JP4716558B2

JP4716558B2 - 炭化珪素基板

Info

Publication number: JP4716558B2
Application number: JP2000377485A
Authority: JP
Inventors: 正美内藤; 一都原; 富佐雄廣瀬; 正一恩田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-12-12
Filing date: 2000-12-12
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2020-12-12
Also published as: EP1215311B1; DE60141268D1; US20020069818A1; US20040194693A1; US6746787B2; EP1215311A3; JP2002179498A; EP1215311A2; US7147714B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭化珪素（ＳｉＣ）基板の製造方法に関し、特に、結晶欠陥であるマイクロパイプの継承を抑制する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＳｉＣ単結晶は、一般的には昇華法によって製造されるが、マイクロパイプ欠陥（中空貫通欠陥）と呼ばれる直径サブμｍ乃至数μｍの中空貫通孔が結晶中に１００から１０００個／ｃｍ²程度ある。
【０００３】
パワーデバイスや高周波デバイスを作製する場合、この単結晶を基板として、デバイスを形成する領域であるエピタキシャル膜をデバイスに適した構造になるように成長させるが、この欠陥が基板中に存在すると、その上に成長させたエピタキシャル膜にもその欠陥が継承され、エピタキシャル膜にもマイクロパイプ欠陥が同数形成される。そして、この欠陥があるエピタキシャル膜にデバイスを作製すると、デバイスの漏れ電流を増加させ、逆方向耐圧を低下させることが報告されている。このため、デバイスを作製するにはこの欠陥を低減させることが極めて重要である。
【０００４】
デバイスを作製する領域であるエピタキシャル膜のマイクロパイプ欠陥を低減させる方法として、これまで、基板となるＳｉＣ単結晶のマイクロパイプ欠陥をなくすことが提案されていた。これには、米国特許第５６７９１５３号や特開平１０−３２４６００号公報や特開２０００−４４３９８号公報、さらには、第４７回応用物理学関係連合講演会講演予稿集第１分冊Ｐ．４０７講演Ｎｏ．２９Ｐ−ＹＦ−６「厚膜４Ｈ−ＳｉＣエピタキシャル成長におけるの転位の挙動」（（財）電力中央研究所鎌田ら；２０００年３月発行）に示される方法が提案されている。
【０００５】
米国特許第５６７９１５３号に示される方法は、シリコン中のＳｉＣ溶融を用いた液相エピタキシー技術によって結晶成長させると、エピタキシャル成長途中でマイクロパイプ欠陥が閉塞させていくことを利用して、マイクロパイプを有する種結晶上にマイクロパイプ欠陥を低減させたエピタキシャル膜を成長させている。
【０００６】
次に、特開平１０−３２４６００号公報に示される方法は、α（六方晶）−ＳｉＣ単結晶基板（種結晶）の表面に熱化学的蒸着（ＣＶＤ）法によりβ（立方晶）−ＳｉＣもしくはα−ＳｉＣの多結晶膜の成膜と、それによって得られた複合体に対する熱処理とを複数繰り返すことにより、複数層のβ−ＳｉＣもしくはα−ＳｉＣの多結晶膜をα−ＳｉＣ単結晶基板（種結晶）の結晶軸と同一方向に配向（ある種の固相エピタキシャル成長）させることによって、種結晶上にマイクロパイプ欠陥の少ないＳｉＣ単結晶を成長させている。
【０００７】
また、特開２０００−４４３９８号公報に示される方法は、マイクロパイプを有する単結晶基板の表面に被覆材料を被覆した後、熱処理を行ない、ＳｉＣ単結晶に存在するマイクロパイプ欠陥をＳｉＣ単結晶の内部で閉塞させ、マイクロパイプ欠陥の少なくとも一部が塞がれた結晶を形成する。
【０００８】
そして、上述の第４７回応用物理学関係連合講演会講演予稿集によると、基板上のエピタキシャル膜を１６μｍ／ｈにて６５μｍで厚く形成した結果、マイクロパイプが閉塞したことが報告されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記第１の方法では、マイクロパイプ欠陥がない部分を得るためには、液相エピタキシー法により２０〜７５μｍ以上の厚いエピタキシャル膜を成長させなければならない。さらに、その上にデバイスを作製するエピタキシャル膜をＣＶＤ法により成長させなければならず、工程が多いという問題がある。
【００１０】
上記第２の方法では、単結晶基板上に多結晶膜を形成するため、結晶粒界を内在したＳｉＣ複合体が得られる。この複合体を熱処理し、種結晶上に固相エピタキシャル成長させると、多結晶中の結晶粒界における内部歪みを原因とした結晶欠陥が導入される危惧がある。こうした欠陥はキャリアのトラップ源となるため、電子デバイス用基板としては適さないという問題がある。また、実用基板の厚さにするため、成膜工程と熱処理工程と表面平滑工程を数回繰り返す必要があるため、工程が多く、製造コストが高くなるという問題がある。
【００１１】
上記第３の方法では、被覆材料を被覆する工程と熱処理工程と被覆材料の除去も含む表面平滑工程が最低必要であり、工程が多いという問題がある。
【００１２】
上記第４の方法では、エピタキシャル膜を厚く形成することでマイクロパイプが閉塞するものの、通常、デバイス制作のために基板上に形成するエピタキシャル膜は、せいぜい２０〜３０μｍ程度であり、エピタキシャル膜が薄い状態でもマイクロパイプを閉塞したいという要望があり、また、成長レートが１６μｍ／ｈ程度と遅く、マイクロパイプを閉塞するのに４時間以上の長時間も成長させなければならず、デバイス用、あるいはバルク用としてエピタキシャル膜を形成する方法としては商業的に適したものではない。
【００１３】
本発明は上記問題に鑑みてなされ、マイクロパイプを有する炭化珪素基板において、より実用的なマイクロパイプの閉塞技術を提供し、この閉塞技術を用いて炭化珪素エピタキシャル膜付き炭化珪素基板を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、マイクロパイプを有する炭化珪素基板にエピタキシャル膜を形成する際、エピタキシャル膜が形成される側の炭化珪素基板の表面と、この表面とは反対側の炭化珪素基板の裏面とに温度差を設け、表面側を低温としている。
【００１５】
炭化珪素基板表面の温度を裏面の温度よりも低くすることで、温度が高い裏面近傍（マイクロパイプあるいは裏面）から発生するＳｉＣの昇華ガスが、マイクロパイプを通して表面側に向かって流れ、温度が低い表面近くで再結晶化する。その際、マイクロパイプの内側に再結晶化するため、マイクロパイプの内径を小さくし、最終的には塞ぐことができる。
【００３５】
そして、請求項１に記載のように、マイクロパイプが導電性炭化珪素基板内部にて該マイクロパイプの内壁に再結晶化された結晶によって閉塞しており、この閉塞した導電性炭化珪素基板の表面上に炭化珪素エピタキシャル膜が形成されているエピタキシャル膜付き炭化珪素基板においては、マイクロパイプの終点の位置が炭化珪素基板の内部であるため、その基板のエピタキシャル膜にデバイスを作製した場合、空乏層が拡がるような電圧が印加される際、エピタキシャル膜から拡がってくる空乏層がマイクロパイプまでに到達することを防止できる。よって、空乏層がマイクロパイプに到達することで生じるマイクロパイプでの電界集中を抑制し、マイクロパイプに起因するブレイクダウンを防ぐことができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した実施形態を図面を用いて具体的に説明する。本実施形態は、例えば昇華法などにより形成された炭化珪素単結晶基板（ＳｉＣ単結晶基板）に、電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴなど）や接合型電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ）、あるいはショットキーバリアダイオードなどのデバイスを形成するためのエピタキシャル成長基板を製造する方法に適用したものである。
【００４０】
（第１実施形態）
図１に、ＳｉＣ単結晶基板１０上にエピタキシャル膜を成長させるＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置の概略図を示す。ＳｉＣ単結晶基板１０は、カーボンで作製された円筒形のサセプタ３０の中に設置されている。このサセプタ３０は、加熱されたサセプタからの熱を外部に出さないようにするため、その周りを断熱材３１で囲まれている。そして、これら全体を石英でできた反応管３２で囲んでいる。その外周には、コイル３３があり、高周波誘導加熱により、サセプタ３０が加熱される。
【００４１】
ガスは水素、ＳｉＨ₄、Ｃ₃Ｈ₈のそれぞれの配管を通して供給され、ガス導入管３４の直前でガスが混合された後、ガス導入管３４から反応管３２内に導入される。排気は、ガス排気管３５を通して、図示しないロータリーポンプによって排気される。
【００４２】
以下、図２，３を用いて、本装置を使用してエピタキシャル成長を行った例について説明する。
【００４３】
まず、ＳｉＣ単結晶基板として、（０００１）面から３．５°傾いた面を持ち、厚さ７００μｍの６Ｈ−ＳｉＣ単結晶基板１０を用意する（図２（ａ））。このとき、マイクロパイプ欠陥１１は、＜０００１＞軸方向に伸びているため、ＳｉＣ基板１０の表面に対して傾くことになる。この基板１０をサセプタ３０に設置し、ＣＶＤ装置の反応管３２内に入れる。
【００４４】
そして、たとえば２００Ｔｏｒｒの減圧下でキャリアガス１３ａとして水素を流しながら、１８００℃まで基板１０を加熱する（図２（ｂ））。この時、基板１０の裏面はサセプタに接しているが、基板１０の表面は水素にさらされている。しかも、２００Ｔｏｒｒの減圧下で、水素の流速は１ｍ／ｓ以上と速い。このため、基板１０の表面から熱が奪われやすく、表面温度が低くなっている。
【００４５】
尚、基板温度は、パイロメータを用い、サセプタ３０の温度を測定し、サセプタ３０の温度をＳｉＣ基板１０の温度と見なす。
【００４６】
基板１０の温度が１８００℃に達した後、水素ガスに対して原料ガスであるＳｉＨ₄ガスとＣ₃Ｈ₈ガスを加えた混合ガス１３ｂを流すことにより、基板１０の表面にＳｉＣのエピタキシャル膜を成長させる。尚、水素の流量は、１０リットル／ｍｉｎである。
【００４７】
１８００℃程の高温では、ＳｉＣ基板１０からＳｉＣの昇華が発生しており、Ｓｉ₂Ｃ，ＳｉＣ₂などの昇華ガス１０ａが発生し、しかも基板裏面より基板表面の温度が低くなっていることから、温度が高い基板裏面近傍１２ｂから昇華したガスが中空であるマイクロパイプ欠陥１１を通して、温度の低い基板表面近傍１２ａに移動する。
【００４８】
一方、基板１０の表面では、水素とともに原料ガスが流れており、原料ガスの熱分解により、基板１０の表面にはＳｉ原子とＣ原子が多く存在するので、基板１０の裏面近傍にて発生した昇華ガス１０ａは表面からＳｉＣ基板１０の外側へ拡散しにくくなり、基板１０の表面近傍のマクロパイプ欠陥１１の内壁に再結晶化する（図２（ｃ））。
【００４９】
また、エピタキシャル膜１４は、ＳｉＣ基板１０の厚さ方向に対してほぼ垂直（＜０００１＞軸に対して垂直）なａ軸方向にも成長するのでり、マイクロパイプ欠陥１１において、再結晶化した領域上にも成長することになる。
【００５０】
そして、時間とともに、マイクロパイプ欠陥１１の内壁に再結晶化する結晶が多くなり、遂にはマイクロパイプ欠陥１１が閉塞してしまうとともに、エピタキシャル膜１４がその上に成長してしまうため、エピタキシャル膜１４にはマイクロパイプ欠陥１１が形成されなくなる（図３（ａ））（ｂ））。
【００５１】
このように、本実施形態では、ＳｉＣ基板１０の裏面側に対し、表面側を、エピタキシャル成長させる反応ガスを所定の流速にて流すことにより冷却し、基板１０の裏面近傍で生じる昇華ガスが、マイクロパイプ欠陥１１の表面側にて再結晶化するという現象を利用することでマイクロパイプ欠陥１１を閉塞することができた。
【００５２】
ＳｉＣ基板１０も７００μｍと厚く、基板１０の表面側と裏面側との温度差が付けやすい。
【００５３】
しかも、流速が速いことにより、成長速度が５０μｍ／ｈと高い。そして、エピタキシャル膜の膜厚が１０μｍであっても、マイクロパイプ欠陥１１はエピタキシャル膜に継承されることなく、ＳｉＣ基板１０の表面にて閉塞させることができた。
【００５４】
なお、ガスの流れ方向と基板の設置向きは、図１に示した例には限らず、基板表面を下に向けても構わず、さらに、ガスを上下方向に流し、基板表面をその流れに対しほぼ平行にさせるようにしても構わない。
【００５５】
（第２実施形態）
図４に、第２実施形態に用いるＳｉＣ単結晶基板１０上にエピタキシャル膜を成長させるＣＶＤ装置の概略図を示す。ＳｉＣ単結晶基板１０は、カーボンで作製された円筒形のサセプタ３０の中に設置されている。この装置では、ＳｉＣ基板１０の表面は、下方に向くように設置する。ＳｉＣ基板１０はカーボン製の台座３６に貼付され固定される。尚、台座３６は図示していないが、サセプタ３０に固定されている。台座３０はＳｉＣ基板１０の固定だけでなく、基板１０の加熱及び均熱化の役目も果たす。
【００５６】
サセプタ３０の回りには、加熱されたサセプタからの熱を外部に出さないようにするため、断熱材３１で囲まれている。そして、これら全体を石英でできた反応管３２で囲んでいる。その外には、コイル３３があり、高周波誘導加熱により、サセプタ３０が加熱される。
【００５７】
ガスは水素、ＳｉＨ₄、Ｃ₃Ｈ₈のそれぞれの配管を通して供給され、ガス導入管３４の直前でガスが混合された後、ガス導入管３４から反応管３２の下から導入される。排気は、反応管３２の上方にあるガス排気管３５を通して、図示しないロータリーポンプにより排気される。
【００５８】
以下、図５，６を用いて、本装置を使用してエピタキシャル成長を行った例について説明する。成長条件は第１実施形態と同様でる。
【００５９】
まず、（０００１）面から８°傾いた面を持つ厚さ３００μｍの４Ｈ−ＳｉＣ基板を用意する。この基板をサセプタ３０に設置し、ＣＶＤ装置の反応管３２内に入れる（図５（ａ））。
【００６０】
そして、たとえば２００Ｔｏｒｒの減圧下でキャリアガスの水素を流しながら、１８００℃まで基板１０を加熱する（図５（ｂ））。この時、基板裏面はサセプタに接しているが、基板表面は水素にさらされている。しかも、水素は、２００Ｔｏｒｒの減圧下で、流速は１ｍ／ｓ以上と速い。このため、基板表面から熱が奪われやすく、表面温度が低くなっている。
【００６１】
基板１０の温度が１８００℃に達した後、原料ガスであるＳｉＨ₄ガスとＣ₃Ｈ₈ガスを流すことにより、基板表面にＳｉＣのエピタキシャル膜１４を成長させる。
【００６２】
１８００℃程の高温では、ＳｉＣ基板からＳｉＣの昇華が発生しており、しかも基板１０の裏面より基板表面の温度が低くなっていることから、温度が高い基板裏面近傍１２ｂから昇華したガス１０ａが中空であるマイクロパイプ欠陥１１を通して、温度の低い基板表面近傍１２ａに移動する。
【００６３】
一方、基板１０の表面では、水素と原料ガスが基板に向かって流れてくるため、昇華ガス１０ａは表面から外に出られず、表面近傍のマイクロパイプ欠陥１１の内壁に再結晶化が促進される。そして、時間とともに、マイクロパイプ欠陥１１の内壁に再結晶化する結晶が多くなり、遂にはマイクロパイプ欠陥１１が閉塞してしまうとともに、エピタキシャル膜がその上に成長してしまうため、エピタキシャル膜にはマイクロパイプ欠陥１１が形成されなくなる（図６（ａ））（ｂ））。
【００６４】
なお、ガスの流れ方向と基板の設置向きは、図４に示した例には限らず、ガスを上方から流し、基板表面を上に向けても構わない。
【００６５】
（第３実施形態）
本実施形態では、上述の第２実施形態と同様に、図４に示したＣＶＤ装置を使用してエピタキシャル成長を行った他の例について図７，８を用いて説明する。
【００６６】
まず、（０００１）面から３．５°傾いた面を持つ６Ｈ−ＳｉＣ単結晶基板を用意する。この基板をサセプタ３０に設置し、ＣＶＤ装置の反応管３２内に入れる（図７（ａ））。
【００６７】
そして、たとえば２００Ｔｏｒｒの減圧下でキャリアガスの水素を流しながら、１８００℃まで基板１０を加熱し、この温度で１０分程度保持する。この時、基板表面は１８００℃近くの高温で水素に１０分程度さらされることにより、欠陥が選択的にエッチングされ、図７（ｂ）に示すように、表面にあるマイクロパイプ欠陥１１の開口部１２ｃが広がる。
【００６８】
その後、原料ガスであるＳｉＨ₄ガスとＣ₃Ｈ₈ガスを流すことにより、基板表面にＳｉＣのエピタキシャル膜１４を成長させると、広がった開口部では、成長の核となるステップが多く形成されることと、表面の面方位からよりａ面に近づくことの相乗効果により、表面の面より成長速度が速い横方向への成長が進行しつつエピタキシャル膜が成長する。その結果、開口部１２でのエピタキシャル膜の厚さがより厚くなり、遂にはマイクロパイプ欠陥１１が閉塞してしまうとともに、エピタキシャル膜がその上に成長してしまうため、エピタキシャル膜にはマイクロパイプ欠陥１１が継承されなくなる（図８（ａ），（ｂ））。
【００６９】
また、本実施形態においても、第２実施形態と同様に、ＳｉＣの昇華ガスによってマイクロパイプ欠陥１１の閉塞が促進する。
【００７０】
なお、マイクロパイプ欠陥１１の表面に開口部を作る方法としては、水素の代わりに塩素を含むガスを成長する前に流しても同様な効果は得られる。塩素の場合には基板温度を高い状態にする必要はない。水素を用いる場合には、１６５０℃以上まで昇温させることが望ましい。それは、低い温度では水素ガスによるエッチング効果が現れにくく、マイクロパイプ欠陥１１の表面に開口部を設けるために時間がかかるためである。
【００７１】
また、５００℃前後の溶融ＫＯＨ中でＳｉＣ単結晶基板をエッチングした後、その基板をＣＶＤ装置内に入れ、ＳｉＣエピタキシャル成長を行っても同様な効果は得られる。
【００７２】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、他の例として、図９に示すように、デバイスの製作を考慮した場合、マイクロパイプ欠陥の閉塞は必ずしもＳｉＣ基板１０内部である必要はない。本実施形態では、デバイスの耐圧とマイクロパイプ欠陥との関係からマイクロパイプ欠陥の閉塞位置について説明する。
【００７３】
マイクロパイプ欠陥に空乏層が達すると、その時点でブレイクダウンが生じ、デバイスとして所望の耐圧が得られなくなるため、空乏層がマイクロパイプ欠陥に達しないようにすることが望まれる。
【００７４】
図９では、ＳｉＣ基板２０として、高濃度（例えば１０¹⁹〜１０²⁰／ｃｍ³）の不純物が添加されたｎ⁺型の低抵抗基板２０に対して、上述の製造方法により、高抵抗なｎ^-型エピタキシャル膜１４を形成した状態を示す。
【００７５】
図９（ａ）では、低抵抗基板２０に対して、不純物濃度の低いｎ^-型エピタキシャル層１４を形成したものである。この場合、ｎ^-型エピタキシャル層１４上あるいはその内部に、デバイスとして機能させるべく、ｐ型領域を形成した場合、この基板に形成されたｐｎ接合に対し、逆バイアスが印加された際に、空乏層はｎ^-型エピタキシャル層１４を突き抜け、ＳｉＣ基板２０まで達する場合が想定される。ＳｉＣ基板２０の不純物濃度が高いため、空乏層はＳｉＣ基板２０内ではほとんど拡がらない。
【００７６】
よって、マイクロパイプ欠陥１１が、ＳｉＣ基板２０内部にて閉塞していれば、空乏層がマイクロパイプ欠陥１１に到達せず、マイクロパイプ欠陥に起因したブレイクダウンを生じさせることを防止する。
【００７７】
また、図９（ｂ）では、低抵抗基板２０上に、同じく低抵抗なｎ⁺型エピタキシャル膜２１を形成し、その上に、高抵抗なｎ^-型エピタキシャル層２２を形成したものである。この構造を作製する方法の一つとして、ｎ⁺型エピタキシャル膜２１を１７５０℃以下の温度で形成する方法がある。この場合も、図９（ａ）に示したものと同様に、低抵抗領域内にてマイクロパイプ欠陥１１が閉塞していれば、マイクロパイプ欠陥１１が耐圧に影響しないため、好ましい。
【００７８】
つまり、導電性のある低抵抗領域内にてマイクロパイプ欠陥が閉塞することが望ましい。尚、「導電性のある」というのは導体として機能できる程度に不純物が高濃度に添加された低抵抗領域のことを言う。
【００７９】
また、図４に示したＣＶＤ装置において、ＳｉＣ基板１０を保持する構造の変形例を図１０に示す。
【００８０】
図１０（ａ）に示すように、サセプタ３０の側面から基板保持部３７が突出し、ＳｉＣ基板１０が保持されている。ＳｉＣ基板１０の裏面にはカーボンからなる均熱部３８が載置され、ＳｉＣ基板１０の裏面と均熱部３８は密着することになる。ＳｉＣ基板１０は均熱部３８により全体にほぼ等しい温度に熱せられる。
【００８１】
このように、均熱部３８を密着させることによって、マイクロパイプ欠陥がＳｉＣ基板１０を貫通していたとしても、マイクロパイプ欠陥はＳｉＣ基板１０の裏面側にて閉じられることとなり、エピタキシャル膜形成の際にＳｉＣ基板１０の裏面近傍から発生する昇華ガスは、ＳｉＣ基板１０の表面側に移動しやすくなり、マイクロパイプ欠陥の閉塞が促進される。
【００８２】
また、図１０（ｂ）に示すように、均熱部３８はＳｉＣ基板１０には接しず、空間が存在し、基板保持部３７に接している。基板保持部３７はＳｉＣ基板１０の周囲全体を保持し、均熱部３８とＳｉＣ基板１０とで閉空間を形成している。よって、ＳｉＣ基板１０の裏面側は、この閉空間による圧力が加わり、一方、ＳｉＣ基板１０の表面側は、裏面側よりも低圧となる例えば２００Ｔｏｒｒ程度の減圧雰囲気となる。
【００８３】
なお、均熱部３８は、基板保持部３７に接しなくて、均熱部３８とＳｉＣ基板１０とで数ｍｍ以下の狭い空間を形成させてもよい。
【００８４】
従って、マイクロパイプ欠陥１１において、ＳｉＣ基板１０の表面側に印加される低圧により、ＳｉＣ基板１０の裏面近傍から生じた昇華ガスが、ＳｉＣ基板１０の表面側に移動しやすくなり、ＳｉＣ基板１０の表面側での再結晶化を促進する。
【００８５】
このように、ＳｉＣ基板１０の裏面側と表面側とに温度差を加えることでマイクロパイプ欠陥の閉塞を行う際に、ＳｉＣ基板１０の裏面側と表面側とに圧力差を設け、裏面側に対し表面側に印加される圧力を低圧とすることで、マイクロパイプ欠陥の閉塞を促進させることができる。
【００８６】
尚、図示しないが、基板保持部３７は、ＳｉＣ基板１０と接する領域以外の部分では開口しており、サセプタ３０の下側より流入してきたガスはサセプタ上側から排出されるようになっている。
【００８７】
その他、本発明を実施する上で留意する点について以下説明する。
【００８８】
まず、ＳｉＣ基板の温度は、１６５０℃以上が好ましく、この温度条件でＳｉＣ基板からの昇華が発生しやすくなる。より昇華が促進するためには１７５０℃以上、好ましくは１８００℃以上の温度が望まれる。
【００８９】
また、ＳｉＣ基板の温度が１９００℃を超えると、再結晶化よりも昇華が促進されることになり、マイクロパイプ欠陥を塞ぐことができなくなる可能性があるため、１９００℃以下の温度とすることが望ましい。
【００９０】
ただし、成長レート、成長雰囲気などの条件によっては、１９００℃以上、例えば昇華法における種結晶基板の温度である２２５０℃近傍まで熱することも可能であると考える。
【００９１】
また、ＳｉＣ基板の表面を冷却する点から、キャリアガスあるいはエピタキシャル成長させるためのガスの流速は１ｍ／ｓ以上であることが望ましい。
【００９２】
また、ＳｉＣ基板の裏面と表面との温度差は５℃以上あることが望ましい。こうすることで、マイクロパイプ欠陥を介してＳｉＣ基板の表面側に、ＳｉＣ基板の裏面近傍より昇華したガスが移動し再結晶化しやすくなる。
【００９３】
また、ＳｉＣ基板の厚さを３００μｍ以上とすることにより、ＳｉＣ基板の裏面側と表面側との温度差を生じさせやすくなる。
【００９４】
また、ＳｉＣ基板表面に形成するエピタキシャル膜の成長速度を２０μｍ／ｈ以上、望ましくは３０μｍ／ｈ以上とすることにより、基板の厚さ方向に対してほぼ垂直な横方向への成長（ａ面成長）も増大することとなり、エピタキシャル膜にマイクロパイプ欠陥が継承することを防止できる。
【００９５】
尚、本発明はデバイス用の基板を用意するためのものだけにとどまらず、エピタキシャル成長の成長スピードが速いメリットを生かし、バルク成長として用いても良い。この場合、マイクロパイプ欠陥のないＳｉＣ単結晶を得ることができる。
【００９６】
また、原料ガスとして、ＳｉＨ₄ガスとＣ₃Ｈ₈ガスを用いた例を示したが、それ以外にＳｉ₂Ｈ₆ガスやＣ₂Ｈ₄ガス等の水素化物や塩素化物、ＳｉＣの昇華ガス、Ｓｉ蒸気を用いてもよい。さらに、成長方法もＣＶＤに限らず、分子線エピタキシャル成長法や昇華法などの気相成長法を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態におけるＳｉＣエピタキシャル膜を成長させるＣＶＤ装置の概略図である。
【図２】第１実施形態におけるエピタキシャル成長工程を示す図である。
【図３】第１実施形態におけるエピタキシャル成長工程を示す図である。
【図４】第２実施形態におけるＳｉＣエピタキシャル膜を成長させるＣＶＤ装置の概略図である。
【図５】第２実施形態におけるエピタキシャル成長工程を示す図である。
【図６】第２実施形態におけるエピタキシャル成長工程を示す図である。
【図７】第３実施形態におけるエピタキシャル成長工程を示す図である。
【図８】第３実施形態エピタキシャル成長工程を示す図である。
【図９】（ａ）は、ＳｉＣエピタキシャル成長基板の断面図である。
（ｂ）は、他の実施形態のＳｉＣエピタキシャル成長基板の断面図である。
【図１０】（ａ）は、第２実施形態のＣＶＤ装置の一部の変形例を示す図である。
（ｂ）は、第２実施形態のＣＶＤ装置の一部の変形例を示す図である。
【符号の簡単な説明】
１０ＳｉＣ基板、
１０ａ昇華ガス、
１１マイクロパイプ欠陥、
１４エピタキシャル膜、
３０サセプタ、
３１断熱材、
３３コイル、
３４ガス導入管、
３５ガス排気管

Claims

マイクロパイプを有する導電性炭化珪素基板と、
前記基板表面上に形成された炭化珪素エピタキシャル膜とから構成された炭化珪素エピタキシャル膜付き炭化珪素基板において、
前記マイクロパイプが前記導電性炭化珪素基板内部にて該マイクロパイプの内壁に再結晶化された結晶によって閉塞しており、この閉塞した導電性炭化珪素基板の表面上において、炭化珪素エピタキシャル膜が形成されており、前記マイクロパイプの終点の位置が前記導電性炭化珪素基板の内部であることを特徴とする炭化珪素エピタキシャル膜付き炭化珪素基板。