[发明专利]SiC复合基板的制造方法和半导体基板的制造方法

说明书

本发明提供SiC复合基板的制造方法，其为在多晶SiC基板11上具有单晶SiC层12的SiC复合基板10的制造方法，其中，在由Si构成的保持基板21的单面设置单晶SiC层12而制作了单晶SiC层负载体14后，在该单晶SiC层12上采用物理的或化学的手段沉积多晶SiC，制作在保持基板21上将单晶SiC层12和多晶SiC基板11层叠的SiC层叠体15，然后以物理方式和/或化学方式将上述保持基板21除去。根据本发明，采用简便的制造方法得到具有结晶性良好的单晶SiC层的SiC复合基板。

技术领域

本发明涉及高温、高频、大电力下的电力控制中使用的肖特基势垒二极管、pn二极管、pin二极管、电场效应型晶体管、绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor、IGBT)等功率器件用半导体元件的制造以及氮化镓、金刚石、纳米碳薄膜的生长中使用的、在多晶SiC基板上具有单晶SiC层的SiC复合基板的制造方法和半导体基板的制造方法。

背景技术

现在，作为半导体用基板，单晶Si基板已被广泛地使用。但是，在其特性上，对于最近的高耐压、高频化未必适合，因此虽然价格高，但开始使用单晶SiC、单晶GaN的基板。例如，通过使用采用了作为禁带宽度比硅(Si)宽的半导体材料的碳化硅(SiC)的半导体元件构成逆变器、AC/DC变换器等电力变换装置，从而实现了对于使用了硅的半导体元件而言未能实现的电力损失的减小。通过使用采用SiC的半导体元件，除了与以往相比，电力变换所附带的损失减小以外，也促进装置的轻质化、小型化、高可靠性。另外，作为下一代的器件材料，研究了也作为纳米碳薄膜(也包含石墨烯)的原材料的单晶SiC基板。

作为这些单晶SiC基板、单晶GaN基板的制造，(1)单晶SiC基板采用将高纯度SiC粉在2000℃以上的高温下边使SiC升华边使种晶生长的SiC升华法制作，(2)单晶GaN基板通常采用在高温高压的氨中使GaN的种晶生长的方法、在蓝宝石或单晶SiC基板上进一步使GaN异质外延生长而制作。但是，所述制造工序是在极其严格的条件下复杂的工序，因此无论怎样基板的品质、收率都低，成为成本非常高的基板，妨碍了实用化、宽范围的利用。

在这些基板上，实际上显现器件功能的厚度在所有的情形下都为0.5～100μm，剩余的厚度部分主要是只承担着基板处理时的机械的保持·保护功能的职责的部分、所谓操作构件(基板)。

因此，近年来研究了将能够操作的程度的比较薄的单晶SiC层经由SiO₂、Al₂O₃、Zr₂O₃、Si₃N₄、AlN等陶瓷、Si、Ti、Ni、Cu、Au、Ag、Co、Zr、Mo、W等金属接合于多晶SiC基板而成的基板。但是，为了将单晶SiC层与多晶SiC基板接合而介于其间的物体在前者(陶瓷)的情况下是绝缘体，因此器件制作时的电极制作困难，在后者(金属)的情况下金属杂质混入器件中，容易引起器件的特性劣化，因此不实用。

因此，为了改善这些缺点，目前为止提出了各种方案，例如日本专利第5051962号公报(专利文献1)中公开了下述方法：将对具有氧化硅薄膜的单晶SiC基板实施氢等的离子注入而成的源基板与在表面层叠了氧化硅的多晶氮化铝(中间支承体、操作基板)用氧化硅面贴合，将单晶SiC薄膜转印于多晶氮化铝(中间支承体)，然后，在沉积了多晶SiC后放入HF浴中将氧化硅面溶解而分离。但是，通常，氧化硅面的接合面极密地、牢固地结合，因此具有如下缺点：HF怎么也不浸透于氧化硅面的整面、特别是中心部，分离并不简单，需要过多的时间，生产率极差。另外，使用该发明制造大口径的SiC复合基板时，由于多晶SiC沉积层与氮化铝(中间支承体)的热膨胀系数差而产生大的翘曲，成为问题。