DE112013005403T5 - Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren bereitgestellt zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung mit einer langen Trägerlebensdauer ohne Ausführen eines zusätzlichen Schritts, nachdem ein SiC-Einkristallsubstrat unter Verwendung eines Verfahrens der chemischen Dampfabscheidung produziert wurde. Die Temperatur im Innern eines Reaktors wird auf 1700°C eingestellt (Schritt S5). Dann werden Rohgase, ein Zusatzgas, ein Dotierungsgas und ein Trägergas in den Reaktor eingeführt (Schritt S6). Dann wird ein epitaktischer SiC-Film auf der Oberfläche eines 4H-SiC-Substrats unter Verwendung eines CVD-Verfahrens gezogen (Schritt S7). Dann wird das 4H-SiC-Substrat, auf dem der epitaktische SiC-Film abgeschieden wird, in einer Atmosphäre eines Methylmethan-Gases abgekühlt, das mit Wasserstoffgas verdünnt ist, bis die Temperatur im Innern des Reaktors von 1700°C auf 1300°C abnimmt (Schritt S8). Dann wird das 4H-SiC-Substrat, auf dem der epitaktische SiC-Film abgeschieden ist, in einer Wasserstoffgas-Atmosphäre abgekühlt, bis die Temperatur im Innern des Reaktors auf eine Temperatur abnimmt, die niedriger als 1300°C ist (Schritt S9).

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Verbindungshalbleiter, wie etwa vierschichtige, wiederholt hexagonale Kristalle aus Siliziumcarbid (4H-SiC) sind gewöhnlich als Halbleitermaterialien bekannt. Wenn eine Leistungshalbleitervorrichtung unter Verwendung von 4H-SiC als Halbleitermaterial produziert wird, wird ein 4H-SiC-Einkristallfilm (nachstehend als epitaktischer SiC-Film bezeichnet) auf einem Halbleitersubstrat, das aus 4H-SiC besteht (nachstehend als 4H-SiC-Substrat bezeichnet) epitaktisch gezogen, wodurch ein SiC-Einkristallsubstrat produziert wird. Bisher ist ein Verfahren der chemischen Dampfphasenabscheidung (CVD) gewöhnlich als Epitaxieverfahren bekannt.
  • Insbesondere wird ein SiC-Einkristallsubstrat, bei dem ein epitaktischer SiC-Film unter Verwendung eines Verfahrens der chemischen Dampfphasenabscheidung (CVD) abgeschieden wird, dadurch produziert, dass ein Rohgas, das in einen Reaktor (Kammer) eingespeist wird, thermisch in ein Trägergas zersetzt wird, und Silizium-(Si)Atome mit dem Kristallgitter eines 4H-SiC-Substrats übereinstimmend ständig abgeschieden werden. Gewöhnlich werden Monosilan-Gas (SiH4) und Dimethylmethan-(C3H8)Gas als Rohgase verwendet, während Wasserstoff (H2) als Trägergas verwendet wird. Auch wird je nach Bedarf Stickstoff-(N2)Gas oder Trimethylaluminium-(TMA)Gas als Dotierungsgas hinzugefügt.
  • Existierende Epitaxieverfahren sind derart, dass die Wachstumsgeschwindigkeit im Allgemeinen im Bereich von mehreren μm/Std. liegt, weshalb es nicht möglich ist, einen epitaktischen Film schnell wachsen zu lassen. Folglich wird viel Zeit benötigt, um einen epitaktischen Film einer Dicke von 100 μm oder mehr zu ziehen, die notwendig ist, um eine Vorrichtung mit hoher Durchbruchspannung zu produzieren, weshalb eine Erhöhung der Epitaxiegeschwindigkeit für die industrielle Produktion benötigt wird. Auch ist eine Vorrichtung mit hoher Durchbruchspannung derart gestaltet, dass, wenn ein epitaktischer Film einer Dicke von 100 μm oder mehr als Driftschicht bereitgestellt wird, der Leitungsverlust umso größer ist, je mehr sich die Durchbruchspannung erhöht.
  • Um den Leitungsverlust zu reduzieren, ist es notwendig, eine Leitfähigkeitsmodulation auf Grund einer Implantation von Minoritätsladungsträgern zu bewirken, indem die Trägerlebensdauer der Driftschicht erhöht wird, wodurch sich die Einschaltspannung reduziert. Um folglich die Trägerlebensdauer der Driftschicht zu erhöhen, ist es notwendig, Kristalldefekte zu reduzieren, die Lebensverkürzer bilden, die in dem epitaktischen Film existieren. Beispielsweise sind Punktdefekte, die als Z1/2-Zentren und EH6/7-Zentren bezeichnet werden, die in einer Energieposition existieren, die niedriger als der unterste Teil (Ec = 0) eines Leitungsbandes (auf einem tiefen Pegel) existieren, gewöhnlich als Kristalldefekte bekannt, die in einem n-dotierten epitaktischen SiC-Film existieren und Lebensverkürzer bilden.
  • Es wurde berichtet, dass die Z1/2-Zentren und die EH6/7-Zentren Kristalldefekte sind, die durch Kohlenstoff-(C)Lücken in einem epitaktischen SiC-Film verursacht werden (siehe beispielsweise NPL 1). Um die Kristalldefekte in einem epitaktischen SiC-Film zu reduzieren, ist es folglich notwendig, einen epitaktischen SiC-Film mit einer geringeren Anzahl von Kohlenstofflücken zu bilden. Es wurde ein Verfahren, bei dem, nachdem ein epitaktischer SiC-Film unter Verwendung eines Verfahrens der chemischen Dampfphasenabscheidung gebildet wurde, ferner eine Kohlenstoff-Ionenimplantation und eine Wärmebehandlung oder eine langfristige Opferoxidation ausgeführt wird, als Verfahren zum Reduzieren der Kohlenstofflücken in einem epitaktischen SiC-Film vorgeschlagen (siehe beispielsweise NPL 2 und 3).
  • LITERATURSTELLEN
  • Andere Literaturstellen
    • NPL 1: L. Storasta und 4 andere, „Deep levels created by low energy electron irradiation in 4H-SiC”, AIP: Journal of Applied Physics (USA), American Institute of Physics, 1. Januar 2004, Band 96, Ausgabe 9, Seiten 4909 bis 4915
    • NPL 2: L. Storasta und 1 anderer, „Reduction of traps and improvement of carrier lifetime in 4H-SiC epilayers by ion implantation”, AIP: Applied Physics Letters (USA), American Institute of Physics, 2007, Band 90, Seiten 062116-1 bis 062116-3
    • NPL 3: T. Hiyoshi und 1 anderer, „Reduction of Deep Levels and improvement of Carrier Lifetime in n-Type 4H-SiC by Thermal Oxidation”, APEX: Applied Physics Express, Applied Physics, 2009, Band 2, Seiten 041101-1 bis 041101-3.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Technisches Problem
  • NPL 2 und 3 sind jedoch derart, dass es nach der Produktion eines SiC-Einkristallsubstrats, bei der ein epitaktischer SiC-Film auf einem 4H-SiC-Substrat abgeschieden wird, notwendig ist, zusätzlich zu den Schritten des Bildens einer Elementstruktur auf dem SiC-Einkristallsubstrat einen Schritt zum Reduzieren der Kohlenstofflücken in dem epitaktischen SiC-Film auszuführen, und ein Problem darin besteht, dass die Durchsatzleistung abnimmt.
  • Um das Problem der bisher beschriebenen existierenden Technik zu lösen, ist die Aufgabe der Erfindung das Bereitstellen eines Verfahrens zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung mit langer Trägerlebensdauer, ohne einen zusätzlichen Schritt nach der Produktion eines Siliziumcarbid-Einkristallsubstrats unter Verwendung eines Verfahrens der chemischen Dampfphasenabscheidung auszuführen.
  • Problemlösung
  • Um das bisher beschriebene Problem zu lösen und somit die Aufgabe der Erfindung zu erreichen, weist ein Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einem Aspekt der Erfindung die folgenden Kennzeichen auf. Zuerst wird ein Wachstumsschritt des Ziehens eines Siliziumcarbid-Einkristallfilms auf einer ersten Temperatur auf einem Siliziumcarbid-Halbleitersubstrat unter Verwendung einer chemischen Dampfphasenabscheidung ausgeführt. Dann wird nach dem Wachstumsschritt ein erster Abkühlschritt des Abkühlens des Siliziumcarbid-Halbleitersubstrats von der ersten Temperatur auf eine zweite Temperatur, die niedriger als die erste Temperatur ist, in einer Atmosphäre eines kohlenstoffhaltigen Gases ausgeführt. Dann wird nach dem ersten Abkühlschritt ein zweiter Abkühlschritt des Abkühlens des Siliziumcarbid-Halbleitersubstrats auf eine dritte Temperatur, die niedriger als die zweite Temperatur ist, in einer Wasserstoffgas-Atmosphäre ausgeführt.
  • Auch ist das Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß dem bisher beschriebenen Aspekt der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abkühlschritt in einer kohlenstoff- und -chlorhaltigen Gasatmosphäre ausgeführt wird.
  • Auch ist das Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß dem bisher beschriebenen Aspekt der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abkühlschritt in einer Mischgas-Atmosphäre ausgeführt wird, so dass ein kohlenstoff- und chlorhaltiges Gas zu dem Wasserstoffgas hinzugefügt wird.
  • Auch ist das Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß dem bisher beschriebenen Aspekt der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Mischgas-Atmosphäre derart ist, dass das kohlenstoffhaltige Gas in einem Verhältnis von 0,1 bis 0,3 im Hinblick auf das Wasserstoffgas hinzugefügt wird.
  • Auch ist das Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß dem bisher beschriebenen Aspekt der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Mischgas-Atmosphäre derart ist, dass das chlorhaltige Gas in einem Verhältnis von 0,5 bis 1,0 im Hinblick auf das Wasserstoffgas hinzugefügt wird.
  • Auch ist das Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß dem bisher beschriebenen Aspekt der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Abkühlschritt die Dichte der Z1/2-Zentren, die in dem Siliziumcarbid-Einkristallfilm existieren, als 6,7 × 1012 cm–3 definiert wird, und die Dichte der EH6/7-Zentren, die in dem Siliziumcarbid-Einkristallfilm existieren, als 2,7 × 1012 cm–3 definiert wird.
  • Erfindungsgemäß wird das Abkühlen in einer Mischgas-Atmosphäre ausgeführt, in der ein kohlenstoffhaltiges Gas zu dem Wasserstoffgas hinzugefügt wird, nachdem ein Siliziumcarbid-Einkristallfilm auf einem Siliziumcarbid-Halbleitersubstrat gezogen wurde, wodurch die Kohlenstofflücken in dem Siliziumcarbid-Einkristallfilm mit Kohlenstoffatomen in dem kohlenstoffhaltigen Gas ausgefüllt werden, und es somit möglich ist, die Kohlenstofflücken in dem Siliziumcarbid-Einkristallfilm zu reduzieren. Daher ist es möglich, die Z1/2-Zentren und die EH6/7-Zentren zu reduzieren, die Lebensverkürzer bilden, die auf Grund von Kohlenstofflücken in dem Siliziumcarbid-Einkristallfilm entstehen. Daher ist es möglich, die Trägerlebensdauer des Siliziumcarbid-Einkristallfilms zu erhöhen. Auf diese Art und Weise ist es möglich, die Kohlenstofflücken in dem Siliziumcarbid-Einkristallfilm während eines Schritts des Produzierens eines Siliziumcarbid-Einkristallsubstrats unter Verwendung eines Verfahrens der chemischen Dampfphasenabscheidung zu reduzieren, d. h. während eines Schritts des Bildens eines Siliziumcarbid-Einkristallfilms, der in einem Reaktor ausgeführt wird.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß dem Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung wird ein Vorteil dadurch erreicht, dass es möglich ist, eine Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung mit einer langen Trägerlebensdauer bereitzustellen, ohne einen zusätzlichen Schritt auszuführen, nachdem ein Siliziumcarbid-Einkristallsubstrat unter Verwendung eines Verfahrens der chemischen Dampfphasenabscheidung produziert wurde.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Es zeigen:
  • 1A ein Ablaufschema, das eine Übersicht über ein Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
  • 1B eine Schnittansicht, die einen Zustand teilweise durch die Herstellung der Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
  • 2 eine Tabelle, welche die Beziehung zwischen der Gasmenge, die beim Abkühlen hinzugefügt wird, und der Dichte der Kristalldefekte in einem epitaktischen Film für den Fall eines Verfahrens zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung eines Vergleichsbeispiels zeigt.
  • 3 eine Tabelle, welche die Beziehung zwischen der Gasmenge, die beim Abkühlen hinzugefügt wird, und der Dichte der Kristalldefekte in einem epitaktischen Film für den Fall des Verfahrens zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
  • 4 eine Tabelle, welche die Beziehung zwischen der Gasmenge, die beim Abkühlen hinzugefügt wird, und der Dichte der Kristalldefekte in einem epitaktischen Film für den Fall des Verfahrens zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 zeigt.
  • 5 ein Kennliniendiagramm, das die Beziehung zwischen der Gasmenge, die beim Abkühlen hinzugefügt wird, und der Dicke des epitaktischen Films für den Fall des Verfahrens zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 zeigt.
  • 6 eine Tabelle, welche die Trägerlebensdauer einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung zeigt, die gemäß dem Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 produziert wird.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachstehend folgt mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen eine ausführliche Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen eines Verfahrens zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung. In der nachstehenden Beschreibung der Ausführungsformen und in den beiliegenden Zeichnungen werden die gleichen Bezugszeichen den gleichen Konfigurationen zugeteilt und redundante Beschreibungen entfallen.
  • Ausführungsform 1
  • Es folgt eine Beschreibung eines Verfahrens zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 für den Fall der Produktion (Herstellung) einer Halbleitervorrichtung unter Verwendung von vierschichtigen wiederholt hexagonalen Siliziumcarbid-Kristallen (4H-SiC) als Halbleitermaterial als Beispiel. 1A ist ein Ablaufschema, das eine Übersicht des Verfahrens zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 zeigt. 1B ist eine Schnittansicht, die einen Zustand teilweise durch die Herstellung der Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 zeigt. Zuerst wird ein Substrat (4H-SiC-Substrat) 1, das aus 4H-SiC besteht, unter Verwendung eines allgemeinen organischen Reinigungsverfahrens oder RCA-Reinigungsverfahrens vorbereitet und gereinigt (Schritt S1). Eine Hauptfläche des 4H-SiC-Substrats 1 kann beispielsweise eine um 4° abgewandte (0001)Si-Oberfläche sein.
  • Dann wird das 4H-SiC-Substrat 1 in einen Reaktor (eine nicht gezeigte Kammer) zum Ziehen eines 4H-SiC-Einkristallfilms (nachstehend als epitaktischer SiC-Film (Siliziumcarbid-Einkristallfilm) 2 bezeichnet) unter Verwendung eines Verfahrens der chemischen Dampfphasenabscheidung (CVD) Verfahren (Schritt S2) gelegt. Dann wird das Innere des Reaktors evakuiert, bis ein Vakuum von beispielsweise 1 × 10–3 Pa oder weniger erreicht ist. Dann wird Wasserstoff-(H2)Gas, das unter Verwendung eines allgemeinen Refiners raffiniert wird, mit einem Durchfluss von beispielsweise 20 L/Min. 15 Minuten lang in den Reaktor eingeführt, wodurch die Atmosphäre im Innern des Reaktors durch eine H2-Atmosphäre ersetzt wird (Schritt S3).
  • Dann wird die Oberfläche des 4H-SiC-Substrats 1 durch chemisches Ätzen unter Verwendung des H2-Gases gereinigt (Schritt S4). Insbesondere wird der Reaktor beispielsweise durch Hochfrequenzinduktion erhitzt, wobei das H2-Gas weiterhin mit 20 L/Min. eingeführt wird. Ferner wird die Temperatur im Innern des Ofens auf 1600°C angehoben, und diese Temperatur wird 10 Minuten lang bewahrt. Dadurch wird die Oberfläche des 4H-SiC-Substrats 1 gereinigt. Die Temperatur im Innern des Reaktors wird beispielsweise unter Verwendung eines Strahlungsthermometers gemessen und unter Verwendung von Regelmitteln, die in den Zeichnungen nicht dargestellt sind, geregelt.
  • Dann wird die Temperatur im Innern des Reaktors auf eine erste Temperatur, insbesondere beispielsweise 1700°C, eingestellt, um den epitaktischen SiC-Film 2 zu ziehen (Schritt S5). Dann werden in einem Zustand, bei dem das in Schritt S3 eingeführte Wasserstoffgas als Trägergas mit einem Durchfluss von 20 L/Min. eingeführt wird, Rohgase, ein Gas, das zu den Rohgasen hinzugefügt werden soll (nachstehend als Zusatzgas bezeichnet) und ein Dotierungsgas in den Reaktor eingeführt (Schritt S6). In 1B werden die Rohgase, das Zusatzgas, das Dotierungsgas und das Trägergas zusammen durch einen Pfeil 3 gezeigt.
  • In Schritt S6 werden ein Silizium(Si)-haltiges Gas und ein Kohlenstoff(C)-haltiges Gas als Rohgase verwendet. Das siliziumhaltige Gas kann beispielsweise ein Monosilan-Gas sein, das mit Wasserstoff verdünnt ist (nachstehend als SiH4/H2 bezeichnet). Das kohlenstoffhaltige Gas (nachstehend als erstes kohlenstoffhaltiges Gas bezeichnet) kann beispielsweise ein Dimethylmethan-Gas sein, das mit Wasserstoff verdünnt ist (nachstehend als C3H8/H2 bezeichnet). Das erste kohlenstoffhaltige Gas kann derart reguliert sein, dass beispielsweise das Verhältnis der Anzahl von Kohlenstoffatomen zu der Anzahl von Siliziumatomen in dem siliziumhaltigen Gas (nachstehend als C/Si-Verhältnis bezeichnet) gleich 1,0 ist.
  • Ein Chlor(Cl)-haltiges Gas kann beispielsweise als Zusatzgas verwendet werden. D. h. die Epitaxie wird in Schritt S7, der noch beschrieben wird, unter Verwendung eines Halogen-CVD-Verfahrens, das eine Halogen-Verbindung verwendet, ausgeführt. Das chlorhaltige Gas kann beispielsweise Chlorwasserstoff-(HCl)Gas sein. Das chlorhaltige Gas kann beispielsweise derart reguliert werden, dass das Verhältnis der Anzahl von Chloratomen zu der Anzahl von Siliziumatomen in dem siliziumhaltigen Gas (nachstehend als Cl/Si-Verhältnis bezeichnet) gleich 3,0 ist. Beispielsweise kann Stickstoff-(N2)Gas als Dotierungsgas verwendet werden.
  • Dann wird unter Verwendung der Rohgase, des Zusatzgases, des Dotierungsgases und des Trägergases, die in Schritt S6 eingeführt werden, der epitaktische SiC-Film 2 an der Oberfläche des 4H-SiC-Substrats 1 unter Verwendung eines Verfahrens der chemischen Dampfphasenabscheidung (CVD) gezogen (Schritt S7). Insbesondere wird der epitaktische SiC-Film 2 beispielsweise 30 Minuten lang auf dem 4H-SiC-Substrat 1 gezogen, indem die Temperatur im Innern des Reaktors auf 1700°C (erste Temperatur) gehalten wird und die Rohgase durch das Trägergas thermisch zersetzt werden.
  • Dann wird das 4H-SiC-Substrat 1, auf dem der epitaktische SiC-Film 2 abgeschieden wird, in einer Atmosphäre eines kohlenstoffhaltigen Gases, das mit Wasserstoffgas verdünnt ist (nachstehend als zweites kohlenstoffhaltiges Gas bezeichnet) abgekühlt, bis die Temperatur im Innern des Reaktors auf eine zweite Temperatur, die niedriger als die erste Temperatur ist, abnimmt (Temperaturreduzierung) (Schritt S8). Ferner wird das 4H-SiC-Substrat 1, auf dem der epitaktische SiC-Film 2 abgeschieden wird, in einer Wasserstoffgas-Atmosphäre abgekühlt, bis die Temperatur im Innern des Reaktors auf eine dritte Temperatur, die niedriger als die zweite Temperatur ist, abnimmt (Schritt S9). Ein SiC-Einkristallsubstrat 10, bei dem der epitaktische SiC-Film 2 auf dem 4H-SiC-Substrat 1 abgeschieden wird, wird durch die bisherigen Schritte produziert.
  • Insbesondere wird in Schritt S8 beispielsweise ein C3H8-Gas als zweites kohlenstoffhaltiges Gas in einem Zustand hinzugefügt, in dem das Wasserstoffgas als Trägergas mit einem Durchfluss von 20 L/Min. in den Reaktor eingeführt wird (d. h. eine C3H8/H2-Gas-Atmosphäre). Das 4H-SiC-Substrat 1, auf dem der epitaktische SiC-Film abgeschieden ist, wird der C3H8/H2-Gas-Atmosphäre ausgesetzt, bis die Temperatur im Innern des Reaktors beispielsweise 1300°C (die zweite Temperatur) erreicht. Es ist gut, wenn die Menge des hinzugefügten zweiten kohlenstoffhaltigen Gases in einem Bereich von beispielsweise 0,1% oder mehr, 0,3% oder weniger, und bevorzugt 0,2% oder mehr, 0,3% oder weniger des Wasserstoffgases (20 L/Min.) liegt. Der Grund dafür wird nachstehend beschrieben.
  • Es ist gut, wenn die zweite Temperatur 1300°C oder mehr, 1500°C oder weniger beträgt. Der Grund dafür ist, dass sich die Abkühlzeit mit dem zweiten kohlenstoffhaltigen Gas dadurch erhöht, dass die Temperatur gegenüber der Wachstumstemperatur beispielsweise auf 1300°C reduziert wird, und es somit möglich ist, die Zufuhrzeit des Kohlenstoff(C)-haltigen Gases zu erhöhen. Bevorzugt ist es gut, wenn die zweite Temperatur 1300°C beträgt. Der Grund dafür besteht darin, die Abkühlzeit mit dem zweiten kohlenstoffhaltigen Gas zu erhöhen, wie zuvor beschrieben, und zu verhindern, dass sich Kohlenstoff absetzt und sich ein internes Element in dem Wachstumsofen (Reaktor) verfärbt, was eintritt, wenn die zweite Temperatur auf 1300°C oder weniger abfällt.
  • Auch wird in Schritt S9 das 4H-SiC-Substrat 1, auf dem der epitaktische SiC-Film abgeschieden wird, in einem Zustand abgekühlt, in dem das Wasserstoffgas als Trägergas mit einem Durchfluss von 20 L/Min. in den Reaktor eingeführt wird, bis die Temperatur im Innern des Reaktors beispielsweise eine Raumtemperatur (25°C, die dritte Temperatur) erreicht. In den Schritten S8 und S9 werden die Kohlenstofflücken in dem epitaktischen SiC-Film 2 reduziert, und das SiC-Einkristallsubstrat 10 wird produziert, das den epitaktischen SiC-Film 2 mit wenigen Kristalldefekten, die Lebensverkürzer bilden, umfasst. Anschließend wird das SiC-Einkristallsubstrat 10 aus dem Reaktor entnommen, und die SiC-Halbleitervorrichtung wird dadurch fertiggestellt, dass eine gewünschte Elementstruktur (nicht gezeigt) gebildet wird (Schritt S10).
  • Dann wird die Überprüfung der Menge des zweiten kohlenstoffhaltigen Gases, das in Schritt S8 hinzugefügt wird, ausgeführt. 2 ist eine Tabelle, welche die Beziehung zwischen der Gasmenge, die beim Abkühlen hinzugefügt wird, und der Dichte der Kristalldefekte in dem epitaktischen Film für den Fall eines Verfahrens zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung eines Vergleichsbeispiels zeigt. 3 ist eine Tabelle, welche die Beziehung zwischen der Gasmenge, die beim Abkühlen hinzugefügt wird, und der Dichte der Kristalldefekte in dem epitaktischen Film für den Fall des Verfahrens zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 zeigt. Zuerst wird das SiC-Einkristallsubstrat 10, bei dem der epitaktische SiC-Film 2 auf dem 4H-SiC-Substrat 1 abgeschieden wird, gemäß der Ausführungsform 1 produziert (nachstehend als erstes Beispiel bezeichnet).
  • Bei dem ersten Beispiel wird Wasserstoffgas als Trägergas mit einem Durchfluss von 20 L/Min. in den Reaktor eingeführt. Ein SiH4/H2-Gas, das auf 50% mit Wasserstoff verdünnt ist, wird als siliziumhaltiges Gas verwendet, und ein C3H8/H2-Gas, das auf 20% mit dem ersten Kohlenstoff und Wasserstoff verdünnt ist, wird verwendet. Das C/Si-Verhältnis wird als 1,0 definiert. Das HCl-Gas wird als Zusatzgas verwendet, und das Cl/Si-Verhältnis wird als 3,0 definiert. Insbesondere werden die Durchflüsse des SiH4/H2-Gases, des C3H8/H2-Gases und des HCl-Gases jeweils als 200 sccm, 166 sccm und 300 sccm definiert. Stickstoffgas wird als Dotierungsgas verwendet, und der Durchfluss des Stickstoffgases wird derart reguliert, dass die Trägerkonzentration des epitaktischen SiC-Films 2 gleich 2 × 1015/cm–3 beträgt.
  • Die erste Temperatur zum Ziehen des epitaktischen SiC-Films 2 wird als 1700°C definiert, und die Wachstumszeit des epitaktischen SiC-Films 2 wird als 30 Minuten definiert. In Schritt S8 wird Wasserstoffgas (20 L/Min.) eingeführt, ein C3H8-Gas wird als zweites kohlenstoffhaltiges Gas hinzugefügt (d. h. eine C3H8/H2-Gas-Atmosphäre), und die Temperatur im Innern des Reaktors wird von 1700°C auf 1300°C gesenkt. In Schritt S9 wird Wasserstoffgas mit einem Durchfluss von 20 L/Min. in den Reaktor eingeführt. Auch wird die Menge des hinzugefügten C3H8-Gases im Verhältnis zu dem Wasserstoffgas in Schritt S8 unterschiedlich geändert, wodurch eine Vielzahl von ersten Beispielen produziert wird (nachstehend als Proben 1-1 bis 1-4 bezeichnet).
  • Insbesondere sind die Proben 1-1 bis 1-4 dergestalt, dass die Mengen von hinzugefügtem C3H8-Gas im Verhältnis zu dem Wasserstoffgas (20 L/Min.) in Schritt S8 jeweils 0,1% (entspricht 20 sccm), 0,2% (entspricht 40 sccm), 0,3% (entspricht 60 sccm) und 0,4% (entspricht 80 sccm) betragen. Die Zahlen in Klammern sind die Mengen von hinzugefügtem C3H8-Gas. Ferner wird die Dichte der Z1/2-Zentren, die in dem epitaktischen SiC-Film in einem Temperaturbereich von 80 K bis 680 K deutlich zu sehen sind, unter Verwendung der isothermischen Kapazitätstransientenspektroskopie (ICTS) für die Proben 1-1 bis 1-4 gemessen. Die Ergebnisse der Messungen werden in 3 gezeigt. In 3 bezieht sich die Zahl 0% für die Menge von C3H8-Gas, das im Verhältnis zu dem Wasserstoffgas hinzugefügt wird, auf das Vergleichsbeispiel, das noch beschrieben wird.
  • Eine Probe, bei dem ein 4H-SiC-Substrat, auf dem ein epitaktischer SiC-Film abgeschieden ist, abgekühlt wird, ohne dass C3H8-Gas in Schritt S8 eingeführt wird, wird zum Vergleich produziert (nachstehend als Vergleichsbeispiel bezeichnet). D. h. das Vergleichsbeispiel ist derart, dass der Prozess von Schritt 8 bis Schritt 9 in einem Zustand ausgeführt. wird, in dem nur Wasserstoffgas mit einem Durchfluss von 20 L/Min. in den Reaktor eingeführt wird. Alle anderen Bedingungen bei der Produktion des Vergleichsbeispiels sind die gleichen wie die des ersten Beispiels. Die Dichte der Z1/2-Zentren und die Dichte der EH6/7-Zentren, die in dem epitaktischen SiC-Film in einem Temperaturbereich von 80 K bis 680 K deutlich zu sehen sind, werden unter Verwendung der isothermischen Kapazitätstransientenspektroskopie für das Vergleichsbeispiel gemessen. Die Ergebnisse der Messungen sind in 2 gezeigt.
  • Aus den Ergebnissen, die in 2 und 3 gezeigt sind, beträgt die Dichte der Z1/2-Zentren im Vergleichsbeispiel 6,2 × 1013 cm–3, während die Dichte der Z1/2-Zentren im ersten Beispiel 1,4 × 1013 cm–3 oder weniger beträgt. Folglich bestätigt sich, dass das erste Beispiel derart ist, dass die Dichte der Z1/2-Zentren weiter reduziert werden kann als in dem Vergleichsbeispiel. Der Grund dafür ist, dass die Kohlenstoffatome in dem C3H8-Gas in den epitaktischen SiC-Film 2 eingebunden werden, die Kohlenstofflücken in dem epitaktischen SiC-Film 2 mit den eingebundenen Kohlenstoffatomen ausgefüllt werden, und die Kohlenstofflücken in dem epitaktischen SiC-Film 2 somit reduziert werden. Dadurch dass die Kohlenstofflücken in dem epitaktischen SiC-Film 2 reduziert werden, reduzieren sich auch die EH6/7-Zentren, die durch Kohlenstofflücken erzeugt werden, ebenso wie die Z1/2-Zentren. Daher ist das erste Beispiel derart, dass die Dichte der EH6/7-Zentren weiter als bei dem Vergleichsbeispiel reduziert werden kann.
  • Ferner bestätigt sich aus den in 3 gezeigten Ergebnissen, dass je größer die Menge von C3H8-Gas ist, das in Schritt S8 hinzugefügt wird, desto mehr die Dichte der Z1/2-Zentren abnimmt. Auch ist die Dichte der Z1/2-Zentren, wenn die Menge von C3H8-Gas, die im Verhältnis zu dem Wasserstoffgas hinzugefügt wird, 0,4% beträgt, praktisch die gleiche wie die Dichte der Z1/2-Zentren, wenn die Menge von C3H8-Gas, die im Verhältnis zu dem Wasserstoffgas hinzugefügt wurde, 0,2% bis 0,3% beträgt. D. h. es ist keine weitere Abnahme der Dichte der Z1/2-Zentren zu beobachten, wenn die Menge von C3H8-Gas, die im Verhältnis zu dem Wasserstoffgas hinzugefügt wird, 0,4% oder mehr beträgt. Demnach ist es gut, wenn die Menge von C3H8-Gas, die im Verhältnis zu dem Wasserstoffgas in Schritt S8 hinzugefügt wird, 0,1% bis 0,3%, und bevorzugt 0,2% bis 0,3% beträgt.
  • Wie zuvor beschrieben, wird gemäß Ausführungsform 1 das Abkühlen in einer Mischgas-Atmosphäre ausgeführt, in der ein zweites kohlenstoffhaltiges Gas zu dem Wasserstoffgas hinzugefügt wird, nachdem ein epitaktischer SiC-Film auf einem 4H-SiC-Substrat gezogen wurde, wodurch Kohlenstofflücken in dem epitaktischen SiC-Film mit Kohlenstoffatomen in dem zweiten kohlenstoffhaltigen Gas ausgefüllt werden, und es somit möglich ist, die Kohlenstofflücken in dem epitaktischen SiC-Film zu reduzieren. Daher ist es möglich, die Z1/2-Zentren und EH6/7-Zentren zu reduzieren, die Lebensverkürzer bilden, die auf Grund von Kohlenstofflücken in dem epitaktischen SiC-Film entstehen. Daher ist es möglich, die Trägerlebensdauer des epitaktischen SiC-Films zu erhöhen. Auf diese Art und Weise ist es möglich, die Kohlenstofflücken in dem epitaktischen SiC-Film während eines Schritts zum Produzieren eines SiC-Einkristallsubstrats unter Verwendung eines Verfahrens der chemischen Dampfphasenabscheidung zu reduzieren, d. h. während eines Schritts des Bildens eines epitaktischen SiC-Films, der in einem Reaktor ausgeführt wird. Daher ist es möglich, eine Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung mit einer langen Trägerlebensdauer bereitzustellen, ohne einen zusätzlichen Schritt, wie etwa eine Ionenimplantation oder Opferoxidation, auszuführen, nachdem das SiC-Einkristallsubstrat produziert wurde, wie es bisher der Fall war. Folglich ist es möglich, den Durchfluss zu verbessern, wenn eine Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung mit einer langen Trägerlebensdauer produziert wird.
  • Ausführungsform 2
  • Als nächstes folgt eine Beschreibung eines Verfahrens zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 2. Das Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 unterscheidet sich von dem Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 durch die folgenden drei Punkte. Der erste Unterschied besteht darin, dass das C/Si-Verhältnis der Rohgase als 1,25 definiert ist. Der zweite Unterschied besteht darin, dass die erste Temperatur zum Ziehen des epitaktischen SiC-Films 2 als 1640°C definiert ist. Der dritte Unterschied besteht darin, dass in Schritt 8 ferner ein chlorhaltiges Gas (nachstehend als zweites chlorhaltiges Gas bezeichnet) hinzugefügt wird.
  • Insbesondere wird in Schritt S5 die Temperatur im Innern des Reaktors auf 1640°C (erste Temperatur) eingestellt. In Schritt S6 werden die Rohgase derart eingeführt, dass das C/Si-Verhältnis 1,25 ist. In Schritt S7 wird die Wachstumstemperatur des epitaktischen SiC-Films 2 als 1640°C definiert. In Schritt S8 wird die Temperatur im Innern des Reaktors von 1640°C auf die zweite Temperatur (beispielsweise 1300°C) gesenkt. Die Atmosphäre im Innern des Reaktors ist nun eine Atmosphäre des zweiten kohlenstoffhaltigen Gases, und das zweite chlorhaltige Gas ist mit Wasserstoffgas verdünnt.
  • Als zweites chlorhaltiges Gas kann beispielsweise HCl-Gas verwendet werden. Es ist gut, wenn die Menge des hinzugefügten zweiten chlorhaltigen Gases in einem Bereich von beispielsweise 0,5% oder mehr, 1,0% oder weniger, im Verhältnis zu dem Wasserstoffgas liegt (20 L/Min.). Der Grund dafür wird nachstehend beschrieben. Es ist gut, wenn die erste Temperatur 1550°C oder mehr, 1700°C oder weniger beträgt. Der Grund dafür besteht darin, dass sich 3C-SiC bei niedrigen Temperaturen bildet, während es bei hohen Temperaturen von 1700°C oder mehr zu stufenartigen Bündelungen an der Oberfläche kommt, was zu einer Unebenheit der Oberfläche führt. Bevorzugt ist es gut, wenn die erste Temperatur 1640°C beträgt. Der Grund dafür besteht darin, dass 4H-SiC zuverlässig gezogen werden kann, ohne dass es zu stufenartigen Bündelungen kommt. Alle anderen Bedingungen dieser Ausführungsform 2 sind die gleichen wie die von Ausführungsform 1.
  • Als nächstes erfolgt eine Überprüfung der Menge des hinzugefügten zweiten chlorhaltigen Gases, die in Schritt S8 ausgeführt wird. 4 ist eine Tabelle, welche die Beziehung zwischen der Gasmenge, die beim Abkühlen hinzugefügt wird, und der Dichte der Kristalldefekte in dem epitaktischen Film für den Fall des Verfahrens zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 zeigt. Das SiC-Einkristallsubstrat 10, bei dem der epitaktische SiC-Film 2 auf dem 4H-SiC-Substrat 1 abgeschieden wird, wird gemäß der Ausführungsform 2 produziert (nachstehend als zweites Beispiel bezeichnet).
  • Bei dem zweiten Beispiel wird das C/Si-Verhältnis als 1,25 definiert. Die erste Temperatur zum Ziehen des epitaktischen SiC-Films 2 wird als 1640°C definiert. In Schritt S8 wird Wasserstoffgas (20 L/Min.) eingeführt, ein C3H8-Gas wird als zweites kohlenstoffhaltiges Gas hinzugefügt, HCl-Gas wird als zweites chlorhaltiges Gas hinzugefügt (d. h. eine C3H8/HCl/H2-Gasatmosphäre), und die Temperatur im Innern des Reaktors wird von 1640°C auf 1300°C gesenkt. Auch wird die Menge von hinzugefügtem C3H8-Gas im Verhältnis zu dem Wasserstoffgas in Schritt S8 als 0,2 definiert (entspricht 40 sccm), und die Menge von hinzugefügtem HCl-Gas im Verhältnis zu dem Wasserstoffgas wird unterschiedlich geändert, wodurch eine Vielzahl von zweiten Beispielen produziert wird (nachstehend als Proben 2-1 bis 2-4 bezeichnet).
  • Insbesondere sind die Proben 2-1 bis 2-4 dergestalt, dass die Mengen von hinzugefügtem HCl-Gas im Verhältnis zu dem Wasserstoffgas (20 L/Min.) in Schritt S8 jeweils 0% (d. h. nur 0,2% von C3H8-Gas wird hinzugefügt, was praktisch dem ersten Beispiel entspricht), 0,5% (entspricht 100 sccm), 1,0% (entspricht 200 sccm) und 1,5% (entspricht 300 sccm) betragen. Die Zahlen in Klammern sind die Mengen des hinzugefügten HCl-Gases. Alle anderen Konfigurationen des zweiten Beispiels sind die gleichen wie die des ersten Beispiels. Ferner wird die Dichte der Z1/2-Zentren, die in dem epitaktischen SiC-Film 2 in einem Temperaturbereich von 80 K bis 680 K deutlich zu sehen sind, unter Verwendung der isothermischen Kapazitätstransientenspektroskopie für die Proben 2-1 bis 2-4 gemessen. Die Ergebnisse der Messungen sind in 4 gezeigt.
  • Aus den in 4 gezeigten Ergebnissen beträgt die Dichte der Z1/2-Zentren in der Probe 2-1, bei der kein HCl-Gas hinzugefügt wird, 9,9 × 1012 cm–3, wohingegen die Dichte der Z1/2-Zentren in den Proben 2-2 bis 2-4, bei denen HCl-Gas hinzugefügt wird, 7,9 × 1012 cm–3 oder weniger beträgt. Folglich bestätigt es sich, dass die Proben 2-2 bis 2-4 des zweiten Beispiels derart sind, dass die Dichte der Z1/2-Zentren weiter als bei dem ersten Beispiel reduziert werden kann. Der Grund dafür ist folgender. Dadurch dass C3H8-Gas hinzugefügt wird, werden die gleichen Vorteile erzielt wie bei dem ersten Beispiel. Ferner werden die Siliziumatome in dem epitaktischen SiC-Film 2 durch das HCl-Gas verdampft, und ungebundene Kohlenstoffatome bleiben in dem epitaktischen SiC-Film 2 zurück. Kohlenstofflücken in dem epitaktischen SiC-Film 2 werden durch die zurückbleibenden Kohlenstoffatome ausgefüllt, und die Kohlenstofflücken in dem epitaktischen SiC-Film 2 werden somit reduziert. Es bestätigt sich auch, dass die Dichte der Z1/2-Zentren umso mehr abnimmt, je größer die Menge von hinzugefügtem HCl-Gas im Verhältnis zu dem Wasserstoffgas ist. Der Grund dafür ist, dass dadurch, dass das C/Si-Verhältnis im Vergleich zu dem ersten Beispiel erhöht wird und die erste Temperatur im Vergleich zu dem ersten Beispiel um 60°C reduziert wird, das Einbinden von C in den Film zunimmt, und es möglich ist, die Kohlenstofflücken in dem epitaktischen SiC-Film 2 weiter zu reduzieren als in dem ersten Beispiel.
  • Als nächstes wird die Dicke des epitaktischen SiC-Films 2 für jede der Proben 2-1 bis 2-4 nach der Fertigstellung des SiC-Einkristallsubstrats 10 gemessen, eine Überprüfung der Beziehung zwischen der Menge von hinzugefügtem HCl-Gas im Verhältnis zu dem Wasserstoffgas und der Dicke des epitaktischen SiC-Films 2 wird ausgeführt, und die Ergebnisse sind in 5 gezeigt. 5 ist ein Kennliniendiagramm, das die Beziehung zwischen der Gasmenge, die beim Abkühlen hinzugefügt wird, und der Dicke des epitaktischen Films für den Fall des Verfahrens zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 zeigt. Aus den in 5 gezeigten Ergebnissen bestätigt sich, dass je größer die Menge von hinzugefügtem HCl-Gas im Verhältnis zu dem Wasserstoffgas ist, desto dünner der epitaktische SiC-Film 2. Der Grund dafür ist, dass der epitaktische SiC-Film 2 durch die Chloratome in dem HCl-Gas geätzt wird. Insbesondere ist die Probe 2-4 (bei der die Menge von hinzugefügtem HCl-Gas im Verhältnis zu dem Wasserstoffgas 1,5% beträgt) derart, dass die Dicke des epitaktischen SiC-Films 2 erheblich reduziert wird. Um folglich die Reduzierung der Dicke des epitaktischen SiC-Films 2 auf der gewünschten Menge zu halten und die Kohlenstofflücken in dem epitaktischen SiC-Film 2 zu reduzieren, wird es bevorzugt, dass die Menge von hinzugefügtem HCl-Gas im Verhältnis zu dem Wasserstoffgas 0,5% bis 1,0% beträgt.
  • Auch sind die Proben 2-2 bis 2-4 des zweiten Beispiels derart, dass, da die Kohlenstofflücken in dem epitaktischen SiC-Film 2 weiter reduziert werden können als in dem ersten Beispiel, die EH6/7-Zentren, die auf Grund von Kohlenstofflücken entstehen, ebenso wie die Z1/2-Zentren, ebenfalls weiter reduziert werden als in dem ersten Beispiel. Folglich können die Proben 2-2 bis 2-4 des zweiten Beispiels derart sein, dass die Dichte der EH6/7-Zentren weiter als bei dem ersten Beispiel reduziert werden kann. Beispielsweise ist die Probe 2-3 (bei der die Menge von hinzugefügtem HCl-Gas im Verhältnis zu dem Wasserstoffgas 1,0% beträgt) derart, dass es sich bestätigt, dass die Dichte der EH6/7-Zentren 2,7 × 10–12 cm–3 beträgt.
  • Die Ergebnisse der Trägerlebensdauer der Probe 2-2 und des zuvor beschriebenen Vergleichsbeispiels, die unter Verwendung eines Verfahrens des Mikrowellen-Photozerfalls (μ-PCD) gemessen werden, sind in 6 gezeigt. 6 ist eine Tabelle, welche die Trägerlebensdauer einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung zeigt, die gemäß dem Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 produziert wird. Die Trägerlebensdauer in dem Vergleichsbeispiel beträgt 0,10 μs bis 0,18 μs. Im Gegensatz dazu beträgt die Trägerlebensdauer des zweiten Beispiels (Probe 2-2) 4,0 μs bis 10 μs, und es bestätigt sich somit, dass die Trägerlebensdauer weiter als bei dem Vergleichsbeispiel erhöht werden kann.
  • Wie bisher beschrieben, ist es gemäß Ausführungsform 2 möglich, die gleichen Vorteile zu erzielen wie bei Ausführungsform 1. Auch wird gemäß Ausführungsform 2 ferner ein zweites chlorhaltiges Gas während des Abkühlens eines 4H-SiC-Substrats, auf dem ein epitaktischer SiC-Film abgeschieden wird, zu der Gasatmosphäre hinzugefügt, weshalb sich die Siliziumatome in dem epitaktischen SiC-Film auflösen, und die Kohlenstofflücken in dem epitaktischen SiC-Film von den zurückbleibenden Kohlenstoffatomen ausgefüllt werden. Es ist daher möglich, die Kohlenstofflücken in dem epitaktischen SiC-Film im Vergleich damit, wenn nur das zweite kohlenstoffhaltige Gas hinzugefügt wird, weiter zu reduzieren.
  • Wie zuvor beschrieben, kann die Erfindung auf unterschiedliche Art und Weise geändert werden, und in jeder der Ausführungsformen werden beispielsweise die Arten von Rohgasen, Zusatzgas, Trägergas, Dotierungsgas, zweitem kohlenstoffhaltigen Gas und zweitem chlorhaltigen Gas, die ersten bis dritten Temperaturen und dergleichen gemäß den notwendigen Vorgaben und dergleichen unterschiedlich eingestellt.
  • GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
  • Wie zuvor beschrieben, ist das Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung bei einer Halbleitervorrichtung nützlich, die unter Verwendung eines SiC-Einkristallsubstrats produziert wird, das aus einem SiC-Einkristallfilm besteht, der auf ein SiC-Substrat abgeschieden wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    4H-SiC-Substrat
    2
    epitaktischer SiC-Film

Claims (6)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung, umfassend: einen Wachstumsschritt des Ziehens eines Siliziumcarbid-Einkristallfilms bei einer ersten Temperatur auf einem Siliziumcarbid-Halbleitersubstrat unter Verwendung einer chemischen Dampfphasenabscheidung; einen ersten Abkühlschritt des Abkühlens des Siliziumcarbid-Halbleitersubstrats von der ersten Temperatur auf eine zweite Temperatur, die niedriger als die erste Temperatur ist, in einer Atmosphäre eines kohlenstoffhaltigen Gases nach dem Wachstumsschritt; und einen zweiten Abkühlschritt des Abkühlens des Siliziumcarbid-Halbleitersubstrats auf eine dritte Temperatur, die niedriger als die zweite Temperatur ist, in einer Wasserstoffgas-Atmosphäre nach dem ersten Abkühlschritt.
  2. Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Abkühlschritt in einer kohlenstoff- und chlorhaltigen Gasatmosphäre ausgeführt wird.
  3. Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Abkühlschritt in einer Mischgas-Atmosphäre ausgeführt wird, so dass ein kohlenstoff- und chlorhaltiges Gas zu dem Wasserstoffgas hinzugefügt wird.
  4. Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Mischgas-Atmosphäre derart ist, dass das kohlenstoffhaltige Gas in einem Verhältnis von 0,1% bis 0,3% im Hinblick auf das Wasserstoffgas hinzugefügt wird.
  5. Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Mischgas-Atmosphäre derart ist, dass das chlorhaltige Gas in einem Verhältnis von 0,5% bis 1,0% im Hinblick auf das Wasserstoffgas hinzugefügt wird.
  6. Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in dem zweiten Abkühlschritt die Dichte von Z1/2-Zentren, die in dem Siliziumcarbid-Einkristallfilm existieren, als 6,7 × 1012 cm–3 definiert wird, und die Dichte von EH6/7-Zentren, die in dem Siliziumcarbid-Einkristallfilm existieren, als 2,7 × 1012 cm–3 definiert wird.
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