(57)【要約】【課題】高品質な炭化ケイ素単結晶を得る。【解決手段】  種結晶１の成長面１ａにシリコン窒化膜をプラズマＣＶＤ法等により形成する保護膜形成工程と、接着剤４を種結晶１の取り付け面１ｂに塗布し種結晶１を押さえつけてグラファイト製の台座５に取り付け、さらに接着剤４を硬化する取り付け工程と、加熱することにより種結晶１の成長面１ａから保護膜３を除去する保護膜除去工程と、種結晶１の成長面１ａに炭化ケイ素単結晶を成長する結晶成長工程とを順に実行するように構成した。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
種結晶の表面に保護膜を形成する保護膜形成工程と、
前記種結晶に圧力を加えて前記種結晶を台座に取り付ける取り付け工程と、
前記保護膜を前記種結晶の表面から除去する保護膜除去工程と、
前記種結晶の表面に結晶を成長する結晶成長工程とを順に備えることを特徴とする炭化ケイ素単結晶の製造方法。
【請求項２】
保護膜は、シリコン窒化膜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の製造方法。
【請求項３】
保護膜は、１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の厚みを有することを特徴とする請求項２に記載の炭化ケイ素単結晶の製造方法。
【請求項４】
保護膜除去工程と結晶成長工程とが、同じルツボ内で行われることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の炭化ケイ素単結晶の製造方法。
【請求項５】
ルツボ内の種結晶の温度が、前記ルツボ内の原料の温度より高い温度で保護膜除去工程が行われることを特徴とする請求項４に記載の炭化ケイ素単結晶の製造方法。
【請求項６】
保護膜除去工程は、１８００℃以上２２００以下の温度で行われることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の炭化ケイ素単結晶の製造方法。
【請求項７】
取り付け工程は、種結晶の取り付け面と台座とを接着剤により接着する接着工程と前記接着剤を焼成する焼成工程とを順に備え、
前記焼成工程と保護膜除去工程とが、同じルツボ内で行われることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の炭化ケイ素単結晶の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、炭化ケイ素単結晶の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の炭化ケイ素単結晶の製造方法を工程順に説明する。はじめに、炭化ケイ素単結晶である種結晶の表面上の異物や表面汚染物を除去するため、酸化工程とエッチング工程とを順に実行する。酸化工程では、熱酸化法により種結晶の表面を酸化して熱酸化膜を形成する。その後、エッチング工程では、この種結晶をフッ酸溶液に浸漬して酸化膜を除去する。これらの工程により表面層は、熱酸化膜として種結晶の表面から除去され、同時に表面層に存在した異物や不純物も種結晶の表面から除去される。
さらに取り付け面研磨工程を実行する。取り付け面研磨工程では、機械研磨法により、結晶成長時には台座に密着する種結晶の取り付け面を研磨する。この工程により、種結晶と台座との密着性が向上する。
つぎの取り付け工程では、種結晶と台座とを接着させるため、接着剤を介して種結晶と台座とを当接させ、種結晶に重りを載せるなどして種結晶に圧力を加えながら熱処理を行う。接着剤は硬化し種結晶と台座とが密着する。なお、この台座は、炭化ケイ素単結晶を成長させる際に用いるルツボのフタを兼ねる。
さらに結晶成長工程を実行する。炭化ケイ素単結晶の原料となる炭化ケイ素粉末の入ったルツボの上に、種結晶が接着された台座をセットし、所定の条件でルツボを加熱し種結晶の成長面に炭化ケイ素単結晶を成長させる。
この従来の炭化ケイ素単結晶の製造方法によれば、種結晶の取り付け面を研磨し、種結晶と台座の密着性を高めることにより、成長した炭化ケイ素単結晶に発生するマクロ欠陥を低減すると考えられている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
また、別の従来の炭化ケイ素単結晶の製造方法では、種結晶に所定の洗浄を施した後、種結晶の成長面に１ｎｍ膜厚のタングステン等を蒸着し、その後結晶成長工程を行う方法が開示されている。
この従来の炭化ケイ素単結晶の製造方法によれば、種結晶の成長面に存在するマイクロパイプ等の結晶欠陥の近傍にタングステン等の蒸着物が付着することにより、種結晶の成長面に成長する炭化ケイ素単結晶への結晶欠陥の進行が阻害され、成長する炭化ケイ素単結晶にはマイクロパイプ等の結晶欠陥が引き継がれないと考えられている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１１９０９８号
【特許文献２】特開２００３−１２８４９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の炭化ケイ素単結晶の製造方法では、種結晶の上に重りを載せて種結晶に圧力を加えるので、種結晶の成長面にキズをつけたり異物を付着させたりすることがある。種結晶のこの成長面に炭化ケイ素単結晶を成長させると、キズや異物の付着に起因し成長した単結晶に欠陥が発生することがある。すなわち、キズや異物の付着は、炭化ケイ素単結晶の品質劣化の原因となることがある。
また、特許文献２の炭化ケイ素単結晶の製造方法では、種結晶の成長面に、タングステン等の薄膜を蒸着する。種結晶の成長面に種結晶とは異なる物質が存在すると、種結晶の成長面に異種ポリタイプ結晶が成長することがある。すなわち、種結晶とは異なる物質の存在が、単結晶の品質劣化の原因となることがある。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、種結晶と台座との間に高い密着性を維持しつつ種結晶の成長面にキズをついたり異物を付着させたりすることを防止し、種結晶と台座との接着不良に起因する結晶品質の劣化と、種結晶表面のキズと異物に起因する結晶品質の劣化とを抑制する。また、種結晶とは異なる物質に起因する結晶品質の劣化を抑制する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る炭化ケイ素単結晶の製造方法は、種結晶の成長面に保護膜を形成する保護膜形成工程と、この種結晶に圧力を加えて台座に取り付ける取り付け工程と、保護膜形成工程において形成した保護膜を除去する保護膜除去工程と、種結晶の表面に炭化ケイ素単結晶を成長させる結晶成長工程とを順に備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、取り付け工程の前に保護膜形成工程が実行されるので、取り付け工程時には、種結晶の成長面は保護膜により保護される。そのため、種結晶に圧力を加えて種結晶を台座へ押さえ付けても種結晶の成長面にキズをつけたり異物を付着させたりすることなく種結晶と台座との高い密着性を得ることができる。また、結晶成長工程の前に保護膜除去工程が実行されるので、保護膜は結晶成長を行う前に除去される。そのため、保護膜に起因する異種ポリタイプ結晶が成長することを抑制することができる。
よって、高品質な炭化ケイ素単結晶を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る炭化ケイ素単結晶の製造工程を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る炭化ケイ素単結晶の製造工程を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る炭化ケイ素単結晶の製造工程を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る炭化ケイ素単結晶の製造工程を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る炭化ケイ素単結晶の製造工程を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る炭化ケイ素単結晶の製造工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１から図６は、この発明の実施の形態１に係る炭化ケイ素単結晶の製造方法の工程を示す図である。実施の形態１における炭化ケイ素単結晶の製造方法を図１から図６を順に参照して説明する。
【００１１】
図１を参照して炭化ケイ素単結晶の製造工程を説明する。はじめに、種結晶１の取り付け面１ｂをセラミック製の研磨プレート２に接触させ、種結晶１をセラミック製の研磨プレート２に取り付ける。つぎに、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法により、種結晶１の成長面１ａの最表面を除去する。この最表面には、高品質な単結晶の成長を阻害するダメ−ジ層が存在し、このダメージ層を除去することにより、高品質な炭化ケイ素単結晶を成長することができる。その後、研磨プレート２から種結晶１を取り外し、種結晶１を洗浄する。
例えば、種結晶１には、直径が３インチで、結晶構造が六方晶（４Ｈ）型で、種結晶１の成長面１ａは、面方位（０００−１）のカーボン面で、＜1１−２０＞方向に４度のオフ角を有するものを用いる。
【００１２】
図２を参照してつぎの炭化ケイ素単結晶の製造工程を説明する。保護膜形成工程を実行し、種結晶１の成長面１ａに保護膜３を形成する。保護膜３は厚さ１００ｎｍ以上、３００ｎｍ以下のシリコン窒化膜である。保護膜３の形成方法には、例えば、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が用いられる。
なお、保護膜３のシリコン窒化膜の膜厚を１００ｎｍ以上、３００ｎｍ以下としたのは、膜厚が１００ｎｍより薄いと、種結晶１の成長面１ａを保護する効果を十分に得ることができず、膜厚が３００ｎｍより厚いと、後述する保護膜除去工程の際にシリコン窒化膜の除去が困難になるからである。
【００１３】
図３を参照してつぎの炭化ケイ素単結晶の製造工程を説明する。後述する台座５に種結晶１を取り付ける際に、台座５との密着性を高めるために、ＣＭＰ法により台座５に取り付けられる種結晶１の取り付け面１ｂを研磨する。この際、保護膜３で覆われた種結晶１の成長面１ａを研磨プレート２に接触させ、種結晶１を研磨プレート２に取り付ける。その後、種結晶１の取り付け面１ｂを研磨する。なお、取り付け面１ｂは、研磨により適度な凹凸が形成され、適度な表面積を得ると台座５との密着性が高くなる。なお、この工程において、保護膜３は、種結晶１の成長面１ａにキズをつけることや異物を付着させることから保護する。
その後、研磨プレート２から種結晶１を取り外し、種結晶１を洗浄する。
【００１４】
図４を参照してつぎの炭化ケイ素単結晶の製造工程を説明する。取り付け工程を実行し、接着剤４を用いて種結晶１をグラファイト製の台座５に取り付ける。まず種結晶１の取り付け面１ｂに接着剤４を塗布する。その後、台座５に種結晶１の取り付け面１ｂを押し当て、接着剤４を硬化させる。この際、種結晶１と台座５との密着性を向上させるために、種結晶１の成長面１ａ上に重りを載せるなどして種結晶１に圧力を加え、種結晶１を台座５に押さえ付ける。なお、保護膜３は、この工程において、種結晶１の成長面１ａにキズをつけることや異物を付着させることから保護する。
【００１５】
このとき接着剤４中にはまだ有機溶媒成分が含有しているので、つぎに、この有機溶媒成分を完全に除去するための焼成工程を行う。この焼成工程では、図５に示すように、台座５に取り付けられた種結晶１を焼成用ルツボ６内に配置し、誘導加熱法で焼成用ルツボ６をあらかじめ設定された温度および時間の条件で加熱する。この際、熱輻射を防止し効率よく加熱するために、焼成用ルツボ６の周囲を断熱材（図示せず）で覆う。
【００１６】
つぎに図６を参照してつぎの炭化ケイ素単結晶の製造工程を説明する。ここでは、種結晶１の成長面１ａ上の保護膜３を除去する保護膜除去工程と、炭化ケイ素単結晶を成長する結晶成長工程とを順に実行する。グラファイト製の結晶成長用ルツボ７に炭化ケイ素単結晶の原料８となる炭化ケイ素粉末を充填し、台座５が取り付けられたグラファイト製のフタ９により、結晶成長用ルツボ７を封止する。この状態の結晶成長用ルツボ７とフタ９、すなわち、炭化ケイ素粉末と台座５に取り付けられた種結晶１を収納した結晶成長用ルツボ７とフタ９をルツボセット１０と称する。
【００１７】
その後、ルツボセット１０の周囲に断熱材（図示せず）を配置し、これらを結晶成長炉（図示せず）の中に配置する。真空ポンプなどを用いて結晶成長炉内を減圧し、結晶成長炉内が予め設定された圧力に達したら、結晶成長炉内にアルゴン等の不活性ガスを導入し、結晶成長炉内の圧力を０．３３ｋＰａに保持する。なお、ルツボセット１０の内部も結晶成長炉内と同じ圧力になる。
つぎに結晶成長炉内の温度を昇温し、結晶成長炉内で保護膜除去工程を実施する。この際、原料８である炭化ケイ素粉末の方が、種結晶１に比べ温度が低くなるように、ルツボセット１０内で温度勾配を設けながら保護膜除去工程を実施する。
仮に原料８である炭化ケイ素粉末の温度が、種結晶１の温度より高くなると、保護膜３であるシリコン窒化膜が完全に除去されないままで炭化ケイ素粉末が昇華して種結晶１の成長面１ａ上に炭化ケイ素単結晶が成長する。この場合、種結晶１の成長面１ａに異種ポリタイプ結晶が成長し、炭化ケイ素単結晶の品質低下が起こることがある。
【００１８】
本実施の形態１では種結晶１が接続されたフタ９および結晶成長用ルツボ７の上部の温度を２０００℃、原料８を収納した結晶成長用ルツボ７の底部の温度を１９３０℃にそれぞれ設定する。この温度勾配は誘導加熱用コイルとルツボセット１０の位置を調整することにより実現することができる。この温度状態を３０分程度維持すると、原料８である炭化ケイ素粉末が昇華することなく、種結晶１の成長面１ａ上のシリコン窒化膜を除去することができる。
【００１９】
保護膜除去工程におけるフタ９および結晶成長用ルツボ７の上部の温度は、１８００℃以上、２２００℃以下が望ましい。フタ９および結晶成長用ルツボ７の上部の温度が、１８００℃より低い場合は保護膜３の除去が困難となり、２２００℃より高い場合は種結晶１が昇華しやすくなり結晶品質が劣化することがある。
仮に、フタ９および結晶成長用ルツボ７の上部と、結晶成長用ルツボ７の底部との温度差が大きくなりすぎると、種結晶１の昇華が促進されて種結晶１の成長面１ａが炭化するために、種結晶１上に成長する結晶の品質が劣化する。このため、保護膜除去工程時のフタ９および結晶成長用ルツボ７の上部と、結晶成長用ルツボ７の底部との温度差は１００℃未満にすることが望ましい。
【００２０】
なお、保護膜除去工程では、保護膜３にシリコン窒化膜を用いることにより、シリコン窒化膜の昇華により発生した窒素ガスが結晶成長初期にドーパントとして成長結晶に取り込まれ、安定的にｎ型の４Ｈ型炭化ケイ素結晶を成長し、異種ポリタイプ結晶の成長を防ぐ効果がある。
不活性ガス雰囲気下において、保護膜３を除去した後も継続して種結晶１を加熱すると、種結晶１が昇華することにより種結晶１の成長面１ａが炭化し、得られた単結晶の品質が劣化することが実験的に確認されている。
本実施の形態１の炭化ケイ素結晶の製造方法では、種結晶１の成長面１ａは、炭化されずシリコン面が維持される。これは保護膜除去工程時に結晶成長用ルツボ７内に原料８の炭化ケイ素粉末が充填されているので、雰囲気中のシリコンガス分圧が高い状態に維持されるため、種結晶１の成長面１ａからシリコンが離脱しないためと考えられる。
さらに、保護膜３であるシリコン窒化膜が昇華して発生したシリコンガスにより、結晶成長初期における種結晶１の成長面１ａの炭化を伴う昇華反応を防ぐ効果もあると考えられる。
【００２１】
保護膜除去工程完了後、引き続き結晶成長工程を実行する。結晶成長工程では、フタ９および結晶成長用ルツボ７の上部の温度を２１００℃に設定し、結晶成長用ルツボ７の底部の温度を２２００℃に設定する。
これら温度設定および圧力０．３３ｋＰａを維持したまま４０時間成長させると、結晶成長前の種結晶１の直径４０ｍｍの場合、結晶成長後では直径が４４ｍｍに拡大した品質の高い炭化ケイ素単結晶のインゴットが得られる。
【００２２】
本実施の形態１の炭化ケイ素単結晶の製造方法により、保護膜形成工程時に種結晶１の成長面１ａに形成された保護膜３が、種結晶１の成長面１ａを保護するため、取り付け工程時に種結晶１の成長面１ａにキズが付いたり異物が付着したり、あるいは接着剤４が種結晶１の成長面１ａ側に回り込み成長面１ａが汚染したりすることを抑止する。さらに、保護膜除去工程では、結晶成長工程を実行する前に保護膜３を除去するので、保護膜３が起因した異種ポリタイプ結晶が成長することはない。
よって、高品質な炭化ケイ素単結晶を得ることができる。
【００２３】
つぎに、実施の形態１に則った炭化ケイ素単結晶の製造方法と、従来の保護膜形成工程と保護膜除去工程を行わない炭化ケイ素単結晶の製造方法による炭化ケイ素単結晶の品質を比較した例を示す。
【００２４】
（実施例１）
種結晶１に、その直径が３インチで、結晶構造が六方晶（４Ｈ）型で、成長面１ａに＜１１−２０＞方向に４度のオフ角を有している（０００−１）カーボン面を有する仕様のものを２個用意した。
一方の種結晶１には、この発明の実施の形態１に則った炭化ケイ素単結晶の製造方法を施した。この種結晶１を結晶Ａと称する。また、もう一方には、従来の保護膜形成工程と保護膜除去工程を行わない炭化ケイ素単結晶の製造方法を施した。この種結晶１を結晶Ｂと称する。なお、結晶Ｂには、保護膜形成工程と保護膜除去工程を行わない以外は、結晶Ａと同様な工程を施した。
なお、焼成工程の完了後には、結晶Ａと結晶Ｂとに、台座５への取り付け不良が生じていないことが確認した。
結晶Ａと結晶Ｂとに結晶成長工程を施した後に、エッチピット法により各々に成長した炭化ケイ素単結晶の結晶品質を評価した。
結晶Ａのらせん転位密度は６２４個／ｃｍ２であった。一方、結晶Ｂのらせん転位密度は２２５３個／ｃｍ２であった。すなわち、この発明の実施の形態１に則った炭化ケイ素単結晶の製造方法の方が、従来の保護膜形成工程および保護膜除去工程を行わなかった方に比べ、らせん転位密度がきわめて低かった。なお、結晶Ａには、マイクロパイプは観察されなかったが、結晶Ｂには、マイクロパイプは観察された。
【００２５】
（実施例２）
種結晶１に、その直径が３インチで、結晶構造が六方晶（４Ｈ）型で、成長面１ａに＜１１−２０＞方向に４度のオフ角を有している（０００−１）カーボン面を有する仕様のものを２個用意した。
一方の種結晶１には、この発明の実施の形態１に則り取り付け工程までを施した。この種結晶１を結晶Ｃと称する。もう一方には、保護膜形成工程を行わずに、取り付け工程までを施した。この種結晶１を結晶Ｄと称する。なお、結晶Ｄには、保護膜形成工程を行わない以外は、結晶Ｃと同様な工程を施した。
結晶Ｃと結晶Ｄとに取り付け工程を施した後、結晶Ｃと結晶Ｄとの成長面１ａを光学顕微鏡で観察を行った。なお、結晶Ｄに関しては取り付け工程直後に成長面１ａの観察を行い、結晶Ｃに関してはリン酸溶液に結晶Ｃを浸漬しシリコン窒化膜を除去してから、成長面１ａの観察を行った。
結晶Ｃの成長面１ａには異物の付着とキズとが観察されなかったが、結晶Ｄの成長面１ａには異物とキズとが観察された。
結晶Ｃと結晶Ｄとの比較評価結果から、保護膜形成工程にて形成したシリコン窒化膜は、取り付け工程時に種結晶１の成長面１ａにキズをつけたり異物を付着させたりすることを効果的に抑止していた。
【００２６】
実施例１および実施例２の評価結果から、保護膜形成工程にて形成したシリコン窒化膜は、取り付け工程時に種結晶１の成長面１ａに発生するキズと異物の付着を効果的に抑止し、また、保護膜除去工程によりシリコン窒化膜を除去されているため、結晶成長後の炭化ケイ素単結晶に発生する欠陥を抑止していることが確認できた。
【００２７】
実施の形態２．
実施の形態１では、結晶成長用ルツボ７内で、保護膜除去工程と結晶成長工程とを連続的に実行することを説明した。本実施の形態２では、焼成工程と保護膜除去工程と結晶成長工程とを、結晶成長用ルツボ７内で連続的に実行する例を示す。
本実施の形態２では、焼成工程の実行した後に種結晶１を焼成用ルツボ６から取り出すことを省くことができるので、実施の形態１の場合に比べ、炭化ケイ素単結晶の製造時間を短時間化し、コストを削減することができる。
【００２８】
本実施の形態２では、実施の形態１における図１を参照して説明した炭化ケイ素単結晶の製造工程から図３を参照して説明した製造工程の種結晶１の取り付け面１ｂを研磨する工程までは、実施の形態１と同一あるいは同様な工程を順に遂行する。
さらに、図４を参照して説明した取り付け工程において、実施の形態１と同一あるいは同様に、接着剤４を塗布し種結晶１をグラファイト製の台座５に取り付け、種結晶１の成長面１ａ上に重りを載せるなどして種結晶１を台座５に押さえ付ける（接着工程）。
つぎに、図６を参照してつぎの炭化ケイ素単結晶の製造工程を説明する。焼成工程と保護膜除去工程と結晶成長工程とを順に行う。グラファイト製の結晶成長用ルツボ７に炭化ケイ素単結晶の原料８となる炭化ケイ素粉末を充填し、台座５が取り付けられたグラファイト製のフタ９により、結晶成長用ルツボ７を封止する。
【００２９】
その後、このルツボセット１０の周囲に断熱材（図示せず）を配置し、これらを結晶成長炉（図示せず）の中に配置し、まず焼成工程を実行する。真空ポンプなどを用いて結晶成長炉内を減圧する。予め設定された圧力に達したら、結晶成長炉内にアルゴン等の不活性ガスを導入し、結晶成長炉内の圧力を８０ｋＰａに保持する。その後、予め設定された温度および時間で、ルツボセット１０を加熱して、接着剤４を焼成する。
連続して保護膜除去工程を実行する。不活性ガスの導入量あるいは真空ポンプの排気量を調整し、結晶成長炉内の圧力を０．３３ｋＰａに保持する。種結晶１が接続されたフタ９および結晶成長用ルツボ７の上部の温度を２０００℃、原料８となる炭化ケイ素粉末を収納した結晶成長用ルツボ７の底部の温度を１９３０℃にそれぞれ設定する。この温度状態を３０分程度維持し、炭化ケイ素粉末を昇華させることなく、種結晶１の成長面１ａ上の保護膜３であるシリコン窒化膜を除去する。
【００３０】
つぎに、結晶成長工程を実行する。結晶成長用ルツボ７の底部の温度を２２００℃、フタ９および結晶成長用ルツボ７の上部の温度を２１００℃に設定する。
この温度および圧力０．３３ｋＰａを維持したまま４０時間成長させると、結晶成長前の種結晶１の直径４０ｍｍの場合、結晶成長後では直径４４ｍｍに拡大した高品質な炭化ケイ素単結晶のインゴットが得られる。
【００３１】
本実施の形態２の炭化ケイ素単結晶の製造方法により、保護膜形成工程時に種結晶１の成長面１ａに形成された保護膜３が、種結晶１の成長面１ａを保護するため、取り付け工程時に種結晶１の成長面１ａにキズが付いたり異物が付着したり、あるいは接着剤４が種結晶１の成長面１ａ側に回り込み成長面１ａが汚染したりすることを抑止する。さらに、保護膜除去工程では、結晶成長工程の実行する前に保護膜３は除去されるので、保護膜３が起因して、異種ポリタイプ結晶が成長することはない。
よって、高品質な炭化ケイ素単結晶を得ることができる。また、焼成工程、保護膜除去工程および結晶成長工程を順に連続的に遂行するため、実施の形態１の場合に比べ、炭化ケイ素単結晶の製造時間を短縮し、コストの削減を図ることができる。
【００３２】
つぎに、実施の形態２に則った炭化ケイ素単結晶の製造方法と、従来の保護膜形成工程と保護膜除去工程を行わない炭化ケイ素単結晶の製造方法による炭化ケイ素単結晶の品質を比較した例を示す。
【００３３】
（実施例３）
種結晶１に、その直径が３インチで、結晶構造が六方晶（４Ｈ）型で、成長面１ａに＜１１−２０＞方向に４度のオフ角を有している（０００−１）カーボン面を有する仕様のものを２個用意した。
一方の種結晶１には、この発明の実施の形態２に則った炭化ケイ素単結晶の製造方法を施した。この種結晶１を結晶Ｅと称する。また、もう一方には、従来の保護膜形成工程と保護膜除去工程を行わない炭化ケイ素単結晶の製造方法を施した。この種結晶１を結晶Ｆと称する。なお、結晶Ｆには、保護膜形成工程と保護膜除去工程を行わない以外は、結晶Ｅと同様な工程を施した。
結晶Ｅと結晶Ｆとに結晶成長工程を施した後に、エッチピット法により各々に成長した炭化ケイ素単結晶の結晶品質を評価した。
結晶Ｅのらせん転位密度は７１３個／ｃｍ２であった。一方、結晶Ｆのらせん転位密度は２５８９個／ｃｍ２であった。すなわち、この発明の実施の形態２に則った炭化ケイ素単結晶の製造方法の方が、従来の保護膜形成工程および保護膜除去工程を行わなかった方に比べ、らせん転位密度がきわめて低くかった。なお、結晶Ｅには、マイクロパイプは観察されなかったが、結晶Ｆには、マイクロパイプは観察された。
【００３４】
実施例３の評価結果から、保護膜形成工程にて形成したシリコン窒化膜は、効果的に取り付け工程時に種結晶１の成長面１ａに発生するキズと異物の付着を効果的に抑止し、また、保護膜除去工程によりシリコン窒化膜を除去されているため、結晶成長後の単結晶に発生する欠陥を抑止していると考えられる。
なお、実施例１における結晶Ａと結晶Ｆとのらせん転位密度を比較しても、大きな差がなかったことから、焼成工程、保護膜除去工程および結晶成長工程をルツボセット１０内で実行しても、炭化ケイ素単結晶の品質に影響を与えないと判断することができる。
【００３５】
なお、実施の形態１および実施の形態２では、種結晶１を４Ｈ構造の炭化ケイ素の場合について説明したが、この発明は、種結晶１の結晶構造、種結晶１の成長面１ａ、種結晶１の成長面１ａのオフ角および種結晶１の直径などの炭化ケイ素の種結晶１の性質に限られるものではない。
【００３６】
さらに、実施の形態１および実施の形態２では、保護膜３が、シリコン窒化膜の場合について説明したが、この発明は、保護膜３をシリコン窒化膜した場合に限られるものではなく、２２００℃以下の温度において、昇華するものであれば、保護膜３は、他の材質でもよく、例えば、シリコン酸化膜などが挙げられる。
【００３７】
また、実施の形態１および実施の形態２では、プラズマＣＶＤ法を用いて保護膜３を種結晶１の成長面１ａに形成したが、この発明は、保護膜３のこの形成方法に限られるものではなく、例えば、保護膜３の形成方法は、熱ＣＶＤ法、スパッタ法、蒸着法などの堆積法、および、熱酸化法、スピンコート法などであってもよい。
【００３８】
なお、実施の形態１および実施の形態２では、結晶成長方法に昇華法を用いたが、この発明は、結晶成長法に限られるものではなく、例えば、高温ＣＶＤ法による炭化ケイ素単結晶の成長法などが挙げられる。なお、高温ＣＶＤ法の場合、結晶成長前にキャリアガスである水素とともに、シランを流す。このとき、種結晶１の温度は、２２００℃とする。ガスの流量は、種結晶表面近傍の飽和蒸気圧よりも気相中のシリコンガスの分圧が低くなるように設定する必要がある。
【００３９】
なお、実施の形態１および実施の形態２では、炭化ケイ素単結晶の原料８として、炭化ケイ素粉末を用いたが、原料８は、炭化ケイ素粉末に限られるものではなく、例えば、シリコンと炭素の混合粉末などを用いてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１  種結晶、３  保護膜、４  接着剤、５  台座、６  焼成用ルツボ、７  結晶成長用ルツボ、８  原料、９  フタ、１０  ルツボセット。
【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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