[发明专利]碳化硅衬底的制造方法、半导体器件的制造方法、碳化硅衬底及半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造碳化硅衬底的方法、用于制造半导体器件的方法、碳化硅衬底和半导体器件，更具体地，涉及均能够降低采用碳化硅衬底的半导体器件的制造成本的用于制造碳化硅衬底的方法、用于制造半导体器件的方法、碳化硅衬底和半导体器件。

背景技术

近年来，为了实现高击穿电压、低损耗以及在高温环境下利用半导体器件，已开始采用碳化硅作为用于半导体器件的材料。碳化硅是宽带隙半导体，其具有的带隙大于硅的带隙，并且常规上已作为用于半导体器件的材料而被广泛使用。因此，通过采用碳化硅作为用于半导体器件的材料，半导体器件可以具有高击穿电压、减小的导通电阻等。此外，有利的是，即使在高温环境下，与采用硅作为其材料的半导体器件的特性相比，这样采用碳化硅作为其材料的半导体器件具有的特性更少劣化。

在这样的情况下，对在制造半导体器件中使用的各种碳化硅晶体以及用于制造碳化硅衬底的方法加以考虑，并提出了各种想法(例如，参见日本专利特开No.2002-280531(专利文献1))。

引用文件列表

专利文献

PTL 1：日本专利特开No.2002-280531

发明内容

技术问题

然而，但碳化硅在大气压下没有液相。另外，其晶体生长温度为2000℃或更高，这是非常高的。从而难以控制并稳定生长条件。因此，对于碳化硅单晶而言，难以具有大直径而同时又维持其高质量。因此，不易获得具有大直径的高质量碳化硅衬底。制造这样的具有大直径的碳化硅衬底所存在的这种困难不仅是导致碳化硅衬底的制造成本增加，而且还导致使用碳化硅衬底时每一批只能制造出更少的半导体器件。因此，不利的是，增加了半导体器件的制造成本。考虑到，可以通过有效地利用制造成本高的碳化硅单晶作为衬底来降低半导体器件的制造成本。

鉴于此，本发明的目的是要提供一种用于制造碳化硅衬底的方法、用于制造半导体器件的方法、碳化硅衬底和半导体器件，其中每一个允许降低采用碳化硅衬底的半导体器件的制造成本。

问题的解决方案

本发明的用于制造碳化硅衬底的方法包括下列步骤：准备由碳化硅制成的基底衬底和由单晶碳化硅制成的SiC衬底；通过堆叠基底衬底和SiC衬底，使得基底衬底和SiC衬底的主表面彼此接触，来制造堆叠衬底；通过加热堆叠衬底，使基底衬底和SiC衬底彼此连接，来制造连接衬底；通过加热连接衬底，使基底衬底和SiC衬底之间形成温度差，来使得在制造连接衬底的步骤中在基底衬底和SiC衬底之间的界面处形成的空洞在所述连接衬底的厚度方向上转移；以及，通过去除包括基底衬底和SiC衬底中的一个衬底的主表面的区域来去除空洞，所述一个衬底在转移空洞的步骤中被加热到具有较高温度，所述一个衬底的主表面与基底衬底和SiC衬底中的另一个衬底相反。

如上所述，对于高质量碳化硅单晶而言难以具有大的直径。其间，为了在使用碳化硅衬底制造半导体器件的过程中的高效率的制造，需要提供具有预定的均一形状和大小的衬底。因此，即使当得到高质量碳化硅单晶(例如，具有小缺陷密度的碳化硅单晶)时，也不能有效地使用通过切割等而未能被加工成这样的预定形状等的区域。

相比较而言，在本发明的用于制造碳化硅衬底的方法中，通过将由单晶碳化硅制成的SiC衬底放置在基底衬底上以制造堆叠衬底、并且加热该堆叠衬底以便使基底衬底和SiC衬底彼此连接，来制造碳化硅衬底。因而，可以例如以下列方式来制造碳化硅衬底。即，将由具有大缺陷密度的低质量碳化硅晶体形成的基底衬底加工成具有预定的形状和大小。在这样的基底衬底上，放置未被成形为预定形状的高质量碳化硅单晶作为SiC衬底。然后，加热它们。这样得到的碳化硅衬底整体上具有预定的均一形状和大小。这有助于提高半导体器件的制造效率。此外，在这样的碳化硅衬底的高质量SiC衬底上，例如，形成外延生长层以制造半导体器件。这样，可以有效地使用碳化硅单晶。同样地，根据本发明的用于制造碳化硅衬底的方法，可以制造能够降低使用碳化硅衬底制造半导体器件的制造成本的碳化硅衬底。

此外，当通过连接SiC衬底和基底衬底来制造连接衬底时，由于SiC衬底和基底衬底的翘曲等而会在基底衬底和SiC衬底之间的界面处形成空洞。如果在没有进行任何修改的情况下使用这样具有空洞的SiC衬底作为用于制造半导体器件的碳化硅衬底，则空洞充当电阻元件而增大衬底的电阻率。这会不利地增大将要制造的半导体器件的导通电阻。此外，如果在没有进行任何修改的情况下使用这样具有空洞的连接衬底作为碳化硅衬底，则空洞的存在会导致衬底的强度降低，从而在操作时可能产生裂纹。