(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇華法による種結晶を用いた炭化珪素単結晶インゴットにおいて、種結晶基板と、該基板上に形成された窒素添加量が１  ×１０１７〜８  ×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  の結晶多形が６Ｈ型のバッファー層と、該バッファー層上に形成された、結晶多形が６Ｈ型で窒素添加量が、バッファー層の１．５  倍以上でかつ６  ×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  以下の成長層を有することを特徴とする炭化珪素単結晶インゴット。
【請求項２】
昇華法による種結晶を用いた炭化珪素単結晶インゴットにおいて、種結晶基板と、該基板上に形成された窒素添加量が３  ×１０１８〜６  ×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  の結晶多形が４Ｈ型のバッファー層と、該バッファー層上に形成された、結晶多形が４Ｈ型で窒素添加量が、バッファー層の０．５  倍以下でかつ１  ×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  以上の成長層を有することを特徴とする炭化珪素単結晶インゴット。
【請求項３】
昇華法による種結晶を用いた炭化珪素単結晶の製造方法において、窒素原子添加量を１  ×１０１７〜８  ×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  とし結晶多形が６Ｈ型のバッファー層、または該添加量を３  ×１０１８〜６  ×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  とし結晶多形が４Ｈ型のバッファー層を形成し、しかるのちに、結晶多形がバッファー層と同一で、窒素添加量を所望のキャリア濃度となるよう添加、成長させたことを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は炭化珪素単結晶インゴットの製造方法に関する。特に、光デバイスや電子デバイス用の基板ウエハを作製するための、良質で大型の単結晶インゴットの成長方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
炭化珪素（ＳｉＣ  ）は耐熱性及び機械的強度に優れ、物理的、化学的に安定なことから、耐環境性半導体材料として注目されている。また近年、青色から紫外にかけての短波長光デバイス、高周波高耐圧電子デバイス等の基板ウエハとして炭化珪素単結晶ウエハの需要が高まっている。
【０００３】
炭化珪素基板ウエハを用いて発光デバイス、電力デバイスなどを作製する場合に、ウエハは良質、均一でなければならず、且つ大口径のウエハが必要である。大口径炭化珪素単結晶基板ウエハの作製方法として、１９８１年にＴａｉｒｏｖらは種結晶を用いた昇華再結晶法を考案した（Ｙｕ．Ｍ．  Ｔａｉｒｏｖ  ａｎｄ  Ｖ．Ｆ．  Ｔｓｖｅｔｋｏｖ，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ  ｖｏｌ．  ５２  （１９８１）  ｐｐ．  １４６−１５０）。種結晶を用いた昇華再結晶法の原理を図１を用いて説明する。種結晶となる炭化珪素単結晶と原料となる炭化珪素結晶粉末は坩堝（通常黒鉛）の中に収納され、アルゴン等の不活性ガス雰囲気中（１  〜１００Ｔｏｒｒ  ）、摂氏２０００〜２４００度に加熱される。この際、原料粉末に比べ種結晶がやや低温になるように温度勾配が設定される。原料は昇華後、濃度勾配（温度勾配により形成される）により種結晶方向へ拡散、輸送される。単結晶成長は、種結晶に到着した原料ガスが種結晶上で再結晶化することにより実現される。この際、結晶のキャリア濃度は、不活性ガスからなる雰囲気中に不純物ガスを添加する、あるいは炭化珪素原料粉末中に不純物元素あるいはその化合物を混合することにより、制御可能である。炭化珪素単結晶中の置換型不純物として代表的なものに、窒素（ｎ  型）、ホウ素、アルミニウム（ｐ  型）がある。結晶のキャリア濃度すなわち不純物濃度は、結晶が使用されるデバイスにより異なった値に制御される。例えば代表的なｎ  型不純物である窒素の結晶中濃度は、電力デバイス等に使用される場合は低抵抗率が得られるように１  ×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  から６  ×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  程度に制御され、また発光ダイオード等に使用される場合は高い光透過率が得られるよう１  ×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  から１  ×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  程度に制御される。すなわち、種結晶を用いた昇華再結晶法により製造された炭化珪素単結晶中の窒素濃度は、従来１  ×１０１７〜６  ×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  の範囲でその使用目的に応じて制御されていた。ここで、下限値は原料及び成長炉の残留窒素により決定されており、また上限値は炭化珪素単結晶の窒素原子固溶限界により決定されている。
【０００４】
この方法により大口径の炭化珪素単結晶インゴットの作製が可能になったが、実際に良質で均質な大口径インゴットを得ることは容易ではなかった。その大きな要因に結晶多形（ポリタイプ）の混在がある。炭化珪素においては、原子の積層順序の異なる結晶多形が数多く存在し、複数の結晶多形が同一インゴット内に意図せず混在して成長する。多形により結晶の物理的・電気的特性が大きく異なるために、結晶多形の混在はデバイスの性能、歩留り等を著しく低下させる。このように単一結晶多形の炭化珪素単結晶インゴットを作製することは、デバイス応用の観点からは必須の条件であるにもかかわらず、従来方法ではそのような単一結晶多形の大口径炭化珪素単結晶を作製することは極めて困難であった。
【０００５】
単一結晶多形インゴット実現のために、現在までに幾つかの方法が考案されている。まず、Ｍ．  Ｋａｎａｙａ  ｅｔ  ａｌ．，  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  ｖｏｌ．  ５８  （１９８８）  ｐｐ．  ５６−５８  に示されているように、種結晶基板の温度、種結晶と原料の温度差、雰囲気圧力等の成長条件を最適化することで、６Ｈ型と４Ｈ型の作り分けがある程度の確率で可能であった。
【０００６】
また、Ａ．  Ｉｔｏ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ｖｏｌ．  ６５（１９９４）ｐｐ．１４００−１４０２に開示されているように、Ｓｃ，Ｃｅなどの希土類金属を添加することで４Ｈの結晶核発生が促進できた。さらに特願平０７−３１９９５９号に記載されているように、窒素を炭化珪素に高濃度（３×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上）に添加することにより、４Ｈ型の炭化珪素単結晶の成長が可能であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記Ｋａｎａｙａらの手法を用いても、６Ｈ型と４Ｈ型の結晶多形の作り分けは完全ではなく、インゴットからウエハを切り出した際に、ウエハ面内で結晶多形の混在がしばしば起こる。これに比べ、不純物を添加する方法は、結晶多形制御の観点からは効果が大きい。しかしながら、上記のＩｔｏらの方法のように重金属不純物を結晶に添加することはデバイス作製の観点から大変好ましくない。さらに、特願平７−３１９９５９号に記載されている方法では、結晶中の不純物種、結晶の導電型（ｎ型あるいはｐ型）、さらにキャリア濃度等のデバイス作製上重要な特性に大きな制限を受けることになり、やはり問題がある。例えば特願平７−３１９９５９号に記載されている方法では、ｎ型不純物である窒素濃度が極めて高いために、ｐ型の４Ｈ型炭化珪素単結晶を得ることは不可能である。
【０００８】
このように、デバイス作製に適した方法で、導電型あるいはキャリア濃度等の諸特性に制限なく、ウエハ面内で単一の結晶多形を有する大口径の炭化珪素単結晶インゴットを作製することは困難であった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明では、種結晶を用いた昇華再結晶法による炭化珪素単結晶インゴットの製造において、成長初期にバッファー結晶層を育成した後に所望の本体となる結晶を育成してインゴットを作製することで、上記課題を解決する。
【００１０】
６Ｈ型の結晶を作製する場合には、バッファー結晶として窒素を１  ×１０１７〜８  ×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  添加した炭化珪素単結晶の成長を行い、さらにその上に、所望のキャリア濃度となるように窒素添加を行い、６Ｈ型の結晶を成長する。
【００１１】
４Ｈ型の結晶を作製する場合には、バッファー結晶として窒素を３  ×１０１８〜６  ×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  添加した炭化珪素単結晶の成長を行い、さらにその上に、所望のキャリア濃度となるように窒素添加を行い、４Ｈ型の結晶を成長する。
【００１２】
本発明による炭化珪素単結晶インゴットを図２に模式的に示した。図２（ａ）は、６Ｈの炭化珪素単結晶インゴットで、種結晶上に窒素添加量が１  ×１０１７〜８  ×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  の結晶多形が６Ｈ型のバッファー層と、さらにその上に、結晶多形が６Ｈ型で窒素添加量が、バッファー層の１．５  倍以上でかつ６  ×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  以下の炭化珪素単結晶層が形成されている。図２（ｂ）は、４Ｈの炭化珪素単結晶インゴットで、種結晶上に窒素添加量が３  ×１０１８〜６  ×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  の結晶多形が４Ｈ型のバッファー層と、さらにその上に、結晶多形が４Ｈ型で窒素添加量が、バッファー層の０．５  倍以下でかつ１  ×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  以上の炭化珪素単結晶層が形成されている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明では、種結晶を用いた昇華再結晶法による炭化珪素単結晶の成長において、窒素を１×１０１７〜８×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３添加した場合に６Ｈ型の炭化珪素結晶核が形成され易く、窒素を３×１０１８〜６×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３添加した場合には４Ｈ型の炭化珪素結晶核が形成され易いこと、及び結晶成長の中盤から後半にかけて、ステップフロー成長様式により炭化珪素単結晶が成長することを利用する。上記の二つの効果は、本発明者らが初めて見出したものである。特願平０７−３１９９５９号に記載されている方法では、高濃度（３×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上）に窒素原子を添加すると４Ｈ型の炭化珪素結晶核が形成され易いことが示されているが、窒素量を８×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下に抑えた場合には６Ｈ型の炭化珪素結晶核が形成され易いことは開示されていない。
【００１４】
まず、種結晶を用いた炭化珪素単結晶成長における結晶の成長様式について述べる。種結晶を用いた炭化珪素単結晶成長においては、その結晶成長様式は、成長初期においては核発生様式が、成長中期から後期にかけてはステップフロー様式が支配的であることを本発明者らは見出した。これらの結晶成長様式を図３を用いて説明する。核発生成長様式では、結晶成長表面に到達した結晶構成原子あるいは分子が、表面で２次元的あるいは３次元的結晶核を形成し、その結晶核が拡大、合体を繰り返していくことにより結晶成長が進行する（図３（ａ））。一方、ステップフロー成長様式では、結晶成長表面に到達した結晶構成原子あるいは分子が、表面に存在する結晶ステップに取り込まれていくことにより結晶の成長が進行していく（図３（ｂ））。種結晶を用いた昇華再結晶法による炭化珪素の単結晶成長においては、成長初期の段階では結晶表面に充分な密度のステップが存在せず（種結晶が平板状のため）、また結晶核形成を促進する不純物等が多く存在するため、成長様式は核発生様式になる。一方、成長の中期から後期にかけては、ステップの密度が高くなり（結晶成長表面が平板状でなくなるため）、また結晶核発生を促進する不純物も大幅に減っているためにステップフロー成長様式が支配的になる。
【００１５】
次に、それぞれの成長様式において、成長結晶の結晶多形がどのように決定されるかについて述べる。まず、核発生成長様式においては、６Ｈ型、４Ｈ型、いずれの結晶多形も、下地結晶の結晶多形に拘らず発生し、どちらの多形の結晶核が発生し易いかは、成長表面の極性、成長条件（過飽和度、温度等）、不純物の存在等に大きく依存する。一方、ステップフロー成長様式においては、結晶構成原子あるいは分子がステップに取り込まれながら成長するため、下地結晶の情報である原子の積層構造、すなわち結晶多形は成長結晶に完全に引き継がれる。よって、この成長様式が実現されれば、面極性、成長の過飽和度、温度等、あるいは不純物の存在等に全く依らず、成長結晶の多形は下地結晶のそれと完全に同じものになる。すなわち、下地結晶の結晶多形情報が成長結晶に完全に転写される。
【００１６】
本発明では、成長結晶の多形が、成長初期において核発生成長様式により決定され、その後成長中盤から後半にかけてはステップフロー成長様式により保存されることを利用する。すなわち、まず成長初期において、窒素不純物の効果により形成される結晶核の多形を６Ｈ型あるいは４Ｈ型に制御する。この際、本発明者らが見出した、窒素を１  ×１０１７〜８  ×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  添加した場合に６Ｈ型の結晶核が発生しやすく、窒素を３  ×１０１８〜６  ×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  添加した場合には４Ｈ型の結晶核が発生し易いという効果を利用する。その後、成長中期から後期にかけては、成長初期に制御した結晶多形を、ステップフロー成長様式により保持する。この際、結晶の導電型、キャリア濃度等、デバイス作製に重要な諸特性は全く任意に設定できる。このようにすれば、結晶の不純物種、導電型、キャリア濃度等の諸特性に制限を受けることなく、再現性良く所望の結晶多形の大口径炭化珪素単結晶インゴットを成長できる。
【００１７】
不純物を添加することは、通常は結晶の導電型、キャリア濃度を制御する目的でなされている。また、特願平０７−３１９９５９号では、不純物添加により結晶多形を制御している。本発明では、核発生成長様式が支配的な成長初期には、結晶多形を制御する目的で、またスッテプフロー成長様式が支配的な成長中期、後期には、結晶の導電型、キャリア濃度を制御する目的で不純物添加が行われている。また、従来の成長法では、本発明のように一つのインゴットを成長する過程で不純物添加量を意図的に変化させることは行われていなかった。従来法では、意図せざる要因により、不純物濃度はインゴット中でばらつくが、その値は最大でも±５０％である。
【００１８】
バッファー層の厚さは、ステップフロー成長様式が支配的になるのに要する厚さで決まる。これは、成長条件を整えれば数μｍ  程度で良いが、実用上は２  〜３ｍｍ  程度が適当である。また、バッファー層を成長する装置は、成長中断に伴う汚染等の観点から、本体結晶を成長する装置と同一であることが実用上望ましいが、必ずしも同一である必要はない。種結晶は、６Ｈ型のインゴットを製造する場合には、６Ｈ型の単一多形の単結晶が、また４Ｈ型のインゴットを製造する場合には、４Ｈ型の単一多形の単結晶が望ましいが、他の結晶多形が混在していても構わない。さらに、所望の結晶多形を含んでいない単結晶でも、種結晶として使用可能である。
【００１９】
【実施例】
（実施例１）
以下に、本発明の実施例を述べる。図４は、本発明の製造装置であり、種結晶を用いた昇華再結晶法によって単結晶炭化珪素を成長させる装置の一例である。まず、この単結晶成長装置について簡単に説明する。結晶成長は、種結晶として用いた炭化珪素単結晶１の上に、原料である炭化珪素粉末２を昇華再結晶させることにより行われる。種結晶の炭化珪素結晶１は、黒鉛製坩堝３の蓋４の内面に取り付けられる。原料の炭化珪素粉末２は、黒鉛製坩堝３の内部に充填されている。このような黒鉛製坩堝３は、二重石英管５の内部に、黒鉛の支持棒６により設置される。黒鉛製坩堝３の周囲には、熱シールドのための黒鉛製フェルト７が設置されている。二重石英管５は、真空排気装置１３により高真空排気（１０−５Ｔｏｒｒ以下）することができ、かつ内部雰囲気をＡｒガス等により圧力制御することができる。また、二重石英管５の外周には、ワークコイル８が設置されており、高周波電流を流すことにより黒鉛製坩堝３を加熱し、原料及び種結晶を所望の温度に加熱することができる。坩堝温度の計測は、坩堝上部及び下部を覆うフェルトの中央部に直径２  〜４ｍｍ  の光路を設け坩堝上部及び下部からの光を取りだし、二色温度計を用いて行う。坩堝下部の温度を原料温度、坩堝上部の温度を種温度とする。
【００２０】
次に、この結晶成長装置を用いた炭化珪素単結晶の製造について実施例を説明する。まず、種結晶として、６Ｈ型の｛０００１｝炭化珪素単結晶ウエハを用意した。次に、この炭化珪素種結晶基板１を黒鉛製坩堝３の蓋４の内面に取り付けた。この際、（０００−１）  炭素面が成長面となるように種結晶を取り付けた。また、黒鉛製坩堝３の内部には、炭化珪素粉末原料２を充填した。次いで、原料を充填した黒鉛製坩堝３を、種結晶を取り付けた蓋４で閉じ、黒鉛製フェルト７で被覆した後、黒鉛製支持棒６の上に乗せ、二重石英管５の内部に設置した。そして、石英管の内部を真空排気した後、ワークコイルに電流を流し原料温度を摂氏２０００度まで上げた。その後、雰囲気ガスとしてＡｒガスを流入させ、石英管内圧力を約６００Ｔｏｒｒ  に保ちながら、原料温度を目標温度である摂氏２３８０度まで上昇させた。成長圧力である１５Ｔｏｒｒには約３０分かけて減圧し、まず窒素濃度が８  ×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  以下のバッファー結晶を３  時間成長した。その後、成長を止めずにＡｒガスに窒素ガスを７％混入し、さらに続けて１５時間、本体となる炭化珪素単結晶を成長した。この際の成長速度は約０．９ｍｍ  毎時であった。
【００２１】
こうして得られた炭化珪素単結晶インゴット中の結晶多形の変化を評価する目的で、成長した単結晶インゴットを成長初期（０ｍｍ  〜３ｍｍ  ）、中期（３ｍｍ  〜１０ｍｍ）、後期（１０ｍｍ〜１６ｍｍ）に分けて切断した。それぞれの成長段階に相当する部位の結晶を目視及び顕微鏡で観察したところ、成長初期、中期、後期全ての部位で単一多形の６Ｈ型になっていることを確認した。その後、窒素濃度と導電型を調べるために、各部位から｛０００１｝ウエハを切出し、研磨後、二次イオン質量分析とホール測定を行った。二次イオン質量分析とホール測定により、成長初期の部位がｎ  型で窒素を８  ×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  以下含有していること（窒素濃度６．１  ×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  ）を確認し、さらに成長中期、後期の部位がｎ  型で８．０  ×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  の窒素原子を含んでいることを確認した。
【００２２】
（実施例２）
実施例１と同じ手順により６Ｈ型の｛０００１｝ウエハを種結晶として、（０００−１）  炭素面が成長面となるように坩堝蓋４に取付け、石英管の内部を真空排気した後、ワークコイルに電流を流し原料温度を摂氏２０００度まで上げた。その後、雰囲気ガスとしてＡｒガスに窒素ガスを７％混合したガスを流入させ、石英管内圧力を約６００Ｔｏｒｒ  に保ちながら、原料温度を目標温度である摂氏２３６０度まで上昇させた。成長圧力である２０Ｔｏｒｒには約３０分かけて減圧し、まず窒素を３  ×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  以上含有したバッファー結晶を３  時間成長した。その後、成長を止めずに窒素ガスの混合を停止し、Ａｒガスのみの雰囲気中で本体となる故意に不純物を添加しない炭化珪素単結晶をさらに１５時間成長した。この際の成長速度は約０．８ｍｍ  毎時であった。  こうして得られた炭化珪素単結晶インゴット中の結晶多形の変化を評価する目的で、成長した単結晶インゴットを、成長初期（０ｍｍ  〜２ｍｍ  ）、中期（２ｍｍ  〜８ｍｍ  ）、後期（８ｍｍ  〜１４ｍｍ）に分けて切断した。それぞれの成長段階に相当する部位の結晶を目視及び顕微鏡で観察したところ、成長中期、後期に相当する部位で単一多形の４Ｈ型になっていることを確認した。成長初期に相当する部位は、非常に初期の段階で４Ｈ型と６Ｈ型の混在が見られたが、成長開始後１ｍｍ  程度成長したところでは、単一多形の４Ｈ型になっていることがわかった。その後、不純物濃度と導電型を調べる目的で、各部位から｛０００１｝ウエハを切出し、研磨後、二次イオン質量分析とホール測定を行った。二次イオン質量分析とホール測定により、成長初期の部位がｎ  型で８．２  ×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  の窒素原子を含んでいることを確認し、さらに成長中期、後期の部位がｎ  型で窒素を５．９  ×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  、ホウ素を１．１  ×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  、アルミニウムを２．８  ×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  含有していることを確認した。
【００２３】
（実施例３）
実施例１と同じ手順により４Ｈ型の｛０００１｝ウエハを種結晶として坩堝蓋４に取付け、石英管の内部を真空排気した後、ワークコイルに電流を流し原料温度を摂氏２０００度まで上げた。その後、雰囲気ガスとしてＡｒガスに窒素ガスを７％混合したガスを流入させ、石英管内圧力を約６００Ｔｏｒｒ  に保ちながら、原料温度を目標温度である摂氏２３８０度まで上昇させた。成長圧力である１０Ｔｏｒｒには約３０分かけて減圧し、窒素を３  ×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  以上添加したバッファー結晶を３  時間成長した。その後、一旦成長を中止し、坩堝を冷却後、原料の入れ換えを行った。今度は、原料として炭化珪素粉末中にＡｌ２  Ｏ  ３  を１  重量％  含有させたものを坩堝３に充填し、坩堝蓋４には先程作製したバッファー層が種結晶の上に付いているものを取り付けた。Ａｌ２  Ｏ  ３  は、市販の粒状のものを粉砕し数十ミクロン程度の粗さの粉にしてから原料に均一に混合した。その後、再度、石英管の内部を真空排気した後、ワークコイルに電流を流し原料温度を摂氏２０００度まで上げた。温度上昇後、雰囲気ガスとしてＡｒガスを流入させ、石英管内圧力を約６００Ｔｏｒｒ  に保ちながら、原料温度を目標温度である摂氏２３８０度まで上昇させた。成長圧力である１０Ｔｏｒｒには約３０分かけて減圧し、アルミニウムを添加した炭化珪素単結晶を１５時間成長した。この際の成長速度は約１．０ｍｍ  毎時であった。
【００２４】
こうして得られた炭化珪素単結晶インゴット中の結晶多形の変化を評価する目的で、成長した単結晶インゴットを、成長初期（０ｍｍ  〜３ｍｍ  ）、中期（３ｍｍ  〜１２ｍｍ）、後期（１２ｍｍ〜１８ｍｍ）に分けて切断した。それぞれの成長段階に相当する部位の結晶を目視及び顕微鏡で観察したところ、成長初期、中期、後期全ての部位で単一多形の４Ｈ型になっていることを確認した。その後、不純物濃度と導電型を調べるために、各部位から｛０００１｝ウエハを切出し、研磨後、二次イオン質量分析とホール測定を行った。二次イオン質量分析とホール測定により、成長初期の部位がｎ  型で窒素原子を８．３  ×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  含有していることを確認し（ホウ素濃度、アルミニウム濃度は、それぞれ１  ×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  程度、３  ×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  程度）、さらに成長中期、後期の部位がｐ  型で約２．５  ×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  のアルミニウム原子を均一に含有していることを確認した（窒素濃度、ホウ素濃度は、それぞれ６  ×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  程度、１  ×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  程度であった）。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、種結晶を用いた昇華再結晶法により、６Ｈ型及び４Ｈ型の結晶多形の炭化珪素単結晶を、不純物種、導電型、キャリア濃度等のデバイス作製上重要な特性に制限を受けることなく、作り分けることが可能である。このような炭化珪素単結晶を成長用基板として用い、気相エピタキシャル成長法により、この基板上に炭化珪素単結晶薄膜を成長させれば、光学的特性の優れた青色発光素子、電気的特性の優れた高耐圧電子デバイスを製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】種結晶を用いた昇華再結晶法の原理を説明する図である。
【図２】本発明による炭化珪素単結晶インゴットの模式図である。
【図３】種結晶を用いた昇華再結晶法による炭化珪素単結晶成長における２つの結晶成長様式：（ａ）核発生成長様式、（ｂ）ステップフロー成長様式の様子を模式的に示した図である。
【図４】本発明の製造方法に用いられる単結晶成長装置の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
１    種結晶（炭化珪素単結晶）
２    炭化珪素粉末原料
３    黒鉛製坩堝
４    黒鉛製坩堝蓋
５    二重石英管
６    支持棒
７    黒鉛製フェルト
８    ワークコイル
９    Ａｒガス配管
１０  Ａｒ  ガス用マスフローコントローラ
１１  窒素ガス配管
１２  窒素ガス用マスフローコントローラ
１３  真空排気装置
【図１】
0003590485.tif 000002
【図２】
0003590485.tif 000003
【図３】
0003590485.tif 000004
【図４】
0003590485.tif 000005