炭化珪素基板の製造方法
【課題】炭化珪素基板の平面形状を容易に調整することができる炭化珪素基板の製造方法を提供する。
【解決手段】第１の炭化珪素層１１ｃの第１の裏面Ｂ１および第２の炭化珪素層１２の第２の裏面Ｂ２の各々とベース部３０の第１の主面Ｑ１とが対向するように、ベース部３０と第１および第２の炭化珪素層１１ｃ、１２とが配置される際に、第１および第２の炭化珪素層１１ｃ、１２の少なくともいずれかが平面視において第１の主面Ｑ１の外側へ突出部ＰＴとして部分的に突出する。第１および第２の裏面Ｂ１、Ｂ２の各々と第１の主面Ｑ１とが加熱によって接合される。この加熱によって突出部ＰＴの少なくとも一部が炭化されることで炭化部７０が形成される。突出部ＰＴが除去される際に炭化部７０が加工される。
【解決手段】第１の炭化珪素層１１ｃの第１の裏面Ｂ１および第２の炭化珪素層１２の第２の裏面Ｂ２の各々とベース部３０の第１の主面Ｑ１とが対向するように、ベース部３０と第１および第２の炭化珪素層１１ｃ、１２とが配置される際に、第１および第２の炭化珪素層１１ｃ、１２の少なくともいずれかが平面視において第１の主面Ｑ１の外側へ突出部ＰＴとして部分的に突出する。第１および第２の裏面Ｂ１、Ｂ２の各々と第１の主面Ｑ１とが加熱によって接合される。この加熱によって突出部ＰＴの少なくとも一部が炭化されることで炭化部７０が形成される。突出部ＰＴが除去される際に炭化部７０が加工される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は炭化珪素基板の製造方法に関するものである。
【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基板の採用が進められつつある。炭化珪素は、より一般的に用いられているシリコンに比べて大きなバンドギャップを有する。そのため炭化珪素基板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】
半導体装置を効率的に製造するためには、ある程度以上の基板の大きさが求められる。米国特許第７３１４５２０号明細書（特許文献１）によれば、７６ｍｍ（３インチ）以上の炭化珪素基板を製造することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７３１４５２０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
炭化珪素基板の大きさは工業的には１００ｍｍ（４インチ）程度にとどまっており、このため大型の基板を用いて半導体装置を効率よく製造することができないという問題がある。特に六方晶系の炭化珪素において、（０００１）面以外の面の特性が利用される場合、上記の問題が特に深刻となる。このことについて、以下に説明する。
【０００６】
欠陥の少ない炭化珪素基板は、通常、積層欠陥の生じにくい（０００１）面成長で得られた炭化珪素インゴットから切り出されることで製造される。このため（０００１）面以外の面方位を有する炭化珪素基板は、成長面に対して非平行に切り出されることになる。このため基板の大きさを十分確保することが困難であったり、インゴットの多くの部分が有効に利用できなかったりする。このため、炭化珪素の（０００１）面以外の面を利用した半導体装置は、効率よく製造することが特に困難である。
【０００７】
本発明者らは、上記のように困難をともなう炭化珪素基板の大型化に代わって、ベース部と、この上の互いに異なる位置に配置された複数の単結晶とを有する炭化珪素基板を用いることを検討している。ベース部は結晶欠陥密度が低くても差し支えないことが多く、よって大型のものを比較的容易に準備することができる。そしてベース部の上に配置される単結晶の数を増やすことで、必要に応じて単結晶基板を大きくすることができる。
【０００８】
この場合、複数の単結晶、すなわち単結晶群の平面形状は、複数の単結晶の組み合わせによって構成される。よって炭化珪素基板の平面形状を調整するためには単結晶群の各々の平面形状を調整しなければない。このため単結晶群を有する炭化珪素基板の平面形状を調整することは、１つの単結晶からなる従来の炭化珪素基板の平面形状を調整することに比して、困難である。
【０００９】
たとえば、その平面形状が円形である従来の炭化珪素基板は、円筒形状のインゴットから円板を切り出すことによって容易に得ることができる。しかしながら、単結晶群を有する炭化珪素基板の平面形状が円形形状とされる場合、各単結晶の平面形状が円形形状の一部となり、かつ互いに組み合わさることで円形形状が形成されるように、単結晶群の各々の平面形状を加工する必要がある。この結果、平面形状を円形形状に調整することが困難となる。
【００１０】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、炭化珪素基板の平面形状を容易に調整することができる炭化珪素基板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の炭化珪素基板の製造方法は、以下の工程を有する。
互いに対向する第１および第２の主面を有するベース部が準備される。互いに対向する第１の表面および第１の裏面を有する第１の炭化珪素層が準備される。互いに対向する第２の表面および第２の裏面を有する第２の炭化珪素層が準備される。第１および第２の裏面の各々と第１の主面とが対向するように、ベース部と第１および第２の炭化珪素層とが配置される。ベース部と第１および第２の炭化珪素層とが配置される際に、第１および第２の炭化珪素層の少なくともいずれかが平面視において第１の主面の外側へ部分的に突出することによって突出部が設けられる。ベース部と第１および第２の炭化珪素層とが配置された後に、第１および第２の裏面の各々と第１の主面とが接合されるようにベース部と第１および第２の炭化珪素層とが加熱される。ベース部と第１および第２の炭化珪素層とが加熱されることによって突出部の少なくとも一部が炭化されることで、第１および第２の炭化珪素層が、炭化珪素が炭化されることによって得られる材料からなる炭化部と、炭化珪素からなる炭化珪素部とに区分される。突出部が除去される。突出部を除去する工程は、炭化部を加工する工程を含む。なお「炭化部を加工する工程」とは、炭化部の内部にまで作用する工程（たとえば炭化部を切断する工程）に限定されるものではなく、炭化部の界面に作用する工程であってもよい。
【００１２】
本発明によれば、第１および第２の炭化珪素層のうち、平面視においてベース部の第１の主面から突出した突出部が除去されるので、ベース部の平面形状に対応した炭化珪素基板が得られる。またこの突出部を除去するための加工の少なくとも一部は、炭化珪素が炭化されることによって得られた材料からなる炭化部に対する加工である。炭化部に対する加工は、炭化珪素からなる部分に対する加工に比して、より容易に行うことができる。よって、突出部を除去するための加工をより容易に行うことができる。これにより、所望の平面形状を有する炭化珪素基板を容易に得ることができる。
【００１３】
好ましくは、突出部が除去される際に、突出部に応力が加えられる。これにより、応力を加えるという簡便な方法を用いて突出部を除去することができる。
【００１４】
好ましくは、炭化部を加工するために、応力によって炭化部が炭化珪素部との界面から剥離させられる。これにより、より小さい応力で炭化部を加工することができる。
【００１５】
好ましくは、突出部が除去される際に、炭化部を炭化珪素部との界面から剥離させることによって生じた亀裂が炭化珪素部内へ進展させられる。これにより、剥離による炭化部の加工に続いて、炭化珪素部の加工を行うことができる。
【００１６】
炭化部を加工するために、切削、研削、研磨のような機械加工と、レーザ加工と、放電加工との少なくともいずれかが行なわれてもよい。
【００１７】
好ましくは、ベース部と第１および第２の炭化珪素層とが加熱される際に、１８００℃以上２５００℃以下の温度を有する雰囲気に突出部がさらされる。温度が１８００℃以上とされることによって、より確実に炭化する工程を行うことができる。温度が２５００℃以下であることによって、加熱によって第１および第２の炭化珪素層が受けるダメージを小さくすることができる。
【００１８】
好ましくは、ベース部と第１および第２の炭化珪素層とが加熱される際に、突出部を取り巻く雰囲気が排気される。これにより炭化の進行を促進することができる。
【００１９】
好ましくは、ベース部と第１および第２の炭化珪素層とを加熱する前に、第１の炭化珪素層の第１の表面と第２の炭化珪素層の第２の表面との各々の上に第１の保護膜が形成される。これにより第１および第２の表面が炭化されることを防止することができる。
【００２０】
好ましくは、第１の保護膜はカーボンを主成分として含む第１の材料から作られている。第１の材料は、レジストの炭化により得られる材料、炭化珪素の炭化により得られる材料、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンの少なくともいずれかを含んでもよい。これにより第１の保護膜の耐熱性が高められるので、第１および第２の表面が炭化されることをより確実に防止することができる。
【００２１】
好ましくは、ベース部と第１および第２の炭化珪素層とが加熱される前に、ベース部の第２の主面の上に第２の保護膜が形成される。これによりベース部の第２の主面が炭化されることを防止することができる。
【００２２】
好ましくは、第１および第２の炭化珪素層の各々は単結晶構造を有する。これにより複数の単結晶を含む炭化珪素基板を得ることができる。
【００２３】
好ましくは、ベース部は炭化珪素からなる。これによりベース部の材料を、第１および第２の炭化珪素層と同じとすることができる。
【００２４】
好ましくは、ベース部と第１および第２の炭化珪素層とは、ベース部の温度が炭化珪素の昇華温度となりかつ第１および第２の炭化珪素層の各々の温度がベース部の温度よりも低くなるように加熱される。これにより、ベース部から第１および第２の炭化珪素層の各々への、昇華再結晶による物質移動を生じさせることができ、この物質移動によってベース部と第１および第２の炭化珪素層の各々とを接合することができる。
【００２５】
なお上記において第１および第２の炭化珪素層について言及しているが、このことは、第１および第２の炭化珪素層に加えてさらに１つ以上の炭化珪素層を用いる形態を除外するものではない。
【発明の効果】
【００２６】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、炭化珪素基板の平面形状を容易に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１における炭化珪素基板の構成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】本発明の実施の形態１における炭化珪素基板の製造方法の第１工程を概略的に示す平面図である。
【図４】図３の線ＩＶ−ＩＶに沿う概略断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１における炭化珪素基板の製造方法の第２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１における炭化珪素基板の製造方法の第４工程を概略的に示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１における炭化珪素基板の製造方法の第５工程を概略的に示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１における炭化珪素基板の製造方法の第６工程を概略的に示す部分断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２における炭化珪素基板の製造方法の第１工程を概略的に示す部分断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２における炭化珪素基板の製造方法の第２工程を概略的に示す部分断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３における炭化珪素基板の製造方法の第１工程を概略的に示す断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態３における炭化珪素基板の製造方法の第２工程を概略的に示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態３における炭化珪素基板の製造方法の第３工程を概略的に示す部分断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態４における炭化珪素基板の製造方法の第１工程を概略的に示す断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態４における炭化珪素基板の製造方法の第２工程を概略的に示す断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態４における炭化珪素基板の製造方法の第３工程を概略的に示す部分断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態５における炭化珪素基板の製造方法の第１工程を概略的に示す部分断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態５における炭化珪素基板の製造方法の第２工程およびその変形例を概略的に示す部分断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態６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２０】本発明の実施の形態６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２１】本発明の実施の形態６における半導体装置の製造方法の第１工程を概略的に示す部分断面図である。
【図２２】本発明の実施の形態６における半導体装置の製造方法の第２工程を概略的に示す部分断面図である。
【図２３】本発明の実施の形態６における半導体装置の製造方法の第３工程を概略的に示す部分断面図である。
【図２４】本発明の実施の形態６における半導体装置の製造方法の第４工程を概略的に示す部分断面図である。
【図２５】本発明の実施の形態６における半導体装置の製造方法の第５工程を概略的に示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
（実施の形態１）
図１および図２に示すように、本実施の形態の炭化珪素基板８０は、ベース部３０および単結晶群１０ｐ（図２）を有する。
【００２９】
ベース部３０は炭化珪素から作られている。またベース部３０は、円形形状を有する板状の部材である。具体的にはベース部３０は、互いに対向する第１の主面Ｑ１および第２の主面Ｑ２を有し、第１の主面Ｑ１および第２の主面Ｑ２はほぼ同一の円形形状を有する。
【００３０】
単結晶群１０ｐは、単結晶構造を有する炭化珪素から作られた単結晶１１ｐ〜１８ｐおよび１９から構成されている。また単結晶群１０ｐは、ベース部３０の第１の主面Ｑ１上において互いに異なる位置に配置されおり、たとえばマトリックス状に並べられている。また単結晶群１０ｐは第１の主面Ｑ１の円形形状をほぼ埋めている。すなわち単結晶群１０ｐは全体として、平面視において第１の主面Ｑ１の形状とほぼ同様の円形形状を有し、かつ両者はほぼ重なり合っている。
【００３１】
単結晶１１ｐは互いに対向する表面Ｆ１および裏面Ｂ１を有し、同様に、単結晶１２ｐは互いに対向する表面Ｆ２および裏面Ｂ２を有する。裏面Ｂ１およびＢ２の各々は、ベース部３０に接合されている。単結晶群１０ｐに含まれる他の単結晶も同様の構成を有する。なお表面Ｆ１およびＦ２などを含む単結晶群１０ｐの表面（図１に示されている面）を第１の面Ｆ０と称し、裏面Ｂ１およびＢ２などを含む単結晶群１０ｐの裏面（図１に示されている面と反対の面）を第２の面Ｂ０と称する。
【００３２】
次に炭化珪素基板８０の製造方法について説明する。
図３および図４を参照して、第１の加熱体６１が準備される。第１の加熱体６１は、後述するヒータからの放射熱を吸収して得た熱を再放射することによって、その近傍に配置された物体を加熱する機能を有する。第１の加熱体６１は、たとえば、空隙率の小さいグラファイトから形成されている。
【００３３】
第１の加熱体６１上に、単結晶（炭化珪素層）１１〜１９、すなわち単結晶群１０がマトリックス状に配置される。単結晶群１０は、その一部が除去されることによって平面形状が調整されることで、上述した単結晶群１０ｐとなるものである。すなわち単結晶１１〜１８のそれぞれは、その平面形状を除き単結晶１１ｐ〜１８ｐとほぼ同じであり、また単結晶１９の平面形状は、上記の平面形状の調整の前後でそのまま維持される。よって単結晶群１０は、平面視において単結晶群１０ｐを包含する形状（図１の円形形状を包含する形状）を有し、たとえば、複数の直線からなる外縁（図３においては４つの直線からなる正方形状の外縁）を有する。また単結晶群１０は単結晶群１０ｐと同様に、厚さ方向に互いに対向する第１の面Ｆ０および第２の面Ｂ０を有する。
【００３４】
なお図３においては、便宜上、各々が正方形状を有する単結晶１１〜１９（単結晶群１０）をマトリックス状に配置しており、単結晶群１０全体も正方形状を有している。しかしながら、単結晶群１０全体の形状がベース部３０の円形形状よりも大きければ、単結晶群１０全体の形状、および単結晶群１０を構成する各々の単結晶の形状がどのような形態を有してもよいこと言うまでも無い。
【００３５】
次に、互いに対向する第１の主面Ｑ１および第２の主面Ｑ２を有するベース部３０が準備される。ベース部３０は、炭化珪素からなり、この時点では、単結晶、多結晶、およびアモルファスのいずれの結晶構造を有してもよい。ベース部３０の平面形状は、炭化珪素基板８０（図１）の平面形状に対応したものとされ、本実施の形態においては円形形状とされる。この円形形状の直径は、大きな直径を有する炭化珪素基板８０を得るために、好ましくは５ｃｍ以上であり、より好ましくは１５ｃｍ以上である。好ましくはベース部３０は単結晶群１０と同様の結晶構造を有するが、ベース部３０の欠陥密度は単結晶群１０の欠陥密度に比して高くてもよく、よって大きなベース部３０を比較的容易に準備することができる。
【００３６】
次に、単結晶群１０上にベース部３０が載せられる。具体的には、単結晶群１０の各々の裏面とベース部３０の第１の主面Ｑ１とが対向するように、ベース部３０および単結晶１１〜１９が配置される。この配置によって、平面視においてベース部３０の第１の主面Ｑ１から単結晶群１０が部分的に突出する。すなわち突出部ＰＴが設けられる。
【００３７】
なおこの時点ではベース部３０は単結晶群１０上に載せられているだけであって接合はされていない。このため両者の間にミクロ的には空隙ＧＱが存在する。空隙ＧＱの平均高さ（図４における縦方向の寸法）は、たとえば数十μｍであり、この値は単結晶群１０およびベース部３０の各々の表面粗さおよび反りに依存する。
【００３８】
図５を参照して、ベース部３０上に第２の加熱体６２が載せられる。第２の加熱体６２は第１の加熱体６１の機能と同様の機能を有するものである。次に第１の加熱体６１、単結晶群１０、ベース部３０、および第２の加熱体６２の積層体が容器６０に収められる。容器６０は、高い耐熱性を有することが好ましく、たとえばグラファイトから作られる。
【００３９】
次にベース部３０の温度が炭化珪素の昇華温度となり、かつ単結晶群１０の温度がベース部３０の温度よりも低くなるように、ベース部３０と単結晶群１０とが加熱される。このような加熱は、容器６０の内部において、単結晶群１０の温度がベース部３０の温度よりも低くなるような温度勾配を設けることにより行うことができる。このような温度勾配は、たとえば、ヒータ６９を第１の加熱体６１よりも第２の加熱体６２に近い位置に配置することで設けることができる。この加熱によって、ベース部３０の第１の主面Ｑ１から炭化珪素が昇華し、この昇華した炭化珪素が単結晶群１０の第２の面Ｂ０上で再結晶する。これにより、単結晶群１０の第２の面Ｂ０と、ベース部３０の第１の主面Ｑ１とが接合される。またこの接合に加えて、上記の加熱工程により、単結晶群１０が部分的に炭化される。以下、この加熱工程について、より詳しく説明する。
【００４０】
まず容器６０中の雰囲気が排気される。好ましくは、容器６０内の圧力が５０ｋＰａ以下とされ、より好ましくは１０ｋＰａ以下となるように、排気が継続的に行われる。
【００４１】
次に単結晶群１０およびベース部３０が加熱される。この加熱は、少なくともベース部３０の温度が炭化珪素の昇華温度以上となるように行われる。具体的にはヒータ６９の設定温度が、１８００℃以上、２５００℃以下とされ、たとえば２０００℃とされる。温度が１８００℃以下であると炭化珪素を昇華させるための加熱が不十分となりやすく、温度が２５００℃以上であると単結晶群１０の表面荒れが著しくなりやすい。またこの加熱は、容器６０内において、ベース部３０から単結晶群１０に向かって温度が低くなるような温度勾配が形成されるように行われる。この温度勾配は、好ましくは１℃／ｃｍ以上２００℃／ｃｍ以下であり、より好ましくは１０℃／ｃｍ以上５０℃／ｃｍ以下とされる。
【００４２】
このように温度勾配が設けられると、単結晶群１０の第２の面Ｂ０と、ベース部３０の第１の主面Ｑ１との間に温度差が生じる。この温度差は、空隙ＧＱの存在によって、より確実に形成される。この温度差に起因して、空隙ＧＱ内への炭化珪素の昇華反応は単結晶群１０に比してベース部３０から生じ易くなり、また空隙ＧＱ内からの炭化珪素材料の供給による再結晶反応はベース部３０上に比して単結晶群１０上に生じ易くなる。この結果、破線矢印ＨＱ（図５）に示すように、昇華・再結晶反応にともなう空隙ＧＱの移動が生じる。より詳しくは、まず空隙ＧＱがベース部３０中の多数のボイドへと分解され、そしてこのボイドを破線矢印ＨＱに示す方向に移動させることでベース部３０から消失させてもよい。
【００４３】
上記の昇華・再結晶反応によって、ベース部３０の全部もしくは一部は、単結晶群１０の第２の面Ｂ０上にエピタキシャルに再形成された層となる。すなわちベース部３０の全部もしくは一部の結晶構造は、初期の構造から、単結晶群１０の結晶構造に対応した構造へと変化する。このベース部３０の全部もしくは一部の再形成によって、単結晶群１０の第２の面Ｂ０を部分的に覆うように、単結晶群１０にベース部３０が接合される。
【００４４】
図６を参照して、上記の加熱工程により、単結晶群１０にベース部３０が接合されるだけでなく、さらに単結晶群１０の突出部ＰＴが部分的に炭化される。具体的には、単結晶群１０の第２の面Ｂ０のうちベース部３０に覆われていない部分からシリコン原子が脱離することによって、この部分から、単結晶群１０の厚さよりも小さい深さにわたって炭化部７０（図６）が形成される。よって炭化部７０は、炭化珪素が炭化されることによって得られた材料からなり、この材料は炭化が十分に進行した場合においては炭素である。単結晶群１０のうち炭化されなかった部分の材料は炭化珪素のまま保たれ、この部分を炭化珪素部９０と称する。
【００４５】
図７を参照して、ベース部３０および単結晶群１０からなる積層体が容器６０（図６）から取り出される。上述した炭化によって、単結晶群１０は炭化部７０および炭化珪素部９０に区分される。またその第２の面Ｂ０は、炭化珪素部９０からなり、かつベース部３０の平面形状に対応した形状を有する部分と、この部分の外側に露出する、炭化部７０からなる部分とに区分される。
【００４６】
図８を参照して、炭化部７０および炭化珪素部９０の間には、上記の炭化が進行した方向、すなわちおおよそ厚さ方向（図８の縦方向）に沿って、第２の面Ｂ０から単結晶群１０の内部へと延びる界面ＩＥが形成される。
【００４７】
次に界面ＩＥの剥離を促すように、単結晶群１０に応力が加えられる。たとえば、単結晶群１０のうちその第２の面Ｂ０が炭化珪素部９０となっている部分（図８の左側の部分）が固定されながら、第２の面Ｂ０上で炭化部７０押す力ＦＣが加えられる。この力ＦＣによって単結晶群１０内に生じる応力により、界面ＩＥが第２の面Ｂ０上の位置を始点として剥離する。すなわち炭化部７０の界面を剥離する加工がなされる。
【００４８】
この剥離により界面ＩＥに沿って亀裂が生じ、この亀裂は炭化珪素部９０内へと進展して最終的に第１の面Ｆ０に達する。すなわち破線矢印ＣＲ（図８）に示すように亀裂が進展する。この結果、単結晶群１０のうち平面視において炭化部７０が形成されていた部分が除去され、それ以外の部分が残存する。この残存部分は、平面視においてベース部３０（図３）に対応する形状、すなわち炭化珪素基板８０（図１）に対応する形状を有する。すなわち上記の諸工程によって単結晶群１０（図３および図４：単結晶１１〜１９の集合）に対して炭化珪素基板８０の平面形状が付与される。このようにして平面形状が付与された単結晶群１０の側面は、亀裂の発生によって形成された面であるので、荒れた面となりやすい。よって必要に応じてこの側面が切削、研削もしくは研磨されてもよい。以上により炭化珪素基板８０が得られる。
【００４９】
本実施の形態によれば、単結晶群１０のうち平面視においてベース部３０の第１の主面Ｑ１から突出した部分である突出部ＰＴが除去されることで、ベース部３０の平面形状に対応した炭化珪素基板８０が得られる。この際に、破線矢印ＣＲ（図８）に示すように、炭化部７０の界面ＩＥに対する加工と、炭化珪素部９０の内部に対する加工とが行われる。この前者、すなわち界面ＩＥを剥離させる加工は、硬度の高い炭化珪素に対する加工に比して、容易に行うことができる。よって、単結晶群１０の平面形状を調整する加工の一部を、より容易に行うことができる。これにより、所望の平面形状を有する炭化珪素基板８０を容易に得ることができる。
【００５０】
また単結晶群１０は、平面視において互いに異なる位置に配置された複数の単結晶１１〜１９（図３）を含む。これにより、１つの単結晶のみが用いられる場合に比して、炭化珪素基板の面積を大きくすることができる。
【００５１】
また単結晶群１０を炭化する際に、単結晶群１０の第２の面Ｂ０を部分的に覆うマスクとしてベース部３０が機能することで、第２の面Ｂ０の炭化を部分的なものとすることができる。またベース部３０は炭化珪素から作られているので、炭化珪素基板８０の一部を構成するのに適している。
【００５２】
またベース部３０および単結晶群１０は、ベース部３０の温度が炭化珪素の昇華温度となりかつ単結晶群１０の各々の温度がベース部３０の温度よりも低くなるように加熱される。これにより、ベース部３０から単結晶群１０の各々への、昇華再結晶による物質移動を生じさせることができ、この物質移動によってベース部３０と単結晶群１０の各々とを接合することができる。
【００５３】
また炭化部７０（図６）は、単結晶群１０の加熱という容易な方法によって形成することができる。この加熱の雰囲気の温度が１８００℃以上とされると、より確実に炭化が行われる。またこの温度が２５００℃以下とされると、加熱によって単結晶群１０が受けるダメージを小さくすることができる。またこの雰囲気が排気されながら加熱が行なわれると、単結晶群１０から脱離したシリコン原子が雰囲気中から除去されるので、単結晶群１０から雰囲気中へのシリコン原子の脱離が促進される。すなわち炭化の進行を促進することができ、よって炭化珪素基板８０を効率よく製造することができる。
【００５４】
また界面ＩＥ（図８）の剥離は、単結晶群１０の界面ＩＥに応力を加えるという簡便な方法によって生じさせることができる。さらにこの剥離によって生じた亀裂が炭化珪素部９０内へ進展することで、炭化珪素部９０の所望の位置に亀裂を形成する加工を行うことができる。
【００５５】
なお得ようとする炭化珪素基板が単結晶構造を有する必要のない場合、単結晶群１０の代わりに、単結晶構造を有しない複数の炭化珪素層を用いることができる。この場合、複数の炭化珪素層は、たとえば、多結晶構造またはアモルファス構造を有する。
【００５６】
また炭化珪素からなるベース部３０の代わりに、炭化珪素以外の材料からなるベース部が用いられてもよい。炭化珪素以外の材料としては、たとえば、上記の加熱工程において溶融しない程度に高い融点を有する高融点金属を用いることができる。この場合、上述した温度勾配は必ずしも設けられる必要はない。
【００５７】
またベース部の形状は円形形状に限定されるものではなく、炭化珪素基板の平面形状に対応した形状とされればよい。
【００５８】
（実施の形態２）
本実施の形態の炭化珪素基板の構成は、実施の形態１のもの（図１および図２）とほぼ同様である。またその製造方法の前半は、実施の形態１の製造方法の前半（図７の構成を得る工程）と同様である。よって実施の形態１の要素と同一または対応する要素については、同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。以下に、本実施の形態の製造方法の後半について説明する。
【００５９】
主に図９を参照して、破線ＣＴに示すように、炭化部７０および炭化珪素部９０が切断されることで、突出部ＰＴがおおよそ除去される。すなわち突出部ＰＴの一部が除去される。この切断は、たとえば、切削、研削、研磨のような機械加工と、レーザ加工と、放電加工との少なくともいずれかによって行われる。
【００６０】
この切断によって炭化部７０（図９）の大部分が除去されるが、その一部である炭化部７０ｆ（図１０）が残存する。次に、平面視において炭化部７０ｆが存在する部分、すなわち、炭化部７０ｆおよび炭化珪素部９０ｆを有する部分ＰＳ（図１０）が、たとえば切削や研削や研磨によって除去される。以上により炭化珪素基板８０（図１および図２）が得られる。
【００６１】
本実施の形態によれば、図９に示すように、単結晶群１０の切断加工のうちの一部は、炭化部７０の切断加工である。すなわち単結晶群１０の切断加工のうちの一部は、炭化珪素ではなく炭化珪素が炭化された材料の切断加工となり、この加工は炭化珪素の切断加工に比して容易となる。よって単結晶群１０の切断加工の一部を、より容易に行うことができる。これにより、所望の平面形状を有する炭化珪素基板８０を容易に得ることができる。
【００６２】
（実施の形態３）
本実施の形態においては、上記各実施の形態において説明した加熱が行われる前に、単結晶１１〜１９（図３）の各々の表面（たとえば図１１の単結晶層１１の表面Ｆ１）の上に、第１の保護膜７１が形成される。
【００６３】
好ましくは第１の保護膜７１はカーボンを主成分として含む材料から作られる。この材料は、レジストの炭化により得られる材料、炭化珪素の炭化により得られる材料、ダイヤモンドライクカーボン、およびカーボンの少なくともいずれかを含んでもよい。レジストとしてはフォトレジストが用いられてもよい。たとえばこの材料がカーボンである場合、第１の保護膜７１はスパッタ法により形成され得る。
【００６４】
図１２を参照して、実施の形態１の図５と同様の加熱が行なわれる。本実施の形態においては、第１の保護膜７１によって、単結晶群１０の第１の面Ｆ０からのシリコン原子の脱離、すなわち炭化が防止される。
【００６５】
図１３を参照して、ベース部３０、単結晶群１０、および第１の保護膜７１の積層体が、容器６０（図１２）から取り出される。次に、たとえば研削や研磨によって、第１の保護膜７１が除去される。
【００６６】
この後、実施の形態１または２と同様の工程が行われることで、炭化珪素基板８０（図１および図２）が得られる。なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１または２の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００６７】
好ましくは、第１の保護膜７１はカーボンを主成分として含む材料から作られ、この材料は、レジストの炭化により得られる材料、炭化珪素の炭化により得られる材料、ダイヤモンドライクカーボン、およびカーボンの少なくともいずれかを含んでもよい。これにより、第１の保護膜７１は高温下でも安定な膜となるので、第１の面Ｆ０が炭化されることをより確実に防止することができる。
【００６８】
なお第１の保護膜７１が形成されない場合、炭化部７０が形成される際に第１の面Ｆ０がある程度の深さだけ炭化され得るが、この炭化された部分は、たとえば研削や研磨によって除去され得る。
【００６９】
（実施の形態４）
図１４を参照して、本実施の形態においては、上記各実施の形態において説明した加熱が行われる前に、ベース部３０の第２の主面Ｑ２上に、第２の保護膜７２が形成される。第２の保護膜７２の材料としては、上記の第１の保護膜７１の材料と同様のものを用いることができる。
【００７０】
図１５を参照して、実施の形態３の図１２と同様の加熱が行なわれる。本実施の形態においては、第２の保護膜７２によって、ベース部３０の第２の主面Ｑ２からのシリコン原子の脱離、すなわち炭化が防止される。
【００７１】
図１６を参照して、第２の保護膜７２、ベース部３０、単結晶群１０、および第１の保護膜７１の積層体が、容器６０（図１５）から取り出される。次に、たとえば研削や研磨によって、第１の保護膜７１が除去される。また必要に応じて第２の保護膜７２が、たとえば研磨や研削によって除去される。
【００７２】
好ましくは、第２の保護膜７２はカーボンを主成分として含む材料から作られ、この材料は、レジストの炭化により得られる材料、炭化珪素の炭化により得られる材料、ダイヤモンドライクカーボン、およびカーボンの少なくともいずれかを含んでもよい。これにより、第２の保護膜７２は高温下でも安定な膜となるので、ベース部の第２の主面Ｑ２が炭化されることをより確実に防止することができる。
【００７３】
なお上記においては第１の保護膜７１および第２の保護膜７２の両方が設けられる場合について説明しているが、両保護膜のうち第２の保護膜７２のみが設けられてもよい。
【００７４】
また第２の保護膜７２が形成されない場合、炭化部７０が形成される際にベース部の第２の主面Ｑ２がある程度の深さだけ炭化され得るが、この炭化された部分は、炭化珪素基板の使用に際して支障がなければ残されてもよく、逆に支障がある場合は、たとえば研削や研磨によって除去され得る。
【００７５】
（実施の形態５）
本実施の形態の炭化珪素基板の構成は、実施の形態１のもの（図１および図２）とほぼ同様である。またその製造方法の前半は、実施の形態１の製造方法の前半（図７の構成を得る工程）と同様である。よって実施の形態１の要素と同一または対応する要素については、同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。以下に、本実施の形態の製造方法の後半について説明する。
【００７６】
図７を参照して、実施の形態１と同様に炭化工程が行われることで、炭化部７０が形成される。本実施の形態においては、さらに炭化を進行させる。
【００７７】
図１７を参照して、上記の工程によって、単結晶群１０は炭化部７０ａおよび炭化珪素部９０ａに区分される。炭化部７０ａは、第２の面Ｂ０から第１の面Ｆ０まで形成される。すなわち本実施の形態においては、突出部ＰＴ全体が炭化部７０ａとなる。
【００７８】
図１８を参照して、図中破線ＣＳに沿って、炭化部７０ａおよび炭化珪素部９０ａの間の界面ＩＥが剥離される。この剥離は、実施の形態１と同様に応力を加えることで生じさせることができる。この剥離の結果、炭化部７０ａ、すなわち突出部ＰＴが除去される。この後、必要に応じて９０ａの側面（界面ＩＥであった面）が切削、研削もしくは研磨されてもよい。以上により炭化珪素基板８０（図１および図２）が得られる。
【００７９】
なお破線ＣＳ（図１８）に沿う剥離の変わりに、破線ＣＵ（図１８）に沿う切断が行われても良い。この切断は、実施の形態２と同様方法で行なうことができる。切断後の炭化部７０ａの残部（図１８における破線ＣＵと界面ＩＥの間の部分）は、たとえば切削や研削や研磨によって除去される。
【００８０】
なお本実施の形態においても、第１の保護膜７１および第２の保護膜７２（図１５）の少なくともいずれかが用いられてもよい。また第１の保護膜７１に対して、ベース部３０と同様の平面形状が付与されてもよい。これにより炭化部７０ａ（図１７）の形成のための炭化が第２の面Ｂ０からだけでなく第１の面Ｆ０からも進行するので、炭化部７０ａをより効率よく形成することができる。
【００８１】
（実施の形態６）
本実施の形態においては、炭化珪素基板８０（図１および図２）を用いた半導体装置について説明する。炭化珪素基板８０は、前述した実施の形態１〜５のいずれかによって準備され得る。よって実施の形態１〜５の要素と同一または対応する要素については、同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００８２】
図１９を参照して、本実施の形態の半導体装置１００は、縦型ＤｉＭＯＳＦＥＴ(Double Implanted Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)であって、ベース部３０、単結晶１１ｐ、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、上部ソース電極１２７、ゲート電極１１０、およびドレイン電極１１２を有する。半導体装置１００の平面形状（図１９の上方向から見た形状）は、たとえば、２ｍｍ以上の長さの辺からなる長方形または正方形である。
【００８３】
ドレイン電極１１２はベース部３０上に設けられ、またバッファ層１２１は単結晶１１ｐ上に設けられている。この配置により、ゲート電極１１０によってキャリアの流れが制御される領域は、ベース部３０ではなく単結晶１１ｐの上に配置されている。
【００８４】
ベース部３０、単結晶１１ｐ、およびバッファ層１２１は、ｎ型の導電型を有する。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。またバッファ層１２１の厚さは、たとえば０．５μｍである。
【００８５】
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ＳｉＣ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。
【００８６】
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。複数のｐ領域１２３の間から露出する耐圧保持層１２２上には酸化膜１２６が形成されている。具体的には、酸化膜１２６は、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。
【００８７】
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。
【００８８】
なお上記においては単結晶１１ｐを含む半導体装置について説明しているが、この代わりに他の単結晶（図１における単結晶１２ｐ〜１８ｐおよび１９のいずれか１つ）を含む半導体装置も、炭化珪素基板８０を用いた半導体装置の製造方法によって同時に得られる。
【００８９】
次に半導体装置１００の製造方法について説明する。なお図２１〜図２５においては単結晶１１ｐの近傍における工程のみを示すが、単結晶１２ｐ〜１８ｐおよび１９の各々の近傍においても、同様の工程が行なわれる。
【００９０】
まず基板準備工程（ステップＳ１１０：図２０）にて、炭化珪素基板８０（図１および図２）が準備される。炭化珪素基板８０の導電型はｎ型とされる。
【００９１】
図２１を参照して、エピタキシャル層形成工程（ステップＳ１２０：図２０）により、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。
【００９２】
単結晶群１０ｐ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ＳｉＣ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。
【００９３】
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ＳｉＣ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。
【００９４】
図２２を参照して、注入工程（ステップＳ１３０：図２０）により、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。
【００９５】
まずｐ型の導電性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。
【００９６】
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。
【００９７】
図２３を参照して、ゲート絶縁膜形成工程（ステップＳ１４０：図２０）が行われる。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。
【００９８】
その後、窒素アニール工程（ステップＳ１５０）が行われる。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。
【００９９】
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。
【０１００】
図２４を参照して、電極形成工程（ステップＳ１６０：図２０）により、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。
【０１０１】
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、ソース電極１１１が形成される。
【０１０２】
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。
【０１０３】
図２５を参照して、ソース電極１１１上に上部ソース電極１２７が形成される。また、酸化膜１２６上にゲート電極１１０が形成される。また、炭化珪素基板８０の裏面上にドレイン電極１１２が形成される。
【０１０４】
次に、ダイシング工程（ステップＳ１７０：図２０）により、破線ＤＣに示すようにダイシングが行われる。これにより複数の半導体装置１００（図１９）が切り出される。
【０１０５】
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。また縦型ＤｉＭＯＳＦＥＴを例示したが、本発明の半導体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。
【０１０６】
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特許請求の範囲によって示され、特許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】
【０１０７】
ＰＴ 突出部、１０ 単結晶群、１１〜１９ 単結晶（炭化珪素層）、３０ ベース部、７０，７０ａ 炭化部、７１ 第１の保護膜、７２ 第２の保護膜、８０ 炭化珪素基板、９０，９０ａ 炭化珪素部、１００ 半導体装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は炭化珪素基板の製造方法に関するものである。
【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基板の採用が進められつつある。炭化珪素は、より一般的に用いられているシリコンに比べて大きなバンドギャップを有する。そのため炭化珪素基板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】
半導体装置を効率的に製造するためには、ある程度以上の基板の大きさが求められる。米国特許第７３１４５２０号明細書（特許文献１）によれば、７６ｍｍ（３インチ）以上の炭化珪素基板を製造することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７３１４５２０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
炭化珪素基板の大きさは工業的には１００ｍｍ（４インチ）程度にとどまっており、このため大型の基板を用いて半導体装置を効率よく製造することができないという問題がある。特に六方晶系の炭化珪素において、（０００１）面以外の面の特性が利用される場合、上記の問題が特に深刻となる。このことについて、以下に説明する。
【０００６】
欠陥の少ない炭化珪素基板は、通常、積層欠陥の生じにくい（０００１）面成長で得られた炭化珪素インゴットから切り出されることで製造される。このため（０００１）面以外の面方位を有する炭化珪素基板は、成長面に対して非平行に切り出されることになる。このため基板の大きさを十分確保することが困難であったり、インゴットの多くの部分が有効に利用できなかったりする。このため、炭化珪素の（０００１）面以外の面を利用した半導体装置は、効率よく製造することが特に困難である。
【０００７】
本発明者らは、上記のように困難をともなう炭化珪素基板の大型化に代わって、ベース部と、この上の互いに異なる位置に配置された複数の単結晶とを有する炭化珪素基板を用いることを検討している。ベース部は結晶欠陥密度が低くても差し支えないことが多く、よって大型のものを比較的容易に準備することができる。そしてベース部の上に配置される単結晶の数を増やすことで、必要に応じて単結晶基板を大きくすることができる。
【０００８】
この場合、複数の単結晶、すなわち単結晶群の平面形状は、複数の単結晶の組み合わせによって構成される。よって炭化珪素基板の平面形状を調整するためには単結晶群の各々の平面形状を調整しなければない。このため単結晶群を有する炭化珪素基板の平面形状を調整することは、１つの単結晶からなる従来の炭化珪素基板の平面形状を調整することに比して、困難である。
【０００９】
たとえば、その平面形状が円形である従来の炭化珪素基板は、円筒形状のインゴットから円板を切り出すことによって容易に得ることができる。しかしながら、単結晶群を有する炭化珪素基板の平面形状が円形形状とされる場合、各単結晶の平面形状が円形形状の一部となり、かつ互いに組み合わさることで円形形状が形成されるように、単結晶群の各々の平面形状を加工する必要がある。この結果、平面形状を円形形状に調整することが困難となる。
【００１０】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、炭化珪素基板の平面形状を容易に調整することができる炭化珪素基板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の炭化珪素基板の製造方法は、以下の工程を有する。
互いに対向する第１および第２の主面を有するベース部が準備される。互いに対向する第１の表面および第１の裏面を有する第１の炭化珪素層が準備される。互いに対向する第２の表面および第２の裏面を有する第２の炭化珪素層が準備される。第１および第２の裏面の各々と第１の主面とが対向するように、ベース部と第１および第２の炭化珪素層とが配置される。ベース部と第１および第２の炭化珪素層とが配置される際に、第１および第２の炭化珪素層の少なくともいずれかが平面視において第１の主面の外側へ部分的に突出することによって突出部が設けられる。ベース部と第１および第２の炭化珪素層とが配置された後に、第１および第２の裏面の各々と第１の主面とが接合されるようにベース部と第１および第２の炭化珪素層とが加熱される。ベース部と第１および第２の炭化珪素層とが加熱されることによって突出部の少なくとも一部が炭化されることで、第１および第２の炭化珪素層が、炭化珪素が炭化されることによって得られる材料からなる炭化部と、炭化珪素からなる炭化珪素部とに区分される。突出部が除去される。突出部を除去する工程は、炭化部を加工する工程を含む。なお「炭化部を加工する工程」とは、炭化部の内部にまで作用する工程（たとえば炭化部を切断する工程）に限定されるものではなく、炭化部の界面に作用する工程であってもよい。
【００１２】
本発明によれば、第１および第２の炭化珪素層のうち、平面視においてベース部の第１の主面から突出した突出部が除去されるので、ベース部の平面形状に対応した炭化珪素基板が得られる。またこの突出部を除去するための加工の少なくとも一部は、炭化珪素が炭化されることによって得られた材料からなる炭化部に対する加工である。炭化部に対する加工は、炭化珪素からなる部分に対する加工に比して、より容易に行うことができる。よって、突出部を除去するための加工をより容易に行うことができる。これにより、所望の平面形状を有する炭化珪素基板を容易に得ることができる。
【００１３】
好ましくは、突出部が除去される際に、突出部に応力が加えられる。これにより、応力を加えるという簡便な方法を用いて突出部を除去することができる。
【００１４】
好ましくは、炭化部を加工するために、応力によって炭化部が炭化珪素部との界面から剥離させられる。これにより、より小さい応力で炭化部を加工することができる。
【００１５】
好ましくは、突出部が除去される際に、炭化部を炭化珪素部との界面から剥離させることによって生じた亀裂が炭化珪素部内へ進展させられる。これにより、剥離による炭化部の加工に続いて、炭化珪素部の加工を行うことができる。
【００１６】
炭化部を加工するために、切削、研削、研磨のような機械加工と、レーザ加工と、放電加工との少なくともいずれかが行なわれてもよい。
【００１７】
好ましくは、ベース部と第１および第２の炭化珪素層とが加熱される際に、１８００℃以上２５００℃以下の温度を有する雰囲気に突出部がさらされる。温度が１８００℃以上とされることによって、より確実に炭化する工程を行うことができる。温度が２５００℃以下であることによって、加熱によって第１および第２の炭化珪素層が受けるダメージを小さくすることができる。
【００１８】
好ましくは、ベース部と第１および第２の炭化珪素層とが加熱される際に、突出部を取り巻く雰囲気が排気される。これにより炭化の進行を促進することができる。
【００１９】
好ましくは、ベース部と第１および第２の炭化珪素層とを加熱する前に、第１の炭化珪素層の第１の表面と第２の炭化珪素層の第２の表面との各々の上に第１の保護膜が形成される。これにより第１および第２の表面が炭化されることを防止することができる。
【００２０】
好ましくは、第１の保護膜はカーボンを主成分として含む第１の材料から作られている。第１の材料は、レジストの炭化により得られる材料、炭化珪素の炭化により得られる材料、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンの少なくともいずれかを含んでもよい。これにより第１の保護膜の耐熱性が高められるので、第１および第２の表面が炭化されることをより確実に防止することができる。
【００２１】
好ましくは、ベース部と第１および第２の炭化珪素層とが加熱される前に、ベース部の第２の主面の上に第２の保護膜が形成される。これによりベース部の第２の主面が炭化されることを防止することができる。
【００２２】
好ましくは、第１および第２の炭化珪素層の各々は単結晶構造を有する。これにより複数の単結晶を含む炭化珪素基板を得ることができる。
【００２３】
好ましくは、ベース部は炭化珪素からなる。これによりベース部の材料を、第１および第２の炭化珪素層と同じとすることができる。
【００２４】
好ましくは、ベース部と第１および第２の炭化珪素層とは、ベース部の温度が炭化珪素の昇華温度となりかつ第１および第２の炭化珪素層の各々の温度がベース部の温度よりも低くなるように加熱される。これにより、ベース部から第１および第２の炭化珪素層の各々への、昇華再結晶による物質移動を生じさせることができ、この物質移動によってベース部と第１および第２の炭化珪素層の各々とを接合することができる。
【００２５】
なお上記において第１および第２の炭化珪素層について言及しているが、このことは、第１および第２の炭化珪素層に加えてさらに１つ以上の炭化珪素層を用いる形態を除外するものではない。
【発明の効果】
【００２６】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、炭化珪素基板の平面形状を容易に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１における炭化珪素基板の構成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】本発明の実施の形態１における炭化珪素基板の製造方法の第１工程を概略的に示す平面図である。
【図４】図３の線ＩＶ−ＩＶに沿う概略断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１における炭化珪素基板の製造方法の第２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１における炭化珪素基板の製造方法の第４工程を概略的に示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１における炭化珪素基板の製造方法の第５工程を概略的に示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１における炭化珪素基板の製造方法の第６工程を概略的に示す部分断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２における炭化珪素基板の製造方法の第１工程を概略的に示す部分断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２における炭化珪素基板の製造方法の第２工程を概略的に示す部分断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３における炭化珪素基板の製造方法の第１工程を概略的に示す断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態３における炭化珪素基板の製造方法の第２工程を概略的に示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態３における炭化珪素基板の製造方法の第３工程を概略的に示す部分断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態４における炭化珪素基板の製造方法の第１工程を概略的に示す断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態４における炭化珪素基板の製造方法の第２工程を概略的に示す断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態４における炭化珪素基板の製造方法の第３工程を概略的に示す部分断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態５における炭化珪素基板の製造方法の第１工程を概略的に示す部分断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態５における炭化珪素基板の製造方法の第２工程およびその変形例を概略的に示す部分断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態６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２０】本発明の実施の形態６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２１】本発明の実施の形態６における半導体装置の製造方法の第１工程を概略的に示す部分断面図である。
【図２２】本発明の実施の形態６における半導体装置の製造方法の第２工程を概略的に示す部分断面図である。
【図２３】本発明の実施の形態６における半導体装置の製造方法の第３工程を概略的に示す部分断面図である。
【図２４】本発明の実施の形態６における半導体装置の製造方法の第４工程を概略的に示す部分断面図である。
【図２５】本発明の実施の形態６における半導体装置の製造方法の第５工程を概略的に示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
（実施の形態１）
図１および図２に示すように、本実施の形態の炭化珪素基板８０は、ベース部３０および単結晶群１０ｐ（図２）を有する。
【００２９】
ベース部３０は炭化珪素から作られている。またベース部３０は、円形形状を有する板状の部材である。具体的にはベース部３０は、互いに対向する第１の主面Ｑ１および第２の主面Ｑ２を有し、第１の主面Ｑ１および第２の主面Ｑ２はほぼ同一の円形形状を有する。
【００３０】
単結晶群１０ｐは、単結晶構造を有する炭化珪素から作られた単結晶１１ｐ〜１８ｐおよび１９から構成されている。また単結晶群１０ｐは、ベース部３０の第１の主面Ｑ１上において互いに異なる位置に配置されおり、たとえばマトリックス状に並べられている。また単結晶群１０ｐは第１の主面Ｑ１の円形形状をほぼ埋めている。すなわち単結晶群１０ｐは全体として、平面視において第１の主面Ｑ１の形状とほぼ同様の円形形状を有し、かつ両者はほぼ重なり合っている。
【００３１】
単結晶１１ｐは互いに対向する表面Ｆ１および裏面Ｂ１を有し、同様に、単結晶１２ｐは互いに対向する表面Ｆ２および裏面Ｂ２を有する。裏面Ｂ１およびＢ２の各々は、ベース部３０に接合されている。単結晶群１０ｐに含まれる他の単結晶も同様の構成を有する。なお表面Ｆ１およびＦ２などを含む単結晶群１０ｐの表面（図１に示されている面）を第１の面Ｆ０と称し、裏面Ｂ１およびＢ２などを含む単結晶群１０ｐの裏面（図１に示されている面と反対の面）を第２の面Ｂ０と称する。
【００３２】
次に炭化珪素基板８０の製造方法について説明する。
図３および図４を参照して、第１の加熱体６１が準備される。第１の加熱体６１は、後述するヒータからの放射熱を吸収して得た熱を再放射することによって、その近傍に配置された物体を加熱する機能を有する。第１の加熱体６１は、たとえば、空隙率の小さいグラファイトから形成されている。
【００３３】
第１の加熱体６１上に、単結晶（炭化珪素層）１１〜１９、すなわち単結晶群１０がマトリックス状に配置される。単結晶群１０は、その一部が除去されることによって平面形状が調整されることで、上述した単結晶群１０ｐとなるものである。すなわち単結晶１１〜１８のそれぞれは、その平面形状を除き単結晶１１ｐ〜１８ｐとほぼ同じであり、また単結晶１９の平面形状は、上記の平面形状の調整の前後でそのまま維持される。よって単結晶群１０は、平面視において単結晶群１０ｐを包含する形状（図１の円形形状を包含する形状）を有し、たとえば、複数の直線からなる外縁（図３においては４つの直線からなる正方形状の外縁）を有する。また単結晶群１０は単結晶群１０ｐと同様に、厚さ方向に互いに対向する第１の面Ｆ０および第２の面Ｂ０を有する。
【００３４】
なお図３においては、便宜上、各々が正方形状を有する単結晶１１〜１９（単結晶群１０）をマトリックス状に配置しており、単結晶群１０全体も正方形状を有している。しかしながら、単結晶群１０全体の形状がベース部３０の円形形状よりも大きければ、単結晶群１０全体の形状、および単結晶群１０を構成する各々の単結晶の形状がどのような形態を有してもよいこと言うまでも無い。
【００３５】
次に、互いに対向する第１の主面Ｑ１および第２の主面Ｑ２を有するベース部３０が準備される。ベース部３０は、炭化珪素からなり、この時点では、単結晶、多結晶、およびアモルファスのいずれの結晶構造を有してもよい。ベース部３０の平面形状は、炭化珪素基板８０（図１）の平面形状に対応したものとされ、本実施の形態においては円形形状とされる。この円形形状の直径は、大きな直径を有する炭化珪素基板８０を得るために、好ましくは５ｃｍ以上であり、より好ましくは１５ｃｍ以上である。好ましくはベース部３０は単結晶群１０と同様の結晶構造を有するが、ベース部３０の欠陥密度は単結晶群１０の欠陥密度に比して高くてもよく、よって大きなベース部３０を比較的容易に準備することができる。
【００３６】
次に、単結晶群１０上にベース部３０が載せられる。具体的には、単結晶群１０の各々の裏面とベース部３０の第１の主面Ｑ１とが対向するように、ベース部３０および単結晶１１〜１９が配置される。この配置によって、平面視においてベース部３０の第１の主面Ｑ１から単結晶群１０が部分的に突出する。すなわち突出部ＰＴが設けられる。
【００３７】
なおこの時点ではベース部３０は単結晶群１０上に載せられているだけであって接合はされていない。このため両者の間にミクロ的には空隙ＧＱが存在する。空隙ＧＱの平均高さ（図４における縦方向の寸法）は、たとえば数十μｍであり、この値は単結晶群１０およびベース部３０の各々の表面粗さおよび反りに依存する。
【００３８】
図５を参照して、ベース部３０上に第２の加熱体６２が載せられる。第２の加熱体６２は第１の加熱体６１の機能と同様の機能を有するものである。次に第１の加熱体６１、単結晶群１０、ベース部３０、および第２の加熱体６２の積層体が容器６０に収められる。容器６０は、高い耐熱性を有することが好ましく、たとえばグラファイトから作られる。
【００３９】
次にベース部３０の温度が炭化珪素の昇華温度となり、かつ単結晶群１０の温度がベース部３０の温度よりも低くなるように、ベース部３０と単結晶群１０とが加熱される。このような加熱は、容器６０の内部において、単結晶群１０の温度がベース部３０の温度よりも低くなるような温度勾配を設けることにより行うことができる。このような温度勾配は、たとえば、ヒータ６９を第１の加熱体６１よりも第２の加熱体６２に近い位置に配置することで設けることができる。この加熱によって、ベース部３０の第１の主面Ｑ１から炭化珪素が昇華し、この昇華した炭化珪素が単結晶群１０の第２の面Ｂ０上で再結晶する。これにより、単結晶群１０の第２の面Ｂ０と、ベース部３０の第１の主面Ｑ１とが接合される。またこの接合に加えて、上記の加熱工程により、単結晶群１０が部分的に炭化される。以下、この加熱工程について、より詳しく説明する。
【００４０】
まず容器６０中の雰囲気が排気される。好ましくは、容器６０内の圧力が５０ｋＰａ以下とされ、より好ましくは１０ｋＰａ以下となるように、排気が継続的に行われる。
【００４１】
次に単結晶群１０およびベース部３０が加熱される。この加熱は、少なくともベース部３０の温度が炭化珪素の昇華温度以上となるように行われる。具体的にはヒータ６９の設定温度が、１８００℃以上、２５００℃以下とされ、たとえば２０００℃とされる。温度が１８００℃以下であると炭化珪素を昇華させるための加熱が不十分となりやすく、温度が２５００℃以上であると単結晶群１０の表面荒れが著しくなりやすい。またこの加熱は、容器６０内において、ベース部３０から単結晶群１０に向かって温度が低くなるような温度勾配が形成されるように行われる。この温度勾配は、好ましくは１℃／ｃｍ以上２００℃／ｃｍ以下であり、より好ましくは１０℃／ｃｍ以上５０℃／ｃｍ以下とされる。
【００４２】
このように温度勾配が設けられると、単結晶群１０の第２の面Ｂ０と、ベース部３０の第１の主面Ｑ１との間に温度差が生じる。この温度差は、空隙ＧＱの存在によって、より確実に形成される。この温度差に起因して、空隙ＧＱ内への炭化珪素の昇華反応は単結晶群１０に比してベース部３０から生じ易くなり、また空隙ＧＱ内からの炭化珪素材料の供給による再結晶反応はベース部３０上に比して単結晶群１０上に生じ易くなる。この結果、破線矢印ＨＱ（図５）に示すように、昇華・再結晶反応にともなう空隙ＧＱの移動が生じる。より詳しくは、まず空隙ＧＱがベース部３０中の多数のボイドへと分解され、そしてこのボイドを破線矢印ＨＱに示す方向に移動させることでベース部３０から消失させてもよい。
【００４３】
上記の昇華・再結晶反応によって、ベース部３０の全部もしくは一部は、単結晶群１０の第２の面Ｂ０上にエピタキシャルに再形成された層となる。すなわちベース部３０の全部もしくは一部の結晶構造は、初期の構造から、単結晶群１０の結晶構造に対応した構造へと変化する。このベース部３０の全部もしくは一部の再形成によって、単結晶群１０の第２の面Ｂ０を部分的に覆うように、単結晶群１０にベース部３０が接合される。
【００４４】
図６を参照して、上記の加熱工程により、単結晶群１０にベース部３０が接合されるだけでなく、さらに単結晶群１０の突出部ＰＴが部分的に炭化される。具体的には、単結晶群１０の第２の面Ｂ０のうちベース部３０に覆われていない部分からシリコン原子が脱離することによって、この部分から、単結晶群１０の厚さよりも小さい深さにわたって炭化部７０（図６）が形成される。よって炭化部７０は、炭化珪素が炭化されることによって得られた材料からなり、この材料は炭化が十分に進行した場合においては炭素である。単結晶群１０のうち炭化されなかった部分の材料は炭化珪素のまま保たれ、この部分を炭化珪素部９０と称する。
【００４５】
図７を参照して、ベース部３０および単結晶群１０からなる積層体が容器６０（図６）から取り出される。上述した炭化によって、単結晶群１０は炭化部７０および炭化珪素部９０に区分される。またその第２の面Ｂ０は、炭化珪素部９０からなり、かつベース部３０の平面形状に対応した形状を有する部分と、この部分の外側に露出する、炭化部７０からなる部分とに区分される。
【００４６】
図８を参照して、炭化部７０および炭化珪素部９０の間には、上記の炭化が進行した方向、すなわちおおよそ厚さ方向（図８の縦方向）に沿って、第２の面Ｂ０から単結晶群１０の内部へと延びる界面ＩＥが形成される。
【００４７】
次に界面ＩＥの剥離を促すように、単結晶群１０に応力が加えられる。たとえば、単結晶群１０のうちその第２の面Ｂ０が炭化珪素部９０となっている部分（図８の左側の部分）が固定されながら、第２の面Ｂ０上で炭化部７０押す力ＦＣが加えられる。この力ＦＣによって単結晶群１０内に生じる応力により、界面ＩＥが第２の面Ｂ０上の位置を始点として剥離する。すなわち炭化部７０の界面を剥離する加工がなされる。
【００４８】
この剥離により界面ＩＥに沿って亀裂が生じ、この亀裂は炭化珪素部９０内へと進展して最終的に第１の面Ｆ０に達する。すなわち破線矢印ＣＲ（図８）に示すように亀裂が進展する。この結果、単結晶群１０のうち平面視において炭化部７０が形成されていた部分が除去され、それ以外の部分が残存する。この残存部分は、平面視においてベース部３０（図３）に対応する形状、すなわち炭化珪素基板８０（図１）に対応する形状を有する。すなわち上記の諸工程によって単結晶群１０（図３および図４：単結晶１１〜１９の集合）に対して炭化珪素基板８０の平面形状が付与される。このようにして平面形状が付与された単結晶群１０の側面は、亀裂の発生によって形成された面であるので、荒れた面となりやすい。よって必要に応じてこの側面が切削、研削もしくは研磨されてもよい。以上により炭化珪素基板８０が得られる。
【００４９】
本実施の形態によれば、単結晶群１０のうち平面視においてベース部３０の第１の主面Ｑ１から突出した部分である突出部ＰＴが除去されることで、ベース部３０の平面形状に対応した炭化珪素基板８０が得られる。この際に、破線矢印ＣＲ（図８）に示すように、炭化部７０の界面ＩＥに対する加工と、炭化珪素部９０の内部に対する加工とが行われる。この前者、すなわち界面ＩＥを剥離させる加工は、硬度の高い炭化珪素に対する加工に比して、容易に行うことができる。よって、単結晶群１０の平面形状を調整する加工の一部を、より容易に行うことができる。これにより、所望の平面形状を有する炭化珪素基板８０を容易に得ることができる。
【００５０】
また単結晶群１０は、平面視において互いに異なる位置に配置された複数の単結晶１１〜１９（図３）を含む。これにより、１つの単結晶のみが用いられる場合に比して、炭化珪素基板の面積を大きくすることができる。
【００５１】
また単結晶群１０を炭化する際に、単結晶群１０の第２の面Ｂ０を部分的に覆うマスクとしてベース部３０が機能することで、第２の面Ｂ０の炭化を部分的なものとすることができる。またベース部３０は炭化珪素から作られているので、炭化珪素基板８０の一部を構成するのに適している。
【００５２】
またベース部３０および単結晶群１０は、ベース部３０の温度が炭化珪素の昇華温度となりかつ単結晶群１０の各々の温度がベース部３０の温度よりも低くなるように加熱される。これにより、ベース部３０から単結晶群１０の各々への、昇華再結晶による物質移動を生じさせることができ、この物質移動によってベース部３０と単結晶群１０の各々とを接合することができる。
【００５３】
また炭化部７０（図６）は、単結晶群１０の加熱という容易な方法によって形成することができる。この加熱の雰囲気の温度が１８００℃以上とされると、より確実に炭化が行われる。またこの温度が２５００℃以下とされると、加熱によって単結晶群１０が受けるダメージを小さくすることができる。またこの雰囲気が排気されながら加熱が行なわれると、単結晶群１０から脱離したシリコン原子が雰囲気中から除去されるので、単結晶群１０から雰囲気中へのシリコン原子の脱離が促進される。すなわち炭化の進行を促進することができ、よって炭化珪素基板８０を効率よく製造することができる。
【００５４】
また界面ＩＥ（図８）の剥離は、単結晶群１０の界面ＩＥに応力を加えるという簡便な方法によって生じさせることができる。さらにこの剥離によって生じた亀裂が炭化珪素部９０内へ進展することで、炭化珪素部９０の所望の位置に亀裂を形成する加工を行うことができる。
【００５５】
なお得ようとする炭化珪素基板が単結晶構造を有する必要のない場合、単結晶群１０の代わりに、単結晶構造を有しない複数の炭化珪素層を用いることができる。この場合、複数の炭化珪素層は、たとえば、多結晶構造またはアモルファス構造を有する。
【００５６】
また炭化珪素からなるベース部３０の代わりに、炭化珪素以外の材料からなるベース部が用いられてもよい。炭化珪素以外の材料としては、たとえば、上記の加熱工程において溶融しない程度に高い融点を有する高融点金属を用いることができる。この場合、上述した温度勾配は必ずしも設けられる必要はない。
【００５７】
またベース部の形状は円形形状に限定されるものではなく、炭化珪素基板の平面形状に対応した形状とされればよい。
【００５８】
（実施の形態２）
本実施の形態の炭化珪素基板の構成は、実施の形態１のもの（図１および図２）とほぼ同様である。またその製造方法の前半は、実施の形態１の製造方法の前半（図７の構成を得る工程）と同様である。よって実施の形態１の要素と同一または対応する要素については、同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。以下に、本実施の形態の製造方法の後半について説明する。
【００５９】
主に図９を参照して、破線ＣＴに示すように、炭化部７０および炭化珪素部９０が切断されることで、突出部ＰＴがおおよそ除去される。すなわち突出部ＰＴの一部が除去される。この切断は、たとえば、切削、研削、研磨のような機械加工と、レーザ加工と、放電加工との少なくともいずれかによって行われる。
【００６０】
この切断によって炭化部７０（図９）の大部分が除去されるが、その一部である炭化部７０ｆ（図１０）が残存する。次に、平面視において炭化部７０ｆが存在する部分、すなわち、炭化部７０ｆおよび炭化珪素部９０ｆを有する部分ＰＳ（図１０）が、たとえば切削や研削や研磨によって除去される。以上により炭化珪素基板８０（図１および図２）が得られる。
【００６１】
本実施の形態によれば、図９に示すように、単結晶群１０の切断加工のうちの一部は、炭化部７０の切断加工である。すなわち単結晶群１０の切断加工のうちの一部は、炭化珪素ではなく炭化珪素が炭化された材料の切断加工となり、この加工は炭化珪素の切断加工に比して容易となる。よって単結晶群１０の切断加工の一部を、より容易に行うことができる。これにより、所望の平面形状を有する炭化珪素基板８０を容易に得ることができる。
【００６２】
（実施の形態３）
本実施の形態においては、上記各実施の形態において説明した加熱が行われる前に、単結晶１１〜１９（図３）の各々の表面（たとえば図１１の単結晶層１１の表面Ｆ１）の上に、第１の保護膜７１が形成される。
【００６３】
好ましくは第１の保護膜７１はカーボンを主成分として含む材料から作られる。この材料は、レジストの炭化により得られる材料、炭化珪素の炭化により得られる材料、ダイヤモンドライクカーボン、およびカーボンの少なくともいずれかを含んでもよい。レジストとしてはフォトレジストが用いられてもよい。たとえばこの材料がカーボンである場合、第１の保護膜７１はスパッタ法により形成され得る。
【００６４】
図１２を参照して、実施の形態１の図５と同様の加熱が行なわれる。本実施の形態においては、第１の保護膜７１によって、単結晶群１０の第１の面Ｆ０からのシリコン原子の脱離、すなわち炭化が防止される。
【００６５】
図１３を参照して、ベース部３０、単結晶群１０、および第１の保護膜７１の積層体が、容器６０（図１２）から取り出される。次に、たとえば研削や研磨によって、第１の保護膜７１が除去される。
【００６６】
この後、実施の形態１または２と同様の工程が行われることで、炭化珪素基板８０（図１および図２）が得られる。なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１または２の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００６７】
好ましくは、第１の保護膜７１はカーボンを主成分として含む材料から作られ、この材料は、レジストの炭化により得られる材料、炭化珪素の炭化により得られる材料、ダイヤモンドライクカーボン、およびカーボンの少なくともいずれかを含んでもよい。これにより、第１の保護膜７１は高温下でも安定な膜となるので、第１の面Ｆ０が炭化されることをより確実に防止することができる。
【００６８】
なお第１の保護膜７１が形成されない場合、炭化部７０が形成される際に第１の面Ｆ０がある程度の深さだけ炭化され得るが、この炭化された部分は、たとえば研削や研磨によって除去され得る。
【００６９】
（実施の形態４）
図１４を参照して、本実施の形態においては、上記各実施の形態において説明した加熱が行われる前に、ベース部３０の第２の主面Ｑ２上に、第２の保護膜７２が形成される。第２の保護膜７２の材料としては、上記の第１の保護膜７１の材料と同様のものを用いることができる。
【００７０】
図１５を参照して、実施の形態３の図１２と同様の加熱が行なわれる。本実施の形態においては、第２の保護膜７２によって、ベース部３０の第２の主面Ｑ２からのシリコン原子の脱離、すなわち炭化が防止される。
【００７１】
図１６を参照して、第２の保護膜７２、ベース部３０、単結晶群１０、および第１の保護膜７１の積層体が、容器６０（図１５）から取り出される。次に、たとえば研削や研磨によって、第１の保護膜７１が除去される。また必要に応じて第２の保護膜７２が、たとえば研磨や研削によって除去される。
【００７２】
好ましくは、第２の保護膜７２はカーボンを主成分として含む材料から作られ、この材料は、レジストの炭化により得られる材料、炭化珪素の炭化により得られる材料、ダイヤモンドライクカーボン、およびカーボンの少なくともいずれかを含んでもよい。これにより、第２の保護膜７２は高温下でも安定な膜となるので、ベース部の第２の主面Ｑ２が炭化されることをより確実に防止することができる。
【００７３】
なお上記においては第１の保護膜７１および第２の保護膜７２の両方が設けられる場合について説明しているが、両保護膜のうち第２の保護膜７２のみが設けられてもよい。
【００７４】
また第２の保護膜７２が形成されない場合、炭化部７０が形成される際にベース部の第２の主面Ｑ２がある程度の深さだけ炭化され得るが、この炭化された部分は、炭化珪素基板の使用に際して支障がなければ残されてもよく、逆に支障がある場合は、たとえば研削や研磨によって除去され得る。
【００７５】
（実施の形態５）
本実施の形態の炭化珪素基板の構成は、実施の形態１のもの（図１および図２）とほぼ同様である。またその製造方法の前半は、実施の形態１の製造方法の前半（図７の構成を得る工程）と同様である。よって実施の形態１の要素と同一または対応する要素については、同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。以下に、本実施の形態の製造方法の後半について説明する。
【００７６】
図７を参照して、実施の形態１と同様に炭化工程が行われることで、炭化部７０が形成される。本実施の形態においては、さらに炭化を進行させる。
【００７７】
図１７を参照して、上記の工程によって、単結晶群１０は炭化部７０ａおよび炭化珪素部９０ａに区分される。炭化部７０ａは、第２の面Ｂ０から第１の面Ｆ０まで形成される。すなわち本実施の形態においては、突出部ＰＴ全体が炭化部７０ａとなる。
【００７８】
図１８を参照して、図中破線ＣＳに沿って、炭化部７０ａおよび炭化珪素部９０ａの間の界面ＩＥが剥離される。この剥離は、実施の形態１と同様に応力を加えることで生じさせることができる。この剥離の結果、炭化部７０ａ、すなわち突出部ＰＴが除去される。この後、必要に応じて９０ａの側面（界面ＩＥであった面）が切削、研削もしくは研磨されてもよい。以上により炭化珪素基板８０（図１および図２）が得られる。
【００７９】
なお破線ＣＳ（図１８）に沿う剥離の変わりに、破線ＣＵ（図１８）に沿う切断が行われても良い。この切断は、実施の形態２と同様方法で行なうことができる。切断後の炭化部７０ａの残部（図１８における破線ＣＵと界面ＩＥの間の部分）は、たとえば切削や研削や研磨によって除去される。
【００８０】
なお本実施の形態においても、第１の保護膜７１および第２の保護膜７２（図１５）の少なくともいずれかが用いられてもよい。また第１の保護膜７１に対して、ベース部３０と同様の平面形状が付与されてもよい。これにより炭化部７０ａ（図１７）の形成のための炭化が第２の面Ｂ０からだけでなく第１の面Ｆ０からも進行するので、炭化部７０ａをより効率よく形成することができる。
【００８１】
（実施の形態６）
本実施の形態においては、炭化珪素基板８０（図１および図２）を用いた半導体装置について説明する。炭化珪素基板８０は、前述した実施の形態１〜５のいずれかによって準備され得る。よって実施の形態１〜５の要素と同一または対応する要素については、同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００８２】
図１９を参照して、本実施の形態の半導体装置１００は、縦型ＤｉＭＯＳＦＥＴ(Double Implanted Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)であって、ベース部３０、単結晶１１ｐ、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、上部ソース電極１２７、ゲート電極１１０、およびドレイン電極１１２を有する。半導体装置１００の平面形状（図１９の上方向から見た形状）は、たとえば、２ｍｍ以上の長さの辺からなる長方形または正方形である。
【００８３】
ドレイン電極１１２はベース部３０上に設けられ、またバッファ層１２１は単結晶１１ｐ上に設けられている。この配置により、ゲート電極１１０によってキャリアの流れが制御される領域は、ベース部３０ではなく単結晶１１ｐの上に配置されている。
【００８４】
ベース部３０、単結晶１１ｐ、およびバッファ層１２１は、ｎ型の導電型を有する。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。またバッファ層１２１の厚さは、たとえば０．５μｍである。
【００８５】
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ＳｉＣ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。
【００８６】
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。複数のｐ領域１２３の間から露出する耐圧保持層１２２上には酸化膜１２６が形成されている。具体的には、酸化膜１２６は、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。
【００８７】
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。
【００８８】
なお上記においては単結晶１１ｐを含む半導体装置について説明しているが、この代わりに他の単結晶（図１における単結晶１２ｐ〜１８ｐおよび１９のいずれか１つ）を含む半導体装置も、炭化珪素基板８０を用いた半導体装置の製造方法によって同時に得られる。
【００８９】
次に半導体装置１００の製造方法について説明する。なお図２１〜図２５においては単結晶１１ｐの近傍における工程のみを示すが、単結晶１２ｐ〜１８ｐおよび１９の各々の近傍においても、同様の工程が行なわれる。
【００９０】
まず基板準備工程（ステップＳ１１０：図２０）にて、炭化珪素基板８０（図１および図２）が準備される。炭化珪素基板８０の導電型はｎ型とされる。
【００９１】
図２１を参照して、エピタキシャル層形成工程（ステップＳ１２０：図２０）により、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。
【００９２】
単結晶群１０ｐ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ＳｉＣ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。
【００９３】
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ＳｉＣ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。
【００９４】
図２２を参照して、注入工程（ステップＳ１３０：図２０）により、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。
【００９５】
まずｐ型の導電性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。
【００９６】
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。
【００９７】
図２３を参照して、ゲート絶縁膜形成工程（ステップＳ１４０：図２０）が行われる。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。
【００９８】
その後、窒素アニール工程（ステップＳ１５０）が行われる。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。
【００９９】
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。
【０１００】
図２４を参照して、電極形成工程（ステップＳ１６０：図２０）により、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。
【０１０１】
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、ソース電極１１１が形成される。
【０１０２】
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。
【０１０３】
図２５を参照して、ソース電極１１１上に上部ソース電極１２７が形成される。また、酸化膜１２６上にゲート電極１１０が形成される。また、炭化珪素基板８０の裏面上にドレイン電極１１２が形成される。
【０１０４】
次に、ダイシング工程（ステップＳ１７０：図２０）により、破線ＤＣに示すようにダイシングが行われる。これにより複数の半導体装置１００（図１９）が切り出される。
【０１０５】
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。また縦型ＤｉＭＯＳＦＥＴを例示したが、本発明の半導体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。
【０１０６】
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特許請求の範囲によって示され、特許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】
【０１０７】
ＰＴ 突出部、１０ 単結晶群、１１〜１９ 単結晶（炭化珪素層）、３０ ベース部、７０，７０ａ 炭化部、７１ 第１の保護膜、７２ 第２の保護膜、８０ 炭化珪素基板、９０，９０ａ 炭化珪素部、１００ 半導体装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する第１および第２の主面を有するベース部を準備する工程と、
互いに対向する第１の表面および第１の裏面を有する第１の炭化珪素層を準備する工程と、
互いに対向する第２の表面および第２の裏面を有する第２の炭化珪素層を準備する工程と、
前記第１および第２の裏面の各々と前記第１の主面とが対向するように、前記ベース部と前記第１および第２の炭化珪素層とを配置する工程とを備え、
前記配置する工程において、前記第１および第２の炭化珪素層の少なくともいずれかが平面視において前記第１の主面の外側へ部分的に突出することによって突出部が設けられ、さらに
前記配置する工程の後に、前記第１および第２の裏面の各々と前記第１の主面とが接合されるように前記ベース部と前記第１および第２の炭化珪素層とを加熱する工程を備え、
前記加熱する工程によって前記突出部の少なくとも一部が炭化されることで、前記第１および第２の炭化珪素層が、炭化珪素が炭化されることによって得られる材料からなる炭化部と、炭化珪素からなる炭化珪素部とに区分され、さらに
前記突出部を除去する工程を備え、
前記除去する工程は前記炭化部を加工する工程を含む、炭化珪素基板の製造方法。
【請求項２】
前記除去する工程は、前記突出部に応力を加える工程を含む、請求項１に記載の炭化珪素基板の製造方法。
【請求項３】
前記加工する工程は、前記応力によって前記炭化部を前記炭化珪素部との界面から剥離させることによって行われる、請求項２に記載の炭化珪素基板の製造方法。
【請求項４】
前記除去する工程は、前記剥離させる工程によって生じた亀裂を前記炭化珪素部内へ進展させる工程を含む、請求項３に記載の炭化珪素基板の製造方法。
【請求項５】
前記炭化部を加工する工程は、機械加工、レーザ加工、および放電加工の少なくともいずれかによって行なわれる、請求項１に記載の炭化珪素基板の製造方法。
【請求項６】
前記加熱する工程は、１８００℃以上２５００℃以下の温度を有する雰囲気に前記突出部をさらす工程を含む、請求項１〜５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７】
前記加熱する工程は、前記突出部を取り巻く雰囲気を排気する工程を含む、請求項１〜６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８】
前記加熱する工程の前に、前記第１および第２の表面の上に第１の保護膜を形成する工程をさらに備える、請求項１〜７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９】
前記第１の保護膜は、カーボンを主成分として含む第１の材料から作られている、請求項８に記載の炭化珪素基板の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の材料は、レジストの炭化により得られる材料、炭化珪素の炭化により得られる材料、ダイヤモンドライクカーボン、およびカーボンの少なくともいずれかを含む、請求項９に記載の炭化珪素基板の製造方法。
【請求項１１】
前記加熱する工程の前に、前記第２の主面の上に第２の保護膜を形成する工程をさらに備える、請求項１〜１０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１２】
前記第１および第２の炭化珪素層の各々は単結晶構造を有する、請求項１〜１１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１３】
前記ベース部は炭化珪素からなる、請求項１〜１２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１４】
前記加熱する工程は、前記ベース部の温度が炭化珪素の昇華温度となりかつ前記第１および第２の炭化珪素層の各々の温度が前記ベース部の温度よりも低くなるように行われる、請求項１３に記載の炭化珪素基板の製造方法。
【請求項１】
互いに対向する第１および第２の主面を有するベース部を準備する工程と、
互いに対向する第１の表面および第１の裏面を有する第１の炭化珪素層を準備する工程と、
互いに対向する第２の表面および第２の裏面を有する第２の炭化珪素層を準備する工程と、
前記第１および第２の裏面の各々と前記第１の主面とが対向するように、前記ベース部と前記第１および第２の炭化珪素層とを配置する工程とを備え、
前記配置する工程において、前記第１および第２の炭化珪素層の少なくともいずれかが平面視において前記第１の主面の外側へ部分的に突出することによって突出部が設けられ、さらに
前記配置する工程の後に、前記第１および第２の裏面の各々と前記第１の主面とが接合されるように前記ベース部と前記第１および第２の炭化珪素層とを加熱する工程を備え、
前記加熱する工程によって前記突出部の少なくとも一部が炭化されることで、前記第１および第２の炭化珪素層が、炭化珪素が炭化されることによって得られる材料からなる炭化部と、炭化珪素からなる炭化珪素部とに区分され、さらに
前記突出部を除去する工程を備え、
前記除去する工程は前記炭化部を加工する工程を含む、炭化珪素基板の製造方法。
【請求項２】
前記除去する工程は、前記突出部に応力を加える工程を含む、請求項１に記載の炭化珪素基板の製造方法。
【請求項３】
前記加工する工程は、前記応力によって前記炭化部を前記炭化珪素部との界面から剥離させることによって行われる、請求項２に記載の炭化珪素基板の製造方法。
【請求項４】
前記除去する工程は、前記剥離させる工程によって生じた亀裂を前記炭化珪素部内へ進展させる工程を含む、請求項３に記載の炭化珪素基板の製造方法。
【請求項５】
前記炭化部を加工する工程は、機械加工、レーザ加工、および放電加工の少なくともいずれかによって行なわれる、請求項１に記載の炭化珪素基板の製造方法。
【請求項６】
前記加熱する工程は、１８００℃以上２５００℃以下の温度を有する雰囲気に前記突出部をさらす工程を含む、請求項１〜５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７】
前記加熱する工程は、前記突出部を取り巻く雰囲気を排気する工程を含む、請求項１〜６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８】
前記加熱する工程の前に、前記第１および第２の表面の上に第１の保護膜を形成する工程をさらに備える、請求項１〜７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９】
前記第１の保護膜は、カーボンを主成分として含む第１の材料から作られている、請求項８に記載の炭化珪素基板の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の材料は、レジストの炭化により得られる材料、炭化珪素の炭化により得られる材料、ダイヤモンドライクカーボン、およびカーボンの少なくともいずれかを含む、請求項９に記載の炭化珪素基板の製造方法。
【請求項１１】
前記加熱する工程の前に、前記第２の主面の上に第２の保護膜を形成する工程をさらに備える、請求項１〜１０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１２】
前記第１および第２の炭化珪素層の各々は単結晶構造を有する、請求項１〜１１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１３】
前記ベース部は炭化珪素からなる、請求項１〜１２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１４】
前記加熱する工程は、前記ベース部の温度が炭化珪素の昇華温度となりかつ前記第１および第２の炭化珪素層の各々の温度が前記ベース部の温度よりも低くなるように行われる、請求項１３に記載の炭化珪素基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２０１１−２３６０６４（Ｐ２０１１−２３６０６４Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０６３３２（Ｐ２０１０−１０６３３２）
【出願日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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