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公開番号2025131036
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-09
出願番号2024028520
出願日2024-02-28
発明の名称ワイドギャップ半導体複合基板及びその製造方法
出願人ローム株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H01L 21/02 20060101AFI20250902BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】SiC複合基板の製造コストを低減する。
【解決手段】SiC複合基板10は、多結晶SiC基板11と、単結晶SiC層13と、多結晶SiC基板11の頂面と単結晶SiC層13の底面との間に介在して多結晶SiC基板11と単結晶SiC層13とを接着するSiC界面接着層12とを含み、SiC界面接着層12は、有機SiCポリマー19が熱処理により固化されて形成されたものである。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基板と、
単結晶ワイドギャップ半導体層と、
前記基板の頂面と前記単結晶ワイドギャップ半導体層の底面との間に介在して前記基板と前記単結晶ワイドギャップ半導体層とを接着するＳｉＣ界面接着層と
を含むワイドギャップ半導体複合基板。
続きを表示（約 840 文字）【請求項２】
前記単結晶ワイドギャップ半導体層は、ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体、ＩＩ－ＶＩ族化合物半導体、ＩＶ－ＩＶ族化合物半導体、ダイヤモンド半導体及び酸化物半導体の少なくとも一つを含む請求項１に記載のワイドギャップ半導体複合基板。
【請求項３】
前記単結晶ワイドギャップ半導体層はＩＶ－ＩＶ族化合物半導体を含み、前記ＩＶ－ＩＶ族化合物半導体はＳｉＣを含む請求項２に記載のワイドギャップ半導体複合基板。
【請求項４】
前記基板は、単結晶半導体、多結晶半導体又は絶縁体のいずれか一つを含む請求項１に記載のワイドギャップ半導体複合基板。
【請求項５】
前記基板は、５０μｍ以上の厚みを有する請求項１に記載のワイドギャップ半導体複合基板。
【請求項６】
前記単結晶ワイドギャップ半導体層は、１０ｎｍ以上１００μｍ以下の範囲の厚みを有する請求項１に記載のワイドギャップ半導体複合基板。
【請求項７】
前記ＳｉＣ界面接着層は、ＳｉＣの前駆体の有機ＳｉＣポリマーがＳｉＣに固化したものであって、基板と単結晶ワイドギャップ半導体層との接着、電気伝導、熱伝導及び機械強度向上のうち、少なくとも１つの機能を有する請求項１に記載のワイドギャップ半導体複合基板。
【請求項８】
前記有機ＳｉＣポリマーは、少なくともＳｉ、Ｃ及びＨの３元素を含む請求項７に記載のワイドギャップ半導体複合基板。
【請求項９】
前記有機ＳｉＣポリマーは、ポリカルボシラン、ポリカルボシラザン、ポリメタロキサン及びポリシロキサンの少なくともいずれか１つを含む請求項８に記載のワイドギャップ半導体複合基板の製造方法。
【請求項１０】
前記ＳｉＣ界面接着層は、１００ｎｍから１００μｍの範囲の厚みを有する請求項１に記載のワイドギャップ半導体複合基板。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ワイドギャップ半導体複合基板及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車や鉄道車両をはじめとして、高電圧を扱うパワーデバイスのためのワイドギャップ半導体材料の需要が高まっている。特にパワーデバイスのためのワイドギャップ半導体材料の代表格であるＳｉＣに関しては、デバイスの製品化も進み、国内外でＳｉＣパワーデバイスを搭載した商品が多く出回るようになってきた。
【０００３】
一方で、これらで用いられる単結晶ＳｉＣ複合基板の製造には、２０００℃以上の高温が必要な昇華法が用いられるのが一般的で、装置消耗も激しく歩留まりも悪いために、ＳｉＣ複合基板を用いたデバイスのコストが高くなる点が問題となっている。また、実際にデバイス化する際に必要なＳｉＣ複合基板における単結晶ＳｉＣ層の膜厚は、一般に１００μｍ程度であるが、単結晶ＳｉＣ層の割れを避けるために物理的な耐久性を考慮して３５０μｍほどの厚みで切り出しているという現状がある。
【０００４】
そのため、低コスト化を目指して、これまで様々な手法が提案されてきた。例えば、特許文献１に示すように、水素などのイオン注入を用いて単結晶ＳｉＣ基板内に脆弱層を形成し、その後加熱することで亀裂を進展させて剥離し、薄化した単結晶ＳｉＣ層を形成する手法が提案されている。この手法を用いて、グラファイト基板などから成長させた多結晶ＳｉＣ基板と張り合わせて、機械特性の部分をコストのかからない多結晶基板に置き換える技術がある。また、特許文献２では、薄化させた単結晶ＳｉＣ層に化学気相成長（chemical vapor deposition：ＣＶＤ）成長を行って多結晶ＳｉＣを積層させる手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１５－０１５４０１号公報
国際公開第２０１７／０４７５０９号公報
【０００６】
［概要］
しかしながら、前述のイオン注入により形成した脆弱層で剥離することで薄化した単結晶ＳｉＣ基板を張り合わせる技術では、単結晶ＳｉＣ層及び多結晶ＳｉＣ基板の接合面にＡｒ等の高速原子ビームを照射してアモルファス化する工程があり、接合界面周辺に欠陥が入ることがあった。また、接合には張り合わせ面を算術平均粗さＲａ＜１ｎｍにする必要があり、化学機械研磨（chemical mechanical polishing：ＣＭＰ）を施すために、結果的には高コストとなることもあった。薄化させた単結晶ＳｉＣ基板にＣＶＤ成長を行う手法では、多結晶ＳｉＣ基板の成長後に裏面研削をする必要があり、トワイマン効果によってＳｉＣ複合基板が反ることがあった。
【０００７】
本開示は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、薄化した単結晶ワイドギャップ半導体基板を張り合わせてなるワイドギャップ半導体複合基板及びその製造方法であって、接合界面周辺の欠陥を低減し、張り合わせ面の表面粗さを小さくするためにＣＭＰなどを施す必要がないようなワイドギャップ半導体複合基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
上述の課題を解決するために、本開示のワイドギャップ半導体複合基板は、基板と、単結晶ワイドギャップ半導体層と、基板の頂面と単結晶ワイドギャップ半導体層の底面との間に介在して基板と単結晶ワイドギャップ半導体層とを接着するＳｉＣ界面接着層とを含む。
【０００９】
本開示のワイドギャップ半導体複合基板の製造方法は、基板の頂面に有機ＳｉＣポリマーを塗布する工程と、基板の頂面に、塗布されたＳｉＣ有機ポリマーを介在させて単結晶ワイドギャップ半導体層を貼合し、基板の頂面と単結晶ワイドギャップ半導体層の底面とをＳｉＣ有機ポリマーで接着する工程と、有機ＳｉＣポリマーを熱処理により固化させてＳｉＣ界面接着層を形成する工程とを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、第１の実施の形態のＳｉＣ複合基板の断面図である。
図２Ａは、第１の実施の形態のＳｉＣ複合基板のプロセス図である。
図２Ｂは、第１の実施の形態のＳｉＣ複合基板のプロセス図である。
図２Ｃは、第１の実施の形態のＳｉＣ複合基板のプロセス図である。
図２Ｄは、第１の実施の形態のＳｉＣ複合基板のプロセス図である。
図２Ｅは、第１の実施の形態のＳｉＣ複合基板のプロセス図である。
図２Ｆは、第１の実施の形態のＳｉＣ複合基板のプロセス図である。
図２Ｇは、第１の実施の形態のＳｉＣ複合基板のプロセス図である。
図２Ｈは、第１の実施の形態のＳｉＣ複合基板のプロセス図である。
図２Ｉは、第１の実施の形態のＳｉＣ複合基板のプロセス図である。
図２Ｊは、第１の実施の形態のＳｉＣ複合基板のプロセス図である。
図３は、第２の実施の形態のＳｉＣ複合基板の断面図である。
図４Ａは、第２の実施の形態のＳｉＣ複合基板のプロセス図である。
図４Ｂは、第２の実施の形態のＳｉＣ複合基板のプロセス図である。
図４Ｃは、第２の実施の形態のＳｉＣ複合基板のプロセス図である。
図４Ｄは、第２の実施の形態のＳｉＣ複合基板のプロセス図である。
図４Ｅは、第２の実施の形態のＳｉＣ複合基板のプロセス図である。
図４Ｆは、第２の実施の形態のＳｉＣ複合基板のプロセス図である。
図５は、第３の実施の形態の複合基板の断面図である。
図６Ａは、第３の実施の形態のＳｉＣ複合基板のプロセス図である。
図６Ｂは、第３の実施の形態のＳｉＣ複合基板のプロセス図である。
図６Ｃは、第３の実施の形態のＳｉＣ複合基板のプロセス図である。
図６Ｄは、第３の実施の形態のＳｉＣ複合基板のプロセス図である。
図６Ｅは、第３の実施の形態のＳｉＣ複合基板のプロセス図である。
図６Ｆは、第３の実施の形態のＳｉＣ複合基板のプロセス図である。
図６Ｇは、第３の実施の形態のＳｉＣ複合基板のプロセス図である。
図７は、ショットキーバリアダイオードの断面図である。
図８は、トレンチ構造ＭＯＳＦＥＴの断面図である。
（【００１１】以降は省略されています）

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