【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于微电子部件的半导体领域。本专利技术尤其涉及一种包括置于由多晶碳化硅制成的载体衬底上的由单晶碳化硅制成的工作层的复合结构，并且涉及一种用于制造所述复合结构的方法。本专利技术还涉及由多晶碳化硅制成的载体衬底。
技术介绍
1、sic越来越广泛地用于制造创新的功率器件，以满足日益增长的电子应用领域的需求，诸如特别是电动车辆。
2、基于单晶碳化硅的功率器件和集成电源系统能够管理比它们的常规硅等同物高得多的功率密度，并且能够用更小尺寸的有源区来管理。为了进一步限制sic上的功率器件的尺寸，制造垂直部件而不是横向部件将是有利的。为此，所述结构必须允许设置在sic结构的前侧上的电极与设置在后侧上的电极之间的垂直导电。
3、然而，用于微电子工业的单晶sic衬底仍然昂贵且难以以大尺寸供应。因此，使用薄层转移解决方案来生产复合结构是有利的，所述复合结构通常包括在较便宜的单晶(c-sic)或多晶(p-sic)载体衬底上的由单晶sic(c-sic)制成的薄层(该薄层)。一种公知的薄层转移解决方案smart 工艺，其基于植入轻离子并通过在接合界面处的直接接合而结合。接合界面必须具有最低的可能电阻率，优选地，低于1mohm.cm2，或甚至低于0.1mohm.cm2。
4、许多现有技术的解决方案提出使用基于沉积在待接合表面上的金属层的导体-导体接合。例如，letertre的出版物(“silicon carbide and related materials”，materialscience forum-vo
5、还可以设想直接结合工作层和载体衬底的碳化硅表面，但是这仍然是困难的，特别是当涉及多晶载体衬底时，问题是如何通过直接接合转移具有所需接合界面质量(低缺陷密度、高接合能量、非常低的电阻率)的单晶工作层。g.chichignoud等人(“processingof poly-sic substrate with large grains for wafer bonding”-materials scienceforum，vols 527－529，p71－74(2006))提出将单晶sic层转移到多晶sic载体衬底，所述多晶sic载体衬底具有有利于功率微电子应用的热和电性质，以及与直接接合相容的物理性质(表面粗糙度、曲率)。选择大尺寸的sic多晶体的晶粒(通常尺寸大于1cm)，并且在结合之前进行化学机械抛光以制备表面允许获得低于5nm的平均粗糙度。
6、文献ep3441506提供了p-sic载体衬底，c-sic半导体层可以经由直接接合转移到该p-sic载体衬底。所述载体衬底具有约10μm的平均尺寸的晶粒，并且表现出其前侧与后侧之间的晶粒尺寸(除以其厚度)的变化程度小于或等于0.43％；后一特征使得可以限制承载衬底中的残余应力并因此限制其曲率。在待结合到由c-sic制成的层的载体衬底的表面上实现低于1nm的平均粗糙度。
7、对于如上述两个文献中提出的由p-sic制成的载体衬底，申请人仍然观察到由于晶粒间区域的不规则去除或所有或一些表面晶粒的连根拔起而导致的残余起伏(凹陷或凸起)：这影响接合界面的质量(接合缺陷)，并因此影响所获得的复合结构的整体性能。
8、专利技术目的
9、本专利技术提供了现有技术解决方案的替代方案，旨在克服所有或一些前述缺陷。本专利技术涉及一种制造复合结构的方法，所述复合结构包括转移到由多晶sic制成的载体衬底的由单晶sic制成的工作层；本专利技术还涉及所述载体衬底和所获得的复合结构。
技术实现思路
1、本专利技术涉及一种制造包括置于由多晶碳化硅制成的载体衬底上的由单晶碳化硅制成的工作层的复合结构的方法，所述方法包括：
2、a)提供由多晶碳化硅制成的初始衬底的步骤，所述初始衬底具有前侧并且在所述前侧的平面中包括平均尺寸大于0.5μm的晶粒；
3、b)在所述初始衬底上形成由多晶碳化硅制成的表面层以形成所述载体衬底的步骤，所述表面层由平均尺寸小于500nm的晶粒制成并且厚度介于50nm至50μm之间；
4、c)制备所述载体衬底的表面层的自由表面以获得低于1nm rms的粗糙度的步骤；
5、d)基于分子接合将工作层转移到载体衬底的步骤，所述表面层位于工作层与初始衬底之间。
6、根据本专利技术的其他有利且非限制性特征，这些特征单独地或以任何技术上可行的组合适用：
7、·使用化学气相沉积技术在介于1100℃至1500℃之间的温下执行步骤a)；
8、·使用烧结技术或使用物理气相沉积技术执行步骤a)；
9、·步骤b)包括沉积由多晶碳化硅制成的层并且使用化学气相沉积技术在低于或等于1100℃，或甚至低于或等于1000℃下执行；
10、·步骤b)在与步骤a)相同的设备项目中执行，并且步骤b)在步骤a)之后执行，而不使初始衬底回到环境气氛；
11、·步骤b)包括在初始衬底上沉积由非晶碳化硅制成的层并执行再结晶退火，
12、以形成由多晶碳化硅制成表面层；
13、·在步骤b)中形成的表面层具有介于1e18/cm3至1e21/cm3之间的掺杂剂浓度；
14、·步骤c)包括表面层的化学机械抛光，涉及去除构成所述表面层的晶粒的平均尺寸的1至10倍的量；
15、·步骤d)包括以下阶段：
16、d1)提供供体衬底；
17、d2)将轻物质引入所述供体衬底中，以形成与所述供体衬底的前侧一起界定
18、出待转移的所述工作层的掩埋脆弱平面；
19、d3)通过分子接合将供体衬底的前侧结合到所述载体衬底；
20、d4)沿所述掩埋脆弱平面分离，导致工作层转移到所述载体衬底；
21、·所述制造方法包括：在阶段d2)之前或之后，在所述供体衬底的前侧上形成与所述表面层性质相同的第二表面层；
22、·步骤d)包括：在结合阶段d3)之前，在载体衬底的表面层上和/或在供体衬底的前侧上沉积由金属或硅制成的附加膜。
23、本专利技术还涉及由多晶碳化硅制成的载体衬底，所述载体衬底包括：
24、-包括碳化硅晶粒的初始衬底，所述晶粒具有大于0.5μm的平均尺寸，
25、-至少放置在所述初始衬底的前侧上的表面层，所述表面层包括平均尺寸小于500nm的碳化硅晶粒，并且厚度介于50nm至50μm之间。
26、根据本专利技术的其他有利且非限制性特征，这些特征单本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种复合结构(100)的制造方法，所述复合结构(100)包括置于由多晶碳化硅制成的载体衬底(20)上的由单晶碳化硅制成的工作层(10)，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，步骤a)使用化学气相沉积技术在介于1100℃至1500℃之间的温度下执行。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其中，步骤a)使用烧结技术或使用物理气相沉积技术执行。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的制造方法，其中，步骤b)包括沉积由多晶碳化硅制成的层，并且使用化学气相沉积技术在低于或等于1100℃或者甚至低于或等于1000℃的温度下执行。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的制造方法，其中，步骤b)在与步骤a)相同的设备项目中执行，并且步骤b)在步骤a)之后进行，而无需将所述初始衬底带回环境气氛。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的制造方法，其中，步骤b)包括在所述初始衬底(21)上沉积由非晶碳化硅制成的层以及执行再结晶退火，以便形成由多晶碳化硅制成的所述表面层(22)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的制
8.根据权利要求1至7中任一项所述的制造方法，其中，步骤c)包括所述表面层(22)的化学机械抛光，所述化学机械抛光涉及去除构成所述表面层(22)的晶粒平均尺寸的1至10倍的量。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的制造方法，其中，步骤d)包括以下阶段：
10.根据权利要求9所述的制造方法，所述制造方法包括在阶段d2)之前或之后，在所述供体衬底(1)的前侧上形成与所述表面层(22)性质相同的第二表面层。
11.根据权利要求9或10所述的制造方法，其中，步骤d)包括，在结合阶段d3)之前，在所述载体衬底(20)的所述表面层(22)上和/或在所述供体衬底(1)的前侧上沉积由金属或硅制成的附加膜。
12.一种由多晶碳化硅制成的载体衬底(20)，所述载体衬底(20)包括：
13.根据权利要求12所述的载体衬底(20)，其中，所述表面层(22)的自由表面的粗糙度小于1nm RMS并且小于1个缺陷/cm2，这是通过反射暗视野显微镜测量的，阈值为0.5μm。
14.根据权利要求12或13所述的载体衬底(20)，其中，所述表面层(22)的厚度介于200nm至5μm之间。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的载体衬底(20)，其中，所述表面层(22)具有介于1E18/cm3至1E21/cm3之间的掺杂剂浓度。
16.一种复合结构(100)，所述复合结构(100)包括：
17.根据权利要求16所述的复合结构(100)，所述复合结构(100)还包括在所述工作层(10)上或在所述工作层(10)中的至少一个功率器件。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种复合结构(100)的制造方法，所述复合结构(100)包括置于由多晶碳化硅制成的载体衬底(20)上的由单晶碳化硅制成的工作层(10)，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，步骤a)使用化学气相沉积技术在介于1100℃至1500℃之间的温度下执行。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其中，步骤a)使用烧结技术或使用物理气相沉积技术执行。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的制造方法，其中，步骤b)包括沉积由多晶碳化硅制成的层，并且使用化学气相沉积技术在低于或等于1100℃或者甚至低于或等于1000℃的温度下执行。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的制造方法，其中，步骤b)在与步骤a)相同的设备项目中执行，并且步骤b)在步骤a)之后进行，而无需将所述初始衬底带回环境气氛。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的制造方法，其中，步骤b)包括在所述初始衬底(21)上沉积由非晶碳化硅制成的层以及执行再结晶退火，以便形成由多晶碳化硅制成的所述表面层(22)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的制造方法，其中，在步骤b)中形成的所述表面层(22)具有介于1e18/cm3至1e21/cm3之间的掺杂剂浓度。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的制造方法，其中，步骤c)包括所述表面层(22)的化学机械抛光，所述化学机械抛光涉及去除构成所述表面层(22)的晶粒平均...
【专利技术属性】
技术研发人员：格维塔兹·戈丹，克里斯托夫·马勒维尔，S·奥杜尔，R·艾奥努特，H·比亚尔，
申请(专利权)人：索泰克公司，
类型：发明
国别省市：
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