JP2020181994A - 炭化珪素単結晶基板、炭化珪素エピタキシャル基板および炭化珪素半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エピタキシャル成長中に伸展する積層欠陥を低減可能な炭化珪素単結晶基板、炭化珪素エピタキシャル基板および炭化珪素半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】炭化珪素単結晶基板１０は、第１主面１１と、オリエンテーションフラット３１とを有している。オリエンテーションフラット３１は、＜１１−２０＞方向に延在する。第１主面１１は、第１主面１１の外周１０５から５ｍｍ以内の端部領域１０３を含む。第１主面１１に対して垂直な方向において、オリエンテーションフラット３１と連なる端部領域１０３の反り量１０１は、３μｍ以下である。【選択図】図１

Description

本開示は、炭化珪素単結晶基板、炭化珪素エピタキシャル基板および炭化珪素半導体装置の製造方法に関する。

特開２０１４−１７０８９１号公報（特許文献１）には、炭化珪素単結晶基板上に炭化珪素層をエピタキシャル成長させる方法が開示されている。

特開２０１４−１７０８９１号公報

本開示の目的は、エピタキシャル成長中に伸展する積層欠陥を低減可能な炭化珪素単結晶基板、炭化珪素エピタキシャル基板および炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することである。

本開示に係る炭化珪素単結晶基板は、第１主面と、オリエンテーションフラットとを備えている。オリエンテーションフラットは、＜１１−２０＞方向に延在する。第１主面は、第１主面の外周から５ｍｍ以内の端部領域を含む。第１主面に対して垂直な方向において、オリエンテーションフラットと連なる端部領域の反り量は、３μｍ以下である。

本開示によれば、エピタキシャル成長中に伸展する積層欠陥を低減可能な炭化珪素単結晶基板、炭化珪素エピタキシャル基板および炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することができる。

本実施形態に係る炭化珪素単結晶基板の構成を示す斜視模式図である。 本実施形態に係る炭化珪素単結晶基板の構成を示す平面模式図である。 第１主面の相対高さと、第１主面上の位置との関係の第１例を示す図である。 図３の領域ＩＶの拡大図である。 第１主面の相対高さと、第１主面上の位置との関係の第２例を示す図である。 炭化珪素単結晶基板の第１主面の相対高さの測定装置の構成を示す模式図である。 本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の構成を示す斜視模式図である。 本実施形態に係る炭化珪素単結晶基板の第１変形例の構成を示す平面模式図である。 本実施形態に係る炭化珪素単結晶基板の第２変形例の構成を示す平面模式図である。 本実施形態に係る炭化珪素単結晶基板の第３変形例の構成を示す平面模式図である。 本実施形態に係る炭化珪素単結晶基板の製造方法の第１工程を示す斜視模式図である。 本実施形態に係る炭化珪素単結晶基板の製造方法の第２工程を示す断面模式図である。 本実施形態に係る炭化珪素単結晶基板の製造方法の第３工程を示す斜視模式図である。 本実施形態に係る炭化珪素単結晶基板の製造方法の第４工程を示す断面模式図である。 本実施形態に係る炭化珪素単結晶基板の製造方法の第５工程を示す斜視模式図である。 本実施形態に係る炭化珪素単結晶基板の製造方法の第６工程を示す断面模式図である。 本実施形態に係る炭化珪素単結晶基板の製造方法の第７工程を示す断面模式図である。 本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法を示す断面模式図である。 本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を概略的に示すフローチャートである。 本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第１工程を示す断面模式図である。 本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第２工程を示す断面模式図である。 本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第３工程を示す断面模式図である。

［本開示の実施形態の概要］
まず本開示の実施形態の概要について説明する。以下の説明では、同一または対応する要素には同一の符号を付し、それらについて同じ説明は繰り返さない。本明細書の結晶学的記載においては、個別方位を［］、集合方位を＜＞、個別面を（）、集合面を｛｝でそれぞれ示す。結晶学上の指数が負であることは、通常、数字の上に”−”（バー）を付すことによって表現されるが、本明細書では数字の前に負の符号を付すことによって結晶学上の負の指数を表現する。

（１）本開示に係る炭化珪素単結晶基板１０は、第１主面１１と、オリエンテーションフラット３１とを備えている。オリエンテーションフラット３１は、＜１１−２０＞方向に延在する。第１主面１１は、第１主面１１の外周１０５から５ｍｍ以内の端部領域１０３を含む。第１主面１１に対して垂直な方向において、オリエンテーションフラット３１と連なる端部領域１０３の反り量１０１は、３μｍ以下である。

通常、炭化珪素単結晶基板は、炭化珪素単結晶インゴットをワイヤーソーなどにより切断することにより得られる。ワイヤーソーにより炭化珪素インゴットを切断する際、理想的には、ワイヤーソーは炭化珪素単結晶インゴットの側面に対して略垂直に導入される。しかしながら、切断し始めの際には、炭化珪素単結晶インゴットの側面に対するワイヤーソーの導入角度が安定せず、ワイヤーソーが当該側面に対して斜めに導入される場合がある。またカーボン面は、シリコン面よりも物理的に切断されやすい。そのため、ワイヤーソーは、カーボン面側に進む傾向がある。結果として、炭化珪素単結晶インゴットの切断面（言い換えれば、切り出された炭化珪素単結晶基板の表面および裏面）は、炭化珪素単結晶インゴットを切断し始める際にカーボン面側に曲がる傾向がある。そのため、切り出された炭化珪素単結晶基板の表面の外縁が、炭化珪素単結晶基板の裏面から離れる方向に反り上がったり、反対に裏面に近づく方向に反り下がったりする場合がある。

特に、オリエンテーションフラットと連なる炭化珪素単結晶基板の表面の端部領域が大きく（具体的には３μｍ超）反っていると、炭化珪素単結晶基板上に炭化珪素層をエピタキシャル成長により形成する際、オリエンテーションフラットから積層欠陥が炭化珪素層に伸展しやすくなる。そのため、端部領域の反り量（即ち、反り上がり量または反り下がり量）を低減（具体的には３μｍ以下に）することが望ましい。

発明者らは検討の結果、ワイヤーソーにより炭化珪素単結晶インゴットを切断する際、炭化珪素単結晶インゴットのオリエンテーションフラット上に板状の保護部を配置した後、保護部を先に切断し、続けて炭化珪素単結晶インゴットを切断することに着想した。先に切断される保護部の切断面は、保護部の側面に対して曲がる場合があるが、次第に切断面は当該側面に対して略垂直なる。そのため、保護部に続いて切断される炭化珪素インゴットは、炭化珪素インゴットの側面に対して略垂直に切断される。結果として、端部領域の反り量を低減することができる。具体的には、端部領域の反り量を３μｍ以下とすることができる。結果として、エピタキシャル成長中にオリエンテーションフラットから炭化珪素層に伸展する積層欠陥を低減することができる。

（２）上記（１）に係る炭化珪素単結晶基板１０において、第１主面１１に対して垂直な方向から見てオリエンテーションフラット３１を垂直に二等分する断面を見た場合、端部領域１０３は、オリエンテーションフラット３１に向かうにつれて第１主面１１と反対側の面１３から離れる方向に反り上がっていてもよい。反り量１０１は、オリエンテーションフラット３１から第１主面１１の中央５に向かって３ｍｍ離れた位置から５ｍｍ離れた位置までの領域１０２における第１主面１１の断面プロファイル１５から算出される最小二乗直線４が、オリエンテーションフラット３１と交わる点６と、オリエンテーションフラット３１と第１主面１１との接点７との距離であってもよい。

（３）上記（１）に係る炭化珪素単結晶基板１０において、第１主面１１に対して垂直な方向から見てオリエンテーションフラット３１を垂直に二等分する断面を見た場合、端部領域１０３は、オリエンテーションフラット３１に向かうにつれて第１主面１１と反対側の面１３に近づく方向に反り下がっていてもよい。反り量１０１は、オリエンテーションフラット３１から第１主面１１の中央５に向かって３ｍｍ離れた位置から５ｍｍ離れた位置までの領域１０２における第１主面１１の断面プロファイル１５から算出される最小二乗直線４が、オリエンテーションフラット３１に沿って延在する仮想平面３６と交わる点６と、オリエンテーションフラット３１と第１主面１１との接点７との距離であってもよい。

（４）上記（１）〜（３）のいずれかに係る炭化珪素単結晶基板１０において、反り量１０１は、２μｍ以下であってもよい。

（５）上記（４）に係る炭化珪素単結晶基板１０において、反り量１０１は、１μｍ以下であってもよい。

（６）本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００は、上記（１）〜（５）のいずれかに記載の炭化珪素単結晶基板１０と、炭化珪素層２０とを備えていてもよい。炭化珪素層２０は、第１主面１１上にある。炭化珪素層２０は、第１主面１１に接する面１４とは反対側の第２主面１２を含む。第２主面１２において、オリエンテーションフラット３１から＜１−１００＞方向に延在し、かつ１ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がない。

（７）上記（１）〜（５）のいずれかに係る炭化珪素単結晶基板１０において、第１主面１１に対して垂直な方向から見て、オリエンテーションフラット３１を垂直に２等分する線分３を４等分した場合、第１主面１１は、オリエンテーションフラット３１から線分３の１／４の位置４４までの下部領域４１を含んでいてもよい。下部領域４１の端部３３と連なる端部領域１０３の反り量１０１は、３μｍ以下である。

（８）本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００は、上記（７）に記載の炭化珪素単結晶基板１０と、炭化珪素層２０とを備えていてもよい。炭化珪素層２０は、第１主面１１上にある。炭化珪素層２０は、第１主面１１に接する面１４とは反対側の第２主面１２を含む。第２主面１２において、下部領域４１の端部３３から＜１−１００＞方向に延在し、かつ１ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がない。

（９）上記（１）〜（５）のいずれかに係る炭化珪素単結晶基板１０において、第１主面１１に対して垂直な方向から見て、オリエンテーションフラット３１を垂直に２等分する線分３を４等分した場合、第１主面１１は、オリエンテーションフラット３１と反対側の端部３５から線分の１／４の位置４５までの上部領域４３を含んでいてもよい。上部領域４３の端部３５と連なる端部領域１０３の反り量１０１は、３μｍ以下である。

（１０）本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００は、上記（９）に記載の炭化珪素単結晶基板１０と、炭化珪素層２０とを備えていてもよい。炭化珪素層２０は、第１主面１１上にある。炭化珪素層２０は、第１主面１１に接する面１４とは反対側の第２主面１２を含む。第２主面１２において、上部領域４３の端部３５から＜１−１００＞方向に延在し、かつ１ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がない。

（１１）上記（１）〜（５）のいずれかに係る炭化珪素単結晶基板１０において、第１主面１１に対して垂直な方向から見て、オリエンテーションフラット３１を垂直に２等分する線分３を４等分した場合、第１主面１１は、オリエンテーションフラット３１から線分の１／４の位置４４までの下部領域４１と、オリエンテーションフラット３１と反対側の端部３５から線分の１／４の位置４５までの上部領域４３とを含んでいてもよい。下部領域４１の端部３３と連なる端部領域１０３の反り量１０１は、３μｍ以下であり、かつ上部領域４３の端部３５と連なる端部領域１０３の反り量１０１は、３μｍ以下である。

（１２）本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００は、上記（１１）に記載の炭化珪素単結晶基板１０と、炭化珪素層２０とを備えていてもよい。炭化珪素層２０は、第１主面１１上にある。炭化珪素層２０は、第１主面１１に接する面１４とは反対側の第２主面１２を含む。第２主面１２において、下部領域４１の端部３３から＜１−１００＞方向に延在しかつ１ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がなく、かつ上部領域４３の端部３５から＜１−１００＞方向に延在しかつ１ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がない。

（１３）本開示に係る炭化珪素半導体装置３００の製造方法は以下の工程を備えている。上記（６）、（８）、（１０）および（１２）のいずれかに記載の炭化珪素エピタキシャル基板１００が準備される。炭化珪素エピタキシャル基板１００が加工される。

［本開示の実施形態の詳細］
以下、本開示の実施形態の詳細について説明する。

（炭化珪素単結晶基板）
まず、本実施形態に係る炭化珪素単結晶基板の構成について説明する。図１および図２に示されるように、炭化珪素単結晶基板１０は、第１主面１１と、第１主面１１と反対側の第３主面１３と、第１主面１１と第３主面１３との間に位置する側端面３０とを有している。側端面３０は、平面状のオリエンテーションフラット３１と、曲面状の曲率部３２とにより構成されている。オリエンテーションフラット３１は、＜１１−２０＞方向に延在する。オリエンテーションフラット３１は、略長方形状である。オリエンテーションフラット３１の長手方向は、＜１１−２０＞方向である。オリエンテーションフラット３１に対して垂直な方向は、＜１−１００＞方向であってもよい。

図２に示されるように、第１主面１１に対して垂直な方向から見て、側端面３０は、直線状のオリエンテーションフラット３１と、円弧状の曲率部３２とを含んでいる。曲率部３２上における任意の３点により形成される三角形の外接円の中心が、第１主面１１の中央５とされてもよい。炭化珪素単結晶基板１０（以下「単結晶基板」と略記する場合がある）は、炭化珪素単結晶から構成される。炭化珪素単結晶のポリタイプは、たとえば４Ｈ−ＳｉＣである。４Ｈ−ＳｉＣは、電子移動度、絶縁破壊電界強度等において他のポリタイプより優れている。炭化珪素単結晶基板１０は、たとえば窒素（Ｎ）などのｎ型不純物を含んでいる。炭化珪素単結晶基板１０の導電型は、たとえばｎ型である。

第１主面１１は、たとえば｛０００１｝面もしくは｛０００１｝面から８°以下傾斜した面である。第１主面１１が｛０００１｝面から傾斜している場合、第１主面１１の法線の傾斜方向（オフ方向）は、たとえば＜１１−２０＞方向である。｛０００１｝面からの傾斜角（オフ角）は、１°以上であってもよいし、２°以上であってもよい。オフ角は、７°以下であってもよいし、６°以下であってもよい。第１主面１１の最大径（直径）は、たとえば１００ｍｍ以上である。最大径は１５０ｍｍ以上でもよいし、２００ｍｍ以上でもよいし、２５０ｍｍ以上でもよい。最大径の上限は特に限定されない。最大径の上限は、たとえば３００ｍｍであってもよい。第１主面１１が（０００１）面側である場合、第３主面１３は（０００−１）面側である。反対に、第１主面１１が（０００−１）面側である場合、第３主面１３は（０００１）面側である。第１主面１１は、第１主面１１の外周１０５から中央５に向かって５ｍｍ以内の端部領域１０３（第１端部領域）と、端部領域１０３に囲まれた中央領域１０４とを含む。端部領域１０３は、オリエンテーションフラット３１と連なる。

次に、端部領域の反り量について説明する。
図３は、第１主面１１に対して垂直な方向から見てオリエンテーションフラット３１を垂直に二等分する断面を見た場合における、第１主面１１の断面プロファイル１５を示している。図３において、縦軸は、第１主面１１の相対高さを示しており、横軸は、オリエンテーションフラット３１に対して垂直な方向における、第１主面上の位置を示している。相対高さの測定方法については後述する。第１位置１は、第１主面１１に対して垂直な方向から見た場合におけるオリエンテーションフラットの中央の位置である。第２位置２は、第１主面１１の中央５から見て第１位置１と反対側における曲率部３２の位置である。図３に示されるように、断面視において、端部領域１０３は、オリエンテーションフラット３１に向かうにつれて第１主面１１とは反対側の第３主面１３から離れる方向に反り上がっていてもよい。第２位置２において、第１主面１１の相対高さが最も小さくてもよい。第２位置２から第１位置１に向かうにつれて、第１主面１１の相対高さが徐々に大きくなっていてもよい。

図４は、図３の領域ＩＶの拡大図である。図４の横軸は、オリエンテーションフラット３１に対して垂直な方向におけるオリエンテーションフラット３１からの距離を示している。横軸の位置０は、オリエンテーションフラット３１の位置である。オリエンテーションフラット３１から第１主面１１の中央５に向かって３ｍｍ離れた位置から５ｍｍ離れた位置までの領域１０２における第１主面１１の断面プロファイル１５から算出される最小二乗直線４を想定する。反り量１０１は、最小二乗直線４が、オリエンテーションフラット３１と交わる点６と、オリエンテーションフラット３１と第１主面１１との接点７との距離である。接点７は、第１主面１１に対して垂直な方向における、オリエンテーションフラット３１の最高位置であってもよい。

図５に示されるように、断面視において、端部領域１０３は、オリエンテーションフラット３１に向かうにつれて第１主面１１とは反対側の第３主面１３に近づく方向に反り下がっていてもよい。図５の横軸は、オリエンテーションフラット３１に対して垂直な方向におけるオリエンテーションフラット３１からの距離を示している。横軸の位置０は、オリエンテーションフラット３１の位置である。オリエンテーションフラット３１から第１主面１１の中央５に向かって３ｍｍ離れた位置から５ｍｍ離れた位置までの領域１０２における第１主面１１の断面プロファイル１５から算出される最小二乗直線４を想定する。反り量１０１は、最小二乗直線４が、オリエンテーションフラット３１に沿って延在する仮想平面３６と交わる点８と、オリエンテーションフラット３１と第１主面１１との接点７との距離である。接点７は、第１主面１１に対して垂直な方向における、オリエンテーションフラット３１の最低位置であってもよい。

以上のように、端部領域１０３は、外周１０５に向かうにつれて、炭化珪素単結晶基板１０の第３主面１３から離れる方向に反り上がっていてもよいし、反対に第３主面１３に近づく方向に反り下がっていてもよい。第３主面１３は、第３主面１３の外周から５ｍｍ以内の第２端部領域を含んでいる。第２端部領域は、オリエンテーションフラット３１と連なる。第１端部領域１０３が反り上がっている場合は、第２端部領域が反り下がっていてもよい。反対に、第１端部領域１０３が反り下がっている場合は、第２端部領域が反り上がっていてもよい。第１主面１１に対して垂直な方向において、第１端部領域１０３の反り量１０１は、３μｍ以下である。好ましくは、反り量１０１は、２μｍ以下であり、より好ましくは、反り量１０１は、１μｍ以下である。同様に、第３主面１３に対して垂直な方向において、第２端部領域の反り量１０１は、３μｍ以下であってもよいし、２μｍ以下であってもよいし、１μｍ以下であってもよい。

次に、反り量の測定方法について説明する。
反り量は、たとえば神津精機社製のＤｙｖｏｃｅシリーズの表面形状測定システム等を用いて測定可能である。図６に示されるように、表面形状測定システム５７は、たとえばレーザー変位計５０と、ＸＹステージ５５とを主に有している。レーザー変位計５０は、発光素子５１と、受光素子５２とを主に有している。発光素子５１は、たとえば半導体レーザーである。

図６に示されるように、炭化珪素単結晶基板１０がＸＹステージ５５上に配置される。発光素子５１からの入射光５３が、炭化珪素単結晶基板１０の第１主面１１に対して照射される。第１主面１１からの反射光５４が受光素子５２により検知される。これにより、レーザー変位計５０から第１主面１１までの距離を測定することができる。ＸＹステージ５５を２次元平面内で移動させることにより、第１主面１１の径方向に沿った表面の相対高さのプロファイルを測定することができる。

第１主面１１に対して垂直な直線５８と、入射光５３の入射方向との角度θは、たとえば０°以上６０°以下である。当該角度が６０°よりも大きい場合、特に第１主面１１の外周付近において乱反射のためノイズが大きくなり、炭化珪素単結晶基板１０の表面形状を正確に測定することが困難である。本実施形態においては、当該角度を小さくすることにより、第１主面１１の外周付近における表面形状（特に、第１主面１１と側端面３０との接線７付近の形状）を正確に測定することができる。

たとえば、図２の線分３に沿って第１主面１１の相対高さが測定される。次に、ＸＹステージ５５を用いて、炭化珪素単結晶基板１０がたとえば＜１１−２０＞方向に１０ｍｍだけシフトする。次に、線分３と平行な線分に沿って第１主面１１の相対高さが測定される。以上のように、第１主面１１の相対高さのプロファイルが１０ｍｍ間隔で測定される。

オリエンテーションフラット３１と連なる端部領域１０３の反り量１０１は３μｍ以下であるとは、第１主面１１に対して垂直な方向から見て、オリエンテーションフラット３１の延在方向（つまり、＜１１−２０＞方向）において１０ｍｍ間隔の測定位置で、端部領域１０３の反り量１０１を測定した場合に、全ての測定位置において端部領域１０３の反り量１０１が３μｍ以下であることを意味する。

（炭化珪素エピタキシャル基板）
次に、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の構成について説明する。図７に示されるように、炭化珪素エピタキシャル基板１００は、炭化珪素単結晶基板１０と、炭化珪素層２０とを有している。炭化珪素層２０は、第１主面１１上にある。炭化珪素層２０は、第１主面１１に接する第４主面１４と、第４主面１４とは反対側の第２主面１２を含む。第２主面１２において、オリエンテーションフラット３１から＜１−１００＞方向に延在しかつ１ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がない。好ましくは、１．５ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がなく、より好ましくは２ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がない。積層欠陥の長さは、＜１−１００＞方向における長さである。なお、第２主面１２において、オリエンテーションフラット３１とは異なる領域から延在する積層欠陥があってもよいし、＜１−１００＞方向とは異なる方向に延在する積層欠陥があってもよいし、１ｍｍ未満の長さを有する積層欠陥があってもよい。

炭化珪素層２０は、エピタキシャル成長により形成されたエピタキシャル層である。炭化珪素層２０は、たとえば窒素などのｎ型不純物を含む。炭化珪素層２０が含むｎ型不純物の濃度は、炭化珪素単結晶基板１０が含むｎ型不純物の濃度よりも低くてもよい。炭化珪素層２０は、第２主面１２を構成する。炭化珪素層２０の厚みは、たとえば５μｍ以上であってもよいし、１０μｍ以上であってもよいし、１５μｍ以上であってもよい。

（積層欠陥の観察方法）
次に、積層欠陥の観察方法について説明する。積層欠陥の観察には、たとえば株式会社フォトンデザイン製のフォトルミネッセンスイメージング装置が用いられる。炭化珪素エピタキシャル基板１００の第２主面１２に対して励起光が照射されると、第２主面１２からフォトルミネッセンス光が観測される。励起光としては、たとえば白色光が用いられる。白色光は、たとえば３１３ｎｍのバンドパスフィルターを通過した後、第２主面１２に照射される。フォトルミネッセンス光は、たとえば７４０ｎｍのローパスフィルタを通過した後、カメラ等の受光素子に到達する。以上のように、第２主面１２の測定領域のフォトルミネッセンス画像が撮影される。

たとえば炭化珪素エピタキシャル基板１００を第２主面１２と平行な方向に移動させながら、第２主面１２のフォトルミネッセンス画像が撮影されることにより、第２主面１２全面におけるフォトルミネッセンス画像がマッピングされる。フォトルミネッセンス画像において、オリエンテーションフラット３１から直線状に伸長する白色の筋が積層欠陥として特定される。

（炭化珪素単結晶基板の第１変形例）
図８に示されるように、炭化珪素単結晶基板１０において、第１主面１１に対して垂直な方向から見て、オリエンテーションフラット３１を垂直に２等分する線分３を４等分する場合を想定する。第１主面１１は、オリエンテーションフラット３１から線分３の１／４の位置４４までの下部領域４１を含んでいる。線分３は、第１主面１１上に位置する。線分３は、第１主面１１の中央５を通る。位置４４は、線分３に対して垂直な線分である。位置４４は、線分３を４等分した場合に、線分３とオリエンテーションフラット３１の接点である第１位置１から、線分３の１／４の長さだけ離れた位置にある。

第１主面１１に対して垂直な方向から見て、円弧状の曲率部３２は、下部円弧部３３と、中央円弧部３４と、上部円弧部３５とを含んでいる。中央円弧部３４は、下部円弧部３３と上部円弧部３５との間にある。下部円弧部３３は、下部領域４１により構成される。下部領域４１の端部３３と連なる端部領域１０３の反り量１０１は、３μｍ以下である。端部領域１０３の反り量１０１は３μｍ以下であるとは、第１主面１１に対して垂直な方向から見て、端部３３に沿った方向において１０ｍｍ間隔の測定位置で、端部領域１０３の反り量１０１を測定した場合、全ての測定位置において端部領域１０３の反り量１０１が３μｍ以下であることを意味する。好ましくは、端部領域１０３の反り量１０１は、２μｍ以下であり、より好ましくは１μｍ以下である。

（炭化珪素エピタキシャル基板の第１変形例）
図７に示されるように、第１変形例に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００は、第１変形例に係る炭化珪素単結晶基板１０と、炭化珪素層２０とを有している。炭化珪素層２０は、第１主面１１上にある。炭化珪素層２０は、第１主面１１に接する第４主面１４と、第４主面１４とは反対側の第２主面１２を含む。第２主面１２において、下部領域４１の端部３３から＜１−１００＞方向に延在すしかつ１ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がない。なお、第２主面１２において、下部領域４１の端部３３とは異なる領域から延在する積層欠陥があってもよいし、＜１−１００＞方向とは異なる方向に延在する積層欠陥があってもよいし、１ｍｍ未満の長さを有する積層欠陥があってもよい。

（炭化珪素単結晶基板の第２変形例）
図９に示されるように、第２変形例に係る炭化珪素単結晶基板１０において、第１主面１１に対して垂直な方向から見て、オリエンテーションフラット３１を垂直に２等分する線分３を４等分した場合を想定する。第１主面１１は、オリエンテーションフラット３１と反対側の端部３５から線分の１／４の位置４５までの上部領域４３を含んでいる。線分３は、第１主面１１上に位置する。線分３は、第１主面１１の中央５を通る。位置４５は、線分３に対して垂直な線分である。位置４５は、線分３を４等分した場合に、線分３と端部３５との接点である第２位置２から、線分３の１／４の長さだけ離れた位置にある。

第１主面１１に対して垂直な方向から見て、円弧状の曲率部３２は、下部円弧部３３と、中央円弧部３４と、上部円弧部３５とを含んでいる。中央円弧部３４は、下部円弧部３３と上部円弧部３５との間にある。上部円弧部３５は、上部領域４３により構成される。上部領域４３の端部３５と連なる端部領域１０３の反り量１０１は、３μｍ以下である。上部領域４３の端部３５と連なる端部領域１０３の反り量１０１は３μｍ以下であるとは、第１主面１１に対して垂直な方向から見て、端部３５に沿った方向において１０ｍｍ間隔の測定位置で、端部領域１０３の反り量１０１を測定した場合、全ての測定位置において端部領域１０３の反り量１０１が３μｍ以下であることを意味する。好ましくは、端部領域１０３の反り量１０１は、２μｍ以下であり、より好ましくは１μｍ以下である。

（炭化珪素エピタキシャル基板の第２変形例）
図７に示されるように、第２変形例に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００は、第２変形例に係る炭化珪素単結晶基板１０と、炭化珪素層２０とを有している。炭化珪素層２０は、第１主面１１上にある。炭化珪素層２０は、第１主面１１に接する面１４とは反対側の第２主面１２を含む。第２主面１２において、上部領域４３の端部３５から＜１−１００＞方向に延在しかつ１ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がない。なお、第２主面１２において、上部領域４３の端部３５とは異なる領域から延在する積層欠陥があってもよいし、＜１−１００＞方向とは異なる方向に延在する積層欠陥があってもよいし、１ｍｍ未満の長さを有する積層欠陥があってもよい。

（炭化珪素単結晶基板の第３変形例）
図１０に示されるように、第３変形例に係る炭化珪素単結晶基板１０において、第１主面１１に対して垂直な方向から見て、オリエンテーションフラット３１を垂直に２等分する線分３を４等分する場合を想定する。第１主面１１は、オリエンテーションフラット３１から線分の１／４の位置４４までの下部領域４１と、オリエンテーションフラット３１と反対側の端部３５から線分の１／４の位置４５までの上部領域４３とを含んでいる。線分３は、第１主面１１上に位置する。線分３は、第１主面１１の中央５を通る。位置４４は、線分３に対して垂直な線分である。位置４４は、線分３を４等分した場合に、線分３とオリエンテーションフラット３１の接点である第１位置１から、線分３の１／４の長さだけ離れた位置にある。位置４５は、線分３を４等分した場合に、線分３と端部３５の接点である第２位置２から、線分３の１／４の長さだけ離れた位置にある。

第１主面１１に対して垂直な方向から見て、円弧状の曲率部３２は、下部円弧部３３と、中央円弧部３４と、上部円弧部３５とを含んでいる。中央円弧部３４は、下部円弧部３３と上部円弧部３５との間にある。上部円弧部３５は、上部領域４３により構成される。下部円弧部３３は、下部領域４１により構成される。

下部領域４１の端部３３と連なる端部領域１０３の反り量１０１は、３μｍ以下である。下部領域４１の端部３３と連なる端部領域１０３の反り量１０１は３μｍ以下であるとは、第１主面１１に対して垂直な方向から見て、端部３３に沿った方向において１０ｍｍ間隔の測定位置で、端部領域１０３の反り量１０１を測定し、全ての測定位置において端部領域１０３の反り量１０１が３μｍ以下であることを意味する。好ましくは、端部領域１０３の反り量１０１は、２μｍ以下であり、より好ましくは１μｍ以下である。

上部領域４３の端部３５と連なる端部領域１０３の反り量１０１は、３μｍ以下である。上部領域４３の端部３５と連なる端部領域１０３の反り量１０１は３μｍ以下であるとは、第１主面１１に対して垂直な方向から見て、端部３５に沿った方向において１０ｍｍ間隔の測定位置で、端部領域１０３の反り量１０１を測定し、全ての測定位置において端部領域１０３の反り量１０１が３μｍ以下であることを意味する。好ましくは、端部領域１０３の反り量１０１は、２μｍ以下であり、より好ましくは１μｍ以下である。

（炭化珪素エピタキシャル基板の第３変形例）
図７に示されるように、第３変形例に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００は、第３変形例に係る炭化珪素単結晶基板１０と、炭化珪素層２０とを有している。炭化珪素層２０は、第１主面１１上にある。炭化珪素層２０は、第１主面１１に接する面１４とは反対側の第２主面１２を含む。第２主面１２において、下部領域４１の端部３３から＜１−１００＞方向に延在しかつ１ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がなく、かつ上部領域４３の端部３５から＜１−１００＞方向に延在しかつ１ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がない。なお、第２主面１２において、上部領域４３の端部３５および下部領域４１の端部３３とは異なる領域から延在する積層欠陥があってもよいし、＜１−１００＞方向とは異なる方向に延在する積層欠陥があってもよいし、１ｍｍ未満の長さを有する積層欠陥があってもよい。

（炭化珪素単結晶基板の製造方法）
次に、本実施形態に係る炭化珪素単結晶基板の製造方法について説明する。

たとえば昇華法により、ポリタイプ４Ｈの炭化珪素単結晶インゴット８０が製造される。図１１に示されるように、炭化珪素単結晶インゴット８０は、上面８１と、下面８２と、側面８３とを有する。側面８３は、上面８１と下面８２との間に位置する。側面８３は、上面８１と連続的に設けられ、かつ下面８２と連続的に設けられている。上面８１は、たとえば凸状の曲面である。下面８２は、たとえば、略平面状の略円形である。断面視において、側面８３は、下面８２から上面８１に向かって幅が拡がっている。坩堝を用いて炭化珪素単結晶が昇華法により製造される場合、上面８１は、炭化珪素原料に対面する面であり、下面８２は、種基板に対面する面である。

次に、炭化珪素単結晶インゴット８０が成形される。具体的には、第１砥石６１と、第２砥石６２とが準備される。第１砥石６１は、側面８３に対面して配置される。第２砥石６２は、上面８１に対面して配置される。炭化珪素単結晶インゴット８０の下面８２が保持部６５に固定される。保持部６５は、たとえばステンレス製である。保持部６５を回転軸６７の周りに回転させることで、保持部６５に固定された炭化珪素単結晶インゴット８０が回転する。炭化珪素単結晶インゴット８０が回転している状態で、第１砥石６１が炭化珪素単結晶インゴット８０の側面８３に押し当てられることにより、側面８３が研削される。同様に、炭化珪素単結晶インゴット８０が回転している状態で、第２砥石６２が炭化珪素単結晶インゴット８０の上面８１に押し当てられることにより、上面８１が研削される。以上により、炭化珪素単結晶インゴット８０が略円柱状に成形される（図１３参照）。炭化珪素単結晶インゴット８０は、略円形の上面８１と、略円形の下面８２と、略円筒状の側面８３とを有する。炭化珪素単結晶インゴット８０の下面８２から保持部６５が取り外される。

次に、炭化珪素単結晶インゴット８０の下面８２に保持部７１が取り付けられる。炭化珪素単結晶インゴット８０が保持部７１に固定されて停止した状態で、第３砥石６８が炭化珪素単結晶インゴット８０の側面８３に押し当てられる。第３砥石６８は、側面８３に平行な方向６９に沿って往復運動しながら、矢印の方向７０に押し当てられることにより、側面８３が研削される。これにより、炭化珪素単結晶インゴット８０にオリエンテーションフラット８４が形成される（図１５参照）。側面８３は、平面状のオリエンテーションフラット８４と、曲面部８５とにより構成されている。オリエンテーションフラット８４は、略長方形状である。

次に、保護部９２がオリエンテーションフラット８４に取り付けられる。保護部９２は、平面状のオリエンテーションフラット８４全面を覆うように設けられる（図１６参照）。保護部９２は、たとえば接着剤でオリエンテーションフラット８４に固定される。保護部９２の形状は特に限定されないが、たとえば板状である。保護部９２の材料は、たとえば炭化珪素である。保護部９２は、単結晶炭化珪素から構成されていてもよいし、多結晶炭化珪素から構成されていてもよい。板状の保護部９２の厚みは、たとえば１０ｍｍ以上である。

図１６に示されるように、オリエンテーションフラット８４が保護部９２に覆われた状態で、炭化珪素単結晶インゴット８０がベース９１に保持される。ベース９１の表面９６には、円弧状の凹部９５が設けられている。炭化珪素単結晶インゴット８０の側面８３の曲面部８５が、凹部９５内に配置される。炭化珪素単結晶インゴット８０は、たとえば接着剤を用いてベース９１に固定される。炭化珪素単結晶インゴット８０のオリエンテーションフラット８４は、ベース９１の表面９６に対して傾斜している。保護部９２は、表面９６から離間していてもよい。

次に、炭化珪素単結晶インゴット８０が切断される。図１７に示されるように、炭化珪素単結晶インゴット８０から見て、ベース９１とは反対側にワイヤーソー９３が配置される。ワイヤーソー９３が揺動している状態で、ベース９１が矢印方向９４に移動することで、炭化珪素単結晶インゴット８０がワイヤーソー９３により切断される。ワイヤーソー９３は、上面８１に対して垂直な方向に複数並べられていてもよい。ワイヤーソー９３は、炭化珪素単結晶インゴット８０に接触する前に、保護部９２に接触する。保護部９２の一部が切断された後、ワイヤーソー９３が炭化珪素単結晶インゴット８０を切断し始める。

ワイヤーソー９３により炭化珪素単結晶インゴット８０を切断する際、理想的には、ワイヤーソー９３は炭化珪素単結晶インゴット８０の側面８３に対して略垂直に導入される。しかしながら、切断し始めの際には、炭化珪素単結晶インゴット８０の側面８３に対するワイヤーソー９３の導入角度が安定せず、ワイヤーソー９３が側面８３に対して斜めに導入される場合がある。保護部９２を使用することなく、ワイヤーソー９３で炭化珪素単結晶インゴット８０を切り始める場合は、ワイヤーソー９３が側面８３に対して斜めに導入されやすい。

本実施形態においては、保護部９２がオリエンテーションフラット８４全面を覆っている。先に切断される保護部９２の切断面は、保護部９２の側面に対して曲がる場合があるが、次第に切断面は当該側面に対して略垂直なる。そのため、保護部９２に続いて切断される炭化珪素単結晶インゴット８０は、炭化珪素単結晶インゴット８０の側面８３に対して略垂直に切断される。結果として、オリエンテーションフラット３１と連なる端部領域１０３の反り量１０１（図４参照）を低減することができる。以上により、炭化珪素単結晶基板１０（図１参照）が準備される。

（炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法）
次に、炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法について説明する。たとえばホットウォール方式のＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて、炭化珪素単結晶基板１０上に炭化珪素層２０がエピタキシャル成長によって形成される。具体的には、炭化珪素単結晶基板１０が、ＣＶＤの反応室内に配置される。たとえば反応室内の圧力が大気圧から１×１０^-6Ｐａ程度に低減された後、炭化珪素単結晶基板１０の昇温が開始される。昇温の途中において、キャリアガスである水素（Ｈ₂）ガスが、反応室に導入される。

反応室内の温度がたとえば１６００℃程度となった後、原料ガスおよびドーピングガスが反応室に導入される。原料ガスは、Ｓｉ源ガスおよびＣ源ガスを含む。Ｓｉ源ガスとして、たとえばシラン（ＳｉＨ₄）ガス用いることができる。Ｃ源ガスとして、たとえばプロパン（Ｃ₃Ｈ₈）ガスを用いることができる。シランガスの流量およびプロパンガスの流量は、たとえば４６ｓｃｃｍおよび１４ｓｃｃｍである。水素に対するシランガスの体積比率は、たとえば０．０４％である。原料ガスのＣ／Ｓｉ比は、たとえば０．９である。

ドーピングガスとして、たとえばアンモニア（ＮＨ₃）ガスが用いられる。アンモニアガスは、三重結合を有する窒素ガスに比べて熱分解されやすい。アンモニアガスを用いることにより、キャリア濃度の面内均一性の向上が期待できる。水素ガスに対するアンモニアガスの濃度は、たとえば１ｐｐｍである。炭化珪素単結晶基板１０が１６００℃程度に加熱された状態で、キャリアガス、原料ガスおよびドーピングガスが反応室に導入されることで、炭化珪素単結晶基板１０上に炭化珪素層２０がエピタキシャル成長により形成される（図７および図１８参照）。これにより、炭化珪素単結晶基板１０と、炭化珪素層２０とを有する炭化珪素エピタキシャル基板１００が製造される。

（炭化珪素半導体装置の製造方法）
次に、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置３００の製造方法について説明する。

本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法は、エピタキシャル基板準備工程（Ｓ１０：図１９）と、基板加工工程（Ｓ２０：図１９）とを主に有する。

まず、エピタキシャル基板準備工程（Ｓ１０：図１９）が実施される。具体的には、前述した炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法によって、炭化珪素エピタキシャル基板１００が準備される（図７および図１８参照）。

次に、基板加工工程（Ｓ２０：図１９）が実施される。具体的には、炭化珪素エピタキシャル基板を加工することにより、炭化珪素半導体装置が製造される。「加工」には、たとえば、イオン注入、熱処理、エッチング、酸化膜形成、電極形成、ダイシング等の各種加工が含まれる。すなわち基板加工ステップは、イオン注入、熱処理、エッチング、酸化膜形成、電極形成およびダイシングのうち、少なくともいずれかの加工を含むものであってもよい。

以下では、炭化珪素半導体装置の一例としてのＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の製造方法を説明する。基板加工工程（Ｓ２０：図１９）は、イオン注入工程（Ｓ２１：図１９）、酸化膜形成工程（Ｓ２２：図１９）、電極形成工程（Ｓ２３：図１９）およびダイシング工程（Ｓ２４：図１９）を含む。

まず、イオン注入工程（Ｓ２１：図１９）が実施される。開口部を有するマスク（図示せず）が形成された第２主面１２に対して、たとえばアルミニウム（Ａｌ）等のｐ型不純物が注入される。これにより、ｐ型の導電型を有するボディ領域１３２が形成される。次に、ボディ領域１３２内の所定位置に、たとえばリン（Ｐ）等のｎ型不純物が注入される。これにより、ｎ型の導電型を有するソース領域１３３が形成される。次に、アルミニウム等のｐ型不純物がソース領域１３３内の所定位置に注入される。これにより、ｐ型の導電型を有するコンタクト領域１３４が形成される（図２０参照）。

炭化珪素層２０において、ボディ領域１３２、ソース領域１３３およびコンタクト領域１３４以外の部分は、ドリフト領域１３１となる。ソース領域１３３は、ボディ領域１３２によってドリフト領域１３１から隔てられている。イオン注入は、炭化珪素エピタキシャル基板１００を３００℃以上６００℃以下程度に加熱して行われてもよい。イオン注入の後、炭化珪素エピタキシャル基板１００に対して活性化アニールが行われる。活性化アニールにより、炭化珪素層２０に注入された不純物が活性化し、各領域においてキャリアが生成される。活性化アニールの雰囲気は、たとえばアルゴン（Ａｒ）雰囲気でもよい。活性化アニールの温度は、たとえば１８００℃程度でもよい。活性化アニールの時間は、たとえば３０分程度でもよい。

次に、酸化膜形成工程（Ｓ２２：図１９）が実施される。たとえば炭化珪素エピタキシャル基板１００が酸素を含む雰囲気中において加熱されることにより、第２主面１２上に酸化膜１３６が形成される（図２１参照）。酸化膜１３６は、たとえば二酸化珪素（ＳｉＯ₂）等から構成される。酸化膜１３６は、ゲート絶縁膜として機能する。熱酸化処理の温度は、たとえば１３００℃程度でもよい。熱酸化処理の時間は、たとえば３０分程度でもよい。

酸化膜１３６が形成された後、さらに窒素雰囲気中で熱処理が行なわれてもよい。たとえば、一酸化窒素（ＮＯ）、亜酸化窒素（Ｎ₂Ｏ）等の雰囲気中、１１００℃程度で１時間程度、熱処理が実施されてもよい。さらにその後、アルゴン雰囲気中で熱処理が行なわれてもよい。たとえば、アルゴン雰囲気中、１１００〜１５００℃程度で、１時間程度、熱処理が行われてもよい。

次に、電極形成工程（Ｓ２３：図１９）が実施される。第１電極１４１は、酸化膜１３６上に形成される。第１電極１４１は、ゲート電極として機能する。第１電極１４１は、たとえばＣＶＤ法により形成される。第１電極１４１は、たとえば不純物を含有し導電性を有するポリシリコン等から構成される。第１電極１４１は、ソース領域１３３およびボディ領域１３２に対面する位置に形成される。

次に、第１電極１４１を覆う層間絶縁膜１３７が形成される。層間絶縁膜１３７は、たとえばＣＶＤ法により形成される。層間絶縁膜１３７は、たとえば二酸化珪素等から構成される。層間絶縁膜１３７は、第１電極１４１と酸化膜１３６とに接するように形成される。次に、所定位置の酸化膜１３６および層間絶縁膜１３７がエッチングによって除去される。これにより、ソース領域１３３およびコンタクト領域１３４が、酸化膜１３６から露出する。

たとえばスパッタリング法により当該露出部に第２電極１４２が形成される。第２電極１４２はソース電極として機能する。第２電極１４２は、たとえばチタン、アルミニウムおよびシリコン等から構成される。第２電極１４２が形成された後、第２電極１４２と炭化珪素エピタキシャル基板１００が、たとえば９００〜１１００℃程度の温度で加熱される。これにより、第２電極１４２と炭化珪素エピタキシャル基板１００とがオーミック接触するようになる。次に、第２電極１４２に接するように、配線層１３８が形成される。配線層１３８は、たとえばアルミニウムを含む材料から構成される。

次に、第３主面１３に第３電極１４３が形成される。第３電極１４３は、ドレイン電極として機能する。第３電極１４３は、たとえばニッケルおよびシリコンを含む合金（たとえばＮｉＳｉ等）から構成される。

次に、ダイシング工程（Ｓ２４：図１９）が実施される。たとえば炭化珪素エピタキシャル基板１００がダイシングラインに沿ってダイシングされることにより、炭化珪素エピタキシャル基板１００が複数の半導体チップに分割される。以上より、炭化珪素半導体装置３００が製造される（図２２参照）。

上記において、ＭＯＳＦＥＴを例示して、本開示に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を説明したが、本開示に係る製造方法はこれに限定されない。本開示に係る製造方法は、たとえばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＳＢＤ（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｄｉｏｄｅ）、サイリスタ、ＧＴＯ（Ｇａｔｅ Ｔｕｒｎ Ｏｆｆ ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）、ＰｉＮダイオード等の各種炭化珪素半導体装置に適用可能である。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 第１位置
２ 第２位置
３ 線分
４ 最小二乗直線
５ 中央
６，８ 点
７，９ 接点、接線
１０ 単結晶基板
１１ 第１主面
１２ 第２主面
１３ 第３主面（面）
１４ 第４主面（面）
１５ 断面プロファイル
２０ 炭化珪素層
３０ 側端面
３１，８４ オリエンテーションフラット
３２ 曲率部
３３ 下部円弧部（端部）
３４ 中央円弧部
３５ 上部円弧部（端部）
３６ 仮想面
４１ 下部領域
４３ 上部領域
５０ レーザー変位計
５１ 発光素子
５２ 受光素子
５３ 入射光
５４ 反射光
５５ ステージ
５７ 表面形状測定システム
６１ 第１砥石
６２ 第２砥石
６５，７１ 保持部
６７ 回転軸
６８ 第３砥石
８０ 単結晶インゴット
８１ 上面
８２ 下面
８３ 側面
８５ 曲面部
９１ ベース
９２ 保護部
９３ ワイヤーソー
９５ 凹部
９６ 表面
１００ 炭化珪素エピタキシャル基板
１０１ 反り量
１０２ 領域
１０３ 端部領域（第１端部領域）
１０４ 中央町域
１０５ 外周
１３１ ドリフト領域
１３２ ボディ領域
１３３ ソース領域
１３４ コンタクト領域
１３６ 酸化膜１３７ 層間絶縁膜
１３８ 配線層
１４１ 第１電極
１４２ 第２電極
１４３ 第３電極
３００ 炭化珪素半導体装置

Claims (10)

1. ポリタイプが４Ｈである炭化珪素単結晶基板であって、
   ｛０００１｝面から＜１１−２０＞方向に２°以上８°以下傾斜し、最大径が１５０ｍｍ以上である第１主面と、
   前記第１主面と反対側の第３主面と、
   ＜１１−２０＞方向に延在するオリエンテーションフラットとを備え、
   前記第１主面は、前記第１主面の外周から５ｍｍ以内の第１端部領域を含み、
   前記第３主面は、前記第３主面の外周から５ｍｍ以内の第２端部領域を含み、
   前記第１主面に対して垂直な方向において、前記オリエンテーションフラットと連なる前記第１端部領域の第１反り量は、１μｍ以下であり、
   前記第３主面に対して垂直な方向において、前記オリエンテーションフラットと連なる前記第２端部領域の第２反り量は、１μｍ以下であり、
   前記第１主面に対して垂直な方向から見て前記オリエンテーションフラットを垂直に二等分する断面を見た場合、前記第１端部領域は、前記オリエンテーションフラットに向かうにつれて前記第１主面と反対側の面から離れる方向に反り上がっており、
   前記第１反り量は、前記オリエンテーションフラットから前記第１主面の中央に向かって３ｍｍ離れた位置から５ｍｍ離れた位置までの領域における前記第１主面の断面プロファイルから算出される最小二乗直線が、前記オリエンテーションフラットと交わる点と、前記オリエンテーションフラットと前記第１主面との接点との距離であり、
   前記第３主面に対して垂直な方向から見て前記オリエンテーションフラットを垂直に二等分する断面を見た場合、前記第２端部領域は、前記オリエンテーションフラットに向かうにつれて前記第３主面と反対側の面に近づく方向に反り下がっており、
   前記第２反り量は、前記オリエンテーションフラットから前記第３主面の中央に向かって３ｍｍ離れた位置から５ｍｍ離れた位置までの領域における前記第３主面の断面プロファイルから算出される最小二乗直線が、前記オリエンテーションフラットに沿って延在する仮想平面と交わる点と、前記オリエンテーションフラットと前記第３主面との接点との距離である、炭化珪素単結晶基板。
2. ポリタイプが４Ｈである炭化珪素単結晶基板であって、
   ｛０００１｝面から＜１１−２０＞方向に２°以上８°以下傾斜し、最大径が１５０ｍｍ以上である第１主面と、
   前記第１主面と反対側の第３主面と、
   ＜１１−２０＞方向に延在するオリエンテーションフラットとを備え、
   前記第１主面は、前記第１主面の外周から５ｍｍ以内の第１端部領域を含み、
   前記第３主面は、前記第３主面の外周から５ｍｍ以内の第２端部領域を含み、
   前記第１主面に対して垂直な方向において、前記オリエンテーションフラットと連なる前記第１端部領域の第１反り量は、１μｍ以下であり、
   前記第３主面に対して垂直な方向において、前記オリエンテーションフラットと連なる前記第２端部領域の第２反り量は、１μｍ以下であり、
   前記第１主面に対して垂直な方向から見て前記オリエンテーションフラットを垂直に二等分する断面を見た場合、前記第１端部領域は、前記オリエンテーションフラットに向かうにつれて前記第１主面と反対側の面に近づく方向に反り下がっており、
   前記第１反り量は、前記オリエンテーションフラットから前記第１主面の中央に向かって３ｍｍ離れた位置から５ｍｍ離れた位置までの領域における前記第１主面の断面プロファイルから算出される最小二乗直線が、前記オリエンテーションフラットに沿って延在する仮想平面と交わる点と、前記オリエンテーションフラットと前記第１主面との接点との距離であり、
   前記第３主面に対して垂直な方向から見て前記オリエンテーションフラットを垂直に二等分する断面を見た場合、前記第２端部領域は、前記オリエンテーションフラットに向かうにつれて前記第３主面と反対側の面から離れる方向に反り上がっており、
   前記第２反り量は、前記オリエンテーションフラットから前記第３主面の中央に向かって３ｍｍ離れた位置から５ｍｍ離れた位置までの領域における前記第３主面の断面プロファイルから算出される最小二乗直線が、前記オリエンテーションフラットと交わる点と、前記オリエンテーションフラットと前記第３主面との接点との距離である、炭化珪素単結晶基板。
3. 請求項１または請求項２に記載の炭化珪素単結晶基板と、
   前記第１主面上の炭化珪素層とを備え、
   前記炭化珪素層は、前記第１主面に接する面とは反対側の第２主面を含み、
   前記第２主面において、前記オリエンテーションフラットから＜１−１００＞方向に延在し、かつ１ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がない、炭化珪素エピタキシャル基板。
4. 前記第１主面に対して垂直な方向から見て、前記オリエンテーションフラットを垂直に２等分する線分を４等分した場合、前記第１主面は、前記オリエンテーションフラットから前記線分の１／４の位置までの下部領域を含み、
   前記下部領域の端部と連なる前記第１端部領域の反り量は、１μｍ以下である、請求項１または請求項２に記載の炭化珪素単結晶基板。
5. 請求項４に記載の炭化珪素単結晶基板と、
   前記第１主面上の炭化珪素層とを備え、
   前記炭化珪素層は、前記第１主面に接する面とは反対側の第２主面を含み、
   前記第２主面において、前記下部領域の端部から＜１−１００＞方向に延在し、かつ１ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がない、炭化珪素エピタキシャル基板。
6. 前記第１主面に対して垂直な方向から見て、前記オリエンテーションフラットを垂直に２等分する線分を４等分した場合、前記第１主面は、前記オリエンテーションフラットと反対側の端部から前記線分の１／４の位置までの上部領域を含み、
   前記上部領域の端部と連なる前記第１端部領域の反り量は、１μｍ以下である、請求項１または請求項２に記載の炭化珪素単結晶基板。
7. 請求項６に記載の炭化珪素単結晶基板と、
   前記第１主面上の炭化珪素層とを備え、
   前記炭化珪素層は、前記第１主面に接する面とは反対側の第２主面を含み、
   前記第２主面において、前記上部領域の端部から＜１−１００＞方向に延在し、かつ１ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がない、炭化珪素エピタキシャル基板。
8. 前記第１主面に対して垂直な方向から見て、前記オリエンテーションフラットを垂直に２等分する線分を４等分した場合、前記第１主面は、前記オリエンテーションフラットから前記線分の１／４の位置までの下部領域と、前記オリエンテーションフラットと反対側の端部から前記線分の１／４の位置までの上部領域とを含み、
   前記下部領域の端部と連なる前記第１端部領域の反り量は、１μｍ以下であり、かつ前記上部領域の端部と連なる前記第１端部領域の反り量は、１μｍ以下である、請求項１または請求項２に記載の炭化珪素単結晶基板。
9. 請求項８に記載の炭化珪素単結晶基板と、
   前記第１主面上の炭化珪素層とを備え、
   前記炭化珪素層は、前記第１主面に接する面とは反対側の第２主面を含み、
   前記第２主面において、前記下部領域の端部から＜１−１００＞方向に延在しかつ１ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がなく、かつ前記上部領域の端部から＜１−１００＞方向に延在しかつ１ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がない、炭化珪素エピタキシャル基板。
10. 請求項３、請求項５、請求項７および請求項９のいずれか１項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板を準備する工程と、
    前記炭化珪素エピタキシャル基板を加工する工程とを備える、炭化珪素半導体装置の製造方法。
    

Images