(57)【要約】  本発明は、炭化珪素単結晶の製造方法に係り、炭化珪素単結晶が成長する炭化珪素種結晶の成長面におけるボイドや不純物などの存在割合を抑制すべく、固体の炭素質物質を炭化珪素種結晶の表面に付着させて一酸化珪素ガス雰囲気で加熱することにより、該炭化珪素種結晶上に炭化珪素単結晶を成長させる。具体的には、固体の炭素質物質を炭化珪素種結晶の表面に付着させる（ステップ１００）と共に、その後、表面に固体の炭素質物質が付着した炭化珪素種結晶を一酸化珪素ガス雰囲気で所定温度に加熱する（ステップ１０２〜１０６）。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体の炭素質物質を炭化珪素種結晶の表面に付着させて一酸化珪素ガス雰囲気で加熱することにより、該炭化珪素種結晶上に炭化珪素単結晶を成長させることを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項２】
固体の炭素質物質を炭化珪素種結晶の表面に付着させる第１の工程と、
前記第１の工程で表面に固体の炭素質物質が付着した炭化珪素種結晶を一酸化珪素ガス雰囲気で所定温度に加熱する第２の工程と、
を備える請求項１記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項３】
前記第２の工程は、前記第１の工程で表面に固体の炭素質物質が付着した炭化珪素種結晶を所定温度に加熱した後に該炭化珪素種結晶の表面に向けて一酸化珪素ガスを供給することにより、該炭化珪素種結晶上に炭化珪素単結晶を成長させる請求項２記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項４】
前記第２の工程は、前記第１の工程で固体の炭素質物質が付着した炭化珪素種結晶の表面に向けて、所定温度に加熱されている一酸化珪素ガスを供給することにより、該炭化珪素種結晶上に炭化珪素単結晶を成長させる請求項２記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項５】
所定温度に加熱されている炭化珪素種結晶の表面に固体の炭素質物質を付着させる第１の工程と、
前記第１の工程で固体の炭素質物質が付着した前記炭化珪素種結晶の表面に向けて一酸化珪素ガスを供給する第２の工程と、
を備える請求項１記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項６】
固体の炭素質物質が炭素粉末である請求項１乃至５の何れか一項記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項７】
炭素粉末の平均一次粒子径が１０ｎｍ〜１００ｎｍであり、
一酸化珪素ガスを２２００℃以上に加熱して供給し、
炭化珪素種結晶の温度を２２００℃〜２２５０℃に制御し、
１．８ｋＰａ〜２．２ｋＰａの圧力下で反応させる請求項６記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項８】
固体の炭素質物質が炭素膜である請求項１乃至５の何れか一項記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項９】
炭素膜が熱分解炭素により構成される膜である請求項８記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項１０】
炭素膜の厚さが３μｍ〜１０μｍであり、
一酸化珪素ガスを２１５０℃以上に加熱して供給し、
炭化珪素種結晶の温度を２２００℃〜２２５０℃に制御し、
１．８ｋＰａ〜２．２ｋＰａの圧力下で反応させる請求項８又は９記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化珪素単結晶の製造方法に係り、特に、炭化珪素種結晶上に炭化珪素単結晶を成長させるうえで好適な方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、炭化珪素単結晶を成長させる炭化珪素単結晶の製造方法が知られている。この炭化珪素単結晶の製造方法としては、種結晶を用いた昇華再結晶法である改良Ｌｅｌｙ法や、珪砂（ＳｉＯ２）とコークスとを高温で反応させて炭化珪素を得るアチソン法などがある。改良Ｌｅｌｙ法は、温度勾配を設けた炉の上部に種結晶を配置したうえで、炭化珪素粉末を昇華させて、種結晶表面に炭化珪素単結晶を成長させるものである（例えば、特許文献１参照）。また、アチソン法は、固定電極間に設けた珪砂とコークスとを配合したものに通電を施すことで高温加熱を行い、発生した蒸気により反応を進行させて炭化珪素単結晶を製造するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２６３５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記した改良Ｌｅｌｙ法では、不均一な分解・昇華現象に起因して結晶欠陥が発生し易く、また、単結晶の成長速度が比較的遅いという問題がある。また、アチソン法では、得られる炭化珪素単結晶の大きさが小さく、また、半導体デバイス用の炭化珪素単結晶としては純度が低く、不純物量が多くなるという問題がある。【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、炭化珪素単結晶が成長する炭化珪素種結晶の成長面におけるボイドや不純物などの存在割合を抑制することが可能な炭化珪素単結晶の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】
【０００６】
上記の目的は、固体の炭素質物質を炭化珪素種結晶の表面に付着させて一酸化珪素ガス雰囲気で加熱することにより、該炭化珪素種結晶上に炭化珪素単結晶を成長させる炭化珪素単結晶の製造方法により達成される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、炭化珪素単結晶が成長する炭化珪素種結晶の成長面におけるボイドや不純物などの存在割合を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態である炭化珪素単結晶の製造方法において実行される制御ルーチンの一例のフローチャートである。
【図２】本発明の実施例１の炭化珪素単結晶の製造方法を説明するための図である。
【図３】本発明の実施例１の炭化珪素単結晶の製造方法を用いて炭化珪素単結晶を製造する製造装置の構成図である。
【図４】本発明の実施例１の炭化珪素単結晶の製造方法により製造された炭化珪素単結晶表面の平面図である。
【図５】本発明の実施例２の炭化珪素単結晶の製造方法により製造された炭化珪素単結晶表面の平面図である。
【図６】本発明の実施例３の炭化珪素単結晶の製造方法により製造された炭化珪素単結晶表面の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を用いて、本発明に係る炭化珪素単結晶の製造方法の具体的な実施の形態について説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態の炭化珪素単結晶の製造方法において実行される制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。
【００１１】
本実施形態において、炭化珪素（ＳｉＣ）単結晶は、炭化珪素種結晶上に成長されることにより製造される。ＳｉＣ種結晶は、Ｌｅｌｙ法や改良Ｌｅｌｙ法，アチソン法などの周知方法によって育成される結晶である。ＳｉＣ種結晶は、製造すべきＳｉＣ単結晶の構成、大きさ、及び形状などに応じた構成、大きさ、及び形状などを有する。
【００１２】
ＳｉＣ種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させるうえで、ＳｉＣ種結晶の表面には、炭素源としての炭素粉末（カーボン微粒子）や炭素膜が付着される。炭素粉末としては、例えばファーネスブラックやチャンネルブラック，アセチレンブラックなどのカーボンブラックなどを用いることができ、炭素膜としては、例えばＣＶＤ法により形成した熱分解炭素の膜を用いることができる。
【００１３】
尚、炭素源としての炭素粉末や炭素膜をＳｉＣ種結晶の表面に付着させる手法は、特に限定されるものではないが、最初に炭素源をＳｉＣ種結晶の表面に付着させる方法であってもよいし、キャリアガスに乗せて炭素粉末を連続供給してＳｉＣ種結晶の表面に付着させる方法であってもよいし、また、炭化水素ガスの熱分解法・不完全燃焼法によりＳｉＣ種結晶の表面上に炭素を膜状に析出させる方法であってもよい。
【００１４】
また、炭素源としての炭素粉末や炭素膜のＳｉＣ種結晶の表面への付着は、ＳｉＣ種結晶が高温に温められた炉内に投入される前に行われるものとしてもよく、また、炉内への投入後に行われるものとしてもよい。尚、本実施形態では、ＳｉＣ種結晶が、表面に炭素粉末が付着した状態で、高温の炉内に投入される場合を説明する。
【００１５】
ＳｉＣ種結晶の表面にＳｉＣ単結晶を成長させるうえで、一酸化珪素（ＳｉＯ）ガスが用いられる。ＳｉＯガスは、例えば、ＳｉＯ（固体）の昇華やＳｉＯ２（固体）の還元など、周知の手法により生成される。尚、このＳｉＯガスの生成は、上記の炉とは別に設けられたチャンバー内で行われる。チャンバー内で生成されたＳｉＯガスは、炉内へ供給される。ＳｉＯガスは、炉内への供給過程においてＳｉＣ種結晶の表面上で二酸化珪素（ＳｉＯ２）とならない温度（１９００℃以上、より好ましくは２１５０℃以上）で供給される。
【００１６】
また、炉内の温度は、炉内に投入されたＳｉＣ種結晶の表面温度が、そのＳｉＣ種結晶の表面に付着した炭素源としての炭素粉末や炭素膜とＳｉＯガスとが反応してＳｉＣ結晶が生成され、そのＳｉＣ結晶が熱拡散現象によってＳｉＣ種結晶の表面と融合する規定温度（１６００℃〜２３００℃、より好ましくは２１５０℃〜２３００℃）となるように設定されると共に、炉内の温度分布は、ＳｉＣ種結晶の温度が周囲よりも相対的に低くなるように温度勾配が設けられるものとする。
【００１７】
本実施形態のＳｉＣ単結晶を製造する製造装置は、上記した炉及びチャンバーを備えている。この製造装置において、ＳｉＣ種結晶の表面へのカーボン微粒子の付着方法、炉内の加熱方法、炉内への原料（具体的には、表面にカーボン微粒子が付着されたＳｉＣ種結晶、及び、ＳｉＯガス）の供給方法、炉内の雰囲気調整方法、及びチャンバー内の加熱方法などは、特に限定されるものではなく、製造すべきＳｉＣ単結晶の大きさや形状，原料種類などに応じて選択されるものとすればよい。
【００１８】
本実施形態の製造装置において、炉には、炉内を加熱するカーボン抵抗発熱体が設けられている。カーボン抵抗発熱体は、炉内に投入されたＳｉＣ種結晶の表面温度が上記の規定温度に維持されるように炉内を加熱するものであって、例えば高周波誘導加熱コイルであってよい。炉には、また、炉内に投入されたＳｉＣ種結晶を保持する保持部材が設けられていると共に、上記したチャンバー内で生成されたＳｉＯガスが流入する供給管が設けられている。
【００１９】
製造装置においては、まず、ＳｉＣ種結晶の表面にカーボン微粒子が付着される（ステップ１００）。この表面にカーボン微粒子が付着したＳｉＣ種結晶は、炉内に投入されて、保持部材に保持される。炉内で保持部材に保持された、表面にカーボン微粒子が付着したＳｉＣ種結晶は、その炉内でその表面温度が上記の規定温度となるように加熱される（ステップ１０２）。
【００２０】
また、チャンバー内でＳｉＯガスが生成される（ステップ１０４）。この生成されたＳｉＯガスは、供給管を通じて炉内に供給される（ステップ１０６）。炉内に供給されたＳｉＯガスは、保持部材に保持されたＳｉＣ種結晶の表面に降り注ぐ。この場合、表面にカーボン微粒子が付着したＳｉＣ種結晶は、炉内で高温に加熱されつつＳｉＯガス雰囲気下に置かれることとなる。
【００２１】
かかる状態が実現されると、次式（１）に示す合成反応により、ＳｉＣ種結晶上にＳｉＣが生成される。このＳｉＣの結晶は、ＳｉＣ種結晶上において方位が揃う単結晶となる（ステップ１０８）。
【００２２】
ＳｉＯ（気体）＋２Ｃ（固体）  →  ＳｉＣ（固体）＋ＣＯ（気体）  ・・・（１）
このように、本実施形態においては、カーボン微粒子をＳｉＣ種結晶の表面に付着させ、そのＳｉＣ種結晶をＳｉＯガス雰囲気で加熱することにより、そのＳｉＣ種結晶上にＳｉＣ単結晶をエピタキシャル成長させることができる。
【００２３】
本実施形態のＳｉＣ種結晶上におけるＳｉＣ単結晶の成長においては、気体の珪素源と固体の炭素源とを用いており、上記（１）式に示す如く、１モルのＳｉＣ単結晶が製造されるときに一酸化炭素（ＣＯ）ガスが１モルしか生成されない。
【００２４】
一方、ＳｉＣ種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させるのに固体の珪素源（ＳｉＯ２）と固体の炭素源とを用いる手法（以下、対比手法と称す）が考えられる。この対比手法においては、反応が次式（Ｘ）で示され、製造されるＳｉＣ単結晶１モルに対してＣＯガスが２モル生成される。
【００２５】
ＳｉＯ２（固体）＋３Ｃ（固体）  →  ＳｉＣ（固体）＋２ＣＯ（気体）・・・（Ｘ）
つまり、本実施形態に係るＳｉＣ単結晶の製造方法は、上記の対比手法に比べて、ＳｉＣ種結晶の成長面において副生成物であるＣＯガスの発生割合が小さくなる。ＳｉＣ種結晶の成長面近傍において存在するＣＯガスは、ＳｉＣ単結晶の成長を阻害する（ＣＯガスがＳｉＣ単結晶中に気孔として取り込まれ、やがてボイド化する可能性もある）ので、発生するＣＯガスは少ない方が好ましい。このため、本実施形態のＳｉＣ単結晶の製造方法によれば、ＳｉＣ単結晶の成長を阻害する要因が小さくなるので、ＳｉＣ単結晶が成長するＳｉＣ種結晶の成長面にボイド（欠陥）やＳｉＣ多結晶相が生じるのを抑制することができ、ボイドや不純物の存在割合を低く抑えたＳｉＣ単結晶を製造することができる。
【００２６】
また、本実施形態のＳｉＣ種結晶上におけるＳｉＣ単結晶の成長においては、１モルのＳｉＣ単結晶を製造するのに炭素を２モル用意すればよいのに対して、上記の対比手法では、３モルの炭素が必要である。このため、炭素源として炭素粉末（カーボン微粒子）を用いる場合、本実施形態の手法は、上記の対比手法に比べて、単位面積当たりに必要な炭素粉末の量を２／３とすることができる。つまり、本実施形態の手法と上記の対比手法とで、ＳｉＣ種結晶の表面に同じ密度で炭素粉末を配置した場合、本実施形態の手法は、対比手法に比べて、１．５倍の密度でＳｉＣ単結晶を生成することができる。炭素粉末は体積を有し、ＳｉＣ種結晶の表面に隙間無く配置することは不可能であるので、同じ量の炭素粉末で１．５倍のＳｉＣ単結晶が得られる本実施形態の手法によれば、この観点でも、ボイドの発生を抑制することができる。尚、炭素粉末よりも炭素膜の方が炭素源を密に配置することができるため、ボイドが発生し難くなる。特に、炭素膜が、熱分解炭素のような緻密な膜状体である場合には、この効果が顕著である。
【００２７】
また、本実施形態において炭素源としてカーボンブラックを用いる場合、その炭素源は、層間距離（ｄ００２）が小さいカーボンブラックであるほど、言い換えれば、易黒鉛化性のカーボンブラックであるほど好ましい。これは、易黒鉛化性のカーボンブラックほど黒鉛の結晶構造を形成し易く、ＳｉＯガスと反応してＳｉ元素がＣの結晶格子内に取り込まれた際に非晶質ではなくＳｉＣの結晶構造を形成し易いからです。
【００２８】
また、炭素源として炭素粉末を用いる場合、特に粒子が小さく比表面積が大きいと、炭素源の周囲にＳｉＯガスが行き渡り易く、ＳｉＯガスと炭素源とが良好に反応する。一方、炭素源として熱分解炭素などの膜状体を用いる場合には、炭素を規則的かつ緻密に配置することができ、規則的かつ緻密なＳｉＣ単結晶が得られる。
【００２９】
尚、上記の実施形態においては、ステップ１００が特許請求の範囲の請求項２及び３に記載した「第１の工程」に、ステップ１０２〜１０６が特許請求の範囲の請求項２及び３に記載した「第２の工程」に、それぞれ相当している。
【実施例１】
【００３０】
以下、図２及び図３を用いて、本実施形態の炭化珪素単結晶の製造方法の具体例について説明する。図２は、本発明の実施例１の炭化珪素単結晶の製造方法を説明するための図を示す。また、図３は、本発明の実施例１の炭化珪素単結晶の製造方法を用いて炭化珪素単結晶を製造する製造装置の構成図を示す。【００３１】
ＳｉＣ単結晶１０を製造する製造装置３０は、上記した炉１６及びチャンバー２０を備えている。【００３２】
ＳｉＣ種結晶１２として、Ｌｅｌｙ法により育成された５ｍｍ×５ｍｍ×１ｍｍのサイズの板状体を用いた。【００３３】
炭素源となるカーボン微粒子１４として、平均一次粒子径が３５ｎｍであるアセチレンブラック（電気化学工業株式会社製、商品名：デンカブラック粉状品）を用いた。カーボン微粒子１４をＳｉＣ種結晶１２の表面上に規則性を持たせて配列させる手法は、マスクによるスクリーン印刷により付着させる方法であってもよいし、インクジェットにより付着させる方法であってもよいし、均一なカーボン粒子層をレーザーによりパターニングする方法であってもよい。【００３４】
製造装置３０において、炉１６には、炉１６内を加熱するカーボン抵抗発熱体（カーボンヒーター）３２が設けられている。カーボン抵抗発熱体３２は、炉１６内に投入されたＳｉＣ種結晶１２の表面温度が上記の規定温度に維持されるように炉１６内を加熱するものであって、例えば高周波誘導加熱コイルであってよい。炉１６には、また、炉１６内に投入されたＳｉＣ種結晶１２を保持する保持部材３４が設けられていると共に、上記したチャンバー２０内で生成されたＳｉＯガス１８が流入する供給管３６が設けられている。【００３５】
製造装置３０においては、まず、ＳｉＣ種結晶１２の表面に炭素源であるカーボン微粒子１４が付着された（ステップ１００）。カーボン微粒子１４は、ＳｉＣ種結晶１２の表面に一様にまぶされた後、ＳｉＣ種結晶１２が上下反転されることにより余剰分が振り落された。この場合、静電気力によりＳｉＣ種結晶１２の表面に付着しているカーボン微粒子１４だけがＳｉＣ種結晶の表面に残った。【００３６】
表面にカーボン微粒子１４が付着したＳｉＣ種結晶１２は、炉１６内に投入されて、保持部材３４に保持された。炉１６のカーボン抵抗発熱体３２が２２５０℃±２℃に温度制御されることで、そのＳｉＣ種結晶１２付近は、２２００℃〜２２５０℃程度に加熱された（ステップ１０２）。【００３７】
また、珪素源としてのＳｉＯガス１８がチャンバー２０内において生成された（ステップ１０４）。【００３８】
この生成されたＳｉＯガス１８は、２．４リットル／ｍｉｎの流量及び２２５０℃の温度に制御された上で、キャリアガスであるアルゴンガスの流れに乗って、供給管３６を通じて炉１６内に供給された（ステップ１０６）。炉１６内の圧力は、２．０±０．２ｋＰａに制御された。炉１６内に供給されたＳｉＯガス１８は、保持部材３４に保持されたＳｉＣ種結晶１２の表面に降り注いだ。表面にカーボン微粒子１４が付着したＳｉＣ種結晶１２は、炉１６内で２２００℃〜２２５０℃に保持されつつＳｉＯガス１８雰囲気下に置かれた。【００３９】
このような状態が実現されると、上述した式（１）に示す合成反応により、ＳｉＣ種結晶１２上にＳｉＣが生成された。このＳｉＣの結晶は、ＳｉＣ種結晶１２上において方位が揃う単結晶となった（ステップ１０８）。【００４０】
このように、実施例１においては、カーボン微粒子１４をＳｉＣ種結晶１２の表面に付着させ、そのＳｉＣ種結晶１２をＳｉＯガス１８雰囲気で加熱することにより、そのＳｉＣ種結晶１２上にＳｉＣ単結晶１０をエピタキシャル成長させることができる。【００４１】
ＳｉＯガス１８の供給温度や流量、及び、炉１６内の温度や圧力などの条件が上記の通り保持されて４時間にわたり反応がなされると、ＳｉＣ種結晶１２上においてＳｉＣ単結晶１０が成長する。【００４２】
図４は、実施例１の炭化珪素単結晶の製造方法により製造された炭化珪素単結晶表面の平面図を示す。尚、図４に示す像は、視野が約０．５ｍｍ×約０．５ｍｍである透過光顕微鏡像である。【００４３】
ＳｉＣ種結晶１２上に成長したＳｉＣ単結晶１０にボイド（欠陥）が生じているか否かは、１μｍ程度の大きさのボイドの有無にて判断された。具体的には、倍率が１００倍に設定されると１μｍ程度の大きさのボイドは視認可能であるので、その判断は、倍率を１００倍に設定した金属顕微鏡でサンプル全体を観察して実施された。かかる観察の結果として、サンプル表面全体においてボイドが視認されなかった。つまり、上記した製造方法によれば、ＳｉＣ種結晶１２上に成長したＳｉＣ単結晶１０には１μｍ程度を超える大きさのボイドが発生していないことが確認された。【００４４】
従って、実施例１の製造方法によれば、ＳｉＣ種結晶１２上において高純度・高品質のＳｉＣ単結晶１０を成長させることが可能である。【００４５】
尚、実施例１においては、ＳｉＣ種結晶１２の表面にカーボン微粒子１４を付着させた後に、そのＳｉＣ種結晶１２を加熱することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、まず、ＳｉＣ種結晶１２を加熱し、その加熱後にそのＳｉＣ種結晶１２の表面にカーボン微粒子１４を付着させることとしてもよい。かかる変形例の手法においても、表面にカーボン微粒子１４が付着したＳｉＣ種結晶１２をＳｉＯガス１８雰囲気で加熱することにより、ＳｉＣ種結晶１２上にＳｉＣ単結晶１０を成長させることができる。【００４６】
また、実施例１においては、ＳｉＣ種結晶１２上にＳｉＣ単結晶１０を成長させるうえで、カーボン微粒子１４を供給すると共にＳｉＯガス１８を供給することが必要であるが、これらの供給によりＳｉＣ単結晶１０が成長したＳｉＣ種結晶１２に更にカーボン微粒子１４の供給及びＳｉＯガス１８の供給を繰り返し行うことで、ＳｉＣ単結晶１０を得ることとしてもよい。【００４７】
また、実施例１においては、表面にカーボン微粒子１４が付着したＳｉＣ種結晶１２を高温の炉１６に投入して加熱した後に、その炉１６内にＳｉＯガス１８を供給することで、ＳｉＣ種結晶１２上にＳｉＣ単結晶１０を成長させることとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＳｉＯガス１８自体を高温に加熱した後に、その高温のＳｉＯガス１８を、表面にカーボン微粒子１４が付着したＳｉＣ種結晶１２へ向けて供給することで、表面にカーボン微粒子１４が付着したＳｉＣ種結晶１２をＳｉＯガス１８雰囲気で規定温度まで加熱してＳｉＣ種結晶１２上にＳｉＣ単結晶１０を成長させることとしてもよい。この場合、高温のＳｉＯガス１８を、表面にカーボン微粒子１４が付着したＳｉＣ種結晶１２へ向けて供給することが特許請求の範囲の請求項２及び４に記載した「第２の工程」に相当する。【００４８】
かかる変形例の手法においても、表面にカーボン微粒子１４が付着したＳｉＣ種結晶１２がＳｉＯガス１８雰囲気で加熱されることとなるので、ＳｉＣ種結晶１２上にＳｉＣ単結晶１０を成長させることができる。
【実施例２】
【００４９】
図５は、実施例２の炭化珪素単結晶の製造方法により製造された炭化珪素単結晶表面の平面図を示す。【００５０】
実施例２においては、炭素源となるカーボン微粒子１４として、平均一次粒子径が２４ｎｍであるファーネスブラック（三菱化学株式会社製、商品名：ＭＡ１００Ｒ）を用いた。実施例２では、カーボン微粒子１４の種類を除いて、実施例１と同様の条件でＳｉＣ種結晶１２上にＳｉＣ単結晶１０を成長させた。【００５１】
この実施例２の製造方法においても、実施例１と同様に、ＳｉＣ種結晶１２上に成長したＳｉＣ単結晶１０に大きなボイドが発生していないことが確認されたので、従って、ＳｉＣ種結晶１２上において高純度・高品質のＳｉＣ単結晶１０を成長させることが可能である。
【実施例３】
【００５２】
図６は、実施例３の炭化珪素単結晶の製造方法により製造された炭化珪素単結晶表面の平面図を示す。尚、図５には、ＳｉＣ単結晶育成後の表面のＳＥＭ写真を示している。【００５３】
実施例３においては、ＳｉＣ種結晶１２上にＳｉＣ単結晶１０を成長させるうえで、ＳｉＣ種結晶１２の表面に、ＣＶＤ法により炭素源としての熱分解炭素膜が付着される。この熱分解炭素膜のＳｉＣ種結晶１２への付着は、炉１６内にＳｉＣ種結晶１２を設置したうえで、キャリアガスとしてＨ２を用いて室温（２５℃程度）で原料ガスであるＣＨ４を供給した後、ＳｉＣ種結晶１２の近傍が１５００℃程度となる様に加熱することによって、約５μｍ程度の厚さの熱分解炭素膜を形成することにより実現される。【００５４】
次に、熱分解炭素膜が形成されたＳｉＣ種結晶１２を用いて、ＳｉＣ種結晶１２の上にＳｉＣ単結晶１０を成長させる。【００５５】
この実施例３の製造方法では、炉１６内のヒータは、２２００℃±２℃に温度制御される。この場合、表面に熱分解炭素膜が形成されたＳｉＣ種結晶１２付近の温度は、２１５０℃〜２２００℃程度となる。また、炉１６内の反応系に供給されるＳｉＯガス１８は、２２００℃程度に温度制御される。尚、ＳｉＯガス１８は、２．０リットル／ｍｉｎの流量で炉１６内へ供給される。更に、炉１６内の圧力は、２．０±０．２ｋＰａに制御される。【００５６】
このような製造方法において、上記した条件で３時間にわたり反応がなされると、ＳｉＣ種結晶１２上において炭素源である熱分解炭素と珪素源であるＳｉＯガスが反応してＳｉＣが生成され、ＳｉＣ単結晶１０が成長する（熱分解炭素膜のＳｉＣ化）。このＳｉＣ単結晶１０の成長においては、図６に示す如きＳＥＭ写真が得られ、サンプル表面においてボイドが視認されなかった。この点、上記した製造方法によれば、ＳｉＣ単結晶１０が成長したＳｉＣ種結晶１２の成長面でのボイドの発生を抑制することが可能であることが確認された。【００５７】
また、熱分解炭素膜を構成する炭素分子は規則正しく整列しているので、この炭素分子とＳｉＯガスとが反応することで得られるＳｉＣについても、同様に規則正しく整列し、ボイドが発生し難くなる。【００５８】
なお、実施例３では、ＳｉＣ種結晶１２上に熱分解炭素膜を形成する工程と、ＳｉＣ種結晶１２上の熱分解炭素膜をＳｉＣ化する工程と、において同じ装置（炉１６）を用いているが、熱分解炭素膜形成のための炉とＳｉＣ化のための装置（炉）を別々に用意し、熱分解炭素形成のための第一の炉において熱分解炭素を形成した後に、第一の炉から取り出してＳｉＣ化のための第二の炉に移してＳｉＣ化するという手順でＳｉＣ単結晶を成長させても良い。【００５９】
尚、本国際出願は、２０１１年（平成２３年）１１月１７日に出願した日本国特許出願２０１１−２５１９１４号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願２０１１−２５１９１４号の全内容を本国際出願に援用する。
【符号の説明】
【００６０】
１０  炭化珪素単結晶（ＳｉＣ単結晶）
１２  炭化珪素種結晶（ＳｉＣ種結晶）
１４  炭素粉末（カーボン微粒子）
１８  一酸化珪素（ＳｉＯ）ガス
【図１】
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【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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【国際調査報告】
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