JP2003119097A - ＳｉＣ単結晶及びその製造方法並びにＳｉＣ種結晶及びその製造方法 - Google Patents
ＳｉＣ単結晶及びその製造方法並びにＳｉＣ種結晶及びその製造方法Info
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- JP2003119097A JP2003119097A JP2001315367A JP2001315367A JP2003119097A JP 2003119097 A JP2003119097 A JP 2003119097A JP 2001315367 A JP2001315367 A JP 2001315367A JP 2001315367 A JP2001315367 A JP 2001315367A JP 2003119097 A JP2003119097 A JP 2003119097A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マイクロパイプ欠陥，螺旋転位，刃状転位，
及び積層欠陥をほとんど含まず，高品質のＳｉＣ単結晶
及びその製造方法並びにＳｉＣ種結晶及びその製造方法
を提供すること。 【解決手段】 第１成長工程においては，｛１−１０
０｝面からオフセット角度±２０°以下の面，または
｛１１−２０｝面からオフセット角度±２０°以下の面
を第１成長面として第１成長結晶を作製し，中間成長工
程においては，第（ｎ−１）成長面より４５〜９０°傾
き，且つ｛０００１｝面より６０〜９０°傾いた面を第
ｎ成長面として第ｎ成長結晶を作製し，最終成長工程に
おいては，第（Ｎ−１）成長結晶の｛０００１｝面より
オフセット角度±２０°以下の面を最終成長面３５とし
て，上記最終成長面３５上にバルク状のＳｉＣ単結晶３
０を成長させる。
及び積層欠陥をほとんど含まず，高品質のＳｉＣ単結晶
及びその製造方法並びにＳｉＣ種結晶及びその製造方法
を提供すること。 【解決手段】 第１成長工程においては，｛１−１０
０｝面からオフセット角度±２０°以下の面，または
｛１１−２０｝面からオフセット角度±２０°以下の面
を第１成長面として第１成長結晶を作製し，中間成長工
程においては，第（ｎ−１）成長面より４５〜９０°傾
き，且つ｛０００１｝面より６０〜９０°傾いた面を第
ｎ成長面として第ｎ成長結晶を作製し，最終成長工程に
おいては，第（Ｎ−１）成長結晶の｛０００１｝面より
オフセット角度±２０°以下の面を最終成長面３５とし
て，上記最終成長面３５上にバルク状のＳｉＣ単結晶３
０を成長させる。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は，ＳｉＣ単結晶及びその製造方法
並びにＳｉＣ種結晶及びその製造方法に関する。
並びにＳｉＣ種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半導体に代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，上記ＳｉＣ半導体に生じ
るリーク電流などを低減することが必須条件である。上
記ＳｉＣ単結晶に生じるマイクロパイプ欠陥，螺旋転
位，刃状転位，積層欠陥などの欠陥が，上記ＳｉＣ半導
体のリーク電流などの原因となっていると考えられる。
半導体は，Ｓｉ半導体に代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，上記ＳｉＣ半導体に生じ
るリーク電流などを低減することが必須条件である。上
記ＳｉＣ単結晶に生じるマイクロパイプ欠陥，螺旋転
位，刃状転位，積層欠陥などの欠陥が，上記ＳｉＣ半導
体のリーク電流などの原因となっていると考えられる。
【０００３】図４に示すごとく，上記ＳｉＣ単結晶は主
要な面方位として｛０００１｝面（ｃ面）と，｛０００
１｝面に垂直な｛１−１００｝面（ａ面）及び｛１１−
２０｝面（ａ面）とを有している。従来より上記ＳｉＣ
単結晶を得る方法としては，上記｛０００１｝面（ｃ
面）もしくは｛０００１｝面からオフセット角度１０°
以内の面を種結晶面として露出するＳｉＣ種結晶を用い
て，昇華再析出法などにより上記種結晶面上にＳｉＣ単
結晶を成長させる，いわゆるｃ面成長を行う方法が用い
られてきた。しかし，このように｛０００１｝面を種結
晶面とし，＜０００１＞方向に成長させてなる成長結晶
（ｃ面成長結晶）中には，＜０００１＞方向に略平行な
方向に上記マイクロパイプ欠陥，螺旋転位，刃状転位な
どの線形欠陥が非常に多く発生するという問題があっ
た。
要な面方位として｛０００１｝面（ｃ面）と，｛０００
１｝面に垂直な｛１−１００｝面（ａ面）及び｛１１−
２０｝面（ａ面）とを有している。従来より上記ＳｉＣ
単結晶を得る方法としては，上記｛０００１｝面（ｃ
面）もしくは｛０００１｝面からオフセット角度１０°
以内の面を種結晶面として露出するＳｉＣ種結晶を用い
て，昇華再析出法などにより上記種結晶面上にＳｉＣ単
結晶を成長させる，いわゆるｃ面成長を行う方法が用い
られてきた。しかし，このように｛０００１｝面を種結
晶面とし，＜０００１＞方向に成長させてなる成長結晶
（ｃ面成長結晶）中には，＜０００１＞方向に略平行な
方向に上記マイクロパイプ欠陥，螺旋転位，刃状転位な
どの線形欠陥が非常に多く発生するという問題があっ
た。
【０００４】上記の問題を解決するために特開平５−２
６２５９９号公報には，図６に示すごとく，｛０００
１｝面からの傾きが６０〜１２０°（９０°が好まし
い）の面を種結晶面９５として，この種結晶９をａ面成
長させて，成長結晶（ａ面成長結晶）９０を得る方法が
開示されている。そしてこのａ面成長結晶９０中には，
マイクロパイプ欠陥や螺旋転位が含まれないことを明ら
かにした。
６２５９９号公報には，図６に示すごとく，｛０００
１｝面からの傾きが６０〜１２０°（９０°が好まし
い）の面を種結晶面９５として，この種結晶９をａ面成
長させて，成長結晶（ａ面成長結晶）９０を得る方法が
開示されている。そしてこのａ面成長結晶９０中には，
マイクロパイプ欠陥や螺旋転位が含まれないことを明ら
かにした。
【０００５】
【解決しようとする課題】しかしながら，上記ａ面成長
結晶９０中には高密度の積層欠陥９１が含まれている。
このような積層欠陥９１を高密度に含有するＳｉＣ単結
晶は，積層欠陥９１を横切る方向の電気抵抗が増大す
る。そのため，上記ａ面成長結晶９は，ＳｉＣパワーデ
バイス作製用として使用することができない。また，上
記ＳｉＣ単結晶中には，＜０００１＞方向に平行及び直
交なバーガースベクトルをもつ刃状転位９２が高密度に
存在する。このような刃状転位９２を高密度に含有する
ＳｉＣ単結晶より，｛０００１｝面が露出した種結晶を
作製してｃ面成長を行うと，刃状転位９２に起因して螺
旋転位や新たな刃状転位が発生してしまうという問題が
ある。
結晶９０中には高密度の積層欠陥９１が含まれている。
このような積層欠陥９１を高密度に含有するＳｉＣ単結
晶は，積層欠陥９１を横切る方向の電気抵抗が増大す
る。そのため，上記ａ面成長結晶９は，ＳｉＣパワーデ
バイス作製用として使用することができない。また，上
記ＳｉＣ単結晶中には，＜０００１＞方向に平行及び直
交なバーガースベクトルをもつ刃状転位９２が高密度に
存在する。このような刃状転位９２を高密度に含有する
ＳｉＣ単結晶より，｛０００１｝面が露出した種結晶を
作製してｃ面成長を行うと，刃状転位９２に起因して螺
旋転位や新たな刃状転位が発生してしまうという問題が
ある。
【０００６】本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので，マイクロパイプ欠陥，螺旋転位，刃状転
位，及び積層欠陥をほとんど含まず，高品質のＳｉＣ単
結晶及びその製造方法並びにＳｉＣ種結晶及びその製造
方法を提供しようとするものである。
されたもので，マイクロパイプ欠陥，螺旋転位，刃状転
位，及び積層欠陥をほとんど含まず，高品質のＳｉＣ単
結晶及びその製造方法並びにＳｉＣ種結晶及びその製造
方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題の解決手段】第１の発明は，ＳｉＣ単結晶よりな
る種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させてバルク状のＳｉ
Ｃ単結晶を製造する製造方法において，該製造方法はＮ
回（Ｎは，Ｎ≧３の自然数）の成長工程を含み，各成長
工程を第ｎ成長工程（ｎは自然数であって１から始まり
Ｎで終わる序数）として表した場合，ｎ＝１である第１
成長工程においては，｛１−１００｝面からオフセット
角度±２０°以下の面，または｛１１−２０｝面からオ
フセット角度±２０°以下の面を第１成長面として露出
させた第１種結晶を用いて，上記第１成長面上にＳｉＣ
単結晶を成長させ第１成長結晶を作製し，ｎ＝２，
３，．．．，（Ｎ−１）回目である中間成長工程におい
ては，第（ｎ−１）成長面より４５〜９０°傾き，且つ
｛０００１｝面より６０〜９０°傾いた面を第ｎ成長面
とした第ｎ種結晶を第（ｎ−１）成長結晶より作製し，
該第ｎ種結晶の上記第ｎ成長面上にＳｉＣ単結晶を成長
させて第ｎ成長結晶を作製し，ｎ＝Ｎである最終成長工
程においては，第（Ｎ−１）成長結晶の｛０００１｝面
よりオフセット角度±２０°以下の面を最終成長面とし
て露出させた最終種結晶を第（Ｎ−１）成長結晶より作
製し，該最終種結晶の上記最終成長面上にバルク状のＳ
ｉＣ単結晶を成長させることを特徴とするＳｉＣ単結晶
の製造方法にある（請求項１）。
る種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させてバルク状のＳｉ
Ｃ単結晶を製造する製造方法において，該製造方法はＮ
回（Ｎは，Ｎ≧３の自然数）の成長工程を含み，各成長
工程を第ｎ成長工程（ｎは自然数であって１から始まり
Ｎで終わる序数）として表した場合，ｎ＝１である第１
成長工程においては，｛１−１００｝面からオフセット
角度±２０°以下の面，または｛１１−２０｝面からオ
フセット角度±２０°以下の面を第１成長面として露出
させた第１種結晶を用いて，上記第１成長面上にＳｉＣ
単結晶を成長させ第１成長結晶を作製し，ｎ＝２，
３，．．．，（Ｎ−１）回目である中間成長工程におい
ては，第（ｎ−１）成長面より４５〜９０°傾き，且つ
｛０００１｝面より６０〜９０°傾いた面を第ｎ成長面
とした第ｎ種結晶を第（ｎ−１）成長結晶より作製し，
該第ｎ種結晶の上記第ｎ成長面上にＳｉＣ単結晶を成長
させて第ｎ成長結晶を作製し，ｎ＝Ｎである最終成長工
程においては，第（Ｎ−１）成長結晶の｛０００１｝面
よりオフセット角度±２０°以下の面を最終成長面とし
て露出させた最終種結晶を第（Ｎ−１）成長結晶より作
製し，該最終種結晶の上記最終成長面上にバルク状のＳ
ｉＣ単結晶を成長させることを特徴とするＳｉＣ単結晶
の製造方法にある（請求項１）。
【０００８】本発明の第１成長工程においては，上記
｛１−１００｝面，又は｛１１−２０｝面という，いわ
ゆるａ面からオフセット角度２０°以内の面を第１成長
面としている。そのため，上記第１成長結晶は第１成長
面と直交する方向に成長し，これはいわゆるａ面成長に
相当する。それ故，上記第１成長結晶中には上記マイク
ロパイプ欠陥及び螺旋転位は発生しない。しかし，上記
第１成長工程に用いる第１種結晶中には，マイクロパイ
プ欠陥，螺旋転位，刃状転位，及びそれらの複合転位が
存在する。そのため，上記第１成長結晶中には，これら
の欠陥に起因する＜０００１＞方向に平行及び直交する
バーガースベクトルをもつ刃状転位が上記第１成長面の
表面から継承されて存在する。このとき上記刃状転位
は，第１成長結晶の成長方向に平行な方向に伸びるよう
に存在する。
｛１−１００｝面，又は｛１１−２０｝面という，いわ
ゆるａ面からオフセット角度２０°以内の面を第１成長
面としている。そのため，上記第１成長結晶は第１成長
面と直交する方向に成長し，これはいわゆるａ面成長に
相当する。それ故，上記第１成長結晶中には上記マイク
ロパイプ欠陥及び螺旋転位は発生しない。しかし，上記
第１成長工程に用いる第１種結晶中には，マイクロパイ
プ欠陥，螺旋転位，刃状転位，及びそれらの複合転位が
存在する。そのため，上記第１成長結晶中には，これら
の欠陥に起因する＜０００１＞方向に平行及び直交する
バーガースベクトルをもつ刃状転位が上記第１成長面の
表面から継承されて存在する。このとき上記刃状転位
は，第１成長結晶の成長方向に平行な方向に伸びるよう
に存在する。
【０００９】次に，上記中間成長工程においては，第
（ｎ−１）成長面より４５〜９０°傾き，且つ｛０００
１｝面より６０〜９０°傾いた面，即ちほぼａ面を第ｎ
成長面とした第ｎ種結晶を第（ｎ−１）成長結晶より作
製し，上記第ｎ成長面上にＳｉＣ単結晶を成長させて第
ｎ成長結晶を作製する。そのため，第（ｎ−１）成長結
晶に含まれる刃状転位は，上記第ｎ種結晶の表面にはほ
とんど露出されないので，第ｎ成長結晶中に上記刃状転
位はほとんど発生しない。また，上記中間成長工程にお
けるＳｉＣ単結晶の成長は，略ａ面成長の方向に起こ
る。そのため，上記中間成長工程における成長結晶中に
は，マイクロパイプ欠陥及び螺旋転位は発生しない。
（ｎ−１）成長面より４５〜９０°傾き，且つ｛０００
１｝面より６０〜９０°傾いた面，即ちほぼａ面を第ｎ
成長面とした第ｎ種結晶を第（ｎ−１）成長結晶より作
製し，上記第ｎ成長面上にＳｉＣ単結晶を成長させて第
ｎ成長結晶を作製する。そのため，第（ｎ−１）成長結
晶に含まれる刃状転位は，上記第ｎ種結晶の表面にはほ
とんど露出されないので，第ｎ成長結晶中に上記刃状転
位はほとんど発生しない。また，上記中間成長工程にお
けるＳｉＣ単結晶の成長は，略ａ面成長の方向に起こ
る。そのため，上記中間成長工程における成長結晶中に
は，マイクロパイプ欠陥及び螺旋転位は発生しない。
【００１０】また，上記中間成長工程は，１回（Ｎ＝３
のとき），又は複数回繰り返して行うことができる。そ
して，中間成長工程の回数を増やす毎に，得られる成長
結晶のいわゆる転位密度を指数関数的に減少させること
ができる。しかし，上記中間成長工程においては，Ｓｉ
Ｃ単結晶を略ａ面成長の方向に成長させているため，ａ
面成長結晶特有の積層欠陥が発生することは避けられな
い。
のとき），又は複数回繰り返して行うことができる。そ
して，中間成長工程の回数を増やす毎に，得られる成長
結晶のいわゆる転位密度を指数関数的に減少させること
ができる。しかし，上記中間成長工程においては，Ｓｉ
Ｃ単結晶を略ａ面成長の方向に成長させているため，ａ
面成長結晶特有の積層欠陥が発生することは避けられな
い。
【００１１】上記最終成長工程においては，上記第（Ｎ
−１）成長結晶の｛０００１｝面よりオフセット角度±
２０°以下の面，即ちほぼｃ面を最終成長面として露出
させた最終種結晶としている。そのため，上記最終成長
面には，＜０００１＞方向に平行及び直交するバーガー
スベクトルをもつ刃状転位はほとんど存在しない。それ
故，上記最終種結晶を成長させてなるＳｉＣ単結晶（以
下適宜最終ＳｉＣ単結晶とよぶ）には，＜０００１＞方
向に直交するバーガースベクトルをもつ転位である刃状
転位は発生しない。また，＜０００１＞方向に平行な方
向のバーガースベクトルをもつ欠陥であるマイクロパイ
プ欠陥及び螺旋転位も発生しない。また，上記最終成長
工程においては，上記最終種結晶から略ｃ面成長の方向
にＳｉＣ単結晶を成長させる。そのため，上記最終種結
晶に高密度に含まれる積層欠陥は，最終ＳｉＣ単結晶中
にはほとんど存在しない。上記積層欠陥は＜０００１＞
方向の成長（いわゆるｃ面成長）には継承されないから
である。
−１）成長結晶の｛０００１｝面よりオフセット角度±
２０°以下の面，即ちほぼｃ面を最終成長面として露出
させた最終種結晶としている。そのため，上記最終成長
面には，＜０００１＞方向に平行及び直交するバーガー
スベクトルをもつ刃状転位はほとんど存在しない。それ
故，上記最終種結晶を成長させてなるＳｉＣ単結晶（以
下適宜最終ＳｉＣ単結晶とよぶ）には，＜０００１＞方
向に直交するバーガースベクトルをもつ転位である刃状
転位は発生しない。また，＜０００１＞方向に平行な方
向のバーガースベクトルをもつ欠陥であるマイクロパイ
プ欠陥及び螺旋転位も発生しない。また，上記最終成長
工程においては，上記最終種結晶から略ｃ面成長の方向
にＳｉＣ単結晶を成長させる。そのため，上記最終種結
晶に高密度に含まれる積層欠陥は，最終ＳｉＣ単結晶中
にはほとんど存在しない。上記積層欠陥は＜０００１＞
方向の成長（いわゆるｃ面成長）には継承されないから
である。
【００１２】したがって，本発明によれば，マイクロパ
イプ欠陥，螺旋転位，刃状転位，及び積層欠陥をほとん
ど含まず，高品質のＳｉＣ単結晶を提供することができ
る。なお，本発明において，｛１−１００｝，｛１１−
２０｝及び｛０００１｝は，いわゆる結晶面の面指数を
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，本明細書及び図面においては書類
作成の便宜上のため数字の左側に付した。また，＜００
０１＞，＜１１−２０＞，及び＜１−１００＞は，結晶
内の方向を表し，「−」記号の取り扱いについては，上
記面指数と同様である。
イプ欠陥，螺旋転位，刃状転位，及び積層欠陥をほとん
ど含まず，高品質のＳｉＣ単結晶を提供することができ
る。なお，本発明において，｛１−１００｝，｛１１−
２０｝及び｛０００１｝は，いわゆる結晶面の面指数を
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，本明細書及び図面においては書類
作成の便宜上のため数字の左側に付した。また，＜００
０１＞，＜１１−２０＞，及び＜１−１００＞は，結晶
内の方向を表し，「−」記号の取り扱いについては，上
記面指数と同様である。
【００１３】第２の発明は，第１の発明により作製され
ることを特徴とするＳｉＣ単結晶にある（請求項６）。
ることを特徴とするＳｉＣ単結晶にある（請求項６）。
【００１４】第１の発明により作製されるＳｉＣ単結晶
は，上述したごとく，結晶中にマイクロパイプ欠陥，螺
旋転位，刃状転位，及び積層欠陥をほとんど含まず，高
品質である。それ故，次世代パワーデバイスの材料とし
て非常に有効である。
は，上述したごとく，結晶中にマイクロパイプ欠陥，螺
旋転位，刃状転位，及び積層欠陥をほとんど含まず，高
品質である。それ故，次世代パワーデバイスの材料とし
て非常に有効である。
【００１５】第３の発明は，バルク状のＳｉＣ単結晶を
成長させるためのＳｉＣ種結晶を製造する方法におい
て，該製造方法は（Ｎ−１）回（Ｎは，Ｎ≧３の自然
数）の成長工程と該成長工程後に行う種結晶作製工程を
含み，各成長工程を第ｎ成長工程（ｎは自然数であって
１から始まりＮで終わる序数）として表した場合，ｎ＝
１である第１成長工程においては，｛１−１００｝面か
らオフセット角度±２０°以下の面，または｛１１−２
０｝面からオフセット角度±２０°以下の面を第１成長
面として露出させた第１種結晶を用いて，上記第１成長
面上にＳｉＣ単結晶を成長させ第１成長結晶を作製し，
ｎ＝２，３，．．．，（Ｎ−１）回目である中間成長工
程においては，第（ｎ−１）成長面より４５〜９０°傾
き，且つ｛０００１｝面より６０〜９０°傾いた面を第
ｎ成長面とした第ｎ種結晶を第（ｎ−１）成長結晶より
作製し，該第ｎ種結晶の上記第ｎ成長面上にＳｉＣ単結
晶を成長させて第ｎ成長結晶を作製し，上記種結晶作製
工程においては，第（Ｎ−１）成長結晶の｛０００１｝
面よりオフセット角度±２０°以下の面を最終成長面と
して露出させることを特徴とするＳｉＣ種結晶の製造方
法にある（請求項７）。
成長させるためのＳｉＣ種結晶を製造する方法におい
て，該製造方法は（Ｎ−１）回（Ｎは，Ｎ≧３の自然
数）の成長工程と該成長工程後に行う種結晶作製工程を
含み，各成長工程を第ｎ成長工程（ｎは自然数であって
１から始まりＮで終わる序数）として表した場合，ｎ＝
１である第１成長工程においては，｛１−１００｝面か
らオフセット角度±２０°以下の面，または｛１１−２
０｝面からオフセット角度±２０°以下の面を第１成長
面として露出させた第１種結晶を用いて，上記第１成長
面上にＳｉＣ単結晶を成長させ第１成長結晶を作製し，
ｎ＝２，３，．．．，（Ｎ−１）回目である中間成長工
程においては，第（ｎ−１）成長面より４５〜９０°傾
き，且つ｛０００１｝面より６０〜９０°傾いた面を第
ｎ成長面とした第ｎ種結晶を第（ｎ−１）成長結晶より
作製し，該第ｎ種結晶の上記第ｎ成長面上にＳｉＣ単結
晶を成長させて第ｎ成長結晶を作製し，上記種結晶作製
工程においては，第（Ｎ−１）成長結晶の｛０００１｝
面よりオフセット角度±２０°以下の面を最終成長面と
して露出させることを特徴とするＳｉＣ種結晶の製造方
法にある（請求項７）。
【００１６】上記ＳｉＣ種結晶は，第１の発明における
最終種結晶と同じものである。そのため，上述したよう
に，上記ＳｉＣ種結晶には，マイクロパイプ欠陥及び螺
旋転位は含まれない。また，該ＳｉＣ種結晶の成長面に
は＜０００１＞方向に平行及び直交するバーガースベク
トルをもつ転位はほとんど露出しない。そして，上記Ｓ
ｉＣ種結晶は，｛０００１｝面よりオフセット角度±２
０°以下の面を最終成長面としており，略＜０００１＞
方向に成長する。そのため，上記ＳｉＣ種結晶を成長さ
せて得られる最終ＳｉＣ単結晶には，積層欠陥はほとん
ど含まれない。したがって，本発明のＳｉＣ種結晶を用
いて，ＳｉＣ単結晶を成長させると，マイクロパイプ欠
陥，螺旋転位，刃状転位，及び積層欠陥を含まず，高品
質のＳｉＣ単結晶を簡単に作製することができる。
最終種結晶と同じものである。そのため，上述したよう
に，上記ＳｉＣ種結晶には，マイクロパイプ欠陥及び螺
旋転位は含まれない。また，該ＳｉＣ種結晶の成長面に
は＜０００１＞方向に平行及び直交するバーガースベク
トルをもつ転位はほとんど露出しない。そして，上記Ｓ
ｉＣ種結晶は，｛０００１｝面よりオフセット角度±２
０°以下の面を最終成長面としており，略＜０００１＞
方向に成長する。そのため，上記ＳｉＣ種結晶を成長さ
せて得られる最終ＳｉＣ単結晶には，積層欠陥はほとん
ど含まれない。したがって，本発明のＳｉＣ種結晶を用
いて，ＳｉＣ単結晶を成長させると，マイクロパイプ欠
陥，螺旋転位，刃状転位，及び積層欠陥を含まず，高品
質のＳｉＣ単結晶を簡単に作製することができる。
【００１７】第４の発明は，第３の発明により作製され
たことを特徴とするＳｉＣ種結晶にある（請求項１
１）。
たことを特徴とするＳｉＣ種結晶にある（請求項１
１）。
【００１８】上記ＳｉＣ種結晶は，上述のごとく，最終
成長面上に転位や欠陥をほとんど有していない。そのた
め，上記ＳｉＣ種結晶を用いてＳｉＣ単結晶を成長させ
ると，該ＳｉＣ単結晶中にはほとんど転位や欠陥は発生
せず，高品質の欠陥フリーのＳｉＣ単結晶を提供するこ
とができる。また，種結晶は一度作製すると同様の結晶
を繰り返して製造できることから，上記ＳｉＣ種結晶を
用いると，高品質の欠陥フリーのＳｉＣ単結晶を簡単に
大量に作製することができる。
成長面上に転位や欠陥をほとんど有していない。そのた
め，上記ＳｉＣ種結晶を用いてＳｉＣ単結晶を成長させ
ると，該ＳｉＣ単結晶中にはほとんど転位や欠陥は発生
せず，高品質の欠陥フリーのＳｉＣ単結晶を提供するこ
とができる。また，種結晶は一度作製すると同様の結晶
を繰り返して製造できることから，上記ＳｉＣ種結晶を
用いると，高品質の欠陥フリーのＳｉＣ単結晶を簡単に
大量に作製することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明において，上記第１成長面
は，｛１−１００｝面又は｛１１−２０｝面からオフセ
ット角度±２０°以下の面であり，これは｛１−１０
０｝面又は{１１−２０}面を含む概念である。ここで，
上記第１成長面は，｛１−１００｝面又は｛１１−２
０｝面であることが好ましい。この場合には，上記第１
成長は，それぞれ＜１−１００＞又は＜１１−２０＞方
向に成長する（ａ面成長）。そのため，上記第１成長結
晶に含まれる＜０００１＞方向の貫通欠陥をより効果的
に減少させることができる。
は，｛１−１００｝面又は｛１１−２０｝面からオフセ
ット角度±２０°以下の面であり，これは｛１−１０
０｝面又は{１１−２０}面を含む概念である。ここで，
上記第１成長面は，｛１−１００｝面又は｛１１−２
０｝面であることが好ましい。この場合には，上記第１
成長は，それぞれ＜１−１００＞又は＜１１−２０＞方
向に成長する（ａ面成長）。そのため，上記第１成長結
晶に含まれる＜０００１＞方向の貫通欠陥をより効果的
に減少させることができる。
【００２０】また，上記中間成長工程において，上記第
ｎ成長面は，第（ｎ−１）成長面より８０°〜９０°傾
き，且つ｛０００１｝面より８０°〜９０°傾いた面で
あることが好ましい。この場合には，＜０００１＞方向
に平行及び直交するバーガースベクトルをもつ刃状転位
をより効果的に減少させることができる。また，上記最
終成長面は，上記第（Ｎ−１）成長結晶の｛０００１｝
面であることが好ましい。この場合には，上記最終種結
晶を＜０００１＞方向に成長させることができるので，
上記ＳｉＣ単結晶に積層欠陥が生じることを防止するこ
とができる。
ｎ成長面は，第（ｎ−１）成長面より８０°〜９０°傾
き，且つ｛０００１｝面より８０°〜９０°傾いた面で
あることが好ましい。この場合には，＜０００１＞方向
に平行及び直交するバーガースベクトルをもつ刃状転位
をより効果的に減少させることができる。また，上記最
終成長面は，上記第（Ｎ−１）成長結晶の｛０００１｝
面であることが好ましい。この場合には，上記最終種結
晶を＜０００１＞方向に成長させることができるので，
上記ＳｉＣ単結晶に積層欠陥が生じることを防止するこ
とができる。
【００２１】また，上記各成長面の上にＳｉＣ単結晶を
成長させる前には，付着物や加工変質層を除去しておく
ことが好ましい。この場合には，上記付着物や加工変質
層に起因する各成長面から各成長結晶に継承される転位
を防ぐことができる。なお，上記付着物や加工変質層を
除去する方法としては例えば，化学洗浄，Ｒｅａｃｔｉ
ｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ（ＲＩＥ），犠牲酸化な
どがある。
成長させる前には，付着物や加工変質層を除去しておく
ことが好ましい。この場合には，上記付着物や加工変質
層に起因する各成長面から各成長結晶に継承される転位
を防ぐことができる。なお，上記付着物や加工変質層を
除去する方法としては例えば，化学洗浄，Ｒｅａｃｔｉ
ｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ（ＲＩＥ），犠牲酸化な
どがある。
【００２２】また，上記最終成長工程によって得られる
ＳｉＣ単結晶から，該ＳｉＣ単結晶の｛０００１｝面よ
りオフセット角度±２０°以下の面を成長面として露出
させた種結晶を切り出し，該種結晶を使用してＳｉＣ単
結晶を製造することができる（請求項２）。
ＳｉＣ単結晶から，該ＳｉＣ単結晶の｛０００１｝面よ
りオフセット角度±２０°以下の面を成長面として露出
させた種結晶を切り出し，該種結晶を使用してＳｉＣ単
結晶を製造することができる（請求項２）。
【００２３】この場合には，上記最終成長工程で得られ
るＳｉＣ単結晶，いわば最終ＳｉＣ単結晶から切り出し
た上記種結晶を使用して，上記最終ＳｉＣ単結晶と同様
な高品質のＳｉＣ単結晶を複製することができる。ま
た，上記と同様の種結晶の切り出しと，これを用いた成
長を繰り返すことにより，上記最終ＳｉＣ単結晶と同様
のＳｉＣ単結晶を何度でも繰り返し複製することができ
る。
るＳｉＣ単結晶，いわば最終ＳｉＣ単結晶から切り出し
た上記種結晶を使用して，上記最終ＳｉＣ単結晶と同様
な高品質のＳｉＣ単結晶を複製することができる。ま
た，上記と同様の種結晶の切り出しと，これを用いた成
長を繰り返すことにより，上記最終ＳｉＣ単結晶と同様
のＳｉＣ単結晶を何度でも繰り返し複製することができ
る。
【００２４】また，上記第１成長工程及び中間成長工程
においては，成長温度もしくは成長温度から±４００℃
以内の温度にて，種結晶の表面を熱エッチングする，又
は，成長を行うための容器内にエッチングガスを導入す
る予備工程を行い，その後，成長温度に移行して成長を
行うことが好ましい（請求項３，請求項８）。この場合
には，上記第１成長工程及び中間成長工程に用いる各成
長面の表面における付着物及び加工変質層に起因する各
成長面から各成長結晶に継承される転位を防ぐことがで
きる。なお，上記エッチングガスとしては，例えば
Ｈ2，ＨＣｌなどがある。
においては，成長温度もしくは成長温度から±４００℃
以内の温度にて，種結晶の表面を熱エッチングする，又
は，成長を行うための容器内にエッチングガスを導入す
る予備工程を行い，その後，成長温度に移行して成長を
行うことが好ましい（請求項３，請求項８）。この場合
には，上記第１成長工程及び中間成長工程に用いる各成
長面の表面における付着物及び加工変質層に起因する各
成長面から各成長結晶に継承される転位を防ぐことがで
きる。なお，上記エッチングガスとしては，例えば
Ｈ2，ＨＣｌなどがある。
【００２５】また，上記種結晶上でのＳｉＣ単結晶の成
長には昇華再析出法を用いることが好ましい（請求項
４，請求項９）。この場合には，十分な成長高さが得ら
れるため，大口径のＳｉＣ単結晶又はＳｉＣ種結晶を作
製することができる。
長には昇華再析出法を用いることが好ましい（請求項
４，請求項９）。この場合には，十分な成長高さが得ら
れるため，大口径のＳｉＣ単結晶又はＳｉＣ種結晶を作
製することができる。
【００２６】また，上記種結晶の厚みは１ｍｍ以上であ
ることが好ましい（請求項５，請求項１０）。この場合
には，上記種結晶と該種結晶を固定している物体との熱
膨張差による応力によって成長結晶に生じる転位を防止
することができる。即ち，上記種結晶の厚みを充分大き
くすることにより，上記応力が上記種結晶を構成する格
子を歪めて，成長結晶に転位が発生することを防止する
ことができる。また，特に，上記種結晶の成長面の面積
Ａが５００ｍｍ2を越える場合には，上記種結晶の厚み
を１ｍｍよりさらに大きくする必要がある。このときの
必要最低限の厚さをｔｓｅｅｄとすると，ｔｓｅｅｄ＝
Ａ1/2×２／πの式が与えられる。なお，上記種結晶及
び成長結晶とは，本発明におけるすべての種結晶及びす
べての成長結晶を含む概念である。
ることが好ましい（請求項５，請求項１０）。この場合
には，上記種結晶と該種結晶を固定している物体との熱
膨張差による応力によって成長結晶に生じる転位を防止
することができる。即ち，上記種結晶の厚みを充分大き
くすることにより，上記応力が上記種結晶を構成する格
子を歪めて，成長結晶に転位が発生することを防止する
ことができる。また，特に，上記種結晶の成長面の面積
Ａが５００ｍｍ2を越える場合には，上記種結晶の厚み
を１ｍｍよりさらに大きくする必要がある。このときの
必要最低限の厚さをｔｓｅｅｄとすると，ｔｓｅｅｄ＝
Ａ1/2×２／πの式が与えられる。なお，上記種結晶及
び成長結晶とは，本発明におけるすべての種結晶及びす
べての成長結晶を含む概念である。
【００２７】
【実施例】（実施例１）本発明の実施例にかかるＳｉＣ
単結晶及びその製造方法並びにＳｉＣ種結晶及びその製
造方法につき説明する。本発明のＳｉＣ単結晶の製造方
法は，図１〜３に示すごとく，ＳｉＣ単結晶よりなる種
結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させてバルク状のＳｉＣ単
結晶を製造する製造方法である。そして，この製造方法
はＮ回（本例ではＮ＝３）の成長工程を含み，各成長工
程を第ｎ成長工程（ｎは自然数であって１から始まりＮ
で終わる序数）として表す。まず，図１に示すごとく，
ｎ＝１である第１成長工程においては，｛１−１００｝
面からオフセット角度±２０°以下の面，または｛１１
−２０｝面からオフセット角度±２０°以下の面を第１
成長面１５として露出させた第１種結晶１を用いて，上
記第１成長面１５上にＳｉＣ単結晶を成長させ第１成長
結晶１０を作製する（第１成長工程）。次に，図２に示
すごとく，ｎ＝２である第２成長工程としての中間成長
工程においては，第１成長面より４５〜９０°傾き，且
つ｛０００１｝面より６０〜９０°傾いた面を第２成長
面２５とした第２種結晶２を作製し，該第２種結晶２の
上記第２成長面２５上にＳｉＣ単結晶を成長させて第２
成長結晶２０を作製する（中間成長工程）。そして，図
３に示すごとく，ｎ＝Ｎ（Ｎ＝３）である最終成長工程
においては，第２成長結晶の｛０００１｝面よりオフセ
ット角度±２０°以下の面を最終成長面３５として露出
させた最終種結晶３を作製し，該最終種結晶３の上記最
終成長面３５上にバルク状のＳｉＣ単結晶３０を成長さ
せる（最終成長工程）。
単結晶及びその製造方法並びにＳｉＣ種結晶及びその製
造方法につき説明する。本発明のＳｉＣ単結晶の製造方
法は，図１〜３に示すごとく，ＳｉＣ単結晶よりなる種
結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させてバルク状のＳｉＣ単
結晶を製造する製造方法である。そして，この製造方法
はＮ回（本例ではＮ＝３）の成長工程を含み，各成長工
程を第ｎ成長工程（ｎは自然数であって１から始まりＮ
で終わる序数）として表す。まず，図１に示すごとく，
ｎ＝１である第１成長工程においては，｛１−１００｝
面からオフセット角度±２０°以下の面，または｛１１
−２０｝面からオフセット角度±２０°以下の面を第１
成長面１５として露出させた第１種結晶１を用いて，上
記第１成長面１５上にＳｉＣ単結晶を成長させ第１成長
結晶１０を作製する（第１成長工程）。次に，図２に示
すごとく，ｎ＝２である第２成長工程としての中間成長
工程においては，第１成長面より４５〜９０°傾き，且
つ｛０００１｝面より６０〜９０°傾いた面を第２成長
面２５とした第２種結晶２を作製し，該第２種結晶２の
上記第２成長面２５上にＳｉＣ単結晶を成長させて第２
成長結晶２０を作製する（中間成長工程）。そして，図
３に示すごとく，ｎ＝Ｎ（Ｎ＝３）である最終成長工程
においては，第２成長結晶の｛０００１｝面よりオフセ
ット角度±２０°以下の面を最終成長面３５として露出
させた最終種結晶３を作製し，該最終種結晶３の上記最
終成長面３５上にバルク状のＳｉＣ単結晶３０を成長さ
せる（最終成長工程）。
【００２８】以下，本例につき詳細に説明する。本例で
は，図１〜図５に示すごとく，ＳｉＣ単結晶よりなる種
結晶上に昇華再析出法によりＳｉＣ単結晶を成長させ
て，ＳｉＣ単結晶を製造する。なお，本例においては，
上記のごとくＮ＝３，即ち３回の成長工程を含む例を示
す。まず，昇華再析出法により成長したＳｉＣ単結晶を
準備した。図４に示すごとく，ＳｉＣ単結晶は，主要な
面方位として｛０００１｝面と｛０００１｝面に垂直な
｛１−１００｝面及び｛１１−２０｝面とを有してい
る。また，｛０００１｝面に垂直な方向が＜０００１＞
方向，｛１−１００｝面に垂直な方向が＜１−１００＞
方向，｛１１−２０｝面に垂直な方向が＜１１−２０＞
である。図１に示すごとく，上記ＳｉＣ単結晶の｛１−
１００｝面が第１成長面１５として露出するように上記
ＳｉＣ単結晶を切断し，さらにこの第１成長面１５を加
工，研磨した。また，第１成長面１５の表面を化学洗浄
して付着物を除去し，ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏ
ｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ），犠牲酸化などにより，切断・研
磨に伴う加工変質層を除去した。さらに，第１成長面１
５の表面を熱エッチングし，これを第１種結晶１とし
た。なお，第１種結晶１の厚みは３ｍｍである。
は，図１〜図５に示すごとく，ＳｉＣ単結晶よりなる種
結晶上に昇華再析出法によりＳｉＣ単結晶を成長させ
て，ＳｉＣ単結晶を製造する。なお，本例においては，
上記のごとくＮ＝３，即ち３回の成長工程を含む例を示
す。まず，昇華再析出法により成長したＳｉＣ単結晶を
準備した。図４に示すごとく，ＳｉＣ単結晶は，主要な
面方位として｛０００１｝面と｛０００１｝面に垂直な
｛１−１００｝面及び｛１１−２０｝面とを有してい
る。また，｛０００１｝面に垂直な方向が＜０００１＞
方向，｛１−１００｝面に垂直な方向が＜１−１００＞
方向，｛１１−２０｝面に垂直な方向が＜１１−２０＞
である。図１に示すごとく，上記ＳｉＣ単結晶の｛１−
１００｝面が第１成長面１５として露出するように上記
ＳｉＣ単結晶を切断し，さらにこの第１成長面１５を加
工，研磨した。また，第１成長面１５の表面を化学洗浄
して付着物を除去し，ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏ
ｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ），犠牲酸化などにより，切断・研
磨に伴う加工変質層を除去した。さらに，第１成長面１
５の表面を熱エッチングし，これを第１種結晶１とし
た。なお，第１種結晶１の厚みは３ｍｍである。
【００２９】次に，図５に示すごとく，上記第１種結晶
１とＳｉＣ原料粉末７５とをこれらが対向するように坩
堝６内に配置した。このとき，上記第１種結晶１は坩堝
６の蓋体６５の内側面に接着剤などを介して固定した。
そして上記坩堝６を減圧不活性雰囲気中で２１００〜２
４００℃に加熱した。このとき，ＳｉＣ原料粉末７５側
の温度を第１種結晶１側の温度より２０〜２００℃高く
設定した。これにより，坩堝６内のＳｉＣ原料粉末７５
が加熱により昇華し，該ＳｉＣ原料粉末７５より低温の
第１種結晶１上に堆積し，第１成長結晶１０を得た。
１とＳｉＣ原料粉末７５とをこれらが対向するように坩
堝６内に配置した。このとき，上記第１種結晶１は坩堝
６の蓋体６５の内側面に接着剤などを介して固定した。
そして上記坩堝６を減圧不活性雰囲気中で２１００〜２
４００℃に加熱した。このとき，ＳｉＣ原料粉末７５側
の温度を第１種結晶１側の温度より２０〜２００℃高く
設定した。これにより，坩堝６内のＳｉＣ原料粉末７５
が加熱により昇華し，該ＳｉＣ原料粉末７５より低温の
第１種結晶１上に堆積し，第１成長結晶１０を得た。
【００３０】次に，図１，図２に示すごとく，上記第１
成長結晶１０から，第１成長面１５より９０°傾き，且
つ｛０００１｝面より９０°傾いた面，即ち｛１１−２
０｝面を第２成長面２５とする第２種結晶２を第１種結
晶１と同様にして作製した。そして，この第２種結晶２
を第１種結晶１と同様にして成長させ，第２成長結晶２
０を得た。
成長結晶１０から，第１成長面１５より９０°傾き，且
つ｛０００１｝面より９０°傾いた面，即ち｛１１−２
０｝面を第２成長面２５とする第２種結晶２を第１種結
晶１と同様にして作製した。そして，この第２種結晶２
を第１種結晶１と同様にして成長させ，第２成長結晶２
０を得た。
【００３１】次に，図２〜図３に示すごとく，上記第２
成長結晶２０の面５０を最終成長面（第３成長面）３５
とする最終種結晶（第３種結晶）３を第１種結晶１及び
第２種結晶２と同様にして作製し，この最終種結晶３か
らＳｉＣ単結晶を成長させ，本発明のＳｉＣ単結晶３０
を作製した。
成長結晶２０の面５０を最終成長面（第３成長面）３５
とする最終種結晶（第３種結晶）３を第１種結晶１及び
第２種結晶２と同様にして作製し，この最終種結晶３か
らＳｉＣ単結晶を成長させ，本発明のＳｉＣ単結晶３０
を作製した。
【００３２】以下，本例の作用効果につき説明する。本
例の第１成長工程においては，上記｛１−１００｝面を
第１成長面１５としている。そのため，上記第１成長結
晶１０は第１成長面１５と直交する方向に成長し，これ
はいわゆるａ面成長に相当する。それ故，上記第１成長
結晶１０中には上記マイクロパイプ欠陥及び螺旋転位は
発生しない。しかし，第１種結晶中には，マイクロパイ
プ欠陥，螺旋転位，刃状転位，及びそれらの複合転位な
どの欠陥が存在する。そのため，上記第１成長結晶１０
中には，＜０００１＞方向に平行及び直交するバーガー
スベクトルをもつ刃状転位が上記第１成長面の表面から
継承されて存在する。このとき上記刃状転位は，第１成
長結晶の成長方向に平行な方向に伸びるように存在す
る。
例の第１成長工程においては，上記｛１−１００｝面を
第１成長面１５としている。そのため，上記第１成長結
晶１０は第１成長面１５と直交する方向に成長し，これ
はいわゆるａ面成長に相当する。それ故，上記第１成長
結晶１０中には上記マイクロパイプ欠陥及び螺旋転位は
発生しない。しかし，第１種結晶中には，マイクロパイ
プ欠陥，螺旋転位，刃状転位，及びそれらの複合転位な
どの欠陥が存在する。そのため，上記第１成長結晶１０
中には，＜０００１＞方向に平行及び直交するバーガー
スベクトルをもつ刃状転位が上記第１成長面の表面から
継承されて存在する。このとき上記刃状転位は，第１成
長結晶の成長方向に平行な方向に伸びるように存在す
る。
【００３３】上記中間成長工程においては，第１成長面
１５より９０°傾き，且つ｛０００１｝面より９０°傾
いた面，即ち｛１１−２０｝面を第２成長面２５とする
第２種結晶２を作製している。そのため，上記第１成長
結晶１０に含まれる刃状転位は，上記第２種結晶２の表
面にはほとんど露出されない。それ故，第２成長面２５
上にＳｉＣ単結晶を成長させても，第２成長結晶２０中
には第２種結晶２から継承される刃状転位はほとんど除
外される。また，上記中間成長工程において，上記第２
種結晶２は略ａ面成長の方向に成長する。そのため，上
記第２成長結晶２０中には，マイクロパイプ欠陥及び螺
旋転位は発生しない。
１５より９０°傾き，且つ｛０００１｝面より９０°傾
いた面，即ち｛１１−２０｝面を第２成長面２５とする
第２種結晶２を作製している。そのため，上記第１成長
結晶１０に含まれる刃状転位は，上記第２種結晶２の表
面にはほとんど露出されない。それ故，第２成長面２５
上にＳｉＣ単結晶を成長させても，第２成長結晶２０中
には第２種結晶２から継承される刃状転位はほとんど除
外される。また，上記中間成長工程において，上記第２
種結晶２は略ａ面成長の方向に成長する。そのため，上
記第２成長結晶２０中には，マイクロパイプ欠陥及び螺
旋転位は発生しない。
【００３４】上記最終成長工程においては，上記第２成
長結晶２０の｛０００１｝面を最終成長面３５として露
出させた最終種結晶３を作製している。そのため，上記
最終成長面３５には，＜０００１＞方向に平行及び直交
するバーガースベクトルをもつ刃状転位は存在しない。
それ故，上記最終ＳｉＣ単結晶３０には，＜０００１＞
方向に直交するバーガースベクトルをもつ転位である刃
状転位は発生しない。また，＜０００１＞方向に平行な
方向のバーガースベクトルをもつ欠陥であるマイクロパ
イプ欠陥及び螺旋転位も発生しない。また，上記最終成
長工程において，上記最終種結晶３は，＜０００１＞方
向に成長している。そのため，上記最終種結晶３に高密
度に含まれる積層欠陥は，上記最終ＳｉＣ単結晶３０中
にはほとんど存在しない。上記積層欠陥は＜０００１＞
方向の成長には継承されないからである。
長結晶２０の｛０００１｝面を最終成長面３５として露
出させた最終種結晶３を作製している。そのため，上記
最終成長面３５には，＜０００１＞方向に平行及び直交
するバーガースベクトルをもつ刃状転位は存在しない。
それ故，上記最終ＳｉＣ単結晶３０には，＜０００１＞
方向に直交するバーガースベクトルをもつ転位である刃
状転位は発生しない。また，＜０００１＞方向に平行な
方向のバーガースベクトルをもつ欠陥であるマイクロパ
イプ欠陥及び螺旋転位も発生しない。また，上記最終成
長工程において，上記最終種結晶３は，＜０００１＞方
向に成長している。そのため，上記最終種結晶３に高密
度に含まれる積層欠陥は，上記最終ＳｉＣ単結晶３０中
にはほとんど存在しない。上記積層欠陥は＜０００１＞
方向の成長には継承されないからである。
【００３５】また，本例においては，上記第１成長面，
第２成長面２５及び最終成長面３５の上にＳｉＣ単結晶
を成長させる前に，付着物や加工変質層を取り除いてい
る。そのため，上記付着物や加工変質層に起因する各成
長面から各成長結晶に継承される転位を防ぐことができ
る。
第２成長面２５及び最終成長面３５の上にＳｉＣ単結晶
を成長させる前に，付着物や加工変質層を取り除いてい
る。そのため，上記付着物や加工変質層に起因する各成
長面から各成長結晶に継承される転位を防ぐことができ
る。
【００３６】また，上記第１成長工程及び中間成長工程
においては，各種結晶１，２の表面を熱エッチングして
いる。そのため，各成長面１５，２５の表面の付着物及
び加工変質層に起因する各成長面１５，２５から各成長
結晶１０，２０に継承される転位を防ぐことができる。
においては，各種結晶１，２の表面を熱エッチングして
いる。そのため，各成長面１５，２５の表面の付着物及
び加工変質層に起因する各成長面１５，２５から各成長
結晶１０，２０に継承される転位を防ぐことができる。
【００３７】また，上記第１種結晶，中間種結晶及び最
終種結晶の厚みを１ｍｍ以上にしている。そのため，上
記各種結晶１，２，３と種結晶が接触している蓋体６５
との熱膨張差による応力によって成長結晶１０，２０，
３０に生じる転位を防止することができる。
終種結晶の厚みを１ｍｍ以上にしている。そのため，上
記各種結晶１，２，３と種結晶が接触している蓋体６５
との熱膨張差による応力によって成長結晶１０，２０，
３０に生じる転位を防止することができる。
【００３８】したがって，本例によれば，マイクロパイ
プ欠陥，螺旋転位，刃状転位，及び積層欠陥をほとんど
含まず，高品質のＳｉＣ単結晶及びその製造方法並びに
ＳｉＣ種結晶及びその製造方法を提供することができ
る。
プ欠陥，螺旋転位，刃状転位，及び積層欠陥をほとんど
含まず，高品質のＳｉＣ単結晶及びその製造方法並びに
ＳｉＣ種結晶及びその製造方法を提供することができ
る。
【００３９】また，本例においてはＮ＝３として，上記
中間成長工程を１回だけ行っているが，複数回繰り返し
て行ってもよい。即ち，本例の中間成長工程において
は，｛１１−２０｝面を第２成長面２５として第２成長
結晶２０を得た。この第２成長結晶２０から，上記第２
成長面２５より９０°傾き，且つ｛０００１｝面より９
０°傾いた面，即ち｛１−１００｝面を第３成長工程に
おける第３成長面とし，この上にＳｉＣ単結晶を成長さ
せて，第３成長結晶を作製する。さらに，上記第３成長
結晶から，第４成長工程，第５成長工程，・・・，第
（Ｎ−１）工程というように，上記中間成長工程を繰り
返して行うことができる。この場合には，上記中間成長
工程の回数を増やす毎に，ここで得られる成長結晶のい
わゆる転位密度を指数関数的に減少させることができ
る。
中間成長工程を１回だけ行っているが，複数回繰り返し
て行ってもよい。即ち，本例の中間成長工程において
は，｛１１−２０｝面を第２成長面２５として第２成長
結晶２０を得た。この第２成長結晶２０から，上記第２
成長面２５より９０°傾き，且つ｛０００１｝面より９
０°傾いた面，即ち｛１−１００｝面を第３成長工程に
おける第３成長面とし，この上にＳｉＣ単結晶を成長さ
せて，第３成長結晶を作製する。さらに，上記第３成長
結晶から，第４成長工程，第５成長工程，・・・，第
（Ｎ−１）工程というように，上記中間成長工程を繰り
返して行うことができる。この場合には，上記中間成長
工程の回数を増やす毎に，ここで得られる成長結晶のい
わゆる転位密度を指数関数的に減少させることができ
る。
【図１】実施例１にかかる，第１成長工程を示す説明
図。
図。
【図２】実施例１にかかる，中間成長工程を示す説明
図。
図。
【図３】実施例１にかかる，最終成長工程を示す説明
図。
図。
【図４】実施例１にかかる，ＳｉＣ単結晶の主要な面方
位を示す説明図。
位を示す説明図。
【図５】実施例１にかかる，昇華再結晶法によるＳｉＣ
単結晶及びＳｉＣ種結晶の製造方法。
単結晶及びＳｉＣ種結晶の製造方法。
【図６】従来例にかかる，ａ面成長と刃状転位及び積層
欠陥の関係を示す説明図。
欠陥の関係を示す説明図。
１．．．第１種結晶，
１５．．．第１成長面，
１０．．．第１成長結晶，
２．．．第２種結晶，
２５．．．第２成長面，
２０．．．第２成長結晶，
３．．．最終種結晶（ＳｉＣ種結晶），
３５．．．最終成長面，
３０．．．ＳｉＣ単結晶（最終ＳｉＣ単結晶），
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 近藤 宏行
愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会
社デンソー内
Ｆターム(参考） 4G077 AA02 BE08 DA19 EA01 ED02
EF01 HA12
Claims (11)
- 【請求項１】 ＳｉＣ単結晶よりなる種結晶上にＳｉＣ
単結晶を成長させてバルク状のＳｉＣ単結晶を製造する
製造方法において，該製造方法はＮ回（Ｎは，Ｎ≧３の
自然数）の成長工程を含み，各成長工程を第ｎ成長工程
（ｎは自然数であって１から始まりＮで終わる序数）と
して表した場合，ｎ＝１である第１成長工程において
は，｛１−１００｝面からオフセット角度±２０°以下
の面，または｛１１−２０｝面からオフセット角度±２
０°以下の面を第１成長面として露出させた第１種結晶
を用いて，上記第１成長面上にＳｉＣ単結晶を成長させ
第１成長結晶を作製し，ｎ＝２，３，．．．，（Ｎ−
１）回目である中間成長工程においては，第（ｎ−１）
成長面より４５〜９０°傾き，且つ｛０００１｝面より
６０〜９０°傾いた面を第ｎ成長面とした第ｎ種結晶を
第（ｎ−１）成長結晶より作製し，該第ｎ種結晶の上記
第ｎ成長面上にＳｉＣ単結晶を成長させて第ｎ成長結晶
を作製し，ｎ＝Ｎである最終成長工程においては，第
（Ｎ−１）成長結晶の｛０００１｝面よりオフセット角
度±２０°以下の面を最終成長面として露出させた最終
種結晶を第（Ｎ−１）成長結晶より作製し，該最終種結
晶の上記最終成長面上にバルク状のＳｉＣ単結晶を成長
させることを特徴とするＳｉＣ単結晶の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１において，上記最終成長工程に
よって得られるＳｉＣ単結晶から，該ＳｉＣ単結晶の
｛０００１｝面よりオフセット角度±２０°以下の面を
成長面として露出させた種結晶を切り出し，該種結晶を
使用してＳｉＣ単結晶を製造することを特徴とするＳｉ
Ｃ単結晶の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２において，上記第１成長
工程及び中間成長工程においては，成長温度もしくは成
長温度から±４００℃以内の温度にて，上記各種結晶の
表面を熱エッチングする，又は，成長を行うための容器
内にエッチングガスを導入する予備工程を行い，その
後，成長温度に移行して成長を行うことを特徴とするＳ
ｉＣ単結晶の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項おいて，上
記各種結晶上でのＳｉＣ単結晶の成長には昇華再析出法
を用い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１項において，
上記各種結晶の厚みは１ｍｍ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６】 請求項１〜５のいずれか１項に記載の製
造方法により作製されたことを特徴とするＳｉＣ単結
晶。 - 【請求項７】 バルク状のＳｉＣ単結晶を成長させるた
めのＳｉＣ種結晶を製造する方法において，該製造方法
は（Ｎ−１）回（Ｎは，Ｎ≧３の自然数）の成長工程と
該成長工程後に行う種結晶作製工程を含み，各成長工程
を第ｎ成長工程（ｎは自然数であって１から始まり（Ｎ
−１）で終わる序数）として表した場合，ｎ＝１である
第１成長工程においては，｛１−１００｝面からオフセ
ット角度±２０°以下の面，または｛１１−２０｝面か
らオフセット角度±２０°以下の面を第１成長面として
露出させた第１種結晶を用いて，上記第１成長面上にＳ
ｉＣ単結晶を成長させ第１成長結晶を作製し，ｎ＝２，
３，．．．，（Ｎ−１）回目である中間成長工程におい
ては，第（ｎ−１）成長面より４５〜９０°傾き，且つ
｛０００１｝面より６０〜９０°傾いた面を第ｎ成長面
とした第ｎ種結晶を第（ｎ−１）成長結晶より作製し，
該第ｎ種結晶の上記第ｎ成長面上にＳｉＣ単結晶を成長
させて第ｎ成長結晶を作製し，上記種結晶作製工程にお
いては，第（Ｎ−１）成長結晶の｛０００１｝面よりオ
フセット角度±２０°以下の面を最終成長面として露出
させることを特徴とするＳｉＣ種結晶の製造方法。 - 【請求項８】 請求項７において，上記第１成長工程及
び中間成長工程においては，成長温度もしくは成長温度
から±４００℃以内の温度にて，種結晶の表面を熱エッ
チングする，又は，成長を行うための容器内にエッチン
グガスを導入する予備工程を行い，その後，成長温度に
移行して成長を行うことを特徴とするＳｉＣ種結晶の製
造方法。 - 【請求項９】 請求項７又は８において，上記各種結晶
上でのＳｉＣ単結晶の成長には昇華再析出法を用いるこ
とを特徴とするＳｉＣ種結晶の製造方法。 - 【請求項１０】 請求項７〜９のいずれか１項におい
て，上記各種結晶の厚みは１ｍｍ以上であることを特徴
とするＳｉＣ種結晶の製造方法。 - 【請求項１１】 請求項７〜１０のいずれか１項に記載
の製造方法により作製されたことを特徴とするＳｉＣ種
結晶。
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