(57)【要約】      （修正有）【課題】コストや作業工数を増大させることなく高抵抗な炭化ケイ素単結晶を製造する。【解決手段】昇華法により種結晶上に炭化ケイ素単結晶を成長させて得られる炭化ケイ素単結晶であって、炭化ケイ素単結晶中のドナー濃度とアクセプター濃度との差の絶対値を１×１０−１６〜１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３とする。例えば、浅い準位のアセクプターであるホウ素は、結晶成長高さに関わらずホウ素濃度は略一定となるが、浅い準位のドナーである窒素は、結晶成長に伴って低下し、最終的にはホウ素濃度以下になる。これに伴い、成長結晶の抵抗率は結晶成長に伴って増加していき、ホウ素濃度と窒素濃度とがほぼ同等の値になる領域において半絶縁性を示し、その後は窒素濃度の低下に伴って低下する。従って、ホウ素濃度と窒素濃度がほぼ同等の値になる領域を拡大することにより半絶縁性のウエハとして歩留まりを向上させることができる。【選択図】図１
2011093771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
雰囲気ガス中で、炭化ケイ素を含む原料を加熱昇華させ種結晶上に炭化ケイ素単結晶を成長させて得られる炭化ケイ素単結晶であって、
炭化ケイ素単結晶中のドナー濃度とアクセプター濃度との差の絶対値が１×１０−１６〜１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であることを特徴とする炭化ケイ素単結晶。
【請求項２】
抵抗率が１×１０５Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の炭化ケイ素単結晶。
【請求項３】
前記ドナーは、窒素、リン、砒素の少なくともいずれかであり、前記アクセプターは、ホウ素、アルミニウムの少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１または２に記載の炭化ケイ素単結晶。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の炭化ケイ素単結晶を加工して得られる炭化ケイ素単結晶基板。
【請求項５】
黒鉛で形成された黒鉛部材を有する製造装置を用いて、前記黒鉛部材に炭化ケイ素を含む原料を入れ、雰囲気ガス中において、前記原料を加熱昇華させ、種結晶上に単結晶を成長させる炭化ケイ素単結晶の製造方法であって、
前記原料を前記黒鉛部材に入れる前に、前記黒鉛部材を、圧力が１００Ｐａ〜１００ｋＰａの不活性ガス雰囲気中で、かつ、温度を２０００℃以上に保持する純化処理工程を有する炭化ケイ素単結晶の製造方法。
【請求項６】
黒鉛で形成された黒鉛部材を有する製造装置を用いて、雰囲気ガス中において、前記原料を加熱昇華させ、種結晶上に単結晶を成長させる炭化ケイ素単結晶の製造方法であって、
前記原料を加熱昇華させ、種結晶上に単結晶を成長させる工程において、前記単結晶中の前記ドナー濃度が前記アクセプター濃度以下になる時点で、前記雰囲気ガスに微量の窒素ガスを導入することにより、前記ドナー濃度と前記アクセプター濃度との差の絶対値を１×１０−１６〜１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３に制御する制御工程を有する炭化ケイ素単結晶の製造方法。
【請求項７】
黒鉛で形成された黒鉛部材を有する製造装置を用いて、前記黒鉛部材に前記原料を入れ、雰囲気ガス中において、前記原料を加熱昇華させ前記種結晶上に前記単結晶を成長させて製造される炭化ケイ素単結晶であって、
前記純化処理工程と前記制御工程とによって製造され、
前記炭化ケイ素単結晶中の前記ドナー濃度と前記アクセプター濃度との差の絶対値が１×１０−１６〜１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であり、
前記抵抗率が１×１０５Ω・ｃｍ以上であり、
前記ドナーは、窒素、リン、砒素の少なくともいずれかであり、前記アクセプターは、ホウ素、アルミニウムの少なくともいずれかである炭化ケイ素単結晶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、昇華法によって製造される炭化ケイ素単結晶、この単結晶を用いた炭化ケイ素単結晶基板および炭化ケイ素単結晶の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、高周波半導体デバイス用の基板材料には、１０５Ω・ｃｍ以上の高い抵抗特性（半絶縁特性）が要求される。従って、高周波半導体デバイス用の基板材料として利用される炭化ケイ素単結晶について、結晶内に含まれる不純物濃度であるドナー濃度とアクセプター濃度を低減させる開発が進められている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００５−５０８８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１に開示された技術は、ドナーとアクセプターの数量差を補償するように作用する真性点欠陥の数量を制御することによって高抵抗化を図るものであるが、この真性点欠陥の数量を制御することは技術的に困難であるという問題がある。また、浅い準位のドナーやアクセプターとなりうる不純物元素を非常に低い濃度で管理する必要がある。このため、管理に用いる原材料等にかけるコストや作業工数が増大するという問題もある。
【０００５】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、コストや作業工数を増大させることなく製造できる、高抵抗な炭化ケイ素単結晶、この単結晶を用いた単結晶基板および炭化ケイ素単結晶の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の特徴は、雰囲気ガス中で、炭化ケイ素を含む原料（昇華用原料５０）を加熱昇華させ種結晶（種結晶６０）上に炭化ケイ素単結晶を成長させて得られる炭化ケイ素単結晶であって、炭化ケイ素単結晶中のドナー濃度とアクセプター濃度との差の絶対値が１×１０−１６〜１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であることを特徴とする炭化ケイ素単結晶であることを要旨とする。
【０００７】
炭化ケイ素単結晶におけるドナー濃度とアクセプター濃度との差の絶対値が１×１０−１６〜１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であるため、炭化珪素単結晶は、１０５Ω・ｃｍ以上の高い抵抗特性（半絶縁特性）を持つことになる。
【０００８】
本発明の第２の特徴は、抵抗率が１×１０５Ω・ｃｍ以上であることを要旨とする。
本発明の第３の特徴は、前記ドナーは、窒素、リン、砒素の少なくともいずれかであり、前記アクセプターは、ホウ素、アルミニウムの少なくともいずれかであることを要旨とする。
【０００９】
本発明の第４の特徴は、第１から第３の特徴にかかるいずれかの炭化ケイ素単結晶を加工して炭化ケイ素単結晶基板が得られることを要旨とする。
【００１０】
本発明の第５の特徴は、黒鉛部材（黒鉛製坩堝１０）を有する製造装置（製造装置１）を用いて、黒鉛部材に炭化ケイ素を含む原料（昇華用原料５０）を入れ、雰囲気ガス中において、原料を加熱昇華させ、種結晶（種結晶６０）上に単結晶を成長させる炭化ケイ素単結晶の製造方法であって、原料を黒鉛部材に入れる前に、黒鉛部材を、圧力が１００Ｐａ〜１００ｋＰａの不活性ガス雰囲気中で、かつ、温度を２０００℃以上に保持する純化処理工程を有することを要旨とする。
【００１１】
本発明の第６の特徴は、製造装置を用いて、雰囲気ガス中において、原料を加熱昇華させ、種結晶上に単結晶を成長させる炭化ケイ素単結晶の製造方法であって、原料を加熱昇華させ、種結晶上に単結晶を成長させる工程において、成長過程における単結晶中のドナー濃度がアクセプター濃度以下になった時点で雰囲気ガスに微量の窒素ガスを導入することにより、ドナー濃度とアクセプター濃度との差の絶対値を１×１０−１６〜１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３に制御する制御工程を有することを要旨とする。
【００１２】
本発明の第７の特徴は、製造装置を用いて、黒鉛部材に原料を入れ、雰囲気ガス中において原料を加熱昇華させ、種結晶（種結晶６０）上に単結晶を成長させて製造される炭化ケイ素単結晶であって、純化処理工程と制御工程とによって製造され、炭化ケイ素単結晶中のドナー濃度とアクセプター濃度との差の絶対値が１×１０−１６〜１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であり、抵抗率が１×１０５Ω・ｃｍ以上であり、ドナーは、窒素、リン、砒素の少なくともいずれかであり、アクセプターは、ホウ素、アルミニウムの少なくともいずれかであることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、浅い準位のドナー濃度とアクセプター濃度とをほぼ同程度の濃度に保持させる制御が比較的に容易であるため、ドナー濃度とアクセプター濃度を極めて低く管理する必要性があまりない。よって、コストや作業工数が増大させることなく、高い歩留まりで高抵抗の炭化ケイ素単結晶を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、不純物濃度・抵抗率と単結晶の成長高さとの関係を示したグラフであり、図１（ａ）は不純物濃度と成長高さとの関係を示し、図１（ｂ）は抵抗率と成長高さとの関係を示している。
【図２】図２は、本発明の実施形態による単結晶の製造装置を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態による炭化珪素単結晶の製造方法を説明する図である。
【図４】図４は、実施例および従来例における不純物濃度と単結晶の成長高さとの関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【００１６】
（１）本発明の概要
図１は、不純物濃度・抵抗率と単結晶の成長高さとの関係を示したグラフである。具体的には、図１（ａ）は、不純物濃度と成長高さとの関係を示し、図１（ｂ）は抵抗率と成長高さとの関係を示している。
【００１７】
炭化ケイ素単結晶に含まれる不純物の中で電気抵抗に影響を及ぼすものとして、浅い準位のアセクプターであるホウ素と、浅い準位のドナーである窒素と、が挙げられる。ホウ素は、原料や坩堝等の黒鉛部材に含まれ、結晶成長中に除去することが困難である。このため、図１（ａ）に示すように、結晶成長高さに関わらずホウ素濃度は略一定となる。一方、窒素は、原料、坩堝等の黒鉛部材および雰囲気ガス等に含まれる。成長結晶中の窒素濃度は、結晶成長に伴って低下し、最終的にはホウ素濃度以下になる。これに伴い、成長結晶の抵抗率は、図１（ｂ）に示すように、結晶成長に伴って増加していき、ホウ素濃度と窒素濃度とがほぼ同等の値になる領域（図１（ａ）の斜線部分）において半絶縁性を示し、その後は窒素濃度の低下に伴って低下する。従って、半絶縁性のウエハとして歩留まりを向上させるには、ホウ素濃度と窒素濃度がほぼ同等の値になる領域を拡大することが必要になる。
【００１８】
（２）製造装置
図２を用いて、本発明の実施形態として示す炭化珪素単結晶の製造装置１を説明する。図２は、本発明の実施形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置の概略を示す断面図である。
【００１９】
図２に示すように、炭化珪素単結晶の製造装置１は、黒鉛製坩堝１０（以下、適宜坩堝１０と略す）と、該黒鉛製坩堝１０の少なくとも側面を覆う石英管２０と、該石英管２０の外周側に配置された誘導加熱コイル３０とを有する。
【００２０】
黒鉛製坩堝１０は、反応容器本体１１および蓋体１２からなる。黒鉛製坩堝１０は、支持棒４０により石英管２０の内部に固定される。反応容器本体１１の底部１１ａには、炭化珪素を含む粉体である昇華用原料５０が収容される。石英管２０の両端はステンレス製のチャンバー２１によって密封されている。チャンバー２１の一部には、アルゴンガス（Ａｒガス）を流入させるアルゴンガス用流入口２２と、アルゴンガスに微量の窒素ガスを混合した混合ガスを流入させる混合ガス用流入口２３と、石英管２０内部のガスを排出する排出口２４とが形成されている。
【００２１】
蓋体１２は、反応容器本体１１の上部開口１１ｂを塞ぐと共に、反応容器本体１１の上端部の内周面に螺合により着脱自在に設けられる。蓋体１２の裏面側には、炭化珪素を含む種結晶６０が取り付けられている。この種結晶６０の支持手段は、ネジ止め等の機械的結合でも良く、接着剤による接合でも良い。
【００２２】
昇華用原料５０は、炭化珪素を含む粉体の炭化珪素原料である。黒鉛製坩堝１０の内部が所定の温度条件及び圧力条件になると、昇華用原料５０は、昇華して昇華ガスＧとなる。昇華用原料５０が、種結晶６０上に再結晶して成長することにより、炭化珪素単結晶が形成される。
【００２３】
誘導加熱コイル３０は、反応容器本体１１の底部１１ａに対応する高さ位置に配設された第１誘導加熱コイル３１と、蓋体１２の裏面に支持された種結晶６０に対応する高さ位置に配設された第２誘導加熱コイル３２とからなる。前記支持棒４０を移動させて黒鉛製坩堝１０の高さ位置を変えることにより、第１誘導加熱コイル３１の高さ位置に、反応容器本体１１の底部１１ａに収容された昇華用原料５０を対応させて配置させると共に、第２誘導加熱コイル３２の高さ位置に、蓋体１２に支持された種結晶６０を対応させて配置させることができる。
【００２４】
本実施形態では、チャンバーには、少なくとも２本のガス導入管を接続する。そのうちの１本は、アルゴンガス用流入口２２に接続されて、単結晶成長の主たる雰囲気ガスである高純度アルゴンガスをチャンバーに導入する第１のガス導入管であり、他の一本は混合ガス用流入口２３に接続されて、アルゴンガスと窒素との混合ガスをチャンバーに導入する第２のガス導入管である。
【００２５】
第２のガス導入管には、アルゴンガスに対して微量の窒素ガスを含んだ市販の標準ガスボンベを接続し、混合ガスの流量を調整するマスフローコントローラが設けられる。第１のガス導入管にも、ガスの流量を調整するマスフローコントローラが設けられる。これらのマスフローコントローラによって、アルゴンガスに対する窒素の量を自在かつ精密に制御できる。特殊な構造の装置等を使用しないため、簡素で低コストである。マスフローコントローラを操作することによって、成長結晶が所定高さ以上になったタイミングで、前記混合ガスを坩堝内に導入し始め、成長終了まで導入を続ける。
【００２６】
（３）炭化ケイ素単結晶の製造方法
本実施形態による炭化ケイ素単結晶の製造方法を図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施形態による炭化珪素単結晶の製造方法を説明する図である。
【００２７】
まず、図３に示すように、純化処理工程Ｓ１を行う。坩堝１０や断熱材は窒素が多く含まれる黒鉛部材であるため、純化処理工程Ｓ１によって黒鉛部材中に含まれる窒素を低減させることができる。具体的には、坩堝１０および断熱材をアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中に保持する。この場合、圧力を１００ｋＰａ以下、温度を２０００℃以上とし、５時間以上保持することが好ましい。
【００２８】
次に、配置工程Ｓ２を行う。純化処理工程Ｓ１を経た坩堝１０を構成する蓋体１２の裏面に炭化ケイ素単結晶からなる種結晶６０を取り付け、反応容器本体１１内に炭化ケイ素からなる粉体状の昇華用原料５０を収容し、蓋体１２を反応容器本体１１に取り付ける。
【００２９】
次に、昇華・成長工程Ｓ３を行う。昇華用原料５０が昇華する温度（例えば、２５００℃程度）にまで坩堝１０を加熱する。昇華用原料５０が昇華して昇華ガスＧが発生し、種結晶６０の表面上から単結晶が成長する。
【００３０】
ここで、成長結晶の高さが、図４に示すように、成長結晶中における窒素濃度とホウ素濃度とが等しくなるときの所定高さｈｅになった時点で坩堝内に微量（例えば、アルゴンガスに対して０．５〜１００ｐｐｍ程度）の窒素ガスを導入する。この窒素ガス導入する制御工程は、単結晶が成長し終わるまで続ける。この成長結晶の所定高さｈｅは、予め実験やシミュレーション等によって算出される。成長結晶が所定高さｈｅになったか否かの判断は、結晶の成長速度と成長時間に基づいて行われる。
【００３１】
（４）ドナー濃度とアクセプター濃度との差
炭化ケイ素単結晶中におけるドナー濃度とアクセプター濃度との差の絶対値は、１×１０−１６〜１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であり、好ましくは、１×１０−１６〜０．５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３である。
【００３２】
（５）抵抗率
炭化ケイ素単結晶の抵抗率は、１×１０５Ω・ｃｍ以上であることが好ましい。１×１０５Ω・ｃｍ以上であるため、高周波半導体デバイス用の基板材料に用いることができる。
【００３３】
（６）ドナーおよびアクセプター
ドナーとしては、窒素、リン、砒素の少なくともいずれかであることが好ましい。アクセプターとしては、ホウ素、アルミニウムの少なくともいずれかであることが好ましい。
【００３４】
（７）純化処理工程
前述した純化処理工程Ｓ１について詳細に説明する。一般的に、黒鉛部材には、数百ｐｐｍ程度の窒素が含まれている。これらの窒素は気孔中ではなく、黒鉛層間にトラップされた状態か、または、炭素原子と置換された状態で存在している。この窒素を低減するために、結晶を成長させる前の黒鉛部材を、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中に、例えば、圧力を１００ｋＰａ以下、温度を２０００℃以上とした状態で、５時間以上保持する。大気圧に近い圧力条件下においても、十分な窒素低減効果が得られる。
【００３５】
この純化処理工程Ｓ１は、結晶成長用の装置や一般的な真空加熱装置を用いても可能である。大型のチャンバーを備えた真空加熱装置を用いれば一度に多数の黒鉛部材の純化処理が可能である。このように、純化処理工程Ｓ１を行うことにより、結晶成長前半において、窒素濃度をホウ素濃度に近づけて、ホウ素濃度と窒素濃度がほぼ同等の値になる領域を拡大することができる。
【００３６】
（８）制御工程
前述したように、制御工程Ｓ３１では、成長結晶が、窒素濃度とホウ素濃度とが等しくなるときの所定の成長高さになった時点において、微量の窒素ガスとアルゴンガスとの混合ガスを導入する。成長結晶の所定高さは、予め、実験やシミュレーションによって算出される。微量の窒素量とは、温度や圧力等の成長条件によって異なるが、概ね、アルゴンガスに対して０．５〜１００ｐｐｍが好ましい。このように、結晶成長後半において窒素を補てんすることにより、窒素濃度をホウ素濃度に近づけて、ホウ素濃度と窒素濃度がほぼ同等の値になる領域を拡大することができる。
【００３７】
（９）作用・効果
以下に、本実施形態による作用効果を説明する。
【００３８】
雰囲気ガス中で、炭化ケイ素を含む原料５０を加熱昇華させ種結晶６０上に炭化ケイ素単結晶を成長させて得られる炭化ケイ素単結晶であって、炭化ケイ素単結晶中のドナー濃度とアクセプター濃度との差の絶対値が１×１０−１６〜１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であることを特徴とする炭化ケイ素単結晶である。炭化ケイ素単結晶におけるドナー濃度とアクセプター濃度との差の絶対値が１×１０−１６〜１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であるため、炭化珪素単結晶は、１０５Ω・ｃｍ以上の高い抵抗特性（半絶縁特性）を持つことになる。
【００３９】
抵抗率が１×１０５Ω・ｃｍ以上である。このため、本発明の炭化珪素単結晶は、高周波半導体デバイス用の基板材料に用いることができる。
【００４０】
前記ドナーは、窒素、リン、砒素の少なくともいずれかであり、前記アクセプターは、ホウ素、アルミニウムの少なくともいずれかである。これらは入手が容易なため、ドーパントの相互補償を利用して高歩留まりで高抵抗の炭化ケイ素単結晶を低コストで得ることができる。
【００４１】
前記炭化ケイ素単結晶を加工して炭化ケイ素単結晶基板が得られるため、ドーパントの相互補償を利用して、高歩留まりで高抵抗の炭化ケイ素単結晶基板を低コストで得ることができる。
【００４２】
黒鉛部材を有する製造装置１を用いて、昇華用原料５０を入れ、雰囲気ガス中において、昇華用原料５０を加熱昇華させ、種結晶６０上に単結晶を成長させる炭化ケイ素単結晶の製造方法であって、昇華用原料５０を黒鉛部材に入れる前に、黒鉛部材を、圧力が１００Ｐａ〜１００ｋＰａの不活性ガス雰囲気中で、かつ、温度を２０００℃以上に保持する純化処理工程Ｓ１を有する。
【００４３】
従って、黒鉛部材の純化処理を利用して、結晶成長前半の窒素濃度をホウ素濃度に近づけ、ドーパントの相互補償を利用して高歩留まりで高抵抗の炭化ケイ素単結晶を得ることができる。
【００４４】
純化処理工程Ｓ１は、１００Ｐａ〜１００ｋＰａの不活性ガス雰囲気中で行うため、１００Ｐａ以下の圧力で行う場合に比べて、圧力を低下させなくて済む。従って、処理時間の短縮及びコストの低減となる。
【００４５】
成長過程における単結晶中のドナー濃度がアクセプター濃度以下になる時点で、雰囲気ガスに微量の窒素ガスを導入することにより、ドナー濃度とアクセプター濃度との差の絶対値を１×１０−１６〜１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３に制御する制御工程Ｓ３１を有する。このため、結晶成長後半の窒素濃度をホウ素濃度に近づけ、ドーパントの相互補償を利用して高歩留まりで高抵抗の炭化ケイ素単結晶を得ることができる。
【００４６】
製造装置１を構成する黒鉛部材を、圧力が１００Ｐａ〜１００ｋＰａの不活性ガス雰囲気中で、かつ、温度を２０００℃以上に保持して純化処理すると共に、成長過程における単結晶中のドナー濃度がアクセプター濃度以下になる時点で、前記雰囲気ガスに微量の窒素ガスを導入して、ドナー濃度とアクセプター濃度との差の絶対値が１×１０−１６〜１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３となるようにする。
【００４７】
このように純化処理された製造装置１を用いて、雰囲気ガス中で炭化ケイ素を含む原料を加熱昇華させ種結晶６０上に単結晶を成長させることにより、炭化ケイ素単結晶中のドナー濃度とアクセプター濃度との差の絶対値が１×１０−１６〜１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であり、抵抗率が１×１０５Ω・ｃｍ以上であり、ドナーは、窒素、リン、砒素の少なくともいずれかであり、アクセプターは、ホウ素、アルミニウムの少なくともいずれかである炭化ケイ素単結晶を製造することができる。
【００４８】
従って、本実施形態にかかる炭化ケイ素単結晶の製造方法によれば、ドーパントの相互補償を利用して、高歩留まりで高抵抗の炭化ケイ素単結晶を得ることができる。このような制御は、技術的にも比較的に容易であり、必然的にドナー濃度およびアクセプター濃度を極めて低く管理する必要性も低い。このように、製造上の手法および評価方法は、極めてシンプルでかつ低コストで再現性も高く、工業的観点から非常に優れている。
【実施例】
【００４９】
本発明を実施例を通じて更に具体的に説明する。
【００５０】
・実施例１
純化処理についての実施例１を説明する。実施例１に係る坩堝（黒鉛部材）を、アルゴンガス雰囲気中に、圧力を９０Ｐａ、温度を２３００℃とした状態で、１０時間保持する純化処理工程を施した。一方、従来例１に係る坩堝には、純化処理工程を施さなかった。
【００５１】
それぞれの坩堝に、原料を収容して種結晶を取り付けて炭化ケイ素単結晶を成長させ、成長結晶から切り出したウエハの抵抗値を比較した。
【００５２】
実施例１において、ウエハ全面で抵抗値が１×１０５（Ω・ｃｍ）以上の半絶縁性を示す部位のうち種結晶に最も近い位置ｈ１（図４参照）は、従来例に対して約２５％短かった。これによって、実施例１の方が歩留まりが高くなることが判明した。また、従来例１の坩堝を用いて成長させた単結晶では、実施例１における位置ｈ１に対応する部位の抵抗値は、１×１０５（Ω・ｃｍ）未満であった。
【００５３】
実施例１及び従来例１による成長結晶における高さ位置ｈ１でのＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectroscopy）分析を行ったところ、表１に示す結果が得られた。
【００５４】
【表１】
2011093771.tif 000003
表１に示すように、実施例１の製造方法によって製造されたウエハの方が従来例１の製造方法によって製造されたウエハよりも窒素濃度とホウ素濃度の差が小さい。従って、実施例１の製造方法によるウエハの方が従来例１の製造方法によるウエハよりも高い抵抗特性を有することが分かる。
【００５５】
・実施例２
次に、実施例２の製造方法について説明する。実施例２の製造方法では、結晶成長の途中で、窒素ガスとアルゴンガスとの混合ガスを導入する制御工程を行った。
【００５６】
実施例２では、窒素ガス濃度とホウ素ガス濃度が等しくなる時点の成長結晶の高さｈｅ（図４参照）で、アルゴンガスに微量の窒素ガスを混合した混合ガスを坩堝内に導入してそのまま結晶成長させた。混合ガス中における窒素ガスの濃度は、アルゴンガスに対して３ｐｐｍとした。一方、従来例２では、前記混合ガスを導入することなく、結晶成長させた。それぞれの成長末期の高さ位置ｈ３でのＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectroscopy）分析を行ったところ、表２の結果となった。
【００５７】
【表２】
2011093771.tif 000004
表２に示すように、実施例２の製造方法によって製造されたウエハの方が従来例２の製造方法によって製造されたウエハよりも窒素濃度とホウ素濃度の差が小さい。高い抵抗値を示すことが判明した。なお、ここでの、窒素濃度とホウ素濃度の差は、窒素濃度とホウ素濃度の差の絶対値を示している。
【００５８】
次に、それぞれの成長結晶からウエハを切り出して抵抗値を比較した。実施例２では、種結晶からの距離がｈｅよりも高い部位から切り出した全てのウエハ全面で、１×１０５（Ω・ｃｍ）以上の値を示した。一方、従来例２では、種結晶からの距離がｈ３よりも高い部位から切り出したウエハの抵抗値は、１×１０５（Ω・ｃｍ）未満であった。
【００５９】
このことから、窒素濃度とホウ素濃度の差の絶対値が小さい方が、ウエハの抵抗値が１×１０５（Ω・ｃｍ）以上の値を示すことが確認できた。
【００６０】
以上の実施例１，２より、純化処理工程を行うと共に、アルゴンガスと窒素との混合ガスを導入する制御工程を行うことにより、ウエハの抵抗を高くして歩留まりを向上させることができることが判明した。
【符号の説明】
【００６１】
１…製造装置、  １０…黒鉛製坩堝（坩堝）、  １１…反応容器本体、  １１ａ…底部、  １１ｂ…上部開口、  １２…蓋体、  ２０…石英管、  ２１…チャンバー、  ２２…アルゴンガス用流入口、  ２３…混合ガス用流入口、  ２４…排出口、  ３０…誘導加熱コイル、  ３１…第１誘導加熱コイル、  ３２…第２誘導加熱コイル、  ４０…支持棒、  ５０…昇華用原料（原料）、  ６０…種結晶、  Ｓ１…純化処理工程、  Ｓ２…配置工程、  Ｓ３…昇華・成長工程、  Ｓ３１…制御工程、  Ｇ…昇華ガス
【図１】
2011093771.tif 000005
【図２】
2011093771.tif 000006
【図３】
2011093771.tif 000007
【図４】
2011093771.tif 000008