JP2023096663A - キャリア濃度の測定方法、炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法および炭化珪素半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】炭化珪素エピタキシャル基板のキャリア濃度を短時間で精度良く測定する。【解決手段】第１炭化珪素基板上に第１炭化珪素エピタキシャル層が設けられた第１炭化珪素エピタキシャル基板が準備される。第１炭化珪素エピタキシャル層は、第１炭化珪素基板上に配置された第１層と、第１層上に配置された第２層とを含んでいる。第１層のキャリア濃度は、第２層のキャリア濃度よりも高い。さらに、第２層に第１電極を配置した状態で第１炭化珪素エピタキシャル基板に電圧を印加し、第１炭化珪素エピタキシャル基板の静電容量が測定される。電圧と静電容量とに基づいて、第１層のキャリア濃度が算出される。第１層のキャリア濃度は、１×１０18／ｃｍ3以上である。【選択図】図３

Description

本開示は、キャリア濃度の測定方法、炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法および炭化珪素半導体装置の製造方法に関する。

国際公開２０２０／１１５９５１号（特許文献１）には、ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いて炭化珪素エピタキシャル基板の窒素濃度を測定する方法が記載されている。

国際公開２０２０／１１５９５１号

しかしながら、ＳＩＭＳを用いて炭化珪素エピタキシャル基板の窒素濃度を測定する場合、測定時間が長くなる。

本開示の目的は、炭化珪素エピタキシャル基板のキャリア濃度を短時間で精度良く測定することである。

本開示に係るキャリア濃度の測定方法は以下の工程を備えている。第１炭化珪素基板上に第１炭化珪素エピタキシャル層が設けられた第１炭化珪素エピタキシャル基板が準備される。第１炭化珪素エピタキシャル層は、第１炭化珪素基板上に配置された第１層と、第１層上に配置された第２層とを含んでいる。第１層のキャリア濃度は、第２層のキャリア濃度よりも高い。さらに、第２層に第１電極を配置した状態で第１炭化珪素エピタキシャル基板に電圧を印加し、第１炭化珪素エピタキシャル基板の静電容量が測定される。電圧と静電容量とに基づいて、第１層のキャリア濃度が算出される。第１層のキャリア濃度は、１×１０¹⁸／ｃｍ³以上である。

本開示によれば、炭化珪素エピタキシャル基板のキャリア濃度を短時間で精度良く測定することができる。

図１は、第１炭化珪素エピタキシャル基板の構成を示す断面模式図である。 図２は、本実施形態に係るキャリア濃度の測定方法を概略的に示すフロー図である。 図３は、第１炭化珪素エピタキシャル基板の静電容量を測定する工程を示す断面模式図である。 図４は、第１炭化珪素エピタキシャル基板の静電容量とバイアス電圧との関係を示す図である。 図５は、第２領域の拡大図である。 図６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７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方法を概略的に示すフロー図である。 図８は、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９は、第２炭化珪素基板上に第２炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程を示す断面模式図である。 図１０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チャートである。 図１１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１２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１３は、第２炭化珪素エピタキシャル層の第６主面にトレンチを形成する工程を示す断面模式図である。 図１４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１５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１６は、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の構成を示す断面模式図である。 図１７は、サンプル１に係る炭化珪素エピタキシャル基板のキャリア濃度を測定する方法を示す断面模式図である。 図１８は、サンプル１に係る炭化珪素エピタキシャル基板の静電容量とバイアス電圧との関係を示す図である。

［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）本開示に係るキャリア濃度の測定方法は以下の工程を備えている。第１炭化珪素基板７０上に第１炭化珪素エピタキシャル層８０が設けられた第１炭化珪素エピタキシャル基板１０１が準備される。第１炭化珪素エピタキシャル層８０は、第１炭化珪素基板７０上に配置された第１層８１と、第１層８１上に配置された第２層８２とを含んでいる。第１層８１のキャリア濃度は、第２層８２のキャリア濃度よりも高い。さらに、第２層８２に第１電極６を配置した状態で第１炭化珪素エピタキシャル基板１０１に電圧を印加し、第１炭化珪素エピタキシャル基板１０１の静電容量が測定される。電圧と静電容量とに基づいて、第１層８１のキャリア濃度が算出される。第１層８１のキャリア濃度は、１×１０¹⁸／ｃｍ³以上である。

（２）上記（１）に係るキャリア濃度の測定方法によれば、第２層８２のキャリア濃度は、１×１０¹⁶／ｃｍ³以下であってもよい。

（３）上記（１）または（２）に係るキャリア濃度の測定方法によれば、第２層８２の厚みは、０．１μｍ以上であってもよい。

（４）上記（１）から（３）のいずれかに係るキャリア濃度の測定方法によれば、電圧は、－１０Ｖ以下であってもよい。

（５）上記（１）から（４）のいずれかに係るキャリア濃度の測定方法によれば、第１電極６の材質は、水銀であってもよい。

（６）上記（１）から（４）のいずれかに係るキャリア濃度の測定方法によれば、第１電極６の材質は、チタン、ニッケル、アルミニウム、白金または金であってもよい。

（７）上記（１）から（６）のいずれかに係るキャリア濃度の測定方法によれば、第１炭化珪素エピタキシャル基板１０１の静電容量を測定する工程においては、第１炭化珪素基板７０に第２電極を配置した状態で、第１電極６と第２電極との間に電圧が印加されてもよい。

（８）本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板１０２の製造方法は以下の工程を備えている。上記（１）から（７）のいずれかに記載のキャリア濃度の測定方法によって算出された第１層８１のキャリア濃度に基づいて、窒素源の流量が決定される。第１炭化珪素基板７０とは異なる第２炭化珪素基板１１が準備される。第２炭化珪素基板１１上に第２炭化珪素エピタキシャル層２０が形成される。第２炭化珪素基板１１上に第２炭化珪素エピタキシャル層２０を形成する工程において、決定された窒素源の流量が用いられる。

（９）本開示に係る炭化珪素半導体装置４００の製造方法は以下の工程を備えている。上記（８）に記載の製造方法で製造された炭化珪素エピタキシャル基板１０２が準備される。炭化珪素エピタキシャル基板１０２が加工される。

［本開示の実施形態の詳細］
以下、本開示の実施形態の詳細について説明する。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。

まず、本実施形態に係る第１炭化珪素エピタキシャル基板の構成について説明する。図１は、第１炭化珪素エピタキシャル基板の構成を示す断面模式図である。

図１に示されるように、本実施形態に係る第１炭化珪素エピタキシャル基板１０１は、第１炭化珪素基板７０と、第１炭化珪素エピタキシャル層８０とを有している。第１炭化珪素エピタキシャル層８０は、第１炭化珪素基板７０上に設けられている。第１炭化珪素エピタキシャル層８０は、第１層８１と、第２層８２とを有している。第１層８１は、第１炭化珪素基板７０上に配置されている。第１層８１は、第１炭化珪素基板７０に接している。第２層８２は、第１層８１上に配置されている。第２層８２は、第１層８１に接している。

第１炭化珪素エピタキシャル基板１０１は、第１主面９１と、第２主面９２とを有している。第１炭化珪素エピタキシャル基板１０１において、第２主面９２は、第１主面９１の反対側にある。第１主面９１は、炭化珪素エピタキシャル基板１０１の表面を構成する。第１主面９１は、第２層８２により構成されている。第２主面９２は、炭化珪素エピタキシャル基板１０１の裏面を構成する。第２主面９２は、第１炭化珪素基板７０により構成されている。

第１炭化珪素基板７０は、第３主面９３を有している。第３主面９３は、第１層８１に接している。第１炭化珪素基板７０において、第３主面９３は、第２主面９２の反対側に位置している。第１炭化珪素基板７０を構成する炭化珪素のポリタイプは、特に限定されないが、たとえば４Ｈである。同様に、第１層８１および第２層８２の各々を構成する炭化珪素のポリタイプは、特に限定されないが、たとえば４Ｈである。

第１炭化珪素エピタキシャル基板１０１の直径は、特に限定されないが、たとえば１００ｍｍ（４インチ）以上である。第１炭化珪素エピタキシャル基板１０１の直径は、１２５ｍｍ（５インチ）以上でもよいし、１５０ｍｍ（６インチ）以上でもよい。第１炭化珪素エピタキシャル基板１０１の直径の上限は、特に限定されないが、たとえば２００（８インチ）ｍｍ以下であってもよい。

なお本明細書において、４インチは、１００ｍｍ又は１０１．６ｍｍ（４インチ×２５．４ｍｍ／インチ）のことである。５インチは、１２５ｍｍ又は１２７．０ｍｍ（５インチ×２５．４ｍｍ／インチ）のことである。６インチは、１５０ｍｍ又は１５２．４ｍｍ（６インチ×２５．４ｍｍ／インチ）のことである。８インチは、２００ｍｍ又は２０３．２ｍｍ（８インチ×２５．４ｍｍ／インチ）のことである。

第１炭化珪素エピタキシャル基板１０１の第１主面９１は、たとえば｛０００１｝面または｛０００１｝面に対して８°以下のオフ角で傾斜していてもよい。具体的には、第１主面９１は、（０００１）面または（０００１）面に対して８°以下のオフ角で傾斜していてもよい。第２主面９２は、（０００－１）面または（０００－１）面に対して８°以下のオフ角で傾斜していてもよい。

オフ角の上限は、特に限定されないが、たとえば６°以下であってもよいし、４°以下であってもよい。オフ角の下限は、特に限定されないが、たとえば２°以上であってもよいし、１°以上であってもよい。オフ方向は、特に限定されないが、たとえば＜１１－２０＞方向であってもよいし、＜０００１＞方向であってもよい。

第１炭化珪素基板７０は、たとえば窒素（Ｎ）などのｎ型不純物を含んでいる。第１炭化珪素基板７０の導電型は、たとえばｎ型（第１導電型）である。この場合、キャリアは電子である。第１炭化珪素基板７０のキャリア濃度は、たとえば１×１０¹⁸ｍ^-3以上１×１０²⁰ｃｍ^-3以下である。第１炭化珪素基板７０の厚み（第３厚みＴ３）は、特に限定されないが、たとえば２００μｍ以上５００μｍ以下である（図１参照）。

第１層８１は、たとえば窒素（Ｎ）などのｎ型不純物を含んでいる。第１層８１の導電型は、たとえばｎ型（第１導電型）である。この場合、キャリアは電子である。第１層８１のキャリア濃度は、１×１０¹⁸／ｃｍ³以上である。第１層８１のキャリア濃度の下限は、特に限定されないが、たとえば３×１０¹⁸／ｃｍ³以上であってもよいし、５×１０¹⁸／ｃｍ³以上であってもよいし、１×１０¹⁹／ｃｍ³以上であってもよい。第１層８１のキャリア濃度の上限は、特に限定されないが、たとえば１×１０²⁰／ｃｍ³以下であってもよいし、７×１０¹⁹／ｃｍ³以下であってもよいし、５×１０¹⁹／ｃｍ³以下であってもよい。

第１層８１の厚み（第１厚みＴ１）は、特に限定されないが、たとえば０．１μｍ以上１０μｍ以下である。第１厚みＴ１の下限は、特に限定されないが、たとえば０．５μｍ以上であってもよいし、１μｍ以上であってもよい。第１厚みＴ１の上限は、特に限定されないが、たとえば８μｍ以下であってもよいし、５μｍ以下であってもよい。

第２層８２は、たとえば窒素（Ｎ）などのｎ型不純物を含んでいる。第２層８２の導電型は、たとえばｎ型（第１導電型）である。この場合、キャリアは電子である。第２層８２のキャリア濃度は、たとえば１×１０¹⁶／ｃｍ³以下である。第２層８２のキャリア濃度の下限は、特に限定されないが、たとえば３×１０¹⁴／ｃｍ³以上であってもよいし、５×１０¹⁴／ｃｍ³以上であってもよいし、７×１０¹⁴／ｃｍ³以上であってもよい。第２層８２のキャリア濃度の上限は、特に限定されないが、たとえば７×１０¹⁵／ｃｍ³以下であってもよいし、５×１０¹⁵／ｃｍ³以下であってもよいし、１×１０¹⁵／ｃｍ³以下であってもよい。第１層８１のキャリア濃度は、第２層８２のキャリア濃度よりも高い。

第２層８２の厚み（第２厚みＴ２）は、たとえば０．１μｍ以上である。第２厚みＴ２の下限は、特に限定されないが、たとえば０．３μｍ以上であってもよいし、０．５μｍ以上であってもよい。第２厚みＴ２の上限は、特に限定されないが、たとえば３μｍ以下であってもよいし、２μｍ以下であってもよいし、１μｍ以下であってもよい。

図２は、本実施形態に係るキャリア濃度の測定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、本実施形態に係るキャリア濃度の測定方法は、第１炭化珪素エピタキシャル基板を準備する工程（Ｓ１０）と、第１炭化珪素エピタキシャル基板の静電容量を測定する工程（Ｓ２０）と、第１炭化珪素エピタキシャル基板の第１層のキャリア濃度を測定する工程（Ｓ３０）とを有している。

まず、第１炭化珪素エピタキシャル基板を準備する工程（Ｓ１０）が実施される。具体的には、図１に示される第１炭化珪素エピタキシャル基板１０１が準備される。

次に、第１炭化珪素エピタキシャル基板の静電容量を測定する工程（Ｓ２０）が実施される。

第１炭化珪素エピタキシャル基板１０１の静電容量は、たとえばＦｏｕｒ Ｄｉｍｅｓｉｏｎｓ社製のＣ－Ｖ（静電容量－電圧）測定装置（型番：ＣＶｍａｐ９２Ａ）を用いて測定することができる。図３は、第１炭化珪素エピタキシャル基板１０１の静電容量を測定する工程を示す断面模式図である。図３に示されるように、第１炭化珪素エピタキシャル基板１０１の第２層８２に第１電極６が配置される。Ｃ－Ｖ測定装置は、第１電極６と、本体部５とを有している。第１電極６は、本体部５の内部に位置している。第１電極６の材質は、たとえば水銀である。第１電極６は、第１主面９１において第１炭化珪素エピタキシャル基板１０１の第２層８２に接触する。第１電極６の測定径は、たとえば１．２ｍｍである。測定速度は、たとえば１分である。

第１電極６の材質は、水銀に限定されない。第１電極６の材質は、炭化珪素に対してショットキー接続ができる材料であればよく、たとえばチタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）または金（Ａｕ）であってもよい。第１電極６の材料としてチタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）または金（Ａｕ）を用いた場合は、真空蒸着等により形成することができる。またフォトリソグラフィにより円形の第１電極６を形成することもできる。あるいは、メタルマスクを用いて円形の第１電極６を形成することもできる。

図３に示されるように、Ｃ－Ｖ測定装置の第２電極８は、たとえば第１炭化珪素エピタキシャル基板１０１の第２主面９２に配置される。具体的には、第２電極８は、第１炭化珪素基板７０に配置される。第２電極８は、第１炭化珪素基板７０とオーミック接続されている。第２電極８は、例えば、ウェハーを設置する金属製のステージとすることができる。真空吸着により、第２主面９２と、ウェハーを設置する金属製のステージが密着することにより、オーミック接続とすることができる。第２層８２に第１電極６を配置しかつ第１炭化珪素基板７０に第２電極８を配置した状態で、第１電極６と第２電極８との間に電圧（以降、バイアス電圧とも呼ぶ）が印加される。これにより、第２層８２と第１電極６との境界から第２層８２の内部において空乏層が広がる。第１電極６と第２電極８との間に電圧が印加された状態で、第１電極６と第２電極８との間の静電容量が測定される。

以上のように、第１炭化珪素エピタキシャル基板１０１の第２層８２に第１電極６を配置した状態で第１炭化珪素エピタキシャル基板１０１に電圧を印加し、第１炭化珪素エピタキシャル基板１０１の静電容量が測定される。なお、上記においては、第２電極８が第１炭化珪素基板７０に配置される場合について説明したが、本実施形態に係るキャリア濃度の測定方法は、上記に限定されない。第２電極８に相当するオーミック接続される電極は、第２層８２に配置されてもよいし、第１層８１に配置されてもよい。

次に、第１炭化珪素エピタキシャル基板の第１層のキャリア濃度を測定する工程（Ｓ３０）が実施される。具体的には、電圧（Ｖ）と静電容量（Ｃ）とに基づいて、第１層８１のキャリア濃度が算出される。第１層８１のキャリア濃度は、以下の数式１を用いて求められる。

１／Ｃ²＝｛２／（ｅ×ε₀×ε_S）｝×（Ｖ－Ｖ_ｄ）×Ｎ_d ・・・（数式１）
Ｃ：第１電極で測定された静電容量（Ｆ）
ｅ：電荷素量＝１．６０２×１０^-19（Ｃ）
ε_S：第１層の比誘電率
ε₀：真空の誘電率＝８．８５４×１０^-14（Ｆ／ｃｍ）
Ｖ：炭化珪素エピタキシャル基板に印加した電圧（Ｖ）
Ｖ_d：基準電位（Ｖ）
Ｎ_d：第１層のキャリア濃度（ｃｍ^-3）
図４は、第１炭化珪素エピタキシャル基板の静電容量とバイアス電圧との関係を示す図である。図４の横軸は、第１炭化珪素エピタキシャル基板に印加されるバイアス電圧である。図４の縦軸は、第１炭化珪素エピタキシャル基板の静電容量の２乗の逆数（１／Ｃ²）である。

図４に示されるように、バイアス電圧が－２Ｖ以上０Ｖ未満の領域（第１領域１１１）においては、第２層８２において空乏層が広がっていると考えられる。バイアス電圧の絶対値が大きくなるに従って１／Ｃ²は大きくなる。バイアス電圧の絶対値を大きくすることにより、空乏層は第２層８２から第１層８１に向かって広がる。バイアス電圧が－４０Ｖ以上－２０Ｖ以下の領域（第２領域１１２）においては、第２層８２と第１層８１とにおいて空乏層が広がっていると考えられる。第２領域１１２における単位バイアス電圧あたりの１／Ｃ²の変化量は、第１領域１１１における単位バイアス電圧あたりの１／Ｃ²の変化量よりも小さい。本実施形態に係るキャリア濃度の測定方法においては、バイアス電圧は－１０Ｖ以下の値まで印加される。バイアス電圧は－２０Ｖ以下の値まで印加されてもよいし、－４０以下の値まで印加されてもよい。

図５は、第２領域の拡大図である。図５に示されるように、バイアス電圧が－４０Ｖ以上－３０Ｖ以下の領域において、バイアス電圧の絶対値が大きくなるに従って１／Ｃ²は大きくなる。バイアス電圧に対して１／Ｃ²は線形に変化している。バイアス電圧が－４０Ｖ以上－３０Ｖ以下の領域における静電領域とバイアス電圧とに基づいて、第１層８１のキャリア濃度が算出される。第１層８１のキャリア濃度は、バイアス電圧が－４０Ｖ以上－２０Ｖ以下の領域における静電領域とバイアス電圧とに基づいて算出されてもよい。

図６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６に示されるように、炭化珪素エピタキシャル基板の製造装置２００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（図示せず）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６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製造方法）
次に、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法について説明する。図７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方法を概略的に示すフロー図である。図７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の製造方法は、第１層のキャリア濃度に基づいて窒素源の流量を決定する工程（Ｓ４０）と、第２炭化珪素基板を準備する工程（Ｓ５０）と、第２炭化珪素基板上に第２炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程（Ｓ６０）とを有している。

まず、第１層のキャリア濃度に基づいて窒素源の流量を決定する工程（Ｓ４０）が実施される。具体的には、本実施形態に係るキャリア濃度の測定方法を用いて、第１炭化珪素エピタキシャル基板１０１の第１層８１のキャリア濃度が測定される。第１層８１のキャリア濃度がターゲットキャリア濃度と比較される。

第１層８１のキャリア濃度がターゲットキャリア濃度よりも低い場合は、第１層８１を形成する際に用いた第３ガスの流量は、必要とされる流量よりも少ないことになる。そのため、第３ガスの流量が多くなるように、第３ガス流量制御部２４３が調整される。これにより、次回のエピタキシャル成長時において形成されるエピタキシャル層のキャリア濃度は、第１層８１のキャリア濃度よりも高くなり、ターゲットキャリア濃度に近づく。

反対に、第１層８１のキャリア濃度がターゲットキャリア濃度よりも高い場合は、第１層８１を形成する際に用いた第３ガスの流量は、必要とされる流量よりも多いことになる。そのため、第３ガスの流量が少なくなるように、第３ガス流量制御部２４３が調整される。これにより、次回のエピタキシャル成長時において形成されるエピタキシャル層のキャリア濃度は、第１層８１のキャリア濃度よりも低くなり、ターゲットキャリア濃度に近づく。

次に、第２炭化珪素基板を準備する工程（Ｓ５０）が実施される。図８は、第２炭化珪素基板１１を準備する工程を示す断面模式図である。第２炭化珪素基板１１は、第１炭化珪素基板７０とは異なる基板である。第２炭化珪素基板１１は、たとえば昇華法により形成された炭化珪素インゴット（図示せず）をスライスすることにより得られる。第２炭化珪素基板１１は、たとえば窒素（Ｎ）などのｎ型不純物を含んでいる。第２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。この場合、キャリアは電子である。第２炭化珪素基板１１のキャリア濃度は、たとえば１×１０¹⁹ｍ^-3以上１×１０²⁰ｃｍ^-3以下である。第２炭化珪素基板１１の厚みは、特に限定されないが、たとえば２００μｍ以上５００μｍ以下である。

図８に示されるように、第２炭化珪素基板１１は、第４主面３と、第５主面１とを有している。第５主面１は、第４主面３の反対側に位置している。第２炭化珪素基板１１を構成する炭化珪素のポリタイプは、たとえば４Ｈである。第２炭化珪素基板１１の直径は、特に限定されないが、たとえば１００ｍｍ（４インチ）以上である。第２炭化珪素基板１１の直径は、１２５ｍｍ（５インチ）以上でもよいし、１５０ｍｍ（６インチ）以上でもよい。第２炭化珪素基板１１の直径の上限は、特に限定されないが、たとえば２００（８インチ）ｍｍ以下であってもよい。

第４主面３は、たとえば｛０００１｝面または｛０００１｝面に対して８°以下のオフ角で傾斜していてもよい。具体的には、第４主面３は、（０００１）面または（０００１）面に対して８°以下のオフ角で傾斜していてもよい。第２主面９２は、（０００－１）面または（０００－１）面に対して８°以下のオフ角で傾斜していてもよい。

次に、第２炭化珪素基板上に第２炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程（Ｓ６０）が実施される。まず、第２炭化珪素基板１１がチャンバ２０１に配置される。第２炭化珪素基板１１は、チャンバ２０１内において、サセプタ２１０上に載置される。次に、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チャンバ２０１に導入される。これにより、第２炭化珪素基板１１上に第２炭化珪素エピタキシャル層２０が形成される。

図９は、第２炭化珪素基板１１上に第２炭化珪素エピタキシャル層２０を形成する工程を示す断面模式図である。図９に示されるように、第２炭化珪素基板１１上にバッファ層２３が形成される。具体的には、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チャンバ２０１に導入されることにより、第２炭化珪素基板１１上にバッファ層２３が形成される。バッファ層２３を形成する工程において、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１４ｓｃｃｍとなるように調整される。水素ガスの流量は、たとえば１２０ｓｌｍとなるように調整される。

アンモニアガスの流量は、たとえば０．７ｓｃｃｍである。上述の通り、アンモニアガス（第３ガス）の流量は、第１層８１のキャリア濃度に基づいて決定されている。そのため、第１層８１のキャリア濃度と比較して、バッファ層２３のキャリア濃度は、ターゲートキャリア濃度に近づく。これにより、バッファ層２３のキャリア濃度を精度良く制御することができる。

次に、バッファ層２３上にドリフト層２２が形成される。ドリフト層２２を形成する工程において、シランガスの流量は、たとえば１１５ｓｃｃｍ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３７．５ｓｃｃｍとなるように調整される。水素ガスの流量は、たとえば１２０ｓｌｍとなるように調整される。アンモニアガスの流量は、たとえば０．２３ｓｃｃｍとなるように調整される。これにより、バッファ層２３上にドリフト層２２が形成される。

以上により、第２炭化珪素エピタキシャル基板１０２が製造される。図９に示されるように、第２炭化珪素エピタキシャル基板１０２は、第２炭化珪素基板１１と、第２炭化珪素エピタキシャル層２０と、第６主面２とを有している。第２炭化珪素エピタキシャル層２０は、バッファ層２３と、ドリフト層２２とを有している。バッファ層２３は、第２炭化珪素基板１１上にある。ドリフト層２２は、バッファ層２３上にある。第６主面２は、ドリフト層２２により構成されている。

（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４００の製造方法について説明する。図１０は、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置４００の製造方法を概略的に示すフローチャートである。図１０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４００の製造方法は、第２炭化珪素エピタキシャル基板を準備する工程（Ｓ７０）と、第２炭化珪素エピタキシャル基板を加工する工程（Ｓ８０）とを主に有している。

まず、第２炭化珪素エピタキシャル基板を準備する工程（Ｓ７０）が実施される。第２炭化珪素エピタキシャル基板を準備する工程（Ｓ７０）においては、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法を用いて第２炭化珪素エピタキシャル基板１０２が準備される（図９参照）。

次に、炭化珪素エピタキシャル基板を加工する工程（Ｓ８０）が実施される。「加工」には、たとえば、イオン注入、熱処理、エッチング、酸化膜形成、電極形成、ダイシング等の各種加工が含まれる。すなわち炭化珪素エピタキシャル基板を加工する工程（Ｓ８０）は、イオン注入、熱処理、エッチング、酸化膜形成、電極形成およびダイシングのうち、少なくともいずれかの加工を含むものであってもよい。具体的には、まず、炭化珪素エピタキシャル基板１０２に対してイオン注入が行われる。

図１１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炭化珪素エピタキシャル層２０の第６主面２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炭化珪素エピタキシャル層２０において、ボディ領域１３が形成されなかった部分は、ドリフト領域２１となる。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１２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、ドリフト領域２１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、たとえばアルゴン雰囲気である。

次に、第２炭化珪素エピタキシャル層２０の第６主面２にトレンチを形成する工程が実施される。図１３は、第２炭化珪素エピタキシャル層２０の第６主面２にトレンチを形成する工程を示す断面模式図である。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６主面２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、ドリフト領域２１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６主面２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６主面２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１３に示されるように、熱エッチングにより、第６主面２にトレンチ５６が形成される。トレンチ５６は、側壁面５３と、底壁面５４とにより規定される。側壁面５３は、ソース領域１４と、ボディ領域１３と、ドリフト領域２１とにより構成される。底壁面５４は、ドリフト領域２１により構成される。次に、マスク１７が第６主面２から除去される。

次に、ゲート絶縁膜を形成する工程が実施される。図１４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６主面２にトレンチ５６が形成された炭化珪素エピタキシャル基板１０２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、底壁面５４においてドリフト領域２１と接し、側壁面５３においてドリフト領域２１、ボディ領域１３およびソース領域１４の各々に接し、かつ第６主面２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が実施される。図１５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５６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５６の内部に配置され、ゲート絶縁膜１５上においてトレンチ５６の側壁面５３および底壁面５４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が実施される。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（チタン）、Ａｌ（アルミニウム）およびＳｉ（シリコン）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が実施される。まず、第５主面１において、第２炭化珪素基板１１が研磨される。これにより、第２炭化珪素基板１１の厚みが薄くなる。次に、ドレイン電極２４が形成される。ドレイン電極２４は、第５主面１において第２炭化珪素基板１１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４００が製造される。

図１６は、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の構成を示す断面模式図である。炭化珪素半導体装置４００は、たとえばＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。炭化珪素半導体装置４００は、炭化珪素エピタキシャル基板１０２と、ゲート電極２７と、ゲート絶縁膜１５と、ソース電極１６と、ドレイン電極２４と、ソース配線１９と、層間絶縁膜２６とを主に有している。炭化珪素エピタキシャル基板１０２は、ドリフト領域２１と、ボディ領域１３と、ソース領域１４と、コンタクト領域１８とを有している。炭化珪素半導体装置４００は、たとえばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等であってもよい。

次に、本実施形態に係るキャリア濃度の測定方法、炭化珪素エピタキシャル基板の製造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層のキャリア濃度は、ＣＶ測定装置を用いて測定することができる。しかしながら、高いキャリア濃度（たとえば５×１０¹⁸ｃｍ^-3以上）を有する炭化珪素エピタキシャル層にＣＶ測定装置の第１電極６を配置した状態で炭化珪素エピタキシャル層に電圧を印加すると、第１電極６と炭化珪素エピタキシャル層とのショットキー接合においてリーク電流が発生する。そのため、炭化珪素エピタキシャル層において空乏層を安定的に形成することができない。従って、縦軸を静電容量の２乗の逆数とし横軸をバイアス電圧とした場合、ＣＶ特性が線形にならない。結果として、高いキャリア濃度を有する炭化珪素エピタキシャル層のキャリア濃度をＣＶ測定装置で精度良く測定することができなかった。

発明者は、高いキャリア濃度を有する炭化珪素エピタキシャル層のキャリア濃度をＣＶ測定装置で精度良く測定するための方策について鋭意検討を行った結果、以下の知見を得て、本実施形態に係るキャリア濃度の測定方法を見出した。

具体的には、まず、高いキャリア濃度を有する第１層８１上に低いキャリア濃度を有する第２層８２を形成する。次に、第２層８２に第１電極６を配置した状態で炭化珪素エピタキシャル基板に電圧を印加し、炭化珪素エピタキシャル基板の静電容量を測定する。これにより、低いキャリア濃度を有する第２層８２において空乏層を形成した後に、さらにバイアス電圧を炭化珪素エピタキシャル基板に印加することで、高いキャリア濃度を有する第１層８１に当該空乏層を延ばすことができる。結果として、第１層８１において空乏層を安定して形成することができると考えられる。これにより、第１層８１のキャリア濃度を精度良く測定可能であることを見出した。

本開示に係るキャリア濃度の測定方法によれば、第１炭化珪素エピタキシャル層８０は、第１層８１と、第１層８１上に配置された第２層８２とを含んでいる。第１層８１のキャリア濃度は、第２層８２のキャリア濃度よりも高い。第２層８２に第１電極６を配置した状態で第１炭化珪素エピタキシャル基板１０１に電圧を印加し、第１炭化珪素エピタキシャル基板１０１の静電容量が測定される。電圧と静電容量とに基づいて、第１層８１のキャリア濃度が算出される。第１層８１のキャリア濃度は、１×１０¹⁸／ｃｍ³以上である。これにより、第１層８１のキャリア濃度を精度良く測定することができる。また電圧－静電容量法を用いることにより、ＳＩＭＳを用いてキャリア濃度を測定する場合と比較して測定時間を短くすることができる。

また本開示に係るキャリア濃度の測定方法によれば、第２層８２のキャリア濃度は、１×１０¹⁶／ｃｍ³以下であってもよい。これにより、印加される電圧の絶対値が小さい段階において、第２層８２において空乏層を安定的に形成することができる。そのため、印加される電圧の絶対値が大きくなった段階においても、第２層８２から第１層８１に安定的に空乏層を延ばすことができる。結果として、第１層８１のキャリア濃度をさらに精度良く測定することができる。

さらに本開示に係るキャリア濃度の測定方法によれば、第２層８２の厚みは、０．１μｍ以上であってもよい。これにより、印加される電圧の絶対値が小さい段階において、第２層８２において空乏層を安定的に形成することができる。そのため、印加される電圧の絶対値が大きくなった段階においても、第２層８２から第１層８１に安定的に空乏層を延ばすことができる。結果として、第１層８１のキャリア濃度をさらに精度良く測定することができる。

さらに本開示に係るキャリア濃度の測定方法によれば、電圧は、－１０Ｖ以下であってもよい。これにより、第２層８２から第１層８１まで空乏層を十分に延ばすことができる。結果として、第１層８１のキャリア濃度をさらに精度良く測定することができる。

さらに本開示に係るキャリア濃度の測定方法によれば、第１電極６の材質は、水銀であってもよい。第１電極６の材質に水銀を用いることによって、蒸着等を用いずに、キャリア濃度の測定を行うことができる。そのため、簡便にキャリア濃度の測定を行うことができる。

本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板１０２の製造方法によれば、上記に記載のキャリア濃度の測定方法によって算出された第１層８１のキャリア濃度に基づいて、窒素源の流量が決定される。第２炭化珪素基板１１上に第２炭化珪素エピタキシャル層２０が形成される。第２炭化珪素基板１１上に第２炭化珪素エピタキシャル層２０を形成する工程において、決定された窒素源の流量が用いられる。これにより、第２炭化珪素エピタキシャル層２０のキャリア濃度を精度良く制御することができる。そのため、炭化珪素エピタキシャル基板１０２の歩留まりを向上することができる。

本開示に係る炭化珪素半導体装置４００の製造方法によれば、上記に記載の製造方法で製造された炭化珪素エピタキシャル基板１０２が準備される。炭化珪素エピタキシャル基板が加工される。これにより、炭化珪素半導体装置４００の歩留まりを向上することができる。

（サンプル準備）
サンプル１から４に係る炭化珪素エピタキシャル基板を準備した。サンプル１から３に係る炭化珪素エピタキシャル基板は、実施例である。サンプル４に係る炭化珪素エピタキシャル基板は、実施例である。

図１７は、サンプル４に係る炭化珪素エピタキシャル基板のキャリア濃度を測定する方法を示す断面模式図である。サンプル４に係る炭化珪素エピタキシャル基板は、炭化珪素基板７０と、炭化珪素エピタキシャル層８０とを有している。炭化珪素エピタキシャル層８０は、単層である。ＳＩＭＳで測定された炭化珪素エピタキシャル層８０のキャリア濃度は、５×１０¹⁸／ｃｍ³であった。図１７に示されるように、炭化珪素エピタキシャル層の表面に第１電極６を配置した。炭化珪素基板７０の裏面に第２電極８を配置した。

図１に示されるように、サンプル１から３に係る炭化珪素エピタキシャル基板は、炭化珪素基板７０と、炭化珪素エピタキシャル層８０とを有している。炭化珪素エピタキシャル層は、第１層８１と、第２層８２とを有している。サンプル１から３に係る炭化珪素エピタキシャル基板において、第１層８１のキャリア濃度は、それぞれ５．３×１０¹⁸／ｃｍ³、７．９×１０¹⁸／ｃｍ³および２．４×１０¹⁸／ｃｍ³とした。第２層８２のキャリア濃度は、３×１０¹⁵／ｃｍ³とした。第２層８２の厚みは、１μｍとした。図３に示されるように、第２層８２の表面に第１電極６を配置した。炭化珪素基板７０の裏面に第２電極８を配置した。

（評価方法）
Ｆｏｕｒ Ｄｉｍｅｓｉｏｎｓ社製のＣ－Ｖ（静電容量－電圧）測定装置（型番：ＣＶｍａｐ９２Ａ）を用いて炭化珪素エピタキシャル基板の静電容量を測定した。炭化珪素エピタキシャル基板の表面に第１電極６を配置しかつ炭化珪素基板の裏面に第２電極８を配置した状態で、第１電極６と第２電極８との間にバイアス電圧を印加した。バイアス電圧を変化させながら、第１電極６と第２電極８との間の静電容量を測定した。第１電極６は、水銀により構成されている。第１電極６の測定径は、１．２ｍｍとした。

（評価結果）
図１８は、サンプル４に係る炭化珪素エピタキシャル基板の静電容量とバイアス電圧との関係を示す図である。図１８に示されるように、バイアス電圧が０Ｖから－０．５Ｖ付近までの領域においては、１／Ｃ²はバイアス電圧が低くなるに従って単調に増加する。しかしながら、バイアス電圧がさらに低くなると、１／Ｃ²は徐々に減少する。

サンプル１から３に係る炭化珪素エピタキシャル基板においては、キャリア濃度が高い炭化珪素エピタキシャル層と第１電極６との間のショットキー接合においてリーク電流が発生していると考えられる。そのため、１／Ｃ²はバイアス電圧に対して線形に変化しない。結果として、サンプル１から３に係る炭化珪素エピタキシャル基板においては、キャリア濃度を精度良く測定することができない。

一方、図４および図５に示されるように、サンプル１から３に係る炭化珪素エピタキシャル基板においては、バイアス電圧がたとえば－２０Ｖよりも低い領域（第２領域１１２）において、１／Ｃ²はバイアス電圧に対して線形に変化する。そのため、サンプル２に係る炭化珪素エピタキシャル基板においては、キャリア濃度を精度良く測定することができる。

表１は、ＣＶ測定で測定された第１層８１のキャリア濃度と、ＳＩＭＳで測定された第１層８１のキャリア濃度との関係を示している。表１に示されるように、サンプル１から３に係る炭化珪素エピタキシャル基板においては、ＣＶ測定で測定された第１層８１のキャリア濃度は、ＳＩＭＳで測定された第１層８１のキャリア濃度とほぼ一致していた。以上の結果より、実施例に係る炭化珪素エピタキシャル基板においては、キャリア濃度を精度良く測定可能であることが確かめられた。

今回開示された実施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実施形態および実施例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５主面
２ 第６主面
３ 第４主面
５ 本体部
６ 第１電極
８ 第２電極
１１ 第２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 第２炭化珪素エピタキシャル層
２１ ドリフト領域
２２ ドリフト層
２３ バッファ層
２４ ドレイン電極
２６ 層間絶縁膜
２７ ゲート電極
５３ 側壁面
５４ 底壁面
５６ トレンチ
７０ 第１炭化珪素基板（炭化珪素基板）
８０ 第１炭化珪素エピタキシャル層（炭化珪素エピタキシャル層）
８１ 第１層
８２ 第２層
９１ 第１主面
９２ 第２主面
９３ 第３主面
１０１ 第１炭化珪素エピタキシャル基板（炭化珪素エピタキシャル基板）
１０２ 第２炭化珪素エピタキシャル基板（炭化珪素エピタキシャル基板）
１１１ 第１領域
１１２ 第２領域
２００ 製造装置
２０１ 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
４００ 炭化珪素半導体装置
Ｔ１ 第１厚み
Ｔ２ 第２厚み
Ｔ３ 第３厚み

Claims (9)

1. 第１炭化珪素基板上に第１炭化珪素エピタキシャル層が設けられた第１炭化珪素エピタキシャル基板を準備する工程を備え、
   前記第１炭化珪素エピタキシャル層は、前記第１炭化珪素基板上に配置された第１層と、前記第１層上に配置された第２層とを含み、
   前記第１層のキャリア濃度は、前記第２層のキャリア濃度よりも高く、さらに、
   前記第２層に第１電極を配置した状態で前記第１炭化珪素エピタキシャル基板に電圧を印加し、前記第１炭化珪素エピタキシャル基板の静電容量を測定する工程と、
   前記電圧と前記静電容量とに基づいて、前記第１層のキャリア濃度を算出する工程とを備え、
   前記第１層のキャリア濃度は、１×１０¹⁸／ｃｍ³以上である、キャリア濃度の測定方法。
2. 前記第２層のキャリア濃度は、１×１０¹⁶／ｃｍ³以下である、請求項１に記載のキャリア濃度の測定方法。
3. 前記第２層の厚みは、０．１μｍ以上である、請求項１または請求項２に記載のキャリア濃度の測定方法。
4. 前記電圧は、－１０Ｖ以下である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のキャリア濃度の測定方法。
5. 前記第１電極の材質は、水銀である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のキャリア濃度の測定方法。
6. 前記第１電極の材質は、チタン、ニッケル、アルミニウム、白金または金である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のキャリア濃度の測定方法。
7. 前記第１炭化珪素エピタキシャル基板の静電容量を測定する工程においては、前記第１炭化珪素基板に第２電極を配置した状態で、前記第１電極と前記第２電極との間に前記電圧が印加される、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のキャリア濃度の測定方法。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のキャリア濃度の測定方法によって算出された前記第１層のキャリア濃度に基づいて、窒素源の流量を決定する工程と、
   前記第１炭化珪素基板とは異なる第２炭化珪素基板を準備する工程と、
   前記第２炭化珪素基板上に第２炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程と、を備え、
   前記第２炭化珪素基板上に第２炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程において、決定された前記窒素源の前記流量が用いられる、炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。
9. 請求項８に記載の製造方法で製造された炭化珪素エピタキシャル基板を準備する工程と、
   前記炭化珪素エピタキシャル基板を加工する工程と、を備えた、炭化珪素半導体装置の製造方法。

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