本公開涉及碳化硅外延基板的制造方法和碳化硅外延基板。
背景技術(shù)：
：日本特開2013-34007號公報(專利文獻(xiàn)1)記載了碳化硅(sic)外延片，其具有在以0.4°至5°的偏角傾斜的sic單晶基板上生長的sic外延層，特征在于沒有短臺階聚并?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1：日本特開2013-34007號公報技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：發(fā)明要解決的技術(shù)問題本公開的目的是提供減少了梯形平面形狀的缺陷(以下稱為“梯形缺陷”)的碳化硅外延基板。解決技術(shù)問題的技術(shù)手段本公開一個方面的碳化硅外延基板的制造方法包括：準(zhǔn)備碳化硅單晶基板的步驟；將所述碳化硅單晶基板放置在成膜裝置的腔室內(nèi)并降低所述腔室內(nèi)的壓力的步驟；將所述腔室內(nèi)的溫度升高到第一溫度的步驟；將氫氣引入到所述腔室內(nèi)而調(diào)節(jié)所述腔室內(nèi)的壓力的步驟；將烴氣體引入到所述腔室內(nèi)的步驟；在保持所述腔室內(nèi)的所述調(diào)節(jié)后的壓力和所述氫氣的流量并引入所述烴氣體的狀態(tài)下，將所述腔室內(nèi)的溫度升高到第二溫度并將溫度在所述第二溫度下保持預(yù)定時間的基板改性步驟；和通過在保持所述第二溫度的狀態(tài)下將硅烷氣體引入到所述腔室內(nèi)而在所述碳化硅單晶基板上生長外延層的步驟。本公開一個方面的碳化硅外延基板包含具有1°以上且8°以下的偏角的碳化硅單晶基板、和在所述碳化硅單晶基板上形成的外延層。在所述外延層的表面中，作為梯形凹陷的梯形缺陷的缺陷密度為1個/cm2以下。當(dāng)在俯視圖中觀察時，所述梯形缺陷各自包含與<11-20>方向相交的上底部和下底部。所述上底部的寬度為0.1μm以上且100μm以下。所述下底部的寬度為50μm以上且5000μm以下。所述上底部包含突起部。所述下底部包含多個臺階聚并。發(fā)明的效果根據(jù)以上說明，提供了梯形缺陷的缺陷密度降低的碳化硅外延基板。附圖說明圖1為顯示本公開一個方面的碳化硅外延基板的構(gòu)造的一個例子的示意局部剖視圖。圖2為顯示梯形缺陷的一個例子的示意俯視圖。圖3為顯示成膜裝置的構(gòu)造的一個例子的示意側(cè)視圖。圖4為沿圖3中的iv-iv線取的示意剖視圖。圖5為概略顯示本公開一個方面的碳化硅外延基板的制造方法的流程圖。圖6為顯示成膜裝置內(nèi)的溫度控制和氣體流量控制的一個例子的時序圖。圖7為顯示圖6的時序圖的第一種變體的部分時序圖。圖8為顯示圖6的時序圖的第二種變體的部分時序圖。圖9為顯示梯形缺陷的另一個例子的示意俯視圖。圖10為沿圖9中的x-x線取的示意剖視圖。圖11為沿圖9中的xi-xi線取的示意剖視圖。圖12為圖9中區(qū)域a的放大圖。具體實(shí)施方式[本公開的實(shí)施方式的說明]首先，將列出并說明本公開的實(shí)施方式。在以下說明中，相同或相應(yīng)的要素將以相同的參考符號標(biāo)明，并且將不重復(fù)對其的相同說明。此外，關(guān)于本說明書中的結(jié)晶學(xué)表述，個別取向由[]表示，集合取向由<>表示，個別面由()表示，且集合面由{}表示。通常，結(jié)晶學(xué)上的負(fù)指數(shù)應(yīng)該將“-”(線棒)放在數(shù)字上方來表示，但在本說明書中將負(fù)號放在數(shù)字之前來表示。另外，“俯視圖”是指當(dāng)從外延層的表面的法線方向觀察時的視野。[1]本公開一個方面的碳化硅外延基板的制造方法包括：準(zhǔn)備碳化硅單晶基板的步驟；將所述碳化硅單晶基板放置在成膜裝置的腔室內(nèi)并降低所述腔室內(nèi)的壓力的步驟；將所述腔室內(nèi)的溫度升高到第一溫度的步驟；將氫氣引入到所述腔室內(nèi)而調(diào)節(jié)所述腔室內(nèi)的壓力的步驟；將烴氣體引入到所述腔室內(nèi)的步驟；在保持所述腔室內(nèi)的所述調(diào)節(jié)后的壓力和所述氫氣的流量并引入所述烴氣體的狀態(tài)下，將所述腔室內(nèi)的溫度升高到第二溫度并將溫度在所述第二溫度下保持預(yù)定時間的基板改性步驟；和通過在保持所述第二溫度的狀態(tài)下將硅烷氣體引入到所述腔室內(nèi)而在所述碳化硅單晶基板上生長外延層的步驟。根據(jù)本發(fā)明人的研究，梯形缺陷可能在碳化硅單晶基板與外延層之間的生長界面附近有起點(diǎn)，并隨著外延層生長從該起點(diǎn)向外延層的表面延伸。以往，一般在即將進(jìn)行外延生長之前在碳化硅單晶基板的主面上使用氫氣進(jìn)行蝕刻。這是基于清潔所述主面以抑制缺陷生成的想法。然而，本發(fā)明人認(rèn)為，使用氫氣的蝕刻不能充分抑制上述梯形缺陷的起點(diǎn)的生成，并且本發(fā)明人對代替常規(guī)蝕刻的加工條件進(jìn)行了研究，最終完成了上述制造方法。因此，上述制造方法包括在碳化硅單晶基板上生長外延層的步驟之前的基板改性步驟?；甯男圆襟E使碳化硅單晶基板與烴氣體在特定條件下接觸。也就是說，在基板改性步驟中，通過將氫氣引入到成膜裝置的腔室內(nèi)而調(diào)節(jié)壓力以及引入烴氣體、并在保持氫氣的流量和腔室內(nèi)的壓力的狀態(tài)下將溫度升高到生長溫度(第二溫度)，對碳化硅單晶基板的主面進(jìn)行改性。根據(jù)這種制造方法，可以將外延層的表面中的梯形缺陷的缺陷密度控制到例如1個/cm2以下。[2]優(yōu)選地，烴氣體包括選自由甲烷氣體、乙烷氣體、丙烷氣體、丁烷氣體和乙炔氣體構(gòu)成的組中的一種或多種，因?yàn)樵谶@些烴氣體的單種氣體或混合氣體中可預(yù)期大的改性效果。[3]優(yōu)選地，在所述引入步驟中的所述烴氣體的流量為5sccm以上且30sccm以下。在此，流量的單位“sccm(標(biāo)準(zhǔn)立方厘米/分鐘)”表示標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(0℃，101.3kpa)下的“ml/分鐘”。[4]優(yōu)選地，在所述調(diào)節(jié)步驟中的所述氫氣的流量為50slm以上且200slm以下。在此，流量的單位“slm(標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘)”表示在上述標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的“l(fā)/分鐘”。[5]優(yōu)選地，所述第一溫度為1300℃以上且低于1500℃，并且所述第二溫度為1500℃以上且1700℃以下。[6]優(yōu)選地，在所述基板改性步驟中的所述腔室內(nèi)的壓力為5kpa以上且40kpa以下(50毫巴以上且400毫巴以下)。[7]本公開一個方面的碳化硅外延基板的制造方法包括：準(zhǔn)備碳化硅單晶基板的步驟；將所述碳化硅單晶基板放置在成膜裝置的腔室內(nèi)并降低所述腔室內(nèi)的壓力的步驟；將所述腔室內(nèi)的溫度升高到1300℃以上且低于1500℃的第一溫度的步驟；將流量為50slm以上且200slm以下的氫氣引入到所述腔室內(nèi)而將所述腔室內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)到5kpa以上且40kpa以下的步驟；將流量為5sccm以上且30sccm以下的丙烷氣體引入到所述腔室內(nèi)的步驟；在保持所述腔室內(nèi)的所述調(diào)節(jié)后的壓力和所述氫氣的流量并引入丙烷氣體的狀態(tài)下，將所述腔室內(nèi)的溫度升高到1500℃以上且1700℃以下的第二溫度并將溫度在所述第二溫度下保持預(yù)定時間的基板改性步驟；和通過在保持所述第二溫度的狀態(tài)下將硅烷氣體引入到所述腔室內(nèi)而在所述碳化硅單晶基板上生長外延層的步驟。根據(jù)這種制造方法，能夠減少梯形缺陷。本公開一個方面的碳化硅外延基板包含具有1°以上且8°以下的偏角的碳化硅單晶基板、和在所述碳化硅單晶基板上形成的外延層。在所述外延層的表面中，梯形缺陷的缺陷密度為1個/cm2以下。當(dāng)在俯視圖中觀察時，所述梯形缺陷各自包含與<11-20>方向相交的上底部和下底部。所述上底部的寬度為0.1μm以上且100μm以下，所述下底部的寬度為50μm以上且5000μm以下。例如，通過使用上述[1]至[7]中的制造方法將梯形缺陷的缺陷密度控制到1個/cm2以下，可以改善使用所述碳化硅外延基板制造的半導(dǎo)體裝置中的氧化膜的可靠性。在此，可以通過使用nomarski型光學(xué)顯微鏡(例如，由olympus公司制造的“mx-51”)在50倍至400倍的放大倍數(shù)下分析外延層的整個表面，并將檢測出的梯形缺陷數(shù)量除以外延層的表面面積，來算出“梯形缺陷的缺陷密度”。需要說明的是，通常，在此所使用的整個表面不包括未被半導(dǎo)體裝置利用的區(qū)域。在此，未被半導(dǎo)體裝置利用的區(qū)域是指例如從基板的邊緣起算3mm的區(qū)域。[8]此外，當(dāng)從另一個觀點(diǎn)來看時，上述碳化硅外延基板包含以下構(gòu)造。即，碳化硅外延基板包含具有1°以上且8°以下的偏角的碳化硅單晶基板、和在所述碳化硅單晶基板上形成的外延層。在所述外延層的表面中，作為梯形凹陷的梯形缺陷的缺陷密度為1個/cm2以下。當(dāng)在俯視圖中觀察時，所述梯形缺陷各自包含與<11-20>方向相交的上底部和下底部。所述上底部的寬度為0.1μm以上且100μm以下。所述下底部的寬度為50μm以上且5000μm以下。所述上底部包含突起部。所述下底部包含多個臺階聚并。[9]優(yōu)選地，碳化硅單晶基板的主面為相對于{0001}面傾斜所述偏角的面。當(dāng)碳化硅單晶基板的主面為相對于(0001)面或(000-1)面傾斜1°以上且8°以下的面時，可以獲得不同多型體的混合少的外延層。[10]優(yōu)選地，碳化硅單晶基板的直徑為100mm以上，因?yàn)檫@可以有助于減少半導(dǎo)體裝置的制造成本。[11]外延層的厚度可以為5μm以上且30μm以下。本公開一個方面的碳化硅外延基板包含具有相對于{0001}面傾斜1°以上且8°以下的主面并且直徑為100mm以上的碳化硅單晶基板、和在所述碳化硅單晶基板上形成并且厚度為5μm以上且30μm以下的外延層。在所述外延層的表面中，梯形缺陷的缺陷密度為1個/cm2以下。當(dāng)在俯視圖中觀察時，所述梯形缺陷各自包含與<11-20>方向相交的上底部和下底部。所述上底部的寬度為0.1μm以上且100μm以下，所述下底部的寬度為50μm以上且5000μm以下。[12]此外，當(dāng)從另一個觀點(diǎn)來看時，上述碳化硅外延基板包含以下構(gòu)造。即，碳化硅外延基板包含具有相對于{0001}面傾斜1°以上且8°以下的主面并且直徑為100mm以上的碳化硅單晶基板、和在所述碳化硅單晶基板上形成并且厚度為5μm以上且30μm以下的外延層。在所述外延層的表面中，作為梯形凹陷的梯形缺陷的缺陷密度為1個/cm2以下。當(dāng)在俯視圖中觀察時，所述梯形缺陷各自包含與<11-20>方向相交的上底部和下底部。所述上底部的寬度為0.1μm以上且100μm以下。所述下底部的寬度為50μm以上且5000μm以下。所述上底部包含突起部。所述下底部包含多個臺階聚并。在使用本公開的碳化硅外延基板制造的半導(dǎo)體裝置中，預(yù)期可改善氧化膜的可靠性。[本公開實(shí)施方式的詳情]下文中，將對本公開的一個實(shí)施方式(以下稱為“本實(shí)施方式”)進(jìn)行詳細(xì)說明，但本實(shí)施方式不限于以下說明。[碳化硅外延基板的制造方法]圖5為概略顯示本實(shí)施方式中的碳化硅外延基板的制造方法的流程圖。如圖5所示，制造方法包括準(zhǔn)備步驟(s101)、減壓步驟(s102)、升溫步驟(s103)、氫氣引入步驟(s104)、烴氣體引入步驟(s105)、基板改性步驟(s106)和外延生長步驟(s107)。在本實(shí)施方式中，在外延生長步驟(s107)之前進(jìn)行基板改性步驟(s106)。由此減少碳化硅單晶基板10中的梯形缺陷20的起點(diǎn)23。結(jié)果，減少了外延層11的表面11a中的梯形缺陷20的缺陷密度。下文中，將對各步驟進(jìn)行說明。[準(zhǔn)備步驟(s101)]在準(zhǔn)備步驟(s101)中，準(zhǔn)備了圖1中顯示的碳化硅單晶基板10。例如，通過對由碳化硅單晶制成的晶錠進(jìn)行切割，準(zhǔn)備碳化硅單晶基板10。例如，使用線鋸進(jìn)行切割。期望碳化硅具有4h的多型體，因?yàn)樵摱嘈腕w在電子遷移率、介電強(qiáng)度(絶縁破壊電界強(qiáng)度)等方面比其他多型體更優(yōu)異。碳化硅單晶基板10的直徑優(yōu)選為100mm以上(例如，4英寸以上)，更優(yōu)選為150mm以上(例如，6英寸以上)。具有較大的直徑可以有助于降低半導(dǎo)體裝置的制造成本。碳化硅單晶基板10具有后面將在其上生長外延層11的主面10a。碳化硅單晶基板10具有1°以上且8°以下的偏角θ。也就是說，主面10a是相對于預(yù)定晶面以1°以上且8°以下的偏角θ傾斜的面。通過對碳化硅單晶基板10設(shè)置偏角θ，當(dāng)通過cvd法生長外延層11時，引起從主面10a露出的原子臺階開始的橫向生長，即“臺階流動生長”。由此，在保持碳化硅單晶基板10的多型體的狀態(tài)下生長單晶，并抑制不同多型體的混入。在此，預(yù)定的晶面優(yōu)選為(0001)面或(000-1)面。也就是說，預(yù)定的晶面優(yōu)選為{0001}面。期望偏角所設(shè)置的方向?yàn)?lt;11-20>方向。偏角θ更優(yōu)選為2°以上且7°以下，特別優(yōu)選為3°以上且6°以下，最優(yōu)選為3°以上且5°以下，因?yàn)橥ㄟ^將偏角設(shè)定在這樣的范圍內(nèi)，保持了不同多型體的抑制與生長速度之間的平衡。[成膜裝置]在成膜裝置內(nèi)進(jìn)行準(zhǔn)備步驟(s101)以后的步驟。因此，首先將對成膜裝置的構(gòu)造進(jìn)行說明。圖3為顯示成膜裝置的構(gòu)造的一個例子的示意側(cè)視圖。圖4為沿圖3中的iv-iv線取的示意剖視圖。圖3和4中顯示的成膜裝置1為臥式熱壁cvd裝置(橫型ホットウォールcvd裝置)。如圖3所示，成膜裝置1包括加熱元件6、絕熱材料5、石英管4和感應(yīng)加熱線圈3。加熱元件6由例如碳制成。如圖4所示，成膜裝置1設(shè)有兩個加熱元件6，并且各加熱元件6具有包括曲面部分6a和平坦部分6b的半圓柱形中空結(jié)構(gòu)。兩個平坦部分6b被布置成彼此面對，并且由兩個平坦部分6b包圍的空間作為在其中放置碳化硅單晶基板10的腔室1a。腔室1a也稱為“氣體流動通道”。絕熱材料5被布置成包圍加熱元件6的外周部分。腔室1a通過絕熱材料5與成膜裝置1的外部絕熱。石英管4被布置成包圍絕熱材料5的外周部分。感應(yīng)加熱線圈3沿著石英管4的外周部分纏繞。成膜裝置1以通過向感應(yīng)加熱線圈3供給交流電而對加熱元件6進(jìn)行感應(yīng)加熱、從而可以控制腔室1a內(nèi)的溫度的方式構(gòu)成。在這種情況下，因絕熱材料5的作用，石英管4幾乎不被加熱。[減壓步驟(s102)]在減壓步驟(s102)中，如圖3和4所示，碳化硅單晶基板10放置在成膜裝置1的腔室1a內(nèi)，并降低腔室1a內(nèi)的壓力。碳化硅單晶基板10放置在腔室1a內(nèi)未顯示的基座上。可以對基座進(jìn)行sic涂布等。圖6為顯示在減壓步驟(s102)之中和之后的腔室1a內(nèi)的溫度和氣體流量控制的時序圖。在圖6中，減壓步驟(s102)對應(yīng)于從碳化硅單晶基板10放置在腔室1a內(nèi)的時間點(diǎn)t1開始、經(jīng)過開始腔室1a內(nèi)的減壓的時間點(diǎn)t2到腔室1a內(nèi)的壓力達(dá)到目標(biāo)值(壓力p1)的時間點(diǎn)t3的時間。例如，壓力p1為約1×10-6pa。[升溫步驟(s103)]在升溫步驟(s103)中，成膜裝置1的腔室1a內(nèi)的溫度被加熱到第一溫度t1。如圖6所示，腔室1a內(nèi)的升溫從時間點(diǎn)t3開始，并且腔室1a內(nèi)的溫度在時間點(diǎn)t6達(dá)到第一溫度t1。升溫至第一溫度t1可以在單個步驟中進(jìn)行，或者例如可以在升溫過程中通過設(shè)置保持預(yù)定溫度t0的時間(圖6中從時間點(diǎn)t4到時間點(diǎn)t5)以逐步的方式進(jìn)行。在溫度t0處的保持時間例如為約10分鐘。第一溫度t1優(yōu)選為1300℃以上且低于1500℃。如果第一溫度t1低于1300℃，則碳化硅單晶基板10將在后面進(jìn)行的基板改性步驟(s106)中在低于1300℃的溫度下與氫氣和烴氣體接觸，并且可能促進(jìn)梯形缺陷以外的缺陷的生成。另一方面，如果第一溫度t1為1500℃以上，則在第一溫度t1與第二溫度t2之間只有小的溫差，可能降低改性效果。第一溫度t1更優(yōu)選為1320℃以上且1480℃以下，特別優(yōu)選為1350℃以上且1450℃以下。此外，考慮到與后述的第二溫度t2的關(guān)系，期望第一溫度t1比第二溫度t2低約100℃至約200℃。升溫時間(從時間點(diǎn)t3到時間點(diǎn)t6的時間)例如為約30分鐘至約2小時。[氫氣引入步驟(s104)]如圖6所示，從腔室1a內(nèi)的溫度達(dá)到第一溫度t1的時間點(diǎn)t6開始，將氫氣(h2)引入腔室1a而將腔室1a內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)到壓力p2。在氫氣引入步驟(s104)中，腔室1a內(nèi)的壓力p2優(yōu)選被調(diào)節(jié)到5kpa以上且40kpa以下，因?yàn)樵谶@樣的范圍內(nèi)的壓力下，可以預(yù)期大的改性效果。在氫氣引入步驟(s104)中，腔室1a內(nèi)的壓力p2更優(yōu)選被調(diào)節(jié)到5kpa以上且15kpa以下(50毫巴以上且150毫巴以下)，并且特別優(yōu)選被調(diào)節(jié)到7.5kpa以上且12.5kpa以下(75毫巴以上且125毫巴以下)。氫氣的流量(圖6中的fh)優(yōu)選為50slm以上且200slm以下。如果氫氣的流量小于50slm，則烴氣體的流量對總氣體流量的比率變得過高，可能促進(jìn)梯形缺陷以外的缺陷的生成。另一方面，如果氫氣的流量大于200slm，則烴氣體的流量對總氣體流量的比率變得過低，可能降低改性效果。氫氣的流量更優(yōu)選為75slm以上且175slm以下，特別優(yōu)選為100slm以上且150slm以下。[烴氣體引入步驟(s105)]如圖6所示，在時間點(diǎn)t6處，烴氣體引入步驟(s105)與氫氣引入步驟(s104)并行開始。然而，氫氣引入步驟(s104)和烴氣體引入步驟(s105)不一定必須同時開始，這些步驟可以在稍微偏差的時間點(diǎn)下開始。例如，可以在完成使用氫氣進(jìn)行的壓力調(diào)節(jié)后開始烴氣體的引入。作為烴氣體，可以使用甲烷(ch4)氣體、乙烷(c2h6)氣體、丙烷(c3h8)氣體、丁烷(c4h10)氣體和乙炔(c2h2)氣體等。這些烴氣體可以單獨(dú)使用，或者可以兩種以上混合使用。也就是說，烴氣體優(yōu)選包括選自由甲烷氣體、乙烷氣體、丙烷氣體、丁烷氣體和乙炔氣體構(gòu)成的組中的一種或多種。在烴氣體引入步驟(s105)中的烴氣體的流量(圖6中的fc)優(yōu)選為5sccm以上且30sccm以下，因?yàn)樵谶@樣的范圍內(nèi)可以預(yù)期大的改性效果。烴氣體的流量更優(yōu)選為10sccm以上且25sccm以下，特別優(yōu)選為15sccm以上且20sccm以下。此外，烴氣體流量與氫氣流量之比(烴氣體流量÷氫氣流量)優(yōu)選為2.5×10-5以上且6.0×10-4以下，更優(yōu)選為5.7×10-5以上且3.3×10-4以下，特別優(yōu)選為1.0×10-4以上且2.0×10-4以下。[基板改性步驟(s106)]基板改性步驟(s106)通過從經(jīng)由引入氫氣將腔室1a內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)到壓力p2并引入烴氣體的時間點(diǎn)t6起升高腔室1a內(nèi)的溫度開始。根據(jù)本發(fā)明人的研究，通過從略低于作為生長溫度的第二溫度t2的溫度起使碳化硅單晶基板10與烴氣體接觸，可以減少梯形缺陷的起點(diǎn)。如圖6所示，在基板改性步驟(s106)中，從時間點(diǎn)t6起升高腔室1a內(nèi)的溫度，在時間點(diǎn)t7處達(dá)到第二溫度t2，并進(jìn)一步保持在第二溫度t2下直到時間點(diǎn)t8(即將全面生長(本成長)之前)。在這種情況下，當(dāng)開始升溫時(時間點(diǎn)t6時)，就認(rèn)為碳化硅單晶基板10的改性開始。在基板改性步驟(s106)中的處理時間，即從時間點(diǎn)t6到時間點(diǎn)t8的時間優(yōu)選為大于1分鐘，以便獲得大的改性效果。從時間點(diǎn)t6到時間點(diǎn)t8的時間更優(yōu)選為5分鐘以上，特別優(yōu)選為10分鐘以上，最優(yōu)選為15分鐘以上。在這種情況下，從時間點(diǎn)t6到時間點(diǎn)t7的時間(升溫時間)優(yōu)選為10秒以上且2分鐘以下，更優(yōu)選為20秒以上且1分30秒以下，特別優(yōu)選為30秒以上且1分鐘以下。此外，從時間點(diǎn)t7到時間點(diǎn)t8的時間(保持時間)優(yōu)選為1分鐘以上且60分鐘以下，更優(yōu)選為5分鐘以上且40分鐘以下，特別優(yōu)選為10分鐘以上且30分鐘以下。在此，第二溫度t2優(yōu)選為1500℃以上且1700℃以下。如果第二溫度t2低于1500℃，則可能難以在后面進(jìn)行的外延生長步驟(s107)中均一地生長單晶，并且可能降低生長速度。此外，如果第二溫度t2高于1700℃，則使用氫氣的蝕刻作用增強(qiáng)，可能會相反地降低生長速度。第二溫度t2更優(yōu)選為1520℃以上且1680℃以下，特別優(yōu)選為1550℃以上且1650℃以下。在基板改性步驟(s106)中，氫氣流量和腔室1a內(nèi)的壓力被保持不變，而從第一溫度t1到第二溫度t2的升溫速度不一定是不變的。此外，烴氣體的流量也不一定是不變的。[第一種變體]圖7為顯示基板改性步驟(s106)中的升溫方法的第一種變體的部分時序圖。如圖7所示，可以以升溫速度逐漸降低的方式進(jìn)行從第一溫度t1到第二溫度t2的升溫。例如，溫度在圖7中的時間點(diǎn)t6與t7之間的各時間點(diǎn)(例如時間點(diǎn)t61)處可以升高50℃，同時逐漸增加時間點(diǎn)之間的間隔。在這種情況下，可以根據(jù)升溫速度的降低逐漸增加烴氣體的流量。時間點(diǎn)之間的時間(例如，時間點(diǎn)t61與t62之間的時間)例如為約1秒以上且約30秒以下。[第二種變體]圖8為顯示基板改性步驟(s106)中的升溫方法的第二種變體的部分時序圖。如圖8所示，從第一溫度t1到第二溫度t2的升溫可以以階梯狀方式進(jìn)行。例如，溫度在圖8中的時間點(diǎn)t6與t8之間的各時間點(diǎn)(例如時間點(diǎn)t61)處可以升高50℃，并且可以設(shè)定為在升溫后恒定并保持預(yù)定的時間。此外，在這種情況下，保持時間可以被設(shè)定為逐漸加長。此外，配合升溫，烴氣體的流量在各時間點(diǎn)處可以以階梯狀的方式增大。各階梯中的保持時間例如為約1秒以上且約30秒以下。[外延生長步驟(s107)]在外延生長步驟(s107)中，除了已經(jīng)被引入腔室1a的氫氣和烴氣體之外，還在保持第二溫度t2的狀態(tài)下，引入硅烷(sih4)氣體。由此可以在碳化硅單晶基板10的主面10a上生長外延層11。雖然在外延生長步驟(s107)中硅烷氣體的流量(圖6中的fs)沒有特別限制，但期望以烴氣體中含有的碳(c)原子數(shù)與硅烷氣體中含有的硅(si)原子數(shù)之比(c/si)為0.5以上且2.0以下的方式調(diào)節(jié)硅烷氣體的流量，以外延生長化學(xué)計量比適當(dāng)?shù)膕ic。在外延生長步驟(s107)中，可以引入氮?dú)?n2)等作為摻雜劑。在這種情況下，可以在生長的初期階段(時間點(diǎn)t8與時間點(diǎn)t9之間)形成大量含有摻雜劑的區(qū)域。這樣的區(qū)域也稱為“緩沖層”。緩沖層具有例如約1×10-18cm-3的摻雜濃度。緩沖層具有例如約0.1μm至約1.0μm的厚度。根據(jù)外延層11的目標(biāo)厚度，持續(xù)進(jìn)行外延生長直到時間點(diǎn)t10。在生長完成后，腔室1a內(nèi)的溫度向著時間點(diǎn)t11降低。此外，在時間點(diǎn)t11處及以后，腔室1a的內(nèi)部向大氣開放，并且將腔室1a內(nèi)的壓力恢復(fù)到大氣壓(時間點(diǎn)t12)。由此，制造碳化硅外延基板100。[碳化硅外延基板]下文中，將對通過本實(shí)施方式的制造方法得到的碳化硅外延基板100進(jìn)行說明。圖1為顯示碳化硅外延基板100的構(gòu)造的一個例子的示意剖視圖。如圖1所示，碳化硅外延基板100包含具有相對于預(yù)定晶面傾斜偏角θ的主面10a的碳化硅單晶基板10，和在碳化硅單晶基板10的主面10a上形成的外延層11。如上所述，預(yù)定晶面優(yōu)選為(0001)面或(000-1)面。[梯形缺陷]在碳化硅外延基板100中，外延層11的表面11a中的梯形缺陷20的缺陷密度為1個/cm2以下?？紤]到半導(dǎo)體裝置中的氧化膜的可靠性，期望梯形缺陷20具有較低的缺陷密度，理想地，缺陷密度為0(零)。梯形缺陷20的缺陷密度優(yōu)選為0.5個/cm2以下，更優(yōu)選為0.1個/cm2以下。如圖1所示，梯形缺陷20在碳化硅單晶基板10與外延層11之間的界面處具有起點(diǎn)23，并延伸到外延層11的表面11a。然而，梯形缺陷20不一定具有起點(diǎn)23。也就是說，本實(shí)施方式的梯形缺陷包括沒有起點(diǎn)的缺陷，只要缺陷包含上底和下底即可，因?yàn)楸景l(fā)明人的研究已經(jīng)證實(shí)存在不能確認(rèn)起點(diǎn)的梯形缺陷。圖2為顯示梯形缺陷的平面形狀的示意俯視圖。如圖2所示，梯形缺陷20包含與<11-20>方向相交的上底21和下底22。在梯形缺陷20中，上底21的寬度w1為0.1μm以上且100μm以下，而下底22的寬度w2為50μm以上且5000μm以下。外延層11的厚度h優(yōu)選為5μm以上且30μm以下。包含這樣的厚度的外延層11的碳化硅外延基板100作為用于例如高擊穿電壓mosfet的基板特別有用。圖9為顯示梯形缺陷的另一個例子的示意俯視圖。梯形缺陷120為在外延層11的表面中形成的凹陷，并具有梯形平面形狀。梯形缺陷120包含與<11-20>方向相交的上底部121和下底部122。上底部121的寬度w1為0.1μm以上且100μm以下，而下底部122的寬度w2為50μm以上且5000μm以下。圖10為沿圖9中的x-x線取的示意剖視圖。如圖10所示，上底部121包含突起部121a。突起部121a可以基本上位于上底部121的中央。在上底部121中，突起部121a相對于突起部121a以外的部分突起約5nm至約20nm。突起部121a的高度可以用白光干涉顯微鏡(例如，由nikon公司制造的“bw-d507”)進(jìn)行測定。將汞燈用作白光干涉顯微鏡的光源，并且將白光干涉顯微鏡的視野設(shè)定為250μm×250μm。圖11為沿圖9中的xi-xi線取的示意剖視圖。梯形缺陷120內(nèi)部，也就是在上底部121與下底部122之間的區(qū)域中，外延層11的表面向著碳化硅單晶基板10稍微縮進(jìn)。梯形缺陷120在碳化硅單晶基板10與外延層11之間的界面處具有起點(diǎn)123。起點(diǎn)123可以與突起部121a連接。然而，突起部121a沒有與貫通位錯連接。圖12為圖9中的區(qū)域a的放大圖。如圖12所示，下底部122包含多個臺階聚并122b?！芭_階聚并”是指多個原子臺階形成束并產(chǎn)生1nm以上的水平差的線性缺陷。臺階聚并中的水平差的大小可以例如為約1nm至約5nm。臺階聚并中的水平差的大小可以用例如原子力顯微鏡(afm)進(jìn)行測定。下底部122中包含的臺階聚并的數(shù)量可以例如為約2個至約100個，或約2個至約50個。下底部122中包含的臺階聚并的數(shù)量也可以通過用afm觀察下底部122來計數(shù)。作為afm，例如可以使用由veeco制造的“dimension300”等。作為afm的微懸臂(探針)，由bruker制造的“nchv-10v”等是合適的。如下設(shè)定afm的測定條件。將afm的測定模式設(shè)定為敲擊模式，在敲擊模式中，將測定區(qū)域設(shè)定為邊長為20μm的正方形并且將測定深度設(shè)定為1.0μm。敲擊模式中的取樣在如下條件下進(jìn)行：測定區(qū)域內(nèi)的掃描速度設(shè)定為5秒一個周期，各掃描行的數(shù)據(jù)的數(shù)目設(shè)定為512點(diǎn)，并且掃描行的數(shù)目設(shè)定為512。將微懸臂的位移控制設(shè)定為15.50nm。實(shí)施例下文中，將使用實(shí)施例對本實(shí)施方式進(jìn)行更具體地說明，但本實(shí)施方式不限于此。如下制造樣品1、2和3的碳化硅外延基板以研究梯形缺陷的缺陷密度。[樣品1至3的制造]準(zhǔn)備具有相對于(0001)面傾斜4°的主面10a的碳化硅單晶基板10。碳化硅單晶基板10放置在成膜裝置1的腔室1a內(nèi)，并根據(jù)圖6的時序圖在其上生長厚度為15μm的外延層11。為了制造樣品1至3，如下設(shè)定圖6中顯示的參數(shù)。腔室內(nèi)的壓力p1：1×10-6pa腔室內(nèi)的壓力p2：10kpa氫氣流量fh：120slm硅烷氣體流量fs：46sccm烴氣體流量fc：17sccm烴氣體種類：丙烷氣體溫度t0：1100℃第一溫度t1：1400℃第二溫度t2：1590℃。對于樣品1，將丙烷的流量在圖6中從時間點(diǎn)t1到時間點(diǎn)t8設(shè)定為0，并且從時間點(diǎn)t8到時間點(diǎn)t10設(shè)定為fc。如圖6所示設(shè)定溫度曲線。也就是說，對于樣品1，沒有在引入烴氣體的狀態(tài)下進(jìn)行升溫到生長溫度(第二溫度t2)，并且沒有進(jìn)行基板改性步驟(s106)。樣品1相當(dāng)于只進(jìn)行使用氫氣蝕刻的例子，如常規(guī)方法中一樣。對于樣品2，從圖6中的時間點(diǎn)t6起(也就是說，在溫度升高到生長溫度的過程中)引入丙烷氣體。將時間點(diǎn)t6與開始引入硅烷氣體的時間點(diǎn)t8之間的時間(基板改性步驟中的處理時間)設(shè)定為5分鐘。對于樣品3，從圖6中的時間點(diǎn)t6起引入丙烷氣體。將時間點(diǎn)t6與開始引入硅烷氣體的時間點(diǎn)t8之間的時間設(shè)定為15分鐘。使用nomarski型光學(xué)顯微鏡，根據(jù)上述方法測定樣品1至3的外延層中的梯形缺陷的缺陷密度。表1顯示了結(jié)果。[表1]樣品1樣品2樣品3基板改性步驟無5分鐘15分鐘梯形缺陷3.7個/cm20.1個/cm2以下0個/cm2從表1能夠看出，在進(jìn)行了基板改性步驟的樣品2和3中，當(dāng)與沒有進(jìn)行基板改性步驟的樣品1相比較時，梯形缺陷的缺陷密度顯著降低。特別是，在基板改性步驟中的處理時間被設(shè)定為15分鐘的樣品3中，梯形缺陷的缺陷密度降低到實(shí)質(zhì)上不能確認(rèn)梯形缺陷存在的狀態(tài)。應(yīng)該理解，在此公開的實(shí)施方式和實(shí)施例在各方面都是例示性的而非限制性的。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求的范圍而不是上述實(shí)施方式和實(shí)施例限定，并且意圖包括與權(quán)利要求的范圍等價的范圍和含義內(nèi)的任何變更。標(biāo)號說明1：成膜裝置；1a：腔室；3：感應(yīng)加熱線圈；4：石英管；5：絕熱材料；6：加熱元件；6a：曲面部分；6b：平坦部分；10：單晶基板；10a：主面；11：外延層；11a：表面；20，120：梯形缺陷；21：上底；22：下底；23，123：起點(diǎn)；100：碳化硅外延基板；121：上底部；121a：突起部；122：下底部；122b：臺階聚并；h：高度；a：區(qū)域；fc，fh，fs：流量；h：厚度；l：間隔；p1，p2：壓力；t0：溫度；t1：第一溫度；t2：第二溫度；w1，w2：寬度；t1，t2，t3，t4，t5，t6，t7，t8，t9，t10，t11，t12，t61，t62，t63，t64：時間點(diǎn)。當(dāng)前第1頁12