WO2020144900A1 - 炭化珪素再生基板および炭化珪素半導体装置の製造方法 - Google Patents

炭化珪素再生基板および炭化珪素半導体装置の製造方法 Download PDF

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恭子 沖田
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住友電気工業株式会社
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    • H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors

Definitions

  • the present disclosure relates to a method for manufacturing a silicon carbide recycled substrate and a silicon carbide semiconductor device.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2019-001173, which is a Japanese patent application filed on January 8, 2019. All contents described in the Japanese patent application are incorporated herein by reference.
  • JP-A-2016-52991 (Patent Document 1) describes a silicon carbide epitaxial substrate.
  • the silicon carbide epitaxial substrate described in JP-A-2016-52991 has a silicon carbide substrate and an epitaxial layer formed on one main surface of the silicon carbide substrate.
  • a silicon carbide recycled substrate includes a silicon carbide substrate and a first silicon carbide layer.
  • the silicon carbide substrate has a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface.
  • the first silicon carbide layer is in contact with the first main surface.
  • the silicon carbide substrate includes a substrate region within 10 ⁇ m from the first main surface toward the second main surface.
  • the value obtained by subtracting three times the standard deviation of the nitrogen concentration in the substrate region from the average value of the nitrogen concentration in the substrate region in the direction perpendicular to the first main surface is the minimum nitrogen concentration in the first silicon carbide layer. Greater than value.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the silicon carbide recycled substrate according to this embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged schematic sectional view showing the structure of the area II in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a nitrogen concentration profile in the thickness direction of the silicon carbide recycled substrate.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a modified example of the silicon carbide recycled substrate according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is an enlarged schematic sectional view showing the structure of the region V in FIG.
  • FIG. 6 is a process drawing showing the method for manufacturing a silicon carbide reclaimed substrate according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic sectional view showing a substrate receiving step of the method for manufacturing a silicon carbide recycled substrate according to this embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a state after the epitaxial growth step of the method for manufacturing a silicon carbide recycled substrate according to this embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic sectional view showing a state after the mechanical polishing step in the method for manufacturing a silicon carbide recycled substrate according to the present embodiment.
  • FIG. 10 is a process chart showing the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the present embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic sectional view showing a first step of the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the present embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic sectional view showing a second step of the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the present embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic sectional view showing a third step of the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the present embodiment.
  • FIG. 14 is a schematic sectional view showing a fourth step of the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the present embodiment.
  • FIG. 15 is a schematic sectional view showing a fifth step of the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the present embodiment.
  • An object of the present disclosure is to provide a silicon carbide regenerated substrate and a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device capable of reducing the absolute value of the amount of change in warpage before and after epitaxial growth.
  • Silicon carbide regenerated substrate 100 includes silicon carbide substrate 10 and first silicon carbide layer 21.
  • Silicon carbide substrate 10 has a first main surface 1 and a second main surface 2 opposite to first main surface 1.
  • First silicon carbide layer 21 is in contact with first main surface 1.
  • Silicon carbide substrate 10 includes a substrate region 11 within 10 ⁇ m from first main surface 1 to second main surface 2.
  • a value obtained by subtracting three times the standard deviation of the nitrogen concentration of the substrate region 11 from the average value of the nitrogen concentration of the substrate region 11 in the direction perpendicular to the first main surface 1 is obtained in the first silicon carbide layer 21. Greater than the minimum nitrogen concentration.
  • the minimum value may be larger than a value obtained by dividing the average value by 1000.
  • silicon carbide substrate 10 is connected to outer peripheral surface 7 and each of first main surface 1 and outer peripheral surface 7 and first main surface 1 From the second main surface 2 to the outer peripheral surface 7 and the first inclined surface 4 inclined toward the second main surface 2 side from the second main surface 2 to the outer peripheral surface 7 respectively. Accordingly, the second inclined surface 6 inclined to the first main surface 1 side may be further provided.
  • the first silicon carbide layer 21 may be in contact with the first inclined surface 4.
  • the first silicon carbide layer 21 may have a third inclined surface 5 that faces the first inclined surface 4.
  • the length of the third inclined surface 5 in the direction parallel to the first main surface 1 may be larger than the length of the second inclined surface 6 in the direction parallel to the second main surface 2.
  • the length of the third inclined surface 5 in the direction perpendicular to the first main surface 1 may be larger than the length of the second inclined surface 6 in the direction perpendicular to the second main surface 2.
  • Silicon carbide regenerated substrate 100 may further include second silicon carbide layer 22 in contact with second main surface 2.
  • second silicon carbide layer 22 may have a thickness larger than that of first silicon carbide layer 21.
  • a method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device includes a step of preparing the silicon carbide reclaimed substrate 100 according to any one of (1) to (5) above, and a silicon carbide reclaimed substrate 100. And a processing step.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the silicon carbide recycled substrate according to this embodiment.
  • silicon carbide regenerated substrate 100 according to the present embodiment has silicon carbide substrate 10 and first silicon carbide layer 21.
  • Silicon carbide substrate 10 has a first main surface 1 and a second main surface 2.
  • the second main surface 2 is a surface opposite to the first main surface 1.
  • Silicon carbide substrate 10 has a first substrate region 11 and a second substrate region 12.
  • the first substrate region 11 is a region within 10 ⁇ m from the first main surface 1 toward the second main surface 2.
  • the first substrate region 11 constitutes the first main surface 1.
  • the thickness of the first substrate region 11 (first thickness T1) is 10 ⁇ m.
  • the thickness (second thickness T2) of silicon carbide substrate 10 is not particularly limited, but is, for example, 350 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less. Silicon carbide substrate 10 has a substantially disc shape. Silicon carbide substrate 10 has a diameter of, for example, 150 mm or more.
  • Silicon carbide substrate 10 is made of, for example, a silicon carbide single crystal.
  • the polytype of silicon carbide forming silicon carbide substrate 10 is, for example, 4H.
  • the second main surface 2 is, for example, a ⁇ 0001 ⁇ surface or a surface inclined with respect to the ⁇ 0001 ⁇ surface at an off angle of 2° or more and 6° or less.
  • the second main surface 2 is, for example, a (0001) surface or a surface inclined with respect to the (0001) surface at an off angle of 2° or more and 6° or less.
  • the second main surface 2 may be, for example, a (000-1) plane or a plane inclined at an off angle of 2° or more and 6° or less with respect to the (000-1) plane.
  • the inclination direction (OFF direction) of the first main surface 1 is, for example, the ⁇ 11-20> direction.
  • First silicon carbide layer 21 is located on the side of first main surface 1 of silicon carbide substrate 10. First silicon carbide layer 21 is in contact with first main surface 1. First silicon carbide layer 21 is in contact with first substrate region 11 on first main surface 1.
  • the first main surface 1 is the back surface.
  • the back surface is a surface on which a back surface electrode (for example, a drain electrode) of the vertical semiconductor device is formed.
  • the second main surface 2 is a surface.
  • the surface is a surface on which a surface electrode (for example, a source electrode) of the vertical semiconductor device is formed.
  • the thickness (third thickness T3) of first silicon carbide layer 21 is not particularly limited, but is, for example, 3 ⁇ m.
  • the third thickness T3 may be, for example, 0.5 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • First silicon carbide layer 21 has a thickness (third thickness T3) smaller than the thickness of silicon carbide substrate 10 (second thickness T2).
  • First silicon carbide layer 21 is a layer formed by epitaxial growth, for example.
  • the polytype of silicon carbide forming first silicon carbide layer 21 is, for example, 4H.
  • First silicon carbide layer 21 has a third main surface 3 opposite to first main surface 1.
  • the third main surface 3 is, for example, a ⁇ 0001 ⁇ surface or a surface inclined at an off angle of 2° or more and 6° or less with respect to the ⁇ 0001 ⁇ surface.
  • FIG. 2 is an enlarged schematic sectional view showing the structure of the area II in FIG.
  • the outer peripheral portion of silicon carbide substrate 10 is chamfered.
  • silicon carbide substrate 10 has outer peripheral surface 7, first inclined surface 4, and second inclined surface 6.
  • Outer peripheral surface 7 is an annular surface exposed on the outer periphery of silicon carbide substrate 10.
  • the first inclined surface 4 is continuous with each of the first main surface 1 and the outer peripheral surface 7.
  • the first inclined surface 4 is inclined toward the second main surface 2 side from the first main surface 1 toward the outer peripheral surface 7.
  • the angle (first angle ⁇ 1) formed by the first inclined surface 4 and the first main surface 1 is larger than 90° and smaller than 180°.
  • the angle (second angle ⁇ 2) formed by the first inclined surface 4 and the outer peripheral surface 7 is larger than 90° and smaller than 180°.
  • the first inclined surface 4 is constituted by the first substrate region 11.
  • the second inclined surface 6 is continuous with each of the second main surface 2 and the outer peripheral surface 7.
  • the second inclined surface 6 is inclined toward the first main surface 1 side from the second main surface 2 toward the outer peripheral surface 7.
  • the angle (third angle ⁇ 3) formed by the second inclined surface 6 and the second main surface 2 is larger than 90° and smaller than 180°.
  • the angle formed by the second inclined surface 6 and the outer peripheral surface 7 (the fourth angle ⁇ 4) is larger than 90° and smaller than 180°.
  • the second inclined surface 6 is constituted by the second substrate region 12.
  • the first silicon carbide layer 21 is in contact with the first inclined surface 4.
  • the first silicon carbide layer 21 has a third inclined surface 5 that faces the first inclined surface 4.
  • the third inclined surface 5 is substantially parallel to the first inclined surface 4.
  • the third inclined surface 5 is located on the outer peripheral side of the third main surface 3.
  • the third inclined surface 5 is continuous with the third main surface 3.
  • the length of the third inclined surface 5 in the direction parallel to the first main surface 1 is the length of the second inclined surface 6 in the direction parallel to the second main surface 2 (second It may be greater than the lateral length a2).
  • the length of the third inclined surface 5 in the direction perpendicular to the first main surface 1 is the length of the second inclined surface 6 in the direction perpendicular to the second main surface 2 (second It may be greater than the longitudinal length b2).
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a nitrogen concentration profile in the thickness direction of silicon carbide recycled substrate 100.
  • the horizontal axis of FIG. 3 indicates the position of the silicon carbide recycled substrate 100 in the thickness direction.
  • the third vertical axis shows the nitrogen concentration in the silicon carbide recycled substrate 100.
  • the nitrogen concentration in silicon carbide substrate 10 shows a substantially constant value in the thickness direction.
  • the average value (N 1 — ave ) of nitrogen concentration in first substrate region 11 of silicon carbide substrate 10 is, for example, 1 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 or more and 1 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 or less.
  • First silicon carbide layer 21 has a region where the nitrogen concentration decreases toward the third main surface 3 side with respect to the boundary surface (first main surface 1) between first silicon carbide layer 21 and silicon carbide substrate 10.
  • the nitrogen concentration of the first silicon carbide layer 21 shows the minimum value (N 2 — min ).
  • the position P1 is located between the third main surface 3 and the first main surface 1 in the direction perpendicular to the first main surface 1.
  • the nitrogen concentration of the first silicon carbide layer 21 in the direction perpendicular to the first main surface 1 may monotonically increase from the position P1 toward the first main surface 1. From another point of view, the first silicon carbide layer 21 may have a region in which the nitrogen concentration monotonically increases from the position P1 where the nitrogen concentration shows the minimum value toward the first main surface 1. Similarly, the nitrogen concentration of first silicon carbide layer 21 in the direction perpendicular to first main surface 1 may monotonically increase from position P1 toward third main surface 3. From another point of view, the first silicon carbide layer 21 may have a region in which the nitrogen concentration monotonically increases from the position P1 where the nitrogen concentration shows the minimum value toward the third main surface 3.
  • the average value (N 1 — ave ) of nitrogen concentration in first substrate region 11 is larger than the minimum value (N 2 — min ) of nitrogen concentration in first silicon carbide layer 21.
  • the value obtained by subtracting is larger than the minimum value (N 2 — min ) of the nitrogen concentration in the first silicon carbide layer 21.
  • Minimum value of the nitrogen concentration in the first silicon carbide layer 21 (N 2_min) may be larger than the value obtained by dividing the average value of the nitrogen concentration of the first substrate region 11 (N 1_ave) in 1000.
  • Minimum value of the nitrogen concentration in the first silicon carbide layer 21 (N 2_min) have an average value of the nitrogen concentration of the first substrate region 11 (N 1_ave) may be greater than the value obtained by dividing the 800, divided by 500 It may be larger than the specified value.
  • Minimum value of the nitrogen concentration in the first silicon carbide layer 21 (N 2_min) may be smaller than the value obtained by dividing the average value of the nitrogen concentration of the first substrate region 11 (N 1_ave) at 10.
  • the nitrogen concentration of silicon carbide regenerated substrate 100 can be measured using secondary ion mass spectrometry (SIMS).
  • SIMS secondary ion mass spectrometry
  • the measuring device is, for example, a secondary ion mass spectrometer manufactured by Cameca.
  • the measurement pitch is, for example, 0.01 ⁇ m.
  • the primary ion beam is cesium (Cs).
  • the primary ion energy is 14.5 eV.
  • the secondary ion polarity is negative.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a modified example of the silicon carbide recycled substrate according to the present embodiment.
  • the modification of silicon carbide regenerated substrate 100 according to the embodiment further includes second silicon carbide layer 22 in addition to the configuration of FIG. 1. That is, silicon carbide regenerated substrate 100 may be formed of silicon carbide substrate 10, first silicon carbide layer 21, and second silicon carbide layer 22. Second silicon carbide layer 22 is in contact with second main surface 2. From another viewpoint, second silicon carbide layer 22 is in contact with second substrate region 12 on second main surface 2.
  • Second silicon carbide layer 22 may have a thickness (fourth thickness T4) larger than the thickness of first silicon carbide layer 21 (third thickness T3).
  • the fourth thickness T4 may be, for example, twice or more the third thickness T3.
  • the fourth thickness T4 is, for example, 5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the second silicon carbide layer 22 contains nitrogen (N) as an n-type impurity.
  • the conductivity type of second silicon carbide layer 22 is n-type.
  • the average value of the nitrogen concentration of second silicon carbide layer 22 may be smaller than the average value of the nitrogen concentration (N 1 — ave ) of first substrate region 11 of silicon carbide substrate 10.
  • the average value of the nitrogen concentration in second silicon carbide layer 22 may be higher than the minimum value (N 2 — min ) of the nitrogen concentration in first silicon carbide layer 21.
  • FIG. 5 is an enlarged schematic sectional view showing the structure of the region V in FIG.
  • second silicon carbide layer 22 has fourth main surface 8 and fourth inclined surface 9.
  • the fourth main surface 8 faces the second main surface 2.
  • the fourth inclined surface 9 faces the second inclined surface 6.
  • the fourth inclined surface 9 is located on the outer peripheral side of the fourth main surface 8.
  • the fourth inclined surface 9 is continuous with the fourth main surface 8.
  • the fourth inclined surface 9 is substantially parallel to the second inclined surface 6.
  • the length of the third inclined surface 5 in the direction parallel to the first main surface 1 (third lateral direction length a3) is the length of the fourth inclined surface 9 in the direction parallel to the second main surface 2 (fourth It may be greater than the lateral length a4).
  • the length of the third inclined surface 5 in the direction perpendicular to the first main surface 1 is the length of the fourth inclined surface 9 in the direction perpendicular to the second main surface 2 (fourth It may be greater than the longitudinal length b4).
  • FIG. 6 is a process diagram showing a method for manufacturing a silicon carbide recycled substrate according to the present embodiment.
  • the method for manufacturing a silicon carbide recycled substrate according to the present embodiment includes a substrate receiving step (S1: FIG. 6), an epitaxial growth step (S2: FIG. 6), and a grinding step (S3: FIG. 6). ), a mechanical polishing step (S4: FIG. 6), and a chemical mechanical polishing step (S5: FIG. 6).
  • FIG. 7 is a schematic sectional view showing a substrate receiving step of the method for manufacturing silicon carbide recycled substrate 100 according to the present embodiment.
  • Silicon carbide substrate 10 is formed of a single crystal of silicon carbide.
  • Silicon carbide substrate 10 is formed of, for example, a single crystal of hexagonal silicon carbide having a polytype of 4H.
  • Silicon carbide substrate 10 has a first main surface 1, a first inclined surface 4, a second main surface 2, a second inclined surface 6, and an outer peripheral surface 7.
  • the first inclined surface 4 is continuous with both the first main surface 1 and the outer peripheral surface 7.
  • the first inclined surface 4 is inclined upward (toward the second main surface 2) from the first main surface 1 toward the outer peripheral surface 7.
  • the second main surface 2 is the surface opposite to the first main surface 1.
  • the second inclined surface 6 is continuous with both the second main surface 2 and the outer peripheral surface 7.
  • the second inclined surface 6 is inclined downward (on the side of the first main surface 1) from the second main surface 2 toward the outer peripheral surface 7.
  • the length of the first inclined surface 4 in the direction parallel to the first principal surface 1 (first lateral length a1) is the length of the second inclined surface 6 in the direction parallel to the second principal surface 2 (second It may be greater than the lateral length a2).
  • the length of the first inclined surface 4 in the direction perpendicular to the first principal surface 1 (first longitudinal length b1) is the length of the second inclined surface 6 in the direction perpendicular to the second principal surface 2 (second It may be greater than the longitudinal length b2).
  • the epitaxial growth step (S2: FIG. 6) is performed.
  • the silicon carbide layer is formed by epitaxial growth by, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • a mixed gas containing silane, propane, nitrogen, and hydrogen is introduced into the chamber of the CVD device.
  • the temperature in the chamber is maintained at about 1630° C., for example.
  • Ammonia gas may be used instead of nitrogen gas.
  • the epitaxial growth is mainly performed on the front surface side, but the mixed gas also circulates on the back surface side of the silicon carbide substrate 10.
  • the mixed gas when silicon carbide substrate 10 is warped, a gap is formed between the back surface of silicon carbide substrate 10 and the susceptor, so that the mixed gas enters the back surface side.
  • the first lateral length a1 and the first vertical length b1 of the first inclined surface 4 are large, the mixed gas is likely to enter the back surface side of the silicon carbide substrate 10.
  • silicon carbide is deposited or sublimated not only on the front surface side but also on the back surface side of silicon carbide substrate 10.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a state after the epitaxial growth step in the method for manufacturing a silicon carbide recycled substrate according to this embodiment.
  • third silicon carbide layer 23 is formed on the surface (second main surface 2 and second inclined surface 6) of silicon carbide substrate 10.
  • Third silicon carbide layer 23 has a thickness of 10 ⁇ m, for example.
  • first silicon carbide layer 21 is formed on the back surface (first main surface 1 and first inclined surface 4) of silicon carbide substrate 10.
  • First silicon carbide layer 21 has a thickness of 3 ⁇ m, for example.
  • third silicon carbide layer 23 has fifth main surface 31 and fifth inclined surface 32.
  • the fifth main surface 31 faces the second main surface 2.
  • the fifth inclined surface 32 faces the second inclined surface 6.
  • the fifth inclined surface 32 is located on the outer peripheral side of the fifth main surface 31.
  • the fifth inclined surface 32 is continuous with the fifth main surface 31.
  • the fifth inclined surface 32 is substantially parallel to the second inclined surface 6.
  • the length of the third inclined surface 5 in the direction parallel to the first main surface 1 (third lateral length a3) is the length of the fifth inclined surface 32 in the direction parallel to the second main surface 2 (the fifth It may be greater than the lateral length a5).
  • the length of the third inclined surface 5 in the direction perpendicular to the first main surface 1 is the length of the fifth inclined surface 32 in the direction perpendicular to the second main surface 2 (fifth It may be greater than the longitudinal length b5).
  • the third silicon carbide layer 23 is evaluated. Specifically, it is determined whether or not a defect has occurred in third silicon carbide layer 23. More specifically, it is determined whether the impurity concentration or defect density in third silicon carbide layer 23 satisfies a predetermined standard. When it is determined that a defect has occurred in third silicon carbide layer 23, third silicon carbide layer 23 is removed. Hereinafter, a method for removing third silicon carbide layer 23 will be described.
  • the grinding process (S3: Fig. 6) is performed.
  • the fifth main surface 31 side is ground.
  • the grinding device is, for example, Disco DAG-810.
  • the grindstone is, for example, a diamond grindstone.
  • the number of the grindstone is #2000.
  • the rotation speed of the spindle is, for example, 4000 rpm.
  • the rotation speed of the table is, for example, 50 rpm.
  • the feed rate is 0.2 ⁇ m/sec, for example.
  • at least a part of third silicon carbide layer 23 is removed by grinding.
  • a mechanical polishing step (S4: FIG. 6) is performed.
  • mechanical polishing is performed on the second main surface 2 side of silicon carbide substrate 10.
  • silicon carbide substrate 10 is held by the polishing head such that second main surface 2 of silicon carbide substrate 10 faces the surface plate.
  • the mechanical polishing device is, for example, LGP-612 manufactured by Lapmaster.
  • a slurry containing abrasive grains is supplied between the surface plate and the second main surface 2.
  • the abrasive grains are, for example, diamond abrasive grains.
  • the grain size of the abrasive grains is, for example, 1 ⁇ m.
  • the rotation speed of the platen is, for example, 60 rpm.
  • third silicon carbide layer 23 is removed from silicon carbide substrate 10.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a state after the mechanical polishing step of the method for manufacturing a silicon carbide recycled substrate according to the present embodiment.
  • third silicon carbide layer 23 on second main surface 2 is removed and second main surface 2 is exposed. Part of the third silicon carbide layer 23 may remain on the second inclined surface 6.
  • First silicon carbide layer 21 is maintained in contact with each of first main surface 1 and first inclined surface 4.
  • the chemical mechanical polishing step (S5: FIG. 6) is performed.
  • chemical mechanical polishing is performed on the second main surface 2 side of silicon carbide substrate 10.
  • silicon carbide substrate 10 is held by the polishing head such that second main surface 2 faces the polishing cloth.
  • the slurry is supplied between the polishing cloth and the second main surface 2.
  • the slurry is, for example, colloidal silica slurry.
  • the slurry is, for example, DSC-0902 manufactured by Fujimi Co., Ltd.
  • the polishing cloth is made of suede, for example.
  • the rotation speed of the platen is, for example, 60 rpm.
  • a part of the third silicon carbide layer 23 left on the second inclined surface 6 is removed.
  • the silicon carbide recycled substrate 100 according to the present embodiment is manufactured (see FIG. 1).
  • the mechanical polishing step (S4: FIG. 6) and the chemical mechanical polishing step (S5: FIG. 6 one surface of the silicon carbide substrate 10 (the second main surface 2 side). Only processed. Thereby, the third silicon carbide layer 23 is removed. That is, in the grinding step (S3: FIG. 6), the mechanical polishing step (S4: FIG. 6) and the chemical mechanical polishing step (S5: FIG. 6), the third main surface 3 is not processed. Therefore, first silicon carbide layer 21 is left without being removed.
  • the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device mainly includes a silicon carbide recycled substrate 100 preparation step (S10: FIG. 10) and a substrate processing step (S20: FIG. 10).
  • a silicon carbide recycled substrate preparation step (S10: FIG. 10) is performed.
  • the silicon carbide recycled substrate 100 shown in FIG. 1 is prepared using the method for manufacturing the silicon carbide recycled substrate 100 described above.
  • epitaxial growth is performed on silicon carbide regenerated substrate 100.
  • the second silicon carbide layer 22 is formed by epitaxial growth by the CVD (Chemical Vapor Deposition) method.
  • the epitaxial growth conditions for second silicon carbide layer 22 may be the same as the epitaxial growth conditions for third silicon carbide layer 23 described above.
  • silicon carbide regenerated substrate 100 having first silicon carbide layer 21, second silicon carbide layer 22 and silicon carbide substrate 10 is prepared (see FIG. 11 ).
  • the substrate processing step (S20: FIG. 10) is performed. Specifically, silicon carbide semiconductor device is manufactured by processing silicon carbide regenerated substrate 100. “Processing” includes various processes such as ion implantation, heat treatment, etching, oxide film formation, electrode formation, and dicing. That is, the substrate processing step may include processing of at least one of ion implantation, heat treatment, etching, oxide film formation, electrode formation and dicing.
  • the substrate processing step includes, for example, an ion implantation step (S21: FIG. 10), an oxide film forming step (S22: FIG. 10), an electrode forming step (S23: FIG. 10) and a dicing step (S24: FIG. 10). )including.
  • the ion implantation step (S21: FIG. 10) is performed.
  • a p-type impurity such as aluminum (Al) is implanted into fourth main surface 8 having a mask (not shown) having an opening formed therein.
  • body region 132 having p-type conductivity is formed.
  • an n-type impurity such as phosphorus (P) is implanted at a predetermined position in body region 132.
  • the source region 133 having the n-type conductivity is formed.
  • a p-type impurity such as aluminum is implanted into a predetermined position in the source region 133.
  • the contact region 134 having p-type conductivity is formed (see FIG. 12).
  • the source region 133 and the contact region 134 becomes the drift region 131.
  • Source region 133 is separated from drift region 131 by body region 132.
  • the ion implantation may be performed by heating the silicon carbide recycled substrate 100 to about 300° C. or more and 600° C. or less.
  • activation annealing is performed on silicon carbide regenerated substrate 100.
  • the activation anneal activates the impurities implanted in the second silicon carbide layer 22, and carriers are generated in each region.
  • the activation annealing atmosphere is, for example, an argon (Ar) atmosphere.
  • the activation annealing temperature is, for example, about 1800°C.
  • the activation annealing time is, for example, about 30 minutes.
  • oxide film forming step (S22: FIG. 10) is performed.
  • silicon carbide regenerated substrate 100 is heated in an atmosphere containing oxygen to form oxide film 136 on fourth main surface 8 (see FIG. 13 ).
  • Oxide film 136 is made of, for example, silicon dioxide.
  • the oxide film 136 functions as a gate insulating film.
  • the temperature of the thermal oxidation treatment is, for example, about 1300°C.
  • the thermal oxidation treatment time is, for example, about 30 minutes.
  • heat treatment may be further performed in a nitrogen atmosphere.
  • heat treatment is performed at about 1100° C. for about 1 hour in an atmosphere of nitric oxide.
  • heat treatment is performed in an argon atmosphere.
  • heat treatment is performed in an argon atmosphere at a temperature of 1100° C. or more and 1500° C. or less for about 1 hour.
  • the electrode forming step (S23: FIG. 10) is performed.
  • the gate electrode 141 is formed on the oxide film 136.
  • the gate electrode 141 is formed by, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method.
  • Gate electrode 141 is made of, for example, conductive polysilicon or the like.
  • the gate electrode 141 is formed at a position facing the source region 133 and the body region 132.
  • an interlayer insulating film 137 that covers the gate electrode 141 is formed.
  • the interlayer insulating film 137 is formed by, for example, the CVD method.
  • the interlayer insulating film 137 is made of, for example, silicon dioxide or the like.
  • the interlayer insulating film 137 is formed so as to be in contact with the gate electrode 141 and the oxide film 136.
  • oxide film 136 and part of interlayer insulating film 137 are removed by etching. As a result, the source region 133 and the contact region 134 are exposed from the oxide film 136.
  • the source electrode 142 is formed on the exposed portion by, for example, a sputtering method.
  • Source electrode 142 is made of, for example, titanium, aluminum, silicon, or the like.
  • source electrode 142 and silicon carbide regenerated substrate 100 are heated at a temperature of 900° C. or higher and 1100° C. or lower, for example. As a result, source electrode 142 and silicon carbide regenerated substrate 100 come into ohmic contact.
  • the wiring layer 138 is formed so as to be in contact with the source electrode 142 (see FIG. 14).
  • Wiring layer 138 is made of a material containing aluminum, for example.
  • drain electrode 143 is formed on first main surface 1 of silicon carbide substrate 10.
  • Drain electrode 143 is made of, for example, an alloy containing nickel and silicon (for example, NiSi or the like). Drain electrode 143 is formed on first main surface 1 so as to be in contact with silicon carbide substrate 10.
  • silicon carbide recycled substrate 100 is diced along a dicing line, so that silicon carbide recycled substrate 100 is divided into a plurality of semiconductor chips. From the above, silicon carbide semiconductor device 300 is manufactured (see FIG. 15 ).
  • the manufacturing method of the silicon carbide semiconductor device according to the present disclosure has been described by exemplifying the planar MOSFET, but the manufacturing method according to the present disclosure is not limited thereto.
  • the manufacturing method according to the present disclosure is applicable to silicon carbide semiconductor devices such as a trench MOSFET, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), an SBD (Schottky Barrier Diode), a thyristor, a GTO (Gate Turn Off thyristor), and a PN diode. is there.
  • the silicon carbide recycled substrate 100 has the silicon carbide substrate 10 and the first silicon carbide layer 21.
  • Silicon carbide substrate 10 has a first main surface 1 and a second main surface 2 opposite to first main surface 1.
  • First silicon carbide layer 21 is in contact with first main surface 1.
  • silicon carbide substrate 10 is first It is in a state of being sandwiched between silicon carbide layer 21 and second silicon carbide layer 22. Therefore, the stress acts in the direction in which the stress is balanced in the thickness direction of silicon carbide substrate 10. As a result, the absolute value of the amount of change in warp before and after the second silicon carbide layer 22 is formed on the second main surface 2 by epitaxial growth is reduced.
  • silicon carbide regenerated substrate 100 according to the present embodiment, grinding and mechanical polishing are performed on second main surface 2 with first silicon carbide layer 21 in contact with first main surface 1 of silicon carbide substrate 10. Manufactured by Since first main surface 1 is protected by first silicon carbide layer 21, damage to first main surface 1 of silicon carbide substrate 10 can be suppressed.
  • silicon carbide semiconductor device 300 in the present embodiment it is possible to reduce the defective transport rate of silicon carbide recycled substrate 100 in the transport step. Further, according to the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device of the present embodiment, it is possible to reduce the adsorption defect rate of silicon carbide regenerated substrate 100 on the wafer in the exposure step.
  • Silicon carbide recycled substrate 100 according to Samples 1 and 2 was prepared.
  • the silicon carbide recycled substrate 100 according to Sample 1 was used as an example.
  • the silicon carbide recycled substrate 100 according to Sample 2 was used as a comparative example.
  • Silicon carbide regenerated substrate 100 according to sample 1 includes silicon carbide substrate 10 and first silicon carbide layer 21.
  • the silicon carbide regenerated substrate 100 according to Sample 2 has the silicon carbide substrate 10 but does not have the first silicon carbide layer 21.
  • Silicon carbide recycled substrate 100 according to Samples 1 and 2 was manufactured according to the method for manufacturing silicon carbide recycled substrate 100 except for the following points. Specifically, the silicon carbide regenerated substrate 100 according to Sample 1 is single-sided in the above grinding step (S3: FIG. 6), mechanical polishing step (S4: FIG. 6) and chemical mechanical polishing step (S5: FIG. 6). It was manufactured by processing only the (second main surface 2 side). Therefore, first silicon carbide layer 21 was left without being removed. On the other hand, the silicon carbide recycled substrate 100 according to Sample 2 was subjected to both surfaces (first) in the grinding step (S3: FIG. 6), the mechanical polishing step (S4: FIG. 6) and the chemical mechanical polishing step (S5: FIG. 6). It was manufactured by processing the main surface 1 side and the second main surface 2 side). Therefore, first silicon carbide layer 21 was removed.
  • the nitrogen concentration of silicon carbide regenerated substrate 100 was measured using secondary ion mass spectrometry (SIMS).
  • the measuring device was a secondary ion mass spectrometer manufactured by Cameca.
  • the measurement pitch was 0.01 ⁇ m.
  • the nitrogen concentration was measured by digging silicon carbide reclaim substrate 100 from the back surface side to the front surface side of silicon carbide reclaim substrate 100.
  • the region of 3 ⁇ m from the back surface is the region of first silicon carbide layer 21.
  • silicon carbide regenerated substrate 100 according to sample 2 a region 3 ⁇ m from the back surface is a region of silicon carbide substrate 10.
  • the minimum value of the nitrogen concentration in the region of 3 ⁇ m from the back surface was N 2 — min .
  • silicon carbide regenerated substrate 100 In silicon carbide regenerated substrate 100 according to sample 1, a position 3 ⁇ m away from the back surface to the front surface is the boundary between first silicon carbide layer 21 and silicon carbide substrate 10. In silicon carbide regenerated substrate 100 according to sample 2, the position 3 ⁇ m away from the back surface to the front surface is the area of silicon carbide substrate 10. The average value and standard deviation of the nitrogen concentration in the region from the position 3 ⁇ m away from the back surface to the position 13 ⁇ m away from the back surface were defined as N 1 —ave and ⁇ (N 1 ), respectively.
  • N 2_min , N 1_ave , ⁇ (N 1 ) and N 2_min of the silicon carbide recycled substrate 100 according to Sample 1 are 6.81 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 and 7.74 ⁇ , respectively. 10 16 cm -3 and 2.31 x 10 16 cm -3 .
  • N 1 —ave , ⁇ (N 1 ), and N 2 —min of the silicon carbide recycled substrate 100 according to Sample 2 are 3.53 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 , 8.46 ⁇ 10 16 cm ⁇ 3, and 3.36, respectively. It is ⁇ 10 18 cm -3 .
  • warpage was measured before and after forming second silicon carbide layer 22 on second main surface 2 of silicon carbide recycled substrate 100.
  • the warpage of silicon carbide regenerated substrate 100 before forming second silicon carbide layer 22 on second main surface 2 of silicon carbide regenerated substrate 100 was measured.
  • the WARP of silicon carbide regenerated substrate 100 before forming second silicon carbide layer 22 was measured.
  • second silicon carbide layer 22 was formed by epitaxial growth on second main surface 2 of silicon carbide regenerated substrate 100 according to each of Samples 1 and 2.
  • silicon carbide regenerated substrate 100 according to each of Samples 1 and 2 was placed in the chamber of the CVD apparatus with second main surface 2 exposed.
  • Second silicon carbide layer 22 had a thickness of 10 ⁇ m.
  • WARP of silicon carbide regenerated substrate 100 after forming second silicon carbide layer 22 was measured.
  • WARP is one of the indicators of the magnitude of warpage, and is the largest displacement value on one side with respect to the three-point reference plane and the distance between the three-point reference plane, and the largest displacement value on the other side. Is a value calculated as the sum of the distances from the three-point reference plane.
  • the three-point reference plane is a plane that passes through the three measurement points inside the measurement area. The three measurement points are inside 3% of the diameter of the measurement area and are at 0°, 120° and 240°.
  • the measurement of WARP was performed by a Flatmaster manufactured by Tropel.
  • WARPs before and after forming second silicon carbide layer 22 on second main surface 2 of silicon carbide regenerated substrate 100 according to sample 1 were 41.6 ⁇ m and 32.7 ⁇ m, respectively. there were.
  • the amount of change in WARP was ⁇ 8.9 ⁇ m.
  • the WARPs before and after forming second silicon carbide layer 22 on second main surface 2 of silicon carbide regenerated substrate 100 according to sample 2 were 22.2 ⁇ m and 59.1 ⁇ m, respectively.
  • the amount of change in WARP was +36.9 ⁇ m.
  • the silicon carbide reclaimed substrate 100 according to the sample 1 can reduce the absolute value of the amount of change in warp before and after the epitaxial growth, as compared with the silicon carbide reclaimed substrate 100 according to the sample 2. Was done.
  • sample preparation First, the silicon carbide recycled substrate 100 according to Samples 1 and 2 was prepared.
  • the silicon carbide regenerated substrate 100 according to Samples 1 and 2 is the same as that described in Example 1.
  • second silicon carbide layer 22 was formed on second main surface 2 of silicon carbide recycled substrate 100.
  • the influence of the first silicon carbide layer 21 when the silicon carbide regenerated substrate 100 having the second silicon carbide layer 22 formed on the second main surface 2 is adsorbed by the chuck in the exposure step was evaluated. Specifically, the adsorption failure rate at the time of manufacturing the silicon carbide semiconductor device was evaluated. When adsorbing the silicon carbide regenerated substrate 100, the case where the adsorption pressure was less than a predetermined value was determined as adsorption failure. A value obtained by dividing the number of silicon carbide reclaimed substrates 100 in which adsorption failure occurred by the number of all silicon carbide reclaimed substrates 100 for which adsorption was attempted was defined as the adsorption failure rate.
  • the defective transport rates of the silicon carbide recycled substrates 100 of Samples 1 and 2 were 0% and 24%, respectively.
  • the adsorption failure rates of the silicon carbide reclaimed substrates 100 of Samples 1 and 2 were 2% and 13%, respectively. From the above results, it was confirmed that the silicon carbide recycled substrate 100 according to the sample 1 can reduce the transport failure rate and the adsorption failure rate as compared with the silicon carbide recycled substrate 100 according to the sample 2.

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Abstract

炭化珪素再生基板は、炭化珪素基板と、第１炭化珪素層とを有している。炭化珪素基板は、第１主面と、第１主面と反対側の第２主面とを有している。第１炭化珪素層は、第１主面に接している。炭化珪素基板は、第１主面から第２主面に向かって１０μｍ以内の基板領域を含んでいる。第１主面に対して垂直な方向において、基板領域の窒素濃度の平均値から基板領域の窒素濃度の標準偏差の３倍の値を引いた値は、第１炭化珪素層における窒素濃度の最小値よりも大きい。

Description

炭化珪素再生基板および炭化珪素半導体装置の製造方法
　本開示は、炭化珪素再生基板および炭化珪素半導体装置の製造方法に関する。本出願は、２０１９年１月８日に出願した日本特許出願である特願２０１９－００１１７３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２０１６－５２９９１号公報（特許文献１）には、炭化珪素エピタキシャル基板が記載されている。特開２０１６－５２９９１号公報に記載の炭化珪素エピタキシャル基板は、炭化珪素基板と、炭化珪素基板の一方の主面上に形成されたエピタキシャル層とを有している。
特開２０１６－５２９９１号公報
　本開示の一態様に係る炭化珪素再生基板は、炭化珪素基板と、第１炭化珪素層とを備えている。炭化珪素基板は、第１主面と、第１主面と反対側の第２主面とを有している。第１炭化珪素層は、第１主面に接している。炭化珪素基板は、第１主面から第２主面に向かって１０μｍ以内の基板領域を含んでいる。第１主面に対して垂直な方向において、基板領域の窒素濃度の平均値から基板領域の窒素濃度の標準偏差の３倍の値を引いた値は、第１炭化珪素層における窒素濃度の最小値よりも大きい。
図１は、本実施形態に係る炭化珪素再生基板の構成を示す断面模式図である。 図２は、図１の領域ＩＩの構成を示す拡大断面模式図である。 図３は、炭化珪素再生基板の厚み方向における窒素濃度プロファイルを示す模式図である。 図４は、本実施形態に係る炭化珪素再生基板の変形例の構成を示す断面模式図である。 図５は、図４の領域Ｖの構成を示す拡大断面模式図である。 図６は、本実施形態に係る炭化珪素再生基板の製造方法を示す工程図である。 図７は、本実施形態に係る炭化珪素再生基板の製造方法の基板受入工程を示す断面模式図である。 図８は、本実施形態に係る炭化珪素再生基板の製造方法のエピタキシャル成長工程後の状態を示す断面模式図である。 図９は、本実施形態に係る炭化珪素再生基板の製造方法の機械研磨工程後の状態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半導体装置の製造方法を示す工程図である。 図１１は、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第１工程を示す断面模式図である。 図１２は、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第２工程を示す断面模式図である。 図１３は、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第３工程を示す断面模式図である。 図１４は、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第４工程を示す断面模式図である。 図１５は、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第５工程を示す断面模式図である。
　[本開示が解決しようとする課題]
　本開示の目的は、エピタキシャル成長の前後における反りの変化量の絶対値を低減可能な炭化珪素再生基板および炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することである。
　[本開示の効果]
　上記によれば、エピタキシャル成長の前後における反りの変化量の絶対値を低減可能な炭化珪素再生基板および炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することができる。
　［本開示の実施形態の概要］
　まず本開示の実施形態の概要について説明する。本明細書の結晶学的記載においては、個別方位を［］、集合方位を＜＞、個別面を（）、集合面を｛｝でそれぞれ示す。結晶学上の指数が負であることは、通常、数字の上に”－”（バー）を付すことによって表現されるが、本明細書では数字の前に負の符号を付すことによって結晶学上の負の指数を表現する。
　（１）本開示の一態様に係る炭化珪素再生基板１００は、炭化珪素基板１０と、第１炭化珪素層２１とを備えている。炭化珪素基板１０は、第１主面１と、第１主面１と反対側の第２主面２とを有している。第１炭化珪素層２１は、第１主面１に接している。炭化珪素基板１０は、第１主面１から第２主面２に向かって１０μｍ以内の基板領域１１を含んでいる。第１主面１に対して垂直な方向において、基板領域１１の窒素濃度の平均値から基板領域１１の窒素濃度の標準偏差の３倍の値を引いた値は、第１炭化珪素層２１における窒素濃度の最小値よりも大きい。
　（２）上記（１）に係る炭化珪素再生基板１００において、最小値は、平均値を１０００で除した値よりも大きくてもよい。
　（３）上記（１）または（２）に係る炭化珪素再生基板１００において、炭化珪素基板１０は、外周面７と、第１主面１および外周面７の各々に連なりかつ第１主面１から外周面７に向かうに従って第２主面２側に傾斜している第１傾斜面４と、第２主面２および外周面７の各々に連なりかつ第２主面２から外周面７に向かうに従って第１主面１側に傾斜している第２傾斜面６とをさらに有していてもよい。第１炭化珪素層２１は、第１傾斜面４に接していてもよい。第１炭化珪素層２１は、第１傾斜面４に対向する第３傾斜面５を有していてもよい。第１主面１に平行な方向における第３傾斜面５の長さは、第２主面２に平行な方向における第２傾斜面６の長さよりも大きくてもよい。第１主面１に垂直な方向における第３傾斜面５の長さは、第２主面２に垂直な方向における第２傾斜面６の長さよりも大きくてもよい。
　（４）上記（１）～（３）のいずれかに係る炭化珪素再生基板１００において、第２主面２に接する第２炭化珪素層２２をさらに備えていてもよい。
　（５）上記（４）に係る炭化珪素再生基板１００において、第２炭化珪素層２２の厚みは、第１炭化珪素層２１の厚みよりも大きくてもよい。
　（６）本開示の一態様に係る炭化珪素半導体装置の製造方法は、上記（１）～（５）のいずれかに記載の炭化珪素再生基板１００を準備する工程と、炭化珪素再生基板１００を加工する工程とを備えている。
　［本開示の実施形態の詳細］
　次に、本開示の実施形態の詳細について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さない。
　（炭化珪素再生基板）
　図１は、本実施形態に係る炭化珪素再生基板の構成を示す断面模式図である。図１に示されるように、本実施形態に係る炭化珪素再生基板１００は、炭化珪素基板１０と、第１炭化珪素層２１とを有している。炭化珪素基板１０は、第１主面１と、第２主面２とを有している。第２主面２は、第１主面１と反対側の面である。炭化珪素基板１０は、第１基板領域１１と、第２基板領域１２とを有している。第１基板領域１１は、第１主面１から第２主面２に向かって１０μｍ以内領域である。第１基板領域１１は、第１主面１を構成している。第１基板領域１１の厚み（第１厚みＴ１）は、１０μｍである。炭化珪素基板１０の厚み（第２厚みＴ２）は、特に限定されないが、たとえば３５０μｍ以上５００μｍ以下である。炭化珪素基板１０は、略円板状を有している。炭化珪素基板１０の直径は、たとえば１５０ｍｍ以上である。
　炭化珪素基板１０は、たとえば炭化珪素単結晶から構成される。炭化珪素基板１０を構成する炭化珪素のポリタイプは、たとえば４Ｈである。第２主面２は、たとえば｛０００１｝面または｛０００１｝面に対して２°以上６°以下のオフ角で傾斜した面である。具体的には、第２主面２は、たとえば（０００１）面または（０００１）面に対して２°以上６°以下のオフ角で傾斜した面である。代替的に、第２主面２は、たとえば（０００－１）面または（０００－１）面に対して２°以上６°以下のオフ角で傾斜した面であってもよい。第１主面１が｛０００１｝面に対して傾斜している場合、第１主面１の傾斜方向（オフ方向）は、たとえば＜１１－２０＞方向である。
　第１炭化珪素層２１は、炭化珪素基板１０の第１主面１側に位置している。第１炭化珪素層２１は、第１主面１に接している。第１炭化珪素層２１は、第１主面１において、第１基板領域１１に接している。第１主面１は、裏面である。裏面とは、縦型半導体装置の裏面電極（たとえばドレイン電極）が形成される面である。第２主面２は、表面である。表面とは、縦型半導体装置の表面電極（たとえばソース電極）が形成される面である。
　第１炭化珪素層２１の厚み（第３厚みＴ３）は、特に限定されないが、たとえば３μｍである。第３厚みＴ３は、たとえば０．５μｍ以上１０μｍ以下であってもよい。第１炭化珪素層２１の厚み（第３厚みＴ３）は、炭化珪素基板１０の厚み（第２厚みＴ２）よりも小さい。第１炭化珪素層２１は、たとえばエピタキシャル成長により形成された層である。第１炭化珪素層２１を構成する炭化珪素のポリタイプは、たとえば４Ｈである。第１炭化珪素層２１は、第１主面１に対向する第３主面３を有している。第３主面３は、たとえば｛０００１｝面または｛０００１｝面に対して２°以上６°以下のオフ角で傾斜した面である。
　図２は、図１の領域ＩＩの構成を示す拡大断面模式図である。図２に示されるように、炭化珪素基板１０の外周部分に対しては、面取り加工が行われている。具体的には、炭化珪素基板１０は、外周面７と、第１傾斜面４と、第２傾斜面６とを有している。外周面７は、炭化珪素基板１０の外周に露出している環状の面である。第１傾斜面４は、第１主面１および外周面７の各々に連なっている。第１傾斜面４は、第１主面１から外周面７に向かうに従って第２主面２側に傾斜している。第１傾斜面４と第１主面１とがなす角度（第１角度θ１）は、９０°よりも大きく、１８０°よりも小さい。第１傾斜面４と外周面７とがなす角度（第２角度θ２）は、９０°よりも大きく、１８０°よりも小さい。第１傾斜面４は、第１基板領域１１によって構成されている。
　図２に示されるように、第２傾斜面６は、第２主面２および外周面７の各々に連なっている。第２傾斜面６は、第２主面２から外周面７に向かうに従って第１主面１側に傾斜している。第２傾斜面６と第２主面２とがなす角度（第３角度θ３）は、９０°よりも大きく、１８０°よりも小さい。第２傾斜面６と外周面７とがなす角度（第４角度θ４）は、９０°よりも大きく、１８０°よりも小さい。第２傾斜面６は、第２基板領域１２によって構成されている。第１炭化珪素層２１は、第１傾斜面４に接している。第１炭化珪素層２１は、第１傾斜面４に対向する第３傾斜面５を有している。第３傾斜面５は、第１傾斜面４とほぼ平行である。第３傾斜面５は、第３主面３の外周側に位置している。第３傾斜面５は、第３主面３に連なっている。
　第１主面１に平行な方向における第３傾斜面５の長さ（第３横方向長さａ３）は、第２主面２に平行な方向における第２傾斜面６の長さ（第２横方向長さａ２）よりも大きくてもよい。第１主面１に垂直な方向における第３傾斜面５の長さ（第３縦方向長さｂ３）は、第２主面２に垂直な方向における第２傾斜面６の長さ（第２縦方向長さｂ２）よりも大きくてもよい。
　炭化珪素基板１０および第１炭化珪素層２１の各々は、ｎ型不純物としての窒素（Ｎ）を含んでいる。炭化珪素基板１０および第１炭化珪素層２１の各々の導電型は、ｎ型である。図３は、炭化珪素再生基板１００の厚み方向における窒素濃度プロファイルを示す模式図である。図３の横軸は、炭化珪素再生基板１００の厚み方向の位置を示している。第３の縦軸は、炭化珪素再生基板１００における窒素濃度を示している。
　図３に示されるように、炭化珪素基板１０における窒素濃度は、厚み方向においてほぼ一定の値を示している。炭化珪素基板１０の第１基板領域１１の窒素濃度の平均値（Ｎ1_ave)は、たとえば１×１０１８ｃｍ－３以上１×１０１９ｃｍ－３以下である。第１炭化珪素層２１は、第１炭化珪素層２１と炭化珪素基板１０の境界面（第１主面１）よりも第３主面３側に向かうにつれて、窒素濃度が減少する領域を有する。第１炭化珪素層２１の位置Ｐ１において、第１炭化珪素層２１の窒素濃度は最小値（Ｎ2_min)を示す。位置Ｐ１は、第１主面１に対して垂直な方向において、第３主面３と第１主面１との間に位置している。
　第１主面１に対して垂直な方向において、第１炭化珪素層２１の窒素濃度は、位置Ｐ１から第１主面１に向かうにつれて、単調に増加していてもよい。別の観点から言えば、第１炭化珪素層２１は、窒素濃度が最小値を示す位置Ｐ１から第１主面１に向かうにつれて、窒素濃度が単調に増加する領域を有していてもよい。同様に、第１主面１に対して垂直な方向において、第１炭化珪素層２１の窒素濃度は、位置Ｐ１から第３主面３に向かうにつれて、単調に増加していてもよい。別の観点から言えば、第１炭化珪素層２１は、窒素濃度が最小値を示す位置Ｐ１から第３主面３に向かうにつれて、窒素濃度が単調に増加する領域を有していてもよい。
　図３に示されるように、第１基板領域１１の窒素濃度の平均値（Ｎ1_ave)は、第１炭化珪素層２１における窒素濃度の最小値（Ｎ2_min)よりも大きい。具体的には、第１主面１に対して垂直な方向において、第１基板領域１１の窒素濃度の平均値（Ｎ1_ave)から第１基板領域１１の窒素濃度の標準偏差の３倍の値を引いた値は、第１炭化珪素層２１における窒素濃度の最小値（Ｎ2_min)よりも大きい。第１炭化珪素層２１における窒素濃度の最小値（Ｎ2_min)は、第１基板領域１１の窒素濃度の平均値（Ｎ1_ave)を１０００で除した値よりも大きくてもよい。第１炭化珪素層２１における窒素濃度の最小値（Ｎ2_min)は、第１基板領域１１の窒素濃度の平均値（Ｎ1_ave)を８００で除した値よりも大きくてもよいし、５００で除した値よりも大きくてもよい。第１炭化珪素層２１における窒素濃度の最小値（Ｎ2_min)は、第１基板領域１１の窒素濃度の平均値（Ｎ1_ave)を１０で除した値よりも小さくてもよい。
　次に、窒素濃度の測定方法について説明する。
　炭化珪素再生基板１００の窒素濃度は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）を用いて測定することができる。測定装置は、たとえばＣａｍｅｃａ製の二次イオン質量分析装置である。測定ピッチは、たとえば０．０１μｍである。一次イオンビーム(primary　ion　beam)は、セシウム（Ｃｓ）である。一次イオンエネルギーは、１４．５ｅＶである。二次イオンの極性(secondary　ion　polarity)は、負(negative)である。
　次に、本実施形態に係る炭化珪素再生基板の変形例の構成について説明する。
　図４は、本実施形態に係る炭化珪素再生基板の変形例の構成を示す断面模式図である。図４に示されるように、実施形態に係る炭化珪素再生基板１００の変形例は、図１の構成に加え、さらに第２炭化珪素層２２を有している。つまり、炭化珪素再生基板１００は、炭化珪素基板１０と、第１炭化珪素層２１と、第２炭化珪素層２２とにより構成されていてもよい。第２炭化珪素層２２は、第２主面２に接している。別の観点から言えば、第２炭化珪素層２２は、第２主面２において、第２基板領域１２に接している。第２炭化珪素層２２の厚み（第４厚みＴ４）は、第１炭化珪素層２１の厚み（第３厚みＴ３）よりも大きくてもよい。第４厚みＴ４は、たとえば第３厚みＴ３の２倍以上であってもよい。第４厚みＴ４は、たとえば５μｍ以上１００μｍ以下である。
　第２炭化珪素層２２は、ｎ型不純物としての窒素（Ｎ）を含んでいる。第２炭化珪素層２２の導電型は、ｎ型である。第２炭化珪素層２２の窒素濃度の平均値は、炭化珪素基板１０の第１基板領域１１の窒素濃度の平均値（Ｎ1_ave)よりも小さくてもよい。第２炭化珪素層２２の窒素濃度の平均値は、第１炭化珪素層２１における窒素濃度の最小値（Ｎ2_min)よりも大きくてもよい。
　図５は、図４の領域Ｖの構成を示す拡大断面模式図である。図５に示されるように、第２炭化珪素層２２は、第４主面８と、第４傾斜面９とを有している。第４主面８は、第２主面２に対向している。第４傾斜面９は、第２傾斜面６に対向している。第４傾斜面９は、第４主面８の外周側に位置している。第４傾斜面９は、第４主面８に連なっている。第４傾斜面９は、第２傾斜面６とほぼ平行である。第１主面１に平行な方向における第３傾斜面５の長さ（第３横方向長さａ３）は、第２主面２に平行な方向における第４傾斜面９の長さ（第４横方向長さａ４）よりも大きくてもよい。第１主面１に垂直な方向における第３傾斜面５の長さ（第３縦方向長さｂ３）は、第２主面２に垂直な方向における第４傾斜面９の長さ（第４縦方向長さｂ４）よりも大きくてもよい。
　（炭化珪素再生基板の製造方法）
　次に、本実施形態に係る炭化珪素再生基板の製造方法について説明する。
　図６は、本実施形態に係る炭化珪素再生基板の製造方法を示す工程図である。図６に示されるように、本実施形態に係る炭化珪素再生基板の製造方法は、基板受入工程（Ｓ１：図６）と、エピタキシャル成長工程（Ｓ２：図６）と、研削工程（Ｓ３：図６）と、機械研磨工程（Ｓ４：図６）と、化学機械研磨工程（Ｓ５：図６）とを主に有している。
　まず、基板受入工程（Ｓ１：図６）が実施される。基板受入工程においては、炭化珪素基板１０が準備される。図７は、本実施形態に係る炭化珪素再生基板１００の製造方法の基板受入工程を示す断面模式図である。炭化珪素基板１０は、炭化珪素の単結晶で形成されている。炭化珪素基板１０は、たとえばポリタイプが４Ｈの六方晶炭化珪素の単結晶で形成されている。炭化珪素基板１０は、第１主面１と、第１傾斜面４と、第２主面２と、第２傾斜面６と、外周面７とを有している。第１傾斜面４は、第１主面１および外周面７の双方に連なっている。第１傾斜面４は、第１主面１から外周面７に向かうにしたがって上方（第２主面２側）に傾斜している。
　図７に示されるように、第２主面２は、第１主面１の反対側の面である。第２傾斜面６は、第２主面２および外周面７の双方に連なっている。第２傾斜面６は、第２主面２から外周面７に向かうにしたがって下方（第１主面１側）に傾斜している。第１主面１に平行な方向における第１傾斜面４の長さ（第１横方向長さａ１）は、第２主面２に平行な方向における第２傾斜面６の長さ（第２横方向長さａ２）よりも大きくてもよい。第１主面１に垂直な方向における第１傾斜面４の長さ（第１縦方向長さｂ１）は、第２主面２に垂直な方向における第２傾斜面６の長さ（第２縦方向長さｂ２）よりも大きくてもよい。
　次に、エピタキシャル成長工程（Ｓ２：図６）が実施される。エピタキシャル成長工程においては、たとえばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって、炭化珪素層がエピタキシャル成長により形成される。たとえばシランとプロパンと窒素と水素とを含む混合ガスがＣＶＤ装置のチャンバ内に導入される。その際、チャンバ内の温度は、たとえば１６３０℃程度に維持されている。窒素ガスの代わりにアンモニアガスが用いられてもよい。
　エピタキシャル成長は、主に表面側において行われるが、混合ガスは、炭化珪素基板１０の裏面側にも回り込む。特に、炭化珪素基板１０が反っていると、炭化珪素基板１０の裏面と、サセプタとの間に隙間が形成されるため、裏面側に混合ガスが入り込む。また、第１傾斜面４の第１横方向長さａ１および第１縦方向長さｂ１が大きい場合にも、炭化珪素基板１０の裏面側に混合ガスが入り込みやすくなる。このような場合には、炭化珪素基板１０の表面側だけではなく裏面側においても、炭化珪素の堆積または昇華が起こる。
　図８は、本実施形態に係る炭化珪素再生基板の製造方法のエピタキシャル成長工程後の状態を示す断面模式図である。図８に示されるように、エピタキシャル成長工程においては、炭化珪素基板１０の表面（第２主面２および第２傾斜面６）に、第３炭化珪素層２３が形成される。第３炭化珪素層２３の厚みは、たとえば１０μｍである。同時に、炭化珪素基板１０の裏面（第１主面１および第１傾斜面４）に、第１炭化珪素層２１が形成される。第１炭化珪素層２１の厚みは、たとえば３μｍである。
　図８に示されるように、第３炭化珪素層２３は、第５主面３１と、第５傾斜面３２とを有している。第５主面３１は、第２主面２に対向している。第５傾斜面３２は、第２傾斜面６に対向している。第５傾斜面３２は、第５主面３１の外周側に位置している。第５傾斜面３２は、第５主面３１に連なっている。第５傾斜面３２は、第２傾斜面６とほぼ平行である。第１主面１に平行な方向における第３傾斜面５の長さ（第３横方向長さａ３）は、第２主面２に平行な方向における第５傾斜面３２の長さ（第５横方向長さａ５）よりも大きくてもよい。第１主面１に垂直な方向における第３傾斜面５の長さ（第３縦方向長さｂ３）は、第２主面２に垂直な方向における第５傾斜面３２の長さ（第５縦方向長さｂ５）よりも大きくてもよい。
　次に、第３炭化珪素層２３の評価が行われる。具体的には、第３炭化珪素層２３に不良が発生しているかどうかが判断される。より具体的には、第３炭化珪素層２３における不純物濃度や欠陥密度が所定の基準を満たしているかどうかが判断される。第３炭化珪素層２３に不良が発生していると判断された場合には、第３炭化珪素層２３が除去される。以下、第３炭化珪素層２３の除去方法について説明する。
　まず、研削工程（Ｓ３：図６）が実施される。研削工程においては、第５主面３１側に対して研削が行われる。研削装置は、たとえばディスコ製のＤＡＧ－８１０である。砥石は、たとえばダイヤモンド砥石である。砥石の番手は、＃２０００である。スピンドルの回転数は、たとえば４０００ｒｐｍである。テーブルの回転数は、たとえば５０ｒｐｍである。送り速度は、たとえば０．２μｍ／秒である。以上のように、第３炭化珪素層２３の少なくとも一部は、研削によって除去される。
　次に、機械研磨工程（Ｓ４：図６）が実施される。機械研磨工程においては、炭化珪素基板１０の第２主面２側に対して機械研磨が行われる。具体的には、炭化珪素基板１０の第２主面２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。機械研磨装置は、たとえばラップマスター製のＬＧＰ－６１２である。定盤と第２主面２との間に砥粒を含むスラリーが供給される。砥粒は、たとえばダイヤモンド砥粒である。砥粒の粒径は、たとえば１μｍである。定盤の回転数は、たとえば６０ｒｐｍである。これにより、第３炭化珪素層２３が炭化珪素基板１０から除去される。
　図９は、本実施形態に係る炭化珪素再生基板の製造方法の機械研磨工程後の状態を示す断面模式図である。図９に示されるように、第２主面２上における第３炭化珪素層２３は除去され、第２主面２が露出している。第２傾斜面６上において、第３炭化珪素層２３の一部が残っていてもよい。第１炭化珪素層２１は、第１主面１および第１傾斜面４の各々に接した状態で維持されている。
　次に、化学的機械研磨工程（Ｓ５：図６）が実施される。化学的機械研磨工程においては、炭化珪素基板１０の第２主面２側に対して化学的機械研磨が行われる。具体的には、第２主面２が研磨布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。研磨布と第２主面２との間にスラリーが供給される。スラリーは、たとえばコロイダルシリカスラリーである。スラリーは、たとえばフジミコーポレーテッド製のＤＳＣ－０９０２である。研磨布は、たとえばスエード製である。定盤の回転数は、たとえば６０ｒｐｍである。化学的機械研磨工程において、第２傾斜面６上に残っていた第３炭化珪素層２３の一部が除去される。これにより、本実施形態に係る炭化珪素再生基板１００が製造される（図１参照）。
　なお、上記研削工程（Ｓ３：図６）、機械研磨工程（Ｓ４：図６）および化学的機械研磨工程（Ｓ５：図６）においては、炭化珪素基板１０の片面（第２主面２側）のみが加工される。これにより、第３炭化珪素層２３が除去される。つまり、上記研削工程（Ｓ３：図６）、機械研磨工程（Ｓ４：図６）および化学的機械研磨工程（Ｓ５：図６）においては、第３主面３に対して加工が行われない。そのため、第１炭化珪素層２１は、除去されずに残される。
　（炭化珪素半導体装置の製造方法）
　次に、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置３００の製造方法について説明する。
　本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法は、炭化珪素再生基板１００準備工程（Ｓ１０：図１０）と、基板加工工程（Ｓ２０：図１０）とを主に有する。
　まず、炭化珪素再生基板準備工程（Ｓ１０：図１０）が実施される。具体的には、上述の炭化珪素再生基板１００の製造方法を用いて、図１に示される炭化珪素再生基板１００が準備される。次に、炭化珪素再生基板１００上においてエピタキシャル成長が実施される。具体的には、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって、第２炭化珪素層２２がエピタキシャル成長により形成される。第２炭化珪素層２２のエピタキシャル成長条件は、上述の第３炭化珪素層２３のエピタキシャル成長条件と同じであってもよい。以上により、第１炭化珪素層２１と、第２炭化珪素層２２と、炭化珪素基板１０とを有する炭化珪素再生基板１００が準備される（図１１参照）。
　次に、基板加工工程（Ｓ２０：図１０）が実施される。具体的には、炭化珪素再生基板１００を加工することにより、炭化珪素半導体装置が製造される。「加工」には、たとえば、イオン注入、熱処理、エッチング、酸化膜形成、電極形成、ダイシング等の各種加工が含まれる。すなわち基板加工ステップは、イオン注入、熱処理、エッチング、酸化膜形成、電極形成およびダイシングのうち、少なくともいずれかの加工を含むものであってもよい。
　以下では、炭化珪素半導体装置の一例としてのＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の製造方法を説明する。基板加工工程（Ｓ２０：図１０）は、たとえばイオン注入工程（Ｓ２１：図１０）、酸化膜形成工程（Ｓ２２：図１０）、電極形成工程（Ｓ２３：図１０）およびダイシング工程（Ｓ２４：図１０）を含む。
　まず、イオン注入工程（Ｓ２１：図１０）が実施される。開口部を有するマスク（図示せず）が形成された第４主面８に対して、たとえばアルミニウム（Ａｌ）等のｐ型不純物が注入される。これにより、ｐ型の導電型を有するボディ領域１３２が形成される。次に、ボディ領域１３２内の所定位置に、たとえばリン（Ｐ）等のｎ型不純物が注入される。これにより、ｎ型の導電型を有するソース領域１３３が形成される。次に、アルミニウム等のｐ型不純物がソース領域１３３内の所定位置に注入される。これにより、ｐ型の導電型を有するコンタクト領域１３４が形成される（図１２参照）。
　第２炭化珪素層２２において、ボディ領域１３２、ソース領域１３３およびコンタクト領域１３４以外の部分は、ドリフト領域１３１となる。ソース領域１３３は、ボディ領域１３２によってドリフト領域１３１から隔てられている。イオン注入は、炭化珪素再生基板１００を３００℃以上６００℃以下程度に加熱して行われてもよい。イオン注入の後、炭化珪素再生基板１００に対して活性化アニールが行われる。活性化アニールにより、第２炭化珪素層２２に注入された不純物が活性化し、各領域においてキャリアが生成される。活性化アニールの雰囲気は、たとえばアルゴン（Ａｒ）雰囲気である。活性化アニールの温度は、たとえば１８００℃程度である。活性化アニールの時間は、たとえば３０分程度である。
　次に、酸化膜形成工程（Ｓ２２：図１０）が実施される。たとえば炭化珪素再生基板１００が酸素を含む雰囲気中において加熱されることにより、第４主面８上に酸化膜１３６が形成される（図１３参照）。酸化膜１３６は、たとえば二酸化珪素等から構成される。酸化膜１３６は、ゲート絶縁膜として機能する。熱酸化処理の温度は、たとえば１３００℃程度である。熱酸化処理の時間は、たとえば３０分程度である。
　酸化膜１３６が形成された後、さらに窒素雰囲気中で熱処理が行なわれてもよい。たとえば、一酸化窒素の雰囲気中、１１００℃程度で１時間程度、熱処理が実施される。さらにその後、アルゴン雰囲気中で熱処理が行なわれる。たとえば、アルゴン雰囲気中、１１００℃以上１５００℃以下程度で、１時間程度、熱処理が行われる。
　次に、電極形成工程（Ｓ２３：図１０）が実施される。具体的には、ゲート電極１４１は、酸化膜１３６上に形成される。ゲート電極１４１は、たとえばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成される。ゲート電極１４１は、たとえば導電性を有するポリシリコン等から構成される。ゲート電極１４１は、ソース領域１３３およびボディ領域１３２に対面する位置に形成される。
　次に、ゲート電極１４１を覆う層間絶縁膜１３７が形成される。層間絶縁膜１３７は、たとえばＣＶＤ法により形成される。層間絶縁膜１３７は、たとえば二酸化珪素等から構成される。層間絶縁膜１３７は、ゲート電極１４１と酸化膜１３６とに接するように形成される。次に、酸化膜１３６および層間絶縁膜１３７の一部がエッチングによって除去される。これにより、ソース領域１３３およびコンタクト領域１３４が、酸化膜１３６から露出する。
　次に、たとえばスパッタリング法により当該露出部にソース電極１４２が形成される。ソース電極１４２は、たとえばチタン、アルミニウムおよびシリコン等から構成される。ソース電極１４２が形成された後、ソース電極１４２と炭化珪素再生基板１００が、たとえば９００℃以上１１００℃以下程度の温度で加熱される。これにより、ソース電極１４２と炭化珪素再生基板１００とがオーミック接触するようになる。次に、ソース電極１４２に接するように、配線層１３８が形成される（図１４参照）。配線層１３８は、たとえばアルミニウムを含む材料から構成される。
　次に、裏面研磨工程が実施される。裏面研磨工程においては、第１炭化珪素層２１が除去される。第１炭化珪素層２１が除去された後、さらに炭化珪素基板１０の一部が除去される。これにより、炭化珪素基板１０の厚みが低減される。次に、炭化珪素基板１０の第１主面１にドレイン電極１４３が形成される。ドレイン電極１４３は、たとえばニッケルおよびシリコンを含む合金（たとえばＮｉＳｉ等）から構成される。ドレイン電極１４３は、第１主面１において、炭化珪素基板１０に接するように形成される。
　次に、ダイシング工程（Ｓ２４：図１０）が実施される。たとえば炭化珪素再生基板１００がダイシングラインに沿ってダイシングされることにより、炭化珪素再生基板１００が複数の半導体チップに分割される。以上より、炭化珪素半導体装置３００が製造される（図１５参照）。
　なお上記において、平面型ＭＯＳＦＥＴを例示して、本開示に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を説明したが、本開示に係る製造方法はこれに限定されない。本開示に係る製造方法は、たとえばトレンチ型ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＳＢＤ（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ　Ｂａｒｒｉｅｒ　Ｄｉｏｄｅ）、サイリスタ、ＧＴＯ（Ｇａｔｅ　Ｔｕｒｎ　Ｏｆｆ　ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）、ＰＮダイオード等の炭化珪素半導体装置に適用可能である。
　次に、本実施形態に係る炭化珪素再生基板および炭化珪素半導体装置の製造方法の作用効果について説明する。
　本実施形態に係る炭化珪素再生基板１００によれば、炭化珪素基板１０と、第１炭化珪素層２１とを有している。炭化珪素基板１０は、第１主面１と、第１主面１と反対側の第２主面２とを有している。第１炭化珪素層２１は、第１主面１に接している。第１炭化珪素層２１が第１主面１側に設けられている場合には、第２主面２上に第２炭化珪素層２２がエピタキシャル成長により形成される際、炭化珪素基板１０が第１炭化珪素層２１と第２炭化珪素層２２とに挟まれた状態になる。そのため、炭化珪素基板１０の厚み方向において応力が均衡する方向に作用する。結果として、第２主面２上に第２炭化珪素層２２がエピタキシャル成長により形成される前後における反りの変化量の絶対値が低減される。
　また本実施形態に係る炭化珪素再生基板１００は、第１炭化珪素層２１が炭化珪素基板１０の第１主面１に接している状態で第２主面２に対して研削および機械研磨が行われることにより製造される。第１主面１が第１炭化珪素層２１によって保護されているため、炭化珪素基板１０の第１主面１に対してダメージが与えられることを抑制することができる。
　さらに本実施形態に係る炭化珪素半導体装置３００の製造方法によれば、搬送工程における炭化珪素再生基板１００の搬送不良率を低減することができる。また本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、露光工程におけるウエハの炭化珪素再生基板１００の吸着不良率を低減することができる。
　（サンプル準備）
　まず、サンプル１および２に係る炭化珪素再生基板１００が準備された。サンプル１に係る炭化珪素再生基板１００を実施例とした。サンプル２に係る炭化珪素再生基板１００を比較例とした。サンプル１に係る炭化珪素再生基板１００は、炭化珪素基板１０と、第１炭化珪素層２１とを有している。サンプル２に係る炭化珪素再生基板１００は、炭化珪素基板１０を有しているが、第１炭化珪素層２１を有していない。
　サンプル１および２に係る炭化珪素再生基板１００は、以下の点を除き、上記炭化珪素再生基板１００の製造方法に従って製造された。具体的には、サンプル１に係る炭化珪素再生基板１００は、上記研削工程（Ｓ３：図６）、機械研磨工程（Ｓ４：図６）および化学的機械研磨工程（Ｓ５：図６）において、片面（第２主面２側）のみが加工されることにより製造された。そのため、第１炭化珪素層２１は、除去されずに残された。一方、サンプル２に係る炭化珪素再生基板１００は、上記研削工程（Ｓ３：図６）、機械研磨工程（Ｓ４：図６）および化学的機械研磨工程（Ｓ５：図６）において、両面（第１主面１側および第２主面２側）が加工されることにより製造された。そのため、第１炭化珪素層２１は、除去された。
　次に、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）を用いて、炭化珪素再生基板１００の窒素濃度が測定された。測定装置は、Ｃａｍｅｃａ製の二次イオン質量分析装置とした。測定ピッチは、０．０１μｍとした。窒素濃度は、炭化珪素再生基板１００の裏面側から表面側に向かって炭化珪素再生基板１００を掘り進めて測定された。サンプル１に係る炭化珪素再生基板１００においては、裏面から３μｍの領域が第１炭化珪素層２１の領域である。サンプル２に係る炭化珪素再生基板１００においては、裏面から３μｍの領域は炭化珪素基板１０の領域である。裏面から３μｍの領域における窒素濃度の最小値をＮ2_minとした。
　サンプル１に係る炭化珪素再生基板１００においては、裏面から表面に向かって３μｍ離れた位置は、第１炭化珪素層２１と炭化珪素基板１０の境界である。サンプル２に係る炭化珪素再生基板１００においては、裏面から表面に向かって３μｍ離れた位置は炭化珪素基板１０の領域である。裏面から表面に向かって３μｍ離れた位置から、裏面から表面に向かって１３μｍ離れた位置までの領域における窒素濃度の平均値および標準偏差をそれぞれＮ1_aveとσ（Ｎ1）とした。
　表１に示されるように、サンプル１に係る炭化珪素再生基板１００のＮ2_min、Ｎ1_ave、σ（Ｎ1）およびＮ2_minは、それぞれ、６．８１×１０１８ｃｍ－３、７．７４×１０１６ｃｍ－３および２．３１×１０１６ｃｍ－３である。サンプル２に係る炭化珪素再生基板１００のＮ1_ave、σ（Ｎ1）およびＮ2_minは、は、それぞれ、３．５３×１０１８ｃｍ－３、８．４６×１０１６ｃｍ－３および３．３６×１０１８ｃｍ－３である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　（評価方法）
　次に、炭化珪素再生基板１００の第２主面２上に第２炭化珪素層２２を形成する前および後における反りが測定された。まず、炭化珪素再生基板１００の第２主面２上に第２炭化珪素層２２を形成する前における炭化珪素再生基板１００の反りが測定された。具体的には、第２炭化珪素層２２形成前における炭化珪素再生基板１００のＷＡＲＰが測定された。次に、サンプル１および２の各々に係る炭化珪素再生基板１００の第２主面２に第２炭化珪素層２２をエピタキシャル成長によって形成した。具体的には、まず、サンプル１および２の各々に係る炭化珪素再生基板１００が、第２主面２を露出させた状態でＣＶＤ装置のチャンバ内に配置された。次に、シランとプロパンと窒素と水素とを含む混合ガスがチャンバ内に導入された。その際、チャンバ内の温度は、１６３０℃程度に維持された。第２炭化珪素層２２の厚みは、１０μｍであった。次に、第２炭化珪素層２２形成後における炭化珪素再生基板１００のＷＡＲＰが測定された。
　なお、ＷＡＲＰとは、反りの大きさの指標の一つであり、３点基準平面に対して一方側に最も大きな変位値と当該３点基準平面との距離、および他方側に最も大きな変位値と当該３点基準平面との距離の和として算出される値である。３点基準平面は、測定領域の内側の３点の測定点を通る平面である。３点の測定点は、測定領域の直径の３％内側であって、かつ０°、１２０°および２４０°の位置である。ＷＡＲＰの測定は、Ｔｒｏｐｅｌ社製のＦｌａｔｍａｓｔｅｒによって行われた。
　（評価結果）
　表１に示されるように、サンプル１に係る炭化珪素再生基板１００の第２主面２上に第２炭化珪素層２２を形成する前および後におけるＷＡＲＰは、それぞれ４１．６μｍおよび３２．７μｍであった。ＷＡＲＰの変化量は、－８．９μｍであった。一方、サンプル２に係る炭化珪素再生基板１００の第２主面２上に第２炭化珪素層２２を形成する前および後におけるＷＡＲＰは、それぞれ２２．２μｍおよび５９．１μｍであった。ＷＡＲＰの変化量は、＋３６．９μｍであった。以上の結果によれば、サンプル２に係る炭化珪素再生基板１００と比較して、サンプル１に係る炭化珪素再生基板１００は、エピタキシャル成長前後における反りの変化量の絶対値を低減可能であることが確認された。
　（サンプル準備）
　まず、サンプル１および２に係る炭化珪素再生基板１００が準備された。サンプル１および２に係る炭化珪素再生基板１００は、実施例１で説明したものと同じである。次に、炭化珪素再生基板１００の第２主面２上に第２炭化珪素層２２が形成された。
　（評価方法）
　第２主面２上に第２炭化珪素層２２が形成された炭化珪素再生基板１００を搬送する際における第１炭化珪素層２１の影響を評価した。具体的には、炭化珪素半導体装置の製造する際における搬送不良率を評価した。炭化珪素再生基板１００を搬送する際に、設備内に炭化珪素再生基板１００が落下した場合と、炭化珪素再生基板１００が認識できなかった場合とを搬送不良とした。搬送不良が発生した炭化珪素再生基板１００の数を、搬送を試みた全ての炭化珪素再生基板１００の数で除した値を、搬送不良率とした。
　また第２主面２上に第２炭化珪素層２２が形成された炭化珪素再生基板１００を露光工程においてチャックに吸着する際における第１炭化珪素層２１の影響を評価した。具体的には、炭化珪素半導体装置の製造する際における吸着不良率を評価した。炭化珪素再生基板１００を吸着する際に、吸着圧が所定の値に満たない場合を吸着不良とした。吸着不良が発生した炭化珪素再生基板１００の数を、吸着を試みた全ての炭化珪素再生基板１００の数で除した値を、吸着不良率とした。
　（評価結果）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２に示されるように、サンプル１および２に係る炭化珪素再生基板１００の搬送不良率は、それぞれ０％および２４％であった。またサンプル１および２に係る炭化珪素再生基板１００の吸着不良率は、それぞれ２％および１３％であった。以上の結果によれば、サンプル２に係る炭化珪素再生基板１００と比較して、サンプル１に係る炭化珪素再生基板１００は、搬送不良率および吸着不良率を低減可能であることが確認された。
　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３主面、４　第１傾斜面、５　第３傾斜面、６　第２傾斜面、７　外周面、８　第４主面、９　第４傾斜面、１０　炭化珪素基板、１１　基板領域（第１基板領域）、１２　第２基板領域、２１　第１炭化珪素層、２２　第２炭化珪素層、２３　第３炭化珪素層、３１　第５主面、３２　第５傾斜面、１００　炭化珪素再生基板、１３１　ドリフト領域、１３２　ボディ領域、１３３　ソース領域、１３４　コンタクト領域、１３６　酸化膜、１３７　層間絶縁膜、１３８　配線層、１４１　ゲート電極、１４２　ソース電極、１４３　ドレイン電極、３００　炭化珪素半導体装置、Ｐ１　位置、Ｓ１　基板受入工程、Ｓ２　エピタキシャル成長工程、Ｓ３　研磨工程、Ｓ４　機械研磨工程、Ｓ５　化学機械研磨工程、Ｔ１　第１厚み、Ｔ２　第２厚み、Ｔ３　第３厚み、Ｔ４　第４厚み、ａ１　第１横方向長さ、ａ２　第２横方向長さ、ａ３　第３横方向長さ、ａ４　第４横方向長さ、ａ５　第５横方向長さ、ｂ１　第１縦方向長さ、ｂ２　第２縦方向長さ、ｂ３　第３縦方向長さ、ｂ４　第４縦方向長さ、ｂ５　第５縦方向長さ、θ１　第１角度、θ２　第２角度、θ３　第３角度、θ４　第４角度。

Claims (6)

  1. 　第１主面と、前記第１主面と反対側の第２主面とを有する炭化珪素基板と、
    　前記第１主面に接する第１炭化珪素層とを備え、
    　前記炭化珪素基板は、前記第１主面から前記第２主面に向かって１０μｍ以内の基板領域を含み、
    　前記第１主面に対して垂直な方向において、前記基板領域の窒素濃度の平均値から前記基板領域の窒素濃度の標準偏差の３倍の値を引いた値は、前記第１炭化珪素層における窒素濃度の最小値よりも大きい、炭化珪素再生基板。
  2. 　前記最小値は、前記平均値を１０００で除した値よりも大きい、請求項１に記載の炭化珪素再生基板。
  3. 　前記炭化珪素基板は、外周面と、前記第１主面および前記外周面の各々に連なりかつ前記第１主面から前記外周面に向かうに従って前記第２主面側に傾斜している第１傾斜面と、前記第２主面および前記外周面の各々に連なりかつ前記第２主面から前記外周面に向かうに従って前記第１主面側に傾斜している第２傾斜面とをさらに有し、
    　前記第１炭化珪素層は、前記第１傾斜面に接しており、
    　前記第１炭化珪素層は、前記第１傾斜面に対向する第３傾斜面を有し、
    　前記第１主面に平行な方向における前記第３傾斜面の長さは、前記第２主面に平行な方向における前記第２傾斜面の長さよりも大きく、かつ、
    　前記第１主面に垂直な方向における前記第３傾斜面の長さは、前記第２主面に垂直な方向における前記第２傾斜面の長さよりも大きい、請求項１または請求項２に記載の炭化珪素再生基板。
  4. 　前記第２主面に接する第２炭化珪素層をさらに備えた、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の炭化珪素再生基板。
  5. 　前記第２炭化珪素層の厚みは、前記第１炭化珪素層の厚みよりも大きい、請求項４に記載の炭化珪素再生基板。
  6. 　請求項１～請求項５のいずれかに記載の炭化珪素再生基板を準備する工程と、
    　前記炭化珪素再生基板を加工する工程と、を備える、炭化珪素半導体装置の製造方法。
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