JP6930640B2 - Method for manufacturing silicon carbide single crystal substrate, silicon carbide epitaxial substrate and silicon carbide semiconductor device - Google Patents

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Description

本開示は、炭化珪素単結晶基板、炭化珪素エピタキシャル基板および炭化珪素半導体装置の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a method for manufacturing a silicon carbide single crystal substrate, a silicon carbide epitaxial substrate, and a silicon carbide semiconductor device.

特開２０１４−１７０８９１号公報（特許文献１）には、炭化珪素単結晶基板上に炭化珪素層をエピタキシャル成長させる方法が開示されている。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-170891 (Patent Document 1) discloses a method for epitaxially growing a silicon carbide layer on a silicon carbide single crystal substrate.

特開２０１４−１７０８９１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-170891

本開示の目的は、エピタキシャル成長中に伸展する積層欠陥を低減可能な炭化珪素単結晶基板、炭化珪素エピタキシャル基板および炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することである。 An object of the present disclosure is to provide a method for manufacturing a silicon carbide single crystal substrate, a silicon carbide epitaxial substrate, and a silicon carbide semiconductor device capable of reducing stacking defects extending during epitaxial growth.

本開示に係る炭化珪素単結晶基板は、第１主面と、オリエンテーションフラットとを備えている。オリエンテーションフラットは、＜１１−２０＞方向に延在する。第１主面は、第１主面の外周から５ｍｍ以内の端部領域を含む。第１主面に対して垂直な方向において、オリエンテーションフラットと連なる端部領域の反り量は、３μｍ以下である。 The silicon carbide single crystal substrate according to the present disclosure includes a first main surface and an orientation flat. The orientation flat extends in the <11-20> direction. The first main surface includes an end region within 5 mm from the outer circumference of the first main surface. In the direction perpendicular to the first main surface, the amount of warpage of the end region connected to the orientation flat is 3 μm or less.

本開示によれば、エピタキシャル成長中に伸展する積層欠陥を低減可能な炭化珪素単結晶基板、炭化珪素エピタキシャル基板および炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a method for manufacturing a silicon carbide single crystal substrate, a silicon carbide epitaxial substrate, and a silicon carbide semiconductor device capable of reducing stacking defects extending during epitaxial growth.

本実施形態に係る炭化珪素単結晶基板の構成を示す斜視模式図である。It is a perspective schematic diagram which shows the structure of the silicon carbide single crystal substrate which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る炭化珪素単結晶基板の構成を示す平面模式図である。It is a plan schematic diagram which shows the structure of the silicon carbide single crystal substrate which concerns on this embodiment. 第１主面の相対高さと、第１主面上の位置との関係の第１例を示す図である。It is a figure which shows the 1st example of the relationship between the relative height of the 1st main surface, and the position on the 1st main surface. 図３の領域ＩＶの拡大図である。It is an enlarged view of the region IV of FIG. 第１主面の相対高さと、第１主面上の位置との関係の第２例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd example of the relationship between the relative height of the 1st main surface and the position on the 1st main surface. 炭化珪素単結晶基板の第１主面の相対高さの測定装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the device for measuring the relative height of the 1st main surface of a silicon carbide single crystal substrate. 本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の構成を示す斜視模式図である。It is a perspective schematic diagram which shows the structure of the silicon carbide epitaxial substrate which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る炭化珪素単結晶基板の第１変形例の構成を示す平面模式図である。It is a plane schematic diagram which shows the structure of the 1st modification of the silicon carbide single crystal substrate which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る炭化珪素単結晶基板の第２変形例の構成を示す平面模式図である。It is a plane schematic diagram which shows the structure of the 2nd modification of the silicon carbide single crystal substrate which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る炭化珪素単結晶基板の第３変形例の構成を示す平面模式図である。It is a plan schematic diagram which shows the structure of the 3rd modification of the silicon carbide single crystal substrate which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る炭化珪素単結晶基板の製造方法の第１工程を示す斜視模式図である。It is a perspective schematic diagram which shows the 1st step of the manufacturing method of the silicon carbide single crystal substrate which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る炭化珪素単結晶基板の製造方法の第２工程を示す断面模式図である。It is sectional drawing which shows the 2nd step of the manufacturing method of the silicon carbide single crystal substrate which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る炭化珪素単結晶基板の製造方法の第３工程を示す斜視模式図である。It is a perspective schematic diagram which shows the 3rd step of the manufacturing method of the silicon carbide single crystal substrate which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る炭化珪素単結晶基板の製造方法の第４工程を示す断面模式図である。It is sectional drawing which shows the 4th step of the manufacturing method of the silicon carbide single crystal substrate which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る炭化珪素単結晶基板の製造方法の第５工程を示す斜視模式図である。It is a perspective schematic diagram which shows the 5th step of the manufacturing method of the silicon carbide single crystal substrate which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る炭化珪素単結晶基板の製造方法の第６工程を示す断面模式図である。It is sectional drawing which shows the 6th step of the manufacturing method of the silicon carbide single crystal substrate which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る炭化珪素単結晶基板の製造方法の第７工程を示す断面模式図である。It is sectional drawing which shows the 7th step of the manufacturing method of the silicon carbide single crystal substrate which concerns on this embodiment. 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示す断面模式図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the silicon carbide epitaxial substrate which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を概略的に示すフローチャートである。It is a flowchart which shows roughly the manufacturing method of the silicon carbide semiconductor device which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第１工程を示す断面模式図である。It is sectional drawing which shows the 1st step of the manufacturing method of the silicon carbide semiconductor device which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第２工程を示す断面模式図である。It is sectional drawing which shows the 2nd step of the manufacturing method of the silicon carbide semiconductor device which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第３工程を示す断面模式図である。It is sectional drawing which shows the 3rd process of the manufacturing method of the silicon carbide semiconductor device which concerns on this embodiment.

［本開示の実施形態の概要］
まず本開示の実施形態の概要について説明する。以下の説明では、同一または対応する要素には同一の符号を付し、それらについて同じ説明は繰り返さない。本明細書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｛｝でそれぞれ示す。結晶学上の指数が負であることは、通常、数字の上に”−”（バー）を付すことによって表現されるが、本明細書では数字の前に負の符号を付すことによって結晶学上の負の指数を表現する。 [Summary of Embodiments of the present disclosure]
First, the outline of the embodiment of the present disclosure will be described. In the following description, the same or corresponding elements are designated by the same reference numerals, and the same description is not repeated for them. In the crystallographic description of the present specification, the individual orientation is indicated by [], the aggregation orientation is indicated by <>, the individual plane is indicated by (), and the aggregation plane is indicated by {}. Negative crystallographic exponents are usually expressed by adding a "-" (bar) above the number, but here the number is preceded by a negative sign for crystallography. Represent the above negative exponent.

（１）本開示に係る炭化珪素単結晶基板１０は、第１主面１１と、オリエンテーションフラット３１とを備えている。オリエンテーションフラット３１は、＜１１−２０＞方向に延在する。第１主面１１は、第１主面１１の外周１０５から５ｍｍ以内の端部領域１０３を含む。第１主面１１に対して垂直な方向において、オリエンテーションフラット３１と連なる端部領域１０３の反り量１０１は、３μｍ以下である。 (1) The silicon carbide single crystal substrate 10 according to the present disclosure includes a first main surface 11 and an orientation flat 31. The orientation flat 31 extends in the <11-20> direction. The first main surface 11 includes an end region 103 within 5 mm from the outer circumference 105 of the first main surface 11. The amount of warpage 101 of the end region 103 connected to the orientation flat 31 in the direction perpendicular to the first main surface 11 is 3 μm or less.

通常、炭化珪素単結晶基板は、炭化珪素単結晶インゴットをワイヤーソーなどにより切断することにより得られる。ワイヤーソーにより炭化珪素インゴットを切断する際、理想的には、ワイヤーソーは炭化珪素単結晶インゴットの側面に対して略垂直に導入される。しかしながら、切断し始めの際には、炭化珪素単結晶インゴットの側面に対するワイヤーソーの導入角度が安定せず、ワイヤーソーが当該側面に対して斜めに導入される場合がある。またカーボン面は、シリコン面よりも物理的に切断されやすい。そのため、ワイヤーソーは、カーボン面側に進む傾向がある。結果として、炭化珪素単結晶インゴットの切断面（言い換えれば、切り出された炭化珪素単結晶基板の表面および裏面）は、炭化珪素単結晶インゴットを切断し始める際にカーボン面側に曲がる傾向がある。そのため、切り出された炭化珪素単結晶基板の表面の外縁が、炭化珪素単結晶基板の裏面から離れる方向に反り上がったり、反対に裏面に近づく方向に反り下がったりする場合がある。 Usually, a silicon carbide single crystal substrate is obtained by cutting a silicon carbide single crystal ingot with a wire saw or the like. When cutting a silicon carbide ingot with a wire saw, ideally the wire saw is introduced approximately perpendicular to the side surface of the silicon carbide single crystal ingot. However, at the beginning of cutting, the introduction angle of the wire saw with respect to the side surface of the silicon carbide single crystal ingot is not stable, and the wire saw may be introduced obliquely with respect to the side surface. Also, the carbon surface is more likely to be physically cut than the silicon surface. Therefore, the wire saw tends to move toward the carbon surface side. As a result, the cut surfaces of the silicon carbide single crystal ingot (in other words, the front and back surfaces of the cut out silicon carbide single crystal substrate) tend to bend toward the carbon surface when the silicon carbide single crystal ingot begins to be cut. Therefore, the outer edge of the surface of the cut out silicon carbide single crystal substrate may warp in the direction away from the back surface of the silicon carbide single crystal substrate, or conversely, warp in the direction closer to the back surface.

特に、オリエンテーションフラットと連なる炭化珪素単結晶基板の表面の端部領域が大きく（具体的には３μｍ超）反っていると、炭化珪素単結晶基板上に炭化珪素層をエピタキシャル成長により形成する際、オリエンテーションフラットから積層欠陥が炭化珪素層に伸展しやすくなる。そのため、端部領域の反り量（即ち、反り上がり量または反り下がり量）を低減（具体的には３μｍ以下に）することが望ましい。 In particular, if the edge region of the surface of the silicon carbide single crystal substrate connected to the orientation flat is large (specifically, more than 3 μm) and warped, the orientation is formed when the silicon carbide layer is formed on the silicon carbide single crystal substrate by epitaxial growth. Lamination defects are likely to extend from the flat to the silicon carbide layer. Therefore, it is desirable to reduce the amount of warpage (that is, the amount of warpage or warpage) in the end region (specifically, to 3 μm or less).

発明者らは検討の結果、ワイヤーソーにより炭化珪素単結晶インゴットを切断する際、炭化珪素単結晶インゴットのオリエンテーションフラット上に板状の保護部を配置した後、保護部を先に切断し、続けて炭化珪素単結晶インゴットを切断することに着想した。先に切断される保護部の切断面は、保護部の側面に対して曲がる場合があるが、次第に切断面は当該側面に対して略垂直なる。そのため、保護部に続いて切断される炭化珪素インゴットは、炭化珪素インゴットの側面に対して略垂直に切断される。結果として、端部領域の反り量を低減することができる。具体的には、端部領域の反り量を３μｍ以下とすることができる。結果として、エピタキシャル成長中にオリエンテーションフラットから炭化珪素層に伸展する積層欠陥を低減することができる。 As a result of examination, when cutting a silicon carbide single crystal ingot with a wire saw, the inventors placed a plate-shaped protective portion on the orientation flat of the silicon carbide single crystal ingot, and then cut the protective portion first, and then continued. The idea was to cut a silicon carbide single crystal ingot. The cut surface of the protective portion to be cut first may bend with respect to the side surface of the protective portion, but the cut surface gradually becomes substantially perpendicular to the side surface. Therefore, the silicon carbide ingot that is cut following the protective portion is cut substantially perpendicular to the side surface of the silicon carbide ingot. As a result, the amount of warpage in the end region can be reduced. Specifically, the amount of warpage in the end region can be set to 3 μm or less. As a result, it is possible to reduce stacking defects extending from the orientation flat to the silicon carbide layer during epitaxial growth.

（２）上記（１）に係る炭化珪素単結晶基板１０において、第１主面１１に対して垂直な方向から見てオリエンテーションフラット３１を垂直に二等分する断面を見た場合、端部領域１０３は、オリエンテーションフラット３１に向かうにつれて第１主面１１と反対側の面１３から離れる方向に反り上がっていてもよい。反り量１０１は、オリエンテーションフラット３１から第１主面１１の中央５に向かって３ｍｍ離れた位置から５ｍｍ離れた位置までの領域１０２における第１主面１１の断面プロファイル１５から算出される最小二乗直線４が、オリエンテーションフラット３１と交わる点６と、オリエンテーションフラット３１と第１主面１１との接点７との距離であってもよい。 (2) In the silicon carbide single crystal substrate 10 according to (1) above, when the cross section of the orientation flat 31 vertically bisected when viewed from the direction perpendicular to the first main surface 11, the end region is observed. The 103 may be warped in a direction away from the surface 13 opposite to the first main surface 11 toward the orientation flat 31. The amount of warpage 101 is the least squares straight line calculated from the cross-sectional profile 15 of the first main surface 11 in the region 102 from the position 3 mm away from the center 5 of the first main surface 11 toward the center 5 of the first main surface 11 to the position 5 mm away. 4 may be the distance between the point 6 where the orientation flat 31 intersects and the contact point 7 between the orientation flat 31 and the first main surface 11.

（３）上記（１）に係る炭化珪素単結晶基板１０において、第１主面１１に対して垂直な方向から見てオリエンテーションフラット３１を垂直に二等分する断面を見た場合、端部領域１０３は、オリエンテーションフラット３１に向かうにつれて第１主面１１と反対側の面１３に近づく方向に反り下がっていてもよい。反り量１０１は、オリエンテーションフラット３１から第１主面１１の中央５に向かって３ｍｍ離れた位置から５ｍｍ離れた位置までの領域１０２における第１主面１１の断面プロファイル１５から算出される最小二乗直線４が、オリエンテーションフラット３１に沿って延在する仮想平面３６と交わる点６と、オリエンテーションフラット３１と第１主面１１との接点７との距離であってもよい。 (3) In the silicon carbide single crystal substrate 10 according to (1) above, when the cross section of the orientation flat 31 vertically bisected when viewed from the direction perpendicular to the first main surface 11, the end region is observed. The 103 may be warped in a direction approaching the surface 13 opposite to the first main surface 11 toward the orientation flat 31. The amount of warpage 101 is the minimum squared straight line calculated from the cross-sectional profile 15 of the first main surface 11 in the region 102 from the position 3 mm away from the center 5 of the first main surface 11 toward the center 5 of the first main surface 11 to the position 5 mm away. 4 may be the distance between the point 6 intersecting the virtual plane 36 extending along the orientation flat 31 and the contact point 7 between the orientation flat 31 and the first main surface 11.

（４）上記（１）〜（３）のいずれかに係る炭化珪素単結晶基板１０において、反り量１０１は、２μｍ以下であってもよい。 (4) In the silicon carbide single crystal substrate 10 according to any one of (1) to (3) above, the warp amount 101 may be 2 μm or less.

（５）上記（４）に係る炭化珪素単結晶基板１０において、反り量１０１は、１μｍ以下であってもよい。 (5) In the silicon carbide single crystal substrate 10 according to (4) above, the warp amount 101 may be 1 μm or less.

（６）本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００は、上記（１）〜（５）のいずれかに記載の炭化珪素単結晶基板１０と、炭化珪素層２０とを備えていてもよい。炭化珪素層２０は、第１主面１１上にある。炭化珪素層２０は、第１主面１１に接する面１４とは反対側の第２主面１２を含む。第２主面１２において、オリエンテーションフラット３１から＜１−１００＞方向に延在し、かつ１ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がない。 (6) The silicon carbide epitaxial substrate 100 according to the present disclosure may include the silicon carbide single crystal substrate 10 according to any one of (1) to (5) above, and the silicon carbide layer 20. The silicon carbide layer 20 is on the first main surface 11. The silicon carbide layer 20 includes a second main surface 12 opposite to the surface 14 in contact with the first main surface 11. On the second main surface 12, there is no stacking defect extending from the orientation flat 31 in the <1-100> direction and having a length of 1 mm or more.

（７）上記（１）〜（５）のいずれかに係る炭化珪素単結晶基板１０において、第１主面１１に対して垂直な方向から見て、オリエンテーションフラット３１を垂直に２等分する線分３を４等分した場合、第１主面１１は、オリエンテーションフラット３１から線分３の１／４の位置４４までの下部領域４１を含んでいてもよい。下部領域４１の端部３３と連なる端部領域１０３の反り量１０１は、３μｍ以下である。 (7) In the silicon carbide single crystal substrate 10 according to any one of (1) to (5) above, a line segmenting the orientation flat 31 vertically into two equal parts when viewed from a direction perpendicular to the first main surface 11. When the division 3 is divided into four equal parts, the first main surface 11 may include a lower region 41 from the orientation flat 31 to the position 44 of 1/4 of the line segment 3. The amount of warpage 101 of the end region 103 connected to the end 33 of the lower region 41 is 3 μm or less.

（８）本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００は、上記（７）に記載の炭化珪素単結晶基板１０と、炭化珪素層２０とを備えていてもよい。炭化珪素層２０は、第１主面１１上にある。炭化珪素層２０は、第１主面１１に接する面１４とは反対側の第２主面１２を含む。第２主面１２において、下部領域４１の端部３３から＜１−１００＞方向に延在し、かつ１ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がない。 (8) The silicon carbide epitaxial substrate 100 according to the present disclosure may include the silicon carbide single crystal substrate 10 described in (7) above and the silicon carbide layer 20. The silicon carbide layer 20 is on the first main surface 11. The silicon carbide layer 20 includes a second main surface 12 opposite to the surface 14 in contact with the first main surface 11. On the second main surface 12, there is no stacking defect extending from the end 33 of the lower region 41 in the <1-100> direction and having a length of 1 mm or more.

（９）上記（１）〜（５）のいずれかに係る炭化珪素単結晶基板１０において、第１主面１１に対して垂直な方向から見て、オリエンテーションフラット３１を垂直に２等分する線分３を４等分した場合、第１主面１１は、オリエンテーションフラット３１と反対側の端部３５から線分の１／４の位置４５までの上部領域４３を含んでいてもよい。上部領域４３の端部３５と連なる端部領域１０３の反り量１０１は、３μｍ以下である。 (9) In the silicon carbide single crystal substrate 10 according to any one of (1) to (5) above, a line segmenting the orientation flat 31 vertically into two equal parts when viewed from a direction perpendicular to the first main surface 11. When the portion 3 is divided into four equal parts, the first main surface 11 may include an upper region 43 from the end 35 on the opposite side of the orientation flat 31 to the position 45 of 1/4 of the line segment. The amount of warpage 101 of the end region 103 connected to the end 35 of the upper region 43 is 3 μm or less.

（１０）本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００は、上記（９）に記載の炭化珪素単結晶基板１０と、炭化珪素層２０とを備えていてもよい。炭化珪素層２０は、第１主面１１上にある。炭化珪素層２０は、第１主面１１に接する面１４とは反対側の第２主面１２を含む。第２主面１２において、上部領域４３の端部３５から＜１−１００＞方向に延在し、かつ１ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がない。 (10) The silicon carbide epitaxial substrate 100 according to the present disclosure may include the silicon carbide single crystal substrate 10 described in (9) above and the silicon carbide layer 20. The silicon carbide layer 20 is on the first main surface 11. The silicon carbide layer 20 includes a second main surface 12 opposite to the surface 14 in contact with the first main surface 11. On the second main surface 12, there are no stacking defects extending from the end 35 of the upper region 43 in the <1-100> direction and having a length of 1 mm or more.

（１１）上記（１）〜（５）のいずれかに係る炭化珪素単結晶基板１０において、第１主面１１に対して垂直な方向から見て、オリエンテーションフラット３１を垂直に２等分する線分３を４等分した場合、第１主面１１は、オリエンテーションフラット３１から線分の１／４の位置４４までの下部領域４１と、オリエンテーションフラット３１と反対側の端部３５から線分の１／４の位置４５までの上部領域４３とを含んでいてもよい。下部領域４１の端部３３と連なる端部領域１０３の反り量１０１は、３μｍ以下であり、かつ上部領域４３の端部３５と連なる端部領域１０３の反り量１０１は、３μｍ以下である。 (11) In the silicon carbide single crystal substrate 10 according to any one of (1) to (5) above, a line segmenting the orientation flat 31 vertically into two equal parts when viewed from a direction perpendicular to the first main surface 11. When the division 3 is divided into four equal parts, the first main surface 11 is a line segment from the lower region 41 from the orientation flat 31 to the position 44 of 1/4 of the line segment and the end 35 on the opposite side of the orientation flat 31. It may include the upper region 43 up to the 1/4 position 45. The warp amount 101 of the end region 103 connected to the end 33 of the lower region 41 is 3 μm or less, and the warp amount 101 of the end region 103 connected to the end 35 of the upper region 43 is 3 μm or less.

（１２）本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００は、上記（１１）に記載の炭化珪素単結晶基板１０と、炭化珪素層２０とを備えていてもよい。炭化珪素層２０は、第１主面１１上にある。炭化珪素層２０は、第１主面１１に接する面１４とは反対側の第２主面１２を含む。第２主面１２において、下部領域４１の端部３３から＜１−１００＞方向に延在しかつ１ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がなく、かつ上部領域４３の端部３５から＜１−１００＞方向に延在しかつ１ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がない。 (12) The silicon carbide epitaxial substrate 100 according to the present disclosure may include the silicon carbide single crystal substrate 10 described in (11) above and the silicon carbide layer 20. The silicon carbide layer 20 is on the first main surface 11. The silicon carbide layer 20 includes a second main surface 12 opposite to the surface 14 in contact with the first main surface 11. On the second main surface 12, there is no stacking defect extending in the <1-100> direction from the end 33 of the lower region 41 and having a length of 1 mm or more, and <1-from the end 35 of the upper region 43. There are no stacking defects that extend in the 100> direction and have a length of 1 mm or more.

（１３）本開示に係る炭化珪素半導体装置３００の製造方法は以下の工程を備えている。上記（６）、（８）、（１０）および（１２）のいずれかに記載の炭化珪素エピタキシャル基板１００が準備される。炭化珪素エピタキシャル基板１００が加工される。 (13) The method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device 300 according to the present disclosure includes the following steps. The silicon carbide epitaxial substrate 100 according to any one of (6), (8), (10) and (12) above is prepared. The silicon carbide epitaxial substrate 100 is processed.

［本開示の実施形態の詳細］
以下、本開示の実施形態の詳細について説明する。 [Details of Embodiments of the present disclosure]
Hereinafter, the details of the embodiments of the present disclosure will be described.

（炭化珪素単結晶基板）
まず、本実施形態に係る炭化珪素単結晶基板の構成について説明する。図１および図２に示されるように、炭化珪素単結晶基板１０は、第１主面１１と、第１主面１１と反対側の第３主面１３と、第１主面１１と第３主面１３との間に位置する側端面３０とを有している。側端面３０は、平面状のオリエンテーションフラット３１と、曲面状の曲率部３２とにより構成されている。オリエンテーションフラット３１は、＜１１−２０＞方向に延在する。オリエンテーションフラット３１は、略長方形状である。オリエンテーションフラット３１の長手方向は、＜１１−２０＞方向である。オリエンテーションフラット３１に対して垂直な方向は、＜１−１００＞方向であってもよい。 (Silicon carbide single crystal substrate)
First, the configuration of the silicon carbide single crystal substrate according to the present embodiment will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, the silicon carbide single crystal substrate 10 has a first main surface 11, a third main surface 13 opposite to the first main surface 11, and first main surface 11 and a third surface. It has a side end surface 30 located between the main surface 13 and the main surface 13. The side end surface 30 is composed of a flat orientation flat 31 and a curved curved portion 32. The orientation flat 31 extends in the <11-20> direction. The orientation flat 31 has a substantially rectangular shape. The longitudinal direction of the orientation flat 31 is the <11-20> direction. The direction perpendicular to the orientation flat 31 may be the <1-100> direction.

図２に示されるように、第１主面１１に対して垂直な方向から見て、側端面３０は、直線状のオリエンテーションフラット３１と、円弧状の曲率部３２とを含んでいる。曲率部３２上における任意の３点により形成される三角形の外接円の中心が、第１主面１１の中央５とされてもよい。炭化珪素単結晶基板１０（以下「単結晶基板」と略記する場合がある）は、炭化珪素単結晶から構成される。炭化珪素単結晶のポリタイプは、たとえば４Ｈ−ＳｉＣである。４Ｈ−ＳｉＣは、電子移動度、絶縁破壊電界強度等において他のポリタイプより優れている。炭化珪素単結晶基板１０は、たとえば窒素（Ｎ）などのｎ型不純物を含んでいる。炭化珪素単結晶基板１０の導電型は、たとえばｎ型である。 As shown in FIG. 2, when viewed from a direction perpendicular to the first main surface 11, the side end surface 30 includes a linear orientation flat 31 and an arc-shaped curved portion 32. The center of the circumscribed circle of the triangle formed by any three points on the curvature portion 32 may be the center 5 of the first main surface 11. The silicon carbide single crystal substrate 10 (hereinafter, may be abbreviated as "single crystal substrate") is composed of a silicon carbide single crystal. The polytype of the silicon carbide single crystal is, for example, 4H-SiC. 4H-SiC is superior to other polytypes in electron mobility, dielectric breakdown electric field strength, and the like. The silicon carbide single crystal substrate 10 contains n-type impurities such as nitrogen (N). The conductive type of the silicon carbide single crystal substrate 10 is, for example, n type.

第１主面１１は、たとえば｛０００１｝面もしくは｛０００１｝面から８°以下傾斜した面である。第１主面１１が｛０００１｝面から傾斜している場合、第１主面１１の法線の傾斜方向（オフ方向）は、たとえば＜１１−２０＞方向である。｛０００１｝面からの傾斜角（オフ角）は、１°以上であってもよいし、２°以上であってもよい。オフ角は、７°以下であってもよいし、６°以下であってもよい。第１主面１１の最大径（直径）は、たとえば１００ｍｍ以上である。最大径は１５０ｍｍ以上でもよいし、２００ｍｍ以上でもよいし、２５０ｍｍ以上でもよい。最大径の上限は特に限定されない。最大径の上限は、たとえば３００ｍｍであってもよい。第１主面１１が（０００１）面側である場合、第３主面１３は（０００−１）面側である。反対に、第１主面１１が（０００−１）面側である場合、第３主面１３は（０００１）面側である。第１主面１１は、第１主面１１の外周１０５から中央５に向かって５ｍｍ以内の端部領域１０３（第１端部領域）と、端部領域１０３に囲まれた中央領域１０４とを含む。端部領域１０３は、オリエンテーションフラット３１と連なる。 The first main surface 11 is, for example, a {0001} surface or a surface inclined by 8 ° or less from the {0001} surface. When the first main surface 11 is inclined from the {0001} surface, the inclination direction (off direction) of the normal of the first main surface 11 is, for example, the <11-20> direction. The inclination angle (off angle) from the {0001} plane may be 1 ° or more, or 2 ° or more. The off angle may be 7 ° or less, or 6 ° or less. The maximum diameter (diameter) of the first main surface 11 is, for example, 100 mm or more. The maximum diameter may be 150 mm or more, 200 mm or more, or 250 mm or more. The upper limit of the maximum diameter is not particularly limited. The upper limit of the maximum diameter may be, for example, 300 mm. When the first main surface 11 is on the (0001) surface side, the third main surface 13 is on the (000-1) surface side. On the contrary, when the first main surface 11 is on the (000-1) surface side, the third main surface 13 is on the (0001) surface side. The first main surface 11 includes an end region 103 (first end region) within 5 mm from the outer circumference 105 of the first main surface 11 toward the center 5 and a central region 104 surrounded by the end region 103. include. The end region 103 is connected to the orientation flat 31.

次に、端部領域の反り量について説明する。
図３は、第１主面１１に対して垂直な方向から見てオリエンテーションフラット３１を垂直に二等分する断面を見た場合における、第１主面１１の断面プロファイル１５を示している。図３において、縦軸は、第１主面１１の相対高さを示しており、横軸は、オリエンテーションフラット３１に対して垂直な方向における、第１主面上の位置を示している。相対高さの測定方法については後述する。第１位置１は、第１主面１１に対して垂直な方向から見た場合におけるオリエンテーションフラットの中央の位置である。第２位置２は、第１主面１１の中央５から見て第１位置１と反対側における曲率部３２の位置である。図３に示されるように、断面視において、端部領域１０３は、オリエンテーションフラット３１に向かうにつれて第１主面１１とは反対側の第３主面１３から離れる方向に反り上がっていてもよい。第２位置２において、第１主面１１の相対高さが最も小さくてもよい。第２位置２から第１位置１に向かうにつれて、第１主面１１の相対高さが徐々に大きくなっていてもよい。 Next, the amount of warpage in the end region will be described.
FIG. 3 shows a cross-sectional profile 15 of the first main surface 11 when the cross section of the orientation flat 31 is vertically bisected when viewed from a direction perpendicular to the first main surface 11. In FIG. 3, the vertical axis indicates the relative height of the first main surface 11, and the horizontal axis indicates the position on the first main surface in the direction perpendicular to the orientation flat 31. The method of measuring the relative height will be described later. The first position 1 is the central position of the orientation flat when viewed from a direction perpendicular to the first main surface 11. The second position 2 is the position of the curvature portion 32 on the side opposite to the first position 1 when viewed from the center 5 of the first main surface 11. As shown in FIG. 3, in cross-sectional view, the end region 103 may warp toward the orientation flat 31 in a direction away from the third main surface 13 opposite to the first main surface 11. At the second position 2, the relative height of the first main surface 11 may be the smallest. The relative height of the first main surface 11 may gradually increase from the second position 2 to the first position 1.

図４は、図３の領域ＩＶの拡大図である。図４の横軸は、オリエンテーションフラット３１に対して垂直な方向におけるオリエンテーションフラット３１からの距離を示している。横軸の位置０は、オリエンテーションフラット３１の位置である。オリエンテーションフラット３１から第１主面１１の中央５に向かって３ｍｍ離れた位置から５ｍｍ離れた位置までの領域１０２における第１主面１１の断面プロファイル１５から算出される最小二乗直線４を想定する。反り量１０１は、最小二乗直線４が、オリエンテーションフラット３１と交わる点６と、オリエンテーションフラット３１と第１主面１１との接点７との距離である。接点７は、第１主面１１に対して垂直な方向における、オリエンテーションフラット３１の最高位置であってもよい。 FIG. 4 is an enlarged view of region IV of FIG. The horizontal axis of FIG. 4 indicates the distance from the orientation flat 31 in the direction perpendicular to the orientation flat 31. The position 0 on the horizontal axis is the position of the orientation flat 31. It is assumed that the least squares straight line 4 calculated from the cross-sectional profile 15 of the first main surface 11 in the region 102 from the position 3 mm away from the orientation flat 31 toward the center 5 of the first main surface 11 to the position 5 mm away is assumed. The warp amount 101 is the distance between the point 6 where the least squares straight line 4 intersects the orientation flat 31 and the contact point 7 between the orientation flat 31 and the first main surface 11. The contact 7 may be the highest position of the orientation flat 31 in a direction perpendicular to the first main surface 11.

図５に示されるように、断面視において、端部領域１０３は、オリエンテーションフラット３１に向かうにつれて第１主面１１とは反対側の第３主面１３に近づく方向に反り下がっていてもよい。図５の横軸は、オリエンテーションフラット３１に対して垂直な方向におけるオリエンテーションフラット３１からの距離を示している。横軸の位置０は、オリエンテーションフラット３１の位置である。オリエンテーションフラット３１から第１主面１１の中央５に向かって３ｍｍ離れた位置から５ｍｍ離れた位置までの領域１０２における第１主面１１の断面プロファイル１５から算出される最小二乗直線４を想定する。反り量１０１は、最小二乗直線４が、オリエンテーションフラット３１に沿って延在する仮想平面３６と交わる点８と、オリエンテーションフラット３１と第１主面１１との接点７との距離である。接点７は、第１主面１１に対して垂直な方向における、オリエンテーションフラット３１の最低位置であってもよい。 As shown in FIG. 5, in cross-sectional view, the end region 103 may be warped in a direction approaching the third main surface 13 opposite to the first main surface 11 toward the orientation flat 31. The horizontal axis of FIG. 5 indicates the distance from the orientation flat 31 in the direction perpendicular to the orientation flat 31. The position 0 on the horizontal axis is the position of the orientation flat 31. It is assumed that the least squares straight line 4 calculated from the cross-sectional profile 15 of the first main surface 11 in the region 102 from the position 3 mm away from the orientation flat 31 toward the center 5 of the first main surface 11 to the position 5 mm away is assumed. The amount of warpage 101 is the distance between the point 8 where the least squares straight line 4 intersects the virtual plane 36 extending along the orientation flat 31 and the contact point 7 between the orientation flat 31 and the first main surface 11. The contact 7 may be the lowest position of the orientation flat 31 in a direction perpendicular to the first main surface 11.

以上のように、端部領域１０３は、外周１０５に向かうにつれて、炭化珪素単結晶基板１０の第３主面１３から離れる方向に反り上がっていてもよいし、反対に第３主面１３に近づく方向に反り下がっていてもよい。第３主面１３は、第３主面１３の外周から５ｍｍ以内の第２端部領域を含んでいる。第２端部領域は、オリエンテーションフラット３１と連なる。第１端部領域１０３が反り上がっている場合は、第２端部領域が反り下がっていてもよい。反対に、第１端部領域１０３が反り下がっている場合は、第２端部領域が反り上がっていてもよい。第１主面１１に対して垂直な方向において、第１端部領域１０３の反り量１０１は、３μｍ以下である。好ましくは、反り量１０１は、２μｍ以下であり、より好ましくは、反り量１０１は、１μｍ以下である。同様に、第３主面１３に対して垂直な方向において、第２端部領域の反り量１０１は、３μｍ以下であってもよいし、２μｍ以下であってもよいし、１μｍ以下であってもよい。 As described above, the end region 103 may warp in the direction away from the third main surface 13 of the silicon carbide single crystal substrate 10 toward the outer circumference 105, or conversely approach the third main surface 13. It may be warped in the direction. The third main surface 13 includes a second end region within 5 mm from the outer circumference of the third main surface 13. The second end region is connected to the orientation flat 31. When the first end region 103 is warped, the second end region may be warped. On the contrary, when the first end region 103 is warped, the second end region may be warped. In the direction perpendicular to the first main surface 11, the warp amount 101 of the first end region 103 is 3 μm or less. Preferably, the warp amount 101 is 2 μm or less, and more preferably, the warp amount 101 is 1 μm or less. Similarly, in the direction perpendicular to the third main surface 13, the warp amount 101 of the second end region may be 3 μm or less, 2 μm or less, or 1 μm or less. May be good.

次に、反り量の測定方法について説明する。
反り量は、たとえば神津精機社製のＤｙｖｏｃｅシリーズの表面形状測定システム等を用いて測定可能である。図６に示されるように、表面形状測定システム５７は、たとえばレーザー変位計５０と、ＸＹステージ５５とを主に有している。レーザー変位計５０は、発光素子５１と、受光素子５２とを主に有している。発光素子５１は、たとえば半導体レーザーである。 Next, a method for measuring the amount of warpage will be described.
The amount of warpage can be measured using, for example, a surface shape measuring system of the Divoce series manufactured by Kozu Seiki Co., Ltd. As shown in FIG. 6, the surface shape measuring system 57 mainly includes, for example, a laser displacement meter 50 and an XY stage 55. The laser displacement meter 50 mainly includes a light emitting element 51 and a light receiving element 52. The light emitting element 51 is, for example, a semiconductor laser.

図６に示されるように、炭化珪素単結晶基板１０がＸＹステージ５５上に配置される。発光素子５１からの入射光５３が、炭化珪素単結晶基板１０の第１主面１１に対して照射される。第１主面１１からの反射光５４が受光素子５２により検知される。これにより、レーザー変位計５０から第１主面１１までの距離を測定することができる。ＸＹステージ５５を２次元平面内で移動させることにより、第１主面１１の径方向に沿った表面の相対高さのプロファイルを測定することができる。 As shown in FIG. 6, the silicon carbide single crystal substrate 10 is arranged on the XY stage 55. The incident light 53 from the light emitting element 51 irradiates the first main surface 11 of the silicon carbide single crystal substrate 10. The reflected light 54 from the first main surface 11 is detected by the light receiving element 52. Thereby, the distance from the laser displacement meter 50 to the first main surface 11 can be measured. By moving the XY stage 55 in the two-dimensional plane, the profile of the relative height of the surface along the radial direction of the first main surface 11 can be measured.

第１主面１１に対して垂直な直線５８と、入射光５３の入射方向との角度θは、たとえば０°以上６０°以下である。当該角度が６０°よりも大きい場合、特に第１主面１１の外周付近において乱反射のためノイズが大きくなり、炭化珪素単結晶基板１０の表面形状を正確に測定することが困難である。本実施形態においては、当該角度を小さくすることにより、第１主面１１の外周付近における表面形状（特に、第１主面１１と側端面３０との接線７付近の形状）を正確に測定することができる。 The angle θ between the straight line 58 perpendicular to the first main surface 11 and the incident direction of the incident light 53 is, for example, 0 ° or more and 60 ° or less. When the angle is larger than 60 °, noise becomes large due to diffused reflection especially in the vicinity of the outer periphery of the first main surface 11, and it is difficult to accurately measure the surface shape of the silicon carbide single crystal substrate 10. In the present embodiment, by reducing the angle, the surface shape near the outer circumference of the first main surface 11 (particularly, the shape near the tangent line 7 between the first main surface 11 and the side end surface 30) is accurately measured. be able to.

たとえば、図２の線分３に沿って第１主面１１の相対高さが測定される。次に、ＸＹステージ５５を用いて、炭化珪素単結晶基板１０がたとえば＜１１−２０＞方向に１０ｍｍだけシフトする。次に、線分３と平行な線分に沿って第１主面１１の相対高さが測定される。以上のように、第１主面１１の相対高さのプロファイルが１０ｍｍ間隔で測定される。 For example, the relative height of the first main surface 11 is measured along the line segment 3 in FIG. Next, using the XY stage 55, the silicon carbide single crystal substrate 10 is shifted by, for example, 10 mm in the <11-20> direction. Next, the relative height of the first main surface 11 is measured along a line segment parallel to the line segment 3. As described above, the profile of the relative height of the first main surface 11 is measured at intervals of 10 mm.

オリエンテーションフラット３１と連なる端部領域１０３の反り量１０１は３μｍ以下であるとは、第１主面１１に対して垂直な方向から見て、オリエンテーションフラット３１の延在方向（つまり、＜１１−２０＞方向）において１０ｍｍ間隔の測定位置で、端部領域１０３の反り量１０１を測定した場合に、全ての測定位置において端部領域１０３の反り量１０１が３μｍ以下であることを意味する。 The amount of warpage 101 of the end region 103 connected to the orientation flat 31 is 3 μm or less, which means that the orientation flat 31 extends in the extending direction (that is, <11-20) when viewed from the direction perpendicular to the first main surface 11. > Direction), when the warp amount 101 of the end region 103 is measured at the measurement positions at intervals of 10 mm, it means that the warp amount 101 of the end region 103 is 3 μm or less at all the measurement positions.

（炭化珪素エピタキシャル基板）
次に、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の構成について説明する。図７に示されるように、炭化珪素エピタキシャル基板１００は、炭化珪素単結晶基板１０と、炭化珪素層２０とを有している。炭化珪素層２０は、第１主面１１上にある。炭化珪素層２０は、第１主面１１に接する第４主面１４と、第４主面１４とは反対側の第２主面１２を含む。第２主面１２において、オリエンテーションフラット３１から＜１−１００＞方向に延在しかつ１ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がない。好ましくは、１．５ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がなく、より好ましくは２ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がない。積層欠陥の長さは、＜１−１００＞方向における長さである。なお、第２主面１２において、オリエンテーションフラット３１とは異なる領域から延在する積層欠陥があってもよいし、＜１−１００＞方向とは異なる方向に延在する積層欠陥があってもよいし、１ｍｍ未満の長さを有する積層欠陥があってもよい。 (Silicon Carbide epitaxial substrate)
Next, the configuration of the silicon carbide epitaxial substrate according to this embodiment will be described. As shown in FIG. 7, the silicon carbide epitaxial substrate 100 has a silicon carbide single crystal substrate 10 and a silicon carbide layer 20. The silicon carbide layer 20 is on the first main surface 11. The silicon carbide layer 20 includes a fourth main surface 14 in contact with the first main surface 11 and a second main surface 12 on the opposite side of the fourth main surface 14. On the second main surface 12, there are no stacking defects extending from the orientation flat 31 in the <1-100> direction and having a length of 1 mm or more. Preferably, there are no stacking defects having a length of 1.5 mm or more, and more preferably there are no stacking defects having a length of 2 mm or more. The length of the stacking defect is the length in the <1-100> direction. The second main surface 12 may have a stacking defect extending from a region different from the orientation flat 31, or may have a stacking defect extending in a direction different from the <1-100> direction. However, there may be a stacking defect having a length of less than 1 mm.

炭化珪素層２０は、エピタキシャル成長により形成されたエピタキシャル層である。炭化珪素層２０は、たとえば窒素などのｎ型不純物を含む。炭化珪素層２０が含むｎ型不純物の濃度は、炭化珪素単結晶基板１０が含むｎ型不純物の濃度よりも低くてもよい。炭化珪素層２０は、第２主面１２を構成する。炭化珪素層２０の厚みは、たとえば５μｍ以上であってもよいし、１０μｍ以上であってもよいし、１５μｍ以上であってもよい。 The silicon carbide layer 20 is an epitaxial layer formed by epitaxial growth. The silicon carbide layer 20 contains n-type impurities such as nitrogen. The concentration of n-type impurities contained in the silicon carbide layer 20 may be lower than the concentration of n-type impurities contained in the silicon carbide single crystal substrate 10. The silicon carbide layer 20 constitutes the second main surface 12. The thickness of the silicon carbide layer 20 may be, for example, 5 μm or more, 10 μm or more, or 15 μm or more.

（積層欠陥の観察方法）
次に、積層欠陥の観察方法について説明する。積層欠陥の観察には、たとえば株式会社フォトンデザイン製のフォトルミネッセンスイメージング装置が用いられる。炭化珪素エピタキシャル基板１００の第２主面１２に対して励起光が照射されると、第２主面１２からフォトルミネッセンス光が観測される。励起光としては、たとえば白色光が用いられる。白色光は、たとえば３１３ｎｍのバンドパスフィルターを通過した後、第２主面１２に照射される。フォトルミネッセンス光は、たとえば７４０ｎｍのローパスフィルタを通過した後、カメラ等の受光素子に到達する。以上のように、第２主面１２の測定領域のフォトルミネッセンス画像が撮影される。 (Observation method of stacking defects)
Next, a method of observing stacking defects will be described. For observing stacking defects, for example, a photoluminescence imaging device manufactured by Photon Design Co., Ltd. is used. When the second main surface 12 of the silicon carbide epitaxial substrate 100 is irradiated with excitation light, photoluminescence light is observed from the second main surface 12. As the excitation light, for example, white light is used. The white light passes through, for example, a 313 nm bandpass filter, and then irradiates the second main surface 12. The photoluminescent light passes through, for example, a 740 nm low-pass filter and then reaches a light receiving element such as a camera. As described above, the photoluminescence image of the measurement area of the second main surface 12 is taken.

たとえば炭化珪素エピタキシャル基板１００を第２主面１２と平行な方向に移動させながら、第２主面１２のフォトルミネッセンス画像が撮影されることにより、第２主面１２全面におけるフォトルミネッセンス画像がマッピングされる。フォトルミネッセンス画像において、オリエンテーションフラット３１から直線状に伸長する白色の筋が積層欠陥として特定される。 For example, the photoluminescence image on the entire surface of the second main surface 12 is mapped by taking a photoluminescence image of the second main surface 12 while moving the silicon carbide epitaxial substrate 100 in a direction parallel to the second main surface 12. NS. In the photoluminescence image, white streaks extending linearly from the orientation flat 31 are identified as stacking defects.

（炭化珪素単結晶基板の第１変形例）
図８に示されるように、炭化珪素単結晶基板１０において、第１主面１１に対して垂直な方向から見て、オリエンテーションフラット３１を垂直に２等分する線分３を４等分する場合を想定する。第１主面１１は、オリエンテーションフラット３１から線分３の１／４の位置４４までの下部領域４１を含んでいる。線分３は、第１主面１１上に位置する。線分３は、第１主面１１の中央５を通る。位置４４は、線分３に対して垂直な線分である。位置４４は、線分３を４等分した場合に、線分３とオリエンテーションフラット３１の接点である第１位置１から、線分３の１／４の長さだけ離れた位置にある。 (First modification of silicon carbide single crystal substrate)
As shown in FIG. 8, in the silicon carbide single crystal substrate 10, the line segment 3 that vertically divides the orientation flat 31 into two equal parts is divided into four equal parts when viewed from a direction perpendicular to the first main surface 11. Is assumed. The first main surface 11 includes a lower region 41 from the orientation flat 31 to the position 44 of 1/4 of the line segment 3. The line segment 3 is located on the first main surface 11. The line segment 3 passes through the center 5 of the first main surface 11. The position 44 is a line segment perpendicular to the line segment 3. The position 44 is located at a position separated from the first position 1, which is the contact point between the line segment 3 and the orientation flat 31, by a length of 1/4 of the line segment 3 when the line segment 3 is divided into four equal parts.

第１主面１１に対して垂直な方向から見て、円弧状の曲率部３２は、下部円弧部３３と、中央円弧部３４と、上部円弧部３５とを含んでいる。中央円弧部３４は、下部円弧部３３と上部円弧部３５との間にある。下部円弧部３３は、下部領域４１により構成される。下部領域４１の端部３３と連なる端部領域１０３の反り量１０１は、３μｍ以下である。端部領域１０３の反り量１０１は３μｍ以下であるとは、第１主面１１に対して垂直な方向から見て、端部３３に沿った方向において１０ｍｍ間隔の測定位置で、端部領域１０３の反り量１０１を測定した場合、全ての測定位置において端部領域１０３の反り量１０１が３μｍ以下であることを意味する。好ましくは、端部領域１０３の反り量１０１は、２μｍ以下であり、より好ましくは１μｍ以下である。 When viewed from a direction perpendicular to the first main surface 11, the arc-shaped curvature portion 32 includes a lower arc portion 33, a central arc portion 34, and an upper arc portion 35. The central arc portion 34 is located between the lower arc portion 33 and the upper arc portion 35. The lower arc portion 33 is composed of a lower region 41. The amount of warpage 101 of the end region 103 connected to the end 33 of the lower region 41 is 3 μm or less. The warpage amount 101 of the end region 103 is 3 μm or less at the measurement positions at intervals of 10 mm in the direction along the end 33 when viewed from the direction perpendicular to the first main surface 11. When the warp amount 101 is measured, it means that the warp amount 101 of the end region 103 is 3 μm or less at all the measurement positions. Preferably, the warp amount 101 of the end region 103 is 2 μm or less, and more preferably 1 μm or less.

（炭化珪素エピタキシャル基板の第１変形例）
図７に示されるように、第１変形例に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００は、第１変形例に係る炭化珪素単結晶基板１０と、炭化珪素層２０とを有している。炭化珪素層２０は、第１主面１１上にある。炭化珪素層２０は、第１主面１１に接する第４主面１４と、第４主面１４とは反対側の第２主面１２を含む。第２主面１２において、下部領域４１の端部３３から＜１−１００＞方向に延在すしかつ１ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がない。なお、第２主面１２において、下部領域４１の端部３３とは異なる領域から延在する積層欠陥があってもよいし、＜１−１００＞方向とは異なる方向に延在する積層欠陥があってもよいし、１ｍｍ未満の長さを有する積層欠陥があってもよい。 (First modification of silicon carbide epitaxial substrate)
As shown in FIG. 7, the silicon carbide epitaxial substrate 100 according to the first modification has the silicon carbide single crystal substrate 10 according to the first modification and the silicon carbide layer 20. The silicon carbide layer 20 is on the first main surface 11. The silicon carbide layer 20 includes a fourth main surface 14 in contact with the first main surface 11 and a second main surface 12 on the opposite side of the fourth main surface 14. On the second main surface 12, there are no stacking defects extending from the end 33 of the lower region 41 in the <1-100> direction and having a length of 1 mm or more. In the second main surface 12, there may be a stacking defect extending from a region different from the end 33 of the lower region 41, or a stacking defect extending in a direction different from the <1-100> direction. There may be a stacking defect having a length of less than 1 mm.

（炭化珪素単結晶基板の第２変形例）
図９に示されるように、第２変形例に係る炭化珪素単結晶基板１０において、第１主面１１に対して垂直な方向から見て、オリエンテーションフラット３１を垂直に２等分する線分３を４等分した場合を想定する。第１主面１１は、オリエンテーションフラット３１と反対側の端部３５から線分の１／４の位置４５までの上部領域４３を含んでいる。線分３は、第１主面１１上に位置する。線分３は、第１主面１１の中央５を通る。位置４５は、線分３に対して垂直な線分である。位置４５は、線分３を４等分した場合に、線分３と端部３５との接点である第２位置２から、線分３の１／４の長さだけ離れた位置にある。 (Second modification of silicon carbide single crystal substrate)
As shown in FIG. 9, in the silicon carbide single crystal substrate 10 according to the second modification, a line segment 3 that vertically divides the orientation flat 31 into two equal parts when viewed from a direction perpendicular to the first main surface 11. Is divided into four equal parts. The first main surface 11 includes an upper region 43 from the end 35 opposite the orientation flat 31 to the position 45 of 1/4 of the line segment. The line segment 3 is located on the first main surface 11. The line segment 3 passes through the center 5 of the first main surface 11. The position 45 is a line segment perpendicular to the line segment 3. The position 45 is located at a position separated from the second position 2, which is the contact point between the line segment 3 and the end portion 35, by a length of 1/4 of the line segment 3 when the line segment 3 is divided into four equal parts.

第１主面１１に対して垂直な方向から見て、円弧状の曲率部３２は、下部円弧部３３と、中央円弧部３４と、上部円弧部３５とを含んでいる。中央円弧部３４は、下部円弧部３３と上部円弧部３５との間にある。上部円弧部３５は、上部領域４３により構成される。上部領域４３の端部３５と連なる端部領域１０３の反り量１０１は、３μｍ以下である。上部領域４３の端部３５と連なる端部領域１０３の反り量１０１は３μｍ以下であるとは、第１主面１１に対して垂直な方向から見て、端部３５に沿った方向において１０ｍｍ間隔の測定位置で、端部領域１０３の反り量１０１を測定した場合、全ての測定位置において端部領域１０３の反り量１０１が３μｍ以下であることを意味する。好ましくは、端部領域１０３の反り量１０１は、２μｍ以下であり、より好ましくは１μｍ以下である。 When viewed from a direction perpendicular to the first main surface 11, the arc-shaped curvature portion 32 includes a lower arc portion 33, a central arc portion 34, and an upper arc portion 35. The central arc portion 34 is located between the lower arc portion 33 and the upper arc portion 35. The upper arc portion 35 is composed of an upper region 43. The amount of warpage 101 of the end region 103 connected to the end 35 of the upper region 43 is 3 μm or less. The amount of warpage 101 of the end region 103 connected to the end 35 of the upper region 43 is 3 μm or less, which means that the warp amount 101 is 10 mm in the direction along the end 35 when viewed from the direction perpendicular to the first main surface 11. When the warp amount 101 of the end region 103 is measured at the measurement position of, it means that the warp amount 101 of the end region 103 is 3 μm or less at all the measurement positions. Preferably, the warp amount 101 of the end region 103 is 2 μm or less, and more preferably 1 μm or less.

（炭化珪素エピタキシャル基板の第２変形例）
図７に示されるように、第２変形例に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００は、第２変形例に係る炭化珪素単結晶基板１０と、炭化珪素層２０とを有している。炭化珪素層２０は、第１主面１１上にある。炭化珪素層２０は、第１主面１１に接する面１４とは反対側の第２主面１２を含む。第２主面１２において、上部領域４３の端部３５から＜１−１００＞方向に延在しかつ１ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がない。なお、第２主面１２において、上部領域４３の端部３５とは異なる領域から延在する積層欠陥があってもよいし、＜１−１００＞方向とは異なる方向に延在する積層欠陥があってもよいし、１ｍｍ未満の長さを有する積層欠陥があってもよい。 (Second modification of silicon carbide epitaxial substrate)
As shown in FIG. 7, the silicon carbide epitaxial substrate 100 according to the second modification has the silicon carbide single crystal substrate 10 according to the second modification and the silicon carbide layer 20. The silicon carbide layer 20 is on the first main surface 11. The silicon carbide layer 20 includes a second main surface 12 opposite to the surface 14 in contact with the first main surface 11. On the second main surface 12, there are no stacking defects extending from the end 35 of the upper region 43 in the <1-100> direction and having a length of 1 mm or more. In the second main surface 12, there may be a stacking defect extending from a region different from the end portion 35 of the upper region 43, or a stacking defect extending in a direction different from the <1-100> direction. There may be a stacking defect having a length of less than 1 mm.

（炭化珪素単結晶基板の第３変形例）
図１０に示されるように、第３変形例に係る炭化珪素単結晶基板１０において、第１主面１１に対して垂直な方向から見て、オリエンテーションフラット３１を垂直に２等分する線分３を４等分する場合を想定する。第１主面１１は、オリエンテーションフラット３１から線分の１／４の位置４４までの下部領域４１と、オリエンテーションフラット３１と反対側の端部３５から線分の１／４の位置４５までの上部領域４３とを含んでいる。線分３は、第１主面１１上に位置する。線分３は、第１主面１１の中央５を通る。位置４４は、線分３に対して垂直な線分である。位置４４は、線分３を４等分した場合に、線分３とオリエンテーションフラット３１の接点である第１位置１から、線分３の１／４の長さだけ離れた位置にある。位置４５は、線分３を４等分した場合に、線分３と端部３５の接点である第２位置２から、線分３の１／４の長さだけ離れた位置にある。 (Third modification example of silicon carbide single crystal substrate)
As shown in FIG. 10, in the silicon carbide single crystal substrate 10 according to the third modification, a line segment 3 that vertically divides the orientation flat 31 into two equal parts when viewed from a direction perpendicular to the first main surface 11. Is assumed to be divided into four equal parts. The first main surface 11 has a lower region 41 from the orientation flat 31 to the position 44 of the 1/4 line segment and an upper portion from the end 35 opposite to the orientation flat 31 to the position 45 of the 1/4 line segment. Includes region 43. The line segment 3 is located on the first main surface 11. The line segment 3 passes through the center 5 of the first main surface 11. The position 44 is a line segment perpendicular to the line segment 3. The position 44 is located at a position separated from the first position 1, which is the contact point between the line segment 3 and the orientation flat 31, by a length of 1/4 of the line segment 3 when the line segment 3 is divided into four equal parts. The position 45 is located at a position separated from the second position 2, which is the contact point between the line segment 3 and the end portion 35, by a length of 1/4 of the line segment 3 when the line segment 3 is divided into four equal parts.

第１主面１１に対して垂直な方向から見て、円弧状の曲率部３２は、下部円弧部３３と、中央円弧部３４と、上部円弧部３５とを含んでいる。中央円弧部３４は、下部円弧部３３と上部円弧部３５との間にある。上部円弧部３５は、上部領域４３により構成される。下部円弧部３３は、下部領域４１により構成される。 When viewed from a direction perpendicular to the first main surface 11, the arc-shaped curvature portion 32 includes a lower arc portion 33, a central arc portion 34, and an upper arc portion 35. The central arc portion 34 is located between the lower arc portion 33 and the upper arc portion 35. The upper arc portion 35 is composed of an upper region 43. The lower arc portion 33 is composed of a lower region 41.

下部領域４１の端部３３と連なる端部領域１０３の反り量１０１は、３μｍ以下である。下部領域４１の端部３３と連なる端部領域１０３の反り量１０１は３μｍ以下であるとは、第１主面１１に対して垂直な方向から見て、端部３３に沿った方向において１０ｍｍ間隔の測定位置で、端部領域１０３の反り量１０１を測定し、全ての測定位置において端部領域１０３の反り量１０１が３μｍ以下であることを意味する。好ましくは、端部領域１０３の反り量１０１は、２μｍ以下であり、より好ましくは１μｍ以下である。 The amount of warpage 101 of the end region 103 connected to the end 33 of the lower region 41 is 3 μm or less. The amount of warpage 101 of the end region 103 connected to the end 33 of the lower region 41 is 3 μm or less, which means that the warp amount 101 is 10 mm in the direction along the end 33 when viewed from the direction perpendicular to the first main surface 11. It means that the warp amount 101 of the end region 103 is measured at the measurement position of, and the warp amount 101 of the end region 103 is 3 μm or less at all the measurement positions. Preferably, the warp amount 101 of the end region 103 is 2 μm or less, and more preferably 1 μm or less.

上部領域４３の端部３５と連なる端部領域１０３の反り量１０１は、３μｍ以下である。上部領域４３の端部３５と連なる端部領域１０３の反り量１０１は３μｍ以下であるとは、第１主面１１に対して垂直な方向から見て、端部３５に沿った方向において１０ｍｍ間隔の測定位置で、端部領域１０３の反り量１０１を測定し、全ての測定位置において端部領域１０３の反り量１０１が３μｍ以下であることを意味する。好ましくは、端部領域１０３の反り量１０１は、２μｍ以下であり、より好ましくは１μｍ以下である。 The amount of warpage 101 of the end region 103 connected to the end 35 of the upper region 43 is 3 μm or less. The amount of warpage 101 of the end region 103 connected to the end 35 of the upper region 43 is 3 μm or less, which means that the warp amount 101 is 10 mm in the direction along the end 35 when viewed from the direction perpendicular to the first main surface 11. It means that the warp amount 101 of the end region 103 is measured at the measurement position of, and the warp amount 101 of the end region 103 is 3 μm or less at all the measurement positions. Preferably, the warp amount 101 of the end region 103 is 2 μm or less, and more preferably 1 μm or less.

（炭化珪素エピタキシャル基板の第３変形例）
図７に示されるように、第３変形例に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００は、第３変形例に係る炭化珪素単結晶基板１０と、炭化珪素層２０とを有している。炭化珪素層２０は、第１主面１１上にある。炭化珪素層２０は、第１主面１１に接する面１４とは反対側の第２主面１２を含む。第２主面１２において、下部領域４１の端部３３から＜１−１００＞方向に延在しかつ１ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がなく、かつ上部領域４３の端部３５から＜１−１００＞方向に延在しかつ１ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がない。なお、第２主面１２において、上部領域４３の端部３５および下部領域４１の端部３３とは異なる領域から延在する積層欠陥があってもよいし、＜１−１００＞方向とは異なる方向に延在する積層欠陥があってもよいし、１ｍｍ未満の長さを有する積層欠陥があってもよい。 (Third modification example of silicon carbide epitaxial substrate)
As shown in FIG. 7, the silicon carbide epitaxial substrate 100 according to the third modification has the silicon carbide single crystal substrate 10 according to the third modification and the silicon carbide layer 20. The silicon carbide layer 20 is on the first main surface 11. The silicon carbide layer 20 includes a second main surface 12 opposite to the surface 14 in contact with the first main surface 11. On the second main surface 12, there is no stacking defect extending in the <1-100> direction from the end 33 of the lower region 41 and having a length of 1 mm or more, and <1-from the end 35 of the upper region 43. There are no stacking defects that extend in the 100> direction and have a length of 1 mm or more. In the second main surface 12, there may be a stacking defect extending from a region different from the end 35 of the upper region 43 and the end 33 of the lower region 41, which is different from the <1-100> direction. There may be stacking defects extending in the direction, or there may be stacking defects having a length of less than 1 mm.

（炭化珪素単結晶基板の製造方法）
次に、本実施形態に係る炭化珪素単結晶基板の製造方法について説明する。 (Manufacturing method of silicon carbide single crystal substrate)
Next, a method for manufacturing a silicon carbide single crystal substrate according to the present embodiment will be described.

たとえば昇華法により、ポリタイプ４Ｈの炭化珪素単結晶インゴット８０が製造される。図１１に示されるように、炭化珪素単結晶インゴット８０は、上面８１と、下面８２と、側面８３とを有する。側面８３は、上面８１と下面８２との間に位置する。側面８３は、上面８１と連続的に設けられ、かつ下面８２と連続的に設けられている。上面８１は、たとえば凸状の曲面である。下面８２は、たとえば、略平面状の略円形である。断面視において、側面８３は、下面８２から上面８１に向かって幅が拡がっている。坩堝を用いて炭化珪素単結晶が昇華法により製造される場合、上面８１は、炭化珪素原料に対面する面であり、下面８２は、種基板に対面する面である。 For example, a polytype 4H silicon carbide single crystal ingot 80 is produced by a sublimation method. As shown in FIG. 11, the silicon carbide single crystal ingot 80 has an upper surface 81, a lower surface 82, and a side surface 83. The side surface 83 is located between the upper surface 81 and the lower surface 82. The side surface 83 is provided continuously with the upper surface 81 and is provided continuously with the lower surface 82. The upper surface 81 is, for example, a convex curved surface. The lower surface 82 is, for example, a substantially flat, substantially circular shape. In cross-sectional view, the width of the side surface 83 increases from the lower surface 82 to the upper surface 81. When a silicon carbide single crystal is produced by a sublimation method using a crucible, the upper surface 81 is a surface facing the silicon carbide raw material, and the lower surface 82 is a surface facing the seed substrate.

次に、炭化珪素単結晶インゴット８０が成形される。具体的には、第１砥石６１と、第２砥石６２とが準備される。第１砥石６１は、側面８３に対面して配置される。第２砥石６２は、上面８１に対面して配置される。炭化珪素単結晶インゴット８０の下面８２が保持部６５に固定される。保持部６５は、たとえばステンレス製である。保持部６５を回転軸６７の周りに回転させることで、保持部６５に固定された炭化珪素単結晶インゴット８０が回転する。炭化珪素単結晶インゴット８０が回転している状態で、第１砥石６１が炭化珪素単結晶インゴット８０の側面８３に押し当てられることにより、側面８３が研削される。同様に、炭化珪素単結晶インゴット８０が回転している状態で、第２砥石６２が炭化珪素単結晶インゴット８０の上面８１に押し当てられることにより、上面８１が研削される。以上により、炭化珪素単結晶インゴット８０が略円柱状に成形される（図１３参照）。炭化珪素単結晶インゴット８０は、略円形の上面８１と、略円形の下面８２と、略円筒状の側面８３とを有する。炭化珪素単結晶インゴット８０の下面８２から保持部６５が取り外される。 Next, the silicon carbide single crystal ingot 80 is formed. Specifically, the first grindstone 61 and the second grindstone 62 are prepared. The first grindstone 61 is arranged so as to face the side surface 83. The second grindstone 62 is arranged so as to face the upper surface 81. The lower surface 82 of the silicon carbide single crystal ingot 80 is fixed to the holding portion 65. The holding portion 65 is made of, for example, stainless steel. By rotating the holding portion 65 around the rotation shaft 67, the silicon carbide single crystal ingot 80 fixed to the holding portion 65 is rotated. While the silicon carbide single crystal ingot 80 is rotating, the side surface 83 is ground by pressing the first grindstone 61 against the side surface 83 of the silicon carbide single crystal ingot 80. Similarly, the upper surface 81 is ground by pressing the second grindstone 62 against the upper surface 81 of the silicon carbide single crystal ingot 80 while the silicon carbide single crystal ingot 80 is rotating. As described above, the silicon carbide single crystal ingot 80 is formed into a substantially columnar shape (see FIG. 13). The silicon carbide single crystal ingot 80 has a substantially circular upper surface 81, a substantially circular lower surface 82, and a substantially cylindrical side surface 83. The holding portion 65 is removed from the lower surface 82 of the silicon carbide single crystal ingot 80.

次に、炭化珪素単結晶インゴット８０の下面８２に保持部７１が取り付けられる。炭化珪素単結晶インゴット８０が保持部７１に固定されて停止した状態で、第３砥石６８が炭化珪素単結晶インゴット８０の側面８３に押し当てられる。第３砥石６８は、側面８３に平行な方向６９に沿って往復運動しながら、矢印の方向７０に押し当てられることにより、側面８３が研削される。これにより、炭化珪素単結晶インゴット８０にオリエンテーションフラット８４が形成される（図１５参照）。側面８３は、平面状のオリエンテーションフラット８４と、曲面部８５とにより構成されている。オリエンテーションフラット８４は、略長方形状である。 Next, the holding portion 71 is attached to the lower surface 82 of the silicon carbide single crystal ingot 80. The third grindstone 68 is pressed against the side surface 83 of the silicon carbide single crystal ingot 80 in a state where the silicon carbide single crystal ingot 80 is fixed to the holding portion 71 and stopped. The side surface 83 of the third grindstone 68 is ground by being pressed in the direction 70 of the arrow while reciprocating along the direction 69 parallel to the side surface 83. As a result, the orientation flat 84 is formed on the silicon carbide single crystal ingot 80 (see FIG. 15). The side surface 83 is composed of a flat orientation flat 84 and a curved surface portion 85. The orientation flat 84 has a substantially rectangular shape.

次に、保護部９２がオリエンテーションフラット８４に取り付けられる。保護部９２は、平面状のオリエンテーションフラット８４全面を覆うように設けられる（図１６参照）。保護部９２は、たとえば接着剤でオリエンテーションフラット８４に固定される。保護部９２の形状は特に限定されないが、たとえば板状である。保護部９２の材料は、たとえば炭化珪素である。保護部９２は、単結晶炭化珪素から構成されていてもよいし、多結晶炭化珪素から構成されていてもよい。板状の保護部９２の厚みは、たとえば１０ｍｍ以上である。 Next, the protective portion 92 is attached to the orientation flat 84. The protective portion 92 is provided so as to cover the entire surface of the flat orientation flat 84 (see FIG. 16). The protective portion 92 is fixed to the orientation flat 84 with, for example, an adhesive. The shape of the protective portion 92 is not particularly limited, but is, for example, a plate shape. The material of the protective portion 92 is, for example, silicon carbide. The protective portion 92 may be made of single crystal silicon carbide or may be made of polycrystalline silicon carbide. The thickness of the plate-shaped protective portion 92 is, for example, 10 mm or more.

図１６に示されるように、オリエンテーションフラット８４が保護部９２に覆われた状態で、炭化珪素単結晶インゴット８０がベース９１に保持される。ベース９１の表面９６には、円弧状の凹部９５が設けられている。炭化珪素単結晶インゴット８０の側面８３の曲面部８５が、凹部９５内に配置される。炭化珪素単結晶インゴット８０は、たとえば接着剤を用いてベース９１に固定される。炭化珪素単結晶インゴット８０のオリエンテーションフラット８４は、ベース９１の表面９６に対して傾斜している。保護部９２は、表面９６から離間していてもよい。 As shown in FIG. 16, the silicon carbide single crystal ingot 80 is held by the base 91 with the orientation flat 84 covered by the protective portion 92. The surface 96 of the base 91 is provided with an arcuate recess 95. The curved surface portion 85 of the side surface 83 of the silicon carbide single crystal ingot 80 is arranged in the recess 95. The silicon carbide single crystal ingot 80 is fixed to the base 91 using, for example, an adhesive. The orientation flat 84 of the silicon carbide single crystal ingot 80 is inclined with respect to the surface 96 of the base 91. The protective portion 92 may be separated from the surface 96.

次に、炭化珪素単結晶インゴット８０が切断される。図１７に示されるように、炭化珪素単結晶インゴット８０から見て、ベース９１とは反対側にワイヤーソー９３が配置される。ワイヤーソー９３が揺動している状態で、ベース９１が矢印方向９４に移動することで、炭化珪素単結晶インゴット８０がワイヤーソー９３により切断される。ワイヤーソー９３は、上面８１に対して垂直な方向に複数並べられていてもよい。ワイヤーソー９３は、炭化珪素単結晶インゴット８０に接触する前に、保護部９２に接触する。保護部９２の一部が切断された後、ワイヤーソー９３が炭化珪素単結晶インゴット８０を切断し始める。 Next, the silicon carbide single crystal ingot 80 is cut. As shown in FIG. 17, the wire saw 93 is arranged on the side opposite to the base 91 when viewed from the silicon carbide single crystal ingot 80. When the base 91 moves in the arrow direction 94 while the wire saw 93 is swinging, the silicon carbide single crystal ingot 80 is cut by the wire saw 93. A plurality of wire saws 93 may be arranged in a direction perpendicular to the upper surface 81. The wire saw 93 contacts the protective portion 92 before contacting the silicon carbide single crystal ingot 80. After a part of the protective portion 92 is cut, the wire saw 93 starts cutting the silicon carbide single crystal ingot 80.

ワイヤーソー９３により炭化珪素単結晶インゴット８０を切断する際、理想的には、ワイヤーソー９３は炭化珪素単結晶インゴット８０の側面８３に対して略垂直に導入される。しかしながら、切断し始めの際には、炭化珪素単結晶インゴット８０の側面８３に対するワイヤーソー９３の導入角度が安定せず、ワイヤーソー９３が側面８３に対して斜めに導入される場合がある。保護部９２を使用することなく、ワイヤーソー９３で炭化珪素単結晶インゴット８０を切り始める場合は、ワイヤーソー９３が側面８３に対して斜めに導入されやすい。 When cutting the silicon carbide single crystal ingot 80 with the wire saw 93, the wire saw 93 is ideally introduced substantially perpendicular to the side surface 83 of the silicon carbide single crystal ingot 80. However, at the beginning of cutting, the introduction angle of the wire saw 93 with respect to the side surface 83 of the silicon carbide single crystal ingot 80 may not be stable, and the wire saw 93 may be introduced obliquely with respect to the side surface 83. When the silicon carbide single crystal ingot 80 is started to be cut by the wire saw 93 without using the protective portion 92, the wire saw 93 is likely to be introduced obliquely with respect to the side surface 83.

本実施形態においては、保護部９２がオリエンテーションフラット８４全面を覆っている。先に切断される保護部９２の切断面は、保護部９２の側面に対して曲がる場合があるが、次第に切断面は当該側面に対して略垂直なる。そのため、保護部９２に続いて切断される炭化珪素単結晶インゴット８０は、炭化珪素単結晶インゴット８０の側面８３に対して略垂直に切断される。結果として、オリエンテーションフラット３１と連なる端部領域１０３の反り量１０１（図４参照）を低減することができる。以上により、炭化珪素単結晶基板１０（図１参照）が準備される。 In the present embodiment, the protection unit 92 covers the entire surface of the orientation flat 84. The cut surface of the protective portion 92 to be cut first may bend with respect to the side surface of the protective portion 92, but the cut surface gradually becomes substantially perpendicular to the side surface. Therefore, the silicon carbide single crystal ingot 80 to be cut following the protective portion 92 is cut substantially perpendicular to the side surface 83 of the silicon carbide single crystal ingot 80. As a result, the amount of warpage 101 (see FIG. 4) of the end region 103 connected to the orientation flat 31 can be reduced. As described above, the silicon carbide single crystal substrate 10 (see FIG. 1) is prepared.

（炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法）
次に、炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法について説明する。たとえばホットウォール方式のＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて、炭化珪素単結晶基板１０上に炭化珪素層２０がエピタキシャル成長によって形成される。具体的には、炭化珪素単結晶基板１０が、ＣＶＤの反応室内に配置される。たとえば反応室内の圧力が大気圧から１×１０-6Ｐａ程度に低減された後、炭化珪素単結晶基板１０の昇温が開始される。昇温の途中において、キャリアガスである水素（Ｈ2）ガスが、反応室に導入される。 (Manufacturing method of silicon carbide epitaxial substrate)
Next, a method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate will be described. For example, a silicon carbide layer 20 is formed by epitaxial growth on a silicon carbide single crystal substrate 10 by using a hot wall type CVD (Chemical Vapor Deposition). Specifically, the silicon carbide single crystal substrate 10 is arranged in the CVD reaction chamber. For example, after the pressure in the reaction chamber is reduced from atmospheric pressure to about 1 × 10 -6 Pa, the temperature rise of the silicon carbide single crystal substrate 10 is started. During the temperature rise, hydrogen (H 2 ) gas, which is a carrier gas, is introduced into the reaction chamber.

反応室内の温度がたとえば１６００℃程度となった後、原料ガスおよびドーピングガスが反応室に導入される。原料ガスは、Ｓｉ源ガスおよびＣ源ガスを含む。Ｓｉ源ガスとして、たとえばシラン（ＳｉＨ4）ガス用いることができる。Ｃ源ガスとして、たとえばプロパン（Ｃ3Ｈ8）ガスを用いることができる。シランガスの流量およびプロパンガスの流量は、たとえば４６ｓｃｃｍおよび１４ｓｃｃｍである。水素に対するシランガスの体積比率は、たとえば０．０４％である。原料ガスのＣ／Ｓｉ比は、たとえば０．９である。 After the temperature in the reaction chamber reaches, for example, about 1600 ° C., the raw material gas and the doping gas are introduced into the reaction chamber. The raw material gas includes a Si source gas and a C source gas. As the Si source gas, for example, silane (SiH 4 ) gas can be used. As the C source gas, for example, propane (C 3 H 8 ) gas can be used. The flow rate of silane gas and the flow rate of propane gas are, for example, 46 sccm and 14 sccm. The volume ratio of silane gas to hydrogen is, for example, 0.04%. The C / Si ratio of the raw material gas is, for example, 0.9.

ドーピングガスとして、たとえばアンモニア（ＮＨ3）ガスが用いられる。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。アンモニアガスを用いることにより、キャリア濃度の面内均一性の向上が期待できる。水素ガスに対するアンモニアガスの濃度は、たとえば１ｐｐｍである。炭化珪素単結晶基板１０が１６００℃程度に加熱された状態で、キャリアガス、原料ガスおよびドーピングガスが反応室に導入されることで、炭化珪素単結晶基板１０上に炭化珪素層２０がエピタキシャル成長により形成される（図７および図１８参照）。これにより、炭化珪素単結晶基板１０と、炭化珪素層２０とを有する炭化珪素エピタキシャル基板１００が製造される。 As the doping gas, for example, ammonia (NH 3 ) gas is used. Ammonia gas is more easily pyrolyzed than nitrogen gas having a triple bond. By using ammonia gas, improvement of in-plane uniformity of carrier concentration can be expected. The concentration of ammonia gas with respect to hydrogen gas is, for example, 1 ppm. A carrier gas, a raw material gas, and a doping gas are introduced into the reaction chamber while the silicon carbide single crystal substrate 10 is heated to about 1600 ° C., so that the silicon carbide layer 20 is epitaxially grown on the silicon carbide single crystal substrate 10. It is formed (see FIGS. 7 and 18). As a result, the silicon carbide epitaxial substrate 100 having the silicon carbide single crystal substrate 10 and the silicon carbide layer 20 is manufactured.

（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３００の製造方法について説明する。 (Manufacturing method of silicon carbide semiconductor device)
Next, a method of manufacturing the silicon carbide semiconductor device 300 according to the present embodiment will be described.

本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法は、エピタキシャル基板準備工程（Ｓ１０：図１９）と、基板加工工程（Ｓ２０：図１９）とを主に有する。 The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present embodiment mainly includes an epitaxial substrate preparation step (S10: FIG. 19) and a substrate processing step (S20: FIG. 19).

まず、エピタキシャル基板準備工程（Ｓ１０：図１９）が実施される。具体的には、前述した炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法によって、炭化珪素エピタキシャル基板１００が準備される（図７および図１８参照）。 First, the epitaxial substrate preparation step (S10: FIG. 19) is carried out. Specifically, the silicon carbide epitaxial substrate 100 is prepared by the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate described above (see FIGS. 7 and 18).

次に、基板加工工程（Ｓ２０：図１９）が実施される。具体的には、炭化珪素エピタキシャル基板を加工することにより、炭化珪素半導体装置が製造される。「加工」には、たとえば、イオン注入、熱処理、エッチング、酸化膜形成、電極形成、ダイシング等の各種加工が含まれる。すなわち基板加工ステップは、イオン注入、熱処理、エッチング、酸化膜形成、電極形成およびダイシングのうち、少なくともいずれかの加工を含むものであってもよい。 Next, a substrate processing step (S20: FIG. 19) is carried out. Specifically, a silicon carbide semiconductor device is manufactured by processing a silicon carbide epitaxial substrate. “Processing” includes, for example, various processes such as ion implantation, heat treatment, etching, oxide film formation, electrode formation, and dicing. That is, the substrate processing step may include processing at least one of ion implantation, heat treatment, etching, oxide film formation, electrode formation and dicing.

以下では、炭化珪素半導体装置の一例としてのＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の製造方法を説明する。基板加工工程（Ｓ２０：図１９）は、イオン注入工程（Ｓ２１：図１９）、酸化膜形成工程（Ｓ２２：図１９）、電極形成工程（Ｓ２３：図１９）およびダイシング工程（Ｓ２４：図１９）を含む。 Hereinafter, a method for manufacturing a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) as an example of a silicon carbide semiconductor device will be described. The substrate processing step (S20: FIG. 19) includes an ion implantation step (S21: FIG. 19), an oxide film forming step (S22: FIG. 19), an electrode forming step (S23: FIG. 19), and a dicing step (S24: FIG. 19). including.

まず、イオン注入工程（Ｓ２１：図１９）が実施される。開口部を有するマスク（図示せず）が形成された第２主面１２に対して、たとえばアルミニウム（Ａｌ）等のｐ型不純物が注入される。これにより、ｐ型の導電型を有するボディ領域１３２が形成される。次に、ボディ領域１３２内の所定位置に、たとえばリン（Ｐ）等のｎ型不純物が注入される。これにより、ｎ型の導電型を有するソース領域１３３が形成される。次に、アルミニウム等のｐ型不純物がソース領域１３３内の所定位置に注入される。これにより、ｐ型の導電型を有するコンタクト領域１３４が形成される（図２０参照）。 First, an ion implantation step (S21: FIG. 19) is carried out. A p-type impurity such as aluminum (Al) is injected into the second main surface 12 on which a mask (not shown) having an opening is formed. As a result, the body region 132 having the p-type conductive type is formed. Next, an n-type impurity such as phosphorus (P) is injected into a predetermined position in the body region 132. As a result, the source region 133 having an n-type conductive type is formed. Next, a p-type impurity such as aluminum is injected into a predetermined position in the source region 133. As a result, a contact region 134 having a p-type conductive type is formed (see FIG. 20).

炭化珪素層２０において、ボディ領域１３２、ソース領域１３３およびコンタクト領域１３４以外の部分は、ドリフト領域１３１となる。ソース領域１３３は、ボディ領域１３２によってドリフト領域１３１から隔てられている。イオン注入は、炭化珪素エピタキシャル基板１００を３００℃以上６００℃以下程度に加熱して行われてもよい。イオン注入の後、炭化珪素エピタキシャル基板１００に対して活性化アニールが行われる。活性化アニールにより、炭化珪素層２０に注入された不純物が活性化し、各領域においてキャリアが生成される。活性化アニールの雰囲気は、たとえばアルゴン（Ａｒ）雰囲気でもよい。活性化アニールの温度は、たとえば１８００℃程度でもよい。活性化アニールの時間は、たとえば３０分程度でもよい。 In the silicon carbide layer 20, the portion other than the body region 132, the source region 133, and the contact region 134 becomes the drift region 131. The source region 133 is separated from the drift region 131 by the body region 132. Ion implantation may be performed by heating the silicon carbide epitaxial substrate 100 to about 300 ° C. or higher and 600 ° C. or lower. After ion implantation, activation annealing is performed on the silicon carbide epitaxial substrate 100. By activation annealing, impurities injected into the silicon carbide layer 20 are activated, and carriers are generated in each region. The atmosphere of activation annealing may be, for example, an argon (Ar) atmosphere. The temperature of activation annealing may be, for example, about 1800 ° C. The activation annealing time may be, for example, about 30 minutes.

次に、酸化膜形成工程（Ｓ２２：図１９）が実施される。たとえば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加熱されることにより、第２主面１２上に酸化膜１３６が形成される（図２１参照）。酸化膜１３６は、たとえば二酸化珪素（ＳｉＯ2）等から構成される。酸化膜１３６は、ゲート絶縁膜として機能する。熱酸化処理の温度は、たとえば１３００℃程度でもよい。熱酸化処理の時間は、たとえば３０分程度でもよい。 Next, an oxide film forming step (S22: FIG. 19) is carried out. For example, when the silicon carbide epitaxial substrate 100 is heated in an atmosphere containing oxygen, an oxide film 136 is formed on the second main surface 12 (see FIG. 21). The oxide film 136 is composed of, for example, silicon dioxide (SiO 2 ) or the like. The oxide film 136 functions as a gate insulating film. The temperature of the thermal oxidation treatment may be, for example, about 1300 ° C. The time of the thermal oxidation treatment may be, for example, about 30 minutes.

酸化膜１３６が形成された後、さらに窒素雰囲気中で熱処理が行なわれてもよい。たとえば、一酸化窒素（ＮＯ）、亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）等の雰囲気中、１１００℃程度で１時間程度、熱処理が実施されてもよい。さらにその後、アルゴン雰囲気中で熱処理が行なわれてもよい。たとえば、アルゴン雰囲気中、１１００〜１５００℃程度で、１時間程度、熱処理が行われてもよい。 After the oxide film 136 is formed, heat treatment may be further performed in a nitrogen atmosphere. For example, nitric oxide (NO), in an atmosphere of nitrous oxide (N 2 O) or the like, for about 1 hour at about 1100 ° C., the heat treatment may be performed. After that, the heat treatment may be performed in an argon atmosphere. For example, the heat treatment may be performed in an argon atmosphere at about 1100 to 1500 ° C. for about 1 hour.

次に、電極形成工程（Ｓ２３：図１９）が実施される。第１電極１４１は、酸化膜１３６上に形成される。第１電極１４１は、ゲート電極として機能する。第１電極１４１は、たとえばＣＶＤ法により形成される。第１電極１４１は、たとえば不純物を含有し導電性を有するポリシリコン等から構成される。第１電極１４１は、ソース領域１３３およびボディ領域１３２に対面する位置に形成される。 Next, the electrode forming step (S23: FIG. 19) is carried out. The first electrode 141 is formed on the oxide film 136. The first electrode 141 functions as a gate electrode. The first electrode 141 is formed by, for example, a CVD method. The first electrode 141 is made of, for example, polysilicon containing impurities and having conductivity. The first electrode 141 is formed at a position facing the source region 133 and the body region 132.

次に、第１電極１４１を覆う層間絶縁膜１３７が形成される。層間絶縁膜１３７は、たとえばＣＶＤ法により形成される。層間絶縁膜１３７は、たとえば二酸化珪素等から構成される。層間絶縁膜１３７は、第１電極１４１と酸化膜１３６とに接するように形成される。次に、所定位置の酸化膜１３６および層間絶縁膜１３７がエッチングによって除去される。これにより、ソース領域１３３およびコンタクト領域１３４が、酸化膜１３６から露出する。 Next, an interlayer insulating film 137 covering the first electrode 141 is formed. The interlayer insulating film 137 is formed by, for example, a CVD method. The interlayer insulating film 137 is made of, for example, silicon dioxide or the like. The interlayer insulating film 137 is formed so as to be in contact with the first electrode 141 and the oxide film 136. Next, the oxide film 136 and the interlayer insulating film 137 at predetermined positions are removed by etching. As a result, the source region 133 and the contact region 134 are exposed from the oxide film 136.

たとえばスパッタリング法により当該露出部に第２電極１４２が形成される。第２電極１４２はソース電極として機能する。第２電極１４２は、たとえばチタン、アルミニウムおよびシリコン等から構成される。第２電極１４２が形成された後、第２電極１４２と炭化珪素エピタキシャル基板１００が、たとえば９００〜１１００℃程度の温度で加熱される。これにより、第２電極１４２と炭化珪素エピタキシャル基板１００とがオーミック接触するようになる。次に、第２電極１４２に接するように、配線層１３８が形成される。配線層１３８は、たとえばアルミニウムを含む材料から構成される。 For example, a second electrode 142 is formed on the exposed portion by a sputtering method. The second electrode 142 functions as a source electrode. The second electrode 142 is made of, for example, titanium, aluminum, silicon, or the like. After the second electrode 142 is formed, the second electrode 142 and the silicon carbide epitaxial substrate 100 are heated at a temperature of, for example, about 900 to 1100 ° C. As a result, the second electrode 142 and the silicon carbide epitaxial substrate 100 come into ohmic contact. Next, the wiring layer 138 is formed so as to be in contact with the second electrode 142. The wiring layer 138 is made of a material containing, for example, aluminum.

次に、第３主面１３に第３電極１４３が形成される。第３電極１４３は、ドレイン電極として機能する。第３電極１４３は、たとえばニッケルおよびシリコンを含む合金（たとえばＮｉＳｉ等）から構成される。 Next, the third electrode 143 is formed on the third main surface 13. The third electrode 143 functions as a drain electrode. The third electrode 143 is composed of, for example, an alloy containing nickel and silicon (for example, NiSi).

次に、ダイシング工程（Ｓ２４：図１９）が実施される。たとえば炭化珪素エピタキシャル基板１００がダイシングラインに沿ってダイシングされることにより、炭化珪素エピタキシャル基板１００が複数の半導体チップに分割される。以上より、炭化珪素半導体装置３００が製造される（図２２参照）。 Next, a dicing step (S24: FIG. 19) is carried out. For example, the silicon carbide epitaxial substrate 100 is divided into a plurality of semiconductor chips by dicing along the dicing line. From the above, the silicon carbide semiconductor device 300 is manufactured (see FIG. 22).

上記において、ＭＯＳＦＥＴを例示して、本開示に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を説明したが、本開示に係る製造方法はこれに限定されない。本開示に係る製造方法は、たとえばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＳＢＤ（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｄｉｏｄｅ）、サイリスタ、ＧＴＯ（Ｇａｔｅ Ｔｕｒｎ Ｏｆｆ ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）、ＰｉＮダイオード等の各種炭化珪素半導体装置に適用可能である。 In the above, the manufacturing method of the silicon carbide semiconductor device according to the present disclosure has been described by exemplifying the MOSFET, but the manufacturing method according to the present disclosure is not limited to this. The manufacturing method according to the present disclosure can be applied to various silicon carbide semiconductor devices such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), SBDs (Schottky Barrier Diodes), thyristors, GTOs (Gate Turn Off thyristors), and PiN diodes.

今回開示された実施形態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特許請求の範囲によって示され、特許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。 The embodiments disclosed this time should be considered as exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above-described embodiment but by the scope of claims, and is intended to include the meaning equivalent to the scope of claims and all modifications within the scope.

１ 第１位置
２ 第２位置
３ 線分
４ 最小二乗直線
５ 中央
６，８ 点
７，９ 接点、接線
１０ 単結晶基板
１１ 第１主面
１２ 第２主面
１３ 第３主面（面）
１４ 第４主面（面）
１５ 断面プロファイル
２０ 炭化珪素層
３０ 側端面
３１，８４ オリエンテーションフラット
３２ 曲率部
３３ 下部円弧部（端部）
３４ 中央円弧部
３５ 上部円弧部（端部）
３６ 仮想面
４１ 下部領域
４３ 上部領域
５０ レーザー変位計
５１ 発光素子
５２ 受光素子
５３ 入射光
５４ 反射光
５５ ステージ
５７ 表面形状測定システム
６１ 第１砥石
６２ 第２砥石
６５，７１ 保持部
６７ 回転軸
６８ 第３砥石
８０ 単結晶インゴット
８１ 上面
８２ 下面
８３ 側面
８５ 曲面部
９１ ベース
９２ 保護部
９３ ワイヤーソー
９５ 凹部
９６ 表面
１００ 炭化珪素エピタキシャル基板
１０１ 反り量
１０２ 領域
１０３ 端部領域（第１端部領域）
１０４ 中央町域
１０５ 外周
１３１ ドリフト領域
１３２ ボディ領域
１３３ ソース領域
１３４ コンタクト領域
１３６ 酸化膜１３７ 層間絶縁膜
１３８ 配線層
１４１ 第１電極
１４２ 第２電極
１４３ 第３電極
３００ 炭化珪素半導体装置 1 1st position 2 2nd position 3 Line segment 4 Least squares 5 Central 6,8 points 7,9 contacts, tangents 10 Single crystal substrate 11 1st main surface 12 2nd main surface 13 3rd main surface (plane)
14 Fourth main surface (surface)
15 Cross-sectional profile 20 Silicon carbide layer 30 Side end face 31,84 Orientation flat 32 Curvature part 33 Lower arc part (end)
34 Central arc part 35 Upper arc part (end)
36 Virtual surface 41 Lower area 43 Upper area 50 Laser displacement meter 51 Light emitting element 52 Light receiving element 53 Incident light 54 Reflected light 55 Stage 57 Surface shape measurement system 61 1st whetstone 62 2nd whetstone 65, 71 Holding part 67 Rotating axis 68 No. 3 Whetstone 80 Single crystal ingot 81 Top surface 82 Bottom surface 83 Side surface 85 Curved surface 91 Base 92 Protective part 93 Wire saw 95 Recess 96 Surface 100 Silicon carbide epitaxial substrate 101 Warpage 102 Region 103 End region (1st end region)
104 Central town area 105 Outer circumference 131 Drift area 132 Body area 133 Source area 134 Contact area 136 Oxidation film 137 Interlayer insulating film 138 Wiring layer 141 First electrode 142 Second electrode 143 Third electrode 300 Silicon carbide semiconductor device

Claims (10)

ポリタイプが４Ｈである炭化珪素単結晶基板であって、
｛０００１｝面から＜１１−２０＞方向に２°以上８°以下傾斜し、最大径が１５０ｍｍ以上である第１主面と、
前記第１主面と反対側の第３主面と、
＜１１−２０＞方向に延在するオリエンテーションフラットとを備え、
前記第１主面は、前記第１主面の外周から５ｍｍ以内の第１端部領域を含み、
前記第３主面は、前記第３主面の外周から５ｍｍ以内の第２端部領域を含み、
前記第１主面に対して垂直な方向において、前記オリエンテーションフラットと連なる前記第１端部領域の第１反り量は、１μｍ以下であり、
前記第３主面に対して垂直な方向において、前記オリエンテーションフラットと連なる前記第２端部領域の第２反り量は、１μｍ以下であり、
前記第１主面に対して垂直な方向から見て前記オリエンテーションフラットを垂直に二等分する断面を見た場合、前記第１端部領域は、前記オリエンテーションフラットに向かうにつれて前記第１主面と反対側の面から離れる方向に反り上がっており、
前記第１反り量は、前記オリエンテーションフラットから前記第１主面の中央に向かって３ｍｍ離れた位置から５ｍｍ離れた位置までの領域における前記第１主面の断面プロファイルから算出される最小二乗直線が、前記オリエンテーションフラットと交わる点と、前記オリエンテーションフラットと前記第１主面との接点との距離であり、
前記第３主面に対して垂直な方向から見て前記オリエンテーションフラットを垂直に二等分する断面を見た場合、前記第２端部領域は、前記オリエンテーションフラットに向かうにつれて前記第３主面と反対側の面に近づく方向に反り下がっており、
前記第２反り量は、前記オリエンテーションフラットから前記第３主面の中央に向かって３ｍｍ離れた位置から５ｍｍ離れた位置までの領域における前記第３主面の断面プロファイルから算出される最小二乗直線が、前記オリエンテーションフラットに沿って延在する仮想平面と交わる点と、前記オリエンテーションフラットと前記第３主面との接点との距離である、炭化珪素単結晶基板。 A silicon carbide single crystal substrate having a polytype of 4H.
A first main surface that is inclined from the {0001} surface in the <11-20> direction by 2 ° or more and 8 ° or less and has a maximum diameter of 150 mm or more.
The third main surface opposite to the first main surface,
Equipped with an orientation flat extending in the <11-20> direction,
The first main surface includes a first end region within 5 mm from the outer circumference of the first main surface.
The third main surface includes a second end region within 5 mm from the outer circumference of the third main surface.
The amount of the first warp of the first end region connected to the orientation flat in the direction perpendicular to the first main surface is 1 μm or less.
The amount of the second warp of the second end region connected to the orientation flat in the direction perpendicular to the third main surface is 1 μm or less.
When looking at a cross section that vertically bisects the orientation flat when viewed from a direction perpendicular to the first main surface, the first end region becomes with the first main surface as it approaches the orientation flat. It is warped away from the opposite surface,
The amount of the first warp is the least squares straight line calculated from the cross-sectional profile of the first main surface in the region from the orientation flat to the position 3 mm away from the center of the first main surface to the position 5 mm away. , The distance between the point where the orientation flat intersects and the point of contact between the orientation flat and the first main surface.
When looking at a cross section that vertically bisects the orientation flat when viewed from a direction perpendicular to the third main surface, the second end region becomes with the third main surface as it approaches the orientation flat. It is warped toward the opposite surface and
The amount of the second warp is the minimum squared straight line calculated from the cross-sectional profile of the third main surface in the region from the orientation flat to the position 3 mm away from the center of the third main surface to the position 5 mm away. , A silicon carbide single crystal substrate, which is a distance between a point intersecting a virtual plane extending along the orientation flat and a contact point between the orientation flat and the third main surface. ポリタイプが４Ｈである炭化珪素単結晶基板であって、
｛０００１｝面から＜１１−２０＞方向に２°以上８°以下傾斜し、最大径が１５０ｍｍ以上である第１主面と、
前記第１主面と反対側の第３主面と、
＜１１−２０＞方向に延在するオリエンテーションフラットとを備え、
前記第１主面は、前記第１主面の外周から５ｍｍ以内の第１端部領域を含み、
前記第３主面は、前記第３主面の外周から５ｍｍ以内の第２端部領域を含み、
前記第１主面に対して垂直な方向において、前記オリエンテーションフラットと連なる前記第１端部領域の第１反り量は、１μｍ以下であり、
前記第３主面に対して垂直な方向において、前記オリエンテーションフラットと連なる前記第２端部領域の第２反り量は、１μｍ以下であり、
前記第１主面に対して垂直な方向から見て前記オリエンテーションフラットを垂直に二等分する断面を見た場合、前記第１端部領域は、前記オリエンテーションフラットに向かうにつれて前記第１主面と反対側の面に近づく方向に反り下がっており、
前記第１反り量は、前記オリエンテーションフラットから前記第１主面の中央に向かって３ｍｍ離れた位置から５ｍｍ離れた位置までの領域における前記第１主面の断面プロファイルから算出される最小二乗直線が、前記オリエンテーションフラットに沿って延在する仮想平面と交わる点と、前記オリエンテーションフラットと前記第１主面との接点との距離であり、
前記第３主面に対して垂直な方向から見て前記オリエンテーションフラットを垂直に二等分する断面を見た場合、前記第２端部領域は、前記オリエンテーションフラットに向かうにつれて前記第３主面と反対側の面から離れる方向に反り上がっており、
前記第２反り量は、前記オリエンテーションフラットから前記第３主面の中央に向かって３ｍｍ離れた位置から５ｍｍ離れた位置までの領域における前記第３主面の断面プロファイルから算出される最小二乗直線が、前記オリエンテーションフラットと交わる点と、前記オリエンテーションフラットと前記第３主面との接点との距離である、炭化珪素単結晶基板。 A silicon carbide single crystal substrate having a polytype of 4H.
A first main surface that is inclined from the {0001} surface in the <11-20> direction by 2 ° or more and 8 ° or less and has a maximum diameter of 150 mm or more.
The third main surface opposite to the first main surface,
Equipped with an orientation flat extending in the <11-20> direction,
The first main surface includes a first end region within 5 mm from the outer circumference of the first main surface.
The third main surface includes a second end region within 5 mm from the outer circumference of the third main surface.
The amount of the first warp of the first end region connected to the orientation flat in the direction perpendicular to the first main surface is 1 μm or less.
The amount of the second warp of the second end region connected to the orientation flat in the direction perpendicular to the third main surface is 1 μm or less.
When looking at a cross section that vertically bisects the orientation flat when viewed from a direction perpendicular to the first main surface, the first end region becomes with the first main surface as it approaches the orientation flat. It is warped toward the opposite surface and
The first warp amount is the minimum squared straight line calculated from the cross-sectional profile of the first main surface in the region from the orientation flat to the position 3 mm away from the center of the first main surface to the position 5 mm away. , The distance between the point of intersection with the virtual plane extending along the orientation flat and the point of contact between the orientation flat and the first main surface.
When looking at a cross section that vertically bisects the orientation flat when viewed from a direction perpendicular to the third main surface, the second end region becomes with the third main surface as it approaches the orientation flat. It is warped away from the opposite surface,
The amount of the second warp is the minimum squared straight line calculated from the cross-sectional profile of the third main surface in the region from the orientation flat to the position 3 mm away from the center of the third main surface to the position 5 mm away. , A silicon carbide single crystal substrate, which is the distance between the point where the orientation flat intersects and the contact point between the orientation flat and the third main surface. 請求項１または請求項２に記載の炭化珪素単結晶基板と、
前記第１主面上の炭化珪素層とを備え、
前記炭化珪素層は、前記第１主面に接する面とは反対側の第２主面を含み、
前記第２主面において、前記オリエンテーションフラットから＜１−１００＞方向に延在し、かつ１ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がない、炭化珪素エピタキシャル基板。 The silicon carbide single crystal substrate according to claim 1 or 2.
With a silicon carbide layer on the first main surface,
The silicon carbide layer includes a second main surface opposite to the surface in contact with the first main surface.
A silicon carbide epitaxial substrate on the second main surface, which extends in the <1-100> direction from the orientation flat and has a length of 1 mm or more and is free from stacking defects. 前記第１主面に対して垂直な方向から見て、前記オリエンテーションフラットを垂直に２等分する線分を４等分した場合、前記第１主面は、前記オリエンテーションフラットから前記線分の１／４の位置までの下部領域を含み、
前記下部領域の端部と連なる前記第１端部領域の反り量は、１μｍ以下である、請求項１または請求項２に記載の炭化珪素単結晶基板。 When the line segment that vertically divides the orientation flat into two equal parts is divided into four equal parts when viewed from a direction perpendicular to the first main surface, the first main surface is one of the line segments from the orientation flat. Including the lower area up to the / 4 position
The silicon carbide single crystal substrate according to claim 1 or 2, wherein the amount of warpage of the first end region connected to the end of the lower region is 1 μm or less. 請求項４に記載の炭化珪素単結晶基板と、
前記第１主面上の炭化珪素層とを備え、
前記炭化珪素層は、前記第１主面に接する面とは反対側の第２主面を含み、
前記第２主面において、前記下部領域の端部から＜１−１００＞方向に延在し、かつ１ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がない、炭化珪素エピタキシャル基板。 The silicon carbide single crystal substrate according to claim 4,
With a silicon carbide layer on the first main surface,
The silicon carbide layer includes a second main surface opposite to the surface in contact with the first main surface.
A silicon carbide epitaxial substrate on the second main surface, which extends in the <1-100> direction from the end of the lower region and has a length of 1 mm or more and is free from stacking defects. 前記第１主面に対して垂直な方向から見て、前記オリエンテーションフラットを垂直に２等分する線分を４等分した場合、前記第１主面は、前記オリエンテーションフラットと反対側の端部から前記線分の１／４の位置までの上部領域を含み、
前記上部領域の端部と連なる前記第１端部領域の反り量は、１μｍ以下である、請求項１または請求項２に記載の炭化珪素単結晶基板。 When the line segment that vertically divides the orientation flat into two equal parts is divided into four equal parts when viewed from a direction perpendicular to the first main surface, the first main surface is the end portion opposite to the orientation flat. Includes the upper area from to 1/4 of the line segment
The silicon carbide single crystal substrate according to claim 1 or 2, wherein the amount of warpage of the first end region connected to the end of the upper region is 1 μm or less. 請求項６に記載の炭化珪素単結晶基板と、
前記第１主面上の炭化珪素層とを備え、
前記炭化珪素層は、前記第１主面に接する面とは反対側の第２主面を含み、
前記第２主面において、前記上部領域の端部から＜１−１００＞方向に延在し、かつ１ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がない、炭化珪素エピタキシャル基板。 The silicon carbide single crystal substrate according to claim 6 and
With a silicon carbide layer on the first main surface,
The silicon carbide layer includes a second main surface opposite to the surface in contact with the first main surface.
A silicon carbide epitaxial substrate on the second main surface, which extends in the <1-100> direction from the end of the upper region and has a length of 1 mm or more and is free from stacking defects. 前記第１主面に対して垂直な方向から見て、前記オリエンテーションフラットを垂直に２等分する線分を４等分した場合、前記第１主面は、前記オリエンテーションフラットから前記線分の１／４の位置までの下部領域と、前記オリエンテーションフラットと反対側の端部から前記線分の１／４の位置までの上部領域とを含み、
前記下部領域の端部と連なる前記第１端部領域の反り量は、１μｍ以下であり、かつ前記上部領域の端部と連なる前記第１端部領域の反り量は、１μｍ以下である、請求項１または請求項２に記載の炭化珪素単結晶基板。 When the line segment that vertically divides the orientation flat into two equal parts is divided into four equal parts when viewed from a direction perpendicular to the first main surface, the first main surface is one of the line segments from the orientation flat. Includes a lower region up to the / 4 position and an upper region from the end opposite the orientation flat to the 1/4 position of the line segment.
Claimed that the amount of warpage of the first end region connected to the end of the lower region is 1 μm or less, and the amount of warp of the first end region connected to the end of the upper region is 1 μm or less. The silicon carbide single crystal substrate according to claim 1 or 2. 請求項８に記載の炭化珪素単結晶基板と、
前記第１主面上の炭化珪素層とを備え、
前記炭化珪素層は、前記第１主面に接する面とは反対側の第２主面を含み、
前記第２主面において、前記下部領域の端部から＜１−１００＞方向に延在しかつ１ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がなく、かつ前記上部領域の端部から＜１−１００＞方向に延在しかつ１ｍｍ以上の長さを有する積層欠陥がない、炭化珪素エピタキシャル基板。 The silicon carbide single crystal substrate according to claim 8 and
With a silicon carbide layer on the first main surface,
The silicon carbide layer includes a second main surface opposite to the surface in contact with the first main surface.
On the second main surface, there is no stacking defect extending in the <1-100> direction from the end of the lower region and having a length of 1 mm or more, and <1-100> from the end of the upper region. A silicon carbide epitaxial substrate that extends in the direction and has a length of 1 mm or more and has no stacking defects. 請求項３、請求項５、請求項７および請求項９のいずれか１項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板を準備する工程と、
前記炭化珪素エピタキシャル基板を加工する工程とを備える、炭化珪素半導体装置の製造方法。
The step of preparing the silicon carbide epitaxial substrate according to any one of claims 3, 5, 7, and 9.
A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device, comprising a step of processing the silicon carbide epitaxial substrate.
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