JPH10324599A

JPH10324599A - 炭化珪素単結晶の製造方法

Info

Publication number: JPH10324599A
Application number: JP12987597A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Kito; 泰男木藤; Shoichi Onda; 正一恩田; Tatsuyuki Hanazawa; 龍行花沢
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-05-20
Filing date: 1997-05-20
Publication date: 1998-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】大面積かつ高品質のα型バルク炭化珪素単結晶
を容易に得ることができる炭化珪素単結晶の製造方法を
提供する。【解決手段】（１１１）面方位を基板表面とするシリコ
ウエハの上に表面が（１１１）面方位である立方晶炭化
珪素単結晶層２を化学的気相エピタキシャル成長法によ
り成長させ、立方晶炭化珪素単結晶層２の上に表面が
（０００１）面方位であるα型炭化珪素単結晶層４を化
学的気相エピタキシャル成長法により成長させる。α型
炭化珪素単結晶層４を種結晶として炭化珪素原料を不活
性ガス雰囲気中で加熱昇華させ、炭化珪素原料よりやや
低温になっているα型炭化珪素単結晶層４上に（０００
１）面α型炭化珪素単結晶（炭化珪素単結晶インゴッ
ト）５を成長させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、炭化珪素単結晶
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、炭化珪素単結晶基板は高耐圧電力
用トランジスタ、高耐圧ダイオード等の高耐圧大電力用
半導体装置の半導体基板として開発されている。この炭
化珪素単結晶基板にはα型炭化珪素単結晶が用いられ
る。α型炭化珪素単結晶の製造方法としては、本願出願
人による特開平９−７７５９５号公報に開示されている
ように、シリコンウエハの上に炭化珪素単結晶層を成長
させ、この炭化珪素単結晶層を種結晶として昇華再結晶
法にてその上にα型バルク炭化珪素単結晶を成長するこ
とにより大面積かつ高品質のα型バルク炭化珪素単結晶
を得ることができる。より詳しくは、ジャーナルオブ
クリスタルグロース９９（１９９０）２７８−２８
３［Ｊournal of Ｃrystal Ｇrowth ９９（１９９０）
２７８−２８３］に記載されているように、立方晶（３
Ｃ）炭化珪素単結晶を種結晶として昇華成長するとき
に、３Ｃ炭化珪素単結晶から６Ｈ炭化珪素単結晶に固相
転移することを利用したものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者らの
研究によると、昇華成長時に３Ｃ炭化珪素単結晶から６
Ｈ炭化珪素単結晶に固相転移するが、このとき、結晶欠
陥を誘発してしまうことが判明した。つまり、成長と転
移は同時に起こり、種結晶が固相転移する際に結晶欠陥
が発生し、この種結晶の欠陥は昇華成長した結晶中にも
引き継がれる。このような理由により高品位のα型バル
ク炭化珪素単結晶を得ることが困難であることが分かっ
た。

【０００４】そこで、この発明の目的は、大面積かつ高
品質のα型バルク炭化珪素単結晶を容易に得ることがで
きる炭化珪素単結晶の製造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、第１工程により、珪素単結晶基板の上に立方晶炭化
珪素単結晶層が成長され、第２工程により、立方晶炭化
珪素単結晶層の上にα型炭化珪素単結晶層が成長され
る。この第２工程においては昇華再結晶法を用いておら
ず結晶欠陥が誘発することもない。さらに、第３工程に
より、α型炭化珪素単結晶層を種結晶として炭化珪素原
料を不活性ガス雰囲気中で加熱昇華させ、炭化珪素原料
よりやや低温になっている当該α型炭化珪素単結晶層上
にα型炭化珪素単結晶を成長する。この際、α型となっ
ている炭化珪素単結晶を種結晶として用いるので、前述
の固相転移に伴う結晶欠陥の誘発を招くこともない。

【０００６】このようにして、昇華再結晶法を用いて立
方晶炭化珪素単結晶を種結晶としてα型炭化珪素単結晶
を得ようとすると結晶欠陥を誘発してしまうが、本発明
によればα型炭化珪素単結晶を種結晶として昇華再結晶
法にてα型バルク炭化珪素単結晶を得るので結晶欠陥を
抑制することができる。また、第３工程においてはα型
炭化珪素単結晶の膜厚を厚くでき基板として好ましいも
のとなる。

【０００７】さらに、珪素単結晶基板上に形成させた炭
化珪素単結晶層は下地の珪素単結晶基板と同一の口径を
もつこととなる。一方、今日、珪素単結晶基板（シリコ
ンウエハ）は８〜１０インチのものまで容易に入手でき
る技術水準にある。よって、８〜１０インチの大口径の
α型炭化珪素単結晶が得られる。

【０００８】その結果、大口径で厚く、かつ高品位のα
型バルク炭化珪素単結晶を容易に得ることができること
となる。また、請求項２に記載のように、第２工程にお
けるα型炭化珪素単結晶層の成長は、立方晶炭化珪素単
結晶がα型炭化珪素単結晶に転移しない温度で行うとよ
い。

【０００９】具体的には、請求項３に記載のように、α
型炭化珪素単結晶層の成長温度は、２０００℃以下とす
る。また、請求項４に記載のように、第１工程における
立方晶炭化珪素単結晶層の成長と、第２工程におけるα
型炭化珪素単結晶層の成長とは、同一の成長法を用いる
と、同一の方法（装置）を用いることにより製造コスト
の低減を図ることができる。

【００１０】また、請求項５に記載のように、第１工程
における珪素単結晶基板は（１１１）面が成長面方位で
あり、立方晶炭化珪素単結晶層は（１１１）面方位をも
ち、第２工程におけるα型炭化珪素単結晶層は（０００
１）面方位をもつものとすると、（１１１）面方位をも
つ立方晶炭化珪素単結晶層表面の原子配列は（０００
１）面方位をもつα型炭化珪素単結晶表面の原子配列と
同じであるため（１１１）面方位をもつ立方晶炭化珪素
単結晶層の上に欠陥のない（０００１）面方位をもつα
型炭化珪素単結晶が成長できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に従って説明する。α型バルク炭化珪素単結晶基板の
製造方法を説明する。

【００１２】まず、図１に示すように、立方晶型結晶で
ある珪素単結晶基板としての（１１１）面方位を基板表
面とする直径４インチのシリコンウエハ１を用意し、そ
の上に表面が（１１１）面方位である立方晶炭化珪素単
結晶層２を化学的気相エピタキシャル成長法（ＣＶＤ）
により成長させる。

【００１３】引き続き、図２に示すように、支持プレー
ト（サセプタ）３の上に立方晶炭化珪素単結晶層２を接
合する。そして、図３に示すように、立方晶炭化珪素単
結晶層２の上のシリコンウエハ１を除去する。

【００１４】さらに、図４に示すように、立方晶炭化珪
素単結晶層２の上に、種結晶となる表面が（０００１）
面方位であるα型炭化珪素単結晶層４を化学的気相エピ
タキシャル成長法（ＣＶＤ）により成長させる。

【００１５】これまでの工程において用いる化学的気相
エピタキシャル成長装置の一例を、図７に示す。図７に
おいて、フランジ１１，１２の間には二重管１３が配置
されている。つまり、二重管１３は内側の石英管１３ａ
と外側の石英管１３ｂとからなり、二重管１３の両端は
フランジ１１，１２にて封鎖されている。二重管１３の
石英管１３ａの内部には石英製プレート１４が設けら
れ、そのプレート１４の上にはサセプタ１５が配置され
ている。このサセプタ１５は上面が斜状をなし、この斜
状面に被成長物１６が載置されるようになっている。ま
た、フランジ１１にはガス導入穴１７が設けられ、ガス
導入穴１７を通して原料ガスとキャリアガスが導入され
るようなっている。フランジ１２にはガス排出穴１８が
設けられ、ガス排出穴１８を通して真空ポンプによる真
空引きが行えるようなっている。

【００１６】さらに、二重管１３の外周部には誘導コイ
ル１９が配置され、この誘導コイル１９に対し高周波電
源から電力を供給することによりサセプタ１５を誘導加
熱できるようになっている。被成長物１６はサセプタ１
５からの熱伝導により加熱される。二重管１３における
内管１３ａと外管１３ｂとの間には冷却水が供給され
る。また、フランジ１１には温度測定穴２０が設けら
れ、この温度測定穴２０を通して被成長物１６の発する
光を取り出して光放射温度計２１にて被成長物１６の温
度を測定できるようになっている。

【００１７】この図７のＣＶＤ装置１０を用いて、シリ
コンウエハ１の上に（１１１）面立方晶炭化珪素単結晶
層２を成長させるとともに、（１１１）面立方晶炭化珪
素単結晶層２の上に（０００１）面α型炭化珪素単結晶
層４を成長させるが、これを詳しく説明する。

【００１８】図７のサセプタ１５の上にシリコンウェハ
１をセットする。そして、誘導コイル１９に高周波電源
より電力を供給してシリコンウェハ１を誘導加熱する。
温度は温度測定穴２０を通して光放射温度計２１により
測定する。温度を監視しながら１３００℃まで温度を上
昇した後、ガス排出穴１８を通して真空引きを行いつ
つ、ガス導入穴１７より原料ガスとしてＳｉＨ₄，Ｃ₃
Ｈ₈およびキャリアガスとしてＨ₂を導入して二重管１
３の内部の圧力を１０Ｔorr にする。

【００１９】このようにして珪素の融点１４００℃より
も低い１３００℃での成長にて図１のシリコンウエハ１
の上に（１１１）面立方晶炭化珪素単結晶層２が形成さ
れる。なお、（１１１）面立方晶炭化珪素単結晶層２の
成長温度は１４００℃未満であればよい。

【００２０】（０００１）面α型炭化珪素単結晶層４の
成長の際には、図７のサセプタ１５の上に立方晶炭化珪
素単結晶層２を接合し（図２参照）、シリコンウエハ１
を除去した状態から（図３参照）から、誘導コイル１９
に高周波電源より電力を供給して立方晶炭化珪素単結晶
層２を誘導加熱する。温度は温度測定穴２０を通して光
放射温度計２１により測定する。温度を監視しながら１
５００℃まで温度を上昇した後、ガス排出穴１８を通し
て真空引きを行いつつ、ガス導入穴１７より原料ガスと
してＳｉＨ₄，Ｃ₃Ｈ₈およびキャリアガスとしてＨ₂
を導入して二重管１３の内部の圧力を１０Ｔorr にす
る。

【００２１】このようにして珪素の融点１４００℃より
も高い１５００℃での成長にて図４の立方晶炭化珪素単
結晶層２の上にα型炭化珪素単結晶層４が形成される。
このとき、ＣＶＤ法により成長したα型炭化珪素単結晶
層４は欠陥が少なく高品位である。ここでのα型炭化珪
素単結晶層４の成長温度は１５００℃以上であればよ
い。

【００２２】なお、ＣＶＤ法にて気相成長を続ける二段
階ＣＶＤ法により（１１１）面立方晶炭化珪素単結晶層
２の上にα型炭化珪素単結晶層４を形成することについ
ては、特開昭６１−２４３０００号公報においても述べ
られており、基本的に同様にα型炭化珪素単結晶層４を
形成することができる。

【００２３】次に、図４に示すように立方晶炭化珪素単
結晶層２の上にα型炭化珪素単結晶層４を成長させた後
において、図５に示すように、α型炭化珪素単結晶層４
を種結晶として昇華再結晶法によりα型バルク炭化珪素
単結晶としての（０００１）面α型炭化珪素単結晶イン
ゴット５を成長させる。

【００２４】この昇華再結晶法によりインゴット５を形
成するための装置の一例を、図８に示す。図８におい
て、真空容器（チャンバー）３１内には基台３２が設け
られ、この基台３２の上には断熱材３３に覆われた黒鉛
製ルツボ３４が載置されている。黒鉛製ルツボ３４は、
上面が開口するルツボ本体３４ａと、ルツボ本体３４ａ
の開口部を塞ぐ蓋材３４ｂとからなる。蓋材３４ｂは、
種結晶である（０００１）面α型炭化珪素単結晶層４を
支持する台座となる。尚、蓋材３４ｂは、α型炭化珪素
単結晶層４を成長させる際に立方晶炭化珪素単結晶層２
を接合する支持プレート３であってもよいし、別体であ
ってもよい。又、黒鉛製ルツボ３４の内側には黒鉛製支
持板３５が固定され、黒鉛製支持板３５はその中央部が
珪素３６の載置部となるとともにその周辺部に穴３５ａ
が形成されている。この黒鉛製支持板３５はルツボ本体
３４ａの底部に炭化珪素原料粉末３７を入れた時におい
て炭化珪素原料粉末３７の上側に位置するように設置さ
れている。

【００２５】又、断熱材３３は、黒鉛製ルツボ３４の底
面および側面を覆う本体部３３ａと、黒鉛製ルツボ３４
の上部を覆う蓋部３３ｂとからなる。真空容器３１には
排気管３８を介して真空ポンプ３９が接続されている。
又、排気管３８には排気弁４０が設けられている。そし
て、真空ポンプ３９により真空容器３１内を排気できる
ようになっている。さらに、真空容器３１には不活性ガ
ス導入管４１が設けられ、この不活性ガス導入管４１を
通して不活性ガスであるアルゴンガスを真空容器３１に
導入できるようになっている。

【００２６】真空容器３１内における断熱材３３の外周
側には誘導コイル４２が配置され、この誘導コイル４２
に対し高周波電源から電力を供給することにより黒鉛製
ルツボ３４を誘導加熱できるようになっている。

【００２７】ルツボ蓋材３４ｂと断熱材蓋部３３ｂとの
間には黒鉛製の抵抗加熱ヒータ４３が配置され、電極４
４を介して電源ケーブル、電源( 図示せず) と接続され
ている。抵抗加熱ヒータ４３に対し電源から電力を供給
することによりルツボ蓋材３４ｂに固定された種結晶で
ある（０００１）面α型炭化珪素単結晶層４の温度を調
節できるようになっている。

【００２８】真空容器３１の内部における断熱材３３の
底面部には温度測定穴４５が設けられ、この温度測定穴
４５を通して黒鉛製ルツボ３４の底部の光を取り出して
光放射温度計にてルツボ本体３４ａの温度を測定できる
ようになっている。又、断熱材３３の蓋部３３ｂには温
度測定穴４６が設けられ、この温度測定穴４６を通して
抵抗加熱ヒータ４３の光を取り出して光放射温度計にて
抵抗加熱ヒータ４３の温度を測定できるようになってい
る。

【００２９】この図８の結晶成長装置３０を用いて、
（０００１）面α型炭化珪素単結晶層４の上に（０００
１）面α型炭化珪素単結晶インゴット５を成長させる
が、これを詳しく説明する。

【００３０】図８における黒鉛製ルツボの蓋材３４ｂを
結晶成長装置３０から取り外し、図４に示すように、黒
鉛製ルツボの蓋材３４ｂに（０００１）面α型炭化珪素
単結晶層４を形成し、再び図８に示すように黒鉛製ルツ
ボの蓋材３４ｂを結晶成長装置３０に装着する。このよ
うにして、（０００１）面α型炭化珪素単結晶層４が黒
鉛製ルツボの蓋材３４ｂの下面に配置される。

【００３１】一方、図８における黒鉛製ルツボ３４には
炭化珪素原料粉末３７が１００ｇ充填されている。炭化
珪素原料粉末３７は、研磨材として市販されている平均
粒径５００μｍのものを予め真空中で１８００〜２００
０℃で熱処理して使用している。又、黒鉛製支持板３５
の上には珪素３６を載せる。珪素３６としてシリコンウ
エハを整形したものを用いた。このシリコンウエハの代
わりに珪素粉末を用いてもよい。

【００３２】この状態から、排気管３８と排気弁４０と
を通して真空ポンプ３９により真空容器３１内を排気す
る。このときの真空度は１０^-3〜１０^-4Ｔorr とする。
さらに、誘導コイル４２に高周波電源より電力を供給し
て黒鉛製ルツボ３４を誘導加熱する。温度は温度測定穴
４５を通して黒鉛製ルツボ３４の底を光放射温度計によ
り測定する。温度を監視しながら１２００℃まで温度を
上昇した後、不活性ガス導入管４１よりアルゴンガスを
導入して真空容器３１内の圧力を５００Ｔorr にする。
その後、誘導コイル４２に電力を供給して再び温度を上
昇させて黒鉛製ルツボ３４の温度を２３３０℃にして炭
化珪素原料粉末３７の昇華温度にする。このときの（０
００１）面α型炭化珪素単結晶層４の温度は、温度測定
穴４６を通して抵抗加熱ヒータ４３を光放射温度計によ
り監視しながらルツボ本体３４ａの温度すなわち炭化珪
素原料粉末３７の温度より１２０℃だけ低くなるように
供給電力を調整して２２１０℃とする。そして、炭化珪
素原料粉末３７と（０００１）面α型炭化珪素単結晶層
４の温度が安定した後、真空ポンプ３９により真空容器
３１を減圧する。減圧とともに炭化珪素原料粉末３７か
ら昇華が始まり結晶成長が開始される。この際、１Ｔor
r まで減圧して成長圧力とする。又、結晶成長中はアル
ゴンガスを１０リットル／ｍｉｎ流し、排気弁４０の開
度を調節しながら真空ポンプ３９により圧力を制御す
る。

【００３３】炭化珪素原料粉末３７から昇華したガスは
種結晶であるα型炭化珪素単結晶層４との温度差を駆動
力として（０００１）面α型炭化珪素単結晶層４まで到
達して、結晶成長が進行する。５時間の成長の後、アル
ゴンガスを真空容器３１に導入するとともに誘導コイル
４２および抵抗加熱ヒータ４３への電力供給を停止し、
温度を下げて成長終了とする。

【００３４】その結果、図５に示すように、種結晶であ
る（０００１）面α型炭化珪素単結晶層４上に（０００
１）面α型炭化珪素単結晶（炭化珪素単結晶インゴッ
ト）５が形成される。（０００１）面α型炭化珪素単結
晶（炭化珪素単結晶インゴット）５はその厚さが約２ｍ
ｍ、直径が４インチである。このようにして、大口径の
炭化珪素単結晶インゴットが得られる。つまり、黒鉛製
ルツボ３４内において炭化珪素原料粉末３７を不活性ガ
ス界囲気中で加熱昇華させ、炭化珪素原料粉末３７より
やや低温になっている（０００１）面α型炭化珪素単結
晶層４の表面側に炭化珪素単結晶を成長させる昇華再結
晶法にて（０００１）面α型炭化珪素単結晶（炭化珪素
単結晶インゴット）５が得られる。

【００３５】このとき２３３０℃の成長にてα型炭化珪
素単結晶層４の上にα型炭化珪素単結晶インゴット５が
形成されるが、α型炭化珪素単結晶層４からの成長であ
るので固相転移はなく、その結果、結晶欠陥も発生しな
い。なお、昇華再結晶法による炭化珪素単結晶の成長温
度は２０００℃以上であればよい。

【００３６】また、成長時に、固体状の珪素３６から珪
素が気化し、真空容器（チャンバー）３１内における珪
素の分圧が上昇し、初期成長において（０００１）面α
型炭化珪素単結晶層４から珪素成分が抜けて（０００
１）面α型炭化珪素単結晶（炭化珪素単結晶インゴッ
ト）５の表面が炭化されるのが防止される。

【００３７】さらに、図６に示すように、（０００１）
面α型炭化珪素単結晶（炭化珪素単結晶インゴット）５
を黒鉛製ルツボの蓋材３４ｂから取り外し、得られた結
晶をスライス、研磨して半導体基板となる。この基板を
Ｘ線回折およびラマン分光により結晶面方位、結晶構造
（多形）を判定した結果、６Ｈ型の（０００１）面方位
をもつものであることが確認された。

【００３８】この基板を用いて、大電力用の縦型ＭＯＳ
ＦＥＴ、ｐｎダイオード、ショットキーダイオード等の
半導体装置が作製される。このように本実施の形態は、
下記の特徴を有する。（イ）シリコンウエハ１の上に立方晶炭化珪素単結晶層
２を成長させ（第１工程）、立方晶炭化珪素単結晶層２
の上にα型炭化珪素単結晶層４を成長させ（第２工
程）、α型炭化珪素単結晶層４を種結晶として炭化珪素
原料３７を不活性ガス雰囲気中で加熱昇華させ、炭化珪
素原料３７よりやや低温になっているα型炭化珪素単結
晶層４上にα型炭化珪素単結晶インゴット５を成長させ
た（第３工程）。第２工程においては昇華再結晶法を用
いておらず結晶欠陥が誘発することがない。さらに、第
３工程において、α型となっている炭化珪素単結晶を種
結晶として用いるので、固相転移に伴う結晶欠陥の誘発
を招くこともない。このようにして、昇華再結晶法を用
いて立方晶炭化珪素単結晶を種結晶としてα型炭化珪素
単結晶を得ようとすると結晶欠陥を誘発してしまうが、
本実施形態によればα型炭化珪素単結晶を種結晶として
昇華再結晶法にてα型バルク炭化珪素単結晶を得るので
結晶欠陥を抑制することができる。また、第３工程にお
いてはα型炭化珪素単結晶の膜厚を厚くでき基板として
好ましいものとなる。

【００３９】さらに、シリコンウエハ１上に形成させた
立方晶炭化珪素単結晶層２およびα型炭化珪素単結晶層
４、α型炭化珪素単結晶インゴット５は、下地のシリコ
ンウエハ１と同一の口径をもつこととなる。一方、今
日、シリコンウエハ１は８〜１０インチのものまで容易
に入手できる技術水準にある。よって、８〜１０インチ
の大口径のα型炭化珪素単結晶インゴット５が得られ
る。

【００４０】その結果、大口径で厚く、かつ高品位のα
型バルク炭化珪素単結晶を容易に得ることができること
となる。また、（１１１）面方位をもつ立方晶炭化珪素
単結晶層２表面の原子配列は（０００１）面方位をもつ
α型炭化珪素単結晶表面の原子配列と同じであるため
（１１１）面方位をもつ立方晶炭化珪素単結晶層２の上
に欠陥のない（０００１）面方位をもつα型炭化珪素単
結晶４が成長できる。つまり、（０００１）面α型（６
Ｈ型）炭化珪素単結晶４を種結晶として用いたので、結
晶欠陥のない（０００１）面α型（６Ｈ型）炭化珪素単
結晶５が成長できる。

【００４１】その結果、大口径で厚く、かつ高品位の
（０００１）面方位をもつα型（６Ｈ型）炭化珪素単結
晶を、効率よく、低コストで大量に製造することができ
ることとなる。（ロ）第２工程におけるα型炭化珪素単結晶層４の成長
は、立方晶炭化珪素単結晶がα型炭化珪素単結晶に転移
しない温度、即ち、２０００℃以下で行ったので結晶性
に優れている。（ハ）第１工程における立方晶炭化珪素単結晶層２の成
長と、第２工程におけるα型炭化珪素単結晶層４の成長
とは、共に化学的気相成長法を用いているので、同一の
方法（装置）を用いることにより製造コストの低減を図
ることができる。

【００４２】また、α型炭化珪素単結晶層４を成長させ
る際の立方晶炭化珪素単結晶層２を接合する支持プレー
ト３を、α型炭化珪素単結晶インゴット５を成長させる
際のα型炭化珪素単結晶層４を支持する黒鉛製ルツボ３
４の蓋材３４ｂとすることにより、α型炭化珪素単結晶
層４を支持プレート３から蓋材３４ｂへ貼り替える工程
を省くことができる。また、α型炭化珪素単結晶層４は
非常に薄く取り扱いが困難なため支持プレート３から蓋
材３４ｂへの貼り替えをなくすことは製造上有利であ
る。

【００４３】以下に、他の形態を説明する。昇華再結晶
の際に、上記実施形態では炭化珪素原料粉末３７の温度
を２３３０℃としたが、２３００〜２３５０℃の範囲と
するとよい。２３００℃より低い温度であると原料から
の昇華量が少なく成長速度が小さくなり、生産性が悪く
なる。２３５０℃より高い温度であると原料からの昇華
量が多く成長速度が大きくなり、多結晶化する。また、
炭化珪素原料温度を２３００〜２３５０℃とし、種結晶
である（０００１）面方位をもつα型炭化珪素単結晶層
４の温度を２０００〜２３００℃とすることにより、α
型炭化珪素単結晶成長に適した成長条件となる。

【００４４】また、昇華再結晶の際の成長圧力は１Ｔor
r としたが、０．１〜１００Ｔorrでもよい。０．１Ｔo
rr より低いと原料からの昇華量が多く成長速度が大き
くなり、多結晶化する。１００Ｔorr より高いと原料か
らの昇華量が少なく成長速度が小さくなり、生産性が悪
くなる。つまり、不活性ガスの圧力を０．１〜１００Ｔ
orr とすることにより、α型炭化珪素単結晶成長に適し
た成長条件となる。

【００４５】上述した実施の形態では６Ｈ型の炭化珪素
単結晶を成長させたが、他のα型結晶である４Ｈ型など
の結晶も成長条件の変更により同様に成長できる。上述
した例では、第１工程として化学的気相成長法を用いて
シリコンウエハ１上に（１１１）面立方晶炭化珪素単結
晶層２を形成し、第２工程として同じく化学的気相成長
法を用いて立方晶炭化珪素単結晶層２の上にα型炭化珪
素単結晶層４を形成したが、他にも、液相エピタキシャ
ル法や分子線エピタキシャル法や真空蒸着法やスパッタ
リング法を用いてもよい。例えば、第１工程には化学的
気相成長法を用い、第２工程には液相エピタキシャル法
を用いる。ここで、第１，２工程とも同一の方法（装
置）を用いることにより製造コストの低減を図ることが
できる。

【００４６】炭化珪素材料は、その形態として粉末以外
にも焼結体でもよい。ルツボの材料は、黒鉛製のものの
他にも、モリブデンやタングステンやタンタル等の高融
点金属製のものでもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】α型バルク炭化珪素単結晶基板の製造工程を説
明するための断面図。

【図２】同じく製造工程を説明するための断面図。

【図３】同じく製造工程を説明するための断面図。

【図４】同じく製造工程を説明するための断面図。

【図５】同じく製造工程を説明するための断面図。

【図６】同じく製造工程を説明するための断面図。

【図７】ＣＶＤ装置の断面図。

【図８】昇華再結晶成長装置の断面図。

【符号の説明】

１…珪素単結晶基板としてのシリコンウエハ、２…立方
晶炭化珪素単結晶層、４…α型炭化珪素単結晶層、５…
α型炭化珪素単結晶インゴット５、３７…炭化珪素原料
粉末

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】珪素単結晶基板の上に立方晶炭化珪素単
結晶層を成長させる第１工程と、前記立方晶炭化珪素単結晶層の上にα型炭化珪素単結晶
層を成長させる第２工程と、前記α型炭化珪素単結晶層を種結晶として炭化珪素原料
を不活性ガス雰囲気中で加熱昇華させ、炭化珪素原料よ
りやや低温になっている当該α型炭化珪素単結晶層上に
α型炭化珪素単結晶を成長させる第３工程とを備えたこ
とを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項２】前記第２工程におけるα型炭化珪素単結
晶層の成長は、立方晶炭化珪素単結晶がα型炭化珪素単
結晶に転移しない温度で行うようにした請求項１に記載
の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項３】前記第２工程におけるα型炭化珪素単結
晶層の成長は、２０００℃以下の温度で行うようにした
請求項１に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項４】前記第１工程における立方晶炭化珪素単
結晶層の成長と、前記第２工程におけるα型炭化珪素単
結晶層の成長とは、同一の成長法を用いた請求項１に記
載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項５】前記第１工程における珪素単結晶基板は
（１１１）面が成長面方位であり、立方晶炭化珪素単結
晶層は（１１１）面方位をもち、前記第２工程における
α型炭化珪素単結晶層は（０００１）面方位をもつ請求
項１に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。