WO2019111507A1 - 炭化珪素基板 - Google Patents

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WO2019111507A1
WO2019111507A1 PCT/JP2018/036315 JP2018036315W WO2019111507A1 WO 2019111507 A1 WO2019111507 A1 WO 2019111507A1 JP 2018036315 W JP2018036315 W JP 2018036315W WO 2019111507 A1 WO2019111507 A1 WO 2019111507A1
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silicon carbide
carbide substrate
main surface
raman spectrum
wave number
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French (fr)
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恭子 沖田
翼 本家
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住友電気工業株式会社
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L29/1608—Silicon carbide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B33/06—Joining of crystals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
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    • C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
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    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/18—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate
    • C30B25/186—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate being specially pre-treated by, e.g. chemical or physical means

Definitions

  • the present disclosure relates to a silicon carbide substrate.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2017-236405, filed Dec. 8, 2017. The entire contents of the description of the Japanese patent application are incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 JP-A-2014-210690 (Patent Document 1) describes that chemical mechanical polishing is performed on a silicon carbide single crystal substrate.
  • a silicon carbide substrate according to the present disclosure includes a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface, and is made of polytype 4H silicon carbide.
  • the maximum diameter of the first major surface is 140 mm or more.
  • the thickness of the silicon carbide substrate is 300 ⁇ m or more and 600 ⁇ m or less.
  • the first main surface is a surface inclined at an off angle of more than 0 ° and 8 ° or less with respect to the ⁇ 0001 ⁇ plane or the ⁇ 0001 ⁇ plane.
  • a wave number indicating a peak corresponding to a folding mode of a vertical optical branch of a Raman spectrum of polytype 4H silicon with a stress of 0 is ⁇ 0 and silicon carbide is in a region from the first main surface to the second main surface
  • the maximum value of the wave number showing a peak corresponding to the folding mode of the vertical optical branch of the Raman spectrum of the substrate is max max
  • the minimum value of the wave number indicating the peak corresponding to the folding mode of the optical branch is min min
  • the wave number indicating the peak corresponding to the folding mode of the vertical optical branch of the Raman spectrum of the silicon carbide substrate on the first main surface is ⁇ 1 Equation 1 to Equation 3 are satisfied.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing the structure of the silicon carbide substrate according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic view showing the configuration of a Raman spectrum measuring apparatus.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a method of measuring a Raman spectrum.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a Raman spectrum.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a Raman spectrum measured at the first position.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the wave number indicating a peak and the measurement position.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the half width of the peak and the measurement position.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing the structure of the silicon carbide substrate according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic view showing the configuration of a Raman spectrum
  • FIG. 9 is a schematic cross sectional view showing a first step of a method of manufacturing a silicon carbide substrate according to the present embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic plan view showing a first step of the method for manufacturing the silicon carbide substrate according to the present embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic cross sectional view showing a second step of the method for manufacturing a silicon carbide substrate according to the present embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic cross sectional view showing a step of forming a silicon carbide epitaxial layer on the silicon carbide substrate according to the present embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic plan view showing a method of determining a three-point reference plane.
  • FIG. 14 is a first schematic diagram for explaining a method of measuring warp and bow.
  • FIG. 14 is a first schematic diagram for explaining a method of measuring warp and bow.
  • FIG. 15 is a second schematic view for explaining the method of measuring warp and bow.
  • FIG. 16 is a diagram showing the relationship between ⁇ (Ne) of sample 1 and the measurement position.
  • FIG. 17 is a diagram showing the relationship between ⁇ (Ne) of sample 2 and the measurement position.
  • FIG. 18 is a diagram showing the relationship between ⁇ (Ne) of sample 3 and the measurement position.
  • FIG. 19 is a diagram showing the relationship between ⁇ (Ne) of sample 4 and the measurement position.
  • FIG. 20 is a diagram showing the relationship between the FWHM of sample 1 and the measurement position.
  • FIG. 21 is a diagram showing the relationship between the FWHM of sample 2 and the measurement position.
  • FIG. 22 is a diagram showing the relationship between the FWHM of sample 3 and the measurement position.
  • FIG. 23 is a view showing the relationship between the FWHM of the sample 4 and the measurement position.
  • An object of the present disclosure is to reduce a change in warpage of a silicon carbide substrate before and after formation of a silicon carbide epitaxial layer.
  • a silicon carbide substrate 10 according to the present disclosure includes a first major surface 1 and a second major surface 2 opposite to the first major surface 1, and is made of polytype 4H silicon carbide There is.
  • the maximum diameter 111 of the first major surface 1 is 140 mm or more.
  • the thickness of silicon carbide substrate 10 is 300 ⁇ m or more and 600 ⁇ m or less.
  • the first major surface 1 is a surface inclined at an off angle of more than 0 ° and 8 ° or less with respect to the ⁇ 0001 ⁇ plane or the ⁇ 0001 ⁇ plane.
  • ⁇ 0 is a wave number indicating a peak corresponding to the folding mode of the vertical optical branch of the Raman spectrum of polytype 4H silicon carbide with stress of 0.
  • v max silicon carbide substrate 10 in the region from first main surface 1 to second main surface 2.
  • the minimum value of the wave number indicating a peak corresponding to the folding mode of the vertical optical branch of the Raman spectrum of the first spectrum is min min, and corresponds to the folding mode of the vertical optical branch of the Raman spectrum of the silicon carbide substrate 10 on the first major surface 1
  • the wave number indicating a peak is ⁇ 1
  • the equations 1 to 3 are satisfied.
  • the first main surface 1 to the second main surface Formula 4 may be satisfied at any position in the region within 3 ⁇ m toward the major surface 2.
  • a folded mode of vertical optical branching of Raman spectrum of silicon carbide substrate 10 in a region from first main surface 1 to second main surface 2, a folded mode of vertical optical branching of Raman spectrum of silicon carbide substrate 10 the maximum value of the half value width of the corresponding peak and delta max, in the region of the first main surface 1 to the second main surface 2, peaks corresponding to the folded mode of the vertical optical branch Raman spectrum of the silicon carbide substrate 10 the minimum value of the half value width of when the delta min, may satisfy equation 5.
  • silicon carbide substrate 10 As shown in FIGS. 1 and 2, silicon carbide substrate 10 according to the present embodiment mainly has a first major surface 1, a second major surface 2, and an outer peripheral surface 5. The second major surface 2 is on the opposite side of the first major surface 1.
  • Silicon carbide substrate 10 is made of polytype 4H silicon carbide. Silicon carbide substrate 10 contains an n-type impurity such as nitrogen (N), for example.
  • the conductivity type of silicon carbide substrate 10 is, for example, n-type.
  • the concentration of the n-type impurity of silicon carbide substrate 10 is, for example, not less than 1 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 and not more than 1 ⁇ 10 20 cm ⁇ 3 .
  • the maximum diameter 111 of the first major surface 1 is 140 mm or more.
  • the maximum diameter 111 of the first major surface 1 is not particularly limited, but may be, for example, 160 mm or less, 200 mm or less, 250 mm or less, or 300 mm or less. Good.
  • thickness 112 of silicon carbide substrate 10 is not less than 300 ⁇ m and not more than 600 ⁇ m. Although thickness 112 of silicon carbide substrate 10 is not particularly limited, it may be, for example, 350 ⁇ m or more, or 400 ⁇ m or more.
  • the thickness 112 of the silicon carbide substrate 10 is not particularly limited, but may be, for example, 550 ⁇ m or less, or 500 ⁇ m or less.
  • the first major surface 1 is a surface inclined at an off angle of more than 0 ° and 8 ° or less with respect to the ⁇ 0001 ⁇ plane or the ⁇ 0001 ⁇ plane.
  • the off angle may be, for example, 1 ° or more, or 2 ° or more.
  • the off angle may be 7 ° or less or 6 ° or less.
  • the first major surface 1 may be a plane inclined at an off angle of more than 0 ° and 8 ° or less with respect to the (0001) plane or the (0001) plane.
  • the first major surface 1 may be a surface inclined at an off angle of more than 0 ° and 8 ° or less with respect to the (000-1) plane or the (000-1) plane.
  • the inclination direction of the first major surface 1 is, for example, the ⁇ 11-20> direction.
  • the outer circumferential surface 5 may have, for example, a first flat 3 and an arc-shaped portion 4.
  • the first flat 3 extends, for example, along the first direction 101.
  • the arc-shaped portion 4 continues to the first flat 3.
  • the outer circumferential surface 5 may have, for example, a second flat (not shown) extending along the second direction 102.
  • the second direction 102 is, for example, a ⁇ 1-100> direction.
  • the first direction 101 is a direction parallel to the first major surface 1 and perpendicular to the second direction 102.
  • the first direction 101 is, for example, the ⁇ 11-20> direction.
  • First main surface 1 is, for example, an epitaxial layer formation surface. From another viewpoint, silicon carbide epitaxial layer 20 (see FIG. 12) is provided on first main surface 1.
  • the second main surface 2 is, for example, a drain electrode formation surface. From another point of view, a drain electrode (not shown) of a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) is formed on the second major surface 2.
  • MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
  • the Raman spectrometer 30 mainly includes, for example, a light source 32, an objective lens 31, a spectrometer 33, a stage 34, a beam splitter 35, and a detector 38.
  • the Raman spectrometer 30 for example, LabRAM HR-800 manufactured by HORIBA JOBIN YVON can be used.
  • the light source 32 is, for example, a YAG (Yttrium Aluminum Garnet) laser.
  • the excitation wavelength of the light source 32 is, for example, 532 nm.
  • the laser irradiation intensity is, for example, 10 mW.
  • the measuring method is, for example, backscattering measurement.
  • the magnification of the objective lens 31 is 100 times.
  • the diameter of the measurement area is, for example, 1 ⁇ m.
  • the irradiation time of the laser is, for example, 20 seconds.
  • the number of times of integration is five, for example.
  • the grating is 2400 gr / mm.
  • incident light 36 is emitted from the YAG laser of the light source 32. As shown by arrow 61 in FIG. 3, incident light 36 is reflected by beam splitter 35 and is incident toward first main surface 1 of silicon carbide substrate 10.
  • the Raman spectrometer 30 employs, for example, a confocal optical system. In the confocal optical system, a confocal aperture (not shown) having a circular aperture at a position conjugate to the focal point of the objective lens 31 is disposed. This makes it possible to detect light only at a focused position (height).
  • the Raman scattered light scattered by the silicon carbide substrate 10 is introduced into the spectroscope 33 through the beam splitter 35.
  • the Raman scattered light is decomposed for each wave number.
  • the Raman scattered light separated for each wave number is detected by the detector 38.
  • Stage 34 can move in the thickness direction of silicon carbide substrate 10 (the direction of arrow 63).
  • the incident light 36 is focused on the first major surface 1 of the silicon carbide substrate 10, and the Raman spectrum in the measurement region 37 is measured.
  • the vertical position of the focal point of the incident light 36 is a first position X 1.
  • the incident light 36 is focused on the center 6 (see FIG. 1) of the first major surface 1.
  • the measurement area 37 of the Raman scattered light is an area of about 1 ⁇ m in diameter including the center 6 of the first major surface 1.
  • the stage 34 is moved upward, the vertical position of the focal point of the incident light 36 is adjusted to a second position X 2. Thereby, the Raman spectrum at the second position X 2 are measured.
  • the Raman spectrum from the first position X 1 in each of the n positions X n is measured.
  • a Raman spectrum is measured in the thickness direction of silicon carbide substrate 10.
  • FIG. 5 shows an example of a Raman spectrum of silicon carbide substrate 10.
  • the horizontal axis of FIG. 5 is wave number (Raman shift).
  • the vertical axis in FIG. 5 is the intensity (Raman intensity) of the Raman scattered light.
  • the wavelength of the excitation light of the light source 32 is 514.5 nm.
  • the Raman shift is the difference between the wave number of the excitation light and the wave number of the Raman scattered light of the object to be measured.
  • the object to be measured is polytype 4H silicon carbide, four peaks are mainly observed in the Raman spectrum.
  • the first peak 41 is Raman scattered light due to the folded mode of the longitudinal wave optical (LO) branch.
  • the first peak 41 appears, for example, in the vicinity of 964 cm ⁇ 1 .
  • the second peak 42 is Raman scattered light due to the folded mode of the transverse wave optical (TO) branch.
  • the second peak 42 appears, for example, near 776 cm -1 .
  • the third peak 43 is Raman scattered light due to the folded mode of the longitudinal acoustic (LA) branch.
  • the third peak 43 appears, for example, in the vicinity of 610 cm ⁇ 1 .
  • the fourth peak 44 is Raman scattered light resulting from the folded mode of the shear wave acoustic (TA) branch.
  • the fourth peak 44 appears, for example, near 196 cm -1 .
  • the Raman profile shown by the solid line in FIG. 6 shows the Raman spectrum measured at the first position X 1 (see FIG. 4) of the silicon carbide substrate 10.
  • the wave number ⁇ of the peak 41 corresponding to the folding mode of the vertical optical branch is determined using the Raman spectrum. Similarly, the half width ⁇ of the peak 41 is determined.
  • the peak 41 corresponding to the folding mode of the vertical optical branch is a peak of a Raman profile generated due to the folding mode of the vertical optical branch.
  • the Raman profile 50 indicated by the one-dot chain line in FIG. 6 is a peak corresponding to the folded mode of the vertical optical branch of the Raman spectrum of silicon carbide of polytype 4H in which the stress is zero.
  • the wave number 0 0 of the peak can be determined, for example, as follows.
  • a peak of a Raman spectrum obtained by Raman measurement of a Lely crystal is defined as a wave number ⁇ 0 of stress 0.
  • the Lely crystal grows by spontaneous nucleation and can be regarded as stress 0 because there are few impurities.
  • a tensile stress or a compressive stress is generated in the vicinity of the first main surface 1 of the silicon carbide substrate 10 after the slicing process. Therefore, a vertical optical wavenumber showing a peak attributed to wrapping mode branch of the Raman profile measured at a first position X 1 of the silicon carbide substrate 10, stress is polytypes 4H silicon carbide Raman spectra 0 It shifts from the wavenumber 0 0 showing a peak corresponding to the folding mode of the vertical optical branch.
  • the wave number indicating a peak corresponding to the folding mode of the vertical optical branch of the Raman profile in the measurement area is shifted to the negative side.
  • the wave number indicating the peak corresponding to the folding mode of the vertical optical branch of the Raman profile in the measurement area is shifted to the positive side.
  • FIG. 7 is a diagram in which the horizontal axis represents the measurement position of silicon carbide substrate 10, and the vertical axis represents the wave number of the peak corresponding to the folding mode of the vertical optical branch of silicon carbide.
  • the measurement position of silicon carbide substrate 10 is changed at constant intervals t from first main surface 1 to second main surface 2.
  • the interval t is, for example, 2.75 ⁇ m.
  • stage 34 is moved in the direction of arrow 63, and the Raman spectrum of silicon carbide substrate 10 at the second position X 2 is measured, and then the wave number of the peak corresponding to the folding mode of the vertical optical branch of the Raman spectrum is Desired.
  • Raman spectrum at the third position X 3 to the n position X n is measured, the wave number of the peak corresponding to the folded mode of the vertical optical branch Raman spectrum at each measurement position is determined. As described above, the relationship between the wave number and the measurement position shown in FIG. 7 is obtained.
  • the maximum value of the wave number indicating the peak corresponding to the folding mode of the vertical optical branch of the Raman spectrum of silicon carbide substrate 10 is determined as max max .
  • the wave number at the first position X 1 is max max .
  • the minimum value of the wave number showing a peak corresponding to the folded mode of the vertical optical branch of the Raman spectrum of silicon carbide substrate 10 is determined as min min .
  • the wave number at the m-th position X m is min min .
  • a wave number indicating a peak corresponding to the folding mode of the vertical optical branch of the Raman spectrum of silicon carbide substrate 10 on first main surface 1 is determined as 1 1 .
  • ⁇ max may be equal to or less than ( ⁇ 0 + 0.045 cm -1 ), or may be equal to or less than ( max 0 + 0.04 cm -1 ).
  • min min satisfies Equation 2 above. ⁇ min may be ( ⁇ 0 -0.045 cm -1 ) or more, or may be (( 0 -0.04 cm -1 ) or more. ⁇ 1 satisfies Equation 3 described above.
  • [nu 1 is may be the ( ⁇ 0 -0.015cm -1) or more, may be ( ⁇ 0 -0.01cm -1) or more. [nu 1 is may be less ( ⁇ 0 + 0.03cm -1), may be less than or equal to ( ⁇ 0 + 0.025cm -1).
  • the wave number of a peak corresponding to the folded mode of the vertical optical branch Raman profile measured at a first position X 1 may be greater than the wave number [nu 0.
  • Silicon carbide substrate 10 has a region (for example, the first position where the wave number monotonically decreases in the direction from first main surface 1 to second main surface 2 and showing a peak corresponding to the folding mode of the vertical optical branch of the Raman profile. It may have X 1 to m-th position X m ).
  • Silicon carbide substrate 10 has a region (for example, the m-th position) in which the wave number showing a peak corresponding to the folding mode of the vertical optical branch in the Raman profile in the direction from first main surface 1 to second main surface 2 It may have X m to the (n-1) th position X n-1 ).
  • the wave number indicating the peak corresponding to the folding mode of the vertical optical branch of the Raman profile may be asymptotically closer to the wave number 0 0 toward the second major surface 2.
  • the wave number indicating the peak corresponding to the folding mode of the vertical optical branch of the Raman spectrum in the second major surface 2 is not considered.
  • the wave number of the measurement position (nth position X n ) on the second major surface 2 is indicated by a white circle. This means that the wave number at the nth position X n may be measured but is not taken into account in calculating the maximum value of the wave number and the minimum value of the wave number.
  • the wave number indicating the peak corresponding to the folding mode of the vertical optical branch of the Raman spectrum of silicon carbide substrate 10 is ⁇ , 3 ⁇ m from first main surface 1 to second main surface 2 At any position within the region within the range, ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ satisfies Equation 4 above.
  • the wave number of the peak corresponding to the folding mode of the vertical optical branch of the Raman spectrum of silicon carbide substrate 10 at first position X 1 and the vertical type of Raman spectrum of silicon carbide substrate 10 at second position X 2 The wave number of the peak corresponding to the folding mode of the optical branch satisfies Equation 4 described above.
  • [nu is may also be ( ⁇ 0 -0.015cm -1) or more, may be ( ⁇ 0 -0.01cm -1) or more. [nu is may be less ( ⁇ 0 + 0.03cm -1), may be less than or equal to ( ⁇ 0 + 0.025cm -1).
  • FIG. 8 is a diagram in which the horizontal axis represents the measurement position of the silicon carbide substrate 10, and the vertical axis represents the half width of the peak corresponding to the folding mode of the vertical optical branch of silicon carbide.
  • the measurement position of silicon carbide substrate 10 is changed at a constant interval t from first main surface 1 to second main surface 2, and the Raman spectrum of silicon carbide substrate 10 is measured at each measurement position. Be done.
  • the half-width [Delta] of the peak corresponding to the folding mode of the vertical optical branch of the Raman spectrum at each measurement position is determined.
  • the half width ⁇ is the full width at half maximum (FWHM). As described above, the relationship between the half width and the measurement position shown in FIG. 8 is obtained.
  • the half width of the peak is an index of stress distribution in the measurement region parallel to the first major surface 1.
  • the stress distribution in the measurement range is small.
  • the half width of the peak is large, the stress distribution in the measurement range is large.
  • the maximum value of the half-width of the peak corresponding to the folding mode of the vertical optical branch of the Raman spectrum of silicon carbide substrate 10 is determined as ⁇ max . 8
  • the half width at the first position X 1 is delta max.
  • the minimum value of the half-width of the peak corresponding to the folding mode of the vertical optical branch of the Raman spectrum of silicon carbide substrate 10 is determined as ⁇ min . 8
  • the half value width in the n-1 position X n-1 is a delta min.
  • the wave number of the measurement position (nth position X n ) on the second major surface 2 is indicated by a white circle. This means that the half width at the nth position X n may be measured but is not taken into account in calculating the maximum half width and the minimum half width.
  • the half value width ⁇ of the peak corresponding to the folded mode of the vertical optical branch of the Raman spectrum may monotonously decrease from the first major surface 1 to the second major surface 2 .
  • Half width delta of the peak toward the second main surface 2 may be asymptotic to delta min.
  • silicon carbide substrate 10 in the region from first main surface 1 to second main surface 2, the half of the peak corresponding to the folding mode of the vertical optical branch of the Raman spectrum of silicon carbide substrate 10
  • the maximum value of the value width is ⁇ max, and in the region from the first main surface 1 to the second main surface 2, the minimum value of the half width of the peak corresponding to the folding mode of the vertical optical branch of the Raman spectrum of silicon carbide substrate 10 Where ⁇ min holds , the above equation 5 is satisfied.
  • ( ⁇ max - ⁇ min) it is may also be 0.13 cm -1 or less, or may be 0.11 cm -1 or less.
  • Formula 1 to Formula 5 may be satisfied in any region of silicon carbide substrate 10 except the region from outer circumferential surface 5 to a predetermined distance (for example, 3 mm) inward.
  • a method of manufacturing silicon carbide substrate 10 according to the present embodiment will be described.
  • a slicing process is performed. Specifically, for example, an ingot composed of silicon carbide single crystal of polytype 4H is formed by a sublimation method. After the ingot is shaped, the ingot is sliced by a wire saw device. Thereby, silicon carbide substrate 10 is cut out from the ingot. Diamond abrasive grains are fixed to the surface of the saw wire. The diameter of the diamond abrasive is, for example, 15 ⁇ m or more and 25 ⁇ m or less. The diameter of the saw wire is, for example, 120 ⁇ m.
  • the linear velocity of the saw wire is, for example, 800 m / min or more and 1500 m / min or less.
  • the tension of the saw wire is, for example, 18N.
  • Silicon carbide substrate 10 is made of polytype 4H hexagonal silicon carbide. Silicon carbide substrate 10 has a first main surface 1 and a second main surface 2 opposite to first main surface 1.
  • the first major surface 1 is, for example, a plane which is turned 4 ° or less in the ⁇ 11-20> direction with respect to the ⁇ 0001 ⁇ plane.
  • first main surface 1 is a surface which is turned off, for example, by an angle of about 4 ° or less with respect to the (0001) plane.
  • the second major surface 2 is a surface which is turned off by, for example, an angle of about 4 ° or less in the ⁇ 11-20> direction with respect to the (000-1) plane.
  • silicon carbide substrate 10 has a first region 7, an intermediate region 8 and a second region 9.
  • the first region 7 is a region including the first major surface 1.
  • the second region 9 is a region including the second major surface 2.
  • the middle area 8 is an area between the first area 7 and the second area 9. Processing damage is applied to each of the first area 7 and the second area 9 in the above-mentioned slicing process. Therefore, each of the first region 7 and the second region 9 is more distorted than the middle region 8.
  • the first main surface 1 is curved so that the center thereof approaches the second main surface 2 and the outer periphery thereof is away from the second main surface 2.
  • substantially circular strained region 51 may be dotted on first main surface 1 of silicon carbide substrate 10 as viewed from the direction perpendicular to first main surface 1. .
  • the strained area is an area where processing damage remains.
  • the strained region 51 is different in stress from the region around the strained region 51.
  • KOH potassium hydroxide
  • KMnO 4 potassium permanganate
  • HNO 3 nitric acid
  • the temperature of the etching solution is, for example, 70 ° C. or more and 95 ° C. or less.
  • the surface of silicon carbide substrate 10 is etched by about 1 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • the first major surface 1 is substantially parallel to the second major surface 2.
  • silicon carbide substrate 10 is arranged such that first main surface 1 faces a first base plate (not shown) and second main surface 2 corresponds to a second base plate (not shown). It is arrange
  • a slurry is introduced between the first major surface 1 and the first plate and between the second major surface 2 and the second plate.
  • the slurry contains, for example, a diamond abrasive.
  • the diameter of the diamond abrasive is, for example, not less than 1 ⁇ m and not more than 3 ⁇ m.
  • a load is applied to first main surface 1 by the first platen and a load is applied to second main surface 2 by the second platen, whereby mechanical polishing is performed on both sides of silicon carbide substrate 10.
  • KOH potassium hydroxide
  • KMnO 4 potassium permanganate
  • HNO 3 nitric acid
  • the temperature of the etching solution is, for example, 70 ° C. or more and 95 ° C. or less. Thereby, the surface of silicon carbide substrate 10 is etched by about 1 ⁇ m to 5 ⁇ m. The second etching reduces the distribution of stress in the thickness direction of silicon carbide substrate 10. As a result, the warpage of silicon carbide substrate 10 is reduced.
  • first CMP Chemical Mechanical Polishing
  • silicon carbide substrate 10 is held by the polishing head such that first main surface 1 faces the surface plate.
  • Aluminum oxide is used as the abrasive.
  • the average particle size of the abrasive grains is 180 nm.
  • a nitrate-based oxidizing agent is used as the oxidizing agent.
  • the load (surface pressure) on silicon carbide substrate 10 is, for example, 250 g / cm 2 or more and 500 g / cm 2 or less.
  • the rotation speed of the platen is, for example, 60 rpm or more and 90 rpm or less.
  • the rotation speed of the polishing head is 80 rpm or more and 120 rpm or less.
  • second CMP is performed on first main surface 1 of silicon carbide substrate 10.
  • colloidal silica is used as the abrasive.
  • a hydrogen peroxide solution to which vanadate is added is used as the oxidizing agent.
  • the load (surface pressure) on silicon carbide substrate 10 is, for example, 300 g / cm 2 . Thereby, distortion of first main surface 1 of silicon carbide substrate 10 is reduced.
  • the silicon carbide substrate 10 according to the present embodiment is manufactured (see FIG. 1).
  • silicon carbide substrate 10 is disposed in a reaction chamber of a hot wall type horizontal CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus.
  • silicon carbide substrate 10 is heated, for example, to about 1630.degree.
  • a mixed gas containing, for example, silane (SiH 4 ), propane (C 3 H 8 ), ammonia (NH 3 ) and hydrogen (H 2 ) is introduced into the reaction chamber.
  • silicon carbide epitaxial layer 20 is formed on first main surface 1 of silicon carbide substrate 10 (see FIG. 12).
  • silicon carbide epitaxial layer 20 is in contact with first main surface 1.
  • the silicon carbide epitaxial layer has a surface 21 facing the first major surface 1.
  • the thickness of silicon carbide epitaxial layer 20 is, for example, 5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • silicon carbide substrate 10 When processing such as slicing or mechanical polishing is performed on silicon carbide substrate 10 using diamond abrasive grains, processing damage is applied to silicon carbide substrate 10. Thereby, a region (specifically, strain (stress) changes in a region from several tens of ⁇ m to several hundreds of ⁇ m from each of first main surface 1 and second main surface 2 of silicon carbide substrate 10 toward the inside) , And the first region 7 and the second region 9) are formed. It is considered that the region where the strain changes is formed by rolling of the diamond abrasive in mechanical polishing. Even in the final state after CMP, strain exists in the strained region 51 shown in FIG. 10 and the region around the strained region 51. The strained region 51 has a deeper (stronger) strain than the region at the periphery of the strained region 51.
  • the wave number indicating the peak corresponding to the folding mode of the vertical optical branch of the Raman spectrum of polytype 4H silicon carbide having a stress of 0 is set to 0 0, and the first main surface 1 to the second main surface 2 in the region of up to, in a vertical maximum value of the wave number of a peak corresponding to the folded mode of the optical branch and [nu max, area from the first main surface 1 to the second main surface 2 of the Raman spectrum of the silicon carbide substrate 10
  • the minimum value of the wave number showing a peak corresponding to the folding mode of the vertical optical branch of the Raman spectrum of the silicon carbide substrate 10 is min min, and the vertical optical branch of the Raman spectrum of the silicon carbide substrate 10 on the first major surface 1 Formula 1 to Formula 3 are satisfied, where ⁇ 1 is a wave number indicating a peak corresponding to the folding mode.
  • strain region 51 is used as a starting point in the ⁇ 1-100> direction.
  • An extending linear streak may be formed.
  • silicon carbide epitaxial layer 20 is formed on silicon carbide substrate 10
  • the linear stripes formed on first main surface 1 of silicon carbide substrate 10 are silicon carbide epitaxial layers formed on first main surface 1. Take over to 20.
  • linear streaks are formed on surface 21 of silicon carbide epitaxial layer 20.
  • the distribution of stress is reduced in the thickness direction of silicon carbide substrate 10. Thereby, in surface 21 of silicon carbide epitaxial layer 20 formed on silicon carbide substrate 10, it may be possible to suppress that a linear stripe is formed.
  • Silicon carbide substrates 10 according to Samples 1 to 4 were prepared using the manufacturing process described in Table 2.
  • the silicon carbide substrate 10 according to sample 1 was taken as an example.
  • the silicon carbide substrates 10 according to samples 2 to 4 were used as comparative examples.
  • silicon carbide substrate 10 was cut out from the ingot by slicing silicon carbide ingot of polytype 4H with a wire saw device first.
  • Sample 1 was sliced using condition A.
  • Condition A of the slicing step is as follows.
  • the diameter of the diamond abrasive grains was 15 ⁇ m or more and 25 ⁇ m or less.
  • the diameter of the saw wire was 120 ⁇ m.
  • the linear velocity of the saw wire was set to 800 m / min or more and 1500 m / min or less.
  • the tension of the saw wire was 18N.
  • Samples 2 to 4 were sliced using condition B.
  • Condition B of the slicing step is as follows.
  • the diameter of the diamond abrasive grains was 30 ⁇ m to 40 ⁇ m.
  • the diameter of the saw wire was 180 ⁇ m.
  • the linear velocity of the saw wire was 800 m / min or more and 1200 m / min or less.
  • the tension of the saw wire was 45N.
  • the first etching step was performed on silicon carbide substrate 10 according to sample 1.
  • the conditions of the first etching step are as described above.
  • the first etching step was not performed on silicon carbide substrate 10 according to samples 2 to 4.
  • the second etching step was performed on silicon carbide substrate 10 according to sample 1.
  • the conditions of the second etching step are as described above.
  • the second etching step was not performed on the silicon carbide substrate 10 according to Samples 2 to 4.
  • a first CMP step was performed on silicon carbide substrates 10 according to samples 1 to 4.
  • Conditions C, D, E, and F were used for the silicon carbide substrates 10 according to Samples 1 to 4 (see Table 1).
  • Condition C of the first CMP step is as follows. Specifically, aluminum oxide was used as the abrasive. The average particle size of the abrasive grains was 180 nm. A nitrate-based oxidizing agent was used as the oxidizing agent. The load (surface pressure) on the silicon carbide substrate 10 was 250 g / cm 2 or more and 500 g / cm 2 or less. The rotation speed of the platen was set to 60 rpm or more and 90 rpm or less. The rotation speed of the polishing head was 80 rpm or more and 120 rpm or less.
  • Condition D of the first CMP step is as follows. Specifically, aluminum oxide was used as the abrasive. The average particle size of the abrasive grains was 250 nm. A nitrate-based oxidizing agent was used as the oxidizing agent. The load (surface pressure) on the silicon carbide substrate 10 was 250 g / cm 2 or more and 500 g / cm 2 . The rotation speed of the platen was set to 60 rpm or more and 90 rpm or less. The rotation speed of the polishing head was 80 rpm or more and 120 rpm or less.
  • Condition E of the first CMP step is as follows. Specifically, aluminum oxide was used as the abrasive. The average particle size of the abrasive grains was 180 nm. A nitrate-based oxidizing agent was used as the oxidizing agent. The load (surface pressure) on the silicon carbide substrate 10 was set to 600 g / cm 2 or more and 700 g / cm 2 . The rotation speed of the platen was set to 60 rpm or more and 90 rpm or less. The rotation speed of the polishing head was 80 rpm or more and 120 rpm or less.
  • Condition F of the first CMP step is as follows. Specifically, aluminum oxide was used as the abrasive. The average particle size of the abrasive grains was 250 nm. A nitrate-based oxidizing agent was used as the oxidizing agent. The load (surface pressure) on the silicon carbide substrate 10 was 500 g / cm 2 or more and 600 g / cm 2 . The rotation speed of the platen was set to 60 rpm or more and 90 rpm or less. The rotation speed of the polishing head was 80 rpm or more and 120 rpm or less.
  • a second CMP step was performed on silicon carbide substrate 10 according to samples 1 to 4.
  • the conditions of the second CMP step are as described above.
  • silicon carbide substrates 10 according to Samples 1 to 4 were prepared.
  • the warp and the bow of the first main surface 1 of the silicon carbide substrate 10 according to Samples 1 to 4 were measured.
  • the warp and bow of the first major surface 1 were measured by Flatmaster manufactured by Tropel.
  • the three-point reference surface 94 of the first major surface 1 was determined.
  • the three-point reference plane 94 is a virtual plane including three points (fifth position 95, sixth position 96 and seventh position 97) on the first major surface 1.
  • a triangle formed by connecting the fifth position 95, the sixth position 96 and the seventh position 97 is an equilateral triangle including the center 6 of the first major surface 1 inside.
  • the wave number of the peak corresponding to the folding mode of the vertical optical branch of silicon carbide was determined on the basis of the wave number indicating the peak of the Raman spectrum of neon.
  • the peak corresponding to the folding mode of the vertical optical branch and the measurement direction of the half width of the peak are as described above.
  • the measurement position is the distance from the first major surface 1.
  • the measurement position of first main surface 1 of silicon carbide substrate 10 is a position of 0 ⁇ m.
  • the absolute value of the difference between ⁇ (Ne) max and ⁇ (Ne) 0 was 0.140 cm ⁇ 1 .
  • the absolute value of the difference between ⁇ (Ne) min and ⁇ (Ne) 0 was 0.069 cm ⁇ 1 .
  • ⁇ (Ne) at a measurement position of 0 ⁇ m was ⁇ 44.110 cm ⁇ 1 .
  • a value obtained by subtracting ⁇ (Ne) 0 from ⁇ (Ne) of the first major surface 1 was 0.140 cm ⁇ 1 .
  • the absolute value of the difference between ⁇ (Ne) max and ⁇ (Ne) 0 was 0.003 cm ⁇ 1 .
  • the absolute value of the difference between ⁇ (Ne) min and ⁇ (Ne) 0 was 0.061 cm ⁇ 1 .
  • ⁇ (Ne) at a measurement position of 0 ⁇ m was ⁇ 44.247 cm ⁇ 1 .
  • the value obtained by subtracting ⁇ (Ne) 0 from ⁇ (Ne) of the first major surface 1 was 0.003 cm ⁇ 1 .
  • the absolute value of the difference between ⁇ (Ne) max and ⁇ (Ne) 0 was 0.071 cm ⁇ 1 .
  • the absolute value of the difference between ⁇ (Ne) min and ⁇ (Ne) 0 was 0.028 cm ⁇ 1 .
  • ⁇ (Ne) at a measurement position of 0 ⁇ m was ⁇ 44.179 cm ⁇ 1 .
  • the value obtained by subtracting ⁇ (Ne) 0 from ⁇ (Ne) on the first major surface 1 was 0.071 cm ⁇ 1 .
  • a silicon carbide epitaxial layer 20 is formed on the first main surface 1 of the silicon carbide substrate 10 according to Samples 1 to 4 by epitaxial growth, whereby a silicon carbide epitaxial substrate is manufactured.
  • the manufacturing conditions of the silicon carbide epitaxial substrate are as described above.
  • the measurement area was a 250 ⁇ m ⁇ 250 ⁇ m square area.
  • Straight projections having a height of 0.5 ⁇ m or more were identified as streaks.
  • the amounts of change in warp before and after forming the silicon carbide epitaxial layer on the silicon carbide substrate 10 were +4.1 ⁇ m, -112.9 ⁇ m, +28.2 ⁇ m and +22.6 ⁇ m.
  • the amount of change in warp before and after forming a silicon carbide epitaxial layer on silicon carbide substrate 10 applies the sign of the bow to warp, and subtracts the warp of first main surface 1 before epitaxial growth from the warp of surface 21 after epitaxial growth. It was determined by
  • the number of linear streaks formed on the surface 21 of the silicon carbide epitaxial layer formed on the silicon carbide substrate 10 according to Samples 1 to 4 is 0, 11, 2 respectively. It was a book and many (12 or more).
  • the silicon carbide substrate 10 according to sample 1 can reduce the amount of change in warp as compared to the silicon carbide substrate 10 according to samples 2 to 4. Further, it was confirmed that silicon carbide substrate 10 according to sample 1 can suppress the generation of linear streaks as compared with silicon carbide substrate 10 according to samples 2 to 4.
  • SYMBOLS 1 1st main surface, 2 2nd main surface, 3 1st flat, 4 circular-arc-shaped part, 5 outer peripheral surface, 6 center, 7 1st area
  • region 10 silicon carbide substrate, 20 carbonized Silicon epitaxial layer, 21 surface, 30 Raman spectrometer, 31 objective lens, 32 light source, 33 spectrometer, 34 stage, 35 beam splitter, 36 incident light, 37 measurement area, 38 detector, 41 first peak (peak), 42 second peak, 43 third peak, 44 fourth peak, 50 Raman profile, 51 strain area, 91 position, 92 maximum position, 93 lowest position, 94 3 point reference plane, 95 fifth position, 96 sixth position, 97 seventh position, 101 first direction, 102 second direction, 111 maximum diameter, 112 thickness.

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Abstract

応力が０であるポリタイプ４Ｈの炭化珪素のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数をν０とし、第１主面から第２主面までの領域において、炭化珪素基板のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数の最大値をνｍａｘとし、第１主面から第２主面までの領域において、炭化珪素基板のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数の最小値をνｍｉｎとし、第１主面における炭化珪素基板のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数をν１とするとき、所定の数式を満たす。

Description

炭化珪素基板
　本開示は、炭化珪素基板に関する。本出願は、２０１７年１２月８日に出願した日本特許出願である特願２０１７－２３６４０５号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。
　特開２０１４－２１０６９０号公報（特許文献１）には、炭化珪素単結晶基板に対して化学機械研磨が行われることが記載されている。
特開２０１４－２１０６９０号公報
　本開示に係る炭化珪素基板は、第１主面と、第１主面の反対側にある第２主面とを備え、かつポリタイプ４Ｈの炭化珪素により構成されている。第１主面の最大径は、１４０ｍｍ以上である。炭化珪素基板の厚みは、３００μｍ以上６００μｍ以下である。第１主面は、｛０００１｝面または｛０００１｝面に対して０°より大きく８°以下のオフ角で傾斜した面である。応力が０であるポリタイプ４Ｈの炭化珪素のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数をν０とし、第１主面から第２主面までの領域において、炭化珪素基板のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数の最大値をνｍａｘとし、第１主面から第２主面までの領域において、炭化珪素基板のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数の最小値をνｍｉｎとし、第１主面における炭化珪素基板のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数をν１とするとき、数式１～数式３を満たす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
図１は、本実施形態に係る炭化珪素基板の構造を示す平面模式図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った矢視断面模式図である。 図３は、ラマンスペクトルの測定装置の構成を示す模式図である。 図４は、ラマンスペクトルの測定方法を示す断面模式図である。 図５は、ラマンスペクトルの一例を示す図である。 図６は、第１位置で測定されたラマンスペクトルの一例を示す図である。 図７は、ピークを示す波数と測定位置との関係を示す図である。 図８は、ピークの半値幅と測定位置との関係を示す図である。 図９は、本実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法の第１工程を示す断面模式図である。 図１０は、本実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法の第１工程を示す平面模式図である。 図１１は、本実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法の第２工程を示す断面模式図である。 図１２は、本実施形態に係る炭化珪素基板上に炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程を示す断面模式図である。 図１３は、３点基準面の決定方法を示す平面模式図である。 図１４は、ｗａｒｐおよびｂｏｗの測定方法を説明するための第１模式図である。 図１５は、ｗａｒｐおよびｂｏｗの測定方法を説明するための第２模式図である。 図１６は、サンプル１のΔν（Ｎｅ）と測定位置との関係を示す図である。 図１７は、サンプル２のΔν（Ｎｅ）と測定位置との関係を示す図である。 図１８は、サンプル３のΔν（Ｎｅ）と測定位置との関係を示す図である。 図１９は、サンプル４のΔν（Ｎｅ）と測定位置との関係を示す図である。 図２０は、サンプル１のＦＷＨＭと測定位置との関係を示す図である。 図２１は、サンプル２のＦＷＨＭと測定位置との関係を示す図である。 図２２は、サンプル３のＦＷＨＭと測定位置との関係を示す図である。 図２３は、サンプル４のＦＷＨＭと測定位置との関係を示す図である。
　[本開示が解決しようとする課題]
　本開示の目的は、炭化珪素エピタキシャル層の形成前後において炭化珪素基板の反りの変化を低減することである。
　[本開示の効果]
　本開示によれば、炭化珪素エピタキシャル層の形成前後において炭化珪素基板の反りの変化を低減することができる。
　［本開示の実施形態の説明］
　（１）本開示に係る炭化珪素基板１０は、第１主面１と、第１主面１の反対側にある第２主面２とを備え、かつポリタイプ４Ｈの炭化珪素により構成されている。第１主面１の最大径１１１は、１４０ｍｍ以上である。炭化珪素基板１０の厚みは、３００μｍ以上６００μｍ以下である。第１主面１は、｛０００１｝面または｛０００１｝面に対して０°より大きく８°以下のオフ角で傾斜した面である。応力が０であるポリタイプ４Ｈの炭化珪素のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数をν０とし、第１主面１から第２主面２までの領域において、炭化珪素基板１０のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数の最大値をνｍａｘとし、第１主面１から第２主面２までの領域において、炭化珪素基板１０のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数の最小値をνｍｉｎとし、第１主面１における炭化珪素基板１０のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数をν１とするとき、数式１～数式３を満たす。
　（２）上記（１）に係る炭化珪素基板１０において、炭化珪素基板１０のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数をνとすると、第１主面１から第２主面２に向かって３μｍ以内の領域の任意の位置において、数式４を満たしてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　（３）上記（１）または（２）に係る炭化珪素基板１０において、第１主面１から第２主面２までの領域において、炭化珪素基板１０のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークの半値幅の最大値をΔｍａｘとし、第１主面１から第２主面２までの領域において、炭化珪素基板１０のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークの半値幅の最小値をΔｍｉｎとしたとき、数式５を満たしてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　［本開示の実施形態の詳細］
　以下、図面に基づいて本開示の実施形態を説明する。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。本明細書中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｛｝でそれぞれ示している。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。
　まず、本実施形態に係る炭化珪素基板１０の構成について説明する。
　図１および図２に示されるように、本実施形態に係る炭化珪素基板１０は、第１主面１と、第２主面２と、外周面５とを主に有している。第２主面２は、第１主面１の反対側にある。炭化珪素基板１０は、ポリタイプ４Ｈの炭化珪素により構成されている。炭化珪素基板１０は、たとえば窒素（Ｎ）などのｎ型不純物を含んでいる。炭化珪素基板１０の導電型は、たとえばｎ型である。炭化珪素基板１０のｎ型不純物の濃度は、たとえば１×１０17ｃｍ－３以上１×１０20ｃｍ－３以下である。
　図１に示されるように、第１主面１の最大径１１１は、１４０ｍｍ以上である。第１主面１の最大径１１１は、特に限定されないが、たとえば１６０ｍｍ以下であってもよいし、２００ｍｍ以下であってもよいし、２５０ｍｍ以下であってもよいし、３００ｍｍ以下であってもよい。図２に示されるように、炭化珪素基板１０の厚み１１２は、３００μｍ以上６００μｍ以下である。炭化珪素基板１０の厚み１１２は、特に限定されないが、たとえば３５０μｍ以上であってもよいし、４００μｍ以上であってもよい。炭化珪素基板１０の厚み１１２は、特に限定されないが、たとえば５５０μｍ以下であってもよいし、５００μｍ以下であってもよい。
　第１主面１は、｛０００１｝面または｛０００１｝面に対して０°より大きく８°以下のオフ角で傾斜した面である。オフ角は、たとえば１°以上であってもよいし、２°以上であってもよい。オフ角は、７°以下であってもよいし、６°以下であってもよい。具体的には、第１主面１は、（０００１）面または（０００１）面に対して０°より大きく８°以下のオフ角で傾斜した面であってもよい。第１主面１は、（０００－１）面または（０００－１）面に対して０°より大きく８°以下のオフ角で傾斜した面であってもよい。第１主面１の傾斜方向は、たとえば＜１１－２０＞方向である。
　図１に示されるように、外周面５は、たとえば第１フラット３と、円弧状部４とを有していてもよい。第１フラット３は、たとえば第１方向１０１に沿って延在する。円弧状部４は、第１フラット３に連なる。外周面５は、たとえば第２方向１０２に沿って延在する第２フラット（図示せず）を有していてもよい。第２方向１０２は、たとえば＜１－１００＞方向である。第１方向１０１は、第１主面１に対して平行であり、かつ第２方向１０２に対して垂直な方向である。第１方向１０１は、たとえば＜１１－２０＞方向である。
　第１主面１は、たとえばエピタキシャル層形成面である。別の観点から言えば、第１主面１上に炭化珪素エピタキシャル層２０（図１２参照）が設けられる。第２主面２は、たとえばドレイン電極形成面である。別の観点から言えば、第２主面２上にＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のドレイン電極（図示せず）が形成される。
　次に、炭化珪素基板１０のラマンスペクトルを測定するためのラマン分光装置の構成について説明する。
　図３に示されるように、ラマン分光装置３０は、たとえば光源３２と、対物レンズ３１と、分光器３３と、ステージ３４と、ビームスプリッター３５と、検出器３８とを主に有している。ラマン分光装置３０としては、たとえばＨＯＲＩＢＡ　ＪＯＢＩＮ　ＹＶＯＮ社製のＬａｂＲＡＭ　ＨＲ－８００を使用することができる。光源３２は、たとえばＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ　Ａｌｕｍｉｎｕｍ　Ｇａｒｎｅｔ）レーザーである。光源３２の励起波長は、たとえば５３２ｎｍである。レーザー照射強度は、たとえば１０ｍＷである。測定方法は、たとえば後方散乱測定である。対物レンズ３１の倍率は１００倍である。測定領域の直径は、たとえば１μｍである。レーザーの照射時間は、たとえば２０秒である。積算回数は、たとえば５回である。グレーティングは、２４００ｇｒ／ｍｍである。
　次に、炭化珪素基板１０のラマンスペクトルを測定する方法について説明する。
　まず、光源３２のＹＡＧレーザーから入射光３６が放射される。図３の矢印６１に示されるように、入射光３６は、ビームスプリッター３５により反射され、炭化珪素基板１０の第１主面１に向かって入射される。ラマン分光装置３０は、たとえば共焦点光学系を採用している。共焦点光学系においては、対物レンズ３１の焦点と共役な位置に円形の開口を有する共焦点アパーチャ（図示せず）が配置されている。これにより、焦点の合った位置（高さ）のみの光を検出することができる。
　図３の矢印６２に示されるように、炭化珪素基板１０によって散乱されたラマン散乱光は、ビームスプリッター３５を通り、分光器３３に導入される。分光器３３において、ラマン散乱光が波数毎に分解される。波数毎に分解されたラマン散乱光が検出器３８によって検出される。これにより、横軸を波数とし、かつ縦軸をラマン散乱光の強度としたラマンスペクトルが得られる。ステージ３４は、炭化珪素基板１０の厚み方向（矢印６３の方向）に移動することができる。
　図４に示されるように、炭化珪素基板１０の第１主面１に入射光３６の焦点を合わせ、測定領域３７におけるラマンスペクトルを測定する。この場合、入射光３６の焦点の高さ方向の位置は、第１位置Ｘ１である。入射光３６の焦点は、第１主面１の中心６（図１参照）に合わせられる。ラマン散乱光の測定領域３７は、第１主面１の中心６を含む直径約１μｍの領域である。次に、ステージ３４が上側に移動させられ、入射光３６の焦点の高さ方向の位置が第２位置Ｘ２に調整される。これにより、第２位置Ｘ２におけるラマンスペクトルが測定される。以上のように、ステージ３４を矢印６３の方向に沿って移動させることで、第１位置Ｘ１から第ｎ位置Ｘｎの各々におけるラマンスペクトルが測定される。言い換えれば、炭化珪素基板１０の厚み方向において、ラマンスペクトルが測定される。
　図５は、炭化珪素基板１０のラマンスペクトルの一例を示している。図５の横軸は、波数（ラマンシフト）である。図５の縦軸は、ラマン散乱光の強度（ラマン強度）である。光源３２の励起光の波長は、５１４．５ｎｍである。ラマンシフトとは、励起光の波数と被測定物のラマン散乱光の波数との差である。被測定物がポリタイプ４Ｈの炭化珪素の場合、ラマンスペクトルにおいて主に４つのピークが観測される。第１ピーク４１は、縦波光学（ＬＯ）分岐の折り返しモードに起因するラマン散乱光である。第１ピーク４１は、たとえば９６４ｃｍ－１付近に出現する。第２ピーク４２は、横波光学（ＴＯ）分岐の折り返しモードに起因するラマン散乱光である。第２ピーク４２は、たとえば７７６ｃｍ－１付近に出現する。第３ピーク４３は、縦波音響（ＬＡ）分岐の折り返しモードに起因するラマン散乱光である。第３ピーク４３は、たとえば６１０ｃｍ－１付近に出現する。第４ピーク４４は、横波音響（ＴＡ）分岐の折り返しモードに起因するラマン散乱光である。第４ピーク４４は、たとえば１９６ｃｍ－１付近に出現する。
　図６の実線で示すラマンプロファイルは、炭化珪素基板１０の第１位置Ｘ１（図４参照）で測定されたラマンスペクトルを示している。当該ラマンスペクトルを用いて、縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピーク４１の波数νが求められる。同様に、当該ピーク４１の半値幅Δが求められる。なお縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピーク４１とは、縦型光学分岐の折り返しモードに起因して発生するラマンプロファイルのピークである。図６の一点鎖線で示すラマンプロファイル５０は、応力が０であるポリタイプ４Ｈの炭化珪素のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークである。当該ピークの波数ν０は、たとえば以下のようにして求めることができる。Ｌｅｌｙ結晶（Ｌｅｌｙ法で成長した結晶）をラマン測定して求められるラマンスペクトルのピークを応力０の波数ν０とする。Ｌｅｌｙ結晶は自然核発生により成長し、不純物が少ないため応力０とみなすことができる。
　スライス加工後の炭化珪素基板１０の第１主面１付近は、引張応力または圧縮応力が発生している。そのため、炭化珪素基板１０の第１位置Ｘ１で測定されたラマンプロファイルの縦型光学分岐の折り返しモードに起因するピークを示す波数は、応力が０であるポリタイプ４Ｈの炭化珪素のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数ν０からシフトする。測定領域に引張応力が発生していると、測定領域のラマンプロファイルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数は、マイナス側にシフトする。反対に、測定領域に圧縮応力が発生していると、測定領域のラマンプロファイルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数は、プラス側にシフトする。このようにシフト量Ｓを求めることにより、測定領域の応力を定量的に評価することができる。
　図７は、横軸を炭化珪素基板１０の測定位置とし、かつ縦軸を炭化珪素の縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークの波数としてプロットした図である。図４に示されるように、炭化珪素基板１０の測定位置は、第１主面１から第２主面２まで、一定の間隔ｔで変化させる。間隔ｔは、たとえば２．７５μｍである。具体的には、第１位置Ｘ１における炭化珪素基板１０のラマンスペクトルを測定した後、当該ラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークの波数が求められる。次に、ステージ３４を矢印６３の方向に移動させ、第２位置Ｘ２における炭化珪素基板１０のラマンスペクトルを測定した後、当該ラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークの波数が求められる。同様に、第３位置Ｘ３から第ｎ位置Ｘｎまでにおけるラマンスペクトルが測定され、各測定位置におけるラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークの波数が求められる。以上のようにして、図７に示す波数と測定位置との関係が求められる。
　第１主面１から第２主面２までの領域において、炭化珪素基板１０のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数の最大値がνｍａｘとして求められる。図７において、第１位置Ｘ１における波数がνｍａｘである。同様に、第１主面１から第２主面２までの領域において、炭化珪素基板１０のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数の最小値がνｍｉｎとして求められる。図７において、第ｍ位置Ｘｍにおける波数がνｍｉｎである。第１主面１における炭化珪素基板１０のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数がν１として求められる。
　応力が０であるポリタイプ４Ｈの炭化珪素のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピーク波数をν０とすると、νｍａｘは上述の数式１を満たす。νｍａｘは（ν０＋０．０４５ｃｍ－１）以下であってもよいし、（ν０＋０．０４ｃｍ－１）以下であってもよい。νｍｉｎは上述の数式２を満たす。νｍｉｎは（ν０－０．０４５ｃｍ－１）以上であってもよいし、（ν０－０．０４ｃｍ－１）以上であってもよい。ν１は上述の数式３を満たす。ν１は（ν０－０．０１５ｃｍ－１）以上であってもよいし、（ν０－０．０１ｃｍ－１）以上であってもよい。ν１は（ν０＋０．０３ｃｍ－１）以下であってもよいし、（ν０＋０．０２５ｃｍ－１）以下であってもよい。
　図７に示されるように、第１位置Ｘ１で測定されたラマンプロファイルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数は、波数ν０よりも大きくてもよい。炭化珪素基板１０は、第１主面１から第２主面２に向かう方向において、ラマンプロファイルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数が単調に小さくなる領域（たとえば第１位置Ｘ１から第ｍ位置Ｘｍまで）を有していてもよい。炭化珪素基板１０は、第１主面１から第２主面２に向かう方向において、ラマンプロファイルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数が単調に大きくなる領域（たとえば第ｍ位置Ｘｍから第ｎ－１位置Ｘｎ－１まで）を有していてもよい。ラマンプロファイルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数は、第２主面２に向かうにつれて波数ν０に漸近していてもよい。
　なお第２主面２の面粗さが大きい場合、第２主面２におけるラマンスペクトルには多くのノイズが入り、縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数を正確に算出することができない。そのため、波数の最大値および波数の最小値の算出に際して、第２主面２におけるラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数は考慮しない。図７においては、第２主面２における測定位置（第ｎ位置Ｘｎ）の波数を白丸により示している。このことは、第ｎ位置Ｘｎにおける波数は、測定されてもよいけれども、波数の最大値および波数の最小値の算出に際して考慮されないことを意味している。
　図７に示されるように、炭化珪素基板１０のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数をνとすると、第１主面１から第２主面２に向かって３μｍ以内の領域の任意の位置において、νは上述の数式４を満たす。具体的には、第１位置Ｘ１における炭化珪素基板１０のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークの波数と、第２位置Ｘ２における炭化珪素基板１０のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークの波数とは、上述の数式４を満たす。νは（ν０－０．０１５ｃｍ－１）以上であってもよいし、（ν０－０．０１ｃｍ－１）以上であってもよい。νは（ν０＋０．０３ｃｍ－１）以下であってもよいし、（ν０＋０．０２５ｃｍ－１）以下であってもよい。
　図８は、横軸を炭化珪素基板１０の測定位置とし、かつ縦軸を炭化珪素の縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークの半値幅としてプロットした図である。図７の場合と同様に、炭化珪素基板１０の測定位置は、第１主面１から第２主面２まで一定の間隔ｔで変化させ、各測定位置において炭化珪素基板１０のラマンスペクトルを測定される。各測定位置におけるラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークの半値幅Δが求められる。半値幅Δは、具体的には、半値全幅（ＦＷＨＭ：Ｆｕｌｌ　Ｗｉｄｔｈ　ａｔ　Ｈａｌｆ　Ｍａｘｉｍｕｍ）である。以上のようにして、図８に示す半値幅と測定位置との関係が求められる。なお当該ピークの半値幅は、第１主面１に平行な測定領域内における応力分布の指標である。当該ピークの半値幅が小さいと測定範囲内における応力分布は小さい。反対に、当該ピークの半値幅が大きいと測定範囲内における応力分布は大きい。
　第１主面１から第２主面２までの領域において、炭化珪素基板１０のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークの半値幅の最大値がΔｍａｘとして求められる。図８において、第１位置Ｘ１における半値幅がΔｍａｘである。同様に、第１主面１から第２主面２までの領域において、炭化珪素基板１０のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークの半値幅の最小値がΔｍｉｎとして求められる。図８において、第ｎ－１位置Ｘｎ－１における半値幅がΔｍｉｎである。図８においては、第２主面２における測定位置（第ｎ位置Ｘｎ）の波数を白丸により示している。このことは、第ｎ位置Ｘｎにおける半値幅は、測定されてもよいけれども、半値幅の最大値および半値幅の最小値の算出に際して考慮されないことを意味している。
　図８に示されるように、ラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークの半値幅Δは、第１主面１から第２主面２に向かって単調に減少していてもよい。当該ピークの半値幅Δは、第２主面２に向かうにつれて、Δｍｉｎに漸近していてもよい。本実施形態に係る炭化珪素基板１０によれば、第１主面１から第２主面２までの領域において、炭化珪素基板１０のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークの半値幅の最大値をΔｍａｘとし、第１主面１から第２主面２までの領域において、炭化珪素基板１０のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークの半値幅の最小値をΔｍｉｎとしたとき、上述の数式５を満たす。（Δｍａｘ－Δｍｉｎ）は０．１３ｃｍ－１以下であってもよいし、０．１１ｃｍ－１以下であってもよい。
　上記においては、第１主面１の中心６を通り、第１主面１に対してほぼ垂直な直線に沿ってラマンプロファイルが測定される場合について説明したが、ラマンプロファイルの測定箇所は上記直線に限定されない。たとえば外周面５から内側に所定の距離（たとえば３ｍｍ）までの領域を除いた炭化珪素基板１０の任意の領域において、数式１～数式５が満たされてもよい。
　次に、本実施形態に係る炭化珪素基板１０の製造方法について説明する。
　まず、スライス加工工程が実施される。具体的には、たとえば昇華法によりポリタイプ４Ｈの炭化珪素単結晶から構成されたインゴットが形成される。インゴットが整形された後、インゴットがワイヤーソー装置によりスライスされる。これにより、炭化珪素基板１０がインゴットから切り出される。ソーワイヤーの表面にはダイヤモンド砥粒が固着されている。ダイヤモンド砥粒の径は、たとえば１５μｍ以上２５μｍ以下である。ソーワイヤーの径は、たとえば１２０μｍである。ソーワイヤーの線速は、たとえば８００ｍ／分以上１５００ｍ／分以下である。ソーワイヤーの張力は、たとえば１８Ｎである。
　炭化珪素基板１０は、ポリタイプ４Ｈの六方晶炭化珪素から構成されている。炭化珪素基板１０は、第１主面１と、第１主面１の反対側にある第２主面２とを有する。第１主面１は、たとえば｛０００１｝面に対して＜１１－２０＞方向に４°以下オフした面である。具体的には、第１主面１は、たとえば（０００１）面に対して４°以下程度の角度だけオフした面である。第２主面２は、たとえば（０００－１）面に対して＜１１－２０＞方向に４°以下程度の角度だけオフした面である。
　図９に示されるように、炭化珪素基板１０は、第１領域７と、中間領域８と、第２領域９とを有している。第１領域７は、第１主面１を含む領域である。第２領域９は、第２主面２を含む領域である。中間領域８は、第１領域７と第２領域９との間の領域である。上記スライス加工工程において、第１領域７および第２領域９の各々に対しては加工ダメージが加えられる。そのため、第１領域７および第２領域９の各々は、中間領域８よりも歪んでいる。第１主面１は、たとえば中心が第２主面２に近づき、かつ外周が第２主面２から遠ざかるように湾曲している。第２主面２は、たとえば中心が第１主面１から遠ざかり、かつ外周が第１主面１に近づくように湾曲している。図１０に示されるように、炭化珪素基板１０の第１主面１には、第１主面１に対して垂直な方向から見て略円状の歪領域５１が点在していてもよい。歪領域は、加工ダメージが残留した領域である。歪領域５１は、歪領域５１の周りの領域と応力が異なっている。
　次に、第１エッチング工程が行われる。具体的には、水酸化カリウム（ＫＯＨ）と、過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ４）と、純水とが混合されて調製されたエッチング液に、炭化珪素基板１０全体が浸漬されることにより、炭化珪素基板１０がエッチングされる。エッチング液の体積比率は、ＫＯＨ：ＫＭｎＯ４：純水＝５～１５：１～３：２０～３０である。エッチング液の温度は、たとえば７０℃以上９５℃以下である。次に、フッ酸（ＨＦ）と、硝酸（ＨＮＯ３）とが混合されて調製されたエッチング液に、炭化珪素基板１０全体が浸漬されることにより、炭化珪素基板１０がエッチングされる。エッチング液の体積比率は、ＨＦ：ＨＮＯ３＝３～５：２～４（ここで、ＨＦの体積は、ＨＮＯ３の体積よりも多い）である。エッチング液の温度は、たとえば７０℃以上９５℃以下である。これにより、炭化珪素基板１０の表面が１μｍ以上５μｍ以下程度エッチングされる。第１エッチングにより、炭化珪素基板１０の厚み方向における応力の分布が低減される。結果として、炭化珪素基板１０の反りが低減される（図１１参照）。第１主面１は、第２主面２とほぼ平行になる。
　次に、両面機械研磨工程が実施される。具体的には、第１主面１が第１定盤（図示せず）に対向し、かつ第２主面２が第２定盤（図示せず）に対応するように炭化珪素基板１０が第１定盤と第２定盤との間に配置される。次に、第１主面１と第１定盤の間および第２主面２と第２定盤との間にスラリーが導入される。スラリーは、たとえばダイヤモンド砥粒を含む。ダイヤモンド砥粒の径は、たとえば１μｍ以上３μｍ以下である。第１定盤によって第１主面１に荷重が加えられ、かつ第２定盤によって第２主面２に荷重が加えられることにより、炭化珪素基板１０の両面に対して機械研磨が行われる。
　次に、第２エッチング工程が行われる。具体的には、水酸化カリウム（ＫＯＨ）と、過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ４）と、純水とが混合されて調製されたエッチング液に、炭化珪素基板１０全体が浸漬されることにより、炭化珪素基板１０がエッチングされる。エッチング液の体積比率は、ＫＯＨ：ＫＭｎＯ４：純水＝５～１５：１～３：２０～３０である。エッチング液の温度は、たとえば７０℃以上９５℃以下である。次に、フッ酸（ＨＦ）と、硝酸（ＨＮＯ３）とが混合されて調製されたエッチング液に、炭化珪素基板１０全体が浸漬されることにより、炭化珪素基板１０がエッチングされる。エッチング液の体積比率は、ＨＦ：ＨＮＯ３＝３～５：２～４（ここで、ＨＦの体積は、ＨＮＯ３の体積よりも多い）である。エッチング液の温度は、たとえば７０℃以上９５℃以下である。これにより、炭化珪素基板１０の表面が１μｍ以上５μｍ以下程度エッチングされる。第２エッチングにより、炭化珪素基板１０の厚み方向における応力の分布が低減される。結果として、炭化珪素基板１０の反りが低減される。
　次に、炭化珪素基板１０の第１主面１において第１ＣＭＰ(Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）が行われる。具体的には、第１主面１が定盤に対向するように、炭化珪素基板１０が研磨ヘッドに保持される。砥粒として酸化アルミニウムが用いられる。砥粒の平均粒径は、１８０ｎｍである。酸化剤として、硝酸塩系酸化剤が用いられる。炭化珪素基板１０に対する荷重（面圧）は、たとえば２５０ｇ／ｃｍ２以上５００ｇ／ｃｍ２以下である。定盤の回転数は、たとえば６０ｒｐｍ以上９０ｒｐｍ以下である。研磨ヘッドの回転数は、８０ｒｐｍ以上１２０ｒｐｍ以下である。
　次に、炭化珪素基板１０の第１主面１において第２ＣＭＰが行われる。具体的には、砥粒としてコロイダルシリカが用いられる。酸化剤として、バナジン酸塩が添加された過酸化水素水が用いられる。炭化珪素基板１０に対する荷重（面圧）は、たとえば３００ｇ／ｃｍ２である。これにより、炭化珪素基板１０の第１主面１の歪が低減される。以上により、本実施形態に係る炭化珪素基板１０が製造される（図１参照）。
　次に、本実施形態に係る炭化珪素基板１０に炭化珪素エピタキシャル層を形成する方法について説明する。
　たとえばホットウォール方式の横型ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置の反応室に炭化珪素基板１０が配置される。次に、炭化珪素基板１０が、たとえば１６３０℃程度に昇温される。次に、たとえばシラン（ＳｉＨ４）とプロパン（Ｃ３Ｈ８）とアンモニア（ＮＨ３）と水素（Ｈ２）とを含む混合ガスが反応室に導入される。これにより、炭化珪素基板１０の第１主面１に炭化珪素エピタキシャル層２０が形成される（図１２参照）。図１２に示されるように、炭化珪素エピタキシャル層２０は、第１主面１に接している。炭化珪素エピタキシャル層は、第１主面１に対向する表面２１を有している。炭化珪素エピタキシャル層２０の厚みは、たとえば５μｍ以上１００μｍ以下である。
　次に、本実施形態に係る炭化珪素基板１０の作用効果について説明する。
　ダイヤモンド砥粒を用いて炭化珪素基板１０に対してスライスまたは機械研磨などの加工を行う場合、炭化珪素基板１０に対して加工ダメージが加えられる。これにより、炭化珪素基板１０の第１主面１および第２主面２の各々から内部に向かって数十μｍ～数百μｍまでの領域において歪（応力）が変化する領域（具体的には、第１領域７および第２領域９）が形成される。歪が変化する領域は、機械研磨におけるダイヤモンド砥粒の転動によって形成されると考えられる。最終的にＣＭＰ後の状態においても、図１０に示される歪領域５１と、歪領域５１の周辺部の領域には、歪が存在している。歪領域５１の周辺部の領域と比較して、歪領域５１は、より深い（強い）歪が存在している。
　炭化珪素基板１０の第１主面１に対して水素エッチングを行うことにより、歪が変化する領域の一部が除去される。これにより、応力分布が変化し、炭化珪素基板１０の反りの形状が変化する。応力分布が変化する領域の一部は炭化珪素基板１０に残っている。この時点から反りが変化している。更に、炭化珪素エピタキシャル層２０を炭化珪素基板１０上に形成するために炭化珪素基板１０を昇温すると、炭化珪素基板１０に残った応力分布が変化する領域の応力分布が変化することで、炭化珪素基板１０の反りが更に大きく変化する。つまり、炭化珪素エピタキシャル層の形成前後において炭化珪素基板１０の反りが大きく変化する。
　本実施形態に係る炭化珪素基板１０によれば、歪が変化する領域の大部分が除去されており、厚み方向において応力の分布が低減されている。具体的には、応力が０であるポリタイプ４Ｈの炭化珪素のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数をν０とし、第１主面１から第２主面２までの領域において、炭化珪素基板１０のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数の最大値をνｍａｘとし、第１主面１から第２主面２までの領域において、炭化珪素基板１０のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数の最小値をνｍｉｎとし、第１主面１における炭化珪素基板１０のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数をν１とするとき、数式１～数式３を満たす。これにより、炭化珪素エピタキシャル層の形成前後における、炭化珪素基板１０の反りの変化を低減することができる。
　炭化珪素基板１０の厚み方向において応力の分布が大きいと、炭化珪素基板１０を昇温した際に、炭化珪素基板１０の第１主面１に歪領域５１を起点として＜１－１００＞方向に延在する直線状のスジ（突出部）が形成されることがある。炭化珪素基板１０に炭化珪素エピタキシャル層２０を形成する際、炭化珪素基板１０の第１主面１に形成されていた直線状のスジは、第１主面１上に形成された炭化珪素エピタキシャル層２０に引き継がれる。結果として、炭化珪素エピタキシャル層２０の表面２１に、直線状のスジが形成される。本実施形態に係る炭化珪素基板１０においては、炭化珪素基板１０の厚み方向において応力の分布が低減されている。これにより、炭化珪素基板１０上に形成される炭化珪素エピタキシャル層２０の表面２１において、直線状のスジが形成されることを抑制することができてもよい。
　（サンプル準備）
　表２に記載の製造工程を用いてサンプル１～４に係る炭化珪素基板１０が準備された。サンプル１に係る炭化珪素基板１０を実施例とした。サンプル２～４に係る炭化珪素基板１０を比較例とした。具体的には、まずポリタイプ４Ｈの炭化珪素インゴットをワイヤーソー装置によりスライスすることにより、炭化珪素基板１０がインゴットから切り出された。サンプル１は、条件Ａを用いてスライスされた。スライス工程の条件Ａは以下の通りである。ダイヤモンド砥粒の径は、１５μｍ以上２５μｍ以下とした。ソーワイヤーの径は、１２０μｍとした。ソーワイヤーの線速は、８００ｍ／分以上１５００ｍ／分以下とした。ソーワイヤーの張力は、１８Ｎとした。サンプル２～４は、条件Ｂを用いてスライスされた。スライス工程の条件Ｂは以下の通りである。ダイヤモンド砥粒の径は、３０μｍ以上４０μｍ以下とした。ソーワイヤーの径は、１８０μｍとした。ソーワイヤーの線速は、８００ｍ／分以上１２００ｍ／分以下とした。ソーワイヤーの張力は、４５Ｎとした。
　次に、サンプル１に係る炭化珪素基板１０に対して第１エッチング工程が実施された。第１エッチング工程の条件は上述の通りである。サンプル２～４に係る炭化珪素基板１０に対しては、第１エッチング工程は実施されなかった。
　次に、サンプル１～４に係る炭化珪素基板１０に対して両面機械研磨工程が実施された。両面機械研磨工程の条件は上述の通りである。
　次に、サンプル１に係る炭化珪素基板１０に対して第２エッチング工程が実施された。第２エッチング工程の条件は上述の通りである。サンプル２～４に係る炭化珪素基板１０に対しては、第２エッチング工程は実施されなかった。
　次に、サンプル１～４に係る炭化珪素基板１０に対して第１ＣＭＰ工程が実施された。サンプル１～４に係る炭化珪素基板１０に対しては、それぞれ条件Ｃ、条件Ｄ、条件Ｅおよび条件Ｆが用いられた（表１参照）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
　第１ＣＭＰ工程の条件Ｃは以下の通りである。具体的には、砥粒として酸化アルミニウムが用いられた。砥粒の平均粒径は、１８０ｎｍとした。酸化剤として、硝酸塩系酸化剤が用いられた。炭化珪素基板１０に対する荷重（面圧）は、２５０ｇ／ｃｍ２以上５００ｇ／ｃｍ２以下とした。定盤の回転数は、６０ｒｐｍ以上９０ｒｐｍ以下とした。研磨ヘッドの回転数は、８０ｒｐｍ以上１２０ｒｐｍ以下とした。
　第１ＣＭＰ工程の条件Ｄは以下の通りである。具体的には、砥粒として酸化アルミニウムが用いられた。砥粒の平均粒径は、２５０ｎｍとした。酸化剤として、硝酸塩系酸化剤が用いられた。炭化珪素基板１０に対する荷重（面圧）は、２５０ｇ／ｃｍ２以上５００ｇ／ｃｍ２とした。定盤の回転数は、６０ｒｐｍ以上９０ｒｐｍ以下とした。研磨ヘッドの回転数は、８０ｒｐｍ以上１２０ｒｐｍ以下とした。
　第１ＣＭＰ工程の条件Ｅは以下の通りである。具体的には、砥粒として酸化アルミニウムが用いられた。砥粒の平均粒径は、１８０ｎｍとした。酸化剤として、硝酸塩系酸化剤が用いられた。炭化珪素基板１０に対する荷重（面圧）は、６００ｇ／ｃｍ２以上７００ｇ／ｃｍ２とした。定盤の回転数は、６０ｒｐｍ以上９０ｒｐｍ以下とした。研磨ヘッドの回転数は、８０ｒｐｍ以上１２０ｒｐｍ以下とした。
　第１ＣＭＰ工程の条件Ｆは以下の通りである。具体的には、砥粒として酸化アルミニウムが用いられた。砥粒の平均粒径は、２５０ｎｍとした。酸化剤として、硝酸塩系酸化剤が用いられた。炭化珪素基板１０に対する荷重（面圧）は、５００ｇ／ｃｍ２以上６００ｇ／ｃｍ２とした。定盤の回転数は、６０ｒｐｍ以上９０ｒｐｍ以下とした。研磨ヘッドの回転数は、８０ｒｐｍ以上１２０ｒｐｍ以下とした。
　次に、サンプル１～４に係る炭化珪素基板１０に対して第２ＣＭＰ工程が実施された。第２ＣＭＰ工程の条件は上述の通りである。以上により、サンプル１～４に係る炭化珪素基板１０が準備された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
　（評価方法１）
　次に、サンプル１～４に係る炭化珪素基板１０の第１主面１のｗａｒｐおよびｂｏｗが測定された。第１主面１のｗａｒｐおよびｂｏｗは、Ｔｒｏｐｅｌ社製のＦｌａｔｍａｓｔｅｒにより測定された。図１３に示されるように、第１主面１の３点基準面９４が決定された。３点基準面９４とは、第１主面１上の３点（第５位置９５、第６位置９６および第７位置９７）を含む仮想平面である。第５位置９５、第６位置９６および第７位置９７を繋ぐことにより構成される三角形は、内部に第１主面１の中心６を含む正三角形である。
　図１４および図１５に示されるように、３点基準面９４と垂直な方向において、３点基準面９４から見た第１主面１の最高位置９２と３点基準面９４との間の距離１５４と、３点基準面９４から見た第１主面１の最低位置９３と３点基準面９４との間の距離１５５との合計がｗａｒｐである。図１４および図１５に示されるように、３点基準面９４と垂直な方向において、第１主面１の中心６の位置９１と３点基準面９４との間の距離がｂｏｗである。図１４に示されるように、第１主面１の中心６の位置９１が３点基準面９４よりも低い場合、ｂｏｗは負の値を示す。図１５に示されるように、第１主面１の中心６の位置９１が３点基準面９４よりも高い場合、ｂｏｗは正の値を示す。
　（評価結果１）
　表３に示されるように、エピタキシャル成長前において、サンプル１～４に係る炭化珪素基板１０の第１主面１のｗａｒｐは、それぞれ１６．４μｍ、２３．３μｍ、３６．１μｍおよび５７．５μｍであった。またサンプル１～４に係る炭化珪素基板１０の第１主面１のｂｏｗは、それぞれ－１０．９μｍ、８．０μｍ、２１．８μｍおよび－３１．２μｍであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
　（評価方法２）
　またラマン分光法を用いて、サンプル１～４に係る炭化珪素基板１０の第１主面１から第２主面２までの領域において、炭化珪素基板１０のラマンスペクトルが測定された。当該ラマンスペクトルを用いて、Δν（Ｎｅ）と測定位置の関係を求めた。同様に、ピークの半値幅（ＦＷＨＭ）と測定位置との関係を求めた。ここで、Δν（Ｎｅ）は、ポリタイプ４Ｈの炭化珪素の縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークの波数から、ネオンのラマンスペクトルのピークの波数を差し引いた値である。ネオンのラマンスペクトルのピークを示す波数を基準として、炭化珪素の縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークの波数を求めた。縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークおよび当該ピークの半値幅の測定方向は上述の通りである。応力が０であるポリタイプ４Ｈの炭化珪素のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数からネオンのラマンスペクトルのピークを示す波数を差し引いた値（Δν（Ｎｅ）０）は、たとえば－４４．２５ｃｍ－１である。測定位置は、第１主面１からの距離である。炭化珪素基板１０の第１主面１の測定位置は、０μｍの位置である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
　（評価結果２）
　図１６および表４に示されるように、サンプル１に係る炭化珪素基板１０においては、Δν（Ｎｅ）ｍａｘとΔν（Ｎｅ）０との差の絶対値は、０．０３２ｃｍ－１であった。Δν（Ｎｅ）ｍｉｎとΔν（Ｎｅ）０との差の絶対値は、０．０４６ｃｍ－１であった。測定位置が０μｍにおけるΔν（Ｎｅ）は、－４４．２１８ｃｍ－１であった。第１主面１のΔν（Ｎｅ）からΔν（Ｎｅ）０を引いた値は、０．０３２ｃｍ－１であった。
　図１７および表４に示されるように、サンプル２に係る炭化珪素基板１０においては、Δν（Ｎｅ）ｍａｘとΔν（Ｎｅ）０との差の絶対値は、０．１４０ｃｍ－１であった。Δν（Ｎｅ）ｍｉｎとΔν（Ｎｅ）０との差の絶対値は、０．０６９ｃｍ－１であった。測定位置が０μｍにおけるΔν（Ｎｅ）は、－４４．１１０ｃｍ－１であった。第１主面１のΔν（Ｎｅ）からΔν（Ｎｅ）０を引いた値は、０．１４０ｃｍ－１であった。
　図１８および表４に示されるように、サンプル３に係る炭化珪素基板１０においては、Δν（Ｎｅ）ｍａｘとΔν（Ｎｅ）０との差の絶対値は、０．００３ｃｍ－１であった。Δν（Ｎｅ）ｍｉｎとΔν（Ｎｅ）０との差の絶対値は、０．０６１ｃｍ－１であった。測定位置が０μｍにおけるΔν（Ｎｅ）は、－４４．２４７ｃｍ－１であった。第１主面１のΔν（Ｎｅ）からΔν（Ｎｅ）０を引いた値は、０．００３ｃｍ－１であった。
　図１９および表４に示されるように、サンプル４に係る炭化珪素基板１０においては、Δν（Ｎｅ）ｍａｘとΔν（Ｎｅ）０との差の絶対値は、０．０７１ｃｍ－１であった。Δν（Ｎｅ）ｍｉｎとΔν（Ｎｅ）０との差の絶対値は、０．０２８ｃｍ－１であった。測定位置が０μｍにおけるΔν（Ｎｅ）は、－４４．１７９ｃｍ－１であった。第１主面１のΔν（Ｎｅ）からΔν（Ｎｅ）０を引いた値は、０．０７１ｃｍ－１であった。
　図２０および表４に示されるように、サンプル１に係る炭化珪素基板１０においては、ΔｍａｘからΔｍｉｎを差し引いた値は、０．１ｃｍ－１であった。図２１および表４に示されるように、サンプル２に係る炭化珪素基板１０においては、ΔｍａｘからΔｍｉｎを差し引いた値は、０．１５ｃｍ－１であった。
　図２２および表４に示されるように、サンプル３に係る炭化珪素基板１０においては、ΔｍａｘからΔｍｉｎを差し引いた値は、０．１８ｃｍ－１であった。図２３および表４に示されるように、サンプル４に係る炭化珪素基板１０においては、ΔｍａｘからΔｍｉｎを差し引いた値は、０．２２ｃｍ－１であった。
　次に、サンプル１～４に係る炭化珪素基板１０の第１主面１上にエピタキシャル成長により炭化珪素エピタキシャル層２０が形成されることにより、炭化珪素エピタキシャル基板が製造された。炭化珪素エピタキシャル基板の製造条件は上述の通りである。
　（評価方法３）
　次に、サンプル１～４に係る炭化珪素基板１０上に形成された炭化珪素エピタキシャル層２０の表面２１のｗａｒｐおよびｂｏｗが測定された。表面２１のｗａｒｐおよびｂｏｗは、Ｔｒｏｐｅｌ社製のＦｌａｔｍａｓｔｅｒを使用して上述した方法と同様に測定された。
　またサンプル１～４に係る炭化珪素基板１０上に形成された炭化珪素エピタキシャル層２０の表面２１における直線状のスジの本数が測定された。測定領域は、２５０μｍ×２５０μｍの正方領域とした。高さが０．５μｍ以上である直線状の突起をスジとして特定した。
　（評価結果３）
　表３に示されるように、エピタキシャル成長後において、サンプル１～４に係る炭化珪素基板１０上に形成された炭化珪素エピタキシャル層２０の表面２１のｗａｒｐは、それぞれ１２．３μｍ、８９．６μｍ、６４．３μｍおよび３４．９μｍであった。またサンプル１～４に係る炭化珪素基板１０上に形成された炭化珪素エピタキシャル層の表面２１のｂｏｗは、それぞれ－７．８μｍ、－６５．６μｍ、４８．９μｍおよび－０．０３μｍであった。炭化珪素基板１０に炭化珪素エピタキシャル層を形成する前後におけるｗａｒｐの変化量は、＋４．１μｍ、－１１２．９μｍ、＋２８．２μｍおよび＋２２．６μｍであった。なお炭化珪素基板１０に炭化珪素エピタキシャル層を形成する前後におけるｗａｒｐの変化量は、ｂｏｗの符号をｗａｒｐに適用し、エピタキシャル成長後の表面２１のｗａｒｐからエピタキシャル成長前の第１主面１のｗａｒｐを差し引くことにより求められた。
　表３に示されるように、サンプル１～４に係る炭化珪素基板１０上に形成された炭化珪素エピタキシャル層の表面２１に形成された直線状のスジの数は、それぞれ０本、１１本、２本および多数（１２本以上）であった。
　以上の結果より、サンプル１に係る炭化珪素基板１０は、サンプル２～４に係る炭化珪素基板１０と比較して、ｗａｒｐの変化量が低減可能であることが確かめられた。またサンプル１に係る炭化珪素基板１０は、サンプル２～４に係る炭化珪素基板１０と比較して、直線状のスジの発生を抑制可能であることが確かめられた。
　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。
１　第１主面、２　第２主面、３　第１フラット、４　円弧状部、５　外周面、６　中心、７　第１領域、８　中間領域、９　第２領域、１０　炭化珪素基板、２０　炭化珪素エピタキシャル層、２１　表面、３０　ラマン分光装置、３１　対物レンズ、３２　光源、３３　分光器、３４　ステージ、３５　ビームスプリッター、３６　入射光、３７　測定領域、３８　検出器、４１　第１ピーク（ピーク）、４２　第２ピーク、４３　第３ピーク、４４　第４ピーク、５０　ラマンプロファイル、５１　歪領域、９１　位置、９２　最高位置、９３　最低位置、９４　３点基準面、９５　第５位置、９６　第６位置、９７　第７位置、１０１　第１方向、１０２　第２方向、１１１　最大径、１１２　厚み。

Claims (3)

  1. 　第１主面と、前記第１主面の反対側にある第２主面とを備え、かつポリタイプ４Ｈの炭化珪素により構成された炭化珪素基板であって、
    　前記第１主面の最大径は、１４０ｍｍ以上であり、
    　前記炭化珪素基板の厚みは、３００μｍ以上６００μｍ以下であり、
    　前記第１主面は、｛０００１｝面または｛０００１｝面に対して０°より大きく８°以下のオフ角で傾斜した面であり、
    　応力が０であるポリタイプ４Ｈの炭化珪素のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数をν０とし、
    　前記第１主面から前記第２主面までの領域において、前記炭化珪素基板のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数の最大値をνｍａｘとし、
    　前記第１主面から前記第２主面までの領域において、前記炭化珪素基板のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数の最小値をνｍｉｎとし、
    　前記第１主面における前記炭化珪素基板のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数をν１とするとき、
    　数式１～数式３を満たす、炭化珪素基板。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
  2. 　前記炭化珪素基板のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークを示す波数をνとすると、
    　前記第１主面から前記第２主面に向かって３μｍ以内の領域の任意の位置において、数式４を満たす、請求項１に記載の炭化珪素基板。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
  3. 　前記第１主面から前記第２主面までの領域において、前記炭化珪素基板のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークの半値幅の最大値をΔｍａｘとし、
    　前記第１主面から前記第２主面までの領域において、前記炭化珪素基板のラマンスペクトルの縦型光学分岐の折り返しモードに対応するピークの半値幅の最小値をΔｍｉｎとしたとき、数式５を満たす、請求項１または請求項２に記載の炭化珪素基板。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
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