(57)【要約】  単結晶基板（１〜９）は、炭化珪素からなり、互いに対向する第１の表面（１ａ，２ａ，３ａ）と第１の裏面（１ｂ，２ｂ，３ｂ）とを各々有する。支持基板（１０）は、互いに対向する第２の表面（１０ａ）と第２の裏面（１０ｂ）とを有する。接続層（１１）は、炭化珪素を主成分とし、単結晶基板（１〜９）と支持基板（１０）との間に介在して、第１の裏面（１ｂ，２ｂ，３ｂ）の各々と第２の表面（１０ａ）とが対向するように第１の裏面（１ｂ，２ｂ，３ｂ）の各々と第２の表面（１０ａ）とを接続している。
2013054580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化珪素からなり、互いに対向する第１の表面と第１の裏面とを各々有する複数の単結晶基板（１〜９）と、
互いに対向する第２の表面と第２の裏面とを有する支持基板（１０）と、
炭化珪素を主成分とし、前記複数の単結晶基板と前記支持基板との間に介在して、前記第１の裏面の各々と前記第２の表面とが対向するように前記第１の裏面の各々と前記第２の表面とを接続する接続層（１１）とを備える、炭化珪素基板（１００，２００）。
【請求項２】
前記接続層は３％以上６５％以下の空隙率を有する、請求項１に記載の炭化珪素基板。
【請求項３】
前記支持基板は炭化珪素からなる、請求項１または２に記載の炭化珪素基板。
【請求項４】
前記接続層の結晶化度が、前記支持基板の結晶化度よりも低い、請求項３に記載の炭化珪素基板。
【請求項５】
前記接続層は、炭化珪素の多結晶およびアモルファスの少なくともいずれかを主成分とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
【請求項６】
前記接続層における炭素の原子数Ａと珪素の原子数Ｂとの比Ａ／Ｂが１以上２以下である、請求項１から５のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
【請求項７】
直径が１１０ｍｍ以上である、請求項１から６のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
【請求項８】
反りが３０μｍ以下である、請求項１から７のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
【請求項９】
前記複数の単結晶基板の各々の結晶構造が六方晶であり、前記第１の表面の面方位が{０００１}面から０．１°以上１０°以下オフした面である、請求項１から８のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
【請求項１０】
前記複数の単結晶基板の各々の結晶構造が六方晶であり、前記第１の表面の面方位が{０３−３８}面から４°以下オフした面である、請求項１から８のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
【請求項１１】
炭化珪素からなり、互いに対向する第１の表面と第１の裏面とを有する単結晶基板（１）と、
互いに対向する第２の表面と第２の裏面とを有する支持基板（１０）と、
炭化珪素を主成分とし、前記単結晶基板と前記支持基板との間に介在して、前記第１の裏面と前記第２の表面とが対向するように前記第１の裏面と前記第２の表面とを接続する接続層（１１）と、
前記単結晶基板の前記第１の表面上に設けられ、炭化珪素から作られたエピタキシャル層（１２０）と、
前記エピタキシャル層上に設けられた電極とを備える、炭化珪素半導体装置（３００）。
【請求項１２】
炭化珪素からなり、互いに対向する第１の表面と第１の裏面とを各々有する複数の単結晶基板と、互いに対向する第２の表面と第２の裏面とを有する支持基板と、を準備する工程と、
前記複数の単結晶基板の前記第１の裏面の各々と前記支持基板の前記第２の表面とが対向するように、ポリカルボシランを含有する流動体層を介して前記支持基板上に前記複数の単結晶基板の各々を配置する工程と、
前記ポリカルボシランを転化することで、炭化珪素を主成分とする接続層を形成する工程と、を有する、炭化珪素基板の製造方法。
【請求項１３】
前記流動体層は、分散されたシリコンを含む、請求項１２に記載の炭化珪素基板の製造方法。
【請求項１４】
前記接続層を形成する工程は、前記流動体層を１０００℃以上２０００℃以下で加熱する工程を含む、請求項１２または１３に記載の炭化珪素基板の製造方法。
【請求項１５】
前記流動体層は、炭化珪素からなるフィラーを含む、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の炭化珪素基板の製造方法。
【請求項１６】
前記接続層を形成する工程後の前記炭化珪素基板の反りが５０μｍ以下である、請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の炭化珪素基板の製造方法。
【請求項１７】
炭化珪素からなり、互いに対向する第１の表面（１ａ）と第１の裏面（１ｂ）とを有する単結晶基板（１）と、互いに対向する第２の表面（１０ａ）と第２の裏面（１０ｂ）とを有する支持基板（１０）と、炭化珪素を主成分とし、前記単結晶基板と前記支持基板との間に介在して、前記第１の裏面と前記第２の表面とが対向するように前記第１の裏面と前記第２の表面とを接続する接続層（１１）とを含む炭化珪素基板（１００，２００）を準備する工程と、
前記単結晶基板上にエピタキシャル層（１２０）を形成する工程と、
前記エピタキシャル層上に電極を形成する工程と、を備える、炭化珪素半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化珪素基板、炭化珪素半導体装置、炭化珪素基板の製造方法、および炭化珪素半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の製造に用いられる半導体基板として炭化珪素（ＳｉＣ）結晶の利用が進められつつある。ＳｉＣは、より一般的に用いられているシリコン（Ｓｉ）に比べて大きなバンドギャップを有する。そのため、ＳｉＣを用いた半導体装置は、耐圧が高く、オン抵抗が低く、また高温環境下での特性の低下が小さい、といった利点を有する。【０００３】
ところで、半導体基板を用いて半導体装置を効率的に製造するためには、ある程度以上の半導体基板の大きさが求められる。しかし、ＳｉＣ単結晶基板は、高品質を維持しつつ大口径化することが困難であって、その大きさは工業的には１００ｍｍ（４インチ）程度にとどまっている。これに対応し、現在、複数のＳｉＣ単結晶基板を１枚の大口径の支持基板の表面上に固着させて一体化させることによって、大口径の炭化珪素基板を製造する方法が検討されている。【０００４】
たとえば、国際公開第２０１０／１３１５６９号（特許文献１）によれば、ＳｉＣ単結晶基板の各々とＳｉＣウエハとが対向するように配置された後、ＳｉＣウエハの温度が相対的に高くなるような温度勾配が形成される。これにより、ＳｉＣウエハから昇華したＳｉＣが複数のＳｉＣ単結晶基板にまたがる支持基板として再結晶することによって、複数のＳｉＣ単結晶基板が一体化される。すなわち、大口径の炭化珪素基板が得られる。また、特開２０１１−０７１１９６号公報（特許文献２）には、複数のＳｉＣ単結晶基板がシリコン（Ｓｉ）からなる接続層によって接続されることによって、大口径の炭化珪素基板を得る方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１０／１３１５６９号
【特許文献２】特開２０１１−０７１１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし国際公開第２０１０／１３１５６９号の方法によれば、ＳｉＣ単結晶基板がＳｉＣの昇華温度程度の高温環境下にさらされることに起因してＳｉＣ単結晶基板に転位欠陥が生じる傾向にある。またＳｉＣの昇華再結晶を用いての支持基板の形成中に、支持基板中に空隙（ボイド）が発生し、この空隙が支持基板の裏面にまで移動することで、支持基板の裏面に凹凸が発生し得る。この凹凸は、炭化珪素基板の強度の低下を引き起こし得る。【０００７】
また特開２０１１−０７１１９６号公報の方法によれば、ＳｉＣ単結晶基板の熱膨張係数と、Ｓｉからなる接続層の熱膨張係数との差が大きいことに起因して、ＳｉＣ単結晶基板と接続層とが剥離する場合がある。また、Ｓｉの融点はＳｉＣの融点に比して低いために、この方法で得られた炭化珪素基板を用いて半導体装置を製造する場合に、製造工程中の高温処理においてＳｉが融けることで、接続されていたＳｉＣ単結晶基板が互いに分離されるおそれがある。【０００８】
このように、上記従来の方法による炭化珪素基板は、炭化珪素半導体装置を製造するのに最適ではない場合があった。【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その一の目的は、炭化珪素半導体装置を製造するのに適した炭化珪素基板と、その製造方法とを提供することである。また他の目的は、上記炭化珪素基板を用いた炭化珪素半導体装置と、その製造方法とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の炭化珪素基板は、単結晶基板と、支持基板と、接続層とを有する。単結晶基板は、炭化珪素からなり、互いに対向する第１の表面と第１の裏面とを各々有する。支持基板は、互いに対向する第２の表面と第２の裏面とを有する。接続層は、炭化珪素を主成分とし、複数の単結晶基板と支持基板との間に介在して、第１の裏面の各々と第２の表面とが対向するように第１の裏面の各々と第２の表面とを接続する。【００１１】
上記炭化珪素基板によれば、接続層が炭化珪素を主成分とするため、単結晶基板の熱膨張係数と、接続層の熱膨張係数とが近似する。これにより、温度変化を有する環境下でも、単結晶基板と接続層との接着強度が維持される。したがってこの炭化珪素基板は炭化珪素半導体装置を製造するのに適している。【００１２】
上記炭化珪素基板において、接続層は３％以上６５％以下の空隙率を有することが好ましい。接続層の空隙率が６５％以下であることにより、接着強度が高くなる。また接続層の空隙率が３％以上とされることにより、接続層のヤング率が低くなるので、単結晶基板と支持基板との間で接続層が応力緩和層としての機能をより有する。【００１３】
上記炭化珪素基板において、支持基板は炭化珪素からなることが好ましい。これにより、支持基板の熱膨張係数も接続層の熱膨張係数と近似する。よって、接続層と支持基板との間の接着強度が高くなる。【００１４】
上記炭化珪素基板において、接続層の結晶化度が、支持基板の結晶化度よりも低いことが好ましい。これにより、接続層のヤング率が低くなるので、単結晶基板および支持基板との間で接続層が応力緩和層としての機能をより有する。【００１５】
上記炭化珪素基板において、接続層は、多結晶炭化珪素およびアモルファス炭化珪素の少なくともいずれかを主成分とすることが好ましい。【００１６】
上記炭化珪素基板において、接続層における炭素の原子数Ａと珪素の原子数Ｂとの比Ａ／Ｂが１以上２以下であることが好ましい。これにより、比Ａ／Ｂが２を超える場合に比して、接続層の熱膨張係数が単結晶基板の熱膨張係数に近似する。【００１７】
上記炭化珪素基板において、直径が１１０ｍｍ以上であることが好ましい。これにより、これまで工業的に実現が困難であった大口径の炭化珪素基板を提供することができる。【００１８】
上記炭化珪素基板において、反りが３０μｍ以下であることが好ましい。これにより、反りの十分に小さい炭化珪素基板を提供することができるため、さらに半導体装置用の半導体基板として好適に利用することができる。【００１９】
上記炭化珪素基板において、複数の単結晶基板の各々の結晶構造が六方晶であり、第１の表面の面方位が{０００１}面から０．１°以上１０°以下オフした面であることが好ましい。この場合、単結晶基板の第１の表面上に、良好にエピタキシャル層を成長させることができるため、炭化珪素基板を炭化珪素半導体装置の半導体基板として、より好適に利用することができる。【００２０】
上記炭化珪素基板において、複数の単結晶基板の各々の結晶構造が六方晶であり、第１の表面の面方位が{０３−３８}面から４°以下オフした面であることが好ましい。これにより、第１の表面におけるチャネル移動度を高めることができるため、炭化珪素基板を炭化珪素半導体装置の半導体基板として、より好適に利用することができる。【００２１】
本発明の炭化珪素半導体装置は、単結晶基板と、支持基板と、接続層と、エピタキシャル層と、電極とを有する。単結晶基板は、炭化珪素からなり、互いに対向する第１の表面と第１の裏面とを有する。支持基板は、互いに対向する第２の表面と第２の裏面とを有する。接続層は、炭化珪素を主成分とし、単結晶基板と支持基板との間に介在して、第１の裏面と第２の表面とが対向するように第１の裏面と第２の表面とを接続している。エピタキシャル層は、単結晶基板の第１の表面上に設けられ、炭化珪素から作られている。電極はエピタキシャル層上に設けられている。【００２２】
上記炭化珪素半導体装置によれば、接続層が炭化珪素を主成分とするため、単結晶基板の熱膨張係数と、接続層の熱膨張係数とが近似する。これにより、温度変化を有する環境下でも、単結晶基板と接続層との接着強度が維持される。【００２３】
本発明の炭化珪素基板の製造方法は次の工程を有する。炭化珪素からなり、互いに対向する第１の表面と第１の裏面とを各々有する複数の単結晶基板と、互いに対向する第２の表面と第２の裏面とを有する支持基板と、が準備される。複数の単結晶基板の第１の裏面の各々と支持基板の第２の表面とが対向するように、ポリカルボシランを含有する流動体層を介して支持基板上に複数の単結晶基板の各々が配置される。ポリカルボシランを転化することで、炭化珪素を主成分とする接続層が形成される。【００２４】
上記炭化珪素基板の製造方法によれば、ポリカルボシランを転化することで形成される炭化珪素を主成分とする接続層によって、複数の単結晶基板と支持基板とを貼り付ける（一体化する）ことができる。この炭化珪素基板において、単結晶基板が炭化珪素からなり、接続層が炭化珪素を主成分とするため、単結晶基板の熱膨張係数と、接続層の熱膨張係数とが近似する。これにより、温度変化を有する環境下でも、単結晶基板と接続層との接着強度が維持される。【００２５】
上記炭化珪素基板の製造方法において、流動体層は、分散されたシリコンを含むことが好ましい。これにより流動体層から作られる接続層の空隙率が過度に大きくなることを避けることができる。【００２６】
上記炭化珪素基板の製造方法において、接続層を形成する工程は、流動体層を１０００℃以上２０００℃以下で加熱する工程を含むことが好ましい。２０００℃以下で加熱することにより、単結晶基板の転位密度の増加を抑制することができる。また、１０００℃以上で加熱することにより、ポリカルボシランを炭化珪素を主成分とする接続層により効率的に転化させることができる。【００２７】
上記炭化珪素基板の製造方法において、流動体層は、炭化珪素からなるフィラーを含むことが好ましい。これにより、ポリカルボシランが接続層に転化する際の収縮を抑制することができる。このため、単結晶基板および支持基板の各々に対する接続層の接着強度を高く維持することができる。【００２８】
上記炭化珪素基板の製造方法において、接続層を形成する工程後の炭化珪素基板の反りが５０μｍ以下であることが好ましい。これにより、上記炭化珪素基板を炭化珪素半導体装置の製造に用いる際に、炭化珪素基板の表面を平坦化するための加工コストおよび加工時間を削減することができる。【００２９】
本発明の炭化珪素半導体装置の製造方法は次の工程を有する。炭化珪素からなり、互いに対向する第１の表面と第１の裏面とを有する単結晶基板と、互いに対向する第２の表面と第２の裏面とを有する支持基板と、炭化珪素を主成分とし、単結晶基板と支持基板との間に介在して、第１の裏面と第２の表面とが対向するように第１の裏面と第２の表面とを接続する接続層とを含む炭化珪素基板が準備される。単結晶基板上にエピタキシャル層が形成される。エピタキシャル層上に電極が形成される。【００３０】
上記の炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、接続層が炭化珪素を主成分とするため、接続層の熱膨張係数が、炭化珪素からなる単結晶基板の熱膨張係数に近似する。これにより、炭化珪素半導体装置の製造における温度変化を有する環境下でも、単結晶基板と接続層との接着強度が維持される。このため炭化珪素半導体装置の歩留まりが向上する。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明したように、本発明によれば、炭化珪素半導体装置を製造するのに適した炭化珪素基板と、その製造方法と、それを用いた炭化珪素半導体装置と、その製造方法とを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１における炭化珪素基板の構造を概略的に示す平面図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩに沿う概略断面図である。
【図３】実施の形態１における炭化珪素基板の製造方法の概略的なフロー図である。
【図４】実施の形態１における炭化珪素基板の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図５】実施の形態１における炭化珪素基板の製造方法の他の一工程を概略的に示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２における炭化珪素基板の構造を概略的に示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３における半導体装置の構成を概略的に示す部分断面図である。
【図８】実施の形態３における半導体装置の製造方法の概略的なフロー図である。
【図９】実施の形態３における半導体装置の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図１０】実施の形態３における半導体装置の製造方法の他の一工程を概略的に示す断面図である。
【図１１】実施の形態３における半導体装置の製造方法のさらに他の一工程を概略的に示す断面図である。
【図１２】実施の形態３における半導体装置の製造方法のさらに他の一工程を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
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、同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。また、本明細書中においては、個別面を（）、集合面を｛｝、集合方位を＜＞でそれぞれ示している。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。
【００３４】
（実施の形態１）
図１および図２を参照し、本実施の形態の炭化珪素基板１００は、単結晶基板１〜９と、支持基板１０と、接続層１１とを有する。
【００３５】
単結晶基板１〜９の各々は、互いに対向する第１の表面（図１および図２において露出する面）と第１の裏面（図２において接続層１１と接する面）とを有する。たとえば、図２を参照し、単結晶基板１は、互いに対向する第１の表面１ａと第１の裏面１ｂとを有し、単結晶基板２は、互いに対向する第１の表面２ａと第１の裏面２ｂとを有し、単結晶基板３は、互いに対向する第１の表面３ａと第１の裏面３ｂとを有する。単結晶基板１〜９は、各々炭化珪素の単結晶からなる。なお、以下において説明を簡略化するために、単結晶基板１〜９（図１）のうち、単結晶基板１〜９の少なくともいずれかについてのみ言及する場合があるが、単結晶基板１〜９の各々は同様に扱われる。
【００３６】
本実施の形態において、単結晶基板１〜９の各々の結晶構造は、好ましくは六方晶である。第１の表面の面方位が{０００１}面から０．１°以上１０°以下オフした面である。これにより、単結晶基板１〜９の各々の第１の表面により構成される面１００ａ上に、良好にエピタキシャル層を成長させることができるため、炭化珪素基板１００を半導体装置の半導体基板として好適に利用することができる。
【００３７】
また、単結晶基板１〜９の第１の表面の面方位は、{０３−３８}面から４°以下オフした面としてもよい。これにより、第１の表面におけるチャネル移動度を高めることができるため、炭化珪素基板１００を半導体装置の半導体基板としてより好適に利用することができる。また、第１の表面の面方位は、{０１−１２}面または{０１−１１}面から４°以下オフした面としてもよい。
【００３８】
支持基板１０は、互いに対向する第２の裏面１０ｂ（図２において露出する面）と第２の表面１０ａ（図２において接続層１１と接する面）とを有する。支持基板１０は単結晶基板１〜９の各々よりも大きい。図２において、支持基板１０の第２の表面１０ａの面積は、単結晶基板１〜９の第１の表面により構成される面１００ａの面積とほぼ同等となっている。
【００３９】
支持基板１０は、１０００℃以上の温度に耐えることができる材料からなることが好ましく、たとえば、炭化珪素、炭素、セラミックスまたは高融点金属からなる。高融点金属としては、たとえば、モリブデン、タンタル、タングステン、ニオビウム、イリジウム、ルテニウム、またはジルコニウムなどがある。なかでも、支持基板１０が炭化珪素からなる場合には、支持基板１０の物性を単結晶基板１〜９の物性により近づけることができる。
【００４０】
接続層１１は、単結晶基板１〜９の各々と支持基板１０との間に介在している。より具体的には、図２を参照し、単結晶基板１〜３の第１の裏面１ｂ〜３ｂの各々と支持基板の第２の表面１０ａとが対向するように、第１の裏面１ｂ〜３ｂの各々と第２の表面１０ａとを接続している。
【００４１】
本実施の形態において、接続層１１は、炭化珪素を主成分とする。より具体的には、接続層１１は、主鎖に炭素と珪素との結合（以下、「Ｓｉ−Ｃ結合」ともいう。）を有する重合体であるポリカルボシランを転化することによって形成される、炭化珪素を主成分とする化合物からなる。ここで、主成分とは、化合物を構成する原子の原子数のうち、５０％以上の原子数を占める成分をいう。すなわち、接続層１１において、５０％以上の原子が、Ｓｉ−Ｃ結合を有する炭化珪素を構成している。
【００４２】
したがって、炭化珪素基板１００において、単結晶基板１〜９が炭化珪素からなり、接続層１１が炭化珪素を主成分とするため、単結晶基板１〜９の熱膨張係数と、接続層１１の熱膨張係数が近似する。これにより、単結晶基板１〜９と接続層１１との接着強度が高くなるため、単結晶基板１〜９と接続層１１との剥離が抑制される。したがって、炭化珪素基板１００は、高い強度を有することができる。
【００４３】
また、炭化珪素基板１００において、接続層１１における炭素の原子数Ａと珪素の原子数Ｂとの比Ａ／Ｂが１以上２以下であることが好ましい。これにより、比Ａ／Ｂが２を超える場合に比して、接続層１１の熱膨張係数が単結晶基板１〜９の熱膨張係数により近似する。このため、より炭化珪素基板１００の強度を高めることができる。比Ａ／Ｂが１未満の場合には接続層１１に余剰な珪素が存在する状態となるが、珪素の融点が低いために、高温での熱処理時に余剰な珪素が溶融することによって炭化珪素基板１００の強度が低下するおそれがある。また、比Ａ／Ｂは１以上１．５以下であることがより好ましい。
【００４４】
特に、接続層１１は、炭素および珪素のみからなることが好ましい。この場合、炭化珪素基板１００の強度をさらに高めることができることを知見している。この理由として、接続層１１の熱膨張係数が単結晶基板１〜９の熱膨張係数にさらに近似することが考えられる。
【００４５】
接続層１１の空隙率は、６５％以下であることが好ましく、５０％以下であることがより好ましく、４０％以下であることがさらに好ましい。空隙率が過度に大きくないことによって、接着強度が高められる。またこの空隙率は、３％以上であることが好ましく、５％以上であることがより好ましく、１０％以上であることがさらに好ましい。空隙率が過度に小さくないことによって、接続層１１のヤング率が十分に低くなる。これにより、単結晶基板１〜９と支持基板１０との間で接続層１１が応力緩和層としての機能を十分に有する。この応力緩和により炭化珪素基板１００の反りを小さくすることができる。空隙率は、たとえば超音波顕微鏡を用いて測定することができる。空隙率の調整方法については実施の形態２において説明する。
【００４６】
また好ましくは、支持基板１０は炭化珪素からなる。この場合、単結晶基板１〜９、支持基板１０および接続層１１の全てが、少なくとも炭化珪素を主成分とすることになるため、接続層１１の熱膨張係数に加え、支持基板１０の熱膨張係数もまた、単結晶基板１〜９の熱膨張係数と近似する。これにより、接続層１１と支持基板１０との接着強度も高くなり、結果的に、強度のより高い炭化珪素基板１００となる。
【００４７】
また好ましくは、接続層１１の結晶化度が支持基板１０の結晶化度よりも低い。この場合、接続層１１は、接続層１１よりも結晶化度の高い単結晶からなる単結晶基板１〜９と、接続層１１よりも結晶化度の高い支持基板１０との間に介在することになる。すなわち、接続層１１よりもヤング率の高い単結晶基板１〜９と、接続層１１よりもヤング率の高い支持基板１０との間に、接続層１１が介在する構成となるため、当該接続層１１は応力緩和機能をより有することができる。このような炭化珪素基板１００によれば、単結晶基板１〜９および／または支持基板１０に応力が加わることによる損傷、剥がれなどを抑制することができ、もって、炭化珪素基板１００の強度をさらに高めることができる。
【００４８】
なお、上述のように、接続層１１はポリカルボシランを転化することによって形成されるため、ポリカルボシランを転化させる際の加熱温度、用いるポリカルボシランの構造を適宜調節することにより、接続層１１は、容易に炭化珪素の多結晶およびアモルファスの少なくともいずれかからなる化合物とすることができる。
【００４９】
また、炭化珪素基板１００の直径が１１０ｍｍ以上であることが好ましい。すなわち、単結晶基板１〜９の各第１の表面により構成される面１００ａにおける直径が１１０ｍｍ以上であることが好ましい。このような大口径の炭化珪素基板を用いて半導体装置を製造することにより、半導体装置をより効率的に製造することができ、もって製造コストを低減することができる。
【００５０】
また、炭化珪素基板１００の反りが３０μｍ以下であることが好ましい。このような炭化珪素基板１００を用いて半導体装置を製造することにより、高品質の半導体装置を容易に製造することができる。
【００５１】
ここで、「反り」とは、単結晶基板１〜９の第１の表面によって構成される面１００ａの湾曲の程度を表す値である。具体的には、基板の表面の反りとは、表面の最小二乗平面を基準の高さとした場合の、表面の最高点と最低点との間の高さの差異である。なお、面１００ａにおいて、単結晶基板１〜９間に隙間が生じることによる凹部が存在する場合があるが、この凹部はここでの「反り」の算出に際して考慮しない。
【００５２】
次に、図１〜図５を用いて、本実施の形態の炭化珪素基板１００の製造方法について説明する。図３は、実施の形態１における炭化珪素基板の製造方法の概略的なフロー図であり、図４および図５は、実施の形態１における炭化珪素基板の製造方法の各工程を概略的に示す断面図である。
【００５３】
まず、図４に示すように、複数の単結晶基板１〜９と、支持基板１０とを準備する（図３：ステップＳ１）。
【００５４】
単結晶基板１〜９の第１の表面については、上述のように、その面方位が{０００１}面から０．１°以上１０°以下オフした面とすることが好ましい。このような単結晶基板１〜９は、たとえば、六方晶系における（０００１）面で成長した炭化珪素インゴットをスライスして、その口径を切削、研磨などにより調節することによって準備することができる。また、上述のように、単結晶基板１〜９の第１の表面の面方位が{０３−３８}面から４°以下オフした面としてもよく、第１の表面の面方位が{０１−１２}面または{０１−１１}面から４°以下オフした面としてもよい。
【００５５】
支持基板１０は、炭化珪素、炭素、セラミックス、または高融点金属からなる。なかでも、支持基板１０の物性を単結晶基板１〜９の物性に近づける観点から、支持基板１０は炭化珪素からなることが好ましい。具体的には、炭化珪素の多結晶、アモルファス、または多結晶とアモルファスとの混合体からなる基板を好適に用いることができる。また、転位、積層欠陥などの多い低品質の単結晶炭化珪素を用いることもできる。
【００５６】
また、直径が１１０ｍｍ以上の炭化珪素基板を製造するという観点からは、複数の単結晶基板１〜９の各々の第１の表面を図１に示すように配置した場合に、各第１の表面によって形成される面１００ａの直径が１１０ｍｍ以上となるように、単結晶基板１〜９および支持基板１０の大きさを選択することが好ましい。
【００５７】
次に、図５に示すように、単結晶基板１〜３の第１の裏面１ｂ〜３ｂの各々と支持基板１０の第２の表面１０ａとが対向するように、ポリカルボシランを含有する流動体層４１を介して支持基板１０上に単結晶基板１〜３の各々を配置する（図３：ステップＳ２）。
【００５８】
このとき、単結晶基板１〜３と同様に、単結晶基板４〜９（図５において図示せず）も流動体層４１上に配置される。このため、単結晶基板１〜９、流動体層４１および支持基板１０からなる積層体を単結晶基板１〜９の第１の表面側から俯瞰した平面図は、図１と同様の構成となる。これにより、単結晶基板１〜９、流動体層４１および支持基板１０からなる積層体１０１が作製される。積層体１０１は、具体的には、以下のように作製される。
【００５９】
まず、支持基板１０の第２の表面１０ａ上に、ポリカルボシランを含有する流動体を塗布または噴霧することにより、第２の表面１０ａ上にポリカルボシランを含有する流動体層４１を形成する。なお、固体のポリカルボシランを加熱溶解することにより、流動体層４１を形成してもよい。次に、この流動体層４１上に単結晶基板１〜３の第１の裏面１ｂ〜３ｂを配置する。なお、この代わりに、単結晶基板１〜３の第１の裏面１ｂ〜３ｂの各々に流動体層４１を形成し、該流動体層４１上に支持基板１０の第２の表面１０ａを配置してもよい。
【００６０】
なお、後述する接続層１１（図２参照。）を形成する工程において、接続層１１の厚みが均一となるように、支持基板１０と単結晶基板１〜３との間に流動体層４１を均一な厚みで形成することが好ましい。
【００６１】
流動体層４１に含まれるポリカルボシランとは、上述のように、主鎖にＳｉ−Ｃ結合を有する重合体であり、その数平均分子量は６００〜４０００であることが好ましい。また、ポリカルボシランを含有する流動体とは、ポリカルボシランを溶媒に分散または溶解させたものでもよく、ポリカルボシラン自体が流動体である場合には、ポリカルボシランそのものであってもよい。溶媒としては、キシレン、ヘキサン、トルエンなどの極性の低い有機溶媒を好適に用いることができる。
【００６２】
ここで、ポリカルボシランは、主鎖にＳｉ−Ｃ結合の他に、珪素と珪素との結合（以下「Ｓｉ−Ｓｉ結合」ともいう。）、炭素と炭素との結合（以下「Ｃ−Ｃ結合」ともいう。）を有していてもよい。たとえば、ポリカルボシランの一例として、ポリカルボシランの主鎖は、下記化学式（１）で表される繰り返し単位を有していてもよく、下記化学式（２）および（３）で表される各繰り返し単位を有していてもよい。また、下記化学式（１）〜（３）が組み合わされた繰り返し単位を有していてもよい。ただし、ポリカルボシランが転化することによって形成される接続層１１が炭化珪素を主成分とする化合物からなるためには、少なくとも、主鎖を構成する原子のうち、５０％以上がＳｉ−Ｃ結合を形成することが好ましい。また、７０％以上がＳｉ−Ｃ結合を形成することがより好ましく、９０％以上がＳｉ−Ｃ結合を形成することがさらに好ましい。
【００６３】
【化１】
2013054580.tif 000003
【００６４】
なお、化学式（１）において、Ｒ1〜Ｒ4は、各々、水素基、炭素数１〜５のアルキル基、アルケニル基またはアルキニル基からなり、互いに異なっていてもよい。また、繰り返し単位構造中に含まれるＲ1〜Ｒ4はそれぞれ同一であっても異なるものであってもよい。
【００６５】
【化２】
2013054580.tif 000004
【００６６】
なお、化学式（２）において、Ｒ5〜Ｒ10は、各々、水素基、炭素数１〜５のアルキル基、アルケニル基またはアルキニル基からなり、互いに異なっていてもよい。また、繰り返し単位構造中に含まれるＲ5〜Ｒ10はそれぞれ同一であっても異なるものであってもよい。
【００６７】
【化３】
2013054580.tif 000005
【００６８】
なお、化学式（３）において、Ｒ11〜Ｒ16は、各々、水素基、炭素数１〜５のアルキル基、アルケニル基またはアルキニル基からなり、互いに異なっていてもよい。また、主鎖構造中に含まれる複数のＲ11〜Ｒ16はそれぞれ同一であっても異なるものであってもよい。
【００６９】
また、後述する接続層を形成する工程において、流動体層４１に含まれるポリカルボシランが転化されて炭化珪素を主成分とする接続層１１に変換されるが、ポリカルボシランの側鎖部の炭素が部分的に残存することにより、接続層１１における炭素の原子数Ａと珪素の原子数Ｂとの比Ａ／Ｂが１以上２以下となる。
【００７０】
次に、図２に示すように、流動体層４１に含有されるポリカルボシランを転化することで、炭化珪素を主成分とする接続層１１を形成する（図３：ステップＳ３）。
【００７１】
たとえば、流動体層４１を不活性雰囲気下で加熱処理することによってポリカルボシランが転化され、また、溶媒が揮発して除去される。これによって流動体層４１が炭化珪素を主成分とする接続層１１へと転換される。
【００７２】
加熱処理において、流動体層４１を１０００℃以上２０００℃以下で加熱することが好ましく、この温度範囲で加熱することにより、単結晶基板１〜９における転位密度の増加を抑制しながら、ポリカルボシランの炭化珪素を主成分とする化合物への転化率を向上させることができる。また、単結晶基板１〜９の表面が昇華して形状が変形することを抑制することもできる。なお、１９００℃以上で加熱処理する場合には、単結晶基板１〜９の転位密度が増加するのを抑制しさらに単結晶基板１〜９の変形を抑制するために、加熱処理における雰囲気圧力を４×１０4Ｐａ以上とすることが好ましい。
【００７３】
また、流動体層４１を１０００℃以上１８００℃以下で加熱することにより、転位密度の増加をさらに抑制することができる。さらに、ポリカルボシランが転化することに起因する炭化珪素基板１００の反りを抑制することができる。この理由は以下の通りである。
【００７４】
ポリカルボシランが炭化珪素を主成分とする化合物へと転化する際、ポリカルボシランを構成する高分子から水素原子、炭素原子などが脱離されていき、最終的に、Ｓｉ−Ｃ結合、Ｃ−Ｃ結合、Ｓｉ−Ｓｉ結合などを有する、炭化珪素を主成分とする化合物へと固化することによって、固体の接続層１１が形成される。このとき、加熱温度が高いと、水素原子、炭素原子などの過剰な脱離が引き起こされ、これにより、接続層１１の収縮が促進され、形成される接続層１１の体積が流動体層４１の体積よりも過剰に小さくなる場合がある。接続層１１の体積が流動体層４１の体積よりも過剰に小さくなると、支持基板１０に反りが発生し、あるいは、単結晶基板１〜３の第１の表面１ａ〜３ａによって構成される面１００ａに反りが発生し、結果的に、炭化珪素基板１００に大きな反りが発生する。
【００７５】
これに対し、流動体層４１を１０００℃以上１８００℃以下で加熱する場合、比較的低温の環境下であるため、単結晶基板１〜９における転位密度の増加が抑制されるとともに、炭化珪素基板１００の反りを抑制することができる。
【００７６】
また、流動体層４１は１５００℃以上で加熱することが好ましい。これにより、ポリカルボシランと単結晶基板１〜９の各々との間の結合反応が促進される。またポリカルボシランと支持基板１０との間の結合反応が促進される。また接続層１１における結晶化がより進展する。よって接続層１１による接合の強度を大きくすることができる。
【００７７】
また、加熱処理において、加熱温度を室温（２５℃）程度から徐々に上記温度範囲内にまで昇温していくことが好ましい。これにより、さらに、流動体層４１の収縮を抑制することができるため、もって、炭化珪素基板１００における反りの発生をより効率的に抑制することができる。また、昇温速度を制御することにより、ポリカルボシラン中の水素原子および炭素原子を効率的に脱離することができる。
【００７８】
以上の工程により、炭化珪素基板１００を作製することができる。本実施の形態によれば、上述のように、ポリカルボシランの選択、流動体層４１の加熱条件などを調節することにより、炭化珪素基板１００の反りを小さく、たとえば、５０μｍ以下に抑えることができる。
【００７９】
ところで、半導体装置を効率的に製造するための大口径の半導体基板の反りが小さい、たとえば、３０μｍ以下であれば、高い歩留りで高品質の半導体装置を製造することができる。このため、炭化珪素基板１００に３０μｍより大きな反りがある場合、さらに、炭化珪素基板１００の一部を除去する工程を行なうことが好ましい（図３：ステップＳ４）。
【００８０】
炭化珪素基板１００の一部を除去して炭化珪素基板１００の平坦性を向上させる方法として、炭化珪素基板１００を構成する単結晶基板１〜３が構成する面１００ａを研磨する方法を用いることが好ましい。これにより、炭化珪素基板１００の反りを容易に３０μｍ以下とすることができる。研磨は、粗研磨、仕上げ研磨など、多段階の研磨を実施することができる。また、面１００ａの表面粗さを低く抑える観点からは、ＣＭＰ（化学的機械的研磨：Chemical  Mechanical  Polishing）で表面を仕上げることが好ましい。
【００８１】
本工程により、ステップＳ３後の炭化珪素基板１００の反りが３０μｍよりも大きい場合であっても、炭化珪素基板１００の反りを容易に３０μｍ以下とすることができる。これにより、半導体装置を製造するための半導体基板として、より好適な炭化珪素基板１００を作製することができる。
【００８２】
また、上述のように、接続層１１を形成した直後の炭化珪素基板１００の反りが５０μｍ以下であることにより、本工程を行なう前の炭化珪素基板１００の平坦性は従来の基板と比較して高くなる。したがって、本工程における加工処理に要する加工コスト、加工時間を従来と比較して削減することができる。また、本工程後の反りを低減することができる。
【００８３】
以上、図１〜図５を用いて、実施の形態１に係る炭化珪素基板およびその製造方法について詳述した。この炭化珪素基板は、従来の近接昇華法により作製される炭化珪素基板と比較して、その特徴が大きく異なっている。この点について、以下に詳述する。
【００８４】
本実施の形態と異なり近接昇華法によって複数の単結晶基板を一体化する場合、単結晶基板がＳｉＣの昇華温度程度の高温環境下にさらされることになり、ＳｉＣ単結晶基板、特に界面側に転位欠陥が生じる傾向にある。
【００８５】
たとえば、転位密度が９，０００個／ｃｍ2、２５，０００個／ｃｍ2、３５，０００個／ｃｍ2、５０，０００個／ｃｍ2のそれぞれの単結晶基板を用いた場合、近接昇華法の後の単結晶基板の界面側の転位密度がそれぞれ３３０，０００個／ｃｍ2、３７０，０００個／ｃｍ2、４１０，０００個／ｃｍ2、４８０，０００個／ｃｍ2にまで増大する傾向にあることを本発明者は知見している。
【００８６】
これに対し、本発明によれば、近接昇華法を用いず、流動体層に含有されるポリカルボシランを転化させて炭化珪素を主成分とする接続層に変化させることによって、単結晶基板と支持基板とを接続することができる。ポリカルボシランの転化は、２０００℃以下、より好ましくは１９００℃以下、さらに好ましくは１８００℃以下の加熱処理によって行なうことができるため、近接昇華法を用いる場合と比較して単結晶基板がさらされる温度を抑えることができる。このため、転位密度の増加を抑制することができる。たとえば、転位密度が２５，０００個／ｃｍ2および３５，０００個／ｃｍ2の各々の単結晶基板を用いて本方法を実施した場合、本方法後の単結晶基板の界面側の転位密度は、各々、２５，０００個／ｃｍ2および３５，０００個／ｃｍ2と実施前と同等であった。
【００８７】
（実施の形態２）
本実施の形態は、接続層１１に炭化珪素からなるフィラー７１を含有する点で、実施の形態１と異なる。以下、実施の形態１と異なる点について説明する。
【００８８】
図６は、本発明の実施の形態２における炭化珪素基板の構造を概略的に示す断面図である。図６を参照し、接続層１１には、炭化珪素からなるフィラー７１が含有されている。これによりポリカルボシランが転化して流動体層４１から接続層１１へと変化する際の体積の収縮を抑制することができる。
【００８９】
たとえば、フィラー７１としては、炭化珪素の多結晶を用いることができる。流動体層４１におけるフィラー７１の体積当たりの含有率は１０体積％以上７０体積％以下であることが好ましい。１０体積％以上とすることにより、収縮を十分に抑制することができ、７０体積％以下とすることにより、接続層１１の強度を保持することができる。フィラー７１の体積当たりの含有率は、２０体積％以上６０体積％以下であることがより好ましい。上記フィラー７１を含有する接続層１１は、たとえば、以下の方法により形成することができる。
【００９０】
すなわち、上述のステップＳ２において、ポリカルボシランを含有する流動体層４１にさらにフィラー７１を含有させた状態で、この流動体層４１を介して、支持基板１０上に単結晶基板１〜３の各々を配置させて、積層体を作製する。そして、実施の形態１と同様の工程（ステップＳ３、またはステップＳ３およびステップＳ４）を経ることにより、図６に示す接続層１１を有する炭化珪素基板２００を作製することができる。
【００９１】
フィラー７１の大きさは、１０μｍ以下が好ましく、５μｍ以下がより好ましく、３μｍ以下がより好ましく、１μｍ以下がより好ましい。フィラー７１の大きさが過度に大きいと、単結晶基板１〜９の各々と支持基板１０とが十分に接近することができなくなるので、接着強度が低下してしまう。
【００９２】
またフィラー７１が用いられることで、接続層１１の空隙率が小さくなる。よって流動体層４１に含有されるフィラー７１の量を調整することによって、接続層１１の空隙率を調整することができる。  接続層１１の空隙率は、フィラー７１の量の調整以外によっても調整することができる。たとえば、流動体層４１（図５）をなす流動体に、分散されたシリコン（Ｓｉ）を含めることによって、空隙率を低くすることができる。ポリカルボシランは、余剰のＣ原子を有する分子構造を有するので、加熱分解時にＣ原子が余剰となる。余剰となったＣ原子は、接続層１１の空隙中に存在する。上述したように流動体にシリコンが添加されると、この分散されたシリコン中のＳｉ原子が余剰のＣ原子と反応してＳｉＣを生成する。このＳｉＣの生成により空隙が埋められるので、空隙率が低下する。シリコンは、ＳｉＣの生成に有効な量を超えては添加されないことが好ましい。
【００９３】
また空隙率は、流動体層４１を加熱する際の加圧の大きさによっても調整することができる。加圧の圧力を大きくすることによって空隙率を小さくすることができ、また逆に小さくすることによって空隙率を大きくすることができる。
【００９４】
また空隙率は、流動体中のポリカルボシランの量によっても調整することができる。この量を大きくすることによって空隙率を小さくすることができ、また逆に小さくすることによって空隙率を大きくすることができる。
【００９５】
（実施の形態３）
図７を参照し、本実施の形態３における半導体装置３００（炭化珪素半導体装置）は、縦型ＤｉＭＯＳＦＥＴ(Double  Implanted  Metal  Oxide  Semiconductor  Field  Effect  Transistor)であって、炭化珪素基板１００、酸化膜１２６、ソース電極１１１、上部ソース電極１２７、ゲート電極１１０、ドレイン電極１１２、およびエピタキシャル層１２０を有する。エピタキシャル層１２０は、バッファ層１２１、耐圧保持層１２２、ｐ領域１２３、ｎ+領域１２４、およびｐ+領域１２５を有する。
【００９６】
炭化珪素基板１００は、本実施の形態においてはｎ型の導電型を有し、また、支持基板１０、接続層１１および単結晶基板１を有する。ドレイン電極１１２は、炭化珪素基板１００の支持基板１０上に設けられている。バッファ層１２１は、炭化珪素基板１００の単結晶基板１上に設けられている。
【００９７】
バッファ層１２１は、導電型がｎ型であり、その厚さはたとえば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である。
【００９８】
耐圧保持層１２２は、バッファ層１２１上に形成されており、また導電型がｎ型の炭化珪素からなる。たとえば、耐圧保持層１２２の厚さは１０μｍであり、そのｎ型の導電性不純物の濃度は５×１０15ｃｍ-3である。
【００９９】
この耐圧保持層１２２の表面には、導電型がｐ型である複数の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、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、一方の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。
【０１００】
酸化膜１２６と、半導体層としてのｎ+領域１２４、ｐ+領域１２５、ｐ領域１２３および耐圧保持層１２２との界面から１０ｎｍ以内の領域における窒素原子濃度の最大値は１×１０21ｃｍ-3以上となっている。これにより、特に酸化膜１２６下のチャネル領域（酸化膜１２６に接する部分であって、ｎ+領域１２４と耐圧保持層１２２との間のｐ領域１２３の部分）の移動度を向上させることができる。
【０１０１】
次に図７〜図１２を用いて、半導体装置３００の製造方法について説明する。図８は、実施の形態３における半導体装置の製造方法の概略的なフロー図であり、図９〜１２は、実施の形態３における半導体装置の製造方法の各一工程を概略的に示す断面図である。なお、図９〜図１２においては単結晶基板１〜９（図１参照。）のうち、単結晶基板１の近傍における工程のみを示すが、単結晶基板２〜９の各々の近傍においても、同様の工程が行なわれる。
【０１０２】
まず、図８の基板準備工程（ステップＳ１１０）において、炭化珪素基板１００が準備される（図１および図２参照。）。
【０１０３】
すなわち上述のステップＳ１〜Ｓ３またはステップＳ１〜Ｓ４により、炭化珪素基板１００が作製される。なお、本実施の形態において、たとえば、単結晶基板１〜９、支持基板１０および接続層１１を構成する炭化珪素に、窒素、リンなどのｎ型の不純物を導入することによって、炭化珪素基板１００の導電型をｎ型とすることができる。
【０１０４】
次に、図８のエピタキシャル層形成工程（ステップＳ１２０）において、エピタキシャル層１２０、すなわちバッファ層１２１および耐圧保持層１２２が、以下のように形成される（図９参照。）。
【０１０５】
まず炭化珪素基板１００の表面上にバッファ層１２１が形成される。バッファ層１２１は、導電型がｎ型の炭化珪素からなり、たとえば厚さ０．５μｍのエピタキシャル層である。またバッファ層１２１における導電型不純物の濃度は、たとえば５×１０17ｃｍ-3とされる。
【０１０６】
次にバッファ層１２１上に耐圧保持層１２２が形成される。具体的には、導電型がｎ型の炭化珪素からなる層が、エピタキシャル成長法によって形成される。耐圧保持層１２２の厚さは、たとえば１０μｍとされる。また耐圧保持層１２２におけるｎ型の導電性不純物の濃度は、たとえば５×１０15ｃｍ-3である。
【０１０７】
次に、図８の注入工程（ステップＳ１３０）において、ｐ領域１２３と、ｎ+領域１２４と、ｐ+領域１２５とが、以下のように形成される（図１０参照。）。
【０１０８】
まず、導電型がｐ型の不純物が耐圧保持層１２２の一部に選択的に注入されることで、ｐ領域１２３が形成される。次に、ｎ型の導電性不純物を所定の領域に選択的に注入することによってｎ+領域１２４が形成され、また導電型がｐ型の導電性不純物を所定の領域に選択的に注入することによってｐ+領域１２５が形成される。なお不純物の選択的な注入は、たとえば酸化膜からなるマスクを用いて行われる。このような注入工程の後、活性化アニール処理が行われる。たとえば、アルゴン雰囲気中、加熱温度１７００℃で３０分間のアニールが行われる。
【０１０９】
次に、図８のゲート絶縁膜形成工程（ステップＳ１４０）において、ゲート絶縁膜としての酸化膜１２６が形成される（図１１参照。）。
【０１１０】
具体的には、耐圧保持層１２２と、ｐ領域１２３と、ｎ+領域１２４と、ｐ+領域１２５との上を覆うように、酸化膜１２６が形成される。この形成はドライ酸化（熱酸化）により行われてもよい。ドライ酸化の条件は、たとえば、加熱温度が１２００℃であり、また加熱時間が３０分である。
【０１１１】
次に、図８の窒素アニール工程（ステップＳ１５０）において、アニール処理が行われる。
【０１１２】
具体的には、一酸化窒素（ＮＯ）雰囲気中でのアニール処理が行われる。この処理の条件は、たとえば加熱温度が１１００℃であり、加熱時間が１２０分である。この結果、耐圧保持層１２２、ｐ領域１２３、ｎ+領域１２４、およびｐ+領域１２５の各々と、酸化膜１２６との界面近傍に、窒素原子が導入される。なおこの一酸化窒素を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処理が行われてもよい。この処理の条件は、たとえば、加熱温度が１１００℃であり、加熱時間が６０分である。
【０１１３】
次に、図８の電極形成工程（ステップＳ１６０）において、ソース電極１１１およびドレイン電極１１２が、以下のように形成される（図１２参照）。
【０１１４】
まず、酸化膜１２６上に、フォトリソグラフィ法を用いて、パターンを有するレジスト膜が形成される。このレジスト膜をマスクとして用いて、酸化膜１２６のうちｎ+領域１２４およびｐ+領域１２５上に位置する部分がエッチングにより除去される。これにより酸化膜１２６に開口部が形成される。次に、この開口部においてｎ+領域１２４およびｐ+領域１２５の各々と接触するように導電体膜が形成される。次にレジスト膜を除去することにより、上記導体膜のうちレジスト膜上に位置していた部分の除去（リフトオフ）が行われる。この導体膜は、金属膜であってもよく、たとえばニッケル（Ｎｉ）からなる。このリフトオフの結果、エピタキシャル層１２０上にソース電極１１１が形成される。なお、ここでアロイ化のための熱処理が行なわれることが好ましい。たとえば、不活性ガスであるアルゴン（Ａｒ）ガスの雰囲気中、加熱温度９５０℃で２分の熱処理が行なわれる。
【０１１５】
さらに、ソース電極１１１上に上部ソース電極１２７が形成され、炭化珪素基板１００の裏面上にドレイン電極１１２が形成される（図７参照。）。そして、この積層体をダイシングすることによって、各半導体装置毎に分割する。これにより、単結晶基板１の第１の表面１ａを有する炭化珪素基板１００を備えた、半導体装置３００が得られる。
【０１１６】
また、ソース電極１１１上に上部ソース電極１２７が形成された後に、裏面研削により、支持基板１０と接続層１１とを除去して、単結晶基板１のみを残すことができ、この単結晶基板１の裏面上にドレイン電極１１２を形成してもよい。たとえば、高抵抗の支持基板１０を用いた場合には、このように支持基板１０を除去することにより半導体装置の抵抗を低減することができる。また、裏面研削によって単結晶基板１の厚みを低減することもできる。単結晶基板１の厚みを低減することにより、半導体装置の抵抗をさらに低減することができる。
【０１１７】
なお、本実施の形態における導電型が入れ替えられた構成、すなわちｐ型とｎ型とが入れ替えられた構成を用いることもできる。
【０１１８】
また、半導体装置３００を作製するための半導体基板は、実施の形態１の炭化珪素基板１００に限定されるものではなく、たとえば実施の形態２によって得られる炭化珪素基板２００であってもよい。
【０１１９】
また、本実施の形態において、縦型ＤｉＭＯＳＦＥＴを例示したが、本発明の炭化珪素基板を用いて他の半導体装置が製造されてもよく、たとえばＲＥＳＵＲＦ−ＪＦＥＴ(Reduced  Surface  Field-Junction  Field  Effect  Transistor)またはショットキーダイオードが製造されてもよい。
【０１２０】
本実施の形態の半導体装置の製造方法によれば、接続強度が高くて剥がれ難く、また、それ自体の強度も高い炭化珪素基板を半導体基板として用いることができる。このため、当該半導体装置は高い強度を有することができる。また、炭化珪素基板は、従来の近接昇華法によって作製された炭化珪素基板と比較して、転位欠陥の発生および支持基板におけるボイドの発生が抑制されている。このため、結果的に、高品質の半導体装置が得られる。
【０１２１】
また、高品質かつ大口径の炭化珪素基板を用いて複数の半導体装置を効率的に製造することができるため、半導体装置の製造コストを低減することができる。また、炭化珪素基板の反りが小さいことから、半導体装置の歩留まりを向上させることができる。
【実施例】
【０１２２】
上述した、空隙率の調整方法によって、様々な空隙率を有する炭化珪素基板１００である試料１〜９を作製した。そして、各炭化珪素基板１００の反りと、それを用いて炭化珪素半導体装置を製造した場合の破壊歩留とを調べた。ここで「破壊歩留」とは、炭化珪素基板１００を用いた炭化珪素半導体装置の製造において、炭化珪素基板１００の破壊に起因した不良が発生しない確率のことをいう。結果を下記の表１に示す。【０１２３】
【表１】
2013054580.tif 000006
【０１２４】
この結果が示すように、空隙率が２％の場合に比して空隙率が３％以上７５％以下の方が、炭化珪素基板１００の反りが小さくなった。また空隙率が７５％の場合に比して空隙率が２％以上６５％以下の方が、破壊歩留が高くなった。以上から、反りが小さくかつ破壊歩留が高い条件として、３％以上６５％以下の空隙率が特に好ましいことが分かった。【０１２５】
今回開示された実施の形態および実施例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。
【符号の説明】
【０１２６】
１〜９  単結晶基板、１０  支持基板、１１  接続層、４１  流動体層、７１  フィラー、１００，２００  炭化珪素基板、１０１  積層体、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、３００  半導体装置（炭化珪素半導体装置）。
【図１】
2013054580.tif 000007
【図２】
2013054580.tif 000008
【図３】
2013054580.tif 000009
【図４】
2013054580.tif 000010
【図５】
2013054580.tif 000011
【図６】
2013054580.tif 000012
【図７】
2013054580.tif 000013
【図８】
2013054580.tif 000014
【図９】
2013054580.tif 000015
【図１０】
2013054580.tif 000016
【図１１】
2013054580.tif 000017
【図１２】
2013054580.tif 000018
【国際調査報告】
2013054580.tif 000019
2013054580.tif 000020
2013054580.tif 000021
2013054580.tif 000022