炭化珪素基板、炭化珪素インゴットおよびそれらの製造方法
【課題】特性の均一性に優れた炭化珪素基板、炭化珪素インゴットおよびそれらの製造方法を提供する。
【解決手段】炭化珪素インゴットの製造方法は、（０００１）面に対してオフ角が１０°以下であり、単結晶炭化珪素からなるベース基板１を準備する工程と、ベース基板１の表面上に炭化珪素層を成長させる工程とを備える。炭化珪素層を成長させる工程では、炭化珪素層の成長方向側から見たときの幅方向における温度勾配を２０℃／ｃｍ以上とする。このようにすれば、得られた炭化珪素インゴットはその成長最表面９について中央部を含むほぼ全面がファセット面５になっているため、外周端部のみを研削することで全面がファセット面５となった炭化珪素インゴットを得ることができる。
【解決手段】炭化珪素インゴットの製造方法は、（０００１）面に対してオフ角が１０°以下であり、単結晶炭化珪素からなるベース基板１を準備する工程と、ベース基板１の表面上に炭化珪素層を成長させる工程とを備える。炭化珪素層を成長させる工程では、炭化珪素層の成長方向側から見たときの幅方向における温度勾配を２０℃／ｃｍ以上とする。このようにすれば、得られた炭化珪素インゴットはその成長最表面９について中央部を含むほぼ全面がファセット面５になっているため、外周端部のみを研削することで全面がファセット面５となった炭化珪素インゴットを得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、炭化珪素基板、炭化珪素インゴットおよびそれらの製造方法に関し、より特定的には、不純物濃度などの特性のばらつきが小さい炭化珪素基板、炭化珪素インゴットおよびそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、珪素（Ｓｉ）に代わる次世代の半導体材料として炭化珪素（ＳｉＣ）が研究されている。この炭化珪素からなる基板を製造するため、従来種基板上に炭化珪素単結晶を成長させて炭化珪素インゴットを形成し、当該炭化珪素インゴットをスライスして基板を製造する方法が知られている。この場合、（０００１）面（いわゆるｃ面）または当該ｃ面からオフ角を１０°以下にした結晶面を成長面とし種結晶を準備し、当該種結晶の成長面上に炭化珪素単結晶を成長させる方法が用いられる（たとえば特開２００４−３２３３４８号公報（以下、特許文献１と呼ぶ）参照）。このような種結晶の成長面上に炭化珪素単結晶を成長させた場合、成長した炭化珪素単結晶の表面の中央部付近には（０００１）ファセット面が形成される。
【０００３】
特許文献１では、異種多形結晶や異方位結晶の形成を防止するとともに螺旋転位の発生を防止するため、螺旋転位発生可能領域を有する転位制御種結晶を準備し、当該転位制御種結晶上に炭化珪素単結晶を成長させている。また、特許文献１では、炭化珪素単結晶の成長工程において、当該炭化珪素単結晶の表面にｃ面ファセットが形成され、当該（０００１）ファセット面と螺旋転位発生可能領域とが部分的に重なるように、炭化珪素単結晶を成長させている。特許文献１では、上記のように炭化珪素単結晶を成長させることで、炭化珪素単結晶中での異種多形結晶や異方位結晶の形成や螺旋転位の発生を抑制できるとしている。また、特許文献１では、炭化珪素単結晶の成長工程において反応ガスの濃度分布を制御する、あるいは種結晶の温度分布を制御するといった方法で、螺旋転位発生可能領域と重なるように（０００１）ファセット面の位置を調整することが示唆されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３２３３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、上述した炭化珪素単結晶の表面における（０００１）ファセット面には、結晶成長時に当該表面の他の部分より窒素（Ｎ）が相対的に取り込まれやすくなっている。そのため、上述した炭化珪素単結晶の成長時に、（０００１）ファセット面が形成された表面下の部分には、窒素濃度が他の領域より高くなっている高濃度窒素領域が形成される。炭化珪素中の窒素濃度は、炭化珪素単結晶の導電性や光の透過性といった特性に影響を及ぼすため、インゴットおよび当該インゴットから形成される基板において極力均一であることが望まれる。しかし、従来の方法で形成された炭化珪素インゴットでは、当該窒素濃度の均一なインゴットおよび基板を得るために（０００１）ファセット面の配置やサイズを調整することは特になされていなかった。そのため、得られた炭化珪素インゴットでは、（０００１）ファセット面がインゴットの端部寄りの位置に配置される場合はあったものの、ある程度の大きさの高濃度窒素領域がインゴットの内部に形成される。このため、当該インゴットから切り出した基板において窒素濃度の相対的に低い領域（つまり高濃度窒素領域以外の領域）の内部に高濃度窒素領域が配置される。つまり、従来は炭化珪素基板において基板中央部を含むまとまった領域として窒素濃度の均一な領域を形成することは難しかった。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、特性の均一性に優れた炭化珪素基板、炭化珪素インゴットおよびそれらの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者は、炭化珪素の結晶成長について鋭意研究を進めた結果、本発明を完成した。すなわち、発明者は、ベース基板上に炭化珪素単結晶を成長させるときに、当該炭化珪素単結晶の径方向での温度勾配を大きくすることにより、炭化珪素単結晶（つまり炭化珪素インゴット）の表面状態が不安定になり、結果的に炭化珪素単結晶の成長面のほぼ全面をファセット領域とできることを見出した。このようにすれば、ファセット領域下に位置する炭化珪素単結晶は品質のばらつきが小さく、得られた炭化珪素インゴットの大部分の領域を均質な炭化珪素単結晶により構成することができる。このような知見に基づき、本発明に従った炭化珪素インゴットの製造方法は、（０００１）面に対してオフ角が１０°以下であり、単結晶炭化珪素からなるベース基板を準備する工程と、ベース基板の表面上に炭化珪素層を成長させる工程とを備える。炭化珪素層を成長させる工程では、炭化珪素層の成長方向側から見たときの幅方向における温度勾配を２０℃／ｃｍ以上とする。また、このときインゴットの中央部が最も低温になるようにする。
【０００８】
このようにすれば、得られた炭化珪素インゴットはその成長最表面について中央部を含むほぼ全面がファセット面になっているため、端部のみを研削することで全面がファセット面となったインゴットを得ることができる。そのため、当該インゴットから切出した炭化珪素基板についてはその主表面のほぼ全面をファセット面とすることができる。ここで、ファセット面と非ファセット面とが基板の主表面に混在すると、ファセット面と非ファセット面との間では窒素濃度や転位の発生状況などが異なることから、当該基板表面に形成したデバイスに特性のばらつきが発生する恐れがある。しかし、本発明による上記製造方法により得られた炭化珪素インゴットおよび当該インゴットから得られた炭化珪素基板では、ほぼ全面がファセット面となっているため、そのような特性のばらつきの発生確率を低減できる。なお、ベース基板を準備する工程において準備されるベース基板の上記オフ角は、好ましくは５°以下、より好ましくは１°以下である。
【０００９】
この発明に従った炭化珪素インゴットは、（０００１）面に対してオフ角が１０°以下であり、単結晶炭化珪素からなるベース基板と、ベース基板の表面上に形成された炭化珪素層とを備える。ベース基板が位置する側と反対側に位置する炭化珪素層の表面は（０００１）ファセット面を含む。（０００１）ファセット面は、炭化珪素層の表面の中央部を含み、かつ、当該中央部より、当該表面の外周端から当該表面の幅の１０％の距離である位置にまで延在している。
【００１０】
このようにすれば、炭化珪素インゴットはその表面（成長最表面）について中央部を含むほぼ全面がファセット面になっているため、端部のみを研削することで全面がファセット面となったインゴットを得ることができる。そのため、当該炭化珪素インゴットから切出した炭化珪素基板についてはその主表面のほぼ全面をファセット面とすることができる。このため、本発明による上記製造方法により得られた炭化珪素インゴットおよび当該インゴットから得られた炭化珪素基板では、特性のばらつきの発生確率を低減できる。なお、ベース基板の上記オフ角は、好ましくは５°以下、より好ましくは１°以下である。
【００１１】
この発明に従った炭化珪素インゴットは、上記炭化珪素インゴットの製造方法を用いて製造されている。この場合、得られた炭化珪素インゴットはその成長最表面について中央部を含むほぼ全面がファセット面になっているため、端部のみを研削することで全面がファセット面となったインゴットを得ることができる。そのため、その主表面のほぼ全面をファセット面とした炭化珪素基板を容易に得ることができる。
【００１２】
この発明に従った炭化珪素基板の製造方法は、上記炭化珪素インゴットの製造方法を用いて、炭化珪素インゴットを準備する工程と、当該炭化珪素インゴットをスライスする工程とを備える。
【００１３】
この場合、炭化珪素インゴットでは、得られた炭化珪素インゴットはその成長最表面について中央部を含むほぼ全面がファセット面になっている。そのため、上記スライスする工程において、当該炭化珪素インゴットから炭化珪素基板を切り出すことにより、その主表面のほぼ全面をファセット面とした炭化珪素基板を容易に得ることができる。
【００１４】
この発明に従った炭化珪素基板は、上記炭化珪素基板の製造方法を用いて製造されている。このようにすれば、その主表面のほぼ全面をファセット面とした炭化珪素基板を容易に得ることができる。
【００１５】
上記炭化珪素インゴットでは、炭化珪素層において、（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する部分は、炭化珪素層において（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する上記部分以外の部分より窒素濃度が高くなっている高濃度窒素領域であってもよい。
【００１６】
このようにすれば、窒素が取り込まれ易い（０００１）ファセット面を炭化珪素インゴットの中央部全面に形成することで、相対的に窒素濃度の高い領域（（０００１）ファセット面下に位置する高濃度窒素領域）を炭化珪素インゴットの中央部に配置することができる。そのため、高濃度窒素領域を、炭化珪素インゴットの中心部を含むまとまった領域として形成できる。このため、当該インゴットから炭化珪素基板を切り出すときに、高濃度窒素領域が基板中央部を含む広い領域に形成された炭化珪素基板を容易に得ることができる。
【００１７】
この発明に従った炭化珪素基板は、上記炭化珪素インゴットをスライスして得られたものである。このようにすれば、相対的に窒素濃度の高い領域（または光の透過率が相対的に低い領域）が基板中央部を含む広い領域に形成された炭化珪素基板を容易に得ることができる。
【００１８】
また、この発明に従った炭化珪素基板は、上記炭化珪素インゴットから、低濃度窒素領域（高濃度窒素領域を囲むように配置された、高濃度窒素領域より窒素濃度の低い領域）を除去した後、当該炭化珪素インゴットをスライスして得られたものである。このようにすれば、低濃度窒素領域があらかじめ除去されることにより、高濃度窒素領域のみとなった炭化珪素インゴットを用いて炭化珪素基板が形成される。このため、特性の変動が低減された炭化珪素基板を得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、窒素濃度などの特性についての均一性に優れた炭化珪素インゴットおよび炭化珪素基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明に従った炭化珪素インゴットの製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】この発明に従った炭化珪素基板の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】図１に示した成膜工程の一例を説明するための模式図である。
【図４】本発明に従った炭化珪素インゴットの平面模式図である。
【図５】図４に示した線分Ｖ−Ｖにおける断面模式図である。
【図６】図４および図５に示した炭化珪素インゴットから切り出した炭化珪素基板を示す平面模式図である。
【図７】図１に示した成膜工程を実施するための結晶成長装置の断面模式図である。
【図８】本発明に従った炭化珪素基板の他の例を示す平面模式図である。
【図９】この発明に従った炭化珪素インゴットの第１の変形例を示す平面模式図である。
【図１０】図９に示した炭化珪素インゴットから切り出した炭化珪素基板を示す平面模式図である。
【図１１】図１０に示した炭化珪素基板の変形例を示す平面模式図である。
【図１２】この発明に従った炭化珪素インゴットの第２の変形例を示す平面模式図である。
【図１３】図１２に示した炭化珪素インゴットから切り出した炭化珪素基板を示す平面模式図である。
【図１４】図１３に示した炭化珪素基板の変形例を示す平面模式図である。
【図１５】この発明に従った炭化珪素インゴットの第３の変形例を示す平面模式図である。
【図１６】図１５に示した炭化珪素インゴットから切り出した炭化珪素基板を示す平面模式図である。
【図１７】図１６に示した炭化珪素基板の変形例を示す平面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
図１〜図８を参照して、本発明による炭化珪素インゴットおよび炭化珪素基板の製造方法を説明する。
【００２３】
図１に示すように、本発明による炭化珪素インゴット（以下、インゴットとも呼ぶ）の製造方法では、まず準備工程（Ｓ１０）を実施する。具体的には、インゴットを形成するための結晶成長装置の処理容器内において、図３に示すような支持部材２を配置し、当該支持部材２上にインゴットを形成するための種基板であるベース基板１を搭載する。ベース基板１の平面形状は円形状である。ここで、ベース基板１の主表面は、（０００１）面に対するオフ角が１０°以下、より好ましくは５°以下、より好ましくは１°以下であってもよい。また、さらに好ましくは当該オフ角が０．５°以下、より好ましくはオフ角が０°であってもよい（つまり実質的にベース基板１の主表面が（０００１）面となっていてもよい）。
【００２４】
なお、本明細書中においては、個別の面方位を（ｈｋｉｌ）で表わし、（ｈｋｉｌ）およびそれに結晶幾何学的に等価な面方位を含む総称的な面方位を｛ｈｋｉｌ｝で表わす。また、個別の方向を［ｈｋｉｌ］で表わし、［ｈｋｉｌ］およびそれに結晶幾何学的に等価な方向を含む方向を＜ｈｋｉｌ＞で表わす。また、負の指数については、結晶幾何学上は「−」（バー）を指数を表す数字の上に付けて表わすのが一般的であるが、本明細書中では指数を表す数字の前に負の符号（−）を付けて表わす。
【００２５】
次に、成膜工程（Ｓ２０）を実施する。具体的には、結晶成長装置の処理容器内部の圧力および雰囲気を所定の条件に設定した後、ベース基板１を加熱しながらベース基板１の表面４上に昇華再析出法などを用いて炭化珪素単結晶を成長させる。このようにして、図３〜図５に示すような炭化珪素のインゴット１０を形成する。また、この成膜工程（Ｓ２０）においては、インゴット１０の表面に（０００１）ファセット面５（以下、ファセット面５とも呼ぶ）が形成されている。当該ファセット面５が、図４に示すようにインゴット１０の上部表面から見た場合に当該上部表面のほぼ全面に形成されるように、成膜工程（Ｓ２０）のプロセス条件は設定されている。なお、当該プロセス条件については後述する。
【００２６】
また、ファセット面５の下に連なる領域は、当該ファセット面５からの窒素の取り込み量が他の領域での窒素の取り込み量より多いことに起因して、窒素濃度が他の領域（インゴット１０の外周領域）よりも相対的に高くなっている高濃度窒素領域６となっている。すなわち、インゴット１０を構成する炭化珪素の成長時に、成長した炭化珪素の表面におけるファセット面５から他の領域より相対的に多くの窒素が炭化珪素中に取り込まれることから、高濃度窒素領域６における窒素濃度は、他の領域である低濃度窒素領域７における窒素濃度よりも相対的に高くなっている。
【００２７】
このファセット面５は、図４や図５に示すように、インゴット１０の上部表面のほぼ中央部を含み、当該上部表面のほぼ全面に配置されている。このようにファセット面５をインゴット１０の上部表面のほぼ全体に形成する方法（プロセス条件）としては、任意の方法を用いることができる。たとえば、図７に示すように、坩堝１１と加熱用のコイル１２とを備える結晶成長装置において、インゴット１０の径方向の温度勾配を２０℃／ｃｍ以上にする、という方法を用いることが好ましい。この場合、インゴット１０における等温線が坩堝１１の上下方向において変化する。このときのインゴット１０の成長最表面の状態は不安定になるため、より確実にファセット成長が起きる。この温度勾配をインゴット１０の中央部２４から端部２７までつけることにより、ファセット領域が広がる。この結果、インゴット１０の成長最表面において、インゴット１０の直径の１０％以下の幅を有する端部を除き、全面ファセット面５となる。
【００２８】
なお、このような温度勾配にするには、坩堝１１上部に接するようにカーボンフェルトもしくは、カーボン成型断熱材などの断熱部材を置き、坩堝中心部にあたるところだけ当該フェルトまたはカーボン成型断熱材に放熱穴をあける、といった方法を用いることができる。なお、当該放熱穴の直径は、坩堝１１の内径の１０％以下とすることが好ましい。
【００２９】
また、種基板であるベース基板１については、上述したように、その主表面（インゴット１０となる結晶が成長する面）が、（０００１）面に対するオフ角が１０°以下となっていることが好ましい。このようなベース基板１を使い、上記のような温度条件での成膜を行なうことによって、図７に示すようにインゴット１０の成長面のほぼ全体に（０００１）ファセット面５が発生する。なお、図７に示した結晶成長装置では、図３に示した支持部材２は記載されておらず、坩堝１１の内壁上に直接ベース基板１が配置されているが、図３に示したようにベース基板１に支持部材２を配置し、当該支持部材２を介してベース基板１を坩堝１１の内壁上に固定してもよい。
【００３０】
ここで、インゴット１０の成長最表面のほぼ全面を（０００１）ファセット面５とするためには、図７に示したインゴット１０の成長最表面における中央部２４、端部２７、最外周部１６という各点の温度が重要となる。ここで、端部２７は、インゴット１０の端部域にあり、坩堝１１の内壁からインゴット１０の直径の１０％以内の距離である位置とする。中央部２４の温度をＴａ、端部２７の温度をＴｂ、最外周部１６の温度をＴｃとすると、その関係はＴｃ＞Ｔｂ≧Ｔａという関係式を満足し、かつ温度Ｔｂと温度Ｔａとについては、温度勾配（（温度Ｔａと温度Ｔｂとの差の絶対値）／（中央部２４と端部２７との間の距離））が２０℃／ｃｍ以上という関係を満足することが好ましい。
【００３１】
このような温度条件を実現するためには、ベース基板１の裏面側（つまり図７の坩堝１１上面側）での温度分布を大きくする（温度のばらつきを大きくする）必要がある。具体的には、たとえば坩堝１１の上面側に形成する放熱穴の直径をインゴット１０の径より上述のように小さくする、といった構成を採用することがこのましい。これにより、インゴット１０の表面における中央部２４と端部２７との間の曲率半径を、インゴット１１の半径の３倍以上とすることができる。ここで、曲率半径は、たとえば以下のようにして算出する。まず、中央部２４と端部２７との間において５ｍｍピッチでインゴット１０の高さ（ベース基板１の表面からインゴット１０の表面までの距離）を測定する。そして、各ピッチ間における上記高さの差から、当該ピッチ間でのインゴット１０の表面に対応する円弧の半径を算出する。そして、中央部２４と端部２７との間の各ピッチ間について算出された円弧の半径のうち最小の半径を、上記曲率半径とする。
【００３２】
また、上記インゴット１０の表面の平坦性については、以下のような測定方法により測定してもよい。すなわち、インゴット１０の表面の中心から５ｍｍピッチで十字方向（好ましくは、５ｍｍピッチのマトリクス状)に配置された複数の位置（測定点）で、基準面からのインゴット１０の表面の高さを測定する。そして、隣り合う測定点間で、当該高さの差を測定する。さらに、当該高さの差と測定点間の距離とから決定できる正接（ｔａｎ）から、隣り合う測定点間でのインゴット１０の表面の傾斜に対応する角度を求める。このようにして求めた複数の角度について、その角度の平均が１０°超えであることが好ましい。さらに、測定した角度がすべて１０°超えであることが好ましい。ただし、測定点としては、インゴット１０の最外周部から当該インゴット１０の直径の１０％以内の距離となる領域は除く。
【００３３】
また、温度Ｔｃと温度Ｔｂとの関係については、温度Ｔｂと温度Ｔｃとの差の絶対値が１℃以上、より好ましくは５０℃以上であること（より具体的には温度Ｔｂに対して温度Ｔｃの方が高温であり、温度Ｔｂと温度Ｔｃとの差が１℃以上、より好ましくは５０℃以上であること）が好ましい。ここで、当該差の絶対値が１℃未満の場合は、グラファイトからなる坩堝１１の内周表面上に炭化珪素の多結晶が付着・成長しやすくなり、結果的に単結晶インゴットの成長の妨げになる。さらに、当該差が５０℃以上である場合は、坩堝１１側からの輻射熱等の影響により、インゴット１０の端面部の温度も上昇する。この結果、中央部２４と端部２７との間の温度差が大きくなり、確実にファセット面を形成できる。なお、上記温度差の上限は、たとえば１００℃とすることができる。その理由は、温度差が大きすぎると低い温度のところばかり成長しやすいため、成長するインゴット径が小さくなるというものである。
【００３４】
上記のような条件で成長することにより、インゴット１０の表面状態が不安定になり、（０００１）ファセット面５はインゴット１０の成長面の全面に発生するようになる。また、（０００１）ファセット面５の幅はインゴット１０の直径の８０％以上であることが好ましい。
【００３５】
なお、上記のように（０００１）ファセット面５をインゴット１０の成長面のほぼ全面に配置するためには、インゴット１０の成長開始から終了まで、常に上記のようにインゴット１０の径方向に温度分布が発生しているような環境（径方向における温度差が大きい状態）にすることが好ましい。そのために、成長初期とは別に成長中後期において、温度管理について以下のように注意が必要である。
【００３６】
たとえば、絶対温度を時間とともに変えたり、炉体に対する坩堝の位置関係を変更するといった制御を行なうことが好ましい。
【００３７】
上述のような方法で形成された本発明によるインゴット１０では、（０００１）ファセット面５がインゴット１０の成長面のほぼ全面に形成されている。このため、転位発生確率はインゴット１０の全面でほぼ均一であり、またインゴット１０の成長に従って均一に減少していく。つまり、本発明に従ったインゴット１０では、実質的に全領域において転位を低減することができる。
【００３８】
次に後処理工程（Ｓ３０）を実施する。具体的には、形成されたインゴット１０を処理容器の内部から取出し、表面層を研削する、インゴット１０の結晶方位を示すマークをインゴット１０に形成する、さらにはインゴット１０からベース基板１を分離する、といった必要な後処理を行なう。
【００３９】
ここで、高濃度窒素領域６は、インゴット１０のほぼ中央部に形成されている。また、高濃度窒素領域６における窒素濃度は、インゴット１０の（ファセット面ではない）外周部表面３５下に位置する低濃度窒素領域７の窒素領域に対して１．１倍以上となっている。なお、当該窒素濃度はたとえばＳＩＭＳによって評価することができる。
【００４０】
また、高濃度窒素領域６における単位厚さ当たりの、波長が４５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である光の透過率は、インゴット１０の高濃度窒素領域６以外の部分である低濃度窒素領域７における単位厚さ当りの、上記光の透過率より低くなっている。当該光の透過率は、たとえばＦＴＩＲ（フーリエ変換型赤外分光装置）を用いて測定することができる。
【００４１】
たとえば、基板２０の厚みを４００μｍとし、当該基板２０の高濃度窒素領域６における基板２０の厚さ方向における上記波長の光の透過率と、当該基板２０の低濃度窒素領域７における基板２０の厚さ方向での上記波長の光の透過率を可視光の分光器を用いて測定する、といった方法を用いることができる。
【００４２】
このようなインゴット１０によれば、相対的に窒素濃度の高い高濃度窒素領域６をインゴット１０の中央部を含む広い範囲に配置しているので、当該高濃度窒素領域６によってインゴット１０の中心部を含むまとまった領域を構成できる。このため、当該インゴット１０から炭化珪素基板２０を切り出すときに、高濃度窒素領域６が基板中央部を含む広い領域に形成された炭化珪素基板２０を容易に得ることができる。
【００４３】
次に、上述のようにして得られたインゴット１０を用い、図２に示したプロセスを用いて図６に示す炭化珪素基板２０を製造する。炭化珪素基板２０の製造方法を、図２を参照しながら具体的に説明する。
【００４４】
本発明に従った炭化珪素基板の製造方法では、まず図２に示すように、インゴット準備工程（Ｓ４０）を実施する。当該工程（Ｓ４０）においては、図１に示した工程を実施することにより得られた炭化珪素からなるインゴット１０を準備する。
【００４５】
次に、スライス工程（Ｓ５０）を実施する。具体的には、工程（Ｓ５０）においては、インゴット１０を任意の方法でスライスする。スライスする方法としては、たとえばワイヤソーを用いる方法、あるいはダイヤモンドなどの硬質の砥粒が表面に配置された切断部材（たとえば内周刃ブレード）を用いる方法などを用いることができる。インゴット１０をスライスする方向としては、任意の方向を採用できるが、たとえばベース基板１の表面４に沿った方向（図５に示した直線８に沿った方向）にインゴット１０をスライスしてもよい。この場合、切り出された炭化珪素基板２０において高濃度窒素領域６を炭化珪素基板２０の中央部に配置することができる。あるいは、ベース基板１のオフ角方向とベース基板１の表面４に対する垂線とにより規定される平面に沿って（つまり図５に示すインゴット１０の断面が炭化珪素基板２０の主表面となるように）インゴット１０をスライスしてもよい。
【００４６】
次に、後処理工程（Ｓ６０）を実施する。具体的には、スライスした基板の表面および／または裏面を研削・研磨することにより、鏡面状態または任意の表面状態に仕上げ加工する。このようにして、図６に示すような炭化珪素基板２０を得る。炭化珪素基板２０においては、主表面の中央部を含む大部分が高濃度窒素領域６となっており、外周端部に低濃度窒素領域７が配置されている。また、図８に示すように、低濃度窒素領域７を研削加工などによって除去することにより、炭化珪素基板２０が高濃度窒素領域６のみにより構成された状態としてもよい。この場合、炭化珪素基板２０のほぼ全面が高濃度窒素領域６となり、特性の均一な炭化珪素基板２０を得ることができる。
【００４７】
また、このような炭化珪素基板２０によれば、当該炭化珪素基板２０の表面上に特性の均一性に優れた炭化珪素エピタキシャル層を容易に形成することができる。
【００４８】
なお、図１に示した後処理工程（Ｓ３０）において、インゴット１０から低濃度窒素領域７を研削などの方法により除去した上で、図２に示した炭化珪素基板の製造方法を実施すれば、図８に示すように低濃度窒素領域の無い、つまり全面が高濃度窒素領域６となっている炭化珪素基板２０を得ることができる。図８に示した炭化珪素基板２０は、基本的には図６に示した炭化珪素基板２０と同様の構成を備えるが、図６に示した低濃度窒素領域７が除去されている。そのため、図８に示した炭化珪素基板２０では、低濃度窒素領域７が位置していた領域である外周端部が除去されることで、炭化珪素基板２０の直径が図６に示した炭化珪素基板２０より小さくなっている。
【００４９】
また、上述したインゴット１０および炭化珪素基板２０の製造方法では、ベース基板１として平面形状が円形状の基板を用いたが、他の任意の形状の基板をベース基板１として用いることができる。たとえば、ベース基板１として平面形状が四角形状の基板を用いた場合には、図９に示したように平面形状が実質的に四角形状のインゴット１０を得ることができる。この場合も、図１に示した成膜工程（Ｓ２０）におけるプロセス条件を制御することにより、インゴット１０を平面視したときの中央部にファセット面５を配置することができる。なお、図９の線分Ｖ−Ｖにおける断面は、図５に示した断面と同様である。そして、得られたインゴット１０の最表面における最大曲率半径(図５の最表面９の最大曲率半径）は、図９に示したインゴット１０の平面形状の外接円２５の半径の３倍以上となっていることが好ましい。
【００５０】
そして、この場合もベース基板１の表面４と平行な方向（すなわち図５の直線８に示す方向）に沿ってインゴット１０をスライスすることにより、図１０に示すような平面形状の炭化珪素基板２０を得ることができる。図１０に示した炭化珪素基板２０においても、中央部に高濃度窒素領域６が配置され、外周端部に位置する領域は低濃度窒素領域７となっている。このような炭化珪素基板２０によっても、図６に示した炭化珪素基板２０と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
また、図１０に示した炭化珪素基板２０から、低濃度窒素領域７を研削などにより除去することによって、図１１に示すようにその全面が高濃度窒素領域６となった炭化珪素基板２０を得ることもできる。なお、低濃度窒素領域７は、インゴット１０を形成する工程（具体的には図１に示した後処理工程（Ｓ３０））において、インゴット１０からあらかじめ除去しておいてもよい。このような炭化珪素基板２０によっても、図８に示した炭化珪素基板２０と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
また、インゴット１０を形成するためのベース基板１として、図１２に示すような長方形状の平面形状を有し、炭化珪素単結晶からなる基板を用いることもできる。この場合も、図１に示したインゴットの製造方法を用いて、図１２に示すような平面形状のインゴット１０を形成することができる。なお、当該インゴット１０の図１２に示す線分Ｖ−Ｖにおける断面形状は、基本的に図５に示したインゴット１０の断面形状と同様である。図１２に示したインゴット１０において、その最表面であるファセット面５（図５参照）の最大曲率半径は、図１２に示すインゴット１０の平面形状の外接円２５の半径の３倍以上となっていることが好ましい。
【００５３】
そして、図２に示した方法により、図１２に示したインゴット１０をスライスして後処理することにより、図１３に示すような平面形状が長方形状の炭化珪素基板２０を得ることができる。なお、スライスの方向は図１２の紙面に平行な方向（ベース基板の表面に沿った方向）としている。当該炭化珪素基板２０においても、中央部に高濃度窒素領域６が形成される一方で、当該高濃度窒素領域６を囲む外周端部の領域は低濃度窒素領域７となっている。このような炭化珪素基板２０によっても、図６に示した基板と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
さらに、図１３に示した炭化珪素基板２０のうち、低濃度窒素領域７を除去することで、図１４に示すようにその全面が高濃度窒素領域６となった炭化珪素基板２０を得ることもできる。なお、この場合、図１２に示すインゴット１０を形成した段階で当該低濃度窒素領域７をインゴット１０から除去し、その後インゴット１０をスライスすることで図１４に示す炭化珪素基板２０を得てもよい。
【００５５】
また、ベース基板１として、平面形状が六角形状の基板を用いることもできる。このような基板をベース基板１として用いた場合には、図１５に示すように平面形状が六角形状のインゴット１０を得ることができる。当該インゴット１０においても、インゴット１０の結晶成長部の最表面（図５参照）における中央部を含む大部分に（０００１）ファセット面５を配置することができる。（０００１）ファセット面５の平面形状は、インゴット１０の外周の平面形状と相似形となっており、図１５に示したインゴット１０では（０００１）ファセット面５の平面形状は六角形状となっている。なお、図１５に示したインゴット１０について、線分Ｖ−Ｖにおける断面図は図５に示した断面図と同様である。そして、得られたインゴット１０の最表面における最大曲率半径(図５の最表面の最大曲率半径）は、図１５に示したインゴット１０の平面形状の外接円２５の半径の３倍以上となっていることが好ましい。
【００５６】
そして、図１５に示したインゴット１０を図２に示した方法によりスライス、加工することによって、図１６に示すような平面形状が六角形状の炭化珪素基板２０を得ることができる。なお、スライスの方向は図１５の紙面に平行な方向（ベース基板１の表面に沿った方向）としている。当該炭化珪素基板２０においても、外周端部に低濃度窒素領域７が配置される一方で、炭化珪素基板２０の中央部を含む残りの領域は高濃度窒素領域６となっている。この場合も、図６に示した基板と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
さらに、図１６に示した炭化珪素基板２０から、研削加工などを用いて低濃度窒素領域７を除去することにより、図１７に示すようにその全面が高濃度窒素領域６となった炭化珪素基板２０を得ることもできる。なお、この場合、図１５に示すインゴット１０を形成した段階で当該低濃度窒素領域７をインゴット１０から除去し、その後インゴット１０をスライスすることで図１７に示す炭化珪素基板２０を得てもよい。
【００５８】
ここで、上述した実施の形態と一部重複する部分もあるが、本発明の特徴的な構成を列挙する。
【００５９】
本発明に従った炭化珪素インゴットの製造方法は、（０００１）面に対してオフ角が１０°以下であり、単結晶炭化珪素からなるベース基板１を準備する工程（準備工程（Ｓ１０））と、ベース基板１の表面上に炭化珪素層を成長させる工程（成膜工程（Ｓ２０））とを備える。炭化珪素層を成長させる工程（成膜工程（Ｓ２０））では、炭化珪素層の成長方向側から見たときの幅方向における温度勾配を２０℃／ｃｍ以上とする。たとえば、炭化珪素層の成長最表面の温度について、外周部の温度が内周側の温度より上記温度勾配を満足するように高く設定されていることが好ましい。
【００６０】
このようにすれば、得られた炭化珪素インゴット１０はその成長最表面について中央部を含むほぼ全面がファセット面５になっているため、外周端部のみを研削することで全面がファセット面５となった炭化珪素インゴット１０を得ることができる。そのため、当該炭化珪素インゴット１０から切出した炭化珪素基板２０についてはその主表面のほぼ全面をファセット面とすることができる。このようなファセット面と非ファセット面とが炭化珪素基板２０の主表面に混在すると、ファセット面と非ファセット面との間では窒素濃度や転位の発生状況などが異なることから、当該炭化珪素基板２０の表面に形成したデバイスに特性のばらつきが発生する恐れがある。しかし、本発明による上記製造方法により得られた炭化珪素インゴット１０および当該インゴットから得られた炭化珪素基板２０では、ほぼ全面がファセット面となっているため、そのような特性のばらつきの発生確率を低減できる。
【００６１】
上記炭化珪素インゴットの製造方法では、炭化珪素層において、ベース基板１が位置する側と反対側に位置する表面は（０００１）ファセット面５を含んでいてもよく、（０００１）ファセット面５は、炭化珪素層の当該表面の中央部を含んでいてもよい。また、上記炭化珪素インゴットの製造方法において（０００１）ファセット面５は、上記中央部より、表面の外周端から当該表面の幅の１０％の距離である位置にまで延在していてもよい。つまり、（０００１）ファセット面５の幅は、当該表面の幅の８０％以上であってもよい。
【００６２】
この場合、得られた炭化珪素インゴット１０の成長方向における最表面において、当該最表面の中央部を含む大部分の領域を（０００１）ファセット面５とすることができる。そのため、当該インゴットから得られた炭化珪素基板２０において、ほぼ全面をファセット面とすることができる。
【００６３】
上記炭化珪素インゴットの製造方法では、炭化珪素層を成長させる工程（成膜工程（Ｓ２０））後の炭化珪素層において、（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する部分は、炭化珪素層において（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する前記部分以外の部分（低濃度窒素領域７）より窒素濃度が高くなっている高濃度窒素領域６であってもよい。
【００６４】
この場合、（０００１）ファセット面５を有する領域下に高濃度窒素領域６が形成され、他の部分（炭化珪素インゴット１０の外周部）は当該高濃度窒素領域６より窒素濃度の低い低濃度窒素領域７となるので、当該炭化珪素インゴット１０をスライスすることで、表面の中央部を含む広い領域が高濃度窒素領域６となっている炭化珪素基板２０を容易に得ることができる。
【００６５】
上記炭化珪素インゴットの製造方法では、高濃度窒素領域６の幅は、ベース基板１の幅の９０％以上であってもよい。この場合、高濃度窒素領域６のサイズが炭化珪素インゴット１０全体に対して十分大きくなっているので、炭化珪素インゴット１０から得られる炭化珪素基板２０の表面（主表面）において高濃度窒素領域６の占有面積を十分大きくできる。この結果、炭化珪素基板２０の表面における高濃度窒素領域６の広さを十分広くすることができる。また、高濃度窒素領域６の外周に位置する低濃度窒素領域７を、炭化珪素インゴット１０の外周研削成型工程において容易に除去することができるので、当該炭化珪素インゴット１０の加工に要する時間が長くなることを抑制できる。
【００６６】
上記炭化珪素インゴットの製造方法は、炭化珪素層において高濃度窒素領域６以外の部分（すなわち低濃度窒素領域７）を除去する工程（図１の後処理工程（Ｓ３０））をさらに備えていてもよい。この場合、炭化珪素インゴット１０の大部分を高濃度窒素領域６により構成することができる。このため、当該炭化珪素インゴット１０から切り出した炭化珪素基板２０の表面は高濃度窒素領域６のみにより構成できるので、窒素濃度の安定した、均質性に優れた炭化珪素基板２０を得ることができる。
【００６７】
上記炭化珪素インゴットの製造方法において、高濃度窒素領域６における単位厚さ当たりの、波長が４５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である光の透過率は、炭化珪素層（ベース基板１上に成長した炭化珪素層）での高濃度窒素領域以外の部分（低濃度窒素領域７）における単位厚さ当りの、上記光の透過率より低くてもよい。
【００６８】
ここで、炭化珪素インゴット１０における上記光の透過率は、窒素濃度が高いほど低下する傾向がある。したがって、上記光の透過率という特性についても、高濃度窒素領域６と高濃度窒素領域以外の領域（低濃度窒素領域７）とでは異なる値となる。したがって、本発明によれば、上記光の透過率が相対的に高くなっている領域（低濃度窒素領域７）を炭化珪素インゴット１０の端部に配置することになるので、当該光の透過率という特性についても、上記光の透過率が相対的に低い領域（高濃度窒素領域６）を、炭化珪素インゴット１０の中心部を含むまとまった領域として形成できる。このため、当該炭化珪素インゴット１０から炭化珪素基板２０を切り出すときに、中央部を含む広い領域について、当該光の透過率がほぼ均一な状態となった炭化珪素基板２０を容易に得ることができる。
【００６９】
上記炭化珪素インゴット１０の製造方法において、（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する部分（高濃度窒素領域６）のマイクロパイプ密度は、炭化珪素層において（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する上記部分以外の部分（外周部表面３５の下に位置する低濃度窒素領域７）におけるマイクロパイプ密度より高くてもよい。この場合、マイクロパイプ密度が相対的に高くなっている高濃度窒素領域６が炭化珪素インゴット１０の中央部を含む大部分を構成することになるので、当該マイクロパイプ密度という特性についても、炭化珪素インゴット１０の中心部を含むまとまった領域においてマイクロパイプ密度を均一化することができる。このため、当該炭化珪素インゴット１０から炭化珪素基板２０を切り出すときに、基板中央部を含む広い領域において当該マイクロパイプ密度が均一化された炭化珪素基板２０を容易に得ることができる。
【００７０】
上記炭化珪素インゴット１０の製造方法において、炭化珪素層を成長させる工程（成膜工程（Ｓ２０））の後での炭化珪素層の表面（図５に示す炭化珪素インゴット１０の上部表面である最表面）における最大曲率半径は、ベース基板１の平面形状に関する外接円２５の半径の３倍以上であってもよい。また、上記炭化珪素層の表面（図５の最表面）における最大曲率半径は、炭化珪素層においてベース基板１の表面から最も離れた部分を含む領域（最表面）での最大曲率半径であることが好ましい。
【００７１】
この場合、ベース基板１上に形成される炭化珪素層の体積を十分大きくできるので、結果的に炭化珪素インゴット１０の体積を十分大きくできる。そのため、炭化珪素インゴット１０から炭化珪素基板２０を切り出す場合に、効率的に大きな面積の炭化珪素基板２０を得ることができる。なお、上記炭化珪素層（高濃度窒素領域６と低濃度窒素領域７とからなる炭化珪素エピタキシャル成長層）の平面形状が、ベース基板１の平面形状より大きくなるように（たとえば、ベース基板１から離れるにしたがって平面形状が大きくなるように、あるいはベース基板１から離れるに従って外側に向かうように傾斜した側壁を有するように）当該炭化珪素層は形成されていてもよい。
【００７２】
この発明に従った炭化珪素インゴット１０は、上記炭化珪素インゴット１０の製造方法を用いて製造されている。この場合、相対的に窒素濃度の低い領域（低濃度窒素領域７）を、炭化珪素インゴット１０の中心部を含むまとまった領域として形成できる。そのため、当該炭化珪素インゴット１０から炭化珪素基板２０を切り出すことにより、相対的に窒素濃度の低い低濃度窒素領域７が基板中央部を含む広い領域に形成された炭化珪素基板２０を容易に得ることができる。
【００７３】
この発明に従った炭化珪素基板２０の製造方法は、図２に示すように、上記炭化珪素インゴット１０の製造方法を用いて、炭化珪素インゴットを準備する工程（インゴット準備工程（Ｓ４０））と、当該炭化珪素インゴット１０をスライスする工程（スライス工程（Ｓ５０）とを備える。
【００７４】
この場合、炭化珪素インゴット１０では、相対的に窒素濃度の高い領域（高濃度窒素領域６）が、当該炭化珪素インゴット１０の中心部を含むまとまった領域として形成される。そのため、上記スライス工程（Ｓ５０）において、当該炭化珪素インゴット１０から炭化珪素基板２０を切り出すことにより、相対的に窒素濃度の高い高濃度窒素領域６が基板中央部を含む広い領域に形成された炭化珪素基板２０を容易に得ることができる。
【００７５】
上記炭化珪素基板の製造方法において、炭化珪素インゴットを準備する工程（インゴット準備工程（Ｓ４０））では、炭化珪素層を成長させる工程（成膜工程（Ｓ２０））後の炭化珪素層において、（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する部分が、炭化珪素層において（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する前記部分以外の部分（低濃度窒素領域７）より窒素濃度が高くなっている高濃度窒素領域６となっていてもよい。上記炭化珪素基板の製造方法は、炭化珪素インゴット１０をスライスするスライス工程（Ｓ５０）の前に、炭化珪素インゴット１０から低濃度窒素領域７を除去する工程（たとえば、図１の後処理工程（Ｓ３０）に含まれる低濃度窒素領域７を研削によって除去する工程）をさらに備えていてもよい。
【００７６】
また、異なる観点から言えば、この発明に従った炭化珪素基板２０の製造方法は、図２に示すように、上記炭化珪素インゴット１０の製造方法を用いて、炭化珪素インゴットを準備する工程（インゴット準備工程（Ｓ４０））を備え、炭化珪素層において、ベース基板１が位置する側と反対側に位置する表面は（０００１）ファセット面５を含み、（０００１）ファセット面５は、炭化珪素層の表面の中央部を含み、炭化珪素インゴットを準備する工程（インゴット準備工程（Ｓ４０））では、炭化珪素層を成長させる工程（成膜工程（Ｓ２０））後の炭化珪素層において、（０００１）ファセット面５を有する領域下に位置する部分が、炭化珪素層において（０００１）ファセット面５を有する領域下に位置する前記部分以外の部分（低濃度窒素領域７）より窒素濃度が高くなっている高濃度窒素領域６となっており、さらに、炭化珪素インゴット１０から高濃度窒素領域６以外の部分（低濃度窒素領域７）を除去する工程（たとえば、図１の後処理工程（Ｓ３０）に含まれる低濃度窒素領域７を研削によって除去する工程）と、前記高濃度窒素領域６以外の部分（低濃度窒素領域７）を除去する工程を実施した後、当該炭化珪素インゴット１０をスライスする工程（スライス工程（Ｓ５０））とを備える。
【００７７】
この場合、炭化珪素基板２０を切り出す炭化珪素インゴット１０から、外周部に位置する低濃度窒素領域７を除去することで、炭化珪素インゴット１０の大部分を高濃度窒素領域６とすることができるので、炭化珪素インゴット１０における窒素濃度や透過率などの均一性を向上させることができる。
【００７８】
この発明に従った炭化珪素基板２０は、上記炭化珪素基板の製造方法を用いて製造されている。このようにすれば、相対的に窒素濃度の高い高濃度窒素領域６が基板中央部を含む広い領域に形成された炭化珪素基板２０を容易に実現できる。
【００７９】
この発明に従った炭化珪素インゴットの製造方法は、（０００１）面に対してオフ角が１０°以下であり、単結晶炭化珪素からなるベース基板１を準備する工程（準備工程（Ｓ１０））と、ベース基板１の表面上に炭化珪素層を成長させる工程（成膜工程（Ｓ２０））とを備え、成膜工程（Ｓ２０）では、炭化珪素層の成長方向側から見たときの幅方向における温度勾配を２０℃／ｃｍ以上とする。形成された炭化珪素層の表面において、中央部を含む広い範囲に（０００１）ファセット面５を有する領域を形成する。成膜工程（Ｓ２０）後の炭化珪素層において、（０００１）ファセット面５を有する領域下に位置する部分（高濃度窒素領域６）は、炭化珪素層において（０００１）ファセット面５を有する領域下に位置する部分以外の部分（低濃度窒素領域７）より波長が４５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である光の単位厚さ当たりの透過率が低くなっている。
【００８０】
このようにすれば、窒素が取り込まれ易い（０００１）ファセット面５を炭化珪素インゴット１０の中央部に形成することで、炭化珪素層の成長時に当該（０００１）ファセット面５から取り込まれた窒素に起因して光の透過率が低下した領域（高濃度窒素領域６）が炭化珪素インゴット１０の中央部の広い範囲（（０００１）ファセット面５の下の部分）に配置されるので、炭化珪素インゴット１０の中心部を含む広い範囲を、光の透過率が均一な領域とすることができる。このため、当該炭化珪素インゴット１０から炭化珪素基板２０を切り出すときに、相対的に光の透過率が均一な領域（高濃度窒素領域６）が基板中央部を含む広い領域に形成された炭化珪素基板２０を容易に得ることができる。このように基板中央部を含む広い領域について、光の透過率をほぼ均一化できるので、基板表面に半導体素子を形成する場合に、効率的に半導体素子を形成することができる。
【００８１】
この発明に従った炭化珪素インゴット１０は、（０００１）面に対してオフ角が１０°以下であり、単結晶炭化珪素からなるベース基板と１と、ベース基板１の表面上に形成された炭化珪素層とを備える。ベース基板１が位置する側と反対側に位置する前記炭化珪素層の表面は（０００１）ファセット面５を含む。（０００１）ファセット面５は、炭化珪素層の表面の中央部を含み、かつ、当該表面の外周端から当該表面の幅の１０％の距離である位置にまで延在している。
【００８２】
上記炭化珪素インゴット１０では、炭化珪素層において、（０００１）ファセット面５を有する領域下に位置する部分は、炭化珪素層において（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する上記部分以外の部分（低濃度窒素領域７）より窒素濃度が高くなっている高濃度窒素領域６であってもよい。
【００８３】
このようにすれば、炭化珪素インゴット１０はその表面（成長最表面）について中央部を含むほぼ全面がファセット面になっているため、端部のみを研削することで全面がファセット面となった炭化珪素インゴット１０を得ることができる。そのため、当該炭化珪素インゴット１０から切出した炭化珪素基板２０についてはその主表面のほぼ全面をファセット面とすることができる。このため、本発明による上記製造方法により得られた炭化珪素インゴット１０および当該炭化珪素インゴット１０から得られた炭化珪素基板２０では、特性のばらつきの発生確率を低減できる。
【００８４】
上記炭化珪素インゴット１０において、高濃度窒素領域６の窒素濃度は、（０００１）ファセット面５を有する領域下に位置する部分以外の部分（低濃度窒素領域７）における窒素濃度の１．１倍以上になっていてもよい。
【００８５】
この場合、高濃度窒素領域６と低濃度窒素領域７とを、窒素濃度や光の透過率などにより容易に判別することができる。このため、炭化珪素インゴット１０より低濃度窒素領域７を研削により除去する、あるいは炭化珪素インゴット１０から炭化珪素基板２０を切り出し、当該炭化珪素基板２０の表面にデバイスを形成するときに当該低濃度窒素領域７を避けるように（あるいは高濃度窒素領域６と低濃度窒素領域７との境界部をまたがないように）デバイスを形成する、といった作業を容易に行なうことができる。
【００８６】
上記炭化珪素インゴット１０において、高濃度窒素領域６の幅は、ベース基板１の幅の８０％以上、より好ましくは９０％以上であってもよい。この場合、高濃度窒素領域６のサイズを十分大きく確保することができる。
【００８７】
なお、上記炭化珪素インゴット１０では、高濃度窒素領域６における単位厚さ当たりの、波長が４５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である光の透過率は、炭化珪素層における高濃度窒素領域以外の部分（低濃度窒素領域７）における単位厚さ当りの、上記光の透過率より低くてもよい。
【００８８】
この場合、高濃度窒素領域６と低濃度窒素領域７とを、光の透過率により容易に判別することができる。このため、炭化珪素インゴット１０より低濃度窒素領域７を研削により除去するなどの作業を容易に行なうことができる。
【００８９】
上記炭化珪素インゴット１０では、高濃度窒素領域６における上記透過率は、炭化珪素層における高濃度窒素領域以外の部分である低濃度窒素領域７における上記透過率より５％以上低くなっていてもよい。この場合、高濃度窒素領域６と低濃度窒素領域７とを、透過率の差から容易に判別することができる。
【００９０】
上記炭化珪素インゴット１０では、（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する部分（高濃度窒素領域６）のマイクロパイプ密度は、炭化珪素層において（０００１）ファセット面５を有する領域下に位置する部分以外の部分（低濃度窒素領域７）におけるマイクロパイプ密度より高くてもよい。この場合、（０００１）ファセット面５を有する領域下に位置する部分（マイクロパイプ密度がほぼ均一で相対的に高い部分である高濃度窒素領域６）が、炭化珪素インゴット１０の中心部を含むまとまった領域として形成される。このため、当該インゴット１０から炭化珪素基板２０を切り出すときに、相対的にマイクロパイプ密度の均一化された領域が基板中央部を含む広い領域に形成された炭化珪素基板２０を容易に得ることができる。
【００９１】
上記炭化珪素インゴット１０において、（０００１）ファセット面５を有する領域下に位置する部分（高濃度窒素領域６）のマイクロパイプ密度は、炭化珪素層において（０００１）ファセット面５を有する領域下に位置する当該部分以外の部分（低濃度窒素領域７）におけるマイクロパイプ密度の１．２倍以上であってもよい。この場合、高濃度窒素領域６と低濃度窒素領域７とを容易に判別することができる。
【００９２】
上記炭化珪素インゴット１０において、炭化珪素層の表面（図５に示す炭化珪素インゴット１０において（０００１）ファセット面５が形成された最表面）における最大曲率半径は、ベース基板１の平面形状に関する外接円２５の半径の３倍以上であってもよい。この場合、ベース基板１上に形成される炭化珪素層の体積を十分大きくできるので、結果的に炭化珪素インゴット１０の体積を十分大きくできる。
【００９３】
この発明に従った炭化珪素基板２０は、上記炭化珪素インゴット１０をスライスして得られたものである。このようにすれば、相対的に窒素濃度の高い高濃度窒素領域６（または光の透過率が低い領域）が基板中央部を含む広い領域に形成された炭化珪素基板２０を容易に得ることができる。
【００９４】
この発明に従った炭化珪素基板２０は、上記炭化珪素インゴット１０から、高濃度窒素領域６以外の領域（低濃度窒素領域７）を除去した後、当該炭化珪素インゴット１０をスライスして得られたものであってもよい。このようにすれば、低濃度窒素領域７があらかじめ除去されることにより、高濃度窒素領域６（光の透過率が低濃度窒素領域より低い領域）が大部分となった（あるいは高濃度窒素領域６のみにより構成される）炭化珪素インゴット１０を用いて炭化珪素基板２０が形成される。このため、窒素濃度や光の透過率の変動が低減された炭化珪素基板２０を得ることができる。
【００９５】
図８、図１１、図１４、図１７などに示された上記炭化珪素基板２０においては、窒素濃度の平均値に対するばらつきが１０％以下であってもよい。この場合、窒素濃度のばらつきが炭化珪素基板２０の特性に悪影響を与えない程度に十分小さくなっているので、特性の均一な炭化珪素基板２０を確実に得ることができる。
【００９６】
上記炭化珪素基板２０においては、転位密度の平均値に対するばらつきが８０％以下であってもよい。また、高濃度窒素領域６における転位密度の平均値に対するばらつきが８０％以下であってもよい。この場合、上記のような転位密度のばらつきであれば炭化珪素基板２０の主表面内での特性の変化を実用上問題ない程度に抑制できる。
【００９７】
上記炭化珪素基板２０のサイズ（たとえば平面視における最大幅）は４インチ以上であってもよい。本発明は、４インチ以上のサイズの炭化珪素基板２０に対して適用すれば、とくにデバイスの製造効率といった点から顕著な効果を得ることができる。
【００９８】
上記炭化珪素基板２０において、高濃度窒素領域６の窒素濃度は他の部分(低濃度窒素領域７）における窒素濃度の１．１倍以上であってもよい。この場合、高濃度窒素領域６と当該高濃度窒素領域以外の他の部分（低濃度窒素領域７）とを、光の透過率などにより容易に判別することができる。
【００９９】
また、上記炭化珪素基板２０において、高濃度窒素領域６の幅は、炭化珪素基板２０の幅の８０％以上、より好ましくは９０％以上であってもよい。この場合、高濃度窒素領域６のサイズを十分大きく確保することができる。
【０１００】
また、上記炭化珪素基板２０では、高濃度窒素領域６における単位厚さ当たりの、波長が４５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である光の透過率は、高濃度窒素領域以外の部分（低濃度窒素領域７）における単位厚さ当りの、波長が４５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である光の透過率より低くてもよい。また、高濃度窒素領域６における上記透過率は、高濃度窒素領域以外の部分（低濃度窒素領域７）における上記透過率より５％以上低くなっていてもよい。
【０１０１】
この場合、高濃度窒素領域６と低濃度窒素領域７とを、光の透過率により容易に判別することができる。このため、当該炭化珪素基板２０の表面にデバイスを形成するときに当該低濃度窒素領域７を避けるように（あるいは高濃度窒素領域６と他の領域との境界部をまたがないように）デバイスを形成する、といった作業を容易に行なうことができる。
【０１０２】
また、上記炭化珪素基板２０においては、高濃度窒素領域６のマイクロパイプ密度は、高濃度窒素領域以外の部分（低濃度窒素領域７）におけるマイクロパイプ密度より高くてもよい。さらに、上記炭化珪素基板２０において、高濃度窒素領域６のマイクロパイプ密度は、高濃度窒素領域以外の部分（低濃度窒素領域７）におけるマイクロパイプ密度の１．２倍以上であってもよい。
【０１０３】
この場合、炭化珪素基板２０の大部分が高濃度窒素領域６により構成されているので、炭化珪素基板２０におけるマイクロパイプ密度を全体としてほぼ均一化できる。このため、マイクロパイプ密度の局所的な変動に起因して欠陥の発生率がばらつくことを抑制できる。
【０１０４】
上記炭化珪素基板２０においては、窒素濃度の平均値に対するばらつきが１０％以下であってもよい。この場合、窒素濃度のばらつきが炭化珪素基板の特性に悪影響を与えない程度に十分小さくなっているので、特性の均一な炭化珪素基板２０を確実に得ることができる。
【０１０５】
上記炭化珪素基板２０においては、転位密度の平均値に対するばらつきが８０％以下であってもよい。また、高濃度窒素領域６における転位密度の平均値に対するばらつきが８０％以下であってもよい。この場合、上記のような転位密度のばらつきであれば炭化珪素基板２０の主表面内での特性の変化を実用上問題ない程度に抑制できる。
【０１０６】
上述のように、本発明による炭化珪素インゴットの製造方法によれば、炭化珪素のインゴット１０においてファセットを中央部に大きく形成することができる。この場合、インゴット１０の外周部を研削してインゴット１０をスライスすることにより、全面ファセットの基板２０を得ることができる。ここで、ファセットとファセット以外の領域とでは、窒素ドープ量や、主となる転位が異なる。そして、基板２０のサイズが４インチ未満の場合はその影響は大きくはないが、当該基板サイズが４インチ以上になると、その影響が強くなることから、本発明の効果が特に顕著である。
【０１０７】
また、基板２０に対する研磨工程を行う場合、たとえば炭化珪素基板の窒素ドープ量はＣＭＰ研磨レートに影響を及ぼす。このため、基板２０の窒素ドープ量は均一であることが好ましい。また、基板サイズが４インチ以上である場合、基板２０の反りやＴＴＶも基板サイズが大きくなることに付随して大きくなる。また、窒素ドープ量の影響も顕著になる。つまり、反りやＴＴＶも、窒素ドープ量の基板面ないばらつきが小さくなると、窒素などの不純物による内部応力分布のばらつきが小さくなり、改善する。
【０１０８】
また、デバイスを形成する工程（たとえば熱処理工程）にも、上述した窒素ドープ量などの影響が出る。すなわち、窒素ドープ量が異なると基板における光の吸収率が変わるため、当該基板を加熱したときに、局所的な温度差が生じる。基板２０のサイズが小さい場合は、熱伝導の効果で当該温度差の影響は大きくなかったが、基板サイズが４インチ以上と大口径になると、高温になるほど、熱伝導の効果が小さくなる分、炭化珪素基板２０における温度分布が発生しやすくなる。その結果、温度条件が基板の面内でばらつくため、基板表面における均一な膜の形成ができないといった問題が発生するが、本発明に従った炭化珪素インゴット１０から得られる基板においては窒素ドープ量の均一性が高いため、上記のような問題の発生を抑制できる。
【０１０９】
なお、上述した窒素ドープ量（窒素濃度）は、ＳＩＭＳで測定することができる。たとえば、本発明に従った炭化珪素からなるインゴット１０では、窒素ドープ量が高い部分の窒素濃度は、その他の領域における窒素濃度の１．５倍以上となっている。
【０１１０】
また、本発明によるインゴット１０から切出した基板２０について、波長が４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の光の透過率は、炭化珪素基板２０の厚みを４００μｍとした場合、以下のような条件を満足することが好ましい。すなわち、可視光分光器を用いて当該炭化珪素基板２０の複数箇所（たとえば中央部を含む１０箇所）について上記光の透過率を測定した場合、平均透過率が２０％以上６５％以下であることが好ましい。また、当該基板の主表面の大部分（面積比で７０％以上の領域）について、上記平均透過率に対して局所的な透過率が上記平均透過率の±２０％以内となっていることが好ましい。また、基板２０の屈折率は、２．５以上２．８以下であることが好ましい。
【０１１１】
また、上記基板の転位密度については、溶融塩ＫＯＨをエッチング液として用いたエッチングで、基板表面を処理すること転位を可視化し計測した。具体的には、上記溶融塩ＫＯＨを５００℃に加熱し、当該溶融した溶融塩ＫＯＨ溶液の中に、基板２０を１分から１０分程度浸漬する。この結果、基板２０の表面には転位の存在に対応してピットが形成される。そして、ノマルスキー微分干渉顕微鏡にて、当該ピットの数をカウントし、測定範囲の面積で割ることで、単位面積当たりのピット数（つまり単位面積あたりの転位数）を計算した。
【０１１２】
ここで、ベース基板１の転位密度がマイクロパイプ密度（ＭＰＤ）：１０〜１００/ｃｍ-2、エッチピット密度（ＥＰＤ）：１〜５Ｅ４ｃｍ-2の時、本発明に従ったインゴット１０においてベース基板１から２０ｍｍの距離にある位置でスライスして得られた基板２０について転位数を測定すると、ベース基板１に対し、１／２〜１／２０程度までマイクロパイプ密度およびエッチピット密度は低減する。
【０１１３】
(実施例）
本発明の効果を確認するため、以下のような方法によりインゴットおよび基板の製造、および特性の測定を行なった。
【０１１４】
（試料）
以下のように炭化珪素インゴットおよび当該炭化珪素インゴットをスライスして炭化珪素基板について、本発明の実施例および比較例の試料を準備した。
【０１１５】
＜本発明の実施例および比較例の試料用のベース基板＞
炭化珪素インゴットを製造するため、ベース基板として以下のような条件の炭化珪素単結晶基板を準備した。具体的には、本発明に従ったインゴットを製造するため、ベース基板１として、４Ｈ型のＳｉＣ単結晶基板を６枚（実施例用３枚および比較例用３枚）用意した。当該ベース基板１の直径は、５０〜１８０ｍｍ、厚みは１００〜２０００μｍの範囲とすることができる。ここでは、ベース基板１の厚みを８００μｍとした。また、ベース基板１の主表面は、（０００１）面に対する＜１１−２０＞方向におけるオフ角を０．５°とした。ベース基板１の表面に関しては、少なくとも結晶を成長させる面側を鏡面研磨した。ベース基板１の転位密度は、マイクロパイプ密度（ＭＰＤ）が１０〜１００ｃｍ-2、エッチピット密度（ＥＰＤ）が１〜５Ｅ４cm-2であった。なお、これらの転位密度は、以下のようにして計測した。すなわち、５００℃に加熱して溶融させたＫＯＨにベース基板１を１〜１０分浸漬した後、ノマルスキー微分干渉顕微鏡でベース基板の表面を観察し、ピットの数をカウントした。そして、観察した領域の面積と当該カウント数とから単位面積当たりのピット数を計算した。
【０１１６】
（実験方法）
インゴットの製造：
＜実施例のインゴット＞
上述した実施例用のベース基板の表面上に、炭化珪素エピタキシャル層を形成することで、実施例の炭化珪素インゴットを製造した。具体的には、ベース基板１と原料となる粉末状のＳｉＣとをグラファイト製の坩堝に導入した。原料とベース基板との間の距離は、１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲とした。成長方法は、一般に昇華法、または改良レイリー法と言われている方法で製造する。具体的には、この坩堝を加熱炉の内部に設置し、昇温した。昇温時は、雰囲気圧力を５０ｋＰａから大気圧の範囲とした。結晶成長時の温度は、坩堝下部温度を２２００℃以上２５００℃以下、坩堝上部温度を２０００℃以上２３５０℃以下の範囲とした。また、坩堝上部温度より坩堝下部の温度を高くした。なお、雰囲気圧力は結晶成長時の温度に昇温した後、０．１〜２０ｋＰａの範囲で制御する。また、雰囲気ガスとしては、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ２のうちいずれか1つ、または複数の混合ガスを用いた。なお、ここではＡｒ＋Ｎ２ガスを雰囲気ガスとして用いた。また、冷却時には、まず雰囲気圧力を５０ｋＰａ〜大気圧の範囲に上げてから、加熱炉の温度を下げるようにした。
【０１１７】
また、上述した結晶成長時には、ベース基板１の表面に成長するインゴット１０の成長最表面（図７のインゴット１０においてベース基板１が位置する側と反対側の表面、あるいは図７の矢印１３で示される原料ガスの供給方向に対向するインゴット１０の表面）における、成長方向側から見たときの幅方向における温度勾配が２０℃／ｃｍ以上となるように、インゴット１０を成長させた。具体的には、図７で説明したように、図７のインゴット１０の中央部２４の温度をＴａ、端部２７の温度をＴｂ、最外周部１６の温度をＴｃとすると、その関係はＴｃ＞Ｔｂ≧Ｔａという関係式を満足し、かつ温度Ｔｂと温度Ｔａとについては、温度勾配（（温度Ｔａと温度Ｔｂとの差の絶対値）／（中央部２４と端部２７との間の距離））が２０℃／ｃｍ以上という関係を満足するように、結晶成長を行なった。具体的には、坩堝の上面側に位置するフェルトの放熱穴の直径を坩堝の幅の１０％以下とした。この方法でベース基板上に炭化珪素が成長したインゴットを取出した。
【０１１８】
＜比較例のインゴット＞
また、比較例用のベース基板の表面上に、炭化珪素エピタキシャル層を形成することで、比較例の炭化珪素インゴットを製造した。ここで、基本的に、上述した実施例のインゴットの製造方法と同様の方法により比較例のインゴットを製造したが、坩堝の上面上にフェルトを直接配置し、当該フェルトには放熱穴を形成しなかった。このようにすることで、当該放熱穴の近傍のみで放熱効果が大きくなるため、形成されるインゴットの中央部２４と端部２７との温度勾配が１０℃／ｃｍ以下となった。このようにして炭化珪素が成長した比較例のインゴットを取出した。
【０１１９】
インゴットにおける最表面の平坦性の測定：
上述した実施例および比較例のインゴットについて、表面の平坦性を測定した。インゴットの平坦性は、インゴットの径に対し、外周側においてインゴットの直径に対して１０％の範囲を除外した（中央部の）領域で、インゴットの高さ（ベース基板の表面からインゴットの表面までの距離）を測定して求めた。なお、インゴット全面での高さ分布を取ることが好ましいが、インゴット中心から十字方向に、１〜５ｍｍピッチでインゴットの高さを測るだけでもよい。
【０１２０】
このように十字方向に測定する場合は、以下のように平坦性を測定する。すなわち、インゴットの表面の中心から５ｍｍピッチで十字方向（好ましくは、５ｍｍピッチのマトリクス状)に配置された複数の位置（測定点）で、インゴット１０の表面の上記高さを測定する。そして、隣り合う測定点間で、当該高さの差を算出する。さらに、当該高さの差と測定点間の距離とから決定できる正接（ｔａｎ）から、隣り合う測定点間でのインゴットの表面の傾斜に対応する角度（傾斜角度）を求める。
【０１２１】
基板の製造：
上述した実施例および比較例のインゴットを、上記のように表面形状の測定を行なった後、円柱状に成形加工した。そして、ワイヤソーを用いてベース基板の表面に沿った方向において当該インゴットをスライスすることで、炭化珪素基板を製造した。基板の厚みは４００μｍ〜５００μｍとした。さらに、スライス後は、当該炭化珪素基板に対して両面鏡面研磨処理を施した。その結果、炭化珪素基板の厚みは３５０μｍ〜４２０μｍの範囲となった。
【０１２２】
窒素濃度の測定：
作成した基板について、インゴットの（０００１）ファセット面下に位置する領域であって窒素濃度の相対的に高い領域（高濃度窒素領域）と、その他の領域とについて、窒素濃度を測定した。測定方法としては、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析法）を用いた。なお、測定ばらつきを抑制するため、測定厚みは１０μｍとした。
【０１２３】
透過率の測定：
作成した基板について、上記高濃度窒素領域と、その他の領域とについて、光の透過率を測定した。測定方法としては、可視光分光器を用いて、波長が４００ｎｍから５００ｎｍという範囲の光の透過率を測定した。
【０１２４】
転位密度の測定：
作成した基板について、表面における転位密度の測定を行なった。具体的には以下のような方法を用いた。まず、５００℃に加熱した溶融塩ＫＯＨ溶液に炭化珪素基板を１〜１０分浸漬した。その後、ノマルスキー微分干渉顕微鏡で炭化珪素基板の表面を観察し、形成されたピットの個数をカウントした。個数のカウントは、全面マッピング写真を取ったのち、ピットの全数をカウントし、単位面積当たりの平均密度を計算するのが好ましい。しかし、たとえば直径が２インチの炭化珪素基板の場合は、基板の中央部とそこから十字方向に１８ｍｍ程度離れた位置の計５点について、単位面積当たりのピット数をカウントし、その平均を取る、といったように、５点以上の測定箇所におけるピットの平均密度をピットの密度としてもよい。また、評価した炭化珪素基板は、作製したインゴットのベース基板最表面から２０ｍｍ離れた位置の基板を選択し、ベース基板のデータと比較した。
【０１２５】
（結果）
インゴットについて：
実施例のインゴットでは、最表面の中央部を含む広い領域に（０００１）ファセット面が配置されていた。平面視における当該（０００１）ファセット面の幅は、インゴット径１６３ｍｍの時：１４０ｍｍ、インゴット径１１５ｍｍの時：９５ｍｍ、インゴット径６３ｍｍの時：５２ｍｍ、となっていた。また、インゴット高さも平均値でインゴット径１６３ｍｍの時：３５ｍｍ、インゴット径１１５ｍｍの時：３３ｍｍ、インゴット径６３ｍｍの時：３６ｍｍであった。そして、表面の平坦性を示す傾斜角度はいずれも平均で１０°以下であり、十分な平坦性があった。
【０１２６】
一方、比較例のインゴットでは、インゴットの最表面の中央部に比較的小さい面積の（０００１）ファセット面が発生していた。当該（０００１）ファセット面の幅はインゴット径の１２％から４５％の範囲となっていた。また、表面の平坦性を示す傾斜角度は平均で１０°を超えていた。
【０１２７】
基板について：
実施例のインゴットから切り出した基板について、（０００１）ファセット面の下に位置する領域（基板の端部に位置する領域）には相対的に窒素濃度の高い高濃度窒素領域が形成されていた。高濃度窒素領域の配置は、ファセットの位置とほぼ一致していた。また、インゴットの高さ方向において分布はあるが、高濃度窒素領域の幅は概してインゴット径に対して８０％の範囲であった。
【０１２８】
一方、比較例のインゴットから切り出した基板についても、（０００１）ファセット面の下に位置する領域には高濃度窒素領域が形成されていた。比較例の高濃度窒素領域もファセットの位置とほぼ一致はしていた。また、インゴットの高さ方向において、高濃度窒素領域のサイズの分布は存在しており、高濃度窒素領域の幅はインゴット径に対し５〜４５％の範囲であった。比較例でも高濃度領域の幅（サイズ）がインゴット径に対し１０％以下となった部分があったが、これは、ベース基板の表面位置から５ｍｍ以下の領域であった。これは、当該範囲では、まだ炭化珪素の成長総量が小さいために成長した炭化珪素の表面における平坦性が比較的保たれているからであり、結晶成長中において常に平坦性が保たれている実施例とは異なる結果である。
【０１２９】
窒素濃度について：
実施例の基板について、高濃度窒素領域における窒素濃度は１．２Ｅ１９ｃｍ-3であり、他の領域の窒素濃度は８Ｅ１８〜１Ｅ１９ｃｍ−３であった。また高濃度窒素領域以外の領域の任意の５点の窒素濃度は、当該５点での平均濃度に対し、２０％の範囲に入っていた。
【０１３０】
比較例の基板について、高濃度窒素領域における窒素濃度は１．２Ｅ１９ｃｍ−３であり、他の領域の窒素濃度は８Ｅ１８〜１Ｅ１９ｃｍ−３であった。
【０１３１】
透過率について：
実施例及び比較例の基板について、波長が４００〜５００ｎｍである光の透過率は、高濃度窒素領域では、１０〜２０％であった。また、当該基板におけるその他の領域では、上記透過率は２５〜３５％であった。また、本実験とは違う低窒素ドープのインゴットから切り出した炭化珪素基板に関しては、高濃度窒素領域での上記透過率は３５〜４５％、その他の領域では上記透過率が４５〜６５％であった。また、上記透過率の波長特性から計算して得られる、炭化珪素基板の屈折率はいずれも２．５〜２．８であった。
【０１３２】
転位密度について：
インゴットにおいてベース基板から２０ｍｍの距離にある位置でスライスして得られた基板について測定を行なった。ここで、ベース基板の転位密度について、マイクロパイプ密度（ＭＰＤ）：１０〜１００／ｃｍ−２、エッチピット密度（ＥＰＤ）：１〜５Ｅ４ｃｍ−２である時、実施例の基板において、高濃度窒素領域以外では、ベース基板に対し、１／２〜１／２０までＭＰＤ、ＥＰＤともに減少させることができた。
【０１３３】
一方、比較例の基板の場合はベース基板に対し、上記ＭＰＤ，ＥＰＤが１／２〜２．５と、減少したものもあるが、逆に増加した場合もあった。
【０１３４】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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。
【産業上の利用可能性】
【０１３５】
この発明は、炭化珪素インゴットおよび炭化珪素基板の製造方法に特に有利に適用される。
【符号の説明】
【０１３６】
１ ベース基板、２ 支持部材、４ 表面、５ ファセット面、６ 高濃度窒素領域、７ 低濃度窒素領域、８ 直線、９ 最表面、１０ インゴット、１１ 坩堝、１２ コイル、１３ 矢印、１６ 最外周部、２０ 炭化珪素基板、２４ 中央部、２５ 外接円、２６ 矢印、２７ 端部、３５ 外周部表面。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、炭化珪素基板、炭化珪素インゴットおよびそれらの製造方法に関し、より特定的には、不純物濃度などの特性のばらつきが小さい炭化珪素基板、炭化珪素インゴットおよびそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、珪素（Ｓｉ）に代わる次世代の半導体材料として炭化珪素（ＳｉＣ）が研究されている。この炭化珪素からなる基板を製造するため、従来種基板上に炭化珪素単結晶を成長させて炭化珪素インゴットを形成し、当該炭化珪素インゴットをスライスして基板を製造する方法が知られている。この場合、（０００１）面（いわゆるｃ面）または当該ｃ面からオフ角を１０°以下にした結晶面を成長面とし種結晶を準備し、当該種結晶の成長面上に炭化珪素単結晶を成長させる方法が用いられる（たとえば特開２００４−３２３３４８号公報（以下、特許文献１と呼ぶ）参照）。このような種結晶の成長面上に炭化珪素単結晶を成長させた場合、成長した炭化珪素単結晶の表面の中央部付近には（０００１）ファセット面が形成される。
【０００３】
特許文献１では、異種多形結晶や異方位結晶の形成を防止するとともに螺旋転位の発生を防止するため、螺旋転位発生可能領域を有する転位制御種結晶を準備し、当該転位制御種結晶上に炭化珪素単結晶を成長させている。また、特許文献１では、炭化珪素単結晶の成長工程において、当該炭化珪素単結晶の表面にｃ面ファセットが形成され、当該（０００１）ファセット面と螺旋転位発生可能領域とが部分的に重なるように、炭化珪素単結晶を成長させている。特許文献１では、上記のように炭化珪素単結晶を成長させることで、炭化珪素単結晶中での異種多形結晶や異方位結晶の形成や螺旋転位の発生を抑制できるとしている。また、特許文献１では、炭化珪素単結晶の成長工程において反応ガスの濃度分布を制御する、あるいは種結晶の温度分布を制御するといった方法で、螺旋転位発生可能領域と重なるように（０００１）ファセット面の位置を調整することが示唆されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３２３３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、上述した炭化珪素単結晶の表面における（０００１）ファセット面には、結晶成長時に当該表面の他の部分より窒素（Ｎ）が相対的に取り込まれやすくなっている。そのため、上述した炭化珪素単結晶の成長時に、（０００１）ファセット面が形成された表面下の部分には、窒素濃度が他の領域より高くなっている高濃度窒素領域が形成される。炭化珪素中の窒素濃度は、炭化珪素単結晶の導電性や光の透過性といった特性に影響を及ぼすため、インゴットおよび当該インゴットから形成される基板において極力均一であることが望まれる。しかし、従来の方法で形成された炭化珪素インゴットでは、当該窒素濃度の均一なインゴットおよび基板を得るために（０００１）ファセット面の配置やサイズを調整することは特になされていなかった。そのため、得られた炭化珪素インゴットでは、（０００１）ファセット面がインゴットの端部寄りの位置に配置される場合はあったものの、ある程度の大きさの高濃度窒素領域がインゴットの内部に形成される。このため、当該インゴットから切り出した基板において窒素濃度の相対的に低い領域（つまり高濃度窒素領域以外の領域）の内部に高濃度窒素領域が配置される。つまり、従来は炭化珪素基板において基板中央部を含むまとまった領域として窒素濃度の均一な領域を形成することは難しかった。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、特性の均一性に優れた炭化珪素基板、炭化珪素インゴットおよびそれらの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者は、炭化珪素の結晶成長について鋭意研究を進めた結果、本発明を完成した。すなわち、発明者は、ベース基板上に炭化珪素単結晶を成長させるときに、当該炭化珪素単結晶の径方向での温度勾配を大きくすることにより、炭化珪素単結晶（つまり炭化珪素インゴット）の表面状態が不安定になり、結果的に炭化珪素単結晶の成長面のほぼ全面をファセット領域とできることを見出した。このようにすれば、ファセット領域下に位置する炭化珪素単結晶は品質のばらつきが小さく、得られた炭化珪素インゴットの大部分の領域を均質な炭化珪素単結晶により構成することができる。このような知見に基づき、本発明に従った炭化珪素インゴットの製造方法は、（０００１）面に対してオフ角が１０°以下であり、単結晶炭化珪素からなるベース基板を準備する工程と、ベース基板の表面上に炭化珪素層を成長させる工程とを備える。炭化珪素層を成長させる工程では、炭化珪素層の成長方向側から見たときの幅方向における温度勾配を２０℃／ｃｍ以上とする。また、このときインゴットの中央部が最も低温になるようにする。
【０００８】
このようにすれば、得られた炭化珪素インゴットはその成長最表面について中央部を含むほぼ全面がファセット面になっているため、端部のみを研削することで全面がファセット面となったインゴットを得ることができる。そのため、当該インゴットから切出した炭化珪素基板についてはその主表面のほぼ全面をファセット面とすることができる。ここで、ファセット面と非ファセット面とが基板の主表面に混在すると、ファセット面と非ファセット面との間では窒素濃度や転位の発生状況などが異なることから、当該基板表面に形成したデバイスに特性のばらつきが発生する恐れがある。しかし、本発明による上記製造方法により得られた炭化珪素インゴットおよび当該インゴットから得られた炭化珪素基板では、ほぼ全面がファセット面となっているため、そのような特性のばらつきの発生確率を低減できる。なお、ベース基板を準備する工程において準備されるベース基板の上記オフ角は、好ましくは５°以下、より好ましくは１°以下である。
【０００９】
この発明に従った炭化珪素インゴットは、（０００１）面に対してオフ角が１０°以下であり、単結晶炭化珪素からなるベース基板と、ベース基板の表面上に形成された炭化珪素層とを備える。ベース基板が位置する側と反対側に位置する炭化珪素層の表面は（０００１）ファセット面を含む。（０００１）ファセット面は、炭化珪素層の表面の中央部を含み、かつ、当該中央部より、当該表面の外周端から当該表面の幅の１０％の距離である位置にまで延在している。
【００１０】
このようにすれば、炭化珪素インゴットはその表面（成長最表面）について中央部を含むほぼ全面がファセット面になっているため、端部のみを研削することで全面がファセット面となったインゴットを得ることができる。そのため、当該炭化珪素インゴットから切出した炭化珪素基板についてはその主表面のほぼ全面をファセット面とすることができる。このため、本発明による上記製造方法により得られた炭化珪素インゴットおよび当該インゴットから得られた炭化珪素基板では、特性のばらつきの発生確率を低減できる。なお、ベース基板の上記オフ角は、好ましくは５°以下、より好ましくは１°以下である。
【００１１】
この発明に従った炭化珪素インゴットは、上記炭化珪素インゴットの製造方法を用いて製造されている。この場合、得られた炭化珪素インゴットはその成長最表面について中央部を含むほぼ全面がファセット面になっているため、端部のみを研削することで全面がファセット面となったインゴットを得ることができる。そのため、その主表面のほぼ全面をファセット面とした炭化珪素基板を容易に得ることができる。
【００１２】
この発明に従った炭化珪素基板の製造方法は、上記炭化珪素インゴットの製造方法を用いて、炭化珪素インゴットを準備する工程と、当該炭化珪素インゴットをスライスする工程とを備える。
【００１３】
この場合、炭化珪素インゴットでは、得られた炭化珪素インゴットはその成長最表面について中央部を含むほぼ全面がファセット面になっている。そのため、上記スライスする工程において、当該炭化珪素インゴットから炭化珪素基板を切り出すことにより、その主表面のほぼ全面をファセット面とした炭化珪素基板を容易に得ることができる。
【００１４】
この発明に従った炭化珪素基板は、上記炭化珪素基板の製造方法を用いて製造されている。このようにすれば、その主表面のほぼ全面をファセット面とした炭化珪素基板を容易に得ることができる。
【００１５】
上記炭化珪素インゴットでは、炭化珪素層において、（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する部分は、炭化珪素層において（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する上記部分以外の部分より窒素濃度が高くなっている高濃度窒素領域であってもよい。
【００１６】
このようにすれば、窒素が取り込まれ易い（０００１）ファセット面を炭化珪素インゴットの中央部全面に形成することで、相対的に窒素濃度の高い領域（（０００１）ファセット面下に位置する高濃度窒素領域）を炭化珪素インゴットの中央部に配置することができる。そのため、高濃度窒素領域を、炭化珪素インゴットの中心部を含むまとまった領域として形成できる。このため、当該インゴットから炭化珪素基板を切り出すときに、高濃度窒素領域が基板中央部を含む広い領域に形成された炭化珪素基板を容易に得ることができる。
【００１７】
この発明に従った炭化珪素基板は、上記炭化珪素インゴットをスライスして得られたものである。このようにすれば、相対的に窒素濃度の高い領域（または光の透過率が相対的に低い領域）が基板中央部を含む広い領域に形成された炭化珪素基板を容易に得ることができる。
【００１８】
また、この発明に従った炭化珪素基板は、上記炭化珪素インゴットから、低濃度窒素領域（高濃度窒素領域を囲むように配置された、高濃度窒素領域より窒素濃度の低い領域）を除去した後、当該炭化珪素インゴットをスライスして得られたものである。このようにすれば、低濃度窒素領域があらかじめ除去されることにより、高濃度窒素領域のみとなった炭化珪素インゴットを用いて炭化珪素基板が形成される。このため、特性の変動が低減された炭化珪素基板を得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、窒素濃度などの特性についての均一性に優れた炭化珪素インゴットおよび炭化珪素基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明に従った炭化珪素インゴットの製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】この発明に従った炭化珪素基板の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】図１に示した成膜工程の一例を説明するための模式図である。
【図４】本発明に従った炭化珪素インゴットの平面模式図である。
【図５】図４に示した線分Ｖ−Ｖにおける断面模式図である。
【図６】図４および図５に示した炭化珪素インゴットから切り出した炭化珪素基板を示す平面模式図である。
【図７】図１に示した成膜工程を実施するための結晶成長装置の断面模式図である。
【図８】本発明に従った炭化珪素基板の他の例を示す平面模式図である。
【図９】この発明に従った炭化珪素インゴットの第１の変形例を示す平面模式図である。
【図１０】図９に示した炭化珪素インゴットから切り出した炭化珪素基板を示す平面模式図である。
【図１１】図１０に示した炭化珪素基板の変形例を示す平面模式図である。
【図１２】この発明に従った炭化珪素インゴットの第２の変形例を示す平面模式図である。
【図１３】図１２に示した炭化珪素インゴットから切り出した炭化珪素基板を示す平面模式図である。
【図１４】図１３に示した炭化珪素基板の変形例を示す平面模式図である。
【図１５】この発明に従った炭化珪素インゴットの第３の変形例を示す平面模式図である。
【図１６】図１５に示した炭化珪素インゴットから切り出した炭化珪素基板を示す平面模式図である。
【図１７】図１６に示した炭化珪素基板の変形例を示す平面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
図１〜図８を参照して、本発明による炭化珪素インゴットおよび炭化珪素基板の製造方法を説明する。
【００２３】
図１に示すように、本発明による炭化珪素インゴット（以下、インゴットとも呼ぶ）の製造方法では、まず準備工程（Ｓ１０）を実施する。具体的には、インゴットを形成するための結晶成長装置の処理容器内において、図３に示すような支持部材２を配置し、当該支持部材２上にインゴットを形成するための種基板であるベース基板１を搭載する。ベース基板１の平面形状は円形状である。ここで、ベース基板１の主表面は、（０００１）面に対するオフ角が１０°以下、より好ましくは５°以下、より好ましくは１°以下であってもよい。また、さらに好ましくは当該オフ角が０．５°以下、より好ましくはオフ角が０°であってもよい（つまり実質的にベース基板１の主表面が（０００１）面となっていてもよい）。
【００２４】
なお、本明細書中においては、個別の面方位を（ｈｋｉｌ）で表わし、（ｈｋｉｌ）およびそれに結晶幾何学的に等価な面方位を含む総称的な面方位を｛ｈｋｉｌ｝で表わす。また、個別の方向を［ｈｋｉｌ］で表わし、［ｈｋｉｌ］およびそれに結晶幾何学的に等価な方向を含む方向を＜ｈｋｉｌ＞で表わす。また、負の指数については、結晶幾何学上は「−」（バー）を指数を表す数字の上に付けて表わすのが一般的であるが、本明細書中では指数を表す数字の前に負の符号（−）を付けて表わす。
【００２５】
次に、成膜工程（Ｓ２０）を実施する。具体的には、結晶成長装置の処理容器内部の圧力および雰囲気を所定の条件に設定した後、ベース基板１を加熱しながらベース基板１の表面４上に昇華再析出法などを用いて炭化珪素単結晶を成長させる。このようにして、図３〜図５に示すような炭化珪素のインゴット１０を形成する。また、この成膜工程（Ｓ２０）においては、インゴット１０の表面に（０００１）ファセット面５（以下、ファセット面５とも呼ぶ）が形成されている。当該ファセット面５が、図４に示すようにインゴット１０の上部表面から見た場合に当該上部表面のほぼ全面に形成されるように、成膜工程（Ｓ２０）のプロセス条件は設定されている。なお、当該プロセス条件については後述する。
【００２６】
また、ファセット面５の下に連なる領域は、当該ファセット面５からの窒素の取り込み量が他の領域での窒素の取り込み量より多いことに起因して、窒素濃度が他の領域（インゴット１０の外周領域）よりも相対的に高くなっている高濃度窒素領域６となっている。すなわち、インゴット１０を構成する炭化珪素の成長時に、成長した炭化珪素の表面におけるファセット面５から他の領域より相対的に多くの窒素が炭化珪素中に取り込まれることから、高濃度窒素領域６における窒素濃度は、他の領域である低濃度窒素領域７における窒素濃度よりも相対的に高くなっている。
【００２７】
このファセット面５は、図４や図５に示すように、インゴット１０の上部表面のほぼ中央部を含み、当該上部表面のほぼ全面に配置されている。このようにファセット面５をインゴット１０の上部表面のほぼ全体に形成する方法（プロセス条件）としては、任意の方法を用いることができる。たとえば、図７に示すように、坩堝１１と加熱用のコイル１２とを備える結晶成長装置において、インゴット１０の径方向の温度勾配を２０℃／ｃｍ以上にする、という方法を用いることが好ましい。この場合、インゴット１０における等温線が坩堝１１の上下方向において変化する。このときのインゴット１０の成長最表面の状態は不安定になるため、より確実にファセット成長が起きる。この温度勾配をインゴット１０の中央部２４から端部２７までつけることにより、ファセット領域が広がる。この結果、インゴット１０の成長最表面において、インゴット１０の直径の１０％以下の幅を有する端部を除き、全面ファセット面５となる。
【００２８】
なお、このような温度勾配にするには、坩堝１１上部に接するようにカーボンフェルトもしくは、カーボン成型断熱材などの断熱部材を置き、坩堝中心部にあたるところだけ当該フェルトまたはカーボン成型断熱材に放熱穴をあける、といった方法を用いることができる。なお、当該放熱穴の直径は、坩堝１１の内径の１０％以下とすることが好ましい。
【００２９】
また、種基板であるベース基板１については、上述したように、その主表面（インゴット１０となる結晶が成長する面）が、（０００１）面に対するオフ角が１０°以下となっていることが好ましい。このようなベース基板１を使い、上記のような温度条件での成膜を行なうことによって、図７に示すようにインゴット１０の成長面のほぼ全体に（０００１）ファセット面５が発生する。なお、図７に示した結晶成長装置では、図３に示した支持部材２は記載されておらず、坩堝１１の内壁上に直接ベース基板１が配置されているが、図３に示したようにベース基板１に支持部材２を配置し、当該支持部材２を介してベース基板１を坩堝１１の内壁上に固定してもよい。
【００３０】
ここで、インゴット１０の成長最表面のほぼ全面を（０００１）ファセット面５とするためには、図７に示したインゴット１０の成長最表面における中央部２４、端部２７、最外周部１６という各点の温度が重要となる。ここで、端部２７は、インゴット１０の端部域にあり、坩堝１１の内壁からインゴット１０の直径の１０％以内の距離である位置とする。中央部２４の温度をＴａ、端部２７の温度をＴｂ、最外周部１６の温度をＴｃとすると、その関係はＴｃ＞Ｔｂ≧Ｔａという関係式を満足し、かつ温度Ｔｂと温度Ｔａとについては、温度勾配（（温度Ｔａと温度Ｔｂとの差の絶対値）／（中央部２４と端部２７との間の距離））が２０℃／ｃｍ以上という関係を満足することが好ましい。
【００３１】
このような温度条件を実現するためには、ベース基板１の裏面側（つまり図７の坩堝１１上面側）での温度分布を大きくする（温度のばらつきを大きくする）必要がある。具体的には、たとえば坩堝１１の上面側に形成する放熱穴の直径をインゴット１０の径より上述のように小さくする、といった構成を採用することがこのましい。これにより、インゴット１０の表面における中央部２４と端部２７との間の曲率半径を、インゴット１１の半径の３倍以上とすることができる。ここで、曲率半径は、たとえば以下のようにして算出する。まず、中央部２４と端部２７との間において５ｍｍピッチでインゴット１０の高さ（ベース基板１の表面からインゴット１０の表面までの距離）を測定する。そして、各ピッチ間における上記高さの差から、当該ピッチ間でのインゴット１０の表面に対応する円弧の半径を算出する。そして、中央部２４と端部２７との間の各ピッチ間について算出された円弧の半径のうち最小の半径を、上記曲率半径とする。
【００３２】
また、上記インゴット１０の表面の平坦性については、以下のような測定方法により測定してもよい。すなわち、インゴット１０の表面の中心から５ｍｍピッチで十字方向（好ましくは、５ｍｍピッチのマトリクス状)に配置された複数の位置（測定点）で、基準面からのインゴット１０の表面の高さを測定する。そして、隣り合う測定点間で、当該高さの差を測定する。さらに、当該高さの差と測定点間の距離とから決定できる正接（ｔａｎ）から、隣り合う測定点間でのインゴット１０の表面の傾斜に対応する角度を求める。このようにして求めた複数の角度について、その角度の平均が１０°超えであることが好ましい。さらに、測定した角度がすべて１０°超えであることが好ましい。ただし、測定点としては、インゴット１０の最外周部から当該インゴット１０の直径の１０％以内の距離となる領域は除く。
【００３３】
また、温度Ｔｃと温度Ｔｂとの関係については、温度Ｔｂと温度Ｔｃとの差の絶対値が１℃以上、より好ましくは５０℃以上であること（より具体的には温度Ｔｂに対して温度Ｔｃの方が高温であり、温度Ｔｂと温度Ｔｃとの差が１℃以上、より好ましくは５０℃以上であること）が好ましい。ここで、当該差の絶対値が１℃未満の場合は、グラファイトからなる坩堝１１の内周表面上に炭化珪素の多結晶が付着・成長しやすくなり、結果的に単結晶インゴットの成長の妨げになる。さらに、当該差が５０℃以上である場合は、坩堝１１側からの輻射熱等の影響により、インゴット１０の端面部の温度も上昇する。この結果、中央部２４と端部２７との間の温度差が大きくなり、確実にファセット面を形成できる。なお、上記温度差の上限は、たとえば１００℃とすることができる。その理由は、温度差が大きすぎると低い温度のところばかり成長しやすいため、成長するインゴット径が小さくなるというものである。
【００３４】
上記のような条件で成長することにより、インゴット１０の表面状態が不安定になり、（０００１）ファセット面５はインゴット１０の成長面の全面に発生するようになる。また、（０００１）ファセット面５の幅はインゴット１０の直径の８０％以上であることが好ましい。
【００３５】
なお、上記のように（０００１）ファセット面５をインゴット１０の成長面のほぼ全面に配置するためには、インゴット１０の成長開始から終了まで、常に上記のようにインゴット１０の径方向に温度分布が発生しているような環境（径方向における温度差が大きい状態）にすることが好ましい。そのために、成長初期とは別に成長中後期において、温度管理について以下のように注意が必要である。
【００３６】
たとえば、絶対温度を時間とともに変えたり、炉体に対する坩堝の位置関係を変更するといった制御を行なうことが好ましい。
【００３７】
上述のような方法で形成された本発明によるインゴット１０では、（０００１）ファセット面５がインゴット１０の成長面のほぼ全面に形成されている。このため、転位発生確率はインゴット１０の全面でほぼ均一であり、またインゴット１０の成長に従って均一に減少していく。つまり、本発明に従ったインゴット１０では、実質的に全領域において転位を低減することができる。
【００３８】
次に後処理工程（Ｓ３０）を実施する。具体的には、形成されたインゴット１０を処理容器の内部から取出し、表面層を研削する、インゴット１０の結晶方位を示すマークをインゴット１０に形成する、さらにはインゴット１０からベース基板１を分離する、といった必要な後処理を行なう。
【００３９】
ここで、高濃度窒素領域６は、インゴット１０のほぼ中央部に形成されている。また、高濃度窒素領域６における窒素濃度は、インゴット１０の（ファセット面ではない）外周部表面３５下に位置する低濃度窒素領域７の窒素領域に対して１．１倍以上となっている。なお、当該窒素濃度はたとえばＳＩＭＳによって評価することができる。
【００４０】
また、高濃度窒素領域６における単位厚さ当たりの、波長が４５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である光の透過率は、インゴット１０の高濃度窒素領域６以外の部分である低濃度窒素領域７における単位厚さ当りの、上記光の透過率より低くなっている。当該光の透過率は、たとえばＦＴＩＲ（フーリエ変換型赤外分光装置）を用いて測定することができる。
【００４１】
たとえば、基板２０の厚みを４００μｍとし、当該基板２０の高濃度窒素領域６における基板２０の厚さ方向における上記波長の光の透過率と、当該基板２０の低濃度窒素領域７における基板２０の厚さ方向での上記波長の光の透過率を可視光の分光器を用いて測定する、といった方法を用いることができる。
【００４２】
このようなインゴット１０によれば、相対的に窒素濃度の高い高濃度窒素領域６をインゴット１０の中央部を含む広い範囲に配置しているので、当該高濃度窒素領域６によってインゴット１０の中心部を含むまとまった領域を構成できる。このため、当該インゴット１０から炭化珪素基板２０を切り出すときに、高濃度窒素領域６が基板中央部を含む広い領域に形成された炭化珪素基板２０を容易に得ることができる。
【００４３】
次に、上述のようにして得られたインゴット１０を用い、図２に示したプロセスを用いて図６に示す炭化珪素基板２０を製造する。炭化珪素基板２０の製造方法を、図２を参照しながら具体的に説明する。
【００４４】
本発明に従った炭化珪素基板の製造方法では、まず図２に示すように、インゴット準備工程（Ｓ４０）を実施する。当該工程（Ｓ４０）においては、図１に示した工程を実施することにより得られた炭化珪素からなるインゴット１０を準備する。
【００４５】
次に、スライス工程（Ｓ５０）を実施する。具体的には、工程（Ｓ５０）においては、インゴット１０を任意の方法でスライスする。スライスする方法としては、たとえばワイヤソーを用いる方法、あるいはダイヤモンドなどの硬質の砥粒が表面に配置された切断部材（たとえば内周刃ブレード）を用いる方法などを用いることができる。インゴット１０をスライスする方向としては、任意の方向を採用できるが、たとえばベース基板１の表面４に沿った方向（図５に示した直線８に沿った方向）にインゴット１０をスライスしてもよい。この場合、切り出された炭化珪素基板２０において高濃度窒素領域６を炭化珪素基板２０の中央部に配置することができる。あるいは、ベース基板１のオフ角方向とベース基板１の表面４に対する垂線とにより規定される平面に沿って（つまり図５に示すインゴット１０の断面が炭化珪素基板２０の主表面となるように）インゴット１０をスライスしてもよい。
【００４６】
次に、後処理工程（Ｓ６０）を実施する。具体的には、スライスした基板の表面および／または裏面を研削・研磨することにより、鏡面状態または任意の表面状態に仕上げ加工する。このようにして、図６に示すような炭化珪素基板２０を得る。炭化珪素基板２０においては、主表面の中央部を含む大部分が高濃度窒素領域６となっており、外周端部に低濃度窒素領域７が配置されている。また、図８に示すように、低濃度窒素領域７を研削加工などによって除去することにより、炭化珪素基板２０が高濃度窒素領域６のみにより構成された状態としてもよい。この場合、炭化珪素基板２０のほぼ全面が高濃度窒素領域６となり、特性の均一な炭化珪素基板２０を得ることができる。
【００４７】
また、このような炭化珪素基板２０によれば、当該炭化珪素基板２０の表面上に特性の均一性に優れた炭化珪素エピタキシャル層を容易に形成することができる。
【００４８】
なお、図１に示した後処理工程（Ｓ３０）において、インゴット１０から低濃度窒素領域７を研削などの方法により除去した上で、図２に示した炭化珪素基板の製造方法を実施すれば、図８に示すように低濃度窒素領域の無い、つまり全面が高濃度窒素領域６となっている炭化珪素基板２０を得ることができる。図８に示した炭化珪素基板２０は、基本的には図６に示した炭化珪素基板２０と同様の構成を備えるが、図６に示した低濃度窒素領域７が除去されている。そのため、図８に示した炭化珪素基板２０では、低濃度窒素領域７が位置していた領域である外周端部が除去されることで、炭化珪素基板２０の直径が図６に示した炭化珪素基板２０より小さくなっている。
【００４９】
また、上述したインゴット１０および炭化珪素基板２０の製造方法では、ベース基板１として平面形状が円形状の基板を用いたが、他の任意の形状の基板をベース基板１として用いることができる。たとえば、ベース基板１として平面形状が四角形状の基板を用いた場合には、図９に示したように平面形状が実質的に四角形状のインゴット１０を得ることができる。この場合も、図１に示した成膜工程（Ｓ２０）におけるプロセス条件を制御することにより、インゴット１０を平面視したときの中央部にファセット面５を配置することができる。なお、図９の線分Ｖ−Ｖにおける断面は、図５に示した断面と同様である。そして、得られたインゴット１０の最表面における最大曲率半径(図５の最表面９の最大曲率半径）は、図９に示したインゴット１０の平面形状の外接円２５の半径の３倍以上となっていることが好ましい。
【００５０】
そして、この場合もベース基板１の表面４と平行な方向（すなわち図５の直線８に示す方向）に沿ってインゴット１０をスライスすることにより、図１０に示すような平面形状の炭化珪素基板２０を得ることができる。図１０に示した炭化珪素基板２０においても、中央部に高濃度窒素領域６が配置され、外周端部に位置する領域は低濃度窒素領域７となっている。このような炭化珪素基板２０によっても、図６に示した炭化珪素基板２０と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
また、図１０に示した炭化珪素基板２０から、低濃度窒素領域７を研削などにより除去することによって、図１１に示すようにその全面が高濃度窒素領域６となった炭化珪素基板２０を得ることもできる。なお、低濃度窒素領域７は、インゴット１０を形成する工程（具体的には図１に示した後処理工程（Ｓ３０））において、インゴット１０からあらかじめ除去しておいてもよい。このような炭化珪素基板２０によっても、図８に示した炭化珪素基板２０と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
また、インゴット１０を形成するためのベース基板１として、図１２に示すような長方形状の平面形状を有し、炭化珪素単結晶からなる基板を用いることもできる。この場合も、図１に示したインゴットの製造方法を用いて、図１２に示すような平面形状のインゴット１０を形成することができる。なお、当該インゴット１０の図１２に示す線分Ｖ−Ｖにおける断面形状は、基本的に図５に示したインゴット１０の断面形状と同様である。図１２に示したインゴット１０において、その最表面であるファセット面５（図５参照）の最大曲率半径は、図１２に示すインゴット１０の平面形状の外接円２５の半径の３倍以上となっていることが好ましい。
【００５３】
そして、図２に示した方法により、図１２に示したインゴット１０をスライスして後処理することにより、図１３に示すような平面形状が長方形状の炭化珪素基板２０を得ることができる。なお、スライスの方向は図１２の紙面に平行な方向（ベース基板の表面に沿った方向）としている。当該炭化珪素基板２０においても、中央部に高濃度窒素領域６が形成される一方で、当該高濃度窒素領域６を囲む外周端部の領域は低濃度窒素領域７となっている。このような炭化珪素基板２０によっても、図６に示した基板と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
さらに、図１３に示した炭化珪素基板２０のうち、低濃度窒素領域７を除去することで、図１４に示すようにその全面が高濃度窒素領域６となった炭化珪素基板２０を得ることもできる。なお、この場合、図１２に示すインゴット１０を形成した段階で当該低濃度窒素領域７をインゴット１０から除去し、その後インゴット１０をスライスすることで図１４に示す炭化珪素基板２０を得てもよい。
【００５５】
また、ベース基板１として、平面形状が六角形状の基板を用いることもできる。このような基板をベース基板１として用いた場合には、図１５に示すように平面形状が六角形状のインゴット１０を得ることができる。当該インゴット１０においても、インゴット１０の結晶成長部の最表面（図５参照）における中央部を含む大部分に（０００１）ファセット面５を配置することができる。（０００１）ファセット面５の平面形状は、インゴット１０の外周の平面形状と相似形となっており、図１５に示したインゴット１０では（０００１）ファセット面５の平面形状は六角形状となっている。なお、図１５に示したインゴット１０について、線分Ｖ−Ｖにおける断面図は図５に示した断面図と同様である。そして、得られたインゴット１０の最表面における最大曲率半径(図５の最表面の最大曲率半径）は、図１５に示したインゴット１０の平面形状の外接円２５の半径の３倍以上となっていることが好ましい。
【００５６】
そして、図１５に示したインゴット１０を図２に示した方法によりスライス、加工することによって、図１６に示すような平面形状が六角形状の炭化珪素基板２０を得ることができる。なお、スライスの方向は図１５の紙面に平行な方向（ベース基板１の表面に沿った方向）としている。当該炭化珪素基板２０においても、外周端部に低濃度窒素領域７が配置される一方で、炭化珪素基板２０の中央部を含む残りの領域は高濃度窒素領域６となっている。この場合も、図６に示した基板と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
さらに、図１６に示した炭化珪素基板２０から、研削加工などを用いて低濃度窒素領域７を除去することにより、図１７に示すようにその全面が高濃度窒素領域６となった炭化珪素基板２０を得ることもできる。なお、この場合、図１５に示すインゴット１０を形成した段階で当該低濃度窒素領域７をインゴット１０から除去し、その後インゴット１０をスライスすることで図１７に示す炭化珪素基板２０を得てもよい。
【００５８】
ここで、上述した実施の形態と一部重複する部分もあるが、本発明の特徴的な構成を列挙する。
【００５９】
本発明に従った炭化珪素インゴットの製造方法は、（０００１）面に対してオフ角が１０°以下であり、単結晶炭化珪素からなるベース基板１を準備する工程（準備工程（Ｓ１０））と、ベース基板１の表面上に炭化珪素層を成長させる工程（成膜工程（Ｓ２０））とを備える。炭化珪素層を成長させる工程（成膜工程（Ｓ２０））では、炭化珪素層の成長方向側から見たときの幅方向における温度勾配を２０℃／ｃｍ以上とする。たとえば、炭化珪素層の成長最表面の温度について、外周部の温度が内周側の温度より上記温度勾配を満足するように高く設定されていることが好ましい。
【００６０】
このようにすれば、得られた炭化珪素インゴット１０はその成長最表面について中央部を含むほぼ全面がファセット面５になっているため、外周端部のみを研削することで全面がファセット面５となった炭化珪素インゴット１０を得ることができる。そのため、当該炭化珪素インゴット１０から切出した炭化珪素基板２０についてはその主表面のほぼ全面をファセット面とすることができる。このようなファセット面と非ファセット面とが炭化珪素基板２０の主表面に混在すると、ファセット面と非ファセット面との間では窒素濃度や転位の発生状況などが異なることから、当該炭化珪素基板２０の表面に形成したデバイスに特性のばらつきが発生する恐れがある。しかし、本発明による上記製造方法により得られた炭化珪素インゴット１０および当該インゴットから得られた炭化珪素基板２０では、ほぼ全面がファセット面となっているため、そのような特性のばらつきの発生確率を低減できる。
【００６１】
上記炭化珪素インゴットの製造方法では、炭化珪素層において、ベース基板１が位置する側と反対側に位置する表面は（０００１）ファセット面５を含んでいてもよく、（０００１）ファセット面５は、炭化珪素層の当該表面の中央部を含んでいてもよい。また、上記炭化珪素インゴットの製造方法において（０００１）ファセット面５は、上記中央部より、表面の外周端から当該表面の幅の１０％の距離である位置にまで延在していてもよい。つまり、（０００１）ファセット面５の幅は、当該表面の幅の８０％以上であってもよい。
【００６２】
この場合、得られた炭化珪素インゴット１０の成長方向における最表面において、当該最表面の中央部を含む大部分の領域を（０００１）ファセット面５とすることができる。そのため、当該インゴットから得られた炭化珪素基板２０において、ほぼ全面をファセット面とすることができる。
【００６３】
上記炭化珪素インゴットの製造方法では、炭化珪素層を成長させる工程（成膜工程（Ｓ２０））後の炭化珪素層において、（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する部分は、炭化珪素層において（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する前記部分以外の部分（低濃度窒素領域７）より窒素濃度が高くなっている高濃度窒素領域６であってもよい。
【００６４】
この場合、（０００１）ファセット面５を有する領域下に高濃度窒素領域６が形成され、他の部分（炭化珪素インゴット１０の外周部）は当該高濃度窒素領域６より窒素濃度の低い低濃度窒素領域７となるので、当該炭化珪素インゴット１０をスライスすることで、表面の中央部を含む広い領域が高濃度窒素領域６となっている炭化珪素基板２０を容易に得ることができる。
【００６５】
上記炭化珪素インゴットの製造方法では、高濃度窒素領域６の幅は、ベース基板１の幅の９０％以上であってもよい。この場合、高濃度窒素領域６のサイズが炭化珪素インゴット１０全体に対して十分大きくなっているので、炭化珪素インゴット１０から得られる炭化珪素基板２０の表面（主表面）において高濃度窒素領域６の占有面積を十分大きくできる。この結果、炭化珪素基板２０の表面における高濃度窒素領域６の広さを十分広くすることができる。また、高濃度窒素領域６の外周に位置する低濃度窒素領域７を、炭化珪素インゴット１０の外周研削成型工程において容易に除去することができるので、当該炭化珪素インゴット１０の加工に要する時間が長くなることを抑制できる。
【００６６】
上記炭化珪素インゴットの製造方法は、炭化珪素層において高濃度窒素領域６以外の部分（すなわち低濃度窒素領域７）を除去する工程（図１の後処理工程（Ｓ３０））をさらに備えていてもよい。この場合、炭化珪素インゴット１０の大部分を高濃度窒素領域６により構成することができる。このため、当該炭化珪素インゴット１０から切り出した炭化珪素基板２０の表面は高濃度窒素領域６のみにより構成できるので、窒素濃度の安定した、均質性に優れた炭化珪素基板２０を得ることができる。
【００６７】
上記炭化珪素インゴットの製造方法において、高濃度窒素領域６における単位厚さ当たりの、波長が４５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である光の透過率は、炭化珪素層（ベース基板１上に成長した炭化珪素層）での高濃度窒素領域以外の部分（低濃度窒素領域７）における単位厚さ当りの、上記光の透過率より低くてもよい。
【００６８】
ここで、炭化珪素インゴット１０における上記光の透過率は、窒素濃度が高いほど低下する傾向がある。したがって、上記光の透過率という特性についても、高濃度窒素領域６と高濃度窒素領域以外の領域（低濃度窒素領域７）とでは異なる値となる。したがって、本発明によれば、上記光の透過率が相対的に高くなっている領域（低濃度窒素領域７）を炭化珪素インゴット１０の端部に配置することになるので、当該光の透過率という特性についても、上記光の透過率が相対的に低い領域（高濃度窒素領域６）を、炭化珪素インゴット１０の中心部を含むまとまった領域として形成できる。このため、当該炭化珪素インゴット１０から炭化珪素基板２０を切り出すときに、中央部を含む広い領域について、当該光の透過率がほぼ均一な状態となった炭化珪素基板２０を容易に得ることができる。
【００６９】
上記炭化珪素インゴット１０の製造方法において、（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する部分（高濃度窒素領域６）のマイクロパイプ密度は、炭化珪素層において（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する上記部分以外の部分（外周部表面３５の下に位置する低濃度窒素領域７）におけるマイクロパイプ密度より高くてもよい。この場合、マイクロパイプ密度が相対的に高くなっている高濃度窒素領域６が炭化珪素インゴット１０の中央部を含む大部分を構成することになるので、当該マイクロパイプ密度という特性についても、炭化珪素インゴット１０の中心部を含むまとまった領域においてマイクロパイプ密度を均一化することができる。このため、当該炭化珪素インゴット１０から炭化珪素基板２０を切り出すときに、基板中央部を含む広い領域において当該マイクロパイプ密度が均一化された炭化珪素基板２０を容易に得ることができる。
【００７０】
上記炭化珪素インゴット１０の製造方法において、炭化珪素層を成長させる工程（成膜工程（Ｓ２０））の後での炭化珪素層の表面（図５に示す炭化珪素インゴット１０の上部表面である最表面）における最大曲率半径は、ベース基板１の平面形状に関する外接円２５の半径の３倍以上であってもよい。また、上記炭化珪素層の表面（図５の最表面）における最大曲率半径は、炭化珪素層においてベース基板１の表面から最も離れた部分を含む領域（最表面）での最大曲率半径であることが好ましい。
【００７１】
この場合、ベース基板１上に形成される炭化珪素層の体積を十分大きくできるので、結果的に炭化珪素インゴット１０の体積を十分大きくできる。そのため、炭化珪素インゴット１０から炭化珪素基板２０を切り出す場合に、効率的に大きな面積の炭化珪素基板２０を得ることができる。なお、上記炭化珪素層（高濃度窒素領域６と低濃度窒素領域７とからなる炭化珪素エピタキシャル成長層）の平面形状が、ベース基板１の平面形状より大きくなるように（たとえば、ベース基板１から離れるにしたがって平面形状が大きくなるように、あるいはベース基板１から離れるに従って外側に向かうように傾斜した側壁を有するように）当該炭化珪素層は形成されていてもよい。
【００７２】
この発明に従った炭化珪素インゴット１０は、上記炭化珪素インゴット１０の製造方法を用いて製造されている。この場合、相対的に窒素濃度の低い領域（低濃度窒素領域７）を、炭化珪素インゴット１０の中心部を含むまとまった領域として形成できる。そのため、当該炭化珪素インゴット１０から炭化珪素基板２０を切り出すことにより、相対的に窒素濃度の低い低濃度窒素領域７が基板中央部を含む広い領域に形成された炭化珪素基板２０を容易に得ることができる。
【００７３】
この発明に従った炭化珪素基板２０の製造方法は、図２に示すように、上記炭化珪素インゴット１０の製造方法を用いて、炭化珪素インゴットを準備する工程（インゴット準備工程（Ｓ４０））と、当該炭化珪素インゴット１０をスライスする工程（スライス工程（Ｓ５０）とを備える。
【００７４】
この場合、炭化珪素インゴット１０では、相対的に窒素濃度の高い領域（高濃度窒素領域６）が、当該炭化珪素インゴット１０の中心部を含むまとまった領域として形成される。そのため、上記スライス工程（Ｓ５０）において、当該炭化珪素インゴット１０から炭化珪素基板２０を切り出すことにより、相対的に窒素濃度の高い高濃度窒素領域６が基板中央部を含む広い領域に形成された炭化珪素基板２０を容易に得ることができる。
【００７５】
上記炭化珪素基板の製造方法において、炭化珪素インゴットを準備する工程（インゴット準備工程（Ｓ４０））では、炭化珪素層を成長させる工程（成膜工程（Ｓ２０））後の炭化珪素層において、（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する部分が、炭化珪素層において（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する前記部分以外の部分（低濃度窒素領域７）より窒素濃度が高くなっている高濃度窒素領域６となっていてもよい。上記炭化珪素基板の製造方法は、炭化珪素インゴット１０をスライスするスライス工程（Ｓ５０）の前に、炭化珪素インゴット１０から低濃度窒素領域７を除去する工程（たとえば、図１の後処理工程（Ｓ３０）に含まれる低濃度窒素領域７を研削によって除去する工程）をさらに備えていてもよい。
【００７６】
また、異なる観点から言えば、この発明に従った炭化珪素基板２０の製造方法は、図２に示すように、上記炭化珪素インゴット１０の製造方法を用いて、炭化珪素インゴットを準備する工程（インゴット準備工程（Ｓ４０））を備え、炭化珪素層において、ベース基板１が位置する側と反対側に位置する表面は（０００１）ファセット面５を含み、（０００１）ファセット面５は、炭化珪素層の表面の中央部を含み、炭化珪素インゴットを準備する工程（インゴット準備工程（Ｓ４０））では、炭化珪素層を成長させる工程（成膜工程（Ｓ２０））後の炭化珪素層において、（０００１）ファセット面５を有する領域下に位置する部分が、炭化珪素層において（０００１）ファセット面５を有する領域下に位置する前記部分以外の部分（低濃度窒素領域７）より窒素濃度が高くなっている高濃度窒素領域６となっており、さらに、炭化珪素インゴット１０から高濃度窒素領域６以外の部分（低濃度窒素領域７）を除去する工程（たとえば、図１の後処理工程（Ｓ３０）に含まれる低濃度窒素領域７を研削によって除去する工程）と、前記高濃度窒素領域６以外の部分（低濃度窒素領域７）を除去する工程を実施した後、当該炭化珪素インゴット１０をスライスする工程（スライス工程（Ｓ５０））とを備える。
【００７７】
この場合、炭化珪素基板２０を切り出す炭化珪素インゴット１０から、外周部に位置する低濃度窒素領域７を除去することで、炭化珪素インゴット１０の大部分を高濃度窒素領域６とすることができるので、炭化珪素インゴット１０における窒素濃度や透過率などの均一性を向上させることができる。
【００７８】
この発明に従った炭化珪素基板２０は、上記炭化珪素基板の製造方法を用いて製造されている。このようにすれば、相対的に窒素濃度の高い高濃度窒素領域６が基板中央部を含む広い領域に形成された炭化珪素基板２０を容易に実現できる。
【００７９】
この発明に従った炭化珪素インゴットの製造方法は、（０００１）面に対してオフ角が１０°以下であり、単結晶炭化珪素からなるベース基板１を準備する工程（準備工程（Ｓ１０））と、ベース基板１の表面上に炭化珪素層を成長させる工程（成膜工程（Ｓ２０））とを備え、成膜工程（Ｓ２０）では、炭化珪素層の成長方向側から見たときの幅方向における温度勾配を２０℃／ｃｍ以上とする。形成された炭化珪素層の表面において、中央部を含む広い範囲に（０００１）ファセット面５を有する領域を形成する。成膜工程（Ｓ２０）後の炭化珪素層において、（０００１）ファセット面５を有する領域下に位置する部分（高濃度窒素領域６）は、炭化珪素層において（０００１）ファセット面５を有する領域下に位置する部分以外の部分（低濃度窒素領域７）より波長が４５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である光の単位厚さ当たりの透過率が低くなっている。
【００８０】
このようにすれば、窒素が取り込まれ易い（０００１）ファセット面５を炭化珪素インゴット１０の中央部に形成することで、炭化珪素層の成長時に当該（０００１）ファセット面５から取り込まれた窒素に起因して光の透過率が低下した領域（高濃度窒素領域６）が炭化珪素インゴット１０の中央部の広い範囲（（０００１）ファセット面５の下の部分）に配置されるので、炭化珪素インゴット１０の中心部を含む広い範囲を、光の透過率が均一な領域とすることができる。このため、当該炭化珪素インゴット１０から炭化珪素基板２０を切り出すときに、相対的に光の透過率が均一な領域（高濃度窒素領域６）が基板中央部を含む広い領域に形成された炭化珪素基板２０を容易に得ることができる。このように基板中央部を含む広い領域について、光の透過率をほぼ均一化できるので、基板表面に半導体素子を形成する場合に、効率的に半導体素子を形成することができる。
【００８１】
この発明に従った炭化珪素インゴット１０は、（０００１）面に対してオフ角が１０°以下であり、単結晶炭化珪素からなるベース基板と１と、ベース基板１の表面上に形成された炭化珪素層とを備える。ベース基板１が位置する側と反対側に位置する前記炭化珪素層の表面は（０００１）ファセット面５を含む。（０００１）ファセット面５は、炭化珪素層の表面の中央部を含み、かつ、当該表面の外周端から当該表面の幅の１０％の距離である位置にまで延在している。
【００８２】
上記炭化珪素インゴット１０では、炭化珪素層において、（０００１）ファセット面５を有する領域下に位置する部分は、炭化珪素層において（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する上記部分以外の部分（低濃度窒素領域７）より窒素濃度が高くなっている高濃度窒素領域６であってもよい。
【００８３】
このようにすれば、炭化珪素インゴット１０はその表面（成長最表面）について中央部を含むほぼ全面がファセット面になっているため、端部のみを研削することで全面がファセット面となった炭化珪素インゴット１０を得ることができる。そのため、当該炭化珪素インゴット１０から切出した炭化珪素基板２０についてはその主表面のほぼ全面をファセット面とすることができる。このため、本発明による上記製造方法により得られた炭化珪素インゴット１０および当該炭化珪素インゴット１０から得られた炭化珪素基板２０では、特性のばらつきの発生確率を低減できる。
【００８４】
上記炭化珪素インゴット１０において、高濃度窒素領域６の窒素濃度は、（０００１）ファセット面５を有する領域下に位置する部分以外の部分（低濃度窒素領域７）における窒素濃度の１．１倍以上になっていてもよい。
【００８５】
この場合、高濃度窒素領域６と低濃度窒素領域７とを、窒素濃度や光の透過率などにより容易に判別することができる。このため、炭化珪素インゴット１０より低濃度窒素領域７を研削により除去する、あるいは炭化珪素インゴット１０から炭化珪素基板２０を切り出し、当該炭化珪素基板２０の表面にデバイスを形成するときに当該低濃度窒素領域７を避けるように（あるいは高濃度窒素領域６と低濃度窒素領域７との境界部をまたがないように）デバイスを形成する、といった作業を容易に行なうことができる。
【００８６】
上記炭化珪素インゴット１０において、高濃度窒素領域６の幅は、ベース基板１の幅の８０％以上、より好ましくは９０％以上であってもよい。この場合、高濃度窒素領域６のサイズを十分大きく確保することができる。
【００８７】
なお、上記炭化珪素インゴット１０では、高濃度窒素領域６における単位厚さ当たりの、波長が４５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である光の透過率は、炭化珪素層における高濃度窒素領域以外の部分（低濃度窒素領域７）における単位厚さ当りの、上記光の透過率より低くてもよい。
【００８８】
この場合、高濃度窒素領域６と低濃度窒素領域７とを、光の透過率により容易に判別することができる。このため、炭化珪素インゴット１０より低濃度窒素領域７を研削により除去するなどの作業を容易に行なうことができる。
【００８９】
上記炭化珪素インゴット１０では、高濃度窒素領域６における上記透過率は、炭化珪素層における高濃度窒素領域以外の部分である低濃度窒素領域７における上記透過率より５％以上低くなっていてもよい。この場合、高濃度窒素領域６と低濃度窒素領域７とを、透過率の差から容易に判別することができる。
【００９０】
上記炭化珪素インゴット１０では、（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する部分（高濃度窒素領域６）のマイクロパイプ密度は、炭化珪素層において（０００１）ファセット面５を有する領域下に位置する部分以外の部分（低濃度窒素領域７）におけるマイクロパイプ密度より高くてもよい。この場合、（０００１）ファセット面５を有する領域下に位置する部分（マイクロパイプ密度がほぼ均一で相対的に高い部分である高濃度窒素領域６）が、炭化珪素インゴット１０の中心部を含むまとまった領域として形成される。このため、当該インゴット１０から炭化珪素基板２０を切り出すときに、相対的にマイクロパイプ密度の均一化された領域が基板中央部を含む広い領域に形成された炭化珪素基板２０を容易に得ることができる。
【００９１】
上記炭化珪素インゴット１０において、（０００１）ファセット面５を有する領域下に位置する部分（高濃度窒素領域６）のマイクロパイプ密度は、炭化珪素層において（０００１）ファセット面５を有する領域下に位置する当該部分以外の部分（低濃度窒素領域７）におけるマイクロパイプ密度の１．２倍以上であってもよい。この場合、高濃度窒素領域６と低濃度窒素領域７とを容易に判別することができる。
【００９２】
上記炭化珪素インゴット１０において、炭化珪素層の表面（図５に示す炭化珪素インゴット１０において（０００１）ファセット面５が形成された最表面）における最大曲率半径は、ベース基板１の平面形状に関する外接円２５の半径の３倍以上であってもよい。この場合、ベース基板１上に形成される炭化珪素層の体積を十分大きくできるので、結果的に炭化珪素インゴット１０の体積を十分大きくできる。
【００９３】
この発明に従った炭化珪素基板２０は、上記炭化珪素インゴット１０をスライスして得られたものである。このようにすれば、相対的に窒素濃度の高い高濃度窒素領域６（または光の透過率が低い領域）が基板中央部を含む広い領域に形成された炭化珪素基板２０を容易に得ることができる。
【００９４】
この発明に従った炭化珪素基板２０は、上記炭化珪素インゴット１０から、高濃度窒素領域６以外の領域（低濃度窒素領域７）を除去した後、当該炭化珪素インゴット１０をスライスして得られたものであってもよい。このようにすれば、低濃度窒素領域７があらかじめ除去されることにより、高濃度窒素領域６（光の透過率が低濃度窒素領域より低い領域）が大部分となった（あるいは高濃度窒素領域６のみにより構成される）炭化珪素インゴット１０を用いて炭化珪素基板２０が形成される。このため、窒素濃度や光の透過率の変動が低減された炭化珪素基板２０を得ることができる。
【００９５】
図８、図１１、図１４、図１７などに示された上記炭化珪素基板２０においては、窒素濃度の平均値に対するばらつきが１０％以下であってもよい。この場合、窒素濃度のばらつきが炭化珪素基板２０の特性に悪影響を与えない程度に十分小さくなっているので、特性の均一な炭化珪素基板２０を確実に得ることができる。
【００９６】
上記炭化珪素基板２０においては、転位密度の平均値に対するばらつきが８０％以下であってもよい。また、高濃度窒素領域６における転位密度の平均値に対するばらつきが８０％以下であってもよい。この場合、上記のような転位密度のばらつきであれば炭化珪素基板２０の主表面内での特性の変化を実用上問題ない程度に抑制できる。
【００９７】
上記炭化珪素基板２０のサイズ（たとえば平面視における最大幅）は４インチ以上であってもよい。本発明は、４インチ以上のサイズの炭化珪素基板２０に対して適用すれば、とくにデバイスの製造効率といった点から顕著な効果を得ることができる。
【００９８】
上記炭化珪素基板２０において、高濃度窒素領域６の窒素濃度は他の部分(低濃度窒素領域７）における窒素濃度の１．１倍以上であってもよい。この場合、高濃度窒素領域６と当該高濃度窒素領域以外の他の部分（低濃度窒素領域７）とを、光の透過率などにより容易に判別することができる。
【００９９】
また、上記炭化珪素基板２０において、高濃度窒素領域６の幅は、炭化珪素基板２０の幅の８０％以上、より好ましくは９０％以上であってもよい。この場合、高濃度窒素領域６のサイズを十分大きく確保することができる。
【０１００】
また、上記炭化珪素基板２０では、高濃度窒素領域６における単位厚さ当たりの、波長が４５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である光の透過率は、高濃度窒素領域以外の部分（低濃度窒素領域７）における単位厚さ当りの、波長が４５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である光の透過率より低くてもよい。また、高濃度窒素領域６における上記透過率は、高濃度窒素領域以外の部分（低濃度窒素領域７）における上記透過率より５％以上低くなっていてもよい。
【０１０１】
この場合、高濃度窒素領域６と低濃度窒素領域７とを、光の透過率により容易に判別することができる。このため、当該炭化珪素基板２０の表面にデバイスを形成するときに当該低濃度窒素領域７を避けるように（あるいは高濃度窒素領域６と他の領域との境界部をまたがないように）デバイスを形成する、といった作業を容易に行なうことができる。
【０１０２】
また、上記炭化珪素基板２０においては、高濃度窒素領域６のマイクロパイプ密度は、高濃度窒素領域以外の部分（低濃度窒素領域７）におけるマイクロパイプ密度より高くてもよい。さらに、上記炭化珪素基板２０において、高濃度窒素領域６のマイクロパイプ密度は、高濃度窒素領域以外の部分（低濃度窒素領域７）におけるマイクロパイプ密度の１．２倍以上であってもよい。
【０１０３】
この場合、炭化珪素基板２０の大部分が高濃度窒素領域６により構成されているので、炭化珪素基板２０におけるマイクロパイプ密度を全体としてほぼ均一化できる。このため、マイクロパイプ密度の局所的な変動に起因して欠陥の発生率がばらつくことを抑制できる。
【０１０４】
上記炭化珪素基板２０においては、窒素濃度の平均値に対するばらつきが１０％以下であってもよい。この場合、窒素濃度のばらつきが炭化珪素基板の特性に悪影響を与えない程度に十分小さくなっているので、特性の均一な炭化珪素基板２０を確実に得ることができる。
【０１０５】
上記炭化珪素基板２０においては、転位密度の平均値に対するばらつきが８０％以下であってもよい。また、高濃度窒素領域６における転位密度の平均値に対するばらつきが８０％以下であってもよい。この場合、上記のような転位密度のばらつきであれば炭化珪素基板２０の主表面内での特性の変化を実用上問題ない程度に抑制できる。
【０１０６】
上述のように、本発明による炭化珪素インゴットの製造方法によれば、炭化珪素のインゴット１０においてファセットを中央部に大きく形成することができる。この場合、インゴット１０の外周部を研削してインゴット１０をスライスすることにより、全面ファセットの基板２０を得ることができる。ここで、ファセットとファセット以外の領域とでは、窒素ドープ量や、主となる転位が異なる。そして、基板２０のサイズが４インチ未満の場合はその影響は大きくはないが、当該基板サイズが４インチ以上になると、その影響が強くなることから、本発明の効果が特に顕著である。
【０１０７】
また、基板２０に対する研磨工程を行う場合、たとえば炭化珪素基板の窒素ドープ量はＣＭＰ研磨レートに影響を及ぼす。このため、基板２０の窒素ドープ量は均一であることが好ましい。また、基板サイズが４インチ以上である場合、基板２０の反りやＴＴＶも基板サイズが大きくなることに付随して大きくなる。また、窒素ドープ量の影響も顕著になる。つまり、反りやＴＴＶも、窒素ドープ量の基板面ないばらつきが小さくなると、窒素などの不純物による内部応力分布のばらつきが小さくなり、改善する。
【０１０８】
また、デバイスを形成する工程（たとえば熱処理工程）にも、上述した窒素ドープ量などの影響が出る。すなわち、窒素ドープ量が異なると基板における光の吸収率が変わるため、当該基板を加熱したときに、局所的な温度差が生じる。基板２０のサイズが小さい場合は、熱伝導の効果で当該温度差の影響は大きくなかったが、基板サイズが４インチ以上と大口径になると、高温になるほど、熱伝導の効果が小さくなる分、炭化珪素基板２０における温度分布が発生しやすくなる。その結果、温度条件が基板の面内でばらつくため、基板表面における均一な膜の形成ができないといった問題が発生するが、本発明に従った炭化珪素インゴット１０から得られる基板においては窒素ドープ量の均一性が高いため、上記のような問題の発生を抑制できる。
【０１０９】
なお、上述した窒素ドープ量（窒素濃度）は、ＳＩＭＳで測定することができる。たとえば、本発明に従った炭化珪素からなるインゴット１０では、窒素ドープ量が高い部分の窒素濃度は、その他の領域における窒素濃度の１．５倍以上となっている。
【０１１０】
また、本発明によるインゴット１０から切出した基板２０について、波長が４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の光の透過率は、炭化珪素基板２０の厚みを４００μｍとした場合、以下のような条件を満足することが好ましい。すなわち、可視光分光器を用いて当該炭化珪素基板２０の複数箇所（たとえば中央部を含む１０箇所）について上記光の透過率を測定した場合、平均透過率が２０％以上６５％以下であることが好ましい。また、当該基板の主表面の大部分（面積比で７０％以上の領域）について、上記平均透過率に対して局所的な透過率が上記平均透過率の±２０％以内となっていることが好ましい。また、基板２０の屈折率は、２．５以上２．８以下であることが好ましい。
【０１１１】
また、上記基板の転位密度については、溶融塩ＫＯＨをエッチング液として用いたエッチングで、基板表面を処理すること転位を可視化し計測した。具体的には、上記溶融塩ＫＯＨを５００℃に加熱し、当該溶融した溶融塩ＫＯＨ溶液の中に、基板２０を１分から１０分程度浸漬する。この結果、基板２０の表面には転位の存在に対応してピットが形成される。そして、ノマルスキー微分干渉顕微鏡にて、当該ピットの数をカウントし、測定範囲の面積で割ることで、単位面積当たりのピット数（つまり単位面積あたりの転位数）を計算した。
【０１１２】
ここで、ベース基板１の転位密度がマイクロパイプ密度（ＭＰＤ）：１０〜１００/ｃｍ-2、エッチピット密度（ＥＰＤ）：１〜５Ｅ４ｃｍ-2の時、本発明に従ったインゴット１０においてベース基板１から２０ｍｍの距離にある位置でスライスして得られた基板２０について転位数を測定すると、ベース基板１に対し、１／２〜１／２０程度までマイクロパイプ密度およびエッチピット密度は低減する。
【０１１３】
(実施例）
本発明の効果を確認するため、以下のような方法によりインゴットおよび基板の製造、および特性の測定を行なった。
【０１１４】
（試料）
以下のように炭化珪素インゴットおよび当該炭化珪素インゴットをスライスして炭化珪素基板について、本発明の実施例および比較例の試料を準備した。
【０１１５】
＜本発明の実施例および比較例の試料用のベース基板＞
炭化珪素インゴットを製造するため、ベース基板として以下のような条件の炭化珪素単結晶基板を準備した。具体的には、本発明に従ったインゴットを製造するため、ベース基板１として、４Ｈ型のＳｉＣ単結晶基板を６枚（実施例用３枚および比較例用３枚）用意した。当該ベース基板１の直径は、５０〜１８０ｍｍ、厚みは１００〜２０００μｍの範囲とすることができる。ここでは、ベース基板１の厚みを８００μｍとした。また、ベース基板１の主表面は、（０００１）面に対する＜１１−２０＞方向におけるオフ角を０．５°とした。ベース基板１の表面に関しては、少なくとも結晶を成長させる面側を鏡面研磨した。ベース基板１の転位密度は、マイクロパイプ密度（ＭＰＤ）が１０〜１００ｃｍ-2、エッチピット密度（ＥＰＤ）が１〜５Ｅ４cm-2であった。なお、これらの転位密度は、以下のようにして計測した。すなわち、５００℃に加熱して溶融させたＫＯＨにベース基板１を１〜１０分浸漬した後、ノマルスキー微分干渉顕微鏡でベース基板の表面を観察し、ピットの数をカウントした。そして、観察した領域の面積と当該カウント数とから単位面積当たりのピット数を計算した。
【０１１６】
（実験方法）
インゴットの製造：
＜実施例のインゴット＞
上述した実施例用のベース基板の表面上に、炭化珪素エピタキシャル層を形成することで、実施例の炭化珪素インゴットを製造した。具体的には、ベース基板１と原料となる粉末状のＳｉＣとをグラファイト製の坩堝に導入した。原料とベース基板との間の距離は、１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲とした。成長方法は、一般に昇華法、または改良レイリー法と言われている方法で製造する。具体的には、この坩堝を加熱炉の内部に設置し、昇温した。昇温時は、雰囲気圧力を５０ｋＰａから大気圧の範囲とした。結晶成長時の温度は、坩堝下部温度を２２００℃以上２５００℃以下、坩堝上部温度を２０００℃以上２３５０℃以下の範囲とした。また、坩堝上部温度より坩堝下部の温度を高くした。なお、雰囲気圧力は結晶成長時の温度に昇温した後、０．１〜２０ｋＰａの範囲で制御する。また、雰囲気ガスとしては、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ２のうちいずれか1つ、または複数の混合ガスを用いた。なお、ここではＡｒ＋Ｎ２ガスを雰囲気ガスとして用いた。また、冷却時には、まず雰囲気圧力を５０ｋＰａ〜大気圧の範囲に上げてから、加熱炉の温度を下げるようにした。
【０１１７】
また、上述した結晶成長時には、ベース基板１の表面に成長するインゴット１０の成長最表面（図７のインゴット１０においてベース基板１が位置する側と反対側の表面、あるいは図７の矢印１３で示される原料ガスの供給方向に対向するインゴット１０の表面）における、成長方向側から見たときの幅方向における温度勾配が２０℃／ｃｍ以上となるように、インゴット１０を成長させた。具体的には、図７で説明したように、図７のインゴット１０の中央部２４の温度をＴａ、端部２７の温度をＴｂ、最外周部１６の温度をＴｃとすると、その関係はＴｃ＞Ｔｂ≧Ｔａという関係式を満足し、かつ温度Ｔｂと温度Ｔａとについては、温度勾配（（温度Ｔａと温度Ｔｂとの差の絶対値）／（中央部２４と端部２７との間の距離））が２０℃／ｃｍ以上という関係を満足するように、結晶成長を行なった。具体的には、坩堝の上面側に位置するフェルトの放熱穴の直径を坩堝の幅の１０％以下とした。この方法でベース基板上に炭化珪素が成長したインゴットを取出した。
【０１１８】
＜比較例のインゴット＞
また、比較例用のベース基板の表面上に、炭化珪素エピタキシャル層を形成することで、比較例の炭化珪素インゴットを製造した。ここで、基本的に、上述した実施例のインゴットの製造方法と同様の方法により比較例のインゴットを製造したが、坩堝の上面上にフェルトを直接配置し、当該フェルトには放熱穴を形成しなかった。このようにすることで、当該放熱穴の近傍のみで放熱効果が大きくなるため、形成されるインゴットの中央部２４と端部２７との温度勾配が１０℃／ｃｍ以下となった。このようにして炭化珪素が成長した比較例のインゴットを取出した。
【０１１９】
インゴットにおける最表面の平坦性の測定：
上述した実施例および比較例のインゴットについて、表面の平坦性を測定した。インゴットの平坦性は、インゴットの径に対し、外周側においてインゴットの直径に対して１０％の範囲を除外した（中央部の）領域で、インゴットの高さ（ベース基板の表面からインゴットの表面までの距離）を測定して求めた。なお、インゴット全面での高さ分布を取ることが好ましいが、インゴット中心から十字方向に、１〜５ｍｍピッチでインゴットの高さを測るだけでもよい。
【０１２０】
このように十字方向に測定する場合は、以下のように平坦性を測定する。すなわち、インゴットの表面の中心から５ｍｍピッチで十字方向（好ましくは、５ｍｍピッチのマトリクス状)に配置された複数の位置（測定点）で、インゴット１０の表面の上記高さを測定する。そして、隣り合う測定点間で、当該高さの差を算出する。さらに、当該高さの差と測定点間の距離とから決定できる正接（ｔａｎ）から、隣り合う測定点間でのインゴットの表面の傾斜に対応する角度（傾斜角度）を求める。
【０１２１】
基板の製造：
上述した実施例および比較例のインゴットを、上記のように表面形状の測定を行なった後、円柱状に成形加工した。そして、ワイヤソーを用いてベース基板の表面に沿った方向において当該インゴットをスライスすることで、炭化珪素基板を製造した。基板の厚みは４００μｍ〜５００μｍとした。さらに、スライス後は、当該炭化珪素基板に対して両面鏡面研磨処理を施した。その結果、炭化珪素基板の厚みは３５０μｍ〜４２０μｍの範囲となった。
【０１２２】
窒素濃度の測定：
作成した基板について、インゴットの（０００１）ファセット面下に位置する領域であって窒素濃度の相対的に高い領域（高濃度窒素領域）と、その他の領域とについて、窒素濃度を測定した。測定方法としては、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析法）を用いた。なお、測定ばらつきを抑制するため、測定厚みは１０μｍとした。
【０１２３】
透過率の測定：
作成した基板について、上記高濃度窒素領域と、その他の領域とについて、光の透過率を測定した。測定方法としては、可視光分光器を用いて、波長が４００ｎｍから５００ｎｍという範囲の光の透過率を測定した。
【０１２４】
転位密度の測定：
作成した基板について、表面における転位密度の測定を行なった。具体的には以下のような方法を用いた。まず、５００℃に加熱した溶融塩ＫＯＨ溶液に炭化珪素基板を１〜１０分浸漬した。その後、ノマルスキー微分干渉顕微鏡で炭化珪素基板の表面を観察し、形成されたピットの個数をカウントした。個数のカウントは、全面マッピング写真を取ったのち、ピットの全数をカウントし、単位面積当たりの平均密度を計算するのが好ましい。しかし、たとえば直径が２インチの炭化珪素基板の場合は、基板の中央部とそこから十字方向に１８ｍｍ程度離れた位置の計５点について、単位面積当たりのピット数をカウントし、その平均を取る、といったように、５点以上の測定箇所におけるピットの平均密度をピットの密度としてもよい。また、評価した炭化珪素基板は、作製したインゴットのベース基板最表面から２０ｍｍ離れた位置の基板を選択し、ベース基板のデータと比較した。
【０１２５】
（結果）
インゴットについて：
実施例のインゴットでは、最表面の中央部を含む広い領域に（０００１）ファセット面が配置されていた。平面視における当該（０００１）ファセット面の幅は、インゴット径１６３ｍｍの時：１４０ｍｍ、インゴット径１１５ｍｍの時：９５ｍｍ、インゴット径６３ｍｍの時：５２ｍｍ、となっていた。また、インゴット高さも平均値でインゴット径１６３ｍｍの時：３５ｍｍ、インゴット径１１５ｍｍの時：３３ｍｍ、インゴット径６３ｍｍの時：３６ｍｍであった。そして、表面の平坦性を示す傾斜角度はいずれも平均で１０°以下であり、十分な平坦性があった。
【０１２６】
一方、比較例のインゴットでは、インゴットの最表面の中央部に比較的小さい面積の（０００１）ファセット面が発生していた。当該（０００１）ファセット面の幅はインゴット径の１２％から４５％の範囲となっていた。また、表面の平坦性を示す傾斜角度は平均で１０°を超えていた。
【０１２７】
基板について：
実施例のインゴットから切り出した基板について、（０００１）ファセット面の下に位置する領域（基板の端部に位置する領域）には相対的に窒素濃度の高い高濃度窒素領域が形成されていた。高濃度窒素領域の配置は、ファセットの位置とほぼ一致していた。また、インゴットの高さ方向において分布はあるが、高濃度窒素領域の幅は概してインゴット径に対して８０％の範囲であった。
【０１２８】
一方、比較例のインゴットから切り出した基板についても、（０００１）ファセット面の下に位置する領域には高濃度窒素領域が形成されていた。比較例の高濃度窒素領域もファセットの位置とほぼ一致はしていた。また、インゴットの高さ方向において、高濃度窒素領域のサイズの分布は存在しており、高濃度窒素領域の幅はインゴット径に対し５〜４５％の範囲であった。比較例でも高濃度領域の幅（サイズ）がインゴット径に対し１０％以下となった部分があったが、これは、ベース基板の表面位置から５ｍｍ以下の領域であった。これは、当該範囲では、まだ炭化珪素の成長総量が小さいために成長した炭化珪素の表面における平坦性が比較的保たれているからであり、結晶成長中において常に平坦性が保たれている実施例とは異なる結果である。
【０１２９】
窒素濃度について：
実施例の基板について、高濃度窒素領域における窒素濃度は１．２Ｅ１９ｃｍ-3であり、他の領域の窒素濃度は８Ｅ１８〜１Ｅ１９ｃｍ−３であった。また高濃度窒素領域以外の領域の任意の５点の窒素濃度は、当該５点での平均濃度に対し、２０％の範囲に入っていた。
【０１３０】
比較例の基板について、高濃度窒素領域における窒素濃度は１．２Ｅ１９ｃｍ−３であり、他の領域の窒素濃度は８Ｅ１８〜１Ｅ１９ｃｍ−３であった。
【０１３１】
透過率について：
実施例及び比較例の基板について、波長が４００〜５００ｎｍである光の透過率は、高濃度窒素領域では、１０〜２０％であった。また、当該基板におけるその他の領域では、上記透過率は２５〜３５％であった。また、本実験とは違う低窒素ドープのインゴットから切り出した炭化珪素基板に関しては、高濃度窒素領域での上記透過率は３５〜４５％、その他の領域では上記透過率が４５〜６５％であった。また、上記透過率の波長特性から計算して得られる、炭化珪素基板の屈折率はいずれも２．５〜２．８であった。
【０１３２】
転位密度について：
インゴットにおいてベース基板から２０ｍｍの距離にある位置でスライスして得られた基板について測定を行なった。ここで、ベース基板の転位密度について、マイクロパイプ密度（ＭＰＤ）：１０〜１００／ｃｍ−２、エッチピット密度（ＥＰＤ）：１〜５Ｅ４ｃｍ−２である時、実施例の基板において、高濃度窒素領域以外では、ベース基板に対し、１／２〜１／２０までＭＰＤ、ＥＰＤともに減少させることができた。
【０１３３】
一方、比較例の基板の場合はベース基板に対し、上記ＭＰＤ，ＥＰＤが１／２〜２．５と、減少したものもあるが、逆に増加した場合もあった。
【０１３４】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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。
【産業上の利用可能性】
【０１３５】
この発明は、炭化珪素インゴットおよび炭化珪素基板の製造方法に特に有利に適用される。
【符号の説明】
【０１３６】
１ ベース基板、２ 支持部材、４ 表面、５ ファセット面、６ 高濃度窒素領域、７ 低濃度窒素領域、８ 直線、９ 最表面、１０ インゴット、１１ 坩堝、１２ コイル、１３ 矢印、１６ 最外周部、２０ 炭化珪素基板、２４ 中央部、２５ 外接円、２６ 矢印、２７ 端部、３５ 外周部表面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（０００１）面に対してオフ角が１０°以下であり、単結晶炭化珪素からなるベース基板を準備する工程と、
前記ベース基板の表面上に炭化珪素層を成長させる工程とを備え、
前記炭化珪素層を成長させる工程では、前記炭化珪素層の成長方向側から見たときの幅方向における温度勾配を２０℃／ｃｍ以上とする、炭化珪素インゴットの製造方法。
【請求項２】
前記炭化珪素層において、ベース基板が位置する側と反対側に位置する表面は（０００１）ファセット面を含み、
前記（０００１）ファセット面は、炭化珪素層の前記表面の中央部を含む、請求項１に記載の炭化珪素インゴットの製造方法。
【請求項３】
前記炭化珪素層を成長させる工程後の前記炭化珪素層において、前記（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する部分は、前記炭化珪素層において前記（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する前記部分以外の部分より窒素濃度が高くなっている高濃度窒素領域である、請求項２に記載の炭化珪素インゴットの製造方法。
【請求項４】
前記炭化珪素層において前記高濃度窒素領域以外の部分を除去する工程をさらに備える、請求項３に記載の炭化珪素インゴットの製造方法。
【請求項５】
前記高濃度窒素領域における単位厚さ当たりの、波長が４５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である光の透過率は、前記炭化珪素層での前記高濃度窒素領域以外の部分における単位厚さ当りの、前記光の透過率より低い、請求項３または４に記載の炭化珪素インゴットの製造方法。
【請求項６】
前記（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する部分のマイクロパイプ密度は、前記炭化珪素層において前記（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する前記部分以外の部分におけるマイクロパイプ密度より高い、請求項２〜５のいずれか１項に記載の炭化珪素インゴットの製造方法。
【請求項７】
請求項１に記載の炭化珪素インゴットの製造方法を用いて、炭化珪素インゴットを準備する工程を備え、
前記炭化珪素層において、ベース基板が位置する側と反対側に位置する表面は（０００１）ファセット面を含み、
前記（０００１）ファセット面は、炭化珪素層の前記表面の中央部を含み、
前記炭化珪素インゴットを準備する工程では、前記炭化珪素層を成長させる工程後の前記炭化珪素層において、前記（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する部分が、前記炭化珪素層において前記（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する前記部分以外の部分より窒素濃度が高くなっている高濃度窒素領域となっており、さらに、
前記炭化珪素インゴットから、前記高濃度窒素領域以外の部分を除去する工程と、
前記高濃度窒素領域以外の部分を除去する工程を実施した後、前記炭化珪素インゴットをスライスする工程とを備える、炭化珪素基板の製造方法。
【請求項８】
（０００１）面に対してオフ角が１０°以下であり、単結晶炭化珪素からなるベース基板と、
前記ベース基板の表面上に形成された炭化珪素層とを備え、
前記ベース基板が位置する側と反対側に位置する前記炭化珪素層の表面は（０００１）ファセット面を含み、
前記（０００１）ファセット面は、前記炭化珪素層の表面の中央部を含み、かつ、前記中央部より、前記表面の外周端から前記表面の幅の１０％の距離である位置にまで延在している、炭化珪素インゴット。
【請求項９】
前記炭化珪素層において、前記（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する部分は、前記炭化珪素層において前記（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する前記部分以外の部分より窒素濃度が高くなっている高濃度窒素領域である、請求項８に記載の炭化珪素インゴット。
【請求項１０】
前記高濃度窒素領域における単位厚さ当たりの、波長が４５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である光の透過率は、前記炭化珪素層における前記高濃度窒素領域以外の部分における単位厚さ当りの、前記光の透過率より低い、請求項９に記載の炭化珪素インゴット。
【請求項１１】
前記（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する部分のマイクロパイプ密度は、前記炭化珪素層において前記（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する前記部分以外の部分におけるマイクロパイプ密度より高い、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の炭化珪素インゴット。
【請求項１２】
請求項８に記載の炭化珪素インゴットをスライスした炭化珪素基板。
【請求項１３】
請求項９に記載の炭化珪素インゴットから、前記高濃度窒素領域以外の部分を除去した後、前記炭化珪素インゴットをスライスした炭化珪素基板。
【請求項１４】
窒素濃度の平均値に対するばらつきが１０％以下である、請求項１３に記載の炭化珪素基板。
【請求項１５】
転位密度の平均値に対するばらつきが８０％以下である、請求項１３に記載の炭化珪素基板。
【請求項１】
（０００１）面に対してオフ角が１０°以下であり、単結晶炭化珪素からなるベース基板を準備する工程と、
前記ベース基板の表面上に炭化珪素層を成長させる工程とを備え、
前記炭化珪素層を成長させる工程では、前記炭化珪素層の成長方向側から見たときの幅方向における温度勾配を２０℃／ｃｍ以上とする、炭化珪素インゴットの製造方法。
【請求項２】
前記炭化珪素層において、ベース基板が位置する側と反対側に位置する表面は（０００１）ファセット面を含み、
前記（０００１）ファセット面は、炭化珪素層の前記表面の中央部を含む、請求項１に記載の炭化珪素インゴットの製造方法。
【請求項３】
前記炭化珪素層を成長させる工程後の前記炭化珪素層において、前記（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する部分は、前記炭化珪素層において前記（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する前記部分以外の部分より窒素濃度が高くなっている高濃度窒素領域である、請求項２に記載の炭化珪素インゴットの製造方法。
【請求項４】
前記炭化珪素層において前記高濃度窒素領域以外の部分を除去する工程をさらに備える、請求項３に記載の炭化珪素インゴットの製造方法。
【請求項５】
前記高濃度窒素領域における単位厚さ当たりの、波長が４５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である光の透過率は、前記炭化珪素層での前記高濃度窒素領域以外の部分における単位厚さ当りの、前記光の透過率より低い、請求項３または４に記載の炭化珪素インゴットの製造方法。
【請求項６】
前記（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する部分のマイクロパイプ密度は、前記炭化珪素層において前記（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する前記部分以外の部分におけるマイクロパイプ密度より高い、請求項２〜５のいずれか１項に記載の炭化珪素インゴットの製造方法。
【請求項７】
請求項１に記載の炭化珪素インゴットの製造方法を用いて、炭化珪素インゴットを準備する工程を備え、
前記炭化珪素層において、ベース基板が位置する側と反対側に位置する表面は（０００１）ファセット面を含み、
前記（０００１）ファセット面は、炭化珪素層の前記表面の中央部を含み、
前記炭化珪素インゴットを準備する工程では、前記炭化珪素層を成長させる工程後の前記炭化珪素層において、前記（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する部分が、前記炭化珪素層において前記（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する前記部分以外の部分より窒素濃度が高くなっている高濃度窒素領域となっており、さらに、
前記炭化珪素インゴットから、前記高濃度窒素領域以外の部分を除去する工程と、
前記高濃度窒素領域以外の部分を除去する工程を実施した後、前記炭化珪素インゴットをスライスする工程とを備える、炭化珪素基板の製造方法。
【請求項８】
（０００１）面に対してオフ角が１０°以下であり、単結晶炭化珪素からなるベース基板と、
前記ベース基板の表面上に形成された炭化珪素層とを備え、
前記ベース基板が位置する側と反対側に位置する前記炭化珪素層の表面は（０００１）ファセット面を含み、
前記（０００１）ファセット面は、前記炭化珪素層の表面の中央部を含み、かつ、前記中央部より、前記表面の外周端から前記表面の幅の１０％の距離である位置にまで延在している、炭化珪素インゴット。
【請求項９】
前記炭化珪素層において、前記（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する部分は、前記炭化珪素層において前記（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する前記部分以外の部分より窒素濃度が高くなっている高濃度窒素領域である、請求項８に記載の炭化珪素インゴット。
【請求項１０】
前記高濃度窒素領域における単位厚さ当たりの、波長が４５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である光の透過率は、前記炭化珪素層における前記高濃度窒素領域以外の部分における単位厚さ当りの、前記光の透過率より低い、請求項９に記載の炭化珪素インゴット。
【請求項１１】
前記（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する部分のマイクロパイプ密度は、前記炭化珪素層において前記（０００１）ファセット面を有する領域下に位置する前記部分以外の部分におけるマイクロパイプ密度より高い、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の炭化珪素インゴット。
【請求項１２】
請求項８に記載の炭化珪素インゴットをスライスした炭化珪素基板。
【請求項１３】
請求項９に記載の炭化珪素インゴットから、前記高濃度窒素領域以外の部分を除去した後、前記炭化珪素インゴットをスライスした炭化珪素基板。
【請求項１４】
窒素濃度の平均値に対するばらつきが１０％以下である、請求項１３に記載の炭化珪素基板。
【請求項１５】
転位密度の平均値に対するばらつきが８０％以下である、請求項１３に記載の炭化珪素基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１３−８７００５（Ｐ２０１３−８７００５Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２７７７１（Ｐ２０１１−２２７７７１）
【出願日】平成２３年１０月１７日（２０１１．１０．１７）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１７日（２０１１．１０．１７）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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