(57)【要約】【課題】積層欠陥密度を低減し、かつポリタイプの混入を抑制可能な炭化珪素基板の製造方法およびその製造方法に用いられる種基板を提供する。【解決手段】炭化珪素基板１２の製造方法は以下の工程を有する。六方晶炭化珪素からなり、かつ主面１Ａが｛０−１１−２｝面である種基板１が準備される。種基板１の主面１Ａに炭化珪素結晶１１が成長する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
六方晶炭化珪素からなり、かつ主面が｛０−１１−２｝面である種基板を準備する工程と、
前記種基板の前記主面に炭化珪素結晶を成長させる工程とを備えた、炭化珪素基板の製造方法。
【請求項２】
前記｛０−１１−２｝面は、｛０−３３−８｝面と｛０−１１−１｝面とにより構成されている、請求項１に記載の炭化珪素基板の製造方法。
【請求項３】
前記種基板を準備する工程は、
六方晶炭化珪素からなる基板を準備する工程と、前記基板を熱エッチングする工程とを含み、
前記基板を熱エッチングすることにより、前記主面が｛０−１１−２｝面である前記種基板が準備される、請求項１または２に記載の炭化珪素基板の製造方法。
【請求項４】
前記炭化珪素結晶をスライスすることにより、炭化珪素基板を切り出す工程をさらに備え、
前記炭化珪素基板の幅は６インチ以上である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の炭化珪素基板の製造方法。
【請求項５】
前記種基板の幅は６インチ以上である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の炭化珪素基板の製造方法。
【請求項６】
前記種基板の中央部の厚みと周縁部の厚みとの差は１０μｍ以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の炭化珪素基板の製造方法。
【請求項７】
前記炭化珪素結晶を成長させる工程の任意の時間における、前記種基板の前記中央部における前記種基板の厚みと前記炭化珪素結晶の厚みとの第１の合計値と、前記種基板の前記周縁部における前記種基板の厚みと前記炭化珪素結晶の厚みとの第２の合計値との差は１０μｍ以下である、請求項６に記載の炭化珪素基板の製造方法。
【請求項８】
前記種基板を準備する工程の後であって、前記炭化珪素結晶を成長させる前に、前記種基板の前記主面に炭化珪素からなるエピタキシャル層を形成する工程をさらに備えた、請求項１〜７のいずれか１項に記載の炭化珪素基板の製造方法。
【請求項９】
六方晶炭化珪素からなり、かつ主面が｛０−１１−２｝面である種基板。
【請求項１０】
前記｛０−１１−２｝面は、｛０−３３−８｝面と｛０−１１−１｝面とにより構成されている、請求項９に記載の種基板。
【請求項１１】
前記種基板の幅が６インチ以上である、請求項９または１０に記載の種基板。
【請求項１２】
前記種基板の中央部の厚みと周縁部の厚みとの差は１０μｍ以下である、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の種基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化珪素基板の製造方法およびその製造方法に用いる種基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の製造用に炭化珪素基板が用いられ始めている。炭化珪素は珪素に比べて大きなバンドギャップを有する。そのため、炭化珪素基板を用いた半導体装置は、耐圧が高く、オン抵抗が低く、また高温環境下での特性の劣化が小さいといった利点を有する。
【０００３】
炭化珪素単結晶は、たとえば昇華再結晶法により製造することが可能である。たとえば特開２００４−２６２７０９号公報（特許文献１）には、４Ｈ型ポリタイプの炭化珪素単結晶の成長方法が記載されている。特開２００４−２６２７０９号公報によれば、｛０３−３８｝面または｛０３−３８｝面に対して約１０°以内のオフ角だけ傾いた面が露出した第１の種基板上に４Ｈ型ポリタイプの炭化珪素単結晶インゴットを準備する。その後、当該インゴットを斜めに切り出して｛０００１｝面または｛０００１｝面に対して約１０°以内のオフ角を有する第２の種基板を準備し、当該第２の種基板上に４Ｈ型ポリタイプの炭化珪素単結晶を成長させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２６２７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記方法によって炭化珪素結晶を製造する場合において、種基板主面における積層欠陥の増加を十分に抑制することができず、積層欠陥の少ない炭化珪素基板を得ることが困難であった。また、種基板の主面を｛０００１｝面とした場合、ポリタイプが混入した炭化珪素単結晶が成長する。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するために成されたものであり、その目的は、積層欠陥密度を低減し、かつポリタイプの混入を抑制可能な炭化珪素基板の製造方法およびその製造方法に用いられる種基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、炭化珪素単結晶を昇華法によって製造する場合に積層欠陥が発生する原因について鋭意研究の結果、以下の知見を得て本発明を想到した。炭化珪素単結晶は種基板上に成長する。種基板の主面に凹部が存在する場合、主面がフラットな場合と比較してステップとステップとの間隔が狭くなるのでステップバンチングが発生しやすくなる。ステップバンチングの発生は積層欠陥の原因となる。そのため、種基板の主面をフラットにすることが重要である。
【０００８】
発明者らは検討の結果、種基板の主面を｛０−１１−２｝面とすることにより、種基板上に成長する炭化珪素単結晶に積層欠陥が発生することを抑制し、かつポリタイプの混入を抑制可能であることを見出した。まず、｛０−１１−２｝面はファセット面であり、｛０−１１−２｝面は原子レベルでフラットな面である。そのため、｛０−１１−２｝面上に成長する炭化珪素結晶にステップバンチングが発生することを抑制することができる。結果として、炭化珪素単結晶に発生する積層欠陥の密度を抑制することができる。
【０００９】
また、｛０００１｝面を種基板の主面とした場合、主面上に成長する原子のサイトが複数存在するため、主面上に成長する炭化珪素単結晶のポリタイプが複数になる可能性がある。一方、｛０−１１−２｝面は、となり合う原子の各々が２本の未結合手を有している。そのため、主面上に成長する原子のサイトが決まっているので、理論上、主面上に成長する炭化珪素単結晶のポリタイプは単一になる。つまり、種基板の主面を｛０−１１−２｝面にすることで、ポリタイプの混入を抑制することができる。
【００１０】
そこで、本発明に係る炭化珪素基板の製造方法は以下の工程を有する。六方晶炭化珪素からなり、かつ主面が｛０−１１−２｝面である種基板が準備される。種基板の主面に炭化珪素結晶が成長する。
【００１１】
本発明に係る炭化珪素基板の製造方法によれば、主面が｛０−１１−２｝面である種基板が準備され、当該主面に炭化珪素結晶が成長する。｛０−１１−２｝面はファセット面であり、｛０−１１−２｝面は原子レベルでフラットな面である。そのため、｛０−１１−２｝面上に成長する炭化珪素結晶にステップバンチングが発生することを抑制することができる。結果として、炭化珪素単結晶に発生する積層欠陥の密度を低減することができる。結果として、炭化珪素基板の積層欠陥密度を低減することができる。
【００１２】
また｛０−１１−２｝面はとなり合う原子の各々が２本の未結合手を有する。そのため、主面上に成長する原子のサイトが決まっているので、主面上に成長する炭化珪素結晶のポリタイプは単一になる。つまり、ポリタイプの混入を抑制することができる。結果として、炭化珪素基板におけるポリタイプの混入を抑制することができる。
【００１３】
上記に係る炭化珪素基板の製造方法において好ましくは、｛０−１１−２｝面は、｛０−３３−８｝面と｛０−１１−１｝面とにより構成されている。これにより、積層欠陥密度を低減し、かつポリタイプの混入を抑制可能な炭化珪素基板を製造することができる。
【００１４】
上記に係る炭化珪素基板の製造方法において好ましくは、種基板を準備する工程は、六方晶炭化珪素からなる基板を準備する工程と、基板を熱エッチングする工程とを含んでいる。基板を熱エッチングすることにより、主面が｛０−１１−２｝面である種基板が準備される。これにより、種基板の主面に｛０−１１−２｝面が自己形成される。それゆえ、種基板の主面の粗さを最小化することができる。結果として、炭化珪素基板の積層欠陥密度をさらに低減することができる。
【００１５】
上記に係る炭化珪素基板の製造方法において好ましくは、炭化珪素結晶をスライスすることにより、炭化珪素基板を切り出す工程をさらに有する。炭化珪素基板の幅は６インチ以上である。これにより、幅６インチ以上の炭化珪素基板が得られる。
【００１６】
上記に係る炭化珪素基板の製造方法において好ましくは、種基板の幅は６インチ以上である。これにより、幅６インチ以上の炭化珪素基板が得られる。
【００１７】
上記に係る炭化珪素基板の製造方法において好ましくは、種基板の中央部の厚みと周縁部の厚みとの差は１０μｍ以下である。種基板の主面上に成長する炭化珪素結晶の中央部における厚みと周縁部における厚みが異なっていると、炭化珪素結晶に発生する応力のため炭化珪素結晶に積層欠陥が発生しやすくなる。上記に係る炭化珪素基板の製造方法によれば、種基板の中央部の厚みと周縁部の厚みとの差は１０μｍ以下であるため、炭化珪素結晶に発生する応力によって炭化珪素結晶に発生する積層欠陥の密度を低減することができる。
【００１８】
上記に係る炭化珪素基板の製造方法において好ましくは、炭化珪素結晶を成長させる工程の任意の時間における、種基板の中央部における種基板の厚みと炭化珪素結晶の厚みとの第１の合計値と、種基板の周縁部における種基板の厚みと炭化珪素結晶の厚みとの第２の合計値との差は１０μｍ以下である。これにより、炭化珪素結晶に発生する応力によって炭化珪素結晶に発生する積層欠陥の密度を低減することができる。
【００１９】
上記に係る炭化珪素基板の製造方法において好ましくは、種基板を準備する工程の後であって、炭化珪素結晶を成長させる前に、種基板の主面に炭化珪素からなるエピタキシャル層を形成する工程をさらに有する。これにより、エピタキシャル層が種基板の主面の凹部に埋まることにより、主面の粗さが低減される。
【００２０】
本発明に係る種基板は、六方晶炭化珪素からなり、かつ主面が｛０−１１−２｝面である。当該種基板を用いて炭化珪素結晶を成長させることにより、積層欠陥密度を低減し、かつポリタイプの混入を抑制可能な炭化珪素基板を製造することができる。
【００２１】
上記の種基板において好ましくは、｛０−１１−２｝面は、｛０−３３−８｝面と｛０−１１−１｝面とにより構成されている。これにより、積層欠陥密度を低減し、かつポリタイプの混入を抑制可能な炭化珪素基板を製造することができる。
【００２２】
上記の種基板において好ましくは、種基板の幅が６インチ以上である。これにより、幅６インチ以上の炭化珪素基板を製造することができる。
【００２３】
上記の種基板において好ましくは、種基板の中央部の厚みと周縁部の厚みとの差は１０μｍ以下である。これにより、炭化珪素結晶に発生する応力によって炭化珪素結晶に発生する積層欠陥の密度を低減することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、積層欠陥密度を低減し、かつポリタイプの混入を抑制可能な炭化珪素基板の製造方法およびその製造方法に用いられる種基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施の形態に係る種基板の構成を概略的に示す断面模式図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る種基板の主面を概略的に示す断面模式図である。
【図３】ポリタイプ４Ｈの六方晶における（０００−１）面の結晶構造を示す図である。
【図４】図３における線分ＩＶ−ＩＶに沿う（１１−２０）面の結晶構造を示す図である。
【図５】図２の複合面の表面近傍における結晶構造を（１１−２０）面内において示す図である。
【図６】図２の複合面を（０１−１０）面から見た図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法を概略的に示すフロー図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法を概略的に示すフロー図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法の第１の工程を概略的に示す断面模式図である。
【図１０】本発明の一実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法の第２の工程を概略的に示す断面模式図である。
【図１１】本発明の一実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法の第３の工程を概略的に示す断面模式図である。
【図１２】本発明の一実施の形態の変形例に係る炭化珪素基板の製造方法を概略的に示すフロー図である。
【図１３】本発明の一実施の形態の変形例に係る炭化珪素基板の製造方法の第１の工程を概略的に示す断面模式図である。
【図１４】本発明の一実施の形態の変形例に係る炭化珪素基板の製造方法の第２の工程を概略的に示す断面模式図である。
【図１５】本発明の一実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法によって製造された炭化珪素基板の構成を示す斜視模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。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。また、本明細書中の結晶学的記載においては、個別方位を［］、集合方位を＜＞、個別面を（）、集合面を｛｝でそれぞれ示している。また、負の指数については、結晶学上、”−”（バー）を数字の上に付けることになっているが、本明細書中では、数字の前に負の符号を付けている。また角度の記載には、全方位角を３６０度とする系を用いている。
【００２７】
図１を参照して、本発明の一実施の形態に係る種基板の構成について説明する。
本実施の形態に係る種基板１は、六方晶炭化珪素単結晶からなり、互いに対向する第１の主面１Ａおよび第２の主面１Ｂを有する。種基板１はたとえば円板状であるが、楕円状や多角形などの形状であってもよい。種基板１の幅Ｌ１はたとえば６インチである。好ましくは種基板１の幅Ｌ１は６インチ以上であり、さらに好ましくは８インチ以上である。種基板１の幅Ｌ１とは種基板１が円板である場合、円板の直径である。種基板１が円板以外の形状であるときは、種基板１の幅とは主面１Ａの幅の最大値のことである。
【００２８】
種基板１の周縁部Ｐにおける種基板１の厚みを厚みＴ１とし、種基板１の中央部Ｏにおける種基板１の厚みを厚みＴ２としたとき、厚みＴ２と厚みＴ１との差は１０μｍ以下であることが好ましい。また好ましくは厚みＴ２は厚みＴ１より大きい。理想的には厚みＴ２は厚みＴ１と等しい。
【００２９】
本実施の形態における種基板１の主面１Ａは｛０−１１−２｝面である。本明細書において｛０−１１−２｝面のことを特殊面とも称する。以下、特殊面の構造について詳述する。図２に示すように、種基板１の主面１Ａは、面Ｓ１（第１の面）を含む。面Ｓ１は｛０−３３−８｝面を有し、好ましくは（０−３３−８）面を有する。好ましくは種基板１の主面１Ａは面Ｓ１を微視的に含む。好ましくは種基板１の主面１Ａはさらに面Ｓ２（第２の面）を微視的に含む。面Ｓ２は｛０−１１−１｝面を有し、好ましくは（０−１１−１）面を有する。ここで「微視的」とは、原子間隔の２倍程度の寸法を少なくとも考慮する程度に詳細に、ということを意味する。このように微視的な構造の観察方法としては、たとえばＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いることができる。
【００３０】
好ましくは種基板１の主面１Ａは複合面ＳＲを有する。複合面ＳＲは、面Ｓ１およびＳ２が周期的に繰り返されることによって構成されている。このような周期的構造は、たとえば、ＴＥＭまたはＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）により観察し得る。複合面ＳＲは｛０−１１−２｝面を有し、好ましくは（０−１１−２）面を有する。この場合、複合面ＳＲは｛０００−１｝面に対して巨視的に６２°のオフ角を有する。ここで「巨視的」とは、原子間隔程度の寸法を有する微細構造を無視することを意味する。このように巨視的なオフ角の測定としては、たとえば、一般的なＸ線回折を用いた方法を用い得る。好ましくは、チャネル面ＣＨ上においてキャリアが流れる方向であるチャネル方向ＣＤは、上述した周期的繰り返しが行われる方向に沿っている。
【００３１】
次に、複合面ＳＲの詳細な構造について説明する。一般に、ポリタイプ４Ｈの炭化珪素単結晶を（０００−１）面から見ると、図３に示すように、Ｓｉ原子（またはＣ原子）は、Ａ層の原子（図中の実線）と、この下に位置するＢ層の原子（図中の破線）と、この下に位置するＣ層の原子（図中の一点鎖線）と、この下に位置するＢ層の原子（図示せず）とが繰り返し設けられている。つまり４つの層ＡＢＣＢを１周期としてＡＢＣＢＡＢＣＢＡＢＣＢ・・・のような周期的な積層構造が設けられている。
【００３２】
図４に示すように、（１１−２０）面（図３中の線分ＩＶ−ＩＶに沿う断面）において、上述した１周期を構成する４つの層ＡＢＣＢの各層の原子は、（０−１１−２）面に完全に沿うようには配列されていない。図４においてはＢ層の原子の位置を通るように（０−１１−２）面が示されており、この場合、Ａ層およびＣ層の各々の原子は（０−１１−２）面からずれていることがわかる。このため、炭化珪素単結晶の表面の巨視的な面方位、すなわち原子レベルの構造を無視した場合の面方位が（０−１１−２）面に限定されたとしても、この表面は、微視的には様々な構造をとり得る。なお、図４において縦方向はｃ軸である。
【００３３】
図５に示すように、複合面ＳＲは、面方位（０−３３−８）を有する面Ｓ１と、面Ｓ１につながりかつ面Ｓ１の面方位と異なる面方位を有する面Ｓ２とが交互に設けられることによって構成されている。面Ｓ１および面Ｓ２の各々の長さは、Ｓｉ原子（またはＣ原子）の原子間隔の２倍である。なお面Ｓ１および面Ｓ２が平均化された面は、（０−１１−２）面（図４）に対応する。
【００３４】
また図５に示すように、｛０−１１−２｝面における、任意の原子（たとえば原子Ｂ）は両隣（たとえば原子Ａおよび原子Ｃ）と結合している。原子Ｂは、炭素原子または珪素原子であるため、各原子は４つの結合手を有する。つまり、｛０−１１−２｝面における当該任意の原子は２本の未結合手を有している。
【００３５】
図６に示すように、複合面ＳＲを（０１−１０）面から見て単結晶構造は、部分的に見て立方晶と等価な構造（面Ｓ１の部分）を周期的に含んでいる。具体的には複合面ＳＲは、上述した立方晶と等価な構造における面方位（００１）を有する面Ｓ１と、面Ｓ１につながりかつ面Ｓ１の面方位と異なる面方位を有する面Ｓ２とが交互に設けられることによって構成されている。このように、立方晶と等価な構造における面方位（００１）を有する面（図６においては面Ｓ１）と、この面につながりかつこの面方位と異なる面方位を有する面（図６においては面Ｓ２）とによって表面を構成することは４Ｈ以外のポリタイプにおいても可能である。ポリタイプは、たとえば６Ｈまたは１５Ｒであってもよい。
【００３６】
なお、デバイス製造プロセスに用いられる炭化珪素基板と本実施の形態における種基板１とは、ともに単結晶炭化珪素から成っている点において共通している。しかしながら、デバイス製造プロセスに用いられる基板は、周縁部が面取り加工されているのに対し、種基板１は周縁部が面取り加工されていない。
【００３７】
図７〜図１５を参照して、本実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法について説明する。
【００３８】
まず、種基板準備工程（Ｓ１０：図７）が実施される。種基板準備工程（Ｓ１０）は、たとえば基板準備工程（Ｓ１１：図８）および熱エッチング工程（Ｓ１２：図８）を有している。図９を参照して、まず基板準備工程（Ｓ１１）として、六方晶炭化珪素単結晶からなる基板１０が準備される。基板１０のポリタイプはたとえば４Ｈである。基板１０の直径はたとえば６インチであり、好ましくは８インチ以上である。基板１０の主面１Ｃは、たとえば｛０−１１−２｝面である。基板１０の主面１Ｃはたとえば（０００１）面であってもよい。好ましくは、基板準備工程（Ｓ１１）において、基板１０の主面１ＣはＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）加工される。
【００３９】
次に熱エッチング工程（Ｓ１２：図８）が実施される。熱エッチングとは、エッチングされる基板１０の主面１Ｃを高温下でエッチングガスにさらすことによって行われるものであり、物理的エッチング作用を実質的に有しないものである。図１０を参照して、基板１０の主面１Ｃを熱エッチングすることによって、｛０−１１−２｝面を有する主面１Ａが自己形成される。上述したように｛０−１１−２｝面は、｛０−３３−８｝面および｛０−１１−１｝面を微視的に含んでいても良い。言い換えれば、｛０−１１−２｝面は、｛０−３３−８｝面および｛０−１１−１｝面により構成されていても良い。熱エッチングのプロセスガスは、好ましくはハロゲン原子を含み、より好ましくはハロゲン原子は塩素原子である。具体的にはプロセスガスは、塩素（Ｃｌ2）ガスであってもよい。
【００４０】
好ましくは、プロセスガスは、ハロゲン元素を含有するガスに加えてさらに、酸素原子を含有するガスを含む。酸素原子を含有するガスは、具体的にはＯ2ガスであってもよい。なお、プロセスガスは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Ｎ2ガス、Ａｒガス、またはＨｅガスを用いることができる。熱エッチングの熱処理温度は、好ましくは７００℃以上１２００℃以下である。この温度の下限は、より好ましくは８００℃、さらに好ましくは９００℃である。またこの温度の上限は、より好ましくは１１００℃、さらに好ましくは１０００℃である。この場合、エッチング速度を十分実用的な値とすることができる。熱処理温度を７００℃以上１０００℃以下とした場合、炭化珪素のエッチング速度はたとえば７０μｍ／ｈｒ程度になる。以上のように、基板１０を熱エッチングすることにより、六方晶炭化珪素からなり、かつ主面１Ａが｛０−１１−２｝面である種基板１が準備される。
【００４１】
次に、結晶成長工程（Ｓ３０：図７）が実施される。具体的には、主面１Ａが｛０−１１−２｝面である種基板１が炭化珪素原料が配置された坩堝に配置される。その後、坩堝が加熱炉内に設置され、加熱炉内の真空排気が行われる。たとえばアルゴンガスと窒素ガス（１％）との混合ガスを加熱炉内に導入しながら炭化珪素原料の温度をたとえば２４００℃とし、種基板１の温度をたとえば２２００℃とする。その後、加熱炉の圧力をたとえば２ｋＰａ程度にする。これにより、炭化珪素原料８が昇華して種基板１の主面１Ａ上に再結晶することにより、炭化珪素単結晶１１が種基板１の主面１Ａ上に成長する。
【００４２】
図１１を参照して、種基板１の主面１Ａ上に成長した炭化珪素単結晶１１の構成について説明する。図１１に示すように、炭化珪素単結晶１１は種基板１の第１の主面１Ａまたは第２の主面１Ｂの法線方向に成長する。種基板１の中央部Ｏにおける種基板１の厚みＴ２と炭化珪素単結晶１１の厚みＴ４との合計値（第１の合計値）と、種基板１の周縁部Ｐにおける種基板１の厚みと炭化珪素単結晶１１の厚みＴ３との合計値（第２の合計値）との差は１０μｍ以下である。好ましくは、上記第１の合計値は上記第２の合計値よりも大きい。また好ましくは、上記第１の合計値は上記第２の合計値に等しい。なお、炭化珪素単結晶１１の厚みとは、種基板１の第１の主面１Ａまたは第２の主面１Ｂの法線方向における炭化珪素単結晶１１の長さのことである。
【００４３】
好ましくは、炭化珪素単結晶１１を成長させる工程の任意の時間における、種基板１の中央部Ｏにおける種基板１の厚みＴ２と炭化珪素単結晶１１の厚みＴ４との合計値（第１の合計値）と、種基板１の周縁部Ｐにおける種基板１の厚みと炭化珪素単結晶１１の厚みＴ３との合計値（第２の合計値）との差は１０μｍ以下である。
【００４４】
図１２を参照して、種基板準備工程（Ｓ１０）の後であって、結晶成長工程（Ｓ３０）の前に、エピタキシャル成長工程（Ｓ２０：図１２）を有していてもよい。エピタキシャル成長工程（Ｓ２０）においては、図１３を参照して、｛０−１１−２｝面を有する種基板１の主面１Ａ上に、炭化珪素からなるエピタキシャル層５が形成される。当該エピタキシャル層５はたとえばＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）によって形成される。当該エピタキシャル層５の厚みはたとえば１μｍ以上である。なお、エピタキシャル成長工程（Ｓ２０）は、熱エッチング工程（Ｓ１２）の後に行われてもよいし、基板準備工程（Ｓ１１）の後であって熱エッチング工程（Ｓ１２）前に行われてもよい。
【００４５】
次に、図１４を参照して、結晶成長工程（Ｓ３０）が実施される。これにより、種基板１の主面１Ａ上に形成されたエピタキシャル層５上に炭化珪素単結晶１１が成長する。種基板１の中央部Ｏにおける種基板１の厚みＴ２と炭化珪素単結晶１１の厚みＴ４とエピタキシャル層５の厚みＴ６との合計値（第３の合計値）と、種基板１の周縁部Ｐにおける種基板１の厚みと炭化珪素単結晶１１の厚みＴ３とエピタキシャル層５の厚みＴ５との合計値（第４の合計値）との差は１０μｍ以下である。好ましくは、上記第３の合計値は上記第４の合計値よりも大きい。また好ましくは、上記第３の合計値は上記第４の合計値に等しい。
【００４６】
次に、炭化珪素単結晶１１が坩堝から取り出される。その後、炭化珪素単結晶１１をたとえばワイヤーソーによってスライスすることにより、図１５に示す炭化珪素基板１２が得られる。炭化珪素基板１２は、互いに対向する第１の主面１２Ａおよび第２の主面１２Ｂとを有している。第１の主面１２Ａは、種基板１の主面１Ａと同じ｛０−１１−２｝面である。炭化珪素基板１２の幅Ｌ２はたとえば６インチ以上であり、好ましくは８インチ以上である。炭化珪素基板１２が円板状の場合、当該幅Ｌ２は直径である。
【００４７】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態に係る炭化珪素基板１２の製造方法によれば、主面１Ａが｛０−１１−２｝面である種基板１が準備され、当該主面１Ａに炭化珪素単結晶１１が成長する。｛０−１１−２｝面はファセット面であり、｛０−１１−２｝面は原子レベルでフラットな面である。そのため、｛０−１１−２｝面上に成長する炭化珪素単結晶１１にステップバンチングが発生することを抑制することができる。結果として、炭化珪素単結晶１１に発生する積層欠陥の密度を低減することができる。結果として、炭化珪素基板１２の積層欠陥密度を低減することができる。
【００４８】
また｛０−１１−２｝面はとなり合う原子の各々が２本の未結合手を有する。そのため、主面１Ａ上に成長する原子のサイトが決まっているので、主面上に成長する炭化珪素単結晶１１のポリタイプは単一になる。つまり、ポリタイプの混入を抑制することができる。結果として、炭化珪素基板１２におけるポリタイプの混入を抑制することができる。
【００４９】
また本実施の形態における炭化珪素基板１２の製造方法によれば、｛０−１１−２｝面は、｛０−３３−８｝面と｛０−１１−１｝面とにより構成されている。これにより、積層欠陥密度を低減し、かつポリタイプの混入を抑制可能な炭化珪素基板１２を製造することができる。
【００５０】
さらに本実施の形態における炭化珪素基板１２の製造方法によれば、種基板１を準備する工程は、六方晶炭化珪素からなる基板１０を準備する工程と、基板を熱エッチングする工程とを含んでいる。基板１０を熱エッチングすることにより、主面１Ａが｛０−１１−２｝面である種基板１が準備される。これにより、種基板１の主面に｛０−１１−２｝面が自己形成される。それゆえ、種基板１の主面１Ａの粗さを最小化することができる。結果として、炭化珪素基板１２の積層欠陥密度をさらに低減することができる。
【００５１】
さらに本実施の形態における炭化珪素基板１２の製造方法によれば、炭化珪素単結晶１１をスライスすることにより、炭化珪素基板１２を切り出す工程をさらに有する。炭化珪素基板１２の幅は６インチ以上である。これにより、幅６インチ以上の炭化珪素基板１２が得られる。
【００５２】
さらに本実施の形態における炭化珪素基板１２の製造方法によれば、種基板１の幅は６インチ以上である。これにより、幅６インチ以上の炭化珪素基板１２が得られる。
【００５３】
さらに本実施の形態における炭化珪素基板１２の製造方法によれば、種基板１の中央部Ｏの厚みと周縁部Ｐの厚みとの差は１０μｍ以下である。種基板１の主面１Ａ上に成長する炭化珪素単結晶１１の中央部Ｏにおける厚みと周縁部Ｐにおける厚みが異なっていると、炭化珪素単結晶１１に発生する応力のため炭化珪素単結晶１１に積層欠陥が発生しやすくなる。本実施の形態における炭化珪素基板１２の製造方法によれば、種基板１の中央部Ｏの厚みと周縁部Ｐの厚みとの差は１０μｍ以下であるため、炭化珪素単結晶１１に発生する応力によって炭化珪素単結晶１１に発生する積層欠陥の密度をさらに低減することができる。
【００５４】
さらに本実施の形態における炭化珪素基板１２の製造方法によれば、炭化珪素単結晶１１を成長させる工程の任意の時間における、種基板１の中央部Ｏにおける種基板１の厚みと炭化珪素単結晶１１の厚みとの第１の合計値と、種基板１の周縁部Ｐにおける種基板１の厚みと炭化珪素単結晶１１の厚みとの第２の合計値との差は１０μｍ以下である。これにより、炭化珪素単結晶１１に発生する応力によって炭化珪素単結晶１１に発生する積層欠陥の密度を低減することができる。
【００５５】
さらに本実施の形態における炭化珪素基板１２の製造方法によれば、種基板１を準備する工程の後であって、炭化珪素単結晶１１を成長させる前に、種基板１の主面１Ａに炭化珪素からなるエピタキシャル層５を形成する工程をさらに有する。これにより、種基板１の主面１Ａに凹部が存在する場合においても、エピタキシャル層５が種基板１の主面１Ａの凹部に埋まることにより、主面１Ａの粗さが低減される。
【００５６】
本実施の形態に係る種基板１は、六方晶炭化珪素からなり、かつ主面１Ａが｛０−１１−２｝面である。当該種基板１を用いて炭化珪素単結晶１１を成長させることにより、積層欠陥密度を低減し、かつポリタイプの混入を抑制可能な炭化珪素基板１２を製造することができる。
【００５７】
また本実施の形態に係る種基板１において、｛０−１１−２｝面は、｛０−３３−８｝面と｛０−１１−１｝面とにより構成されている。これにより、積層欠陥密度を低減し、かつポリタイプの混入を抑制可能な炭化珪素基板１２を製造することができる。
【００５８】
さらに本実施の形態に係る種基板１は、種基板１の幅が６インチ以上である。これにより、幅６インチ以上の炭化珪素基板１２を製造することができる。
【００５９】
さらに本実施の形態に係る種基板１は、種基板１の中央部Ｏの厚みと周縁部Ｐの厚みとの差は１０μｍ以下である。これにより、炭化珪素単結晶１１に発生する応力によって炭化珪素単結晶１１に発生する積層欠陥の密度を低減することができる。
【００６０】
今回開示された実施の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説明ではなくて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。
【符号の説明】
【００６１】
１  種基板、１Ａ，１２Ａ  第１の主面、１Ｂ，１２Ｂ  第２の主面、１Ｃ  第３の主面、５  エピタキシャル層、１０  基板、１１  炭化珪素結晶、１２  炭化珪素基板、Ｌ１，Ｌ２  幅、Ｏ  中央部、Ｐ  周縁部。
【図１】
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【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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