して制御される。
　好ましくは、上記の半導体基板の製造方法は、第１および第２の表面の各々を研磨する工程をさらに有する。これにより、半導体基板の表面としての第１および第２の表面を平坦な面とすることができるので、半導体基板のこの平坦な面上に高品質の膜を形成することができる。
[規則91に基づく訂正 20.05.2011]　
　好ましくは、第１および第２の裏面の各々は、スライスによって形成された面である。すなわち第１および第２の裏面の各々は、スライスによって形成され、その後に研磨されていない面である。これにより第１および第２の裏面の各々の上に起伏が設けられる。よってこの起伏の凹部内の空間を、第１および第２の裏面上に支持部を昇華法によって設ける場合において、昇華ガスが広がる空隙として用いることができる。
　好ましくは、加熱する工程は、１０-1Ｐａよりも高く１０4Ｐａよりも低い圧力を有する雰囲気中で行われる。
　以上の説明から明らかなように、本発明によれば、大型であって、かつ半導体装置を高い歩留りで製造することができる半導体基板の製造方法を提供することができる。
本発明の実施の形態１における半導体基板の構成を概略的に示す平面図である。 図１の線ＩＩ－ＩＩに沿う概略断面図である。 本発明の実施の形態１における半導体基板の製造方法の第１工程を概略的に示す平面図である。 図３の線ＩＶ－ＩＶに沿う概略断面図である。 本発明の実施の形態１における半導体基板の製造方法の第２工程を概略的に示す断面図である。 図５の一部拡大図である。 本発明の実施の形態１における半導体基板の製造方法における熱放射の様子を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態１における半導体基板の製造方法の第３工程を概略的に示す部分断面図である。 本発明の実施の形態１における半導体基板の製造方法の第４工程を概略的に示す部分断面図である。 比較例の半導体基板の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態２における半導体基板の製造方法の第１工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態２における半導体基板の製造方法の第２工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態２における半導体基板の製造方法の第３工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態２の第１の変形例の半導体基板の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態２の第２の変形例の半導体基板の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態２の第３の変形例の半導体基板の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態４における半導体基板の構成を概略的に示す平面図である。 図１７の線ＸＶＩＩＩ－ＸＶＩＩＩに沿う概略断面図である。 本発明の実施の形態５における半導体基板の構成を概略的に示す平面図である。 図１９の線ＸＸ－ＸＸに沿う概略断面図である。 本発明の実施の形態６における半導体基板の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態７における半導体基板の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態７の比較例の半導体基板の製造方法の一工程を示す断面図である。 本発明の実施の形態８における半導体基板の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態９における半導体基板の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
　以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
　（実施の形態１）
　図１および図２を参照して、本実施の形態の半導体基板８０ａは、支持部３０と、支持部３０によって支持された被支持部１０ａとを有する。被支持部１０ａは、ＳｉＣ基板１１～１９（炭化珪素基板）を有する。
　支持部３０は、ＳｉＣ基板１１～１９の裏面（図１に示される面と反対の面）を互いにつないでおり、これによりＳｉＣ基板１１～１９は互いに固定されている。ＳｉＣ基板１１～１９のそれぞれは同一平面上において露出した表面を有し、たとえばＳｉＣ基板１１および１２のそれぞれは、第１および第２の表面Ｆ１、Ｆ２（図２）を有する。これにより半導体基板８０ａは、ＳｉＣ基板１１～１９の各々に比して大きな表面を有する。よってＳｉＣ基板１１～１９の各々を単独で用いる場合に比して、半導体基板８０ａを用いる場合の方が、半導体装置をより効率よく製造することができる。
　また支持部３０は、１８００℃以上の温度に耐えることができる材料からなることが好ましく、たとえば、炭化珪素、炭素、または高融点金属からなる。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、またはジルコニウムからなる。なお支持部３０の材料として、上記のうち炭化珪素が用いられると、支持部３０の物性をＳｉＣ基板１１～１９に、より近づけることができる。
　また被支持部１０ａにおいて、ＳｉＣ基板１１～１９の間には隙間ＶＤａが存在し、この隙間ＶＤａの表面側（図２の上側）は接合部ＢＤａによって閉塞されている。接合部ＢＤａは、第１および第２の表面Ｆ１、Ｆ２の間に位置する部分を含み、これにより第１および第２の表面Ｆ１、Ｆ２が滑らかにつながっている。
[規則91に基づく訂正 20.05.2011]　
　次に本実施の形態の半導体基板８０ａの製造方法について説明する。なお以下において説明を簡略化するためにＳｉＣ基板１１～１９のうちＳｉＣ基板１１および１２に関してのみ言及する場合があるが、ＳｉＣ基板１３～１９もＳｉＣ基板１１および１２と同様に扱われる。
　図３および図４を参照して、複合基板８０Ｐが準備される。複合基板８０Ｐは、支持部３０と、ＳｉＣ基板群１０（複数の炭化珪素基板）とを有する。ＳｉＣ基板群１０は、ＳｉＣ基板１１（第１の炭化珪素基板）およびＳｉＣ基板１２（第２の炭化珪素基板）を含む。
　ＳｉＣ基板１１は、支持部３０に面しかつ第１の平面ＰＬ１（一の平面）上に位置する第１の裏面Ｂ１と、第１の裏面Ｂ１に対向しかつ第２の平面ＰＬ２上に位置する第１の表面Ｆ１と、第１の裏面Ｂ１および第１の表面Ｆ１をつなぐ第１の側面Ｓ１とを有する。第１の裏面Ｂ１は支持部３０に接合されている。同様に、ＳｉＣ基板１２は、支持部３０に面しかつ第１の平面ＰＬ１上に位置する第２の裏面Ｂ２と、第２の裏面Ｂ２に対向しかつ第２の平面ＰＬ２上に位置する第２の表面Ｆ２と、第２の裏面Ｂ２および第２の表面Ｆ２をつなぐ第２の側面Ｓ２とを有する。第２の裏面Ｂ２は支持部３０に接合されている。第２の側面Ｓ２は、第１および第２の表面Ｆ１、Ｆ２の間に開口ＣＲを有する隙間ＧＰが第１の側面Ｓ１との間に形成されるように配置されている。
　図５および図６を参照して、複合基板８０Ｐを加熱するための加熱装置が準備される。加熱装置は、断熱容器４０と、ヒータ（熱源）５０と、第１および第２の加熱体９１ａ、９２と、ヒータ電源１５０とを有する。断熱容器４０は、断熱性の高い材料から形成されている。ヒータ５０は、たとえば電気抵抗ヒータである。第１および第２の加熱体は、ヒータ５０からの放射熱を吸収し、さらにこれによって得た熱を複合基板８０Ｐへ放射する機能を有する。すなわち第１および第２の加熱体９１ａ、９２は、複合基板８０Ｐを加熱する機能を有する。第１および第２の加熱体９１ａ、９２は、たとえば、空隙率の小さいグラファイトから形成されている。
　次に、ヒータ５０が配置された断熱容器４０内に、第１の加熱体９１ａと、複合基板８０Ｐと、第２の加熱体９２とが収められる。これらの位置関係について、以下に説明する。
　第１に、複合基板８０Ｐは、ＳｉＣ基板群１０が第１の加熱体９１ａの第１の放射面ＲＰ１に面するように、加熱体９１ａ上に配置される。これにより、第１の平面ＰＬ１に垂直な方向であってかつ支持部３０から遠ざかる方向へＳｉＣ基板群１０から延びる第１の空間ＳＰ１（図７）において、ＳｉＣ基板群１０に第１の放射面ＲＰ１が面する。
　第２に、第２の加熱体９２の第２の放射面ＲＰ２は、支持部３０に面するように、複合基板８０Ｐ上に配置される。また第１および第２の加熱体９１ａ、９２の各々は、第１の平面ＰＬ１に沿って隙間ＧＰから延びる第３の空間ＳＰ３（図７）の外側に配置される。これにより、第１の平面ＰＬ１に垂直な方向であってかつＳｉＣ基板群１０から遠ざかる方向へ支持部３０から延びる第２の空間ＳＰ２（図７）において、支持部３０に第２の放射面ＲＰ２が面する。
　第３に、ヒータ５０は、第１の平面ＰＬ１に沿って隙間ＧＰから延びる第３の空間ＳＰ３（図７）の外側に配置され、より詳しくは、第３の空間によって互いに隔てられた空間のうち支持部３０を含む方（図５における第１の平面ＰＬ１より上方の空間）の中に配置される。これにより、第３の空間ＳＰ３（図７）において、ＳｉＣ基板群１０に断熱容器４０の放射面ＲＰ３が面する。
　次にヒータ５０によって支持部３０とＳｉＣ基板１１、１２とが加熱される。この加熱する工程について、以下に説明する。
　まず断熱容器４０内の雰囲気が、大気雰囲気を減圧することにより得られた雰囲気とされる。雰囲気の圧力は、好ましくは、１０-1Ｐａよりも高く１０4Ｐａよりも低くされる。
　なお上記の雰囲気は不活性ガス雰囲気であってもよい。不活性ガスとしては、たとえば、Ｈｅ、Ａｒなどの希ガス、窒素ガス、または希ガスと窒素ガスとの混合ガスを用いることができる。この混合ガスが用いられる場合、窒素ガスの割合は、たとえば６０％である。また処理室内の圧力は、好ましくは５０ｋＰａ以下とされ、より好ましくは１０ｋＰａ以下とされる。
　次に第１の加熱体９１ａの第１の放射面ＲＰ１と、第２の加熱体ＲＰ２の第２の放射面
ＲＰ２と、断熱容器４０の第３の放射面ＲＰ３とのそれぞれの温度が、第１～第３の温度とされる。第２の温度は第１の温度よりも高くされる。また第３の温度は第２の温度よりも低くされ、好ましくは、第１の温度よりも低くされる。
　図８を参照して、第２の温度が第１の温度よりも高くされることで、ＳｉＣ基板群１０の支持部３０に面する側である第２の側ＩＣｂの温度が、ＳｉＣ基板群１０の第１の加熱体９１ａに面する側である第１の側ＩＣｔの温度に比して高くなる。すなわちＳｉＣ基板群１０の厚み方向（図８における縦方向）に温度勾配が生じる。この温度勾配により、隙間ＧＰ内におけるＳｉＣ基板１１および１２の面、すなわち第１および第２の側面Ｓ１、Ｓ２のうち、第２の側ＩＣｂに近い比較的高温の領域から、第１の側ＩＣｔに近い比較的低温の領域へと、図中矢印で示すように、昇華物の発生およびその移動が生じる。
　さらに図９を参照して、上記の昇華物によって、側面Ｓ１、Ｓ２をつなぐように開口ＣＲを塞ぐ接合部ＢＤａが形成される。この結果、隙間ＧＰ（図８）は、接合部ＢＤａによって閉塞された隙間ＶＤａ（図９）となる。
　なお上記の加熱の温度の検討実験を行ったところ、ヒータ５０の設定温度が１６００℃では接合部ＢＤａが十分に形成されないという問題があり、３０００℃ではＳｉＣ基板１１、１２にダメージが生じるという問題があったが、これらの問題は、１８００℃、２０００℃、および２５００℃の各々では見られなかった。
　またヒータ５０の設定温度を２０００℃に固定して、上記の加熱の際の雰囲気圧力についての検討を行った。この結果、１００ｋＰａでは接合部ＢＤａが形成されず、また５０ｋＰａでは接合部ＢＤａが形成されにくいという問題があったが、この問題は、１０ｋＰａ、１００Ｐａ、１Ｐａ、０．１Ｐａ、０．０００１Ｐａでは見られなかった。
　次に比較例（図１０）として、第１および第２の平面ＰＬ１、ＰＬ２の間の空間にヒータ５０の一部が位置すると仮定した場合について説明する。この場合、第３の放射面ＲＰ３（図７）の少なくとも一部が、断熱容器４０ではなく、ヒータ５０となる。この結果、第３の放射面ＲＰ３の少なくとも一部の温度が第２の放射面ＲＰ２の温度よりも高くなってしまうので、第３の放射面ＲＰ３から隙間ＧＰへと強い熱放射が行われる。この強い熱放射の影響によって、隙間ＧＰにおける第１および第２の側ＩＣｔ、ＩＣｂ間の温度勾配が乱される。この結果、昇華物の移動（図８および図９の矢印）が乱されるので、接合部ＢＤａが形成されなかったり、形成に時間がかかったりする。つまり比較例においては開口ＣＲが塞がり難くなる。
　これに対して本実施の形態によれば、第３の放射面ＲＰ３（図７）の温度（第３の温度）が、第２の放射面ＲＰ２の温度（第２の温度）よりも低いので、第３の放射面ＲＰ３から隙間ＧＰへの熱放射の影響が、第２の放射面ＲＰ２からの熱放射に比して弱くなる。よって、第１および第２の放射面ＲＰ１、ＲＰ２の間の温度差によってもたらされる、隙間ＧＰに沿った温度勾配の、第３の放射面ＲＰ３からの熱放射による乱れが小さくなる。この結果、上記温度勾配がより確実に生じるので、隙間の開口ＣＲを塞ぐ昇華物により形成される接合部ＢＤａをより確実に形成することができる。つまり、本製造方法によって得られた半導体基板８０ａ（図１、図２）の隙間ＶＤａの開口が接合部ＢＤａによってより確実に塞がれる。よって半導体基板８０ａを用いた半導体装置の製造工程においては、隙間ＶＤａに異物が溜まり難いので、異物に起因した歩留りの低下が抑制される。
　また半導体基板８０ａ（図２）は、トランジスタなどの半導体装置が形成される基板面として、ＳｉＣ基板のそれぞれが有する第１および第２の表面Ｆ１、Ｆ２の両方を含む。すなわち半導体基板８０ａは、ＳｉＣ基板１１および１２のいずれかが単体で用いられる場合に比して、より大きな基板面を有する。よって半導体基板８０ａにより、半導体装置を効率よく製造することができる。
　なお本実施の形態においてはＳｉＣ基板群１０が第１の加熱体９１ａ上に配置されたが、ＳｉＣ基板群１０と第１の加熱体９１ａとの間に、黒鉛シートのような可とう性を有する部材が配置されてもよい。この部材が開口ＣＲ（図８）を塞ぐことで昇華物の移動（図８の矢印）が開口ＣＲでより確実に阻害されることで、開口ＣＲに接合部ＢＤａが形成されやすくなる。
　また接合部ＢＤａを形成する前に、第１および第２の表面Ｆ１、Ｆ２上に、レジスト膜のような保護膜が予め形成されてもよい。これにより第１および第２の表面Ｆ１、Ｆ２上における昇華・再固化を避けることができる。よって第１および第２の表面Ｆ１、Ｆ２が荒れることが防止される。
　（実施の形態２）
　本実施の形態においては、実施の形態１で用いられる複合基板８０Ｐ（図３、図４）の製造方法について、特に支持部３０が炭化珪素からなる場合について詳しく説明する。なお以下において説明を簡略化するためにＳｉＣ基板１１～１９（図３、図４）のうちＳｉＣ基板１１および１２に関してのみ言及する場合があるが、ＳｉＣ基板１３～１９もＳｉＣ基板１１および１２と同様に扱われる。
　図１１を参照して、単結晶構造を有するＳｉＣ基板１１および１２が準備される。具体的には、たとえば、六方晶系における（０００１）面で成長したＳｉＣインゴットを（０３－３８）面に沿って切断することによって、ＳｉＣ基板１１および１２が準備される。好ましくは、裏面Ｂ１およびＢ２のラフネスがＲａとして１００μｍ以下である。
　次に処理室内において第１の加熱体８１上に、裏面Ｂ１およびＢ２の各々が一の方向（図１１における上方向）に露出するようにＳｉＣ基板１１および１２が配置される。すなわちＳｉＣ基板１１および１２が、平面視において並ぶように配置される。
　好ましくは、上記の配置は、裏面Ｂ１およびＢ２の各々が同一平面上に位置するか、または第１および第２の表面Ｆ１、Ｆ２の各々が同一平面上に位置するように行なわれる。
　また好ましくはＳｉＣ基板１１および１２の間の最短間隔（図１１における横方向の最短間隔）は５ｍｍ以下とされ、より好ましくは１ｍｍ以下とされ、さらに好ましくは１００μｍ以下とされ、さらに好ましくは１０μｍ以下とされる。具体的には、たとえば、同一の矩形形状を有する基板が１ｍｍ以下の間隔を空けてマトリクス状に配置される。
　次に裏面Ｂ１およびＢ２を互いにつなぐ支持部３０（図４）が、以下のように形成される。
　まず一の方向（図１１における上方向）に露出する裏面Ｂ１およびＢ２の各々と、裏面Ｂ１およびＢ２に対して一の方向（図１１における上方向）に配置された固体原料２０の表面ＳＳとが、間隔Ｄ１を空けて対向させられる。好ましくは、間隔Ｄ１の平均値は１μｍ以上１ｃｍ以下とされる。
　固体原料２０はＳｉＣからなり、好ましくは一塊の炭化珪素の固形物であり、具体的には、たとえばＳｉＣウエハである。固体原料２０のＳｉＣの結晶構造は特に限定されない。また好ましくは、固体原料２０の表面ＳＳのラフネスはＲａとして１ｍｍ以下である。
　なお間隔Ｄ１（図１１）をより確実に設けるために、間隔Ｄ１に対応する高さを有するスペーサ８３（図１４）が用いられてもよい。この方法は、間隔Ｄ１の平均値が１００μｍ程度以上の場合に特に有効である。
　次に第１の加熱体８１によってＳｉＣ基板１１および１２が所定の基板温度まで加熱される。また第２の加熱体８２によって固体原料２０が所定の原料温度まで加熱される。固体原料２０が原料温度まで加熱されることによって、固体原料の表面ＳＳにおいてＳｉＣが昇華することで、昇華物、すなわち気体が発生する。この気体は、一の方向（図１１における上方向）から、裏面Ｂ１およびＢ２の各々の上に供給される。
　好ましくは基板温度は原料温度よりも低くされ、より好ましくは両温度の差は１℃以上１００℃以下とされる。また好ましくは、基板温度は１８００°以上２５００℃以下である。
　図１２を参照して、上記のように供給された気体は、裏面Ｂ１およびＢ２の各々の上で、固化させられることで再結晶化される。これにより裏面Ｂ１およびＢ２を互いにつなぐ支持部３０ｐが形成される。また固体原料２０（図１１）は、消耗して小さくなることで固体原料２０ｐになる。
　主に図１３を参照して、さらに昇華が進むことで、固体原料２０ｐ（図１２）が消失する。これにより裏面Ｂ１およびＢ２を互いにつなぐ、支持部３０が形成される。
　好ましくは、支持部３０が形成される際、処理室内の雰囲気は不活性ガスとされる。不活性ガスとしては、たとえば、Ｈｅ、Ａｒなどの希ガス、窒素ガス、または希ガスと窒素ガスとの混合ガスを用いることができる。この混合ガスが用いられる場合、窒素ガスの割合は、たとえば６０％である。また処理室内の圧力は、好ましくは５０ｋＰａ以下とされ、より好ましくは１０ｋＰａ以下とされる。
　また好ましくは、支持部３０は単結晶構造を有する。より好ましくは、裏面Ｂ１の結晶面に対して裏面Ｂ１上の支持部３０の結晶面の傾きは１０°以内であり、また裏面Ｂ２の結晶面に対して裏面Ｂ２上の支持部３０の結晶面の傾きは１０°以内である。これらの角度関係は、裏面Ｂ１およびＢ２の各々に対して支持部３０がエピタキシャル成長することによって容易に実現される。
　なおＳｉＣ基板１１、１２の結晶構造は六方晶系であることが好ましく、４Ｈ－ＳｉＣまたは６Ｈ－ＳｉＣであることがより好ましい。また、ＳｉＣ基板１１、１２と支持部３０とは、同一の結晶構造を有するＳｉＣ単結晶からなっていることが好ましい。
　また好ましくは、ＳｉＣ基板１１および１２の各々の濃度と、支持部３０の不純物濃度とは互いに異なる。より好ましくは、ＳｉＣ基板１１および１２の各々の不純物濃度よりも、支持部３０の不純物濃度の方が高い。なおＳｉＣ基板１１、１２の不純物濃度は、たとえば５×１０16ｃｍ-3以上５×１０19ｃｍ-3以下である。また支持部３０の不純物濃度は、たとえば５×１０16ｃｍ-3以上５×１０21ｃｍ-3以下である。また上記の不純物としては、たとえば窒素またはリンを用いることができる。
　また好ましくは、ＳｉＣ基板１１の{０００１}面に対する第１の表面Ｆ１のオフ角は５０°以上６５°以下であり、かつＳｉＣ基板の{０００１}面に対する第２の表面Ｆ２のオフ角は５０°以上６５°以下である。
　より好ましくは、第１の表面Ｆ１のオフ方位とＳｉＣ基板１１の＜１－１００＞方向とのなす角は５°以下であり、かつ第２の表面Ｆ２のオフ方位と基板１２の＜１－１００＞方向とのなす角は５°以下である。
　さらに好ましくは、ＳｉＣ基板１１の＜１－１００＞方向における{０３－３８}面に対する第１の表面Ｆ１のオフ角は－３°以上５°以下であり、ＳｉＣ基板１２の＜１－１００＞方向における{０３－３８}面に対する第２の表面Ｆ２のオフ角は－３°以上５°以下である。
　なお上記において、「＜１－１００＞方向における{０３－３８}面に対する第１の表面Ｆ１のオフ角」とは、＜１－１００＞方向および＜０００１＞方向の張る射影面への第１の表面Ｆ１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。また「＜１－１００＞方向における{０３－３８}面に対する第２の表面Ｆ２のオフ角」についても同様である。
　また好ましくは、第１の表面Ｆ１のオフ方位と基板１１の＜１１－２０＞方向とのなす角は５°以下であり、かつ第２の表面Ｆ２のオフ方位と基板１２の＜１１－２０＞方向とのなす角は５°以下である。
　本実施の形態によれば、裏面Ｂ１およびＢ２の各々の上に形成される支持部３０がＳｉＣ基板１１および１２と同様にＳｉＣからなるので、ＳｉＣ基板と支持部３０との間で諸物性が近くなる。よってこの諸物性の相違に起因した、複合基板８０Ｐ（図３、図４）または半導体基板８０ａ（図１、図２）の反りや割れを抑制できる。
　また昇華法を用いることで、支持部３０を高い品質で、かつ高速で形成することができる。また昇華法が特に近接昇華法であることにより、支持部３０をより均一に形成することができる。
　また裏面Ｂ１およびＢ２の各々と固体原料２０の表面との間隔Ｄ１（図１１）の平均値が１ｃｍ以下とされることにより、支持部３０の膜厚分布を小さくすることができる。またこの間隔Ｄ１の平均値が１μｍ以上とされることにより、ＳｉＣが昇華する空間を十分に確保することができる。
　また支持部３０を形成する工程において、ＳｉＣ基板１１および１２の温度は固体原料２０（図１１）の温度よりも低くされる。これにより、昇華されたＳｉＣをＳｉＣ基板１１および１２上において効率よく固化させることができる。
　また好ましくは、ＳｉＣ基板１１および１２を配置する工程は、ＳｉＣ基板１１および１２の間の最短間隔が１ｍｍ以下となるように行なわれる。これにより支持部３０を、ＳｉＣ基板１１の裏面Ｂ１と、ＳｉＣ基板１２の裏面Ｂ２とをより確実につなぐように形成することができる。
　また好ましくは、支持部３０は単結晶構造を有する。これにより、支持部３０の諸物性を、同じく単結晶構造を有するＳｉＣ基板１１および１２の各々の諸物性に近づけることができる。
　より好ましくは、裏面Ｂ１の結晶面に対して裏面Ｂ１上の支持部３０の結晶面の傾きは１０°以内である。また裏面Ｂ２の結晶面に対して裏面Ｂ２上の支持部３０の結晶面の傾きは１０°以内である。これにより支持部３０の異方性を、ＳｉＣ基板１１および１２の各々の異方性に近づけることができる。
　また好ましくは、ＳｉＣ基板１１および１２の各々の不純物濃度と、支持部３０の不純物濃度とは互いに異なる。これにより不純物濃度の異なる２層構造を有する半導体基板８０ａ（図２）を得ることができる。
　また好ましくは、ＳｉＣ基板１１および１２の各々の不純物濃度よりも支持部３０の不純物濃度の方が高い。よってＳｉＣ基板１１および１２の各々の抵抗率に比して、支持部３０の抵抗率を小さくすることができる。これにより、支持部３０の厚さ方向に電流を流す半導体装置、すなわち縦型の半導体装置の製造に好適な半導体基板８０ａを得ることができる。
　また好ましくは、ＳｉＣ基板１１の{０００１}面に対する第１の表面Ｆ１のオフ角は５０°以上６５°以下であり、かつＳｉＣ基板１２の{０００１}面に対する第２の表面Ｆ２のオフ角は５０°以上６５°以下である。これにより、第１および第２の表面Ｆ１、Ｆ２が｛０００１｝面である場合に比して、第１および第２の表面Ｆ１、Ｆ２におけるチャネル移動度を高めることができる。
　より好ましくは、第１の表面Ｆ１のオフ方位とＳｉＣ基板１１の＜１－１００＞方向とのなす角は５°以下であり、かつ第２の表面Ｆ２のオフ方位とＳｉＣ基板１２の＜１－１００＞方向とのなす角は５°以下である。これにより第１および第２の表面Ｆ１、Ｆ２におけるチャネル移動度をより高めることができる。
　さらに好ましくは、ＳｉＣ基板１１の＜１－１００＞方向における{０３－３８}面に対する第１の表面Ｆ１のオフ角は－３°以上５°以下であり、ＳｉＣ基板１２の＜１－１００＞方向における{０３－３８}面に対する第２の表面Ｆ２のオフ角は－３°以上５°以下である。これにより第１および第２の表面Ｆ１、Ｆ２におけるチャネル移動度をさらに高めることができる。
　また好ましくは、第１の表面Ｆ１のオフ方位とＳｉＣ基板１１の＜１１－２０＞方向とのなす角は５°以下であり、かつ第２の表面Ｆ２のオフ方位とＳｉＣ基板１２の＜１１－２０＞方向とのなす角は５°以下である。これにより、第１および第２の表面Ｆ１、Ｆ２が｛０００１｝面である場合に比して、第１および第２の表面Ｆ１、Ｆ２におけるチャネル移動度を高めることができる。
　なお上記において固体原料２０としてＳｉＣウエハを例示したが、固体原料２０はこれに限定されるものではなく、たとえばＳｉＣ粉体またはＳｉＣ焼結体であってもよい。
　また第１および第２の加熱体８１、８２としては、対象物を加熱することができるものであれば用いることができ、たとえば、グラファイトヒータを用いるような抵抗加熱方式のもの、または誘導加熱方式のものを用いることができる。
　また図１１においては、裏面Ｂ１およびＢ２の各々と、固体原料２０の表面ＳＳとの間は、全体に渡って間隔が空けられている。しかし、裏面Ｂ１およびＢ２と、固体原料２０の表面ＳＳとの間が一部接触しつつ、裏面Ｂ１およびＢ２の各々と固体原料２０の表面ＳＳとの間に間隔が空けられてもよい。この場合に相当する２つの変形例について、以下に説明する。
　図１５を参照して、この例においては、固体原料２０としてのＳｉＣウエハの反りによって、上記間隔が確保される。より具体的には、本例においては、間隔Ｄ２は、局所的にはゼロになるが、平均値としては必ずゼロを超える。また好ましくは、間隔Ｄ１の平均値と同様に、間隔Ｄ２の平均値は１μｍ以上１ｃｍ以下とされる。
　図１６を参照して、この例においては、ＳｉＣ基板１１～１３の反りによって、上記間隔が確保される。より具体的には、本例においては、間隔Ｄ３は、局所的にはゼロになるが、平均値としては必ずゼロを超える。また好ましくは、間隔Ｄ１の平均値と同様に、間隔Ｄ３の平均値は１μｍ以上１ｃｍ以下とされる。
　なお、図１５および図１６の各々の方法の組み合わせによって、すなわち、固体原料２０としてのＳｉＣウエハの反りと、ＳｉＣ基板１１～１３の反りとの両方によって、上記間隔が確保されてもよい。
　上述した、図１５および図１６の各々の方法、または両方法の組み合わせによる方法は、上記間隔の平均値が１００μｍ以下の場合に特に有効である。
[規則91に基づく訂正 20.05.2011]　
　また上記間隔の確保のために、ＳｉＣ基板１１～１３の各々の裏面（たとえば裏面Ｂ１およびＢ２）が、スライスによって形成された面、すなわちスライスによって形成され、その後に研磨されていない面とされてもよい。これにより各裏面上に起伏が設けられる。よってこの起伏の凹部内の空間を上記間隔の確保のために用いることができる。
　（実施の形態３）
　実施の形態１においては、接合部ＢＤａ（図２）を形成する前に、たとえば実施の形態２の方法によって、第１および第２の裏面Ｂ１、Ｂ２の各々が支持部３０に予め接合される。
　これに対して本実施の形態においては、第１および第２の裏面Ｂ１、Ｂ２の各々の支持部３０への接合が、接合部ＢＤａの形成と同時に行なわれる。すなわち本実施の形態においては、支持部３０と、ＳｉＣ基板群１０とを準備する工程の後に、支持部３０にＳｉＣ基板群１０の第１および第２の裏面Ｂ１、Ｂ２の各々を接合する工程をさらに備え、この接合する工程は、接合部ＢＤａ（図２）を形成する工程と同時に行なわれる。
　なお本実施の形態は、上記以外は実施の形態１とほぼ同じであるため、詳しい説明を省略する。
　本実施の形態によれば、第１および第２の裏面Ｂ１、Ｂ２の各々を支持部３０に接合する工程が、接合部ＢＤａを形成する工程と同時に行なわれる。よって両工程が個別に行われる場合に比して、半導体基板８０ａ（図１、図２）の製造工程を簡略化することができる。
　なお本実施の形態の変形例として、加熱前に準備される支持部として支持部３０（図５）の代わりに固体原料２０（図１１）が準備され、かつ固体原料２０とＳｉＣ基板群１０とが実施の形態２と同様に配置され、かつヒータ５０が実施の形態１と同様に配置されてもよい。またこの際に実施の形態２の各変形例と同様に、図１５の構成、図１６の構成、またはその組み合わせの構成が用いられてもよい。
　（実施の形態４）
　図１７および図１８を参照して、本実施の形態の半導体基板８０ｂは、接合部ＢＤａによって閉塞された隙間ＶＤａ（図２：実施の形態１～３）の代わりに、接合部ＢＤｂによって閉塞された隙間ＶＤｂを有する。
　次に半導体基板８０ｂの製造方法について説明する。
　本実施の形態においては、支持部３０はＳｉＣからなり、かつ図９に示すように接合部ＢＤａが形成された後も、さらに昇華にともなう物質移動が続けられる。この結果、閉塞された隙間ＶＤａ内への支持部３０からの昇華も無視できない程度発生する。すなわち支持部３０からの昇華物が接合部ＢＤａ上に堆積する。これによりＳｉＣ基板１１および１２の間の隙間ＶＤａが支持部３０内に一部侵入するように移動して、接合部ＢＤｂによって閉塞された隙間ＶＤｂ（図１８）となる。
　本実施の形態の半導体基板８０ｂ（図１８）によれば、半導体基板８０ａ（図２）の接合部ＢＤａに比して厚い接合部ＢＤｂを形成することができる。
　（実施の形態５）
　図１９および図２０を参照して、本実施の形態の半導体基板８０ｃは、接合部ＢＤｂによって閉塞された隙間ＶＤｂ（図１８：実施の形態４）の代わりに、接合部ＢＤｃによって閉塞された隙間ＶＤｃを有する。半導体基板８０ｃは、実施の形態４と同様の方法によって、隙間ＶＤａ（図２）の全体を、隙間ＶＤｂ（図１８）の位置を経て、支持部３０内へと移動させることによって得られる。
　本実施の形態によれば、実施の形態４の接合部ＢＤｂに比してより厚い接合部ＢＤｃを形成することができる。
　なお隙間ＶＤｃを裏面側（図２０おける下側）に達するまで移動させてもよい。これにより、閉塞された隙間ＶＤｃは裏面側上の凹部となる。またこの凹部は研磨によって除去されてもよい。
　（実施の形態６）
　主に図２１を参照して、本実施の形態においては、断熱体９３が、第３の空間（図７）内においてＳｉＣ基板群１０に面するように配置される。すなわち、断熱容器４０の代わりに、断熱体９３が第３の放射面ＲＰ３をなす。断熱体９３の熱伝導率は、第２の加熱体９２、すなわち第２の放射面ＲＰ２をなす材料の熱伝導率よりも低く、好ましくは、第１の加熱体９１ａ（図５）と同様の材料から形成された第１の加熱体９１ｂ、すなわち第１の放射面ＲＰ１をなす材料の熱伝導率よりも低くされる。このような断熱体９３は、たとえばカーボンフェルトから形成される。
　本実施の形態によれば、断熱体９３によって、より確実に第３の放射面ＲＰ３の温度を低くすることができる。
　また断熱体９３の断熱作用が十分に高い場合、ＳｉＣ基板群１０に対して図２１に示すようにヒータ５０が位置しても、すなわち第３の空間ＳＰ３（図７）内にヒータ５０の一部が位置しても、断熱体９３からなる第３の放射面ＲＰ３の温度を第２の放射面ＲＰ２の温度よりも小さくすることができる。よって本実施の形態によれば、ヒータ５０の配置の自由度が実施の形態１に比して高くなる。
　（実施の形態７）
　図２２を参照して、本実施の形態の加熱装置は誘導加熱炉であり、ヒータ５０（図５）の代わりに、被加熱体５９（熱源）と、コイル１５９とを有する。被加熱体５９は、たとえばグラファイト坩堝であり、断熱容器４０内に、ほぼ閉塞された空間を形成する。この閉塞された空間の中に、第１の加熱体９１ａ、第２の加熱体９２、ＳｉＣ基板群１０、および支持部３０が配置される。また実施の形態６と同様に、断熱体９３が配置される。
　本実施の形態における加熱工程では、まず、コイル１５９による誘導加熱によって被加熱体５９が発熱する。この発熱によって第１の加熱体９１ａおよび第２の加熱体９２が加熱される。
　本実施の形態によれば、誘導加熱炉が用いられる場合において、実施の形態６と同様の効果が得られる。なお仮に断熱体９３が用いられないとすると、図２３に示すような構成、すなわち第３の放射面ＲＰ３（図７）が被加熱体５９からなる構成となるので、図１０（実施の形態１に対する比較例）の構成の場合と同様、開口ＣＲ（図８）が塞がり難くなる。
　（実施の形態８）
　図２４を参照して、本実施の形態においては、実施の形態７と異なり、被加熱体５９が設けられず、第１および第２の加熱体９１ａ、９２が、直接、誘導加熱によって加熱される。
　本実施の形態によれば、実施の形態１と同様に図７に示す構成で熱放射が生じるので、実施の形態１と同様の効果が得られる。
　（実施の形態９）
　図２５を参照して、本実施の形態の加熱装置は、加熱を行うために、第１～第３のヒータ５１～５３（第１～第３の発熱体）と、第１～第３のヒータ電源１５１～１５３とを有する。
　第１～第３のヒータ５１～５３のそれぞれは、第１～第３の空間ＳＰ１～ＳＰ３（図７）の中に配置されている。なお第３のヒータ５３は、その全体が第３の空間ＳＰ３の中に配置される必要はなく、少なくとも一部が配置されればよい。
[規則91に基づく訂正 20.05.2011]　
　第１～第３のヒータ電源１５１～１５３のそれぞれは、第１～第３のヒータ５１～５３の発熱を互いに独立して制御することができるように接続されている。これにより、本実施の形態において第１～第３の放射面ＲＰ１～ＲＰ３（図７）のそれぞれに相当する面、つまり、第１の加熱体９１ａの面、第２の加熱体９２の面、および第３のヒータ５３の面の温度を、互いに独立に制御することができる。よって第３の放射面ＲＰ３に相当する温度を、第２の放射面ＲＰ２に相当する温度よりも低くしつつ、また過度に低くはならないようにすることができる。
　なお上記ほどに精密な温度制御が求められない場合、第１のヒータ５１および第３のヒータ５３のいずれかまたは両方が省略されてもよい。
　（付記１）
　本発明の半導体基板は、以下の製造方法で作製されたものである。
　第１および第２の炭化珪素基板を有する複数の炭化珪素基板と支持部とが準備される。第１の炭化珪素基板は、支持部に面しかつ一の平面上に位置する第１の裏面と、第１の裏面に対向する第１の表面と、第１の裏面および第１の表面をつなぐ第１の側面とを有する。第２の炭化珪素基板は、支持部に面しかつ一の平面上に位置する第２の裏面と、第２の裏面に対向する第２の表面と、第２の裏面および第２の表面をつなぐ第２の側面とを有する。第２の側面は、第１および第２の表面の間に開口を有する隙間が第１の側面との間に形成されるように配置されている。第１および第２の側面から昇華物を発生させることで、開口を塞ぐ接合部が形成されるように、支持部と第１および第２の炭化珪素基板とが加熱される。加熱する工程は、以下の工程を有する。一の平面に垂直な方向であってかつ支持部から遠ざかる方向へ複数の炭化珪素基板から延びる第１の空間において複数の炭化珪素基板に面する第１の放射面の温度が第１の温度とされる。一の平面に垂直な方向であってかつ複数の炭化珪素基板から遠ざかる方向へ支持部から延びる第２の空間において支持部に面する第２の放射面の温度が第１の温度よりも高い第２の温度とされる。一の平面に沿って隙間から延びる第３の空間において複数の炭化珪素基板に面する第３の放射面の温度が第２の温度よりも低い第３の温度とされる。
　今回開示された実施の形態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請求の範囲によって示され、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。
　本発明の半導体基板の製造方法は、炭化珪素基板を含む半導体基板の製造方法に、特に有利に適用され得る。
　１０　ＳｉＣ基板群（複数の炭化珪素基板）、１０ａ　被支持層、１１　ＳｉＣ基板(第１の炭化珪素基板）、１２　ＳｉＣ基板（第２の炭化珪素基板）、１３～１９　ＳｉＣ基板、２０，２０ｐ　固体原料、３０，３０ｐ　支持部、４０　断熱容器、５９　被加熱体、８０ａ～８０ｃ　半導体基板、８０Ｐ　複合基板、８１，９１ａ，９１ｂ　第１の加熱体、８２，９２　第２の加熱体、９３　断熱体、１５０　ヒータ電源、１５１～１５３　第１～第３のヒータ電源、１５９　コイル。

Claims (16)

  1. 　第１および第２の炭化珪素基板（１１、１２）を有する複数の炭化珪素基板（１０）と支持部（３０）とを準備する工程を備え、前記第１の炭化珪素基板は、前記支持部に面しかつ一の平面（ＰＬ１）上に位置する第１の裏面と、前記第１の裏面に対向する第１の表面と、前記第１の裏面および前記第１の表面をつなぐ第１の側面とを有し、前記第２の炭化珪素基板は、前記支持部に面しかつ前記一の平面上に位置する第２の裏面と、前記第２の裏面に対向する第２の表面と、前記第２の裏面および前記第２の表面をつなぐ第２の側面とを有し、前記第２の側面は、前記第１および第２の表面の間に開口を有する隙間（ＧＰ）が前記第１の側面との間に形成されるように配置され、さらに
    　前記第１および第２の側面から昇華物を発生させることで、前記開口を塞ぐ接合部が形成されるように、前記支持部と前記第１および第２の炭化珪素基板とを加熱する工程を備え、
    　前記加熱する工程は、
    　前記一の平面に垂直な方向であってかつ前記支持部から遠ざかる方向へ前記複数の炭化珪素基板から延びる第１の空間（ＳＰ１）において前記複数の炭化珪素基板に面する第１の放射面（ＲＰ１）の温度を第１の温度とする工程と、
    　前記一の平面に垂直な方向であってかつ前記複数の炭化珪素基板から遠ざかる方向へ前記支持部から延びる第２の空間（ＳＰ２）において前記支持部に面する第２の放射面（ＲＰ２）の温度を前記第１の温度よりも高い第２の温度とする工程と、
    　前記一の平面に沿って前記隙間から延びる第３の空間（ＳＰ３）において前記複数の炭化珪素基板に面する第３の放射面（ＲＰ３）の温度を前記第２の温度よりも低い第３の温度とする工程とを含む、半導体基板の製造方法。
  2. 　前記第３の温度は前記第１の温度よりも低い、請求の範囲第１項に記載の半導体基板の製造方法。
  3. 　前記複数の炭化珪素基板と前記支持部とを準備する工程は、前記支持部と前記第１および第２の炭化珪素基板とを有する複合基板を準備することにより行われ、前記複合基板の前記第１および第２の裏面の各々は前記支持部に接合されている、請求の範囲第１項に記載の半導体基板の製造方法。
  4. 　前記支持部に前記第１および第２の裏面の各々を接合する工程をさらに備え、前記第１および第２の裏面の各々を接合する工程は、前記接合部を形成する工程と同時に行なわれる、請求の範囲第１項に記載の半導体基板の製造方法。
  5. 　前記支持部は炭化珪素からなる、請求の範囲第１項に記載の半導体基板の製造方法。
  6. 　前記接合部によって塞がれた前記開口を有する前記隙間内において、前記支持部からの昇華物を前記接合部上に堆積させる工程をさらに備えた、請求の範囲第５項に記載の半導体基板の製造方法。
  7. 　前記支持部からの昇華物を前記接合部上に堆積させる工程は、前記接合部によって塞がれた前記開口を有する前記隙間の全体を前記支持部内へと移動させるように行われる、請求の範囲第６項に記載の半導体基板の製造方法。
  8. 　前記加熱する工程は、前記第３の空間の外側に配置された熱源によって行われる、請求の範囲第１項に記載の半導体基板の製造方法。
  9. 　前記熱源は、前記第３の空間によって互いに隔てられた空間のうち前記支持部を含む方の中に配置される、請求の範囲第８項に記載の半導体基板の製造方法。
  10. 　前記第３の放射面をなす材料の熱伝導率は、前記第２の放射面をなす材料の熱伝導率よりも低い、請求の範囲第１項に記載の半導体基板の製造方法。
  11. 　前記第３の放射面をなす材料の熱伝導率は、前記第１の放射面をなす材料の熱伝導率よりも低い、請求の範囲第１０項に記載の半導体基板の製造方法。
  12. 　前記加熱する工程は、前記第１～第３の空間のそれぞれの中に配置された第１～第３の発熱体によって行われる、請求の範囲第１項に記載の半導体基板の製造方法。
  13. 　前記第１～第３の発熱体は互いに独立して制御される、請求の範囲第１２項に記載の半導体基板の製造方法。
  14. 　前記第１および第２の表面（Ｆ１、Ｆ２）の各々は、研磨された面である、請求の範囲第１項に記載の半導体基板の製造方法。
  15. 　前記第１および第２の裏面（Ｂ１、Ｂ２）の各々は、スライスによって形成された面である、請求の範囲第１項に記載の半導体基板の製造方法。
  16. 　前記加熱する工程は、１０-1Ｐａよりも高く１０4Ｐａよりも低い圧力を有する雰囲気中で行われる、請求の範囲第１項に記載の半導体基板（８０）の製造方法。
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