WO2023181766A1 - 炭化珪素基板 - Google Patents

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WO2023181766A1
WO2023181766A1 PCT/JP2023/006431 JP2023006431W WO2023181766A1 WO 2023181766 A1 WO2023181766 A1 WO 2023181766A1 JP 2023006431 W JP2023006431 W JP 2023006431W WO 2023181766 A1 WO2023181766 A1 WO 2023181766A1
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WO
WIPO (PCT)
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region
silicon carbide
threading edge
main surface
edge dislocations
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/006431
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English (en)
French (fr)
Inventor
恭子 沖田
翼 本家
Original Assignee
住友電気工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 住友電気工業株式会社 filed Critical 住友電気工業株式会社
Publication of WO2023181766A1 publication Critical patent/WO2023181766A1/ja

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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
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting

Definitions

  • the present disclosure relates to a silicon carbide substrate.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2022-045396, which is a Japanese patent application filed on March 22, 2022. All contents described in the Japanese patent application are incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 discloses a silicon carbide substrate having a low threading dislocation density.
  • a silicon carbide substrate includes a main surface and threading edge dislocations. Threading edge dislocations are exposed on the main surface.
  • the main surface includes an outer edge, a peripheral region, and a central region.
  • the outer peripheral area is an area within 5 mm from the outer edge.
  • the central region is surrounded by a peripheral region.
  • the central region includes a first region and a second region. The second area is continuous with the first area.
  • each of the plurality of first square regions is a rectangular region centered at the center of each of the plurality of first square regions. Contains.
  • the long side of the rectangular area is 0.82 mm.
  • the short side of the rectangular area is 0.70 mm.
  • the first region has a first strip region.
  • the first strip-shaped region is composed of a plurality of first square regions of six or more continuous along the first straight line.
  • the second area has a second strip area.
  • the second strip-shaped area is constituted by a plurality of six or more first square areas that are continuous along a second straight line parallel to the first straight line.
  • the percentage of the number of rectangular regions in which the number of threading edge dislocations is 100 or less divided by the total number of rectangular regions is 95% or more.
  • the percentage of the number of rectangular regions having 20 or less threading edge dislocations divided by the total number of rectangular regions is 40% or more.
  • the number of threading edge dislocations in the rectangular region within the first region is 21 or more and 100 or less.
  • the number of threading edge dislocations in the rectangular region within the second region is 20 or less.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing the configuration of a silicon carbide substrate according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing the measurement positions of the number of threading edge dislocations and the areal density.
  • FIG. 3 is an enlarged schematic diagram in which a portion of each of the first region and the second region of FIG. 2 is enlarged.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 2.
  • FIG. 5 is an enlarged schematic diagram of the central region.
  • FIG. 6 is an enlarged schematic plan view showing the structure of voids in the silicon carbide substrate according to this embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic plan view showing the measurement position of the number of voids.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing the configuration of a silicon carbide substrate according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing the measurement positions of the number of threading edge dislocations and the areal density.
  • FIG. 3 is an enlarged schematic diagram in which a
  • FIG. 8 is a flowchart schematically showing a method for manufacturing a silicon carbide substrate according to this embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic front view showing the seed crystal growth process according to this embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic plan view showing the seed crystal slicing process according to this embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic front view showing the seed crystal slicing process according to this embodiment.
  • FIG. 12 is an enlarged schematic diagram showing region XII in FIG. 11.
  • FIG. 13 is an enlarged schematic cross-sectional view showing the structure of a seed wafer produced by slicing a seed crystal.
  • FIG. 14 is a schematic plan view showing the measurement position of the maximum height roughness.
  • FIG. 15 is an enlarged schematic cross-sectional view showing the structure of the seed substrate according to this embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic front view showing the seed crystal growth process according to this embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic plan view showing the seed crystal slicing process according to this embodiment.
  • FIG. 16 is an enlarged schematic cross-sectional view showing a silicon carbide crystal growth process according to this embodiment.
  • FIG. 17 is an enlarged schematic cross-sectional view showing a state in which silicon carbide crystals are formed after polishing the seventh main surface of the seed substrate so that the surface roughness is sufficiently reduced.
  • FIG. 18 is a schematic front view showing a state in which silicon carbide crystals are formed after excessively polishing the seventh main surface of the seed substrate.
  • FIG. 19 is a diagram showing the distribution of threading edge dislocations in the central region of the silicon carbide substrate according to Sample 1.
  • FIG. 20 is a diagram showing the distribution of threading edge dislocations in the central region of the silicon carbide substrate according to Sample 2.
  • FIG. 19 is a diagram showing the distribution of threading edge dislocations in the central region of the silicon carbide substrate according to Sample 1.
  • FIG. 21 is a diagram showing the distribution of threading edge dislocations in the central region of the silicon carbide substrate according to Sample 3.
  • FIG. 22 is a diagram showing the distribution of threading edge dislocations in the central region of the silicon carbide substrate according to Sample 4.
  • FIG. 23 is a diagram showing the distribution of threading edge dislocations in the central region of the silicon carbide substrate according to Sample 5.
  • An object of the present disclosure is to provide a silicon carbide substrate that can improve the yield of silicon carbide semiconductor devices. [Effects of this disclosure] According to the present disclosure, it is possible to provide a silicon carbide substrate that can improve the yield of silicon carbide semiconductor devices.
  • Silicon carbide substrate 100 has first main surface 1 and threading edge dislocations 70.
  • the threading edge dislocation 70 is exposed on the first main surface 1.
  • the first main surface 1 includes an outer edge 16, an outer peripheral region 11, and a central region 12.
  • the outer peripheral region 11 is a region within 5 mm from the outer edge 16.
  • the central region 12 is surrounded by the outer peripheral region 11.
  • the central region 12 has a first region 31 and a second region 32.
  • the second region 32 is continuous with the first region 31.
  • the long side of the rectangular area 53 is 0.82 mm.
  • the short side of the rectangular area 53 is 0.70 mm.
  • the first region 31 has a first strip region 61 .
  • the first belt-shaped region 61 is composed of a plurality of six or more first square regions 51 that are continuous along the first straight line 81.
  • the second region 32 has a second strip region 62 .
  • the second strip-shaped region 62 is constituted by a plurality of six or more first square regions 51 that are continuous along a second straight line 82 parallel to the first straight line 81 .
  • the percentage of the number of rectangular regions 53 in which the number of threading edge dislocations 70 is 100 or less divided by the total number of rectangular regions 53 is 95% or more.
  • the percentage of the number of rectangular regions 53 in which the number of threading edge dislocations 70 is 20 or less divided by the total number of rectangular regions 53 is 40% or more.
  • the number of threading edge dislocations 70 in the rectangular region 53 within the first region 31 is 21 or more and 100 or less.
  • the number of threading edge dislocations 70 in the rectangular region 53 within the second region 32 is 20 or less.
  • the percentage of the number of rectangular regions 53 in which the number of threading edge dislocations 70 is 50 or less divided by the total number of rectangular regions 53 is 85 % or more.
  • the value obtained by dividing the number of rectangular regions 53 in which the number of threading edge dislocations 70 is 20 or less by the total number of rectangular regions 53 is The percentage may be 50% or more.
  • the areal density of threading edge dislocations 70 in central region 12 may be 10,000 pieces/cm 2 or less.
  • the areal density of threading edge dislocations 70 in central region 12 may be 5000 pieces/cm 2 or less.
  • the areal density of threading edge dislocations 70 in central region 12 may be 2000 pieces/cm 2 or less.
  • Silicon carbide substrate 100 may further include voids 71 exposed on first main surface 1.
  • the central region 12 is divided into a plurality of second square regions 52 each having a side length of 2.8 mm, the total number of voids 71 in the plurality of second square regions 52 within the first region 31 is , may be greater than the total number of voids 71 in the plurality of second square regions 52 within the second region 32.
  • the diameter D1 of the first main surface 1 may be 150 mm or more.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing the configuration of a silicon carbide substrate according to this embodiment.
  • silicon carbide substrate 100 has first main surface 1 and first outer peripheral side surface 19 .
  • the first main surface 1 extends along each of a first direction 101 and a second direction 102.
  • the first direction 101 is, for example, the ⁇ 11-20> direction, although it is not particularly limited.
  • the second direction 102 is, for example, the ⁇ 1-100> direction, although it is not particularly limited.
  • the first outer peripheral side surface 19 is continuous with the first main surface 1.
  • Silicon carbide substrate 100 is made of, for example, hexagonal silicon carbide.
  • the polytype of hexagonal silicon carbide is, for example, 4H.
  • the first principal surface 1 is a plane inclined with respect to the ⁇ 0001 ⁇ plane.
  • the off-angle of the first principal surface 1 with respect to the ⁇ 0001 ⁇ plane may be, for example, 8° or less.
  • the first principal surface 1 may be a surface inclined by an off angle of 8 degrees or less with respect to the (0001) plane.
  • the first principal surface 1 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 the first main surface 1 with respect to the ⁇ 0001 ⁇ plane is, for example, the ⁇ 11-20> direction.
  • the upper limit of the off-angle of the first main surface 1 with respect to the ⁇ 0001 ⁇ plane is not particularly limited, but may be, for example, 7 degrees or less, or 6 degrees or less.
  • the lower limit of the off-angle of the first main surface 1 with respect to the ⁇ 0001 ⁇ plane is not particularly limited, but may be, for example, 1° or more, or 2° or more.
  • the ridge line between the first main surface 1 and the first outer peripheral side surface 19 forms an outer edge 16 of the first main surface 1.
  • the first main surface 1 includes an outer peripheral region 11 and a central region 12.
  • the outer peripheral region 11 is a region within 5 mm from the outer edge 16 of the first main surface 1.
  • the outer circumferential region 11 is an area within 5 mm from the first outer circumferential side surface 19 when viewed from the direction perpendicular to the first main surface 1 .
  • the central region 12 is continuous with the outer peripheral region 11.
  • the central region 12 is surrounded by the outer peripheral region 11. From another perspective, the central region 12 is a region where the distance from the outer edge 16 of the first main surface 1 is greater than 5 mm.
  • the first outer peripheral side surface 19 has a first orientation flat portion 17 and a first arcuate portion 18.
  • the first arcuate portion 18 is continuous with the first orientation flat portion 17 .
  • the first orientation flat portion 17 may extend along a first direction 101 when viewed from a direction perpendicular to the first main surface 1.
  • the first diameter D1 of the first main surface 1 is, for example, 150 mm or more.
  • the lower limit of the first diameter D1 is not particularly limited, but may be, for example, 200 mm or more, or 250 mm or more.
  • the upper limit of the first diameter D1 is not particularly limited, but may be, for example, 300 mm or less.
  • the first diameter D1 is the longest straight distance between two different points on the first outer circumferential side surface 19.
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing the number of threading edge dislocations 70 and the measurement positions of the surface density.
  • central region 12 of silicon carbide substrate 100 is divided into a plurality of first square regions 51 .
  • the length of one side of each of the plurality of first square regions 51 (first length W1) is 5 mm.
  • the first diameter D1 of the first main surface 1 is, for example, 150 mm.
  • a square of 150 mm x 150 mm circumscribing the first outer peripheral side surface 19 is assumed.
  • the number of first square regions 51 inside the central region 12 when viewed in the direction perpendicular to the first principal surface 1 is, for example, 628.
  • the square region that intersects the boundary between the outer peripheral region 11 and the central region 12 is partially missing and does not become a complete square region. Therefore, the square area that intersects the boundary between the outer peripheral area 11 and the central area 12 is not considered to be the first square area 51 that constitutes the central area 12.
  • one side of each of the plurality of first square regions 51 is parallel to the extending direction of the first orientation flat portion 17 .
  • the central region 12 has a first region 31, a second region 32, and a third region 33.
  • the areal density of threading edge dislocations 70 in the second region 32 is smaller than the areal density of threading edge dislocations 70 in the first region 31 .
  • the areal density of threading edge dislocations 70 in the third region 33 is greater than the areal density of threading edge dislocations 70 in the first region 31 .
  • the central region 12 may have two second regions 32.
  • the first region 31 and the second region 32 are lined up along the third direction 103, for example.
  • the first region 31 may be between two second regions 32.
  • regions with a high areal density of threading edge dislocations 70 and regions with a low areal density of threading edge dislocations 70 are arranged alternately along third direction 103. It's okay to stay.
  • the third direction 103 may be a direction inclined with respect to each of the first direction 101 and the second direction 102, for example.
  • the third direction 103 may be parallel to the first direction 101.
  • the third direction 103 may be parallel to the second direction 102.
  • the inclination angle (first inclination angle ⁇ 1) of the third direction 103 with respect to the first direction 101 is, for example, 45°.
  • the first region 31 is composed of a plurality of first square regions 51.
  • the second region 32 is continuous with the first region 31.
  • the second area 32 is made up of a plurality of first square areas 51.
  • the third area 33 is made up of a plurality of first square areas 51.
  • FIG. 3 is an enlarged schematic diagram of a portion of each of the first region 31 and second region 32 in FIG. 2.
  • the first region 31 has a first strip region 61.
  • the first strip region 61 is a portion of the first region 31 surrounded by a thick line.
  • the first strip area 61 is configured by a portion of the first square areas 51 among the plurality of first square areas 51 forming the first area 31 .
  • the first strip area 61 is composed of six or more first square areas 51 that are continuous along the first straight line 81. Note that the two first square areas 51 being continuous means that one side or corner of each of the adjacent first square areas 51 is in contact with each other.
  • the first straight line 81 intersects all the first square regions 51 that constitute the first strip region 61 . Specifically, the first straight line 81 passes through two different points on the outer edges of all the first square regions 51 that constitute the first strip region 61 .
  • the first straight line 81 may extend, for example, along a direction perpendicular to the third direction 103.
  • the first straight line 81 may be inclined with respect to the first orientation flat portion 17.
  • the inclination angle (second inclination angle ⁇ 2) of the first straight line 81 with respect to the first orientation flat portion 17 is, for example, 45°.
  • the second inclination angle ⁇ 2 may be, for example, 5° or more and 85° or less.
  • the second region 32 has a second strip region 62.
  • the second strip region 62 is a portion of the second region 32 surrounded by a thick line.
  • the second band-shaped region 62 is configured by a portion of the first square regions 51 among the plurality of first square regions 51 that constitute the second region 32 .
  • the second strip area 62 is configured by six or more first square areas 51 that are continuous along the second straight line 82.
  • the second straight line 82 intersects all the first square regions 51 that constitute the second strip region 62 . Specifically, the second straight line 82 passes through two different points on the outer edge of each of the six or more first square regions 51 that constitute the second strip region 62 .
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 2.
  • the cross section shown in FIG. 4 is perpendicular to first main surface 1 and along the off direction of silicon carbide substrate 100.
  • the cross section shown in FIG. 4 is perpendicular to the first main surface 1 and parallel to the first direction 101.
  • silicon carbide substrate 100 according to this embodiment further includes second main surface 2. As shown in FIG. The second main surface 2 is on the opposite side of the first main surface 1.
  • Silicon carbide substrate 100 has a plurality of threading edge dislocations 70.
  • Each of the plurality of threading edge dislocations 70 extends continuously from the first major surface 1 to the second major surface 2.
  • the direction in which each of the plurality of threading edge dislocations 70 extends is the fifth direction 105.
  • the fifth direction 105 is, for example, the ⁇ 0001> direction.
  • the fourth direction 104 is a direction perpendicular to the first main surface 1. From another perspective, the fourth direction 104 is a direction perpendicular to each of the first direction 101 and the second direction 102.
  • the inclination angle (third inclination angle ⁇ 3) of the fifth direction 105 with respect to the fourth direction 104 corresponds to the off-angle of the first main surface 1.
  • Each of the plurality of threading edge dislocations 70 is exposed on the first main surface 1.
  • Each of the plurality of threading edge dislocations 70 is exposed on the second main surface 2.
  • first square regions 51 forming the first strip region 61 is not limited to six.
  • the first strip area 61 may be configured by, for example, eight or more first square areas 51, or may be configured by ten or more first square areas 51.
  • first square regions 51 forming the second strip region 62 is not limited to six.
  • the second strip area 62 may be configured by, for example, eight or more first square areas 51, or may be configured by ten or more first square areas 51.
  • the value obtained by dividing the number of first square areas 51 forming the second area 32 by the number of first square areas 51 forming the first area 31 is, for example, 0.5 or more and 100 or less. be.
  • the lower limit of the value obtained by dividing the number of first square areas 51 forming the second area 32 by the number of first square areas 51 forming the first area 31 is not particularly limited, but is, for example, 1 or more. It may be 2 or more, or it may be 5 or more.
  • the upper limit of the value obtained by dividing the number of first square areas 51 forming the second area 32 by the number of first square areas 51 forming the first area 31 is not particularly limited, but is, for example, 50 or less. or 10 or less.
  • FIG. 5 is an enlarged schematic diagram of the central region.
  • each of the plurality of first square areas 51 includes a rectangular area 53.
  • the rectangular area 53 is centered at the center of the first square area 51. In other words, the center of the rectangular area 53 coincides with the center of the first square area 51.
  • the hatched area is a rectangular area 53.
  • the short sides of the rectangular region 53 extend along the first direction 101.
  • the short sides of the rectangular region 53 are parallel to the extending direction of the first orientation flat portion 17 (see FIG. 2).
  • the long sides of the rectangular area 53 extend along the second direction 102.
  • the length of the short side of the rectangular area 53 (second length W2) is 0.70 mm.
  • the length of the long side of the rectangular area 53 (third length W3) is 0.82 mm.
  • the number of rectangular areas 53 is equal to the number of first square areas 51. Specifically, when the first diameter D1 of the first principal surface 1 is 150 mm, the number of rectangular regions 53 is, for example, 628. In each of all rectangular regions 53, the number of threading edge dislocations 70 and the areal density of threading edge dislocations 70 are each measured. The average value of the surface density of threading edge dislocations 70 in all the rectangular regions 53 is taken as the surface density of threading edge dislocations 70 in the central region 12 .
  • the number and areal density of threading edge dislocations 70 are measured using, for example, molten potassium hydroxide (KOH). Specifically, the first main surface 1 is etched with molten KOH. As a result, the silicon carbide region near the threading edge dislocations 70 exposed on the first main surface 1 is etched, thereby forming etch pits on the first main surface 1. In each of all rectangular regions 53, the number of etch pits is measured. The value obtained by dividing the number of etch pits in all rectangular regions 53 by the total area of all rectangular regions 53 corresponds to the areal density of threading edge dislocations 70 in central region 12 .
  • the temperature of the KOH melt is, for example, approximately 500°C or higher and 550°C or lower. Etching time is about 5 minutes or more and 10 minutes or less. After etching, rectangular area 53 is observed using a Normarski differential interference microscope. The observation field is, for example, 0.82 mm x 0.70 mm.
  • silicon carbide substrate 100 includes threading screw dislocations and basal plane dislocations in addition to threading edge dislocations 70
  • silicon carbide regions near the threading screw dislocations and basal plane dislocations exposed on first main surface 1 are also etched.
  • Etch pits caused by threading edge dislocations 70, etch pits caused by threading screw dislocations, 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 have a round or hexagonal planar shape and a large pit size.
  • the etch pit caused by the threading edge dislocation 70 has a round or hexagonal planar shape and a small pit size.
  • the percentage of the value obtained by dividing the number of rectangular regions 53 in which the number of threading edge dislocations 70 is 100 or less by the total number of rectangular regions 53 (hereinafter referred to as the first value) is 95% or more.
  • the lower limit of the percentage of the first value is not particularly limited, but may be, for example, 97% or more, or 99% or more.
  • the percentage of the value obtained by dividing the number of rectangular regions 53 in which the number of threading edge dislocations 70 is 50 or less by the total number of rectangular regions 53 (hereinafter referred to as the second value) is, for example, 85% or more.
  • the lower limit of the percentage of the second value is not particularly limited, but may be, for example, 90% or more, or 95% or more.
  • the percentage of the value obtained by dividing the number of rectangular regions 53 in which the number of threading edge dislocations 70 is 20 or less by the total number of rectangular regions 53 (hereinafter referred to as the third value) is, for example, 40% or more.
  • the lower limit of the percentage of the third value is not particularly limited, but may be, for example, 50% or more, 60% or more, or 90% or more.
  • the surface density of threading edge dislocations 70 in the central region 12 is, for example, 10,000 dislocations/cm 2 or less.
  • the upper limit of the areal density of threading edge dislocations 70 in the central region 12 is not particularly limited, but may be, for example, 5000 pieces/cm 2 or less, or 2000 pieces/cm 2 or less.
  • the lower limit of the areal density of threading edge dislocations 70 in the central region 12 is not particularly limited, but may be 500 pieces/cm 2 or more, or 1000 pieces/cm 2 or more.
  • the number of threading edge dislocations 70 in the rectangular region 53 within the first region 31 is 21 or more and 100 or less.
  • the lower limit of the number of threading edge dislocations 70 in the rectangular region 53 in the first region 31 is not particularly limited, but may be, for example, 35 or more, or 50 or more.
  • the upper limit of the number of threading edge dislocations 70 in the rectangular region 53 within the first region 31 is not particularly limited, but may be, for example, 85 or less, or 70 or less.
  • the number of threading edge dislocations 70 in the rectangular region 53 within the second region 32 is 20 or less.
  • the lower limit of the number of threading edge dislocations 70 in the rectangular region 53 within the second region 32 is not particularly limited, and may be, for example, one or more, or five or more.
  • the upper limit of the number of threading edge dislocations 70 in the rectangular region 53 in the second region 32 is not particularly limited, but may be, for example, 15 or less, or 10 or less.
  • the number of threading edge dislocations 70 in the rectangular region 53 within the third region 33 is, for example, 101 or more.
  • the lower limit of the number of threading edge dislocations 70 in the rectangular region 53 within the third region 33 is not particularly limited, but may be, for example, 150 or more, or 200 or more.
  • the upper limit of the number of threading edge dislocations 70 in the rectangular region 53 in the third region 33 is not particularly limited, but may be, for example, 500 or less, or 400 or less.
  • FIG. 6 is an enlarged schematic plan view showing the structure of voids in the silicon carbide substrate according to this embodiment.
  • silicon carbide substrate 100 has voids 71 .
  • the void 71 is exposed on the first main surface 1.
  • Void 71 is likely to be formed in a region where the surface density of threading edge dislocations 70 is high.
  • the void 71 may be connected to the threading edge dislocation 70.
  • the void 71 may be surrounded by a plurality of threading edge dislocations 70.
  • the depth of the void 71 in the fourth direction 104 is, for example, 10 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
  • the void 71 may be hexagonal when viewed from the direction perpendicular to the first main surface 1.
  • the void 71 may be circular when viewed from a direction perpendicular to the first main surface 1.
  • the length of the void 71 (fourth length W4) is the length of the void 71 in the longitudinal direction.
  • the fourth length W4 of the void 71 is the diameter of the void 71.
  • the fourth length W4 is, for example, 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • FIG. 7 is a schematic plan view showing the measurement position of the number of voids 71.
  • central region 12 of silicon carbide substrate 100 is divided into a plurality of second square regions 52 .
  • the length of one side of each of the plurality of second square regions 52 (fifth length W5) is 2.8 mm.
  • first diameter D1 of the first principal surface is 150 mm
  • a square of 151.2 mm x 151.2 mm centered on the center of the first arcuate portion 18 is first assumed.
  • the number of second square regions 52 inside the central region 12 when viewed in the direction perpendicular to the first principal surface 1 is, for example, 2011. Similar to the first square area 51 (see FIG. 2), the square area that intersects the boundary between the outer peripheral area 11 and the central area 12 is not considered to be the second square area 52 that constitutes the central area 12. Note that, when viewed in a direction perpendicular to the first principal surface 1 , one side of each of the plurality of second square regions 52 is parallel to the extending direction of the first orientation flat portion 17 .
  • the void 71 can be identified using, for example, an optical microscope, a laser microscope, or a defect inspection device WASAVI series "SICA 6X" manufactured by Lasertec Corporation.
  • the second square region 52 is observed using, for example, 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, 2.8 mm square.
  • holes detected by observation holes whose length in the longitudinal direction is 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less are identified as voids 71 .
  • the number of voids 71 is measured.
  • the total number of voids 71 in the second square area 52 within the first area 31 may be greater than the total number of voids 71 in the second square area 52 within the second area 32.
  • the second square area 52 inside the first area 31 means the second square area 52 inside the outer edge of the first area 31, and the second square area 52 that intersects the outer edge of the first area 31. is not included.
  • the second square area 52 within the second area 32 means the second square area 52 that is inside the outer edge of the second area 32, and the second square area 52 that intersects the outer edge of the second area 32. The square area 52 is not included.
  • the total number of voids 71 in the second square region 52 within the first region 31 is, for example, 5 or more and 10 or less.
  • the lower limit of the total number of voids 71 in the second square region 52 in the first region 31 is not particularly limited, but may be, for example, six or more, or seven or more.
  • the upper limit of the total number of voids 71 in the second square area 52 within the first area 31 may be, for example, 9 or less, or 8 or less.
  • the total number of voids 71 in the second square area 52 within the second area 32 is, for example, four or less.
  • the upper limit of the total number of voids 71 in the second square region 52 within the second region 32 may be, for example, three or less, or two or less.
  • the lower limit of the total number of voids 71 in the second square area 52 within the second area 32 is not particularly limited, and may be, for example, 0 or more, or 1 or more.
  • Silicon carbide substrate 100 may include micropipes.
  • a micropipe is a hollow crystal defect that penetrates silicon carbide substrate 100.
  • the micropipe has a Burgers vector larger than 3c.
  • the areal density of micropipes in central region 12 of first main surface 1 of silicon carbide substrate 100 is, for example, 0.3 pieces/cm 2 or less.
  • the upper limit of the areal density of micropipes in the central region 12 may be, for example, 0.1 pieces/cm 2 or less, or 0.05 pieces/cm 2 or less.
  • micropipe is identified using molten KOH.
  • Etch pits caused by micropipes have a larger pit size than etch pits caused by threading screw dislocations.
  • the value obtained by dividing the number of etch pits in all rectangular regions 53 (for example, 628 rectangular regions 53) by the measured area of all rectangular regions 53 corresponds to the areal density of micropipes in central region 12.
  • FIG. 8 is a flowchart schematically showing a method for manufacturing a silicon carbide substrate according to this embodiment.
  • the method for manufacturing a silicon carbide substrate according to this embodiment mainly includes a seed substrate manufacturing step (S10) and a silicon carbide substrate manufacturing step (S20).
  • the seed substrate manufacturing step (S10) includes a seed crystal growth step (S11), a seed crystal slicing step (S12), and a seed wafer polishing step (S13).
  • the silicon carbide substrate manufacturing step (S20) includes a silicon carbide crystal growth step (S21), a silicon carbide crystal slicing step (S22), and a silicon carbide wafer polishing step (S23).
  • FIG. 9 is a schematic front view showing the seed crystal growth process according to this embodiment.
  • a polytype 4H seed crystal 200 is produced by, for example, a sublimation method.
  • Seed crystal 200 has a third main surface 3 , a fourth main surface 4 , and a second outer peripheral side surface 29 .
  • the third principal surface 3 is a plane inclined at an off angle with respect to the ⁇ 0001 ⁇ plane.
  • the off-angle of third main surface 3 with respect to the ⁇ 0001 ⁇ plane corresponds to the off-angle of first main surface 1 of silicon carbide substrate 100 (see FIGS. 1 and 4).
  • the fourth main surface 4 is on the opposite side of the third main surface 3.
  • the second outer peripheral side surface 29 is continuous with each of the third main surface 3 and the fourth main surface 4.
  • the thickness of the seed crystal 200 in the fourth direction 104 is a thickness H.
  • FIG. 10 is a schematic plan view showing the seed crystal slicing process according to this embodiment.
  • the second outer circumferential side surface 29 of the seed crystal 200 may have a second arcuate portion 28 and a second orientation flat portion 27.
  • the second arcuate portion 28 is continuous with the second orientation flat portion 27 .
  • the second orientation flat portion 27 may extend along the first direction 101 when viewed from a direction perpendicular to the third main surface 3.
  • FIG. 11 is a schematic front view showing the seed crystal slicing process according to this embodiment.
  • wire 20 is prepared.
  • the wire 20 is a piano wire made of carbon steel or the like and plated with brass.
  • the wire 20 extends along the sixth direction 106.
  • the sixth direction 106 is a direction perpendicular to the third direction 103.
  • the sixth direction 106 may be a direction inclined to the opposite side of the third direction 103 with respect to the first direction 101.
  • the sixth direction 106 may be parallel to the first direction 101.
  • the sixth direction 106 may be parallel to the second direction 102.
  • the inclination angle (fourth inclination angle ⁇ 4) of the sixth direction 106 with respect to the first direction 101 is, for example, 45°.
  • the inclination angle of the wire 20 with respect to the second orientation flat portion 27 is, for example, the fourth inclination angle ⁇ 4.
  • the fourth inclination angle ⁇ 4 may be equal to the second inclination angle ⁇ 2 (see FIG. 2).
  • the seed crystal 200 is sliced by the wire 20. Specifically, the seed crystal 200 is sliced by the wire 20 moving in the direction of the arrow A2 while reciprocating in the direction of the arrow A1.
  • the direction of arrow A1 is the sixth direction 106. In other words, the sixth direction 106 is the running direction of the wire 20.
  • the direction of arrow A2 is the third direction 103. In other words, the third direction 103 is the slicing direction.
  • the width of the seed crystal 200 removed by one wire 20 in the fourth direction 104 is defined as a kerf loss C.
  • FIG. 12 is an enlarged schematic diagram showing region XII in FIG. 11.
  • abrasive grains 21 are fixed to the wire 20.
  • the abrasive grains 21 are made of diamond, for example.
  • the abrasive grains 21 are fixed to the outer peripheral surface of the wire 20 by, for example, electrodeposition or resin.
  • the diameter of the wire 20 is a second diameter D2.
  • the second diameter D2 is, for example, 180 ⁇ m.
  • the second diameter D2 may be, for example, 200 ⁇ m or less.
  • the particle size of the abrasive grains 21 is set to particle size D90.
  • the particle size D90 is a particle size at which the integrated value of the particle size distribution of the abrasive grains 21 corresponds to 90%.
  • Amplitude F ⁇ C-(D2+2 ⁇ D90) ⁇ /2 (Formula 1)
  • the wire 20 vibrates in the fourth direction 104.
  • the kerf loss C becomes larger than the sum of the diameter of the wire 20 (second diameter D2) and twice the particle diameter of the abrasive grains 21 (particle diameter D90).
  • the amplitude of the wire 20 in the fourth direction 104 is assumed to be amplitude F. Note that the amplitude F means the maximum value of the displacement of the wire 20 with respect to the center of vibration of the wire 20.
  • the amplitude F is determined by Equation 1.
  • FIG. 13 is an enlarged schematic cross-sectional view showing the structure of a seed wafer produced by slicing a seed crystal.
  • the cross section shown in FIG. 13 is a cross section parallel to the first direction 101 and the fourth direction 104.
  • the seed wafer 201 includes a normal portion 41 and a processed damaged portion 42.
  • the normal portion 41 is a portion constituted by a normal crystal lattice that has not been damaged by processing due to slicing.
  • the process-altered portion 42 is a part where the crystal lattice arrangement is disordered due to process damage caused by slicing.
  • the process-altered portion 42 is continuous with the normal portion 41 .
  • the process-altered portion 42 forms the fifth main surface 5 of the seed wafer 201.
  • the normal portion 41 forms the sixth main surface 6 of the seed wafer 201 .
  • the sixth main surface 6 is on the opposite side of the fifth main surface 5.
  • the fifth principal surface 5 is a surface that is formed by slicing using the wire 20 and is not subsequently polished.
  • the sixth main surface 6 may be a surface smoothed by polishing.
  • the slice mark 80 is a groove formed during slicing by the wire 20.
  • the slice mark 80 may extend along the sixth direction 106 (see FIG. 10).
  • the processed damaged portion 42 is locally formed deep into the seed wafer 201 . Specifically, below the slice mark 80, the processed damaged portion 42 is formed deep into the seed wafer 201.
  • a seed wafer polishing step (S13) is performed.
  • the maximum height roughness (Rz) of the fifth main surface 5 of the seed wafer 201 is measured in order to calculate the amount of polishing.
  • the maximum height roughness is a surface texture parameter defined in JIS (Japanese Industrial Standards) B0601:2013.
  • FIG. 14 is a schematic plan view showing the measurement position of the maximum height roughness.
  • a third straight line 83 passing through the center 90 of the fifth principal surface 5 and extending along the third direction 103 is assumed.
  • the third straight line 83 is a straight line that passes through the center 90 and extends along the slice direction.
  • five measurement points 93 are located on the third straight line 83.
  • one central point is located on the center 90.
  • the distance E between adjacent measurement points 93 is 0.2 times the diameter of the seed wafer 201 (third diameter D3). Specifically, when the third diameter D3 is, for example, 150 mm, the distance E is 30 mm.
  • Rz of the fifth main surface 5 is measured. Specifically, Rz is measured in a region having a length of 5 mm in the third direction 103 with the measurement point 93 as the center. Rz can be measured using, for example, a surface roughness measuring device "Surfcom (trademark) NEX 001" manufactured by Tokyo Seimitsu. The average value of Rz at each of the five measurement points 93 is measured as the five-point average roughness (Rz_ave) of the fifth main surface 5.
  • Required polishing amount P D90 ⁇ (F/Rz_ave) (Formula 2)
  • polishing is performed to remove the processed damaged portion 42 of the seed wafer 201.
  • the thickness of the process-altered portion 42 in the fourth direction 104 changes depending on the slicing conditions.
  • the abrasive grains 21 sink into the fifth main surface 5, thereby forming a process-altered portion 42.
  • the required polishing amount P in the seed wafer polishing step (S13) is calculated using Equation 2. Specifically, the required polishing amount P is determined by multiplying the grain size D90 of the abrasive grains 21 by the value obtained by dividing the amplitude F by the five-point average roughness Rz_ave.
  • the fifth main surface 5 of the seed wafer 201 is polished.
  • Seed wafer 201 is polished using mechanical polishing.
  • the amount of polishing of the seed wafer 201 by mechanical polishing is, for example, the required polishing amount P.
  • the amount of polishing of the seed wafer 201 by mechanical polishing may be equal to or greater than the required polishing amount P.
  • the amount of polishing of the seed wafer 201 by mechanical polishing is preferably the required polishing amount P.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • the amount of polishing by CMP is, for example, 3 ⁇ m. As described above, the seed substrate 300 is manufactured.
  • FIG. 15 is an enlarged schematic cross-sectional view showing the configuration of the seed substrate 300 according to this embodiment.
  • the seed substrate 300 has a seventh main surface 7 and an eighth main surface 8.
  • the seventh main surface 7 is a surface formed by polishing the fifth main surface 5 of the seed wafer 201.
  • the seventh main surface 7 is smooth.
  • the eighth main surface 8 is on the opposite side of the seventh main surface 7.
  • the eighth main surface 8 corresponds to the sixth main surface 6 of the seed wafer 201.
  • the seed substrate 300 is composed of a normal part 41 and a processed damaged part 42.
  • a part of the processed damaged part 42 of the seed wafer 201 remains, thereby forming the processed damaged part 42 of the seed substrate 300.
  • the process-altered portion 42 may extend along the sixth direction 106 (see FIG. 10).
  • FIG. 16 is an enlarged schematic cross-sectional view showing a silicon carbide crystal growth process according to this embodiment.
  • silicon carbide crystal 110 is formed on seventh main surface 7 of seed substrate 300 by, for example, a sublimation method.
  • the polytype of silicon carbide crystal 110 is, for example, 4H.
  • the processed damaged portion 42 is wedge-shaped.
  • the sublimation rate of the process-altered portion 42 is faster than the sublimation rate of the normal portion 41. Therefore, the process-altered portion 42 sublimes deeper than the normal portion 41.
  • a recess (not shown) is formed on the seventh main surface 7 of the seed substrate 300.
  • threading edge dislocations 70 are formed, as shown in FIG. 16. From another perspective, threading edge dislocations 70 are formed on the process-altered portions 42 of the seed substrate 300.
  • the proportion of the process-altered portion 42 in the seventh principal surface 7 of the seed substrate 300 increases, the number of recesses formed during the crystal growth process increases. As a result, the number of threading edge dislocations 70 formed increases.
  • the threading edge dislocation 70 is formed in a continuous manner with the work-affected portion 42 .
  • a silicon carbide crystal slicing step (S22) is performed.
  • silicon carbide crystal 110 is sliced using wire 20 . This produces a silicon carbide wafer.
  • a silicon carbide wafer polishing step (S23) is performed.
  • silicon carbide wafers are polished by mechanical polishing.
  • machining damage during slicing tends to be deeper and more likely to occur in a larger number of locations than other portions.
  • Process damage forms a process-altered portion 42 in the silicon carbide wafer. Therefore, in the part where the threading edge dislocations 70 are concentrated, the work-affected parts 42 tend to be formed deeper than in other parts, and the number of work-altered parts 42 tends to increase. For this reason, in the process of polishing a silicon carbide wafer, if the amount of polishing is too small, a portion of the process-altered portion 42 remains. When the remaining process-altered portions 42 are scraped off or fall off from the silicon carbide substrate 100, they are detected as voids 71 (see FIG. 6). As described above, silicon carbide substrate 100 is manufactured (see FIG. 4).
  • Silicon carbide substrate 100 is used as a substrate of a silicon carbide semiconductor device such as a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET), for example.
  • MOSFET metal oxide semiconductor field effect transistor
  • silicon carbide substrate 100 When an epitaxial layer is formed on silicon carbide substrate 100, pits may be formed on the surface of the epitaxial layer.
  • the diameter of the pit is, for example, 1 ⁇ m or more and less than 10 ⁇ m. These pits deteriorate the electrical characteristics of a silicon carbide semiconductor device manufactured using silicon carbide substrate 100. For this reason, the yield of silicon carbide semiconductor devices decreases.
  • threading edge dislocations 70 in silicon carbide substrate 100 affect the formation of pits. Specifically, in a portion where the threading edge dislocations 70 are concentrated, the threading edge dislocations 70 are inherited by the epitaxial layer, thereby forming pits on the surface of the epitaxial layer. Therefore, as the number of parts in silicon carbide substrate 100 where threading edge dislocations 70 are concentrated increases, the number of pits formed on the surface of the epitaxial layer increases.
  • the inventor While investigating the causes of concentrated formation of threading edge dislocations 70 in silicon carbide substrate 100, the inventor focused on the distribution of threading edge dislocations 70 on first principal surface 1. The inventor measured the distribution of threading edge dislocations 70 on silicon carbide substrate 100 using molten KOH, and as a result, a region where the density of threading edge dislocations 70 is high and extends in a band shape was identified. Furthermore, the inventor found that the direction in which the band-shaped region extends generally coincides with the direction in which wire 20 runs when producing seed substrate 300 used to produce silicon carbide substrate 100.
  • slice marks 80 are formed on the seed wafer 201 along the running direction of the wire 20. Below the slice mark 80, a process-altered portion 42 is formed deep into the seed wafer 201.
  • the seed wafer polishing step (S13) if the amount of polishing is too small, the processed damaged portion 42 formed deep in the seed wafer 201 remains on the seed substrate 300 without being removed.
  • the silicon carbide crystal growth step (S21) a portion of the remaining process-affected portion 42 sublimates, thereby forming a recessed portion. Threading edge dislocations 70 are formed in silicon carbide crystal 110 starting from the recesses. Therefore, along the running direction of the wire 20, a band-shaped region with a high density of threading edge dislocations 70 is formed.
  • the surface roughness of the seed substrate 300 is used as an index. The polishing of the seed substrate 300 and the measurement of the surface roughness are repeated, and the seed substrate 300 is polished until the surface roughness of the seed substrate 300 becomes equal to or less than a predetermined value. However, when the seventh principal surface 7 of the seed substrate 300 is polished to a sufficiently small surface roughness, the process-altered portion 42 may not be sufficiently removed.
  • FIG. 17 is an enlarged schematic cross-sectional view showing a state in which silicon carbide crystal 110 is formed after polishing so that the surface roughness of seventh main surface 7 of seed substrate 300 is sufficiently reduced.
  • the enlarged schematic cross-sectional view shown in FIG. 17 corresponds to the enlarged schematic cross-sectional view shown in FIG. 16.
  • the process-altered portion 42 is locally formed deep into the seed wafer 201 (see FIG. 13). Therefore, as shown in FIG. 17, when the seed substrate 300 is polished so that the surface roughness of the seventh main surface 7 is sufficiently reduced, only the surface layer of the process-altered portion 42 is removed, and the seed wafer 201 is polished. The process-affected portion 42 that is formed deeply is not removed. From another point of view, when polishing is performed so that the surface roughness of the seventh main surface 7 is sufficiently reduced, the amount of polishing becomes excessively small. For this reason, the amount of residual work-affected portions 42 increases. In this case, the areal density of threading edge dislocations 70 in the band-shaped region becomes high. In other words, the concentrated formation of threading edge dislocations 70 is promoted. As a result, the number of pits formed on the surface of the epitaxial layer increases.
  • the process-altered portion 42 formed deep in the seed substrate 300 does not affect the warpage of the seed substrate 300 at a temperature of about room temperature (27° C.). For this reason, even if the seed substrate 300 is polished so that the warpage is sufficiently reduced, the process-affected portion 42 that is formed deep in the seed substrate 300 is not removed. Therefore, as in the case where the seed substrate 300 is polished to a sufficiently low surface roughness, the amount of polishing becomes excessively small.
  • FIG. 18 is a schematic front view showing a state in which silicon carbide crystal 110 is formed after seventh main surface 7 of seed substrate 300 is excessively polished.
  • the outer circumferential portion of the seventh main surface 7 sags more because the outer circumferential portion comes into contact with the polishing liquid more easily than the inner circumferential portion.
  • the outer peripheral portion of the seed substrate 300 becomes thinner.
  • the outer periphery of the seed substrate is likely to sublimate at the initial stage of crystal growth, and a portion of the outer periphery of the seed substrate 300 may disappear or a partial through hole (not shown) may be formed in the outer periphery of the seed substrate 300. Formation occurs.
  • the amount of polishing is too small, the amount of processed damaged parts 42 remaining will increase, and the number of pits formed on the surface of the epitaxial layer will increase.
  • the amount of polishing is excessively large, the amount of polishing by CMP increases, which increases the sagging of the outer peripheral portion of seventh main surface 7 of seed substrate 300 and increases the areal density of micropipes in silicon carbide substrate 100. . Therefore, in order to reduce the number of pits formed on the surface of the epitaxial layer and to reduce the areal density of micropipes in silicon carbide substrate 100, it is necessary to determine the optimum amount of polishing.
  • the inventor obtained the following knowledge and decided to introduce a method for calculating the required polishing amount P. Specifically, during the slicing process, the abrasive grains 21 sink into the fifth principal surface 5, thereby forming the process-altered portion 42. For this reason, the larger the grain size D90 of the abrasive grains 21, the greater the thickness of the process-altered portion 42. Therefore, by calculating the required polishing amount P based on the grain size D90 of the abrasive grains 21 and polishing so that the polishing amount in the seed wafer polishing step (S13) becomes the required polishing amount P, the remaining processed damaged portions 42 can be removed. amount can be reduced.
  • the percentage of the number of rectangular regions 53 in which the number of threading edge dislocations 70 is 100 or less divided by the total number of rectangular regions 53 is 95% or more. be. This suppresses the concentrated formation of threading edge dislocations 70 in silicon carbide substrate 100. Therefore, even when an epitaxial layer is formed on silicon carbide substrate 100, the number of pits on the surface of the epitaxial layer can be reduced. As a result, the yield of silicon carbide semiconductor devices can be improved.
  • the percentage of the number of rectangular regions 53 in which the number of threading edge dislocations 70 is 50 or less divided by the total number of rectangular regions 53 is, for example, 85% or more. It is. Thereby, concentrated formation of threading edge dislocations 70 in silicon carbide substrate 100 is further suppressed. As a result, the yield of silicon carbide semiconductor devices can be further improved.
  • the percentage of the number of rectangular regions 53 in which the number of threading edge dislocations 70 is 20 or less divided by the total number of rectangular regions 53 is, for example, 40% or more. It is. Thereby, concentrated formation of threading edge dislocations 70 in silicon carbide substrate 100 is further suppressed. As a result, the yield of silicon carbide semiconductor devices can be further improved.
  • the areal density of threading edge dislocations 70 in central region 12 is 10,000 pieces/cm 2 or less. This suppresses the formation of threading edge dislocations 70 in silicon carbide substrate 100. As a result, the yield of silicon carbide semiconductor devices can be further improved.
  • the areal density of threading edge dislocations 70 in central region 12 is 5000 pieces/cm 2 or less. This further suppresses the formation of threading edge dislocations 70 in silicon carbide substrate 100. As a result, the yield of silicon carbide semiconductor devices can be further improved.
  • the areal density of threading edge dislocations 70 in central region 12 is 2000 pieces/cm 2 or less. This further suppresses the formation of threading edge dislocations 70 in silicon carbide substrate 100. As a result, the yield of silicon carbide semiconductor devices can be further improved.
  • diameter D1 of first main surface 1 is 150 mm or more. In this way, even with silicon carbide substrate 100 having a large diameter, the yield of silicon carbide semiconductor devices manufactured using silicon carbide substrate 100 can be improved.
  • sample preparation silicon carbide substrates 100 according to samples 1 to 5 were prepared.
  • Sample 1 and Sample 5 are a comparative example.
  • Samples 2 to 4 is an example.
  • Each of silicon carbide substrates 100 according to samples 1 to 5 was manufactured using the manufacturing method according to the present embodiment described above.
  • the slicing conditions in the seed crystal slicing step (S12) were the same for Sample 1, Sample 2, and Sample 5. Specifically, the diameter D2 of the wire 20 was 180 ⁇ m. The grain size D90 of the abrasive grains 21 was 36 ⁇ m. As a result, Sample 1, Sample 2, and Sample 5 had the same kerf loss C, amplitude F, five-point average roughness Rz_ave, and required polishing amount P.
  • sample 4 As shown in Table 1, in sample 4, the diameter D2 of the wire 20 was 120 ⁇ m, and the particle diameter D90 of the abrasive grains 21 was 150 ⁇ m. As a result, in sample 4, each of the kerf loss C, amplitude F, five-point average roughness Rz_ave, and required polishing amount P was reduced compared to each of samples 1 to 3.
  • the polishing amount in the seed wafer polishing step (S13) of sample 1 was made smaller than the required polishing amount P.
  • the absolute value of the difference between the required polishing amount P and the polishing amount in the seed wafer polishing step (S13) was 41 ⁇ m.
  • the amount of polishing in each seed wafer polishing step (S13) for Samples 2 to 4 was set to be equal to or greater than the required polishing amount P.
  • the absolute value of the difference between the required polishing amount P and the polishing amount in the seed wafer polishing step (S13) was set to be 4 ⁇ m or more and 7 ⁇ m or less.
  • the amount of polishing in the seed wafer polishing step (S13) of sample 5 was made larger than the amount of polishing in the seed wafer polishing step (S13) of sample 2.
  • the absolute value of the difference between the required polishing amount P and the polishing amount in the seed wafer polishing step (S13) was 19 ⁇ m.
  • the number of voids 71 in second square region 52 was measured using the measurement method described above. In measuring the number of voids 71, they were observed using an optical microscope. The observation field was 2.8 mm square. The number of voids in each of the plurality of second square regions 52 is calculated, and the total value of the number of voids 71 in the second square region 52 inside each of the first region 31, second region 32, and third region 33 is calculated. was required. The value obtained by dividing the number of voids 71 in the second square region 52 in the first region 31 by the area of all the second square regions 52 in the first region 31 is the areal density of voids in the first region 31.
  • the value obtained by dividing the number of voids 71 in the second square region 52 in the second region 32 by the area of all the second square regions 52 in the second region 32 is the number of voids 71 in the second region 32.
  • Kerf loss C was calculated in the manufacturing process of silicon carbide substrate 100 for all samples. Specifically, the thickness H of the seed crystal 200 produced in the seed crystal growth step (S11) was measured. The thickness of each of the plurality of seed wafers 201 produced in the seed crystal slicing step (S12) was measured. A value obtained by subtracting the total thickness of each of the plurality of seed wafers 201 from the thickness H of the seed crystal 200 was calculated as the total amount of kerf loss. Kerf loss C was calculated by dividing the total amount of kerf loss by one less than the number of seed wafers 201 produced in the seed crystal slicing step (S12).
  • the amount of polishing in the seed wafer polishing step (S13) is equal to or greater than the required amount of polishing P. Therefore, it is possible to sufficiently remove process-altered portions 42 of seed substrate 300 and suppress the formation of threading edge dislocations 70 in silicon carbide substrate 100.
  • FIG. 19 is a diagram showing the distribution of threading edge dislocations 70 in central region 12 of silicon carbide substrate 100 according to Sample 1. As shown in FIG. 19, in Sample 1, it was confirmed that the second region 32 did not have the second band-shaped region 62.
  • FIG. 20 is a diagram showing the distribution of threading edge dislocations 70 in central region 12 of silicon carbide substrate 100 according to Sample 2.
  • FIG. 21 is a diagram showing the distribution of threading edge dislocations 70 in central region 12 of silicon carbide substrate 100 according to sample 3.
  • FIG. 22 is a diagram showing the distribution of threading edge dislocations 70 in central region 12 of silicon carbide substrate 100 according to sample 4.
  • FIG. 23 is a diagram showing the distribution of threading edge dislocations 70 in central region 12 of silicon carbide substrate 100 according to sample 5. As shown in FIGS. 20, 21, 22, and 23, it was confirmed that in samples 2 to 5, the first region 31 had the first band-shaped region 61. In samples 2 to 5, it was confirmed that the second region 32 had a second band-shaped region 62

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Abstract

炭化珪素基板は、主面と、貫通刃状転位とを有している。主面は、外縁と、外周領域と、中央領域とにより構成されている。中央領域は、第１領域と、第２領域とを有している。中央領域を複数の第１正方領域に区分した場合、複数の第１正方領域の各々は、長方形領域を有している。第１領域は、第１帯状領域を有している。第２領域は、第２帯状領域を有している。貫通刃状転位の数が１００個以下である長方形領域の数を長方形領域の総数で除した値の百分率は、９５％以上である。貫通刃状転位の数が２０個以下である長方形領域の数を長方形領域の総数で除した値の百分率は、４０％以上である。第１領域内にある長方形領域における貫通刃状転位の数は、２１個以上１００個以下である。第２領域内にある長方形領域における貫通刃状転位の数は、２０個以下である。

Description

炭化珪素基板
　本開示は、炭化珪素基板に関する。本出願は、２０２２年３月２２日に出願した日本特許出願である特願２０２２－０４５３９６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基板は、主面と、貫通刃状転位とを備えている。貫通刃状転位は、主面に露出している。主面は、外縁と、外周領域と、中央領域とにより構成されている。外周領域は、外縁から５ｍｍ以内の領域である。中央領域は、外周領域に取り囲まれている。中央領域は、第１領域と、第２領域とを含んでいる。第２領域は、第１領域に連なっている。中央領域を１辺の長さが５ｍｍである複数の第１正方領域に区分した場合、複数の第１正方領域の各々は、複数の第１正方領域の各々の中心を中心とする長方形領域を含んでいる。長方形領域の長辺は、０．８２ｍｍである。長方形領域の短辺は、０．７０ｍｍである。第１領域は、第１帯状領域を有している。第１帯状領域は、第１直線に沿って連続する６個以上の複数の第１正方領域によって構成されている。第２領域は、第２帯状領域を有している。第２帯状領域は、第１直線に平行な第２直線に沿って連続する６個以上の複数の第１正方領域によって構成されている。貫通刃状転位の数が１００個以下である長方形領域の数を長方形領域の総数で除した値の百分率は、９５％以上である。貫通刃状転位の数が２０個以下である長方形領域の数を長方形領域の総数で除した値の百分率は、４０％以上である。第１領域内にある長方形領域における貫通刃状転位の数は、２１個以上１００個以下である。第２領域内にある長方形領域における貫通刃状転位の数は、２０個以下である。
図１は、本実施形態に係る炭化珪素基板の構成を示す平面模式図である。 図２は、貫通刃状転位の数および面密度の測定位置を示す平面模式図である。 図３は、図２の第１領域および第２領域の各々の一部を拡大した拡大模式図である。 図４は、図２のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面模式図である。 図５は、中央領域を拡大した拡大模式図である。 図６は、本実施形態に係る炭化珪素基板におけるボイドの構成を示す拡大平面模式図である。 図７は、ボイドの数の測定位置を示す平面模式図である。 図８は、本実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法を概略的に示すフローチャートである。 図９は、本実施形態に係る種結晶成長工程を示す正面模式図である。 図１０は、本実施形態に係る種結晶スライス工程を示す平面模式図である。 図１１は、本実施形態に係る種結晶スライス工程を示す正面模式図である。 図１２は、図１１の領域ＸＩＩを示す拡大模式図である。 図１３は、種結晶がスライスされることによって作製された種ウェハの構成を示す拡大断面模式図である。 図１４は、最大高さ粗さの測定位置を示す平面模式図である。 図１５は、本実施形態に係る種基板の構成を示す拡大断面模式図である。 図１６は、本実施形態に係る炭化珪素結晶成長工程を示す拡大断面模式図である。 図１７は、種基板の第７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結晶を形成した状態を示す拡大断面模式図である。 図１８は、種基板の第７主面を過度に研磨した後に炭化珪素結晶を形成した状態を示す正面模式図である。 図１９は、サンプル１に係る炭化珪素基板の中央領域における貫通刃状転位の分布を示す図である。 図２０は、サンプル２に係る炭化珪素基板の中央領域における貫通刃状転位の分布を示す図である。 図２１は、サンプル３に係る炭化珪素基板の中央領域における貫通刃状転位の分布を示す図である。 図２２は、サンプル４に係る炭化珪素基板の中央領域における貫通刃状転位の分布を示す図である。 図２３は、サンプル５に係る炭化珪素基板の中央領域における貫通刃状転位の分布を示す図である。
[本開示が解決しようとする課題]
　本開示の目的は、炭化珪素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基板１００は、第１主面１と、貫通刃状転位７０とを有している。貫通刃状転位７０は、第１主面１に露出している。第１主面１は、外縁１６と、外周領域１１と、中央領域１２とにより構成されている。外周領域１１は、外縁１６から５ｍｍ以内の領域である。中央領域１２は、外周領域１１に取り囲まれている。中央領域１２は、第１領域３１と、第２領域３２とを有している。第２領域３２は、第１領域３１に連なっている。中央領域１２を１辺の長さが５ｍｍである複数の第１正方領域５１に区分した場合、複数の第１正方領域５１の各々は、複数の第１正方領域５１の各々の中心を中心とする長方形領域５３を有している。長方形領域５３の長辺は、０．８２ｍｍである。長方形領域５３の短辺は、０．７０ｍｍである。第１領域３１は、第１帯状領域６１を有している。第１帯状領域６１は、第１直線８１に沿って連続する６個以上の複数の第１正方領域５１によって構成されている。第２領域３２は、第２帯状領域６２を有している。第２帯状領域６２は、第１直線８１に平行な第２直線８２に沿って連続する６個以上の複数の第１正方領域５１によって構成されている。貫通刃状転位７０の数が１００個以下である長方形領域５３の数を長方形領域５３の総数で除した値の百分率は、９５％以上である。貫通刃状転位７０の数が２０個以下である長方形領域５３の数を長方形領域５３の総数で除した値の百分率は、４０％以上である。第１領域３１内にある長方形領域５３における貫通刃状転位７０の数は、２１個以上１００個以下である。第２領域３２内にある長方形領域５３における貫通刃状転位７０の数は、２０個以下である。
　（２）上記（１）に係る炭化珪素基板１００によれば、貫通刃状転位７０の数が５０個以下である長方形領域５３の数を長方形領域５３の総数で除した値の百分率は、８５％以上であってもよい。
　（３）上記（１）または（２）に係る炭化珪素基板１００によれば、貫通刃状転位７０の数が２０個以下である長方形領域５３の数を長方形領域５３の総数で除した値の百分率は、５０％以上であってもよい。
　（４）上記（１）から（３）のいずれかに係る炭化珪素基板１００によれば、中央領域１２における貫通刃状転位７０の面密度は、１００００個／ｃｍ2以下であってもよい。
　（５）上記（４）に係る炭化珪素基板１００によれば、中央領域１２における貫通刃状転位７０の面密度は、５０００個／ｃｍ2以下であってもよい。
　（６）上記（５）に係る炭化珪素基板１００によれば、中央領域１２における貫通刃状転位７０の面密度は、２０００個／ｃｍ2以下であってもよい。
　（７）上記（１）から（６）のいずれかに係る炭化珪素基板１００は、第１主面１に露出しているボイド７１をさらに備えていてもよい。中央領域１２を１辺の長さが２．８ｍｍである複数の第２正方領域５２に区分した場合、第１領域３１内にある複数の第２正方領域５２におけるボイド７１の数の合計値は、第２領域３２内にある複数の第２正方領域５２におけるボイド７１の数の合計値よりも多くてもよい。
　（８）上記（１）から（７）のいずれかに係る炭化珪素基板１００によれば、第１主面１の直径Ｄ１は、１５０ｍｍ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、炭化珪素基板１００は、第１主面１と、第１外周側面１９とを有している。第１主面１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。第１外周側面１９は、第１主面１に連なっている。炭化珪素基板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１主面１は、｛０００１｝面に対して傾斜した平面である。｛０００１｝面に対する第１主面１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１主面１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１主面１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１主面１の傾斜方向（オフ方向）は、たとえば＜１１－２０＞方向である。｛０００１｝面に対する第１主面１のオフ角度の上限は、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１主面１のオフ角度の下限は、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、第１主面１と第１外周側面１９との稜線は、第１主面１の外縁１６を形成している。第１主面１は、外周領域１１と、中央領域１２とにより構成されている。外周領域１１は、第１主面１の外縁１６から５ｍｍ以内の領域である。言い換えれば、第１主面１に垂直な方向から見て、外周領域１１は、第１外周側面１９から５ｍｍ以内の領域である。中央領域１２は、外周領域１１に連なっている。中央領域１２は、外周領域１１に取り囲まれている。別の観点から言えば、中央領域１２は、第１主面１の外縁１６からの距離が５ｍｍより大きい領域である。
　図１に示されるように、第１外周側面１９は、第１オリエンテーションフラット部１７と、第１円弧状部１８とを有している。第１円弧状部１８は、第１オリエンテーションフラット部１７に連なっている。図１に示されるように、第１主面１に対して垂直な方向から見て、第１オリエンテーションフラット部１７は、第１方向１０１に沿って延在していてもよい。
　第１主面１の第１直径Ｄ１は、たとえば１５０ｍｍ以上である。第１直径Ｄ１の下限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。第１直径Ｄ１の上限は特に限定されないが、たとえば３００ｍｍ以下であってもよい。第１主面１に対して垂直な方向に見て、第１直径Ｄ１は、第１外周側面１９上の異なる２点間の最長直線距離である。
　（貫通刃状転位）
　図２は、貫通刃状転位７０の数および面密度の測定位置を示す平面模式図である。図２に示されるように、炭化珪素基板１００の中央領域１２が、複数の第１正方領域５１に区分される。複数の第１正方領域５１の各々の１辺の長さ（第１長さＷ１）は、５ｍｍである。第１主面１の第１直径Ｄ１は、たとえば１５０ｍｍである。まず、第１外周側面１９に外接する１５０ｍｍ×１５０ｍｍの正方形が想定される。１５０ｍｍ×１５０ｍｍの正方形は、５ｍｍ×５ｍｍの正方領域（３０×３０＝９００個）に区分される。
　第１主面１に対して垂直な方向に見て、中央領域１２の内部にある第１正方領域５１の数は、たとえば６２８個である。第１主面１に対して垂直な方向に見て、外周領域１１と中央領域１２との境界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、外周領域１１と中央領域１２との境界と交差する正方領域は、中央領域１２を構成する第１正方領域５１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、複数の第１正方領域５１の各々の一辺は、第１オリエンテーションフラット部１７の延在方向に平行である。
　中央領域１２は、第１領域３１と、第２領域３２と、第３領域３３とを有している。第２領域３２における貫通刃状転位７０の面密度は、第１領域３１における貫通刃状転位７０の面密度よりも小さい。第３領域３３における貫通刃状転位７０の面密度は、第１領域３１における貫通刃状転位７０の面密度よりも大きい。
　中央領域１２は、２個の第２領域３２を有していてもよい。第１領域３１と第２領域３２とは、たとえば第３方向１０３に沿って並んでいる。第３方向１０３において、第１領域３１は、２個の第２領域３２の間にあってもよい。別の観点から言えば、炭化珪素基板１００において、貫通刃状転位７０の面密度が高い領域と貫通刃状転位７０の面密度が低い領域とが、第３方向１０３に沿って、交互に並んでいてもよい。なお、第１主面１に対して垂直な方向に見て、第３方向１０３は、たとえば第１方向１０１および第２方向１０２の各々に対して傾斜した方向であってもよい。第３方向１０３は、第１方向１０１に平行であってもよい。第３方向１０３は、第２方向１０２に平行であってもよい。第１方向１０１に対する第３方向１０３の傾斜角（第１傾斜角θ１）は、たとえば４５°である。
　図２に示されるように、第１領域３１は、複数の第１正方領域５１によって構成されている。第２領域３２は、第１領域３１に連なっている。第２領域３２は、複数の第１正方領域５１によって構成されている。第３領域３３は、複数の第１正方領域５１によって構成されている。
　図３は、図２の第１領域３１および第２領域３２の各々の一部を拡大した拡大模式図である。図２および図３に示されるように、第１領域３１は、第１帯状領域６１を有している。図２および図３において、第１帯状領域６１は、太線で囲まれる第１領域３１の部分である。第１帯状領域６１は、第１領域３１を構成している複数の第１正方領域５１の内、一部の第１正方領域５１によって構成されている。第１帯状領域６１は、第１直線８１に沿って連続する６個以上の第１正方領域５１によって構成されている。なお、２つの第１正方領域５１が連続するとは、隣り合う第１正方領域５１の各々の一辺または角が互いに接していることを意味している。第１直線８１は、第１帯状領域６１を構成する全ての第１正方領域５１と交差している。具体的には、第１直線８１は、第１帯状領域６１を構成する全ての第１正方領域５１の各々の外縁上の異なる２点を通っている。
　第１直線８１は、たとえば第３方向１０３に垂直な方向に沿って延びていてもよい。第１直線８１は、第１オリエンテーションフラット部１７に対して傾斜していてもよい。第１オリエンテーションフラット部１７に対する第１直線８１の傾斜角（第２傾斜角θ２）は、たとえば４５°である。第２傾斜角θ２は、たとえば５°以上８５°以下であってもよい。
　第２領域３２は、第２帯状領域６２を有している。図２および図３において、第２帯状領域６２は、太線で囲まれる第２領域３２の部分である。第２帯状領域６２は、第２領域３２を構成している複数の第１正方領域５１の内、一部の第１正方領域５１によって構成されている。第２帯状領域６２は、第２直線８２に沿って連続する６個以上の第１正方領域５１によって構成されている。第２直線８２は、第２帯状領域６２を構成する全ての第１正方領域５１と交差している。具体的には、第２直線８２は、第２帯状領域６２を構成する６個以上の第１正方領域５１の各々の外縁上の異なる２点を通っている。
　図４は、図２のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面模式図である。図４に示される断面は、第１主面１に対して垂直であり、かつ炭化珪素基板１００のオフ方向に沿った断面である。言い換えれば、図４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４に示されるように、本実施形態に係る炭化珪素基板１００は、第２主面２をさらに有している。第２主面２は、第１主面１の反対側にある。
　炭化珪素基板１００には、複数の貫通刃状転位７０がある。複数の貫通刃状転位７０の各々は、第１主面１から第２主面２まで連続的に延在している。複数の貫通刃状転位７０の各々が延在する方向は、第５方向１０５である。第５方向１０５は、たとえば＜０００１＞方向である。第４方向１０４は、第１主面１に対して垂直な方向である。別の観点から言えば、第４方向１０４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４方向１０４に対する第５方向１０５の傾斜角（第３傾斜角θ３）は、第１主面１のオフ角度に対応する。複数の貫通刃状転位７０の各々は、第１主面１において露出している。複数の貫通刃状転位７０の各々は、第２主面２において露出している。
　なお、第１帯状領域６１を構成する第１正方領域５１の数は、６個に限定されない。第１帯状領域６１は、たとえば８個以上の第１正方領域５１によって構成されていてもよいし、１０個以上の第１正方領域５１によって構成されていてもよい。
　同様に、第２帯状領域６２を構成する第１正方領域５１の数は、６個に限定されない。第２帯状領域６２は、たとえば８個以上の第１正方領域５１によって構成されていてもよいし、１０個以上の第１正方領域５１によって構成されていてもよい。
　なお、第２領域３２を構成している第１正方領域５１の数を、第１領域３１を構成している第１正方領域５１の数で除した値は、たとえば０．５以上１００以下である。第２領域３２を構成している第１正方領域５１の数を、第１領域３１を構成している第１正方領域５１の数で除した値の下限は、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し、５以上であってもよい。第２領域３２を構成している第１正方領域５１の数を、第１領域３１を構成している第１正方領域５１の数で除した値の上限は、特に限定されないが、たとえば５０以下であってもよいし、１０以下であってもよい。
　次に、貫通刃状転位７０の測定方法について説明する。
　図５は、中央領域を拡大した拡大模式図である。図５に示されるように、複数の第１正方領域５１の各々は、長方形領域５３を含んでいる。長方形領域５３は、第１正方領域５１の中心を中心としている。言い換えれば、長方形領域５３の中心は、第１正方領域５１の中心と一致している。図５において、ハッチングが付されている領域が、長方形領域５３である。
　なお、第１主面１に対して垂直な方向に見て、長方形領域５３の短辺は、第１方向１０１に沿って延在している。言い換えれば、長方形領域５３の短辺は、第１オリエンテーションフラット部１７（図２参照）の延在方向に平行である。長方形領域５３の長辺は、第２方向１０２に沿って延在している。長方形領域５３の短辺の長さ（第２長さＷ２）は、０．７０ｍｍである。長方形領域５３の長辺の長さ（第３長さＷ３）は、０．８２ｍｍである。
　長方形領域５３の数は、第１正方領域５１の数と等しい。具体的には、第１主面１の第１直径Ｄ１が１５０ｍｍの場合、長方形領域５３の数は、たとえば６２８個である。全ての長方形領域５３の各々において、貫通刃状転位７０の数および貫通刃状転位７０の面密度の各々が測定される。全ての長方形領域５３における貫通刃状転位７０の面密度の平均値は、中央領域１２における貫通刃状転位７０の面密度とされる。
　貫通刃状転位７０の数および面密度は、たとえば溶融水酸化カリウム（ＫＯＨ）を用いて測定される。具体的には、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に露出した貫通刃状転位７０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。全ての長方形領域５３の各々において、エッチピットの数が測定される。全ての長方形領域５３におけるエッチピットの数を、全ての長方形領域５３の総面積で除した値が、中央領域１２における貫通刃状転位７０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、長方形領域５３が、ノルマルスキー微分干渉顕微鏡を用いて観察される。観察視野は、たとえば０．８２ｍｍ×０．７０ｍｍとする。
　炭化珪素基板１００が貫通刃状転位７０以外に貫通螺旋転位および基底面転位を含んでいる場合、第１主面１に露出した貫通螺旋転位および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。貫通刃状転位７０に起因するエッチピットと、貫通螺旋転位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７０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。
　貫通刃状転位７０の数が１００個以下である長方形領域５３の数を、長方形領域５３の総数で除した値（以下、第１値と称する）の百分率は、９５％以上である。第１値の百分率の下限は、特に限定されないが、たとえば９７％以上であってもよいし、９９％以上であってもよい。
　貫通刃状転位７０の数が５０個以下である長方形領域５３の数を、長方形領域５３の総数で除した値（以下、第２値と称する）の百分率は、たとえば８５％以上である。第２値の百分率の下限は、特に限定されないが、たとえば９０％以上であってもよいし、９５％以上であってもよい。
　貫通刃状転位７０の数が２０個以下である長方形領域５３の数を、長方形領域５３の総数で除した値（以下、第３値と称する）の百分率は、たとえば４０％以上である。第３値の百分率の下限は、特に限定されないが、たとえば５０％以上であってもよいし、６０％以上であってもよいし、９０％以上であってもよい。
　中央領域１２における貫通刃状転位７０の面密度は、たとえば１００００個／ｃｍ2以下である。中央領域１２における貫通刃状転位７０の面密度の上限は、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。中央領域１２における貫通刃状転位７０の面密度の下限は、特に限定されないが、５００個／ｃｍ2以上であってもよいし、１０００個／ｃｍ2以上であってもよい。
　第１領域３１内にある長方形領域５３における貫通刃状転位７０の数は、２１個以上１００個以下である。第１領域３１内にある長方形領域５３における貫通刃状転位７０の数の下限は、特に限定されないが、たとえば３５個以上であってもよいし、５０個以上であってもよい。第１領域３１内にある長方形領域５３における貫通刃状転位７０の数の上限は、特に限定されないが、たとえば８５個以下であってもよいし、７０個以下であってもよい。
　第２領域３２内にある長方形領域５３における貫通刃状転位７０の数は、２０個以下である。第２領域３２内にある長方形領域５３における貫通刃状転位７０の数の下限は、特に限定されないが、たとえば１個以上であってもよいし、５個以上であってもよい。第２領域３２内にある長方形領域５３における貫通刃状転位７０の数の上限は、特に限定されないが、たとえば１５個以下であってもよいし、１０個以下であってもよい。
　第３領域３３内にある長方形領域５３における貫通刃状転位７０の数は、たとえば１０１個以上である。第３領域３３内にある長方形領域５３における貫通刃状転位７０の数の下限は、特に限定されないが、たとえば１５０個以上であってもよいし、２００個以上であってもよい。第３領域３３内にある長方形領域５３における貫通刃状転位７０の数の上限は、特に限定されないが、たとえば５００個以下であってもよいし、４００個以下であってもよい。
　（ボイド）
　図６は、本実施形態に係る炭化珪素基板におけるボイドの構成を示す拡大平面模式図である。図６に示されるように、炭化珪素基板１００には、ボイド７１がある。ボイド７１は、第１主面１において露出している。貫通刃状転位７０の面密度が高い領域において、ボイド７１は形成されやすい。ボイド７１は、貫通刃状転位７０に連なっていてもよい。ボイド７１は、複数の貫通刃状転位７０によって取り囲まれていてもよい。第４方向１０４におけるボイド７１の深さは、たとえば１０μｍ以上２００μｍ以下である。
　図６に示されるように、第１主面１に垂直な方向から見て、ボイド７１は六角形であってもよい。第１主面１に垂直な方向から見て、ボイド７１は円形であってもよい。第１主面１に垂直な方向から見て、ボイド７１が六角形である場合、ボイド７１の長さ（第４長さＷ４）は、長手方向におけるボイド７１の長さとされる。第１主面１に垂直な方向から見て、ボイド７１が円形の場合、ボイド７１の第４長さＷ４は、ボイド７１の直径とされる。第４長さＷ４は、たとえば１０μｍ以上１００μｍ以下である。
　次に、ボイド７１の数の測定方法について説明する。
　図７は、ボイド７１の数の測定位置を示す平面模式図である。図７に示されるように、炭化珪素基板１００の中央領域１２が、複数の第２正方領域５２に区分される。複数の第２正方領域５２の各々の１辺の長さ（第５長さＷ５）は、２．８ｍｍである。第１主面の第１直径Ｄ１が１５０ｍｍである場合、まず、第１円弧状部１８の中心を中心とする１５１．２ｍｍ×１５１．２ｍｍの正方形が想定される。１５１．２ｍｍ×１５１．２ｍｍの正方形は、２．８ｍｍ×２．８ｍｍの正方領域（５４×５４＝２９１６個）に区分される。
　第１主面１に対して垂直な方向に見て、中央領域１２の内部にある第２正方領域５２の数は、たとえば２０１１個である。第１正方領域５１（図２参照）と同様に、外周領域１１と中央領域１２との境界と交差する正方領域は、中央領域１２を構成する第２正方領域５２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、複数の第２正方領域５２の各々の一辺は、第１オリエンテーションフラット部１７の延在方向に平行である。
　ボイド７１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２正方領域５２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２．８ｍｍ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７１として特定される。全ての第２正方領域５２の各々において、ボイド７１の数が測定される。
　第１領域３１内にある第２正方領域５２におけるボイド７１の数の合計値は、第２領域３２内にある第２正方領域５２におけるボイド７１の数の合計値よりも多くてもよい。第１領域３１内にある第２正方領域５２とは、第１領域３１の外縁の内側にある第２正方領域５２を意味しており、第１領域３１の外縁に交差する第２正方領域５２は含まない。同様に、第２領域３２内にある第２正方領域５２とは、第２領域３２の外縁の内側にある第２正方領域５２を意味しており、第２領域３２の外縁に交差する第２正方領域５２は含まない。
　第１領域３１内にある第２正方領域５２におけるボイド７１の数の合計値は、たとえば５個以上１０個以下である。第１領域３１内にある第２正方領域５２におけるボイド７１の数の合計値の下限は、特に限定されないが、たとえば６個以上であってもよいし、７個以上であってもよい。第１領域３１内にある第２正方領域５２におけるボイド７１の数の合計値の上限は、たとえば９個以下であってもよいし、８個以下であってもよい。
　第２領域３２内にある第２正方領域５２におけるボイド７１の数の合計値は、たとえば４個以下である。第２領域３２内にある第２正方領域５２におけるボイド７１の数の合計値の上限は、たとえば３個以下であってもよいし、２個以下であってもよい。第２領域３２内にある第２正方領域５２におけるボイド７１の数の合計値の下限は、特に限定されないが、たとえば０個以上であってもよいし、１個以上であってもよい。
　（マイクロパイプ）
　炭化珪素基板１００には、マイクロパイプがあってもよい。マイクロパイプは、炭化珪素基板１００を貫通する中空状の結晶欠陥である。炭化珪素基板１００を構成する炭化珪素のポリタイプが４Ｈの場合、マイクロパイプは、３ｃよりも大きいバーガースベクトルを有する。
　炭化珪素基板１００の第１主面１の中央領域１２におけるマイクロパイプの面密度は、たとえば０．３個／ｃｍ2以下である。中央領域１２におけるマイクロパイプの面密度の上限は、たとえば０．１個／ｃｍ2以下であってもよいし、０．０５個／ｃｍ2以下であってもよい。
　マイクロパイプは、貫通刃状転位７０と同様に、溶融ＫＯＨを用いて特定される。マイクロパイプに起因するエッチピットは、貫通螺旋転位に起因するエッチピットよりもさらにピットサイズが大きい。全ての長方形領域５３（たとえば６２８個の長方形領域５３）におけるエッチピットの数を、全ての長方形領域５３の測定面積で除した値が、中央領域１２におけるマイクロパイプの面密度に対応する。
　（炭化珪素基板の製造方法）
　次に、本実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法について説明する。
　図８は、本実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法を概略的に示すフローチャートである。図８に示されるように、本実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法は、種基板作製工程（Ｓ１０）と、炭化珪素基板作製工程（Ｓ２０）とを主に有している。種基板作製工程（Ｓ１０）は、種結晶成長工程（Ｓ１１）と、種結晶スライス工程（Ｓ１２）と、種ウェハ研磨工程（Ｓ１３）とを有している。炭化珪素基板作製工程（Ｓ２０）は、炭化珪素結晶成長工程（Ｓ２１）と、炭化珪素結晶スライス工程（Ｓ２２）と、炭化珪素ウェハ研磨工程（Ｓ２３）とを有している。
　まず、種基板作製工程（Ｓ１０）の種結晶成長工程（Ｓ１１）が実施される。図９は、本実施形態に係る種結晶成長工程を示す正面模式図である。図９に示されるように、たとえば昇華法により、ポリタイプ４Ｈの種結晶２００が作製される。種結晶２００は、第３主面３と、第４主面４と、第２外周側面２９とを有している。
　第３主面３は、｛０００１｝面に対してオフ角度だけ傾斜した平面である。｛０００１｝面に対する第３主面３のオフ角度は、炭化珪素基板１００の第１主面１（図１および図４参照）のオフ角度に対応する。第４主面４は、第３主面３の反対側にある。第２外周側面２９は、第３主面３および第４主面４の各々に連なっている。第４方向１０４における種結晶２００の厚みは、厚みＨとされる。
　次に、種結晶スライス工程（Ｓ１２）が実施される。図１０は、本実施形態に係る種結晶スライス工程を示す平面模式図である。
　図１０に示されるように、種結晶２００の第２外周側面２９は、第２円弧状部２８と第２オリエンテーションフラット部２７とを有していてもよい。第２円弧状部２８は、第２オリエンテーションフラット部２７に連なっている。図１０に示されるように、第３主面３に対して垂直な方向から見て、第２オリエンテーションフラット部２７は、第１方向１０１に沿って延在していてもよい。
　図１１は、本実施形態に係る種結晶スライス工程を示す正面模式図である。図１０および図１１に示されるように、ワイヤ２０が準備される。ワイヤ２０は、たとえば炭素鋼などによって作製されたピアノ線を真鍮メッキしたものである。ワイヤ２０は、第６方向１０６に沿って延びている。なお、第６方向１０６は、第３方向１０３に対して垂直な方向である。別の観点から言えば、第６方向１０６は、第１方向１０１に対して第３方向１０３の反対側に傾斜した方向であってもよい。第６方向１０６は、第１方向１０１に平行であってもよい。第６方向１０６は、第２方向１０２に平行であってもよい。第１方向１０１に対する第６方向１０６の傾斜角（第４傾斜角θ４）は、たとえば４５°である。別の観点から言えば、第２オリエンテーションフラット部２７に対するワイヤ２０の傾斜角は、たとえば第４傾斜角θ４である。第４傾斜角θ４は、第２傾斜角θ２（図２参照）と等しくてもよい。
　種結晶２００は、ワイヤ２０によってスライスされる。具体的には、ワイヤ２０が矢印Ａ１の方向に往復運動しつつ、矢印Ａ２の方向に進むことで、種結晶２００はスライスされる。矢印Ａ１の方向は第６方向１０６である。言い換えれば、第６方向１０６はワイヤ２０の走行方向である。矢印Ａ２の方向は、第３方向１０３である。言い換えれば、第３方向１０３はスライス方向である。図１１に示されるように、第４方向１０４において、１本のワイヤ２０によって除去された種結晶２００の幅は、カーフロスＣとされる。
　図１２は、図１１の領域ＸＩＩを示す拡大模式図である。図１２に示されるように、ワイヤ２０には、砥粒２１が固着されている。砥粒２１は、たとえばダイヤモンドによって構成されている。砥粒２１は、たとえば電着またはレジン等により、ワイヤ２０の外周面に固着されている。
　ワイヤ２０の直径は、第２直径Ｄ２とされる。第２直径Ｄ２は、たとえば１８０μｍである。第２直径Ｄ２は、たとえば２００μｍ以下であってもよい。砥粒２１の粒径は、粒径Ｄ９０とされる。粒径Ｄ９０は、砥粒２１の粒子径分布の積算値が９０％に相当する粒子径である。
　振幅Ｆ＝｛Ｃ－（Ｄ２＋２×Ｄ９０）｝／２　　・・・（数式１）
　種結晶２００がスライスされる過程において、ワイヤ２０は第４方向１０４に振動する。図１２に示されるように、ワイヤ２０の直径（第２直径Ｄ２）と砥粒２１の粒径（粒径Ｄ９０）の２倍との合計よりも、カーフロスＣは大きくなる。第４方向１０４におけるワイヤ２０の振幅は、振幅Ｆとされる。なお、振幅Ｆは、ワイヤ２０の振動の中心を基準としたワイヤ２０の変位の最大値を意味している。振幅Ｆは、数式１によって求められる。
　図１３は、種結晶がスライスされることによって作製された種ウェハの構成を示す拡大断面模式図である。図１３に示される断面は、第１方向１０１および第４方向１０４に平行な断面である。図１３に示されるように、種ウェハ２０１は、正常部４１と、加工変質部４２とによって構成されている。正常部４１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４２は、スライスによる加工ダメージによって結晶格子の配列が乱れた部分である。加工変質部４２は、正常部４１に連なっている。
　加工変質部４２は、種ウェハ２０１の第５主面５を形成している。正常部４１は、種ウェハ２０１の第６主面６を形成している。第６主面６は、第５主面５の反対側にある。第５主面５は、ワイヤ２０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６主面６は、研磨によって平滑にされた面であってもよい。
　第５主面５にはスライス痕８０がある。スライス痕８０は、ワイヤ２０によるスライスの際に形成された溝である。スライス痕８０は、第６方向１０６（図１０参照）に沿って延在していてもよい。加工変質部４２は、局所的に種ウェハ２０１の深くまで形成されている。具体的には、スライス痕８０の下方において、加工変質部４２は、種ウェハ２０１の深くまで形成されている。
　次に、種ウェハ研磨工程（Ｓ１３）が実施される。種ウェハ研磨工程（Ｓ１３）において、研磨量の算出のために、種ウェハ２０１の第５主面５の最大高さ粗さ（Ｒｚ）が測定される。最大高さ粗さは、ＪＩＳ（Ｊａｐａｎｅｓｅ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）　Ｂ０６０１：２０１３に規定される表面性状パラメータである。図１４は、最大高さ粗さの測定位置を示す平面模式図である。第５主面５の中央９０を通り、かつ第３方向１０３に沿って延びる第３直線８３を想定する。言い換えれば、第３直線８３は、中央９０を通り、かつスライス方向に沿って延びる直線である。
　図１４に示されるように、第３直線８３上に５点の測定点９３が位置している。５点の測定点９３の内、中央の１点は中央９０上にある。隣り合う測定点９３の間の距離Ｅは、種ウェハ２０１の直径（第３直径Ｄ３）の０．２倍である。具体的には、第３直径Ｄ３がたとえば１５０ｍｍである場合、距離Ｅは３０ｍｍである。
　５点の測定点９３の各々において、第５主面５のＲｚが測定される。具体的には、測定点９３を中心として、第３方向１０３における長さが５ｍｍの領域のＲｚが測定される。Ｒｚは、たとえば東京精密製の表面粗さ測定装置である「サーフコム（商標）ＮＥＸ　００１」を用いて測定することができる。５点の測定点９３の各々におけるＲｚを平均した値が、第５主面５の５点平均粗さ（Ｒｚ＿ａｖｅ）として測定される。
　次に、種ウェハ研磨工程（Ｓ１３）における必要研磨量Ｐの算出方法について説明する。
　必要研磨量Ｐ＝Ｄ９０×（Ｆ／Ｒｚ＿ａｖｅ）　　・・・（数式２）
　種ウェハ研磨工程（Ｓ１３）においては、種ウェハ２０１の加工変質部４２を除去するための研磨が実施される。第４方向１０４における加工変質部４２の厚み（図１３参照）は、スライスの条件によって変化する。スライスの過程において、砥粒２１が、第５主面５にめり込むことにより、加工変質部４２が形成される。このため、砥粒２１の粒径Ｄ９０が大きいほど、加工変質部４２の厚みは大きくなる。種ウェハ研磨工程（Ｓ１３）における必要研磨量Ｐは、数式２によって算出される。具体的には、砥粒２１の粒径Ｄ９０に、振幅Ｆを５点平均粗さＲｚ＿ａｖｅで除した値を乗ずることによって、必要研磨量Ｐが求められる。
　次に、種ウェハ２０１の第５主面５が研磨される。種ウェハ２０１は、機械研磨を用いて研磨される。機械研磨による種ウェハ２０１の研磨量は、たとえば必要研磨量Ｐである。機械研磨による種ウェハ２０１の研磨量は、必要研磨量Ｐ以上であってもよい。しかしながら、機械研磨による種ウェハ２０１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、かつ種ウェハ２０１の第５主面５における研磨痕の面密度が増大する。このため、機械研磨による種ウェハ２０１の研磨量は、必要研磨量Ｐであることが好ましい。次に、種ウェハ２０１の第５主面５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。以上のように、種基板３００が作製される。
　図１５は、本実施形態に係る種基板３００の構成を示す拡大断面模式図である。図１５に示されるように種基板３００は、第７主面７と、第８主面８とを有している。第７主面７は、種ウェハ２０１の第５主面５が研磨されたことによって形成された面である。第７主面７は平滑である。第８主面８は、第７主面７の反対側にある。第８主面８は、種ウェハ２０１の第６主面６に対応している。
　図１５に示されるように、種基板３００は、正常部４１と、加工変質部４２とによって構成されている。種ウェハ２０１の加工変質部４２の一部（図１３参照）が残留したことによって、種基板３００の加工変質部４２が形成されている。加工変質部４２は、第６方向１０６（図１０参照）に沿って延在していてもよい。
　次に、炭化珪素基板作製工程（Ｓ２０）の炭化珪素結晶成長工程（Ｓ２１）が実施される。図１６は、本実施形態に係る炭化珪素結晶成長工程を示す拡大断面模式図である。図１６に示されるように、たとえば昇華法により、種基板３００の第７主面７上に、炭化珪素結晶１１０が形成される。炭化珪素結晶１１０のポリタイプは、たとえば４Ｈである。
　図１５および図１６に示されるように、加工変質部４２は楔状である。結晶成長の初期段階において、加工変質部４２の昇華レートは、正常部４１の昇華レートよりも速い。このため、加工変質部４２は、正常部４１と比較してより深くまで昇華する。これによって、種基板３００の第７主面７において、凹部（図示せず）が形成される。凹部上に炭化珪素結晶１１０が形成されることによって、図１６に示されるように、貫通刃状転位７０が形成される。別の観点から言えば、種基板３００の加工変質部４２上に貫通刃状転位７０が形成される。種基板３００の第７主面７に占める加工変質部４２の割合が大きくなるにつれて、結晶成長の過程において形成される凹部の数が多くなる。この結果、形成される貫通刃状転位７０の数が多くなる。貫通刃状転位７０は、加工変質部４２に連なって形成される。
　次に、炭化珪素結晶スライス工程（Ｓ２２）が実施される。たとえばワイヤ２０を用いて炭化珪素結晶１１０がスライスされる。これによって、炭化珪素ウェハが作製される。
　次に、炭化珪素ウェハ研磨工程（Ｓ２３）が実施される。たとえば機械研磨によって炭化珪素ウェハが研磨される。貫通刃状転位７０が集中している部分においては、他の部分よりもスライス時の加工ダメージが深くまで入りやすく、かつ加工ダメージが入る箇所が多くなりやすい。加工ダメージによって、炭化珪素ウェハにおいて加工変質部４２が形成される。従って、貫通刃状転位７０が集中している部分においては、他の部分よりも加工変質部４２が深くまで形成されやすく、かつ加工変質部４２の形成される数が多くなりやすい。このため、炭化珪素ウェハが研磨される過程において、研磨量が過度に小さい場合、加工変質部４２の一部が残留する。残留した加工変質部４２が、削れたり、炭化珪素基板１００から脱落したりすることによって、ボイド７１（図６参照）として検出される。以上のように、炭化珪素基板１００が作製される（図４参照）。
　炭化珪素基板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基板１００の作用効果について説明する。
　炭化珪素基板１００上にエピタキシャル層を形成した場合、エピタキシャル層の表面において、ピットが形成されることがあった。ピットの直径は、たとえば１μｍ以上１０μｍ未満である。このピットによって、炭化珪素基板１００を用いて作製された炭化珪素半導体装置の電気特性は劣化する。このため、炭化珪素半導体装置の歩留まりが低下する。
　発明者は、ピットの形成の要因を詳細に調査する中で、炭化珪素基板１００中の貫通刃状転位７０が、ピットの形成に影響を与えることを見出した。具体的には、貫通刃状転位７０が集中している部分において、エピタキシャル層に貫通刃状転位７０が引き継がれることにより、エピタキシャル層の表面にピットが形成される。従って、炭化珪素基板１００において、貫通刃状転位７０が集中している部分が多いほど、エピタキシャル層の表面に形成されるピットの数が多くなる。
　さらに発明者は、貫通刃状転位７０が集中している部分が多いほど、第１主面１の中央領域１２に形成されるボイド７１の数が多くなることを見出した。貫通刃状転位７０が集中している部分においては、他の部分よりも加工ダメージが深くまで入っており、かつ加工ダメージが入った箇所が多い。このため、適切な量の研磨が実施されていなければ、加工ダメージによって形成された加工変質部４２の一部が残留し、ボイド７１の数が増大する。
　従って、貫通刃状転位７０が集中している部分が多いほど、エピタキシャル層の表面に形成されるピットの数が多くなり、かつ中央領域１２に形成されるボイド７１の数が多くなる。別の観点から言えば、炭化珪素基板１００の中央領域１２にあるボイド７１の数が多いほど、エピタキシャル層の表面に形成されるピットの数が多くなる。
　発明者は、炭化珪素基板１００における貫通刃状転位７０の集中形成の要因について調査する中で、第１主面１における貫通刃状転位７０の分布に着目した。発明者は、炭化珪素基板１００に対して、溶融ＫＯＨを用いて貫通刃状転位７０の分布を測定した結果、貫通刃状転位７０の密度が高く、かつ帯状に延びる領域が特定された。さらに発明者は、当該帯状領域が延びる方向は、炭化珪素基板１００の作製に用いられた種基板３００の作製時におけるワイヤ２０の走行方向と概ね一致することを見出した。
　ワイヤ２０を用いて種結晶２００をスライスすることにより種ウェハ２０１を作製する場合、ワイヤ２０の走行方向に沿って、種ウェハ２０１にスライス痕８０が形成される。スライス痕８０の下方においては、種ウェハ２０１の深くまで加工変質部４２が形成される。種ウェハ研磨工程（Ｓ１３）において、研磨量が過度に小さい場合、種ウェハ２０１の深くに形成された加工変質部４２は、種基板３００においても除去されずに残留する。炭化珪素結晶成長工程（Ｓ２１）において、残留した加工変質部４２の一部が昇華することによって凹部が形成される。凹部を起点として炭化珪素結晶１１０に貫通刃状転位７０が形成される。このため、ワイヤ２０の走行方向に沿って、貫通刃状転位７０の密度が高い帯状領域が形成される。
　種基板３００における加工変質部４２の残留量が多いほど、形成される凹部の数が多くなる。このため、帯状領域における貫通刃状転位７０の密度が高くなる。別の観点から言えば、種基板３００における加工変質部４２を十分に除去することによって、貫通刃状転位７０の集中形成を抑制し、帯状領域における貫通刃状転位７０の密度を小さくすることができる。
　種ウェハ研磨工程（Ｓ１３）における研磨量を決定する際、種基板３００の表面粗さを指標とすることが考えられる。種基板３００の研磨と表面粗さの測定とを繰り返し、種基板３００の表面粗さが所定の値以下となるまで、種基板３００が研磨される。しかしながら、種基板３００の第７主面７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４２が十分に除去されないことがあった。
　図１７は、種基板３００の第７主面７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結晶１１０を形成した状態を示す拡大断面模式図である。図１７に示される拡大断面模式図は、図１６に示す拡大断面模式図に対応している。
　加工変質部４２は局所的に種ウェハ２０１の深くまで形成されている（図１３参照）。このため、図１７に示されるように、種基板３００の第７主面７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４２の表層のみが除去され、種ウェハ２０１の深くに形成されている加工変質部４２は除去されない。別の観点から言えば、第７主面７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４２の残留量が増大する。この場合、帯状領域における貫通刃状転位７０の面密度が高くなる。言い換えれば、貫通刃状転位７０の集中形成が促進される。この結果、エピタキシャル層の表面に形成されるピットの数が多くなる。
　また、種基板３００の深くに形成されている加工変質部４２は、室温（２７℃）程度の温度下において、種基板３００の反りに影響を与えない。このため、種基板３００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、種基板３００の深くまで形成されている加工変質部４２は除去されない。従って、種基板３００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種基板３００の第７主面７に形成される研磨痕が多くなる。このため、第７主面７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１８は、種基板３００の第７主面７を過度に研磨した後に炭化珪素結晶１１０を形成した状態を示す正面模式図である。図１８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７主面７の外周部の垂れが大きくなる。言い換えれば、種基板３００の外周部が薄くなる。この場合、結晶成長初期の段階で種基板の外周部が昇華しやすくなり、種基板３００の外周部の一部の消失、または種基板３００の外周部における部分的な貫通孔（非図示）の形成が発生する。その後、種基板３００上に炭化珪素結晶１１０を成長させる場合、種基板３００の貫通孔上にある炭化珪素結晶１１０において、マイクロパイプが形成される。このため、炭化珪素結晶１１０の外周部においてマイクロパイプの数が増大する。結果として、炭化珪素基板１００の外周部におけるマイクロパイプの面密度が増大する。これによって、炭化珪素基板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４２の残留量が多くなるため、エピタキシャル層の表面に形成されるピットの数が多くなる。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、種基板３００の第７主面７の外周部の垂れが大きくなり、炭化珪素基板１００におけるマイクロパイプの面密度が増大する。従って、エピタキシャル層の表面に形成されるピットの数を低減し、かつ炭化珪素基板１００におけるマイクロパイプの面密度を低減するため、最適な研磨量を決定する必要がある。
　発明者は、加工変質部４２の残留量低減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、必要研磨量Ｐの算出方法を導入することにした。具体的には、スライスの過程において、砥粒２１が第５主面５にめり込むことにより、加工変質部４２が形成される。このため、砥粒２１の粒径Ｄ９０が大きいほど、加工変質部４２の厚みは大きくなる。従って、砥粒２１の粒径Ｄ９０を基に必要研磨量Ｐを算出し、種ウェハ研磨工程（Ｓ１３）における研磨量が必要研磨量Ｐとなるように研磨することにより、加工変質部４２の残留量を低減することができる。これによって、貫通刃状転位７０が集中している領域を低減することができる。この結果、エピタキシャル層の表面に形成されるピットの数を低減することができる。また、種基板３００の第７主面７の外周部の垂れを低減することができる。これによって、炭化珪素基板１００におけるマイクロパイプの面密度を低減することができる。
　本実施形態に係る炭化珪素基板１００によれば、貫通刃状転位７０の数が１００個以下である長方形領域５３の数を、長方形領域５３の総数で除した値の百分率は、９５％以上である。これにより、炭化珪素基板１００において、貫通刃状転位７０の集中形成が抑制されている。このため、炭化珪素基板１００上にエピタキシャル層を形成した場合においても、エピタキシャル層の表面におけるピットの数を低減することができる。結果として、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基板１００によれば、貫通刃状転位７０の数が５０個以下である長方形領域５３の数を、長方形領域５３の総数で除した値の百分率は、たとえば８５％以上である。これにより、炭化珪素基板１００において、貫通刃状転位７０の集中形成がさらに抑制されている。結果として、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基板１００によれば、貫通刃状転位７０の数が２０個以下である長方形領域５３の数を、長方形領域５３の総数で除した値の百分率は、たとえば４０％以上である。これにより、炭化珪素基板１００において、貫通刃状転位７０の集中形成がさらに抑制されている。結果として、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基板１００によれば、中央領域１２における貫通刃状転位７０の面密度は、１００００個／ｃｍ2以下である。これにより、炭化珪素基板１００において、貫通刃状転位７０の形成が抑制されている。結果として、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基板１００によれば、中央領域１２における貫通刃状転位７０の面密度は、５０００個／ｃｍ2以下である。これにより、炭化珪素基板１００において、貫通刃状転位７０の形成がさらに抑制されている。結果として、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基板１００によれば、中央領域１２における貫通刃状転位７０の面密度は、２０００個／ｃｍ2以下である。これにより、炭化珪素基板１００において、貫通刃状転位７０の形成がさらに抑制されている。結果として、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基板１００によれば、第１主面１の直径Ｄ１は、１５０ｍｍ以上である。このように、大口径の炭化珪素基板１００であっても、炭化珪素基板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５に係る炭化珪素基板１００が準備された。サンプル１およびサンプル５の各々は比較例である。サンプル２からサンプル４の各々は実施例である。サンプル１からサンプル５に係る炭化珪素基板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。
　表１に示されるように、サンプル１、サンプル２およびサンプル５において、種結晶スライス工程（Ｓ１２）におけるスライス条件は同一とされた。具体的には、ワイヤ２０の直径Ｄ２は、１８０μｍとされた。砥粒２１の粒径Ｄ９０は、３６μｍとされた。この結果、サンプル１、サンプル２およびサンプル５において、カーフロスＣ、振幅Ｆ、５点平均粗さＲｚ＿ａｖｅおよび必要研磨量Ｐの各々は、同一であった。
　表１に示されるようにサンプル３においては、砥粒の粒径（Ｄ９０）が１８μｍとされた。この結果、サンプル３において、サンプル１、サンプル２およびサンプル５の各々と比較して、カーフロスＣ、振幅Ｆ、５点平均粗さＲｚ＿ａｖｅおよび必要研磨量Ｐの各々が低減された。
　表１に示されるように、サンプル４においては、ワイヤ２０の直径Ｄ２が１２０μｍ、砥粒２１の粒径Ｄ９０が１５０μｍとされた。この結果、サンプル４において、サンプル１からサンプル３の各々と比較して、カーフロスＣ、振幅Ｆ、５点平均粗さＲｚ＿ａｖｅおよび必要研磨量Ｐの各々が低減された。
　サンプル１の種ウェハ研磨工程（Ｓ１３）における研磨量は、必要研磨量Ｐよりも小さくされた。サンプル１において、必要研磨量Ｐと種ウェハ研磨工程（Ｓ１３）における研磨量との差の絶対値は、４１μｍとされた。サンプル２からサンプル４の各々の種ウェハ研磨工程（Ｓ１３）における研磨量は、必要研磨量Ｐ以上とされた。サンプル２からサンプル４の各々において、必要研磨量Ｐと種ウェハ研磨工程（Ｓ１３）における研磨量との差の絶対値は、４μｍ以上７μｍ以下とされた。サンプル５の種ウェハ研磨工程（Ｓ１３）における研磨量は、サンプル２の種ウェハ研磨工程（Ｓ１３）における研磨量よりも大きくされた。サンプル５において、必要研磨量Ｐと種ウェハ研磨工程（Ｓ１３）における研磨量との差の絶対値は、１９μｍとされた。
　（測定方法）
　全てのサンプルに係る炭化珪素基板１００において、上述の測定方法を用いて、長方形領域５３における貫通刃状転位７０の数および面密度が測定された。貫通刃状転位７０の数および面密度の測定において、ノルマルスキー微分干渉顕微鏡を用いて観察された。観察視野は、０．８２ｍｍ×０．７０ｍｍとされた。複数の長方形領域５３の各々においてエッチピットの数が求められ、第１値、第２値および第３値の各々が求められた。長方形領域５３におけるエッチピットの数を、長方形領域５３の面積で割った値が長方形領域５３における貫通刃状転位７０の面密度とされた。全ての長方形領域５３の各々における貫通刃状転位７０の面密度の平均値が、中央領域１２における貫通刃状転位７０の面密度とされた。
　サンプル１、２および５に係る炭化珪素基板１００において、上述の測定方法を用いて、第２正方領域５２におけるボイド７１の数が測定された。ボイド７１の数の測定において、光学顕微鏡を用いて観察された。観察視野は、２．８ｍｍ角とされた。複数の第２正方領域５２の各々においてボイドの数が求められ、第１領域３１、第２領域３２および第３領域３３の各々の内部にある第２正方領域５２におけるボイド７１の数の合計値が求められた。第１領域３１内にある第２正方領域５２におけるボイド７１の数を、第１領域３１内にある全ての第２正方領域５２の面積で割った値が、第１領域３１におけるボイドの面密度とされた。同様に、第２領域３２内にある第２正方領域５２におけるボイド７１の数を、第２領域３２内にある全ての第２正方領域５２の面積で割った値が、第２領域３２におけるボイドの面密度とされた。同様に、第３領域３３内にある第２正方領域５２におけるボイド７１の数を、第３領域３３内にある全ての第２正方領域５２の面積で割った値が、第３領域３３におけるボイドの面密度とされた。
　全てのサンプルに係る炭化珪素基板１００の作製過程において、カーフロスＣが算出された。具体的には、種結晶成長工程（Ｓ１１）において作製された種結晶２００の厚みＨが測定された。種結晶スライス工程（Ｓ１２）において作製された複数の種ウェハ２０１の各々の厚みが測定された。種結晶２００の厚みＨから、複数の種ウェハ２０１の各々の厚みの合計値を引いた値が、カーフロスの総量として算出された。カーフロスの総量を、種結晶スライス工程（Ｓ１２）において作製された種ウェハ２０１の枚数より１少ない値で除することによって、カーフロスＣが算出された。
　（測定結果）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　種ウェハ研磨工程（Ｓ１３）における研磨量が過度に小さい場合、種基板３００の加工変質部４２は十分に除去されない。一方で、本実施形態に係る炭化珪素基板１００の製造方法によれば、種ウェハ研磨工程（Ｓ１３）における研磨量は、必要研磨量Ｐ以上である。このため、種基板３００の加工変質部４２を十分に除去し、炭化珪素基板１００における貫通刃状転位７０の形成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５において第１値を比較すると、種ウェハ研磨工程（Ｓ１３）における研磨量が、必要研磨量Ｐ以上である場合において、第１値が９５％以上であった。
　表１に示されるように、サンプル１からサンプル５において第２値を比較すると、種ウェハ研磨工程（Ｓ１３）における研磨量が、必要研磨量Ｐ以上である場合において、第２値が８５％以上であった。
　表１に示されるように、サンプル１からサンプル５において第３値を比較すると、必要研磨量と種ウェハ研磨工程における研磨量との差の絶対値が、７μｍ以下である場合において、第３値が４０％以上であった。
　表１に示されるように、サンプル１からサンプル５において中央領域１２における貫通刃状転位７０の面密度を比較すると、種ウェハ研磨工程（Ｓ１３）における研磨量が、必要研磨量Ｐ以上である場合において、中央領域１２における貫通刃状転位７０の面密度は、１００００個／ｃｍ2以下であった。
　図１９は、サンプル１に係る炭化珪素基板１００の中央領域１２における貫通刃状転位７０の分布を示す図である。図１９に示されるように、サンプル１において、第２領域３２は、第２帯状領域６２を有していないことが確認された。図２０は、サンプル２に係る炭化珪素基板１００の中央領域１２における貫通刃状転位７０の分布を示す図である。図２１は、サンプル３に係る炭化珪素基板１００の中央領域１２における貫通刃状転位７０の分布を示す図である。図２２は、サンプル４に係る炭化珪素基板１００の中央領域１２における貫通刃状転位７０の分布を示す図である。図２３は、サンプル５に係る炭化珪素基板１００の中央領域１２における貫通刃状転位７０の分布を示す図である。図２０、図２１、図２２および図２３に示されるように、サンプル２からサンプル５において、第１領域３１が、第１帯状領域６１を有していることが確認された。サンプル２からサンプル５において、第２領域３２が、第２帯状領域６２を有してい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基板の製造方法において、種ウェハ研磨工程（Ｓ１３）における研磨量が、必要研磨量Ｐ以上である場合において、貫通刃状転位７０の集中形成が抑制された炭化珪素基板１００を得られることが確認された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２に示されるように、サンプル１、サンプル２およびサンプル５において、ボイド７１の数を比較すると、種ウェハ研磨工程（Ｓ１３）における研磨量が、必要研磨量Ｐ以上である場合において、第１領域３１内にある第２正方領域５２におけるボイド７１の数の合計値は、６個以上８個以下であった。さらに、第２領域３２内にある第２正方領域５２におけるボイド７１の数の合計値は、４個以下であった。
　表２に示されるように、サンプル１、サンプル２およびサンプル５において、ボイド７１の面密度を比較すると、種ウェハ研磨工程（Ｓ１３）における研磨量が、必要研磨量Ｐ以上である場合において、第１領域３１におけるボイドの面密度は、０．０５個／ｃｍ2以下であった。さらに、第２領域３２におけるボイドの面密度は、０．１５個／ｃｍ2以下であった。
　今回開示された実施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　第６主面、７　第７主面、８　第８主面、１１　外周領域、１２　中央領域、１６　外縁、１７　第１オリエンテーションフラット部、１８　第１円弧状部、１９　第１外周側面、２０　ワイヤ、２１　砥粒、２７　第２オリエンテーションフラット部、２８　第２円弧状部、２９　第２外周側面、３１　第１領域、３２　第２領域、３３　第３領域、４１　正常部、４２　加工変質部、５１　第１正方領域、５２　第２正方領域、５３　長方形領域、６１　第１帯状領域、６２　第２帯状領域、７０　貫通刃状転位、７１　ボイド、８０　スライス痕、８１　第１直線、８２　第２直線、８３　第３直線、９０　中央、９３　測定点、１００　炭化珪素基板、１０１　第１方向、１０２　第２方向、１０３　第３方向、１０４　第４方向、１０５　第５方向、１０６　第６方向、１１０　炭化珪素結晶、２００　種結晶、２０１　種ウェハ、３００　種基板、Ａ１，Ａ２　矢印、Ｃ　カーフロス、Ｄ１　第１直径、Ｄ２　第２直径、Ｄ３　第３直径、Ｄ９０　粒径、Ｅ　距離、Ｆ　振幅、Ｈ　厚み、Ｗ１　第１長さ、Ｗ２　第２長さ、Ｗ３　第３長さ、Ｗ４　第４長さ、Ｗ５　第５長さ、θ１　第１傾斜角、θ２　第２傾斜角、θ３　第３傾斜角、θ４　第４傾斜角。

Claims (8)

  1. 　主面と、
    　前記主面に露出している貫通刃状転位とを備え、
    　前記主面は、外縁と、前記外縁から５ｍｍ以内の領域である外周領域と、前記外周領域に取り囲まれた中央領域とにより構成されており、
    　前記中央領域は、第１領域と、前記第１領域に連なっている第２領域とを含み、
    　前記中央領域を１辺の長さが５ｍｍである複数の第１正方領域に区分した場合、前記複数の第１正方領域の各々は、前記複数の第１正方領域の各々の中心を中心とする長方形領域を含み、
    　前記長方形領域の長辺は、０．８２ｍｍであり、
    　前記長方形領域の短辺は、０．７０ｍｍであり、
    　前記第１領域は、第１直線に沿って連続する６個以上の前記複数の第１正方領域によって構成されている第１帯状領域を有しており、
    　前記第２領域は、前記第１直線に平行な第２直線に沿って連続する６個以上の前記複数の第１正方領域によって構成されている第２帯状領域を有しており、
    　前記貫通刃状転位の数が１００個以下である前記長方形領域の数を前記長方形領域の総数で除した値の百分率は、９５％以上であり、
    　前記貫通刃状転位の数が２０個以下である前記長方形領域の数を前記長方形領域の総数で除した値の百分率は、４０％以上であり、
    　前記第１領域内にある前記長方形領域における前記貫通刃状転位の数は、２１個以上１００個以下であり、
    　前記第２領域内にある前記長方形領域における前記貫通刃状転位の数は、２０個以下である、炭化珪素基板。
  2. 　前記貫通刃状転位の数が５０個以下である前記長方形領域の数を前記長方形領域の総数で除した値の百分率は、８５％以上である、請求項１に記載の炭化珪素基板。
  3. 　前記貫通刃状転位の数が２０個以下である前記長方形領域の数を前記長方形領域の総数で除した値の百分率は、５０％以上である、請求項１または請求項２に記載の炭化珪素基板。
  4. 　前記中央領域における前記貫通刃状転位の面密度は、１００００個／ｃｍ2以下である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
  5. 　前記中央領域における前記貫通刃状転位の面密度は、５０００個／ｃｍ2以下である、請求項４に記載の炭化珪素基板。
  6. 　前記中央領域における前記貫通刃状転位の面密度は、２０００個／ｃｍ2以下である、請求項５に記載の炭化珪素基板。
  7. 　前記主面に露出しているボイドをさらに備え、
    　前記中央領域を１辺の長さが２．８ｍｍである複数の第２正方領域に区分した場合、
    　前記第１領域内にある前記複数の第２正方領域における前記ボイドの数の合計値は、前記第２領域内にある前記複数の第２正方領域における前記ボイドの数の合計値よりも多い、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
  8. 　前記主面の直径は、１５０ｍｍ以上である、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
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