JP2022093917A - 炭化珪素エピタキシャル基板の評価方法および炭化珪素半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】第２ドリフト層の厚みを精度良く算出することが可能な炭化珪素エピタキシャル基板の評価方法および炭化珪素半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】第１ドリフト層の厚みが測定される。第１ドリフト層が水素でエッチングされる。第１ドリフト層上に第２ドリフト層が形成される。第１ドリフト層および第２ドリフト層の合計の厚みが測定される。第３ドリフト層が形成された第２炭化珪素基板が準備される。第１ドリフト層を水素でエッチングする工程と同じエッチング条件で、第３ドリフト層が水素でエッチングされる。第３ドリフト層のエッチング量が見積もられる。第１ドリフト層の厚みと、第１ドリフト層および第２ドリフト層の合計の厚みと、エッチング量とに基づいて、第２ドリフト層の厚みが算出される。【選択図】図２

Description

本開示は、炭化珪素エピタキシャル基板の評価方法および炭化珪素半導体装置の製造方法に関する。

特開２０１８－３７５３３号公報（特許文献１）には、第２エピタキシャル膜の厚みを算出する方法が開示されている。

特開２０１８－３７５３３号公報

本開示の目的は、第２ドリフト層の厚みを精度良く算出することが可能な炭化珪素エピタキシャル基板の評価方法および炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することである。

本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板の評価方法は、以下の工程を備えている。第１チャンバにおいて、第１炭化珪素基板上に第１ドリフト層が形成される。第１ドリフト層が形成された第１炭化珪素基板が第１チャンバから取り出される。第１ドリフト層の厚みが測定される。第２チャンバにおいて、第１ドリフト層が水素でエッチングされる。第２チャンバにおいて、第１ドリフト層上に第２ドリフト層が形成される。第１ドリフト層および第２ドリフト層の各々が形成された第１炭化珪素基板が第２チャンバから取り出される。第１ドリフト層および第２ドリフト層の合計の厚みが測定される。第３ドリフト層が形成された第２炭化珪素基板が準備される。第１ドリフト層を水素でエッチングする工程と同じエッチング条件で、第３ドリフト層が水素でエッチングされる。第３ドリフト層のエッチング量が見積もられる。第１ドリフト層の厚みと、第１ドリフト層および第２ドリフト層の合計の厚みと、エッチング量とに基づいて、第２ドリフト層の厚みが算出される。

本開示によれば、第２ドリフト層の厚みを精度良く算出することが可能な炭化珪素エピタキシャル基板の評価方法および炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することができる。

図１は、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造装置の構成を示す断面模式図である。 図２は、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の評価方法を概略的に示すフロー図である。 図３は、本実施形態に係る炭化珪素基板の構成を示す平面模式図である。 図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面模式図である。 図５は、第１炭化珪素基板上に第１ドリフト層を形成する工程を示す断面模式図である。 図６は、第１ドリフト層の厚みを測定する工程を示す断面模式図である。 図７は、ドリフト層の厚みを測定する位置を示す平面模式図である。 図８は、第１ドリフト層を水素でエッチングする工程を示す断面模式図である。 図９は、温度と時間との関係を示す模式図である。 図１０は、ガス流量と時間との関係を示す模式図である。 図１１は、第１ドリフト層上に第２ドリフト層を形成する工程を示す断面模式図である。 図１２は、第１ドリフト層および第２ドリフト層の合計の厚みを測定する工程を示す断面模式図である。 図１３は、第３ドリフト層が形成された第２炭化珪素基板を準備する工程を示す断面模式図である。 図１４は、第３ドリフト層を水素でエッチングする工程を示す断面模式図である。 図１５は、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を概略的に示すフロー図である。 図１６は、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法における第１炭化珪素基板上に第１ドリフト層を形成する工程を示す断面模式図である。 図１７は、第１ドリフト層に対してイオン注入を行う工程を示す断面模式図である。 図１８は、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法における第１ドリフト層上に第２ドリフト層を形成する工程を示す断面模式図である。 図１９は、ボディ領域を形成する工程を示す断面模式図である。 図２０は、ソース領域を形成する工程を示す断面模式図である。 図２１は、第２ドリフト層にトレンチを形成する工程を示す断面模式図である。 図２２は、ゲート絶縁膜を形成する工程を示す断面模式図である。 図２３は、ゲート電極および層間絶縁膜を形成する工程を示す断面模式図である。 図２４は、ソース電極およびドレイン電極を形成する工程を示す断面模式図である。

［本開示の実施形態の概要］
まず本開示の実施形態の概要について説明する。本明細書の結晶学的記載においては、個別方位を［］、集合方位を＜＞、個別面を（）、集合面を｛｝でそれぞれ示す。結晶学上の指数が負であることは、通常、数字の上に”－”（バー）を付すことによって表現されるが、本明細書では数字の前に負の符号を付すことによって結晶学上の負の指数を表現する。

（１）本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の評価方法は、以下の工程を備えている。第１チャンバ２０１において、第１炭化珪素基板１１上に第１ドリフト層２１が形成される。第１ドリフト層２１が形成された第１炭化珪素基板１１が第１チャンバ２０１から取り出される。第１ドリフト層２１の厚みが測定される。第２チャンバ２０２において、第１ドリフト層２１が水素でエッチングされる。第２チャンバ２０２において、第１ドリフト層２１上に第２ドリフト層２２が形成される。第１ドリフト層２１および第２ドリフト層２２の各々が形成された第１炭化珪素基板１１が第２チャンバ２０２から取り出される。第１ドリフト層２１および第２ドリフト層２２の合計の厚みが測定される。第３ドリフト層４１が形成された第２炭化珪素基板４０が準備される。第１ドリフト層２１を水素でエッチングする工程と同じエッチング条件で、第３ドリフト層４１が水素でエッチングされる。第３ドリフト層４１のエッチング量が見積もられる。第１ドリフト層２１の厚みと、第１ドリフト層２１および第２ドリフト層２２の合計の厚みと、エッチング量とに基づいて、第２ドリフト層２２の厚みが算出される。

（２）上記（１）に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の評価方法によれば、第３ドリフト層４１の厚みは、５μｍ以上であってもよい。

（３）上記（１）または（２）に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の評価方法によれば、第２ドリフト層２２の面内の複数の箇所において、第２ドリフト層２２の厚みが算出されてもよい。

（４）上記（１）から（３）のいずれかに係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の評価方法によれば、第１チャンバ２０１と第２チャンバ２０２とは、同じチャンバであってもよい。

（５）本開示に係る炭化珪素半導体装置の製造方法は、以下の工程を備えている。上記（１）から（４）のいずれかに係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の評価方法を用いて第２ドリフト層２２の厚みが算出される。第１ドリフト層２１が形成された第１炭化珪素基板１１を第１チャンバ２０１から取り出した後、第１ドリフト層２１に対してイオン注入が行われる。

［本開示の実施形態の詳細］
以下、本開示の一実施形態（以下「本実施形態」とも記す）について説明する。ただし本実施形態はこれらに限定されるものではない。以下の説明では、同一または対応する要素には同一の符号を付し、それらについて同じ説明は繰り返さない。

図１は、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造装置の構成を示す断面模式図である。図１に示されるように、炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造装置は、たとえばホットウォール方式の横型ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置である。炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造装置２００は、チャンバ２０１と、ガス供給部２３５と、制御部２４５と、発熱体２０３、石英管２０４、断熱材（図示せず）、誘導加熱コイル（図示せず）とを主に有している。

発熱体２０３は、たとえば筒状の形状を有しており、内部にチャンバ２０１を形成している。発熱体２０３は、たとえば黒鉛製である。発熱体２０３は、石英管２０４の内部に設けられている。断熱材は、発熱体２０３の外周を取り囲んでいる。誘導加熱コイルは、たとえば石英管２０４の外周面に沿って巻回されている。誘導加熱コイルは、外部電源（図示せず）により、交流電流が供給可能に構成されている。これにより、発熱体２０３が誘導加熱される。結果として、チャンバ２０１が発熱体２０３により加熱される。

チャンバ２０１は、発熱体２０３の内壁面２０５に取り囲まれて形成されている。チャンバ２０１には、炭化珪素基板を保持するサセプタ２１０が設けられる。サセプタ２１０は、たとえば炭化珪素により構成されている。炭化珪素基板３０は、サセプタ２１０に載置される。サセプタ２１０は、ステージ２０６上に配置される。ステージ２０６は、回転軸２０９によって自転可能に支持されている。ステージ２０６が回転することで、サセプタ２１０が回転する。

炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造装置２００は、ガス導入口２０７およびガス排気口２０８をさらに有している。ガス排気口２０８は、図示しない排気ポンプに接続されている。図９中の矢印は、ガスの流れを示している。ガスは、ガス導入口２０７からチャンバ２０１に導入され、ガス排気口２０８から排気される。チャンバ２０１内の圧力は、ガスの供給量と、ガスの排気量とのバランスによって調整される。

ガス供給部２３５は、チャンバ２０１に、原料ガスとドーパントガスとキャリアガスとを含む混合ガスを供給可能に構成されている。具体的には、ガス供給部２３５は、たとえば第１ガス供給部２３１と、第２ガス供給部２３２と、第３ガス供給部２３３と、第４ガス供給部２３４とを含んでいる。

第１ガス供給部２３１は、たとえば炭素原子を含む第１ガスを供給可能に構成されている。第１ガス供給部２３１は、たとえば第１ガスが充填されたガスボンベである。第１ガスは、たとえばプロパン（Ｃ₃Ｈ₈）ガスである。第１ガスは、たとえばメタン（ＣＨ₄）ガス、エタン（Ｃ₂Ｈ₆）ガス、アセチレン（Ｃ₂Ｈ₂）ガス等であってもよい。

第２ガス供給部２３２は、たとえばシランガスを含む第２ガスを供給可能に構成されている。第２ガス供給部２３２は、たとえば第２ガスが充填されたガスボンベである。第２ガスは、たとえばシラン（ＳｉＨ₄）ガスである。第２ガスは、シランガスと、シラン以外の他のガスとの混合ガスでもよい。

第３ガス供給部２３３は、たとえばアンモニアガスを含む第３ガスを供給可能に構成されている。第３ガス供給部２３３は、たとえば第３ガスが充填されたガスボンベである。第３ガスは、Ｎ（窒素原子）を含むドーピングガスである。アンモニアガスは、三重結合を有する窒素ガスに比べて熱分解されやすい。なお、第３ガスは、窒素ガスでもよい。

第４ガス供給部２３４は、たとえば水素などの第４ガス（キャリアガス）を供給可能に構成されている。第４ガス供給部２３４は、たとえば水素が充填されたガスボンベである。

制御部２４５は、ガス供給部２３５からチャンバ２０１に供給される混合ガスの流量を制御可能に構成されている。具体的には、制御部２４５は、第１ガス流量制御部２４１と、第２ガス流量制御部２４２と、第３ガス流量制御部２４３と、第４ガス流量制御部２４４とを含んでいてもよい。各制御部は、たとえばＭＦＣ(Ｍａｓｓ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ)であってもよい。制御部２４５は、ガス供給部２３５とガス導入口２０７との間に配置されている。言い換えれば、制御部２４５は、ガス供給部２３５とガス導入口２０７とを繋ぐ流路に配置されている。

（炭化珪素エピタキシャル基板の評価方法）
次に、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の評価方法について説明する。

図２は、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の評価方法を概略的に示すフロー図である。図２に示されるように、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の評価方法は、第１炭化珪素基板上に第１ドリフト層を形成する工程（Ｓ１０）と、第１炭化珪素基板を第１チャンバから取り出す工程（Ｓ２０）と、第１ドリフト層の厚みを測定する工程（Ｓ３０）と、第１ドリフト層を水素でエッチングする工程（Ｓ４０）と、第１ドリフト層上に第２ドリフト層を形成する工程（Ｓ５０）と、第１炭化珪素基板を第２チャンバから取り出す工程（Ｓ６０）と、第１ドリフト層および第２ドリフト層の合計の厚みを測定する工程（Ｓ７０）と、第３ドリフト層が形成された第２炭化珪素基板を準備する工程（Ｓ８０）と、第３ドリフト層を水素でエッチングする工程（Ｓ９０）と、第３ドリフト層のエッチング量を見積もる工程（Ｓ１００）と、第２ドリフト層の厚みを算出する工程（Ｓ１１０）とを主に有している。

まず、第１炭化珪素基板上に第１ドリフト層を形成する工程（Ｓ１０）が実施される。具体的には、まず、第１炭化珪素基板が準備される。図３は、本実施形態に係る第１炭化珪素基板の構成を示す平面模式図である。図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面模式図である。

図３に示されるように、第１炭化珪素基板１１は、第１主面１と、外周縁９とを有している。第１主面１は、第１方向１０１および第２方向１０２の各々に沿って拡がっている。第１方向１０１は、たとえば＜１１－２０＞方向である。第２方向１０２は、たとえば＜１－１００＞方向である。第１主面１は、｛０００１｝面または｛０００１｝面に対して傾斜した平面である。具体的には、第１主面１は、たとえば（０００１）面または（０００１）面に対して８°以下の角度だけ傾斜した面である。第１主面１は、（０００－１）面または（０００－１）面に対して８°以下の角度だけ傾斜した面であってもよい。第１主面１が｛０００１｝面に対して傾斜している場合、｛０００１｝面に対する第１主面１の傾斜方向（オフ方向）は、たとえば＜１１－２０＞方向である。

図３に示されるように、外周縁９は、オリエンテーションフラット部７と、円弧状部８とを有している。円弧状部８は、オリエンテーションフラット部７に連なっている。図３に示されるように、第１主面１に対して垂直な方向から見て、オリエンテーションフラット部７は、第１方向１０１に沿って延在している。第１主面１の最大径（直径Ｗ１）は、たとえば１５０ｍｍである。直径Ｗ１は、２００ｍｍでもよいし、２５０ｍｍでもよい。直径Ｗ１の上限は、特に限定されないが、たとえば３００ｍｍであってもよい。つまり、直径Ｗ１は１５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下であってもよい。直径Ｗ１は、外周縁９上の異なる２点間の最長直線距離である。

図４に示されるように、第１炭化珪素基板１１は、第２主面２を有している。第２主面２は、第１主面１と反対側の面である。外周縁９は、第１主面１および第２主面２の各々に連なっている。第１炭化珪素基板１１は、たとえばポリタイプ４Ｈの炭化珪素から構成されている。第１炭化珪素基板１１の厚みは、たとえば２００μｍ以上５００μｍ以下である。第１炭化珪素基板１１は、たとえばｎ型不純物としての窒素（Ｎ）を含んでいる。第１炭化珪素基板１１の導電型は、たとえばｎ型（第１導電型）である。

図５は、第１炭化珪素基板１１上に第１ドリフト層２１を形成する工程を示す断面模式図である。まず、第１炭化珪素基板１１は、第１チャンバ２０１に配置される。第１炭化珪素基板１１は、第１チャンバ２０１内において、サセプタ２１０に載置される。次に、第１チャンバ２０１が、たとえば１６００℃以上１７００℃以下の温度まで昇温される。次に、たとえばシランとプロパンとアンモニアと水素とを含む混合ガスが第１チャンバ２０１に導入される。

シランガスの流量は、たとえば４６ｓｃｃｍとなるように調整される。プロパンガスの流量は、たとえば２８ｓｃｃｍとなるように調整される。水素ガスの流量は、１００ｓｌｍとなるように調整される。混合ガスは、図１の矢印の方向に沿って流れる。第１チャンバ２０１に混合ガスを導入することにより、第１炭化珪素基板１１上に第１ドリフト層２１がエピタキシャル成長により形成される。以上により、第１チャンバ２０１において、第１炭化珪素基板１１上に第１ドリフト層２１が形成される。図５に示されるように、第１ドリフト層２１は、第３主面５１を有している。第３主面５１は、第１主面１に接する面と反対側に位置している。

次に、第１炭化珪素基板を第１チャンバから取り出す工程（Ｓ２０）が実施される。具体的には、まず、第１チャンバ２０１に対する混合ガスの導入が停止される。次に、第１チャンバ２０１の温度が、１６００℃以上１７００℃以下の温度から室温まで下げられる。次に、第１ドリフト層２１が形成された第１炭化珪素基板１１が第１チャンバ２０１から取り出される。

次に、第１ドリフト層の厚みを測定する工程（Ｓ３０）が実施される。図６は、第１ドリフト層２１の厚みを測定する工程を示す断面模式図である。第１ドリフト層２１（炭化珪素エピタキシャル層）の厚みは、たとえばＦＴＩＲ（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ＩｎｆｒａＲｅｄ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）を用いて測定することができる。測定装置は、たとえば島津製作所製フーリエ変換赤外分光光度計（ＩＲＰｒｅｓｔｉｇｅ－２１）である。ＦＴＩＲによる炭化珪素エピタキシャル層の厚みの測定は、炭化珪素エピタキシャル層と炭化珪素基板とのキャリア濃度差により生じる光学定数差を利用して求められる。測定波数範囲は、たとえば３４００ｃｍ^-1から２４００ｃｍ^-1までの範囲である。波数間隔は、たとえば４ｃｍ^-1程度である。

具体的には、赤外光を照射して、第１ドリフト層２１の第３主面５１からの反射光と、第１ドリフト層２１と炭化珪素基板との界面からの反射光による干渉を計測することにより、第１ドリフト層２１の厚みが計測される。第１炭化珪素基板１１のキャリア濃度は、第１ドリフト層２１のキャリア濃度よりも高い。第１炭化珪素基板１１のキャリア濃度は、たとえば１×１０¹⁸ｃｍ^-3以上１×１０²⁰ｃｍ^-3以下である。第１ドリフト層２１のキャリア濃度は、たとえば１×１０¹⁵ｃｍ^-3以上1×１０¹⁷ｃｍ^-3以下である。

図７は、ドリフト層の厚みを測定する位置を示す平面模式図である。図７において、白丸で示されている部分が、ドリフト層（炭化珪素エピタキシャル層）の厚みを測定する位置である。具体的には、第１位置３１（ＯＦ）と第２位置３２（ＣＯＦ）とを通る第１直線と、第３位置３３（ＩＦ）と第４位置３４（ＣＩＦ）とを通る第２直線とに沿って、ドリフト層の厚みが測定される。第１直線は、第２方向１０２に平行である。第２直線は、第１方向１０１に平行である。測定位置の間隔は、ほぼ等間隔である。測定位置の数は、たとえば２１箇所である。このように測定位置を決めることで、第３主面５１の面内方向において、ドリフト層の厚みの分布を測定することができる。第１ドリフト層２１の厚みは、たとえば全ての測定箇所における厚みの平均値とされる。以上のように、第１ドリフト層２１の厚みが測定される。

次に、第１ドリフト層を水素でエッチングする工程（Ｓ４０）が実施される。図８は、第１ドリフト層２１を水素でエッチングする工程を示す断面模式図である。図８に示されるように、第１ドリフト層２１が形成された第１炭化珪素基板１１は、第２チャンバ２０２に配置される。第２チャンバ２０２は、基本的には、第１チャンバ２０１と同一のチャンバである。別の態様としては、第２チャンバ２０２は、第１チャンバ２０１とは異なるチャンバであってもよい。第２チャンバ２０２は、エッチングのみが行われるチャンバであってもよいし、エッチングと成膜との両方が行われるチャンバであってもよい。つまり、第１ドリフト層２１の形成と、第１ドリフト層２１のエッチングとは、同じチャンバで行われてもよいし、異なるチャンバで行われてもよい。

図９は、温度と時間との関係を示す模式図である。図９に示されるように、開始時点Ｃ０から第１時点Ｃ１まで第２チャンバ２０２の温度が上昇する。開始時点Ｃ０での温度（第１温度Ａ１）は、たとえば室温である。第１時点Ｃ１での温度（第２温度Ａ２）は、たとえば１６００℃以上１７００℃以下である。第１時点Ｃ１から第２時点Ｃ２までの間、第２チャンバ２０２の温度は、第２温度Ａ２で維持される。第１時点Ｃ１から第２時点Ｃ２までの時間は、たとえば５分以上１５分以下である。

図１０は、ガス流量と時間との関係を示す模式図である。図１０に示されるように、開始時点Ｃ０から第１時点Ｃ１まで水素ガス（Ｈ₂）の流量が増加する。第１時点Ｃ１での水素ガスの流量（第３流量Ｂ３）は、たとえば１００ｓｌｍである。第１時点Ｃ１から第２時点Ｃ２までの間、水素ガスの流量は、第３流量Ｂ３で維持される。以上のように、第２チャンバ２０２において、第１ドリフト層２１が水素でエッチングされる。図８に示されるように、第１ドリフト層２１のエッチング量は、第１エッチング量Ｄ１である。第１エッチング量Ｄ１は、エッチングされた第１ドリフト層２１の厚みである。

次に、第１ドリフト層上に第２ドリフト層を形成する工程（Ｓ５０）が実施される。図１１は、第１ドリフト層２１上に第２ドリフト層２２を形成する工程を示す断面模式図である。図１１に示されるように、第２チャンバ２０２において、第１ドリフト層２１上に第２ドリフト層２２が形成される。

図９に示されるように、第２時点Ｃ２から第３時点Ｃ３までの間、第２チャンバ２０２の温度は、第２温度Ａ２で維持される。第３時点Ｃ３以降であって第２ドリフト層２２の形成が終了するまでの間、第２チャンバ２０２の温度は、第２温度Ａ２で維持される。

図１０に示されるように、第２時点Ｃ２において、第２チャンバ２０２にシランガス（ＳｉＨ₄）が導入される。第２時点Ｃ２から第３時点Ｃ３までシランガスの流量が増加する。第３時点Ｃ３でのシランガスの流量（第２流量Ｂ２）は、たとえば４６ｓｃｃｍとである。同様に、第２時点Ｃ２において、第２チャンバ２０２にプロパンガス（Ｃ₃Ｈ₈）が導入される。第２時点Ｃ２から第３時点Ｃ３までプロパンガスの流量が増加する。第３時点Ｃ３でのプロパンガスの流量（第１流量Ｂ１）は、たとえば２８ｓｃｃｍである。第２時点Ｃ２から第３時点Ｃ３までの間、水素ガスの流量は、第３流量Ｂ３で維持される。

図１０に示されるように、第３時点Ｃ３以降であって第２ドリフト層２２の形成が終了するまでの間、シランガスの流量は、第２流量Ｂ２で維持される。同様に、第３時点Ｃ３以降であって第２ドリフト層２２の形成が終了するまでの間、プロパンガスの流量は、第１流量Ｂ１で維持される。同様に、第３時点Ｃ３以降であって第２ドリフト層２２の形成が終了するまでの間、水素ガスの流量は、第３流量Ｂ３で維持される。以上のようにして、第１ドリフト層２１上に第２ドリフト層２２が形成される。図１１に示されるように、第２ドリフト層２２は、第４主面５２を有している。第４主面５２は、第１ドリフト層２１に接する面と反対側に位置している。

次に、第１炭化珪素基板を第２チャンバから取り出す工程（Ｓ６０）が実施される。具体的には、まず、第２チャンバ２０２に対する混合ガスの導入が停止される。次に、第２チャンバ２０２の温度が、１６００℃以上１７００℃以下の温度から室温まで下げられる。次に、第１ドリフト層２１および第２ドリフト層２２の各々が形成された第１炭化珪素基板１１が第２チャンバ２０２から取り出される。

次に、第１ドリフト層および第２ドリフト層の合計の厚みを測定する工程（Ｓ７０）が実施される。図１２は、第１ドリフト層２１および第２ドリフト層２２の合計の厚みを測定する工程を示す断面模式図である。第１ドリフト層２１および第２ドリフト層２２（炭化珪素エピタキシャル層）の合計の厚みは、たとえばＦＴＩＲを用いて測定することができる。第１ドリフト層２１および第２ドリフト層２２の合計の厚みを測定する方法は、第１ドリフト層２１の厚みを測定する方法と同じである。

具体的には、赤外光を照射して、第２ドリフト層２２の第４主面５２からの反射光と、第１ドリフト層２１と第１炭化珪素基板１１との界面からの反射光による干渉を計測することにより、第１ドリフト層２１と第２ドリフト層２２との合計の厚みが計測される。第１炭化珪素基板１１のキャリア濃度は、第２ドリフト層２２のキャリア濃度よりも高い。第２ドリフト層２２のキャリア濃度は、たとえば１×１０¹⁵ｃｍ^-3以上１×１０¹⁷ｃｍ^-3以下である。以上のように、第１ドリフト層２１および第２ドリフト層２２の合計の厚み（第３厚みＴ３）が測定される。なお、第１ドリフト層２１の厚みは、例えば、３μｍ以上５０μｍ以下であってもよいし、５μｍ以上２０μｍ以下であってもよい。第２ドリフト層２２の厚みは、例えば、０．１μｍ以上５μｍ以下であってもよいし、０．５μｍ以上３μｍ以下であってもよい。第１ドリフト層２１および第２ドリフト層２２の合計の厚み（第３厚みＴ３）は、例えば、３μｍ以上５５μｍ以下であってもよいし、５μｍ以上２３μｍ以下であってもよい。

図２に示されるように、第１炭化珪素基板上に第１ドリフト層を形成する工程（Ｓ１０）から第１ドリフト層および第２ドリフト層の合計の厚みを測定する工程（Ｓ７０）までの工程と並行して、または、第２ドリフト層の合計の厚みを測定する工程（Ｓ７０）の後、第３ドリフト層が形成された第２炭化珪素基板を準備する工程（Ｓ８０）が実施される。第２炭化珪素基板４０は、たとえばポリタイプ４Ｈの炭化珪素から構成されている。第２炭化珪素基板４０の厚みは、たとえば２００μｍ以上５００μｍ以下である。第２炭化珪素基板４０は、たとえばｎ型不純物としての窒素（Ｎ）を含んでいる。第２炭化珪素基板４０の導電型は、たとえばｎ型（第１導電型）である。第２炭化珪素基板４０は、第１炭化珪素基板１１とは別の基板である。

図１３は、第３ドリフト層４１が形成された第２炭化珪素基板４０を準備する工程を示す断面模式図である。図１３に示されるように、第２炭化珪素基板４０上に第３ドリフト層４１が形成される。第３ドリフト層４１の形状条件は、第１ドリフト層２１の形成条件と同じであってもよい。第３ドリフト層４１の厚みは、第１ドリフト層２１の厚みと同じであってもよい。

具体的には、第３ドリフト層４１の厚みは、たとえば５μｍ以上であってもよい。第３ドリフト層４１の厚みの下限は、特に限定されないが、たとえば８μｍ以上であってもよいし、１０μｍ以上であってもよい。第３ドリフト層４１の厚みの上限は、特に限定されないが、たとえば５０μｍ以下であってもよいし、３０μｍ以下であってもよい。以上により、第３ドリフト層４１が形成された第２炭化珪素基板４０が準備される。

次に、第３ドリフト層４１の厚みが測定される。第３ドリフト層４１の厚みの測定方法は、第１ドリフト層２１の厚みの測定方法と同じである。図１３に示されるように、第３ドリフト層４１の厚みは、第４厚みＴ４である。

次に、第３ドリフト層を水素でエッチングする工程（Ｓ９０）が実施される。図１４は、第３ドリフト層４１を水素でエッチングする工程を示す断面模式図である。図１４に示されるように、第３ドリフト層４１が形成された第２炭化珪素基板４０は、第２チャンバ２０２に配置される。第１ドリフト層２１を水素でエッチングする工程と同じエッチング条件で、第３ドリフト層４１が水素でエッチングされる。具体的には、第３ドリフト層を水素でエッチングする工程（Ｓ９０）で使用されるエッチングレシピは、第１ドリフト層を水素でエッチングする工程（Ｓ４０）で使用されるエッチングレシピと同じである。

図９に示されるように、開始時点Ｃ０から第１時点Ｃ１まで第２チャンバ２０２の温度が上昇する。開始時点Ｃ０での温度（第１温度Ａ１）は、たとえば室温である。第１時点Ｃ１での温度（第２温度Ａ２）は、たとえば１６００℃以上１７００℃以下である。第１時点Ｃ１から第２時点Ｃ２までの間、第２チャンバ２０２の温度は、第２温度Ａ２で維持される。第１時点Ｃ１から第２時点Ｃ２までの時間は、たとえば５分以上１５分以下である。

図１０に示されるように、開始時点Ｃ０から第１時点Ｃ１まで水素ガスの流量が増加する。第１時点Ｃ１での水素ガスの流量（第３流量Ｂ３）は、たとえば１００ｓｌｍである。第１時点Ｃ１から第２時点Ｃ２までの間、水素ガスの流量は、第３流量Ｂ３で維持される。以上のように、第２チャンバ２０２において、第３ドリフト層４１が水素でエッチングされる。図１４に示されるように、第３ドリフト層４１のエッチング量は、第２エッチング量Ｄ２である。第２エッチング量Ｄ２は、エッチングされた第３ドリフト層４１の厚みである。

第３ドリフト層４１のエッチング条件は、第１ドリフト層２１のエッチング条件と同じである。そのため、第３ドリフト層４１のエッチング量（第２エッチング量Ｄ２）は、第１ドリフト層２１のエッチング量（第１エッチング量Ｄ１）と同じであると推定される。

なお、第３ドリフト層４１のエッチング時間と、第１ドリフト層２１のエッチング時間が異なる場合、例えば、エッチング時間が２倍になればエッチング量を２倍として計算し、エッチング時間が半分になればエッチング量を半分として概算して適用することも可能である。水素エッチングによる膜厚の減少量は、例えば、０．０５μｍ以上０．３０μｍ以下であってもよいし、０．１０μｍ以上０．２０μｍ以下であってもよい。

次に、第３ドリフト層のエッチング量を見積もる工程（Ｓ１００）が実施される。具体的には、水素エッチング後における第３ドリフト層４１の厚みが測定される。水素エッチング後における第３ドリフト層４１の厚みの測定方法は、第１ドリフト層２１の厚みの測定方法と同じである。図１４に示されるように、水素エッチング後における第３ドリフト層４１の厚みは、第５厚みＴ５である。次に、第３ドリフト層４１のエッチング量が見積もられる。具体的には、水素エッチング前における第３ドリフト層４１の厚み（第４厚みＴ４）から水素エッチング後における第３ドリフト層４１の厚み（第５厚みＴ５）を差し引いた値が、第３ドリフト層４１のエッチング量（第２エッチング量Ｄ２）とされる。

次に、第２ドリフト層の厚みを算出する工程（Ｓ１１０）が実施される。具体的には、第１ドリフト層２１の厚み（第１厚みＴ１）と、第１ドリフト層２１および第２ドリフト層２２の合計の厚み（第３厚みＴ３）と、第３ドリフト層４１のエッチング量（第２エッチング量Ｄ２）とに基づいて、第２ドリフト層２２の厚み（第２厚みＴ２）が算出される。さらに具体的には、第２ドリフト層２２の厚み（第２厚みＴ２）は、以下の数式１を用いて計算される。なお、第１エッチング量Ｄ１は、直接測定することができない。そのため、第１エッチング量Ｄ１は、第２エッチング量Ｄ２と等しいと仮定して、第２ドリフト層２２の厚みが算出される。

Ｔ２＝Ｔ３－Ｔ１＋Ｄ２ ・・・（数式１）
なお、予め水素エッチングを実施し、第３ドリフト層４１のエッチング量（第２エッチング量Ｄ２）を測定することができる。第１ドリフト層２１のエッチングを、第３ドリフト層４１のエッチング条件と同一条件で行えば、第３ドリフト層４１のエッチング量（第２エッチング量Ｄ２）の数値を、第１ドリフト層２１のエッチング量（第１エッチング量Ｄ１）の数値として用いることができる。

好ましくは、第３ドリフト層４１のエッチングは、第１ドリフト層２１のエッチングと同一のチャンバで行われる。これにより、第１エッチング量Ｄ１を精度良く見積もることができる。なお、第３ドリフト層４１のエッチングは、第１ドリフト層２１のエッチングとは異なるチャンバ（第３チャンバ）で行われてもよい。

更に好ましくは、第３ドリフト層４１のエッチングは、第１ドリフト層２１のエッチングと同一のチャンバで行い、かつ第１ドリフト層２１のエッチングの直前に行われる。これにより、第１エッチング量Ｄ１をより精度良く見積もることができる。

好ましくは、第２ドリフト層２２の面内の複数の箇所において、第２ドリフト層２２の厚みが算出されてもよい。具体的には、図７に示されるように、第３主面５１の面内の複数の箇所において、第１ドリフト層２１の厚みが測定される。次に、第４主面５２の面内の複数の箇所において、第１ドリフト層２１および第２ドリフト層２２の合計の厚みが測定される。次に、面内の複数の箇所において、第３ドリフト層４１のエッチング量（第２エッチング量Ｄ２）が測定される。次に、上記の数式１を用いて各測定箇所における第２ドリフト層２２の厚みが算出される。以上のように、第２ドリフト層２２の面内の複数の箇所において、第２ドリフト層２２の厚みが算出される。これにより、面内おける第２ドリフト層２２の厚みのばらつきを計算することができる。

（炭化珪素半導体装置の製造方法）
次に、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法について説明する。図１５は、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を概略的に示すフロー図である。炭化珪素半導体装置は、たとえばＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。

図１５に示されるように、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法は、第１炭化珪素基板上に第１ドリフト層を形成する工程（Ｓ１０）と、第１炭化珪素基板を第１チャンバから取り出す工程（Ｓ２０）と、第１ドリフト層に対してイオン注入を行う工程（Ｓ２５）と、第１ドリフト層の厚みを測定する工程（Ｓ３０）と、第１ドリフト層を水素でエッチングする工程（Ｓ４０）と、第１ドリフト層上に第２ドリフト層を形成する工程（Ｓ５０）と、第１炭化珪素基板を第２チャンバから取り出す工程（Ｓ６０）と、第１ドリフト層および第２ドリフト層の合計の厚みを測定する工程（Ｓ７０）と、第３ドリフト層が形成された第２炭化珪素基板を準備する工程（Ｓ８０）と、第３ドリフト層を水素でエッチングする工程（Ｓ９０）と、第３ドリフト層のエッチング量を見積もる工程（Ｓ１００）と、第２ドリフト層の厚みを算出する工程（Ｓ１１０）と、第２ドリフト層にトレンチを形成する工程（Ｓ１２０）と、ゲート絶縁膜を形成する工程（Ｓ１３０）と、ゲート電極を形成する工程（Ｓ１４０）と、ソース電極を形成する工程（Ｓ１５０）と、ドレイン電極を形成する工程（Ｓ１６０）を主に有している。

まず、第１炭化珪素基板上に第１ドリフト層を形成する工程（Ｓ１０）が実施される。本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法における第１炭化珪素基板上に第１ドリフト層を形成する工程（Ｓ１０）は、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の評価方法における第１炭化珪素基板上に第１ドリフト層を形成する工程（Ｓ１０）と同じである。

図１６は、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法における第１炭化珪素基板１１上に第１ドリフト層２１を形成する工程を示す断面模式図である。図１６に示されるように、第１チャンバ２０１において、第１炭化珪素基板１１上に第１ドリフト層２１がエピタキシャル成長により形成される。第１ドリフト層２１は、第３主面５１を有している。

次に、第１炭化珪素基板を第１チャンバから取り出す工程（Ｓ２０）が実施される。本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法における第１炭化珪素基板を第１チャンバから取り出す工程（Ｓ２０）は、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の評価方法における第１炭化珪素基板を第１チャンバから取り出す工程（Ｓ２０）と同じである。第１ドリフト層２１が形成された第１炭化珪素基板１１は、第１チャンバ２０１から取り出される。

次に、第１ドリフト層に対してイオン注入を行う工程（Ｓ２５）が実施される。図１７は、第１ドリフト層２１に対してイオン注入を行う工程を示す断面模式図である。まず、第１ドリフト層２１の第３主面５１にマスク層（図示せず）が形成される。マスク層は、ｐ型領域２３が形成される領域上に開口部を有する。当該マスク層を用いて、第１ドリフト層２１の第３主面５１に対して、たとえばアルミニウムなどのｐ型不純物がイオン注入される。これにより、第１ドリフト層２１の第３主面５１に露出するｐ型領域２３が形成される。ｐ型領域２３の厚みは、たとえば０．７μｍ以上１μｍ以下である。ｐ型領域２３のｐ型不純物の濃度は、たとえば１×１０¹⁸ｃｍ^-3以上１×１０²⁰ｃｍ^-3以下である。次に、マスク層が第１ドリフト層２１の第３主面５１から除去される。

次に、第１ドリフト層の厚みを測定する工程（Ｓ３０）が実施される。その後、第１ドリフト層を水素でエッチングする工程（Ｓ４０）が実施される。なお、第１ドリフト層に対してイオン注入を行う工程（Ｓ２５）と、第１ドリフト層の厚みを測定する工程（Ｓ３０）は入れ替えることも可能である。また、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法における第１ドリフト層の厚みを測定する工程（Ｓ３０）と第１ドリフト層を水素でエッチングする工程（Ｓ４０）は、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の評価方法における第１ドリフト層の厚みを測定する工程（Ｓ３０）と第１ドリフト層を水素でエッチングする工程（Ｓ４０）と同じである。

次に、第１ドリフト層上に第２ドリフト層を形成する工程（Ｓ５０）が実施される。図１８は、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法における第１ドリフト層２１上に第２ドリフト層２２を形成する工程を示す断面模式図である。たとえば原料ガスとしてシランとプロパンとの混合ガスを用い、キャリアガスとしてたとえば水素ガスを用い、ドーパントガスとしてアンモニアを用いたＣＶＤ法により、第１ドリフト層２１上に第２ドリフト層２２が形成される。第２ドリフト層２２は、第１ドリフト層２１およびｐ型領域２３の各々の上にエピタキシャル成長により形成される。第２ドリフト層２２の厚みは、たとえば３μｍである。第２ドリフト層２２が含む窒素原子の濃度は、たとえば３×１０¹⁶ｃｍ^-3程度である。第２ドリフト層２２は、第１ドリフト層２１およびｐ型領域２３の各々に接している。図１８に示されるように、第２ドリフト層２２は、第１ドリフト層２１と接する面と反対側にある第４主面５２を有している。

次に、第１炭化珪素基板を第２チャンバから取り出す工程（Ｓ６０）と、第１ドリフト層および第２ドリフト層の合計の厚みを測定する工程（Ｓ７０）と、第３ドリフト層が形成された第２炭化珪素基板を準備する工程（Ｓ８０）と、第３ドリフト層を水素でエッチングする工程（Ｓ９０）と、第３ドリフト層のエッチング量を見積もる工程（Ｓ１００）と、第２ドリフト層の厚みを算出する工程（Ｓ１１０）とが実施される。

本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法における第１炭化珪素基板を第２チャンバから取り出す工程（Ｓ６０）と第１ドリフト層および第２ドリフト層の合計の厚みを測定する工程（Ｓ７０）と第３ドリフト層が形成された第２炭化珪素基板を準備する工程（Ｓ８０）と第３ドリフト層を水素でエッチングする工程（Ｓ９０）と第３ドリフト層のエッチング量を見積もる工程（Ｓ１００）と第２ドリフト層の厚みを算出する工程（Ｓ１１０）は、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の評価方法における第１炭化珪素基板を第２チャンバから取り出す工程（Ｓ６０）と第１ドリフト層および第２ドリフト層の合計の厚みを測定する工程（Ｓ７０）と第３ドリフト層が形成された第２炭化珪素基板を準備する工程（Ｓ８０）と第３ドリフト層を水素でエッチングする工程（Ｓ９０）と第３ドリフト層のエッチング量を見積もる工程（Ｓ１００）と第２ドリフト層の厚みを算出する工程（Ｓ１１０）と同じである。

次に、ボディ領域を形成する工程が実施される。図１９は、ボディ領域を形成する工程を示す断面模式図である。具体的には、第２ドリフト層２２の第４主面５２に対して、たとえばアルミニウムなどのｐ型不純物がイオン注入される。これにより、ｐ型の導電型を有するボディ領域１３が形成される。第２ドリフト層２２において、ボディ領域１３が形成されなかった部分は、ｎ型領域２５である。ボディ領域１３の厚みは、たとえば０．９μｍである。

次に、ソース領域を形成する工程が実施される。図２０は、ソース領域を形成する工程を示す断面模式図である。具体的には、ボディ領域１３に対して、たとえばリンなどのｎ型不純物がイオン注入される。これにより、ｎ型の導電型を有するソース領域１４が形成される。ソース領域１４の厚みは、たとえば０．４μｍである。ソース領域１４が含むｎ型不純物の濃度は、ボディ領域１３が含むｐ型不純物の濃度よりも高い。

次に、ソース領域１４に対して、たとえばアルミニウムなどのｐ型不純物がイオン注入されることにより、コンタクト領域１８が形成される。コンタクト領域１８は、ソース領域１４およびボディ領域１３を貫通し、ｎ型領域２５に接するように形成される。コンタクト領域１８が含むｐ型不純物の濃度は、ソース領域１４が含むｎ型不純物の濃度よりも高い。

次に、イオン注入された不純物を活性化するため活性化アニールが実施される。活性化アニールの温度は、好ましくは１５００℃以上１９００℃以下であり、たとえば１７００℃程度である。活性化アニールの時間は、たとえば３０分程度である。活性化アニールの雰囲気は、好ましくは不活性ガス雰囲気であり、たとえばＡｒ雰囲気である。

次に、第２ドリフト層にトレンチを形成する工程（Ｓ１２０）が実施される。図２１は、第２ドリフト層２２にトレンチを形成する工程を示す断面模式図である。図２１に示されるように、ソース領域１４およびコンタクト領域１８から構成される第４主面５２上に、開口を有するマスク１７が形成される。マスク１７を用いて、ソース領域１４と、ボディ領域１３と、第２ドリフト層２２の一部とがエッチングにより除去される。エッチングの方法としては、たとえば反応性イオンエッチング、特に誘導結合プラズマ反応性イオンエッチングを用いることができる。具体的には、たとえば反応ガスとしてＳＦ₆またはＳＦ₆とＯ₂との混合ガスを用いた誘導結合プラズマ反応性イオンエッチングを用いることができる。エッチングにより、第４主面５２に凹部が形成される。

次に、凹部において熱エッチングが行われる。熱エッチングは、第４主面５２上にマスク１７が形成された状態で、たとえば、少なくとも１種類以上のハロゲン原子を有する反応性ガスを含む雰囲気中での加熱によって行い得る。少なくとも１種類以上のハロゲン原子は、塩素（Ｃｌ）原子およびフッ素（Ｆ）原子の少なくともいずれかを含む。当該雰囲気は、たとえば、Ｃｌ₂、ＢＣｌ₃、ＳＦ₆またはＣＦ₄を含む。たとえば、塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスを反応ガスとして用い、熱処理温度を、たとえば７００℃以上１０００℃以下として、熱エッチングが行われる。なお、反応ガスは、上述した塩素ガスと酸素ガスとに加えて、キャリアガスを含んでいてもよい。キャリアガスとしては、たとえば窒素ガス、アルゴンガスまたはヘリウムガスなどを用いることができる。

図２１に示されるように、熱エッチングにより、第４主面５２にトレンチ６が形成される。トレンチ６は、側面３と、底面４と、境界５とにより規定される。側面３は、ソース領域１４と、ボディ領域１３と、ｎ型領域２５とにより構成される。底面４は、ｎ型領域２５により構成される。次に、マスク１７が第４主面５２から除去される。

次に、ゲート絶縁膜を形成する工程（Ｓ１３０）が実施される。図２２は、ゲート絶縁膜を形成する工程を示す断面模式図である。具体的には、第４主面５２にトレンチ６が形成された炭化珪素エピタキシャル基板が、酸素を含む雰囲気中において、たとえば１３００℃以上１４００℃以下の温度で加熱される。これにより、底面４においてｎ型領域２５と接し、側面３においてｎ型領域２５、ボディ領域１３およびソース領域１４の各々に接し、かつ第４主面５２においてソース領域１４およびコンタクト領域１８の各々と接するゲート絶縁膜１５が形成される。

次に、ゲート電極を形成する工程（Ｓ１４０）が実施される。図２３は、ゲート電極および層間絶縁膜を形成する工程を示す断面模式図である。ゲート電極２７は、トレンチ６の内部においてゲート絶縁膜１５に接するように形成される。ゲート電極２７は、トレンチ６の内部に配置され、ゲート絶縁膜１５上においてトレンチ６の側面３および底面４の各々と対面するように形成される。ゲート電極２７は、たとえばＬＰＣＶＤ（Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成される。

次に、層間絶縁膜が形成される。層間絶縁膜２６は、ゲート電極２７を覆い、かつゲート絶縁膜１５と接するように形成される。層間絶縁膜２６は、たとえば化学気相成長法により形成される。層間絶縁膜２６は、たとえば二酸化珪素を含む材料により構成される。次に、ソース領域１４およびコンタクト領域１８上に開口部が形成されるように、層間絶縁膜２６およびゲート絶縁膜１５の一部がエッチングされる。これにより、コンタクト領域１８およびソース領域１４がゲート絶縁膜１５から露出する。

次に、ソース電極を形成する工程（Ｓ１５０）が実施される。図２４は、ソース電極およびドレイン電極を形成する工程を示す断面模式図である。ソース電極１６は、ソース領域１４およびコンタクト領域１８の各々に接するように形成される。ソース電極１６は、たとえばスパッタリング法により形成される。ソース電極１６は、たとえばＴｉ、ＡｌおよびＳｉを含む材料からなる。

次に、合金化アニールが実施される。具体的には、ソース領域１４およびコンタクト領域１８の各々と接するソース電極１６が、たとえば９００℃以上１１００℃以下の温度で５分程度保持される。これにより、ソース電極１６の少なくとも一部がシリサイド化する。これにより、ソース領域１４とオーミック接合するソース電極１６が形成される。好ましくは、ソース電極１６は、コンタクト領域１８とオーミック接合する。

次に、ソース配線１９が形成される。ソース配線１９は、ソース電極１６と電気的に接続される。ソース配線１９は、ソース電極１６および層間絶縁膜２６を覆うように形成される。

次に、ドレイン電極を形成する工程（Ｓ１６０）が実施される。まず、第２主面２において、第１炭化珪素基板１１が研磨される。これにより、第１炭化珪素基板１１の厚みが薄くなる。次に、ドレイン電極２０が形成される。ドレイン電極２０は、第２主面２と接するように形成される。以上により、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置が製造される。

なお、上記実施形態においては、炭化珪素半導体装置がＭＯＳＦＥＴの場合について説明したが、炭化珪素半導体装置は、ＭＯＳＦＥＴに限定されない。炭化珪素半導体装置は、たとえばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等であってもよい。

次に、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の評価方法および炭化珪素半導体装置の製造方法の作用効果について説明する。

炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造工程において、第１ドリフト層２１を形成した後、第１ドリフト層２１に対してイオン注入などの処理が行われる場合がある。第１ドリフト層２１上に第２ドリフト層２２を形成する前に、第１ドリフト層２１の表面に付着した異物などを除去するために、第１ドリフト層２１の表面において水素エッチングが実施される。水素エッチング後、第１ドリフト層２１上に第２ドリフト層２２が形成される。

第２ドリフト層２２の厚みは、通常、以下の方法により算出される。まず、第１ドリフト層２１の厚みが、たとえばＦＴＩＲを用いて算出される。次に、第１ドリフト層２１の厚みと第２ドリフト層２２の厚みとの合計が、たとえばＦＴＩＲを用いて算出される。次に、第１ドリフト層２１の厚みと第２ドリフト層２２の厚みから、第１ドリフト層２１の厚みを差し引くことにより、第２ドリフト層２２の厚みが算出される。

しかしながら、第１ドリフト層２１を形成した後、第１ドリフト層２１に対してイオン注入などの処理が行われる場合には、第２ドリフト層２２を形成する前に第１ドリフト層２１の表層部が水素エッチングによって除去される。そのため、上述の方法では、第２ドリフト層２２の厚みを精度良く算出することができなかった。この場合に実施される水素エッチングは、例えば、１６００℃～１７００℃の温度条件において、５分～２０分程度行われる。よって、第１ドリフト層２１に対して無視できない厚みの変化が起こる。また、膜厚分布への影響が起こる。そのため、第２ドリフト層２２の厚みを精度よく算出するためには、水素エッチング量の考慮が不可欠である。

本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の評価方法によれば、第１チャンバ２０１において、第１炭化珪素基板１１上に第１ドリフト層２１が形成される。第１ドリフト層２１が形成された第１炭化珪素基板１１が第１チャンバ２０１から取り出される。第１ドリフト層２１の厚みが測定される。第２チャンバ２０２において、第１ドリフト層２１が水素でエッチングされる。第２チャンバ２０２において、第１ドリフト層２１上に第２ドリフト層２２が形成される。第１ドリフト層２１および第２ドリフト層２２の各々が形成された第１炭化珪素基板１１が第２チャンバ２０２から取り出される。第１ドリフト層２１および第２ドリフト層２２の合計の厚みが測定される。第３ドリフト層４１が形成された第２炭化珪素基板４０が準備される。第１ドリフト層２１を水素でエッチングする工程と同じエッチング条件で、第３ドリフト層４１が水素でエッチングされる。第３ドリフト層４１のエッチング量が見積もられる。第１ドリフト層２１の厚みと、第１ドリフト層２１および第２ドリフト層２２の合計の厚みと、エッチング量とに基づいて、第２ドリフト層２２の厚みが算出される。これにより、第２ドリフト層２２の厚みを精度良く算出することができる。

今回開示された実施形態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実施形態ではなく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。

１ 第１主面
２ 第２主面
３ 側面
４ 底面
５ 境界
６ トレンチ
７ オリエンテーションフラット部
８ 円弧状部
９ 外周縁
１１ 第１炭化珪素基板
１３ ボディ領域
１４ ソース領域
１５ ゲート絶縁膜
１６ ソース電極
１７ マスク
１８ コンタクト領域
１９ ソース配線
２０ ドレイン電極
２１ 第１ドリフト層
２２ 第２ドリフト層
２３ ｐ型領域
２５ ｎ型領域
２６ 層間絶縁膜
２７ ゲート電極
３０ 炭化珪素基板
３１ 第１位置
３２ 第２位置
３３ 第３位置
３４ 第４位置
４０ 第２炭化珪素基板
４１ 第３ドリフト層
５１ 第３主面
５２ 第４主面
１００ 炭化珪素エピタキシャル基板
１０１ 第１方向
１０２ 第２方向
２００ 製造装置
２０１ チャンバ（第１チャンバ）
２０２ 第２チャンバ
２０３ 発熱体
２０４ 石英管
２０５ 内壁面
２０６ ステージ
２０７ ガス導入口
２０８ ガス排気口
２０９ 回転軸
２１０ サセプタ
２３１ 第１ガス供給部
２３２ 第２ガス供給部
２３３ 第３ガス供給部
２３４ 第４ガス供給部
２３５ ガス供給部
２４１ 第１ガス流量制御部
２４２ 第２ガス流量制御部
２４３ 第３ガス流量制御部
２４４ 第４ガス流量制御部
２４５ 制御部
Ａ１ 第１温度
Ａ２ 第２温度
Ｂ１ 第１流量
Ｂ２ 第２流量
Ｂ３ 第３流量
Ｃ０ 開始時点
Ｃ１ 第１時点
Ｃ２ 第２時点
Ｃ３ 第３時点
Ｄ１ 第１エッチング量
Ｄ２ 第２エッチング量
Ｔ１ 第１厚み
Ｔ２ 第２厚み
Ｔ３ 第３厚み
Ｔ４ 第４厚み
Ｔ５ 第５厚み
Ｗ１ 直径

Claims (5)

1. 第１チャンバにおいて、第１炭化珪素基板上に第１ドリフト層を形成する工程と、
   前記第１ドリフト層が形成された前記第１炭化珪素基板を前記第１チャンバから取り出す工程と、
   前記第１ドリフト層の厚みを測定する工程と、
   第２チャンバにおいて、前記第１ドリフト層を水素でエッチングする工程と、
   前記第２チャンバにおいて、前記第１ドリフト層上に第２ドリフト層を形成する工程と、
   前記第１ドリフト層および前記第２ドリフト層の各々が形成された前記第１炭化珪素基板を前記第２チャンバから取り出す工程と、
   前記第１ドリフト層および前記第２ドリフト層の合計の厚みを測定する工程と、
   第３ドリフト層が形成された第２炭化珪素基板を準備する工程と、
   前記第１ドリフト層を水素でエッチングする工程と同じエッチング条件で、前記第３ドリフト層を水素でエッチングする工程と、
   前記第３ドリフト層のエッチング量を見積もる工程と、
   前記第１ドリフト層の厚みと、前記第１ドリフト層および前記第２ドリフト層の合計の厚みと、前記エッチング量とに基づいて、前記第２ドリフト層の厚みを算出する工程をと備えた、炭化珪素エピタキシャル基板の評価方法。
2. 前記第３ドリフト層の厚みは、５μｍ以上である、請求項１に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の評価方法。
3. 前記第２ドリフト層の面内の複数の箇所において、前記第２ドリフト層の厚みが算出される、請求項１または請求項２に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の評価方法。
4. 前記第１チャンバと前記第２チャンバとは、同じチャンバである、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の評価方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の評価方法を用いて前記第２ドリフト層の厚みを算出する工程と、
   前記第１ドリフト層が形成された前記第１炭化珪素基板を前記第１チャンバから取り出す工程後、前記第１ドリフト層に対してイオン注入を行う工程とを備えた、炭化珪素半導体装置の製造方法。

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