制造碳化硅衬底的方法和碳化硅衬底技术

本发明专利技术提供一种制造易于具有大直径的碳化硅衬底(1)的方法，所述方法包括：准备多个SiC衬底(20)的步骤，所述多个SiC衬底(20)各自由单晶碳化硅制得；以及以当俯视观察时所述多个SiC衬底(20)并排排列的方式将所述多个SiC衬底(20)的端面(20B)相互连接的步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制造碳化硅衬底的方法和碳化硅衬底，更特别地，涉及一种制造能够容易地具有大直径的碳化硅衬底的方法以及这种碳化硅衬底。
技术介绍
近年来，为了实现半导体装置的高反向击穿电压、低损耗以及高温环境下的使用， 已经开始采用碳化硅(SiC)作为半导体装置用材料。碳化硅是与常规上已经广泛用作半导体装置用材料的硅相比，具有更大带隙的宽带隙半导体。因此，通过采用碳化硅作为半导体装置用材料，半导体装置能够具有高反向击穿电压、下降的导通电阻等。此外，有利地，由此与采用硅作为其材料的半导体装置相比，采用碳化硅作为其材料的半导体装置即使在高温度环境下，仍具有较少劣化的特性。为了有效制造这种半导体装置，使用具有大直径的衬底是有效的。因此，已经对由单晶碳化硅制成并具有3英寸或4英寸直径的碳化硅衬底以及制造这种碳化硅衬底的方法进行了多种研究。例如，已经提出了使用升华法制造这种碳化硅衬底的方法(例如参见美国专利申请公开2006/0073707 (专利文献1)、美国专利申请公开2007/0209577 (专利文献 2)和美国专利申请公开2006/0075958 (专利文献3))。引用列表专利文献专利文献1 美国专利申请公开2006/0073707专利文献2 美国专利申请公开2007/0209577专利文献3 美国专利申请公开2006/0075958
技术实现思路
技术问题为了更有效地制造半导体装置，需要提供具有更大直径(4英寸以上)的碳化硅衬底。此处，为了使用升华法制造具有大直径的碳化硅衬底，需要在其宽区域上温度均勻。然而，因为在升华法中碳化硅的生长温度高，具体地，不小于2000°C，所以难以控制温度。因此，不易具有其中温度均勻的宽区域。另外，还难以实现温度分布的充分再现性。此外，在使用升华法制造碳化硅衬底中，难以检验碳化硅晶体生长的过程。即使当在看上去相同的条件下进行碳化硅的晶体生长时，得到的衬底(晶体)仍可能不利地在品质方面不同。因此， 即使当使用相对易于获得大直径的升华法时，仍不利地不易制造结晶度优异并具有大直径 (例如4英寸以上)的碳化硅衬底。鉴于此，本专利技术的目的是提供一种制造结晶度优异并具有大直径的碳化硅衬底的方法以及这种碳化硅衬底。解决所述问题的手段本专利技术制造碳化硅衬底的方法包括准备多个SiC衬底(20)的步骤，所述多个SiC衬底各自由单晶碳化硅制得；以及以当俯视观察时所述多个SiC衬底并排排列的方式将所述多个SiC衬底的端面相互连接的步骤。在本专利技术制造碳化硅衬底的方法中，以当俯视观察时各自由单晶碳化硅制成的所述多个SiC衬底并排排列的方式将所述SiC衬底的端面相互连接。如上所述，由单晶碳化硅制成的衬底难以保持其高品质并具有大直径。为了解决这个问题，当俯视观察时，各自具有小直径并得自碳化硅单晶的多个高品质SiC衬底并排排列且其端面相互连接，由此得到结晶度优异并能够作为具有大直径的碳化硅衬底而进行处理的碳化硅衬底。由此，根据本专利技术制造碳化硅衬底的方法，能够制造结晶度优异并具有大直径的碳化硅衬底。应注意，为了实现使用碳化硅衬底制造半导体装置的有效工艺，当俯视观察时所述多个SiC衬底优选以矩阵的形式排列。此外，在本专利技术的碳化硅衬底中，所述SiC层的端面可直接相互连接，或可利用插入到其间的中间层而相互连接。作为各个中间层，优选使用 半导体或导体。具体地，可使用的中间层的实例包括通过对含碳胶粘剂进行烧结而形成并因其中含有碳而导电的中间层；由金属制成并因此导电的中间层；以及由碳化硅制成的中间层。在使用由金属制成的中间层的情况中，所述金属优选能够通过形成硅化物而与碳化硅形成欧姆接触。制造碳化硅衬底的方法可还包括形成用于对多个SiC衬底之间的间隙进行填充的填充部分的步骤。通常通过研磨等使得所述碳化硅衬底的表面平滑并然后将其用于制造半导体装置。然而，当俯视观察时多个SiC衬底并排排列时，难以使得SiC衬底完全相互紧密接触， 从而导致在SiC衬底之间形成间隙。当对碳化硅衬底的这种表面进行研磨时，外来物质如研磨粒子进入到间隙中。即使通过随后的清洁工艺，也可能不能将所述外来物质完全除去。 此外，由此残留在SiC衬底之间的间隙中的外来物质可能对使用碳化硅衬底制造半导体装置带来不利影响。为了解决这个问题，实施形成填充部分的步骤，由此抑制了由外来物质所造成的不利影响。应注意，所述填充部分可由例如碳化硅或二氧化硅制成。由碳化硅制成的填充部分可使用例如CVD(化学气相沉积)外延法、升华法、使用Si熔融物的液相外延法等形成。 通过例如将SiC衬底与保持在碳坩埚中的Si熔融物接触以向SiC衬底之间的间隙中供应源自所述熔融物的Si和源自坩埚的碳来实施所述使用Si熔融物的液相外延。另一方面， 由二氧化硅制成的填充部分可以使用例如CVD法形成。在制造碳化硅衬底的方法中，在形成填充部分的步骤中，形成的填充部分可具有大于5 X IO18CnT3的杂质浓度。以这种方式，降低了填充部分的电阻率，由此防止了因形成填充部分而导致碳化硅衬底的电阻率升高。此外，因为在将SiC衬底的端面相互连接之后形成填充部分，所以即使当填充部分包含许多缺陷时，所述填充部分仍不会影响SiC衬底的品质。因此，为了进一步降低填充部分的电阻率，在形成填充部分的步骤中，可形成杂质浓度超过2X IO19CnT3的填充部分。在所述将所述多个SiC衬底的端面相互连接的步骤之后，制造碳化硅衬底的方法可还包括使所述多个SiC衬底的主面平滑的步骤。因此，当通过在由此具有平滑度的SiC衬底的各个主面上形成由例如碳化硅制成的外延层来制造半导体装置时，所述外延层能够具有高结晶度。所述平滑可通过例如研磨处理来实现。制造碳化硅衬底的方法可还包括在具有相互连接的所述端面的所述多个SiC衬底的主面上形成由单晶碳化硅制成的外延生长层的步骤。以这种方式，能够制造包含外延生长层的半导体衬底，所述外延生长层形成在碳化硅衬底上并充当半导体装置中的缓冲层或有源层。在制造碳化硅衬底的方法中，在所述准备多个SiC衬底的步骤中准备的所述SiC 衬底的各个端面可垂直或不垂直于所述SiC衬底的主面。更具体地，例如，在制造碳化硅衬底的方法中，在所述准备多个SiC衬底的步骤中准备的所述多个SiC衬底的各个端面可与解理面相对应。利用与解理面相对应的各个端面，在得到SiC衬底时，能够抑制在SiC衬底端面附近上的损伤。结果，能够保持在SiC衬底端面附近中的结晶度。在制造碳化硅衬底的方法中，在所述准备所述多个SiC衬底的步骤中准备的所述多个SiC衬底的各个端面可与{0001}面相对应利用作为生长面的{0001}面，能够有效地制造高品质单晶碳化硅锭。此外，单晶碳化硅能够在{0001}面处解理。因此，利用与{0001}面相对应的各个端面，能够有效地准备高品质的SiC衬底。在制造碳化硅衬底的方法中，在所述将所述多个SiC衬底的端面相互连接的步骤中，将所述多个SiC衬底的所述端面相互连接，使得当俯视观察时所述多个SiC衬底的主面相互对齐，所述主面中的各个主面相对于{0001}面具有不小于50°且不大于65°的偏离角。通过在<0001〉方向上生长六方晶系体系的单晶碳化硅，能够有效地制造高品质单晶。从在<0001〉方向上生长的这种碳化硅单晶，能够本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：原田真，佐佐木信，西口太郎，玉祖秀人，并川靖生，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：