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半導体基板の製造方法および半導体基板 実績あり

国内特許コード P120008280
掲載日 2012年11月19日
出願番号 特願2008-152569
公開番号 特開2009-021573
登録番号 特許第5424445号
出願日 平成20年6月11日(2008.6.11)
公開日 平成21年1月29日(2009.1.29)
登録日 平成25年12月6日(2013.12.6)
優先権データ
  • 特願2007-155387 (2007.6.12) JP
発明者
  • 吉本 昌広
  • 篠原 広
出願人
  • 国立大学法人京都工芸繊維大学
発明の名称 半導体基板の製造方法および半導体基板 実績あり
発明の概要

【課題】エネルギー密度の高いパワー半導体デバイスに適用可能な半導体基板を提供する。
【解決手段】炭化シリコン基板上にシリコン層を直接形成した半導体基板の製造方法が、炭化シリコン基板とシリコン基板とを準備する工程と、炭化シリコン基板とシリコン基板とをそれぞれの接合面の間に有機溶媒を挟んで貼り合わせる貼り合わせ工程と、貼り合わせた炭化シリコン基板とシリコン基板とを接合面に向かって加圧しながら加熱し、それぞれの接合面どうしを接合してシリコン基板からなるシリコン層を炭化シリコン基板上に形成する接合工程とを含む。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


トランジスタの高速動作を可能とするために、シリコン基板上に絶縁層を介してシリコン層を設けたSOI(Silicon On Insulator)基板や、炭化シリコン基板上に絶縁層を介して窒化ガリウム層を設けた基板が用いられている。このような基板を用いることにより、トランジスタの寄生容量が低減でき、トランジスタの高速動作が可能となる。
しかしながら、SOI基板は放熱性が悪いため、エネルギー密度の高い電力用トランジスタ等には適用できないという問題があった。また、化合物半導体である窒化ガリウム層を用いた場合、結晶欠陥が多かったり、シリコントランジスタの製造プロセスをそのまま適用できない等の問題があった。



これに対して、Smart Cut(登録商標)技術を用いて、表面に酸化シリコン層を備えたシリコン層(ドナー基板)と、炭化シリコン基板(ハンドル基板)とを貼り合わせて作製したSOI基板が提案されている。かかるSOI基板では、炭化シリコン基板を用いるために放熱特性が良好であり、トランジスタの作製にシリコンプロセスが適用できる等の利点もあった(例えば、特許文献1~4参照)。【特許文献1】特開2004-200682号公報【特許文献2】特開2005-354078号公報【特許文献3】特開2006-041488号公報【特許文献4】特開2006-140445号公報

産業上の利用分野


本発明は、半導体基板の製造方法および半導体基板に関し、特に、炭化シリコン基板上に直接シリコン層を形成した半導体基板の製造方法および半導体基板に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
炭化シリコン基板上にシリコン層を直接形成した半導体基板の製造方法であって、
炭化シリコン基板とシリコン基板とを準備する工程と、
該炭化シリコン基板と該シリコン基板とを、それぞれの接合面の間に有機溶媒を挟んで貼り合わせる貼り合わせ工程と、
貼り合わせた該炭化シリコン基板と該シリコン基板とを、該接合面に向かって加圧しながら加熱し、それぞれの接合面どうしを接合して該シリコン基板からなるシリコン層を該炭化シリコン基板上に形成する接合工程とを含むことを特徴とする半導体基板の製造方法。
【請求項2】
上記接合工程が、貼り合わせた上記炭化シリコン基板と上記シリコン基板とを、対向する金属平板の間に挟んで加圧しながら加熱する工程であることを特徴とする請求項1に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項3】
炭化シリコン基板上にシリコン層を直接形成した半導体基板の製造方法であって、
炭化シリコン基板とシリコン基板とを準備する工程と、
該炭化シリコン基板と該シリコン基板とを、それぞれの接合面の間に有機溶媒を挟んで貼り合わせる貼り合わせ工程と、
貼り合わせた該炭化シリコン基板と該シリコン基板とを加熱し、それぞれの接合面どうしを接合して該シリコン基板からなるシリコン層を該炭化シリコン基板上に形成する接合工程とを含むことを特徴とする半導体基板の製造方法。
【請求項4】
上記貼り合わせ工程は、上記炭化シリコン基板と上記シリコン基板との少なくとも一方の表面にイソプロピールアルコールを塗布し、それぞれの接合面の間に該イソプロピールアルコールを挟んで貼り合わせる工程であることを特徴とする請求項3に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項5】
上記貼り合わせ工程は、塗布した上記イソプロピールアルコールを乾燥させた後に、
それぞれの接合面の間に乾燥させた該イソプロピールアルコールを挟んで貼り合わせる工程であることを特徴とする請求項4に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項6】
上記炭化シリコン基板と上記シリコン基板とが、共に単結晶基板からなることを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項7】
上記貼り合わせ工程の前に、上記それぞれの接合面上の自然酸化膜を除去する工程を含むことを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項8】
上記接合工程の後に、上記シリコン層の表面を研磨して該シリコン層の膜厚を減じる工程を含むことを特徴とする請求項1~7のいずれか1項に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項9】
炭化シリコン基板と、
該炭化シリコン基板上に積層されたシリコン層とを含む半導体基板であって、
該炭化シリコン基板とシリコン基板を、有機溶媒介して貼り合わせた状態で加圧しながら加熱することにより、該炭化シリコン基板に該シリコン基板からなる該シリコン層を、アモルファス層および/または遷移層を介して接合させたことを特徴とする半導体基板。
【請求項10】
上記アモルファス層および/または遷移層の膜厚は、5nm以下であることを特徴とする請求項9に記載の半導体装置。
【請求項11】
上記炭化シリコン基板が単結晶基板であり、上記シリコン層が単結晶層であることを特徴とする請求項9または10に記載の半導体基板。
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2008152569thum.jpg
出願権利状態 登録
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