炭化珪素基板
【課題】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。
【解決手段】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。
【解決手段】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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０８１２９０号公報
【特許文献２】米国特許第７３１４５２０号明細書
【非特許文献】
【０００５】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【発明の効果】
【００２１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】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２】図１の炭化珪素基板の概略平面図である。
【図３】図１の炭化珪素基板の概略底面図である。
【図４】図１の炭化珪素基板の概略正面図である。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】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１２】図１１の炭化珪素基板の概略底面図である。
【図１３】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。
【図１４】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１５】図１４の炭化珪素基板の概略底面図である。
【図１６】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。
【図１７】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１８】図１７の炭化珪素基板の概略底面図である。
【図１９】図１７の線ＸＩＸ−ＸＩＸに沿う概略部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
（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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
（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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
（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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
（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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５３】
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。
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０８１２９０号公報
【特許文献２】米国特許第７３１４５２０号明細書
【非特許文献】
【０００５】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【発明の効果】
【００２１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】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２】図１の炭化珪素基板の概略平面図である。
【図３】図１の炭化珪素基板の概略底面図である。
【図４】図１の炭化珪素基板の概略正面図である。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】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１２】図１１の炭化珪素基板の概略底面図である。
【図１３】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。
【図１４】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１５】図１４の炭化珪素基板の概略底面図である。
【図１６】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。
【図１７】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１８】図１７の炭化珪素基板の概略底面図である。
【図１９】図１７の線ＸＩＸ−ＸＩＸに沿う概略部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
（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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
（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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
（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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
（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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５３】
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。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶構造を有する炭化珪素基板であって、
第１のノッチ部が設けられた第１の円形面と、
前記第１の円形面に対向し、かつ第２のノッチ部が設けられた第２の円形面と、
前記第１および第２の円形面をつなぐ側面とを備え、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のへこみ部を有する、炭化珪素基板。
【請求項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。
【請求項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のへこみ部を有する、請求項２に記載の炭化珪素基板。
【請求項４】
前記第１のへこみ部は、前記裏返し操作に対して非対称性を有する、請求項２または３に記載の炭化珪素基板。
【請求項５】
前記第１および第２のノッチ部の各々の形状は互いに異なる、請求項２または３に記載の炭化珪素基板。
【請求項６】
前記第１および第２のノッチ部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または３に記載の炭化珪素基板。
【請求項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１〜６のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
【請求項８】
前記第１の面および第２の面のうち、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。
【請求項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１〜８のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
【請求項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上に位置する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
【請求項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１〜１０のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
【請求項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１〜１１のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
【請求項１３】
前記炭化珪素基板の反りが３０μｍ以下である、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
【請求項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１〜１３のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項１７】
前記第１の面は＜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。
【請求項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。
【請求項１】
単結晶構造を有する炭化珪素基板であって、
第１のノッチ部が設けられた第１の円形面と、
前記第１の円形面に対向し、かつ第２のノッチ部が設けられた第２の円形面と、
前記第１および第２の円形面をつなぐ側面とを備え、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のへこみ部を有する、炭化珪素基板。
【請求項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。
【請求項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のへこみ部を有する、請求項２に記載の炭化珪素基板。
【請求項４】
前記第１のへこみ部は、前記裏返し操作に対して非対称性を有する、請求項２または３に記載の炭化珪素基板。
【請求項５】
前記第１および第２のノッチ部の各々の形状は互いに異なる、請求項２または３に記載の炭化珪素基板。
【請求項６】
前記第１および第２のノッチ部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または３に記載の炭化珪素基板。
【請求項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１〜６のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
【請求項８】
前記第１の面および第２の面のうち、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。
【請求項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１〜８のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
【請求項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上に位置する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
【請求項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１〜１０のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
【請求項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１〜１１のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
【請求項１３】
前記炭化珪素基板の反りが３０μｍ以下である、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
【請求項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１〜１３のいずれか１項に記載の炭化珪素基板。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項１７】
前記第１の面は＜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。
【請求項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。
【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１８】
【図１９】
【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１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１１−２１９３２２（Ｐ２０１１−２１９３２２Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９１５２８（Ｐ２０１０−９１５２８）
【出願日】平成２２年４月１２日（２０１０．４．１２）
【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２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１２日（２０１０．４．１２）
【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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