复合基板、复合基板的制造方法、半导体装置以及半导体装置的制造方法制造方法及图纸

本公开的复合基板由SiC基板(1)和含Si喷镀层(2)这两个部位构成，上述含Si喷镀层(2)在上述SiC基板(1)的一面、即与通过外延生长形成氮化物半导体层的面相反侧的面上设置成作为为了保持该SiC基板(1)的机械强度而进行支承的支承基板发挥功能，并由通过喷镀而熔融了Si或者Si合金的材料构成，上述氮化物半导体层由AlN缓冲层、GaN缓冲层以及AlGaN肖特基层之类的由氮化物半导体构成的各层构成。的由氮化物半导体构成的各层构成。的由氮化物半导体构成的各层构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】复合基板、复合基板的制造方法、半导体装置以及半导体装置的制造方法


[0001]本公开涉及复合基板、复合基板的制造方法、半导体装置以及半导体装置的制造方法。

技术介绍

[0002]以氮化镓(Gallium Nitride：GaN)为代表的氮化物半导体，与硅(Silicon：Si)或者砷化镓(Gallium Arsenide：GaAs)比较，带隙大，另外，饱和电子速度也大，因此适合于以高输出并且高速动作的电子设备的构成材料。
[0003]作为该电子设备的代表性机型，能够举出将氮化物半导体作为构成材料的高电子迁移率晶体管(Gallium Nitride High Electron Mobility Transistor：GaN
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HEMT)，研究、开发乃至实际应用化不断推进。
[0004]作为GaN
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HEMT的基板材料，使用碳化硅(Silicon Carbide：SiC)基板、硅(Silicon：Si)基板以及蓝宝石(sapphire)基板等。
[0005]在GaN
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HEMT中，例如使用金属有机气相生长法(Metal
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Organic Vapor Phase Epitaxy：MOVPE)，在上述基板之上进行外延生长来制作成为动作层的氮化物半导体层。
[0006]SiC基板由于相比于Si基板或者蓝宝石基板，散热性优异，因此适合于GaN
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HEMT的基板。然而，SiC基板由于与作为大规模集成电路(Large Scale Integration：LSI)或者闪速存储器(Flash Memory)之类的广泛普及的电子设备用的基板而被大量使用的Si基板相比，在结晶生长技术和晶圆加工技术方面技术的难易度相对高，量产更困难，因此SiC基板的价格比Si基板高。因此，存在使用SiC基板的电子设备的制造成本也变高这样的问题。
[0007]为了降低SiC基板的制造成本，公开有以下技术，即，仅在设备形成层部使用品质好的单结晶SiC，并将该单结晶SiC相对于由具有能够经受设备制造工序的机械强度、耐热性以及清洁度的材料构成的支承基板，通过接合界面处不伴有氧化膜的形成的接合技术进行固定，由此制造兼备支承基板所带来的低成本性和SiC基板所带来的高品质性的复合基板。作为该支承基板的材料的一个例子，能够举出多晶SiC。(例如，参照专利文献1、2)。
[0008]专利文献1：日本特开2015
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15401号公报
[0009]专利文献2：日本特开2018
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14372号公报
[0010]在以降低制造成本为目的的、使用了不同种类基板彼此的接合技术的复合基板的制作中，为了防止在不同种类基板间的接合面形成被称为空洞(void)的非接合部分，而不可或缺的是非常良好地精加工的接合表面与极度清洁的作业环境这两者。因此，非常严格的工序管理和环境管理是必须的，而且复合基板的制造成品率的降低是不可避免的，因此成为制造成本的高成本化的重要因素。
[0011]在由不同种类基板彼此的接合来进行的复合基板的制作中，需要使用作为支承层的基板即支承基板，并且在支承层、作为功能部的各半导体层这两者，需要将接合表面研磨得高度平坦。
[0012]在使用由SiC构成的多晶基板来作为SiC基板的支承基板的情况下，从材料的观点出发，由于是相同的SiC彼此，因此容易整合热膨胀等机械特性，另一方面，需要使用成本比一般的Si基板高的多晶SiC基板来作为支承基板，并且需要在严格的规格下管理翘曲、表面粗糙度等，从而不能避免制造成本的高成本化。
[0013]另外，在使用SiC基板来作为GaN
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HEMT用的基板的情况下，完成后的GaN
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HEMT所需的SiC基板的厚度至多为数十～100μm，而相对于此，通过外延生长来形成氮化物半导体层时所需的SiC基板的厚度，在4英寸口径的情况下为0.5mm，较厚，因此在外延生长后的制造工序中，需要从SiC基板的背面侧将电子设备所不需要的SiC磨削0.4mm以上，但由于SiC是难加工材料，因此该磨削除去需要时间和费用，结果带来制造成本的高成本化。

技术实现思路

[0014]本公开是为了消除上述那样的问题点而完成的，其目的在于获得一种制造成本廉价并且高品质的复合基板、复合基板的制造方法、以及使用了该复合基板的半导体装置及半导体装置的制造方法。
[0015]本公开所涉及的复合基板具备：SiC基板；和含Si喷镀层，以支承上述SiC基板的方式设置于上述SiC基板的一面，并由熔融Si或者Si合金而得的材料构成。
[0016]根据本公开所涉及的复合基板，复合基板由SiC基板和含Si喷镀层构成，因此与以往的复合基板相比，是不需要磨削SiC基板来将其薄板化的磨削工序或者SiC基板与支承基板的接合工序的构造，因此起到能够获得廉价并且高品质的复合基板的效果。
[0017]另外，根据本公开所涉及的半导体装置的制造方法，由于作为基板使用由SiC基板和含Si喷镀层构成的复合基板，因此即使在复合基板之上外延生长了氮化物半导体层的情况下，也起到抑制SiC基板与含Si喷镀层之间的剥离的产生、并且抑制半导体装置的电特性的晶圆面内偏差的效果。
附图说明
[0018]图1是表示实施方式1所涉及的复合基板的制造方法的流程图。
[0019]图2是实施方式1所涉及的由SiC基板和含Si喷镀层构成的复合基板的剖视图。
[0020]图3是实施方式1所涉及的由SiC基板和含Si喷镀层构成的复合基板的剖视图，特别是表示含Si喷镀层中的空隙的图。
[0021]图4是实施方式1所涉及的由SiC基板和含Si喷镀层构成的复合基板的剖视图。
[0022]图5是除去了含Si喷镀层的GaN
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HEMT的剖视图。
[0023]图6是残留有含Si喷镀层的GaN
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HEMT的剖视图。
[0024]图7是表示GaN
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HEMT的薄膜电阻偏差与含Si喷镀层的厚度的关系的图。
[0025]图8是表示将含Si喷镀层的厚度作为参数的、高温下的复合基板的翘曲量与SiC基板的厚度的关系的图。
[0026]图9是实施方式2所涉及的具有分散了陶瓷的含Si喷镀层的复合基板的剖视图。
[0027]图10是实施方式3所涉及的具有掺杂了杂质的含Si喷镀层的复合基板的剖视图。
[0028]图11是实施方式4所涉及的在SiC基板与含Si喷镀层之间设置有中间层的复合基板的剖视图。
[0029]图12是表示实施方式5所涉及的GaN
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HEMT的制造方法的流程图。
具体实施方式
[0030]实施方式1
[0031]本申请的专利技术人为了解决上述的技术课题，发现了作为SiC基板的支承基板应用通过Si的喷镀而形成的含Si喷镀层的复合基板构造。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种复合基板，其特征在于，具备：SiC基板；和含Si喷镀层，以支承所述SiC基板的方式设置于所述SiC基板的一面，并由熔融Si或者Si合金而得的材料构成。2.根据权利要求1所述的复合基板，其特征在于，所述SiC基板的厚度为0.01mm以上且0.1mm以下。3.根据权利要求1或2所述的复合基板，其特征在于，所述含Si喷镀层的厚度为0.5mm以上。4.根据权利要求1～3中任一项所述的复合基板，其特征在于，所述含Si喷镀层包含由陶瓷构成的分散材料。5.根据权利要求4所述的复合基板，其特征在于，所述陶瓷是AlN、BN以及C中的任意一个。6.根据权利要求1～5中任一项所述的复合基板，其特征在于，在所述含Si喷镀层中掺杂有杂质。7.根据权利要求1～6中任一项所述的复合基板，其特征在于，在所述SiC基板与所述含Si喷镀层之间设置有SiO
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中间层。8.根据权利要求1～7中任一项所述的复合基板，其特征在于，所述SiC...

【专利技术属性】
技术研发人员：木下博之，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：