WO2024095640A1 - 炭化珪素基板、エピタキシャル基板、半導体装置の製造方法および炭化珪素基板の製造方法 - Google Patents

炭化珪素基板、エピタキシャル基板、半導体装置の製造方法および炭化珪素基板の製造方法 Download PDF

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silicon carbide
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省吾 境谷
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住友電気工業株式会社
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    • H01L29/812—Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier with a Schottky gate

Definitions

  • This disclosure relates to a silicon carbide substrate, an epitaxial substrate, a method for manufacturing a semiconductor device, and a method for manufacturing a silicon carbide substrate.
  • Patent Document 1 discloses a silicon carbide single crystal having a vanadium concentration of 5 ⁇ 10 14 cm ⁇ 3 or more and a concentration difference between uncompensated impurities and vanadium of 1 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 or less.
  • the silicon carbide substrate according to the present disclosure has a main surface and contains vanadium and at least one of nitrogen, boron, and aluminum.
  • the main surface includes a center, a first position, a second position, a third position, and a fourth position.
  • the first position is a predetermined length away from the center in the first direction
  • the second position is a predetermined length away from the center in the second direction
  • the third position is a predetermined length away from the center in the opposite direction to the first direction
  • the fourth position is a predetermined length away from the center in the opposite direction to the second direction, the second direction being perpendicular to the first direction.
  • the predetermined length is 4/5 of the radius of the main surface.
  • the compensation ratio is the value obtained by dividing the vanadium concentration by the absolute value of the value obtained by subtracting the boron concentration and the aluminum concentration from the nitrogen concentration, the compensation ratio is 2.0 or more at the center, the first position, the second position, the third position, and the fourth position.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing the configuration of a silicon carbide substrate according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a flow diagram illustrating a schematic method for manufacturing a silicon carbide substrate according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the first preparation step.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the first growth step.
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing a process of measuring the in-plane distribution.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the second preparation step.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the second growth step.
  • FIG. 9 is a flow chart that outlines the method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a step of forming a buffer layer on a silicon carbide substrate.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a process of forming an electron transit layer and an electron supply layer.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor device according to this embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing distribution of compensation ratio in the second direction of the silicon carbide substrate according to Sample 1.
  • FIG. 14 is a diagram showing distribution of compensation ratio in a first direction of the silicon carbide substrate according to Sample 1.
  • FIG. 15 is a diagram showing distribution of the compensation ratio in the second direction of the silicon carbide substrate according to Sample 2.
  • FIG. 16 is a diagram showing distribution of compensation ratio in a first direction of the silicon carbide substrate according to Sample 2.
  • FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the electrical resistivity and the compensation ratio.
  • An object of the present disclosure is to suppress the occurrence of regions having locally low electrical resistivity. [Effects of this disclosure] According to the present disclosure, it is possible to suppress the occurrence of regions having partially low electrical resistivity.
  • the silicon carbide substrate 100 has a main surface 1 and contains vanadium and at least one of the elements nitrogen, boron, and aluminum.
  • the main surface 1 includes a center 20, a first position 11, a second position 12, a third position 13, and a fourth position 14.
  • the first position 11 When viewed along a straight line perpendicular to the main surface 1, the first position 11 is spaced a predetermined length W3 from the center 20 in the first direction, the second position 12 is spaced a predetermined length W3 from the center 20 in the second direction, the third position 13 is spaced a predetermined length W3 from the center 20 in the opposite direction to the first direction, and the fourth position 14 is spaced a predetermined length W3 from the center 20 in the opposite direction to the second direction, the second direction being perpendicular to the first direction.
  • the predetermined length W3 is 4/5 of the radius of the main surface. If the compensation ratio is the vanadium concentration divided by the absolute value of the nitrogen concentration minus the boron concentration and aluminum concentration, the compensation ratio is 2.0 or more at the center 20, the first position 11, the second position 12, the third position 13, and the fourth position 14.
  • the concentration of vanadium at center 20, first position 11, second position 12, third position 13, and fourth position 14 may be less than or equal to 5 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 .
  • electrical resistivity may be 1 ⁇ 10 8 ⁇ cm or more at center 20, first position 11, second position 12, third position 13, and fourth position 14.
  • the value obtained by subtracting the minimum compensation ratio from the maximum compensation ratio at the center 20, the first position 11, the second position 12, the third position 13, and the fourth position 14, and dividing the result by the average compensation ratio may be 0.2 or less.
  • the value obtained by dividing the maximum nitrogen concentration by the minimum nitrogen concentration at the center 20, the first position 11, the second position 12, the third position 13, and the fourth position 14 may be 1.5 or more.
  • the value obtained by dividing the maximum vanadium concentration by the minimum vanadium concentration at the center 20, the first position 11, the second position 12, the third position 13, and the fourth position 14 may be 1.5 or more.
  • the epitaxial substrate 200 comprises a silicon carbide substrate 100 as described in any one of (1) to (6) above, and a nitride epitaxial layer 30 provided on the silicon carbide substrate 100.
  • the method for manufacturing the semiconductor device 400 according to the present disclosure includes the steps of preparing the epitaxial substrate 200 described in (7) above, and forming an electrode 41 on the epitaxial substrate 200.
  • the method for manufacturing a silicon carbide substrate 100 includes the steps of preparing a seed crystal 280, a silicon carbide raw material 281, and a vanadium supply source 50, and growing a silicon carbide single crystal 62 by recrystallizing the sublimated silicon carbide raw material 281 in the seed crystal 280.
  • the silicon carbide single crystal 62 contains vanadium and at least one element selected from the group consisting of nitrogen, boron, and aluminum.
  • the vanadium supply source 50 is arranged so that the vanadium concentration is high in a portion where the absolute value of the value obtained by subtracting the boron concentration and the aluminum concentration from the nitrogen concentration is high.
  • the method may further include, before the step of preparing the seed crystal 280, the silicon carbide raw material 281, and the vanadium supply source 50, a step of growing a single crystal 61 different from the silicon carbide single crystal 62, and a step of measuring the in-plane distribution of the absolute value of the value obtained by subtracting the boron concentration and the aluminum concentration from the nitrogen concentration in the single crystal 61.
  • the arrangement of the vanadium supply source 50 may be determined based on the in-plane distribution.
  • the silicon carbide single crystal 62 may include a growth surface 110.
  • the absolute value of the value obtained by subtracting the concentration of boron and the concentration of aluminum from the concentration of nitrogen in the first portion 111 of the growth surface 110 is defined as a first concentration
  • the absolute value of the value obtained by subtracting the concentration of boron and the concentration of aluminum from the concentration of nitrogen in the second portion 112 of the growth surface 110 is defined as a second concentration.
  • the vanadium supply source 50 may be disposed so that the concentration of vanadium in the first portion 111 is higher than the concentration of vanadium in the second portion 112.
  • FIG. 1 is a plan view schematic diagram showing the configuration of the silicon carbide substrate 100 according to this embodiment.
  • the silicon carbide substrate 100 has a first main surface 1.
  • the first main surface 1 is a surface tilted in the off direction with respect to the ⁇ 0001 ⁇ plane or the ⁇ 0001 ⁇ plane.
  • the first main surface 1 is a surface tilted in the off direction with respect to the (0001) plane or the (0001) plane.
  • the first main surface 1 may be a surface tilted in the off direction with respect to the (000-1) plane or the (000-1) plane.
  • the first principal surface 1 extends along a first direction 101 and a second direction 102.
  • the first direction 101 is not particularly limited, but may be, for example, the ⁇ 11-20> direction.
  • the second direction 102 is not particularly limited, but may be, for example, the ⁇ 1-100> direction. As shown in FIG. 1, when viewed along a straight line perpendicular to the first principal surface 1, the second direction is perpendicular to the first direction.
  • the first direction 101 may be a direction obtained by projecting the ⁇ 11-20> direction onto the first principal surface 1. From another perspective, the first direction 101 may be, for example, a direction including a ⁇ 11-20> direction component. Similarly, the second direction 102 may be, for example, a direction obtained by projecting the ⁇ 1-100> direction onto the first principal surface 1. From another perspective, the second direction 102 may be, for example, a direction including a ⁇ 1-100> direction component.
  • the off angle of the first main surface 1 may be 8° or less.
  • the off angle is not particularly limited, but may be, for example, 6° or less, or 4° or less.
  • the off angle is not particularly limited, but may be, for example, 1° or more, or 2° or more.
  • the off direction of the first main surface 1 is not particularly limited, but may be, for example, the ⁇ 11-20> direction.
  • the first main surface 1 has a center 20, a first position 11, a second position 12, a third position 13, and a fourth position 14.
  • the first position 11 is separated from the center 20 by a predetermined length W3 in the first direction 101
  • the second position 12 is separated from the center 20 by a predetermined length W3 in the second direction 102
  • the third position 13 is separated from the center 20 by a predetermined length W3 in the opposite direction to the first direction 101
  • the fourth position 14 is separated from the center 20 by a predetermined length W3 in the opposite direction to the second direction 102.
  • the predetermined length W3 is 4/5 of the radius of the first main surface 1.
  • the center 20 when viewed along a line perpendicular to the first main surface 1, the center 20 is located halfway between the first position 11 and the third position 13 in the first direction 101.
  • the first position 11, the third position 13, and the center 20 are located on a line parallel to the first direction 101.
  • the center 20 when viewed along a line perpendicular to the first main surface 1, the center 20 is located halfway between the second position 12 and the fourth position 14 in the second direction 102.
  • the second position 12, the fourth position 14, and the center 20 are located on a line parallel to the second direction 102.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 1.
  • the cross section shown in FIG. 2 is perpendicular to the first main surface 1 and parallel to the first direction 101.
  • the silicon carbide substrate 100 according to this embodiment further has a second main surface 2 and an outer peripheral side surface 8.
  • the second main surface 2 is located opposite the first main surface 1.
  • the outer peripheral side surface 8 is continuous with each of the first main surface 1 and the second main surface 2.
  • the polytype of silicon carbide constituting silicon carbide substrate 100 is, for example, 4H.
  • silicon carbide substrate 100 has a thickness of, for example, 300 ⁇ m or more and 700 ⁇ m or less.
  • Third direction 103 is a direction from second main surface 2 toward first main surface 1. Third direction 103 is perpendicular to both first direction 101 and second direction 102.
  • the outer peripheral side surface 8 has an orientation flat portion 6 and an arc-shaped portion 7.
  • the orientation flat portion 6 When viewed along a straight line perpendicular to the first main surface 1, the orientation flat portion 6 is linear.
  • the orientation flat portion 6 extends, for example, along the first direction 101.
  • the arc-shaped portion 7 is connected to the orientation flat portion 6.
  • the diameter of the first main surface 1 may be, for example, 100 mm or more, 150 mm or more, or 200 mm or more.
  • the first diameter W1 is not particularly limited, but may be, for example, 300 mm or less.
  • the first diameter W1 is the longest straight-line distance between two different points on the outer peripheral side surface 8.
  • the center 20 of the first main surface 1 is located at the center of a circle whose diameter is the first diameter W1.
  • the silicon carbide substrate 100 according to the present embodiment contains vanadium.
  • the vanadium concentration at the center 20, the first position 11, the second position 12, the third position 13, and the fourth position 14 may be 5 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 or less.
  • the vanadium concentration at the center 20, the first position 11, the second position 12, the third position 13, and the fourth position 14 may be, for example, 4 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 or less, or 2 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 or less.
  • the vanadium concentration at the center 20, the first position 11, the second position 12, the third position 13, and the fourth position 14 may be, for example, 4 ⁇ 10 16 cm ⁇ 3 or more, or 6 ⁇ 10 16 cm ⁇ 3 or more.
  • the value obtained by dividing the maximum vanadium concentration by the minimum vanadium concentration at the center 20, the first position 11, the second position 12, the third position 13, and the fourth position 14 may be 1.5 or more.
  • the value obtained by dividing the maximum vanadium concentration by the minimum vanadium concentration at the center 20, the first position 11, the second position 12, the third position 13, and the fourth position 14 may be, for example, 1.8 or more, or 2.1 or more.
  • the value obtained by dividing the maximum vanadium concentration by the minimum vanadium concentration at the center 20, the first position 11, the second position 12, the third position 13, and the fourth position 14 may be, for example, 3.0 or less, or 2.7 or less.
  • the maximum vanadium concentration at the center 20, the first position 11, the second position 12, the third position 13, and the fourth position 14 may be, for example, 1 ⁇ 10 17 cm -3 or more, or 1.5 ⁇ 10 17 cm -3 or more.
  • the minimum vanadium concentration at the center 20, the first position 11, the second position 12, the third position 13, and the fourth position 14 may be, for example, 0.9 ⁇ 10 17 cm -3 or less, or 0.8 ⁇ 10 17 cm -3 or less.
  • Silicon carbide substrate 100 according to this embodiment contains at least one element of nitrogen, boron, or aluminum. Silicon carbide substrate 100 according to this embodiment may contain nitrogen (N) as a donor impurity, for example.
  • the concentration of nitrogen at the center 20 may be lower than the concentration of vanadium at the center 20.
  • the concentration of nitrogen at the first position 11 may be lower than the concentration of vanadium at the first position 11.
  • the concentration of nitrogen at the second position 12 may be lower than the concentration of vanadium at the second position 12.
  • the concentration of nitrogen at the third position 13 may be lower than the concentration of vanadium at the third position 13.
  • the concentration of nitrogen at the fourth position 14 may be lower than the concentration of vanadium at the fourth position 14.
  • the nitrogen concentration at the first position 11 may be lower than the nitrogen concentration at the center 20.
  • the nitrogen concentration at the second position 12 may be lower than the nitrogen concentration at the center 20.
  • the nitrogen concentration at the third position 13 may be lower than the nitrogen concentration at the center 20.
  • the nitrogen concentration at the fourth position 14 may be lower than the nitrogen concentration at the center 20.
  • the value obtained by dividing the maximum nitrogen concentration by the minimum nitrogen concentration at the center 20, the first position 11, the second position 12, the third position 13, and the fourth position 14 may be 1.5 or more.
  • the value obtained by dividing the maximum nitrogen concentration by the minimum nitrogen concentration at the center 20, the first position 11, the second position 12, the third position 13, and the fourth position 14 may be, for example, 1.8 or more, or 2.1 or more.
  • the value obtained by dividing the maximum nitrogen concentration by the minimum nitrogen concentration at the center 20, the first position 11, the second position 12, the third position 13, and the fourth position 14 may be, for example, 3.1 or less, or 2.8 or less.
  • the maximum nitrogen concentration at the center 20, the first position 11, the second position 12, the third position 13, and the fourth position 14 may be, for example, 3.5 ⁇ 10 16 cm -3 or more, or 4.0 ⁇ 10 16 cm -3 or more.
  • the minimum nitrogen concentration at the center 20, the first position 11, the second position 12, the third position 13, and the fourth position 14 may be, for example, 3.0 ⁇ 10 16 cm -3 or less, or 2.5 ⁇ 10 16 cm -3 or less.
  • the silicon carbide substrate 100 may contain boron (B) as an acceptor impurity, for example.
  • the concentration of boron at the center 20 may be lower than the concentration of vanadium at the center 20.
  • the concentration of boron at the first position 11 may be lower than the concentration of vanadium at the first position 11.
  • the concentration of boron at the second position 12 may be lower than the concentration of vanadium at the second position 12.
  • the concentration of boron at the third position 13 may be lower than the concentration of vanadium at the third position 13.
  • the concentration of boron at the fourth position 14 may be lower than the concentration of vanadium at the fourth position 14.
  • the concentration of boron at the center 20 may be lower than the concentration of nitrogen at the center 20.
  • the concentration of boron at the first position 11 may be lower than the concentration of nitrogen at the first position 11.
  • the concentration of boron at the second position 12 may be lower than the concentration of nitrogen at the second position 12.
  • the concentration of boron at the third position 13 may be lower than the concentration of nitrogen at the third position 13.
  • the concentration of boron at the fourth position 14 may be lower than the concentration of nitrogen at the fourth position 14.
  • the concentration of boron may be, for example, 1 ⁇ 10 15 cm ⁇ 3 or more and 5 ⁇ 10 15 cm ⁇ 3 or less at center 20, first position 11, second position 12, third position 13, and fourth position 14.
  • the value obtained by dividing the maximum concentration of boron by the minimum concentration of boron may be smaller than the value obtained by dividing the maximum concentration of nitrogen by the minimum concentration of nitrogen.
  • the concentration of boron at the center 20 may be higher than the concentration of nitrogen at the center 20.
  • the concentration of boron at the first position 11 may be higher than the concentration of nitrogen at the first position 11.
  • the concentration of boron at the second position 12 may be higher than the concentration of nitrogen at the second position 12.
  • the concentration of boron at the third position 13 may be higher than the concentration of nitrogen at the third position 13.
  • the concentration of boron at the fourth position 14 may be higher than the concentration of nitrogen at the fourth position 14.
  • Silicon carbide substrate 100 may contain aluminum (Al) as an acceptor impurity, for example.
  • the concentration of aluminum at center 20 may be lower than the concentration of vanadium at center 20.
  • the concentration of aluminum at first position 11 may be lower than the concentration of vanadium at first position 11.
  • the concentration of aluminum at second position 12 may be lower than the concentration of vanadium at second position 12.
  • the concentration of aluminum at third position 13 may be lower than the concentration of vanadium at third position 13.
  • the concentration of aluminum at fourth position 14 may be lower than the concentration of vanadium at fourth position 14.
  • the aluminum concentration at the center 20 may be lower than the nitrogen concentration at the center 20.
  • the aluminum concentration at the first position 11 may be lower than the nitrogen concentration at the first position 11.
  • the aluminum concentration at the second position 12 may be lower than the nitrogen concentration at the second position 12.
  • the aluminum concentration at the third position 13 may be lower than the nitrogen concentration at the third position 13.
  • the aluminum concentration at the fourth position 14 may be lower than the nitrogen concentration at the fourth position 14.
  • the concentration of aluminum at the center 20 may be lower than the concentration of boron at the center 20.
  • the concentration of aluminum at the first position 11 may be lower than the concentration of boron at the first position 11.
  • the concentration of aluminum at the second position 12 may be lower than the concentration of boron at the second position 12.
  • the concentration of aluminum at the third position 13 may be lower than the concentration of boron at the third position 13.
  • the concentration of aluminum at the fourth position 14 may be lower than the concentration of boron at the fourth position 14.
  • the concentration of aluminum at center 20, first position 11, second position 12, third position 13, and fourth position 14 may be less than 1 ⁇ 10 14 cm ⁇ 3 .
  • SIMS secondary ion mass spectrometry
  • an IMS7f a secondary ion mass spectrometer manufactured by Cameca
  • the measurement conditions for SIMS are O2 + primary ions and 8 keV primary ion energy.
  • the compensation ratio is a value obtained by dividing the vanadium concentration by the absolute value of the value obtained by subtracting the boron concentration and the aluminum concentration from the nitrogen concentration. From another perspective, the compensation ratio is a value obtained by dividing the vanadium concentration by the absolute value of the value obtained by subtracting the acceptor impurity concentration from the donor impurity concentration.
  • the conductivity type of the silicon carbide substrate 100 may be n-type or p-type. When the donor impurity concentration is higher than the acceptor impurity concentration, the conductivity type of the silicon carbide substrate 100 is n-type. When the donor impurity concentration is lower than the acceptor impurity concentration, the conductivity type of the silicon carbide substrate 100 is p-type.
  • Compensation ratio vanadium concentration/
  • the compensation ratio is 2.0 or more at center 20, first position 11, second position 12, third position 13, and fourth position 14.
  • the compensation ratio may be, for example, 2.5 or more, or 3.0 or more at center 20, first position 11, second position 12, third position 13, and fourth position 14.
  • the compensation ratio may be, for example, 4.2 or less, or 4.0 or less at center 20, first position 11, second position 12, third position 13, and fourth position 14.
  • the value obtained by subtracting the minimum compensation ratio from the maximum compensation ratio and dividing the result by the average compensation ratio at the center 20, the first position 11, the second position 12, the third position 13, and the fourth position 14 may be 0.2 or less.
  • the value obtained by subtracting the minimum compensation ratio from the maximum compensation ratio at the center 20, the first position 11, the second position 12, the third position 13, and the fourth position 14 and dividing the result by the average compensation ratio may be 0.17 or less, or 0.14 or less.
  • the value obtained by subtracting the minimum compensation ratio from the maximum compensation ratio at the center 20, the first position 11, the second position 12, the third position 13, and the fourth position 14 and dividing the result by the average compensation ratio may be 0.01 or more, or 0.03 or more.
  • the electrical resistivity may be 1 ⁇ 10 8 ⁇ cm or more at center 20, first position 11, second position 12, third position 13, and fourth position 14.
  • the electrical resistivity may be 1 ⁇ 10 9 ⁇ cm or more, or 1 ⁇ 10 10 ⁇ cm or more at center 20, first position 11, second position 12, third position 13, and fourth position 14.
  • the electrical resistivity may be 1 ⁇ 10 13 ⁇ cm or less, or 1 ⁇ 10 12 ⁇ cm or less at center 20, first position 11, second position 12, third position 13, and fourth position 14.
  • the electrical resistivity is measured, for example, using COREMA-WT, an electrical resistivity measuring device manufactured by Semimap.
  • the electrical resistivity of the silicon carbide substrate 100 is measured at the center 20, the first position 11, the second position 12, the third position 13, and the fourth position 14.
  • the voltage applied to the measurement positions is, for example, 5.0 V.
  • the electrical resistivity is measured, for example, at room temperature (25°C).
  • Fig. 3 is a flow diagram that shows a schematic diagram of the 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 first preparation step (S10), a first growth step (S20), a step of measuring an in-plane distribution (S30), a second preparation step (S40), and a second growth step (S50).
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the first preparation step.
  • a first crucible 130, a first seed crystal 180, and a first silicon carbide raw material 181 are prepared.
  • the first crucible 130 has a first raw material storage section 132 and a first lid section 131.
  • the first silicon carbide raw material 181 is placed inside the first raw material storage section 132.
  • the first seed crystal 180 is attached to the first lid section 131.
  • the first seed crystal 180 is made of, for example, hexagonal silicon carbide.
  • the polytype of the hexagonal silicon carbide is, for example, 4H.
  • the diameter of the first seed crystal 180 is, for example, 100 mm or more.
  • FIG. 5 is a cross-sectional schematic diagram showing the first growth step.
  • the first crucible 130 is heated. Specifically, the first crucible 130 is heated so that the temperature of the first silicon carbide raw material 181 is higher than the temperature of the first seed crystal 180.
  • the pressure inside the first crucible 130 is set to, for example, 0.1 kPa or more and 3 kPa or less.
  • the temperature of the first crucible 130 is set to, for example, 2100°C or more and 2300°C or less. This causes the first silicon carbide raw material 181 to sublimate.
  • the sublimated first silicon carbide raw material 181 is recrystallized in the first seed crystal 180.
  • a first silicon carbide single crystal 61 grows on the surface of the first seed crystal 180. After the growth of the first silicon carbide single crystal 61 is completed, the first silicon carbide single crystal 61 is sliced. The first silicon carbide single crystal 61 is sliced on a plane intersecting the growth direction of the first silicon carbide single crystal 61. In this way, a first silicon carbide substrate 150 is obtained (see FIG. 6).
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing the step of measuring the in-plane distribution.
  • the first silicon carbide substrate 150 has a third main surface 3.
  • the third main surface 3 is a surface that is inclined in the off-direction relative to the ⁇ 0001 ⁇ plane or the ⁇ 0001 ⁇ plane.
  • the third main surface 3 extends along each of the first direction 101 and the second direction 102.
  • the third main surface 3 has a fifth position 15, a sixth position 16, a seventh position 17, an eighth position 18, and a ninth position 19.
  • the ninth position 19 is located at the center of the third main surface 3.
  • the fifth position 15 is a predetermined length W3 away from the ninth position 19 in the first direction 101
  • the sixth position 16 is a predetermined length W3 away from the ninth position 19 in the second direction 102
  • the seventh position 17 is a predetermined length W3 away from the ninth position 19 in the opposite direction to the first direction 101
  • the eighth position 18 is a predetermined length W3 away from the ninth position 19 in the opposite direction to the second direction 102.
  • the predetermined length W3 is 4/5 of the radius of the third main surface 3.
  • the third main surface 3 is, for example, circular.
  • the diameter of the third main surface 3 (second diameter W2) may be, for example, 100 mm or more, 150 mm or more, or 200 mm or more.
  • the second diameter W2 is not particularly limited, but may be, for example, 300 mm or less.
  • the in-plane distribution of the nitrogen concentration is measured.
  • the nitrogen concentration is measured using SIMS. Specifically, the nitrogen concentration is measured at the fifth position 15, the sixth position 16, the seventh position 17, the eighth position 18, and the ninth position 19. This measures the in-plane distribution of the nitrogen concentration on the third main surface 3. At the above five measurement positions, for example, the position with the highest nitrogen concentration and the position with the lowest nitrogen concentration are identified.
  • the boron concentration may be measured at the fifth position 15, the sixth position 16, the seventh position 17, the eighth position 18, and the ninth position 19. This allows the in-plane distribution of the boron concentration to be measured.
  • the aluminum concentration may be measured at the fifth position 15, the sixth position 16, the seventh position 17, the eighth position 18, and the ninth position 19. This allows the in-plane distribution of the aluminum concentration to be measured.
  • the absolute value of the value obtained by subtracting the boron concentration and the aluminum concentration from the nitrogen concentration may be calculated at the fifth position 15, the sixth position 16, the seventh position 17, the eighth position 18, and the ninth position 19. In this way, the in-plane distribution of the absolute value of the value obtained by subtracting the boron concentration and the aluminum concentration from the nitrogen concentration may be measured.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the second preparation step.
  • a second crucible 230, a second seed crystal 280, a second silicon carbide raw material 281, and a vanadium supply source 50 are prepared.
  • the vanadium supply source 50 is, for example, vanadium carbide powder.
  • the second crucible 230 has a second raw material storage section 232 and a second lid section 231.
  • the second seed crystal 280 is attached to the second lid section 231.
  • the second seed crystal 280 is made of, for example, hexagonal silicon carbide.
  • the polytype of the hexagonal silicon carbide is, for example, 4H.
  • the diameter of the second seed crystal 280 is, for example, 100 mm or more.
  • the second silicon carbide raw material 281 and the vanadium supply source 50 are disposed inside the second raw material storage section 232.
  • the vanadium supply source 50 may be disposed above the second silicon carbide raw material 281, below the second silicon carbide raw material 281, or inside the second silicon carbide raw material 281.
  • the location of the vanadium supply source 50 may be determined based on the in-plane distribution of the absolute value of the value obtained by subtracting the boron concentration and the aluminum concentration from the nitrogen concentration.
  • the vanadium supply source 50 is disposed so that the vanadium concentration is high in a portion where the absolute value of the value obtained by subtracting the boron concentration and the aluminum concentration from the nitrogen concentration is high.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the second growth step.
  • the second crucible 230 is heated. Specifically, the second crucible 230 is heated so that the temperature of the second silicon carbide raw material 281 is higher than the temperature of the second seed crystal 280.
  • the pressure inside the second crucible 230 is set to, for example, 0.1 kPa or more and 3 kPa or less.
  • the temperature of the second crucible 230 is set to, for example, 2100°C or more and 2300°C or less. This causes the second silicon carbide raw material 281 to sublimate.
  • the sublimated second silicon carbide raw material 281 is recrystallized in the second seed crystal 280.
  • a second silicon carbide single crystal 62 grows on the surface of the second seed crystal 280.
  • the second silicon carbide single crystal 62 is doped with vanadium.
  • the second silicon carbide single crystal 62 may be doped with at least one of the elements nitrogen, boron, and aluminum.
  • the obtained second silicon carbide single crystal 62 contains vanadium and at least one of the elements nitrogen, boron, and aluminum.
  • the second silicon carbide single crystal 62 includes a growth surface 110.
  • the growth surface 110 has a first portion 111 and a second portion 112.
  • the first portion 111 is, for example, a central portion.
  • the second portion 112 is, for example, an outer portion.
  • the second portion 112 may be located 10 mm away from the outer peripheral side surface of the second silicon carbide single crystal 62 toward the first portion 111.
  • the absolute value of the value obtained by subtracting the concentration of boron and the concentration of aluminum from the concentration of nitrogen in the first portion 111 is defined as the first concentration.
  • the absolute value of the value obtained by subtracting the concentration of boron and the concentration of aluminum from the concentration of nitrogen in the second portion 112 is defined as the second concentration.
  • the vanadium supply source 50 may be arranged so that the vanadium concentration in the first portion 111 is higher than the vanadium concentration in the second portion 112.
  • the vanadium supply source 50 has, for example, a first region 51 and a second region 52.
  • the vanadium supply source 50 may be arranged so that the thickness of the first region 51 of the vanadium supply source 50 facing the first portion 111 is greater than the thickness of the second region 52 of the vanadium supply source 50 facing the second portion 112.
  • the vanadium supply source 50 may be arranged only in the portion facing the first portion 111, and the vanadium supply source 50 may not be arranged in the portion facing the second portion 112.
  • the temperature distribution of the second silicon carbide single crystal 62 may be controlled so that the temperature of the second portion 112 is higher than the temperature of the first portion 111. This causes the second silicon carbide single crystal 62 to grow so that the first portion 111 of the second silicon carbide single crystal 62 protrudes from the second portion 112. This suppresses the generation of heterogeneous polytypes. In the high temperature portion, nitrogen is easily released, so the nitrogen concentration is low. Therefore, the nitrogen concentration in the second portion 112 is lower than the nitrogen concentration in the first portion 111.
  • a vanadium supply source 50 may be arranged in the second silicon carbide raw material 281 so that the vanadium concentration in the second portion 112 is lower than the vanadium concentration in the first portion 111.
  • the second silicon carbide single crystal 62 is sliced.
  • the second silicon carbide single crystal 62 is sliced at a plane intersecting the growth direction of the second silicon carbide single crystal 62. This results in the silicon carbide substrate 100 according to this embodiment (see FIG. 1).
  • the method for manufacturing a silicon carbide substrate according to this embodiment has been described as including a first preparation step (S10), a first growth step (S20), a step for measuring the in-plane distribution (S30), a second preparation step (S40), and a second growth step (S50), but the present disclosure is not limited to the above manufacturing method.
  • the first preparation step (S10), the first growth step (S20), and the step of measuring the in-plane distribution (S30) only need to be performed once, and do not need to be performed every time. If the in-plane concentration distribution of elements such as nitrogen is known in advance, the first preparation step (S10), the first growth step (S20), and the step of measuring the in-plane distribution (S30) may be omitted.
  • Fig. 9 is a flow chart that outlines the method for manufacturing the semiconductor device 400 according to this embodiment.
  • the method for manufacturing the semiconductor device 400 according to this embodiment mainly includes a step (S1) of preparing the epitaxial substrate 200 and a step (S2) of forming an electrode on the epitaxial substrate 200.
  • the step (S1) of preparing the epitaxial substrate 200 is carried out.
  • the silicon carbide substrate 100 according to this embodiment is first prepared (see FIG. 1).
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a process of forming the buffer layer 31 on the silicon carbide substrate 100.
  • the buffer layer 31 is formed by epitaxial growth on the first main surface 1 of the silicon carbide substrate 100.
  • the buffer layer 31 is formed, for example, by MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition).
  • the buffer layer 31 is made of, for example, aluminum gallium nitride (AlGaN).
  • the thickness of the buffer layer 31 is, for example, 150 nm.
  • Al aluminum gallium
  • TMA trimethylaluminum
  • Ga gallium
  • N nitrogen
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing the process of forming the electron transit layer 32 and the electron supply layer 33.
  • the electron transit layer 32 is formed on the buffer layer 31 by MOCVD.
  • the electron transit layer 32 is made of, for example, gallium nitride (GaN).
  • the thickness of the electron transit layer 32 is, for example, 1 ⁇ m.
  • the electron supply layer 33 is formed on the electron transit layer 32.
  • the electron supply layer 33 is formed, for example, by MOCVD.
  • the electron supply layer 33 is made of, for example, AlGaN.
  • the thickness of the electron supply layer 33 is, for example, 20 ⁇ m. Two-dimensional electron gas is generated in the part of the electron transit layer 32 near the interface between the electron transit layer 32 and the electron supply layer 33.
  • the epitaxial substrate 200 is prepared. As shown in FIG. 11, the epitaxial substrate 200 has a silicon carbide substrate 100 and a nitride epitaxial layer 30.
  • the nitride epitaxial layer 30 has a buffer layer 31, an electron transit layer 32, and an electron supply layer 33.
  • the buffer layer 31 is provided on the silicon carbide substrate 100.
  • the electron transit layer 32 is provided on the buffer layer 31.
  • the electron supply layer 33 is provided on the electron transit layer 32.
  • the process of forming electrodes is carried out.
  • the source electrode 41 and the drain electrode 42 are formed.
  • a first resist pattern (not shown) is formed on the electron supply layer 33.
  • openings are formed in the regions where the source electrode 41 and the drain electrode 42 are to be formed.
  • a first metal laminate film is formed on the first resist pattern, for example, by using a vacuum deposition method.
  • the first metal laminate film has, for example, a titanium (Ti) film and an aluminum (Al) film.
  • the first metal laminate film formed on the first resist pattern is removed by lift-off. As a result, a source electrode 41 and a drain electrode 42 made of the first metal laminate film are formed on the electron supply layer 33.
  • alloying annealing may be performed. Specifically, the source electrode 41 and the drain electrode 42 are annealed.
  • the annealing temperature is, for example, 600° C. This may allow each of the source electrode 41 and the drain electrode 42 to make ohmic contact with the electron supply layer 33.
  • the gate electrode 43 is formed. Specifically, a second resist pattern (not shown) is formed on the electron supply layer 33. In the second resist pattern, an opening is formed in the region where the gate electrode 43 is to be formed.
  • a second metal laminate film is formed on the second resist pattern, for example, by using a vacuum deposition method.
  • the second metal laminate film has, for example, a nickel (Ni) film and a gold (Au) film.
  • the second metal laminate film formed on the second resist pattern is removed by lift-off. As a result, a gate electrode 43 composed of the second metal laminate film is formed on the electron supply layer 33.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a semiconductor device 400 according to this embodiment.
  • the semiconductor device 400 is, for example, a field effect transistor, and more specifically, a high electron mobility transistor (HEMT).
  • the semiconductor device 400 mainly includes an epitaxial substrate 200, a gate electrode 43, a source electrode 41, and a drain electrode 42.
  • each of the gate electrode 43, the source electrode 41, and the drain electrode 42 is provided on the epitaxial substrate 200. Specifically, each of the gate electrode 43, the source electrode 41, and the drain electrode 42 is in contact with the electron supply layer 33.
  • the gate electrode 43 may be located between the source electrode 41 and the drain electrode 42.
  • the compensation ratio is the vanadium concentration divided by the absolute value of the nitrogen concentration minus the boron concentration and the aluminum concentration
  • the compensation ratio is 2.0 or more in the center 20, the first position 11, the second position 12, the third position 13, and the fourth position 14.
  • the compensation ratio is large in all of the regions of the center 20, the first position 11, the second position 12, the third position 13, and the fourth position 14.
  • the vanadium concentration may be 5 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 or less at center 20, first position 11, second position 12, third position 13, and fourth position 14. This can suppress precipitation of vanadium beyond the solubility limit of vanadium.
  • the electrical resistivity may be 1 ⁇ 10 ⁇ cm or more at center 20, first position 11, second position 12, third position 13, and fourth position 14. This enables the electrical resistivity of silicon carbide substrate 100 to be increased.
  • the value obtained by subtracting the minimum compensation ratio from the maximum compensation ratio and dividing the result by the average compensation ratio at the center 20, the first position 11, the second position 12, the third position 13, and the fourth position 14 may be 0.2 or less. This can improve the in-plane uniformity of the compensation ratio. As a result, the in-plane variation in electrical resistivity can be reduced.
  • the value obtained by dividing the maximum nitrogen concentration by the minimum nitrogen concentration at the center 20, the first position 11, the second position 12, the third position 13, and the fourth position 14 may be 1.5 or more. This makes it possible to reduce the in-plane variation in electrical resistivity in a silicon carbide substrate 100 having large in-plane variation in nitrogen.
  • a compensating impurity e.g. vanadium
  • the uncompensated impurities e.g. nitrogen, boron, and aluminum
  • the vanadium supply source 50 is arranged so that the vanadium concentration is high in the portion where the absolute value of the nitrogen concentration minus the boron concentration and the aluminum concentration is high. This makes it possible to reduce the in-plane variation in the compensation ratio even when the in-plane variation of the uncompensated impurities in the silicon carbide single crystal 62 is large. As a result, it is possible to obtain a silicon carbide substrate 100 in which the occurrence of regions with partially low electrical resistivity is suppressed.
  • sample preparation silicon carbide substrates 100 according to samples 1 and 2 were prepared.
  • Sample 1 is an example.
  • Sample 2 is a comparative example.
  • the silicon carbide substrate 100 according to sample 1 was manufactured using the method for manufacturing a silicon carbide substrate according to this embodiment. Specifically, in the step (S30) of measuring the in-plane distribution, the in-plane distribution of the absolute value of the value obtained by subtracting the concentration of boron and the concentration of aluminum from the concentration of nitrogen was measured. The arrangement of the vanadium supply source 50 was determined based on the in-plane distribution of the absolute value of the value obtained by subtracting the concentration of boron and the concentration of aluminum from the concentration of nitrogen.
  • the vanadium supply source 50 was arranged so that the concentration of vanadium was high in a portion where the absolute value of the value obtained by subtracting the concentration of boron and the concentration of aluminum from the concentration of nitrogen was high.
  • the silicon carbide substrate 100 of sample 2 was manufactured using a manufacturing method different from the manufacturing method of the silicon carbide substrate 100 of this embodiment. Specifically, a silicon carbide single crystal was grown by sublimation with the vanadium supply source 50 arranged on the silicon carbide raw material 281 with a uniform thickness within the plane. The silicon carbide single crystal was sliced to manufacture the silicon carbide substrate 100 of sample 2.
  • the concentrations of vanadium, nitrogen, boron, and aluminum were measured at the center 20, the first position 11, the second position 12, the third position 13, and the fourth position 14 of the first main surface 1 of the silicon carbide substrate 100 according to the samples 1 and 2.
  • the concentrations of vanadium, nitrogen, boron, and aluminum were measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS).
  • SIMS secondary ion mass spectrometer
  • IMS7f manufactured by Cameca was used.
  • the measurement conditions in the SIMS were O 2 + primary ions and 8 keV primary ion energy.
  • Table 1 shows impurity concentrations and compensation ratios at center 20, first position 11, second position 12, third position 13, and fourth position 14 of first main surface 1 of silicon carbide substrate 100 according to Sample 1.
  • Fig. 13 is a diagram showing distribution of the compensation ratio in second direction 102 of silicon carbide substrate 100 according to Sample 1.
  • Fig. 14 is a diagram showing distribution of the compensation ratio in first direction 101 of silicon carbide substrate 100 according to Sample 1.
  • the nitrogen (N) concentration was 2.1 ⁇ 10 16 cm -3 or more and 4.8 ⁇ 10 16 cm -3 or less.
  • the boron (B) concentration was 1.7 ⁇ 10 15 cm -3 or more and 2.8 ⁇ 10 15 cm -3 or less.
  • the aluminum (Al) concentration was below the detection limit of SIMS. Specifically, the aluminum (Al) concentration was less than 2 ⁇ 10 14 cm -3 .
  • Table 2 shows the impurity concentrations and compensation ratios at the center 20, the first position 11, the second position 12, the third position 13, and the fourth position 14 of the first main surface 1 of the silicon carbide substrate 100 of sample 2.
  • FIG. 15 is a diagram showing the distribution of the compensation ratio in the second direction 102 of the silicon carbide substrate 100 of sample 2.
  • FIG. 16 is a diagram showing the distribution of the compensation ratio in the first direction 101 of the silicon carbide substrate 100 of sample 2.
  • the nitrogen (N) concentration was 2.2 ⁇ 10 16 cm -3 or more and 5.1 ⁇ 10 16 cm -3 or less.
  • the boron (B) concentration was 1.1 ⁇ 10 15 cm -3 or more and 1.5 ⁇ 10 15 cm -3 or less.
  • the aluminum (Al) concentration was below the detection limit of SIMS. Specifically, the aluminum (Al) concentration was less than 2 ⁇ 10 14 cm -3 .
  • Figure 17 shows the relationship between electrical resistivity and compensation ratio. Electrical resistivity was measured using the van der Paul method.
  • the compensation ratio is the vanadium concentration divided by the absolute value of the nitrogen concentration minus the boron concentration and the aluminum concentration. As shown in Figure 17, the electrical resistivity increases as the compensation ratio increases.
  • the absolute value of the nitrogen concentration minus the boron concentration and the aluminum concentration was 1.9 ⁇ 10 16 cm -3 or more and 4.6 ⁇ 10 16 cm -3 or less.
  • the vanadium (V) concentration was 7.4 ⁇ 10 16 cm -3 or more and 1.8 ⁇ 10 17 cm -3 or less.
  • the compensation ratio was 3.4 or more and 3.8 or less.
  • the absolute value of the nitrogen concentration minus the boron concentration and the aluminum concentration was not less than 2.1 ⁇ 10 16 cm -3 and not more than 5.0 ⁇ 10 16 cm -3 .
  • the vanadium (V) concentration was not less than 7.1 ⁇ 10 16 cm -3 and not more than 8.6 ⁇ 10 16 cm -3 .
  • the compensation ratio was not less than 1.5 and not more than 3.2.

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Abstract

炭化珪素基板は、主面を有し、バナジウムと、窒素、ホウ素およびアルミニウムの少なくともいずれかの元素と、を含んでいる。主面は、中央と、第１位置と、第２位置と、第３位置と、第４位置とを含む。バナジウムの濃度を、窒素の濃度からホウ素の濃度とアルミニウムの濃度とを差し引いた値の絶対値で除した値を補償比とすると、中央と、第１位置と、第２位置と、第３位置と、第４位置とにおいて、補償比は、２．０以上である。

Description

炭化珪素基板、エピタキシャル基板、半導体装置の製造方法および炭化珪素基板の製造方法
　本開示は、炭化珪素基板、エピタキシャル基板、半導体装置の製造方法および炭化珪素基板の製造方法に関する。本出願は、２０２２年１０月３１日に出願した日本特許出願である特願２０２２－１７４９２８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２０１０－７７０２３号公報（特許文献１）には、バナジウムの濃度が５×１０14ｃｍ-3以上であり、かつ未補償不純物とバナジウムとの濃度差が１×１０17ｃｍ-3以下である炭化珪素単結晶が開示されている。
特開２０１０－７７０２３号公報
　本開示に係る炭化珪素基板は、主面を有し、バナジウムと、窒素、ホウ素およびアルミニウムの少なくともいずれかの元素と、を含んでいる。主面は、中央と、第１位置と、第２位置と、第３位置と、第４位置とを含む。主面に垂直な直線に沿って見た場合、第１位置は、中央から第１方向に所定長さ離れており、第２位置は、中央から第２方向に所定長さ離れており、第３位置は、中央から第１方向の反対方向に所定長さ離れており、第４位置は、中央から第２方向の反対方向に所定長さ離れており、第２方向は、第１方向に対して垂直である。所定長さは、主面の半径の４／５である。バナジウムの濃度を、窒素の濃度からホウ素の濃度とアルミニウムの濃度とを差し引いた値の絶対値で除した値を補償比とすると、中央と、第１位置と、第２位置と、第３位置と、第４位置とにおいて、補償比は、２．０以上である。
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、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面模式図である。 図３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図である。 図４は、第１準備工程を示す断面模式図である。 図５は、第１成長工程を示す断面模式図である。 図６は、面内分布を測定する工程を示す平面模式図である。 図７は、第２準備工程を示す断面模式図である。 図８は、第２成長工程を示す断面模式図である。 図９は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を概略的に示すフローチャートである。 図１０は、炭化珪素基板上にバッファ層を形成する工程を示す断面模式図である。 図１１は、電子走行層および電子供給層を形成する工程を示す断面模式図である。 図１２は、本実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面模式図である。 図１３は、サンプル１に係る炭化珪素基板の補償比の第２方向における分布を示す図である。 図１４は、サンプル１に係る炭化珪素基板の補償比の第１方向における分布を示す図である。 図１５は、サンプル２に係る炭化珪素基板の補償比の第２方向における分布を示す図である。 図１６は、サンプル２に係る炭化珪素基板の補償比の第１方向における分布を示す図である。 図１７は、電気抵抗率と補償比との関係を示す図である。
[本開示が解決しようとする課題]
　本開示の目的は、部分的に電気抵抗率の低い領域が発生することを抑制することである。
[本開示の効果]
　本開示によれば、部分的に電気抵抗率の低い領域が発生することを抑制することができる。
　[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、主面１を有し、バナジウムと、窒素、ホウ素およびアルミニウムの少なくともいずれかの元素と、を含んでいる。主面１は、中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とを含む。主面１に垂直な直線に沿って見た場合、第１位置１１は、中央２０から第１方向に所定長さＷ３離れており、第２位置１２は、中央２０から第２方向に所定長さＷ３離れており、第３位置１３は、中央２０から第１方向の反対方向に所定長さＷ３離れており、第４位置１４は、中央２０から第２方向の反対方向に所定長さＷ３離れており、第２方向は、第１方向に対して垂直である。所定長さＷ３は、主面の半径の４／５である。バナジウムの濃度を、窒素の濃度からホウ素の濃度とアルミニウムの濃度とを差し引いた値の絶対値で除した値を補償比とすると、中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、補償比は、２．０以上である。
　（２）上記（１）に係る炭化珪素基板１００によれば、中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、バナジウムの濃度は、５×１０17ｃｍ-3以下であってもよい。
　（３）上記（１）または（２）に係る炭化珪素基板１００によれば、中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、電気抵抗率は、１×１０8Ωｃｍ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２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、補償比の最大値から補償比の最小値を差し引いた値を、補償比の平均値で除した値は、０．２以下であってもよい。
　（５）上記（１）から（４）のいずれかに係る炭化珪素基板１００によれば、中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、窒素の濃度の最大値を、窒素の濃度の最小値で除した値は、１．５以上であってもよい。
　（６）上記（１）から（５）のいずれかに係る炭化珪素基板１００によれば、中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、バナジウムの濃度の最大値を、バナジウムの濃度の最小値で除した値は、１．５以上であってもよい。
　（７）本開示に係るエピタキシャル基板２００は、上記（１）から（６）のいずれかに記載の炭化珪素基板１００と、炭化珪素基板１００上に設けられた窒化物エピタキシャル層３０と、を備えている。
　（８）本開示に係る半導体装置４００の製造方法は、上記（７）に記載のエピタキシャル基板２００を準備する工程と、エピタキシャル基板２００上に電極４１を形成する工程と、を備えている。
　（９）本開示に係る炭化珪素基板１００の製造方法は、種結晶２８０と、炭化珪素原料２８１と、バナジウム供給源５０と、を準備する工程と、昇華した炭化珪素原料２８１が種結晶２８０において再結晶化することにより、炭化珪素単結晶６２を成長させる工程と、を備えている。炭化珪素単結晶６２は、バナジウムと、窒素、ホウ素およびアルミニウムの少なくともいずれかの元素と、を含む。炭化珪素単結晶６２を成長させる工程において、窒素の濃度からホウ素の濃度とアルミニウムの濃度とを差し引いた値の絶対値が高い部分において、バナジウムの濃度が高くなるように、バナジウム供給源５０が配置されている。
　（１０）上記（９）に係る炭化珪素基板１００の製造方法によれば、種結晶２８０と、炭化珪素原料２８１と、バナジウム供給源５０と、を準備する工程の前に、炭化珪素単結晶６２とは異なる単結晶６１を成長させる工程と、単結晶６１において、窒素の濃度からホウ素の濃度とアルミニウムの濃度とを差し引いた値の絶対値の面内分布を測定する工程とをさらに備えていてもよい。種結晶２８０と、炭化珪素原料２８１と、バナジウム供給源５０と、を準備する工程においては、面内分布に基づいて、バナジウム供給源５０の配置が決定されてもよい。
　（１１）上記（９）または（１０）に係る炭化珪素基板１００の製造方法によれば、炭化珪素単結晶６２は、成長面１１０を含んでいてもよい。成長面１１０の第１部分１１１における窒素の濃度からホウ素の濃度とアルミニウムの濃度とを差し引いた値の絶対値を第１濃度とし、成長面１１０の第２部分１１２における窒素の濃度からホウ素の濃度とアルミニウムの濃度とを差し引いた値の絶対値を第２濃度とし、第１濃度が第２濃度よりも高い場合、炭化珪素単結晶６２を成長させる工程において、第１部分１１１におけるバナジウムの濃度が、第２部分１１２におけるバナジウムの濃度よりも高くなるように、バナジウム供給源５０が配置されていてもよい。
　[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（以降、本実施形態とも称する）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１００の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る炭化珪素基板１００の構成を示す平面模式図である。
　図１に示されるように、本実施形態に係る炭化珪素基板１００は、第１主面１を有している。第１主面１は、｛０００１｝面または｛０００１｝面に対してオフ方向に傾斜した面である。言い換えれば、第１主面１は、（０００１）面または（０００１）面に対してオフ方向に傾斜した面である。第１主面１は、（０００－１）面または（０００－１）面に対してオフ方向に傾斜した面であってもよい。
　第１主面１は、第１方向１０１および第２方向１０２の各々に沿って拡がっている。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。図１に示されるように、第１主面１に垂直な直線に沿って見た場合、第２方向は、第１方向に対して垂直である。
　第１方向１０１は、＜１１－２０＞方向を第１主面１に射影した方向であってもよい。別の観点から言えば、第１方向１０１は、たとえば＜１１－２０＞方向成分を含む方向であってもよい。同様に、第２方向１０２は、たとえば＜１－１００＞方向を第１主面１に射影した方向であってもよい。別の観点から言えば、第２方向１０２は、たとえば＜１－１００＞方向成分を含む方向であってもよい。
　第１主面１が｛０００１｝面に対してオフ方向に傾斜している場合、第１主面１のオフ角度は、８°以下であってもよい。オフ角度は、特に限定されないが、たとえば６°以下であってもよいし、４°以下であってもよい。オフ角度は、特に限定されないが、たとえば１°以上であってもよいし、２°以上であってもよい。第１主面１のオフ方向は、特に限定されないが、たとえば＜１１－２０＞方向である。
　第１主面１は、中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とを有している。図１に示されるように、第１主面１に垂直な直線に沿って見た場合、第１位置１１は、中央２０から第１方向１０１に所定長さＷ３離れており、第２位置１２は、中央２０から第２方向１０２に所定長さＷ３離れており、第３位置１３は、中央２０から第１方向１０１の反対方向に所定長さＷ３離れており、第４位置１４は、中央２０から第２方向１０２の反対方向に所定長さＷ３離れている。所定長さＷ３は、第１主面１の半径の４／５である。第１主面１の直径が１００ｍｍの場合、所定長さＷ３は、１００ｍｍ×１／２×４／５＝４０ｍｍである。
　図１に示されるように、第１主面１に垂直な直線に沿って見た場合、第１方向１０１において、中央２０は、第１位置１１と第３位置１３との中間に位置している。第１位置１１と、第３位置１３と、中央２０とは、第１方向１０１に平行な直線上に位置している。同様に、第１主面１に垂直な直線に沿って見た場合、第２方向１０２において、中央２０は、第２位置１２と第４位置１４との中間に位置している。第２位置１２と、第４位置１４と、中央２０とは、第２方向１０２に平行な直線上に位置している。
　図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面模式図である。図２に示される断面は、第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２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と、外周側面８と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。外周側面８は、第１主面１および第２主面２の各々に連なっている。
　炭化珪素基板１００を構成する炭化珪素のポリタイプは、たとえば４Ｈである。第３方向１０３において、炭化珪素基板１００の厚みは、たとえば３００μｍ以上７００μｍ以下である。第３方向１０３は、第２主面２から第１主面１に向かう方向である。第３方向１０３は、第１方向１０１および第２方向１０２の各々に対して垂直である。
　図１に示されるように、外周側面８は、オリエンテーションフラット部６と、円弧状部７とを有している。第１主面１に垂直な直線に沿って見た場合、オリエンテーションフラット部６は、直線状である。オリエンテーションフラット部６は、たとえば第１方向１０１に沿って延びている。円弧状部７は、オリエンテーションフラット部６に連なっている。
　第１主面１の直径（第１直径Ｗ１）は、たとえば１００ｍｍ以上であってよいし、１５０ｍｍ以上でもよいし、２００ｍｍ以上でもよい。第１直径Ｗ１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に対して垂直な直線に沿って見た場合、第１直径Ｗ１は、外周側面８の異なる２点間の最長直線距離である。第１主面１の中央２０は、第１直径Ｗ１を直径とする円の中心に位置する。
　（バナジウム）
　本実施形態に係る炭化珪素基板１００は、バナジウムを含んでいる。本実施形態に係る炭化珪素基板１００によれば、中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、バナジウムの濃度は、５×１０17ｃｍ-3以下であってもよい。中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、バナジウムの濃度は、たとえば４×１０17ｃｍ-3以下であってもよいし、２×１０17ｃｍ-3以下であってもよい。中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、バナジウムの濃度は、たとえば４×１０16ｃｍ-3以上であってもよいし、６×１０16ｃｍ-3以上であってもよい。
　本実施形態に係る炭化珪素基板１００によれば、中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、バナジウムの濃度の最大値を、バナジウムの濃度の最小値で除した値は、１．５以上であってもよい。中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、バナジウムの濃度の最大値を、バナジウムの濃度の最小値で除した値は、たとえば１．８以上であってもよいし、２．１以上であってもよい。中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、バナジウムの濃度の最大値を、バナジウムの濃度の最小値で除した値は、たとえば３．０以下であってもよいし、２．７以下であってもよい。
　中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、バナジウムの濃度の最大値は、たとえば１×１０17ｃｍ-3以上であってもよいし、１．５×１０17ｃｍ-3以上であってもよい。中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、バナジウムの濃度の最小値は、たとえば０．９×１０17ｃｍ-3以下であってもよいし、０．８×１０17ｃｍ-3以下であってもよい。
　（窒素）
　本実施形態に係る炭化珪素基板１００は、窒素、ホウ素およびアルミニウムの少なくともいずれかの元素を含んでいる。本実施形態に係る炭化珪素基板１００は、たとえばドナー不純物として窒素（Ｎ）を含んでいてもよい。
　中央２０における窒素の濃度は、中央２０におけるバナジウムの濃度よりも低くてもよい。第１位置１１における窒素の濃度は、第１位置１１におけるバナジウムの濃度よりも低くてもよい。第２位置１２における窒素の濃度は、第２位置１２におけるバナジウムの濃度よりも低くてもよい。第３位置１３における窒素の濃度は、第３位置１３におけるバナジウムの濃度よりも低くてもよい。第４位置１４における窒素の濃度は、第４位置１４におけるバナジウムの濃度よりも低くてもよい。
　第１位置１１における窒素の濃度は、中央２０における窒素の濃度よりも低くてもよい。第２位置１２における窒素の濃度は、中央２０における窒素の濃度よりも低くてもよい。第３位置１３における窒素の濃度は、中央２０における窒素の濃度よりも低くてもよい。第４位置１４における窒素の濃度は、中央２０における窒素の濃度よりも低くてもよい。
　本実施形態に係る炭化珪素基板１００によれば、中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、窒素の濃度の最大値を、窒素の濃度の最小値で除した値は、１．５以上であってもよい。中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、窒素の濃度の最大値を、窒素の濃度の最小値で除した値は、たとえば１．８以上であってもよいし、２．１以上であってもよい。中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、窒素の濃度の最大値を、窒素の濃度の最小値で除した値は、たとえば３．１以下であってもよいし、２．８以下であってもよい。
　中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、窒素の濃度の最大値は、たとえば３．５×１０16ｃｍ-3以上であってもよいし、４．０×１０16ｃｍ-3以上であってもよい。中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、窒素の濃度の最小値は、たとえば３．０×１０16ｃｍ-3以下であってもよいし、２．５×１０16ｃｍ-3以下であってもよい。
　（ホウ素）
　本実施形態に係る炭化珪素基板１００は、たとえばアクセプタ不純物としてホウ素（Ｂ）を含んでいてもよい。中央２０におけるホウ素の濃度は、中央２０におけるバナジウムの濃度よりも低くてもよい。第１位置１１におけるホウ素の濃度は、第１位置１１におけるバナジウムの濃度よりも低くてもよい。第２位置１２におけるホウ素の濃度は、第２位置１２におけるバナジウムの濃度よりも低くてもよい。第３位置１３におけるホウ素の濃度は、第３位置１３におけるバナジウムの濃度よりも低くてもよい。第４位置１４におけるホウ素の濃度は、第４位置１４におけるバナジウムの濃度よりも低くてもよい。
　中央２０におけるホウ素の濃度は、中央２０における窒素の濃度よりも低くてもよい。第１位置１１におけるホウ素の濃度は、第１位置１１における窒素の濃度よりも低くてもよい。第２位置１２におけるホウ素の濃度は、第２位置１２における窒素の濃度よりも低くてもよい。第３位置１３におけるホウ素の濃度は、第３位置１３における窒素の濃度よりも低くてもよい。第４位置１４におけるホウ素の濃度は、第４位置１４における窒素の濃度よりも低くてもよい。
　本実施形態に係る炭化珪素基板１００によれば、中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、ホウ素の濃度は、たとえば１×１０15ｃｍ-3以上５×１０15ｃｍ-3以下であってもよい。中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、ホウ素の濃度の最大値を、ホウ素の濃度の最小値で除した値は、窒素の濃度の最大値を、窒素の濃度の最小値で除した値よりも小さくてもよい。
　別の態様として、中央２０におけるホウ素の濃度は、中央２０における窒素の濃度よりも高くてもよい。第１位置１１におけるホウ素の濃度は、第１位置１１における窒素の濃度よりも高くてもよい。第２位置１２におけるホウ素の濃度は、第２位置１２における窒素の濃度よりも高くてもよい。第３位置１３におけるホウ素の濃度は、第３位置１３における窒素の濃度よりも高くてもよい。第４位置１４におけるホウ素の濃度は、第４位置１４における窒素の濃度よりも高くてもよい。
　（アルミニウム）
　本実施形態に係る炭化珪素基板１００は、たとえばアクセプタ不純物としてアルミニウム（Ａｌ）を含んでいてもよい。中央２０におけるアルミニウムの濃度は、中央２０におけるバナジウムの濃度よりも低くてもよい。第１位置１１におけるアルミニウムの濃度は、第１位置１１におけるバナジウムの濃度よりも低くてもよい。第２位置１２におけるアルミニウムの濃度は、第２位置１２におけるバナジウムの濃度よりも低くてもよい。第３位置１３におけるアルミニウムの濃度は、第３位置１３におけるバナジウムの濃度よりも低くてもよい。第４位置１４におけるアルミニウムの濃度は、第４位置１４におけるバナジウムの濃度よりも低くてもよい。
　中央２０におけるアルミニウムの濃度は、中央２０における窒素の濃度よりも低くてもよい。第１位置１１におけるアルミニウムの濃度は、第１位置１１における窒素の濃度よりも低くてもよい。第２位置１２におけるアルミニウムの濃度は、第２位置１２における窒素の濃度よりも低くてもよい。第３位置１３におけるアルミニウムの濃度は、第３位置１３における窒素の濃度よりも低くてもよい。第４位置１４におけるアルミニウムの濃度は、第４位置１４における窒素の濃度よりも低くてもよい。
　中央２０におけるアルミニウムの濃度は、中央２０におけるホウ素の濃度よりも低くてもよい。第１位置１１におけるアルミニウムの濃度は、第１位置１１におけるホウ素の濃度よりも低くてもよい。第２位置１２におけるアルミニウムの濃度は、第２位置１２におけるホウ素の濃度よりも低くてもよい。第３位置１３におけるアルミニウムの濃度は、第３位置１３におけるホウ素の濃度よりも低くてもよい。第４位置１４におけるアルミニウムの濃度は、第４位置１４におけるホウ素の濃度よりも低くてもよい。
　本実施形態に係る炭化珪素基板１００によれば、中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、アルミニウムの濃度は、１×１０14ｃｍ-3未満であってもよい。
　（不純物濃度の測定方法）
　次に、不純物濃度の測定方法について説明する。バナジウム、窒素、アルミニウムおよびホウ素の各々の濃度は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｉｏｎ　Ｍａｓｓ　Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）によって測定される。ＳＩＭＳにおいては、たとえばＣａｍｅｃａ社製の二次イオン質量分析装置であるＩＭＳ７ｆを使用することができる。ＳＩＭＳにおける測定条件は、たとえば、一次イオンがＯ２ ＋、一次イオンエネルギーが８ｋｅＶという測定条件を用いることができる。
　（補償比）
　数式１に示されるように、補償比は、バナジウムの濃度を、窒素の濃度からホウ素の濃度とアルミニウムの濃度とを差し引いた値の絶対値で除した値である。別の観点から言えば、補償比は、バナジウムの濃度を、ドナー不純物の濃度からアクセプタ不純物の濃度を差し引いた値の絶対値で除した値である。炭化珪素基板１００の導電型は、ｎ型であってもよいし、ｐ型であってもよい。ドナー不純物の濃度がアクセプタ不純物の濃度よりも高い場合には、炭化珪素基板１００の導電型はｎ型となる。ドナー不純物の濃度がアクセプタ不純物の濃度よりも低い場合には、炭化珪素基板１００の導電型はｐ型となる。
　　（数１）
　　補償比＝バナジウムの濃度／｜窒素の濃度－（アルミニウムの濃度＋ホウ素の濃度）｜　　・・・（数式１）
　本実施形態に係る炭化珪素基板１００によれば、中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、補償比は、２．０以上である。中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、補償比は、たとえば２．５以上であってもよいし、３．０以上であってもよい。中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、補償比は、たとえば４．２以下であってもよいし、４．０以下であってもよい。
　本実施形態に係る炭化珪素基板１００によれば、中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、補償比の最大値から補償比の最小値を差し引いた値を、補償比の平均値で除した値は、０．２以下であってもよい。
　中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、補償比の最大値から補償比の最小値を差し引いた値を、補償比の平均値で除した値は、０．１７以下であってもよいし、０．１４以下であってもよい。中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、補償比の最大値から補償比の最小値を差し引いた値を、補償比の平均値で除した値は、０．０１以上であってもよいし、０．０３以上であってもよい。
　（炭化珪素基板の電気抵抗率）
　本実施形態に係る炭化珪素基板１００によれば、中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、電気抵抗率は、１×１０8Ωｃｍ以上であってもよい。中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、電気抵抗率は、１×１０9Ωｃｍ以上であってもよいし、１×１０10Ωｃｍ以上であってもよい。中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、電気抵抗率は、１×１０13Ωｃｍ以下であってもよいし、１×１０12Ωｃｍ以下であってもよい。
　次に、炭化珪素基板１００の電気抵抗率の測定方法について説明する。電気抵抗率は、たとえば、Ｓｅｍｉｍａｐ社製の電気抵抗率測定装置であるＣＯＲＥＭＡ－ＷＴを用いて測定される。
　中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、炭化珪素基板１００の電気抵抗率が測定される。測定位置に印加される電圧は、たとえば５．０Ｖである。電気抵抗率は、たとえば室温（２５℃）で測定される。
　（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３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図である。図３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、第１準備工程（Ｓ１０）と、第１成長工程（Ｓ２０）と、面内分布を測定する工程（Ｓ３０）と、第２準備工程（Ｓ４０）と、第２成長工程（Ｓ５０）とを主に有している。
　まず、第１準備工程（Ｓ１０）が実施される。図４は、第１準備工程を示す断面模式図である。図４に示されるように、第１坩堝１３０と、第１種結晶１８０と、第１炭化珪素原料１８１とが準備される。図４に示されるように、第１坩堝１３０は、第１原料収容部１３２と、第１蓋部１３１とを有している。第１炭化珪素原料１８１は、第１原料収容部１３２の内部に配置される。第１種結晶１８０は、第１蓋部１３１に取り付けられる。第１種結晶１８０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種結晶１８０の直径は、たとえば１００ｍｍ以上である。
　次に、第１成長工程（Ｓ２０）が実施される。図５は、第１成長工程を示す断面模式図である。まず、第１坩堝１３０が加熱される。具体的には、第１炭化珪素原料１８１の温度が第１種結晶１８０の温度よりも高くなるように第１坩堝１３０が加熱される。第１坩堝１３０内の圧力は、たとえば０．１ｋＰａ以上３ｋＰａ以下とされる。第１坩堝１３０の温度は、たとえば２１００℃以上２３００℃以下とされる。これによって、第１炭化珪素原料１８１は昇華する。昇華した第１炭化珪素原料１８１は、第１種結晶１８０において再結晶化する。
　図５に示されるように、第１種結晶１８０の表面上に第１炭化珪素単結晶６１が成長する。第１炭化珪素単結晶６１の成長が終了した後、第１炭化珪素単結晶６１がスライスされる。第１炭化珪素単結晶６１は、第１炭化珪素単結晶６１の成長方向と交差する平面でスライスされる。これにより、第１炭化珪素基板１５０が得られる（図６参照）。
　次に、面内分布を測定する工程（Ｓ３０）が実施される。図６は、面内分布を測定する工程を示す平面模式図である。図６に示されるように、第１炭化珪素基板１５０は、第３主面３を有している。第３主面３は、｛０００１｝面または｛０００１｝面に対してオフ方向に傾斜した面である。第３主面３は、第１方向１０１および第２方向１０２の各々に沿って拡がっている。
　第３主面３は、第５位置１５と、第６位置１６と、第７位置１７と、第８位置１８と、第９位置１９を有している。第９位置１９は、第３主面３の中心に位置する。図６に示されるように、第３主面３に垂直な直線に沿って見た場合、第５位置１５は、第９から第１方向１０１に所定長さＷ３離れており、第６位置１６は、第９位置１９から第２方向１０２に所定長さＷ３離れており、第７位置１７は、第９位置１９から第１方向１０１の反対方向に所定長さＷ３離れており、第８位置１８は、第９位置１９から第２方向１０２の反対方向に所定長さＷ３離れている。所定長さＷ３は、第３主面３の半径の４／５である。第３主面３の直径が１００ｍｍの場合、所定長さＷ３は、１００ｍｍ×１／２×４／５＝４０ｍｍである。
　第３主面３は、たとえば円形である。第３主面３の直径（第２直径Ｗ２）は、たとえば１００ｍｍ以上であってよいし、１５０ｍｍ以上でもよいし、２００ｍｍ以上でもよい。第２直径Ｗ２は、特に限定されないが、たとえば３００ｍｍ以下であってもよい。
　次に、窒素の濃度の面内分布が測定される。窒素の濃度は、ＳＩＭＳを用いて測定される。具体的には、第５位置１５と、第６位置１６と、第７位置１７と、第８位置１８と、第９位置１９とにおいて、窒素の濃度が測定される。これにより、第３主面３において、窒素の濃度の面内分布が測定される。上記５カ所の測定位置において、たとえば、窒素の濃度が最も高い位置と、窒素の濃度が最も低い位置とが特定される。
　同様に、第５位置１５と、第６位置１６と、第７位置１７と、第８位置１８と、第９位置１９とにおいて、ホウ素の濃度が測定されてもよい。これにより、ホウ素の濃度の面内分布が測定される。同様に、第５位置１５と、第６位置１６と、第７位置１７と、第８位置１８と、第９位置１９とにおいて、アルミニウムの濃度が測定されてもよい。これにより、アルミニウムの濃度の面内分布が測定されてもよい。
　第５位置１５と、第６位置１６と、第７位置１７と、第８位置１８と、第９位置１９とにおいて、窒素の濃度からホウ素の濃度とアルミニウムの濃度とを差し引いた値の絶対値が算出されてもよい。以上により、窒素の濃度からホウ素の濃度とアルミニウムの濃度とを差し引いた値の絶対値の面内分布が測定されてもよい。
　次に、第２準備工程（Ｓ４０）が実施される。図７は、第２準備工程を示す断面模式図である。図７に示されるように、第２坩堝２３０と、第２種結晶２８０と、第２炭化珪素原料２８１と、バナジウム供給源５０とが準備される。バナジウム供給源５０は、たとえば炭化バナジウム粉末である。
　図７に示されるように、第２坩堝２３０は、第２原料収容部２３２と、第２蓋部２３１とを有している。第２種結晶２８０は、第２蓋部２３１に取り付けられる。第２種結晶２８０は、たとえば六方晶炭化珪素により構成されている。六方晶炭化珪素のポリタイプは、たとえば４Ｈである。第２種結晶２８０の直径は、たとえば１００ｍｍ以上である。
　第２炭化珪素原料２８１およびバナジウム供給源５０は、第２原料収容部２３２の内部に配置される。バナジウム供給源５０は、第２炭化珪素原料２８１の上方に配置されてもよいし、第２炭化珪素原料２８１の下方に配置されていてもよいし、第２炭化珪素原料２８１の内部に配置されていてもよい。バナジウム供給源５０の配置は、窒素の濃度からホウ素の濃度とアルミニウムの濃度とを差し引いた値の絶対値の面内分布に基づいて、決定されてもよい。具体的には、窒素の濃度からホウ素の濃度とアルミニウムの濃度とを差し引いた値の絶対値が高くなる部分において、バナジウムの濃度が高くなるように、バナジウム供給源５０が配置される。
　次に、第２成長工程（Ｓ５０）が実施される。図８は、第２成長工程を示す断面模式図である。まず、第２坩堝２３０が加熱される。具体的には、第２炭化珪素原料２８１の温度が第２種結晶２８０の温度よりも高くなるように第２坩堝２３０が加熱される。第２坩堝２３０内の圧力は、たとえば０．１ｋＰａ以上３ｋＰａ以下とされる。第２坩堝２３０の温度は、たとえば２１００℃以上２３００℃以下とされる。これによって、第２炭化珪素原料２８１は昇華する。昇華した第２炭化珪素原料２８１は、第２種結晶２８０において再結晶化する。第２種結晶２８０の表面上に第２炭化珪素単結晶６２が成長する。
　第２成長工程（Ｓ５０）において、第２炭化珪素単結晶６２にバナジウムがドーピングされる。同様に、第２炭化珪素単結晶６２に、窒素、ホウ素およびアルミニウムの少なくともいずれかの元素がドーピングされてもよい。得られた第２炭化珪素単結晶６２は、バナジウムと、窒素、ホウ素およびアルミニウムの少なくともいずれかの元素とを含んでいる。
　図８に示されるように、第２炭化珪素単結晶６２は、成長面１１０を含んでいる。成長面１１０は、第１部分１１１と、第２部分１１２とを有している。第１部分１１１は、たとえば中央部分である。第２部分１１２は、たとえば外側部分である。第２部分１１２は、第２炭化珪素単結晶６２の外周側面から第１部分１１１に向かって１０ｍｍ離れた位置であってもよい。第１部分１１１における窒素の濃度からホウ素の濃度とアルミニウムの濃度とを差し引いた値の絶対値は、第１濃度とする。第２部分１１２における窒素の濃度からホウ素の濃度とアルミニウムの濃度とを差し引いた値の絶対値は、第２濃度とする。
　第１濃度が第２濃度よりも高い場合、第２成長工程（Ｓ５０）において、第１部分１１１におけるバナジウムの濃度が、第２部分１１２におけるバナジウムの濃度よりも高くなるように、バナジウム供給源５０が配置されていてもよい。バナジウム供給源５０は、たとえば第１領域５１と、第２領域５２とを有している。たとえば、第１部分１１１に対向するバナジウム供給源５０の第１領域５１の厚みが、第２部分１１２に対向するバナジウム供給源５０の第２領域５２の厚みよりも大きくなるように、バナジウム供給源５０が配置されてもよい。別の態様としては、第１部分１１１に対向する部分にのみバナジウム供給源５０を配置し、第２部分１１２に対向する部分にはバナジウム供給源５０が配置されなくてもよい。
　第２成長工程（Ｓ５０）において、第２部分１１２の温度が第１部分１１１の温度よりも高くなるように、第２炭化珪素単結晶６２の温度分布が制御されてもよい。これにより、第２炭化珪素単結晶６２の第１部分１１１が第２部分１１２よりも突出するように第２炭化珪素単結晶６２が成長する。これにより、異種ポリタイプの発生が抑制される。温度が高い部分においては、窒素が離脱しやすいため、窒素の濃度は低くなる。そのため、第２部分１１２における窒素の濃度は、第１部分１１１における窒素の濃度よりも低くなる。第２部分１１２におけるバナジウムの濃度が、第１部分１１１におけるバナジウムの濃度よりも低くなるように、バナジウム供給源５０が第２炭化珪素原料２８１に配置されてもよい。
　第２炭化珪素単結晶６２の成長が終了した後、第２炭化珪素単結晶６２がスライスされる。第２炭化珪素単結晶６２は、第２炭化珪素単結晶６２の成長方向と交差する平面でスライスされる。これにより、本実施形態に係る炭化珪素基板１００が得られる（図１参照）。
　上記においては、本実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法は、第１準備工程（Ｓ１０）と、第１成長工程（Ｓ２０）と、面内分布を測定する工程（Ｓ３０）と、第２準備工程（Ｓ４０）と、第２成長工程（Ｓ５０）とを有している場合について説明したが、本開示は上記製造方法に限定されない。
　具体的には、第１準備工程（Ｓ１０）と、第１成長工程（Ｓ２０）と、面内分布を測定する工程（Ｓ３０）とは、一度実施していればよく、毎回実施する必要はない。あらかじめ窒素などの元素の面内濃度分布が分かっている場合には、第１準備工程（Ｓ１０）と、第１成長工程（Ｓ２０）と、面内分布を測定する工程（Ｓ３０）とは、省略されてもよい。
　＜半導体装置の製造方法＞
　次に、本実施形態に係る半導体装置４００の製造方法について説明する。図９は、本実施形態に係る半導体装置４００の製造方法を概略的に示すフローチャートである。図９に示されるように、本実施形態に係る半導体装置４００の製造方法は、エピタキシャル基板２００を準備する工程（Ｓ１）と、エピタキシャル基板２００上に電極を形成する工程（Ｓ２）とを主に有している。
　まず、エピタキシャル基板２００を準備する工程（Ｓ１）が実施される。エピタキシャル基板２００を準備する工程（Ｓ１）においては、まず、本実施形態に係る炭化珪素基板１００が準備される（図１参照）。
　次に、炭化珪素基板１００上にバッファ層３１が形成される。図１０は、炭化珪素基板１００上にバッファ層３１を形成する工程を示す断面模式図である。炭化珪素基板１００の第１主面１上にバッファ層３１がエピタキシャル成長により形成される。バッファ層３１は、たとえばＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により形成される。
　バッファ層３１は、たとえば窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）により構成されている。バッファ層３１の厚みは、たとえば１５０ｎｍである。アルミニウム（Ａｌ）の原料ガスとして、たとえばＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）が用いられる。ガリウム（Ｇａ）の原料として、たとえばＴＭＧ（トリメチルガリウム）が用いられる。窒素（Ｎ）の原料として、たとえばアンモニアが用いられる。
　次に、電子走行層３２および電子供給層３３が形成される。図１１は、電子走行層３２および電子供給層３３を形成する工程を示す断面模式図である。まず、バッファ層３１上において電子走行層３２がＭＯＣＶＤにより形成される。電子走行層３２は、たとえば窒化ガリウム（ＧａＮ）により構成されている。電子走行層３２の厚みは、たとえば１μｍである。
　次に、電子走行層３２上に電子供給層３３が形成される。電子供給層３３は、たとえばＭＯＣＶＤにより形成される。電子供給層３３は、たとえばＡｌＧａＮにより構成されている。電子供給層３３の厚みは、たとえば２０μｍである。電子走行層３２と電子供給層３３との界面付近における電子走行層３２の部分には、２次元電子ガスが生成される。
　以上のように、エピタキシャル基板２００が準備される。図１１に示されるように、エピタキシャル基板２００は、炭化珪素基板１００と、窒化物エピタキシャル層３０とを有している。窒化物エピタキシャル層３０は、バッファ層３１と、電子走行層３２と、電子供給層３３とを有している。バッファ層３１は、炭化珪素基板１００上に設けられている。電子走行層３２は、バッファ層３１上に設けられている。電子供給層３３は、電子走行層３２上に設けられている。
　次に、電極を形成する工程が実施される。まず、ソース電極４１およびドレイン電極４２が形成される。具体的は、電子供給層３３上において第１レジストパターン（図示せず）が形成される。第１レジストパターンにおいては、ソース電極４１およびドレイン電極４２の各々が形成される領域において開口部が形成されている。
　次に、たとえば真空蒸着法を用いて、第１レジストパターン上に第１金属積層膜が形成される。第１金属積層膜は、たとえばチタン（Ｔｉ）膜と、アルミニウム（Ａｌ）膜とを有している。次に、第１レジストパターン上に形成された第１金属積層膜がリフトオフにより除去される。これにより、第１金属積層膜により構成されたソース電極４１およびドレイン電極４２が電子供給層３３上に形成される。
　次に、合金化アニールが実施されてもよい。具体的には、ソース電極４１およびドレイン電極４２がアニールされる。アニール温度は、たとえば６００℃である。これにより、ソース電極４１およびドレイン電極４２の各々が、電子供給層３３とオーミックコンタクトしてもよい。
　次に、ゲート電極４３が形成される。具体的は、電子供給層３３上において第２レジストパターン（図示せず）が形成される。第２レジストパターンにおいては、ゲート電極４３が形成される領域において開口部が形成されている。
　次に、たとえば真空蒸着法を用いて、第２レジストパターン上に第２金属積層膜が形成される。第２金属積層膜は、たとえばニッケル（Ｎｉ）膜と、金（Ａｕ）膜とを有している。次に、第２レジストパターン上に形成された第２金属積層膜がリフトオフにより除去される。これにより、第２金属積層膜により構成されたゲート電極４３が電子供給層３３上に形成される。
　図１２は、本実施形態に係る半導体装置４００の構成を示す断面模式図である。半導体装置４００は、たとえば電界効果型トランジスタであり、より特定的には、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）である。半導体装置４００は、エピタキシャル基板２００と、ゲート電極４３と、ソース電極４１と、ドレイン電極４２とを主に有している。
　図１２に示されるように、ゲート電極４３、ソース電極４１およびドレイン電極４２の各々は、エピタキシャル基板２００上に設けられている。具体的には、ゲート電極４３、ソース電極４１およびドレイン電極４２の各々は、電子供給層３３に接している。ゲート電極４３は、ソース電極４１とドレイン電極４２との間に位置していてもよい。
　次に、本実施形態に係る炭化珪素基板１００、エピタキシャル基板２００、半導体装置４００の製造方法および炭化珪素基板１００の製造方法の作用効果について説明する。
　本実施形態に係る炭化珪素基板１００によれば、バナジウムの濃度を、窒素の濃度からホウ素の濃度とアルミニウムの濃度とを差し引いた値の絶対値で除した値を補償比とすると、中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、補償比は、２．０以上である。つまり、中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とのいずれの領域においても、補償比は大きくなっている。
　補償比と電気抵抗率とは強い相関があり、補償比が大きくなるにつれて電気抵抗率が高くなる。本実施形態に係る炭化珪素基板１００によれば、部分的に電気抵抗率の低い領域が発生することを抑制することができる。
　本実施形態に係る炭化珪素基板１００によれば、中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、バナジウムの濃度は、５×１０17ｃｍ-3以下であってもよい。これにより、バナジウムの固溶限界を超えてバナジウムが析出することを抑制することができる。
　本実施形態に係る炭化珪素基板１００によれば、中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、電気抵抗率は、１×１０8Ωｃｍ以上であってもよい。これにより、炭化珪素基板１００の電気抵抗率を高くすることができる。
　本実施形態に係る炭化珪素基板１００によれば、中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、補償比の最大値から補償比の最小値を差し引いた値を、補償比の平均値で除した値は、０．２以下であってもよい。これにより、補償比の面内均一性を向上することができる。結果として、電気抵抗率の面内ばらつき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、中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、窒素の濃度の最大値を、窒素の濃度の最小値で除した値は、１．５以上であってもよい。これにより、窒素の面内ばらつきが大きい炭化珪素基板１００において、電気抵抗率の面内ばらつきを低減することができる。
　炭化珪素基板１００の電気抵抗率を高くするためには、未補償不純物（たとえば窒素、ホウ素およびアルミニウム）の濃度よりも十分に高い濃度を有する補償不純物（たとえばバナジウム）を炭化珪素基板１００に導入する必要がある。炭化珪素単結晶６２において未補償不純物の面内ばらつきが大きい場合には、補償不純物の濃度が未補償不純物の濃度より十分に高くならない部分が発生することがある。結果として、部分的に電気抵抗率の低い領域が発生することがある。
　本実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法によれば、窒素の濃度からホウ素の濃度とアルミニウムの濃度とを差し引いた値の絶対値が高い部分において、バナジウムの濃度が高くなるように、バナジウム供給源５０が配置されている。これにより、炭化珪素単結晶６２において未補償不純物の面内ばらつきが大きい場合であっても、補償比の面内ばらつきを低減することができる。結果として、部分的に電気抵抗率の低い領域が発生することが抑制された炭化珪素基板１００を得ることができる。
　（サンプル準備）
　まず、サンプル１および２に係る炭化珪素基板１００が準備された、サンプル１は実施例である。サンプル２は比較例である。サンプル１に係る炭化珪素基板１００は、本実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法を用いて製造された。具体的には、面内分布を測定する工程（Ｓ３０）において、窒素の濃度からホウ素の濃度とアルミニウムの濃度とを差し引いた値の絶対値の面内分布が測定された。窒素の濃度からホウ素の濃度とアルミニウムの濃度とを差し引いた値の絶対値の面内分布に基づいて、バナジウム供給源５０の配置が決定された。第２準備工程（Ｓ４０）および第２成長工程（Ｓ５０）において、窒素の濃度からホウ素の濃度とアルミニウムの濃度とを差し引いた値の絶対値が高い部分において、バナジウムの濃度が高くなるように、バナジウム供給源５０が配置された。
　サンプル２に係る炭化珪素基板１００は、本実施形態に係る炭化珪素基板１００の製造方法とは異なる製造方法を用いて製造された。具体的には、面内において均一の厚みでバナジウム供給源５０を炭化珪素原料２８１に配置した状態で、昇華法により炭化珪素単結晶を成長させた。炭化珪素単結晶をスライスすることにより、サンプル２に係る炭化珪素基板１００が製造された。
　（不純物の濃度の測定方法）
　サンプル１および２に係る炭化珪素基板１００の第１主面１の中央２０と、第１位置１１と、第２位置１２と、第３位置１３と、第４位置１４とにおいて、バナジウム、窒素、ホウ素およびアルミニウムの各々の濃度を測定した。バナジウム、窒素、ホウ素およびアルミニウムの各々の濃度は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｉｏｎ　Ｍａｓｓ　Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）によって測定した。ＳＩＭＳにおいては、Ｃａｍｅｃａ社製の二次イオン質量分析装置であるＩＭＳ７ｆを使用した。ＳＩＭＳにおける測定条件は、一次イオンがＯ２ ＋、一次イオンエネルギーが８ｋｅＶという測定条件を用いた。
　（不純物濃度の測定結果）
　表１は、サンプル１に係る炭化珪素基板１００の第１主面１の中央２０、第１位置１１、第２位置１２、第３位置１３および第４位置１４における不純物の濃度および補償比を示している。図１３は、サンプル１に係る炭化珪素基板１００の補償比の第２方向１０２における分布を示す図である。図１４は、サンプル１に係る炭化珪素基板１００の補償比の第１方向１０１における分布を示す図である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示されるように、窒素（Ｎ）の濃度は、２．１×１０16ｃｍ-3以上４．８×１０16ｃｍ-3以下であった。ホウ素（Ｂ）の濃度は、１．７×１０15ｃｍ-3以上２．８×１０15ｃｍ-3以下であった。アルミニウム（Ａｌ）の濃度は、ＳＩＭＳの検出限界未満であった。具体的には、アルミニウム（Ａｌ）の濃度は、２×１０14ｃｍ-3未満であった。
　表２は、サンプル２に係る炭化珪素基板１００の第１主面１の中央２０、第１位置１１、第２位置１２、第３位置１３および第４位置１４における不純物の濃度および補償比を示している。図１５は、サンプル２に係る炭化珪素基板１００の補償比の第２方向１０２における分布を示す図である。図１６は、サンプル２に係る炭化珪素基板１００の補償比の第１方向１０１における分布を示す図である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２に示されるように、窒素（Ｎ）の濃度は、２．２×１０16ｃｍ-3以上５．１×１０16ｃｍ-3以下であった。ホウ素（Ｂ）の濃度は、１．１×１０15ｃｍ-3以上１．５×１０15ｃｍ-3以下であった。アルミニウム（Ａｌ）の濃度は、ＳＩＭＳの検出限界未満であった。具体的には、アルミニウム（Ａｌ）の濃度は、２×１０14ｃｍ-3未満であった。
　図１７は、電気抵抗率と補償比との関係を示す図である。電気抵抗率は、ｖａｎ　ｄｅｒ　Ｐａｕｌ法を用いて測定された。補償比は、バナジウムの濃度を、窒素の濃度からホウ素の濃度とアルミニウムの濃度とを差し引いた値の絶対値で除した値である。図１７に示されるように、補償比が大きくなるにつれて、電気抵抗率は大きくなる。
　表１、図１３および図１４に示されるように、サンプル１に係る炭化珪素基板１００によれば、窒素の濃度からホウ素の濃度とアルミニウムの濃度とを差し引いた値の絶対値は、１．９×１０16ｃｍ-3以上４．６×１０16ｃｍ-3以下であった。バナジウム（Ｖ）の濃度は、７．４×１０16ｃｍ-3以上１．８×１０17ｃｍ-3以下であった。補償比は、３．４以上３．８以下であった。
　表２、図１５および図１６に示されるように、サンプル２に係る炭化珪素基板１００によれば、窒素の濃度からホウ素の濃度とアルミニウムの濃度とを差し引いた値の絶対値は、２．１×１０16ｃｍ-3以上５．０×１０16ｃｍ-3以下であった。バナジウム（Ｖ）の濃度は、７．１×１０16ｃｍ-3以上８．６×１０16ｃｍ-3以下であった。補償比は、１．５以上３．２以下であった。
　サンプル１に係る炭化珪素基板１００の補償比の面内ばらつきは、サンプル２に係る炭化珪素基板１００の補償比の面内ばらつきよりも低減されていることが確かめられた。図１７に示されるように、補償比と電気抵抗率とには強い相関関係がある。そのため、サンプル１に係る炭化珪素基板１００の電気抵抗率の面内ばらつきは、サンプル２に係る炭化珪素基板１００の電気抵抗率の面内ばらつきよりも低減されていると考えられる。
　以上の結果より、本実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法によれば、電気抵抗率の面内ばらつきが低減可能な炭化珪素基板１００を得られることが確認された。
　今回開示された実施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（主面）、２　第２主面、３　第３主面、６　オリエンテーションフラット部、７　円弧状部、８　外周側面、１１　第１位置、１２　第２位置、１３　第３位置、１４　第４位置、１５　第５位置、１６　第６位置、１７　第７位置、１８　第８位置、１９　第９位置、２０　中央、３０　窒化物エピタキシャル層、３１　バッファ層、３２　電子走行層、３３　電子供給層、４１　ソース電極（電極）、４２　ドレイン電極、４３　ゲート電極、５０　バナジウム供給源、５１　第１領域、５２　第２領域、６１　第１炭化珪素単結晶（単結晶）、６２　第２炭化珪素単結晶（炭化珪素単結晶）、１００　炭化珪素基板、１０１　第１方向、１０２　第２方向、１０３　第３方向、１１０　成長面、１１１　第１部分、１１２　第２部分、１３０　第１坩堝、１３１　第１蓋部、１３２　第１原料収容部、１５０　第１炭化珪素基板、１８０　第１種結晶、１８１　第１炭化珪素原料、２００　エピタキシャル基板、２３０　第２坩堝、２３１　第２蓋部、２３２　第２原料収容部、２８０　種結晶（第２種結晶）、２８１　炭化珪素原料（第２炭化珪素原料）、４００　半導体装置、Ｗ１　第１直径、Ｗ２　第２直径、Ｗ３　所定長さ。

Claims (11)

  1. 　主面を有する炭化珪素基板であって、
    　バナジウムと、
    　窒素、ホウ素およびアルミニウムの少なくともいずれかの元素と、を含み、
    　前記主面は、中央と、第１位置と、第２位置と、第３位置と、第４位置とを含み、
    　前記主面に垂直な直線に沿って見た場合、前記第１位置は、前記中央から第１方向に所定長さ離れており、前記第２位置は、前記中央から第２方向に前記所定長さ離れており、前記第３位置は、前記中央から前記第１方向の反対方向に前記所定長さ離れており、前記第４位置は、前記中央から前記第２方向の反対方向に前記所定長さ離れており、前記第２方向は、前記第１方向に対して垂直であり、
    　前記所定長さは、前記主面の半径の４／５であり、
    　前記バナジウムの濃度を、前記窒素の濃度から前記ホウ素の濃度と前記アルミニウムの濃度とを差し引いた値の絶対値で除した値を補償比とすると、
    　前記中央と、前記第１位置と、前記第２位置と、前記第３位置と、前記第４位置とにおいて、前記補償比は、２．０以上である、炭化珪素基板。
  2. 　前記中央と、前記第１位置と、前記第２位置と、前記第３位置と、前記第４位置とにおいて、前記バナジウムの濃度は、５×１０17ｃｍ-3以下である、請求項１に記載の炭化珪素基板。
  3. 　前記中央と、前記第１位置と、前記第２位置と、前記第３位置と、前記第４位置とにおいて、電気抵抗率は、１×１０8Ωｃｍ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. 　前記中央と、前記第１位置と、前記第２位置と、前記第３位置と、前記第４位置とにおいて、前記補償比の最大値から前記補償比の最小値を差し引いた値を、前記補償比の平均値で除した値は、０．２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. 　前記中央と、前記第１位置と、前記第２位置と、前記第３位置と、前記第４位置とにおいて、前記窒素の濃度の最大値を、前記窒素の濃度の最小値で除した値は、１．５以上である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
  6. 　前記中央と、前記第１位置と、前記第２位置と、前記第３位置と、前記第４位置とにおいて、前記バナジウムの濃度の最大値を、前記バナジウムの濃度の最小値で除した値は、１．５以上である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
  7. 　請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の炭化珪素基板と、
    　前記炭化珪素基板上に設けられた窒化物エピタキシャル層と、を備えた、エピタキシャル基板。
  8. 　請求項７に記載のエピタキシャル基板を準備する工程と、
    　前記エピタキシャル基板上に電極を形成する工程と、を備えた、半導体装置の製造方法。
  9. 　種結晶と、炭化珪素原料と、バナジウム供給源と、を準備する工程と、
    　昇華した前記炭化珪素原料が前記種結晶において再結晶化することにより、炭化珪素単結晶を成長させる工程と、を備え、
    　前記炭化珪素単結晶は、
    　　バナジウムと、
    　　窒素、ホウ素およびアルミニウムの少なくともいずれかの元素と、を含み、
    　前記炭化珪素単結晶を成長させる工程において、前記窒素の濃度から前記ホウ素の濃度と前記アルミニウムの濃度とを差し引いた値の絶対値が高い部分において、前記バナジウムの濃度が高くなるように、前記バナジウム供給源が配置されている、炭化珪素基板の製造方法。
  10. 　前記種結晶と、炭化珪素原料と、バナジウム供給源と、を準備する工程の前に、前記炭化珪素単結晶とは異なる単結晶を成長させる工程と、
    　前記単結晶において、前記窒素の濃度から前記ホウ素の濃度と前記アルミニウムの濃度とを差し引いた値の絶対値の面内分布を測定する工程とをさらに備え、
    　前記種結晶と、炭化珪素原料と、バナジウム供給源と、を準備する工程においては、前記面内分布に基づいて、前記バナジウム供給源の配置が決定される、請求項９に記載の炭化珪素基板の製造方法。
  11. 　前記炭化珪素単結晶は、成長面を含み、
    　前記成長面の第１部分における前記窒素の濃度から前記ホウ素の濃度と前記アルミニウムの濃度とを差し引いた値の絶対値を第１濃度とし、
    　前記成長面の第２部分における前記窒素の濃度から前記ホウ素の濃度と前記アルミニウムの濃度とを差し引いた値の絶対値を第２濃度とし、
    　前記第１濃度が前記第２濃度よりも高い場合、
    　前記炭化珪素単結晶を成長させる工程において、前記第１部分における前記バナジウムの濃度が、前記第２部分における前記バナジウムの濃度よりも高くなるように、前記バナジウム供給源が配置されている、請求項９または請求項１０に記載の炭化珪素基板の製造方法。
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