(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部および開口部を有する有底円筒状部材にて構成されたるつぼ本体（１ａ）と、炭化珪素単結晶基板（３）が配置される台座（１ｃ）を含み、前記るつぼ本体（１ａ）の前記開口部を密封するための蓋材（１ｂ）とを有してなる円筒形状のるつぼ（１）と、前記るつぼ（１）の外周に配置された加熱装置（６）とを備え、
前記るつぼ本体（１ａ）内に炭化珪素原料（２）を配置すると共に、前記台座（１ｃ）に前記炭化珪素単結晶基板（３）として｛０００１｝面から１°以上かつ１５°以下傾斜させた面を成長面として有していて該成長面上に成長させる炭化珪素単結晶（４）に螺旋転位（４ａ）を周囲よりも高密度で発生させることができる螺旋転位発生可能領域（４ｂ）を｛０００１｝面の法線ベクトルを成長面に投影したベクトルの方向であるオフセット方向の端部であって、かつ、成長面上の５０％以下の領域に有する種結晶を配置し、
前記加熱装置（６）により前記炭化珪素原料（２）を加熱昇華させることで前記炭化珪素単結晶基板（３）上に前記炭化珪素単結晶（４）を成長させる炭化珪素単結晶の製造装置において、
前記るつぼ（１）は、前記加熱装置（６）の中心軸（Ｒ１）に対して前記台座（１ｃ）の中心を通る該るつぼ（１）の中心軸（Ｒ２）が所定距離（Ｌ）ずらされて配置されており、
前記所定距離（Ｌ）は、前記加熱装置（６）の中心軸（Ｒ１）を中心として前記所定距離（Ｌ）の範囲に前記螺旋転位発生可能領域（４ｂ）が含まれるように、前記加熱装置（６）の中心軸（Ｒ１）の径方向における前記螺旋転位発生可能領域（４ｂ）の幅（Ｄ）の１／２よりも大きくされていることを特徴とする炭化珪素単結晶の製造装置。
【請求項２】
前記所定距離（Ｌ）は、円盤状の前記炭化珪素単結晶基板（４）の径（Ｒｓ）の１／２よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
【請求項３】
前記るつぼ（１）を搭載し、前記加熱装置（６）の中心軸（Ｒ１）と同心軸を回転軸として前記るつぼ（１）を偏心回転させる回転装置（５）を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
【請求項４】
底部および開口部を有する有底円筒状部材にて構成されたるつぼ本体（１ａ）と、炭化珪素単結晶基板（３）が配置される台座（１ｃ）を含み、前記るつぼ本体（１ａ）の前記開口部を密封するための蓋材（１ｂ）とを有してなる円筒形状のるつぼ（１）と、前記るつぼ（１）の外周に配置された加熱装置（６）とを用意し、
前記るつぼ本体（１ａ）内に炭化珪素原料（２）を配置すると共に、前記台座（１ｃ）に前記炭化珪素単結晶基板（３）として｛０００１｝面から１°以上かつ１５°以下傾斜させた面を成長面として有していて該成長面上に成長させる炭化珪素単結晶（４）に螺旋転位（４ａ）を周囲よりも高密度で発生させることができる螺旋転位発生可能領域（４ｂ）を｛０００１｝面の法線ベクトルを成長面に投影したベクトルの方向であるオフセット方向の端部であって、かつ、成長面上の５０％以下の領域に有する種結晶を配置し、
前記加熱装置（６）により前記炭化珪素原料（２）を加熱昇華させることで前記炭化珪素単結晶基板（３）上に前記炭化珪素単結晶（４）を成長させる炭化珪素単結晶の製造方法において、
前記加熱装置（６）の中心軸（Ｒ１）に対して前記台座（１ｃ）の中心を通る該るつぼ（１）の中心軸（Ｒ２）が所定距離（Ｌ）ずらされ、かつ、前記炭化珪素単結晶基板（３）を前記加熱装置（６）の中心軸（Ｒ１）を中心として前記所定距離（Ｌ）の範囲に前記螺旋転位発生可能領域（４ｂ）が含まれるように前記るつぼ（１）を配置することを特徴とする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、半導体や発光ダイオードなどの素材に利用することができる炭化珪素（以下、ＳｉＣという）単結晶の製造装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＳｉＣ単結晶を成長させる方法として、昇華再結晶法が広く用いられている。この昇華再結晶法は、黒鉛製るつぼ内に配置した黒鉛台座に種結晶を接合すると共に、るつぼ底部に配したＳｉＣ原料を加熱昇華させ、その昇華ガスを種結晶に供給することによって種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させるものである。
【０００３】
このような昇華再結晶法を用いたＳｉＣ単結晶の製造方法として、例えば特許文献１〜４に示される手法がある。
【０００４】
図２（ａ）は、特許文献１に示される手法によってＳｉＣ単結晶を成長させている様子を示した断面図である。この図に示したように、るつぼの蓋部Ｊ１の台座Ｊ２の上に例えば｛０００１｝面から８°傾いた面が露出した転位制御種結晶Ｊ３を配置し、この転位制御種結晶Ｊ３の表面にＳｉＣ単結晶Ｊ４を成長させている。このような成長を行った場合、成長初期はｃ面ファセットＪ５の位置を結晶の端の方に形成することができ、螺旋転位発生可能領域Ｊ６内にｃ面ファセットＪ５を収めることができるので、所望の単一多形、例えば４Ｈ単一多形や６Ｈ単一多形のＳｉＣ単結晶に異種多形や異方位結晶が発生することはない。
【０００５】
また、特許文献２に示される手法では、階段状に多数の（０００１）面が形成された６Ｈ多形のオフアングル種結晶の表面にＳｉＣ単結晶を形成するようにし、（０００１）面のうち最表面に近いほど、つまり成長ステップの高さに比例して昇華ガスの供給量を増加させるようにしている。
【０００６】
また、特許文献３に示される手法では、反応炉の蓋部の中心から一方向に偏った位置に種結晶基板を配置し、種結晶の一方の縁部から対向する他方の縁部にわたって温度勾配を設け、ステップ成長を主体とすることで核生成を制御している。
【０００７】
また、特許文献４に示される手法では、ジャストアングルの種結晶を用いると共に種結晶の中心部に低温領域を設け、成長初期に実質的にオフアングル状態を形成することで、ステップフロー成長を実現して成長核の発生を制御することで欠陥の発生を抑制している。
【特許文献１】特許第３７６４４６２号公報
【特許文献２】特開平４−３５７８２４号公報
【特許文献３】特開平８−２４５２９９号公報
【特許文献４】特開平１１−２７８９８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に示す手法では、ＳｉＣ単結晶を長尺に成長させようとすると、成長に伴ってＳｉＣ単結晶の外周側が比較的高温になっていくため、図２（ｂ）に示すように成長表面が曲面になり、ｃ面ファセットＪ５は徐々に内側に移動して、螺旋転位発生可能領域Ｊ６からｃ面ファセットＪ５が外れてしまう。そのため、下地の多形を継承するための成長ステップがなくなり、ＳｉＣ単結晶Ｊ４に異種多形や異方位結晶が新たに発生し易くなるという問題がある。このため、実質上、ＳｉＣ単結晶Ｊ４の成長長さに限界がある。したがって、特許文献１に示す手法では、長尺の成長が困難なため、大口径の高品質結晶を多数枚得ることができない。
【０００９】
また、特許文献２に示す手法では、温度分布の精密制御が不可能のため、成長ステップの高さに比例して反応ガス量を精密に制御することが困難であり、成長条件によって成長面内のいたる箇所で核生成する可能性があり、核生成を完全に制御することができずに３Ｃ多形が混在してしまう。したがって、特許文献２に示す手法も、高品質結晶を得ることができない。
【００１０】
また、特許文献３に示す手法では、一番温度が低い部分は成長ステップが存在しないため、核生成の制御ができず、種結晶とは異種の多形が発生するおそれがあるという問題がある。また、径方向に大きな温度勾配（３０℃）を設けて成長するため、ＳｉＣ単結晶の形状は、るつぼの中心軸に近い位置で成長が大きく、そこから離れた位置で成長が小さいといういびつな形状となり、大きな歪みが生じるため欠陥が多数発生する。したがって、特許文献３に示す手法によっても、高品質結晶を得ることができない。
【００１１】
さらに、特許文献４に示す手法では、上述した特許文献３と同様、低温領域ではステップがないため、核生成の制御ができず、種結晶とは異種の多形が発生しまう可能性がある。また、偶然的に低温領域にステップが存在したとしても、成長量が大きくなるに連れて成長結晶からの放熱が面内で均一化してくるため、中心部での低温化が妨げられ、初期成長でしか効果が得られない。このため、成長量を大きくしたときの結晶の品質は劣化してしまう。したがって、特許文献４に示す手法によっても、高品質結晶を長尺に成長することができない。
【００１２】
本発明は上記点に鑑みて、高品質なＳｉＣ単結晶を長尺に成長することができるＳｉＣ単結晶の製造装置およびそ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】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明では、底部および開口部を有する有底円筒状部材にて構成されたるつぼ本体（１ａ）と、ＳｉＣ単結晶基板（３）が配置される台座（１ｃ）を含み、るつぼ本体（１ａ）の開口部を密封するための蓋材（１ｂ）とを有してなる円筒形状のるつぼ（１）と、るつぼ（１）の外周に配置された加熱装置（６）とを備え、るつぼ本体（１ａ）内にＳｉＣ原料（２）を配置すると共に、台座（１ｃ）にＳｉＣ単結晶基板（３）として｛０００１｝面から１°以上かつ１５°以下傾斜させた面を成長面として有していて該成長面上に成長させるＳｉＣ単結晶（４）に螺旋転位（４ａ）を周囲よりも高密度で発生させることができる螺旋転位発生可能領域（４ｂ）を｛０００１｝面の法線ベクトルを成長面に投影したベクトルの方向であるオフセット方向の端部であって、かつ、成長面上の５０％以下の領域に有する種結晶を配置し、加熱装置（６）によりＳｉＣ原料（２）を加熱昇華させることでＳｉＣ単結晶基板（３）上にＳｉＣ単結晶（４）を成長させるＳｉＣ単結晶の製造装置において、るつぼ（１）は、加熱装置（６）の中心軸（Ｒ１）に対して台座（１ｃ）の中心を通る該るつぼ（１）の中心軸（Ｒ２）が所定距離（Ｌ）ずらされて配置されていることを特徴としている。
【００１４】
このように、加熱装置（６）の中心軸（Ｒ１）に対してるつぼ（１）の中心軸（Ｒ２）が所定距離（Ｌ）ずらされるようにるつぼ（１）を配置している。このような構造において、ＳｉＣ単結晶基板（３）における螺旋転位発生可能領域（４ｂ）が加熱装置（６）の中心軸（Ｒ１）と一致するようにすれば、ＳｉＣ単結晶基板（３）にＳｉＣ単結晶（４）を成長させる際に、ＳｉＣ単結晶（４）のうちの螺旋転位発生可能領域（４ｂ）がその周囲の領域と比べて高温になることを防止できる。つまり、螺旋転位発生可能領域（４ｂ）では相対的に成長速度を早くでき、螺旋転位による螺旋（スパイラル）成長をするので、下地の多形を引き継いで、単一多形を得ることが可能となる。これにより、ＳｉＣ単結晶（４）の長尺の成長が可能となり、大口径の高品質結晶を多数枚得ることも可能となる。
【００１５】
この場合、所定距離（Ｌ）は、加熱装置（６）の中心軸（Ｒ１）を中心として所定距離（Ｌ）の範囲に螺旋転位発生可能領域（４ｂ）が含まれるように、加熱装置（６）の中心軸（Ｒ１）の径方向における螺旋転位発生可能領域（４ｂ）の幅（Ｄ）の１／２よりも大きくなるようにする。また、螺旋転位発生可能領域（４ｂ）の幅（Ｄ）は螺旋転位発生可能領域（４ｂ）を｛０００１｝面の法線ベクトルを成長面に投影したベクトルの方向であるオフセット方向の端部であって、かつ、成長面上の５０％以下の領域に有する種結晶と前述にあるので、２Ｄ≦Ｒｓという関係が成り立つ。
【００１６】
また、所定距離（Ｌ）は、円盤状のＳｉＣ単結晶基板（４）の径（Ｒｓ）の１／２よりも小さいことが望ましい。このようにすることで、るつぼ（１）の中心軸（Ｒ２）が加熱装置（６）の中心軸（Ｒ１）から離れ過ぎないようにできる。
【００１７】
さらに、るつぼ（１）を搭載し、加熱装置（６）の中心軸（Ｒ１）と同心軸を回転軸としてるつぼ（１）を偏心回転させる回転装置（５）を備えることもできる。このような回転装置（５）によりるつぼ（１）を偏心回転させることで、回転装置（５）および加熱装置（６）の中心軸（Ｒ１）から等距離の場所での温度分布の均一化を図ることが可能となる。
【００１８】
以上では本発明をＳｉＣ半導体装置の製造装置として把握した場合について説明したが、本発明をＳｉＣ半導体装置の製造方法として把握することも可能である。すなわち、加熱装置（６）の中心軸（Ｒ１）に対して台座（１ｃ）の中心を通る該るつぼ（１）の中心軸（Ｒ２）が所定距離（Ｌ）ずらされ、かつ、ＳｉＣ単結晶基板（４）を加熱装置（６）の中心軸（Ｒ１）を中心として所定距離（Ｌ）の範囲に螺旋転位発生可能領域（４ｂ）が含まれるようにるつぼ（１）を配置することで、ＳｉＣ単結晶（４）の長尺の成長が可能となり、大口径の高品質結晶を多数枚得ることも可能となる。
【００１９】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００２１】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態にかかる結晶成長装置を用いてＳｉＣ単結晶を成長させている様子を示した断面図である。
【００２２】
図１に示すように、結晶成長装置の容器として円筒状の黒鉛製るつぼ１が用いられている。黒鉛製るつぼ１は、黒鉛製るつぼ１の底部に備えられたＳｉＣ原料粉末（ＳｉＣ原料）２を加熱処理によって昇華させ、種結晶であるＳｉＣ単結晶基板３上にＳｉＣ単結晶４を結晶成長させるものである。
【００２３】
この黒鉛製るつぼ１は、上面が開口している有底円筒状のるつぼ本体１ａと、るつぼ本体１ａの開口部を塞ぐ円盤状の蓋材１ｂとを備えて構成されている。また、黒鉛製るつぼ１を構成する蓋材１ｂの中央部において突き出した部分を台座１ｃとして、台座１ｃ上にＳｉＣ単結晶基板３が図示しない接着剤等を介して接合されている。台座１ｃは、円盤状の蓋材１ｂの中心に円柱状で形成されており、台座１ｃの径寸法は接合されるＳｉＣ単結晶基板３のとほぼ同等とされている。今回は台座１ｃの径寸法ＲｓとＳｉＣ単結晶基板３の径寸法はともにφ７５ｍｍである。
【００２４】
また、黒鉛製るつぼ１は、回転装置５に搭載されている。具体的には、回転装置５は、図中の中心軸Ｒ１を中心として回転するようになっており、この回転装置５の中心軸Ｒ１に対して黒鉛製るつぼ１の中心軸Ｒ２（台座１ｃの中心およびＳｉＣ単結晶基板３の中心と同心軸）が一定距離Ｌずらされるように黒鉛るつぼ１が搭載されている。今回のこの一定距離Ｌは１５ｍｍである。このため、回転装置５を回転させると、黒鉛製るつぼ１は回転装置５の中心軸Ｒ１に対して黒鉛製るつぼ１の中心軸Ｒ２が偏心するように回転させられる構造となっている。
【００２５】
さらに、黒鉛製るつぼ１の外部には、黒鉛製るつぼ１の外周を囲むようにヒータ等の加熱装置６が備えられている。加熱装置６の中心は回転装置５の中心軸Ｒ１と同心軸とされており、黒鉛製るつぼ１の中心軸Ｒ１から所定距離Ｌずらされた状態とされている。このように配置された加熱装置６のパワーを制御することにより、黒鉛製るつぼ１内の温度を制御できるように構成されている。例えば、ＳｉＣ単結晶４を結晶成長させる際には、この加熱装置６のパワーを調節することによって種結晶であるＳｉＣ単結晶基板３の温度がＳｉＣ原料粉末２の温度よりも１００℃程度低温に保たれるようにすることができる。なお、図示しないが、黒鉛製るつぼ１や回転装置５等は、アルゴンガスが導入できる真空容器の中に収容されており、この真空容器内で加熱できるようになっている。
【００２６】
このように構成された結晶成長装置を用いたＳｉＣ単結晶の製造工程について説明する。
【００２７】
まず、ＳｉＣ原料粉末２を黒鉛製るつぼ１のるつぼ本体１ａ内に配置すると共に、蓋材１ｂの台座１ｃに接着剤等を介して種結晶であるＳｉＣ単結晶基板３を貼り付ける。このとき、ＳｉＣ単結晶基板３としては、上述した特許文献１に示される種結晶（転位制御種結晶）と同様のもの、すなわち｛０００１｝面から１°以上かつ１５°以下傾斜させた面を成長面として有し、成長中のＳｉＣ単結晶４に螺旋転位４ａを周囲よりも高密度で発生させることができる螺旋転位発生可能領域４ｂを｛０００１｝面の法線ベクトルを成長面に投影したベクトルの方向であるオフセット方向の端部であって、かつ、成長面上の５０％以下の領域に有する種結晶を用意する。
【００２８】
ここで、｛０００１｝面から１°以上としたのは、１°未満傾斜させた面では螺旋転位発生可能領域４ｂをｃ軸方向または成長面に垂直な方向において成長中の途中の表面（以下、途中表面という）に投影した領域と、ｃ面ファセット４ｃとが重なるようにＳｉＣ単結晶４を成長させるのが困難になる可能性があるためである。また、｛０００１｝面から１５°以下としたのは、１５°を超えて傾斜させた面では、積層欠陥を排除するために、ｃ軸方向に高くＳｉＣ単結晶４を成長させなければならなくなるためである。今回は｛０００１｝面から８°傾斜させた４Ｈ単一多形のＳｉＣ種結晶３を用意する。
【００２９】
そして、るつぼ本体１ａを蓋材１ｂで塞いだのち、このようにした黒鉛製るつぼ１を回転装置５に搭載する。このとき、回転装置５の中心軸Ｒ１に対して黒鉛製るつぼ１の中心軸Ｒ２が一定距離Ｌずらされるように黒鉛るつぼ１を搭載すると共に、ＳｉＣ単結晶基板３における螺旋転位発生可能領域４ｂが回転装置５および加熱装置６の中心軸Ｒ１と一致するように、具体的には加熱装置６の中心軸Ｒ１を中心として所定距離Ｌの範囲に螺旋転位発生可能領域４ｂが含まれるようにしている。換言すると、黒鉛製るつぼ１が偏心回転させられたときに黒鉛製るつぼ１の中心軸Ｒ２が通過する軌跡内にＳｉＣ単結晶基板３の表面における螺旋転位発生可能領域４ｂがほぼ全域含まれるように位置合わせして、黒鉛製るつぼ１を回転装置５に搭載する。
【００３０】
ここで、所定距離Ｌは、ＳｉＣ単結晶基板３の径Ｒｓと螺旋転位発生可能領域４ｂの幅Ｄとの関係により決まる値であり、径Ｒｓの１／２以下、かつ、幅Ｄの１／２以上とされる。このようにすることで、黒鉛製るつぼ１が偏心回転させられたときに黒鉛製るつぼ１の中心軸Ｒ２が通過する軌跡内にＳｉＣ単結晶基板３の表面における螺旋転位発生可能領域４ｂが全域含まれるようにしつつ、かつ、黒鉛製るつぼ１の中心軸Ｒ２が回転装置５および加熱装置６の中心軸Ｒ１から離れ過ぎないようにできる。今回の場合、前述したが、Ｌ＝１５ｍｍ、Ｒｓ＝７５ｍｍで螺旋転位発生可能領域４ｂの幅Ｄは２５ｍｍであるので、１／２Ｄ＜Ｌ＜１／２Ｒｓ、かつ、２Ｄ≦Ｒｓの関係を満たす。
【００３１】
この後、図示しない真空容器内をアルゴンガス雰囲気にしたのち、加熱装置６にて、ＳｉＣ原料粉末２の温度を２０００〜２５００℃に加熱し、加熱装置６の調節等により、ＳｉＣ単結晶基板３の温度がＳｉＣ原料粉末２の温度よりも低くなるように、黒鉛製るつぼ１内に温度勾配を設ける。このとき、加熱装置６の中心の位置では、加熱装置６から最も距離が離れた位置となるため、構造的にＳｉＣ単結晶基板３の表面のうち螺旋転位発生可能領域４ｂが他の領域と比較して低温となる。
【００３２】
次に、真空装置の真空度を調整することで黒鉛製るつぼ１内の圧力を１３．３Ｐａ〜２６．７ｋＰａとして、昇華法成長を開始すると、ＳｉＣ原料粉末２が昇華して昇華ガスとなり、ＳｉＣ単結晶４に到達し、ＳｉＣ原料粉末２側よりも相対的に低温となるＳｉＣ単結晶基板３の表面上にＳｉＣ単結晶４が成長する。
【００３３】
この後は、ＳｉＣ原料粉末２の減少量がほぼ一定となるようにさせつつ、ＳｉＣ単結晶４を結晶成長させる。例えば、加熱装置６のパワーを調整することにより黒鉛製るつぼ１内の温度分布を調整することができる。このようにすることで、るつぼ１内の珪素／炭素比を安定化させることができ、ＳｉＣ単結晶４を長尺に成長させることが可能となる。
【００３４】
そして、このとき、上述したように構造的にＳｉＣ単結晶基板３の表面のうち螺旋転位発生可能領域４ｂが他の領域と比較して低温となるため、ＳｉＣ単結晶４が成長したときに、成長に伴ってＳｉＣ単結晶４中の螺旋転位発生可能領域４ｂがその周囲の領域と比べて高温になることを防止できる。このため、図１中に示したように、ｃ面ファセット４ｃの軌跡がほぼＳｉＣ単結晶４の成長方向に沿って伸びた状態となり、ｃ面ファセット４ｃが螺旋転位発生可能領域４ｂ中に含まれた状態となる。つまり、ＳｉＣ単結晶４中の螺旋転位発生可能領域４ｂが含まれるＳｉＣ単結晶４の外周部分において、従来のように成長表面が曲面になることで、ｃ面ファセット４ｃが徐々に内側に移動し、螺旋転位発生可能領域４ｂからｃ面ファセット４ｃＪ５が外れてしまうという現象が生じることを防止できる。
【００３５】
したがって、下地の多形を継承するための成長ステップを確保することができ、ＳｉＣ単結晶４に異種多形や異方位結晶が新たに発生し易くなることを防止できる。このため、ＳｉＣ単結晶４の長尺の成長が可能となり、高品質結晶を多数枚得ることも可能となる。今回は４Ｈ単一多形のＳｉＣ単結晶４の長尺量が４５ｍｍ、φ９０ｍｍの径寸法の成長が可能となり、次式に基づき、螺旋転位発生可能領域４ｂを除去して、φ５０〜φ６５ｍｍの径寸法の高品質なＳｉＣ単結晶４のウエハを多数枚得ることも可能となる。
【００３６】
（数１）
７５−２５＝５０（（ＳｉＣ単結晶基板３の径寸法）−（螺旋転位発生可能領域４ｂの幅Ｄ）＝（ＳｉＣ単結晶４の高品質部分の径寸法））
（数２）
９０−２５＝６５（（ＳｉＣ単結晶４の径寸法）−（螺旋転位発生可能領域４ｂの幅Ｄ）＝（ＳｉＣ単結晶４の高品質部分の径寸法））
以上説明したように、本実施形態では、回転装置５や加熱装置６の中心軸Ｒ１に対して黒鉛製るつぼ１の中心軸Ｒ２が一定距離Ｌずらされるように黒鉛るつぼ１を配置すると共に、ＳｉＣ単結晶基板３における螺旋転位発生可能領域４ｂが回転装置５および加熱装置６の中心軸Ｒ１と一致するようにしている。このため、ＳｉＣ単結晶基板３にＳｉＣ単結晶４を成長させる際に、ＳｉＣ単結晶４のうちの螺旋転位発生可能領域４ｂがその周囲の領域と比べて高温になることを防止できる。これにより、ＳｉＣ単結晶４の長尺の成長が可能となり、高品質結晶を多数枚得ることも可能となる。
【００３７】
（第２の実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してＳｉＣ単結晶の製造装置の寸法を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
【００３８】
今回は台座１ｃの径寸法ＲｓとＳｉＣ単結晶基板３の径寸法はともに７５ｍｍ、
一定距離Ｌは１５ｍｍ、螺旋転位発生可能領域４ｂの幅Ｄは１５ｍｍであり、１／２Ｄ＜Ｌ＜１／２Ｒｓ、かつ、２Ｄ≦Ｒｓの関係を満たす。
【００３９】
このような寸法にしたら、４Ｈ単一多形のＳｉＣ単結晶４の長尺量が４５ｍｍ、φ９０ｍｍの径寸法の成長が可能となり、次式に基づき、螺旋転位発生可能領域４ｂを除去して、φ６０〜φ７５ｍｍの径寸法の高品質なＳｉＣ単結晶４のウエハを多数枚得ることも可能となる。
【００４０】
（数３）
７５−１５＝６０（（ＳｉＣ単結晶基板３の径寸法）−（螺旋転位発生可能領域４ｂの幅Ｄ）＝（ＳｉＣ単結晶４の高品質部分の径寸法））
（数４）
９０−１５＝７５（（ＳｉＣ単結晶４の径寸法）−（螺旋転位発生可能領域４ｂの幅Ｄ）＝（ＳｉＣ単結晶４の高品質部分の径寸法））
このように、螺旋転位発生可能領域４ｂの幅Ｄを１５ｍｍと第１実施形態と比較して小さくしても（螺旋転位発生可能領域４ｂの幅Ｄは螺旋転位発生可能領域４ｂを｛０００１｝面の法線ベクトルを成長面に投影したベクトルの方向であるオフセット方向の端部であって、かつ、成長面上の５０％以下の領域に有する種結晶と前述にあるが、２０％（＝１５／７５）に相当する。要するに、螺旋転位発生可能領域４ｂの割合を小さくした方がＳｉＣ単結晶４の高品質部分の径寸法を大きくするためには効率的である。）、ＳｉＣ単結晶基板３にＳｉＣ単結晶４を成長させる際に、ＳｉＣ単結晶４のうちの螺旋転位発生可能領域４ｂがその周囲の領域と比べて高温になることを防止できる。よって、ＳｉＣ単結晶４の高品質部分の径寸法を大きくすることが可能となり、大口径の高品質結晶を多数枚得ることも可能となる。
【００４１】
（他の実施形態）
上記実施形態では、るつぼの一例として黒鉛製るつぼ１を例に挙げたが、これは単なる一例であり、すべてが黒鉛製でなくても構わない。例えば、Ｔａ（タンタル）等で内壁面がコーティングされていても良い。
【００４２】
また、上記実施形態では回転装置５を用いて黒鉛製るつぼ１を回転させるようにしたが、回転装置５および加熱装置６の中心軸Ｒ１から等距離の場所での温度分布の均一化を図るためであり、必ずしも回転させる必要はない。
【００４３】
また、上記実施形態では螺旋転位発生可能領域４ｂの幅Ｄは２通りの寸法を例としてあげたが、幅Ｄのみならず、他の寸法も上記に限られるのものではなく、どんな値でも適用可能である。また、一定距離Ｌは大きい値として、螺旋転位発生可能領域４ｂの幅Ｄはできる限り小さい値とすることで、効率よく大口径結晶を得ることが可能となる。それは、ＳｉＣ単結晶基板３にＳｉＣ単結晶４を成長させる際に、ＳｉＣ単結晶４のうちの螺旋転位発生可能領域４ｂがその周囲の領域と比べて高温になることを一定距離Ｌを大きい値とすることで防止しやすくするからである。そうすれば、螺旋転位発生可能領域（４ｂ）では相対的に成長速度を早くでき、螺旋転位による螺旋（スパイラル）成長をするので、下地の多形を引き継いで、単一多形を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施形態における黒鉛製るつぼの断面構成を示す図である。
【図２】（ａ）は、従来手法によってＳｉＣ単結晶を成長させている様子を示した断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の状態から更にＳｉＣ単結晶を長尺成長させたときの様子を示した断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…黒鉛製るつぼ、１ａ…本体、１ｂ…蓋材、１ｃ…台座、２…ＳｉＣ原料粉末、
３…単結晶基板、４…ＳｉＣ単結晶、５…回転装置、６…加熱装置
【図１】
0004924290.tif 000002
【図２】
0004924290.tif 000003