(57)【要約】【課題】裏面の表面粗さの増大が抑制されており、かつ、デバイスを形成したときにデバイス特性の安定性に優れた炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法を提供する。【解決手段】第１の主面と、第１の主面の反対側に位置する第２の主面とを有するベース基板を準備する工程（Ｓ１０）と、ベース基板の第２の主面に保護膜を形成する工程（Ｓ２０）と、第２の主面が保護膜で覆われている状態を保ちながら、第１の主面上に炭化珪素をエピタキシャル成長させる工程（Ｓ３０）とを備え、保護膜におけるナトリウムの濃度は０．００００１％以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主面と、前記第１の主面の反対側に位置する第２の主面とを有するベース基板を準備する工程と、
前記ベース基板の前記第２の主面に保護膜を形成する工程と、
前記第２の主面が前記保護膜で覆われている状態を保ちながら、前記第１の主面上に炭化珪素をエピタキシャル成長させる工程とを備え、
前記保護膜におけるナトリウムの濃度は０．００００１％以下である、炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。
【請求項２】
前記保護膜の膜厚は１００ｎｍ以上である、請求項１に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。
【請求項３】
前記保護膜におけるカリウム、カルシウム、鉄、クロム、ニッケル、アルミニウム、および銅の濃度はそれぞれ０．００００１％以下である、請求項１または請求項２に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。
【請求項４】
前記保護膜は多層構造を有している、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。
【請求項５】
前記保護膜を構成する材料は、炭素を主成分とする、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。
【請求項６】
前記形成する工程において、前記保護膜は前記第２の主面に塗布された有機膜が炭化されることにより形成される、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。
【請求項７】
前記形成する工程において、前記保護膜はスパッタリング法により形成される、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。
【請求項８】
前記エピタキシャル成長させる工程の後に、エッチングによって前記保護膜を除去する工程を備える、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。
【請求項９】
前記除去する工程では、前記保護膜が酸素雰囲気中において加熱された状態でドライエッチングされる、請求項８に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。
【請求項１０】
第１の主面と、前記第１の主面の反対側に位置する第２の主面とを有するベース基板と、
前記ベース基板の前記第１の主面上に形成されている炭化珪素エピタキシャル層と、
前記第２の主面上に形成されている保護膜とを備え、
前記保護膜におけるナトリウムの濃度は０．００００１％以下である、炭化珪素エピタキシャル基板。
【請求項１１】
前記保護膜の膜厚は１００ｎｍ以上である、請求項１０に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
【請求項１２】
前記保護膜を構成する主成分は、炭素である、請求項１０または請求項１１に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
【請求項１３】
前記保護膜は多層構造を有している、請求項１０〜請求項１２のいずれか１項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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エピタキシャル基板に関し、特に裏面の表面粗さの増大が抑制されている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エピタキシャル基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力用半導体装置に適した材料のひとつとして考えられているものとして、ポリタイプ４Ｈの結晶構造を有する炭化珪素（４Ｈ−ＳｉＣ）がある。
【０００３】
「Keiji  Wada  et al.,  "Epitaxial  growth  of  4H-SiC  on  4°  off-axis  (0  0  0  1)  and  (0  0  0  -1)  substrates  by  hot-wall  chemical  vapor  deposition",  Journal  of  Crystal  Growth,  Volume  291,  Issue  2  (2006),  pp.  370-374」によれば、高純度でかつ良好な表面モフォロジでの再現性のあるエピ層の成長のため、４Ｈ−ＳｉＣホモエピタキシャル成長は主に、８度オフ角（０００１）Ｓｉ面基板上に行われている旨が記載されている。またチャネル移動度を顕著に高めた高性能電力用ＭＯＳＦＥＴの製造に向けて、（０００１）Ｓｉ面に置き換わる有望な候補として、（０００−１）Ｃ面について言及されている。（０００−１）Ｃ面上には、広いＣ／Ｓｉ比の範囲において、マクロスコピックなステップバンチングなしにエピ層を形成し得る、と記載されている。
【０００４】
ＳｉＣ基板のＣ面上にエピタキシャル成長が行われる場合、Ｃ面と反対の面であるＳｉ面はエピタキシャル成長が行われない面、すなわち裏面である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Keiji  Wada  et al.,  "Epitaxial  growth  of  4H-SiC  on  4°  off-axis  (0  0  0  1)  and  (0  0  0  -1)  substrates  by  hot-wall  chemical  vapor  deposition",  Journal  of  Crystal  Growth,  Volume  291,  Issue  2  (2006),  pp.  370-374
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記文献のようにＣ面上に形成されたエピタキシャル層の品質についての検討はあったものの、その際の裏面の状態については検討がなされていなかった。
【０００７】
本発明者らは、Ｃ面あるいはＣ面からある程度以内のオフ角を有する面上にエピタキシャル成長が行われる際、裏面の表面粗さが顕著に増大することを見出した。裏面の表面粗さが過大な場合、その基板を用いた半導体装置の製造に支障が生じ得る。たとえば、フォトリソグラフィにおけるエピタキシャル基板の上面へのフォーカス合わせが、裏面からの光散乱によって乱されることがある。これを解消するために仮にＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）が行われたとすると、ＣＭＰの研磨材の残留が後の工程に悪影響を及ぼし得る。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するために成されたものである。本発明の１つの目的は、裏面の表面粗さの増大が抑制されており、かつ、デバイスを形成したときにデバイス特性の安定性に優れた炭化珪素エピタキシャル基板およびそ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】
【０００９】
本発明に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法は、第１の主面と、第１の主面の反対側に位置する第２の主面とを有するベース基板を準備する工程と、ベース基板の第２の主面に保護膜を形成する工程と、第２の主面が保護膜で覆われている状態を保ちながら、第１の主面上に炭化珪素をエピタキシャル成長させる工程とを備え、保護膜におけるナトリウムの濃度は０．００００１％以下である。
【００１０】
本発明に係る炭化珪素エピタキシャル基板は、第１の主面と、第１の主面の反対側に位置する第２の主面とを有するベース基板と、ベース基板の第１の主面上に形成されている炭化珪素エピタキシャル層と、第２の主面上に形成されている保護膜とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、裏面の表面粗さが小さく、かつ、デバイスを形成したときにデバイス特性の安定性に優れた炭化珪素エピタキシャル基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法のフローチャートである。
【図２】本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法を説明するための断面図である。
【図３】本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法を説明するための断面図である。
【図４】本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法を説明するための断面図である。
【図５】本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法を説明するための断面図である。
【図６】本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法を説明するための断面図である。
【図７】本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法を説明するための断面図である。
【図８】本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法を説明するための断面図である。
【図９】本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法の変形例を説明するための断面図である。
【図１０】本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法の変形例を説明するための断面図である。
【図１１】本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法の変形例を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。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、その説明は繰り返さない。また、本明細書中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｛｝でそれぞれ示している。また結晶学上の指数が負であることは、通常、”−”（バー）を数字の上に付すことによって表現されるが、本明細書中では数字の前に負の符号を付している。
【００１４】
[本願発明の実施形態の説明]
はじめに、本願発明の実施の形態の概要を列挙する。
【００１５】
（１）本実施の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の主面Ｐ１と、第１の主面Ｐ１の反対側に位置する第２の主面Ｐ２とを有するベース基板１０を準備する工程（Ｓ１０）と、ベース基板１０の第２の主面Ｐ２に保護膜２２を形成する工程（Ｓ２０）と、第２の主面Ｐ２が保護膜２２で覆われている状態を保ちながら、第１の主面Ｐ１上に炭化珪素をエピタキシャル成長させる工程（Ｓ３０）とを備え、保護膜２２におけるナトリウムの濃度は０．００００１％以下である。
【００１６】
このようにすれば、エピタキシャル成長させる工程（Ｓ３０）においてベース基板１０の第２の主面Ｐ２上には保護膜２２が形成されていることにより、工程（Ｓ３０）の前後で第２の主面Ｐ２の表面粗さが増大することを抑制することができる。具体的には、エピタキシャル成長時において、第２の主面Ｐ２から炭化珪素が昇華することにより第２の主面Ｐ２の表面粗さが増大するという問題がある。これに対し、本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法によれば、エピタキシャル成長させる工程（Ｓ３０）中に第２の主面Ｐ２は保護膜２２で覆われているため、第２の主面Ｐ２からの炭化珪素の昇華を防止することができる。そのため、保護膜２２を形成する工程（Ｓ２０）での第２の主面Ｐ２の表面粗さと比べて、工程（Ｓ３０）後での当該表面粗さが増大することを抑制することができる。
【００１７】
また、ウエハトレイ（たとえばサセプタ５０）等によって保持されている状態にあるベース基板１０上にエピタキシャル成長が実施される場合がある。このとき、ウエハトレイを構成する材料としてはたとえば炭化珪素が用いられる。そして、該ウエハトレイはベース基板１０よりも熱源に近く、より高温に加熱されるため、ウエハトレイの構成材料が昇華されてベース基板１０の第２の主面Ｐ２に析出することがある。これに対し、本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法によれば、上記のようにエピタキシャル成長中に第２の主面Ｐ２は保護膜２２で覆われているため、ウエハトレイから第２の主面Ｐ２への炭化珪素等の析出を抑制することができる。その結果、第２の主面Ｐ２の表面粗さが低く抑えられた炭化珪素エピタキシャル基板１を得ることができる。
【００１８】
さらに、保護膜２２におけるナトリウム（Ｎａ）の濃度が０．００００１％以下であるため、保護膜２２により第２の主面Ｐ２が覆われている状態でエピタキシャル成長を行っても、Ｎａが炭化珪素エピタキシャル層１１の内部や表面に含まれることを十分に抑制することができる。つまり、本実施の形態の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法により得られる炭化珪素エピタキシャル基板１において、炭化珪素エピタキシャル層１１中のＮａ濃度を十分に低く（たとえば０．００００１％以下と）することができる。炭化珪素エピタキシャル層１１に含まれたＮａイオン（Ｎａ＋）は、可動性イオンとして該炭化珪素エピタキシャル層１１上に形成される酸化膜に移動・混入して、デバイス特性を悪化させる。しかし、本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法によれば、Ｎａ＋に起因したデバイス特性の悪化を防止することができ、デバイス特性の安定性に優れた炭化珪素エピタキシャル基板１を得ることができる。
【００１９】
（２）本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法において、保護膜２２の膜厚は１００ｎｍ以上であるのが好ましい。
【００２０】
このようにすれば、エピタキシャル成長させる工程（Ｓ３０）において第２の主面Ｐ２が保護膜２２により覆われている状態を確実に維持することができる。言い換えれば、工程（Ｓ３０）での成長条件下において、保護膜２２が分解等されて減膜あるいは消失することを抑制することができる。この結果、第２の主面Ｐ２の表面粗さが低く抑えられており、かつデバイス特性の安定性に優れた炭化珪素エピタキシャル基板１を得ることができる。
【００２１】
（３）本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法において、保護膜２２におけるカリウム、カルシウム、鉄、クロム、ニッケル、アルミニウム、および銅の濃度はそれぞれ０．００００１％以下であるのが好ましい。
【００２２】
このようにすれば、カリウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃａ）、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、および銅（Ｃｕ）といった炭化珪素内において可動性イオンになり得る元素が、炭化珪素エピタキシャル層１１に混入することを抑制することができる。この結果、可動性イオンに起因したデバイス特性の悪化を防止することができ、デバイス特性の安定性に優れた炭化珪素エピタキシャル基板１を得ることができる。
【００２３】
（４）本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法において、保護膜２２は多層構造を有してもよい。
【００２４】
このようにすれば、保護膜２２は、耐熱性、強度、製造コストなどの異なる材料の中から最適な組み合わせで構成された多層構造として形成されることができる。その結果、第２の主面Ｐ２の表面粗さをより低く抑えることができ、かつ可動性イオンの混入をより効果的に抑制することができる。
【００２５】
（５）本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法において、保護膜２２を構成する材料は、炭素を主成分としてもよい。これにより、炭化珪素からなるベース基板１０に対して保護膜２２の密着性を確保しやすくなる。また、炭化珪素のエピタキシャル成長条件下においても保護膜２２が安定であるため、第２の主面Ｐ２をより確実に保護することができる。
【００２６】
（６）本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法では、形成する工程（Ｓ２０）において、保護膜２２は第２の主面Ｐ２に塗布された有機膜２１が炭化されることにより形成されてもよい。このようにすれば、１００ｎｍ以上の膜厚を有する保護膜２２を容易に形成することができる。
【００２７】
（７）本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法では、形成する工程（Ｓ２０）において、保護膜２２はスパッタリング法により形成されてもよい。このようにすれば、ベース基板１０の第２の主面Ｐ２に対して密着性良く保護膜２２を形成することができる。
【００２８】
（８）本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法は、エピタキシャル成長させる工程（Ｓ３０）の後に、エッチングによって保護膜２２を除去する工程（Ｓ４０）を備えるのが好ましい。このようにすれば、保護膜２２が除去されてベース基板１０と炭化珪素エピタキシャル層１１とからなる炭化珪素エピタキシャル基板２を取り扱うことができる。
【００２９】
（９）本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法において、除去する工程（Ｓ４０）では、保護膜２２が酸素雰囲気中において加熱された状態でドライエッチングされてもよい。
【００３０】
このようにすれば、これによりドライエッチングによって保護膜２２が酸化されるので、ドライエッチングの速度を高めることができる。
【００３１】
（１０）本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１は、第１の主面Ｐ１と、第１の主面Ｐ１の反対側に位置する第２の主面Ｐ２とを有するベース基板１０と、ベース基板１０の第１の主面Ｐ１上に形成されている炭化珪素エピタキシャル層１１と、第２の主面Ｐ２上に形成されている保護膜２２とを備え、保護膜２２におけるナトリウムの濃度は０．００００１％以下である。
【００３２】
本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１は、本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法により得られたもの、すなわち、第２の主面Ｐ２が保護膜２２で覆われている状態でエピタキシャル成長されて得られたものである。このような炭化珪素エピタキシャル基板１は、第２の主面Ｐ２の表面粗さが低く抑えられているとともに、炭化珪素エピタキシャル層１１にＮａ＋がほとんど含まれていない。そのため、当該炭化珪素エピタキシャル基板１を用いて製造された炭化珪素半導体装置は特性の悪化が抑制されている。
【００３３】
（１１）本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１において、保護膜２２の膜厚は１００ｎｍ以上であるのが好ましい。このような炭化珪素エピタキシャル基板１は、エピタキシャル成長中において第２の主面Ｐ２が保護膜２２により覆われている状態を維持しながら作製され得るため、第２の主面Ｐ２の表面粗さを低く抑えることができる。
【００３４】
（１２）本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１において、保護膜２２を構成する主成分は、炭素であってもよい。このような炭化珪素エピタキシャル基板１は、第２の主面Ｐ２と密着性が高く、かつエピタキシャル成長条件下においても安定な保護膜２２により第２の主面Ｐ２が覆われている状態で作製され得るため、第２の主面Ｐ２の表面粗さを低く抑えることができる。
【００３５】
（１３）本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１において、保護膜２２は多層構造を有していてもよい。このような保護膜２２は、耐熱性、強度、製造コストなどの異なる材料の中から最適な組み合わせで構成された多層構造として形成されることができる。そのため、保護膜２２により第２の主面Ｐ２が覆われているベース基板１０上に炭化珪素がエピタキシャル成長されることにより得られる炭化珪素エピタキシャル基板１は、第２の主面Ｐ２の表面粗さがより低く抑えられ、かつ可動性イオンの混入がより効果的に抑制されている。
【００３６】
[本願発明の実施形態の詳細]
次に、本発明の実施の形態の詳細について説明する。
【００３７】
はじめに、図１を参照して、本実施の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。本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法は、ベース基板１０を準備する工程（Ｓ１０）と、ベース基板１０の第２の主面Ｐ２に保護膜２２を形成する工程（Ｓ２０）と、第２の主面Ｐ２が保護膜２２で覆われている状態を保ちながら、第１の主面Ｐ１上に炭化珪素をエピタキシャル成長させる工程（Ｓ３０）とを備える。
【００３８】
まず、図２を参照して、ベース基板１０を準備する（工程（Ｓ１０））。ベース基板１０は、単結晶炭化珪素からなり、たとえば外径が１００ｍｍ以上である第１の主面Ｐ１を有している。ベース基板１０を構成する炭化珪素は、たとえば六方晶の結晶構造を有しており、好ましくは結晶多形（ポリタイプ）が４Ｈ−ＳｉＣである。ベース基板１０は、たとえば窒素（Ｎ）などのｎ型不純物を高濃度で含んでおり、導電型はｎ型である。ベース基板１０の不純物濃度は、たとえば１．０×１０18ｃｍ-3以上１．０×１０19ｃｍ-3以下程度である。第１の主面Ｐ１は、たとえば｛０００１｝面であってもよいし、｛０００１｝面に対するオフ角が１０°以下である面であってもよい。ベース基板１０の厚みは、たとえば２００μｍ以上７００μｍ以下程度である。ベース基板１０の第２の主面Ｐ２の表面粗さ（Ｒａ）は、５０ｎｍ以下であり、好ましくは２０ｎｍ以下である。本実施の形態において、第２の主面Ｐ２は化学機械研磨（ＣＭＰ）されている。このため、第２の主面Ｐ２の表面粗さＲａは０．６ｎｍ以下程度である。
【００３９】
次に、図３および図４を参照して、ベース基板１０の第２の主面Ｐ２に保護膜２２を形成する（工程（Ｓ２０））。具体的には、たとえば有機膜２１が第２の主面Ｐ２上に塗布される。有機膜２１はたとえば高純度フェノール樹脂である。高純度フェノール樹脂は、Ｎａの濃度が０．００００１％以下に抑えられており、好ましくは、さらにＫ，Ｃａ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｃｕの各元素の濃度もそれぞれ０．００００１％以下に抑えられている。不純物の濃度はたとえばグロー放電質量分析（ＧＤＭＳ）法により測定することができる。
【００４０】
ベース基板１０の第２の主面Ｐ２上に塗布された有機膜２１が固化された後、炭化されることにより、保護膜２２が形成される。保護膜２２は有機膜２１の炭化によって形成されるので、保護膜２２を構成する材料は主に炭素原子からなる。また保護膜２２を構成する材料は、炭素原子の酸化によって容易に酸化分解可能であり、そのために必要な温度は、炭化珪素の昇華温度である２０００℃程度よりも低い。
【００４１】
次に、図５を参照して、ベース基板１０を成膜工程中に支持するための部材であるサセプタ５０が準備される。サセプタ５０は、たとえばカーボンから作られている。保護膜２２がサセプタ５０に面するように、ベース基板１０がサセプタ５０上に載置される。
【００４２】
次に、図６を参照して、ベース基板１０の第１の主面Ｐ１上において炭化珪素をエピタキシャル成長させる（工程（Ｓ３０））。これにより、ベース基板１０とベース基板１０の第１の主面Ｐ１上に設けられた炭化珪素エピタキシャル層１１とを有する炭化珪素エピタキシャル基板１が形成される。このエピタキシャル成長の間、保護膜２２によって第２の主面Ｐ２が覆われた状態が保たれる。図７を参照して、エピタキシャル成長の完了後、炭化珪素エピタキシャル基板１がサセプタ５０から分離される。
【００４３】
このエピタキシャル成長はＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により行われ得る。この際、炭化珪素エピタキシャル基板１へキャリアガスとして水素ガスが供給され得る。原料ガスとしては、たとえば、シラン（ＳｉＨ4）とプロパン（Ｃ3Ｈ8）との混合ガスを用い得る。この際、不純物として、たとえば窒素（Ｎ）やリン（Ｐ）を導入することが好ましい。
【００４４】
このようにして、第２の主面Ｐ２上に保護膜２２を備える本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１を得ることができる。
【００４５】
次に、本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１について説明する。本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１は、上述した本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法により製造されたものであり、ベース基板１０と、ベース基板１０の第１の主面Ｐ１上に形成された炭化珪素エピタキシャル層１１と、第２の主面Ｐ２上に形成されている保護膜２２とを備える。
【００４６】
このような炭化珪素エピタキシャル基板１は、第２の主面Ｐ２の表面粗さが低く抑えられているとともに、炭化珪素エピタキシャル層１１にＮａ＋がほとんど含まれていない。そのため、当該炭化珪素エピタキシャル基板１を用いて製造された炭化珪素半導体装置は特性の悪化が抑制されている。
【００４７】
次に、本実施の形態に係る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エピタキシャル基板１の作用効果について説明する。
【００４８】
本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法は、エピタキシャル成長させる工程（Ｓ３０）の前にベース基板１０の第２の主面Ｐ２に保護膜２２を形成する工程（Ｓ２０）を備えるため、工程（Ｓ３０）においてベース基板１０の第２の主面Ｐ２上には保護膜２２が形成されている状態で炭化珪素をエピタキシャル成長させることができる。そのため、第２の主面Ｐ２からの炭化珪素の昇華を防止することができるため、第２の主面Ｐ２が荒れることを抑制することができる。また、サセプタ５０から第２の主面Ｐ２への炭化珪素等の析出を抑制することができる。その結果、第２の主面Ｐ２の表面粗さが低く抑えられた炭化珪素エピタキシャル基板１を得ることができる。
【００４９】
つまり、エピタキシャル成長させる工程（Ｓ３０）において第２の主面Ｐ２は保護膜２２により保護されているため、工程（Ｓ３０）後の第２の主面Ｐ２の表面粗さは、工程（Ｓ３０）前の第２の主面の表面粗さ（すなわち工程（Ｓ２０）において保護膜２２が形成される際の第２の主面の表面粗さ）と同等とすることができる。その結果、炭化珪素エピタキシャル基板１の第２の主面Ｐ２の表面粗さを工程（Ｓ１０）におけるベース基板１０の第２の主面Ｐ２の表面粗さと同等とすることができ、具体的には表面粗さ（Ｒａ）を５０ｎｍ以下、好ましくは２０μｍ以下とすることができる。なお、本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法のように、ベース基板１０を準備する工程（Ｓ１０）において第２の主面Ｐ２が化学機械研磨されている場合には、第２の主面Ｐ２の表面粗さ（Ｒａ）が０．６ｎｍ以下と極めて低い炭化珪素エピタキシャル基板１を得ることができる。
【００５０】
さらに、当該保護膜２２におけるナトリウム（Ｎａ）の濃度が０．００００１％以下であるため、保護膜２２に含まれる元素が何らかの理由で炭化珪素エピタキシャル層１１の内部や表面に含まれることを十分に抑制することができる（含まれたとしてもその濃度を十分に低く抑えることができる）。具体的には、保護膜２２の一部を構成する材料がエピタキシャル成長条件下において物理的反応または化学的反応により除去されてエピタキシャル成長雰囲気下に放出されると、原料ガスとともにベース基板１０の成長面に供給されて炭化珪素エピタキシャル層１１内に取り込まれることもある。しかし、保護膜２２におけるＮａの濃度が０．００００１％以下に抑えられていることにより、炭化珪素エピタキシャル基板１を用いて炭化珪素半導体装置を製造したときに、炭化珪素エピタキシャル層１１にＮａイオン（Ｎａ＋）が混入することを防止することができる。すなわち、炭化珪素エピタキシャル層１１に含まれたＮａ＋は、可動性イオンとして該炭化珪素エピタキシャル層１１上に形成される酸化膜に移動・混入して、デバイス特性を悪化させる。しかし、本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法によれば、Ｎａ＋に起因したデバイス特性の悪化を防止することができ、デバイス特性の安定性に優れた炭化珪素エピタキシャル基板１を得ることができる。
【００５１】
また、保護膜２２の膜厚は１００ｎｍ以上であるため、エピタキシャル成長させる工程（Ｓ３０）において第２の主面Ｐ２が保護膜２２により覆われている状態を確実に維持することができる。この結果、第２の主面Ｐ２の表面粗さが低く抑えられており、かつデバイス特性の安定性に優れた炭化珪素エピタキシャル基板１を得ることができる。
【００５２】
本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法では、保護膜２２は高純度フェノール樹脂からなる有機膜２１を固化および炭化することにより単層構造として形成されるが、これに限られるものではない。第２の主面Ｐ２上に形成される保護膜は多層構造を有していてもよい。たとえば、保護膜は、第２の主面Ｐ２上に形成され、高純度フェノール樹脂からなる第１有機膜２３が固化および炭化されてなる第１保護膜２４と、第１保護膜２４上に形成され、多結晶ダイヤモンドからなる第２保護膜２５との多層構造として形成されていてもよい。この場合には、たとえば図９および図１０を参照して、第２の主面Ｐ２上に塗布された第１有機膜２３が固化および炭化されることにより第１保護膜２４が形成される。次に、図１１を参照して、第１保護膜２４上に第２保護膜２５が形成される。保護膜が第１保護膜２４と第２保護膜２５との多層構造として形成される場合、第１保護膜２４および第２保護膜２５はいずれもＮａ＋の濃度が０．００００１％以下である。このようにすれば、本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法と同様の効果を奏することができる。また、第２の主面Ｐ２において表出している第２保護膜２５は、多結晶ダイヤモンドで構成されているため、水素雰囲気における安定性が高い。その結果、より効果的にベース基板１０の第２の主面Ｐ２を水素から保護することができ、第２の主面Ｐ２における炭化珪素を構成する炭素や珪素が水素と反応して、第２の主面Ｐ２に荒れ等が発生することを抑制することができる。
【００５３】
なお、本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法は、エピタキシャル成長させる工程（Ｓ３０）の後、エッチングによって保護膜２２を除去する工程（Ｓ４０）をさらに備えてもよい。図８を参照して、これにより露出された第２の主面Ｐ２を有する炭化珪素エピタキシャル基板２が得られる。保護膜２２は、任意の方法で除去され得るが、たとえば酸化分解反応により除去される。具体的には、保護膜２２が酸化される際に、酸化雰囲気下で保護膜２２に対してドライエッチングが行われる。また、保護膜２２は、ウエットエッチングにより除去されてもよい。たとえば、現像液等のアルカリ性溶液に保護膜２２を浸漬させることにより行ってもよい。なお、上述のように、エピタキシャル成長させる工程（Ｓ３０）において第２の主面は保護膜２２で覆われているため、工程（Ｓ３０）に起因して第２の主面Ｐ２の表面粗さは増大することが防止されている。そのため、炭化珪素エピタキシャル基板２の第２の主面Ｐ２の表面粗さＲａは０．６ｎｍ以下程度である。
【００５４】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態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。
【符号の説明】
【００５５】
１  炭化珪素エピタキシャル基板
１０  ベース基板
１１  炭化珪素エピタキシャル層
２１  有機膜
２２  保護膜
２３  第１有機膜
２４  第１保護膜
２５  第２保護膜
５０  サセプタ
Ｐ１  第１の主面
Ｐ２  第２の主面
【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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