JP2015207695A - エピタキシャルウエハの製造方法およびエピタキシャルウエハ - Google Patents

Abstract

【課題】高品質なエピタキシャルウエハを得ることが可能なエピタキシャルウエハの製造方法および高品質なエピタキシャルウエハを提供する。
【解決手段】エピタキシャルウエハの製造方法は、主面１０Ａおよび主面１０Ｂを含むＳｉＣ基板１０を準備する工程と、主面１０Ｂがサセプタ８０の載置面８２と対向するように、サセプタ８０上にＳｉＣ基板１０を載置する工程と、ＳｉＣ基板１０を載置する工程の後、主面１０Ａ上にＳｉＣ層を形成する工程とを備えている。ＳｉＣ基板１０を載置する工程では、一方の端部１１から他方の端部１２までの間において、主面１０Ｂが底面８４（載置面８２）と離れた状態が維持されるようにＳｉＣ基板１０が載置される。
【選択図】図６

Description

本発明は、エピタキシャルウエハの製造方法およびエピタキシャルウエハに関し、より特定的には、炭化珪素基板を用いたエピタキシャルウエハの製造方法および炭化珪素基板を備えるエピタキシャルウエハに関する。

近年、半導体装置の高耐圧化、低損失化などを可能とするため、半導体装置を構成する材料として炭化珪素の採用が進められている。炭化珪素は、従来より半導体装置を構成する材料として広く用いられている珪素に比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体である。そのため、半導体装置を構成する材料として炭化珪素を用いることにより、半導体装置の高耐圧化、オン抵抗の低減などを達成することができる。また、炭化珪素を材料として用いた半導体装置は、珪素を材料として用いた半導体装置に比べて、高温環境下で使用された場合の特性の低下が小さいという利点も有している。

炭化珪素を材料として用いた半導体装置としては、たとえばＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などがある。この半導体装置には、化学気相蒸着法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）などにより炭化珪素基板上にエピタキシャル成長層が形成されたエピタキシャルウエハが用いられている。たとえば特開２００６−２８６２５号公報（特許文献１）には、ＣＶＤ装置の例として、サセプタの表面にエッチング耐性が高い膜材が成膜されたものが記載されている。

特開２００６−２８６２５号公報

炭化珪素基板をサセプタ上に載置してエピタキシャル成長を行う場合、炭化珪素基板の裏面（サセプタ側の面）において荒れが大きくなるという問題がある。またエピタキシャル成長前に、炭化珪素基板の表（おもて）面は水素ガスを用いてエッチング処理される場合がある。このとき、炭化珪素基板の面内における温度ばらつきに起因してエッチング速度が不均一となり、その結果エピタキシャル成長層に導入される表面欠陥が増大するという問題もある。さらに、上記温度ばらつきに起因してエピタキシャル成長層におけるドーピング濃度が不均一化するという問題もある。このように、従来では、炭化珪素基板の裏面荒れが抑制され、エピタキシャル成長層における表面欠陥の増大が抑制され、エピタキシャル成長層中のドーピング濃度が均一化された高品質なエピタキシャルウエハを得ることは困難であった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高品質なエピタキシャルウエハを得ることが可能なエピタキシャルウエハの製造方法および高品質なエピタキシャルウエハを提供することである。

本発明に従ったエピタキシャルウエハの製造方法は、第１の主面および上記第１の主面と反対側の第２の主面を含む炭化珪素基板を準備する工程と、第２の主面がサセプタの載置面と対向するように、サセプタ上に炭化珪素基板を載置する工程と、炭化珪素基板を載置する工程の後、上記第１の主面上にエピタキシャル成長層を形成する工程とを備えている。炭化珪素基板を載置する工程では、炭化珪素基板において上記載置面と接触する一方の端部から、上記一方の端部に対して径方向の反対側に位置し、上記載置面と接触する他方の端部までの間において、上記第２の主面が上記載置面と離れた状態が維持されるように炭化珪素基板が載置される。

本発明に従ったエピタキシャルウエハは、第１の主面および上記第１の主面と反対側の第２の主面を含む炭化珪素基板と、炭化珪素基板の上記第１の主面上に形成されたエピタキシャル成長層とを備えている。上記第２の主面上には炭化珪素を含む被覆層が形成されている。上記被覆層における表面粗さのばらつきは０．５ｎｍ以下となっている。

本発明によれば、高品質なエピタキシャルウエハを得ることが可能なエピタキシャルウエハの製造方法および高品質なエピタキシャルウエハを提供することができる。

本実施形態に係るエピタキシャルウエハの構成を示す概略図である。 本実施形態に係るエピタキシャルウエハの製造方法を概略的に示すフローチャートである。 本実施形態に係るエピタキシャルウエハの製造方法における工程（Ｓ１０)を説明するための概略図である。 本実施形態に係るエピタキシャルウエハの製造方法に用いられるＣＶＤ装置の構成を示す概略図である。 図４中の線分Ｖ−Ｖに沿った断面を示す概略図である。 ＣＶＤ装置のサセプタ近傍における拡大図である。 エピタキシャル成長後のＳｉＣ基板のカーボン面（裏面）の状態を示す写真である。 エピタキシャル成長後のＳｉＣ基板のカーボン面（裏面）における中央部をノマルスキー微分干渉顕微鏡により観察した写真である。 エピタキシャル成長後のＳｉＣ基板のカーボン面（裏面）における外周部をノマルスキー微分干渉顕微鏡により観察した写真である。 エピタキシャル成長後のＳｉＣ基板のカーボン面（裏面）における外周リング状曇り部をノマルスキー微分干渉顕微鏡により観察した写真である。 エピタキシャル成長後のＳｉＣ基板のカーボン面（裏面）における中央部を白色干渉型顕微鏡により観察した写真である。 エピタキシャル成長後のＳｉＣ基板のカーボン面（裏面）における外周部を白色干渉型顕微鏡により観察した写真である。 エピタキシャル成長後のＳｉＣ基板のカーボン面（裏面）における外周リング状曇り部を白色干渉型顕微鏡により観察した写真である。 エピタキシャル成長後のＳｉＣ基板のシリコン面（裏面）の状態を示す写真である。 エピタキシャル成長後のＳｉＣ基板のシリコン面（裏面）における中央部をノマルスキー微分干渉顕微鏡により観察した写真である。 エピタキシャル成長後のＳｉＣ基板のシリコン面（裏面）における外周部をノマルスキー微分干渉顕微鏡により観察した写真である。 エピタキシャル成長後のＳｉＣ基板のシリコン面（裏面）における外周リング状曇り部をノマルスキー微分干渉顕微鏡により観察した写真である。 エピタキシャル成長後のＳｉＣ基板のシリコン面（裏面）における中央部を白色干渉型顕微鏡により観察した写真である。 エピタキシャル成長後のＳｉＣ基板のシリコン面（裏面）における外周部を白色干渉型顕微鏡により観察した写真である。 エピタキシャル成長後のＳｉＣ基板のシリコン面（裏面）における外周リング状曇り部を白色干渉型顕微鏡により観察した写真である。

[本願発明の実施形態の説明]
まず、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。

（１）本実施形態に係るエピタキシャルウエハの製造方法は、第１の主面（主面１０Ａ）および上記第１の主面と反対側の第２の主面（主面１０Ｂ）を含む炭化珪素基板１０を準備する工程と、上記第２の主面がサセプタ８０の載置面８２と対向するように、サセプタ上に炭化珪素基板を載置する工程と、炭化珪素基板を載置する工程の後、上記第１の主面上にエピタキシャル成長層（炭化珪素層２０）を形成する工程とを備えている。炭化珪素基板を載置する工程では、炭化珪素基板において上記載置面と接触する一方の端部１１から、上記一方の端部に対して径方向の反対側に位置し、上記載置面と接触する他方の端部１２までの間において、上記第２の主面が上記載置面と離れた状態が維持されるように炭化珪素基板が載置される。

上記エピタキシャルウエハの製造方法では、一方の端部１１から他方の端部１２までの間において主面１０Ｂが載置面８２（底面８４）と離れた状態が維持されるように炭化珪素基板１０がサセプタ８０上に載置され、その後エピタキシャル成長が実施される。これにより、炭化珪素基板１０の主面内の温度ばらつきが抑制された状態でエピタキシャル成長を実施することができる。その結果、ＳｉＣ層２０におけるドーピング濃度をより均一化することができる。したがって、上記エピタキシャルウエハの製造方法によれば、高品質なエピタキシャルウエハ１を製造することができる。

（２）上記エピタキシャルウエハの製造方法は、炭化珪素基板１０を載置する工程の後、エピタキシャル成長層（炭化珪素層２０）を形成する工程の前に、水素ガスを含む雰囲気中において第１の主面（主面１０Ａ）をエッチングする工程をさらに備えている。

主面１０Ｂが載置面８２と離れた状態が維持されるように炭化珪素基板１０がサセプタ８０上に載置されることで、炭化珪素基板１０の主面内の温度ばらつきを抑制することができる。これにより、当該温度ばらつきに起因したエッチング速度のばらつきが抑制され、主面１０Ａにおけるステップバンチングの発生が抑制される。その結果、表面欠陥の増大が抑制された高品質なエピタキシャルウエハ１を得ることができる。

（３）上記エピタキシャルウエハの製造方法において、第１の主面（主面１０Ａ）は、（０００１）面に対して１０°以下のオフ角を有する面である。

主面１０Ａが（０００１）面に対して上記オフ角を有する場合には、エッチング速度のばらつきに起因したステップバンチングの発生がより顕著になる。そのため、主面１０Ｂが載置面８２と離れた状態が維持されるように炭化珪素基板１０をサセプタ８０上に載置して基板面内における温度ばらつきを抑制し、エッチング速度のばらつきを低減させることが好ましい。

（４）上記エピタキシャルウエハの製造方法において、載置面８２には、炭化珪素を含むコーティング層８１が形成されている。

これにより、エピタキシャル成長の際にコーティング層８１から昇華した炭化珪素が主面１０Ｂにおいて均一に蒸着されて被覆層３０が形成されるため、炭化珪素基板１０の裏面荒れを抑制することができる。その結果、高品質なエピタキシャルウエハ１を得ることができる。

（５）上記エピタキシャルウエハの製造方法において、コーティング層８１の上記炭化珪素における窒素濃度は１０ｐｐｍ以下である。これにより、エピタキシャル成長中における炭化珪素基板への窒素の取り込みを抑制することができる。

（６）上記エピタキシャルウエハの製造方法において、炭化珪素基板１０を準備する工程では、第２の主面（主面１０Ｂ）に対して化学機械研磨が施された炭化珪素基板が準備される。

これにより、コーティング層８１から昇華した炭化珪素が主面１０Ｂに蒸着されて炭化珪素の被覆層３０が形成される際に、より単結晶成長に近い状態にすることができる。その結果、炭化珪素基板１０の裏面荒れをより効果的に抑制することができる。

（７）上記エピタキシャルウエハの製造方法において、炭化珪素基板１０を載置する工程では、炭化珪素基板１０の外周部が載置面８２に形成された段差部９１において支持されるように炭化珪素基板が載置される。

これにより、炭化珪素基板１０の一方の端部１１から他方の端部１２までの間において主面１０Ｂと載置面８２（底面８４）との間の距離を容易に確保することができる。

（８）上記エピタキシャルウエハの製造方法において、炭化珪素基板を準備する工程では、１５０ｍｍ以上の径を有する炭化珪素基板１０が準備される。これにより、大口径のエピタキシャルウエハ１を得ることができる。

（９）上記エピタキシャルウエハの製造方法において、炭化珪素基板１０を載置する工程では、一方の端部１１から他方の端部１２までの間において、第２の主面（主面１０Ｂ）と載置面８２（底面８４）との間の最短距離Ｌ５が１００μｍ以上３００μｍ以下に維持されるように炭化珪素基板が載置される。

炭化珪素基板１０の主面１０Ｂと載置面８２（底面８４）との間の最短距離Ｌ５が１００μｍ未満である場合または３００μｍを超える場合には、炭化珪素基板１０の裏面荒れを十分に抑制し、また水素ガスによるエッチング速度のばらつきを十分に抑制することが困難である。そのため、炭化珪素基板１０の主面１０Ｂと載置面８２（底面８４）との間の最短距離Ｌ５は１００μｍ以上３００μｍ以下に確保されることが好ましい。

（１０）本実施形態に係るエピタキシャルウエハ１は、第１の主面（主面１０Ａ）および上記第１の主面と反対側の第２の主面（主面１０Ｂ）を含む炭化珪素基板１０と、炭化珪素基板の上記第１の主面上に形成されたエピタキシャル成長層（炭化珪素層２０）とを備えている。上記第２の主面上には炭化珪素を含む被覆層３０が形成されている。上記被覆層における表面粗さのばらつきは０．５ｎｍ以下となっている。

上記エピタキシャルウエハ１は、炭化珪素基板１０の主面１０Ｂ上に被覆層３０が形成されており、当該被覆層３０における表面粗さのばらつきが０．５ｎｍ以下にまで抑制されている。このように、上記エピタキシャルウエハ１は裏面荒れが抑制された高品質なエピタキシャルウエハとなっている。

ここで、「表面粗さのばらつき」は、被覆層上において複数の測定点を任意に設定し、それぞれの測定点において表面粗さを測定したときの最大値と最小値との差によって評価することができる。また、「表面粗さ」とは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１に規定される二次元の算術平均粗さ（Ｒａ）または三次元の算術平均粗さ（Ｓａ）を意味する。

（１１）上記エピタキシャルウエハ１において、被覆層３０の炭化珪素における窒素濃度は、炭化珪素基板１０における窒素濃度と異なっている。被覆層３０は、炭化珪素基板１０の表（おもて）面（主面１０Ａ）上にエピタキシャル成長層を形成する際、サセプタ８０から昇華した炭化珪素が主面１０Ｂに蒸着されて形成される。そのため、被覆層３０における窒素濃度は炭化珪素基板１０の窒素濃度と同じに限られず、適宜調整されてもよい。

[本願発明の実施形態の詳細]
次に、本発明の実施形態の具体例を図面を参照しつつ説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。また、本明細書中においては、個別面を（）、集合面を｛｝でそれぞれ示す。また、負の指数については、結晶学上、”−”（バー）を数字の上に付けることになっているが、本明細書中では、数字の前に負の符号を付けている。

（エピタキシャルウエハの構成）
まず、本発明の一実施形態に係るエピタキシャルウエハの構成について説明する。図１を参照して、エピタキシャルウエハ１は、炭化珪素（ＳｉＣ）基板１０と、炭化珪素（ＳｉＣ）層２０（エピタキシャル成長層）とを主に備えている。ＳｉＣ基板１０は、たとえば単結晶炭化珪素からなっている。ＳｉＣ基板１０を構成するＳｉＣは六方晶の結晶構造を有しており、ポリタイプがたとえば４Ｈ型である。ＳｉＣ基板１０はたとえば窒素（Ｎ）などのｎ型不純物を含有しており、当該窒素濃度はたとえば１．０×１０¹⁸ｃｍ^-3以上１．０×１０¹⁹ｃｍ^-3以下である。ＳｉＣ基板１０の直径は、たとえば１５０ｍｍ以上（６インチ以上）である。

ＳｉＣ基板１０は、主面１０Ａ（第１の主面）と当該主面１０Ａと反対側の主面１０Ｂ（第２の主面）とを有している。主面１０Ａ，１０Ｂは｛０００１｝面であってもよいし、｛０００１｝面に対して所定のオフ角（たとえば１０°以下のオフ角）を有する面であってもよい。たとえば、主面１０Ａが（０００１）面または（０００１）面に対して上記オフ角を有する面であり、主面１０Ｂが（０００−１）面または（０００−１）面に対して上記オフ角を有する面であってもよい。

ＳｉＣ基板１０の主面１０Ｂ上にはＳｉＣからなる被覆層３０が形成されている。被覆層３０は、後述するようにＳｉＣ層２０をエピタキシャル成長させる際に、ＳｉＣ基板１０の主面１０Ｂ上にＳｉＣが蒸着されて形成される。被覆層３０を構成するＳｉＣは、たとえば窒素などのｎ型不純物を含有している。被覆層３０を構成するＳｉＣにおける窒素濃度は、ＳｉＣ基板１０における窒素濃度よりも低いことが好ましく、たとえば１０ｐｐｍ以下であることが好ましい。なお、被覆層３０を構成するＳｉＣにおける窒素濃度は、ＳｉＣ基板１０における窒素濃度よりも高くてもよいし、同じであってもよい。

上記被覆層３０における表面粗さのばらつきは、０．５ｎｍ以下となっており、好ましくは０．３ｎｍ以下となっている。

ＳｉＣ層２０は、ＳｉＣ基板１０の主面１０Ａ上においてエピタキシャル成長により形成されている。ＳｉＣ層２０は、ＳｉＣ基板１０と同様に窒素などのｎ型不純物を含有しており、当該窒素濃度はたとえば１．０×１０¹⁵ｃｍ^-3以上１．０×１０¹⁶ｃｍ^-3以下である。このように、ＳｉＣ層２０における窒素濃度はＳｉＣ基板１０における窒素濃度よりも低く、かつ被覆層３０における窒素濃度よりも低くなっている。また、エピタキシャルウエハ１におけるＳｉＣ基板１０とＳｉＣ層２０と被覆層３０との境界は、たとえばウエハの厚み方向において二次イオン質量分析法（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ：ＳＩＭＳ）を用いて窒素濃度の測定を行うことにより確認することができる。

（エピタキシャルウエハの製造方法）
次に、上記エピタキシャルウエハ１の製造プロセスを一例として、本実施形態に係るエピタキシャルウエハの製造方法について説明する。図２を参照して、まず工程（Ｓ１０）として炭化珪素基板準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、図３を参照して、たとえばポリタイプが４Ｈ型である炭化珪素インゴット（図示しない）を所定の厚みに切断することにより、ＳｉＣ基板１０が得られる。

ＳｉＣ基板１０は、上述のように（０００１）面（シリコン面）側の面である主面１０Ａと、（０００−１）面（カーボン面）側の面である主面１０Ｂとを有しており、主面１０Ａから主面１０Ｂに向かう厚み方向において中央部が反った形状を有している。

上述のようにＳｉＣ基板１０が切り出された後、主面１０Ｂに対して化学機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）が施されていてもよい。ＣＭＰとは、加工物であるＳｉＣ基板１０の主面１０Ｂを砥粒による機械的作用およびスラリー中の薬液による化学的作用の両方を発現させて研磨する方法である。ＣＭＰ用のスラリーは、研磨効率の向上の観点から炭化珪素の結晶面に応じて適宜選択されることが好ましく、たとえば過酸化水素水をコロイダルシリカスラリーに配合したものが用いられてもよい。ＣＭＰが施された後の主面１０Ｂでは、機械研磨のみ実施される場合と異なり加工変質層の導入が抑制されている。

なお、本実施形態ではＳｉＣ基板１０の主面１０Ｂに対してＣＭＰ処理が施される場合について説明したが、当該ＣＭＰ処理はエピタキシャル成長層が形成される表（おもて）面と反対側の裏面に施されればよい。そのため、主面１０Ｂを表面としてエピタキシャル成長が実施される場合には、裏面となる主面１０Ａに対してＣＭＰ処理が施されてもよい。

次に、工程（Ｓ２０）として炭化珪素基板載置工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、図４〜図６を参照して、上記工程（Ｓ１０）において準備されたＳｉＣ基板１０が、ＣＶＤ装置２の内部に配置されたサセプタ８０上に載置される。ここで、ＣＶＤ装置２の装置構成について説明する。

まず、ＣＶＤ装置２の全体構成について図４および図５を参照して説明する。図４は、ＣＶＤ装置２の軸方向から見た断面構造を示している。図５は、図４中の線分Ｖ−Ｖに沿う断面構造を示している。ＣＶＤ装置２は、発熱体４０と、断熱材５０と、石英管６０と、誘導加熱コイル７０と、サセプタ８０とを主に有している。

サセプタ８０は、発熱体４０に形成された凹部内に配置されている。発熱体４０は半円筒状の中空構造を有しており、円弧状の曲面と平坦面とを含んでいる。発熱体４０は二つ設けられており、平坦面同士が互いに対向するように配置されている。発熱体４０の平坦面により囲まれた領域がＣＶＤ装置２の反応室として構成されている。

断熱材５０は、発熱体４０の外周部を取り囲むように配置されている。石英管６０は、断熱材５０の外周部を取り囲むように配置されている。誘導加熱コイル７０は、石英管６０の外周部において巻回されている。ガス配管９０の一方の端部はＣＶＤ装置２の入口側に配置されており、当該一方の端部から供給される反応ガスＧ１がＣＶＤ装置２の反応室内に供給されるように構成されている。反応ガスＧ１は、水素（Ｈ₂）ガスなどのキャリアガス、シラン（ＳｉＨ₄）やプロパン（Ｃ₃Ｈ₈）などの原料ガス、および窒素やアンモニア（ＮＨ₃）などのドーパントガスなどを含んでいる。反応ガスＧ１は、発熱体４０により取り囲まれた反応室内において所定の反応温度にまで加熱される。

次に、ＣＶＤ装置２におけるサセプタ８０の詳細な構造について図６を参照して説明する。図６は、ＣＶＤ装置２のサセプタ８０の近傍における拡大図である。サセプタ８０は載置面８２を有しており、当該載置面８２を含む領域にコーティング層８１が形成されている。コーティング層８１はＳｉＣを含んでおり、より具体的にはＳｉＣから構成されている。コーティング層８１を構成するＳｉＣは窒素などのｎ型不純物を含んでいる。コーティング層８１を構成するＳｉＣにおける窒素濃度はＳｉＣ基板１０における窒素濃度よりも低いことが好ましく、１０ｐｐｍ以下であることが好ましく、５ｐｐｍ以下であることがより好ましい。

サセプタ８０の載置面８２は、底面８４と、段差面８５と、上面８６と、壁面８７，８８とを含んでいる。上面８６と壁面８８とは交差しており、当該交差部分が段差部８９となっている。段差面８５はＳｉＣ基板１０の端部１１，１２と接触する部分であり、壁面８７と交差している。段差面８５と壁面８７との交差部分は段差部９１となっている。サセプタ８０にはＳｉＣ基板１０を収容するための空間である収容部９２が形成されており、当該収容部９２は底面８４と壁面８７，８８と段差面８５とにより取り囲まれた領域となっている。

段差面８５と底面８４との間の距離Ｌ１はたとえば１００μｍ以上３００μｍ以下である。段差面８５と上面８６との間の距離Ｌ２はたとえば６００μｍ以上８００μｍ以下である。壁面８７と壁面８８との間の距離Ｌ３はたとえば１ｍｍ以上２ｍｍ以下である。壁面８７同士の間の距離Ｌ４はたとえば１４６ｍｍ以上１４８ｍｍ以下である。

ＳｉＣ基板１０は、図６に示すように、端部１１，１２が段差面８５と接触し、かつ主面１０Ｂが底面８４と対向した状態でサセプタ８０上に載置される。より具体的には、ＳｉＣ基板１０は、外周部が段差部９１において支持されるようにサセプタ８０上に載置される。これにより、ＳｉＣ基板１０はサセプタ８０の収容部９２内に収容される。また、ＳｉＣ基板１０は端部１１から端部１２（端部１１に対して径方向の反対側に位置する端部）までの間において、主面１０Ｂが底面８４と離れた状態が維持されるようにサセプタ８０上に載置される。このとき、ＳｉＣ基板１０の主面１０Ｂと底面８４との間の距離Ｌ５（最短距離）は、１００μｍ以上３００μｍ以下となり、好ましくは１００μｍ以上１５０μｍ以下となる。

次に、工程（Ｓ３０）として水素エッチング工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、図４および図５を参照して、ＣＶＤ装置２の反応室内にエッチングガスである水素ガスが供給され、当該水素ガスを含む雰囲気中において所定温度でＳｉＣ基板１０が加熱される。これにより、ＳｉＣ基板１０の主面１０Ａ上に対してエッチング処理が施される。このエッチング処理により除去される基板厚み（エッチング深さ）は、たとえば０．１μｍ以上２．０μｍ以下であり、好ましくは０．１μｍ以上１．０μｍ以下である。

ＳｉＣ基板１０の加熱温度は、たとえば１５００℃以上１７００℃以下である。また、ＳｉＣ基板１０の主面１０Ａ内における温度ばらつきは１０℃以内であり、好ましくは５℃以内であり、より好ましくは１℃以内である。ここで、上記温度ばらつきは、主面１０Ａ内において複数の測定点を設定し、当該複数の測定点のそれぞれにおいて温度測定したときの最大温度と最小温度との差である。また、水素ガスの流量は、たとえば５０Ｌ／ｍｉｎ以上２００Ｌ／ｍｉｎ以下である。また、上記エッチング処理時の反応室内の圧力は、たとえば１ｋＰａ以上２０ｋＰａ以下である。また、水素ガスに塩化水素ガスが添加された混合ガスがエッチングガスとして用いられてもよく、これによりエッチング速度をより向上させることができる。このように、エピタキシャル成長前に主面１０Ａに対して予めエッチング処理を施すことで、高品質なＳｉＣ層２０を成長させることができる。

次に、工程（Ｓ４０）としてエピタキシャル成長層形成工程が実施される。この工程（Ｓ４０)では、図４および図５を参照して、ガス配管９０の一方の端部からＣＶＤ装置２の反応室内に反応ガスＧ１が供給される。そして、発熱体４０により所定の反応温度まで加熱された反応室内において反応ガスＧ１が加熱される。これにより、反応ガスＧ１中のシラン、プロパンあるいはアンモニアなどのガスが熱分解され、ＳｉＣ基板１０の主面１０Ａ上において窒素原子がドーピングされたＳｉＣ層２０が形成される（図１）。また、図６を参照して、上記エピタキシャル成長中においてコーティング層８１中のＳｉＣが昇華して主面１０Ｂ上に蒸着され、図１に示すように主面１０Ｂ上にＳｉＣからなる被覆層３０が形成される。上記工程（Ｓ１０）〜（Ｓ４０）が実施されることによりエピタキシャルウエハ１が製造され、本実施形態に係るエピタキシャルウエハの製造方法が完了する。

（実験例）
（実験方法）
ＳｉＣ基板上にエピタキシャル成長を行う場合において、裏面に対してＣＭＰを施すことによる荒れの抑制の効果を確認する実験を行った。

まず、ＳｉＣ基板と、当該ＳｉＣ基板を収容するためのサセプタプレートと、エピタキシャル成長を行うためのＣＶＤ装置を準備した。ＳｉＣ基板は、シリコン面とカーボン面とを含むものを準備した。サセプタプレートは、表面にＳｉＣがコーティングされたものを準備した。

次に、ＳｉＣ基板においてエピタキシャル成長を行う表（おもて）面と反対側の裏面に対してＣＭＰ処理を施した。次に、ＣＭＰ処理が施された裏面がサセプタプレート側に向いた状態でＳｉＣ基板を載置し、その後サセプタプレートをＣＶＤ装置内に配置した。そして、ＣＶＤ装置の反応室内に所定の反応ガスを供給し、ＳｉＣ基板の表面上にＳｉＣのエピタキシャル成長層を形成した。なお、ＳｉＣ基板のシリコン面およびカーボン面のそれぞれを表面とした場合についてエピタキシャル成長を行った。シリコン面を表面とした場合のエピタキシャル成長層の厚みは３０μｍであり、カーボン面を表面とした場合のエピタキシャル成長層の厚みは１２μｍであった。

また、ＳｉＣ基板の裏面に対してＣＭＰ処理が施されない場合についても同様にエピタキシャル成長を行った。エピタキシャル成長が完了した後、ＳｉＣ基板の裏面をノマルスキー微分干渉顕微鏡を用いて観察し、また白色干渉型顕微鏡を用いて裏面の表面粗さ（Ｒａ，Ｓａ）を測定した。

（シリコン面上にエピタキシャル成長を行った場合）
図７は、ＳｉＣ基板のシリコン面上にエピタキシャル成長を行った後の裏面（カーボン面）の状態を示す写真である。図７中の中央部１００、外周部１０１および外周リング状曇り部１０２のそれぞれにおいてノマルスキー微分干渉顕微鏡による観察、および白色干渉顕微鏡を用いた表面粗さの測定を行った。中央部１００はＳｉＣ基板の中心部であり、外周部１０１はＳｉＣ基板の端部から１０ｍｍだけ径方向内側に位置する部分であり、外周リング状曇り部１０２はＳｉＣ基板の端部から２５ｍｍだけ径方向内側に位置する部分である。

図８は、中央部１００をノマルスキー微分干渉顕微鏡により観察した写真である。図９は、外周部１０１をノマルスキー微分干渉顕微鏡により観察した写真である。図１０は、外周リング状曇り部１０２をノマルスキー微分干渉顕微鏡により観察した写真である。図１１は、中央部１００を白色干渉型顕微鏡により観察した写真である。図１２は、外周部１０１を白色干渉型顕微鏡により観察した写真である。図１３は、外周リング状曇り部１０２を白色干渉型顕微鏡により観察した写真である。

表１は、裏面にＣＭＰ処理を施した場合（サンプル１）および裏面にＣＭＰ処理を施さなかった場合（サンプル２〜５）における二次元の表面粗さ（Ｒａ，ｎｍ）の測定結果を示している。また表２は、上記サンプル１における三次元の表面粗さ（Ｓａ，ｎｍ）の測定結果を示している。表１から明らかなように、裏面にＣＭＰ処理を施した場合には、ＣＭＰ処理を省略した場合に比べて表面粗さがより低減され、また面内における表面粗さのばらつきも小さくなった。

（カーボン面上にエピタキシャル成長を行った場合）
図１４は、ＳｉＣ基板のカーボン面上にエピタキシャル成長を行った後の裏面（シリコン面）の状態を示す写真である。図１４中の中央部１０３、外周部１０４および外周リング状曇り部１０５のそれぞれにおいてノマルスキー微分干渉顕微鏡による観察、および白色干渉顕微鏡を用いた表面粗さの測定を行った。中央部１０３はＳｉＣ基板の中心部であり、外周部１０４はＳｉＣ基板の端部から５０ｍｍだけ径方向内側に位置する部分であり、外周リング状曇り部１０５はＳｉＣ基板の端部から１５ｍｍだけ径方向内側に位置する部分である。

図１５は、中央部１０３をノマルスキー微分干渉顕微鏡により観察した写真である。図１６は、外周部１０４をノマルスキー微分干渉顕微鏡により観察した写真である。図１７は、外周リング状曇り部１０５をノマルスキー微分干渉顕微鏡により観察した写真である。図１８は、中央部１０３を白色干渉型顕微鏡により観察した写真である。図１９は、外周部１０４を白色干渉型顕微鏡により観察した写真である。図２０は、外周リング状曇り部１０５を白色干渉型顕微鏡により観察した写真である。

表３は、裏面にＣＭＰ処理を施した場合（サンプル６）および裏面にＣＭＰ処理を施さなかった場合（サンプル７）における二次元の表面粗さ（Ｒａ，ｎｍ）の測定結果を示している。表４は、上記サンプル６における三次元の表面粗さ（Ｓａ，ｎｍ）の測定結果を示している。表３から明らかなように、シリコン面上にエピタキシャル成長を行った場合と同様に、裏面にＣＭＰ処理を施すことにより表面粗さがより低減され、また面内における表面粗さのばらつきも小さくなった。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明のエピタキシャルウエハの製造方法およびエピタキシャルウエハは、高品質なエピタキシャルウエハを得ることが要求されるエピタキシャルウエハの製造方法およびエピタキシャルウエハにおいて、特に有利に適用され得る。

１ エピタキシャルウエハ
２ ＣＶＤ装置
１０ 炭化珪素（ＳｉＣ）基板
１０Ａ，１０Ｂ 主面
１１，１２ 端部
２０ 炭化珪素（ＳｉＣ）層
３０ 被覆層
４０ 発熱体
５０ 断熱材
６０ 石英管
７０ 誘導加熱コイル
８０ サセプタ
８１ コーティング層
８２ 載置面
８４ 底面
８５ 段差面
８６ 上面
８７，８８ 壁面
８９，９１ 段差部
９０ ガス配管
９２ 収容部
１００，１０３ 中央部
１０１，１０４ 外周部
１０２，１０５ 外周リング状曇り部
Ｇ１ 反応ガス
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５ 距離

Claims (11)

1. 第１の主面および前記第１の主面と反対側の第２の主面を含む炭化珪素基板を準備する工程と、
   前記第２の主面がサセプタの載置面と対向するように、前記サセプタ上に前記炭化珪素基板を載置する工程と、
   前記炭化珪素基板を載置する工程の後、前記第１の主面上にエピタキシャル成長層を形成する工程とを備え、
   前記炭化珪素基板を載置する工程では、前記炭化珪素基板において前記載置面と接触する一方の端部から、前記一方の端部に対して径方向の反対側に位置し、前記載置面と接触する他方の端部までの間において、前記第２の主面が前記載置面と離れた状態が維持されるように前記炭化珪素基板が載置される、エピタキシャルウエハの製造方法。
2. 前記炭化珪素基板を載置する工程の後、前記エピタキシャル成長層を形成する工程の前に、水素ガスを含む雰囲気中において前記第１の主面をエッチングする工程をさらに備える、請求項１に記載のエピタキシャルウエハの製造方法。
3. 前記第１の主面は、（０００１）面に対して１０°以下のオフ角を有する面である、請求項２に記載のエピタキシャルウエハの製造方法。
4. 前記載置面には、炭化珪素を含むコーティング層が形成されている、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のエピタキシャルウエハの製造方法。
5. 前記コーティング層の前記炭化珪素における窒素濃度は１０ｐｐｍ以下である、請求項４に記載のエピタキシャルウエハの製造方法。
6. 前記炭化珪素基板を準備する工程では、前記第２の主面に対して化学機械研磨が施された前記炭化珪素基板が準備される、請求項４または請求項５に記載のエピタキシャルウエハの製造方法。
7. 前記炭化珪素基板を載置する工程では、前記炭化珪素基板の外周部が前記載置面に形成された段差部において支持されるように前記炭化珪素基板が載置される、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のエピタキシャルウエハの製造方法。
8. 前記炭化珪素基板を準備する工程では、１５０ｍｍ以上の径を有する前記炭化珪素基板が準備される、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のエピタキシャルウエハの製造方法。
9. 前記炭化珪素基板を載置する工程では、前記一方の端部から前記他方の端部までの間において、前記第２の主面と前記載置面との間の最短距離が１００μｍ以上３００μｍ以下に維持されるように前記炭化珪素基板が載置される、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載のエピタキシャルウエハの製造方法。
10. 第１の主面および前記第１の主面と反対側の第２の主面を含む炭化珪素基板と、
    前記炭化珪素基板の前記第１の主面上に形成されたエピタキシャル成長層とを備え、
    前記第２の主面上には炭化珪素を含む被覆層が形成され、
    前記被覆層における表面粗さのばらつきは０．５ｎｍ以下である、エピタキシャルウエハ。
11. 前記被覆層の前記炭化珪素における窒素濃度は、前記炭化珪素基板における窒素濃度と異なる、請求項１０に記載のエピタキシャルウエハ。