[发明专利]半导体晶圆的制造方法

说明书

在第1工序中，在SiC基板(40)的表面形成凸部(42)并蚀刻该SiC基板(40)。在第2工序中，除去根据MSE法使SiC基板(40)的凸部(42)外延生长而在垂直(c轴)方向大幅地生长的包含螺旋位错的外延层(43a)的至少一部分。在第3工序中，通过在进行了第2工序的SiC基板(40)上再次进行MSE法，使得不包含螺旋位错的外延层(43)彼此在水平(a轴)方向生长而互相以分子层级连接，进而在SiC基板(40)的Si面或C面的全面生成1个大面积的单晶4H‑SiC的半导体晶圆(45)。

技术领域

本发明涉及一种使用SiC基板的半导体元件的制造方法。

背景技术

作为半导体材料，硅(Si)和砷化镓(GaAs)等早已为业界所熟知。近年来，随着半导体元件的利用领域迅速扩大，在高温环境等严酷的条件下使用的机会也随之增加。由此，实现能承受高温环境的半导体元件，对提高在广泛用途中的动作的可靠性及大量的信息处理·可控性来说，实属一项重要的课题。

作为一种耐热性优异的制造半导体元件的材料，碳化硅(SiC)备受瞩目。SiC不仅机械强度高并且抗辐射能力亦强。另外，SiC具有以下的特征：通过杂质的添加还能容易地进行电子和空穴的价电子控制，并且具有宽的禁带宽度(在4H型的单晶SiC中为3.2eV)。根据这种理由，作为一种能实现在所述现有的半导体材料中不能实现的耐高温性、耐高频性、高耐电压性、和高耐环境性的下一代的动力元件的材料，SiC备受期待。专利文献公开一种制造使用SiC的半导体材料的方法。

专利文献1公开一种通过将用于使晶种生长的生长炉内的温度均匀化，抑制SiC多晶的生成，进而制造优质的SiC半导体的方法。专利文献2公开一种通过在晶种上形成多个凹坑而制造缺陷少的优质SiC半导体的方法。

非专利文献1公开一种本案申请人开发的技术即亚稳态溶剂外延法(MSE法)。MSE法是溶液生长法的一种，其使用晶种基板、自由能比晶种基板高的原料基板、和Si熔液。通过对置配置晶种基板与原料基板，且以使Si熔液夹在其间的状态在真空下进行加热，能使单晶SiC在晶种基板的表面外延生长。在MSE法中，加热时不需要在单晶SiC的生长方向带有温度梯度，外延生长是根据以自由能差决定的浓度梯度而行进。另外，在MSE法中，不需要在晶种基板上形成偏离角(Off angle)。专利文献3公开了一种使用此MSE法来制造SiC半导体的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-193055号公报

专利文献2：日本特开2012-176867号公报

专利文献3：日本特开2008-230946号公报

非专利文献

非专利文献1：Tadaaki Kaneko et al,“Metastable Solvent Epitaxy of SiC”Journal of Crystal GrowtH 310(2008)1815-1818

发明内容

发明所要解决的技术问题

顺便一提，使用SiC的半导体材料，是采用从由4H-SiC或6H-SiC的单晶SiC构成的晶锭切取的块体基板而被制造。此块体基板需要进行机械研磨等对表面进行平坦处理。然而，在机械研磨中，由于会产生次微米级的研磨损伤，因此以往在机械研磨之后通过进行化学机械研磨来除去该研磨损伤，以使基板更加平坦。