(57)【要約】【課題】ＳｉＣ種結晶の固定に伴う応力をほとんどなくし，マクロ欠陥の発生を抑制できると共に，高品質かつ大口径のＳｉＣ単結晶を得ることができるＳｉＣ単結晶の製造方法，及び該製造方法によって得られるＳｉＣ単結晶を提供すること。【解決手段】成長容器５内でＳｉＣ種結晶１の成長面上にバルク状のＳｉＣ単結晶を成長させて，ＳｉＣ単結晶１０を製造する方法である。上記ＳｉＣ種結晶１と該ＳｉＣ種結晶１を保持する台座５５との間には，両者間にはたらく熱応力を緩和するための応力緩衝材２を配置しておく。上記応力緩衝材２は，その引張強度が１０ＭＰａ以下であることが好ましい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成長容器内でＳｉＣ種結晶の成長面上にバルク状のＳｉＣ単結晶を成長させて，ＳｉＣ単結晶を製造する方法において，
上記ＳｉＣ種結晶と該ＳｉＣ種結晶を保持するための台座との間には，両者間にはたらく熱応力を緩和するための応力緩衝材を配置しておくことを特徴とするＳｉＣ単結晶の製造方法。
【請求項２】
請求項１において，上記応力緩衝材は，その引張強度が１０ＭＰａ以下であることを特徴とするＳｉＣ単結晶の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において，上記応力緩衝材としては，柔軟性黒鉛シートを用いることを特徴とするＳｉＣ単結晶の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項において，上記応力緩衝材は，その厚みが０．０１〜３．０ｍｍであることを特徴とするＳｉＣ単結晶の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項において，上記ＳｉＣ種結晶の裏面の少なくとも一部には，該裏面からのＳｉＣの昇華を防止するための保護材を配置しておくことを特徴とするＳｉＣ単結晶の製造方法。
【請求項６】
請求項５において，上記保護材は，上記ＳｉＣ種結晶の裏面に被覆率９０％以上で密着していることを特徴とするＳｉＣ単結晶の製造方法。
【請求項７】
請求項５または６において，上記保護材は，その引張強度が１０ＭＰａ以下であることを特徴とするＳｉＣ単結晶の製造方法。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか一項において，上記保護材としては，等方性黒鉛板を用いることを特徴とするＳｉＣ単結晶の製造方法。
【請求項９】
請求項５〜７のいずれか一項において，上記保護材としては，柔軟性黒鉛シートを用いることを特徴とするＳｉＣ単結晶の製造方法。
【請求項１０】
請求項５〜７のいずれか一項において，上記保護材としては，黒鉛微粉末と該黒鉛微粉末を固めるためのフェノール樹脂とからなる，上記ＳｉＣ種結晶上に一体的に設けられた膜を用いることを特徴とするＳｉＣ単結晶の製造方法。
【請求項１１】
請求項５〜７いずれか一項において，上記保護材としては，黒鉛微粉末と該黒鉛微粉末を固めるためのセルロース樹脂とからなる，上記ＳｉＣ種結晶上に一体的に設けられた膜を用いることを特徴とするＳｉＣ単結晶の製造方法。
【請求項１２】
請求項５〜７のいずれか一項において，上記保護材としては，上記ＳｉＣ種結晶上に一体的に設けられた難黒鉛化性炭素膜を用いることを特徴とするＳｉＣ単結晶の製造方法。
【請求項１３】
請求項５〜７のいずれか一項において，上記保護材としては，上記ＳｉＣ種結晶上に一体的に設けられたＴａＣ膜を用いることを特徴とするＳｉＣ単結晶の製造方法。
【請求項１４】
請求項５〜７のいずれか一項において，上記保護材としては，化学気相堆積法により上記ＳｉＣ種結晶上に一体的に設けられた黒鉛膜を用いることを特徴とするＳｉＣ単結晶の製造方法。
【請求項１５】
請求項５〜１４のいずれか一項において，上記保護材は，その厚みが０．００１〜２ｍｍであることを特徴とするＳｉＣ単結晶の製造方法。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか一項において，上記ＳｉＣ種結晶は，その厚みが１．０ｍｍ以上であることを特徴とするＳｉＣ単結晶の製造方法。
【請求項１７】
請求項１〜４のいずれか一項において，上記台座及び上記応力緩衝材は，それぞれ上記ＳｉＣ種結晶を上記成長容器外の外気に接触させるための中空貫通孔を有していることを特徴とするＳｉＣ単結晶の製造方法。
【請求項１８】
請求項５〜１６のいずれか一項において，上記台座及び上記応力緩衝材は，それぞれ上記保護材を上記成長容器外の外気に接触させるための中空貫通孔を有していることを特徴とするＳｉＣ単結晶の製造方法。
【請求項１９】
請求項１８において，上記保護材は，上記応力緩衝材に積層されていることを特徴とするＳｉＣ単結晶の製造方法。
【請求項２０】
請求項１８において，上記保護材は，上記応力緩衝材の上記中空貫通孔内に形成されていることを特徴とするＳｉＣ単結晶の製造方法。
【請求項２１】
請求項１〜２０に記載の製造方法により製造されたＳｉＣ単結晶。
【請求項２２】
請求項２１において，上記ＳｉＣ単結晶の｛０００１｝格子面の曲率半径は１００ｍ以上であることを特徴とするＳｉＣ単結晶。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，ＳｉＣ種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させてなるＳｉＣ単結晶及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来より，ＳｉＣ単結晶を利用するＳｉＣ半導体は，Ｓｉ半導体に変わる次世代パワーデバイスの候補材料として期待されている。高性能なＳｉＣパワーデバイスを実現するためには，欠陥の少ないＳｉＣ単結晶を製造することが求められる。
【０００３】
上記ＳｉＣ単結晶は，例えば昇華再析出法や高温ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等により，ＳｉＣ種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させることにより得ることができる。
ここで，図７に，昇華再析出法によりＳｉＣ単結晶を作製する様子を示す。
同図に示すごとく，上記ＳｉＣ単結晶９０は，例えば坩堝等の成長容器７内で行われる。この成長容器７は，通常その上部に上記ＳｉＣ種結晶９を保持するための台座７５を有しており，上記ＳｉＣ種結晶９は，成長容器７内の上部の台座７５に成長面を下に向けた状態で保持される。そしてこの状態で，原料ガスを下から上に向けて供給すると，ＳｉＣ種結晶９上にＳｉＣが結晶となって堆積する。このようにして，ＳｉＣ種結晶９上に上記ＳｉＣ単結晶９０を得ることができる。
【０００４】
上述のＳｉＣ単結晶の作製方法においては，何らかの手法で上記ＳｉＣ種結晶９を，上記台座７５に保持することが必要である。これには，一般的に，接着剤が用いられ，図７に示すごとく，上記ＳｉＣ種結晶９は，上記台座７５に接着剤８を介して直接的に貼り付けられる。
また，他の方法としては，フックにより機械的に上記ＳｉＣ種結晶を上記台座に固定する方法がある（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
実開昭６０−１３６１３４号公報（実用新案登録請求の範囲，第２図）
【０００６】
【解決しようとする課題】
しかしながら，接着剤により上記ＳｉＣ種結晶を直接上記台座に固定した場合には，上記ＳｉＣ種結晶とこれを保持する上記台座との間の熱膨張差に起因して応力が発生するおそれがある。この応力は，例えば上記ＳｉＣ種結晶上に成長する上記ＳｉＣ単結晶の格子面に曲率半径で数メートル〜数十メートルの大きな反りを生じさせたり，上記ＳｉＣ単結晶に高密度の転位を発生させ，ＳｉＣ単結晶の結晶品質を損なわせるおそれがある。
【０００７】
上記台座の材質をＳｉＣ単結晶に近い材質にすることにより，上記のように結晶品質が劣化することをある程度は抑制することができるが，完全に抑制することは不可能である。また，上記台座の熱膨張率のロット毎のバラツキも無視できない。そのため，歩留まりの観点からも，上述の接着剤を用いて上記ＳｉＣ種結晶を上記台座に直接固定する方法は問題がある。
さらに，接着剤を用いることにより，接着剤の厚さのムラ，接着剤中のボイド，及び接着不良等により，ＳｉＣ種結晶面内で局所的な温度分布が生じ，マクロ欠陥が発生し易くなるという問題がある。
【０００８】
上記接着剤を用いて固定することによって生じる，上述のような問題は，上記ＳｉＣ種結晶の裏面及び上記台座の粗さや平面度，及び塗布された接着剤の不均一さ等に起因しており，上記ＳｉＣ種結晶の口径（接着面積）が大きくなればなるほど顕著になると考えられる。
【０００９】
また，上述のフックによる機械的な固定方法においても，フックにより上記ＳｉＣ種結晶を押さえつけることにより応力が発生し，結晶品質を劣化させるおそれがある。
【００１０】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，ＳｉＣ種結晶の固定に伴う応力をほとんどなくし，マクロ欠陥の発生を抑制できると共に，高品質かつ大口径のＳｉＣ単結晶を得ることができるＳｉＣ単結晶の製造方法，及び該製造方法によって得られるＳｉＣ単結晶を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題の解決手段】
第１の発明は，成長容器内でＳｉＣ種結晶の成長面上にバルク状のＳｉＣ単結晶を成長させて，ＳｉＣ単結晶を製造する方法において，
上記ＳｉＣ種結晶と該ＳｉＣ種結晶を保持するための台座との間には，両者間にはたらく熱応力を緩和するための応力緩衝材を配置しておくことを特徴とするＳｉＣ単結晶の製造方法にある（請求項１）。
【００１２】
上記第１の発明においては，上記ＳｉＣ種結晶と該ＳｉＣ種結晶を保持するための台座との間に，上記応力緩衝材を配置しておく。
そのため，上記ＳｉＣ種結晶上に上記ＳｉＣ単結晶を成長させる際に，上記ＳｉＣ種結晶と上記台座との熱膨張差に起因した応力を緩衝することができる。それ故，上記ＳｉＣ種結晶に応力がほとんどかからない状態でＳｉＣ単結晶を成長させることが可能となる。従って，成長によって得られる上記ＳｉＣ単結晶には，格子面の反りやマクロ欠陥等がほとんど発生せず，高品質なＳｉＣ単結晶を得ることができる。また，大口径のＳｉＣ単結晶を作製することも可能になる。
【００１３】
上記応力緩衝材は，上記ＳｉＣ種結晶と上記台座との間にはたらく熱応力を緩和するものである。即ち，上記応力緩衝材は，上記ＳｉＣ種結晶と上記台座との間の熱膨張差に起因した応力を，上記応力緩衝材の歪みとして吸収できるものである。
このような上記応力緩衝材の材質としては，例えば柔軟性を有するものを用いることができる。
【００１４】
このように，上記第１の発明によれば，ＳｉＣ種結晶の固定に伴う応力をほとんどなくし，マクロ欠陥の発生を抑制できると共に，高品質かつ大口径のＳｉＣ単結晶を得ることができるＳｉＣ単結晶の製造方法を提供することができる。
【００１５】
第２の発明は，上記第１の発明の製造方法により製造されたＳｉＣ単結晶にある（請求項２１）。
【００１６】
上記第２の発明のＳｉＣ単結晶は，上記第１の発明の製造方法によって製造されたものである。
そのため，上記ＳｉＣ単結晶は，マクロ欠陥がほとんどなく，高品質なものとなり，また，大口径にすることも可能となる。このようなＳｉＣ単結晶は，電子デバイス等に用いられる，高性能なＳｉＣ半導体等として利用することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
上記第１の発明（請求項１）において，上記ＳｉＣ種結晶上にバルク上のＳｉＣ単結晶を成長させる方法としては，例えば昇華再析出法やＣＶＤ法等を利用することができる。
例えば昇華再析出法においては，図１に示すごとく，上記成長容器５内にＳｉＣ原料粉末１５とＳｉＣ種結晶１を対向して配置し，減圧不活性雰囲気中で上記成長容器５を例えば２１００〜２４００℃に加熱し，原料粉末１５側の温度を上記ＳｉＣ種結晶１側の温度よりも例えば２０〜２００℃高く設定することで，ＳｉＣ原料粉末１５を昇華させると共に，低温となっているＳｉＣ種結晶１上に堆積させてＳｉＣ単結晶１０を得ることができる。
【００１８】
上記ＳｉＣ種結晶としては，例えば昇華再析出法等により成長したＳｉＣ単結晶から切断・成形・研磨して作製された単結晶基板等を用いることができる。
上記ＳｉＣ種結晶において，上記ＳｉＣ単結晶の成長に用いる側の面は，化学洗浄等により付着物を除去し，ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）及び犠牲酸化等により上記切断・研磨に伴う加工変質層を除去しておくことが好ましい。
【００１９】
上記応力緩衝材としては，上述のように，例えば一定の柔軟性を有するものを用いることができる。このような応力緩衝材としては，後述するごとく，例えば一定の引張強度又は／及びヤング率を有するものを用いることができる。
【００２０】
上記ＳｉＣ種結晶と上記応力緩衝材，及び上記応力緩衝材と上記台座とは，それぞれ例えば接着剤等により固定することができる。
【００２１】
上記応力緩衝材は，その引張強度が１０ＭＰａ以下であることが好ましい（請求項２）。
上記応力緩衝材の引張強度が１０ＭＰａを越える場合には，上記応力緩衝材と上記ＳｉＣ種結晶との間の熱膨張差に起因して応力が発生し，この応力が成長中のＳｉＣ単結晶に加えられることにより，得られるＳｉＣ単結晶の品質が劣化するおそれがある。
【００２２】
さらに，上記応力緩衝材は，そのヤング率が５ＧＰａ未満であることが好ましい。
上記応力緩衝材のヤング率が５ＧＰａを越える場合には，上記応力緩衝材と上記ＳｉＣ種結晶との間の熱膨張差に起因して発生する応力により，得られるＳｉＣ単結晶の品質が劣化するおそれがある。
【００２３】
また，上記応力緩衝材としては，柔軟性黒鉛シートを用いることが好ましい（請求項３）。
上記柔軟性黒鉛シートは，該柔軟性黒鉛シートを構成している結晶粒子のＣ軸が厚さ方向に配向しているため，１〜１０ＭＰａという低い引張強度示すことができる。そのため，この場合には，上記ＳｉＣ種結晶と上記台座との間に生じる熱応力を充分に緩衝することができる。
また，上記柔軟性黒鉛シートは，上記ＳｉＣ単結晶を成長させる際の例えば１８００℃〜２５００℃という高い温度においても安定に存在できるため，上記応力緩衝材として適している。
【００２４】
次に，上記応力緩衝材は，その厚みが０．０１〜３．０ｍｍであることが好ましい（請求項４）。
上記応力緩衝材の厚みが０．０１ｍｍ未満の場合には，上記ＳｉＣ種結晶と上記台座との間の熱膨張差に起因する応力を充分に緩衝することができないおそれがある。一方，３．０ｍｍを越える場合には，上記ＳｉＣ種結晶の冷却効率が悪くなり，成長速度が遅くなるおそれがある。
【００２５】
次に，上記ＳｉＣ種結晶の裏面の少なくとも一部には，該裏面からのＳｉＣの昇華を防止するための保護材を配置しておくことが好ましい（請求項５）。
この場合には，マクロ欠陥の発生をさらに一層抑制し，再現性よく高品質のＳｉＣ単結晶を製造することができる。
【００２６】
即ち，上記ＳｉＣ種結晶と上記応力緩衝材とを，例えば接着剤等を用いて固定する際には，接着剤の厚さムラや接着剤中のボイド等により接着不良が発生する場合がある。この接着不良箇所では，上記ＳｉＣ種結晶の裏面から，ＳｉＣが昇華し易くなり，マクロ欠陥が発生し易くなるおそれがある。
そこで，上記のように，上記保護材を上記ＳｉＣ種結晶の裏面，即ち上記ＳｉＣ種結晶の成長面と反対側に位置する面に配置しておくことにより，上記ＳｉＣ種結晶の裏面からＳｉＣが昇華することを防止でき，マクロ欠陥の発生を一層防止できるのである。
【００２７】
後述する図２に示すごとく，上記保護材３は，例えば，上記ＳｉＣ種結晶１と上記応力緩衝材２との間に，積層するように配置することができる。
また，後述する図３に示すごとく，上記保護材３は，例えば上記応力緩衝材２に，該応力緩衝材２を貫くように中空貫通孔２５を設け，該中空貫通孔２５内に配置されるように形成することもできる。
【００２８】
また，上記保護材は，上記ＳｉＣ種結晶の裏面に被覆率９０％以上で密着していることが好ましい（請求項６）。
この場合には，上記ＳｉＣ種結晶の裏面からＳｉＣが昇華するという不具合をさらに一層抑制することができる。
被覆率は，上記ＳｉＣ種結晶の裏面の面積に対する，上記保護材が上記ＳｉＣ種結晶の裏面を被覆する面積の割合を百分率で表したものである。
【００２９】
上記保護材の被覆率が９０％未満の場合には，上記ＳｉＣ種結晶の裏面からＳｉＣが昇華することを充分に抑制できないおそれがある。
【００３０】
また，上記保護材は，その引張強度が１０ＭＰａ以下であることが好ましい（請求項７）。
上記保護材の引張強度が１０ＭＰａを越える場合には，上記保護材と上記ＳｉＣ種結晶との間の熱膨張差に起因して応力が発生し，この応力が成長中のＳｉＣ単結晶に加えられることにより，得られるＳｉＣ単結晶の品質が劣化するおそれがある。
【００３１】
また，上記保護材としては，等方性黒鉛板を用いることができる（請求項８）。
また，上記保護材としては，柔軟性黒鉛シートを用いることもできる（請求項９）。
【００３２】
上記保護材として，上述のように等方性黒鉛板及び柔軟性黒鉛シート等を用いる場合には，例えば接着剤等を用いて，上記ＳｉＣ種結晶及び上記応力緩衝材等に固定させることができる。また，これらの素材は，ＳｉＣ単結晶を成長させる際の高温環境下においても充分に安定で，上記ＳｉＣ種結晶の裏面からのＳｉＣの昇華を充分に抑制できる。
【００３３】
また，上述のように，上記保護材を接着剤を介して上記ＳｉＣ種結晶に貼り付ける場合には，上記保護材は，ガス透過性を有することが好ましい。この場合の上記保護材のガス透過率は，差圧法又は等圧法により測定することができ，差圧法による場合には０．１ｍｌ／（ｃｍ２・ｈｒ・ａｔｍ）以上，等圧法による場合には０．５ｍｌ／（ｃｍ２・ｈｒ）以上であることが好ましい。
【００３４】
上記保護材のガス透過率が差圧法で０．１ｍｌ／（ｃｍ２・ｈｒ・ａｔｍ）未満，又は等圧法で０．５ｍｌ／（ｃｍ２・ｈｒ）未満の場合には，接着剤が硬化する際に発生する接着剤中の溶媒ガスにより，硬化した接着剤中にボイドが発生し，その結果ＳｉＣ種結晶の裏面から成長結晶に欠陥が発生するおそれがある。
なお，上記ガス透過率は，上述のように例えば差圧法または等圧法等により測定することができる。
【００３５】
また，上記保護材としては，黒鉛微粉末と該黒鉛微粉末を固めるためのフェノール樹脂とからなる，上記ＳｉＣ種結晶上に一体的に設けられた膜を用いることもできる（請求項１０）。
また，上記保護材としては，黒鉛微粉末と該黒鉛微粉末を固めるためのセルロース樹脂とからなる，上記ＳｉＣ種結晶上に一体的に設けられた膜を用いることもできる（請求項１１）。
また，上記保護材としては，上記ＳｉＣ種結晶上に一体的に設けられた難黒鉛化性炭素膜を用いることもできる（請求項１２）。
また，上記保護材としては，上記ＳｉＣ種結晶上に一体的に設けられたＴａＣ膜を用いることもできる（請求項１３）。
さらに，上記保護材としては，化学気相堆積法（ＣＶＤ）により上記ＳｉＣ種結晶上に一体的に設けられた黒鉛膜を用いることもできる（請求項１４）。
【００３６】
上記保護材として，上記のように，上記ＳｉＣ種結晶上に一体的に設けられた難黒鉛化性炭素膜，ＴａＣ膜，黒鉛微粉末と該黒鉛微粉末を固めるためのフェノール樹脂とからなる膜，黒鉛微粉末と該黒鉛微粉末を固めるためのセルロース樹脂とからなる膜，及びＣＶＤ法により設けられた黒鉛膜等を用いる場合には，上記保護材と上記ＳｉＣ種結晶とを，接着剤を介して貼り付ける必要がなくなる。そのため，上述のような接着不具合によって生じる問題を回避でき，さらにより一層高品質のＳｉＣ単結晶を製造することができる。
【００３７】
また，上記難黒鉛性炭素膜及びＴａＣ膜，黒鉛微粉末と該黒鉛微粉末を固めるためのフェノール樹脂とからなる膜，黒鉛微粉末と該黒鉛微粉末を固めるためのセルロース樹脂とからなる膜，及びＣＶＤ法により設けられた黒鉛膜等は，ＳｉＣ単結晶を成長させる際の高温環境下においても充分に安定で，上記ＳｉＣ種結晶の裏面からのＳｉＣの昇華を充分に抑制できる。
【００３８】
次に，上記保護材は，その厚みが０．００１〜２ｍｍであることが好ましい（請求項１５）。
上記保護材の厚みが０．００１ｍｍ未満の場合には，上記ＳｉＣ種結晶の裏面からのＳｉＣの昇華を充分に抑制することができないおそれがある。一方，２ｍｍを越える場合には，上記ＳｉＣ種結晶と上記保護材との間の熱膨張差が大きくなり，上記ＳｉＣ単結晶の品質を劣化させるおそれがある。
【００３９】
また，上記ＳｉＣ種結晶は，その厚みが１．０ｍｍ以上であることが好ましい（請求項１６）。
上記ＳｉＣ種結晶の厚みが１．０ｍｍ未満の場合には，上記ＳｉＣ種結晶と，上記応力緩衝材や上記保護材との間の熱膨張差に起因する応力の影響が顕著になり易くなる。その結果，ＳｉＣ単結晶の品質が劣化するおそれがある。
【００４０】
次に，上記台座及び上記応力緩衝材は，それぞれ上記ＳｉＣ種結晶を上記成長容器外の外気に接触させるための中空貫通孔を有していることが好ましい（請求項１７）。
この場合には，上記ＳｉＣ単結晶の成長中に，上記ＳｉＣ種結晶をその裏面側から外気によって効率的に冷やすことができるため，上記ＳｉＣ単結晶の成長速度を向上させることができる。
【００４１】
ここで，上記中空貫通孔及びその作用効果につき，図４を用いて具体的に説明する。
上記ＳｉＣ種結晶と上記台座との間に上記応力緩衝材を配置してＳｉＣ単結晶を成長させると，上記台座及び上記応力緩衝材の熱抵抗により，種結晶の冷却が阻害されて，種結晶の温度上昇に伴い成長速度の低下が引き起こされるおそれがある。
図４に示すごとく，上記台座５５及び上記応力緩衝材２に，それぞれ中空貫通孔５５５及び中空貫通孔２５を設けることにより，上記ＳｉＣ種結晶１は成長容器５外の外気に接触することができる。そのため，上記ＳｉＣ種結晶１は外気により冷やされ，ＳｉＣ単結晶１０の成長速度が低下することを抑制できる。
【００４２】
次に，上記台座及び上記応力緩衝材は，それぞれ上記保護材を上記成長容器外の外気に接触させるための中空貫通孔を有していることが好ましい（請求項１８）。
この場合には，上記保護材が上記成長容器外の外気に接触するため，上記保護材を介して上記ＳｉＣ種結晶を冷却することができる。そのため，ＳｉＣ種結晶の温度上昇に伴う成長速度の低下を防止することができる。
【００４３】
上記台座及び上記応力緩衝材に上記中空貫通孔を設け，上記保護材の裏面を上記成長容器外の外気に接触させるときの，上記保護材の配置としては，図５に示すごとく，例えば上記保護材３を上記応力緩衝材２に積層する形態がある（請求項１９）。
【００４４】
また，図６に示すごとく，例えば上記保護材３は，上記応力緩衝材２の上記中空貫通孔２５内に形成させることもできる（請求項２０）。
【００４５】
次に，上記第２の発明において，上記ＳｉＣ単結晶の｛０００１｝格子面の曲率半径は１００ｍ以上であることが好ましい（請求項２２）。
上記ＳｉＣ単結晶の｛０００１｝格子面の曲率半径が１００ｍ未満の場合には上記ＳｉＣ単結晶を用いて，高性能で高耐久性のＳｉＣデバイスを作製することができないおそれがある。
【００４６】
曲率半径（Ｒ）は，Ｘ線回折法により，上記ＳｉＣ単結晶の任意の２点において｛０００１｝格子面の回折ピーク（Ｐ１及びＰ２）を測定し，２点間のＸ線入射角度の差（Δω）を求め，以下の式（１）により導出できる。
Ｒ＝｜Ｐ１−Ｐ２｜／ｓｉｎ（Δω）                      （１）
【００４７】
なお，本発明において，上記の｛０００１｝，及び後述する実施例における｛０００−１｝，｛１１−２０｝，及び｛１−１００｝等は，所謂結晶面の面指数を表している。上記面指数において，「−」記号は，通常数字の上に付されるが，本明細書においては書類作成の便宜のため数字の左側に付した。
【００４８】
【実施例】
（実施例１）
次に，本発明の実施例にかかるＳｉＣ単結晶及びその製造方法につき，図１を用いて説明する。
本例のＳｉＣ単結晶の製造方法は，図１に示すごとく，成長容器５内でＳｉＣ種結晶１の成長面上にバルク状のＳｉＣ単結晶１０を成長させて，ＳｉＣ単結晶１０を製造する方法である。そして，本例の製造方法において，ＳｉＣ種結晶１とこれを保持するための台座５５との間には，ＳｉＣ種結晶１と台座５５との間にはたらく熱応力を緩和するための応力緩衝材２を配置しておく。
【００４９】
以下，本例のＳｉＣ単結晶の製造方法につき，図１を用いて詳細に説明する。本例では，以下のようにして昇華再析出法により，ＳｉＣ単結晶を作製する。
まず図１に示すごとく，成長容器５を準備した。本例においては，成長容器５として黒鉛製の坩堝を用いた。
【００５０】
この成長容器５は，ＳｉＣ原料粉末１５を収納するための容器本体部５７と，ＳｉＣ種結晶１を保持するための台座５５とよりなる。台座５５は，他の部分よりも突出した凸状部５５２を有している。
また，本例において，台座５５は，成長容器５の上部の開口部を塞ぐ蓋としての役割を兼ねており，台座５５を成長容器５の上部に配置するときには，凸状部５５２が，成長容器５の底面を向くように配置する。
【００５１】
次に，台座５５の凸状部５５２に応力緩衝材２としての柔軟性黒鉛シートを，接着剤を介して貼り付けた。
続いて，｛０００−１｝面を成長面として露出させた，厚み１．０ｍｍのＳｉＣ種結晶１を準備し，成長面が成長容器５の底面を向くように，これを接着剤を介して応力緩衝材２に貼り付けた。
【００５２】
次に，ＳｉＣ原料粉末１５を，ＳｉＣ種結晶１と対向するように成長容器５内に配置し，成長容器５を減圧不活性雰囲気中で２１００〜２４００℃に加熱した。このとき，ＳｉＣ原料粉末１５側の温度をＳｉＣ種結晶１側の温度よりも２０〜２００℃高く設定した。これにより，成長容器５内のＳｉＣ原料粉末１５が加熱により昇華し，このＳｉＣ原料粉末１５よりも低温のＳｉＣ種結晶１上にＳｉＣが堆積し，ＳｉＣ単結晶１０を得た。
【００５３】
さらに，このＳｉＣ単結晶１０を切断，研磨してＳｉＣウエハを作製し，｛０００１｝格子面の反り（曲率半径Ｒ）をＸ線回折法により測定したところ，ＳｉＣ種結晶１の反りと略同等の値であり，曲率半径Ｒは１００ｍを越えていた。また，本例のＳｉＣ単結晶には，ＳｉＣ種結晶の裏面から発生するマクロ欠陥はほとんど発生していなかった。
【００５４】
本例においては，ＳｉＣ種結晶１とこれを保持するための台座５５との間に，応力緩衝材２を配置している。
そのため，ＳｉＣ種結晶１と台座５５との熱膨張差に起因した応力を緩衝することができる。それ故，ＳｉＣ種結晶１に応力がほとんどかからない状態でＳｉＣ単結晶１０を成長させることが可能となる。従って，成長によって得られるＳｉＣ単結晶１０には，格子面の反りやマクロ欠陥等がほとんど発生せず，高品質なＳｉＣ単結晶１０を得ることができる。また，大口径のＳｉＣ単結晶１０を作製することも可能になる。
【００５５】
応力緩衝材２は，ＳｉＣ種結晶１と台座５５との間の熱膨張差に起因した応力を，応力緩衝材２の歪みとして吸収することができる。
また，本例においては，上述のように，凸状部５５２を有する台座５５を用いたが，この凸状部５５２を持たない台座を用いることもできる。
【００５６】
このように，本例によれば，ＳｉＣ種結晶１の固定に伴う応力をほとんどなくし，マクロ欠陥の発生を抑制できると共に，高品質かつ大口径のＳｉＣ単結晶１０を得ることができる。
【００５７】
（実施例２）
本例では，上記ＳｉＣ単結晶の裏面に，該裏面からのＳｉＣの昇華を防止するための保護材を配置してＳｉＣ単結晶を作製する例である。
図２に示すごとく，本例においては，実施例１と同様の成長容器５の台座５５の凸状部５５２に，応力緩衝材２としての柔軟性黒鉛シートを，接着剤を介して貼り付けた。
【００５８】
続いて，｛０００−１｝面を成長面として露出させた，厚み２．０ｍｍのＳｉＣ種結晶１と，保護材３としての厚み０．３ｍｍの等方性黒鉛板とを準備し，この保護材３をＳｉＣ種結晶１の成長面と反対側の面である裏面に接着剤を介して貼り付けた。
次に，図２に示すごとく，この保護材３を貼り付けたＳｉＣ種結晶１を，保護材３側が応力緩衝材２側に向き，ＳｉＣ種結晶１の成長面側が成長容器５の底面を向くようにして，台座５５の凸状部５５２に貼り付けられた応力緩衝材２に，接着剤を介して貼り付けた。
【００５９】
次に，実施例１と同様にして，ＳｉＣ原料粉末１５を，ＳｉＣ種結晶１と対向するように成長容器５内に配置し，加熱し，ＳｉＣ原料粉末１５を昇華させてＳｉＣ単結晶１０を得た（昇華再析出法）。
【００６０】
さらに，実施例１と同様に，このＳｉＣ単結晶１０からＳｉＣウエハを作製し，｛０００１｝格子面の反り（曲率半径Ｒ）をＸ線回折法により測定したところ，ＳｉＣ種結晶１の反りと略同等の値であり，曲率半径Ｒは１００ｍを大きく越えていた。また，ＳｉＣ単結晶１０には，ＳｉＣ種結晶の裏面から発生するマクロ欠陥はほとんど発生していなかった。
【００６１】
本例においては，上記のように，保護材３をＳｉＣ種結晶１の裏面に配置した。そのため，ＳｉＣ種結晶１の裏面からＳｉＣが昇華することを防止でき，上記のようにマクロ欠陥の発生をさらに一層防止できた。
【００６２】
また，本例においては，上記保護材３として，厚み０．１ｍｍの柔軟性黒鉛シートを用い，さらに，上記ＳｉＣ種結晶１の厚みを１．０ｍｍとし，他は上記と同様にして昇華再析出法によりＳｉＣ単結晶を作製した。
この場合にも，曲率半径が１００ｍを大きく越え，マクロ欠陥のほとんどないＳｉＣ単結晶１０を得ることができた。
【００６３】
また，保護材３として，ＳｉＣ種結晶１の成長面と反対側に位置する裏面上に一体的に設けられた，厚み０．０３ｍｍの黒鉛微粉末とフェノール樹脂からなる膜，又は厚み０．０３ｍｍの黒鉛微粉末とセルロース樹脂からなる膜，又は厚み０．００１ｍｍの難黒鉛化性炭素膜又はＴａＣ蒸着膜，又は厚み０．０３ｍｍのＣＶＤ法により設けられた黒鉛膜を用いて，他は上記と同様にして昇華再析出法によりＳｉＣ単結晶を作製した。
この場合にも，曲率半径が１００ｍを大きく越え，マクロ欠陥のほとんどない上ＳｉＣ単結晶を得ることができた。
【００６４】
（実施例３）
実施例２においては，保護材を，応力緩衝材と積層するように配置したが，本例においては，中空貫通孔を有する応力緩衝材の中空貫通孔内に保護材を配置させた例につき，図３を用いて説明する。
【００６５】
まず，図３に示すごとく，応力緩衝材２の略中央を貫くような中空貫通孔２５を有するリング形状（厚み０．５ｍｍ，外径５０ｍｍ，内径４８ｍｍ）の応力緩衝材２を準備し，この応力緩衝材２を実施例１及び２と同様の形状の台座５５の凸状部５５２に接着剤を介して貼り付けた。
続いて，厚み０．３ｍｍ，径４７．８ｍｍの円柱状の保護材３（等方性黒鉛板）を準備し，この保護材３をＳｉＣ種結晶１の成長面と反対側に位置する裏面に，接着剤を介して貼り付けた。
【００６６】
次に，保護材３を貼り付けたＳｉＣ種結晶１を，台座５５に貼り付けられた応力緩衝材２に，接着剤を介して貼り付けた。このとき，図３に示すごとく，保護材３側が応力緩衝材２側に向き，かつ保護材３が応力緩衝材２の中空貫通孔２５内に配置されるように貼り付けた。
【００６７】
次に，実施例１と同様にして，ＳｉＣ原料粉末１５を，ＳｉＣ種結晶１と対向するように成長容器５内に配置し，加熱し，ＳｉＣ原料粉末１５を昇華させてＳｉＣ単結晶１０を得た（昇華再析出法）。さらに，同様にしてＳｉＣウエハを作製し，曲率半径を測定したところ，ＳｉＣ種結晶１の反りと略同等の値であり，曲率半径Ｒは１００ｍを大きく越えていた。また，ＳｉＣ単結晶１０には，ＳｉＣ種結晶１の裏面から発生するマクロ欠陥はほとんど発生していなかった。
【００６８】
（実施例４）
本例は，上記台座及び上記応力緩衝材に，それぞれ中空貫通孔を設けて，ＳｉＣ単結晶を作製する例である。
本例においては，図４に示すごとく，中空貫通孔５５５を有する黒鉛製の台座５５を準備した。中空貫通孔５５５は，台座５５の凸状部５５２を貫通している。凸状部５５２は略円筒状であり，その外径は５０ｍｍであり，内径は４８ｍｍである。
【００６９】
次に，台座５５の凸状部５５２に，応力緩衝材として中空貫通孔２５を有するリング形状（厚み０．５ｍｍ，外径５０ｍｍ，内径４８ｍｍ）の柔軟性黒鉛シートを，接着剤を介して貼り付けた。このとき，応力緩衝材２の中空貫通孔２５と台座５５の中空貫通孔５５５とが重なるように，応力緩衝材２を貼り付けた。
【００７０】
続いて，｛０００−１｝面を成長面として露出させた，厚み１．０ｍｍ，径５０ｍｍの円柱状のＳｉＣ種結晶１を，成長面側が成長容器５の底面を向くようにして，台座５５の凸状部５５２に貼り付けられた応力緩衝材２に接着剤を介して貼り付けた。
【００７１】
次に，実施例１と同様にして，ＳｉＣ原料粉末１５を，ＳｉＣ種結晶１と対向するように成長容器５内に配置し，加熱し，ＳｉＣ原料粉末１５を昇華させてＳｉＣ単結晶１０を得た。さらに，同様にしてＳｉＣウエハを作製し，曲率半径を測定したところ，ＳｉＣ種結晶１の反りと略同等の値であり，曲率半径Ｒは１００ｍを大きく越えていた。また，ＳｉＣ単結晶１０には，ＳｉＣ種結晶１の裏面から発生するマクロ欠陥はほとんど発生していなかった。
【００７２】
また，本例においては，実施例１〜３に比べて，ＳｉＣ単結晶の成長速度が１．２倍向上しており，より高速なＳｉＣの成長を実現できた。
これは，台座５５及び応力緩衝材２にそれぞれ中空貫通孔２５，５５５を設けたことにより，ＳｉＣ種結晶１の裏面側が成長容器５外の外気に曝され，効率的に冷やされたためであると考えられる。
【００７３】
（実施例５）
本例は，実施例４と同様に上記台座及び上記応力緩衝材に，それぞれ中空貫通孔を設けると共に，ＳｉＣ種結晶の裏面に保護材を配置してＳｉＣ単結晶を作製する例である。
以下，図５及び図６を用いて，詳細に説明する。
まず，図５に示すごとく，実施例４と同様に，中空貫通孔５５５を有する台座５と，中空貫通孔２５を有する応力緩衝材２を準備し，応力緩衝材２を台座５に接着剤を介して貼り付けた。
【００７４】
続いて，｛０００−１｝面を成長面として露出させた，厚み１．５ｍｍ，径５０ｍｍのＳｉＣ種結晶１と，保護材３として厚み０．１ｍｍ，径５０ｍｍの柔軟性黒鉛シートを準備した。この保護材３をＳｉＣ種結晶１の成長面と反対側に位置する裏面に接着剤を介して貼り付けた。
【００７５】
そして，図５に示すごとく，保護材３が貼り付けられたＳｉＣ種結晶１を，成長面側が成長容器５の底面を向くようにして，台座５５に貼り付けられた応力緩衝材２に接着剤を介して貼り付けた。このとき，同図に示すごとく，保護材３は，応力緩衝材２とＳｉＣ種結晶１との間に，積層状態で配置される。
【００７６】
次に，実施例１と同様の昇華再析出法によりＳｉＣ単結晶を作製し，さらに同様にしてＳｉＣウエハを作製し，曲率半径を測定したところ，ＳｉＣ種結晶１の反りと略同等の値であり，曲率半径Ｒは１００ｍを大きく越えていた。
また，ＳｉＣ単結晶１０には，ＳｉＣ種結晶１の裏面から発生するマクロ欠陥はほとんど発生していなかった。
また，本例においては，実施例１〜３に比べて，ＳｉＣ単結晶の成長速度が１．３倍向上しており，高速なＳｉＣの成長を実現できた。
【００７７】
また，保護材３として，厚み０．３ｍｍ，径５０ｍｍの等方性黒鉛板を用い，高温ＣＶＤ法を用いてＳｉＣ単結晶を成長させた場合においても，同様の結果を得ることができた。
【００７８】
次に，本例においては，台座５５の中空貫通孔５５５及び応力緩衝材２の中空貫通孔２５の断面形状を略正方形にし，また保護材３として，厚み０．３ｍｍ，径５０ｍｍの等方性黒鉛板を用い，またＳｉＣ種結晶として｛１１−２０｝面を成長面として露出させた，厚み３．０ｍｍ，径５０ｍｍの４Ｈ−ＳｉＣ種結晶を用いて，高温ＣＶＤ法により，ＳｉＣ単結晶を成長させた。
【００７９】
このＳｉＣ成長結晶を切断，研磨し，｛１−１００｝面が露出したＳｉＣウエハを作製し，溶融アルカリエッチングにより積層欠陥密度を評価したところ，積層欠陥密度が１ｃｍ−１未満であり，非常に高品質であった。また，種結晶裏面から発生するマクロ欠陥もほとんど発生していなかった。
【００８０】
次に，本例においては，図６に示すごとく，保護材３が応力緩衝材２の中空貫通孔２５内に配置されるように，保護材を配置して，ＳｉＣ単結晶を作製した。
具体的には，まず，実施例４と同様に，中空貫通孔５５５を有する台座５と，中空貫通孔２５を有する応力緩衝材２を準備し，応力緩衝材２を台座５に接着剤を介して貼り付けた。
【００８１】
続いて，保護材３として厚み０．１ｍｍ，径４７．９ｍｍの柔軟性黒鉛シートを準備した。この保護材３をＳｉＣ種結晶１の成長面と反対の面に接着剤を介して貼り付け，図６に示すごとく，このＳｉＣ種結晶１を，保護材３が応力緩衝材２の中空貫通孔２５内に配置されるように，応力緩衝材２に接着剤を介して貼り付けた。
【００８２】
次に，実施例１と同様の昇華再析出法によりＳｉＣ単結晶を作製し，さらに同様にしてＳｉＣウエハを作製し，曲率半径を測定したところ，ＳｉＣ種結晶１の反りと略同等の値であり，曲率半径Ｒは１００ｍを大きく越えていた。
また，ＳｉＣ単結晶１０には，ＳｉＣ種結晶１の裏面から発生するマクロ欠陥はほとんど発生していなかった。
また，本例においては，実施例１及び２に比べて，ＳｉＣ単結晶の成長速度が向上しており，高速なＳｉＣの成長を実現できた。
【００８３】
次に，本例においては，保護材３として，黒鉛微粉末とセルロース樹脂とからなる，ＳｉＣ種結晶に一体的に設けられた膜（厚み０．０３ｍｍ，径５０ｍｍ）を用いて，他は上記と同様にして，昇華再析出法によりＳｉＣ単結晶を作製したところ，上記と同様の結果を得ることができた。
【００８４】
（比較例）
本例は，ＳｉＣ種結晶を，直接的に成長容器の台座に接着剤を介して貼り付け，ＳｉＣ単結晶を成長させた例である。
具体的には，図７に示すごとく，まず実施例１と同様の，凸状部７５２を有する台座７５と容器本体部７７とよりなる成長容器７を準備した。
続いて，この台座７５の凸状部７５２に，｛０００−１｝面を成長面として露出させた，厚み１．０ｍｍのＳｉＣ種結晶９を，接着剤８を介して貼り付けた。
【００８５】
次に，実施例１と同様にして，ＳｉＣ原料粉末９５を，ＳｉＣ種結晶９と対向するように成長容器７内に配置し，加熱し，ＳｉＣ原料粉末９５を昇華させてＳｉＣ単結晶９０を得た（昇華再析出法）。
【００８６】
さらに，実施例１と同様に，このＳｉＣ単結晶９０からＳｉＣウエハを作製し，｛０００１｝格子面の反り（曲率半径Ｒ）をＸ線回折法により測定したところ，ＳｉＣ種結晶９の反りよりも結晶格子面の反りが増大しており，曲率半径Ｒは１０ｍ程度であった。また，ＳｉＣ単結晶９０には，ＳｉＣ種結晶９の裏面から成長方向に２ｍｍの領域で，マクロ欠陥が発生していた。
【００８７】
次に，本例においては，ＳｉＣ種結晶９として，｛１１−２０｝面を成長面として露出させた，厚み１．０ｍｍ，外径５０ｍｍの４Ｈ−ＳｉＣ種結晶を準備し，このＳｉＣ種結晶９を台座７５の凸状部７５２に，接着剤を介して貼り付け，高温ＣＶＤ法によりＳｉＣ単結晶９０を成長させた。
このＳｉＣ単結晶９０を切断，研磨し，｛１−１００｝面が露出したＳｉＣウエハを作製し，溶融アルカリエッチングにより積層欠陥密度を評価した。その結果，積層欠陥密度が１０〜１００ｃｍ−１であった。また，ＳｉＣ単結晶９０には，ＳｉＣ種結晶９の裏面から成長方向に２ｍｍの領域で，マクロ欠陥が発生していた。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１にかかる，ＳｉＣ種結晶と台座との間に応力緩衝材を配置して，ＳｉＣ種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させる様子を示す，成長容器の断面説明図。
【図２】実施例２にかかる，ＳｉＣ種結晶と台座との間に，応力緩衝材と保護材とを積層して配置し，ＳｉＣ単結晶を成長させる様子を示す，成長容器の断面説明図。
【図３】実施例３にかかる，ＳｉＣ単結晶を台座との間に，応力緩衝材と保護材とを，応力緩衝材の中空貫通孔内に保護材を嵌め込んだ状態で配置し，ＳｉＣ単結晶を成長させる様子を示す，成長容器の断面説明図。
【図４】実施例４にかかる，中空貫通孔を有する台座及び応力緩衝材を用いてＳｉＣ単結晶を成長させる様子を示す，成長容器の断面説明図。
【図５】実施例５にかかる，中空貫通孔を有する台座及び応力緩衝材を用いて，該応力緩衝材に保護材を積層するように配置してＳｉＣ単結晶を成長させる様子を示す，成長容器の断面説明図。
【図６】実施例５にかかる，中空貫通孔を有する台座及び応力緩衝材を用い，保護材が該応力緩衝材の中空貫通孔内に配置されるようにＳｉＣ種結晶の裏面に保護材を配置してＳｉＣ単結晶を成長させる様子を示す，成長容器の断面説明図。
【図７】比較例にかかる，ＳｉＣ種結晶を接着剤を用いて台座に固定し，ＳｉＣ単結晶を成長させる様子を示す説明図。
【符号の説明】
１．．．ＳｉＣ種結晶，
１０．．．ＳｉＣ単結晶，
１５．．．ＳｉＣ原料粉末，
２．．．応力緩衝材，
２５．．．中空貫通孔（応力緩衝材），
３．．．保護材，
５．．．成長容器，
５５．．．台座，
５５５．．．中空貫通孔（台座），
【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】
2004269297.tif 000007
【図６】
2004269297.tif 000008
【図７】
2004269297.tif 000009