特許 5910393 炭化珪素基板の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5910393

(24)【登録日】2016年4月8日

(45)【発行日】2016年4月27日

(54)【発明の名称】炭化珪素基板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C30B 29/36 20060101AFI20160414BHJP

   C30B 23/02 20060101ALI20160414BHJP

【ＦＩ】

   C30B29/36 A

   C30B23/02

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2012-165995(P2012-165995)

(22)【出願日】2012年7月26日

(65)【公開番号】特開2014-24704(P2014-24704A)

(43)【公開日】2014年2月6日

【審査請求日】2015年3月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤原 伸介

(72)【発明者】

【氏名】西口 太郎

(72)【発明者】

【氏名】堀 勉

(72)【発明者】

【氏名】大井 直樹

(72)【発明者】

【氏名】上田 俊策

【審査官】 安齋 美佐子

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−０４８６０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１７３５０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０７９８８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０６７０１１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−０９５６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１０３８４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１６８４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 井伊谷鋼一編，粉体工学ハンドブック，朝倉書店，１９６５年 ３月 ５日，p.380-382

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ３０Ｂ １／００−３５／００

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原料収容部と第１の種基板保持部とを有する第１の成長容器内に炭化珪素原料を配置する工程と、
前記第１の成長容器を加熱炉内に設置し、前記第１の種基板保持部に種基板を配置しない状態で前記炭化珪素原料の一部を昇華させる工程と、
前記炭化珪素原料の一部を昇華させる工程の後、主面を有する種基板を前記第１の種基板保持部とは別の第２の種基板保持部に配置する工程と、
前記原料収容部と前記第２の種基板保持部を有する第２の成長容器内において前記炭化珪素原料の残りを昇華させることにより、前記種基板の前記主面に炭化珪素結晶を成長させる工程とを備え、
前記炭化珪素原料の一部を昇華させる工程は、
前記加熱炉を第１の圧力に保ち、かつ前記第１の成長容器を２２００℃以上に加熱する第１工程と、
前記第１工程後、前記第１の成長容器の加熱を維持したまま前記加熱炉を前記第１の圧力よりも低い第２の圧力に保つことにより、前記第１の種基板保持部に前記炭化珪素原料の一部を昇華させる第２工程と、
前記第２工程後、前記第１の成長容器を室温まで冷却する工程とを含む、炭化珪素基板の製造方法。

【請求項2】

前記炭化珪素原料の一部を昇華させる工程の後、前記炭化珪素原料の残りに対して機械加工が行われることなく前記炭化珪素結晶を成長させる工程が実施される、請求項１に記載の炭化珪素基板の製造方法。

【請求項3】

前記種基板の前記主面から前記第２の種基板保持部側へ１００μｍ離れた位置における第１の転位密度から前記主面から前記第２の種基板保持部とは反対側へ１００μｍ離れた位置における第２の転位密度を引いた値が１×１０³ｃｍ^-2以下である、請求項１または２に記載の炭化珪素基板の製造方法。

【請求項4】

前記炭化珪素原料の一部を昇華させる前に、前記炭化珪素原料に含まれる炭化珪素微粉末を減少させる工程をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の炭化珪素基板の製造方法。

【請求項5】

前記炭化珪素微粉末を減少させる工程は、前記炭化珪素原料を液体に浸漬させて、前記液体の表面に浮上する前記炭化珪素微粉末を除去することにより行われる、請求項４に記載の炭化珪素基板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、炭化珪素基板の製造方法に関し、より特定的には転位の少ない炭化珪素基板の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、半導体装置の製造用に炭化珪素基板が用いられ始めている。炭化珪素は珪素に比べて大きなバンドギャップを有する。そのため、炭化珪素基板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劣化が小さいといった利点を有する。

【0003】

炭化珪素単結晶は、たとえば昇華再結晶法により製造することが可能である。たとえば特開２００７−２８４３０６号公報（特許文献１）には、原料炭化珪素粉末の比表面積を０．００１ｍ²／ｇ以上０．０５ｍ²／ｇ以下にして炭化珪素単結晶を製造する方法が記載されている。また、特開２００９−２３４８０２号公報（特許文献２）には、減圧雰囲気下で坩堝を炭化珪素原料が昇華しない温度以上に所定時間保持する前処理を行った後、不活性ガス雰囲気下において炭化珪素原料を昇華させて炭化珪素単結晶を製造する方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−２８４３０６号公報

【特許文献2】特開２００９−２３４８０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記いずれの方法によって炭化珪素結晶を製造する場合においても、種基板主面における転位の増加を十分に抑制することができず、転位の少ない炭化珪素基板を得ることが困難であった。

【0006】

この発明は、上記のような課題を解決するために成されたものであり、その目的は、種基板主面における転位の増加を抑制し、転位の少ない炭化珪素基板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】

【0007】

本発明者は、炭化珪素単結晶を昇華法によって製造する場合に種基板主面における転位が増加する原因について鋭意研究の結果、以下の知見を得て本発明に想到した。昇華法によって良好な炭化珪素単結晶を成長させるためには、昇華ガスの制御が重要である。昇華ガスは原料としての炭化珪素粉末を加熱昇華させることによって生成される。昇華ガスの組成や蒸気圧は、理想的には炭化珪素原料粉末の粒径に依存しないが、実際には粒径に依存する。そのため、炭化珪素原料粉末の粒径や比表面積を最適化することが重要である。しかしながら、炭化珪素原料粉末の粒径や比表面積を制御しても、炭化珪素原料粉末の取り扱い時に炭化珪素原料粉末の一部が砕けて微粉末が発生したり、炭化珪素原料粉末にダメージ層が発生する場合がある。この微粉末の存在やダメージ層の存在が、結晶成長初期段階において炭化珪素結晶における転位の増加を引き起こしている。

【0008】

当該炭化珪素原料粉末に含まれる微粉末を除去する方法に関して検討した結果、炭化珪素結晶を種基板の主面上に成長させる前に、微粉末またはダメージ層を昇華させて除去することが有効であることに想到した。粒径の小さい微粉末は、形状の曲率半径が小さい。そのため表面エネルギーが大きくなるので昇華しやすい。また粒径が大きい粉末であっても、表面のダメージ層は昇華しやすい。そこで、種基板を成長容器に配置する前に、炭化珪素原料の一部を昇華させることにより、転位増加の原因となる微粉末やダメージ層を優先的に除去することができる。

【0009】

そこで、本発明に係る炭化珪素基板の製造方法は以下の工程を有する。炭化珪素原料の一部が昇華される。炭化珪素原料の一部が昇華された後、主面を有する種基板が成長容器内に配置される。成長容器内において炭化珪素原料の残りを昇華させることにより、種基板の主面に炭化珪素結晶が成長する。

【0010】

本発明に係る炭化珪素基板の製造方法によれば、炭化珪素原料の一部が昇華された後、炭化珪素原料の残りを昇華させることにより、種基板の主面に炭化珪素結晶が成長する。これにより、結晶成長初期段階に転位増加の原因となる微粉末またはダメージ層を昇華させて優先的に除去した後に、種基板の主面上に炭化珪素結晶を成長させることができる。また、炭化珪素原料の一部が昇華した後に種基板が成長容器内に配置されるため、昇華した微粉末やダメージ層によって種基板が汚染されることを防止することができる。結果として、転位の少ない炭化珪素基板を得ることができる。

【0011】

上記の炭化珪素基板の製造方法において好ましくは、炭化珪素原料の一部を昇華させる工程の後、炭化珪素原料の残りに対して機械加工が行われることなく炭化珪素結晶を成長させる工程が実施される。これにより、炭化珪素原料の残りに微粉末やダメージ層が発生することを防止することができる。

【0012】

上記の炭化珪素基板の製造方法において好ましくは、種基板の主面直上における第１の転位密度から主面直下における第２の転位密度を引いた値が１×１０³ｃｍ^-2以下である。これにより、効果的に転位の少ない炭化珪素基板を得ることができる。

【0013】

上記の炭化珪素基板の製造方法において好ましくは、炭化珪素原料の一部を昇華させる前に、炭化珪素原料に含まれる炭化珪素微粉末を減少させる工程をさらに備える。これにより、より効果的に転位の少ない炭化珪素基板を得ることができる。

【0014】

上記の炭化珪素基板の製造方法において好ましくは、炭化珪素微粉末を減少させる工程は、炭化珪素原料を液体に浸漬させて、液体の表面に浮上する炭化珪素微粉末を除去することにより行われる。これにより、簡易な方法により炭化珪素微粉末を炭化珪素原料から除去することができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、種基板主面における転位の増加を抑制し、転位の少ない炭化珪素結晶を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法を概略的に示すフロー図である。

【図2】本発明の一実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法の第１の工程を概略的に示す断面模式図である。

【図3】本発明の一実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法の第２の工程を概略的に示す断面模式図である。

【図4】本発明の一実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法の第３の工程を概略的に示す断面模式図である。

【図5】本発明の一実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法の一工程を概略的に示す断面模式図である。

【図6】種基板の主面における転位の増加量を測定する方法を説明するための図である。

【図7】種基板の主面における転位の増加量を測定する方法を説明するための図である。

【図8】種基板の主面における転位の増加量を測定する方法を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。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番号を付しその説明は繰返さない。また、本明細書中の結晶学的記載においては、個別方位を［］、集合方位を＜＞、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。また角度の記載には、全方位角を３６０度とする系を用いている。

【0018】

図３を参照して、本実施の形態に係る炭化珪素基板を製造するための装置の構成について説明する。

【0019】

図３を参照して、本実施の形態に係る炭化珪素基板の製造装置は、成長容器１０と、断熱材４とを主に有している。成長容器１０は、たとえば純化処理されたグラファイトから成る坩堝であり、種基板保持部３と原料収容部７とを有している。種基板保持部３はたとえば単結晶炭化珪素からなる種基板１を保持するためのものである。原料収容部７はたとえば多結晶炭化珪素からなる炭化珪素原料８を配置するためのものである。

【0020】

断熱材４は、たとえばフエルトから成り、成長容器１０を外部から断熱するためのものである。断熱材４はたとえば成長容器１０の外壁面を取り囲むように形成されている。断熱材４には複数の貫通孔２ａ、２ｂが形成されている。種基板保持部３の上面の一部は、断熱材４に形成された貫通孔２ａに露出している。また、原料収容部７の底面の一部は、断熱材４に形成された貫通孔２ｂに露出している。

【0021】

図１〜図５を参照して、本実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法について説明する。

【0022】

まず、たとえば炭化珪素単結晶からなる種基板１が準備される。種基板１のポリタイプはたとえば４Ｈである。種基板１の直径はたとえば６インチであり、好ましくは４インチ（１００ｍｍ）以上である。種基板１の主面１Ａはたとえば４°程度オフした（０００１）Ｃ面である。種基板１の主面１Ａにおける貫通転位密度はたとえば１０００個ｃｍ^-2程度である。種基板１の両面はＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)研磨が施されている。種基板１の反りはたとえば１０μｍより小さい。

【0023】

本実施の形態において、種基板１の主面１Ａが珪素ガス雰囲気下においてエッチングされる。具体的には、グラファイトからなるエッチング用坩堝を加熱炉に設置する。加熱炉を真空排気後、加熱炉にたとえばアルゴン（Ａｒ)が７０ｋＰａ程度充填される。エッチング用坩堝内の上部には種基板１が配置されている。当該坩堝内には珪素が配置されており、炭化珪素原料粉末は配置されていない。なお、坩堝内に配置される珪素はたとえば高純度シリコン（９Ｎ）である。エッチング用坩堝の上部を１７００℃程度に維持し、下部を１６００℃程度に維持した状態で１時間程度保持される。これにより、単結晶炭化珪素からなる種基板１の主面１Ａが珪素ガス雰囲気下でエッチングされる。エッチングの厚みはたとえば０．２μｍ以上０．５μｍ以下程度である。当該エッチングにより、種基板１の主面１Ａのダメージ層（欠陥や転位を含む層）が除去される。

【0024】

次に、炭化珪素原料８が準備される。炭化珪素原料８は、たとえば多結晶炭化珪素粉末からなる。炭化珪素原料８として、たとえば高純度α−炭化珪素粉末を使用することができる。当該炭化珪素粉末は、たとえば平均粒径が１００μｍ程度であり、最大粒径が２００μｍ程度である。また、当該炭化珪素粉末は、たとえば２〜３μｍ程度の炭化珪素微粉末を含んでいる。本実施の形態における微粉末とは、たとえば粒径が３０μｍ以下の炭化珪素粉末のことであり、好ましくは、粒径が１０μｍ以下の炭化珪素粉末のことである。

【0025】

次に、炭化珪素原料に含まれる微粉末を除去する工程が実施される。具体的には、図５を参照して、炭化珪素原料８を液体１３によって洗浄する。液体１３としては、たとえば濃度３５％の塩酸を使用することができる。炭化珪素は塩酸よりも比重が大きいので基本的には塩酸に沈む。しかしながら、炭化珪素の微粉末８ａは、塩酸（液体）の表面張力によって液面に浮かぶ。液面に浮かんだ微粉末８ａだけをすくいとることで、炭化珪素原料８から微粉末８ａが分離除去される。以上のように、炭化珪素原料８に含まれる炭化珪素微粉末８ａが減少する。なお、炭化珪素原料８に含まれる微粉末８ａを減少させる工程は、後述する炭化珪素原料一部昇華工程の前に行われることが好ましい。

【0026】

次に、炭化珪素原料８は王水（濃度３５％の塩酸と濃度６０％の硫酸を体積比３：１で混合した液体）により洗浄される。その後、炭化珪素原料８が純水により洗浄される。好ましくは、炭化珪素原料８の塩酸、王水および純水による洗浄は複数回行われる。好ましくは、目に見える程度のサイズの微粉末８ａがなくなるまで洗浄は繰り返される。以上のように、炭化珪素原料８を塩酸や王水などの酸性の液体に浸漬させて、当該液体の表面に浮上する炭化珪素からなる微粉末８ａを除去される。その後、炭化珪素原料８をビーカー１２から取り出し乾燥させる。

【0027】

次に、炭化珪素原料配置工程（Ｓ１０：図１）が実施される。図２を参照して、炭化珪素原料配置工程では、炭化珪素原料８が成長容器１０の原料収容部７に収容される。好ましくは、上記洗浄工程によって炭化珪素からなる微粉末が取り除かれた炭化珪素原料が使用される。

【0028】

次に、炭化珪素原料一部昇華工程（Ｓ２０：図１）が実施される。具体的には、図２を参照して、炭化珪素原料８が配置された成長容器１０が高周波加熱炉内に設置される。高周波加熱炉を真空排気した後、アルゴンガスなどの不活性ガスを導入しながら圧力をたとえば８００ｋＰａに保つ。圧力をたとえば８００ｋＰａに保った状態を維持しながら、成長容器１０の下部（つまり原料収容部７の底部）の温度をたとえば２４００℃とし、成長容器１０の上部（つまり種基板保持部３）の温度をたとえば２２００℃とする。その後、高周波加熱炉の圧力がたとえば４ｋＰａに減圧され、この状態が２４時間程度保持される。これにより、炭化珪素原料８に含まれる微粉末や炭化珪素原料８のダメージ層が優先的に昇華する。その後、高周波加熱炉の圧力をたとえば８００ｋＰａに戻した後、成長容器１０を室温まで冷却する。なお、炭化珪素原料一部昇華工程において、成長容器１０の種基板保持部３には種基板１が配置されていない。

【0029】

なお、炭化珪素原料一部昇華工程後に、種基板保持部３を観察すると、種基板保持部３に直径数ミリの炭化珪素の結晶核が多数点在している。つまり、種基板保持部３に種基板１を保持したまま炭化珪素原料の一部昇華を行うと、種基板１がに結晶核が付着する。そのため、炭化珪素原料一部昇華工程においては、種基板を配置しないことが好ましい。

【0030】

また、炭化珪素原料一部昇華工程後における原料収容部７に残っている炭化珪素原料８は全体が一体化して軽石状（多孔質の焼結体状）になっている。焼結体状の炭化珪素原料８に対して粉砕などの機械加工を施すと再び微粉末が発生する。そのため、炭化珪素原料８の一部を昇華させた後は、炭化珪素原料８の残りに対して機械加工が行われることなく、後述する炭化珪素結晶の成長を行うことが好ましい。

【0031】

また、炭化珪素原料一部昇華工程は、真空中で実施されても構わないし、炭化珪素単結晶成長に悪影響を及ぼさない不純物を含んでいても構わない。たとえば雰囲気ガスに水素やハロゲンを含ませることで、微粉末８ａの消滅を促進させても構わない。水素やハロゲンはエッチングガスとして機能するので、炭化珪素原料の昇華に加えて、化学的なエッチングより微粉末８ａの消滅が促進される。

【0032】

次に、種基板配置工程（Ｓ３０：図１）が実施される。具体的には、図３を参照して、炭化珪素原料一部昇華工程で使用した成長容器１０の種基板保持部３が、種基板１が配置された別の種基板保持部３に交換される。以上のように、炭化珪素原料８の一部を昇華させた後、主面１Ａを有する種基板１が成長容器１０内に配置される。

【0033】

次に、炭化珪素結晶成長工程（Ｓ４０：図１）が実施される。具体的には、図３を参照して種基板１および炭化珪素原料８が配置された成長容器１０が再び高周波加熱炉内に設置される。その後、高周波加熱炉の真空排気を行い、アルゴンガスと窒素ガス（１％）との混合ガスを導入しながら圧力をたとえば８００ｋＰａに保つ。圧力をたとえば８００ｋＰａに保った状態を維持しながら、成長容器１０の下部（つまり原料収容部７の底部）の温度をたとえば２４００℃とし、成長容器１０の上部（つまり種基板保持部３）の温度をたとえば２２００℃とする。その後、高周波加熱炉の圧力がたとえば２ｋＰａになるまで１時間かけて減圧する。図４を参照して、炭化珪素原料８が昇華して種基板１の主面１Ａ上に再結晶することにより、炭化珪素単結晶１１が種基板１の主面１Ａ上に成長する。炭化珪素単結晶１１をたとえば１００時間成長させた後、再び高周波加熱炉の圧力をたとえば８００ｋＰａにする。その後、成長容器１０の温度を室温に戻す。以上のように、炭化珪素原料８の残りを昇華させることにより、種基板１の主面１Ａに炭化珪素単結晶１１を成長させる。

【0034】

好ましくは、炭化珪素原料の一部を昇華させた後、炭化珪素原料の残りに対して機械加工が行われることなく炭化珪素単結晶１１を成長させる。たとえば、炭化珪素原料に対して粉砕などの機械加工が行われると、炭化珪素原料に微粉末が発生してしまう。好ましくは、炭化珪素原料８の一部を昇華させた後、炭化珪素単結晶１１を成長させる前は、炭化珪素原料８に対して衝撃を与えない。

【0035】

次に、炭化珪素単結晶１１が成長容器１０から取り出される。その後、炭化珪素単結晶１１をたとえばワイヤーソーによってスライスすることにより、炭化珪素基板が得られる。

【0036】

なお本実施の形態において、炭化珪素原料８を成長容器１０内で一部昇華させる方法について説明したが本発明は当該方法に限定されない。たとえば、炭化珪素原料８を成長容器１０とは異なる容器内において一部昇華させた後、残りの炭化珪素原料８に対して機械加工を施さず、残りの炭化珪素原料８を成長容器１０に移し替え、その後残りの炭化珪素原料８を昇華させることにより種基板１の主面１Ａ上に炭化珪素単結晶１１を成長させても構わない。

【0037】

次に、本実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法の作用効果について説明する。
本実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法によれば、炭化珪素原料８の一部が昇華された後、炭化珪素原料８の残りを昇華させることにより、種基板１の主面１Ａに炭化珪素単結晶１１が成長する。これにより、結晶成長初期段階に転位増加の原因となる微粉末またはダメージ層を昇華させて優先的に除去した後に、種基板１の主面１Ａ上に炭化珪素単結晶１１を成長させることができる。また、炭化珪素原料８の一部が昇華した後に種基板１が成長容器１０内に配置されるため、昇華した微粉末やダメージ層によって種基板１が汚染されることを防止することができる。結果として、転位の少ない炭化珪素基板を得ることができる。

【0038】

また本実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法によれば、炭化珪素原料８の一部を昇華させる工程の後、炭化珪素原料８の残りに対して機械加工が行われることなく炭化珪素単結晶１１を成長させる工程が実施される。これにより、炭化珪素原料８の残りに微粉末やダメージ層が発生することを防止することができる。

【0039】

さらに本実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法によれば、種基板１の主面１Ａ直上における第１の転位密度から主面１Ａ直下における第２の転位密度を引いた値が１×１０³ｃｍ^-2以下である。これにより、効果的に転位の少ない炭化珪素基板を得ることができる。

【0040】

さらに本実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法によれば、炭化珪素原料８の一部を昇華させる前に、炭化珪素原料８に含まれる炭化珪素微粉末８ａを減少させる工程をさらに備える。これにより、より効果的に転位の少ない炭化珪素基板を得ることができる。

【0041】

さらに本実施の形態に係る炭化珪素基板の製造方法によれば、炭化珪素微粉末８ａを減少させる工程は、炭化珪素原料８を塩酸および王水に浸漬させて、塩酸および王水の表面に浮上する炭化珪素微粉末８ａを除去することにより行われる。これにより、簡易な方法により炭化珪素微粉末８ａを炭化珪素原料８から除去することができる。

【実施例】

【0042】

本実施例では、以下に説明する３種類の方法で炭化珪素単結晶を成長させて、種基板１の主面１Ａにおける転位密度の増加率を調査した。本発明例、比較例１および比較例２の炭化珪素結晶を、以下で説明する相違点を除き、実施の形態で説明した方法と同じ方法によって作製した。比較例２の炭化珪素単結晶１１の製造方法は、市販の炭化珪素原料８をそのまま使用し、炭化珪素原料一部昇華工程を有してない点および昇華前に酸洗浄によって微粉末を取り除く工程を有していない点において本発明例の製造方法と異なっており、その他の点において本発明例の製造方法と同様である。比較例１の炭化珪素単結晶１１の製造方法は、炭化珪素原料一部昇華工程を有してない点において本発明例の製造方法と異なっており、その他の点において本発明例の製造方法と同様である。

【0043】

次に、種基板１の主面１Ａにおける転位密度の増加率を求める方法について説明する。まず、図６を参照して、種基板１の主面１Ａ上に成長した炭化珪素単結晶１１を取り出し、炭化珪素単結晶１１を種基板１の主面１Ａと平行な面でスライスすることにより、種基板１と炭化珪素単結晶１１とを有する基板が準備される。次に、図７を参照し、当該基板をシリコン面１Ｂ側から研磨を開始し、主面１Ａ（つまり成長界面）からの種基板１の厚みが厚みＴ１になるように種基板１が研磨される。残った種基板１の厚みＴ１を１００μｍ程度とした。種基板１の表面１Ｃの貫通転位密度をＫＯＨ（水酸化カリウム）エッチングを用いて評価した。

【0044】

その後、図８を参照し、基板をさらに研磨し、種基板１を全て研磨した後に、炭化珪素単結晶１１を厚みＴ２だけ研磨した。研磨された炭化珪素単結晶１１の厚みＴ２を１００μｍ程度とした。これにより、表面１１Ａが露出した炭化珪素単結晶１１が得られた。炭化珪素単結晶１１の表面１１Ａの貫通転位密度をＫＯＨエッチングを用いて評価した。

【0045】

貫通転位密度の測定は、表面１Ｃおよび表面１１Ａにおける１７７箇所（ピッチ１０ｍｍ）おいて行われた。各測定箇所の面積を２ｍｍ×２ｍｍとした。炭化珪素単結晶１１の表面１１Ａ（つまり主面１Ａ直上）における貫通転位密度（第１の転位密度）から種基板１の表面１Ｃ（つまり主面１Ａ直下）における貫通転位密度（第２の転位密度）を差し引いた値を貫通転位密度の増加率とした。なお、主面直上および主面直下において主面１Ａと垂直な方向における同じ位置で測定するために、レーザ加工で位置決めのマーキングを施した。

【0046】

【表1】

【0047】

表１を参照して、貫通転位密度の増加率の結果を説明する。本発明例における貫通転位密度の増加率は、最大で＋３０個ｃｍ^-2（測定面積内＋３個）であり、最小で−１７５個ｃｍ^-2（測定面積内−７個）であり、平均で−３０個ｃｍ^-2（測定面積内−１．２個）であった。ここで、「＋」とは貫通転位密度が増加したことを意味し、「−」とは貫通転位密度が減少したことを意味する。また、主面直上および主面直下における主面１Ａと垂直な方向における位置のずれや、転位位置の移動の可能性があるので転位密度の増減を正確に評価することは困難であるが、本発明例の貫通転位密度の増加率は少なくとも１×１０³個ｃｍ^-2以下である。なお、本発明例において、貫通転位密度は若干低減している。この理由は、成長初期に反対のバーガースベクトルを有する転位同士が合体して消滅したためと推定される。また、比較例１の貫通転位密度の増加率は３．７×１０³個ｃｍ^-2程度であり、比較例２の貫通転位密度の増加率は８．５×１０⁴ｃｍ^-2個程度であった。

【0048】

以上の結果より、炭化珪素の結晶成長前に炭化珪素原料の一部を昇華させることにより転位密度の小さい炭化珪素結晶が得られることが確認された。また、炭化珪素原料を一部昇華させる前に、炭化珪素原料を酸洗浄することにより、炭化珪素微粒子を除去することにより、さらに転位密度の小さい炭化珪素結晶が得られることが確認された。

【0049】

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】

【0050】

１ 種基板、１Ａ 主面、１Ｂ シリコン面、１Ｃ 表面、２ａ，２ｂ 貫通孔、３ 種基板保持部、４ 断熱材、７ 原料収容部、８ 炭化珪素原料、８ａ 微粒子、１０ 成長容器、１１ 炭化珪素単結晶、１１Ａ 表面、１２ ビーカー、１３ 液体。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】