(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化珪素基板（１）を用意する工程と、
前記炭化珪素基板（１）の表面にイオン注入を行ってイオン注入層（２）を形成したあと、該イオン注入層（２）に注入されたイオンの活性化アニール処理を行う工程と、
前記活性化アニール処理後に、前記炭化珪素基板（１）の表面を化学的エッチングすることにより、前記炭化珪素基板（１）に含まれる貫通らせん転位（１ａ）に起因するエッチピット（１ｂ）を形成する工程と、
前記エッチピット（１ｂ）内を含めて前記炭化珪素基板（１）の表面に炭化珪素成長層（４）をエピタキシャル成長させ、該炭化珪素成長層（４）の成長条件を、該炭化珪素成長層（４）のうち前記エッチピット（１ｂ）の側壁部に成長した部分同士が互いに接触する条件にて行う工程と、を含み、
前記炭化珪素成長層（４）をエピタキシャル成長させる工程では、前記エッチピット（１ｂ）の底部に埋込不良が残る成長条件にて、前記炭化珪素成長層（４）を結晶成長させることを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項２】
炭化珪素基板（１）を用意する工程と、
前記炭化珪素基板（１）の表面にイオン注入を行ってイオン注入層（２）を形成したあと、該イオン注入層（２）に注入されたイオンの活性化アニール処理を行う工程と、
前記活性化アニール処理後に、熱酸化を行い、前記イオン注入層（２）と共に前記炭化珪素基板（１）のうち貫通らせん転位（１ａ）の影響によって結晶性が崩れている部分を酸化させて熱酸化膜（３）を形成する工程と、
前記熱酸化膜（３）を化学的エッチングすることにより、前記炭化珪素基板（１）の表面から除去し、貫通らせん転位（１ａ）に起因するエッチピット（１ｂ）を形成する工程と、
前記エッチピット（１ｂ）内を含めて前記炭化珪素基板（１）の表面に炭化珪素成長層（４）をエピタキシャル成長させ、該炭化珪素成長層（４）の成長条件を、該炭化珪素成長層（４）のうち前記エッチピット（１ｂ）の側壁部に成長した部分同士が互いに接触する条件にて行う工程と、を含み、
前記炭化珪素成長層（４）をエピタキシャル成長させる工程では、前記エッチピット（１ｂ）の底部に埋込不良が残る成長条件にて、前記炭化珪素成長層（４）を結晶成長させることを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項３】
前記イオン注入層（２）を形成する際のイオン注入として、Ａｌイオンを注入することを特徴とする請求項１または２に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項４】
前記イオン注入層（２）の不純物濃度が１×１０21〜１×１０22ｃｍ-3となるように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単結晶の製造方法。
【請求項５】
前記炭化珪素基板（１）として、表面がＳｉ面のものを用いることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項６】
前記炭化珪素基板（１）として、表面がＳｉ面のものを用い、かつ、前記化学的エッチングをＫＯＨエッチング、ＩＣＰドライエッチングもしくは水素のドライエッチングのいずれかにより行うことを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項７】
前記炭化珪素成長層（４）をエピタキシャル成長させる工程では、
前記炭化珪素成長層（４）の成長途中において、該炭化珪素成長層（４）の表面を平坦化する工程と、
平坦化させた前記炭化珪素成長層（４）の表面からさらに該炭化珪素成長層（４）をエピタキシャル成長させる工程と、を含むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項８】
前記炭化珪素成長層（４）をエピタキシャル成長させる工程の後に、前記炭化珪素成長層（４）の表面に炭化珪素単結晶（５）をバルク状に成長させる工程と、
バルク状に成長させた前記炭化珪素単結晶（５）を切り出して炭化珪素単結晶基板（６）を形成したのち、その表面にさらに炭化珪素成長層（７）を成長させる工程と、を含んでいることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１つに記載の炭化珪素単結晶の製造方法を用いて、炭化珪素単結晶にて構成される炭化珪素半導体基板を形成し、この炭化珪素半導体基板を用いて基板垂直方向に電流を流すダイオードもしくはＭＯＳＦＥＴを製造することを特徴とする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、結晶欠陥を低減できる炭化珪素（以下、ＳｉＣという）単結晶の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＳｉＣは、高耐圧デバイスへ応用できる材料として期待されている。このＳｉＣでは、結晶成長時に転位や積層欠陥などの結晶欠陥が発生することが課題としてある。その中で、特に貫通らせん転位は歪み量が大きく、ｐｎダイオードのリーク（非特許文献１参照）、ＭＯＳＦＥＴのドレインリークやＭＯＳＦＥＴの酸化膜リーク（非特許文献２参照）等、ＳｉＣデバイス特性への影響が大きいことが報告されている。また、基底面転位もＭＯＳキャパシタのリークに影響することが報告されている（非特許文献３参照）。このため、結晶欠陥を低減すべく、様々な手法が提案されている。
【０００３】
例えば、転位を顕在化させるエッチピット法を使って転位を低減させる方法が提案されている。具体的には、基底面転位については、特許文献１において、エッチピット表面上へのエピタキシャル成長により基底面転位を貫通転位に変換させる方法が提案されている。また、貫通転位については、特許文献２において、エッチピットをＳｉＣ以外の材料で埋め込んで平坦化した後にエピタキシャル成長させる方法が提案されている。
【０００４】
さらに、貫通転位については、特許文献３において、ｐ層とｎ層の溶融ＫＯＨエッチングでのエッチングレートの違いを利用して、ｐエピタキシャル層の上にｎエピタキシャル層を形成した後、ＫＯＨエッチングし、エピタキシャル成長させることで、貫通転位の伝播を防止する方法も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００７−５０６２８９号公報
【特許文献２】特開２００８−２４５５４号公報
【特許文献３】特開２００８−０２７９６９号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】辻、ＳｉＣ及び関連ワイドギャップ半導体研究会  第４回個別討論会  予稿集  P74、09/7
【非特許文献２】鈴木、ＳｉＣ及び関連ワイドギャップ半導体研究会  第４回個別討論会  予稿集  P50、09/7
【非特許文献３】J. Senzaki et Al.: J. J. Appl. Phys., 48(8, Pt. 1)  (2009)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されているような基底面転位を貫通転位に変換させる方法では、貫通転位を低減することはできない。また、特許文献２に開示されているようなエッチピットをＳｉＣ以外の材料で埋め込んで平坦化する方法では、エッチピット上はＳｉＣではないため、多形や新たな転位が発生するという問題がある。さらに、特許文献３に開示されているようなｐエピタキシャル層の上にｎエピタキシャル層を形成した後、ＫＯＨエッチングし、エピタキシャル成長させる方法では、ｐ層とｎ層を順次積層させる必要があるため、処理に時間が掛かる。また、歪みが大きく、かつ、エッチングレートの大きい貫通らせん転位については、ｐ層とｎ層のエッチングレートの違いが少なく、エッチングの形状差が出にくいという問題がある。
【０００８】
本発明は上記点に鑑みて、ｐ層とｎ層を順次積層させなくても、多形や転位の引継ぎを抑制しつつ、貫通転位を低減できるＳｉＣ単結晶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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明者らが鋭意検討を行ったところ、ＳｉＣ半導体基板を用いてＭＯＳＦＥＴを形成した場合のドレインリークを引き起こす転位は貫通らせん転位であることが分かった。また、不純物のイオン注入および活性化アニール処理を行ったのち、溶融ＫＯＨのウェットエッチングなどを行うと、リーク部に相当する場所には、非常に深いエッチピット（特異ピット）が形成されることが確認された。
【００１０】
図５（ａ）は、上記したリーク部に相当する場所に形成された非常に深いエッチピットＪ１の様子を示した断面ＴＥＭ観察像を示す図であり、図５（ｂ）は、非リーク部に相当する場所に形成された通常のエッチピットＪ２の様子を示した断面ＴＥＭ観察像を示す図である。なお、図５（ａ）、（ｂ）中において、部分拡大したものを図中右側に示してある。
【００１１】
図５（ａ）に示されるように、リークを引き起こす貫通らせん転位Ａに起因するエッチピットＪ１は、非常に深く、ピット入口では開口幅が広いが、ある程度の深さからは開口幅が狭まった部分が深い位置まで続く特異ピットとなる。これに対して、非リーク部においても貫通らせん転位Ｂは存在しているが、リークを引き起こさない貫通らせん転位Ｂに起因するエッチピットＪ２は図５（ａ）に示すエッチピットＪ１と比較して、浅い形状になる。つまり、リークを引き起こす貫通らせん転位Ａと引き起こさない貫通らせん転位Ｂが存在する。
【００１２】
これについて研究を重ねたところ、リークを引き起こす貫通らせん転位Ａに起因して形成されるエッチピットＪ１は必ず図５（ａ）の形状になることが確認された。これは、転位の歪みにより表面にイオン注入したＡｌが転位周辺に拡散しているか、またはイオン注入の点欠陥が拡散しているためと推定される。
【００１３】
このため、この現象を利用すれば、ドレインリークを引き起こす貫通らせん転位を低減させることが可能になる。例えば、ＳｉＣ基板に対して不純物イオン（例えばＡｌイオン）をイオン注入したのち活性化アニール処理を行い、その後、溶融ＫＯＨによるウェットエッチング等を行うことによりピットを形成し、その表面にエピタキシャル成長によりＳｉＣ成長層を形成する。このとき、特異ピットとなるエッチピットＪ１については、深いピットであるため、エピタキシャル成長条件を選ぶことにより、エッチピットＪ１の底部に成長しない領域（埋込不良）を形成でき、転位の引き継ぎを防止することができる。つまり、図６に示す断面模式図のように、リークを引き起こす貫通らせん転位Ａについては、途中で消滅する。
【００１４】
これにより、リークを引き起こす貫通らせん転位が存在しない表面を有するＳｉＣ成長層を得ることができる。そして、このＳｉＣ成長層を利用してＭＯＳＦＥＴ等のデバイスを形成すれば、ドレインリークのないデバイスが実現できる。
【００１５】
そこで、請求項１に記載の発明では、ＳｉＣ基板（１）を用意する工程と、ＳｉＣ基板（１）の表面にイオン注入を行ってイオン注入層（２）を形成したあと、該イオン注入層（２）に注入されたイオンの活性化アニール処理を行う工程と、活性化アニール処理後に、ＳｉＣ基板（１）の表面を化学的エッチングすることにより、貫通らせん転位（１ａ）に起因するエッチピット（１ｂ）を形成する工程と、エッチピット（１ｂ）内を含めてＳｉＣ基板（１）の表面にＳｉＣ成長層（４）をエピタキシャル成長させ、該ＳｉＣ成長層（４）の成長条件を、該ＳｉＣ成長層（４）のうちエッチピット（１ｂ）の側壁部に成長した部分同士が互いに接触する条件にて行う工程と、を含んでいることを特徴としている。
【００１６】
このように、リークを引き起こす転位は貫通らせん転位であるということに基づき、イオン注入層（２）を形成して活性化アニール処理を行った後に、化学的エッチングにてリーク部に相当する場所に非常に深いエッチピット（１ｂ）を形成している。そして、その表面に、エッチピット（１ｂ）の側壁部に成長した部分同士が互いに接触する条件にてＳｉＣ成長層（４）をエピタキシャル成長させることで、ＳｉＣ成長層（４）に転位が引き継がれないようにしている。
【００１７】
このようにすることで、貫通らせん転位（１ａ）が存在しない表面を有するＳｉＣ成長層（４）を得ることが可能となる。したがって、ｐ層とｎ層を順次積層させなくても、多形や転位の引継ぎを抑制しつつ、貫通転位を低減できるＳｉＣ単結晶を製造することができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明では、ＳｉＣ基板（１）の表面にイオン注入を行ってイオン注入層（２）を形成したあと、該イオン注入層（２）に注入されたイオンの活性化アニール処理を行ったのち、活性化アニール処理後に、熱酸化を行い、イオン注入層（２）と共にＳｉＣ基板（１）のうち貫通らせん転位（１ａ）の影響によって結晶性が崩れている部分を酸化させて熱酸化膜（３）を形成し、熱酸化膜（３）を化学的エッチングすることにより、ＳｉＣ基板（１）の表面から除去し、貫通らせん転位（１ａ）に起因するエッチピット（１ｂ）を形成することを特徴としている。
【００１９】
このように、イオン注入層（２）および貫通らせん転位（１ａ）の影響によって結晶性が崩れている部分を熱酸化膜（３）にする熱酸化工程と、熱酸化膜（３）を除去する除去工程とにより、エッチピット（１ｂ）を形成することもできる。このようにしても、請求項１と同様の効果を得ることができる。
【００２０】
具体的には、請求項１および２に記載の発明では、ＳｉＣ成長層（４）をエピタキシャル成長させる工程において、エッチピット（１ｂ）の底部に埋込不良が残る成長条件にて、ＳｉＣ成長層（４）を結晶成長させるようにしている。
【００２１】
例えば、請求項３に記載したように、イオン注入層（２）を形成する際のイオン注入として、Ａｌイオンを注入することができ、また、請求項４に記載したように、イオン注入層（２）の不純物濃度が１×１０21〜１×１０22ｃｍ-3となるようにすることができる。
【００２２】
また、請求項５に記載したように、ＳｉＣ基板（１）として、表面がＳｉ面のものを用いることができる。また、Ｓｉ面を用いる場合には、請求項６に記載したように、化学的エッチングをＫＯＨエッチング、ＩＣＰドライエッチングもしくは水素のドライエッチングのいずれかにより行うことで、上記したエッチピット（１ｂ）を形成することができる。
【００２３】
なお、ＳｉＣ成長層（４）の表面が平坦でない場合には、請求項７に記載したように、ＳｉＣ成長層（４）をエピタキシャル成長させる工程において、ＳｉＣ成長層（４）の成長途中において、該ＳｉＣ成長層（４）の表面を平坦化する工程と、平坦化させたＳｉＣ成長層（４）の表面からさらに該ＳｉＣ成長層（４）をエピタキシャル成長させる工程と、を行うようにすると良い。
【００２４】
請求項８に記載の発明では、ＳｉＣ成長層（４）をエピタキシャル成長させる工程の後に、ＳｉＣ成長層（４）の表面にＳｉＣ単結晶（５）をバルク状に成長させる工程と、バルク状に成長させたＳｉＣ単結晶（５）を切り出してＳｉＣ単結晶基板（６）を形成したのち、その表面にさらにＳｉＣ成長層（７）を成長させる工程と、を含んでいることを特徴としている。
【００２５】
このように、デバイス作成用のＳｉＣ半導体基板として、貫通らせん転位（１ａ）が存在しない表面を有するＳｉＣ成長層（４）を形成したＳｉＣ基板（１）を用いるのではなく、ＳｉＣ成長層（４）の表面にさらにＳｉＣ単結晶（５）をバルク成長させ、所望の面方位で切り出したＳｉＣ単結晶基板（６）の表面にＳｉＣ成長層（７）を形成したものを用いるようにすることもできる。
【００２６】
請求項９に記載の発明では、請求項１ないし８のいずれか１つに記載のＳｉＣ単結晶の製造方法を用いて、ＳｉＣ単結晶にて構成されるＳｉＣ半導体基板を形成し、このＳｉＣ半導体基板を用いて基板垂直方向に電流を流すダイオードもしくはＭＯＳＦＥＴを製造することを特徴としている。
【００２７】
このように、請求項１ないし８のいずれか１つに記載のＳｉＣ単結晶の製造方法を用いて、ＳｉＣ単結晶にて構成されるＳｉＣ半導体基板を形成し、このＳｉＣ半導体基板を用いて、例えば基板垂直方向に電流を流す縦型のダイオードやＭＯＳＦＥＴなどを形成すれば、リークのないデバイスとすることが可能となる。
【００２８】
なお、上記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。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるＳｉＣ単結晶の製造方法にてＳｉＣ単結晶を成長させるときの製造工程を示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態にかかるＳｉＣ単結晶の製造方法にてＳｉＣ単結晶を成長させるときの製造工程を示す断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態にかかるＳｉＣ単結晶の製造方法にてＳｉＣ単結晶を成長させるときの製造工程を示す断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態にかかるＳｉＣ単結晶の製造方法にてＳｉＣ単結晶を成長させるときの製造工程を示す断面図である。
【図５】（ａ）は、上記したリーク部に相当する場所に形成された非常に深いエッチピットＪ１の様子を示した断面ＴＥＭ観察像を示す図であり、（ｂ）は、非リーク部に相当する場所に形成された通常のエッチピットＪ２の様子を示した断面ＴＥＭ観察像を示す図である。
【図６】エッチピットＪ２上などにエピタキシャル成長させたときの様子を示した断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００３１】
（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、本実施形態にかかるＳｉＣ単結晶の製造方法にてＳｉＣ単結晶を成長させるときの製造工程を示す断面図である。
【００３２】
図１（ａ）に示すように、ＳｉＣ単結晶基板として、表面がＳｉ面とされたＳｉＣ基板１を用意する。例えば、ｃ面オフ基板上にバルク状にＳｉＣ単結晶を結晶成長させ、そのＳｉＣ単結晶をＳｉ面において切り出すことで、表面がＳｉ面とされたＳｉＣ基板１を用意することができる。または、ＳｉＣ単結晶からなる基板上にＳｉＣ層をエピタキシャル成長させたものをＳｉＣ基板１として用いても良い。
【００３３】
このようにして用意したＳｉＣ基板１内には、貫通らせん転位１ａが形成された状態となっている。この貫通らせん転位１ａが存在するＳｉＣ基板１の表面に対してＡｌイオンをイオン注入することにより、イオン注入層２を形成する。このとき、イオン注入層２の不純物濃度が１×１０21〜１×１０22ｃｍ-3となるようにしている。イオン注入層２の厚みについては、任意に設定してよい。つまり、上述したような転位の歪みにより表面にイオン注入したＡｌが転位周辺に拡散するか、またはイオン注入の点欠陥を拡散させるなどと推定される現象が生じていればよいため、イオン注入層２の厚みについては特に制限はない。
【００３４】
この後、例えば、活性化アニール処理として、１５００〜１７００℃程度の熱処理を行うことにより、イオン注入により破壊された結晶性を回復させる。熱処理時間については任意であり、イオン注入により破壊された結晶性を回復させられる程度の時間であれば良い。
【００３５】
次に、図１（ｂ）に示すように化学的エッチングを行うことにより、イオン注入層２に加えて貫通らせん転位１ａの影響によって結晶性が崩れている部分も同時にエッチングすることでエッチピット１ｂを形成する。例えば、化学的エッチングとしては、溶融ＫＯＨによるウェットエッチング、ＩＣＰまたは水素エッチング等のドライエッチングを行うことができる。このとき形成されるエッチピット１ｂは、非常に深く、ピット入口では開口幅が広いが、ある程度の深さからは開口幅が狭まった部分が深い位置まで続く特異ピットとなる。
【００３６】
続いて、例えばＣＶＤ装置を用いて、図１（ｃ）に示すように、エッチピット１ｂが露出させられたＳｉＣ基板１の表面にＳｉＣ成長層４をエピタキシャル成長させる。このとき、エピタキシャル成長条件を選択することにより、エッチピット１ｂの底部における成長が少なく、エッチピット１ｂの底部が埋め込まれるよりも先にエッチピット１ｂの側壁部に成長したＳｉＣ同士が互いに接触するようにする。具体的には、エッチピット１ｂの底部において埋込不良が残るようにする。このようにすれば、エッチピット１ｂの底部において、転位が引き継がれることを防止することができる。
【００３７】
例えば、エピタキシャル成長条件としては、ＣＶＤ装置内を温度１６５０℃、圧力８７０ｋＰａ（＝６００Ｔｏｒｒ）とした状態で、ＳｉＨ4およびＣ3Ｈ8などの原料ガスをＨ2等のキャリアガスと共に導入するという条件を適用している。このような成長条件とすれば、例えば成長レートが２μｍ／ｈとなり、上記のようにエッチピット１ｂの底部において、転位が引き継がれることを防止することが可能となる。
【００３８】
そして、図１（ｄ）に示すように、そのままエピタキシャル成長を続ければ、成長したＳｉＣ成長層４には、貫通らせん転位１ａが引き継がれていないようにすることができる。これにより、貫通らせん転位１ａが存在しない表面を有するＳｉＣ成長層４が得られる。
【００３９】
このとき、ＳｉＣ成長層４の成長表面にエッチピット１ｂの凹みに起因する凹凸などが存在する場合には、図１（ｅ）に示すように、例えばＣＭＰ（Chemical  Mechanical  Polishing）などを必要に応じて行うことにより、ＳｉＣ成長層４の成長途中において成長表面を平坦化する。
【００４０】
そして、図１（ｆ）に示すように、さらにＳｉＣ成長層４を成長させ、例えば埋込不良の先端より１０μｍ以上の厚みで成長させることで、デバイス作成を行うことができるＳｉＣ単結晶からなるＳｉＣ半導体基板を得ることが可能となる。このようなＳｉＣ半導体基板を用いて、例えば基板垂直方向に電流を流す縦型のダイオードやＭＯＳＦＥＴなどを形成すれば、リークのないデバイスとすることが可能となる。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態では、例えば縦型ＭＯＳＦＥＴのドレインリークなどのリークを引き起こす転位は貫通らせん転位であるということに基づき、Ａｌイオンの注入および活性化アニール後に溶融ＫＯＨエッチング等を行うことにより、リーク部に相当する場所に非常に深いエッチピット１ｂを形成している。そして、その表面に、エッチピット１ｂの側壁部に成長した部分同士が互いに接触する条件にてＳｉＣ成長層４をエピタキシャル成長させることで、ＳｉＣ成長層４に転位が引き継がれないようにしている。
【００４２】
このようにすることで、貫通らせん転位１ａが存在しない表面を有するＳｉＣ成長層４を得ることが可能となる。したがって、ｐ層とｎ層を順次積層させなくても、多形や転位の引継ぎを抑制しつつ、貫通転位を低減できるＳｉＣ単結晶を製造することができる。
【００４３】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してエッチピット１ｂの形成工程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、第１実施形態と異なる部分について主に説明する。
【００４４】
図２は、本実施形態にかかるＳｉＣ単結晶の製造方法にてＳｉＣ単結晶を成長させるときの製造工程を示す断面図である。
【００４５】
図２（ａ）に示す工程では、ＳｉＣ基板１を用意したのち、第１実施形態の図１（ａ）と同様の工程によってＳｉＣ基板１の表層部にイオン注入層２を形成し、その後、熱処理を行うことでイオン注入により破壊された結晶性を回復させる。そして、図２（ｂ）に示すように、熱酸化工程を行い、イオン注入層２を酸化させることにより、熱酸化膜３を形成する。このとき、イオン注入層２だけでなく、貫通らせん転位１ａの影響によって結晶性が崩れている部分も同時に熱酸化される。
【００４６】
そして、図２（ｃ）に示すように、フッ酸を用いた化学的エッチングにより、熱酸化膜３を除去する。これにより、貫通らせん転位１ａの影響によって結晶性が崩れていた部分についても熱酸化膜３が除去されることになるため、貫通らせん転位１ａが形成されている箇所では、エッチピット１ｂが形成される。このとき形成されるエッチピット１ｂは、非常に深く、ピット入口では開口幅が広いが、ある程度の深さからは開口幅が狭まった部分が深い位置まで続く特異ピットとなる。
【００４７】
この後は、図２（ｄ）以降の工程において、第１実施形態の図１（ｃ）以降の工程を行うことにより、ＳｉＣ基板１の表面に、貫通らせん転位１ａが存在しない表面を有するＳｉＣ成長層４を成長させることが可能となり、デバイス作成を行うことができるＳｉＣ単結晶からなるＳｉＣ半導体基板を得ることが可能となる。
【００４８】
以上説明したように、イオン注入層２および貫通らせん転位１ａの影響によって結晶性が崩れている部分を熱酸化膜３にする熱酸化工程と、熱酸化膜３をフッ酸などによって除去する除去工程とにより、エッチピット１ｂを形成することもできる。このようにしても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して、貫通らせん転位１ａが存在しない表面を有するＳｉＣ成長層４を成長させたあと、エピタキシャル成長を続けるのではなく、バルク成長を行うようにしたものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分について主に説明する。
【００５０】
図３は、本実施形態にかかるＳｉＣ単結晶の製造方法にてＳｉＣ単結晶を成長させるときの製造工程を示す断面図である。
【００５１】
この図に示すように、まず、図３（ａ）〜（ｅ）に示す工程において、第１実施形態の図１（ａ）〜（ｅ）と同様の工程を行う。この場合にも、図３（ｅ）に示すＳｉＣ成長層４の表面を平坦化する工程については、必要に応じて行えば良い。これらの工程により、貫通らせん転位１ａが存在しない表面を有するＳｉＣ成長層４を得ることができる。
【００５２】
その後、図３（ｆ）に示すように、昇華再結晶法によるＳｉＣ単結晶のバルク成長が行える坩堝内や液相成長法やガス成長法によるＳｉＣ単結晶のバルク成長が行える成長容器内にＳｉＣ成長層４が形成されたＳｉＣ基板１を設置し、ＳｉＣ成長層４の表面にＳｉＣ単結晶５を成長させる。昇華再結晶法、液相成長法もしくはガス成長法によるＳｉＣ単結晶５の具体的な成長方法としては、周知となっているどのような方法を用いても構わない。
【００５３】
続いて、図３（ｇ）に示すように、バルク成長させたＳｉＣ単結晶５を所望の面方位で切り出すことにより、ＳｉＣ単結晶基板６を得る。そして、図３（ｈ）に示すように、このＳｉＣ単結晶基板６を例えばＣＶＤ装置内に設置し、エピタキシャル成長により、ＳｉＣ単結晶基板６の表面にＳｉＣ成長層７を例えば１０μｍ以上の厚みで成長させることで、デバイス作成を行うことができるＳｉＣ単結晶からなるＳｉＣ半導体基板を得ることが可能となる。このようなＳｉＣ半導体基板を用いて、例えば基板垂直方向に電流を流す縦型のダイオードやＭＯＳＦＥＴなどを形成すれば、リークのないデバイスとすることが可能となる。
【００５４】
以上説明したように、デバイス作成用のＳｉＣ半導体基板として、貫通らせん転位１ａが存在しない表面を有するＳｉＣ成長層４を形成したＳｉＣ基板１を用いるのではなく、ＳｉＣ成長層４の表面にさらにＳｉＣ単結晶５をバルク成長させ、所望の面方位で切り出したＳｉＣ単結晶基板６の表面にＳｉＣ成長層７を形成したものを用いるようにすることもできる。このようにしても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は、第２実施形態に対して、第３実施形態と同様、貫通らせん転位１ａが存在しない表面を有するＳｉＣ成長層４を成長させたあと、エピタキシャル成長を続けるのではなく、バルク成長を行うようにしたものであり、その他に関しては第２実施形態と同様であるため、第２実施形態と異なる部分について主に説明する。
【００５６】
図４は、本実施形態にかかるＳｉＣ単結晶の製造方法にてＳｉＣ単結晶を成長させるときの製造工程を示す断面図である。
【００５７】
この図に示すように、まず、図４（ａ）〜（ｆ）に示す工程において、第１実施形態の図１（ａ）〜（ｆ）と同様の工程を行う。この場合にも、図４（ｆ）に示すＳｉＣ成長層４の表面を平坦化する工程については、必要に応じて行えば良い。これらの工程により、貫通らせん転位１ａが存在しない表面を有するＳｉＣ成長層４を得ることができる。
【００５８】
その後、図４（ｇ）に示す工程において、第３実施形態で説明した図３（ｆ）と同様の工程を行うことにより、ＳｉＣ成長層４の表面にＳｉＣ単結晶５を成長させる。昇華再結晶法、液相成長法もしくはガス成長法によるＳｉＣ単結晶５の具体的な成長方法としては、周知となっているどのような方法を用いても構わない。
【００５９】
続いて、図４（ｈ）に示す工程において、図３（ｇ）と同様に、バルク成長させたＳｉＣ単結晶５を所望の面方位で切り出すことにより、ＳｉＣ単結晶基板６を得たのち、図４（ｉ）に示す工程において、図３（ｈ）と同様に、エピタキシャル成長により、ＳｉＣ単結晶基板６の表面にＳｉＣ成長層７を例えば１０μｍ以上の厚みで成長させる。
【００６０】
このようにしても、デバイス作成を行うことができるＳｉＣ単結晶からなるＳｉＣ半導体基板を得ることができ、このようなＳｉＣ半導体基板を用いて、例えば基板垂直方向に電流を流す縦型のダイオードやＭＯＳＦＥＴなどを形成すれば、リークのないデバイスとすることが可能となる。
【００６１】
以上説明したように、第２実施形態のようなイオン注入層２および貫通らせん転位１ａの影響によって結晶性が崩れている部分を熱酸化膜３にする熱酸化工程と、熱酸化膜３をフッ酸などによって除去する除去工程とにより、エッチピット１ｂを形成する形態においても、第３実施形態と同様にバルク成長させてＳｉＣ半導体基板を得ることもできる。このようにしても、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、表面がＳｉ面とされたＳｉＣ基板１を用いるようにしている。これは、溶融ＫＯＨによるウェットエッチングもしくはＩＣＰドライエッチングや水素によるドライエッチングを用いる場合に適用される面方位を例に挙げたものである。化学的エッチングとして他の手法を用いる場合には、必ずしもＳｉ面でなくても構わない。
【００６３】
また、上記各実施形態では、イオン注入層２を形成する際に用いるイオンとして、Ａｌイオンを用いるようにしているが、Ａｌイオン以外であっても構わない。すなわち、転位の歪みにより表面にイオン注入したＡｌが転位周辺に拡散するか、またはイオン注入の点欠陥を拡散させるなどと推定される現象が生じさせられれば、Ａｌイオンに限ることはなく、他の不純物、例えば窒素等であっても構わない。
【００６４】
また、上記各実施形態では、気相成長法としてＣＶＤ装置を用いたエピタキシャル成長を例に挙げて説明したが、他の成長方法を用いても良い。
【符号の説明】
【００６５】
１    ＳｉＣ基板
１ａ  貫通らせん転位
１ｂ  エッチピット
２    イオン注入層
３    熱酸化膜
４    ＳｉＣ成長層
５    ＳｉＣ単結晶
６    ＳｉＣ単結晶基板
７    ＳｉＣ成長層
【図１】
0005678622.tif 000002
【図２】
0005678622.tif 000003
【図３】
0005678622.tif 000004
【図４】
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【図６】
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【図５】
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