(57)【要約】  単結晶ＳｉＣ基板と炭素原子供給基板との間に所定の厚さのＳｉ融液層を介在させた状態で熱処理を行うことによって、単結晶ＳｉＣ基板上に単結晶ＳｉＣをエピタキシャル成長させる単結晶ＳｉＣの成長方法であって、反応系内のガス／水分を除去する脱ガス／脱水工程、単結晶ＳｉＣ基板の面内温度の均熱を保つ所定の昇温速度で、Ｓｉ融点を超えないＳｉ融点近傍の所定の温度まで昇温を行う第１の昇温工程、Ｓｉ融点以上の温度まで昇温する第２の昇温工程、Ｓｉの融点以上の温度でＳｉ融液を形成させるＳｉ融解工程、エピタキシャル成長温度で単結晶ＳｉＣ基板上に単結晶ＳｉＣをエピタキシャル成長させるＳｉＣ成長工程の順に行われる単結晶ＳｉＣの成長方法。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶ＳｉＣ基板と炭素原子供給基板との間に所定の厚さのＳｉ融液層を介在させた状態で熱処理を行うことによって、前記単結晶ＳｉＣ基板上に単結晶ＳｉＣをエピタキシャル成長させる単結晶ＳｉＣの成長方法であって、
前記単結晶ＳｉＣの成長方法は、反応系内のガス／水分を除去する脱ガス／脱水工程、Ｓｉの融点以上の温度まで昇温するＳｉ昇温工程、前記Ｓｉの融点以上の温度でＳｉ融液を形成させるＳｉ融解工程、エピタキシャル成長温度で単結晶ＳｉＣ基板上に単結晶ＳｉＣをエピタキシャル成長させるＳｉＣ成長工程の順に行われ、
前記Ｓｉ昇温工程が、単結晶ＳｉＣ基板の面内温度の均熱を保つ所定の昇温速度で、Ｓｉ融点を超えないＳｉ融点近傍の所定の温度まで昇温を行う第１の昇温工程と、前記Ｓｉ融点を超えないＳｉ融点近傍の所定の温度からＳｉ融点以上の温度まで昇温する第２の昇温工程からなることを特徴とする単結晶ＳｉＣの成長方法。
【請求項２】
前記第２の昇温工程における昇温速度が、前記第１の昇温工程における昇温速度より速いことを特徴とする請求項１に記載の単結晶ＳｉＣの成長方法。
【請求項３】
前記ＳｉＣ成長工程の終了後、Ｓｉ融液を完全に蒸発させる蒸発処理を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の単結晶ＳｉＣの成長方法。
【請求項４】
前記蒸発処理が、前記エピタキシャル成長温度を保持してＳｉ融液を蒸発させる処理であることを特徴とする請求項３に記載の単結晶ＳｉＣの成長方法。
【請求項５】
前記蒸発処理が、前記エピタキシャル成長温度からＳｉ融点までの温度領域でＳｉ融液を蒸発させる処理であることを特徴とする請求項３に記載の単結晶ＳｉＣの成長方法。
【請求項６】
前記蒸発処理の終了した単結晶ＳｉＣ基板を、前記単結晶ＳｉＣ基板の熱応力を緩和させる所定の降温速度で降温させる降温処理を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の単結晶ＳｉＣの成長方法。
【請求項７】
単結晶ＳｉＣ基板と、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の単結晶ＳｉＣの成長方法により単結晶ＳｉＣ基板上に形成された第１の単結晶ＳｉＣエピタキシャル層からなるバッファ層と、前記バッファ層上に形成された第２の単結晶ＳｉＣエピタキシャル成長層からなる活性層とを備えてなることを特徴とする単結晶ＳｉＣエピタキシャル基板。
【請求項８】
請求項７に記載の単結晶ＳｉＣエピタキシャル基板の製造方法であって、
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の単結晶ＳｉＣの成長方法により単結晶ＳｉＣ基板上に第１の単結晶ＳｉＣエピタキシャル層を生成する第１の単結晶ＳｉＣエピタキシャル層生成工程と、
前記第１の単結晶ＳｉＣエピタキシャル層上に気相成長法によって第２の単結晶ＳｉＣエピタキシャル層を生成する第２の単結晶ＳｉＣエピタキシャル層生成工程と
を含むことを特徴とする単結晶ＳｉＣエピタキシャル基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単結晶ＳｉＣ基板上に単結晶ＳｉＣをエピタキシャル成長させる単結晶ＳｉＣの成長方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳｉＣは、耐熱性、機械的強度に優れており、放射線に強く、不純物の添加によって電子や正孔の価電子制御を容易に行うことができ、さらに禁制帯幅が広い等といった特性を備えていることから、次世代のパワーデバイス、高周波デバイス用の半導体材料として期待されている。【０００３】
しかし、単結晶ＳｉＣは、熱の影響によって基底面転位、螺旋転位、マイクロパイプ等の結晶欠陥が発生しやすく、また核生成に起因する結晶粒界が発生しやすい等、性能的、品質的に安定した単結晶ＳｉＣを得ることが難しいという問題がある。【０００４】
これらの問題を解決する手段として、特許文献１〜３において、単結晶ＳｉＣ基板と炭素原子供給基板との間に所定の厚さのＳｉ融液層を介在させた状態で熱処理を行うことによって単結晶ＳｉＣ基板上に単結晶ＳｉＣをエピタキシャル成長させる準安定溶媒エピタキシャル法（ＭＳＥ法）が提案されている。このＭＳＥ法は、マイクロパイプ欠陥が抑制され、平坦度が高い単結晶ＳｉＣを実現できるという利点を有しており、しかも成長速度が速いという利点も有している。
【特許文献１】ＷＯ２００２／０９９１６９号公報
【特許文献２】特開２００５−１２６２４８号公報
【特許文献３】特開２００５−１２６２４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１〜３に示された技術は、マイクロパイプ欠陥の発生は抑制することができるものの、マイクロパイプ以外の基底面転位や螺旋転位等の結晶欠陥の発生を十分に抑制しているとまでは言えなかった。【０００６】
そこで、本発明は、マイクロパイプ欠陥のみならず、基底面転位や螺旋転位等の結晶欠陥の発生をも十分に抑制して、性能的、品質的に安定した単結晶ＳｉＣエピタキシャル層を得ることができる単結晶ＳｉＣの成長方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、従来のＭＳＥ法に新たな工夫を加えることにより、上記の課題を解決して、結晶欠陥の発生が十分に抑制された単結晶ＳｉＣエピタキシャル層を得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
以下、本発明を請求項毎に説明する。【０００８】
請求項１に記載の発明は、
単結晶ＳｉＣ基板と炭素原子供給基板との間に所定の厚さのＳｉ融液層を介在させた状態で熱処理を行うことによって、前記単結晶ＳｉＣ基板上に単結晶ＳｉＣをエピタキシャル成長させる単結晶ＳｉＣの成長方法であって、
前記単結晶ＳｉＣの成長方法は、反応系内のガス／水分を除去する脱ガス／脱水工程、Ｓｉの融点以上の温度まで昇温するＳｉ昇温工程、前記Ｓｉの融点以上の温度でＳｉ融液を形成させるＳｉ融解工程、エピタキシャル成長温度で単結晶ＳｉＣ基板上に単結晶ＳｉＣをエピタキシャル成長させるＳｉＣ成長工程の順に行われ、
前記Ｓｉ昇温工程が、単結晶ＳｉＣ基板の面内温度の均熱を保つ所定の昇温速度で、Ｓｉ融点を超えないＳｉ融点近傍の所定の温度まで昇温を行う第１の昇温工程と、前記Ｓｉ融点を超えないＳｉ融点近傍の所定の温度からＳｉ融点以上の温度まで昇温する第２の昇温工程からなることを特徴とする単結晶ＳｉＣの成長方法である。【０００９】
請求項１の発明においては、Ｓｉ昇温工程において、単結晶ＳｉＣ基板の面内温度の均熱を保つ所定の昇温速度で、Ｓｉ融点を超えないＳｉ融点近傍の所定の温度まで昇温を行う第１の昇温工程を設けているため、単結晶ＳｉＣ基板上に単結晶ＳｉＣを面内においても十分均一にエピタキシャル成長させることができ、結晶欠陥の発生を十分に抑制することができる。【００１０】
本発明者は、従来のＭＳＥ法において、基底面転位や螺旋転位等の結晶欠陥が発生する原因につき検討した結果、単結晶ＳｉＣ基板の面内温度の均熱が十分に保たれていなかったことが原因であることを突き止めた。【００１１】
そして、単結晶ＳｉＣ基板の面内温度の均熱を十分に保つ手段につき検討した結果、Ｓｉ融点を超えないＳｉ融点近傍の所定の温度まで、従来のＭＳＥ法に比べ昇温速度を遅くして、単結晶ＳｉＣ基板の面内温度の均熱を保つ所定の昇温速度で昇温させた場合、基底面転位や螺旋転位等の結晶欠陥の発生が抑制された単結晶ＳｉＣエピタキシャル層が得られることが分かった。【００１２】
なお、第２の昇温工程は、第１の昇温工程の後に続いてＳｉ融点以上の温度まで昇温する昇温工程であり、Ｓｉ融液が生成される工程である。この工程における昇温速度は、温度ばらつきのないＳｉ融液を生成できる昇温速度を適宜選択して決定すればよく、前記第１の昇温工程における昇温速度と同じ昇温速度であっても、異なる昇温速度であってもよい。【００１３】
請求項２に記載の発明は、
前記第２の昇温工程における昇温速度が、前記第１の昇温工程における昇温速度より速いことを特徴とする請求項１に記載の単結晶ＳｉＣの成長方法である。【００１４】
Ｓｉ融点以上の温度になると、Ｓｉが融解してＳｉ融液を生成するが、その一方でＳｉ融液の蒸発も始まる。Ｓｉ融点よりも高いエピタキシャル成長温度に到達するまでの間、Ｓｉ融液は成長に関与せず蒸発していくため、成長工程において必要なＳｉ融液量を確保するためにも、Ｓｉの蒸発量を抑制する必要がある。【００１５】
そこで、第２の昇温工程における昇温速度を、前記第１の昇温工程における昇温速度より速くすることにより、昇温時間を短縮させて、Ｓｉの蒸発を抑制することが好ましい。そして、昇温時間を短縮することにより、単結晶ＳｉＣ基板上における単結晶ＳｉＣのエピタキシャル成長に直接的には関係せずに蒸発するＳｉ量を低減することができ、製造コストの低減を図ることができる。【００１６】
請求項３に記載の発明は、
前記ＳｉＣ成長工程の終了後、Ｓｉ融液を完全に蒸発させる蒸発処理を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の単結晶ＳｉＣの成長方法である。【００１７】
ＳｉＣ成長工程の終了後もＳｉ融液が残っていると、成長したＳｉＣ基板を取り出すために降温する際、残ったＳｉが凝固する。ＳｉＣとＳｉの熱膨張率は異なるため、降温過程でＳｉＣ基板に応力が発生して結晶欠陥を生じさせるおそれがある。そのため、Ｓｉ融液を完全に蒸発させることが好ましい。具体的には、予め定められていた所定のＳｉＣ成長が終了した後も、Ｓｉ融点よりも高い温度下に置き、蒸発処理を行わせることが好ましい。【００１８】
請求項４に記載の発明は、
前記蒸発処理が、前記エピタキシャル成長温度を保持してＳｉ融液を蒸発させる処理であることを特徴とする請求項３に記載の単結晶ＳｉＣの成長方法である。【００１９】
請求項４の発明においては、ＳｉＣ成長工程の終了後、エピタキシャル成長温度を保持したままＳｉ融液を蒸発させるため、Ｓｉ融液を短時間に完全に蒸発させることができる。【００２０】
請求項５に記載の発明は、
前記蒸発処理が、前記エピタキシャル成長温度からＳｉ融点までの温度領域でＳｉ融液を蒸発させる処理であることを特徴とする請求項３に記載の単結晶ＳｉＣの成長方法である。【００２１】
請求項５の発明は、エピタキシャル成長温度からＳｉ融点までの温度領域においても、Ｓｉが蒸発することを利用するものである。エピタキシャル成長温度からＳｉ融点までの温度領域でＳｉ融液を蒸発させることにより、生産性への影響を小さくして、Ｓｉ融液を蒸発させることができる。【００２２】
請求項６に記載の発明は、
前記蒸発処理の終了した単結晶ＳｉＣ基板を、前記単結晶ＳｉＣ基板の熱応力を緩和させる所定の降温速度で降温させる降温処理を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の単結晶ＳｉＣの成長方法である。【００２３】
成長したＳｉＣ基板を取り出すためには、取り出し温度まで降温する必要がある。しかし、降温速度が速い場合には、ＳｉＣ基板へ熱応力の蓄積が行われ、基底面転位や螺旋転位等の結晶欠陥が発生するおそれがある。そのため、単結晶ＳｉＣ基板の熱応力を緩和させる所定の降温速度で降温させる降温処理を行い、降温に伴うＳｉＣ基板への熱応力の蓄積を抑制することが好ましい。【００２４】
請求項７に記載の発明は、
単結晶ＳｉＣ基板と、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の単結晶ＳｉＣの成長方法により単結晶ＳｉＣ基板上に形成された第１の単結晶ＳｉＣエピタキシャル層からなるバッファ層と、前記バッファ層上に形成された第２の単結晶ＳｉＣエピタキシャル成長層からなる活性層とを備えてなることを特徴とする単結晶ＳｉＣエピタキシャル基板である。【００２５】
本発明者の検討によれば、ＭＳＥ法により生成されたＳｉＣエピタキシャル層が、基底面転位や螺旋転位等の結晶欠陥を伝播しにくい特性（欠陥伝播低減機能）を有していることが分かった。即ち、単結晶ＳｉＣ基板に発生した結晶欠陥が活性層に伝播することをバッファ層が抑制する。【００２６】
そして、請求項７の発明において、第１の単結晶ＳｉＣエピタキシャル層からなるバッファ層は、結晶欠陥が十分に抑制されたバッファ層である。【００２７】
その結果、このようなバッファ層の上に第２の単結晶ＳｉＣエピタキシャル成長層からなる活性層を形成すると、極めて結晶欠陥の抑制された活性層を備えた単結晶ＳｉＣエピタキシャル基板を提供することができる。なお、第２の単結晶ＳｉＣエピタキシャル成長層を形成する手段としては、気相成長法や液相成長法等、公知の方法を採用することができ、特に限定されない。【００２８】
請求項８に記載の発明は、
請求項７に記載の単結晶ＳｉＣエピタキシャル基板の製造方法であって、
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の単結晶ＳｉＣの成長方法により単結晶ＳｉＣ基板上に第１の単結晶ＳｉＣエピタキシャル層を生成する第１の単結晶ＳｉＣエピタキシャル層生成工程と、
前記第１の単結晶ＳｉＣエピタキシャル層上に気相成長法によって第２の単結晶ＳｉＣエピタキシャル層を生成する第２の単結晶ＳｉＣエピタキシャル層生成工程と
を含むことを特徴とする単結晶ＳｉＣエピタキシャル基板の製造方法である。【００２９】
請求項８の発明は、請求項７に記載の単結晶ＳｉＣエピタキシャル基板の製造方法であって、気相成長法によって第２の単結晶ＳｉＣエピタキシャル層を生成している。【００３０】
気相成長法は、他の成長法に比べ、層の厚さを容易にかつ精度よく制御することができるため、第２の単結晶ＳｉＣエピタキシャル層の生成方法として好ましい。このため、請求項８の発明によれば、ＭＳＥ法によるバッファ層の効果に加え、さらに、厚さが精度よく均一に制御された活性層を備えた単結晶ＳｉＣエピタキシャル基板を提供することができる。そして、高品質、かつ高機能の半導体デバイスを歩留まりよく提供することができる。【００３１】
なお、具体的な気相成長法としては特に限定されず、例えば、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法、ＭＢＥ法等、従来から公知の方法を採用することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、マイクロパイプ欠陥のみならず、基底面転位や螺旋転位等の結晶欠陥の発生をも十分に抑制して、性能的、品質的に安定した単結晶ＳｉＣエピタキシャル層を得ることができる単結晶ＳｉＣの成長方法を提供することができる。【００３３】
また、本発明により得られた単結晶ＳｉＣエピタキシャル層をバッファ層とし、その上に第２の単結晶ＳｉＣエピタキシャル成長層を活性層として形成させることにより、結晶欠陥が極めて少ない活性層を得ることができ、高品質、かつ高機能の半導体デバイスを歩留まりよく提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る単結晶ＳｉＣの成長方法を説明する概略図である。
【符号の説明】
【００３５】
１            単結晶ＳｉＣ基板
２            Ｓｉ板
３、３’      炭素原子供給基板
４、４’      スペーサー
５、７        空間
６            重石
８            容器
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態につき図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。【００３７】
（実施の形態）
図１は、本発明に係る単結晶ＳｉＣの成長方法の一実施の形態を説明する概略図である。図１において、８は容器（サセプタ）であり、容器８の内部に、下から、炭素原子供給基板３、Ｓｉ板２、スペーサー４、単結晶ＳｉＣ基板１、スペーサー４’、炭素原子供給基板３’が順に配置され、最上部には重石６が配置されている。【００３８】
そして、単結晶ＳｉＣ基板１とＳｉ板２との間にスペーサー４を挟み込むことにより、空間５が設けられている。空間５では、Ｓｉの融点以上の温度でＳｉ板２から融解して生成されたＳｉ融液が保持され、また、単結晶ＳｉＣ基板１の表面に単結晶ＳｉＣがエピタキシャル成長する。【００３９】
同様に、単結晶ＳｉＣ基板１と炭素原子供給基板３’の間にスペーサー４’を配置することにより、空間７が設けられている。空間７は、単結晶ＳｉＣ基板１の裏面側（図面上方側）へ廻り込んだＳｉ融液が炭素原子供給基板３’と接触して介在しないようにすることを目的に設ける。【００４０】
単結晶ＳｉＣ基板１としては、従来から公知の単結晶ＳｉＣ基板を用いることができ、市販の単結晶ＳｉＣ基板を用いてもよい。なお、この単結晶ＳｉＣ基板上に単結晶ＳｉＣがエピタキシャル成長する。なお、予め、エピタキシャル成長させる側の面をＣＭＰ法（化学的機械研磨法）によって平坦化処理し、研磨痕等を除去しておくことが好ましい。【００４１】
Ｓｉ板２は、融点以上の温度で融解して空間５においてＳｉ融液を生成する。【００４２】
炭素原子供給基板３は、熱処理時に、Ｓｉ板２およびＳｉ融液層（空間５）を介して単結晶ＳｉＣ基板１上に炭素を供給する。材質としては、単結晶ＳｉＣ基板１上に炭素を供給できるものであれば特に限定されず、例えば、多結晶ＳｉＣ基板、炭素基板、ポーラスＳｉＣ基板、焼結ＳｉＣ基板、非晶質ＳｉＣ基板等を用いることができる。なお、予め、これら炭素原子供給基板の表面を鏡面に研磨加工し、表面に付着した油類、酸化膜、金属等を洗浄等によって除去しておくことが好ましい。【００４３】
スペーサー４は、単結晶ＳｉＣ基板１とＳｉ板２との間隔を規定し、空間５において、Ｓｉ融液層およびエピタキシャル成長した単結晶ＳｉＣエピタキシャル層の厚さを規定する。これにより、単結晶ＳｉＣエピタキシャル層の厚さを成長面全面にわたって均一にすることができる。【００４４】
スペーサー４の構成としては、単結晶ＳｉＣ基板１とＳｉ板２との間隔を適切に規定できるものであればよく、特に限定されず、例えば、単結晶ＳｉＣ基板１上に機械加工によって形成されたものであってもよく、単結晶ＳｉＣ基板１上にリソグラフィー法、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、気相成長法等によって形成されたものであってもよい。また、単結晶ＳｉＣ基板１上に形成するのではなく、Ｓｉ板２上に形成してもよい。また、単結晶ＳｉＣ基板１とＳｉ板２とでスペーサー４を挟み込む構成であってもよい。【００４５】
スペーサー４の断面形状としては特に限定されず、例えば、円柱形状や直方体形状等種々の形状のものを用いることができる。【００４６】
また、スペーサー４の厚さとしては、炭素原子供給基板３から供給される炭素が単結晶ＳｉＣ基板１表面に移動できる厚さであればよく、特に限定されないが、適切な移動のためには１〜５０μｍが好ましい。【００４７】
次に、本実施の形態における単結晶ＳｉＣの成長方法につき、工程順に説明する。
（１）脱ガス／脱水工程
図１に示すように各部材を容器８に収納し、例えば、１０−４Ｐａ以下の圧力まで減圧して真空雰囲気とした後、この圧力状態を保持したまま、容器８内の温度を図示しない加熱手段を用いて、室温から５００℃まで昇温し、３０分保持することにより、脱ガス／脱水を行う。なお、脱ガス／脱水が適切に行えるのであれば、本工程の条件は限定されず、例えば、２００℃まで昇温後６０分保持でもよい。また、２００℃から５００℃まで５℃／分の昇温速度で昇温し、その過程で、脱ガス／脱水を行ってもよい。【００４８】
（２）第１のＳｉ昇温工程
次いで、Ｓｉ融点を超えないＳｉ融点近傍の所定の温度、例えば、１３００℃まで、単結晶ＳｉＣ基板１の面内温度の均熱を十分に保つために、７．０〜１０．０℃／分の昇温速度で昇温を行う。【００４９】
（３）第２のＳｉ昇温工程およびＳｉ融解工程
次いで、所定の成長温度、例えば、１８００℃まで、Ｓｉの蒸発を抑制できるように、２０〜４０℃／分の昇温速度で昇温を行う。Ｓｉの融点は１４２０℃であり、Ｓｉ板２よりＳｉ融液が空間５に形成される。【００５０】
なお、本実施の形態においては、真空雰囲気下での熱処理であるため、昇温速度を速くしてＳｉの蒸発を抑制できるようにしたが、Ａｒ等の不活性ガスを導入して成長雰囲気圧力を高くしてＳｉの蒸発を抑制する方法や、カーボン製や高融点金属製等、密閉性の高い容器等を用いて蒸発を抑制してもよい。【００５１】
（４）ＳｉＣ成長工程
その後、所定の時間、成長温度を保持し、Ｓｉ融液を完全に蒸発させる。この間、炭素原子供給基板３から炭素がＳｉ板を介して空間５に形成されたＳｉ融液に溶け出し、単結晶ＳｉＣ基板上に単結晶ＳｉＣがエピタキシャル成長する。そして、Ｓｉ融液が完全に蒸発した時点でエピタキシャル成長が停止する。【００５２】
（５）降温工程
次いで、成長温度から１０００℃以下の所定の温度、例えば、８００℃まで、単結晶ＳｉＣをエピタキシャル成長させた単結晶ＳｉＣ基板１に熱応力が蓄積されないよう、０．１〜１０℃／分の降温速度で降温を行う。【００５３】
（６）取り出し工程
さらに、自然冷却を行い、１００℃以下の温度で単結晶ＳｉＣをエピタキシャル成長させた単結晶ＳｉＣ基板１を取り出し、本発明に係る単結晶ＳｉＣエピタキシャル層が生成された単結晶ＳｉＣ基板１を得ることができる。【００５４】
（実施例）
以下に示す具体的な熱処理条件の下、単結晶ＳｉＣエピタキシャル層が生成された単結晶ＳｉＣ基板を得た。単結晶ＳｉＣ基板として４Ｈ−ＳｉＣ単結晶基板、炭素原子供給基板３として多結晶ＳｉＣ基板を用い、厚さ５０μｍのスペーサーを挟み込んだ。【００５５】
次いで、５００℃から１３００℃まで、１０℃／分の昇温速度で昇温を行い、その後、１３００℃から成長温度である１８００℃まで、Ｓｉの蒸発を抑制できるように、３０．０℃／分の昇温速度で昇温を行った。次に、成長温度（１８００℃）で４０分間保持し、厚さ７．１μｍのエピタキシャル成長層を生成させた。その後、成長温度（１８００℃）から８００℃まで、単結晶ＳｉＣをエピタキシャル成長させた単結晶ＳｉＣ基板に熱応力が蓄積されないよう、１．０℃／分の降温速度で降温を行い、さらに自然冷却して４０℃で単結晶ＳｉＣ基板を取り出した。なお、降温の間、クラックの発生などは見られなかった。【００５６】
得られた単結晶ＳｉＣエピタキシャル層は、結晶欠陥の極めて少ないエピタキシャル層であった。【００５７】
（欠陥伝播低減機能の測定）
上記実施例の単結晶ＳｉＣエピタキシャル層を有する単結晶ＳｉＣ基板の単結晶ＳｉＣエピタキシャル層面に溶融ＫＯＨエッチングを施し、エッチピット観察を行った。観察結果を、表１にＭＳＥ膜表面として示す。【００５８】
次に、単結晶ＳｉＣエピタキシャル成長層を研磨処理にて完全に除去して、単結晶ＳｉＣ基板を表出させた。その後、同様に、溶融ＫＯＨエッチングを施し、エッチピット観察を行った。観察結果を、表１にＳｉＣ基板表面として示す。【００５９】
【表１】
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【００６０】
表１において、ＳｉＣ基板表面における結果は各欠陥の転位密度（単位：個／ｃｍ２）であり、ＭＳＥ膜表面における結果は、基底面転位欠陥については転位密度（単位：個／ｃｍ２）、マイクロパイプ欠陥と螺旋転位欠陥についてはＳｉＣ基板表面の結果に対する割合（単位：％）で示す。【００６１】
表１の結果より、単結晶ＳｉＣ基板におけるマイクロパイプ欠陥および螺旋転位欠陥のバッファ層表面への伝播を９５％以上低減でき、基底面転位についてはさらに大きく低減できていることが分かる。【００６２】
このように、本発明に係る単結晶ＳｉＣエピタキシャル層は、結晶欠陥の伝播を抑制する特性を有しているため、これをバッファ層として、その上に、気相成長法により第２の単結晶ＳｉＣエピタキシャル成長層からなる活性層を生成させると、活性層に結晶欠陥が伝播せず、結晶欠陥が極めて少ない活性層を生成させることができる。【００６３】
また、単結晶ＳｉＣ基板として、結晶欠陥が比較的多い安価な単結晶ＳｉＣ基板を用いた場合でも、活性層に結晶欠陥が伝播しないため、結晶欠陥が少ない活性層を生成することができる。【００６４】
（活性層の生成）
実施例の単結晶ＳｉＣエピタキシャル層をバッファ層として、その上に、気相成長法により第２の単結晶ＳｉＣエピタキシャル成長層からなる活性層を形成した。【００６５】
具体的には、キャリヤガスとしてＨ２（水素）５０ＳＬＭ、カーボン原料としてＣ３Ｈ８（プロパン）、シリコン原料としてＳｉＨ４（シラン）、ｎ型ドーパントとしてＮ２（窒素）を用い、カーボン／シリコン比（Ｃ／Ｓ）を１．１、成長温度を１６５０℃、圧力を６．７×１０３Ｐａとして、バッファ層上に単結晶ＳｉＣエピタキシャル成長層をステップ制御エピタキシャル法（気相成長法）によって生成し、活性層とした。以上により、キャリヤ濃度４×１０１５〜６×１０１５ｃｍ−２、厚さ約１０μｍの結晶欠陥の少ない活性層が得られた。【００６６】
このような単結晶ＳｉＣエピタキシャル基板は、結晶欠陥が少ない活性層を有しているため、発光ダイオード、各種半導体ダイオード、電子デバイス等に好適に用いることができる。
【図１】
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【国際調査報告】
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