(57)【要約】【課題】炭化珪素基板を用いた半導体装置の製造コストの低減を実現可能な炭化珪素基板、半導体装置および炭化珪素基板の製造方法を提供する。【解決手段】炭化珪素基板１は、炭化珪素からなるベース層１０と、単結晶炭化珪素からなり、ベース層１０上に配置され、ベース層１０よりも不可避不純物の濃度が低いＳｉＣ層２０と、炭化珪素からなり、ベース層１０の、ＳｉＣ層２０とは反対側の主面１０Ｄ上に形成され、ベース層１０よりも不可避不純物の濃度が低い被覆層９０とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化珪素からなるベース層と、
単結晶炭化珪素からなり、前記ベース層上に配置され、前記ベース層よりも不可避不純物の濃度が低いＳｉＣ層と、
炭化珪素からなり、前記ベース層の、前記ＳｉＣ層とは反対側の主面上に形成され、前記ベース層よりも不可避不純物の濃度が低い被覆層とを備えた、炭化珪素基板。
【請求項２】
前記ベース層と前記被覆層とは導電型が同じである、請求項１に記載の炭化珪素基板。
【請求項３】
前記被覆層の導電型決定不純物の濃度は１×１０１８ｃｍ−３よりも高い、請求項１または２に記載の炭化珪素基板。
【請求項４】
前記ベース層の厚みは前記被覆層の厚みよりも大きい、請求項１〜３のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
【請求項５】
前記ベース層の導電型決定不純物の濃度は２×１０１９ｃｍ−３よりも大きく、
前記ＳｉＣ層の導電型決定不純物の濃度は５×１０１８ｃｍ−３よりも大きく２×１０１９ｃｍ−３よりも小さい、請求項１〜４のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
【請求項６】
前記ＳｉＣ層上に形成され、単結晶炭化珪素からなるエピタキシャル成長層をさらに備え、
前記エピタキシャル成長層における積層欠陥密度は、前記ベース層における積層欠陥密度よりも小さくなっている、請求項５に記載の炭化珪素基板。
【請求項７】
前記ベース層に含まれる導電型決定不純物と、前記ＳｉＣ層に含まれる導電型決定不純物とは異なっている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
【請求項８】
前記ベース層に含まれる導電型決定不純物は窒素またはリンであり、
前記ＳｉＣ層に含まれる導電型決定不純物は窒素またはリンである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
【請求項９】
前記ＳｉＣ層は、平面的に見て複数並べて配置されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
【請求項１０】
前記ベース層は単結晶炭化珪素からなり、
前記ＳｉＣ層のＸ線ロッキングカーブの半値幅は、前記ベース層のＸ線ロッキングカーブの半値幅よりも小さくなっている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
【請求項１１】
前記ベース層は単結晶炭化珪素からなり、
前記ＳｉＣ層のマイクロパイプ密度は、前記ベース層のマイクロパイプ密度よりも低い、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
【請求項１２】
前記ベース層は単結晶炭化珪素からなり、
前記ＳｉＣ層の転位密度は、前記ベース層の転位密度よりも低い、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
【請求項１３】
前記ベース層は、前記ＳｉＣ層に対向する側の主面を含むように単結晶炭化珪素からなる単結晶層を含んでいる、請求項１〜９のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
【請求項１４】
前記ＳｉＣ層のＸ線ロッキングカーブの半値幅は、前記単結晶層のＸ線ロッキングカーブの半値幅よりも小さくなっている、請求項１３に記載の炭化珪素基板。
【請求項１５】
前記ＳｉＣ層のマイクロパイプ密度は、前記単結晶層のマイクロパイプ密度よりも低い、請求項１３または１４に記載の炭化珪素基板。
【請求項１６】
前記ＳｉＣ層の転位密度は、前記単結晶層の転位密度よりも低い、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
【請求項１７】
前記ＳｉＣ層の、前記ベース層とは反対側の主面は、｛０００１｝面に対するオフ角が５０°以上６５°以下となっている、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
【請求項１８】
前記ＳｉＣ層における前記ベース層とは反対側の主面のオフ方位と＜１−１００＞方向とのなす角は５°以下となっている、請求項１７に記載の炭化珪素基板。
【請求項１９】
前記ＳｉＣ層における前記ベース層とは反対側の主面の、＜１−１００＞方向における｛０３−３８｝面に対するオフ角は−３°以上５°以下である、請求項１８に記載の炭化珪素基板。
【請求項２０】
前記ＳｉＣ層における前記ベース層とは反対側の主面のオフ方位と＜１１−２０＞方向とのなす角は５°以下となっている、請求項１７に記載の炭化珪素基板。
【請求項２１】
炭化珪素基板と、
前記炭化珪素基板上にエピタキシャル成長により形成された半導体層と、
前記半導体層上に形成された電極とを備え、
前記炭化珪素基板は、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の炭化珪素基板である、半導体装置。
【請求項２２】
単結晶炭化珪素からなるＳｉＣ基板を準備する工程と、
前記ＳｉＣ基板の一方の主面に面するように炭化珪素源を配置する工程と、
前記炭化珪素源を加熱することにより、前記ＳｉＣ基板の一方の主面に接触するように炭化珪素からなり、前記ＳｉＣ基板よりも不可避不純物の濃度が高いベース層を形成する工程と、
前記ベース層の前記ＳｉＣ基板とは反対側の主面上に、炭化珪素からなり、前記ベース層よりも不可避不純物の濃度が低い被覆層を形成する工程とを備えた、炭化珪素基板の製造方法。
【請求項２３】
前記被覆層はＣＶＤエピタキシャル成長により形成される、請求項２２に記載の炭化珪素基板の製造方法。
【請求項２４】
前記被覆層を形成する工程よりも前に、前記ベース層の前記ＳｉＣ基板とは反対側の主面を研磨する工程をさらに備えた、請求項２２または２３に記載の炭化珪素基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は炭化珪素基板、半導体装置、炭化珪素基板の製造方法に関し、より特定的には、炭化珪素基板を用いた半導体装置の製造コストの低減を実現可能な炭化珪素基板、半導体装置、炭化珪素基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の高耐圧化、低損失化、高温環境下での使用などを可能とするため、半導体装置を構成する材料として炭化珪素（ＳｉＣ）の採用が進められつつある。炭化珪素は、従来から半導体装置を構成する材料として広く使用されている珪素に比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体である。そのため、半導体装置を構成する材料として炭化珪素を採用することにより、半導体装置の高耐圧化、オン抵抗の低減などを達成することができる。また、炭化珪素を材料として採用した半導体装置は、珪素を材料として採用した半導体装置に比べて、高温環境下で使用された場合の特性の低下が小さいという利点も有している。
【０００３】
このような状況の下、半導体装置の製造に用いられる炭化珪素結晶および炭化珪素基板の製造方法については、種々の検討がなされ、様々なアイデアが提案されている（たとえば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｍ．Ｎａｋａｂａｙａｓｈｉ，  ｅｔ  ａｌ．、“Ｇｒｏｗｔｈ  ｏｆ  Ｃｒａｃｋ‐ｆｒｅｅ  １００ｍｍ−ｄｉａｍｅｔｅｒ  ４Ｈ‐ＳｉＣ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ  ｗｉｔｈ  Ｌｏｗ  Ｍｉｃｒｏｐｉｐｅ  Ｄｅｎｓｉｔｉｅｓ、Ｍａｔｅｒ．  Ｓｃｉ．  Ｆｏｒｕｍ，ｖｏｌｓ．６００‐６０３、２００９年、ｐ．３−６.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、炭化珪素は常圧で液相を持たない。また、結晶成長温度が２０００℃以上と非常に高く、成長条件の制御や、その安定化が困難である。そのため、炭化珪素単結晶は、高品質を維持しつつ大口径化することが困難であり、大口径の高品質な炭化珪素基板を得ることは容易ではない。そして、大口径の炭化珪素基板の作製が困難であることに起因して、炭化珪素基板の製造コストが上昇するだけでなく、当該炭化珪素基板を用いて半導体装置を製造するに際しては、１バッチあたりの生産個数が少なくなり、半導体装置の製造コストが高くなるという問題があった。また、製造コストの高い炭化珪素単結晶を基板として有効に利用することにより、半導体装置の製造コストを低減できるものと考えられる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、炭化珪素基板を用いた半導体装置の製造コストの低減を実現可能な炭化珪素基板、半導体装置および炭化珪素基板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に従った炭化珪素基板は、炭化珪素からなるベース層と、単結晶炭化珪素からなり、ベース層上に配置され、ベース層よりも不可避不純物の濃度が低いＳｉＣ層と、炭化珪素からなり、ベース層の、ＳｉＣ層とは反対側の主面上に形成され、ベース層よりも不可避不純物の濃度が低い被覆層とを備えている。なお、本願において不可避不純物とは、意図的に導入された不純物ではなく、採用された原料や製造方法に起因して必然的に導入される不純物をいう。
【０００８】
上述のように、高品質な炭化珪素単結晶は、大口径化が困難である。一方、炭化珪素基板を用いた半導体装置の製造プロセスにおいて効率よく製造を行なうためには、所定の形状および大きさに統一された基板が必要である。そのため、高品質な炭化珪素単結晶（たとえば不可避不純物の濃度および欠陥密度が小さい炭化珪素単結晶）が得られた場合でも、切断等によって所定の形状等に加工できない領域は、有効に利用されない可能性がある。
【０００９】
これに対し、本発明の炭化珪素基板においては、炭化珪素からなるベース層上に、ベース層よりも不可避不純物の濃度が低い単結晶炭化珪素からなるＳｉＣ層が配置されている。そのため、たとえば不可避不純物の濃度および欠陥密度が大きく、低品質な炭化珪素結晶からなるベース層を上記所定の形状および大きさに形成する一方、当該ベース層上に高品質であるものの所望の形状等が実現されていない炭化珪素単結晶をＳｉＣ層として配置することができる。このような炭化珪素基板は、全体として所定の形状および大きさに統一されているため半導体装置の製造を効率化できる。また、このような炭化珪素基板の高品質なＳｉＣ層を使用して半導体装置を製造することが可能であるため、炭化珪素単結晶を有効に利用することができる。その結果、本発明の炭化珪素基板によれば、炭化珪素基板を用いた半導体装置の製造コストの低減を実現可能な炭化珪素基板を提供することができる。
【００１０】
ここで、上記ＳｉＣ層は、ベース層とは別の単結晶炭化珪素からなっていてもよい。ＳｉＣ層がベース層とは別の単結晶炭化珪素からなる状態とは、ベース層が多結晶、非晶質、焼結体など単結晶以外の炭化珪素からなる場合を含むとともに、ベース層が単結晶炭化珪素からなる場合であってＳｉＣ層とは別の結晶からなっている場合を含む。ベース層とＳｉＣ層とが別の結晶からなっている状態とは、ベース層とＳｉＣ層との間に境界が存在し、たとえば当該境界の一方側と他方側とで欠陥密度が異なっている状態を意味する。このとき、欠陥密度が当該境界において不連続となっていてもよい。
【００１１】
さらに、ベース層の原料の純度を低くすることにより、ベース層、ひいては炭化珪素基板の製造コストを低減することができる。しかし、この場合、ベース層の不可避不純物の濃度は高くなる。そして、ベース層に導入された不可避不純物は、炭化珪素基板を用いて製造される半導体装置に混入し、特性低下などの不具合が発生するおそれがある。具体的には、たとえば炭化珪素基板を用いたＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の製造において、ゲート酸化膜の作製時に当該酸化膜中に不可避不純物が混入するおそれがある。
【００１２】
これに対し、本発明の炭化珪素基板においては、炭化珪素からなり、ベース層の、ＳｉＣ層とは反対側の主面上に、ベース層よりも不可避不純物の濃度が低い被覆層が形成されている。そのため、不可避不純物の濃度が高いベース層が採用された場合でも、当該ベース層の主面が被覆層により被覆される。その結果、上記ベース層の主面からの不可避不純物の離脱に起因した半導体装置への不可避不純物の混入が抑制され、上記不具合の発生が抑えられる。
【００１３】
上記炭化珪素基板においては、上記ベース層と被覆層とは導電型が同じであってもよい。また、上記炭化珪素基板においては、上記被覆層の導電型決定不純物の濃度は１×１０１８ｃｍ−３よりも高くてもよい。また、上記炭化珪素基板においては、上記ベース層の厚みは被覆層の厚みよりも大きくてもよい。
【００１４】
このようにすることにより、基板の厚み方向に電流が流れる縦型半導体装置の製造に適した炭化珪素基板を提供することができる。なお、本願において「導電型決定不純物」とは、炭化珪素の導電型を制御するために炭化珪素に意図的に導入される不純物をいう。
【００１５】
上記炭化珪素基板においては、ベース層の導電型決定不純物の濃度は２×１０１９ｃｍ−３よりも大きく、ＳｉＣ層の導電型決定不純物の濃度は５×１０１８ｃｍ−３よりも大きく２×１０１９ｃｍ−３よりも小さいものとすることができる。
【００１６】
本発明者は、炭化珪素基板において、熱処理による積層欠陥の発生を抑制しつつ、厚み方向の抵抗率を低減する方策について詳細な検討を行なった。その結果、導電型決定不純物の濃度が２×１０１９ｃｍ−３未満であれば熱処理による積層欠陥の発生を抑制可能である一方、２×１０１９ｃｍ−３を超えると積層欠陥の抑制が困難であることを見出した。したがって、炭化珪素基板に導電型決定不純物の濃度が２×１０１９ｃｍ−３よりも大きく、抵抗率の小さい層（ベース層）を設けるとともに、導電型決定不純物の濃度が２×１０１９ｃｍ−３よりも小さい層（ＳｉＣ層）をベース層上に配置することにより、その後にデバイスプロセスにおける熱処理が実施された場合でも、少なくともＳｉＣ層においては積層欠陥の発生を抑制することができる。そして、当該ＳｉＣ層上に炭化珪素からなる半導体層をエピタキシャル成長により形成して半導体装置を作製することにより、ベース層の存在による炭化珪素基板の抵抗率の低減を達成しつつ、ベース層に発生し得る積層欠陥の影響が半導体装置の特性に及ぶことを抑制することができる。一方、ＳｉＣ層の導電型決定不純物の濃度が５×１０１８ｃｍ−３以下の場合、当該ＳｉＣ層の抵抗率が大きくなりすぎるという問題が生じ得る。
【００１７】
このように、上記構成によれば、熱処理による積層欠陥の発生を抑制しつつ、厚み方向の抵抗率を低減することが可能な炭化珪素基板を提供することができる。
【００１８】
上記炭化珪素基板においては、ＳｉＣ層上に形成され、単結晶炭化珪素からなるエピタキシャル成長層をさらに備えており、当該エピタキシャル成長層における積層欠陥密度は、ベース層における積層欠陥密度よりも小さくなっていてもよい。
【００１９】
ＳｉＣ層上にエピタキシャル成長層を形成するに際しては、たとえば炭化珪素基板のサーマルクリーニングやエピタキシャル成長における基板の加熱が必要となる。そして、この加熱によりベース層に積層欠陥が発生した場合でも、ベース層の導電型決定不純物の濃度を２×１０１９ｃｍ−３よりも大きく、ＳｉＣ層の導電型決定不純物の濃度を５×１０１８ｃｍ−３よりも大きく２×１０１９ｃｍ−３よりも小さいものとすることにより、上述のように少なくともＳｉＣ層においては積層欠陥の発生を抑制することができる。そのため、ＳｉＣ層上に形成されるエピタキシャル成長層においても積層欠陥の発生が抑制される。その結果、この炭化珪素基板は、抵抗率が低減されつつ、エピタキシャル成長層における積層欠陥の発生が抑えられることによって耐圧の低下、リーク電流の増大が抑制された半導体装置を作製可能な炭化珪素基板となっている。なお、このエピタキシャル成長層は、たとえば半導体装置のバッファ層、耐圧保持層（ドリフト層）として用いることができる。
【００２０】
上記炭化珪素基板においては、ベース層に含まれる導電型決定不純物と、ＳｉＣ層に含まれる導電型決定不純物とは異なっていてもよい。これにより、使用目的に応じた適切な導電型決定不純物を含む炭化珪素基板を提供することができる。
【００２１】
上記炭化珪素基板においては、ベース層に含まれる導電型決定不純物は窒素またはリンであり、ＳｉＣ層に含まれる導電型決定不純物は窒素またはリンとすることができる。窒素およびリンは、炭化珪素に多数キャリアとしての電子を供給する導電型決定不純物として、好適である。
【００２２】
上記炭化珪素基板においては、上記ＳｉＣ層は、平面的に見て複数並べて配置されていてもよい。別の観点から説明すると、ＳｉＣ層は、ベース層の主面に沿って複数並べて配置されていてもよい。
【００２３】
上述のように、単結晶炭化珪素からなる基板は、高品質を維持しつつ大口径化することが困難である。これに対し、大口径のベース層上に高品質な炭化珪素単結晶から採取したＳｉＣ層を平面的に複数並べて配置することにより、高品質なＳｉＣ層を有する大口径基板として取り扱うことが可能な炭化珪素基板を得ることができる。そして、この炭化珪素基板を用いることにより、半導体装置の製造プロセスを効率化することができる。なお、半導体装置の製造プロセスを効率化するためには、上記複数のＳｉＣ層のうち互いに隣り合うＳｉＣ層は、互いに接触して配置されていることが好ましい。より具体的には、たとえば上記複数のＳｉＣ層は、平面的に見てマトリックス状に敷き詰められていることが好ましい。また、隣り合うＳｉＣ層の端面は、当該ＳｉＣ層の主面に対し実質的に垂直であることが好ましい。これにより、炭化珪素基板を容易に製造することができる。ここで、たとえば上記端面と主面とのなす角が８５°以上９５°以下であれば、上記端面と主面とは実質的に垂直であると判断することができる。
【００２４】
上記炭化珪素基板においては、ベース層は単結晶炭化珪素からなり、ＳｉＣ層のＸ線ロッキングカーブの半値幅は、ベース層のＸ線ロッキングカーブの半値幅よりも小さくなっていてもよい。
【００２５】
このようにすることにより、上記本発明の炭化珪素基板においては、半導体装置の製造に適した形状および大きさに加工されたベース層上に、当該ベース層よりもＸ線ロッキングカーブの半値幅が小さい、すなわち結晶性が高いものの所望の形状等が実現されていないＳｉＣ層を配置することができる。このような炭化珪素基板は、全体として所定の形状および大きさに統一されているため半導体装置の製造を効率化できる。また、このような炭化珪素基板の高品質なＳｉＣ層を使用して半導体装置を製造することが可能であるため、高品質な単結晶炭化珪素を有効に利用することができる。その結果、炭化珪素基板を用いた半導体装置の製造コストの低減を実現することができる。
【００２６】
上記炭化珪素基板においては、ベース層は単結晶炭化珪素からなり、ＳｉＣ層のマイクロパイプ密度は、ベース層のマイクロパイプ密度よりも低くなっていてもよい。
【００２７】
また、上記炭化珪素基板においては、ベース層は単結晶炭化珪素からなり、ＳｉＣ層の転位密度は、ベース層の転位密度よりも低くなっていてもよい。
【００２８】
また、上記炭化珪素基板においては、ベース層は単結晶炭化珪素からなり、ＳｉＣ層の貫通らせん転位密度は、ベース層の貫通らせん転位密度よりも小さくなっていてもよい。
【００２９】
また、上記炭化珪素基板においては、ベース層は単結晶炭化珪素からなり、ＳｉＣ層の貫通刃状転位密度は、ベース層の貫通刃状転位密度よりも小さくなっていてもよい。
【００３０】
また、上記炭化珪素基板においては、ベース層は単結晶炭化珪素からなり、ＳｉＣ層の基底面転位密度は、ベース層の基底面転位密度よりも小さくなっていてもよい。
【００３１】
また、上記炭化珪素基板においては、ベース層は単結晶炭化珪素からなり、ＳｉＣ層の混合転位密度は、ベース層の混合転位密度よりも小さくなっていてもよい。
【００３２】
また、上記炭化珪素基板においては、ベース層は単結晶炭化珪素からなり、ＳｉＣ層の積層欠陥密度は、ベース層の積層欠陥密度よりも小さくなっていてもよい。
【００３３】
また、上記炭化珪素基板においては、ベース層は単結晶炭化珪素からなり、ＳｉＣ層の点欠陥密度は、ベース層の点欠陥密度よりも小さくなっていてもよい。
【００３４】
これにより、半導体装置の製造に適した所定の形状および大きさに加工され、比較的低品質であるものの低コストが実現されたベース層上に、当該ベース層よりもマイクロパイプ密度や転位密度など（貫通らせん転位密度、貫通刃状転位密度、基底面転位密度、混合転位密度、積層欠陥密度、点欠陥密度など）が小さい、すなわち高品質であるものの所定の形状および大きさが実現されていないＳｉＣ層を配置することができる。このような炭化珪素基板は、全体として半導体装置の製造に適した所定の形状および大きさに統一されているため半導体装置の製造を効率化できる。また、このような炭化珪素基板の高品質なＳｉＣ層を使用して半導体装置を製造することが可能であるため、高品質な単結晶炭化珪素を有効に利用することができる。その結果、炭化珪素基板を用いた半導体装置の製造コストの低減を実現することができる。
【００３５】
上記炭化珪素基板においては、ベース層は、ＳｉＣ層に対向する側の主面を含むように単結晶炭化珪素からなる単結晶層を含んでいてもよい。このようにすることにより、炭化珪素基板を用いて半導体装置を製造するに際し、製造プロセスの初期においては厚みの大きい取り扱い容易な状態を維持し、製造プロセスの途中で単結晶層以外のベース層の領域を除去してベース層のうち単結晶層のみを半導体装置の内部に残存させることができる。これにより、製造プロセスにおける炭化珪素基板の取り扱いを容易にしつつ高品質な半導体装置を製造することができる。
【００３６】
上記炭化珪素基板においては、ＳｉＣ層のＸ線ロッキングカーブの半値幅は、単結晶層のＸ線ロッキングカーブの半値幅よりも小さくなっていてもよい。このように、ベース層の単結晶層に比べてＸ線ロッキングカーブの半値幅が小さい、すなわち結晶性の高いＳｉＣ層を配置することにより、高品質な半導体装置を製造可能な炭化珪素基板を得ることができる。
【００３７】
上記炭化珪素基板においては、ＳｉＣ層のマイクロパイプ密度は、単結晶層のマイクロパイプ密度よりも低くなっていてもよい。
【００３８】
また、上記炭化珪素基板においては、ＳｉＣ層の転位密度は、単結晶層の転位密度よりも低くなっていてもよい。
【００３９】
また、上記炭化珪素基板においては、ＳｉＣ層の貫通らせん転位密度は、単結晶層の貫通らせん転位密度よりも小さくなっていてもよい。
【００４０】
また、上記炭化珪素基板においては、ＳｉＣ層の貫通刃状転位密度は、単結晶層の貫通刃状転位密度よりも小さくなっていてもよい。
【００４１】
また、上記炭化珪素基板においては、ＳｉＣ層の基底面転位密度は、単結晶層の基底面転位密度よりも小さくなっていてもよい。
【００４２】
また、上記炭化珪素基板においては、ＳｉＣ層の混合転位密度は、単結晶層の混合転位密度よりも小さくなっていてもよい。
【００４３】
また、上記炭化珪素基板においては、ＳｉＣ層の積層欠陥密度は、単結晶層の積層欠陥密度よりも小さくなっていてもよい。
【００４４】
また、上記炭化珪素基板においては、ＳｉＣ層の点欠陥密度は、単結晶層の点欠陥密度よりも小さくなっていてもよい。
【００４５】
このように、マイクロパイプ密度、転位密度（貫通らせん転位密度、貫通刃状転位密度、基底面転位密度、混合転位密度、積層欠陥密度、点欠陥密度など）などの欠陥密度をベース層の単結晶層に比べて低減したＳｉＣ層を配置することにより、高品質な半導体装置を製造可能な炭化珪素基板を得ることができる。
【００４６】
上記炭化珪素基板においては、ＳｉＣ層の、ベース層とは反対側の主面は、｛０００１｝面に対するオフ角が５０°以上６５°以下となっていてもよい。
【００４７】
六方晶の単結晶炭化珪素は、＜０００１＞方向に成長させることにより、高品質な単結晶を効率よく作製することができる。そして、＜０００１＞方向に成長させた炭化珪素単結晶からは、｛０００１｝面を主面とする炭化珪素基板を効率よく採取することができる。一方、面方位｛０００１｝に対するオフ角が５０°以上６５°以下である主面を有する炭化珪素基板を用いることにより、高性能な半導体装置を製造できる場合がある。
【００４８】
具体的には、たとえばＭＯＳＦＥＴの作製に用いられる炭化珪素基板は、面方位｛０００１｝に対するオフ角が８°程度以下である主面を有していることが一般的である。そして、当該主面上にエピタキシャル成長により半導体層が形成されるとともに、当該半導体層上に酸化膜、電極などが形成され、ＭＯＳＦＥＴが得られる。このＭＯＳＦＥＴにおいては、半導体層と酸化膜との界面を含む領域にチャネル領域が形成される。しかし、このような構造を有するＭＯＳＦＥＴにおいては、基板の主面の面方位｛０００１｝に対するオフ角が８°程度以下であることに起因して、チャネル領域が形成される半導体層と酸化膜との界面付近において多くの界面準位が形成され、キャリアの走行の妨げとなって、チャネル移動度が低下する。
【００４９】
これに対し、炭化珪素基板において、ＳｉＣ層におけるベース層とは反対側の主面の、｛０００１｝面に対するオフ角を５０°以上６５°以下とすることにより、上記界面準位の形成が低減され、オン抵抗が低減されたＭＯＳＦＥＴを作製することができる。
【００５０】
上記炭化珪素基板においては、上記ＳｉＣ層におけるベース層とは反対側の主面のオフ方位と＜１−１００＞方向とのなす角は５°以下となっていてもよい。
【００５１】
＜１−１００＞方向は、炭化珪素基板における代表的なオフ方位である。そして、基板の製造工程におけるスライス加工のばらつき等に起因したオフ方位のばらつきを５°以下とすることにより、炭化珪素基板上への半導体層のエピタキシャル成長などを容易にすることができる。
【００５２】
上記炭化珪素基板においては、上記ＳｉＣ層におけるベース層とは反対側の主面の、＜１−１００＞方向における｛０３−３８｝面に対するオフ角は−３°以上５°以下であってもよい。これにより、炭化珪素基板を用いてＭＯＳＦＥＴを作製した場合におけるチャネル移動度を、より一層向上させることができる。ここで、面方位{０３−３８}に対するオフ角を−３°以上＋５°以下としたのは、チャネル移動度と当該オフ角との関係を調査した結果、この範囲内で特に高いチャネル移動度が得られたことに基づいている。
【００５３】
また、「＜１−１００＞方向における{０３−３８}面に対するオフ角」とは、＜１−１００＞方向および＜０００１＞方向の張る平面への上記主面の法線の正射影と、{０３−３８}面の法線とのなす角度であり、その符号は、上記正射影が＜１−１００＞方向に対して平行に近づく場合が正であり、上記正射影が＜０００１＞方向に対して平行に近づく場合が負である。
【００５４】
なお、上記主面の面方位は、実質的に{０３−３８}であることがより好ましく、上記主面の面方位は{０３−３８}であることがさらに好ましい。ここで、主面の面方位が実質的に{０３−３８}であるとは、基板の加工精度などを考慮して実質的に面方位が{０３−３８}とみなせるオフ角の範囲に基板の主面の面方位が含まれていることを意味し、この場合のオフ角の範囲としてはたとえば{０３−３８}に対してオフ角が±２°の範囲である。これにより、上述したチャネル移動度をより一層向上させることができる。
【００５５】
上記炭化珪素基板においては、上記ＳｉＣ層におけるベース層とは反対側の主面のオフ方位と＜１１−２０＞方向とのなす角は５°以下となっていてもよい。
【００５６】
＜１１−２０＞は、上記＜１−１００＞方向と同様に、炭化珪素基板における代表的なオフ方位である。そして、基板の製造工程におけるスライス加工のばらつき等に起因したオフ方位のばらつきを±５°とすることにより、ＳｉＣ層上への半導体層のエピタキシャル成長などを容易にすることができる。
【００５７】
本発明に従った半導体装置は、炭化珪素基板と、炭化珪素基板上にエピタキシャル成長により形成された半導体層と、半導体層上に形成された電極とを備えている。そして、当該炭化珪素基板は、上記本発明の炭化珪素基板である。
【００５８】
本発明の半導体装置によれば、上記本発明の炭化珪素基板を備えていることにより、炭化珪素基板を用いた半導体装置の製造コストの低減を実現可能な半導体装置を提供することができる。
【００５９】
本発明に従った炭化珪素基板の製造方法は、単結晶炭化珪素からなるＳｉＣ基板を準備する工程と、ＳｉＣ基板の一方の主面に面するように炭化珪素源を配置する工程と、炭化珪素源を加熱することにより、ＳｉＣ基板の一方の主面に接触するように炭化珪素からなり、ＳｉＣ基板よりも不可避不純物の濃度が高いベース層を形成する工程と、ベース層のＳｉＣ基板とは反対側の主面上に、炭化珪素からなり、ベース層よりも不可避不純物の濃度が低い被覆層を形成する工程とを備えている。本発明の炭化珪素基板の製造方法によれば、上記本発明の炭化珪素基板を容易に製造することができる。
【００６０】
上記炭化珪素基板の製造方法においては、上記被覆層はＣＶＤエピタキシャル成長により形成されてもよい。ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）エピタキシャル成長は、ベース層との密着性に優れた被覆層を形成する方法として好適である。
【００６１】
上記炭化珪素基板の製造方法においては、被覆層を形成する工程よりも前に、ベース層のＳｉＣ基板とは反対側の主面を研磨する工程をさらに備えていてもよい。このようにすることにより、後工程における被覆層の形成が容易となる。
【発明の効果】
【００６２】
以上の説明から明らかなように、本発明の炭化珪素基板、半導体装置、炭化珪素基板の製造方法によれば、炭化珪素基板を用いた半導体装置の製造コストの低減を実現可能な炭化珪素基板、半導体装置および炭化珪素基板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】炭化珪素基板の構造を示す概略断面図である。
【図２】エピタキシャル成長層が形成された炭化珪素基板の構造を示す概略断面図である。
【図３】炭化珪素基板の製造方法の概略を示すフローチャートである。
【図４】炭化珪素基板の他の製造方法の概略を示すフローチャートである。
【図５】炭化珪素基板の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図６】炭化珪素基板の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図７】炭化珪素基板の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図８】炭化珪素基板の他の構造を示す概略断面図である。
【図９】炭化珪素基板のさらに他の構造を示す概略断面図である。
【図１０】図９の炭化珪素基板の製造方法の概略を示すフローチャートである。
【図１１】炭化珪素基板のさらに他の構造を示す概略断面図である。
【図１２】図１１の炭化珪素基板の製造方法の概略を示すフローチャートである。
【図１３】炭化珪素基板のさらに他の構造を示す概略断面図である。
【図１４】図１３の炭化珪素基板の製造方法の概略を示すフローチャートである。
【図１５】図１３の炭化珪素基板の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図１６】縦型ＭＯＳＦＥＴの構造を示す概略断面図である。
【図１７】縦型ＭＯＳＦＥＴの製造方法の概略を示すフローチャートである。
【図１８】縦型ＭＯＳＦＥＴの製造方法を説明するための概略断面図である。
【図１９】縦型ＭＯＳＦＥＴの製造方法を説明するための概略断面図である。
【図２０】縦型ＭＯＳＦＥＴの製造方法を説明するための概略断面図である。
【図２１】縦型ＭＯＳＦＥＴの製造方法を説明するための概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
【００６５】
（実施の形態１）
まず、本発明の一実施の形態である実施の形態１について説明する。図１を参照して、本実施の形態における炭化珪素基板１は、炭化珪素からなるベース層１０と、単結晶炭化珪素からなり、ベース層１０の主面１０Ａ上に配置され、ベース層１０よりも不可避不純物の濃度が低いＳｉＣ層２０と、炭化珪素からなり、ベース層１０の、ＳｉＣ層２０とは反対側の主面１０Ｄ上に形成され、ベース層１０よりも不可避不純物の濃度が低い被覆層９０とを備えている。
【００６６】
本実施の形態における炭化珪素基板１においては、炭化珪素からなるベース層１０の主面１０Ａ上に、ベース層１０よりも不可避不純物の濃度が低い単結晶炭化珪素からなるＳｉＣ層２０が配置されている。そのため、たとえば不可避不純物の濃度および欠陥密度が大きく、低品質な炭化珪素結晶からなるベース層１０を半導体装置の製造に適した形状および大きさに形成する一方、ベース層１０上に高品質であるものの所望の形状等が実現されていない炭化珪素単結晶をＳｉＣ層２０として配置することができる。その結果、本実施の形態の炭化珪素基板１は、炭化珪素基板を用いた半導体装置の製造コストの低減を実現可能な炭化珪素基板となっている。なお、ＳｉＣ層２０は、ベース層１０とは別の単結晶炭化珪素からなっていてもよい。
【００６７】
さらに、本実施の形態の炭化珪素基板１においては、炭化珪素からなり、ベース層１０の、ＳｉＣ層２０とは反対側の主面１０Ｄ上に、ベース層１０よりも不可避不純物の濃度が低い被覆層９０が形成されている。そのため、不可避不純物の濃度が高いベース層１０が採用された場合でも、当該ベース層１０の主面が被覆層９０およびＳｉＣ層２０により被覆されている。その結果、炭化珪素基板１を用いて半導体装置を製造するに際し、上記ベース層１０の主面１０Ａ，１０Ｄからの不可避不純物の離脱に起因した半導体装置への不可避不純物の混入が抑制される。
【００６８】
ここで、ベース層１０と被覆層９０とは導電型が同じであってもよい。また、被覆層９０の導電型決定不純物の濃度は１×１０１８ｃｍ−３よりも高くてもよい。また、ベース層１０の厚みは被覆層９０の厚みよりも大きくてもよい。このような構造のうち少なくとも１つを採用することにより、炭化珪素基板１を基板の厚み方向に電流が流れる縦型半導体装置の製造に適したものとすることができる。
【００６９】
また、ベース層１０の導電型決定不純物の濃度は２×１０１９ｃｍ−３よりも大きく、ＳｉＣ層２０の導電型決定不純物の濃度は５×１０１８ｃｍ−３よりも大きく２×１０１９ｃｍ−３よりも小さいものとすることができる。これにより、炭化珪素基板１を、熱処理による積層欠陥の発生を抑制しつつ、厚み方向の抵抗率を低減することが可能なものとすることができる。この場合、図２に示すように、ＳｉＣ層２０においてベース層１０とは反対側の主面２０Ａ上に単結晶炭化珪素からなるエピタキシャル成長層３０を形成しても、ベース層１０に発生し得る積層欠陥はエピタキシャル成長層３０には伝播しない。そのため、エピタキシャル成長層３０における積層欠陥密度を、ベース層１０における積層欠陥密度より小さくすることができる。
【００７０】
さらに、炭化珪素基板１においては、ベース層１０に含まれる導電型決定不純物と、ＳｉＣ層２０に含まれる導電型決定不純物とは異なっていてもよい。これにより、使用目的に応じた適切な導電型決定不純物を含む炭化珪素基板を得ることができる。また、ベース層１０に含まれる導電型決定不純物は窒素またはリンとすることができ、ＳｉＣ層２０に含まれる導電型決定不純物も窒素またはリンとすることができる。
【００７１】
さらに、炭化珪素基板１においては、ベース層１０は単結晶炭化珪素からなっており、かつＳｉＣ層２０のＸ線ロッキングカーブの半値幅は、ベース層１０のＸ線ロッキングカーブの半値幅よりも小さくなっていてもよい。
【００７２】
これにより、所定の形状および大きさに統一されているものの、比較的結晶性の低い単結晶炭化珪素を炭化珪素基板１のベース層１０として利用するとともに、ＳｉＣ層２０として、結晶性が高いものの所望の形状等が実現されていない単結晶炭化珪素を有効に利用することができる。その結果、このような炭化珪素基板１を用いて半導体装置を作製することにより、当該半導体装置の製造コストを低減することができる。
【００７３】
また、炭化珪素基板１においては、ベース層１０は単結晶炭化珪素からなっており、かつＳｉＣ層２０のマイクロパイプ密度は、ベース層１０のマイクロパイプ密度よりも低くなっていてもよい。また、炭化珪素基板１においては、ベース層１０は単結晶炭化珪素からなり、かつＳｉＣ層２０の転位密度は、ベース層１０の転位密度よりも低くなっていてもよい。また、炭化珪素基板１においては、ベース層１０は単結晶炭化珪素からなり、かつＳｉＣ層２０の貫通らせん転位密度は、ベース層１０の貫通らせん転位密度よりも小さくなっていてもよい。また、炭化珪素基板１においては、ベース層１０は単結晶炭化珪素からなり、かつＳｉＣ層２０の貫通刃状転位密度は、ベース層１０の貫通刃状転位密度よりも小さくなっていてもよい。また、炭化珪素基板１においては、ベース層１０は単結晶炭化珪素からなり、かつＳｉＣ層２０の基底面転位密度は、ベース層１０の基底面転位密度よりも小さくなっていてもよい。また、炭化珪素基板１においては、ベース層１０は単結晶炭化珪素からなり、かつＳｉＣ層２０の混合転位密度は、ベース層１０の混合転位密度よりも小さくなっていてもよい。また、炭化珪素基板１においては、ベース層１０は単結晶炭化珪素からなり、ＳｉＣ層２０の積層欠陥密度は、ベース層１０の積層欠陥密度よりも小さくなっていてもよい。また、炭化珪素基板１においては、ベース層１０は単結晶炭化珪素からなり、ＳｉＣ層２０の点欠陥密度は、ベース層１０の点欠陥密度よりも小さくなっていてもよい。
【００７４】
これにより、所定の形状および大きさに統一されているものの、比較的マイクロパイプ密度や欠陥密度が高く品質の低い単結晶炭化珪素を炭化珪素基板１のベース層１０として利用するとともに、マイクロパイプ密度や欠陥密度が低く高品質であるものの所望の形状等が実現されていない単結晶炭化珪素をＳｉＣ層２０として有効に利用することができる。その結果、このような炭化珪素基板１を用いて半導体装置を作製することにより、当該半導体装置の製造コストを低減することができる。
【００７５】
また、炭化珪素基板１においては、ベース層１０は、ＳｉＣ層２０に対向する側の主面１０Ａを含むように単結晶炭化珪素からなる単結晶層１０Ｂを含んでいてもよい。このようにすることにより、炭化珪素基板１を用いて半導体装置を製造するに際し、製造プロセスの初期においては厚みの大きい取り扱い容易な状態を維持し、製造プロセスの途中で単結晶層以外のベース層１０の領域である非単結晶領域１０Ｃを除去してベース層１０のうち単結晶層１０Ｂのみを半導体装置の内部に残存させることができる。これにより、製造プロセスにおける炭化珪素基板１の取り扱いを容易にしつつ高品質な半導体装置を製造することができる。
【００７６】
さらに、炭化珪素基板１においては、ＳｉＣ層２０のＸ線ロッキングカーブの半値幅は、単結晶層１０ＢのＸ線ロッキングカーブの半値幅よりも小さくなっていてもよい。このように、ベース層１０の単結晶層１０Ｂに比べてＸ線ロッキングカーブの半値幅が小さい、すなわち結晶性の高いＳｉＣ層２０を配置することにより、高品質な半導体装置を製造可能な炭化珪素基板１を得ることができる。また、炭化珪素基板１においては、ＳｉＣ層２０のマイクロパイプ密度は、単結晶層１０Ｂのマイクロパイプ密度よりも低くなっていてもよい。また、炭化珪素基板１においては、ＳｉＣ層２０の転位密度は、単結晶層１０Ｂの転位密度よりも低くなっていてもよい。また、炭化珪素基板１においては、ＳｉＣ層２０の貫通らせん転位密度は、単結晶層１０Ｂの貫通らせん転位密度よりも小さくなっていてもよい。また、炭化珪素基板１においては、ＳｉＣ層２０の貫通刃状転位密度は、単結晶層１０Ｂの貫通刃状転位密度よりも小さくなっていてもよい。また、炭化珪素基板１においては、ＳｉＣ層２０の基底面転位密度は、単結晶層１０Ｂの基底面転位密度よりも小さくなっていてもよい。また、炭化珪素基板１においては、ＳｉＣ層２０の混合転位密度は、単結晶層１０Ｂの混合転位密度よりも小さくなっていてもよい。また、炭化珪素基板１においては、ＳｉＣ層２０の積層欠陥密度は、単結晶層１０Ｂの積層欠陥密度よりも小さくなっていてもよい。また、炭化珪素基板１においては、ＳｉＣ層２０の点欠陥密度は、単結晶層１０Ｂの点欠陥密度よりも小さくなっていてもよい。
【００７７】
このように、マイクロパイプ密度、貫通らせん転位密度、貫通刃状転位密度、基底面転位密度、混合転位密度、積層欠陥密度、点欠陥密度などの欠陥密度をベース層１０の単結晶層１０Ｂに比べて低減したＳｉＣ層２０を配置することにより、高品質な半導体装置を製造可能な炭化珪素基板１を得ることができる。
【００７８】
また、上記炭化珪素基板１においては、ＳｉＣ層２０の主面２０Ａは、｛０００１｝面に対するオフ角が５０°以上６５°以下となっていてもよい。このような炭化珪素基板１を用いてＭＯＳＦＥＴを作製することにより、チャネル領域における界面準位の形成が低減され、オン抵抗が低減されたＭＯＳＦＥＴを得ることができる。一方、製造の容易性を考慮して、ＳｉＣ層２０の主面２０Ａは、｛０００１｝面であってもよい。
【００７９】
また、ＳｉＣ層２０の主面２０Ａのオフ方位と＜１−１００＞方向とのなす角は５°以下となっていてもよい。＜１−１００＞方向は、炭化珪素基板における代表的なオフ方位である。そして、基板の製造工程におけるスライス加工のばらつき等に起因したオフ方位のばらつきを５°以下とすることにより、炭化珪素基板１上への半導体層のエピタキシャル成長などを容易にすることができる。
【００８０】
さらに、上記炭化珪素基板１においては、ＳｉＣ層２０の主面２０Ａの、＜１−１００＞方向における｛０３−３８｝面に対するオフ角は−３°以上５°以下とすることが好ましい。これにより、炭化珪素基板１を用いてＭＯＳＦＥＴを作製した場合におけるチャネル移動度を、より一層向上させることができる。
【００８１】
上記炭化珪素基板１においては、ＳｉＣ層２０の主面２０Ａのオフ方位と＜１１−２０＞方向とのなす角は５°以下となっていてもよい。
【００８２】
＜１１−２０＞も、炭化珪素基板における代表的なオフ方位である。そして、基板の製造工程におけるスライス加工のばらつき等に起因したオフ方位のばらつきを±５°とすることにより、炭化珪素基板１上への半導体層のエピタキシャル成長などを容易にすることができる。
【００８３】
また、炭化珪素基板１においては、ＳｉＣ層２０はベース層１０とは別の単結晶炭化珪素からなっていてもよい。
【００８４】
次に、上記炭化珪素基板１の製造方法の一例について説明する。図３を参照して、本実施の形態における炭化珪素基板の製造方法においては、まず、工程（Ｓ１０）として基板準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、図１を参照して、たとえば単結晶炭化珪素からなるベース基板１０およびＳｉＣ基板２０が準備される。ベース基板１０は、本実施の形態における炭化珪素源である。また、ＳｉＣ基板２０に含まれる不可避不純物の濃度は、ベース基板１０に含まれる不可避不純物の濃度よりも低い。
【００８５】
このとき、ＳｉＣ基板２０の主面は、この製造方法により得られるＳｉＣ層２０の主面２０Ａとなることから（図１参照）、所望の主面２０Ａの面方位に合わせて、ＳｉＣ基板２０の主面の面方位を選択する。ここでは、たとえば主面が｛０３−３８｝面であるＳｉＣ基板２０が準備される。また、ベース基板１０には、たとえば導電型決定不純物の濃度が２×１０１９ｃｍ−３よりも大きい基板を採用することができる。そして、ＳｉＣ基板２０には、導電型決定不純物の濃度が５×１０１８ｃｍ−３よりも大きく２×１０１９ｃｍ−３よりも小さい基板を採用することができる。
【００８６】
次に、工程（Ｓ２０）として基板平坦化工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、後述する工程（Ｓ３０）において互いに接触すべきベース基板１０およびＳｉＣ基板２０の主面（接合面）が、たとえば研磨により平坦化される。なお、この工程（Ｓ２０）は必須の工程ではないが、これを実施しておくことにより、互いに対向するベース基板１０とＳｉＣ基板２０との間の隙間が小さくなってベース基板１０とＳｉＣ基板２０との間隔が均一となるため、後述する工程（Ｓ４０）において接合面内での反応（接合）の均一性が向上する。その結果、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０とをより確実に接合することができる。また、一層確実にベース基板１０とＳｉＣ基板２０とを接合するためには、上記接合面の面粗さＲａは１００ｎｍ未満であることが好ましく、５０ｎｍ未満であることが好ましい。さらに、接合面の面粗さＲａを１０ｎｍ未満とすることにより、さらに確実な接合を達成することができる。
【００８７】
一方、工程（Ｓ２０）を省略し、互いに接触すべきベース基板１０およびＳｉＣ基板２０の主面を研磨することなく工程（Ｓ３０）が実施されてもよい。これにより、炭化珪素基板１の製造コストを低減することができる。また、ベース基板１０およびＳｉＣ基板２０の作製時におけるスライスなどにより形成された表面付近のダメージ層を除去する観点から、たとえばエッチングによって当該ダメージ層が除去される工程が上記工程（Ｓ２０）に代えて、あるいは上記工程（Ｓ２０）の後に実施された上で、後述する工程（Ｓ３０）が実施されてもよい。
【００８８】
次に、工程（Ｓ３０）として、積層工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、ベース基板１０の主面上に接触するようにＳｉＣ基板２０が載置されて、積層基板が作製される。つまり、ＳｉＣ基板２０の一方の主面２０Ｂに接触して面するように炭化珪素源としてのベース基板１０が配置される（図１参照）。
【００８９】
次に、工程（Ｓ４０）として、接合工程が実施される。この工程（Ｓ４０）では、上記積層基板が加熱されることにより、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０とが接合される。これにより、ＳｉＣ基板２０の一方の主面２０Ｂに接触するように、炭化珪素からなり、ＳｉＣ基板２０よりも不可避不純物の濃度が高いベース層１０が形成される。また、ＳｉＣ基板２０は、本実施の形態におけるＳｉＣ層２０となる（図１参照）。
【００９０】
次に、工程（Ｓ９１）として裏面研磨工程が実施される。この工程（Ｓ９１）では、ベース層１０のＳｉＣ基板２０とは反対側の主面１０Ｄが研磨される。この工程（Ｓ９１）は必須の工程ではないが、これを実施することにより、後工程である工程（Ｓ９２）における被覆層の形成が容易となる。
【００９１】
次に、工程（Ｓ９２）として被覆層形成工程が実施される。この工程（Ｓ９２）では、ベース層１０のＳｉＣ層２０とは反対側の主面１０Ｄ上に、炭化珪素からなり、ベース層１０よりも不可避不純物の濃度が低い被覆層９０が形成される。以上のプロセスにより、実施の形態１における炭化珪素基板１を容易に製造することができる。また、必要に応じて工程（Ｓ９３）として表面研磨工程が実施されてもよい。この工程（Ｓ９３）では、ＳｉＣ層２０のベース層１０とは反対側の主面２０Ａが研磨される。この工程（Ｓ９３）は必須の工程ではないが、これを実施することによりＳｉＣ層２０の主面２０Ａ上へのエピタキシャル成長層の形成が容易となる。
【００９２】
また、上記炭化珪素基板上に単結晶炭化珪素をエピタキシャル成長させて、ＳｉＣ層２０の主面２０Ａ上にエピタキシャル成長層３０を形成してもよい。これにより、図２に示す炭化珪素基板２を製造することができる。
【００９３】
ここで、工程（Ｓ３０）において作製された積層基板においては、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０との間に形成される隙間が１００μｍ以下となっていることが好ましい。ベース基板１０およびＳｉＣ基板２０には、その平坦性が高い場合でも、わずかな反り、うねりなどが存在する。そのため、積層基板においては、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０との間に隙間が形成される。そして、この隙間が１００μｍを超えると、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０との接合状態が不均一となるおそれがある。したがって、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０との間に形成される隙間を１００μｍ以下とすることにより、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０との均一な接合をより確実に達成することができる。
【００９４】
また、工程（Ｓ４０）では、大気雰囲気を減圧することにより得られた雰囲気中において上記積層基板が加熱されてもよい。これにより、炭化珪素基板１の製造コストを低減することができる。さらに、工程（Ｓ４０）においては、炭化珪素の昇華温度以上の温度域に上記積層基板が加熱されることが好ましい。これにより、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０とをより確実に接合することができる。特に、積層基板におけるベース基板１０とＳｉＣ基板２０との間に形成される隙間を１００μｍ以下としておくことにより、炭化珪素の昇華による均質な接合を達成することができる。この場合、工程（Ｓ２０）を省略し、互いに接触すべきベース基板１０およびＳｉＣ基板２０の主面を研磨することなく工程（Ｓ３０）が実施された場合でも、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０とを容易に接合することができる。
【００９５】
また、工程（Ｓ４０）における積層基板の加熱温度は１８００℃以上２５００℃以下であることが好ましい。加熱温度が１８００℃よりも低い場合、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０との接合に長時間を要し、炭化珪素基板１の製造効率が低下する。一方、加熱温度が２５００℃を超えると、ベース基板１０およびＳｉＣ基板２０の表面が荒れ、作製される炭化珪素基板１における結晶欠陥の発生が多くなるおそれがある。炭化珪素基板１における欠陥の発生を一層抑制しつつ製造効率を向上させるためには、工程（Ｓ４０）における積層基板の加熱温度は１９００℃以上２１００℃以下であることが好ましい。また、この工程（Ｓ４０）では、１０−１Ｐａよりも高く１０４Ｐａよりも低い圧力下において上記積層基板が加熱されてもよい。これにより、簡素な装置により上記接合を実施することが可能になるとともに比較的短時間で接合を実施するための雰囲気を得ることが可能となり、炭化珪素基板１の製造コストを低減することができる。また、工程（Ｓ４０）における加熱時の雰囲気は、不活性ガス雰囲気であってもよい。そして、不活性ガス雰囲気を採用する場合、当該雰囲気は、アルゴン、ヘリウムおよび窒素からなる群から選択される少なくとも１つを含む不活性ガス雰囲気であることが好ましい。
【００９６】
また、工程（Ｓ９２）においては、被覆層９０はＣＶＤエピタキシャル成長により形成されてもよい。これにより、ベース層１０との密着性に優れた被覆層９０を形成することができる。なお、被覆層９０の形成方法は、ＣＶＤエピタキシャル成長法に限られず、たとえば昇華法、分子線ビームエピタキシー（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ；ＭＢＥ）法、スパッタリング法などを採用することができる。
【００９７】
（実施の形態２）
次に、本発明の他の実施の形態である実施の形態２について説明する。図１を参照して、実施の形態２における炭化珪素基板１は、実施の形態１における炭化珪素基板１と基本的には同様の構造を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態２における炭化珪素基板１は、その製造方法において実施の形態１の場合とは異なっている。
【００９８】
図４を参照して、実施の形態２における炭化珪素基板１の製造方法においては、まず、工程（Ｓ１０）として基板準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、実施の形態１の場合と同様にＳｉＣ基板が準備されるとともに、炭化珪素からなる原料基板が準備される。
【００９９】
次に、図４を参照して、工程（Ｓ５０）として近接配置工程が実施される。この工程（Ｓ５０）では、図５を参照して、互いに対向するように配置された第１ヒータ８１および第２ヒータ８２により、それぞれＳｉＣ基板２０および原料基板１１が保持される。すなわち、ＳｉＣ基板２０の一方の主面２０Ｂに面するように炭化珪素源である原料基板１１が配置される。
【０１００】
ここで、ＳｉＣ基板２０と原料基板１１との間隔の適正な値は、後述する工程（Ｓ６０）における加熱時の昇華ガスの平均自由行程に関係していると考えられる。具体的には、ＳｉＣ基板２０と原料基板１１との間隔の平均値は、後述する工程（Ｓ６０）における加熱時の昇華ガスの平均自由行程よりも小さくなるように設定することができる。たとえば圧力１Ｐａ、温度２０００℃の下では、原子、分子の平均自由行程は、厳密には原子半径、分子半径に依存するが、おおよそ数〜数十ｃｍ程度であり、よって現実的には上記間隔を数ｃｍ以下とすることが好ましい。より具体的には、ＳｉＣ基板２０と原料基板１１とは、１μｍ以上１ｃｍ以下の間隔をおいて互いにその主面が対向するように近接して配置される。さらに、上記間隔の平均値が１ｃｍ以下とされることにより、後述する工程（Ｓ６０）において形成されるベース層１０の膜厚分布を小さくすることができる。さらに、上記間隔の平均値が１ｍｍ以下とされることにより、後述する工程（Ｓ６０）において形成されるベース層１０の膜厚分布を一層小さくすることができる。また、上記間隔の平均値が１μｍ以上とされることにより、炭化珪素が昇華する空間を十分に確保することができる。なお、上記昇華ガスは、固体炭化珪素が昇華することによって形成されるガスであって、たとえばＳｉ、Ｓｉ２ＣおよびＳｉＣ２を含む。
【０１０１】
次に、工程（Ｓ６０）として昇華工程が実施される。この工程（Ｓ６０）では、第１ヒータ８１によってＳｉＣ基板２０が所定の基板温度まで加熱される。また、第２ヒータ８２によって原料基板１１が所定の原料温度まで加熱される。このとき、原料基板１１が原料温度まで加熱されることによって、原料基板１１の表面から炭化珪素が昇華する。一方、基板温度は原料温度よりも低く設定される。具体的には、たとえば基板温度は原料温度よりも１℃以上１００℃以下程度低く設定される。基板温度は、たとえば１８００℃以上２５００℃以下である。これにより、図６に示すように、原料基板１１から昇華して気体となった炭化珪素は、ＳｉＣ基板２０の表面に到達して固体となり、ベース層１０を形成する。そして、この状態を維持することにより、図７に示すように原料基板１１を構成する炭化珪素が全て昇華してＳｉＣ基板２０の表面上に移動する。これにより、工程（Ｓ６０）が完了する。その後、ベース層１０が形成されたＳｉＣ基板２０が第１ヒータ８１から取り外され、実施の形態１の場合と同様に必要に応じて工程（Ｓ９１）が実施された上で、工程（Ｓ９２）が実施される。以上のプロセスにより、ＳｉＣ基板２０をＳｉＣ層２０として備えた図１に示す炭化珪素基板１が完成する。また、実施の形態１の場合と同様に、必要に応じて工程（Ｓ９３）が実施されてもよい。
【０１０２】
（実施の形態３）
次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態３について説明する。図８を参照して、実施の形態３における炭化珪素基板１は、基本的には実施の形態１における炭化珪素基板１と同様の構成を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態３における炭化珪素基板１は、ＳｉＣ層２０が平面的に見て複数並べて配置されている点において、実施の形態１の場合とは異なっている。
【０１０３】
すなわち、図８を参照して、実施の形態３の炭化珪素基板１においては、ＳｉＣ層２０は、平面的に見て複数個並べて配置されている。すなわち、ＳｉＣ層２０は、ベース層１０の主面１０Ａに沿って複数並べて配置されている。より具体的には、複数のＳｉＣ層２０は、ベース基板１０上において隣接するＳｉＣ層２０同士が互いに接触するように、マトリックス状に配置されている。これにより、本実施の形態における炭化珪素基板１は、高品質なＳｉＣ層２０を有する大口径な基板として取り扱うことが可能な炭化珪素基板１となっている。そして、この炭化珪素基板１を用いることにより、半導体装置の製造プロセスを効率化することができる。また、図８を参照して、隣り合うＳｉＣ層２０の端面２０Ｃは、当該ＳｉＣ層２０の主面２０Ａに対し実質的に垂直となっている。これにより、本実施の形態の炭化珪素基板１は容易に製造可能となっている。なお、実施の形態３における炭化珪素基板１は、実施の形態１における工程（Ｓ３０）において、端面２０Ｃが主面２０Ａに対して実質的に垂直な複数個のＳｉＣ基板２０をベース基板１０上に平面的に並べて配置することにより、もしくは実施の形態２における工程（Ｓ５０）において、第１ヒータ８１に端面２０Ｃが主面２０Ａに対して実質的に垂直な複数個のＳｉＣ基板２０を平面的に並べた状態で保持させることにより、実施の形態１もしくは実施の形態２の場合と同様に製造することができる。
【０１０４】
（実施の形態４）
次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態４について説明する。図９を参照して、実施の形態４における炭化珪素基板１は、基本的には実施の形態１における炭化珪素基板１と同様の構成を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態４における炭化珪素基板１は、ベース層１０とＳｉＣ層２０との間に中間層としてのアモルファスＳｉＣ層４０が形成されている点において、実施の形態１の場合とは異なっている。
【０１０５】
すなわち、実施の形態４における炭化珪素基板１においては、ベース層１０とＳｉＣ層２０との間に、非晶質炭化珪素からなる中間層としてのアモルファスＳｉＣ層４０が配置されている。そして、ベース層１０とＳｉＣ層２０とは、このアモルファスＳｉＣ層４０により接続されている。このアモルファスＳｉＣ層４０の存在により、不可避不純物や導電型決定不純物の濃度の異なるベース層１０とＳｉＣ層２０とを積層した炭化珪素基板１を容易に提供することができる。
【０１０６】
次に、実施の形態４における炭化珪素基板１の製造方法について説明する。図１０を参照して、実施の形態４における炭化珪素基板１の製造方法では、まず、工程（Ｓ１０）として基板準備工程が実施の形態１の場合と同様に実施され、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０とが準備される。ベース基板１０としては、たとえば不可避不純物および導電型決定不純物の濃度がＳｉＣ基板２０よりも高い基板が準備される。
【０１０７】
次に、工程（Ｓ１１）としてＳｉ層形成工程が実施される。この工程（Ｓ１１）では、工程（Ｓ１０）において準備されたベース基板１０の一方の主面上に、たとえば厚み１００ｎｍ程度のＳｉ層が形成される。このＳｉ層の形成は、たとえばスパッタリング法により実施することができる。
【０１０８】
次に、工程（Ｓ３０）として積層工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、工程（Ｓ１１）において形成されたＳｉ層上に、工程（Ｓ１０）において準備されたＳｉＣ基板２０が載置される。これにより、ベース基板１０上にＳｉ層を挟んでＳｉＣ基板２０が積層された積層基板が得られる。
【０１０９】
次に、工程（Ｓ７０）として加熱工程が実施される。この工程（Ｓ７０）では、工程（Ｓ３０）において作製された積層基板が、たとえば圧力１×１０３Ｐａの水素ガスとプロパンガスとの混合ガス雰囲気中で、１５００℃程度に加熱され、３時間程度保持される。これにより、上記Ｓｉ層に、主にベース基板１０およびＳｉＣ基板２０からの拡散によって炭素が供給され、図９に示すようにアモルファスＳｉＣ層４０が形成される。これにより、工程（Ｓ７０）が完了する。その後、実施の形態１の場合と同様に必要に応じて工程（Ｓ９１）が実施された上で、工程（Ｓ９２）が実施される。以上のプロセスにより、ＳｉＣ基板２０をＳｉＣ層２０として備えた図９に示す炭化珪素基板１が完成する。また、実施の形態１の場合と同様に、必要に応じて工程（Ｓ９３）が実施されてもよい。以上の手順により、不可避不純物や導電型決定不純物の濃度の異なるベース層１０とＳｉＣ層２０とをアモルファスＳｉＣ層４０により接続した実施の形態４における炭化珪素基板１を容易に製造することができる。
【０１１０】
（実施の形態５）
次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態５について説明する。図１１を参照して、実施の形態５における炭化珪素基板１は、基本的には実施の形態１における炭化珪素基板１と同様の構成を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態５における炭化珪素基板１は、ベース層１０とＳｉＣ層２０との間に中間層としてのオーミックコンタクト層５０が形成されている点において、実施の形態１の場合とは異なっている。
【０１１１】
すなわち、実施の形態５における炭化珪素基板１においては、ベース層１０とＳｉＣ層２０との間に、金属層の少なくとも一部がシリサイド化されて形成された中間層としてのオーミックコンタクト層５０が配置されている。そして、ベース層１０とＳｉＣ層２０とは、このオーミックコンタクト層５０により接続されている。このオーミックコンタクト層５０の存在により、不可避不純物や導電型決定不純物の濃度の異なるベース層１０とＳｉＣ層２０とを積層した炭化珪素基板１を容易に提供することができる。
【０１１２】
次に、実施の形態５における炭化珪素基板１の製造方法について説明する。図１２を参照して、実施の形態５における炭化珪素基板１の製造方法では、まず、工程（Ｓ１０）として基板準備工程が実施の形態１の場合と同様に実施され、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０とが準備される。ベース基板１０としては、たとえば不可避不純物および導電型決定不純物の濃度がＳｉＣ基板２０よりも高い基板が準備される。
【０１１３】
次に、工程（Ｓ１２）として金属層形成工程が実施される。この工程（Ｓ１２）では、工程（Ｓ１０）において準備されたベース基板１０の一方の主面上に、たとえば金属を蒸着することにより、金属層が形成される。この金属層は、加熱されることによりシリサイドを形成する金属、たとえばニッケル、モリブデン、チタン、アルミニウム、タングステンから選択される少なくとも１種以上を含んでいる。
【０１１４】
次に、工程（Ｓ３０）として積層工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、工程（Ｓ１２）において形成された金属層上に、工程（Ｓ１０）において準備されたＳｉＣ基板２０が載置される。これにより、ベース基板１０上に金属層を挟んでＳｉＣ基板２０が積層された積層基板が得られる。
【０１１５】
次に、工程（Ｓ７０）として加熱工程が実施される。この工程（Ｓ７０）では、工程（Ｓ３０）において作製された積層基板が、たとえばアルゴンなどの不活性ガス雰囲気中において１０００℃程度に加熱される。これにより、上記金属層の少なくとも一部（ベース基板１０と接触する領域およびＳｉＣ基板と接触する領域）がシリサイド化され、オーミックコンタクト層５０が形成される。これにより、工程（Ｓ７０）が完了する。その後、実施の形態１の場合と同様に必要に応じて工程（Ｓ９１）が実施された上で、工程（Ｓ９２）が実施される。以上のプロセスにより、ＳｉＣ基板２０をＳｉＣ層２０として備えた図１１に示す炭化珪素基板１が完成する。また、実施の形態１の場合と同様に、必要に応じて工程（Ｓ９３）が実施されてもよい。以上の手順により、不可避不純物や導電型決定不純物の濃度の異なるベース層１０とＳｉＣ層２０とをオーミックコンタクト層５０により接続した実施の形態５における炭化珪素基板１を容易に製造することができる。
【０１１６】
（実施の形態６）
次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態６について説明する。図１３を参照して、実施の形態６における炭化珪素基板１は、基本的には実施の形態１における炭化珪素基板１と同様の構成を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態６における炭化珪素基板１は、ベース層１０とＳｉＣ層２０との間に中間層としてのカーボン層６０が形成されている点において、実施の形態１の場合とは異なっている。
【０１１７】
すなわち、図１３を参照して、実施の形態６における炭化珪素基板１においては、ベース層１０とＳｉＣ層２０との間に中間層としてのカーボン層６０が形成されている点において、実施の形態１の場合とは異なっている。そして、ベース層１０とＳｉＣ層２０とは、このカーボン層６０により接続されている。このカーボン層６０の存在により、不可避不純物や導電型決定不純物の濃度の異なるベース層１０とＳｉＣ層２０とを積層した炭化珪素基板１を容易に作製することができる。
【０１１８】
次に、実施の形態６における炭化珪素基板１の製造方法について説明する。図１４を参照して、まず工程（Ｓ１０）が実施の形態１と同様に実施された後、必要に応じて工程（Ｓ２０）が実施の形態１と同様に実施される。
【０１１９】
次に、工程（Ｓ２５）として接着剤塗布工程が実施される。この工程（Ｓ２５）では、図１５を参照して、たとえばベース基板１０の主面上にカーボン接着剤が塗布されることにより、前駆体層６１が形成される。カーボン接着剤として、たとえば樹脂と、黒鉛微粒子と、溶剤とからなるものを採用することができる。ここで、樹脂としては、加熱されることにより難黒鉛化炭素となる樹脂、たとえばフェノール樹脂などを採用することができる。また、溶剤としては、たとえばフェノール、ホルムアルデヒド、エタノールなどを採用することができる。さらに、カーボン接着剤の塗布量は、１０ｍｇ／ｃｍ２以上４０ｍｇ／ｃｍ２以下とすることが好ましく、２０ｍｇ／ｃｍ２以上３０ｍｇ／ｃｍ２以下とすることがより好ましい。また、塗布されるカーボン接着剤の厚みは１００μｍ以下とすることが好ましく、５０μｍ以下とすることがより好ましい。
【０１２０】
次に、工程（Ｓ３０）として、積層工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、図１５を参照して、ベース基板１０の主面上に接触して形成された前駆体層６１上に接触するようにＳｉＣ基板２０が載置されて、積層基板が作製される。
【０１２１】
次に、工程（Ｓ８０）として、プリベーク工程が実施される。この工程（Ｓ８０）では、上記積層基板が加熱されることにより、前駆体層６１を構成するカーボン接着剤から溶剤成分が除去される。具体的には、たとえば上記積層基板に対して厚み方向に荷重を負荷しつつ、積層基板を溶剤成分の沸点を超える温度域まで徐々に加熱する。この加熱は、クランプなどを用いてベース基板１０とＳｉＣ基板２０とが圧着されつつ実施されることが好ましい。また、できるだけ時間をかけてプリベーク（加熱）が実施されることにより、接着剤からの脱ガスが進行し、接着の強度を向上させることができる。
【０１２２】
次に、工程（Ｓ９０）として、焼成工程が実施される。この工程（Ｓ９０）では、工程（Ｓ８０）において加熱されて前駆体層６１がプリベークされた積層基板が高温、好ましくは９００℃以上１１００℃以下、たとえば１０００℃に加熱され、好ましくは１０分以上１０時間以下、たとえば１時間保持されることにより前駆体層６１が焼成される。焼成時の雰囲気としては、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気が採用され、雰囲気の圧力はたとえば大気圧とすることができる。これにより、前駆体層６１が炭素からなるカーボン層６０となり、工程（Ｓ９０）が完了する。その後、実施の形態１の場合と同様に必要に応じて工程（Ｓ９１）が実施された上で、工程（Ｓ９２）が実施される。以上のプロセスにより、ベース基板１０をベース層１０として備え、ＳｉＣ基板２０をＳｉＣ層２０として備えた図１３に示す炭化珪素基板１が完成する。また、実施の形態１の場合と同様に、必要に応じて工程（Ｓ９３）が実施されてもよい。以上の手順により、不可避不純物や導電型決定不純物の濃度の異なるベース層１０とＳｉＣ層２０とをカーボン層６０により接続した実施の形態６における炭化珪素基板１を容易に製造することができる。
【０１２３】
なお、上記実施の形態４〜６においては、中間層としてアモルファスＳｉＣ層４０、オーミックコンタクト層５０、カーボン層６０を採用する場合について説明したが、上記中間層はこれに限られず、ベース層１０とＳｉＣ層２０とを接続可能な他の中間層を採用することができる。
【０１２４】
また、上記炭化珪素基板１においては、ＳｉＣ層２０を構成する炭化珪素の結晶構造は六方晶系であることが好ましく、４Ｈ−ＳｉＣであることがより好ましい。また、ベース層１０とＳｉＣ層２０とは（複数のＳｉＣ層２０を有する場合、隣接するＳｉＣ層２０同士についても）、同一の結晶構造を有する炭化珪素単結晶からなっていることが好ましい。このように、同一の結晶構造の炭化珪素単結晶をベース層１０およびＳｉＣ層２０に採用することにより、熱膨張係数などの物理的性質が統一され、炭化珪素基板１および当該炭化珪素基板１を用いた半導体装置の製造プロセスにおいて、炭化珪素基板１の反りや、ベース層１０とＳｉＣ層２０との分離、あるいはＳｉＣ層２０同士の分離の発生を抑制することができる。
【０１２５】
さらに、ＳｉＣ層２０とベース層１０とは（複数のＳｉＣ層２０を有する場合、隣接するＳｉＣ層２０同士についても）、それぞれを構成する炭化珪素単結晶のｃ軸のなす角が１°未満であることが好ましく、０．１°未満であることがより好ましい。さらに、当該炭化珪素単結晶のｃ面が面内において回転していないことが好ましい。
【０１２６】
また、ベース層（ベース基板）１０の口径は、２インチ以上であることが好ましく、６インチ以上であることがより好ましい。さらに、炭化珪素基板１の厚みは、２００μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましく、３００μｍ以上７００μｍ以下であることがより好ましい。また、ＳｉＣ層２０の抵抗率は５０ｍΩｃｍ以下であることが好ましく、２０ｍΩｃｍ以下であることがより好ましい。
【０１２７】
（実施の形態７）
次に、上記本発明の炭化珪素基板を用いて作製される半導体装置の一例を実施の形態７として説明する。図１６を参照して、本発明による半導体装置１０１は、縦型ＤｉＭＯＳＦＥＴ（Ｄｏｕｂｌｅ  Ｉｍｐｌａｎｔｅｄ  ＭＯＳＦＥＴ）であって、基板１０２、バッファ層１２１、耐圧保持層１２２、ｐ領域１２３、ｎ＋領域１２４、ｐ＋領域１２５、酸化膜１２６、ソース電極１１１および上部ソース電極１２７、ゲート電極１１０および基板１０２の裏面側に形成されたドレイン電極１１２を備える。具体的には、導電型がｎ型の炭化珪素からなる基板１０２の表面上に、炭化珪素からなるバッファ層１２１が形成されている。基板１０２としては、上記実施の形態１〜６において説明した炭化珪素基板１を含む本発明の炭化珪素基板が採用される。そして、上記実施の形態１〜６の炭化珪素基板１が採用される場合、バッファ層１２１は、炭化珪素基板１のＳｉＣ層２０上に形成される。バッファ層１２１は導電型がｎ型であり、その厚みはたとえば０．５μｍである。また、バッファ層１２１におけるｎ型の導電型決定不純物の濃度はたとえば５×１０１７ｃｍ−３とすることができる。このバッファ層１２１上には耐圧保持層１２２が形成されている。この耐圧保持層１２２は、導電型がｎ型の炭化珪素からなり、たとえばその厚みは１０μｍである。また、耐圧保持層１２２におけるｎ型の導電型決定不純物の濃度としては、たとえば５×１０１５ｃｍ−３という値を用いることができる。
【０１２８】
この耐圧保持層１２２の表面には、導電型がｐ型であるｐ領域１２３が互いに間隔を隔てて形成されている。ｐ領域１２３の内部においては、ｐ領域１２３の表面層にｎ＋領域１２４が形成されている。また、このｎ＋領域１２４に隣接する位置には、ｐ＋領域１２５が形成されている。一方のｐ領域１２３におけるｎ＋領域１２４上から、ｐ領域１２３、２つのｐ領域１２３の間において露出する耐圧保持層１２２、他方のｐ領域１２３および当該他方のｐ領域１２３におけるｎ＋領域１２４上にまで延在するように、酸化膜１２６が形成されている。酸化膜１２６上にはゲート電極１１０が形成されている。また、ｎ＋領域１２４およびｐ＋領域１２５上にはソース電極１１１が形成されている。このソース電極１１１上には上部ソース電極１２７が形成されている。そして、基板１０２において、バッファ層１２１が形成された側の表面とは反対側の面である裏面にドレイン電極１１２が形成されている。
【０１２９】
本実施の形態における半導体装置１０１においては、基板１０２として上記実施の形態１〜６において説明した炭化珪素基板１などの本発明の炭化珪素基板が採用される。すなわち、半導体装置１０１は、炭化珪素基板としての基板１０２と、基板１０２上にエピタキシャル成長により形成された半導体層としてのバッファ層１２１および耐圧保持層１２２と、耐圧保持層１２２上に形成されたソース電極１１１とを備えている。そして、当該基板１０２は、炭化珪素基板１などの本発明の炭化珪素基板である。ここで、上述のように、本発明の炭化珪素基板は、炭化珪素基板を用いた半導体装置の製造コストの低減を実現可能な炭化珪素基板である。そのため、そのため、半導体装置１０１は、製造コストが低減された半導体装置となっている。
【０１３０】
次に、図１７〜図２１を参照して、図１６に示した半導体装置１０１の製造方法を説明する。図１７を参照して、まず、炭化珪素基板準備工程（Ｓ１１０）を実施する。ここでは、たとえば（０３−３８）面が主面となった炭化珪素からなる基板１０２（図１８参照）を準備する。この基板１０２としては、上記実施の形態１〜６において説明した製造方法により製造された炭化珪素基板１を含む上記本発明の炭化珪素基板が準備される。
【０１３１】
また、この基板１０２（図１８参照）としては、たとえば導電型がｎ型であり、基板抵抗が０．０２Ωｃｍといった基板を用いてもよい。
【０１３２】
次に、図１７に示すように、エピタキシャル層形成工程（Ｓ１２０）を実施する。具体的には、基板１０２の表面上にバッファ層１２１を形成する。このバッファ層１２１は、基板１０２として採用される炭化珪素基板１のＳｉＣ層２０の主面２０Ａ上（図１、図８、図９、図１１、図１３参照）に形成される。バッファ層１２１としては、導電型がｎ型の炭化珪素からなり、たとえばその厚みが０．５μｍのエピタキシャル層を形成する。バッファ層１２１における導電型決定不純物の濃度は、たとえば５×１０１７ｃｍ−３といった値を用いることができる。そして、このバッファ層１２１上に、図１８に示すように耐圧保持層１２２を形成する。この耐圧保持層１２２としては、導電型がｎ型の炭化珪素からなる層をエピタキシャル成長法によって形成する。この耐圧保持層１２２の厚みとしては、たとえば１０μｍといった値を用いることができる。また、この耐圧保持層１２２におけるｎ型の導電型決定不純物の濃度としては、たとえば５×１０１５ｃｍ−３といった値を用いることができる。
【０１３３】
次に、図１７に示すように注入工程（Ｓ１３０）を実施する。具体的には、フォトリソグラフィおよびエッチングを用いて形成した酸化膜をマスクとして用いて、導電型がｐ型の導電型決定不純物を耐圧保持層１２２に注入することにより、図１９に示すようにｐ領域１２３を形成する。また、用いた酸化膜を除去した後、再度新たなパターンを有する酸化膜を、フォトリソグラフィおよびエッチングを用いて形成する。そして、当該酸化膜をマスクとして、ｎ型の導電型決定不純物を所定の領域に注入することにより、ｎ＋領域１２４を形成する。また、同様の手法により、導電型がｐ型の導電型決定不純物を注入することにより、ｐ＋領域１２５を形成する。その結果、図１９に示すような構造を得る。
【０１３４】
このような注入工程の後、活性化アニール処理を行なう。この活性化アニール処理としては、たとえばアルゴンガスを雰囲気ガスとして用いて、加熱温度１７００℃、加熱時間３０分といった条件を用いることができる。
【０１３５】
次に、図１７に示すようにゲート絶縁膜形成工程（Ｓ１４０）を実施する。具体的には、図２０に示すように、耐圧保持層１２２、ｐ領域１２３、ｎ＋領域１２４、ｐ＋領域１２５上を覆うように酸化膜１２６を形成する。この酸化膜１２６を形成するための条件としては、たとえばドライ酸化（熱酸化）を行なってもよい。このドライ酸化の条件としては、加熱温度を１２００℃、加熱時間を３０分といった条件を用いることができる。このとき、基板１０２として用いられる本発明の炭化珪素基板には被覆層が形成されているため、ベース層における不可避不純物の濃度が高い場合でも、当該不可避不純物がベース層から離脱して酸化膜１２６に混入することが抑制される。その結果、酸化膜１２６中の固定電荷あるいは可動イオンの増加が抑制され、製造される半導体装置１０１（ＭＯＳＦＥＴ）の閾値電圧が安定する。
【０１３６】
その後、図１７に示すように窒素アニール工程（Ｓ１５０）を実施する。具体的には、雰囲気ガスを一酸化窒素（ＮＯ）として、アニール処理を行なう。アニール処理の温度条件としては、たとえば加熱温度を１１００℃、加熱時間を１２０分とする。この結果、酸化膜１２６と下層の耐圧保持層１２２、ｐ領域１２３、ｎ＋領域１２４、ｐ＋領域１２５との間の界面近傍に窒素原子が導入される。また、この一酸化窒素を雰囲気ガスとして用いたアニール工程の後、さらに不活性ガスであるアルゴン（Ａｒ）ガスを用いたアニールを行なってもよい。具体的には、アルゴンガスを雰囲気ガスとして用いて、加熱温度を１１００℃、加熱時間を６０分といった条件を用いてもよい。
【０１３７】
次に、図１７に示すように電極形成工程（Ｓ１６０）を実施する。具体的には、酸化膜１２６上にフォトリソグラフィ法を用いてパターンを有するレジスト膜を形成する。当該レジスト膜をマスクとして用いて、ｎ＋領域１２４およびｐ＋領域１２５上に位置する酸化膜の部分をエッチングにより除去する。この後、レジスト膜上および当該酸化膜１２６において形成された開口部内部においてｎ＋領域１２４およびｐ＋領域１２５と接触するように、金属などの導電体膜を形成する。その後、レジスト膜を除去することにより、当該レジスト膜上に位置していた導電体膜を除去（リフトオフ）する。ここで、導電体としては、たとえばニッケル（Ｎｉ）を用いることができる。この結果、図２１に示すように、ソース電極１１１およびドレイン電極１１２を得ることができる。なお、ここでアロイ化のための熱処理を行なうことが好ましい。具体的には、たとえば雰囲気ガスとして不活性ガスであるアルゴン（Ａｒ）ガスを用い、加熱温度を９５０℃、加熱時間を２分といった熱処理（アロイ化処理）を行なう。
【０１３８】
その後、ソース電極１１１上に上部ソース電極１２７（図１６参照）を形成する。また、酸化膜１２６上にゲート電極１１０（図１６参照）を形成する。このようにして、図１６に示す半導体装置１０１を得ることができる。つまり、半導体装置１０１は、炭化珪素基板１のＳｉＣ層２０上にエピタキシャル層および電極を形成することにより作製される。
【０１３９】
なお、上記実施の形態７においては、本発明の炭化珪素基板を用いて作製可能な半導体装置の一例として、縦型ＭＯＳＦＥＴに関して説明したが、作製可能な半導体装置はこれに限られない。たとえばＪＦＥＴ（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；接合型電界効果トランジスタ）、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、ショットキーバリアダイオードなど、種々の半導体装置が本発明の炭化珪素基板を用いて作製可能である。また、上記実施の形態７においては、（０３−３８）面を主面とする炭化珪素基板上に動作層として機能するエピタキシャル層を形成して半導体装置が作製される場合について説明したが、上記主面として採用可能な結晶面はこれに限られず、（０００１）面を含めて用途に応じた任意の結晶面を上記主面として採用することができる。
【０１４０】
さらに、上記主面（炭化珪素基板１のＳｉＣ基板（ＳｉＣ層）２０の主面２０Ａ）として、＜０１−１０＞方向における（０−３３−８）面に対するオフ角が−３°以上＋５°以下である主面を採用することにより、炭化珪素基板を用いてＭＯＳＦＥＴ等を作製した場合におけるチャネル移動度を、より一層向上させることができる。ここで、六方晶の単結晶炭化珪素の（０００１）面はシリコン面、（０００−１）面はカーボン面と定義される。また、「＜０１−１０＞方向における（０−３３−８）面に対するオフ角」とは、＜０００−１＞方向およびオフ方位の基準としての＜０１−１０＞方向の張る平面への上記主面の法線の正射影と、（０−３３−８）面の法線とのなす角度であり、その符号は、上記正射影が＜０１−１０＞方向に対して平行に近づく場合が正であり、上記正射影が＜０００−１＞方向に対して平行に近づく場合が負である。そして、上記＜０１−１０＞方向における（０−３３−８）面に対するオフ角が−３°以上＋５°以下である主面とは、当該主面が炭化珪素結晶において上記条件を満たすカーボン面側の面を意味する。なお、本願において（０−３３−８）面は、結晶面を規定するための軸の設定により表現が異なる等価なカーボン面側の面を含むとともに、シリコン面側の面を含まない。
【実施例】
【０１４１】
本発明の炭化珪素基板を実際に作製し、ベース層および被覆層における代表的な不可避不純物の濃度を確認する実験を行なった。まず、実施の形態１と同様の手順により図１に示す炭化珪素基板１と同様の構造を有する炭化珪素基板を作製した。被覆層９０は、ＣＶＤエピタキシャル成長により形成した。そして、図１を参照して、ベース層１０の主面１０Ｄおよび被覆層９０の主面９０Ａにおける不可避不純物の濃度をＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）を用いて分析した。分析結果を表１に示す。
【０１４２】
【表１】
2011243770.tif 000003
【０１４３】
表１においては、ベース層１０の主面１０Ｄおよび被覆層９０の主面９０ＡのそれぞれにおけるＦｅ（鉄）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃａ（カルシウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｖ（バナジウム）およびＢ（硼素）の濃度が示されている。濃度の単位はｃｍ−３である。また、表１中における「Ｎ．Ｄ．」との表示は、濃度が検出限界以下であったことを示している。
【０１４４】
表１に示すように、ベース層の不可避不純物の濃度が高い場合でも、被覆層の表面における不可避不純物の濃度は、炭化珪素基板が半導体装置の製造に用いられても半導体装置の特性に影響を与えない程度にまで大幅に低下していることが分かる。このことから、本発明の炭化珪素基板によれば、被覆層が形成されていることにより、ベース層の主面からの不可避不純物の離脱に起因した半導体装置への不可避不純物の混入が十分に抑制可能であることが確認される。
【０１４５】
今回開示された実施の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説明ではなくて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。
【産業上の利用可能性】
【０１４６】
本発明の炭化珪素基板、半導体装置、炭化珪素基板の製造方法は、製造コストの低減が求められる炭化珪素基板、半導体装置、炭化珪素基板の製造方法に、特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【０１４７】
１，２  炭化珪素基板、１０  ベース層（ベース基板）、１０Ａ，１０Ｄ  主面、１０Ｂ  単結晶層、１０Ｃ  非単結晶領域、１１  原料基板、２０  ＳｉＣ層（ＳｉＣ基板）、２０Ａ，２０Ｂ  主面、２０Ｃ  端面、３０  エピタキシャル成長層、４０  アモルファスＳｉＣ層、５０  オーミックコンタクト層、６０  カーボン層、６１  前駆体層、８１  第１ヒータ、８２  第２ヒータ、９０  被覆層、９０Ａ  主面、１０１  半導体装置、１０２  基板、１１０  ゲート電極、１１１  ソース電極、１１２  ドレイン電極、１２１  バッファ層、１２２  耐圧保持層、１２３  ｐ領域、１２４  ｎ＋領域、１２５  ｐ＋領域、１２６  酸化膜、１２７  上部ソース電極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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