(57)【要約】  炭化珪素基板（１）は、直径７０ｍｍ以上のベース基板（１０）と、単結晶炭化珪素からなり、ベース基板（１０）上に平面的に見て並べて配置された複数のＳｉＣ基板（２０）とを備えている。すなわち、複数のＳｉＣ基板（２０）は、ベース基板（１０）の主面に沿って並べて配置されている。そして、ＳｉＣ基板（２０）のベース基板（１０）とは反対側の主面（２０Ａ）は、｛０００１｝面に対するオフ角が２０°以下となっている。
2012127748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直径７０ｍｍ以上のベース基板（１０）と、
単結晶炭化珪素からなり、前記ベース基板上に平面的に見て並べて配置された複数のＳｉＣ基板（２０）とを備え、
前記ＳｉＣ基板（２０）の前記ベース基板（１０）とは反対側の主面（２０Ａ）は、｛０００１｝面に対するオフ角が２０°以下となっている、炭化珪素基板（１）。
【請求項２】
前記ベース基板（１０）と前記ＳｉＣ基板（２０）とは互いに接触している、請求項１に記載の炭化珪素基板（１）。
【請求項３】
前記ベース基板（１０）は炭化珪素からなっている、請求項１に記載の炭化珪素基板（１）。
【請求項４】
前記ベース基板（１０）と前記ＳｉＣ基板（２０）との間において、結晶が不連続となっている、請求項３に記載の炭化珪素基板（１）。
【請求項５】
前記ベース基板（１０）と前記ＳｉＣ基板（２０）との間において、欠陥が不連続となっている、請求項４に記載の炭化珪素基板（１）。
【請求項６】
前記ベース基板（１０）の直径は４インチ以上である、請求項１に記載の炭化珪素基板（１）。
【請求項７】
前記ＳｉＣ基板（２０）の前記ベース基板（１０）とは反対側の主面は、｛０００１｝面に対するオフ角が５°以上となっている、請求項１に記載の炭化珪素基板（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は炭化珪素基板に関し、より特定的には、炭化珪素基板を用いた半導体装置の製造コストの低減を実現可能な炭化珪素基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の高耐圧化、低損失化、高温環境下での使用などを可能とするため、半導体装置を構成する材料として炭化珪素（ＳｉＣ）の採用が進められつつある。炭化珪素は、従来から半導体装置を構成する材料として広く使用されている珪素に比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体である。そのため、半導体装置を構成する材料として炭化珪素を採用することにより、半導体装置の高耐圧化、オン抵抗の低減などを達成することができる。また、炭化珪素を材料として採用した半導体装置は、珪素を材料として採用した半導体装置に比べて、高温環境下で使用された場合の特性の低下が小さいという利点も有している。【０００３】
このような状況の下、半導体装置の製造に用いられる炭化珪素結晶および炭化珪素基板の製造方法については、種々の検討がなされ、様々なアイデアが提案されている（たとえば、米国特許出願公開第２００６／００７３７０７号明細書（特許文献１）、米国特許出願公開第２００７／０２０９５７７号明細書（特許文献２）および米国特許出願公開第２００６／００７５９５８号明細書（特許文献３）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／００７３７０７号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７／０２０９５７７号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００６／００７５９５８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、炭化珪素は常圧で液相を持たない。また、結晶成長温度が２０００℃以上と非常に高く、成長条件の制御や、その安定化が困難である。そのため、炭化珪素単結晶は、高品質を維持しつつ大口径化することが困難であり、大口径の高品質な炭化珪素基板を得ることは容易ではない。そして、大口径の炭化珪素基板の作製が困難であることに起因して、炭化珪素基板の製造コストが上昇するだけでなく、当該炭化珪素基板を用いて半導体装置を製造するに際しては、１バッチあたりの生産個数が少なくなり、半導体装置の製造コストが高くなるという問題があった。【０００６】
そこで、本発明の目的は、炭化珪素基板を用いた半導体装置の製造コストの低減を実現可能な炭化珪素基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に従った炭化珪素基板は、直径７０ｍｍ以上のベース基板と、単結晶炭化珪素からなり、ベース基板上に平面的に見て並べて配置された複数のＳｉＣ基板とを備えている。そして、ＳｉＣ基板のベース基板とは反対側の主面は、｛０００１｝面に対するオフ角が２０°以下となっている。【０００８】
上述のように、高品質な炭化珪素単結晶は、大口径化が困難である。これに対し、本発明の炭化珪素基板においては、直径７０ｍｍ以上という大口径のベース基板上に単結晶炭化珪素からなる複数のＳｉＣ基板が平面的に見て並べて配置されている。別の観点から説明すると、ＳｉＣ基板は、ベース基板の主面に沿って複数並べて配置されている。【０００９】
そのため、たとえば欠陥密度が大きく、低品質な炭化珪素結晶からなる大口径のベース基板や、炭化珪素以外の適切な物質からなる大口径のベース基板上に、高品質であるものの大きさが十分でない炭化珪素単結晶からなるＳｉＣ基板を複数枚並べて配置することができる。このような炭化珪素基板は、高品質なＳｉＣ層を有する大口径基板として取り扱うことができる。そして、この炭化珪素基板を用いることにより、半導体装置の製造プロセスを効率化することができる。また、本発明の炭化珪素基板においては、ＳｉＣ基板のベース基板とは反対側の主面は、｛０００１｝面に対するオフ角が２０°以下となっている。そのため、半導体装置の製造プロセスにおいて、表面欠陥の発生を抑制しつつ、当該ＳｉＣ基板の主面上にエピタキシャル成長層を形成することが容易となる。【００１０】
このように、本発明の炭化珪素基板によれば、炭化珪素基板を用いた半導体装置の製造コストの低減を実現可能な炭化珪素基板を提供することができる。【００１１】
なお、半導体装置の製造プロセスを効率化するためには、上記複数のＳｉＣ基板のうち互いに隣り合うＳｉＣ基板は、互いに接触して配置されていることが好ましい。より具体的には、たとえば上記複数のＳｉＣ基板は、平面的に見てマトリックス状に敷き詰められていることが好ましい。また、隣り合うＳｉＣ基板の端面は、当該ＳｉＣ基板の主面に対し実質的に垂直であることが好ましい。これにより、炭化珪素基板を容易に製造することができる。ここで、たとえば上記端面と主面とのなす角が８５°以上９５°以下であれば、上記端面と主面とは実質的に垂直であると判断することができる。【００１２】
上記炭化珪素基板においては、ベース基板とＳｉＣ基板とは互いに接触していてもよい。これにより、たとえば炭化珪素基板の厚み方向に電流が流れる縦型半導体装置の製造に炭化珪素基板が用いられた場合でも、ＳｉＣ基板とベース基板との間に直接電流を流すことができる。【００１３】
上記炭化珪素基板においては、ベース基板は炭化珪素からなっていてもよい。これにより、ＳｉＣ基板とベース基板との線膨張係数などの物理的性質の差を低減できる。その結果、半導体装置の製造プロセスにおいて安定な炭化珪素基板を得ることができる。なお、ベース基板は単結晶炭化珪素からなっていてもよいし、多結晶炭化珪素（炭化珪素焼結体を含む）からなっていてもよい。【００１４】
上記炭化珪素基板においては、ベース基板とＳｉＣ基板との間において、結晶が不連続となっていてもよい。これにより、ＳｉＣ基板を構成する結晶とベース基板を構成する結晶との組合せを自由に選択することができる。なお、結晶が不連続である状態とは、ベース基板が単結晶炭化珪素からなり、複数のＳｉＣ基板とベース基板とが接触する面において、ＳｉＣ基板の面方位とベース基板の面方位とが異なる状態であるか、あるいはベース基板が多結晶体炭化珪素からなるような状態をいう。【００１５】
上記炭化珪素基板においては、ベース基板とＳｉＣ基板との間において、欠陥が不連続となっていてもよい。これにより、ベース基板内の欠陥がＳｉＣ基板内に伝播することが抑制されるため、比較的低品質な（すなわち比較的欠陥の多い）ベース基板を採用した場合でも、ＳｉＣ基板の高い品質（すなわち欠陥の少ない状態）を維持することができる。【００１６】
上記炭化珪素基板においては、ベース基板の直径は４インチ以上であってもよい。これにより、半導体装置の製造プロセスを一層効率化することができる。【００１７】
上記炭化珪素基板においては、ＳｉＣ基板のベース基板とは反対側の主面は、｛０００１｝面に対するオフ角が５°以上となっていてもよい。これにより、半導体装置の製造プロセスにおいてＳｉＣ基板上にエピタキシャル成長層を形成する際のステップフロー成長が容易となり、ステップバンチングの発生などを抑制することができる。【００１８】
また、上記ＳｉＣ基板のマイクロパイプ密度は１ｃｍ−２以下であってもよい。また、上記ＳｉＣ基板の転位密度は１×１０４ｃｍ−２以下であってもよい。また、上記ＳｉＣ基板の積層欠陥密度は０．１ｃｍ−１以下であってもよい。このように高品質なＳｉＣ基板を採用することにより、当該ＳｉＣ基板上に高品質なエピタキシャル成長層を形成することが容易となる。また、上記ＳｉＣ基板の不純物濃度は５×１０１８ｃｍ−３以下であってもよい。これにより、欠陥の少ない高品質なＳｉＣ基板を得ることが容易となる。
【発明の効果】
【００１９】
以上の説明から明らかなように、本発明の炭化珪素基板によれば、炭化珪素基板を用いた半導体装置の製造コストの低減を実現可能な炭化珪素基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】炭化珪素基板の構造を示す概略断面図である。
【図２】炭化珪素基板の製造方法の概略を示すフローチャートである。
【図３】炭化珪素基板の他の製造方法の概略を示すフローチャートである。
【図４】炭化珪素基板の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図５】炭化珪素基板の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図６】炭化珪素基板の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図７】炭化珪素基板の他の構造を示す概略断面図である。
【図８】図７の炭化珪素基板の製造方法の概略を示すフローチャートである。
【図９】炭化珪素基板のさらに他の構造を示す概略断面図である。
【図１０】図９の炭化珪素基板の製造方法の概略を示すフローチャートである。
【図１１】縦型ＭＯＳＦＥＴの構造を示す概略断面図である。
【図１２】縦型ＭＯＳＦＥＴの製造方法の概略を示すフローチャートである。
【図１３】縦型ＭＯＳＦＥＴの製造方法を説明するための概略断面図である。
【図１４】縦型ＭＯＳＦＥＴの製造方法を説明するための概略断面図である。
【図１５】縦型ＭＯＳＦＥＴの製造方法を説明するための概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。また、本明細書中においては、個別方位を［］、集合方位を＜＞、個別面を（）、集合面を｛｝でそれぞれ示す。また、負の指数については、結晶学上、”−”（バー）を数字の上に付けることになっているが、本明細書中では、数字の前に負の符号を付けている。
【００２２】
（実施の形態１）
まず、本発明の一実施の形態である実施の形態１について説明する。図１を参照して、本実施の形態における炭化珪素基板１は、直径７０ｍｍ以上の炭化珪素（たとえば単結晶炭化珪素）からなるベース基板１０と、単結晶炭化珪素からなり、ベース基板１０上に平面的に見て並べて配置された複数のＳｉＣ基板２０とを備えている。そして、ＳｉＣ基板２０のベース基板１０とは反対側の主面２０Ａは、｛０００１｝面に対するオフ角が２０°以下となっている。
【００２３】
本実施の形態の炭化珪素基板１においては、直径７０ｍｍ以上という大口径のベース基板１０上に単結晶炭化珪素からなる複数のＳｉＣ基板２０が平面的に見て並べて配置されているため、たとえば欠陥密度が大きく、低品質な炭化珪素結晶からなる大口径のベース基板１０上に、高品質であるものの十分な大きさでないＳｉＣ基板を複数枚並べて配置することができる。そのため、炭化珪素基板１は、高品質なＳｉＣ層を有する大口径基板として取り扱うことができる。そして、この炭化珪素基板１を用いることにより、半導体装置の製造プロセスを効率化することができる。
【００２４】
また、ＳｉＣ基板２０のベース基板１０とは反対側の主面２０Ａは、｛０００１｝面に対するオフ角が２０°以下となっている。そのため、半導体装置の製造プロセスにおいて、表面欠陥の発生を抑制しつつ、ＳｉＣ基板２０の主面２０Ａ上にエピタキシャル成長層を形成することが容易となっている。
【００２５】
このように、本実施の形態における炭化珪素基板１は、炭化珪素基板を用いた半導体装置の製造コストの低減を実現可能な炭化珪素基板となっている。
【００２６】
また、本実施の形態における炭化珪素基板１においては、図１に示すようにベース基板１０とＳｉＣ基板２０とは互いに接触している。これにより、縦型半導体装置の製造に炭化珪素基板１が用いられた場合でも、ＳｉＣ基板２０とベース基板１０との間に直接電流を流すことが可能となっている。
【００２７】
さらに、本実施の形態における炭化珪素基板１においては、ベース基板１０は炭化珪素からなっている。これにより、ＳｉＣ基板２０とベース基板１０との線膨張係数などの物理的性質の差が低減されている。その結果、炭化珪素基板１は、高温に加熱される工程を含む半導体装置の製造プロセスにおいて安定である。
【００２８】
ここで、炭化珪素基板１においては、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０との間において、結晶が不連続となっていてもよい。これにより、ＳｉＣ基板２０を構成する結晶とベース基板１０を構成する結晶との組合せを自由に選択することができる。
【００２９】
また、炭化珪素基板１においては、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０との間において、欠陥が不連続となっていてもよい。これにより、ベース基板１０内の欠陥がＳｉＣ基板２０内に伝播することが抑制されるため、比較的低品質なベース基板１０を採用した場合でも、ＳｉＣ基板２０の高い品質を維持することができる。
【００３０】
また、炭化珪素基板１においては、ベース基板１０の直径は４インチ以上であることが好ましく、６インチ以上であることがより好ましい。これにより、半導体装置の製造プロセスを一層効率化することができる。
【００３１】
また、炭化珪素基板１においては、ＳｉＣ基板２０の主面２０Ａは、｛０００１｝面に対するオフ角が５°以上となっていてもよい。これにより、半導体装置の製造プロセスにおいてＳｉＣ基板２０上にエピタキシャル成長層を形成する際のステップフロー成長が容易となり、ステップバンチングの発生などを抑制することができる。一方、ＳｉＣ基板２０の主面２０Ａは、｛０００１｝面に対するオフ角が１０°未満となっていてもよい。これにより、半導体装置の製造プロセスにおいて、表面欠陥の発生を抑制しつつ、ＳｉＣ基板２０の主面２０Ａ上にエピタキシャル成長層を形成することが一層容易となる。
【００３２】
次に、上記炭化珪素基板１の製造方法の一例について説明する。図２を参照して、本実施の形態における炭化珪素基板の製造方法においては、まず、工程（Ｓ１０）として基板準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、たとえば炭化珪素からなるベース基板１０および単結晶炭化珪素からなる複数のＳｉＣ基板２０が準備される。このとき、ＳｉＣ基板２０の主面は、この製造方法により得られる炭化珪素基板１の主面２０Ａとなることから（図１参照）、所望の主面２０Ａの面方位に合わせて、ＳｉＣ基板２０の主面の面方位を選択する。ここでは、たとえば主面の｛０００１｝面に対するオフ角が８°程度であるＳｉＣ基板２０が準備される。また、ベース基板１０には、たとえば不純物濃度が２×１０１９ｃｍ−３よりも大きい基板が採用される。一方、ＳｉＣ基板２０には、たとえば不純物濃度が５×１０１８ｃｍ−３よりも大きく２×１０１９ｃｍ−３よりも小さい基板が採用される。
【００３３】
次に、工程（Ｓ２０）として基板平坦化工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、後述する工程（Ｓ３０）において互いに接触すべきベース基板１０およびＳｉＣ基板２０の主面（接合面）が、たとえば研磨により平坦化される。なお、この工程（Ｓ２０）は必須の工程ではないが、これを実施しておくことにより、互いに対向するベース基板１０とＳｉＣ基板２０との間の隙間が小さくなってベース基板１０とＳｉＣ基板２０との間隔が均一となるため、後述する工程（Ｓ４０）において接合面内での反応（接合）の均一性が向上する。その結果、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０とをより確実に接合することができる。また、一層確実にベース基板１０とＳｉＣ基板２０とを接合するためには、上記接合面の面粗さＲａは１００ｎｍ未満であることが好ましく、５０ｎｍ未満であることが好ましい。さらに、接合面の面粗さＲａを１０ｎｍ未満とすることにより、さらに確実な接合を達成することができる。
【００３４】
次に、工程（Ｓ３０）として、積層工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、ベース基板１０の主面１０Ａ上に接触するように複数のＳｉＣ基板２０が載置されて、積層基板が作製される。
【００３５】
次に、工程（Ｓ４０）として、接合工程が実施される。この工程（Ｓ４０）では、上記積層基板が加熱されることにより、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０とが接合される。以上のプロセスにより、実施の形態１における炭化珪素基板１を容易に製造することができる。
【００３６】
ここで、工程（Ｓ３０）において作製された積層基板においては、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０との間に形成される隙間が１００μｍ以下となっていることが好ましい。ベース基板１０およびＳｉＣ基板２０には、その平坦性が高い場合でも、わずかな反り、うねりなどが存在する。そのため、積層基板においては、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０との間に隙間が形成される。そして、この隙間が１００μｍを超えると、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０との接合状態が不均一となるおそれがある。したがって、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０との間に形成される隙間を１００μｍ以下とすることにより、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０との均一な接合をより確実に達成することができる。
【００３７】
また、上記工程（Ｓ４０）においては、炭化珪素の昇華温度以上の温度域に上記積層基板が加熱されることが好ましい。これにより、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０とをより確実に接合することができる。特に、積層基板におけるベース基板１０とＳｉＣ基板２０との間に形成される隙間を１００μｍ以下としておくことにより、ＳｉＣの昇華による均質な接合を達成することができる。
【００３８】
さらに、工程（Ｓ４０）における積層基板の加熱温度は１８００℃以上２５００℃以下であることが好ましい。加熱温度が１８００℃よりも低い場合、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０との接合に長時間を要し、炭化珪素基板１の製造効率が低下する。一方、加熱温度が２５００℃を超えると、ベース基板１０およびＳｉＣ基板２０の表面が荒れ、作製される炭化珪素基板１における結晶欠陥の発生が多くなるおそれがある。炭化珪素基板１における欠陥の発生を一層抑制しつつ製造効率を向上させるためには、工程（Ｓ４０）における積層基板の加熱温度は１９００℃以上２１００℃以下であることが好ましい。また、工程（Ｓ４０）における加熱時の雰囲気は、不活性ガス雰囲気であることが好ましい。そして、当該雰囲気は、アルゴン、ヘリウムおよび窒素からなる群から選択される少なくとも１つを含む不活性ガス雰囲気であることが、より好ましい。
【００３９】
（実施の形態２）
次に、本発明の他の実施の形態である実施の形態２について説明する。図１を参照して、実施の形態２における炭化珪素基板１は、実施の形態１における炭化珪素基板１と基本的には同様の構造を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態２における炭化珪素基板１は、その製造方法において実施の形態１の場合とは異なっている。
【００４０】
図３を参照して、実施の形態２における炭化珪素基板１の製造方法においては、まず、工程（Ｓ１０）として基板準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、実施の形態１の場合と同様に複数のＳｉＣ基板が準備されるとともに、炭化珪素からなる原料基板が準備される。
【００４１】
次に、図３を参照して、工程（Ｓ５０）として近接配置工程が実施される。この工程（Ｓ５０）では、図４を参照して、互いに対向するように配置された第１ヒータ８１および第２ヒータ８２により、それぞれＳｉＣ基板２０および原料基板１１が保持される。このとき、ＳｉＣ基板２０と原料基板１１とは、１μｍ以上１ｃｍ以下の間隔、たとえば１ｍｍ程度の間隔をおいて互いにその主面が対向するように近接して配置される。
【００４２】
次に、工程（Ｓ６０）として昇華工程が実施される。この工程（Ｓ６０）では、第１ヒータ８１によってＳｉＣ基板２０が所定の基板温度まで加熱される。また、第２ヒータ８２によって原料基板１１が所定の原料温度まで加熱される。このとき、原料基板１１が原料温度まで加熱されることによって、原料基板の表面からＳｉＣが昇華する。一方、基板温度は原料温度よりも低く設定される。具体的には、たとえば基板温度は原料温度よりも１℃以上１００℃以下程度低く設定される。基板温度は、たとえば１８００°以上２５００℃以下である。これにより、図５に示すように、原料基板１１から昇華して気体となったＳｉＣは、ＳｉＣ基板２０の表面に到達して固体となり、ベース基板（ベース層）１０を形成する。そして、この状態を維持することにより、図６に示すように原料基板１１を構成するＳｉＣが全て昇華してＳｉＣ基板２０の表面上に移動する。これにより、工程（Ｓ６０）が完了し、図１に示す炭化珪素基板１が完成する。
【００４３】
（実施の形態３）
次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態３について説明する。図７を参照して、実施の形態３における炭化珪素基板１は、基本的には実施の形態１における炭化珪素基板１と同様の構成を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態３における炭化珪素基板１は、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０との間に中間層としてのＳｉＣ接合層４０が形成されている点において、実施の形態１の場合とは異なっている。
【００４４】
すなわち、実施の形態３における炭化珪素基板１においては、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０との間に、炭化珪素からなる中間層としてのＳｉＣ接合層４０が配置されている。そして、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０とは、このＳｉＣ接合層４０により接続されている。このＳｉＣ接合層４０の存在により、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０とを積層した炭化珪素基板１を容易に作製することができる。
【００４５】
次に、実施の形態３における炭化珪素基板１の製造方法について説明する。図８を参照して、実施の形態３における炭化珪素基板１の製造方法では、まず、工程（Ｓ１０）として基板準備工程が実施の形態１の場合と同様に実施され、ベース基板１０と複数のＳｉＣ基板２０とが準備される。
【００４６】
次に、工程（Ｓ１１）としてＳｉ層形成工程が実施される。この工程（Ｓ１１）では、工程（Ｓ１０）において準備されたベース基板１０の一方の主面上に、たとえば厚み１００ｎｍ程度のＳｉ層が形成される。このＳｉ層の形成は、たとえばスパッタリング法により実施することができる。
【００４７】
次に、工程（Ｓ３０）として積層工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、工程（Ｓ１１）において形成されたＳｉ層上に、工程（Ｓ１０）において準備された複数のＳｉＣ基板２０が平面的に見て並べて載置される。これにより、ベース基板１０上にＳｉ層を挟んでＳｉＣ基板２０が積層された積層基板が得られる。
【００４８】
次に、工程（Ｓ７０）として加熱工程が実施される。この工程（Ｓ７０）では、工程（Ｓ３０）において作製された積層基板が、たとえば圧力１×１０３Ｐａの水素ガスとプロパンガスとの混合ガス雰囲気中で、１５００℃程度に加熱され、３時間程度保持される。これにより、上記Ｓｉ層に、主にベース基板１０およびＳｉＣ基板２０からの拡散によって炭素が供給され、図９に示すようにＳｉＣ接合層４０が形成される。これにより、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０とをＳｉＣ接合層４０により接続した実施の形態３における炭化珪素基板１を容易に製造することができる。
【００４９】
（実施の形態４）
次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態４について説明する。図９を参照して、実施の形態４における炭化珪素基板１は、基本的には実施の形態１における炭化珪素基板１と同様の構成を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態４における炭化珪素基板１は、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０との間に中間層としてのオーミックコンタクト層５０が形成されている点において、実施の形態１の場合とは異なっている。
【００５０】
すなわち、実施の形態４における炭化珪素基板１においては、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０との間に、金属層の少なくとも一部がシリサイド化されて形成された中間層としてのオーミックコンタクト層５０が配置されている。そして、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０とは、このオーミックコンタクト層５０により接続されている。このオーミックコンタクト層５０の存在により、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０とを積層した炭化珪素基板１を容易に作製することができる。
【００５１】
次に、実施の形態４における炭化珪素基板１の製造方法について説明する。図１０を参照して、実施の形態４における炭化珪素基板１の製造方法では、まず、工程（Ｓ１０）として基板準備工程が実施の形態１の場合と同様に実施され、ベース基板１０と複数のＳｉＣ基板２０とが準備される。
【００５２】
次に、工程（Ｓ１２）として金属層形成工程が実施される。この工程（Ｓ１２）では、工程（Ｓ１０）において準備されたベース基板１０の一方の主面上に、たとえば金属を蒸着することにより、金属層が形成される。この金属層は、加熱されることによりシリサイドを形成する金属、たとえばニッケル、モリブデン、チタン、アルミニウム、タングステンから選択される少なくとも１種以上を含んでいる。
【００５３】
次に、工程（Ｓ３０）として積層工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、工程（Ｓ１２）において形成された金属層上に、工程（Ｓ１０）において準備された複数のＳｉＣ基板２０が載置される。これにより、ベース基板１０上に金属層を挟んでＳｉＣ基板２０が積層された積層基板が得られる。
【００５４】
次に、工程（Ｓ７０）として加熱工程が実施される。この工程（Ｓ７０）では、工程（Ｓ３０）において作製された積層基板が、たとえばアルゴンなどの不活性ガス雰囲気中において１０００℃程度に加熱される。これにより、上記金属層の少なくとも一部（ベース基板１０と接触する領域およびＳｉＣ基板と接触する領域）がシリサイド化され、オーミックコンタクト層５０が形成される。これにより、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０とをオーミックコンタクト層５０により接続した実施の形態５における炭化珪素基板１を容易に製造することができる。
【００５５】
なお、上記実施の形態４および５においては、中間層としてＳｉＣ接合層４０やオーミックコンタクト層５０を採用する場合について説明したが、上記中間層はこれに限られず、たとえばこれらに代えてカーボン接着剤や、珪素原子および炭素原子を構造中に含む有機化合物からなり加熱処理することにより炭化珪素となるＳｉＣ系接着剤を採用することもできる。また、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０とは、加熱圧着により接合されてもよい。
【００５６】
なお、上記実施の形態におけるベース基板１０としては種々の素材からなるものを採用することができる。たとえばベース基板１０が炭化珪素からなる場合、ベース基板１０は、焼結体、アモルファス、多結晶、単結晶のいずれであってもよい。ベース基板１０が単結晶からなる場合、ＳｉＣ基板２０に対向する側の主面１０Ａは、｛０００１｝面であってもよいし、｛０００１｝面に対するオフ角を有していてもよい。この場合、オフ角は任意に設定することができるが、たとえば２°以下、より具体的には１°あるいは２°といった値を採用することができる。また、主面１０Ａは、Ｓｉ面側の面であってもよいし、Ｃ面側の面であってもよい。ここで、Ｓｉ面側の面とは、Ｓｉ面、すなわち（０００１）面とのなす角が９０°未満の面をいう。一方、Ｃ面側の面とは、Ｃ面、すなわち（０００−１）面とのなす角が９０°未満の面をいう。
【００５７】
さらに、上記実施の形態におけるＳｉＣ基板２０は、単結晶炭化珪素からなっている。そして、ベース基板１０とは反対側の主面２０Ａは、｛０００１｝面であってもよいし、｛０００１｝面に対するオフ角を有していてもよい。この場合、オフ角は任意に設定することができるが、たとえば８°以下、より具体的には８°あるいは４°といった値を採用することができ、３°あるいは２°といった４°以下のオフ角が採用されてもよい。また、主面２０Ａは、Ｓｉ面側の面であってもよいし、Ｃ面側の面であってもよい。
【００５８】
（実施の形態５）
次に、上記本発明の炭化珪素基板を用いて作製される半導体装置の一例を実施の形態５として説明する。図１１を参照して、本発明による半導体装置１０１は、縦型ＤｉＭＯＳＦＥＴ（Ｄｏｕｂｌｅ  Ｉｍｐｌａｎｔｅｄ  ＭＯＳＦＥＴ）であって、基板１０２、バッファ層１２１、耐圧保持層１２２、ｐ領域１２３、ｎ＋領域１２４、ｐ＋領域１２５、酸化膜１２６、ソース電極１１１および上部ソース電極１２７、ゲート電極１１０および基板１０２の裏面側に形成されたドレイン電極１１２を備える。具体的には、導電型がｎ型の炭化珪素からなる基板１０２の表面上に、炭化珪素からなるバッファ層１２１が形成されている。基板１０２としては、上記実施の形態１〜４において説明した炭化珪素基板１を含む本発明の炭化珪素基板が採用される。そして、上記実施の形態１〜４の炭化珪素基板１が採用される場合、バッファ層１２１は、炭化珪素基板１のＳｉＣ基板２０上に形成される。バッファ層１２１は導電型がｎ型であり、その厚みはたとえば０．５μｍである。また、バッファ層１２１におけるｎ型の導電性不純物の濃度はたとえば５×１０１７ｃｍ−３とすることができる。このバッファ層１２１上には耐圧保持層１２２が形成されている。この耐圧保持層１２２は、導電型がｎ型の炭化珪素からなり、たとえばその厚みは１０μｍである。また、耐圧保持層１２２におけるｎ型の導電性不純物の濃度としては、たとえば５×１０１５ｃｍ−３といった値を用いることができる。
【００５９】
この耐圧保持層１２２の表面には、導電型がｐ型であるｐ領域１２３が互いに間隔を隔てて形成されている。ｐ領域１２３の内部においては、ｐ領域１２３の表面層にｎ＋領域１２４が形成されている。また、このｎ＋領域１２４に隣接する位置には、ｐ＋領域１２５が形成されている。一方のｐ領域１２３におけるｎ＋領域１２４上から、ｐ領域１２３、２つのｐ領域１２３の間において露出する耐圧保持層１２２、他方のｐ領域１２３および当該他方のｐ領域１２３におけるｎ＋領域１２４上にまで延在するように、酸化膜１２６が形成されている。酸化膜１２６上にはゲート電極１１０が形成されている。また、ｎ＋領域１２４およびｐ＋領域１２５上にはソース電極１１１が形成されている。このソース電極１１１上には上部ソース電極１２７が形成されている。そして、基板１０２において、バッファ層１２１が形成された側の表面とは反対側の面である裏面にドレイン電極１１２が形成されている。
【００６０】
本実施の形態における半導体装置１０１においては、基板１０２として上記実施の形態１〜４において説明した炭化珪素基板１などの本発明の炭化珪素基板が採用される。すなわち、半導体装置１０１は、炭化珪素基板としての基板１０２と、基板１０２上に形成されたエピタキシャル成長としてのバッファ層１２１および耐圧保持層１２２と、耐圧保持層１２２上に形成されたソース電極１１１とを備えている。そして、当該基板１０２は、炭化珪素基板１などの本発明の炭化珪素基板である。ここで、上述のように、本発明の炭化珪素基板は、炭化珪素基板を用いた半導体装置の製造コストの低減を実現可能な炭化珪素基板となっている。そのため、そのため、半導体装置１０１は、製造コストが低減された半導体装置となっている。
【００６１】
次に、図１２〜図１５を参照して、図１１に示した半導体装置１０１の製造方法を説明する。図１２を参照して、まず、基板準備工程（Ｓ１１０）を実施する。ここでは、たとえば炭化珪素からなり（０００１）面に対するオフ角が８°程度である主面を有する基板１０２（図１３参照）を準備する。この基板１０２としては、上記実施の形態１〜４において説明した炭化珪素基板１を含む上記本発明の炭化珪素基板が準備される。
【００６２】
また、この基板１０２（図１３参照）としては、たとえば導電型がｎ型であり、基板抵抗が０．０２Ωｃｍといった基板を用いてもよい。
【００６３】
次に、図１２に示すように、エピタキシャル層形成工程（Ｓ１２０）を実施する。具体的には、基板１０２の表面上にバッファ層１２１を形成する。このバッファ層１２１は、基板１０２として採用される炭化珪素基板１のＳｉＣ基板２０上（図１、図７、図９参照）に形成される。バッファ層１２１としては、導電型がｎ型の炭化珪素からなり、たとえばその厚みが０．５μｍのエピタキシャル成長層を形成する。バッファ層１２１における導電型不純物の濃度は、たとえば５×１０１７ｃｍ−３といった値を用いることができる。そして、このバッファ層１２１上に、図１３に示すように耐圧保持層１２２を形成する。この耐圧保持層１２２としては、導電型がｎ型の炭化珪素からなる層をエピタキシャル成長によって形成する。この耐圧保持層１２２の厚みとしては、たとえば１０μｍといった値を用いることができる。また、この耐圧保持層１２２におけるｎ型の導電性不純物の濃度としては、たとえば５×１０１５ｃｍ−３といった値を用いることができる。
【００６４】
次に、図１２に示すように注入工程（Ｓ１３０）を実施する。具体的には、フォトリソグラフィおよびエッチングを用いて形成した酸化膜をマスクとして用いて、導電型がｐ型の不純物を耐圧保持層１２２に注入することにより、図１４に示すようにｐ領域１２３を形成する。また、用いた酸化膜を除去した後、再度新たなパターンを有する酸化膜を、フォトリソグラフィおよびエッチングを用いて形成する。そして、当該酸化膜をマスクとして、ｎ型の導電性不純物を所定の領域に注入することにより、ｎ＋領域１２４を形成する。また、同様の手法により、導電型がｐ型の導電性不純物を注入することにより、ｐ＋領域１２５を形成する。その結果、図１４に示すような構造を得る。
【００６５】
このような注入工程の後、活性化アニール処理を行なう。この活性化アニール処理としては、たとえばアルゴンガスを雰囲気ガスとして用いて、加熱温度１７００℃、加熱時間３０分といった条件を用いることができる。
【００６６】
次に、図１２に示すようにゲート絶縁膜形成工程（Ｓ１４０）を実施する。具体的には、図１５に示すように、耐圧保持層１２２、ｐ領域１２３、ｎ＋領域１２４、ｐ＋領域１２５上を覆うように酸化膜１２６を形成する。この酸化膜１２６を形成するための条件としては、たとえばドライ酸化（熱酸化）を行なってもよい。このドライ酸化の条件としては、加熱温度を１２００℃、加熱時間を３０分といった条件を用いることができる。
【００６７】
その後、図１２に示すように窒素アニール工程（Ｓ１５０）を実施する。具体的には、雰囲気ガスを一酸化窒素（ＮＯ）として、アニール処理を行なう。アニール処理の温度条件としては、たとえば加熱温度を１１００℃、加熱時間を１２０分とする。この結果、酸化膜１２６と下層の耐圧保持層１２２、ｐ領域１２３、ｎ＋領域１２４、ｐ＋領域１２５との間の界面近傍に窒素原子が導入される。また、この一酸化窒素を雰囲気ガスとして用いたアニール工程の後、さらに不活性ガスであるアルゴン（Ａｒ）ガスを用いたアニールを行なってもよい。具体的には、アルゴンガスを雰囲気ガスとして用いて、加熱温度を１１００℃、加熱時間を６０分といった条件を用いてもよい。
【００６８】
次に、図１２に示すように電極形成工程（Ｓ１６０）を実施する。具体的には、図１１を参照して、ゲート電極１１０、ソース電極１１１、ドレイン電極１１２および上部ソース電極１２７が形成され、半導体装置１０１が完成する。
【００６９】
なお、上記実施の形態５においては、本発明の炭化珪素基板を用いて作製可能な半導体装置の一例として、縦型ＭＯＳＦＥＴに関して説明したが、作製可能な半導体装置はこれに限られない。たとえばＪＦＥＴ（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；接合型電界効果トランジスタ）、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、ショットキーバリアダイオードなど、種々の半導体装置が本発明の炭化珪素基板を用いて作製可能である。
【００７０】
また、上記実施の形態５において説明したように、本発明の炭化珪素基板を用いて半導体装置を作製することができる。すなわち、本発明の半導体装置は、上記本発明の炭化珪素基板上に活性層としてのエピタキシャル成長層が形成されている。より具体的には、本発明の半導体装置は、上記本発明の炭化珪素基板と、当該炭化珪素基板上に形成されたエピタキシャル成長層と、当該エピタキシャル成長層上に形成された電極とを備えている。つまり、本発明の半導体装置は、ベース基板と、単結晶炭化珪素からなり、ベース基板上に配置されたＳｉＣ基板と、ＳｉＣ基板上に形成されたエピタキシャル成長層と、当該エピタキシャル層上に形成された電極とを備えている。そして、ＳｉＣ基板のベース基板とは反対側の主面は、｛０００１｝面に対するオフ角が２０°以下となっている。
【００７１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の炭化珪素基板は、製造コストの低減が求められる半導体装置の製造に用いられる炭化珪素基板に、特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【００７３】
１  炭化珪素基板、１０  ベース基板、１０Ａ  主面、１１  原料基板、２０  ＳｉＣ基板、２０Ａ  主面、４０  ＳｉＣ接合層、５０  オーミックコンタクト層、８１  第１ヒータ、８２  第２ヒータ、１０１  半導体装置、１０２  基板、１１０  ゲート電極、１１１  ソース電極、１１２  ドレイン電極、１２１  バッファ層、１２２  耐圧保持層、１２３  ｐ領域、１２４  ｎ＋領域、１２５  ｐ＋領域、１２６  酸化膜、１２７  上部ソース電極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年6月22日(2012.6.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直径７０ｍｍ以上のベース基板（１０）と、
単結晶炭化珪素からなり、前記ベース基板上に平面的に見て並べて配置された複数のＳｉＣ基板（２０）とを備え、
前記ＳｉＣ基板（２０）の前記ベース基板（１０）とは反対側の主面（２０Ａ）は、｛０００１｝面に対するオフ角が２０°以下となっており、
前記ベース基板は単結晶炭化珪素からなり、
前記ベース基板の、前記ＳｉＣ基板に対向する側の主面は｛０００１｝面に対して２°以下のオフ角を有している、炭化珪素基板（１）。
【請求項２】
前記ベース基板（１０）と前記ＳｉＣ基板（２０）とは互いに接触している、請求項１に記載の炭化珪素基板（１）。
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
前記ベース基板（１０）と前記ＳｉＣ基板（２０）との間において、結晶が不連続となっている、請求項１に記載の炭化珪素基板（１）。
【請求項５】
前記ベース基板（１０）と前記ＳｉＣ基板（２０）との間において、欠陥が不連続となっている、請求項４に記載の炭化珪素基板（１）。
【請求項６】
前記ベース基板（１０）の直径は４インチ以上である、請求項１に記載の炭化珪素基板（１）。
【請求項７】
前記ＳｉＣ基板（２０）の前記ベース基板（１０）とは反対側の主面は、｛０００１｝面に対するオフ角が５°以上となっている、請求項１に記載の炭化珪素基板（１）。
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月10日(2012.8.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直径７０ｍｍ以上のベース基板（１０）と、
単結晶炭化珪素からなり、前記ベース基板上に平面的に見て並べて配置された複数のＳｉＣ基板（２０）とを備え、
前記ＳｉＣ基板（２０）の前記ベース基板（１０）とは反対側の主面（２０Ａ）は、｛０００１｝面に対するオフ角が２０°以下となっており、
前記ベース基板は単結晶炭化珪素からなり、
前記ベース基板の、前記ＳｉＣ基板に対向する側の主面は｛０００１｝面に対して２°以下のオフ角を有している、炭化珪素基板（１）。
【請求項２】
前記ベース基板（１０）と前記ＳｉＣ基板（２０）とは互いに接触している、請求項１に記載の炭化珪素基板（１）。
【請求項３】
前記ベース基板（１０）と前記ＳｉＣ基板（２０）との間において、結晶が不連続となっている、請求項１に記載の炭化珪素基板（１）。
【請求項４】
前記ベース基板（１０）と前記ＳｉＣ基板（２０）との間において、欠陥が不連続となっている、請求項３に記載の炭化珪素基板（１）。
【請求項５】
前記ベース基板（１０）の直径は４インチ以上である、請求項１に記載の炭化珪素基板（１）。
【請求項６】
前記ＳｉＣ基板（２０）の前記ベース基板（１０）とは反対側の主面は、｛０００１｝面に対するオフ角が５°以上となっている、請求項１に記載の炭化珪素基板（１）。
【国際調査報告】
2012127748.tif 000018
2012127748.tif 000019
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