WO2022249915A1 - 炭化珪素エピタキシャル基板および炭化珪素半導体装置の製造方法 - Google Patents

炭化珪素エピタキシャル基板および炭化珪素半導体装置の製造方法 Download PDF

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WO2022249915A1
WO2022249915A1 PCT/JP2022/020370 JP2022020370W WO2022249915A1 WO 2022249915 A1 WO2022249915 A1 WO 2022249915A1 JP 2022020370 W JP2022020370 W JP 2022020370W WO 2022249915 A1 WO2022249915 A1 WO 2022249915A1
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WO
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silicon carbide
main surface
carbide epitaxial
less
substrate
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PCT/JP2022/020370
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English (en)
French (fr)
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弘樹 西原
翼 本家
貴也 宮瀬
太郎 榎薗
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住友電気工業株式会社
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Publication date
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    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • C30B29/36—Carbides

Definitions

  • the present disclosure relates to a silicon carbide epitaxial substrate and a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device.
  • This application claims priority from Japanese Patent Application No. 2021-087624 filed on May 25, 2021. All the contents described in the Japanese patent application are incorporated herein by reference.
  • a silicon carbide epitaxial substrate includes a silicon carbide substrate and a silicon carbide epitaxial layer.
  • a silicon carbide epitaxial layer overlies the silicon carbide substrate.
  • the silicon carbide epitaxial layer has a main surface opposite the interface between the silicon carbide substrate and the silicon carbide epitaxial layer.
  • the surface density of pits on the main surface is 1/cm 2 or less.
  • the areal density of the bumps on the main surface is less than 0.7/cm 2 .
  • the pit area is 100 ⁇ m 2 or less
  • the bump area is 100 ⁇ m 2 or less.
  • the pit depth is 0.01 ⁇ m or more and 0.1 ⁇ m or less
  • the bump height is 0.01 ⁇ m or more and 0.1 ⁇ m or less.
  • a silicon carbide epitaxial substrate includes a silicon carbide epitaxial layer and a silicon carbide substrate.
  • a silicon carbide epitaxial layer overlies the silicon carbide substrate.
  • the silicon carbide epitaxial layer has a main surface opposite the interface between the silicon carbide substrate and the silicon carbide epitaxial layer.
  • the areal density of three-dimensional oblique defects on the main surface is 0.006/cm 2 or more and 0.2/cm 2 or less.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing the configuration of a silicon carbide epitaxial substrate according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 3 is an enlarged plan view of area III of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view along region IV-IV of FIG.
  • FIG. 5 is an enlarged plan view of region V in FIG.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view along the region VI-VI in FIG.
  • FIG. 7 is an enlarged plan view of area VII of FIG.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view along region VIII-VIII in FIG.
  • FIG. 9 is an enlarged plan view of region IX in FIG.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing the configuration of a silicon carbide epitaxial substrate according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 3 is an enlarged plan view of area III of FIG. 1.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view along region XX in FIG.
  • FIG. 11 is a schematic plan view showing a photoluminescence image of a three-dimensional oblique defect.
  • FIG. 12 is a schematic partial cross-sectional view showing the configuration of a silicon carbide epitaxial substrate manufacturing apparatus.
  • FIG. 13 is a flow chart schematically showing a method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to this embodiment.
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a step of performing chemical mechanical polishing on the silicon carbide epitaxial layer.
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a chemical mechanical polishing apparatus.
  • FIG. 16 is a flow chart schematically showing a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to this embodiment.
  • FIG. 16 is a flow chart schematically showing a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to this embodiment.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing the step of forming the body region.
  • FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing a step of forming a source region.
  • FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing a step of forming trenches in the second main surface of the silicon carbide epitaxial layer.
  • FIG. 20 is a schematic cross-sectional view showing a step of forming a gate insulating film.
  • FIG. 21 is a schematic cross-sectional view showing a step of forming a gate electrode and an interlayer insulating film.
  • FIG. 22 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the silicon carbide semiconductor device according to this embodiment.
  • An object of the present disclosure is to provide a silicon carbide epitaxial substrate and a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device that can improve the reliability of the silicon carbide semiconductor device.
  • a silicon carbide epitaxial substrate capable of improving reliability of a silicon carbide semiconductor device, a method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate, and a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device.
  • Silicon carbide epitaxial substrate 100 includes silicon carbide substrate 11 and silicon carbide epitaxial layer 22 .
  • Silicon carbide epitaxial layer 22 is on silicon carbide substrate 11 .
  • Silicon carbide epitaxial layer 22 has a main surface 2 opposite to interface 3 between silicon carbide substrate 11 and silicon carbide epitaxial layer 22 .
  • the surface density of the pits 10 on the main surface 2 is 1/cm 2 or less.
  • the surface density of bumps 20 on main surface 2 is less than 0.7/cm 2 .
  • the area of pit 10 is 100 ⁇ m 2 or less
  • the area of bump 20 is 100 ⁇ m 2 or less.
  • pit 10 has a depth of 0.01 ⁇ m or more and 0.1 ⁇ m or less
  • bump 20 has a height of 0.01 ⁇ m or more and 0.1 ⁇ m or less.
  • silicon carbide epitaxial layer 22 may have a thickness of 15 ⁇ m or more.
  • silicon carbide epitaxial layer 22 may have a thickness of less than 15 ⁇ m.
  • the surface density of bumps 20 on main surface 2 may be 0.1/cm 2 or less.
  • the surface density of pits 10 on main surface 2 may be 0.5/cm 2 or less.
  • surface density of three-dimensional oblique defects 40 on main surface 2 is 0.006/cm 2 or more and 0.2. /cm 2 or less.
  • surface density of scratches 30 on main surface 2 may be 1/cm 2 or less.
  • the width of the scratch 30 may be 10 ⁇ m or less and the length of the scratch 30 may be 150 mm or less when viewed in a direction perpendicular to the main surface 2 .
  • the depth of the scratch 30 may be 0.2 ⁇ m or more in the direction perpendicular to the main surface.
  • Silicon carbide epitaxial substrate 100 includes silicon carbide epitaxial layer 22 and silicon carbide substrate 11 .
  • Silicon carbide epitaxial layer 22 is on silicon carbide substrate 11 .
  • Silicon carbide epitaxial layer 22 has a main surface 2 opposite to interface 3 between silicon carbide substrate 11 and silicon carbide epitaxial layer 22 .
  • the surface density of the three-dimensional oblique defects 40 on the main surface 2 is 0.006/cm 2 or more and 0.2/cm 2 or less.
  • the method for manufacturing silicon carbide semiconductor device 400 according to the present disclosure includes the following steps. Silicon carbide epitaxial substrate 100 according to any one of (1) to (6) above is prepared. A silicon carbide epitaxial substrate 100 is processed. [Details of the embodiment of the present disclosure] Hereinafter, details of embodiments of the present disclosure will be described based on the drawings. In the drawings below, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated. In the crystallographic descriptions in this specification, individual orientations are indicated by [ ], aggregated orientations by ⁇ >, individual planes by ( ), and aggregated planes by ⁇ ⁇ . Also, for negative exponents, a "-" (bar) is added above the number in terms of crystallography, but in this specification, a negative sign is added before the number.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing the configuration of a silicon carbide epitaxial substrate 100 according to this embodiment.
  • silicon carbide epitaxial substrate 100 has second main surface 2 and outer peripheral side surface 9 .
  • the second main surface 2 extends along each of the first direction 101 and the second direction 102 .
  • the first direction 101 is, for example, the ⁇ 11-20> direction.
  • the second direction 102 is, for example, the ⁇ 1-100> direction.
  • the second main surface 2 is a plane inclined with respect to the ⁇ 0001 ⁇ plane.
  • the off angle of second main surface 2 with respect to the ⁇ 0001 ⁇ plane may be, for example, 5° or less.
  • the second main surface 2 may be a surface inclined by an off angle of 5° or less with respect to the (0001) plane.
  • the second main surface 2 may be a surface inclined by an off angle of 5° or less with respect to the (000-1) plane.
  • the inclination direction (off direction) of second main surface 2 with respect to the ⁇ 0001 ⁇ plane is, for example, the ⁇ 11-20> direction.
  • the off angle of second main surface 2 with respect to the ⁇ 0001 ⁇ plane may be, for example, 4° or less, or may be 3° or less.
  • the outer peripheral side surface 9 has an orientation flat portion 7 and an arcuate portion 8 .
  • the arcuate portion 8 continues to the orientation flat portion 7 .
  • orientation flat portion 7 extends along first direction 101 when viewed from a direction perpendicular to second main surface 2 .
  • a diameter W1 of the second main surface 2 is, for example, 100 mm or more.
  • the diameter W1 may be 150 mm or more, or may be 200 mm or more.
  • the upper limit of the diameter W1 is not particularly limited, it may be 300 mm or less, for example.
  • the diameter W ⁇ b>1 is the longest straight distance between two different points on the outer peripheral side surface 9 when viewed in a direction perpendicular to the second main surface 2 .
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II in FIG. The cross section shown in FIG. 2 is perpendicular to the second major surface 2 and parallel to the first direction 101 .
  • silicon carbide epitaxial substrate 100 according to the present embodiment has silicon carbide substrate 11 and silicon carbide epitaxial layer 22 .
  • Silicon carbide epitaxial layer 22 is on silicon carbide substrate 11 .
  • Silicon carbide substrate 11 has first main surface 1 opposite to interface 3 between silicon carbide substrate 11 and silicon carbide epitaxial layer 22 .
  • Silicon carbide epitaxial layer 22 has a second main surface 2 opposite to interface 3 between silicon carbide substrate 11 and silicon carbide epitaxial layer 22 .
  • Second main surface 2 is the surface of silicon carbide epitaxial substrate 100 .
  • First main surface 1 is the back surface of silicon carbide epitaxial substrate 100 .
  • Each of silicon carbide substrate 11 and silicon carbide epitaxial layer 22 is made of silicon carbide single crystal, for example.
  • each of silicon carbide substrate 11 and silicon carbide epitaxial layer 22 may be made of silicon carbide of polytype 4H, for example.
  • Silicon carbide substrate 11 and silicon carbide epitaxial layer 22 each contain a carrier.
  • Silicon carbide substrate 11 and silicon carbide epitaxial layer 22 each contain nitrogen (N) as an n-type impurity, for example.
  • the conductivity type of each of silicon carbide substrate 11 and silicon carbide epitaxial layer 22 is, for example, n type (first conductivity type).
  • Silicon carbide epitaxial layer 22 has an n-type impurity concentration of, for example, 1 ⁇ 10 15 cm ⁇ 3 or more and 1 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 or less.
  • the lower limit of the n-type impurity concentration is not particularly limited, but may be, for example, 5 ⁇ 10 15 cm ⁇ 3 or more, or 1 ⁇ 10 16 cm ⁇ 3 or more.
  • the upper limit of the n-type impurity concentration is not particularly limited, it may be, for example, 5 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 or less, or 1 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 or less.
  • the concentration of n-type impurities contained in silicon carbide epitaxial layer 22 can be measured using, for example, a mercury probe type C (Capacitance)-V (Voltage) measuring device.
  • the thickness (first thickness T1) of silicon carbide epitaxial layer 22 may be, for example, 15 ⁇ m or more. Although the lower limit of the thickness (first thickness T1) of silicon carbide epitaxial layer 22 is not particularly limited, it may be, for example, 20 ⁇ m or more, or 30 ⁇ m or more. Although the upper limit of the thickness (first thickness T1) of silicon carbide epitaxial layer 22 is not particularly limited, it may be, for example, 100 ⁇ m or less, or 50 ⁇ m or less.
  • the thickness (first thickness T1) of silicon carbide epitaxial layer 22 may be, for example, less than 15 ⁇ m.
  • the upper limit of the thickness (first thickness T1) of silicon carbide epitaxial layer 22 is not particularly limited, it may be, for example, 13 ⁇ m or less, or 10 ⁇ m or less.
  • the lower limit of the thickness (first thickness T1) of silicon carbide epitaxial layer 22 is not particularly limited, it may be, for example, 1 ⁇ m or more, or 5 ⁇ m or more.
  • Silicon carbide substrate 11 has a thickness (fifth thickness T5) of, for example, 350 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
  • the thickness of silicon carbide epitaxial layer 22 can be measured using, for example, FTIR (Fourier Transform InfraRed spectrometer).
  • the measurement device is, for example, a Fourier transform infrared spectrophotometer (IRPrestige-21) manufactured by Shimadzu Corporation.
  • the measurement of the thickness of the silicon carbide layer epitaxial layer by FTIR is obtained using the optical constant difference caused by the carrier concentration difference between the silicon carbide layer epitaxial layer and the silicon carbide substrate 11 .
  • the measurement wavenumber range is, for example, from 3400 cm ⁇ 1 to 2400 cm ⁇ 1 .
  • the wave number interval is, for example, about 4 cm ⁇ 1 .
  • infrared light is irradiated to interfere with reflected light from second main surface 2 of silicon carbide epitaxial layer 22 and reflected light from interface 3 between silicon carbide epitaxial layer 22 and silicon carbide substrate 11 . is measured, the thickness of silicon carbide epitaxial layer 22 is measured.
  • pits 10 are present, for example, in second main surface 2 of silicon carbide epitaxial substrate 100 .
  • the shape of pit 10 when viewed in a direction perpendicular to second main surface 2 is not particularly limited, but may be substantially circular, for example.
  • the value obtained by dividing the width of pit 10 along first direction 101 (first width A1) by the length of pit 10 along second direction 102 (first length B1) is, for example, 0.1 or more and 10 or less. or 0.2 or more and 5 or less.
  • pit 10 may have a rod-like shape, for example.
  • the area of the pits 10 When viewed in a direction perpendicular to the second main surface 2, the area of the pits 10 is 100 ⁇ m 2 or less.
  • the upper limit of the area of the pits 10 when viewed in the direction perpendicular to the second main surface 2 is not particularly limited, but may be, for example, 80 ⁇ m 2 or less, or 60 ⁇ m 2 or less.
  • the lower limit of the area of the pits 10 when viewed in the direction perpendicular to the second main surface 2 is not particularly limited, but may be, for example, 1 ⁇ m 2 or more, or 10 ⁇ m 2 or more.
  • the upper limit of the width (first width A1) of the pit 10 along the first direction 101 is not particularly limited, but may be, for example, 50 ⁇ m or less, 30 ⁇ m or less, or 10 ⁇ m or less. good too.
  • the lower limit of the width (first width A1) of pit 10 along first direction 101 is not particularly limited, but may be, for example, 1 ⁇ m or more, 2 ⁇ m or more, or 5 ⁇ m or more. good too.
  • the upper limit of the length of the pits 10 along the second direction 102 (the first length B1) is not particularly limited. There may be.
  • the lower limit of the length (first length B1) of pit 10 along second direction 102 is not particularly limited, but may be, for example, 1 ⁇ m or more, 2 ⁇ m or more, or 5 ⁇ m or more. There may be.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view along region IV-IV in FIG.
  • pits 10 are depressions formed in second main surface 2 .
  • the side surfaces forming the pit 10 may be curved.
  • the depth of the pits 10 (first depth C1) is 0.01 ⁇ m or more and 0.1 ⁇ m or less.
  • the upper limit of the depth (first depth C1) of the pits 10 in the direction perpendicular to the second main surface 2 is not particularly limited, but may be, for example, 0.09 ⁇ m or less, or 0.08 ⁇ m or less.
  • the lower limit of the depth (first depth C1) of the pits 10 is not particularly limited. may be
  • the surface density of the pits 10 on the second main surface 2 is 1/cm 2 or less.
  • the upper limit of the areal density of the pits 10 on the second main surface 2 is not particularly limited, but may be, for example, 0.5/cm 2 or less, or may be, for example, 0.3/cm 2 or less.
  • the lower limit of the areal density of the pits 10 on the second main surface 2 is not particularly limited, but may be, for example, 0.01/cm 2 or more, or may be, for example, 0.1/cm 2 or more. .
  • FIG. 5 is an enlarged plan view of region V in FIG.
  • the shape of bumps 20 when viewed in a direction perpendicular to second main surface 2 is not particularly limited, but may be substantially circular, for example.
  • the value obtained by dividing the width (second width A2) of bump 20 along first direction 101 by the length (second length B2) of bump 20 along second direction 102 is, for example, 0.1 or more and 10 or less. or 0.2 or more and 5 or less.
  • the area of the bumps 20 When viewed in a direction perpendicular to the second main surface 2, the area of the bumps 20 is 100 ⁇ m 2 or less.
  • the upper limit of the area of bump 20 when viewed in a direction perpendicular to second main surface 2 is not particularly limited, it may be, for example, 80 ⁇ m 2 or less, or 60 ⁇ m 2 or less.
  • the lower limit of the area of bump 20 when viewed in a direction perpendicular to second main surface 2 is not particularly limited, it may be, for example, 1 ⁇ m 2 or more, or 10 ⁇ m 2 or more.
  • the upper limit of the width (second width A2) of bump 20 along first direction 101 is not particularly limited, but may be, for example, 50 ⁇ m or less, 30 ⁇ m or less, or 10 ⁇ m or less. good too.
  • the lower limit of the width (second width A2) of bump 20 along first direction 101 is not particularly limited, but may be, for example, 1 ⁇ m or more, 2 ⁇ m or more, or 5 ⁇ m or more. good too.
  • the upper limit of the length (second length B2) of bump 20 along second direction 102 is not particularly limited, but may be, for example, 50 ⁇ m or less, 30 ⁇ m or less, or 10 ⁇ m or less. There may be.
  • the lower limit of the length (second length B2) of bump 20 along second direction 102 is not particularly limited, but may be, for example, 1 ⁇ m or more, 2 ⁇ m or more, or 5 ⁇ m or more. There may be.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view along the area VI-VI in FIG.
  • the bumps 20 are protrusions formed on the second main surface 2 .
  • the side surfaces forming the bump 20 may be curved.
  • the height of the bumps 20 (second height C2) is 0.01 ⁇ m or more and 0.1 ⁇ m or less.
  • the upper limit of the height (second height C2) of the bumps 20 is not particularly limited. may be
  • the lower limit of the height (second height C2) of bump 20 in the direction perpendicular to second main surface 2 is not particularly limited, but may be, for example, 0.02 ⁇ m or more, or 0.03 ⁇ m or more. may be
  • the surface density of bumps 20 on second main surface 2 is less than 0.7/cm 2 .
  • the upper limit of the areal density of the bumps 20 on the second main surface 2 is not particularly limited, but may be, for example, 0.5/cm 2 or less, or may be, for example, 0.1/cm 2 or less. and may be, for example, 0.05/cm 2 or less.
  • the lower limit of the areal density of the bumps 20 on the second main surface 2 is not particularly limited, but may be, for example, 0.01/cm 2 or more, or may be, for example, 0.02/cm 2 or more. .
  • FIG. 7 is an enlarged plan view of area VII of FIG.
  • second main surface 2 of silicon carbide epitaxial substrate 100 may have scratches 30, for example.
  • the shape of the scratch 30 when viewed in the direction perpendicular to the second main surface 2 is not particularly limited, but may be, for example, a rod shape.
  • the length of the scratch 30 along the longitudinal direction of the scratch 30 (third width A3) is the width of the scratch 30 along the lateral direction of the scratch 30 (third width A3).
  • the value divided by the length B3) may be, for example, 7 or more, 10 or more, or 15 or more.
  • the width of the scratch 30 (third length B3) is 10 ⁇ m or less.
  • the upper limit of the width (third length B3) of the scratch 30 is not particularly limited, it may be, for example, 8 ⁇ m or less, 5 ⁇ m or less, or 3 ⁇ m or less.
  • the lower limit of the width (third length B3) of the scratch 30 is not particularly limited, but may be, for example, 0.1 ⁇ m or more, 0.2 ⁇ m or more, or 0.5 ⁇ m or more. good too.
  • the length of the scratch 30 When viewed in a direction perpendicular to the second main surface 2, the length of the scratch 30 (third width A3) is 150 mm or less.
  • the upper limit of the length of the scratch 30 (the third width A3) is not particularly limited, it may be, for example, 90 mm or less, or 80 mm or less.
  • the lower limit of the length of the scratch 30 (third width A3) is not particularly limited, but may be, for example, 0.1 ⁇ m or more, 10 ⁇ m or more, or 20 ⁇ m or more, It may be 50 ⁇ m or more.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view along region VIII-VIII in FIG.
  • the cross-section shown in FIG. 8 is perpendicular to the second major surface 2 and perpendicular to the longitudinal direction of the scratch 30 .
  • the scratch 30 is a recess formed in the second main surface 2.
  • the depth of the scratch 30 (third depth C3) is 0.2 ⁇ m or more.
  • the upper limit of the depth of the scratch 30 (the third depth C3) in the direction perpendicular to the second main surface 2 is not particularly limited, it may be, for example, 5 ⁇ m or less, or 2 ⁇ m or less. good.
  • the lower limit of the depth of the scratch 30 (the third depth C3) in the direction perpendicular to the second main surface 2 is not particularly limited, it may be, for example, 0.4 ⁇ m or more, or 0.6 ⁇ m or more. may be
  • the surface density of the scratches 30 on the second main surface 2 is 1 scratch/cm 2 or less.
  • the upper limit of the surface density of the scratches 30 on the second main surface 2 is not particularly limited, but may be, for example, 0.5/cm 2 or less, or may be, for example, 0.1/cm 2 or less. and may be, for example, 0.05/cm 2 or less.
  • the lower limit of the areal density of the scratches 30 on the second main surface 2 is not particularly limited, but may be, for example, 0.01/cm 2 or more, or may be, for example, 0.02/cm 2 or more. .
  • Second main surface 2 of silicon carbide epitaxial substrate 100 is irradiated with light having a wavelength of 546 nm from a light source such as a mercury xenon lamp, and reflected light of the light is observed by a light receiving element. Thereby, a SICA image on the second main surface 2 is acquired.
  • the contrast of SICA images is classified into 256 levels from 1 (minimum) to 256 (maximum).
  • the contrast is maximum, the SICA image is displayed darkest.
  • the SICA image appears brightest when the contrast is minimal.
  • the bottom of the pit 10 appears dark.
  • the bottom of the pit 10 appears bright.
  • Pits 10 with different contrasts are selected in advance, and the depth of each pit 10 is measured with an AFM (Atomic Force Microscope). Thereby, the depth of the pit 10 is estimated from the contrast (brightness and darkness) in the SICA image.
  • the pits 10, the bumps 20 and the scratches 30 are defined based on the planar shapes and depths of the pits 10, the bumps 20 and the scratches 30, respectively. Based on the observed SICA image, each of pits 10, bumps 20 and scratches 30 are identified. "Thresh S", which is an index of SICA's measurement sensitivity, is set to 40, for example.
  • the total number of pits 10, bumps 20 and scratches 30 is counted over the entire surface of the second main surface 2.
  • the surface density of the pits 10 is a value obtained by dividing the total number of pits 10 on the second main surface 2 by the area of the second main surface 2 .
  • the surface density of bumps 20 is a value obtained by dividing the total number of bumps 20 on second main surface 2 by the area of second main surface 2 .
  • the surface density of the scratches 30 is a value obtained by dividing the total number of scratches 30 on the second main surface 2 by the area of the second main surface 2 .
  • On the second main surface 2, the area within 5 mm from the outer peripheral side surface 9 is excluded from the area density measurement area of each of the pits 10, the bumps 20 and the scratches 30 (edge extrusion).
  • FIG. 9 is an enlarged plan view of region IX in FIG.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view along region XX in FIG.
  • second main surface 2 of silicon carbide epitaxial substrate 100 may have cubic oblique defect 40, for example.
  • the cubic oblique defect 40 has a protrusion 41 and a stacking fault 42 .
  • the stacking fault 42 continues to the projection 41 .
  • the stacking fault 42 may extend from the projection 41 along the first direction 101 .
  • a portion of top surface 44 of stacking fault 42 constitutes groove 35 .
  • the shape of the stereoscopic oblique defect 40 shown in FIG. 9 is the shape observed using a confocal differential interference contrast microscope.
  • the shape of the protrusion 41 when viewed in a direction perpendicular to the second main surface 2, may be substantially circular, for example.
  • the groove 35 may have a rod shape, for example.
  • the width of the groove 35 (fifth width A5) is greater than the width of the protrusion 41 (fourth width A4).
  • the lower limit of the width of the groove 35 (fifth width A5) in the first direction 101 is not particularly limited. may be In the first direction 101, the upper limit of the width of the groove 35 (fifth width A5) is not particularly limited, but may be 100 times or less, or 50 times or less, the width of the protrusion 41 (fourth width A4). may be
  • the length of the protrusion 41 may be longer than the length of the groove 35 (fifth length B5).
  • the lower limit of the length of the protrusion 41 (fourth length B4) is not particularly limited, but it may be 1.5 times or more the length of the groove 35 (fifth length B5). It may be two times or more.
  • the upper limit of the length (fourth length B4) of the protrusion 41 in the second direction 102 is not particularly limited, but may be 20 times or less the length of the groove 35 (fifth length B5). , 10 times or less.
  • the upper limit of the width (fourth width A4) of protrusion 41 along first direction 101 is not particularly limited, but may be, for example, 50 ⁇ m or less, 30 ⁇ m or less, or 10 ⁇ m or less.
  • the lower limit of the width (fourth width A4) of protrusion 41 along first direction 101 is not particularly limited, but may be, for example, 1 ⁇ m or more, 2 ⁇ m or more, or 5 ⁇ m or more.
  • the upper limit of the length of the protrusion 41 along the second direction 102 (the fourth length B4) is not particularly limited, but may be, for example, 50 ⁇ m or less, 30 ⁇ m or less, or 10 ⁇ m or less. may be
  • the lower limit of the length (fourth length B4) of protrusion 41 along second direction 102 is not particularly limited, but may be, for example, 1 ⁇ m or more, 2 ⁇ m or more, or 5 ⁇ m or more. may be
  • the width (fifth width A5) of the groove 35 along the first direction 101 may be T1/tan ⁇ , for example.
  • the width (fifth width A5) of groove 35 along first direction 101 may be, for example, 0.9 ⁇ (T1/tan ⁇ ) or more and 1.1 ⁇ (T1/tan ⁇ ) or less, or 0.8 x (T1/tan ⁇ ) or more and 1.2 x (T1/tan ⁇ ) or less.
  • the upper limit of the length of groove 35 (fifth length B5) along second direction 102 is not particularly limited, but may be, for example, 30 ⁇ m or less, 20 ⁇ m or less, or 5 ⁇ m or less. There may be.
  • the lower limit of the length of groove 35 along second direction 102 (fifth length B5) is not particularly limited, but may be, for example, 0.1 ⁇ m or more, or 0.5 ⁇ m or more. , 1 ⁇ m or more.
  • stacking faults 42 are connected to threading screw dislocations 46 .
  • Threading screw dislocations 46 continuously extend from first principal surface 1 to interface 3 .
  • the direction in which the threading screw dislocation 46 extends is the fourth direction 104 .
  • the fourth direction 104 is, for example, the ⁇ 0001> direction.
  • a third direction 103 is a direction perpendicular to the second main surface 2 . From another point of view, the third direction 103 is a direction perpendicular to each of the first direction 101 and the second direction 102 . of the fourth direction 104 with respect to the third direction 103 corresponds to the off angle of the second main surface 2 .
  • the stacking fault 42 is in contact with the threading screw dislocation 46 at the interface 3 .
  • the stacking fault 42 has a top surface 44 , side portions 45 and a bottom surface 43 .
  • the bottom surface 43 continues to threading screw dislocations 46 at the interface 3 .
  • Top surface 44 is spaced from threading screw dislocation 46 .
  • the bottom surface 43 is in contact with the protrusion 41 .
  • the top surface 44 is in contact with the protrusion 41 .
  • the side portion 45 is spaced apart from the projection portion 41 .
  • Side 45 is the boundary between top surface 44 and bottom surface 43 .
  • the bottom surface 43 may be located on the ⁇ 0001 ⁇ plane, for example.
  • the ⁇ 0001 ⁇ plane is inclined with respect to the second main surface 2 .
  • the top surface 44 continues to the side portion 45 .
  • the top surface 44 may be slanted with respect to the bottom surface 43 when viewed along the second direction 102 .
  • the top surface 44 may be inclined with respect to the second principal surface 2 .
  • the bottom surface 43 is inclined with respect to the second main surface 2 .
  • the polytype of silicon carbide forming stacking fault 42 may be different from the polytype of silicon carbide forming silicon carbide substrate 11 .
  • the depth (fifth depth C5) of the groove 35 formed by the top surface 44 of the stacking fault 42 is, for example, 0.1 ⁇ m or less.
  • the upper limit of the depth (fifth depth C5) of groove 35 formed by top surface 44 of stacking fault 42 is not particularly limited, but may be, for example, 0.08 ⁇ m or less, or 0.06 ⁇ m or less. good too.
  • the lower limit of the depth (fifth depth C5) of groove 35 formed by top surface 44 of stacking fault 42 is not particularly limited, but may be, for example, 0.001 ⁇ m or more, or 0.01 ⁇ m or more. good too.
  • the depth of the groove 35 may increase with distance from the protrusion 41 .
  • the fifth depth C5 is the depth of the groove 35 at the deepest position.
  • the height of the protrusion 41 (fourth height C4) is, for example, 0.05 ⁇ m or less.
  • the upper limit of the height (fourth height C4) of the projection 41 in the direction perpendicular to the second main surface 2 is not particularly limited, but may be, for example, 0.03 ⁇ m or less, or 0.01 ⁇ m. It may be below.
  • the lower limit of the height (fourth height C4) of the protrusion 41 is not particularly limited, but may be, for example, 0.001 ⁇ m or more, or 0.003 ⁇ m. or more.
  • surface density of three-dimensional oblique defects 40 in second main surface 2 is, for example, 0.006/cm 2 or more and 0.2/cm 2 or less.
  • the lower limit of the surface density of the three-dimensional oblique defects 40 on the second main surface 2 is not particularly limited, but may be, for example, 0.012/cm 2 or more, or 0.024/cm 2 or more. good.
  • the upper limit of the surface density of the three-dimensional oblique defects 40 on the second main surface 2 is not particularly limited, but may be, for example, 0.15/cm 2 or less, or 0.1/cm 2 or less. good.
  • FIG. 11 is a schematic plan view showing a photoluminescence image of a three-dimensional oblique defect 40.
  • FIG. The schematic diagram of the image shown in FIG. 11 is a schematic diagram of an image obtained by photographing the same region as the image shown in FIG.
  • the stacking faults 42 are triangular when viewed in a direction perpendicular to the second main surface 2 .
  • the region of the stacking fault 42 and the region around the stacking fault 42 have different contrasts (brightness and darkness).
  • the region of stacking fault 42 appears darker than the region around stacking fault 42 .
  • the stacking fault 42 has a first side 47 , a second side 48 and a vertex 49 .
  • the vertex 49 is located on the protrusion 41 when viewed in a direction perpendicular to the second main surface 2 .
  • Each of the first side 47 and the second side 48 continues to the vertex 49 .
  • each of the first side 47 and the second side 48 continues to the side portion 45 when viewed in a direction perpendicular to the second main surface 2 .
  • the side portion 45 may extend along the second direction 102 .
  • Each of the first side 47 and the second side 48 may be inclined with respect to the first direction 101 .
  • the distance between the first side 47 and the second side 48 along the second direction 102 may monotonically increase from the vertex 49 toward the side portion 45 .
  • the stereoscopic oblique defect 40 can be identified by using both a defect inspection device having a confocal differential interference contrast microscope and a photoluminescence imaging device.
  • a defect inspection apparatus having a confocal differential interference contrast microscope is, for example, WASAVI series "SICA 6X” manufactured by Lasertec Corporation.
  • the photoluminescence imaging device is, for example, a photoluminescence imaging device manufactured by Photon Design Co., Ltd. (model number: PLI-200-SMH5).
  • photoluminescence light generated from the region to be measured is imaged by the light receiving element. As described above, a photoluminescence image of the area to be measured is captured.
  • the energy of the excitation light is higher than the energy of the bandgap of hexagonal silicon carbide.
  • a mercury-xenon lamp for example, is used as the excitation light source.
  • the wavelength of the excitation light is, for example, 313 nm.
  • the intensity of the excitation light is, for example, 0.1 mW/cm 2 or more and 2 W/cm 2 or less.
  • the exposure time of the irradiation light is, for example, 0.5 seconds or more and 120 seconds or less.
  • a photoluminescence image is captured in the entire region of second main surface 2 .
  • the area of the measurement field of view is, for example, 2.6 mm ⁇ 2.6 mm. Thereby, the photoluminescence image in the entire area of the second main surface 2 is mapped. A stereo oblique defect 40 is observed in the acquired photoluminescence image.
  • the stereoscopic oblique defect 40 is identified by using a confocal differential interference contrast image (SICA image) measured by a defect inspection device having a confocal differential interference microscope and a photoluminescence image measured by a photoluminescence imaging device. be able to.
  • SICA image a confocal differential interference contrast image
  • a three-dimensional oblique defect 40 has a protrusion 41 and a groove 35 continuing from the protrusion 41 .
  • the stereoscopic oblique defect 40 has a triangular shape. That is, in the SICA image, the three-dimensional oblique defect 40 is a defect that has the projection 41 and the groove 35 connected to the projection 41 and has a triangular shape in the photoluminescence image.
  • a confocal differential interference contrast image (SICA image) in the entire measurement area of the second main surface 2 of the silicon carbide epitaxial substrate 100 is measured. Based on the SICA image, the total number of stereoscopic oblique defects 40 defined by the confocal differential interference contrast image (SICA image) is counted on the second main surface 2 .
  • SICA image confocal differential interference contrast image
  • a photoluminescence imaging device the shape of the defect judged to be the stereoscopic oblique defect 40 in the SICA image is observed.
  • the defect is determined to be a stereoscopic oblique defect 40 .
  • the defect is determined not to be the stereoscopic oblique defect 40 .
  • a defect judged to be a stereoscopic oblique defect 40 in both the confocal differential interference contrast image (SICA image) and the photoluminescence image is a true stereoscopic oblique defect 40 .
  • the area density of the three-dimensional oblique defects 40 is a value obtained by dividing the total number of true three-dimensional oblique defects 40 on the second main surface 2 by the area of the second main surface 2 .
  • the area within 5 mm from the outer peripheral side surface 9 is excluded from the area density measurement area of the three-dimensional oblique defect 40 (edge exclusion).
  • FIG. 12 is a schematic partial cross-sectional view showing the configuration of an apparatus for manufacturing silicon carbide epitaxial substrate 100.
  • Manufacturing apparatus 200 for silicon carbide epitaxial substrate 100 is, for example, a hot wall type horizontal CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus.
  • manufacturing apparatus 200 for silicon carbide epitaxial substrate 100 includes reaction chamber 201, gas supply unit 235, control unit 245, heating element 203, quartz tube 204, and heat insulating material (not shown). , an induction heating coil (not shown).
  • the heating element 203 has, for example, a cylindrical shape and forms a reaction chamber 201 inside.
  • the heating element 203 is made of graphite, for example.
  • the heating element 203 is provided inside the quartz tube 204 .
  • the heat insulating material surrounds the outer circumference of the heating element 203 .
  • the induction heating coil is wound along the outer peripheral surface of the quartz tube 204, for example.
  • the induction heating coil is configured such that an alternating current can be supplied from an external power supply (not shown). Thereby, the heating element 203 is induction-heated. As a result, reaction chamber 201 is heated by heating element 203 .
  • the reaction chamber 201 is a space surrounded by the inner wall surface 205 of the heating element 203 .
  • Reaction chamber 201 is provided with a susceptor 210 that holds silicon carbide substrate 11 .
  • Susceptor 210 is made of silicon carbide. Silicon carbide substrate 11 is placed on susceptor 210 .
  • a susceptor 210 is placed on the stage 202 .
  • the stage 202 is rotatably supported by a rotating shaft 209 . Rotation of the stage 202 causes the susceptor 210 to rotate.
  • Manufacturing apparatus 200 for silicon carbide epitaxial substrate 100 further has gas introduction port 207 and gas exhaust port 208 .
  • the gas exhaust port 208 is connected to an exhaust pump (not shown). Arrows in FIG. 12 indicate gas flows.
  • a gas is introduced into the reaction chamber 201 through a gas inlet 207 and exhausted through a gas exhaust port 208 .
  • the pressure inside the reaction chamber 201 is adjusted by the balance between the amount of gas supplied and the amount of gas exhausted.
  • the gas supply unit 235 is configured to be able to supply a mixed gas containing a raw material gas, a dopant gas, and a carrier gas to the reaction chamber 201 .
  • the gas supply section 235 includes a first gas supply section 231, a second gas supply section 232, a third gas supply section 233, and a fourth gas supply section 234, for example.
  • the first gas supply unit 231 is configured to be able to supply a first gas containing carbon atoms, for example.
  • the first gas supply unit 231 is, for example, a gas cylinder filled with the first gas.
  • the first gas is, for example, propane (C 3 H 8 ) gas.
  • the first gas may be, for example, methane (CH 4 ) gas, ethane (C 2 H 6 ) gas, acetylene (C 2 H 2 ) gas, or the like.
  • the second gas supply unit 232 is configured to be able to supply a second gas containing, for example, silane gas.
  • the second gas supply unit 232 is, for example, a gas cylinder filled with the second gas.
  • the second gas is, for example, silane (SiH 4 ) gas.
  • the second gas may be a mixed gas of silane gas and a gas other than silane.
  • the third gas supply unit 233 is configured to be able to supply a third gas containing nitrogen atoms, for example.
  • the third gas supply unit 233 is, for example, a gas cylinder filled with the third gas.
  • a third gas is a doping gas.
  • the third gas is ammonia gas, for example. Ammonia gas is more likely to be thermally decomposed than nitrogen gas having triple bonds.
  • the fourth gas supply unit 234 is configured to be able to supply a fourth gas (carrier gas) such as hydrogen.
  • the fourth gas supply unit 234 is, for example, a gas cylinder filled with hydrogen.
  • the fourth gas may be argon gas.
  • the control section 245 is configured to be able to control the flow rate of the mixed gas supplied from the gas supply section 235 to the reaction chamber 201 .
  • the control unit 245 may include a first gas flow control unit 241, a second gas flow control unit 242, a third gas flow control unit 243, and a fourth gas flow control unit 244. good.
  • Each control unit may be, for example, an MFC (Mass Flow Controller).
  • the control section 245 is arranged between the gas supply section 235 and the gas introduction port 207 .
  • FIG. 13 is a flow chart schematically showing a method for manufacturing silicon carbide epitaxial substrate 100 according to the present embodiment.
  • the method for manufacturing silicon carbide epitaxial substrate 100 according to the present embodiment comprises a step of forming a silicon carbide epitaxial layer on the silicon carbide substrate (S10), and chemically mechanically applying the silicon carbide epitaxial layer to the silicon carbide epitaxial layer (S10). It mainly has a step of polishing (S20).
  • silicon carbide substrate 11 is prepared by slicing an ingot made of a silicon carbide single crystal manufactured by, for example, a sublimation method with a wire saw.
  • Silicon carbide substrate 11 is made of silicon carbide of polytype 4H, for example.
  • Silicon carbide substrate 11 has a diameter of, for example, 100 mm or more.
  • Silicon carbide substrate 11 has a thickness of, for example, 500 ⁇ m or less.
  • Silicon carbide substrate 11 contains n-type impurities such as nitrogen. The n-type impurity concentration is, for example, 1 ⁇ 10 15 cm ⁇ 3 or more and 1 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 or less.
  • a step (S10) of forming a silicon carbide epitaxial layer on the silicon carbide substrate is performed.
  • silicon carbide substrate 11 is placed on susceptor 210 .
  • the reaction chamber 201 is then depressurized. Specifically, the pressure in the reaction chamber 201 is reduced from the atmospheric pressure to about 1 ⁇ 10 ⁇ 6 Pa, for example.
  • temperature rise of silicon carbide substrate 11 is started. During the temperature rise, hydrogen (H 2 ) gas, which is a carrier gas, is introduced into the reaction chamber 201 from the fourth gas supply section 234 .
  • H 2 hydrogen
  • source gas, dopant gas and carrier gas are supplied to reaction chamber 201 .
  • a mixed gas containing, for example, silane, propane, ammonia, and hydrogen is introduced into reaction chamber 201 .
  • Each gas is thermally decomposed in the reaction chamber 201 .
  • the growth temperature is, for example, 1500° C. or higher and 1750° C. or lower.
  • the mixed gas may contain argon instead of hydrogen.
  • the flow rate of the first gas is, for example, 29 sccm.
  • the flow rate of the second gas is, for example, 46 sccm.
  • the flow rate of the third gas is, for example, 1.5 sccm.
  • the flow rate of the fourth gas is 100 slm, for example.
  • the reaction chamber 201 is maintained at a pressure of, for example, 2 kPa or more and 6 kPa or less.
  • silicon carbide epitaxial layer 22 is formed on silicon carbide substrate 11 .
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a step of performing chemical mechanical polishing on silicon carbide epitaxial layer 22 . As shown in FIG. 14, a portion of silicon carbide epitaxial layer 22 is removed by performing chemical mechanical polishing on the silicon carbide epitaxial layer.
  • a removal amount T2 of silicon carbide epitaxial layer 22 is, for example, 0.1 ⁇ m or more and 0.4 ⁇ m or less.
  • the upper limit of removal amount T2 of silicon carbide epitaxial layer 22 is not particularly limited, but may be, for example, 0.35 ⁇ m or less, or may be 0.3 ⁇ m or less.
  • the lower limit of removal amount T2 of silicon carbide epitaxial layer 22 is not particularly limited, but may be, for example, 0.12 ⁇ m or more, or may be 0.15 ⁇ m or more.
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a chemical mechanical polishing apparatus.
  • chemical mechanical polishing apparatus 300 has polishing cloth 301 , polishing head 302 and vacuum pump 304 .
  • Polishing cloth 301 is, for example, suede.
  • the polishing liquid 310 contains abrasive grains 312 and an oxidizing agent 311, for example.
  • Abrasive grains 312 are colloidal silica.
  • Abrasive grain 312 should not be, for example, fumed silica or alumina.
  • the oxidizing agent 311 is, for example, hydrogen peroxide water.
  • polishing head 302 is, for example, ceramics or stainless steel.
  • Chemical mechanical polishing is performed on second main surface 2 of silicon carbide epitaxial substrate 100 to effectively reduce the surface density of pits, the surface density of bumps, and the surface density of three-dimensional oblique defects without processing damage such as scratches. can be reduced.
  • Second main surface 2 of silicon carbide epitaxial substrate 100 is arranged to face polishing cloth 301 .
  • a polishing liquid 310 containing abrasive grains 312 is supplied between the second main surface 2 and the polishing cloth 301 .
  • the rotation speed of the polishing head 302 is, for example, 60 rpm.
  • the rotation speed of the surface plate provided with the polishing cloth 301 is, for example, 60 rpm.
  • a processing pressure F is, for example, 500 g/cm 2 .
  • silicon carbide epitaxial substrate 100 may be cleaned using a cleaning liquid such as pure water, acid or alkali. As described above, silicon carbide epitaxial substrate 100 according to the present embodiment is manufactured.
  • FIG. 16 is a flow chart schematically showing a method for manufacturing silicon carbide semiconductor device 400 according to the present embodiment.
  • the method for manufacturing silicon carbide semiconductor device 400 according to the present embodiment mainly includes a step of preparing a silicon carbide epitaxial substrate (S1) and a step of processing the silicon carbide epitaxial substrate (S2). have in
  • the step (S1) of preparing a silicon carbide epitaxial substrate is performed.
  • silicon carbide epitaxial substrate 100 according to the present embodiment is prepared (see FIG. 1).
  • silicon carbide epitaxial substrate 100 is processed as follows. First, ion implantation is performed on silicon carbide epitaxial substrate 100 . A body region, for example, is implemented in silicon carbide epitaxial layer 22 .
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing the step of forming the body region. Specifically, a p-type impurity such as aluminum is ion-implanted into second main surface 2 of silicon carbide epitaxial layer 22 . Thereby, body region 13 having p-type conductivity is formed. A portion of silicon carbide epitaxial layer 22 where body region 13 is not formed serves as drift region 21 . Body region 13 has a thickness of, for example, 0.9 ⁇ m.
  • FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing a step of forming a source region.
  • an n-type impurity such as phosphorus is ion-implanted into body region 13 .
  • source region 14 having n-type conductivity is formed.
  • the thickness of source region 14 is, for example, 0.4 ⁇ m.
  • the concentration of n-type impurities contained in source region 14 is higher than the concentration of p-type impurities contained in body region 13 .
  • a contact region 18 is formed by ion-implanting a p-type impurity such as aluminum into the source region 14 .
  • Contact region 18 is formed through source region 14 and body region 13 and in contact with drift region 21 .
  • the concentration of p-type impurities contained in the contact region 18 is higher than the concentration of n-type impurities contained in the source region 14 .
  • activation annealing is performed to activate the ion-implanted impurities.
  • the temperature of the activation annealing is preferably 1500°C or higher and 1900°C or lower, for example about 1700°C.
  • the activation annealing time is, for example, about 30 minutes.
  • the atmosphere for activation annealing is preferably an inert gas atmosphere, such as an argon atmosphere.
  • FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing a step of forming trenches in second main surface 2 of silicon carbide epitaxial layer 22 .
  • a mask 17 having an opening is formed on second main surface 2 comprising source region 14 and contact region 18 .
  • source region 14, body region 13 and part of drift region 21 are etched away.
  • As an etching method for example, reactive ion etching, especially inductively coupled plasma reactive ion etching can be used.
  • inductively coupled plasma reactive ion etching using SF 6 or a mixed gas of SF 6 and O 2 as a reactive gas can be used.
  • a concave portion is formed in the second main surface 2 by etching.
  • a thermal etch is then performed in the recess.
  • Thermal etching can be performed with mask 17 formed on second main surface 2, for example, by heating in an atmosphere containing reactive gas containing at least one type of halogen atom.
  • the at least one halogen atom includes at least one of chlorine (Cl) and fluorine (F) atoms.
  • the atmosphere includes, for example, Cl2 , BCl3 , SF6 or CF4 .
  • a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas is used as a reaction gas, and thermal etching is performed at a heat treatment temperature of, for example, 700° C. or higher and 1000° C. or lower.
  • the reaction gas may contain a carrier gas in addition to the chlorine gas and the oxygen gas described above. Nitrogen gas, argon gas, or helium gas, for example, can be used as the carrier gas.
  • trenches 56 are formed in the second main surface 2 by thermal etching.
  • Trench 56 is defined by sidewall surfaces 53 and bottom wall surfaces 54 .
  • Sidewall surface 53 is formed of source region 14 , body region 13 and drift region 21 .
  • Bottom wall surface 54 is configured by drift region 21 .
  • Mask 17 is then removed from second main surface 2 .
  • FIG. 20 is a schematic cross-sectional view showing a step of forming a gate insulating film.
  • silicon carbide epitaxial substrate 100 having trenches 56 formed in second main surface 2 is heated, for example, at a temperature of 1300° C. or more and 1400° C. or less in an atmosphere containing oxygen.
  • bottom wall surface 54 is in contact with drift region 21
  • side wall surface 53 is in contact with each of drift region 21 , body region 13 and source region 14
  • second main surface 2 is in contact with each of source region 14 and contact region 18 .
  • a contacting gate insulating film 15 is formed.
  • FIG. 21 is a schematic cross-sectional view showing a step of forming a gate electrode and an interlayer insulating film.
  • Gate electrode 27 is formed in contact with gate insulating film 15 inside trench 56 .
  • Gate electrode 27 is arranged inside trench 56 and is formed on gate insulating film 15 so as to face each of sidewall surface 53 and bottom wall surface 54 of trench 56 .
  • the gate electrode 27 is formed, for example, by LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition).
  • Interlayer insulating film 26 is formed to cover gate electrode 27 and to be in contact with gate insulating film 15 .
  • Interlayer insulating film 26 is formed by chemical vapor deposition, for example.
  • Interlayer insulating film 26 is made of a material containing, for example, silicon dioxide.
  • portions of interlayer insulating film 26 and gate insulating film 15 are etched so that openings are formed over source region 14 and contact region 18 . This exposes the contact region 18 and the source region 14 from the gate insulating film 15 .
  • Source electrode 16 is formed in contact with each of source region 14 and contact region 18 .
  • Source electrode 16 is formed by sputtering, for example.
  • Source electrode 16 is made of a material containing, for example, Ti (titanium), Al (aluminum) and Si (silicon).
  • source electrode 16 in contact with each of source region 14 and contact region 18 is held at a temperature of, for example, 900° C. or more and 1100° C. or less for about 5 minutes. As a result, at least part of the source electrode 16 is silicided. Thereby, the source electrode 16 that makes an ohmic contact with the source region 14 is formed. Preferably, the source electrode 16 makes an ohmic contact with the contact region 18 .
  • Source wiring 19 is formed.
  • Source wiring 19 is electrically connected to source electrode 16 .
  • Source wiring 19 is formed to cover source electrode 16 and interlayer insulating film 26 .
  • a step of forming a drain electrode is performed. First, silicon carbide substrate 11 is polished on first main surface 1 . Thereby, the thickness of silicon carbide substrate 11 is reduced. Next, a drain electrode 23 is formed. Drain electrode 23 is formed in contact with first main surface 1 . As described above, silicon carbide semiconductor device 400 according to the present embodiment is manufactured.
  • FIG. 22 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the silicon carbide semiconductor device according to this embodiment.
  • Silicon carbide semiconductor device 400 is, for example, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor).
  • Silicon carbide semiconductor device 400 mainly includes silicon carbide epitaxial substrate 100 , gate electrode 27 , gate insulating film 15 , source electrode 16 , drain electrode 23 , source interconnection 19 , and interlayer insulating film 26 . ing.
  • Silicon carbide epitaxial substrate 100 has drift region 21 , body region 13 , source region 14 and contact region 18 .
  • Silicon carbide semiconductor device 400 may be, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or the like.
  • IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • an oxide film may be formed on the main surface of silicon carbide epitaxial substrate 100 .
  • the main surface of silicon carbide epitaxial substrate 100 has unevenness, the thickness of the oxide film formed on the main surface of silicon carbide epitaxial substrate 100 varies. Further, if a defect exists in the main surface of silicon carbide epitaxial substrate 100, the film quality of the oxide film formed on the defect deteriorates. As a result, the reliability of silicon carbide semiconductor device 400 is lowered.
  • the main surface of silicon carbide epitaxial substrate 100 may be polished.
  • main surface 2 of silicon carbide epitaxial substrate 100 is polished while silicon carbide epitaxial substrate 100 is pressed against polishing cloth 301 .
  • the inventors have found that the formation of scratches 30 on main surface 2 of silicon carbide epitaxial substrate 100 can be suppressed by optimizing the polishing conditions in the chemical mechanical polishing step during polishing. It has been found that the surface density of each of the pits 10 and the bumps 20 can be suppressed while maintaining the same. As a result, reliability of silicon carbide semiconductor device 400 can be improved.
  • surface density of pits 10 in main surface 2 is 1/cm 2 or less.
  • the surface density of bumps 20 on main surface 2 is less than 0.7/cm 2 .
  • the area of pit 10 is 100 ⁇ m 2 or less, and the area of bump 20 is 100 ⁇ m 2 or less.
  • pit 10 has a depth of 0.01 ⁇ m or more and 0.1 ⁇ m or less, and bump 20 has a height of 0.01 ⁇ m or more and 0.1 ⁇ m or less. That is, the surface density of each of pits 10 and bumps 20 is reduced on main surface 2 . Therefore, when an oxide film is formed on main surface 2 of silicon carbide epitaxial substrate 100, deterioration of the quality of the oxide film can be suppressed. As a result, reliability of silicon carbide semiconductor device 400 can be improved.
  • silicon carbide epitaxial layer 22 may have a thickness of 15 ⁇ m or more. Pits 10 and bumps 20 are more likely to occur when silicon carbide epitaxial layer 22 is thicker than when silicon carbide epitaxial layer 22 is thin. According to silicon carbide epitaxial substrate 100 according to the present disclosure, generation of pits 10 and bumps 20 can be significantly suppressed when silicon carbide epitaxial layer 22 has a large thickness.
  • surface density of sterically oblique defects 40 on main surface 2 may be 0.006/cm 2 or more and 0.2/cm 2 or less. That is, the area density of the three-dimensional oblique defects 40 is reduced on the main surface 2 . Therefore, when an oxide film is formed on main surface 2 of silicon carbide epitaxial substrate 100, deterioration of the quality of the oxide film can be further suppressed. As a result, the reliability of silicon carbide semiconductor device 400 can be further improved.
  • surface density of scratches 30 on main surface 2 may be 1/cm 2 or less. That is, the surface density of the scratches 30 on the main surface 2 is reduced. Therefore, when an oxide film is formed on main surface 2 of silicon carbide epitaxial substrate 100, deterioration of the quality of the oxide film can be further suppressed. As a result, the reliability of silicon carbide semiconductor device 400 can be further improved.
  • silicon carbide epitaxial substrates 100 according to samples 1 to 3 and samples 6 to 10 were prepared.
  • the thickness of silicon carbide epitaxial layer 22 of silicon carbide epitaxial substrate 100 according to sample 1 to sample 3 was set to 10 ⁇ m.
  • the thickness of silicon carbide epitaxial layer 22 of silicon carbide epitaxial substrate 100 according to samples 6 to 10 was set to 30 ⁇ m.
  • the conditions of the chemical mechanical polishing step in the steps of manufacturing silicon carbide epitaxial substrates according to samples 1 to 3 and samples 6 to 10 were as follows.
  • a hydrogen peroxide solution (H 2 O 2 ) was used as the oxidizing agent.
  • DSC-0902 manufactured by Fujimi Incorporated was used as a polishing liquid containing an oxidizing agent and abrasive grains.
  • the polishing cloth 301 was G804W manufactured by Fujibo Ehime.
  • the polishing cloth 301 has high hardness and low compressibility.
  • a removal amount T2 of silicon carbide epitaxial layer 22 in the chemical mechanical polishing step was set to 0.1 ⁇ m.
  • the rotation speed of the polishing head 302 was set to 60 rpm.
  • the rotating speed of the platen was 60 rpm.
  • the processing pressure F was set to 500 g/cm 2 .
  • the surface density of each of the pits and bumps was measured using the WASAVI series "SICA 6X” manufactured by Lasertec Corporation. The method for measuring the surface density of each of pits and bumps was as described above.
  • the areal density of three-dimensional oblique defects was measured using a WASAVI series "SICA 6X” manufactured by Lasertec Co., Ltd. and a photoluminescence imaging device "PLI-200-SMH5" manufactured by Photon Design Co., Ltd. The method for measuring the areal density of three-dimensional oblique defects was as described above.
  • Table 1 shows the surface density of pits, the surface density of bumps, and the surface density of three-dimensional oblique defects of silicon carbide epitaxial substrates 100 according to samples 1 to 3 and samples 6 to 10.
  • the areal density of each of pits, bumps and stereoscopic oblique defects after chemical mechanical polishing (CMP) is It was lower than the area density of each of pits, bumps and stereoscopic oblique defects before polishing (CMP).
  • the areal density of bumps on the second main surface 2 of the silicon carbide epitaxial layer 22 is , 0.02 pieces/cm 2 or more and 0.04 pieces/cm 2 or less.
  • the surface density of pits on second main surface 2 of silicon carbide epitaxial layer 22 was 0.17/cm 2 or more and 0.25/cm 2 or less.
  • the areal density of cubic oblique defects in second main surface 2 of silicon carbide epitaxial layer 22 was 0.04/cm 2 or more and 0.15/cm 2 or less.
  • the areal density of bumps on the second main surface 2 of the silicon carbide epitaxial layer 22 is , 0.02 pieces/cm 2 or more and 0.08 pieces/cm 2 or less.
  • the areal density of pits on second main surface 2 of silicon carbide epitaxial layer 22 was 0.23/cm 2 or more and 0.98/cm 2 or less.
  • the areal density of cubic oblique defects in second main surface 2 of silicon carbide epitaxial layer 22 was 0.07/cm 2 or more and 0.14/cm 2 or less.
  • silicon carbide epitaxial substrates 100 according to samples 1 to 3 and samples 6 to 10 no scratches were formed on the second main surface 2 of the silicon carbide epitaxial layer 22 after chemical mechanical polishing (CMP).
  • CMP chemical mechanical polishing
  • silicon carbide epitaxial layer 22 As the thickness of silicon carbide epitaxial layer 22 increases, the surface density of each of pits, bumps, and oblique cubic defects in silicon carbide epitaxial layer 22 tends to increase. As shown in Table 1, compared to the silicon carbide epitaxial substrates 100 of samples 1 to 3, in which the silicon carbide epitaxial layer 22 has a thickness of 10 ⁇ m, samples 6 to 10, in which the silicon carbide epitaxial layer 22 has a thickness of 30 ⁇ m, have a thickness of 30 ⁇ m. Silicon carbide epitaxial substrate 100 had a high surface density of pits, bumps, and cubic oblique defects before CMP polishing.

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Abstract

炭化珪素エピタキシャル基板は、炭化珪素基板と、炭化珪素エピタキシャル層と有している。炭化珪素エピタキシャル層は、炭化珪素基板上にある炭化珪素エピタキシャル層は、炭化珪素基板と炭化珪素エピタキシャル層との界面の反対側にある主面を有している。主面におけるピットの面密度は、１個／ｃｍ2以下である。主面におけるバンプの面密度は、０．７個／ｃｍ2未満である。主面に対して垂直な方向に見て、ピットの面積は１００μｍ2以下であり、かつ、バンプの面積は、１００μｍ2以下である。主面に対して垂直な方向において、ピットの深さは０．０１μｍ以上０．１μｍ以下であり、かつ、バンプの高さは０．０１μｍ以上０．１μｍ以下である。

Description

炭化珪素エピタキシャル基板および炭化珪素半導体装置の製造方法
　本開示は、炭化珪素エピタキシャル基板および炭化珪素半導体装置の製造方法に関する。本出願は、２０２１年５月２５日に出願した日本特許出願である特願２０２１－０８７６２４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。
　L.　Scaltrito外13名、"Defect　influence　on　the　electrical　properties　of　4H-SiC　Schottky　diodes"、Materials　Science　Forum　Vols.457-460、1081-1084頁、2004年（非特許文献１）には、４Ｈ－ＳｉＣウエハの欠陥マップが記載されている。
L.　Scaltrito外13名、"Defect　influence　on　the　electrical　properties　of　4H-SiC　Schottky　diodes"、Materials　Science　Forum　Vols.457-460、1081-1084頁、2004年
　本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板は、炭化珪素基板と、炭化珪素エピタキシャル層とを備えている。炭化珪素エピタキシャル層は、炭化珪素基板上にある。炭化珪素エピタキシャル層は、炭化珪素基板と炭化珪素エピタキシャル層との界面の反対側にある主面を有している。主面におけるピットの面密度は、１個／ｃｍ2以下である。主面におけるバンプの面密度は、０．７個／ｃｍ2未満である。主面に対して垂直な方向に見て、ピットの面積は１００μｍ2以下であり、かつ、バンプの面積は１００μｍ2以下である。主面に対して垂直な方向において、ピットの深さは０．０１μｍ以上０．１μｍ以下であり、かつ、バンプの高さは０．０１μｍ以上０．１μｍ以下である。
　本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板は、炭化珪素エピタキシャル層と、炭化珪素基板とを備えている。炭化珪素エピタキシャル層は、炭化珪素基板上にある。炭化珪素エピタキシャル層は、炭化珪素基板と炭化珪素エピタキシャル層との界面の反対側にある主面を有している。主面における立体斜め欠陥の面密度は、０．００６個／ｃｍ2以上０．２個／ｃｍ2以下である。
図１は、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の構成を示す平面模式図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面模式図である。 図３は、図１の領域ＩＩＩの拡大平面図である。 図４は、図３の領域ＩＶ－ＩＶに沿った断面模式図である。 図５は、図１の領域Ｖの拡大平面図である。 図６は、図５の領域ＶＩ－ＶＩに沿った断面模式図である。 図７は、図１の領域ＶＩＩの拡大平面図である。 図８は、図７の領域ＶＩＩＩ－ＶＩＩＩに沿った断面模式図である。 図９は、図１の領域ＩＸの拡大平面図である。 図１０は、図９の領域Ｘ－Ｘに沿った断面模式図である。 図１１は、立体斜め欠陥のフォトルミネッセンス画像を示す平面模式図である。 図１２は、炭化珪素エピタキシャル基板の製造装置の構成を示す一部断面模式図である。 図１３は、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法を概略的に示すフローチャートである。 図１４は、炭化珪素エピタキシャル層に対して化学機械研磨を行う工程を示す断面模式図である。 図１５は、化学機械研磨装置の構成を示す断面模式図である。 図１６は、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を概略的に示すフローチャートである。 図１７は、ボディ領域を形成する工程を示す断面模式図である。 図１８は、ソース領域を形成する工程を示す断面模式図である。 図１９は、炭化珪素エピタキシャル層の第２主面にトレンチを形成する工程を示す断面模式図である。 図２０は、ゲート絶縁膜を形成する工程を示す断面模式図である。 図２１は、ゲート電極および層間絶縁膜を形成する工程を示す断面模式図である。 図２２は、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の構成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、炭化珪素半導体装置の信頼性を向上可能な炭化珪素エピタキシャル基板および炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することである。
[本開示の効果]
　本開示によれば、炭化珪素半導体装置の信頼性を向上可能な炭化珪素エピタキシャル基板、炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法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説明］
　最初に本開示の実施形態を列記して説明する。
　（１）　本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００は、炭化珪素基板１１と、炭化珪素エピタキシャル層２２とを備えている。炭化珪素エピタキシャル層２２は、炭化珪素基板１１上にある。炭化珪素エピタキシャル層２２は、炭化珪素基板１１と炭化珪素エピタキシャル層２２との界面３の反対側にある主面２を有している。主面２におけるピット１０の面密度は、１個／ｃｍ2以下である。主面２におけるバンプ２０の面密度は、０．７個／ｃｍ2未満である。主面２に対して垂直な方向に見て、ピット１０の面積は１００μｍ2以下であり、かつ、バンプ２０の面積は、１００μｍ2以下である。主面２に対して垂直な方向において、ピット１０の深さは０．０１μｍ以上０．１μｍ以下であり、かつ、バンプ２０の高さは０．０１μｍ以上０．１μｍ以下である。
　（２）上記（１）に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、炭化珪素エピタキシャル層２２の厚みは、１５μｍ以上であってもよい。
　（３）上記（１）に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、炭化珪素エピタキシャル層２２の厚みは、１５μｍ未満であってもよい。主面２におけるバンプ２０の面密度は、０．１個／ｃｍ2以下であってもよい。主面２におけるピット１０の面密度は、０．５個／ｃｍ2以下であってもよい。
　（４）上記（１）から（３）のいずれかに係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、主面２における立体斜め欠陥４０の面密度は、０．００６個／ｃｍ2以上０．２個／ｃｍ2以下であってもよい。
　（５）上記（１）から（４）のいずれかに係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、主面２におけるスクラッチ３０の面密度は、１個／ｃｍ2以下であってもよい。主面２に対して垂直な方向に見て、スクラッチ３０の幅は１０μｍ以下であり、かつ、スクラッチ３０の長さは１５０ｍｍ以下であってもよい。主面に対して垂直な方向において、スクラッチ３０の深さは０．２μｍ以上であってもよい。
　（６）本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００は、炭化珪素エピタキシャル層２２と、炭化珪素基板１１とを備えている。炭化珪素エピタキシャル層２２は、炭化珪素基板１１上にある。炭化珪素エピタキシャル層２２は、炭化珪素基板１１と炭化珪素エピタキシャル層２２との界面３の反対側にある主面２を有している。主面２における立体斜め欠陥４０の面密度は、０．００６個／ｃｍ2以上０．２個／ｃｍ2以下である。
　（７）本開示に係る炭化珪素半導体装置４００の製造方法は以下の工程備えている。上記（１）から（６）のいずれかに記載の炭化珪素エピタキシャル基板１００が準備される。炭化珪素エピタキシャル基板１００が加工される。
［本開示の実施形態の詳細］
　以下、図面に基づいて、本開示の実施形態の詳細について説明する。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。
　（炭化珪素エピタキシャル基板）
　まず、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の構成を示す平面模式図である。
　図１に示されるように、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００は、第２主面２と、外周側面９とを有している。第２主面２は、第１方向１０１および第２方向１０２の各々に沿って拡がっている。第１方向１０１は、たとえば＜１１－２０＞方向である。第２方向１０２は、たとえば＜１－１００＞方向である。
　第２主面２は、｛０００１｝面に対して傾斜した平面である。｛０００１｝面に対する第２主面２のオフ角度は、たとえば５°以下であってもよい。具体的には、第２主面２は、（０００１）面に対して５°以下のオフ角度だけ傾斜した面であってもよい。第２主面２は、（０００－１）面に対して５°以下のオフ角度だけ傾斜した面であってもよい。｛０００１｝面に対する第２主面２の傾斜方向（オフ方向）は、たとえば＜１１－２０＞方向である。｛０００１｝面に対する第２主面２のオフ角度は、たとえば４°以下であってもよいし、３°以下であってもよい。
　図１に示されるように、外周側面９は、オリエンテーションフラット部７と、円弧状部８とを有している。円弧状部８は、オリエンテーションフラット部７に連なっている。図１に示されるように、第２主面２に対して垂直な方向から見て、オリエンテーションフラット部７は、第１方向１０１に沿って延在している。第２主面２の直径Ｗ１は、たとえば１００ｍｍ以上である。直径Ｗ１は、１５０ｍｍ以上でもよいし、２００ｍｍ以上でもよい。直径Ｗ１の上限は、特に限定されないが、たとえば３００ｍｍ以下であってもよい。第２主面２に対して垂直な方向に見て、直径Ｗ１は、外周側面９上の異なる２点間の最長直線距離である。
　図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面模式図である。図２に示される断面は、第２主面２に対して垂直であり、かつ第１方向１０１に平行である。図２に示されるように、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００は、炭化珪素基板１１と、炭化珪素エピタキシャル層２２を有している。炭化珪素エピタキシャル層２２は、炭化珪素基板１１上にある。
　炭化珪素基板１１は、炭化珪素基板１１と炭化珪素エピタキシャル層２２との界面３の反対側にある第１主面１を有している。炭化珪素エピタキシャル層２２は、炭化珪素基板１１と炭化珪素エピタキシャル層２２との界面３の反対側にある第２主面２を有している。第２主面２は、炭化珪素エピタキシャル基板１００の表面である。第１主面１は、炭化珪素エピタキシャル基板１００の裏面である。
　炭化珪素基板１１および炭化珪素エピタキシャル層２２の各々は、たとえば炭化珪素単結晶により構成されている。具体的には、炭化珪素基板１１および炭化珪素エピタキシャル層２２の各々は、たとえばポリタイプ４Ｈの炭化珪素から構成されていてもよい。炭化珪素基板１１および炭化珪素エピタキシャル層２２の各々は、キャリアを含んでいる。炭化珪素基板１１および炭化珪素エピタキシャル層２２の各々は、たとえばｎ型不純物としての窒素（Ｎ）を含んでいる。炭化珪素基板１１および炭化珪素エピタキシャル層２２の各々の導電型は、たとえばｎ型（第１導電型）である。
　炭化珪素エピタキシャル層２２が含むｎ型不純物の濃度は、たとえば１×１０15ｃｍ-3以上１×１０19ｃｍ-3以下である。ｎ型不純物の濃度の下限は、特に限定されないが、たとえば５×１０15ｃｍ-3以上であってもよいし、１×１０16ｃｍ-3以上であってもよい。ｎ型不純物の濃度の上限は、特に限定されないが、たとえば５×１０18ｃｍ-3以下であってもよいし、１×１０18ｃｍ-3以下であってもよい。炭化珪素エピタキシャル層２２が含むｎ型不純物の濃度は、たとえば水銀プローブ方式のＣ(Capacitance)－Ｖ(Voltage)測定装置を使用して測定することができる。
　炭化珪素エピタキシャル層２２の厚み（第１厚みＴ１）は、たとえば１５μｍ以上であってもよい。炭化珪素エピタキシャル層２２の厚み（第１厚みＴ１）の下限は、特に限定されないが、たとえば２０μｍ以上であってもよいし、３０μｍ以上であってもよい。炭化珪素エピタキシャル層２２の厚み（第１厚みＴ１）の上限は、特に限定されないが、たとえば１００μｍ以下であってもよいし、５０μｍ以下であってもよい。
　炭化珪素エピタキシャル層２２の厚み（第１厚みＴ１）は、たとえば１５μｍ未満であってもよい。炭化珪素エピタキシャル層２２の厚み（第１厚みＴ１）の上限は、特に限定されないが、たとえば１３μｍ以下であってもよいし、１０μｍ以下であってもよい。炭化珪素エピタキシャル層２２の厚み（第１厚みＴ１）の下限は、特に限定されないが、たとえば１μｍ以上であってもよいし、５μｍ以上であってもよい。炭化珪素基板１１の厚み（第５厚みＴ５）は、たとえば３５０μｍ以上５００μｍ以下である。
　次に、炭化珪素エピタキシャル層２２の厚みの測定方法について説明する。
　炭化珪素エピタキシャル層２２の厚みは、たとえばＦＴＩＲ（Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　ＩｎｆｒａＲｅｄ　ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）を用いて測定することができる。測定装置は、たとえば島津製作所製フーリエ変換赤外分光光度計（ＩＲＰｒｅｓｔｉｇｅ－２１）である。ＦＴＩＲによる炭化珪素層エピタキシャル層の厚みの測定は、炭化珪素層エピタキシャル層と炭化珪素基板１１とのキャリア濃度差により生じる光学定数差を利用して求められる。測定波数範囲は、たとえば３４００ｃｍ-1から２４００ｃｍ-1までの範囲である。波数間隔は、たとえば４ｃｍ-1程度である。
　具体的には、赤外光を照射して、炭化珪素エピタキシャル層２２の第２主面２からの反射光と、炭化珪素エピタキシャル層２２と炭化珪素基板１１との界面３からの反射光による干渉を計測することにより、炭化珪素エピタキシャル層２２の厚みが計測される。
　（ピット）
　図３は、図１の領域ＩＩＩの拡大平面図である。図３に示されるように、炭化珪素エピタキシャル基板１００の第２主面２において、たとえばピット１０があってもよい。図３に示されるように、第２主面２に対して垂直な方向に見て、ピット１０の形状は、特に限定されないが、たとえば略円形であってもよい。第１方向１０１に沿ったピット１０の幅（第１幅Ａ１）を第２方向１０２に沿ったピット１０の長さ（第１長さＢ１）で除した値は、たとえば０．１以上１０以下であってもよいし、０．２以上５以下であってもよい。第２主面２に対して垂直な方向に見て、ピット１０の形状は、たとえば棒状であってもよい。
　第２主面２に対して垂直な方向に見て、ピット１０の面積は１００μｍ2以下である。第２主面２に対して垂直な方向に見て、ピット１０の面積の上限は、特に限定されないが、たとえば８０μｍ2以下であってもよいし、６０μｍ2以下であってもよい。第２主面２に対して垂直な方向に見て、ピット１０の面積の下限は、特に限定されないが、たとえば１μｍ2以上であってもよいし、１０μｍ2以上であってもよい。
　第１方向１０１に沿ったピット１０の幅（第１幅Ａ１）の上限は、特に限定されないが、たとえば５０μｍ以下であってもよいし、３０μｍ以下であってもよいし、１０μｍ以下であってもよい。第１方向１０１に沿ったピット１０の幅（第１幅Ａ１）の下限は、特に限定されないが、たとえば１μｍ以上であってもよいし、２μｍ以上であってもよいし、５μｍ以上であってもよい。
　第２方向１０２に沿ったピット１０の長さ（第１長さＢ１）の上限は、特に限定されないが、たとえば５０μｍ以下であってもよいし、３０μｍ以下であってもよいし、１０μｍ以下であってもよい。第２方向１０２に沿ったピット１０の長さ（第１長さＢ１）の下限は、特に限定されないが、たとえば１μｍ以上であってもよいし、２μｍ以上であってもよいし、５μｍ以上であってもよい。
　図４は、図３の領域ＩＶ－ＩＶに沿った断面模式図である。図４に示されるように、ピット１０は、第２主面２に形成された凹みである。断面視において、ピット１０を構成する側面は、湾曲していてもよい。第２主面２に対して垂直な方向において、ピット１０の深さ（第１深さＣ１）は、０．０１μｍ以上０．１μｍ以下である。第２主面２に対して垂直な方向において、ピット１０の深さ（第１深さＣ１）の上限は、特に限定されないが、たとえば０．０９μｍ以下であってもよいし、０．０８μｍ以下であってもよい。第２主面２に対して垂直な方向において、ピット１０の深さ（第１深さＣ１）の下限は、特に限定されないが、たとえば０．０２μｍ以上であってもよいし、０．０３μｍ以上であってもよい。
　第２主面２におけるピット１０の面密度は、１個／ｃｍ2以下である。第２主面２におけるピット１０の面密度の上限は、特に限定されないが、たとえば０．５個／ｃｍ2以下であってもよいし、たとえば０．３個／ｃｍ2以下であってもよい。第２主面２におけるピット１０の面密度の下限は、特に限定されないが、たとえば０．０１個／ｃｍ2以上であってもよいし、たとえば０．１個／ｃｍ2以上であってもよい。
　（バンプ）
　図５は、図１の領域Ｖの拡大平面図である。図５に示されるように、炭化珪素エピタキシャル基板１００の第２主面２において、たとえばバンプ２０があってもよい。図５に示されるように、第２主面２に対して垂直な方向に見て、バンプ２０の形状は、特に限定されないが、たとえば略円形であってもよい。第１方向１０１に沿ったバンプ２０の幅（第２幅Ａ２）を第２方向１０２に沿ったバンプ２０の長さ（第２長さＢ２）で除した値は、たとえば０．１以上１０以下であってもよいし、０．２以上５以下であってもよい。
　第２主面２に対して垂直な方向に見て、バンプ２０の面積は１００μｍ2以下である。第２主面２に対して垂直な方向に見て、バンプ２０の面積の上限は、特に限定されないが、たとえば８０μｍ2以下であってもよいし、６０μｍ2以下であってもよい。第２主面２に対して垂直な方向に見て、バンプ２０の面積の下限は、特に限定されないが、たとえば１μｍ2以上であってもよいし、１０μｍ2以上であってもよい。
　第１方向１０１に沿ったバンプ２０の幅（第２幅Ａ２）の上限は、特に限定されないが、たとえば５０μｍ以下であってもよいし、３０μｍ以下であってもよいし、１０μｍ以下であってもよい。第１方向１０１に沿ったバンプ２０の幅（第２幅Ａ２）の下限は、特に限定されないが、たとえば１μｍ以上であってもよいし、２μｍ以上であってもよいし、５μｍ以上であってもよい。
　第２方向１０２に沿ったバンプ２０の長さ（第２長さＢ２）の上限は、特に限定されないが、たとえば５０μｍ以下であってもよいし、３０μｍ以下であってもよいし、１０μｍ以下であってもよい。第２方向１０２に沿ったバンプ２０の長さ（第２長さＢ２）の下限は、特に限定されないが、たとえば１μｍ以上であってもよいし、２μｍ以上であってもよいし、５μｍ以上であってもよい。
　図６は、図５の領域ＶＩ－ＶＩに沿った断面模式図である。図６に示されるように、バンプ２０は、第２主面２に形成された突起である。断面視において、バンプ２０を構成する側面は、湾曲していてもよい。第２主面２に対して垂直な方向において、バンプ２０の高さ（第２高さＣ２）は、０．０１μｍ以上０．１μｍ以下である。第２主面２に対して垂直な方向において、バンプ２０の高さ（第２高さＣ２）の上限は、特に限定されないが、たとえば０．０９μｍ以下であってもよいし、０．０８μｍ以下であってもよい。第２主面２に対して垂直な方向において、バンプ２０の高さ（第２高さＣ２）の下限は、特に限定されないが、たとえば０．０２μｍ以上であってもよいし、０．０３μｍ以上であってもよい。
　第２主面２におけるバンプ２０の面密度は、０．７個／ｃｍ2未満である。第２主面２におけるバンプ２０の面密度の上限は、特に限定されないが、たとえば０．５個／ｃｍ2以下であってもよいし、たとえば０．１個／ｃｍ2以下であってもよいし、たとえば０．０５個／ｃｍ2以下であってもよい。第２主面２におけるバンプ２０の面密度の下限は、特に限定されないが、たとえば０．０１個／ｃｍ2以上であってもよいし、たとえば０．０２個／ｃｍ2以上であってもよい。
　（スクラッチ）
　図７は、図１の領域ＶＩＩの拡大平面図である。図７に示されるように、炭化珪素エピタキシャル基板１００の第２主面２において、たとえばスクラッチ３０があってもよい。図７に示されるように、第２主面２に対して垂直な方向に見て、スクラッチ３０の形状は、特に限定されないが、たとえば棒状であってもよい。第２主面２に垂直な方向に見て、スクラッチ３０の長手方向に沿ったスクラッチ３０の長さ（第３幅Ａ３）を、スクラッチ３０の短手方向に沿ったスクラッチ３０の幅（第３長さＢ３）で除した値は、たとえば７以上であってもよいし、１０以上であってもよいし、１５以上であってもよい。
　第２主面２に垂直な方向に見て、スクラッチ３０の幅（第３長さＢ３）は、１０μｍ以下である。スクラッチ３０の幅（第３長さＢ３）の上限は、特に限定されないが、たとえば８μｍ以下であってもよいし、５μｍ以下であってもよいし、３μｍ以下であってもよい。スクラッチ３０の幅（第３長さＢ３）の下限は、特に限定されないが、たとえば０．１μｍ以上であってもよいし、０．２μｍ以上であってもよいし、０．５μｍ以上であってもよい。
　第２主面２に垂直な方向に見て、スクラッチ３０の長さ（第３幅Ａ３）は、１５０ｍｍ以下である。スクラッチ３０の長さ（第３幅Ａ３）の上限は、特に限定されないが、たとえば９０ｍｍ以下であってもよいし、８０ｍｍ以下であってもよい。スクラッチ３０の長さ（第３幅Ａ３）の下限は、特に限定されないが、たとえば０．１μｍ以上であってもよいし、１０μｍ以上であってもよいし、２０μｍ以上であってもよいし、５０μｍ以上であってもよい。
　図８は、図７の領域ＶＩＩＩ－ＶＩＩＩに沿った断面模式図である。図８に示される断面は、第２主面２に対して垂直であり、かつスクラッチ３０の長手方向に垂直である。図８に示されるように、スクラッチ３０は、第２主面２に形成された凹みである。第２主面２に対して垂直な方向において、スクラッチ３０の深さ（第３深さＣ３）は、０．２μｍ以上である。第２主面２に対して垂直な方向において、スクラッチ３０の深さ（第３深さＣ３）の上限は、特に限定されないが、たとえば５μｍ以下であってもよいし、２μｍ以下であってもよい。第２主面２に対して垂直な方向において、スクラッチ３０の深さ（第３深さＣ３）の下限は、特に限定されないが、たとえば０．４μｍ以上であってもよいし、０．６μｍ以上であってもよい。
　第２主面２におけるスクラッチ３０の面密度は、１個／ｃｍ2以下である。第２主面２におけるスクラッチ３０の面密度の上限は、特に限定されないが、たとえば０．５個／ｃｍ2以下であってもよいし、たとえば０．１個／ｃｍ2以下であってもよいし、たとえば０．０５個／ｃｍ2以下であってもよい。第２主面２におけるスクラッチ３０の面密度の下限は、特に限定されないが、たとえば０．０１個／ｃｍ2以上であってもよいし、たとえば０．０２個／ｃｍ2以上であってもよい。
　（共焦点微分干渉顕微鏡）
　ピット１０、バンプ２０およびスクラッチ３０の各々は、共焦点微分干渉顕微鏡を有する欠陥検査装置を用いて、炭化珪素エピタキシャル基板１００の第２主面２を観察することにより特定される。共焦点微分干渉顕微鏡を有する欠陥検査装置として、たとえばレーザーテック株式会社製のＷＡＳＡＶＩシリーズ「ＳＩＣＡ　６Ｘ」を使用することができる。対物レンズの倍率は、たとえば１０倍である。炭化珪素エピタキシャル基板１００の第２主面２に対して、水銀キセノンランプなどの光源から波長５４６ｎｍの光が照射され、当該光の反射光が受光素子により観察される。これにより、第２主面２におけるＳＩＣＡ画像が取得される。
　ＳＩＣＡ画像のコントラストは、１（最小）から２５６（最大）まで２５６段階に分類される。コントラストが最大の時に、ＳＩＣＡ画像は最も暗く表示される。コントラストが最小の時に、ＳＩＣＡ画像は最も明るく表示される。ＳＩＣＡを用いて深いピット１０を観察した場合、ピット１０の底は、暗く表示される。反対に、ＳＩＣＡを用いて浅いピット１０を観察した場合、ピット１０の底は、明るく表示される。あらかじめ、コントラストの異なるピット１０を選定し、それぞれのピット１０の深さがＡＦＭ（Atomic　Force　Microscope）で測定される。これにより、ＳＩＣＡ画像におけるコントラスト（明暗）によって、ピット１０の深さが推定される。
　ピット１０、バンプ２０およびスクラッチ３０の各々の平面形状および深さに基づいて、ピット１０、バンプ２０およびスクラッチ３０の各々が定義される。観察されたＳＩＣＡ画像に基づいて、ピット１０、バンプ２０およびスクラッチ３０の各々が特定される。ＳＩＣＡの測定感度の指標である「Thresh　S」は、たとえば４０とされる。
　第２主面２の全面において、ピット１０、バンプ２０およびスクラッチ３０の各々の総数がカウントされる。ピット１０の面密度は、第２主面２におけるピット１０の総数を、第２主面２の面積で除した値である。バンプ２０の面密度は、第２主面２におけるバンプ２０の総数を、第２主面２の面積で除した値である。スクラッチ３０の面密度は、第２主面２におけるスクラッチ３０の総数を、第２主面２の面積で除した値である。なお、第２主面２において、外周側面９から５ｍｍ以内の領域は、ピット１０、バンプ２０およびスクラッチ３０の各々の面密度の測定領域から除外される（エッジエクスルージョン）。
　（立体斜め欠陥）
　図９は、図１の領域ＩＸの拡大平面図である。図１０は、図９の領域Ｘ－Ｘに沿った断面模式図である。図９および図１０に示されるように、炭化珪素エピタキシャル基板１００の第２主面２において、たとえば立体斜め欠陥４０があってもよい。図１０に示されるように、立体斜め欠陥４０は、突起部４１と、積層欠陥４２とを有している。積層欠陥４２は、突起部４１に連なっている。積層欠陥４２は、突起部４１から第１方向１０１に沿って延在していてもよい。図１０に示されるように、積層欠陥４２の頂面４４の一部は、溝３５を構成する。
　図９に示される立体斜め欠陥４０の形状は、共焦点微分干渉顕微鏡を用いて観察された形状である。図９に示されるように、第２主面２に対して垂直な方向に見て、突起部４１の形状は、たとえば略円形であってもよい。第２主面２に対して垂直な方向に見て、溝３５の形状は、たとえば棒状であってもよい。
　図９に示されるように、第１方向１０１において、溝３５の幅（第５幅Ａ５）は、突起部４１の幅（第４幅Ａ４）よりも大きい。第１方向１０１において、溝３５の幅（第５幅Ａ５）の下限は、特に限定されないが、突起部４１の幅（第４幅Ａ４）の５倍以上であってもよいし、１０倍以上であってもよい。第１方向１０１において、溝３５の幅（第５幅Ａ５）の上限は、特に限定されないが、突起部４１の幅（第４幅Ａ４）の１００倍以下であってもよいし、５０倍以下であってもよい。
　図９に示されるように、第２方向１０２において、突起部４１の長さ（第４長さＢ４）は、溝３５の長さ（第５長さＢ５）よりも大きくてもよい。第２方向１０２において、突起部４１の長さ（第４長さＢ４）の下限は、特に限定されないが、溝３５の長さ（第５長さＢ５）の１．５倍以上であってもよいし、２倍以上であってもよい。第２方向１０２において、突起部４１の長さ（第４長さＢ４）の上限は、特に限定されないが、溝３５の長さ（第５長さＢ５）の２０倍以下であってもよいし、１０倍以下であってもよい。
　第１方向１０１に沿った突起部４１の幅（第４幅Ａ４）の上限は、特に限定されないが、たとえば５０μｍ以下であってもよいし、３０μｍ以下であってもよいし、１０μｍ以下であってもよい。第１方向１０１に沿った突起部４１の幅（第４幅Ａ４）の下限は、特に限定されないが、たとえば１μｍ以上であってもよいし、２μｍ以上であってもよいし、５μｍ以上であってもよい。
　第２方向１０２に沿った突起部４１の長さ（第４長さＢ４）の上限は、特に限定されないが、たとえば５０μｍ以下であってもよいし、３０μｍ以下であってもよいし、１０μｍ以下であってもよい。第２方向１０２に沿った突起部４１の長さ（第４長さＢ４）の下限は、特に限定されないが、たとえば１μｍ以上であってもよいし、２μｍ以上であってもよいし、５μｍ以上であってもよい。
　第１方向１０１に沿った溝３５の幅（第５幅Ａ５）は、たとえばＴ１／ｔａｎθであってもよい。第１方向１０１に沿った溝３５の幅（第５幅Ａ５）は、たとえば０．９×（Ｔ１／ｔａｎθ）以上１．１×（Ｔ１／ｔａｎθ）以下であってもよいし、０．８×（Ｔ１／ｔａｎθ）以上１．２×（Ｔ１／ｔａｎθ）以下であってもよい。
　第２方向１０２に沿った溝３５の長さ（第５長さＢ５）の上限は、特に限定されないが、たとえば３０μｍ以下であってもよいし、２０μｍ以下であってもよいし、５μｍ以下であってもよい。第２方向１０２に沿った溝３５の長さ（第５長さＢ５）の下限は、特に限定されないが、たとえば０．１μｍ以上であってもよいし、０．５μｍ以上であってもよいし、１μｍ以上であってもよい。
　図１０に示されるように、積層欠陥４２は、貫通螺旋転位４６に連なっている。貫通螺旋転位４６は、第１主面１から界面３まで連続的に延在している。貫通螺旋転位４６が延在する方向は、第４方向１０４である。第４方向１０４は、たとえば＜０００１＞方向である。第３方向１０３は、第２主面２に対して垂直な方向である。別の観点から言えば、第３方向１０３は、第１方向１０１および第２方向１０２の各々に対して垂直な方向である。第３方向１０３に対する第４方向１０４の傾斜角θは、第２主面２のオフ角度に対応する。積層欠陥４２は、界面３において、貫通螺旋転位４６と接している。
　図１０に示されるように、積層欠陥４２は、頂面４４と、側部４５と、底面４３とを有している。底面４３は、界面３において、貫通螺旋転位４６に連なっている。頂面４４は、貫通螺旋転位４６から離間している。底面４３は、突起部４１に接している。頂面４４は、突起部４１に接している。側部４５は、突起部４１から離間している。側部４５は、頂面４４と底面４３との境界である。
　底面４３は、たとえば｛０００１｝面に位置していてもよい。｛０００１｝面は、第２主面２に対して傾斜している。頂面４４は、側部４５に連なっている。図１０に示されるように、第２方向１０２に沿って見た場合、頂面４４は、底面４３に対して傾斜していてもよい。頂面４４は、第２主面２に対して傾斜していてもよい。底面４３は、第２主面２に対して傾斜している。積層欠陥４２を構成する炭化珪素のポリタイプは、炭化珪素基板１１を構成する炭化珪素のポリタイプと異なっていてもよい。
　第２主面２に対して垂直な方向において、積層欠陥４２の頂面４４が構成する溝３５の深さ（第５深さＣ５）は、たとえば０．１μｍ以下である。積層欠陥４２の頂面４４が構成する溝３５の深さ（第５深さＣ５）の上限は、特に限定されないが、たとえば０．０８μｍ以下であってもよいし、０．０６μｍ以下であってもよい。積層欠陥４２の頂面４４が構成する溝３５の深さ（第５深さＣ５）の下限は、特に限定されないが、たとえば０．００１μｍ以上であってもよいし、０．０１μｍ以上であってもよい。溝３５の深さは、突起部４１から離れるにつれて大きくなってもよい。第５深さＣ５は、溝３５の最も深い位置における深さである。
　第２主面２に対して垂直な方向において、突起部４１の高さ（第４高さＣ４）は、たとえば０．０５μｍ以下である。第２主面２に対して垂直な方向において、突起部４１の高さ（第４高さＣ４）の上限は、特に限定されないが、たとえば０．０３μｍ以下であってもよいし、０．０１μｍ以下であってもよい。第２主面２に対して垂直な方向において、突起部４１の高さ（第４高さＣ４）の下限は、特に限定されないが、たとえば０．００１μｍ以上であってもよいし、０．００３μｍ以上であってもよい。
　本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、第２主面２における立体斜め欠陥４０の面密度は、たとえば０．００６個／ｃｍ2以上０．２個／ｃｍ2以下である。第２主面２における立体斜め欠陥４０の面密度の下限は、特に限定されないが、たとえば０．０１２個／ｃｍ2以上であってもよいし、０．０２４個／ｃｍ2以上であってもよい。第２主面２における立体斜め欠陥４０の面密度の上限は、特に限定されないが、たとえば０．１５個／ｃｍ2以下であってもよいし、０．１個／ｃｍ2以下であってもよい。
　図１１は、立体斜め欠陥４０のフォトルミネッセンス画像を示す平面模式図である。図１１に示される画像の模式図は、図９に示される画像と同じ領域を撮影して得られた画像の模式図である。図１１に示されるように、第２主面２に対して垂直な方向に見て、積層欠陥４２は、三角形状である。積層欠陥４２の領域と、積層欠陥４２の周りの領域とは、コントラスト（明暗）が異なっている。積層欠陥４２の領域は、積層欠陥４２の周りの領域よりも暗く表示される。積層欠陥４２は、第１辺４７と、第２辺４８と、頂点４９と有している。第２主面２に対して垂直な方向に見て、頂点４９は、突起部４１に位置している。第１辺４７および第２辺４８の各々は、頂点４９に連なっている。
　図１１に示されるように、第２主面２に対して垂直な方向に見て、第１辺４７および第２辺４８の各々は、側部４５に連なっている。側部４５は、第２方向１０２に沿って延在していてもよい。第１辺４７および第２辺４８の各々は、第１方向１０１に対して傾斜していてもよい。頂点４９から側部４５に向かうに従って、第２方向１０２に沿った第１辺４７と第２辺４８との距離は、単調に大きくなっていてもよい。
　（フォトルミネッセンスイメージング装置）
　立体斜め欠陥４０は、共焦点微分干渉顕微鏡を有する欠陥検査装置と、フォトルミネッセンスイメージング装置との双方を用いることにより特定することができる。共焦点微分干渉顕微鏡を有する欠陥検査装置は、たとえばレーザーテック株式会社製のＷＡＳＡＶＩシリーズ「ＳＩＣＡ　６Ｘ」である。フォトルミネッセンスイメージング装置は、たとえば株式会社フォトンデザイン社製のフォトルミネッセンスイメージング装置（型番：ＰＬＩ－２００－ＳＭＨ５）である。炭化珪素エピタキシャル基板１００の第２主面２の被測定領域に対して励起光が照射されると、被測定領域からフォトルミネッセンス光が発生する。被測定領域から発生したフォトルミネッセンス光は、受光素子により撮像される。以上のように、被測定領域のフォトルミネッセンス画像が撮影される。
　励起光のエネルギーは、六方晶炭化珪素のバンドギャップのエネルギーよりも高い。励起光源としては、たとえば水銀キセノンランプが使用される。励起光の波長は、たとえば３１３ｎｍである。励起光の強度は、たとえば０．１ｍＷ／ｃｍ２以上２Ｗ／ｃｍ２以下である。照射光の露光時間は、たとえば０．５秒以上１２０秒以下である。
　第２主面２と平行な方向に沿って、炭化珪素エピタキシャル基板１００を移動させながら、第２主面２の全領域におけるフォトルミネッセンス画像が撮影される。測定視野の面積は、たとえば２．６ｍｍ×２．６ｍｍである。これにより、第２主面２の全領域におけるフォトルミネッセンス画像がマッピングされる。取得されたフォトルミネッセンス画像において立体斜め欠陥４０が観察される。
　立体斜め欠陥４０は、共焦点微分干渉顕微鏡を有する欠陥検査装置によって測定された共焦点微分干渉画像（ＳＩＣＡ画像）と、フォトルミネッセンスイメージング装置によって測定されたフォトルミネッセンス画像とを用いることにより、特定することができる。ＳＩＣＡ画像において、立体斜め欠陥４０は、突起部４１と、突起部４１に連なる溝３５とを有している。フォトルミネッセンス画像において、立体斜め欠陥４０は、三角形状を有している。つまり、ＳＩＣＡ画像において、突起部４１と、突起部４１に連なる溝３５とを有しており、かつ、フォトルミネッセンス画像において、三角形状を有している欠陥が、立体斜め欠陥４０である。
　まず、レーザーテック株式会社製のＷＡＳＡＶＩシリーズ「ＳＩＣＡ　６Ｘ」を使用して、炭化珪素エピタキシャル基板１００の第２主面２の全測定領域における共焦点微分干渉画像（ＳＩＣＡ画像）が測定される。当該ＳＩＣＡ画像に基づいて、第２主面２において、共焦点微分干渉画像（ＳＩＣＡ画像）で定義された立体斜め欠陥４０の総数がカウントされる。次に、フォトルミネッセンスイメージング装置を使用して、ＳＩＣＡ画像において立体斜め欠陥４０と判断された欠陥の形状が観察される。フォトルミネッセンスイメージング装置によって観察されたフォトルミネッセンス画像が、略三角形状のコントラスト画像を有している場合、当該欠陥は、立体斜め欠陥４０であると判断される。一方、フォトルミネッセンスイメージング装置によって観察されたフォトルミネッセンス画像が、略三角形状のコントラスト画像を有していない場合、当該欠陥は、立体斜め欠陥４０ではないと判断される。共焦点微分干渉画像（ＳＩＣＡ画像）およびフォトルミネッセンス画像の双方において、立体斜め欠陥４０であると判断された欠陥が、真の立体斜め欠陥４０である。立体斜め欠陥４０の面密度は、第２主面２における真の立体斜め欠陥４０の総数を、第２主面２の面積で除した値である。なお、第２主面２において、外周側面９から５ｍｍ以内の領域は、立体斜め欠陥４０の面密度の測定領域から除外される（エッジエクスルージョン）。
　（炭化珪素エピタキシャル基板の製造装置）
　次に、炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造装置の構成について説明する。図１２は、炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造装置の構成を示す一部断面模式図である。炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造装置２００は、たとえばホットウォール方式の横型ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置である。図１２に示されるように、炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造装置２００は、反応室２０１と、ガス供給部２３５と、制御部２４５と、発熱体２０３、石英管２０４、断熱材（図示せず）、誘導加熱コイル（図示せず）とを主に有している。
　発熱体２０３は、たとえば筒状の形状を有しており、内部に反応室２０１を形成している。発熱体２０３は、たとえば黒鉛製である。発熱体２０３は、石英管２０４の内部に設けられている。断熱材は、発熱体２０３の外周を取り囲んでいる。誘導加熱コイルは、たとえば石英管２０４の外周面に沿って巻回されている。誘導加熱コイルは、外部電源（図示せず）により、交流電流が供給可能に構成されている。これにより、発熱体２０３が誘導加熱される。結果として、反応室２０１が発熱体２０３により加熱される。
　反応室２０１は、発熱体２０３の内壁面２０５に取り囲まれて形成された空間である。反応室２０１には、炭化珪素基板１１を保持するサセプタ２１０が設けられる。サセプタ２１０は、炭化珪素により構成されている。炭化珪素基板１１は、サセプタ２１０に載置される。サセプタ２１０は、ステージ２０２上に配置される。ステージ２０２は、回転軸２０９によって自転可能に支持されている。ステージ２０２が回転することで、サセプタ２１０が回転する。
　炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造装置２００は、ガス導入口２０７およびガス排気口２０８をさらに有している。ガス排気口２０８は、図示しない排気ポンプに接続されている。図１２中の矢印は、ガスの流れを示している。ガスは、ガス導入口２０７から反応室２０１に導入され、ガス排気口２０８から排気される。反応室２０１内の圧力は、ガスの供給量と、ガスの排気量とのバランスによって調整される。
　ガス供給部２３５は、反応室２０１に、原料ガスとドーパントガスとキャリアガスとを含む混合ガスを供給可能に構成されている。具体的には、ガス供給部２３５は、たとえば第１ガス供給部２３１と、第２ガス供給部２３２と、第３ガス供給部２３３と、第４ガス供給部２３４とを含んでいる。
　第１ガス供給部２３１は、たとえば炭素原子を含む第１ガスを供給可能に構成されている。第１ガス供給部２３１は、たとえば第１ガスが充填されたガスボンベである。第１ガスは、たとえばプロパン（Ｃ3Ｈ8）ガスである。第１ガスは、たとえばメタン（ＣＨ4）ガス、エタン（Ｃ2Ｈ6）ガス、アセチレン（Ｃ2Ｈ2）ガス等であってもよい。
　第２ガス供給部２３２は、たとえばシランガスを含む第２ガスを供給可能に構成されている。第２ガス供給部２３２は、たとえば第２ガスが充填されたガスボンベである。第２ガスは、たとえばシラン（ＳｉＨ4）ガスである。第２ガスは、シランガスと、シラン以外の他のガスとの混合ガスでもよい。
　第３ガス供給部２３３は、たとえば窒素原子を含む第３ガスを供給可能に構成されている。第３ガス供給部２３３は、たとえば第３ガスが充填されたガスボンベである。第３ガスは、ドーピングガスである。第３ガスは、たとえばアンモニアガスである。アンモニアガスは、三重結合を有する窒素ガスに比べて熱分解されやすい。
　第４ガス供給部２３４は、たとえば水素などの第４ガス（キャリアガス）を供給可能に構成されている。第４ガス供給部２３４は、たとえば水素が充填されたガスボンベである。第４ガスは、アルゴンガスであってもよい。
　制御部２４５は、ガス供給部２３５から反応室２０１に供給される混合ガスの流量を制御可能に構成されている。具体的には、制御部２４５は、第１ガス流量制御部２４１と、第２ガス流量制御部２４２と、第３ガス流量制御部２４３と、第４ガス流量制御部２４４とを含んでいてもよい。各制御部は、たとえばＭＦＣ(Ｍａｓｓ　Ｆｌｏｗ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ)であってもよい。制御部２４５は、ガス供給部２３５とガス導入口２０７との間に配置されている。
　（炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法）
　次に、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造方法について説明する。図１３は、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造方法を概略的に示すフローチャートである。図１３に示されるように、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造方法は、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（Ｓ１０）と、炭化珪素エピタキシャル層に対して化学機械研磨を行う工程（Ｓ２０）とを主に有している。
　まず、たとえば昇華法により製造された炭化珪素単結晶からなるインゴットがワイヤーソーによりスライスされることにより、炭化珪素基板１１が準備される。炭化珪素基板１１は、たとえばポリタイプ４Ｈの炭化珪素から構成されている。炭化珪素基板１１の直径は、たとえば１００ｍｍ以上である。炭化珪素基板１１の厚みは、たとえば５００μｍ以下である。炭化珪素基板１１は、窒素などのｎ型不純物を含んでいる。ｎ型不純物の濃度は、たとえば１×１０15ｃｍ-3以上１×１０19ｃｍ-3以下である。
　次に、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（Ｓ１０）が実施される。まず、炭化珪素基板１１がサセプタ２１０に配置される。次に、反応室２０１が減圧される。具体的には、反応室２０１の圧力が大気圧からたとえば１×１０-6Ｐａ程度に低減される。次に、炭化珪素基板１１の昇温が開始される。昇温の途中において、第４ガス供給部２３４からキャリアガスである水素（Ｈ2）ガスが反応室２０１に導入される。
　次に、原料ガス、ドーパントガスおよびキャリアガスが、反応室２０１に供給される。具体的には、たとえばシランとプロパンとアンモニアと水素とを含む混合ガスが、反応室２０１に導入される。反応室２０１において、それぞれのガスが熱分解される。成長温度は、たとえば１５００℃以上１７５０℃以下である。混合ガスは、水素の代わりにアルゴンを含んでいてもよい。
　第１ガス（プロパンガス）の流量は、たとえば２９ｓｃｃｍである。第２ガス（シランガス）の流量は、たとえば４６ｓｃｃｍである。第３ガス（アンモニアガス）の流量は、たとえば１．５ｓｃｃｍである。第４ガス（水素ガスまたはアルゴンガス）の流量は、たとえば１００ｓｌｍである。反応室２０１は、たとえば２ｋＰａ以上６ｋＰａ以下の圧力で維持される。以上により、炭化珪素基板１１上に炭化珪素エピタキシャル層２２が形成される。
　次に、炭化珪素エピタキシャル層に対して化学機械研磨を行う工程（Ｓ２０）が実施される。図１４は、炭化珪素エピタキシャル層２２に対して化学機械研磨を行う工程を示す断面模式図である。図１４に示されるように、炭化珪素エピタキシャル層に対して化学機械研磨を行うことにより、炭化珪素エピタキシャル層２２の一部が除去される。
　炭化珪素エピタキシャル層２２の除去量Ｔ２は、たとえば０．１μｍ以上０．４μｍ以下である。炭化珪素エピタキシャル層２２の除去量Ｔ２の上限は、特に限定されないが、たとえば０．３５μｍ以下であってもよいし、０．３μｍ以下であってもよい。炭化珪素エピタキシャル層２２の除去量Ｔ２の下限は、特に限定されないが、たとえば０．１２μｍ以上であってもよいし、０．１５μｍ以上であってもよい。
　図１５は、化学機械研磨装置の構成を示す断面模式図である。図１５に示されるように、化学機械研磨装置３００は、研磨布３０１と、研磨ヘッド３０２と、真空ポンプ３０４とを有している。研磨布３０１は、たとえばスエードである。研磨液３１０は、たとえば砥粒３１２と、酸化剤３１１とを有している。砥粒３１２は、コロイダルシリカである。砥粒３１２は、たとえばフュームドシリカまたはアルミナなどではいけない。酸化剤３１１は、たとえば過酸化水素水である。
　図１５に示されるように、真空ポンプ３０４を用いることにより、炭化珪素単結晶基板１１０は研磨ヘッド３０２に真空吸着されている。研磨ヘッド３０２は、たとえばセラミックスまたはステンレスなどである。
　炭化珪素エピタキシャル基板１００の第２主面２において、化学機械研磨を施すことで、スクラッチなどの加工ダメージなく、ピットの面密度、バンプの面密度および立体斜め欠陥の各々の面密度を効果的に低減することができる。
　炭化珪素エピタキシャル基板１００の第２主面２は、研磨布３０１に対向するように配置される。第２主面２と研磨布３０１との間に、砥粒３１２を含む研磨液３１０が供給される。研磨ヘッド３０２の回転数は、たとえば６０ｒｐｍである。研磨布３０１が設けられた定盤の回転数は、たとえば６０ｒｐｍである。加工圧力Ｆは、たとえば５００ｇ／ｃｍ２である。炭化珪素エピタキシャル層２２に対して化学機械研磨を行う工程（Ｓ２０）の後、炭化珪素エピタキシャル基板１００は、純水、酸またはアルカリなどの洗浄液を用いて洗浄されてもよい。以上により、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００が製造される。
　（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４００の製造方法について説明する。図１６は、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置４００の製造方法を概略的に示すフローチャートである。図１６に示されるように、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置４００の製造方法は、炭化珪素エピタキシャル基板を準備する工程（Ｓ１）と、炭化珪素エピタキシャル基板を加工する工程（Ｓ２）とを主に有している。
　まず、炭化珪素エピタキシャル基板を準備する工程（Ｓ１）が実施される。炭化珪素エピタキシャル基板を準備する工程（Ｓ１）においては、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００が準備される（図１参照）。
　次に、炭化珪素エピタキシャル基板を加工する工程（Ｓ２）が実施される。具体的には、炭化珪素エピタキシャル基板１００に対して以下のような加工が行われる。まず、炭化珪素エピタキシャル基板１００に対してイオン注入が行われる。炭化珪素エピタキシャル層２２において、たとえばボディ領域が実施される。
　図１７は、ボディ領域を形成する工程を示す断面模式図である。具体的には、炭化珪素エピタキシャル層２２の第２主面２に対して、たとえばアルミニウムなどのｐ型不純物がイオン注入される。これにより、ｐ型の導電型を有するボディ領域１３が形成される。炭化珪素エピタキシャル層２２において、ボディ領域１３が形成されなかった部分は、ドリフト領域２１となる。ボディ領域１３の厚みは、たとえば０．９μｍである。
　次に、ソース領域を形成する工程が実施される。図１８は、ソース領域を形成する工程を示す断面模式図である。具体的には、ボディ領域１３に対して、たとえばリンなどのｎ型不純物がイオン注入される。これにより、ｎ型の導電型を有するソース領域１４が形成される。ソース領域１４の厚みは、たとえば０．４μｍである。ソース領域１４が含むｎ型不純物の濃度は、ボディ領域１３が含むｐ型不純物の濃度よりも高い。
　次に、ソース領域１４に対して、たとえばアルミニウムなどのｐ型不純物がイオン注入されることにより、コンタクト領域１８が形成される。コンタクト領域１８は、ソース領域１４およびボディ領域１３を貫通し、ドリフト領域２１に接するように形成される。コンタクト領域１８が含むｐ型不純物の濃度は、ソース領域１４が含むｎ型不純物の濃度よりも高い。
　次に、イオン注入された不純物を活性化するため活性化アニールが実施される。活性化アニールの温度は、好ましくは１５００℃以上１９００℃以下であり、たとえば１７００℃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。活性化アニールの雰囲気は、好ましくは不活性ガス雰囲気であり、たとえばアルゴン雰囲気である。
　次に、炭化珪素エピタキシャル層２２の第２主面２にトレンチを形成する工程が実施される。図１９は、炭化珪素エピタキシャル層２２の第２主面２にトレンチを形成する工程を示す断面模式図である。ソース領域１４およびコンタクト領域１８から構成される第２主面２上に、開口を有するマスク１７が形成される。マスク１７を用いて、ソース領域１４と、ボディ領域１３と、ドリフト領域２１の一部とがエッチングにより除去される。エッチングの方法としては、たとえば反応性イオンエッチング、特に誘導結合プラズマ反応性イオンエッチングを用いることができる。具体的には、たとえば反応ガスとしてＳＦ6またはＳＦ6とＯ2との混合ガスを用いた誘導結合プラズマ反応性イオンエッチングを用いることができる。エッチングにより、第２主面２に凹部が形成される。
　次に、凹部において熱エッチングが行われる。熱エッチングは、第２主面２上にマスク１７が形成された状態で、たとえば、少なくとも１種類以上のハロゲン原子を有する反応性ガスを含む雰囲気中での加熱によって行い得る。少なくとも１種類以上のハロゲン原子は、塩素（Ｃｌ）原子およびフッ素（Ｆ）原子の少なくともいずれかを含む。当該雰囲気は、たとえば、Ｃｌ2、ＢＣｌ3、ＳＦ6またはＣＦ4を含む。たとえば、塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスを反応ガスとして用い、熱処理温度を、たとえば７００℃以上１０００℃以下として、熱エッチングが行われる。なお、反応ガスは、上述した塩素ガスと酸素ガスとに加えて、キャリアガスを含んでいてもよい。キャリアガスとしては、たとえば窒素ガス、アルゴンガスまたはヘリウムガスなどを用いることができる。
　図１９に示されるように、熱エッチングにより、第２主面２にトレンチ５６が形成される。トレンチ５６は、側壁面５３と、底壁面５４とにより規定される。側壁面５３は、ソース領域１４と、ボディ領域１３と、ドリフト領域２１とにより構成される。底壁面５４は、ドリフト領域２１により構成される。次に、マスク１７が第２主面２から除去される。
　次に、ゲート絶縁膜を形成する工程が実施される。図２０は、ゲート絶縁膜を形成する工程を示す断面模式図である。具体的には、第２主面２にトレンチ５６が形成された炭化珪素エピタキシャル基板１００が、酸素を含む雰囲気中において、たとえば１３００℃以上１４００℃以下の温度で加熱される。これにより、底壁面５４においてドリフト領域２１と接し、側壁面５３においてドリフト領域２１、ボディ領域１３およびソース領域１４の各々に接し、かつ第２主面２においてソース領域１４およびコンタクト領域１８の各々と接するゲート絶縁膜１５が形成される。
　次に、ゲート電極を形成する工程が実施される。図２１は、ゲート電極および層間絶縁膜を形成する工程を示す断面模式図である。ゲート電極２７は、トレンチ５６の内部においてゲート絶縁膜１５に接するように形成される。ゲート電極２７は、トレンチ５６の内部に配置され、ゲート絶縁膜１５上においてトレンチ５６の側壁面５３および底壁面５４の各々と対面するように形成される。ゲート電極２７は、たとえばＬＰＣＶＤ（Ｌｏｗ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成される。
　次に、層間絶縁膜が形成される。層間絶縁膜２６は、ゲート電極２７を覆い、かつゲート絶縁膜１５と接するように形成される。層間絶縁膜２６は、たとえば化学気相成長法により形成される。層間絶縁膜２６は、たとえば二酸化珪素を含む材料により構成される。次に、ソース領域１４およびコンタクト領域１８上に開口部が形成されるように、層間絶縁膜２６およびゲート絶縁膜１５の一部がエッチングされる。これにより、コンタクト領域１８およびソース領域１４がゲート絶縁膜１５から露出する。
　次に、ソース電極を形成する工程が実施される。ソース電極１６は、ソース領域１４およびコンタクト領域１８の各々に接するように形成される。ソース電極１６は、たとえばスパッタリング法により形成される。ソース電極１６は、たとえばＴｉ（チタン）、Ａｌ（アルミニウム）およびＳｉ（シリコン）を含む材料からなる。
　次に、合金化アニールが実施される。具体的には、ソース領域１４およびコンタクト領域１８の各々と接するソース電極１６が、たとえば９００℃以上１１００℃以下の温度で５分程度保持される。これにより、ソース電極１６の少なくとも一部がシリサイド化する。これにより、ソース領域１４とオーミック接合するソース電極１６が形成される。好ましくは、ソース電極１６は、コンタクト領域１８とオーミック接合する。
　次に、ソース配線１９が形成される。ソース配線１９は、ソース電極１６と電気的に接続される。ソース配線１９は、ソース電極１６および層間絶縁膜２６を覆うように形成される。
　次に、ドレイン電極を形成する工程が実施される。まず、第１主面１において、炭化珪素基板１１が研磨される。これにより、炭化珪素基板１１の厚みが薄くなる。次に、ドレイン電極２３が形成される。ドレイン電極２３は、第１主面１と接するように形成される。以上により、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置４００が製造される。
　図２２は、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の構成を示す断面模式図である。炭化珪素半導体装置４００は、たとえばＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。炭化珪素半導体装置４００は、炭化珪素エピタキシャル基板１００と、ゲート電極２７と、ゲート絶縁膜１５と、ソース電極１６と、ドレイン電極２３と、ソース配線１９と、層間絶縁膜２６とを主に有している。炭化珪素エピタキシャル基板１００は、ドリフト領域２１と、ボディ領域１３と、ソース領域１４と、コンタクト領域１８とを有している。炭化珪素半導体装置４００は、たとえばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等であってもよい。
　次に、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００および炭化珪素半導体装置４００の製造方法作用効果について説明する。
　炭化珪素半導体装置４００を製造する際、炭化珪素エピタキシャル基板１００の主面に酸化膜が形成される場合がある。炭化珪素エピタキシャル基板１００の主面に凹凸がある場合、炭化珪素エピタキシャル基板１００の主面に形成される酸化膜の厚みにばらつきが生じる。また炭化珪素エピタキシャル基板１００の主面において欠陥が存在すると、当該欠陥上に形成された酸化膜の膜質が低下する。結果として、炭化珪素半導体装置４００の信頼性が低下する。
　炭化珪素エピタキシャル基板１００の主面に存在する凹凸および欠陥を除去するため、炭化珪素エピタキシャル基板１００の主面に対して研磨加工が実施される場合がある。研磨加工工程においては、炭化珪素エピタキシャル基板１００が研磨布３０１に押し当てられながら、炭化珪素エピタキシャル基板１００の主面２が研磨される。
　炭化珪素エピタキシャル基板１００の主面２に対して、機械的作用の強い研磨加工が実施されると、炭化珪素エピタキシャル基板１００の主面２にスクラッチ３０が形成されやすくなる。この場合、炭化珪素エピタキシャル基板１００の主面２に形成される酸化膜の厚みのばらつきが大きくなる。そのため、炭化珪素半導体装置４００の耐圧にばらつきが生じる。結果として、炭化珪素半導体装置４００の信頼性が低下していた。
　発明者らは、鋭意検討の結果、研磨加工をする際の化学機械研磨工程における研磨条件を最適化することにより、炭化珪素エピタキシャル基板１００の主面２においてスクラッチ３０が形成されることを抑制しつつ、ピット１０およびバンプ２０の各々の面密度を抑制可能であることを見出した。結果として、炭化珪素半導体装置４００の信頼性を向上することができる。
　本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、主面２におけるピット１０の面密度は、１個／ｃｍ2以下である。主面２におけるバンプ２０の面密度は、０．７個／ｃｍ2未満である。主面２に対して垂直な方向に見て、ピット１０の面積は１００μｍ2以下であり、かつ、バンプ２０の面積は、１００μｍ2以下である。主面２に対して垂直な方向において、ピット１０の深さは０．０１μｍ以上０．１μｍ以下であり、かつ、バンプ２０の高さは０．０１μｍ以上０．１μｍ以下である。つまり、主面２においてピット１０およびバンプ２０の各々の面密度が低減されている。そのため、炭化珪素エピタキシャル基板１００の主面２に酸化膜が形成された場合において、酸化膜の品質が低下することを抑制することができる。結果として、炭化珪素半導体装置４００の信頼性を向上することができる。
　また本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、炭化珪素エピタキシャル層２２の厚みは、１５μｍ以上であってもよい。炭化珪素エピタキシャル層２２の厚みが小さい場合と比較して、炭化珪素エピタキシャル層２２の厚みが大きい場合は、ピット１０およびバンプ２０が発生しすい。本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、炭化珪素エピタキシャル層２２の厚みが大きい場合において、ピット１０およびバンプ２０の発生を顕著に抑制することができる。
　さらに本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、主面２における立体斜め欠陥４０の面密度は、０．００６個／ｃｍ2以上０．２個／ｃｍ2以下であってもよい。つまり、主面２において立体斜め欠陥４０の面密度が低減されている。そのため、炭化珪素エピタキシャル基板１００の主面２に酸化膜が形成された場合において、酸化膜の品質が低下することをさらに抑制することができる。結果として、炭化珪素半導体装置４００の信頼性をさらに向上することができる。
　さらに本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、主面２におけるスクラッチ３０の面密度は、１個／ｃｍ2以下であってもよい。つまり、主面２においてスクラッチ３０の面密度が低減されている。そのため、炭化珪素エピタキシャル基板１００の主面２に酸化膜が形成された場合において、酸化膜の品質が低下することをさらに抑制することができる。結果として、炭化珪素半導体装置４００の信頼性をさらに向上することができる。
　（サンプル準備）
　まず、サンプル１から３およびサンプル６から１０に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００を準備した。サンプル１からサンプル３に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の炭化珪素エピタキシャル層２２の厚みは、１０μｍとした。サンプル６からサンプル１０に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の炭化珪素エピタキシャル層２２の厚みは、３０μｍとした。
　サンプル１から３およびサンプル６から１０に係る炭化珪素エピタキシャル基板を製造する工程における化学機械研磨工程の条件は以下の通りとした。酸化剤は、過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2）とした。酸化剤と研磨砥粒とを含む研磨液は、フジミインコーポレーテッド製のＤＳＣ－０９０２とした。研磨布３０１は、フジボウ愛媛製のＧ８０４Ｗとした。当該研磨布３０１は、硬度が高くかつ圧縮率が低い。化学機械研磨工程における炭化珪素エピタキシャル層２２の除去量Ｔ２は、０．１μｍとした。研磨ヘッド３０２の回転数は、６０ｒｐｍとした。定盤の回転数は、６０ｒｐｍとした。加工圧力Ｆは、５００ｇ／ｃｍ2とした。
　（測定方法）
　まず、炭化珪素エピタキシャル層に対して化学機械研磨を行う工程前において、炭化珪素エピタキシャル層の第２主面におけるピット、バンプおよび立体斜め欠陥の各々の面密度を測定した。次に、炭化珪素エピタキシャル層の第２主面に対して化学機械研磨を行う工程後において、炭化珪素エピタキシャル層の第２主面におけるピット、バンプおよび立体斜め欠陥の各々の面密度を測定した。
　ピットおよびバンプの各々の面密度は、レーザーテック株式会社製のＷＡＳＡＶＩシリーズ「ＳＩＣＡ　６Ｘ」を用いて測定した。ピットおよびバンプの各々の面密度の測定方法は上述の通りとした。立体斜め欠陥の面密度は、レーザーテック株式会社製のＷＡＳＡＶＩシリーズ「ＳＩＣＡ　６Ｘ」と、株式会社フォトンデザイン社製のフォトルミネッセンスイメージング装置「ＰＬＩ－２００－ＳＭＨ５」とを用いて測定した。立体斜め欠陥の面密度の測定方法は、上述の通りとした。
　（測定結果）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１は、サンプル１から３およびサンプル６から１０に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００のピットの面密度と、バンプの面密度と、立体斜め欠陥の面密度とを示している。表１に示されるように、サンプル１から３およびサンプル６から１０に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００において、化学機械研磨（ＣＭＰ）後におけるピット、バンプおよび立体斜め欠陥の各々の面密度は、化学機械研磨（ＣＭＰ）前におけるピット、バンプおよび立体斜め欠陥の各々の面密度よりも低くなっていた。
　表１に示されるように、サンプル１からサンプル３に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、化学機械研磨（ＣＭＰ）後において、炭化珪素エピタキシャル層２２の第２主面２におけるバンプの面密度は、０．０２個／ｃｍ2以上０．０４個／ｃｍ2以下であった。炭化珪素エピタキシャル層２２の第２主面２におけるピットの面密度は、０．１７個／ｃｍ2以上０．２５個／ｃｍ2以下であった。炭化珪素エピタキシャル層２２の第２主面２における立体斜め欠陥の面密度は、０．０４個／ｃｍ2以上０．１５個／ｃｍ2以下であった。
　表１に示されるように、サンプル６からサンプル１０に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、化学機械研磨（ＣＭＰ）後において、炭化珪素エピタキシャル層２２の第２主面２におけるバンプの面密度は、０．０２個／ｃｍ2以上０．０８個／ｃｍ2以下であった。炭化珪素エピタキシャル層２２の第２主面２におけるピットの面密度は、０．２３個／ｃｍ2以上０．９８個／ｃｍ2以下であった。炭化珪素エピタキシャル層２２の第２主面２における立体斜め欠陥の面密度は、０．０７個／ｃｍ2以上０．１４個／ｃｍ2以下であった。
　サンプル１から３およびサンプル６から１０に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、化学機械研磨（ＣＭＰ）後において、炭化珪素エピタキシャル層２２の第２主面２にスクラッチは形成されなかった。以上のように、サンプル１からサンプル１０に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、炭化珪素エピタキシャル層２２におけるスクラッチの形成を抑制しつつ、ピット、バンプおよび立体斜め欠陥の各々の面密度を低減可能である。
　炭化珪素エピタキシャル層２２の厚みが大きくなると、炭化珪素エピタキシャル層２２におけるピット、バンプおよび立体斜め欠陥の各々の面密度が高くなる傾向がある。表１に示されるように、炭化珪素エピタキシャル層２２の厚みが１０μｍであるサンプル１から３の炭化珪素エピタキシャル基板１００と比較して、炭化珪素エピタキシャル層２２の厚みが３０μｍであるサンプル６から１０の炭化珪素エピタキシャル基板１００は、ＣＭＰ研磨前において、ピット、バンプおよび立体斜め欠陥の各々の面密度が高くなった。炭化珪素エピタキシャル層２２の厚みが３０μｍであるサンプル６から１０の炭化珪素エピタキシャル基板１００を化学機械研磨することによって、ピット、バンプおよび立体斜め欠陥の各々の面密度を顕著に低減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　界面、５　外周領域、６　中央領域、７　オリエンテーションフラット部、８　円弧状部、９　外周側面、１０　ピット、１１　炭化珪素基板、１３　ボディ領域、１４　ソース領域、１５　ゲート絶縁膜、１６　ソース電極、１７　マスク、１８　コンタクト領域、１９　ソース配線、２０　バンプ、２１　ドリフト領域、２２　炭化珪素エピタキシャル層、２３　ドレイン電極、２６　層間絶縁膜、２７　ゲート電極、３０　スクラッチ、３５　溝、４０　立体斜め欠陥、４１　突起部、４２　積層欠陥、４３　底面、４４　頂面、４５　側部、４６　貫通螺旋転位、４７　第１辺、４８　第２辺、４９　頂点、５０　正方領域、５３　側壁面、５４　底壁面、５６　トレンチ、１００　炭化珪素エピタキシャル基板、１０１　第１方向、１０２　第２方向、１０３　第３方向、１０４　第４方向、１１０　単結晶基板、２００　製造装置、２０１　反応室、２０２　ステージ、２０３　発熱体、２０４　石英管、２０５　内壁面、２０７　ガス導入口、２０８　ガス排気口、２０９　回転軸、２１０　サセプタ、２３１　第１ガス供給部、２３２　第２ガス供給部、２３３　第３ガス供給部、２３４　第４ガス供給部、２３５　ガス供給部、２４１　第１ガス流量制御部、２４２　第２ガス流量制御部、２４３　第３ガス流量制御部、２４４　第４ガス流量制御部、２４５　制御部、３００　化学機械研磨装置、３０１　研磨布、３０２　研磨ヘッド、３０４　真空ポンプ、３１０　研磨液、３１１　酸化剤、３１２　砥粒、４００　炭化珪素半導体装置、Ａ１　第１幅、Ａ２　第２幅、Ａ３　第３幅、Ａ４　第４幅、Ａ５　第５幅、Ｂ１　第１長さ、Ｂ２　第２長さ、Ｂ３　第３長さ、Ｂ４　第４長さ、Ｂ５　第５長さ、Ｃ１　第１深さ、Ｃ２　第２高さ、Ｃ３　第３深さ、Ｃ４　第４高さ、Ｃ５　第５深さ、Ｆ　加工圧力、Ｔ１　第１厚み、Ｔ２　除去量、Ｔ５　第５厚み、Ｗ１　直径。

Claims (7)

  1. 　炭化珪素基板と、
    　前記炭化珪素基板上にある炭化珪素エピタキシャル層と、を備え、
    　前記炭化珪素エピタキシャル層は、前記炭化珪素基板と前記炭化珪素エピタキシャル層との界面の反対側にある主面を有し、
    　前記主面におけるピットの面密度は、１個／ｃｍ2以下であり、
    　前記主面におけるバンプの面密度は、０．７個／ｃｍ2未満であり、
    　前記主面に対して垂直な方向に見て、前記ピットの面積は１００μｍ2以下であり、かつ、前記バンプの面積は１００μｍ2以下であり、
    　前記主面に対して垂直な方向において、前記ピットの深さは０．０１μｍ以上０．１μｍ以下であり、かつ、前記バンプの高さは０．０１μｍ以上０．１μｍ以下である、炭化珪素エピタキシャル基板。
  2. 　前記炭化珪素エピタキシャル層の厚みは、１５μｍ以上である、請求項１に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
  3. 　前記炭化珪素エピタキシャル層の厚みは、１５μｍ未満であり、
    　前記主面における前記バンプの面密度は、０．１個／ｃｍ2以下であり、
    　前記主面における前記ピットの面密度は、０．５個／ｃｍ2以下である、請求項１に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
  4. 　前記主面における立体斜め欠陥の面密度は、０．００６個／ｃｍ2以上０．２個／ｃｍ2以下である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
  5. 　前記主面におけるスクラッチの面密度は、１個／ｃｍ2以下であり、
    　前記主面に対して垂直な方向に見て、前記スクラッチの幅は１０μｍ以下であり、かつ、前記スクラッチの長さは１５０ｍｍ以下であり、
    　前記主面に対して垂直な方向において、前記スクラッチの深さは０．２μｍ以上である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
  6. 　炭化珪素基板と、
    　前記炭化珪素基板上にある炭化珪素エピタキシャル層と、を備え、
    　前記炭化珪素エピタキシャル層は、前記炭化珪素基板と前記炭化珪素エピタキシャル層との界面の反対側にある主面を有し、
    　前記主面における立体斜め欠陥の面密度は、０．００６個／ｃｍ2以上０．２個／ｃｍ2以下である、炭化珪素エピタキシャル基板。
  7. 　請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板を準備する工程と、
    　前記炭化珪素エピタキシャル基板を加工する工程と、を備えた、炭化珪素半導体装置の製造方法。
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