WO2025004787A1 - 炭化珪素エピタキシャル基板、炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法および炭化珪素半導体装置の製造方法 - Google Patents

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

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carbide epitaxial
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region
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    • 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
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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
    • C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P52/00—Grinding, lapping or polishing of wafers, substrates or parts of devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P74/00—Testing or measuring during manufacture or treatment of wafers, substrates or devices

Definitions

  • This disclosure relates to a silicon carbide epitaxial substrate, a method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate, and a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device.
  • Patent Document 1 discloses a method for manufacturing a silicon carbide epitaxial wafer, which includes the steps of preparing a silicon carbide substrate having a first main surface and an opposing second main surface, polishing the second main surface so that the surface roughness is 20 nm or greater, and epitaxially growing a silicon carbide layer on the first main surface.
  • the silicon carbide epitaxial substrate according to the present disclosure comprises a silicon carbide substrate and a silicon carbide epitaxial layer.
  • the silicon carbide epitaxial layer is provided on the silicon carbide substrate.
  • the silicon carbide epitaxial layer includes a first main surface.
  • the first main surface is opposite the interface between the silicon carbide substrate and the silicon carbide epitaxial layer.
  • On the first main surface there is a protrusion made of silicon carbide.
  • the first main surface is made up of an outer edge, an outer peripheral region, and a central region.
  • the outer peripheral region is a region within 3 mm from the outer edge.
  • the central region is surrounded by the outer peripheral region.
  • the plurality of square regions are made up of a first square region closest to the protrusion and second square regions which are a plurality of square regions other than the first square region.
  • the LTV of the first square region is greater than the LTV of each of the multiple square regions that make up the second square region.
  • the LTV of the first square region is 2 ⁇ m 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 cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged schematic cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic plan view showing a measurement area of the LTV.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the definition of LTV.
  • FIG. 6 is a partial schematic cross-sectional view showing the configuration of an apparatus for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate.
  • FIG. 7 is a flow diagram that outlines the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to the present embodiment.
  • 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 an enlarged schematic cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a step of attaching silicon carbide particles to the first back surface.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a step of forming a silicon carbide epitaxial layer on the first silicon carbide substrate.
  • FIG. 10 is a schematic bottom view showing the configuration of a triangular defect.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a step of forming a silicon carbide epitaxial layer on the second silicon carbide substrate.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing a step of removing the fourth silicon carbide epitaxial layer by polishing.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a mechanical polishing apparatus.
  • FIG. 14 is a flow diagram illustrating a schematic method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to this embodiment.
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing a step of preparing a silicon carbide epitaxial substrate.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing a step of forming a body region.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing a step of forming a source region.
  • FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing a step of forming a trench in the first main surface of the silicon carbide epitaxial layer.
  • FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing a step of forming a gate insulating film.
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing a step of preparing a silicon carbide epitaxial substrate.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing a step of forming a body region.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing a step
  • FIG. 20 is a schematic cross-sectional view showing a step of forming a gate electrode and an interlayer insulating film.
  • FIG. 21 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a silicon carbide semiconductor device according to this embodiment.
  • FIG. 22 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the protrusion is in contact with the polishing head.
  • FIG. 23 is a schematic diagram showing measurement results of the LTV of each of a plurality of square regions after the step of forming a silicon carbide epitaxial layer on the second silicon carbide substrate and before the step of removing the fourth silicon carbide epitaxial layer by polishing.
  • FIG. 24 is a schematic diagram showing the measurement results of the LTV of each of the plurality of square regions after the step of removing the fourth silicon carbide epitaxial layer by polishing.
  • An object of the present disclosure is to provide a silicon carbide epitaxial substrate, a method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate, and a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device, which are capable of improving the yield of silicon carbide semiconductor devices.
  • the present disclosure can provide a silicon carbide epitaxial substrate capable of improving the yield of silicon carbide semiconductor devices, a method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate, and a silicon carbide semiconductor device.
  • a silicon carbide epitaxial substrate comprises a silicon carbide substrate and a silicon carbide epitaxial layer.
  • the silicon carbide epitaxial layer is provided on the silicon carbide substrate.
  • the silicon carbide epitaxial layer has a first main surface.
  • the first main surface is opposite to the interface between the silicon carbide substrate and the silicon carbide epitaxial layer.
  • On the first main surface there is a protrusion made of silicon carbide.
  • the first main surface is made up of an outer edge, a peripheral region, and a central region.
  • the peripheral region is a region within 3 mm from the outer edge.
  • the central region is surrounded by the peripheral region.
  • the plurality of square regions are made up of a first square region closest to the protrusion and second square regions which are a plurality of square regions other than the first square region.
  • the LTV of the first square region is greater than the LTV of each of the multiple square regions that make up the second square region.
  • the LTV of the first square region is 2 ⁇ m or less.
  • the LTV of the first square region may be 1.5 ⁇ m or less.
  • the thickness of the silicon carbide epitaxial layer may be 10 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less.
  • the silicon carbide epitaxial substrate according to the present disclosure has a silicon carbide substrate and a silicon carbide epitaxial layer.
  • the silicon carbide epitaxial layer is provided on the silicon carbide substrate.
  • the silicon carbide epitaxial layer has a first main surface.
  • the first main surface is opposite the interface between the silicon carbide substrate and the silicon carbide epitaxial layer.
  • the silicon carbide substrate has a second main surface.
  • the second main surface is opposite the interface.
  • the first main surface is composed of an outer edge, a peripheral region, and a central region.
  • the peripheral region is a region within 3 mm from the outer edge.
  • the central region is surrounded by the outer edge region. When the central region is divided into a plurality of square regions with a side length of 10 mm, the maximum LTV value in the plurality of square regions is 2 ⁇ m or less.
  • the maximum LTV value in the multiple square regions may be 1.5 ⁇ m or less.
  • a method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate includes the steps of preparing a first silicon carbide substrate having a first back surface and a first front surface opposite the first back surface, attaching silicon carbide particles to the first back surface, and forming a first silicon carbide epitaxial layer in contact with the first front surface and forming a second silicon carbide epitaxial layer in contact with the first back surface and the silicon carbide particles.
  • steps of forming the first silicon carbide epitaxial layer and the second silicon carbide epitaxial layer triangular defects are formed in the second silicon carbide epitaxial layer starting from the silicon carbide particles.
  • the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to the present disclosure further includes a step of measuring the thickness of the second silicon carbide epitaxial layer using triangular defects in the second silicon carbide epitaxial layer, a step of determining a polishing amount based on the measured thickness of the second silicon carbide epitaxial layer, a step of preparing a second silicon carbide substrate having a second back surface and a second front surface opposite the second back surface, a step of forming a third silicon carbide epitaxial layer in contact with the second front surface and a fourth silicon carbide epitaxial layer in contact with the second back surface, and a step of removing the fourth silicon carbide epitaxial layer by polishing based on the polishing amount.
  • the thickness of the second silicon carbide epitaxial layer may be less than 1 ⁇ m.
  • the amount of polishing may be 8.5 ⁇ m or more and 12.5 ⁇ m or less.
  • the thickness of the second silicon carbide epitaxial layer may be 1 ⁇ m or more and 2 ⁇ m or less.
  • the amount of polishing may be 11 ⁇ m or more and 16.5 ⁇ m or less.
  • the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device includes the following steps: A silicon carbide epitaxial substrate according to any one of (1) to (5) above is prepared. An electrode is formed on the silicon carbide epitaxial layer.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing the configuration of the silicon carbide substrate according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 1.
  • the silicon carbide epitaxial substrate 100 mainly has a first main surface 1, a second main surface 2, and an outer peripheral side surface 9.
  • the second main surface 2 is opposite the first main surface 1.
  • the outer peripheral side surface 9 is continuous with each of the first main surface 1 and the second main surface 2.
  • the first main surface 1 is continuous with the outer peripheral side surface 9 at the outer edge 6.
  • the first main surface 1 is composed of an outer edge 6, an outer peripheral region 11, and a central region 12.
  • the outer peripheral region 11 is a region within 3 mm from the outer edge 6.
  • the distance E between the outer edge 6 and the boundary between the outer peripheral region 11 and the central region 12 is 3 mm.
  • the width (distance E) of the outer peripheral region 11 in the direction extending radially from the center O of the first main surface 1 (radial direction) is 3 mm.
  • the central region 12 is surrounded by the peripheral region 11.
  • the central region 12 is continuous with the peripheral region 11.
  • the central region 12 is a region whose distance from the outer edge 6 is greater than 3 mm.
  • the silicon carbide epitaxial substrate 100 is made of, for example, hexagonal silicon carbide.
  • the polytype of the hexagonal silicon carbide is, for example, 4H.
  • the outer peripheral side surface 9 has, for example, an orientation flat portion 7 and an arc-shaped portion 8.
  • the orientation flat portion 7 when viewed along a straight line perpendicular to the first main surface 1, the orientation flat portion 7 is linear. When viewed along a straight line perpendicular to the first main surface 1, the orientation flat portion 7 may extend along the first direction 101.
  • the arc-shaped portion 8 is continuous with the orientation flat portion 7. When viewed along a straight line perpendicular to the first main surface 1, the arc-shaped portion 8 is arc-shaped.
  • the center O of the first main surface 1 is the center of a circle that includes an arc along the arc-shaped portion 8.
  • the first principal surface 1 when viewed along a straight line perpendicular to the first principal surface 1, the first principal surface 1 extends along each of a first direction 101 and a second direction 102.
  • the second direction 102 is a direction perpendicular to the first direction 101.
  • the first direction 101 is, for example, the ⁇ 11-20> direction.
  • the first direction 101 may be, for example, the [11-20] 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 that includes a ⁇ 11-20> directional component.
  • the second direction 102 is, for example, the ⁇ 1-100> direction.
  • the second direction 102 may be, for example, the [1-100] direction.
  • 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 that includes a ⁇ 1-100> directional component.
  • the maximum diameter W of the first main surface 1 is not particularly limited, but is, for example, 100 mm (4 inches) or more.
  • the maximum diameter W may be 125 mm (5 inches) or more, 150 mm (6 inches) or more, or 200 mm (8 inches) or more.
  • the maximum diameter W may be, for example, 400 mm (16 inches) or less.
  • the maximum diameter W is the longest straight distance between two different points on the outer edge 6.
  • 4 inches means 100 mm or 101.6 mm (4 inches x 25.4 mm/inch). 6 inches means 150 mm or 152.4 mm (6 inches x 25.4 mm/inch). 8 inches means 200 mm or 203.2 mm (8 inches x 25.4 mm/inch). 16 inches means 400 mm or 406.4 mm (16 inches x 25.4 mm/inch).
  • the third direction 103 is a direction from the second main surface 2 toward the first main surface 1.
  • the third direction 103 is perpendicular to both the first direction 101 and the second direction 102.
  • 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 epitaxial substrate 100 has a silicon carbide substrate 30 and a silicon carbide epitaxial layer 40.
  • the silicon carbide substrate 30 has a second main surface 2 and a third main surface 3.
  • the second main surface 2 is the back surface of the silicon carbide epitaxial substrate 100.
  • the second main surface 2 is opposite to the interface 5 between the silicon carbide substrate 30 and the silicon carbide epitaxial layer 40.
  • the second main surface 2 is a polished surface.
  • scratches (not shown) are formed on the second main surface 2.
  • the scratches are damage formed during mechanical polishing and chemical mechanical polishing.
  • the shape of the scratches is, for example, linear.
  • the value obtained by dividing the length of the scratch in the longitudinal direction of the scratch by the length of the scratch in the lateral direction of the scratch may be, for example, 7 or more, 10 or more, or 15 or more.
  • the second main surface 2 may not have triangular defects formed. The detailed configuration of the triangular defects will be described later.
  • the third main surface 3 is opposite to the second main surface 2.
  • the silicon carbide substrate 30 is in contact with the silicon carbide epitaxial layer 40.
  • the silicon carbide substrate 30 contains an n-type impurity such as nitrogen.
  • the conductivity type of the silicon carbide substrate 30 is, for example, n-type.
  • the polytype of the silicon carbide constituting the silicon carbide substrate 30 is, for example, 4H.
  • the thickness (second thickness H2) of the silicon carbide substrate 30 is, for example, 200 ⁇ m or more and 600 ⁇ m or less.
  • the second thickness H2 is not particularly limited.
  • the second thickness H2 may be, for example, 500 ⁇ m or less, or 350 ⁇ m or less.
  • the silicon carbide epitaxial layer 40 is provided on the silicon carbide substrate 30.
  • the silicon carbide epitaxial layer 40 has a first main surface 1.
  • the first main surface 1 is the surface of the silicon carbide epitaxial substrate 100.
  • the first main surface 1 is opposite the interface 5.
  • the thickness (first thickness H1) of the silicon carbide epitaxial layer 40 is, for example, 10 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less.
  • the first thickness H1 may be, for example, 13 ⁇ m or more, or 18 ⁇ m or more.
  • the first thickness H1 may be, for example, 27 ⁇ m or less, or 22 ⁇ m or less.
  • the first thickness H1 can be measured, for example, by using an FTIR (Fourier Transform InfraRed spectrometer).
  • the measuring device is, for example, a Fourier transform infrared spectrophotometer (IRPrestige-21) manufactured by Shimadzu Corporation.
  • the thickness of the silicon carbide layer epitaxial layer is measured by FTIR using an optical constant difference caused by a carrier concentration difference between the silicon carbide epitaxial layer 40 and the silicon carbide substrate 30.
  • the measurement wave number range is, for example, from 3400 cm ⁇ 1 to 2400 cm ⁇ 1 .
  • the wave number interval is, for example, about 4 cm ⁇ 1 .
  • the silicon carbide epitaxial layer 40 has a buffer layer 41 and a drift layer 42.
  • the drift layer 42 may be a single layer or may be two or more layers.
  • the polytype of silicon carbide constituting the silicon carbide epitaxial layer 40 is, for example, 4H.
  • the buffer layer 41 is provided on the silicon carbide substrate 30.
  • the buffer layer 41 is in contact with the silicon carbide substrate 30.
  • the buffer layer 41 contains an n-type impurity such as nitrogen.
  • the conductivity type of the buffer layer 41 is, for example, n-type.
  • the thickness of the buffer layer 41 in the third direction 103 is, for example, 1 ⁇ m or more.
  • the drift layer 42 is provided on the buffer layer 41.
  • the drift layer 42 is in contact with the buffer layer 41.
  • the drift layer 42 constitutes the first main surface 1.
  • the drift layer 42 contains n-type impurities such as nitrogen.
  • the conductivity type of the drift layer 42 is, for example, n-type.
  • the concentration of the n-type impurities in the drift layer 42 is, for example, smaller than the concentration of the n-type impurities in the buffer layer 41.
  • the thickness of the drift layer 42 in the third direction 103 is, for example, 10 ⁇ m or more.
  • the first main surface 1 is a surface inclined with respect to the ⁇ 0001 ⁇ surface.
  • the off angle ⁇ of the first main surface 1 with respect to the ⁇ 0001 ⁇ surface is, for example, greater than 0° and equal to or less than 8°.
  • the first main surface 1 may be a surface inclined by the off angle ⁇ with respect to the (0001) surface.
  • the first main surface 1 may be a surface inclined by the off angle ⁇ with respect to the (000-1) surface.
  • the inclination direction (off direction) of the first main surface 1 with respect to the ⁇ 0001 ⁇ surface is, for example, the ⁇ 11-20> direction.
  • the off angle ⁇ is not particularly limited.
  • the off angle ⁇ may be, for example, 7° or less, 6° or less, or 5° or less.
  • the off angle ⁇ may be, for example, 1° or more, or 2° or more.
  • FIG. 3 is an enlarged schematic cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 1.
  • the cross section shown in FIG. 3 is parallel to both the third direction 103 and the radial direction.
  • a protrusion 60 is present on the first main surface 1.
  • the protrusion 60 is located, for example, in the outer peripheral region 11.
  • the protrusion 60 may also be located in the central region 12.
  • the protrusion 60 is shown using a black circle in FIG. 1.
  • the protrusion 60 is convex along the third direction 103.
  • a portion of the protrusion 60 may be located radially outward from the outer peripheral side surface 9.
  • the protrusion 60 may cover a portion of the outer edge 6 (see FIG. 1).
  • the protrusion 60 is made of silicon carbide.
  • the protrusion 60 is, for example, an epicrown or a particle.
  • the shape of the protrusion 60 is, for example, circular.
  • the width of the protrusion 60 in the radial direction is a first width F1.
  • the protrusion 60 forms a convex surface 66.
  • the convex surface 66 is convex along the third direction 103.
  • the convex surface 66 forms a part of the first main surface 1.
  • the convex surface 66 may be connected to the outer peripheral side surface 9.
  • the first main surface 1 has a first flat surface 81 and a second flat surface 82.
  • the first flat surface 81 is connected to the convex surface 66.
  • the first flat surface 81 extends along both the first direction 101 and the second direction 102.
  • the second flat surface 82 is continuous with the first flat surface 81.
  • the second flat surface 82 is spaced apart from the convex surface 66.
  • the first flat surface 81 is provided between the second flat surface 82 and the protrusion 60.
  • the vertex 61 is the vertex of the protrusion 60.
  • the height D1 of the protrusion 60 is, for example, 5 ⁇ m or more, and there is no particular upper limit to the height D1.
  • the height D1 is the distance between the vertex 61 and the first flat surface 81 and the second flat surface 82 in the third direction 103.
  • the second principal surface 2 has a concave surface 69 and a third flat surface 83.
  • the concave surface 69 is opposite the protrusion 60.
  • the concave surface 69 is opposite the first flat surface 81.
  • the first flat surface 81 is a portion of the first principal surface 1 opposite the concave surface 69.
  • An imaginary straight line 99 that passes through the vertex 61 and extends along the third direction 103 passes through the concave surface 69.
  • the concave surface 69 surrounds the imaginary straight line 99.
  • the concave surface 69 is inclined in the third direction 103 with respect to the radial direction.
  • the concave surface 69 forms a recess 67.
  • the depth D2 of the concave surface 69 in the third direction 103 may be greater than the height D1 of the protrusion 60.
  • the width of the concave surface 69 in the radial direction is a second width F2.
  • the second width F2 is greater than the first width F1.
  • the value obtained by dividing the second width F2 by the first width F1 is, for example, 10 or more and 1000 or less.
  • the second width F2 is, for example, 5 mm.
  • the second width F2 may be, for example, 1 mm or more and 20 mm or less.
  • the third flat surface 83 is continuous with the concave surface 69.
  • the third flat surface 83 extends along each of the first direction 101 and the second direction 102.
  • the third flat surface 83 is opposite the second flat surface 82.
  • the second flat surface 82 is a portion of the first main surface 1 opposite the third flat surface 83.
  • the concave surface 69 is inclined in the third direction 103 relative to the third flat surface 83. In a cross section perpendicular to the radial direction and parallel to the third direction 103, the concave surface 69 is concave along the third direction 103.
  • LTV local thickness variation
  • FIG. 4 is a schematic plan view showing the measurement area of the LTV.
  • the protrusions 60 are shown as black circles.
  • the central region 12 of the silicon carbide epitaxial substrate 100 is divided into a plurality of square regions 50.
  • the shape of each of the plurality of square regions 50 is substantially a square.
  • the length of one side of each of the plurality of square regions 50 is set to a first length C1.
  • the first length C1 is 10 mm.
  • the maximum diameter W (see FIG. 1) of the first main surface 1 is, for example, 150 mm.
  • a 150 mm x 150 mm square circumscribing the outer peripheral side surface 9 is assumed.
  • the number of square regions 50 inside the central region 12 is, for example, 141.
  • the square regions that intersect with the boundary between the peripheral region 11 and the central region 12 are missing parts and are not complete square regions. Therefore, the square regions that intersect with the boundary between the peripheral region 11 and the central region 12 are not considered to be square regions 50 that make up the central region 12.
  • one side of each of the multiple square regions 50 is parallel to the extension direction of the orientation flat portion 7. The LTV is measured in each of the multiple square regions 50.
  • the multiple square regions 50 are composed of a first square region 51 and multiple second square regions 52.
  • the first square region 51 is the square region 50 closest to the protrusion 60.
  • the square region 50 closest to the vertex 61 (see FIG. 3) of the protrusion 60 when viewed along a straight line perpendicular to the first main surface 1 is determined to be the first square region 51.
  • the square region 50 in which the vertex 61 is located is determined to be the first square region 51. Note that when there are multiple protrusions on the first main surface 1, the protrusion with the highest height D1 is identified as the above-mentioned protrusion 60.
  • the first square region 51 may include at least a portion of the first flat surface 81 (see FIG. 3).
  • the first square region 51 may include at least a portion of the convex surface 66 (see FIG. 3). In FIG. 4, the shaded region indicates the first square region 51.
  • the second square regions 52 are square regions 50 other than the first square region 51.
  • the number of the second square regions 52 is, for example, 140.
  • the second square regions 52 are connected to the first square region 51.
  • Figure 5 is a schematic diagram explaining the definition of LTV.
  • LTV
  • the LTV is measured, for example, by the following procedure. First, silicon carbide epitaxial substrate 100 is prepared. Either first main surface 1 or second main surface 2 is set as an adsorption surface B that is adsorbed to a flat chuck surface. The surface opposite to adsorption surface B is set as measurement surface A.
  • the suction surface B is entirely attached to the chuck surface.
  • an image of the measurement surface A on the opposite side of the suction surface B is optically acquired.
  • the LTV is the value obtained by subtracting the height from the suction surface B to the lowest point P2 of the measurement surface A (minimum height T2) from the height from the suction surface B to the highest point P1 of the measurement surface A (maximum height T1) when the suction surface B is entirely attached to the flat chuck surface.
  • the LTV is the value obtained by subtracting the shortest distance between the measurement surface A and the suction surface B from the longest distance between the measurement surface A and the suction surface B in the direction perpendicular to the suction surface B.
  • the LTV is the distance between the plane (first plane L1) that passes through the highest point P1 and is parallel to the suction surface B, and the plane (second plane L2) that passes through the lowest point P2 and is parallel to the suction surface B.
  • the maximum value of the LTV in the multiple square regions 50 is 2 ⁇ m or less.
  • the maximum value of the LTV in the multiple square regions 50 may be, for example, 1.5 ⁇ m or less, 1.3 ⁇ m or less, or 1.1 ⁇ m or less.
  • the maximum value of the LTV in the multiple square regions 50 may be, for example, 0.1 ⁇ m or more, or 0.5 ⁇ m or more.
  • the LTV of the first square region 51 is 2 ⁇ m or less.
  • the LTV of the first square region 51 may be, for example, 1.5 ⁇ m or less, 1.3 ⁇ m or less, or 1.1 ⁇ m or less.
  • the LTV of the first square region 51 may be, for example, 0.1 ⁇ m or more, or 0.5 ⁇ m or more.
  • the LTV of each of the second square regions 52 is, for example, 0.1 ⁇ m or more and 1.0 ⁇ m or less.
  • the LTV of the first square region 51 is greater than the LTV of each of the second square regions 52. From another perspective, among the multiple square regions 50, the first square region 51 is the square region 50 with the largest LTV.
  • Fig. 6 is a partial cross-sectional schematic diagram showing the configuration of the manufacturing apparatus for silicon carbide epitaxial substrate 100.
  • the manufacturing apparatus 200 for silicon carbide epitaxial substrate 100 is, for example, a hot-wall type horizontal CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus.
  • the manufacturing apparatus 200 for silicon carbide epitaxial substrate 100 mainly includes a reaction chamber 201, a gas supply unit 235, a control unit 245, a heating element 203, a quartz tube 204, a heat insulating material (not shown), and an induction heating coil (not shown).
  • the heating element 203 has, for example, a cylindrical shape, and forms a reaction chamber 201 inside.
  • the heating element 203 is made of, for example, graphite.
  • the heating element 203 is provided inside a quartz tube 204.
  • a heat insulating material surrounds the outer periphery of the heating element 203.
  • the induction heating coil is wound, for example, along the outer periphery of the quartz tube 204.
  • the induction heating coil is configured so that an alternating current can be supplied to it by an external power source (not shown). This causes the heating element 203 to be induction heated. As a result, the reaction chamber 201 is heated by the heating element 203.
  • the reaction chamber 201 is a space surrounded by the inner wall surface 205 of the heating element 203.
  • a susceptor 210 that holds a silicon carbide substrate 30 is provided in the reaction chamber 201.
  • the susceptor 210 is made of silicon carbide.
  • the silicon carbide substrate 30 is placed on the susceptor 210.
  • the susceptor 210 is placed on a stage 202.
  • the stage 202 is supported by a rotating shaft 209 so that it can rotate on its own axis. The rotation of the stage 202 causes the susceptor 210 to rotate.
  • the manufacturing apparatus 200 for the silicon carbide epitaxial substrate 100 further has a gas inlet 207 and a gas exhaust port 208.
  • the gas exhaust port 208 is connected to an exhaust pump (not shown).
  • the arrows in FIG. 6 indicate the flow of gas. Gas is introduced into the reaction chamber 201 from the gas inlet 207 and exhausted from the gas exhaust port 208.
  • the pressure inside the reaction chamber 201 is adjusted by balancing the amount of gas supplied and the amount of gas exhausted.
  • the gas supply unit 235 is configured to be able to supply a mixed gas containing a raw material gas, a dopant gas, and a carrier gas to the reaction chamber 201.
  • the gas supply unit 235 includes, for example, a first gas supply unit 231, a second gas supply unit 232, a third gas supply unit 233, and a fourth gas supply unit 234.
  • the first gas supply unit 231 is configured to be able to supply a first gas containing, for example, carbon (C) atoms.
  • the first gas supply unit 231 is, for example, a gas cylinder filled with the first gas.
  • the first gas is, for example, propane ( C3H8 ) gas.
  • the first gas may be, for example, methane ( CH4 ) gas , ethane ( C2H6 ) gas, acetylene ( C2H2 ) gas, or the like.
  • the second gas supply unit 232 is configured to be able to supply a second gas including, for example, silane (SiH 4 ) gas.
  • the second gas supply unit 232 is, for example, a gas cylinder filled with the second gas.
  • the second gas is, for example, silane gas.
  • the second gas may be a mixed gas of silane gas and a gas other than silane.
  • the third gas supply unit 233 is configured to be able to supply a third gas containing, for example, nitrogen atoms.
  • the third gas supply unit 233 is, for example, a gas cylinder filled with the third gas.
  • the third gas is a doping gas.
  • the third gas is, for example, ammonia gas. Ammonia gas is more susceptible to thermal decomposition than nitrogen gas, which has a triple bond.
  • the fourth gas supply unit 234 is configured to be capable of supplying a fourth gas (carrier gas) such as hydrogen.
  • the fourth gas supply unit 234 is, for example, a gas cylinder filled with hydrogen.
  • the fourth gas supply unit 234 may also be, for example, a gas cylinder filled with argon.
  • the control unit 245 is configured to be able to control the flow rate of the mixed gas supplied from the gas supply unit 235 to the reaction chamber 201.
  • the control unit 245 may include a first gas flow rate control unit 241, a second gas flow rate control unit 242, a third gas flow rate control unit 243, and a fourth gas flow rate control unit 244.
  • Each control unit may be, for example, an MFC (Mass Flow Controller).
  • the control unit 245 is disposed between the gas supply unit 235 and the gas inlet 207.
  • FIG. 7 is a flow diagram that outlines the method for manufacturing the silicon carbide epitaxial substrate 100 according to this embodiment. As shown in FIG.
  • the method for manufacturing the silicon carbide epitaxial substrate 100 mainly includes a step of preparing a first silicon carbide substrate (S10), a step of attaching silicon carbide particles to the first back surface (S20), a step of forming a silicon carbide epitaxial layer on the first silicon carbide substrate (S30), a step of measuring the thickness of the second silicon carbide epitaxial layer (S40), a step of determining the amount of polishing (S50), a step of preparing a second silicon carbide substrate (S60), a step of forming a silicon carbide epitaxial layer on the second silicon carbide substrate (S70), and a step of removing the fourth silicon carbide epitaxial layer by polishing (S80).
  • a step (S10) of preparing a first silicon carbide substrate is performed. Specifically, an ingot made of silicon carbide single crystal produced by, for example, sublimation is sliced with a wire saw to prepare a plurality of silicon carbide substrates 30. Each of the plurality of silicon carbide substrates 30 has a diameter of, for example, 100 mm or more.
  • the thickness (second thickness H2) of the silicon carbide substrate 30 is, for example, 200 ⁇ m or more and 600 ⁇ m or less.
  • one silicon carbide substrate 30 is prepared as a first silicon carbide substrate 31.
  • the first silicon carbide substrate 31 is a dummy silicon carbide substrate 30.
  • the first silicon carbide substrate 31 is a silicon carbide substrate 30 that is different from a second silicon carbide substrate 32 described later.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the step (S20) of adhering silicon carbide particles to the first back surface.
  • the first silicon carbide substrate 31 has a first back surface 62 and a first front surface 63.
  • the first surface 63 is opposite the first back surface 62.
  • silicon carbide particles 90 are attached to the first back surface 62. Specifically, the silicon carbide particles 90 are attached to the second main surface 2 using, for example, tweezers. The silicon carbide particles 90 have a diameter of, for example, about 20 ⁇ m. The silicon carbide particles 90 are attached, for example, near the center of the second main surface 2.
  • FIG. 9 is a cross-sectional schematic diagram showing the step (S30) of forming a silicon carbide epitaxial layer on the first silicon carbide substrate.
  • the first silicon carbide substrate 31 is placed on the susceptor 210 of the manufacturing apparatus 200 (see FIG. 6) of the silicon carbide epitaxial substrate 100. Specifically, the first silicon carbide substrate 31 is placed on the susceptor 210 so that the first back surface 62 is in contact with the susceptor 210.
  • the reaction chamber 201 is depressurized. Specifically, the pressure in the reaction chamber 201 is reduced from atmospheric pressure to, for example, about 1 ⁇ 10 ⁇ 6 Pa.
  • the temperature rise of the first silicon carbide substrate 31 is started. During the temperature rise, hydrogen (H 2 ) gas, which is a carrier gas, is introduced into the reaction chamber 201 from the fourth gas supply unit 234.
  • hydrogen (H 2 ) gas which is a carrier gas
  • a buffer layer 41 is formed on the first surface 63.
  • a raw material gas, a dopant gas, and a carrier gas are supplied to the reaction chamber 201. More specifically, a mixed gas containing, for example, silane, propane, ammonia, and hydrogen is introduced into the reaction chamber 201. In the reaction chamber 201, each gas is thermally decomposed.
  • the flow rate of the first gas is, for example, 29 sccm.
  • the flow rate of the second gas is, for example, 46 sccm.
  • the flow rate of the third gas is, for example, 1.5 sccm.
  • the flow rate of the fourth gas is, for example, 100 slm.
  • the pressure inside the reaction chamber 201 is maintained, for example, at least 2 kPa and not more than 6 kPa.
  • the growth temperature is, for example, at least 1500°C and not more than 1700°C.
  • the buffer layer 41 is formed on the first surface 63 as shown in FIG. 9.
  • the thickness of the buffer layer 41 is, for example, 5 ⁇ m or more.
  • the drift layer 42 is formed on the buffer layer 41.
  • the flow rate of the first gas is, for example, 29 sccm.
  • the flow rate of the second gas is, for example, 46 sccm.
  • the flow rate of the third gas is, for example, 1.5 sccm.
  • the flow rate of the fourth gas is, for example, 100 slm.
  • the growth temperature is, for example, 1500°C or higher and 1700°C or lower.
  • the buffer layer 41 and the drift layer 42 constitute the first silicon carbide epitaxial layer 71.
  • the first silicon carbide epitaxial layer 71 in contact with the first surface 63 is formed.
  • the step flow growth direction (off-direction of the first main surface 1) of the first silicon carbide epitaxial layer 71 is, for example, the first direction 101.
  • the configuration of the first silicon carbide epitaxial layer 71 is substantially the same as the configuration of the silicon carbide epitaxial layer 40.
  • a step of forming a buffer layer 41 on the first surface 63 and a step of forming a drift layer 42 on the buffer layer 41 are performed to form a second silicon carbide epitaxial layer 72 in contact with the first back surface 62 and the silicon carbide particles 90.
  • the second silicon carbide epitaxial layer 72 is formed, for example, by sublimation of a portion of a silicon carbide susceptor 210 (see FIG. 6) and deposition on the second main surface 2 of the silicon carbide substrate 30.
  • the step flow growth direction of the second silicon carbide epitaxial layer 72 is, for example, the direction opposite to the first direction 101.
  • the thickness of the second silicon carbide epitaxial layer 72 in the third direction 103 is a third thickness H3.
  • the second silicon carbide epitaxial layer 72 has a triangular defect 91.
  • the triangular defect 91 is formed starting from a silicon carbide particle 90.
  • the polytype of silicon carbide constituting the triangular defect 91 is, for example, 3C.
  • the triangular defect 91 has a bottom surface portion 92.
  • the bottom surface portion 92 is connected to the silicon carbide particle 90.
  • the bottom surface portion 92 is located on the basal plane.
  • the bottom surface portion 92 is inclined relative to the first back surface 62 in the direction opposite to the third direction 103.
  • the inclination angle of the first back surface 62 relative to the bottom surface portion 92 is the off angle ⁇ .
  • the triangular defect 91 has a first side portion 95, a second side portion 96, and a bottom portion 94.
  • the second side portion 96 is connected to the first side portion 95.
  • the boundary between the second side portion 96 and the first side portion 95 is an end point 93.
  • the first side portion 95 and the second side portion 96 branch into two from the end point 93.
  • the bottom portion 94 is in the opposite direction to the first direction 101 with respect to the end point 93.
  • the bottom portion 94 is connected to each of the first side portion 95 and the second side portion 96.
  • the first side portion 95 is connected to one end (first end portion) of the bottom portion 94
  • the second side portion 96 is connected to the other end (second end portion) of the base portion 94.
  • the first side portion 95 When viewed along the third direction 103, the first side portion 95 is inclined with respect to each of the first direction 101 and the second direction 102.
  • the first side portion 95 may be inclined from a straight line parallel to the first direction 101 toward the second direction 102.
  • the second side portion 96 may be inclined from a straight line parallel to the first direction 101 in a direction opposite to the second direction 102.
  • the base portion 94 When viewed along the third direction 103, the base portion 94 extends along the second direction 102.
  • the width of the triangular defect 91 in the second direction 102 may increase from the end point 93 toward the base portion 94.
  • the length of the triangular defect 91 in the step flow growth direction of the second silicon carbide epitaxial layer 72 (the direction opposite to the first direction 101) is defined as a second length C2.
  • the second length C2 is the maximum distance between the end point 93 and the base portion 94 in the first direction 101.
  • a step (S40) of measuring the thickness of the second silicon carbide epitaxial layer is performed. Specifically, first, the second length C2 is measured. In measuring the second length C2, for example, a confocal scanning device is used. As the confocal scanning device, for example, the WASAVI series "SICA 6X" manufactured by Lasertec Corporation can be used. The magnification of the objective lens is, for example, 10 times. Based on the measured second length C2, the third thickness H3 is calculated using Equation 2. As described above, the thickness (third thickness H3) of the second silicon carbide epitaxial layer 72 is measured using the triangular defect 91.
  • the thickness of the fourth silicon carbide epitaxial layer 74 is thinner than the thickness of the silicon carbide epitaxial layer 40. Therefore, it is difficult to measure the thickness of the fourth silicon carbide epitaxial layer 74 using a measurement method such as FTIR (Fourier Transform InfraRed spectrometer).
  • FTIR Fastier Transform InfraRed spectrometer
  • the step of determining the amount of polishing (S50) is performed.
  • the amount of back surface polishing H4 is determined based on the third thickness H3 measured in the step of measuring the thickness of the second silicon carbide epitaxial layer (S40).
  • the amount of back surface polishing H4 is the amount by which the fourth silicon carbide epitaxial layer 74 and the second silicon carbide substrate 32 are polished in the step of removing the fourth silicon carbide epitaxial layer (S80) described below.
  • the third thickness H3 may be, for example, less than 1 ⁇ m.
  • the back surface grinding amount H4 is, for example, 9 ⁇ m.
  • the back surface grinding amount H4 may be, for example, 8.5 ⁇ m or more and 12.5 ⁇ m or less.
  • the back surface grinding amount H4 may be, for example, 9 ⁇ m or more, or 9.5 ⁇ m or more.
  • the back surface grinding amount H4 may be, for example, 11 ⁇ m or less, or 10 ⁇ m or less.
  • the third thickness H3 may be, for example, 1 ⁇ m or more and 2 ⁇ m or less.
  • the back surface grinding amount H4 may be, for example, 13.5 ⁇ m.
  • the back surface grinding amount H4 may be, for example, 11 ⁇ m or more and 16.5 ⁇ m or less.
  • the back surface grinding amount H4 may be, for example, 11.5 ⁇ m or more, or 12 ⁇ m or more.
  • the back surface grinding amount H4 may be, for example, 15 ⁇ m or less, or 14 ⁇ m or more.
  • the step of preparing a second silicon carbide substrate (S60) is performed. Specifically, one of the multiple silicon carbide substrates 30 produced in the step of preparing a first silicon carbide substrate (S10) is prepared as the second silicon carbide substrate 32.
  • the configuration of the second silicon carbide substrate 32 is substantially the same as the configuration of the first silicon carbide substrate 31.
  • the second silicon carbide substrate 32 is epitaxially grown under the same growth conditions as the step of forming a silicon carbide epitaxial layer on the first silicon carbide substrate (S30), and may be a silicon carbide substrate 30 used for epitaxial growth of a different batch from the step of forming a silicon carbide epitaxial layer on the first silicon carbide substrate (S30).
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing the step (S70) of forming a silicon carbide epitaxial layer on the second silicon carbide substrate.
  • the second silicon carbide substrate 32 has a second back surface 64 and a second front surface 65.
  • the second surface 65 is opposite the second back surface 64.
  • the second back surface 64 corresponds to the first back surface 62 (see FIG. 9).
  • the second surface 65 corresponds to the first surface 63 (see FIG. 9).
  • a third silicon carbide epitaxial layer 73 and a fourth silicon carbide epitaxial layer 74 are formed under substantially the same conditions as in the step (S30) of forming a silicon carbide epitaxial layer on the first silicon carbide substrate.
  • a third silicon carbide epitaxial layer 73 is formed in contact with the second surface 65.
  • the third silicon carbide epitaxial layer 73 has a buffer layer 41 and a drift layer 42.
  • the configuration of the third silicon carbide epitaxial layer 73 is substantially the same as the configuration of each of the silicon carbide epitaxial layer 40 (see FIG. 2) and the first silicon carbide epitaxial layer 71 (see FIG. 9).
  • a fourth silicon carbide epitaxial layer 74 is formed in contact with the second back surface 64.
  • the fourth silicon carbide epitaxial layer 74 corresponds to the second silicon carbide epitaxial layer 72 (see FIG. 9).
  • the fourth silicon carbide epitaxial layer 74 may not have a triangular defect 91.
  • the thickness of the fourth silicon carbide epitaxial layer 74 in the third direction 103 may be substantially the third thickness H3.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing the step (S80) of removing the fourth silicon carbide epitaxial layer by polishing.
  • the portion indicated by the dashed line in FIG. 12 shows the state of the silicon carbide epitaxial substrate 100 before polishing.
  • the portion indicated by the solid line in FIG. 12 shows the state of the silicon carbide epitaxial substrate 100 after chemical mechanical polishing. As shown in FIG. 12, mechanical polishing is performed on the fourth silicon carbide epitaxial layer 74 and the second silicon carbide substrate 32.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a mechanical polishing apparatus.
  • the mechanical polishing apparatus 300 has a surface plate 301 and a polishing head 302.
  • the silicon carbide epitaxial substrate 100 is attached to the polishing head 302.
  • the first main surface 1 of the silicon carbide epitaxial substrate 100 contacts the polishing head 302.
  • the fourth silicon carbide epitaxial layer 74 faces the surface plate 301.
  • the polishing head 302 is, for example, ceramic or stainless steel.
  • Slurry 310 is supplied between silicon carbide epitaxial substrate 100 and platen 301.
  • Slurry 310 contains, for example, abrasive grains 312.
  • Abrasive grains 312 are, for example, diamond or cubic boron nitride (cBN).
  • the diameter of abrasive grains 312 is, for example, 1 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less.
  • the platen 301 rotates.
  • the polishing head 302 presses the silicon carbide epitaxial substrate 100 against the platen 301. This mechanically polishes the fourth silicon carbide epitaxial layer 74 and the second silicon carbide substrate 32. As a result, the fourth silicon carbide epitaxial layer 74 is removed.
  • the amount of polishing in the mechanical polishing is, for example, 7 ⁇ m or more and 16.5 ⁇ m or less.
  • silicon carbide epitaxial substrate 100 is positioned so that second back surface 64 faces a polishing cloth (not shown).
  • a polishing liquid (not shown) is supplied between second back surface 64 and the polishing cloth.
  • the polishing liquid contains, for example, abrasive grains and an oxidizer.
  • the abrasive grains are, for example, colloidal silica, fumed silica, and alumina.
  • the oxidizer is, for example, hydrogen peroxide.
  • the polishing cloth rotates.
  • the second back surface 64 is pressed against the polishing cloth. This causes the second silicon carbide substrate 32 to be chemically mechanically polished. As a result, the portion of the second silicon carbide substrate 32 that has been damaged by the mechanical polishing is removed.
  • the amount of polishing in the chemical mechanical polishing is, for example, 0.05 ⁇ m or more and 1 ⁇ m or less.
  • the back surface polishing amount H4 is the sum of the amount of the removed fourth silicon carbide epitaxial layer 74 and the amount of the removed second silicon carbide substrate 32.
  • the thickness of the second silicon carbide substrate 32 in the third direction 103 is the second thickness H2.
  • the silicon carbide epitaxial substrate 100 may be washed using a cleaning liquid such as pure water, acid, or alkali. In this manner, the silicon carbide epitaxial substrate 100 according to this embodiment is manufactured.
  • the correspondence between the silicon carbide epitaxial substrate 100 shown in FIG. 12 and the silicon carbide epitaxial substrate 100 shown in FIG. 2 will be described.
  • the second silicon carbide substrate 32 corresponds to the silicon carbide substrate 30.
  • the third silicon carbide epitaxial layer 73 corresponds to the silicon carbide epitaxial layer 40.
  • the second back surface 64 corresponds to the second main surface 2.
  • the second front surface 65 corresponds to the third main surface 3.
  • the step (S30) of forming a silicon carbide epitaxial layer on the first silicon carbide substrate is followed by the step (S70) of forming a silicon carbide epitaxial layer on the second silicon carbide substrate.
  • epitaxial growth is performed on a batch separate from the step (S30) of forming a silicon carbide epitaxial layer on the first silicon carbide substrate.
  • the configuration of the method for manufacturing the silicon carbide epitaxial substrate 100 according to the present disclosure is not limited to the above configuration.
  • the step (S30) of forming a silicon carbide epitaxial layer on the first silicon carbide substrate and the step (S70) of forming a silicon carbide epitaxial layer on the second silicon carbide substrate may be performed by epitaxial growth of the same batch.
  • the step (S60) of preparing the second silicon carbide substrate may be performed simultaneously with the step (S10) of preparing the first silicon carbide substrate.
  • the step (S70) of forming a silicon carbide epitaxial layer on the second silicon carbide substrate may be performed simultaneously with the step (S30) of forming a silicon carbide epitaxial layer on the first silicon carbide substrate.
  • Fig. 14 is a flow diagram that outlines the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device 400 according to this embodiment.
  • the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device 400 according to this embodiment mainly includes a step (S1) of preparing the silicon carbide epitaxial substrate 100 and a step (S2) of processing the silicon carbide epitaxial substrate 100.
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing the step of preparing a silicon carbide epitaxial substrate 100.
  • a silicon carbide epitaxial substrate 100 according to this embodiment is prepared (see FIGS. 1 and 2).
  • a step (S2) of processing the silicon carbide epitaxial substrate 100 is carried out.
  • the silicon carbide epitaxial substrate 100 is processed as follows. First, ions are implanted into the silicon carbide epitaxial substrate 100.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing the process of forming a body region.
  • p-type impurities such as aluminum are ion-implanted into the second main surface 2 of the silicon carbide epitaxial layer 40.
  • This forms a body region 113 having p-type conductivity.
  • the portion where the body region 113 is not formed becomes the drift layer 42 and the buffer layer 41.
  • the thickness of the body region 113 is, for example, 0.9 ⁇ m.
  • the silicon carbide epitaxial layer 40 includes the buffer layer 41, the drift layer 42, and the body region 113.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing the step of forming a source region.
  • n-type impurities such as phosphorus are ion-implanted into the body region 113.
  • This forms a source region 114 having an n-type conductivity type.
  • the thickness of the source region 114 is, for example, 0.4 ⁇ m.
  • the concentration of the n-type impurities in the source region 114 is higher than the concentration of the p-type impurities in the body region 113.
  • a p-type impurity such as aluminum is ion-implanted into the source region 114 to form a contact region 118.
  • the contact region 118 is formed so as to penetrate the source region 114 and the body region 113 and contact the drift layer 42.
  • the concentration of the p-type impurity in the contact region 118 is higher than the concentration of the n-type impurity in the source region 114.
  • activation annealing is performed to activate the ion-implanted impurities.
  • the temperature of the activation annealing is, for example, 1500°C or higher and 1900°C or lower.
  • the activation annealing time is, for example, about 30 minutes.
  • the atmosphere of the activation annealing is, for example, an argon atmosphere.
  • FIG. 18 is a cross-sectional schematic diagram showing a step of forming a trench in the first main surface 1 of the silicon carbide epitaxial layer 40.
  • a mask 117 having an opening is formed on the first main surface 1 including the source region 114 and the contact region 118.
  • the source region 114, the body region 113, and a part of the drift layer 42 are removed by etching using the mask 117.
  • etching method for example, inductively coupled plasma reactive ion etching can be used. Specifically, for example, inductively coupled plasma reactive ion etching using SF 6 or a mixed gas of SF 6 and O 2 as a reactive gas is used.
  • a recess is formed in the first main surface 1 by etching.
  • thermal etching is performed in the recess.
  • the thermal etching can be performed, for example, by heating in an atmosphere containing a reactive gas having at least one or more types of halogen atoms, with the mask 117 formed on the first main surface 1.
  • the at least one or more types of halogen atoms include at least one of chlorine (Cl) atoms and fluorine (F) atoms.
  • the atmosphere includes, for example, Cl 2 , BCl 3 , SF 6 or CF 4.
  • a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas is used as the reactive gas, and the thermal etching is performed at a heat treatment temperature of, for example, 700° C. or more and 1000° C. or less.
  • the reactive gas may include a carrier gas in addition to the above-mentioned chlorine gas and oxygen gas.
  • nitrogen gas, argon gas, or helium gas can be used as the carrier gas.
  • a trench 56 is formed in the first main surface 1 by thermal etching.
  • the trench 56 is defined by a sidewall surface 53 and a bottom wall surface 54.
  • the sidewall surface 53 is formed by the source region 114, the body region 113, and the drift layer 42.
  • the bottom wall surface 54 is formed by the drift layer 42.
  • the mask 117 is removed from the first main surface 1.
  • FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing the step of forming a gate insulating film.
  • silicon carbide epitaxial substrate 100 having trenches 56 formed in first main surface 1 is heated in an oxygen-containing atmosphere at a temperature of, for example, 1300° C. or higher and 1400° C. or lower.
  • This forms gate insulating film 115 that contacts drift layer 42 at bottom wall surface 54, contacts drift layer 42, body region 113, and source region 114 at side wall surface 53, and contacts source region 114 and contact region 118 at first main surface 1.
  • FIG. 20 is a schematic cross-sectional view showing the step of forming a gate electrode and an interlayer insulating film.
  • Gate electrode 127 is formed inside trench 56 so as to contact gate insulating film 115.
  • Gate electrode 127 is disposed inside trench 56 and formed on gate insulating film 115 so as to face each of sidewall surface 53 and bottom wall surface 54 of trench 56.
  • Gate electrode 127 is formed, for example, by LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition).
  • the interlayer insulating film 126 is formed.
  • the interlayer insulating film 126 is formed so as to cover the gate electrode 127 and to be in contact with the gate insulating film 115.
  • the interlayer insulating film 126 is formed, for example, by chemical vapor deposition.
  • the interlayer insulating film 126 is composed of a material containing, for example, silicon dioxide.
  • a portion of the interlayer insulating film 126 and the gate insulating film 115 are etched so as to form openings over the source region 114 and the contact region 118. As a result, the contact region 118 and the source region 114 are exposed from the gate insulating film 115.
  • the source electrode 116 is formed so as to contact each of the source region 114 and the contact region 118.
  • the source electrode 116 is formed, for example, by a sputtering method.
  • the source electrode 116 is made of a material containing, for example, Ti (titanium), Al (aluminum), and Si (silicon).
  • alloying annealing is performed. Specifically, the source electrode 116 in contact with each of the source region 114 and the contact region 118 is held at a temperature of, for example, 900°C or higher and 1100°C or lower for about 5 minutes. As a result, at least a portion of the source electrode 116 is silicided. As a result, the source electrode 116 that forms an ohmic junction with the source region 114 is formed. The source electrode 116 may also form an ohmic junction with the contact region 118.
  • the source wiring 119 is formed.
  • the source wiring 119 is electrically connected to the source electrode 116.
  • the source wiring 119 is formed so as to cover the source electrode 116 and the interlayer insulating film 126.
  • a process for forming a drain electrode is carried out.
  • the silicon carbide substrate 30 is polished at the second main surface 2. This reduces the thickness of the silicon carbide substrate 30.
  • the drain electrode 123 is formed. The drain electrode 123 is formed so as to be in contact with the second main surface 2. In this manner, the silicon carbide semiconductor device 400 according to this embodiment is manufactured.
  • FIG. 21 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a silicon carbide semiconductor device 400 according to this embodiment.
  • the silicon carbide semiconductor device 400 is, for example, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor).
  • the silicon carbide semiconductor device 400 mainly includes a silicon carbide epitaxial substrate 100, a gate electrode 127, a gate insulating film 115, a source electrode 116, a drain electrode 123, a source wiring 119, and an interlayer insulating film 126.
  • the silicon carbide epitaxial substrate 100 includes a buffer layer 41, a drift layer 42, a body region 113, a source region 114, and a contact region 118.
  • the silicon carbide semiconductor device 400 may be, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
  • a part of the susceptor 210 made of silicon carbide may sublimate, and a silicon carbide layer may be deposited on the back surface (second main surface 2) of the silicon carbide epitaxial substrate 100.
  • a silicon carbide layer may be deposited on the back surface (second main surface 2) of the silicon carbide epitaxial substrate 100.
  • roughness may be generated on the back surface, deteriorating the flatness of the silicon carbide epitaxial substrate 100.
  • the yield of the silicon carbide semiconductor device 400 decreases.
  • the back surface of the silicon carbide epitaxial substrate 100 may be polished after the silicon carbide epitaxial layer 40 is formed on the silicon carbide substrate 30.
  • FIG. 22 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the protrusion 60 is in contact with the polishing head 302.
  • a protrusion 60 may be formed on the front surface (first main surface 1) of the silicon carbide epitaxial substrate 100.
  • the protrusion 60 and the polishing head 302 come into contact. Therefore, the part of the back surface of the silicon carbide epitaxial substrate 100 opposite the protrusion 60 approaches the surface plate 301.
  • the pressure that the part of the back surface opposite the protrusion 60 receives from the surface plate 301 is greater than the pressure that the other parts of the back surface receive from the surface plate 301.
  • the amount of polishing of the part of the back surface opposite the protrusion 60 is greater than the amount of polishing of the other parts of the back surface.
  • the amount of back surface polishing H4 is excessively large, the difference between the amount of polishing of the portion of the back surface opposite the protrusion 60 and the amount of polishing of the other portions of the back surface becomes excessively large. As a result, the flatness of the silicon carbide epitaxial substrate 100 deteriorates.
  • FIG. 23 is a schematic diagram showing the measurement results of the LTV of each of the multiple square regions 50 after the step (S70) of forming a silicon carbide epitaxial layer on the second silicon carbide substrate and before the step (S80) of removing the fourth silicon carbide epitaxial layer by polishing.
  • FIG. 24 is a schematic diagram showing the measurement results of the LTV of each of the multiple square regions 50 after the step (S80) of removing the fourth silicon carbide epitaxial layer by polishing.
  • the back surface polishing amount H4 was set to 20 ⁇ m.
  • the maximum LTV was 1.8 ⁇ m. In the silicon carbide epitaxial substrate 100 shown in FIG. 23, the maximum LTV was 5.1 ⁇ m. As shown in FIG. 23 and FIG. 24, if the back surface polishing amount H4 is excessively large, the LTV may deteriorate in a portion of the silicon carbide epitaxial substrate 100.
  • the amount of back surface polishing H4 is excessively small, the layer (fourth silicon carbide epitaxial layer 74) deposited on the back surface of the silicon carbide epitaxial substrate 100 may not be sufficiently removed. In this case, the flatness of the silicon carbide epitaxial substrate 100 is not sufficiently improved. Therefore, it is desirable to set an appropriate amount of back surface polishing H4 based on the thickness of the fourth silicon carbide epitaxial layer 74.
  • silicon carbide particles 90 are attached to the first back surface 62 of the first silicon carbide substrate 31.
  • step (S30) of forming a silicon carbide epitaxial layer on the first silicon carbide substrate triangular defects 91 are formed in the second silicon carbide epitaxial layer 72 starting from the silicon carbide particles 90.
  • the thickness H3 of the second silicon carbide epitaxial layer 72 is measured using the triangular defects 91 in the second silicon carbide epitaxial layer 72.
  • the back surface polishing amount H4 is determined based on the measured thickness H3 of the second silicon carbide epitaxial layer 72.
  • the fourth silicon carbide epitaxial layer 74 is removed by polishing based on the back surface polishing amount H4.
  • the back surface polishing amount H4 can be determined substantially based on the thickness of the fourth silicon carbide epitaxial layer 74. This improves the flatness of the silicon carbide epitaxial substrate 100. As a result, the yield of the silicon carbide semiconductor device 400 can be improved.
  • the silicon carbide epitaxial substrate 100 has a protrusion 60 on the first main surface 1.
  • the multiple square regions 50 are composed of a first square region 51 closest to the protrusion 60 and a second square region 52 which is the multiple square regions 50 other than the first square region 51.
  • the LTV of the first square region 51 is greater than the LTV of each of the multiple square regions 50 which compose the second square region 52.
  • the LTV of the first square region 51 is 2 ⁇ m or less. In this way, even in the silicon carbide epitaxial substrate 100 having the protrusion 60, the flatness is improved. This can improve the yield of the silicon carbide semiconductor device 400.
  • the second main surface 2 is a polished surface.
  • the maximum value of the LTV in the multiple square regions 50 is 2 ⁇ m or less. In this way, the flatness is improved in the silicon carbide epitaxial substrate 100 whose back surface (second main surface 2) is polished. This can improve the yield of the silicon carbide semiconductor device 400.
  • Silicon carbide epitaxial substrates 100 according to Samples 1 to 22 were prepared. Silicon carbide epitaxial substrates 100 according to Samples 1 to 4, 11, 21, and 22 are comparative examples. Silicon carbide epitaxial substrates 100 according to Samples 5 to 10 and 12 to 20 are examples. The diameter (maximum diameter W) of silicon carbide epitaxial substrates 100 according to Samples 1 to 22 was set to 150 mm.
  • the silicon carbide epitaxial substrates 100 of samples 1 to 22 were manufactured according to the manufacturing method shown in FIG. 7.
  • the third thickness H3 was measured according to the above-mentioned method.
  • a WASAVI series "SICA 6X” manufactured by Lasertec Corporation was used.
  • the third thickness H3 was less than 1 ⁇ m. In the silicon carbide epitaxial substrates 100 of samples 12 to 22, the third thickness H3 was 1 ⁇ m or more and 2 ⁇ m or less.
  • the amount of backside polishing H4 was changed. Specifically, in the manufacture of the silicon carbide epitaxial substrates 100 relating to samples 1 to 11, the amount of backside polishing H4 was set to 6.5 ⁇ m or more and 21 ⁇ m or less. In the manufacture of the silicon carbide epitaxial substrates 100 relating to samples 12 to 22, the amount of backside polishing H4 was set to 11 ⁇ m or more and 18 ⁇ m or less.
  • Table 1 shows the maximum LTV value in silicon carbide epitaxial substrates 100 in which the third thickness H3 was less than 1 ⁇ m.
  • Table 1 shows the maximum LTV value in silicon carbide epitaxial substrates 100 in which the third thickness H3 was less than 1 ⁇ m.
  • the maximum LTV value in silicon carbide epitaxial substrates 100 (samples 5 to 10) in which the backside grinding amount H4 was 8.5 ⁇ m or more and 12.5 ⁇ m or less was 2.0 ⁇ m or less.
  • the maximum LTV value in silicon carbide epitaxial substrates 100 relating to samples 5 to 10 was 1.45 ⁇ m or less.
  • the third thickness H3 was less than 1.0 ⁇ m
  • the maximum LTV value in silicon carbide epitaxial substrates 100 in which the backside grinding amount H4 was 6.5 ⁇ m or more or 14.5 ⁇ m or more was greater than 2.0 ⁇ m.
  • Table 2 shows the maximum LTV in silicon carbide epitaxial substrates 100 in which the third thickness H3 was 1 ⁇ m or more and 2 ⁇ m or less. As shown in Table 2, when the third thickness H3 was 1 ⁇ m or more and 2 ⁇ m or less, the maximum LTV in silicon carbide epitaxial substrates 100 (samples 12 to 20) in which the backside grinding amount H4 was 11 ⁇ m or more and 16.5 ⁇ m or less was 2.0 ⁇ m or less. Specifically, the maximum LTV in silicon carbide epitaxial substrates 100 relating to samples 12 to 20 was 1.7 ⁇ m or less.
  • the maximum LTV in silicon carbide epitaxial substrates 100 (samples 12 to 16) in which the backside grinding amount H4 was 11 ⁇ m or more and 13.5 ⁇ m or less was 1.44 ⁇ m or less.
  • the maximum LTV value in the silicon carbide epitaxial substrate 100 (samples 21 and 22) in which the back surface grinding amount H4 was 17.5 ⁇ m or more was 2.1 ⁇ m or more.

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Abstract

本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板は、炭化珪素基板と、炭化珪素エピタキシャル層とを有している。炭化珪素エピタキシャル層は、第１主面を有している。第１主面において、炭化珪素によって構成されている突起がある。第１主面は、外縁と、外周領域と、中央領域とによって構成されている。中央領域を１辺の長さが１０ｍｍである複数の正方領域に区分した場合、複数の正方領域は、突起に最も近い第１正方領域と、第１正方領域以外の複数の正方領域である第２正方領域とによって構成されている。第１正方領域のＬＴＶは、第２正方領域を構成する複数の正方領域の各々のＬＴＶよりも大きい。第１正方領域のＬＴＶは、２μｍ以下である。

Description

炭化珪素エピタキシャル基板、炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法および炭化珪素半導体装置の製造方法
　本開示は、炭化珪素エピタキシャル基板、炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法および炭化珪素半導体装置の製造方法に関する。本出願は、２０２３年６月２９日に出願した日本特許出願である特願２０２３－１０７０３２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２０１９－１５１５４３号公報（特許文献１）には、第１主面とそれに対向する第２主面を持つ炭化珪素基板を準備する工程と、前記第２主面の表面粗さが２０ｎｍ以上となるよう研磨加工する工程と、第１主面に炭化珪素層をエピタキシャル結晶成長する工程とを有する炭化珪素エピタキシャルウェハの製造方法が開示されている。
特開２０１９－１５１５４３号公報
　本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板は、炭化珪素基板と、炭化珪素エピタキシャル層とを備えている。炭化珪素エピタキシャル層は、炭化珪素基板上に設けられている。炭化珪素エピタキシャル層は、第１主面を含んでいる。第１主面は、炭化珪素基板と炭化珪素エピタキシャル層との界面の反対にある。第１主面において、炭化珪素によって構成されている突起がある。第１主面は、外縁と、外周領域と、中央領域とによって構成されている。外周領域は、外縁から３ｍｍ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。中央領域を１辺の長さが１０ｍｍである複数の正方領域に区分した場合、複数の正方領域は、突起に最も近い第１正方領域と、第１正方領域以外の複数の正方領域である第２正方領域とによって構成されている。第１正方領域のＬＴＶは、第２正方領域を構成する複数の正方領域の各々のＬＴＶよりも大きい。第１正方領域のＬＴＶは、２μｍ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、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面模式図である。 図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う拡大断面模式図である。 図４は、ＬＴＶの測定領域を示す平面模式図である。 図５は、ＬＴＶの定義を説明する模式図である。 図６は、炭化珪素エピタキシャル基板の製造装置の構成を示す一部断面模式図である。 図７は、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法を概略的に示すフロー図である。 図８は、第１裏面に炭化珪素粒子を付着させる工程を示す断面模式図である。 図９は、第１炭化珪素基板に炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程を示す断面模式図である。 図１０は、三角欠陥の構成を示す底面模式図である。 図１１は、第２炭化珪素基板に炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程を示す断面模式図である。 図１２は、第４炭化珪素エピタキシャル層を研磨により除去する工程を示す断面模式図である。 図１３は、機械研磨装置の構成を示す断面模式図である。 図１４は、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を概略的に示すフロー図である。 図１５は、炭化珪素エピタキシャル基板を準備する工程を示す断面模式図である。 図１６は、ボディ領域を形成する工程を示す断面模式図である。 図１７は、ソース領域を形成する工程を示す断面模式図である。 図１８は、炭化珪素エピタキシャル層の第１主面にトレンチを形成する工程を示す断面模式図である。 図１９は、ゲート絶縁膜を形成する工程を示す断面模式図である。 図２０は、ゲート電極および層間絶縁膜を形成する工程を示す断面模式図である。 図２１は、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の構成を示す断面模式図である。 図２２は、突起が研磨ヘッドに接している状態を示す断面模式図である。 図２３は、第２炭化珪素基板に炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程後且つ第４炭化珪素エピタキシャル層を研磨により除去する工程前における複数の正方領域の各々のＬＴＶの測定結果を示す模式図である。 図２４は、第４炭化珪素エピタキシャル層を研磨により除去する工程後における複数の正方領域の各々のＬＴＶの測定結果を示す模式図である。
　[本開示が解決しようとする課題]
　本開示の目的は、炭化珪素半導体装置の歩留まりを向上することができる炭化珪素エピタキシャル基板、炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法および炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することである。
　[本開示の効果]
　本開示によれば、炭化珪素半導体装置の歩留まりを向上することができる炭化珪素エピタキシャル基板、炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法および炭化珪素半導体装置を提供することができる。
　[本開示の実施形態の説明]
　最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
　（１）本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板は、炭化珪素基板と、炭化珪素エピタキシャル層とを備えている。炭化珪素エピタキシャル層は、炭化珪素基板上に設けられている。炭化珪素エピタキシャル層は、第１主面を有している。第１主面は、炭化珪素基板と炭化珪素エピタキシャル層との界面の反対にある。第１主面において、炭化珪素によって構成されている突起がある。第１主面は、外縁と、外周領域と、中央領域とによって構成されている。外周領域は、外縁から３ｍｍ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。中央領域を１辺の長さが１０ｍｍである複数の正方領域に区分した場合、複数の正方領域は、突起に最も近い第１正方領域と、第１正方領域以外の複数の正方領域である第２正方領域とによって構成されている。第１正方領域のＬＴＶは、第２正方領域を構成する複数の正方領域の各々のＬＴＶよりも大きい。第１正方領域のＬＴＶは、２μｍ以下である。
　（２）上記（１）に係る炭化珪素エピタキシャル基板によれば、第１正方領域のＬＴＶは、１．５μｍ以下であってもよい。
　（３）上記（１）または（２）に係る炭化珪素エピタキシャル基板によれば、炭化珪素エピタキシャル層の厚みは、１０μｍ以上３０μｍ以下であってもよい。
　（４）本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板は、炭化珪素基板と、炭化珪素エピタキシャル層とを有している。炭化珪素エピタキシャル層は、炭化珪素基板上に設けられている。炭化珪素エピタキシャル層は、第１主面を有している。第１主面は、炭化珪素基板と炭化珪素エピタキシャル層との界面の反対にある。炭化珪素基板は、第２主面を有している。第２主面は、界面の反対にある。第１主面は、外縁と、外周領域と、中央領域とによって構成されている。外周領域は、外縁から３ｍｍ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。中央領域を１辺の長さが１０ｍｍである複数の正方領域に区分した場合、複数の正方領域におけるＬＴＶの最大値は、２μｍ以下である。
　（５）上記（４）に係る炭化珪素エピタキシャル基板によれば、複数の正方領域におけるＬＴＶの最大値は、１．５μｍ以下であってもよい。
　（６）本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法は、第１裏面と第１裏面の反対にある第１表面とを有する第１炭化珪素基板を準備する工程と、第１裏面に炭化珪素粒子を付着させる工程と、第１表面に接している第１炭化珪素エピタキシャル層を形成し且つ第１裏面および炭化珪素粒子に接している第２炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程とを備えている。第１炭化珪素エピタキシャル層および第２炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程において、炭化珪素粒子を起点として第２炭化珪素エピタキシャル層に三角欠陥が形成される。本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法は、第２炭化珪素エピタキシャル層にある三角欠陥を用いて第２炭化珪素エピタキシャル層の厚みを測定する工程と、測定された第２炭化珪素エピタキシャル層の厚みに基づいて研磨量を決定する工程と、第２裏面と第２裏面の反対にある第２表面とを有する第２炭化珪素基板を準備する工程と、第２表面に接している第３炭化珪素エピタキシャル層を形成し且つ第２裏面に接している第４炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程と、研磨量に基づいて第４炭化珪素エピタキシャル層を研磨により除去する工程とをさらに備えている。
　（７）上記（６）に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法によれば、第２炭化珪素エピタキシャル層の厚みは、１μｍ未満であってもよい。研磨量は、８．５μｍ以上１２．５μｍ以下であってもよい。
　（８）上記（６）に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法によれば、第２炭化珪素エピタキシャル層の厚みは、１μｍ以上２μｍ以下であってもよい。研磨量は、１１μｍ以上１６．５μｍ以下であってもよい。
　（９）本開示に係る炭化珪素半導体装置の製造方法は、以下の工程を有している。上記（１）から（５）のいずれかに係る炭化珪素エピタキシャル基板が準備される。炭化珪素エピタキシャル層上に電極が形成される。
　[本開示の実施形態の詳細]
　以下、図面に基づいて、本開示の実施形態の詳細について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。本明細書中の結晶学的記載においては、個別方位を［］、集合方位を＜＞、個別面を（）、集合面を｛｝でそれぞれ示している。また、負の指数については、結晶学上、”－”（バー）を数字の上に付けることになっているが、本明細書中では、数字の前に負の符号を付けている。
　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２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面模式図である。
　図１および図２に示されるように、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００は、第１主面１と、第２主面２と、外周側面９とを主に有している。第２主面２は、第１主面１の反対にある。外周側面９は、第１主面１および第２主面２の各々と連なっている。第１主面１は、外縁６において外周側面９に連なっている。
　図１に示されるように、第１主面１は、外縁６と、外周領域１１と、中央領域１２とによって構成されている。外周領域１１は、外縁６から３ｍｍ以内の領域である。第１主面１に対して垂直な直線に沿って見て、外縁６と、外周領域１１と中央領域１２との境界との距離Ｅは３ｍｍである。別の観点から言えば、第１主面１の中心Ｏから放射状に延びる方向（径方向）における外周領域１１の幅（距離Ｅ）は、３ｍｍ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、外周領域１１に連なっている。中央領域１２は、外縁６からの距離が３ｍｍより大きい領域である。炭化珪素エピタキシャル基板１００は、たとえば六方晶炭化珪素によって構成されている。六方晶炭化珪素のポリタイプは、たとえば４Ｈである。
　図１に示されるように、外周側面９は、たとえばオリエンテーションフラット部７と、円弧状部８とを有している。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て、オリエンテーションフラット部７は、直線状である。第１主面１に垂直な直線に沿って見て、オリエンテーションフラット部７は、第１方向１０１に沿って延在していてもよい。円弧状部８は、オリエンテーションフラット部７に連なっている。第１主面１に垂直な直線に沿って見て、円弧状部８は、円弧状である。第１主面１に垂直な直線に沿って見て、第１主面１の中心Ｏは、円弧状部８に沿った円弧を含む円の中心である。
　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て、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に垂直な直線に沿って見て、第２方向１０２は、第１方向１０１に対して垂直な方向である。
　第１方向１０１は、たとえば＜１１－２０＞方向である。第１方向１０１は、たとえば［１１－２０］方向であってもよい。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。
　第２方向１０２は、たとえば＜１－１００＞方向である。第２方向１０２は、たとえば［１－１００］方向であってもよい。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の最大径Ｗ（直径）は、特に限定されないが、たとえば１００ｍｍ（４インチ）以上である。最大径Ｗは、１２５ｍｍ（５インチ）以上であってもよいし、１５０ｍｍ（６インチ）以上であってもよいし、２００ｍｍ（８インチ）以上であってもよい。最大径Ｗは、たとえば４００ｍｍ（１６インチ）以下であってもよい。第１主面１に垂直な直線に沿って見て、最大径Ｗは、外縁６上の異なる２点間の最長直線距離である。
　本明細書において、４インチは、１００ｍｍ又は１０１．６ｍｍ（４インチ×２５．４ｍｍ／インチ）のことである。６インチは、１５０ｍｍ又は１５２．４ｍｍ（６インチ×２５．４ｍｍ／インチ）のことである。８インチは、２００ｍｍ又は２０３．２ｍｍ（８インチ×２５．４ｍｍ／インチ）のことである。１６インチは、４００ｍｍ又は４０６．４ｍｍ（１６インチ×２５．４ｍｍ／インチ）のことである。
　図２に示されるように、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の各々に垂直である。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、炭化珪素エピタキシャル基板１００は、炭化珪素基板３０と、炭化珪素エピタキシャル層４０とを有している。炭化珪素基板３０は、第２主面２と、第３主面３とを有している。
　第２主面２は、炭化珪素エピタキシャル基板１００の裏面である。第２主面２は、炭化珪素基板３０と、炭化珪素エピタキシャル層４０との界面５の反対にある。第２主面２は、研磨面である。第２主面２において、たとえばスクラッチ（図示せず）が形成されている。スクラッチは、機械研磨および化学機械研磨の際に形成される傷である。第２主面２に垂直な直線に沿って見て、スクラッチの形状は、たとえば線状である。第２主面２に垂直な直線に沿って見て、スクラッチの長手方向におけるスクラッチの長さを、スクラッチの短手方向におけるスクラッチの長さで割った値は、たとえば７以上であってもよいし、１０以上であってもよいし、１５以上であってもよい。第２主面２において、三角欠陥が形成されていなくてもよい。三角欠陥の詳細な構成は後述する。
　第３主面３は、第２主面２の反対にある。第３主面３において、炭化珪素基板３０は、炭化珪素エピタキシャル層４０に接している。炭化珪素基板３０は、たとえば窒素などのｎ型不純物を含んでいる。炭化珪素基板３０の導電型は、たとえばｎ型である。炭化珪素基板３０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３０の厚み（第２厚みＨ２）は、たとえば２００μｍ以上６００μｍ以下である。第２厚みＨ２は、特に限定されない。第２厚みＨ２は、たとえば５００μｍ以下であってもよいし、３５０μｍ以下であってもよい。
　炭化珪素エピタキシャル層４０は、炭化珪素基板３０上に設けられている。炭化珪素エピタキシャル層４０は、第１主面１を有している。第１主面１は、炭化珪素エピタキシャル基板１００の表面である。第１主面１は、界面５の反対にある。
　第３方向１０３において、炭化珪素エピタキシャル層４０の厚み（第１厚みＨ１）は、たとえば１０μｍ以上３０μｍ以下である。第１厚みＨ１は、たとえば１３μｍ以上であってもよいし、１８μｍ以上であってもよい。第１厚みＨ１は、たとえば２７μｍ以下であってもよいし、２２μｍ以下であってもよい。
　第１厚みＨ１は、たとえばＦＴＩＲ（Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　ＩｎｆｒａＲｅｄ　ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）を用いて測定することができる。測定装置は、たとえば島津製作所製フーリエ変換赤外分光光度計（ＩＲＰｒｅｓｔｉｇｅ－２１）である。ＦＴＩＲによる炭化珪素層エピタキシャル層の厚みの測定は、炭化珪素エピタキシャル層４０と炭化珪素基板３０との間のキャリア濃度差により生じる光学定数差を利用して求められる。測定波数範囲は、たとえば３４００ｃｍ－１から２４００ｃｍ－１までの範囲である。波数間隔は、たとえば４ｃｍ－１程度である。
　炭化珪素エピタキシャル層４０は、バッファ層４１と、ドリフト層４２とを有している。ドリフト層４２は、１層であってもよいし、２層以上であってもよい。炭化珪素エピタキシャル層４０を構成する炭化珪素のポリタイプは、たとえば４Ｈである。
　バッファ層４１は、炭化珪素基板３０上に設けられている。バッファ層４１は、炭化珪素基板３０に接している。バッファ層４１は、たとえば窒素などのｎ型不純物を含んでいる。バッファ層４１の導電型は、たとえばｎ型である。第３方向１０３におけるバッファ層４１の厚みは、たとえば１μｍ以上である。
　ドリフト層４２は、バッファ層４１上に設けられている。ドリフト層４２は、バッファ層４１に接している。ドリフト層４２は、第１主面１を構成している。ドリフト層４２は、たとえば窒素などのｎ型不純物を含んでいる。ドリフト層４２の導電型は、たとえばｎ型である。ドリフト層４２におけるｎ型不純物の濃度は、たとえばバッファ層４１におけるｎ型不純物の濃度より小さい。第３方向１０３におけるドリフト層４２の厚みは、たとえば１０μｍ以上である。
　図２に示されるように、第１主面１は、｛０００１｝面に対して傾斜した面である。｛０００１｝面に対する第１主面１のオフ角θは、たとえば０°より大きく８°以下である。具体的には、第１主面１は、（０００１）面に対してオフ角θだけ傾斜した面であってもよい。第１主面１は、（０００－１）面に対してオフ角θ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。オフ角θは、特に限定されない。オフ角θは、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し、５°以下であってもよい。オフ角θは、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３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う拡大断面模式図である。図３に示される断面は、第３方向１０３および径方向の各々に平行な断面である。図１および図３に示されるように、第１主面１において、突起６０がある。突起６０は、たとえば外周領域１１にある。突起６０は、中央領域１２にあってもよい。なお、説明の便宜のため、図１において、突起６０は黒い丸を用いて示されている。
　図３に示されるように、突起６０は、第３方向１０３に沿って凸状である。突起６０の一部は、外周側面９に対して径方向外側に位置していてもよい。突起６０は、外縁６（図１参照）の一部を覆っていてもよい。突起６０は、炭化珪素によって構成されている。突起６０は、たとえばエピクラウンまたはパーティクルである。第１主面１から第２主面２に向かう方向に見て、突起６０の形状は、たとえば円形状である。第３方向１０３および径方向の各々に平行な断面において、径方向における突起６０の幅は、第１幅Ｆ１とされる。
　突起６０は、凸面６６を構成している。凸面６６は、第３方向１０３に沿って凸状である。凸面６６は、第１主面１の一部を構成している。凸面６６は、外周側面９に連なっていてもよい。第１主面１は、第１平坦面８１と、第２平坦面８２とを有している。第１平坦面８１は、凸面６６に連なっている。第１平坦面８１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２平坦面８２は、第１平坦面８１に連なっている。第２平坦面８２は、凸面６６から離間している。第１主面１から第２主面２に向かう方向に見て、第１平坦面８１は、第２平坦面８２と突起６０との間に設けられている。
　第３方向１０３において、第１平坦面８１および第２平坦面８２からの距離が最大となる凸面６６上の点は、頂点６１とされる。頂点６１は、突起６０の頂点である。突起６０の高さＤ１は、たとえば５μｍ以上であり、高さＤ１の上限は特に規定されない。高さＤ１は、第３方向１０３における頂点６１と第１平坦面８１および第２平坦面８２との間の距離である。
　図３に示されるように、第２主面２は、凹面６９と、第３平坦面８３とを有している。凹面６９は、突起６０の反対にある。凹面６９は、第１平坦面８１の反対にある。別の観点から言えば、第１平坦面８１は、凹面６９の反対にある第１主面１の部分である。
　頂点６１を通り且つ第３方向１０３に沿って延びる仮想直線９９は、凹面６９を通っている。第３方向１０３に見て、凹面６９は、仮想直線９９を取り囲んでいる。第３方向１０３および径方向の各々に平行な断面において、凹面６９は、径方向に対して第３方向１０３に傾斜している。凹面６９は、凹部６７を構成している。第３方向１０３における凹面６９の深さＤ２は、突起６０の高さＤ１よりも大きくてもよい。
　図３に示されるように、第３方向１０３および径方向の各々に平行な断面において、径方向における凹面６９の幅は、第２幅Ｆ２とされる。第２幅Ｆ２は、第１幅Ｆ１よりも大きい。第２幅Ｆ２を第１幅Ｆ１で割った値は、たとえば１０以上１０００以下である。第２幅Ｆ２は、たとえば５ｍｍである。第２幅Ｆ２は、たとえば１ｍｍ以上２０ｍｍ以下であってもよい。
　第３平坦面８３は、凹面６９に連なっている。第３平坦面８３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平坦面８３は、第２平坦面８２の反対にある。別の観点から言えば、第２平坦面８２は、第３平坦面８３の反対にある第１主面１の部分である。凹面６９は、第３平坦面８３に対して第３方向１０３に傾斜している。径方向に垂直であり且つ第３方向１０３に平行な断面において、凹面６９は、第３方向１０３に沿って凹状である。
　＜炭化珪素エピタキシャル基板のＬＴＶ＞
　次に、炭化珪素エピタキシャル基板１００のＬＴＶ（Ｌｏｃａｌ　Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）の測定方法について説明する。ＬＴＶは、たとえばＣｏｒｎｉｎｇ　Ｔｒｏｐｅｌ社製の「Ｔｒｏｐｅｌ　ＦｌａｔＭａｓｔｅｒ（商標）」を用いて測定可能である。
　図４は、ＬＴＶの測定領域を示す平面模式図である。説明の便宜のため、図４において、突起６０が黒い丸で示されている。図４に示されるように、炭化珪素エピタキシャル基板１００の中央領域１２が、複数の正方領域５０に区分される。第１主面１に垂直な直線に沿って見て、複数の正方領域５０の各々の形状は、実質的に正方形である。複数の正方領域５０の各々の１辺の長さは、第１長さＣ１とされる。第１長さＣ１は１０ｍｍである。第１主面１の最大径Ｗ（図１参照）は、たとえば１５０ｍｍである。まず、外周側面９に外接する１５０ｍｍ×１５０ｍｍの正方形が想定される。１５０ｍｍ×１５０ｍｍの正方形は、１０ｍｍ×１０ｍｍの正方領域（１５×１５＝２２５個）に区分される。
　第１主面１に垂直な直線に沿って見て、中央領域１２の内部にある正方領域５０の数は、たとえば１４１個である。第１主面１に垂直な直線に沿って見て、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を構成する正方領域５０とはみなされない。なお、第１主面１に垂直な直線に沿って見て、複数の正方領域５０の各々の一辺は、オリエンテーションフラット部７の延在方向に平行である。複数の正方領域５０の各々において、ＬＴＶが測定される。
　複数の正方領域５０は、第１正方領域５１と、複数の第２正方領域５２とによって構成されている。第１正方領域５１は、突起６０に最も近い正方領域５０である。具体的には、第１主面１に垂直な直線に沿って見て、突起６０の頂点６１（図３参照）に最も近い正方領域５０が、第１正方領域５１とされる。第１主面１に垂直な直線に沿って見て、頂点６１が複数の正方領域５０の内部にある場合、頂点６１が位置している正方領域５０が第１正方領域５１とされる。なお、第１主面１において複数の突起がある場合、高さＤ１が最も高い突起が上述の突起６０として特定される。
　第１正方領域５１は、第１平坦面８１（図３参照）の少なくとも一部を含んでいてもよい。第１正方領域５１は、凸面６６（図３参照）の少なくとも一部を含んでいてもよい。図４において、斜線が付されている領域は、第１正方領域５１を示している。
　複数の第２正方領域５２は、第１正方領域５１以外の複数の正方領域５０である。複数の第２正方領域５２の数は、たとえば１４０個である。複数の第２正方領域５２は、第１正方領域５１に連なっている。
　次に、ＬＴＶの定義について説明する。図５は、ＬＴＶの定義を説明する模式図である。
　ＬＴＶ＝｜Ｔ１－Ｔ２｜　　・・・（数式１）
　ＬＴＶは、たとえば以下の手順で測定される。まず、炭化珪素エピタキシャル基板１００が準備される。第１主面１または第２主面２のいずれか一方は、平坦なチャック面に吸着される吸着面Ｂとされる。吸着面Ｂの反対側の面は、測定面Ａとされる。
　吸着面Ｂが、チャック面に全面吸着される。次に、吸着面Ｂの反対側にある測定面Ａの画像が光学的に取得される。図５および数式１に示されるように、ＬＴＶとは、平坦なチャック面に吸着面Ｂを全面吸着させた状態で、吸着面Ｂから測定面Ａの最高点Ｐ１までの高さ（最高高さＴ１）から、吸着面Ｂから測定面Ａの最低点Ｐ２までの高さ（最低高さＴ２）を差し引いた値である。言い換えれば、ＬＴＶは、吸着面Ｂに対して垂直な方向において、測定面Ａと吸着面Ｂとの最長距離から、測定面Ａと吸着面Ｂとの最短距離を差し引いた値である。つまり、ＬＴＶは、最高点Ｐ１を通りかつ吸着面Ｂと平行な平面（第１平面Ｌ１）と、最低点Ｐ２を通りかつ吸着面Ｂと平行な平面（第２平面Ｌ２）との間の距離である。
　複数の正方領域５０におけるＬＴＶの最大値は、２μｍ以下である。複数の正方領域５０におけるＬＴＶの最大値は、たとえば１．５μｍ以下であってもよいし、１．３μｍ以下であってもよいし、１．１μｍ以下であってもよい。複数の正方領域５０におけるＬＴＶの最大値は、たとえば０．１μｍ以上であってもよいし、０．５μｍ以上であってもよい。
　第１正方領域５１のＬＴＶは、２μｍ以下である。第１正方領域５１のＬＴＶは、たとえば１．５μｍ以下であってもよいし、１．３μｍ以下であってもよいし、１．１μｍ以下であってもよい。第１正方領域５１のＬＴＶは、たとえば０．１μｍ以上であってもよいし、０．５μｍ以上であってもよい。
　第２正方領域５２の各々のＬＴＶは、たとえば０．１μｍ以上１．０μｍ以下である。第１正方領域５１のＬＴＶは、複数の第２正方領域５２の各々のＬＴＶよりも大きい。別の観点から言えば、複数の正方領域５０において、第１正方領域５１は最もＬＴＶが大きい正方領域５０である。
　（炭化珪素エピタキシャル基板の製造装置）
　次に、炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造装置の構成について説明する。図６は、炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造装置の構成を示す一部断面模式図である。炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造装置２００は、たとえばホットウォール方式の横型ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置である。図６に示されるように、炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造装置２００は、反応室２０１と、ガス供給部２３５と、制御部２４５と、発熱体２０３と、石英管２０４と、断熱材（図示せず）と、誘導加熱コイル（図示せず）とを主に有している。
　発熱体２０３は、たとえば筒状の形状を有しており、内部に反応室２０１を形成している。発熱体２０３は、たとえば黒鉛製である。発熱体２０３は、石英管２０４の内部に設けられている。断熱材は、発熱体２０３の外周を取り囲んでいる。誘導加熱コイルは、たとえば石英管２０４の外周面に沿って巻回されている。誘導加熱コイルは、外部電源（図示せず）により、交流電流が供給可能に構成されている。これにより、発熱体２０３が誘導加熱される。結果として、反応室２０１が発熱体２０３により加熱される。
　反応室２０１は、発熱体２０３の内壁面２０５に取り囲まれて形成された空間である。反応室２０１には、炭化珪素基板３０を保持するサセプタ２１０が設けられる。サセプタ２１０は、炭化珪素によって構成されている。炭化珪素基板３０は、サセプタ２１０に載置される。サセプタ２１０は、ステージ２０２上に配置される。ステージ２０２は、回転軸２０９によって自転可能に支持されている。ステージ２０２が回転することで、サセプタ２１０が回転する。
　炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造装置２００は、ガス導入口２０７およびガス排気口２０８をさらに有している。ガス排気口２０８は、図示しない排気ポンプに接続されている。図６中の矢印は、ガスの流れを示している。ガスは、ガス導入口２０７から反応室２０１に導入され、ガス排気口２０８から排気される。反応室２０１内の圧力は、ガスの供給量と、ガスの排気量とのバランスによって調整される。
　ガス供給部２３５は、反応室２０１に、原料ガスとドーパントガスとキャリアガスとを含む混合ガスを供給可能に構成されている。具体的には、ガス供給部２３５は、たとえば第１ガス供給部２３１と、第２ガス供給部２３２と、第３ガス供給部２３３と、第４ガス供給部２３４とを含んでいる。
　第１ガス供給部２３１は、たとえば炭素（Ｃ）原子を含む第１ガスを供給可能に構成されている。第１ガス供給部２３１は、たとえば第１ガスが充填されたガスボンベである。第１ガスは、たとえばプロパン（Ｃ3Ｈ8）ガスである。第１ガスは、たとえばメタン（ＣＨ4）ガス、エタン（Ｃ2Ｈ6）ガス、アセチレン（Ｃ2Ｈ2）ガス等であってもよい。
　第２ガス供給部２３２は、たとえばシラン（ＳｉＨ4）ガスを含む第２ガスを供給可能に構成されている。第２ガス供給部２３２は、たとえば第２ガスが充填されたガスボンベである。第２ガスは、たとえばシランガスである。第２ガスは、シランガスと、シラン以外の他のガスとの混合ガスでもよい。
　第３ガス供給部２３３は、たとえば窒素原子を含む第３ガスを供給可能に構成されている。第３ガス供給部２３３は、たとえば第３ガスが充填されたガスボンベである。第３ガスは、ドーピングガスである。第３ガスは、たとえばアンモニアガスである。アンモニアガスは、三重結合を有する窒素ガスに比べて熱分解されやすい。
　第４ガス供給部２３４は、たとえば水素などの第４ガス（キャリアガス）を供給可能に構成されている。第４ガス供給部２３４は、たとえば水素が充填されたガスボンベである。第４ガス供給部２３４は、たとえばアルゴンが充填されたガスボンベであってもよい。
　制御部２４５は、ガス供給部２３５から反応室２０１に供給される混合ガスの流量を制御可能に構成されている。具体的には、制御部２４５は、第１ガス流量制御部２４１と、第２ガス流量制御部２４２と、第３ガス流量制御部２４３と、第４ガス流量制御部２４４とを含んでいてもよい。各制御部は、たとえばＭＦＣ(Ｍａｓｓ　Ｆｌｏｗ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ)であってもよい。制御部２４５は、ガス供給部２３５とガス導入口２０７との間に配置されている。
　＜炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法＞
　次に、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造方法について説明する。図７は、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造方法を概略的に示すフロー図である。図７に示されるように、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造方法は、第１炭化珪素基板を準備する工程（Ｓ１０）と、第１裏面に炭化珪素粒子を付着させる工程（Ｓ２０）と、第１炭化珪素基板に炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程（Ｓ３０）と、第２炭化珪素エピタキシャル層の厚みを測定する工程（Ｓ４０）と、研磨量を決定する工程（Ｓ５０）と、第２炭化珪素基板を準備する工程（Ｓ６０）と、第２炭化珪素基板に炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程（Ｓ７０）と、第４炭化珪素エピタキシャル層を研磨により除去する工程（Ｓ８０）とを主に有している。
　まず、第１炭化珪素基板を準備する工程（Ｓ１０）が実施される。具体的には、たとえば昇華法により製造された炭化珪素単結晶からなるインゴットがワイヤーソーによりスライスされることにより、複数の炭化珪素基板３０が準備される。複数の炭化珪素基板３０の各々の直径は、たとえば１００ｍｍ以上である。炭化珪素基板３０の厚み（第２厚みＨ２）は、たとえば２００μｍ以上６００μｍ以下である。
　複数の炭化珪素基板３０の各々の内、１つの炭化珪素基板３０が第１炭化珪素基板３１として準備される。第１炭化珪素基板３１は、ダミーの炭化珪素基板３０である。第１炭化珪素基板３１は、後述する第２炭化珪素基板３２とは異なる炭化珪素基板３０である。
　次に、第１裏面に炭化珪素粒子を付着させる工程（Ｓ２０）が実施される。図８は、第１裏面に炭化珪素粒子を付着させる工程（Ｓ２０）を示す断面模式図である。図８に示されるように、第１炭化珪素基板３１は、第１裏面６２と、第１表面６３とを有している。第１表面６３は、第１裏面６２の反対にある。
　図８に示されるように、第１裏面６２に炭化珪素粒子９０が付けられる。具体的には、たとえばピンセットを用いて第２主面２に炭化珪素粒子９０が付けられる。炭化珪素粒子９０の直径は、たとえば２０μｍ程度である。炭化珪素粒子９０は、たとえば第２主面２の中央付近に付着する。
　次に、第１炭化珪素基板に炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程（Ｓ３０）が実施される。図９は、第１炭化珪素基板に炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程（Ｓ３０）を示す断面模式図である。第１炭化珪素基板３１が炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造装置２００（図６参照）のサセプタ２１０に配置される。具体的には、第１裏面６２がサセプタ２１０に接するように、第１炭化珪素基板３１がサセプタ２１０に配置される。次に、反応室２０１が減圧される。具体的には、反応室２０１の圧力が大気圧からたとえば１×１０-6Ｐａ程度に低減される。次に、第１炭化珪素基板３１の昇温が開始される。昇温の途中において、第４ガス供給部２３４からキャリアガスである水素（Ｈ2）ガスが反応室２０１に導入される。
　第１表面６３上にバッファ層４１が形成される。具体的には、原料ガス、ドーパントガスおよびキャリアガスが、反応室２０１に供給される。より具体的には、たとえばシランとプロパンとアンモニアと水素とを含む混合ガスが、反応室２０１に導入される。反応室２０１において、それぞれのガスが熱分解される。
　第１表面６３上にバッファ層４１を形成する工程において、第１ガス（プロパンガス）の流量は、たとえば２９ｓｃｃｍである。第２ガス（シランガス）の流量は、たとえば４６ｓｃｃｍである。第３ガス（アンモニアガス）の流量は、たとえば１．５ｓｃｃｍである。第４ガス（水素ガス）の流量は、たとえば１００ｓｌｍである。反応室２０１内の圧力は、たとえば２ｋＰａ以上６ｋＰａ以下に維持される。成長温度は、たとえば１５００℃以上１７００℃以下である。以上により、図９に示されるように第１表面６３上にバッファ層４１が形成される。第３方向１０３において、バッファ層４１の厚みは、たとえば５μｍ以上である。
　次に、バッファ層４１上にドリフト層４２が形成される。バッファ層４１上にドリフト層４２を形成する工程において、第１ガス（プロパンガス）の流量は、たとえば２９ｓｃｃｍである。第２ガス（シランガス）の流量は、たとえば４６ｓｃｃｍである。第３ガス（アンモニアガス）の流量は、たとえば１．５ｓｃｃｍである。第４ガス（水素ガス）の流量は、たとえば１００ｓｌｍである。成長温度は、たとえば１５００℃以上１７００℃以下である。
　バッファ層４１とドリフト層４２とは、第１炭化珪素エピタキシャル層７１を構成している。以上により、第１表面６３に接している第１炭化珪素エピタキシャル層７１が形成される。第１炭化珪素エピタキシャル層７１のステップフロー成長方向（第１主面１のオフ方向）は、たとえば第１方向１０１である。第１炭化珪素エピタキシャル層７１の構成は、炭化珪素エピタキシャル層４０の構成と実質的に同じである。
　図９に示されるように、第１表面６３上にバッファ層４１を形成する工程およびバッファ層４１上にドリフト層４２を形成する工程が実施されることによって、第１裏面６２および炭化珪素粒子９０に接している第２炭化珪素エピタキシャル層７２が形成される。第２炭化珪素エピタキシャル層７２は、たとえば炭化珪素製のサセプタ２１０（図６参照）の一部が昇華して、炭化珪素基板３０の第２主面２に堆積することにより形成される。第２炭化珪素エピタキシャル層７２のステップフロー成長方向は、たとえば第１方向１０１と反対の方向である。第３方向１０３における第２炭化珪素エピタキシャル層７２の厚みは、第３厚みＨ３とされる。
　第２炭化珪素エピタキシャル層７２において、三角欠陥９１がある。第２炭化珪素エピタキシャル層７２が形成される過程において、三角欠陥９１は、炭化珪素粒子９０を起点として形成される。三角欠陥９１を構成する炭化珪素のポリタイプは、たとえば３Ｃである。三角欠陥９１は、底面部９２を有している。底面部９２は、炭化珪素粒子９０に連なっている。底面部９２は、基底面に位置している。底面部９２は、第１裏面６２に対して、第３方向１０３と反対の方向に傾斜している。底面部９２に対する第１裏面６２の傾斜角は、オフ角θである。
　図１０は、三角欠陥９１の構成を示す底面模式図である。図１０に示されるように、三角欠陥９１は、第１辺部９５と、第２辺部９６と、底辺部９４とを有している。第２辺部９６は、第１辺部９５に連なっている。第２辺部９６と第１辺部９５との境界は、端点９３である。別の観点から言えば、第１辺部９５および第２辺部９６は、端点９３から２つに分岐している。底辺部９４は、端点９３に対して、第１方向１０１と反対の方向にある。底辺部９４は、第１辺部９５および第２辺部９６の各々に連なっている。第１辺部９５は、底辺部９４の一端（第１端部）に連なっており、かつ、第２辺部９６は、底辺部９４の他端（第２端部）に連なっている。
　第３方向１０３に沿って見て、第１辺部９５は、第１方向１０１および第２方向１０２の各々に対して傾斜している。第１辺部９５は、第１方向１０１に平行な直線から第２方向１０２に傾斜していてもよい。第２辺部９６は、第１方向１０１に平行な直線から第２方向１０２と反対の方向に傾斜していてもよい。第３方向１０３に沿って見て、底辺部９４は、第２方向１０２に沿って延びている。第３方向１０３に沿って見て、第２方向１０２における三角欠陥９１の幅は、端点９３から底辺部９４に向かうにつれて大きくなっていてもよい。
　第３方向１０３に沿って見て、第２炭化珪素エピタキシャル層７２のステップフロー成長方向（第１方向１０１と反対の方向）における三角欠陥９１の長さは、第２長さＣ２とされる。第２長さＣ２は、第１方向１０１における端点９３と底辺部９４との間の最大距離である。
　Ｈ３＝Ｃ２×ｔａｎθ　・・・（数式２）
　次に、第２炭化珪素エピタキシャル層の厚みを測定する工程（Ｓ４０）が実施される。具体的には、まず、第２長さＣ２が測定される。第２長さＣ２の測定において、たとえば共焦点走査装置が用いられる。共焦点走査装置としては、たとえばレーザーテック株式会社製のＷＡＳＡＶＩシリーズ「ＳＩＣＡ　６Ｘ」を使用することができる。対物レンズの倍率は、たとえば１０倍とされる。測定された第２長さＣ２に基づいて、数式２を用いて第３厚みＨ３が算出される。以上により、三角欠陥９１を用いて第２炭化珪素エピタキシャル層７２の厚み（第３厚みＨ３）が測定される。
　なお、第４炭化珪素エピタキシャル層７４の厚みは、炭化珪素エピタキシャル層４０の厚みと比較して薄い。従って、ＦＴＩＲ（Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　ＩｎｆｒａＲｅｄ　ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）等の測定方法を用いて、第４炭化珪素エピタキシャル層７４の厚みを測定することは困難である。
　次に、研磨量を決定する工程（Ｓ５０）が実施される。第２炭化珪素エピタキシャル層の厚みを測定する工程（Ｓ４０）において測定された第３厚みＨ３に基づいて裏面研磨量Ｈ４が決定される。裏面研磨量Ｈ４は、後述する第４炭化珪素エピタキシャル層を除去する工程（Ｓ８０）において、第４炭化珪素エピタキシャル層７４および第２炭化珪素基板３２が研磨される量である。
　第３厚みＨ３は、たとえば１μｍ未満であってもよい。第３厚みＨ３が１μｍ未満である場合、裏面研磨量Ｈ４は、たとえば９μｍとされる。第３厚みＨ３が１μｍ未満である場合、裏面研磨量Ｈ４は、たとえば８．５μｍ以上１２．５μｍ以下とされてもよい。第３厚みＨ３が１μｍ未満である場合、裏面研磨量Ｈ４は、たとえば９μｍ以上とされてもよいし、９．５μｍ以上とされてもよい。第３厚みＨ３が１μｍ未満である場合、裏面研磨量Ｈ４は、たとえば１１μｍ以下であってもよいし、１０μｍ以下であってもよい。
　第３厚みＨ３は、たとえば１μｍ以上２μｍ以下であってもよい。第３厚みＨ３が１μｍ以上２μｍ以下である場合、裏面研磨量Ｈ４は、たとえば１３．５μｍとされる。第３厚みＨ３が１μｍ以上２μｍ以下である場合、裏面研磨量Ｈ４は、たとえば１１μｍ以上１６．５μｍ以下とされてもよい。第３厚みＨ３が１μｍ以上２μｍ以下である場合、裏面研磨量Ｈ４は、たとえば１１．５μｍ以上であってもよいし、１２μｍ以上であってもよい。第３厚みＨ３が１μｍ以上２μｍ以下である場合、裏面研磨量Ｈ４は、たとえば１５μｍ以下であってもよいし、１４μｍ以上であってもよい。
　次に、第２炭化珪素基板を準備する工程（Ｓ６０）が実施される。具体的には、第１炭化珪素基板を準備する工程（Ｓ１０）において作製された複数の炭化珪素基板３０の内、１つの炭化珪素基板３０が第２炭化珪素基板３２として準備される。第２炭化珪素基板３２の構成は、第１炭化珪素基板３１の構成と実質的に同じである。第２炭化珪素基板３２は、第１炭化珪素基板に炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程（Ｓ３０）と同様の成長条件で作成するためのエピタキシャル成長であって、且つ、第１炭化珪素基板に炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程（Ｓ３０）と別バッチのエピタキシャル成長に用いられる炭化珪素基板３０であってもよい。
　次に、第２炭化珪素基板に炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程（Ｓ７０）が実施される。図１１は、第２炭化珪素基板に炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程（Ｓ７０）を示す断面模式図である。図１１に示されるように、第２炭化珪素基板３２は、第２裏面６４と、第２表面６５とを有している。第２表面６５は、第２裏面６４の反対にある。第２裏面６４は、第１裏面６２（図９参照）に対応している。第２表面６５は、第１表面６３（図９参照）に対応している。
　第２炭化珪素基板に炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程（Ｓ７０）において、第１炭化珪素基板に炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程（Ｓ３０）と実質的に同じ条件によって、第３炭化珪素エピタキシャル層７３と、第４炭化珪素エピタキシャル層７４とが形成される。
　図１１に示されるように、第２表面６５に接している第３炭化珪素エピタキシャル層７３が形成される。第３炭化珪素エピタキシャル層７３は、バッファ層４１と、ドリフト層４２とを有している。第３炭化珪素エピタキシャル層７３の構成は、炭化珪素エピタキシャル層４０（図２参照）および第１炭化珪素エピタキシャル層７１（図９参照）の各々の構成と実質的に同じである。
　図１１に示されるように、第２裏面６４に接している第４炭化珪素エピタキシャル層７４が形成される。第４炭化珪素エピタキシャル層７４は、第２炭化珪素エピタキシャル層７２（図９参照）に対応している。第４炭化珪素エピタキシャル層７４において、三角欠陥９１はなくてもよい。第３方向１０３における第４炭化珪素エピタキシャル層７４の厚みは、実質的に第３厚みＨ３であってもよい。
　次に、第４炭化珪素エピタキシャル層を研磨により除去する工程（Ｓ８０）が実施される。図１２は、第４炭化珪素エピタキシャル層を研磨により除去する工程（Ｓ８０）を示す断面模式図である。図１２において破線で示される部分は、研磨前における炭化珪素エピタキシャル基板１００の状態を示している。図１２において実線で示される部分は、化学機械研磨後における炭化珪素エピタキシャル基板１００の状態を示している。図１２に示されるように、第４炭化珪素エピタキシャル層７４および第２炭化珪素基板３２に対して機械研磨が行われる。
　図１３は、機械研磨装置の構成を示す断面模式図である。図１３に示されるように、機械研磨装置３００は、定盤３０１と、研磨ヘッド３０２とを有している。図１３に示されるように、炭化珪素エピタキシャル基板１００は、研磨ヘッド３０２に取り付けられる。第１主面１において、炭化珪素エピタキシャル基板１００は、研磨ヘッド３０２に接する。第４炭化珪素エピタキシャル層７４は、定盤３０１に対向する。研磨ヘッド３０２は、たとえばセラミックスまたはステンレスである。
　炭化珪素エピタキシャル基板１００と、定盤３０１との間にスラリー３１０が供給される。スラリー３１０は、たとえば砥粒３１２を含んでいる。砥粒３１２は、たとえばダイヤモンドまたは立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）である。砥粒３１２の径は、たとえば１μｍ以上３μｍ以下である。
　定盤３０１が回転する。研磨ヘッド３０２によって、炭化珪素エピタキシャル基板１００が定盤３０１に押し付けられる。これによって、第４炭化珪素エピタキシャル層７４および第２炭化珪素基板３２が機械研磨される。以上によって、第４炭化珪素エピタキシャル層７４が除去される。機械研磨における研磨量は、たとえば７μｍ以上１６．５μｍ以下である。
　次に、化学機械研磨が実施される。具体的には、第２裏面６４が研磨布（図示せず）に対向するように、炭化珪素エピタキシャル基板１００が配置される。第２裏面６４と研磨布との間に研磨液（図示せず）が供給される。研磨液は、たとえば砥粒と酸化剤とを含んでいる。砥粒は、たとえばコロイダルシリカ、フュームドシリカおよびアルミナなどである。酸化剤は、たとえば過酸化水素水などである。
　研磨布は回転する。第２裏面６４が研磨布に押し付けられる。これによって、第２炭化珪素基板３２が化学機械研磨される。以上によって、機械研磨によってダメージを受けた第２炭化珪素基板３２の部分が除去される。化学機械研磨における研磨量は、たとえば０．０５μｍ以上１μｍ以下である。
　図１２に示されるように、機械研磨における研磨量と、化学機械研磨における研磨量との合計は、裏面研磨量Ｈ４である。別の観点から言えば、裏面研磨量Ｈ４は、除去された第４炭化珪素エピタキシャル層７４の量と除去された第２炭化珪素基板３２の量との合計である。第４炭化珪素エピタキシャル層を研磨により除去する工程（Ｓ８０）の後において、第３方向１０３における第２炭化珪素基板３２の厚みは、第２厚みＨ２である。第４炭化珪素エピタキシャル層を研磨により除去する工程（Ｓ８０）の後において、炭化珪素エピタキシャル基板１００は、純水、酸またはアルカリなどの洗浄液を用いて洗浄されてもよい。以上により、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００が製造される。
　図１２に示される炭化珪素エピタキシャル基板１００と、図２に示される炭化珪素エピタキシャル基板１００との対応関係について説明する。第２炭化珪素基板３２は、炭化珪素基板３０に対応している。第３炭化珪素エピタキシャル層７３は、炭化珪素エピタキシャル層４０に対応している。第２裏面６４は、第２主面２に対応している。第２表面６５は、第３主面３に対応している。
　なお、上記においては、第１炭化珪素基板に炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程（Ｓ３０）の後に、第２炭化珪素基板に炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程（Ｓ７０）が行われる。別の観点から言えば、第２炭化珪素基板に炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程（Ｓ７０）においては、第１炭化珪素基板に炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程（Ｓ３０）とは別バッチのエピタキシャル成長が実施される。しかしながら、本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造方法の構成は、上記の構成に限定されない。
　具体的には、第１炭化珪素基板に炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程（Ｓ３０）と第２炭化珪素基板に炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程（Ｓ７０）は、同じバッチのエピタキシャル成長によって実施されてもよい。別の観点から言えば、第２炭化珪素基板を準備する工程（Ｓ６０）は、第１炭化珪素基板を準備する工程（Ｓ１０）と同時に行われてもよい。第２炭化珪素基板に炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程（Ｓ７０）は、第１炭化珪素基板に炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程（Ｓ３０）と同時に行われてもよい。
　（炭化珪素半導体装置の製造方法）
　次に、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置４００の製造方法について説明する。図１４は、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置４００の製造方法を概略的に示すフロー図である。図１４に示されるように、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置４００の製造方法は、炭化珪素エピタキシャル基板１００を準備する工程（Ｓ１）と、炭化珪素エピタキシャル基板１００を加工する工程（Ｓ２）とを主に有している。
　まず、炭化珪素エピタキシャル基板１００を準備する工程（Ｓ１）が実施される。図１５は、炭化珪素エピタキシャル基板１００を準備する工程を示す断面模式図である。図１５に示されるように、炭化珪素エピタキシャル基板１００を準備する工程（Ｓ１）においては、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００が準備される（図１および図２参照）。
　次に、炭化珪素エピタキシャル基板１００を加工する工程（Ｓ２）が実施される。具体的には、炭化珪素エピタキシャル基板１００に対して以下のような加工が行われる。まず、炭化珪素エピタキシャル基板１００に対してイオン注入が行われる。
　図１６は、ボディ領域を形成する工程を示す断面模式図である。ボディ領域を形成する工程において、炭化珪素エピタキシャル層４０の第２主面２に対して、たとえばアルミニウムなどのｐ型不純物がイオン注入される。これにより、ｐ型の導電型を有するボディ領域１１３が形成される。ボディ領域１１３が形成されなかった部分は、ドリフト層４２およびバッファ層４１となる。ボディ領域１１３の厚みは、たとえば０．９μｍである。炭化珪素エピタキシャル層４０は、バッファ層４１と、ドリフト層４２と、ボディ領域１１３とを含む。
　次に、ソース領域を形成する工程が実施される。図１７は、ソース領域を形成する工程を示す断面模式図である。具体的には、ボディ領域１１３に対して、たとえばリンなどのｎ型不純物がイオン注入される。これにより、ｎ型の導電型を有するソース領域１１４が形成される。ソース領域１１４の厚みは、たとえば０．４μｍである。ソース領域１１４におけるｎ型不純物の濃度は、ボディ領域１１３におけるｐ型不純物の濃度よりも高い。
　次に、ソース領域１１４に対して、たとえばアルミニウムなどのｐ型不純物がイオン注入されることにより、コンタクト領域１１８が形成される。コンタクト領域１１８は、ソース領域１１４およびボディ領域１１３を貫通し、ドリフト層４２に接するように形成される。コンタクト領域１１８におけるｐ型不純物の濃度は、ソース領域１１４におけるｎ型不純物の濃度よりも高い。
　次に、イオン注入された不純物を活性化するため活性化アニールが実施される。活性化アニールの温度は、たとえば１５００℃以上１９００℃以下である。活性化アニールの時間は、たとえば３０分程度である。活性化アニールの雰囲気は、たとえばアルゴン雰囲気である。
　次に、炭化珪素エピタキシャル層４０の第１主面１にトレンチを形成する工程が実施される。図１８は、炭化珪素エピタキシャル層４０の第１主面１にトレンチを形成する工程を示す断面模式図である。ソース領域１１４およびコンタクト領域１１８から構成される第１主面１上に、開口を有するマスク１１７が形成される。マスク１１７を用いて、ソース領域１１４と、ボディ領域１１３と、ドリフト層４２の一部とがエッチングにより除去される。エッチングの方法としては、たとえば誘導結合プラズマ反応性イオンエッチングを用いることができる。具体的には、たとえば反応ガスとしてＳＦ6またはＳＦ6とＯ2との混合ガスを用いた誘導結合プラズマ反応性イオンエッチングが用いられる。エッチングにより、第１主面１に凹部が形成される。
　次に、凹部において熱エッチングが行われる。熱エッチングは、第１主面１上にマスク１１７が形成された状態で、たとえば、少なくとも１種類以上のハロゲン原子を有する反応性ガスを含む雰囲気中での加熱によって行い得る。少なくとも１種類以上のハロゲン原子は、塩素（Ｃｌ）原子およびフッ素（Ｆ）原子の少なくともいずれかを含む。当該雰囲気は、たとえば、Ｃｌ2、ＢＣｌ3、ＳＦ6またはＣＦ4を含む。たとえば、塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスを反応ガスとして用い、熱処理温度を、たとえば７００℃以上１０００℃以下として、熱エッチングが行われる。なお、反応ガスは、上述した塩素ガスと酸素ガスとに加えて、キャリアガスを含んでいてもよい。キャリアガスとしては、たとえば窒素ガス、アルゴンガスまたはヘリウムガスなどを用いることができる。
　図１８に示されるように、熱エッチングにより、第１主面１にトレンチ５６が形成される。トレンチ５６は、側壁面５３と、底壁面５４とにより規定される。側壁面５３は、ソース領域１１４と、ボディ領域１１３と、ドリフト層４２とによって構成される。底壁面５４は、ドリフト層４２によって構成される。次に、マスク１１７が第１主面１から除去される。
　次に、ゲート絶縁膜を形成する工程が実施される。図１９は、ゲート絶縁膜を形成する工程を示す断面模式図である。具体的には、第１主面１にトレンチ５６が形成された炭化珪素エピタキシャル基板１００が、酸素を含む雰囲気中において、たとえば１３００℃以上１４００℃以下の温度で加熱される。これにより、底壁面５４においてドリフト層４２と接し、側壁面５３においてドリフト層４２、ボディ領域１１３およびソース領域１１４の各々に接し、かつ第１主面１においてソース領域１１４およびコンタクト領域１１８の各々と接するゲート絶縁膜１１５が形成される。
　次に、ゲート電極を形成する工程が実施される。図２０は、ゲート電極および層間絶縁膜を形成する工程を示す断面模式図である。ゲート電極１２７は、トレンチ５６の内部においてゲート絶縁膜１１５に接するように形成される。ゲート電極１２７は、トレンチ５６の内部に配置され、ゲート絶縁膜１１５上においてトレンチ５６の側壁面５３および底壁面５４の各々と対面するように形成される。ゲート電極１２７は、たとえばＬＰＣＶＤ（Ｌｏｗ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成される。
　次に、層間絶縁膜１２６が形成される。層間絶縁膜１２６は、ゲート電極１２７を覆い、かつゲート絶縁膜１１５と接するように形成される。層間絶縁膜１２６は、たとえば化学気相成長法により形成される。層間絶縁膜１２６は、たとえば二酸化珪素を含む材料によって構成される。次に、ソース領域１１４およびコンタクト領域１１８上に開口部が形成されるように、層間絶縁膜１２６およびゲート絶縁膜１１５の一部がエッチングされる。これにより、コンタクト領域１１８およびソース領域１１４がゲート絶縁膜１１５から露出する。
　次に、ソース電極を形成する工程が実施される。ソース電極１１６は、ソース領域１１４およびコンタクト領域１１８の各々に接するように形成される。ソース電極１１６は、たとえばスパッタリング法により形成される。ソース電極１１６は、たとえばＴｉ（チタン）、Ａｌ（アルミニウム）およびＳｉ（珪素）を含む材料から構成されている。
　次に、合金化アニールが実施される。具体的には、ソース領域１１４およびコンタクト領域１１８の各々と接するソース電極１１６が、たとえば９００℃以上１１００℃以下の温度で５分程度保持される。これにより、ソース電極１１６の少なくとも一部がシリサイド化する。これにより、ソース領域１１４とオーミック接合するソース電極１１６が形成される。ソース電極１１６は、コンタクト領域１１８とオーミック接合してもよい。
　次に、ソース配線１１９が形成される。ソース配線１１９は、ソース電極１１６と電気的に接続される。ソース配線１１９は、ソース電極１１６および層間絶縁膜１２６を覆うように形成される。
　次に、ドレイン電極を形成する工程が実施される。まず、第２主面２において、炭化珪素基板３０が研磨される。これにより、炭化珪素基板３０の厚みが薄くなる。次に、ドレイン電極１２３が形成される。ドレイン電極１２３は、第２主面２と接するように形成される。以上により、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置４００が製造される。
　図２１は、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置４００の構成を示す断面模式図である。炭化珪素半導体装置４００は、たとえばＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。炭化珪素半導体装置４００は、炭化珪素エピタキシャル基板１００と、ゲート電極１２７と、ゲート絶縁膜１１５と、ソース電極１１６と、ドレイン電極１２３と、ソース配線１１９と、層間絶縁膜１２６とを主に有している。炭化珪素エピタキシャル基板１００は、バッファ層４１と、ドリフト層４２と、ボディ領域１１３と、ソース領域１１４と、コンタクト領域１１８とを有している。炭化珪素半導体装置４００は、たとえばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等であってもよい。
　次に、本実施形態の作用効果について説明する。
　炭化珪素基板３０の上に炭化珪素エピタキシャル層４０を形成する際に、炭化珪素によって構成されているサセプタ２１０の一部が昇華して、炭化珪素エピタキシャル基板１００の裏面（第２主面２）に炭化珪素層が堆積することがある。この場合、裏面において荒れが発生することによって、炭化珪素エピタキシャル基板１００の平坦性が悪化する。結果として、炭化珪素半導体装置４００の歩留まりが低下する。炭化珪素エピタキシャル基板１００の平坦性を向上するために、炭化珪素基板３０の上に炭化珪素エピタキシャル層４０を形成した後に、炭化珪素エピタキシャル基板１００の裏面が研磨されることがある。
　しかしながら、裏面が研磨された炭化珪素エピタキシャル基板１００を用いて炭化珪素半導体装置４００を製造した場合においても、炭化珪素半導体装置４００の歩留まりが想定よりも悪いことがあった。具体的には、炭化珪素エピタキシャル基板１００の一部において、ＬＴＶが想定よりも大きいことがあった。
　発明者は、炭化珪素エピタキシャル基板１００の裏面を研磨する際の研磨量に着目した。図２２は、突起６０が研磨ヘッド３０２に接している状態を示す断面模式図である。炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造において、炭化珪素エピタキシャル基板１００の表面（第１主面１）に突起６０が形成されることがある。この場合、図２２に示されるように、第４炭化珪素エピタキシャル層を研磨により除去する工程（Ｓ８０）において、突起６０と研磨ヘッド３０２が接する。従って、突起６０の反対にある炭化珪素エピタキシャル基板１００の裏面の部分が、定盤３０１に近づく。突起６０の反対にある裏面の部分が定盤３０１から受ける圧力が、裏面の他の部分が定盤３０１から受ける圧力よりも大きくなる。結果として、突起６０の反対にある裏面の部分の研磨量が、裏面の他の部分の研磨量よりも大きくなる。特に、裏面研磨量Ｈ４が過度に多い場合、突起６０の反対にある裏面の部分の研磨量と裏面の他の部分の研磨量との差が過度に大きくなる。結果として、炭化珪素エピタキシャル基板１００の平坦性が悪化する。
　図２３は、第２炭化珪素基板に炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程（Ｓ７０）後且つ第４炭化珪素エピタキシャル層を研磨により除去する工程（Ｓ８０）前における複数の正方領域５０の各々のＬＴＶの測定結果を示す模式図である。図２４は、第４炭化珪素エピタキシャル層を研磨により除去する工程（Ｓ８０）後における複数の正方領域５０の各々のＬＴＶの測定結果を示す模式図である。図２４に示される炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造において、裏面研磨量Ｈ４は２０μｍとされた。
　図２３に示される炭化珪素エピタキシャル基板１００において、ＬＴＶの最大値は１．８μｍであった。図２３に示される炭化珪素エピタキシャル基板１００において、ＬＴＶの最大値は５．１μｍであった。図２３および図２４に示されるように、裏面研磨量Ｈ４が過度に多い場合、炭化珪素エピタキシャル基板１００の一部において、ＬＴＶが悪化することがある。
　一方で、裏面研磨量Ｈ４が過度に少ない場合、炭化珪素エピタキシャル基板１００の裏面に堆積した層（第４炭化珪素エピタキシャル層７４）が十分に除去されないことがある。この場合、炭化珪素エピタキシャル基板１００の平坦性が十分に向上されない。従って、第４炭化珪素エピタキシャル層７４の厚みに基づいて、好適な裏面研磨量Ｈ４が設定されることが望ましい。
　本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造方法によれば、第１炭化珪素基板３１の第１裏面６２に炭化珪素粒子９０が付けられる。第１炭化珪素基板に炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程（Ｓ３０）において、炭化珪素粒子９０を起点として第２炭化珪素エピタキシャル層７２に三角欠陥９１が形成される。第２炭化珪素エピタキシャル層７２にある三角欠陥９１を用いて第２炭化珪素エピタキシャル層７２の厚みＨ３が測定される。測定された第２炭化珪素エピタキシャル層７２の厚みＨ３に基づいて裏面研磨量Ｈ４が決定される。裏面研磨量Ｈ４に基づいて第４炭化珪素エピタキシャル層７４が研磨により除去される。このため、実質的に第４炭化珪素エピタキシャル層７４の厚みに基づいて裏面研磨量Ｈ４を決定することができる。これによって、炭化珪素エピタキシャル基板１００の平坦性を向上できる。結果として、炭化珪素半導体装置４００の歩留まりを向上できる。
　本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、第１主面１において突起６０がある。複数の正方領域５０は、突起６０に最も近い第１正方領域５１と、第１正方領域５１以外の複数の正方領域５０である第２正方領域５２とによって構成されている。第１正方領域５１のＬＴＶは、第２正方領域５２を構成する複数の正方領域５０の各々のＬＴＶよりも大きい。第１正方領域５１のＬＴＶは、２μｍ以下である。このように、突起６０がある炭化珪素エピタキシャル基板１００においても、平坦性が向上されている。これによって、炭化珪素半導体装置４００の歩留まりを向上できる。
　本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、第２主面２は研磨面である。複数の正方領域５０におけるＬＴＶの最大値は、２μｍ以下である。このように、裏面（第２主面２）が研磨されている炭化珪素エピタキシャル基板１００において、平坦性が向上されている。これによって、炭化珪素半導体装置４００の歩留まりを向上できる。
　＜サンプル準備＞
　サンプル１からサンプル２２に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００が準備された。サンプル１から４、１１、２１および２２に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００は、比較例である。サンプル５から１０および１２から２０に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００は実施例である。サンプル１からサンプル２２に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の直径（最大径Ｗ）は、１５０ｍｍとされた。
　サンプル１から２２に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００は、図７に示される製造方法に沿って製造された。サンプル１から２２に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００を製造する過程において、上述の方法に沿って、第３厚みＨ３が測定された。第３厚みＨ３の測定において、レーザーテック株式会社製のＷＡＳＡＶＩシリーズ「ＳＩＣＡ　６Ｘ」が使用された。
　サンプル１から１１に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００において、第３厚みＨ３は、１μｍ未満であった。サンプル１２からサンプル２２に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００において、第３厚みＨ３は、１μｍ以上２μｍ以下であった。
　サンプル１から２２に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造において、裏面研磨量Ｈ４が変化された。具体的には、サンプル１から１１に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造において、裏面研磨量Ｈ４は、６．５μｍ以上２１μｍ以下とされた。サンプル１２から２２に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造において、裏面研磨量Ｈ４は、１１μｍ以上１８μｍ以下とされた。
　（測定方法）
　サンプル１から２２に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００において、Ｃｏｒｎｉｎｇ　Ｔｒｏｐｅｌ社製の「Ｔｒｏｐｅｌ　ＦｌａｔＭａｓｔｅｒ（商標）」を用いて、複数の正方領域５０におけるＬＴＶの最大値が測定された。複数の正方領域５０の各々の１辺の長さ（第１長さＣ１）は１０ｍｍとされた。第２主面２が吸着面Ｂとされた。
　（測定結果）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１は、第３厚みＨ３が１μｍ未満であった炭化珪素エピタキシャル基板１００におけるＬＴＶの最大値を示している。表１に示されるように、第３厚みＨ３が１．０μｍ未満である場合、裏面研磨量Ｈ４が８．５μｍ以上１２．５μｍ以下とされた炭化珪素エピタキシャル基板１００（サンプル５から１０）におけるＬＴＶの最大値は、２．０μｍ以下であった。具体的には、サンプル５から１０に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００のＬＴＶの最大値は、１．４５μｍ以下であった。一方で、第３厚みＨ３が１．０μｍ未満である場合、裏面研磨量Ｈ４が６．５μｍまたは１４．５μｍ以上とされた炭化珪素エピタキシャル基板１００（サンプル１から４および１１）におけるＬＴＶの最大値は、２．０μｍより大きかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２は、第３厚みＨ３が１μｍ以上２μｍ以下であった炭化珪素エピタキシャル基板１００におけるＬＴＶの最大値を示している。表２に示されるように、第３厚みＨ３が１μｍ以上２μｍ以下である場合、裏面研磨量Ｈ４が１１μｍ以上１６．５μｍ以下とされた炭化珪素エピタキシャル基板１００（サンプル１２から２０）におけるＬＴＶの最大値は、２．０μｍ以下であった。具体的には、サンプル１２から２０に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００におけるＬＴＶの最大値は、１．７μｍ以下であった。第３厚みＨ３が１μｍ以上２μｍ以下である場合、裏面研磨量Ｈ４が１１μｍ以上１３．５μｍ以下とされた炭化珪素エピタキシャル基板１００（サンプル１２から１６）におけるＬＴＶの最大値は、１．４４μｍ以下であった。一方で、第３厚みＨ３が１μｍ以上２μｍ以下である場合、裏面研磨量Ｈ４が１７．５μｍ以上とされた炭化珪素エピタキシャル基板１００（サンプル２１および２２）におけるＬＴＶの最大値は、２．１μｍ以上であった。
　以上の結果より、比較例の炭化珪素エピタキシャル基板１００と比較して、実施例の炭化珪素エピタキシャル基板１００においては、ＬＴＶの最大値が低減されていることが確認できた。
　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、５　界面、６　外縁、７　オリエンテーションフラット部、８　円弧状部、９　外周側面、１１　外周領域、１２　中央領域、３０　炭化珪素基板、３１　第１炭化珪素基板、３２　第２炭化珪素基板、４０　炭化珪素エピタキシャル層、４１　バッファ層、４２　ドリフト層、５０　正方領域、５１　第１正方領域、５２　第２正方領域、５３　側壁面、５４　底壁面、５６　トレンチ、６０　突起、６１　頂点、６２　第１裏面、６３　第１表面、６４　第２裏面、６５　第２表面、６６　凸面、６７　凹部、６９　凹面、７１　第１炭化珪素エピタキシャル層、７２　第２炭化珪素エピタキシャル層、７３　第３炭化珪素エピタキシャル層、７４　第４炭化珪素エピタキシャル層、８１　第１平坦面、８２　第２平坦面、８３　第３平坦面、９０　炭化珪素粒子、９１　三角欠陥、９２　底面部、９３　端点、９４　底辺部、９５　第１辺部、９６　第２辺部、９９　仮想直線、１００　炭化珪素エピタキシャル基板、１０１　第１方向、１０２　第２方向、１０３　第３方向、１１３　ボディ領域、１１４　ソース領域、１１５　ゲート絶縁膜、１１６　ソース電極、１１７　マスク、１１８　コンタクト領域、１１９　ソース配線、１２３　ドレイン電極、１２６　層間絶縁膜、１２７　ゲート電極（電極）、２００　製造装置、２０１　反応室、２０２　ステージ、２０３　発熱体、２０４　石英管、２０５　内壁面、２０７　ガス導入口、２０８　ガス排気口、２０９　回転軸、２１０　サセプタ、２３１　第１ガス供給部、２３２　第２ガス供給部、２３３　第３ガス供給部、２３４　第４ガス供給部、２３５　ガス供給部、２４１　第１ガス流量制御部、２４２　第２ガス流量制御部、２４３　第３ガス流量制御部、２４４　第４ガス流量制御部、２４５　制御部、３００　機械研磨装置、３０１　定盤、３０２　研磨ヘッド、３１０　スラリー、３１２　砥粒、４００　炭化珪素半導体装置、Ａ　測定面、Ｂ　吸着面、Ｃ１　第１長さ、Ｃ２　第２長さ、Ｄ１　高さ、Ｄ２　深さ、Ｅ　距離、Ｆ１　第１幅、Ｆ２　第２幅、Ｈ１　第１厚み、Ｈ２　第２厚み、Ｈ３　第３厚み（厚み）、Ｈ４　裏面研磨量（研磨量）、Ｌ１　第１平面、Ｌ２　第２平面、Ｏ　中心、Ｐ１　最高点、Ｐ２　最低点、Ｔ１　最高高さ、Ｔ２　最低高さ、Ｗ　最大径、θ　オフ角。

Claims (9)

  1. 　炭化珪素基板と、
    　前記炭化珪素基板上に設けられている炭化珪素エピタキシャル層とを備え、
    　前記炭化珪素エピタキシャル層は、前記炭化珪素基板と前記炭化珪素エピタキシャル層との界面の反対にある第１主面を含み、
    　前記第１主面において、炭化珪素によって構成されている突起があり、
    　前記第１主面は、外縁と、前記外縁から３ｍｍ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って構成されており、
    　前記中央領域を１辺の長さが１０ｍｍである複数の正方領域に区分した場合、前記複数の正方領域は、前記突起に最も近い第１正方領域と、前記第１正方領域以外の前記複数の正方領域である複数の第２正方領域とによって構成されており、
    　前記第１正方領域のＬＴＶは、前記複数の第２正方領域の各々のＬＴＶよりも大きく、
    　前記第１正方領域のＬＴＶは、２μｍ以下である、炭化珪素エピタキシャル基板。
  2. 　前記第１正方領域のＬＴＶは、１．５μｍ以下である、請求項１に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
  3. 　前記炭化珪素エピタキシャル層の厚みは、１０μｍ以上３０μｍ以下である、請求項１または請求項２に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
  4. 　炭化珪素基板と、
    　前記炭化珪素基板上に設けられている炭化珪素エピタキシャル層と、を備え、
    　前記炭化珪素エピタキシャル層は、前記炭化珪素基板と前記炭化珪素エピタキシャル層との界面の反対にある第１主面を含み、
    　前記炭化珪素基板は、前記界面の反対にある第２主面を含み、
    　前記第２主面は、研磨面であり、
    　前記第１主面は、外縁と、前記外縁から３ｍｍ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って構成されており、
    　前記中央領域を１辺の長さが１０ｍｍである複数の正方領域に区分した場合、
    　前記複数の正方領域におけるＬＴＶの最大値は、２μｍ以下である、炭化珪素エピタキシャル基板。
  5. 　前記複数の正方領域におけるＬＴＶの最大値は、１．５μｍ以下である、請求項４に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
  6. 　第１裏面と前記第１裏面の反対にある第１表面とを含む第１炭化珪素基板を準備する工程と、
    　前記第１裏面に炭化珪素粒子を付着させる工程と、
    　前記第１表面に接している第１炭化珪素エピタキシャル層を形成し且つ前記第１裏面および前記炭化珪素粒子に接している第２炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程とを備え、
    　前記第１炭化珪素エピタキシャル層および前記第２炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程において、前記炭化珪素粒子を起点として前記第２炭化珪素エピタキシャル層に三角欠陥が形成され、
    　前記第２炭化珪素エピタキシャル層にある前記三角欠陥を用いて前記第２炭化珪素エピタキシャル層の厚みを測定する工程と、
    　測定された前記第２炭化珪素エピタキシャル層の厚みに基づいて研磨量を決定する工程と、
    　第２裏面と前記第２裏面の反対にある第２表面とを含む第２炭化珪素基板を準備する工程と、
    　前記第２表面に接している第３炭化珪素エピタキシャル層を形成し且つ前記第２裏面に接している第４炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程と、
    　前記研磨量に基づいて前記第４炭化珪素エピタキシャル層を研磨により除去する工程とをさらに備えた、炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。
  7. 　前記第２炭化珪素エピタキシャル層の厚みは、１μｍ未満であり、
    　前記研磨量は８．５μｍ以上１２．５μｍ以下である、請求項６に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。
  8. 　前記第２炭化珪素エピタキシャル層の厚みは、１μｍ以上２μｍ以下であり、
    　前記研磨量は１１μｍ以上１６．５μｍ以下である、請求項６に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。
  9. 　請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板を準備する工程と、
    　前記炭化珪素エピタキシャル層上に電極を形成する工程とを備えた、炭化珪素半導体装置の製造方法。
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JP2017183729A (ja) * 2017-04-25 2017-10-05 住友電気工業株式会社 炭化珪素半導体基板およびその製造方法、ならびに炭化珪素半導体装置の製造方法

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