(57)【要約】【課題】本発明は、エピタキシャル層の基底面転位を抑制するＳｉＣ基板およびその製造方法、またＳｉＣエピタキシャル基板の提供を目的とする。【解決手段】  本発明のＳｉＣ基板は、ｃ軸に垂直な面からオフ角だけ傾いた主面を有するＳｉＣ基板であって、主面表面の基底面転位の８０％以上につき、転位線方向とオフ角のオフ方向とのなす角が４５°以上９０°以下である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｃ軸に垂直な面からオフ角だけ傾いた主面を有するＳｉＣ基板であって、
前記主面表面の基底面転位の８０％以上につき、転位線方向と前記オフ角のオフ方向とのなす角が４５°以上９０°以下である、ＳｉＣ基板。
【請求項２】
前記基底面転位の転位線方向の角度は、ばらつきにおいて３０度未満に揃っている、
請求項１に記載のＳｉＣ基板。
【請求項３】
前記オフ角は１°以上１０°以下である、
請求項１又は２に記載のＳｉＣ基板。
【請求項４】
（ａ）ｃ軸に垂直な面から第１オフ方向に第１オフ角だけ傾斜した第１主面を有するＳｉＣ基板を準備する工程と、
（ｂ）前記ＳｉＣ基板の前記第１主面上にエピタキシャル成長を行う工程と、
（ｃ）工程（ｂ）の後、前記ＳｉＣ基板を種基板としてバルク結晶成長を行う工程と、
（ｄ）工程（ｃ）の後、ｃ軸に垂直な面から前記第１オフ方向とは異なる第２オフ方向に第２オフ角だけ傾斜した第２主面を有するように前記ＳｉＣ基板を切り出す工程とを備える、
ＳｉＣ基板の製造方法。
【請求項５】
前記第２オフ方向は、前記第１オフ方向から前記第１主面の法線を軸に４５°以上９０°以下回転させた方向である、
請求項４に記載のＳｉＣ基板の製造方法。
【請求項６】
前記第１、第２オフ角は１°以上１０°以下である、
請求項４又は５に記載のＳｉＣ基板の製造方法。
【請求項７】
前記第１オフ方向は＜１１−２０＞で、
前記第２オフ方向は＜２−１−１０＞又は＜−１２−１０＞である、
請求項４〜６のいずれかに記載のＳｉＣ基板の製造方法。
【請求項８】
前記工程（ｃ）は、昇華法を用いてバルク結晶成長を行う工程である、
請求項４〜７のいずれかに記載のＳｉＣ基板の製造方法。
【請求項９】
前記工程（ｃ）は、高さ１０ｍｍ以下のバルク単結晶を形成する工程である、
請求項８に記載のＳｉＣ基板の製造方法。
【請求項１０】
前記工程（ｃ）は、ＣＶＤ法を用いてバルク結晶成長を行う工程である、
請求項４〜７のいずれかに記載のＳｉＣ基板の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜３のいずれかに記載のＳｉＣ基板と、
前記ＳｉＣ基板の前記主面上に形成されたエピタキシャル層とを備える、
ＳｉＣエピタキシャル基板。
【請求項１２】
請求項４〜１０のいずれかに記載のＳｉＣ基板の製造方法により製造されたＳｉＣ基板と、
前記ＳｉＣ基板の前記第２主面上に形成されたエピタキシャル層とを備える、
ＳｉＣエピタキシャル基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＳｉＣエピタキシャル層から基底面転位を除去する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化珪素（ＳｉＣ）は、珪素（Ｓｉ）に比べてバンドギャップが大きく、絶縁破壊電界強度、飽和電子速度、および熱伝導度などの物性値が優れており、半導体パワーデバイス材料として優れた性質を有する。特に、ＳｉＣを用いたパワーデバイスは電力損失の大幅な低減・小型化等が可能で、電源電力変換時の省エネルギー化を実現するため、電気自動車の高性能化、太陽電池システム等の高機能化等、低炭素社会を実現する上でキーデバイスとなる可能性を有している。
【０００３】
ＳｉＣパワーデバイスの製造にあたり、予めＣＶＤ法（熱化学気相堆積法）等によりＳｉＣバルク基板上に半導体デバイスの活性領域をエピタキシャル成長することが必須である。ここで活性領域とは、結晶中におけるドーピング濃度及び膜厚が精密に制御された上で作りこまれている成長方向軸を含む断面領域を指す。バルク基板に加えてエピタキシャル成長膜が必要とされる理由は、デバイスの設計仕様によりドーピング濃度と膜厚がほぼ規定されるからであり、また、通常、バルク基板のドーピング濃度より一層の高精度の制御性が求められるためである。
【０００４】
ＳｉＣ単結晶基板には、多くの貫通転位が存在しており、これらは貫通螺旋転位、貫通刃状転位、基底面転位の３種類に大別される。貫通螺旋転位、貫通刃状転位はｃ軸（＜０００１＞）方向に進行する転位であり、基底面転位は基底面に平行して存在している転位を指す。これらの転位の内、基底面転位がエピタキシャル成長膜へ引き継がれ、デバイスの駆動領域に存在すると、通電によって基底面転位が積層欠陥に拡張し、ＳｉＣデバイスの信頼性に悪影響を与える（非特許文献１）。
【０００５】
通常、ＳｉＣパワーデバイスを作製するＳｉＣのエピタキシャル基板は、オフ角を有するＳｉＣ基板の（０００１）面（ｓｉ面）上にステップフロー成長法で製造される。オフ角の無いｏｎ−ａｘｉｓ基板を用いれば基底面転位は伝播されないが、ステップフロー成長が起こり難くなり、良好な結晶性を有するＳｉＣエピタキシャル成長膜が得られないため、現状では生産性なども考慮して、１°以上１０°以下のオフ角を有するＳｉＣ基板（オフ基板）が採用されている。オフ基板上において、ＳｉＣ単結晶中の基底面転位の殆どはＳｉＣエピタキシャル成長により貫通刃状転位に変換されるが、一部はエピタキシャル成長膜へ引き継がれてしまう。そこで、エピタキシャル成長膜に引き継がれる基底面転位を低減し、基底面転位の少ないエピタキシャル成長膜の形成技術が強く求められている。
【０００６】
前述したように、エピタキシャル成長膜の基底面転位はＳｉＣ基板から引き継がれ、形成される。従って、エピタキシャル成長膜の基底面転位を低減するためには、もともと基底面転位の少ないＳｉＣ単結晶基板を用いるか、もしくはエピタキシャル成長による基底面転位の伝播を抑制することが必要となる。
【０００７】
ＳｉＣバルク単結晶の転位を低減する方法として、例えば特許文献１は、（１１−２２）面を表面とするＳｉＣ単結晶基板上に、ＣＶＤ法によりエピタキシャル膜を成長させることで貫通転位をエピタキシャル膜の側面から排出させ、その後更に、昇華法により単結晶基板をバルク状に成長させることで、結晶欠陥の少ないＳｉＣ単結晶を得る手法を提案している。
【０００８】
また、特許文献２は、（０００１）面から例えば６０°傾いた面を第１成長面として結晶成長した後、＜０００１＞を回転軸として例えば９０°回転させた方向に、再度（０００１）面から例えば６０°傾いた面を露出させ、結晶成長する。この作業を繰り返し行うことで、ＳｉＣ単結晶の転位密度を指数関数的に減少する手法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−１８４８２９号公報
【特許文献２】特開２００３−３２１２９８号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】S. Ha et al., "Nucleation sites of recombination-enhanced stacking fault formation in silicon carbide p-i-n diodes", J. Appl. Phys., 2004, Vol.96, pp393-398.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１では、（１１−２２）面から結晶成長させているため、通常用いられる（０００１）面や（０００−１）面を主面に持つＳｉＣ基板をバルク成長後に取り出す際に多くの無駄が生じ、産業的観点から不利である。更に、ＣＶＤ法によるエピタキシャル成長膜の側面から貫通転位を排出するためには、例えば４インチ基板の場合、約５．４ｍｍ厚ものエピタキシャル成長膜が必要となり、これも産業的に不利となる。
【００１２】
また、特許文献２では、転位密度を低減するために、少なくとも２回以上、結晶成長を繰り返す必要があり、加えて、大面積の基板を得るためには、各結晶成長における成長膜厚を厚くする必要があり、産業的に不利となる。
【００１３】
さらに、特許文献１、特許文献２の技術によれば、＜０００１＞方向に対し垂直方向に進行する基底面転位を容易に大幅に低減することは困難である。
【００１４】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、エピタキシャル層の基底面転位を抑制するＳｉＣ基板およびその製造方法、またＳｉＣエピタキシャル基板の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明のＳｉＣ基板は、ｃ軸に垂直な面からオフ角だけ傾いた主面を有するＳｉＣ基板であって、主面表面の基底面転位の８０％以上につき、転位線方向とオフ角のオフ方向とのなす角が４５°以上９０°以下である。
【００１６】
本発明のＳｉＣ基板の製造方法は、（ａ）ｃ軸に垂直な面から第１オフ方向に第１オフ角だけ傾斜した第１主面を有するＳｉＣ基板を準備する工程と、（ｂ）ＳｉＣ基板の第１主面上にエピタキシャル成長を行う工程と、（ｃ）工程（ｂ）の後、ＳｉＣ基板を種基板としてバルク結晶成長を行う工程と、（ｄ）工程（ｃ）の後、ｃ軸に垂直な面から第１オフ方向とは異なる第２オフ方向に第２オフ角だけ傾斜した第２主面を有するようにＳｉＣ基板を切り出す工程とを備える。これにより、表面の基底面転位の方向を一方向に揃えたＳｉＣ基板が形成される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のＳｉＣ基板は、ｃ軸に垂直な面からオフ角だけ傾いた主面を有するＳｉＣ基板であって、主面表面の基底面転位の８０％以上につき、転位線方向とオフ角のオフ方向とのなす角が４５°以上９０°以下である。そのため、このＳｉＣ基板の主面上にエピタキシャル成長を行うと、ＳｉＣ基板主面表面の基底面転位はエピタキシャル層に引き継がれず、エピタキシャル層の基底面転位が抑制される。
【００１８】
本発明のＳｉＣ基板の製造方法は、（ａ）ｃ軸に垂直な面から第１オフ方向に第１オフ角だけ傾斜した第１主面を有するＳｉＣ基板を準備する工程と、（ｂ）ＳｉＣ基板の第１主面上にエピタキシャル成長を行う工程と、（ｃ）工程（ｂ）の後、ＳｉＣ基板を種基板としてバルク結晶成長を行う工程と、（ｄ）工程（ｃ）の後、ｃ軸に垂直な面から第１オフ方向とは異なる第２オフ方向に第２オフ角だけ傾斜した第２主面を有するようにＳｉＣ基板を切り出す工程とを備える。これにより、表面の基底面転位の方向を一方向に揃えたＳｉＣ基板が形成される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】基底面転位に起因するＫＯＨエッチングにシェル型のエッチピットを示す図である。
【図２】ＳｉＣ基板表面における基底面転位の転位線方向分布を示す図である。
【図３】ＳｉＣエピタキシャル膜表面における基底面転位の転位線方向分布を示す図である。
【図４】基底面転位の変換率の転位線方向特性を示す図である。
【図５】第１オフ方向と第２オフ方向の具体例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
ＳｉＣ単結晶基板上にエピタキシャル成長を行う際の、基底面転位から貫通刃状転位への変換率について述べる。
【００２１】
出願人は、エピタキシャル成長膜の基底面転位の抑制を目的として鋭意研究を行っていく中で、ＳｉＣエピタキシャル成長における基底面転位の変換率が、ＳｉＣ基板のオフ方向とＳｉＣ基板表面における基底面転位の転位線方向との関係に密接に関連していることを発見した。
【００２２】
図１は、ＳｉＣ基板をＫＯＨ（溶融水酸化カリウム）エッチングした際の基底面転位のエッチピットを示している。ここで示す４Ｈ−ＳｉＣ基板は、（０００１）面からオフ方向１０（＜１１−２０＞）にオフ角度４°の傾斜を有する主面を有している。基底面転位のエッチピットは図１に示すシェル形状であり、エッチピットの長軸方向が基底面転位の転位線方向１１と一致する。すなわち、エッチピットを観察することにより、基底面転位の数や転位線方向１１を評価することができる。以下、基底面転位の転位線方向１１をＫＯＨエッチングによるシェルピットの長軸方向と定義し、また、ＳｉＣ基板表面における基底面転位の転位線方向１１とオフ方向１０とのなす角度をθとする。また、特に指定が無い場合は、θは前記なす角度の絶対値とする。
【００２３】
図２は、（０００１）面から４°傾斜したＳｉＣ基板表面における基底面転位の転位線方向の分布を示す。縦軸は基底面転位の存在割合を示し、横軸はＳｉＣ基板のオフ方向と基底面転位の転位線方向がなす角度θを示している。これによると、角度θによらず基底面転位の存在割合はほぼ一定である。すなわち、通常、ＳｉＣ基板中の基底面転位の転位線は様々な方向を向いていることが分かる。この現象は、ＳｉＣ基板のオフ角やオフ方向によらず生じる。
【００２４】
図３は、上記ＳｉＣ基板表面上にエピタキシャル成長させて形成したエピタキシャル基板表面における基底面転位の転位線方向の分布を示す。この図より、ＳｉＣ基板表面とは異なり、全ての基底面転位の転位線方向は、オフ方向とのなす角度θが３０°以下、更に言えば、その殆どが１５°以下となっていることが分かる。つまり、ＳｉＣ基板表面では基底面転位の転位線方向がバラバラであっても、ＳｉＣ基板表面から成長したエピタキシャル層では、基底面転位の転位線方向はオフ方向とほぼ平行、具体的には、オフ方向とのなす角度θが±３０°以内に揃い、更には、８０％以上が±１５°以内に揃う。
【００２５】
そこで、エピタキシャル成長前後のエッチピットをより詳細に調査したところ、基底面転位の変換率と基底面転位の転位線方向の関係が明らかになった。エピタキシャル成長による基底面転位の変換率と、ＳｉＣ単結晶基板に存在する基底面転位の転位線方向とオフ方向のなす角度θとの関係を図４に示す。図４より、０≦θ＜３０°では約８５％の基底面転位が、３０°≦θで９５％以上の基底面転位が、４５°≦θになるとほぼすべての基底面転位が、エピタキシャル成長により貫通刃状転位に変換されることがわかる。つまり、基底面転位の転位線方向とオフ方向のなす角度θが４５°以上９０°以下となるＳｉＣ基板の表面にエピタキシャル成長することによって、基底面転位のないＳｉＣエピタキシャル基板が得られることが分かった。
【００２６】
なお、上述した角度θと基底面転位の変換率の関係は、＜１１−２０＞方向にオフ角を有する４°オフＳｉＣ基板上に限定されず、異なるオフ方向、異なるオフ角度を有するＳｉＣ基板上においても実現する。
【００２７】
＜Ａ．実施の形態１＞
実施の形態１では、基底面転位の転位線方向とオフ方向のなす角度が４５°以上９０°以下となるＳｉＣ基板を製造する。このＳｉＣ基板上にエピタキシャル層を形成すれば、エピタキシャル層中に基底面転位は殆ど存在しない。
【００２８】
＜Ａ−１．製造方法＞
実施の形態１に係るＳｉＣ基板の製造方法を以下に説明する。まず、ｃ軸に垂直な面を傾けた主面を有するＳｉＣ単結晶基板を準備する。例えば、ｃ面（（０００−１）面）やＳｉ面（（０００１）面）を結晶成長面とするＳｉＣバルク単結晶基板からワイヤーソー等を用いて切り出すことにより、（０００１）面を＜１１−２０＞方向（第１オフ方向）に傾けた面を主面とするＳｉＣ単結晶基板を準備する。ここで、オフ角は１°以上１０°以下とする。なぜなら、オフ角が１°以下では、ステップフロー成長が起こりにくくなるため、切り出した基板上への良好なエピタキシャル成長が困難となり、１０°以上では、エピタキシャル成長における基底面転位の変換率が著しく低下するためである。
【００２９】
次に、ＳｉＣ単結晶基板の表面に、ＣＶＤ法を用いてＳｉＣエピタキシャル成長膜を成長させる（エピタキシャル成長工程）。キャリアガスには水素を用い、原料ガスには、シランやジシランに代表されるシリコン含有ガスと、プロパンやメタンに代表される炭素含有ガスを用いる。また、これらの原料ガス流量比であるＣ／Ｓｉ比は０．５から１．５とする。更に、不純物のドーパントガスとして、窒素やアルミニウムを添加する。これらのガスは、ＳｉＣ単結晶基板を設置し１４００℃から１８００℃に加熱された反応炉に導入され、ＳｉＣ単結晶基板上にエピタキシャル成長を行いＳｉＣエピタキシャル基板を形成する。反応炉の圧力は１ｋＰａから３０ｋＰａとする。また、成長速度を速めるためにハロゲン系ガスを導入してもよい。
【００３０】
なお、エピタキシャル成長の前処理として、切り出したＳｉＣ単結晶基板の表面を鏡面加工、好ましくはＣＭＰ処理しておくことが望ましい。これは、エピタキシャル成長における基底面転位の変換率を向上させるためである。また、エピタキシャル成長膜の不純物として、例えば窒素を用い、不純物濃度は１×１０１５〜１×１０１９ｃｍ−３とする。基底面転位の変換率は不純物濃度によって変化しないため、ＳｉＣ単結晶基板の濃度に合わせて選択することができる。また、エピタキシャル成長膜厚は１００ｎｍ以上１００μｍ以下とする。成長条件により一概には規定できないが、１００ｎｍ以下では基底面転位の変換が不十分となり、基底面転位を効果的に低減することができない。また、１００μｍ以上では、通常用いられるエピタキシャル成長速度ではエピタキシャル成長時間が長時間になり、産業的に不利となる。このようにして成長させたエピタキシャル成長膜表面の基底面転位密度は、ＳｉＣ基板と比較して大幅に低減されており、更に転位線の進行方向は、前述したように第１オフ方向にほぼ平行、具体的には±３０°以内の方向に揃っている。
【００３１】
次に、ＳｉＣエピタキシャル基板を種結晶として、昇華法により再度ＳｉＣバルク単結晶を成長させる（バルク成長工程）。具体的には、坩堝内にＳｉＣ原料粉末と種結晶を対面して設置し、Ａｒなどの減圧不活性ガス雰囲気中で２０００℃から２４００℃程度に加熱する。加熱時、ＳｉＣ種結晶の温度をＳｉＣ原料粉末の温度より数１０℃から数１００℃低くすることで、昇華再成長を促進させる。こうして、基底面転位の転位線方向が一方向に揃ったＳｉＣバルク単結晶が得られる。ここで成長させるバルク単結晶の高さは、１０ｍｍ以下であることが好ましい。なぜなら、バルク単結晶の高さが１０ｍｍ以上になると、バルク結晶成長過程で温度分布による熱応力が生じ、基底面転位の転位線方向が変化したり、新たに基底面転位が発生したりして、先のエピタキシャル成長工程でオフ方向に限定した基底面転位の転位線進行方向がばらばらになってしまうためである。
【００３２】
次に、ＳｉＣバルク単結晶からワイヤーソー等を用いてＳｉＣ基板を切り出す。このとき、切り出したＳｉＣ基板のオフ方向は、先のエピタキシャル成長工程で作製したＳｉＣエピタキシャル基板表面の法線を回転軸として、第１オフ方向から４５°以上９０°以下回転させた方向とする。以下、この方向を第２オフ方向とする。また、第２オフ方向のオフ角は１°以上１０°以下とする。なぜなら、オフ角が１°以下では、ステップフロー成長が起こりにくくなるため、切り出した基板上への良好なエピタキシャル成長が困難となり、１０°以上では、エピタキシャル成長における基底面転位の変換率が著しく低下するためである。
【００３３】
切り出したＳｉＣ基板では、少なくとも８０％以上の基底面転位の転位線方向が、基板のオフ方向（第２オフ方向）から４５°以上９０°以下回転させた方向に限定される。全ての基底面転位が第２オフ方向に対して４５°以上９０°以下回転させた方向にならないのは、先のバルク成長工程で、基底面転位の転位線方向が変化したり、新たに発生したりするものがあるためである。
【００３４】
以上の工程を経て、基底面転位の転位線方向とＳｉＣ基板のオフ方向のなす角度が４５°以上９０°以下となるＳｉＣ基板が製造できる。また、その基底面転位の転位線方向は概ね第１オフ方向に一致する。
【００３５】
第２オフ方向は、一概に規定はされないが、例えば、エピタキシャル成長工程において、Ｓｉ面（（０００１）面）を第１オフ方向＜１１−２０＞に傾けた面を、ＳｉＣ単結晶基板のエピタキシャル成長面とする場合、第２オフ方向を＜２−１−１０＞もしくは＜−１２−１０＞方向とすると、基底面転位の転位線方向と第２オフ方向のなす角度は６０°となる。すなわち、基底面転位の進行方向とＳｉＣ基板のオフ方向（第２オフ方向）のなす角度を約６０°に揃えたＳｉＣ基板を得ることができる。また、＜１１−２０＞、＜２−１−１０＞、＜−１２−１０＞は結晶構造的に同義な方向とみなせるため、第１オフ方向を＜２−１−１０＞、＜−１２−１０＞としても、通常使用されている＜１１−２０＞オフ基板となんら変わることなく、その後のエピタキシャル成長プロセスやデバイスプロセスを行うことが可能である。
【００３６】
＜Ａ−２．変形例＞
以上の説明では、具体例として、第１オフ方向と第２オフ方向のなす角度を６０°とし、第１オフ方向を＜１１−２０＞、第２オフ方向を＜２−１−１０＞または＜−１２−１０＞としたが、第１、第２オフ方向はこれらに限定されない。第１オフ方向と第２オフ方向のなす角度が４５°以上９０°以下であれば、本発明の効果を十分に得ることができる。
【００３７】
また、具体例として、（０００１）面を第１、第２オフ方向に傾けた面からエピタキシャル成長、バルク単結晶成長をそれぞれ行ったが、ｃ軸方向に平行な法線ベクトルを有する（０００−１）面を第１、第２オフ方向に傾けた面からエピタキシャル成長、バルク単結晶成長をそれぞれ行っても良い。
【００３８】
また、バルク成長工程では昇華法を用いたが、ＣＶＤ法を用いてバルク単結晶を成長させても良い。ＣＶＤ法では、昇華法と比較して温度分布が小さく、それに伴って熱応力も小さくなるため、基底面転位の成長方向の変化や新たな基底面転位の発生は殆ど無い。そのため、成長させるバルク単結晶の高さは１０ｍｍ以下に限定されない。
【００３９】
＜Ａ−３．効果＞
本実施の形態のＳｉＣ基板は、ｃ軸に垂直な面からオフ角だけ傾いた主面を有するＳｉＣ基板であって、主面表面の基底面転位の８０％以上につき、転位線方向とオフ角のオフ方向とのなす角が４５°以上９０°以下である。よって、この基板上にエピ成長することで、基底面転位のないエピタキシャル基板が得られる。
【００４０】
また、基底面転位の転位線方向の角度は、ばらつきにおいて３０°未満に揃っている。この基板上にエピ成長することで、基底面転位のないエピタキシャル基板が得られる。
【００４１】
また、ＳｉＣ基板のオフ角は、１°以上とすることでステップフロー成長が可能で、１０°以下とすることで、エピタキシャル層における基底面転位の変換率を高くすることができる。
【００４２】
本実施の形態のＳｉＣ基板の製造方法は、（ａ）ｃ軸に垂直な面から第１オフ方向に第１オフ角だけ傾斜した第１主面を有するＳｉＣ基板を準備する工程と、（ｂ）ＳｉＣ基板の第１主面上にエピタキシャル成長を行う工程と、（ｃ）工程（ｂ）の後、ＳｉＣ基板を種基板としてバルク結晶成長を行う工程と、（ｄ）工程（ｃ）の後、ｃ軸に垂直な面から第１オフ方向とは異なる第２オフ方向に第２オフ角だけ傾斜した第２主面を有するようにＳｉＣ基板を切り出す工程とを備える。工程（ｂ）でエピタキシャル層上の基底面転位は第１オフ方向と平行な方向（±３０°未満）に揃うので、工程（ｄ）でＳｉＣ基板表面の基底面転位の転位線方向は、オフ角から第２オフ角±３０°の角度に限定される。従って、ＳｉＣ基板上にエピタキシャル層を形成すれば、エピタキシャル層中の基底面転位を抑制することが可能である。
【００４３】
また、本実施の形態のＳｉＣ基板の製造方法において、第２オフ方向は、第１オフ方向から第１主面の法線を軸に４５°以上９０°以下回転させた方向であるので、ＳｉＣ基板表面の基底面転位の転位線方向は、第２オフ方向から１５°以上１２０°以下の方向に限定される。そのうちの大半は、第２オフ方向から４５°以上９０°以下の方向に限定される。よって、この基板上にエピ成長することで、基底面転位のないエピタキシャル基板が得られる。
【００４４】
また、本実施の形態のＳｉＣ基板の製造方法において、第１、第２オフ角は、１°以上とすることでステップフロー成長が可能で、１０°以下とすることでエピタキシャル層における基底面転位の変換率を高くすることができる。
【００４５】
また、本実施の形態のＳｉＣ基板の製造方法において、第１オフ方向は＜１１−２０＞で、第２オフ方向は＜２−１−１０＞又は＜−１２−１０＞とすれば、第２オフ方向は第１オフ方向に対して６０°の傾きとなり、ＳｉＣ基板表面の基底面転位の転位線方向は、第２オフ方向から３０°以上９０°以下の方向に限定される。そのうちの大半は、第２オフ方向から４５°以上９０°以下の方向に限定される。よって、この基板上にエピ成長することで、基底面転位のないエピタキシャル基板が得られる。
【００４６】
また、本実施の形態のＳｉＣ基板の製造方法において、前記工程（ｃ）では、昇華法を用いてバルク結晶成長を行うことにより、高速でバルク単結晶成長を行うことができる。また、その場合には、成長させるバルク単結晶の高さを１０ｍｍ以下とすることにより、バルク結晶成長過程で生じる熱応力により、基底面転位の転位線進行方向がばらばらになることを防ぐ。
【００４７】
あるいは、本実施の形態のＳｉＣ基板の製造方法において、前記工程（ｃ）では、ＣＶＤ法を用いてバルク結晶成長を行っても良い。ＣＶＤ法によれば、バルク結晶成長過程で温度分布が小さいため、基底面転位の転位線進行方向を揃えながらバルク単結晶を高さ１０ｍｍ以上に成長させることができる。
【００４８】
＜Ｂ．実施の形態２＞
実施の形態２では、実施の形態１で作製したＳｉＣ基板上に、ＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させてＳｉＣエピタキシャル基板を形成する。なお、エピタキシャル成長の前処理として、切り出したＳｉＣ基板の表面を鏡面加工、好ましくはＣＭＰ処理しておくことが望ましい。これは、エピタキシャル成長における基底面転位の変換率を向上させるためである。
【００４９】
実施の形態１で作製したＳｉＣ基板では、基底面転位の転位線方向とＳｉＣ基板のオフ方向のなす角度が４５°以上９０°以下に限定されている。その表面上にエピタキシャル成長することで、ＳｉＣ基板に存在する基底面転位の変換率はほぼ１００％となり、基底面転位が殆ど存在しないエピタキシャル成長膜を形成することができる。また、このエピタキシャル成長膜は、所望のデバイス特性を得られるよう、膜厚、不純物濃度を調整することが可能である。
【００５０】
実施の形態２のＳｉＣエピタキシャル基板は、実施の形態１のＳｉＣ基板と、当該ＳｉＣ基板の主面上に形成されたエピタキシャル層とを備えるので、エピタキシャル層上に基底面転位が殆どない。
【００５１】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  オフ方向、１１  転位線方向。
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図１】
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