專利名稱：用于制造半導(dǎo)體襯底的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造半導(dǎo)體襯底的方法，具體地，一種用于制造包括由具有單晶結(jié)構(gòu)的碳化硅(SiC)制成的部分的半導(dǎo)體襯底的方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，已經(jīng)采用SiC襯底作為用于在制造半導(dǎo)體器件中使用的半導(dǎo)體襯底。SiC 具有的帶隙大于已經(jīng)更加通常地使用的Si (硅)的帶隙。因此，采用SiC襯底的半導(dǎo)體器件有利地具有大的反向擊穿電壓、低的導(dǎo)通電阻，或者具有在高溫環(huán)境中不太易于降低的特性。為了有效率地制造這種半導(dǎo)體器件，襯底需要在某種程度上具有大尺寸。根據(jù)美國(guó)專利No. 7314520 (專利文獻(xiàn)1)，能夠制造76mm (3英寸)或者更大的SiC襯底?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 專利文獻(xiàn)1 美國(guó)專利No. 7314520

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問(wèn)題在工業(yè)上，SiC襯底的尺寸仍然被限制為大致100mnK4英寸)。相應(yīng)地，不利的是， 不能使用大的襯底來(lái)有效率地制造半導(dǎo)體器件。在使用六方晶系的SiC中的、除了(0001) 面之外的面的特性的情形中，這個(gè)缺點(diǎn)變得特別嚴(yán)重。在下文中，將對(duì)此進(jìn)行描述。通常通過(guò)對(duì)于由在不太可能引起堆疊故障的(0001)面中生長(zhǎng)獲得的SiC晶錠切片來(lái)制造具有小缺陷的SiC襯底。因此，通過(guò)不與其生長(zhǎng)表面平行地對(duì)于晶錠切片來(lái)獲得具有除了(0001)面之外的面取向的SiC襯底。這使得難以足夠地確保襯底的尺寸，或者晶錠中的很多部分不能被有效地使用。因此，特別難以有效地制造采用除了 SiC的(0001)面之外的面的半導(dǎo)體器件。替代吃力地增加這種SiC襯底的尺寸的手段，考慮了使用具有支撐部和在其上設(shè)置多個(gè)小SiC襯底的半導(dǎo)體襯底。能夠通過(guò)根據(jù)需要增加SiC襯底的數(shù)目來(lái)增加這個(gè)半導(dǎo)體襯底的尺寸。然而，在這個(gè)半導(dǎo)體襯底中，在相鄰SiC襯底之間形成間隙。在間隙中，外來(lái)物可能在使用半導(dǎo)體襯底制造半導(dǎo)體器件的過(guò)程期間積聚。示例性外來(lái)物是在制造半導(dǎo)體器件的過(guò)程中使用的清潔液或者拋光劑；或者在氣氛中的灰塵。這種外來(lái)物導(dǎo)致制造良率降低，良率降低不利地引起制造半導(dǎo)體器件的效率降低。本發(fā)明是鑒于前面的問(wèn)題而做出的，并且它的目的在于提供一種用于制造允許以高良率制造半導(dǎo)體器件的大半導(dǎo)體襯底的方法。用于解決所述問(wèn)題的方案用于制造半導(dǎo)體襯底的、根據(jù)本發(fā)明的方法包括以下步驟。
首先，準(zhǔn)備組合襯底，該組合襯底具有支撐部、具有單晶結(jié)構(gòu)的第一碳化硅襯底以及具有單晶結(jié)構(gòu)的第二碳化硅襯底。第一碳化硅襯底具有與支撐部相連接的第一背面、相對(duì)于第一背面相反的第一正面以及連接第一背面和第一正面的第一側(cè)面。第二碳化硅襯底具有與支撐部相連接的第二背面、相對(duì)于第二背面相反的第二正面以及連接第二背面和第二正面的第二側(cè)面。第二側(cè)面被設(shè)置成使得在第一側(cè)面和第二側(cè)面之間形成具有在第一和第二正面之間的開(kāi)口的間隙。然后，封閉層被形成以在該開(kāi)口之上封閉該間隙。該封閉層包括至少硅層。然后，該硅層被碳化以形成由碳化硅制成并且在該開(kāi)口之上封閉該間隙的蓋子。然后，形成用于連接第一和第二側(cè)面的連接部以便通過(guò)將來(lái)自從第一和第二側(cè)面的升華物沉積到蓋子之上而封閉該開(kāi)口。在形成連接部的步驟之后去除該蓋子。根據(jù)這種制造方法，在第一和第二碳化硅襯底之間的間隙的開(kāi)口被封閉。因此，在使用半導(dǎo)體襯底來(lái)制造半導(dǎo)體器件時(shí)，外來(lái)物不在間隙中積聚。這防止了由外來(lái)物而降低良率，因此獲得允許以高良率制造半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體襯底。此外，在其上沉積升華物以封閉開(kāi)口的蓋子由碳化硅制成。即，蓋子以及第一和第二碳化硅襯底全部由碳化硅制成。相應(yīng)地，蓋子能夠提供的晶體結(jié)構(gòu)接近于第一和第二碳化硅襯底中的每一個(gè)的晶體結(jié)構(gòu)。因此，在蓋子上形成的連接部也能夠提供有接近于第一和第二單晶襯底中的每一個(gè)的晶體結(jié)構(gòu)的晶體結(jié)構(gòu)。結(jié)果，第一和第二碳化硅襯底中的每一個(gè)的晶體結(jié)構(gòu)和連接部的晶體結(jié)構(gòu)彼此接近。相應(yīng)地，該連接部在第一和第二碳化硅襯底之間提供牢固的連接。此外，使用硅層來(lái)形成由碳化硅制成的蓋子，如與形成碳化硅層相比較，硅層能夠易于形成的。相應(yīng)地，如與直接形成由碳化硅制成的蓋子的情形相比較，能夠更加容易地制造半導(dǎo)體襯底。在用于制造半導(dǎo)體襯底的上述方法中，優(yōu)選地，對(duì)硅層進(jìn)行碳化的步驟包括向硅層供應(yīng)包含碳元素的氣體的步驟。相應(yīng)地，能夠容易地形成由碳化硅制成的蓋子。在用于制造半導(dǎo)體襯底的上述方法中，優(yōu)選地，形成封閉層的步驟包括提供碳層的步驟。對(duì)硅層進(jìn)行碳化的步驟包括以化學(xué)方法將硅層中包含的硅與在碳層中包含的碳相組合的步驟。相應(yīng)地，能夠容易地形成由碳化硅制成的蓋子。在用于制造半導(dǎo)體襯底的上述方法中，優(yōu)選地，提供碳層的步驟包括沉積由碳制成的層的步驟。相應(yīng)地，能夠確保地形成碳層。在用于制造半導(dǎo)體襯底的上述方法中，優(yōu)選地，提供碳層的步驟包括以下步驟施加包含碳元素的流體(圖12 :70L)；以及對(duì)該流體進(jìn)行碳化。相應(yīng)地，能夠通過(guò)諸如施加和碳化的可易于實(shí)現(xiàn)的步驟來(lái)提供碳層。在用于制造半導(dǎo)體襯底的上述方法中，優(yōu)選地，該流體是包含有機(jī)物質(zhì)的液體。相應(yīng)地，該流體能夠被均勻地施加。在用于制造半導(dǎo)體襯底的上述方法中，優(yōu)選地，該流體是包含碳粉的懸浮液。相應(yīng)地，通過(guò)去除懸浮液的液體成分，該流體能夠易于被碳化。在用于制造半導(dǎo)體襯底的上述方法中，優(yōu)選地，如第一和第二碳化硅襯底那樣，該支撐部由碳化硅制成。相應(yīng)地，能夠向該支撐部提供的特性接近于第一和第二碳化硅襯底的特性。用于制造半導(dǎo)體襯底的上述方法優(yōu)選地進(jìn)一步包括在具有由連接部封閉的開(kāi)口的間隙中將來(lái)自支撐部的升華物沉積在連接部之上的步驟。相應(yīng)地，連接部能夠更厚。在用于制造半導(dǎo)體襯底的方法中，優(yōu)選地，執(zhí)行將來(lái)自支撐部的升華物沉積在連接部之上的步驟以將使具有由連接部封閉的開(kāi)口的間隙的整體在支撐部中。相應(yīng)地，連接部能夠更厚。用于制造半導(dǎo)體襯底的方法優(yōu)選地進(jìn)一步包括對(duì)第一和第二正面中的每一個(gè)進(jìn)行拋光的步驟。相應(yīng)地，用作半導(dǎo)體襯底的表面的第一和第二正面能夠是平坦的。因此，能夠在半導(dǎo)體襯底的這個(gè)平坦表面上形成高質(zhì)量膜。在用于制造半導(dǎo)體襯底的方法中，優(yōu)選地，第一和第二背面中的每一個(gè)是通過(guò)切片形成的表面。即，第一和第二背面中的每一個(gè)是通過(guò)切片形成并且在切片之后未拋光的表面。因此，在第一和第二背面中的每一個(gè)上提供起伏。因此，在采用升華法以在第一和第二背面上提供支撐部的情形中，在起伏的凹部中的空間能夠被用作升華氣體在其中擴(kuò)展的空間。在用于制造半導(dǎo)體襯底的方法中，優(yōu)選地，在具有高于IOla且低于IO4Pa的壓力的氣氛中執(zhí)行形成連接部的步驟。本發(fā)明的效果如根據(jù)以上說(shuō)明而清楚地，本發(fā)明能夠提供一種用于制造允許以高良率制造半導(dǎo)體器件的大半導(dǎo)體襯底的方法。


圖1是示意性地示出在本發(fā)明第一實(shí)施例中的半導(dǎo)體襯底的構(gòu)造的平面視圖；圖2是沿著圖1中的線II-II截取的示意性橫截面視圖；圖3是示意性地示出用于制造在本發(fā)明第一實(shí)施例中的半導(dǎo)體襯底的方法的第一步驟的平面視圖；圖4是沿著圖3中的線IV-IV截取的示意性橫截面視圖；圖5是示意性地示出用于制造在本發(fā)明第一實(shí)施例中的半導(dǎo)體襯底的方法的第二步驟的橫截面視圖；圖6是示意性地示出用于制造在本發(fā)明第一實(shí)施例中的半導(dǎo)體襯底的方法的第三步驟的橫截面視圖；圖7是示意性地示出用于制造在本發(fā)明第一實(shí)施例中的半導(dǎo)體襯底的方法的第四步驟的局部橫截面視圖；圖8是示意性地示出用于制造在本發(fā)明第一實(shí)施例中的半導(dǎo)體襯底的方法的第五步驟的局部橫截面視圖；圖9是示意性地示出用于制造在本發(fā)明第一實(shí)施例中的半導(dǎo)體襯底的方法的第六步驟的橫截面視圖；圖10是示意性地示出用于制造在比較例中的半導(dǎo)體襯底的方法的一個(gè)步驟的局部橫截面視圖；圖11是示意性地示出用于制造在本發(fā)明第二實(shí)施例中的半導(dǎo)體襯底的方法的一個(gè)步驟的橫截面視圖；圖12是示意性地示出用于制造在本發(fā)明第二實(shí)施例的一種變型中的半導(dǎo)體襯底
6的方法的一個(gè)步驟的橫截面視圖；圖13是示意性地示出用于制造在本發(fā)明第三實(shí)施例中的半導(dǎo)體襯底的方法的第一步驟的橫截面視圖；圖14是示意性地示出用于制造在本發(fā)明第三實(shí)施例中的半導(dǎo)體襯底的方法的第二步驟的橫截面視圖；圖15是示意性地示出用于制造在本發(fā)明第三實(shí)施例中的半導(dǎo)體襯底的方法的第三步驟的橫截面視圖；圖16是示意性地示出用于制造在本發(fā)明第三實(shí)施例的第一變型中的半導(dǎo)體襯底的方法的一個(gè)步驟的橫截面視圖；圖17是示意性地示出用于制造在本發(fā)明第三實(shí)施例的第二變型中的半導(dǎo)體襯底的方法的一個(gè)步驟的橫截面視圖；圖18是示意性地示出用于制造在本發(fā)明第三實(shí)施例的第三變型中的半導(dǎo)體襯底的方法的一個(gè)步驟的橫截面視圖；圖19是示意性地示出在本發(fā)明第四實(shí)施例中的半導(dǎo)體襯底的構(gòu)造的平面視圖；圖20是沿著圖19中的線XX-XX截取的示意性橫截面視圖；圖21是示意性地示出在本發(fā)明第五實(shí)施例中的半導(dǎo)體襯底的構(gòu)造的平面視圖；圖22是沿著圖21中的線XXII-XXII截取的示意性橫截面視圖；圖23是示意性地示出在本發(fā)明第六實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的構(gòu)造的局部橫截面視圖；圖M是示出用于制造在本發(fā)明第六實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的方法的示意性流程圖；圖25是示意性地示出用于制造在本發(fā)明第六實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的方法的第一步驟的局部橫截面視圖；圖沈是示意性地示出用于制造在本發(fā)明第六實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的方法的第二步驟的局部橫截面視圖；圖27是示意性地示出用于制造在本發(fā)明第六實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的方法的第三步驟的局部橫截面視圖；圖觀是示意性地示出用于制造在本發(fā)明第六實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的方法的第四步驟的局部橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式
以下參考圖來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例。(第一實(shí)施例)參考圖1和圖2，本實(shí)施例的半導(dǎo)體襯底80a具有支撐部30和由支撐部30支撐的被支撐部10a。被支撐部IOa具有SiC襯底11_19 (碳化硅襯底)。支撐部30將SiC襯底11-19的背面(與圖1所示表面相反的表面)相互連接，由此SiC襯底11-19被彼此固定。SiC襯底11-19在同一面上分別具有暴露的正面。例如， SiC襯底11和12分別具有第一和第二正面F1、F2(圖2、。因此，半導(dǎo)體襯底80a具有的表面大于SiC襯底11-19中的每一個(gè)的表面。因此，與在僅使用SiC襯底11-19中的每一個(gè)的情形中相比較，在使用半導(dǎo)體襯底80a的情形中，能夠更加有效地制造半導(dǎo)體器件。此外，支撐部30由具有高耐熱性的材料制成，優(yōu)選地由能夠耐受不小于1800°C的溫度的材料制成。作為這種材料，例如能夠使用碳化硅、碳或者難熔金屬?？墒褂玫氖纠噪y熔金屬有鉬、鉭、鎢、鈮、銥、釕或者鋯。當(dāng)從以上示例的材料中采用碳化硅作為支撐部30 的材料時(shí)，支撐部30具有的特性更加接近于SiC襯底11-19的特性。在被支撐部IOa中，在SiC襯底11_19之間存在間隙VDa。這些間隙VDa在它們的正面?zhèn)?圖2中的上側(cè))處被連接部BDa封閉。連接部BDa中的每一個(gè)具有位于第一和第二正面F1、F2之間的部分，由此第一和第二正面F1、F2被平滑地相互連接。下面，將描述用于制造本實(shí)施例的半導(dǎo)體襯底80a的方法。為了易于說(shuō)明，可以僅解釋SiC襯底11-19中的SiC襯底11和12，但是相同的解釋還適用于SiC襯底13-19。參考圖3和圖4，準(zhǔn)備組合襯底80P。組合襯底80P包括支撐部30和SiC襯底組 10。SiC襯底組10包括SiC襯底11 (第一碳化硅襯底)和SiC襯底12 (第二碳化硅襯底)。SiC襯底11具有與支撐部30相連接的第一背面Bi、與第一背面Bl相反的第一正面 Fl以及連接第一背面Bl和第一正面Fl的第一側(cè)面Sl。SiC襯底12具有與支撐部30相連接的第二背面B2、與第二背面B2相反的第二正面F2以及連接第二背面B2和第二正面F2 的第二側(cè)面S2。第二側(cè)面S2被設(shè)置成使得在第一側(cè)面Sl和第二側(cè)面S2之間形成具有在第一和第二正面F1、F2之間的開(kāi)口 CR的間隙GP。參考圖5，作為用于在開(kāi)口 CR之上封閉間隙GP的封閉層，在第一和第二正面F1、 F2上形成硅層70S。作為其形成方法，能夠使用CVD (化學(xué)氣相沉積)方法或者蒸發(fā)方法。接著，硅層70S被加熱以具有等于或者高于硅的熔點(diǎn)的溫度。這個(gè)溫度優(yōu)選地是 2200°C或者更小。此外，氣氛包括包含碳的氣體。因此，包含碳的氣體被供應(yīng)到硅層70S。 包含碳的示例性可使用氣體是丙烷或者乙炔。這樣，包含碳的氣體被供應(yīng)到具有高溫的硅層70S，由此使得硅層70S的硅元素與氣氛的碳元素發(fā)生反應(yīng)。參考圖6，通過(guò)該反應(yīng)，硅層70S被碳化以形成由碳化硅制成并且在開(kāi)口 CR之上封閉間隙GP的蓋子70。接著，如此具有如上所述在其上形成的蓋子70的組合襯底80P (圖6)被加熱至使碳化硅能夠升華的溫度。執(zhí)行這個(gè)加熱以引起在SiC襯底組的厚度方向上的溫度梯度以使得SiC襯底組10的蓋子側(cè)let，即面向蓋子70的一側(cè)具有的溫度低于SiC襯底組10的支撐側(cè)Icb，即面向支撐部30的一側(cè)的溫度。通過(guò)例如將其加熱以使蓋子70的溫度低于支撐部30的溫度而獲得這種溫度梯度。參考圖7，如在圖中由箭頭示意地，這個(gè)加熱引起升華，該升華涉及在被封閉間隙 GP中的SiC襯底11和12的表面處，即在第一和第二側(cè)面S1、S2處從靠近支撐側(cè)ICb的較高溫度區(qū)域到靠近蓋子側(cè)ICt的較低溫度區(qū)域的質(zhì)量轉(zhuǎn)移。作為質(zhì)量轉(zhuǎn)移的結(jié)果，在由蓋子70封閉的間隙GP中，來(lái)自第一和第二側(cè)面Si、S2的升華物沉積在蓋子70上。此外，參考圖8，作為所述沉積的結(jié)果，連接部BDa被形成以封閉間隙GP的開(kāi)口 CR(圖7)，并且相應(yīng)地將第一和第二側(cè)面Si、S2相互連接。結(jié)果，間隙GP(圖7)被形成為由連接部BDa封閉的間隙VDa(圖8)。優(yōu)選地，通過(guò)減小大氣的壓力來(lái)獲得在形成連接部BDa時(shí)在處理腔室中的氣氛。氣氛的壓力優(yōu)選地被設(shè)定為高于KT1I^a且低于104pa。上述氣氛可以是惰性氣體氣氛?？墒褂玫氖纠远栊詺怏w是諸如He或Ar的稀有氣體；氮?dú)?；或者稀有氣體和氮?dú)獾幕旌蠚怏w。當(dāng)使用混合氣體時(shí)，氮?dú)獾谋嚷世缡?60%。此外，在處理腔室中的壓力優(yōu)選地是或者更小，并且更加優(yōu)選地是lOltfa或者更小。應(yīng)該注意，執(zhí)行試驗(yàn)以檢查加熱溫度。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在1600°C處，連接部BDa未被足夠地形成，并且在3000°C處，SiC襯底11、12不利地受到損壞。然而，在1800°C、2000°C和 2500 V處沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這些缺點(diǎn)。另外，在加熱溫度被固定于2000°C的情況下，檢查在加熱時(shí)的壓力。結(jié)果，在 IOOkPa處，連接部BDa未被形成，并且在50kPa處，連接部BDa不利地不太可能形成。然而， 在10kPa、100Pa、lPa、0. IPa和0. OOOlPa處沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這些缺點(diǎn)。參考圖9，在形成連接部BDa之后，蓋子70被去除。這個(gè)去除例如通過(guò)CMP (化學(xué)機(jī)械拋光)來(lái)完成。以此方式，獲得了半導(dǎo)體襯底80a(圖2)。以下描述其中在圖7所示的步驟中蓋子70不存在的比較例(圖10)。在此情形中，因?yàn)椴淮嬖谟糜谧钃鯊牡谝缓偷诙?cè)面Sl和S2升華的氣體流動(dòng)的蓋子70，所以氣體可能從間隙GP中泄漏。相應(yīng)地，連接部BDa (圖8)不太可能形成。因此，開(kāi)口 CR不太可能被封閉。應(yīng)該注意，作為用于形成封閉層(圖5 娃層70S)的方法的變型，可以使用以下方法。即，首先形成不完全地覆蓋間隙GP的硅層。然后，這個(gè)硅層被熔化并且相應(yīng)地浮置以形成用于封閉間隙GP的封閉層?？梢宰鳛橛糜趯?duì)硅層70S進(jìn)行碳化的加熱步驟的一部分， 來(lái)執(zhí)行用于以此方式熔化硅層的加熱步驟。此外，作為用于形成蓋子70的方法的變型，可以使用其中硅層的形成及其碳化被重復(fù)多次的方法。相應(yīng)地，在一個(gè)碳化步驟中碳化的硅層的厚度小，因此實(shí)現(xiàn)對(duì)于硅層的更加確定的碳化。另外，優(yōu)選的是調(diào)節(jié)硅層70S的厚度以使得蓋子70將具有大于0. 1 μ m且小于Imm 的厚度。如果其厚度是Ο. μπι或者更小，則蓋子70可以在開(kāi)口 CR之上不連續(xù)。在另一方面，如果蓋子70的厚度是Imm或者更大，則去除蓋子70花費(fèi)的時(shí)間長(zhǎng)。根據(jù)本實(shí)施例，如在圖2中所示，SiC襯底11和12通過(guò)支撐部30而被組合成一個(gè)半導(dǎo)體襯底80a。半導(dǎo)體襯底80a包括SiC襯底的各個(gè)第一和第二正面F1、F2作為它的將在其上形成諸如晶體管的半導(dǎo)體器件的襯底表面。換言之，與在僅使用SiC襯底11和12 中的任何一個(gè)的情形中相比，半導(dǎo)體襯底80a具有更大的襯底表面。因此，半導(dǎo)體襯底80a 允許有效率地制造半導(dǎo)體器件。此外，因?yàn)樵赟iC襯底11、12之間的間隙GP的開(kāi)口 CR(圖4)由連接部BDa(圖2) 封閉，所以在使用半導(dǎo)體襯底80a制造半導(dǎo)體器件時(shí)，外來(lái)物不在間隙GP (圖4)中積聚。換言之，獲得了允許以高良率制造半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體襯底。此外，在其上沉積升華物(圖8 連接部BDa)以封閉開(kāi)口 CR(圖7)的蓋子70由碳化硅制成。即，蓋子70和SiC襯底11、12全部由碳化硅制成。相應(yīng)地，蓋子70能夠提供的晶體結(jié)構(gòu)接近于SiC襯底11、12中的每一個(gè)的晶體結(jié)構(gòu)。因此，在蓋子70上形成的連接部BDa也能夠提供有接近于SiC襯底11、12中的每一個(gè)的晶體結(jié)構(gòu)的晶體結(jié)構(gòu)。結(jié)果，SiC襯底11、12中的每一個(gè)的晶體結(jié)構(gòu)和連接部BDa的晶體結(jié)構(gòu)相互接近，由此允許連接部BDa 將SiC襯底11、12牢固地相互連接。此外，使用硅層70S來(lái)形成由碳化硅制成的蓋子70，如與形成碳化硅層相比較，其能夠被更加容易地形成。相應(yīng)地，如與直接形成由碳化硅形成的蓋子的情形相比較，能夠更加易于制造半導(dǎo)體襯底80a。此外，因?yàn)樯w子70由碳化硅形成，所以為蓋子70提供有足以耐受在形成連接部 BDa(圖8)時(shí)的高溫的耐熱性。此外，能夠通過(guò)利用包含碳元素并且被供應(yīng)到硅層70S的氣體來(lái)對(duì)硅層70S進(jìn)行碳化，來(lái)容易地形成由碳化硅制成的蓋子70。(第二實(shí)施例)作為用于制造在本實(shí)施例中的半導(dǎo)體襯底的方法，通過(guò)與在第一實(shí)施例中的步驟相類似的步驟，來(lái)準(zhǔn)備與圖5的結(jié)構(gòu)相類似的結(jié)構(gòu)。參考圖11，例如使用濺射方法，在硅層70S上沉積由碳制成的層。相應(yīng)地，碳層70C 被形成。換言之，形成由硅層70S和碳層70C構(gòu)成的封閉層70K，以在開(kāi)口 CR之上封閉間隙 GP。接著，封閉層70K被加熱以具有等于或者高于硅的熔點(diǎn)的溫度。這個(gè)溫度優(yōu)選地是2200°C或者更小。相應(yīng)地，在硅層70S中包含的硅和在碳層70C中包含的碳被以化學(xué)方法組合。結(jié)果，硅層70S被碳化，由此形成由碳化硅制成并且在開(kāi)口 CR之上封閉間隙GP的蓋子70(圖6)。然后，執(zhí)行與在第一實(shí)施例中的步驟相同的步驟，以獲得半導(dǎo)體襯底80a(圖 2)。根據(jù)本實(shí)施例，能夠使用硅層70S和碳層70C來(lái)形成由碳化硅制成的蓋子70。以下描述用于形成碳層70C的方法的第一變型。參考圖12，作為包含有機(jī)物質(zhì)的液體的抗蝕劑液體施加到硅層70S之上，作為包含碳元素的流體70L。這里，開(kāi)口 CR適于預(yù)先具有足夠小的寬度，并且抗蝕劑液體適于具有足夠大的粘度。相應(yīng)地，所施加的抗蝕劑液體跨越開(kāi)口 CR并且難以進(jìn)入到間隙GP中。現(xiàn)在，參考圖11，流體70L被碳化，由此形成碳層70C。例如，如下地執(zhí)行這個(gè)碳化步驟。首先，在100-300°C下，所施加的抗蝕劑液體(圖12 流體70L)被煅燒10秒至2 個(gè)小時(shí)。相應(yīng)地，抗蝕劑液體硬化以形成抗蝕劑層。然后，這個(gè)抗蝕劑層被熱處理以被碳化，由此形成碳層70C(圖11)。熱處理是在以下條件下執(zhí)行的，即，氣氛是惰性氣體或者氮?dú)獠⑶覊毫Σ淮笥诖髿鈮毫?，溫度大?00°C 且小于1400°C，并且處理時(shí)間大于1分鐘且小于12個(gè)小時(shí)。如果溫度等于或者小于300°C， 則碳化可能是不充足的。在另一方面，如果溫度等于或者大于1400°C，則SiC襯底11和12 的正面可能劣化。此外，如果處理時(shí)間等于或者短于1分鐘，則抗蝕劑層的碳化可能是不充足的。因此，更長(zhǎng)的處理時(shí)間是優(yōu)選的。然而，充足的處理時(shí)間最大是小于12個(gè)小時(shí)。根據(jù)本變型，通過(guò)諸如施加用作流體70L的抗蝕劑液體及其碳化的可易于實(shí)現(xiàn)的步驟來(lái)完成碳層70C的形成。此外，抗蝕劑液體是液體，并且因此易于被均勻施加。以下描述用于形成碳層70C的方法的第二變型。在本變型中，替代抗蝕劑液體(上述第一變型)，粘合劑被用作流體70L(圖1 。這種粘合劑是包含碳粉的懸浮液(碳粘合
10劑)。所施加的碳粘合劑在50°C -400°C下被煅燒10秒至12個(gè)小時(shí)。相應(yīng)地，碳粘合劑被硬化以形成粘合層。然后，這個(gè)粘合層被熱處理以被碳化，由此形成碳層70C。熱處理是在以下條件下執(zhí)行的，即，氣氛是惰性氣體或者氮?dú)獠⑶覊毫Σ淮笥诖髿鈮毫Γ瑴囟却笥?00°C并且小于 1400°C，并且處理時(shí)間大于1分鐘并且小于12個(gè)小時(shí)。如果溫度等于或者小于300°C，則碳化可能是不充足的。在另一方面，如果溫度等于或者大于1400°C，則SiC襯底11和12的正面可能劣化。此外，如果處理時(shí)間等于或者小于1分鐘，則粘合層的碳化可能是不充足的。 因此，更長(zhǎng)的處理時(shí)間是優(yōu)選的。然而，充足的處理時(shí)間最大是小于12個(gè)小時(shí)。此后，執(zhí)行與本實(shí)施例中的上述步驟相類似的步驟。根據(jù)本變型，通過(guò)去除包含碳粉的懸浮液的液體成分，流體70L能夠易于被碳化。 換言之，碳層70C的材料確定為碳。應(yīng)該注意，作為封閉層70K(圖11)的變型，可以采用如此構(gòu)造，其中硅層70S的位置和碳層70C的位置被相互替換。此外，作為用于形成封閉層70K(圖11)的方法的變型，可以使用以下方法。即，硅層和碳層的層疊膜被形成為不完全地封閉間隙GP。然后，在層疊膜中的硅層被熔化并且相應(yīng)地浮置以形成用于封閉間隙GP的封閉層。用于熔化硅層的加熱步驟能夠被執(zhí)行為用于對(duì)硅層70S進(jìn)行碳化的加熱步驟的一部分。此外，作為用于形成蓋子70的方法的變型，可以使用包括三個(gè)或者更多層的封閉層，以替代包括一個(gè)硅層70S和一個(gè)碳層70C的封閉層70K，即包括兩個(gè)層的封閉層70K。相應(yīng)地，在封閉層中的每一層具有小的厚度，因此允許硅和碳更加確保在封閉層中被以化學(xué)方法相互組合。(第三實(shí)施例)在本實(shí)施例中，以下充分描述了特定的情形，其中在用于制造在第一或者第二實(shí)施例中使用的組合襯底80P(圖3、圖4)的方法中，支撐部30由碳化硅制成。為了便于說(shuō)明，可以僅解釋SiC襯底11-19(圖3，圖4)中的SiC襯底11和12，但是相同的解釋還適用于SiC襯底13-19。參考圖13，準(zhǔn)備其中每一個(gè)均具有單晶結(jié)構(gòu)的SiC襯底11和12。具體地，例如通過(guò)沿著(03-38)面切割在六方晶系中的(0001)面中生長(zhǎng)的SiC晶錠，來(lái)準(zhǔn)備SiC襯底11 和12。優(yōu)選地，背面Bl和B2中的每一個(gè)均具有不大于100 μ m的粗糙度Ra。接著，SiC襯底11和12在處理腔室中被放置在第一加熱構(gòu)件81上，并且使背面 B 1和B2中的每一個(gè)在一個(gè)方向(在圖13中向上)上暴露。即，當(dāng)在平面視圖中觀察時(shí)， SiC襯底11和12被并排地布置。優(yōu)選地，通過(guò)在同一平坦面上設(shè)置背面Bl和B2或者通過(guò)在同一平坦面上設(shè)置第一和第二正面F1、F2，來(lái)實(shí)現(xiàn)這種布置。此外，在SiC襯底11和12之間的最小間隔(在圖13中的橫向方向上的最小間隔)優(yōu)選地是5mm或者更小，更加優(yōu)選地Imm或者更小，并且進(jìn)一步優(yōu)選地100 μ m或者更小，并且特別優(yōu)選地IOym或者更小。具體地，例如，具有相同矩形形狀的襯底被布置成矩陣的形式，并且其間具有Imm或者更小的間隔。
接著，形成支撐部30(圖幻以采用以下方式將背面Bl和B2相互連接。首先，在一個(gè)方向(在圖13中向上)上暴露的背面Bl和B2中的每一個(gè)和相對(duì)于背面Bl和B2在一個(gè)方向(在圖13中向上)上設(shè)置的固體源材料20的表面SS被布置成面對(duì)面，并且在其間設(shè)置的間隔Dl。優(yōu)選地，間隔Dl具有不小于1 μ m且不大于Icm的平均值。固體源材料20由SiC制成，并且優(yōu)選地是一片碳化硅固體物，具體地，例如，SiC晶片。固體源材料20在SiC的晶體結(jié)構(gòu)方面不受具體限制。此外，固體源材料20的表面SS 優(yōu)選地具有Imm或者更小的粗糙度Ra。為了更加確定地提供間隔Dl (圖13)，可以使用每一個(gè)均具有與間隔Dl相對(duì)應(yīng)的高度的間隔器83 (圖16)。當(dāng)間隔Dl的平均值是大致100 μ m時(shí)，這種方法特別有效。接著，SiC襯底11和12通過(guò)第一加熱構(gòu)件81加熱至預(yù)定的襯底溫度。在另一方面，固體源材料20通過(guò)第二加熱構(gòu)件82加熱至預(yù)定的源材料溫度。當(dāng)固體源材料20因此被加熱至源材料溫度時(shí)，SiC在固體源材料的表面SS處升華以產(chǎn)生升華物，S卩，氣體。如此產(chǎn)生的氣體在一個(gè)方向(在圖13中向上)上被供應(yīng)到背面Bl和B2之上。優(yōu)選地，襯底溫度被設(shè)定為低于源材料溫度。更加優(yōu)選地，在襯底溫度和源材料溫度之間的差異被設(shè)定為在SiC襯底11、12和固體源材料20中的每個(gè)厚度方向(在圖13中豎直方向)上引起不小于0. l°C/mm且不大于100°C/mm的溫度梯度。此外，襯底溫度優(yōu)選地是1800°C或者更高和2500°C或者更小。參考圖14，如上所述供應(yīng)的氣體被固化并且相應(yīng)地在背面Bl和B2中的每一個(gè)上再結(jié)晶。以此方式，形成支撐部30p以將背面Bl和B2相互連接。此外，固體源材料20(圖 13)被消耗并且尺寸減小以成為固體源材料20p。主要參考圖15，隨著升華進(jìn)行，固體源材料20p (圖14)用完。以此方式，形成支撐部30以將背面Bl和B2相互連接。在形成支撐層30時(shí)，優(yōu)選地通過(guò)降低大氣的壓力來(lái)獲得在處理腔室中的氣氛。氣氛的壓力優(yōu)選地高于KT1Pa并且低于lOYa。上述氣氛可以是惰性氣體氣氛?？墒褂玫氖纠远栊詺怏w是諸如He或者Ar的稀有氣體；氮?dú)?；或者稀有氣體和氮?dú)獾幕旌蠚怏w。當(dāng)使用混合氣體時(shí)，氮?dú)獾谋嚷世缡?60%。此外，在處理腔室中的壓力優(yōu)選地是或者更小，并且更加優(yōu)選地lOltfa或者更此外，支撐部30優(yōu)選地具有單晶結(jié)構(gòu)。更加優(yōu)選地，在背面Bl上的支撐部30具有相對(duì)于背面Bl的晶面以10°或者更小傾斜的晶面，并且在背面B2上的支撐部30具有相對(duì)于背面B2的晶面以10°傾斜的晶面。通過(guò)在背面Bl和B2上外延生長(zhǎng)支撐部30，能夠易于實(shí)現(xiàn)這些角度關(guān)系。SiC襯底11、12中的每一個(gè)的晶體結(jié)構(gòu)優(yōu)選地具有六方晶系，并且更加優(yōu)選地是 4H-SiC或者6H-SiC。而且，優(yōu)選的是SiC襯底11、12和支撐部30由具有相同晶體結(jié)構(gòu)的 SiC單晶制成。此外，在SiC襯底11和12中的每一個(gè)中的濃度優(yōu)選地不同于支撐部30的雜質(zhì)濃度。更加優(yōu)選地，支撐部30具有的雜質(zhì)濃度高于SiC襯底11和12中的每一個(gè)的雜質(zhì)濃度。 應(yīng)該注意，SiC襯底11、12中的每一個(gè)均具有例如不小于5 X IO16CnT3并且不大于5 X 1019cm_3的雜質(zhì)濃度。此外，支撐部30具有例如不小于5X IO16CnT3并且不大于5X IO21CnT3的雜質(zhì)濃度。作為雜質(zhì)，例如能夠使用氮或者磷。此外，優(yōu)選地，第一正面Fl相對(duì)于SiC襯底11的{0001}面具有50°或者更大且 65°或者更小的偏離角，并且第二正面F2相對(duì)于SiC襯底的{0001}面具有50°或者更大且65°或者更小的偏離角。更加優(yōu)選地，第一正面Fl的偏離取向相對(duì)于SiC襯底11的<1-100>方向形成5° 或者更小的角度，并且第二正面F2的偏離取向與襯底12的<1-100>方向形成5°或者更小的角度。此外，第一正面Fl在SiC襯底11的<1-100>方向上相對(duì)于{03-38}面優(yōu)選地具有不小于-3°并且不大于5°的偏離角，并且第二正面F2在SiC襯底12的<1-100>方向上相對(duì)于{03-38}面優(yōu)選地具有不小于-3°并且不大于5°的偏離角。應(yīng)該注意，“第一正面Fl在<1-100>方向上相對(duì)于{03-38}面的偏離角”指的是由第一正面Fl的法線到由<1-100>方向和<0001〉方向限定的投影面的正交投影和{03-38} 面的法線形成的角度。正號(hào)對(duì)應(yīng)于其中正交投影接近與<1-100>方向平行的情形，而負(fù)號(hào)對(duì)應(yīng)于其中正交投影接近與<0001〉方向平行的情形。對(duì)于“第二正面F2在<1-100>方向上相對(duì)于{03-38}面的偏離角”，這是類似的。此外，第一正面Fl的偏離取向與襯底11的<11-20>方向形成5°或者更小的角度。第二正面F2的偏離取向與襯底12的<11-20>方向形成5°或者更小的角度。根據(jù)本實(shí)施例，因?yàn)槿鏢iC襯底11和12那樣，在背面Bl和B2上形成的支撐部30 也由SiC制成，所以SiC襯底和支撐部30的物理特性相互接近。相應(yīng)地，由其間的物理特性的差異引起的組合襯底80P(圖3、圖4)或者半導(dǎo)體襯底80a(圖1、圖幻的翹曲或者裂縫能夠得到抑制。此外，利用升華法允許以高質(zhì)量快速地形成支撐部30。當(dāng)如此利用的升華法是近間隔升華法時(shí)，能夠更加均勻地形成支撐部30。此外，當(dāng)在背面Bl和B2中的每一個(gè)和固體源材料20的表面之間的間隔Dl (圖 13)的平均值是Icm或者更小時(shí)，能夠減小支撐部30的膜厚度分布。只要間隔Dl的平均值是1 μ m或者更大，則能夠充分地確保用于SiC的升華的間隔。同時(shí)，在形成支撐部30的步驟中，SiC襯底11和12的溫度被設(shè)定為低于固體源材料20 (圖13)的溫度。這允許升華的SiC在SiC襯底11和12上有效率地固化。此外，優(yōu)選地執(zhí)行放置SiC襯底11和12的步驟，以允許在SiC襯底11和12之間的最小間隔是Imm或者更小。相應(yīng)地，支撐部30能夠被形成為更加確保地將SiC襯底11 的背面Bl和SiC襯底12的背面B2相互連接。此外，支撐部30優(yōu)選地具有單晶結(jié)構(gòu)。相應(yīng)地，支撐部30具有的物理特征接近于每一個(gè)均具有單晶結(jié)構(gòu)的SiC襯底11和12的物理特性。更加優(yōu)選地，在背面Bl上的支撐部30具有相對(duì)于背面Bl的晶面以10°或者更小傾斜的晶面。此外，在背面B2上的支撐部30具有相對(duì)于背面B2的晶面以10°或者更小傾斜的晶面。相應(yīng)地，支撐部30具有的各向異性接近于SiC襯底11和12中的每一個(gè)的各向異性。此外，優(yōu)選地，SiC襯底11和12中的每一個(gè)均具有的雜質(zhì)濃度不同于支撐部30的雜質(zhì)濃度。相應(yīng)地，能夠獲得具有兩層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體襯底80a(圖幻，該兩個(gè)層具有不同的雜質(zhì)濃度。此外，在支撐部30中的雜質(zhì)濃度優(yōu)選地高于在SiC襯底11和12中的每一個(gè)中的雜質(zhì)濃度。這允許支撐部30的電阻率小于SiC襯底11和12的電阻率。相應(yīng)地，能夠獲得適合于制造其中電流在支撐部30的厚度方向上流動(dòng)的半導(dǎo)體器件，即豎直類型半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體襯底80a。同時(shí)，優(yōu)選地，第一正面Fl相對(duì)于SiC襯底11的{0001}面具有不小于50°且不大于65°的偏離角，并且第二正面F2相對(duì)于SiC襯底12的{0001}面具有不小于50°且不大于65°的偏離角。如與其中第一和第二正面F1、F2中的每一個(gè)對(duì)應(yīng)于{0001}面的情形相比較，這在第一和第二正面F1、F2中的每一個(gè)中實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步改進(jìn)的溝道遷移率。更加優(yōu)選地，第一正面Fl的偏離取向與SiC襯底11的<1-100>方向形成不大于 5°的角度，并且第二正面F2的偏離取向與SiC襯底12的<1-100>方向形成不大于5°的角度。這在第一和第二正面F1、F2中的每一個(gè)中實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步改進(jìn)的溝道遷移率。此外，第一正面Fl在SiC襯底11的<1-100>方向上相對(duì)于{03-38}面優(yōu)選地具有不小于-3°且不大于5°的偏離角，并且第二正面F2在SiC襯底12的<1-100>方向上相對(duì)于{03-38}面優(yōu)選地具有不小于-3°且不大于5°的偏離角。這在第一和第二正面F1、 F2中的每一個(gè)中實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步改進(jìn)的溝道遷移率。此外，優(yōu)選地，第一正面Fl的偏離取向與SiC襯底11的<11-20>方向形成不大于 5°的角度，并且第二正面F2的偏離取向與SiC襯底12的<11-20>方向形成不大于5°的角度。如與其中第一和第二正面F1、F2中的每一個(gè)均對(duì)應(yīng)于{0001}面的情形相比較，這在第一和第二正面F1、F2中的每一個(gè)中實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步改進(jìn)的溝道遷移率。在以上的說(shuō)明中，SiC晶片被例示為固體源材料20，但是固體源材料20不限于此并且例如可以是SiC粉末或者SiC燒結(jié)致密物。此外，作為第一和第二加熱構(gòu)件81、82，能夠使用任何加熱構(gòu)件，只要它們能夠加熱目標(biāo)物體。例如，加熱構(gòu)件能夠具有采用石墨加熱器的電阻性加熱類型，或者具有電感性加熱類型。同時(shí)，在圖13中，在背面Bl和B2中的每一個(gè)和固體源材料20的表面SS之間提供完全地沿著那里延伸的間隔。然而，可以在背面Bl和B2中的每一個(gè)和固體源材料20的表面SS部分地相互接觸時(shí)在背面Bl和B2中的每一個(gè)和固體源材料20的表面SS之間提供間隔。以下描述了與這個(gè)情形相對(duì)應(yīng)的兩種變型。參考圖17，在這種變型中，通過(guò)用作固體源材料20的SiC晶片的翹曲來(lái)確保間隔。 更加具體地，在本變型中，提供局部地為零但是確實(shí)地具有超過(guò)零的平均值的間隔D2。此外，如間隔Dl的平均值那樣，間隔D2優(yōu)選地具有不小于1 μ m并且不大于Icm的平均值。參考圖18，在這種變型中，通過(guò)SiC襯底11-13中的每一個(gè)的翹曲來(lái)確保間隔。更加具體地，在本變型中，提供局部地為零但是確實(shí)地具有超過(guò)零的平均值的間隔D3。此外， 如間隔Dl的平均值那樣，間隔D3優(yōu)選地具有不小于1 μ m且不大于Icm的平均值。另外，可以通過(guò)組合圖17和圖18所示的各個(gè)方法，即通過(guò)用作固體源材料20的 SiC晶片的翹曲和SiC襯底11-13中的每一個(gè)的翹曲這兩者來(lái)確保間隔。當(dāng)間隔的平均值不大于100 μ m時(shí)，圖17和圖18所示的上述方法中的每一種或者這些方法的組合是特別有效的。(第四實(shí)施例)參考圖19和圖20，替代由連接部BDa封閉的間隙VDa(圖2 第一實(shí)施例)，本實(shí)施例的半導(dǎo)體襯底80b具有由連接部BDb封閉的間隙VDb。以下描述用于制造半導(dǎo)體襯底80b的方法。首先，例如通過(guò)在第三實(shí)施例中描述的方法，形成具有由SiC制成的支撐部30的組合襯底80P(圖3、圖4)。使用如此形成的組合襯底80P，根據(jù)在第一實(shí)施例中描述的方法，執(zhí)行步驟直至圖8所示的步驟。在本實(shí)施例中，支撐部30由SiC制成，并且即使在如在圖8中所示形成每一個(gè)連接部BDa之后，涉及升華的質(zhì)量轉(zhuǎn)移也繼續(xù)。結(jié)果，升華在相當(dāng)程度上發(fā)生，從支撐部30進(jìn)入被封閉間隙VDa中。換言之，來(lái)自支撐部30的升華物被沉積到連接部BDa上。這將位于 SiC襯底11和12之間的間隙VDa的一部分置于支撐部30中，由此獲得由連接部BDb封閉的間隙VDb (圖20)。根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體襯底80b (圖20)，能夠形成比半導(dǎo)體襯底80a (圖2、的連接部BDa更厚的連接部BDb。(第五實(shí)施例)參考圖21和圖22，替代由連接部BDb封閉的間隙VDb (圖20 第四實(shí)施例)，本實(shí)施例的半導(dǎo)體襯底80c具有由連接部BDc封閉的間隙VDc。使用與第四實(shí)施例的方法相類似的方法，即通過(guò)使全部間隙VDa(圖2、通過(guò)間隙VDb (圖20)的位置進(jìn)入支撐部30中，來(lái)獲得半導(dǎo)體襯底80c。根據(jù)本實(shí)施例，能夠形成的每一個(gè)連接部BDc比第四實(shí)施例的每一個(gè)連接部BDb更厚。應(yīng)該注意，在使得半導(dǎo)體襯底80c的正面?zhèn)?包括圖22的第一和第二正面F1、F2 側(cè))具有的溫度低于背面?zhèn)?在圖22中的下側(cè))的溫度時(shí)，通過(guò)引起由在每一個(gè)間隙VDc 中的升華導(dǎo)致的質(zhì)量轉(zhuǎn)移，可以使間隙VDc達(dá)到背面?zhèn)?在圖22中的下側(cè))。相應(yīng)地，被如此封閉的間隙VDc在背面?zhèn)忍幱米靼疾??？梢酝ㄟ^(guò)拋光來(lái)去除這個(gè)凹部。(第六實(shí)施例)參考圖23，本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件100是豎直類型的DiMOSFET (雙注入金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)，并且具有半導(dǎo)體襯底80a、緩沖層121、反向擊穿電壓保持層122、 P區(qū)123、η.區(qū)124、ρ+區(qū)125、氧化物膜126、源電極111、上源電極127、柵電極110以及漏電極112。在本實(shí)施例中，半導(dǎo)體襯底80a具有η型導(dǎo)電性，并且具有如在第一實(shí)施例中描述的支撐部30和SiC襯底11。漏電極112被提供在支撐部30上，以將支撐部30插入到漏電極112和SiC襯底11之間。緩沖層121被提供在SiC襯底11上，以將SiC襯底11插入到緩沖層121和支撐部30之間。緩沖層121具有η型導(dǎo)電性，并且具有例如0. 5 μ m的厚度。此外，在緩沖層121 中具有η型導(dǎo)電性的雜質(zhì)具有例如5Χ IO17cnT3的濃度。反向擊穿電壓保持層122形成在緩沖層121上，并且由具有η型導(dǎo)電性的碳化硅制成。例如，反向擊穿電壓保持層122具有10 μ m的厚度，并且包括濃度為5 X IO15CnT3的η
15型導(dǎo)電雜質(zhì)。反向擊穿電壓保持層122具有如下的表面，在所述表面中，形成ρ型導(dǎo)電性的多個(gè)P區(qū)123并且其間具有間隔。在P區(qū)123中的每個(gè)中，在P區(qū)123的表面層處形成n+區(qū) 124。此外，在與η+區(qū)IM相鄰近的位置處，形成ρ+區(qū)125。氧化物膜1 被形成為在一個(gè) P區(qū)123中的n+區(qū)124、ρ區(qū)123、反向擊穿電壓保持層122在兩個(gè)ρ區(qū)123之間的暴露部分、另一個(gè)P區(qū)123和在另一個(gè)ρ區(qū)123中的η+區(qū)IM上延伸。在氧化物膜1 上，形成柵電極110。此外，在n+區(qū)IM和ρ+區(qū)125上形成源電極111。在源電極111上，形成上源電極127。在與氧化物膜126和用作半導(dǎo)體層的η.區(qū)124、ρ+區(qū)125、ρ區(qū)123和反向擊穿電壓保持層122中的每一個(gè)之間的界面相距不大于IOnm的區(qū)域中，氮原子濃度的最大值是 IX IO21CnT3或者更大。這特別在氧化物膜1 下方的溝道區(qū)(在η+區(qū)124中的每個(gè)和反向擊穿電壓保持層122之間、每一個(gè)ρ區(qū)123與氧化物膜126的接觸部分)中實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)的遷移率。以下描述用于制造半導(dǎo)體器件100的方法。應(yīng)該注意，圖25-圖28示出僅在SiC 襯底11-19(圖1)的SiC襯底11附近的步驟，但是還在SiC襯底12-19中的每一個(gè)的附近執(zhí)行相同的步驟。首先，在襯底準(zhǔn)備步驟(步驟SllO 圖24)中，準(zhǔn)備半導(dǎo)體襯底80a(圖1和圖2)。 半導(dǎo)體襯底80a具有η型導(dǎo)電性。參考圖25，在外延層形成步驟(步驟S120 圖24)中，如下地形成緩沖層121和反向擊穿電壓保持層122。首先，在半導(dǎo)體襯底80a的SiC襯底11上形成緩沖層121。緩沖層121由具有η 型導(dǎo)電性的碳化硅制成，并且是例如具有0. 5 μ m的厚度的外延層。緩沖層121具有例如濃度為5 X IO17CnT3的導(dǎo)電雜質(zhì)。接著，在緩沖層121上形成反向擊穿電壓保持層122。具體地，使用外延生長(zhǎng)方法來(lái)形成由具有η型導(dǎo)電性的碳化硅制成的層。反向擊穿電壓保持層122具有例如ΙΟμπι的厚度。此外，反向擊穿電壓保持層122包括例如濃度為5Χ IO15CnT3的η型導(dǎo)電性雜質(zhì)。參考圖沈，如下地執(zhí)行注入步驟(步驟S130 圖以形成ρ區(qū)123、η+區(qū)124和 P+區(qū)1邪。首先，ρ型導(dǎo)電性的雜質(zhì)被選擇性地注入到反向擊穿電壓保持層122的一部分中， 由此形成P區(qū)123。然后，η型導(dǎo)電雜質(zhì)被選擇性地注入到預(yù)定區(qū)域以形成η+區(qū)124，并且 P型導(dǎo)電雜質(zhì)被選擇性地注入到預(yù)定區(qū)域中以形成P+區(qū)125。應(yīng)該注意，雜質(zhì)的這種選擇性注入是使用由例如氧化物膜形成的掩模來(lái)執(zhí)行的。在這種注入步驟之后，執(zhí)行激活退火處理。例如，在1700°C的加熱溫度下、在氬氣氛中執(zhí)行退火30分鐘。參考圖27，執(zhí)行柵絕緣膜形成步驟(步驟S140 圖。具體地，形成氧化物膜126 以覆蓋反向擊穿電壓保持層122、ρ區(qū)123、η.區(qū)IM和ρ+區(qū)125?？梢酝ㄟ^(guò)干法氧化(熱氧化)來(lái)形成氧化物膜126。用于干法氧化的條件例如如下加熱溫度是1200°C并且加熱時(shí)間是30分鐘。此后，執(zhí)行氮退火步驟(步驟S150)。具體地，在一氧化氮(NO)氣氛中執(zhí)行退火處理。用于這個(gè)處理的條件例如如下加熱溫度是1100°C并且加熱時(shí)間是120分鐘。結(jié)果， 氮原子被引入到氧化物膜126和反向擊穿電壓保持層122、ρ區(qū)123、n+區(qū)IM和p+區(qū)125 中的每一個(gè)之間的界面附近。應(yīng)該注意，在使用一氧化氮的退火步驟之后，可以使用作為惰性氣體的氬(Ar)氣來(lái)執(zhí)行附加的退火處理。用于這個(gè)處理的條件例如如下加熱溫度是1100°c并且加熱時(shí)間是60分鐘。參考圖觀，以以下方式來(lái)執(zhí)行電極形成步驟(步驟S160 圖24)以形成源電極111 和漏電極112。首先，使用光刻方法，在氧化物膜1 上形成具有圖案的抗蝕劑膜。使用抗蝕劑膜作為掩模，通過(guò)蝕刻來(lái)去除在氧化物膜126中在η+區(qū)IM和ρ+區(qū)125上方的部分。以此方式，在氧化物膜1 中形成開(kāi)口。接著，在開(kāi)口中的每個(gè)中，導(dǎo)電膜被形成為與η.區(qū)124和 P+區(qū)125中的每一個(gè)接觸。然后，去除抗蝕劑膜，因此去除導(dǎo)電膜的、位于抗蝕劑膜上的部分(剝離)。這個(gè)導(dǎo)電膜可以是金屬膜，例如可以由鎳(Ni)制成。作為剝離的結(jié)果，源電極 111得以形成。應(yīng)該注意，在該情形中，優(yōu)選地執(zhí)行用于合金化的熱處理。例如，在950°C的加熱溫度下、在作為惰性氣體的氬(Ar)氣的氣氛中執(zhí)行熱處理兩分鐘。再次參考圖23，在源電極111上形成上源電極127。此外，在半導(dǎo)體襯底80a的背面上形成漏電極112。此外，在氧化物膜1 上形成柵電極110。以此方式，獲得了半導(dǎo)體器件100。應(yīng)該注意，可以采用其中導(dǎo)電類型與在本實(shí)施例中的導(dǎo)電類型相反的構(gòu)造。即，可以采用其中P型和η型被相互替換的構(gòu)造。此外，在制造半導(dǎo)體器件100中使用的半導(dǎo)體襯底不限于第一實(shí)施例的半導(dǎo)體襯底80a，并且可以例如是根據(jù)第二到第五實(shí)施例以及它們的變型獲得的半導(dǎo)體襯底中的每一個(gè)。此外，已經(jīng)例示了豎直類型的DiMOSFET，但是可以使用本發(fā)明的半導(dǎo)體襯底來(lái)制造另外的半導(dǎo)體器件。例如，可以制造RESURF-JFET(減小表面場(chǎng)-結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管)或者肖特基二極管。(附錄1)在以下用于制造的方法中，制造本發(fā)明的半導(dǎo)體襯底。首先，準(zhǔn)備組合襯底(80P)，該組合襯底具有支撐部(圖4 :30)、具有單晶結(jié)構(gòu)的第一碳化硅襯底(11)和具有單晶結(jié)構(gòu)的第二碳化硅襯底(1 。第一碳化硅襯底具有與支撐部相連接的第一背面(Bi)、相對(duì)于第一背面相反的第一正面(Fl)以及連接第一背面和第一正面的第一側(cè)面(Si)。第二碳化硅襯底具有與支撐部相連接的第二背面(B2)、相對(duì)于第二背面相反的第二正面(F》以及連接第二背面和第二正面的第二側(cè)面(S》。第二側(cè)面被設(shè)置成使得在第一側(cè)面和第二側(cè)面之間形成具有在第一和第二正面之間的開(kāi)口(CR)的間隙(GP)。然后，封閉層被形成為在開(kāi)口之上封閉該間隙。該封閉層至少包括硅層(圖5 70S)。然后，為了形成由碳化硅制成并且在開(kāi)口之上封閉間隙的蓋子(圖6:70)，硅層被碳化。然后，通過(guò)將來(lái)自第一和第二側(cè)面的升華物積聚到蓋子之上，形成連接部(圖8:BDa) 以連接第一和第二側(cè)面以便封閉該開(kāi)口。在形成連接部的步驟之后，去除蓋子。
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(附錄2)使用利用以下用于制造的方法而制造的半導(dǎo)體襯底來(lái)制造本發(fā)明的半導(dǎo)體器件。首先，準(zhǔn)備組合襯底(80P)，該組合襯底具有支撐部(圖4 :30)、具有單晶結(jié)構(gòu)的第一碳化硅襯底(11)以及具有單晶結(jié)構(gòu)的第二碳化硅襯底(1 。第一碳化硅襯底具有與支撐部相連接的第一背面(Bi)、相對(duì)于第一背面相反的第一正面(Fl)以及連接第一背面和第一正面的第一側(cè)面(Si)。第二碳化硅襯底具有與支撐部相連接的第二背面(B2)、相對(duì)于第二背面相反的第二正面(F2)以及連接第二背面和第二正面的第二側(cè)面(S2)。第二側(cè)面被設(shè)置成使得在第一側(cè)面和第二側(cè)面之間形成具有在第一和第二正面之間的開(kāi)口(CR) 的間隙(GP)。然后，形成封閉層以在開(kāi)口之上封閉該間隙。該封閉層至少包括硅層(圖5 70S)。然后，為了形成由碳化硅制成并且在開(kāi)口之上封閉間隙的蓋子(圖6:70)，硅層被碳化。然后，通過(guò)將來(lái)自第一和第二側(cè)面的升華物積聚到蓋子之上，形成連接部(圖8:BDa) 以連接第一和第二側(cè)面以便封閉該開(kāi)口。在形成連接部的步驟之后，去除蓋子。在這里所公開(kāi)的實(shí)施例是示意性的并且在任何方面都是非限制性的。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求的術(shù)語(yǔ)而非上述實(shí)施例來(lái)限定，并且旨在包括在與權(quán)利要求的術(shù)語(yǔ)等效的范圍和含義內(nèi)的任何修改。工業(yè)適用性在本發(fā)明中用于制造半導(dǎo)體襯底的方法有利地尤其適用于制造包括由具有單晶結(jié)構(gòu)的碳化硅制成的部分的半導(dǎo)體襯底的方法。附圖標(biāo)記的說(shuō)明10 :SiC襯底組；IOa:支撐部；11 :SiC襯底(第一碳化硅襯底)；12:SiC襯底(第二碳化硅襯底)；13-19 :SiC襯底；20，20p 固體源材料；30，30p 支撐部；70C 碳層；70K 封閉層；70L 流體；70S 硅層(封閉層)；80a-80c 半導(dǎo)體襯底；80P 組合襯底；81 第一加熱構(gòu)件；82 第二加熱構(gòu)件；100 半導(dǎo)體器件。
權(quán)利要求
1.一種用于制造半導(dǎo)體襯底的方法，包括以下步驟準(zhǔn)備組合襯底(80P)，所述組合襯底(80P)具有支撐部(30)、具有單晶結(jié)構(gòu)的第一碳化硅襯底(11)以及具有單晶結(jié)構(gòu)的第二碳化硅襯底(12)，所述第一碳化硅襯底具有與所述支撐部相連接的第一背面、相對(duì)于所述第一背面相反的第一正面、以及連接所述第一背面和所述第一正面的第一側(cè)面(Si)，所述第二碳化硅襯底具有與所述支撐部相連接的第二背面、相對(duì)于所述第二背面相反的第二正面、以及連接所述第二背面和所述第二正面的第二側(cè)面(S2)，所述第二側(cè)面被設(shè)置成使得在所述第一側(cè)面和所述第二側(cè)面之間形成間隙 (GP)，所述間隙(GP)具有在所述第一和第二正面之間的開(kāi)口(CR)；形成用于在所述開(kāi)口上方封閉所述間隙的封閉層，所述封閉層至少包括硅層； 對(duì)所述硅層進(jìn)行碳化，以形成由碳化硅制成并且在所述開(kāi)口上方封閉所述間隙的蓋子 (70)；通過(guò)將來(lái)自所述第一和第二側(cè)面的升華物沉積到所述蓋子之上，來(lái)形成用于連接所述第一和第二側(cè)面以便封閉所述開(kāi)口的連接部；以及在形成所述連接部的步驟之后，去除所述蓋子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造半導(dǎo)體襯底的方法，其中，對(duì)所述硅層進(jìn)行碳化的步驟包括向所述硅層供應(yīng)包含碳元素的氣體的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造半導(dǎo)體襯底的方法，其中 形成所述封閉層的步驟包括提供碳層的步驟，以及對(duì)所述硅層進(jìn)行碳化的步驟包括用化學(xué)方法將所述硅層中包含的硅與所述碳層中包含的碳相組合的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于制造半導(dǎo)體襯底的方法，其中，提供所述碳層的步驟包括沉積由碳制成的層的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于制造半導(dǎo)體襯底的方法，其中，提供所述碳層的步驟包括以下步驟施加包含碳元素的流體；以及碳化所述流體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于制造半導(dǎo)體襯底的方法，其中， 所述流體是包含有機(jī)物質(zhì)的液體。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于制造半導(dǎo)體襯底的方法，其中， 所述流體是包含碳粉的懸浮液。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造半導(dǎo)體襯底的方法，其中， 所述支撐部由碳化硅制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于制造半導(dǎo)體襯底的方法，進(jìn)一步包括在具有由所述連接部封閉的所述開(kāi)口的所述間隙中將來(lái)自所述支撐部的升華物沉積在所述連接部之上的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于制造半導(dǎo)體襯底的方法，其中，執(zhí)行將來(lái)自所述支撐部的升華物沉積在所述連接部之上的步驟，以將具有由所述連接部封閉的所述開(kāi)口的所述間隙的整體移入到所述支撐部中。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造半導(dǎo)體襯底的方法，進(jìn)一步包括拋光所述第一和第二正面中的每一個(gè)的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造半導(dǎo)體襯底的方法，其中， 所述第一和第二背面中的每一個(gè)是通過(guò)切片形成的表面。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造半導(dǎo)體襯底的方法，其中，在具有高于104 且低于IO4Pa的壓力的氣氛中執(zhí)行形成所述連接部的步驟。
全文摘要
在提供的用于制造半導(dǎo)體襯底的方法中，準(zhǔn)備具有支撐部(30)以及第一和第二碳化硅襯底(11、12)的組合襯底(80P)。在第一和第二碳化硅襯底(11、12)之間，存在具有開(kāi)口(CR)的間隙(GP)。在開(kāi)口(CR)之上形成用于間隙(GP)的封閉層。該封閉層至少包括硅層。硅層被碳化以形成包括碳化硅的、在開(kāi)口(CR)之上封閉間隙(GP)的蓋子(70)。將來(lái)自第一和第二碳化硅襯底(11、12)的各個(gè)第一和第二側(cè)面(S1、S2)的升華物沉積到蓋子(70)之上，形成用于封閉開(kāi)口(CR)的連接部。去除蓋子(70)。
文檔編號(hào)H01L21/02GK102379026SQ201080015070
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月13日
發(fā)明者佐佐木信, 沖田恭子, 原田真, 并川靖生, 西口太郎 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社