[发明专利]碳化硅衬底

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳化硅衬底。

背景技术

近来，已引入SiC(碳化硅)衬底作为用于制造半导体器件的半导体衬底。与更广泛使用的Si(硅)相比，SiC具有更宽的带隙。因此，使用SiC衬底的半导体器件具有诸如高击穿电压和低导通电阻的优点，除此之外，在高温环境下，其特性不会降低太多。

为了能够有效率地制造半导体器件，衬底必须具有特定尺寸或更大。根据美国专利No.7,314,520(专利文献1)，可以制造具有的尺寸至少为76mm(3英寸)的SiC衬底。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利No.7,314,520

发明内容

本发明要解决的问题

SiC单晶衬底的工业可利用的尺寸最大约为100mm(4英寸)，并因此难以通过使用大的单晶衬底来有效率地制造半导体器件。当在六面晶系SiC中将利用不同于(0001)面的面特性时，这造成特别严重的问题。以下将对此进行讨论。

通常通过切割通过不容易发生堆叠差错的(0001)面的表面生长所获得的SiC晶锭来制造具有非常少量缺陷的SiC单晶衬底。因此，其遵循：没有平行于生长表面地切割具有的面取向不同于(0001)面的单晶衬底。结果，变得难以确保单晶衬底的完整尺寸，或者有效地利用大部分晶锭。因此，尤其难以利用SiC的不同于(0001)面的面以高效率来制造半导体器件。

作为涉及到困难的、努力放大SiC单晶衬底尺寸的替代方式，考虑到使用支撑部和在其上接合的多个小单晶衬底的碳化硅衬底。可以根据需要，通过增加单晶衬底的数目使碳化硅衬底变大。

然后，如上所述具有彼此接合的支撑部和单晶衬底的碳化硅衬底容易翘曲并且可能破裂，这是因为单晶衬底和支撑部之间存在性质差异。

根据以下内容制作本发明，并且本发明的目的在于提供一种不太会发生翘曲的碳化硅衬底，其具有彼此接合的支撑部和单晶衬底。

解决问题的手段

根据本发明的碳化硅衬底具有衬底区域和支撑部。所述衬底区域具有第一单晶衬底。所述第一单晶衬底具有彼此相对的第一正面和第一背面以及连接所述第一正面和所述第一背面的第一侧面。所述支撑部接合到所述第一背面。所述第一单晶衬底的位错密度小于所述支撑部的位错密度。所述衬底区域和所述支撑部中的至少一个具有空洞。

根据本发明，由于所述第一单晶衬底的位错密度小于所述支撑部的位错密度，因此可以在第一单晶衬底中获得极高晶体质量的碳化硅衬底。另外，由于空洞减轻了碳化硅衬底中的应力，因此可以减小碳化硅衬底的翘曲。

优选地，所述支撑部中每单位体积的空洞数目大于所述第一单晶衬底中每单位体积的空洞数目。在使支撑部中的空洞数目较大的同时使第一单晶衬底中的空洞数目较小，使得可以提供用于减轻应力的足够大量的空洞。因此，可以在不降低第一单晶衬底的质量的情况下减少碳化硅衬底的翘曲。

优选地，所述第一单晶衬底具有作为每单位体积的杂质浓度的第一浓度，所述支撑部具有作为每单位体积的杂质浓度的第二浓度，并且所述第二浓度高于所述第一浓度。因此，可以使支撑部的电气电阻较低。

优选地，所述衬底区域包括第二单晶衬底。所述第二单晶衬底具有彼此相反的第二正面和第二背面以及连接所述第二正面和所述第二背面的第二侧面。所述第二背面接合到所述支撑部。由于第一正面和第二正面都被提供作为衬底区域的表面，因此可以增加碳化硅衬底的表面面积。

优选地，所述衬底区域包括在彼此面对的所述第一侧面和所述第二侧面之间设置的空间部。所述空间部具有部分填充所述空间部的填充部。因此，与没有提供填充部时相比，可以减少外来物质在空间部中的沉积。

优选地，所述第一单晶衬底具有第一孔隙率，并且所述空间部具有第二孔隙率。所述第二孔隙率高于所述第一孔隙率。空间部的变形促进应力的减轻。因此，可以进一步减小碳化硅衬底的翘曲。

优选地，所述衬底区域包括第三单晶衬底。所述第三单晶衬底与所述第一单晶衬底的所述第一正面相结合。因此，衬底区域变成具有堆叠结构。

优选地，所述支撑部中每单位体积的空洞数目为至少10cm^-3。因此，可以进一步减小碳化硅衬底的翘曲。

优选地，所述空洞数目涉及至少为1μm³的体积的空洞。因此，可以更可靠地减小碳化硅衬底的翘曲。