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WO2011129150A1 - 炭化珪素基板 - Google Patents

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WO2011129150A1
WO2011129150A1 PCT/JP2011/054009 JP2011054009W WO2011129150A1 WO 2011129150 A1 WO2011129150 A1 WO 2011129150A1 JP 2011054009 W JP2011054009 W JP 2011054009W WO 2011129150 A1 WO2011129150 A1 WO 2011129150A1
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WO
WIPO (PCT)
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silicon carbide
carbide substrate
circular surface
notch
notch portion
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2011/054009
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English (en)
French (fr)
Inventor
佐々木　信
原田　真
恭子 沖田
宮崎　富仁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Priority to US13/377,360 priority patent/US20120091472A1/en
Priority to CN2011800028849A priority patent/CN102471929A/zh
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/80—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials
    • H10D62/83—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials being Group IV materials, e.g. B-doped Si or undoped Ge
    • H10D62/832—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials being Group IV materials, e.g. B-doped Si or undoped Ge being Group IV materials comprising two or more elements, e.g. SiGe
    • H10D62/8325—Silicon carbide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/36—Carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/80—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials

Definitions

  • the present invention relates to a silicon carbide substrate, and more particularly to a silicon carbide substrate having a single crystal structure.
  • Non-Patent Document 1 Hiroshi YANO et al., “High Channel Mobility in Inversion Layer of SiC MOSFETs for Power Switching Transistors”, Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 39 (2000) pp. 2008-2011 is MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) is disclosed.
  • MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-081290 discloses a method of forming an orientation flat.
  • Patent Document 2 According to US Pat. No. 7,314,520, a silicon carbide substrate of 76 mm (3 inches) or more can be manufactured.
  • the present inventors have found a method capable of industrially manufacturing a silicon carbide substrate having a size of 150 mm (6 inches) or more. If an orientation flat is to be formed on such a large silicon carbide substrate, the amount of grinding required increases because the substrate is large. However, since silicon carbide has a higher hardness than silicon, processing with a large amount of grinding is not easy.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a silicon carbide substrate that can grasp the crystal orientation and can be easily manufactured. That is.
  • the silicon carbide substrate of the present invention has a single crystal structure, and has first and second circular surfaces and side surfaces.
  • the first circular surface is provided with a first notch portion having a first shape.
  • the second circular surface is provided with a second notch portion facing the first circular surface and having the second shape.
  • the side surface connects the first and second circular surfaces.
  • the first and second notch portions are opposed to each other.
  • the side surface has a first recess that connects the first and second notches.
  • the silicon carbide substrate has asymmetry with respect to any flipping operation of the silicon carbide substrate. Thereby, the front and back of the silicon carbide substrate can be identified.
  • the first circular surface includes a third notch portion having a third shape different from the first shape.
  • the second circular surface includes a fourth notch portion having a fourth shape different from the second shape.
  • the third and fourth notch portions are opposed to each other.
  • the side surface has a second recess that connects the third and fourth notches.
  • the first indentation is asymmetric with respect to the turning operation.
  • the first and second shapes are different from each other.
  • the first and second shapes are the same and have asymmetry with respect to the turning operation.
  • the surface roughness of the first circular surface is different from the surface roughness of the second circular surface.
  • the front and back of the silicon carbide substrate can be identified.
  • one of the first circular surface and the second circular surface has a surface roughness Ra of less than 10 nm, and the other has a surface roughness Ra of 10 nm or more.
  • the surface roughness Ra is obtained by measurement with an atomic force microscope (AFM) on a square region having a side of 10 ⁇ m.
  • each of the first and second circular surfaces has a diameter of 15 cm or more.
  • the single crystal structure has hexagonal crystals.
  • the first notch portion is positioned on an orthogonal projection of the axis extending from the center of the first circular surface in either the ⁇ 11-20> direction or the ⁇ 1-100> direction to the first circular surface. .
  • the silicon carbide substrate has a micropipe density of 10 / cm 2 or less.
  • the silicon carbide substrate has an etch pit density of 10,000 / cm 2 or less.
  • the warp of the silicon carbide substrate is 30 ⁇ m or less.
  • the single crystal structure has a hexagonal crystal, and the first circular plane has an off angle of 50 ° to 65 ° with respect to the ⁇ 0001 ⁇ plane. More preferably, one of the following first or second conditions is satisfied.
  • the off-orientation of the off-angle is within ⁇ 5 ° or less with respect to the ⁇ 01-10> direction.
  • the first circular surface has an off angle of not less than ⁇ 3 ° and not more than + 5 ° with respect to the ⁇ 03-38 ⁇ plane in the ⁇ 01-10> direction. More preferably, the first circular surface has an off angle of ⁇ 3 ° to + 5 ° with respect to the (0-33-8) plane in the ⁇ 01-10> direction.
  • the off orientation of the off angle is within a range of ⁇ 5 ° or less with respect to the ⁇ 11-20> direction.
  • the (0001) plane of hexagonal single crystal silicon carbide is defined as the silicon plane
  • the (000-1) plane is defined as the carbon plane.
  • the off angle with respect to the ⁇ 03-38 ⁇ plane in the ⁇ 01-10> direction is the ⁇ 01-10> direction as a reference for the off orientation and the first circular plane to the plane extending in the ⁇ 0001> direction. This is the angle formed between the normal projection of the normal and the normal of the ⁇ 03-38 ⁇ plane, and the sign is positive when the orthographic projection approaches parallel to the ⁇ 01-10> direction. The case where the orthographic projection approaches parallel to the ⁇ 0001> direction is negative.
  • the off angle with respect to the (0-33-8) plane in the ⁇ 01-10> direction is the first circle to the plane extending in the ⁇ 01-10> direction and the ⁇ 0001> direction as a reference for the off orientation. This is the angle between the normal projection of the surface normal and the normal of the (0-33-8) surface, and the sign is normal when the orthographic projection approaches parallel to the ⁇ 01-10> direction. And the case where the orthographic projection approaches parallel to the ⁇ 0001> direction is negative.
  • the first circular surface whose off angle with respect to the (0-33-8) plane in the ⁇ 01-10> direction is ⁇ 3 ° to + 5 ° is the first circular surface in the silicon carbide crystal. This means that the surface satisfies the above conditions.
  • the (0-33-8) plane includes an equivalent carbon surface side surface whose expression differs depending on the setting of an axis for defining the crystal surface, and does not include a silicon surface side surface.
  • the ⁇ 03-38 ⁇ plane includes both the (0-33-8) plane that is the plane on the carbon plane side and the (03-38) plane that is the plane on the silicon plane side.
  • the first dent portion connecting the first and second notch portions that is, the notch for grasping the crystal orientation is formed in the silicon carbide substrate. Since the processing amount associated with the formation of the notch can be made smaller than the processing amount associated with the formation of the orientation flat, a silicon carbide substrate capable of grasping the crystal orientation can be manufactured more easily.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration of a silicon carbide substrate in a first embodiment.
  • FIG. FIG. 2 is a schematic plan view of the silicon carbide substrate of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a schematic bottom view of the silicon carbide substrate of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a schematic front view of the silicon carbide substrate of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically showing a first step of a method for manufacturing a silicon carbide substrate in the first embodiment.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically showing a second step of the method for manufacturing the silicon carbide substrate in the first embodiment.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically showing a third step of the method for manufacturing the silicon carbide substrate in the first embodiment.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically showing a fourth step of the method for manufacturing the silicon carbide substrate in the first embodiment.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically showing a fifth step of the method for manufacturing the silicon carbide substrate in the first embodiment.
  • FIG. 6 is a front view schematically showing a configuration of a silicon carbide substrate of a modified example of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a plan view schematically showing a configuration of a silicon carbide substrate in a second embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic bottom view of the silicon carbide substrate of FIG. 11.
  • FIG. 12 schematically shows a state in which the silicon carbide substrate of FIG. 11 is turned over around an axis AXm.
  • FIG. 7 is a plan view schematically showing a configuration of a silicon carbide substrate in a third embodiment.
  • FIG. 15 is a schematic bottom view of the silicon carbide substrate of FIG. 14. It is a figure which shows roughly a mode that the silicon carbide substrate of FIG. 14 was turned around the axis
  • FIG. 10 is a plan view schematically showing a configuration of a silicon carbide substrate in a fourth embodiment.
  • FIG. 18 is a schematic bottom view of the silicon carbide substrate of FIG. 17.
  • FIG. 18 is a schematic partial cross-sectional view taken along line XIX-XIX in FIG.
  • silicon carbide substrate 101 of the present embodiment has a single crystal structure, and includes first circular surface 11, second circular surface 21, side surface 31, and the like.
  • the first circular surface 11 has a first center C1 and a first notch N1a.
  • the second circular surface 21 is opposed to the first circular surface 11, and has a second center C2 and a second notch portion N2a.
  • the shape (first shape) of the first notch portion N1a and the shape (second shape) of the second notch portion N2a are the same.
  • First notch portion N1a and second notch portion N2a are opposed to each other in the thickness direction of silicon carbide substrate 101.
  • the side surface 31 connects the first circular surface 11 and the second circular surface 21.
  • first indentation Da that connects the first notch N1a and the second notch N2a.
  • First indentation portion Da is formed of a surface parallel to the thickness direction of silicon carbide substrate 101.
  • Each of the first circular surface 11 and the second circular surface 21 has a shape in which a first notch portion N1a and a second notch portion N2a are formed in a circle having a diameter R.
  • an ingot 111 made of silicon carbide having a single crystal structure is prepared.
  • an ingot 112 having a cylindrical shape is obtained.
  • a temporary notch Dz is formed in a specific orientation on the cylindrical side surface of the ingot 112.
  • This specific orientation corresponds to the orientation in which the first indentation Da will be formed, and can be specified using, for example, X-rays.
  • a grinder can be used, for example.
  • silicon carbide having provisional notch Dz, first circular surface 11, and second circular surface 12 is obtained by slicing ingot 112 as indicated by a broken line in the drawing.
  • a substrate is obtained.
  • further grinding and polishing are performed on the region where the temporary notch Dz is formed.
  • the 1st dent part Da (FIG. 1) is formed.
  • the first circular surface 11 and the second circular surface 12 are polished.
  • silicon carbide substrate 101 (FIG. 1) is obtained.
  • first indentation Da that connects first notch portion N1a and second notch portion N2a to silicon carbide substrate 101, that is, the crystal orientation of silicon carbide substrate 101 is grasped.
  • a notch is formed. Since the processing amount accompanying the formation of the notch can be made smaller than the processing amount accompanying the formation of the orientation flat, a silicon carbide substrate capable of grasping the crystal orientation can be manufactured more easily.
  • the diameter R is 15 cm or more.
  • Many of manufacturing apparatuses and inspection apparatuses that handle silicon substrates having a diameter of 15 cm or more correspond to substrates having notches instead of orientation flats. According to the present embodiment, such a manufacturing apparatus and inspection apparatus can be used for a silicon carbide substrate.
  • the first notch portion N1a and the second notch portion N2a are formed to be rounded. This prevents cracks from occurring when the notches are formed, as compared to the case where sharp edges are formed in the first notch portion N1a and the second notch portion N2a.
  • the radius of curvature of the rounded portion is 0.1 mm or more, thereby preventing chipping.
  • the shape of each of the first notch portion N1a and the second notch portion N2a is, for example, a semi-elliptical shape or a triangular shape with rounded apex portions.
  • the dimensions of each of the first notch portion N1a and the second notch portion N2a in the radial direction of the silicon carbide substrate 101 are preferably 0.5 mm or more and 5 mm or less.
  • this dimension is 0.5 mm or more, it becomes easy to distinguish the first notch portion N1a and the second notch portion N2a from simple chipping.
  • the dimension is 5 mm or less, it is possible to suppress the amount of grinding necessary for forming the first indented portion Da connecting the first notch portion N1a and the second notch portion N2a.
  • the crystal defect density of silicon carbide substrate 101 is reduced. This prevents cracks from occurring.
  • the silicon carbide substrate 101 has a 10 / cm 2 or less micropipe density, the etch pit density of 10000 / cm 2 or less.
  • warp of silicon carbide substrate 101 is 30 ⁇ m or less.
  • the single crystal structure has a hexagonal crystal
  • the first notch portion N1a has an axis extending from the first center C1 in either the ⁇ 11-20> direction or the ⁇ 1-100> direction. It is located on the orthogonal projection AX1 on the first circular surface 11. This makes it possible to easily identify the ⁇ 11-20> direction or the ⁇ 1-100> direction that has characteristics regarding carrier mobility.
  • the crystal structure of the silicon carbide substrate 101 and the plane orientation of the first circular surface 11 are selected so that the carrier mobility (channel mobility) is increased.
  • the single crystal structure of silicon carbide substrate 101 has a hexagonal crystal, and first circular surface 11 has an off angle of 50 ° to 65 ° with respect to the ⁇ 0001 ⁇ plane. More preferably, one of the following first or second conditions is satisfied.
  • the off angle off orientation is within ⁇ 5 ° with respect to the ⁇ 01-10> direction.
  • the first circular surface 11 has an off angle of ⁇ 3 ° or more and + 5 ° or less with respect to the ⁇ 03-38 ⁇ plane in the ⁇ 01-10> direction. More preferably, the first circular surface 11 has an off angle of ⁇ 3 ° to + 5 ° with respect to the (0-33-8) plane in the ⁇ 01-10> direction.
  • the off orientation of the off angle is within a range of ⁇ 5 ° or less with respect to the ⁇ 11-20> direction.
  • Silicon carbide substrate 101v of this modification has second circular surface 21v instead of second circular surface 21 (FIG. 4).
  • the surface roughness of the first circular surface 11 and the surface roughness of the second circular surface 21v are different from each other, and preferably differ to such an extent that they can be visually discriminated.
  • the first circular surface 11 has a surface roughness Ra of less than 10 nm
  • the second circular surface 21v has a surface roughness Ra of 10 nm or more.
  • the first circular surface 11 is polished so as to be a mirror surface, and the second circular surface 21 is left with polishing scratches of a degree that can be visually observed.
  • the first circular surface 11 and the second circular surface 12v of the silicon carbide substrate 101 can be identified by the difference in surface roughness. Since the first circular surface 11 and the second circular surface have different characteristics due to the characteristics of the crystal structure of silicon carbide, the fact that they can be distinguished from each other is that the substrate is made of single crystal silicon carbide. It is particularly useful when For example, when silicon carbide substrate 101 is formed by being sliced parallel to the ⁇ 0001 ⁇ plane, one of first circular surface 11 and second circular surface 21 is a Si (silicon) surface and the other is C. Since it is a (carbon) surface, the physical properties of the first circular surface 11 and the second circular surface 21 are different from each other. Therefore, it is important to distinguish the first circular surface 11 and the second circular surface 21 from each other. It is.
  • silicon carbide substrate 102 of the present embodiment has a single crystal structure, and includes first circular surface 12, second circular surface 22, side surface 32, and the like.
  • the first circular surface 12 has a configuration in which a third notch portion N1b is further provided on the first circular surface 11 (FIG. 2).
  • the second circular surface 22 has a configuration in which a fourth notch portion N2b is further provided on the second circular surface 21 (FIG. 3).
  • the third notch portion N1b and the fourth notch portion N2b face each other in the thickness direction.
  • the shape (third shape) of the third notch portion N1b and the shape (fourth shape) of the fourth notch portion N2b are the same.
  • the third shape is different from the shape (first shape) of the first notch portion N1a
  • the fourth shape is different from the shape (second shape) of the second notch portion N2a.
  • the third and fourth shapes are the same.
  • the side surface 32 has a configuration in which a second dent portion Db is further provided on the side surface 31 (FIG. 1).
  • the second dent Db connects the third notch N1b and the fourth notch N2b.
  • the first notch axis AXa is a virtual axis passing through the first center C1 and the first notch portion N1a in plan view.
  • the second notch axis AXb is a virtual axis passing through the first center C1 and the third notch portion N1b in plan view.
  • the first notch axis AXa and the second notch axis AXb intersect each other at the first center C1.
  • the axis AXm passes through the first center C1 in a plan view, and has an orientation just between the orientation of the first notch axis AXa and the orientation of the second notch axis AXb.
  • silicon carbide substrate 102 is in the state shown in FIG.
  • silicon carbide substrate 102 has asymmetry with respect to this turning operation.
  • the shape of the notch portion positioned in the clockwise direction with respect to the axis AXm becomes the third shape.
  • FIG. 11 shape of the third notch portion N1b
  • FIG. 13 shape of the second notch portion N2a
  • silicon carbide substrate 102 naturally has asymmetry with respect to the turning operation around an axis other than axis AXm.
  • first circular surface 11 and the second circular surface have different characteristics due to the characteristics of the crystal structure of silicon carbide, the fact that they can be distinguished from each other is that the substrate is made of single crystal silicon carbide. It is particularly useful when For example, when silicon carbide substrate 101 is formed by being sliced parallel to the ⁇ 0001 ⁇ plane, one of first circular surface 11 and second circular surface 21 is the Si surface and the other is the C surface. Therefore, the physical properties of the first circular surface 11 and the second circular surface 21 are different from each other. That is, according to the present embodiment, the first circular surface 11 and the second circular surface 21 having different physical properties can be identified.
  • silicon carbide substrate 103 of the present embodiment has a single crystal structure, and includes first circular surface 13, second circular surface 23, side surface 33, and Have
  • the first circular surface 13 has a first center C1 and a first notch N1c.
  • the second circular surface 21 faces the first circular surface 13 and has a second center C2 and a second notch portion N2c.
  • the first notch portion N1c and the second notch portion N2c face each other in the thickness direction.
  • the side surface 33 connects the first circular surface 13 and the second circular surface 23.
  • the side surface 33 has a first indentation portion Dc that connects the first notch portion N1c and the second notch portion N2c.
  • First indentation portion Dc is formed of a surface parallel to the thickness direction of silicon carbide substrate 103.
  • Each of the first circular surface 13 and the second circular surface 23 has a diameter R.
  • the axis AXc (FIG. 14) is a virtual axis passing through the first center C1 and the first notch portion N1c in plan view. More specifically, in the plan view, the axis AXc has a sector-shaped central angle defined by an arc in which the first notch portion N1c is formed in the circumference of the circle corresponding to the side surface 33, and is equal to the two angles TH. It extends to be divided.
  • the shape (first shape) of the first notch portion N1c and the shape (second shape) of the second notch portion N2c are the same.
  • the shape of the first notch portion N1c is axisymmetric with respect to the axis AXc in plan view (FIG. 14).
  • the shape of the second notch portion N2c is also axisymmetric with respect to the axis AXc in plan view (FIG. 15). That is, the shape of each of the first notch part N1c and the second notch part N2c is asymmetric with respect to the turning operation.
  • silicon carbide substrate 103 When the silicon carbide substrate 103 is turned over around the axis AXc, the silicon carbide substrate 103 is in the state shown in FIG. As can be seen by comparing FIG. 14 and FIG. 16, silicon carbide substrate 103 has asymmetry with respect to this turning operation. Specifically, this operation changes the shape of the notch portion in plan view. Therefore, the state of FIG. 14 and the state of FIG. 16, that is, the state where the first circular surface 13 is exposed and the state where the second circular surface 23 is exposed can be distinguished. Note that silicon carbide substrate 103 naturally has asymmetry with respect to the turning operation around an axis other than axis AXc.
  • the first circular surface 13 and the second circular surface 23 can be identified by only one notch (first indented portion Dc) as in the second embodiment.
  • silicon carbide substrate 104 of the present embodiment has a single crystal structure, and includes first circular surface 14, second circular surface 24, side surface 34, and the like.
  • the first circular surface 14 has a first center C1 and a first notch N1d.
  • the second circular surface 24 faces the first circular surface 14, and has a second center C2 and a second notch portion N2d.
  • the first notch portion N1d and the second notch portion N2d are opposed to each other in the thickness direction.
  • the side surface 34 connects the first circular surface 14 and the second circular surface 24. Further, the side surface 34 has a first indentation portion Dd that connects the first notch portion N1d and the second notch portion N2d.
  • Each of the first circular surface 14 and the second circular surface 24 has a diameter R.
  • first indentation portion Dd has a portion inclined with respect to the thickness direction of silicon carbide substrate 104.
  • the axis AXd (FIG. 17) is a virtual axis passing through the first center C1 and the first notch N1d in plan view.
  • the first dent portion Dd is asymmetric with respect to the turning operation around the axis AXd. Specifically, by this operation, the cross-sectional shape shown in FIG. 19 is turned upside down, and thus has asymmetry.
  • silicon carbide substrate 104 since the shape of first notch portion N1d and the shape of second notch portion N2d are different from each other, silicon carbide substrate 104 has asymmetry with respect to the above operation.
  • the same effect as in the third embodiment can be obtained due to the above asymmetry.
  • the shape of the first notch N1d may have line symmetry with respect to the axis AXd.

Landscapes

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Abstract

　第１の円形面（１１）は、第１の形状を有する第１のノッチ部（Ｎ１ａ）が設けられている。第２の円形面（２１）は、第１の円形面に対向し、かつ第２の形状を有する第２のノッチ部（Ｎ２ａ）が設けられている。側面（３１）は第１の円形面（１１）および第２の円形面（２１）をつないでいる。第１のノッチ部（Ｎ１ａ）および第２のノッチ部（Ｎ２ａ）は互いに対向しており、側面（３１）は第１のノッチ部（Ｎ１ａ）および第２のノッチ部（Ｎ２ａ）をつなぐ第１のへこみ部（Ｄａ）を有する。

Description

炭化珪素基板
　本発明は炭化珪素基板に関し、特に、単結晶構造を有する炭化珪素基板に関する。
　炭化珪素はシリコンに比していくつかの優れた特性を有しており、たとえば、大きなバンドギャップ、大きな最大絶縁破壊電界、および大きな熱伝導率を有している。このため炭化珪素基板を用いて半導体装置を製造することが検討されている。たとえば非特許文献１：Hiroshi　YANO　et　al.,　"High　Channel　Mobility　in　Inversion　Layer　of　SiC　MOSFETs　for　Power　Switching　Transistors",　Jpn.　J.　Appl.　Phys.　Vol.39　(2000)　pp.　2008-2011　は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal　Oxide　Semiconductor　Field　Effect　Transistor）を開示している。さらにこの文献は、炭化珪素基板の（１１－２０）面上にＭＯＳＦＥＴを作製した場合、＜０００１＞方向のドレイン電流の大きさに比して＜１－１００＞方向のドレイン電流の大きさは３倍大きいことを開示している。このため、炭化珪素基板を用いて半導体装置を製造する際に、炭化珪素基板の面内方向の方位を把握しておくことが必要となり得る。炭化珪素基板の結晶方位を把握するために、特許文献１：特開２００９－０８１２９０によれば、オリエンテーションフラットを形成する方法が開示されている。
　また半導体装置を効率的に製造するためには、ある程度以上の基板の大きさが求められる。特許文献２：米国特許第７３１４５２０号明細書によれば、７６ｍｍ（３インチ）以上の炭化珪素基板を製造することができるとされている。
特開２００９－０８１２９０号公報 米国特許第７３１４５２０号明細書
Hiroshi　YANO　et　al.,　"High　Channel　Mobility　in　Inversion　Layer　of　SiC　MOSFETs　for　Power　Switching　Transistors",　Jpn.　J.　Appl.　Phys.　Vol.39　(2000)　pp.　2008-2011
　本発明者らは、炭化珪素基板の製造方法の検討を行った結果、１５０ｍｍ（６インチ）以上の大きさを有する炭化珪素基板を工業的に製造することができる方法を見出した。このような大型の炭化珪素基板に対してオリエンテーションフラットを形成しようとすると、基板が大きいことから、必要とされる研削量も多くなる。しかし炭化珪素はシリコンに比して硬度が高いことから、研削量が多い加工は容易ではない。
　本発明は、上記のような課題を解決するために成されたものであり、本発明の目的は、結晶方位を把握することができ、かつ容易に製造することができる炭化珪素基板を提供することである。
　本発明の炭化珪素基板は、単結晶構造を有するものであって、第１および第２の円形面と、側面とを有する。第１の円形面は、第１の形状を有する第１のノッチ部が設けられている。第２の円形面は、第１の円形面に対向し、かつ第２の形状を有する第２のノッチ部が設けられている。側面は第１および第２の円形面をつないでいる。第１および第２のノッチ部は互いに対向している。側面は、第１および第２のノッチ部をつなぐ第１のへこみ部を有する。
　好ましくは、炭化珪素基板は、炭化珪素基板の任意の裏返し操作に対して非対称性を有する。これにより炭化珪素基板の表裏を識別することができる。
　好ましくは、第１の円形面は、第１の形状と異なる第３の形状を有する第３のノッチ部を含む。また第２の円形面は、第２の形状と異なる第４の形状を有する第４のノッチ部を含む。第３および第４のノッチ部は互いに対向している。側面は、第３および第４のノッチ部をつなぐ第２のへこみ部を有する。
　好ましくは、第１のへこみ部は裏返し操作に対して非対称性を有する。
　好ましくは、第１および第２の形状は互いに異なる。
　好ましくは、第１および第２の形状は同じであり、かつ裏返し操作に対して非対称性を有する。
　好ましくは、第１の円形面の表面粗さと第２の円形面の表面粗さとが異なっている。これにより炭化珪素基板の表裏を識別することができる。
　好ましくは、第１の円形面および第２の円形面のうち、一方は１０ｎｍ未満の表面粗さＲａを有し、他方は１０ｎｍ以上の表面粗さＲａを有する。表面粗さＲａは、１０μｍの辺を有する正方形状の領域に対する原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Atomic　Force　Microscope）による測定によって求められる。
　好ましくは、第１および第２の円形面の各々は、１５ｃｍ以上の直径を有する。
　好ましくは、単結晶構造は六方晶を有する。また第１のノッチ部は、第１の円形面の中心から＜１１－２０＞方向および＜１－１００＞方向のいずれか一方に延びる軸の第１の円形面への正射影上に位置する。
　好ましくは、炭化珪素基板は１０／ｃｍ2以下のマイクロパイプ密度を有する。
　好ましくは、炭化珪素基板は１００００／ｃｍ2以下のエッチピット密度を有する。
　好ましくは、炭化珪素基板の反りが３０μｍ以下である。
　好ましくは、単結晶構造は六方晶を有し、第１の円形面は｛０００１｝面に対して５０°以上６５°以下のオフ角を有する。より好ましくは、以下の第１または第２の条件のいずれかが満たされる。
　第１に、オフ角のオフ方位は＜０１－１０＞方向に対して±５°以下の範囲内にある。好ましくは、第１の円形面は＜０１－１０＞方向において｛０３－３８｝面に対して－３°以上＋５°以下のオフ角を有する。より好ましくは、第１の円形面は＜０１－１０＞方向において（０－３３－８）面に対して－３°以上＋５°以下のオフ角を有する。
　第２に、好ましくは、オフ角のオフ方位は＜１１－２０＞方向に対して±５°以下の範囲内にある。
　ここで、六方晶の単結晶炭化珪素の（０００１）面はシリコン面、（０００－１）面はカーボン面と定義される。また＜０１－１０＞方向における｛０３－３８｝面に対するオフ角とは、上記オフ方位の基準としての＜０１－１０＞方向および＜０００１＞方向の張る平面への上記第１の円形面の法線の正射影と、｛０３－３８｝面の法線とのなす角度であり、その符号は、上記正射影が＜０１－１０＞方向に対して平行に近づく場合が正であり、上記正射影が＜０００１＞方向に対して平行に近づく場合が負である。また＜０１－１０＞方向における（０－３３－８）面に対するオフ角とは、上記オフ方位の基準としての＜０１－１０＞方向および＜０００１＞方向の張る平面への上記第１の円形面の法線の正射影と、（０－３３－８）面の法線とのなす角度であり、その符号は、上記正射影が＜０１－１０＞方向に対して平行に近づく場合が正であり、上記正射影が＜０００１＞方向に対して平行に近づく場合が負である。そして、上記＜０１－１０＞方向における（０－３３－８）面に対するオフ角が－３°以上＋５°以下である第１の円形面とは、当該第１の円形面が炭化珪素結晶において上記条件を満たすカーボン面側の面であることを意味する。また（０－３３－８）面は、結晶面を規定するための軸の設定により表現が異なる等価なカーボン面側の面を含むとともに、シリコン面側の面を含まない。一方、｛０３－３８｝面は、カーボン面側の面である（０－３３－８）面と、シリコン面側の面である（０３－３８）面との両方を含む。
　本発明によれば、炭化珪素基板に、第１および第２のノッチ部をつなぐ第１のへこみ部、つまり、結晶方位を把握するためのノッチが形成される。ノッチの形成に伴う加工量はオリエンテーションフラットの形成に伴う加工量に比して小さくすることができるので、結晶方位を把握することができる炭化珪素基板をより容易に製造することができる。
実施の形態１における炭化珪素基板の構成を概略的に示す斜視図である。 図１の炭化珪素基板の概略平面図である。 図１の炭化珪素基板の概略底面図である。 図１の炭化珪素基板の概略正面図である。 実施の形態１における炭化珪素基板の製造方法の第１工程を概略的に示す斜視図である。 実施の形態１における炭化珪素基板の製造方法の第２工程を概略的に示す斜視図である。 実施の形態１における炭化珪素基板の製造方法の第３工程を概略的に示す斜視図である。 実施の形態１における炭化珪素基板の製造方法の第４工程を概略的に示す斜視図である。 実施の形態１における炭化珪素基板の製造方法の第５工程を概略的に示す斜視図である。 実施の形態１の変形例の炭化珪素基板の構成を概略的に示す正面図である。 実施の形態２における炭化珪素基板の構成を概略的に示す平面図である。 図１１の炭化珪素基板の概略底面図である。 図１１の炭化珪素基板を軸ＡＸｍ周りに裏返した様子を概略的に示す図である。 実施の形態３における炭化珪素基板の構成を概略的に示す平面図である。 図１４の炭化珪素基板の概略底面図である。 図１４の炭化珪素基板を軸ＡＸｃ周りに裏返した様子を概略的に示す図である。 実施の形態４における炭化珪素基板の構成を概略的に示す平面図である。 図１７の炭化珪素基板の概略底面図である。 図１７の線ＸＩＸ－ＸＩＸに沿う概略部分断面図である。
　以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
　（実施の形態１）
　図１～図４に示すように、本実施の形態の炭化珪素基板１０１は、単結晶構造を有するものであって、第１の円形面１１と、第２の円形面２１と、側面３１とを有する。第１の円形面１１は第１の中心Ｃ１および第１のノッチ部Ｎ１ａを有する。第２の円形面２１は、第１の円形面１１に対向しており、第２の中心Ｃ２および第２のノッチ部Ｎ２ａを有する。第１のノッチ部Ｎ１ａの形状（第１の形状）および第２のノッチ部Ｎ２ａの形状（第２の形状）は互いに同一である。第１のノッチ部Ｎ１ａおよび第２のノッチ部Ｎ２ａは、炭化珪素基板１０１の厚さ方向に互いに対向している。側面３１は第１の円形面１１および第２の円形面２１をつないでいる。また側面３１は、第１のノッチ部Ｎ１ａおよび第２のノッチ部Ｎ２ａをつなぐ第１のへこみ部Ｄａを有する。第１のへこみ部Ｄａは、炭化珪素基板１０１の厚さ方向に平行な面からなる。また第１の円形面１１および第２の円形面２１のそれぞれは、直径Ｒを有する円に第１のノッチ部Ｎ１ａおよび第２のノッチ部Ｎ２ａが形成された形状を有する。
　次に炭化珪素基板１０１の製造方法について説明する。
　図５および図６に示すように、単結晶構造を有する炭化珪素から作られたインゴット１１１が準備される。インゴット１１１が成型されることにより、円柱形状を有するインゴット１１２が得られる。
　図７に示すように、インゴット１１２の円柱形状の側面における特定方位に仮ノッチＤｚが形成される。この特定方位は、第１のへこみ部Ｄａが形成されることになる方位に対応しており、たとえばＸ線を用いて特定することができる。また仮ノッチＤｚの形成装置としては、たとえば研削機を用いることができる。
　図８および図９に示すように、インゴット１１２が図中破線に示すようにスライスされることにより、仮ノッチＤｚと、第１の円形面１１と、第２の円形面１２とを有する炭化珪素基板が得られる。次に仮ノッチＤｚが形成されている領域に対して、さらに研削および研磨が行われる。これにより第１のへこみ部Ｄａ（図１）が形成される。次に第１の円形面１１および第２の円形面１２に対して研磨が行われる。これにより炭化珪素基板１０１（図１）が得られる。
　本実施の形態によれば、炭化珪素基板１０１に、第１のノッチ部Ｎ１ａおよび第２のノッチ部Ｎ２ａをつなぐ第１のへこみ部Ｄａ、つまり、炭化珪素基板１０１の結晶方位を把握するためのノッチが形成される。このノッチの形成に伴う加工量はオリエンテーションフラットの形成に伴う加工量に比して小さくすることができるので、結晶方位を把握することができる炭化珪素基板をより容易に製造することができる。
　好ましくは、直径Ｒは１５ｃｍ以上である。直径１５ｃｍ以上のシリコン基板を取り扱う製造装置および検査装置の多くは、オリエンテーションフラットではなくノッチを有する基板に対応している。本実施の形態によれば、このような製造装置および検査装置を炭化珪素基板用に利用することができる。
　また好ましくは第１のノッチ部Ｎ１ａおよび第２のノッチ部Ｎ２ａは丸みを帯びるように形成される。これにより、第１のノッチ部Ｎ１ａおよび第２のノッチ部Ｎ２ａに鋭利なエッジが形成される場合に比して、ノッチを形成する際にクラックが生じることが防止される。好ましくは、丸みを帯びた部分の曲率半径は０．１ｍｍ以上であり、これによりチッピングが生じることを防止することができる。第１のノッチ部Ｎ１ａおよび第２のノッチ部Ｎ２ａの各々の形状は、たとえば、半楕円形状、またはその頂点部分に丸みを伴った三角形状である。
　また好ましくは、炭化珪素基板１０１の径方向における第１のノッチ部Ｎ１ａおよび第２のノッチ部Ｎ２ａの各々の寸法は、０．５ｍｍ以上、５ｍｍ以下が好ましい。この寸法が０．５ｍｍ以上であることによって、第１のノッチ部Ｎ１ａおよび第２のノッチ部Ｎ２ａを、単なるチッピングと区別することが容易となる。また寸法が５ｍｍ以下であることによって、第１のノッチ部Ｎ１ａおよび第２のノッチ部Ｎ２ａをつなぐ第１のへこみ部Ｄａを形成するのに必要な研削量を抑制することができる。
　また好ましくは、炭化珪素基板１０１の結晶の欠陥密度が小さくされる。これによりクラックが生じることが防止される。好ましくは炭化珪素基板１０１は、１０／ｃｍ2以下のマイクロパイプ密度と、１００００／ｃｍ2以下のエッチピット密度とを有する。
　また炭化珪素基板１０１の反りが小さいほど、クラックが生じることが防止される。好ましくは炭化珪素基板１０１の反りは３０μｍ以下である。
　また好ましくは、上記の単結晶構造は六方晶を有し、第１のノッチ部Ｎ１ａは、第１の中心Ｃ１から＜１１－２０＞方向および＜１－１００＞方向のいずれかに延びる軸の第１の円形面１１への正射影ＡＸ１上に位置する。これによりキャリア移動度に関して特徴を有する＜１１－２０＞方向または＜１－１００＞方向を容易に識別することができる。
　また好ましくは、炭化珪素基板１０１の結晶構造および第１の円形面１１の面方位は、キャリア移動度（チャネル移動度）が大きくなるように選択される。具体的には、炭化珪素基板１０１の単結晶構造は六方晶を有し、また第１の円形面１１は｛０００１｝面に対して５０°以上６５°以下のオフ角を有する。より好ましくは、以下の第１または第２の条件のいずれかが満たされる。
　第１の条件として、オフ角のオフ方位は＜０１－１０＞方向に対して±５°以下の範囲内にある。好ましくは、第１の円形面１１は＜０１－１０＞方向において｛０３－３８｝面に対して－３°以上＋５°以下のオフ角を有する。より好ましくは、第１の円形面１１は＜０１－１０＞方向において（０－３３－８）面に対して－３°以上＋５°以下のオフ角を有する。
　第２の条件として、好ましくは、オフ角のオフ方位は＜１１－２０＞方向に対して±５°以下の範囲内にある。
　図１０を参照して、本実施の形態の変形例について説明する。本変形例の炭化珪素基板１０１ｖは、第２の円形面２１（図４）の代わりに第２の円形面２１ｖを有する。第１の円形面１１の表面粗さと、第２の円形面２１ｖの表面粗さとは、互いに異なっており、好ましくは目視によって判別できる程度に異なっている。具体的には、第１の円形面１１は１０ｎｍ未満の表面粗さＲａを有し、第２の円形面２１ｖは１０ｎｍ以上の表面粗さＲａを有する。たとえば、第１の円形面１１は鏡面となるように研磨され、また第２の円形面２１には目視で分かる程度の研磨傷が残される。
　本変形例によれば、炭化珪素基板１０１の第１の円形面１１と第２の円形面１２ｖとを、表面粗さの相違によって識別することができる。第１の円形面１１と第２の円形面とでは、炭化珪素の結晶構造の特徴に起因して特性が異なるので、両者を識別することができることは、基板が単結晶炭化珪素から作られている場合に特に有用である。たとえば炭化珪素基板１０１が｛０００１｝面に平行にスライスされることで形成されている場合、第１の円形面１１および第２の円形面２１のうち一方はＳｉ（シリコン）面となり他方はＣ（カーボン）面となるので、第１の円形面１１および第２の円形面２１の物性は互いに異なるものとなり、よって第１の円形面１１および第２の円形面２１を互いに区別することは重要である。
　（実施の形態２）
　図１１および図１２に示すように、本実施の形態の炭化珪素基板１０２は、単結晶構造を有するものであって、第１の円形面１２と、第２の円形面２２と、側面３２とを有する。第１の円形面１２は、第１の円形面１１（図２）にさらに第３のノッチ部Ｎ１ｂが設けられた構成を有する。第２の円形面２２は、第２の円形面２１（図３）にさらに第４のノッチ部Ｎ２ｂが設けられた構成を有する。第３のノッチ部Ｎ１ｂおよび第４のノッチ部Ｎ２ｂは厚さ方向に互いに対向している。第３のノッチ部Ｎ１ｂの形状（第３の形状）および第４のノッチ部Ｎ２ｂの形状（第４の形状）は互いに同一である。第３の形状は第１のノッチ部Ｎ１ａの形状（第１の形状）と異なっており、第４の形状は第２のノッチ部Ｎ２ａの形状（第２の形状）と異なっている。本実施の形態においては第３および第４の形状は互いに同一である。側面３２は、側面３１（図１）にさらに第２のへこみ部Ｄｂが設けられた構成を有する。第２のへこみ部Ｄｂは第３のノッチ部Ｎ１ｂおよび第４のノッチ部Ｎ２ｂをつないでいる。
　図１１に示すように、第１のノッチ軸ＡＸａは、平面視において、第１の中心Ｃ１および第１のノッチ部Ｎ１ａを通る仮想的な軸である。第２のノッチ軸ＡＸｂは、平面視において、第１の中心Ｃ１および第３のノッチ部Ｎ１ｂを通る仮想的な軸である。第１のノッチ軸ＡＸａおよび第２のノッチ軸ＡＸｂは、第１の中心Ｃ１において互いに交差している。軸ＡＸｍは、平面視において第１の中心Ｃ１を通り、かつ第１のノッチ軸ＡＸａの方位および第２のノッチ軸ＡＸｂの方位のちょうど中間の方位を有する。
　図１１に示す炭化珪素基板１０２に対して軸ＡＸｍ周りに裏返し操作が行われると、炭化珪素基板１０２は、図１３に示す状態となる。図１１および図１３を比すことによって分かるように、炭化珪素基板１０２はこの裏返し操作に対して非対称性を有する。具体的には、この操作によって第１のへこみ部Ｄａと第２のへこみ部Ｄｂとの位置が交換されると、たとえば軸ＡＸｍに対して時計周り方向に位置するノッチ部の形状が、第３の形状（図１１：第３のノッチ部Ｎ１ｂの形状）から第２の形状（図１３：第２のノッチ部Ｎ２ａの形状）に変化する。上述したように両形状は互いに異なるので、図１１の状態と図１３の状態、すなわち第１の円形面１２が露出している状態と第２の円形面２２が露出している状態を識別することができる。なお軸ＡＸｍ以外の軸周りでの裏返し操作に関しては、炭化珪素基板１０２は当然に非対称性を有する。
　第１の円形面１１と第２の円形面とでは、炭化珪素の結晶構造の特徴に起因して特性が異なるので、両者を識別することができることは、基板が単結晶炭化珪素から作られている場合に特に有用である。たとえば炭化珪素基板１０１が｛０００１｝面に平行にスライスされることで形成されている場合、第１の円形面１１および第２の円形面２１のうち一方はＳｉ面となり他方はＣ面となるので、第１の円形面１１および第２の円形面２１の物性は互いに異なるものとなる。すなわち本実施の形態によれば、互いに物性の異なる第１の円形面１１および第２の円形面２１を識別することができる。
　（実施の形態３）
　図１４および図１５に示すように、本実施の形態の炭化珪素基板１０３は、単結晶構造を有するものであって、第１の円形面１３と、第２の円形面２３と、側面３３とを有する。第１の円形面１３は、第１の中心Ｃ１および第１のノッチ部Ｎ１ｃを有する。第２の円形面２１は、第１の円形面１３に対向しており、第２の中心Ｃ２および第２のノッチ部Ｎ２ｃを有する。第１のノッチ部Ｎ１ｃおよび第２のノッチ部Ｎ２ｃは厚さ方向に互いに対向している。側面３３は第１の円形面１３および第２の円形面２３をつないでいる。また側面３３は、第１のノッチ部Ｎ１ｃおよび第２のノッチ部Ｎ２ｃをつなぐ第１のへこみ部Ｄｃを有する。第１のへこみ部Ｄｃは、炭化珪素基板１０３の厚さ方向に平行な面からなる。また第１の円形面１３および第２の円形面２３の各々は直径Ｒを有する。
　軸ＡＸｃ（図１４）は、平面視において、第１の中心Ｃ１および第１のノッチ部Ｎ１ｃを通る仮想的な軸である。より詳しくは、軸ＡＸｃは平面視において、側面３３に対応する円の円周のうち第１のノッチ部Ｎ１ｃが形成されている弧によって規定される扇形の中心角が２つの角度ＴＨに二等分されるように延びている。第１のノッチ部Ｎ１ｃの形状（第１の形状）および第２のノッチ部Ｎ２ｃの形状（第２の形状）は互いに同一である。第１のノッチ部Ｎ１ｃの形状は、平面視（図１４）において、軸ＡＸｃに対して非線対称である。よって第２のノッチ部Ｎ２ｃの形状も、平面視（図１５）において、軸ＡＸｃに対して非線対称である。すなわち、第１のノッチ部Ｎ１ｃおよび第２のノッチ部Ｎ２ｃの各々の形状は、裏返し操作に対して非対称性を有する。
　炭化珪素基板１０３に対して軸ＡＸｃ周りに裏返し操作が行われると、炭化珪素基板１０３は、図１６に示す状態となる。図１４および図１６を比して分かるように、炭化珪素基板１０３は、この裏返し操作に対して非対称性を有する。具体的には、この操作によって、平面視におけるノッチ部の形状が変化する。よって図１４の状態と図１６の状態、すなわち第１の円形面１３が露出している状態と第２の円形面２３が露出している状態を識別することができる。なお軸ＡＸｃ以外の軸周りでの裏返し操作に関しては、炭化珪素基板１０３は当然に非対称性を有する。
　本実施の形態によれば、１つのノッチ（第１のへこみ部Ｄｃ）だけで、実施の形態２と同様に第１の円形面１３および第２の円形面２３を識別することができる。
　（実施の形態４）
　図１７および図１８に示すように、本実施の形態の炭化珪素基板１０４は、単結晶構造を有するものであって、第１の円形面１４と、第２の円形面２４と、側面３４とを有する。第１の円形面１４は、第１の中心Ｃ１および第１のノッチ部Ｎ１ｄを有する。第２の円形面２４は、第１の円形面１４に対向しており、第２の中心Ｃ２および第２のノッチ部Ｎ２ｄを有する。第１のノッチ部Ｎ１ｄおよび第２のノッチ部Ｎ２ｄは厚さ方向に互いに対向している。側面３４は第１の円形面１４および第２の円形面２４をつないでいる。また側面３４は、第１のノッチ部Ｎ１ｄおよび第２のノッチ部Ｎ２ｄをつなぐ第１のへこみ部Ｄｄを有する。また第１の円形面１４および第２の円形面２４の各々は直径Ｒを有する。
　第１のノッチ部Ｎ１ｄの形状（第１の形状）と、第２のノッチ部Ｎ２ｄ（第２のノッチ部）の形状とは、互いに異なる。よって第１のへこみ部Ｄｄは、炭化珪素基板１０４の厚さ方向に対して傾斜した部分を有する。
　軸ＡＸｄ（図１７）は、平面視において、第１の中心Ｃ１および第１のノッチ部Ｎ１ｄを通る仮想的な軸である。上記のように第１のノッチ部Ｎ１ｄの形状と第２のノッチ部Ｎ２ｄの形状とが相違することから、第１のへこみ部Ｄｄは、軸ＡＸｄ周りの裏返し操作に対して非対称性を有する。具体的には、この操作によって、図１９に示す断面形状が上下反転された形状となり、よって非対称性を有する。別の言い方をすれば、第１のノッチ部Ｎ１ｄの形状と第２のノッチ部Ｎ２ｄの形状とが互いに異なるので、炭化珪素基板１０４は上記操作に対して非対称性を有する。
　本実施の形態によっても、上記の非対称性によって実施の形態３と同様の作用効果が得られる。また実施の形態３と異なり、第１のノッチ部Ｎ１ｄの形状は軸ＡＸｄに対して線対称性を有してもよい。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１０１～１０４，１０１ｖ　炭化珪素基板、１１～１４　第１の円形面、２１～２４，２１ｖ　第２の円形面、３１～３４　側面。

Claims (18)

  1. 　単結晶構造を有する炭化珪素基板（１０１）であって、
    　第１のノッチ部（Ｎ１ａ）が設けられた第１の円形面（１１）と、
    　前記第１の円形面に対向し、かつ第２のノッチ部（Ｎ２ａ）が設けられた第２の円形面（２１）と、
    　前記第１および第２の円形面をつなぐ側面（３１）とを備え、前記第１および第２のノッチ部は互いに対向しており、前記側面は前記第１および第２のノッチ部をつなぐ第１のへこみ部（Ｄａ）を有する、炭化珪素基板。
  2. 　前記炭化珪素基板は、前記炭化珪素基板の任意の裏返し操作に対して非対称性を有する、請求項１に記載の炭化珪素基板（１０２）。
  3. 　前記第１の円形面は、前記第１のノッチ部の形状と異なる形状を有する第３のノッチ部（Ｎ１ｂ）を含み、
    　前記第２の円形面は、前記第２のノッチ部の形状と異なる形状を有する第４のノッチ部（Ｎ２ｂ）を含み、前記第３および第４のノッチ部は互いに対向しており、
    　前記側面は、前記第３および第４のノッチ部をつなぐ第２のへこみ部（Ｄｂ）を有する、請求項２に記載の炭化珪素基板（１０２）。
  4. 　前記第１のへこみ部（Ｄｃ）は、前記裏返し操作に対して非対称性を有する、請求項２に記載の炭化珪素基板（１０３）。
  5. 　前記第１および第２のノッチ部（Ｎ１ｄ、Ｎ２ｄ）の各々の形状は互いに異なる、請求項２に記載の炭化珪素基板（１０４）。
  6. 　前記第１および第２のノッチ部（Ｎ１ｃ、Ｎ２ｃ）の各々の形状は同じであり、かつ前記裏返し操作に対して非対称性を有する、請求項２に記載の炭化珪素基板（１０３）。
  7. 　前記第１の円形面の表面粗さと前記第２の円形面の表面粗さとが異なっている、請求項１に記載の炭化珪素基板（１０１ｖ）。
  8. 　前記第１および第２の円形面のうち、一方は１０ｎｍ未満の表面粗さＲａを有し、他方は１０ｎｍ以上の表面粗さＲａを有する、請求項７に記載の炭化珪素基板。
  9. 　前記第１および第２の円形面の各々は、１５ｃｍ以上の直径を有する、請求項１に記載の炭化珪素基板。
  10. 　前記単結晶構造は六方晶を有し、
    　前記第１のノッチ部は、前記第１の円形面の中心から＜１１－２０＞方向および＜１－１００＞方向のいずれか一方に延びる軸の前記第１の円形面への正射影（ＡＸ１）上に位置する、請求項１に記載の炭化珪素基板。
  11. 　前記炭化珪素基板は１０／ｃｍ2以下のマイクロパイプ密度を有する、請求項１に記載の炭化珪素基板。
  12. 　前記炭化珪素基板は１００００／ｃｍ2以下のエッチピット密度を有する、請求項１に記載の炭化珪素基板。
  13. 　前記炭化珪素基板の反りが３０μｍ以下である、請求項１に記載の炭化珪素基板。
  14. 　前記単結晶構造は六方晶を有し、
    　前記第１の円形面は｛０００１｝面に対して５０°以上６５°以下のオフ角を有する、請求項１に記載の炭化珪素基板。
  15. 　前記オフ角のオフ方位は＜０１－１０＞方向に対して±５°以下の範囲内にある、請求項１４に記載の炭化珪素基板。
  16. 　前記第１の円形面は＜０１－１０＞方向において｛０３－３８｝面に対して－３°以上＋５°以下のオフ角を有する、請求項１５に記載の炭化珪素基板。
  17. 　前記第１の円形面は＜０１－１０＞方向において（０－３３－８）面に対して－３°以上＋５°以下のオフ角を有する、請求項１６に記載の炭化珪素基板。
  18. 　前記オフ角のオフ方位は＜１１－２０＞方向に対して±５°以下の範囲内にある、請求項１４に記載の炭化珪素基板。
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