(57)【要約】      （修正有）【課題】高い不純物の活性化率を保ちながら平滑な炭化珪素の表面が得られる炭化珪素半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】炭化珪素基板１の表面層に不純物を注入する工程と、前記炭化珪素基板１の表面にカーボン膜７を成膜する工程と、活性化熱処理炉内に配置したサセプタの試料台２２ａに、前記カーボン膜７と前記サセプタとが接するように載置する工程と、前記カーボン膜を保護膜として前記炭化珪素基板を活性化熱処理する工程と、を備えることを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法を採用する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性化熱処理炉を用いて炭化珪素基板の表面層に不純物領域を形成する炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
炭化珪素基板の表面層に不純物を注入する工程と、
前記炭化珪素基板の表面にカーボン膜を成膜する工程と、
活性化熱処理炉内に配置したサセプタの試料台に、前記カーボン膜と前記サセプタとが接するように載置する工程と、
前記カーボン膜を保護膜として前記炭化珪素基板を活性化熱処理する工程と、を備えることを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記カーボン膜が、スパッタ法又はＣＶＤ法によって成膜されたカーボン膜、ダイヤモンドライクカーボン膜、有機膜のいずれかの膜であることを特徴する請求項１に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記サセプタが、
前記活性化熱処理炉内に配置される試料台を有するサセプタ本体と、
前記試料台を覆うサセプタ蓋と、
前記サセプタを加熱するための熱源と、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記サセプタの材質が、グラファイトであることを特徴とする請求項１乃至３に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記試料台の表面が耐熱グラファイトで被覆されていることを特徴とする請求項１乃至４に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記活性化熱処理は、加熱温度が１６００〜２０００℃で行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記活性化熱処理において、高周波加熱法、ランプ加熱法、真空熱電子衝撃法のいずれかによる加熱であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記活性化熱処理を、アルゴン雰囲気又は１×１０−２Ｐａ以下の減圧雰囲気で行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記活性化熱処理する工程の後に、前記カーボン膜を除去する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化珪素半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
炭化珪素半導体は、シリコン半導体よりも絶縁破壊電圧が大きく、エネルギーバンドギャップが広く、また、熱伝導度が高いなど優れた特徴を有するので、発光素子、大電力パワーデバイス、耐高温素子、耐放射線素子、高周波素子等への応用が期待されている。
【０００３】
上記炭化珪素半導体を用いて素子（ＳｉＣ半導体素子）を形成するためには、例えば、炭化珪素基板（ＳｉＣ基板）上に半導体素子の活性領域としてエピタキシャル成長層を形成し、このエピタキシャル成長層の選択された領域で導電型やキャリア濃度を制御することが必要となる。そこで、不純物ドーパント原子を活性領域であるエピタキシャル成長層中に部分的に注入することによって、ｐ型又はｎ型の各種不純物ドープ領域を形成し、トランジスタやダイオードなどの半導体素子を構成することが可能となる。
【０００４】
ところで、炭化珪素基板の活性領域にイオン注入された不純物を活性化させるためには、非常に高温でのアニール処理（例えば１６００℃〜２０００℃）を行う必要がある。この高温でのアニール処理により、炭化珪素基板表面のＳｉ原子が気化して表面が炭素（以下Ｃと記す）リッチになり、表面荒れやバンチングが発生し、デバイスの特性に悪影響を及ぼすことが知られている。したがって、このような表面の炭化珪素基板を用いてトランジスタやダイオードを形成しても、ＳｉＣ本来の優れた物性値から期待されるような電気的特性を得ることが困難であるという問題があった。
【０００５】
そこで、炭化珪素基板の表面荒れを抑制可能な高温アニール処理方法が提案されている（特許文献１〜３）。具体的に、特許文献１に記載の炭化珪素半導体措置の製造方法には、活性領域となるエピタキシャル層上にダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜や有機膜を保護膜として堆積して活性化アニールすることでＳｉＣ基板の表面荒れを抑制する高温アニール処理方法が開示されている。
【０００６】
特許文献２に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法には、活性領域上に形成したレジスト層を炭化させた膜を保護膜として、活性化アニールすることで面荒れの発生を防止する高温アニール処理方法が開示されている。
また、特許文献３に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法には、活性領域上にスパッタによるカーボン膜を形成し保護膜として用いる。そして、このカーボン膜の純度を規定することにより、活性化アニールによる面荒れの発生を防止する高温アニール処理方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−６８４２８号公報
【特許文献２】特開２００７−２８１００５号公報
【特許文献３】特開２００５−３５３７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、特許文献１〜３に開示された高温アニール処理方法には、炭化珪素基板の表面荒れを防ぐため、保護膜としてカーボン膜を炭化珪素基板の表面に成膜して高温アニール処理することにより、炭化珪素基板の表面の荒れやバンチングの抑制を行っている。しかしながら、特許文献１〜３に開示された高温アニール処理方法では、炭化珪素基板の表面荒れやバンチングの発生の抑制が充分ではないという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、高い不純物の活性化率を保ちながら平滑な炭化珪素の表面が得られる炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明者は、炭化珪素表面に保護膜を設けて高温アニール処理する際のメカニズムについて検討し、炭化珪素表面とその上に成膜された保護膜との密着性・緻密性が十分でない場合に表面荒れの抑制効果が低下することを解明した。また、本願発明者は、炭化珪素基板の表面荒れを抑制する方法について検討し、保護層としてスパッタ法で成膜したカーボン膜を採用するとともに、炭化珪素基板のカーボン膜を成膜した側の面を活性化熱処理炉内のサセプタと接するように設置し、所定のアニール条件にて不純物活性化熱処理をすることにより、高い不純物の活性化率を保ちながら平滑な炭化珪素の表面が得られることを見出して本願発明を完成させた。
【００１１】
すなわち、本発明は以下に関する。
（１）  活性化熱処理炉を用いて炭化珪素基板の表面層に不純物領域を形成する炭化珪素半導体装置の製造方法であって、炭化珪素基板の表面層に不純物を注入する工程と、前記炭化珪素基板の表面にカーボン膜を成膜する工程と、活性化熱処理炉内に配置したサセプタの試料台に、前記カーボン膜と前記サセプタとが接するように載置する工程と、前記カーボン膜を保護膜として前記炭化珪素基板を活性化熱処理する工程と、を備えることを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。
（２）  前記カーボン膜が、スパッタ法又はＣＶＤ法によって成膜されたカーボン膜、ダイヤモンドライクカーボン膜、有機膜のいずれかの膜であることを特徴する前項（１）に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
（３）  前記サセプタが、前記活性化熱処理炉内に配置される試料台を有するサセプタ本体と、前記試料台を覆うサセプタ蓋と、前記サセプタを加熱するための熱源と、を備えることを特徴とする前項（１）又は（２）に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
（４）
前記サセプタの材質が、グラファイトであることを特徴とする前項（１）又は（３）に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
（５）
前記試料台の表面が耐熱グラファイトで被覆されていることを特徴とする前項（１）又は（４）に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
（６）
前記活性化熱処理は、加熱温度が１６００〜２０００℃で行うことを特徴とする前項（１）又は（５）のいずれか一項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
（７）
前記活性化熱処理において、高周波加熱法、ランプ加熱法、真空熱電子衝撃法のいずれかによる加熱であることを特徴とする前項（１）又は（６）のいずれか一項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
（８）
前記活性化熱処理を、アルゴン雰囲気又は１×１０−２Ｐａ以下の減圧雰囲気で行うことを特徴とする前項（１）又は（７）のいずれか一項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
（９）
前記活性化熱処理する工程の後に、前記カーボン膜を除去する工程をさらに備えることを特徴とする前項（１）又は（８）のいずれか一項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、炭化珪素基板の表面にカーボン膜を形成し、活性化熱処理炉内に配置したサセプタの試料台に、カーボン膜とサセプタとが接するように載置した後に、炭化珪素基板を活性化熱処理する構成を有している。このように、炭化珪素基板の表面に形成したカーボン膜を保護膜とし、さらにカーボン膜とサセプタとが接した状態で活性化熱処理することにより、炭化珪素基板表面からのＳｉ原子の気化を防いで炭化珪素基板表面の荒れやバンチングを抑制することができる。したがって、高い不純物の活性化率を保ちながら平滑な炭化珪素の表面が得られる炭化珪素半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本実施形態の炭化珪素半導体装置の製造方法に用いる活性化熱処理炉を示す断面模式図である。
【図２】図２は、本実施形態の炭化珪素半導体装置の製造方法に用いる活性化熱処理炉のサセプタの構造を説明する断面模式図であり、（ａ）は蓋が開いた状態、（ｂ）は蓋が閉じた状態である。
【図３】図３（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態の炭化珪素半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図４】図４は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）による実施例１の表面モルフォロジーの観察結果を説明するための図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図５】図５は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）による比較例１の表面モルフォロジーの観察結果を説明するための図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図６】図６は、実施例の表面粗さと比較例の表面粗さとの比較結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を適用した一実施形態である炭化珪素半導体装置の製造方法について、これに用いる活性化熱処理炉とともに図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００１５】
＜活性化熱処理炉の構成＞
先ず、本実施形態の炭化珪素半導体装置の製造方法に適用する活性化熱処理炉の構成について説明する。図１に示すように、本実施形態で用いる活性化熱処理炉２０は、石英で形成された反応管２１と、この反応管２１の略中央に配置されたサセプタ２２とを備えて概略構成されている。
【００１６】
反応管２１は、加熱時の雰囲気を制御するために、その中央部上方に反応管２１内のサセプタの温度を制御するためのパイロメーター２１ａを有している。
【００１７】
サセプタ２２は、活性化熱処理プロセス中で炭化珪素半導体基板を均熱保持する試料台であり、活性化熱処理炉２０（反応管２１）内に配置される試料台２２ａを有するサセプタ本体２２Ａと、この試料台２２ａを覆うサセプタ蓋２２Ｂと、サセプタ２２を加熱するためのヒーター（熱源）２３とを備えている。
【００１８】
試料台２２ａは、図２（ａ）に示すように、サセプタ本体２２Ａの上面に設けられた凹面部である。そして、この凹面の底部は平坦な載置面となっており、試料となるエピタキシャル基板１と載置面とを隙間なく密着させて載置可能とされている。また、図２（ｂ）に示すように、試料台２２ａにエピタキシャル基板１を載置した後にサセプタ本体２２Ａにサセプタ蓋２２Ｂを取付けることにより、試料台２２ａ（サセプタ本体２２Ａ）とサセプタ蓋２２Ｂとの間の空間（試料室）を設けることができる。このため、試料室内を真空及び特定のガス雰囲気に保持することが可能となると共に、活性化熱処理プロセス中において試料室内のエピタキシャル基板１の均熱性を高めることができる。
【００１９】
また、サセプタ２２の材質は、グラファイトであることが好ましい。さらに、サセプタ２２の表面（少なくとも、また、グラファイトの試料台２２ａの表面）が、耐熱グラファイトで被覆されていることが好ましい。このように、耐熱グラファイトを用いてサセプタ２２の表面をコーティングすることにより、サセプタ２２の素材であるグラファイトのポーラスな表面を平滑にすることができる。
【００２０】
ヒーター２３は、図１に示すように、反応管２１の周囲に設けられており、反応管を加熱し、さらにサセプタ及び試料を加熱する。
【００２１】
＜炭化珪素半導体装置の製造方法＞
図３（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態の炭化珪素半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。本実施形態の炭化珪素半導体装置の製造方法は、炭化珪素基板の表面層に不純物を注入する工程（不純物注入工程）と、炭化珪素基板の表面にカーボン膜を成膜する工程（保護膜形成工程）と、活性化熱処理炉内に配置したサセプタの試料台に、炭化珪素基板のカーボン膜を成膜した側の面を活性化熱処理炉内のサセプタと接するように載置する工程（熱処理準備工程）と、カーボン膜を保護膜として炭化珪素基板を活性化熱処理する工程（活性化熱処理工程）と、カーボン膜を除去する工程（保護膜除去工程）とを備えて概略構成されている。これにより、炭化珪素基板の表面層に不純物領域を形成するものである。
【００２２】
（不純物注入工程）
先ず、不純物注入工程において、炭化珪素基板の表面層に不純物を注入する。具体的には、先ず、図３（ａ）に示すように炭化珪素基板としてｎ＋型炭化珪素基板２上にｎ型エピタキシャル層３を成長させたエピタキシャル基板（炭化珪素基板）１を用いる。このエピタキシャル基板１は、例えばＲａ＜１ｎｍ以下の表面粗さの小さい平滑な表面であることが好ましい。
【００２３】
次に、エピタキシャル層３の表面上に不純物注入用のマスク４を形成する。このマスク４は、エピタキシャル層３の表面の一部分を覆い、不純物注入によってｐ型領域（不純物領域）を形成しようとする領域に開口部が設けられている。そして、この開口部から露出するエピタキシャル層３の表面層にｐ型領域を形成するための不純物、例えばアルミニウム（Ａｌ）イオン５を６種類の加速電圧を用いて多段で注入する。具体的には、加速電圧を２４０ｋＶ，１５０ｋＶ，９５ｋＶ，５５ｋＶ，２７ｋＶ，１０ｋＶとした合計６段のイオン注入を行なう（６段注入法）。また、注入されたＡｌ濃度は、例えば、２×１０１９ｃｍ−３または２×１０２０ｃｍ−３とする。このような不純物注入工程により、図３（ａ）に示すように不純物注入層６を形成する。
【００２４】
（保護膜形成工程）
次に、図３（ｂ）に示すように、保護膜形成工程において、エピタキシャル基板１の表面にカーボン膜を成膜する。具体的には、先ず、不純物注入に用いたマスク４を除去する。続いて、エピタキシャル層３及び不純物注入層６の上に、カーボン膜７を形成する。
【００２５】
カーボン膜７は、スパッタによって成膜する。カーボン膜７のスパッタによる成膜方法は、例えば、エピタキシャル基板１をスパッタ蒸着装置のチャンバ内に取り付け、真空引きを行なった後にＡｒガスを導入して１００℃に加熱し、炭素板のターゲットにＤＣバイアス，１．２５ｋＷの高周波電力を印加してスパッタ蒸着する。
【００２６】
カーボン膜７の膜厚は、１０〜５００ｎｍであることが好ましく、３０〜２００ｎｍであることがより好ましく、５０〜１５０ｎｍであることが特に好ましい。カーボン膜７の膜厚が１０ｎｍ未満であると、後述する活性化熱処理工程において保護膜としての機能が不十分となるため好ましくない。また、カーボン膜７の膜厚が５００ｎｍを超えると、基板に反りが生じたり割れたりするため好ましくない。さらに、後述する保護膜除去工程においてカーボン膜７の除去が困難となるため好ましくない。一方、カーボン膜７の膜厚が上記範囲であれば、活性化熱処理の際に基板に反りや割れが生じることなく、エピタキシャル基板１の表面からのＳｉ元素の昇華を抑制することができるとともに、保護膜除去工程において除去が容易となるために好ましい。
【００２７】
なお、本実施形態ではスパッタによるカーボン膜７で実施したが、カーボン膜７は、特にスパッタによって成膜されたカーボン膜に限定されるものではなく、例えば、塗布したレジストを炭化した膜、ＣＶＤによって成膜されたカーボン膜、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜等であっても良い。このような保護膜形成工程により、図３（ｂ）に示すようにカーボン膜７を形成する。
【００２８】
（熱処理準備工程）
次に、カーボン膜７を形成したエピタキシャル基板１を図１に示した活性化熱処理炉２０の試料台２２ａに載置する。ここで、本実施形態では、図３（ｃ）、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、カーボン膜７をグラファイト製のサセプタ２２と接するように下側に向けてエピタキシャル基板１を試料台２２ａの載置面に載置することを特徴としている。ここで、エピタキシャル基板１と試料台２２ａの載置面とを隙間なく密着させることが好ましい。
【００２９】
ところで、炭化珪素基板の表面が高温加熱により表面荒れが発生するメカニズムは、炭化珪素基板（ＳｉＣ）の表面からＳｉが昇華して表面が凹凸になるためと考えられる。これは、スパッタで形成したカーボン膜の緻密性が原子間レベルでＳｉが抜けるレベルだとすると、保護膜としての機能はまだ十分でなく、表面荒れの抑制効果が得られない場合が生じるということになる。ここで、従来の活性化熱処理では、炭化珪素基板を活性化熱処理炉のグラファイトサセプタ内に設置する際に、カーボン膜の面を上側にして、すなわち、カーボン膜とグラファイトサセプタの載置面とが接しないようにして載置していた。このため、炭化珪素基板の表面に設けたカーボン膜の機能が不十分な場合が生じて、活性化熱処理後の炭化珪素基板の表面が荒れてしまうという問題があった。また、カーボン膜の厚さを厚くすると、上述したような不具合が生じてしまうという問題があった。
【００３０】
そこで、本願発明者は、活性化熱処理の際に、エピタキシャル基板１のカーボン膜７側の面を下側に向けて、このカーボン膜７と、グラファイトサセプタの試料台２２ａの載置面とが接するように載置することで、活性化熱処理後のエピタキシャル基板１の表面の荒れを抑制できることを見出した。すなわち、成膜したカーボン膜７をカーボン製の試料台２２ａの載置面と接するように配置することで、カーボン膜７の上面がさらに試料台２２ａに覆われて保護膜の機能が増強されるためと推定される。これにより、活性化熱処理の際に基板の表面からＳｉ原子の昇華を抑制し、活性化熱処理後のエピタキシャル基板１の表面の荒れを抑制することができると考える。
【００３１】
（活性化熱処理工程）
次に、図３（ｃ）に示すように、カーボン膜７を保護膜としてエピタキシャル基板１を活性化熱処理する。活性化熱処理は、活性化熱処理炉２０の反応管２１の内部（上記試料室を含む）を真空アニール方式によって行う。加熱温度は、１６００〜２０００℃の範囲が好ましく、１７００〜１９００℃の範囲がより好ましく、１７００〜１８５０℃の範囲がもっとも好ましい。加熱温度が１６００℃未満であると、注入した不純物の活性化が不十分となり好ましくない。また、２０００℃を超えると保護膜があってもエピタキシャル基板１の表面が炭化して表面が荒れる可能性があるため好ましくない。
【００３２】
また、加熱時間は、１〜５分で行うことが好ましく、１〜３分で行うことがより好ましく、１〜２分で行うことが特に好ましい。加熱時間が１分未満であると、不純物の活性化が不十分となるため好ましくない。また、加熱時間が５分を超えると、保護膜があってもエピタキシャル基板１の表面が炭化して表面が荒れる可能性があるため好ましくない。
このような活性化熱処理により、図３（ｃ）に示すように、不純物領域８を形成する。
【００３３】
（保護膜除去工程）
次に、図４（ｄ）に示すように、保護膜として用いたカーボン膜７を除去する。カーボン膜７の除去は、酸素雰囲気の熱酸化によりカーボン膜を灰化して除去する。具体的には、熱酸化炉内に基板を設置し、例えば、流量３．５Ｌ／ｍｉｎの酸素を供給して１１２５℃で９０分間加熱する条件を用いることによって、エピタキシャル層３及び不純物注入層６の上のカーボン膜７を除去することができる。なお、本実施形態では、アルミニウムの活性化率は約８０％であり、十分な活性化が行なわれる。このような保護膜除去工程により、図４（ｄ）に示すような高い活性化率の不純物領域８を有すると共に表面が平滑な炭化珪素半導体基板（ウェハー）１０を製造することができる。そして、このような表面を含む炭化珪素半導体基板１０に、例えばショットキーダイオードを形成することにより、炭化珪素半導体装置を製造することができる。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態の炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、エピタキシャル基板１の表面にカーボン膜７を形成し、活性化熱処理炉２０内に配置したサセプタ２２の試料台２２ａに、このカーボン膜７をグラファイト製のサセプタ２２と接するように下側に向けてエピタキシャル基板１を載置した後に、エピタキシャル基板１を活性化熱処理する構成となっている。このように、エピタキシャル基板１の表面に形成したカーボン膜７を保護膜とし、さらにカーボン膜７とサセプタ２２の試料台２２ａとが接した状態で活性化熱処理することにより、エピタキシャル基板１の表面からのＳｉ原子の気化を防いでエピタキシャル基板１の表面の荒れやバンチングを抑制することができる。したがって、高い不純物の活性化率を保ちながら平滑な炭化珪素の表面が得られる炭化珪素半導体１０を製造することができる。
【００３５】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、本実施形態においては、活性化熱処理工程を減圧方式の加熱炉を用いて行ったが、アルゴン（Ａｒ）等の不活性ガス雰囲気の加熱炉を用いても良い。また、加熱方式は、ランプ加熱や高周波方式を用いても良いし、電子線加熱方式を用いても良い。
【００３６】
また、本実施形態においては、熱酸化を利用してカーボン膜７を除去したが、酸素を用いたプラズマ処理やオゾン処理によっても、カーボン膜７を除去することができる。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明の効果を、実施例を用いて具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３８】
（実施例１）
先ず、ｎ型ＳｉＣ基板上にエピタキシャル層を成長させたエピタキシャル基板にＡｌイオンの注入を行う。Ａｌイオンの注入条件としては、６段注入法（加速電圧２４０ｋＶ，１５０ｋＶ，９５ｋＶ，５５ｋＶ，２７ｋＶ，１０ｋＶの合計６段）を用いた。なお、注入後のＡｌ濃度は、２×１０１９ｃｍ−３であった。Ａｌイオンの注入後、スパッタによってカーボン膜を成膜した。スパッタ条件としては、ＤＣバイアス１．２５ｋＷを用いた。なお、カーボン膜厚は、１００ｎｍであった。
【００３９】
次に、真空アニール炉を用いて活性化熱処理を行った。具体的には、カーボン膜が成膜された面を下向きに活性化熱処理炉内のグラファイトサセプタに設置し、５×１０−４〜５×１０−３Ｐａ以下に減圧して、温度１８３０℃、保持時間１分の条件で不純物の活性化熱処理を行った。最後に、酸素雰囲気の熱酸化（１１２５℃、９０分）により、カーボン膜を灰化して除去して実施例１の炭化珪素半導体装置を製造した。なお、実施例１の炭化珪素半導体装置のアルミニウムの活性化率は約８０％であった。
【００４０】
（比較例１）
活性化熱処理の際に、カーボン膜が成膜された面を上向きに活性化熱処理炉内のグラファイトサセプタに設置した他は実施例１と同様に反応を行なうことにより、比較例１の炭化珪素半導体装置を製造した。なお、比較例１の炭化珪素半導体装置のアルミニウムの活性化率は約８０％であった。
【００４１】
（表面状態の比較結果）
本発明の方法で活性化熱処理を行った実施例１の炭化珪素半導体装置のＳｉＣ層の表面状態と、活性化熱処理の際にカーボン膜が成膜された面を上向きに活性化熱処理炉内のグラファイトサセプタに設置（カーボン膜が成膜された面がグラファイトサセプタに接してない場合）した比較例１の炭化珪素半導体装置のＳｉＣ層の表面状態とを比較した。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）による実施例１の表面モルフォロジーの観察結果を示す図であり、図５（ａ）及び図５（ｂ）は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）による比較例１の表面モルフォロジーの観察結果を示す図である。なお、図４及び図５の走査面積は、２μｍ×２μｍである。また、高さのスケールは、図中に記載した。
【００４２】
実施例１と比較例１の表面粗さを比較すると、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す比較例１のＲｍｓが１．３００ｎｍであるのに対して、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す実施例１のＲｍｓは０．４９４であり、表面荒さが半分以下に抑えられていることがわかった。
【００４３】
（カーボン膜の厚さによる比較試験）
次に、カーボン膜の厚さによる表面粗さ（Ｒｍｓ）への影響を調査した。図６に示すように、カーボン膜面を上向きに設置して活性化熱処理を実施した場合（カーボン膜が成膜された面がグラファイトサセプタと接してない場合）は、カーボン膜の膜厚が厚いほうが表面粗さ（Ｒｍｓ）が抑えられることが確認された。しかしながら、本発明のカーボン膜面を下向きに設置して活性化熱処理を実施した場合（カーボン膜が成膜された面がグラファイトサセプタと接している場合）は、カーボン膜の膜厚が０．１μｍであっても、カーボン膜面を上向き設置してカーボン膜の膜厚を１．０μｍとした水準の結果よりも表面粗さが抑制されることが確認された。
【００４４】
また、カーボン膜の膜厚を厚くすると（例えば０．５μｍ以上）、高温アニール時において炭化珪素基板に歪や反りが発生することが懸念されるで、本発明の方法によって０．１μｍの薄さでも実施可能であることが確認された。
【００４５】
以上、本発明によれば、カーボン膜の面を下向きに設置（カーボン膜とグラファイトサセプタとが接するように設置）することにより、カーボン膜を厚くすることなく、炭化珪素層内の物質（例えばＳｉ，Ｃ，ドーパント）の昇華に起因する炭化珪素表面の荒れやバンチングを抑制することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１・・・エピタキシャル基板（炭化珪素基板）
２・・・ｎ＋型炭化珪素基板
３・・・ｎ型エピタキシャル層
４・・・マスク
５・・・アルミニウムイオン
６・・・不純物注入層
７ ・・・カーボン膜
８・・・不純物領域
１０・・・炭化珪素半導体基板
２０・・・活性化熱処理炉
２１・・・反応管
２２・・・サセプタ
２２Ａ・・・サセプタ本体
２２Ｂ・・・サセプタ蓋
２２ａ・・・試料台
２３・・・フィラメント（熱源）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図４】
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【図５】
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