JP7772061B2 - 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 - Google Patents

Description

本開示は、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。本出願は、２０２１年５月２５日に出願した日本特許出願である特願２０２１－０８７６２５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。

L. Scaltrito外13名、"Defect influence on the electrical properties of 4H-SiC Schottky diodes"、Materials Science Forum Vols.457-460、1081-1084頁、2004年（非特許文献１）には、４Ｈ－ＳｉＣウエハの欠陥マップが記載されている。

L. Scaltrito外13名、"Defect influence on the electrical properties of 4H-SiC Schottky diodes"、Materials Science Forum Vols.457-460、1081-1084頁、2004年

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、炭化珪素基板上にある。炭化珪素基板は、炭化珪素基板と炭化珪素エピタキシャル層との界面の反対側にある第１主面を有している。炭化珪素エピタキシャル層は、界面の反対側にある第２主面を有している。第２主面を、１辺の長さが１０ｍｍである複数の正方領域に区分した場合、複数の正方領域は、複数の正方領域の最外周に位置する複数の外周領域と、複数の外周領域に囲まれた複数の中央領域とにより構成されている。複数の外周領域における炭化珪素エピタキシャル基板のＬＴＩＲの最大値を第１値とし、複数の中央領域における炭化珪素エピタキシャル基板のＬＴＩＲの最大値を第２値とした場合、第２値で第１値を除した値は、０．８以上１．２以下である。第２主面におけるピットの面密度は、０．５個／ｃｍ²以下である。第２主面に対して垂直な方向に見て、ピットの面積は、１００μｍ²以下である。第２主面に対して垂直な方向において、ピットの深さは、０．０１μｍ以上０．１μｍ以下である。

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、炭化珪素基板上にある。炭化珪素基板は、炭化珪素基板と炭化珪素エピタキシャル層との界面の反対側にある第１主面を有している。炭化珪素エピタキシャル層は、界面の反対側にある第２主面を有している。第２主面を、１辺の長さが１０ｍｍである複数の正方領域に区分した場合、複数の正方領域は、複数の正方領域の最外周に位置する複数の外周領域と、複数の外周領域に囲まれた複数の中央領域とにより構成されている。複数の外周領域における炭化珪素エピタキシャル基板のＬＴＩＲの最大値を第１値とし、複数の中央領域における炭化珪素エピタキシャル基板のＬＴＩＲの最大値を第２値とした場合、第２値で第１値を除した値は、０．８以上１．２以下である。第２主面におけるバンプの面密度は、０．５個／ｃｍ²以下である。第２主面に対して垂直な方向に見て、バンプの面積は、１００μｍ²以下である。第２主面に対して垂直な方向において、バンプの高さは、０．０１μｍ以上０．１μｍ以下である。

図１は、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の構成を示す平面模式図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面模式図である。 図３は、図１の領域ＩＩＩの拡大平面図である。 図４は、図３の領域ＩＶ－ＩＶに沿った断面模式図である。 図５は、図１の領域Ｖの拡大平面図である。 図６は、図５の領域ＶＩ－ＶＩに沿った断面模式図である。 図７は、図１の領域ＶＩＩの拡大平面図である。 図８は、図７の領域ＶＩＩＩ－ＶＩＩＩに沿った断面模式図である。 図９は、図１の領域ＩＸの拡大平面図である。 図１０は、図９の領域Ｘ－Ｘに沿った断面模式図である。 図１１は、立体斜め欠陥のフォトルミネッセンス画像を示す平面模式図である。 図１２は、ＬＴＩＲの測定領域を示す平面模式図である。 図１３は、ＬＴＩＲの定義を説明する模式図である。 図１４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１５は、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法を概略的に示すフローチャートである。 図１６は、炭化珪素エピタキシャル層に対して化学機械研磨を行う工程を示す断面模式図である。 図１７は、化学機械研磨装置の構成を示す断面模式図である。 図１８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チャートである。 図１９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２０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２１は、炭化珪素エピタキシャル層の第２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２２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２３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２４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２５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の垂れ度と、研磨量との関係を示す図である。 図２６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の第２主面における立体斜め欠陥の面密度と、研磨量との関係を示す図である。

[本開示が解決しようとする課題]
本開示の目的は、炭化珪素半導体装置の信頼性を向上可能な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。
[本開示の効果]
本開示によれば、炭化珪素半導体装置の信頼性を向上可能な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。
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施形態を列記して説明する。

（１）本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００は、炭化珪素基板１１と、炭化珪素エピタキシャル層２２と備えている。炭化珪素エピタキシャル層２２は、炭化珪素基板１１上にある。炭化珪素基板１１は、炭化珪素基板１１と炭化珪素エピタキシャル層２２との界面３の反対側にある第１主面１を有している。炭化珪素エピタキシャル層２２は、界面３の反対側にある第２主面２を有している。第２主面２を、１辺の長さが１０ｍｍである複数の正方領域５０に区分した場合、複数の正方領域５０は、複数の正方領域５０の最外周に位置する複数の外周領域５と、複数の外周領域５に囲まれた複数の中央領域６とにより構成されている。複数の外周領域における炭化珪素エピタキシャル基板のＬＴＩＲの最大値を第１値とし、複数の中央領域における炭化珪素エピタキシャル基板のＬＴＩＲの最大値を第２値とした場合、第２値で第１値を除した値は、０．８以上１．２以下である。第２主面２におけるピット１０の面密度は、０．５個／ｃｍ²以下である。第２主面２に対して垂直な方向に見て、ピット１０の面積は、１００μｍ²以下である。第２主面２に対して垂直な方向において、ピット１０の深さは、０．０１μｍ以上０．１μｍ以下である。

（２）本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００は、炭化珪素基板１１と、炭化珪素エピタキシャル層２２と備えている。炭化珪素エピタキシャル層２２は、炭化珪素基板１１上にある。炭化珪素基板１１は、炭化珪素基板１１と炭化珪素エピタキシャル層２２との界面３の反対側にある第１主面１を有している。炭化珪素エピタキシャル層２２は、界面３の反対側にある第２主面２を有している。第２主面２を、１辺の長さが１０ｍｍである複数の正方領域５０に区分した場合、複数の正方領域５０は、複数の正方領域５０の最外周に位置する複数の外周領域５と、複数の外周領域５に囲まれた複数の中央領域６とにより構成されている。複数の外周領域における炭化珪素エピタキシャル基板のＬＴＩＲの最大値を第１値とし、複数の中央領域における炭化珪素エピタキシャル基板のＬＴＩＲの最大値を第２値とした場合、第２値で第１値を除した値は、０．８以上１．２以下である。第２主面２におけるバンプ２０の面密度は、０．５個／ｃｍ²以下である。第２主面２に対して垂直な方向に見て、バンプ２０の面積は、１００μｍ²以下である。第２主面２に対して垂直な方向において、バンプ２０の高さは、０．０１μｍ以上０．１μｍ以下である。

（３）上記（１）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におけるバンプ２０の面密度は、０．５個／ｃｍ²以下であってもよい。第２主面２に対して垂直な方向に見て、バンプ２０の面積は、１００μｍ²以下であってもよい。第２主面２に対して垂直な方向において、バンプ２０の高さは、０．０１μｍ以上０．１μｍ以下であってもよい。

（４）上記（１）から（３）のいずれか１項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における立体斜め欠陥４０の面密度は、０．００６個／ｃｍ²以上０．２個／ｃｍ²以下であってもよい。

（５）上記（１）から（４）のいずれか１項に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、第２主面２の直径は、１００ｍｍ以上であってもよい。

（６）上記（１）から（５）のいずれか１項に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、｛０００１｝面に対する第２主面２のオフ角度は、５°以下であってもよい。

（７）上記（１）から（６）のいずれか１項に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、炭化珪素基板１１および炭化珪素エピタキシャル層２２の各々を構成する炭化珪素のポリタイプは、４Ｈであってもよい。

（８）上記（１）から（７）のいずれか１項に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、炭化珪素エピタキシャル層２２は、ｎ型不純物を含んでいてもよい。ｎ型不純物の濃度は、１×１０¹⁵ｃｍ^-3以上１×１０¹⁹ｃｍ^-3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４００の製造方法は、以下の工程を備えている。上記（１）から（８）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。
［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。

（炭化珪素エピタキシャル基板）
まず、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の構成を示す平面模式図である。

図１に示されるように、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００は、第２主面２と、外周側面９とを有している。第２主面２は、第１方向１０１および第２方向１０２の各々に沿って拡がっている。第１方向１０１は、たとえば＜１１－２０＞方向である。第２方向１０２は、たとえば＜１－１００＞方向である。

第２主面２は、｛０００１｝面に対して傾斜した平面である。｛０００１｝面に対する第２主面２のオフ角度は、たとえば５°以下であってもよい。具体的には、第２主面２は、（０００１）面に対して５°以下のオフ角度だけ傾斜した面であってもよい。第２主面２は、（０００－１）面に対して５°以下のオフ角度だけ傾斜した面であってもよい。｛０００１｝面に対する第２主面２の傾斜方向（オフ方向）は、たとえば＜１１－２０＞方向である。｛０００１｝面に対する第２主面２のオフ角度は、たとえば４°以下であってもよいし、３°以下であってもよい。

図１に示されるように、外周側面９は、オリエンテーションフラット部７と、円弧状部８とを有している。円弧状部８は、オリエンテーションフラット部７に連なっている。図１に示されるように、第２主面２に対して垂直な方向から見て、オリエンテーションフラット部７は、第１方向１０１に沿って延在している。第２主面２の直径Ｗ１は、たとえば１００ｍｍ以上である。直径Ｗ１は、１５０ｍｍ以上でもよいし、２００ｍｍ以上でもよい。直径Ｗ１の上限は、特に限定されないが、たとえば３００ｍｍ以下であってもよい。第２主面２に対して垂直な方向に見て、直径Ｗ１は、外周側面９上の異なる２点間の最長直線距離である。

図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面模式図である。図２に示される断面は、第２主面２に対して垂直であり、かつ第１方向１０１に平行である。図２に示されるように、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００は、炭化珪素基板１１と、炭化珪素エピタキシャル層２２を有している。炭化珪素エピタキシャル層２２は、炭化珪素基板１１上にある。

炭化珪素基板１１は、炭化珪素基板１１と炭化珪素エピタキシャル層２２との界面３の反対側にある第１主面１を有している。炭化珪素エピタキシャル層２２は、炭化珪素基板１１と炭化珪素エピタキシャル層２２との界面３の反対側にある第２主面２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の表面である。第１主面１は、炭化珪素エピタキシャル基板１００の裏面である。

炭化珪素基板１１および炭化珪素エピタキシャル層２２の各々は、たとえば炭化珪素単結晶により構成されている。具体的には、炭化珪素基板１１および炭化珪素エピタキシャル層２２の各々は、たとえばポリタイプ４Ｈの炭化珪素から構成されていてもよい。炭化珪素基板１１および炭化珪素エピタキシャル層２２の各々は、キャリアを含んでいる。炭化珪素基板１１および炭化珪素エピタキシャル層２２の各々は、たとえばｎ型不純物としての窒素（Ｎ）を含んでいる。炭化珪素基板１１および炭化珪素エピタキシャル層２２の各々の導電型は、たとえばｎ型（第１導電型）である。

炭化珪素エピタキシャル層２２が含むｎ型不純物の濃度は、たとえば１×１０¹⁵ｃｍ^-3以上１×１０¹⁹ｃｍ^-3以下である。ｎ型不純物の濃度の下限は、特に限定されないが、たとえば５×１０¹⁵ｃｍ^-3以上であってもよいし、１×１０¹⁶ｃｍ^-3以上であってもよい。ｎ型不純物の濃度の上限は、特に限定されないが、たとえば５×１０¹⁸ｃｍ^-3以下であってもよいし、１×１０¹⁸ｃｍ^-3以下であってもよい。炭化珪素エピタキシャル層２２が含むｎ型不純物の濃度は、たとえば水銀プローブ方式のＣ(Capacitance)－Ｖ(Voltage)測定装置を使用して測定することができる。

炭化珪素エピタキシャル層２２の厚み（第１厚みＴ１）は、たとえば１５μｍ以上であってもよい。炭化珪素エピタキシャル層２２の厚み（第１厚みＴ１）の下限は、特に限定されないが、たとえば２０μｍ以上であってもよいし、３０μｍ以上であってもよい。炭化珪素エピタキシャル層２２の厚み（第１厚みＴ１）の上限は、特に限定されないが、たとえば１００μｍ以下であってもよいし、５０μｍ以下であってもよい。

炭化珪素エピタキシャル層２２の厚み（第１厚みＴ１）は、たとえば１５μｍ未満であってもよい。炭化珪素エピタキシャル層２２の厚み（第１厚みＴ１）の上限は、特に限定されないが、たとえば１３μｍ以下であってもよいし、１０μｍ以下であってもよい。炭化珪素エピタキシャル層２２の厚み（第１厚みＴ１）の下限は、特に限定されないが、たとえば１μｍ以上であってもよいし、５μｍ以上であってもよい。炭化珪素基板１１の厚み（第５厚みＴ５）は、たとえば３５０μｍ以上５００μｍ以下である。

次に、炭化珪素エピタキシャル層２２の厚みの測定方法について説明する。
炭化珪素エピタキシャル層２２の厚みは、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と炭化珪素基板１１と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。

具体的には、赤外光を照射して、炭化珪素エピタキシャル層２２の第２主面２からの反射光と、炭化珪素エピタキシャル層２２と炭化珪素基板１１との界面３からの反射光による干渉を計測することにより、炭化珪素エピタキシャル層２２の厚みが計測される。

（ピット）
図３は、図１の領域ＩＩＩの拡大平面図である。図３に示されるように、炭化珪素エピタキシャル基板１００の第２主面２において、たとえばピット１０があってもよい。図３に示されるように、第２主面２に対して垂直な方向に見て、ピット１０の形状は、特に限定されないが、たとえば略円形であってもよい。第１方向１０１に沿ったピット１０の幅（第１幅Ａ１）を第２方向１０２に沿ったピット１０の長さ（第１長さＢ１）で除した値は、たとえば０．１以上１０以下であってもよいし、０．２以上５以下であってもよい。第２主面２に対して垂直な方向に見て、ピット１０の形状は、たとえば棒状であってもよい。

第２主面２に対して垂直な方向に見て、ピット１０の面積は１００μｍ²以下である。第２主面２に対して垂直な方向に見て、ピット１０の面積の上限は、特に限定されないが、たとえば８０μｍ²以下であってもよいし、６０μｍ²以下であってもよい。第２主面２に対して垂直な方向に見て、ピット１０の面積の下限は、特に限定されないが、たとえば１μｍ²以上であってもよいし、１０μｍ²以上であってもよい。

第１方向１０１に沿ったピット１０の幅（第１幅Ａ１）の上限は、特に限定されないが、たとえば５０μｍ以下であってもよいし、３０μｍ以下であってもよいし、１０μｍ以下であってもよい。第１方向１０１に沿ったピット１０の幅（第１幅Ａ１）の下限は、特に限定されないが、たとえば１μｍ以上であってもよいし、２μｍ以上であってもよいし、５μｍ以上であってもよい。

第２方向１０２に沿ったピット１０の長さ（第１長さＢ１）の上限は、特に限定されないが、たとえば５０μｍ以下であってもよいし、３０μｍ以下であってもよいし、１０μｍ以下であってもよい。第２方向１０２に沿ったピット１０の長さ（第１長さＢ１）の下限は、特に限定されないが、たとえば１μｍ以上であってもよいし、２μｍ以上であってもよいし、５μｍ以上であってもよい。

図４は、図３の領域ＩＶ－ＩＶに沿った断面模式図である。図４に示されるように、ピット１０は、第２主面２に形成された凹みである。断面視において、ピット１０を構成する側面は、湾曲していてもよい。第２主面２に対して垂直な方向において、ピット１０の深さ（第１深さＣ１）は、０．０１μｍ以上０．１μｍ以下である。第２主面２に対して垂直な方向において、ピット１０の深さ（第１深さＣ１）の上限は、特に限定されないが、たとえば０．０９μｍ以下であってもよいし、０．０８μｍ以下であってもよい。第２主面２に対して垂直な方向において、ピット１０の深さ（第１深さＣ１）の下限は、特に限定されないが、たとえば０．０２μｍ以上であってもよいし、０．０３μｍ以上であってもよい。

第２主面２におけるピット１０の面密度は、０．７個／ｃｍ²以下であってもよい。第２主面２におけるピット１０の面密度の上限は、たとえば０．５個／ｃｍ²以下であってもよいし、たとえば０．１個／ｃｍ²以下であってもよいし、たとえば０．０５個／ｃｍ²以下であってもよい。あるいは、ピット１０の面密度は、たとえば、３０個／ｃｍ²以下であってもよいし、２０個／ｃｍ²以下であってもよいし、１０個／ｃｍ²以下であってもよいし、５個／ｃｍ²以下であってもよいし、２個／ｃｍ²以下であってもよい。第２主面２におけるピット１０の面密度の下限は、特に限定されないが、たとえば０．０１個／ｃｍ²以上であってもよいし、たとえば０．０２個／ｃｍ²以上であってもよい。

（バンプ）
図５は、図１の領域Ｖの拡大平面図である。図５に示されるように、炭化珪素エピタキシャル基板１００の第２主面２において、たとえばバンプ２０があってもよい。図５に示されるように、第２主面２に対して垂直な方向に見て、バンプ２０の形状は、特に限定されないが、たとえば略円形であってもよい。第１方向１０１に沿ったバンプ２０の幅（第２幅Ａ２）を第２方向１０２に沿ったバンプ２０の長さ（第２長さＢ２）で除した値は、たとえば０．１以上１０以下であってもよいし、０．２以上５以下であってもよい。

第２主面２に対して垂直な方向に見て、バンプ２０の面積は１００μｍ²以下である。第２主面２に対して垂直な方向に見て、バンプ２０の面積の上限は、特に限定されないが、たとえば８０μｍ²以下であってもよいし、６０μｍ²以下であってもよい。第２主面２に対して垂直な方向に見て、バンプ２０の面積の下限は、特に限定されないが、たとえば１μｍ²以上であってもよいし、１０μｍ²以上であってもよい。

第１方向１０１に沿ったバンプ２０の幅（第２幅Ａ２）の上限は、特に限定されないが、たとえば５０μｍ以下であってもよいし、３０μｍ以下であってもよいし、１０μｍ以下であってもよい。第１方向１０１に沿ったバンプ２０の幅（第２幅Ａ２）の下限は、特に限定されないが、たとえば１μｍ以上であってもよいし、２μｍ以上であってもよいし、５μｍ以上であってもよい。

第２方向１０２に沿ったバンプ２０の長さ（第２長さＢ２）の上限は、特に限定されないが、たとえば５０μｍ以下であってもよいし、３０μｍ以下であってもよいし、１０μｍ以下であってもよい。第２方向１０２に沿ったバンプ２０の長さ（第２長さＢ２）の下限は、特に限定されないが、たとえば１μｍ以上であってもよいし、２μｍ以上であってもよいし、５μｍ以上であってもよい。

図６は、図５の領域ＶＩ－ＶＩに沿った断面模式図である。図６に示されるように、バンプ２０は、第２主面２に形成された突起である。断面視において、バンプ２０を構成する側面は、湾曲していてもよい。第２主面２に対して垂直な方向において、バンプ２０の高さ（第２高さＣ２）は、０．０１μｍ以上０．１μｍ以下である。第２主面２に対して垂直な方向において、バンプ２０の高さ（第２高さＣ２）の上限は、特に限定されないが、たとえば０．０９μｍ以下であってもよいし、０．０８μｍ以下であってもよい。第２主面２に対して垂直な方向において、バンプ２０の高さ（第２高さＣ２）の下限は、特に限定されないが、たとえば０．０２μｍ以上であってもよいし、０．０３μｍ以上であってもよい。

第２主面２におけるバンプ２０の面密度は、１個／ｃｍ²以下であってもよい。第２主面２におけるバンプ２０の面密度の上限は、たとえば０．５個／ｃｍ²以下であってもよいし、たとえば０．３個／ｃｍ²以下であってもよい。あるいは、バンプ２０の面密度は、たとえば３個／ｃｍ²以下であってもよいし、２個／ｃｍ²以下であってもよい。第２主面２におけるバンプ２０の面密度の下限は、特に限定されないが、たとえば０．０１個／ｃｍ²以上であってもよいし、たとえば０．１個／ｃｍ²以上であってもよい。

（スクラッチ）
図７は、図１の領域ＶＩＩの拡大平面図である。図７に示されるように、炭化珪素エピタキシャル基板１００の第２主面２において、たとえばスクラッチ３０があってもよい。図７に示されるように、第２主面２に対して垂直な方向に見て、スクラッチ３０の形状は、特に限定されないが、たとえば棒状であってもよい。第２主面２に垂直な方向に見て、スクラッチ３０の長手方向に沿ったスクラッチ３０の長さ（第３幅Ａ３）を、スクラッチ３０の短手方向に沿ったスクラッチ３０の幅（第３長さＢ３）で除した値は、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に垂直な方向に見て、スクラッチ３０の幅（第３長さＢ３）は、１０μｍ以下である。スクラッチ３０の幅（第３長さＢ３）の上限は、特に限定されないが、たとえば８μｍ以下であってもよいし、５μｍ以下であってもよいし、３μｍ以下であってもよい。スクラッチ３０の幅（第３長さＢ３）の下限は、特に限定されないが、たとえば０．１μｍ以上であってもよいし、０．２μｍ以上であってもよいし、０．５μｍ以上であってもよい。

第２主面２に垂直な方向に見て、スクラッチ３０の長さ（第３幅Ａ３）は、１５０ｍｍ以下である。スクラッチ３０の長さ（第３幅Ａ３）の上限は、特に限定されないが、たとえば９０ｍｍ以下であってもよいし、８０ｍｍ以下であってもよい。スクラッチ３０の長さ（第３幅Ａ３）の下限は、特に限定されないが、たとえば１０μｍ以上であってもよいし、２０μｍ以上であってもよいし、５０μｍ以上であってもよい。

図８は、図７の領域ＶＩＩＩ－ＶＩＩＩに沿った断面模式図である。図８に示される断面は、第２主面２に対して垂直であり、かつスクラッチ３０の長手方向に垂直である。図８に示されるように、スクラッチ３０は、第２主面２に形成された凹みである。第２主面２に対して垂直な方向において、スクラッチ３０の深さ（第３深さＣ３）は、０．２μｍ以上である。第２主面２に対して垂直な方向において、スクラッチ３０の深さ（第３深さＣ３）の上限は、特に限定されないが、たとえば５μｍ以下であってもよいし、２μｍ以下であってもよい。第２主面２に対して垂直な方向において、スクラッチ３０の深さ（第３深さＣ３）の下限は、特に限定されないが、たとえば０．４μｍ以上であってもよいし、０．６μｍ以上であってもよい。

第２主面２におけるスクラッチ３０の面密度は、１個／ｃｍ²以下である。第２主面２におけるスクラッチ３０の面密度の上限は、特に限定されないが、たとえば０．５個／ｃｍ²以下であってもよいし、たとえば０．１個／ｃｍ²以下であってもよいし、たとえば０．０５個／ｃｍ²以下であってもよい。第２主面２におけるスクラッチ３０の面密度の下限は、特に限定されないが、たとえば０．０１個／ｃｍ²以上であってもよいし、たとえば０．０２個／ｃｍ²以上であってもよい。

（共焦点微分干渉顕微鏡）
ピット１０、バンプ２０およびスクラッチ３０の各々は、共焦点微分干渉顕微鏡を有する欠陥検査装置を用いて、炭化珪素エピタキシャル基板１００の第２主面２を観察することにより特定される。共焦点微分干渉顕微鏡を有する欠陥検査装置として、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倍である。炭化珪素エピタキシャル基板１００の第２主面２に対して、水銀キセノンランプなどの光源から波長５４６ｎｍの光が照射され、当該光の反射光が受光素子により観察される。これにより、第２主面２におけるＳＩＣＡ画像が取得される。

ＳＩＣＡ画像のコントラストは、１（最小）から２５６（最大）まで２５６段階に分類される。コントラストが最大の時に、ＳＩＣＡ画像は最も暗く表示される。コントラストが最小の時に、ＳＩＣＡ画像は最も明るく表示される。ＳＩＣＡを用いて深いピット１０を観察した場合、ピット１０の底は、暗く表示される。反対に、ＳＩＣＡを用いて浅いピット１０を観察した場合、ピット１０の底は、明るく表示される。あらかじめ、コントラストの異なるピット１０を選定し、それぞれのピット１０の深さがＡＦＭ（Atomic Force Microscope）で測定される。これにより、ＳＩＣＡ画像におけるコントラスト（明暗）によって、ピット１０の深さが推定される。

ピット１０、バンプ２０およびスクラッチ３０の各々の平面形状および深さに基づいて、ピット１０、バンプ２０およびスクラッチ３０の各々が定義される。観察されたＳＩＣＡ画像に基づいて、ピット１０、バンプ２０およびスクラッチ３０の各々が特定される。ＳＩＣＡの測定感度の指標である「Thresh S」は、たとえば４０とされる。

第２主面２の全面において、ピット１０、バンプ２０およびスクラッチ３０の各々の総数がカウントされる。ピット１０の面密度は、第２主面２におけるピット１０の総数を、第２主面２の面積で除した値である。バンプ２０の面密度は、第２主面２におけるバンプ２０の総数を、第２主面２の面積で除した値である。スクラッチ３０の面密度は、第２主面２におけるスクラッチ３０の総数を、第２主面２の面積で除した値である。なお、第２主面２において、外周側面９から５ｍｍ以内の領域は、ピット１０、バンプ２０およびスクラッチ３０の各々の面密度の測定領域から除外される（エッジエクスルージョン）。

（立体斜め欠陥）
図９は、図１の領域ＩＸの拡大平面図である。図１０は、図９の領域Ｘ－Ｘに沿った断面模式図である。図９および図１０に示されるように、炭化珪素エピタキシャル基板１００の第２主面２において、たとえば立体斜め欠陥４０があってもよい。図１０に示されるように、立体斜め欠陥４０は、突起部４１と、積層欠陥４２とを有している。積層欠陥４２は、突起部４１に連なっている。積層欠陥４２は、突起部４１から第１方向１０１に沿って延在していてもよい。図１０に示されるように、積層欠陥４２の頂面４４の一部は、溝３５を構成する。

図９に示される立体斜め欠陥４０の形状は、共焦点微分干渉顕微鏡を用いて観察された形状である。図９に示されるように、第２主面２に対して垂直な方向に見て、突起部４１の形状は、たとえば略円形であってもよい。第２主面２に対して垂直な方向に見て、溝３５の形状は、たとえば棒状であってもよい。

図９に示されるように、第１方向１０１において、溝３５の幅（第５幅Ａ５）は、突起部４１の幅（第４幅Ａ４）よりも大きい。第１方向１０１において、溝３５の幅（第５幅Ａ５）の下限は、特に限定されないが、突起部４１の幅（第４幅Ａ４）の５倍以上であってもよいし、１０倍以上であってもよい。第１方向１０１において、溝３５の幅（第５幅Ａ５）の上限は、特に限定されないが、突起部４１の幅（第４幅Ａ４）の１００倍以下であってもよいし、５０倍以下であってもよい。

図９に示されるように、第２方向１０２において、突起部４１の長さ（第４長さＢ４）は、溝３５の長さ（第５長さＢ５）よりも大きくてもよい。第２方向１０２において、突起部４１の長さ（第４長さＢ４）の下限は、特に限定されないが、溝３５の長さ（第５長さＢ５）の１．５倍以上であってもよいし、２倍以上であってもよい。第２方向１０２において、突起部４１の長さ（第４長さＢ４）の上限は、特に限定されないが、溝３５の長さ（第５長さＢ５）の２０倍以下であってもよいし、１０倍以下であってもよい。

第１方向１０１に沿った突起部４１の幅（第４幅Ａ４）の上限は、特に限定されないが、たとえば５０μｍ以下であってもよいし、３０μｍ以下であってもよいし、１０μｍ以下であってもよい。第１方向１０１に沿った突起部４１の幅（第４幅Ａ４）の下限は、特に限定されないが、たとえば１μｍ以上であってもよいし、２μｍ以上であってもよいし、５μｍ以上であってもよい。

第２方向１０２に沿った突起部４１の長さ（第４長さＢ４）の上限は、特に限定されないが、たとえば５０μｍ以下であってもよいし、３０μｍ以下であってもよいし、１０μｍ以下であってもよい。第２方向１０２に沿った突起部４１の長さ（第４長さＢ４）の下限は、特に限定されないが、たとえば１μｍ以上であってもよいし、２μｍ以上であってもよいし、５μｍ以上であってもよい。

第１方向１０１に沿った溝３５の幅（第５幅Ａ５）は、たとえばＴ１／ｔａｎθであってもよい。第１方向１０１に沿った溝３５の幅（第５幅Ａ５）は、たとえば０．９×（Ｔ１／ｔａｎθ）以上１．１×（Ｔ１／ｔａｎθ）以下であってもよいし、０．８×（Ｔ１／ｔａｎθ）以上１．２×（Ｔ１／ｔａｎθ）以下であってもよい。

第２方向１０２に沿った溝３５の長さ（第５長さＢ５）の上限は、特に限定されないが、たとえば３０μｍ以下であってもよいし、２０μｍ以下であってもよいし、５μｍ以下であってもよい。第２方向１０２に沿った溝３５の長さ（第５長さＢ５）の下限は、特に限定されないが、たとえば０．１μｍ以上であってもよいし、０．５μｍ以上であってもよいし、１μｍ以上であってもよい。

図１０に示されるように、積層欠陥４２は、貫通螺旋転位４６に連なっている。貫通螺旋転位４６は、第１主面１から界面３まで連続的に延在している。貫通螺旋転位４６が延在する方向は、第４方向１０４である。第４方向１０４は、たとえば＜０００１＞方向である。第３方向１０３は、第２主面２に対して垂直な方向である。別の観点から言えば、第３方向１０３は、第１方向１０１および第２方向１０２の各々に対して垂直な方向である。第３方向１０３に対する第４方向１０４の傾斜角θは、第２主面２のオフ角度に対応する。積層欠陥４２は、界面３において、貫通螺旋転位４６と接している。

図１０に示されるように、積層欠陥４２は、頂面４４と、側部４５と、底面４３とを有している。底面４３は、界面３において、貫通螺旋転位４６に連なっている。頂面４４は、貫通螺旋転位４６から離間している。底面４３は、突起部４１に接している。頂面４４は、突起部４１に接している。側部４５は、突起部４１から離間している。側部４５は、頂面４４と底面４３との境界である。

底面４３は、たとえば｛０００１｝面に位置していてもよい。｛０００１｝面は、第２主面２に対して傾斜している。頂面４４は、側部４５に連なっている。図１０に示されるように、第２方向１０２に沿って見た場合、頂面４４は、底面４３に対して傾斜していてもよい。頂面４４は、第２主面２に対して傾斜していてもよい。底面４３は、第２主面２に対して傾斜している。積層欠陥４２を構成する炭化珪素のポリタイプは、炭化珪素基板１１を構成する炭化珪素のポリタイプと異なっていてもよい。

第２主面２に対して垂直な方向において、積層欠陥４２の頂面４４が構成する溝３５の深さ（第５深さＣ５）は、たとえば０．１μｍ以下である。積層欠陥４２の頂面４４が構成する溝３５の深さ（第５深さＣ５）の上限は、特に限定されないが、たとえば０．０８μｍ以下であってもよいし、０．０６μｍ以下であってもよい。積層欠陥４２の頂面４４が構成する溝３５の深さ（第５深さＣ５）の下限は、特に限定されないが、たとえば０．００１μｍ以上であってもよいし、０．０１μｍ以上であってもよい。溝３５の深さは、突起部４１から離れるにつれて大きくなってもよい。第５深さＣ５は、溝３５の最も深い位置における深さである。

第２主面２に対して垂直な方向において、突起部４１の高さ（第４高さＣ４）は、たとえば０．０５μｍ以下である。第２主面２に対して垂直な方向において、突起部４１の高さ（第４高さＣ４）の上限は、特に限定されないが、たとえば０．０３μｍ以下であってもよいし、０．０１μｍ以下であってもよい。第２主面２に対して垂直な方向において、突起部４１の高さ（第４高さＣ４）の下限は、特に限定されないが、たとえば０．００１μｍ以上であってもよいし、０．００３μｍ以上であってもよい。

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における立体斜め欠陥４０の面密度は、たとえば０．００６個／ｃｍ²以上０．２個／ｃｍ²以下である。第２主面２における立体斜め欠陥４０の面密度の下限は、特に限定されないが、たとえば０．０１２個／ｃｍ²以上であってもよいし、０．０２４個／ｃｍ²以上であってもよい。第２主面２における立体斜め欠陥４０の面密度の上限は、特に限定されないが、たとえば０．１５個／ｃｍ²以下であってもよいし、０．１個／ｃｍ²以下であってもよい。

図１１は、立体斜め欠陥４０のフォトルミネッセンス画像を示す平面模式図である。図１１に示される画像の模式図は、図９に示される画像と同じ領域を撮影して得られた画像の模式図である。図１１に示されるように、第２主面２に対して垂直な方向に見て、積層欠陥４２は、三角形状である。積層欠陥４２の領域と、積層欠陥４２の周りの領域とは、コントラスト（明暗）が異なっている。積層欠陥４２の領域は、積層欠陥４２の周りの領域よりも暗く表示される。積層欠陥４２は、第１辺４７と、第２辺４８と、頂点４９と有している。第２主面２に対して垂直な方向に見て、頂点４９は、突起部４１に位置している。第１辺４７および第２辺４８の各々は、頂点４９に連なっている。

図１１に示されるように、第２主面２に対して垂直な方向に見て、第１辺４７および第２辺４８の各々は、側部４５に連なっている。側部４５は、第２方向１０２に沿って延在していてもよい。第１辺４７および第２辺４８の各々は、第１方向１０１に対して傾斜していてもよい。頂点４９から側部４５に向かうに従って、第２方向１０２に沿った第１辺４７と第２辺４８との距離は、単調に大きくなっていてもよい。

（フォトルミネッセンスイメージング装置）
立体斜め欠陥４０は、共焦点微分干渉顕微鏡を有する欠陥検査装置と、フォトルミネッセンスイメージング装置との双方を用いることにより特定することができる。共焦点微分干渉顕微鏡を有する欠陥検査装置は、たとえばレーザーテック株式会社製のＷＡＳＡＶＩシリーズ「ＳＩＣＡ ６Ｘ」である。フォトルミネッセンスイメージング装置は、たとえば株式会社フォトンデザイン社製のフォトルミネッセンスイメージング装置（型番：ＰＬＩ－２００－ＳＭＨ５）である。炭化珪素エピタキシャル基板１００の第２主面２の被測定領域に対して励起光が照射されると、被測定領域からフォトルミネッセンス光が発生する。被測定領域から発生したフォトルミネッセンス光は、受光素子により撮像される。以上のように、被測定領域のフォトルミネッセンス画像が撮影される。

励起光のエネルギーは、六方晶炭化珪素のバンドギャップのエネルギーよりも高い。励起光源としては、たとえば水銀キセノンランプが使用される。励起光の波長は、たとえば３１３ｎｍである。励起光の強度は、たとえば０．１ｍＷ／ｃｍ^２以上２Ｗ／ｃｍ^２以下である。照射光の露光時間は、たとえば０．５秒以上１２０秒以下である。

第２主面２と平行な方向に沿って、炭化珪素エピタキシャル基板１００を移動させながら、第２主面２の全領域におけるフォトルミネッセンス画像が撮影される。測定視野の面積は、たとえば２．６ｍｍ×２．６ｍｍである。これにより、第２主面２の全領域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。取得されたフォトルミネッセンス画像において立体斜め欠陥４０が観察される。

立体斜め欠陥４０は、共焦点微分干渉顕微鏡を有する欠陥検査装置によって測定された共焦点微分干渉画像（ＳＩＣＡ画像）と、フォトルミネッセンスイメージング装置によって測定されたフォトルミネッセンス画像とを用いることにより、特定することができる。ＳＩＣＡ画像において、立体斜め欠陥４０は、突起部４１と、突起部４１に連なる溝３５とを有している。フォトルミネッセンス画像において、立体斜め欠陥４０は、三角形状を有している。つまり、ＳＩＣＡ画像において、突起部４１と、突起部４１に連なる溝３５とを有しており、かつ、フォトルミネッセンス画像において、三角形状を有している欠陥が、立体斜め欠陥４０である。

まず、レーザーテック株式会社製のＷＡＳＡＶＩシリーズ「ＳＩＣＡ ６Ｘ」を使用して、炭化珪素エピタキシャル基板１００の第２主面２の全測定領域における共焦点微分干渉画像（ＳＩＣＡ画像）が測定される。当該ＳＩＣＡ画像に基づいて、第２主面２において、共焦点微分干渉画像（ＳＩＣＡ画像）で定義された立体斜め欠陥４０の総数がカウントされる。次に、フォトルミネッセンスイメージング装置を使用して、ＳＩＣＡ画像において立体斜め欠陥４０と判断された欠陥の形状が観察される。フォトルミネッセンスイメージング装置によって観察されたフォトルミネッセンス画像が、略三角形状のコントラスト画像を有している場合、当該欠陥は、立体斜め欠陥４０であると判断される。一方、フォトルミネッセンスイメージング装置によって観察されたフォトルミネッセンス画像が、略三角形状のコントラスト画像を有していない場合、当該欠陥は、立体斜め欠陥４０ではないと判断される。共焦点微分干渉画像（ＳＩＣＡ画像）およびフォトルミネッセンス画像の双方において、立体斜め欠陥４０であると判断された欠陥が、真の立体斜め欠陥４０である。立体斜め欠陥４０の面密度は、第２主面２における真の立体斜め欠陥４０の総数を、第２主面２の面積で除した値である。なお、第２主面２において、外周側面９から５ｍｍ以内の領域は、立体斜め欠陥４０の面密度の測定領域から除外される（エッジエクスルージョン）。

次に、炭化珪素エピタキシャル基板１００の周辺部の垂れ度について説明する。炭化珪素エピタキシャル基板１００の垂れ度は、ＬＴＩＲ（Ｌｏｃａｌ Ｔｏｔａｌ Ｉｎｄｉｃａｔｅｄ Ｒｅａｄｉｎｇ）という指標を用いて定量化することができる。ＬＴＩＲは、たとえばＣｏｒｎｉｎｇ Ｔｒｏｐｅｌ社製の「Ｔｒｏｐｅｌ ＦｌａｔＭａｓｔｅｒ（登録商標）」を用いて測定可能である。

図１２は、ＬＴＩＲの測定領域を示す平面模式図である。図１２に示されるように、第２主面２が、複数の正方領域５０に区分される。複数の正方領域５０の各々の１辺の長さ（Ｗ２）は、１０ｍｍである。第２主面２の直径（Ｗ１）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２主面２に対して垂直な方向に見て、外周側面９に囲まれている正方領域５０の数は、１４５個である。第２主面２対して垂直な方向に見て、外周側面９と交差する正方領域は、一部が欠けており完全な正方領域とはならない。そのため、外周側面９と交差する正方領域は、第２主面２を構成する正方領域５０とはみなさない。

複数の正方領域５０は、複数の外周領域５と、複数の中央領域６とにより構成される。複数の外周領域５は、複数の正方領域５０の最外周に位置している。別の観点から言えば、複数の外周領域５の各々は、外周側面９と交差している正方領域５０に接する正方領域５０である。図１２において、ハッチングが付されている領域が、複数の外周領域５である。複数の中央領域６は、複数の外周領域５に囲まれている。別の観点から言えば、複数の中央領域６の各々は、外周側面９と交差している正方領域５０から離間している正方領域５０である。なお、第２主面２に垂直な方向に見て、複数の正方領域５０の各々一辺は、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。

図１２に示されるように、第２主面２の直径が１５０ｍｍの場合、第２主面２は、１辺の長さＷ２が１０ｍｍである１４５個の正方領域５０に区分される。１４５個の正方領域５０の各々において、ＬＴＩＲが測定される。第２主面２の直径が１５０ｍｍの場合、外周領域５の数は３６個であり、中央領域６の数は１０９個である。

次に、ＬＴＩＲの測定方法について説明する。図１３は、ＬＴＩＲの定義を説明する模式図である。

ＬＴＩＲ＝｜Ｔ３｜＋｜Ｔ４｜ ・・・（数式１）
ＬＴＩＲは、たとえば以下の手順で測定される。まず、平坦な吸着面に炭化珪素エピタキシャル基板１００の第１主面１が全面吸着される。次に、ある局所的な領域（たとえば中央領域６および外周領域５など）における第２主面２の画像が光学的に取得される。次に、第２主面２の最小二乗平面Ｌ１が計算により求められる。数式１および図１３に示されるように、ＬＴＩＲは、平坦な吸着面に第１主面１を全面吸着させた状態で、最小二乗平面Ｌ１から第２主面２の最高点Ｐ２までの高さ（最高点高さＴ４）から、最小二乗平面Ｌ１から第２主面２の最低点Ｐ１までの高さ（最低点高さＴ３）を差し引いた値である。最低点Ｐ１とは、最小二乗平面Ｌ１に対して第１主面１側に位置する第２主面２の領域において、最小二乗平面Ｌ１に対して垂直な方向に沿った最小二乗平面Ｌ１と第２主面２との距離が最大となる位置である。最高点Ｐ２とは、最小二乗平面Ｌ１に対して第１主面１側とは反対側に位置する第２主面２の領域において、最小二乗平面Ｌ１に対して垂直な方向に沿った最小二乗平面Ｌ１と第２主面２との距離が最大となる位置である。つまり、ＬＴＩＲは、最高点Ｐ２を通りかつ最小二乗平面Ｌ１と平行な平面（最高点平面Ｌ２）と、最低点Ｐ１を通りかつ最小二乗平面Ｌ１と平行な平面（最低点平面Ｌ３）との距離である。

複数の外周領域における炭化珪素エピタキシャル基板のＬＴＩＲの最大値は、第１値とする。複数の中央領域における炭化珪素エピタキシャル基板のＬＴＩＲの最大値は、第２値とする。数式２に示されるように、第２値で第１値を除した値は、０．８以上１．２以下とする。

炭化珪素エピタキシャル基板１００の垂れ度＝第１値／第２値 ・・・（数式２）
炭化珪素エピタキシャル基板１００の垂れ度は、０．８以上１．２以下である。炭化珪素エピタキシャル基板１００の垂れ度の上限は、特に限定されないが、たとえば１．１８以下であってもよいし、１．１５以下であってもよい。炭化珪素エピタキシャル基板１００の垂れ度の下限は、特に限定されないが、たとえば０．８２以上であってもよいし、０．８５以上であってもよいし、０．９０以上であってもよいし、０．９５以上であってもよいし、１．０以上であってもよい。

（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１４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１４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、石英管２０４、断熱材（図示せず）、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１１を保持するサセプタ２１０が設けられる。サセプタ２１０は、炭化珪素により構成されている。炭化珪素基板１１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１４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（ＳｉＨ₄）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ガスは、アルゴンガスであってもよい。

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１５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チャートである。図１５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、炭化珪素基板上に炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程（Ｓ１０）と、炭化珪素エピタキシャル層に対して化学機械研磨を行う工程（Ｓ２０）とを主に有している。

まず、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、炭化珪素基板１１が準備される。炭化珪素基板１１は、たとえばポリタイプ４Ｈの炭化珪素から構成されている。炭化珪素基板１１の直径は、たとえば１００ｍｍ以上である。炭化珪素基板１１の厚みは、たとえば５００μｍ以下である。炭化珪素基板１１は、窒素などのｎ型不純物を含んでいる。ｎ型不純物の濃度は、たとえば１×１０¹⁵ｃｍ^-3以上１×１０¹⁹ｃｍ^-3以下である。

次に、炭化珪素基板上に炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程（Ｓ１０）が実施される。まず、炭化珪素基板１１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、炭化珪素基板１１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。

次に、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。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。成長温度は、たとえば１５００℃以上１７５０℃以下である。混合ガスは、水素の代わりにアルゴンを含んでいてもよい。

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（水素ガスまたはアルゴンガス）の流量は、たとえば１００ｓｌｍである。反応室２０１は、たとえば２ｋＰａ以上６ｋＰａ以下の圧力で維持される。以上により、炭化珪素基板１１上に炭化珪素エピタキシャル層２２が形成される。

次に、炭化珪素エピタキシャル層に対して化学機械研磨を行う工程（Ｓ２０）が実施される。図１６は、炭化珪素エピタキシャル層２２に対して化学機械研磨を行う工程を示す断面模式図である。図１６に示されるように、炭化珪素エピタキシャル層に対して化学機械研磨を行うことにより、炭化珪素エピタキシャル層２２の一部が除去される。

炭化珪素エピタキシャル層２２の除去量Ｔ２は、たとえば０．１μｍ以上０．４μｍ以下である。炭化珪素エピタキシャル層２２の除去量Ｔ２の上限は、たとえば０．３５μｍ以下であってもよいし、０．３μｍ以下であってもよいし、０．２μｍ以下であってもよい。炭化珪素エピタキシャル層２２の除去量Ｔ２の下限は、たとえば０．１２μｍ以上であってもよいし、０．１５μｍ以上であってもよい。

図１７は、化学機械研磨装置の構成を示す断面模式図である。図１７に示されるように、化学機械研磨装置３００は、研磨布３０１と、研磨ヘッド３０２と、真空ポンプ３０４とを有している。研磨布３０１は、たとえばスエードである。研磨液３１０は、たとえば砥粒３１２と、酸化剤３１１とを有している。砥粒３１２は、コロイダルシリカである。砥粒３１２は、たとえばフュームドシリカまたはアルミナなどではいけない。砥粒３１２の粒径は、たとえば１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。酸化剤３１１は、たとえば過酸化水素水である。

図１７に示されるように、真空ポンプ３０４を用いることにより、炭化珪素単結晶基板１１０は研磨ヘッド３０２に真空吸着されている。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などである。

酸化力は、酸化剤３１１の種類によって制御される。酸化剤３１１は、たとえば過酸化水素水である。

研磨布３０１の硬度が低い場合（言い換えれば、研磨布３０１がやわらかい場合）、炭化珪素エピタキシャル基板１００が研磨布３０１に沈み込みやすくなる。この場合、炭化珪素エピタキシャル基板１００の外周付近の研磨レートが高くなることで、炭化珪素エピタキシャル基板１００の垂れ度が大きくなる。研磨布３０１の圧縮率が高い場合も、同様の理由により、炭化珪素エピタキシャル基板１００の垂れ度が大きくなる。炭化珪素エピタキシャル基板１００の垂れ度が大きくなることを抑制するため、硬度が高くかつ圧縮率が低い研磨布３０１が用いられる。研磨布３０１は、たとえばフジボウ愛媛製のＧ８０４Ｗである。これにより、炭化珪素エピタキシャル基板１００の垂れ度を効果的に低減することができる。

炭化珪素エピタキシャル基板１００の第２主面２は、研磨布３０１に対向するように配置される。第２主面２と研磨布３０１との間に、砥粒３１２を含む研磨液３１０が供給される。研磨ヘッド３０２の回転数は、たとえば６０ｒｐｍである。研磨布３０１が設けられた定盤の回転数は、たとえば６０ｒｐｍである。加工圧力Ｆは、たとえば５００ｇ／ｃｍ^２である。炭化珪素エピタキシャル層２２に対して化学機械研磨を行う工程（Ｓ２０）の後、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。

（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１８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チャートである。図１８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を準備する工程（Ｓ１）と、炭化珪素エピタキシャル基板を加工する工程（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を準備する工程（Ｓ１）が実施される。炭化珪素エピタキシャル基板を準備する工程（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１参照）。

次に、炭化珪素エピタキシャル基板を加工する工程（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。炭化珪素エピタキシャル層２２において、たとえばボディ領域が実施される。

図１９は、ボディ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、炭化珪素エピタキシャル層２２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１３が形成される。炭化珪素エピタキシャル層２２において、ボディ領域１３が形成されなかった部分は、ドリフト領域２１となる。ボディ領域１３の厚みは、たとえば０．９μｍである。

次に、ソース領域を形成する工程が実施される。図２０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１３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１４が形成される。ソース領域１４の厚みは、たとえば０．４μｍである。ソース領域１４が含むｎ型不純物の濃度は、ボディ領域１３が含むｐ型不純物の濃度よりも高い。

次に、ソース領域１４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１８が形成される。コンタクト領域１８は、ソース領域１４およびボディ領域１３を貫通し、ドリフト領域２１に接するように形成される。コンタクト領域１８が含むｐ型不純物の濃度は、ソース領域１４が含む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、好ましくは１５００℃以上１９００℃以下であり、たとえば１７００℃程度である。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、好ましくは不活性ガス雰囲気であり、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２２の第２主面２にトレンチを形成する工程が実施される。図２１は、炭化珪素エピタキシャル層２２の第２主面２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１４およびコンタクト領域１８から構成される第２主面２上に、開口を有するマスク１７が形成される。マスク１７を用いて、ソース領域１４と、ボディ領域１３と、ドリフト領域２１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、たとえば反応性イオンエッチング、特に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を用いることができる。エッチングにより、第２主面２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２主面２上にマスク１７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２１に示されるように、熱エッチングにより、第２主面２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１４と、ボディ領域１３と、ドリフト領域２１とにより構成される。底壁面５４は、ドリフト領域２１により構成される。次に、マスク１７が第２主面２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２２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２主面２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においてドリフト領域２１と接し、側壁面５３においてドリフト領域２１、ボディ領域１３およびソース領域１４の各々に接し、かつ第２主面２においてソース領域１４およびコンタクト領域１８の各々と接するゲート絶縁膜１５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２３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２７は、トレンチ５６の内部においてゲート絶縁膜１５に接するように形成される。ゲート電極２７は、トレンチ５６の内部に配置され、ゲート絶縁膜１５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２７は、たとえばＬＰＣＶＤ（Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成される。

次に、層間絶縁膜が形成される。層間絶縁膜２６は、ゲート電極２７を覆い、かつゲート絶縁膜１５と接するように形成される。層間絶縁膜２６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２６は、たとえば二酸化珪素を含む材料により構成される。次に、ソース領域１４およびコンタクト領域１８上に開口部が形成されるように、層間絶縁膜２６およびゲート絶縁膜１５の一部がエッチングされる。これにより、コンタクト領域１８およびソース領域１４がゲート絶縁膜１５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１６は、ソース領域１４およびコンタクト領域１８の各々に接するように形成される。ソース電極１６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１６は、たとえばＴｉ（チタン）、Ａｌ（アルミニウム）およびＳｉ（シリコン）を含む材料からなる。

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１４およびコンタクト領域１８の各々と接するソース電極１６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１６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１４とオーミック接合するソース電極１６が形成される。好ましくは、ソース電極１６は、コンタクト領域１８とオーミック接合する。

次に、ソース配線１９が形成される。ソース配線１９は、ソース電極１６と電気的に接続される。ソース配線１９は、ソース電極１６および層間絶縁膜２６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１主面１において、炭化珪素基板１１が研磨される。これにより、炭化珪素基板１１の厚みが薄くなる。次に、ドレイン電極２３が形成される。ドレイン電極２３は、第１主面１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２４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。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２７と、ゲート絶縁膜１５と、ソース電極１６と、ドレイン電極２３と、ソース配線１９と、層間絶縁膜２６とを主に有している。炭化珪素エピタキシャル基板１００は、ドリフト領域２１と、ボディ領域１３と、ソース領域１４と、コンタクト領域１８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、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００、炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造方法および炭化珪素半導体装置４００の製造方法作用効果について説明する。

炭化珪素半導体装置４００を製造する際、炭化珪素エピタキシャル基板１００の主面に酸化膜が形成される場合がある。炭化珪素エピタキシャル基板１００の主面に凹凸がある場合、炭化珪素エピタキシャル基板１００の主面に形成される酸化膜の厚みにばらつきが生じる。また炭化珪素エピタキシャル基板１００の主面において欠陥が存在すると、当該欠陥上に形成された酸化膜の膜質が低下する。結果として、炭化珪素半導体装置４００の信頼性が低下する。

炭化珪素エピタキシャル基板１００の主面に存在する凹凸および欠陥を除去するため、炭化珪素エピタキシャル基板１００の主面に対して化学機械研磨が実施される場合がある。化学機械研磨工程においては、炭化珪素エピタキシャル基板１００がやわらかい研磨布３０１に押し当てられながら、炭化珪素エピタキシャル基板１００の表面が研磨されることがある。

研磨布３０１がやわらかい場合、炭化珪素エピタキシャル基板１００が研磨布３０１に沈み込みやすくなる。この場合、炭化珪素エピタキシャル基板１００の外周付近の研磨レートが高くなることで、炭化珪素エピタキシャル基板１００の外周付近が垂れ下がる。特に、化学機械研磨によって除去される炭化珪素エピタキシャル層２２の除去量が大きくなると、炭化珪素エピタキシャル基板１００の外周付近が大きく垂れ下がる。この場合、炭化珪素エピタキシャル基板１００の表面に形成される酸化膜の厚みのばらつきが大きくなる。そのため、炭化珪素半導体装置４００の耐圧にばらつきが生じる。結果として、炭化珪素半導体装置４００の信頼性が低下していた。

発明者らは、鋭意検討の結果、化学機械研磨工程における研磨条件を最適化することにより、炭化珪素エピタキシャル基板１００の外周付近が垂れ下がることを抑制可能であることを見出した。結果として、炭化珪素半導体装置４００の信頼性を向上することができる。

本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、複数の外周領域における炭化珪素エピタキシャル基板のＬＴＩＲの最大値を第１値とし、複数の中央領域における炭化珪素エピタキシャル基板のＬＴＩＲの最大値を第２値とした場合、第２値で第１値を除した値は、０．８以上１．２以下である。これにより、炭化珪素エピタキシャル基板１００の垂れ度が低減されている。そのため、炭化珪素エピタキシャル基板１００の第２主面２に酸化膜が形成された場合において、酸化膜の厚みのばらつきを低減することができる。

また本開示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におけるピット１０の面密度は、０．５個／ｃｍ²以下である。つまり、第２主面２においてピット１０の面密度が低減されている。そのため、炭化珪素エピタキシャル基板１００の第２主面２に酸化膜が形成された場合において、酸化膜の品質が低下することを抑制することができる。結果として、炭化珪素半導体装置４００の信頼性を向上することができる。

さらに本開示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におけるバンプ２０の面密度は、０．５個／ｃｍ²以下である。つまり、第２主面２においてバンプ２０の面密度が低減されている。そのため、炭化珪素エピタキシャル基板１００の第２主面２に酸化膜が形成された場合において、酸化膜の品質が低下することを抑制することができる。結果として、炭化珪素半導体装置４００の信頼性を向上することができる。

さらに本開示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における立体斜め欠陥４０の面密度は、０．００６個／ｃｍ²以上０．２個／ｃｍ²以下であってもよい。つまり、第２主面２において立体斜め欠陥４０の面密度が低減されている。そのため、炭化珪素エピタキシャル基板１００の第２主面２に酸化膜が形成された場合において、酸化膜の品質が低下することをさらに抑制することができる。結果として、炭化珪素半導体装置４００の信頼性をさらに向上することができる。

さらに本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、第２主面２の直径は、１００ｍｍ以上であってもよい。第２主面２の直径が大きくなるにつれて、炭化珪素エピタキシャル基板１００の周辺部における垂れ度は大きくなる。本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００によれば、第２主面２の直径が大きい場合において、より効果的に炭化珪素半導体装置４００の信頼性を向上することができる。

本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造方法によれば、炭化珪素エピタキシャル層２２に対して化学機械研磨が行われる。炭化珪素エピタキシャル層２２に対して化学機械研磨を行う工程において、炭化珪素エピタキシャル層２２の除去量は、０．１μｍ以上０．４μｍ以下である。これにより、炭化珪素エピタキシャル層２２においてスクラッチの発生を抑制しつつ、ピット、バンプの面密度および立体斜め欠陥の各々の面密度を低減することができる。

また本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造方法によれば、炭化珪素エピタキシャル層２２に対して化学機械研磨を行う工程において用いられる研磨液は、過酸化水素水を含んでいてもよい。これにより、酸化力を高めることで、研磨レートを高くすることができる。

さらに本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造方法によれば、炭化珪素エピタキシャル層２２に対して化学機械研磨を行う工程において用いられる砥粒は、コロイダルシリカである。砥粒は、たとえばフュームドシリカまたはアルミナなどではいけない。

さらに本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００の製造方法によれば、炭化珪素エピタキシャル層２２に対して化学機械研磨を行う工程において用いられる研磨布は、スエードであってもよい。これにより、硬度が高くかつ圧縮率が低い研磨布を得ることができる。これにより、化学機械研磨工程において炭化珪素エピタキシャル基板１００が研磨布に深く沈み込むことを抑制することができる。そのため、炭化珪素エピタキシャル基板１００の外周付近の研磨量が過度に大きくなることを抑制することができる。結果として、炭化珪素エピタキシャル基板１００の垂れ度を効果的に低減することができる。

（サンプル準備）
まず、サンプル１からサンプル６に係る炭化珪素エピタキシャル基板１００を準備した。サンプル５および６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１から４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６に係る炭化珪素エピタキシャル基板を製造する工程における化学機械研磨工程の条件は以下の通りとした。酸化剤は、過酸化水素水（Ｈ₂Ｏ₂）とした。砥粒は、コロイダルシリカとした。研磨液の水素イオン指数（ｐＨ）は、６以上８以下とした。研磨布３０１は、フジボウ愛媛製のＧ８０４Ｗとした。研磨ヘッド３０２の回転数は、６０ｒｐｍとした。定盤の回転数は、６０ｒｐｍとした。加工圧力Ｆは、５００ｇ／ｃｍ²とした。

サンプル１および２に係る炭化珪素エピタキシャル基板を製造する工程における化学機械研磨工程における炭化珪素エピタキシャル層２２の除去量Ｔ２は、それぞれ０．５３μｍおよび０．５μｍとした。一方、サンプル３から６に係る炭化珪素エピタキシャル基板を製造する工程における化学機械研磨工程における炭化珪素エピタキシャル層２２の除去量Ｔ２は、それぞれ０．２１μｍ、０．１２μｍ、０．０７μｍおよび０．０２μｍとした。

（測定方法）
まず、炭化珪素エピタキシャル層に対して化学機械研磨を行う工程前において、炭化珪素エピタキシャル層の第２主面におけるピット、バンプおよび立体斜め欠陥の各々の面密度と、炭化珪素エピタキシャル基板の垂れ度を測定した。次に、炭化珪素エピタキシャル層に対して化学機械研磨を行う工程後において、炭化珪素エピタキシャル層の第２主面におけるピット、バンプおよび立体斜め欠陥の各々の面密度と、炭化珪素エピタキシャル基板の垂れ度を測定した。

ピットおよびバンプの各々の面密度は、レーザーテック株式会社製のＷＡＳＡＶＩシリーズ「ＳＩＣＡ ６Ｘ」を用いて測定した。ピットおよびバンプの各々の面密度の測定方法は上述の通りとした。立体斜め欠陥の面密度は、レーザーテック株式会社製のＷＡＳＡＶＩシリーズ「ＳＩＣＡ ６Ｘ」と、株式会社フォトンデザイン社製のフォトルミネッセンスイメージング装置「ＰＬＩ－２００－ＳＭＨ５」とを用いて測定した。立体斜め欠陥の面密度の測定方法は、上述の通りとした。炭化珪素エピタキシャル基板の垂れ度は、Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｔｒｏｐｅｌ社製の「Ｔｒｏｐｅｌ ＦｌａｔＭａｓｔｅｒ（登録商標）」を用いて測定した。炭化珪素エピタキシャル基板の垂れ度の測定方法は、上述の通りとした。

（測定結果）

表１は、サンプル１から６に係る炭化珪素エピタキシャル基板のバンプの面密度と、ピットの面密度と、立体斜め欠陥の面密度と、垂れ度とを示している。図２５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の垂れ度と、研磨量との関係を示す図である。図２５および表１に示されるように、研磨量が０．２１μｍ以下の場合において、炭化珪素エピタキシャル基板の垂れ度は大幅に小さくなった。研磨量が０．２１μｍ以下の場合において、炭化珪素エピタキシャル基板の垂れ度は、０．８以上１．２以下であった。

図２６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の第２主面における立体斜め欠陥の面密度と、研磨量との関係を示す図である。図２６および表１に示されるように、研磨量が０．１μｍ以上の場合において、炭化珪素エピタキシャル基板の第２主面における立体斜め欠陥の面密度は大幅に小さくなった。研磨量が０．１μｍ以上の場合において、炭化珪素エピタキシャル基板の第２主面における立体斜め欠陥の面密度は、０．１２個／ｃｍ²以下であった。

表１に示されるように、研磨量が０．１μｍ以上の場合において、炭化珪素エピタキシャル基板の第２主面におけるバンプおよびピットの各々の面密度は大幅に小さくなった。一方、研磨量が０．０７μｍ以下の場合において、炭化珪素エピタキシャル基板の第２主面におけるバンプ、ピットおよび立体斜め欠陥の各々の面密度は、それぞれ０．２２個／ｃｍ²以上、１．５７個／ｃｍ²以上および１．０２個／ｃｍ²以上であり、バンプ、ピットおよび立体斜め欠陥の各々の低減が不十分であった。

以上の結果より、化学機械研磨工程における条件を上述のように制御し、かつ研磨量が０．１μｍ以上０．２μｍ以下の場合において、ピット、バンプおよび立体斜め欠陥の各々の面密度を低減しつつ、炭化珪素エピタキシャル基板の垂れ度を低減可能であることが確かめられた。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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 界面、５ 外周領域、６ 中央領域、７ オリエンテーションフラット部、８ 円弧状部、９ 外周側面、１０ ピット、１１ 炭化珪素基板、１３ ボディ領域、１４ ソース領域、１５ ゲート絶縁膜、１６ ソース電極、１７ マスク、１８ コンタクト領域、１９ ソース配線、２０ バンプ、２１ ドリフト領域、２２ 炭化珪素エピタキシャル層、２３ ドレイン電極、２６ 層間絶縁膜、２７ ゲート電極、３０ スクラッチ、３５ 溝、４０ 立体斜め欠陥、４１ 突起部、４２ 積層欠陥、４３ 底面、４４ 頂面、４５ 側部、４６ 貫通螺旋転位、４７ 第１辺、４８ 第２辺、４９ 頂点、５０ 正方領域、５３ 側壁面、５４ 底壁面、５６ トレンチ、１００ 炭化珪素エピタキシャル基板、１０１ 第１方向、１０２ 第２方向、１０３ 第３方向、１０４ 第４方向、１１０ 単結晶基板、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 化学機械研磨装置、３０１ 研磨布、３０２ 研磨ヘッド、３０４ 真空ポンプ、３１０ 研磨液、３１１ 酸化剤、３１２ 砥粒、４００ 炭化珪素半導体装置、Ａ１ 第１幅、Ａ２ 第２幅、Ａ３ 第３幅、Ａ４ 第４幅、Ａ５ 第５幅、Ｂ１ 第１長さ、Ｂ２ 第２長さ、Ｂ３ 第３長さ、Ｂ４ 第４長さ、Ｂ５ 第５長さ、Ｃ１ 第１深さ、Ｃ２ 第２高さ、Ｃ３ 第３深さ、Ｃ４ 第４高さ、Ｃ５ 第５深さ、Ｆ 加工圧力、Ｌ１ 最小二乗平面、Ｌ２ 最高点平面、Ｌ３ 最低点平面、Ｐ１ 最低点、Ｐ２ 最高点、Ｔ１ 第１厚み、Ｔ２ 除去量、Ｔ３ 最低点高さ、Ｔ４ 最高点高さ、Ｔ５ 第５厚み、Ｗ１ 直径、Ｗ２ 長さ。

Claims (9)

1. 炭化珪素基板と、
   前記炭化珪素基板上にある炭化珪素エピタキシャル層と、を備えた炭化珪素エピタキシャル基板であって、
   前記炭化珪素基板は、前記炭化珪素基板と前記炭化珪素エピタキシャル層との界面の反対側にある第１主面を有し、
   前記炭化珪素エピタキシャル層は、前記界面の反対側にある第２主面を有し、
   前記第２主面を、１辺の長さが１０ｍｍである複数の正方領域に区分した場合、前記複数の正方領域は、前記複数の正方領域の最外周に位置する複数の外周領域と、前記複数の外周領域に囲まれた複数の中央領域とにより構成されており、
   前記複数の外周領域における前記炭化珪素エピタキシャル基板のＬＴＩＲの最大値を第１値とし、前記複数の中央領域における前記炭化珪素エピタキシャル基板のＬＴＩＲの最大値を第２値とした場合、前記第２値で前記第１値を除した値は、０．８以上１．２以下であり、
   前記第２主面におけるピットの面密度は、０．５個／ｃｍ²以下であり、
   前記第２主面に対して垂直な方向に見て、前記ピットの面積は、１００μｍ²以下であり、
   前記第２主面に対して垂直な方向において、前記ピットの深さは、０．０１μｍ以上０．１μｍ以下である、炭化珪素エピタキシャル基板。
2. 炭化珪素基板と、
   前記炭化珪素基板上にある炭化珪素エピタキシャル層と、を備えた炭化珪素エピタキシャル基板であって、
   前記炭化珪素基板は、前記炭化珪素基板と前記炭化珪素エピタキシャル層との界面の反対側にある第１主面を有し、
   前記炭化珪素エピタキシャル層は、前記界面の反対側にある第２主面を有し、
   前記第２主面を、１辺の長さが１０ｍｍである複数の正方領域に区分した場合、前記複数の正方領域は、前記複数の正方領域の最外周に位置する複数の外周領域と、前記複数の外周領域に囲まれた複数の中央領域とにより構成されており、
   前記複数の外周領域における前記炭化珪素エピタキシャル基板のＬＴＩＲの最大値を第１値とし、前記複数の中央領域における前記炭化珪素エピタキシャル基板のＬＴＩＲの最大値を第２値とした場合、前記第２値で前記第１値を除した値は、０．８以上１．２以下であり、
   前記第２主面におけるバンプの面密度は、０．５個／ｃｍ²以下であり、
   前記第２主面に対して垂直な方向に見て、前記バンプの面積は、１００μｍ²以下であり、
   前記第２主面に対して垂直な方向において、前記バンプの高さは、０．０１μｍ以上０．１μｍ以下である、炭化珪素エピタキシャル基板。
3. 前記第２主面におけるバンプの面密度は、０．５個／ｃｍ²以下であり、
   前記第２主面に対して垂直な方向に見て、前記バンプの面積は、１００μｍ²以下であり、
   前記第２主面に対して垂直な方向において、前記バンプの高さは、０．０１μｍ以上０．１μｍ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。
4. 前記第２主面における立体斜め欠陥の面密度は、０．００６個／ｃｍ²以上０．２個／ｃｍ²以下である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
5. 前記第２主面の直径は、１００ｍｍ以上である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
6. ｛０００１｝面に対する前記第２主面のオフ角度は、５°以下である、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
7. 前記炭化珪素基板および前記炭化珪素エピタキシャル層の各々を構成する炭化珪素のポリタイプは、４Ｈである、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
8. 前記炭化珪素エピタキシャル層は、ｎ型不純物を含み、
   前記ｎ型不純物の濃度は、１×１０¹⁵ｃｍ^-3以上１×１０¹⁹ｃｍ^-3以下である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板。
9. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の炭化珪素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、を備えた、炭化珪素半導体装置の製造方法。