JP5343889B2 - 炭化珪素基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、炭化珪素（以下、ＳｉＣという）単結晶を成長させる際に用いられる種結晶、または、デバイスを製造する際に用いられる基板として利用されるＳｉＣ基板の製造方法に関するものである。

従来より、ＳｉＣ基板は高耐圧デバイスへの応用が期待されているが、ＳｉＣ基板中の結晶欠陥はデバイスの特性に悪影響を及ぼすことが知られている。特に、結晶欠陥のうちらせん転位は歪みが大きいため、ＳｉＣ基板の表層部にらせん転位が存在していると、ｐｎダイオードやＭＯＳＦＥＴ等のデバイスを製造した場合に、当該らせん転位がリーク電流等の原因となることが報告されている（例えば、非特許文献１および２参照）。

そして、らせん転位が表層部に存在することを低減するＳｉＣ基板の製造方法としては、例えば、次の方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。まず、ＳｉＣ単結晶からなる第１種結晶を用意し、この第１種結晶のうち（１−１００）面を主表面（成長面）として〈１−１００〉方向にＳｉＣ単結晶を成長させる。そして、成長させたＳｉＣ単結晶を（１１−２０）面が主表面となるようにスライスして第２種結晶を製造する。続いて、第２種結晶の〈１１−２０〉方向にＳｉＣ単結晶を成長させた後、成長させたＳｉＣ単結晶を（０００１）面が主表面となるようにスライスして第３種結晶を製造する。その後、第３種結晶の〈０００１〉方向にＳｉＣ単結晶を成長させてＳｉＣ単結晶インゴットを製造し、このＳｉＣ単結晶インゴットをスライスすることによりＳｉＣ基板を製造する。

このような製造方法では、らせん転位は〈０００１〉方向に成長させた際に導入されやすいこと、〈１−１００〉方向や〈１１−２０〉方向にＳｉＣ単結晶を成長させるときにはらせん転位より積層欠陥が生成されやすいことから、〈１−１００〉方向および〈１１−２０〉方向にＳｉＣ単結晶を成長させるときには、ＳｉＣ単結晶中にらせん転位が生成されることが抑制される。このため、第３種結晶の主表面にらせん転位が存在しない状態とすることができる。また、ＳｉＣ単結晶を成長させる場合には、ＳｉＣ単結晶は種結晶の主表面に存在する欠陥（歪み）を引き継ぎながら成長することが知られている。

したがって、上記製造方法では、第３種結晶の主表面にらせん転位が存在しないことから、第３種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させてＳｉＣ単結晶インゴットを製造した場合には、当該ＳｉＣ単結晶インゴット中にらせん転位が生成されることを抑制することができる。そして、ＳｉＣ単結晶インゴット中にらせん転位が生成されることを抑制することができるため、当該ＳｉＣ単結晶インゴットをスライスしてＳｉＣ基板を製造した場合には、ＳｉＣ基板内にらせん転位が含まれることを抑制することができ、もちろん表層部にらせん転位が存在することを抑制することができる。

特開２００３−１１９０９７号公報

辻崇「ＡＬイオン注入されたＣ面ｐｎダイオードの逆方向特性の調査・解析」、ＳｉＣ及び関連ワイドギャップ半導体研究集会第４回個別討論会予稿集、２００９年７月３１日、Ｐ７４ 鈴木拓馬「Ｃ面４Ｈ−ＳｉＣ ＭＯＳゲート絶縁膜の形成方法とチャネル移動度及び信頼性の関係」、ＳｉＣ及び関連ワイドギャップ半導体研究集会第４回個別討論会予稿集、２００９年７月３１日、Ｐ５０

しかしながら、上記ＳｉＣ基板の製造方法では、第３種結晶の主表面には、〈１−１００〉方向、または〈１１−２０〉方向にＳｉＣ単結晶を成長させた際に生成した積層欠陥の端部が到達している場合がある。すると、第３種結晶の主表面にＳｉＣ単結晶を成長させてＳｉＣ単結晶インゴットを製造する場合には、第３種結晶の主表面にらせん転位は存在しないが、積層欠陥の端部から〈０００４〉方向の歪みを受け継いでらせん転位が生成されるという問題がある。そして、ＳｉＣ単結晶インゴット中にらせん転位が生成された場合には、ＳｉＣ単結晶インゴットをスライスしてＳｉＣ基板を製造すると、ＳｉＣ基板内にらせん転位が含まれることになり、もちろんＳｉＣ基板の表層部にもらせん転位が含まれることになる。

また、このような製造方法では、ＳｉＣ単結晶を成長させている途中で、ＳｉＣ単結晶の成長方向を変更しなければならないため、製造工程が複雑であるという問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、製造工程を簡略化すると共に、表層部にらせん転位が存在することを抑制することができるＳｉＣ基板の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ＳｉＣからなり、主表面および当該主表面の反対面である裏面を備え、らせん転位（１）を表層部（２ａ）に含む欠陥含有基板（２）を用意する工程と、欠陥含有基板（２）のうち主表面に外力を印加することにより表層部（２ａ）の結晶性を低下させる第１外力印加工程と、当該第１外力印加工程の後、欠陥含有基板（２）を熱処理することにより表層部（２ａ）の結晶性を回復させる第１熱処理工程と、を含むことを特徴としている。
さらに、請求項１および６に記載の発明では、第１熱処理工程の後に、欠陥含有基板（２）の主表面に炭化珪素単結晶（４）を成長させる第１炭化珪素単結晶成長工程を行うことを特徴としている。また、請求項１に記載の発明では、第１炭化珪素単結晶成長工程後に、成長した炭化珪素単結晶（４）の主表面に外力を印加することにより炭化珪素単結晶（４）の表層部（４ａ）の結晶性を低下させる第２外力印加工程と、当該第２外力印加工程の後、欠陥含有基板（２）を熱処理することにより炭化珪素単結晶（４）の表層部（４ａ）の結晶性を回復させる第２熱処理工程と、を含むことを特徴としている。

このような製造方法では、明確な理由は明らかではないが、第１外力印加工程により外力が印加されて表層部（２ａ）の結晶性が低下するとき、当該外力がらせん転位（１）と作用してらせん転位（１）を消滅することができると考えられ、欠陥含有基板（２）の表層部（２ａ）かららせん転位を消滅させることができる。すなわち、表層部（２ａ）にらせん転位が存在することを抑制したＳｉＣ基板を製造することができる。

また、このような製造方法では、欠陥含有基板（２）に対して第１外力印加工程と、第１熱処理工程を行うのみでよいため、ＳｉＣ単結晶の成長方向を変化させながらＳｉＣ基板を製造する従来の製造方法と比較して、製造工程を簡略化することができる。さらに、欠陥含有基板（２）の主表面に成長させたＳｉＣ単結晶（４）により、欠陥含有基板（２）の主表面の歪みを緩和することができ、表面に歪みが少ないＳｉＣ基板を製造することができる。そして、欠陥含有基板（２）の表層部（２ａ）にらせん転位の一部が残存し、ＳｉＣ単結晶（４）を成長させたときに、ＳｉＣ単結晶（４）中にらせん転位が生成されたとしても、さらに、ＳｉＣ単結晶（４）の表層部（４ａ）に第２外力印加工程を行うことにより表層部（４ａ）の結晶性を低下させると共に、熱処理することにより当該表層部（４ａ）の結晶性を回復しているので、ＳｉＣ単結晶（４）の表層部（４ａ）に生成されたらせん転位を消滅させたＳｉＣ基板を製造することができる。

また、請求項２および８に記載の発明のように、第１熱処理工程の後に、欠陥含有基板（２）の主表面に対して機械的研磨を行う研磨工程を行うことができる。

さらに、請求項３に記載の発明では、主表面および当該主表面の反対面である裏面を備え、表層部（２ａ）に１×１０^２１ｃｍ^−３以上の不純物濃度を有する第１導電型もしくは第２導電型の不純物層が形成されるＳｉＣ基板の製造方法であって、バルク基板（２ｂ）と、バルク基板（２ｂ）の表面に成長させられた第１導電型エピタキシャル成長層（２ｃ）と、第１導電型エピタキシャル成長層（２ｃ）の表面に成長させられた第２導電型エピタキシャル成長層（２ｄ）と、を有し、第２導電型エピタキシャル成長層（２ｄ）の表面が主表面に相当するとし、らせん転位を表層部（２ａ）に含む欠陥含有基板（２）を用意する工程と、欠陥含有基板（２）のうち主表面に外力を印加することにより表層部（２ａ）の結晶性を低下させる外力印加工程と、外力印加工程の後、欠陥含有基板（２）を熱処理することにより表層部（２ａ）の結晶性を回復させる熱処理工程と、を含むことを特徴としている。

このような製造方法では、請求項１に記載の発明と同様に、らせん転位（１）が表層部（２ａ）に存在することを抑制したＳｉＣ基板を製造することができる。そして、このＳｉＣ基板の表層部（２ａ）に１×１０^２１ｃｍ^−３以上の不純物濃度を有する第１導電型もしくは第２導電型の不純物層を形成したとしても、ＳｉＣ基板の表層部（２ａ）にはらせん転位が存在しないので、不純物が欠陥含有基板（２）内に拡散することを抑制することができる。
そして、請求項４および５に記載の発明では、熱処理工程では、欠陥含有基板（２）を１４００℃以上１６００℃以下に加熱することを特徴としている。
また、請求項７に記載の発明のように、第１ＳｉＣ単結晶成長工程では、ＣＶＤ（化学気層成長）法によりＳｉＣ単結晶（４）をエピタキシャル成長させ、第１ＳｉＣ単結晶成長工程の後に、昇華成長法、ガス成長法、もしくは液相成長法によりさらにＳｉＣ単結晶（５）を成長させる第２ＳｉＣ単結晶成長工程を行うこともできる。
このような製造方法では、第１ＳｉＣ成長工程で成長させたＳｉＣ単結晶（４）により欠陥含有基板（２）の主表面の歪みを減少させることができると共に、当該ＳｉＣ単結晶（４）上に成長させたＳｉＣ単結晶（５）により、さらに第１ＳｉＣ単結晶成長工程で成長させたＳｉＣ単結晶（４）の歪みを緩和することができるので、表面に歪みが少ないＳｉＣ基板を製造することができる。
さらに、第１ＳｉＣ単結晶成長工程では、ＳｉＣ単結晶（４）をエピタキシャル成長させることにより、昇華法等によりＳｉＣ単結晶（４）を成長させる場合と比較して、ＳｉＣ単結晶（４）の結晶性を向上させることができ、欠陥含有基板（２）の主表面に存在する欠陥（歪み）をより引き継がせながら成長させることができる。すなわち、欠陥含有基板（２）の主表面には、らせん転位が存在しないので、ＳｉＣ単結晶（４）中にらせん転位が生成されることを抑制することができる。

また、請求項９に記載の発明のように、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の製造方法において、外力印加工程としてイオン注入を行うことができる。この場合、請求項１０に記載の発明のように、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｃ、Ｆ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅのうちのいずれか１つの不純物をイオン注入することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態におけるＳｉＣ基板の製造工程を示す断面図である。 図１に示す製造工程により得られたＳｉＣ基板の断面ＴＥＭ写真である。 本発明の第２実施形態におけるＳｉＣ基板の製造工程を示す断面図である。 本発明の第３実施形態におけるＳｉＣ基板の製造工程を示す断面図である。 本発明の第４実施形態におけるＳｉＣ基板の製造工程を示す断面図である。 本発明の第５実施形態におけるＳｉＣ基板の製造工程を示す断面図である。 本発明の第６実施形態におけるＳｉＣ基板の製造工程を示す断面図である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態のＳｉＣ基板の製造工程を示す断面図であり、この図に基づいて説明する。

まず、図１（ａ）に示されるように、主表面および当該主表面の反対面である裏面を備えるＳｉＣからなり、貫通混合転位１を有すると共に、主表面に当該貫通混合転位１の端部が到達している欠陥含有基板２を用意する。言い換えると、表層部２ａにらせん転位を含む欠陥含有基板２を用意する。

この欠陥含有基板２は、本実施形態では、オフ角が４〜８°とされており、（０００１）面を主表面とした４Ｈ型のＳｉＣ単結晶を用いて構成されている。また、欠陥含有基板２は、例えば、従来の製造方法により得られたＳｉＣ単結晶インゴットをスライスすることで得られたものを用いることができる。なお、本実施形態では、貫通混合転位１にらせん転位が含まれている。

その後、図２（ｂ）に示されるように、欠陥含有基板２に対して、主表面である（０００１）面から、ｎ型の不純物であるＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、ｐ型の不純物であるＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、不活性不純物であるＳｉ、Ｃ、Ｆ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等の不純物元素をイオン注入することにより、欠陥含有基板２のうちの表層部２ａに外力を印加して歪みを導入し、当該表層部２ａの結晶性を低下させる。言い換えると、欠陥含有基板２の表層部２ａをアモルファス化する。

このイオン注入は、例えば、欠陥含有基板２の温度を約５００℃とし、不純物元素の加速電圧を２０ＫｅＶ〜７００ＫｅＶとして行うことができる。また、不純物をイオン注入する場合には、不純物濃度が１×１０^１５ｃｍ^−３〜１．０×１０^２２ｃｍ^−３となるようにして行うことができる。なお、本実施形態では、欠陥含有基板２の主表面に対してイオン注入する工程が、本発明の第１外力印加工程に相当している。

続いて、欠陥含有基板２を熱処理して表層部２ａの結晶性を回復させる第１熱処理工程を行う。言い換えると、欠陥含有基板２の表層部２ａがアモルファス化しているので、当該表層部２ａを再結晶化させる。なお、この第１熱処理工程は、欠陥含有基板２が溶融し始める温度以上であって、かつ昇華しない温度で行うことが好ましく、例えば、１４００〜１６００℃で行うのがよい。以上のようにして、本実施形態のＳｉＣ基板１０が製造される。

なお、このように製造されたＳｉＣ基板１０の表層部２ａでは、らせん転位（成分）が貫通混合転位１から消滅して、刃状転位３になっている。

以上説明したように、本実施形態では、欠陥含有基板２の主表面からイオン注入工程を行って歪みを導入することにより表層部２ａの結晶性を低下させ、その後第１熱処理工程を行うことで当該表層部２ａの結晶性を回復している。これにより、明確な理由は明らかではないが、イオン注入工程時に導入された歪みがらせん転位を生成する歪みと作用すると考えられ、欠陥含有基板２の表層部２ａかららせん転位を消滅させることができる。

図２は、本実施形態の製造方法により製造されたＳｉＣ基板１０の断面ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）写真であり、（ａ）はｇ＝０００４にて撮影した写真、（ｂ）はｇ＝１１−２０にて撮影した写真である。ここで、ｇは回折ベクトルである。

一般的に、六方晶系であるＳｉＣ基板には、転位として、バーガースベクトルが、α〈０００１〉であるらせん転位、１／３＜２−１−１０＞である刃状転位、１／３＜２−１−１３＞である混合転位が導入されることが知られている。また、断面ＴＥＭ写真では、転位のバーガースベクトルをｂとすると、ｇ・ｂ＝０のときに転位のコントラストが消滅することが知られている。

以上より、図２（ａ）ではＳｉＣ基板１０の表層部２ａで転位のコントラストが消滅しており、図２（ｂ）ではＳｉＣ基板１０の表層部２ａで転位のコントラストが残存していることから、ＳｉＣ基板１０の表層部２ａの転位は刃状転位３であることが確認できる。言い換えると、欠陥含有基板２には貫通混合転位１が導入されていたが、イオン注入工程を行って歪みを導入することにより表層部２ａの結晶性を低下させ、その後第１熱処理工程を行って当該表層部２ａの結晶性を回復させてＳｉＣ基板１０を製造することにより、ＳｉＣ基板１０の表層部２ａではらせん転位が消滅し、貫通混合転位１が刃状転位３に変換されている。

このように本実施形態では、表層部２ａに存在していたらせん転位を消滅させることができ、表層部２ａにらせん転位が存在することを抑制したＳｉＣ基板１０を製造することができる。

このため、このＳｉＣ基板１０を種結晶として用い、種結晶の主表面上にＳｉＣ単結晶を成長させる場合には、従来の種結晶と比較して、表層部２ａにらせん転位がない、つまり、主表面にらせん転位がないため、成長させたＳｉＣ単結晶中にらせん転位が生成されることを抑制することができる。

同様に、このＳｉＣ基板１０をデバイス用の基板として用いる場合には、例えば、ＳｉＣ基板１０の主表面にエピタキシャル層等を成長させる場合、当該エピタキシャル層にらせん転位が生成されることを抑制することができる。

また、このようなＳｉＣ基板の製造方法は、欠陥含有基板２にイオン注入を行う工程および熱処理する第１熱処理工程を行うのみでよく、ＳｉＣ単結晶の成長方向を変化させながらＳｉＣ基板を製造する従来の製造方法と比較して、製造工程を簡略化することができる。

なお、ＳｉＣ基板１０の表層部２ａには、刃状転位３が存在しているが、エピタキシャル層を成長させた場合には、エピタキシャル層内には刃状転位３が引き継がれて成長することになり、刃状転位３に起因してらせん転位は生成されない。

また、上記図１（ｂ）の工程において、不純物濃度が１．０×１０^２１ｃｍ^−３以上となるようにイオン注入を行った場合には、貫通混合転位１のうちらせん転位に沿って不純物が拡散することになる。しかしながら、本実施形態の製造方法で得られるＳｉＣ基板１０を、種結晶として用いた場合には特に問題ないし、デバイス用の基板として用いた場合には、ＳｉＣ基板１０の主表面にエピタキシャル層を成長させて当該エピタキシャル層にソース層等が形成されることになるため、特に問題はない。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態のＳｉＣ基板１０の製造方法は、第１実施形態に対して、図１（ｂ）の工程の後にＳｉＣ単結晶を成長させたものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図３は、本実施形態のＳｉＣ基板１０の製造工程を示す断面図である。

本実施形態では、図３（ａ）および（ｂ）に示されるように、図１（ａ）および（ｂ）と同様の工程を行った後、図３（ｃ）に示されるように、欠陥含有基板２の主表面に、ＣＶＤ法、昇華成長法、液相成長法、ガス成長法等によりＳｉＣ単結晶４を成長させる第１ＳｉＣ単結晶成長工程を行うことにより、ＳｉＣ基板１０が製造される。

このような製造方法では、ＳｉＣ単結晶４により欠陥含有基板２の主表面の歪みの影響を減少させることができ、表面において当該歪みが緩和されたＳｉＣ基板を得つつ、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、このようなＳｉＣ基板１０を種結晶として用いる場合には、ＳｉＣ単結晶４により欠陥含有基板２の主表面の歪みの影響を減少させることができるので、上記第１実施形態より高品質なＳｉＣ単結晶を成長させることができる。

なお、上記図３（ｂ）の工程後は、欠陥含有基板２の表層部２ａでは、混合貫通転位１かららせん転位が消滅して刃状転位３になっているため、成長させたＳｉＣ単結晶４には刃状転位３が生成されることになる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態のＳｉＣ基板１０の製造方法は、第２実施形態に対して、図３（ｃ）の工程の後に、さらにＳｉＣ単結晶を成長させたものであり、その他に関しては第２実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図４は、本実施形態のＳｉＣ基板１０の製造工程を示す断面図である。

本実施形態では、図４（ａ）〜（ｃ）に示されるように、まず、図３（ａ）〜（ｃ）と同様の工程を行う。なお、図４（ｃ）の第１ＳｉＣ単結晶成長工程では、ＣＶＤ法によりＳｉＣ単結晶４をエピタキシャル成長させる。その後、図４（ｄ）に示されるように、当該ＳｉＣ単結晶４上に、昇華成長法、液相成長法、ガス成長法等によりＳｉＣ単結晶５を成長させる第２ＳｉＣ単結晶成長工程を行うことにより、ＳｉＣ基板１０が製造される。

このような製造方法では、ＳｉＣ単結晶４により欠陥含有基板２の主表面の歪みの影響を減少させることができると共に、ＳｉＣ単結晶５によりさらにＳｉＣ単結晶４の歪みの影響を減少させることができ、表面においてさらに歪みが緩和されたＳｉＣ基板を得つつ、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

そして、このようなＳｉＣ基板１０を種結晶として用いる場合には、上記第２実施形態と比較して、ＳｉＣ基板１０の表面ではさらに欠陥含有基板２の主表面の歪みが緩和されているので、さらに高品質なＳｉＣ単結晶を成長させることができる。

また、第１ＳｉＣ単結晶成長工程では、ＳｉＣ単結晶４をエピタキシャル成長させている。これにより、昇華法等によりＳｉＣ単結晶４を成長させる場合と比較して、ＳｉＣ単結晶４の結晶性を向上させることができ、欠陥含有基板２の主表面に存在する欠陥（歪み）をより引き継がせながら成長させることができる。すなわち、欠陥含有基板２の主表面には、刃状転位３が存在するので、刃状転位３を生成させながら成長させることができる、つまり、欠陥含有基板２の主表面に存在する刃状転位３に起因してらせん転位が生成されることを抑制することができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態のＳｉＣ基板１０の製造方法は、第２実施形態に対して、図３（ｃ）の工程の後に、さらにイオン注入および熱処理を行ったものであり、その他に関しては第２実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図５は、本実施形態のＳｉＣ基板１０の製造工程を示す断面図である。

本実施形態では、図５（ａ）〜（ｃ）に示されるように、まず、図３（ａ）〜（ｃ）と同様の工程を行う。その後、図５（ｄ）に示されるように、ＳｉＣ単結晶４の表面側、すなわち、ＳｉＣ単結晶４のうち欠陥含有基板２の主表面側と反対側から不純物元素をイオン注入する工程を行うことにより、ＳｉＣ単結晶４のうちの表層部４ａに歪みを導入し、当該表層部４ａの結晶性を低下させる。なお、本実施形態では、ＳｉＣ単結晶４の表面側からイオン注入する工程が、本発明の第２外力印加工程に相当している。その後、第２熱処理工程を行って表層部４ａの結晶性を回復させることにより、ＳｉＣ基板１０が製造される。なお、図５（ｄ）で行われるイオン注入工程および第２熱処理工程は、図１（ｂ）で行われるイオン注入工程および第１熱処理工程と同様の条件にて行うことができる。

このような製造方法では、図５（ｂ）の工程において、表層部２ａにらせん転位（成分）の一部が残存し、図５（ｃ）の工程において、ＳｉＣ単結晶４を成長させたときに、表層部２ａに残存したらせん転位に起因してＳｉＣ単結晶４中にらせん転位が生成されたとしても、さらに、ＳｉＣ単結晶４の表層部４ａにイオン注入をすることにより歪みを導入して表層部４ａの結晶性を低下させると共に、第２熱処理工程を行う事により結晶性を回復しているので、ＳｉＣ単結晶４に生成されたらせん転位を消滅させることができる。したがって、上記第２実施形態と比較して、表層部４ａにらせん転位が存在することをさらに抑制したＳｉＣ基板１０を得つつ、上記第２実施形態と同様の効果を得ることができる。そして、このようなＳｉＣ基板１０を種結晶として用いる場合には、上記第２実施形態と比較して、より表層部４ａにらせん転位が存在することを抑制しており、さらに高品質なＳｉＣ単結晶を成長させることができる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態のＳｉＣ基板１０の製造方法は、第１実施形態に対して、図１（ｂ）の工程の後に、機械的研磨を行うものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図６は、本実施形態のＳｉＣ基板１０の製造工程を示す断面図である。

本実実施形態では、図６（ａ）および（ｂ）に示されるように、図１（ａ）および（ｂ）と同様の工程を行った後、図６（ｃ）に示されるように、欠陥含有基板２の主表面をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）研磨して平坦化する研磨工程を行う事により、ＳｉＣ基板１０が製造される。

このような製造方法では、上記第１実施形態と比較して、表面を平坦化したＳｉＣ基板１０を得つつ、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。このため、このＳｉＣ基板１０を種結晶とし、当該ＳｉＣ基板１０の一面上にＳｉＣ単結晶を成長させた場合には、第１実施形態と比較して、成長させたＳｉＣ単結晶の内部に、ＳｉＣ基板１０の表面に凹凸があることに起因して、歪みが導入されること、およびこれに伴って欠陥が発生することを抑制することができる。

同様に、このＳｉＣ基板１０をデバイス用の基板として用いる場合には、例えば、ＳｉＣ基板１０の主表面にエピタキシャル層等を成長させる場合、第１実施形態と比較して、エピタキシャル層の内部に、ＳｉＣ基板１０の表面に凹凸があることに起因して、歪みが導入されること、およびこれに伴って欠陥が発生することを抑制することができる。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態について説明する。本実施形態のＳｉＣ基板１０の製造方法は、第１実施形態に対して、欠陥含有基板２を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図７は、本実施形態のＳｉＣ基板１０の製造工程を示す断面図である。

本実施形態では、図７（ａ）に示されるように、貫通混合転位１を有するバルクＳｉＣ基板２ｂを用意し、主表面にｎ型エピタキシャル層２ｃを成長させ、さらに、その上にｐ型エピタキシャル層２ｄを成長させたものを欠陥含有基板２として用意する。なお、バルクＳｉＣ基板２ｂは、貫通混合転位１を有しているため、バルクＳｉＣ基板２ｂの主表面上に成長させられたｎ型エピタキシャル層２ｃおよびｐ型エピタキシャル層２ｄには、バルクＳｉＣ基板２ｂの主表面に存在する貫通混合転位１を引き継いで貫通混合転位１が導入されている。なお、本実施形態では、ｎ型エピタキシャル層２ｃが本発明の第１導電型エピタキシャル層に相当し、ｐ型エピタキシャル層２ｄが本発明の第２導電型エピタキシャル層に相当している。

続いて、図７（ｂ）に示されるように、ｐ型エピタキシャル層２ｄの表層部２ａに、例えば、Ａｌをイオン注入することにより歪みを導入して、表層部２ａの結晶性を低下させる。その後、欠陥含有基板２を熱処理して当該表層部２ａの結晶性を回復させることにより、ＳｉＣ基板１０が製造される。

なお、図７（ｂ）の工程では、Ａｌイオンを注入する場合には不純物濃度が１×１０^１５ｃｍ^−３〜１．０×１０^２０ｃｍ^−３となるようして行うのがよい。不純物濃度が１．０×１０^２１ｃｍ^−３以上となるようにイオン注入を行うと、イオン注入している間に不純物がらせん転位に沿って拡散する可能性があるためである。

このような製造方法では、表層部２ａかららせん転位を消滅させたＳｉＣ基板１０を得つつ、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

このため、ソース領域およびソース電極を形成し、表層部２ａに、例えば、ｐ型不純物を用いて１×１０^２１ｃｍ^−３以上の不純物濃度とされたコンタクト層を有するＭＯＳＦＥＴ等のＳｉＣ半導体装置を製造することができる。なお、ここでは、コンタクト層が本発明の不純物層に相当している。

すなわち、従来の製造方法により製造されたＳｉＣ基板では、ＳｉＣ基板の表層部にらせん転位が存在していることから、ｐ型不純物を用いて１×１０^２１ｃｍ^−３以上の不純物濃度とされたコンタクト層を形成した場合には、ｐ型不純物がらせん転位に沿ってＳｉＣ基板の内部に拡散することなり、拡散したｐ型不純物がリーク電流等の原因になる。しかしながら、本実施形態の製造方法では、ｐ型エピタキシャル層２ｄの表層部２ａにおいてらせん転位を消滅させたＳｉＣ基板１０を製造することができる。このため、当該表層部２ａにコンタクト層を形成した場合、ｐ型不純物がＳｉＣ基板１０の内部に拡散することを抑制でき、リーク電流が発生することを抑制することができる。ただし、コンタクト層のイオン注入深さはらせん転位を消滅させるためのイオン注入深さより浅くすることが必要である。

なお、ｐ型不純物がらせん転位に沿って拡散するのは、ＳｉＣ基板１０に１×１０^２１ｃｍ^−３以上の不純物濃度を有するコンタクト層を形成した場合である。したがって、１×１０^２１ｃｍ^−３以上の不純物濃度を有するコンタクト層を備えたＳｉＣ半導体装置を製造する場合に、本実施形態の製造方法によりＳｉＣ基板１０を製造することが好ましい。

（他の実施形態）
上記各実施形態では、欠陥含有基板２の一面に外力を印加する第１外力印加工程として、イオン注入を例に挙げて説明したが、もちろんこれに限定されるものではなく、第１外力印加工程として、例えば、ＣＭＰ研磨等の機械的研磨を行うことにより、欠陥含有基板２の表層部２ａに歪みを導入して結晶性を低下させることもできる。また、上記第４実施形態では、第２外力印加工程としてイオン注入を例に挙げて説明したが、例えば、第２外力印加工程として、ＣＭＰ研磨等の機械的研磨を行うことにより、ＳｉＣ単結晶４の表層部４ａに歪みを導入して結晶性を低下させることもできる。

また、上記各実施形態では、（０００１）面を主表面とした４Ｈ型のＳｉＣを用いて構成された欠陥含有基板２を例に挙げて説明したが、もちろんこれに限定されるものではなく、例えば、（１１−２０）面を主表面としてもよいし、２Ｈ型や６Ｈ型のＳｉＣ単結晶を用いて構成することもできる。

さらに、上記各実施形態では、貫通混合転位１を有する欠陥含有基板２を例に挙げて説明したが、もちろん貫通らせん転位を有る欠陥含有基板２に本発明を適用することもできるし、表層部２ａにのみらせん転位が存在する欠陥含有基板２にも本発明を適用することができる。

また、上記第５実施形態においては、図５（ｄ）の工程を行った後、図３（ｃ）と同様に、ＳｉＣ単結晶４上に、さらに新たなＳｉＣ単結晶を成長させることにより、ＳｉＣ基板１０を製造するようにしてもよい。このような製造方法では、新たに成長させたＳｉＣ単結晶によりＳｉＣ単結晶４の歪みを緩和したＳｉＣ基板１０を製造することができる。

そして、上記第６実施形態では、第１導電型エピタキシャル層をｎ型エピタキシャル層とし、第２導電型エピタキシャル層をｐ型エピタキシャル層とした例について説明したが、もちろん、第１導電型エピタキシャル層をｐ型エピタキシャル層とし、第２導電型エピタキシャル層をｎ型エピタキシャル層とすることもできる。また、もちろんｎ型不純物を用いてコンタクト層を形成することもできる。

また、上記第６実施形態では、Ａｌをイオン注入することにより歪みを導入する工程について説明したが、もちろん不純物としては、ｐ型不純物、ｎ型不純物、不活性不純物のいずれであってもよい。なお、ｐ型不純物、ｎ型不純物をイオン注入する場合には、不純物をイオン注入している間に、不純物がらせん転位に沿って拡散することを抑制するために、不純物濃度が１×１０^１５ｃｍ^−３〜１．０×１０^２０ｃｍ^−３となるようして行うのがよい。また、不活性不純物をイオン注入する場合には、拡散したとしても特に問題はないので、上記第１実施形態と同様の条件で行うことができる。

１ 貫通混合転位
２ 欠陥含有基板
２ａ 表層部
３ 刃状転位
４ ＳｉＣ単結晶
４ａ 表層部
５ ＳｉＣ単結晶

Claims (10)

1. 炭化珪素からなり、主表面および当該主表面の反対面である裏面を備え、らせん転位（１）を表層部（２ａ）に含む欠陥含有基板（２）を用意する工程と、
   前記欠陥含有基板（２）のうち前記主表面に外力を印加することにより前記表層部（２ａ）の結晶性を低下させる第１外力印加工程と、
   前記外力印加工程の後、前記欠陥含有基板（２）を熱処理することにより前記表層部（２ａ）の結晶性を回復させる第１熱処理工程と、を含み、
   前記第１熱処理工程の後に、前記欠陥含有基板（２）の主表面に炭化珪素単結晶（４）を成長させる第１炭化珪素単結晶成長工程を行い、
   前記第１炭化珪素単結晶成長工程後に、成長した前記炭化珪素単結晶（４）の主表面に外力を印加することにより前記炭化珪素単結晶（４）の表層部（４ａ）の結晶性を低下させる第２外力印加工程と、当該第２外力印加工程の後、前記欠陥含有基板（２）を熱処理することにより前記炭化珪素単結晶（４）の前記表層部（４ａ）の結晶性を回復させる第２熱処理工程と、を含むことを特徴とする炭化珪素基板の製造方法。
2. 前記第１熱処理工程の後に、前記欠陥含有基板（２）の主表面に対して機械的研磨を行う研磨工程を行うことを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素基板の製造方法。
3. 主表面および当該主表面の反対面である裏面を備え、表層部（２ａ）に１×１０^２１ｃｍ^−３以上の不純物濃度を有する第１導電型もしくは第２導電型の不純物層が形成される炭化珪素基板の製造方法であって、
   バルク基板（２ｂ）と、前記バルク基板（２ｂ）の表面に成長させられた第１導電型エピタキシャル成長層（２ｃ）と、前記第１導電型エピタキシャル成長層（２ｃ）の表面に成長させられた第２導電型エピタキシャル成長層（２ｄ）と、を有し、前記第２導電型エピタキシャル成長層（２ｄ）の表面が前記主表面に相当し、らせん転位を前記表層部（２ａ）に含む欠陥含有基板（２）を用意する工程と、
   前記欠陥含有基板（２）のうち前記主表面に外力を印加することにより前記表層部（２ａ）の結晶性を低下させる外力印加工程と、
   前記外力印加工程の後、前記欠陥含有基板（２）を熱処理することにより前記表層部（２ａ）の結晶性を回復させる熱処理工程と、を含むことを特徴とする炭化珪素基板の製造方法。
4. 前記熱処理工程では、前記欠陥含有基板（２）を１４００℃以上１６００℃以下に加熱することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の炭化珪素基板の製造方法。
5. 炭化珪素からなり、主表面および当該主表面の反対面である裏面を備え、らせん転位（１）を表層部（２ａ）に含む欠陥含有基板（２）を用意する工程と、
   前記欠陥含有基板（２）のうち前記主表面に外力を印加することにより前記表層部（２ａ）の結晶性を低下させる第１外力印加工程と、
   前記外力印加工程の後、前記欠陥含有基板（２）を熱処理することにより前記表層部（２ａ）の結晶性を回復させる第１熱処理工程と、を含み、
   前記熱処理工程では、前記欠陥含有基板（２）を１４００℃以上１６００℃以下に加熱することを特徴とする炭化珪素基板の製造方法。
6. 前記第１熱処理工程の後に、前記欠陥含有基板（２）の主表面に炭化珪素単結晶（４）を成長させる第１炭化珪素単結晶成長工程を行うことを特徴とする請求項５に記載の炭化珪素基板の製造方法。
7. 前記第１炭化珪素単結晶成長工程では、ＣＶＤ法により前記炭化珪素単結晶（４）をエピタキシャル成長させ、
   前記第１炭化珪素単結晶成長工程の後に、昇華成長法、ガス成長法、もしくは液相成長法によりさらに炭化珪素単結晶（５）を成長させる第２炭化珪素単結晶成長工程を行うことを特徴とする請求項６に記載の炭化珪素基板の製造方法。
8. 前記第１熱処理工程の後に、前記欠陥含有基板（２）の主表面に対して機械的研磨を行う研磨工程を行うことを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１つに記載の炭化珪素基板の製造方法。
9. 前記外力印加工程では、イオン注入を行うことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の炭化珪素基板の製造方法。
10. 前記イオン注入では、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｃ、Ｆ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅのうちのいずれか１つの不純物を用いることを特徴とする請求項９に記載の炭化珪素基板の製造方法。