【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于制造半导体结构的方法，所述半导体结构包括多晶碳化硅支撑衬底和单晶碳化硅有源层，本专利技术还涉及这种结构以及包括这种结构的电子设备，特别是用于电力应用或射频应用的电子设备。
技术介绍
1、碳化硅(sic)是微电子领域中的一种优势材料，特别是在制造用于电力应用的电子设备的衬底方面。
2、这些微电子设备包括单晶sic有源层，在单晶sic有源层中或单晶sic有源层上形成晶体管和其他适合实现所需功能的电子元件。
3、有源层布置在多晶sic支撑衬底上，所述多晶sic支撑衬底被掺杂以表现出良好的导电性。这是因为，在这些设备中，施加至晶体管和有源层其他电气元件的电流会朝向衬底背面(即与有源层相对的一面)穿过衬底。
4、通过smart cuttm工艺可以形成包括有源层和支撑衬底的半导体结构。根据该工艺，通过将原子实体注入单晶sic供体衬底中而形成界定有源层的弱化区，将供体衬底结合至多晶sic支撑衬底，然后将供体衬底沿弱化区分离，从而将有源层转移到支撑衬底上。分离可以通过机械作用、热处理或任何其他合适的方式进行，上述方式也可以任选地组合使用。
5、sic具有多种多型体，即不同的晶体结构。微电子领域中使用的主要多型体是具有立方结构的多型体3c，以及具有六方结构的多型体4h和6h。这些多型体在其晶胞参数、电子带图和热膨胀系数方面特别不同。
6、通常，多晶sic衬底以3c形式商购获得。这是因为这种多型体可以在相对较低的温度下(即通常小于或等于1400℃的温度下)在种子衬底(
7、另一方面，单晶sic衬底以工业可用尺寸商购获得，即直径通常为约150mm至200mm，具有4h或6h型的六方结构。
8、因此，4h型多晶sic有源层和多晶sic支撑衬底的组装包括形成具有以下两种不连续性的界面：晶体品质(单晶/多晶)方面的不连续性和晶体结构(六方/立方)方面的不连续性。
9、这两种不连续性能够导致一些影响结构性能品质的问题。
10、一方面，热膨胀系数的差异会导致结构在承受高热预算时发生变形。
11、在退火以增强结合界面时会将这种热预算施加至结构。这是因为已知的工艺无法实现供体衬底与支撑衬底的直接结合，而需要使用结合层，例如由掺杂硅制成的结合层。结合后通常会在约1700℃的温度下进行稳定化退火。
12、在电子设备的后续制造阶段中，例如在有源层上进行外延以形成电子设备的其他部分时，或在活化掺杂剂的热处理过程中，也会施加通常在1500℃至2000℃之间的高热预算。
13、由热膨胀系数的差异导致的变形会破坏结构的平整度，这不利于电子设备后续制造阶段的实施，并降低结合的机械强度。
14、另一方面，晶体品质的差异(这使得结合界面两侧的晶体颗粒不能对齐)会导致界面处导电性的损失。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的是设计一种用于制造半导体结构的方法，所述半导体结构包括在多晶sic支撑衬底上的单晶sic有源层，所述方法可以最大限度地减少与有源层和支撑衬底之间界面处的晶体品质差异和多型体差异相关的不利因素。
2、为此，本专利技术提供了一种用于制造半导体结构的方法，所述半导体结构包括多晶碳化硅(sic)支撑衬底和单晶碳化硅有源层，所述方法包括：
3、-形成支撑衬底，所述支撑衬底包括主要具有多型体3c的多晶sic的第一层和主要具有多型体4h和/或6h的多晶sic的第二层的叠加，
4、-将包括具有多型体4h或6h的单晶sic有源层的供体衬底结合至支撑衬底的具有多型体4h和/或6h的面，
5、-将有源层转移到支撑衬底上。
6、因此，在最终结构中，具有不同晶体品质的层之间的界面(仍然留在有源层和支撑衬底之间的结合界面处)和具有不同多型体的层之间的界面(埋在支撑衬底中，与结合界面隔开一定距离)被分隔开。
7、在本文中，术语“主要具有多型体3c”意指第一层中具有3c结构的颗粒的体积比例大于或等于60％，优选大于或等于70％，甚至大于或等于80％。同样，表述“主要具有多型体4h和/或6h”意指第二层中具有4h和/或6h结构的颗粒的体积比例大于或等于60％，优选大于或等于70％，并且更优选大于或等于80％。
8、在本文中，术语“第一”和“第二”表示支撑衬底的两个具有不同多型体的多晶sic层，但不会限定所述层的特定形成顺序。
9、因此，在某些实施方案中，第一层生长在种子衬底上，然后第二层生长在第一层上，使得支撑衬底直接呈现出用于结合供体衬底的主要具有多型体4h和/或6h的自由表面。
10、在其他实施方案中，第二层生长在种子衬底上，然后第一层生长在第二层上。在这种情况下，为了使供体衬底可以与支撑衬底的主要具有多型体4h和/或6h的面结合，需要除去种子衬底，以露出第二层的位于种子衬底一侧的面。
11、根据其他有利但任选的特征，在技术相关的情况下，以下可任选地结合：
12、-形成支撑衬底包括在种子衬底上生长第一层，然后在第一层上生长第二层；
13、-形成支撑衬底依次包括在种子衬底上生长第二层、在第二层上生长第一层，以及除去种子衬底从而露出第二层的用于结合供体衬底的面；
14、-种子衬底是主要具有多型体4h和/或6h的单晶或多晶sic衬底；
15、-第一层的生长厚度在1μm至20μm之间，第二层的生长厚度在80μm至350μm之间；
16、-第一层的生长厚度在80μm至200μm之间，第二层的生长厚度在150μm至270μm之间；
17、-通过化学气相沉积(cvd)进行第一层和第二层的生长；
18、-在1100℃至1500℃之间，优选1200℃至1400℃之间的温度下进行第一层的生长；
19、-在1500℃至2600℃之间，优选1700℃至1900℃之间或1800℃至2400℃之间，甚至2000℃至2250℃之间的温度下进行第二层的生长；
20、-该方法还包括在第一层和第二层的生长过程中引入掺杂剂；
21、-将供体衬底直接结合至支撑衬底的具有多型体4h和/或6h的面；
22、-将供体衬底通过结合层结合至支撑衬底的具有多型体4h和/或6h的面；
23、-结合层包含硅或钨；
24、-在结合之前，该方法包括将原子实体注入供体衬底中的阶段，以形成界定有源层的弱化区；在结合之后，该方法包括将供体衬底沿弱化区分离的阶段，以将有源层转移到支撑衬底上；
25、-在第一层的生长厚度在1μm至20μm之间的情况下，则在将有源层转移到支撑衬底上之后，除去第一层。
26、本专利技术的另一个主题涉及一种半导体结构，所述半导体结构从其背面到其正面依次包括：
27、-主要具有多型体本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.用于制造半导体结构的方法，所述半导体结构包括多晶碳化硅(SiC)支撑衬底(1)和单晶碳化硅有源层(2)，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，形成支撑衬底包括在种子衬底(10)上生长第一层(11)，然后在第一层(11)上生长第二层(12)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，形成支撑衬底依次包括在种子衬底(10)上生长第二层(12)、在第二层(12)上生长第一层(11)，以及除去种子衬底(10)从而露出第二层(12)的用于结合供体衬底的面。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，种子衬底(10)是主要具有多型体4H和/或6H的单晶或多晶SiC衬底。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，第一层(11)的生长厚度在1μm至20μm之间，第二层(12)的生长厚度在80μm至350μm之间。
6.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，第一层(11)的生长厚度在80μm至200μm之间，第二层(12)的生长厚度在150μm至270μm之间。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的方法，
8.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其中，在1100℃至1500℃之间，优选1200℃至1400℃之间的温度下进行第一层(11)的生长。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的方法，其中，在1500℃至2600℃之间，优选1700℃至1900℃之间或1800℃至2400℃之间，甚至2000℃至2250℃之间的温度下进行第二层(12)的生长。
10.根据权利要求2至9中任一项所述的方法，该方法还包括在第一层和第二层的生长过程中引入掺杂剂。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，将供体衬底(20)直接结合至支撑衬底的具有多型体4H和/或6H的面。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，将供体衬底(20)通过结合层(3)结合至支撑衬底的具有多型体4H和/或6H的面。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，结合层(3)包含硅或钨。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，在结合之前，所述方法还包括将原子实体注入供体衬底(20)中的阶段，以形成界定有源层(2)的弱化区(21)，以及在结合之后，所述方法还包括将供体衬底(20)沿弱化区(21)分离的阶段，以将有源层(2)转移到支撑衬底上。
15.根据权利要求1至14中任一项以及结合权利要求5所述的方法，在将有源层转移到支撑衬底上之后，所述方法还包括除去第一层(11)。
16.半导体结构，所述半导体结构从其背面到其正面依次包括：
17.根据权利要求16所述的结构，其中：
18.根据权利要求16所述的结构，其中：
19.电子设备，特别是用于电力应用或射频应用的电子设备，其包括根据权利要求16至18中任一项所述的结构和至少一个布置在有源层(2)中或有源层(2)上的电子元件，例如晶体管、二极管、电子电力元件和/或电子射频元件。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.用于制造半导体结构的方法，所述半导体结构包括多晶碳化硅(sic)支撑衬底(1)和单晶碳化硅有源层(2)，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，形成支撑衬底包括在种子衬底(10)上生长第一层(11)，然后在第一层(11)上生长第二层(12)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，形成支撑衬底依次包括在种子衬底(10)上生长第二层(12)、在第二层(12)上生长第一层(11)，以及除去种子衬底(10)从而露出第二层(12)的用于结合供体衬底的面。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，种子衬底(10)是主要具有多型体4h和/或6h的单晶或多晶sic衬底。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，第一层(11)的生长厚度在1μm至20μm之间，第二层(12)的生长厚度在80μm至350μm之间。
6.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，第一层(11)的生长厚度在80μm至200μm之间，第二层(12)的生长厚度在150μm至270μm之间。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的方法，其中，通过化学气相沉积(cvd)进行第一层和第二层的生长。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其中，在1100℃至1500℃之间，优选1200℃至1400℃之间的温度下进行第一层(11)的生长。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的方法，其中，在1500℃至2600℃之间，优选1700℃至1900℃之间或1800℃至2400℃之间，...
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