特許 5982508 ＳｉＣ結晶製造方法

(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】5982508

(24)【登録日】2016年8月5日

(45)【発行日】2016年8月31日

(54)【発明の名称】ＳｉＣ結晶製造方法

(51)【国際特許分類】

   C30B 29/36 20060101AFI20160818BHJP

   C30B 19/04 20060101ALI20160818BHJP

【ＦＩ】

   C30B29/36 A

   C30B19/04

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2015-11281(P2015-11281)

(22)【出願日】2015年1月23日

(65)【公開番号】特開2016-135721(P2016-135721A)

(43)【公開日】2016年7月28日

【審査請求日】2016年1月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(73)【特許権者】

【識別番号】504139662

【氏名又は名称】国立大学法人名古屋大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】特許業務法人快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】柴田 顕次

(72)【発明者】

【氏名】宇治原 徹

(72)【発明者】

【氏名】関 和明

【審査官】 吉野 涼

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０５６８０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０６８５１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１３５６６９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 田中亮、他，（００１）３Ｃ−ＳｉＣ自立結晶上への溶液成長における多形変化， 第６９回応用物理学会学術講演会講演予稿集，日本，２００８年 ９月 ２日

【文献】 田中亮、他，３Ｃ−ＳｉＣ種結晶上への溶液成長と成長面による結晶多形変化，日本金属学会講演概要，日本，２００７年 ３月２７日，第１４０回

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ３０Ｂ １／００〜３５／００

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＳｉＣ結晶の液相成長方法であって、
窒素を含有する不活性ガスの雰囲気中で、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の｛１００｝面が表出している３Ｃ−ＳｉＣ種結晶を、シリコンの融液を溶媒とするＳｉＣ溶液に接触させる第１の成長工程と、
窒素を含有しない不活性ガスの雰囲気中で前記３Ｃ−ＳｉＣ種結晶を前記ＳｉＣ溶液に接触させる第２の成長工程と、を備えており、
前記窒素を含有する不活性ガス中の前記窒素の含有率が、体積比率において０．２％以上であり、
前記第１の成長工程の前に前記第２の成長工程を実施することを特徴とする液相成長方法。

【請求項2】

前記第１の成長工程における３Ｃ−ＳｉＣ結晶の｛１１１｝面に垂直な方向への３Ｃ−ＳｉＣ単結晶の成長速度は、前記第１の成長工程における３Ｃ−ＳｉＣ結晶の｛１００｝面に垂直な方向への３Ｃ−ＳｉＣ単結晶の成長速度よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の液相成長方法。

【請求項3】

前記第２の成長工程における３Ｃ−ＳｉＣ結晶の｛１００｝面に垂直な方向への３Ｃ−ＳｉＣ単結晶の成長速度は、前記第２の成長工程における３Ｃ−ＳｉＣ結晶の｛１１１｝面に垂直な方向への３Ｃ−ＳｉＣ単結晶の成長速度よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の液相成長方法。

【請求項4】

前記第２の成長工程における３Ｃ−ＳｉＣ結晶の｛１００｝面に垂直な方向への３Ｃ−ＳｉＣ単結晶の成長速度は、前記第１の成長工程における３Ｃ−ＳｉＣ結晶の｛１００｝面に垂直な方向への３Ｃ−ＳｉＣ単結晶の成長速度よりも大きいことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の液相成長方法。

【請求項5】

前記第２の成長工程では、前記３Ｃ−ＳｉＣ種結晶の表面に、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の｛１００｝面を頂面として備え、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の｛１１１｝面を側面として備える島状の３Ｃ−ＳｉＣ単結晶が複数成長し、
前記第１の成長工程では、前記複数の島状の３Ｃ−ＳｉＣ単結晶の間に形成されている空間の少なくとも一部が消失するように、前記島状の３Ｃ−ＳｉＣ単結晶が成長することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の液相成長方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書では、炭化珪素（ＳｉＣ）結晶の結晶製造方法に関する技術を開示する。

【背景技術】

【0002】

ＳｉＣ結晶の成長方法には、昇華再結晶化法、ＣＶＤ法、液相成長法などの、各種の方法がある。これらの方法では、ＳｉＣの種結晶を用いて、種結晶上にＳｉＣ単結晶をエピタキシャル成長させる。なお、ＳｉＣ単結晶の液相成長法についての技術が、特許文献１に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−２５２９７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の液相成長法を用いて、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の（１００）面が表出した種結晶を用いて結晶成長させた場合、成長した結晶の表面に大きな凹凸が発生してしまう。その結果、表面粗さが大きくなってしまう。このような課題は、液相成長法を用いて、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の（１００）面が表出した種結晶を用いて結晶成長させたことで発生した新たな課題である。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書に開示されているＳｉＣ結晶の液相成長方法は、不活性ガスの雰囲気中で、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の（１００）面が表出している種結晶を、シリコンの融液を溶媒とするＳｉＣ溶液に接触させる第１の成長工程を備えている。不活性ガスは、窒素を含有している。

【0006】

本願発明者らは、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の（１００）面が表出した種結晶を用いて、液相成長法を用いて結晶成長させる場合においては、不活性ガスが窒素を含有することで、成長した結晶の表面粗さが大きくなることを抑制できることを見出した。これにより、結晶成長した３Ｃ−ＳｉＣ結晶の表面粗さを、種結晶の表面粗さに近づけることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】３Ｃ−ＳｉＣ結晶製造装置の模式図である。

【図2】第１実施例の３Ｃ−ＳｉＣ結晶成長方法のフローチャート。

【図3】窒素を含有しない不活性ガス雰囲気中の３Ｃ−ＳｉＣ結晶の晶相。

【図4】窒素を含有しない不活性ガス雰囲気中での３Ｃ−ＳｉＣ結晶成長後の一部断面図。

【図5】窒素を含有する不活性ガス雰囲気中の３Ｃ−ＳｉＣ結晶の晶相。

【図6】窒素を含有する不活性ガス雰囲気中での３Ｃ−ＳｉＣ結晶成長後の一部断面図。

【図7】第２実施例の３Ｃ−ＳｉＣ結晶成長方法のフローチャート。

【図8】第２の成長工程前の３Ｃ−ＳｉＣ結晶の一部断面図。

【図9】第２の成長工程後の３Ｃ−ＳｉＣ結晶の一部断面図。

【図10】第１の成長工程中の３Ｃ−ＳｉＣ結晶の一部断面図。

【図11】第１の成長工程後の３Ｃ−ＳｉＣ結晶の一部断面図。

【発明を実施するための最良の形態】

【0008】

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

【0009】

（特徴１）不活性ガス中の窒素の含有率が、体積比率において０．２％以上であってもよい。上記の構成によると、結晶成長した３Ｃ−ＳｉＣ結晶の表面粗さが大きくなることを抑制することができる。これにより、結晶成長した３Ｃ−ＳｉＣ結晶の表面粗さを、種結晶の表面粗さに近づけることが可能となる。

【0010】

（特徴２）液相成長方法は、窒素を含有しない不活性ガスの雰囲気中で種結晶をＳｉＣ溶液に接触させる第２の成長工程を備えていてもよい。第１の成長工程の前に前記第２の成長工程を実施してもよい。上記の構成によると、第２の成長工程後に第１の成長工程を実施することで、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の表面粗さが大きくなることを抑制することができる。これにより、第２の成長工程で結晶成長した３Ｃ−ＳｉＣ結晶の表面粗さを、種結晶の表面粗さに近づけることが可能となる。

【0011】

（特徴３）第１の成長工程における３Ｃ−ＳｉＣの｛１１１｝面に垂直な方向への３Ｃ−ＳｉＣ単結晶の成長速度は、第１の成長工程における３Ｃ−ＳｉＣの｛１００｝面に垂直な方向への３Ｃ−ＳｉＣ単結晶の成長速度よりも大きくてもよい。上記の構成によると、結晶成長した３Ｃ−ＳｉＣ結晶の表面粗さが大きくなることを抑制することができる。これにより、結晶成長した３Ｃ−ＳｉＣ結晶の表面粗さを、種結晶の表面粗さに近づけることが可能となる。

【0012】

（特徴４）第２の成長工程における３Ｃ−ＳｉＣの｛１００｝面に垂直な方向への３Ｃ−ＳｉＣ単結晶の成長速度は、第２の成長工程における３Ｃ−ＳｉＣの｛１１１｝面に垂直な方向への３Ｃ−ＳｉＣ単結晶の成長速度よりも大きくてもよい。上記の構成によると、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の｛１００｝面の成長を阻害することが無い。

【0013】

（特徴５）第２の成長工程における３Ｃ−ＳｉＣの｛１００｝面に垂直な方向への３Ｃ−ＳｉＣ単結晶の成長速度は、第１の成長工程における３Ｃ−ＳｉＣの｛１００｝面に垂直な方向への３Ｃ−ＳｉＣ単結晶の成長速度よりも大きくてもよい。上記の構成によると、結晶成長した３Ｃ−ＳｉＣ結晶の表面粗さが大きくなることを抑制することができる。これにより、結晶成長した３Ｃ−ＳｉＣ結晶の表面粗さを、種結晶の表面粗さに近づけることが可能となる。

【0014】

（特徴６）第２の成長工程では、種結晶の表面に、３Ｃ−ＳｉＣの｛１００｝面を頂面として備え、３Ｃ−ＳｉＣの｛１１１｝面を側面として備える島状の３Ｃ−ＳｉＣ単結晶が複数成長してもよい。第１の成長工程では、複数の島状の３Ｃ−ＳｉＣ単結晶の間に形成されている空間の少なくとも一部が消失するように、島状の３Ｃ−ＳｉＣ単結晶が成長してもよい。上記に構成によると、３Ｃ−ＳｉＣ単結晶の間に形成される空間の一部が消失することで、結晶成長した３Ｃ−ＳｉＣ結晶の表面粗さが大きくなることを抑制することができる。これにより、結晶成長した３Ｃ−ＳｉＣ結晶の表面粗さを、種結晶の表面粗さに近づけることが可能となる。

【0015】

（第１実施例）
本願の実施例について図面を参照しながら説明する。図１に、本実施例に係る３Ｃ−ＳｉＣ結晶製造装置（以下では結晶製造装置と略称する）１を示す。結晶製造装置１は、坩堝１０を備える。坩堝１０は、炭素を含有する材質によって形成されている。坩堝１０の材質としては、黒鉛やＳｉＣが挙げられる。坩堝１０は坩堝台１１の上に配置されている。坩堝台１１は回転させることが可能である。坩堝１０は、坩堝蓋１４により密閉することができる。坩堝１０の外周は、保温のために断熱材１２で覆われている。断熱材１２の外周には、多重螺旋構造を有する常伝導コイル１３が配置されている。常伝導コイル１３は、坩堝１０を誘導加熱するための装置である。常伝導コイル１３には、不図示の高周波電源が接続されている。坩堝１０、断熱材１２、常伝導コイル１３は、チャンバ１５の内部に配置される。チャンバ１５は、吸気口１６と排気口１７とを備える。

【0016】

坩堝１０内にはシリコン溶液２２が保持されている。シリコン溶液２２は、シリコンを融解して得られた融液を主成分とする溶液である。坩堝１０の上方には、保持治具１８が備えられている。保持治具１８の先端部には、坩堝１０と対向するように、３Ｃ−ＳｉＣ種結晶２５が取付けられている。保持治具１８は、昇降させることが可能である。また保持治具１８は、黒鉛によって形成されている。

【0017】

本実施例に係る３Ｃ−ＳｉＣ結晶の成長方法を説明する。本実施例では、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の（１００）面が表出している３Ｃ−ＳｉＣ結晶を、３Ｃ−ＳｉＣ種結晶２５として用いる。まず、ステップＳ２において、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の（１００）面が坩堝１０と対向するように、３Ｃ−ＳｉＣ種結晶２５を保持治具１８の先端部に固定する。

【0018】

次いで、ステップＳ４において、窒素を含有する不活性ガスを、吸気口１６からチャンバ１５内に供給する。不活性ガスの一例としては、ヘリウムが挙げられる。不活性ガス中の窒素の含有率は、体積比率において０．２％以上であることが好ましい。さらに好ましくは、窒素の含有率は、１％程度がよい。なお、窒素の含有率が０．１％の場合には、本明細書で説明している技術の効果を得ることができなかった。

【0019】

次いで、ステップＳ６において、シリコン溶液２２を生成する。具体的には、内部にシリコンを含む原料がセットされた坩堝１０を、結晶製造装置１の坩堝台１１に載置する。そして常伝導コイル１３へ所定周波数の交流電流を流すことにより、坩堝１０を誘導加熱する。また、坩堝台１１を所定回転数で回転させる。加熱温度は、融液となる材料が融解する温度以上とされる。これにより、シリコン原料が溶解し、シリコン溶液２２が生成される。また、坩堝１０の溶解によって、シリコン溶液２２中にカーボンを供給することができる。

【0020】

次いで、ステップＳ８において、３Ｃ−ＳｉＣ結晶を３Ｃ−ＳｉＣ種結晶２５の表面上に成長させる。ステップＳ８では、窒素を含有する不活性ガス雰囲気中で、保持治具１８を坩堝１０の上方から坩堝１０内部へ降下させ、３Ｃ−ＳｉＣ種結晶２５の（１００）面が表出している面をシリコン溶液２２に浸漬させる。このとき、常伝導コイル１３を制御することで、坩堝１０内に温度差を作る。具体的には、３Ｃ−ＳｉＣ種結晶２５近傍の温度を、他の空間よりも低温にする。これにより、シリコン溶液２２内の３Ｃ−ＳｉＣ種結晶２５近傍のＳｉＣ濃度が上がり、ＳｉＣが過飽和状態になる。この結果、３Ｃ−ＳｉＣ種結晶２５の表面に３Ｃ−ＳｉＣ結晶２６が成長する。なお、窒素を含有する不活性ガス雰囲気中での成長工程を、「第１の成長工程」と呼ぶ場合がある。

【0021】

３Ｃ−ＳｉＣ結晶の晶相について、図３〜６を用いて説明する。晶相とは、結晶の外観の形状のことである。同じ結晶構造・結晶面数を持つ結晶であっても、それぞれの結晶面の成長速度の違い（異方性）によって、晶相の異なった結晶が形成される。図３に示すように、窒素を含有しない不活性ガス雰囲気中では、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の晶相は、多面体になる。なお、図３では、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の｛１００｝面をＡ、３Ｃ−ＳｉＣ｛１１１｝面をＢとして表している。

【0022】

図４に、３Ｃ−ＳｉＣ結晶２６を成長させた後の３Ｃ−ＳｉＣ種結晶２５の、一部断面図を示す。図４に示すように、窒素を含有しない不活性ガス雰囲気中で３Ｃ−ＳｉＣ結晶を成長させた場合、３Ｃ−ＳｉＣ種結晶２５上には、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の（１００）面を頂面２６ａとして備え、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の｛１１１｝面を側面２６ｂとして備える島状の３Ｃ−ＳｉＣ結晶２６が、複数成長する。これは、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の晶相が、図３に示す多面体の形状を有するためである。このため、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の｛１１１｝面を側壁として有する溝部２７が、複数形成されてしまう。その結果、３Ｃ−ＳｉＣ結晶２６の表面粗さは、３Ｃ−ＳｉＣ種結晶２５の表面粗さよりも大きくなる。

【0023】

一方、図５に示すように、所定量の窒素を含有する不活性ガス雰囲気中では、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の晶相は、立方体になる。なお、図５では、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の｛１００｝面をＡとして表している。即ち、３Ｃ−ＳｉＣ結晶は、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の｛１００｝面のみで構成される。

【0024】

図６に、３Ｃ−ＳｉＣ結晶２６を成長させた後の３Ｃ−ＳｉＣ種結晶２５の、一部断面図を示す。図６は、所定量の窒素を含有する不活性ガス雰囲気中で、３Ｃ−ＳｉＣ結晶を成長（ステップＳ８）させた場合の断面図である。３Ｃ−ＳｉＣ種結晶２５上には、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の（１００）面を表面２６ｃとして備える３Ｃ−ＳｉＣ結晶２６が成長する。これは、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の晶相が、図５に示す立方体の形状を有するためである。このため、図４に示すような溝部２７が形成されてしまうことがない。その結果、３Ｃ−ＳｉＣ結晶２６の表面粗さを、３Ｃ−ＳｉＣ種結晶２５の表面粗さと同程度にすることができる。

【0025】

不活性ガス中の窒素の有無による３Ｃ−ＳｉＣ結晶の晶相の変化について説明する。不活性ガス中の窒素は、シリコン溶液２２に溶け込む。シリコン溶液２２に溶け込んだ窒素は、３Ｃ−ＳｉＣ結晶２６の炭素原子の位置に入り込む（ドープする）場合がある。これにより、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の｛１００｝面の成長速度と｛１１１｝面の成長速度との比率が変化すると考えられる。この結果、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の晶相が変化すると考えられる。

【0026】

（第１実施例の効果）
本実施例の液相成長法では、窒素を含有する不活性ガス雰囲気中で、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の結晶成長を実施している。上述のように、不活性ガス中の窒素は、ＳｉＣ結晶の炭素原子の位置にドープする場合がある。窒素原子は炭素原子に比べて原子半径が小さい。このため、ＳｉＣ結晶に窒素をドープさせると格子定数が縮むことになる。これにより、種結晶の格子定数と成長結晶の格子定数との間に差異が生じる。この結果、結晶の歪みが生じるため、成長結晶に貫通転位が発生してしまう場合がある。このため、通常は、窒素を含有する不活性ガスを、液相成長法での雰囲気ガスとしては使用しない。しかしながら本願発明者らは、不活性ガスに所定量の窒素を含有することで、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の晶相が、３Ｃ−ＳｉＣ｛１００｝面のみで形成される立方体になることを発見した。このため、所定量の窒素を含有する不活性ガス雰囲気中で３Ｃ−ＳｉＣ結晶成長を実施すると、成長した３Ｃ−ＳｉＣ結晶の表面は、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の｛１００｝面で形成される。この結果、成長させた３Ｃ−ＳｉＣ結晶の表面粗さが種結晶の表面粗さよりも大きくなってしまうことを抑制することができる。

【0027】

（第２実施例）
第２実施例の３Ｃ−ＳｉＣ結晶の結晶成長方法を説明する。なお、結晶製造装置１は、第１実施例と共通するため、説明を省略する。第２実施例では、窒素を含有していない不活性ガス雰囲気中で３Ｃ−ＳｉＣ結晶を成長させる工程が、追加されている。窒素を含有しない不活性ガス雰囲気中での成長工程を、「第２の成長工程」と呼ぶ場合がある。

【0028】

図７に示すように、まずステップＳ２２において、坩堝１０と対向するように、３Ｃ−ＳｉＣ種結晶２５を保持治具１８の先端部に固定する。図８に、３Ｃ−ＳｉＣ種結晶２５の表面近傍の一部断面図を示す。３Ｃ−ＳｉＣ種結晶２５の表面は、（１００）面である。３Ｃ−ＳｉＣ種結晶２５の表面には、結晶欠陥Ｄ１〜Ｄ３が表出している。

【0029】

次いでステップＳ２４において、窒素を含有しない不活性ガスを、吸気口１６からチャンバ１５内に供給する。

【0030】

ステップＳ２６において、シリコン溶液２２を作成する。ステップＳ２６では、第１実施例のステップＳ６と同一の処理を実施する。次いで、ステップＳ２８において、窒素を含有しない不活性ガス雰囲気中で、３Ｃ−ＳｉＣ結晶を３Ｃ−ＳｉＣ種結晶２５の表面上に成長させる（第２の成長工程）。ステップＳ２８での処理内容は、窒素を含有しない不活性ガスを用いる点を除いて、第１実施例のステップＳ８の処理内容と同様である。よって、ここでは説明を省略する。

【0031】

図９を用いて、ステップＳ２８（第２の成長工程）における３Ｃ−ＳｉＣ結晶の成長態様について説明する。窒素を含有しない不活性ガス雰囲気中では、３Ｃ−ＳｉＣ結晶１２６の｛１１１｝面は、３Ｃ−ＳｉＣ結晶１２６の（１００）面よりも安定している。このため、３Ｃ−ＳｉＣ結晶１２６の（１００）面と垂直方向への３Ｃ−ＳｉＣ結晶１２６の成長速度（以下、第１成長速度Ｖ１とする）は、３Ｃ−ＳｉＣ結晶１２６の｛１１１｝面と垂直方向への３Ｃ−ＳｉＣ結晶１２６の成長速度（以下、第２成長速度Ｖ２とする）よりも大きい。この結果、図９に示すように、３Ｃ−ＳｉＣ種結晶２５には、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の（１００）面を頂面１２６ａとして備え、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の｛１１１｝面を側面１２６ｂとして備える島状の３Ｃ−ＳｉＣ結晶１２６が、複数成長する。このため、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の｛１１１｝面を側壁として有する溝部１２７が、複数形成されてしまう。
その結果、３Ｃ−ＳｉＣ結晶１２６の表面粗さは、３Ｃ−ＳｉＣ種結晶２５の表面粗さよりも大きくなる。

【0032】

また第２の成長工程では、３Ｃ−ＳｉＣ種結晶２５の表面に表出していた結晶欠陥Ｄ１〜Ｄ３を引き継ぐように、３Ｃ−ＳｉＣ結晶１２６が成長する。よって、３Ｃ−ＳｉＣ結晶１２６中にも結晶欠陥Ｄ１〜Ｄ３が形成される。

【0033】

ステップＳ３０において、吸気口１６から窒素を含有した不活性ガスをチャンバ１５内に供給する。ステップＳ３２において、窒素を含有した不活性ガス雰囲気中で、３Ｃ−ＳｉＣ結晶を３Ｃ−ＳｉＣ種結晶２５の表面上に成長させる（第１の成長工程）。ステップＳ３２での処理内容は、第１実施例のステップＳ８の処理内容と同様である。よって、ここでは説明を省略する。

【0034】

ステップＳ３２（第１の成長工程）における、３Ｃ−ＳｉＣ結晶１２６の成長態様について説明する。上述のように、窒素を含有する不活性ガス雰囲気中では、３Ｃ−ＳｉＣ結晶１２６の炭素原子の位置に窒素がドープする。これにより、第１成長速度Ｖ１と第２成長速度Ｖ２に変化が生じる。ここでステップＳ３０では、第１成長速度Ｖ１が第２成長速度Ｖ２よりも小さくなるように、不活性ガス中の窒素の含有率を調整している。このため、図１０に示すように、ステップＳ３２では、溝部１２７が消失するように、３Ｃ−ＳｉＣ結晶１２６が成長する。即ち、溝部１２７の側壁同士が互いに近づくように３Ｃ−ＳｉＣ結晶１２６が成長し、最終的には側壁同士が結合する。この結果、図１１に示すように、最終的に平坦な表面１２６ｃを有する３Ｃ−ＳｉＣ結晶１２６を成長させることができる。

【0035】

また第１の成長工程では、結晶欠陥Ｄ１は、３Ｃ−ＳｉＣ結晶１２６の成長とともに伸びていく。そして図１０の領域Ｒ１に示すように、結晶欠陥Ｄ１の成長は、結晶欠陥Ｄ１に対向する側壁に結晶欠陥Ｄ１が到達することで、停止する。この結果、図１１の領域Ｒ２に示すように、結晶欠陥Ｄ１の先端部分を、３Ｃ−ＳｉＣ結晶１２６の内部に留まらせることができる。３Ｃ−ＳｉＣ結晶１２６の表面１２６ｃに、結晶欠陥Ｄ１が表出してしまうことを防止できる。また結晶欠陥Ｄ２およびＤ３についても、結晶欠陥Ｄ１と同様の原理によって、３Ｃ−ＳｉＣ結晶１２６の表面１２６ｃに表出してしまうことを防止できる。

【0036】

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

【0037】

上記の各実施例では、第１の成長工程中に不活性ガスに含まれる窒素の含有率は一定である。しかしながら、第１の成長工程中に不活性ガスに含まれる窒素の含有率を変化させてもよい。例えば、３Ｃ−ＳｉＣ結晶が成長するにつれて、不活性ガス中の窒素の含有率を徐々に高く変化させる、または低く変化させてもよい。

【0038】

上記の各実施例では、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の（１００）面が表出している３Ｃ−ＳｉＣ結晶を、３Ｃ−ＳｉＣ種結晶２５として用いている。しかしながら、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の（１００）面と等価な面方位が表出している３Ｃ−ＳｉＣ結晶を３Ｃ−ＳｉＣ種結晶２５として用いてもよい。例えば、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の（０１０）面や（００１）面などが表出している３Ｃ−ＳｉＣ結晶である。即ち、３Ｃ−ＳｉＣ結晶の｛１００｝面が表出する３Ｃ−ＳｉＣ結晶であってもよい。

【0039】

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0040】

１：結晶製造装置、１０：坩堝、１１：坩堝台、１２：断熱材、１３：常伝導コイル、１４：坩堝蓋、１５：チャンバ、１６：吸気口、１７：排気口、１８：保持治具、２２：シリコン溶液、２５：３Ｃ−ＳｉＣ種結晶、２６、１２６：３Ｃ−ＳｉＣ結晶、２６ａ、１２６ａ：頂面、２６ｂ、１２６ｂ：側面、２６ｃ、１２６ｃ：表面、２７、１２７：溝部、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３：結晶欠陥、Ｖ１：第１成長速度、Ｖ２：第２成長速度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】