精制器精制的氢(H2)气，导入15分钟，将反应炉内的真空环境置换为氢气环境(步骤S3)。接下来，通过由氢气进行化学蚀刻，从而清洁4H-SiC基板I的表面(步骤S4)。
[0038]具体来说，步骤S4中的对4H_SiC基板I的表面的清洁，通过以下方式进行。首先，在向反应炉内以20L/分钟导入了氢气的状态下，通过例如高频感应对反应炉内进行加热。并且，在使反应炉内的温度上升至例如1600°C之后，使反应炉内的温度保持在该温度10分钟左右。通过这样保持反应炉内的温度，4H-SiC基板I的表面被氢气进行干式蚀刻。由此，4H-SiC基板I的表面被清洁，成为适宜使外延膜生长的状态。反应炉内的温度例如可以通过放射温度计来进行测量和控制。
[0039]接下来，为了使4H_SiC基板I的温度成为使SiC外延膜2生长的预定的生长温度，调整反应炉内的温度。接下来，在将步骤S3导入的氢气作为载气而导入的状态下，进一步向反应炉内同时导入作为原料气体的含硅(Si)的气体以及含碳(C)的气体，作为添加气体的含有氯(Cl)的气体和作为掺杂气体的例如氮(N2)气(步骤S5)。在图1B中，将原料气体、添加气体、掺杂气体以及载气的流向概括表示为箭头3。
[0040]接下来，在由步骤S5导入的原料气体、添加气体、掺杂气体以及载气构成的混合气体环境中，通过卤化物CVD法，在4H-SiC基板I的主面上(表面)使SiC外延膜2生长(步骤S6)。在步骤S6中，首先，在SiC外延膜2的第一预定厚度变为例如2.0 μ m?7.2 μ m左右为止(从生长开始(经过O分钟后)到经过tl秒时为止)，以固定的比例使生长开始时的低速的初期生长速度(第一生长速度)增加，并且使SiC外延膜2生长(以下称为第一生长期)。之后，在SiC外延膜2的厚度变为作为产品所需的第二预定厚度为止(从开始生长到经过t2秒时(tl〈t2))，以第一生长期结束时刻的第一生长速度以上的第二生长速度生长SiC外延膜2 (以下称为第二生长期)。如此通过使SiC外延膜2生长，制作SiC外延膜2在4H-SiC基板I上层积而成的SiC单结晶基板10 (步骤S7)。并且，通过在该SiC单结晶基板10形成预定的元件结构(未图示)(步骤S8)，从而完成碳化硅半导体装置。
[0041]在上述的步骤S6中，使SiC外延膜2生长的反应炉内的条件如下所述。含有硅的气体例如为硅烷(SiH4)气体，具体来说，例如可以为用氢气稀释50%的硅烷(以下称为SiH4/H2)气体。含有碳的气体例如可以为二甲基甲烷(C3H8)气体，具体来说，例如可以为用氢气稀释20%的二甲基甲烷(以下称为C3Hs/H2)气体。含有氯的气体例如可以为浓度为100%的氯化氢(HCl)气体。
[0042]在反应炉内的混合气体环境中，可以对含有硅的气体和含有碳的气体的流量进行调整，以使相对于硅原子数的碳原子数的比(=C/Si,以下称为C/Si比)例如为1.3。进一步，可以对含有硅的气体和含有氯的气体的流量进行调整，以使相对于硅原子数的氯原子数的比(=Cl/Si，以下称为Cl/Si比)例如为3.0。也可以使SiC外延膜2在生长温度为例如1630°C左右，生长例如20分钟左右。
[0043]并且，SiC外延膜2的第一、第二生长速度的具体控制方法例如为如下所述。在第一生长期(第一生长工序)中，使SiC外延膜2的第一生长速度从例如约3 ym/h(微米每小时)的低的初期生长速度(第一生长工序开始时的第一生长速度)变为例如约75 μπι/h的高的生长速度(第一生长工序结束时刻的第一生长速度)为止，以固定比例连续增加。优选第一生长速度每一次增加的幅度(以下称为初期生长速度的增加比例)例如约12 μπι/h以下。具体来说，例如，将生长开始时的初期生长速度设为3 μπι/h，使第一生长速度每次以12 μπι/h的幅度增加(初期生长速度的增加比例=12 μπι/h)，以使SiC外延膜2的厚度变为2 μ m时刻的第一生长速度为75 μ m/ho在这种情况下，通过从生长开始每36秒使第一生长速度增加12 μπι/h，在SiC外延膜2的厚度变为2 μπι时的第一生长期结束时的第一生长速度变为75 μ m/ho也就是说，以3 μ m/h的初期生长速度开始SiC外延膜2的外延生长，之后，以在36秒之后为15 μπι/h，在72秒之后为27 μ m/h...在(36Xη)秒之后为(12Χη+3)μπι/h的方式，使第一生长速度增加(η = I?6)。由此，第一生长速度最终成为75 μπι/h，从SiC外延膜2的生长开始到第I生长期间结束为止所需要的时间tl为216秒。在第二生长期(第二生长工序)中，可以使SiC外延膜2的第二生长速度为例如约75 μπι/h以上的高生长速度。通过这样控制第一、第二生长速度，从而能够使在4H-SiC基板I上生长的SiC外延膜2的结晶性达到与4H-SiC基板I的结晶性相同的程度。
[0044]接下来，根据上述实施方式的半导体装置的制造方法，对生长的SiC外延膜的结晶性进行说明。首先，针对SiC外延膜的生长速度和结晶性的关系进行说明。图2是表示SiC外延膜的生长速度和X射线摇摆曲线半幅值之间的关系的特性图。作为验证用的试验样品，在以(0001)晶面相对于结晶轴倾斜约4°的面为主面的4H-SiC基板(以下称为4°倾斜基板)上，通过卤化物CVD法，制作了从生长开始时以固定的生长速度使SiC外延膜高速生长的试验样品(以下称为实施例1)。使SiC外延膜生长时的反应炉内的气体流量为SiH4/H2气体为200sccm、C3Hs/H2气体为166sccm、HCl气体为300sccm。并且，作为掺杂气体对N2气体进行流量调整而导入，以使运载浓度为5X10 1Vcm3。针对实施例1，制作SiC外延膜的生长速度不同的多个试验样品，对生长速度和结晶性的关系进行验证。
[0045]具体来说，对于実施例I的各试验样Ban，使用X射线衍射(XRD =X-RayDiffract1n)装置测量SiC外延膜的(0002)晶面的X射线摇摆曲线(XRC:X-ray RockingCurve)的半幅值(以下仅称为X射线摇摆曲线的FWHM)，并评价了 SiC外延膜的结晶性(与基板主面垂直的方向的结晶面间隔)。其结果如图2所示。在图2中，X射线摇摆曲线的FffHM = 0.008°是4°倾斜基板的X射线摇摆曲线的FWHM，是未设置SiC外延膜情况下评价4°倾斜基板的结晶性的值。根据图2所示的结果，已确定在使用卤化物CVD法在4°倾斜基板的主面上使SiC外延膜生长的情况下，在生长速度慢时，SiC外延膜的结晶性差，而生长速度越快，SiC外延膜的结晶性提高，SiC外延膜的结晶性能够接近4°倾斜基板的结晶性。
[0046]例如，已确定在使SiC外延膜的生长速度为90 μ m/h时的SiC外延膜的X射线摇摆曲线的FWHM为0.0082°，获得接近4°倾斜基板的结晶性的结晶性。但是，在该SiC外延膜，与4°倾斜基板相比，X射线摇摆曲线的FWHM仅变宽了 0.0002°，结晶性低劣。其理由如下，已知在使用卤化物CVD法的外延生长中，通过添加氯化氢(HCL)气体，原料气体硅烷(SiH4)气体变为三氯氢硅(SiHCL3)气体等，能够抑制硅(Si)的凝集。但是，在增加原料气体的供給量，以90 μπι/h以上的高生长速度进行外延生长的情况下，已确定硅进行凝集并在反应炉内产生颗粒。如此，越使SiC外延膜高速地生长，反应炉的污染程度越严重，SiC外延膜的结晶性恶化。进而出现反应炉的维护周期变短，生产性降低的新的问题。
[0047]因此，在使用卤化物CVD法的外延生长中，对能够将反应炉内的污染抑制在最小限度，且能够使结晶性高的SiC外延膜尽可能高速地生长的生长速度进行验证。作为验证用的试验样品，对从生长开始(经过O分钟后)到变为2 μπι的第一预定厚度为止的第一生长期的第一生长速度进行抑制，使其以固定的比例连续地增加，之后，在SiC外延膜的厚度变为作为产品所需的第二预定厚度为止的第二生长期中，制作了以高生长速度使SiC外延膜生长的试验样品(以下称为实施例2)。使在第一生长期生长的SiC外延膜的第一预定厚度为上述的例如约2.Ομπι?7.2μηι的理由如下所述。在第一生长期生长的SiC外延膜的厚度越厚，以低生长速度使SiC外延膜生长的时间变长，产量变小。另一方面，当在第一生长期生长的SiC外延膜的厚度薄时，会使提高结晶性的效果变弱。实施例2的其他的外延生长条件与实施例1相同。
[0048]针对该实施例2，制作了在使SiC外延膜生长时的初期生长速度的增加比例不同的