特許 7570749 炭化珪素基板の製造方法、及び炭化珪素基板の製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-11

(45)【発行日】2024-10-22

(54)【発明の名称】炭化珪素基板の製造方法、及び炭化珪素基板の製造装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/268 20060101AFI20241015BHJP

【ＦＩ】

H01L21/268 E

H01L21/268 T

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2024543924

(86)(22)【出願日】2024-07-24

(86)【国際出願番号】 JP2024026416

【審査請求日】2024-07-24

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】593207765

【氏名又は名称】株式会社アイテス

(74)【代理人】

【識別番号】100141586

【弁理士】

【氏名又は名称】沖中 仁

(72)【発明者】

【氏名】高野 和美

【審査官】堀江 義隆

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２４－１０３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第７３６８０４１（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２０２１－１４３７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／２６８

Ｃ３０Ｂ ２９／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板層、及びエピタキシャル層を有する炭化珪素基板において、前記エピタキシャル層に存在する基底面転位（ＢＰＤ）を低減又は消滅させた炭化珪素基板の製造方法であって、
前記炭化珪素基板に検査光を照射して前記エピタキシャル層に存在する基底面転位（ＢＰＤ）を検出する検出工程と、
前記検出工程で検出された基底面転位（ＢＰＤ）が存在する領域に、基底面転位（ＢＰＤ）からショックレー型積層欠陥（ＳＳＦ）を拡張させる拡張光を照射する拡張工程と、
前記拡張工程で基底面転位（ＢＰＤ）から拡張したショックレー型積層欠陥（ＳＳＦ）に、当該ショックレー型積層欠陥（ＳＳＦ）を収縮させる収縮光を照射する収縮工程と、
を包含し、
前記検出工程で検出された基底面転位（ＢＰＤ）が複数存在する場合、前記拡張工程は、基底面転位（ＢＰＤ）が存在する一つの領域に前記拡張光を照射した後、前記収縮工程と同時並行で、基底面転位（ＢＰＤ）が存在する別の領域に前記拡張光を照射し、基底面転位（ＢＰＤ）が存在する全ての領域に対しこれを繰り返す炭化珪素基板の製造方法。

【請求項2】

前記検査光は、波長が３６５ｎｍ以下であり、照度が１Ｗ／ｃｍ^２以下である請求項１に記載の炭化珪素基板の製造方法。

【請求項3】

前記拡張光は、少なくとも前記基板層と前記エピタキシャル層との界面まで到達する波長及び照度を有する請求項１に記載の炭化珪素基板の製造方法。

【請求項4】

前記拡張光は、波長が３２５～３６５ｎｍであり、照度が１０Ｗ／ｃｍ^２以上である請求項３に記載の炭化珪素基板の製造方法。

【請求項5】

前記収縮光は、波長が９７５～１０９５ｎｍ、又は４８７～５４８ｎｍである請求項１に記載の炭化珪素基板の製造方法。

【請求項6】

前記拡張工程及び前記収縮工程において、前記拡張光及び前記収縮光を、ガルバノスキャナを用いて照射する請求項１に記載の炭化珪素基板の製造方法。

【請求項7】

前記検出工程で検出された全ての基底面転位（ＢＰＤ）に対し、前記拡張工程及び前記収縮工程を実施した後、前記炭化珪素基板に前記検査光を再度照射する追加検出工程をさらに包含し、
前記追加検出工程で基底面転位（ＢＰＤ）が検出された場合、前記拡張工程及び前記収縮工程を行う請求項１～６の何れか一項に記載の炭化珪素基板の製造方法。

【請求項8】

基板層、及びエピタキシャル層を有する炭化珪素基板において、前記エピタキシャル層に存在する基底面転位（ＢＰＤ）を低減又は消滅させた炭化珪素基板の製造装置であって、
前記炭化珪素基板に検査光を照射して前記エピタキシャル層に存在する基底面転位（ＢＰＤ）を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された基底面転位（ＢＰＤ）が存在する領域に、基底面転位（ＢＰＤ）からショックレー型積層欠陥（ＳＳＦ）を拡張させる拡張光を照射する拡張手段と、
前記拡張手段によって基底面転位（ＢＰＤ）から拡張したショックレー型積層欠陥（ＳＳＦ）に、当該ショックレー型積層欠陥（ＳＳＦ）を収縮させる収縮光を照射する収縮手段と、
を包含し、
前記検出手段で検出された基底面転位（ＢＰＤ）が複数存在する場合、前記拡張手段は、基底面転位（ＢＰＤ）が存在する一つの領域に前記拡張光を照射した後、前記収縮手段によるショックレー型積層欠陥（ＳＳＦ）の収縮と同時並行で、基底面転位（ＢＰＤ）が存在する別の領域に前記拡張光を照射し、基底面転位（ＢＰＤ）が存在する全ての領域に対しこれを繰り返す炭化珪素基板の製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板層、及びエピタキシャル層を有する炭化珪素基板の製造方法、及び炭化珪素基板の製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

炭化珪素は、ワイドギャップ半導体であり、パワーデバイス分野において近年注目されている材料である。通常、パワーデバイスに用いる炭化珪素基板は、基板層上にエピタキシャル層を結晶成長させるエピタキシャル成長法により製造されるが、炭素原子と珪素原子との原子半径の差が大きいため、同じワイドギャップ半導体である窒化ガリウムと比較して、エピタキシャル層に結晶欠陥を生じやすい。結晶欠陥は、デバイス特性に影響を及ぼす順方向通電劣化の原因となるため、パワーデバイスの製造において問題となる。

【0003】

パワーデバイスにおける順方向通電劣化の発生は、エピタキシャル層中の基底面転位（以下、「ＢＰＤ」と称する。）においてキャリアが捕捉され、捕捉されたキャリアの再結合エネルギーによりショックレー型積層欠陥（以下、「ＳＳＦ」と称する。）が拡張することが原因であると考えられる。そこで、エピタキシャル成長法による成膜工程においてエピタキシャル層におけるＢＰＤの形成を抑制する技術が開発されている。例えば、オフ角を４°に設定することで、基板層のＢＰＤからエピタキシャル成長法により成膜されたエピタキシャル層に継承される結晶欠陥の９５％以上を、貫通刃状転位（以下、「ＴＥＤ」と称する。）に構造変換させることができる。

【0004】

しかしながら、車載用途のパワーデバイスでは、特殊な状況、例えば脱輪時等により定格電流を超えた大電流が通電することがあり、このような場合、エピタキシャル層でＴＥＤに変換されず、エピタキシャル層に貫通したＢＰＤ（エピタキシャル層に存在するＢＰＤ）からＳＳＦが拡張することがある。また、電流密度が小さくても、長期にわたる使用によってＳＳＦが拡張することがある。そのため、車載用途でのパワーデバイスのさらなる安定性向上のためには、炭化珪素基板の製造において、エピタキシャル層に存在するＢＰＤを消滅させることが望まれる。

【0005】

従来、ＳＳＦの拡張を防止する炭化珪素基板の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に記載される炭化珪素基板の製造方法は、紫外光を照射することによりＳＳＦをエピタキシャル層内に拡大するステップと、加熱によりＳＳＦを縮小するステップとを含むことにより、ＳＳＦの拡張を防止するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１９－１４０１８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１の炭化珪素基板の製造方法は、炭化珪素基板の全表面に対し、ＳＳＦを拡張させるための紫外光を照射する必要があり、ＳＳＦの拡張を防止するために時間がかかるという問題がある。また、特許文献１の炭化珪素基板の製造方法は、炭化珪素基板全体を加熱することによりＳＳＦを収縮させているため、ＳＳＦを拡大するステップとＳＳＦを収縮するステップとを同時並行で行うことができない。そのため、特許文献１の製造方法を近年需要が高まっている大口径の炭化珪素基板に適用した場合、製造時間の増大を招くことになる。

【0008】

一方、炭化珪素基板は、高品質化の面で進歩を遂げており、特に、エピタキシャル層に存在するＢＰＤは、１ｃｍ^２あたり１個以下程度（６インチウェハの炭化珪素基板中に数個程度）にまで発生を抑えることが可能となっている。この点に関し、特許文献１の製造方法は、実際にはエピタキシャル層に存在するＢＰＤが数個しかない高品質な炭化珪素基板であってもＢＰＤが数多く存在すると想定し、炭化珪素基板の全面に対してＳＳＦの拡張及び収縮を行っている。このため、ＢＰＤが存在しない領域に対してもＳＳＦを拡張させるための紫外光を照射しており、非効率であった。

【0009】

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、炭化珪素基板を効率的に製造可能な炭化珪素基板の製造方法、及び炭化珪素基板の製造装置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】

【0010】

上記課題を解決するための本発明にかかる炭化珪素基板の製造方法の特徴構成は、
基板層、及びエピタキシャル層を有する炭化珪素基板において、前記エピタキシャル層に存在する基底面転位（ＢＰＤ）を低減又は消滅させた炭化珪素基板の製造方法であって、
前記炭化珪素基板に検査光を照射して前記エピタキシャル層に存在する基底面転位（ＢＰＤ）を検出する検出工程と、
前記検出工程で検出された基底面転位（ＢＰＤ）が存在する領域に、基底面転位（ＢＰＤ）からショックレー型積層欠陥（ＳＳＦ）を拡張させる拡張光を照射する拡張工程と、
前記拡張工程で基底面転位（ＢＰＤ）から拡張したショックレー型積層欠陥（ＳＳＦ）に、当該ショックレー型積層欠陥（ＳＳＦ）を収縮させる収縮光を照射する収縮工程と、
を包含し、
前記検出工程で検出された基底面転位（ＢＰＤ）が複数存在する場合、前記拡張工程は、基底面転位（ＢＰＤ）が存在する一つの領域に前記拡張光を照射した後、前記収縮工程と同時並行で、基底面転位（ＢＰＤ）が存在する別の領域に前記拡張光を照射し、基底面転位（ＢＰＤ）が存在する全ての領域に対しこれを繰り返すことにある。

【0011】

本構成の炭化珪素基板の製造方法によれば、検出工程により、炭化珪素基板に検査光を照射してエピタキシャル層に存在するＢＰＤを検出し、拡張工程により検出工程で検出されたＢＰＤが存在する領域に、ＢＰＤからＳＳＦを拡張させる拡張光を照射することで、生じたキャリアがエピタキシャル層に存在するＢＰＤに捕捉され、短時間でＢＰＤからＳＳＦを拡張させることができる。次いで、収縮工程により、拡張工程でＢＰＤから拡張したＳＳＦに、ＳＳＦを収縮させる収縮光を照射することで、ＢＰＤから拡張したＳＳＦを収縮させ、最終的にＴＥＤに変換することができる。このように、拡張工程と収縮工程とを行うことで、エピタキシャル層に存在するＢＰＤがＴＥＤに変換され、エピタキシャル層に存在するＢＰＤを消滅又は低減させることができる。そして、エピタキシャル層に存在するＢＰＤが消滅又は低減した炭化珪素基板は、歩留まりが大きいものとなり、当該基板のより広い領域をパワーデバイスの製造に用いることができる。検出工程で検出されたＢＰＤが複数存在する場合においては、拡張工程は、ＢＰＤが存在する一つの領域に拡張光を照射した後、収縮工程と同時並行で、ＢＰＤが存在する別の領域に拡張光を照射し、ＢＰＤが存在する全ての領域に対しこれを繰り返すことで、エピタキシャル層に存在するＢＰＤを順番に消滅又は低減させることができる。このように、本発明によれば、ＢＰＤが低減した又は消滅した高品質な炭化珪素基板を効率的に製造することが可能となる。

【0012】

本発明にかかる炭化珪素基板の製造方法において、
前記検査光は、波長が３６５ｎｍ以下であり、照度が１Ｗ／ｃｍ^２以下であることが好ましい。

【0013】

本構成の炭化珪素基板の製造方法によれば、検査光は、波長が３６５ｎｍ以下であり、照度が１Ｗ／ｃｍ^２以下であることで、ＢＰＤからＳＳＦをさらに拡張させることなく、炭化珪素基板を励起し、エピタキシャル層に存在するＢＰＤからＰＬ光を発光させることができる。したがって、エピタキシャル層に存在するＢＰＤを適切に検出することができる。

【0014】

本発明にかかる炭化珪素基板の製造方法において、
前記拡張光は、少なくとも前記基板層と前記エピタキシャル層との界面まで到達する波長及び照度を有することが好ましい。

【0015】

本構成の炭化珪素基板の製造方法によれば、拡張光は、少なくとも基板層とエピタキシャル層との界面まで到達する波長及び照度を有することで、エピタキシャル層に存在するＢＰＤからＳＳＦを拡張させる際に、エピタキシャル層が埋まるまで目一杯にＳＳＦを拡張させることができる。また、基板層とエピタキシャル層との界面（界面近傍）でＴＥＤに変換されたＢＰＤからもＳＳＦを拡張させることができる。このように、エピタキシャル層に十分なキャリアを発生させることで、エピタキシャル層に存在するＢＰＤからＳＳＦを拡張させた後、拡張したＳＳＦを収縮させて効率的にＴＥＤに変換させることができる。したがって、本発明によれば、ＢＰＤが低減した又は消滅した高品質な炭化珪素基板を効率的に製造することが可能となる。

【0016】

本発明にかかる炭化珪素基板の製造方法において、
前記拡張光は、波長が３２５～３６５ｎｍであり、照度が１０Ｗ／ｃｍ^２以上であることが好ましい。

【0017】

本構成の炭化珪素基板の製造方法によれば、拡張光は、波長が３２５～３６５ｎｍであり、照度が１０Ｗ／ｃｍ^２以上であるため、エピタキシャル層に十分なキャリアを発生させ、エピタキシャル層に存在するＢＰＤからＳＳＦを十分に拡張させることができる。ＳＳＦを十分に拡張させ、次いで、拡張したＳＳＦを収縮させることにより、エピタキシャル層に存在するＢＰＤが効率的にＴＥＤに変換されるため、ＢＰＤが低減した又は消滅した高品質な炭化珪素基板を効率的に製造することが可能となる。

【0018】

本発明にかかる炭化珪素基板の製造方法において、
前記収縮光は、波長が９７５～１０９５ｎｍ、又は４８７～５４８ｎｍであることが好ましい。

【0019】

本構成の炭化珪素基板の製造方法によれば、収縮光は、波長が９７５～１０９５ｎｍ、又は４８７～５４８ｎｍであるため、ＢＰＤからＳＳＦをさらに拡張させることなく、ＳＳＦを収縮させることができる。したがって、エピタキシャル層に存在するＢＰＤが消滅又は低減した炭化珪素基板を、任意のサイズに切断することにより、そのまま製品化することができる。

【0020】

本発明にかかる炭化珪素基板の製造方法において、
前記拡張工程及び前記収縮工程において、前記拡張光及び前記収縮光を、ガルバノスキャナを用いて照射することが好ましい。

【0021】

本構成の炭化珪素基板の製造方法によれば、拡張光及び収縮光を、ガルバノスキャナを用いて照射するため、炭化珪素基板に拡張光及び収縮光を高精度に照射することができる。また、拡張光及び収縮光を、ガルバノスキャナを用いて照射することで、拡張工程と収縮工程とを同時並行で行うことができる。したがって、エピタキシャル層に存在するＢＰＤを効率的にＴＥＤに変換して、ＢＰＤを消滅又は低減させることが可能となる。

【0022】

本発明にかかる炭化珪素基板の製造方法において、
前記検出工程で検出された全ての基底面転位（ＢＰＤ）に対し、前記拡張工程及び前記収縮工程を実施した後、前記炭化珪素基板に前記検査光を再度照射する追加検出工程をさらに包含し、
前記追加検出工程で基底面転位（ＢＰＤ）が検出された場合、前記拡張工程及び前記収縮工程を行うことが好ましい。

【0023】

本構成の炭化珪素基板の製造方法によれば、追加検出工程を行うことにより、エピタキシャル層にＢＰＤが残存していたとしても、追加検出工程によりそれを検出できるので、拡張工程及び収縮工程を再度行い、エピタキシャル層に存在するＢＰＤをＴＥＤに変換して、ＢＰＤを確実に消滅させることができる。したがって、エピタキシャル層にＢＰＤが存在しない高品質な炭化珪素基板を製造することができる。

【0024】

上記課題を解決するための本発明にかかる炭化珪素基板の製造装置の特徴構成は、
基板層、及びエピタキシャル層を有する炭化珪素基板において、前記エピタキシャル層に存在する基底面転位（ＢＰＤ）を低減又は消滅させた炭化珪素基板の製造装置であって、
前記炭化珪素基板に検査光を照射して前記エピタキシャル層に存在する基底面転位（ＢＰＤ）を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された基底面転位（ＢＰＤ）が存在する領域に、基底面転位（ＢＰＤ）からショックレー型積層欠陥（ＳＳＦ）を拡張させる拡張光を照射する拡張手段と、
前記拡張手段によって基底面転位（ＢＰＤ）から拡張したショックレー型積層欠陥（ＳＳＦ）に、当該ショックレー型積層欠陥（ＳＳＦ）を収縮させる収縮光を照射する収縮手段と、
を包含し、
前記検出手段で検出された基底面転位（ＢＰＤ）が複数存在する場合、前記拡張手段は、基底面転位（ＢＰＤ）が存在する一つの領域に前記拡張光を照射した後、前記収縮手段によるショックレー型積層欠陥（ＳＳＦ）の収縮と同時並行で、基底面転位（ＢＰＤ）が存在する別の領域に前記拡張光を照射し、基底面転位（ＢＰＤ）が存在する全ての領域に対しこれを繰り返すことにある。

【0025】

本構成の炭化珪素基板の製造装置によれば、検出手段により、炭化珪素基板に検査光を照射してエピタキシャル層に存在するＢＰＤを検出し、拡張手段により検出手段で検出されたＢＰＤが存在する領域に、ＢＰＤからＳＳＦを拡張させる拡張光を照射することで、生じたキャリアが、エピタキシャル層に存在するＢＰＤに捕捉され、短時間でＢＰＤからＳＳＦを拡張させることができる。次いで、収縮手段により、拡張手段によってＢＰＤから拡張したＳＳＦに、ＳＳＦを収縮させる収縮光を照射することで、ＢＰＤから拡張したＳＳＦを収縮させ、最終的にＴＥＤに変換することができる。このように、拡張光と収縮光を照射することで、エピタキシャル層に存在するＢＰＤがＴＥＤに変換され、エピタキシャル層に存在するＢＰＤを消滅又は低減させることができる。そして、エピタキシャル層に存在するＢＰＤが消滅又は低減した炭化珪素基板は、歩留まりが大きいものとなり、当該基板のより広い領域を、パワーデバイスの製造に用いることができる。検出手段で検出されたＢＰＤが複数存在する場合においては、拡張手段は、ＢＰＤが存在する一つの領域に拡張光を照射した後、収縮手段によるＳＳＦの収縮と同時並行で、ＢＰＤが存在する別の領域に拡張光を照射し、ＢＰＤが存在する全ての領域に対しこれを繰り返すことで、エピタキシャル層に存在するＢＰＤを順番に消滅又は低減させることができる。このように、本発明によれば、ＢＰＤが低減した又は消滅した高品質な炭化珪素基板を効率的に製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】図１は、炭化珪素基板を模式的に示す断面図である。

【図2】図２は、ＳＳＦの拡張を模式的に示す説明図であり、（ａ）はエピタキシャル層に存在するＢＰＤからのＳＳＦの拡張を示す斜視図、（ｂ）は基板層とエピタキシャル層との界面でＴＥＤに変換したＢＰＤからのＳＳＦの拡張を示す斜視図である。

【図3】図３は、エピタキシャル層に存在するＢＰＤがＴＥＤに変換される過程を模式的に示す説明図であり、（ａ）はエピタキシャル層にＢＰＤが存在する炭化珪素基板、（ｂ）は（ａ）の炭化珪素基板に対して基板層とエピタキシャル層との界面まで到達する波長及び照度で拡張光を照射した後の炭化珪素基板、（ｃ）は（ｂ）の炭化珪素基板に対して収縮光を照射した後の炭化珪素基板を示す。

【図4】図４は、本発明の炭化珪素基板の製造装置の概略構成図である。

【図5】図５は、本発明の炭化珪素基板の製造方法の手順を示すフローチャートである。

【図6】図６は、図５のフローチャートにおけるＳ５の拡張工程及び収縮工程の具体例を示すタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本発明の炭化珪素基板の製造方法、及び炭化珪素基板の製造装置に関する実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明は、以下に説明する構成に限定されることは意図しない。なお、図１～３に示される炭化珪素基板の層構造の厚み関係は、説明の容易化のため適宜誇張又は簡略化しており、実際の各層の厚みの大小関係を厳密に反映したものではない。

【0028】

〔炭化珪素基板〕
本発明の炭化珪素基板の製造方法、及び炭化珪素基板の製造装置を説明する前に、パワーデバイスの製造に用いる炭化珪素基板について説明する。図１は、炭化珪素基板１００を模式的に示す断面図である。

【0029】

炭化珪素基板１００は、基板層１０１、及びエピタキシャル層１０２が積層された構造を有する。基板層１０１は、エピタキシャル成長法による薄膜製造のための下地となる炭化珪素単結晶（４Ｈ－ＳｉＣ）の基板である。エピタキシャル層１０２は、エピタキシャル成長法により基板層１０１上に堆積された炭化珪素単結晶（４Ｈ－ＳｉＣ）からなる薄膜である。基板層１０１とエピタキシャル層１０２との間には、界面Ｉが存在する。基板層１０１に存在するＢＰＤは、界面Ｉを超えると、そのままエピタキシャル層１０２を貫通するか、或いは界面Ｉ又は界面Ｉ近傍のエピタキシャル層１０２（以下、単に「界面Ｉ」とする）でＴＥＤに変換される。

【0030】

図２は、ＳＳＦの拡張を模式的に示す説明図であり、（ａ）はエピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤからのＳＳＦの拡張を示す斜視図、（ｂ）は基板層１０１とエピタキシャル層１０２との界面ＩでＴＥＤに変換したＢＰＤからのＳＳＦの拡張を示す斜視図である。図２（ａ）及び（ｂ）では、炭化珪素基板１００の一部を切り欠いて基底面に平行な平面を図示している。なお、基底面とは結晶構造を特定する際に用いるｃ軸［０００１］に垂直な面である。また、図２（ｂ）では、切り欠いた領域に存在したＴＥＤを破線により図示している。炭化珪素基板１００を用いて製造されたパワーデバイスにおいて順方向通電劣化が発生するメカニズムは、通電により生じたキャリアがＢＰＤに捕捉されて再結合することでＢＰＤからＳＳＦが拡張し、デバイスの特性が変化するというものである。このとき、エピタキシャル層１０２では、図２（ａ）に示すように、ＳＳＦは、基底面と平行に形成されたＢＰＤから基底面と平行な平面に沿って拡張し、三角形状となる。また、基板層１０１とエピタキシャル層１０２との界面ＩでＴＥＤに変換したＢＰＤからは、図２（ｂ）に示すように、ＳＳＦは、帯状となる。

【0031】

ここで、ＢＰＤからＴＥＤへの変換点は、図２（ｂ）に示すように、炭化珪素基板１００の表面から深い位置（基板層１０１とエピタキシャル層１０２との界面Ｉ）であるため、常温ではＢＰＤからＴＥＤへの変換点は動かない。しかしながら、高温にすることでＢＰＤからＴＥＤへの変換点を動かすことができる。その際、エピタキシャル層に存在するＢＰＤ、及び基板層１０１とエピタキシャル層１０２との界面ＩでＴＥＤに変換したＢＰＤからＳＳＦを拡張させていくことで、基板層１０１からエピタキシャル層１０２に貫通したＢＰＤを、効率よく、基板層１０１とエピタキシャル層１０２との界面ＩでＴＥＤに変換させることができる。

【0032】

図３は、エピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤがＴＥＤに変換される過程を模式的に示す説明図であり、（ａ）はエピタキシャル層１０２にＢＰＤが存在する炭化珪素基板１００ａ、（ｂ）は（ａ）の炭化珪素基板１００ａに対して基板層１０１とエピタキシャル層１０２との界面Ｉまで到達する波長及び照度で拡張光を照射した後の炭化珪素基板１００ｂ、（ｃ）は（ｂ）の炭化珪素基板１００ｂに対して収縮光を照射した後の炭化珪素基板１００ｃを示す。図３（ａ）に示すように、基板層１０１に存在するＢＰＤの多くは、基板層１０１とエピタキシャル層１０２との界面ＩでＴＥＤに変換されるが、ＢＰＤの一部はエピタキシャル層１０２まで継承される。基板層１０１からエピタキシャル層１０２に貫通したＢＰＤ（エピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤ）は、炭化珪素基板１００への励起光の照射により生成されるキャリアの再結合により波長７１０ｎｍのＰＬ光を発光する。したがって、波長７００ｎｍ以上の光を透過するフィルタを介して炭化珪素基板１００を撮影したＰＬ発光画像において、エピタキシャル層１０２にＢＰＤが存在すると、周囲より明るい線状の欠陥像を確認することができる。ＰＬ発光画像において、ＢＰＤが存在すると判断した領域に対し、基板層１０１とエピタキシャル層１０２との界面Ｉまで到達する波長及び照度で拡張光を照射すると、図３（ｂ）に示すように、エピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤからは三角形のＳＳＦ（淡色で示すＳＳＦ）が拡張し、同じ領域に存在する基板層１０１とエピタキシャル層１０２との界面ＩでＴＥＤに変換されたＢＰＤからは帯状のＳＳＦ（濃色で示すＳＳＦ）が生じる。これらのＳＳＦは、エピタキシャル層が埋まるまで、目一杯に拡張させることが好ましい。拡張させたＳＳＦに対し、ＳＳＦがさらに拡張しない波長で収縮光を照射すると、図３（ｃ）に示すように、三角形及び帯状のＳＳＦが収縮するとともに、エピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤは界面ＩでＴＥＤに変換される。このようにして、エピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤを消滅又は低減させることができる。

【0033】

このような知見に基づき、本発明者は、パワーデバイスを製造する前のウェハ等の段階において、エピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤを低減又は消滅させた炭化珪素基板の製造方法、及び炭化珪素基板の製造装置を創作するに至った。

【0034】

〔炭化珪素基板の製造装置〕
図４は、本発明の炭化珪素基板の製造装置１の概略構成図である。炭化珪素基板の製造装置１は、載置台１０に載置された炭化珪素基板１００のエピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤを低減又は消滅させる装置である。図４に示すように、炭化珪素基板の製造装置１は、検出手段２、拡張手段３、及び収縮手段４を備えている。検出手段２、拡張手段３、及び収縮手段４は、制御手段５によってそれぞれの動作が制御される。以下、炭化珪素基板の製造装置１の各構成について詳細に説明する。

【0035】

＜検出手段＞
検出手段２は、炭化珪素基板１００に検査光Ｌ１を照射してエピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤを検出する手段である。検出手段２は、検査光照射部２１、撮影部２２、及び判定部２３を有する。

【0036】

検査光照射部２１は、検査光Ｌ１を、炭化珪素基板１００の全体に照射する。検査光Ｌ１は、波長が３６５ｎｍ以下であり、照度が１Ｗ／ｃｍ^２以下であることが好ましい。検査光Ｌ１は、上記の照射条件であれば、ＢＰＤからＳＳＦをさらに拡張させることなく、炭化珪素基板１００を励起させることができる。検査光照射部２１により、検査光Ｌ１を炭化珪素基板１００の全体に照射することで、エピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤからＰＬ光Ｌ２を発光させることができ、エピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤを適切に検出することができる。検査光照射部２１の光源としては、例えば、紫外線レーザー、水銀キセノンランプ等を用いることができる。

【0037】

撮影部２２は、ＰＬ発光している炭化珪素基板１００を撮影する。撮影部２２は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅｄ－ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｍｅｔａｌ－ｏｘｉｄｅ－ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の固体撮像素子を二次元アレイ状に配列したイメージセンサーを有し、撮影部２２への入射光を、イメージセンサーで検知するデジタルカメラを用いることができる。撮影部２２は、炭化珪素基板１００の任意の位置を、基板表面の法線方向から撮影できるように、移動可能に構成されることが好ましい。撮影部２２は、波長が７００ｎｍ以上の光を透過するフィルタ２２ａを有する。波長が７００ｎｍ以上の光を透過するフィルタ２２ａは、ＢＰＤから放出される波長７１０ｎｍのＰＬ光を選択的に透過するものであり、例えば、７００ｎｍ以上を透過帯域とするハイパスフィルタを用いることができる。検査光照射部２１から検査光Ｌ１が照射された後、撮影部２２は、フィルタ２２ａに炭化珪素基板１００から発光したＰＬ光Ｌ２を透過させ、ＰＬ発光画像を撮影する。このように撮影されたＰＬ発光画像には、エピタキシャル層１０２にＢＰＤが存在する位置に明るい線状の欠陥像が現れる。撮影部２２は、撮影した画像を、例えば、ハードディスク等のストレージ（図示せず）に記録する。

【0038】

判定部２３は、撮影部２２で撮影されたＰＬ発光画像を参照して、ＢＰＤが存在するか否かを判定する。判定部２３は、ＣＰＵ、メモリ、及びストレージ等を有するコンピュータにおいて、メモリに記録されているプログラムをＣＰＵが読み出して実行することで、判定機能が実現される。具体的には、判定部２３は、ＰＬ発光画像を画像解析することによって、線状の明るい欠陥像であるＢＰＤの欠陥像を抽出し、ＢＰＤが存在していると判定する。欠陥像の抽出は、例えば、エッジ検出処理等により実行することができる。検出手段２は、判定部２３によってＢＰＤが存在していると判定された場合、判定部２３によって抽出された欠陥像が生じた領域を、ＢＰＤが存在する領域として検出する。

【0039】

＜拡張手段＞
拡張手段３は、検出手段２で検出されたＢＰＤが存在する領域に、ＢＰＤからＳＳＦを拡張させる拡張光Ｌ３を照射する手段である。検出手段２で検出されたＢＰＤが存在する領域に、ＢＰＤからＳＳＦを拡張させる拡張光Ｌ３を照射することで、拡張光Ｌ３の照射により生じたキャリアが、エピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤに捕捉され、ＢＰＤからＳＳＦを拡張させる。したがって、ＢＰＤが存在しない領域には拡張光Ｌ３が照射されないため、余分な時間がかかることなく、短時間でＢＰＤからＳＳＦを拡張させることができる。拡張光Ｌ３は、少なくとも基板層１０１とエピタキシャル層１０２との界面Ｉまで到達する波長及び照度を有することが好ましい。拡張光Ｌ３が、少なくとも基板層１０１とエピタキシャル層１０２との界面まで到達する波長及び照度を有することで、エピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤからＳＳＦを拡張させる際に、基板層１０１とエピタキシャル層１０２との界面ＩでＴＥＤに変換されたＢＰＤからもＳＳＦを拡張させることができる。このように、エピタキシャル層１０２に十分なキャリアを発生させることで、エピタキシャル層１０２が埋まる程度まで、目一杯にＳＳＦを拡張させることができ、ＳＳＦを収縮させた際にエピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤを効率的にＴＥＤに変換させることができる。

【0040】

拡張光Ｌ３は、波長が３２５～３６５ｎｍであり、照度が１０Ｗ／ｃｍ^２以上であることが好ましく、波長が３５５ｎｍであり、照度が１００Ｗ／ｃｍ^２以上であることがより好ましい。拡張光Ｌ３の波長が３２５～３６５ｎｍであり、照度が１０Ｗ／ｃｍ^２以上であることにより、エピタキシャル層１０２に十分なキャリアを発生させ、エピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤからＳＳＦを十分に拡張させることができる。なお、拡張光Ｌ３の照度が１０Ｗ／ｃｍ^２より小さい場合、ＳＳＦの拡張速度が遅くなり、パワーデバイスの製造プロセスにおいて望まれる迅速な検査を行うことができない虞がある。拡張手段３は、少なくとも基板層１０１とエピタキシャル層１０２との界面Ｉまで到達する波長及び照度を有する拡張光Ｌ３を照射できるものであればその種類は限定されず、例えば、ＹＡＧレーザー、Ｈｅ－Ｃｄレーザー、ＩｎＧａＮレーザー等が挙げられる。これらの中でも、ＹＡＧレーザーの第三高調波（３５５ｎｍ）を用いることが好ましい。

【0041】

＜収縮手段＞
収縮手段４は、拡張手段３によってＢＰＤから拡張したＳＳＦに、ＳＳＦを収縮させる収縮光Ｌ４を照射する手段である。拡張手段３によってＢＰＤから拡張したＳＳＦに、ＳＳＦを収縮させる収縮光Ｌ４を照射することで、ＢＰＤから拡張したＳＳＦを収縮させ、最終的にＴＥＤに変換することができる。その結果、エピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤがＴＥＤに変換されるため、エピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤを消滅又は低減させることができ、炭化珪素基板１００のより広い領域を、パワーデバイスの製造に用いることができる。

【0042】

収縮光Ｌ４は、波長が９７５～１０９５ｎｍ、又は４８７～５４８ｎｍであることが好ましく、波長が１０６４ｎｍ、又は５３２ｎｍであることがより好ましい。収縮光Ｌ４の波長が９７５～１０９５ｎｍ、又は４８７～５４８ｎｍであることにより、ＢＰＤからＳＳＦをさらに拡張させることなく、ＳＳＦを収縮させることができる。収縮手段４は、ＳＳＦの拡張が起こらない吸収端波長以上、又は吸収端波長以下の波長の収縮光Ｌ４を照射できるものであればその種類は限定されず、例えば、ＹＡＧレーザー、Ｈｅ－Ｃｄレーザー、ＩｎＧａＮレーザー等が挙げられる。これらの中でも、ＹＡＧレーザーの基本波長（１０６４ｎｍ）、又は第二高調波（５３２ｎｍ）を用いることが好ましい。

【0043】

＜制御手段＞
制御手段５は、ＣＰＵ、メモリ、ストレージ等を有するコンピュータにおいて、メモリに記録されているプログラムをＣＰＵが読み出して実行することで、検出手段２、拡張手段３、及び収縮手段４の各動作を制御する機能が実現される。

【0044】

制御手段５は、検出手段２で検出されたＢＰＤが複数存在する場合、拡張手段３が、ＢＰＤが存在する一つの領域に拡張光Ｌ３を照射した後、収縮手段４によるＳＳＦの収縮と同時並行で、ＢＰＤが存在する別の領域に拡張光Ｌ３を照射し、ＢＰＤが存在する全ての領域に対しこれを繰り返すように、拡張手段３及び収縮手段４を制御する。例えば、検出手段２で検出されたＢＰＤが３つ（Ａ、Ｂ、Ｃ）存在する場合、まず、拡張手段３は、Ａに拡張光Ｌ３を照射してＳＳＦを拡張させる。次に、収縮手段４は、Ａから発生したＳＳＦに収縮光Ｌ４を照射してＳＳＦを収縮させ、同時並行で、拡張手段３は、Ｂに拡張光Ｌ３を照射してＳＳＦを拡張させる。次に、収縮手段４は、Ｂから発生したＳＳＦに収縮光Ｌ４を照射してＳＳＦを収縮させ、同時並行で、拡張手段３は、Ｃに拡張光Ｌ３を照射してＳＳＦを拡張させる。最後に、収縮手段４は、Ｃから発生したＳＳＦに収縮光Ｌ４を照射してＳＳＦを収縮させる。このように、検出手段２で検出されたＢＰＤが複数存在する場合、拡張手段３は、ＢＰＤが存在する一つの領域に拡張光Ｌ３を照射した後、収縮手段４によるＳＳＦの収縮と同時並行で、ＢＰＤが存在する別の領域に拡張光Ｌ３を照射し、ＢＰＤが存在する全ての領域に対しこれを繰り返すことで、効率的にエピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤを消滅又は低減させることができる。

【0045】

拡張光Ｌ３及び収縮光Ｌ４は、ガルバノスキャナを用いて照射されることが好ましい。本実施形態では、図４に示すように、拡張手段３は、光源３１、集光部３２、及びガルバノスキャナ３３を含む。ガルバノスキャナ３３は、Ｘ軸ガルバノミラー３３ｘ、Ｙ軸ガルバノミラー３３ｙ、並びにＸ軸ガルバノミラー３３ｘ及びＹ軸ガルバノミラー３３ｙを回転させるアクチュエータ（図示せず）を有する。光源３１は、拡張光Ｌ３を生成する。集光部３２は、光源３１より出力された拡張光Ｌ３を集光し、所望のスポット径に調整する。ガルバノスキャナ３３は、集光部３２から出力された拡張光Ｌ３の照射方向を変えながら、拡張光Ｌ３を炭化珪素基板１００に照射する。同様に、収縮手段４は、光源４１、集光部４２、及びガルバノスキャナ４３を含む。ガルバノスキャナ４３は、Ｘ軸ガルバノミラー４３ｘ、Ｙ軸ガルバノミラー４３ｙ、並びにＸ軸ガルバノミラー４３ｘ及びＹ軸ガルバノミラー４３ｙを回転させるアクチュエータ（図示せず）を有する。光源４１は、収縮光Ｌ４を生成する。集光部４２は、光源４１より出力された収縮光Ｌ４を集光し、所望のスポット径に調整する。ガルバノスキャナ４３は、集光部４２から出力された収縮光Ｌ４の照射方向を変えながら、収縮光Ｌ４を炭化珪素基板１００に照射する。このように、拡張手段３及び収縮手段４は、拡張光Ｌ３及び収縮光Ｌ４を、ガルバノスキャナ３３、４３を用いて照射するため、炭化珪素基板１００に拡張光Ｌ３及び収縮光Ｌ４を高精度に照射することができ、ＳＳＦの拡張と収縮とを同時並行で行うことができる。したがって、エピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤを効率的にＴＥＤに変換して、ＢＰＤを消滅又は低減させることが可能となる。なお、本実施形態において、拡張手段３及び収縮手段４に用いられるガルバノスキャナはそれぞれ一台ずつであるが、例えば、ＳＳＦの収縮より拡張に時間を要する場合、拡張光Ｌ３は、複数台のガルバノスキャナを用いて照射されてもよく、複数のＢＰＤに対して同時並行で、拡張光Ｌ３を照射することができ、ＳＳＦが目一杯拡張されたものから収縮光Ｌ４を照射することで、より短時間で効率的にエピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤを消滅又は低減させることができる。

【0046】

＜載置台＞
載置台１０は、ヒーターを内蔵し、上面に載置された炭化珪素基板１００を加熱する。載置台１０は、拡張手段３及び収縮手段４により炭化珪素基板１００に拡張光Ｌ３及び収縮光Ｌ４を照射する際に、炭化珪素基板１００の温度が１００～２００℃になるように加熱することが好ましく、１００～１５０℃になるように加熱することがより好ましい。炭化珪素基板１００を１００～２００℃に加熱することで、キャリアの発生効率が向上し、拡張光Ｌ３及び収縮光Ｌ４を照射すると、短時間でＳＳＦを拡張及び収縮させることができ、製造時間を短縮することができる。

【0047】

〔炭化珪素基板の製造方法〕
図５は、本発明の炭化珪素基板の製造方法の手順を示すフローチャートである。本発明の炭化珪素基板の製造方法は、図４の炭化珪素基板の製造装置１を用いて、検出工程、拡張工程、及び収縮工程の各工程が順に実行され、さらに任意の工程として、追加検出工程が実行される。なお、図５のフローチャートにおいて、図中記号「Ｓ」はステップを表す。

【0048】

＜検出工程：Ｓ１～Ｓ４＞
検出工程では、検出手段１によって、炭化珪素基板１００に検査光Ｌ１を照射してエピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤを検出する。

【0049】

Ｓ１において、検査光照射部２１は、炭化珪素基板１００の全体に検査光Ｌ１を照射することで、炭化珪素基板１００を励起し、ＰＬ光Ｌ２を発光させる。検出工程において、検査光Ｌ１は、波長が３６５ｎｍ以下であり、照度が１Ｗ／ｃｍ^２以下であることが好ましい。上記の照射条件で検査光Ｌ１を照射することにより、ＢＰＤからＳＳＦをさらに拡張させることなく、炭化珪素基板１００を励起し、エピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤからＰＬ光Ｌ２を発光させることができる。したがって、エピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤを適切に検出することができる。

【0050】

Ｓ２において、撮影部２２は、炭化珪素基板１００がＰＬ光Ｌ２を発光している状態で、波長が７００ｎｍ以上の光を透過するフィルタ２２ａにＰＬ光Ｌ２を透過させて、ＰＬ発光画像を撮影する。一般に、ＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴ等のパワーデバイスでは、エピタキシャル層１０２が厚み０．５～２０μｍ程度に形成され、オフ角が４°に設定されるため、基板表面の法線方向から撮影したエピタキシャル層１０２中のＢＰＤの長さは７～２８６μｍ程度となる。そのため、ＰＬ発光画像は、長さが７～２８６μｍ程度であるＢＰＤを、複数画素に相当する大きさで撮影する。撮影工程では、炭化珪素基板１００の全体を一括して撮影してもよいし、炭化珪素基板１００を複数の領域に分割して撮影してもよい。

【0051】

Ｓ３において、判定部２３は、撮影部２２で撮影されたＰＬ発光画像において線状の明るい欠陥像であるＢＰＤの欠陥像を抽出し、ＢＰＤが存在するか否かを判定する。欠陥像の抽出は、例えば、エッジ検出処理等により実行することができる。ＰＬ発光画像を画像解析することによって、線状の明るい欠陥像であるＢＰＤの欠陥像を抽出し、ＢＰＤが存在していると判定する。ＢＰＤが存在していると判定された場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、判定部２３によって抽出された線状の明るい欠陥像であるＢＰＤの欠陥像が生じた領域を、ＢＰＤが存在する領域として検出する（Ｓ４）。ＢＰＤが存在していないと判定された場合（Ｓ３：ＮＯ）、炭化珪素基板１００の製造を終了する。

【0052】

＜拡張工程／収縮工程：Ｓ５＞
Ｓ５において、拡張工程では、拡張手段３によって、検出工程で検出されたＢＰＤが存在する領域に、ＢＰＤからＳＳＦを拡張させる拡張光Ｌ３を照射し、収縮工程では、収縮手段４によって、拡張工程でＢＰＤから拡張したＳＳＦに、ＳＳＦを収縮させる収縮光Ｌ４を照射する。検出工程で検出されたＢＰＤが存在する領域に、ＢＰＤからＳＳＦを拡張させる拡張光Ｌ３を照射するすることで、拡張光Ｌ３の照射により生じたキャリアが、エピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤに捕捉され、短時間でＢＰＤからＳＳＦを拡張させることができる。次いで、収縮工程により、拡張工程でＢＰＤから拡張したＳＳＦに、ＳＳＦを収縮させる収縮光Ｌ４を照射することで、ＢＰＤから拡張したＳＳＦを収縮させ、最終的にＴＥＤに変換することができる。このように、拡張工程と収縮工程とを行うことで、エピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤがＴＥＤに変換され、エピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤを消滅又は低減させることができる。そして、エピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤが消滅又は低減した炭化珪素基板１００は、歩留まりが大きいものとなり、炭化珪素基板１００のより広い領域をパワーデバイスの製造に用いることができる。

【0053】

拡張工程における拡張光Ｌ３は、少なくとも基板層１０１とエピタキシャル層１０２との界面Ｉまで到達する波長及び照度を有することが好ましい。拡張光Ｌ３が、少なくとも基板層１０１とエピタキシャル層１０２との界面Ｉまで到達する波長及び照度を有することで、エピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤからＳＳＦを拡張させる際に、エピタキシャル層１０２が埋まるまで、目一杯にＳＳＦを拡張させることができる。また、基板層１０１とエピタキシャル層１０２との界面ＩでＴＥＤに変換されたＢＰＤからもＳＳＦを拡張させることができる。このように、エピタキシャル層１０２に十分なキャリアを発生させることで、エピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤからＳＳＦを拡張させた後、拡張したＳＳＦを収縮させて効率的にＴＥＤに変換させることができる。したがって、ＢＰＤが低減した又は消滅した高品質な炭化珪素基板１００を効率的に製造することが可能となる。

【0054】

拡張工程における拡張光Ｌ３は、波長が３２５～３６５ｎｍであり、照度が１０Ｗ／ｃｍ^２以上であることが好ましい。上記の照射条件で拡張光Ｌ３を照射することにより、エピタキシャル層１０２に十分なキャリアを発生させ、エピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤからＳＳＦを十分に拡張させることができる。ＳＳＦを十分に拡張させ、次いで、拡張したＳＳＦを収縮させることにより、エピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤが効率的にＴＥＤに変換されるため、ＢＰＤが低減した又は消滅した高品質な炭化珪素基板１００を効率的に製造することが可能となる。

【0055】

収縮工程における収縮光Ｌ４は、波長が９７５～１０９５ｎｍ、又は４８７～５４８ｎｍであることが好ましい。上記の照射条件で収縮光Ｌ４を照射することにより、ＢＰＤからＳＳＦをさらに拡張させることなく、ＳＳＦを収縮させることができる。したがって、エピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤが消滅又は低減した炭化珪素基板１００を、任意のサイズに切断することにより、そのまま製品化することができる。

【0056】

検出工程で検出されたＢＰＤが複数存在する場合、拡張工程は、ＢＰＤが存在する一つの領域に拡張光Ｌ３を照射した後、収縮工程と同時並行で、ＢＰＤが存在する別の領域に拡張光Ｌ３を照射し、ＢＰＤが存在する全ての領域に対しこれを繰り返すことで、エピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤを順番に消滅又は低減させることができる。

【0057】

図６は、図５のフローチャートにおけるＳ５の拡張工程及び収縮工程の具体例を示すタイムチャートである。図６においては、検出工程で検出されたＢＰＤが存在する領域がｎ個である場合を示す。まず、時刻ｔ_０において、１個目のＢＰＤ（ＢＰＤが存在する領域）に対し、拡張工程が開始され、拡張手段３は、１個目のＢＰＤに拡張光Ｌ３を照射する。次に、拡張工程によって、１個目のＢＰＤからＳＳＦを十分に拡張させた後、時刻ｔ_１において、収縮工程が開始され、収縮手段４は、１個目のＢＰＤから拡張したＳＳＦに、ＳＳＦを収縮させる収縮光Ｌ４を照射する。時刻ｔ_１においては、同時並行で、２個目のＢＰＤに対し拡張工程が開始され、拡張手段３は、２個目のＢＰＤに拡張光Ｌ３を照射する。同様に拡張工程と収縮工程とを繰り返し、最後は、時刻ｔ_ｎにおいて、収縮工程が開始され、ｎ個目のＢＰＤから拡張したＳＳＦに、ＳＳＦを収縮させる収縮光Ｌ４を照射する。本実施形態においては、ｎ個目のＢＰＤの収縮工程と、ｎ＋１個目のＢＰＤの拡張工程を同時に開始しているが、例えば、収縮工程に時間がかかる場合、ｎ個目のＢＰＤの収縮工程の間に、ｎ＋１個目のＢＰＤの拡張工程と、ｎ＋２個目のＢＰＤの拡張工程とを行ってもよく、拡張工程と収縮工程の開始のタイミングは適宜設定することができる。

【0058】

拡張工程及び収縮工程において、拡張光Ｌ３及び収縮光Ｌ４を、ガルバノスキャナ３３を用いて照射することが好ましい。ガルバノスキャナ３３を用いて照射することで、炭化珪素基板１００に拡張光Ｌ３及び収縮光Ｌ４を高精度に照射することができる。また、拡張光Ｌ３及び収縮光Ｌ４をそれぞれ別のガルバノスキャナを用いて照射することで、拡張工程と収縮工程とを同時並行で行うことができる。したがって、エピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤを効率的にＴＥＤに変換して、ＢＰＤを消滅又は低減させることが可能となる。また、拡張工程及び収縮工程のそれぞれにおいて、複数台のガルバノスキャナを用いて拡張光Ｌ３及び収縮光Ｌ４を照射することができ、例えば、拡張光Ｌ３を２台のガルバノスキャナを用いて照射する場合、ｎ個目のＢＰＤとｎ＋１個目のＢＰＤの拡張工程を同時並行で行うことができ、より短時間でＢＰＤからＳＳＦを拡張させることができる。Ｓ５においては、制御手段５は、例えば、ガルバノスキャナを制御し、拡張光Ｌ３及び収縮光Ｌ４を任意のタイミングで任意の領域に照射する。

【0059】

＜追加検出工程：Ｓ６＞
追加検出工程とは、エピタキシャル層にＢＰＤが残存しているかを確認する工程である。追加検出工程を行う場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、Ｓ１に戻って、炭化珪素基板１００に検査光Ｌ１を再度照射する追加検出工程を実行する。追加検出工程は、検出工程と同様であり、Ｓ１～Ｓ４を順に実行するものである。追加検出工程でＢＰＤが検出された場合、拡張工程及び収縮工程（Ｓ５）を行う。追加検出工程を行わない場合（Ｓ６：ＮＯ）、炭化珪素基板１００の製造を終了する。追加検出工程を行うことにより、エピタキシャル層１０２にＢＰＤが残存していたとしても、追加検査工程によりそれを検出できるので、拡張工程及び収縮工程を再度行い、エピタキシャル層１０２に存在するＢＰＤををＴＥＤに変換して、ＢＰＤを確実に消滅させることができる。したがって、エピタキシャル層１０２にＢＰＤが存在しない高品質な炭化珪素基板１００を製造することができる。

【0060】

以上のように、本発明の炭化珪素基板の製造方法、及び炭化珪素基板の製造装置では、検出工程で検出されたＢＰＤが複数存在する場合、拡張工程は、ＢＰＤが存在する一つの領域に拡張光を照射した後、収縮工程と同時並行で、ＢＰＤが存在する別の領域に拡張光を照射し、ＢＰＤが存在する全ての領域に対しこれを繰り返すため、ＢＰＤが低減した又は消滅した高品質な炭化珪素基板を効率的に製造することが可能となった。

【産業上の利用可能性】

【0061】

本発明の炭化珪素基板の製造方法、及び炭化珪素基板の製造装置は、ＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴ等のパワーデバイス素子の製造プロセスに利用することが可能である。

【符号の説明】

【0062】

１ 炭化珪素基板の製造装置
２ 検出手段
３ 拡張手段
４ 収縮手段
３３、４３ ガルバノスキャナ
１００ 炭化珪素基板
１０１ 基板層
１０２ エピタキシャル層
Ｌ１ 検査光
Ｌ３ 拡張光
Ｌ４ 収縮光
Ｉ 界面

【要約】

炭化珪素基板を効率的に製造可能な炭化珪素基板の製造方法を提供する。
基板層１０１、及びエピタキシャル層１０２を有する炭化珪素基板１００において、エピタキシャル層１０２に存在する基底面転位（ＢＰＤ）を低減又は消滅させた炭化珪素基板１００の製造方法であって、炭化珪素基板１００に検査光Ｌ１を照射してエピタキシャル層１０２に存在する基底面転位（ＢＰＤ）を検出する検出工程と、検出工程で検出された基底面転位（ＢＰＤ）が存在する領域に、基底面転位（ＢＰＤ）からショックレー型積層欠陥（ＳＳＦ）を拡張させる拡張光Ｌ３を照射する拡張工程と、拡張工程で基底面転位（ＢＰＤ）から拡張したショックレー型積層欠陥（ＳＳＦ）に、当該ショックレー型積層欠陥（ＳＳＦ）を収縮させる収縮光Ｌ４を照射する収縮工程と、を包含し、検出工程で検出された基底面転位（ＢＰＤ）が複数存在する場合、拡張工程は、基底面転位（ＢＰＤ）が存在する一つの領域に拡張光を照射した後、収縮工程と同時並行で、基底面転位（ＢＰＤ）が存在する別の領域に拡張光Ｌ３を照射し、基底面転位（ＢＰＤ）が存在する全ての領域に対しこれを繰り返す。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】