(57)【要約】  炭化珪素再生基板は、炭化珪素基板と、第１炭化珪素層とを有している。炭化珪素基板は、第１主面と、第１主面と反対側の第２主面とを有している。第１炭化珪素層は、第１主面に接している。炭化珪素基板は、第１主面から第２主面に向かって１０μｍ以内の基板領域を含んでいる。第１主面に対して垂直な方向において、基板領域の窒素濃度の平均値から基板領域の窒素濃度の標準偏差の３倍の値を引いた値は、第１炭化珪素層における窒素濃度の最小値よりも大きい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面と、前記第１主面と反対側の第２主面とを有する炭化珪素基板と、
前記第１主面に接する第１炭化珪素層とを備え、
前記炭化珪素基板は、前記第１主面から前記第２主面に向かって１０μｍ以内の基板領域を含み、
前記第１主面に対して垂直な方向において、前記基板領域の窒素濃度の平均値から前記基板領域の窒素濃度の標準偏差の３倍の値を引いた値は、前記第１炭化珪素層における窒素濃度の最小値よりも大きい、炭化珪素再生基板。
【請求項２】
前記最小値は、前記平均値を１０００で除した値よりも大きい、請求項１に記載の炭化珪素再生基板。
【請求項３】
前記炭化珪素基板は、外周面と、前記第１主面および前記外周面の各々に連なりかつ前記第１主面から前記外周面に向かうに従って前記第２主面側に傾斜している第１傾斜面と、前記第２主面および前記外周面の各々に連なりかつ前記第２主面から前記外周面に向かうに従って前記第１主面側に傾斜している第２傾斜面とをさらに有し、
前記第１炭化珪素層は、前記第１傾斜面に接しており、
前記第１炭化珪素層は、前記第１傾斜面に対向する第３傾斜面を有し、
前記第１主面に平行な方向における前記第３傾斜面の長さは、前記第２主面に平行な方向における前記第２傾斜面の長さよりも大きく、かつ、
前記第１主面に垂直な方向における前記第３傾斜面の長さは、前記第２主面に垂直な方向における前記第２傾斜面の長さよりも大きい、請求項１または請求項２に記載の炭化珪素再生基板。
【請求項４】
前記第２主面に接する第２炭化珪素層をさらに備えた、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の炭化珪素再生基板。
【請求項５】
前記第２炭化珪素層の厚みは、前記第１炭化珪素層の厚みよりも大きい、請求項４に記載の炭化珪素再生基板。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の炭化珪素再生基板を準備する工程と、
前記炭化珪素再生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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、炭化珪素再生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、２０１９年１月８日に出願した日本特許出願である特願２０１９−００１１７３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。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１６−５２９９１号公報（特許文献１）には、炭化珪素エピタキシャル基板が記載されている。特開２０１６−５２９９１号公報に記載の炭化珪素エピタキシャル基板は、炭化珪素基板と、炭化珪素基板の一方の主面上に形成されたエピタキシャル層とを有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−５２９９１号公報
【発明の概要】
【０００４】
本開示の一態様に係る炭化珪素再生基板は、炭化珪素基板と、第１炭化珪素層とを備えている。炭化珪素基板は、第１主面と、第１主面と反対側の第２主面とを有している。第１炭化珪素層は、第１主面に接している。炭化珪素基板は、第１主面から第２主面に向かって１０μｍ以内の基板領域を含んでいる。第１主面に対して垂直な方向において、基板領域の窒素濃度の平均値から基板領域の窒素濃度の標準偏差の３倍の値を引いた値は、第１炭化珪素層における窒素濃度の最小値よりも大きい。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は、本実施形態に係る炭化珪素再生基板の構成を示す断面模式図である。
【図２】図２は、図１の領域ＩＩの構成を示す拡大断面模式図である。
【図３】図３は、炭化珪素再生基板の厚み方向における窒素濃度プロファイルを示す模式図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る炭化珪素再生基板の変形例の構成を示す断面模式図である。
【図５】図５は、図４の領域Ｖの構成を示す拡大断面模式図である。
【図６】図６は、本実施形態に係る炭化珪素再生基板の製造方法を示す工程図である。
【図７】図７は、本実施形態に係る炭化珪素再生基板の製造方法の基板受入工程を示す断面模式図である。
【図８】図８は、本実施形態に係る炭化珪素再生基板の製造方法のエピタキシャル成長工程後の状態を示す断面模式図である。
【図９】図９は、本実施形態に係る炭化珪素再生基板の製造方法の機械研磨工程後の状態を示す断面模式図である。
【図１０】図１０は、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を示す工程図である。
【図１１】図１１は、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。
【図１２】図１２は、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。
【図１３】図１３は、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。
【図１４】図１４は、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第４工程を示す断面模式図である。
【図１５】図１５は、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第５工程を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
[本開示が解決しようとする課題]
本開示の目的は、エピタキシャル成長の前後における反りの変化量の絶対値を低減可能な炭化珪素再生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。
【０００７】
[本開示の効果]
上記によれば、エピタキシャル成長の前後における反りの変化量の絶対値を低減可能な炭化珪素再生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。
【０００８】
［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。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。
【０００９】
（１）本開示の一態様に係る炭化珪素再生基板１００は、炭化珪素基板１０と、第１炭化珪素層２１とを備えている。炭化珪素基板１０は、第１主面１と、第１主面１と反対側の第２主面２とを有している。第１炭化珪素層２１は、第１主面１に接している。炭化珪素基板１０は、第１主面１から第２主面２に向かって１０μｍ以内の基板領域１１を含んでいる。第１主面１に対して垂直な方向において、基板領域１１の窒素濃度の平均値から基板領域１１の窒素濃度の標準偏差の３倍の値を引いた値は、第１炭化珪素層２１における窒素濃度の最小値よりも大きい。
【００１０】
（２）上記（１）に係る炭化珪素再生基板１００において、最小値は、平均値を１０００で除した値よりも大きくてもよい。
【００１１】
（３）上記（１）または（２）に係る炭化珪素再生基板１００において、炭化珪素基板１０は、外周面７と、第１主面１および外周面７の各々に連なりかつ第１主面１から外周面７に向かうに従って第２主面２側に傾斜している第１傾斜面４と、第２主面２および外周面７の各々に連なりかつ第２主面２から外周面７に向かうに従って第１主面１側に傾斜している第２傾斜面６とをさらに有していてもよい。第１炭化珪素層２１は、第１傾斜面４に接していてもよい。第１炭化珪素層２１は、第１傾斜面４に対向する第３傾斜面５を有していてもよい。第１主面１に平行な方向における第３傾斜面５の長さは、第２主面２に平行な方向における第２傾斜面６の長さよりも大きくてもよい。第１主面１に垂直な方向における第３傾斜面５の長さは、第２主面２に垂直な方向における第２傾斜面６の長さよりも大きくてもよい。
【００１２】
（４）上記（１）〜（３）のいずれかに係る炭化珪素再生基板１００において、第２主面２に接する第２炭化珪素層２２をさらに備えていてもよい。
【００１３】
（５）上記（４）に係る炭化珪素再生基板１００において、第２炭化珪素層２２の厚みは、第１炭化珪素層２１の厚みよりも大きくてもよい。
【００１４】
（６）本開示の一態様に係る炭化珪素半導体装置の製造方法は、上記（１）〜（５）のいずれかに記載の炭化珪素再生基板１００を準備する工程と、炭化珪素再生基板１００を加工する工程とを備えている。
【００１５】
［本開示の実施形態の詳細］
次に、本開示の実施形態の詳細について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さない。
【００１６】
（炭化珪素再生基板）
図１は、本実施形態に係る炭化珪素再生基板の構成を示す断面模式図である。図１に示されるように、本実施形態に係る炭化珪素再生基板１００は、炭化珪素基板１０と、第１炭化珪素層２１とを有している。炭化珪素基板１０は、第１主面１と、第２主面２とを有している。第２主面２は、第１主面１と反対側の面である。炭化珪素基板１０は、第１基板領域１１と、第２基板領域１２とを有している。第１基板領域１１は、第１主面１から第２主面２に向かって１０μｍ以内領域である。第１基板領域１１は、第１主面１を構成している。第１基板領域１１の厚み（第１厚みＴ１）は、１０μｍである。炭化珪素基板１０の厚み（第２厚みＴ２）は、特に限定されないが、たとえば３５０μｍ以上５００μｍ以下である。炭化珪素基板１０は、略円板状を有している。炭化珪素基板１０の直径は、たとえば１５０ｍｍ以上である。
【００１７】
炭化珪素基板１０は、たとえば炭化珪素単結晶から構成される。炭化珪素基板１０を構成する炭化珪素のポリタイプは、たとえば４Ｈである。第２主面２は、たとえば｛０００１｝面または｛０００１｝面に対して２°以上６°以下のオフ角で傾斜した面である。具体的には、第２主面２は、たとえば（０００１）面または（０００１）面に対して２°以上６°以下のオフ角で傾斜した面である。代替的に、第２主面２は、たとえば（０００−１）面または（０００−１）面に対して２°以上６°以下のオフ角で傾斜した面であってもよい。第１主面１が｛０００１｝面に対して傾斜している場合、第１主面１の傾斜方向（オフ方向）は、たとえば＜１１−２０＞方向である。
【００１８】
第１炭化珪素層２１は、炭化珪素基板１０の第１主面１側に位置している。第１炭化珪素層２１は、第１主面１に接している。第１炭化珪素層２１は、第１主面１において、第１基板領域１１に接している。第１主面１は、裏面である。裏面とは、縦型半導体装置の裏面電極（たとえばドレイン電極）が形成される面である。第２主面２は、表面である。表面とは、縦型半導体装置の表面電極（たとえばソース電極）が形成される面である。
【００１９】
第１炭化珪素層２１の厚み（第３厚みＴ３）は、特に限定されないが、たとえば３μｍである。第３厚みＴ３は、たとえば０．５μｍ以上１０μｍ以下であってもよい。第１炭化珪素層２１の厚み（第３厚みＴ３）は、炭化珪素基板１０の厚み（第２厚みＴ２）よりも小さい。第１炭化珪素層２１は、たとえばエピタキシャル成長により形成された層である。第１炭化珪素層２１を構成する炭化珪素のポリタイプは、たとえば４Ｈである。第１炭化珪素層２１は、第１主面１に対向する第３主面３を有している。第３主面３は、たとえば｛０００１｝面または｛０００１｝面に対して２°以上６°以下のオフ角で傾斜した面である。
【００２０】
図２は、図１の領域ＩＩの構成を示す拡大断面模式図である。図２に示されるように、炭化珪素基板１０の外周部分に対しては、面取り加工が行われている。具体的には、炭化珪素基板１０は、外周面７と、第１傾斜面４と、第２傾斜面６とを有している。外周面７は、炭化珪素基板１０の外周に露出している環状の面である。第１傾斜面４は、第１主面１および外周面７の各々に連なっている。第１傾斜面４は、第１主面１から外周面７に向かうに従って第２主面２側に傾斜している。第１傾斜面４と第１主面１とがなす角度（第１角度θ１）は、９０°よりも大きく、１８０°よりも小さい。第１傾斜面４と外周面７とがなす角度（第２角度θ２）は、９０°よりも大きく、１８０°よりも小さい。第１傾斜面４は、第１基板領域１１によって構成されている。
【００２１】
図２に示されるように、第２傾斜面６は、第２主面２および外周面７の各々に連なっている。第２傾斜面６は、第２主面２から外周面７に向かうに従って第１主面１側に傾斜している。第２傾斜面６と第２主面２とがなす角度（第３角度θ３）は、９０°よりも大きく、１８０°よりも小さい。第２傾斜面６と外周面７とがなす角度（第４角度θ４）は、９０°よりも大きく、１８０°よりも小さい。第２傾斜面６は、第２基板領域１２によって構成されている。第１炭化珪素層２１は、第１傾斜面４に接している。第１炭化珪素層２１は、第１傾斜面４に対向する第３傾斜面５を有している。第３傾斜面５は、第１傾斜面４とほぼ平行である。第３傾斜面５は、第３主面３の外周側に位置している。第３傾斜面５は、第３主面３に連なっている。
【００２２】
第１主面１に平行な方向における第３傾斜面５の長さ（第３横方向長さａ３）は、第２主面２に平行な方向における第２傾斜面６の長さ（第２横方向長さａ２）よりも大きくてもよい。第１主面１に垂直な方向における第３傾斜面５の長さ（第３縦方向長さｂ３）は、第２主面２に垂直な方向における第２傾斜面６の長さ（第２縦方向長さｂ２）よりも大きくてもよい。
【００２３】
炭化珪素基板１０および第１炭化珪素層２１の各々は、ｎ型不純物としての窒素（Ｎ）を含んでいる。炭化珪素基板１０および第１炭化珪素層２１の各々の導電型は、ｎ型である。図３は、炭化珪素再生基板１００の厚み方向における窒素濃度プロファイルを示す模式図である。図３の横軸は、炭化珪素再生基板１００の厚み方向の位置を示している。第３の縦軸は、炭化珪素再生基板１００における窒素濃度を示している。
【００２４】
図３に示されるように、炭化珪素基板１０における窒素濃度は、厚み方向においてほぼ一定の値を示している。炭化珪素基板１０の第１基板領域１１の窒素濃度の平均値（Ｎ1_ave)は、たとえば１×１０１８ｃｍ−３以上１×１０１９ｃｍ−３以下である。第１炭化珪素層２１は、第１炭化珪素層２１と炭化珪素基板１０の境界面（第１主面１）よりも第３主面３側に向かうにつれて、窒素濃度が減少する領域を有する。第１炭化珪素層２１の位置Ｐ１において、第１炭化珪素層２１の窒素濃度は最小値（Ｎ2_min)を示す。位置Ｐ１は、第１主面１に対して垂直な方向において、第３主面３と第１主面１との間に位置している。
【００２５】
第１主面１に対して垂直な方向において、第１炭化珪素層２１の窒素濃度は、位置Ｐ１から第１主面１に向かうにつれて、単調に増加していてもよい。別の観点から言えば、第１炭化珪素層２１は、窒素濃度が最小値を示す位置Ｐ１から第１主面１に向かうにつれて、窒素濃度が単調に増加する領域を有していてもよい。同様に、第１主面１に対して垂直な方向において、第１炭化珪素層２１の窒素濃度は、位置Ｐ１から第３主面３に向かうにつれて、単調に増加していてもよい。別の観点から言えば、第１炭化珪素層２１は、窒素濃度が最小値を示す位置Ｐ１から第３主面３に向かうにつれて、窒素濃度が単調に増加する領域を有していてもよい。
【００２６】
図３に示されるように、第１基板領域１１の窒素濃度の平均値（Ｎ1_ave)は、第１炭化珪素層２１における窒素濃度の最小値（Ｎ2_min)よりも大きい。具体的には、第１主面１に対して垂直な方向において、第１基板領域１１の窒素濃度の平均値（Ｎ1_ave)から第１基板領域１１の窒素濃度の標準偏差の３倍の値を引いた値は、第１炭化珪素層２１における窒素濃度の最小値（Ｎ2_min)よりも大きい。第１炭化珪素層２１における窒素濃度の最小値（Ｎ2_min)は、第１基板領域１１の窒素濃度の平均値（Ｎ1_ave)を１０００で除した値よりも大きくてもよい。第１炭化珪素層２１における窒素濃度の最小値（Ｎ2_min)は、第１基板領域１１の窒素濃度の平均値（Ｎ1_ave)を８００で除した値よりも大きくてもよいし、５００で除した値よりも大きくてもよい。第１炭化珪素層２１における窒素濃度の最小値（Ｎ2_min)は、第１基板領域１１の窒素濃度の平均値（Ｎ1_ave)を１０で除した値よりも小さくてもよい。
【００２７】
次に、窒素濃度の測定方法について説明する。
炭化珪素再生基板１００の窒素濃度は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）を用いて測定することができる。測定装置は、たとえばＣａｍｅｃａ製の二次イオン質量分析装置である。測定ピッチは、たとえば０．０１μｍである。一次イオンビーム(primary  ion  beam)は、セシウム（Ｃｓ）である。一次イオンエネルギーは、１４．５ｅＶである。二次イオンの極性(secondary  ion  polarity)は、負(negative)である。
【００２８】
次に、本実施形態に係る炭化珪素再生基板の変形例の構成について説明する。
図４は、本実施形態に係る炭化珪素再生基板の変形例の構成を示す断面模式図である。図４に示されるように、実施形態に係る炭化珪素再生基板１００の変形例は、図１の構成に加え、さらに第２炭化珪素層２２を有している。つまり、炭化珪素再生基板１００は、炭化珪素基板１０と、第１炭化珪素層２１と、第２炭化珪素層２２とにより構成されていてもよい。第２炭化珪素層２２は、第２主面２に接している。別の観点から言えば、第２炭化珪素層２２は、第２主面２において、第２基板領域１２に接している。第２炭化珪素層２２の厚み（第４厚みＴ４）は、第１炭化珪素層２１の厚み（第３厚みＴ３）よりも大きくてもよい。第４厚みＴ４は、たとえば第３厚みＴ３の２倍以上であってもよい。第４厚みＴ４は、たとえば５μｍ以上１００μｍ以下である。
【００２９】
第２炭化珪素層２２は、ｎ型不純物としての窒素（Ｎ）を含んでいる。第２炭化珪素層２２の導電型は、ｎ型である。第２炭化珪素層２２の窒素濃度の平均値は、炭化珪素基板１０の第１基板領域１１の窒素濃度の平均値（Ｎ1_ave)よりも小さくてもよい。第２炭化珪素層２２の窒素濃度の平均値は、第１炭化珪素層２１における窒素濃度の最小値（Ｎ2_min)よりも大きくてもよい。
【００３０】
図５は、図４の領域Ｖの構成を示す拡大断面模式図である。図５に示されるように、第２炭化珪素層２２は、第４主面８と、第４傾斜面９とを有している。第４主面８は、第２主面２に対向している。第４傾斜面９は、第２傾斜面６に対向している。第４傾斜面９は、第４主面８の外周側に位置している。第４傾斜面９は、第４主面８に連なっている。第４傾斜面９は、第２傾斜面６とほぼ平行である。第１主面１に平行な方向における第３傾斜面５の長さ（第３横方向長さａ３）は、第２主面２に平行な方向における第４傾斜面９の長さ（第４横方向長さａ４）よりも大きくてもよい。第１主面１に垂直な方向における第３傾斜面５の長さ（第３縦方向長さｂ３）は、第２主面２に垂直な方向における第４傾斜面９の長さ（第４縦方向長さｂ４）よりも大きくてもよい。
【００３１】
（炭化珪素再生基板の製造方法）
次に、本実施形態に係る炭化珪素再生基板の製造方法について説明する。
【００３２】
図６は、本実施形態に係る炭化珪素再生基板の製造方法を示す工程図である。図６に示されるように、本実施形態に係る炭化珪素再生基板の製造方法は、基板受入工程（Ｓ１：図６）と、エピタキシャル成長工程（Ｓ２：図６）と、研削工程（Ｓ３：図６）と、機械研磨工程（Ｓ４：図６）と、化学機械研磨工程（Ｓ５：図６）とを主に有している。
【００３３】
まず、基板受入工程（Ｓ１：図６）が実施される。基板受入工程においては、炭化珪素基板１０が準備される。図７は、本実施形態に係る炭化珪素再生基板１００の製造方法の基板受入工程を示す断面模式図である。炭化珪素基板１０は、炭化珪素の単結晶で形成されている。炭化珪素基板１０は、たとえばポリタイプが４Ｈの六方晶炭化珪素の単結晶で形成されている。炭化珪素基板１０は、第１主面１と、第１傾斜面４と、第２主面２と、第２傾斜面６と、外周面７とを有している。第１傾斜面４は、第１主面１および外周面７の双方に連なっている。第１傾斜面４は、第１主面１から外周面７に向かうにしたがって上方（第２主面２側）に傾斜している。
【００３４】
図７に示されるように、第２主面２は、第１主面１の反対側の面である。第２傾斜面６は、第２主面２および外周面７の双方に連なっている。第２傾斜面６は、第２主面２から外周面７に向かうにしたがって下方（第１主面１側）に傾斜している。第１主面１に平行な方向における第１傾斜面４の長さ（第１横方向長さａ１）は、第２主面２に平行な方向における第２傾斜面６の長さ（第２横方向長さａ２）よりも大きくてもよい。第１主面１に垂直な方向における第１傾斜面４の長さ（第１縦方向長さｂ１）は、第２主面２に垂直な方向における第２傾斜面６の長さ（第２縦方向長さｂ２）よりも大きくてもよい。
【００３５】
次に、エピタキシャル成長工程（Ｓ２：図６）が実施される。エピタキシャル成長工程においては、たとえばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって、炭化珪素層がエピタキシャル成長により形成される。たとえばシランとプロパンと窒素と水素とを含む混合ガスがＣＶＤ装置のチャンバ内に導入される。その際、チャンバ内の温度は、たとえば１６３０℃程度に維持されている。窒素ガスの代わりにアンモニアガスが用いられてもよい。
【００３６】
エピタキシャル成長は、主に表面側において行われるが、混合ガスは、炭化珪素基板１０の裏面側にも回り込む。特に、炭化珪素基板１０が反っていると、炭化珪素基板１０の裏面と、サセプタとの間に隙間が形成されるため、裏面側に混合ガスが入り込む。また、第１傾斜面４の第１横方向長さａ１および第１縦方向長さｂ１が大きい場合にも、炭化珪素基板１０の裏面側に混合ガスが入り込みやすくなる。このような場合には、炭化珪素基板１０の表面側だけではなく裏面側においても、炭化珪素の堆積または昇華が起こる。
【００３７】
図８は、本実施形態に係る炭化珪素再生基板の製造方法のエピタキシャル成長工程後の状態を示す断面模式図である。図８に示されるように、エピタキシャル成長工程においては、炭化珪素基板１０の表面（第２主面２および第２傾斜面６）に、第３炭化珪素層２３が形成される。第３炭化珪素層２３の厚みは、たとえば１０μｍである。同時に、炭化珪素基板１０の裏面（第１主面１および第１傾斜面４）に、第１炭化珪素層２１が形成される。第１炭化珪素層２１の厚みは、たとえば３μｍである。
【００３８】
図８に示されるように、第３炭化珪素層２３は、第５主面３１と、第５傾斜面３２とを有している。第５主面３１は、第２主面２に対向している。第５傾斜面３２は、第２傾斜面６に対向している。第５傾斜面３２は、第５主面３１の外周側に位置している。第５傾斜面３２は、第５主面３１に連なっている。第５傾斜面３２は、第２傾斜面６とほぼ平行である。第１主面１に平行な方向における第３傾斜面５の長さ（第３横方向長さａ３）は、第２主面２に平行な方向における第５傾斜面３２の長さ（第５横方向長さａ５）よりも大きくてもよい。第１主面１に垂直な方向における第３傾斜面５の長さ（第３縦方向長さｂ３）は、第２主面２に垂直な方向における第５傾斜面３２の長さ（第５縦方向長さｂ５）よりも大きくてもよい。
【００３９】
次に、第３炭化珪素層２３の評価が行われる。具体的には、第３炭化珪素層２３に不良が発生しているかどうかが判断される。より具体的には、第３炭化珪素層２３における不純物濃度や欠陥密度が所定の基準を満たしているかどうかが判断される。第３炭化珪素層２３に不良が発生していると判断された場合には、第３炭化珪素層２３が除去される。以下、第３炭化珪素層２３の除去方法について説明する。
【００４０】
まず、研削工程（Ｓ３：図６）が実施される。研削工程においては、第５主面３１側に対して研削が行われる。研削装置は、たとえばディスコ製のＤＡＧ−８１０である。砥石は、たとえばダイヤモンド砥石である。砥石の番手は、＃２０００である。スピンドルの回転数は、たとえば４０００ｒｐｍである。テーブルの回転数は、たとえば５０ｒｐｍである。送り速度は、たとえば０．２μｍ／秒である。以上のように、第３炭化珪素層２３の少なくとも一部は、研削によって除去される。
【００４１】
次に、機械研磨工程（Ｓ４：図６）が実施される。機械研磨工程においては、炭化珪素基板１０の第２主面２側に対して機械研磨が行われる。具体的には、炭化珪素基板１０の第２主面２が定盤に対向するように炭化珪素基板１０が研磨ヘッドに保持される。機械研磨装置は、たとえばラップマスター製のＬＧＰ−６１２である。定盤と第２主面２との間に砥粒を含むスラリーが供給される。砥粒は、たとえばダイヤモンド砥粒である。砥粒の粒径は、たとえば１μｍである。定盤の回転数は、たとえば６０ｒｐｍである。これにより、第３炭化珪素層２３が炭化珪素基板１０から除去される。
【００４２】
図９は、本実施形態に係る炭化珪素再生基板の製造方法の機械研磨工程後の状態を示す断面模式図である。図９に示されるように、第２主面２上における第３炭化珪素層２３は除去され、第２主面２が露出している。第２傾斜面６上において、第３炭化珪素層２３の一部が残っていてもよい。第１炭化珪素層２１は、第１主面１および第１傾斜面４の各々に接した状態で維持されている。
【００４３】
次に、化学的機械研磨工程（Ｓ５：図６）が実施される。化学的機械研磨工程においては、炭化珪素基板１０の第２主面２側に対して化学的機械研磨が行われる。具体的には、第２主面２が研磨布に対向するように炭化珪素基板１０が研磨ヘッドに保持される。研磨布と第２主面２との間にスラリーが供給される。スラリーは、たとえばコロイダルシリカスラリーである。スラリーは、たとえばフジミコーポレーテッド製のＤＳＣ−０９０２である。研磨布は、たとえばスエード製である。定盤の回転数は、たとえば６０ｒｐｍである。化学的機械研磨工程において、第２傾斜面６上に残っていた第３炭化珪素層２３の一部が除去される。これにより、本実施形態に係る炭化珪素再生基板１００が製造される（図１参照）。
【００４４】
なお、上記研削工程（Ｓ３：図６）、機械研磨工程（Ｓ４：図６）および化学的機械研磨工程（Ｓ５：図６）においては、炭化珪素基板１０の片面（第２主面２側）のみが加工される。これにより、第３炭化珪素層２３が除去される。つまり、上記研削工程（Ｓ３：図６）、機械研磨工程（Ｓ４：図６）および化学的機械研磨工程（Ｓ５：図６）においては、第３主面３に対して加工が行われない。そのため、第１炭化珪素層２１は、除去されずに残される。
【００４５】
（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。
【００４６】
本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法は、炭化珪素再生基板１００準備工程（Ｓ１０：図１０）と、基板加工工程（Ｓ２０：図１０）とを主に有する。
【００４７】
まず、炭化珪素再生基板準備工程（Ｓ１０：図１０）が実施される。具体的には、上述の炭化珪素再生基板１００の製造方法を用いて、図１に示される炭化珪素再生基板１００が準備される。次に、炭化珪素再生基板１００上においてエピタキシャル成長が実施される。具体的には、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって、第２炭化珪素層２２がエピタキシャル成長により形成される。第２炭化珪素層２２のエピタキシャル成長条件は、上述の第３炭化珪素層２３のエピタキシャル成長条件と同じであってもよい。以上により、第１炭化珪素層２１と、第２炭化珪素層２２と、炭化珪素基板１０とを有する炭化珪素再生基板１００が準備される（図１１参照）。
【００４８】
次に、基板加工工程（Ｓ２０：図１０）が実施される。具体的には、炭化珪素再生基板１００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。
【００４９】
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１０）は、たとえばイオン注入工程（Ｓ２１：図１０）、酸化膜形成工程（Ｓ２２：図１０）、電極形成工程（Ｓ２３：図１０）およびダイシング工程（Ｓ２４：図１０）を含む。
【００５０】
まず、イオン注入工程（Ｓ２１：図１０）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４主面８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１２参照）。
【００５１】
第２炭化珪素層２２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、炭化珪素再生基板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、炭化珪素再生基板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、第２炭化珪素層２２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）雰囲気である。活性化アニールの温度は、たとえば１８００℃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。
【００５２】
次に、酸化膜形成工程（Ｓ２２：図１０）が実施される。たとえば炭化珪素再生基板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４主面８上に酸化膜１３６が形成される（図１３参照）。酸化膜１３６は、たとえば二酸化珪素等から構成される。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℃程度である。熱酸化処理の時間は、たとえば３０分程度である。
【００５３】
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、一酸化窒素の雰囲気中、１１００℃程度で１時間程度、熱処理が実施される。さらにその後、アルゴン雰囲気中で熱処理が行なわれる。たとえば、アルゴン雰囲気中、１１００℃以上１５００℃以下程度で、１時間程度、熱処理が行われる。
【００５４】
次に、電極形成工程（Ｓ２３：図１０）が実施される。具体的には、ゲート電極１４１は、酸化膜１３６上に形成される。ゲート電極１４１は、たとえばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成される。ゲート電極１４１は、たとえば導電性を有するポリシリコン等から構成される。ゲート電極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。
【００５５】
次に、ゲート電極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、ゲート電極１４１と酸化膜１３６とに接するように形成される。次に、酸化膜１３６および層間絶縁膜１３７の一部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。
【００５６】
次に、たとえばスパッタリング法により当該露出部にソース電極１４２が形成される。ソース電極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。ソース電極１４２が形成された後、ソース電極１４２と炭化珪素再生基板１００が、たとえば９００℃以上１１００℃以下程度の温度で加熱される。これにより、ソース電極１４２と炭化珪素再生基板１００とがオーミック接触するようになる。次に、ソース電極１４２に接するように、配線層１３８が形成される（図１４参照）。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。
【００５７】
次に、裏面研磨工程が実施される。裏面研磨工程においては、第１炭化珪素層２１が除去される。第１炭化珪素層２１が除去された後、さらに炭化珪素基板１０の一部が除去される。これにより、炭化珪素基板１０の厚みが低減される。次に、炭化珪素基板１０の第１主面１にドレイン電極１４３が形成される。ドレイン電極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。ドレイン電極１４３は、第１主面１において、炭化珪素基板１０に接するように形成される。
【００５８】
次に、ダイシング工程（Ｓ２４：図１０）が実施される。たとえば炭化珪素再生基板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、炭化珪素再生基板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１５参照）。
【００５９】
なお上記において、平面型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、たとえばトレンチ型ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＳＢＤ（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ  Ｂａｒｒｉｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）、サイリスタ、ＧＴＯ（Ｇａｔｅ  Ｔｕｒｎ  Ｏｆｆ  ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）、ＰＮダイオード等の炭化珪素半導体装置に適用可能である。
【００６０】
次に、本実施形態に係る炭化珪素再生基板および炭化珪素半導体装置の製造方法の作用効果について説明する。
【００６１】
本実施形態に係る炭化珪素再生基板１００によれば、炭化珪素基板１０と、第１炭化珪素層２１とを有している。炭化珪素基板１０は、第１主面１と、第１主面１と反対側の第２主面２とを有している。第１炭化珪素層２１は、第１主面１に接している。第１炭化珪素層２１が第１主面１側に設けられている場合には、第２主面２上に第２炭化珪素層２２がエピタキシャル成長により形成される際、炭化珪素基板１０が第１炭化珪素層２１と第２炭化珪素層２２とに挟まれた状態になる。そのため、炭化珪素基板１０の厚み方向において応力が均衡する方向に作用する。結果として、第２主面２上に第２炭化珪素層２２がエピタキシャル成長により形成される前後における反りの変化量の絶対値が低減される。
【００６２】
また本実施形態に係る炭化珪素再生基板１００は、第１炭化珪素層２１が炭化珪素基板１０の第１主面１に接している状態で第２主面２に対して研削および機械研磨が行われることにより製造される。第１主面１が第１炭化珪素層２１によって保護されているため、炭化珪素基板１０の第１主面１に対してダメージが与えられることを抑制することができる。
【００６３】
さらに本実施形態に係る炭化珪素半導体装置３００の製造方法によれば、搬送工程における炭化珪素再生基板１００の搬送不良率を低減することができる。また本実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、露光工程におけるウエハの炭化珪素再生基板１００の吸着不良率を低減することができる。
【実施例１】
【００６４】
（サンプル準備）
まず、サンプル１および２に係る炭化珪素再生基板１００が準備された。サンプル１に係る炭化珪素再生基板１００を実施例とした。サンプル２に係る炭化珪素再生基板１００を比較例とした。サンプル１に係る炭化珪素再生基板１００は、炭化珪素基板１０と、第１炭化珪素層２１とを有している。サンプル２に係る炭化珪素再生基板１００は、炭化珪素基板１０を有しているが、第１炭化珪素層２１を有していない。【００６５】
サンプル１および２に係る炭化珪素再生基板１００は、以下の点を除き、上記炭化珪素再生基板１００の製造方法に従って製造された。具体的には、サンプル１に係る炭化珪素再生基板１００は、上記研削工程（Ｓ３：図６）、機械研磨工程（Ｓ４：図６）および化学的機械研磨工程（Ｓ５：図６）において、片面（第２主面２側）のみが加工されることにより製造された。そのため、第１炭化珪素層２１は、除去されずに残された。一方、サンプル２に係る炭化珪素再生基板１００は、上記研削工程（Ｓ３：図６）、機械研磨工程（Ｓ４：図６）および化学的機械研磨工程（Ｓ５：図６）において、両面（第１主面１側および第２主面２側）が加工されることにより製造された。そのため、第１炭化珪素層２１は、除去された。【００６６】
次に、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）を用いて、炭化珪素再生基板１００の窒素濃度が測定された。測定装置は、Ｃａｍｅｃａ製の二次イオン質量分析装置とした。測定ピッチは、０．０１μｍとした。窒素濃度は、炭化珪素再生基板１００の裏面側から表面側に向かって炭化珪素再生基板１００を掘り進めて測定された。サンプル１に係る炭化珪素再生基板１００においては、裏面から３μｍの領域が第１炭化珪素層２１の領域である。サンプル２に係る炭化珪素再生基板１００においては、裏面から３μｍの領域は炭化珪素基板１０の領域である。裏面から３μｍの領域における窒素濃度の最小値をＮ2_minとした。【００６７】
サンプル１に係る炭化珪素再生基板１００においては、裏面から表面に向かって３μｍ離れた位置は、第１炭化珪素層２１と炭化珪素基板１０の境界である。サンプル２に係る炭化珪素再生基板１００においては、裏面から表面に向かって３μｍ離れた位置は炭化珪素基板１０の領域である。裏面から表面に向かって３μｍ離れた位置から、裏面から表面に向かって１３μｍ離れた位置までの領域における窒素濃度の平均値および標準偏差をそれぞれＮ1_aveとσ（Ｎ1）とした。【００６８】
表１に示されるように、サンプル１に係る炭化珪素再生基板１００のＮ2_min、Ｎ1_ave、σ（Ｎ1）およびＮ2_minは、それぞれ、６．８１×１０１８ｃｍ−３、７．７４×１０１６ｃｍ−３および２．３１×１０１６ｃｍ−３である。サンプル２に係る炭化珪素再生基板１００のＮ1_ave、σ（Ｎ1）およびＮ2_minは、は、それぞれ、３．５３×１０１８ｃｍ−３、８．４６×１０１６ｃｍ−３および３．３６×１０１８ｃｍ−３である。【００６９】
【表１】
2020144900.tif 000003
【００７０】
（評価方法）
次に、炭化珪素再生基板１００の第２主面２上に第２炭化珪素層２２を形成する前および後における反りが測定された。まず、炭化珪素再生基板１００の第２主面２上に第２炭化珪素層２２を形成する前における炭化珪素再生基板１００の反りが測定された。具体的には、第２炭化珪素層２２形成前における炭化珪素再生基板１００のＷＡＲＰが測定された。次に、サンプル１および２の各々に係る炭化珪素再生基板１００の第２主面２に第２炭化珪素層２２をエピタキシャル成長によって形成した。具体的には、まず、サンプル１および２の各々に係る炭化珪素再生基板１００が、第２主面２を露出させた状態でＣＶＤ装置のチャンバ内に配置された。次に、シランとプロパンと窒素と水素とを含む混合ガスがチャンバ内に導入された。その際、チャンバ内の温度は、１６３０℃程度に維持された。第２炭化珪素層２２の厚みは、１０μｍであった。次に、第２炭化珪素層２２形成後における炭化珪素再生基板１００のＷＡＲＰが測定された。【００７１】
なお、ＷＡＲＰとは、反りの大きさの指標の一つであり、３点基準平面に対して一方側に最も大きな変位値と当該３点基準平面との距離、および他方側に最も大きな変位値と当該３点基準平面との距離の和として算出される値である。３点基準平面は、測定領域の内側の３点の測定点を通る平面である。３点の測定点は、測定領域の直径の３％内側であって、かつ０°、１２０°および２４０°の位置である。ＷＡＲＰの測定は、Ｔｒｏｐｅｌ社製のＦｌａｔｍａｓｔｅｒによって行われた。【００７２】
（評価結果）
表１に示されるように、サンプル１に係る炭化珪素再生基板１００の第２主面２上に第２炭化珪素層２２を形成する前および後におけるＷＡＲＰは、それぞれ４１．６μｍおよび３２．７μｍであった。ＷＡＲＰの変化量は、−８．９μｍであった。一方、サンプル２に係る炭化珪素再生基板１００の第２主面２上に第２炭化珪素層２２を形成する前および後におけるＷＡＲＰは、それぞれ２２．２μｍおよび５９．１μｍであった。ＷＡＲＰの変化量は、＋３６．９μｍであった。以上の結果によれば、サンプル２に係る炭化珪素再生基板１００と比較して、サンプル１に係る炭化珪素再生基板１００は、エピタキシャル成長前後における反りの変化量の絶対値を低減可能であることが確認された。
【実施例２】
【００７３】
（サンプル準備）
まず、サンプル１および２に係る炭化珪素再生基板１００が準備された。サンプル１および２に係る炭化珪素再生基板１００は、実施例１で説明したものと同じである。次に、炭化珪素再生基板１００の第２主面２上に第２炭化珪素層２２が形成された。【００７４】
（評価方法）
第２主面２上に第２炭化珪素層２２が形成された炭化珪素再生基板１００を搬送する際における第１炭化珪素層２１の影響を評価した。具体的には、炭化珪素半導体装置の製造する際における搬送不良率を評価した。炭化珪素再生基板１００を搬送する際に、設備内に炭化珪素再生基板１００が落下した場合と、炭化珪素再生基板１００が認識できなかった場合とを搬送不良とした。搬送不良が発生した炭化珪素再生基板１００の数を、搬送を試みた全ての炭化珪素再生基板１００の数で除した値を、搬送不良率とした。【００７５】
また第２主面２上に第２炭化珪素層２２が形成された炭化珪素再生基板１００を露光工程においてチャックに吸着する際における第１炭化珪素層２１の影響を評価した。具体的には、炭化珪素半導体装置の製造する際における吸着不良率を評価した。炭化珪素再生基板１００を吸着する際に、吸着圧が所定の値に満たない場合を吸着不良とした。吸着不良が発生した炭化珪素再生基板１００の数を、吸着を試みた全ての炭化珪素再生基板１００の数で除した値を、吸着不良率とした。【００７６】
（評価結果）【００７７】
【表２】
2020144900.tif 000004
【００７８】
表２に示されるように、サンプル１および２に係る炭化珪素再生基板１００の搬送不良率は、それぞれ０％および２４％であった。またサンプル１および２に係る炭化珪素再生基板１００の吸着不良率は、それぞれ２％および１３％であった。以上の結果によれば、サンプル２に係る炭化珪素再生基板１００と比較して、サンプル１に係る炭化珪素再生基板１００は、搬送不良率および吸着不良率を低減可能であることが確認された。【００７９】
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。
【符号の説明】
【００８０】
１  第１主面、２  第２主面、３  第３主面、４  第１傾斜面、５  第３傾斜面、６  第２傾斜面、７  外周面、８  第４主面、９  第４傾斜面、１０  炭化珪素基板、１１  基板領域（第１基板領域）、１２  第２基板領域、２１  第１炭化珪素層、２２  第２炭化珪素層、２３  第３炭化珪素層、３１  第５主面、３２  第５傾斜面、１００  炭化珪素再生基板、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  ゲート電極、１４２  ソース電極、１４３  ドレイン電極、３００  炭化珪素半導体装置、Ｐ１  位置、Ｓ１  基板受入工程、Ｓ２  エピタキシャル成長工程、Ｓ３  研磨工程、Ｓ４  機械研磨工程、Ｓ５  化学機械研磨工程、Ｔ１  第１厚み、Ｔ２  第２厚み、Ｔ３  第３厚み、Ｔ４  第４厚み、ａ１  第１横方向長さ、ａ２  第２横方向長さ、ａ３  第３横方向長さ、ａ４  第４横方向長さ、ａ５  第５横方向長さ、ｂ１  第１縦方向長さ、ｂ２  第２縦方向長さ、ｂ３  第３縦方向長さ、ｂ４  第４縦方向長さ、ｂ５  第５縦方向長さ、θ１  第１角度、θ２  第２角度、θ３  第３角度、θ４  第４角度。
【図１】
2020144900.tif 000005
【図２】
2020144900.tif 000006
【図３】
2020144900.tif 000007
【図４】
2020144900.tif 000008
【図５】
2020144900.tif 000009
【図６】
2020144900.tif 000010
【図７】
2020144900.tif 000011
【図８】
2020144900.tif 000012
【図９】
2020144900.tif 000013
【図１０】
2020144900.tif 000014
【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】
2020144900.tif 000019
【国際調査報告】
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2020144900.tif 000021
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