(57)【要約】      （修正有）【課題】台座から分離された、欠陥の少ないＳｉＣ結晶の製造方法を提供する。【解決手段】炭素からなる台座の主面上に昇華法により炭化珪素結晶を形成する工程Ｓ１と、炭化珪素結晶を台座とを一体で取り出し、台座のうち炭化珪素結晶と接する部分が残存するように台座の一部をワイヤーソーを用いた切断などにより除去する工程Ｓ２と、台座の残部と炭化珪素結晶を加熱装置の内部空間に収容し、酸素含有雰囲気で加熱することにより台座の炭素を酸化してより炭化珪素結晶から台座を除去する工程Ｓ３とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素からなる台座の主面上に炭化珪素結晶を形成する工程と、
前記炭素を酸化して、前記炭化珪素結晶から前記台座を除去する工程と、を備える、炭化珪素結晶の製造方法。
【請求項２】
前記炭化珪素結晶を形成する工程の前に、前記台座の主面に炭化珪素単結晶からなる種基板を配置する工程を備える、請求項１に記載の炭化珪素結晶の製造方法。
【請求項３】
前記台座を配置する工程において、炭素からなる固定部を用いて、前記台座の主面に対して前記種基板を固定する、請求項２に記載の炭化珪素結晶の製造方法。
【請求項４】
前記台座を除去する工程において、前記台座を５００℃以上１８００℃未満で加熱する、請求項１から３のいずれかに記載の炭化珪素結晶の製造方法。
【請求項５】
前記台座を除去する工程において、酸素を１体積％以上含有する雰囲気に前記台座を配置する、請求項１から４のいずれかに記載の炭化珪素結晶の製造方法。
【請求項６】
前記炭化珪素結晶を形成する工程と前記台座を除去する工程との間に、前記台座の一部を除去する工程をさらに備える請求項１から５のいずれかに記載の炭化珪素結晶の製造方法。
【請求項７】
前記台座を除去する工程は、前記台座を加熱装置の内部空間に収容する工程と、前記加熱装置の内部空間を加熱することによって、収容された前記台座を加熱する工程とを有し、前記収容する工程において、前記台座と前記加熱装置の内壁とが接触しないように、前記台座を前記加熱装置内に配置する、請求項１から６のいずれかに記載の炭化珪素結晶の製造方法。
【請求項８】
前記炭化珪素結晶の前記台座と接触する面の最大幅Ｗと、前記接触する面に直交する前記炭化珪素結晶の成長方向の最大長さＨとの比Ｈ／Ｗが、２／５以下である、請求項１から７のいずれかに記載の炭化珪素結晶の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化珪素結晶を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の製造に用いられる半導体基板として炭化珪素（ＳｉＣ）結晶の利用が進められつつある。ＳｉＣは、より一般的に用いられているシリコン（Ｓｉ）に比べて大きなバンドギャップを有する。そのため、ＳｉＣを用いた半導体装置は、耐圧が高く、オン抵抗が低く、また高温環境下での特性の低下が小さい、といった利点を有することから、注目を集めている。
【０００３】
このようなＳｉＣ結晶の成長方法の一つとして、気相成長法の昇華法が挙げられる。たとえば、特許文献１には、昇華法によって、グラファイト製の台座の表面上にＳｉＣブールを形成し、これをスライス、研磨し、さらに溶融ＫＯＨを用いてエッチングすることによって、ＳｉＣウエハを製造する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００８−５１５７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、通常、１つのインゴット形状のＳｉＣ結晶を１本のワイヤーを用いてスライスすることによって複数の基板を作製する。このため、ＳｉＣ結晶と台座とが一体化した状態のまま、ＳｉＣ結晶をスライスする場合、ワイヤーはＳｉＣ結晶のみならず、台座にも接触する傾向にある。
【０００６】
しかし、ＳｉＣ結晶とグラファイト製の台座とは、硬度、脆弱性などの物性が大きく異なる。このため、ＳｉＣ結晶のスライス、研磨などの加工処理を行なう際に、ワイヤーなどの加工部材が物性の異なる両者に接触することによって、当該加工部材に余分な負荷がかかることになる。この場合、この負荷に起因して、ワイヤーの切断などの加工部材の破損が引き起こされるという問題がある。また、加工部材の破損に伴い、設備の破損が生じる場合もある。さらには、この破損に伴い、ＳｉＣ結晶が損傷し、結果的にＳｉＣ結晶に欠陥が生じるという問題がある。
【０００７】
したがって、基板の生産性を向上し、また、設備への負荷を低減するためには、台座から分離されたＳｉＣ結晶を準備した後、当該ＳｉＣ結晶に加工処理を行うことが必要となる。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、台座から分離された、欠陥の少ないＳｉＣ結晶の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記目的を達成すべく、台座の表面上に成長されたＳｉＣ結晶と台座とを分離する方法として、物理的にＳｉＣ結晶および台座に力を加えてＳｉＣ結晶から台座を剥離する検討を行った。しかし、この場合には、ＳｉＣ結晶にクラックが発生し、あるいは割れが生じ、結果的にＳｉＣ結晶に欠陥が発生する可能性が高いことが分かった。
【００１０】
そこで、本発明者らは、物理的にＳｉＣ結晶または台座に力を加えて両者を剥離する方法の代わりとなる方法について考察し、当該方法として、化学的に台座の除去する方法を用いることに着目した。そして、化学的にＳｉＣ結晶から台座を除去する方法について鋭意検討を重ね、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明は、炭素からなる台座の主面上にＳｉＣ結晶を形成する工程と、炭素を酸化して、ＳｉＣ結晶から台座を除去する工程と、を備える、ＳｉＣ結晶の製造方法である。
【００１２】
本製造方法によれば、台座を構成する炭素を酸化して、ＳｉＣ結晶と一体化している台座をガス化させることによって、ＳｉＣ結晶から台座を除去する。このため、ＳｉＣ結晶または台座に、両者を剥離するための物理的な力を加える必要がないため、台座の除去に伴う欠陥の発生を抑制することができる。したがって、欠陥の少ない高品質なＳｉＣ結晶を製造することができる。
【００１３】
上記製造方法において、形成する工程の前に、台座の主面にＳｉＣ単結晶からなる種基板を配置する工程を備えることが好ましい。
【００１４】
これにより、種基板の表面上に単結晶構造を有するＳｉＣ結晶を容易に製造することができる。
【００１５】
上記製造方法は、種基板を配置する工程において、炭素からなる固定部を用いて、台座の主面に対して種基板を固定することが好ましい。
【００１６】
これにより、種基板と台座とを簡便に固定させることができる。また、固定部は炭素からなるため、台座を除去する工程において、台座と同様にガス化させて除去することができる。
【００１７】
上記製造方法は、除去する工程において、台座を５００℃以上１８００℃未満で加熱することが好ましい。
【００１８】
これにより、炭素を効率的に酸化することができるため、ＳｉＣ結晶の製造タクトを短縮することができる。
【００１９】
上記製造方法は、除去する工程において、酸素を１体積％以上含有する雰囲気に台座を配置することが好ましい。
【００２０】
これにより、炭素を効率的に酸化することができるため、ＳｉＣ結晶の製造タクトを短縮することができる。
【００２１】
上記製造方法において、ＳｉＣ結晶を形成する工程と台座を除去する工程との間に、台座の一部を除去する工程をさらに備えることが好ましい。
【００２２】
これにより、台座の体積を小さくする、または台座の表面積を大きくすることができるため、台座を構成する炭素を酸化するための時間を短縮することができる。したがって、ＳｉＣ結晶の製造タクトを短縮することができる。
【００２３】
上記製造方法において、台座を除去する工程は、台座を加熱装置の内部空間に収容する工程と、加熱装置の内部空間を加熱することによって、収容された台座を加熱する工程とを有し、収容する工程において、台座と加熱装置の内壁とが接触しないように、台座を加熱装置内に配置することが好ましい。
【００２４】
これにより、台座を除去する工程において、台座の表面の全てが加熱装置内において露出している状態となるため、台座と加熱装置内の酸素との接触効率が向上する。したがって、台座を酸化するための時間を短縮することができ、もって、ＳｉＣ結晶の製造タクトを短縮することができる。
【００２５】
上記製造方法において、ＳｉＣ結晶の台座と接触する面の最大幅Ｗと、接触する面に直交するＳｉＣ結晶の成長方向の最大長さＨとの比Ｈ／Ｗが、２／５以下であることが好ましい。
【００２６】
ＳｉＣ結晶が上記比を満たす形状を有する場合に、ＳｉＣ結晶を台座とを物理的に剥離すると、ＳｉＣ結晶に欠陥が発生する確率が増大する傾向にあることを本発明者らは知見している。このため、上記形状を有するＳｉＣ結晶においては本発明による効果をより高く発揮することができる。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように、本発明のＳｉＣ結晶の製造方法によれば、台座から分離された、欠陥の少ないＳｉＣ結晶を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施の形態１におけるＳｉＣ結晶の製造方法の概略的なフロー図である。
【図２】実施の形態１におけるＳｉＣ結晶の製造方法の第１工程を概略的に示す断面図である。
【図３】実施の形態１における昇華法の一例を示す概略的な断面図である。
【図４】実施の形態１におけるＳｉＣ結晶の製造方法の第２工程を概略的に示す断面図である。
【図５】実施の形態１におけるＳｉＣ結晶の製造方法の第３工程を概略的に示す断面図である。
【図６】実施の形態１における炭素の酸化法の一例を示す概略的な断面図である。
【図７】実施の形態１におけるＳｉＣ結晶の形状の一例を説明するための概略的な断面図である。
【図８】実施の形態２におけるＳｉＣ結晶の製造方法の概略的なフロー図である。
【図９】実施の形態２におけるＳｉＣ結晶の製造方法の第１工程を概略的に示す断面図である。
【図１０】実施の形態２におけるＳｉＣ結晶の製造方法の第２工程を概略的に示す断面図である。
【図１１】実施の形態２におけるＳｉＣ結晶の製造方法の第３工程を概略的に示す断面図である。
【図１２】実施の形態２におけるＳｉＣ結晶の製造方法の第４工程を概略的に示す断面図である。
【図１３】実施の形態２におけるＳｉＣ結晶の形状の一例を説明するための概略的な断面図である。
【図１４】実施の形態２におけるＳｉＣ結晶の製造方法の第１工程の他の例を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には、同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。また、本明細書中においては、個別面を（）、集合面を｛｝でそれぞれ示している。また、負の指数については、結晶学上、”−”（バー）を数字の上に付けることになっているが、本明細書中では、数字の前に負の符号を付けている。
【００３０】
＜実施の形態１＞
以下、本発明の一例として、昇華法を用いて多結晶構造を有するＳｉＣ結晶を製造する方法について説明する。
【００３１】
（ＳｉＣ結晶を形成する工程）
図１および図２を参照して、まず、台座１０の主面１０ａ（図２中、下面）上に、ＳｉＣ結晶を形成する（ステップＳ１）。本工程において、ＳｉＣ結晶は、以下のように形成することができる。
【００３２】
図３を参照して、まず、坩堝３０内に原料３１が収められ、坩堝３０の内部へ台座１０の主面１０ａが面するように、台座１０が取り付けられる。なお、図４に示すように、台座１０が坩堝３０の蓋として機能してもよい。
【００３３】
台座１０は、炭素からなり、特に、グラファイトからなることが好ましい。坩堝３０は、その耐久性から、好ましくは黒鉛製坩堝である。原料３１は、ＳｉＣ2ガス、Ｓｉ2Ｃガスなどの原料ガスを発生させるものであれば特に制限されず、また、原料ガスを台座１０の主面１０ａに到達可能であれば、その形状および配置も特に制限されない。たとえば、取扱いの容易性、および原料の準備の容易性から、ＳｉＣ粉末を用いることが好ましい。ＳｉＣ粉末は、たとえば、ＳｉＣ多結晶を粉砕することによって得ることができる。また、窒素およびリンなどの不純物がドーピングされたＳｉＣ結晶を成長させる場合には、原料３１に不純物を混合させればよい。
【００３４】
次に、昇華法により、台座１０の主面１０ａ上に、ＳｉＣ結晶１１が成長させられる。具体的には、坩堝３０内の縦方向（図３中上下方向）に温度勾配をかけて、原料３１が収められる領域を原料３１が昇華する温度環境下とし、台座１０の主面１０ａが位置する領域をＳｉＣが結晶化する温度環境下とする。これにより、図中矢印で示すように原料３１が昇華し、台座１０の主面１０ａ上には昇華物が堆積するため、結果的に、ＳｉＣ結晶１１を主面１０ａ上に成長させることができる。
【００３５】
この昇華法における坩堝３０内の温度は、たとえば、２１００℃以上２５００℃以下とされる。坩堝３０内の圧力は、好ましくは、１．３ｋＰａ以上大気圧以下とされ、より好ましくは、成長速度を高めるために１３ｋＰａ以下とされる。また、昇華法において、好ましくは坩堝３０内に不活性ガスを導入する。たとえば、坩堝３０の上部に開口部を設けることによって、当該開口部から坩堝３０の内部に不活性ガスを導入することができる。不活性ガスとしては、たとえば、アルゴン、ヘリウムおよび窒素からなる群から選択された少なくとも１種を用いることができる。
【００３６】
そして、上記昇華法によって主面１０ａ上にＳｉＣ結晶１１が形成された台座１０を坩堝３０から取り外す。なお、坩堝３０内の温度を低下させることによって、昇華法による結晶成長を停止することができ、もって、所望の大きさのＳｉＣ結晶１１を形成することができる。好ましくは、台座１０のの主面１０ａの平面形状は直径１００ｍｍの円を包含している。これにより、この主面１０ａ上に成長したＳｉＣ結晶１１から、直径１００ｍｍの円を包含する平面形状を有する基板を容易に得ることができる。
【００３７】
（台座の一部を除去する工程）
次に、図１および図４を参照して、台座１０の一部を除去する（ステップＳ２）。本工程において、台座１０の一部は、以下のように除去することができる。
【００３８】
台座１０の主面１０ａ以外の面を構成する部分、図４を参照すれば、台座１０の図中上部を、ワイヤーソーなどを用いて切断する。なお、図４において点線で示す領域は、本工程により除去される台座１０の領域を示す。また、他の工具、たとえば、ダイシングブレードを用いて台座１０の一部を除去してもよい。本工程による利点は以下の通りである。
【００３９】
すなわち、台座１０は、後述する工程（ステップＳ３）において、酸化されることによって化学的に除去されるが、本工程を行なうことにより、化学的に除去する台座１０の体積を予め低減させることができる。このため、台座１０を化学的に除去するために必要な処理時間を短縮することができる。
【００４０】
台座１０において除去される一部は図４の点線で示す領域に限られず、たとえば、台座１０の図４中横方向に突出する部分を除去してもよい。また、台座１０の表面積が大きくなるように、台座１０の一部を除去してもよい。台座１０の表面積が大きくなることにより、後述する工程（ステップＳ３）において、酸素と台座１０との接触効率が向上するため、酸化効率が向上し、結果的に、台座１０を化学的に除去するために必要な処理時間を短縮することができる。
【００４１】
ここで、台座１０の全てとＳｉＣ結晶１１とを分離すべく、台座１０のＳｉＣ結晶１１と接する部分を、物理的に、たとえばワイヤーソーを用いて除去しようとすると、ワイヤーソーは台座１０のみならず、ＳｉＣ結晶１１の一部をも切削する場合がある。この場合、ワイヤーソーは、硬度、脆弱性などの物性が大きく異なる台座１０とＳｉＣ結晶１１とを切削することになるため、ワイヤーソーに大きな負荷がかかることになる。この負荷に伴ってワイヤーソーの切断が発生すると、この切断に起因してＳｉＣ結晶１１に損傷が発生する虞がある。
【００４２】
したがって、本工程において、台座１０のうちＳｉＣ結晶１１と接する部分が残存するように、台座１０の除去領域を決定する必要がある。理論的には、ＳｉＣ結晶１１との界面から、炭素１原子層分の厚みの台座１０を残存させることが好ましく、さらに、製造工程の安定化の観点からは、ＳｉＣ結晶１１との界面から、少なくとも、垂直方向に１００μｍ以上の厚みの台座１０が残存するように、台座１０の一部を除去することが好ましい。なお、本工程は必須ではなく、本工程を行なわずに、後述する工程（ステップＳ３）を行ってもよい。
【００４３】
（ＳｉＣ結晶から台座を除去する工程）
次に、図１および図５を参照して、台座１０を構成する炭素を酸化して、ＳｉＣ結晶１１から台座１０を除去する（ステップＳ３）。本工程において、台座１０は、以下のように除去することができる。
【００４４】
図６を参照して、まず、加熱装置６０の内部空間６１に、ＳｉＣ結晶１１が形成された台座１０を収容する。加熱装置６０の内部空間６１は密閉されている必要はなく、外部と通気可能であってもよい。次に、加熱装置６０の内部に設けられた加熱部６２によって内部空間６１を加熱する。加熱部６２の構成は特に限定されず、たとえば、電熱線、セラミックヒータまたは石英加熱管などを用いることができる。なお、加熱部６２が配置される位置、数は、図６に示す形態に限られない。
【００４５】
これにより、内部空間６１に配置された台座１０が加熱される。また、加熱装置６０の内部空間６１には、酸素原子（Ｏ）を含むガスが存在している。このため、本工程において、台座１０を構成する固体の炭素が内部空間６１内の酸素原子によって酸化されて、一酸化炭素ガス（ＣＯ）、二酸化炭素ガス（ＣＯ2）などの酸化炭素ガスに変換される。これにより、固体の台座１０がＳｉＣ結晶１１から除去されて、最終的に、図５に示す、台座１０の全てが除去されて、台座１０に接触していた面１１ａが露出したＳｉＣ結晶１１を得ることができる。
【００４６】
また、本工程において、台座１０のみならず、ＳｉＣ結晶１１も同様に加熱されることになる。具体的には、内部空間６１が加熱されることによって、ＳｉＣ結晶１１の全体が均一に加熱されることになる。このため、ＳｉＣ結晶１１のアニール効果をも期待することができる。
【００４７】
酸素原子を含むガスは、好ましくは空気である。この場合、簡便に内部空間６１に空気を充填することができる。また、内部空間６１に酸素ガスを１体積％以上含有する雰囲気とすることが好ましい。これにより、台座１０の酸化を促進することができる。なかでも、酸素ガスを１体積％以上含有する不活性ガス雰囲気とすることが好ましい。これにより、台座１０の酸化を促進することができるとともに、他の意図しない反応を抑制することができるため、炭素をさらに効率的に酸化することができる。不活性ガスとしては、アルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガスなどを選択することができる。なお、炭素の酸化を促進するという観点からは、内部空間６１における酸素ガスの体積は高いことが好ましいが、８０体積％より大きくすると、引火物の存在などによる安全性の問題、台座の炭素の急激な燃焼によって設定温度以上に非加熱体の温度が上昇するなどのおそれがある。このため、内部空間６１の酸素ガスの含有割合は、８０体積％以下であることが好ましい。
【００４８】
また、本工程において、台座１０を５００℃以上で加熱することが好ましい。これにより、台座１０の酸化を促進することができ、炭素を効率的に酸化することができる。したがって、結果的に、ＳｉＣ結晶１１の製造タクトを短縮することができる。また、台座１０を１８００℃未満で加熱することが好ましい。これにより、ＳｉＣ結晶１１に対するエッチングなどの影響を抑制することができる。より好ましくは、加熱温度は、８００℃以上１２００℃以下である。
【００４９】
また、本工程において、図６に示すように、台座１０と加熱装置６０の内壁６０ａとが接触しないように、台座１０を加熱装置６０内に配置することが好ましい。これにより、台座１０の露出する表面の全てが加熱装置６０内において露出している状態となるため、台座１０と内部空間６１における酸素原子または酸素ガスとの接触効率が向上する。したがって、台座１０を酸化するための時間を短縮することができ、もって、ＳｉＣ結晶１１の製造タクトを短縮することができる。
【００５０】
以上詳述したように、本実施の形態１において、多結晶構造からなる、台座と分離されたＳｉＣ結晶を製造することができる。昇華法によって形成されたＳｉＣ結晶には、台座が一体化されているが、本実施の形態１によれば、台座を酸化してガス化させることによって化学的に除去することができるため、ＳｉＣ結晶または台座に両者を剥離するための物理的な力を加える必要がない。このため、物理的な力を加えることに起因するＳｉＣ結晶における欠陥の発生を抑制することができる。したがって、欠陥の少ない高品質なＳｉＣ結晶を製造することができる。
【００５１】
なかでも、ＳｉＣ結晶の台座と接触する面の最大幅Ｗと、接触する面に直交するＳｉＣ結晶の成長方向の最大長さＨとの比Ｈ／Ｗが、２／５以下であることが好ましい。具体的には、図７を参照して、ＳｉＣ結晶１１の台座１０と接触する面１１ａの最大幅Ｗと、当該面１１ａに直行するＳｉＣ結晶１１の成長方向（図７中上方向）の最大長さＨとの比Ｈ／Ｗが２／５以下であることが好ましい。なお、面１１ａの最大幅Ｗは、台座１０の主面１０ａの幅（図中横方向）に一致する。本発明者らは、ＳｉＣ結晶が上記比を満たす形状を有する場合にＳｉＣ結晶と台座とを物理的に剥離すると、ＳｉＣ結晶１１に欠陥が発生する確率が増大する傾向にあることを知見している。このため、上記形状を有するＳｉＣ結晶においては上述の効果をより高く発揮することができる。
【００５２】
また、本実施の形態１により得られるＳｉＣ結晶はインゴットであり、たとえば、ワイヤーソーなどでスライスされることによって、半導体装置用のＳｉＣ基板として用いることができる。このＳｉＣ結晶は台座と分離されているため、ワイヤーソーの切断などの設備の破損を抑制することができ、もって、ＳｉＣ基板の製造コスト、歩留まりを向上させることができる。
【００５３】
また、本実施の形態１で得られるＳｉＣ結晶によれば、台座に接触していた面（図５中の面１１ａ参照。）を露出させることができる。この面は、台座の主面上に形成された平面であり、その基準面としての精度は高い。
【００５４】
すなわち、台座とＳｉＣ結晶とを物理的に切断することによってＳｉＣ結晶の成長開始点に近い面を露出させた場合、その切断の精度次第で当該面の平坦性は変化することになる。したがって、当該面をスライス時の基準面とする場合に、基準面のずれによるスライス処理のずれが生じ、インゴットの利用に過剰なロスが生じる場合がある。これに対し、本実施の形態１で得られるＳｉＣ結晶によれば、台座に接触していた面を基準面とすることができるため、台座の主面の平坦性を確保しておくことにより、基準面の平坦性をも容易に確保することができる。したがって、精度の高いスライスが可能となり、インゴットの利用におけるロスを抑制することができる。
【００５５】
また、本実施の形態１によれば、酸素原子が存在する条件下において、台座のみならずＳｉＣ結晶も加熱されるため、得られるＳｉＣ結晶の表面には酸化膜が形成される。本発明者が種々の検討を行ったところ、１０Å程度の厚みの酸化膜が表面に比較的均一に形成される傾向にあることが知見されている。このように均一な酸化膜が表面に形成されていることにより、成長面の極性を簡便に予測することができ、これにより、成長面が所望の成長面となっているかどうかなど、工程管理の面での良否判定が容易になることが期待される。
【００５６】
なお、Ｓｉ結晶の融点はＳｉＣ結晶と比較して非常に低い。このため、炭素を酸化するための温度条件下において、Ｓｉ結晶が化学的に変化する虞が高い。したがって、本発明は、Ｓｉ結晶の製造に利用することは困難であると考えられる。
【００５７】
＜実施の形態２＞
以下、本発明の一例として、昇華法を用いて単結晶構造を有するＳｉＣ結晶を製造する方法について説明する。
【００５８】
（種基板を配置する工程）
図８および図９を参照して、まず、台座１０の主面１０ａ（図９中、下面）上に種基板９１を配置する（ステップＳ８１）。本実施の形態２において、種基板９１は、図９に示すように、固定部９２によって台座１０の主面１０ａ側に接着することができる。
【００５９】
種基板９１は単結晶構造を有するＳｉＣ結晶（以下、「ＳｉＣ単結晶」ともいう。）からなり、その結晶構造は六方晶系であることが好ましく、なかでも、４Ｈ−ＳｉＣまたは６Ｈ−ＳｉＣであることがより好ましい。種基板９１は、その表面上にＳｉＣ結晶１１が成長することになる面である面９１ａ（図中、下面）と、台座１０に取り付けられることになる面である裏面（図中、上面）とを有する。種基板９１の厚さ（図中、縦方向の寸法）は、たとえば０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。また、種基板９１の平面形状は、直径１００ｍｍの円を包含していることが好ましい。
【００６０】
また、種基板９１の面９１ａの面方位の｛０００１｝面からのオフ角度（傾き）、すなわち（０００１）面または（０００−１）面からのオフ角度は、１５°以下が好ましく、５°以下がより好ましい。これにより、炭化珪素のエピタキシャル成長における欠陥の発生を抑えることができる。あるいは、面９１ａの｛０００１｝面からのオフ角度は８０°以上であってもよい。これにより、たとえば{１１−２０}面または{１−１００}面などのチャネル移動度の高い面を有するＳｉＣ基板を切り出すのに適したＳｉＣ結晶１１を成長させることができる。あるいは、面９１ａの｛０００１｝面からのオフ角度は５０°以上６０°以下であってもよい。これにより、たとえば{０３−３８}面などのチャネル移動度の高い面を有するＳｉＣ基板を切り出すのに適したＳｉＣ結晶１１を成長させることができる。
【００６１】
固定部９２は炭素（Ｃ）からなる。固定部９２は、たとえば、加熱されることによって硬化し、かつその組成が炭素となる接着剤を、台座１０の主面１０ａまたは種基板９１の裏面に塗布し、台座１０の主面１０ａと種基板９１の裏面とを圧着した後、当該接着剤を加熱して硬化させることによって形成することができる。接着剤を硬化するための加熱の温度は、好ましくは１０００℃以上であり、より好ましくは２０００℃以上である。またこの加熱は、不活性ガス中で行われることが好ましい。
【００６２】
固定部９２は、なかでも、加熱されることによって難黒鉛化炭素となる樹脂と、ダイヤモンド微粒子と、溶媒とを含む接着剤が加熱されることによって形成されることが好ましい。難黒鉛化炭素とは、不活性ガス中で加熱された場合に黒鉛構造が発達することが抑制されるような不規則な構造を有する炭素である。加熱されることによって難黒鉛化炭素となる樹脂としては、たとえば、ノボラック樹脂、フェノール樹脂、またはフルフリルアルコール樹脂がある。
【００６３】
ダイヤモンド微粒子の量は、炭素原子のモル数を基準として、樹脂の量よりも少なくされることが好ましい。ダイヤモンド微粒子の粒径は、たとえば０．１〜１０μｍである。溶媒としては、上記の樹脂および炭水化物を溶解・分散させることができるものが適宜選択される。またこの溶媒は、単一の種類の液体からなるものに限られず、複数の種類の液体の混合液であってもよい。たとえば、炭水化物を溶解させるアルコールと、樹脂を溶解させるセロソルブアセテートとを含む溶媒が用いられてもよい。
【００６４】
上記接着剤を用いて固定部９２を形成した場合、接着剤の硬化時に、ダイヤモンド微粒子から黒鉛微粒子への変化による体積増大によって、樹脂から難黒鉛化炭素への変化による体積減少を相殺することができる。よって、接着剤が硬化されることで形成された固定部９２中において、この体積減少に起因して細孔が発生することを抑制することができる。これにより、細孔の存在による固定部９２の熱伝導率の低下を抑制することができるので、固定部９２によって固定された種基板９１の温度をより均一にすることができる。よって、後述するＳｉＣ結晶を形成する工程において、種基板９１上に高品質のＳｉＣ結晶を成長させることができる。
【００６５】
また、接着剤が固定部９２へと変化する際に、ダイヤモンド微粒子、またはこのダイヤモンド微粒子が変化することで形成された黒鉛微粒子が存在する。この微粒子は、接着剤中の樹脂が高温加熱されることで形成される難黒鉛化炭素を均一に分布させる機能を有し、これにより固定部９２の充填率を高めることができる。これにより、固定部９２の熱伝導率を高めることができる。
【００６６】
また、接着剤は、ダイヤモンド微粒子に加えて黒鉛微粒子を当初から含んでもよい。これにより、硬化時に黒鉛に変化することでその体積が増大するダイヤモンド微粒子の量と、最初から黒鉛であることから体積が変わらない黒鉛微粒子の量との比を調整することができる。この調整により、接着剤の硬化時における微粒子の体積増大の程度を調整することができるため、所望の厚みの固定部９２を容易に形成することができる。
【００６７】
好ましくは接着剤は炭水化物を含む。炭水化物としては、糖類またはその誘導体を用いることができる。この糖類は、グルコースのような単糖類であっても、セルロースのような多糖類であってもよい。また、接着剤の成分は、上述した成分以外の成分を含んでもよい。たとえば、界面活性剤および安定剤などの添加材が含まれてもよい。
【００６８】
（ＳｉＣ結晶を形成する工程）
次に、図８および図１０を参照して、種基板９１の面９１ａ上にＳｉＣ結晶１１を形成する（ステップＳ８２）。本工程では、実施の形態１のステップＳ１で詳述した昇華法と同様の昇華法によってＳｉＣ結晶が形成されるため、その説明は繰り返さない。
【００６９】
本実施の形態２において、種基板９１の面９１ａ上に単結晶構造を有するＳｉＣ結晶１１を容易に形成することができる。好ましくは、種基板９１の面９１ａの平面形状は直径１００ｍｍの円を包含している。これにより、この種基板９１上に成長したＳｉＣ結晶１１から、直径１００ｍｍの円を包含する平面形状を有するＳｉＣ単結晶からなる基板を容易に得ることができる。
【００７０】
なお、本実施の形態２において、種基板９１としてＳｉＣから形成されたものを例示したが、他の材料から形成されたものが用いられてもよい。この材料としては、たとえば、ＧａＮ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＡｌＮ、またはＢＮを用いることができる。
【００７１】
（台座の一部を除去する工程）
次に、図８および図１１を参照して、台座１０の一部を除去する（ステップＳ８３）。本工程は、実施の形態１のステップＳ２と同様であるため、その説明は繰り返さない。
【００７２】
（ＳｉＣ結晶から台座を除去する工程）
次に、図８および図１２を参照して、台座１０を構成する炭素を酸化して、ＳｉＣ結晶１１から台座１０を除去する（ステップＳ８４）。本工程は、実施の形態１のステップＳ３と同様であるため、その説明は繰り返さない。
【００７３】
ここで、固定部９２は炭素からなるため、本工程において固定部９２は台座１０と同様に酸化されたガス化することにより、種基板９１の表面上から除去される。したがって、本工程後には、図１２に示すように、ＳｉＣ結晶１１および種基板９１のみが残ることになる。
【００７４】
以上詳述したように、本実施の形態２において、単結晶構造からなるＳｉＣ結晶を製造することができる。昇華法によって形成されたＳｉＣ単結晶には、台座が一体化されているが、本実施の形態２によれば、台座を酸化してガス化させることによって化学的に除去することができるため、ＳｉＣ単結晶または台座に両者を剥離するための物理的な力を加える必要がない。このため、物理的な力を加えることに起因するＳｉＣ単結晶における欠陥の発生を抑制することができる。したがって、欠陥の少ない高品質なＳｉＣ単結晶を製造することができる。
【００７５】
なかでも、ＳｉＣ結晶の台座と接触する面の最大幅Ｗと、接触する面に直交するＳｉＣ単結晶の成長方向の最大長さＨとの比Ｈ／Ｗが、２／５以下であることが好ましいことは、実施の形態１と同様である。具体的には、図１３を参照して、ＳｉＣ結晶１１の台座１０と接触する面１１ａの最大幅Ｗと、当該面１１ａに直行するＳｉＣ結晶１１の成長方向（図１３中上方向）の最大長さＨとの比Ｈ／Ｗが２／５以下であることが好ましい。
【００７６】
また、本実施の形態２では、接着剤を硬化してなる固定部９２を例示したが、固定部９２は他の構成を有していてもよい。たとえば、図１４を参照し、固定部１４０は、台座１０に設けられた溝部１０ｂと種基板９１の表面９１ａとを挟み込むことによって種基板９１と台座１０とを固定するジグであってもよい。この場合であっても、上述のステップＳ８４において、台座１０と同様に炭素からなる固定部９２を除去することができる。また、この場合、台座１０と種基板９１とを簡便に固定することができる。
【００７７】
以上、実施の形態１および２では、昇華法を用いてＳｉＣ結晶を製造する方法について説明したが、ＳｉＣ結晶を台座上に成長させる方法は、昇華法に限られない。たとえば、高速ＣＶＤ法などの気相成長法、溶融成長法などの液相成長法を用いて、台座上にＳｉＣ結晶を製造させた後、台座を酸化除去してもよい。
【実施例】
【００７８】
本発明を実施例および比較例によりさらに具体的に説明する。ただし、これらの実施例および比較例により本発明が限定されるものではない。
【００７９】
（実施例１）
まず、高純度のＳｉＣ粉末を、グラファイトからなる坩堝内に表面が平坦となるように充填した。また、ノボラック樹脂を硬化させることによって、グラファイト製の台座の主面に固定部を介して種基板を固定した。種基板としては、主面形状が円形状であり、直径が２５〜１００ｍｍ（１〜４インチ）、その厚みが０．４〜２ｍｍである様々なサイズの４Ｈ−ＳｉＣ単結晶を用いた。なお、種基板の台座と対向する面と反対側の主面の面方位は、（０００１）面からのオフ角度が８°のものにした。
【００８０】
次に、坩堝内にＨｅガスまたはＡｒガスを導入して、坩堝内の内部の雰囲気の圧力を３００〜７００Ｔｏｒｒまで減圧させた。また、同時に、高周波加熱コイルを用いて、坩堝内の雰囲気の温度が２０００〜２３００℃となるように、坩堝の内部の雰囲気を加熱した。そして、１００Ｔｏｒｒ以下まで減圧し、結晶成長方向の最長の長さが２ｃｍ以上のＳｉＣ結晶を成長させ、その後、坩堝内の温度を室温まで冷却させた。
【００８１】
次に、台座、固定部、種基板、およびＳｉＣ結晶からなる構造物を熱処理装置内に収め、当該熱処理装置内を１０００℃／時間の速度で室温から１０００℃に昇温した。なお、熱処理装置内の雰囲気は、空気が通気可能な条件下とした。そして、熱処理装置内を１０００℃に維持し続け、収容される上記構造物の状態を目視で観察したところ、４８時間経過後に台座および固定部が完全に除去されたことが確認された。そして、このＳｉＣ結晶をワイヤーソーを用いてスライスし、厚さ４５０ｍｍのＳｉＣ基板を３００枚作製したところ、ワイヤーの断線は観察されず、作製されたＳｉＣ基板の各々の品質も良好であった。
【００８２】
（比較例１）
実施例１と同様の方法により、結晶成長方向の最長の長さが２ｃｍ以上のＳｉＣ結晶を成長させた。次に、台座、固定部、種基板、ＳｉＣ結晶からなる構造物を上記ワイヤーソーを用いてスライスし、厚さ４５０ｍｍのＳｉＣ基板を３００枚作製したところ、ワイヤーが断線され、この断線に伴い、２０枚のＳｉＣ基板に割れが発生した。
【００８３】
（比較例２）
実施例１と同様の方法により、結晶成長方向の最長の長さが２ｃｍ以上のＳｉＣ結晶を成長させた。次に、台座、固定部、種基板、ＳｉＣ結晶からなる構造物について、固定部と種基板とを分離すべく機械的な剥離を試みたが、剥離されたＳｉＣ種基板の表面には複数のクレーターのような剥がれが観察された。このため、剥離によって露出したＳｉＣ種基板の表層部分は、ＳｉＣ基板として利用することができないことが分かった。
【００８４】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８５】
１０  台座、１０ａ  主面、１０ｂ  溝部、１１  ＳｉＣ結晶、３０  坩堝、３１  原料、６０  加熱装置、６０ａ  内壁、６１  内部空間、６２  加熱部、９１  種基板、９２，１４０  固定部。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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