[发明专利]制造碳化硅衬底的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造碳化硅衬底的方法。

背景技术

近来，越来越多地采用SiC(碳化硅)衬底作为用于制造半导体器件的半导体衬底。与更广泛使用的Si(硅)相比，SiC具有更宽的带隙。因此，包括SiC衬底的半导体器件有利地具有高击穿电压、低导通电阻以及在高温环境下其特性降低较小。

为了有效率地制造半导体器件，要求衬底具有的尺寸不小于特定尺寸。根据美国专利No.7,314,520(专利文献1)，可以制造不小于76mm(3英寸)的SiC衬底。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利No.7,314,520

发明内容

本发明要解决的问题

工业上，SiC单晶衬底的尺寸仍然限于大致100mm(4英寸)。因此，不利的是，不能使用大单晶衬底来有效率地制造半导体器件。在六面晶系的SiC中利用与(0001)面不同的面的特性的情况下，这种不利性变得尤为严重。下文中，将对此进行描述。

通常通过以下步骤来制造缺陷小的SiC单晶衬底：将不太可能造成堆叠故障的(0001)面中生长得到的SiC晶锭切片。因此，通过将晶锭不平行于其生长表面进行切片，得到具有除了(0001)面之外的面取向的单晶衬底。这样使得难以充分确保单晶衬底的尺寸，或者不能有效地利用晶锭中的许多部分。为此，尤其难以采用SiC的除了(0001)面之外的面来有效地制造半导体器件。

替代吃力地增大这种SiC单晶衬底的尺寸，考虑到使用在其上连接具有支撑部和多个小单晶衬底的碳化硅衬底。可以根据需要，通过增加单晶衬底的数目使碳化硅衬底的尺寸更大。然而，在这种支撑部和单晶衬底连接的情况下，连接强度会不充分。

根据以上问题来做出本发明，并且本发明的目的在于提供可以使单晶衬底和支撑部之间的连接强度增加的制造碳化硅衬底的方法。

解决问题的方法

用于制造碳化硅衬底的根据本发明的方法包括以下步骤。

准备至少一个单晶衬底和支撑部，每个单晶衬底具有背面并且由碳化硅制成，所述支撑部具有主面并且由碳化硅制成。在准备步骤中，通过机械加工来形成所述背面和所述主面中的至少一个。通过这个形成步骤，在所述背面和所述主面中的至少一个上形成具有晶体结构变形的表面层。至少部分地去除表面层。在这个去除步骤之后，将所述背面和所述主面彼此连接。

根据本发明，可以通过去除具有变形的表面层，来增加背面和主面之间的连接强度。

优选地，通过所述表面层的升华来执行至少部分去除表面层的步骤。因此，可以容易地至少部分去除表面层，同时避免晶体结构发生额外的变形。更优选地，在准备至少一个单晶衬底和支撑部的步骤中，在背面处形成表面层，并且在至少部分去除表面层的步骤中，至少部分地去除背面处形成的表面层。因此，可以部分地去除至少一个单晶衬底的背面处形成的表面层。进一步优选地，在至少部分地去除表面层的步骤中，在表面层的升华之前，将背面和主面布置成彼此面对。因此，由于在去除表面层时背面和主面已彼此面对，因此有助于随后这两者间的连接。

可以通过牺牲氧化来执行至少部分地去除表面层的步骤。可以通过化学方法来执行至少部分地去除表面层的步骤。

优选地，执行至少部分地去除表面层的步骤，使得表面层被完全去除。因此，背面和主面之间的连接强度可以进一步提高。

优选地，在所述背面和所述主面之间使来自主面的碳化硅升华并且使碳化硅在背面上再结晶，来执行将背面和主面彼此连接的步骤。在通过表面层的升华来执行至少部分地去除表面层的步骤的情况下，可以通过升华来执行去除步骤和连接步骤这两者。另外，在至少部分地去除表面层的步骤中，在表面层的升华之前将背面和主面布置成彼此面对的情况下，在表面层升华之后，通过只改变经由升华而导致的质量转移的方向，可以将背面和主面彼此连接。此外，在表面层不仅存在于背面上而且存在于主面上的情况下，可以通过在将背面和主面彼此连接的步骤中的升华来消除主面上的表面层。

优选地，至少一个单晶衬底包括多个单晶衬底。因此，可以得到具有大面积的碳化硅衬底。

可以通过蚀刻表面层来执行上述的至少部分去除表面层的步骤。例如，这个蚀刻包括湿法蚀刻或气体蚀刻。

在准备至少一个单晶衬底的步骤中，可以机械地抛光背面。因此，可以使背面平坦。另外，可以减小背面上形成的表面层的厚度。