CN104704609A - 碳化硅半导体装置的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种在通过化学气相沉积法制作SiC单晶基板后无需进行追加工序的载流子寿命长的碳化硅半导体装置的制造方法。将反应炉内的温度调整到1700℃(步骤S5)。接着，向反应炉内导入原料气体、添加气体、掺杂气体和运载气体(步骤S6)。然后，通过CVD法使SiC外延膜在4H-SiC基板的表面生长(步骤S7)。接下来，在用氢气稀释了的甲基甲烷气体气氛下，将层叠了SiC外延膜的4H-SiC基板冷却，直到反应炉内的温度从1700℃下降到1300℃(步骤S8)。然后，在氢气气氛下，将层叠了SiC外延膜的4H-SiC基板冷却，直到反应炉内的温度下降到比1300℃低的温度(步骤S9)。
Description
技术领域
本发明涉及一种碳化硅半导体装置的制造方法。
背景技术
作为半导体材料，已知有碳化硅的四层周期六方晶(4H-SiC)等化合物半导体。在使用4H-SiC作为半导体材料来制作功率半导体装置时，在由4H-SiC构成的半导体基板(以下，称为4H-SiC基板)上使4H-SiC单晶膜(以下，称为SiC外延膜)外延生长而制作SiC单晶基板。以往，作为外延生长法，已知化学气相沉积(CVD：Chemical Vapor Deposition)法。
具体而言，通过化学气相沉积法层叠SiC外延膜而得的SiC单晶基板是通过如下方法制作的，即，将在反应炉(反应室)内流动的原料气体在运载气体中热分解，并使硅(Si)原子仿照4H-SiC基板的晶格连续地堆积。通常，使用甲硅烷(SiH4)气体和二甲烷(C3H8)气体作为原料气体，使用氢气(H2)作为运载气体。另外，适当添加氮气(N2)和/或三甲基铝(TMA)气体作为掺杂气体。
在以往的外延生长法中，一般生长速度为几μm/h左右，因此，无法使外延膜高速生长。所以，为了使制作高耐压设备所必需的外延膜生长到100μm以上厚度，就需要花费很多时间，因此，在工业生产上要求外延生长速度的高速化。另外，在高耐压设备中，由于将100μm以上厚度的外延膜设为漂移层，因此，越追求高耐压化导通损耗就越大。
为了减少导通损耗，需要通过延长漂移层的载流子寿命来产生基于注入少数载流子的电导率调制，降低导通电压。因此，为了延长漂移层的载流子寿命，需要减少存在于外延膜中的成为缩短寿命原因的晶体缺陷。例如，作为存在于n型SiC外延膜中、成为缩短寿命原因的晶体缺陷，已知存在于比导带底(Ec＝0)更低的能量位置(深能级)的所谓Z1/2中心和EH6/7中心的点缺陷。
报告称这些Z1/2中心和EH6/7中心是由SiC外延膜中的碳(C)空穴引起的晶体缺陷(例如，参照下述非专利文献1)。因此，为了减少SiC外延膜中的晶体缺陷，需要形成碳空穴少的SiC外延膜。作为减少SiC外延膜中的碳空穴的方法，提出了在通过化学气相沉积法形成SiC外延膜后，进一步进行碳离子注入及热处理和/或长时间的牺牲氧化的方法(例如，参照下述非专利文献2、3)。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：L.Storasta和另四位，Deep levels created by low energyelectron irradiation in 4H-SiC，AIP：Journal of Applied Physics，(美国)，American Institute of Physics，2004年1月1日，第96卷，第9号，p.4909-4915
非专利文献2：L.Storasta和另一位，Reduction of traps and improvement ofcarrier lifetime in 4H-SiC epilayers by ion implantation，AIP：Applied PhysicsLetters，(美国)，American Institute of Physics，2007年，第90卷，p.062116-1～062116-3
非专利文献3：T.Hiyosh和另一位，Reduction of Deep Levels andlmprovement of Carrier Lifetime in n-Type 4H-SiC by Thermal Oxidation，APEX：Applied Physics Express，应用物理学，2009年，第2卷，p.041101-1～041101-3
发明内容
技术问题
然而，在上述非专利文献2、3中，需要进行制作在4H-SiC基板上层叠了SiC外延膜而得的SiC单晶基板后，在SiC单晶基板上形成元件结构的工序，除此以外，还需要进行用于减少SiC外延膜中的碳空穴的追加工序，存在产量下降的问题。
本发明的目的在于提供一种为了消除上述现有技术中的问题，在通过化学气相沉积法制作碳化硅单晶基板后无需进行追加工序的载流子寿命长的碳化硅半导体装置的制造方法。
技术方案
为了解决上述课题，实现本发明的目的，本发明的碳化硅半导体装置的制造方法具有以下特征。首先，进行在第一温度下通过化学气相沉积使碳化硅单晶膜在碳化硅半导体基板上生长的生长工序。接着，上述生长工序后，在含碳气体气氛下，进行将上述碳化硅半导体基板冷却的第一冷却工序，直到从第一温度变为比第一温度低的第二温度。然后，上述第一冷却工序后，在氢气气氛下，进行将上述碳化硅半导体基板冷却的第二冷却工序，直到变为比上述第二温度低的第三温度。
另外，本发明的碳化硅半导体装置的制造方法的特征在于，在上述发明中，上述第一冷却工序是在含碳及氯的气体气氛下进行的。
另外，本发明的碳化硅半导体装置的制造方法的特征在于，在上述发明中，上述第一冷却工序是在向氢气中添加了含碳及氯的气体而得的混合气体气氛下进行的。
另外，本发明的碳化硅半导体装置的制造方法的特征在于，在上述发明中，上述混合气体气氛以相对于上述氢气为0.1％～0.3％的比例添加有上述含碳气体。
另外，本发明的碳化硅半导体装置的制造方法的特征在于，上述发明中，上述混合气体气氛以相对于上述氢气为0.5％～1.0％的比例添加有上述含氯气体。
另外，本发明的碳化硅半导体装置的制造方法的特征在于，上述发明中，上述第二冷却工序中，使存在于上述碳化硅单晶膜中的Z1/2中心的密度为6.7×1012cm-3，使存在于上述碳化硅单晶膜中的EH6/7中心的密度为2.7×1012cm-3。
根据上述发明，在碳化硅半导体基板上生长碳化硅单晶膜后，通过在向氢气中添加了含碳气体而得的混合气体气氛下进行冷却，从而能够利用含碳气体中的碳原子填充碳化硅单晶膜中的碳空穴，能够减少碳化硅单晶膜中的碳空穴。因此，能够减少起因于碳化硅单晶膜中的碳空穴而产生的成为缩短寿命的原因的Z1/2中心(centers)和EH6/7中心。由此，能够延长碳化硅单晶膜的载流子寿命。这样，在用于通过化学气相沉积法制作碳化硅单晶基板的工序中，即，在反应炉内进行的碳化硅单晶膜的形成工序中，能够减少碳化硅单晶膜中的碳空穴。
有益效果
根据本发明的碳化硅半导体装置的制造方法，具有如下效果：能够提供在通过化学气相沉积法制作碳化硅单晶基板后无需进行追加工序的载流子寿命长的碳化硅半导体装置。
附图说明
图1A是表示实施方式一的碳化硅半导体装置的制造方法的概要的流程图。
图1B是表示实施方式一的碳化硅半导体装置在制造过程中的状态的剖视图。
图2是表示比较例的碳化硅半导体装置的制造方法的冷却时的气体添加量与外延膜中的晶体缺陷密度的关系的图表。
图3是表示实施方式一的碳化硅半导体装置的制造方法的冷却时的气体添加量与外延膜中的晶体缺陷密度的关系的图表。
图4是表示实施方式二的碳化硅半导体装置的制造方法的冷却时的气体添加量与外延膜中的晶体缺陷密度的关系的图表。
图5是表示实施方式二的碳化硅半导体装置的制造方法的冷却时的气体添加量与外延膜的膜厚的关系的特性图。
图6是表示通过实施方式二的碳化硅半导体装置的制造方法制作的碳化硅半导体装置的载流子寿命的图表。
符号说明
1：4H-SiC基板
2：SiC外延膜
具体实施方式
下面参照附图详细说明本发明的碳化硅半导体装置的制造方法的优选实施方式。应予说明，在下面的实施方式的说明和附图中，对同样的结构标注相同符号，省略重复说明。
(实施方式一)
对于实施方式一的碳化硅半导体装置的制造方法，以制作(制造)使用碳化硅的四层周期六方晶(4H-SiC)作为半导体材料的半导体装置的情况为例进行说明。图1A是表示实施方式一的碳化硅半导体装置的制造方法的概要的流程图。图1B是表示实施方式一的碳化硅半导体装置在制造过程中的状态的剖面图。首先，准备由4H-SiC构成的基板(4H-SiC基板)1，通过通常的有机清洗法和/或RCA清洗法进行清洗(步骤S1)。4H-SiC基板1的主表面例如可以为(0001)Si4度倾斜面。
接着，将4H-SiC基板1***到用于通过化学气相沉积(CVD)法使4H-SiC单晶膜(以下，称为SiC外延膜(碳化硅单晶膜))2生长的反应炉(反应室，未图示)内(步骤S2)。然后，将反应炉内抽真空，直到真空度达到例如1×10-3Pa以下。接下来，以例如20L/分钟的流量，用15分钟将使用通常的提纯器提纯的氢气(H2)导入到反应炉内，将反应炉内的气氛置换为H2气氛(步骤S3)。
接下来，通过H2气体的化学蚀刻来净化4H-SiC基板1的表面(步骤S4)。具体而言，在以20L/分钟的条件导入H2气体的状态下，直接通过例如高频感应来加热反应炉。然后，使反应炉内温度上升到1600℃，在该温度下保持10分钟。由此，4H-SiC基板1的表面得到净化。反应炉内的温度例如使用辐射温度计来测量，并通过省略图示的控制单元来控制。
然后，将反应炉内的温度调整到用于使SiC外延膜2生长的第一温度，具体而言，例如1700℃(步骤S5)。接着，在以20L/分钟的流量导入步骤S3中导入的氢气作为运载气体的状态下，向反应炉内导入原料气体、向原料气体中添加的气体(以下，称为添加气体)和掺杂气体(步骤S6)。在图1B中，将原料气体、添加气体、掺杂气体和运载气体统一用箭头3表示。
在步骤S6中，作为原料气体，使用含硅(Si)的气体和含碳(C)的气体。含硅气体例如可以是用氢稀释了的四硅烷(以下，记为SiH4/H2)气体。含碳气体(以下，称为第一含碳气体)例如可以是用氢稀释了的二甲烷(以下，记为C3H8/H2)气体。第一含碳气体可以以例如使碳原子的数量相对于含硅气体中的硅原子的数量的比例(以下，记为C/Si比)达到1.0的方式进行调整。
作为添加气体，例如可以使用含氯(Cl)的气体。即，在后述步骤S7中，通过使用卤素化合物的卤化物CVD法进行外延生长。含氯气体例如可以为氯化氢(HCl)气体。含氯气体可以以例如使氯原子的数量相对于含硅气体中的硅原子的数量的比例(以下，记为Cl/Si比)达到3.0的方式进行调整。作为掺杂气体，例如可以使用氮气(N2)。
然后，使用在步骤S6导入的原料气体、添加气体、掺杂气体和运载气体，通过化学气相沉积(CVD)法使SiC外延膜2在4H-SiC基板1的表面生长(步骤S7)。具体而言，通过将反应炉内的温度维持在1700℃(第一温度)，使用运载气体将原料气体热分解，从而使SiC外延膜2在4H-SiC基板1生长例如30分钟。
接下来，在用氢气稀释的含有碳的气体(以下，称为第二含碳气体)的气氛下，将层叠了SiC外延膜2的4H-SiC基板1冷却，直到反应炉内的温度下降(降温)到比第一温度低的第二温度(步骤S8)。进一步在氢气气氛下，将层叠了SiC外延膜2的4H-SiC基板1冷却，直到反应炉内的温度下降到比第二温度低的第三温度(步骤S9)。通过上述工序，制作在4H-SiC基板1上层叠了SiC外延膜2的SiC单晶基板10。
具体而言，在步骤S8中，在以20L/分钟的流量向反应炉内导入氢气作为运载气体的状态下，添加例如C3H8气体(即，C3H8/H2气体气氛)作为第二含碳气体。将层叠了SiC外延膜2的4H-SiC基板1置于该C3H8/H2气体气氛中，直到反应炉内的温度变为例如1300℃(第二温度)。第二含碳气体的添加量例如相对于氢气(20L/分钟)可以在0.1％～0.3％、优选在0.2％～0.3％的范围内。其理由后述。
第二温度可以为1300℃～1500℃。其理由是通过从生长温度降温到例如1300℃，利用第二含碳气体进行冷却的时间变长，能够延长含碳(C)气体的供给时间。优选地，第二温度可以为1300℃。其理由是如上所述地延长第二含碳气体下的冷却时间，并且防止第二温度达到1300℃以下时析出碳(C)而导致的生长炉(反应炉)内的内部部件的变色。
另外，在步骤S9中，在以20L/分钟的流量向反应炉内导入氢气作为运载气体的状态下，将层叠了SiC外延膜2的4H-SiC基板1冷却，直到反应炉内的温度变为例如室温(25℃：第三温度)。在步骤S8、S9的工序中，可减少SiC外延膜2中的碳空穴，能够制作具备成为缩减寿命原因的晶体缺陷少的SiC外延膜2的SiC单晶基板10。之后，通过将SiC单晶基板10从反应炉内取出，形成所希望的元件结构(未图示)(步骤S10)来完成SiC半导体装置。
接下来，对步骤S8的工序中的第二含碳气体的添加量进行了验证。图2是表示比较例的碳化硅半导体装置的制造方法的冷却时的气体添加量与外延膜中的晶体缺陷密度的关系的图表。图3是表示实施方式一的碳化硅半导体装置的制造方法的冷却时的气体添加量与外延膜中的晶体缺陷密度的关系的图表。首先，根据上述实施方式一制作在4H-SiC基板上层叠了SiC外延膜2的SiC单晶基板10(以下，称为第一实施例)。
在第一实施例中，以20L/分钟的流量向反应炉内导入氢气作为运载气体。作为含硅气体，使用通过氢稀释了50％的SiH4/H2气体，并使用通过第一碳和氢稀释了20％的C3H8/H2气体。C/Si比设为1.0。作为添加气体，使用HCl气体，使Cl/Si比设为3.0。具体而言，使SiH4/H2气体、C3H8/H2气体和HCl气体的流量分别设为200sccm、166sccm和300sccm。使用氮气作为掺杂气体，并调整了氮气的流量，以使得SiC外延膜2的载流子浓度成达到2×1015/cm-3。
将用于使SiC外延膜2生长的第一温度设为1700℃，将SiC外延膜2的生长时间设为30分钟。在步骤S8中，导入氢气(20L/分钟)，添加C3H8气体(即C3H8/H2气体气氛)作为第二含碳气体，并将反应炉内的温度从1700℃下降到1300℃。在步骤S9中，以20L/分钟的流量向反应炉内导入氢气。另外，在步骤S8中，对C3H8气体相对于氢气的添加量进行各种改变，制作了多个第一实施例(以下，记为第1-1～1-4试料)。
具体而言，对于第1-1～1-4试料而言，在步骤S8中，C3H8气体相对于氢气(20L/分钟)的添加量分别设为0.1％(相当于20sccm)、0.2％(相当于40sccm)、0.3％(相当于60sccm)和0.4％(相当于80sccm)。括号内是C3H8气体的添加量。然后，对于第1-1～1-4试料，通过恒温电容瞬态分光法(ICTS：Isothermal Capacitance Transient Spectroscopy)在80K～680K的温度范围测量了在SiC外延膜2中能清晰观察到的Z1/2中心的密度。将其结果示于图3。在图3中，C3H8气体相对于氢气的添加量为0％是后述的比较例。
作为比较，制作了在步骤S8中不导入C3H8气体而冷却层叠了SiC外延膜的4H-SiC基板的试料(以下，作为比较例)。即，在比较例中，在以20L/分钟的流量向反应炉内仅导入氢气的状态下，进行从步骤S8的工序到步骤S9的工序。制作比较例时的其他条件与第一实施例相同。在比较例中，通过恒温电容瞬态分光法，在80K～680K的温度范围测量了在SiC外延膜2中能清晰观察到的Z1/2中心密度和EH6/7中心密度。将其结果示于图2。
根据图2、3所示的结果，比较例中的Z1/2中心密度为6.2×1013cm-3，与此相对，第一实施例中的Z1/2中心密度为1.4×1013cm-3以下。因此，确认了与比较例相比，第一实施例能够使Z1/2中心密度进一步下降。其理由是C3H8气体中的碳原子被SiC外延膜2吸取，借助于该被吸取的碳原子SiC外延膜2中的碳空穴被填充，从而减少SiC外延膜2中的碳空穴。通过减少SiC外延膜2中的碳空穴，也能够减少与Z1/2中心同样地由碳空穴产生的EH6/7中心。因此，与比较例相比，第一实施例能够使EH6/7中心密度进一步下降。
此外，根据图3所示的结果，能够确认步骤S8中的C3H8气体的添加量越多，Z1/2中心密度越低。另外，C3H8气体相对于氢气的添加量为0.4％时的Z1/2中心密度与C3H8气体相对氢气的添加量为0.2％～0.3％时的Z1/2中心密度大致相同。即，无法确认将C3H8气体相对于氢气的添加量设为0.4％以上时的Z1/2中心密度的更进一步的下降。因此，在步骤S8中，C3H8气体相对于氢气的添加量可以为0.1％～0.3％，优选可以为0.2％～0.3％。
如上所述，根据实施方式一，通过使SiC外延膜在4H-SiC基板上生长后，在向氢气中添加了第二含碳气体的混合气体气氛下进行冷却，从而能够利用第二含碳气体中的碳原子填充SiC外延膜中的碳空穴，能够减少SiC外延膜中的碳空穴。因此，能够减少起因于SiC外延膜中的碳空穴而产生的成为缩短寿命原因的Z1/2中心和EH6/7中心。由此，能够延长SiC外延膜的载流子寿命。这样，在用于通过化学气相沉积法制作SiC单晶基板的工序中，即在反应炉内进行的SiC外延膜的形成工序中，能够减少SiC外延膜中的碳空穴。因此，在制作SiC单晶基板后无需像以往那样进行离子注入和/或牺牲氧化等追加工序，能够提供载流子寿命长的碳化硅半导体装置。因此，在制作载流子寿命长的碳化硅半导体装置时，能够提高产量。
(实施方式二)
下面，对实施方式二的碳化硅半导体装置的制造方法进行说明。实施方式二的碳化硅半导体装置的制造方法与实施方式一的碳化硅半导体装置的制造方法的不同点是以下三点。第一不同点是将原料气体的C/Si比设为1.25。第二不同点是将用于使SiC外延膜2生长的第一温度设为1640℃。第三不同点是在步骤S8中，还要再添加含氯气体(以下，称为第二含氯气体)。
具体而言，在步骤S5中，将反应炉内的温度调整到1640℃(第一温度)。在步骤S6中，导入原料气体以使C/Si比达到为1.25。在步骤S7中，将SiC外延膜2的生长温度设为1640℃。在步骤S8中，将反应炉内的温度从1640℃下降到第二温度(例如1300℃)。将此时的反应炉内的气氛设为用氢气稀释了的第二含碳气体和第二含氯气体的气氛。
作为第二含氯气体，例如可以使用HCl气体。第二含氯气体的添加量相对于氢气(20L/分钟)例如可以在0.5％～1.0％的范围内。其理由后述。第一温度可以为1550℃～1700℃。其理由是在低温下会形成3C-SiC，而在1700℃以上的高温下会在表面发生台阶聚并，从而产生表面凹凸。优选地，第一温度可以为1640℃。其理由是可以不发生台阶聚并而使4H-SiC可靠地生长。实施方式二的其他条件与实施方式一相同。
接着，对步骤S8的工序中的第二含氯气体的添加量进行了验证。图4是表示实施方式二的碳化硅半导体装置的制造方法的冷却时的气体添加量与外延膜中的晶体缺陷密度的关系的图表。根据上述实施方式二制作在4H-SiC基板1上层叠了SiC外延膜2的SiC单晶基板10(以下，称为第二实施例)。
在第二实施例中，将C/Si比设为1.25。将用于使SiC外延膜2生长的第一温度设为1640℃。在步骤S8中，导入氢气(20L/分钟)，并添加C3H8气体作为第二含碳气体、添加HCl作为第二含氯气体(即，C3H8/HCl/H2气体气氛)，且将反应炉内的温度从1640℃下降到1300℃。另外，在步骤S8中，将C3H8气体相对于氢气的添加量设为0.2％(相当于40sccm)，并将HCl气体相对于氢气的添加量进行各种改变而制作了多个第二实施例(以下，记为第2-1～2-4试料)。
具体而言，对于第2-1～2-4试料而言，在步骤S8中，将HCl气体相对于氢气(20L/分钟)的添加量分别设为0％(即，只有0.2％的C3H8气体，基本相当于第一实施例)、0.5％(相当于100sccm)、1.0％(相当于200sccm)和1.5％(相当于300sccm)。括号内是HCl气体的添加量。第二实施例的其他构成与第一实施例相同。然后，对于第2-1～2-4试料，通过恒温电容瞬态分光法在80K～680K的温度范围测量了在SiC外延膜2中能清晰观察到的Z1/2中心密度。将其结果示于图4。
根据图4所示的结果，未添加HCl气体的第2-1试料中的Z1/2中心密度为9.9×1012cm-3，与此相对，添加了HCl气体的第2-2～2-4试料中的Z1/2中心密度为7.9×1012cm-3以下。因此，确认了与第一实施例相比，第二实施例的第2-2～2-4试料能够使Z1/2中心密度下降。其理由如下。通过添加C3H8气体，能够获得与第一实施例同样的效果。此外，根据HCl气体，SiC外延膜2中的硅原子被蒸发，而未结合的碳原子残留在SiC外延膜2中。SiC外延膜2中的碳空穴被该残留的碳原子填充，从而能够减少SiC外延膜2中的碳空穴。另外，确认了HCl气体相对于氢气的添加量越多，Z1/2中心密度越低。其理由是通过使C/Si比例高于第一实施例，且使第一温度比第一实施例下降60℃，从而吸收到膜中的碳(C)变多，与第一实施例相比，能够进一步减少SiC外延膜2中的碳空穴。
接下来，对于第2-1～2-4试料，分别在SiC单晶基板10完成后测量SiC外延膜2的膜厚，并对HCl气体相对于氢气的添加量与SiC外延膜2的膜厚的关系进行验证，将其结果示于图5。图5是表示实施方式二的碳化硅半导体装置的制造方法的冷却时的气体添加量与外延膜的膜厚的关系的特性图。根据图5所示的结果，能够确认HCl气体相对于氢气的添加量越多，SiC外延膜2的膜厚变得越薄。其理由是SiC外延膜2被HCl气体中的氯原子蚀刻。特别是，在第2-4试料(HCl气体相对于氢气的添加量为1.5％)中，SiC外延膜2的厚度显著减少。因此，为了将SiC外延膜2的膜厚抑制到所希望的减少量，且减少SiC外延膜2中的碳空穴，优选使HCl气体相对于氢气的添加量设为0.5％～1.0％。
另外，对于第二实施例的第2-2～2-4试料来说，由于能够相比第一实施例进一步减少SiC外延膜2中的碳空穴，因此与Z1/2中心同样地由碳空穴产生的EH6/7中心也相比第一实施例进一步减少。所以，与第一实施例相比，第二实施例的第2-2～2-4试料能够使EH6/7中心密度进一步下降。例如，确认出了在第2-3试料(HCl气体相对于氢气的添加量为1.0％)中，EH6/7中心密度为2.7×10-12cm-3。
通过微波光电导衰减(μ-PCD：Photo-Conductive-Decay)法测量了该第2-2试料和上述的比较例的载流子寿命，将其结果示于图6。图6是表示通过实施方式二的碳化硅半导体装置的制造方法制作的碳化硅半导体装置的载流子寿命的图表。比较例的载流子寿命为0.10μs～0.18μs。与此相对，能够确认第二实施例(第2-2试料)的载流子寿命为4.0μs～10μs，与比较例相比，能够使载流子寿命进一步延长。
如上所述，根据实施方式二，能够获得与实施方式一相同的效果。另外，根据实施方式二，通过在层叠了SiC外延膜的4H-SiC基板冷却时的气体气氛中进一步添加第二含氯气体，从而能够利用SiC外延膜中的硅原子被溶解而残留的碳原子来填充SiC外延膜中的碳空穴。因此，与只添加第二含碳气体的情况相比，能够进一步减少SiC外延膜中的碳空穴。
综上，本发明可进行各种变更，在上述的各实施方式中，可以根据所要求的规格等，例如对原料气体、添加气体、运载气体、掺杂气体、第二含碳气体以及第二含氯气体的种类和/或第一温度～第三温度等进行各种设定。
产业上的可利用性
如上所述，本发明的碳化硅半导体装置的制造方法对使用在SiC基板上形成SiC单晶膜而成的SiC单晶基板来制作的半导体装置有用。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种碳化硅半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：
生长工序，在第一温度下通过化学气相沉积使碳化硅单晶膜在碳化硅半导体基板上生长；
第一冷却工序，所述生长工序后，在含碳气体气氛下，将所述碳化硅半导体基板冷却，直到从所述第一温度变为比所述第一温度低的第二温度；
第二冷却工序，所述第一冷却工序后，在氢气气氛下，将所述碳化硅半导体基板冷却，直到变为比所述第二温度低的第三温度，
其中，所述第一冷却工序是在含碳及氯的气体气氛下进行的。
2.根据权利要求1所述的碳化硅半导体装置的制造方法，其特征在于，所述第一冷却工序的含碳及氯的气体气氛下是向氢气中添加了含碳及氯的气体而得的混合气体气氛下。
3.根据权利要求2所述的碳化硅半导体装置的制造方法，其特征在于，所述混合气体气氛以相对于所述氢气为0.1％～0.3％的比例添加有所述含碳气体。
4.根据权利要求2所述的碳化硅半导体装置的制造方法，其特征在于，所述混合气体气氛以相对于所述氢气为0.5％～1.0％的比例添加有所述含氯气体。
5.一种碳化硅半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：
生长工序，在第一温度下通过化学气相沉积使碳化硅单晶膜在碳化硅半导体基板上生长；
第一冷却工序，所述生长工序后，在含碳气体气氛下，将所述碳化硅半导体基板冷却，直到从所述第一温度变为比所述第一温度低的第二温度；第二冷却工序，所述第一冷却工序后，在氢气气氛下，将所述碳化硅半导体基板冷却，直到变为比所述第二温度低的第三温度，
其中，在所述第二冷却工序中，使存在于所述碳化硅单晶膜中的Z1/2中心的密度为6.7×1012cm-3，使存在于所述碳化硅单晶膜中的EH6/7中心的密度为2.7×1012cm-3。
说明或声明(按照条约第19条的修改)
1、权利要求1是在申请时的权利要求1的基础上增加了申请时的权利要求2的特征“其中，所述第一冷却工序是在含碳及氯的气体气氛下进行的”。
2、将申请时的权利要求2删除。
3、权利要求3修改为“所述第一冷却工序的含碳及氯的气体气氛下是向氢气中添加了含碳及氯的气体而得的混合气体气氛下”。
4、根据独立权利要求1，将从属权利要求6修改为独立权利要求。
5、上述修改的基础上，适应性修改其他权利要求的序号和引用关系。
Claims (6)
1.一种碳化硅半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：
生长工序，在第一温度下通过化学气相沉积使碳化硅单晶膜在碳化硅半导体基板上生长；
第一冷却工序，所述生长工序后，在含碳气体气氛下，将所述碳化硅半导体基板冷却，直到从所述第一温度变为比所述第一温度低的第二温度；
第二冷却工序，所述第一冷却工序后，在氢气气氛下，将所述碳化硅半导体基板冷却，直到变为比所述第二温度低的第三温度。
2.根据权利要求1所述的碳化硅半导体装置的制造方法，其特征在于，所述第一冷却工序是在含碳及氯的气体气氛下进行的。
3.根据权利要求1所述的碳化硅半导体装置的制造方法，其特征在于，所述第一冷却工序是在向氢气中添加含碳及氯的气体而得的混合气体气氛下进行的。
4.根据权利要求3所述的碳化硅半导体装置的制造方法，其特征在于，所述混合气体气氛以相对于所述氢气为0.1％～0.3％的比例添加有所述含碳气体。
5.根据权利要求3所述的碳化硅半导体装置的制造方法，其特征在于，所述混合气体气氛以相对于所述氢气为0.5％～1.0％的比例添加有所述含氯气体。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的碳化硅半导体装置的制造方法，其特征在于，在所述第二冷却工序中，使存在于所述碳化硅单晶膜中的Z1/2中心的密度为6.7×1012cm-3，使存在于所述碳化硅单晶膜中的EH6/7中心的密度为2.7×1012cm-3。
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