WO2023149166A1 - 炭化珪素エピタキシャル基板 - Google Patents

炭化珪素エピタキシャル基板 Download PDF

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WO2023149166A1
WO2023149166A1 PCT/JP2023/000648 JP2023000648W WO2023149166A1 WO 2023149166 A1 WO2023149166 A1 WO 2023149166A1 JP 2023000648 W JP2023000648 W JP 2023000648W WO 2023149166 A1 WO2023149166 A1 WO 2023149166A1
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WO
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silicon carbide
main surface
carbide epitaxial
less
density
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Application number
PCT/JP2023/000648
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English (en)
French (fr)
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恭子 沖田
直樹 梶
翼 本家
Original Assignee
住友電気工業株式会社
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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
    • C30B25/20—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate the substrate being of the same materials as the epitaxial layer
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure

Definitions

  • the present disclosure relates to silicon carbide epitaxial substrates.
  • This application claims priority from Japanese Patent Application No. 2022-014815 filed on February 2, 2022. All the contents described in the Japanese patent application are incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 discloses a silicon carbide epitaxial substrate having a low threading dislocation density in the silicon carbide substrate.
  • a silicon carbide epitaxial substrate includes a silicon carbide substrate and a silicon carbide epitaxial layer.
  • the silicon carbide substrate includes a first main surface.
  • the silicon carbide epitaxial layer is provided on the first main surface.
  • a silicon carbide substrate has threading screw dislocations.
  • a silicon carbide substrate has threading edge dislocations.
  • the silicon carbide epitaxial layer has blue-emitting defects.
  • the silicon carbide epitaxial layer includes a second main surface. The second main surface is on the opposite side of the interface between the silicon carbide substrate and the silicon carbide epitaxial layer. A blue-emitting defect is exposed on the second main surface.
  • H is 180° or more and 230° or less
  • S is 60 or more and 170 or less
  • V is 190 or more and 255 or less.
  • the plurality of square regions includes a plurality of first outer peripheral regions located on the outermost periphery of the plurality of square regions, and a plurality of first outer regions. and a plurality of second perimeter regions that are in contact with one perimeter region.
  • the average LTIR of the silicon carbide substrate in the plurality of first outer regions and the plurality of second outer regions is 0.6 ⁇ m or less.
  • the surface density of threading screw dislocations on the first principal surface is defined as the first surface density
  • the surface density of threading edge dislocations on the first surface is defined as the second surface density
  • the surface density of blue light-emitting defects on the second surface is defined as the second surface density.
  • the ratio of the third areal density to the sum of the first and second areal densities is 0.03% 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.
  • FIG. 3 is an enlarged schematic cross-sectional view showing region III in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of a color photoluminescence imaging apparatus.
  • FIG. 5 is a schematic plan view showing the LTIR measurement area.
  • FIG. 6 is a schematic diagram explaining the definition of LTIR.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view taken along line VII-VII of FIG.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the definition of overall thickness variation.
  • 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.
  • FIG. 3 is an enlarged schematic cross-sectional view showing region III in FIG.
  • FIG. 9 is a flow chart schematically showing a method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to this embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a silicon carbide wafer.
  • FIG. 11 is an enlarged schematic diagram showing region XI in FIG.
  • FIG. 12 is a schematic plan view showing the configuration of the polishing apparatus.
  • FIG. 13 is a schematic front view showing the configuration of the polishing apparatus.
  • FIG. 14 is an enlarged schematic cross-sectional view showing the configuration of the dummy wafer in the process of determining the required polishing amount.
  • FIG. 15 is an enlarged schematic plan view showing the configuration of the dummy wafer in the process of determining the required polishing amount.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a silicon carbide wafer.
  • FIG. 11 is an enlarged schematic diagram showing region XI in FIG.
  • FIG. 12 is a schematic plan view showing the configuration of the polishing apparatus.
  • FIG. 16 is an enlarged schematic diagram showing the configuration of the dummy wafer after the required polishing amount determination step.
  • FIG. 17 is an enlarged schematic diagram showing the configuration of the silicon carbide substrate in the polishing step.
  • FIG. 18 is an enlarged schematic cross-sectional view showing a state in which a silicon carbide epitaxial layer is formed after polishing the first main surface of the silicon carbide substrate to sufficiently reduce the surface roughness.
  • FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the amount of mechanical polishing in the polishing step is excessively large.
  • An object of the present disclosure is to provide a silicon carbide epitaxial substrate that can improve the yield of silicon carbide semiconductor devices.
  • Silicon carbide epitaxial substrate 100 has silicon carbide substrate 10 and silicon carbide epitaxial layer 20 .
  • Silicon carbide substrate 10 has a first main surface 1 .
  • Silicon carbide epitaxial layer 20 is provided on first main surface 1 .
  • Silicon carbide substrate 10 has threading screw dislocations 81 .
  • Silicon carbide substrate 10 has threading edge dislocations 82 .
  • Silicon carbide epitaxial layer 20 has blue-emitting defects 83 .
  • Silicon carbide epitaxial layer 20 has a second main surface 2 . Second main surface 2 is on the opposite side of interface 6 between silicon carbide substrate 10 and silicon carbide epitaxial layer 20 . Blue light-emitting defect 83 is exposed on second main surface 2 .
  • H is 180° or more and 230° or less
  • S is 60 or more and 170 or less
  • V is 190 or more and 255 or less.
  • the plurality of square regions 50 are formed by a plurality of first outer peripheral regions 61 located on the outermost periphery of the plurality of square regions 50. and a plurality of second outer peripheral regions 62 in contact with the plurality of first outer peripheral regions 61 .
  • the average value of LTIR of silicon carbide substrate 10 in multiple first outer peripheral regions 61 and multiple second outer peripheral regions 62 is 0.6 ⁇ m or less.
  • the areal density of the threading screw dislocations 81 on the first main surface 1 is defined as the first surface density
  • the surface density of the threading edge dislocations 82 on the first main surface 1 is defined as the second surface density
  • blue-emitting defects on the second main surface 2 Assuming that the areal density of 83 is the third areal density, the ratio of the third areal density to the total value of the first areal density and the second areal density is 0.03% or less.
  • the variation in the overall thickness of silicon carbide substrate 10 may be 6 ⁇ m or less.
  • the ratio of the third surface density to the sum of the first surface density and the second surface density is 0.02% or less.
  • the ratio of the third surface density to the first surface density may be 0.2% or less.
  • the first surface density may be 1500/cm 2 or less.
  • the first surface density may be 500/cm 2 or less.
  • the first surface density may be 100/cm 2 or less.
  • the second surface density may be 10000/cm 2 or less.
  • the second surface density may be 5000/cm 2 or less.
  • the second surface density may be 2000/cm 2 or less.
  • diameter D of second main surface 2 may be 150 mm or more.
  • silicon carbide substrate 10 may have an electrical resistivity of 10 m ⁇ cm or more.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing the configuration of a silicon carbide epitaxial substrate according to this embodiment.
  • silicon carbide epitaxial substrate 100 has second main surface 2 and outer peripheral side surface 9 .
  • the second major surface 2 extends along each of the first direction 101 and the second direction 102 .
  • the first direction 101 is, but not limited to, the ⁇ 11-20> direction, for example.
  • the second direction 102 is, but not limited to, the ⁇ 1-100> direction, for example.
  • the outer peripheral side surface 9 continues to the second main surface 2 .
  • Silicon carbide epitaxial substrate 100 is made of, for example, hexagonal silicon carbide.
  • a polytype of hexagonal silicon carbide is, for example, 4H.
  • 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, 8° or less.
  • the second main surface 2 may be a surface inclined by an off angle of 8° or less with respect to the (0001) plane.
  • the second main surface 2 may be a surface inclined by an off angle of 8° 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 is not particularly limited, but may be, for example, 7° or less, or 6° or less.
  • the off-angle of second main surface 2 with respect to the ⁇ 0001 ⁇ plane is not particularly limited, but may be, for example, 1° or more, or 2° or more.
  • 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 .
  • the orientation flat portion 7 may extend along the first direction 101 when viewed from a direction perpendicular to the second main surface 2 .
  • the diameter D of the second main surface 2 is, for example, 150 mm or more. Although the diameter D is not particularly limited, it may be, for example, 200 mm or more, or 250 mm or more. Although the diameter D is not particularly limited, it may be, for example, 300 mm or less. The diameter D is the longest linear 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 10 and silicon carbide epitaxial layer 20 .
  • Silicon carbide epitaxial layer 20 is provided on silicon carbide substrate 10 .
  • Silicon carbide epitaxial layer 20 is in contact with silicon carbide substrate 10 .
  • the polytype of silicon carbide substrate 10 is, for example, 4H.
  • silicon carbide epitaxial layer 20 has a polytype of 4H, for example.
  • Silicon carbide epitaxial layer 20 forms second main surface 2 of silicon carbide epitaxial substrate 100 .
  • the second major surface 2 is opposite the interface 6 .
  • Interface 6 is at the boundary between silicon carbide substrate 10 and silicon carbide epitaxial layer 20 .
  • Silicon carbide substrate 10 has a first main surface 1 and a third main surface 3 .
  • silicon carbide substrate 10 is in contact with silicon carbide epitaxial layer 20 .
  • silicon carbide epitaxial layer 20 is provided on first main surface 1 .
  • the third major surface 3 is opposite the first major surface 1 .
  • Second main surface 2 is the surface of silicon carbide epitaxial substrate 100 .
  • Third main surface 3 is the back surface of silicon carbide epitaxial substrate 100 .
  • the first main surface 1 may have polishing marks.
  • the polishing marks When viewed from the direction perpendicular to the first main surface 1, the polishing marks have an elongated shape.
  • the length of the polishing mark in the longitudinal direction is, for example, ten times or more the length of the polishing mark in the lateral direction.
  • Polishing marks may be linear or curved.
  • the length of the polishing marks When viewed from the direction perpendicular to first main surface 1, the length of the polishing marks is, for example, 0.5 mm or more.
  • the depth of polishing marks in the direction perpendicular to first main surface 1 is, for example, 0.5 ⁇ m or more.
  • the surface density of polishing marks on first main surface 1 is, for example, 1 piece/cm 2 or less.
  • Polishing marks on the first principal surface 1 can be identified by using a laser microscope, a white light interference microscope, or a WASAVI series "SICA 6X” defect inspection apparatus manufactured by Lasertec Co., Ltd., or the like. Specifically, when second main surface 2 of silicon carbide epitaxial layer 20 is observed from above, grooves intersecting linear streaks extending in the ⁇ 1-100> direction are identified as polishing marks.
  • silicon carbide substrate 10 has a plurality of threading dislocations 80 .
  • the multiple threading dislocations 80 are composed of multiple threading screw dislocations 81 and multiple threading edge dislocations 82 .
  • Each of the plurality of threading dislocations 80 continuously extends from the third principal surface 3 to the first principal surface 1 .
  • the direction in which each of the plurality of threading dislocations 80 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 .
  • Each of the plurality of threading dislocations 80 is exposed on the third main surface 3 .
  • silicon carbide epitaxial layer 20 has a plurality of blue light emitting defects 83 .
  • Each of the plurality of blue light-emitting defects 83 is formed due to threading dislocations 80 .
  • each of blue light-emitting defects 83 is connected to threading dislocation 80 .
  • Each of the plurality of blue light-emitting defects 83 may be connected to the threading screw dislocation 81 or may be connected to the threading edge dislocation 82 .
  • Each of the plurality of blue light-emitting defects 83 continuously extends from interface 6 to second main surface 2 .
  • the width of each of the plurality of blue light emitting defects 83 in the first direction 101 increases with increasing distance from the interface 6 .
  • each of the plurality of blue light emitting defects 83 When viewed from a direction perpendicular to each of the first direction 101 and the third direction 103, each of the plurality of blue light emitting defects 83 is triangular, for example. Each of the plurality of blue light-emitting defects 83 is exposed on the second main surface 2 .
  • FIG. 3 is an enlarged schematic cross-sectional view showing region III in FIG.
  • silicon carbide substrate 10 includes normal portion 11 and work-affected portion 12 .
  • the normal portion 11 is a portion composed of a normal crystal lattice that is not damaged by slicing.
  • Process-affected portion 12 is a portion in which the arrangement of the crystal lattice of silicon carbide substrate 10 is disturbed due to processing damage caused by slicing.
  • the work-affected portion 12 continues to the normal portion 11 .
  • Work-affected portion 12 forms a portion of first main surface 1 of silicon carbide substrate 10 . From another point of view, work-affected portion 12 is in contact with silicon carbide epitaxial layer 20 .
  • the work-affected portion 12 is provided near the threading dislocation 80 .
  • Each of the plurality of blue light-emitting defects 83 is formed due to the work-affected portion 12 . From another point of view, each of the plurality of blue light-emitting defects 83 continues to the work-affected portion 12 .
  • Each of the plurality of blue light emitting defects 83 is, for example, a triangular defect.
  • Each of the plurality of blue light emitting defects 83 may include stacking faults. When viewed in a direction perpendicular to the second main surface 2, the shape of the blue-emitting defect 83 is, for example, triangular.
  • the areal density of the threading screw dislocations 81 on the first main surface 1 is referred to as the first areal density.
  • the first areal density is, for example, 1500/cm 2 or less.
  • the first areal density is not particularly limited, it may be, for example, 1000/cm 2 or less, 500/cm 2 or less, or 100/cm 2 or less.
  • the first areal density is not particularly limited, it may be, for example, 10/cm 2 or more, or 50/cm 2 or more.
  • the areal density of the threading edge dislocations 82 on the first main surface 1 is referred to as a second areal density.
  • the second areal density is, for example, 10000/cm 2 or less.
  • the second areal density is not particularly limited, it may be, for example, 5000/cm 2 or less, or 2000/cm 2 or less.
  • the second areal density is not particularly limited, it may be, for example, 100/cm 2 or more, or 500/cm 2 or more.
  • the areal density of each of the threading screw dislocations 81 and the threading edge dislocations 82 is determined using molten potassium hydroxide (KOH), for example.
  • KOH molten potassium hydroxide
  • silicon carbide epitaxial layer 20 is removed using mechanical polishing or the like. Thereby, first main surface 1 of silicon carbide substrate 10 is exposed.
  • the first main surface 1 is etched with molten KOH.
  • silicon carbide regions in the vicinity of each of threading screw dislocation 81 and threading edge dislocation 82 exposed on first main surface 1 are etched, thereby forming etch pits on first main surface 1 .
  • the value obtained by dividing the number of etch pits formed on the first main surface 1 by the measured area of the first main surface 1 is the area density of each of the threading screw dislocations 81 and the threading edge dislocations 82 on the first main surface 1. corresponds to
  • the temperature of the KOH melt is, for example, about 500° C. or higher and 550° C. or lower.
  • the etching time is about 5 minutes or more and 10 minutes or less. After etching, the first main surface 1 is observed using a normalski differential interference microscope.
  • Etch pits caused by threading screw dislocations 81, etch pits caused by threading edge dislocations 82, and etch pits caused by basal plane dislocations are distinguished by the following method.
  • Etch pits caused by basal plane dislocations have an elliptical planar shape.
  • Etch pits caused by threading screw dislocations 81 have a circular or hexagonal planar shape and a large pit size.
  • Etch pits caused by threading edge dislocations 82 have a round or hexagonal planar shape and a small pit size.
  • the areal density of the blue light-emitting defects 83 on the second main surface 2 is referred to as a third areal density.
  • the third areal density is, for example, 2 particles/cm 2 or less.
  • the third areal density is not particularly limited, it may be, for example, 1 piece/cm 2 or less, or 0.5 piece/cm 2 or less.
  • the third areal density is not particularly limited, it may be, for example, 0.05/cm 2 or more, or 0.07/cm 2 or more.
  • the ratio of the third areal density to the total value of the first areal density and the second areal density is, for example, 0.03% or less.
  • the ratio of the third areal density to the total value of the first areal density and the second areal density is not particularly limited, it may be, for example, 0.02% or less, or may be 0.01% or less.
  • the ratio of the third areal density to the total value of the first areal density and the second areal density is not particularly limited, it may be, for example, 0.001% or more, or may be 0.005% or more. .
  • the ratio of the third areal density to the first areal density is, for example, 0.2% or less.
  • the ratio of the third areal density to the first areal density may be 0.15% or less, or may be 0.1% or less.
  • the ratio of the third areal density to the first areal density is not particularly limited, but may be, for example, 0.01% or more, or 0.05% or more.
  • the blue light emission defect 83 can be identified by a photoluminescence imaging device.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of a color photoluminescence imaging apparatus.
  • a color photoluminescence imaging device for example, a PL imaging device (SemiScope (trademark) PLI-200) manufactured by Photon Design can be used.
  • the color photoluminescence imaging device 200 mainly has an excitation light generation unit 220 and an imaging unit 230 .
  • the excitation light generation unit 220 has a light source section 221 , a light guide section 222 and a filter section 223 .
  • the light source unit 221 can generate excitation light LE having energy higher than the bandgap of hexagonal silicon carbide.
  • Light source unit 221 is, for example, a mercury xenon lamp.
  • Light guide portion 222 can guide the light emitted from light source portion 221 so that second main surface 2 (see FIG. 2 ) of silicon carbide epitaxial substrate 100 is irradiated with the light.
  • Light guide section 222 has, for example, an optical fiber.
  • the excitation light generation units 220 may be arranged on both sides of the near-infrared objective lens 233 .
  • the filter section 223 selectively transmits light having a specific wavelength corresponding to energy higher than the bandgap of hexagonal silicon carbide.
  • the wavelength corresponding to the bandgap of hexagonal silicon carbide is typically about 390 nm. Therefore, a band-pass filter that specifically transmits light having a wavelength of approximately 313 nm, for example, is used as filter section 223 .
  • the transmission wavelength range of filter section 223 may be, for example, 290 nm or more and 370 nm or less, 300 nm or more and 330 nm or less, or 300 nm or more and 320 nm or less.
  • the imaging unit 230 mainly has a controller 231 , a stage 232 , a near-infrared objective lens 233 and a color image sensor 235 .
  • the control unit 231 controls the displacement operation of the stage 232 and the photographing operation of the color image sensor 235, and is, for example, a personal computer.
  • Stage 232 supports silicon carbide epitaxial substrate 100 such that second main surface 2 is exposed.
  • Stage 232 is, for example, an XY stage that displaces the position of second main surface 2 .
  • the near-infrared objective lens 233 is arranged above the second main surface 2 .
  • the magnification of the near-infrared objective lens 233 is, for example, 4.5 times.
  • Color image sensor 235 receives photoluminescence light emitted from silicon carbide epitaxial substrate 100 .
  • excitation light generation unit 220 is used to irradiate second main surface 2 of silicon carbide epitaxial substrate 100 with excitation light LE.
  • silicon carbide epitaxial substrate 100 generates photoluminescence light LL.
  • the wavelength of the excitation light LE is, for example, 313 nm.
  • the intensity of the excitation light LE is, for example, 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.
  • the measurement temperature is, for example, room temperature (27° C.).
  • the color image sensor 235 is, for example, a CCD (Charge Coupled Device) image sensor.
  • the type of CCD element is, for example, a back-illuminated deep depletion type.
  • the CCD image sensor is eXcelon (trademark) manufactured by Teledyne, for example.
  • the imaging wavelength range is, for example, 310 nm or more and 1024 nm or less.
  • the element format is, for example, 1024ch ⁇ 1024ch.
  • the image area is, for example, 13.3 mm x 13.3 mm.
  • the element size is, for example, 13 ⁇ m ⁇ 13 ⁇ m.
  • the number of pixels is, for example, 480 pixels ⁇ 640 pixels.
  • the image size is, for example, 1.9 mm ⁇ 2.6 mm.
  • the optical characteristics of the blue light emitting defect 83 are specified.
  • the color of the image of the blue-emitting defect 83 obtained from the color image sensor is blue, for example.
  • H is 180° or more and 230° or less
  • S is 60 or more and 170 or less
  • V is 190 or more and 255 or less.
  • HSV color space is one of color expression methods that express colors using Hue, Saturation, and Value.
  • H ranges from 0° to 360°
  • S ranges from 0 to 255
  • V ranges from 0 to 255.
  • S and V are represented in decimal numbers, for example.
  • the degree of sagging of silicon carbide substrate 10 can be quantified using an index called LTIR (Local Total Indicated Reading) or TTV (Total Thickness Variation).
  • LTIR Local Total Indicated Reading
  • TTV Total Thickness Variation
  • FIG. 5 is a schematic plan view showing the LTIR measurement area.
  • first main surface 1 of silicon carbide substrate 10 is divided into a plurality of square regions 50 .
  • the length of one side (first length W1) of each of the square regions 50 is 10 mm.
  • Diameter D of first main surface 1 is, for example, 150 mm.
  • a square of 150 mm ⁇ 150 mm circumscribing the outer peripheral side surface 9 is assumed.
  • the number of square regions 50 surrounded by the outer peripheral side surface 9 when viewed in a direction perpendicular to the first main surface 1 is 145.
  • a square area that intersects the outer peripheral side surface 9 when viewed in a direction perpendicular to the first main surface 1 is partially missing and does not form a complete square area. Therefore, the square area that intersects with the outer peripheral side surface 9 is not regarded as the square area 50 forming the first main surface 1 .
  • One side of each of the plurality of square regions 50 is parallel to the extending direction of the orientation flat portion 7 when viewed in the direction perpendicular to the first main surface 1 .
  • the multiple square areas 50 are composed of multiple peripheral areas 60 and multiple central areas 70 .
  • the plurality of outer peripheral regions 60 are composed of a plurality of first outer peripheral regions 61 and a plurality of second outer peripheral regions 62 .
  • the plurality of first outer peripheral regions 61 are positioned at the outermost periphery of the plurality of square regions 50 . From another point of view, each of the plurality of first outer peripheral regions 61 is a square region 50 in contact with a square region intersecting the outer peripheral side surface 9 .
  • Each of the plurality of second outer peripheral regions 62 is a square region 50 in contact with the plurality of first outer peripheral regions 61 .
  • Each of the plurality of second outer peripheral regions 62 is located inside the plurality of first outer peripheral regions 61 .
  • Each of the plurality of second outer peripheral regions 62 is separated from the square region intersecting the outer peripheral side surface 9 .
  • hatched areas are the plurality of outer peripheral areas 60 .
  • a plurality of central regions 70 are surrounded by a plurality of peripheral regions 60 .
  • Each of the plurality of central regions 70 is separated from the square region intersecting the outer peripheral side surface 9 .
  • the first main surface 1 has 145 square regions 50 each having a side length (first length W1) of 10 mm. classified into LTIR is measured in each of the 145 square regions 50 .
  • the number of the outer peripheral regions 60 is 68 and the number of the central regions 70 is 77.
  • the number of first outer peripheral regions 61 is 36, and the number of second outer peripheral regions 62 is 32. As shown in FIG.
  • FIG. 6 is a schematic diagram explaining the definition of LTIR.
  • LTIR
  • LTIR is measured from the least-squares plane L0 to the highest point of the first main surface 1 (first highest point P1) (first highest point height T1) and the height from the least squares plane L0 to the lowest point (first lowest point P2) of the first main surface 1 (first lowest point height T2) is the sum of
  • the first highest point P1 refers to a region of the first main surface 1 located on the opposite side of the least squares plane L0 to the third main surface 3 side, and along a direction perpendicular to the least squares plane L0 This is the position where the distance between the least-squares plane L0 and the first main surface 1 is maximum.
  • the first lowest point P2 is the least squares plane L0 along the direction perpendicular to the least squares plane L0 in the region of the first main surface 1 located on the third main surface 3 side with respect to the least squares plane L0. and the first main surface 1 is the maximum. That is, LTIR consists of a plane (first highest point plane L1) that passes through the first highest point P1 and is parallel to the least squares plane L0, and a plane that passes through the first lowest point P2 and is parallel to the least squares plane L0 (first It is the distance from the lowest point plane L2).
  • the LTIR of silicon carbide substrate 10 and the LTIR of silicon carbide epitaxial substrate 100 are substantially the same.
  • the LTIR of silicon carbide epitaxial substrate 100 may be measured instead of the LTIR of silicon carbide substrate 10 .
  • the above procedure is performed on second main surface 2 after the entire surface of third main surface 3 is adsorbed.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG.
  • the cross-section shown in FIG. 7 is perpendicular to the first major surface 1 and parallel to the first direction 101 .
  • the first main surface 1 approaches the third main surface 3 as it approaches the outer peripheral side surface 9 .
  • the first outer peripheral region 61 is between the third main surface 3 and the second outer peripheral region 62 in the third direction 103 .
  • the central region 70 may be linear.
  • outer peripheral region 60 is curved, for example. From another point of view, the average LTIR of silicon carbide substrate 10 in the plurality of outer regions 60 is greater than the average LTIR of silicon carbide substrate 10 in the plurality of central regions 70 .
  • the second outer peripheral region 62 is curved, for example.
  • the first outer peripheral region 61 is curved, for example.
  • the curvature of the first outer peripheral region 61 is larger than the curvature of the second outer peripheral region 62 .
  • the average LTIR value of silicon carbide substrate 10 in the plurality of first outer peripheral regions 61 is greater than the average LTIR value of silicon carbide substrate 10 in the plurality of second outer peripheral regions 62 .
  • the average value of LTIR of silicon carbide substrate 10 in a plurality of outer peripheral regions 60 is, for example, 0.6 ⁇ m or less.
  • LTIR of silicon carbide substrate 10 in plurality of outer peripheral regions 60 is not particularly limited, but may be, for example, 0.4 ⁇ m or less, or may be 0.25 ⁇ m or less.
  • LTIR of silicon carbide substrate 10 in plurality of outer peripheral regions 60 is not particularly limited, but may be, for example, 0.01 ⁇ m or more, 0.03 ⁇ m or more, or 0.05 ⁇ m or more. .
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the definition of overall thickness variation.
  • TTV
  • TTV is measured, for example, by the following procedure. First, silicon carbide substrate 10 is prepared before silicon carbide epitaxial layer 20 is formed. Third main surface 3 of silicon carbide substrate 10 is entirely attracted to the flat attraction surface. Next, an overall image of the first main surface 1 is optically acquired. As shown in FIG. 8 and Equation 2, TTV is the highest point (second From the height (second highest point height T3) to the highest point P3), the height from the third main surface 3 to the lowest point (second lowest point P4) of the first main surface 1 (second lowest point height (T4) is subtracted.
  • TTV is the distance between the longest distance between the first main surface 1 and the third main surface 3 and the shortest distance between the first main surface 1 and the third main surface 3 in the direction perpendicular to the third main surface 3 . It is the value after subtracting the distance. That is, TTV is a plane (second highest point plane L3) that passes through the second highest point P3 and is parallel to the third main surface 3, and a plane that passes through the second lowest point P4 and is parallel to the third main surface 3 ( It is the distance from the second lowest point plane L4).
  • the TTV of silicon carbide substrate 10 and the TTV of silicon carbide epitaxial substrate 100 are substantially the same.
  • the TTV of silicon carbide epitaxial substrate 100 may be measured instead of the TTV of silicon carbide substrate 10 .
  • the above procedure is performed on second main surface 2 after the entire surface of third main surface 3 is adsorbed.
  • the TTV of silicon carbide substrate 10 according to the present embodiment is, for example, 6 ⁇ m or less. Although TTV is not particularly limited, it may be, for example, 4 ⁇ m or less, or 2 ⁇ m or less. Although TTV is not particularly limited, it may be, for example, 0.1 ⁇ m or more, or 0.5 ⁇ m or more.
  • second lowest point P4 is located, for example, on the ridgeline between first main surface 1 and outer peripheral side surface 9 .
  • the second highest point P3 is located in the central region 70, for example.
  • Silicon carbide substrate 10 has an electrical resistivity of, for example, 10 m ⁇ cm or more.
  • the electrical resistivity of silicon carbide substrate 10 is not particularly limited, but may be, for example, 15 m ⁇ cm or more, or may be 18 m ⁇ cm or more.
  • the electrical resistivity of silicon carbide substrate 10 is not particularly limited, but is, for example, 25 m ⁇ cm or less.
  • the electrical resistivity of silicon carbide substrate 10 can be measured, for example, using an electrical resistivity measuring device "EC-80" manufactured by Napson. Specifically, the electrical resistivity of silicon carbide substrate 10 is measured after silicon carbide epitaxial layer 20 is removed.
  • FIG. 9 is a flow chart schematically showing a method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to this embodiment.
  • the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to the present embodiment includes a silicon carbide wafer preparation step (S10), a necessary polishing amount determination step (S20), a polishing step (S30), and epitaxial growth. It mainly has a step (S40).
  • a silicon carbide wafer preparation step (S10) is performed.
  • a silicon carbide crystal of polytype 4H is produced by a sublimation method.
  • a plurality of silicon carbide wafers 90 are produced by slicing the silicon carbide crystal using, for example, a wire saw. Each configuration of a plurality of silicon carbide wafers 90 is substantially the same.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the silicon carbide wafer 90.
  • silicon carbide wafer 90 has fourth main surface 4 and fifth main surface 5 .
  • the fifth major surface 5 is opposite the fourth major surface 4 .
  • Silicon carbide wafer 90 has a plurality of threading dislocations 80 . Threading dislocations 80 continuously extend from the fourth main surface 4 to the fifth main surface 5 . Threading dislocations 80 are exposed on the fourth main surface 4 . Threading dislocations 80 are exposed on the fifth main surface 5 .
  • the cross section shown in FIG. 10 is parallel to each of the first direction 101 and the third direction 103 and passes through the fourth main surface 4 .
  • FIG. 11 is an enlarged schematic diagram showing region XI in FIG.
  • silicon carbide wafer 90 includes normal portion 11 and work-affected portion 12 .
  • the work-affected portion 12 covers the normal portion 11 .
  • the work-affected portion 12 forms the fourth main surface 4 .
  • the fourth main surface 4 is a surface formed by slicing with a wire saw and not polished thereafter.
  • the fifth main surface 5 may be a surface smoothed by polishing.
  • the thickness of silicon carbide wafer 90 is set to first thickness H1. As described above, silicon carbide wafer 90 is prepared.
  • FIG. 12 is a schematic plan view showing the configuration of the polishing apparatus.
  • FIG. 13 is a schematic front view showing the configuration of the polishing apparatus.
  • Polishing device 30 is, for example, a mechanical polishing device.
  • the polishing device 30 mainly has a polishing head 31, a polishing agent supply section 32, a polishing cloth 34, and a surface plate 35.
  • the polishing head 31 has a support plate 37 , a weight 38 and a column 39 .
  • Weight 38 is positioned on support plate 37 .
  • the strut 39 is positioned on the weight 38 .
  • a polishing cloth 34 is fixed to a surface plate 35 .
  • As the polishing cloth 34 for example, polishing cloth "KV" series manufactured by Poval Kogyo Co., Ltd. can be used.
  • the polishing cloth 34 may be, for example, a non-woven fabric.
  • the polishing cloth 34 may have a laminated structure.
  • the lamination direction of the polishing cloths 34 is, for example, a direction perpendicular to the vertical direction.
  • the vertical direction is the direction from the polishing cloth 34 toward the polishing head 31 .
  • the required polishing amount determination step (S20) is performed.
  • One silicon carbide wafer 90 out of a plurality of silicon carbide wafers 90 is prepared as a dummy wafer 99 .
  • Dummy wafer 99 is a wafer different from silicon carbide wafer 90 to be polished in the next polishing step (S30).
  • a dummy wafer 99 is attached to the support plate 37 of the polishing head 31, as shown in FIGS.
  • a polishing agent 33 is supplied onto the polishing cloth 34 .
  • Polycrystalline diamond for example, is used as abrasive grains in the abrasive 33 .
  • the particle diameter (D 90 ) of abrasive grains of the abrasive 33 is, for example, 0.2 ⁇ m or more and 1.5 ⁇ m or less.
  • the particle size (D 90 ) means the particle size at which the integrated value of the particle size distribution of the abrasive grains corresponds to 90%.
  • oily oil for example, is used as a lubricant.
  • the supply amount of abrasive 33 is, for example, 5 cm 3 /min or more and 50 cm 3 /min or less.
  • the polishing head 31 and the polishing cloth 34 rotate while the fourth main surface 4 of the dummy wafer 99 is pressed against the polishing cloth 34 by the polishing head 31 .
  • Dummy wafer 99 is pressed using a deadweight method.
  • the polishing head 31 uses the mass of the weight 38 to press the dummy wafer 99 against the polishing cloth 34 .
  • the pillars 39 do not serve to actively press the dummy wafer 99 . Therefore, compared to the case where the dummy wafer 99 is pressurized by an air cylinder or the like, the dummy wafer 99 can vibrate in the vertical direction during polishing. As a result, the frictional resistance applied to the fourth main surface 4 of the dummy wafer 99 locally changes.
  • the pressure with which the dummy wafer 99 is pressed against the polishing cloth 34 is, for example, 250 g/cm 2 .
  • the surface plate 35 to which the polishing cloth 34 is fixed rotates. Specifically, the surface plate 35 to which the polishing cloth 34 is fixed rotates in the first rotation direction 111 around the first rotating shaft 41 .
  • the first rotating shaft 41 passes through the center of the polishing cloth 34, for example.
  • the rotation speed of the surface plate 35 is, for example, 40 rpm or more and 100 rpm or less.
  • the first rotation direction 111 is, for example, counterclockwise when viewed from above the polishing cloth 34 .
  • the polishing head 31 rotates. Specifically, the polishing head 31 rotates in the second rotation direction 112 around the second rotation shaft 42 .
  • the second rotating shaft 42 passes through the center of the polishing head 31, for example.
  • the rotation speed of the polishing head 31 is, for example, 80 rpm or more and 120 rpm or less.
  • the second rotation direction 112 is, for example, counterclockwise when viewed from above the polishing cloth 34 .
  • the polishing head 31 swings in the swinging direction 113 while rotating.
  • the swinging direction 113 is, for example, the direction from the first rotating shaft 41 to the second rotating shaft 42 when viewed from above the polishing pad 34 .
  • the swing direction 113 is, for example, the radial direction of the polishing cloth 34 .
  • the polishing head 31 swings inside the polishing cloth 34 when viewed from above the polishing cloth 34 .
  • the oscillation width of the polishing head 31 is, for example, 0.5 to 0.8 times the diameter of the dummy wafer 99 .
  • the swing speed of the polishing head 31 is, for example, 10 mm/sec or more and 30 mm/sec or less.
  • the point closest to the first rotating shaft 41 among the points on the outer circumference of the dummy wafer 99 is the center swing end 43 . It is said that The peripheral speed of the surface plate 35 at the center-side swinging end 43 is at least twice the peripheral speed of the dummy wafer 99 at the center-side swinging end 43 . Note that the peripheral speed of the dummy wafer 99 at the central swing end 43 is equal to the peripheral speed of the dummy wafer 99 at the outer periphery of the dummy wafer 99 .
  • FIG. 14 is an enlarged schematic cross-sectional view showing the configuration of the dummy wafer 99 in the required polishing amount determination step (S20).
  • the enlarged schematic diagram shown in FIG. 14 corresponds to the enlarged schematic diagram shown in FIG.
  • polishing is performed so that the frictional force applied to the fourth main surface 4 of the dummy wafer 99 changes locally. For this reason, the portion of the fourth main surface 4 that is easily abraded can be abraded more like a spike than other portions of the fourth main surface 4 .
  • a portion that is near the threading dislocation 80 and that is the work-affected portion 12 is compared with other portions on the fourth main surface 4 . and can be scraped off in a spike shape. Voids 84 are thereby formed in the fourth main surface 4 .
  • voids 84 are provided in the vicinity of threading dislocations 80 and voids 84 are provided in work-affected portion 12 in the course of the required polishing amount determination step (S20).
  • the depth of void 84 in third direction 103 is, for example, 10 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
  • the fourth main surface 4 excluding voids 84 is polished smooth.
  • FIG. 15 is an enlarged schematic plan view showing the configuration of the dummy wafer 99 in the process of determining the required polishing amount.
  • the voids 84 may be hexagonal when viewed in a direction perpendicular to the fourth major surface 4 .
  • the void 84 may be circular when viewed in a direction perpendicular to the fourth major surface 4 .
  • the length of the void 84 (second length W2) when viewed from the direction perpendicular to the fourth main surface 4 is is the length of the void 84 in the direction.
  • the second length W2 of the void 84 is the diameter of the void 84 when the void 84 is circular when viewed from the direction perpendicular to the fourth main surface 4 .
  • the second length W2 is, for example, 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the required polishing amount determination step (S20) after the dummy wafer 99 is polished by a predetermined polishing amount, the surface density of the voids 84 on the fourth main surface 4 of the dummy wafer 99 is measured.
  • the voids 84 can be identified by, for example, an optical microscope, a laser microscope, or the WASAVI series "SICA 6X" defect inspection device manufactured by Lasertec Corporation. Specifically, for example, the fourth main surface 4 is observed using an optical microscope. The magnification of the objective lens is, for example, 5 times. The field of view of the optical microscope is, for example, 3 mm square. Among the holes detected by observation, the holes whose length in the longitudinal direction is 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less are identified as voids 84 . By dividing the number of voids 84 on the fourth main surface 4 by the area of the fourth main surface 4 , the areal density of the voids 84 on the fourth main surface 4 is measured.
  • the polishing and the measurement of the surface density of the voids 84 are repeated.
  • a threshold for the areal density of the voids 84 (hereinafter also referred to as the areal density threshold) is set. If the measured surface density of the voids 84 is less than the surface density threshold value, the amount of polishing that has been polished is measured in the necessary amount of polishing determining step (S20).
  • the areal density threshold is, for example, 0.3/cm 2 .
  • the areal density threshold may be, for example, 0.3/cm 2 or less.
  • FIG. 16 is an enlarged schematic diagram showing the configuration of the dummy wafer after the required polishing amount determination step.
  • the enlarged schematic diagram shown in FIG. 16 corresponds to the enlarged schematic diagram shown in FIG. A value obtained by subtracting the thickness (second thickness H2) of the dummy wafer 99 after the required polishing amount determining step (S20) from the first thickness H1 of the silicon carbide wafer 90 in the silicon carbide wafer preparing step (S10) determines the required polishing amount. It is measured as a polishing amount polished in the step (S20). The measured polishing amount is determined as the required polishing amount.
  • the normal portion 11 is exposed after the required polishing amount determination step (S20).
  • the processed deteriorated portion 12 of the dummy wafer 99 is removed.
  • silicon carbide wafer 90 is prepared.
  • the configuration of silicon carbide wafer 90 is similar to that of dummy wafer 99 .
  • Silicon carbide wafer 90 is polished using mechanical polishing.
  • the polishing amount of silicon carbide wafer 90 by mechanical polishing is, for example, the necessary polishing amount determined in the necessary polishing amount determining step (S20).
  • the polishing amount of silicon carbide wafer 90 by mechanical polishing may be equal to or greater than the necessary polishing amount. However, if the amount of silicon carbide wafer 90 polished by mechanical polishing is excessively large, the time required for mechanical polishing increases and the surface density of polishing marks on fourth main surface 4 of silicon carbide wafer 90 increases. Therefore, the polishing amount of silicon carbide wafer 90 by mechanical polishing is preferably the required polishing amount.
  • the configuration of a mechanical polishing apparatus used for mechanical polishing is different from the configuration of polishing apparatus 30 in that support pillar 39 has a role of actively pressing silicon carbide wafer 90. Other configurations are similar to polishing.
  • the configuration is the same as that of the device 30 .
  • the post 39 of the mechanical polishing device has, for example, an air cylinder.
  • the polishing conditions for the mechanical polishing are the same as the polishing conditions for the required polishing amount determination step (S20).
  • FIG. 17 is an enlarged schematic diagram showing the configuration of silicon carbide substrate 10 in the polishing step (S30).
  • the enlarged schematic diagram shown in FIG. 17 corresponds to the enlarged schematic diagram shown in FIG.
  • first main surface 1 of silicon carbide substrate 10 is smooth.
  • the position of work-affected portion 12 in silicon carbide substrate 10 corresponds to the position of void 84 (see FIG. 16) of dummy wafer 99 after the necessary polishing amount determining step (S20).
  • Silicon carbide substrate 10 has a thickness of second thickness H2.
  • the polishing amount by CMP is, for example, 3 ⁇ m.
  • the configuration of the CMP apparatus used for CMP differs from the configuration of the polishing apparatus 30 in that the support 39 has a role of actively pressing the silicon carbide wafer 90.
  • the other configuration is the same as that of the polishing apparatus 30.
  • the pillar 39 of the CMP device has an air cylinder, for example.
  • an oxidizing agent for example, sodium dichloroisocyanurate is used.
  • Sucrose for example, is used as an additive.
  • 4000 cm 3 of water, 1000 cm 3 of colloidal silica, 50 g of oxidizing agent, and 40 g of additive are blended in the abrasive used for CMP.
  • the amounts may be varied while maintaining the ratio of the amounts to each other.
  • the hydrogen ion exponent (pH) of the polishing agent used for CMP is, for example, 2.5 or more and 3.5 or less.
  • a polyurethane suede polishing cloth "Supreme (trademark)" manufactured by Nitta DuPont is used as the polishing cloth.
  • the surface plate has a diameter of, for example, 640 mm.
  • the rotating speed of the surface plate is, for example, 60 rpm.
  • the rotational speed of the polishing head is, for example, 80 rpm.
  • the swing speed of the polishing head is, for example, 20 mm/sec.
  • the abrasive flow rate is, for example, 200 cm 3 /min.
  • silicon carbide substrate 10 is manufactured.
  • Silicon carbide epitaxial layer 20 is formed on first main surface 1 of silicon carbide substrate 10 .
  • Blue light emitting defects 83 are formed by converting threading dislocations 80 in work-affected portion 12 of silicon carbide substrate 10 among a plurality of threading dislocations 80 .
  • silicon carbide epitaxial substrate 100 (see FIG. 3) is manufactured.
  • a silicon carbide epitaxial substrate 100 is used as a substrate of a silicon carbide semiconductor device such as a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET: Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor).
  • MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
  • defects exposed on second main surface 2 of silicon carbide epitaxial substrate 100 degrade electrical characteristics of the silicon carbide semiconductor device. This lowers the yield of silicon carbide semiconductor devices.
  • the inventors have investigated the cause of the above phenomenon in detail, and found that the blue light-emitting defect 83 exposed on the second main surface 2 particularly affects the deterioration of the electrical characteristics of the silicon carbide semiconductor device. I found
  • blue light-emitting defect 83 is formed due to threading dislocation 80 in work-affected portion 12 of silicon carbide substrate 10 .
  • the rate of conversion from threading dislocations 80 to blue light-emitting defects 83 varies depending on the residual amount of work-affected portion 12 in silicon carbide substrate 10 .
  • FIG. 18 is an enlarged schematic cross-sectional view showing a state in which silicon carbide epitaxial layer 20 is formed after polishing so that the surface roughness of first main surface 1 of silicon carbide substrate 10 is sufficiently reduced.
  • the enlarged schematic cross-sectional view shown in FIG. 18 corresponds to the enlarged schematic cross-sectional view shown in FIG.
  • the work-affected portion 12 is locally formed deep in the silicon carbide wafer 90 (see FIG. 11). Therefore, as shown in FIG. 18, when the surface roughness of first main surface 1 of silicon carbide substrate 10 is sufficiently reduced by polishing, only the surface layer of process-affected portion 12 is removed, and the silicon carbide wafer The work-affected portion 12 formed deep in 90 is not removed. From another point of view, if the surface roughness of the first main surface 1 is sufficiently reduced, the amount of polishing becomes excessively small. Therefore, the residual amount of the work-affected portion 12 increases. In this case, the number of threading dislocations 80 in the work-affected portion 12 increases. As a result, the rate of conversion from threading dislocations 80 to blue-emitting defects 83 increases.
  • process-affected portion 12 formed deep in silicon carbide wafer 90 does not affect warping of silicon carbide wafer 90 . Therefore, even when silicon carbide substrate 10 is polished such that warpage is sufficiently reduced, damaged portion 12 formed deep in silicon carbide wafer 90 is not removed. Therefore, similarly to the case where silicon carbide substrate 10 is polished such that the surface roughness is sufficiently reduced, the amount of polishing is excessively small.
  • polishing amount of mechanical polishing is excessively increased, polishing marks formed on first main surface 1 of silicon carbide substrate 10 after mechanical polishing increase. Therefore, in order to reduce the surface density of polishing marks on the first main surface 1, it is necessary to increase the polishing amount by CMP.
  • FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the polishing amount due to mechanical polishing in the polishing process is excessively large.
  • the schematic cross-sectional view shown in FIG. 19 corresponds to the schematic cross-sectional view shown in FIG.
  • the polishing amount of CMP increases, the outer peripheral portion is more likely to come into contact with the polishing liquid than the inner peripheral portion, so that the outer peripheral portion of the first main surface 1 sags more.
  • the curvature of first outer peripheral region 61 and the curvature of second outer peripheral region 62 are each increased.
  • the central region 70 has a curved shape.
  • the LTIR of silicon carbide substrate 10 in a plurality of outer peripheral regions 60 is increased. Therefore, the flatness of silicon carbide epitaxial substrate 100 is deteriorated, and pattern defects of a silicon carbide semiconductor device manufactured using silicon carbide epitaxial substrate 100 increase. This lowers the yield of silicon carbide semiconductor devices manufactured using silicon carbide epitaxial substrate 100 .
  • the polishing amount when the polishing amount is excessively small, the residual amount of the work-affected portion 12 increases, so the rate of conversion from the threading dislocations 80 to the blue-emitting defects 83 increases.
  • the amount of polishing when the amount of polishing is excessively large, the amount of polishing by CMP increases, so the LTIR of silicon carbide substrate 10 in the plurality of outer peripheral regions 60 increases. Therefore, it is necessary to determine the optimum polishing amount in order to reduce the areal density of blue-emitting defects and reduce the LTIR.
  • the inventors have obtained the following knowledge and introduced the required amount of polishing determination step (S20) in the method for manufacturing silicon carbide epitaxial substrate 100 according to the present application. It was to be.
  • the work-affected portion 12 near the threading dislocation 80 is more likely to be scraped than the other work-affected portion 12 and the normal portion 11 . Therefore, in the necessary polishing amount determining step (S20), the work-affected portion 12 in the vicinity of the threading dislocation 80 is deeply removed by polishing so that the frictional resistance changes locally. As a result, the work-affected portion 12 near the threading dislocation 80 is detected as a void 84 .
  • the residual amount of the work-affected portion 12 can be reduced. can be reduced. As a result, the rate of conversion from threading dislocations 80 to blue-emitting defects 83 can be reduced. From another point of view, the thickness of the work-affected portion 12 in the third direction 103 can be reduced compared to when the polishing amount is excessively small (see FIGS. 3 and 18).
  • the surface density of threading screw dislocations 81 in first main surface 1 of silicon carbide substrate 10 is set as the first surface density
  • threading edge dislocations 82 in first main surface 1 are is the second surface density
  • the surface density of the blue light-emitting defects 83 on the second main surface 2 is the third surface density
  • the third surface for the total value of the first surface density and the second surface density The density ratio is 0.03% or less.
  • silicon carbide epitaxial substrate 100 when first main surface 1 of silicon carbide substrate 10 is divided into a plurality of square regions 50 each having a side length of 10 mm, the plurality of square regions 50 are , a plurality of first outer peripheral regions 61 located at the outermost periphery of the plurality of square regions 50, and a plurality of second outer peripheral regions 62 in contact with the plurality of first outer peripheral regions 61.
  • the average value of LTIR of silicon carbide substrate 10 in multiple first outer peripheral regions 61 and multiple second outer peripheral regions 62 is 0.6 ⁇ m or less. Thereby, the flatness of the outer peripheral region 60 of the first main surface 1 is improved. Therefore, the yield of silicon carbide semiconductor devices manufactured using silicon carbide epitaxial substrate 100 can be improved.
  • the variation in the overall thickness of silicon carbide substrate 10 is 6 ⁇ m or less.
  • the flatness of the first main surface 1 is improved. Therefore, the yield of silicon carbide semiconductor devices manufactured using silicon carbide epitaxial substrate 100 can be improved.
  • the ratio of the third surface density to the sum of the first surface density and the second surface density may be 0.02% or less. Therefore, the yield of silicon carbide semiconductor devices manufactured using silicon carbide epitaxial substrate 100 can be further improved.
  • the ratio of the third surface density to the sum of the first surface density and the second surface density may be 0.01% or less. Therefore, the yield of silicon carbide semiconductor devices manufactured using silicon carbide epitaxial substrate 100 can be further improved.
  • the ratio of the third surface density to the first surface density is 0.2% or less. Therefore, the yield of silicon carbide semiconductor devices manufactured using silicon carbide epitaxial substrate 100 can be further improved.
  • the first surface density is 1500/cm 2 or less.
  • the surface density of the threading screw dislocations 81 on the first main surface 1 is reduced. Therefore, the surface density of the blue light-emitting defects 83 on the second main surface 2 can be further reduced.
  • the first surface density is 500/cm 2 or less.
  • the surface density of the threading screw dislocations 81 on the first main surface 1 is reduced. Therefore, the surface density of the blue light-emitting defects 83 on the second main surface 2 can be further reduced.
  • the first surface density is 100/cm 2 or less.
  • the surface density of the threading screw dislocations 81 on the first main surface 1 is reduced. Therefore, the surface density of the blue light-emitting defects 83 on the second main surface 2 can be further reduced.
  • the second surface density is 10000/cm 2 or less.
  • the areal density of the threading edge dislocations 82 on the first main surface 1 is reduced. Therefore, the surface density of the blue light-emitting defects 83 on the second main surface 2 can be further reduced.
  • the second surface density is 5000/cm 2 or less.
  • the areal density of the threading edge dislocations 82 on the first main surface 1 is reduced. Therefore, the surface density of the blue light-emitting defects 83 on the second main surface 2 can be further reduced.
  • the second surface density is 2000/cm 2 or less.
  • the areal density of the threading edge dislocations 82 on the first main surface 1 is reduced. Therefore, the surface density of the blue light-emitting defects 83 on the second main surface 2 can be further reduced.
  • diameter D of second main surface 2 is 150 mm or more.
  • the yield of silicon carbide semiconductor devices manufactured using silicon carbide epitaxial substrate 100 can be improved.
  • Example Silicon carbide epitaxial substrates 100 according to samples 1 to 7 were prepared.
  • Sample 1 and Sample 4 is a comparative example.
  • Samples 2, 3 and 5-7 are examples.
  • Each of silicon carbide epitaxial substrates 100 according to samples 1 to 7 was manufactured using the manufacturing method according to the present embodiment described above.
  • the rotational speed of the surface plate 35 in the required polishing amount determination step (S20) was set to 40 rpm or more and 100 rpm or less.
  • the number of revolutions of the polishing head was 80 rpm or more and 120 rpm or less.
  • the swing speed of the polishing head 31 was set to 10 mm/sec or more and 30 mm/sec or less.
  • the mechanical polishing conditions in the polishing step (S30) were the same as the polishing conditions in the necessary polishing amount determining step (S20).
  • the areal density (first areal density) of threading screw dislocations 81 (TSD) and the areal density of threading edge dislocations 82 (TED) on the first main surface 1 are (Second areal density) were prepared to be approximately the same.
  • the first surface densities of silicon carbide epitaxial substrates 100 according to samples 1 to 4 were 470/cm 2 , 500/cm 2 , 540/cm 2 and 520/cm 2 , respectively. rice field.
  • the second areal densities of silicon carbide epitaxial substrates 100 according to samples 1 to 4 were 3250/cm 2 , 4000/cm 2 , 3500/cm 2 and 4100/cm 2 .
  • Samples 5 to 7 were prepared so that each of the first surface density and the second surface density was different.
  • the first surface densities of silicon carbide epitaxial substrates 100 according to samples 5 to 7 were 1340/cm 2 , 870/cm 2 and 200/cm 2 .
  • the second areal densities of silicon carbide epitaxial substrates 100 according to samples 5 to 7 were 9060/cm 2 , 5620/cm 2 and 1870/cm 2 .
  • the threshold value of the surface density of voids in the required polishing amount determination step (S20) was changed.
  • the surface density of voids changed after the required polishing amount determination step (S20).
  • the surface density of voids varied between 0.05/cm 2 and 0.6/cm 2 .
  • the void areal density threshold was set so that the same void areal density as in Sample 2 was obtained.
  • the surface density of voids varied between 0.03/cm 2 and 0.19/cm 2 .
  • the necessary polishing amount was determined based on the set void surface density threshold value.
  • samples 1 to 4 have the same first areal density and second areal density. The quantity has also changed.
  • samples 5 to 7 since the first areal density and the second areal density are different, the polishing amount obtained is the same even though the threshold value of the void areal density is changed.
  • the CMP polishing amount in the polishing step (S30) was set to 3 ⁇ m.
  • the polishing amount of CMP in the polishing step (S30) was set to 8 ⁇ m.
  • each of the first areal density and the second areal density was measured using the measurement method described above.
  • the first main surface 1 was observed using a normalski differential interference contrast microscope.
  • the field of view for observing etch pits was 0.082 cm ⁇ 0.070 cm.
  • First main surface 1 of silicon carbide substrate 10 is divided into a plurality of square measurement regions. The size of each of the multiple square measurement areas was 5 mm ⁇ 5 mm. The number of etch pits was determined in each of the square measurement areas. A value obtained by dividing the number of etch pits in the square measurement area by the area of the observation field of the etch pits (0.082 cm ⁇ 0.070 cm) was taken as the surface density of threading screw dislocations 81 in the square measurement area.
  • a value obtained by dividing the total surface density of threading screw dislocations 81 in all square measurement regions by the number of square measurement regions is the surface density of threading screw dislocations 81 in first main surface 1 of silicon carbide substrate 10 (first surface density).
  • the surface density (second surface density) of threading edge dislocations 82 in first main surface 1 of silicon carbide substrate 10 was measured.
  • the total thickness variation (TTV) of the silicon carbide substrate was measured for all samples. Specifically, the TTV was measured by the above-described measurement method using a flatness measuring machine "Tropel FlatMaster (trademark)" manufactured by Corning Tropel.
  • LTIR was measured by the above-described measurement method using a flatness measuring machine "Tropel FlatMaster (trademark)" manufactured by Corning Tropel.
  • the third areal density was measured for all samples. Specifically, the third areal density was measured by the above-described measurement method using a PL imaging device "SemiScope (trademark) PLI-200" manufactured by Photon Design. In the measurement of the third areal density, the magnification of the near-infrared objective lens 233 was set to 4.5 times. The measurement temperature was room temperature (27°C).
  • the color image sensor 235 was a CCD image sensor.
  • the type of CCD element was a back-illuminated deep depletion type.
  • the CCD image sensor was "eXcelon (trademark)" manufactured by Teledyne.
  • the imaging wavelength range was set to 310 nm or more and 1024 nm or less.
  • the device format was set to 1024ch ⁇ 1024ch.
  • the image area was 13.3 mm x 13.3 mm.
  • the device size was 13 ⁇ m ⁇ 13 ⁇ m.
  • the polishing amount by mechanical polishing is the necessary polishing amount obtained in the necessary polishing amount determining step (S20). Therefore, it is possible to prevent the amount of polishing by mechanical polishing from becoming excessively large, and it is possible to prevent the amount of polishing by CMP from becoming large. As a result, increases in each of TTV and LTIR can be suppressed.
  • the void surface after the required polishing amount determination step (S20) As shown in Table 1, when comparing the ratio of the third areal density to the total value of the first and second areal densities in samples 1 to 7, the void surface after the required polishing amount determination step (S20) It was confirmed that when the density was 0.3 pieces/cm 2 or less, the ratio of the third areal density to the total value of the first areal density and the second areal density was 0.03% or less. Similarly, when the void surface density after the necessary polishing amount determination step (S20) is 0.2/cm 2 or less, the ratio of the third surface density to the total value of the first surface density and the second surface density was confirmed to be 0.02% or less. Similarly, when the void surface density after the required polishing amount determination step (S20) is 0.05/cm 2 or less, the ratio of the third surface density to the total value of the first surface density and the second surface density was confirmed to be 0.01% or less.
  • the ratio of the third areal density to the first areal density in samples 1 to 7 is 0.3/cm. It was confirmed that the ratio of the third areal density to the first areal density is 0.2% or less when the density is 2 or less.

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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を有している。炭化珪素基板は、第１主面を有している。炭化珪素エピタキシャル層は、第１主面上に設けられている。炭化珪素エピタキシャル層には、青色発光欠陥がある。炭化珪素エピタキシャル層は、第２主面を有している。第２主面は、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。青色発光欠陥は、第２主面に露出している。第１主面における貫通螺旋転位の面密度を第１面密度とし、第１主面における貫通刃状転位の面密度を第２面密度とし、第２主面における青色発光欠陥の面密度を第３面密度とした場合、第１面密度と第２面密度とを合計した値に対する第３面密度の割合は、０．０３％以下である。

Description

炭化珪素エピタキシャル基板
　本開示は、炭化珪素エピタキシャル基板に関する。本出願は、２０２２年２月２日に出願した日本特許出願である特願２０２２－０１４８１５号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。
　特開２００９－２９２７２３号公報（特許文献１）には、炭化珪素基板における貫通転位密度が低い炭化珪素エピタキシャル基板が開示されている。
特開２００９－２９２７２３号公報
　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。炭化珪素基板は、第１主面を含んでいる。炭化珪素エピタキシャル層は、第１主面上に設けられている。炭化珪素基板には、貫通螺旋転位がある。炭化珪素基板には、貫通刃状転位がある。炭化珪素エピタキシャル層には、青色発光欠陥がある。炭化珪素エピタキシャル層は、第２主面を含んでいる。第２主面は、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。青色発光欠陥は、第２主面に露出している。青色発光欠陥に対して励起光を照射することによって青色発光欠陥から発生するフォトルミネッセンス光をＨＳＶ色空間で表現した場合、Ｈは１８０°以上２３０°以下であり、Ｓは６０以上１７０以下であり、かつＶは１９０以上２５５以下である。第１主面を１辺の長さが１０ｍｍである複数の正方領域に区分した場合、複数の正方領域は、複数の正方領域の最外周に位置する複数の第１外周領域と、複数の第１外周領域に接している複数の第２外周領域とを含んでいる。複数の第１外周領域および複数の第２外周領域における炭化珪素基板のＬＴＩＲの平均値は、０．６μｍ以下である。第１主面における貫通螺旋転位の面密度を第１面密度とし、第１主面における貫通刃状転位の面密度を第２面密度とし、第２主面における青色発光欠陥の面密度を第３面密度とした場合、第１面密度と第２面密度とを合計した値に対する第３面密度の割合は、０．０３％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２の領域ＩＩＩを示す拡大断面模式図である。 図４は、カラーフォトルミネッセンスイメージング装置の構成を示す模式図である。 図５は、ＬＴＩＲの測定領域を示す平面模式図である。 図６は、ＬＴＩＲの定義を説明する模式図である。 図７は、図５のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿う断面模式図である。 図８は、全体厚みばらつきの定義を示す断面模式図である。 図９は、本実施形態に係る炭化珪素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１０は、炭化珪素ウェハの構成を示す断面模式図である。 図１１は、図１０の領域ＸＩを示す拡大模式図である。 図１２は、研磨装置の構成を示す平面模式図である。 図１３は、研磨装置の構成を示す正面模式図である。 図１４は、必要研磨量決定工程の過程におけるダミーウェハの構成を示す拡大断面模式図である。 図１５は、必要研磨量決定工程の過程におけるダミーウェハの構成を示す拡大平面模式図である。 図１６は、必要研磨量決定工程後におけるダミーウェハの構成を示す拡大模式図である。 図１７は、研磨工程における炭化珪素基板の構成を示す拡大模式図である。 図１８は、炭化珪素基板の第１主面の表面粗さが十分に小さくなるように研磨した後に炭化珪素エピタキシャル層を形成した状態を示す拡大断面模式図である。 図１９は、研磨工程における機械研磨による研磨量が過度に大きい状態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歩留まりを向上することができる炭化珪素エピタキシャル基板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歩留まりを向上することができる炭化珪素エピタキシャル基板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態様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１０と、炭化珪素エピタキシャル層２０とを有している。炭化珪素基板１０は、第１主面１を有している。炭化珪素エピタキシャル層２０は、第１主面１上に設けられている。炭化珪素基板１０には、貫通螺旋転位８１がある。炭化珪素基板１０には、貫通刃状転位８２がある。炭化珪素エピタキシャル層２０には、青色発光欠陥８３がある。炭化珪素エピタキシャル層２０は、第２主面２を有している。第２主面２は、炭化珪素基板１０と炭化珪素エピタキシャル層２０との界面６の反対側にある。青色発光欠陥８３は、第２主面２に露出している。青色発光欠陥８３に対して励起光を照射することによって青色発光欠陥８３から発生するフォトルミネッセンス光をＨＳＶ色空間で表現した場合、Ｈは１８０°以上２３０°以下であり、Ｓは６０以上１７０以下であり、かつＶは１９０以上２５５以下である。第１主面１を１辺の長さが１０ｍｍである複数の正方領域５０に区分した場合、複数の正方領域５０は、複数の正方領域５０の最外周に位置する複数の第１外周領域６１と、複数の第１外周領域６１に接している複数の第２外周領域６２とを有している。複数の第１外周領域６１および複数の第２外周領域６２における炭化珪素基板１０のＬＴＩＲの平均値は、０．６μｍ以下である。第１主面１における貫通螺旋転位８１の面密度を第１面密度とし、第１主面１における貫通刃状転位８２の面密度を第２面密度とし、第２主面２における青色発光欠陥８３の面密度を第３面密度とした場合、第１面密度と第２面密度とを合計した値に対する第３面密度の割合は、０．０３％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、炭化珪素基板１０の全体厚みばらつきは、６μｍ以下であってもよい。
　（３）上記（１）または（２）に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、第１面密度と第２面密度とを合計した値に対する第３面密度の割合は、０．０２％以下であってもよい。
　（４）上記（３）に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、第１面密度と第２面密度とを合計した値に対する第３面密度の割合は、０．０１％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、第１面密度に対する第３面密度の割合は、０．２％以下であってもよい。
　（６）上記（１）から（５）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、第１面密度は、１５００個／ｃｍ2以下であってもよい。
　（７）上記（６）に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、第１面密度は、５００個／ｃｍ2以下であってもよい。
　（８）上記（７）に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、第１面密度は、１００個／ｃｍ2以下であってもよい。
　（９）上記（１）から（８）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、第２面密度は、１００００個／ｃｍ2以下であってもよい。
　（１０）上記（９）に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、第２面密度は、５０００個／ｃｍ2以下であってもよい。
　（１１）上記（１０）に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、第２面密度は、２０００個／ｃｍ2以下であってもよい。
　（１２）上記（１）から（１１）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、第２主面２の直径Ｄは、１５０ｍｍ以上であってもよい。
　（１３）上記（１）から（１２）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、炭化珪素基板１０の電気抵抗率は、１０ｍΩ・ｃｍ以上であってもよい。
　[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。
　まず、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板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の構成を示す平面模式図である。図１に示されるように、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の各々に沿って広がっている。第１方向１０１は、特に限定されないが、たとえば＜１１－２０＞方向である。第２方向１０２は、特に限定されないが、たとえば＜１－１００＞方向である。外周側面９は、第２主面２に連なっている。炭化珪素エピタキシャル基板１００は、たとえば六方晶炭化珪素により構成されている。六方晶炭化珪素のポリタイプは、たとえば４Ｈである。
　第２主面２は、｛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８°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８°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８°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、特に限定されないが、たとえば７°以下であってもよいし、６°以下であってもよい。｛０００１｝面に対する第２主面２のオフ角度は、特に限定されないが、たとえば１°以上であってもよいし、２°以上であってもよい。
　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てもよい。
　第２主面２の直径Ｄは、たとえば１５０ｍｍ以上である。直径Ｄは特に限定されないが、たとえば２００ｍｍ以上であってもよいし、２５０ｍｍ以上であってもよい。直径Ｄ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Ｄ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１０と、炭化珪素エピタキシャル層２０とを有している。炭化珪素エピタキシャル層２０は、炭化珪素基板１０上に設けられている。炭化珪素エピタキシャル層２０は、炭化珪素基板１０に接している。炭化珪素基板１０のポリタイプは、たとえば４Ｈである。同様に、炭化珪素エピタキシャル層２０のポリタイプは、たとえば４Ｈである。
　炭化珪素エピタキシャル層２０は、炭化珪素エピタキシャル基板１００の第２主面２を形成している。第２主面２は、界面６の反対側にある。界面６は、炭化珪素基板１０と炭化珪素エピタキシャル層２０との境界にある。炭化珪素基板１０は、第１主面１と、第３主面３とを有している。第１主面１において、炭化珪素基板１０は、炭化珪素エピタキシャル層２０に接している。言い換えれば、炭化珪素エピタキシャル層２０は、第１主面１上に設けられている。第３主面３は、第１主面１の反対側にある。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３主面３は、炭化珪素エピタキシャル基板１００の裏面である。
　第１主面１には研磨痕があってもよい。第１主面１に垂直な方向から見て、研磨痕は細長い形状である。研磨痕の長手方向の長さは、たとえば研磨痕の短手方向の長さの１０倍以上である。研磨痕は、直線状であってもよいし、曲線状であってもよい。第１主面１に垂直な方向から見て、研磨痕の長さは、たとえば０．５ｍｍ以上である。第１主面１に垂直な方向における研磨痕の深さは、たとえば０．５μｍ以上である。第１主面１における研磨痕の面密度は、たとえば１個／ｃｍ2以下である。第１主面１における研磨痕は、レーザー顕微鏡、白色干渉顕微鏡またはレーザーテック株式会社製の欠陥検査装置であるＷＡＳＡＶＩシリーズ「ＳＩＣＡ　６Ｘ」等を用いることにより特定することができる。具体的には、炭化珪素エピタキシャル層２０の第２主面２の上方から観察した場合に、＜１－１００＞方向へ延びる直線状の筋と交差する溝が、研磨痕として特定される。
　図２に示されるように、炭化珪素基板１０には、複数の貫通転位８０がある。複数の貫通転位８０は、複数の貫通螺旋転位８１と複数の貫通刃状転位８２とによって構成されている。
　複数の貫通転位８０の各々は、第３主面３から第１主面１まで連続的に延在している。複数の貫通転位８０の各々が延在する方向は、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。複数の貫通転位８０の各々は、第３主面３において露出している。
　図２に示されるように、炭化珪素エピタキシャル層２０には、複数の青色発光欠陥８３がある。複数の青色発光欠陥８３の各々は、貫通転位８０に起因して形成されている。第１主面１において、複数の青色発光欠陥８３の各々は、貫通転位８０に連なっている。複数の青色発光欠陥８３の各々は、貫通螺旋転位８１に連なっていてもよいし、貫通刃状転位８２に連なっていてもよい。複数の青色発光欠陥８３の各々は、界面６から第２主面２まで連続的に延在している。界面６から離れるにつれて、第１方向１０１における複数の青色発光欠陥８３の各々の幅は大きくなっている。第１方向１０１および第３方向１０３の各々に垂直な方向から見て、複数の青色発光欠陥８３の各々は、たとえば三角形である。複数の青色発光欠陥８３の各々は、第２主面２に露出している。
　図３は、図２の領域ＩＩＩを示す拡大断面模式図である。図３に示されるように、炭化珪素基板１０は、正常部１１と加工変質部１２とによって構成されている。正常部１１は、スライスによる加工ダメージを受けていない正常な結晶格子によって構成されている部分である。加工変質部１２は、スライスによる加工ダメージによって炭化珪素基板１０の結晶格子の配列が乱れた部分である。加工変質部１２は、正常部１１に連なっている。加工変質部１２は、炭化珪素基板１０の第１主面１の一部を形成している。別の観点から言えば、加工変質部１２は、炭化珪素エピタキシャル層２０に接している。加工変質部１２は、貫通転位８０の近傍に設けられている。
　複数の青色発光欠陥８３の各々は、加工変質部１２に起因して形成されている。別の観点から言えば、複数の青色発光欠陥８３の各々は、加工変質部１２に連なっている。複数の青色発光欠陥８３の各々は、たとえば三角欠陥である。複数の青色発光欠陥８３の各々は、積層欠陥を含んでいてもよい。第２主面２に対して垂直な方向に見て、青色発光欠陥８３の形状は、たとえば三角形である。
　（貫通螺旋転位および貫通刃状転位の各々の面密度）
　第１主面１における貫通螺旋転位８１の面密度を第１面密度と称する。第１面密度は、たとえば１５００個／ｃｍ2以下である。第１面密度は特に限定されないが、たとえば１０００個／ｃｍ2以下であってもよいし、５００個／ｃｍ2以下であってもよいし、１００個／ｃｍ2以下であってもよい。第１面密度は特に限定されないが、たとえば１０個／ｃｍ2以上であってもよいし、５０個／ｃｍ2以上であってもよい。
　第１主面１における貫通刃状転位８２の面密度を第２面密度と称する。第２面密度は、たとえば１００００個／ｃｍ2以下である。第２面密度は特に限定されないが、たとえば５０００個／ｃｍ2以下であってもよいし、２０００個／ｃｍ2以下であってもよい。第２面密度は特に限定されないが、たとえば１００個／ｃｍ2以上であってもよいし、５００個／ｃｍ2以上であってもよい。
　次に、貫通螺旋転位８１および貫通刃状転位８２の各々の面密度の測定方法について説明する。
　貫通螺旋転位８１および貫通刃状転位８２の各々の面密度は、たとえば溶融水酸化カリウム（ＫＯＨ）を用いて決定される。具体的には、機械研磨等を用いて炭化珪素エピタキシャル層２０が除去される。これによって、炭化珪素基板１０の第１主面１が露出される。第１主面１が、溶融ＫＯＨによってエッチングされる。これにより、第１主面１に露出した貫通螺旋転位８１および貫通刃状転位８２の各々の付近にある炭化珪素領域がエッチングされることにより、第１主面１にエッチピットが形成される。第１主面１に形成されたエッチピットの数を、第１主面１の測定面積で除した値が、第１主面１における貫通螺旋転位８１および貫通刃状転位８２の各々の面密度に対応する。ＫＯＨ融液の温度は、たとえば５００℃以上５５０℃以下程度とする。エッチング時間は、５分以上１０分以下程度とする。エッチング後、第１主面１が、ノルマルスキー微分干渉顕微鏡を用いて観察される。
　炭化珪素基板１０が貫通螺旋転位８１および貫通刃状転位８２以外に基底面転位を含んでいる場合、第１主面１に露出した基底面転位付近にある炭化珪素領域もエッチングされる。貫通螺旋転位８１に起因するエッチピットと、貫通刃状転位８２に起因するエッチピットと、基底面転位に起因するエッチピットとは、以下の方法により区別される。基底面転位に起因するエッチピットは、平面形状が楕円形状である。貫通螺旋転位８１に起因するエッチピットは、平面形状が丸型もしくは六角形状であり、かつピットサイズが大きい。貫通刃状転位８２に起因するエッチピットは、平面形状が丸型もしくは六角形状であり、かつピットサイズが小さい。
　（青色発光欠陥の面密度）
　第２主面２における青色発光欠陥８３の面密度を第３面密度と称する。第３面密度は、たとえば２個／ｃｍ2以下である。第３面密度は特に限定されないが、たとえば１個／ｃｍ2以下であってもよいし、０．５個／ｃｍ2以下であってもよい。第３面密度は特に限定されないが、たとえば０．０５個／ｃｍ2以上であってもよいし、０．０７個／ｃｍ2以上であってもよい。
　第１面密度と第２面密度とを合計した値に対する第３面密度の割合は、たとえば０．０３％以下である。第１面密度と第２面密度とを合計した値に対する第３面密度の割合は特に限定されないが、たとえば０．０２％以下であってもよいし、０．０１％以下であってもよい。第１面密度と第２面密度とを合計した値に対する第３面密度の割合は特に限定されないが、たとえば０．００１％以上であってもよいし、０．００５％以上であってもよい。
　第１面密度に対する第３面密度の割合は、たとえば０．２％以下である。第１面密度に対する第３面密度の割合は、０．１５％以下であってもよいし、０．１％以下であってもよい。第１面密度に対する第３面密度の割合は、特に限定されないが、たとえば０．０１％以上であってもよいし、０．０５％以上であってもよい。
　青色発光欠陥８３は、フォトルミネッセンスイメージング装置により特定することができる。図４は、カラーフォトルミネッセンスイメージング装置の構成を示す模式図である。カラーフォトルミネッセンスイメージング装置として、たとえばフォトンデザイン社製のＰＬイメージング装置（ＳｅｍｉＳｃｏｐｅ（商標）　ＰＬＩ－２００）を使用することができる。図４に示されるように、カラーフォトルミネッセンスイメージング装置２００は、励起光生成ユニット２２０と、イメージングユニット２３０とを主に有している。
　励起光生成ユニット２２０は、光源部２２１と、導光部２２２と、フィルタ部２２３とを有する。光源部２２１は、六方晶炭化珪素のバンドギャップよりも高いエネルギーを有する励起光ＬＥを発生することができる。光源部２２１は、たとえば水銀キセノンランプである。導光部２２２は、光源部２２１から出射した光が、炭化珪素エピタキシャル基板１００の第２主面２（図２参照）に照射されるように、光を導くことができる。導光部２２２は、たとえば光ファイバーを有している。図４に示されるように、励起光生成ユニット２２０は、近赤外対物レンズ２３３の両側に配置されていてもよい。
　フィルタ部２２３は、六方晶炭化珪素のバンドギャップよりも高いエネルギーに対応する特定の波長を有する光を選択的に透過するものである。六方晶炭化珪素のバンドギャップに対応する波長は典型的には３９０ｎｍ程度である。そのため、たとえば約３１３ｎｍの波長を有する光を特に透過するバンドパスフィルタがフィルタ部２２３として用いられる。フィルタ部２２３の透過波長域は、たとえば２９０ｎｍ以上３７０ｎｍ以下であってもよいし、３００ｎｍ以上３３０ｎｍ以下であってもよいし、３００ｎｍ以上３２０ｎｍ以下であってもよい。
　イメージングユニット２３０は、制御部２３１と、ステージ２３２と、近赤外対物レンズ２３３と、カラーイメージセンサ２３５とを主に有する。制御部２３１は、ステージ２３２の変位動作の制御と、カラーイメージセンサ２３５による撮影動作の制御とを行うものであり、たとえばパーソナルコンピュータである。ステージ２３２は、第２主面２が露出するように炭化珪素エピタキシャル基板１００を支持する。ステージ２３２は、たとえば第２主面２の位置を変位させるＸＹステージである。近赤外対物レンズ２３３は、第２主面２の上方に配置されている。近赤外対物レンズ２３３の倍率は、たとえば４．５倍である。カラーイメージセンサ２３５は、炭化珪素エピタキシャル基板１００から放射されるフォトルミネッセンス光を受光する。
　次に、青色発光欠陥８３の特定方法について説明する。
　まず、励起光生成ユニット２２０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に対して励起光ＬＥを照射する。これにより、炭化珪素エピタキシャル基板１００からフォトルミネッセンス光ＬＬが発生する。励起光ＬＥの波長は、たとえば３１３ｎｍである。励起光ＬＥの強度は、たとえば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。測定温度は、たとえば室温（２７℃）である。
　次に、フォトルミネッセンス光がカラーイメージセンサによって検出される。具体的には、炭化珪素エピタキシャル基板１００で発生したフォトルミネッセンス光ＬＬがカラーイメージセンサ２３５によって検出される。カラーイメージセンサ２３５は、たとえばＣＣＤ（電荷結合素子：Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサである。ＣＣＤ素子のタイプは、たとえば裏面照射型ディープディプレッション（ｂａｃｋ－ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄ　ｄｅｅｐ　ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ）タイプである。ＣＣＤイメージセンサは、たとえばテレダイン社製のｅＸｃｅｌｏｎ（商標）である。撮像波長範囲は、たとえば３１０ｎｍ以上１０２４ｎｍ以下である。素子フォーマットは、たとえば１０２４ｃｈ×１０２４ｃｈである。イメージエリアは、たとえば１３．３ｍｍ×１３．３ｍｍである。素子サイズは、たとえば１３μｍ×１３μｍである。ピクセル数は、たとえば４８０ｐｉｘｅｌ×６４０ｐｉｘｅｌである。画像サイズは、たとえば１．９ｍｍ×２．６ｍｍである。
　カラーイメージセンサ２３５から得られたカラー画像に基づいて、青色発光欠陥８３の光学特性が特定される。カラーイメージセンサから得られた青色発光欠陥８３の画像の色は、たとえば青色である。具体的には、青色発光欠陥８３に対して励起光を照射することによって青色発光欠陥８３から発生するフォトルミネッセンス光をＨＳＶ色空間で表現した場合、Ｈは１８０°以上２３０°以下であり、Ｓは６０以上１７０以下であり、かつＶは１９０以上２５５以下である。
　なお、ＨＳＶ色空間は、色相（Ｈｕｅ）と、彩度（Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）と、明度（Ｖａｌｕｅ）とにより色を表現する色の表現法の一つである。ＨＳＶ色空間において、Ｈの範囲は０°以上３６０°以下であり、Ｓの範囲は０以上２５５以下であり、かつＶの範囲は０以上２５５以下である。ＳおよびＶは、たとえば１０進数で表わされる。
　（炭化珪素基板の垂れ度）
　次に、炭化珪素基板１０の外周部の垂れ度について説明する。炭化珪素基板１０の垂れ度は、ＬＴＩＲ（Ｌｏｃａｌ　Ｔｏｔａｌ　Ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　Ｒｅａｄｉｎｇ）または全体厚みばらつき（ＴＴＶ：Ｔｏｔａｌ　Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）という指標を用いて定量化することができる。ＬＴＩＲおよびＴＴＶの各々は、たとえばＣｏｒｎｉｎｇ　Ｔｒｏｐｅｌ社製の平面度測定機「Ｔｒｏｐｅｌ　ＦｌａｔＭａｓｔｅｒ（商標）」を用いて測定可能である。
　（炭化珪素基板のＬＴＩＲ）
　図５は、ＬＴＩＲの測定領域を示す平面模式図である。図５に示されるように、炭化珪素基板１０の第１主面１が、複数の正方領域５０に区分される。複数の正方領域５０の各々の１辺の長さ（第１長さＷ１）は、１０ｍｍである。第１主面１の直径Ｄは、たとえば１５０ｍｍである。まず、外周側面９に外接する１５０ｍｍ×１５０ｍｍの正方形が想定される。１５０ｍｍ×１５０ｍｍの正方形は、１０ｍｍ×１０ｍｍの正方領域（１５×１５＝２２５個）に区分される。
　第１主面１に対して垂直な方向に見て、外周側面９に囲まれている正方領域５０の数は、１４５個である。第１主面１に対して垂直な方向に見て、外周側面９と交差する正方領域は、一部が欠けており完全な正方領域とはならない。そのため、外周側面９と交差する正方領域は、第１主面１を構成する正方領域５０とはみなされない。なお、第１主面１に対して垂直な方向に見て、複数の正方領域５０の各々の一辺は、オリエンテーションフラット部７の延在方向に平行である。
　複数の正方領域５０は、複数の外周領域６０と、複数の中央領域７０とにより構成されている。複数の外周領域６０は、複数の第１外周領域６１と、複数の第２外周領域６２とにより構成されている。複数の第１外周領域６１は、複数の正方領域５０の最外周に位置している。別の観点から言えば、複数の第１外周領域６１の各々は、外周側面９と交差している正方領域に接する正方領域５０である。複数の第２外周領域６２の各々は、複数の第１外周領域６１に接する正方領域５０である。複数の第２外周領域６２の各々は、複数の第１外周領域６１の内側に位置している。複数の第２外周領域６２の各々は、外周側面９と交差している正方領域から離間している。図１３において、ハッチングが付されている領域が、複数の外周領域６０である。
　複数の中央領域７０は、複数の外周領域６０に囲まれている。複数の中央領域７０の各々は、外周側面９と交差している正方領域から離間している。
　図５に示されるように、第１主面１の直径Ｄが１５０ｍｍの場合、第１主面１は、１辺の長さ（第１長さＷ１）が１０ｍｍである１４５個の正方領域５０に区分される。１４５個の正方領域５０の各々において、ＬＴＩＲが測定される。第１主面１の直径Ｄが１５０ｍｍの場合、外周領域６０の数は６８個であり、中央領域７０の数は７７個である。複数の外周領域６０の内、第１外周領域６１の数は３６個であり、第２外周領域６２の数は３２個である。
　次に、ＬＴＩＲの定義について説明する。図６は、ＬＴＩＲの定義を説明する模式図である。
　ＬＴＩＲ＝｜Ｔ１｜＋｜Ｔ２｜　　・・・（数１）
　ＬＴＩＲは、たとえば以下の手順で測定される。炭化珪素エピタキシャル層２０が形成される前の炭化珪素基板１０が準備される。平坦な吸着面に炭化珪素基板１０の第３主面３が全面吸着される。次に、ある局所的な領域（たとえば中央領域７０および外周領域６０など）における第１主面１の画像が光学的に取得される。次に、第１主面１の最小二乗平面Ｌ０が計算により求められる。
　数１および図６に示されるように、ＬＴＩＲは、平坦な吸着面に第３主面３を全面吸着させた状態で、最小二乗平面Ｌ０から第１主面１の最高点（第１最高点Ｐ１）までの高さ（第１最高点高さＴ１）と、最小二乗平面Ｌ０から第１主面１の最低点（第１最低点Ｐ２）までの高さ（第１最低点高さＴ２）とを合計した値である。第１最高点Ｐ１とは、最小二乗平面Ｌ０に対して第３主面３側とは反対側に位置する第１主面１の領域において、最小二乗平面Ｌ０に対して垂直な方向に沿った最小二乗平面Ｌ０と第１主面１との距離が最大となる位置である。第１最低点Ｐ２とは、最小二乗平面Ｌ０に対して第３主面３側に位置する第１主面１の領域において、最小二乗平面Ｌ０に対して垂直な方向に沿った最小二乗平面Ｌ０と第１主面１との距離が最大となる位置である。つまり、ＬＴＩＲは、第１最高点Ｐ１を通りかつ最小二乗平面Ｌ０と平行な平面（第１最高点平面Ｌ１）と、第１最低点Ｐ２を通りかつ最小二乗平面Ｌ０と平行な平面（第１最低点平面Ｌ２）との距離である。
　炭化珪素エピタキシャル層２０の厚さは実質的に面内均一であるため、炭化珪素基板１０のＬＴＩＲと炭化珪素エピタキシャル基板１００のＬＴＩＲとは、実質的に同じである。言い換えれば、炭化珪素基板１０のＬＴＩＲの代わりに、炭化珪素エピタキシャル基板１００のＬＴＩＲが測定されてもよい。炭化珪素エピタキシャル基板１００のＬＴＩＲが測定される場合、第３主面３が全面吸着された後に、第２主面２に対して上記の手順が実施される。
　図７は、図５のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿う断面模式図である。図７に示される断面は第１主面１に対して垂直であり、かつ第１方向１０１に平行である。図７に示されるように、断面視において、第１主面１は、外周側面９に近づくほど、第３主面３に近づいている。別の観点から言えば、第３方向１０３において、第１外周領域６１は、第３主面３と第２外周領域６２との間にある。
　断面視において、中央領域７０は直線状であってもよい。断面視において、外周領域６０はたとえば曲線状である。別の観点から言えば、複数の外周領域６０における炭化珪素基板１０のＬＴＩＲの平均値は、複数の中央領域７０における炭化珪素基板１０のＬＴＩＲの平均値よりも大きい。
　断面視において、第２外周領域６２は、たとえば曲線状である。断面視において、第１外周領域６１は、たとえば曲線状である。断面視において、第１外周領域６１の曲率は、第２外周領域６２の曲率よりも大きい。別の観点から言えば、複数の第１外周領域６１における炭化珪素基板１０のＬＴＩＲの平均値は、複数の第２外周領域６２における炭化珪素基板１０のＬＴＩＲの平均値よりも大きい。
　複数の外周領域６０における炭化珪素基板１０のＬＴＩＲの平均値は、たとえば０．６μｍ以下である。複数の外周領域６０における炭化珪素基板１０のＬＴＩＲは特に限定されないが、たとえば０．４μｍ以下であってもよいし、０．２５μｍ以下であってもよい。複数の外周領域６０における炭化珪素基板１０のＬＴＩＲは、特に限定されないがたとえば０．０１μｍ以上であってもよいし、０．０３μｍ以上であってもよいし、０．０５μｍ以上であってもよい。
　（炭化珪素基板の全体厚みばらつき）
　次に、全体厚みばらつき（ＴＴＶ：Ｔｏｔａｌ　Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）について説明する。図８は、全体厚みばらつきの定義を示す断面模式図である。
　ＴＴＶ＝｜Ｔ３－Ｔ４｜　　・・・（数２）
　ＴＴＶは、たとえば以下の手順で測定される。まず、炭化珪素エピタキシャル層２０が形成される前の炭化珪素基板１０が準備される。平坦な吸着面に炭化珪素基板１０の第３主面３が全面吸着される。次に、第１主面１の全体画像が光学的に取得される。図８および数２に示されるように、ＴＴＶとは、平坦な吸着面に第３主面３を全面吸着させた状態で、第３主面３から第１主面１の最高点（第２最高点Ｐ３）までの高さ（第２最高点高さＴ３）から、第３主面３から第１主面１の最低点（第２最低点Ｐ４）までの高さ（第２最低点高さＴ４）を差し引いた値である。言い換えれば、ＴＴＶは、第３主面３に対して垂直な方向において、第１主面１と第３主面３との最長距離から、第１主面１と第３主面３との最短距離を差し引いた値である。つまり、ＴＴＶは、第２最高点Ｐ３を通りかつ第３主面３と平行な平面（第２最高点平面Ｌ３）と、第２最低点Ｐ４を通りかつ第３主面３と平行な平面（第２最低点平面Ｌ４）との距離である。
　炭化珪素エピタキシャル層２０の厚さは実質的に面内均一であるため、炭化珪素基板１０のＴＴＶと炭化珪素エピタキシャル基板１００のＴＴＶとは、実質的に同じである。言い換えれば、炭化珪素基板１０のＴＴＶの代わりに、炭化珪素エピタキシャル基板１００のＴＴＶが測定されてもよい。炭化珪素エピタキシャル基板１００のＴＴＶが測定される場合、第３主面３が全面吸着された後に、第２主面２に対して上記の手順が実施される。
　本実施形態に係る炭化珪素基板１０のＴＴＶは、たとえば６μｍ以下である。ＴＴＶは、特に限定されないが、たとえば４μｍ以下であってもよいし、２μｍ以下であってもよい。ＴＴＶ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。
　図７に示されるように、炭化珪素基板１０において、第２最低点Ｐ４は、たとえば第１主面１と外周側面９との稜線に位置している。第２最高点Ｐ３は、たとえば中央領域７０に位置している。
　（炭化珪素基板の電気抵抗率）
　炭化珪素基板１０の電気抵抗率は、たとえば１０ｍΩ・ｃｍ以上である。炭化珪素基板１０の電気抵抗率は、特に限定されないが、たとえば１５ｍΩ・ｃｍ以上であってもよいし、１８ｍΩ・ｃｍ以上であってもよい。炭化珪素基板１０の電気抵抗率は、特に限定されないが、たとえば２５ｍΩ・ｃｍ以下である。炭化珪素基板１０の電気抵抗率は、たとえばナプソン社製の電気抵抗率測定装置である「ＥＣ－８０」を用いて測定することができる。具体的には、炭化珪素エピタキシャル層２０が除去された後に、炭化珪素基板１０の電気抵抗率が測定される。
　（炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法）
　次に、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９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９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の製造方法は、炭化珪素ウェハ準備工程（Ｓ１０）と、必要研磨量決定工程（Ｓ２０）と、研磨工程（Ｓ３０）と、エピタキシャル成長工程（Ｓ４０）とを主に有している。
　まず、炭化珪素ウェハ準備工程（Ｓ１０）が実施される。たとえば昇華法により、ポリタイプ４Ｈの炭化珪素結晶が作製される。次に、たとえばワイヤーソーを用いて炭化珪素結晶をスライスすることによって、複数の炭化珪素ウェハ９０が作製される。複数の炭化珪素ウェハ９０の各々の構成は、実質的に同一である。
　図１０は、炭化珪素ウェハ９０の構成を示す断面模式図である。図１０に示されるように、炭化珪素ウェハ９０は、第４主面４と、第５主面５とを有している。第５主面５は、第４主面４の反対側にある。炭化珪素ウェハ９０には、複数の貫通転位８０がある。貫通転位８０は、第４主面４から第５主面５まで連続的に延在している。貫通転位８０は、第４主面４に露出している。貫通転位８０は、第５主面５に露出している。なお、図１０に示される断面は、第１方向１０１および第３方向１０３の各々に平行であり、第４主面４を通る断面である。
　図１１は、図１０の領域ＸＩを示す拡大模式図である。図１１に示されるように、炭化珪素ウェハ９０は、正常部１１と加工変質部１２とによって構成されている。加工変質部１２は、正常部１１を覆っている。加工変質部１２は、第４主面４を形成している。図１１に示されるように、第４主面４は、ワイヤーソーを用いたスライスによって形成され、かつその後に研磨されていない面である。第５主面５は、研磨によって平滑にされた面であってもよい。炭化珪素ウェハ９０の厚みは、第１厚みＨ１とされる。以上のように、炭化珪素ウェハ９０が準備される。
　次に、研磨装置の構成について説明する。図１２は、研磨装置の構成を示す平面模式図である。図１３は、研磨装置の構成を示す正面模式図である。研磨装置３０は、たとえば機械研磨装置である。
　図１２および図１３に示されるように、研磨装置３０は、研磨ヘッド３１と、研磨剤供給部３２と、研磨布３４と、定盤３５とを主に有している。研磨ヘッド３１は、支持板３７と、錘３８と、支柱３９とを有している。錘３８は、支持板３７上に位置している。支柱３９は、錘３８上に位置している。研磨布３４は、定盤３５に固定されている。研磨布３４として、たとえばポバール興業製研磨布「ＫＶ」シリーズを使用することができる。研磨布３４は、たとえば不織布であってもよい。研磨布３４は、積層構造を有していてもよい。研磨布３４の積層方向は、たとえば上下方向に対して垂直な方向である。なお、上下方向とは、研磨布３４から研磨ヘッド３１に向かう方向である。
　次に、必要研磨量決定工程（Ｓ２０）が実施される。複数の炭化珪素ウェハ９０の内、１枚の炭化珪素ウェハ９０がダミーウェハ９９として準備される。ダミーウェハ９９は、次の研磨工程（Ｓ３０）において研磨される炭化珪素ウェハ９０とは異なるウェハである。
　図１２および図１３に示されるように、ダミーウェハ９９が研磨ヘッド３１の支持板３７に取り付けられる。研磨布３４上に研磨剤３３が供給される。研磨剤３３において、砥粒としてたとえば多結晶ダイヤモンドが用いられる。研磨剤３３の砥粒の粒子径（Ｄ90）は、たとえば０．２μｍ以上１．５μｍ以下である。なお、粒子径（Ｄ90）とは、砥粒の粒子径分布の積算値が９０％に相当する粒子径を意味している。研磨剤３３において、潤滑剤としてたとえば油性オイルが用いられる。研磨剤３３の供給量は、たとえば５ｃｍ3／分以上５０ｃｍ3／分以下である。
　研磨ヘッド３１によってダミーウェハ９９の第４主面４が研磨布３４に押しつけられている状態で、研磨ヘッド３１および研磨布３４が回転する。ダミーウェハ９９は、デッドウェイト方式を用いて加圧される。具体的には、研磨ヘッド３１は、錘３８の質量を用いてダミーウェハ９９を研磨布３４に押しつける。言い換えれば、支柱３９は、ダミーウェハ９９を能動的に加圧する役割を有していない。このため、エアシリンダ等によってダミーウェハ９９が加圧される場合と比較して、研磨中においてダミーウェハ９９は上下方向に振動することができる。これによって、ダミーウェハ９９の第４主面４が受ける摩擦抵抗は、局所的に変化する。ダミーウェハ９９が研磨布３４に押しつけられる圧力は、たとえば２５０ｇ／ｃｍ2である。
　図１２に示されるように、研磨布３４が固定されている定盤３５は自転する。具体的には、研磨布３４が固定されている定盤３５は、第１回転軸４１の周りを第１回転方向１１１に回転する。第１回転軸４１は、たとえば研磨布３４の中心を通っている。定盤３５の回転数は、たとえば４０ｒｐｍ以上１００ｒｐｍ以下である。第１回転方向１１１は、研磨布３４の上方から見て、たとえば反時計回りである。
　図１２に示されるように、研磨ヘッド３１は自転する。具体的には、研磨ヘッド３１は、第２回転軸４２の周りを第２回転方向１１２に回転する。第２回転軸４２は、たとえば研磨ヘッド３１の中心を通っている。研磨ヘッド３１の回転数は、たとえば８０ｒｐｍ以上１２０ｒｐｍ以下である。第２回転方向１１２は、研磨布３４の上方から見て、たとえば反時計回りである。
　図１２に示されるように、研磨ヘッド３１は、自転しつつ揺動方向１１３に揺動する。揺動方向１１３は、研磨布３４の上方から見て、たとえば第１回転軸４１から第２回転軸４２に向かう方向である。言い換えれば、揺動方向１１３は、たとえば研磨布３４の径方向である。研磨ヘッド３１は、研磨布３４の上方から見て、研磨布３４の内部において揺動する。研磨ヘッド３１の揺動幅は、たとえばダミーウェハ９９の直径の０．５倍以上０．８倍以下である。研磨ヘッド３１の揺動速度は、たとえば１０ｍｍ／秒以上３０ｍｍ／秒以下である。
　図１２に示されるように、ダミーウェハ９９が第１回転軸４１に最も接近する際において、ダミーウェハ９９の外周上の点の内、第１回転軸４１に最も近い点は、中心側揺動端４３とされる。中心側揺動端４３における定盤３５の周速は、中心側揺動端４３におけるダミーウェハ９９の周速の２倍以上である。なお、中心側揺動端４３におけるダミーウェハ９９の周速は、ダミーウェハ９９の外周におけるダミーウェハ９９の周速と等しい。
　図１４は、必要研磨量決定工程（Ｓ２０）の過程におけるダミーウェハ９９の構成を示す拡大断面模式図である。図１４に示される拡大模式図は、図１１に示される拡大模式図に対応している。
　必要研磨量決定工程（Ｓ２０）においては、ダミーウェハ９９の第４主面４に加わる摩擦力が局所的に変化するように研磨される。このため、第４主面４における削れやすい部分は、第４主面４における他の部分と比較して、スパイク状に大きく削れる。具体的には、図１４に示されるように、第４主面４において、貫通転位８０の近傍であり、かつ加工変質部１２である部分は、第４主面４における他の部分と比較して、スパイク状に大きく削れる。これによって、第４主面４にボイド８４が形成される。別の観点から言えば、必要研磨量決定工程（Ｓ２０）の過程において、ボイド８４は貫通転位８０の近傍に設けられており、かつボイド８４は加工変質部１２に設けられている。第３方向１０３におけるボイド８４の深さは、たとえば１０μｍ以上２００μｍ以下である。ボイド８４を除く第４主面４は平滑に研磨される。
　図１５は、必要研磨量決定工程の過程におけるダミーウェハ９９の構成を示す拡大平面模式図である。図１５に示されるように、第４主面４に垂直な方向から見て、ボイド８４は六角形であってもよい。第４主面４に垂直な方向から見て、ボイド８４は円形であってもよい。第４主面４に垂直な方向から見て、ボイド８４が六角形である場合、第４主面４に垂直な方向から見て、ボイド８４の長さ（第２長さＷ２）は、長手方向におけるボイド８４の長さとされる。第４主面４に垂直な方向から見て、ボイド８４が円形の場合、ボイド８４の第２長さＷ２は、ボイド８４の直径とされる。第２長さＷ２は、たとえば１０μｍ以上１００μｍ以下である。
　必要研磨量決定工程（Ｓ２０）において、ダミーウェハ９９が所定の研磨量だけ研磨された後に、ダミーウェハ９９の第４主面４におけるボイド８４の面密度が測定される。
　ボイド８４は、たとえば光学顕微鏡、レーザー顕微鏡またはレーザーテック株式会社製の欠陥検査装置であるＷＡＳＡＶＩシリーズ「ＳＩＣＡ　６Ｘ」等により特定することができる。具体的には、たとえば光学顕微鏡を用いて第４主面４が観察される。対物レンズの倍率は、たとえば５倍とされる。光学顕微鏡の視野は、たとえば３ｍｍ角とされる。観察によって検出された穴の内、長手方向の長さが１０μｍ以上１００μｍ以下である穴が、ボイド８４として特定される。第４主面４におけるボイド８４の個数が、第４主面４の面積で除されることによって、第４主面４におけるボイド８４の面密度が測定される。
　必要研磨量決定工程（Ｓ２０）において、研磨とボイド８４の面密度の測定とが繰り返される。必要研磨量決定工程（Ｓ２０）において、ボイド８４の面密度の閾値（以下、面密度閾値とも称する）が設定される。ボイド８４の面密度の測定値が面密度閾値未満である場合、必要研磨量決定工程（Ｓ２０）において研磨された研磨量が測定される。面密度閾値は、たとえば０．３個／ｃｍ2である。面密度閾値は、たとえば０．３個／ｃｍ2以下であってもよい。
　図１６は、必要研磨量決定工程後におけるダミーウェハの構成を示す拡大模式図である。図１６に示される拡大模式図は、図１１に示される拡大模式図に対応している。炭化珪素ウェハ準備工程（Ｓ１０）における炭化珪素ウェハ９０の第１厚みＨ１から、必要研磨量決定工程（Ｓ２０）後におけるダミーウェハ９９の厚み（第２厚みＨ２）を差し引いた値が、必要研磨量決定工程（Ｓ２０）において研磨された研磨量として測定される。測定された研磨量は、必要研磨量として決定される。
　図１６に示されるように、必要研磨量決定工程（Ｓ２０）後において、正常部１１が露出されている。言い換えれば、必要研磨量決定工程（Ｓ２０）後において、ダミーウェハ９９の加工変質部１２が除去されている。
　次に、研磨工程（Ｓ３０）が実施される。まず、炭化珪素ウェハ９０が準備される。炭化珪素ウェハ９０の構成は、ダミーウェハ９９の構成と同様である。炭化珪素ウェハ９０は、機械研磨を用いて研磨される。機械研磨による炭化珪素ウェハ９０の研磨量は、たとえば必要研磨量決定工程（Ｓ２０）において決定された必要研磨量である。機械研磨による炭化珪素ウェハ９０の研磨量は、必要研磨量以上であってもよい。しかしながら、機械研磨による炭化珪素ウェハ９０の研磨量が過度に大きい場合、機械研磨に要する時間が増大し、かつ炭化珪素ウェハ９０の第４主面４における研磨痕の面密度が増大する。このため、機械研磨による炭化珪素ウェハ９０の研磨量は、必要研磨量であることが好ましい。
　機械研磨に用いられる機械研磨装置の構成は、支柱３９が炭化珪素ウェハ９０を能動的に加圧する役割を有している点において、研磨装置３０の構成と異なっており、その他の構成は、研磨装置３０の構成と同様である。具体的には、機械研磨装置の支柱３９は、たとえばエアシリンダを有している。機械研磨における研磨条件は、必要研磨量決定工程（Ｓ２０）における研磨条件と同様である。
　図１７は、研磨工程（Ｓ３０）における炭化珪素基板１０の構成を示す拡大模式図である。図１７に示される拡大模式図は、図１１に示される拡大模式図に対応している。図１７に示されるように、炭化珪素基板１０の第１主面１は平滑である。炭化珪素基板１０における加工変質部１２の位置は、必要研磨量決定工程（Ｓ２０）後におけるダミーウェハ９９のボイド８４の位置（図１６参照）に対応している。炭化珪素基板１０の厚みは、第２厚みＨ２である。
　次に、炭化珪素ウェハ９０に対して、化学機械研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）が実施される。ＣＭＰによる研磨量は、たとえば３μｍである。ＣＭＰに用いられるＣＭＰ装置の構成は、支柱３９が炭化珪素ウェハ９０を能動的に加圧する役割を有している点において、研磨装置３０の構成と異なっており、その他の構成は、研磨装置３０の構成と同様である。具体的には、ＣＭＰ装置の支柱３９は、たとえばエアシリンダを有している。
　ＣＭＰに用いられる研磨剤において、砥粒として、たとえば扶桑化学工業製のコロイダルシリカ「ＰＬ－３Ｈ」が用いられる。酸化剤として、たとえばジクロロイソシアヌル酸Ｎａが用いられる。添加剤として、たとえばスクロースが用いられる。ＣＭＰに用いられる研磨剤においては、たとえば４０００ｃｍ3の水に、１０００ｃｍ3のコロイダルシリカと、５０ｇの酸化剤と、４０ｇの添加剤とが配合される。水、コロイダルシリカ、酸化剤および添加剤の各々において、互いの分量の比率を維持しつつ、分量が変更されてもよい。ＣＭＰに用いられる研磨剤の水素イオン指数（ｐＨ）は、たとえば２．５以上３．５以下である。
　ＣＭＰ装置において、研磨布として、たとえばニッタデュポン製のポリウレタン製スエード研磨布「Ｓｕｐｒｅｍｅ（商標）」が用いられる。定盤の直径はたとえば６４０ｍｍである。定盤の回転数はたとえば６０ｒｐｍである。研磨ヘッドの回転数はたとえば８０ｒｐｍである。研磨ヘッドの揺動速度はたとえば２０ｍｍ／秒である。研磨剤の流量はたとえば２００ｃｍ3／分である。以上のように、炭化珪素基板１０が作製される。
　次に、エピタキシャル成長工程（Ｓ４０）が実施される。炭化珪素基板１０の第１主面１上に、炭化珪素エピタキシャル層２０が形成される。複数の貫通転位８０の内、炭化珪素基板１０の加工変質部１２中にある貫通転位８０が転換されることにより、青色発光欠陥８３が形成される。以上のように、炭化珪素エピタキシャル基板１００（図３参照）が作製される。
　炭化珪素エピタキシャル基板１００は、たとえば金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ：Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の炭化珪素半導体装置の基板として用いられる。
　次に、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の作用効果について説明する。
　炭化珪素エピタキシャル基板１００を用いて炭化珪素半導体装置を作製する場合、炭化珪素エピタキシャル基板１００の第２主面２に露出している欠陥によって、炭化珪素半導体装置の電気特性が劣化する。これによって、炭化珪素半導体装置の歩留まりが低下する。発明者は、上記の現象の原因を詳細に調査する中で、第２主面２に露出している青色発光欠陥８３が、炭化珪素半導体装置の電気特性の劣化に対して特に影響を与えることを見出した。
　さらに発明者は、青色発光欠陥８３の形成の要因について調査する中で下記の知見を得た。具体的には、青色発光欠陥８３は、炭化珪素基板１０の加工変質部１２中にある貫通転位８０に起因して形成される。別の観点から言えば、貫通転位８０から青色発光欠陥８３に転換される割合は、炭化珪素基板１０における加工変質部１２の残留量によって変化する。
　炭化珪素基板１０の研磨量を決定する際、炭化珪素基板１０の表面粗さを指標とすることが考えられる。炭化珪素基板１０の研磨と表面粗さの測定とを繰り返し、炭化珪素基板１０の表面粗さが所定の値以下となるまで、炭化珪素基板１０が研磨される。しかしながら、炭化珪素基板１０の第１主面１の表面粗さが十分に小さくなるように研磨した場合、加工変質部１２が十分に除去されないことがあった。図１８は、炭化珪素基板１０の第１主面１の表面粗さが十分に小さくなるように研磨した後に炭化珪素エピタキシャル層２０を形成した状態を示す拡大断面模式図である。図１８に示される拡大断面模式図は、図３に示す拡大断面模式図に対応している。
　加工変質部１２は局所的に炭化珪素ウェハ９０の深くまで形成されている（図１１参照）。このため、図１８に示されるように、炭化珪素基板１０の第１主面１の表面粗さが十分に小さくなるように研磨した場合、加工変質部１２の表層のみが除去され、炭化珪素ウェハ９０の深くに形成されている加工変質部１２は除去されない。別の観点から言えば、第１主面１の表面粗さが十分に小さくなるように研磨した場合、研磨量が過度に小さくなる。このため、加工変質部１２の残留量が増大する。この場合、加工変質部１２中にある貫通転位８０の数が多くなる。これによって、貫通転位８０から青色発光欠陥８３に転換される割合は大きくなる。
　また、常温下において、炭化珪素ウェハ９０の深くに形成されている加工変質部１２は、炭化珪素ウェハ９０の反りに影響を与えない。このため、炭化珪素基板１０の反りが十分に小さくなるように研磨した場合であっても、炭化珪素ウェハ９０の深くまで形成されている加工変質部１２は除去されない。従って、炭化珪素基板１０の表面粗さが十分に小さくなるように研磨した場合と同様に、研磨量は過度に小さくなる。
　一方で、機械研磨の研磨量を過度に大きくした場合、機械研磨後における炭化珪素基板１０の第１主面１に形成される研磨痕が多くなる。このため、第１主面１における研磨痕の面密度を低減するために、ＣＭＰによる研磨量の増大が必要となる。
　図１９は、研磨工程における機械研磨による研磨量が過度に大きい状態を示す断面模式図である。図１９に示される断面模式図は、図７に示される断面模式図に対応している。図１９に示されるように、ＣＭＰの研磨量が増大する場合、外周部は内周部と比較して研磨液に接触しやすいため、第１主面１の外周部の垂れが大きくなる。具体的には、断面視において、たとえば第１外周領域６１の曲率および第２外周領域６２の曲率の各々が大きくなる。断面視において、中央領域７０は曲線状になる。別の観点から言えば、複数の外周領域６０における炭化珪素基板１０のＬＴＩＲが増大する。このため、炭化珪素エピタキシャル基板１００の平坦度が悪化し、炭化珪素エピタキシャル基板１００を用いて作製された炭化珪素半導体装置のパターン不良が増加する。これによって、炭化珪素エピタキシャル基板１００を用いて作製された炭化珪素半導体装置の歩留まりが低下する。
　上述の通り、研磨量が過度に小さい場合、加工変質部１２の残留量が多くなるため、貫通転位８０から青色発光欠陥８３に転換される割合は大きくなる。一方、研磨量が過度に大きい場合、ＣＭＰによる研磨量が多くなるため、複数の外周領域６０における炭化珪素基板１０のＬＴＩＲが増大する。従って、青色発光欠陥の面密度を低減し、かつＬＴＩＲを低減するため、最適な研磨量を決定する必要がある。
　発明者は、研磨量の決定のための方策について鋭意検討を行った結果、以下の知見を得て、本願に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造方法における必要研磨量決定工程（Ｓ２０）を導入することにした。貫通転位８０近傍の加工変質部１２は、他の加工変質部１２および正常部１１の各々と比較して削れやすい。このため、必要研磨量決定工程（Ｓ２０）において、摩擦抵抗が局所的に変化するように研磨することによって、貫通転位８０近傍の加工変質部１２は深くまで削られる。これによって、貫通転位８０近傍の加工変質部１２は、ボイド８４として検出される。
　従って、ボイド８４の面密度が所定の個数以下となる必要研磨量を算出し、研磨工程（Ｓ３０）における研磨量を必要研磨量となるように研磨を行うことにより、加工変質部１２の残留量を低減することができる。これによって、貫通転位８０から青色発光欠陥８３に転換される割合を低減することができる。別の観点から言えば、研磨量が過度に小さい場合と比較して、第３方向１０３における加工変質部１２の厚みを小さくすることができる（図３および図１８参照）。また、研磨工程（Ｓ３０）における機械研磨による研磨量が過度に大きくなることを抑制できるため、ＣＭＰによる研磨量を小さくすることができる。これによって、外周領域６０における炭化珪素基板１０のＬＴＩＲが過度に大きくなることを抑制することができる。
　本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、炭化珪素基板１０の第１主面１における貫通螺旋転位８１の面密度を第１面密度とし、第１主面１における貫通刃状転位８２の面密度を第２面密度とし、第２主面２における青色発光欠陥８３の面密度を第３面密度とした場合、第１面密度と第２面密度とを合計した値に対する第３面密度の割合は、０．０３％以下である。これにより、炭化珪素エピタキシャル基板１００の第２主面２における青色発光欠陥８３の面密度が低減されている。このため、炭化珪素エピタキシャル基板１００を用いて作製される炭化珪素半導体装置の歩留まりを向上することができる。
　本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、炭化珪素基板１０の第１主面１を１辺の長さが１０ｍｍである複数の正方領域５０に区分した場合、複数の正方領域５０は、複数の正方領域５０の最外周に位置する複数の第１外周領域６１と、複数の第１外周領域６１に接している複数の第２外周領域６２とを有している。複数の第１外周領域６１および複数の第２外周領域６２における炭化珪素基板１０のＬＴＩＲの平均値は、０．６μｍ以下である。これにより、第１主面１の外周領域６０の平坦度が向上されている。このため、炭化珪素エピタキシャル基板１００を用いて作製される炭化珪素半導体装置の歩留まりを向上することができる。
　本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、炭化珪素基板１０の全体厚みばらつきは６μｍ以下である。これにより、第１主面１の平坦度が向上されている。このため、炭化珪素エピタキシャル基板１００を用いて作製される炭化珪素半導体装置の歩留まりを向上することができる。
　本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、第１面密度と第２面密度とを合計した値に対する第３面密度の割合は、０．０２％以下であってもよい。このため、炭化珪素エピタキシャル基板１００を用いて作製される炭化珪素半導体装置の歩留まりをさらに向上することができる。
　本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、第１面密度と第２面密度とを合計した値に対する第３面密度の割合は、０．０１％以下であってもよい。このため、炭化珪素エピタキシャル基板１００を用いて作製される炭化珪素半導体装置の歩留まりをさらに向上することができる。
　本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、第１面密度に対する第３面密度の割合は、０．２％以下である。このため、炭化珪素エピタキシャル基板１００を用いて作製される炭化珪素半導体装置の歩留まりをさらに向上することができる。
　本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、第１面密度は、１５００個／ｃｍ2以下である。これにより、第１主面１における貫通螺旋転位８１の面密度が低減されている。このため、第２主面２における青色発光欠陥８３の面密度をさらに低減することができる。
　本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、第１面密度は、５００個／ｃｍ2以下である。これにより、第１主面１における貫通螺旋転位８１の面密度が低減されている。このため、第２主面２における青色発光欠陥８３の面密度をさらに低減することができる。
　本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、第１面密度は、１００個／ｃｍ2以下である。これにより、第１主面１における貫通螺旋転位８１の面密度が低減されている。このため、第２主面２における青色発光欠陥８３の面密度をさらに低減することができる。
　本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、第２面密度は、１００００個／ｃｍ2以下である。これにより、第１主面１における貫通刃状転位８２の面密度が低減されている。このため、第２主面２における青色発光欠陥８３の面密度をさらに低減することができる。
　本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、第２面密度は、５０００個／ｃｍ2以下である。これにより、第１主面１における貫通刃状転位８２の面密度が低減されている。このため、第２主面２における青色発光欠陥８３の面密度をさらに低減することができる。
　本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、第２面密度は、２０００個／ｃｍ2以下である。これにより、第１主面１における貫通刃状転位８２の面密度が低減されている。このため、第２主面２における青色発光欠陥８３の面密度をさらに低減することができる。
　本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、第２主面２の直径Ｄは１５０ｍｍ以上である。このように、大口径の炭化珪素エピタキシャル基板１００であっても、炭化珪素エピタキシャル基板１００を用いて作製された炭化珪素半導体装置の歩留まりを向上することができる。
　（実施例）
　（サンプル準備）
　次に、サンプルを用いた試験について説明する。まず、サンプル１からサンプル７に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００が準備された。サンプル１およびサンプル４の各々は比較例である。サンプル２、サンプル３およびサンプル５からサンプル７の各々は実施例である。
　サンプル１からサンプル７に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の各々は、上記の本実施形態に係る製造方法を用いて作製された。必要研磨量決定工程（Ｓ２０）における定盤３５の回転数は、４０ｒｐｍ以上１００ｒｐｍ以下とされた。研磨ヘッドの回転数は、８０ｒｐｍ以上１２０ｒｐｍ以下とされた。研磨ヘッド３１の揺動速度は、１０ｍｍ／秒以上３０ｍｍ／秒以下とされた。研磨工程（Ｓ３０）における機械研磨の条件は、必要研磨量決定工程（Ｓ２０）における研磨条件と同様とされた。
　表１に示されるように、サンプル１からサンプル４においては、第１主面１における貫通螺旋転位８１（ＴＳＤ）の面密度（第１面密度）および貫通刃状転位８２（ＴＥＤ）の面密度（第２面密度）の各々が同程度となるように準備された。具体的には、サンプル１からサンプル４に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の第１面密度は、それぞれ４７０個／ｃｍ2、５００個／ｃｍ2、５４０個／ｃｍ2、５２０個／ｃｍ2であった。サンプル１からサンプル４に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の第２面密度は、３２５０個／ｃｍ2、４０００個／ｃｍ2、３５００個／ｃｍ2、４１００個／ｃｍ2であった。
　サンプル５からサンプル７においては、第１面密度および第２面密度の各々が異なるように準備された。具体的には、サンプル５からサンプル７に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の第１面密度は、１３４０個／ｃｍ2、８７０個／ｃｍ2、２００個／ｃｍ2とされた。サンプル５からサンプル７に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の第２面密度は、９０６０個／ｃｍ2、５６２０個／ｃｍ2、１８７０個／ｃｍ2であった。
　サンプル１からサンプル７に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の作製においては、必要研磨量決定工程（Ｓ２０）におけるボイドの面密度の閾値を変化させた。これによって、表１に示されるように、必要研磨量決定工程（Ｓ２０）後におけるボイドの面密度が変化した。具体的には、サンプル１からサンプル３において、ボイドの面密度は０．０５個／ｃｍ2以上０．６個／ｃｍ2以下の間で変化した。サンプル４においては、サンプル２と同等のボイド面密度となるように、ボイドの面密度閾値が設定された。サンプル５からサンプル７においては、ボイドの面密度は０．０３個／ｃｍ2以上０．１９個／ｃｍ2以下の間で変化した。サンプル１からサンプル７の各々において、設定されたボイド面密度の閾値に基づいて、必要研磨量が決定された。
　表１に示されるように、サンプル１からサンプル４においては、第１面密度および第２面密度の各々が同等であるため、ボイドの面密度の閾値を変化させたことによって、求められた研磨量も変化した。サンプル５からサンプル７においては、第１面密度および第２面密度の各々が異なるため、ボイドの面密度の閾値を変化させたにも関わらず、求められた研磨量は等しかった。
　表１に示されるように、サンプル１からサンプル３およびサンプル５からサンプル７においては、研磨工程（Ｓ３０）におけるＣＭＰの研磨量は３μｍとされた。サンプル４においては、研磨工程（Ｓ３０）におけるＣＭＰの研磨量は８μｍとされた。
　（測定方法）
　全てのサンプルにおいて、上述の測定方法を用いて、第１面密度および第２面密度の各々が測定された。第１面密度および第２面密度の各々の測定において、第１主面１が、ノルマルスキー微分干渉顕微鏡を用いて観察された。エッチピットの観察視野は、０．０８２ｃｍ×０．０７０ｃｍとされた。炭化珪素基板１０の第１主面１は、複数の正方測定領域に区分された。複数の正方測定領域の各々のサイズは、５ｍｍ×５ｍｍとされた。複数の正方測定領域の各々においてエッチピットの数が求められた。正方測定領域におけるエッチピットの数を、エッチピットの観察視野の面積（０．０８２ｃｍ×０．０７０ｃｍ）で割った値が、当該正方測定領域における貫通螺旋転位８１の面密度とされた。
　全ての正方測定領域における貫通螺旋転位８１の面密度の合計を、正方測定領域の数で割った値を、炭化珪素基板１０の第１主面１における貫通螺旋転位８１の面密度（第１面密度）とした。同様にして、炭化珪素基板１０の第１主面１における貫通刃状転位８２の面密度（第２面密度）が測定された。
　全てのサンプルにおいて、炭化珪素基板の全体厚みばらつき（ＴＴＶ）が測定された。具体的には、Ｃｏｒｎｉｎｇ　Ｔｒｏｐｅｌ社製の平面度測定機「Ｔｒｏｐｅｌ　ＦｌａｔＭａｓｔｅｒ（商標）」を用いて、上述の測定方法によりＴＴＶが測定された。
　全てのサンプルにおいて、外周領域６０における炭化珪素基板のＬＴＩＲの平均値が測定された。具体的には、Ｃｏｒｎｉｎｇ　Ｔｒｏｐｅｌ社製の平面度測定機「Ｔｒｏｐｅｌ　ＦｌａｔＭａｓｔｅｒ（商標）」を用いて、上述の測定方法によりＬＴＩＲが測定された。
　全てのサンプルにおいて、第３面密度が測定された。具体的には、フォトンデザイン社製のＰＬイメージング装置「ＳｅｍｉＳｃｏｐｅ（商標）　ＰＬＩ－２００」を用いて、上述の測定方法により、第３面密度が測定された。第３面密度の測定において、近赤外対物レンズ２３３の倍率は４．５倍とされた。測定温度は室温（２７℃）とされた。
　カラーイメージセンサ２３５は、ＣＣＤイメージセンサとされた。ＣＣＤ素子のタイプは、裏面照射型ディープディプレッション（ｂａｃｋ－ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄ　ｄｅｅｐ　ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ）タイプとされた。ＣＣＤイメージセンサは、テレダイン社製の「ｅＸｃｅｌｏｎ（商標）」とされた。撮像波長範囲は３１０ｎｍ以上１０２４ｎｍ以下とされた。素子フォーマットは１０２４ｃｈ×１０２４ｃｈとされた。イメージエリアは１３．３ｍｍ×１３．３ｍｍとされた。素子サイズは１３μｍ×１３μｍとされた。
　全てのサンプルにおいて、測定された第１面密度、第２面密度および第３面密度を用いて、第１面密度と第２面密度の合計値に対する第３面密度の割合および第１面密度に対する第３面密度の割合の各々が計算された。
　（測定結果）
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　機械研磨による研磨量が過度に大きい場合、炭化珪素基板１０の第１主面１における研磨痕が多くなるため、ＣＭＰによる研磨量を大きくする必要がある。この場合、外周部は内周部と比較してＣＭＰにおける研磨液に接触しやすいため、第１主面１の外周部の垂れが大きくなる。言い換えれば、ＴＴＶおよびＬＴＩＲの各々が増大する。一方で、本実施形態の炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造方法によれば、機械研磨による研磨量は、必要研磨量決定工程（Ｓ２０）において求められた必要研磨量である。このため、機械研磨による研磨量が過度に大きくなることを抑制し、ＣＭＰによる研磨量が大きくなることを抑制できる。結果として、ＴＴＶおよびＬＴＩＲの各々の増大を抑制することができる。
　表１に示されるように、サンプル１からサンプル７においてＴＴＶを比較すると、ＣＭＰによる研磨量が３μｍ以下である場合において、ＴＴＶが６μｍ以下であった。サンプル１からサンプル７においてＬＴＩＲを比較すると、ＣＭＰによる研磨量が３μｍ以下である場合において、外周領域６０におけるＬＴＩＲの平均値が０．６μｍ以下であった。以上の結果によれば、ＣＭＰによる研磨量を小さくすることにより、ＴＴＶおよびＬＴＩＲの各々の増大を抑制できることが確認された。
　表１に示されるように、サンプル１からサンプル７において、第１面密度と第２面密度の合計値に対する第３面密度の割合を比較すると、必要研磨量決定工程（Ｓ２０）後におけるボイド面密度が０．３個／ｃｍ2以下である場合において、第１面密度と第２面密度との合計値に対する第３面密度の割合が０．０３％以下となることが確認された。同様に、必要研磨量決定工程（Ｓ２０）後におけるボイド面密度が０．２個／ｃｍ2以下である場合において、第１面密度と第２面密度との合計値に対する第３面密度の割合が０．０２％以下となることが確認された。同様に、必要研磨量決定工程（Ｓ２０）後におけるボイド面密度が０．０５個／ｃｍ2以下である場合において、第１面密度と第２面密度との合計値に対する第３面密度の割合が０．０１％以下となることが確認された。
　表１に示されるように、サンプル１からサンプル７において、第１面密度に対する第３面密度の割合を比較すると、必要研磨量決定工程（Ｓ２０）後におけるボイド面密度が０．３個／ｃｍ2以下である場合において、第１面密度に対する第３面密度の割合が０．２％以下となることが確認された。
　以上の結果によれば、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法において、必要研磨量決定工程（Ｓ２０）後におけるボイド面密度が０．３個／ｃｍ2以下である場合において、炭化珪素基板１０のＬＴＩＲが小さく、かつ第２主面２における青色発光欠陥８３の面密度が小さい炭化珪素エピタキシャル基板１００を得られることが確認された。
　今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１　第１主面、２　第２主面、３　第３主面、４　第４主面、５　第５主面、６　界面、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　炭化珪素基板、１１　正常部、１２　加工変質部、２０　炭化珪素エピタキシャル層、３０　研磨装置、３１　研磨ヘッド、３２　研磨剤供給部、３３　研磨剤、３４　研磨布、３５　定盤、３７　支持板、３８　錘、３９　支柱、４１　第１回転軸、４２　第２回転軸、４３　中心側揺動端、５０　正方領域、６０　外周領域、６１　第１外周領域、６２　第２外周領域、７０　中央領域、８０　貫通転位、８１　貫通螺旋転位、８２　貫通刃状転位、８３　青色発光欠陥、８４　ボイド、９０　炭化珪素ウェハ、９９　ダミーウェハ、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、１１１　第１回転方向、１１２　第２回転方向、１１３　揺動方向、２００　カラーフォトルミネッセンスイメージング装置、２２０　励起光生成ユニット、２２１　光源部、２２２　導光部、２２３　フィルタ部、２３０　イメージングユニット、２３１　制御部、２３２　ステージ、２３３　近赤外対物レンズ、２３５　カラーイメージセンサ、Ｄ　直径、Ｈ１　第１厚み、Ｈ２　第２厚み、Ｌ０　最小二乗平面、Ｌ１　第１最高点平面、Ｌ２　第１最低点平面、Ｌ３　第２最高点平面、Ｌ４　第２最低点平面、ＬＥ　励起光、ＬＬ　フォトルミネッセンス光、Ｐ１　第１最高点、Ｐ２　第１最低点、Ｐ３　第２最高点、Ｐ４　第２最低点、Ｔ１　第１最高点高さ、Ｔ２　第１最低点高さ、Ｔ３　第２最高点高さ、Ｔ４　第２最低点高さ、Ｗ１　第１長さ、Ｗ２　第２長さ、θ　傾斜角。

Claims (13)

  1. 　第１主面を含む炭化珪素基板と、
    　前記第１主面上に設けられている炭化珪素エピタキシャル層とを備える炭化珪素エピタキシャル基板であって、
    　前記炭化珪素基板にある貫通螺旋転位と、
    　前記炭化珪素基板にある貫通刃状転位と、
    　前記炭化珪素エピタキシャル層にある青色発光欠陥とを備え、
    　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第２主面を含み、
    　前記青色発光欠陥は、前記第２主面に露出しており、
    　前記青色発光欠陥に対して励起光を照射することによって、前記青色発光欠陥から発生するフォトルミネッセンス光をＨＳＶ色空間で表現した場合、Ｈは１８０°以上２３０°以下であり、Ｓは６０以上１７０以下であり、かつＶは１９０以上２５５以下であり、
    　前記第１主面を１辺の長さが１０ｍｍである複数の正方領域に区分した場合、前記複数の正方領域は、前記複数の正方領域の最外周に位置する複数の第１外周領域と、前記複数の第１外周領域に接している複数の第２外周領域とを含み、
    　前記複数の第１外周領域および前記複数の第２外周領域における前記炭化珪素基板のＬＴＩＲの平均値は、０．６μｍ以下であり、
    　前記第１主面における前記貫通螺旋転位の面密度を第１面密度とし、前記第１主面における前記貫通刃状転位の面密度を第２面密度とし、前記第２主面における前記青色発光欠陥の面密度を第３面密度とした場合、
    　前記第１面密度と前記第２面密度とを合計した値に対する前記第３面密度の割合は、０．０３％以下である、炭化珪素エピタキシャル基板。
  2. 　前記炭化珪素基板の全体厚みばらつきは、６μｍ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。
  3. 　前記第１面密度と前記第２面密度とを合計した値に対する前記第３面密度の割合は、０．０２％以下である、請求項１または請求項２に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
  4. 　前記第１面密度と前記第２面密度とを合計した値に対する前記第３面密度の割合は、０．０１％以下である、請求項３に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
  5. 　前記第１面密度に対する前記第３面密度の割合は、０．２％以下である、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. 　前記第１面密度は、１５００個／ｃｍ2以下である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
  7. 　前記第１面密度は、５００個／ｃｍ2以下である、請求項６に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
  8. 　前記第１面密度は、１００個／ｃｍ2以下である、請求項７に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
  9. 　前記第２面密度は、１００００個／ｃｍ2以下である、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
  10. 　前記第２面密度は、５０００個／ｃｍ2以下である、請求項９に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
  11. 　前記第２面密度は、２０００個／ｃｍ2以下である、請求項１０に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
  12. 　前記第２主面の直径は、１５０ｍｍ以上である、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
  13. 　前記炭化珪素基板の電気抵抗率は、１０ｍΩ・ｃｍ以上である、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013058709A (ja) * 2011-09-09 2013-03-28 Showa Denko Kk ＳｉＣエピタキシャルウェハ及びその製造方法
WO2016133172A1 (ja) * 2015-02-18 2016-08-25 新日鐵住金株式会社 炭化珪素単結晶インゴットの製造方法及び炭化珪素単結晶インゴット
JP2019218238A (ja) * 2018-06-20 2019-12-26 信越半導体株式会社 炭化珪素単結晶成長装置及び炭化珪素単結晶の製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013058709A (ja) * 2011-09-09 2013-03-28 Showa Denko Kk ＳｉＣエピタキシャルウェハ及びその製造方法
WO2016133172A1 (ja) * 2015-02-18 2016-08-25 新日鐵住金株式会社 炭化珪素単結晶インゴットの製造方法及び炭化珪素単結晶インゴット
JP2019218238A (ja) * 2018-06-20 2019-12-26 信越半導体株式会社 炭化珪素単結晶成長装置及び炭化珪素単結晶の製造方法

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