(57)【要約】【課題】熱ＣＶＤ法によるＳｉＣ薄膜のエピタキシャル成長において、ドーピング密度の面内均一性を高めることができる方法を提供する。【解決手段】ＳｉＣ単結晶基板へのエピタキシャル成長において、モノメチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、テトラメチルシラン、モノエチルシラン、ジエチルシラン等のようなアルキルシランを原料ガスとして用いて、ＳｉＣ単結晶基板表面に供給することを特徴とするＳｉＣエピタキシャル成長方法である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルキルシランを原料ガスとして、キャリアガスと共に炭化珪素単結晶基板上に供給し、熱化学蒸着法により炭化珪素単結晶薄膜をエピタキシャル成長させることを特徴とする炭化珪素エピタキシャル成長方法。
【請求項２】
前記アルキルシランが、モノメチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、テトラメチルシラン、モノエチルシラン、及びジエチルシランからなる群から選択される１種又は２種以上であ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成長方法。
【請求項３】
アルキルシランとモノシランを含んだ原料ガスを用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の炭化珪素エピタキシャル成長方法。
【請求項４】
前記原料ガス中に含まれるトータルのカーボン原子とシリコン原子の数の割合であるＣ／Ｓｉ比が、０．５以上４以下であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の炭化珪素エピタキシャル成長方法。
【請求項５】
｛0001｝面から０．５°〜８°の範囲で＜11-20＞方向或いは＜1-100＞方向にオフカットした六方晶炭化珪素単結晶基板上に前記原料ガスを供給して、ステップフロー成長により炭化珪素単結晶薄膜をエピタキシャル成長させることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の炭化珪素エピタキシャル成長方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、炭化珪素単結晶基板上に炭化珪素単結晶薄膜を成長させる炭化珪素のエピタキシャル成長方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
炭化珪素（以下、ＳｉＣと表記する）は、耐熱性及び機械的強度に優れ、物理的、化学的に安定なことから、耐環境性半導体材料として注目されている。また、近年、高周波高耐圧電子デバイス等の基板としてエピタキシャルＳｉＣウェハの需要が高まっている。
【０００３】
ＳｉＣ単結晶基板（以下、ＳｉＣ基板という）を用いて、電力デバイスや高周波デバイス等を作製する場合には、通常、ＳｉＣ基板上に熱化学蒸着法（以降、熱ＣＶＤ法と呼ぶ）によってＳｉＣ単結晶薄膜をエピタキシャル成長させたエピタキシャルＳｉＣウェハを得るようにする。ＳｉＣ基板上に更にＳｉＣのエピタキシャル成長膜を形成する理由は、Ｎ型またはＰ型の不純物のドーピング密度を制御した層を使ってデバイス層を形成するためである。従って、ドーピング密度制御が不十分であると、デバイス特性が安定しないという問題が引き起こされる。
【０００４】
この熱ＣＶＤ法を利用する際には、一般に、エピタキシャル装置の成長室内の基板ホルダー（以下、ホルダーと略す）上にＳｉＣ基板を１枚又は複数枚載せて、ホルダーを回転させながらＳｉＣ基板の直上に、例えばシランガスやクロロシランガス等の珪素原料ガスと、プロパンやメタン等の炭化水素ガスとを混合した原料ガスを水素等のキャリアガスと共に供給して、ＳｉＣ単結晶薄膜をエピタキシャル成長させる方法が採用されている（例えば非特許文献１参照）。その際ＳｉＣ基板をホルダーに載せるために、ホルダー表面にＳｉＣ基板の厚さ相当の溝を形成しておき、その中にＳｉＣ基板を配置してＳｉＣ基板を固定搭載し、ＳｉＣ基板に対して略水平となるように横から上記のような原料ガスを流すのが一般的である。
【０００５】
このような構成でＳｉＣ単結晶薄膜をＳｉＣ基板の表面にエピタキシャル成長させる場合、欠陥密度低減、バンチング低減、面内均一性改善等のエピタキシャルＳｉＣウェハに求められる品質を改善するために、珪素原料ガスと炭素水素ガスの混合割合を変えて、カーボン原子とシリコン原子の数の比（Ｃ／Ｓｉ比）を最適化することが一般的に行われ、圧力や成長温度等も勘案して、通常はＣ／Ｓｉ比として１以外の数値が選ばれる。
【０００６】
一方、ＳｉＣをｎ型半導体として使う場合、ドーピングガスとして窒素を使うのが一般的だが、窒素はＳｉＣのカーボンの位置に入るため、混合原料ガス中のＣ／Ｓｉ比が小さいほど窒素が結晶構造に取り込まれやすくなる（site competitionと呼ばれる効果）ことが知られている。
【０００７】
Ｃ／Ｓｉ比に１以外の数値を使う場合は、以下の理由からガス流れの上流側と下流側とで原料ガスのＣ／Ｓｉ比が異なるため、窒素の取り込み効率がガスの上流と下流で変わるという事象が発生すると考えられる。
【０００８】
すなわち、Ｃ／Ｓｉ比を１より小さくして供給した場合、カーボンとシリコンとが１：１で消費されてＳｉＣとしてＳｉＣ基板に析出するため、ガスの流れの下流に行くに従って混合原料ガス中のカーボンの相対量が下がり、Ｃ／Ｓｉ比は下流ほど小さくなる。これにより下流ほど窒素のドーピングが起き易くなる。同様の考え方で、逆に混合原料ガス中のＣ／Ｓｉ比を１より大きくして供給した場合では、混合原料ガス中のＣ／Ｓｉは下流ほど大きくなるので、下流ほど窒素のドーピングは起こり難くなる。
【０００９】
上記のようにガスの流れの上流と下流とでＣ／Ｓｉ比が均一にならない問題に対しては、熱ＣＶＤ法によるエピタキシャル装置のホルダー自体を回転させることによって、ガスの上流側と下流側との環境の変化を相殺することが原理的には可能である。しかしながら、実際にエピタキシャル成長するとホルダーの面内のドーピング密度の平均化は十分ではないことが広く知られている（例えば非特許文献２参照）。これは、混合原料ガス中のＣ／Ｓｉ比の変化以外に上流と下流とで異なった状況が発生していることを示唆している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Materials Science Forum Vols.45-648(2010),pp77-82
【非特許文献２】Journal of Crystal Growth Vol.381(2013),pp139-143
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明はかかる問題、すなわち、エピタキシャルＳｉＣウェハを得る上で、熱ＣＶＤ法によるエピタキシャル装置のホルダーを回転させているにもかかわらず、ホルダー面内のドーピング密度の面内均一性が平均化されず、従ってその上に配置されたウェハのドーピング密度の面内均一性が損なわれているという問題を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した問題を解決するために、本発明者らは鋭意検討を行った結果、ドーピング密度が面内で均一にならない理由は、ガス流れの上流と下流とにおける混合原料ガス中のＣ／Ｓｉ比の変化ではなく、別に原因があることを突き止めた。
【００１３】
すなわち、熱ＣＶＤ法では、一般に、１５００〜１８００℃の雰囲気中に炭化水素ガスと珪素原料ガスとを混合して導入して、これらの混合原料ガス中のＣ／Ｓｉ比をパラメータとして制御しながらＳｉＣ単結晶を析出させているが、従来は、混合原料ガス中のＣ／Ｓｉ比は炭化水素ガスと珪素原料ガスとがそれぞれ完全に分解していると仮定した上で行ってきた。しかしながら、ガス流れの上流ではまだ十分にガスが加熱されていないため、炭化水素ガスの分解が不十分であり、その結果、ガス流れの上流において混合原料ガス中のＣ／Ｓｉ比が小さくなっており、ドープされ易い状況となっていた。これが、ホルダーが回転してもドーピング密度が平均化されない原因であると考えられる。なお、ガスの分解状況までを考慮したＣ／Ｓｉ比は、従来採用されてきた成長パラメータとしての混合原料ガス中のＣ／Ｓｉ比とは必ずしも一致しないと考えられるため、本発明では前者を実効Ｃ／Ｓｉ比と呼んで区別する。
【００１４】
本発明者らは、従来のように炭化水素ガスと珪素原料ガスを混合して混合原料ガスとするのでなく、炭素と珪素が化合したアルキルシランガスを原料ガスとして用いれば、以下の理由から実効Ｃ／Ｓｉ比を一定にでき、従来の問題点を解決できることを突き止めた。
【００１５】
すなわち、メチルシランガスのように一つの分子の中にカーボンとシリコンを含むようにしておけば、常に実効Ｃ／Ｓｉ比を一定に保つことができるのである。例えば、原料ガスとしてモノメチルシランを使えば、一つの分子の中にカーボンとシリコンを１：１で含むため、原料ガスの実効Ｃ／Ｓｉ比は常に１となるし、原料ガスとしてトリメチルシランを使えば原料ガスの実効Ｃ／Ｓｉ比は常に３となる。
【００１６】
これらは一見すると単純で至極当然のことのようであるが、ホルダー回転によってもＳｉＣ基板表面の面内ドーピング密度が平均化されない原因が実効Ｃ／Ｓｉにあることが見出されない限りは、取扱の容易な炭化水素ガスや珪素ガスに換えて、取り扱いに注意が必要なアルキルシランを敢えて原料ガスとして用いるという発想は生まれない。事実、ＳｉＣのエピタキシャル成長において、アルキルシランを使うことでＳｉＣ基板表面の面内ドーピング密度のばらつきを改善することは、本発明者らが知る限りではこれまでになされていない。
【００１７】
上述したように、本発明の目的は、熱ＣＶＤ法によるＳｉＣ単結晶薄膜のＳｉＣ基板上へのエピタキシャル成長において、ドーピング密度の面内均一性を高めることができる方法を提供することにあり、本発明の要旨は次のとおりである。
【００１８】
（１）アルキルシランを原料ガスとして、キャリアガスと共に炭化珪素単結晶基板上に供給し、熱化学蒸着法により炭化珪素単結晶薄膜をエピタキシャル成長させることを特徴とする炭化珪素エピタキシャル成長方法。
（２）前記アルキルシランが、モノメチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、テトラメチルシラン、モノエチルシラン、及びジエチルシランからなる群から選択される１種又は２種以上であることを特徴とする（１）に記載の炭化珪素エピタキシャル成長方法。
（３）アルキルシランとモノシランを含んだ原料ガスを用いることを特徴とする（１）又は（２）に記載の炭化珪素エピタキシャル成長方法。
（４）前記原料ガス中に含まれるトータルのカーボン原子とシリコン原子の数の割合であるＣ／Ｓｉ比が、０．５以上４以下であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の炭化珪素エピタキシャル成長方法。
（５）｛0001｝面から０．５°〜８°の範囲で＜11-20＞方向或いは＜1-100＞方向にオフカットした六方晶炭化珪素単結晶基板上に前記原料ガスを供給して、ステップフロー成長により炭化珪素単結晶薄膜をエピタキシャル成長させることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の炭化珪素エピタキシャル成長方法。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、エピタキシャル装置の成長室内におけるガス流れの上流から下流にわたって、安定した原料ガスの実効Ｃ／Ｓｉ比とすることができ、ドーピングの効率が一定となるため、熱ＣＶＤ法によるエピタキシャル装置のホルダー全体にわたってドーピング密度の面内均一性を大幅に改善することができる。そのため、エピタキシャルＳｉＣウェハにおいてもウェハ面内のドーピング密度の均一性が向上し、また、エピタキシャル装置のホルダー上に複数のＳｉＣ基板を配置してエピタキシャルＳｉＣウェハを得る場合におけるウェハ間のドーピング密度のばらつきも改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明で用いられるエピタキシャル装置の一例を示す概略図である。
【図２】図２は、ホルダー上に４インチウェハが６枚配置された例を示す。
【図３】図３は、本発明によるエピタキシャル成長で得られたエピタキシャルＳｉＣウェハ（実施例１）の面内２５点で測定したドーピング密度の面内分布である。
【図４】図４は、実施例においてウェハ面内の２５点を評価した際の測定箇所を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明について詳細に説明する。
図１は、本発明で用いられるエピタキシャル装置の一例を示す概略図であって、従来、熱ＣＶＤ法で一般的に使われている構造と同様のものを模式的に示したものである。このエピタキシャル装置は、反応容器１の成長室内にホルダー２を備えており、反応容器１の外側には、まわりを取り囲むように加熱用誘導コイル３が取り付けられている。また、反応容器１の一方からは、ホルダー２に対して略水平となるように、原料ガス４が水素ガス等のキャリアガスと共に横から供給されるようになっており、ドーピングガスなどの原料ガス以外のガス５が原料ガス４とは別の経路から反応容器１に入るようになっている。また、他方からはＳｉＣ基板上へのＳｉＣ単結晶のエピタキシャル成長に使われた後のガスが排気ガス６として排出されるようになっている。このうち、ホルダー２は、例えば、カーボン部材にＳｉＣがコートされた耐熱性のある構造材からなり、この上に溝が形成されて、ＳｉＣ基板が１枚又は複数枚配置される（図１はホルダーのみが描かれており溝およびそこに配置されるＳｉＣ基板は省略されている）。また、このホルダー２は回転機構を備えることによって、ホルダー全体の不均一性をある程度改善することができる。
【００２２】
本発明では、アルキルシランを原料ガス４として用い、１５００〜１８００℃の温度域でＳｉＣ基板表面にＳｉＣ単結晶をエピタキシャル成長させる。１５００℃より低いとポリタイプ変化が起きるばかりではなく、結晶性自体も低いものとなる。また、１８００℃を超えるとＳｉＣ基板表面での反応が早くなるためと考えられるがステップバンチングと呼ばれる現象が生じ、表面平滑性が大きく低下してしまう。表面の荒れたエピタキシャル膜はデバイスの信頼性を損なうリスクがあるので１８００℃以下の成長温度が好ましい。
【００２３】
アルキルシランガスを原料ガスとして用いる理由は、上記したように実効Ｃ／Ｓｉ比を一定にすることができるためである。アルキルシランとして、好ましくは、モノメチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、テトラメチルシラン、モノエチルシラン、又はジエチルシランであり、これらは１種を用いてもよく、２種以上を混ぜて用いるようにしてもよい。このうち、メチルシランを用いると、原料ガスの実効Ｃ／Ｓｉ比は自動的に１となり、ジメチルシラン、トリメチルシラン、テトラメチルシラン、モノエチルシラン、及びジエチルシランについては、原料ガスの実効Ｃ／Ｓｉ比はそれぞれ２、３、４、２、４となる。原料ガスの実効Ｃ／Ｓｉ比は、ＳｉＣ単結晶基板の表面の状態をはじめ、ドーピング密度のレベル、成長温度等の条件により適宜変更して適用することで、結晶欠陥を好適に抑制することができる。また、原料ガスの実効Ｃ／Ｓｉ比の調整は、モノメチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、テトラメチルシラン、モノエチルシラン、及びジエチルシランの６種の原料を適宜組み合わせることで、Ｃ／Ｓｉ比が１以上４以下の任意の値にすることができる。
【００２４】
ここで、上記で挙げた６種のアルキルシランの組み合わせだけでは原料ガスの実効Ｃ／Ｓｉ比を１より低くすることができない。そのため、原料ガスの実効Ｃ／Ｓｉ比を１より低くしたい場合には、原料ガスに更にモノシランを加えることで原料ガスの実効Ｃ／Ｓｉ比を１より低くすることができる。物性的にはアルキルシランとモノシランの分解効率に多少の差があると思われるが、１５００℃以上、１８００℃以下の温度領域ではほとんど無視できるレベルである。従って、モノシランの混合割合を決めることで、原料ガスの実効Ｃ／Ｓｉ比を１より低いところから４までの領域で調整しながら、ドーピング密度のばらつきを改善することができる。
【００２５】
ここで、「実効Ｃ／Ｓｉ比」と「トータルのＣ／Ｓｉ比」の関係を整理しておく。実効Ｃ／Ｓｉ比とは、原料ガスの分解まで考慮して、分解したカーボンとシリコンとの原子数の比であり、一方、トータルのＣ／Ｓｉ比は、原料ガスに含まれるカーボン原子の総数とシリコン原子の総数との比を表す。トータルのＣ／Ｓｉ比は、単純に原料ガスの混合割合から計算される理論比であって、ガスの分解については考慮していない。但し、アルキルシランを用いることで、実効Ｃ／Ｓｉ比とトータルのＣ／Ｓｉ比は実質的に同じとなる。
【００２６】
原料ガスに含まれるトータルのカーボン原子とシリコン原子の割合であるＣ／Ｓｉ比は０．５以上、４以下が望ましい。この比が０．５未満となると原料ガス中のシリコンが多くなり過ぎて、ＳｉＣ基板上にシリコン金属の析出が起こり、これを原因とする欠陥が発生してしまうためである。また、この比が４を超えるとステップバンチングが顕著となり、ＳｉＣ基板表面にデバイスに不向きな表面荒れを招くからである。
【００２７】
ところで、ＳｉＣは、立方晶などの結晶構造の違いやシリコンとカーボンの積層順が異なる多くの構造を持ったものが知られており、これらはポリタイプと呼ばれている。この中で、六方晶構造の４Ｈ−ＳｉＣと呼ばれるポリタイプは、電子移動度に加えて、禁制帯幅や絶縁破壊電界強度が大きいなどの理由からデバイス応用に適していると考えられている。多くのポリタイプの中から安定してエピタキシャル成長させる方法として、例えば六方晶４Ｈ−ＳｉＣ構造のエピタキシャル成長膜を得るには、六方晶４Ｈ−ＳｉＣ構造のＳｉＣ基板を使い、Ｃ面から＜11-20＞方向あるいは＜1-100＞の方向に０．５°から８°の範囲で斜めにカットされたオフカット面の上にエピタキシャル成長させることで、六方晶４Ｈ−ＳｉＣ構造の単結晶エピタキシャル膜を得ることができる。これは、ＳｉＣ基板表面に多くのステップが生成することで、ＳｉＣ基板の構造をあたかも鋳型のように使って成長するためである。このＳｉＣ基板表面上でエピタキシャル成長させることをステップフロー成長と呼び、異種ポリタイプ混入の抑制に有効であることが分かっている。従って、本発明を有効に使う上で、上記のようなオフ角度を設けたＳｉＣ基板表面上にＳｉＣ単結晶をステップフロー成長させることが望ましい。
【００２８】
ＳｉＣ単結晶を斜めにカットする場合、あまりオフ角度を大きくし過ぎると、一つの結晶の塊（インゴット）から切り出せるＳｉＣ基板の数が減り経済性が失われるため、オフ角度は８°以下が望ましい。一方、オフ角度が少な過ぎるとステップフローの効率が下がり、ポリタイプが発生してしまうためオフ角度は０．５°以上が望ましい。
【００２９】
斜めにカットする方向は、＜11-20＞方向あるいは＜1-100＞方向が望ましい。この方向がステップフロー成長を起させる上で効率的と考えられるからである。
【００３０】
これまで詳述したＳｉＣエピタキシャル成長方法を実施するにあたり、前処理としてＳｉＣ基板の表面をエッチングすることで、もともと存在していたＳｉＣ基板表面の変質層を除去しておくことが望ましい。エッチングは、通常、エピタキシャル成長温度あるいはその前後の温度で水素ガス雰囲気中にＳｉＣ基板を保持することで行われるが、この水素ガスにアルキルシラン、例えば、モノメチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、テトラメチルシラン、モノエチルシラン、ジエチルシランなどを５ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ以下の範囲で混合して行うようにしてもよい。この場合、エッチング後にアルキルシランの濃度を高くして、ＳｉＣ単結晶薄膜のエピタキシャル成長に切り替えるようにしてもよい。
【実施例】
【００３１】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は以下の内容に制限されるものではない。
【００３２】
（実施例１）
図１に示した装置を使って、ＳｉＣ基板上にＳｉＣのエピタキシャル成長を行った。ＳｉＣ基板としては、＜11-20＞方向に４°オフした４Ｈ-ＳｉＣ基板（口径４インチ）を６枚使用し、エピタキシャル装置の反応容器内の１つのホルダー上に図２に示すように６枚配置した。その際、ＳｉＣ基板はそれぞれオリフラ部をホルダーの外側に向けるように配置し、また、ホルダーは１分間に３０回転の速度で回転させるようにした。そして、モノメチルシランを毎分２００cc（以下、sccmの単位を使う）、キャリアガスとしての水素ガスを毎分６０リットル（以下、slmの単位を使う）の流量で混合して、１６００℃に加熱された反応容器に導入した。また、別途、水素で１％に希釈した窒素／水素混合ガスを２００sccmで導入した。このようにして、成長雰囲気は５ｋＰａとし、１時間の成長を行って、実施例１に係るエピタキシャルＳｉＣウェハを得た。
【００３３】
エピタキシャル装置から取り出したエピタキシャルＳｉＣウェハは、ＦＴＩＲ方式の膜厚計（ナノメトリックス社製）を使い、面内２５点の膜厚を測定したところ、面内の平均膜厚は、９．５μｍであった。また、ドーピング密度測定はＣＶ測定装置（フォーディメンジョン社製CVmap92A）を使い、同様に面内２５点のドーピング密度を測定した。その結果、面内の平均ドーピング密度は、１．１×１０１６ｃｍ−３であった。ドーピング密度測定の結果を図３に示す。なお、ウェハ面内２５点の測定箇所は図４に示したとおりであり、下記におけるドーピング密度のばらつきに関する評価においても同様とした（図中のｒはウェハの半径を表す）。また、この面内の平均膜厚、及び平均ドーピング密度は、得られた６枚全てのウェハについてそれぞれ上記の測定を行った上で、６枚の平均値を算出したものである。
【００３４】
更に、面内２５点のドーピング密度ばらつきについて、標準偏差を平均値で割ったσ／ｍｅａｎを指標として評価した。この実施例１で得られたエピタキシャルＳｉＣウェハのドーピング密度ばらつきは、σ／ｍｅａｎ＝２．８％と良好であった。更にまた、本発明によれば、ＳｉＣ単結晶薄膜の膜厚に関しても面内均一性の向上が図られ、実施例１で得られたエピタキシャルＳｉＣウェハの膜厚のσ／ｍｅａｎは０．７％であった。なお、この面内のドーピング密度、及びＳｉＣ単結晶薄膜の膜厚のばらつきは、得られた６枚全てのウェハに対して評価を行い、それぞれについてσ／ｍｅａｎを算出した後に、６枚の平均値をとったものである。
【００３５】
（実施例２〜２１）
原料ガスに用いるアルキルシランの種類（２種以上の場合にはそれらの混合割合）、及び成長温度を表１に示したように変更して、それ以外は実施例１と同様にしてエピタキシャル成長を行った。その際、アルキルシランの合計の流量は実施例１と同じく２００sccmとなるようにし、また、キャリアガスの水素の合計流量も実施例１と同様に６０slmに固定した。得られた実施例２〜２１の各エピタキシャルＳｉＣウェハについて、それぞれ実施例１と同様にしてドーピング密度のばらつきなどを評価した。結果を表１にまとめて示す。
【００３６】
【表１】
2017069239.tif 000002
【００３７】
表１に示したとおり、本発明の方法によれば、エピタキシャルＳｉＣウェハのドーピング密度の面内ばらつきが３．２％以下となり、非常に良好であることが分かった。なお、実施例２０及び２１においてはドーピング密度の面内ばらつきは良好であったものの、低温成長させた場合（実施例２０）では立方晶の混入が一部確認されて結晶性に若干劣るエピタキシャル膜となり、また高温成長させた場合（実施例２１）ではステップバンチングが発現して表面粗度の大きなエピタキシャル膜となった。これら以外の実施例では、先の実施例１を含めて、４Ｈ型のポリタイプが安定して得られており、また、膜厚のばらつきが抑えられて、表面粗度も小さいエピタキシャル膜が成長していた。
【００３８】
（比較例１〜４）
原料ガスとしてアルキルシランを使わずに、シランガスとプロパンガスの混合原料ガスを使って、ＳｉＣ単結晶薄膜のエピタキシャル成長を行った。シランガスとプロパンガスの合計の流量を２００sccmに固定しながら、表２に示したようにそれぞれの流量を変えることでＣ／Ｓｉ比を変え、また、キャリアガスである水素の合計を６０slmに固定して反応容器に導入した。そして、成長温度は１６００℃とし、成長圧力は５ｋＰａとして、上記以外は実施例１と同様にして、１時間の成長を行った。なお、表２における混合割合はアルキルシラン種の流量割合を表し、例えば、実施例７では、モノメチルシラン：ジメチルシラン＝２：１の割合で混合させたことを示す。以下同様に、アルキルシラン種の欄に示したガスの順にそれらの混合割合を示している。
【００３９】
得られた比較例１〜４に係る各エピタキシャルＳｉＣウェハについて、実施例１と同様に、面内２５点のドーピング密度の面内ばらつきなどを評価した。結果を表２にまとめて示す。
【００４０】
【表２】
2017069239.tif 000003
【００４１】
表２に示した結果から分かるように、これらの場合には、原料ガスの上流側でドーピング密度が極端に高くなることから、ホルダーが回転してもドーピング密度の平均化が十分ではなく、ホルダー外周部でドーピング密度が高くなった。その結果、エピタキシャルウェハのオリフラ部分でのドーピング密度が高くなり、ドーピング密度の面内ばらつき（面内均一性）は実施例１〜１９と比較して大幅に悪化した。また、エピタキシャル成長膜の膜厚の面内ばらつき（均一性）に関しても３％台まで悪化することが確認された。
【００４２】
（実施例２２〜３１）
原料ガスとして、表３に示したようにアルキルシランにシランガスを混合したものを使用し、それ以外は実施例１と同様にしてＳｉＣ単結晶薄膜のエピタキシャル成長を行った。このときアルキルシランとシランガスの合計の流量は２００sccmとなるようにし、また、キャリアガスの水素の合計流量も実施例１と同様に６０slmに固定した。更には、成長温度は１６００℃とし、成長雰囲気は５ｋＰａとして、１時間の成長を行った。得られた実施例２２〜３１の各エピタキシャルＳｉＣウェハについて、それぞれ実施例１と同様にしてドーピング密度のばらつきなどを評価した。結果を表３にまとめて示す。
【００４３】
【表３】
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【００４４】
表３に示した結果から分かるように、本発明の方法によれば、エピタキシャルＳｉＣウェハのドープ密度の面内ばらつきが３．０％以下となり、非常に良好であることが分かった。このように、アルキルシランと共にシランガスを用いることで、任意のＣ／Ｓｉ比を形成しながら、エピタキシャルＳｉＣウェハのドーピング密度の面内均一性を高めることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１：反応容器、２：ホルダー、３：加熱用誘導コイル、４：原料ガス、５：ドーピングガスなどの原料ガス以外のガス、６：排気ガス。
【図１】
2017069239.tif 000005
【図２】
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【図４】
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【図３】
2017069239.tif 000008