本申請(qǐng)主張基于在2014年7月10日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)第2014－142353號(hào)和在2014年8月29日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)第2014－189416號(hào)的優(yōu)先權(quán)。該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容作為參考援引于本說明書中。本說明書中，公開了涉及半導(dǎo)體基板的制造方法等的技術(shù)，能夠提高具備彼此相接的第1和第2半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體基板的電特性。

背景技術(shù)：

在日本特表2004－503942號(hào)公報(bào)中公開了一種在多晶碳化硅上具有單晶碳化硅的活性層的基板的制造方法。該制造方法中，在多晶碳化硅支承體上蒸鍍非晶材料層(非晶硅)。然后，將多晶碳化硅支承體和單晶碳化硅基板疊合，通過直接鍵合進(jìn)行一體化。應(yīng)予說明，作為相關(guān)的技術(shù)，已知非專利文獻(xiàn)1的技術(shù)。

非專利文獻(xiàn)1：JOURNALOF APPLIED PHYSICS 113,203512(2013)Fast atom be am-activate d n-Si/n-GaAs wafe r bonding with high interfacial transparency and electrical conductivity(S.Essig,O.Moutanabbir,Wekkeli,Nahme,Oliva,W.Bett,and F.Dimroth)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在基板彼此的接合界面，有時(shí)產(chǎn)生非歐姆導(dǎo)電特性。于是，在制作以橫切接合界面的方式形成電流路徑的器件的情況下，對(duì)器件特性造成影響，故不優(yōu)選。

本說明書中公開了一種半導(dǎo)體基板的制造方法。該半導(dǎo)體基板的制造方法是具備第1半導(dǎo)體層和與第1半導(dǎo)體層相接的第2半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體基板的制造方法。該半導(dǎo)體基板的制造方法具備照射工序，所述照射工序是在真空中對(duì)第1半導(dǎo)體層的表面照射1種以上的第1雜質(zhì)，并且在真空中對(duì)第2半導(dǎo)體層的表面照射1種以上的第1雜質(zhì)。另外，具備接合工序，所述接合工序是在進(jìn)行了照射工序的真空中，將第1半導(dǎo)體層的表面和第2半導(dǎo)體層的表面接合，生成具有接合界面的半導(dǎo)體基板。另外，具備熱處理工序，所述熱處理工序是對(duì)接合工序中所生成的半導(dǎo)體基板進(jìn)行熱處理。第1雜質(zhì)為不使第1半導(dǎo)體層和第2半導(dǎo)體層產(chǎn)生載流子的非活性的雜質(zhì)。熱處理以第1半導(dǎo)體層和第2半導(dǎo)體層中所含的第1雜質(zhì)的深度方向的濃度分布的幅度與實(shí)施熱處理前相比實(shí)施后變窄的方式進(jìn)行。

通過照射工序，在第1半導(dǎo)體層的表面附近和第2半導(dǎo)體層的表面附近打入第1雜質(zhì)。于是，由于所打入的第1雜質(zhì)存在于第1半導(dǎo)體層與第2半導(dǎo)體層的接合界面附近，從而有時(shí)在橫切接合界面的電流路徑產(chǎn)生非歐姆導(dǎo)電特性。上述方法能夠使第1半導(dǎo)體層和第2半導(dǎo)體層中所含的第1雜質(zhì)的深度方向的濃度分布的幅度變窄。由此，在橫切接合界面的電流路徑上，能夠縮短第1雜質(zhì)存在的路徑的距離，因此，能夠抑制非歐姆導(dǎo)電特性的顯現(xiàn)。

根據(jù)本說明書中所公開的技術(shù)，能夠提供一種使具備彼此相接的第1和第2半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體基板的電特性提高的技術(shù)。

附圖說明

圖1是表示接合基板的制造方法的流程圖。

圖2是接合基板的立體圖。

圖3是接合基板的照射工序的說明圖。

圖4是接合基板的熱處理工序前的接合界面附近的部分放大圖。

圖5是V－V部分的截面圖。

圖6是接合基板的熱處理工序后的接合界面附近的部分放大圖。

圖7是VII－VII部分的截面圖。

圖8是電子勢(shì)壘的說明圖。

圖9是表示界面特性的測(cè)量結(jié)果的圖。

圖10是表示包含剝離工序的接合基板的制造方法的圖。

具體實(shí)施方式

以下，記載本說明書中公開的實(shí)施例的幾個(gè)技術(shù)特征。應(yīng)予說明，以下記載的事項(xiàng)各自單獨(dú)具有技術(shù)上的有用性。

(特征1)熱處理可以以第1半導(dǎo)體層和第2半導(dǎo)體層內(nèi)的第1雜質(zhì)的面內(nèi)方向的濃度不均與實(shí)施熱處理前相比實(shí)施后變大的方式進(jìn)行。第1雜質(zhì)的濃度低的區(qū)域能夠抑制非歐姆導(dǎo)電特性。而且，上述方法能夠在接合界面的面內(nèi)使第1雜質(zhì)的濃度高的區(qū)域和低的區(qū)域混合存在地形成。由此，能夠抑制橫切接合界面的電流路徑的非歐姆導(dǎo)電特性的顯現(xiàn)。

(特征2)使第1半導(dǎo)體層和第2半導(dǎo)體層產(chǎn)生載流子的第2雜質(zhì)可以在第1半導(dǎo)體層和第2半導(dǎo)體層內(nèi)存在于第1雜質(zhì)存在的區(qū)域。上述方法能夠在第1雜質(zhì)存在的區(qū)域產(chǎn)生載流子。由此，能夠抑制橫切接合界面的電流路徑的非歐姆導(dǎo)電特性的顯現(xiàn)。

(特征3)可以進(jìn)一步具備將第2雜質(zhì)從第1半導(dǎo)體層的表面和第2半導(dǎo)體層的表面導(dǎo)入的第1雜質(zhì)導(dǎo)入工序。第1雜質(zhì)導(dǎo)入工序可以比接合工序更靠前地進(jìn)行。上述方法能夠使向第1半導(dǎo)體層的第2雜質(zhì)的導(dǎo)入條件和向第2半導(dǎo)體層的第2雜質(zhì)的導(dǎo)入條件不同。即，第1半導(dǎo)體層和第2半導(dǎo)體層能夠分別適當(dāng)?shù)乜刂频?雜質(zhì)的摻雜量。

(特征4)第1雜質(zhì)導(dǎo)入工序可以使用熱擴(kuò)散法。熱擴(kuò)散法在其原理上能夠在第1和第2半導(dǎo)體層的表面使第2雜質(zhì)的濃度最大。由此，能夠使第2雜質(zhì)以高濃度存在于接合界面的附近區(qū)域。

(特征5)照射工序可以對(duì)第1半導(dǎo)體層的表面和第2半導(dǎo)體層的表面進(jìn)一步照射第2雜質(zhì)。由此，通過打入第2雜質(zhì)的工序，也能夠?qū)⒌?半導(dǎo)體層的表面和第2半導(dǎo)體層的表面活性化。

(特征6)可以進(jìn)一步具備從通過接合工序生成的半導(dǎo)體基板的第1半導(dǎo)體層的與接合界面相反側(cè)的面注入第2雜質(zhì)的第2雜質(zhì)導(dǎo)入工序。

第2雜質(zhì)導(dǎo)入工序中，第2雜質(zhì)的至少一部分可以越過接合界面地注入于第2半導(dǎo)體層。上述方法能夠以第2雜質(zhì)的至少一部分通過接合界面的方式打入第2雜質(zhì)。由此，能夠使接合界面的附近產(chǎn)生載流子。

(特征7)第1雜質(zhì)的第1和第2半導(dǎo)體層內(nèi)的存在范圍可以包含在第2雜質(zhì)的第1和第2半導(dǎo)體層內(nèi)的存在范圍內(nèi)。由此，可以使載流子存在于第1雜質(zhì)存在的區(qū)域。

(特征8)第1半導(dǎo)體層和第2半導(dǎo)體層可以為使第1半導(dǎo)體層和第2半導(dǎo)體層產(chǎn)生載流子的第2雜質(zhì)同樣地?cái)U(kuò)散的半導(dǎo)體層。由此，能夠使第1雜質(zhì)存在的區(qū)域產(chǎn)生載流子。

(特征9)第1半導(dǎo)體層和第2半導(dǎo)體層的組合可以為3C－SiC單晶、4H－SiC單晶、6H－SiC單晶、SiC多晶中的任意2個(gè)的組合。

(特征10)熱處理工序中進(jìn)行的熱處理的最高溫度可以為1500℃以上。

(特征11)第1雜質(zhì)可以包含氬(Ar)、氖(Ne)、氙(Xe)中的任一者。

(特征12)第2雜質(zhì)可以包含氮(N)、磷(P)中的任一者。

實(shí)施例

＜接合基板的構(gòu)成＞

圖2示出本實(shí)施例的接合基板10的立體圖。接合基板10呈大致圓盤狀地形成。接合基板10具備配置于下側(cè)的支承基板11和貼合于支承基板11的上表面的單晶層13。單晶層13例如可以利用化合物半導(dǎo)體(例：6H－SiC、4H－SiC、GaN、AlN)的單晶形成。另外，例如可以利用單元素半導(dǎo)體(例：Si、C)的單晶形成。

支承基板11可以使用各種材料。支承基板11優(yōu)選對(duì)用于單晶層13的各種熱工藝具有耐性。另外，支承基板11優(yōu)選為與單晶層13的熱膨脹系數(shù)之差小的材料。例如，單晶層13使用SiC時(shí)，支承基板11可以使用單晶SiC、多晶SiC、單晶Si、多晶Si、藍(lán)寶石、GaN、碳等。多晶SiC中可以混合存在各種多型、面方位的SiC晶體。上述各種多型、面方位混合存在的多晶SiC能夠在不進(jìn)行精確的溫度控制的情況下制造，因此，能夠減少制造支承基板11的成本。支承基板11的厚度TT1只要以可得到能夠耐受后工序加工的機(jī)械強(qiáng)度的方式?jīng)Q定即可。例如支承基板11的直徑為100(mm)時(shí)，厚度TT1可以為100(μm)左右。

＜接合基板的制造方法＞

使用圖1和圖3對(duì)本實(shí)施例的接合基板10的制造方法進(jìn)行說明。本實(shí)施例中，作為例子，對(duì)支承基板11為多晶SiC、單晶層13為單晶4H－SiC的情況進(jìn)行說明。

首先，準(zhǔn)備支承基板11和單晶層13。將支承基板11和單晶層13的表面平坦化。平坦化可以通過磨削、切削進(jìn)行，也可以通過CMP法進(jìn)行。

步驟S1中，進(jìn)行雜質(zhì)導(dǎo)入工序。雜質(zhì)導(dǎo)入工序中，對(duì)雜質(zhì)的離子進(jìn)行加速，打入支承基板11的表面和單晶層13的表面。雜質(zhì)為使支承基板11和單晶層13產(chǎn)生載流子的元素。作為雜質(zhì)的一個(gè)例子，可以舉出磷(P)、砷(As)、硼(B)、氮(N)等。應(yīng)予說明，優(yōu)選使用成為n型載流子的雜質(zhì)(例：氮(N)、磷(P)、砷(As))。雜質(zhì)導(dǎo)入工序中，以在支承基板11、單晶層13的表面雜質(zhì)濃度達(dá)到最大的方式設(shè)定加速能量、入射角度等各種參數(shù)。另外，也可以以接合界面的雜質(zhì)濃度為1×10¹⁹/cm³以上(優(yōu)選為1×10²⁰cm³以上)的方式設(shè)定各種參數(shù)。例如，通過使用較低的加速能量(數(shù)十keV以下)進(jìn)行極淺的打入，從而以雜質(zhì)濃度在表面達(dá)到最大的方式進(jìn)行控制。另外，例如可以通過使用改變加速能量進(jìn)行多次打入的多級(jí)打入，以雜質(zhì)濃度在表面達(dá)到最大的方式進(jìn)行控制。

另外，可以使向支承基板11的表面的打入條件和向單晶層13的表面的打入條件不同。離子打入中，相對(duì)于晶軸的打入角度對(duì)雜質(zhì)濃度分布造成大的影響。因此，對(duì)具有各種晶軸的多晶的支承基板11和具有單一晶軸的單晶層13，有時(shí)不適合使用相同的打入條件。

步驟S2中，進(jìn)行照射工序。照射工序是對(duì)支承基板11的表面進(jìn)行改性而形成非晶層11b，并且對(duì)單晶層13的表面進(jìn)行改性而形成非晶層13b的工序。非晶層是指成為原子不具有晶體結(jié)構(gòu)這樣的規(guī)則性的狀態(tài)的層。

如圖3所示，將單晶層13和支承基板11設(shè)置于腔室101內(nèi)。接著，進(jìn)行單晶層13與支承基板11的相對(duì)位置的對(duì)位。以后述的接合工序中兩基板能夠以正確的位置關(guān)系接觸的方式進(jìn)行對(duì)位。接著，使腔室101內(nèi)成為真空狀態(tài)。腔室101內(nèi)的真空度例如為1×10^－4～1×10^－6(Pa)左右。

接著，在支承基板11的表面11a和單晶層13的表面13a使用FAB槍(高速原子束：Fast Atom Beam)102照射氬的中性原子束。對(duì)表面11a的整個(gè)面和表面13a的整個(gè)面均勻地照射氬的中性原子束。例如，可以一邊使氬的中性原子束以具有重疊部分的方式進(jìn)行掃描一邊對(duì)表面11a和表面13a的整個(gè)面進(jìn)行照射。由此，能夠除去表面11a和13a的氧化膜、吸附層而露出鍵合端。將該狀態(tài)稱為活性狀態(tài)。另外，照射工序?yàn)樵谡婵罩械奶幚恚虼?，表?1a和13a能夠不被氧化等而保持活性狀態(tài)。另外，照射工序中，能夠?qū)⒈砻?1a和13a的晶體結(jié)構(gòu)在距表面一定的深度破壞。其結(jié)果，能夠在基板表面形成含有Si和C的非晶層11b和13b。另外，非晶層11b和13b成為打入有氬原子的狀態(tài)。應(yīng)予說明，半導(dǎo)體中，非活性的氬對(duì)載流子沒有貢獻(xiàn)，因此，可以為必要最小限的打入量。

步驟S3中，進(jìn)行接合工序。接合工序中，使支承基板11的表面11a和單晶層13的表面13a在腔室101內(nèi)、在真空中接觸。由此，存在于活性狀態(tài)的表面的鍵合端彼此結(jié)合，能夠?qū)⒅С谢?1和單晶層13接合。

步驟S4中，進(jìn)行熱處理工序。熱處理工序中，在非晶層11b和13b接觸的狀態(tài)下對(duì)支承基板11和單晶層13進(jìn)行熱處理。熱處理工序使用爐子實(shí)施。熱處理工序可以在腔室101內(nèi)在減壓下進(jìn)行，也可以在腔室101以外的其它爐內(nèi)進(jìn)行。

熱處理工序中，將支承基板11和單晶層13加熱至規(guī)定溫度。規(guī)定溫度可以根據(jù)接合基板10的材料來決定。例如，使用SiC時(shí)，可以加熱至1500℃以上(優(yōu)選為1700℃左右)。由此，能夠使非晶層11b和13b具有流動(dòng)性。有時(shí)在非晶層11b與13b的接觸面形成有空間。非晶層11b、13b的表面粗糙度越大，所形成的空間的體積越大。在此，通過進(jìn)行熱處理工序，能夠使形成非晶層11b和13b的原子流動(dòng)，因此，能夠填埋形成于非晶層11b與13b的接觸面的空間。

另外，通過熱處理工序，能夠使非晶層11b和13b從原子排列沒有規(guī)則性的狀態(tài)向原子排列具有規(guī)則性的狀態(tài)進(jìn)行再結(jié)晶化。再結(jié)晶化完成時(shí)，非晶層11b和13b消失，形成單晶層13和支承基板11直接接合的接合基板10。

認(rèn)為上述再結(jié)晶化從結(jié)晶附近進(jìn)行到貼合界面。該再結(jié)晶化的過程中，成為載流子的原子(氮、磷等)被引入到SiC結(jié)晶內(nèi)，但非活性原子的氬原子不被引入到SiC結(jié)晶內(nèi)。因此，伴隨再結(jié)晶化的進(jìn)行，氬原子從結(jié)晶區(qū)域被排斥。再結(jié)晶化完成時(shí)，非晶層11b和13b消失，形成支承基板11和單晶層13直接接合的接合基板10。但是，預(yù)測(cè)在再結(jié)晶化的過程中，成為載流子的原子(氮、磷等)在結(jié)晶內(nèi)分散，氬在界面偏析。

另外，通過熱處理工序，支承基板11和單晶層13的貼合變牢固。另外，通過熱處理工序，成為n型載流子的原子(例：氮、磷)成為高濃度n型載流子。

＜?xì)宓臐舛确植迹?/p>

使用圖4～圖7對(duì)熱處理工序的前后的氬的濃度分布的變化進(jìn)行詳細(xì)地說明。應(yīng)予說明，圖4和圖6中，以空心的圓圈模擬地表示氬原子，以黑色的圓圈模擬地表示磷原子。另外，圖4和圖6中，模擬地呈網(wǎng)眼狀地記載SiC多晶的晶界。另外，圖5和圖7中，為了使圖面簡(jiǎn)單易懂，僅示出氬原子(空白的圓圈)。圖4(A)是熱處理工序(步驟S4)前的接合基板10的接合界面附近的部分放大圖。圖4(B)是磷的濃度分布。圖4(C)是氬的濃度分布。圖4(B)和圖4(C)中，縱軸表示距接合界面12的距離，橫軸表示雜質(zhì)濃度。即，圖4(B)表示圖4(A)的黑色的圓圈的分布，圖4(C)表示圖4(A)的空白的圓圈的分布。圖5是圖4的V－V部分的截面圖。即，圖5是從與接合基板10垂直的方向觀察非晶層11b的表面的圖。圖6(A)是熱處理工序后的與圖4(A)相同部分的部分放大圖。圖6(B)是磷的濃度分布。圖6(C)是氬的濃度分布。圖7是熱處理工序后的與圖5相同部分的截面圖。

對(duì)熱處理工序前的氬的濃度分布進(jìn)行說明。如圖4(A)所示，接合基板10中，將支承基板11的表面破壞而形成的非晶層11b和將單晶層13的表面破壞而形成的非晶層13b接觸。如圖4(A)所示，通過步驟S2的照射工序在非晶層11b和13b內(nèi)注入氬原子。在熱處理工序前，氬原子的深度方向(即，圖4(A)的上下方向)的濃度分布P1(參照?qǐng)D4(C))為遵循高斯分布的狀態(tài)。因此，非晶層11b和13b中，是氬原子在其深度方向整體分散的狀態(tài)。另外，如圖5所示，在熱處理工序前，觀察非晶層11b的表面時(shí)的氬原子的面內(nèi)濃度分布均勻。換言之，在熱處理工序前，氬原子的面內(nèi)密度是一定的。這是因?yàn)椴襟ES2中，對(duì)支承基板11的表面和單晶層13的表面1均勻地照射氬的中性原子束所致。

接著，對(duì)熱處理工序后的氬的濃度分布進(jìn)行說明。熱處理工序(步驟S4)中，通過使用爐子的熱處理對(duì)接合基板10整體進(jìn)行加熱。

對(duì)非晶層11b和13b進(jìn)行熱處理時(shí)，能夠使非晶層11b和13b從原子排列沒有規(guī)則性的狀態(tài)向原子排列具有規(guī)則性的狀態(tài)進(jìn)行再結(jié)晶化。非晶層13b的再結(jié)晶化以從非晶層13b與單晶層13的界面F1(參照?qǐng)D4(A))向非晶層13b的內(nèi)部側(cè)(即，圖4(A)的下側(cè)。參照箭頭Y1)，成為模仿單晶層13的晶體結(jié)構(gòu)(單晶SiC)的原子排列的方式進(jìn)行。另外，非晶層11b的再結(jié)晶化以從非晶層11b與支承基板11的界面F2(參照?qǐng)D4(A))向非晶層11b的內(nèi)部側(cè)(即，圖4(A)的上側(cè)。參照箭頭Y2)，成為模仿支承基板11的晶體結(jié)構(gòu)(多晶SiC)的原子排列的方式進(jìn)行。因此，再結(jié)晶化完成時(shí)，如圖6(A)所示，非晶層11b和13b消失，形成單晶層13和支承基板11直接接合的接合基板10。非晶層11b和13b成為一體而進(jìn)行再結(jié)晶化，因此，能夠使單晶層13和支承基板11通過共價(jià)鍵牢固地接合。

另外，氬為不被引入到SiC的晶格的原子。因此，氬原子隨著非晶層13b的再結(jié)晶化進(jìn)行而遷移到未進(jìn)行再結(jié)晶化的區(qū)域。即，向圖4(A)的箭頭Y1方向遷移。而且，若氬原子到達(dá)接合界面12的附近的區(qū)域，則被固定于接合界面12的附近的區(qū)域。同樣地，非晶層11b內(nèi)的氬原子未被引入到結(jié)晶內(nèi)部，因此，伴隨非晶層11b的再結(jié)晶化進(jìn)行而遷移到未進(jìn)行再結(jié)晶化的區(qū)域。即，向圖4(A)的箭頭Y2方向遷移。而且，若氬原子到達(dá)接合界面12的附近的區(qū)域，則被固定于接合界面12的附近的區(qū)域。其結(jié)果，非晶層11b和13b的再結(jié)晶化完成時(shí)，如圖6(A)所示，氬原子在支承基板11與單晶層13的接合界面12的附近凝聚。

因此，熱處理工序后的氬的濃度分布成為濃度分布P11(參照?qǐng)D6(C))。而且，熱處理工序后的濃度分布P11(參照?qǐng)D6(C))的幅度W2與熱處理工序前的濃度分布P1(參照?qǐng)D4(C))的幅度W1相比，變小。即，通過實(shí)施本說明書中記載的熱處理工序(步驟S4)，能夠使支承基板11和單晶層13中所含的氬的深度方向的濃度分布的幅度變窄。

另外，圖7示出對(duì)熱處理工序后的支承基板11的表面進(jìn)行觀察時(shí)的氬原子的面內(nèi)濃度分布?？芍驓逶舆w移到面內(nèi)方向并部分地凝聚，形成島狀、線狀的凝聚部分。即，通過實(shí)施本說明書中所記載的熱處理工序(步驟S4)，能夠使支承基板11和單晶層13內(nèi)的氬的面內(nèi)方向的濃度不均比熱處理工序前(參照?qǐng)D5)大。

＜?xì)鍧舛确植嫉姆治觯?/p>

對(duì)通過本說明書中所記載的接合方法制作的接合基板10的支承基板11與單晶層13的接合界面附近的氬濃度分布進(jìn)行了分析。分析中所使用的接合基板10中，支承基板11為多晶SiC，單晶層13為單晶的4H－SiC。雜質(zhì)導(dǎo)入工序(步驟S1)中，以10(keV)的入射能量在60(sec)間照射磷原子。照射工序(步驟S2)中，以1.8(keV)的入射能量在60(sec)間照射氬原子。熱處理工序(步驟S4)中，最高溫度為1700℃。另外，在熱處理工序的前后測(cè)定橫切接合界面12的電流路徑的電特性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在熱處理工序后，能夠抑制非歐姆導(dǎo)電特性的顯現(xiàn)。

對(duì)本接合基板進(jìn)行了基于能量分散型X射線光譜法(EDX)的氬濃度分析。元素分析裝置為NORAN制的VOYAGERIII M3100。射束直徑約為1納米，考慮到試樣中的射束的擴(kuò)展，本分析的空間分辨率為2納米。另外，幅度W1和W2可以通過測(cè)定打入的氬的90％存在的區(qū)域的幅度來求得。

熱處理工序前的濃度分布P1的幅度W1約為4納米。另外，熱處理工序后的濃度分布P11的幅度W2約為作為本分析的空間分辨率的2納米。即，可知通過使氬的濃度分布的幅度縮窄至約2納米以下，能夠抑制非歐姆導(dǎo)電特性的顯現(xiàn)。

另外，對(duì)氬的面內(nèi)方向的濃度不均進(jìn)行了測(cè)定。在接合界面12附近部的截面(參照?qǐng)D6(A))，改變位置對(duì)接合界面12的氬的濃度測(cè)定足夠的數(shù)量。測(cè)定范圍約為200納米。而且，作為測(cè)定的氬濃度的不均，求出最大值與最小值的濃度比(最大值/最小值)。另外，在熱處理工序的前后，測(cè)定濃度差。在熱處理工序前，濃度不均為1.3～1.5。與此相對(duì)，在熱處理工序后，濃度不均增加至9.1。即，發(fā)現(xiàn)通過使氬濃度的最小值與最大值的濃度比所示的濃度不均約為2倍以上(優(yōu)選約為9倍以上)，能夠抑制非歐姆導(dǎo)電特性的顯現(xiàn)。

＜效果＞

照射工序(步驟S2)中，在支承基板11的表面附近和單晶層13的表面附近打入氬。于是，對(duì)于通過接合工序(步驟S3)生成的接合基板10，在接合界面12的附近存在具有濃度分布P1(參照?qǐng)D4(C))的氬。若氬存在于接合界面12的附近，則有時(shí)在橫切接合界面12的電流路徑產(chǎn)生非歐姆導(dǎo)電特性。在此，通過實(shí)施本說明書中所記載的熱處理工序(步驟S4)，能夠使氬的濃度分布的幅度從幅度W1(圖4(C)參照)向幅度W2(圖6(C)參照)變窄。由此，在橫切接合界面12的電流路徑上，能夠縮短氬存在的路徑的距離。另外，通過使起因于由氬集中于界面附近而產(chǎn)生缺陷的能級(jí)的存在區(qū)域變窄，還可得到容易產(chǎn)生由高濃度n型層誘發(fā)的隧道現(xiàn)象的效果。其結(jié)果，能夠抑制非歐姆導(dǎo)電特性的顯現(xiàn)。

通過實(shí)施本說明書中所記載的熱處理工序(步驟S4)，如圖6所示，能夠以氬的濃度分布P11的存在范圍(參照?qǐng)D6(C))包含在磷的濃度分布P12的存在范圍(參照?qǐng)D6(B))內(nèi)的方式進(jìn)行控制。通過本申請(qǐng)申請(qǐng)人等的實(shí)驗(yàn)等，發(fā)現(xiàn)若在氬的周圍存在磷等產(chǎn)生載流子的雜質(zhì)，則在橫切接合界面12的電流路徑上，能夠抑制非歐姆導(dǎo)電特性的顯現(xiàn)。該現(xiàn)象的模型尚未明確。但是，認(rèn)為是以下的模型：在接合界面12形成能量勢(shì)壘和因氬的存在而產(chǎn)生的能級(jí)，因此，顯現(xiàn)非歐姆導(dǎo)電特性。因此，通過使接合界面12的附近產(chǎn)生載流子，減小能量勢(shì)壘的幅度，從而能夠得到隧道效應(yīng)。即，能夠通過高濃度n型載流子對(duì)非歐姆導(dǎo)電特性產(chǎn)生之處進(jìn)行抑制。由此，能夠抑制非歐姆導(dǎo)電特性的顯現(xiàn)。

而且，本發(fā)明能夠賦予以下的效果。通過實(shí)施本說明書中所記載的熱處理工序(步驟S4)，使氬原子遷移到面內(nèi)方向并部分地凝聚，由此能夠形成島狀、線狀的凝聚部分(參照?qǐng)D7)。由此，能夠在接合界面12的面內(nèi)以混合存在的形式形成氬的濃度高的區(qū)域(即，凝聚部分)和低區(qū)域(例：圖7的區(qū)域A1)。氬的濃度低的區(qū)域能夠抑制非歐姆導(dǎo)電特性。因此，通過使氬的濃度低的區(qū)域混合存在，能夠在橫切接合界面12的電流路徑整體中抑制非歐姆導(dǎo)電特性的顯現(xiàn)。即，可以使用氬的濃度低的區(qū)域作為用于抑制非歐姆導(dǎo)電特性的顯現(xiàn)的電流路徑。

從其它方面對(duì)通過本說明書中所公開的技術(shù)得到的效果進(jìn)行說明。作為在接合界面12產(chǎn)生非歐姆特性的電特性的原因，可以舉出因半導(dǎo)體層彼此的帶隙電壓幅度之差而產(chǎn)生的非歐姆特性的電特性。如圖8所示，認(rèn)為量子力學(xué)上存在電子勢(shì)壘。圖8的事例中，示出支承基板11為n型的3C面方位主體的SiC多晶、禁帶電位幅度為2.2V的情況。另外，示出單晶層13為4H面方位的SiC單晶、禁帶電位幅度為3.2V的情況。認(rèn)為由于4H與3C的禁帶的電位幅度之差、因存在于界面的氬而產(chǎn)生的能級(jí)、接合界面的不匹配等，在接合界面12和其附近區(qū)域產(chǎn)生這樣的電位勢(shì)壘。而且，本說明書中所公開的技術(shù)中能夠通過FAB槍而在必然存在的非活性的氬等雜質(zhì)的界面附近存在區(qū)域，使產(chǎn)生n型高濃度載流子的雜質(zhì)(例：磷、氮)存在。由此，能夠誘發(fā)隧道現(xiàn)象而產(chǎn)生非歐姆特性的改善。另外，通過在照射氬的真空室內(nèi)，在氬照射之前或之后照射磷、氮這樣的極簡(jiǎn)單的工序流程，能夠產(chǎn)生n型高濃度載流子。

圖9示出實(shí)際的界面特性的測(cè)量結(jié)果。測(cè)定對(duì)象為通過本說明書中記載的接合方法接合的4H－SiC單晶層23(對(duì)應(yīng)于單晶層13)和多晶SiC基板24(對(duì)應(yīng)于支承基板11)。4H－SiC單晶層23具備表面電極21。多晶SiC基板24具備背面電極22。圖9是表面電極21與背面電極22之間的V－I曲線。由圖9可知，可得到歐姆導(dǎo)電特性。

以上，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例詳細(xì)地進(jìn)行了說明，但這些僅為例示，并不限定權(quán)利要求范圍。權(quán)利要求范圍中記載的技術(shù)包含對(duì)以上例示的具體例進(jìn)行各種變形、變更的情況。

＜第1變形例＞

雜質(zhì)導(dǎo)入工序可以在接合工序(步驟S3)之后進(jìn)行。此時(shí)，只要將雜質(zhì)的離子從單晶層13的與接合界面12相反側(cè)的面?zhèn)?即，圖4(A)的箭頭Y3側(cè))打入即可。雜質(zhì)導(dǎo)入工序中，只要以打入的雜質(zhì)的至少一部分越過接合界面12而注入于支承基板11的方式設(shè)定加速能量、入射角度等各種的參數(shù)即可。另外，只要以在接合界面12附近雜質(zhì)濃度達(dá)到最大的方式設(shè)定與打入有關(guān)的各種參數(shù)即可。例如，可以通過使用改變加速能量進(jìn)行多次打的多級(jí)打入，以雜質(zhì)濃度在接合界面12附近達(dá)到最大的方式進(jìn)行控制。

＜第2變形例＞

使支承基板11和單晶層13產(chǎn)生載流子的雜質(zhì)并不限于通過雜質(zhì)導(dǎo)入工序?qū)氲男螒B(tài)。通過使用預(yù)先導(dǎo)入有雜質(zhì)的支承基板11和單晶層13，可以省略雜質(zhì)導(dǎo)入工序。本實(shí)施方式中，只要使用高濃度地?fù)诫s有氮、磷等的n型的支承基板11和單晶層13即可。另外，預(yù)先摻雜于基板的雜質(zhì)的濃度只要為雜質(zhì)導(dǎo)入工序中導(dǎo)入的接合界面的雜質(zhì)濃度以上即可。本實(shí)施方式中，使用摻雜有1×10¹⁹/cm³以上的氮或磷的n型的支承基板11和單晶層13即可。

另外，可以對(duì)預(yù)先摻雜有雜質(zhì)的支承基板11和單晶層13進(jìn)行雜質(zhì)導(dǎo)入工序。對(duì)此時(shí)的具體的事例進(jìn)行說明。準(zhǔn)備摻雜有氮、磷等的n型的支承基板11和單晶層13。若從雜質(zhì)導(dǎo)入工序(步驟S1)實(shí)施至熱處理工序(步驟S4)，則可得到圖6所示那樣的濃度分布。成為n型載流子的雜質(zhì)(例：氮、磷)的濃度分布P12(參照?qǐng)D6(B))的幅度從接合界面12到兩側(cè)分別為4納米。另外，氬的濃度分布P11的幅度從接合界面12到兩側(cè)分別為2納米。此時(shí)，只要n型載流子的濃度為例如10²⁰/cm³以上，則即使在接合界面12具有電子勢(shì)壘，也能夠充分地得到隧道效應(yīng)。另外，作為非活性的雜質(zhì)的氬在作為n型半導(dǎo)體的支承基板11和單晶層13中形成晶體缺陷的能級(jí)。由于缺陷能級(jí)作為載流子的壽命扼殺劑起作用，因此，載流子的遷移率降低。在此，通過在氬的存在范圍存在成為n型載流子的雜質(zhì)(例：氮、磷)，能夠緩和晶體缺陷的能級(jí)的影響。另外，因界面不匹配所致的界面能級(jí)的影響也能夠通過成為n型載流子的雜質(zhì)的存在而得到緩和。

＜第3變形例＞

照射工序(步驟S2)中，將表面活性化的方法并不限于照射氬的中性原子束的方法。也可以為不易被引入到半導(dǎo)體的晶格且通過FAB槍的照射將半導(dǎo)體層的表面活性化的效力高的雜質(zhì)。另外，也可以為不易成為載流子且通過FAB槍的照射將半導(dǎo)體層的表面活性化的效力高的雜質(zhì)。例如可以照射氖(Ne)、氙(Xe)等稀有氣體的原子束。另外，例如也可以為注入He、氫、Ar、Si、C等的原子或分子或離子等的方法。另外，照射工序(步驟S2)中，也可以照射產(chǎn)生載流子的雜質(zhì)原子的離子。本說明書的實(shí)施例中，照射工序中，可以進(jìn)一步照射氮、磷等的離子。應(yīng)予說明，照射工序中，優(yōu)選照射氮。由此，還能夠使將支承基板11和單晶層13的表面活性化的處理作為將氮、磷等打入支承基板11和單晶層13的處理發(fā)揮作用。因此，可以省略雜質(zhì)導(dǎo)入工序(步驟S1)，能夠?qū)崿F(xiàn)工序數(shù)的削減。另外，用于將表面活性化的裝置并不限于FAB槍，可以使用離子槍等各種裝置。

＜第4變形例＞

雜質(zhì)導(dǎo)入工序(步驟S1)中使用的方法并不限于離子打入。例如可以使用熱擴(kuò)散法。熱擴(kuò)散法具有在使磷等雜質(zhì)高濃度地存在于支承基板11、單晶層13的表面的基礎(chǔ)上進(jìn)行加熱這樣的原理。因此，能夠在支承基板11、單晶層13的表面使磷等的雜質(zhì)濃度最大化。另外，與使用離子打入法的情況相比，能夠使雜質(zhì)的濃度分布的幅度變窄。由此，能夠形成具有與能夠通過隧道效應(yīng)穿過的能量勢(shì)壘的幅度(數(shù)納米左右)對(duì)應(yīng)的幅度的雜質(zhì)的濃度分布。應(yīng)予說明，導(dǎo)入雜質(zhì)的半導(dǎo)體材料為SiC時(shí)，雜質(zhì)導(dǎo)入工序中可以使用熱擴(kuò)散法。SiC的雜質(zhì)的熱擴(kuò)散系數(shù)非常小，因此，優(yōu)選在1700～2000℃左右的高溫下進(jìn)行熱擴(kuò)散。由此，能夠進(jìn)行可顯現(xiàn)隧道效應(yīng)的數(shù)納米左右的擴(kuò)散。

＜第5變形例＞

如圖1所示，可以在雜質(zhì)導(dǎo)入工序(步驟S1)之前進(jìn)行蝕刻工序(步驟S0)。蝕刻工序的內(nèi)容可以與上述的照射工序(步驟S2)的內(nèi)容同樣。即，蝕刻工序中，在真空狀態(tài)的腔室101內(nèi)設(shè)置支承基板11和單晶層13。然后，對(duì)支承基板11和單晶層13的表面照射氬的中性原子束。由此，能夠?qū)⒅С谢?1和單晶層13的表面有力地蝕刻，因此，能夠可靠地除去氧化膜等。然后，在腔室101進(jìn)行雜質(zhì)導(dǎo)入工序(步驟S1)和照射工序(步驟S2)即可。作為蝕刻工序的條件的一個(gè)例子，可以舉出以1.8(keV)的入射能量在10(sec)間照射氬原子的條件。

＜第6變形例＞

雜質(zhì)導(dǎo)入工序中，可以將成為n型載流子的雜質(zhì)僅打入于單晶層13的表面，不打入于支承基板11的表面。例如，支承基板11為進(jìn)行有低電阻化處理的多晶SiC時(shí)，可以省略將成為n型載流子的雜質(zhì)向支承基板11的表面打入。作為低電阻化處理的多晶SiC的一個(gè)例子，可以舉出預(yù)先導(dǎo)入有雜質(zhì)的多晶SiC。

＜第7變形例＞

也可以將本說明書中記載的制造流程應(yīng)用于被稱為Smart cut(注冊(cè)商標(biāo))的方法。使用圖10進(jìn)行說明。

圖10(A)是表示支承基板11和單晶層131的接合前的狀態(tài)的截面圖。單晶層131在接合面的深度0.5μm的位置預(yù)先形成有氫注入層28。圖10(B)中，實(shí)施至本說明書中記載的接合工序(步驟3)。圖10(C)中，實(shí)施本說明書中記載的熱處理工序(步驟4)。由此，通過加熱至1000℃以上的高溫度狀態(tài)，能夠以氫注入層28分離單晶層131。其結(jié)果，能夠形成支承基板11上接合了0.5μm的厚度的薄單晶層13的結(jié)構(gòu)。應(yīng)予說明，單晶層131可以進(jìn)行再利用。圖10(D)中，在薄的單晶層13上外延生長(zhǎng)必要厚度的SiC單晶層。由此，形成外延層14。該外延層14成為各種元件的形成區(qū)域。為了形成各種元件所需的外延層14的厚度大致為10μm。

＜其它變形例＞

單晶層13并不限于4H－SiC的單晶。可以使用3C－SiC、6H－SiC等各種多型的單晶SiC作為單晶層13。

支承基板11所使用的材料并不限于多晶SiC。只要是對(duì)應(yīng)用于單晶層13的各種熱工藝具有耐性的材料，就可以是任何材料。

本說明書或附圖中說明的技術(shù)要素以單獨(dú)或通過各種組合來發(fā)揮技術(shù)上的有用性，并不限定于申請(qǐng)時(shí)權(quán)利要求所記載的組合。另外，本說明書或附圖例示的技術(shù)能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)目的，而實(shí)現(xiàn)其中一個(gè)目的本身具有技術(shù)上的有用性。

單晶層13為第1半導(dǎo)體層的一個(gè)例子。支承基板11為第2半導(dǎo)體層的一個(gè)例子。氬為第1雜質(zhì)的一個(gè)例子。氮和磷為第2雜質(zhì)的一個(gè)例子。

符號(hào)說明

10：接合基板、11：支承基板、12：接合界面、13：?jiǎn)尉印?01：腔室、102：FAB槍、P1和P2和P11和P12：濃度分布。