(57)【要約】      （修正有）【課題】装置の安全性を高めるとともに、昇華・単結晶成長時における窒素濃度の上昇を抑制し、歩留まりを良くしつつも、単結晶の品質の低下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。【解決手段】炭化珪素単結晶を製造する装置の内部に設置された坩堝に炭化珪素原料を配置する原料配置工程Ｓ２と、炭化珪素からなる種結晶を前記坩堝に配置する種結晶配置工程Ｓ４と、炭化珪素原料を昇華させ、昇華した炭化珪素原料を種結晶に再結晶させることで、炭化珪素単結晶を成長させる昇華・成長工程Ｓ５とを含む炭化珪素単結晶の製造方法であって、坩堝の内部を還元雰囲気にして、坩堝と炭化珪素原料とを炭化珪素原料の昇華温度未満の温度で加熱する加熱工程Ｓ３を有し、原料配置工程Ｓ２の後、種結晶配置工程Ｓ４の前に、加熱工程Ｓ３を行い、坩堝の内部を減圧雰囲気又は希ガス雰囲気にして、昇華・成長工程を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化珪素単結晶を製造する装置の内部に設置された坩堝に炭化珪素原料を配置する原料配置工程と、
炭化珪素からなる種結晶を前記坩堝に配置する種結晶配置工程と、
前記炭化珪素原料を昇華させ、昇華した前記炭化珪素原料を前記種結晶に再結晶させることで、炭化珪素単結晶を成長させる昇華・成長工程とを含む炭化珪素単結晶の製造方法であって、
前記坩堝の内部を還元雰囲気にして、前記坩堝と前記炭化珪素原料とを前記炭化珪素原料の昇華温度未満の温度で加熱する加熱工程を有し、
前記原料配置工程の後、前記種結晶配置工程の前に、前記加熱工程を行い、
前記坩堝の内部を減圧雰囲気又は希ガス雰囲気にして、前記昇華・成長工程を行う炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項２】
前記加熱工程において、前記坩堝の内部に前記還元雰囲気にする気体を導入するとともに、前記坩堝の内部の気体を前記坩堝の外部へ導出する請求項１に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項３】
前記還元雰囲気にする気体は、水素を含む気体である請求項１又は２に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項４】
前記昇華温度未満の温度とは、５００℃以上、２０００℃以下である請求項１乃至３のいずれかに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、炭化珪素単結晶を昇華再結晶法により製造する炭化珪素単結晶の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、窒化ガリウム系高周波デバイス等の半導体デバイス用基板として炭化珪素単結晶（以下、単結晶と適宜省略する）を用いる場合、１×１０５［Ω・ｃｍ］以上の抵抗率を持つ単結晶が求められる。この要求を満たす単結晶の製造方法として、従来から、昇華再結晶法による炭化珪素単結晶の製造方法が知られている。
【０００３】
単結晶の成長過程において、坩堝の内部に窒素が存在している場合、単結晶は窒素を含んで成長する。特に、単結晶の成長初期において、窒素は、単結晶に含まれやすい。炭化珪素単結晶において、窒素はドナーとなるため、単結晶に窒素が含まれると、単結晶の抵抗率が低下する。このため、成長後の単結晶をウエハ状にスライス加工し、ウエハの抵抗率を測定すると、成長初期に形成されたウエハの抵抗率は低い。成長が進み、種結晶から離れて形成されたウエハになるにつれ、抵抗率は上昇し、やがて、ウエハの抵抗率は、１×１０５［Ω・ｃｍ］以上の値を示す。そのため、成長の初期段階に形成された単結晶領域は、抵抗率が低く、半導体デバイス用基板として用いることができなかった。
【０００４】
この問題を解決する方法として、坩堝の内部を水素雰囲気にして、炭化珪素原料を昇華させ、単結晶を成長させる方法が知られている（特許文献１）。坩堝の内部を水素雰囲気にして、単結晶を成長させることで、単結晶の成長表面に窒素が含まれるのを防いでいる。
【０００５】
また、単結晶を成長させる前に、減圧雰囲気、昇華温度未満の温度という条件で、坩堝を所定時間保持する方法が知られている（特許文献２）。窒素が坩堝の内部に存在する原因として、大気に由来するものの他、坩堝及び炭化珪素原料に化学結合している窒素が、坩堝を加熱することにより、化学結合が切れることによるものがある。特許文献２の発明では、減圧雰囲気、昇華温度未満の温度という条件で、坩堝を所定時間保持することにより、窒素と坩堝及び炭化珪素原料との化学結合を切断し、窒素を除去している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００７−５００６６７号公報
【特許文献２】特開２００８−１２０６１６号公報
【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、特許文献１の発明では、昇華・単結晶成長の際に、坩堝を加熱することによって、坩堝及び炭化珪素原料に化学結合している窒素が切れ、坩堝の内部の窒素濃度が上昇する。水素雰囲気下で、昇華・単結晶成長を行っても、単結晶の成長表面に窒素が含まれるのを完全に防ぐことはできず、単結晶に窒素が含まれていた。従って、従来に比べると、成長の初期段階に形成された１×１０５［Ω・ｃｍ］以上の抵抗率を持たない単結晶領域を小さくできたものの、歩留まりを向上させるために、さらなる改善が求められていた。
【０００８】
さらに、特許文献１の発明では、水素雰囲気下において、坩堝を加熱する。炭化珪素原料を昇華・単結晶成長させるために２０００℃より高温で長時間保持する必要がある。坩堝は、高温の水素に長時間曝されることになり、坩堝が腐食されるおそれがある。さらに、水素は可燃性ガスであるため、高温で長時間保持することによる危険性が懸念される。このように、特許文献１の発明では、装置の安全性にも問題があった。
【０００９】
特許文献２の発明では、坩堝に種結晶を取り付けた後、減圧雰囲気、昇華温度未満の温度という条件で、坩堝を所定時間保持している。昇華温度未満の温度であっても、炭化珪素原料が微量に昇華することがある。昇華した炭化珪素原料は、種結晶の表面に３Ｃ−ＳｉＣとして析出することがある。これにより、単結晶の品質が低下していた。
【００１０】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、装置の安全性を高めるとともに、歩留まりを良くしつつも、単結晶の品質の低下を抑制する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】
【００１１】
上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。本発明の第１の特徴は、炭化珪素単結晶（炭化珪素単結晶７０）を製造する装置（単結晶製造装置１）の内部に設置された坩堝（坩堝１０）に炭化珪素原料（炭化珪素原料２０）を配置する原料配置工程（原料配置工程Ｓ２）と、炭化珪素からなる種結晶（種結晶３０）を坩堝に配置する種結晶配置工程（種結晶配置工程Ｓ４）と、炭化珪素原料を昇華させ、昇華した炭化珪素原料を種結晶に再結晶させることで、炭化珪素単結晶を成長させる昇華・成長工程（昇華・成長工程Ｓ５）とを含む炭化珪素単結晶の製造方法であって、坩堝の内部を還元雰囲気にして、坩堝と炭化珪素原料とを炭化珪素原料の昇華温度未満の温度で加熱する加熱工程（加熱工程Ｓ３）を有し、原料配置工程の後、種結晶配置工程の前に、加熱工程を行い、坩堝の内部を減圧雰囲気又は希ガス雰囲気にして、昇華・成長工程を行うことを要旨とする。
【００１２】
坩堝の内部を還元雰囲気にするとは、還元性のある気体を坩堝の内部に満たすことをいう。坩堝の内部を減圧雰囲気にするとは、坩堝の内部の気体を取り除くことで、坩堝の内部を減圧することをいう。坩堝の内部を希ガス雰囲気にするとは、希ガスを坩堝の内部に満たすことをいう。
【００１３】
本発明の第２の特徴は、加熱工程において、坩堝の内部に還元雰囲気にする気体を導入するとともに、坩堝の内部の気体を坩堝の外部へ導出することを要旨とする。
【００１４】
本発明の第３の特徴は、還元雰囲気にする気体は、水素を含む気体であることを要旨とする。
【００１５】
本発明の第４の特徴は、昇華温度未満の温度とは、５００℃以上、２０００℃以下であることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、装置の安全性を高めるとともに、歩留まりを良くしつつも、単結晶の品質の低下を抑制する炭化珪素単結晶の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係る炭化珪素単結晶７０の製造方法を説明する図である。
【図２】本実施形態に係る単結晶製造装置１の概略断面図である。
【図３】本実施形態に係る単結晶製造装置１の概略断面図である。
【図４】本実施形態に係る単結晶製造装置１の概略断面図である。
【図５】ウエハの抵抗率と単結晶７０の成長距離との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本実施の形態に係る炭化珪素単結晶７０の製造方法の一例について、図面を参照しながら説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なのものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることを留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１９】
本実施形態に係る炭化珪素単結晶７０の製造方法について、図１から図４を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る炭化珪素単結晶７０の製造方法を説明する図である。図２から図４は、本実施形態に係る単結晶製造装置１の概略断面図である。
【００２０】
（１）製造装置の概略構成
まず、本発明に係る単結晶製造装置１の構成について、図３を参照しながら説明する。
【００２１】
図３に示すように、単結晶製造装置１は、坩堝１０と、坩堝１０の少なくとも側面を覆う石英管６０とを有している。石英管６０には、導入路８０と導出路９０が設けられている。導入路８０は、単結晶製造装置１の外部から単結晶製造装置１の内部へと気体を導入する。導出路９０は、単結晶製造装置１の内部から単結晶製造装置１の外部へと気体を導出する。これら導入路８０と導出路９０とから、気体を導出及び導入することによって、単結晶製造装置１の内部の雰囲気を調整する。石英管６０の外周には、坩堝１０を加熱する加熱コイル（不図示）が設けられている。坩堝１０は、断熱材（不図示）で覆われている。坩堝１０は、単結晶製造装置１の内部に設置されている。具体的にいうと、坩堝１０は、支持棒５０を介して石英管６０の内部に固定されている。
【００２２】
坩堝１０は、坩堝本体１０ａと坩堝蓋体（種結晶台座）１０ｂとを有する。坩堝本体１０ａには、昇華用原料である炭化珪素原料２０が収容されている。坩堝蓋体（種結晶台座）１０ｂには、炭化珪素からなる種結晶３０が固定されている。種結晶３０は、炭化珪素原料２０と略対向する位置に固定されている。種結晶３０の炭化珪素原料２０と略対向する面が、成長面３５である。種結晶３０の成長面３５と反対側の面が、接着層４０によって、坩堝蓋体（種結晶台座）１０ｂと固定されている。
【００２３】
（２）炭化珪素単結晶の製造方法
次に、本実施形態に係る炭化珪素単結晶７０の製造方法について、図１から図４を参照しながら説明する。図１に示すように、本実施形態に係る炭化珪素単結晶７０の製造方法は、工程Ｓ１から工程Ｓ５を有する。
【００２４】
（２−１）原料準備工程
工程Ｓ１は、炭化珪素原料２０が準備される工程である原料準備工程Ｓ１である。炭化珪素原料２０は、どのような製造方法で製造されたものを準備しても構わない。例えば、化学気相成長法（ＣＶＤ法）で製造された炭化珪素を炭化珪素原料２０としてもよいし、珪素含有原料と炭素含有原料とから炭化珪素前駆体を生成し、生成された炭化珪素前駆体を焼成することで得られる炭化珪素を炭化珪素原料２０としてもよい。
【００２５】
（２−２）原料配置工程
工程Ｓ２は、単結晶製造装置１の内部に設置された坩堝１０に炭化珪素原料２０を配置する原料配置工程Ｓ２である。図２に示すように、原料準備工程Ｓ１で準備された炭化珪素原料２０を坩堝本体１０ａに配置する。炭化珪素原料２０を配置した後、坩堝蓋体１０ｂは、坩堝本体１０ａに取り付けられる。
【００２６】
（２−３）加熱工程
工程Ｓ３は、坩堝１０の内部を還元雰囲気にして、坩堝１０と炭化珪素原料２０とを炭化珪素原料２０の昇華温度未満の温度で加熱する加熱工程Ｓ３である。
【００２７】
図２に示すように、坩堝１０の内部を還元雰囲気にするために、導入路８０から単結晶製造装置１の内部へ還元性のある気体を導入する。導出路９０から単結晶製造装置１の内部から単結晶製造装置１外部へ還元性のある気体を導出することで、単結晶製造装置１の内部が還元性のある気体に満たされる。坩堝本体１０ａには、坩堝蓋体１０ｂが取り付けられているものの、坩堝は密閉されていないため、一定の通気性を有している。従って、単結晶製造装置１の内部が還元性のある気体に満たされると、坩堝１０の内部も還元性のある気体に満たされる。坩堝１０の内部は、還元雰囲気となる。
【００２８】
還元性のある気体としては、水素の他に、シラン（ＳｉＨ４）、炭化水素系ガス等がある。可燃性ガスでない気体を使用すれば、坩堝１０が腐食されるおそれは減少する。製造コスト、人体への影響等考えると、水素により、還元雰囲気にするのが好ましい。
【００２９】
次に、坩堝１０と炭化珪素原料２０とを炭化珪素原料２０の昇華温度未満の温度で加熱する。この加熱により、坩堝１０又は炭化珪素原料２０と窒素との化学結合が切断される。さらに、坩堝１０の内部は、還元雰囲気であるため、坩堝１０及び炭化珪素原料２０の表面は、還元され、水素終端処理される。具体的には、坩堝１０及び炭化珪素原料２０の表面は、安定な炭素−水素結合（Ｃ−Ｈ結合）又は珪素−水素結合（Ｓｉ−Ｈ結合）を有する。これにより、坩堝１０及び炭化珪素原料２０は、大気に曝されても、窒素が再結合しない。加熱工程Ｓ３の前に、原料配置工程Ｓ２を行うため、炭化珪素原料２０の表面に結合した窒素を除去できる。また、炭化珪素原料２０の表面を水素終端処理できる。
【００３０】
加熱温度は、炭化珪素原料２０の昇華温度未満の温度である。これにより、安定な結合を有する表面の炭化珪素原料２０は、昇華しない。従って、炭化珪素原料２０の表面について、窒素除去及び水素終端処理を充分に行うことができる。加熱温度は、５００℃以上、２０００℃以下が好ましい。２０００℃以下の温度で処理を行うため、水素雰囲気下において、２０００℃より高温で保持する場合と比べて、単結晶製造装置１の安全性は高い。５００℃未満になると、窒素の除去及び水素終端処理が起こりにくくなる。２０００℃より高温になると、炭化珪素原料２０が昇華する。炭化珪素原料２０が昇華すると、坩堝１０の内部に付着する。このため、単結晶７０の成長に使用される炭化珪素原料２０が減少する。また、坩堝蓋体１０ｂが坩堝本体１０ａから容易に取り外せなくなる。さらに、昇華した炭化珪素原料２０は、種結晶３０を固定する坩堝蓋体（種結晶台座）１０ｂにも付着するため、種結晶３０が種結晶台座１０ｂにしっかりと固定できなくなる。また、高温水素雰囲気下であるため、坩堝１０が腐食されるおそれも生じる。
【００３１】
坩堝１０の内部を還元雰囲気にする処理と、坩堝１０と炭化珪素原料２０とを加熱する処理を同時にしても良い。また、坩堝１０の内部を還元雰囲気にした後も、導入路８０から、還元雰囲気にする気体を導入し、導出路９０から、装置内部の気体を装置外部へ導出するのが好ましい。すなわち、坩堝１０の内部に還元雰囲気にする気体を導入するとともに、坩堝１０の内部の気体を坩堝１０の外部へ導出するのが好ましい。これにより、結合が切断された窒素は、坩堝１０の外部へ排除されるため、結合が切断された窒素が再び坩堝１０と炭化珪素原料２０と結合しない。さらに、水素終端処理により消費された還元雰囲気にする気体は、導入路８０から導入されるため、坩堝１０と炭化珪素原料２０とを充分に水素終端処理できる。
【００３２】
（２−４）種結晶配置工程
工程Ｓ４は、炭化珪素からなる種結晶３０を坩堝１０に配置する種結晶配置工程Ｓ４である。坩堝蓋体（種結晶台座）１０ｂを坩堝本体１０ａから取り外す。炭化珪素からなる種結晶３０は、取り外された坩堝蓋体（種結晶台座）１０ｂに配置される。具体的には、接着剤が接着層４０を構成することにより、種結晶３０は、種結晶台座１０ｂに固定される。接着剤には、例えば、フェノール樹脂が挙げられる。
【００３３】
図３に示すように、種結晶３０が固定された坩堝蓋体１０ｂは、坩堝本体１０ａに取り付けられる。この際に、坩堝１０の内部が大気に曝されても、坩堝１０及び炭化珪素原料２０の表面は、Ｃ−Ｈ結合、又は、Ｓｉ−Ｈ結合を有するため、大気に含まれる窒素と坩堝１０又は炭化珪素原料２０とが再度化学結合することもない。従って、昇華・成長工程Ｓ５において、坩堝１０及び炭化珪素原料２０に由来する窒素は生じず、坩堝１０の内部の窒素濃度が上昇するのを抑制できる。種結晶３０は、坩堝１０及び炭化珪素原料２０と比べると極めて小さい。従って、坩堝１０の内部の窒素濃度に影響を与えるほど、種結晶３０から窒素は生じない。
【００３４】
（２−５）昇華・成長工程
工程Ｓ５は、炭化珪素原料２０を昇華させ、昇華した炭化珪素原料２０を種結晶３０に再結晶させることで、炭化珪素単結晶７０を成長させる昇華・成長工程Ｓ５である。加熱コイルに電流を通電させて、炭化珪素原料２０を加熱する。一般的に、加熱温度は、２０００℃から２５００℃である。炭化珪素原料２０に比べて、種結晶３０の温度がやや低温となるように加熱するのが好ましい。このようにして加熱された炭化珪素原料２０は、昇華する。昇華した炭化珪素原料２０は、種結晶台座１０ｂに配置された種結晶３０上に再結晶する。
【００３５】
昇華・成長工程Ｓ５を行うときは、坩堝１０の内部を減圧雰囲気又は希ガス雰囲気にするため、大気に由来する坩堝１０の内部の窒素濃度が上昇するのを抑制できる。さらに、上述した通り、加熱工程Ｓ４により、昇華・成長工程Ｓ５において、坩堝１０及び炭化珪素原料２０に由来する坩堝１０の内部の窒素濃度が上昇するのを抑制できる。
【００３６】
図４に示すように、種結晶３０と単結晶７０とが接している成長面３５を基準として、成長面３５から炭化珪素原料２０に向かう方向を成長方向とすると、炭化珪素単結晶７０（単結晶インゴットという）が時間とともに成長方向に沿って成長していく。
【００３７】
スライス加工したときに、ウエハの抵抗率が１×１０５［Ω・ｃｍ］となる単結晶７０の位置を抵抗境界ｈとすると、図４に示すように、単結晶７０の成長末端Ｈが、抵抗境界ｈを超えた単結晶７０でないと半導体デバイスとして用いることができない。すなわち、種結晶３０の成長面３５から抵抗境界ｈまでの抵抗率が１×１０５［Ω・ｃｍ］未満の低抵抗領域Ｒよりも単結晶７０を大きく成長させなければ、半導体デバイス用として供せない。本実施形態に係る炭化珪素単結晶７０の製造方法では、この低抵抗領域Ｒを小さくすることで、半導体デバイス用基板として用いることのできる単結晶７０の歩留まりを良くしている。
【００３８】
（３）実施例
坩堝１０と炭化珪素原料２０とを炭化珪素原料２０の昇華温度未満の温度で加熱する加熱工程において、坩堝１０の内部を還元雰囲気にする場合としない場合とで、ウエハの抵抗率に与える影響について比較した。
【００３９】
実施例では、炭化珪素原料２０を黒鉛性の坩堝１０に配置した。坩堝蓋体１０ｂを坩堝本体１０ａに取り付けた後、単結晶製造装置１の内部を５×１０−３Ｐａ以下の圧力にし、１５００℃の温度を３０時間保持した。次に、１５００℃に保ったまま、還元雰囲気にする気体として、水素を１０％含むアルゴンガスを導入した。単結晶製造装置１の内部の圧力を９０ｋＰａとした後は、水素を１０％含むアルゴンガスを一定の流量で導入し、圧力を９０ｋＰａに維持するように、導出する気体の流量を調整した。還元雰囲気、１５００℃という条件を１０時間保持した。その後、アルゴンガスを導入し、坩堝１０を自然冷却した。
【００４０】
比較例では、実施例と同様に、炭化珪素原料２０を黒鉛性の坩堝１０に配置した。坩堝蓋体１０ｂを坩堝本体１０ａに取り付けた後、単結晶製造装置１の内部を５×１０−３Ｐａ以下の圧力にし、１５００℃の温度を３０時間保持した。それから、アルゴンガスを導入し、坩堝１０を自然冷却した。還元雰囲気、１５００℃という条件を１０時間保持する処理は行わなかった。
【００４１】
実施例、比較例ともに、上記処理の後、坩堝本体１０ａから取り外した坩堝蓋体１０ｂに炭化珪素からなる種結晶３０を固定した。種結晶３０が固定された坩堝蓋体１０ｂを坩堝本体１０ａに取り付けた。アルゴン雰囲気において、坩堝１０を加熱し、単結晶７０を成長させた。
【００４２】
成長した単結晶７０をウエハ状にスライス加工を行い、室温の下、各ウエハの抵抗率を測定した。ウエハの抵抗率と単結晶７０の成長距離との関係を図５に示す。
【００４３】
図５から、実施例の単結晶７０の方が、成長初期の段階から抵抗率が上昇しているのがわかる。成長方向における、実施例の低抵抗領域Ｒ１と比較例の低抵抗領域Ｒ２とを比較すると、実施例の低抵抗領域Ｒ１の方が、約３０％小さいという結果が得られた。
【００４４】
以上より、本実施形態に係る単結晶７０の製造方法によって、成長初期の段階から単結晶７０の抵抗率は上昇し、低抵抗領域Ｒを小さくなることが確認できた。
【００４５】
（４）作用・効果
以上説明した本実施形態に係る炭化珪素単結晶７０の製造方法によれば、坩堝１０の内部を還元雰囲気にして、坩堝１０と炭化珪素原料２０とを炭化珪素原料２０の昇華温度未満の温度で加熱する加熱工程Ｓ３を有する。これにより、坩堝１０又は炭化珪素原料２０の表面に化学結合している窒素を切断するとともに、坩堝１０及び炭化珪素原料２０の表面が水素終端処理される。水素終端処理により、坩堝１０及び炭化珪素原料２０の表面は、安定な炭素−水素結合（Ｃ−Ｈ結合）又は珪素−水素結合（Ｓｉ−Ｈ結合）を有する。炭化珪素原料２０の昇華温度未満の温度で加熱するため、安定な結合を有する表面の炭化珪素原料２０は、昇華しない。従って、炭化珪素原料２０の表面について、窒素除去及び水素終端処理を充分に行うことができる。
【００４６】
原料配置工程Ｓ２の後、加熱工程Ｓ３を行うため、炭化珪素原料２０の表面に結合している窒素を、加熱工程Ｓ３によって、除去することができる。また、炭化珪素原料２０の表面を水素終端処理できる。
【００４７】
種結晶配置工程Ｓ４の前に、加熱工程Ｓ３を行うため、加熱工程Ｓ３を行う際には、種結晶３０は、種結晶台座１０ｂに固定されていない。そのため、加熱工程Ｓ３の際に、炭化珪素原料２０が微量に昇華したとしても、種結晶３０の表面に３Ｃ−ＳｉＣとして析出することがない。従って、単結晶７０の品質が低下するのを抑制することができる。
【００４８】
種結晶配置工程Ｓ４において、坩堝１０の内部が大気に曝されても、坩堝１０及び炭化珪素原料２０の表面は、Ｃ−Ｈ結合、又は、Ｓｉ−Ｈ結合を有するため、大気に含まれる窒素と坩堝１０又は炭化珪素原料２０とが再度化学結合することもない。従って、昇華・成長工程Ｓ５において、坩堝１０及び炭化珪素原料２０に由来する坩堝１０の内部の窒素濃度が上昇するのを抑制できる。
【００４９】
坩堝１０の内部を減圧雰囲気又は希ガス雰囲気にして、昇華・成長工程Ｓ５を行うため、大気に由来する坩堝１０の内部の窒素濃度が上昇するのを抑制できる。
【００５０】
単結晶製造装置１の内部を還元雰囲気にして、坩堝１０と炭化珪素原料２０とを炭化珪素原料２０の昇華温度未満の温度で加熱する。還元雰囲気は、必ずしも水素に限らないため、坩堝１０が腐食されるおそれは減少する。
【００５１】
水素によって還元雰囲気にする場合であっても、昇華温度未満の温度で加熱するため、坩堝１０が腐食されるおそれも可燃性ガスによる危険性も減少する。このため、水素雰囲気下で、昇華・成長工程Ｓ５を行う場合と比べて、単結晶製造装置１の安全性が高い。
【００５２】
本実施形態に係る炭化珪素単結晶７０の製造方法によれば、加熱工程において、坩堝１０の内部に還元雰囲気にする気体を導入するとともに、坩堝１０の内部の気体を坩堝１０の外部へ導出する。これにより、坩堝１０又は炭化珪素原料２０との結合が切断された窒素は、坩堝１０の外部へ排除されるため、結合が切断された窒素が再び坩堝１０と炭化珪素原料２０と結合しない。従って、坩堝１０及び炭化珪素原料２０の窒素の除去を充分にできる。また、還元雰囲気にする気体の導入により、水素終端処理も充分になされる。
【００５３】
本実施形態に係る炭化珪素単結晶７０の製造方法によれば、還元雰囲気にする気体は、水素を含む気体である。製造コスト及び人体への影響等を考慮すると、水素により、還元雰囲気にするのが好ましい。
【００５４】
本実施形態に係る炭化珪素単結晶７０の製造方法によれば、昇華温度未満の温度とは、５００℃以上、２０００℃以下である。２０００℃以下の温度で処理を行うため、水素雰囲気下において、２０００℃より高温で保持する場合と比べて、単結晶製造装置１の安全性は高い。５００℃未満になると、窒素の除去及び水素終端処理が起こりにくくなる。２０００℃より高温になると、炭化珪素原料２０が昇華する。炭化珪素原料２０が昇華すると、坩堝１０の内部に付着する。このため、単結晶７０の成長に使用される炭化珪素原料２０が減少する。また、坩堝蓋体１０ｂが坩堝本体１０ａから容易に取り外せなくなる。さらに、昇華した炭化珪素原料２０は、種結晶３０を固定する坩堝蓋体（種結晶台座）１０ｂにも付着するため、種結晶３０が種結晶台座１０ｂにしっかりと固定できなくなる。また、高温水素雰囲気下であるため、坩堝１０が腐食されるおそれも生じる。
【符号の説明】
【００５５】
１…単結晶製造装置、１０…坩堝、１０ａ…坩堝本体、１０ｂ…坩堝蓋体（種結晶台座）、２０…炭化珪素原料、３０…種結晶、４０…接着層、５０…支持棒、６０…石英管、７０…炭化珪素単結晶（単結晶）、８０…導入路、９０…導出路、Ｈ…成長末端、ｈ…抵抗境界値、Ｒ…低抵抗領域、Ｒ１…実施例の低抵抗領域、Ｒ２…比較例の低抵抗領域、Ｓ１…原料準備工程、Ｓ２…原料配置工程、Ｓ３…加熱工程、Ｓ４…種結晶配置工程、Ｓ５…昇華・成長工程
【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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