[发明专利]制造碳化硅衬底的方法和碳化硅衬底

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造碳化硅衬底的方法和碳化硅衬底，更特别地，一种易于制造具有大直径的碳化硅衬底的方法以及这种碳化硅衬底。

背景技术

近年来，为了实现半导体装置的高击穿电压、低损耗以及在高温环境下的使用，开始采用碳化硅(SiC)作为半导体装置用材料。与常规广泛地用作半导体装置用材料的硅相比，碳化硅是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，所述半导体装置可具有高击穿电压、减小的导通电阻等。另外，有利地，与采用硅作为其材料的半导体装置相比，即使在高温环境下，由此采用碳化硅作为其材料的半导体装置也具有较少劣化的特性。

为了有效地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且直径为3英寸或四英寸的碳化硅衬底以及制造这种碳化硅基底的方法进行了各种研究。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：美国专利文献公开2006/0075958

发明内容

技术问题

为了更有效地制造半导体装置，要求提供具有大直径(4英寸以上)的碳化硅衬底。在此，为了使用升华法制造具有大直径的碳化硅衬底，需要在其宽区域中温度均匀。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℃，所以难以控制温度。因此，不易具有其中温度均匀的宽区域。另外，也难以实现温度分布的充分再现性。另外，在使用升华法制造碳化硅衬底中，难以确认碳化硅的晶体生长过程。不利地，甚至当在看上去相同的条件下进行碳化硅的晶体生长时，所得的衬底(晶体)也可能在品质上不同。因此，不利地，即使当使用相对易于获得大直径的升华法时，也不易制造结晶性优异且具有大直径(例如，4英寸以上)的碳化硅衬底。

考虑到这些，本发明的目的是提供一种制造结晶性优异且具有大直径的碳化硅衬底的方法，以及这种碳化硅衬底。

解决问题的手段

根据本发明的制造碳化硅衬底的方法包括：准备多个SiC衬底的步骤，所述多个SiC衬底各自由单晶碳化硅制成；形成基底层的步骤，所述基底层由碳化硅制成并保持所述多个SiC衬底，其中当俯视观察时，所述多个SiC衬底并排布置；以及形成填充部的步骤，所述填充部填充所述多个SiC衬底之间的间隙。

在本发明制造碳化硅衬底的方法中，形成基底层以保持各自由单晶碳化硅制成且当俯视观察时并排布置的多个SiC衬底。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，将各自具有小直径且由碳化硅单晶获得的多个高品质SiC衬底在俯视观察时并排布置并形成支持其的基底层，由此获得结晶性优异并可作为具有大直径的碳化硅衬底处理的碳化硅衬底。

另外，通常通过研磨等使碳化硅衬底的表面光滑，然后将其用于制造半导体装置。然而，当将多个SiC衬底在俯视观察时并排布置时，难以使SiC衬底相互完全接触，结果在SiC衬底之间形成间隙。当对这种碳化硅衬底的表面进行研磨时，异物如研磨粒子进入间隙。即使通过随后的清洗处理也可能不能完全除去所述异物。另外，由此残留在SiC衬底之间的间隙中的异物可能对使用碳化硅衬底的半导体装置的制造造成坏影响。为了解决这个问题，在本发明制造碳化硅衬底的方法中，在SiC衬底之间的间隙中形成填充部。因此，可以防止由上述异物造成的不利影响。

如上所述，根据本发明制造碳化硅衬底的方法，可制造结晶性优异且具有大直径的碳化硅衬底。应注意，为了提高使用上述碳化硅衬底制造半导体装置的工艺的效率，优选的是，将多个SiC衬底的邻近SiC衬底相互接触地布置。更具体地，例如，优选将所述多个SiC衬底以俯视观察时的基体形式相互接触地布置。另外，填充部可由例如碳化硅或二氧化硅制成。由碳化硅制成的填充部可使用例如CVD(化学气相沉积)外延法、升华法、使用Si熔融液的液相外延等形成。使用Si熔融液的液相外延可通过例如如下实施：使SiC衬底与保留在碳坩埚中的Si熔融液进行接触以对SiC衬底之间的间隙提供源自熔融液的Si和源自坩埚的碳。另一方面，由二氧化硅形成的填充部可使用例如CVD法形成。