(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器（４）内に種結晶となる炭化珪素単結晶基板（１０）を配置し、当該反応容器（４）内に、Ｓｉを含有するガスと、Ｃを含有するガスとの混合ガスを混合ガス導入管（１３）から導入することにより、前記炭化珪素単結晶基板（１０）から炭化珪素単結晶（１７）を成長させる炭化珪素単結晶の製造方法において、
前記反応容器（４）の内部において前記混合ガスを乱流状態で前記炭化珪素単結晶基板（１０）に供給するようにしたことを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項２】
前記混合ガス導入管（１３）内において前記混合ガスを層流状態で流すようにした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方法。
【請求項３】
混合ガス導入管（１３）内におけるレイノルズ数が２０００以下であることを特徴とする請求項２に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項４】
前記混合ガス導入管（１３）の出口におけるレイノルズ数を２０００以上にすることにより、混合ガスを乱流状態で炭化珪素単結晶基板（１０）に供給するようにした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方法。
【請求項５】
前記反応容器（４）の内周面に、不活性ガスによるガスカーテンを形成するようにした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方法。
【請求項６】
反応容器（４）内に種結晶となる炭化珪素単結晶基板（１０）を配置し、当該反応容器（４）内に、Ｓｉを含有するガスと、Ｃを含有するガスとの混合ガスを混合ガス導入管（１３）から導入することにより、前記炭化珪素単結晶基板（１０）から炭化珪素単結晶（１７）を成長させるための炭化珪素単結晶の製造装置であって、
前記混合ガス導入管（１３）内における出口部分、または、前記反応容器（４）の内部における前記混合ガス導入管（１３）の先端よりも下流側に、混合ガスを乱流状態にするための構造物（１５，２０，３０，４０）を設置したことを特徴とする炭化珪素単結晶の製造装置。
【請求項７】
前記構造物が、前記混合ガス導入管（１３）内における出口部分での内周部に設置したインナーパイプ（１５）であることを特徴とする請求項６に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
【請求項８】
前記構造物が、前記混合ガス導入管（１３）内における出口部分での内周部に設置した突起（２０）であることを特徴とする請求項６に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
【請求項９】
前記突起（２０）の径方向での突出量（ｔ１）が、混合ガス導入管（１３）の内径（Ｄ１）の１／１０以上であることを特徴とする請求項８に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
【請求項１０】
前記構造物が、前記反応容器（４）の内部における前記混合ガス導入管（１３）の先端よりも下流側に配置され、多数の透孔（３５）を有する板材（３１，３２，３３）であることを特徴とする請求項６に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
【請求項１１】
前記板材（３１，３２，３３）はガス流れ方向において多数枚離間して設置したものであることを特徴とする請求項１０に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
【請求項１２】
前記構造物が、前記反応容器（４）の内部における前記混合ガス導入管（１３）の先端よりも下流側に配置され、ガス流により回転するプロペラ（４０）であることを特徴とする請求項６に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
【請求項１３】
前記構造物の材質が、ＣまたはＴａまたはＴａＣまたはＳｉＣ多結晶であることを特徴とする請求項６に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
【請求項１４】
前記反応容器（４）の内壁を、ＳｉＣ膜またはＴａ膜またはＴａＣ膜でコーティングしたことを特徴とする請求項６に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭化珪素単結晶を効率よく製造する炭化珪素単結晶の製造方法及びこれに適した炭化珪素単結晶の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
炭化珪素単結晶は、高耐圧、高電子移動度という特徴を有するため、パワーデバイス用半導体基板として期待されている。炭化珪素単結晶には、一般に昇華法（改良レーリー法）と呼ばれる単結晶成長方法が用いられる。
【０００３】
改良レーリー法は、黒鉛製ルツボ内に炭化珪素原料を挿入すると共に、この原料部と対向するように種結晶を配置し、原料部を２２００〜２４００℃に加熱して昇華ガスを発生させ、原料部より数十〜数百℃低温にした種結晶に再結晶化させることで炭化珪素単結晶を成長させるものである。
【０００４】
また、昇華法（改良レーリー法）に代わる手法として、ＣＶＤによって炭化珪素をエピタキシャル成長させる技術がある。これは、図１１に示すように、ルツボ１００内において、台座１０１に種結晶となる炭化珪素単結晶基板１０２が固定され、ルツボ１００の底面から混合ガス導入管１０３を通して炭化珪素単結晶の成長に必要なＳｉやＣを含有する混合ガスが供給され、種結晶１０２から単結晶１０４が成長するものである。
【０００５】
ところが、種結晶表面への原料ガスの供給を活発にして効率よく単結晶を製造したいという要求がある。また、混合ガスの供給系配管の詰まりを抑えてメンテナンスを極力省力化したいという要求がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような背景の下になされたものであり、その目的は、種結晶表面における原料ガスの供給を活発にし、効率よく単結晶を製造することができるようにすることにある。加えて、混合ガス導入管内での配管詰まりを防止することができるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１，６に記載の発明によれば、反応容器の内部の混合ガスを乱流状態にすることで、乱流の混合作用により基板表面（種結晶表面）での原料ガスの供給を促進し、炭化珪素単結晶を効率よく製造できる。また、Ｓｉを含有するガスと、Ｃを含有するガスとの混合が活発になり、均質な原料ガスが基板（種結晶）に供給され、高品質な炭化珪素単結晶が成長する。
【０００８】
これに加えて、請求項２に記載の発明によれば、管内を層流にすることで、配管詰まりを防止できる。つまり、乱れの小さい層流を保つことで、混合ガス導入管内の反応が抑制され、混合ガス導入管の詰まりを抑制することができる。さらに、請求項３に記載の発明によれば、配管内部を層流に維持することができる。
【０００９】
請求項５の記載の発明によれば、反応容器の内部が乱流状態であっても、反応容器の内壁面に混合ガスが接触し反応するのを抑制し、混合ガスと側壁面との接触が無くなり、壁面からの剥がれに伴なう種結晶での結晶欠陥の誘発を回避することができる。その結果、高効率かつ高品質な炭化珪素単結晶を製造することができる。
【００１０】
請求項７，８に記載の発明によれば、混合ガス導入管内での先端部においてガス流れに乱れ（渦）が発生し、そこを起点に乱流状態にすることができる。
請求項９に記載の発明によれば、確実に乱流状態にすることができる。
【００１１】
請求項１０に記載の発明によれば、透孔を通過する際に乱れ（渦）が発生し、そこを起点に乱流状態にすることができる。
請求項１１に記載の発明によれば、一枚目の板材の透孔を通過した際に発生した乱れ（渦）を、２枚目以降の板材の透孔で増幅させ、確実に乱流状態にすることができ、また、形成された乱流は層流に戻りにくくすることができる。
【００１２】
請求項１２に記載の発明によれば、混合ガス導入管から流入した混合ガスにより、プロペラが回転し、その結果、強制的に乱流状態にすることができ、また、形成された乱流は層流に戻りにくくすることができる。
【００１３】
請求項１３に記載の発明によれば、乱流状態にすることによって種結晶表面に供給される混合ガスに、欠陥を誘発する不純物が混入するのを防ぎ、高効率かつ高品質な炭化珪素単結晶を製造することができる。
【００１４】
請求項１４に記載の発明によれば、反応容器の内部が乱流状態であっても、反応容器の内壁面に混合ガスが接触し反応するのを抑制し、混合ガスと側壁面との接触が無くなり、壁面からの剥がれに伴なう種結晶での結晶欠陥の誘発を回避することができる。その結果、高効率かつ高品質な炭化珪素単結晶を製造することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図１には、本実施形態における炭化珪素単結晶の製造装置の概略断面図を示す。
【００１６】
図１において、筒形状の真空容器１は、下部容器２と上部容器３からなる。上部容器３の内部と下部容器２の内部とは連通している。下部容器２は、反応容器としてのルツボ４を入れる部位であり、上部容器３は完成した炭化珪素（ＳｉＣ）を取り出す部位である。
【００１７】
上部容器３は、例えばＳＵＳ（ステンレス）からなり、その側面には、結晶成長させたＳｉＣ単結晶を取り出すための試料取り出し口３ａが設けられている。この上部容器３の上端の開口部は、例えばＳＵＳからなる上部蓋材（フランジ）５により塞がれている。上部蓋材５には排気管６が接続されており、排気管６には真空ポンプ（図示せず）が接続されている。この真空ポンプにより真空容器１の中が圧力制御（真空排気）されるようになっている。
【００１８】
下部容器２は、例えば石英からなり、下端の開口部が例えばＳＵＳからなる下部蓋材（フランジ）７によって塞がれている。この下部容器２内においてルツボ４が配置され、その周囲は断熱部材８により囲まれている。
【００１９】
ルツボ４は有底をなし、かつ上面が開口している。ルツボ４の開口部には台座９が設置され、かつ、ルツボ４と台座９の間には空隙（エアギャップ）が形成されている。この台座９の下面には炭化珪素単結晶基板１０が取り付けられている。つまり、台座９は、ＳｉＣ単結晶基板取り付け台座となっている。そして、この炭化珪素単結晶基板１０が種結晶となってルツボ４の内部においてＳｉＣ単結晶が成長することとなる。
【００２０】
また、このように構成されるルツボ４の材料としては、例えば高温（例えば、２４００℃程度）に耐え得る高純度の黒鉛を用いることができる。このような高純度の黒鉛を用いることにより、加熱されたルツボ４から不純物が発生して結晶成長中に結晶内に不純物が取り込まれることを低減することができる。
【００２１】
また、前述の台座９は上下方向に延びるシャフト１１の下端に固定されている。このシャフト１１は回転・上下動機構１２に連結され、この機構１２によりシャフト１１を回転および上下動できるようになっている。つまり、図１の状態からシャフト１１の上動により成長したＳｉＣを試料取り出し室まで移動させることができるとともに、上動させた状態から種結晶１０を下動させてルツボ４内に移動させることができる。さらに、種結晶１０がルツボ４内に配置された状態において成長時にシャフト１１を回転させることにより種結晶１０を回転させることができるようになっている。
【００２２】
一方、ルツボ４の底面には混合ガス導入管１３が接続され、混合ガス導入管１３はルツボ４の底面において開口している。混合ガス導入管１３は黒鉛よりなり、この混合ガス導入管１３からルツボ４内に混合ガスが供給される。この混合ガスには、キャリアガスとしての水素ガス（またはアルゴンガスまたはヘリウムガス）と、Ｓｉを含有する原料ガスとしてのモノシラン（ＳｉＨ4）と、Ｃを含有する原料ガスとしてのプロパンガス（Ｃ3Ｈ8）と、ドーパントガスとしての窒素ガス（Ｎ2）とを所定の割合で混合したものが使用される。また、ルツボ４の配置高さにおける真空容器１の外周部には誘導コイル（ＲＦコイル）１４が巻回され、同コイル１４を通電することによりルツボ４等を加熱することができるようになっている。
【００２３】
さらに、混合ガス導入管１３内における出口部分での内周部にはインナーパイプ１５が嵌め込まれており、このインナーパイプ１５が混合ガスを乱流状態にするための構造物として機能する。
【００２４】
このインナーパイプ１５について図２，３を用いて詳しく説明する。図２は図１におけるルツボ４と混合ガス導入管１３と台座９を拡大した図であり、図３は図２のＡ−Ａ線での断面図である。
【００２５】
図２，３において、混合ガス導入管１３はルツボ４の底部を貫通し、ルツボ４内にて開口している。混合ガス導入管１３の先端部における内周面にはインナーパイプ１５が嵌め込まれている。ここで、混合ガス導入管１３の内径Ｄ１は５ｍｍであり、インナーパイプ１５は肉厚ｔ１が１ｍｍ程度であり、内径Ｄ２が３ｍｍとなっている。つまり、混合ガス導入管１３におけるガス通路に関して内径が５ｍｍの管内を混合ガスが通過し、ルツボ４への開口部において内径が３ｍｍに絞られてルツボ４内に供給される。この時、ガス流が層流状態から乱流状態にされる。混合ガスを乱流状態にするための構造物としてのインナーパイプ１５は、黒鉛よりなる。Ｃの他にもＴａまたはＴａＣまたはＳｉＣ多結晶を使用してもよい。
【００２６】
また、図２，３に示すように、ルツボ４の底面での外周部にはガススクリーン用穴１６が多数設けられ、この穴１６からアルゴンガスがルツボ４の内壁に沿って吹き出されるようになっている。つまり、外部からアルゴンガスの供給を受けてルツボ４の内壁に沿って吹き出される。このルツボ４の内壁に沿って吹き出されたアルゴンガス（不活性ガス）にてルツボ４の内周面にガススクリーンが形成され、ルツボ４内に導入された混合ガスとルツボ４の内周面との間が遮断されることになる。
【００２７】
次に、炭化珪素単結晶の製造方法について説明する。
図４は、ルツボの温度と誘導コイルの通電量とガススクリーン用アルゴンガスの供給状態と、混合ガスにおけるキャリアガスである水素ガスの供給状態と、混合ガスにおける原料ガスであるモノシランの供給状態と、混合ガスにおける原料ガスであるプロパンの供給状態と、混合ガスにおけるドーパントガスである窒素の供給状態を表している。
【００２８】
まず、台座９に炭化珪素単結晶基板（種結晶）１０を取り付け、ルツボ４内の所定の位置に配置する。この際、炭化珪素単結晶基板１０の成長面は４Ｈ−ＳｉＣのカーボン面（０００１バー）である。
【００２９】
そして、図４のｔ１のタイミングにおいて、ルツボ４（容器１内）を真空排気する。さらに、ガススクリーン用アルゴンガスを５リットル／分で流して、図５に示すように、ルツボ４の内壁にガススクリーンを形成する。また、図４において、φ５ｍｍの混合ガス導入管１３からキャリアガスとしての水素ガスを１０リットル／分の流量で導入する。
【００３０】
引き続き、ＲＦ電源に電力を投入し、ルツボ４を加熱する。ルツボ４の温度が１８００℃に達した時点（図４のｔ２のタイミング）で、ＳｉＨ4を１℃あたり２ｃｃ／分、Ｃ3Ｈ8を１℃あたり０．５ｃｃ／分、Ｎ2を１℃あたり２ｃｃ／分で昇温とともに増加させながら導入する。
【００３１】
そして、炭化珪素単結晶基板１０の温度が２３００℃になった時点（図４のｔ３のタイミング）で、ＳｉＨ4を１リットル／分、Ｃ3Ｈ8を０．２７リットル／分、Ｎ2を１リットル／分に固定する。これにより（定常）成長が開始される。この成長時においては図１の回転・上下動機構１２を駆動してシャフト１１（種結晶１０）を回転させて結晶表面での温度分布とガス濃度分布を均一化する。また、回転・上下動機構１２を駆動して成長時においてシャフト１１（種結晶１０）を、２．０ｍｍ／ｈで上方に引き上げつつ結晶成長を連続して行う。
【００３２】
このようにして成長を３０時間行う。この成長時において、図５に示すように混合ガス導入管１３内には混合ガスが層流状態で流れており、乱れの小さい層流を保つことで、混合ガス導入管１３内の反応が抑制され、混合ガス導入管１３の詰まりを抑制することができる。詳しくは、混合ガスの流量Ｑと混合ガス導入管１３の内径Ｄ１の比Ｑ／Ｄ１＝２であり、レイノルズ数（流速・管径／動粘性係数）＝８５２である。即ち、混合ガス導入管１３内におけるレイノルズ数が２０００以下であり、配管内部を層流に維持することができる。
【００３３】
また、混合ガス導入管１３の先端部においてはインナーパイプ１５が設置されており、この部材１５によりガス流が乱される。これにより、混合ガスの流れが層流状態から乱流状態にされ、図５のごとく乱流状態にされたガスがルツボ４内の基板１０に向かって供給される。同時に、混合ガス導入管１３の出口におけるレイノルズ数が２０００以上になり、これによっても混合ガスを乱流状態で炭化珪素単結晶基板１０に供給することになる。
【００３４】
このようにして、混合ガス導入管１３内での先端部においてガス流れに乱れ（渦）が発生し、そこを起点に乱流状態にすることができる。よって、ルツボ４の内部の混合ガスを乱流状態にすることで、乱流の混合作用により基板表面（種結晶表面）での原料ガスの供給を促進し、炭化珪素単結晶１７（図５参照）を効率よく製造できる。また、Ｓｉを含有するガスとＣを含有するガスの混合が活発になり、均質な原料ガスが基板１０に供給され、基板１０から高品質な炭化珪素単結晶１７が成長する。つまり、基板１０の面内で均一に成長させることができる。
【００３５】
また、ルツボ４の内周面に、アルゴンガス（不活性ガス）によるガスカーテンを形成するようにしたので、ルツボ４の内部が乱流状態であっても、ルツボ４の内壁面に混合ガスが接触し反応するのを抑制し、混合ガスと側壁面との接触が無くなり、壁面からの剥がれに伴なう種結晶での結晶欠陥の誘発を回避することができる。その結果、高効率かつ高品質な炭化珪素単結晶を製造することができる。
【００３６】
また、インナーパイプ１５（構造物）の材質が、ＣまたはＴａまたはＴａＣまたはＳｉＣ多結晶であるので、乱流状態にすることによって基板表面（種結晶表面）に供給される混合ガスに、欠陥を誘発する不純物が混入するのを防ぎ、高効率かつ高品質な炭化珪素単結晶を製造することができる。
【００３７】
成長完了後の図４でのｔ４のタイミングにおいてＲＦ電源の電力を下げて降温する。降温時において昇温時と同様に、ルツボ４の温度が１８００℃になるまで（ｔ４からｔ５の期間）、ＳｉＨ4およびＮ2の流量は１℃あたり２ｃｃ／分とするとともに、Ｃ3Ｈ8の流量は０．５ｃｃ／分で減少させる。
【００３８】
その後、作製したＳｉＣ単結晶を図１の上部容器３へ搬送し、Ａｒガス雰囲気で上部容器３を大気圧まで昇圧した後、試料取り出し口３ａから取り出す。
なお、図３に代わる別例として図６に示すように、図３でのインナーパイプ１５の代わりに混合ガス導入管１３の出口部分での内周面から突起２０を複数設けてもよい。この突起２０によりガスの流れを層流状態から乱流状態にしてルツボ４内に供給することができる。このとき、突起２０の径方向での突出量ｔ１が、混合ガス導入管１３の内径Ｄ１の１／１０以上にすると、確実に乱流状態にすることができる。より具体的には、Ｄ１＝５ｍｍの場合、ｔ１＝１ｍｍ程度にする。
【００３９】
また、混合ガス導入管１３内でのレイノルズ数を２０００以下にすべく、キャリアガスの種類、混合ガス導入管１３の温度Ｔ［℃］、混合ガスの流量Ｑ［リットル／分］、混合ガス導入管１３の内径Ｄ［ｍｍ］により、
キャリアガスがアルゴンの場合には
Ｔ＜１０００℃                  Ｑ／Ｄ＜４
１０００℃＜Ｔ＜２０００℃      Ｑ／Ｄ＜５
Ｔ＞２０００℃                  Ｑ／Ｄ＜６
であり、
キャリアガスがヘリウムまたは水素の場合には、
Ｔ＜１０００℃                  Ｑ／Ｄ＜２５
１０００℃＜Ｔ＜２０００℃      Ｑ／Ｄ＜３０
Ｔ＞２０００℃                  Ｑ／Ｄ＜３５
Ｔ＞１５００℃                  Ｑ／Ｄ＜３０
とするとよい。つまり、このようにしてキャリアガスの種類や管径に見合った流量を設定することで、混合ガス導入管１３内を層流に維持することが可能となる。
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００４０】
図２に代わり本実施形態においては図７に示す構成を採用している。
図７においてルツボ４の内部における混合ガス導入管１３の先端よりも下流側には、層流を乱流状態にするための構造物３０が設置されている。図８には構造物３０の詳細を示す。図８において、３枚の板材３１，３２，３３を具備し、板材３１，３２，３３は、それぞれ、多数の透孔３５が設けられている。透孔３５の径（図８では縦・横寸法）は１ｍｍ程度である。各板材３１，３２，３３は、立設した３本の支柱３４により上下方向において所定の間隔をおいて連結支持されている。３枚の板材３１，３２，３３での透孔３５の位置は流れ方向に一致しないようにしてある。各板材３１，３２，３３の材質はＴａＣであり、支柱３４の材料は黒鉛である。このように構造物３０の材質にはＣまたはＴａまたはＴａＣまたはＳｉＣ多結晶を用いる。
【００４１】
なお、透孔３５の形状は円形よりは多角形であることが望ましい。また、透孔３５の配置は規則的である必要はない。
前述の支柱３４は図７に示すようにルツボ４の底面に固定されている。そして、混合ガス導入管１３からのガスは、その一部が最下段の板材３３において透孔３５を通過して板材３２に向かう。同様に、板材３２においてガスが透孔３５を通過して板材３１に向かうとともに、板材３１においても透孔３５を通過する。
【００４２】
このようにして、構造物３０において混合ガス導入管１３からのガスは方向が変えられて乱流状態となって種結晶１０に至る。
このように構造物３０が、反応容器４の内部における混合ガス導入管１３の先端よりも下流側に配置され、多数の透孔３５を有する板材３１，３２，３３であると、透孔３５を通過する際に乱れ（渦）が発生し、そこを起点に乱流状態にすることができる。また、板材３１，３２，３３はガス流れ方向において多数枚離間して設置したものであるので、一枚目の板材３３の透孔３５を通過した際に発生した乱れ（渦）を、２枚目以降の板材３２，３１の透孔３５で増幅させ、確実に乱流状態にすることができ、また、形成された乱流は層流に戻りにくくすることができる。
【００４３】
また、図７においてルツボ４の内壁は、ＴａＣ膜３６によってコーティングしている。これにより、ルツボ４の内部が乱流状態であっても、ルツボ４の内壁面に混合ガスが接触し反応するのを抑制し、混合ガスと側壁面との接触が無くなり、壁面からの剥がれに伴なう種結晶１０での結晶欠陥の誘発を回避することができる。その結果、高効率かつ高品質な炭化珪素単結晶を製造することができる。なお、コーティング膜３６としてＴａＣ膜の代わりにＳｉＣ膜やＴａ膜を用いてもよい。
【００４４】
比較のための実験を行ったので説明する。本実施形態の構造物３０が無い成長装置を用いて実験を行ったところ（図４に示した条件で、かつ、種結晶を０．５ｍｍ／ｈで上方に引き上げながら成長を２０時間行ったときのＳｉＣ単結晶の成長量を測定したところ）、中心、周辺ともに１０ｍｍほどの成長量であった。成長速度は０．５ｍｍ／ｈであった。また、混合ガス導入管１３の内壁面にはほとんど付着物が見られなかった。
【００４５】
これに対し、本実施形態においては、ＳｉＣ単結晶の成長量を測定したところ、中心、周辺ともに６０ｍｍほどの成長量であった。成長速度は２．０ｍｍ／ｈであった。その結果、構造物３０を設けることにより成長速度を大きくすることができることを確認した。また、混合ガス導入管１３の内壁面にはほとんど付着物が見られなかった。
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態を、第２の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００４６】
図７に代わり本実施形態においては図９に示す構成を採用している。
図９においてルツボ４の内部における混合ガス導入管１３の先端よりも下流側には、層流を乱流状態にするための構造物としてのプロペラ４０が設置されている。図１０にはプロペラ４０の詳細を示す。図１０において、３枚の羽根４１，４２，４３を有し、羽根４１，４２，４３は、それぞれ、回転リング４４に固定されている。また、回転リング４４内には回転リング支持用シャフト４５が貫通しており、シャフト４５の外周部においてリング４４が回転可能に支持されている。シャフト４５は３本の脚４６ａ，４６ｂ，４６ｃに連結・支持されている。羽根４１，４２，４３や脚４６ａ，４６ｂ，４６ｃ等は黒鉛よりなる。このように構造物（プロペラ）４０の材質としては、ＣまたはＴａまたはＴａＣまたはＳｉＣ多結晶を使用するとよい。
【００４７】
前述の脚４６ａ，４６ｂ，４６ｃは図９に示すようにルツボ４の底面に固定されている。そして、混合ガス導入管１３からのガス流が羽根４１，４２，４３に当たると回転力が付与され、羽根４１，４２，４３が回転するとともにガスの流れ変えられる。
【００４８】
このようにして、プロペラ４０において混合ガス導入管１３からのガスは方向が変えられて乱流状態となって種結晶１０に至る。
このように構造物４０が、ルツボ４の内部における混合ガス導入管１３の先端よりも下流側に配置され、ガス流により回転するプロペラであるので、混合ガス導入管１３から流入した混合ガスにより、プロペラ４０が回転し、その結果、強制的に乱流状態にすることができ、また、形成された乱流は層流に戻りにくくすることができる。
【００４９】
また、図９においてルツボ４の内壁はＳｉＣ多結晶膜３６でコーティングしている。
本実施形態での手法を用いてＳｉＣ単結晶の成長量を測定したところ、中心、周辺ともに４０ｍｍほどの成長量であった。成長速度は２．０ｍｍ／ｈであった。つまり、前述の比較例での成長速度（０．５ｍｍ／ｈ）に比べ、構造物４０を設けることにより成長速度を大きくすることができることを確認した。また、混合ガス導入管１３の内壁面にはほとんど付着物が見られなかった。測定の際には図４に示した条件で行い、かつ、成長時間は２０時間とした。
【００５０】
なお、図９でのルツボ４の内壁のコーティング膜３６はＳｉＣ多結晶膜の代わりにＴａＣ膜やＴａ膜を用いてもよい。
（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００５１】
本実施形態においては図１でのインナーパイプ１５は設けられておらず、混合ガス導入管１３の出口におけるレイノルズ数を２０００以上にすることにより、混合ガスを乱流状態で炭化珪素単結晶基板１０に供給するようにしている。
【００５２】
そのために、レイノルズ数を２０００以上にすべく、キャリアガスの種類、混合ガス導入管１３の出口温度Ｔ［℃］、混合ガスの流量Ｑ［リットル／分］、混合ガス導入管１３の内径Ｄ［ｍｍ］により、
キャリアガスがアルゴンの場合には
Ｔ＜１０００℃                  Ｑ／Ｄ＞４
１０００℃＜Ｔ＜２０００℃      Ｑ／Ｄ＞５
Ｔ＞２０００℃                  Ｑ／Ｄ＞６
であり、
キャリアガスがヘリウムまたは水素の場合には、
Ｔ＜１０００℃                  Ｑ／Ｄ＞２５
１０００℃＜Ｔ＜２０００℃      Ｑ／Ｄ＞３０
Ｔ＞２０００℃                  Ｑ／Ｄ＞３５
Ｔ＞１５００℃                  Ｑ／Ｄ＞３０
としている。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態における炭化珪素単結晶の製造装置の概要を示す構成図。
【図２】同じく製造装置における要部を示す構成図。
【図３】図２のＡ−Ａ線での断面図。
【図４】作用を説明するためのタイムチャート。
【図５】作用を説明するための断面図。
【図６】別例の断面図。
【図７】第２の実施の形態における炭化珪素単結晶の製造装置の概要を示す構成図。
【図８】乱流状態にするための構造物を示す図。
【図９】第３の実施の形態における炭化珪素単結晶の製造装置の概要を示す構成図。
【図１０】乱流状態にするためのプロペラを示す斜視図。
【図１１】従来技術を説明するための図。
【符号の説明】
４…ルツボ、９…台座、１０…種結晶としての炭化珪素単結晶基板、１３…混合ガス導入管、１５…インナーパイプ、２０…突起、３０…構造体、３１，３２，３３…板材、３５…透孔、４０…プロペラ。
【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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