(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成長炉の内壁に付着した樹枝状の炭化珪素の最表面を窒化、酸化又は酸窒化させ、又は前記樹枝状の炭化珪素の最表面原子を窒素終端又は酸素終端させて安定化させる安定化工程と、
前記安定化工程の後に、前記成長炉内に基板を搬入する搬入工程と、
前記搬入工程の後に、前記成長炉内にプロセスガスを導入し、前記基板上に炭化珪素エピタキシャル層を成長させて炭化珪素エピタキシャルウエハを製造する成長工程とを備え、
前記成長炉内の部材は保護膜としてＳｉＣ皮膜で覆われていることを特徴とする炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法。
【請求項２】
前記炭化珪素エピタキシャルウエハを前記成長炉から搬出した後、前記安定化工程、前記搬入工程及び前記成長工程を繰り返して複数の炭化珪素エピタキシャルウエハを製造することを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法。
【請求項３】
成長炉内に基板を搬入する搬入工程と、
前記搬入工程の後に、前記基板を加熱しながら前記成長炉内にプロセスガスを導入し、前記基板上に炭化珪素エピタキシャル層を成長させて炭化珪素エピタキシャルウエハを製造する成長工程と、
前記成長工程の後の降温中に前記成長炉内に窒素含有ガスと酸素含有ガスの少なくとも１つを供給して前記成長炉の内壁に付着した炭化珪素を窒化、酸化又は酸窒化させて安定化させる安定化工程とを備えることを特徴とする炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法。
【請求項４】
前記成長工程において、前記炭化珪素エピタキシャル層を成長させるためのプロセスガスを第１のガス導入口から前記成長炉内に導入し、
前記安定化工程において、前記成長炉の内壁に付着した前記炭化珪素の最表面を窒化、酸化又は酸窒化させ、又は前記炭化珪素の最表面原子を窒素終端又は酸素終端させるための安定化ガスを第２のガス導入口から前記成長炉内に導入し、
前記第２のガス導入口は前記第１のガス導入口より上に設けられ、
前記第２のガス導入口から導入された前記安定化ガスが前記成長炉の天井面に沿って流れることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法を用いて炭化珪素半導体装置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。
【請求項６】
エピタキシャル成長を行う成長炉と、
炭化珪素エピタキシャル層を成長させるためのプロセスガスを前記成長炉内に導入する第１のガス導入口と、
前記成長炉の内壁に付着した樹枝状の炭化珪素の最表面を窒化、酸化又は酸窒化させ、又は前記樹枝状の炭化珪素の最表面原子を窒素終端又は酸素終端させて安定化させるための安定化ガスを前記成長炉内に導入する第２のガス導入口とを備え、
前記成長炉内の部材は保護膜としてＳｉＣ皮膜で覆われていることを特徴とする炭化珪素エピタキシャルウエハの製造装置。
【請求項７】
前記安定化ガスは、窒素含有ガスと酸素含有ガスの少なくとも１つを有することを特徴とする請求項６に記載の炭化珪素エピタキシャルウエハの製造装置。
【請求項８】
ウエハを載置する載置面が前記成長炉の天井面と対向するウエハホルダーを更に備え、
前記第２のガス導入口は前記ウエハホルダーより上方に設けられていることを特徴とする請求項６又は７に記載の炭化珪素エピタキシャルウエハの製造装置。
【請求項９】
前記ウエハホルダーより下方に設けられたガス排気口を更に備えることを特徴とする請求項８に記載の炭化珪素エピタキシャルウエハの製造装置。
【請求項１０】
前記第２のガス導入口は前記第１のガス導入口より上に設けられ、
前記第２のガス導入口から導入された前記安定化ガスが前記成長炉の天井面に沿って流れることを特徴とする請求項６〜９の何れか１項に記載の炭化珪素エピタキシャルウエハの製造装置。
【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ウエハの製造方法、炭化珪素半導体装置の製造方法及び炭化珪素エピタキシャルウエハの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シリコン半導体に比べてバンドギャップ、絶縁破壊電界強度、飽和ドリフト速度、熱伝導度がいずれも相対的に大きい炭化珪素（以下ＳｉＣと記す）半導体が、主に電力制御用パワーデバイス材料として注目されている。事実、このＳｉＣ半導体を用いたパワーデバイスは、電力損失の大幅な低減、小型化などが可能であり、電源電力変換時の省エネルギー化が実現できることから、電気自動車の高性能化、太陽電池システム等の高機能化等、低炭素社会実現の上でキーデバイスとなる。パワーデバイスとして、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ショットキバリアダイオード、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）及び各種ダイオード等が挙げられる。
【０００３】
ＳｉＣパワーデバイスを作製する際に、ＳｉＣバルク単結晶基板上に、半導体デバイスの活性領域を予め熱ＣＶＤ法（熱化学気相堆積法）等によりエピタキシャル成長させることが多い。ここでいう活性領域とは、結晶中におけるドーピング密度及び膜厚が精密に制御された上で作りこまれている成長方向軸を含む断面領域である。バルク単結晶基板に加え、このようなエピタキシャル成長層が必要とされる理由は、デバイスの仕様により、ドーピング密度及び膜厚がほぼ既定され、また、通常、その精度として、バルク単結晶基板のそれらより高いものが求められるためである。
【０００４】
ＳｉＣバルク単結晶基板上へエピタキシャル成長層を形成したウエハを、以下、エピタキシャルウエハと称する。炭化珪素半導体装置は、炭化珪素エピタキシャルウエハに対して様々な加工を施して作製されるが、炭化珪素基板及び炭化珪素エピタキシャル成長層の成長時の不具合に起因する炭化珪素エピタキシャルウエハの欠陥があると、炭化珪素半導体装置に局所的に高電圧が保持できない箇所ができ、リーク電流が発生する。このような欠陥の密度が増加すると、炭化珪素半導体装置の製造時の良品率が低下する。
【０００５】
炭化珪素エピタキシャルウエハの製造装置として、例えば炭化珪素でコーティングされたグラファイト製の部材でサセプタを形成したものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、エピタキシャル膜の形成時にサセプタへの原料ガスに起因する膜の付着を低減させるために、炭化珪素でコーティングされたグラファイト製サセプタの表面にＳｉＯ２膜又はＳｉ３Ｎ４膜を被覆させたものが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４５３４９７８号公報
【特許文献２】特開２０１３−１６５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
成長炉の内壁にも炭化珪素が付着し、この炭化珪素は構造上脆いため炭化珪素粒子になりやすい。炭化珪素粒子が炭化珪素ウエハの表面に付着すると、当該箇所を起点としてダウンフォールや三角欠陥などの結晶欠陥が発生し、デバイスの歩留りが悪化するという問題がある。また、サセプタの表面にＳｉＯ２膜又はＳｉ３Ｎ４膜を被覆させた場合、炭化珪素をエピタキシャル成長させると、それらの膜と炭化珪素の密着性が悪く、炭化珪素粒子が発生し易くなり、結晶欠陥がより増大するという問題がある。
【０００８】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は結晶欠陥の少ない炭化珪素エピタキシャルウエハを製造することができる炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法、炭化珪素半導体装置の製造方法及び炭化珪素エピタキシャルウエハの製造装置を得るものである。
【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ウエハの製造方法は、成長炉の内壁に付着した樹枝状の炭化珪素の最表面を窒化、酸化又は酸窒化させ、又は前記樹枝状の炭化珪素の最表面原子を窒素終端又は酸素終端させて安定化させる安定化工程と、前記安定化工程の後に、前記成長炉内に基板を搬入する搬入工程と、前記搬入工程の後に、前記成長炉内にプロセスガスを導入し、前記基板上に炭化珪素エピタキシャル層を成長させて炭化珪素エピタキシャルウエハを製造する成長工程とを備え、前記成長炉内の部材は保護膜としてＳｉＣ皮膜で覆われていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、エピタキシャル成長を行う前に成長炉の内壁に付着した炭化珪素を窒化させて安定化させることで、炭化珪素粒子の発生を抑制することができる。これにより、炭化珪素粒子に起因する結晶欠陥の少ない炭化珪素エピタキシャルウエハを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る炭化珪素エピタキシャルウエハの製造装置を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法を示すフローチャートである。
【図３】窒化工程を行った場合と行わなかった場合の炭化珪素エピタキシャルウエハのウエハの表面欠陥密度を比較した結果を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る方法で製造された炭化珪素エピタキシャルウエハを用いて製造されたＭＯＳＦＥＴを示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る方法で製造された炭化珪素エピタキシャルウエハを用いて製造されたショットキバリアダイオードを示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態３に係る炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法を示す成長シーケンスである。
【図８】本発明の実施の形態５に係る炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法、炭化珪素半導体装置の製造方法及び炭化珪素エピタキシャルウエハの製造装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る炭化珪素エピタキシャルウエハの製造装置を示す断面図である。エピタキシャル成長を行う成長炉１内に、炭化珪素基板２を載置するウエハホルダー３が設けられている。第１のガス導入口４は、炭化珪素エピタキシャル層を成長させるためのプロセスガスとしてキャリアガスと原料ガスを成長炉１内に導入する。第１のガス排気口５はプロセスガスを成長炉１から排出する。
【００１４】
エピタキシャル成長工程において、炭化珪素基板２上に炭化珪素エピタキシャル層が成長するが、同時に、成長炉１の内壁、ウエハホルダー３及び他の炉内部材にも炭化珪素エピタキシャル膜の生成物が付着し、樹枝状に成長する。そして、ガス導入時の気流の変動によって、構造上弱い樹枝状の細い箇所が切断及び剥離し、炭化珪素粒子が発生する。
【００１５】
この炭化珪素粒子は、エピタキシャル成長工程においてプロセスガスを導入し始めてから設定圧力に達するまでに生じる気流の変動によって多量に発生する。炭化珪素粒子が炭化珪素基板２のエピタキシャル成長面に付着した状態でエピタキシャル成長すると、炭化珪素粒子を起点として異常成長が起こり、ダウンフォール及び三角欠陥などの結晶欠陥が形成されてしまう。
【００１６】
そこで、第２のガス導入口６は、成長炉１の内壁に付着した炭化珪素を窒化させて安定化させるための安定化ガスを成長炉１内に導入する。第２のガス排気口７は安定化ガスを成長炉１から排出する。ガス導入条件制御部８はプロセスガス及び安定化ガスの導入条件を制御する。第２のガス導入口６は、ガス流量制御装置と圧力制御装置を介して、安定化ガスのボンベに接続されている。
【００１７】
窒化用の安定化ガスとして、窒素ガス、ＮＨ３ガスなどの窒素含有ガスを使用する。安定化ガスはエッチングガスではないため、サセプタ窒化工程でウエハホルダー３又は成長炉１内の部材の保護膜であるＳｉＣ皮膜がエッチングされる心配がなく、管理が容易である。
【００１８】
また、成長炉１の内壁に付着した炭化珪素の最表面を窒化させる又は炭化珪素膜の最表面原子を窒素終端させる窒化専用の第２のガス導入口６と第２のガス排気口７が設けられている。これにより、付着した炭化珪素を効率よく窒化させることができるため、炭化珪素膜の結合状態を安定化させて炭化珪素粒子の発生を抑制することができる。
【００１９】
ウエハを載置するウエハホルダー３の載置面及び炭化珪素基板２のエピタキシャル成長面が成長炉１の天井面に対向している。このため、炭化珪素基板２のエピタキシャル成長面と対向した位置にある成長炉１の天井面に付着する炭化珪素粒子は、成長炉１の他の場所に付着した炭化珪素粒子に比べて結晶欠陥の原因となりやすい。また、成長炉１の天井面は、付着する炭化珪素粒子の量が成長炉１の他の場所に比べて多いため、重点的に窒化を行う必要がある。そこで、第２のガス導入口６は成長炉１の側面の上部においてウエハホルダー３よりも上方に設けられている。これにより、サセプタ窒化用のガスが成長炉１の天井面に沿って流れるため、炭化珪素基板２のエピタキシャル成長面に対向する成長炉１の天井面に付着した炭化珪素粒子を効率良く窒化させることができる。
【００２０】
第２のガス排気口７は、安定化ガス専用のガス排気口であり、成長炉１の下部においてウエハホルダー３より下方に設けられている。これにより、成長炉１の側面とウエハホルダー３の下部領域も窒化させることができるため、成長炉１内全体を窒化させることができる。
【００２１】
エピタキシャル成長工程において成長炉１内でエピタキシャル成長用のプロセスガスが水平方向（図１の紙面の左右方向）に流れるため、第１のガス排気口５は第１のガス導入口４の反対側に設けられている。これは炭化珪素基板２上に均一に炭化珪素エピタキシャル膜を成長させるために必要な構成である。
【００２２】
窒化工程において、エピタキシャル成長用の第１のガス排気口５を用いてもよいし、安定化ガス専用の第２のガス排気口７を用いてもよい。窒化工程時に第１のガス排気口５を用いた場合には成長炉１の天井面（上面）とウエハホルダー３を効率的に窒化できる。一方、窒化工程時に第２のガス排気口７を用いた場合には成長炉１内全体を窒化させることができる。このようにガス排気口を組み合わせることで窒化させるサセプタの領域を選択できるため独立されたガス排気口を設けることがより望ましい。また窒化専用の第２のガス排気口７は、エピタキシャル成長用の第１のガス排気口５と同時に使用でき、エピタキシャル成長用の真空ポンプ、圧力調整バルブ等を共用できる。
【００２３】
また、ガス導入条件制御部８は、後述する窒化条件で窒化が実施されるよう、第１のガス導入口４及び第２のガス導入口６に接続されたガス流量制御装置と圧力制御装置を制御し、プロセスガス又は安定化ガスのガス流量又は圧力を制御する。
【００２４】
図２は、本発明の実施の形態１に係る炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法を示すフローチャートである。以下、図１，２を用いて炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法を説明する。
【００２５】
まず、第１のガス導入口４から成長炉１内に安定化ガスを導入し、成長炉１の内壁に付着した炭化珪素を窒化させて安定化させる（ステップＳ１）。この工程を窒化工程（安定化工程）と呼ぶ。また、ウエハホルダー３を成長炉１内に搬入した状態で窒化工程を行えば、ウエハホルダー３に付着している炭化珪素の窒化を行うこともできる。
【００２６】
ここで、窒化工程の条件について説明する。まず、成長炉１内を９００度まで昇温させる。９００度で保持させたまま第２のガス導入口６から例えばＮＨ３ガスを流量１０ｓｌｍで供給する。５分間ＮＨ３ガスを供給させた後、ガス供給を停止し成長炉１内の温度を室温まで降温させる。これによって成長炉１の内壁及びウエハホルダー３に付着した炭化珪素の最表面の窒化又は炭化珪素膜の最表面原子を窒素終端させる。ここで窒化用の安定化ガスとしてＮＨ３を使用したが、Ｎ２、その他の窒素含有ガスでも同様の効果がある。また、窒化時の成長炉１内の温度については９００度に限ったものでなく、炭化珪素の最表面原子を窒素終端させることができれば室温でもよい。
【００２７】
次に、成長炉１内に炭化珪素基板２を搬入してウエハホルダー３に載置する（ステップＳ２）。次に、成長炉１内にプロセスガスを導入し、炭化珪素基板２上に炭化珪素エピタキシャル層を成長させて炭化珪素エピタキシャルウエハを製造する（ステップＳ３）。具体的には、成長炉１を１６５０℃程度まで加熱した後、成長炉１内に第１のガス導入口４から原料ガスを供給することにより炭化珪素基板２の表面上に膜厚１０μｍの炭化珪素膜をエピタキシャル成長させる。例えば、Ｓｉ原子の供給源としてシランガス（ＳｉＨ４）を流量５００ｓｃｃｍで供給し、Ｃ原子の供給源としてプロパンガス（Ｃ３Ｈ８）を流量２００ｓｃｃｍで供給する。Ｎ型ドーピングとして窒素ガスを用いる。また、Ｎ型ドーピングとして、基板界面でキャリア濃度が１×１０１７／ｃｍ３となり、活性領域でキャリア濃度が８×１０１５／ｃｍ３となるように窒素ガスを供給する。その後、原料ガスの供給を停止し、室温まで降温させる。このようにしてエピタキシャルウエハが製造される。その後、完成した炭化珪素エピタキシャルウエハを成長炉１から搬出する（ステップＳ４）。
【００２８】
このように、エピタキシャル成長を行う前に成長炉１の内壁に付着した炭化珪素を窒化させて安定化させることで、炭化珪素粒子の発生を抑制することができる。これにより、炭化珪素粒子に起因する結晶欠陥の少ない炭化珪素エピタキシャルウエハを製造することができる。また、この炭化珪素エピタキシャルウエハを用いて炭化珪素半導体装置を製造することにより、安価で高歩留りなＳｉＣデバイスを製造することができる。
【００２９】
図３は、窒化工程を行った場合と行わなかった場合の炭化珪素エピタキシャルウエハのウエハの表面欠陥密度を比較した結果を示す図である。ここで表面欠陥密度は、共焦点光学系走査型顕微鏡の表面検査装置（例えば、レーザーテック社製ＳＩＣＡ６Ｘ）を用いて計測した。窒化工程を行った実施の形態１の場合には表面欠陥密度は０．０６／ｃｍ２と極めて低密度であったのに対し、窒化工程を行わなかった従来の場合には表面欠陥密度は０．６／ｃｍ２と１０倍多いことが分かった。
【００３０】
図４は、本発明の実施の形態１に係る方法で製造された炭化珪素エピタキシャルウエハを用いて製造されたＭＯＳＦＥＴを示す断面図である。当該炭化珪素エピタキシャルウエハは結晶欠陥が少ないため、ＭＯＳＦＥＴを高い素子歩留まりで製造することができる。炭化珪素基板２上に炭化珪素エピタキシャル成長層９が形成されている。アルミニウム（Ａｌ）をｐ型不純物として含有するベース領域１０が炭化珪素エピタキシャル成長層９の表層に選択的に複数形成されている。窒素（Ｎ）をｎ型不純物として含有するソース領域１１がベース領域１０の表層に形成されている。酸化珪素で構成されたゲート絶縁膜１２が炭化珪素エピタキシャル成長層９、ベース領域１０及びソース領域１１の一部の上に亘って形成されている。ゲート電極１３が、一対のソース領域１１によって挟まれた炭化珪素エピタキシャル成長層９上にゲート絶縁膜１２を介して形成されている。ソース電極１４が、ゲート絶縁膜１２が形成されていないｎ型ソース領域１１上に形成されている。ドレイン電極１５が炭化珪素基板２の裏面に形成されている。
【００３１】
図５は、本発明の実施の形態１に係る方法で製造された炭化珪素エピタキシャルウエハを用いて製造されたショットキバリアダイオードを示す断面図である。当該炭化珪素エピタキシャルウエハは結晶欠陥が少ないため、ショットキバリアダイオードを高い素子歩留まりで製造することができる。アルミニウム（Ａｌ）をｐ型不純物として含有するイオン注入領域１６が炭化珪素エピタキシャル成長層９の表層に選択的に複数形成されている。ショットキ電極１７が、イオン注入領域１６に挟まれた炭化珪素エピタキシャル成長層９とイオン注入領域１６の一部の上に跨って形成されている。オーミック電極１８が炭化珪素基板２の裏面に形成されている。
【００３２】
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２に係る炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法を示すフローチャートである。実施の形態２の製造方法に用いる製造装置は実施の形態１と同様である。
【００３３】
まず、実施の形態１と同様にステップＳ１〜４を実施する。次に、炭化珪素エピタキシャルウエハを成長炉１から搬出した後、ステップＳ１〜Ｓ４を繰り返して複数の炭化珪素エピタキシャルウエハを製造する。このように窒化工程とエピタキシャル成長を交互に繰り返すことで成長炉１の内壁及びウエハホルダー３に付着している炭化珪素膜の結合状態を常に安定化できる。このため、１回窒化工程を行った後に連続して複数の成膜処理を行うよりもデポ膜が安定し、結晶欠陥の少ない炭化珪素エピタキシャルウエハを大量に作製することができる。
【００３４】
実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３に係る炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法を示す成長シーケンスである。本実施の形態でも実施の形態１のステップＳ３と同様に、成長炉１を１６５０℃程度まで加熱した後、成長炉１内に第１のガス導入口４から原料ガスを供給することにより炭化珪素基板２の表面上に膜厚１０μｍの炭化珪素膜をエピタキシャル成長させる。例えば、Ｓｉ原子の供給源としてシランガス（ＳｉＨ４）を流量５００ｓｃｃｍで供給し、Ｃ原子の供給源としてプロパンガス（Ｃ３Ｈ８）を流量２００ｓｃｃｍで供給する。Ｎ型ドーピングとして窒素ガスを用いる。また、Ｎ型ドーピングとして、基板界面でキャリア濃度が１×１０１７／ｃｍ３となり、活性領域でキャリア濃度が８×１０１５／ｃｍ３となるように窒素ガスを供給する。その後、原料ガスの供給を停止し、室温まで降温させる。
【００３５】
本実施の形態では、エピタキシャル成長工程の後の室温までの降温中に、成長炉１内に第２のガス導入口６から例えばＮＨ３ガスを流量１０ｓｌｍで供給する。このときガス排気としては、第１のガス排気口５を用いてもよいし、窒化ガス専用に設けられた第２のガス排気口７を用いてもよい。このようにして、成長炉１の内壁及びウエハホルダー３に付着した炭化珪素の最表面を窒化させる又は炭化珪素の最表面原子を窒素終端させる。その結果、炭化珪素膜の結合状態をより安定化させることができ、次に実施されるエピタキシャル成長工程で炭化珪素粒子はほとんど発生しない。このため、炭化珪素粒子に起因する結晶欠陥が大幅に低減された炭化珪素エピタキシャルウエハを形成することができる。これにより、炭化珪素エピタキシャルウエハの結晶欠陥を低減しつつ、窒化工程が炭化珪素エピタキシャルウエハの製造タクトに及ぼす影響を小さくすることができる。
【００３６】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４の製造方法は実施の形態１に示すフローチャートと同様であるが、成長炉１とウエハホルダー３を炭化珪素エピタキシャルウエハの製造装置から取り出し、別の窒化専用の装置を用いて窒化工程を実施する。それ以外は実施の形態１の製造方法と同様である。
【００３７】
エピタキシャルウエハの製造装置の構成上、窒化専用のガス配管やガス排気口を設けることができない場合には、本実施の形態のようにエピタキシャル成長工程とは別の窒化専用の製造装置を用いて窒化工程を実施してもよい。窒化専用の製造装置は、成長炉１の内壁とウエハホルダー３に付着した炭化珪素膜の最表面を窒化させる又は炭化珪素膜の最表面原子を窒素終端させることができればよい。実施の形態１で示したように、例えば成長炉１を９００度に保持してＮＨ３ガスを供給して熱窒化させてもよいし、例えばプラズマ発光を利用して窒化させてもよく、窒化の方法はこれに限定されない。
【００３８】
また、窒化工程が完了したウエハホルダー３を複数台予め準備しておけば、エピタキシャルウエハを製造した後に、炭化珪素エピタキシャルウエハの製造装置からウエハホルダー３を取出し、窒化工程が完了したウエハホルダー３に付け替えることができ、実施の形態１よりも製造タクトを短縮できる。これにより、炭化珪素エピタキシャルウエハの結晶欠陥を低減しつつ、窒化工程が炭化珪素エピタキシャルウエハの製造タクトに及ぼす影響を小さくすることができる。
【００３９】
実施の形態５．
図８は、本発明の実施の形態５に係る炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法を示すフローチャートである。本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャルウエハの製造装置は実施の形態１と同様であるが、第２のガス導入口６はガス流量制御装置と圧力制御装置を介して酸化又は酸窒化用の安定化ガスのボンベに接続されている。安定化ガスはＯ２、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、ＮＨ３、Ｈ２Ｏ、他の酸素含有ガス、他の窒素含有ガスの何れかである。
【００４０】
次に、本発明の実施の形態５における炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法について説明する。まず、成長炉１に第２のガス導入口６から安定化ガスを導入し、成長炉１の内壁及びウエハホルダー３に付着した炭化珪素膜の酸化又は酸窒化を行う（ステップＳ１１）。この工程を酸化工程又は酸窒化工程（安定化工程）と呼ぶ。また、ウエハホルダー３を成長炉１内に搬入した状態で窒化工程を行えば、ウエハホルダー３に付着している炭化珪素の酸化又は酸窒化を行うこともできる。
【００４１】
ここで、酸化工程又は酸窒化工程の条件について説明する。まず、成長炉１内を６００度まで昇温させる。６００度で保持させたまま第２のガス導入口６から例えばＯ２ガスを流量１０ｓｌｍで供給する。５分間Ｏ２ガスを供給させた後、ガス供給を停止し成長炉１内の温度を室温まで降温させる。これによって成長炉１の内壁及びウエハホルダー３に付着した炭化珪素の最表面の酸化又は炭化珪素膜の最表面原子を酸素終端させる。ここで酸化用のガスとしてＯ２を使用したが、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、Ｈ２Ｏ、他の酸素含有ガス、又は他の窒素含有ガスでも同様に酸化又は酸窒化させることができる。また、酸化時の成長炉１内の温度については６００度に限ったものでなく、炭化珪素の最表面原子を酸素終端させることができれば室温でもよい。酸窒化させる場合も同様に、炭化珪素の最表面の酸窒化又は最表面原子を酸素又は窒素で終端させることができればどのような温度・ガス流量の条件を用いてもよい。
【００４２】
次に、成長炉１内に炭化珪素基板２を搬入してウエハホルダー３に載置する（ステップＳ１２）。次に、成長炉１内にプロセスガスを導入し、炭化珪素基板２上に炭化珪素エピタキシャル層を成長させて炭化珪素エピタキシャルウエハを製造する（ステップＳ１３）。その後、完成した炭化珪素エピタキシャルウエハを成長炉１から搬出する（ステップＳ１４）。
【００４３】
このように、エピタキシャル成長を行う前に成長炉１の内壁に付着した炭化珪素を酸化又は酸窒化させて安定化させることで、炭化珪素粒子の発生を抑制することができる。これにより、炭化珪素粒子に起因する結晶欠陥の少ない炭化珪素エピタキシャルウエハを製造することができる。また、この炭化珪素エピタキシャルウエハを用いて炭化珪素半導体装置を製造することにより、安価で高歩留りなＳｉＣデバイスを製造することができる。また、実施の形態２〜４に係る製造方法における窒化工程を実施の形態５の酸化工程又は酸窒化工程に置き換えても同様の効果が得られる。
【００４４】
本実施の形態により製造されたエピタキシャルウエハを共焦点光学系走査型顕微鏡の表面検査装置（例えば、レーザーテック社製ＳＩＣＡ６Ｘ）を用いて表面欠陥密度を計測したところ、酸化工程を行った実施の形態５の場合には表面欠陥密度は０．０５／ｃｍ２と極めて低密度であった。従って、実施の形態１の窒化工程と同様に、酸化工程又は酸窒化工程でも炭化珪素膜の結合状態をより安定化させることができ、炭化珪素粒子の発生を抑制することができる。
【００４５】
以上、本発明の実施の形態を詳細に説明したが、以上の記述は本発明の適用可能な局面を例示したものであって、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせ、変形又は省略することが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１  成長炉、２  炭化珪素基板、３  ウエハホルダー、４  第１のガス導入口、６  第２のガス導入口、７  ガス排気口
【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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