JP6260603B2 - Silicon carbide single crystal substrate, silicon carbide epitaxial substrate, and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、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これらの製造方法に関し、特定的には、主面の最大径が100mm以上の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これらの製造方法に関するものである。   The present invention relates to a silicon carbide single crystal substrate, a silicon carbide epitaxial substrate, and a method for manufacturing the same, and more specifically, a silicon carbide single crystal substrate having a major surface with a maximum diameter of 100 mm or more, a silicon carbide epitaxial substrate, and a method for manufacturing the same. It is about.

近年、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)などの半導体装置の高耐圧化、低損失化、高温環境下での使用などを可能とするため、半導体装置を構成する材料として炭化珪素の採用が進められつつある。炭化珪素は、従来から半導体装置を構成する材料として広く使用されている珪素に比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体である。そのため、半導体装置を構成する材料として炭化珪素を採用することにより、半導体装置の高耐圧化、オン抵抗の低減などを達成することができる。また、炭化珪素を材料として採用した半導体装置は、珪素を材料として採用した半導体装置に比べて、高温環境下で使用された場合の特性の低下が小さいという利点も有している。   2. Description of the Related Art In recent years, silicon carbide has been increasingly used as a material for semiconductor devices in order to enable higher breakdown voltages, lower losses, and use in high-temperature environments for semiconductor devices such as MOSFETs (Metal Oxide Field Effect Transistors). It is being Silicon carbide is a wide band gap semiconductor having a larger band gap than silicon that has been widely used as a material for forming semiconductor devices. Therefore, by adopting silicon carbide as a material constituting the semiconductor device, it is possible to achieve a high breakdown voltage and a low on-resistance of the semiconductor device. In addition, a semiconductor device that employs silicon carbide as a material has an advantage that a decrease in characteristics when used in a high temperature environment is small as compared with a semiconductor device that employs silicon as a material.

半導体装置の製造に用いられる炭化珪素基板は、たとえば昇華法により形成された炭化珪素インゴットをスライスすることにより形成される。特開2009−105127号公報(特許文献1)には、炭化珪素ウェハの製造方法が記載されている。当該炭化珪素ウェハの製造方法によれば、SiCのインゴットからスライス切断されたワークの表面を研削および研磨することで、ワークの表面を平滑化して鏡面にする。ワークの表面を平滑化した後、ワークの裏面を研削する。   A silicon carbide substrate used for manufacturing a semiconductor device is formed, for example, by slicing a silicon carbide ingot formed by a sublimation method. Japanese Patent Laying-Open No. 2009-105127 (Patent Document 1) describes a method for manufacturing a silicon carbide wafer. According to the silicon carbide wafer manufacturing method, the surface of the workpiece sliced and cut from the SiC ingot is ground and polished, so that the surface of the workpiece is smoothed into a mirror surface. After smoothing the surface of the workpiece, the back surface of the workpiece is ground.

特開2009−105127号公報JP 2009-105127 A

しかしながら、特開2009−105127号公報に記載の方法で製造された炭化珪素基板においては、デバイスプロセスを行う際に炭化珪素基板が真空吸着チャックにより安定的に保持されない場合があった。   However, in the silicon carbide substrate manufactured by the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-105127, the silicon carbide substrate may not be stably held by the vacuum chuck when performing the device process.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、真空吸着不良を低減可能な、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これらの製造方法を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a silicon carbide single crystal substrate, a silicon carbide epitaxial substrate, and a method of manufacturing the same, which can reduce vacuum adsorption defects. is there.

本発明に係る炭化珪素単結晶基板は、第1の主面と、第1の主面と反対側の第2の主面とを備える。第1の主面の最大径は100mm以上である。第1の主面は、外周から3mm以内の領域を除いた第1の中央領域を含む。第1の中央領域を一辺が250μmの第1の正方形領域に分割した場合において、いずれの第1の正方形領域においても、第1の正方形領域の算術平均粗さ(Sa)は0.2nm未満であり、かつ第1の正方形領域における酸素濃度は5原子%以上20原子%未満である。   A silicon carbide single crystal substrate according to the present invention includes a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface. The maximum diameter of the first main surface is 100 mm or more. The first main surface includes a first central region excluding a region within 3 mm from the outer periphery. When the first central region is divided into first square regions each having a side of 250 μm, the arithmetic mean roughness (Sa) of the first square region is less than 0.2 nm in any of the first square regions. And the oxygen concentration in the first square region is not less than 5 atom% and less than 20 atom%.

本発明に係る炭化珪素単結晶基板の製造方法は以下の工程を備えている。炭化珪素単結晶をスライスすることにより、第1の主面と、第1の主面と反対側の第2の主面とを含む炭化珪素基板が準備される。炭化珪素基板の第1の主面側に形成された加工変質層を含む層が除去される。加工変質層を除去した後、第1の主面は、外周から3mm以内の領域を除いた第1の中央領域を含む。第1の中央領域の酸素濃度が測定される。第1の主面の最大径は100mm以上である。加工変質層を含む層を除去する工程において、加工変質層を含む層が1.5μm以上除去される。第1の中央領域を一辺が250μmの第1の正方形領域に分割した場合において、いずれの第1の正方形領域においても酸素濃度は5原子%以上20原子%未満である。   The method for manufacturing a silicon carbide single crystal substrate according to the present invention includes the following steps. By slicing the silicon carbide single crystal, a silicon carbide substrate including a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface is prepared. The layer including the work-affected layer formed on the first main surface side of the silicon carbide substrate is removed. After removing the work-affected layer, the first main surface includes a first central region excluding a region within 3 mm from the outer periphery. The oxygen concentration in the first central region is measured. The maximum diameter of the first main surface is 100 mm or more. In the step of removing the layer including the work-affected layer, the layer including the work-affected layer is removed by 1.5 μm or more. In the case where the first central region is divided into first square regions each having a side of 250 μm, the oxygen concentration is 5 atomic percent or more and less than 20 atomic percent in any of the first square regions.

本発明によれば、真空吸着不良を低減可能な、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これらの製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a silicon carbide single crystal substrate, a silicon carbide epitaxial substrate, and a method for manufacturing them, which can reduce vacuum adsorption defects.

本発明の実施の形態1に係る炭化珪素単結晶基板1の構造を概略的に示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows schematically the structure of the silicon carbide single crystal substrate 1 which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る炭化珪素単結晶基板1の裏面1bの構造を概略的に示す平面模式図である。1 is a schematic plan view schematically showing the structure of back surface 1b of silicon carbide single crystal substrate 1 according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1に係る炭化珪素単結晶基板1の表面1aの構造を概略的に示す平面模式図である。1 is a schematic plan view schematically showing a structure of surface 1a of silicon carbide single crystal substrate 1 according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態2に係る炭化珪素エピタキシャル基板3の構造を概略的に示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows roughly the structure of the silicon carbide epitaxial substrate 3 which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3に係る炭化珪素単結晶基板1の製造方法を概略的に示すフロー図である。It is a flowchart which shows schematically the manufacturing method of the silicon carbide single crystal substrate 1 which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3に係る炭化珪素単結晶基板1の製造方法の第1の工程を概略的に示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows schematically the 1st process of the manufacturing method of the silicon carbide single crystal substrate 1 which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3に係る炭化珪素単結晶基板1の製造方法の第2の工程を概略的に示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows schematically the 2nd process of the manufacturing method of the silicon carbide single crystal substrate 1 which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3に係る炭化珪素単結晶基板1の製造方法の第3の工程を概略的に示す断面模式図である。FIG. 10 is a schematic cross sectional view schematically showing a third step of the method for manufacturing silicon carbide single crystal substrate 1 according to Embodiment 3 of the present invention. 本発明の実施の形態3に係る炭化珪素単結晶基板1の製造方法の第3の工程を概略的に示す平面模式図である。FIG. 11 is a schematic plan view schematically showing a third step of the method for manufacturing silicon carbide single crystal substrate 1 according to Embodiment 3 of the present invention. 本発明の実施の形態4に係る炭化珪素単結晶基板1の製造方法を概略的に示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows schematically the manufacturing method of the silicon carbide single crystal substrate 1 which concerns on Embodiment 4 of this invention. TTV(Total Thickness Variation)の定義を説明するための断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the definition of TTV (Total Thickness Variation). 炭化珪素単結晶基板1の裏面1bの酸素濃度と、TTVの変化量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the oxygen concentration of the back surface 1b of the silicon carbide single crystal substrate 1, and the variation | change_quantity of TTV. 炭化珪素単結晶基板1の裏面1bの酸素濃度と、エピタキシャル層形成後の炭化珪素単結晶基板1の裏面1bの算術平均粗さ(Sa)との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the oxygen concentration of the back surface 1b of the silicon carbide single crystal substrate 1, and the arithmetic mean roughness (Sa) of the back surface 1b of the silicon carbide single crystal substrate 1 after epitaxial layer formation. エピタキシャル層形成前の炭化珪素単結晶基板1の裏面1bの算術平均粗さ(Sa)と、TTVの変化量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the arithmetic mean roughness (Sa) of the back surface 1b of the silicon carbide single crystal substrate 1 before epitaxial layer formation, and the variation | change_quantity of TTV. エピタキシャル層形成前の炭化珪素単結晶基板1の裏面1bの算術平均粗さ(Sa)と、エピタキシャル層形成後の炭化珪素単結晶基板1の裏面1bの算術平均粗さ(Sa)との関係を示す図である。The relation between the arithmetic average roughness (Sa) of the back surface 1b of the silicon carbide single crystal substrate 1 before the formation of the epitaxial layer and the arithmetic average roughness (Sa) of the back surface 1b of the silicon carbide single crystal substrate 1 after the formation of the epitaxial layer. FIG.

[本願発明の実施形態の説明]
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。また、本明細書中においては、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。また、負の指数については、結晶学上、”−”(バー)を数字の上に付けることになっているが、本明細書中では、数字の前に負の符号を付けている。
[Description of Embodiment of Present Invention]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated. In the present specification, the individual orientation is indicated by [], the collective orientation is indicated by <>, the individual plane is indicated by (), and the aggregate plane is indicated by {}. As for the negative index, “−” (bar) is attached on the number in crystallography, but in this specification, a negative sign is attached before the number.

発明者らは、基板の真空吸着不良が発生する原因について鋭意検討を行なった結果、以下の知見を得て本発明を見出した。   As a result of intensive studies on the cause of the vacuum suction failure of the substrate, the inventors have obtained the following knowledge and found the present invention.

基板の真空吸着不良は、基板の形状が変形することにより起こり得る。発明者らは、基板の表面にエピタキシャル層を形成した後に、基板の裏面が不均一に荒れている点に注目した。基板の裏面が不均一に荒れる原因の一つは、インゴットをスライスする際または基板を研削する際などに基板の裏面に形成される加工変質層(ダメージ層)が部分的に残っており、エピタキシャル層を形成している間に、当該加工変質層が熱昇華するためであると考えられる。基板の裏面が不均一に荒れることで、基板に応力が発生して基板が変形する。基板が変形した状態で基板の表面にエピタキシャル層を形成すると、基板の裏面の外周側が昇華したり、反対に基板の裏面の外周側にエピタキシャル層が形成されたりして、基板がさらに変形する。そのため、基板の真空吸着不良が発生すると考えられる。なお、基板の主面の最大径が大きく(たとえば100mm以上)になると、反り量も大きくなるため、基板の真空吸着不良が発生しやすくなると考えられる。   Substrate vacuum suction failure may occur due to deformation of the substrate shape. The inventors have noted that the back surface of the substrate is unevenly roughened after the epitaxial layer is formed on the surface of the substrate. One of the causes of uneven roughening of the backside of the substrate is that a partially damaged layer (damaged layer) is formed on the backside of the substrate when slicing the ingot or grinding the substrate. This is considered to be because the work-affected layer undergoes thermal sublimation during the formation of the layer. When the back surface of the substrate is unevenly uneven, stress is generated in the substrate and the substrate is deformed. If the epitaxial layer is formed on the surface of the substrate in a state where the substrate is deformed, the outer peripheral side of the back surface of the substrate is sublimated, and conversely, the epitaxial layer is formed on the outer peripheral side of the back surface of the substrate, thereby further deforming the substrate. Therefore, it is thought that the vacuum suction failure of the substrate occurs. Note that when the maximum diameter of the main surface of the substrate is large (for example, 100 mm or more), the amount of warpage is also large, so that it is likely that defective vacuum suction of the substrate easily occurs.

そこで、発明者らは、加工変質層が形成された裏面に対して化学的機械研磨を行い、加工変質層を含む層を1.5μm以上除去することにより、裏面に形成された加工変質層をほぼ完全に取り除き、エピタキシャル層を成長する際に基板の裏面が荒れることを抑制可能であると考えた。また発明者らは、加工変質層は酸素を多く含む点に注目し、基板の裏面の酸素濃度を測定することにより、基板の裏面にどの程度加工変質層が残っているかを評価可能であると考えた。   Therefore, the inventors perform chemical mechanical polishing on the back surface on which the work-affected layer is formed, and remove the layer including the work-affected layer by 1.5 μm or more, thereby removing the work-affected layer formed on the back surface. It was considered that the back surface of the substrate can be prevented from being roughened when the epitaxial layer is grown, almost completely removed. Further, the inventors pay attention to the fact that the work-affected layer contains a large amount of oxygen, and by measuring the oxygen concentration on the back surface of the substrate, it is possible to evaluate how much the work-affected layer remains on the back surface of the substrate. Thought.

(1)実施の形態に係る炭化珪素単結晶基板1は、第1の主面1bと、第1の主面1bと反対側の第2の主面1aとを備える。第1の主面1bの最大径は100mm以上である。第1の主面1bは、外周から3mm以内の領域ORbを除いた第1の中央領域IRbを含む。第1の中央領域IRbを一辺が250μmの第1の正方形領域4bに分割した場合において、いずれの第1の正方形領域4bにおいても、第1の正方形領域4bの算術平均粗さ(Sa)は0.2nm未満であり、かつ第1の正方形領域4bにおける酸素濃度は5原子%以上20原子%未満である。   (1) Silicon carbide single crystal substrate 1 according to the embodiment includes a first main surface 1b and a second main surface 1a opposite to the first main surface 1b. The maximum diameter of the first main surface 1b is 100 mm or more. The first main surface 1b includes a first central region IRb excluding a region ORb within 3 mm from the outer periphery. When the first central region IRb is divided into first square regions 4b each having a side of 250 μm, the arithmetic mean roughness (Sa) of the first square region 4b is 0 in any first square region 4b. The oxygen concentration in the first square region 4b is 5 atomic% or more and less than 20 atomic%.

上記(1)に係る炭化珪素単結晶基板1によれば、いずれの第1の正方形領域4bにおいても、第1の正方形領域4bの算術平均粗さ(Sa)は0.2nm未満であり、かつ第1の正方形領域4bにおける酸素濃度は5原子%以上20原子%未満である。これにより、エピタキシャル層を成長する際に炭化珪素単結晶基板1の第1の主面1bが荒れることを抑制可能である。結果として、炭化珪素単結晶基板1の真空吸着不良を低減することができる。   According to silicon carbide single crystal substrate 1 according to (1) above, in any first square region 4b, the arithmetic mean roughness (Sa) of first square region 4b is less than 0.2 nm, and The oxygen concentration in the first square region 4b is not less than 5 atom% and less than 20 atom%. Thereby, when growing an epitaxial layer, it can suppress that the 1st main surface 1b of the silicon carbide single crystal substrate 1 becomes rough. As a result, the vacuum adsorption failure of silicon carbide single crystal substrate 1 can be reduced.

(2)上記(1)に係る炭化珪素単結晶基板1において好ましくは、第2の主面1aは、外周から3mm以内の領域ORaを除いた第2の中央領域IRaを含む。第2の中央領域IRaを一辺が250μmの第2の正方形領域4aに分割した場合において、いずれの第2の正方形領域4aにおいても第2の正方形領域4aの算術平均粗さ(Sa)は0.2nm未満である。炭化珪素単結晶基板1の第1の主面1bおよび第2の主面1aの双方の算術平均粗さ(Sa)が低減されることにより、炭化珪素単結晶基板1の反りの悪化およびTTVの悪化を抑制することができる。   (2) Preferably in silicon carbide single crystal substrate 1 according to (1) above, second main surface 1a includes second central region IRa excluding region ORa within 3 mm from the outer periphery. When the second central region IRa is divided into second square regions 4a each having a side of 250 μm, the arithmetic mean roughness (Sa) of the second square region 4a is 0. Less than 2 nm. Reduction in arithmetic mean roughness (Sa) of both first main surface 1b and second main surface 1a of silicon carbide single crystal substrate 1 reduces warpage of silicon carbide single crystal substrate 1 and TTV. Deterioration can be suppressed.

(3)上記(1)または(2)に係る炭化珪素単結晶基板1において好ましくは、第1の主面1bには機械研磨痕が形成されていない。これにより、炭化珪素単結晶基板1の第1の主面1bの粗さをより低減することができる。   (3) Preferably in silicon carbide single crystal substrate 1 according to (1) or (2) above, no mechanical polishing mark is formed on first main surface 1b. Thereby, the roughness of first main surface 1b of silicon carbide single crystal substrate 1 can be further reduced.

(4)実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板3は、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の炭化珪素単結晶基板1と、炭化珪素エピタキシャル層2とを備えている。炭化珪素エピタキシャル層2は、炭化珪素単結晶基板1の第2の主面1a上に設けられている。いずれの第1の正方形領域4bにおいても第1の正方形領域4bの算術平均粗さ(Sa)は1.5nm未満である。これにより、炭化珪素エピタキシャル基板3の真空吸着不良を低減することができる。なお、炭化珪素単結晶基板1の裏面1bにパーティクル等の異常成長部分が存在する場合、「炭化珪素単結晶基板1の裏面1bにおけるいずれの第1の正方形領域4bにおいても第1の正方形領域4bの算術平均粗さ(Sa)は1.5nm未満である」とは、当該異常成長部分が存在する第1の正方形領域4bを除くいずれの第1の正方形領域4bにおける算術平均粗さ(Sa)が1.5nm未満であることを意味する。異常成長部分とは、たとえば、裏面1bと平行な方向に沿った方向の幅が0.1μm以上であり、裏面1bに対して垂直な方向に沿った方向の高さが1μm以上である部分のことである。   (4) Silicon carbide epitaxial substrate 3 according to the embodiment includes silicon carbide single crystal substrate 1 according to any one of (1) to (3) and silicon carbide epitaxial layer 2. Silicon carbide epitaxial layer 2 is provided on second main surface 1a of silicon carbide single crystal substrate 1. In any first square region 4b, the arithmetic average roughness (Sa) of the first square region 4b is less than 1.5 nm. Thereby, the vacuum suction defect of silicon carbide epitaxial substrate 3 can be reduced. In the case where abnormal growth portions such as particles are present on the back surface 1b of the silicon carbide single crystal substrate 1, “the first square region 4b in any first square region 4b on the back surface 1b of the silicon carbide single crystal substrate 1”. The arithmetic average roughness (Sa) is less than 1.5 nm "means that the arithmetic average roughness (Sa) in any of the first square regions 4b excluding the first square region 4b in which the abnormally grown portion is present. Is less than 1.5 nm. The abnormally grown portion is, for example, a portion whose width along the direction parallel to the back surface 1b is 0.1 μm or more and whose height along the direction perpendicular to the back surface 1b is 1 μm or more. That is.

(5)実施の形態に係る炭化珪素単結晶基板1の製造方法は以下の工程を備えている。炭化珪素単結晶をスライスすることにより、第1の主面1bと、第1の主面1bと反対側の第2の主面1aとを含む炭化珪素基板5が準備される。炭化珪素基板5の第1の主面1b側に形成された加工変質層6b1を含む層6bが除去される。加工変質層6b1を除去した後、第1の主面1bは、外周から3mm以内の領域を除いた第1の中央領域IRbを含む。第1の中央領域IRbの酸素濃度が測定される。第1の主面1bの最大径は100mm以上である。加工変質層6b1を含む層6bを除去する工程において、加工変質層6b1を含む層6bが1.5μm以上除去される。第1の中央領域IRbを一辺が250μmの第1の正方形領域4bに分割した場合において、いずれの第1の正方形領域4bにおいても酸素濃度は5原子%以上20原子%未満である。これにより、エピタキシャル層を成長する際に炭化珪素単結晶基板1の第1の主面1bが荒れることを抑制可能である。結果として、炭化珪素単結晶基板1の真空吸着不良を低減することができる。   (5) The method for manufacturing silicon carbide single crystal substrate 1 according to the embodiment includes the following steps. By slicing the silicon carbide single crystal, silicon carbide substrate 5 including first main surface 1b and second main surface 1a opposite to first main surface 1b is prepared. Layer 6b including work-affected layer 6b1 formed on first main surface 1b side of silicon carbide substrate 5 is removed. After removing the work-affected layer 6b1, the first main surface 1b includes a first central region IRb excluding a region within 3 mm from the outer periphery. The oxygen concentration in the first central region IRb is measured. The maximum diameter of the first main surface 1b is 100 mm or more. In the step of removing the layer 6b including the work-affected layer 6b1, the layer 6b including the work-affected layer 6b1 is removed by 1.5 μm or more. In the case where the first central region IRb is divided into first square regions 4b each having a side of 250 μm, the oxygen concentration is 5 atomic percent or more and less than 20 atomic percent in any of the first square regions 4b. Thereby, when growing an epitaxial layer, it can suppress that the 1st main surface 1b of the silicon carbide single crystal substrate 1 becomes rough. As a result, the vacuum adsorption failure of silicon carbide single crystal substrate 1 can be reduced.

(6)上記(5)に係る炭化珪素単結晶基板1の製造方法において好ましくは、いずれの第1の正方形領域4bにおいても第1の正方形領域4bの算術平均粗さ(Sa)は0.2nm未満である。炭化珪素単結晶基板1の第1の主面1bおよび第2の主面1aの双方の算術平均粗さ(Sa)が低減されることにより、炭化珪素単結晶基板1の反りの悪化およびTTVの悪化を抑制することができる。   (6) Preferably in the method for manufacturing silicon carbide single crystal substrate 1 according to (5) above, the arithmetic mean roughness (Sa) of first square region 4b is 0.2 nm in any first square region 4b. Is less than. Reduction in arithmetic mean roughness (Sa) of both first main surface 1b and second main surface 1a of silicon carbide single crystal substrate 1 reduces warpage of silicon carbide single crystal substrate 1 and TTV. Deterioration can be suppressed.

(7)上記(5)または(6)に係る炭化珪素単結晶基板1の製造方法において好ましくは、加工変質層6b1を含む層6bを除去する工程は、第1の主面1bに対して化学的機械研磨を行う工程を含む。これにより、炭化珪素単結晶基板1の第1の主面1bの算術平均粗さ(Sa)を効果的に低減することができる。   (7) Preferably, in the method for manufacturing silicon carbide single crystal substrate 1 according to (5) or (6) above, the step of removing layer 6b including work-affected layer 6b1 is performed on the first main surface 1b. A step of performing mechanical mechanical polishing. Thereby, the arithmetic mean roughness (Sa) of the 1st main surface 1b of the silicon carbide single crystal substrate 1 can be reduced effectively.

(8)上記(7)に係る炭化珪素単結晶基板1の製造方法において好ましくは、第1の主面1bに対して化学的機械研磨を行う工程は、第1の研磨レートで第1の化学的機械研磨を行う工程と、第1の化学的機械研磨を行う工程の後、第1の研磨レートよりも遅い第2の研磨レートで第2の化学的機械研磨を行う工程とを有する。研磨レートが速い場合は、研磨レートが遅い場合と比較して、短時間で炭化珪素単結晶基板1を研磨できるが、研磨後の算術平均粗さ(Sa)を十分に低減することは困難である。そのため、まず、比較的速い研磨レートである第1の研磨レートで加工変質層の大部分を短時間で除去し、その後第1の研磨レートよりも遅い第2の研磨レートで炭化珪素単結晶基板1の第1の主面1bを研磨することにより、全体の研磨時間を短縮しつつ、最終的な第1の主面1bの算術平均粗さ(Sa)を低減することができる。   (8) Preferably, in the method for manufacturing silicon carbide single crystal substrate 1 according to (7) above, the step of performing chemical mechanical polishing on first main surface 1b is performed at the first polishing rate at the first chemical And a step of performing a second chemical mechanical polishing at a second polishing rate slower than the first polishing rate after the step of performing a mechanical mechanical polishing and the step of performing the first chemical mechanical polishing. When the polishing rate is high, the silicon carbide single crystal substrate 1 can be polished in a shorter time than when the polishing rate is low, but it is difficult to sufficiently reduce the arithmetic average roughness (Sa) after polishing. is there. Therefore, first, a large portion of the work-affected layer is removed in a short time at the first polishing rate, which is a relatively fast polishing rate, and then the silicon carbide single crystal substrate at a second polishing rate that is slower than the first polishing rate. By polishing one first main surface 1b, it is possible to reduce the final arithmetic average roughness (Sa) of the first main surface 1b while shortening the entire polishing time.

(9)上記(5)〜(8)のいずれかに係る炭化珪素単結晶基板1の製造方法において好ましくは、第2の主面1aは、外周から3mm以内の領域を除いた第2の中央領域IRaを含む。第2の中央領域IRaを一辺が250μmの第2の正方形領域4aに分割した場合において、いずれの第2の正方形領域4aにおいても第2の正方形領域4aの算術平均粗さ(Sa)は0.2nm未満である。炭化珪素単結晶基板1の第1の主面1bおよび第2の主面1aの双方の算術平均粗さ(Sa)が低減されることにより、炭化珪素単結晶基板1の反りの悪化およびTTVの悪化を抑制することができる。   (9) Preferably in the method for manufacturing silicon carbide single crystal substrate 1 according to any of (5) to (8) above, second main surface 1a has a second center excluding a region within 3 mm from the outer periphery. The region IRa is included. When the second central region IRa is divided into second square regions 4a each having a side of 250 μm, the arithmetic mean roughness (Sa) of the second square region 4a is 0. Less than 2 nm. Reduction in arithmetic mean roughness (Sa) of both first main surface 1b and second main surface 1a of silicon carbide single crystal substrate 1 reduces warpage of silicon carbide single crystal substrate 1 and TTV. Deterioration can be suppressed.

(10)上記(5)〜(9)のいずれかに係る炭化珪素単結晶基板1の製造方法において好ましくは、第1の主面1bには機械研磨痕が形成されていない。これにより、炭化珪素単結晶基板1の第1の主面1bの粗さをより低減することができる。   (10) In the method for manufacturing silicon carbide single crystal substrate 1 according to any of (5) to (9) above, preferably, no mechanical polishing mark is formed on first main surface 1b. Thereby, the roughness of first main surface 1b of silicon carbide single crystal substrate 1 can be further reduced.

(11)実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法は、上記(5)〜(10)のいずれかに係る炭化珪素単結晶基板1の製造方法により炭化珪素単結晶基板1が準備される。炭化珪素単結晶基板1の第2の主面1a上に炭化珪素エピタキシャル層2が形成される。炭化珪素エピタキシャル層2を形成する工程後において、いずれの第1の正方形領域4bにおいても第1の正方形領域4bの算術平均粗さ(Sa)は1.5nm未満である。これにより、炭化珪素エピタキシャル基板3の真空吸着不良を低減することができる。なお、炭化珪素単結晶基板1の裏面1bにパーティクル等の異常成長部分が存在する場合、「炭化珪素単結晶基板1の裏面1bにおけるいずれの第1の正方形領域4bにおいても第1の正方形領域4bの算術平均粗さ(Sa)は1.5nm未満である」とは、当該異常成長部分が存在する第1の正方形領域4bを除くいずれの第1の正方形領域4bにおける算術平均粗さ(Sa)が1.5nm未満であることを意味する。
[本願発明の実施形態の詳細]
(実施の形態1)
まず、本発明の実施の形態1に係る炭化珪素炭化珪素基板の構成について、図1〜図3を用いて説明する。
(11) In the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to the embodiment, silicon carbide single crystal substrate 1 is prepared by the method for manufacturing silicon carbide single crystal substrate 1 according to any of (5) to (10) above. . Silicon carbide epitaxial layer 2 is formed on second main surface 1a of silicon carbide single crystal substrate 1. After the step of forming silicon carbide epitaxial layer 2, the arithmetic mean roughness (Sa) of first square region 4b is less than 1.5 nm in any first square region 4b. Thereby, the vacuum suction defect of silicon carbide epitaxial substrate 3 can be reduced. In the case where abnormal growth portions such as particles are present on the back surface 1b of the silicon carbide single crystal substrate 1, “the first square region 4b in any first square region 4b on the back surface 1b of the silicon carbide single crystal substrate 1”. The arithmetic average roughness (Sa) is less than 1.5 nm "means that the arithmetic average roughness (Sa) in any of the first square regions 4b excluding the first square region 4b in which the abnormally grown portion is present. Is less than 1.5 nm.
[Details of the embodiment of the present invention]
(Embodiment 1)
First, the structure of the silicon carbide silicon carbide substrate according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1および図2を参照して、実施の形態1に係る炭化珪素単結晶基板1は、第1の主面1b(裏面1b)と、第1の主面1bと反対側の第2の主面1a(表面1a)とを有する。表面1aは、当該炭化珪素単結晶基板1を用いた半導体製造工程においてエピタキシャル層が形成される予定の面である。裏面1bは、たとえば縦型半導体装置の場合において裏面電極が形成される予定の面である。炭化珪素単結晶基板1は、たとえばポリタイプ4Hの六方晶炭化珪素を含む材料からなる。   Referring to FIGS. 1 and 2, silicon carbide single crystal substrate 1 according to the first embodiment has a first main surface 1b (back surface 1b) and a second main surface opposite to first main surface 1b. Surface 1a (surface 1a). Surface 1 a is a surface on which an epitaxial layer is to be formed in a semiconductor manufacturing process using silicon carbide single crystal substrate 1. The back surface 1b is a surface on which a back electrode is to be formed, for example, in the case of a vertical semiconductor device. Silicon carbide single crystal substrate 1 is made of a material containing, for example, polytype 4H hexagonal silicon carbide.

炭化珪素単結晶基板1の表面1aは、{0001}面であってもよいし、{0001}面から10°以下程度オフした面であてもよい。具体的には、炭化珪素単結晶基板1の表面1aは、(0001)面または(000−1)面であってもよいし、(0001)面から10°以下程度オフした面または(000−1)面から10°以下程度オフした面であってもよい。   Surface 1a of silicon carbide single crystal substrate 1 may be a {0001} plane or a plane off by about 10 ° or less from the {0001} plane. Specifically, surface 1a of silicon carbide single crystal substrate 1 may be a (0001) plane or a (000-1) plane, or a plane off by about 10 ° or less from (0001) plane or (000− 1) The surface may be off by about 10 ° or less from the surface.

炭化珪素単結晶基板1の裏面1bおよび表面1aの各々の最大径Dは100mm以上であり、好ましくは150mm以上である。裏面1bは、外周1b1から裏面1bの中心Obに向かって3mm以内の第1の外周領域ORbと、第1の外周領域ORbに囲まれた第1の中央領域IRbとにより構成されている。言い換えれば、裏面1bは、外周1b1から3mm以内の第1の外周領域ORbと、外周1b1から3mm以内の第1の外周領域ORbを除いた第1の中央領域IRbとを含む。裏面1bの中心Obとは、裏面1bが円の場合は、当該円の中心である。裏面1bが円でない場合は、炭化珪素単結晶基板1の重心Gを通り、かつ裏面1bの法線と平行な直線と、裏面1bとの交点を、裏面1bの中心Obと定義する。   Maximum diameter D of each of back surface 1b and front surface 1a of silicon carbide single crystal substrate 1 is 100 mm or more, and preferably 150 mm or more. The back surface 1b is composed of a first outer peripheral region ORb within 3 mm from the outer periphery 1b1 toward the center Ob of the back surface 1b, and a first central region IRb surrounded by the first outer peripheral region ORb. In other words, the back surface 1b includes a first outer peripheral region ORb within 3 mm from the outer periphery 1b1 and a first central region IRb excluding the first outer peripheral region ORb within 3 mm from the outer periphery 1b1. The center Ob of the back surface 1b is the center of the circle when the back surface 1b is a circle. When back surface 1b is not a circle, the intersection of back surface 1b with a straight line passing through center of gravity G of silicon carbide single crystal substrate 1 and parallel to the normal of back surface 1b is defined as center Ob of back surface 1b.

図2を参照して、裏面1bの第1の中央領域IRbを、一辺が250μmの仮想の第1の正方形領域4bに分割する場合を想定する。第1の中央領域IRbは、全ての領域において良好な算術平均粗さを有し、かつ低い酸素濃度を示す。具体的には、いずれの第1の正方形領域4bにおいても、第1の正方形領域4bの算術平均粗さ(Sa)は0.2nm未満であり、かつ第1の正方形領域4bにおける酸素濃度は5原子%以上20原子%未満である。好ましくは、いずれの第1の正方形領域4bにおいても、第1の正方形領域4bの算術平均粗さ(Sa)は0.15nm未満であり、より好ましくは0.1nm未満である。好ましくは、いずれの第1の正方形領域4bにおいても、第1の正方形領域4bにおける酸素濃度は5原子%以上15原子%未満であり、より好ましくは、5原子%以上10原子%未満である。算術平均粗さ(Sa)は、二次元の算術平均粗さ(Ra)を三次元に拡張したパラメータであり、以下の数式で定義される。   Referring to FIG. 2, a case is assumed in which first central region IRb of back surface 1b is divided into virtual first square regions 4b each having a side of 250 μm. The first central region IRb has good arithmetic average roughness in all regions and exhibits a low oxygen concentration. Specifically, in any first square region 4b, the arithmetic mean roughness (Sa) of the first square region 4b is less than 0.2 nm, and the oxygen concentration in the first square region 4b is 5 At least% and less than 20 atom%. Preferably, in any first square region 4b, the arithmetic mean roughness (Sa) of the first square region 4b is less than 0.15 nm, more preferably less than 0.1 nm. Preferably, in any first square region 4b, the oxygen concentration in the first square region 4b is 5 atomic percent or more and less than 15 atomic percent, and more preferably 5 atomic percent or more and less than 10 atomic percent. The arithmetic average roughness (Sa) is a parameter obtained by extending the two-dimensional arithmetic average roughness (Ra) to three dimensions, and is defined by the following equation.

Figure 0006260603
Figure 0006260603

算術平均粗さ(Sa)は、たとえば白色干渉顕微鏡(ニコン社製BW−D507)により測定可能である。白色干渉顕微鏡による、算術平均粗さ(Sa)の測定領域はたとえば一辺が250μmの正方形の領域である。また酸素濃度は、ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)により測定可能である。   The arithmetic average roughness (Sa) can be measured by, for example, a white interference microscope (BW-D507 manufactured by Nikon Corporation). The measurement area of the arithmetic average roughness (Sa) by the white interference microscope is, for example, a square area with a side of 250 μm. The oxygen concentration can be measured by ESCA (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis).

図1および図3を参照して、炭化珪素単結晶基板1の表面1aは、外周1a1から表面1aの中心Oaに向かって3mm以内の第2の外周領域ORaと、第2の外周領域ORaに囲まれた第2の中央領域IRaとにより構成されている。言い換えれば、表面1aは、外周1a1から3mm以内の第2の外周領域ORaと、外周1a1から3mm以内の第2の外周領域ORaを除いた第2の中央領域IRaとを含む。表面1aの中心Oaとは、表面1aが円の場合は、当該円の中心である。表面1aが円でない場合は、炭化珪素単結晶基板1の重心Gを通り、かつ表面1aの法線と平行な直線と、表面1aとの交点を、表面1aの中心Oaと定義する。好ましくは、裏面1bには機械研磨痕が形成されていない。   Referring to FIGS. 1 and 3, surface 1a of silicon carbide single crystal substrate 1 is divided into second outer peripheral region ORa within 3 mm from outer periphery 1a1 toward center Oa of surface 1a, and second outer peripheral region ORa. It is comprised by the enclosed 2nd center area | region IRa. In other words, the surface 1a includes a second outer peripheral region ORa within 3 mm from the outer periphery 1a1 and a second central region IRa excluding the second outer peripheral region ORa within 3 mm from the outer periphery 1a1. The center Oa of the surface 1a is the center of the circle when the surface 1a is a circle. When surface 1a is not a circle, the intersection of surface 1a with a straight line passing through center of gravity G of silicon carbide single crystal substrate 1 and parallel to the normal of surface 1a is defined as center Oa of surface 1a. Preferably, no mechanical polishing mark is formed on the back surface 1b.

図3を参照して、表面1aの第2の中央領域IRaを、一辺が250μmの仮想の第2の正方形領域4aに分割する場合を想定する。好ましくは、第2の中央領域IRaは、全ての領域において良好な算術平均粗さを有し、かつ低い酸素濃度を示す。具体的には、いずれの第2の正方形領域4aにおいても、第2の正方形領域4aの算術平均粗さ(Sa)は0.2nm未満であることが好ましい。また、第2の正方形領域4aにおける酸素濃度は5原子%以上20原子%未満であることが好ましい。好ましくは、いずれの第2の正方形領域4aにおいても、第2の正方形領域4aの算術平均粗さ(Sa)は0.15nm未満であり、より好ましくは0.1nm未満である。好ましくは、いずれの第2の正方形領域4aにおいても、第2の正方形領域4aにおける酸素濃度は5原子%以上15原子%未満であり、より好ましくは、5原子%以上10原子%未満である。   Referring to FIG. 3, a case is assumed where second central region IRa of surface 1a is divided into virtual second square region 4a having a side of 250 μm. Preferably, the second central region IRa has a good arithmetic mean roughness in all regions and exhibits a low oxygen concentration. Specifically, in any second square region 4a, the arithmetic mean roughness (Sa) of the second square region 4a is preferably less than 0.2 nm. The oxygen concentration in the second square region 4a is preferably 5 atomic percent or more and less than 20 atomic percent. Preferably, in any second square region 4a, the arithmetic mean roughness (Sa) of the second square region 4a is less than 0.15 nm, more preferably less than 0.1 nm. Preferably, in any second square region 4a, the oxygen concentration in the second square region 4a is 5 atomic percent or more and less than 15 atomic percent, more preferably 5 atomic percent or more and less than 10 atomic percent.

次に、実施の形態1に係る炭化珪素単結晶基板1の作用効果について説明する。
実施の形態1に係る炭化珪素単結晶基板1によれば、いずれの第1の正方形領域4bにおいても、第1の正方形領域4bの算術平均粗さ(Sa)は0.2nm未満であり、かつ第1の正方形領域4bにおける酸素濃度は5原子%以上20原子%未満である。これにより、エピタキシャル層を成長する際に炭化珪素単結晶基板1の裏面1bが荒れることを抑制可能である。結果として、炭化珪素単結晶基板1の真空吸着不良を低減することができる。
Next, the function and effect of silicon carbide single crystal substrate 1 according to the first embodiment will be described.
According to silicon carbide single crystal substrate 1 according to the first embodiment, arithmetic mean roughness (Sa) of first square region 4b is less than 0.2 nm in any first square region 4b, and The oxygen concentration in the first square region 4b is not less than 5 atom% and less than 20 atom%. Thereby, it is possible to prevent the back surface 1b of the silicon carbide single crystal substrate 1 from being rough when growing the epitaxial layer. As a result, the vacuum adsorption failure of silicon carbide single crystal substrate 1 can be reduced.

また実施の形態1に係る炭化珪素単結晶基板1によれば、表面1aは、外周から3mm以内の領域ORaを除いた第2の中央領域IRaを含む。第2の中央領域IRaを一辺が250μmの第2の正方形領域4aに分割した場合において、いずれの第2の正方形領域4aにおいても第2の正方形領域4aの算術平均粗さ(Sa)は0.2nm未満である。炭化珪素単結晶基板1の裏面1bおよび表面1aの双方の算術平均粗さ(Sa)が低減されることにより、炭化珪素単結晶基板1の反りの悪化およびTTVの悪化を抑制することができる。   According to silicon carbide single crystal substrate 1 according to the first embodiment, surface 1a includes second central region IRa excluding region ORa within 3 mm from the outer periphery. When the second central region IRa is divided into second square regions 4a each having a side of 250 μm, the arithmetic mean roughness (Sa) of the second square region 4a is 0. Less than 2 nm. By reducing the arithmetic mean roughness (Sa) of both back surface 1b and front surface 1a of silicon carbide single crystal substrate 1, it is possible to suppress the deterioration of warpage and TTV of silicon carbide single crystal substrate 1.

さらに実施の形態1に係る炭化珪素単結晶基板1によれば、裏面1bには機械研磨痕が形成されていない。これにより、炭化珪素単結晶基板1の裏面1bの粗さをより低減することができる。   Furthermore, according to silicon carbide single crystal substrate 1 according to the first embodiment, no mechanical polishing mark is formed on back surface 1b. Thereby, the roughness of back surface 1b of silicon carbide single crystal substrate 1 can be further reduced.

(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2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。
(Embodiment 2)
Next, the structure of the silicon carbide epitaxial substrate according to the second embodiment of the present invention will be described.

図4を参照して、実施の形態2に係る炭化珪素エピタキシャル基板3は、実施の形態1で説明した炭化珪素単結晶基板1と、炭化珪素単結晶基板1の表面1a上に設けられた炭化珪素エピタキシャル層2とを主に有する。炭化珪素エピタキシャル層2は、たとえば窒素などの不純物を含み、n型を有する。炭化珪素エピタキシャル層2の不純物濃度は、炭化珪素単結晶基板1の不純物濃度よりも低くてもよい。炭化珪素エピタキシャル層2の厚みはたとえば10μmである。   Referring to FIG. 4, silicon carbide epitaxial substrate 3 according to the second embodiment includes silicon carbide single crystal substrate 1 described in the first embodiment and carbonized carbon provided on surface 1 a of silicon carbide single crystal substrate 1. The silicon epitaxial layer 2 is mainly included. Silicon carbide epitaxial layer 2 includes an impurity such as nitrogen and has n type. The impurity concentration of silicon carbide epitaxial layer 2 may be lower than the impurity concentration of silicon carbide single crystal substrate 1. Silicon carbide epitaxial layer 2 has a thickness of, for example, 10 μm.

炭化珪素単結晶基板1の表面1a上に炭化珪素エピタキシャル層2が形成されると、炭化珪素単結晶基板1の裏面1bの算術平均粗さ(Sa)が大きくなる。再び図2を参照して、炭化珪素単結晶基板1の表面1a上に炭化珪素エピタキシャル層2が形成された状態において、炭化珪素単結晶基板1の裏面1bにおけるいずれの第1の正方形領域4bにおいても第1の正方形領域4bの算術平均粗さ(Sa)は1.5nm未満である。好ましくは、いずれの第1の正方形領域4bにおいても第1の正方形領域4bの算術平均粗さ(Sa)は1.0nm未満であり、より好ましくは0.5nm未満である。なお、炭化珪素単結晶基板1の裏面1bにパーティクル等の異常成長部分が存在する場合、第1の正方形領域4bの算術平均粗さ(Sa)は、当該異常成長部分を含む第1の正方形領域4bを除いて測定される。   When silicon carbide epitaxial layer 2 is formed on surface 1a of silicon carbide single crystal substrate 1, the arithmetic average roughness (Sa) of back surface 1b of silicon carbide single crystal substrate 1 increases. Referring again to FIG. 2, in any first square region 4 b on back surface 1 b of silicon carbide single crystal substrate 1 in a state where silicon carbide epitaxial layer 2 is formed on surface 1 a of silicon carbide single crystal substrate 1. The arithmetic mean roughness (Sa) of the first square region 4b is less than 1.5 nm. Preferably, in any first square region 4b, the arithmetic mean roughness (Sa) of the first square region 4b is less than 1.0 nm, more preferably less than 0.5 nm. When an abnormally grown portion such as particles is present on the back surface 1b of the silicon carbide single crystal substrate 1, the arithmetic mean roughness (Sa) of the first square region 4b is the first square region including the abnormally grown portion. Measured except for 4b.

実施の形態2に係る炭化珪素エピタキシャル基板3によれば、実施の形態1に係る炭化珪素単結晶基板1と、炭化珪素エピタキシャル層2とを備えている。炭化珪素エピタキシャル層2は、炭化珪素単結晶基板1の第2の主面1a上に設けられている。いずれの第1の正方形領域4bにおいても第1の正方形領域4bの算術平均粗さ(Sa)は1.5nm未満である。これにより、炭化珪素エピタキシャル基板3の真空吸着不良を低減することができる。   According to silicon carbide epitaxial substrate 3 according to the second embodiment, silicon carbide single crystal substrate 1 according to the first embodiment and silicon carbide epitaxial layer 2 are provided. Silicon carbide epitaxial layer 2 is provided on second main surface 1a of silicon carbide single crystal substrate 1. In any first square region 4b, the arithmetic average roughness (Sa) of the first square region 4b is less than 1.5 nm. Thereby, the vacuum suction defect of silicon carbide epitaxial substrate 3 can be reduced.

(実施の形態3)
次に、本発明の実施の形態3に係る炭化珪素単結晶基板1の製造方法について説明する。
(Embodiment 3)
Next, a method for manufacturing silicon carbide single crystal substrate 1 according to Embodiment 3 of the present invention will be described.

まず、炭化珪素単結晶からなるインゴットがたとえば昇華再結晶法により製造される。具体的には、たとえばグラファイトからなる坩堝(図示せず)内に炭化珪素単結晶からなる種結晶と、炭化珪素多結晶からなる原料粉末とが挿入される。次に、原料粉末が配置された坩堝を加熱することにより原料粉末を昇華させて昇華ガスを発生させ、当該昇華ガスを種結晶上に再結晶させる。炭化珪素を昇華させている間、たとえば窒素など不純物が坩堝内に導入されつつ再結晶が進行する。種結晶上に所望の大きさの炭化珪素単結晶が成長した時点で坩堝の加熱を停止する。坩堝から炭化珪素単結晶が取り出される。   First, an ingot made of a silicon carbide single crystal is manufactured by, for example, a sublimation recrystallization method. Specifically, for example, a seed crystal made of a silicon carbide single crystal and a raw material powder made of silicon carbide polycrystal are inserted into a crucible (not shown) made of graphite, for example. Next, the crucible in which the raw material powder is arranged is heated to sublimate the raw material powder to generate a sublimation gas, and the sublimation gas is recrystallized on the seed crystal. During the sublimation of silicon carbide, recrystallization proceeds while impurities such as nitrogen are introduced into the crucible. When the silicon carbide single crystal having a desired size is grown on the seed crystal, heating of the crucible is stopped. A silicon carbide single crystal is taken out from the crucible.

次に、インゴット成形工程(S10:図5)が実施される。図6を参照して、坩堝から取り出された炭化珪素単結晶が、たとえば円柱状の形状を有するインゴット10に加工される。六方晶炭化珪素は<0001>方向に成長させることにより、欠陥の発生を抑制しつつ結晶成長を進行させることが可能である。そのため、長手方向xが<0001>方向であるインゴット10が作製されることが好ましい。   Next, an ingot forming step (S10: FIG. 5) is performed. Referring to FIG. 6, the silicon carbide single crystal taken out from the crucible is processed into an ingot 10 having a cylindrical shape, for example. By growing hexagonal silicon carbide in the <0001> direction, crystal growth can be advanced while suppressing generation of defects. Therefore, it is preferable to produce the ingot 10 whose longitudinal direction x is the <0001> direction.

次に、炭化珪素基板形成工程(S20:図5)が実施される。具体的には、上記工程(S10)において得られたインゴット10を切断することにより、複数枚の炭化珪素基板が作製される。具体的には、図7を参照して、まず作製された柱状(円柱状)のインゴット10が、その側面の一部が支持台20により支持されるように配置される。次に、ワイヤー9が、インゴット10の直径方向に沿った方向(図7の左右方向)に走行しつつ、インゴット10が走行方向に垂直な方向である切断方向αに沿ってワイヤー9に近づき、ワイヤー9とインゴット10とが接触する。インゴット10が切断方向αに沿って進行し続けることによりインゴット10が切断される。以上のように、炭化珪素単結晶インゴット10をスライスすることにより、裏面5b(第1の主面5b)と、裏面5bと反対側の表面5a(第2の主面1a)とを含む炭化珪素基板5(図8)が準備される。炭化珪素基板5の表面5aおよび裏面5bの各々の最大径は100mm以上である。   Next, a silicon carbide substrate forming step (S20: FIG. 5) is performed. Specifically, a plurality of silicon carbide substrates are manufactured by cutting ingot 10 obtained in the step (S10). Specifically, referring to FIG. 7, first, a columnar (cylindrical) ingot 10 produced is arranged such that a part of its side surface is supported by a support base 20. Next, while the wire 9 travels in the direction along the diameter direction of the ingot 10 (left and right direction in FIG. 7), the ingot 10 approaches the wire 9 along the cutting direction α that is perpendicular to the travel direction. The wire 9 and the ingot 10 come into contact. As the ingot 10 continues to travel along the cutting direction α, the ingot 10 is cut. As described above, by slicing silicon carbide single crystal ingot 10, silicon carbide including back surface 5b (first main surface 5b) and front surface 5a (second main surface 1a) opposite to back surface 5b is obtained. A substrate 5 (FIG. 8) is prepared. The maximum diameter of each of front surface 5a and back surface 5b of silicon carbide substrate 5 is 100 mm or more.

次に、粗研磨工程(S30:図5)が実施される。具体的には、炭化珪素基板5の裏面5bおよび表面5aの各々に対して、研削加工、研磨加工などが実施され、上記工程(S20)において形成された切断面(すなわち、表面5aおよび裏面5b)の粗さが低減される。研削加工ではツールにダイヤモンド砥石を用い、炭化珪素基板5と砥石を対向して回転させ、一定速度で切り込むことにより、基板表面の一部が除去される。これにより、表面5aおよび裏面5bの凹凸を除去して平坦化し、かつ炭化珪素基板5の厚みが調整される。研磨加工において、砥粒として、ダイヤモンド等を用いることが。定盤として、鉄、銅、スズ、スズ合金などの金属定盤や、金属と樹脂の複合定盤、あるいは研磨布を用いることができる。硬い金属定盤を用いることで、レートを向上させることができる。軟らかい定盤を用いることで、表面粗さを低減することができる。   Next, a rough polishing step (S30: FIG. 5) is performed. Specifically, each of the back surface 5b and the front surface 5a of the silicon carbide substrate 5 is subjected to grinding, polishing, and the like, and the cut surfaces (that is, the front surface 5a and the back surface 5b) formed in the step (S20). ) Is reduced. In the grinding process, a diamond grindstone is used as a tool, the silicon carbide substrate 5 and the grindstone are rotated to face each other, and a part of the substrate surface is removed by cutting at a constant speed. Thereby, the unevenness of surface 5a and back surface 5b is removed and planarized, and the thickness of silicon carbide substrate 5 is adjusted. In polishing, diamond or the like is used as abrasive grains. As the surface plate, a metal surface plate such as iron, copper, tin, or a tin alloy, a composite surface plate of metal and resin, or an abrasive cloth can be used. By using a hard metal surface plate, the rate can be improved. By using a soft surface plate, the surface roughness can be reduced.

図9を参照して、上記工程(S20)において炭化珪素単結晶インゴット10をスライスした後、または、上記工程(S30)において炭化珪素基板5の表面5aおよび裏面5bの各々に対して研削工程および研磨工程が行われた後において、炭化珪素基板5の表面5aおよび裏面5bの各々において、加工変質層6a1、6a2が形成される。   Referring to FIG. 9, after slicing silicon carbide single crystal ingot 10 in the step (S20), or grinding step for each of surface 5a and back surface 5b of silicon carbide substrate 5 in step (S30), and After the polishing process is performed, work-affected layers 6a1 and 6a2 are formed on front surface 5a and back surface 5b of silicon carbide substrate 5, respectively.

次に、化学的機械研磨工程(S40:図5)が実施される。具体的には、炭化珪素基板5の裏面1bに対して化学的機械研磨(CMP)を行うことにより、加工変質層6b1を含む層6bが除去される。より具体的には、炭化珪素基板5の裏面5bを酸化剤で酸化させ、砥粒を用いて機械的に裏面5bを研磨する。CMPの砥粒は、表面粗さや加工変質層を低減させるために炭化珪素よりも柔らかい材料であることが好ましい。CMPの砥粒として、たとえばコロイダルシリカまたはフュームドシリカなどが用いられる。好ましくは、CMPの研磨液に、酸化剤が添加される。酸化剤として、たとえば過酸化水素水などが用いられる。同様に、炭化珪素基板5の表面5aに対してもCMPが実施される。これにより、炭化珪素基板5の裏面1b側に形成された加工変質層6b1を含む層6bおよび表面1a側に形成された加工変質層6a1を含む層6aの各々が除去される。   Next, a chemical mechanical polishing step (S40: FIG. 5) is performed. Specifically, by performing chemical mechanical polishing (CMP) on the back surface 1b of the silicon carbide substrate 5, the layer 6b including the work-affected layer 6b1 is removed. More specifically, the back surface 5b of the silicon carbide substrate 5 is oxidized with an oxidizing agent, and the back surface 5b is mechanically polished using abrasive grains. The CMP abrasive grains are preferably a material softer than silicon carbide in order to reduce the surface roughness and the work-affected layer. For example, colloidal silica or fumed silica is used as CMP abrasive grains. Preferably, an oxidizing agent is added to the CMP polishing liquid. For example, hydrogen peroxide water or the like is used as the oxidizing agent. Similarly, CMP is performed also on surface 5 a of silicon carbide substrate 5. Thereby, each of the layer 6b including the work-affected layer 6b1 formed on the back surface 1b side of the silicon carbide substrate 5 and the layer 6a including the work-affected layer 6a1 formed on the front surface 1a side are removed.

なお、化学的機械研磨による基板の研磨量は通常1μm程度であるが、1μm程度の研磨量では、炭化珪素基板5の裏面5b側に形成された加工変質層6b1を完全に除去することは困難である。そこで、本実施の形態においては、炭化珪素基板5の裏面1b側において、加工変質層6b1を含む層6bが1.5μm以上除去される。好ましくは、加工変質層6b1を含む層6bを除去する工程において、加工変質層6b1を含む層6bが、2μm以上除去され、より好ましくは3μm以上除去される。同様に、炭化珪素基板5の表面5a側に形成された加工変質層6a1を含む層6aが1.5μm以上除去される。好ましくは、炭化珪素基板5の表面5a側に形成された加工変質層6a1を含む層6aの除去量は、炭化珪素基板5の裏面5b側に形成された加工変質層6b1を含む層6bの除去量とほぼ同じである。これにより、炭化珪素基板5の表面5aおよび裏面5bにおける応力の違いを低減することができるので、炭化珪素基板5の反りを低減することができる。   Although the amount of polishing of the substrate by chemical mechanical polishing is usually about 1 μm, it is difficult to completely remove the work-affected layer 6b1 formed on the back surface 5b side of the silicon carbide substrate 5 with a polishing amount of about 1 μm. It is. Therefore, in the present embodiment, the layer 6 b including the work-affected layer 6 b 1 is removed by 1.5 μm or more on the back surface 1 b side of the silicon carbide substrate 5. Preferably, in the step of removing the layer 6b including the work-affected layer 6b1, the layer 6b including the work-affected layer 6b1 is removed by 2 μm or more, more preferably 3 μm or more. Similarly, the layer 6a including the work-affected layer 6a1 formed on the surface 5a side of the silicon carbide substrate 5 is removed by 1.5 μm or more. Preferably, the removal amount of the layer 6a including the work-affected layer 6a1 formed on the front surface 5a side of the silicon carbide substrate 5 is such that the removal of the layer 6b including the work-affected layer 6b1 formed on the back surface 5b side of the silicon carbide substrate 5 is performed. It is almost the same as the amount. Thereby, since the difference in stress between front surface 5a and back surface 5b of silicon carbide substrate 5 can be reduced, warpage of silicon carbide substrate 5 can be reduced.

好ましくは、炭化珪素基板5の裏面5bに対して化学的機械研磨を行う工程は、第1の研磨レートで第1の化学的機械研磨を行う工程と、第1の化学的機械研磨を行う工程の後、第1の研磨レートよりも遅い第2の研磨レートで第2の化学的機械研磨を行う工程とを有する。たとえば最初に比較的大きな砥粒を用いて炭化珪素基板5の裏面5bに対して第1の化学的機械研磨工程が実施されることにより、比較的速い研磨レートで加工変質層6b1の大部分が除去される。次に、第1の化学的機械研磨工程で用いられた砥粒よりも小さな砥粒を用いて炭化珪素基板5の裏面5bに対して第2の化学的機械研磨工程が実施される。なお、加工変質層6a1、6b1は、化学的機械研磨以外の方法により除去されてもよい。加工変質層6a1、6b1は、たとえばドライエッチングにより除去されてもよい。   Preferably, the step of performing chemical mechanical polishing on back surface 5b of silicon carbide substrate 5 includes a step of performing first chemical mechanical polishing at a first polishing rate and a step of performing first chemical mechanical polishing. And performing a second chemical mechanical polishing at a second polishing rate that is slower than the first polishing rate. For example, the first chemical mechanical polishing step is first performed on the back surface 5b of the silicon carbide substrate 5 using a relatively large abrasive grain, so that most of the work-affected layer 6b1 is made at a relatively high polishing rate. Removed. Next, a second chemical mechanical polishing step is performed on back surface 5b of silicon carbide substrate 5 using abrasive grains smaller than the abrasive grains used in the first chemical mechanical polishing step. The work-affected layers 6a1 and 6b1 may be removed by a method other than chemical mechanical polishing. The work-affected layers 6a1 and 6b1 may be removed by dry etching, for example.

再び図2を参照して、加工変質層6b1が除去された後の炭化珪素基板5の裏面1bは、外周から3mm以内の第1の外周領域ORbを除いた第1の中央領域IRbを含む。好ましくは、第1の中央領域IRbを一辺が250μmの第1の正方形領域4bに分割した場合において、いずれの第1の正方形領域4bにおいても第1の正方形領域4bの算術平均粗さ(Sa)は0.2nm未満である。好ましくは、加工変質層6b1が除去された後、炭化珪素基板5の裏面1bには機械研磨痕が形成されていない。   Referring to FIG. 2 again, back surface 1b of silicon carbide substrate 5 after work-affected layer 6b1 is removed includes a first central region IRb excluding first outer peripheral region ORb within 3 mm from the outer periphery. Preferably, when the first central region IRb is divided into first square regions 4b each having a side of 250 μm, the arithmetic mean roughness (Sa) of the first square region 4b in any of the first square regions 4b. Is less than 0.2 nm. Preferably, after the work-affected layer 6b1 is removed, no mechanical polishing mark is formed on the back surface 1b of the silicon carbide substrate 5.

再び図3を参照して、加工変質層6a1が除去された後の炭化珪素基板5の表面1aは、外周から3mm以内の第2の外周領域ORaを除いた第2の中央領域IRaを含む。好ましくは、第2の中央領域IRaを一辺が250μmの第2の正方形領域4aに分割した場合において、いずれの第2の正方形領域4aにおいても第2の正方形領域4aの算術平均粗さ(Sa)は0.2nm未満である。好ましくは、第1の正方形領域4bの算術平均粗さ(Sa)と、第2の正方形領域4aの算術平均粗さ(Sa)との差は、0.15nm未満であり、より好ましくは0.1nm未満である。   Referring to FIG. 3 again, surface 1a of silicon carbide substrate 5 after work-affected layer 6a1 is removed includes second central region IRa excluding second outer peripheral region ORa within 3 mm from the outer periphery. Preferably, when the second central region IRa is divided into second square regions 4a each having a side of 250 μm, the arithmetic mean roughness (Sa) of the second square region 4a in any second square region 4a. Is less than 0.2 nm. Preferably, the difference between the arithmetic mean roughness (Sa) of the first square region 4b and the arithmetic mean roughness (Sa) of the second square region 4a is less than 0.15 nm, more preferably 0. It is less than 1 nm.

次に、酸素濃度測定工程(S50:図5)が実施される。具体的には、炭化珪素基板5の裏面5bの5つの測定箇所における酸素濃度がESCAにより測定される。酸素濃度の測定箇所は、たとえば炭化珪素基板5の裏面5bの中心付近と、第1の中央領域IRbの中で、中心から半径の半分の距離までの領域を除いた円環状領域の任意の4箇所である。任意の4箇所は、裏面5bの法線方向からみて、たとえば0°付近の位置、90°付近の位置、180°付近の位置および270°付近の位置であることが好ましい。   Next, an oxygen concentration measurement step (S50: FIG. 5) is performed. Specifically, the oxygen concentration at five measurement locations on the back surface 5b of the silicon carbide substrate 5 is measured by ESCA. The oxygen concentration is measured at any four locations in the annular region excluding the region near the center of the back surface 5b of the silicon carbide substrate 5 and the first central region IRb from the center to a distance half the radius. It is a place. The four arbitrary positions are preferably, for example, a position near 0 °, a position near 90 °, a position near 180 °, and a position near 270 ° when viewed from the normal direction of the back surface 5b.

上述のように、加工変質層6b1は、炭化珪素基板5の中で加工変質層6b1以外の領域と比較して酸素を多く含む。それゆえ、炭化珪素基板5の裏面5bの酸素濃度を測定することにより、炭化珪素基板5の裏面5bに残存している加工変質層6b1の量を見積もることができる。酸素濃度測定の結果、加工変質層6b1が基準値よりも多く残存していることが判明した場合において、炭化珪素基板5の裏面5bに対して追加のCMPが実施されてもよい。加工変質層6b1を除去する工程後の第1の中央領域IRbを一辺が250μmの第1の正方形領域4bに分割した場合において、いずれの第1の正方形領域4bにおいても酸素濃度は5原子%以上20原子%未満である。なお、加工変質層6b1が完全に除去された場合においても、炭化珪素基板5の裏面5bには自然酸化膜が形成されるので、裏面における酸素濃度は5原子%未満にはならないと考えられる。   As described above, the work-affected layer 6b1 contains more oxygen than the region other than the work-affected layer 6b1 in the silicon carbide substrate 5. Therefore, the amount of the work-affected layer 6b1 remaining on the back surface 5b of the silicon carbide substrate 5 can be estimated by measuring the oxygen concentration on the back surface 5b of the silicon carbide substrate 5. As a result of the oxygen concentration measurement, when it is found that the work-affected layer 6b1 remains more than the reference value, additional CMP may be performed on the back surface 5b of the silicon carbide substrate 5. When the first central region IRb after the step of removing the work-affected layer 6b1 is divided into first square regions 4b each having a side of 250 μm, the oxygen concentration is 5 atomic% or more in any of the first square regions 4b. Less than 20 atomic percent. Even when the work-affected layer 6b1 is completely removed, a natural oxide film is formed on the back surface 5b of the silicon carbide substrate 5, so the oxygen concentration on the back surface is considered not to be less than 5 atomic%.

次に、炭化珪素基板5をフッ酸で洗浄する工程が実施される。具体的には、たとえば10%のフッ酸溶液に炭化珪素基板5を浸漬させることにより、炭化珪素基板5の表面5aおよび裏面5bの各々に形成された二酸化珪素膜が除去される。以上により、実施の形態1に記載の炭化珪素単結晶基板1が完成する。   Next, a step of cleaning silicon carbide substrate 5 with hydrofluoric acid is performed. Specifically, for example, by immersing silicon carbide substrate 5 in a 10% hydrofluoric acid solution, the silicon dioxide film formed on each of front surface 5a and back surface 5b of silicon carbide substrate 5 is removed. Thus, silicon carbide single crystal substrate 1 described in the first embodiment is completed.

次に、実施の形態3に係る炭化珪素単結晶基板1の製造方法の作用効果について説明する。   Next, functions and effects of the method for manufacturing silicon carbide single crystal substrate 1 according to Embodiment 3 will be described.

実施の形態3に係る炭化珪素単結晶基板1の製造方法によれば、加工変質層6b1を含む層6bを除去する工程において、加工変質層6b1を含む層6bが1.5μm以上除去される。第1の中央領域IRbを一辺が250μmの第1の正方形領域4bに分割した場合において、いずれの第1の正方形領域4bにおいても酸素濃度は5原子%以上20原子%未満である。これにより、エピタキシャル層を成長する際に炭化珪素単結晶基板1の裏面1bが荒れることを抑制可能である。結果として、炭化珪素単結晶基板1の真空吸着不良を低減することができる。   According to the method for manufacturing silicon carbide single crystal substrate 1 according to the third embodiment, in the step of removing layer 6b including work-affected layer 6b1, layer 6b including work-affected layer 6b1 is removed by 1.5 μm or more. In the case where the first central region IRb is divided into first square regions 4b each having a side of 250 μm, the oxygen concentration is 5 atomic percent or more and less than 20 atomic percent in any of the first square regions 4b. Thereby, it is possible to prevent the back surface 1b of the silicon carbide single crystal substrate 1 from being rough when growing the epitaxial layer. As a result, the vacuum adsorption failure of silicon carbide single crystal substrate 1 can be reduced.

また実施の形態3に係る炭化珪素単結晶基板1の製造方法によれば、いずれの第1の正方形領域4bにおいても第1の正方形領域4bの算術平均粗さ(Sa)は0.2nm未満である。炭化珪素単結晶基板1の裏面1bおよび表面1aの双方の算術平均粗さ(Sa)が低減されることにより、炭化珪素単結晶基板1の反りの悪化およびTTVの悪化を抑制することができる。   In addition, according to the method for manufacturing silicon carbide single crystal substrate 1 according to the third embodiment, the arithmetic mean roughness (Sa) of first square region 4b is less than 0.2 nm in any first square region 4b. is there. By reducing the arithmetic mean roughness (Sa) of both back surface 1b and front surface 1a of silicon carbide single crystal substrate 1, it is possible to suppress the deterioration of warpage and TTV of silicon carbide single crystal substrate 1.

さらに実施の形態3に係る炭化珪素単結晶基板1の製造方法によれば、加工変質層6b1を含む層6bを除去する工程は、裏面1bに対して化学的機械研磨を行う工程を含む。これにより、炭化珪素単結晶基板1の裏面1bの算術平均粗さ(Sa)を効果的に低減することができる。   Furthermore, according to the method for manufacturing silicon carbide single crystal substrate 1 according to Embodiment 3, the step of removing layer 6b including work-affected layer 6b1 includes a step of performing chemical mechanical polishing on back surface 1b. Thereby, the arithmetic average roughness (Sa) of back surface 1b of silicon carbide single crystal substrate 1 can be effectively reduced.

さらに実施の形態3に係る炭化珪素単結晶基板1の製造方法によれば、第1の主面1bに対して化学的機械研磨を行う工程は、第1の研磨レートで第1の化学的機械研磨を行う工程と、第1の化学的機械研磨を行う工程の後、第1の研磨レートよりも遅い第2の研磨レートで第2の化学的機械研磨を行う工程とを有する。研磨レートが速い場合は、研磨レートが遅い場合と比較して、短時間で炭化珪素単結晶基板1を研磨できるが、研磨後の算術平均粗さ(Sa)を十分に低減することは困難である。そのため、まず、比較的速い研磨レートである第1の研磨レートで加工変質層の大部分を短時間で除去し、その後第1の研磨レートよりも遅い第2の研磨レートで炭化珪素単結晶基板1の裏面1bを研磨することにより、全体の研磨時間を短縮しつつ、最終的な裏面1bの算術平均粗さ(Sa)を低減することができる。   Furthermore, according to the method for manufacturing silicon carbide single crystal substrate 1 according to the third embodiment, the step of performing chemical mechanical polishing on first main surface 1b includes the first chemical machine at the first polishing rate. After the step of performing the polishing and the step of performing the first chemical mechanical polishing, the method includes the step of performing the second chemical mechanical polishing at a second polishing rate slower than the first polishing rate. When the polishing rate is high, the silicon carbide single crystal substrate 1 can be polished in a shorter time than when the polishing rate is low, but it is difficult to sufficiently reduce the arithmetic average roughness (Sa) after polishing. is there. Therefore, first, a large portion of the work-affected layer is removed in a short time at the first polishing rate, which is a relatively fast polishing rate, and then the silicon carbide single crystal substrate at a second polishing rate that is slower than the first polishing rate. By polishing the back surface 1b of 1, the arithmetic average roughness (Sa) of the final back surface 1b can be reduced while shortening the entire polishing time.

さらに実施の形態3に係る炭化珪素単結晶基板1の製造方法によれば、表面1aは、外周から3mm以内の領域を除いた第2の中央領域IRaを含む。第2の中央領域IRaを一辺が250μmの第2の正方形領域4aに分割した場合において、いずれの第2の正方形領域4aにおいても第2の正方形領域4aの算術平均粗さ(Sa)は0.2nm未満である。炭化珪素単結晶基板1の裏面1bおよび表面1aの双方の算術平均粗さ(Sa)が低減されることにより、炭化珪素単結晶基板1の反りの悪化およびTTVの悪化を抑制することができる。   Furthermore, according to the method for manufacturing silicon carbide single crystal substrate 1 according to the third embodiment, surface 1a includes second central region IRa excluding a region within 3 mm from the outer periphery. When the second central region IRa is divided into second square regions 4a each having a side of 250 μm, the arithmetic mean roughness (Sa) of the second square region 4a is 0. Less than 2 nm. By reducing the arithmetic mean roughness (Sa) of both back surface 1b and front surface 1a of silicon carbide single crystal substrate 1, it is possible to suppress the deterioration of warpage and TTV of silicon carbide single crystal substrate 1.

さらに実施の形態3に係る炭化珪素単結晶基板1の製造方法によれば、裏面1bには機械研磨痕が形成されていない。これにより、炭化珪素単結晶基板1の裏面1bの粗さをより低減することができる。   Furthermore, according to the method for manufacturing silicon carbide single crystal substrate 1 according to the third embodiment, no mechanical polishing mark is formed on back surface 1b. Thereby, the roughness of back surface 1b of silicon carbide single crystal substrate 1 can be further reduced.

(実施の形態4)
次に、炭化珪素エピタキシャル基板3の製造方法について説明する。
(Embodiment 4)
Next, a method for manufacturing silicon carbide epitaxial substrate 3 will be described.

まず、実施の形態3で説明した方法により、炭化珪素単結晶基板1が準備される。次に、図10を参照して、炭化珪素単結晶基板1がサセプタ30に形成された凹部内に配置される。炭化珪素単結晶基板1の裏面1bがサセプタ30の凹部の底部に接するように配置され、炭化珪素単結晶基板1の表面1aがサセプタ30の側部から露出するように炭化珪素単結晶基板1が配置される。炭化珪素単結晶基板1の側面は、サセプタ30に形成された凹部の側部に対向するように炭化珪素単結晶基板1がサセプタ30に配置される。   First, silicon carbide single crystal substrate 1 is prepared by the method described in the third embodiment. Next, referring to FIG. 10, silicon carbide single crystal substrate 1 is arranged in a recess formed in susceptor 30. Silicon carbide single crystal substrate 1 is arranged such that back surface 1b of silicon carbide single crystal substrate 1 is in contact with the bottom of the recess of susceptor 30, and surface 1a of silicon carbide single crystal substrate 1 is exposed from the side of susceptor 30. Be placed. Silicon carbide single crystal substrate 1 is arranged on susceptor 30 such that the side surface of silicon carbide single crystal substrate 1 faces the side of a recess formed in susceptor 30.

次に、炭化珪素単結晶基板1の表面1a上に炭化珪素エピタキシャル層2が形成される。たとえば、水素(H2)を含むキャリアガスと、モノシラン(SiH4)、プロパン(C38)および窒素(N2)などを含む原料ガスとが炭化珪素単結晶基板1の表面1a上に対して導入される。炭化珪素エピタキシャル層2は、たとえば、成長温度が1500℃以上1700℃以下、圧力が6×103Pa以上14×103Pa以下の条件下で形成される。炭化珪素エピタキシャル層2におけるドーパント濃度は、たとえば5.0×1015cm-3程度である。炭化珪素エピタキシャル層2の厚みは、たとえば10μm程度である。 Next, silicon carbide epitaxial layer 2 is formed on surface 1 a of silicon carbide single crystal substrate 1. For example, a carrier gas containing hydrogen (H 2 ) and a source gas containing monosilane (SiH 4 ), propane (C 3 H 8 ), nitrogen (N 2 ), etc. are on surface 1 a of silicon carbide single crystal substrate 1. Introduced against. Silicon carbide epitaxial layer 2 is formed, for example, under conditions where the growth temperature is 1500 ° C. or higher and 1700 ° C. or lower and the pressure is 6 × 10 3 Pa or higher and 14 × 10 3 Pa or lower. The dopant concentration in silicon carbide epitaxial layer 2 is, for example, about 5.0 × 10 15 cm −3 . Silicon carbide epitaxial layer 2 has a thickness of, for example, about 10 μm.

炭化珪素単結晶基板1の表面1a上に炭化珪素エピタキシャル層2が形成されることにより、炭化珪素単結晶基板1の裏面1bが、炭化珪素エピタキシャル層2が形成される前と比較して粗くなる。炭化珪素エピタキシャル層2を形成する工程後において、いずれの第1の正方形領域4bにおいても第1の正方形領域4bの算術平均粗さ(Sa)は1.5nm未満である。なお、炭化珪素単結晶基板1の裏面1bにパーティクル等の異常成長部分が存在する場合、第1の正方形領域4bの算術平均粗さ(Sa)は、当該異常成長部分を含む第1の正方形領域4bを除いて測定される。以上により、炭化珪素エピタキシャル層2が製造される。   By forming silicon carbide epitaxial layer 2 on surface 1a of silicon carbide single crystal substrate 1, back surface 1b of silicon carbide single crystal substrate 1 becomes rougher than before silicon carbide epitaxial layer 2 is formed. . After the step of forming silicon carbide epitaxial layer 2, the arithmetic mean roughness (Sa) of first square region 4b is less than 1.5 nm in any first square region 4b. When an abnormally grown portion such as particles is present on the back surface 1b of the silicon carbide single crystal substrate 1, the arithmetic mean roughness (Sa) of the first square region 4b is the first square region including the abnormally grown portion. Measured except for 4b. Thus, silicon carbide epitaxial layer 2 is manufactured.

実施の形態4に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法によれば、実施の形態3に係る炭化珪素単結晶基板1の製造方法により炭化珪素単結晶基板1が準備される。炭化珪素単結晶基板1の表面1a上に炭化珪素エピタキシャル層2が形成される。炭化珪素エピタキシャル層2を形成する工程後において、いずれの第1の正方形領域4bにおいても第1の正方形領域4bの算術平均粗さ(Sa)は1.5nm未満である。これにより、炭化珪素エピタキシャル基板3の真空吸着不良を低減することができる。   According to the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to the fourth embodiment, silicon carbide single crystal substrate 1 is prepared by the method for manufacturing silicon carbide single crystal substrate 1 according to the third embodiment. Silicon carbide epitaxial layer 2 is formed on surface 1 a of silicon carbide single crystal substrate 1. After the step of forming silicon carbide epitaxial layer 2, the arithmetic mean roughness (Sa) of first square region 4b is less than 1.5 nm in any first square region 4b. Thereby, the vacuum suction defect of silicon carbide epitaxial substrate 3 can be reduced.

1.サンプル準備
まず、サンプル1〜サンプル6に係る炭化珪素単結晶基板1を作製した。サンプル1〜5は実施例であり、サンプル6は比較例である。サンプル1〜サンプル6に係る炭化珪素単結晶基板1は、主に以下の点を除き、実施の形態3で説明した方法により作製した。炭化珪素インゴットをスライスすることにより、6枚の炭化珪素基板5を準備した。各炭化珪素基板5の裏面5bに対してCMPを実施した。各炭化珪素基板5の裏面5bの研磨量は、それぞれ3.2μm(サンプル1)、3μm(サンプル2)、2.6μm(サンプル3)、1.9μm(サンプル4)、1.6μm(サンプル5)および0.9μm(サンプル6)とした。サンプル1〜サンプル5となる炭化珪素基板5に対しては、CMP後にフッ酸で炭化珪素基板5を洗浄した。サンプル6となる炭化珪素基板5に対しては、CMP後にフッ酸による洗浄を行わなかった。以上により、サンプル1〜サンプル6に係る炭化珪素単結晶基板1を準備した。次に、サンプル1〜サンプル6に係る炭化珪素単結晶基板1の表面1aに炭化珪素エピタキシャル層2を形成した。
1. Sample Preparation First, silicon carbide single crystal substrate 1 according to samples 1 to 6 was produced. Samples 1 to 5 are examples, and sample 6 is a comparative example. Silicon carbide single crystal substrate 1 according to samples 1 to 6 was manufactured by the method described in the third embodiment except for the following points. Six silicon carbide substrates 5 were prepared by slicing a silicon carbide ingot. CMP was performed on the back surface 5 b of each silicon carbide substrate 5. The polishing amount of the back surface 5b of each silicon carbide substrate 5 is 3.2 μm (sample 1), 3 μm (sample 2), 2.6 μm (sample 3), 1.9 μm (sample 4), and 1.6 μm (sample 5). ) And 0.9 μm (Sample 6). For silicon carbide substrates 5 to be samples 1 to 5, silicon carbide substrate 5 was cleaned with hydrofluoric acid after CMP. The silicon carbide substrate 5 serving as the sample 6 was not cleaned with hydrofluoric acid after CMP. Thus, silicon carbide single crystal substrate 1 according to samples 1 to 6 was prepared. Next, silicon carbide epitaxial layer 2 was formed on surface 1 a of silicon carbide single crystal substrate 1 according to Samples 1 to 6.

2.測定
まず、サンプル1〜6に係る炭化珪素単結晶基板1の裏面1bの算術平均粗さ(Sa)および酸素濃度を測定した。また炭化珪素単結晶基板1のTTVを測定した。図11を参照して、TTVとは、炭化珪素単結晶基板1の一方の主面(たとえば裏面1b)を基準となる台40の平坦な基準面40aに押し付けた場合において、基準面からの他方の主面(たとえば表面1a)の最大高さまでの距離から最小高さまでの距離を差し引いた値のことである。次に、炭化珪素単結晶基板1の表面1aに炭化珪素エピタキシャル層2を形成した後、炭化珪素単結晶基板1の裏面1bの算術平均粗さと、炭化珪素エピタキシャル基板3のTTVを測定した。炭化珪素エピタキシャル層2形成後の炭化珪素エピタキシャル基板3のTTVから炭化珪素単結晶基板1のTTVを差し引いた値をTTVの変化量とした。裏面1bの算術平均粗さは、白色干渉顕微鏡(ニコン社製BW−D507)を用いて測定した。TTVは、Tpopel社製のFlatMaster(登録商標)を用いて測定した。
2. Measurement First, the arithmetic average roughness (Sa) and oxygen concentration of the back surface 1b of the silicon carbide single crystal substrate 1 according to Samples 1 to 6 were measured. Further, the TTV of the silicon carbide single crystal substrate 1 was measured. Referring to FIG. 11, TTV refers to the other side from the reference surface when one main surface (for example, back surface 1b) of silicon carbide single crystal substrate 1 is pressed against flat reference surface 40a of base 40 serving as a reference. This is a value obtained by subtracting the distance to the minimum height from the distance to the maximum height of the main surface (for example, the surface 1a). Next, after silicon carbide epitaxial layer 2 was formed on surface 1a of silicon carbide single crystal substrate 1, arithmetic average roughness of back surface 1b of silicon carbide single crystal substrate 1 and TTV of silicon carbide epitaxial substrate 3 were measured. A value obtained by subtracting the TTV of the silicon carbide single crystal substrate 1 from the TTV of the silicon carbide epitaxial substrate 3 after the formation of the silicon carbide epitaxial layer 2 was defined as the amount of change in TTV. The arithmetic average roughness of the back surface 1b was measured using a white interference microscope (BW-D507 manufactured by Nikon Corporation). TTV was measured using a FlatMaster (registered trademark) manufactured by Tpopel.

算術平均粗さ(Sa)および酸素濃度の測定箇所は、炭化珪素基板5の裏面5bの中心付近と、裏面5bの外周から3mm以内の領域を除いた第1の中央領域IRbの中で、中心から半径の半分の距離までの領域を除いた円環状領域の4箇所との合計5箇所で測定した。円環状領域の4箇所は、裏面5bの法線方向からみて、たとえば0°付近の位置、90°付近の位置、180°付近の位置および270°付近の位置とした。当該5箇所の算術平均粗さ(Sa)および酸素濃度の平均値を計算した。算術平均粗さ(Sa)の測定領域は、一辺が250μmの正方形領域とした。なお、理想的には全ての第1の正方形領域4bにおいて、算術平均粗さ(Sa)および酸素濃度を測定し、いずれの第1の正方形領域4bにおいても、第1の正方形領域4bの算術平均粗さ(Sa)が0.2nm以下であり、かつ酸素濃度が5原子%以上20原子%未満であることを確認することが望ましいが時間がかかり過ぎて現実的ではない。そこで、本明細書においては、上記5箇所の測定の結果、最大の算術平均粗さ(Sa)が0.2nmであり、かつ最大の酸素濃度が5原子%以上20原子%未満である場合は、すべての第1の正方形領域4bにおける算術平均粗さ(Sa)が0.2nmであり、かつ酸素濃度が5原子%以上20原子%未満であると推定する。第2の正方形領域4aにおける、算術平均粗さ(Sa)および酸素濃度についても同様である。   The arithmetic mean roughness (Sa) and oxygen concentration are measured at the center of the first central region IRb excluding the vicinity of the center of the back surface 5b of the silicon carbide substrate 5 and the region within 3 mm from the outer periphery of the back surface 5b. Measured at a total of 5 locations including 4 locations in the annular region excluding the region from the distance to half the radius. The four annular regions are, for example, a position near 0 °, a position near 90 °, a position near 180 °, and a position near 270 ° when viewed from the normal direction of the back surface 5b. The arithmetic average roughness (Sa) and the average value of the oxygen concentration at the five locations were calculated. The measurement area of arithmetic average roughness (Sa) was a square area with a side of 250 μm. Ideally, the arithmetic average roughness (Sa) and the oxygen concentration are measured in all the first square areas 4b, and the arithmetic average of the first square areas 4b is measured in any first square area 4b. Although it is desirable to confirm that the roughness (Sa) is 0.2 nm or less and the oxygen concentration is 5 atomic% or more and less than 20 atomic%, it takes too much time and is not realistic. Therefore, in the present specification, when the maximum arithmetic average roughness (Sa) is 0.2 nm and the maximum oxygen concentration is 5 atomic% or more and less than 20 atomic% as a result of the measurement at the five locations, It is estimated that the arithmetic mean roughness (Sa) in all the first square regions 4b is 0.2 nm and the oxygen concentration is 5 atomic% or more and less than 20 atomic%. The same applies to the arithmetic average roughness (Sa) and the oxygen concentration in the second square region 4a.

3.結果   3. result

Figure 0006260603
Figure 0006260603

表1および図12〜図15を参照して、炭化珪素単結晶基板1の裏面1bの酸素原子濃度、エピタキシャル層2形成前の炭化珪素単結晶基板1の裏面1bの算術平均粗さ(Sa)、エピタキシャル層2形成後の炭化珪素単結晶基板1の裏面1bの算術平均粗さ(Sa)およびエピタキシャル層2の形成前後におけるTTVの変化量について説明する。   Referring to Table 1 and FIGS. 12 to 15, the oxygen atom concentration on back surface 1 b of silicon carbide single crystal substrate 1, the arithmetic mean roughness (Sa) of back surface 1 b of silicon carbide single crystal substrate 1 before formation of epitaxial layer 2. The arithmetic average roughness (Sa) of back surface 1b of silicon carbide single crystal substrate 1 after formation of epitaxial layer 2 and the amount of change in TTV before and after formation of epitaxial layer 2 will be described.

図12を参照すると、炭化珪素単結晶基板1の裏面1bの酸素原子濃度は、TTVの変化量と強い相関関係にあることが分かる。具体的には、炭化珪素単結晶基板1の裏面1bの酸素原子濃度が大きくなると、TTVの変化量が大きくなる。つまり、炭化珪素単結晶基板1の裏面1bに残っている加工変質層6b1の量が多いと、TTVの変化量が大きくなると考えられる。   Referring to FIG. 12, it can be seen that the oxygen atom concentration on back surface 1b of silicon carbide single crystal substrate 1 has a strong correlation with the amount of change in TTV. Specifically, when the oxygen atom concentration on back surface 1b of silicon carbide single crystal substrate 1 increases, the amount of change in TTV increases. That is, if the amount of the work-affected layer 6b1 remaining on the back surface 1b of the silicon carbide single crystal substrate 1 is large, it is considered that the amount of change in TTV increases.

図13を参照すると、炭化珪素単結晶基板1の裏面1bの酸素原子濃度は、エピタキシャル層2形成後の炭化珪素単結晶基板1の裏面1bの算術平均粗さ(Sa)と強い相関関係にあることが分かる。具体的には、炭化珪素単結晶基板1の裏面1bの酸素原子濃度が大きくなると、エピタキシャル層2形成後の炭化珪素単結晶基板1の裏面1bの算術平均粗さ(Sa)が大きくなる。つまり、炭化珪素単結晶基板1の裏面1bに残っている加工変質層6b1の量が多いと、エピタキシャル層2形成後の炭化珪素単結晶基板1の裏面1bの算術平均粗さ(Sa)が大きくなると考えられる。   Referring to FIG. 13, the oxygen atom concentration on back surface 1b of silicon carbide single crystal substrate 1 has a strong correlation with the arithmetic average roughness (Sa) of back surface 1b of silicon carbide single crystal substrate 1 after formation of epitaxial layer 2. I understand that. Specifically, when the oxygen atom concentration on back surface 1b of silicon carbide single crystal substrate 1 increases, the arithmetic average roughness (Sa) of back surface 1b of silicon carbide single crystal substrate 1 after formation of epitaxial layer 2 increases. That is, if the amount of the work-affected layer 6b1 remaining on the back surface 1b of the silicon carbide single crystal substrate 1 is large, the arithmetic average roughness (Sa) of the back surface 1b of the silicon carbide single crystal substrate 1 after the formation of the epitaxial layer 2 is large. It is considered to be.

図14および表1を参照すると、エピタキシャル層2形成前における算術平均粗さ(Sa)が0.22nmの場合(サンプル6)、TTVの変化量は14μmであり、6つのサンプルの中で最も大きい値を示した。一方、エピタキシャル層2形成前における算術平均粗さ(Sa)が0.08nm以上0.09nm以下程度の場合(サンプル1〜5)、TTVの変化量は、3μm以上9μm以下程度であった。 Referring to FIG. 14 and Table 1, when the arithmetic average roughness (Sa) before the formation of the epitaxial layer 2 is 0.22 nm (sample 6), the change amount of TTV is 14 μm, which is the most among the six samples. A large value was shown. On the other hand, when the arithmetic average roughness (Sa) before the formation of the epitaxial layer 2 is about 0.08 nm to 0.09 nm (samples 1 to 5), the amount of change in TTV is about 3 μm to 9 μm. .

図15および表1を参照すると、エピタキシャル層2形成前における算術平均粗さ(Sa)が0.22nmの場合(サンプル6)、エピタキシャル層2形成後における算術平均粗さ(Sa)が1.7nmであり、6つのサンプルの中で最も大きい値を示した。一方、エピタキシャル層2形成前における算術平均粗さ(Sa)が0.08nm以上0.09nm以下程度の場合(サンプル1〜5)、エピタキシャル層2形成後における算術平均粗さ(Sa)は、0.14nm以上0.9nm以下程度であった。 Referring to FIG. 15 and Table 1, when the arithmetic average roughness (Sa) before the formation of the epitaxial layer 2 is 0.22 nm (sample 6), the arithmetic average roughness (Sa) after the formation of the epitaxial layer 2 is 1. 7 nm, which is the largest value among the six samples. On the other hand, when the arithmetic average roughness (Sa) before the formation of the epitaxial layer 2 is about 0.08 nm to 0.09 nm (samples 1 to 5), the arithmetic average roughness (Sa) after the formation of the epitaxial layer 2 is The thickness was about 0.14 nm to 0.9 nm.

以上の結果より、炭化珪素基板5の裏面5bの研磨量を1.6μm以上とし、炭化珪素基板5をフッ酸で洗浄して製造した炭化珪素単結晶基板1(サンプル1〜5)は、研磨量が0.9μmであり炭化珪素基板5をフッ酸で洗浄せずに製造した炭化珪素単結晶基板1(サンプル6)よりも、酸素原子濃度が小さく、裏面の算術平均粗さ(Sa)が小さいことが確認された。またサンプル1〜5に係る炭化珪素エピタキシャル基板3の裏面1bの算術平均粗さ(Sa)は、サンプル6に係る炭化珪素エピタキシャル基板3の裏面1bの算術平均粗さ(Sa)よりも小さいことが確認された。さらにサンプル1〜5に係るTTVの変化量は、サンプル6に係るTTVの変化量よりも小さいことが確認された。   From the above results, the silicon carbide single crystal substrate 1 (samples 1 to 5) manufactured by cleaning the back surface 5b of the silicon carbide substrate 5 to 1.6 μm or more and cleaning the silicon carbide substrate 5 with hydrofluoric acid was polished. The oxygen atom concentration is smaller than that of the silicon carbide single crystal substrate 1 (sample 6) produced by washing the silicon carbide substrate 5 with hydrofluoric acid, and the arithmetic average roughness (Sa) of the back surface is 0.9 μm. It was confirmed to be small. Further, the arithmetic average roughness (Sa) of back surface 1b of silicon carbide epitaxial substrate 3 according to samples 1 to 5 is smaller than the arithmetic average roughness (Sa) of back surface 1b of silicon carbide epitaxial substrate 3 according to sample 6. confirmed. Furthermore, it was confirmed that the amount of change in TTV according to samples 1 to 5 was smaller than the amount of change in TTV according to sample 6.

今回開示された実施の形態および実施例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説明ではなくて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。   The embodiments and examples disclosed herein are illustrative in all respects and should not be construed as being restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 炭化珪素単結晶基板
1a1,1b1 外周
1a,5a 表面(第2の主面)
1b,5b 裏面(第1の主面)
2 炭化珪素エピタキシャル層
3 炭化珪素エピタキシャル基板
4a 第2の正方形領域
4b 第1の正方形領域
5 炭化珪素基板
6a,6b 層6a1,6b1 加工変質層
9 ワイヤー
10 インゴット
20 支持台
30 サセプタ
40 台
40a 基準面
G 重心
IRa 第2の中央領域
IRb 第1の中央領域
ORa 第2の外周領域
ORb 第1の外周領域
Oa,Ob 中心
x 長手方向
1 Silicon carbide single crystal substrates 1a1, 1b1 Outer peripheries 1a, 5a Surface (second main surface)
1b, 5b Back surface (first main surface)
2 Silicon carbide epitaxial layer 3 Silicon carbide epitaxial substrate 4a Second square region 4b First square region 5 Silicon carbide substrate 6a, 6b Layers 6a1, 6b1 Work-affected layer 9 Wire 10 Ingot 20 Support base 30 Susceptor 40 Base 40a Reference plane G center of gravity IRa second central region IRb first central region ORa second outer peripheral region ORb first outer peripheral region Oa, Ob center x longitudinal direction

Claims (11)

裏面である第1の主面と、前記第1の主面と反対側の表面である第2の主面とを備えた炭化珪素単結晶基板であって、
前記第1の主面の最大径は150mm以上であり、
前記第1の主面は、外周から3mm以内の領域を除いた第1の中央領域を含み、
前記第1の中央領域を一辺が250μmの第1の正方形領域に分割した場合において、いずれの前記第1の正方形領域においても、前記第1の正方形領域の算術平均粗さ(Sa)は0.2nm未満であり、かつ前記第1の正方形領域における酸素濃度は5原子%以上20原子%未満である、炭化珪素単結晶基板。
A silicon carbide single crystal substrate comprising a first main surface that is a back surface and a second main surface that is a surface opposite to the first main surface,
The maximum diameter of the first main surface is 150 mm or more;
The first main surface includes a first central region excluding a region within 3 mm from the outer periphery,
In the case where the first central region is divided into first square regions each having a side of 250 μm, the arithmetic mean roughness (Sa) of the first square region is 0. 0 in any of the first square regions. A silicon carbide single crystal substrate which is less than 2 nm and has an oxygen concentration in the first square region of 5 atomic% or more and less than 20 atomic%.
前記第2の主面は、外周から3mm以内の領域を除いた第2の中央領域を含み、
前記第2の中央領域を一辺が250μmの第2の正方形領域に分割した場合において、いずれの前記第2の正方形領域においても前記第2の正方形領域の算術平均粗さ(Sa)は0.2nm未満である、請求項1に記載の炭化珪素単結晶基板。
The second main surface includes a second central region excluding a region within 3 mm from the outer periphery,
When the second central region is divided into second square regions each having a side of 250 μm, the arithmetic average roughness (Sa) of the second square region is 0.2 nm in any of the second square regions. The silicon carbide single crystal substrate according to claim 1, wherein
前記第1の主面には機械研磨痕が形成されていない、請求項1または請求項2に記載の炭化珪素単結晶基板。   The silicon carbide single crystal substrate according to claim 1, wherein no mechanical polishing mark is formed on the first main surface. 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の炭化珪素単結晶基板と、
前記炭化珪素単結晶基板の前記第2の主面上に設けられた炭化珪素エピタキシャル層とを備え、
いずれの前記第1の正方形領域においても前記第1の正方形領域の算術平均粗さ(Sa)は1.5nm未満である、炭化珪素エピタキシャル基板。
A silicon carbide single crystal substrate according to any one of claims 1 to 3,
A silicon carbide epitaxial layer provided on the second main surface of the silicon carbide single crystal substrate,
The silicon carbide epitaxial substrate in which the arithmetic mean roughness (Sa) of the first square region is less than 1.5 nm in any of the first square regions.
炭化珪素単結晶をスライスすることにより、裏面である第1の主面と、前記第1の主面と反対側の表面である第2の主面とを含む炭化珪素基板を準備する工程と、
前記炭化珪素基板の前記第1の主面側に形成された加工変質層を含む層を除去する工程とを備え、
前記加工変質層を除去した後、前記第1の主面は、外周から3mm以内の領域を除いた第1の中央領域を含み、さらに、
前記第1の中央領域の酸素濃度を測定する工程を備え、
前記第1の主面の最大径は150mm以上であり、
前記加工変質層を含む層を除去する工程において、前記加工変質層を含む層が1.5μm以上除去され、
前記第1の中央領域を一辺が250μmの第1の正方形領域に分割した場合において、いずれの前記第1の正方形領域においても酸素濃度は5原子%以上20原子%未満である、炭化珪素単結晶基板の製造方法。
Preparing a silicon carbide substrate including a first main surface that is a back surface and a second main surface that is a surface opposite to the first main surface by slicing a silicon carbide single crystal;
Removing a layer including a work-affected layer formed on the first main surface side of the silicon carbide substrate,
After removing the work-affected layer, the first main surface includes a first central region excluding a region within 3 mm from the outer periphery, and
Measuring the oxygen concentration of the first central region,
The maximum diameter of the first main surface is 150 mm or more;
In the step of removing the layer containing the work-affected layer, the layer containing the work-affected layer is removed by 1.5 μm or more,
In the case where the first central region is divided into first square regions each having a side of 250 μm, the oxygen concentration is 5 atomic% or more and less than 20 atomic percent in any of the first square regions. A method for manufacturing a substrate.
いずれの前記第1の正方形領域においても前記第1の正方形領域の算術平均粗さ(Sa)は0.2nm未満である、請求項5に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。   6. The method for manufacturing a silicon carbide single crystal substrate according to claim 5, wherein the arithmetic mean roughness (Sa) of the first square region is less than 0.2 nm in any of the first square regions. 前記加工変質層を含む層を除去する工程は、前記第1の主面に対して化学的機械研磨を行う工程を含む、請求項5または請求項6に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。   The method for manufacturing a silicon carbide single crystal substrate according to claim 5 or 6, wherein the step of removing the layer including the work-affected layer includes a step of performing chemical mechanical polishing on the first main surface. . 前記第1の主面に対して化学的機械研磨を行う工程は、第1の研磨レートで第1の化学的機械研磨を行う工程と、
前記第1の化学的機械研磨を行う工程の後、前記第1の研磨レートよりも遅い第2の研磨レートで第2の化学的機械研磨を行う工程とを有する、請求項7に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。
The step of performing chemical mechanical polishing on the first main surface includes the step of performing first chemical mechanical polishing at a first polishing rate;
The carbonization according to claim 7, further comprising a step of performing a second chemical mechanical polishing at a second polishing rate slower than the first polishing rate after the step of performing the first chemical mechanical polishing. A method for producing a silicon single crystal substrate.
前記第2の主面は、外周から3mm以内の領域を除いた第2の中央領域を含み、
前記第2の中央領域を一辺が250μmの第2の正方形領域に分割した場合において、いずれの前記第2の正方形領域においても前記第2の正方形領域の算術平均粗さ(Sa)は0.2nm未満である、請求項5〜請求項8のいずれか1項に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。
The second main surface includes a second central region excluding a region within 3 mm from the outer periphery,
When the second central region is divided into second square regions each having a side of 250 μm, the arithmetic average roughness (Sa) of the second square region is 0.2 nm in any of the second square regions. The method for producing a silicon carbide single crystal substrate according to any one of claims 5 to 8, which is less than 10.
前記第1の主面には機械研磨痕が形成されていない、請求項5〜請求項9のいずれか1項に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法。   The method for manufacturing a silicon carbide single crystal substrate according to any one of claims 5 to 9, wherein mechanical polishing marks are not formed on the first main surface. 請求項5〜請求項10のいずれか1項に記載の炭化珪素単結晶基板の製造方法により炭化珪素単結晶基板を準備する工程と、
前記炭化珪素単結晶基板の前記第2の主面上に炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程とを備え、
前記炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程後において、いずれの前記第1の正方形領域においても前記第1の正方形領域の算術平均粗さ(Sa)は1.5nm未満である、炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。
Preparing a silicon carbide single crystal substrate by the method for manufacturing a silicon carbide single crystal substrate according to any one of claims 5 to 10, and
Forming a silicon carbide epitaxial layer on the second main surface of the silicon carbide single crystal substrate,
After the step of forming the silicon carbide epitaxial layer, the arithmetic average roughness (Sa) of the first square region is less than 1.5 nm in any of the first square regions. Method.
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