半导体基板的制造方法技术

本发明专利技术涉及半导体基板的制造方法，对于基板表面的平坦化困难的基板也没有导致在接合界面形成氧化膜，并且具有接合强度高的接合面。半导体基板的制造方法具备对支承基板的表面进行改质而形成第一非晶质层并且对半导体的单结晶层的表面进行改质而形成第二非晶质层的非晶质层形成工序。另外，具备使第一非晶质层与第二非晶质层接触的接触工序。另外，具备对第一非晶质层与第二非晶质层接触的状态的支承基板以及单结晶层进行热处理的热处理工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请主张基于2013年7月5日申请的日本国专利申请第2013-142151号的优先权。该申请的全部内容通过参照而引用于该说明书中。本说明书中，公开涉及具备接合强度高的接合面的半导体基板的制造方法的技术。
技术介绍
作为下一代(次期)功率器件的基板材料的候补可举出碳化硅(以下记载为SiC)，基板自身的制造成本变高，成为实用化的障碍。与此相对地，若仅器件形成层部使用品质好的单结晶SiC并通过某种方法将其固定于支承基板(具有器件制造工序所能够承受的强度/耐热性/清洁度的材料：例如Poly-SiC)，则能够制成兼具低成本(支承基板部)与高品质(SiC部)的基材。作为为了实现上述构造而能够应用的现有技术，存在基板接合。基板接合作为半导体集成电路制成技术、MEMS制成技术而使用，主要为了用于将硅基板彼此或者与硅基板不同的种类材料的基板接合。该基板接合大致分为经由粘合材料/金属等异物的“间接接合”、和不经由这些的“直接接合”，但为了相对于半导体器件材料用途的基板，避免由粘合材料、金属等引起的污染的影响，优选使用“直接接合”。直接接合的相关技术例如以下的文献中有公开。日本特开2009-117533号公报中，公开有在接合前的SiC基板表面实施了等离子体活性化处理后使基板表面彼此接触，其后实施加热处理由此形成接合的接合基板的制造法。该情况下，接触前的基板表面具有亲水性，因此在接合形成后的接合界面形成有以导入的水为起因的氧化膜。另一方面，AppliedPhysicsLetters,Vol.64,No.5,311994中，公告有在接合前的Si基板表面实施使用了被稀释的氟化氢水溶液的不浸润处理后使基板表面彼此接触，其后实施加热处理由此形成接合的基板接合法。该情况下，在接合界面不存在水，能够得到接合基板而不导致在接合界面形成氧化膜。但是，在使用日本特开2009-117533号公报的制造法制成接合基板的情况下，由于形成于接合界面的氧化膜的影响，在立式功率半导体器件用途中，具有基板垂直方向的电阻增大等问题。另外相对于SiC的器件制成工序的加热处理温度(＞1200℃)，具有界面构造不稳定等问题。另一方面，在使用AppliedPhysicsLetters,Vol.64,No.5,311994的基板接合方法制成接合基板的情况下，必须进行接合的基板表面的不浸润，SiC是化合物半导体，因此与由单一元素构成的Si不同，根据在基板表面露出的原子的种类不同基板表面的电荷状态也不同。因此，在AppliedPhysicsLetters,Vol.64,No.5,311994所使用的方法中，基板表面的较广范围内得到一样的不浸润性是困难的。另外，与在接合形成经由了中间层的间接接合不同，直接接合中接合形成前的基板表面形状(粗糙度)对有效接合面积带来直接的影响。因此存在需要使接合面的表面粗糙度非常小等限制。但是，关于SiC基板的表面平坦化，除了上述的基板表面的电荷状态的不均匀性之外，由于基板内所包含的结晶缺陷的影响，在与Si基板比较的情况下表面平坦性低。因此有效接合面积降低，结果得到能够承受半导体工序的接合强度是困难的。
技术实现思路
本说明书中，公开半导体基板的制造方法。该半导体基板的制造方法具备对支承基板的表面进行改质而形成第一非晶质层并且对半导体的单结晶层的表面进行改质而形成第二非晶质层的非晶质层形成工序。另外，具备使第一非晶质层与第二非晶质层接触的接触工序。另外，具备对第一非晶质层与第二非晶质层接触的状态的支承基板以及单结晶层进行热处理的热处理工序。上述方法中，通过非晶质层形成工序，能够在支承基板的表面形成第一非晶质层并且在单结晶层的表面形成第二非晶质层。非晶质层是成为原子不具有结晶构造那样的规则性的状态的层。通过在第一非晶质层与第二非晶质层接触的状态下进行热处理工序，能够使第一非晶质层以及第二非晶质层再结晶。第一非晶质层与第二非晶质层再结晶而成为一体，因此支承基板与单结晶层通过共价结合能够稳固地接合。由此，能够不导致在接合界面形成氧化膜而使支承基板与单结晶层的接合界面的不连续性消失。另外，例如所谓的直接接合等方法使用原子力等基板表面间引力，因此需要使接合的原子彼此接近至数纳米以内，从而需要使接合面的表面粗糙度非常小。另一方面，上述方法中，将接合面改质为非晶质层。非晶质层存在具有悬空键的原子，因此与不具有悬空键的结晶层相比原子的流动性高。因此，形成非晶质层的原子流动，由此在填埋形成于第一非晶质层与第二非晶质层的接触面的空间后，能够使该非晶质层再结晶。即上述方法中，接合不需要表面间引力，因此在表面粗糙度比直接接合法所要求的接合面的表面粗糙度大的情况下，也能够得到可承受半导体工序等的接合强度。根据本说明书所公开的技术，能够提供相对于基板表面的平坦化困难的基板也不导致在接合界面形成氧化膜并且具有接合强度高的接合面的半导体基板的制造方法。附图说明图1是表示接合基板的制造方法的流程图。图2是接合基板的立体图。图3是接合基板的制造工序的说明图。图4是接合基板的制造工序的说明图。图5是接合基板的制造工序的说明图。图6是接合基板的制造工序的说明图。图7是接合基板的制造工序的说明图。图8是接合基板的制造工序的说明图。图9是接合界面的TEM图像。图10是表面粗糙度的分析数据图。具体实施方式以下，记载本说明书所公开的实施例的技术的特征的几个。此外，以下所记载的事项分别单独具有技术的有效性。(特征1)上述的半导体基板的制造方法中，优选，单结晶层是单结晶SiC，支承基板是多结晶SiC。多结晶SiC与单结晶SiC相比廉价，因此与仅由单结晶SiC形成的基板相比能够制造减少制造成本的SiC基板。(特征2)优选，第一非晶质层以及第二非晶质层含有Si和C。由此，在例如其组成比率几乎为1：1的情况下，在使第一非晶质层以及第二非晶质层再结晶的情况下，能够形成SiC结晶。(特征3)上述的半导体基板的制造方法中，优选，非晶质层形成工序通过在真空中照射原子能级的粒子来进行。优选，在进行了非晶质层形成工序的真空中继续进行接触工序。通过在真空中照射原子能级的粒子，能够除去存在于支承基板的表面、半导体的单结晶层的表面的氧化膜、吸附层。另外，通过在真空中进行接触工序，能够使除去了氧化膜、吸附层的清洁的面彼此接合。由此，能够在热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体基板的制造方法，其特征在于，具备：非晶质层形成工序，在该非晶质层形成工序中，对支承基板的表面进行改质而形成第一非晶质层，并且对半导体的单结晶层的表面进行改质而形成第二非晶质层；接触工序，在该接触工序中，使所述第一非晶质层与所述第二非晶质层接触；以及热处理工序，在该热处理工序中，对所述第一非晶质层与所述第二非晶质层接触的状态的所述支承基板以及所述单结晶层进行热处理。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.05 JP 2013-1421511.一种半导体基板的制造方法，其特征在于，具备：
非晶质层形成工序，在该非晶质层形成工序中，对支承基板的表面
进行改质而形成第一非晶质层，并且对半导体的单结晶层的表面进行改
质而形成第二非晶质层；
接触工序，在该接触工序中，使所述第一非晶质层与所述第二非晶
质层接触；以及
热处理工序，在该热处理工序中，对所述第一非晶质层与所述第二
非晶质层接触的状态的所述支承基板以及所述单结晶层进行热处理。
2.根据权利要求1所述的半导体基板的制造方法，其特征在于，
所述单结晶层是单结晶SiC，
所述支承基板是多结晶SiC。
3.根据权利要求2所述的半导体基板的制造方法，其特征在于，
所述第一非晶质层以及所述第二非晶质层含有Si和C。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体基板的制造方法，其
特征在于，
所述非晶质层形成工序通过在真空中照射原子能级的粒子来进行，
所述接触工序在进行了所述非晶质层形成工序的真空中继续进行。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的半导体基板的制造方法，其
特...

【专利技术属性】
技术研发人员：今冈功，小林元树，内田英次，八木邦明，河原孝光，八田直记，南章行，坂田丰和，牧野友厚，高木秀树，仓岛优一，
申请(专利权)人：株式会社丰田自动织机，株式会社希克斯，独立行政法人产业技术综合研究所，
类型：发明
国别省市：日本;JP