特開 2024-94594 ＳｉＣエピタキシャルウェハおよびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024094594

(43)【公開日】2024-07-10

(54)【発明の名称】ＳｉＣエピタキシャルウェハおよびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/205 20060101AFI20240703BHJP

   C30B 29/36 20060101ALI20240703BHJP

   C30B 25/08 20060101ALI20240703BHJP

【ＦＩ】

H01L21/205

C30B29/36 A

C30B25/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022211232

(22)【出願日】2022-12-28

(71)【出願人】

【識別番号】000004455

【氏名又は名称】株式会社レゾナック

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100163496

【弁理士】

【氏名又は名称】荒 則彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134359

【弁理士】

【氏名又は名称】勝俣 智夫

(74)【代理人】

【識別番号】100137017

【弁理士】

【氏名又は名称】眞島 竜一郎

(72)【発明者】

【氏名】梅田 喜一

【テーマコード（参考）】

4G077

5F045

【Ｆターム（参考）】

4G077AA03

4G077AB01

4G077AB04

4G077AB09

4G077BE08

4G077EA02

4G077ED06

4G077EG24

4G077EG25

4G077EG30

4G077HA12

4G077TD01

5F045AA03

5F045AB06

5F045AC01

5F045AC03

5F045AC05

5F045AC07

5F045AC19

5F045AD17

5F045AD18

5F045AE29

5F045AF02

5F045AF17

5F045BB12

5F045BB16

5F045DP03

5F045DP04

5F045DP15

5F045DP28

5F045DQ05

5F045DQ10

5F045EC05

5F045EF04

5F045EK03

5F045EM09

5F045GB11

(57)【要約】      （修正有）

【課題】励起光を照射することによって発光するＳｉＣエピタキシャル層からのフォトルミネッセンス（ＰＬ）光の発光強度が均一であるＳｉＣエピタキシャルウェハ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】ＳｉＣエピタキシャルウェハは、表面にＳｉＣエピタキシャル層を有するＳｉＣエピタキシャルウェハに、波長３１３ｎｍの励起光を照射し、前記表面を分割してなる一辺が２ｍｍの正方形の測定領域毎に、波長６６０ｎｍ以上のフォトルミネッセンス光の発光強度を測定した結果が、下記式（１）を満たす。
｛（ｍａｘ－ｍｉｎ）／ａｖｅ｝×１００≦４０（％）・・・（１）
式（１）中、ｍａｘは全測定領域の発光強度の最大値であり、ｍｉｎは全測定領域の発光強度の最小値であり、ａｖｅは全測定領域の発光強度の平均値である。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面にＳｉＣエピタキシャル層を有するＳｉＣエピタキシャルウェハに、波長３１３ｎｍの励起光を照射し、前記表面を分割してなる一辺が２ｍｍの正方形の測定領域ごとに、波長６６０ｎｍ以上のフォトルミネッセンス光の発光強度を測定した結果が、下記式（１）を満たす、ＳｉＣエピタキシャルウェハ。
｛（ｍａｘ－ｍｉｎ）／ａｖｅ｝×１００≦４０（％） ・・・（１）
（式（１）中、ｍａｘは全測定領域の発光強度の最大値である。ｍｉｎは全測定領域の発光強度の最小値である。ａｖｅは全測定領域の発光強度の平均値である。）

【請求項2】

前記表面の窒素濃度が４×１０^１８原子／ｃｍ^３以下である、請求項１に記載のＳｉＣエピタキシャルウェハ。

【請求項3】

前記表面のアルミニウム濃度が４×１０^１８原子／ｃｍ^３以下である、請求項１に記載のＳｉＣエピタキシャルウェハ。

【請求項4】

前記表面の酸素濃度が１×１０^１４原子／ｃｍ^３未満である、請求項１に記載のＳｉＣエピタキシャルウェハ。

【請求項5】

前記表面の三角欠陥密度が１ｃｍ^－２以下である、請求項１に記載のＳｉＣエピタキシャルウェハ。

【請求項6】

前記測定領域ごとに前記フォトルミネッセンス光の発光強度を測定した結果が、下記式（２）を満たす、請求項１に記載のＳｉＣエピタキシャルウェハ。
｛（ｍａｘ－ｍｉｎ）／ａｖｅ｝×１００≦２０（％） ・・・（２）
（式（２）中、ｍａｘは全測定領域の発光強度の最大値である。ｍｉｎは全測定領域の発光強度の最小値である。ａｖｅは全測定領域の発光強度の平均値である。）

【請求項7】

前記測定領域ごとに前記フォトルミネッセンス光の発光強度を測定した結果が、下記式（３）を満たす、請求項１に記載のＳｉＣエピタキシャルウェハ。
｛最外周ａｖｅ／ａｖｅ｝×１００≦２００（％） ・・・（３）
（式（３）中、最外周ａｖｅは前記測定領域のうち前記ＳｉＣエピタキシャルウェハの最も外周に近い部分に配置された測定領域の発光強度の平均値である。ａｖｅは全測定領域の発光強度の平均値である。）

【請求項8】

直径１５０ｍｍ以上である、請求項１～請求項７のいずれか一項に記載のＳｉＣエピタキシャルウェハ。

【請求項9】

直径２００ｍｍ以上である、請求項１～請求項７のいずれか一項に記載のＳｉＣエピタキシャルウェハ。

【請求項10】

ＳｉＣ単結晶基板の表面にＳｉＣエピタキシャル層を積層するエピ層成長工程を有し、
前記エピ層成長工程は、石英からなる部材を備えるエピ装置を用いて行われ、
前記石英からなる部材のうち少なくとも一部は、真空熱処理を行ってからエピ装置に設置され、
前記真空熱処理において、１ｋＰａ以下の圧力下、６００℃以上の温度で、１時間以上保持する、ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＳｉＣエピタキシャルウェハおよびＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

炭化珪素（ＳｉＣ）は、シリコン（Ｓｉ）と比較して絶縁破壊電界が１桁大きく、バンドギャップが３倍大きい。また、炭化珪素（ＳｉＣ）は、シリコン（Ｓｉ）と比較して熱伝導率が３倍程度高い。これらのことから、パワーデバイス、高周波デバイス、高温動作デバイスなどの半導体デバイスに、ＳｉＣエピタキシャルウェハが用いられるようになってきている。

【0003】

ＳｉＣエピタキシャルウェハは、ＳｉＣ単結晶基板の表面にＳｉＣエピタキシャル層を積層することにより製造されている。以下、ＳｉＣエピタキシャル層が積層される前の基板をＳｉＣ単結晶基板と称する。また、ＳｉＣ単結晶基板の表面にＳｉＣエピタキシャル層を積層した後の基板をＳｉＣエピタキシャルウェハと称する。

【0004】

現在、ＳｉＣ単結晶基板の市場の主流は、直径６インチ（１５０ｍｍ）である。直径８インチ（２００ｍｍ）のＳｉＣ単結晶基板については、量産化に向けた開発が進められており、本格的な量産が始まりつつある。ＳｉＣ単結晶基板の直径６インチから８インチへの大口径化は、生産効率の向上およびコスト低減の切り札として期待されている。

【0005】

従来、ＳｉＣ単結晶基板の評価方法として、フォトルミネッセンス（ＰＬ）測定を用いる方法がある。
例えば、特許文献１には、電子励起に対して、６５０～７５０ｎｍ波長の近赤外のＰＬ発光ピークを持つＰＬスペクトルとなるＳｉＣ単結晶が記載され、ＰＬイメージングによって転位密度評価を行うことが記載されている。

【0006】

また、特許文献２には、ＳｉＣインゴットから切り出したＳｉＣ基板の第１面に、エピタキシャル膜を積層する前に励起光を照射して、フォトルミネッセンス測定する、ＳｉＣ基板の評価方法が記載されている。また、特許文献２には、ＳｉＣ基板の第１面において、不純物に起因したフォトルミネッセンスの強度がＳｉＣバンド端に起因したフォトルミネッセンスの強度より強くなる領域が、前記第１面の総面積の５０％以下である、ＳｉＣエピタキシャルウェハが記載されている。

【0007】

また、特許文献３には、第１の主面と第２の主面とを備え、第１の主面の最大径は１００ｍｍ以上であり、第１の主面は外周から３ｍｍ以内の領域を除いた第１の中央領域を含み、前記第１の中央領域を一辺が２５０μｍの第１の正方形領域に分割した場合に、第１の正方形領域における酸素濃度が５原子％以上２０原子％未満である、炭化珪素単結晶基板が記載されている。

【0008】

また、特許文献４には、直径が１００ｍｍ以上であり、酸素濃度が１×１０^１７ｃｍ^－３以下であり、転位密度が２×１０^４ｃｍ^－２以下であり、積層欠陥の面積比率が２．０％以下である、炭化珪素単結晶基板が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０２１－８８４６９号公報

【特許文献2】特開２０２０－４０８５３号公報

【特許文献3】特許第５８３９０６９号公報

【特許文献4】特開２０１７－７９３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、従来のＳｉＣエピタキシャルウェハには、励起光を照射することによって発光するフォトルミネッセンス（ＰＬ）光の発光強度が高い領域であるのに、欠陥が存在していない領域があることが分かった。特に、ＳｉＣエピタキシャルウェハの外周に近い部分の発光強度が、他の部分よりも高くなることが分かった。すなわち、欠陥のないＳｉＣエピタキシャルウェハであっても、ＰＬ光の発光強度は均一ではなく、ＰＬ光の発光強度の高い領域と低い領域とが存在していることが分かった。

【0011】

このことにより、従来の技術では、ＳｉＣエピタキシャルウェハのＳｉＣエピタキシャル層からのＰＬ光の発光強度の差異によって、ＳｉＣエピタキシャルウェハを評価する際に、欠陥のない領域からのＰＬ光によって欠陥の有無が確認しにくくなり、評価精度が十分に得られなかった。

【0012】

また、欠陥が存在していないのにＰＬ光の発光強度が高い領域には、本来存在すべきでないエネルギー準位が存在している。したがって、欠陥が存在していないのにＰＬ光の発光強度が高い領域に、ＳｉＣエピタキシャル層を積層したＳｉＣエピタキシャルウェハを用いたデバイスでは、本来意図した部分ではない場所でキャリアが消滅する。このため、キャリア寿命の低下によるデバイス動作への影響が問題となっている。

【0013】

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、励起光を照射することによって発光するＳｉＣエピタキシャル層からのフォトルミネッセンス（ＰＬ）光の発光強度が均一であるＳｉＣエピタキシャルウェハ、およびＳｉＣエピタキシャルウェハ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】

【0014】

本発明者らは、上記課題を解決するために、ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置に着目し、以下に示すように、鋭意検討した。
ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置には、石英からなる部材が使用されている。これは、石英が、ガスバリア性・断熱性・耐腐食性が良好な材料であって、ホウ素（Ｂ）、窒素（Ｎ）、アルミニウム（Ａｌ）などのＳｉＣのドーパントとなりうる元素を含まないためである。しかも、石英は、高価ではなく、汎用性が高い。
石英からなる部材は、例えば、金属部材の表面を覆うように設置されている。これは、金属部材が露出していると、電力効率が落ちたり、金属部材が腐食されて金属粉が発生し、ＳｉＣエピタキシャルウェハの汚染および汚染を起点とした欠陥の原因となったりするためである。

【0015】

また、直径１５０ｍｍ（６インチ）以上のＳｉＣエピタキシャルウェハを製造する装置では、石英からなる部材を用いることが望ましい。特に、直径２００ｍｍ（８インチ）以上の大口径化されたＳｉＣエピタキシャルウェハを製造する装置では、石英からなる部材が多く用いられている。これは、大口径化されたＳｉＣエピタキシャルウェハの製造に際して、現行の口径のＳｉＣエピタキシャルウェハの製造で最適化された製造装置を用いても同程度の品質は得られないし、大口径化されたＳｉＣエピタキシャルウェハであるほど、コンタミ発生による影響が大きくなるためである。

【0016】

そこで、本発明者らは、励起光を照射することによるＰＬ光の発光強度が高い領域であるのに、欠陥が存在していない領域が形成される原因について、製造装置に使用されている石英からなる部材に着目し、鋭意検討した。その結果、上記の原因が、ＳｉＣエピタキシャル層を成長させる際に、石英からなる部材から石英に含まれる水分子が離脱することによるものであることを見出した。

【0017】

そして、本発明者らは、石英からなる部材を所定の条件で真空熱処理し、石英に含まれる水分子を除去してから製造装置に設置した。そして、この製造装置を用いて、ＳｉＣ単結晶基板の表面にＳｉＣエピタキシャル層を積層し、ＳｉＣエピタキシャルウェハを製造した。その結果、波長３１３ｎｍの励起光を照射することによって発光する、ＳｉＣエピタキシャル層からの波長６６０ｎｍ以上のＰＬ光の発光強度が均一であるＳｉＣエピタキシャルウェハが得られることを確認し、本発明を想到した。

【0018】

すなわち、本発明は以下の事項に関する。

【0019】

［１］ 表面にＳｉＣエピタキシャル層を有するＳｉＣエピタキシャルウェハに、波長３１３ｎｍの励起光を照射し、前記表面を分割してなる一辺が２ｍｍの正方形の測定領域ごとに、波長６６０ｎｍ以上のフォトルミネッセンス光の発光強度を測定した結果が、下記式（１）を満たす、ＳｉＣエピタキシャルウェハ。
｛（ｍａｘ－ｍｉｎ）／ａｖｅ｝×１００≦４０（％） ・・・（１）
（式（１）中、ｍａｘは全測定領域の発光強度の最大値である。ｍｉｎは全測定領域の発光強度の最小値である。ａｖｅは全測定領域の発光強度の平均値である。）

【0020】

［２］ 前記表面の窒素濃度が４×１０^１８原子／ｃｍ^３以下である、［１］に記載のＳｉＣエピタキシャルウェハ。
［３］ 前記表面のアルミニウム濃度が４×１０^１８原子／ｃｍ^３以下である、［１］または［２］に記載のＳｉＣエピタキシャルウェハ。
［４］ 前記表面の酸素濃度が１×１０^１４原子／ｃｍ^３未満である、［１］～［３］のいずれかに記載のＳｉＣエピタキシャルウェハ。

【0021】

［５］ 前記表面の三角欠陥密度が１ｃｍ^－２以下である、［１］～［４］のいずれかにに記載のＳｉＣエピタキシャルウェハ。

【0022】

［６］ 前記測定領域ごとに前記フォトルミネッセンス光の発光強度を測定した結果が、下記式（２）を満たす、［１］～［５］のいずれかにに記載のＳｉＣエピタキシャルウェハ。
｛（ｍａｘ－ｍｉｎ）／ａｖｅ｝×１００≦２０（％） ・・・（２）
（式（２）中、ｍａｘは全測定領域の発光強度の最大値である。ｍｉｎは全測定領域の発光強度の最小値である。ａｖｅは全測定領域の発光強度の平均値である。）

【0023】

［７］ 前記測定領域ごとに前記フォトルミネッセンス光の発光強度を測定した結果が、下記式（３）を満たす、［１］～［６］のいずれかにに記載のＳｉＣエピタキシャルウェハ。
｛最外周ａｖｅ／ａｖｅ｝×１００≦２００（％） ・・・（３）
（式（３）中、最外周ａｖｅは前記測定領域のうち前記ＳｉＣエピタキシャルウェハの最も外周に近い部分に配置された測定領域の発光強度の平均値である。ａｖｅは全測定領域の発光強度の平均値である。）

【0024】

［８］ 直径１５０ｍｍ（６インチ）以上である、［１］～［７］のいずれかに記載のＳｉＣエピタキシャルウェハ。
［９］ 直径２００ｍｍ（８インチ）以上である、［１］～［７］のいずれかに記載のＳｉＣエピタキシャルウェハ。

【0025】

［１０］ ＳｉＣ単結晶基板の表面にＳｉＣエピタキシャル層を積層するエピ層成長工程を有し、
前記エピ層成長工程は、石英からなる部材を備えるエピ装置を用いて行われ、
前記石英からなる部材のうち少なくとも一部は、真空熱処理を行ってからエピ装置に設置され、
前記真空熱処理において、１ｋＰａ以下の圧力下、６００℃以上の温度で、１時間以上保持する、ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法。

【発明の効果】

【0026】

本発明のＳｉＣエピタキシャルウェハは、表面にＳｉＣエピタキシャル層を有するＳｉＣエピタキシャルウェハに、波長３１３ｎｍの励起光を照射し、前記表面を分割してなる一辺が２ｍｍの正方形の測定領域ごとに、波長６６０ｎｍ以上のフォトルミネッセンス光の発光強度を測定した結果が、式（１）を満たす。したがって、本発明のＳｉＣエピタキシャルウェハは、励起光を照射することによって発光するＳｉＣエピタキシャル層からのフォトルミネッセンス（ＰＬ）光の発光強度が均一である。このため、本発明のＳｉＣエピタキシャルウェハは、ＳｉＣエピタキシャル層からのＰＬ光の発光強度の差異によってＳｉＣエピタキシャルウェハを評価する際に、高精度で評価できる。また、本発明のＳｉＣエピタキシャルウェハには、欠陥が存在していないのにＰＬ光の発光強度が高い領域は存在しない。よって、本発明のＳｉＣエピタキシャルウェハを用いたデバイスは、キャリア寿命の低下によるデバイス動作への影響が生じることがなく、好ましい。

【0027】

本発明のＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法では、真空熱処理を行ってからエピ装置に設置された石英からなる部材を備えるエピ装置を用いて、エピ層成長工程を行う。そして、真空熱処理において、１ｋＰａ以下の圧力下、６００℃以上の温度で、１時間以上保持する。このため、本発明の製造方法によれば、ＳｉＣエピタキシャル層を成長させる際に、石英からなる部材から石英に含まれる水分子が離脱することがない。その結果、表面にＳｉＣエピタキシャル層を有するＳｉＣエピタキシャルウェハに、波長３１３ｎｍの励起光を照射し、表面を分割してなる一辺が２ｍｍの正方形の測定領域ごとに、波長６６０ｎｍ以上のフォトルミネッセンス光の発光強度を測定した結果が、式（１）を満たす本発明のＳｉＣエピタキシャルウェハが得られる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本実施形態のＳｉＣエピタキシャルウェハを製造する際に使用できるエピ装置の一例を説明するための概略断面図である。

【図2】本実施形態のＳｉＣエピタキシャルウェハを製造する際に使用できるエピ装置の他の一例を説明するための概略断面図である。

【図3】本実施形態のＳｉＣエピタキシャルウェハを製造する際に使用できるエピ装置の他の一例を説明するための概略断面図である。

【図4】本実施形態のＳｉＣエピタキシャルウェハを製造する際に使用できるエピ装置の他の一例を説明するための概略断面図である。

【図5】本実施形態のＳｉＣエピタキシャルウェハを製造する際に使用できるエピ装置の他の一例を説明するための概略断面図である。

【図6】本実施形態のＳｉＣエピタキシャルウェハを製造する際に使用できるエピ装置の他の一例を説明するための概略断面図である。

【図7】実施例１および比較例１のＳｉＣエピタキシャルウェハの直径方向の中心からの位置（Ｘ座標）とＰＬ光の発光強度（ＰＬ強度）との関係を示したグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、本発明のＳｉＣエピタキシャルウェハについて詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態のみに限定されるものではない。

【0030】

［ＳｉＣエピタキシャルウェハ］
本実施形態のＳｉＣエピタキシャルウェハは、表面にＳｉＣエピタキシャル層を有するＳｉＣエピタキシャルウェハに、波長３１３ｎｍの励起光を照射し、表面を分割してなる一辺が２ｍｍの正方形の測定領域ごとに、波長６６０ｎｍ以上のフォトルミネッセンス（ＰＬ）光の発光強度を測定した結果が、下記式（１）を満たす。
｛（ｍａｘ－ｍｉｎ）／ａｖｅ｝×１００≦４０（％） ・・・（１）
（式（１）中、ｍａｘは全測定領域の発光強度の最大値である。ｍｉｎは全測定領域の発光強度の最小値である。ａｖｅは全測定領域の発光強度の平均値である。）

【0031】

上記式（１）は、全測定領域から得たＰＬ光の発光強度の均一性を示す。本実施形態のＳｉＣエピタキシャルウェハは｛（ｍａｘ－ｍｉｎ）／ａｖｅ｝×１００の値が４０（％）以下であるので、ＳｉＣエピタキシャル層からのＰＬ光の発光強度のムラが十分に少なく均一である。本実施形態のＳｉＣエピタキシャルウェハは｛（ｍａｘ－ｍｉｎ）／ａｖｅ｝×１００の値が２０（％）以下であることが好ましく、１０（％）以下であることがより好ましく、小さい程よい。

【0032】

本実施形態のＳｉＣエピタキシャルウェハは、測定領域ごとに上記のＰＬ光の発光強度を測定した結果が、下記式（３）を満たすことが好ましい。
｛最外周ａｖｅ／ａｖｅ｝×１００≦２００（％） ・・・（３）
（式（３）中、最外周ａｖｅは前記測定領域のうち前記ＳｉＣエピタキシャルウェハの最も外周に近い部分に配置された測定領域の発光強度の平均値である。ａｖｅは全測定領域の発光強度の平均値である。）

【0033】

上記式（３）は、ＳｉＣエピタキシャルウェハの最も外周に近い部分に配置された測定領域の発光強度が抑制されていることを示す。本実施形態のＳｉＣエピタキシャルウェハが式（３）を満たすものである場合、ＰＬ光の発光強度が他の部分よりも高くなりやすいＳｉＣエピタキシャルウェハの外周に近い部分の発光強度が十分に抑制されたものとなる。本実施形態のＳｉＣエピタキシャルウェハは、｛最外周ａｖｅ／ａｖｅ｝×１００の値が２００（％）以下であることがより好ましく、１２０（％）以下であることがより好ましく、小さい程よい。

【0034】

本実施形態において、表面にＳｉＣエピタキシャル層を有するＳｉＣエピタキシャルウェハに、波長３１３ｎｍの励起光を照射し、各測定領域ごとに、波長６６０ｎｍ以上のＰＬ光の発光強度を測定する方法としては、従来公知の装置および方法を用いることができる。

【0035】

本実施形態のＳｉＣエピタキシャルウェハにおける表面の窒素濃度は、ＳｉＣエピタキシャルウェハの用いられる半導体デバイスの耐性および抵抗規格に応じて適宜決定される。本実施形態のＳｉＣエピタキシャルウェハは、表面の窒素濃度が４×１０^１８原子／ｃｍ^３以下であることが好ましく、４×１０^１７原子／ｃｍ^３以下であることがより好ましく、４×１０^１６原子／ｃｍ^３以下であることがさらに好ましい。表面の窒素濃度が４×１０^１８原子／ｃｍ^３以下であると、表面の濃度測定・検査が容易であり、しかもデバイスの耐圧不良およびオン抵抗不良を防止できるＳｉＣエピタキシャルウェハとなるため好ましい。

【0036】

本実施形態のＳｉＣエピタキシャルウェハにおける表面のアルミニウム濃度は、ＳｉＣエピタキシャルウェハの用いられる半導体デバイスの耐性および抵抗規格に応じて適宜決定される。本実施形態のＳｉＣエピタキシャルウェハは、表面のアルミニウム濃度が４×１０^１８原子／ｃｍ^３以下であることが好ましく、４×１０^１７原子／ｃｍ^３以下であることがより好ましく、４×１０^１６原子／ｃｍ^３以下であることがさらに好ましい。表面のアルミニウム濃度が４×１０^１８原子／ｃｍ^３以下であると、表面の濃度測定・検査が容易であり、しかもデバイスの耐圧不良およびオン抵抗不良を防止できるＳｉＣエピタキシャルウェハとなるため好ましい。

【0037】

本実施形態のＳｉＣエピタキシャルウェハは、表面の酸素濃度が１×１０^１４原子／ｃｍ^３未満であることが好ましい。表面の酸素濃度が１×１０^１４原子／ｃｍ^３未満であると、ＳｉＣエピタキシャル層に、波長３１３ｎｍの励起光を照射して発光する波長６６０ｎｍ以上のＰＬ光の発光強度が、表面の酸素濃度に起因する付加的な発光によって高くなることがない。ＳｉＣエピタキシャルウェハの表面の酸素濃度は１×１０^１３原子／ｃｍ^３以下であることがより好ましく、低いほどよい。

【0038】

本実施形態のＳｉＣエピタキシャルウェハは、表面の三角欠陥密度が１ｃｍ^－２以下であることが好ましい。表面の三角欠陥密度が１ｃｍ^－２以下であるＳｉＣエピタキシャルウェハは、十分に欠陥の少ないものであり、半導体デバイス用のウェハとして好ましい。表面の三角欠陥密度は０．１ｃｍ^－２以下であることがより好ましく、少ない程よい。

【0039】

本実施形態のＳｉＣエピタキシャルウェハの大きさは、特に限定されるものではなく、直径１５０ｍｍ（６インチ）以上のものであってもよいし、直径２００ｍｍ（８インチ）以上のものであってもよい。本実施形態のＳｉＣエピタキシャルウェハが直径２００ｍｍ（８インチ）以上の大口径のものである場合、半導体デバイス用のウェハとして用いることにより、半導体デバイスを効率よく生産でき、好ましい。

【0040】

［ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法］
本実施形態のＳｉＣエピタキシャルウェハは、例えば、以下に示す製造方法を用いて製造できる。
まず、公知の方法により、ＳｉＣエピタキシャル層が積層される前の基板であるＳｉＣ単結晶基板を製造する。次いで、ＳｉＣ単結晶基板の表面にＳｉＣエピタキシャル層を積層し、本実施形態のＳｉＣエピタキシャルウェハを製造する。

【0041】

本実施形態では、ＳｉＣ単結晶基板の表面にＳｉＣエピタキシャル層を積層する装置（「エピ装置」という場合がある）として、１つ以上の石英からなる部材が備えられ、石英からなる部材の一部または全部が、真空熱処理を行ってから設置されたものを用いる。真空熱処理は、エピ装置の有する石英からなる部材の全部に行うことが好ましい。エピ装置は、石英からなる部材が備えられているものであればよく、縦型炉を備えるものであってもよいし、横型炉を備えるものであってもよい。

【0042】

図１は、本実施形態のＳｉＣエピタキシャルウェハを製造する際に使用できるエピ装置の一例を説明するための概略断面図である。
図１に示すエピ装置１００は、チャンバー２０と、支持体３０と、サセプタ４０と、下部ヒーター５０と、上部ヒーター６０とを有する。図１は、ＳｉＣ単結晶基板１がサセプタ４０に載置された状態を示す。

【0043】

チャンバー２０は、成膜空間Ｓを取り囲む本体２１と、成膜空間Ｓにガスを供給するガス導入部２２と、成膜空間Ｓからガスを排出するガス排出口２３とを有する。
図１に示すエピ装置１００は、成膜空間Ｓ内に設置されたＳｉＣ単結晶基板１の載置面の上方に、ガス導入部２２が配置され、ＳｉＣ単結晶基板１の載置面下方にガス排出口２３が配置された縦型炉である。

【0044】

本体２１は、中空の略円柱形状を有する。本体２１の壁面は、図１に示すように、内層２１ａと、断熱層２１ｂと、外層２１ｃとを有する。内層２１ａは、例えば、等方性黒鉛などで形成されている。断熱層２１ｂは、例えば、カーボンで形成されている。外層２１ｃは、例えば、ステンレスなどの金属で形成されている。

【0045】

ガス導入部２２は、本体２１の上面中央に設けられ、本体２１と同心で本体２１よりも直径の小さい中空の略円柱形状を有する。ガス導入部２２は、図１に示すように、ガス導入部２２の内壁面を形成している内壁部材２２ａと、ガス導入部２２の外壁面を形成している外壁部材２２ｂと、内壁部材２２ａの上端を覆うように設置された整流板２２ｃと、外壁部材２２ｂの上端を覆うように設置されたガス供給配管２２ｄとを有する。ガス供給配管２２ｄは、外部から整流板２２ｃを介して本体２１内の成膜空間Ｓに原料ガス、ドーパントガス、パージガスなどのガスを供給する。整流板２２ｃは、ガス供給配管２２ｄから供給されるガスを整流する。整流板２２ｃには、平面視で所定の位置に、所定の形状を有する孔（不図示）が設けられている。
図１に示すエピ装置１００では、ガス導入部２２の内壁部材２２ａおよび整流板２２ｃが石英からなる。外壁部材２２ｂおよびガス供給配管２２ｄは、例えば、ステンレスなどの金属で形成されている。

【0046】

図１に示すエピ装置１００では、ガス導入部２２に備えられている内壁部材２２ａおよび整流板２２ｃが、石英からなる部材である場合を例に挙げて説明したが、エピ装置１００に備えられている部材のうち、１つ以上の部材が石英からなるものであればよい。エピ装置１００に備えられている石英からなる部材は、ガス導入部２２を形成しているものであることが好ましく、特に、ＳｉＣ単結晶基板１に到達してＳｉＣエピタキシャル層の成長に寄与する原料ガス、ドーパントガス、パージガスなどのガスに直接晒される整流板２２ｃおよび内壁部材２２ａなどの部材が、石英からなる部材であることが好ましい。ＳｉＣ単結晶基板１の表面に形成されるＳｉＣエピタキシャル層に、欠陥が形成されたり、汚染物質が付着したりすることを防止できるためである。

【0047】

本実施形態の製造方法を用いてＳｉＣエピタキシャルウェハを製造する場合、エピ装置１００に備えられている石英からなる部材のうち少なくとも一部が、以下に示す真空熱処理を行ってから設置されているエピ装置１００を用いる。上記石英からなる部材のうち少なくとも一部を、真空熱処理してからエピ装置１００に設置することにより、エピ装置１００を用いて製造したＳｉＣエピタキシャルウェハのＰＬ光の発光強度が均一になるとともに、ＳｉＣエピタキシャル層の汚染を効果的に抑制できる。エピ装置１００に設置されている石英からなる部材が、真空熱処理を行ってから設置されたものであることの効果がより顕著に得られるため、エピ装置１００に備えられている石英からなる部材の全部が、真空熱処理を行ってから設置されていることが好ましい。

【0048】

本実施形態において、エピ装置１００に設置される石英からなる部材の真空熱処理は、エピ装置１００から取り外した状態で真空熱処理装置を用いて行う。エピ装置１００内に設置した状態の石英からなる部材の少なくとも一部に対して、エピ装置１００内で真空熱処理を行うと、真空熱処理の効果が十分に得られなかったり、石英からなる部材の周辺に配置された別の材料からなる部材に悪影響を来したりする場合があるからである。

【0049】

石英からなる部材の真空熱処理では、石英からなる部材を１ｋＰａ以下の圧力下、６００℃以上の温度で、１時間以上保持する。このことにより、石英からなる部材中に含まれる水分子を十分に石英から離脱させて除去できる。

【0050】

より詳細には、真空熱処理における温度が６００℃以上であるので、石英からなる部材中に含まれる水分子を石英から脱離させる効果が得られる。真空熱処理の温度は、８００℃以上であることが好ましく、９００℃以上であることがより好ましい。真空熱処理の温度が８００℃以上であると、石英からなる部材中での水分子の拡散が促進されて、石英から水分子が脱離しやすくなる。このため、真空熱処理の温度が８００℃以上であると、真空熱処理における保持時間が短時間で済み、効率よく真空熱処理を行うことができる。真空熱処理における温度は、石英からなる部材が失透したり、溶融したりすることがないため、１３００℃以下とすることが好ましく、１０００℃以下とすることがより好ましい。

【0051】

また、真空熱処理における圧力が１ｋＰａ以下であるので、石英からなる部材中に含まれる水分子を石英から脱離させる効果が得られる。真空熱処理の圧力は、１×１０^－２Ｐａ以下であることが好ましく、１×１０^－４Ｐａ以下であることがより好ましい。真空熱処理によって、石英からなる部材中に含まれる水分子を石英から脱離させる効果がより効果的に得られるためである。

【0052】

また、真空熱処理における保持時間が１時間以上であるので、石英からなる部材中に含まれる水分子を石英から脱離させる効果が得られる。真空熱処理の保持時間は、２時間以上であることが好ましく、４時間以上であることがより好ましい。真空熱処理によって、石英からなる部材中に含まれる水分子を石英から脱離させる効果がより効果的に得られるためである。真空熱処理における保持時間は、１００時間以下であることが好ましく、５０時間以下であることがより好ましい。真空熱処理を短時間で行うことができ、生産性が良好となるためである。

【0053】

本実施形態における石英からなる部材の真空熱処理は、石英からなる部材を備えるエピ装置１００を用いてＳｉＣエピタキシャルウェハを製造する前に一度だけ行えばよい。ＳｉＣエピタキシャルウェハを製造した後、再度ＳｉＣエピタキシャルウェハを製造するまでの間に、石英からなる部材の最表面に水分が付着することがあっても、石英からなる部材を製造する過程で、石英からなる部材中に取り込まれる水分子量と比較して、非常に少ないためである。なお、本実施形態における石英からなる部材の真空熱処理は、石英からなる部材を備えるエピ装置１００を用いてＳｉＣエピタキシャルウェハを製造する前に、毎回行ってもよいし、間欠的に行ってもよい。
真空熱処理を行った石英からなる部材は、公知の方法により、エピ装置１００の所定の場所に設置される。

【0054】

図１に示すエピ装置１００に備えられている支持体３０は、ＳｉＣ単結晶基板１を支持する。支持体３０は、軸中心に回転可能である。ＳｉＣ単結晶基板１は、例えば、サセプタ４０に載置された状態で、支持体３０に載置される。
サセプタ４０は、ＳｉＣ単結晶基板１を載置した状態で、チャンバー２０内に搬送される。
下部ヒーター５０は、支持体３０内に設置されている。下部ヒーター５０は、支持体３０を介して、ＳｉＣ単結晶基板１を加熱する。
上部ヒーター６０は、チャンバー２０の上部を、チャンバー２０の外から加熱する。

【0055】

本実施形態において、ＳｉＣ単結晶基板１の表面にＳｉＣエピタキシャル層を積層する方法としては、石英からなる部材の一部または全部に上記の真空熱処理がなされたエピ装置１００を用いること以外は、従来公知の方法を用いることができる。
以下、本実施形態のＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法の一例として、図１に示すエピ装置１００を用いて、ＳｉＣ単結晶基板１の表面にＳｉＣエピタキシャル層を積層する方法を例に挙げて説明する。

【0056】

まず、図１に示すように、ＳｉＣ単結晶基板１をサセプタ４０上に載置し、チャンバー２０内の成膜空間Ｓに搬送する。その後、ＳｉＣ単結晶基板１上に、ＳｉＣエピタキシャル層を成膜する。
ＳｉＣエピタキシャル層の成膜方法としては、例えば、下部ヒーター５０および上部ヒーター６０によってＳｉＣ単結晶基板１を１５５０℃以上に加熱し、ガス導入部２２からＳｉＣ単結晶基板１上の成膜空間Ｓに１５５０℃～１７００℃のガスを供給する方法を用いることができる。

【0057】

ＳｉＣエピタキシャル層の成膜に使用されるガスとしては、例えば、原料ガス、ドーパントガス、パージガスが挙げられる。原料ガスとしては、Ｓｉ原料ガスおよびＣ原料ガスを用いる。Ｓｉ原料ガス、Ｃ原料ガス、ドーパントガス、パージガスは、それぞれ独立して供給してもよいし、一部または全部を混合して供給しても良い。

【0058】

Ｓｉ原料ガスは、分子内にＳｉを含むガスである。Ｓｉ原料ガスとしては、例えば、モノシラン（ＳｉＨ_４）を用いることができる。Ｓｉ原料ガスとしては、ジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ_３）、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ_４）など、エッチング作用を有する塩素系Ｓｉ原料含有ガス（クロライド系原料ガス）を用いてもよい。また、Ｓｉ原料ガスには、塩化水素ガスを添加してもよい。
Ｃ原料ガスとしては、例えば、プロパン（Ｃ_３Ｈ_８）、エチレン（Ｃ_２Ｈ_４）等を用いることができる。

【0059】

ドーパントガスは、ＳｉＣエピタキシャル層中のキャリアとなる元素を含むガスであり、ＳｉＣ単結晶基板１上に積層されるＳｉＣエピタキシャル層の導電性を制御する。ドーパントガスとしては、例えば、導電型をｎ型とする場合には、窒素等を用いることができる。導電型をｐ型とする場合には、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）等を用いることができる。
パージガスは、原料ガスおよびドーパントガスを、ＳｉＣ単結晶基板１の表面に搬送するガスである。パージガスとしては、例えば、ＳｉＣに対して不活性な水素等を用いることができる。パージガスの流量は、Ｃ原料ガスの流量の２０倍以上とすることが好ましい。
以上の工程により、本実施形態のＳｉＣエピタキシャルウェハが得られる。

【0060】

本実施形態のＳｉＣエピタキシャルウェハは、表面にＳｉＣエピタキシャル層を有するＳｉＣエピタキシャルウェハに、波長３１３ｎｍの励起光を照射し、表面を分割してなる一辺が２ｍｍの正方形の測定領域ごとに、波長６６０ｎｍ以上のＰＬ光の発光強度を測定した結果が、式（１）を満たす。したがって、励起光を照射することによって発光するＳｉＣエピタキシャル層からのＰＬ光の発光強度が均一である。このため、本実施形態のＳｉＣエピタキシャルウェハは、ＳｉＣエピタキシャル層からのＰＬ光の発光強度の差異によってＳｉＣエピタキシャルウェハを評価する際に、高精度で評価できる。また、本実施形態のＳｉＣエピタキシャルウェハには、欠陥が存在していないのにＰＬ光の発光強度が高い領域は存在しない。よって、本実施形態のＳｉＣエピタキシャルウェハを用いた半導体デバイスは、キャリア寿命の低下によるデバイス動作への影響が生じることがなく、好ましい。

【0061】

上述した実施形態においては、図１に示すエピ装置１００を用いて、ＳｉＣ単結晶基板１の表面にＳｉＣエピタキシャル層を積層する方法を例に挙げて説明したが、図２に示すエピ装置１０１を用いて、ＳｉＣ単結晶基板１の表面にＳｉＣエピタキシャル層を積層してもよい。

【0062】

図２は、本実施形態のＳｉＣエピタキシャルウェハを製造する際に使用できるエピ装置の他の一例を説明するための概略断面図である。図２に示すエピ装置１０１において、図１に示すエピ装置１００と同じ部材については、同じ符号を付し、説明を省略する。図２に示すエピ装置１０１と、図１に示すエピ装置１００とが異なるところは、図２に示すエピ装置１０１では、ガス導入部２２とＳｉＣ単結晶基板１の載置面との間に、複数（図２においては３枚）の遮熱板７０が設置されているところである。

【0063】

遮熱板７０は、成膜空間Ｓ内において、上部ヒーター６０からの輻射を反射して、ガス導入部２２に備えられている内壁部材２２ａおよび整流板２２ｃを遮熱する。遮熱板７０としては、例えば、カーボンからなる板部材と、板部材の表面を被覆するＳｉＣ層又はＴａＣ層とを含むものが挙げられる。

【0064】

遮熱板７０の形状は、図２に示すように、中心に孔を有する平面視略円形の板状とすることができ、ガス導入部２２からＳｉＣ単結晶基板１に供給されるガスの供給状態に悪影響を来すことのない形状であればよく、特に限定されない。また、遮熱板７０の枚数は、特に限定されるものではなく、遮熱板７０およびＳｉＣ単結晶基板１の大きさ、遮熱板７０の厚み、材料などに応じて適宜決定される。

【0065】

図２に示すエピ装置１０１を用いて、ＳｉＣ単結晶基板１の表面にＳｉＣエピタキシャル層を積層する方法としては、図１に示すエピ装置１００を用いる場合と同様の方法を用いることができる。

【0066】

図２に示すエピ装置１０１を用いてＳｉＣ単結晶基板１の表面にＳｉＣエピタキシャル層を積層する場合、遮熱板７０によって、ガス導入部２２に備えられている内壁部材２２ａおよび整流板２２ｃの温度上昇が抑制される。このため、波長３１３ｎｍの励起光を照射することによって発光するＳｉＣエピタキシャル層からの波長６６０ｎｍ以上のＰＬ光の発光強度が、より均一なＳｉＣエピタキシャルウェハが得られる。これは、真空熱処理した石英からなる部材（図２においては、内壁部材２２ａおよび整流板２２ｃ）の温度上昇が抑制されることによって、真空熱処理した石英からなる部材に水分子が残留していたとしても、ＳｉＣエピタキシャル層を成長させる際に石英からなる部材からの水分子の離脱が抑制されるためであると推定される。

【0067】

上述した実施形態においては、エピ装置として、図１および図２に示すように、縦型炉を備えるエピ装置１００、１０１を用いる場合を例に挙げて説明したが、エピ装置は、石英からなる部材が備えられているものであればよく、横型炉を備えるものであってもよい。

【0068】

横型炉を備えるエピ装置としては、例えば、以下に示すものを用いることができる。図３～図６は、本実施形態のＳｉＣエピタキシャルウェハを製造する際に使用できるエピ装置の他の一例を説明するための概略断面図である。図３～図６に示すエピ装置１０２、１０３、１０４、１０５において、図１に示すエピ装置１００と同じ部材については、同じ符号を付し、説明を省略する。

【0069】

図３～図６に示すエピ装置１０２、１０３、１０４、１０５では、図１に示すエピ装置１００と異なり、チャンバー２０の対向する側面に、ガス導入部２２とガス排出口２３がそれぞれ配置されている。また、図３～図６に示すエピ装置１０２、１０３、１０４、１０５では、図１に示すエピ装置１００と異なり、ガス排出口２３の内壁に、石英からなる部材である内層２３ａが設けられている。図３～図６に示すエピ装置１０２、１０３、１０４、１０５では、成膜空間Ｓの下面を形成している内層２１ａ上に、ＳｉＣ単結晶基板１が設置される。

【0070】

図３に示すエピ装置１０２では、成膜空間Ｓ内の上面を形成している内層２１ａと断熱層２１ｂとの間に上部ヒーター６０ａが設置され、成膜空間Ｓ内の下面を形成している内層２１ａと断熱層２１ｂとの間に下部ヒーター６０ｂが設置されている。図３に示すエピ装置１０２における内壁部材２２ａおよび整流板２２ｃ、内層２３ａは、真空熱処理した石英からなる部材である。

【0071】

図４に示すエピ装置１０３が、図３に示すエピ装置１０２と異なるところは、本体２１が、内側から内層２１ａと、断熱層２１ｂと、第１石英層２１ｄと、第２石英層２１ｅとが、この順に積層された構造を有するところと、上部ヒーター６０ａおよび下部ヒーター６０ｂを有さず、本体２１の外面に誘電コイル８０が設置されているところである。図４に示すエピ装置１０３における内壁部材２２ａおよび整流板２２ｃ、第１石英層２１ｄ、第２石英層２１ｅ、内層２３ａは、真空熱処理した石英からなる部材である。

【0072】

図５に示すエピ装置１０４が、図３に示すエピ装置１０２と異なるところは、断熱層２１ｂと外層２１ｃとの間に、第１石英層２１ｄが設置されているところと、上部ヒーター６０ａおよび下部ヒーター６０ｂを有さず、第１石英層２１ｄと外層２１ｃとの間に、誘電コイル８０が設置されているところである。図５に示すエピ装置１０４における内壁部材２２ａおよび整流板２２ｃ、第１石英層２１ｄ、内層２３ａは、真空熱処理した石英からなる部材である。図５に示すエピ装置１０４では、成膜空間Ｓの下面を形成している内層２１ａ上におけるガス導入部２２とガス排出口２３とを繋ぐ線上に、図５に示すように、２枚のＳｉＣ単結晶基板１が並べて設置されてもよいし、１枚のＳｉＣ単結晶基板１のみが設置されてもよい。また、図５に示すエピ装置１０４では、成膜空間Ｓの下面を形成している内層２１ａ上に、３枚～８枚のＳｉＣ単結晶基板１が等間隔に円環状に並べて設置されてもよい。

【0073】

図６に示すエピ装置１０５が、図３に示すエピ装置１０２と異なるところは、略円柱形状を有するチャンバー２０の上面中央に平面視略円形の凹部状のガス導入部２５が配置され、ガス導入部２５の有する２つのガス供給配管２５ｄと対向するチャンバー２０の側面に、それぞれガス排出口２３が配置されているところと、上部ヒーター６０ａおよび下部ヒーター６０ｂを有さず、断熱層２１ｂと外層２１ｃとの間に、誘電コイル８０が設置されているところである。

【0074】

図６に示すエピ装置１０５におけるガス導入部２５は、チャンバー２０の内壁の一部を形成している平面視略円形の凹状の内壁部材２５ａと、内壁部材２５ａの凹状形状の内側に沿って配置され、チャンバー２０の外層２１ｃの一部を形成している平面視略円形の凹状の外壁部材２５ｂとを有する。さらに、ガス導入部２５は、内壁部材２５ａの側面から延在して設けられた２つの整流板２５ｃと、２つの整流板２５ｃそれぞれと対向して外壁部材２５ｂに設けられた２つのガス供給配管２５ｄとを有する。図６に示すエピ装置１０５では、ガス導入部２２の内壁部材２２ａおよび整流板２２ｃ、内層２３ａが、真空熱処理した石英からなる部材である。図６に示すエピ装置１０５では、成膜空間Ｓの下面を形成している内層２１ａ上における２つのガス導入部２５とガス排出口２３とを繋ぐ線上に、それぞれＳｉＣ単結晶基板１が設置される。また、図６に示すエピ装置１０５では、成膜空間Ｓの下面を形成している内層２１ａ上に、３枚～８枚のＳｉＣ単結晶基板１が等間隔に円環状に並べて設置されてもよい。

【0075】

図１～図６に示すエピ装置１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５は、真空熱処理を行ってから設置された石英からなる部材を有する。したがって、これらのエピ装置１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５から選ばれるいずれかのエピ装置を用いて、ＳｉＣ単結晶基板１の表面にＳｉＣエピタキシャル層を積層する場合、石英からなる部材から石英に含まれる水分子が離脱することがない。その結果、表面にＳｉＣエピタキシャル層を有するＳｉＣエピタキシャルウェハに、波長３１３ｎｍの励起光を照射し、表面を分割してなる一辺が２ｍｍの正方形の測定領域ごとに、波長６６０ｎｍ以上のフォトルミネッセンス光の発光強度を測定した結果が、式（１）を満たす本実施形態のＳｉＣエピタキシャルウェハが得られる。

【実施例0076】

以下、実施例および比較例により本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施例のみに限定されない。

【0077】

「実施例１」
直径６インチのＳｉＣ単結晶基板を用意した。次いで、図１に示すエピ装置１００を用いて、ＳｉＣ単結晶基板１の表面にＳｉＣエピタキシャル層を積層し、実施例１のＳｉＣエピタキシャルウェハを得た。

【0078】

図１に示すエピ装置１００において、ガス導入部２２に備えられている内壁部材２２ａおよび整流板２２ｃは、石英からなる部材である。内壁部材２２ａおよび整流板２２ｃは、以下に示す真空熱処理を行ってからエピ装置１００に設置した。

【0079】

真空熱処理として、エピ装置１００から取り外した状態の石英からなる部材に、真空熱処理装置を用いて、１×１０^－３Ｐａ以下の圧力下で、１０００℃で、４８時間保持する熱処理を行った。
真空熱処理した石英からなる部材は、真空熱処理後、真空熱処理装置内で室温まで冷却し、図１に示すエピ装置１００に設置した。

【0080】

また、サセプタ４０上にＳｉＣ単結晶基板１を載置し、図１に示すエピ装置１００のチャンバー２０内の成膜空間Ｓに搬送した。その後、ＳｉＣ単結晶基板１上に、ＳｉＣエピタキシャル層を成膜した。
ＳｉＣエピタキシャル層の成膜は、下部ヒーター５０および上部ヒーター６０によってＳｉＣ単結晶基板１を１６００℃に加熱し、ガス導入部２２のガス供給配管２２ｄからＳｉ原料ガスと、Ｃ原料ガスと、ドーパントガスと、パージガスとを供給し、整流板２２ｃを通過した１６００℃のガスを、ＳｉＣ単結晶基板１上の成膜空間Ｓに供給する方法を用いた。

【0081】

以上の工程により、ＳｉＣ単結晶基板１の表面に厚み３５０μｍのＳｉＣエピタキシャル層を有する実施例１のＳｉＣエピタキシャルウェハを得た。

【0082】

「実施例２」
図１に示すエピ装置１００に代えて、カーボンからなる板部材と、板部材の表面を被覆するＳｉＣ層とからなる、中心に孔を有する平面視略円形の板状の遮熱板７０が３枚設置された図２に示すエピ装置１０１を用いたこと以外は、実施例１のＳｉＣエピタキシャルウェハと同様の方法により、実施例２のＳｉＣエピタキシャルウェハを得た。

【0083】

「比較例１」
真空熱処理を行わずにエピ装置１００に、内壁部材２２ａおよび整流板２２ｃを設置したこと以外は、実施例１のＳｉＣエピタキシャルウェハと同様の方法により、比較例１のＳｉＣエピタキシャルウェハを得た。

【0084】

このようにして得られた実施例１および実施例２、比較例１のＳｉＣエピタキシャルウェハに励起光を照射し、表面を分割してなる一辺が２ｍｍの正方形の測定領域ごとにＰＬ光の発光強度（ＰＬ強度）を測定した。ＰＬ光の測定条件を以下に示す。
［ＰＬ光測定条件］
ＰＬ光測定装置：Ｌａｓｅｒｔｅｃ社製（商品名；ＳＩＣＡ８８）
測定温度：室温
励起波長：３１３ｎｍ
測定波長：６６０ｎｍ以上の近赤外領域（ＮＩＲ領域）

【0085】

また、測定領域ごとにＰＬ光の発光強度を測定した結果を用いて、｛（ｍａｘ－ｍｉｎ）／ａｖｅ｝×１００（％）（式中、ｍａｘは全測定領域の発光強度の最大値である。ｍｉｎは全測定領域の発光強度の最小値である。ａｖｅは全測定領域の発光強度の平均値である。）の値を算出した。その結果を表１に示す。
また、測定領域ごとにＰＬ光の発光強度を測定した結果を用いて、｛最外周ａｖｅ／ａｖｅ｝×１００（％）（式中、最外周ａｖｅは前記測定領域のうち前記ＳｉＣエピタキシャルウェハの最も外周に近い部分に配置された測定領域の発光強度の平均値である。ａｖｅは全測定領域の発光強度の平均値である。）の値を算出した。その結果を表１に示す。

【0086】

【表1】

【0087】

また、実施例１および比較例１について、ＳｉＣエピタキシャルウェハの直径に沿う測定領域ごとのＰＬ光の発光強度の測定結果から、ＳｉＣエピタキシャルウェハの直径方向の中心からの位置（Ｘ座標）とＰＬ光の発光強度（ＰＬ強度）との関係を調べた。その結果を図７に示す。

【0088】

表１に示すように、実施例１および実施例２は、比較例１と比較して、全測定領域から得たＰＬ光の発光強度の均一性を示す｛（ｍａｘ－ｍｉｎ）／ａｖｅ｝×１００の値が非常に低い結果となった。
また、実施例１および実施例２は、比較例１と比較して、ＳｉＣエピタキシャルウェハの最も外周に近い部分に配置された測定領域の発光強度が抑制されていることを示す｛最外周ａｖｅ／ａｖｅ｝×１００の値が非常に低い結果となった。特に、実施例２では、｛最外周ａｖｅ／ａｖｅ｝×１００の値が低い結果となった。これは、実施例２では、遮熱板７０によって、ＳｉＣエピタキシャル層を成膜する際における、ガス導入部２２に備えられている内壁部材２２ａおよび整流板２２ｃの温度上昇が抑制されたためであると推定される。

【0089】

また、図７に示すように、実施例１は、ＳｉＣエピタキシャルウェハの直径方向のどの位置であっても、比較例１と比較して、ＰＬ光の発光強度が低かった。
また、比較例１では、ＳｉＣエピタキシャルウェハの外周に近い部分に配置された測定領域の発光強度が非常に高くなっている。これに対し、実施例１では、ＳｉＣエピタキシャルウェハの外周に近い部分に配置された測定領域の発光強度が抑制されている。

【0090】

また、実施例１および実施例２、比較例１のＳｉＣエピタキシャルウェハを、二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）装置（カメカ社製；ダイナミックＳＩＭＳ）を用いて分析し、酸素濃度、窒素濃度、アルミニウム濃度をそれぞれ求めた。その結果を表２に示す。

【0091】

また、実施例１および実施例２、比較例１のＳｉＣエピタキシャルウェハを、光学顕微鏡（Ｌａｓｅｒｔｅｃ社製；商品名ＳＩＣＡ８８）を用いて観察し、焦点の位置をＳｉＣエピタキシャルウェハの表面からＳｉＣエピタキシャル層とＳｉＣ単結晶基板との界面の方（ＳｉＣエピタキシャル層の深さ方向）へずらすことにより、粒子状付着物を起点とする三角欠陥の有無を確認し、その密度を求めた。その結果を表２に示す。

【0092】

【表2】

【0093】

表２に示すように、実施例１および実施例２、比較例１は、いずれも、酸素濃度、窒素濃度、アルミニウム濃度が十分に低いものであった。
なお、二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）装置を用いて分析した場合の酸素濃度の検出下限は、１×１０^１５原子／ｃｍ^３である。このため、表２に示すように、上記の酸素分析の結果からは、実施例１および実施例２、比較例１のＳｉＣエピタキシャルウェハの表面の酸素濃度が１×１０^１４原子／ｃｍ^３未満であるか否かを判断できない。

【0094】

しかし、実施例１および実施例２のＳｉＣエピタキシャルウェハは、表１に示すように、全測定領域から得たＰＬ光の発光強度の均一性を示す｛（ｍａｘ－ｍｉｎ）／ａｖｅ｝×１００の値が非常に低い結果であった。このことから、実施例１および実施例２のＳｉＣエピタキシャルウェハは、表面の酸素濃度が１×１０^１４原子／ｃｍ^３未満になっているものと推定できる。これは、ＳｉＣエピタキシャルウェハの表面の酸素濃度が１×１０^１４原子／ｃｍ^３超えであると、ＳｉＣエピタキシャルウェハに、波長３１３ｎｍの励起光を照射して発光する波長６６０ｎｍ以上のＰＬ光の発光強度が、表面の酸素濃度に起因する付加的な発光によって高くなる。その結果、全測定領域から得たＰＬ光の発光強度の均一性が劣るものとなり、｛（ｍａｘ－ｍｉｎ）／ａｖｅ｝×１００の値が４０（％）超となるからである。なお、ＰＬ光の発光強度が面内全体で大きくても、面内分布が均一であれば、バックグラウンド除去処理により補正することで、ＳｉＣエピタキシャル層からのＰＬ光の発光強度の差異によってＳｉＣエピタキシャルウェハを評価する際に、高精度で評価できる。
また、実施例１および実施例２、比較例１は、いずれも三角欠陥密度が十分に低いものであった。

【0095】

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0096】

１ ＳｉＣ単結晶基板、２０ チャンバー、２１ 本体、２１ａ 内層、２１ｂ 断熱層、２１ｃ 外層、２２ ガス導入部、２２ａ 内壁部材、２２ｂ 外壁部材、２２ｃ 整流板、２２ｄ ガス供給配管、２３ ガス排出口、３０ 支持体、４０ サセプタ、５０ 下部ヒーター、６０ 上部ヒーター、７０ 遮熱板、１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５ エピ装置、Ｓ 成膜空間。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】