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JP7661771B2 - Method for manufacturing silicon carbide epitaxial substrate and method for manufacturing silicon carbide semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing silicon carbide epitaxial substrate and method for manufacturing silicon carbide semiconductor device Download PDF

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JP7661771B2 JP2021078399A JP2021078399A JP7661771B2 JP 7661771 B2 JP7661771 B2 JP 7661771B2 JP 2021078399 A JP2021078399 A JP 2021078399A JP 2021078399 A JP2021078399 A JP 2021078399A JP 7661771 B2 JP7661771 B2 JP 7661771B2
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Description

本開示は、炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法および炭化珪素半導体装置の製造方法に関する。 This disclosure relates to a method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate and a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device.

大谷昇、「大口径SiC単結晶基板の開発動向」、Journal of the Vacuum Society of Japan、54巻、6号、339-345頁、2011年(非特許文献1)には、炭化珪素基板の加工方法が記載されている。 Noboru Otani, "Development Trends of Large-Diameter SiC Single Crystal Substrates," Journal of the Vacuum Society of Japan, Vol. 54, No. 6, pp. 339-345, 2011 (Non-Patent Document 1), describes a method for processing silicon carbide substrates.

大谷昇、「大口径SiC単結晶基板の開発動向」、Journal of the Vacuum Society of Japan、54巻、6号、339-345頁、2011年Noboru Otani, "Development Trends of Large-Diameter SiC Single Crystal Substrates," Journal of the Vacuum Society of Japan, Vol. 54, No. 6, pp. 339-345, 2011

本開示の目的は、炭化珪素半導体装置の製造工程において、露光不良が発生する確率を低減可能な炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法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。 The object of the present disclosure is to provide a method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate and a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device that can reduce the probability of exposure failure during the manufacturing process of a silicon carbide semiconductor device.

本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法は以下の工程を備えている。複数の第1炭化珪素基板が準備される。複数の第1炭化珪素基板の各々のLTVが測定される。複数の第1炭化珪素基板の各々上に第1炭化珪素エピタキシャル層を形成することにより複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板が得られる。複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板の各々のLTVが測定される。複数の第1炭化珪素基板の各々のLTVと複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板の各々のLTVとの関係に基づいて、複数の第1炭化珪素基板の各々とは異なる第2炭化珪素基板を選別するための基準が決定される。第2炭化珪素基板のLTVが測定される。第2炭化珪素基板のLTVが基準を満たすか否かが判定される。基準を満たす第2炭化珪素基板上に第2炭化珪素エピタキシャル層が形成される。 The method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to the present disclosure includes the following steps: A plurality of first silicon carbide substrates are prepared. The LTV of each of the plurality of first silicon carbide substrates is measured. A plurality of first silicon carbide epitaxial substrates are obtained by forming a first silicon carbide epitaxial layer on each of the plurality of first silicon carbide substrates. The LTV of each of the plurality of first silicon carbide epitaxial substrates is measured. Based on the relationship between the LTV of each of the plurality of first silicon carbide substrates and the LTV of each of the plurality of first silicon carbide epitaxial substrates, a criterion for selecting a second silicon carbide substrate different from each of the plurality of first silicon carbide substrates is determined. The LTV of the second silicon carbide substrate is measured. It is determined whether the LTV of the second silicon carbide substrate satisfies the criterion. A second silicon carbide epitaxial layer is formed on the second silicon carbide substrate that satisfies the criterion.

本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法は以下の工程を備えている。複数の第1炭化珪素基板が準備される。複数の第1炭化珪素基板の各々のLTIRが測定される。複数の第1炭化珪素基板の各々上に第1炭化珪素エピタキシャル層を形成することにより複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板が得られる。複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板の各々のLTIRが測定される。複数の第1炭化珪素基板の各々のLTIRと複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板の各々のLTIRとの関係に基づいて、複数の第1炭化珪素基板の各々とは異なる第2炭化珪素基板を選別するための基準が決定される。第2炭化珪素基板のLTIRが測定される。第2炭化珪素基板のLTIRが基準を満たすか否かが判定される。基準を満たす第2炭化珪素基板上に第2炭化珪素エピタキシャル層が形成される。 The method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to the present disclosure includes the following steps: A plurality of first silicon carbide substrates are prepared. The LTIR of each of the plurality of first silicon carbide substrates is measured. A plurality of first silicon carbide epitaxial substrates are obtained by forming a first silicon carbide epitaxial layer on each of the plurality of first silicon carbide substrates. The LTIR of each of the plurality of first silicon carbide epitaxial substrates is measured. Based on the relationship between the LTIR of each of the plurality of first silicon carbide substrates and the LTIR of each of the plurality of first silicon carbide epitaxial substrates, a criterion for selecting a second silicon carbide substrate different from each of the plurality of first silicon carbide substrates is determined. The LTIR of the second silicon carbide substrate is measured. It is determined whether the LTIR of the second silicon carbide substrate satisfies the criterion. A second silicon carbide epitaxial layer is formed on the second silicon carbide substrate that satisfies the criterion.

本開示によれば、炭化珪素半導体装置の製造工程において、露光不良が発生する確率を低減可能な炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法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。 The present disclosure provides a method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate and a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device that can reduce the probability of exposure failure during the manufacturing process of a silicon carbide semiconductor device.

図1は、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。FIG. 1 is a schematic plan view showing the configuration of a silicon carbide epitaxial substrate. 図2は、図1のII-II線に沿った断面模式図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 図3は、LTVおよびLTIRの測定領域を示す平面模式図である。FIG. 3 is a schematic plan view showing the measurement areas of the LTV and LTIR. 図4は、LTVの定義を説明する模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the definition of LTV. 図5は、LTIRの定義を説明する模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the definition of LTIR. 図6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。FIG. 6 is a partial schematic cross-sectional view showing the configuration of an apparatus for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate. 図7は、第1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。FIG. 7 is a flowchart roughly illustrating the method for manufacturing the silicon carbide epitaxial substrate according to the first embodiment. 図8は、複数の第1炭化珪素基板の各々の構成を示す断面模式図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of each of a plurality of first silicon carbide substrates. 図9は、複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板の各々の構成を示す断面模式図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of each of a plurality of first silicon carbide epitaxial substrates. 図10は、第1炭化珪素基板の第1面積率(LTVが0.8μm未満である領域の面積率)と、第1炭化珪素エピタキシャル基板の第2面積率(LTVが1.0μm未満である領域の面積率)との関係を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the relationship between a first area ratio (area ratio of regions where LTV is less than 0.8 μm) of a first silicon carbide substrate and a second area ratio (area ratio of regions where LTV is less than 1.0 μm) of a first silicon carbide epitaxial substrate. 図11は、第2炭化珪素基板の構成を示す断面模式図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a second silicon carbide substrate. 図12は、第2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。FIG. 12 is a flowchart roughly illustrating the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to the second embodiment. 図13は、第1炭化珪素基板の第1面積率(LTIRが0.8μm未満である領域の面積率)と、第1炭化珪素エピタキシャル基板の第2面積率(LTIRが1.0μm未満である領域の面積率)との関係を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the relationship between a first area ratio (area ratio of regions where LTIR is less than 0.8 μm) of a first silicon carbide substrate and a second area ratio (area ratio of regions where LTIR is less than 1.0 μm) of a first silicon carbide epitaxial substrate. 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を概略的に示すフローチャートである。FIG. 14 is a flowchart that roughly illustrates a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to this embodiment. 図15は、ボディ領域を形成する工程を示す断面模式図である。FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing a step of forming a body region. 図16は、ソース領域を形成する工程を示す断面模式図である。FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing a step of forming a source region. 図17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。FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing a step of forming a trench in the second main surface of the silicon carbide epitaxial layer. 図18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。FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing a step of forming a gate insulating film. 図19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。FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing a step of forming a gate electrode and an interlayer insulating film. 図20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。FIG. 20 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a silicon carbide semiconductor device according to 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。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 the embodiment of the present disclosure]
First, an overview of the embodiments of the present disclosure will be described. In the crystallographic description in this specification, an individual orientation is represented by [ ], a collective orientation by <>, an individual plane by ( ), and a collective plane by { }. A negative index in crystallography is usually represented by placing a "-" (bar) above the number, but in this specification, a negative index in crystallography is represented by placing a negative sign before the number.

(1)本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法は以下の工程を備えている。複数の第1炭化珪素基板14が準備される。複数の第1炭化珪素基板14の各々のLTVが測定される。複数の第1炭化珪素基板14の各々上に第1炭化珪素エピタキシャル層15を形成することにより複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板100が得られる。複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板100の各々のLTVが測定される。複数の第1炭化珪素基板14の各々のLTVと複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板100の各々のLTVとの関係に基づいて、複数の第1炭化珪素基板14の各々とは異なる第2炭化珪素基板24を選別するための基準が決定される。第2炭化珪素基板24のLTVが測定される。第2炭化珪素基板24のLTVが基準を満たすか否かが判定される。基準を満たす第2炭化珪素基板24上に第2炭化珪素エピタキシャル層25が形成される。 (1) The method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to the present disclosure includes the following steps: A plurality of first silicon carbide substrates 14 are prepared. The LTV of each of the plurality of first silicon carbide substrates 14 is measured. A plurality of first silicon carbide epitaxial substrates 100 are obtained by forming a first silicon carbide epitaxial layer 15 on each of the plurality of first silicon carbide substrates 14. The LTV of each of the plurality of first silicon carbide epitaxial substrates 100 is measured. Based on the relationship between the LTV of each of the plurality of first silicon carbide substrates 14 and the LTV of each of the plurality of first silicon carbide epitaxial substrates 100, a criterion for selecting a second silicon carbide substrate 24 different from each of the plurality of first silicon carbide substrates 14 is determined. The LTV of the second silicon carbide substrate 24 is measured. It is determined whether the LTV of the second silicon carbide substrate 24 satisfies the criterion. A second silicon carbide epitaxial layer 25 is formed on a second silicon carbide substrate 24 that meets the criteria.

(2)上記(1)に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法によれば、複数の第1炭化珪素基板14は、第1炭化珪素エピタキシャル層15と接する主面を有していてもよい。主面は、複数の正方領域に区分されてもよい。複数の正方領域の各々の一辺の長さは、10mmであってもよい。複数の第1炭化珪素基板14の各々のLTVを測定する工程においては、複数の正方領域の各々においてLTVが測定されてもよい。複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板100の各々のLTVを測定する工程においては、複数の正方領域の各々においてLTVが測定されてもよい。 (2) According to the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to (1) above, the first silicon carbide substrates 14 may have a main surface in contact with the first silicon carbide epitaxial layer 15. The main surface may be divided into a plurality of square regions. The length of one side of each of the plurality of square regions may be 10 mm. In the step of measuring the LTV of each of the first silicon carbide substrates 14, the LTV may be measured in each of the plurality of square regions. In the step of measuring the LTV of each of the first silicon carbide epitaxial substrates 100, the LTV may be measured in each of the plurality of square regions.

(3)上記(1)または(2)に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法によれば、第2炭化珪素基板24のLTVが基準を満たすか否かを判定する工程において、複数の正方領域50の各々におけるLTVが1.0μm未満である領域の面積率が90%以上の場合、第2炭化珪素基板24のLTVが基準を満たすと判定されてもよい。 (3) According to the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to (1) or (2) above, in the step of determining whether the LTV of the second silicon carbide substrate 24 satisfies a criterion, if the area ratio of the regions in each of the multiple square regions 50 where the LTV is less than 1.0 μm is 90% or more, it may be determined that the LTV of the second silicon carbide substrate 24 satisfies the criterion.

(4)本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法は以下の工程を備えている。複数の第1炭化珪素基板14が準備される。複数の第1炭化珪素基板14の各々のLTIRが測定される。複数の第1炭化珪素基板14の各々上に第1炭化珪素エピタキシャル層15を形成することにより複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板100が得られる。複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板100の各々のLTIRが測定される。複数の第1炭化珪素基板14の各々のLTIRと複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板100の各々のLTIRとの関係に基づいて、複数の第1炭化珪素基板14の各々とは異なる第2炭化珪素基板24を選別するための基準が決定される。第2炭化珪素基板24のLTIRが測定される。第2炭化珪素基板24のLTIRが基準を満たすか否かが判定される。基準を満たす第2炭化珪素基板24上に第2炭化珪素エピタキシャル層25が形成される。 (4) The method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to the present disclosure includes the following steps: A plurality of first silicon carbide substrates 14 are prepared. The LTIR of each of the plurality of first silicon carbide substrates 14 is measured. A plurality of first silicon carbide epitaxial substrates 100 are obtained by forming a first silicon carbide epitaxial layer 15 on each of the plurality of first silicon carbide substrates 14. The LTIR of each of the plurality of first silicon carbide epitaxial substrates 100 is measured. Based on the relationship between the LTIR of each of the plurality of first silicon carbide substrates 14 and the LTIR of each of the plurality of first silicon carbide epitaxial substrates 100, a criterion for selecting a second silicon carbide substrate 24 different from each of the plurality of first silicon carbide substrates 14 is determined. The LTIR of the second silicon carbide substrate 24 is measured. It is determined whether the LTIR of the second silicon carbide substrate 24 satisfies a criterion. A second silicon carbide epitaxial layer 25 is formed on the second silicon carbide substrate 24 that satisfies the criterion.

(5)上記(4)に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法によれば、複数の第1炭化珪素基板14は、第1炭化珪素エピタキシャル層15と接する主面を有していてもよい。主面は、複数の正方領域50に区分されてもよい。複数の正方領域50の各々の一辺の長さは、10mmであってもよい。複数の第1炭化珪素基板14の各々のLTIRを測定する工程においては、複数の正方領域50の各々においてLTIRが測定されてもよい。複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板100の各々のLTIRを測定する工程においては、複数の正方領域50の各々においてLTIRが測定されてもよい。 (5) According to the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to (4) above, the first silicon carbide substrates 14 may have a main surface in contact with the first silicon carbide epitaxial layer 15. The main surface may be divided into a plurality of square regions 50. The length of one side of each of the plurality of square regions 50 may be 10 mm. In the step of measuring the LTIR of each of the plurality of first silicon carbide substrates 14, the LTIR may be measured in each of the plurality of square regions 50. In the step of measuring the LTIR of each of the plurality of first silicon carbide epitaxial substrates 100, the LTIR may be measured in each of the plurality of square regions 50.

(6)上記(4)または(5)に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法によれば、第2炭化珪素基板24のLTIRが基準を満たすか否かを判定する工程において、複数の正方領域50の各々におけるLTIRが1.0μm未満である領域の面積率が90%以上の場合、第2炭化珪素基板24のLTIRが基準を満たすと判定されてもよい。 (6) According to the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to (4) or (5) above, in the step of determining whether the LTIR of the second silicon carbide substrate 24 satisfies a criterion, if the area ratio of the regions in each of the multiple square regions 50 where the LTIR is less than 1.0 μm is 90% or more, it may be determined that the LTIR of the second silicon carbide substrate 24 satisfies the criterion.

(7)本開示に係る炭化珪素半導体装置の製造方法は以下の工程を備えている。上記(1)から(6)のいずれかに記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法により製造された炭化珪素エピタキシャル基板が準備される。炭化珪素エピタキシャル基板が加工される。 (7) The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present disclosure includes the following steps: A silicon carbide epitaxial substrate manufactured by the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate described in any one of (1) to (6) above is prepared. The silicon carbide epitaxial substrate 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。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。
[Details of the embodiment of the present disclosure]
Hereinafter, the details of the embodiments of the present disclosure will be described. In the following description, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and the same description thereof will not be repeated.

まず、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板200の構成について説明する。図1は、炭化珪素エピタキシャル基板200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。 First, the configuration of the silicon carbide epitaxial substrate 200 according to this embodiment will be described. FIG. 1 is a plan view schematic diagram showing the configuration of the silicon carbide epitaxial substrate 200. FIG. 2 is a cross-sectional schematic diagram taken along line II-II in FIG. 1.

図1および図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200は、第2炭化珪素基板24と、第2炭化珪素エピタキシャル層25とを有している。第2炭化珪素エピタキシャル層25は、第2炭化珪素基板24上にある。第2炭化珪素エピタキシャル層25は、第2炭化珪素基板24に接している。炭化珪素エピタキシャル基板200は、第1主面21と、第2主面22とを有している。第2主面22は、第1主面21の反対側にある。 As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the silicon carbide epitaxial substrate 200 according to this embodiment has a second silicon carbide substrate 24 and a second silicon carbide epitaxial layer 25. The second silicon carbide epitaxial layer 25 is on the second silicon carbide substrate 24. The second silicon carbide epitaxial layer 25 is in contact with the second silicon carbide substrate 24. The silicon carbide epitaxial substrate 200 has a first main surface 21 and a second main surface 22. The second main surface 22 is on the opposite side to the first main surface 21.

第1主面21は、第2炭化珪素基板24により構成されている。第2主面22は、第2炭化珪素エピタキシャル層25により構成されている。第2炭化珪素基板24は、第3主面23を有している。第3主面23は、第2炭化珪素エピタキシャル層25に接している。第2炭化珪素基板24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炭化珪素エピタキシャル層25を構成する炭化珪素のポリタイプは、たとえば4Hである。 The first main surface 21 is formed of a second silicon carbide substrate 24. The second main surface 22 is formed of a second silicon carbide epitaxial layer 25. The second silicon carbide substrate 24 has a third main surface 23. The third main surface 23 is in contact with the second silicon carbide epitaxial layer 25. The polytype of the silicon carbide forming the second silicon carbide substrate 24 is, for example, 4H. The polytype of the silicon carbide forming the second silicon carbide epitaxial layer 25 is, for example, 4H.

図1に示されるように、炭化珪素エピタキシャル基板200の厚み方向に見て、炭化珪素エピタキシャル基板200は、外周側面9を有している。外周側面9は、たとえばオリエンテーションフラット7と、円弧状部8とを有している。オリエンテーションフラット7は、第1方向101に沿って延在している。図1に示されるように、炭化珪素エピタキシャル基板200の厚み方向に見て、オリエンテーションフラット7は直線状である。円弧状部8は、オリエンテーションフラット7に連なっている。炭化珪素エピタキシャル基板200の厚み方向に見て、円弧状部8は、円弧状である。 As shown in FIG. 1, when viewed in the thickness direction of the silicon carbide epitaxial substrate 200, the silicon carbide epitaxial substrate 200 has an outer peripheral side surface 9. The outer peripheral side surface 9 has, for example, an orientation flat 7 and an arc-shaped portion 8. The orientation flat 7 extends along the first direction 101. As shown in FIG. 1, when viewed in the thickness direction of the silicon carbide epitaxial substrate 200, the orientation flat 7 is linear. The arc-shaped portion 8 is continuous with the orientation flat 7. When viewed in the thickness direction of the silicon carbide epitaxial substrate 200, the arc-shaped portion 8 is arc-shaped.

図1に示されるように、炭化珪素エピタキシャル基板200の厚み方向に見て、第2主面22は、第1方向101および第2方向102の各々に沿って延在している。炭化珪素エピタキシャル基板200の厚み方向に見て、第1方向101は、第2方向102に対して垂直な方向である。 As shown in FIG. 1, when viewed in the thickness direction of the silicon carbide epitaxial substrate 200, the second main surface 22 extends along each of the first direction 101 and the second direction 102. When viewed in the thickness direction of the silicon carbide epitaxial substrate 200, the first direction 101 is perpendicular to the second direction 102.

第1方向101は、たとえば<11-20>方向である。第1方向101は、たとえば[11-20]方向であってもよい。第1方向101は、<11-20>方向を第2主面22に射影した方向であってもよい。別の観点から言えば、第1方向101は、たとえば<11-20>方向成分を含む方向であってもよい。 The first direction 101 is, for example, the <11-20> direction. The first direction 101 may be, for example, the [11-20] direction. The first direction 101 may be a direction obtained by projecting the <11-20> direction onto the second main surface 22. From another perspective, the first direction 101 may be, for example, a direction that includes a <11-20> directional component.

第2方向102は、たとえば<1-100>方向である。第2方向102は、たとえば[1-100]方向であってもよい。第2方向102は、たとえば<1-100>方向を第2主面22に射影した方向であってもよい。別の観点から言えば、第2方向102は、たとえば<1-100>方向成分を含む方向であってもよい。 The second direction 102 is, for example, the <1-100> direction. The second direction 102 may be, for example, the [1-100] direction. The second direction 102 may be, for example, the direction obtained by projecting the <1-100> direction onto the second main surface 22. From another perspective, the second direction 102 may be, for example, a direction that includes a <1-100> directional component.

図1に示されるように、炭化珪素エピタキシャル基板200の直径(第1幅W1)は、特に限定されないが、たとえば100mm(4インチ)以上である。第1幅W1は、125mm(5インチ)以上でもよいし、150mm(6インチ)以上でもよい。第1幅W1の上限は、特に限定されない。第1幅W1は、たとえば200(8インチ)mm以下であってもよい。 As shown in FIG. 1, the diameter (first width W1) of the silicon carbide epitaxial substrate 200 is not particularly limited, but is, for example, 100 mm (4 inches) or more. The first width W1 may be 125 mm (5 inches) or more, or 150 mm (6 inches) or more. The upper limit of the first width W1 is not particularly limited. The first width W1 may be, for example, 200 mm (8 inches) or less.

なお本明細書において、4インチは、100mm又は101.6mm(4インチ×25.4mm/インチ)のことである。5インチは、125mm又は127.0mm(5インチ×25.4mm/インチ)のことである。6インチは、150mm又は152.4mm(6インチ×25.4mm/インチ)のことである。8インチは、200mm又は203.2mm(8インチ×25.4mm/インチ)のことである。 In this specification, 4 inches means 100 mm or 101.6 mm (4 inches x 25.4 mm/inch). 5 inches means 125 mm or 127.0 mm (5 inches x 25.4 mm/inch). 6 inches means 150 mm or 152.4 mm (6 inches x 25.4 mm/inch). 8 inches means 200 mm or 203.2 mm (8 inches x 25.4 mm/inch).

炭化珪素エピタキシャル基板200の第2主面22は、たとえば{0001}面に対して8°以下のオフ角で傾斜していてもよい。具体的には、第2主面22は、(0001)面または(0001)面に対して8°以下のオフ角で傾斜していてもよい。第1主面21は、(000-1)面または(000-1)面に対して8°以下のオフ角で傾斜していてもよい。 The second main surface 22 of the silicon carbide epitaxial substrate 200 may be inclined at an off angle of 8° or less with respect to the {0001} plane, for example. Specifically, the second main surface 22 may be inclined at an off angle of 8° or less with respect to the (0001) plane or the (0001) plane. The first main surface 21 may be inclined at an off angle of 8° or less with respect to the (000-1) plane or the (000-1) plane.

オフ角の上限は、特に限定されないが、たとえば6°以下であってもよいし、4°以下であってもよい。オフ角の下限は、特に限定されないが、たとえば2°以上であってもよいし、1°以上であってもよい。オフ方向は、特に限定されないが、たとえば<11-20>方向であってもよいし、<0001>方向であってもよい。 The upper limit of the off angle is not particularly limited, but may be, for example, 6° or less, or 4° or less. The lower limit of the off angle is not particularly limited, but may be, for example, 2° or more, or 1° or more. The off direction is not particularly limited, but may be, for example, the <11-20> direction or the <0001> direction.

第2炭化珪素基板24は、たとえば窒素(N)などのn型不純物を含んでいる。第2炭化珪素基板24の導電型は、たとえばn型(第1導電型)である。この場合、キャリアは電子である。第2炭化珪素基板24のキャリア濃度は、たとえば1×1019-3以上1×1020cm-3以下である。第2炭化珪素基板24の厚みは、特に限定されないが、たとえば200μm以上500μm以下であってもよい。 The second silicon carbide substrate 24 contains an n-type impurity such as nitrogen (N). The conductivity type of the second silicon carbide substrate 24 is, for example, n-type (first conductivity type). In this case, the carriers are electrons. The carrier concentration of the second silicon carbide substrate 24 is, for example, 1×10 19 m −3 or more and 1×10 20 cm −3 or less. The thickness of the second silicon carbide substrate 24 is not particularly limited, and may be, for example, 200 μm or more and 500 μm or less.

第2炭化珪素エピタキシャル層25は、たとえば窒素(N)などのn型不純物を含んでいる。第2炭化珪素エピタキシャル層25の導電型は、たとえばn型(第1導電型)である。この場合、キャリアは電子である。第2炭化珪素エピタキシャル層25のキャリア濃度は、たとえば1×1014cm-3以上1×1019cm-3以下である。第2炭化珪素エピタキシャル層25の厚みは、特に限定されないが、たとえば2μm以上100μm以下であってもよい。 Second silicon carbide epitaxial layer 25 contains an n-type impurity such as nitrogen (N). The conductivity type of second silicon carbide epitaxial layer 25 is, for example, n-type (first conductivity type). In this case, the carriers are electrons. The carrier concentration of second silicon carbide epitaxial layer 25 is, for example, 1×10 14 cm −3 or more and 1×10 19 cm −3 or less. The thickness of second silicon carbide epitaxial layer 25 is not particularly limited, and may be, for example, 2 μm or more and 100 μm or less.

次に、基板のLTV(Local Thickness Variation)およびLTIR(Local Total Indicated Reading)の測定方法について説明する。LTVおよび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。 Next, we will explain how to measure the LTV (Local Thickness Variation) and LTIR (Local Total Indicated Reading) of the substrate. LTV and LTIR can be measured using, for example, the "Tropel FlatMaster (registered trademark)" manufactured by Corning Tropel.

図3は、LTVおよびLTIRの測定領域を示す平面模式図である。図3に示されるように、基板の測定面A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、たとえば10mmである。測定面Aの直径(W1)は、たとえば150mmである。まず、基板の外周側面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。基板の厚み方向に見て、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。基板の厚み方向に見て、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、測定面Aを構成する正方領域50とはみなさない。なお、基板の厚み方向に見て、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7の延在方向に平行である。 Figure 3 is a schematic plan view showing the measurement areas of LTV and LTIR. As shown in Figure 3, the measurement surface A of the substrate is divided into a plurality of square regions 50. The length (W2) of one side of each of the plurality of square regions 50 is, for example, 10 mm. The diameter (W1) of the measurement surface A is, for example, 150 mm. First, a square of 150 mm x 150 mm circumscribing the outer peripheral side surface 9 of the substrate is assumed. The 150 mm x 150 mm square is divided into 10 mm x 10 mm square regions (15 x 15 = 225 pieces). When viewed in the thickness direction of the substrate, the number of square regions 50 surrounded by the outer peripheral side surface 9 is 145. When viewed in the thickness direction of the substrate, the square regions that intersect with the outer peripheral side surface 9 are partially missing and are not complete square regions. Therefore, the square regions that intersect with the outer peripheral side surface 9 are not considered to be square regions 50 that constitute the measurement surface A. When viewed in the thickness direction of the substrate, one side of each of the square regions 50 is parallel to the extension direction of the orientation flat 7.

図3に示されるように、測定面Aの直径が150mmの場合、測定面A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、LTVおよびLTIRが測定される。 As shown in FIG. 3, when the diameter of the measurement surface A is 150 mm, the measurement surface A is divided into 145 square regions 50, each of which has a side length W2 of 10 mm. The LTV and LTIR are measured in each of the 145 square regions 50.

次に、LTVの定義について説明する。図4は、LTVの定義を説明する模式図である。 Next, we will explain the definition of LTV. Figure 4 is a schematic diagram explaining the definition of LTV.

LTV=|T2-T1| ・・・(数式1)
LTVは、たとえば以下の手順で測定される。まず、炭化珪素基板または炭化珪素エピタキシャル基板が準備される。炭化珪素基板または炭化珪素エピタキシャル基板は、表面と、裏面とを有している。裏面は、表面の反対側の面である。表面および裏面の一方は、平坦なチャック面に吸着される吸着面Bとなる。吸着面Bの反対側の面は、測定面Aとなる。
LTV=|T2-T1| (Formula 1)
The LTV is measured, for example, by the following procedure. First, a silicon carbide substrate or a silicon carbide epitaxial substrate is prepared. The silicon carbide substrate or the silicon carbide epitaxial substrate has a front surface and a back surface. The back surface is the surface opposite to the front surface. One of the front surface and the back surface becomes an adsorption surface B that is adsorbed to a flat chuck surface. The surface opposite to the adsorption surface B becomes a measurement surface A.

炭化珪素基板または炭化珪素エピタキシャル基板の吸着面Bが、チャック面に全面吸着される。次に、吸着面Bの反対側にある測定面Aの画像が光学的に取得される。図4および数式1に示されるように、LTVとは、平坦なチャック面に吸着面Bを全面吸着させた状態で、吸着面Bから測定面Aの最高点(第1最高点P2)までの高さ(第2高さT2)から、吸着面Bから測定面Aの最低点(第1最低点P1)までの高さ(第1高さT1)を差し引いた値である。言い換えれば、LTVは、吸着面Bに対して垂直な方向において、測定面Aと吸着面Bとの最長距離から、測定面Aと吸着面Bとの最短距離を差し引いた値である。つまり、LTVは、第1最高点P2を通りかつ吸着面Bと平行な平面(第2平面L2)と、第1最低点P1を通りかつ吸着面Bと平行な平面(第1平面L1)との距離である。 The adsorption surface B of the silicon carbide substrate or silicon carbide epitaxial substrate is entirely adsorbed to the chuck surface. Next, an image of the measurement surface A on the opposite side of the adsorption surface B is optically acquired. As shown in FIG. 4 and Equation 1, the LTV is the value obtained by subtracting the height (first height T1) from the adsorption surface B to the lowest point (first lowest point P1) of the measurement surface A from the height (second height T2) from the adsorption surface B to the highest point (first highest point P2) of the measurement surface A when the adsorption surface B is entirely adsorbed to the flat chuck surface. In other words, the LTV is the value obtained by subtracting the shortest distance between the measurement surface A and the adsorption surface B from the longest distance between the measurement surface A and the adsorption surface B in the direction perpendicular to the adsorption surface B. In other words, LTV is the distance between a plane (second plane L2) that passes through the first highest point P2 and is parallel to the suction surface B, and a plane (first plane L1) that passes through the first lowest point P1 and is parallel to the suction surface B.

次に、LTIRの測定方法について説明する。図5は、LTIRの定義を説明する模式図である。 Next, we will explain how to measure LTIR. Figure 5 is a schematic diagram explaining the definition of LTIR.

LTIR=|T3|+|T4| ・・・(数式2)
LTIRは、たとえば以下の手順で測定される。まず、炭化珪素基板または炭化珪素エピタキシャル基板の吸着面Bが、チャック面に全面吸着される。次に、吸着面Bの反対側にある測定面Aの画像が光学的に取得される。
LTIR=|T3|+|T4| ... (Formula 2)
The LTIR is measured, for example, by the following procedure: First, the entire chucking surface B of the silicon carbide substrate or silicon carbide epitaxial substrate is chucked onto the chuck surface, and then an image of the measurement surface A on the opposite side to the chucking surface B is optically acquired.

次に、測定面Aの正方領域の最小二乗平面L5が計算により求められる。図5および数式2に示されるように、LTIRは、平坦なチャック面に吸着面Bを全面吸着させた状態で、最小二乗平面L5から測定面Aの第4最高点P4までの高さ(最高点高さT4)から、最小二乗平面L5から測定面Aの第3最低点P3までの高さ(最低点高さT3)を差し引いた値である。第3最低点P3とは、最小二乗平面L5に対して吸着面B側に位置する測定面Aの領域において、最小二乗平面L5に対して垂直な方向に沿った最小二乗平面L5と測定面Aとの距離が最大となる位置である。第4最高点P4とは、最小二乗平面L5に対して吸着面B側とは反対側に位置する測定面Aの領域において、最小二乗平面L5に対して垂直な方向に沿った最小二乗平面L5と測定面Aとの距離が最大となる位置である。つまり、LTIRは、第4最高点P4を通りかつ最小二乗平面L5と平行な平面(第4平面L4)と、第3最低点P3を通りかつ最小二乗平面L5と平行な平面(第3平面L3)との距離である。 Next, the least square plane L5 of the square area of the measurement surface A is calculated. As shown in FIG. 5 and Equation 2, LTIR is the value obtained by subtracting the height (minimum height T3) from the least square plane L5 to the fourth highest point P4 of the measurement surface A from the height (maximum height T4) from the least square plane L5 to the third lowest point P3 of the measurement surface A when the chucking surface B is entirely chucked to the flat chuck surface. The third lowest point P3 is the position where the distance between the least square plane L5 along the direction perpendicular to the least square plane L5 and the measurement surface A is maximum in the region of the measurement surface A located on the chucking surface B side with respect to the least square plane L5. The fourth highest point P4 is the position where the distance between the least square plane L5 along the direction perpendicular to the least square plane L5 and the measurement surface A is maximum in the region of the measurement surface A located on the opposite side of the chucking surface B side with respect to the least square plane L5. In other words, LTIR is the distance between a plane (fourth plane L4) that passes through the fourth highest point P4 and is parallel to the least squares plane L5, and a plane (third plane L3) that passes through the third lowest point P3 and is parallel to the least squares plane L5.

(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200の製造装置の構成について説明する。図6は、炭化珪素エピタキシャル基板200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200の製造装置300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6に示されるように、炭化珪素エピタキシャル基板200の製造装置300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。
(Silicon carbide epitaxial substrate manufacturing device)
Next, the configuration of the manufacturing apparatus for silicon carbide epitaxial substrate 200 will be described. Fig. 6 is a partial cross-sectional schematic diagram showing the configuration of the manufacturing apparatus for silicon carbide epitaxial substrate 200. The manufacturing apparatus 300 for silicon carbide epitaxial substrate 200 is, for example, a hot-wall type horizontal CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus. As shown in Fig. 6, the manufacturing apparatus 300 for silicon carbide epitaxial substrate 200 mainly includes reaction chamber 201, gas supply unit 235, control unit 245, heating element 203, quartz tube 204, heat insulating material (not shown), and induction heating coil (not shown).

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。 The heating element 203 has, for example, a cylindrical shape, and forms a reaction chamber 201 inside. The heating element 203 is made of, for example, graphite. The heating element 203 is provided inside a quartz tube 204. A heat insulating material surrounds the outer periphery of the heating element 203. The induction heating coil is wound, for example, along the outer periphery of the quartz tube 204. The induction heating coil is configured so that an alternating current can be supplied to it by an external power source (not shown). This causes the heating element 203 to be induction heated. As a result, the reaction chamber 201 is heated by the heating element 203.

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、第2炭化珪素基板24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。第2炭化珪素基板24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。 The reaction chamber 201 is a space surrounded by the inner wall surface 205 of the heating element 203. A susceptor 210 that holds a second silicon carbide substrate 24 is provided in the reaction chamber 201. The susceptor 210 is made of silicon carbide. The second silicon carbide substrate 24 is placed on the susceptor 210. The susceptor 210 is placed on a stage 202. The stage 202 is supported by a rotating shaft 209 so that it can rotate about its own axis. The susceptor 210 rotates as the stage 202 rotates.

炭化珪素エピタキシャル基板200の製造装置300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6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。 The manufacturing apparatus 300 for the silicon carbide epitaxial substrate 200 further includes a gas inlet 207 and a gas exhaust port 208. The gas exhaust port 208 is connected to an exhaust pump (not shown). The arrows in FIG. 6 indicate the flow of gas. Gas is introduced into the reaction chamber 201 from the gas inlet 207 and exhausted from the gas exhaust port 208. The pressure inside the reaction chamber 201 is adjusted by balancing the amount of gas supplied and the amount of gas exhausted.

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。 The gas supply unit 235 is configured to be able to supply a mixed gas containing a raw material gas, a dopant gas, and a carrier gas to the reaction chamber 201. Specifically, the gas supply unit 235 includes, for example, a first gas supply unit 231, a second gas supply unit 232, a third gas supply unit 233, and a fourth gas supply unit 234.

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(C38)ガスである。第1ガスは、たとえばメタン(CH4)ガス、エタン(C26)ガス、アセチレン(C22)ガス等であってもよい。 The first gas supply unit 231 is configured to be able to supply a first gas containing, for example, carbon atoms . The first gas supply unit 231 is, for example, a gas cylinder filled with the first gas. The first gas is, for example, propane ( C3H8 ) gas. The first gas may be, for example, methane ( CH4 ) gas, ethane ( C2H6 ) gas, acetylene ( C2H2 ) gas, or the like.

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。 The second gas supply unit 232 is configured to be able to supply a second gas including, for example, silane gas. The second gas supply unit 232 is, for example, a gas cylinder filled with the second gas. The second gas is, for example, silane (SiH 4 ) gas. The second gas may be a mixed gas of silane gas and a gas other than silane.

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。 The third gas supply unit 233 is configured to be able to supply a third gas containing, for example, nitrogen atoms. The third gas supply unit 233 is, for example, a gas cylinder filled with the third gas. The third gas is a doping gas. The third gas is, for example, ammonia gas. Ammonia gas is more easily thermally decomposed than nitrogen gas, which has a triple bond.

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。 The fourth gas supply unit 234 is configured to be capable of supplying a fourth gas (carrier gas) such as hydrogen. The fourth gas supply unit 234 is, for example, a gas cylinder filled with hydrogen. The fourth gas may be argon gas.

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。 The control unit 245 is configured to be able to control the flow rate of the mixed gas supplied from the gas supply unit 235 to the reaction chamber 201. Specifically, the control unit 245 may include a first gas flow rate control unit 241, a second gas flow rate control unit 242, a third gas flow rate control unit 243, and a fourth gas flow rate control unit 244. Each control unit may be, for example, an MFC (Mass Flow Controller). The control unit 245 is disposed between the gas supply unit 235 and the gas inlet 207.

(炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法)
<第1実施形態>
次に、第1実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板200の製造方法について説明する。図7は、第1実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板200の製造方法を概略的に示すフローチャートである。図7に示されるように、第1実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板200の製造方法は、複数の第1炭化珪素基板14を準備する工程(S11)と、複数の第1炭化珪素基板14の各々のLTVを測定する工程(S12)と、複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板100を得る工程(S13)と、複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板100の各々のLTVを測定する工程(S14)と、第2炭化珪素基板24を選別するための基準を決定する工程(S15)と、第2炭化珪素基板24のLTVを測定する工程(S16)と、第2炭化珪素基板24のLTVが基準を満たすか否かを判定する工程(S17)と、第2炭化珪素基板24上に第2炭化珪素エピタキシャル層25を形成する工程(S18)とを主に有している。
(Method of manufacturing silicon carbide epitaxial substrate)
First Embodiment
Next, a method for manufacturing the silicon carbide epitaxial substrate 200 according to the first embodiment will be described. Fig. 7 is a flow chart that outlines the method for manufacturing the silicon carbide epitaxial substrate 200 according to the first embodiment. As shown in FIG. 7 , the manufacturing method of the silicon carbide epitaxial substrate 200 according to the first embodiment mainly includes a step of preparing a plurality of first silicon carbide substrates 14 (S11), a step of measuring the LTV of each of the plurality of first silicon carbide substrates 14 (S12), a step of obtaining a plurality of first silicon carbide epitaxial substrates 100 (S13), a step of measuring the LTV of each of the plurality of first silicon carbide epitaxial substrates 100 (S14), a step of determining a criterion for selecting the second silicon carbide substrate 24 (S15), a step of measuring the LTV of the second silicon carbide substrate 24 (S16), a step of determining whether the LTV of the second silicon carbide substrate 24 satisfies the criterion (S17), and a step of forming a second silicon carbide epitaxial layer 25 on the second silicon carbide substrate 24 (S18).

まず、複数の第1炭化珪素基板14を準備する工程(S11)が実施される。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。これにより、複数の第1炭化珪素基板14が準備される。複数の第1炭化珪素基板14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る。複数の第1炭化珪素基板14の各々は、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1×1015cm3以上1×1019cm3以下である。 First, a step (S11) of preparing a plurality of first silicon carbide substrates 14 is performed. For example, an ingot made of silicon carbide single crystal manufactured by sublimation is sliced by a wire saw. In this way, a plurality of first silicon carbide substrates 14 are prepared. Each of the plurality of first silicon carbide substrates 14 is made of, for example, silicon carbide of polytype 4H. Each of the plurality of first silicon carbide substrates 14 contains an n-type impurity such as nitrogen. The concentration of the n-type impurity is, for example, 1×10 15 cm 3 or more and 1×10 19 cm 3 or less.

図8は、複数の第1炭化珪素基板14の各々の構成を示す断面模式図である。図8に示されるように、複数の第1炭化珪素基板14の各々は、第4主面11と、第6主面13とを有している。第6主面13は、第4主面11の反対側にある。第4主面11の直径は、たとえば150mmである。 Figure 8 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of each of the multiple first silicon carbide substrates 14. As shown in Figure 8, each of the multiple first silicon carbide substrates 14 has a fourth main surface 11 and a sixth main surface 13. The sixth main surface 13 is on the opposite side to the fourth main surface 11. The diameter of the fourth main surface 11 is, for example, 150 mm.

次に、複数の第1炭化珪素基板14の各々のLTVを測定する工程(S12)が実施される。第4主面11は、たとえば吸着面Bとされる。第6主面13は、たとえば測定面Aとされる。第1炭化珪素基板14の測定面Aは、複数の正方領域50に区分される。複数の正方領域50において、LTVが測定される。測定面Aの直径が150mmの場合、測定面A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、LTVが測定される。 Next, a step (S12) of measuring the LTV of each of the multiple first silicon carbide substrates 14 is performed. The fourth main surface 11 is, for example, the adsorption surface B. The sixth main surface 13 is, for example, the measurement surface A. The measurement surface A of the first silicon carbide substrate 14 is divided into multiple square regions 50. The LTV is measured in the multiple square regions 50. When the diameter of the measurement surface A is 150 mm, the measurement surface A is divided into 145 square regions 50, each having a side length W2 of 10 mm. The LTV is measured in each of the 145 square regions 50.

次に、複数の正方領域50の各々において、LTVの値が第1特定値未満であるか否かが判定される。第1特定値は、たとえば0.8μmである。具体的には、複数の正方領域50の各々において、LTVの値が0.8μm未満であるか否かが判定される。次に、LTVの値が第1特定値未満である正方領域の面積率(第1面積率)が求められる。第1面積率は、LTVの値が第1特定値未満である正方領域の数を、全ての正方領域の数で除した値である。たとえば、LTVの値が0.8μm未満である正方領域の数が135であり、全ての正方領域の数が145である場合、第1面積率は135/145である。第1特定値は、たとえば0.7μmであってもよいし、0.6μmであってもよい。 Next, in each of the square regions 50, it is determined whether the LTV value is less than a first specific value. The first specific value is, for example, 0.8 μm. Specifically, it is determined whether the LTV value is less than 0.8 μm in each of the square regions 50. Next, the area ratio (first area ratio) of the square regions in which the LTV value is less than the first specific value is calculated. The first area ratio is the number of square regions in which the LTV value is less than the first specific value divided by the number of all square regions. For example, if the number of square regions in which the LTV value is less than 0.8 μm is 135 and the number of all square regions is 145, the first area ratio is 135/145. The first specific value may be, for example, 0.7 μm or 0.6 μm.

次に、複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板100を得る工程(S13)が実施される。複数の第1炭化珪素基板14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、複数の第1炭化珪素基板14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。 Next, a step (S13) of obtaining a plurality of first silicon carbide epitaxial substrates 100 is performed. A plurality of first silicon carbide substrates 14 are placed on susceptor 210. Next, reaction chamber 201 is depressurized. Specifically, the pressure in reaction chamber 201 is reduced from atmospheric pressure to, for example, about 1×10 −6 Pa. Next, heating of the plurality of first silicon carbide substrates 14 is started. During the heating, hydrogen (H 2 ) gas, which is a carrier gas, is introduced into reaction chamber 201 from fourth gas supply unit 234.

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。 Next, the source gas, dopant gas, and carrier gas are supplied to the reaction chamber 201. Specifically, a mixed gas containing, for example, silane, propane, ammonia, and hydrogen is introduced into the reaction chamber 201. In the reaction chamber 201, each gas is thermally decomposed. The growth temperature is, for example, 1500°C or higher and 1750°C or lower. The mixed gas may contain argon instead of hydrogen.

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。これにより、複数の第1炭化珪素基板14の各々上に第1炭化珪素エピタキシャル層15が形成される。これにより、第1炭化珪素基板14と、第1炭化珪素エピタキシャル層15とを有する第1炭化珪素エピタキシャル基板100が得られる。 The flow rate of the first gas (propane gas) is, for example, 29 sccm. The flow rate of the second gas (silane gas) is, for example, 46 sccm. The flow rate of the third gas (ammonia gas) is, for example, 1.5 sccm. The flow rate of the fourth gas (hydrogen gas or argon gas) is, for example, 100 slm. The reaction chamber 201 is maintained at a pressure of, for example, 2 kPa or more and 6 kPa or less. As a result, a first silicon carbide epitaxial layer 15 is formed on each of the multiple first silicon carbide substrates 14. As a result, a first silicon carbide epitaxial substrate 100 having the first silicon carbide substrate 14 and the first silicon carbide epitaxial layer 15 is obtained.

図9は、複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板100の各々の構成を示す断面模式図である。図9に示されるように、複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板100の各々は、第5主面12と、第4主面11とを有している。第5主面12は、第4主面11の反対側にある。第6主面13は、第4主面11と第5主面12との間に位置している。 Figure 9 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of each of the multiple first silicon carbide epitaxial substrates 100. As shown in Figure 9, each of the multiple first silicon carbide epitaxial substrates 100 has a fifth main surface 12 and a fourth main surface 11. The fifth main surface 12 is located opposite the fourth main surface 11. The sixth main surface 13 is located between the fourth main surface 11 and the fifth main surface 12.

次に、複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板100の各々のLTVを測定する工程(S14)が実施される。第4主面11は、たとえば吸着面Bとされる。第5主面12は、たとえば測定面Aとされる。第1炭化珪素エピタキシャル基板100の測定面Aは、複数の正方領域50に区分される。複数の正方領域50において、LTVが測定される。測定面Aの直径が150mmの場合、測定面A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、LTVが測定される。 Next, a step (S14) of measuring the LTV of each of the multiple first silicon carbide epitaxial substrates 100 is performed. The fourth main surface 11 is, for example, the adsorption surface B. The fifth main surface 12 is, for example, the measurement surface A. The measurement surface A of the first silicon carbide epitaxial substrate 100 is divided into multiple square regions 50. The LTV is measured in the multiple square regions 50. When the diameter of the measurement surface A is 150 mm, the measurement surface A is divided into 145 square regions 50, each having a side length W2 of 10 mm. The LTV is measured in each of the 145 square regions 50.

次に、複数の正方領域50の各々において、LTVの値が第2特定値未満であるか否かが判定される。第2特定値は、たとえば1.0μmである。具体的には、複数の正方領域50の各々において、LTVの値が1.0μm未満であるか否かが判定される。次に、LTVの値が第2特定値未満である正方領域の面積率(第2面積率)が求められる。第2面積率は、LTVの値が第2特定値未満である正方領域の数を、全ての正方領域の数で除した値である。たとえば、LTVの値が1.0μm未満である正方領域の数が140であり、全ての正方領域の数が145である場合、第2面積率は140/145である。第2特定値は、たとえば0.9μmであってもよいし、0.8μmであってもよい。 Next, in each of the square regions 50, it is determined whether the LTV value is less than a second specific value. The second specific value is, for example, 1.0 μm. Specifically, it is determined whether the LTV value is less than 1.0 μm in each of the square regions 50. Next, the area ratio (second area ratio) of the square regions in which the LTV value is less than the second specific value is calculated. The second area ratio is the number of square regions in which the LTV value is less than the second specific value divided by the number of all square regions. For example, if the number of square regions in which the LTV value is less than 1.0 μm is 140 and the number of all square regions is 145, the second area ratio is 140/145. The second specific value may be, for example, 0.9 μm or 0.8 μm.

次に、第2炭化珪素基板24を選別するための基準を決定する工程(S15)が実施される。具体的には、複数の第1炭化珪素基板14の各々のLTVと、複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板100の各々のLTVとの相関関係が求められる。図10は、第1炭化珪素基板14の第1面積率(LTVが0.8μm未満である領域の面積率)と、第1炭化珪素エピタキシャル基板100の第2面積率(LTVが1.0μm未満である領域の面積率)との関係を示す図である。図10の横軸は、第1炭化珪素基板14の第1面積率(LTVが0.8μm未満である領域の面積率)を示している。図10の縦軸は、第1炭化珪素エピタキシャル基板100の第2面積率(LTVが1.0μm未満である領域の面積率)を示している。 Next, a step (S15) of determining criteria for selecting the second silicon carbide substrate 24 is performed. Specifically, a correlation between the LTV of each of the plurality of first silicon carbide substrates 14 and the LTV of each of the plurality of first silicon carbide epitaxial substrates 100 is obtained. FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the first area ratio (area ratio of the region where the LTV is less than 0.8 μm) of the first silicon carbide substrate 14 and the second area ratio (area ratio of the region where the LTV is less than 1.0 μm) of the first silicon carbide epitaxial substrate 100. The horizontal axis of FIG. 10 indicates the first area ratio (area ratio of the region where the LTV is less than 0.8 μm) of the first silicon carbide substrate 14. The vertical axis of FIG. 10 indicates the second area ratio (area ratio of the region where the LTV is less than 1.0 μm) of the first silicon carbide epitaxial substrate 100.

図10に示されるように、第1炭化珪素基板14の第1面積率が高い場合は、第1炭化珪素基板14上に第1炭化珪素エピタキシャル層15を形成することにより得られた第1炭化珪素エピタキシャル基板100の第2面積率が高くなる傾向にある。つまり、第1炭化珪素基板14の第1面積率によって、第1炭化珪素エピタキシャル基板100の第2面積率を予測することができる。第1炭化珪素エピタキシャル基板100の第2面積率の予測精度を向上するためには、第1炭化珪素基板14の数が多いことが望ましい。第1炭化珪素基板14の数は、特に限定されないが、たとえば20以上であってもよいし、40以上であってもよい。 As shown in FIG. 10, when the first area ratio of the first silicon carbide substrate 14 is high, the second area ratio of the first silicon carbide epitaxial substrate 100 obtained by forming the first silicon carbide epitaxial layer 15 on the first silicon carbide substrate 14 tends to be high. In other words, the second area ratio of the first silicon carbide epitaxial substrate 100 can be predicted from the first area ratio of the first silicon carbide substrate 14. In order to improve the prediction accuracy of the second area ratio of the first silicon carbide epitaxial substrate 100, it is desirable to have a large number of first silicon carbide substrates 14. The number of first silicon carbide substrates 14 is not particularly limited, but may be, for example, 20 or more, or 40 or more.

次に、第2炭化珪素基板24を選別するための基準が決定される。まず、第1炭化珪素基板14の第1面積率と、第1炭化珪素エピタキシャル基板100の第2面積率との相関関係が求められる。たとえば線形近似を使用して、第1炭化珪素基板14の第1面積率と、第1炭化珪素エピタキシャル基板100の第2面積率との相関関係が求められる。線形近似によって求められた1次関数に基づいて、第2炭化珪素基板24を選別するための基準が求められてもよい。 Next, a criterion for selecting the second silicon carbide substrate 24 is determined. First, a correlation between the first area ratio of the first silicon carbide substrate 14 and the second area ratio of the first silicon carbide epitaxial substrate 100 is determined. For example, a linear approximation is used to determine the correlation between the first area ratio of the first silicon carbide substrate 14 and the second area ratio of the first silicon carbide epitaxial substrate 100. A criterion for selecting the second silicon carbide substrate 24 may be determined based on a linear function determined by the linear approximation.

たとえば第1炭化珪素エピタキシャル基板100の第2面積率が90%以上である第1炭化珪素エピタキシャル基板100を得るために、第1炭化珪素基板14の第1面積率は80%以上とすることができる。この場合、第2炭化珪素基板24を選別するための基準は、第2炭化珪素基板24の第1面積率が80%以上であるという条件を満たすことである。以上のように、複数の第1炭化珪素基板14の各々のLTVと複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板100の各々のLTVとの関係に基づいて、第2炭化珪素基板24を選別するための基準が決定される。なお、第2炭化珪素基板24を選別するための基準は、他の方法により決定されてもよい。第1炭化珪素エピタキシャル基板100の第2面積率が90%以上である第1炭化珪素エピタキシャル基板100をより確実に得るために、第2炭化珪素基板24を選別するための基準は、第2炭化珪素基板24の第1面積率が90%以上であるという条件を満たすこととしてもよい。 For example, in order to obtain a first silicon carbide epitaxial substrate 100 in which the second area ratio of the first silicon carbide epitaxial substrate 100 is 90% or more, the first area ratio of the first silicon carbide substrate 14 can be 80% or more. In this case, the criterion for selecting the second silicon carbide substrate 24 is to satisfy the condition that the first area ratio of the second silicon carbide substrate 24 is 80% or more. As described above, the criterion for selecting the second silicon carbide substrate 24 is determined based on the relationship between the LTV of each of the multiple first silicon carbide substrates 14 and the LTV of each of the multiple first silicon carbide epitaxial substrates 100. The criterion for selecting the second silicon carbide substrate 24 may be determined by other methods. In order to more reliably obtain a first silicon carbide epitaxial substrate 100 in which the second area ratio of the first silicon carbide epitaxial substrate 100 is 90% or more, the criterion for selecting the second silicon carbide substrate 24 may be that the first area ratio of the second silicon carbide substrate 24 satisfies the condition that the first area ratio of the second silicon carbide substrate 24 is 90% or more.

次に、第2炭化珪素基板24のLTVを測定する工程(S16)が実施される。第2炭化珪素基板24は、複数の第1炭化珪素基板14の各々とは異なっている。まず、第2炭化珪素基板24が準備される。図11は、第2炭化珪素基板24の構成を示す断面模式図である。図11に示されるように、第2炭化珪素基板24は、第3主面23と、第1主面21とを有している。第1主面21は、第3主面23の反対側にある。次に、第2炭化珪素基板24のLTVが測定される。第1主面21は、たとえば吸着面Bとされる。第3主面23は、たとえば測定面Aとされる。 Next, a step (S16) of measuring the LTV of the second silicon carbide substrate 24 is performed. The second silicon carbide substrate 24 is different from each of the multiple first silicon carbide substrates 14. First, the second silicon carbide substrate 24 is prepared. FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the second silicon carbide substrate 24. As shown in FIG. 11, the second silicon carbide substrate 24 has a third main surface 23 and a first main surface 21. The first main surface 21 is on the opposite side to the third main surface 23. Next, the LTV of the second silicon carbide substrate 24 is measured. The first main surface 21 is, for example, the adsorption surface B. The third main surface 23 is, for example, the measurement surface A.

図3に示されるように、第2炭化珪素基板24の測定面Aは、複数の正方領域50に区分される。複数の正方領域50において、LTVが測定される。測定面Aの直径が150mmの場合、測定面A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、LTVが測定される。 As shown in FIG. 3, the measurement surface A of the second silicon carbide substrate 24 is divided into a plurality of square regions 50. The LTV is measured in the plurality of square regions 50. When the diameter of the measurement surface A is 150 mm, the measurement surface A is divided into 145 square regions 50, each having a side length W2 of 10 mm. The LTV is measured in each of the 145 square regions 50.

次に、複数の正方領域50の各々において、LTVの値が第1特定値未満であるか否かが判定される。第1特定値は、たとえば0.8μmである。具体的には、複数の正方領域50の各々において、LTVの値が0.8μm未満であるか否かが判定される。次に、LTVの値が第1特定値未満である正方領域の面積率(第1面積率)が求められる。第1面積率は、LTVの値が第1特定値未満である正方領域の数を、全ての正方領域の数で除した値である。たとえば、LTVの値が0.8μm未満である正方領域の数が135であり、全ての正方領域の数が145である場合、第1面積率は135/145である。 Next, in each of the plurality of square regions 50, it is determined whether the LTV value is less than a first specific value. The first specific value is, for example, 0.8 μm. Specifically, it is determined whether the LTV value is less than 0.8 μm in each of the plurality of square regions 50. Next, the area ratio (first area ratio) of the square regions whose LTV values are less than the first specific value is calculated. The first area ratio is the number of square regions whose LTV values are less than the first specific value divided by the number of all square regions. For example, if the number of square regions whose LTV values are less than 0.8 μm is 135 and the number of all square regions is 145, the first area ratio is 135/145.

次に、第2炭化珪素基板24のLTVが基準を満たすか否かを判定する工程(S17)が実施される。具体的には、第2炭化珪素基板24のLTVが、第2炭化珪素基板24を選別するための基準を決定する工程(S15)で決定された基準を満たすか否かが判定される。たとえば、第2炭化珪素基板24を選別するための基準は、第2炭化珪素基板24の第1面積率が90%以上であるという条件を満たすことであると決定された場合、第1面積率が90%以上である第2炭化珪素基板24は、当該基準を満たすと判定される。反対に、第1面積率が90%未満である第2炭化珪素基板24は、当該基準を満たさないと判定される。当該基準を満たさない第2炭化珪素基板24は、廃棄されるか、もしくは当該基準を満たすようになるまで研磨処理などが実施される。 Next, a step (S17) of determining whether the LTV of the second silicon carbide substrate 24 satisfies a criterion is performed. Specifically, it is determined whether the LTV of the second silicon carbide substrate 24 satisfies the criterion determined in the step (S15) of determining the criterion for selecting the second silicon carbide substrate 24. For example, if it is determined that the criterion for selecting the second silicon carbide substrate 24 is that the first area ratio of the second silicon carbide substrate 24 is 90% or more, the second silicon carbide substrate 24 having the first area ratio of 90% or more is determined to satisfy the criterion. Conversely, the second silicon carbide substrate 24 having the first area ratio of less than 90% is determined to not satisfy the criterion. The second silicon carbide substrate 24 that does not satisfy the criterion is discarded or is subjected to a polishing process or the like until it satisfies the criterion.

次に、第2炭化珪素基板24上に第2炭化珪素エピタキシャル層25を形成する工程(S18)が実施される。まず、上記基準を満たすと判定された第2炭化珪素基板24が選別される。次に、第2炭化珪素基板24上に第2炭化珪素エピタキシャル層25を形成する。第2炭化珪素基板24上に第2炭化珪素エピタキシャル層25を形成する工程(S18)における第2炭化珪素エピタキシャル層25の成膜条件は、第1炭化珪素基板14上に第1炭化珪素エピタキシャル層15を形成する際の成膜条件と同じであってもよい。以上により、炭化珪素エピタキシャル基板200が得られる(図1参照)。 Next, a step (S18) of forming a second silicon carbide epitaxial layer 25 on the second silicon carbide substrate 24 is performed. First, the second silicon carbide substrate 24 determined to satisfy the above criteria is selected. Next, the second silicon carbide epitaxial layer 25 is formed on the second silicon carbide substrate 24. The deposition conditions of the second silicon carbide epitaxial layer 25 in the step (S18) of forming the second silicon carbide epitaxial layer 25 on the second silicon carbide substrate 24 may be the same as the deposition conditions when the first silicon carbide epitaxial layer 15 is formed on the first silicon carbide substrate 14. In this manner, a silicon carbide epitaxial substrate 200 is obtained (see FIG. 1).

<第2実施形態>
次に、第2実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板200の製造方法について説明する。図12は、第2実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板200の製造方法を概略的に示すフローチャートである。図12に示されるように、第2実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板200の製造方法は、複数の第1炭化珪素基板14を準備する工程(S21)と、複数の第1炭化珪素基板14の各々のLTIRを測定する工程(S22)と、複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板100を得る工程(S23)と、複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板100の各々のLTIRを測定する工程(S24)と、第2炭化珪素基板24を選別するための基準を決定する工程(S25)と、第2炭化珪素基板24のLTIRを測定する工程(S26)と、第2炭化珪素基板24のLTIRが基準を満たすか否かを判定する工程(S27)と、第2炭化珪素基板24上に第2炭化珪素エピタキシャル層25を形成する工程(S28)とを主に有している。
Second Embodiment
Next, a method for manufacturing the silicon carbide epitaxial substrate 200 according to the second embodiment will be described. Fig. 12 is a flow chart that outlines the method for manufacturing the silicon carbide epitaxial substrate 200 according to the second embodiment. As shown in FIG. 12 , the manufacturing method of the silicon carbide epitaxial substrate 200 according to the second embodiment mainly includes a step of preparing a plurality of first silicon carbide substrates 14 (S21), a step of measuring the LTIR of each of the plurality of first silicon carbide substrates 14 (S22), a step of obtaining a plurality of first silicon carbide epitaxial substrates 100 (S23), a step of measuring the LTIR of each of the plurality of first silicon carbide epitaxial substrates 100 (S24), a step of determining a criterion for selecting the second silicon carbide substrate 24 (S25), a step of measuring the LTIR of the second silicon carbide substrate 24 (S26), a step of determining whether the LTIR of the second silicon carbide substrate 24 satisfies the criterion (S27), and a step of forming a second silicon carbide epitaxial layer 25 on the second silicon carbide substrate 24 (S28).

第2実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板200の製造方法は、主に、LTVの代わりにLTIRが測定される点において、第1実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板200の製造方法と異なっており、その他の点については、第2実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板200の製造方法と同様である。以下、第1実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板200の製造方法と異なる工程を中心に説明する。 The method for manufacturing the silicon carbide epitaxial substrate 200 according to the second embodiment differs from the method for manufacturing the silicon carbide epitaxial substrate 200 according to the first embodiment mainly in that the LTIR is measured instead of the LTV, and is otherwise similar to the method for manufacturing the silicon carbide epitaxial substrate 200 according to the second embodiment. Below, the process that differs from the method for manufacturing the silicon carbide epitaxial substrate 200 according to the first embodiment will be mainly described.

まず、複数の第1炭化珪素基板14を準備する工程(S21)が実施される。複数の第1炭化珪素基板14を準備する工程(S21)は、複数の第1炭化珪素基板14を準備する工程(S11)と同様である。 First, a process (S21) of preparing a plurality of first silicon carbide substrates 14 is performed. The process (S21) of preparing a plurality of first silicon carbide substrates 14 is similar to the process (S11) of preparing a plurality of first silicon carbide substrates 14.

次に、複数の第1炭化珪素基板14の各々のLTIRを測定する工程(S22)が実施される。第4主面11は、たとえば吸着面Bとされる。第6主面13は、たとえば測定面Aとされる。図3に示されるように、第1炭化珪素基板14の測定面Aは、複数の正方領域50に区分される。複数の正方領域50において、LTIRが測定される。測定面Aの直径が150mmの場合、測定面A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。 Next, a step (S22) of measuring the LTIR of each of the plurality of first silicon carbide substrates 14 is performed. The fourth main surface 11 is, for example, the adsorption surface B. The sixth main surface 13 is, for example, the measurement surface A. As shown in FIG. 3, the measurement surface A of the first silicon carbide substrate 14 is divided into a plurality of square regions 50. The LTIR is measured in the plurality of square regions 50. When the diameter of the measurement surface A is 150 mm, the measurement surface A is divided into 145 square regions 50, each of which has a side length W2 of 10 mm. The LTIR is measured in each of the 145 square regions 50.

次に、複数の正方領域50の各々において、LTIRの値が第1特定値未満であるか否かが判定される。第1特定値は、たとえば0.8μmである。具体的には、複数の正方領域50の各々において、LTIRの値が0.8μm未満であるか否かが判定される。次に、LTIRの値が第1特定値未満である正方領域の面積率(第1面積率)が求められる。第1面積率は、LTIRの値が第1特定値未満である正方領域の数を、全ての正方領域の数で除した値である。たとえば、LTIRの値が0.8μm未満である正方領域の数が135であり、全ての正方領域の数が145である場合、第1面積率は135/145である。第1特定値は、たとえば0.7μmであってもよいし、0.6μmであってもよい。 Next, in each of the square regions 50, it is determined whether the LTIR value is less than a first specific value. The first specific value is, for example, 0.8 μm. Specifically, it is determined whether the LTIR value is less than 0.8 μm in each of the square regions 50. Next, the area ratio (first area ratio) of the square regions in which the LTIR value is less than the first specific value is obtained. The first area ratio is the number of square regions in which the LTIR value is less than the first specific value divided by the number of all square regions. For example, if the number of square regions in which the LTIR value is less than 0.8 μm is 135 and the number of all square regions is 145, the first area ratio is 135/145. The first specific value may be, for example, 0.7 μm or 0.6 μm.

次に、複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板100を得る工程(S23)が実施される。複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板100を得る工程(S23)は、複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板100を得る工程(S13)と同様である。 Next, a process (S23) of obtaining a plurality of first silicon carbide epitaxial substrates 100 is carried out. The process (S23) of obtaining a plurality of first silicon carbide epitaxial substrates 100 is similar to the process (S13) of obtaining a plurality of first silicon carbide epitaxial substrates 100.

次に、複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板100の各々のLTIRを測定する工程(S24)が実施される。第4主面11は、たとえば吸着面Bとされる。第5主面12は、たとえば測定面Aとされる。第1炭化珪素エピタキシャル基板100の測定面Aは、複数の正方領域50に区分される。複数の正方領域50において、LTIRが測定される。測定面Aの直径が150mmの場合、測定面A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。 Next, a step (S24) of measuring the LTIR of each of the multiple first silicon carbide epitaxial substrates 100 is performed. The fourth main surface 11 is, for example, the adsorption surface B. The fifth main surface 12 is, for example, the measurement surface A. The measurement surface A of the first silicon carbide epitaxial substrate 100 is divided into multiple square regions 50. The LTIR is measured in the multiple square regions 50. When the diameter of the measurement surface A is 150 mm, the measurement surface A is divided into 145 square regions 50, each having a side length W2 of 10 mm. The LTIR is measured in each of the 145 square regions 50.

次に、複数の正方領域50の各々において、LTIRの値が第2特定値未満であるか否かが判定される。第2特定値は、たとえば1.0μmである。具体的には、複数の正方領域50の各々において、LTIRの値が1.0μm未満であるか否かが判定される。次に、LTIRの値が第2特定値未満である正方領域の面積率(第2面積率)が求められる。第2面積率は、LTIRの値が第2特定値未満である正方領域の数を、全ての正方領域の数で除した値である。たとえば、LTVの値が1.0μm未満である正方領域の数が140であり、全ての正方領域の数が145である場合、第2面積率は140/145である。第2特定値は、たとえば0.9μmであってもよいし、0.8μmであってもよい。 Next, in each of the square regions 50, it is determined whether the LTIR value is less than a second specific value. The second specific value is, for example, 1.0 μm. Specifically, it is determined whether the LTIR value is less than 1.0 μm in each of the square regions 50. Next, the area ratio (second area ratio) of the square regions in which the LTIR value is less than the second specific value is calculated. The second area ratio is the number of square regions in which the LTIR value is less than the second specific value divided by the number of all square regions. For example, if the number of square regions in which the LTV value is less than 1.0 μm is 140 and the number of all square regions is 145, the second area ratio is 140/145. The second specific value may be, for example, 0.9 μm or 0.8 μm.

次に、第2炭化珪素基板24を選別するための基準を決定する工程(S25)が実施される。具体的には、複数の第1炭化珪素基板14の各々のLTIRと、複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板100の各々のLTIRとの相関関係が求められる。図13は、第1炭化珪素基板14の第1面積率(LTIRが0.8μm未満である領域の面積率)と、第1炭化珪素エピタキシャル基板100の第2面積率(LTIRが1.0μm未満である領域の面積率)との関係を示す図である。図13の横軸は、第1炭化珪素基板14の第1面積率(LTIRが0.8μm未満である領域の面積率)を示している。図13の縦軸は、第1炭化珪素エピタキシャル基板100の第2面積率(LTIRが1.0μm未満である領域の面積率)を示している。 Next, a step (S25) of determining criteria for selecting the second silicon carbide substrate 24 is performed. Specifically, a correlation between the LTIR of each of the plurality of first silicon carbide substrates 14 and the LTIR of each of the plurality of first silicon carbide epitaxial substrates 100 is obtained. FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the first area ratio of the first silicon carbide substrate 14 (area ratio of the region where the LTIR is less than 0.8 μm) and the second area ratio of the first silicon carbide epitaxial substrate 100 (area ratio of the region where the LTIR is less than 1.0 μm). The horizontal axis of FIG. 13 indicates the first area ratio of the first silicon carbide substrate 14 (area ratio of the region where the LTIR is less than 0.8 μm). The vertical axis of FIG. 13 indicates the second area ratio of the first silicon carbide epitaxial substrate 100 (area ratio of the region where the LTIR is less than 1.0 μm).

図13に示されるように、第1炭化珪素基板14の第1面積率が高い場合は、第1炭化珪素基板14上に第1炭化珪素エピタキシャル層15を形成することにより得られた第1炭化珪素エピタキシャル基板100の第2面積率が高くなる傾向にある。つまり、第1炭化珪素基板14の第1面積率によって、第1炭化珪素エピタキシャル基板100の第2面積率を予測することができる。 As shown in FIG. 13, when the first area ratio of the first silicon carbide substrate 14 is high, the second area ratio of the first silicon carbide epitaxial substrate 100 obtained by forming the first silicon carbide epitaxial layer 15 on the first silicon carbide substrate 14 tends to be high. In other words, the second area ratio of the first silicon carbide epitaxial substrate 100 can be predicted from the first area ratio of the first silicon carbide substrate 14.

たとえば第1炭化珪素エピタキシャル基板100の第2面積率が90%以上である第1炭化珪素エピタキシャル基板100を高い確率で得るために、第1炭化珪素基板14の第1面積率は90%以上とすることができる。この場合、第2炭化珪素基板24を選別するための基準は、第2炭化珪素基板24の第1面積率が90%以上であるという条件を満たすことである。以上のように、複数の第1炭化珪素基板14の各々のLTIRと複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板100の各々のLTIRとの関係に基づいて、第2炭化珪素基板24を選別するための基準が決定される。 For example, in order to obtain a first silicon carbide epitaxial substrate 100 having a second area ratio of 90% or more with a high probability, the first area ratio of the first silicon carbide substrate 14 can be set to 90% or more. In this case, the criterion for selecting the second silicon carbide substrate 24 is to satisfy the condition that the first area ratio of the second silicon carbide substrate 24 is 90% or more. As described above, the criterion for selecting the second silicon carbide substrate 24 is determined based on the relationship between the LTIR of each of the multiple first silicon carbide substrates 14 and the LTIR of each of the multiple first silicon carbide epitaxial substrates 100.

次に、第2炭化珪素基板24のLTIRを測定する工程(S26)が実施される。第2炭化珪素基板24は、複数の第1炭化珪素基板14の各々とは異なっている。まず、第2炭化珪素基板24が準備される。第2炭化珪素基板24の測定面Aは、複数の正方領域50に区分される。複数の正方領域50において、LTIRが測定される。測定面Aの直径が150mmの場合、測定面A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。 Next, a step (S26) of measuring the LTIR of the second silicon carbide substrate 24 is carried out. The second silicon carbide substrate 24 is different from each of the multiple first silicon carbide substrates 14. First, the second silicon carbide substrate 24 is prepared. The measurement surface A of the second silicon carbide substrate 24 is divided into multiple square regions 50. The LTIR is measured in the multiple square regions 50. When the diameter of the measurement surface A is 150 mm, the measurement surface A is divided into 145 square regions 50, each with a side length W2 of 10 mm. The LTIR is measured in each of the 145 square regions 50.

次に、複数の正方領域50の各々において、LTIRの値が第1特定値未満であるか否かが判定される。第1特定値は、たとえば0.8μmである。具体的には、複数の正方領域50の各々において、LTIRの値が0.8μm未満であるか否かが判定される。次に、LTIRの値が第1特定値未満である正方領域の面積率(第1面積率)が求められる。第1面積率は、LTIRの値が第1特定値未満である正方領域の数を、全ての正方領域の数で除した値である。たとえば、LTIRの値が0.8μm未満である正方領域の数が135であり、全ての正方領域の数が145である場合、第1面積率は135/145である。 Next, in each of the plurality of square regions 50, it is determined whether the LTIR value is less than a first specific value. The first specific value is, for example, 0.8 μm. Specifically, it is determined whether the LTIR value is less than 0.8 μm in each of the plurality of square regions 50. Next, the area ratio (first area ratio) of the square regions in which the LTIR value is less than the first specific value is calculated. The first area ratio is the number of square regions in which the LTIR value is less than the first specific value divided by the number of all square regions. For example, if the number of square regions in which the LTIR value is less than 0.8 μm is 135 and the number of all square regions is 145, the first area ratio is 135/145.

次に、第2炭化珪素基板24のLTIRが基準を満たすか否かを判定する工程(S27)が実施される。具体的には、第2炭化珪素基板24のLTIRが、第2炭化珪素基板24を選別するための基準を決定する工程(S25)で決定された基準を満たすか否かが判定される。たとえば、第2炭化珪素基板24を選別するための基準は、第2炭化珪素基板24の第1面積率が90%以上であるという条件を満たすことであると決定された場合、第1面積率が90%以上である第2炭化珪素基板24は、当該基準を満たすと判定される。反対に、第1面積率が90%未満である第2炭化珪素基板24は、当該基準を満たさないと判定される。当該基準を満たさない第2炭化珪素基板24は、廃棄されるか、もしくは当該基準を満たすようになるまで研磨処理などが実施される。 Next, a step (S27) of determining whether the LTIR of the second silicon carbide substrate 24 satisfies a criterion is performed. Specifically, it is determined whether the LTIR of the second silicon carbide substrate 24 satisfies the criterion determined in the step (S25) of determining the criterion for selecting the second silicon carbide substrate 24. For example, if it is determined that the criterion for selecting the second silicon carbide substrate 24 is that the first area ratio of the second silicon carbide substrate 24 is 90% or more, the second silicon carbide substrate 24 having the first area ratio of 90% or more is determined to satisfy the criterion. Conversely, the second silicon carbide substrate 24 having the first area ratio of less than 90% is determined to not satisfy the criterion. The second silicon carbide substrate 24 that does not satisfy the criterion is discarded or is subjected to a polishing process or the like until it satisfies the criterion.

次に、第2炭化珪素基板24上に第2炭化珪素エピタキシャル層25を形成する工程(S28)が実施される。第2炭化珪素基板24上に第2炭化珪素エピタキシャル層25を形成する工程(S28)は、第2炭化珪素基板24上に第2炭化珪素エピタキシャル層25を形成する工程(S18)と同様である。 Next, a step (S28) of forming a second silicon carbide epitaxial layer 25 on the second silicon carbide substrate 24 is performed. The step (S28) of forming a second silicon carbide epitaxial layer 25 on the second silicon carbide substrate 24 is similar to the step (S18) of forming a second silicon carbide epitaxial layer 25 on the second silicon carbide substrate 24.

(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14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14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。
(Method of Manufacturing Silicon Carbide Semiconductor Device)
Next, a method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device 400 according to this embodiment will be described. Fig. 14 is a flow chart that outlines the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device 400 according to this embodiment. As shown in Fig. 14, the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device 400 according to this embodiment mainly includes a step (S1) of preparing a silicon carbide epitaxial substrate and a step (S2) of processing the silicon carbide epitaxial substrate.

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200の製造方法によって製造された炭化珪素エピタキシャル基板200が得られる(図2参照)。 First, a step (S1) of preparing a silicon carbide epitaxial substrate is performed. In the step (S1) of preparing a silicon carbide epitaxial substrate, a silicon carbide epitaxial substrate 200 manufactured by the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate 200 according to this embodiment is obtained (see FIG. 2).

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200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200に対してイオン注入が行われる。具体的には、第2炭化珪素エピタキシャル層25において、たとえばボディ領域113などのイオン注入領域が形成される。 Next, a step (S2) of processing the silicon carbide epitaxial substrate is performed. Specifically, the silicon carbide epitaxial substrate 200 is processed as follows. First, ions are implanted into the silicon carbide epitaxial substrate 200. Specifically, an ion-implanted region, such as the body region 113, is formed in the second silicon carbide epitaxial layer 25.

図15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、第2炭化珪素エピタキシャル層25の第2主面22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113が形成される。第2炭化珪素エピタキシャル層25において、ボディ領域113が形成されなかった部分は、ドリフト領域121となる。ボディ領域113の厚みは、たとえば0.9μmである。 Figure 15 is a schematic cross-sectional view showing the process of forming a body region. Specifically, p-type impurities such as aluminum are ion-implanted into the second main surface 22 of the second silicon carbide epitaxial layer 25. This forms a body region 113 having p-type conductivity. The portion of the second silicon carbide epitaxial layer 25 where the body region 113 is not formed becomes a drift region 121. The thickness of the body region 113 is, for example, 0.9 μm.

次に、ソース領域を形成する工程が実施される。図16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113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114が形成される。ソース領域114の厚みは、たとえば0.4μmである。ソース領域114が含むn型不純物の濃度は、ボディ領域113が含むp型不純物の濃度よりも高い。 Next, a step of forming a source region is carried out. FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing the step of forming a source region. Specifically, n-type impurities such as phosphorus are ion-implanted into the body region 113. This forms a source region 114 having an n-type conductivity. The thickness of the source region 114 is, for example, 0.4 μm. The concentration of the n-type impurity contained in the source region 114 is higher than the concentration of the p-type impurity contained in the body region 113.

次に、ソース領域114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118が形成される。コンタクト領域118は、ソース領域114およびボディ領域113を貫通し、ドリフト領域121に接するように形成される。コンタクト領域118が含むp型不純物の濃度は、ソース領域114が含むn型不純物の濃度よりも高い。 Next, a p-type impurity such as aluminum is ion-implanted into the source region 114 to form a contact region 118. The contact region 118 is formed so as to penetrate the source region 114 and the body region 113 and contact the drift region 121. The concentration of the p-type impurity contained in the contact region 118 is higher than the concentration of the n-type impurity contained in the source region 114.

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。 Next, activation annealing is performed to activate the ion-implanted impurities. The temperature of the activation annealing is preferably 1500°C or higher and 1900°C or lower, for example, about 1700°C. The time of the activation annealing is, for example, about 30 minutes. The atmosphere of the activation annealing is preferably an inert gas atmosphere, for example, an argon atmosphere.

次に、第2炭化珪素エピタキシャル層25の第2主面22にトレンチを形成する工程が実施される。図17は、第2炭化珪素エピタキシャル層25の第2主面22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114およびコンタクト領域118から構成される第2主面22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114と、ボディ領域113と、ドリフト領域121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22に凹部が形成される。 Next, a step of forming a trench in the second main surface 22 of the second silicon carbide epitaxial layer 25 is performed. FIG. 17 is a cross-sectional schematic diagram showing a step of forming a trench in the second main surface 22 of the second silicon carbide epitaxial layer 25. A mask 17 having an opening is formed on the second main surface 22 including the source region 114 and the contact region 118. Using the mask 17, the source region 114, the body region 113, and a part of the drift region 121 are removed by etching. As an etching method, for example, reactive ion etching, particularly inductively coupled plasma reactive ion etching, can be used. Specifically, for example, inductively coupled plasma reactive ion etching using SF 6 or a mixed gas of SF 6 and O 2 as a reactive gas can be used. A recess is formed in the second main surface 22 by etching.

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22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。 Next, thermal etching is performed in the recess. The thermal etching can be performed, for example, by heating in an atmosphere containing a reactive gas having at least one or more types of halogen atoms, with the mask 17 formed on the second main surface 22. The at least one or more types of halogen atoms include at least one of chlorine (Cl) atoms and fluorine (F) atoms. The atmosphere includes, for example, Cl 2 , BCl 3 , SF 6 or CF 4. For example, a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas is used as the reactive gas, and the thermal etching is performed at a heat treatment temperature of, for example, 700° C. or more and 1000° C. or less. The reactive gas may include a carrier gas in addition to the above-mentioned chlorine gas and oxygen gas. For example, nitrogen gas, argon gas, or helium gas can be used as the carrier gas.

図17に示されるように、熱エッチングにより、第2主面22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114と、ボディ領域113と、ドリフト領域121とにより構成される。底壁面54は、ドリフト領域121により構成される。次に、マスク17が第2主面22から除去される。 As shown in FIG. 17, a trench 56 is formed in the second main surface 22 by thermal etching. The trench 56 is defined by a sidewall surface 53 and a bottom wall surface 54. The sidewall surface 53 is composed of the source region 114, the body region 113, and the drift region 121. The bottom wall surface 54 is composed of the drift region 121. Next, the mask 17 is removed from the second main surface 22.

次に、ゲート絶縁膜を形成する工程が実施される。図18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22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200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121と接し、側壁面53においてドリフト領域121、ボディ領域113およびソース領域114の各々に接し、かつ第2主面22においてソース領域114およびコンタクト領域118の各々と接するゲート絶縁膜115が形成される。 Next, a step of forming a gate insulating film is carried out. FIG. 18 is a cross-sectional schematic diagram showing the step of forming a gate insulating film. Specifically, the silicon carbide epitaxial substrate 200 having a trench 56 formed in the second main surface 22 is heated in an oxygen-containing atmosphere at a temperature of, for example, 1300° C. or more and 1400° C. or less. This forms a gate insulating film 115 that contacts the drift region 121 at the bottom wall surface 54, contacts each of the drift region 121, the body region 113, and the source region 114 at the side wall surface 53, and contacts each of the source region 114 and the contact region 118 at the second main surface 22.

次に、ゲート電極を形成する工程が実施される。図19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115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115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。 Next, a step of forming a gate electrode is carried out. FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing a step of forming a gate electrode and an interlayer insulating film. The gate electrode 27 is formed inside the trench 56 so as to contact the gate insulating film 115. The gate electrode 27 is disposed inside the trench 56 and is formed on the gate insulating film 115 so as to face each of the side wall surface 53 and the bottom wall surface 54 of the trench 56. The gate electrode 27 is formed, for example, by the LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) method.

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115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114およびコンタクト領域118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115の一部がエッチングされる。これにより、コンタクト領域118およびソース領域114がゲート絶縁膜115から露出する。 Next, an interlayer insulating film is formed. The interlayer insulating film 26 is formed so as to cover the gate electrode 27 and to be in contact with the gate insulating film 115. The interlayer insulating film 26 is formed, for example, by chemical vapor deposition. The interlayer insulating film 26 is composed of a material containing, for example, silicon dioxide. Next, a part of the interlayer insulating film 26 and the gate insulating film 115 is etched so as to form openings over the source region 114 and the contact region 118. As a result, the contact region 118 and the source region 114 are exposed from the gate insulating film 115.

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114およびコンタクト領域118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。 Next, a process for forming a source electrode is carried out. The source electrode 16 is formed so as to contact each of the source region 114 and the contact region 118. The source electrode 16 is formed, for example, by a sputtering method. The source electrode 16 is made of a material containing, for example, Ti (titanium), Al (aluminum), and Si (silicon).

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114およびコンタクト領域118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114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118とオーミック接合する。 Next, alloying annealing is performed. Specifically, the source electrode 16 in contact with each of the source region 114 and the contact region 118 is held at a temperature of, for example, 900°C or higher and 1100°C or lower for about 5 minutes. As a result, at least a portion of the source electrode 16 is silicided. As a result, the source electrode 16 that forms an ohmic junction with the source region 114 is formed. Preferably, the source electrode 16 forms an ohmic junction with the contact region 118.

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。 Next, the source wiring 19 is formed. The source wiring 19 is electrically connected to the source electrode 16. The source wiring 19 is formed so as to cover the source electrode 16 and the interlayer insulating film 26.

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21において、第2炭化珪素基板24が研磨される。これにより、第2炭化珪素基板24の厚みが薄くなる。次に、ドレイン電極123が形成される。ドレイン電極123は、第1主面21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。 Next, a process for forming a drain electrode is carried out. First, the second silicon carbide substrate 24 is polished at the first main surface 21. This reduces the thickness of the second silicon carbide substrate 24. Next, the drain electrode 123 is formed. The drain electrode 123 is formed so as to be in contact with the first main surface 21. In this manner, the silicon carbide semiconductor device 400 according to this embodiment is manufactured.

図20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200と、ゲート電極27と、ゲート絶縁膜115と、ソース電極16と、ドレイン電極123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200は、ドリフト領域121と、ボディ領域113と、ソース領域114と、コンタクト領域118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。 FIG. 20 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a silicon carbide semiconductor device according to this embodiment. The silicon carbide semiconductor device 400 is, for example, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). The silicon carbide semiconductor device 400 mainly includes a silicon carbide epitaxial substrate 200, a gate electrode 27, a gate insulating film 115, a source electrode 16, a drain electrode 123, a source wiring 19, and an interlayer insulating film 26. The silicon carbide epitaxial substrate 200 includes a drift region 121, a body region 113, a source region 114, and a contact region 118. The silicon carbide semiconductor device 400 may be, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or the like.

次に、本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板200の製造方法および炭化珪素半導体装置400の製造方法の作用効果について説明する。 Next, the effects of the method for manufacturing the silicon carbide epitaxial substrate 200 and the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device 400 according to the present disclosure will be described.

炭化珪素エピタキシャル基板の平坦性が低い場合、炭化珪素エピタキシャル基板を用いて炭化珪素半導体装置を製造する工程の露光工程において、露光不良(デフォーカス)が発生する場合がある。炭化珪素エピタキシャル基板における複数の露光領域において、露光不良が発生する領域の割合が高いと、炭化珪素半導体装置の歩留まりが大幅に低下する。そのため、露光不良が発生する割合が高い炭化珪素エピタキシャル基板に対しては、リワークを実施し、炭化珪素エピタキシャル基の平坦性を高くする必要がある。具体的には、たとえば、炭化珪素エピタキシャル基板から炭化珪素エピタキシャル層を除去した上で、再度、炭化珪素基板に対して研磨等の平坦加工が行われる。この場合、炭化珪素半導体装置の製造工程のリードタイムが大幅に長くなる。 When the flatness of a silicon carbide epitaxial substrate is low, exposure failure (defocus) may occur in the exposure process of the process of manufacturing a silicon carbide semiconductor device using the silicon carbide epitaxial substrate. If the proportion of areas where exposure failure occurs is high among the multiple exposure regions in the silicon carbide epitaxial substrate, the yield of silicon carbide semiconductor devices will be significantly reduced. Therefore, for silicon carbide epitaxial substrates where the proportion of exposure failures is high, reworking is required to increase the flatness of the silicon carbide epitaxial substrate. Specifically, for example, after removing the silicon carbide epitaxial layer from the silicon carbide epitaxial substrate, the silicon carbide substrate is again subjected to flattening processing such as polishing. In this case, the lead time of the manufacturing process of silicon carbide semiconductor devices will be significantly extended.

本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法によれば、複数の第1炭化珪素基板14の各々のLTVと複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板100の各々のLTVとの関係に基づいて、複数の第1炭化珪素基板14の各々とは異なる第2炭化珪素基板24を選別するための基準が決定される。当該基準を用いることにより、第2炭化珪素基板24のLTVに基づいて、第2炭化珪素エピタキシャル基板のLTVを精度良く予測することができる。 According to the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to the present disclosure, a criterion for selecting a second silicon carbide substrate 24 different from each of the multiple first silicon carbide substrates 14 is determined based on the relationship between the LTV of each of the multiple first silicon carbide substrates 14 and the LTV of each of the multiple first silicon carbide epitaxial substrates 100. By using this criterion, the LTV of the second silicon carbide epitaxial substrate can be accurately predicted based on the LTV of the second silicon carbide substrate 24.

また本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法によれば、第2炭化珪素基板24のLTVが測定される。第2炭化珪素基板24のLTVが基準を満たすか否かが判定される。これにより、第2炭化珪素基板24のLTVが基準を満たさない場合であっても、第2炭化珪素エピタキシャル層25を除去することなく、迅速に第2炭化珪素基板24に対して研磨等を行って、第2炭化珪素基板24の平坦性を高くすることができる。そのため、炭化珪素半導体装置の製造工程のリードタイムが大幅に長くなることを抑制することができる。 Furthermore, according to the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to the present disclosure, the LTV of the second silicon carbide substrate 24 is measured. It is determined whether the LTV of the second silicon carbide substrate 24 satisfies the standard. As a result, even if the LTV of the second silicon carbide substrate 24 does not satisfy the standard, the second silicon carbide substrate 24 can be quickly polished or the like without removing the second silicon carbide epitaxial layer 25, thereby increasing the flatness of the second silicon carbide substrate 24. This makes it possible to prevent the lead time of the manufacturing process of the silicon carbide semiconductor device from being significantly longer.

さらに本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法によれば、LTVに関する基準を満たす第2炭化珪素基板24上に第2炭化珪素エピタキシャル層25が形成される。そのため、平坦性が高い炭化珪素エピタキシャル基板を精度良く選別することができる。結果として、炭化珪素半導体装置の製造工程において、露光不良が発生する確率を低減することができる。 Furthermore, according to the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate disclosed herein, a second silicon carbide epitaxial layer 25 is formed on a second silicon carbide substrate 24 that satisfies the LTV criteria. Therefore, silicon carbide epitaxial substrates with high flatness can be selected with high precision. As a result, the probability of exposure defects occurring in the manufacturing process of a silicon carbide semiconductor device can be reduced.

本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法によれば、複数の第1炭化珪素基板14の各々のLTIRと複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板100の各々のLTIRとの関係に基づいて、複数の第1炭化珪素基板14の各々とは異なる第2炭化珪素基板24を選別するための基準が決定される。当該基準を用いることにより、第2炭化珪素基板24のLTIRに基づいて、第2炭化珪素エピタキシャル基板のLTIRを精度良く予測することができる。 According to the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to the present disclosure, a criterion for selecting a second silicon carbide substrate 24 different from each of the multiple first silicon carbide substrates 14 is determined based on the relationship between the LTIR of each of the multiple first silicon carbide substrates 14 and the LTIR of each of the multiple first silicon carbide epitaxial substrates 100. By using this criterion, the LTIR of the second silicon carbide epitaxial substrate can be accurately predicted based on the LTIR of the second silicon carbide substrate 24.

また本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法によれば、第2炭化珪素基板24のLTIRが測定される。第2炭化珪素基板24のLTIRが基準を満たすか否かが判定される。これにより、第2炭化珪素基板24のLTIRが基準を満たさない場合であっても、第2炭化珪素エピタキシャル層25を除去することなく、迅速に第2炭化珪素基板24に対して研磨等を行って、第2炭化珪素基板24の平坦性を高くすることができる。そのため、炭化珪素半導体装置の製造工程のリードタイムが大幅に長くなることを抑制することができる。 Furthermore, according to the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to the present disclosure, the LTIR of the second silicon carbide substrate 24 is measured. It is determined whether the LTIR of the second silicon carbide substrate 24 satisfies the standard. As a result, even if the LTIR of the second silicon carbide substrate 24 does not satisfy the standard, the second silicon carbide substrate 24 can be quickly polished or the like without removing the second silicon carbide epitaxial layer 25, thereby increasing the flatness of the second silicon carbide substrate 24. This makes it possible to prevent the lead time of the manufacturing process of the silicon carbide semiconductor device from being significantly longer.

さらに本開示に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法によれば、LTIRに関する基準を満たす第2炭化珪素基板24上に第2炭化珪素エピタキシャル層25が形成される。そのため、平坦性が高い炭化珪素エピタキシャル基板を精度良く選別することができる。結果として、炭化珪素半導体装置の製造工程において、露光不良が発生する確率を低減することができる。 Furthermore, according to the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate disclosed herein, a second silicon carbide epitaxial layer 25 is formed on a second silicon carbide substrate 24 that satisfies the criteria for LTIR. Therefore, silicon carbide epitaxial substrates with high flatness can be selected with high precision. As a result, the probability of exposure defects occurring in the manufacturing process of a silicon carbide semiconductor device can be reduced.

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および実施例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 herein are illustrative in all respects and should not be considered limiting. The scope of the present invention is indicated by the claims rather than the above-described embodiments and examples, and is intended to include all modifications within the scope of the claims and meanings equivalent thereto.

7 オリエンテーションフラット
8 円弧状部
9 外周側面
11 第4主面
12 第5主面
13 第6主面
14 第1炭化珪素基板
15 第1炭化珪素エピタキシャル層
16 ソース電極
17 マスク
19 ソース配線
21 第1主面
22 第2主面
23 第3主面
24 第2炭化珪素基板
25 第2炭化珪素エピタキシャル層
26 層間絶縁膜
27 ゲート電極
50 正方領域
53 側壁面
54 底壁面
56 トレンチ
100 第1炭化珪素エピタキシャル基板
101 第1方向
102 第2方向
113 ボディ領域
114 ソース領域
115 ゲート絶縁膜
118 コンタクト領域
121 ドリフト領域
123 ドレイン電極
200 炭化珪素エピタキシャル基板
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 製造装置
400 炭化珪素半導体装置
A 測定面
B 吸着面
L1 第1平面
L2 第2平面
L3 第3平面
L4 第4平面
L5 最小二乗平面
P1 第1最低点
P2 第1最高点
P3 第3最低点
P4 第4最高点
T1 第1高さ
T2 第2高さ
T3 最低点高さ
T4 最高点高さ
W1 第1幅
W2 長さ
Reference Signs List 7 Orientation flat 8 Arc-shaped portion 9 Outer peripheral side surface 11 Fourth main surface 12 Fifth main surface 13 Sixth main surface 14 First silicon carbide substrate 15 First silicon carbide epitaxial layer 16 Source electrode 17 Mask 19 Source wiring 21 First main surface 22 Second main surface 23 Third main surface 24 Second silicon carbide substrate 25 Second silicon carbide epitaxial layer 26 Interlayer insulating film 27 Gate electrode 50 Square region 53 Side wall surface 54 Bottom wall surface 56 Trench 100 First silicon carbide epitaxial substrate 101 First direction 102 Second direction 113 Body region 114 Source region 115 Gate insulating film 118 Contact region 121 Drift region 123 Drain electrode 200 Silicon carbide epitaxial substrate 201 Reaction chamber 202 Stage 203 Heating element 204 Quartz tube 205 Inner wall surface 207 Gas inlet 208 Gas exhaust port 209 Rotating shaft 210 Susceptor 231 First gas supply section 232 Second gas supply section 233 Third gas supply section 234 Fourth gas supply section 235 Gas supply section 241 First gas flow rate control section 242 Second gas flow rate control section 243 Third gas flow rate control section 244 Fourth gas flow rate control section 245 Control section 300 Manufacturing apparatus 400 Silicon carbide semiconductor device A Measurement surface B Adsorption surface L1 First plane L2 Second plane L3 Third plane L4 Fourth plane L5 Least squares plane P1 First lowest point P2 First highest point P3 Third lowest point P4 Fourth highest point T1 First height T2 Second height T3 Lowest point height T4 Highest point height W1 First width W2 Length

Claims (7)

複数の第1炭化珪素基板を準備する工程と、
前記複数の第1炭化珪素基板の各々のLTVを測定する工程と、
前記複数の第1炭化珪素基板の各々上に第1炭化珪素エピタキシャル層を形成することにより複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板を得る工程と、
前記複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板の各々のLTVを測定する工程と、
前記複数の第1炭化珪素基板の各々のLTVが第1特定値未満である領域の第1面積率と前記複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板の各々のLTVが第2特定値未満である領域の第2面積率との相関関係に基づいて、前記第2面積率が所定値以上となるように、前記複数の第1炭化珪素基板の各々とは異なる第2炭化珪素基板を選別するための基準を決定する工程と、
前記第2炭化珪素基板のLTVを測定する工程と、
前記第2炭化珪素基板のLTVが前記基準を満たすか否かを判定する工程と、
前記基準を満たす前記第2炭化珪素基板上に第2炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程と、を備え、
前記第1面積率は、前記複数の第1炭化珪素基板の各々の測定面が複数の第1正方領域に区分された場合に、LTVの値が前記第1特定値未満である第1正方領域の数を、全ての第1正方領域の数で除した値であり、
前記第2面積率は、前記複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板の各々の測定面が複数の第2正方領域に区分された場合に、LTVの値が前記第2特定値未満である第2正方領域の数を、全ての第2正方領域の数で除した値であり、
前記相関関係は、線形近似を使用して求められる、炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。
Preparing a plurality of first silicon carbide substrates;
Measuring an LTV of each of the plurality of first silicon carbide substrates;
forming a first silicon carbide epitaxial layer on each of the plurality of first silicon carbide substrates to obtain a plurality of first silicon carbide epitaxial substrates;
measuring an LTV of each of the plurality of first silicon carbide epitaxial substrates;
determining a criterion for selecting a second silicon carbide substrate different from each of the plurality of first silicon carbide substrates based on a correlation between a first area ratio of a region in which the LTV of each of the plurality of first silicon carbide substrates is less than a first specific value and a second area ratio of a region in which the LTV of each of the plurality of first silicon carbide epitaxial substrates is less than a second specific value, such that the second area ratio is a predetermined value or more;
Measuring an LTV of the second silicon carbide substrate;
determining whether an LTV of the second silicon carbide substrate satisfies the criterion;
forming a second silicon carbide epitaxial layer on the second silicon carbide substrate that satisfies the criteria ;
The first area ratio is a value obtained by dividing the number of first square regions having an LTV value less than the first specific value by the number of all first square regions when a measurement surface of each of the plurality of first silicon carbide substrates is divided into a plurality of first square regions;
the second area ratio is a value obtained by dividing the number of second square regions having an LTV value less than the second specific value by the number of all second square regions when a measurement surface of each of the plurality of first silicon carbide epitaxial substrates is divided into a plurality of second square regions;
The method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate , wherein the correlation is determined using a linear approximation .
前記複数の第1正方領域の各々および前記複数の第2正方領域の各々の一辺の長さは、10mmであ、請求項1に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。 2. The method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to claim 1, wherein a length of one side of each of said plurality of first square regions and each of said plurality of second square regions is 10 mm. 前記第2炭化珪素基板のLTVが前記基準を満たすか否かを判定する工程において、前記第2特定値が1.0μm未満であり、前記第2面積率が90%以上の場合、前記第2炭化珪素基板のLTVが前記基準を満たすと判定される、請求項2に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。 3. The method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to claim 2, wherein, in the step of determining whether or not the LTV of the second silicon carbide substrate satisfies the criterion, when the second specific value is less than 1.0 μm and the second area ratio is 90% or more, the LTV of the second silicon carbide substrate is determined to satisfy the criterion. 複数の第1炭化珪素基板を準備する工程と、
前記複数の第1炭化珪素基板の各々のLTIRを測定する工程と、
前記複数の第1炭化珪素基板の各々上に第1炭化珪素エピタキシャル層を形成することにより複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板を得る工程と、
前記複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板の各々のLTIRを測定する工程と、
前記複数の第1炭化珪素基板の各々のLTIRが第1特定値未満である領域の第1面積率と前記複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板の各々のLTIRが第2特定値未満である領域の第2面積率との関係に基づいて、前記第2面積率が所定値以上となるように、前記複数の第1炭化珪素基板の各々とは異なる第2炭化珪素基板を選別するための基準を決定する工程と、
前記第2炭化珪素基板のLTIRを測定する工程と、
前記第2炭化珪素基板のLTIRが前記基準を満たすか否かを判定する工程と、
前記基準を満たす前記第2炭化珪素基板上に第2炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程と、を備え、
前記第1面積率は、前記複数の第1炭化珪素基板の各々の測定面が複数の第1正方領域に区分された場合に、LTIRの値が前記第1特定値未満である第1正方領域の数を、全ての第1正方領域の数で除した値であり、
前記第2面積率は、前記複数の第1炭化珪素エピタキシャル基板の各々の測定面が複数の第2正方領域に区分された場合に、LTIRの値が前記第2特定値未満である第2正方領域の数を、全ての第2正方領域の数で除した値である、炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。
Preparing a plurality of first silicon carbide substrates;
Measuring a LTIR of each of the plurality of first silicon carbide substrates;
forming a first silicon carbide epitaxial layer on each of the plurality of first silicon carbide substrates to obtain a plurality of first silicon carbide epitaxial substrates;
measuring the LTIR of each of the plurality of first silicon carbide epitaxial substrates;
determining a criterion for selecting a second silicon carbide substrate different from each of the plurality of first silicon carbide substrates based on a relationship between a first area ratio of a region in which the LTIR of each of the plurality of first silicon carbide substrates is less than a first specific value and a second area ratio of a region in which the LTIR of each of the plurality of first silicon carbide epitaxial substrates is less than a second specific value, such that the second area ratio is a predetermined value or more;
Measuring the LTIR of the second silicon carbide substrate;
determining whether the LTIR of the second silicon carbide substrate satisfies the criterion;
forming a second silicon carbide epitaxial layer on the second silicon carbide substrate that satisfies the criteria ;
The first area ratio is a value obtained by dividing the number of first square regions having an LTIR value less than the first specific value by the number of all first square regions when a measurement surface of each of the plurality of first silicon carbide substrates is divided into a plurality of first square regions;
the second area ratio is a value obtained by dividing the number of second square regions having an LTIR value less than the second specific value by the number of all second square regions when a measurement surface of each of the plurality of first silicon carbide epitaxial substrates is divided into a plurality of second square regions .
前記複数の第1正方領域の各々および前記複数の第2正方領域の各々の一辺の長さは、10mmであ、請求項4に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。 5. The method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to claim 4, wherein a length of one side of each of said plurality of first square regions and each of said plurality of second square regions is 10 mm. 前記第2炭化珪素基板のLTIRが前記基準を満たすか否かを判定する工程において、前記第2特定値が1.0μmであり、前記第2面積率が90%以上の場合、前記第2炭化珪素基板のLTIRが前記基準を満たすと判定される、請求項5に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。 6. The method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to claim 5, wherein, in the step of determining whether or not the LTIR of the second silicon carbide substrate satisfies the criterion, when the second specific value is 1.0 μm and the second area ratio is 90% or more, the LTIR of the second silicon carbide substrate is determined to satisfy the criterion. 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法により製造された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。
A step of preparing a silicon carbide epitaxial substrate manufactured by the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to any one of claims 1 to 6;
and processing the silicon carbide epitaxial substrate.
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