WO2013061788A1 - 炭化珪素基板の製造方法および炭化珪素基板 - Google Patents

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    • H01L29/1608—Silicon carbide

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a silicon carbide substrate and a silicon carbide substrate, and more specifically, a method for manufacturing a silicon carbide substrate capable of suppressing variations in surface orientation and warpage on the main surface, and high quality.
  • the present invention relates to a silicon carbide substrate capable of manufacturing a simple semiconductor device.
  • silicon carbide has been increasingly adopted as a material constituting semiconductor devices in order to enable higher breakdown voltage, lower loss, and use in high-temperature environments.
  • 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.
  • 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.
  • a semiconductor device using silicon carbide as a material is manufactured, for example, by forming an epitaxial growth layer on a silicon carbide substrate, forming a region into which a desired impurity is introduced, and forming an electrode.
  • a silicon carbide substrate having a uniform plane orientation on the main surface it is necessary to use a silicon carbide substrate having a uniform plane orientation on the main surface.
  • it has been proposed to obtain a silicon carbide substrate having a uniform plane orientation on the main surface by controlling the temperature conditions of crystal growth and the crystal shape for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-294499). Publication (refer patent document 1)).
  • the silicon carbide substrate proposed in Patent Document 1 has a uniform surface orientation on the main surface, but has a large substrate warpage and a large variation in thickness. Further, the warpage of the substrate can be reduced by surface polishing or the like. However, when the surface of the substrate having a large warpage is flattened by polishing or the like, there is a problem that the surface orientation on the main surface after polishing varies.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to manufacture a silicon carbide substrate manufacturing method and a high-quality semiconductor device capable of suppressing variations in surface orientation and warpage on the main surface. It is to provide a silicon carbide substrate that can be used.
  • a method for manufacturing a silicon carbide substrate according to the present invention includes a step of preparing an ingot made of single crystal silicon carbide having a diameter of 2 inches or more, a step of obtaining a substrate by slicing the ingot, and polishing the surface of the substrate.
  • the ingot is formed so that the cutting proceeds in a direction in which the angle formed with the ⁇ 11-20> direction or the ⁇ 1-100> direction is 15 ⁇ 5 ° in the orthogonal projection to the ⁇ 0001 ⁇ plane.
  • Sliced In the step of polishing the surface of the substrate, the at least one main surface of the substrate is polished in a state where the entire surface of at least one main surface of the substrate is in contact with the polishing surface.
  • the state in which the entire main surface of the substrate is in contact with the polishing surface means a state in which the main surface of the substrate is in contact with the polishing surface over almost the entire region by correcting the warpage or undulation of the substrate.
  • the polishing surface is a surface that makes contact with the main surface of the substrate to advance polishing, and means, for example, the surface of a grindstone or the surface of a surface plate.
  • the present inventor has conducted detailed studies on measures for suppressing variations in surface orientation and warpage on the main surface of a substrate made of silicon carbide.
  • the warping of the substrate is suppressed by advancing the slice in a direction that makes a certain angle with respect to the cleavage direction of the silicon carbide crystal. I found it.
  • the substrate with the remaining warp is polished without taking any countermeasures, the polishing proceeds while maintaining the curved crystal face, resulting in variations in the plane orientation on the main surface after polishing.
  • polishing is performed in a state where the entire surface of at least one main surface of the substrate is in contact with the polishing surface, thereby suppressing variations in the plane orientation on the at least one main surface.
  • the warpage of the substrate can be further reduced.
  • the angle formed by the ⁇ 11-20> direction or the ⁇ 1-100> direction, which is the cleavage direction of the silicon carbide crystal is orthogonal to the ⁇ 0001 ⁇ plane.
  • the slicing in the direction of 15 ° ⁇ 5 °, it is possible to obtain a substrate in which warpage is suppressed.
  • the obtained substrate is polished in a state where at least one main surface is in contact with the polishing surface. Therefore, it is possible to further reduce the warpage of the substrate while suppressing variations in the plane orientation on the at least one main surface of the substrate.
  • variations in plane orientation and warpage on the main surface of the substrate can be suppressed.
  • the ingot in the step of obtaining the substrate, the ingot may be sliced so that an off angle of the at least one main surface with respect to the ⁇ 0001 ⁇ plane is 50 ° or more and 80 ° or less. Thereby, the curvature of the board
  • both main surfaces of the substrate may be polished in a state where both main surfaces of the substrate are in contact with the polishing surface. By doing so, the surface of the substrate can be efficiently polished.
  • the step of polishing the surface of the substrate includes a step of correcting the substrate so that the entire main surfaces of both the substrates are in contact with the polishing surface, and a main surface of both of the corrected substrates And a step of polishing. Further, in the step of polishing both main surfaces of the corrected substrate, both main surfaces may be polished while supplying a larger amount of free abrasive grains than in the step of correcting the substrate.
  • the other main surface different from the one main surface of the substrate may be fixed so as to contact the flat surface of the holding member.
  • the one main surface of the substrate may be polished in a state where the entire surface of the one main surface of the substrate is in contact with the polishing surface.
  • the entire surface of the one main surface of the substrate can be reliably polished.
  • variations in the plane orientation of the one main surface of the substrate can be suppressed.
  • the method for manufacturing a silicon carbide substrate may further include a step of confirming a fixed state of the substrate before the step of polishing the surface of the substrate.
  • the entire surface of the one main surface of the substrate can be more reliably polished.
  • variations in the plane orientation of the one main surface of the substrate can be more reliably suppressed.
  • the silicon carbide substrate according to the present invention has a diameter of 2 inches or more.
  • the SORI in the central region which is a region whose distance from the center of at least one main surface is 1 inch or less, is 30 ⁇ m or less.
  • the variation in the peak position of the X-ray diffraction in the central region is 0.3 ° or less.
  • the silicon carbide substrate according to the present invention suppresses variations in plane orientation and warpage on the main surface, an epitaxial growth layer having high crystallinity can be easily formed on the main surface. Therefore, according to the silicon carbide substrate according to the present invention, a high-quality semiconductor device can be manufactured.
  • the variation in the peak position of the X-ray diffraction in the region excluding the region 2 mm away from the outer periphery may be 0.3 ° or less.
  • an epitaxial growth layer having high crystallinity can be more easily formed on the main surface of the silicon carbide substrate.
  • a method for manufacturing a silicon carbide substrate capable of suppressing variation in surface orientation and warpage on the main surface a silicon carbide substrate capable of manufacturing a high-quality semiconductor device can be provided.
  • FIG. 3 is a flowchart schematically showing a method for manufacturing a silicon carbide substrate. It is the schematic for demonstrating the manufacturing method of a silicon carbide substrate. It is the schematic for demonstrating the manufacturing method of a silicon carbide substrate. It is the schematic for demonstrating the manufacturing method of a silicon carbide substrate. It is the schematic for demonstrating the manufacturing method of a silicon carbide substrate. It is the schematic for demonstrating the manufacturing method of a silicon carbide substrate. It is the schematic which shows a silicon carbide substrate.
  • 5 is a flowchart schematically showing a method for manufacturing a silicon carbide substrate according to a second embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram for illustrating the method for manufacturing the silicon carbide substrate according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram for illustrating the method for manufacturing the silicon carbide substrate according to the second embodiment.
  • an ingot preparation step is first performed as a step (S10).
  • S10 an ingot made of single crystal silicon carbide having a diameter of 2 inches or more is produced by, for example, a sublimation method described below.
  • a seed crystal made of single crystal silicon carbide and a raw material powder made of silicon carbide are inserted into a container made of graphite. Then, by heating the raw material powder, silicon carbide sublimates and recrystallizes on the seed crystal. At this time, recrystallization proceeds while a desired impurity such as nitrogen is introduced. Thereby, as shown in FIG. 2, the ingot 1 which consists of a single crystal silicon carbide is obtained. In addition, the ingot 1 can be efficiently produced by setting the growth direction of the ingot 1 to the ⁇ 0001> direction as shown in FIG.
  • a cutting step is performed as a step (S20).
  • silicon carbide substrate 10 is obtained by slicing manufactured ingot 1 with reference to FIG. 3 and FIG. Specifically, first, the ingot 1 is installed such that a part of its side surface is supported by the support base 2. Next, the wire 9 travels in a direction along the diameter direction of the ingot 1 and approaches the ingot 1 along a cutting direction ⁇ that is a direction perpendicular to the travel direction, so that the wire 9 and the ingot 1 are in contact with each other. To do. And the ingot 1 is cut
  • the step (S20) will be described in more detail.
  • the ingot 1 is cut by supplying cutting oil such as a slurry obtained by mixing single crystal diamond and cutting oil. In this way, slicing of ingot 1 is performed, and silicon carbide substrate 10 as shown in FIG. 4 is obtained.
  • the angle formed by the ⁇ 11-20> direction or the ⁇ 1-100> direction of the ingot 1 is 15 ° ⁇ in the orthogonal projection onto the ⁇ 0001 ⁇ plane.
  • the ingot 1 is sliced so that the slice proceeds in the direction of 5 °.
  • the angle ⁇ formed by the ⁇ 11-20> direction of the ingot 1 and the cutting direction ⁇ is set to 15 ° ⁇ 5 °.
  • ingot 1 may be sliced so that the off angle with respect to the ⁇ 0001 ⁇ plane of main surface 10A of silicon carbide substrate 10 is not less than 50 ° and not more than 80 °. Thereby, the curvature of the obtained silicon carbide substrate 10 can be suppressed more effectively.
  • a polishing step is performed as a step (S30).
  • steps (S31) to (S33) described below are performed, whereby both main surfaces of silicon carbide substrate 10 are polished.
  • warping of silicon carbide substrate 10 obtained by slicing ingot 1 in step (S20) is suppressed, but not completely removed. Therefore, in this step (S30), warping of silicon carbide substrate 10 is further reduced by polishing both main surfaces of silicon carbide substrate 10.
  • a substrate installation step is performed.
  • silicon carbide substrate 10 has a main surface 10A in contact with polishing surface 30A on lower surface plate 30 having polishing surface 30A made of, for example, copper.
  • upper surface plate 40 having a polished surface 40A made of copper, for example, is placed on silicon carbide substrate 10 such that polished surface 40A is in contact with part of main surface 10B.
  • silicon carbide substrate 10 is arranged so as to be sandwiched between lower surface plate 30 and upper surface plate 40.
  • the lower surface plate 30 and the upper surface plate 40 are not only the surface plates having the polishing surfaces 30A and 40A made of copper as described above, but also abrasive grains made of a material having higher hardness than silicon carbide such as diamond.
  • a surface plate in which a fixed grindstone is arranged on the surface may be used.
  • a substrate correction step is performed.
  • the upper surface plate 40 is moved in the direction approaching the lower surface plate 30 while the lower surface plate 30 and the upper surface plate 40 are rotated relative to each other.
  • main surfaces 10A and 10B of silicon carbide substrate 10 are brought into contact with polishing surfaces 30A and 40A.
  • the supply of the machining liquid 60 from the supply pipe 50 to the polishing surface 30A and the polishing surface 40A is started.
  • the working fluid 60 is a cutting oil or the like for easily advancing polishing of the main surfaces 10A and 10B, and may include, for example, loose abrasive grains made of diamond.
  • a double-side polishing step is performed.
  • the working fluid 60 containing a larger amount of free abrasive grains than in the step (S32) is supplied. While being supplied from the tube 50, the entire main surfaces 10A and 10B are polished.
  • the change of the supply amount of the free abrasive grains between the step (S32) and the step (S33) is not essential in the method for manufacturing the silicon carbide substrate according to the present invention. Since the polishing rate is improved after correction of substrate 10 is completed, variations in the plane orientation of main surfaces 10A and 10B of silicon carbide substrate 10 can be more reliably suppressed.
  • step (S30) main surfaces 10A, 10B in a state where silicon carbide substrate 10 is corrected so that the entire surfaces of main surfaces 10A, 10B of silicon carbide substrate 10 are in contact with polished surfaces 30A, 40A.
  • polishing variation in the plane orientation of main surfaces 10A and 10B of silicon carbide substrate 10 can be more reliably suppressed.
  • Silicon carbide substrate 10 according to the present embodiment is manufactured, for example, by the method for manufacturing a silicon carbide substrate according to the present embodiment.
  • the silicon carbide substrate 10 has a diameter of 2 inches or more.
  • SORI of central region A which is a region whose distance from the center of main surfaces 10 ⁇ / b> A and 10 ⁇ / b> B is 1 inch or less, is 30 ⁇ m or less. Further, the variation in the peak position of the X-ray diffraction in the central region A is 0.3 ° or less.
  • silicon carbide substrate 10 according to the present embodiment suppresses variations in plane orientation and warpage on main surfaces 10A and 10B, an epitaxial growth layer having high crystallinity can be easily formed on main surfaces 10A and 10B. Can be formed. Therefore, according to silicon carbide substrate 10 according to the present embodiment, a high-quality semiconductor device can be manufactured.
  • silicon carbide substrate 10 in silicon carbide substrate 10 according to the present embodiment, more preferably, in region B excluding a region 2 mm away from the outer periphery, the variation in the peak position of X-ray diffraction is 0.3 ° or less. Thereby, an epitaxial growth layer having high crystallinity can be more easily formed on main surfaces 10 ⁇ / b> A and 10 ⁇ / b> B of silicon carbide substrate 10.
  • Embodiment 2 Next, a method for manufacturing a silicon carbide substrate and a silicon carbide substrate according to Embodiment 2 which is another embodiment of the present invention will be described.
  • the method for manufacturing the silicon carbide substrate according to the present embodiment is basically performed in the same manner as the method for manufacturing the silicon carbide substrate according to the first embodiment, and has the same effects.
  • the silicon carbide substrate according to the present embodiment is basically the same as that of the first embodiment and has the same effects.
  • the method for manufacturing the silicon carbide substrate according to the present embodiment is the method for manufacturing the silicon carbide substrate according to the first embodiment in that one main surface is polished instead of both main surfaces of the silicon carbide substrate. It is different from the method.
  • an ingot preparation process is implemented as process (S10).
  • step (S10) as in Embodiment 1, ingot 1 made of single crystal silicon carbide having a diameter of 2 inches or more is manufactured.
  • step (S20) silicon carbide substrate 10 is obtained by slicing ingot 1 in the same manner as in the first embodiment.
  • This step (S30) includes steps (S31) to (S35) described below, and the entire surface of one main surface of silicon carbide substrate 10 is polished.
  • a substrate shape confirmation step is performed.
  • the thickness of silicon carbide substrate 10 is measured at any five points in the main surface of silicon carbide substrate 10.
  • a substrate fixing step is performed.
  • silicon carbide substrate 10 whose thickness is confirmed in step (S31) is fixed to holding member 20.
  • silicon carbide substrate 10 is held by holding member 20 such that main surface 10B different from main surface 10A to be polished comes into contact with flat surface 20A of holding member 20. Fixed to.
  • a substrate shape confirmation step is performed.
  • silicon carbide substrate 10 is fixed to holding member 20 as described above, at the same position as any five points where the thickness was measured in step (S31), silicon carbide substrate 10 The thickness is measured. Thereby, the fixing accuracy to the holding member 20 of the silicon carbide substrate 10 is confirmed.
  • silicon carbide substrate 10 is fixed to holding member 20 with a fixing accuracy of 5 ⁇ m or less.
  • a substrate installation step is performed as a step (S34).
  • silicon carbide substrate 10 fixed to holding member 20 is placed on lower surface plate 30 such that the entire main surface 10A to be polished is in contact with polishing surface 30A. Installed.
  • a single-side polishing step is performed.
  • the entire main surface 10A is rotated by rotating the holding member 20 and the lower surface plate 30 relative to each other in a state where the entire main surface 10A of the silicon carbide substrate 10 is in contact with the polishing surface 30A. Is polished.
  • the thickness of silicon carbide substrate 10 is confirmed before polishing main surface 10A of silicon carbide substrate 10, so that the entire surface of main surface 10A can be more reliably obtained. Can be polished. As a result, variation in the plane orientation of main surface 10A of silicon carbide substrate 10 can be more reliably suppressed.
  • steps (S10) to (S30) described above silicon carbide substrate 10 is manufactured, and the method for manufacturing the silicon carbide substrate according to the present embodiment is completed. If necessary, the main surface 10B may also be polished in the same manner as the main surface 10A.
  • Silicon carbide substrate 10 in which warpage is suppressed can be obtained by advancing the slice in the direction of 15 ° ⁇ 5 ° in orthogonal projection onto the 0001 ⁇ plane.
  • the obtained silicon carbide substrate 10 is polished in a state in which at least one main surface of main surfaces 10A and 10B is in contact with polishing surfaces 30A and 40A. Therefore, warpage of silicon carbide substrate 10 can be further reduced while suppressing variations in plane orientation on at least one of the main surfaces 10A and 10B of silicon carbide substrate 10.
  • variations in plane orientation and warpage on the main surface of silicon carbide substrate 10 can be suppressed.
  • the entire surfaces of both main surfaces 10A and 10B of silicon carbide substrate 10 may be polished as shown in the first embodiment. By doing in this way, the surface of silicon carbide substrate 10 can be polished efficiently.
  • the entire surface of main surface 10A which is one main surface of silicon carbide substrate 10
  • the entire main surface 10A of silicon carbide substrate 10 can be reliably polished.
  • variations in the plane orientation of main surface 10A of silicon carbide substrate 10 can be suppressed.
  • the method for manufacturing a silicon carbide substrate and the silicon carbide substrate of the present invention are particularly advantageous in a method for manufacturing a silicon carbide substrate and a silicon carbide substrate that are required to form a high-quality epitaxial growth layer on the main surface of the silicon carbide substrate. Can be applied.

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Abstract

　炭化珪素基板の製造方法は、単結晶炭化珪素からなるインゴットを準備する工程と、インゴットをスライスすることにより炭化珪素基板（１０）を得る工程と、炭化珪素基板（１０）の表面を研磨する工程とを備える。炭化珪素基板（１０）を得る工程では、＜１１－２０＞方向または＜１－１００＞方向とのなす角が、｛０００１｝面への正射影において１５±５°となる方向に切断が進行するようにインゴットがスライスされる。炭化珪素基板（１０）の表面を研磨する工程では、炭化珪素基板（１０）の主表面（１０Ａ，１０Ｂ）の少なくとも一方の全面が研磨面（３０Ａ，４０Ａ）と接触した状態において炭化珪素基板（１０）の主表面（１０Ａ，１０Ｂ）の少なくとも一方が研磨される。

Description

炭化珪素基板の製造方法および炭化珪素基板
　本発明は、炭化珪素基板の製造方法および炭化珪素基板に関するものであり、より特定的には、主表面における面方位のばらつきおよび反りを抑制することができる炭化珪素基板の製造方法、ならびに高品質な半導体装置を製造することができる炭化珪素基板に関するものである。
　近年、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。
　炭化珪素を材料として用いた半導体装置は、たとえば炭化珪素基板上にエピタキシャル成長層を形成し、これに所望の不純物を導入した領域を作製するとともに、電極を形成することにより製造される。ここで、高品質なエピタキシャル成長層を形成するためには、主表面における面方位が均一な炭化珪素基板を用いる必要がある。これに対して、たとえば結晶成長の温度条件や、結晶形状を制御することにより、主表面における面方位が均一な炭化珪素基板を得ることなどが提案されている（たとえば、特開２００１－２９４４９９号公報（特許文献１）参照）。
特開２００１－２９４４９９号公報
　特許文献１において提案されている炭化珪素基板は、主表面における面方位が均一である一方、基板の反りが大きく、また厚みのばらつきが大きい。また、基板の反りは、表面研磨などによって低減することができるが、反りが大きい基板の表面を研磨などによって平坦化すると、研磨後の主表面における面方位にばらつきが生じるという問題点がある。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、主表面における面方位のばらつきおよび反りを抑制することができる炭化珪素基板の製造方法、ならびに高品質な半導体装置を製造することができる炭化珪素基板を提供することである。
　本発明に従った炭化珪素基板の製造方法は、直径が２インチ以上の単結晶炭化珪素からなるインゴットを準備する工程と、インゴットをスライスすることにより基板を得る工程と、基板の表面を研磨する工程とを備えている。基板を得る工程では、＜１１－２０＞方向または＜１－１００＞方向とのなす角が、｛０００１｝面への正射影において１５±５°となる方向に切断が進行するようにインゴットがスライスされる。基板の表面を研磨する工程では、基板の少なくとも一方の主表面の全面が研磨面と接触した状態において基板の上記少なくとも一方の主表面が研磨される。
　ここで、基板の主表面の全面が研磨面と接触した状態とは、基板の反りまたはうねりが矯正されることによって、基板の主表面が概ね全域にわたって研磨面と接触する状態を意味するものであって、基板の主表面の全面が全ての領域において完全に研磨面と接触した状態のみならず、基板の主表面の一部が研磨面と離れた状態をも含む。また、研磨面とは、基板の主表面と接触して研磨を進行させる面であって、たとえば砥石表面や定盤の表面などを意味するものとする。
　本発明者は、炭化珪素からなる基板の主表面における面方位のばらつき、および反りを抑制するための方策について詳細な検討を行なった。その結果、まず、単結晶炭化珪素からなるインゴットの切断段階において、炭化珪素の結晶の劈開方向に対して一定の角度をなす方向にスライスを進行させることにより、基板の反りが抑制されることを見出した。しかし、反りが残存する基板を何ら対策を講じることなく研磨すると、結晶面が湾曲した状態が維持されつつ研磨が進行するため、研磨後の主表面において面方位のばらつきが生じる。これに対して、本発明者の検討によれば、基板の少なくとも一方の主表面の全面が研磨面と接触した状態において研磨することにより、上記少なくとも一方の主表面における面方位のばらつきを抑制しつつ、基板の反りをより低減可能であることが明らかとなった。
　本発明に従った炭化珪素基板の製造方法では、炭化珪素の結晶の劈開方向である＜１１－２０＞方向または＜１－１００＞方向とのなす角が、｛０００１｝面への正射影において１５°±５°の範囲となる方向にスライスを進行させることにより、反りが抑制された基板を得ることができる。そして、得られた基板は、少なくとも一方の主表面の全面が研磨面と接触した状態において研磨される。そのため、基板の上記少なくとも一方の主表面における面方位のばらつきを抑制しつつ、基板の反りをより低減することができる。このように、本発明に従った炭化珪素基板の製造方法によれば、基板の主表面における面方位のばらつきおよび反りを抑制することができる。
　上記炭化珪素基板の製造方法において、基板を得る工程では、上記少なくとも一方の主表面の｛０００１｝面に対するオフ角が５０°以上８０°以下となるようにインゴットがスライスされてもよい。これにより、得られる基板の反りをより効果的に抑制することができる。
　上記炭化珪素基板の製造方法において、基板の表面を研磨する工程では、基板の両方の主表面の全面が研磨面に接触した状態において、基板の両方の主表面が研磨されてもよい。このようにすることにより、基板の表面を効率的に研磨することができる。
　上記炭化珪素基板の製造方法において、基板の表面を研磨する工程は、基板の両方の主表面の全面が研磨面に接触するように基板を矯正する工程と、矯正された基板の両方の主表面を研磨する工程とを含んでいてもよい。また、矯正された基板の両方の主表面を研磨する工程では、基板を矯正する工程よりも多い量の遊離砥粒が供給されつつ、両方の主表面が研磨されてもよい。
　このように、基板の両方の主表面の全面が研磨面に接触するように基板が矯正された後に、多量の遊離砥粒が供給されて基板の両方の主表面が研磨されることにより、矯正完了後に研磨速度が向上するため、基板の主表面の面方位のばらつきをより確実に抑制することができる。
　上記炭化珪素基板の製造方法において、基板の表面を研磨する工程では、基板の一方の主表面とは異なる他方の主表面が保持部材の平坦面に接触するように固定されてもよい。そして、基板の上記一方の主表面の全面が研磨面に接触した状態において基板の上記一方の主表面が研磨されてもよい。
　これにより、基板の上記一方の主表面の全面を確実に研磨することができる。その結果、基板の上記一方の主表面の面方位のばらつきを抑制することができる。
　上記炭化珪素基板の製造方法は、基板の表面を研磨する工程の前に、基板の固定状態を確認する工程をさらに備えていてもよい。
　これにより、基板の上記一方の主表面の全面をより確実に研磨することができる。その結果、基板の上記一方の主表面の面方位のばらつきをより確実に抑制することができる。
　本発明に従った炭化珪素基板は、２インチ以上の直径を有している。また、少なくとも一方の主表面の中心からの距離が１インチ以下の領域である中央領域におけるＳＯＲＩが３０μｍ以下である。また、上記中央領域におけるＸ線回折のピーク位置のばらつきが０．３°以下である。
　本発明に従った炭化珪素基板は、主表面における面方位のばらつきおよび反りが抑制されているため、主表面上において結晶性の高いエピタキシャル成長層を容易に形成することができる。したがって、本発明に従った炭化珪素基板によれば、高品質な半導体装置を製造することができる。
　上記炭化珪素基板において、外周から２ｍｍ離れた領域を除く領域の、Ｘ線回折のピーク位置のばらつきは０．３°以下であってもよい。
　これにより、上記炭化珪素基板の主表面上において、結晶性の高いエピタキシャル成長層を一層容易に形成することができる。
　以上の説明から明らかなように、本発明に従った炭化珪素基板の製造方法および炭化珪素基板によれば、主表面における面方位のばらつきおよび反りを抑制することができる炭化珪素基板の製造方法、ならびに高品質な半導体装置を製造することができる炭化珪素基板を提供することができる。
炭化珪素基板の製造方法を概略的に示すフローチャートである。 炭化珪素基板の製造方法を説明するための概略図である。 炭化珪素基板の製造方法を説明するための概略図である。 炭化珪素基板の製造方法を説明するための概略図である。 炭化珪素基板の製造方法を説明するための概略図である。 炭化珪素基板の製造方法を説明するための概略図である。 炭化珪素基板を示す概略図である。 実施の形態２に係る炭化珪素基板の製造方法を概略的に示すフローチャートである。 実施の形態２に係る炭化珪素基板の製造方法を説明するための概略図である。 実施の形態２に係る炭化珪素基板の製造方法を説明するための概略図である。
　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。
　(実施の形態１)
　まず、本発明の一実施の形態である実施の形態１に係る炭化珪素基板の製造方法および炭化珪素基板について説明する。はじめに、本実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法について、図１～図６を参照して説明する。図１を参照して、本実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法では、まず、工程（Ｓ１０）として、インゴット準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、たとえば以下に説明する昇華法により、直径が２インチ以上の単結晶炭化珪素からなるインゴットが作製される。
　まず、グラファイトからなる容器内に単結晶炭化珪素からなる種結晶と、炭化珪素からなる原料粉末とが挿入される。そして、原料粉末が加熱されることにより炭化珪素が昇華し、種結晶上に再結晶する。このとき、所望の不純物、たとえば窒素などが導入されつつ再結晶が進行する。これにより、図２に示すように、単結晶炭化珪素からなるインゴット１が得られる。なお、インゴット１の成長方向を図２に示すように＜０００１＞方向とすることにより、効率よくインゴット１を作製することができる。
　次に、工程（Ｓ２０）として、切断工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、図３および図４を参照して、作製されたインゴット１をスライスすることにより、炭化珪素基板１０が得られる。具体的には、まず、インゴット１が、その側面の一部が支持台２により支持されるように設置される。次に、ワイヤー９が、インゴット１の直径方向に沿った方向に走行しつつ、その走行方向に垂直な方向である切断方向αに沿ってインゴット１に接近し、ワイヤー９とインゴット１とが接触する。そして、ワイヤー９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１が切断される。
　この工程（Ｓ２０）をより詳細に説明すると、たとえば鉄およびニッケルを含む合金からなるワイヤー９がインゴット１に接触しつつ走行し、かつワイヤー９とインゴット１とが接触する領域には、遊離砥粒としての単結晶ダイヤモンドと切削油とを混合したスラリーなどの切削油が供給されることにより、インゴット１が切断される。このようにして、インゴット１のスライスが実施され、図４に示すような炭化珪素基板１０が得られる。
　また、この工程（Ｓ２０）では、図３に示すように、インゴット１の＜１１－２０＞方向または＜１－１００＞方向とのなす角が、｛０００１｝面への正射影において１５°±５°となる方向にスライスが進行するように、インゴット１がスライスされる。具体的には、たとえば図３に示すように、インゴット１の＜１１－２０＞方向と切断方向αとのなす角βが１５°±５°とされる。これにより、劈開方向がワイヤー９に与える影響が低減され、炭化珪素基板１０の反りが抑制される。また、炭化珪素基板１０の厚みのばらつきは、たとえば１０μｍ以下にまで低減される。
　また、この工程（Ｓ２０）では、炭化珪素基板１０の主表面１０Ａの｛０００１｝面に対するオフ角が５０°以上８０°以下となるように、インゴット１がスライスされてもよい。これにより、得られる炭化珪素基板１０の反りをより効果的に抑制することができる。
　次に、工程（Ｓ３０）として、研磨工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、以下に説明する工程（Ｓ３１）～（Ｓ３３）が実施されることにより、炭化珪素基板１０の両方の主表面が研磨される。なお、上述したように、工程（Ｓ２０）においてインゴット１をスライスして得られた炭化珪素基板１０の反りは抑制されているが、完全には除去されていない。そのため、この工程（Ｓ３０）において、炭化珪素基板１０の両方の主表面を研磨することにより、さらに炭化珪素基板１０の反りが低減される。
　まず、工程（Ｓ３１）として、基板設置工程が実施される。この工程（Ｓ３１）では、図５を参照して、まず、炭化珪素基板１０が、たとえば銅からなる研磨面３０Ａを有する下定盤３０上において、主表面１０Ａの一部が研磨面３０Ａに接触するように設置される。そして、たとえば銅からなる研磨面４０Ａを有する上定盤４０が、研磨面４０Ａが主表面１０Ｂの一部に接触するように、炭化珪素基板１０上に設置される。このようにして、炭化珪素基板１０は、下定盤３０と上定盤４０との間に挟まれるように配置される。なお、下定盤３０および上定盤４０は、上述したような銅からなる研磨面３０Ａ，４０Ａを有する定盤だけでなく、たとえばダイヤモンドなどの炭化珪素よりも高い硬度を有する材料からなる砥粒が固定された砥石が表面に配置された定盤であってもよい。
　次に、工程（Ｓ３２）として、基板矯正工程が実施される。この工程（Ｓ３２）では、図６を参照して、下定盤３０と上定盤４０とを互いに相対的に回転させつつ、上定盤４０を下定盤３０に対して接近する方向に動作させる。これにより、図６に示すように、炭化珪素基板１０の主表面１０Ａ，１０Ｂの全面が研磨面３０Ａ，４０Ａに接触した状態とされる。また、この工程（Ｓ３２）では、供給管５０より、研磨面３０Ａと研磨面４０Ａとの間への加工液６０の供給が開始される。加工液６０は、主表面１０Ａ，１０Ｂの研磨を容易に進行させるための切削油などであって、たとえばダイヤモンドからなる遊離砥粒などを含んでいてもよい。
　次に、工程（Ｓ３３）として、両面研磨工程が実施される。この工程（Ｓ３３）では、炭化珪素基板１０の主表面１０Ａ，１０Ｂの全面が研磨面３０Ａ，４０Ａに接触した状態において、工程（Ｓ３２）よりも多い量の遊離砥粒を含む加工液６０が供給管５０より供給されつつ、主表面１０Ａ，１０Ｂの全面が研磨される。
　また、工程（Ｓ３２）と工程（Ｓ３３）との間の遊離砥粒の供給量の変更は、本発明に従った炭化珪素基板の製造方法において必須ではないが、これを行なうことにより、炭化珪素基板１０の矯正完了後に研磨速度が向上するため、炭化珪素基板１０の主表面１０Ａ，１０Ｂの面方位のばらつきをより確実に抑制することができる。
　このように、上記工程（Ｓ３０）では、炭化珪素基板１０の主表面１０Ａ，１０Ｂの全面が研磨面３０Ａ，４０Ａに接触するように炭化珪素基板１０が矯正された状態で、主表面１０Ａ，１０Ｂが研磨されることにより、炭化珪素基板１０の主表面１０Ａ，１０Ｂの面方位のばらつきをより確実に抑制することができる。以上の工程（Ｓ１０）～（Ｓ３０）が実施されることにより、炭化珪素基板１０が製造され、本実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法が完了する。
　次に、本実施の形態に係る炭化珪素基板について説明する。本実施の形態に係る炭化珪素基板１０は、たとえば上記本実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法により製造される。
　炭化珪素基板１０は、２インチ以上の直径を有している。また、図７を参照して、炭化珪素基板１０において、主表面１０Ａ，１０Ｂの中心からの距離が１インチ以下の領域である中央領域ＡのＳＯＲＩは、３０μｍ以下となっている。また、中央領域ＡにおけるＸ線回折のピーク位置のばらつきは、０．３°以下となっている。
　このように、本実施の形態に係る炭化珪素基板１０は、主表面１０Ａ，１０Ｂにおける面方位のばらつきおよび反りが抑制されているため、主表面１０Ａ，１０Ｂ上において結晶性の高いエピタキシャル成長層を容易に形成することができる。したがって、本実施の形態に係る炭化珪素基板１０によれば、高品質な半導体装置を製造することができる。
　また、上記本実施の形態に係る炭化珪素基板１０において、より好ましくは外周から２ｍｍ離れた領域を除く領域Ｂにおいて、Ｘ線回折のピーク位置のばらつきが０．３°以下となっている。これにより、炭化珪素基板１０の主表面１０Ａ，１０Ｂ上において、結晶性の高いエピタキシャル成長層を一層容易に形成することができる。
　（実施の形態２）
　次に、本発明の他の実施の形態である実施の形態２に係る炭化珪素基板の製造方法および炭化珪素基板について説明する。本実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法は、基本的には上記実施の形態１に係る炭化珪素基板の製造方法と同様に実施され、かつ同様の効果を奏する。また、本実施の形態に係る炭化珪素基板は、基本的には上記実施の形態１と同様のものであり、かつ同様の効果を奏する。しかし、本実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法は、炭化珪素基板の両方の主表面ではなく一方の主表面が研磨されるという点において、上記実施の形態１に係る炭化珪素基板の製造方法とは異なっている。
　以下、本実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法について、図８～図１０を参照して説明する。図８を参照して、まず、工程（Ｓ１０）として、インゴット準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、実施の形態１と同様に、直径が２インチ以上の単結晶炭化珪素からなるインゴット１が作製される。
　次に、工程（Ｓ２０）として、切断工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、実施の形態１と同様に、インゴット１がスライスされることにより、炭化珪素基板１０が得られる。
　次に、工程（Ｓ３０）として、研磨工程が実施される。この工程（Ｓ３０）は、以下に説明する工程（Ｓ３１）～（Ｓ３５）を含み、炭化珪素基板１０の一方の主表面の全面が研磨される。
　まず、工程（Ｓ３１）として、基板形状確認工程が実施される。この工程（Ｓ３１）では、たとえば炭化珪素基板１０の主表面内の任意の５点において、炭化珪素基板１０の厚みが測定される。
　次に、工程（Ｓ３２）として、基板固定工程が実施される。この工程（Ｓ３２）では、図９を参照して、工程（Ｓ３１）において厚みが確認された炭化珪素基板１０が、保持部材２０に固定される。具体的には、たとえばワックスなどの接着剤を用いて、炭化珪素基板１０が、研磨されるべき主表面１０Ａとは異なる主表面１０Ｂが保持部材２０の平坦面２０Ａに接触するように保持部材２０に固定される。
　次に、工程（Ｓ３３）として、基板形状確認工程が実施される。この工程（Ｓ３３）では、上述のように炭化珪素基板１０が保持部材２０に固定された後、工程（Ｓ３１）にて厚みが測定された任意の５点と同じ位置において、炭化珪素基板１０の厚みが測定される。これにより、炭化珪素基板１０の保持部材２０への固定精度が確認される。本実施の形態では、炭化珪素基板１０は、５μｍ以下の固定精度で保持部材２０に固定される。
　次に、工程（Ｓ３４）として、基板設置工程が実施される。この工程（Ｓ３４）では、図１０を参照して、保持部材２０に固定された炭化珪素基板１０が、研磨対象となる主表面１０Ａの全面が研磨面３０Ａに接触するように下定盤３０上に設置される。
　次に、工程（Ｓ３５）として、片面研磨工程が実施される。この工程（Ｓ３５）では、炭化珪素基板１０の主表面１０Ａの全面が研磨面３０Ａに接触した状態において、保持部材２０と下定盤３０とを互いに相対的に回転させることにより、主表面１０Ａの全面が研磨される。
　このように、この工程（Ｓ３０）では、炭化珪素基板１０の主表面１０Ａの研磨が実施される前に、炭化珪素基板１０の厚みが確認されることにより、主表面１０Ａの全面をより確実に研磨することができる。その結果、炭化珪素基板１０の主表面１０Ａの面方位のばらつきをより確実に抑制することができる。以上の工程（Ｓ１０）～（Ｓ３０）が実施されることにより、炭化珪素基板１０が製造され、本実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法が完了する。なお、必要に応じて、主表面１０Ｂも主表面１０Ａと同様に研磨されてもよい。
　以上のように、本発明の実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法では、炭化珪素の結晶の劈開方向である＜１１－２０＞方向または＜１－１００＞方向とのなす角が、｛０００１｝面への正射影において１５°±５°の範囲となる方向にスライスを進行させることにより、反りが抑制された炭化珪素基板１０を得ることができる。そして、得られた炭化珪素基板１０は、主表面１０Ａ，１０Ｂのうち少なくとも一方の主表面の全面が研磨面３０Ａ，４０Ａと接触した状態において研磨される。そのため、炭化珪素基板１０の主表面１０Ａ，１０Ｂのうち少なくとも一方の主表面における面方位のばらつきを抑制しつつ、炭化珪素基板１０の反りをより低減することができる。このように、本実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法によれば、炭化珪素基板１０の主表面における面方位のばらつきおよび反りを抑制することができる。
　また、本発明の炭化珪素基板の製造方法では、実施の形態１に示したように炭化珪素基板１０の両方の主表面１０Ａ，１０Ｂの全面が研磨されてもよい。このようにすることにより、炭化珪素基板１０の表面を効率的に研磨することができる。
　また、本発明の炭化珪素基板の製造方法では、実施の形態２に示したように炭化珪素基板１０の一方の主表面である主表面１０Ａの全面が研磨されてもよい。これにより、炭化珪素基板１０の主表面１０Ａの全面を確実に研磨することができる。その結果、炭化珪素基板１０の主表面１０Ａの面方位のばらつきを抑制することができる。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、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。
　本発明の炭化珪素基板の製造方法および炭化珪素基板は、炭化珪素基板の主表面上に高品質なエピタキシャル成長層を形成することが要求される炭化珪素基板の製造方法および炭化珪素基板において特に有利に適用され得る。
　１　インゴット、２　支持台、９　ワイヤー、１０　炭化珪素基板、１０Ａ，１０Ｂ　主表面、２０　保持部材、２０Ａ　平坦面、３０　下定盤、４０　上定盤、３０Ａ，４０Ａ　研磨面、５０　供給管、６０　加工液。

Claims (8)

  1. 　直径が２インチ以上の単結晶炭化珪素からなるインゴット（１）を準備する工程と、
    　前記インゴット（１）をスライスすることにより基板（１０）を得る工程と、
    　前記基板（１０）の表面を研磨する工程とを備え、
    　前記基板（１０）を得る工程では、＜１１－２０＞方向または＜１－１００＞方向とのなす角が、｛０００１｝面への正射影において１５±５°となる方向に切断が進行するように前記インゴット（１）がスライスされ、
    　前記基板（１０）の表面を研磨する工程では、前記基板（１０）の少なくとも一方の主表面（１０Ａ，１０Ｂ）の全面が研磨面（３０Ａ，４０Ａ）と接触した状態において前記基板（１０）の前記少なくとも一方の主表面（１０Ａ，１０Ｂ）が研磨される、炭化珪素基板の製造方法。
  2. 　前記基板（１０）を得る工程では、前記少なくとも一方の主表面（１０Ａ，１０Ｂ）の｛０００１｝面に対するオフ角が５０°以上８０°以下となるように、前記インゴット（１）がスライスされる、請求項１に記載の炭化珪素基板の製造方法。
  3. 　前記基板（１０）の表面を研磨する工程では、前記基板（１０）の両方の主表面（１０Ａ，１０Ｂ）の全面が前記研磨面（３０Ａ，４０Ａ）に接触した状態において前記基板（１０）の前記両方の主表面（１０Ａ，１０Ｂ）が研磨される、請求項１または２に記載の炭化珪素基板の製造方法。
  4. 　前記基板（１０）の表面を研磨する工程は、
    　前記基板（１０）の前記両方の主表面（１０Ａ，１０Ｂ）の全面が前記研磨面（３０Ａ，４０Ａ）に接触するように前記基板（１０）を矯正する工程と、
    　矯正された前記基板（１０）の前記両方の主表面（１０Ａ，１０Ｂ）を研磨する工程とを含み、
    　矯正された前記基板（１０）の前記両方の主表面（１０Ａ，１０Ｂ）を研磨する工程では、前記基板（１０）を矯正する工程よりも多い量の遊離砥粒が供給されつつ、前記両方の主表面（１０Ａ，１０Ｂ）が研磨される、請求項３に記載の炭化珪素基板の製造方法。
  5. 　前記基板（１０）の表面を研磨する工程では、前記基板（１０）の一方の主表面（１０Ａ）とは異なる他方の主表面（１０Ｂ）が保持部材（２０）の平坦面（２０Ａ）に接触するように固定され、前記基板（１０）の前記一方の主表面（１０Ａ）の全面が前記研磨面（３０Ａ）に接触した状態において前記基板（１０）の前記一方の主表面（１０Ａ）が研磨される、請求項１または２に記載の炭化珪素基板の製造方法。
  6. 　前記基板（１０）の表面を研磨する工程の前に、前記基板（１０）の固定状態を確認する工程をさらに備える、請求項５に記載の炭化珪素基板の製造方法。
  7. 　２インチ以上の直径を有し、
    　少なくとも一方の主表面（１０Ａ，１０Ｂ）の中心からの距離が１インチ以下の領域である中央領域（Ａ）におけるＳＯＲＩが３０μｍ以下であり、
    　前記中央領域（Ａ）におけるＸ線回折のピーク位置のばらつきが０．３°以下である、炭化珪素基板（１０）。
  8. 　外周から２ｍｍ離れた領域を除く領域（Ｂ）において、Ｘ線回折のピーク位置の前記ばらつきが０．３°以下である、請求項７に記載の炭化珪素基板（１０）。
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