特開 2024-147519 低い抵抗率の多結晶ベース基板又はウエハ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024147519

(43)【公開日】2024-10-16

(54)【発明の名称】低い抵抗率の多結晶ベース基板又はウエハ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/205 20060101AFI20241008BHJP

   C30B 29/36 20060101ALI20241008BHJP

   C30B 25/18 20060101ALI20241008BHJP

【ＦＩ】

H01L21/205

C30B29/36 A

C30B25/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】29

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024055150

(22)【出願日】2024-03-29

(31)【優先権主張番号】2350379-0

(32)【優先日】2023-03-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】SE

(31)【優先権主張番号】18/614,485

(32)【優先日】2024-03-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】312014443

【氏名又は名称】エスティーマイクロエレクトロニクス インターナショナル エヌ．ブイ．

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100126480

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 睦

(72)【発明者】

【氏名】マグヌソン リンドグレン，ビョルン

(72)【発明者】

【氏名】リーバ，カルロ

(57)【要約】      （修正有）

【課題】低い抵抗率及び低い反りを有するシリコンカーバイドベース基板及びウエハを提供する。
【解決手段】多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層１０６又はベース基板及び多結晶ＳｉＣ層に接合されている単結晶ＳｉＣ層１１０を含むウエハ１００であって、ＳｉＣ層は、低い抵抗率の多結晶ＳｉＣ層であるように、２ｍｏｈｍ－ｃｍ（ミリオームセンチメートル）以下の抵抗率を有し、１ｍｍ（ミリメートル）以下の結晶粒径を有する結晶粒を有し、無柱状構造を有し、かつ、７５μｍ（マイクロメートル）以下の反りを有する。単結晶ＳｉＣ層は、接合層１０８によって多結晶ＳｉＣ層に結合され、多結晶ＳｉＣ層よりも薄い。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

デバイスであって、
２ｍｏｈｍ－ｃｍ（ミリオームセンチメートル）以下の抵抗率を有する多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハであって、２０オングストローム（Å）以下の粗さを有する第１の表面を含む、多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハと、
前記多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハの前記第１の表面に結合された単結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハと
を備える、デバイス。

【請求項2】

前記多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハの前記第１の表面上の接合層を更に備える、請求項１に記載のデバイス。

【請求項3】

前記単結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハは、前記多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハの前記表面上の前記接合層上にあり、かつ前記接合層によって前記多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハの前記第１の表面に結合されている、請求項２に記載のデバイス。

【請求項4】

前記多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハは、
多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層の前記第１の表面とは反対側の第２の表面と、
前記第２の表面から前記第１の表面まで延在する第１の寸法と、を含み、
前記単結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハは、
前記多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハの前記第１の表面に面する第３の表面と、
第３の表面から離れて面し、かつ前記第３の表面とは反対側にある第４の表面と、
前記第３の表面から前記第４の表面まで延在する第２の寸法であって、前記第２の寸法は、前記第１の寸法とは異なる、第２の寸法と、を含む、請求項３に記載のデバイス。

【請求項5】

前記第２の寸法は、前記第１の寸法未満である、請求項４に記載のデバイス。

【請求項6】

前記第１の寸法は、１０００μｍ（マイクロメートル）未満であり、
前記第２の寸法は、１μｍ（マイクロメートル）以下である、請求項５に記載のデバイス。

【請求項7】

前記単結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハは、前記多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハの前記第１の表面に直接かつ物理的に接合されている、請求項１に記載のデバイス。

【請求項8】

前記抵抗率は、１ｍｏｈｍ－ｃｍ（ミリオームセンチメートル）以下である、請求項１に記載のデバイス。

【請求項9】

前記多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハの反りは、７５－μｍ（マイクロメートル）未満である、請求項１に記載のデバイス。

【請求項10】

前記多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハの前記反りは、４５－μｍ（マイクロメートル）未満である、請求項８に記載のデバイス。

【請求項11】

前記多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハは、無柱状構造を有する、請求項１に記載のデバイス。

【請求項12】

前記多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハは、１ｍｍ（ミリメートル）以下である結晶粒を含む、請求項１に記載のデバイス。

【請求項13】

基板を備えるデバイスであって、前記基板は、
多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層であって、
第１の表面と、
前記第１の表面とは反対側の第２の表面と、
前記第１の表面から前記第２の表面まで延在する第１の寸法と、
２ｍｏｈｍ－ｃｍ（ミリオームセンチメートル）以下の抵抗率と、を含む、多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層と、
前記多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層の前記第２の表面に結合された単結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層であって、
前記多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層の前記第２の表面上の第３の表面と、
前記第３の表面とは反対側の第４の表面と、
前記第３の表面から前記第４の表面まで延在する第２の寸法と、を含む、単結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層と
を含み、前記単結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層の前記第３の表面は、接合層上にあり、かつ前記多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層の前記第１の表面に向かって面しており、前記第２の寸法は、前記第１の寸法未満である、デバイス。

【請求項14】

前記多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層は、１ｍｍ（ミリメートル）以下である結晶粒を含む、請求項１３に記載のデバイス。

【請求項15】

前記多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層は、無柱状構造を有する、請求項１３に記載のデバイス。

【請求項16】

多結晶シリコンカーバイド基板を備えるデバイスであって、
前記多結晶シリコンカーバイド基板は、
第１の表面と、
前記第１の表面とは反対側の第２の表面と、
前記第１の表面から前記第２の表面まで延在する厚さであって、前記厚さは、１５０μｍ（マイクロメートル）以上である、厚さと、
２ｍｏｈｍ－ｃｍ（ミリオームセンチメートル）以下の抵抗率と、
７５μｍ未満の反りと、を含む、デバイス。

【請求項17】

前記抵抗率は、１ｍｏｈｍ－ｃｍ（ミリオームセンチメートル）以下である、請求項１６に記載のデバイス。

【請求項18】

前記多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）基板は、１ｍｍ（ミリメートル）以下である結晶粒を含み、かつ無柱状構造を有する、請求項１６に記載のデバイス。

【請求項19】

前記反りは、７５μｍ（マイクロメートル）以下である、請求項１６に記載のデバイス。

【請求項20】

前記厚さは、以下の１５０～１０００μｍ（マイクロメートル）の範囲である、１５０μｍ（マイクロメートル）に等しい、及び１０００μｍ（マイクロメートル）に等しい、のうちの少なくとも１つである、請求項１６に記載のデバイス。

【請求項21】

２ｍｏｈｍ－ｃｍ（ミリオームセンチメートル）以下の抵抗率を有する多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）基板を形成することと、
単結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）基板を形成することと、
前記単結晶ＳｉＣ基板を前記多結晶ＳｉＣ基板に結合することと、
を含む、方法。

【請求項22】

前記単結晶ＳｉＣ基板から前記単結晶ＳｉＣ基板の第１の部分を除去して、前記多結晶ＳｉＣ基板に結合された前記単結晶ＳｉＣ基板の第２の部分を残すことを更に含む、請求項２１に記載の方法。

【請求項23】

前記単結晶ＳｉＣ基板の前記第２の部分は、０．３～２マイクロメートル（μｍ）の範囲内、０．３マイクロメートル（μｍ）に等しい、又は２マイクロメートル（μｍ）に等しい厚さを有する、請求項２２に記載の方法。

【請求項24】

前記多結晶ＳｉＣ基板は、ケイ素含有ガスを導入することによって、化学気相堆積（ＣＶＤ）ツールのＣＶＤチャンバ内のキャリア上に形成される、請求項２１に記載の方法。

【請求項25】

前記多結晶ＳｉＣ基板は、炭素ガス及び窒素ガスを導入することによって、前記ＣＶＤツールの前記ＣＶＤチャンバ内の前記キャリア上に形成される、請求項２４に記載の方法。

【請求項26】

前記多結晶ＳｉＣ基板は、ドープされた粉末を焼結ツールの容器内に導入することと、前記焼結ツールを用いて前記容器内の前記ドープされた粉末を焼結することと、によって形成される、請求項２１に記載の方法。

【請求項27】

前記ドープされた粉末を焼結することは、前記ドープされた粉末を摂氏２０００度（Ｃ）以上の温度に晒すことを含む、請求項２６に記載の方法。

【請求項28】

前記多結晶ＳｉＣ基板は、昇華プロセスを用いて形成される、請求項２１に記載の方法。

【請求項29】

前記単結晶ＳｉＣ基板を前記多結晶ＳｉＣ基板に結合することは、前記単結晶ＳｉＣ基板の第１の表面を前記多結晶ＳｉＣ基板の第２の表面に直接かつ物理的に結合することを更に含む、請求項２１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、低い抵抗率及び低い反りを有するシリコンカーバイドベース基板及びウエハに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体産業は、特に電子デバイス又はコンポーネント（例えば、ダイオード、トランジスタ、若しくは他の同様の電力用途）の製造のために、シリコンカーバイド（silicon carbide、ＳｉＣ）にかなりの関心を示している。

【0003】

シリコンカーバイドベースの電子デバイスの開発及び製造は、シリコンカーバイドウエハを形成することからの電気的及び機械的特性などの要因によって制限される。多くの製造されたシリコンカーバイドウエハは、最終製品にとって有益である抵抗率よりも高い抵抗率を有する。別の問題は、ウエハの製造から生じる反りの量である。抵抗率が高いほど、電気信号がシリコンカーバイドウエハを通って移動する能力を制限する。反りの量が高くなると、最終的な電子デバイスを製造する際に、研磨プロセスなどからの欠陥をもたらすか、又は処理及び製造中の、亀裂若しくは破損したウエハ若しくは基板の数の増加をもたらす。

【0004】

これらの多結晶ＳｉＣウエハは、単結晶ウエハを多結晶ＳｉＣウエハ上に接合する方法によって製造され得る。例えば、多結晶ＳｉＣウエハ及び単結晶ＳｉＣウエハが直接接合によってともに接合及び一体化されるウエハ製造方法が存在する。パワーデバイスにおいて、これらの結晶欠陥、高い抵抗率、及び高い反りは、これらの要因がパワーデバイスの機能を制限し、その結果、パワーデバイスが、選択された許容範囲外で機能するため、問題となり得る。そのような状況では、これらのデバイスは、処分（例えば、廃棄）され得、このことは、歩留まりの減少に起因して製造コストを増加させる。

【発明の概要】

【0005】

低い抵抗率を有する多結晶ＳｉＣウエハは、その多結晶ＳｉＣウエハが存在する電子機器の機能に有益である。本開示は、低い抵抗率及び低い反りを有する多結晶シリコンカーバイドウエハ又は基板を含むウエハの少なくとも１つの実施形態を提供することを対象とする。ウエハから作製される電子デバイス又はコンポーネントは、使用時に更に最適化され、結晶欠陥がより少ないか、又は全くない。本開示の実施形態に基づいて形成されるウエハは、既存のＳｉＣウエハと比較して、低い又は非常に低い抵抗率を有する。

【0006】

少なくとも１つの実施形態は、２ｍｏｈｍ－ｃｍ（ミリオームセンチメートル）以下の抵抗率、及び７５μｍ（マイクロメートル）以下の反りを有する多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハ又は基板を含むウエハを含む。いくつかの実施形態では、ウエハは、多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハと、単結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハとの間に接合領域を含み得、単結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハは、その接合領域によって多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハに結合される。多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハの低い抵抗率（例えば、２ｍｏｈｍ－ｃｍ）は、電気信号が多結晶ＳｉＣウエハを通過するときの「オン」抵抗（Ｒ_ｏｎ）を低減して、ウエハ又はウエハの一部分を含むパワーデバイスの全体的な信号輸送機能及び効率を改善する。多結晶ＳｉＣウエハの低い反り（例えば、７５μｍ以下）は、接合層内の機械的又は電気的欠陥の可能性を低減し、又はそれらを防止する。多結晶ＳｉＣウエハの低い反りはまた、接合層、単結晶シリコンカーバイド層、及び多結晶シリコンカーバイド層の間の機械的又は電気的欠陥の可能性も低減し、又はそれらも防止する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

実施形態をより良く理解するために、ここで、例として添付図面を参照する。図面において、同一の参照番号は、文脈が特段示す場合を除き、同じ又は類似の要素又は動作を識別する。図面中の要素のサイズ及び相対的割合は、必ずしも縮尺通りには描画されていない。例えば、これらの要素のうちのいくつかは、図面の読みやすさを改善するために、拡大及び配置され得る。

【図1】本開示のウエハの実施形態の斜視側面図に関する。

【図2】本開示のウエハの代替的な実施形態の斜視側面図に関する。

【図3】図１に示されるようなウエハの実施形態において利用されるか、又は図２に示されるようなウエハの代替的な実施形態内で利用される、多結晶層又は多結晶基板の実施形態の斜視側面図に関する。

【図4】本開示のウエハの実施形態の図１に示されるような断面４－４の強調された拡大図である。

【図5A】図１に示されるような本開示のウエハの実施形態を製造する方法のフローチャートである。

【図5B】図３に示されるような多結晶基板の実施形態を製造する方法の実施形態のフローチャートである。

【図5C】図３に示されるような多結晶基板の実施形態を製造する方法の代替的な実施形態のフローチャートである。

【図5D】図３に示されるような多結晶基板の実施形態を製造する方法の別の代替的な実施形態のフローチャートである。

【図6A】図１に示されるようなウエハの実施形態を製造するための、図５Ａに示されるような製造方法の実施形態のステップのうちの少なくともいくつかの側面図である。

【図6B】図１に示されるようなウエハの実施形態を製造するための、図５Ａに示されるような製造方法の実施形態のステップのうちの少なくともいくつかの側面図である。

【図6C】図１に示されるようなウエハの実施形態を製造するための、図５Ａに示されるような製造方法の実施形態のステップのうちの少なくともいくつかの側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下の説明では、デバイス、方法、及び物品の様々な実施形態の完全な理解を提供するために、特定の詳細が記述される。しかしながら、当業者は、他の実施形態がこれらの詳細なしに実践され得ることを理解するであろう。他の例では、例えば、シリコンカーバイド基板又は層（例えば、多結晶シリコンカーバイド、単結晶シリコンカーバイド等）、半導体製造プロセス等に関連する既知の構造及び方法は、実施形態の説明を不必要に不明瞭にすることを避けるために、いくつかの図において、詳細に示されていないか、又は説明されていない。

【0009】

文脈が特段必要とする場合を除き、以下の明細書及び特許請求の範囲全体を通じて、「含む（comprise）」という単語、並びに「含んでいる（comprising）」及び「含む（comprises）」などのそのバリエーションは、オープンで包括的な意味で、すなわち、「含むが、限定されない」として解釈されるべきである。

【0010】

この明細書全体にわたる「１つの実施形態（one embodiment」又は「一実施形態（an embodiment）」への参照は、その実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、又は特性が少なくとも１つの実施形態の中に含まれることを意味する。したがって、この明細書全体にわたる様々な場所における「１つの実施形態では（in one embodiment）」又は「一実施形態では（in an embodiment）」という句の出現は、必ずしも同じ実施形態又は全ての実施形態を指しているとは限らない。更に、特定の特徴、構造、又は特性は、更なる実施形態を得るために、１つ以上の実施形態において任意の好適な方法で組み合わされ得る。

【0011】

各題目は、便宜のみのために提供されており、この開示又は特許請求の範囲の範囲又は意味を解釈するものではない。

【0012】

図面中の要素のサイズ及び相対位置は、必ずしも縮尺通りには描画されていない。例えば、様々な要素の形状及び角度は、縮尺通りには描画されない場合があり、これらの要素のうちのいくつかは、図面の読みやすさを改善するために、拡大及び配置され得る。

【0013】

「横方向（transverse）」の使用は、表面、側壁、又は類似若しくは同様の構造若しくは特徴が、別のそれぞれの表面、側壁、又は類似若しくは同様のそれぞれの構造若しくは特徴に対してある角度にあることを意味する。例えば、第１の表面が第１の側壁に対して横方向である場合、第１の表面は、２５度、３５度、４５度、７５度、９０度、１２０度などに等しい角度にあり得る。

【0014】

一般に、多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）の基板、ウエハ、又は層が、様々な電子デバイス及びコンポーネント（例えば、半導体チップ、半導体パッケージ、半導体トランジスタ等）内で利用されている。これらの多結晶ＳｉＣの基板、ウエハ、又は層は、多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）基板を通って又はそれに沿って通過する電気経路に沿って存在する抵抗をもたらす抵抗率を有する。この抵抗は、電気信号が電気経路を通って又はそれに沿って通過するときに、その電気信号を妨げるものであり、オン抵抗（Ｒ_ｏｎ）として知られる。この多結晶ＳｉＣ基板のオン抵抗（Ｒ_ｏｎ）は、多結晶ＳｉＣ基板から作製される電子デバイスの効率又は電気的特性を制限する。例えば、オン抵抗（Ｒ_ｏｎ）が高い場合、電気信号は、多結晶ＳｉＣ基板を完全に通過してその送り先に到達するのを妨げられ得、電子デバイス又はコンポーネント内に機能的エラーをもたらす。多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）の基板、ウエハ、又は層に伴う少なくともこのオン抵抗（Ｒ_ｏｎ）問題の観点から、本開示は、現行の多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）基板の抵抗率よりも低い抵抗率を有する多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）の基板、ウエハ、又は層を提供することを対象とする。例えば、これらのそれぞれの産業内で既に利用されている多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）の基板、ウエハ、又は層は、２ｍｏｈｍ－ｃｍ（ミリオームセンチメートル）～１０ｍｏｈｍ－ｃｍ（ミリオームセンチメートル）の範囲内にある抵抗率を有し得る。

【0015】

低い抵抗率を有する多結晶ＳｉＣウエハは、多結晶ＳｉＣウエハが存在する電子機器の機能に有益である。本開示は、低い抵抗率及び低い反りを有する多結晶シリコンカーバイドウエハ又は基板を含むウエハの少なくとも１つの実施形態を提供することを対象とする。ウエハから作製される電子デバイス又はコンポーネントは、使用時に更に最適化され、結晶欠陥がより少ないか、又は全くない。本開示の実施形態に従って形成されるウエハは、既存のＳｉＣウエハと比較して、低い又は非常に低い抵抗率を有する。本開示のウエハの少なくとも１つの実施形態における低い量の反りは、最終的な電子デバイスを製造する際の、研磨プロセスなどからの欠陥の可能性を防止若しくは低減するか、又は処理及び製造中の、亀裂若しくは破損したウエハ若しくは基板の数の減少をもたらす。

【0016】

本開示のデバイスの少なくとも１つの実施形態は、以下のように要約される。デバイスは、２ｍｏｈｍ－ｃｍ（ミリオームセンチメートル）以下の抵抗率を有する多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハを含む。多結晶シリコンカーバイドウエハは、２０オングストローム（Å）以下の粗さを有する第１の表面を含む。単結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハは、多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハの第１の表面に結合される。

【0017】

本開示のデバイスの少なくとも１つの実施形態は、以下のように要約される。デバイスは、多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層を有する基板を含む。多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層は、第１の表面と、第１の表面とは反対側の第２の表面と、第１の表面から第２の表面まで延在する第１の寸法と、２ｍｏｈｍ－ｃｍ（ミリオームセンチメートル）以下の抵抗率と、を含む。単結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層は、多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層の第２の表面に結合される。単結晶シリコンカーバイド層は、多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層の第２の表面上の第３の表面と、第３の表面とは反対側の第４の表面と、第３の表面から第４の表面まで延在する第２の寸法と、を含み、単結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層の第３の表面は、接合層上にあり、かつ多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層の第１の表面に向かって面する。第２の寸法は、第１の寸法未満である。

【0018】

デバイスの少なくとも１つの実施形態は、以下のように要約される。デバイスは、多結晶シリコンカーバイド基板を含む。多結晶シリコンカーバイド基板は、第１の表面と、第１の表面とは反対側の第２の表面と、第１の表面から第２の表面まで延在する厚さであって、１５０μｍ（マイクロメートル）以上である、厚さと、２ｍｏｈｍ－ｃｍ（ミリオームセンチメートル）以下の抵抗率と、７５μｍ未満の反りと、を含む。

【0019】

本開示の方法の少なくとも１つの実施形態は、以下のように要約される。方法は、２ｍｏｈｍ－ｃｍ（ミリオームセンチメートル）以下の抵抗率を有する多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）基板を形成することと、単結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）基板を形成することと、単結晶ＳｉＣ基板を多結晶ＳｉＣ基板に結合することと、を含む。

【0020】

図１は、本開示のウエハ１００の一実施形態の側面図である。ウエハ１００は、第１の側面１０２、及び第１の側面１０２とは反対側の第２の側面１０４を含む。ウエハ１００は、多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層１０６、接合領域１０８、及び接合領域１０８において多結晶シリコンカーバイド層１０６に接合されている単結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層１１０を更に含む。多結晶シリコンカーバイド層１０６は、多結晶シリコンカーバイド基板、多結晶シリコンカーバイドウエハ、多結晶シリコンカーバイド層と称され得るか、又は何らかの他の好適な方法で称され得る。単結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層１１０は、単結晶シリコンカーバイド基板、単結晶シリコンカーバイドウエハ、単結晶シリコンカーバイド層と称され得るか、又は何らかの他の好適な方法で称され得る。多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層１０６は、本開示内の本明細書において多結晶層１０６と称され得、単結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層１１０は、本開示内の本明細書において単結晶層１１０と称され得る。少なくとも１つの実施形態では、単結晶層１１０は、３．２６ｇ／ｃｍ^３に等しい密度を有する。少なくとも１つの実施形態では、多結晶層１０６は、３．２ｇ／ｃｍ^３～３．３ｇ／ｃｍ^３の範囲内の密度を有するか、又はこの範囲の上端及び下端に等しい。少なくとも１つの実施形態では、多結晶層１０６は、３．２５ｇ／ｃｍ^３～３．３ｇ／ｃｍ^３の範囲内の密度を有するか、又はこの範囲の上端及び下端に等しい。

【0021】

多結晶層１０６は、低い抵抗率、例えば、２ｍｏｈｍ－ｃｍ（ミリオームセンチメートル）以下の抵抗率、又は１ｍｏｈｍ－ｃｍ（ミリオームセンチメートル）以下の抵抗率を有する。この多結晶層１０６の低い抵抗率は、電気信号（例えば、電子）が多結晶層１０６によって妨げられることなく多結晶層１０６を通過することを可能にし、その結果、電気信号は、多結晶層１０６を通ってより速く移動し得、多結晶層１０６が高い抵抗率を有するときよりも高い強度でその送り先に到達し得る。言い替えると、多結晶１０６のオン抵抗（Ｒ_ｏｎ）が低い（すなわち、低い抵抗率である）ときに、電気信号は、電子デバイス（例えば、半導体パッケージ、半導体チップ、又は多結晶層１０６が存在し得る他のいくつかの類似又は同様の電子デバイス）内のその送り先に移動するときに、多結晶層１０６によって妨げられることなく、多結晶層１０６をより容易かつ効率的に通過することになる。

【0022】

多結晶層１０６は、第１の表面１１２、及びその第１の表面１１２とは反対側の第２の表面１１４を含む。多結晶層１０６の第１の表面１１２は、ウエハ１００の第１の側面１０４にある。単結晶層１１０は、第３の表面１１６、及びその第３の表面１１６とは反対側の第４の表面１１８を含む。単結晶層１１０の第４の表面１１８は、ウエハ１００の第２の側面１０６にある。

【0023】

多結晶層１０６は、第１の厚さＴ１を有し、これは、第１の寸法と称され得る。第１の厚さＴ１は、多結晶層１０６の第１の表面１１２から多結晶層１０６の第２の表面１１４まで延在する。いくつかの実施形態では、第１の厚さＴ１は、範囲１５０～１５００マイクロメートル（μｍ）内であるか、又はこの範囲の上端及び下端に等しくあり得る（例えば、第１の厚さＴ１は、１５０マイクロメートル（μｍ）に等しくあり得るか、又は１０００マイクロメートル（μｍ）に等しくあり得る）。いくつかの実施形態では、第１の厚さは、１ミリメートル（ｍｍ）以下であり得る。

【0024】

単結晶層１１０は、第２の厚さＴ２を有し、これは、第２の寸法と称され得る。第２の厚さＴ２は、単結晶層１１０の第３の表面１１６から単結晶層１１０の第４の表面１１８まで延在する。単結晶層１１０の第２の厚さＴ２は、多結晶層１０６の第１の厚さＴ１未満であり得る。単結晶層１１０の第２の厚さＴ２は、範囲０．３～２マイクロメートル（μｍ）内であるか、又はこの範囲の上端及び下端に等しくあり得る（例えば、第２の厚さＴ２は、０．３マイクロメートル（μｍ）に等しくあり得るか、又は２マイクロメートル（μｍ）に等しくあり得る）。いくつかの実施形態では、第２の厚さは、範囲０．３～１マイクロメートル（μｍ）内であるか、又はこの範囲の上端及び下端に等しくあり得る（例えば、第２の厚さＴ２は、０．３マイクロメートル（μｍ）に等しくあり得るか、又は１マイクロメートル（μｍ）に等しくあり得る）。いくつかの実施形態では、単結晶層１１０の第２の厚さＴ２は、０．５マイクロメートル（μｍ）に等しくあり得る。いくつかの実施形態では、第２の厚さＴ２は、２０～２００マイクロメートル（μｍ）以下であるか、又はこの範囲の上端及び下端に等しくあり得る（例えば、第２の厚さＴ２は、２０マイクロメートル（μｍ）に等しくあり得るか、又は２００マイクロメートル（μｍ）に等しくあり得る）。いくつかの実施形態では、第２の厚さＴ２は、１２０マイクロメートル（μｍ）に等しくあり得る。

【0025】

いくつかの実施形態では、第１の厚さＴ１及び第２の厚さＴ２の合計は、２００マイクロメートル（μｍ）～１５００マイクロメートル（μｍ）の範囲内であり得るか、又はこの範囲の上端及び下端に等しくあり得る。例えば、いくつかの実施形態では、第１の厚さＴ１及び第２の厚さＴ２の合計は、２００マイクロメートル（μｍ）に等しくあり得、１５００マイクロメートル（μｍ）に等しくあり得るか、又は２００～１５００マイクロメートル（μｍ）のいくつかの他の厚さに等しくあり得る。いくつかの実施形態では、第１の厚さＴ１及び第２の厚さＴ２の合計は、２５０マイクロメートル（μｍ）に等しくあり得、５００マイクロメートル（μｍ）に等しくあり得るか、又は２５０マイクロメートル（μｍ）～５００マイクロメートル（μｍ）のいくつかの他の厚さに等しくあり得る。いくつかの実施形態では、第１の厚さＴ１及び第２の厚さＴ２の合計は、７００マイクロメートル（μｍ）に等しくあり得、８００マイクロメートル（μｍ）に等しくあり得るか、又は７００マイクロメートル（μｍ）～８００マイクロメートル（μｍ）のいくつかの他の厚さに等しくあり得る。

【0026】

少なくとも１つの実施形態では、単結晶層１１０は、２５ｍｏｈｍ－ｃｍ未満若しくは好ましくは１８ｍｏｈｍ－ｃｍ、又は範囲１５～２０ｍｏｈｏｍ－ｃｍ内若しくはこの範囲の上端及び下端に等しい、抵抗率を有し得る。少なくとも１つの実施形態では、多結晶層１０６は、３％以下のボイド密度を有する。図１に示されるように、ウエハ１００の実施形態では、接合領域１０８は、多結晶層１０６の第１の表面１１２と、単結晶層１１０の第２の表面１１４との間に存在し、接合領域１０８は、多結晶層１０６の第２の表面１１４が単結晶層１１０に直接かつ物理的に接合される場所である。いくつかの実施形態では、単結晶層１１０は、表面活性化接合（surface activated bonding、ＳＡＢ）技術を利用することによって、多結晶層１０６に直接かつ物理的に接合される。例えば、表面活性化接合技術では、多結晶層１０６の第２の表面１１４、及び単結晶層１１６の第３の表面は、超高真空内で、アルゴン（Ａｒ）イオン又は中性原子（例えば、アルゴン（Ａｒ）であり得るか、中性原子であり得るか、又は好適であり得るいくつかの他の類似若しくは同様のタイプの粒子若しくは原子であり得る粒子ビーム）によって射突されて、多結晶層１０６の第２の表面１１４、及び単結晶層１１０の第３の表面１１６を洗浄及び活性化し得る。多結晶層１０６の第２の表面１１４、及び単結晶層１１０の第３の表面１１６が洗浄及び活性化された後、多結晶層１０６の第２の表面１１４、及び単結晶層１１０の第３の表面１１６は、多結晶層１０６の第２の表面１１４を単結晶１０６の第３の表面１１６と接触させることによって、自然に接合される。多結晶層１０６の第２の表面１１４と、単結晶層１１０の第３の表面１１４とのこの接触は、熱処理なしで行われ得る。

【0027】

ウエハ１００は、多結晶層１０６の少なくとも１つの第１の側壁１２０ａ、及び単結晶層１１０の少なくとも１つの第２の側壁１２０ｂがそれぞれ同一平面上にあり、かつ互いに面一となる少なくとも１つの側壁１２０（例えば図１に示されるような実施形態における円形の）を更に含む。言い替えると、少なくとも１つの側壁１２０は、それぞれ、多結晶層１０６、接合層１０８、及び単結晶層１１０のそれぞれの側壁を含み、かつそれらによって画定される。接合層１０８は、多結晶層１０６の側壁１２０ａ、及び単結晶層１１０の側壁１２０ｂと同一平面上にある側壁１２０ｃを含む。

【0028】

本明細書で以前に考察されたように、多結晶層１０６は、低い抵抗率、例えば、２ｍｏｈｍ－ｃｍ（ミリオームセンチメートル）以下の抵抗率、又は１ｍｏｈｍ－ｃｍ（ミリオームセンチメートル）以下の抵抗率を有する。この多結晶層１０６の低い抵抗率は、電気信号（例えば、電子）が多結晶層１０６によって妨げられることなく多結晶層１０６が通過することを可能にし、その結果、電気信号は、多結晶層１０６を通ってより速く移動し得、多結晶層１０６が高い抵抗率を有するときよりも高い強度でその送り先に到達し得る。言い替えると、多結晶１０６のオン抵抗（Ｒ_ｏｎ）が低い（すなわち、低い抵抗率である）ときに、電気信号は、電子デバイス（例えば、半導体パッケージ、半導体チップ、又は多結晶層１０６が存在し得る他のいくつかの類似又は同様の電子デバイス）内のその送り先に移動するときに、多結晶層１０６によって妨げられることなく、多結晶層１０６をより容易かつ効率的に通過することになる。

【0029】

図１には示されていないが、ウエハ１００のいくつかの代替的な実施形態では、酸化ケイ素（例えば、ＳｉＯ_２）層は、接合領域１０８に存在し得、その結果、その酸化ケイ素層は、多結晶層１０６と単結晶層１１０との間にある。

【0030】

ウエハ１００は、ウエハ１００の周辺縁端部に沿って対点から延在する直径Ｄ１を有する。直径Ｄ１は、１５０～３００ミリメートル（ｍｍ）の範囲内にあってもよく、この範囲の上端及び下端に等しくてもよい。例えば、直径Ｄ１は、１５０ｍｍに等しくてもよく、２００ｍｍに等しくてもよく、３００ｍｍに等しくてもよい。

【0031】

ウエハ１００の実施形態は、いくらかの反りを有し得、これは、ウエハ１００の実施形態内のいくらかの曲がり又は反りであり得、多結晶層１０６の第２の表面１１４がわずかに湾曲するか、又はわずかな曲率を有することをもたらし得る。しかしながら、いくらかの反りがウエハ１００に存在し得るが、ウエハ１００の反りは、７５マイクロメートル（μｍ）以下であるか、又は４５マイクロメートル（μｍ）以下であり得る。反りは、ウエハの第２の表面１１４を横切る方向におけるウエハの中心点から、ウエハの縁端部又は縁端部付近の点までの距離として測定され得る。反りは、ウエハ１００の水平の平坦度に関するものであり、それぞれ、１１２、１１４、１１６、１１８のそれぞれの表面において、かつそれらに沿って容易に見られ得る。

【0032】

多結晶層１０６の第２の表面１１４は、２０オングストローム（Å）以下の粗さを有し得る。いくつかの実施形態では、多結晶層１０６の第２の表面１１４は、１～５オングストローム（Å）の範囲の粗さを有し得、この範囲の下端及び上端に等しくあり得る（例えば、粗さは、１オングストローム（Å）に等しくあり得るか、又は５オングストローム（Å）に等しくあり得る）。第２の表面１１４のこの粗さは、第２の表面１１４を研磨することによって得られ得る。

【0033】

単結晶層１１０の第３の表面１１６は、２０オングストローム（Å）以下の粗さを有し得る。いくつかの実施形態では、単結晶層１１０の第３の表面１１６は、１～５オングストローム（Å）の範囲の粗さを有し得、この範囲の下端及び上端に等しくあり得る（例えば、粗さは、１オングストローム（Å）に等しくあり得るか、又は５オングストローム（Å）に等しくあり得る）。第３の表面１１６のこの粗さは、第３の表面１１６を研磨することによって得られ得る。

【0034】

単結晶層１１０の第４の表面１１８は、２０オングストローム（Å）以下の粗さを有し得る。いくつかの実施形態では、単結晶層１１０の第４の表面１１８は、１～５オングストローム（Å）の範囲の粗さを有し得、この範囲の下端及び上端に等しくあり得る（例えば、粗さは、１オングストローム（Å）に等しくあり得るか、又は５オングストローム（Å）に等しくあり得る）。この第４の表面１１８の粗さは、第４の表面１１６を研磨又は平面化することによって得られ得る。いくつかの実施形態では、多結晶層１０６の第１の表面１０４における粗さは、多結晶層１０６の第２の表面１１４の粗さ以上であり得る。第１の表面１０４のこの粗さは、第１の表面１０４を研磨又は平面化することによって得られ得る。

【0035】

ウエハ１００、又はそれぞれのウエハの一部分は、ウエハ１００を利用して形成された半導体パッケージ内に存在し得る。例えば、ウエハ１００は、ウエハ１００、又はウエハ１００の一部分を含む垂直デバイスを形成するために利用され得る。例えば、追加の層は、単結晶層１１０上に形成され得る。

【0036】

図２は、ウエハ２００の代替的な実施形態の斜視側面図に関するものであり、図１に示されるようなウエハ１００の実施形態と同じ又は類似の特徴のうちのいくつかを有する。ウエハ１００に対するウエハ２００の同じ又は類似の特徴は、同じ又は類似の参照数字を有する。したがって、図２に示されるようなウエハ２００の代替的な実施形態についての以下の考察は、図１に示されるようなウエハ１００の実施形態と比較して、異なる又は追加の特徴又は詳細に焦点を当てるであろう。

【0037】

多結晶層１０６の第２の表面１１４が単結晶層１１０の第３の表面１１６に直接かつ物理的に接合されている、図１に示されるようなウエハ１００の実施形態とは異なり、図２に示されるようなウエハ２００の実施形態では、接合層２０２が、接合領域１０８に存在し、かつ多結晶層１０６を単結晶層１１０にともに結合する。例えば、本明細書において以前に考察されたような表面活性化接合（ＳＡＢ）技術が行われる前に、第１の導電層が、多結晶層１０６の第２の表面１１４上に形成され得、第２の導電層が、単結晶層１１０の第３の表面１１６上に形成され得る。第１の導電層及び第２の導電層は、ＳＡＢ技術を利用してともに接合されるのに好適である、同じ又は異なる導電性材料で作製され得る。いくつかの実施形態では、第１の導電層及び第２の導電層は、それぞれ、スパッタリング技術によって、又はそれぞれ多結晶層１１２の第２の表面１１４上、及び単結晶層１１０の第３の表面１１６上に、第１の導電層及び第２の導電層をそれぞれ形成するのに好適である何らかの他の技術によって、それぞれ多結晶層１１２の第２の表面上、及び単結晶層１１０の第３の表面１１６上に形成され得る。

【0038】

第１の導電層及び第２の導電層がそれぞれ、多結晶層１０６の第２の表面１１４上、及び単結晶層１１０の第３の表面１１６上にそれぞれ形成された後に、表面活性化接合技術が行われ、その結果、第１の導電層及び第２の導電層は、超高真空内でアルゴン（Ａｒ）イオン又は中性原子（例えば、アルゴン（Ａｒ）であり得るか、中性原子であり得るか、又は好適であり得るいくつかの他の類似若しくは同様のタイプの粒子若しくは原子であり得る粒子ビーム）によって射突されて、それぞれ多結晶層１０６の第２の表面１１４上、及び単結晶層１１０の第３の表面１１６上の、それぞれ第１の導電層及び第２の導電層を洗浄及び活性化する。第１の導電層及び第２の導電層が洗浄及び活性化された後に、多結晶層１０６の第２の表面１１４上の第１の導電層、及び単結晶層１１０の第３の表面１１６上の第２の導電層は、多結晶層１０６の第２の表面１１４上の第１の導電層を、単結晶１０６の第３の表面１１６上の第２の導電層と接触させることによって自然に接合される。多結晶層１０６の第２の表面１１４上の第１の導電層と、単結晶層１１０の第３の表面１１４上の第２の導電層とのこの接触は、熱処理なしで行われ得る。多結晶層１０６の第２の表面１１４上の第１の導電層が単結晶層１１０の第３の表面１１６上の第２の導電層に接合されると、多結晶層１０６と単結晶層１１０との間に、接合層２０２が形成される。言い替えると、接合層２０２は、第２の表面１１４上の第１の導電層を、第３の表面１１６上の第２の導電層に結合することによって形成された導電層であり得る。

【0039】

いくつかの代替的な実施形態では、上で考察したように第１の導電層及び第２の導電層の両方を形成する代わりに、第１の導電層又は第２の導電層のうちの一方のみが、多結晶層１０６の第２の表面１１４、又は単結晶層１１０の第３の表面１１６のうちの一方のみの上に形成され得る。第１の導電層又は第２の導電層のうちの一方のみが形成された後に、ＳＡＢ技術は、多結晶層１０６の第２の表面１１４、又は単結晶層１１０の第３の表面１１６のうちの少なくとも一方が覆われないままであり、かつアルゴン又は中性原子ビームに晒されることを除いて、図１又は図２のいずれかに関して本明細書に以前に考察されたものと同じ又は同様のやり方で実行される。

【0040】

多結晶層１０６の第１の材料が、単結晶層１１０の第２の材料に直接かつ物理的に接合することと両立できない場合、第１の導電層及び第２の導電層の両方か、又は第１の導電層若しくは第２の導電層のうちの少なくとも１つのいずれかを形成され得る。言い替えると、多結晶層１０６の第１の材料が単結晶層１１０の第２の材料と両立できない場合、第１の導電層及び第２の導電層の両方か、又は第１の導電層若しくは第２の導電層のうちの少なくとも１つのいずれかが、多結晶層１０６を単結晶層１１０にともに結合することを容易にするために形成され得る。

【0041】

接合層２０２が多結晶層１０６の第２の表面１１４と、単結晶層１１０の第３の表面との間に存在する場合、接合層２０２は、第３の厚さＴ３を有し、これは、第３の寸法と称され得る。第３の厚さＴ３は、多結晶層１０６の第２の表面１１４から単結晶層１１０の第３の表面１１６まで延在する。第３の厚さＴ３は、第１の厚さＴ１未満であり得る。接合層１０８の第３の厚さＴ３は、０．２～５マイクロメートル（μｍ）の範囲内であり得、この範囲の上端及び下端に等しくあり得る（例えば、第３の厚さＴ３は、０．２マイクロメートル（μｍ）に等しくあり得るか、又は５マイクロメートル（μｍ）に等しくあり得る）。いくつかの実施形態では、第３の厚さは、０．５マイクロメートル（μｍ）に等しくあり得る。

【0042】

ウエハ２００の代替的な実施形態は、いくらかの反りを有し得、これは、ウエハ２００の代替的な実施形態内のいくらかの曲がり又は反りであり得、多結晶層１０６の第２の表面１１４がわずかに湾曲しているか、又はわずかな曲率を有することをもたらし得る。しかしながら、いくらかの反りが、ウエハ２００の代替的な実施形態において存在し得るが、ウエハ２００の代替的な実施形態における反りは、７５マイクロメートル（μｍ）以下であり得るか、又は４５マイクロメートル（μｍ）以下であり得る。多結晶層１０６の第２の表面１１４は、２０オングストローム（Å）以下の粗さを有し得る。いくつかの実施形態では、多結晶層１０６の第２の表面１１４は、１～５オングストローム（Å）の範囲内の粗さを有し得、この範囲の下端及び上端に等しくあり得る（例えば、粗さは、１オングストローム（Å）に等しくあり得るか、又は５オングストローム（Å）に等しくあり得る）。第２の表面１１４のこの粗さは、第２の表面１１４を研磨することによって得られ得る。

【0043】

単結晶層１１０の第３の表面１１６は、２０オングストローム（Å）以下の粗さを有し得る。いくつかの実施形態では、多結晶層１０６の第３の表面１１６は、１～５オングストローム（Å）の範囲の粗さを有し得、この範囲の下端及び上端に等しくてもよい（例えば、粗さは、１オングストローム（Å）等しくてもよく、又は５オングストローム（Å）に等しくてもよい）。第３の表面１１６のこの粗さは、第３の表面１１６を研磨することによって得られ得る。

【0044】

単結晶層１１０の第４の表面１１８は、２０オングストローム（Å）以下の粗さを有し得る。いくつかの実施形態では、単結晶層１１０の第４の表面１１８は、１～５オングストローム（Å）の範囲の粗さを有していてもよく、この範囲の下端及び上端に等しくてもよい（例えば、粗さは、１オングストローム（Å）に等しくてもよく、又は５オングストローム（Å）に等しくてもよい）。この第４の表面１１８の粗さは、第４の表面１１６を研磨又は平面化することによって得られ得る。

【0045】

いくつかの実施形態では、多結晶層１０６の第１の表面１０４における粗さは、多結晶層１０６の第２の表面１１４の粗さ以上であり得る。第１の表面１０４のこの粗さは、第１の表面１０４を研磨又は平面化することによって得られ得る。

【0046】

ウエハ２００の更に別の代替的な実施形態では、接合層２０２は、代わりにケイ素の単層である。ケイ素の単層は、図２に示されるような厚さＴ３を含む。接合層２０２がケイ素の単層である場合、ケイ素の単層の厚さＴ３は、０．２ナノメートル（ｎｍ）～０．７ナノメートル（ｎｍ）の範囲内であり得るか、又はこの範囲の上端及び下端に等しくあり得る。ケイ素の単層は、単結晶層１１０が、多結晶層１０６の第２の表面１１４に直接かつ物理的に接合されることにそれほど適合しない場合、多結晶層１０６の第２の表面１１４に形成される。接合層２０２となるべきケイ素の単層は、原子層堆積又はスパッタリングによって形成されて、ケイ素の単層が多結晶層１０６の第２の表面１１４上に存在することがもたらされ、その結果、単結晶層１１０は、この場合も、接合層２０２であるケイ素の単層を介して、多結晶層１０６に容易に粘着され得る。代替的に、ケイ素の単層の代わりに、接合層２０２は、炭素の単層、炭素の二重層、又は二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）の層であり得る。炭素の単層は、０．４ナノメートル（ｎｍ）～２ナノメートル（ｎｍ）の範囲内の厚さを有し得るか、又はこの範囲の上端及び下端に等しくあり得る。炭素の二重層は、１ナノメートル（ｎｍ）～５ナノメートル（ｎｍ）の範囲内の厚さを有し得るか、又はこの範囲の上端及び下端に等しくあり得る。ＳｉＯ_２の層は、２ｎｍ（ナノメートル）～７ｎｍ（ナノメートル）の範囲内の厚さを有し得るか、又はこの範囲の上端及び下端に等しくあり得る。

【0047】

図３は、多結晶基板３００の一実施形態の斜視側面図であり、これは、単結晶基板又はウエハ（例えば、単結晶層１１０）が多結晶基板３００に結合又は接合される前の多結晶ウエハであり得る。多結晶基板３００は、直径Ｄ１を有する。多結晶基板３００は、ウエハ１００の実施形態、及びウエハ２００の代替的な実施形態において、多結晶層１０６を形成する際に利用され得る。多結晶基板３００は、第１の表面３０２、その第１の表面３０２とは反対側の第２の表面３０４、並びに第１の表面３０２から第２の表面３０４まで延在し、かつ第１の表面３０２及び第２の表面３０４に対して横断する、側壁３０６を含む。多結晶基板３００の第２の表面３０４は、ウエハ１００の実施形態、及びウエハ２００の代替的な実施形態におけるように、多結晶層１０６の第２の表面１１４に対応し得る。多結晶基板３００の側壁３０６は、ウエハ１００の実施形態、及びウエハ２００の代替的な実施形態におけるように、多結晶層１０６の少なくとも１つの第１の側壁１２０ａに対応し得る。

【0048】

多結晶基板３００の第４の厚さＴ４は、多結晶基板３００の第１の表面３０２から第２の表面３０４まで延在する。第４の厚さＴ４は、ウエハ１００の実施形態、及びウエハ２００の代替的な実施形態におけるように、多結晶層１０６の第３の厚さＴ３以上であり得る。第４の厚さＴ４は、１５０マイクロメートル（μｍ）～１０００マイクロメートル（μｍ）の範囲内であり得るか、又はこの範囲の下端及び上端に等しくあり得る。

【0049】

多結晶基板３００は、低い抵抗率、例えば、２ｍｏｈｍ－ｃｍ（ミリオームセンチメートル）以下の抵抗率、又は１ｍｏｈｍ－ｃｍ（ミリオームセンチメートル）以下の抵抗率を有する。

【0050】

多結晶基板３００の実施形態は、いくらかの反りを有し得、これは、多結晶基板３００の実施形態内のいくらかの曲がり又は反りであり得、多結晶層１０６の第２の表面３０４がわずかに湾曲するか、又はわずかな曲率を有することをもたらし得る。しかしながら、いくらかの反りが多結晶基板３００に存在し得るが、多結晶基板３００における反りは、７５マイクロメートル（μｍ）以下であり得るか、又は４５マイクロメートル（μｍ）以下であり得る。

【0051】

多結晶基板３００の第２の表面３０４は、２０オングストローム（Å）以下の粗さを有し得る。いくつかの実施形態では、多結晶基板３００の第２の表面３０４は、１～５オングストローム（Å）の範囲内の粗さを有し得、この範囲の下端及び上端に等しくあり得る（例えば、粗さは、１オングストローム（Å）に等しくあり得るか、又は５オングストローム（Å）に等しくあり得る）。この第２の表面３０４の粗さは、第２の表面３０４を研磨することによって得られ得る。

【0052】

図４は、図１に示すようなウエハ１００の実施形態の、図１に示されるような断面４－４の強調された拡大図である。多結晶層１０６は、ともに接合され得るシリコンカーバイド（例えばＳｉＣ、ＳｉＣ_２等）の結晶粒４０２を含む（本開示の図５Ａを参照）。図４に示されるようなこの強調された拡大図は、図２に示されるようなウエハ２００の代替的な実施形態における多結晶層１０６の結晶粒構造、又は図３に示されるような多結晶基板３００の実施形態の結晶粒構造を表し得る。多結晶層１０６は、多結晶層１０６がランダム又はアモルファス配向結晶粒を有し、かつ柱状型構造を有さないような無柱状型多結晶である。多結晶層１０６のこのランダムかつアモルファス配向結晶粒及び無柱状構造は、無配向結晶粒構造と称され得る。この無配向結晶粒構造は、多結晶層１０６の全体的な抵抗率を低減するのを助け得る。多結晶層１０６は、結晶粒４０２間にある結晶粒界４０６に沿って存在し得るマイクロポア４０４を含み得る。結晶粒界４０６は、結晶粒４０２のそれぞれの結晶粒の隣接する対の間に存在する。炭素は、多結晶層１０６内で結晶粒４０２を互いに粘着させるために、結晶粒界４０６に存在し得る。結晶粒４０２は、１ミリメートル（ｍｍ）以下のサイズを有し得る。

【0053】

結晶粒４０２のサイズは、多結晶層１０６の第１の表面１１２から第２の表面１１４まで、多結晶層１０６全体にわたって、相対的に均一である。言い替えると、結晶粒４０２のサイズは、第１の表面１１２と第２の表面１１４との間の多結晶層１０６に沿った位置、及びその多結晶層の内部の位置にかかわらず、多結晶層１０６の全体にわたって相対的に均一のままである。例えば、多結晶層１０６の第１の表面１１２、多結晶層１０６の第２の表面１１４、及び第１の表面１１２と第２の表面１１４との間の多結晶層１０６に沿った中間位置における、結晶粒４０２の結晶粒径は、均一であり、かつ実質的に互いに等しい。

【0054】

結晶粒径が多結晶層１０６全体に沿って相対的に均一であるという観点から、これらの様々な場所における多結晶層１０６のそれぞれの密度は、相対的に均一であり、かつ互いに等しい。言い替えると、多結晶層１０６は、多結晶層１０６全体にわたって相対的に均一である密度を有する。

【0055】

本明細書で以前に考察されたように、多結晶層１０６は、低い抵抗率を有し、これは、多結晶基板３００を利用して形成され得る。多結晶層１０６は、多結晶層１０６が２ｍｏｈｍ－ｃｍ（ミリオームセンチメートル）以下の抵抗率を有するように、結晶粒界４０６に沿った結晶粒４０２間のマイクロポア４０４の数を低減するか若しくは制限するかのいずれかによって、又は、多結晶層１０６内のマイクロポア４０４の存在の影響を低減及び相殺するように、多結晶層１０６内の窒素（Ｎ）の高ドーピングを有することによって、低い抵抗率を有し得る。例えば、多結晶層１０６は、窒素（Ｎ）の濃度が多結晶層１０６中でｃｍ^３当たり３Ｅ＋１９原子（すなわち、３×１０^１９原子／ｃｍ^３）以上であるか、又は多結晶層１０６中の窒素の濃度がこの範囲の上端及び下端に等しくなり得るように、多量の窒素でドープされ得る。いくつかの実施形態では、多結晶層１０６内にドープされる窒素（Ｎ）の濃度は、ｃｍ^３当たり５Ｅ＋１９原子（すなわち、５×１０^１９原子／ｃｍ^３）以上であり得る。

【0056】

図５Ａは、本開示の図１に示されるようなウエハ１００の実施形態を製造する方法の実施形態のフローチャート５００に関する。図６Ａ～図６Ｃは、本開示のウエハ１００の実施形態を製造する方法の実施形態のフローチャート５００におけるそれぞれのステップ５０２、５０４、５０６、５０８の側面図に関する。

【0057】

多結晶基板形成ステップ５０２において、低い抵抗率を有する多結晶基板３００が形成される。単結晶基板形成ステップ５０４において、単結晶基板５０４が形成される。多結晶基板形成ステップ５０２及び単結晶基板形成ステップ５０４は、半導体製造工場（ＦＡＢ）内で同時に行われ得るか、又はＦＡＢ内で異なる時間に行われ得る。多結晶基板形成ステップ５０２及び単結晶基板形成ステップ５０４は、ＦＡＢ内の異なる場所で実行され得る。

【0058】

低い抵抗率を有する多結晶基板３００を形成するための多結晶基板形成ステップ５０２は、図５Ｂに示されるような化学気相堆積（chemical vapor deposition、ＣＶＤ）フローチャート５０２ａ、図５Ｃに示されるような焼結フローチャート５０２ｂ、又は図５Ｃに示されるような昇華フローチャート５０２ｃにおいて例示されるような、多結晶基板３００を形成する方法の実施形態のうちの少なくとも１つを利用して、実行され得る。言い替えると、多結晶基板３００は、ＣＶＤフローチャート５０２ａ、焼結フローチャート５０２ｂ、及び昇華フローチャート５０２ｃにおける方法のうちのいずれか１つを利用して形成され得る。

【0059】

多結晶基板３００が、図５Ｂに示されるようなＣＶＤフローチャート５０２ａの方法を利用して形成される場合、第１のステップ５１０において、キャリアが、ＣＶＤプロセスを行うか又は実行するように構成されているＣＶＤツールのチャンバ内に挿入又は導入されて、多結晶基板３００を形成する。キャリアは、プレートであり得るか、キャリア基板であり得るか、又は多結晶基板がその上に形成される何らかの他の好適なタイプのキャリアであり得る。キャリアは、多結晶キャリア基板若しくはプレートであり得るか、グラファイトキャリア基板若しくはプレートであり得るか、又は多結晶基板がその上に形成される何らかの他の好適なタイプのキャリア基板若しくはプレートであり得る。

【0060】

キャリアがＣＶＤツールのチャンバ内に挿入又は導入される第１のステップ５１０の後、第２のステップ５１２において、チャンバは、密閉されて、キャリアガスが、ＣＶＤツールのチャンバ内に導入される。キャリアガスは、水素ガス、水素ベースガス、アルゴンガス、アルゴンベースガスであり得るか、又は何らかの他の好適なキャリアガス若しくは不活性キャリアガスであり得る。このキャリアガスは、ＣＶＤツールのチャンバ内の化学反応を促進するように構成されて、ＣＶＤツールのチャンバ内のキャリア上の多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）を成長させる。いくつかの実施形態では、第２のステップ５１２の間、ＣＶＤツールのチャンバは、摂氏１５００度（℃）～摂氏１７００度（℃）の範囲内で加熱され得るか、又はこの範囲の上端及び下端に等しい温度（例えば、摂氏１５００度（℃）に等しいか、若しくは摂氏１７００度（℃）に等しい温度）に加熱され得る。いくつかの代替的な実施形態では、第２のステップ５１２の間、ＣＶＤツールのチャンバは、摂氏９５０度（℃）～摂氏１３５０度（℃）の範囲内で加熱され得るか、又はこの範囲の上端及び下端に等しい温度（例えば、摂氏９５０度（℃）に等しい温度、若しくは摂氏１３５０度（℃）に等しい温度）に加熱され得る。

【0061】

キャリアガスがＣＶＤツールのチャンバ内に導入されて、ＣＶＤツールのチャンバが加熱されたか、又は加熱が開始された第２のステップ５１２の後に、第３のステップ５１４において、炭素ガス若しくは炭素ベースガス、ケイ素含有ガス若しくはケイ素ベースガス（例えば、シラン、トリクロロシラン（trichlorosilane、ＴＣＳ）、又は何らかの他の同様のケイ素含有ガス若しくはケイ素ベースガス）、及び窒素ガス若しくは窒素ベースガスが、ＣＶＤツールのチャンバ内に導入される。例えば、炭素ガス又は炭素ベースガスは、炭素源をＣＶＤツールのチャンバ内に導入することによってＣＶＤツールのチャンバ内に導入され得、ケイ素含有ガス又はケイ素ベースガスは、ケイ素含有ガス源又はケイ素ベースガス源をＣＶＤツールのチャンバ内に導入することによってＣＶＤツールのチャンバ内に導入され得、窒素ガス又は窒素ベースガスは、窒素源をＣＶＤツールのチャンバ内に導入することによってＣＶＤツールのチャンバ内に導入され得る。代替的に、ＣＶＤツールのチャンバと流体連通しているそれぞれの流体経路は、炭素ガス又は炭素ベースガス、ケイ素含有ガス又はケイ素ベースガス、及び窒素ガス又は窒素ベースガスを導入するために開放され得る。これらのそれぞれのガスがこの段階でＣＶＤツールのチャンバ内に導入されると、これらのそれぞれのガスは、互いに化学反応し、結果として、窒素でドープされたシリコンカーバイド（ＳｉＣ）が形成され、かつキャリア基板上に堆積されて、多結晶シリコンカーバイドがキャリアのキャリア表面上に形成されることになる。キャリアが多結晶シリコンカーバイドキャリア基板又はプレートである場合、ＣＶＤツールのチャンバ内の反応によって形成された多結晶シリコンカーバイドは、多結晶シリコンカーバイドキャリア基板又はプレート上に堆積される。キャリアがグラファイトキャリア基板又はプレートである場合、ＣＶＤツールのチャンバ内の反応によって形成された多結晶シリコンカーバイドは、グラファイトキャリア基板又はプレート上に堆積される。多結晶シリコンカーバイドがＣＶＤツールのチャンバ内で形成されると、多結晶シリコンカーバイドは、窒素によってドープされ、その結果、窒素でドープされた多結晶シリコンカーバイドが、キャリア上に形成される。

【0062】

炭素ガス又は炭素ベースガス、ケイ素含有ガス又はケイ素ベースガス、及び窒素ガス又は窒素ベースガスがＣＶＤツールのチャンバ内に導入され、同時に加熱されて窒素でドープされた多結晶シリコンカーバイドをキャリア上に形成された第３のステップ５１４の後、第４のステップ５１６において、ＣＶＤツールのチャンバ、及びキャリア上に形成された多結晶基板３００は、室温まで冷却される。多結晶基板３００がキャリア上で冷却すると、多結晶基板３００とキャリアとの間の熱伝導率の差によって、多結晶基板３００にいくらかの反りが生じ得る。しかしながら、この多結晶基板の反りは、７５マイクロメートル（μｍ）以下であるか、又は４５マイクロメートル（μｍ）以下であり得る。室温まで冷却されると、キャリアに結合されている多結晶基板３００、及びキャリアは、ＣＶＤツールのチャンバから取り出される。多結晶基板３００及びキャリアがチャンバから取り出された後、多結晶基板３００は、キャリアから取り出され得、次いで更に処理され得（例えば、研磨技術、平面化技術等）、多結晶基板３００の一部分は、キャリアに結合されたときか、若しくはキャリアから取り出された後か、又は更なる処理の前後かのいずれかで、多結晶基板３００からスライスされて多結晶層１０６は形成され得るか、あるいは、多結晶基板は、他の好適な種類の処理技術を経て、多結晶基板３００を更に精製又は処理し、様々な電子デバイス又はコンポーネントを形成し得る。

【0063】

多結晶基板３００が形成された後、多結晶基板３００は、図１に示されるようなウエハ１００の実施形態、又は図２に示されるようなウエハ２００の代替的な実施形態を形成するために利用され得る。例えば、少なくとも１つの状況では、多結晶層３００の第２の表面３０４は、研磨又は平面化され、その結果、多結晶層３００の第２の表面３０４は、２０オングストローム（Å）以下の粗さを有する。いくつかの実施形態では、多結晶層３００の第２の表面３０４は、１～５オングストローム（Å）の範囲の粗さを有するか、又はこの範囲の下端若しくは上端に等しい粗さを有する（例えば、粗さは、１オングストローム（Å）に等しくあり得るか、又は５オングストローム（Å）に等しくあり得る）。多結晶層３００の第２の表面３０４が研磨又は平面化された後、次いで、多結晶層３００は、図１に示されるようなウエハ１００の実施形態、又は図２に示されるようなウエハ２００の代替的な実施形態を形成するために利用され得る。

【0064】

多結晶基板３００が図５Ｃに示されるような焼結フローチャート５０２ｂの方法を利用して形成される場合、第１のステップ５１８において、ドープされた粉末（例えば、窒素でドープされたシリコンカーバイド粉末）が、焼結ツール内に存在し得る容器内に挿入若しくは導入されるか、又はドープされた粉末で充填された後に焼結ツールに挿入若しくは導入され得る。

【0065】

ドープされた粉末が容器内に導入された第１のステップ５１８の後、次いで、第２のステップ５２０において、容器は、焼結ツールによって加熱され、かつ焼結ツールを利用して、容器内のドープされた粉末に圧力を加える。摂氏２０００度（℃）以上の温度が、ドープされた粉末に適用され得る。いくつかの実施形態では、３００ミリバール（ｍｂａｒ）～１ＡＴＭ（１０１３ｍｂａｒ）の範囲内であるか、又はこの範囲の下端及び上端に等しい（例えば、３００ｍｂａｒに等しいか、又は１ＡＴＭに等しい）圧力が、ドープされた粉末に印加され得る。いくつかの実施形態では、７５０ミリバール（ｍｂａｒ）～９５０ミリバール（ｍｂａｒ）の範囲内であるか、又はこの範囲の下端及び上端に等しくあり得る（例えば、７５０ｍｂａｒに等しいか、又は９５０ｍｂａｒに等しい）圧力が、ドープされた粉末に印加され得る。焼結ツールを利用して、この温度及び圧力を容器内のドープされた粉末に加えることにより、窒素でドープされた多結晶シリコンカーバイド体を容器内で形成することになる。ドープされる粉末は、ｃｍ^３当たり３Ｅ＋１９原子（すなわち、３×１０^１９原子／ｃｍ^３）の濃度を有するドーパントでドープされ得るか、又はｃｍ^３当たり３Ｅ＋１９原子（すなわち、３×１０^１９原子／ｃｍ^３）を上回る濃度を有し得る。いくつかの実施形態では、ドーパントは、窒素（Ｎ）であり得る。例えば、ドープされた粉末は、ｃｍ^３当たり５Ｅ＋１９原子（すなわち、５×１０^１９原子／ｃｍ^３）に等しい濃度を有するドーパントでドープされ得る。

【0066】

熱及び圧力を容器内のドープされた粉末に加えることによって、多結晶体が容器内に形成された第２のステップ５２０の後、第３のステップ５２２において、多結晶体は、容器から取り出される。多結晶体を容器から取り出す前に、容器及び多結晶体は、室温まで冷却され得る。多結晶体が容器から取り出された後、多結晶体は、円筒形の形状又は輪郭を有し得る。

【0067】

多結晶体が容器から取り出された第３のステップ５２２の後、第４のステップ５２４において、多結晶体は、更に処理されて多結晶基板３００を形成する。例えば、容器から取り出された多結晶体が、本明細書で以前に考察されたように、円筒形の形状又は輪郭を有する場合、複数の長さの多結晶基板３００が形成され得るように、その長さが第４の厚さＴ４を上回るような円筒形の多結晶体の両端間の長さを有し得るため、多結晶体は、複数の多結晶基板３００にスライスされ得る。

【0068】

多結晶基板３００が形成された後、多結晶基板３００は、図１に示されるようなウエハ１００の実施形態、又は図２に示されるようなウエハ２００の代替的な実施形態を形成するために利用され得る。例えば、少なくとも１つの状況では、多結晶層３００の第２の表面３０４は、研磨又は平面化され、その結果、多結晶層３００の第２の表面３０４は、２０オングストローム（Å）以下の粗さを有する。いくつかの実施形態では、多結晶基板３００の第２の表面３０４は、１～５オングストローム（Å）の範囲の粗さを有し得るか、又はこの範囲の下端若しくは上端に等しい粗さを有し得る（例えば、粗さは、１オングストローム（Å）に等しくあり得るか、又は５オングストローム（Å）に等しくあり得る）。多結晶層３００の第２の表面３０４が研磨又は平面化された後、次いで、多結晶層３００は、図１に示されるようなウエハ１００の実施形態、又は図２に示されるようなウエハ２００の代替的な実施形態を形成するために利用され得る。

【0069】

多結晶基板３００が、図５Ｄに示されるような昇華フローチャート５０２ｃの方法を利用して形成される場合、第１のステップ５２６において、昇華粉末、窒素ガス又は窒素ベースガス、及びキャリアガスが、昇華成長ツールのチャンバ内に導入又は挿入される。

【0070】

昇華粉末、窒素ガス又は窒素ベースガス、及びキャリアガスが昇華成長ツールのチャンバ内に導入又は挿入された第１のステップ５２６の後、第２のステップ５２８において、熱が、昇華成長ツールのチャンバ内の昇華粉末、窒素ガス又は窒素ベースガス、及びキャリアガスに加えられる。昇華ツールのチャンバの温度は、摂氏２０００～２５００度（℃）の範囲内であり得るか、又はこの範囲の下端及び上端に等しくあり得る（例えば、摂氏２０００度（℃）に等しいか、又は摂氏２５００度（℃）に等しい温度）。熱が昇華粉末に加えられると、昇華ガスが、昇華粉末から生成される（例えば、昇華される）。昇華粉末を加熱することによって生成された昇華ガスは、キャリアガス及び窒素ガス又は窒素ベースガスと反応して、昇華成長ツールのチャンバ内で形成及び成長するドープされた多結晶シリコンカーバイド材料で作製された多結晶体をもたらす。例えば、多結晶シリコンカーバイド材料は、昇華成長ツール内の表面上に堆積及び成長され得る。

【0071】

熱が昇華成長ツールのチャンバ内の昇華粉末、窒素ガス又は窒素ベースガス、及びキャリアガスに加えられた第２のステップ５２８の後、第３のステップ５３０において、チャンバ内で成長及び形成された多結晶体は、昇華成長ツールのチャンバから取り出される。多結晶体は、昇華成長ツールのチャンバから取り出される前に、室温まで冷却され得る。

【0072】

多結晶体が昇華成長ツールのチャンバから取り出された第３のステップ５３０の後、第４のステップ５３２において、多結晶体は、更に処理及び精製されて多結晶基板３００を形成する。例えば、昇華フローチャート５０２ｃの第４のステップ５３２において、多結晶体は、焼結フローチャート５０２ｂの第４のステップ５２４における、多結晶体の更なる処理又は精製に関して本明細書に以前に考察されたものと同じ又は同様の方法で、更に精製又は処理され得る。しかしながら、いくつかの代替的な実施形態では、昇華成長ツールのチャンバから取り出される多結晶体が既に多結晶基板３００の形態であるように、多結晶体は、既に多結晶基板３００の形態であり得る。

【0073】

多結晶基板３００が形成された後、多結晶基板３００は、図１に示されるようなウエハ１００の実施形態、又は図２に示されるようなウエハ２００の代替的な実施形態を形成するために利用され得る。例えば、少なくとも１つの状況では、多結晶層３００の第２の表面３０４は、研磨又は平面化され、その結果、多結晶層３００の第２の表面３０４は、２０オングストローム（Å）以下の粗さを有する。いくつかの実施形態では、多結晶基板３００の第２の表面３０４は、１～５オングストローム（Å）の範囲の粗さを有し得るか、又はこの範囲の下端若しくは上端に等しい粗さを有し得る（例えば、粗さは、１オングストローム（Å）に等しくあり得るか、又は５オングストローム（Å）に等しくあり得る）。多結晶層３００の第２の表面３０４が研磨又は平面化された後、次いで、多結晶層３００は、図１に示されるようなウエハ１００の実施形態、又は図２に示されるようなウエハ２００の代替的な実施形態を形成するために利用され得る。

【0074】

単結晶基板形成ステップ５０４において、単結晶基板６００（図６Ｂを参照）は、半導体産業において既知の方法を利用して形成され得る。例えば、単結晶基板は、高純度の半導体グレードケイ素を溶融し、次いで、種結晶を利用して単結晶基板の形成を開始することによって形成され得る。

【0075】

多結晶基板３００及び単結晶基板６００が形成されると、ウエハ１００の実施形態を形成するためのフローチャート５００の結合又は接合ステップ５０６において、多結晶基板３００の第２の表面３０４は、表面活性化接合（ＳＡＢ）技術を利用して、単結晶基板６００の第３の表面６０２に接合される。単結晶基板６００の第３の表面６０２は、ウエハ１００の単結晶層１１０の第３の表面１１６に対応し得る。

【0076】

ＳＡＢ技術が利用されるときに、多結晶基板３００の第２の表面３０４は、図６Ａの矢印６０３によって表されるように、中性原子又はアルゴン（Ａｒ）原子のビームに晒されて、多結晶基板３００の第２の表面３０４を活性化及び洗浄する。多結晶基板３００の第２の表面３０４は、実質的に平坦かつ水平になるように平面化されている場合があり、２０オングストローム（Å）以下の粗さを有するように研磨されている場合がある。いくつかの実施形態では、多結晶基板３００の第２の表面３０４は、中性原子又はアルゴン（Ａｒ）原子のビームに晒される前に、１～５オングストローム（Å）の範囲内の粗さを有し得るか、又はこの範囲の下端及び上端に等しい粗さを有し得る（例えば、粗さは、１オングストローム（Å）に等しくあり得るか、又は５オングストローム（Å）に等しくあり得る）。

【0077】

ＳＡＢ技術が利用されるとき、単結晶基板６００の第３の表面６０２は、中性原子又はアルゴン（Ａｒ）原子のビーム（図示せず）に晒されて、単結晶基板６００の第３の表面６０２を活性化及び洗浄する。単結晶基板６００の第３の表面６０２は、２０オングストローム（Å）以下の粗さを有するように研磨されるだけでなく、実質的に平坦及び水平になるように平面化されている場合がある。いくつかの実施形態では、単結晶基板６００の第３の表面６０２は、中性原子又はアルゴン（Ａｒ）原子のビームに晒される前に、１～５オングストローム（Å）の範囲内の粗さを有し得るか、又はこの範囲の下端及び上端に等しい粗さを有し得る（例えば、粗さは、１オングストローム（Å）に等しくあり得るか、又は５オングストローム（Å）に等しくあり得る）。

【0078】

単結晶基板６００の第２の部分６０２ｂの第４の表面６１０は、２０オングストローム（Å）以下の粗さを有し得る。いくつかの実施形態では、単結晶基板６００の第２の部分６００ｂの第４の表面６１０は、１～５オングストローム（Å）の範囲内の粗さを有し得るか、又はこの範囲の下端及び上端に等しくあり得る（例えば、粗さは、１オングストローム（Å）に等しくあり得るか、又は５オングストローム（Å）に等しくあり得る）。第４の表面６１０のこの粗さは、第４の表面６１０を研磨又は平面化することによって得られ得る。

【0079】

いくつかの実施形態では、多結晶基板３００の第１の表面３０２における粗さは、多結晶基板３００の第２の表面３０４の粗さ以上であり得る。第１の表面３０２のこの粗さは、第１の表面３０２を研磨又は平面化することによって得られ得る。

【0080】

多結晶基板３００の第２の表面３０４、及び単結晶基板６００の第３の表面６０２が洗浄及び活性化された後、単結晶基板６００は、ひっくり返され、洗浄及び活性化された単結晶基板６００の第３の表面６０２は、洗浄及び活性化された多結晶基板３００の第２の表面３０４と接触され、その結果、洗浄及び活性化された第２の表面３０４は、洗浄及び活性化された第３の表面６０２と接合して、単結晶基板６００は、接合領域６０４において、多結晶基板３００と自然に接合される。単結晶基板６００が多結晶基板３００に接合されるとき、単結晶基板６００の側壁６０６は、多結晶基板３００の側壁３０６と面一にある。単結晶基板６００は、単結晶基板６００の第３の表面６０２から、単結晶基板６００の第３の表面６０２とは反対側の、単結晶基板６００の第４の表面６０８まで延在する第５の厚さＴ５を有する。

【0081】

単結晶基板６００が多結晶基板３００に接合される接合ステップ５０６の後、除去ステップ５０８において、単結晶基板６００の第１の部分６００ａが、第２の部分６００ｂから除去される。第１の部分６００ａは、第１の部分６００ａ及び第２の部分６００ｂを形成する単結晶基板６００をスライスすることによって、第２の部分６００ｂから除去され得る。第２の部分６００ｂが第１の部分６００ａから除去された後、単結晶基板６００の第２の部分６００ｂは、例えば、フローチャート５００における製造方法の接合ステップ５０６及び除去ステップ５０８を実行することによって、ウエハ１００と同じ又は同様である別のウエハを形成するために再び利用され得る。第２の部分６００ｂから第１の部分６００ａを除去することにより、側壁６０６は、第１の部分６００ａの第１の側壁６０６ａと、第２の部分６００ｂの第２の側壁６０６ｂとに分かれることになる。第１の部分６００ａが除去された後、第２の部分６００ｂの第２の側壁６０６ｂは、多結晶基板３００の側壁３０６と同一平面上にあり、かつ面一のままである。第１の部分６００ａが除去された後、第２の部分６００ｂは、接合領域６０４において、多結晶基板３００に接合されたままである。第１の部分６００ａが第２の部分６００ｂから除去された後、第２の部分６００ｂは、第２の部分６００ｂの第３の表面６０２と、第２の部分６００ｂから第１の部分６００ａを除去することによって形成された第２の部分６００ｂの第４の表面６１０との間に延在する第２の厚さＴ２を有する。第１の部分６００ａが第２の部分６００ｂから除去された後、第１の部分は、第１の部分６００ａの第４の表面６０８から、第１の部分６００ａの第４の表面とは反対側にある、第１の部分６００ａの第５の表面６１２まで延在する第６の厚さＴ６を有する。第６の厚さＴ６は、第５の厚さＴ５未満である。

【0082】

単結晶基板６００の第２の部分６００ｂは、ウエハ１００の単結晶層１１０に対応し得、多結晶基板３００は、ウエハ１００の多結晶層１０６に対応し得、接合領域６０４は、ウエハ１００の接合領域１０８に対応し得る。言い替えると、いくつかの実施形態では、第１の部分６００ａが第２の部分６００ｂから除去された後、ウエハ１００が製造されている。いくつかの代替的な実施形態では、ウエハ３００の製造を完了するために、多結晶基板３００の第１の表面３０２を研削することなどのいくつかの更なる処理ステップが行われ得る。

【0083】

単結晶基板６００は、一般に、多結晶基板３００に比べて製造コストが高いため、単結晶基板６００を支持体として低い抵抗率の多結晶基板３００に接合し、かつ第２の部分６００ｂから第１の部分６００ａを除去することにより、単結晶基板６００は、ウエハ１００の複数の基板を形成するために利用され得るため、製造コストを低減する。言い替えると、単結晶基板を製造するコストは、高価であり得るが、単結晶基板６００を製造する費用は、フローチャート５００におけるような製造方法を利用して製造される、ウエハ１００の複数の基板にわたって分散され得る。

【0084】

フローチャート５００の製造方法の代替的な実施形態では、単結晶基板６００の第１の部分６００ａは、単結晶基板６００を多結晶基板３００に接合する前に、単結晶基板６００の第２の部分６００ｂから除去され得る。第１の部分６００ａが第２の部分６００ｂから除去された後、単結晶基板６００の第２の部分６００ｂの第３の表面６０２は、多結晶基板３００の第２の表面３０４に接合される。言い替えると、除去ステップ５０８は、ウエハ１００を製造する方法のこの代替的な実施形態では、接合ステップ５０６の前に行われる。

【0085】

図５Ａのフローチャート５００に関して詳細に考察されたような上記の方法は、ウエハ１００を形成することについて説明されているが、図５Ａのフローチャート５００に関して詳細に考察されたような上記の方法は、スパッタリング技術を用いて多結晶基板３００の第２の表面３０４上に第１の導電層を形成すること、単結晶基板６００の第３の表面６０２上に第２の導電層を形成すること、又は第１の導電層及び第２の導電層のうちの一方のみを形成すること、次いで、第１の導電層の両方、又は第１の導電層若しくは第２の導電層のうちの一方のみを利用して多結晶基板３００を単結晶基板６００に結合することによって、修正され得る。このスパッタリングステップは、図５Ａのフローチャート５００に関して詳細に考察されているように、本方法の第１のステップ５０２と第２のステップ５０４との間で実施又は実行され得る。このスパッタリングステップが実施又は実行されると、図２に示されるような接合層２０２が形成され、その結果、ウエハ２００の代替的な実施形態の製造がもたらされる。

【0086】

図５Ａのフローチャート５００に関して詳細に考察された上記の方法は、ウエハ１００を形成することについて説明されているが、図５Ａのフローチャート５００に関して詳細に考察されたような上記の方法は、多結晶基板３００の第２の表面３０４上にケイ素の単層、炭素の二重層、炭素の単層、又は二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）の層を形成することによって、修正され得る。これらのそれぞれの材料層のうちの１つが多結晶基板３００の第２の表面３０４上に形成された後、少なくとも１つの実施形態では、多結晶層の第２の表面３０４の材料のそれぞれの材料層は、矢印６０３によって表されるように、中性原子又はアルゴン（Ａｒ）原子のビームに晒される。

【0087】

図示されてはいないが、図６Ｃに示されるようなウエハ１００は、更に処理及び精製されて（例えば、単結晶層１１０上に形成される更なる層（例えば、導電性及び非導電性）、ウエハ１００の単数化、ウエハ１００の裏面研削等）、例えば、半導体パッケージ又は半導体デバイスなどの電子デバイス及びコンポーネントを形成する際に利用され得る。例えば、第１の電極が、ウエハ１００の第１の側面１０４上に形成され得、かつ第２の電極が、ウエハ１００の第２の側面１０６上に形成され得、その結果、電流がウエハ１００を通過し得、かつ低い抵抗率を有するウエハ１００は、電気信号が妨げられることなくウエハ１００を通過することを可能にする。

【0088】

本開示のデバイスの少なくとも１つの実施形態は、２ｍｏｈｍ－ｃｍ（ミリオームセンチメートル）以下の抵抗率を有する多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハを含むものとして、要約され得る。

【0089】

デバイスは、多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハの第１の表面上の接合層を更に含み得る。

【0090】

デバイスは、多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハの第１の表面上の接合層上の単結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハを更に含み得る。

【0091】

多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハは、多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層の第１の表面とは反対側の第２の表面と、第２の表面から第１の表面まで延在する第１の寸法を含み得る。単結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハは、多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハの第１の表面に面する第３の表面と、第３の表面から離れて面し、かつ第３の表面とは反対側にある第４の表面と、第３の表面から第４の表面まで延在する第２の寸法と、を含み得、第２の寸法は、第１の寸法とは異なる。

【0092】

第２の寸法は、第１の寸法未満であり得る。

【0093】

第１の寸法は、１０００μｍ（マイクロメートル）以下であり得る。第２の寸法は、１μｍ（マイクロメートル）以下であり得る。

【0094】

デバイスは、多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハの第１の表面に直接接合された単結晶ウエハを更に含み得る。

【0095】

抵抗率は、１ｍｏｈｍ－ｃｍ（ミリオームセンチメートル）以下であり得る。

【0096】

多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハの反りは、７５－μｍ（マイクロメートル）未満であり得る。

【0097】

多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハの反りは、４５－μｍ（マイクロメートル）未満であり得る。

【0098】

多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハは、無柱状構造を有し得る。

【0099】

多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウエハは、１ｍｍ（ミリメートル）以下である結晶粒を含み得る。

【0100】

本開示のデバイスの少なくとも１つの実施形態は、以下を含むものとして要約され得る：基板であって、多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層であって、第１の表面と、第１の表面とは反対側の第２の表面と、第１の表面から第２の表面まで延在する第１の寸法と、２ｍｏｈｍ－ｃｍ（ミリオームセンチメートル）以下の抵抗率と、を含む、多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層と、単結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層であって、多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層の第２の表面上の第３の表面と、第３の表面とは反対側の第４の表面と、第３の表面から第４の表面まで延在する第２の寸法と、を含む、単結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層と、を含み、単結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層の第３の表面は、接合層上にあり、かつ多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層の第１の表面に向かって面しており、第２の寸法は、第１の寸法未満である、基板。

【0101】

多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層は、１ｍｍ（ミリメートル）以下である結晶粒を含み得る。

【0102】

多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）層は、無柱状構造を有し得る。

【0103】

本開示のデバイスの少なくとも１つの実施形態は、以下を含むものとして要約され得る：多結晶シリコンカーバイド基板であって、第１の表面と、第１の表面とは反対側の第２の表面と、第１の表面から第２の表面まで延在する厚さであって、１５０μｍ（マイクロメートル）以上である、厚さと、２ｍｏｈｍ－ｃｍ（ミリオームセンチメートル）以下の抵抗率と、７５μｍ未満の反りと、を含む、多結晶シリコンカーバイド基板。

【0104】

抵抗率は、１ｍｏｈｍ－ｃｍ（ミリオームセンチメートル）以下であり得る。

【0105】

多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）基板は、１ｍｍ（ミリメートル）以下である結晶粒を含み得、無柱状構造を有し得る。

【0106】

反りは、７５μｍ（マイクロメートル）以下であり得る。

【0107】

厚さは、以下の１５０～１０００μｍ（マイクロメートル）の範囲である、１５０μｍ（マイクロメートル）に等しい、及び１０００μｍ（マイクロメートル）に等しい、のうちの少なくとも１つであり得る。

【0108】

本開示の方法の少なくとも１つの実施形態は、以下を含むものとして要約され得る：２ｍｏｈｍ－ｃｍ（ミリオームセンチメートル）以下の抵抗率を有する多結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）基板を形成することと、単結晶シリコンカーバイド（ＳｉＣ）基板を形成することと、単結晶ＳｉＣ基板を多結晶ＳｉＣ基板に結合することと、を含む、方法。

【0109】

本方法は、多結晶ＳｉＣ基板に結合された単結晶ＳｉＣ基板の第２の部分を残して、単結晶ＳｉＣ基板から、単結晶ＳｉＣ基板の第１の部分を除去することを更に含み得る。

【0110】

単結晶ＳｉＣ基板の第２の部分は、０．３～２マイクロメートル（μｍ）の範囲内である、０．３マイクロメートル（μｍ）に等しい、又は２マイクロメートル（μｍ）に等しい、厚さを有し得る。

【0111】

多結晶ＳｉＣ基板は、ケイ素含有ガスを導入することによって、ＣＶＤツールの化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバ内のキャリア上に形成され得る。

【0112】

多結晶ＳｉＣ基板は、炭素ガス及び窒素ガスを導入することによって、ＣＶＤツールの化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバ内のキャリア上に形成され得る。

【0113】

多結晶ＳｉＣ基板は、ドープされた粉末を焼結ツールの容器内に導入することと、焼結ツールを用いて容器内のドープされた粉末を焼結することと、によって、形成され得る。

【0114】

ドープされた粉末を焼結することは、ドープされた粉末を摂氏２０００度（Ｃ）以上の温度に晒すことを含み得る。

【0115】

多結晶ＳｉＣ基板は、昇華プロセスを用いて形成され得る。

【0116】

上で説明される様々な実施形態を組み合わせて、更なる実施形態を提供することができる。実施形態の態様は、必要な場合、様々な特許、出願、及び刊行物の概念を採用するように変更して、更なる実施形態を提供することができる。

【0117】

これらの変更は、上記の詳細な説明に照らして実施形態に対して行うことができる。一般に、以下の特許請求の範囲において、使用される用語は、特許請求の範囲を本明細書及び特許請求の範囲に開示された具体的な実施形態に限定するように解釈されるべきではなく、そのような特許請求の範囲が権利を与えられる均等物の全範囲とともに全ての可能な実施形態を含むように解釈されるべきである。したがって、特許請求の範囲は本開示によって限定されるものではない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【外国語明細書】