[发明专利]半导体基板结构体和功率半导体装置

说明书

本发明提供一种半导体基板结构体和功率半导体装置，该半导体基板结构体包括基板和接合到基板的外延生长层，其中基板和外延生长层通过室温接合或扩散接合而接合。

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求2018年5月31日提交的日本专利申请第2018-104672号和2018年5月31日提交的日本专利申请第2018-104673号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及半导体基板结构体和功率半导体装置。

背景技术

近年来，能够实现高耐压、大电流、低导通电阻、高效率、低功耗、高速切换等的碳化硅(SiC)半导体因其与Si半导体和GaAs半导体相比具有更宽的带隙能量和更高的电场耐压性能而受到关注。SiC由于其低功耗性能而可以减少二氧化碳气体(CO₂)的产生，因此它在环境保护方面也受到关注。

近年来，SiC装置已经应用于例如各种应用领域，例如空调、太阳能发电系统、汽车系统、火车/车辆系统等。

形成SiC晶片的方法包括，例如，通过使用化学气相沉积(CVD)方法的升华方法而在SiC单晶基板上形成SiC外延生长层的方法，以及通过升华方法将SiC单晶基板接合到SiC的CVD多晶基板上并通过CVD法在SiC单晶基板上形成SiC外延生长层的方法等。

[相关技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]JP6206786

[专利文献2]JP5628530

迄今为止，因为在基板上形成外延生长层，所以必须依次制造使用了SiC的半导体装置。

由于SiC外延生长层接替下面的SiC单晶基板的晶体结构，因此期望具有良好晶体质量的SiC单晶基板。因此，对于要外延生长的基板有所需的特性，例如接近的晶格常数和接近的热膨胀系数，并且需要高质量基板如单晶基板。

发明内容

本公开的一些实施方式提供了一种能够消除对材料的限制、实现成本降低并获得所需物理特性的半导体基板结构体，以及包括该半导体基板结构体的功率半导体装置。

同时，当单晶晶片和多孔支撑基板接合时，由于支撑基板表面中的凹陷和内部空腔的影响，难以获得用于支撑基板的平坦表面。因此，不能获得足够的接合强度。因此，设计了一种在单晶晶片和多孔支撑基板之间的界面处冷却和固定粘接剂或熔融材料并抛光粘接剂或熔融材料的方法。然而，在粘接剂分解的高温气氛下接合是困难的。采用不易形成稳定液相的材料作为熔融材料也是困难的。

进一步地，本公开的一些实施方式提供了即使在高温环境下也具有稳定的接合强度和高可靠性的半导体基板结构体，以及包括该半导体基板结构体的功率半导体装置。

根据本公开的一种实施方式，提供了一种半导体基板结构体，包括：基板；以及接合到基板的碳化硅外延生长层，其中基板和碳化硅外延生长层通过室温接合而接合。

根据本公开的另一种实施方式，提供了一种半导体基板结构体，包括：基板；以及接合到基板的碳化硅外延生长层，其中基板和碳化硅外延生长层通过扩散接合而接合。

根据本公开的又一种实施方式，提供了一种包括半导体基板结构体的功率半导体装置。

根据本公开的又一种实施方式，提供了一种半导体基板结构体，包括：基板；配置在基板上的表面粗糙度改善层；以及通过室温接合经由表面粗糙度改善层与基板粘合的单晶体。

根据本公开的又一种实施方式，提供一种半导体基板结构体，包括：基板，配置在基板上的表面粗糙度改善层，以及通过扩散接合经由表面粗糙度改善层与基板粘合的单晶体。