(57)【要約】      （修正有）【課題】多結晶化を抑制しつつ、大きな厚みを有するＳｉＣ単結晶の溶液法による製造方法を提供する。【解決手段】溶液法によるＳｉＣ結晶の製造方法であって、（Ａ）種結晶１４を起点としてＳｉＣ結晶３０を成長させる工程、（Ｂ）工程（Ａ）または工程（Ｃ）で成長させたＳｉＣ結晶３０の成長方向に対する側面から多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部３４の少なくとも一部を除去する工程、並びに（Ｃ）工程（Ａ）で成長させたＳｉＣ結晶３０または工程（Ｂ）で得られたＳｉＣ結晶３０を起点としてＳｉＣ結晶を成長させる工程、を含み、工程（Ｂ）及び工程（Ｃ）を１回以上行う、製造方法。【選択図】図１
2014231463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶液法によるＳｉＣ結晶の製造方法であって、
（Ａ）種結晶を起点としてＳｉＣ結晶を成長させる工程、
（Ｂ）前記工程（Ａ）または工程（Ｃ）で成長させたＳｉＣ結晶の成長方向に対する側面から多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部の少なくとも一部を除去する工程、並びに
（Ｃ）前記工程（Ａ）で成長させたＳｉＣ結晶または前記工程（Ｂ）で得られたＳｉＣ結晶を起点としてＳｉＣ結晶を成長させる工程、
を含み、前記工程（Ｂ）及び前記工程（Ｃ）を１回以上行う、製造方法。
【請求項２】
前記工程（Ｂ）において、前記成長させたＳｉＣ結晶の成長面の外周部の一部を荒れた状態にする、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記外周部の一部を荒れた状態にすることが、前記成長させたＳｉＣ結晶の前記多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部の一部を残すことである、請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記ＳｉＣ結晶の成長面がｍ面である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項５】
前記ＳｉＣ結晶の成長面がｍ面であり、前記成長面の外周部であって前記側面のうちの（０００１）面及び（０００−１）面と接する部分の少なくとも一部を荒れた状態にする、請求項２または３に記載の製造方法。
【請求項６】
前記ＳｉＣ結晶の成長面がＣ面である、請求項１に記載の製造方法。
【請求項７】
前記工程（Ｂ）において、前記成長させたＳｉＣ結晶の成長方向に対する側面から多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部を全て除去する、請求項６に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子として好適な高品質のＳｉＣ単結晶の溶液法による製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳｉＣ単結晶は、熱的、化学的に非常に安定であり、機械的強度に優れ、放射線に強く、しかもＳｉ単結晶に比べて高い絶縁破壊電圧、高い熱伝導率などの優れた物性を有する。そのため、Ｓｉ単結晶やＧａＡｓ単結晶などの既存の半導体材料では実現できない高出力、高周波、耐電圧、耐環境性等を実現することが可能であり、大電力制御や省エネルギーを可能とするパワーデバイス材料、高速大容量情報通信用デバイス材料、車載用高温デバイス材料、耐放射線デバイス材料等、といった広い範囲における、次世代の半導体材料として期待が高まっている。
【０００３】
従来、ＳｉＣ単結晶の成長法としては、代表的には気相法、アチソン（Ａｃｈｅｓｏｎ）法、及び溶液法が知られている。気相法のうち、例えば昇華法では、成長させた単結晶にマイクロパイプ欠陥と呼ばれる中空貫通状の欠陥や積層欠陥等の格子欠陥及び結晶多形が生じやすいという欠点を有するが、結晶の成長速度が大きいため、従来、ＳｉＣバルク単結晶の多くは昇華法により製造されており、成長結晶の欠陥を低減する試みも行われている。アチソン法では原料として珪石とコークスを使用し電気炉中で加熱するため、原料中の不純物等により結晶性の高い単結晶を得ることは不可能である。
【０００４】
そして、溶液法は、黒鉛坩堝中でＳｉ融液または合金を融解したＳｉ融液を形成し、その融液中にＣを溶解させ、低温部に設置した種結晶基板上にＳｉＣ結晶層を析出させて成長させる方法である。溶液法は気相法に比べ熱平衡に近い状態での結晶成長が行われるため、低欠陥化が最も期待できる。このため、最近では、溶液法によるＳｉＣ単結晶の製造方法がいくつか提案されている（特許文献１）。
【０００５】
また、溶液法によるＳｉＣ単結晶の製造において、ＳｉＣ単結晶の成長を繰り返し行うことが開示されている（特許文献２）。このような繰り返し成長等の方法を用いて、大きな厚み（長尺）を有するＳｉＣ単結晶を成長させることが検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１０５８９６号公報
【特許文献２】国際公開第２０１３／００５３４７号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、溶液法で大きな厚み（長尺）を有し且つ高品位なＳｉＣ単結晶を得るには、いまだに種々の技術課題が残っている。溶液法において上記のような繰り返し成長等により長尺成長を行うと、結晶成長面の外周部（成長方向に対する側面部）で結晶性の低い単結晶が生成され、さらに多結晶化が起こり、最終的に成長結晶全面が多結晶化し得るという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、多結晶化を抑制しつつ、大きな厚みを有するＳｉＣ単結晶の溶液法による製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、溶液法によるＳｉＣ結晶の製造方法であって、
（Ａ）種結晶を起点としてＳｉＣ結晶を成長させる工程、
（Ｂ）工程（Ａ）または工程（Ｃ）で成長させたＳｉＣ結晶の成長方向に対する側面から多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部の少なくとも一部を除去する工程、並びに
（Ｃ）工程（Ａ）で成長させたＳｉＣ結晶または工程（Ｂ）で得られたＳｉＣ結晶を起点としてＳｉＣ結晶を成長させる工程、
を含み、工程（Ｂ）及び工程（Ｃ）を１回以上行う、製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、多結晶を実質的に含まず且つ大きな厚みを有するＳｉＣ単結晶を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、種結晶を基点として成長させたＳｉＣ結晶の断面模式図の一例である。
【図２】図２は、種結晶を基点として成長させたＳｉＣ結晶の断面模式図の一例である。
【図３】図３は、ｍ面成長を行った場合であって、成長方向に対する側面である（０００−１）面と接する外周部の一部を荒れた状態にした場合の、結晶成長面の模式図である。
【図４】図４は、本発明において使用し得る溶液法による単結晶製造装置の断面模式図である。
【図５】図５は、例１における工程（Ａ）で得られた結晶の成長面から観察した写真である。
【図６】図６は、例１における工程（Ｃ）で得られた結晶の成長面から観察した写真である。
【図７】図７は、例２における工程（Ｃ）の２回目で得られた結晶の成長面から観察した写真である。
【図８】図８は、例２における工程（Ｃ）の４回目で得られた結晶の成長面から観察した写真である。
【図９】図９は、例２における工程（Ｃ）の４回目で得られた結晶の側面から観察した写真である。
【図１０】図１０は、例２における工程（Ｃ）の５回目で得られた結晶の成長面から観察した写真である。
【図１１】図１１は、例２における工程（Ｃ）の５回目で得られた結晶の側面から観察した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本明細書において、（０００−１）面等の表記における「−１」は、本来、数字の上に横線を付して表記するところを「−１」と表記したものである。
【００１３】
溶液法によりＳｉＣ単結晶の繰り返し成長を行う場合、成長させた結晶を種結晶として用いて、さらにＳｉＣ単結晶を成長させる。しかしながら、種結晶として用いる成長結晶には、多結晶部が含まれることがある。多結晶を含む成長結晶を基点として、さらに結晶成長させると、最終的に多量の多結晶が発生して単結晶ＳｉＣを得ることができないため、種結晶となる成長結晶の成長面を研磨して多結晶を除去することが方策としてあげられる。ところが、多結晶の発生を抑制するには、種結晶となる成長結晶の成長面を研磨するだけでは、不十分であることが分かった。
【００１４】
そして、本願発明者は、繰り返し成長を行う際に、成長結晶の成長方向に対する側面の多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部を除去することが、その後の結晶成長における多結晶発生の抑制に効果的であることを見いだした。
【００１５】
本発明は、溶液法によるＳｉＣ結晶の製造方法であって、（Ａ）種結晶を起点としてＳｉＣ結晶を成長させる工程、（Ｂ）工程（Ａ）または工程（Ｃ）で成長させたＳｉＣ結晶の成長方向に対する側面から多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部の少なくとも一部を除去する工程、並びに（Ｃ）工程（Ａ）で成長させたＳｉＣ結晶または工程（Ｂ）で得られたＳｉＣ結晶を起点としてＳｉＣ結晶を成長させる工程、を含み、工程（Ｂ）及び工程（Ｃ）を１回以上行う、製造方法を対象とする。
【００１６】
溶液法とは、内部から表面に向けて温度低下する温度勾配を有するＳｉ−Ｃ溶液に、ＳｉＣ種結晶を接触させてＳｉＣ単結晶を成長させる、ＳｉＣ単結晶の製造方法である。Ｓｉ−Ｃ溶液の内部から溶液の表面に向けて温度低下する温度勾配を形成することによってＳｉ−Ｃ溶液の表面領域を過飽和にして、Ｓｉ−Ｃ溶液に接触させた種結晶を基点として、ＳｉＣ単結晶を成長させることができる。
【００１７】
工程（Ａ）において、ＳｉＣ単結晶である種結晶を基点として、ＳｉＣ結晶を成長させる。ただし、成長させるＳｉＣ結晶には結晶性の良い単結晶だけでなく多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部が含まれ得る。多結晶部及び結晶性の低い単結晶部は特に成長結晶の成長方向に対する側面に発生し得る。
【００１８】
工程（Ａ）において成長させたＳｉＣ結晶に多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部が含まれる場合、工程（Ｂ）において、工程（Ａ）において成長させたＳｉＣ結晶の成長方向に対する側面から多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部を除去することができる。
【００１９】
工程（Ｃ）においては、工程（Ｂ）において多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部が除去されたＳｉＣ結晶を基点として、さらにＳｉＣ結晶を成長させることができる。
【００２０】
このように、本発明に係る製造方法においては、工程（Ａ）において、種結晶を起点としてＳｉＣ結晶を成長させ、次いで、工程（Ｂ）及び工程（Ｃ）を順に少なくとも一回ずつ行うことができる。
【００２１】
また、本発明に係る製造方法においては、工程（Ｂ）及び工程（Ｃ）を複数回行ってもよい。工程（Ｃ）において成長させたＳｉＣ結晶には多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部が含まれ得るが、この場合、再度、工程（Ｂ）において、ＳｉＣ結晶の成長方向に対する側面から多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部を除去することができる。次いで、工程（Ｃ）でＳｉＣ結晶をさらに成長させることができる。このように、例えば工程（Ａ）の後、工程（Ｂ）及び工程（Ｃ）を、複数回、順番に繰り返してもよい。
【００２２】
また、本発明に係る製造方法においては、工程（Ｂ）及び工程（Ｃ）を、複数回、それぞれ違う回数ずつ行ってもよい。例えば、工程（Ａ）において、種結晶を基点として成長させたＳｉＣ結晶が多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部を含まないか、含まれる多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部が小さく、その後の結晶成長への影響が小さいと判断される場合は、工程（Ａ）の後、工程（Ｂ）を経ずに、工程（Ｃ）に進んで、続けてＳｉＣ結晶を成長させてもよい。工程（Ｃ）において成長させたＳｉＣ結晶が多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部を含む場合、再度、工程（Ｂ）において、多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部を除去することができる。
【００２３】
また、工程（Ｃ）において成長させたＳｉＣ結晶に多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部が発生しないか、多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部が小さく、その後の結晶成長への影響が小さいと判断される場合は、許容範囲を超える多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部が発生するまで工程（Ｃ）を繰り返すことができる。
【００２４】
工程（Ｃ）において、ＳｉＣ成長結晶に許容範囲を超える多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部が発生した場合、工程（Ｂ）において、ＳｉＣ成長結晶の成長方向に対する側面から多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部を除去することができる。その後、再度、工程（Ｃ）でＳｉＣ結晶を成長させることができる。
【００２５】
上記許容範囲とは、工程（Ｂ）において所望の量以下に多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部を除去することができる範囲であれば、任意に決定し得る基準である。また、結晶性の低い単結晶部とは、その後の結晶成長に影響し得る多量の積層欠陥を含む単結晶部を意味する。
【００２６】
本発明に係る製造方法において、工程（Ｂ）及び工程（Ｃ）のいずれの工程で終了してもよい。
【００２７】
工程（Ｂ）においてＳｉＣ結晶の成長方向に対する側面から多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部を除去する方法は、任意の方法であることができ、例えば、切り出し及び／または研磨により多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部をＳｉＣ結晶から除去することができる。
【００２８】
図１に種結晶を基点として成長させたＳｉＣ結晶の断面模式図を示す。図１に示すように、種結晶基板１４を基点してＳｉＣ結晶３０を成長させることができるが、概してＳｉＣ結晶３０は種結晶基板１４の下面１６よりも口径が拡大するように成長し得る。このように口径が拡大するように成長するとき、概して口径拡大部３２の結晶性が低くなり、多結晶及び／または結晶性の低い単結晶が発生し得る。
【００２９】
多結晶及び／または結晶性の低い単結晶発生部３４が、口径拡大部３２と同じ領域か口径拡大部３２より小さい領域であるとき、図１に示すように、口径拡大部３２が除去されるように、除去位置３６を決めて切り出し及び／または研磨することができる。すなわち、図１に示すように、種結晶基板１４の下面１６に対して垂直あるいは種結晶基板の側面に対して平行に、且つ種結晶基板１４の下面１６の端部と同じ位置から外側に拡大した部分を除去するように、切り出し及び／または研磨を行ってもよい。
【００３０】
また、図２に示すように、多結晶及び／または結晶性の低い単結晶発生部３４が、口径拡大部３２より小さい領域である場合、多結晶及び／または結晶性の低い単結晶発生部３４を除去するように、種結晶基板１４の下面１６に対して斜めに除去位置３６を決めて、切り出し及び／または研磨を行ってもよい。
【００３１】
概して、口径拡大部３２の結晶品質は、成長結晶の中央部よりも低いため、口径拡大部３２を除去するように切り出し及び／または研磨を行うことが好ましい。また、切り出し及び／または研磨の後に、鏡面研磨を行うことが好ましい。
【００３２】
また、多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部が口径拡大部３２よりも内側に発生している場合や、口径拡大部３２を有さずに結晶成長して、成長結晶の側面に多結晶及び／または結晶性の低い単結晶が発生した場合は、成長結晶の、より中央部の領域（種結晶基板の下面１６の真下の領域）から多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部を除去してもよい。
【００３３】
工程（Ｂ）において、成長結晶の成長方向に対する側面の全ての多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部を除去してもよい。この場合、その後に行う結晶成長において、成長結晶に多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部が発生することをより抑制することができる。
【００３４】
工程（Ｂ）において、成長結晶の成長面の外周部の一部を荒れた状態にしてもよい。成長結晶の成長面の外周部の一部を荒れた状態にすることによって、結晶成長後にＳｉ−Ｃ溶液から成長結晶を引き上げるときに、成長結晶に付着するＳｉ−Ｃ溶液（融液）が、外周部の荒れた部分に引き寄せられ、Ｓｉ−Ｃ溶液（融液）を成長面の外周部に集めて固化させることができる。これにより、結晶成長面の中央部でＳｉ−Ｃ溶液（融液）が固化することが防止され、ＳｉＣ結晶成長後の冷却の際に成長結晶に加わる応力が軽減され、ＳｉＣ成長結晶の割れを防止することができる。
【００３５】
成長面において荒れた状態とする部分は、例えばｍ面成長の場合、ＳｉＣ成長結晶に発生し得る筋状の積層欠陥に平行な側面と接する外周部の少なくとも一部であることが好ましい。筋状の積層欠陥に垂直な側面は、積層欠陥や多結晶発生の基点となりやすく、成長面において積層欠陥に垂直な側面と接する外周部が荒れた状態であると、結晶成長の際に、多結晶及び／または結晶性の低い単結晶が発生しやすくなることが分かった。
【００３６】
成長面の外周部の一部が荒れた状態とは、結晶成長後にＳｉ−Ｃ溶液から成長結晶を引き上げるときに、Ｓｉ−Ｃ溶液を成長面の外周部に引き寄せることができる成長面外周部の表面状態をいう。理論に束縛されるものではないが、Ｓｉ−Ｃ溶液が、成長面外周部の荒れた部分に引き寄せられるのは、荒れた部分は凹凸が多く表面積が大きくなり、凝着力が大きくなるためと考えられる。
【００３７】
成長面の外周部の一部を荒れた状態にする方法は、任意の方法で行うことができる。例えば、上記多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部を除去する方法において、成長させたＳｉＣ結晶の成長方向に対する側面から多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部を全部除去せずに、多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部の一部を残すように除去すればよい。また、結晶成長面に多結晶部及び結晶性の低い単結晶部が存在しない場合は、意図的に成長面の外周部の一部に、粗い目の研磨紙やダイヤモンドペン等を用いて傷を付けてもよい。
【００３８】
図３に、一例として、ｍ面成長を行ったときの成長方向に対する側面である（０００−１）面と接する外周部の一部が荒れた状態部分４４を有する、結晶成長面３８の模式図を示す。
【００３９】
図３に示すように、成長面３８において荒れた状態部分４４の幅４０は、好ましくは０．１〜３ｍｍ程度、より好ましくは０．２〜２ｍｍ程度、さらに好ましくは０．３〜１ｍｍ程度である。
【００４０】
また、図３に示すように、成長面において荒れた状態の長さ４２は、好ましくは積層欠陥に平行に０．１〜１０ｍｍ程度の長さ、より好ましくは０．５〜６ｍｍ程度の長さ、さらに好ましくは１〜３ｍｍ程度の長さを有する。
【００４１】
荒れた状態部分４４の形は必ずしも図３に示すような帯状だけでなく様々な形状になり得、荒れた状態部分４４は様々な形状であってよいが、荒れた状態部分４４が平均して上記のような幅及び長さを概して有するときに、Ｓｉ−Ｃ溶液を成長面の外周部により良好に集めることができる。上記数値範囲はおよそ縦１０ｍｍ及び横１０ｍｍの種結晶基板を用いて結晶成長させるときの好ましい範囲であり、種結晶基板の寸法に合わせて、適宜調節することができる。
【００４２】
多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部の除去方法は、特に限定されるものではないが、例えば、ダイヤモンドコーティング刃でダイシングして、多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部を切り落とすことができる。
【００４３】
成長結晶側面の鏡面研磨は、一般的に行われる鏡面研磨と同様の方法により行うことができる。例えば、ダイヤモンドスラリー（スラリー粒径１μｍ）を用いたバフ研磨により、鏡面研磨を行うことができる。
【００４４】
工程（Ｂ）において成長結晶の成長方向に対する側面から多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部の少なくとも一部を除去する際に、成長結晶の成長面を研磨及び／または鏡面研磨してもよい。通常、結晶成長面には、固化したＳｉ−Ｃ溶液が付着しているが、成長面に付着した固化したＳｉ−Ｃ溶液の高さが大きい場合、再度、結晶成長を行う場合に、成長基点となる結晶下面がＳｉ−Ｃ溶液に接する位置が変わってしまう。この場合、固化したＳｉ−Ｃ溶液を除去するために、成長面を研磨及び／または鏡面研磨してもよい。また、積層欠陥の筋が多く発生すると、結晶成長の際にインクルージョンを巻き込み得るため、成長面を研磨及び／または鏡面研磨して積層欠陥の筋を無くしてもよい。なお成長面を研磨及び／または鏡面研磨する場合に、成長面の外周部の一部を荒れた状態にするために、成長面の外周部の一部を鏡面研磨しないようにするか、鏡面研磨後に、外周部の一部に、粗い目の研磨紙やダイヤモンドペン等を用いて傷を付けてもよい。
【００４５】
固化したＳｉ−Ｃ溶液は、Ｓｉ−Ｃ溶液（融液）に浸漬されると溶解するため、固化したＳｉ−Ｃ溶液の付着量が小さい場合や、積層欠陥の筋の量が少ない場合は、成長面の鏡面研磨を行わなくてもよい。成長面の鏡面研磨は、側面の鏡面研磨と同様の方法で行うことができる。
【００４６】
結晶成長面について鏡面研磨を行う場合、鏡面研磨を行う前に所定の厚みをダイシングにより切り落としてもよいが、概して、成長結晶の側面に比べて成長面については、厚く切り落とす必要性が少なく、通常は、所望により研磨、及び鏡面研磨のみで足りる。
【００４７】
本発明に係る方法において、結晶成長面は（１−１００）面（ｍ面）であることができる。種結晶に貫通転位が含まれていても、ｍ面成長を行う場合は、成長結晶には貫通転位が生じにくく貫通転位を含まない成長結晶を得ることができる。
【００４８】
したがって、本発明に係る方法によりｍ面成長を行う場合、多結晶及び結晶性の低い単結晶発生の抑制に加えて、貫通転位の発生も抑制することができ、多結晶、結晶性の低い単結晶、及び貫通転位を含まない高品質なＳｉＣ単結晶を得ることができる。
【００４９】
そして、本願発明に係る方法によりｍ面成長を行って得られた所定の厚みを有するＳｉＣ単結晶は、（０００−１）面（Ｃ面）をだすようにｍ面成長させた面に垂直な面を切り出して、Ｃ面バルク成長の種結晶として用いることができる。
【００５０】
ｍ面成長を行う場合、積層欠陥及び基底面転位が成長結晶に発生し得る。積層欠陥及び基底面転位は、概してＣ面に平行に発生するので、ｍ面成長させた結晶からＣ面を切り出して必要に応じて鏡面研磨を行うと、積層欠陥や基底面転位がみられないＣ面を有するＳｉＣ単結晶を得ることができる。したがって、ｍ面成長させた結晶からＣ面を切り出して種結晶として用いてＣ面成長させる場合、概して、積層欠陥及び基底面転位は、成長結晶に伝搬せず、積層欠陥及び基底面転位を実質的に含まないＣ面成長結晶を得ることができる。
【００５１】
したがって、本発明に係る方法によってｍ面成長させたＳｉＣ単結晶を、種結晶として用いてＣ面成長させると、貫通転位、積層欠陥、及び基底面転位を実質的に含まない高品質なＳｉＣ単結晶を得ることができる。
【００５２】
従来のＳｉＣ単結晶は貫通転位を含むため、Ｃ面成長させると成長結晶に貫通転位が伝搬し得るという課題があり、種結晶として用い得る貫通転位を含まないＳｉＣ単結晶が望まれていた。このような課題に対して、本願発明に係る方法によりｍ面成長を行うと、貫通転位を含まないＳｉＣ単結晶を得ることができる。
【００５３】
一方で、Ｃ面成長の種結晶として用いるためには、所定面積のＣ面を有するＳｉＣ単結晶が必要であり、そのためには所定厚みのｍ面成長結晶が必要である。所定厚み（長尺）のｍ面成長結晶を得るために、ｍ面成長を長時間行ったり、ｍ面成長を複数回繰り返して行うことが有効である。しかしながら、そのような長尺成長を行う際に、成長結晶のｍ面成長面には筋状の積層欠陥が発生し得る。積層欠陥が多量に発生した結晶性の低い単結晶部が多くなると、最終的に、成長結晶の成長面全面に多結晶が発生し得る。
【００５４】
ｍ面成長を行う場合、成長面において、成長方向に対する側面のうち（１１−２０）面及び（−１−１２０）面と接する外周部がそれぞれ、積層欠陥発生の基点となる傾向があることが分かった。
【００５５】
したがって、ｍ面成長を行う場合、少なくとも（１１−２０）面及び（−１−１２０）面の２面から多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部を除去することが好ましい。これにより次の結晶成長の際に、多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部の発生を抑制することができる。一方で、他の２面である（０００１）面及び（０００−１）面の両面については、多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部の除去を行わずに、荒れた状態にしていても次の結晶成長への影響が少ない。
【００５６】
ｍ面成長を行う場合、成長結晶の成長方向に対する側面である（１１−２０）面及び（−１−１２０）面の２面、並びに（０００１）面及び（０００−１）面の２面の４面から多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部を除去してもよい。
【００５７】
ｍ面成長を行う場合、（０００１）面及び（０００−１）面のうちのいずれか１面に接する成長面の外周部を荒れた状態にすることが好ましい。
【００５８】
（０００１）面及び（０００−１）面のうちのいずれか１面に接する成長面の外周部を荒れた状態にすることによって、多結晶及び／または結晶性の低い単結晶の発生を抑制しつつ、Ｓｉ−Ｃ溶液が荒れた外周部に引き寄せられ、冷却時のＳｉ−Ｃ溶液の付着による成長結晶の割れを抑制できる。
【００５９】
（０００１）面及び（０００−１）面のうちの１面に接する成長面の外周部が鏡面研磨された状態にし、もう一方の面に接する成長面の外周部を荒れた状態にすることによって、結晶成長後にＳｉ−Ｃ溶液から成長結晶を引き上げるときに、Ｓｉ−Ｃ溶液（融液）が、荒れた状態部分に引き寄せられて成長面の外周部に集まるため、Ｓｉ−Ｃ溶液（融液）が中央に残ることが防止され、結晶成長後の冷却の際に成長結晶に加わる応力が軽減され、成長結晶の割れを抑制することができる。
【００６０】
（０００１）面及び（０００−１）面の両面を荒れた状態にしてもよい。この場合でも、結晶成長後にＳｉ−Ｃ溶液から成長結晶を引き上げるときに、Ｓｉ−Ｃ溶液（融液）が、（０００１）面及び（０００−１）面に接する成長面の外周部の荒れた状態部分のいずれかまたは両方に引き寄せられて成長面の端部に集まるため、Ｓｉ−Ｃ溶液（融液）が中央に残ることが防止され、結晶成長後の冷却の際に成長結晶に加わる応力が軽減され、成長結晶の割れを抑制することができる。
【００６１】
ｍ面成長の際、製造コストと成長結晶の品質のバランスの観点から、多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部の除去は、２〜４ｍｍの結晶成長毎に行うことが好ましい。
【００６２】
また、ｍ面成長を繰り返して行う場合、毎回または数度に一回、多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部を除去することができる。例えば一度のｍ面成長で１ｍｍ成長させて繰り返し成長を行う場合、多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部の除去は、２〜４回毎に行うことが好ましく、２ｍｍ成長させて繰り返し成長を行う場合、多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部の除去は、１〜２回毎に行うことが好ましい。
【００６３】
本発明に係る方法において、成長面は（０００−１）面（Ｃ面）であることができる。Ｃ面成長を行う場合、多結晶及び／または結晶性の低い単結晶部の発生を抑制したＣ面バルク成長を行うことができる。
【００６４】
本発明に係る方法において、Ｃ面成長を行う場合、成長面に対する全ての側面において多結晶及び／または結晶性の低い単結晶部が発生しやすいため、成長させたＳｉＣ結晶の成長方向に対する側面から多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部を全て除去することが好ましい。これにより次の結晶成長の際に、多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部の発生を抑制することができる。
【００６５】
Ｃ面成長を行う場合、成長結晶の成長方向に対する側面から、円柱状になるように（成長面が円形になるように）、多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部を全て除去してもよい。
【００６６】
Ｃ面成長の際、製造コストと成長結晶の品質のバランスの観点から、多結晶部及び／または結晶性の低い単結晶部の除去は、３〜６ｍｍの結晶成長毎に行うことが好ましい。
【００６７】
また、Ｃ面成長を繰り返して行う場合、毎回または数度に一回、多結晶部を除去することができる。例えば一度のＣ面成長で３ｍｍ成長させて繰り返し成長を行う場合、多結晶部の除去は、１〜２回毎に行うことが好ましく、さらには毎回行うことが好ましい。
【００６８】
本発明に係る方法においては、工程（Ａ）で用いる種結晶として、ＳｉＣ単結晶の製造に一般に用いられる品質のＳｉＣ単結晶を用いることができる。例えば昇華法で一般的に作成したＳｉＣ単結晶を種結晶として用いることができる。このような昇華法で一般的に作成したＳｉＣ単結晶には、概して貫通転位が多く含まれている。また、本方法に用いられ得る種結晶は、例えば板状、円盤状、円柱状、角柱状、円錐台状、または角錐台状等の任意の形状であることができる。
【００６９】
単結晶製造装置への種結晶の設置は、種結晶の上面を種結晶保持軸に保持させることによって行うことができる。
【００７０】
種結晶のＳｉ−Ｃ溶液への接触は、種結晶を保持した種結晶保持軸をＳｉ−Ｃ溶液面に向かって降下させ、種結晶の下面をＳｉ−Ｃ溶液面に対して並行にしてＳｉ−Ｃ溶液に接触させることによって行うことができる。そして、Ｓｉ−Ｃ溶液面に対して種結晶を所定の位置に保持して、ＳｉＣ単結晶を成長させることができる。
【００７１】
種結晶の保持位置は、種結晶の下面の位置が、Ｓｉ−Ｃ溶液面に一致するか、Ｓｉ−Ｃ溶液面に対して下側にあるか、またはＳｉ−Ｃ溶液面に対して上側にあってもよい。種結晶の下面をＳｉ−Ｃ溶液面に対して上方の位置に保持する場合は、一旦、種結晶をＳｉ−Ｃ溶液に接触させて種結晶の下面にＳｉ−Ｃ溶液を接触させてから、所定の位置に引き上げる。種結晶の下面の位置を、Ｓｉ−Ｃ溶液面に一致するか、またはＳｉ−Ｃ溶液面よりも下側にしてもよいが、多結晶の発生を防止するために、種結晶保持軸にＳｉ−Ｃ溶液が接触しないようにすることが好ましい。これらの方法において、結晶成長中に種結晶の位置を調節してもよい。
【００７２】
種結晶保持軸はその端面に種結晶基板を保持する黒鉛の軸であることができる。種結晶保持軸は、円柱状、角柱状等の任意の形状であることができ、種結晶の上面の形状と同じ端面形状を有する黒鉛軸を用いてもよい。
【００７３】
本発明において、Ｓｉ−Ｃ溶液とは、ＳｉまたはＳｉ／Ｘ（ＸはＳｉ以外の１種以上の金属）の融液を溶媒とするＣが溶解した溶液をいう。Ｘは一種類以上の金属であり、ＳｉＣ（固相）と熱力学的に平衡状態となる液相（溶液）を形成できれば特に制限されない。適当な金属Ｘの例としては、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｖ、Ｆｅ等が挙げられる。
【００７４】
Ｓｉ−Ｃ溶液はＳｉ／Ｃｒ／Ｘ（ＸはＳｉ及びＣｒ以外の１種以上の金属）の融液を溶媒とするＳｉ−Ｃ溶液が好ましい。さらに、原子組成百分率でＳｉ／Ｃｒ／Ｘ＝３０〜８０／２０〜６０／０〜１０の融液を溶媒とするＳｉ−Ｃ溶液が、Ｃの溶解量の変動が少なく好ましい。例えば、坩堝内にＳｉに加えて、Ｃｒ、Ｎｉ等を投入し、Ｓｉ−Ｃｒ溶液、Ｓｉ−Ｃｒ−Ｎｉ溶液等を形成することができる。
【００７５】
Ｓｉ−Ｃ溶液は、その表面温度が、Ｓｉ−Ｃ溶液へのＣの溶解量の変動が少ない１８００〜２２００℃であることが好ましい。
【００７６】
Ｓｉ−Ｃ溶液の温度測定は、熱電対、放射温度計等を用いて行うことができる。熱電対に関しては、高温測定及び不純物混入防止の観点から、ジルコニアやマグネシア硝子を被覆したタングステン−レニウム素線を黒鉛保護管の中に入れた熱電対が好ましい。
【００７７】
図４に、本発明の方法を実施するのに適したＳｉＣ単結晶製造装置の一例を示す。図示したＳｉＣ単結晶製造装置１００は、ＳｉまたはＳｉ／Ｘの融液中にＣが溶解してなるＳｉ−Ｃ溶液２４を収容した坩堝１０を備え、Ｓｉ−Ｃ溶液の内部から溶液の表面に向けて温度低下する温度勾配を形成し、昇降可能な黒鉛軸１２の先端に保持された種結晶基板１４をＳｉ−Ｃ溶液２４に接触させて、ＳｉＣ単結晶を成長させることができる。坩堝１０及び／または黒鉛軸１２を回転させてもよい。
【００７８】
Ｓｉ−Ｃ溶液２４は、原料を坩堝に投入し、加熱融解させて調製したＳｉまたはＳｉ／Ｘの融液にＣを溶解させることによって調製される。坩堝１０を、黒鉛坩堝などの炭素質坩堝またはＳｉＣ坩堝とすることによって、坩堝１０の溶解によりＣが融液中に溶解し、Ｓｉ−Ｃ溶液が形成される。こうすると、Ｓｉ−Ｃ溶液２４中に未溶解のＣが存在せず、未溶解のＣへのＳｉＣ単結晶の析出によるＳｉＣの浪費が防止できる。Ｃの供給は、例えば、炭化水素ガスの吹込み、または固体のＣ供給源を融液原料と一緒に投入するといった方法を利用してもよく、またはこれらの方法と坩堝の溶解とを組み合わせてもよい。
【００７９】
保温のために、坩堝１０の外周は、断熱材１８で覆われている。これらが一括して、石英管２６内に収容されている。石英管２６の外周には、加熱用の高周波コイル２２が配置されている。高周波コイル２２は、上段コイル２２Ａ及び下段コイル２２Ｂから構成されてもよく、上段コイル２２Ａ及び下段コイル２２Ｂはそれぞれ独立して制御可能である。
【００８０】
坩堝１０、断熱材１８、石英管２６、及び高周波コイル２２は、高温になるので、水冷チャンバーの内部に配置される。水冷チャンバーは、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ2等を用いて装置内の雰囲気調整を可能にするために、ガス導入口とガス排気口とを備える。
【００８１】
Ｓｉ−Ｃ溶液の温度は、通常、輻射等のためＳｉ−Ｃ溶液の内部よりも表面の温度が低い温度分布となるが、さらに、高周波コイル２２の巻数及び間隔、高周波コイル２２と坩堝１０との高さ方向の位置関係、並びに高周波コイルの出力を調整することによって、Ｓｉ−Ｃ溶液２４に、種結晶基板１４が浸漬される溶液上部が低温、溶液下部が高温となるようにＳｉ−Ｃ溶液２４の表面に垂直方向の所定の温度勾配を形成することができる。例えば、下段コイル２２Ｂの出力よりも上段コイル２２Ａの出力を小さくして、Ｓｉ−Ｃ溶液２４に溶液上部が低温、溶液下部が高温となる所定の温度勾配を形成することができる。温度勾配は、例えば、溶液表面からの深さがおよそ１０ｍｍまでの範囲で、１〜３０℃／ｃｍにすることができる。
【００８２】
Ｓｉ−Ｃ溶液２４中に溶解したＣは、拡散及び対流により分散される。種結晶基板１４の下面近傍は、コイル２２の上段／下段の出力制御、Ｓｉ−Ｃ溶液の表面からの放熱、及び黒鉛軸１２を介した抜熱によって、Ｓｉ−Ｃ溶液２４の下部よりも低温となる温度勾配が形成される。高温で溶解度の大きい溶液下部に溶け込んだＣが、低温で溶解度の低い種結晶基板下面付近に到達すると過飽和状態となり、この過飽和度を駆動力として種結晶基板１４上にＳｉＣ単結晶を成長させることができる。
【００８３】
いくつかの態様において、ＳｉＣ単結晶の成長前に、ＳｉＣ種結晶基板の表面層をＳｉ−Ｃ溶液中に溶解させて除去するメルトバックを行ってもよい。ＳｉＣ単結晶を成長させる種結晶基板の表層には、転位等の加工変質層や自然酸化膜などが存在していることがあり、ＳｉＣ単結晶を成長させる前にこれらを溶解して除去することが、高品質なＳｉＣ単結晶を成長させるために効果的である。溶解する厚みは、ＳｉＣ種結晶基板の表面の加工状態にもよるが、加工変質層や自然酸化膜を十分に除去するために、およそ５〜５０μｍが好ましい。
【００８４】
メルトバックは、Ｓｉ−Ｃ溶液の内部から溶液の表面に向けて温度が増加する温度勾配、すなわち、ＳｉＣ単結晶成長とは逆方向の温度勾配をＳｉ−Ｃ溶液に形成することにより行うことができる。高周波コイルの出力を制御することによって上記逆方向の温度勾配を形成することができる。
【００８５】
メルトバックは、Ｓｉ−Ｃ溶液に温度勾配を形成せず、単に液相線温度より高温に加熱されたＳｉ−Ｃ溶液に種結晶基板を浸漬することによっても行うことができる。この場合、Ｓｉ−Ｃ溶液温度が高くなるほど溶解速度は高まるが溶解量の制御が難しくなり、温度が低いと溶解速度が遅くなることがある。
【００８６】
いくつかの態様において、あらかじめ種結晶基板を加熱しておいてから種結晶基板をＳｉ−Ｃ溶液に接触させてもよい。低温の種結晶基板を高温のＳｉ−Ｃ溶液に接触させると、種結晶に熱ショック転位が発生することがある。種結晶基板をＳｉ−Ｃ溶液に接触させる前に、種結晶基板を加熱しておくことが、熱ショック転位を防止し、高品質なＳｉＣ単結晶を成長させるために効果的である。種結晶基板の加熱は黒鉛軸ごと加熱して行うことができる。この場合、種結晶基板をＳｉ−Ｃ溶液に接触させた後、ＳｉＣ単結晶を成長させる前に種結晶保持軸の加熱を止める。または、この方法に代えて、比較的低温のＳｉ−Ｃ溶液に種結晶を接触させてから、結晶を成長させる温度にＳｉ−Ｃ溶液を加熱してもよい。この場合も、熱ショック転位を防止し、高品質なＳｉＣ単結晶を成長させるために効果的である。
【実施例】
【００８７】
（例１）
縦１０ｍｍ、横１０ｍｍ、及び厚みが１ｍｍの直方体状の４Ｈ−ＳｉＣ単結晶であって、側面が（１１−２０）面、（−１−１２０）面、（０００１）面、及び（０００−１）面を有し、並びに下面が（１−１００）面（ｍ面）を有する昇華法により作製したＳｉＣ単結晶を用意して種結晶基板として用いた。種結晶基板の上面を、円柱形状の黒鉛軸の端面の略中央部に、黒鉛の接着剤を用いて接着した。
【００８８】
図４に示す単結晶製造装置を用い、Ｓｉ−Ｃ溶液２４を収容する黒鉛坩堝に、Ｓｉ／Ｃｒ／Ｎｉを原子組成百分率で５０：４０：１０の割合で融液原料として仕込んだ。単結晶製造装置の内部の空気をヘリウムで置換した。黒鉛坩堝１０の周囲に配置された高周波コイル２２に通電して加熱により黒鉛坩堝１０内の原料を融解し、Ｓｉ／Ｃｒ／Ｎｉ合金の融液を形成した。そしてＳｉ／Ｃｒ／Ｎｉ合金の融液に黒鉛坩堝１０から十分な量のＣを溶解させて、Ｓｉ−Ｃ溶液２４を形成した。
【００８９】
上段コイル２２Ａ及び下段コイル２２Ｂの出力を調節して黒鉛坩堝１０を加熱し、Ｓｉ−Ｃ溶液２４の内部から溶液の表面に向けて温度低下する温度勾配を形成した。所定の温度勾配が形成されていることの確認は、昇降可能な、ジルコニア被覆タングステン−レニウム素線を黒鉛保護管の中に入れた熱電対を用いて、Ｓｉ−Ｃ溶液２４の温度を測定することによって行った。高周波コイル２２Ａ及び２２Ｂの出力制御により、Ｓｉ−Ｃ溶液２４の表面における温度を２０００℃にした。Ｓｉ−Ｃ溶液の表面を低温側として、Ｓｉ−Ｃ溶液の表面における温度と、Ｓｉ−Ｃ溶液２４の表面から溶液内部に向けて垂直方向の深さ１０ｍｍの位置における温度との温度差を１０℃とした。
【００９０】
工程（１−Ａ）
黒鉛軸に接着した種結晶の下面（ｍ面）をＳｉ−Ｃ溶液面に並行にしてＳｉ−Ｃ溶液に浸漬し、黒鉛軸をＳｉ−Ｃ溶液に濡らしてから、種結晶下面の位置がＳｉ−Ｃ溶液の液面よりも１ｍｍ上方に位置するように、黒鉛軸を引き上げた。１ｍｍ引き上げた位置で１０時間保持して、ＳｉＣ結晶を成長させた。
【００９１】
結晶成長の終了後、黒鉛軸を上昇させて、種結晶及び種結晶を基点として成長したＳｉＣ結晶を、Ｓｉ−Ｃ溶液及び黒鉛軸から切り離して回収した。得られた成長結晶は、種結晶の下面に対して口径が拡大するように成長しており、直径１６ｍｍ、及び厚み１．１ｍｍ（昇華法により作製した種結晶厚みを除く。以下同様。）を有していた。成長結晶の直径は、成長面を囲む最小の円の直径であり、成長結晶の厚みは成長結晶の成長面中央部の厚みである。
【００９２】
工程（１−Ａ）で得られた結晶の成長面から観察した顕微鏡写真を図５に示す。得られた結晶の成長面の中央部は平坦でありＳｉＣ単結晶が得られており、成長面の外周部（口径拡大部）には多結晶部が発生していることが分かった。また、固化したＳｉ−Ｃ溶液は、成長結晶の外周部の多結晶部に引き寄せられており、成長させたＳｉＣ単結晶に割れはみられなかった。
【００９３】
工程（１−Ｂ）
工程（１−Ａ）で得られた成長結晶について、成長結晶の成長方向に対する側面である（１１−２０）面、（−１−１２０）面、及び（０００−１）面のそれぞれに平行に、口径拡大部を除去するように、ダイヤモンド刃を用いてダイシングして切り出して多結晶部を除去した。（０００１）面については切り出しを行わずに多結晶部を残した。次いで、切断面である側面の３面を鏡面研磨した。
【００９４】
工程（１−Ｃ）
工程（１−Ｂ）で得られた結晶を種結晶として用いた。そして、黒鉛軸がＳｉ−Ｃ溶液に濡れないように、種結晶下面（ｍ面）の位置を、Ｓｉ−Ｃ溶液の液面に一致する位置に配置して、Ｓｉ−Ｃ溶液に種結晶の下面を接触させるシードタッチを行い、次いで、種結晶下面の位置がＳｉ−Ｃ溶液の液面よりも１ｍｍ上方に位置するように、黒鉛軸を引き上げた。このように、工程（１−Ｂ）で得られた結晶を種結晶として用いて、Ｓｉ−Ｃ溶液が黒鉛軸に濡れ上がらないようにし、成長時間を２４時間にしたこと以外は、工程（１−Ａ）と同様の条件でｍ面結晶成長を行った。
【００９５】
結晶成長の終了後、黒鉛軸を上昇させて、種結晶及び種結晶を基点として成長したＳｉＣ結晶を、Ｓｉ−Ｃ溶液及び黒鉛軸から切り離して回収した。得られた成長結晶は、１４ｍｍの直径、及び２．７ｍｍの合計厚みを有していた。
【００９６】
得られた結晶の成長面から観察した顕微鏡写真を図６に示す。得られた結晶の成長面の中央部は平坦でありＳｉＣ単結晶が得られており、貫通転位もみられなかった。工程（１−Ｂ）において多結晶部を残した位置に対応する成長面の外周部には多結晶部が発生しており、この多結晶部に固化したＳｉ−Ｃ溶液が引き寄せられており、成長させたＳｉＣ単結晶に割れはみられなかった。
【００９７】
（例２）
工程（２−Ａ）
例１の工程（１−Ａ）と同様の昇華法により作製したＳｉＣ単結晶を用意して種結晶基板として用いた。そして、黒鉛軸がＳｉ−Ｃ溶液に濡れないように、種結晶下面の位置を、Ｓｉ−Ｃ溶液の液面に一致する位置に配置して、Ｓｉ−Ｃ溶液に種結晶の下面を接触させるシードタッチを行い、次いで、種結晶下面の位置がＳｉ−Ｃ溶液の液面よりも１ｍｍ上方に位置するように、黒鉛軸を引き上げた。このように、Ｓｉ−Ｃ溶液が黒鉛軸に濡れ上がらないようにし、成長時間を１５時間にしたこと以外は例１の工程（１−Ａ）と同様の条件でｍ面結晶成長を行った。
【００９８】
結晶成長の終了後、黒鉛軸を上昇させて、種結晶及び種結晶を基点として成長したＳｉＣ結晶を、Ｓｉ−Ｃ溶液及び黒鉛軸から切り離して回収した。得られた成長結晶は、直径１２ｍｍ、厚み２．０ｍｍ（昇華法により作製した種結晶厚みを除く。以下同様。）を有していた。
【００９９】
工程（２−Ｃ）１回目
工程（２−Ａ）で得られた成長結晶を種結晶として用い、工程（２−Ａ）と同じ条件でｍ面結晶成長を行った。
【０１００】
結晶成長の終了後、黒鉛軸を上昇させて、種結晶及び種結晶を基点として成長したＳｉＣ結晶を、Ｓｉ−Ｃ溶液及び黒鉛軸から切り離して回収した。得られた成長結晶は、直径１４ｍｍ、厚み３．０ｍｍを有していた。
【０１０１】
工程（２−Ｃ）２回目
工程（２−Ｃ）１回目で得られた成長結晶を種結晶として用い、成長時間を２４時間にしたこと以外は、工程（２−Ｃ）１回目と同じ条件でｍ面結晶成長を行った。
【０１０２】
結晶成長の終了後、黒鉛軸を上昇させて、種結晶及び種結晶を基点として成長したＳｉＣ結晶を、Ｓｉ−Ｃ溶液及び黒鉛軸から切り離して回収した。得られた成長結晶は、直径１５ｍｍ、厚み５．０ｍｍを有していた。
【０１０３】
得られた結晶の成長面から観察した顕微鏡写真を図７に示す。得られた結晶の成長面の中央部はほぼ平坦でありＳｉＣ単結晶が得られていたが、積層欠陥の筋が若干みられた。
【０１０４】
工程（２−Ｃ）３回目
工程（２−Ｃ）２回目で得られた成長結晶を種結晶として用い、工程（２−Ｃ）１回目と同じ条件でｍ面結晶成長を行った。
【０１０５】
結晶成長の終了後、黒鉛軸を上昇させて、種結晶及び種結晶を基点として成長したＳｉＣ結晶を、Ｓｉ−Ｃ溶液及び黒鉛軸から切り離して回収した。得られた成長結晶は、直径１．６ｍｍ、厚み６．１ｍｍを有していた。
【０１０６】
得られた結晶の成長面の中央部はほぼ平坦でありＳｉＣ単結晶が得られていたが、工程（２−Ｃ）２回目で成長させた結晶よりも、積層欠陥の筋が多くなっていた。
【０１０７】
工程（２−Ｃ）４回目
工程（２−Ｃ）３回目で得られた成長結晶の成長面を鏡面研磨し、この成長結晶を種結晶として用い、成長時間を２４時間にしたこと以外は、工程（２−Ｃ）１回目と同じ条件でｍ面結晶成長を行った。
【０１０８】
結晶成長の終了後、黒鉛軸を上昇させて、種結晶及び種結晶を基点として成長したＳｉＣ結晶を、Ｓｉ−Ｃ溶液及び黒鉛軸から切り離して回収した。得られた成長結晶は、直径１９ｍｍ、厚み８．０ｍｍを有していた。
【０１０９】
得られた結晶を成長面から観察した顕微鏡写真を図８に、側面から観察した顕微鏡写真を図９に示す。得られた結晶の成長面は、全体が多結晶化していた。
【０１１０】
工程（２−Ｂ）１回目
工程（２−Ｃ）４回目で得られた成長結晶について、（１１−２０）面、（−１−１２０）面、（０００１）面、及び（０００−１）面のそれぞれに平行に、口径拡大部を除去するように、ダイヤモンド刃を用いてダイシングにより切り出して多結晶部を除去して、ブロック状の結晶を得た。次いで、切断面である側面の４面及び成長面について鏡面研磨を行い、縦８．６ｍｍ、横８．６ｍｍ、及び厚み７．０ｍｍのＳｉＣ単結晶を得た。
【０１１１】
工程（２−Ｃ）５回目
工程（２−Ｂ）１回目で得られた成長結晶を種結晶として用い、成長時間を１４時間にしたこと以外は、工程（２−Ｃ）１回目と同じ条件でｍ面結晶成長を行った。
【０１１２】
結晶成長の終了後、黒鉛軸を上昇させて、種結晶及び種結晶を基点として成長したＳｉＣ結晶を、Ｓｉ−Ｃ溶液及び黒鉛軸から切り離して回収した。得られた成長結晶は、直径９．５ｍｍ、厚み８．０ｍｍを有していた。
【０１１３】
得られた結晶を成長面から観察した顕微鏡写真を図１０に示す。得られた結晶の成長面は、積層欠陥が若干みられるものの、良好な平坦性を有することが分かった。また、成長結晶について、側面から観察した写真を図１１に示す。側面を切断したブロック状の種結晶を基点として結晶成長したことが分かる。
【０１１４】
工程（２−Ｂ）２回目
工程（２−Ｃ）５回目で得られた成長結晶について、成長結晶の側面である（１１−２０）面、及び（−１−１２０）面のそれぞれに平行に、口径拡大部を除去するように、ダイヤモンド刃を用いてダイシングにより切り出して、多結晶部を除去した。次いで、切断面である側面の２面について鏡面研磨を行った。
【０１１５】
工程（２−Ｃ）６回目
工程（２−Ｂ）２回目で得られた成長結晶を種結晶として用い、工程（２−Ｃ）１回目と同じ条件でｍ面結晶成長を行った。
【０１１６】
結晶成長の終了後、黒鉛軸を上昇させて、種結晶及び種結晶を基点として成長したＳｉＣ結晶を、Ｓｉ−Ｃ溶液及び黒鉛軸から切り離して回収した。得られた成長結晶は、直径１１ｍｍ、厚み８．５ｍｍを有していた。
【０１１７】
得られた結晶の成長面は、積層欠陥が若干みられるものの、良好な平坦性を有することが分かった。
【０１１８】
工程（２−Ｃ）７回目、工程（２−Ｂ）３回目、工程（２−Ｃ）８回目
工程（２−Ｃ）６回目で得られた成長結晶を種結晶として用い、工程（２−Ｃ）１回目と同じ条件でｍ面結晶成長を行った。得られた結晶の成長面は、積層欠陥が若干みられるものの、良好な平坦性を有していた。工程（２−Ｂ）２回目と同様に側面処理を行い、これを種結晶として用い、成長時間を２４時間にしたこと以外は、工程（２−Ｃ）１回目と同じ条件で、さらにｍ面結晶成長を行った。
【０１１９】
結晶成長の終了後、黒鉛軸を上昇させて、種結晶及び種結晶を基点として成長したＳｉＣ結晶を、Ｓｉ−Ｃ溶液及び黒鉛軸から切り離して回収した。得られた成長結晶は、直径１０ｍｍ、厚み９．０ｍｍを有していた。
【０１２０】
得られた結晶の成長面は、積層欠陥が若干みられるものの、良好な平坦性を有しており、貫通転位もみられなかった。
【符号の説明】
【０１２１】
１００    単結晶製造装置
１０    黒鉛坩堝
１２    黒鉛軸
１４    種結晶基板
１６    種結晶基板の下面
１８    断熱材
２２    高周波コイル
２２Ａ    上段高周波コイル
２２Ｂ    下段高周波コイル
２４    Ｓｉ−Ｃ溶液
２６    石英管
３０    成長したＳｉＣ結晶
３２    口径拡大部
３４    多結晶及び／または結晶性の低い単結晶発生部
３６    除去位置
３８    成長結晶の成長面
４０    荒れた状態部分の幅
４２    荒れた状態部分の長さ
４４    荒れた状態部分
４６    側面を切断したブロック状の種結晶
【図１】
2014231463.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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