JP6690282B2 - 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
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Description
まず、本開示の実施形態の概要について説明する。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。
次に、図に基づいて本開示の実施形態の詳細について説明する。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。
図1および図2に示されるように、本実施形態に係る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とを含んでいる。炭化珪素層20は、第1主面11上にある。炭化珪素層20は、炭化珪素単結晶基板10と接する第4主面14と、第4主面14と反対側の第2主面30を含んでいる。図1に示されるように、第2主面30は、外周領域52と、外周領域52に取り囲まれた中央領域53とを含む。外周領域52は、第2主面30の外縁54から3mm以内の領域である。言い換えれば、第2主面30の径方向において、外縁54と、外周領域52および中央領域53の境界との距離112は、3mmである。
炭化珪素層20は、ドーパントとしてたとえば窒素を含有する。なお、本願におけるキャリア濃度とは、実効キャリア濃度を意味する。たとえば、炭化珪素層がドナーとアクセプタとを含む場合、実効キャリア濃度とは、ドナー濃度(Nd)とアクセプタ濃度(Na)との差の絶対値(|Nd−Na|)として計算される。キャリア濃度の測定方法は後述する。
中央領域53において、炭化珪素層20の厚み113の平均値は、たとえば、5μm以上50μm以下である。炭化珪素層20の厚み113の平均値は、10μm以上でもよいし、15μm以上でもよいし、20μm以上でもよい。炭化珪素層20の厚み113の上限は、特に限定されない。炭化珪素層20の厚み113の上限は、たとえば150μmであってもよい。
中央領域53の算術平均粗さ(Ra)は、1nm以下である。算術平均粗さ(Ra)は、たとえばAFM(Atomic Force Microscope)により測定することができる。AFMとしては、たとえばVeeco社製の「Dimension3000」等を採用することができる。AFMのカンチレバーには、Bruker社製の型式「NCHV−10V」等が好適である。AFMの条件を、次のように設定することができる。測定モードはタッピングモードに設定する。タッピングモードでの測定領域は5μm四方に設定する。タッピングモードにおけるサンプリングに関しては、測定領域内での走査速度を1周期あたり5秒、走査ライン数を512、1走査ラインあたりの測定ポイントを512とする。カンチレバーの制御変位は15.50nmに設定する。算術平均粗さ(Ra)の測定範囲は、たとえば5μm×5μmの正方形領域である。中央領域53の算術平均粗さ(Ra)は、好ましくは、0.3nm以下であり、より好ましくは、0.2nm以下である。
中央領域53の算術平均粗さ(Sa)は、1nm以下である。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る。算術平均粗さ(Sa)は、たとえば白色干渉顕微鏡により測定することができる。白色干渉顕微鏡として、たとえばニコン社製のBW−D507を用いることができる。算術平均粗さ(Sa)の測定範囲は、たとえば255μm×255μmの正方形領域である。中央領域53の算術平均粗さ(Sa)は、好ましくは、0.3nm以下であり、より好ましくは、0.2nm以下である。たとえば、第1直線8上において、中心Oから±60mm離れた点を含む正方形領域と、第2直線7上において、中心Oから±60mm離れた点を含む正方形領域と、中心Oを含む正方形領域(つまり、図23においてハッチングで示された計5カ所の測定領域25)において、算術平均粗さSaが測定される。
中央領域53のヘイズは、50以下である。中央領域53におけるヘイズは、30以下であってもよいし、20以下であってもよい。ヘイズとは、表面粗さの程度を表す指標である。表面がフラットに近づくとヘイズの値は小さくなる。完全にフラットな表面のヘイズは0である。ヘイズの単位は無次元である。ヘイズは、たとえばレーザーテック株式会社製のWASAVIシリーズ「SICA 6X」を用いて測定される。具体的には、炭化珪素エピタキシャル基板の表面に対して水銀キセノンランプなどの光源から波長546nmの光が照射され、当該光の反射光が、たとえばCCD(Charge−Coupled Device)等の受光素子により観察される。観察された画像中のある一つの画素の明るさと、当該ある一つの画素の周囲の画素の明るさとの違いが数値化される。ヘイズは、観察された画像が含む複数の画素の明るさの違いを以下の方法により数値化したものである。
中央領域53にマクロ欠陥がある場合があるが、マクロ欠陥は少ない方がよい。マクロ欠陥は、平面寸法がたとえば10μm以上であり、かつ高さまたは深さなどの垂直方向の寸法が数十ナノメートル以上の欠陥である。マクロ欠陥は、たとえば、ダウンフォール欠陥、三角欠陥、積層欠陥およびキャロット欠陥などである。ダウンフォール欠陥は、エピタキシャル成長時に、成長装置内の堆積物が炭化珪素基板の表面に落下した粒子状の炭化珪素結晶である。ダウンフォールの平面寸法(直径)は、たとえば10μm以上1mm以下である。ダウンフォール欠陥は、たとえば4H−SiCの場合もあるし、3C−SiCの場合もあるし、あるいは断熱材起因の場合もある。ダウンフォール欠陥は、グラファイト成分を含む場合もある。中央領域53において、ダウンフォール欠陥の面密度は、たとえば1.0cm-2以下であり、好ましくは0.5cm-2以下であり、より好ましくは0.1cm-2以下である。
中央領域53には、キャロット欠陥がある場合があるが、キャロット欠陥は少ない方がよい。キャロット欠陥は、拡張欠陥の一種である。キャロット欠陥は、第2主面30に対して垂直な方向から見た場合、長細い形状を有している。キャロット欠陥90の長手方向の幅は、典型的には、100μm以上500μm以下である。キャロット欠陥90の短手方向の幅の最大値は、たとえば10μm以上100μm以下である。キャロット欠陥、第2主面30から突出した部分を有する。突出した部分の高さは、たとえば0.1μm以上2μm以下である。
中央領域53には、積層欠陥がある場合があるが、積層欠陥は少ない方がよい。中央領域53に対して垂直な方向から見た場合、積層欠陥の形状は、たとえば三角形または台形である。積層欠陥は、2H−SiCの場合もあるし、3C−SiCの場合もあるし、8H−SiCの場合もある。中央領域53において、積層欠陥の面密度は、たとえば1.0cm-2以下であり、好ましくは0.5cm-2以下であり、より好ましくは0.1cm-2以下である。積層欠陥は、たとえばPL(Photo Luminescence)イメージング法により測定することができる。PL測定装置としては、たとえば、Photon Design製のPLIS−100を用いることができる。水銀キセノンランプからの光を313nmのバンドパスフィルターを通してサンプルに入射し、PL光を750nmのローパスフィルターを通して検出する。周囲とのコントラスト差を用いて、積層欠陥を測定することができる。
図5に示されるように、中央領域53には、最大深さ115が8nm未満である浅いピット86と、最大深さ116が8nm以上である深いピット87とがある場合があるが、浅いピット86および深いピット87は少ない方がよい。これらのピットは、エピタキシャル層中の貫通らせん転位(Threading Screw Dislocation:TSD)、貫通刃状転位(Threading Edge Dislocation:TED)等に起因する場合がある。浅いピット86および深いピット87は、炭化珪素単結晶基板10および炭化珪素層20を伸展する貫通らせん転位に起因する場合がある。図5に示されるように、炭化珪素単結晶基板10中の基底面転位(Basal Plane Dislocation:BPD)が、炭化珪素単結晶基板10と炭化珪素層20との境界でTEDに転換され、炭化珪素層20中に伸展するTEDに起因する浅いピット86が第2主面30に露出していてもよい。炭化珪素単結晶基板10および炭化珪素層20中を伸展するTEDに起因する浅いピット86が第2主面に露出していてもよい。浅いピット86は、溝状の微小欠陥である。浅いピット86は、炭化珪素層20内の貫通らせん転位、貫通刃状転位および貫通混合転位に由来すると考えられる。本願明細書では、らせん転位成分を含む貫通混合転位も貫通らせん転位とみなす。
図9に示されるように、中央領域53において、台形状の窪みである台形状欠陥70がある場合があるが、台形状欠陥70は少ない方がよい。中央領域53において、台形状欠陥70の面密度は、たとえば10個cm-2以下である。台形状欠陥の欠陥密度は低いほど好ましい。台形状欠陥の欠陥密度は、好ましくは、5個cm-2以下であり、より好ましくは、1個cm-2以下である。
図13に示されるように、中央領域53において、基底面転位24がある場合があるが、基底面転位24は少ない方がよい。基底面転位24は、(0001)面内を伸展する転位である。基底面転位24の一方端は第3主面13に露出し、基底面転位24の他方端は第2主面30に露出していてもよい。中央領域53において、基底面転位24の面密度は、たとえば10cm-2以下である。中央領域53において、基底面転位24の面密度は、好ましくは、1cm-2以下であり、より好ましくは、0.1cm-2以下である。
中央領域53において、貫通らせん転位がある場合があるが、貫通らせん転位は少ない方がよい。中央領域53における貫通らせん転位の面密度は、たとえば1000cm-2以下である。中央領域53における貫通らせん転位の面密度は、好ましくは500cm-2以下であり、より好ましくは100cm-2以下である。同様に、中央領域53において、貫通刃状転位がある場合があるが、貫通刃状転位は少ない方がよい。中央領域53における貫通刃状転位の面密度は、たとえば5000cm-2以下である。中央領域53における貫通らせん転位の面密度は、好ましくは3000cm-2以下であり、より好ましくは1000cm-2以下である。
図14および図16に示されるように、中央領域53には、オフ方向に対して垂直な直線に沿って並ぶ第1ハーフループ1の第1転位列2がある場合があるが、第1転位列2は少ない方がよい。第1転位列2は、複数の第1ハーフループ1から構成されている。オフ方向が第1方向101の場合、オフ方向に対して垂直な方向は第2方向102である。第1ハーフループ1は、第2主面30(図15参照)に露出する一対の貫通刃状転位を含む。中央領域53における第1転位列2の面密度は、10本cm-2以下である。好ましくは、中央領域53における第1転位列2の面密度は、5本cm-2以下であり、より好ましくは1本cm-2以下である。
まず、溶融KOH(水酸化カリウム)で中央領域53がエッチングされることにより、中央領域53にエッチピットが形成される。溶融KOHの温度は、たとえば515℃である。溶融KOHによるエッチング時間は、たとえば8分である。次に、光学顕微鏡を用いて中央領域53に形成されたエッチピットが観察される。中央領域53が、たとえば格子状に1cm×1cmの正方形領域に分割される。全ての正方形領域において転位列の面密度が測定される。中央領域53における第1転位列2の面密度は、10本cm-2以下であるとは、全ての正方形領域において第1転位列2の面密度が10本cm-2以下であることを意味する。なお、中央領域53の外周付近は、ラウンド状であるため正方形の領域に分割できない。転位列の面密度の計算に際して、このような正方形の領域に分割できない領域における面密度は考慮しない。
図14および図19に示されるように、中央領域53には、オフ方向に対して傾斜する直線に沿って並ぶ第2ハーフループ4の第2転位列5がある場合があるが、第2転位列5は少ない方がよい。第2転位列5は、複数の第2ハーフループ4から構成されている。第2ハーフループ4は、第1方向101および第2方向102の双方に対して傾斜する直線に平行な第3方向103に沿って並んでいる。第2ハーフループ4は、第2主面30に露出する一対の貫通刃状転位を含む。中央領域53おいて、第1転位列2の面密度は、第2転位列5の面密度よりも低くてもよい。中央領域53における第2転位列5の面密度は、10本cm-2よりも高くてもよい。第1転位列2は、外周領域52の近くに多く存在し、第2転位列5は、中央領域53の中心付近に多く存在する場合がある。
図22に示されるように、第2主面30の中央領域53上に純水80が滴下された状態を想定する。中央領域53と純水80との境界面における純水80の表面の接線81と中央領域53との間の角度が純水80の接触角φである。図23に示されるように、ハッチングで示された5つの測定領域25において、純水80の接触角φが測定される。上記5つの測定領域25において、純水80の接触角φの平均値は、45°以下であり、かつ接触角φの最大値および最小値の差の絶対値は10°以下であってもよい。接触角φの平均値は、好ましくは、30°以下であり、より好ましくは、15°以下である。接触角φの最大値および最小値の差の絶対値は、好ましくは、5°以下であり、より好ましくは、3°以下である。接触角の測定は、たとえば次のようにして行うことができる。炭化珪素単結晶基板10の第2主面30に0.2mLの純水を滴下し、滴下された純水を第2主面30と平行の方向から撮影する。撮影した写真から、純水と大気の界面と、第2主面30とがなす角度を測定した値が接触角である。
次に、炭化珪素エピタキシャル基板100のwarpとbowについて説明する。まず、図24に示されるように、第2主面30の3点基準面94が決定される。3点基準面94とは、第2主面30上の3点(第1位置95、第2位置96および第3位置97)を含む仮想平面である。第1位置95、第2位置96および第3位置97を繋ぐことにより構成される三角形は、内部に第2主面30の中心Oを含む正三角形である。warpとbowは、たとえばTropel社製のFlatmasterにより測定することができる。
本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の製造装置200の構成について説明する。
次に、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について説明する。
図38に示されるように、成長工程終了後、冷却工程が実施される。第8時点(t8)から第9時点(t9)までが冷却工程である。冷却工程において、炭化珪素単結晶基板10と炭化珪素層20とを含む炭化珪素エピタキシャル基板100が冷却される。たとえば、第8時点(t8)から第9時点(t9)にかけて、炭化珪素エピタキシャル基板100の温度は、第3温度(T3)から第1温度(T1)まで低下する。第8時点(t8)から第9時点(t9)までの時間は、たとえば60分である。第3温度(T3)は、たとえば1600℃である。たとえば、炭化珪素エピタキシャル基板100は、約1時間で、1600℃から100℃まで冷却される。言い換えれば、炭化珪素エピタキシャル基板100の冷却速度は、たとえば(1600−100)℃/1時間=1500℃/時間である。冷却工程における冷却速度は、1500℃/時間以下であってもよいし、1300℃/時間以下であってもよいし、1000℃/時間以下であってもよい。
次に、第1変形例に係る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。第1変形例に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法は、主に、ドリフト層を形成する工程におけるシランガス流量、プロパンガス流量およびアンモニアガス流量において、上記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と異なっており、他の方法については上記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とほぼ同様である。
次に、第2変形例に係る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。第2変形例に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法は、主に、ドリフト層を形成する工程におけるアンモニアガス流量において、第1変形例に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法と異なっており、他の方法については第1変形例に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法とほぼ同様である。
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。
1−1.サンプル作製
まず、サンプル1〜6に係る炭化珪素エピタキシャル基板100が準備された。サンプル1〜3は、実施例に係る炭化珪素エピタキシャル基板100である。サンプル4〜6は、比較例に係る炭化珪素エピタキシャル基板100である。サンプル1〜4に係る炭化珪素エピタキシャル基板100は、ドーパントガスとしてアンモニアガスを使用して製造された。サンプル1〜4に係る炭化珪素エピタキシャル基板100のドリフト層28を形成する工程におけるアンモニアガスの流量は、それぞれ1.4×10-2sccm、3.3×10-3sccm、7.8×10-3sccmおよび2.0×10-3sccmであった。一方、サンプル5および6に係る炭化珪素エピタキシャル基板100は、ドーパントガスとして窒素ガスを使用して製造された。サンプル5および6に係る炭化珪素エピタキシャル基板100のドリフト層28を形成する工程における窒素ガスの流量は、それぞれ4.5sccmおよび2.12sccmであった。
サンプル1〜6に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の炭化珪素層20のキャリア濃度が、水銀プローブ方式のC−V測定装置により測定された。プローブの面積は0.01cm2である。印加電圧を0〜5Vとした。キャリア濃度は、中央領域53において測定された。図3に示されるように、第1直線8上において、中心Oから±10mm、±20mm、±30mm、±40mm、±50mmおよび±60mm離れた点がキャリア濃度の測定位置とされた。同様に、第2直線7上において、中心Oから±10mm、±20mm、±30mm、±40mm、±50mmおよび±60mm離れた点がキャリア濃度の測定位置とされた。中心Oもキャリア濃度の測定位置とされた。つまり、図3においてハッチングされた円で示された測定領域25においてキャリア濃度が測定された。全ての測定領域25におけるキャリア濃度の平均値、標準偏差、標準偏差/平均値、最大値、最小値、最大値−最小値および(最大値−最小値)/(2×平均値)が計算された。なおサンプル1に係る炭化珪素エピタキシャル基板100に関しては、上記25カ所の測定位置に加え、第2直線7上において中心Oから+70mmの位置と、中心Oから−65mmの位置と、第1直線8上において中心から±70mmの位置とが測定位置とされた(図48参照)。
図48は、サンプル1に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の炭化珪素層20のキャリア濃度分布を示している。図49は、サンプル2およびサンプル3に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の炭化珪素層20のキャリア濃度分布を示している。図50は、サンプル4に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の炭化珪素層20のキャリア濃度分布を示している。図51は、サンプル5およびサンプル6に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の炭化珪素層20のキャリア濃度分布を示している。図48〜図53において、「OF−COF」および「IF−CIF]は、それぞれ、図3における第2直線7および第1直線8上の測定位置における結果を示している。図51に示されるように、第2主面30の中心側(つまり、第1領域65)よりも外周側(つまり、第3領域67)において、キャリア濃度の値が高くなる場合がある。この場合、炭化珪素層20のキャリア濃度のプロファイルは、U字型を示す。
サンプル1および4に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の炭化珪素層20の膜厚がFT−IRにより測定された。膜厚の測定位置は、上記キャリア濃度の測定位置と同じである。つまり、図3においてハッチングされた円で示された測定領域25において炭化珪素層20の膜厚が測定された。全ての測定領域25における炭化珪素層20の膜厚の平均値、標準偏差、標準偏差/平均値、最大値、最小値、最大値−最小値および(最大値−最小値)/(2×平均値)が計算された。なおサンプル1に係る炭化珪素エピタキシャル基板100に関しては、上記25カ所の測定位置に加え、第2直線7上において中心Oから+70mmの位置と、中心Oから−65mmの位置と、第1直線8上において中心から±70mmの位置とが測定位置とされた(図52参照)。またサンプル4に係る炭化珪素エピタキシャル基板100に関しては、中心Oは測定位置から除外された(図53参照)。
図52は、サンプル1に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の炭化珪素層20の膜厚分布を示している。図53は、サンプル4に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の炭化珪素層20の膜厚分布を示している。
2−1.サンプル作製
まず、サンプル7〜10に係る炭化珪素エピタキシャル基板100が準備された。サンプル7および8は、実施例に係る炭化珪素エピタキシャル基板100である。サンプル9および10は、比較例に係る炭化珪素エピタキシャル基板100である。サンプル7〜10に係る炭化珪素エピタキシャル基板100は、ドーパントガスとしてアンモニアガスを使用して製造された。サンプル7および8に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の製造方法においては、バッファ層を形成する工程におけるC/Si比とドリフト層を形成する工程におけるC/Si比とが異なる。一方、サンプル9および10に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の製造方法においては、バッファ層を形成する工程におけるC/Si比とドリフト層を形成する工程におけるC/Si比とが同じである。
サンプル7〜10に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の第2主面30における欠陥の個数とヘイズとが測定された。欠陥の個数とヘイズは、レーザーテック社製SICAを用いて測定された。測定方法は前述の通りである。欠陥として、マクロ欠陥と、ピットと、バンプとが測定された。マクロ欠陥は、ダウンフォール欠陥と、三角欠陥とを含む。ピットは、深いピット87(図5参照)である。バンプは、台形型欠陥を伴うバンプ73(図9参照)である。欠陥密度は、欠陥の総数を、欠陥が測定された領域の面積で除することにより計算された。欠陥が測定された領域の面積は約170cm2である。
図54および図55は、それぞれサンプル7および9に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の第2主面30におけるダウンフォール欠陥および三角欠陥の面内分布を示すマップである。図54においては、ダウンフォール欠陥および三角欠陥を、それぞれ四角形および三角形として表示している。図55においては、ダウンフォール欠陥および三角欠陥をまとめて四角形として表示している。図54および図55に示されるように、サンプル7に係る炭化珪素エピタキシャル基板100と比較して、サンプル9に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の第2主面30には、多数のダウンフォール欠陥および三角欠陥が分布している。ダウンフォール欠陥および三角欠陥は、第2主面30の中心よりも外周側に多く分布している。
2 第1転位列
3,6,35,45 端部
4 第2ハーフループ
5 第2転位列
7 第2直線
8 第1直線
10 炭化珪素単結晶基板
11 第1主面
13 第3主面
14 第4主面(面)
20 炭化珪素層
23 貫通らせん転位
24,34,44 基底面転位
25 測定領域
27 バッファ層
28 ドリフト層
29 中央表面層
30 第2主面
31 第1部分
32 第2部分
33 第3部分
36 点
37,47 仮想線
41 第4部分
42 第5部分
43 第6部分
52 外周領域
53 中央領域
54 外縁
55 オリエンテーションフラット
57 曲率部
61 第1辺
62 第2辺
65 第1領域
66 第2領域
67 第3領域
70 台形状欠陥
71 起点
72 上底部
73 突起部
73 バンプ
74 底部
75 ステップバンチング
80 純水
81 接線
85 正方形領域
86 浅いピット
87 深いピット(ピット)
90 キャロット欠陥
91 中心位置
92 最高位置
93 最低位置
94 点基準面
95 第1位置
96 第2位置
97 第3位置
100 炭化珪素エピタキシャル基板
101 第1方向
102 第2方向
103 第3方向
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
161 測定データ
200 製造装置
201 反応室
203 発熱体
204 石英管
205 断熱材
206 誘導加熱コイル
207 ガス導入口
208 ガス排気口
210 サセプタプレート
211 加熱部
212 回転軸
213 第1加熱領域
214 第2加熱領域
231 第1ガス供給部
232 第2ガス供給部
233 第3ガス供給部
234 キャリアガス供給部
235 ガス供給部
241 第1ガス流量制御部
242 第2ガス流量制御部
243 第3ガス流量制御部
244 キャリアガス流量制御部
245 制御部
253 配管
300 炭化珪素半導体装置
Claims (14)
- 第1主面を有する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、前記炭化珪素単結晶基板と接する面と反対側の第2主面を含み、
前記第2主面は、(0001)面が0.5°以上8°以下傾斜した面であり、
前記第2主面の最大径は、100mm以上であり、
前記炭化珪素層のポリタイプは、4H−SiCであり、
前記炭化珪素層の導電型は、n型であり、
前記第2主面は、前記第2主面の外縁から3mm以内の外周領域と、前記外周領域に取り囲まれた中央領域とを有し、
前記中央領域と平行な方向において、前記炭化珪素層のキャリア濃度の平均値に対する前記キャリア濃度の標準偏差の比率は、5%未満であり、
前記キャリア濃度の平均値は、1×1014cm-3以上5×1016cm-3以下であり、
前記中央領域と平行な方向において、前記炭化珪素層の厚みの平均値に対する前記厚みの標準偏差の比率は、5%未満であり、
前記中央領域の算術平均粗さ(Sa)は、1nm以下であり、
前記中央領域のヘイズは、50以下であり、
前記中央領域には、<11−20>方向に対して垂直な直線に沿って並ぶ第1ハーフループの第1転位列があり、
前記第1ハーフループは、前記中央領域に露出する一対の貫通刃状転位を含み、
前記中央領域における前記第1転位列の面密度は、10本cm -2 以下である、炭化珪素エピタキシャル基板。 - 前記中央領域を一辺が6mmの正方領域に区分した場合において、全ての前記正方領域の数に対する、ダウンフォール欠陥および三角欠陥の少なくともいずれかがある前記正方領域の数の比率は、10%以下である、請求項1に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
- 前記厚みの平均値は、5μm以上50μm以下である、請求項1または請求項2に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
- 前記中央領域において、貫通らせん転位に起因するピットがあり、
前記ピットの面密度は、100個cm-2以下であり、
前記ピット内において、前記中央領域からの最大深さは、8nm以上である、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。 - 前記ピットの面密度は、10個cm-2以下である、請求項4に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
- 前記ピットの面密度は、1個cm-2以下である、請求項5に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
- 前記ピット内において、前記中央領域からの最大深さは、20nm以上である、請求項4〜請求項6のいずれか1項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
- 前記中央領域に垂直な方向から見て、前記ピットの平面形状は、第1方向に延びる第1辺と、前記第1方向と垂直な第2方向に延びる第2辺と、を含み、
前記第1辺の幅は、前記第2辺の幅の2倍以上である、請求項4〜請求項7のいずれか1項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。 - 前記中央領域において、台形状の窪みである台形状欠陥があり、
前記台形状欠陥の面密度が10個cm-2以下であり、
前記台形状欠陥は、前記中央領域に垂直な方向から見て<11−20>方向と交差する上底部および下底部を含み、
前記上底部の幅は、0.1μm以上100μm以下であり、
前記下底部の幅は、50μm以上5000μm以下であり、
前記上底部は、突起部を含み、
前記下底部は、複数のステップバンチングを含む、請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。 - 前記中央領域において、基底面転位があり、
前記基底面転位の面密度が、10個cm-2以下である、請求項1〜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。 - 前記中央領域には、<11−20>方向に対して傾斜する直線に沿って並ぶ第2ハーフループの第2転位列があり、
前記第2ハーフループは、前記中央領域に露出する一対の貫通刃状転位を含み、
前記中央領域おいて、前記第1転位列の面密度は、前記第2転位列の面密度よりも低い、請求項1に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。 - 前記中央領域に純水を滴下した場合において、前記純水の接触角の平均値は、45°以下であり、
前記接触角の最大値および最小値の差の絶対値は10°以下である、請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。 - 前記炭化珪素単結晶基板の厚みは、600μm以下であり、
warpは、30μm以下であり、
bowの絶対値は、20μm以下であり、
前記bowが正の場合、前記第2主面の3点基準面に対して垂直な方向において、前記3点基準面から見て最高の高さを有する位置は、前記第2主面の中心から前記第2主面の半径の2/3までの範囲にあり、
前記bowが負の場合、前記3点基準面に対して垂直な方向において、前記3点基準面から見て最低の高さを有する位置は、前記第2主面の中心から前記第2主面の半径の2/3までの範囲にある、請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。 - 請求項1〜請求項13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。
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