[发明专利]SiC复合基板的制造方法

说明书

本发明提供SiC复合基板的制造方法，是在多晶SiC基板11上具有单晶SiC层12的SiC复合基板10的制造方法，其特征在于，在由Si构成的保持基板21的单面设置单晶SiC层12而制作了单晶SiC层负载体14后，在该单晶SiC层12上采用化学气相沉积法沉积多晶SiC而制作在保持基板21'上将单晶SiC层12和厚度t的多晶SiC基板11层叠的SiC层叠体15时，进行将单晶SiC层负载体14加热至低于1414℃而只沉积厚度t的一部分的多晶SiC，接着升温到1414℃以上而边将保持基板21的至少一部分熔融边进一步沉积多晶SiC直至成为厚度t后进行冷却，然后将保持基板21'以物理和/或化学方式除去。根据本发明，用简便的制造工艺得到在具有结晶性良好的单晶SiC层的同时翘曲小的SiC复合基板。

技术领域

本发明涉及高温、高频、大电力下的电力控制中使用的肖特基势 垒二极管、pn二极管、pin二极管、电场效应型晶体管、绝缘栅双极 晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor、IGBT)等功率器件 用半导体元件的制造以及氮化镓、金刚石、纳米碳薄膜的生长中使用 的、在多晶SiC基板上具有单晶SiC层的SiC复合基板的制造方法。

背景技术

现在，作为半导体用基板，单晶Si基板已被广泛地使用。但是， 在其特性上，对于最近的高耐压化、高频化未必适合，因此虽然价格 高，但开始使用单晶SiC、单晶GaN的基板。例如，通过使用采用了 作为禁带宽度比硅(Si)宽的半导体材料的碳化硅(SiC)的半导体元 件构成逆变器、AC/DC变换器等电力变换装置，从而实现了对于使用 了硅的半导体元件而言未能实现的电力损失的减小。通过使用采用 SiC的半导体元件，除了与以往相比，伴随电力变换的损失减小以外， 也促进装置的轻质化、小型化、高可靠性。另外，作为下一代的器件 材料，研究了也作为纳米碳薄膜(也包含石墨烯)的原材料的单晶SiC 基板。

作为这些单晶SiC基板、单晶GaN基板的制造，(1)单晶SiC 基板采用将高纯度SiC粉在2000℃以上的高温下边使SiC升华边使种 晶生长的SiC升华法制作，(2)单晶GaN基板通常采用在高温高压的 氨中使GaN的种晶生长的方法、在蓝宝石或单晶SiC基板上进一步使 GaN异质外延生长而制作。但是，其制造工序是在极其严格的条件下 复杂的工序，因此不管如何做，基板的品质、收率低，成为成本非常 高的基板，妨碍了实用化、宽范围的利用。

话虽如此，在这些基板上，实际上显现器件功能的厚度在所有的 情形下都为0.5～100μm，剩余的厚度部分主要是只承担着基板处理 时的机械的保持·保护功能的职责的部分、所谓操作构件(基板)。

因此，近年来研究了将能够操作的程度的厚度比较薄的单晶SiC 层经由SiO₂、Al₂O₃、Zr₂O₃、Si₃N₄、AlN等陶瓷、Si、Ti、Ni、Cu、Au、 Ag、Co、Zr、Mo、W等金属接合于多晶SiC基板而成的基板。但是， 为了将单晶SiC层与多晶SiC基板接合而介于其间的物体在前者(陶瓷)的情况下是绝缘体，因此器件作成时的电极制作困难，在后者(金 属)的情况下金属杂质混入器件中，容易引起器件的特性劣化，因此 不实用。

因此，为了改善这些缺点，目前为止提出了各种方案，例如日本 专利第5051962号公报(专利文献1)中公开了下述方法：将对具有 氧化硅薄膜的单晶SiC基板实施氢等的离子注入而成的源基板与在表 面层叠了氧化硅的多晶氮化铝(中间支承体、操作基板)用氧化硅面 贴合，将单晶SiC薄膜转印于多晶氮化铝(中间支承体)，然后，在 沉积了多晶SiC后放入HF浴中将氧化硅面溶解而分离。但是，通常， 氧化硅面的接合面极密地、牢固地结合，因此具有如下缺点：HF怎么 也不浸透于氧化硅面的整面、特别是中心部，分离并不简单，需要过 多的时间，生产率极差。另外，使用该发明制造大口径的SiC复合基 板时，由于多晶SiC沉积层与氮化铝(中间支承体)的热膨胀系数之 差而产生大的翘曲，成为问题。