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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-08-28
(45)【発行日】2023-09-05
(54)【発明の名称】ＳｉＣ単結晶基板及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
C30B 29/36 20060101AFI20230829BHJP
H01L 21/20 20060101ALI20230829BHJP
【ＦＩ】
C30B29/36 A
H01L21/20
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2022513335
(86)(22)【出願日】2021-10-20
(86)【国際出願番号】 JP2021038798
【審査請求日】2022-02-25
(73)【特許権者】
【識別番号】000004064
【氏名又は名称】日本碍子株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100113365
【弁理士】
【氏名又は名称】高村 雅晴
(74)【代理人】
【識別番号】100209336
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 悠
(74)【代理人】
【識別番号】100218800
【弁理士】
【氏名又は名称】河内 亮
(72)【発明者】
【氏名】野崎 史恭
(72)【発明者】
【氏名】松島 潔
(72)【発明者】
【氏名】吉川 潤
【審査官】宮崎 園子
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０２１／１００５６４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０２０／１８４０５９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１０－２８０５４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２１／０６０３６８（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ３０Ｂ ２９／３６
Ｈ０１Ｌ ２１／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
種結晶としてのＳｉＣ単結晶と、ＳｉＣ粉末層とを互いに接触した状態で容器内に配置する工程と、前記容器を焼成炉内の、設定温度±５０℃以内の温度域に制御された有効加熱帯に配置して熱処理を行い、それにより前記種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させる工程と、
を含み、
前記ＳｉＣ粉末層は前記容器内に層状に敷き詰められたＳｉＣ粉末であり、前記種結晶が、その一方の面でのみ、前記ＳｉＣ粉末層と接触している、ＳｉＣ単結晶基板の製造方法。
【請求項2】
前記温度域が設定温度±２０℃以内である、請求項１に記載のＳｉＣ単結晶基板の製造方法。
【請求項3】
前記温度域が設定温度±１０℃以内である、請求項１又は２に記載のＳｉＣ単結晶基板の製造方法。
【請求項4】
前記ＳｉＣ粉末層の底面及び／又は上面（但し、前記種結晶と接触する面を除く）に、相対密度が９０％以上の緻密体が配置される、請求項１～３のいずれか一項に記載のＳｉＣ単結晶基板の製造方法。
【請求項5】
前記ＳｉＣ粉末層の外周縁に、相対密度が９０％以上の緻密体が配置される、請求項１～４のいずれか一項に記載のＳｉＣ単結晶基板の製造方法。
【請求項6】
前記ＳｉＣ粉末層の底面及び／又は上面（但し、前記種結晶と接触する面を除く）に、相対密度が９０％以上の緻密体が配置され、かつ、前記ＳｉＣ粉末層の外周縁に、相対密度が９０％以上の緻密体が配置される、請求項１～３のいずれか一項に記載のＳｉＣ単結晶基板の製造方法。
【請求項7】
前記緻密体の相対密度が９５％以上である、請求項４～６のいずれか一項に記載のＳｉＣ単結晶基板の製造方法。
【請求項8】
前記緻密体の相対密度が９９％以上である、請求項４～７のいずれか一項に記載のＳｉＣ単結晶基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ＳｉＣ単結晶基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ＳｉＣ（炭化珪素）が、大電圧及び大電力を低損失で制御できるワイドバンドギャップ材料として注目を集めている。特に近年、ＳｉＣ材料を用いたパワー半導体デバイス（ＳｉＣパワーデバイス）は、Ｓｉ半導体を用いたものよりも、小型化、低消費電力化及び高効率化に優れるため、様々な用途における利用が期待されている。例えば、ＳｉＣパワーデバイスを採用することで、電気自動車（ＥＶ）やプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）向けのコンバータ、インバータ、車載充電器等を小型化して効率を高めることができる。
【0003】
一方、ＳｉＣパワーデバイスを高耐圧用途で利用するには、大電流に対応するためにＳｉＣウエハー内の欠陥、特にデバイスキラー欠陥とよばれる基底面転位を極限まで低減し、デバイス特性の低下を抑制することが望まれる。市販されているＳｉＣウエハーは一般的に昇華再結晶法で作製されているが、ウエハー内の欠陥を更に低減する方法として、ＲＡＦ（Ｒｅｐｅａｔｅｄ Ａ－Ｆａｃｅ）法や溶液成長法等が知られている。しかしながら、ＲＡＦ法は大口径化が困難でコストが高く、溶液成長法は結晶内にインクルージョンが発生しやすい等の問題がある。
【0004】
欠陥を低減する他の製法例として、特許文献１（特許第３２４８０７１号公報）には、ＳｉＣ単結晶上にＳｉＣ多結晶体を設けた複合体を熱処理し、ＳｉＣ多結晶体を固相変態させることでマイクロパイプの少ないＳｉＣ単結晶が得られることが開示されている。また、特許文献２（特許第４０６９５０８号公報）には、ＳｉＣ単結晶をＳｉＣ粉末に埋設して熱処理することを特徴とする、マイクロパイプが閉塞されたＳｉＣ単結晶の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特許第３２４８０７１号公報
【文献】特許第４０６９５０８号公報
【発明の概要】
【0006】
上述のように、ＳｉＣ単結晶基板の欠陥（転位）を低減する様々な方法が検討されてはいるものの、更なる改善が求められている。例えば、特許文献１に開示される製法は、マイクロパイプ以外の欠陥の低減に対処するものではなく、また、基板に反りが発生しやすいという問題がある。また、特許文献２は、マイクロパイプの低減に対処しているものの、マイクロパイプ以外の転位は低減できていないという問題がある。そこで、ＳｉＣウエハー内の欠陥、特にデバイスキラー欠陥とよばれる基底面転位を低減することが望まれる。
【0007】
本発明者らは、今般、種結晶としてのＳｉＣ単結晶とＳｉＣ粉末層とを、互いに接触した状態、かつ、温度勾配が小さい状態で熱処理することにより、基底面転位密度が低く、かつ、反り量が小さいＳｉＣ単結晶基板を製造できるとの知見を得た。
【0008】
したがって、本発明の目的は、基底面転位密度が低く、かつ、反り量が小さいＳｉＣ単結晶基板及びその製造方法を提供することにある。
【0009】
本発明の一態様によれば、種結晶としてのＳｉＣ単結晶と、ＳｉＣ粉末層とを互いに接触した状態で容器内に配置する工程と、
前記容器を焼成炉内の、設定温度±５０℃以内の温度域に制御された有効加熱帯に配置して熱処理を行い、それにより前記種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させる工程と、
を含む、ＳｉＣ単結晶基板の製造方法が提供される。
前記容器を焼成炉内の、設定温度±５０℃以内の温度域に制御された有効加熱帯に配置して熱処理を行い、それにより前記種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させる工程と、
を含む、ＳｉＣ単結晶基板の製造方法が提供される。
【0010】
本発明の他の一態様によれば、少なくとも一方の表面の基底面転位密度が０～１．０×１０２ｃｍ－２であり、かつ、基板の反り量が０～４０μｍであるＳｉＣ単結晶基板であって、
前記反り量は、前記ＳｉＣ単結晶基板の表面を平面視したときの平面視図形において、前記平面視図形の重心である点Ｇを通り互いに直交する２つの直線Ｘ及びＹを引き、前記直線Ｘ上で前記点Ｇからそれぞれ４５ｍｍ離れた２点Ａ及びＢと、前記直線Ｙ上で前記点Ｇからそれぞれ４５ｍｍ離れた２点Ｃ及びＤとを定めた場合、（ｉ）前記ＳｉＣ単結晶基板の表面における前記点Ａと前記点Ｂとの間の曲線ＡＢ上の任意の点から線分ＡＢに対して垂直になるように延ばした線分のうち、該線分の距離が最長となるような前記曲線ＡＢ上の点Ｐを定め、（ｉｉ）前記線分ＡＢと前記点Ｐとの距離を反り量αとし、（ｉｉｉ）前記ＳｉＣ単結晶基板の表面における前記点Ｃと前記点Ｄとの間の曲線ＣＤ上の任意の点から線分ＣＤに対して垂直になるように延ばした線分のうち、該線分の距離が最長となるような前記曲線ＣＤ上の点Ｒを定め、（ｉｖ）前記線分ＣＤと前記点Ｒとの距離を反り量βとしたとき、（ｖ）前記反り量α及びβの算術平均値として定義される、ＳｉＣ単結晶基板が提供される。
前記反り量は、前記ＳｉＣ単結晶基板の表面を平面視したときの平面視図形において、前記平面視図形の重心である点Ｇを通り互いに直交する２つの直線Ｘ及びＹを引き、前記直線Ｘ上で前記点Ｇからそれぞれ４５ｍｍ離れた２点Ａ及びＢと、前記直線Ｙ上で前記点Ｇからそれぞれ４５ｍｍ離れた２点Ｃ及びＤとを定めた場合、（ｉ）前記ＳｉＣ単結晶基板の表面における前記点Ａと前記点Ｂとの間の曲線ＡＢ上の任意の点から線分ＡＢに対して垂直になるように延ばした線分のうち、該線分の距離が最長となるような前記曲線ＡＢ上の点Ｐを定め、（ｉｉ）前記線分ＡＢと前記点Ｐとの距離を反り量αとし、（ｉｉｉ）前記ＳｉＣ単結晶基板の表面における前記点Ｃと前記点Ｄとの間の曲線ＣＤ上の任意の点から線分ＣＤに対して垂直になるように延ばした線分のうち、該線分の距離が最長となるような前記曲線ＣＤ上の点Ｒを定め、（ｉｖ）前記線分ＣＤと前記点Ｒとの距離を反り量βとしたとき、（ｖ）前記反り量α及びβの算術平均値として定義される、ＳｉＣ単結晶基板が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】容器内におけるＳｉＣ粉末層及び種結晶の配置の一形態を示す模式断面図である。
【図2】容器内におけるＳｉＣ粉末層及び種結晶の配置の他の一形態を示す模式断面図である。
【図3】容器内におけるＳｉＣ粉末層及び種結晶の配置の他の一形態を示す模式断面図である。
【図4】容器内におけるＳｉＣ粉末層及び種結晶の配置の他の一形態を示す模式断面図である。
【図5】容器内におけるＳｉＣ粉末層、種結晶及び緻密体の配置の一形態を示す模式断面図である。
【図6】容器内におけるＳｉＣ粉末層、種結晶及び緻密体の配置の他の一形態を示す模式断面図である。
【図7】容器内におけるＳｉＣ粉末層、種結晶及び緻密体の配置の他の一形態を示す模式断面図である。
【図8】容器内におけるＳｉＣ粉末層、種結晶及び緻密体の配置の他の一形態を示す模式断面図である。
【図9】容器内におけるＳｉＣ粉末層、種結晶及び緻密体の配置の他の一形態を示す模式断面図である。
【図10】ＳｉＣ単結晶基板１０の反り量の測定方法を説明するためのＳｉＣ単結晶基板１０の上面図である。
【図11】ＳｉＣ単結晶基板１０の反り量の測定方法を説明するためのＳｉＣ単結晶基板１０の模式断面図である。
【図12】ＳｉＣ単結晶基板１０の反り量の測定方法を説明するためのＳｉＣ単結晶基板１０の模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
ＳｉＣ単結晶基板の製造方法
本発明は、ＳｉＣ単結晶基板の製造方法に関する。この製造方法においては、まず、種結晶としてのＳｉＣ単結晶と、ＳｉＣ粉末層とを互いに接触した状態で容器内に配置する。次に、容器を焼成炉内の、設定温度±５０℃以内の温度域に制御された有効加熱帯に配置して熱処理を行い、それにより種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させる。このように、種結晶としてのＳｉＣ単結晶とＳｉＣ粉末層とを、互いに接触した状態、かつ、温度勾配が小さい状態で熱処理することにより、基底面転位密度が低く、かつ、反り量が小さいＳｉＣ単結晶基板を製造することができる。
本発明は、ＳｉＣ単結晶基板の製造方法に関する。この製造方法においては、まず、種結晶としてのＳｉＣ単結晶と、ＳｉＣ粉末層とを互いに接触した状態で容器内に配置する。次に、容器を焼成炉内の、設定温度±５０℃以内の温度域に制御された有効加熱帯に配置して熱処理を行い、それにより種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させる。このように、種結晶としてのＳｉＣ単結晶とＳｉＣ粉末層とを、互いに接触した状態、かつ、温度勾配が小さい状態で熱処理することにより、基底面転位密度が低く、かつ、反り量が小さいＳｉＣ単結晶基板を製造することができる。
【0013】
前述したとおり、ＳｉＣパワーデバイスを高耐圧用途で利用するには、大電流に対応するためにＳｉＣウエハー内の欠陥、特にデバイスキラー欠陥とよばれる基底面転位を極限まで低減し、デバイス特性の低下を抑制することが望まれる。また、それに加え基板の反りも抑制することが望まれる。しかしながら、従来の方法では基底面転位密度が低く、かつ、反り量が小さいＳｉＣ単結晶基板を製造することは困難であった。この点、本発明によれば、かかる問題を好都合に解消できる。そのメカニズムは必ずしも定かではないが、以下のようなものと考えられる。すなわち、特許文献１に開示されるような従来の製法では、基板の熱膨張差によって反りが発生する問題があったが、本発明の製造方法では温度勾配が小さい状態で熱処理を行うため、基板の熱膨張差が生じにくく、それ故基板の反りが生じにくくなるものと考えられる。また、特許文献２では、ＳｉＣ単結晶上に新たにＳｉＣ単結晶を成長させてはいないため、マイクロパイプ以外の転位は低減できないが、本発明の製造方法では種結晶としてのＳｉＣ単結晶とＳｉＣ粉末層とを互いに接触した状態で熱処理して新たにＳｉＣ単結晶を成長させるため、マイクロパイプ以外の転位（特に基底面転位）をも低減することができる。
【0014】
上述のとおり、ＳｉＣ単結晶基板の製造方法は、（１）種結晶とＳｉＣ粉末層を配置し、（２）熱処理を行ってＳｉＣ単結晶を成長させることを含む。
【0015】
（１）種結晶とＳｉＣ粉末層の配置
まず、種結晶としてのＳｉＣ単結晶と、ＳｉＣ粉末層とを互いに接触した状態で容器内に配置する。種結晶は、典型的にはＳｉＣ単結晶で構成されており、結晶成長面を有する。ＳｉＣ単結晶の多形（ポリタイプ）、オフ角、及び極性は特に限定されるものではないが、多形は４Ｈ、６Ｈ又は３Ｃが好ましい。また、種結晶として、Ｓｉ基板上に成膜されたＳｉＣ単結晶を用いてもよい。種結晶としてのＳｉＣ単結晶上の結晶成長面は、Ｓｉ面でもＣ面でもよく、Ｓｉ面及びＣ面の両面でもよい。
まず、種結晶としてのＳｉＣ単結晶と、ＳｉＣ粉末層とを互いに接触した状態で容器内に配置する。種結晶は、典型的にはＳｉＣ単結晶で構成されており、結晶成長面を有する。ＳｉＣ単結晶の多形（ポリタイプ）、オフ角、及び極性は特に限定されるものではないが、多形は４Ｈ、６Ｈ又は３Ｃが好ましい。また、種結晶として、Ｓｉ基板上に成膜されたＳｉＣ単結晶を用いてもよい。種結晶としてのＳｉＣ単結晶上の結晶成長面は、Ｓｉ面でもＣ面でもよく、Ｓｉ面及びＣ面の両面でもよい。
【0016】
ＳｉＣ粉末層は、典型的には容器内に層状に敷き詰められたＳｉＣ粉末のことをいう。また、このＳｉＣ粉末層は、典型的にはＳｉＣ粉末で構成されている。ＳｉＣ粉末は、α－ＳｉＣ、β－ＳｉＣのいずれでもよい。ＳｉＣ粉末の粒度及び純度については特に限定は無く、任意の市販されている粉末を用いることができる。ただし、高純度なＳｉＣ単結晶基板を作製するためには、ＳｉＣ粉末も高純度のものであることが望ましい。なお、ＳｉＣ粉末層は、ＳｉＣ粉末の他に添加物を含んでいてもよい。
【0017】
図１～４に示されるように、種結晶４とＳｉＣ粉末層６とが互いに接してさえいれば、それらの配置位置に特に限定されない。すなわち、図１に示されるように容器２の内底面に種結晶４を配置し、その上にＳｉＣ粉末層６を配置してもよいし、図２に示されるように容器２内のＳｉＣ粉末層６中に種結晶４を埋設してもよい。あるいは、図３に示されるように容器２の内底面に配置したＳｉＣ粉末層６の上面に種結晶４を載置してもよい。いずれにしても、種結晶４が、その一方の面でのみ、ＳｉＣ粉末層６と接触しているのが好ましい。また、種結晶４とＳｉＣ粉末層６が接触している限り、１つの容器２内に複数の種結晶４を配置してもよい。さらに、図４に示されるように種結晶４とＳｉＣ粉末層６とが接しているかぎり、種結晶４及びＳｉＣ粉末層６の側面（外周縁）と容器２の内壁とが非接触となるように側方空間を設けてもよい。
【0018】
図５～７に示されるように、ＳｉＣ粉末層６の底面及び／又は上面（但し、種結晶４と接触する面を除く）に緻密体８が配置されてもよい。このように緻密体８を配置することで、容器２の内底面及び／又は容器蓋２ｂからの不純物の侵入を防ぐことができ、より高純度なＳｉＣ単結晶を成長させることができる。例えば、ＳｉＣ粉末層６の上面に種結晶４が配置されない場合、図５に示されるようにＳｉＣ粉末層６の上面に緻密体８が配置されてもよい。容器２の内底面に種結晶４が配置されない場合、図６に示されるようにＳｉＣ粉末層６と容器２の内底面との間に緻密体８が配置されてもよい。ＳｉＣ粉末層６中に種結晶４が埋設される場合、図７に示されるように、ＳｉＣ粉末層６の上面、及び／又はＳｉＣ粉末層６と容器２の内底面との間に、緻密体８が配置されてもよい。
【0019】
図８及び９に示されるように、ＳｉＣ粉末層６の外周縁に緻密体８が配置されていてもよい。このように緻密体８を配置することで、容器２の側面からの不純物の侵入を防ぐことができ、より高純度なＳｉＣ単結晶を成長させることができる。例えば、図８に示されるように、ＳｉＣ粉末層６の外周部と容器２の内壁との間に、緻密体８が配置されてもよい。このとき、少なくともＳｉＣ粉末層６の外周部に緻密体８が接しているのが好ましい。特に、図９に示されるように、ＳｉＣ粉末層６の底面及び／又は上面（但し、種結晶４と接触する面を除く）に緻密体８が配置され、かつ、ＳｉＣ粉末層６の外周縁に緻密体８が配置されるのが好ましい。
【0020】
緻密体８は、相対密度が９０％以上の固体であるのが好ましいが、より好ましくは９５％以上、さらに好ましくは９９％以上である。相対密度が高いほど、効果的に不純物の侵入を防ぐことができる。相対密度は、例えば、アルキメデス法により緻密体を実測したかさ密度を、緻密体の理論密度で除した値に、１００を乗じることにより算出することにより決定できる。緻密体８は、後述する熱処理を行う際の焼成温度において、昇華及び融解せず、かつ、ＳｉＣと反応しないものあれば特に限定されない。そのような緻密体８の材質の例としては、ＴｉＣ、ＴａＣ、ＮｂＣ及びＷＣ等の炭化物やＳｉ３Ｎ４及びＴｉＮ等の窒化物の多結晶体が挙げられる。緻密体８の形状は特に限定されないが、層状であるのが好ましい。
【0021】
容器２の材質は、後述する熱処理を行う際の焼成温度において、昇華及び融解しないものであれば特に限定されないが、黒鉛製やＳｉＣ製の容器が望ましい。また、容器２の内壁や外壁にコーティングが施されていてもよい。コーティング材料の例としては、ＳｉＣ、ＴｉＣ、ＴａＣ、ＮｂＣ、ＷＣ等が挙げられる。また、容器２の形状は特に限定されないが、種結晶４及びＳｉＣ粉末層６を収容可能な内部空間を備え、上部開放された容器本体２ａと、容器本体２ａの上部開放部に嵌合する容器蓋２ｂとを備えるのが好ましい。
【0022】
（２）熱処理（単結晶の成長）
上記（１）の後、容器を焼成炉内の、設定温度±５０℃以内の温度域に制御された有効加熱帯に配置して熱処理を行い、それにより種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させる。こうすることで、温度勾配が小さい状態で熱処理を行うことができる。ここで、「有効加熱帯」とはＪＩＳ Ｂ ６９０５：１９９５により定義される「熱処理の目的に応じて、金属製品を温度許容範囲内に保持できる熱処理装置における装入領域」のことをいう。上記有効加熱帯の温度域は、設定温度±５０℃以内であり、好ましくは設定温度±２０℃以内、より好ましくは設定温度±１０℃以内である。このように温度域が狭いほど、温度勾配がより小さい状態で熱処理を行うことができ、より品質の良い（すなわち、転位密度が低く反り量が小さい）ＳｉＣ単結晶を成長させることが可能となる。
上記（１）の後、容器を焼成炉内の、設定温度±５０℃以内の温度域に制御された有効加熱帯に配置して熱処理を行い、それにより種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させる。こうすることで、温度勾配が小さい状態で熱処理を行うことができる。ここで、「有効加熱帯」とはＪＩＳ Ｂ ６９０５：１９９５により定義される「熱処理の目的に応じて、金属製品を温度許容範囲内に保持できる熱処理装置における装入領域」のことをいう。上記有効加熱帯の温度域は、設定温度±５０℃以内であり、好ましくは設定温度±２０℃以内、より好ましくは設定温度±１０℃以内である。このように温度域が狭いほど、温度勾配がより小さい状態で熱処理を行うことができ、より品質の良い（すなわち、転位密度が低く反り量が小さい）ＳｉＣ単結晶を成長させることが可能となる。
【0023】
熱処理に用いられる焼成炉は、種結晶上でＳｉＣの結晶成長が生じるかぎり特に限定されず、抵抗炉、アーク炉及び誘導炉等の公知の焼成炉でもよい。焼成時における焼成炉内の雰囲気は、真空、窒素、不活性ガス、又は窒素と不活性ガスの混合雰囲気であるのが好ましい。また、熱処理は常圧下で行ってもよく、ホットプレスのように加圧下で行ってもよい。熱処理温度は、好ましくは１７００～２７００℃、より好ましくは２０００～２６００℃、さらに好ましくは２２００～２５００℃である。また、上記範囲内の温度での保持時間は特に限定されず、長時間保持するほどＳｉＣ単結晶をより厚く成長させることができるため、所望の厚さに合わせて保持時間を設定することができる。
【0024】
（３）研磨
こうして種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させた後、ＳｉＣ単結晶の表面を研磨するのが好ましい。例えば、ダイヤモンド砥粒を用いて研磨加工した後、化学機械研磨（ＣＭＰ）仕上げをすることで、ＳｉＣ単結晶基板を得ることができる。
こうして種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させた後、ＳｉＣ単結晶の表面を研磨するのが好ましい。例えば、ダイヤモンド砥粒を用いて研磨加工した後、化学機械研磨（ＣＭＰ）仕上げをすることで、ＳｉＣ単結晶基板を得ることができる。
【0025】
ＳｉＣ単結晶基板
上述した製造方法により、基底面転位密度が低く、かつ、反り量が小さいＳｉＣ単結晶基板を製造することができる。ＳｉＣ単結晶基板の少なくとも一方の表面の基底面転位密度は、好ましくは０～１．０×１０２ｃｍ－２、より好ましくは０～５．０×１０１ｃｍ－２、さらに好ましくは０～１．０×１０１ｃｍ－２である。また、ＳｉＣ単結晶基板の反り量は、好ましくは０～４０μｍ、より好ましくは０～３０μｍ、さらに好ましくは０～２０μｍである。
上述した製造方法により、基底面転位密度が低く、かつ、反り量が小さいＳｉＣ単結晶基板を製造することができる。ＳｉＣ単結晶基板の少なくとも一方の表面の基底面転位密度は、好ましくは０～１．０×１０２ｃｍ－２、より好ましくは０～５．０×１０１ｃｍ－２、さらに好ましくは０～１．０×１０１ｃｍ－２である。また、ＳｉＣ単結晶基板の反り量は、好ましくは０～４０μｍ、より好ましくは０～３０μｍ、さらに好ましくは０～２０μｍである。
【0026】
ここで、本願明細書において、「反り量」とは、図１０～１２に示すように、ＳｉＣ単結晶基板の表面を平面視したときの平面視図形において、平面視図形の重心である点Ｇを通り互いに直交する２つの直線Ｘ及びＹを引き、直線Ｘ上で点Ｇからそれぞれ４５ｍｍ離れた２点Ａ及びＢと、直線Ｙ上で点Ｇからそれぞれ４５ｍｍ離れた２点Ｃ及びＤとを定めた場合、（ｉ）ＳｉＣ単結晶基板の表面における点Ａと点Ｂとの間の曲線ＡＢ上の任意の点から線分ＡＢに対して垂直になるように延ばした線分のうち、この線分の距離が最長となるような曲線ＡＢ上の点Ｐを定め、（ｉｉ）線分ＡＢと点Ｐとの距離を反り量αとし、（ｉｉｉ）ＳｉＣ単結晶基板の表面における点Ｃと点Ｄとの間の曲線ＣＤ上の任意の点から線分ＣＤに対して垂直になるように延ばした線分のうち、この線分の距離が最長となるような曲線ＣＤ上の点Ｒを定め、（ｉｖ）線分ＣＤと点Ｒとの距離を反り量βとしたとき、（ｖ）反り量α及びβの算術平均値として定義される。
【0027】
ＳｉＣ単結晶基板は、ｃ軸方向及びａ軸方向に配向しているのが好ましい。ＳｉＣ単結晶基板は、ｃ軸及びａ軸の二軸方向に配向している限り、ＳｉＣ単結晶であってもよいし、モザイク結晶であってもよい。モザイク結晶とは、明瞭な粒界は有しないが、結晶の配向方位がｃ軸及びａ軸の一方又は両方がわずかに異なる結晶の集まりになっているものをいう。配向の評価方法は、特に限定されるものではないが、例えばＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋ Ｓｃａｔｔｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎｓ）法やＸ線極点図等の公知の分析手法を用いることができる。例えば、ＥＢＳＤ法を用いる場合、ＳｉＣ単結晶基板の表面（板面）又は板面と直交する断面の逆極点図マッピングを測定する。得られた逆極点図マッピングにおいて、（Ａ）板面の略法線方向の特定方位（第１軸）に配向していること、（Ｂ）第１軸に直交する、略板面内方向の特定方位（第２軸）に配向していること、（Ｃ）第１軸からの傾斜角度が±１０°以内に分布していること、及び（Ｄ）第２軸からの傾斜角度が±１０°以内に分布していること、という４つの条件を満たすときに略法線方向と略板面方向の２軸に配向していると定義できる。言い換えると、上記４つの条件を満たしている場合に、ｃ軸及びａ軸の２軸に配向していると判断する。例えば板面の略法線方向がｃ軸に配向している場合、略板面内方向がｃ軸と直交する特定方位（例えばａ軸）に配向していればよい。ＳｉＣ単結晶基板は、略法線方向と略板面内方向の２軸に配向していればよいが、略法線方向がｃ軸に配向していることが好ましい。略法線方向及び／又は略板面内方向の傾斜角度分布は小さい方がＳｉＣ単結晶基板のモザイク性が小さくなり、ゼロに近づくほど単結晶に近くなる。このため、ＳｉＣ単結晶基板の結晶性の観点では、傾斜角度分布は略法線方向及び略板面方向共に小さい方が好ましく、例えば±５°以下がより好ましく、±３°以下がさらに好ましい。
【実施例】
【0028】
本発明を以下の例によってさらに具体的に説明する。なお、以下の例は本発明を何ら限定するものではない。
【0029】
例１
（１）ＳｉＣ単結晶の作製
種結晶となる市販のＳｉＣ単結晶基板（４Ｈ－ＳｉＣ、直径１００ｍｍ（４インチ）、オフ角４°、厚さ０．３５ｍｍ）を、カーボン製の容器内に充填した市販のβ－ＳｉＣ粉末（体積基準Ｄ５０粒径：２．３μｍ）に埋設した。容器を抵抗炉（焼成炉）の、設定温度±５０℃以内の温度域に制御された有効加熱帯に配置し、アルゴン雰囲気中で２４５０℃にて１０時間熱処理することで、種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させた。
（１）ＳｉＣ単結晶の作製
種結晶となる市販のＳｉＣ単結晶基板（４Ｈ－ＳｉＣ、直径１００ｍｍ（４インチ）、オフ角４°、厚さ０．３５ｍｍ）を、カーボン製の容器内に充填した市販のβ－ＳｉＣ粉末（体積基準Ｄ５０粒径：２．３μｍ）に埋設した。容器を抵抗炉（焼成炉）の、設定温度±５０℃以内の温度域に制御された有効加熱帯に配置し、アルゴン雰囲気中で２４５０℃にて１０時間熱処理することで、種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させた。
【0030】
（２）研磨
得られたＳｉＣ単結晶の表面（Ｓｉ面及びＣ面）を、ダイヤモンド砥粒を用いて研磨加工した後、化学機械研磨（ＣＭＰ）仕上げをしてＳｉＣ単結晶基板を得た。
得られたＳｉＣ単結晶の表面（Ｓｉ面及びＣ面）を、ダイヤモンド砥粒を用いて研磨加工した後、化学機械研磨（ＣＭＰ）仕上げをしてＳｉＣ単結晶基板を得た。
【0031】
（３）ＳｉＣ単結晶基板の評価
（３－１）基板の反り測定
得られたＳｉＣ単結晶基板の研磨面に対し、高精度レーザ測定器（株式会社キーエンス製 ＬＴ－９０１０Ｍ）を用いて、反り量を測定した。図１０に示すように、ＳｉＣ単結晶基板１０の表面（ＳｉＣ単結晶３０）を平面視したときの平面視図形において、その平面視図形の重心である点Ｇを通り互いに直交する２つの直線Ｘ及びＹを引き、直線Ｘ上で点Ｇからそれぞれ４５ｍｍ離れた２点Ａ及びＢと、直線Ｙ上で点Ｇからそれぞれ４５ｍｍ離れた２点Ｃ及びＤとを定めた。続いて、図１１に示すように、ＳｉＣ単結晶基板１０の表面（ＳｉＣ単結晶３０）における点Ａと点Ｂとの間の曲線ＡＢ上の任意の点から線分ＡＢに対して垂直になるように延ばした線分のうち、その線分の距離が最長となるような曲線ＡＢ上の点Ｐを定めた（例えば、図１１において、曲線ＡＢ上の任意の点として点Ｐや点Ｏ等があるが、それぞれの点から線分ＡＢに対して垂直になるように延ばした線分のうち最長の線分となるのは点Ｐから伸ばした線分となる）。そして、線分ＡＢと点Ｐとの距離を反り量αとした。また、図１２に示すように、ＳｉＣ単結晶基板１０の表面（ＳｉＣ単結晶３０）における点Ｃと点Ｄとの間の曲線ＣＤ上の任意の点から線分ＣＤに対して垂直になるように延ばした線分のうち、その線分の距離が最長となるような曲線ＣＤ上の点Ｒを定めた（例えば、図１２において、曲線ＣＤ上の任意の点として点Ｒや点Ｏ等があるが、それぞれの点から線分ＣＤに対して垂直になるように延ばした線分のうち最長の線分となるのは点Ｒから伸ばした線分となる）。そして、線分ＣＤと点Ｒとの距離を反り量βとした。これらの反り量α及びβの平均値をＳｉＣ単結晶基板の反り量とした。結果は表１に示されるとおりであった。
（３－１）基板の反り測定
得られたＳｉＣ単結晶基板の研磨面に対し、高精度レーザ測定器（株式会社キーエンス製 ＬＴ－９０１０Ｍ）を用いて、反り量を測定した。図１０に示すように、ＳｉＣ単結晶基板１０の表面（ＳｉＣ単結晶３０）を平面視したときの平面視図形において、その平面視図形の重心である点Ｇを通り互いに直交する２つの直線Ｘ及びＹを引き、直線Ｘ上で点Ｇからそれぞれ４５ｍｍ離れた２点Ａ及びＢと、直線Ｙ上で点Ｇからそれぞれ４５ｍｍ離れた２点Ｃ及びＤとを定めた。続いて、図１１に示すように、ＳｉＣ単結晶基板１０の表面（ＳｉＣ単結晶３０）における点Ａと点Ｂとの間の曲線ＡＢ上の任意の点から線分ＡＢに対して垂直になるように延ばした線分のうち、その線分の距離が最長となるような曲線ＡＢ上の点Ｐを定めた（例えば、図１１において、曲線ＡＢ上の任意の点として点Ｐや点Ｏ等があるが、それぞれの点から線分ＡＢに対して垂直になるように延ばした線分のうち最長の線分となるのは点Ｐから伸ばした線分となる）。そして、線分ＡＢと点Ｐとの距離を反り量αとした。また、図１２に示すように、ＳｉＣ単結晶基板１０の表面（ＳｉＣ単結晶３０）における点Ｃと点Ｄとの間の曲線ＣＤ上の任意の点から線分ＣＤに対して垂直になるように延ばした線分のうち、その線分の距離が最長となるような曲線ＣＤ上の点Ｒを定めた（例えば、図１２において、曲線ＣＤ上の任意の点として点Ｒや点Ｏ等があるが、それぞれの点から線分ＣＤに対して垂直になるように延ばした線分のうち最長の線分となるのは点Ｒから伸ばした線分となる）。そして、線分ＣＤと点Ｒとの距離を反り量βとした。これらの反り量α及びβの平均値をＳｉＣ単結晶基板の反り量とした。結果は表１に示されるとおりであった。
【0032】
（３－２）基底面転位密度の評価
ニッケル製の坩堝に、上記（２）で得られたＳｉＣ単結晶基板をＫＯＨ結晶と共に入れた。この坩堝を電気炉で、５００℃で１０分間、エッチング処理した。エッチング処理後のサンプル（ＳｉＣ単結晶基板）を洗浄し、その表面を光学顕微鏡にて観察し、ピットの形状から各種欠陥の種類を判断した。このうち、基底面転位の数を測定し、基底面転位数（個）を観察領域の面積（ｃｍ２）で除することで、基底面転位密度（ｃｍ－２）を計算した。具体的には、サンプル表面の任意の箇所の部位について、縦２．８ｍｍ×横３．６ｍｍの視野を倍率２０倍で１００視野分撮影して基底面転位の総数を測定し、この総数を１００視野分の総面積である１０．１ｃｍ２で除することにより基底面転位密度を算出した。結果は表１に示されるとおりであった。
ニッケル製の坩堝に、上記（２）で得られたＳｉＣ単結晶基板をＫＯＨ結晶と共に入れた。この坩堝を電気炉で、５００℃で１０分間、エッチング処理した。エッチング処理後のサンプル（ＳｉＣ単結晶基板）を洗浄し、その表面を光学顕微鏡にて観察し、ピットの形状から各種欠陥の種類を判断した。このうち、基底面転位の数を測定し、基底面転位数（個）を観察領域の面積（ｃｍ２）で除することで、基底面転位密度（ｃｍ－２）を計算した。具体的には、サンプル表面の任意の箇所の部位について、縦２．８ｍｍ×横３．６ｍｍの視野を倍率２０倍で１００視野分撮影して基底面転位の総数を測定し、この総数を１００視野分の総面積である１０．１ｃｍ２で除することにより基底面転位密度を算出した。結果は表１に示されるとおりであった。
【0033】
例２
上記（１）において、種結晶となる市販のＳｉＣ単結晶基板を、カーボン製の容器内に充填した市販のβ－ＳｉＣ粉末上に、種結晶のＳｉ面のみが粉末と接触するように載置したこと以外は、例１と同様にしてＳｉＣ単結晶基板の作製及び評価を行った。得られた基板の反り量及び基底面転位密度は表１に示されるとおりであった。
上記（１）において、種結晶となる市販のＳｉＣ単結晶基板を、カーボン製の容器内に充填した市販のβ－ＳｉＣ粉末上に、種結晶のＳｉ面のみが粉末と接触するように載置したこと以外は、例１と同様にしてＳｉＣ単結晶基板の作製及び評価を行った。得られた基板の反り量及び基底面転位密度は表１に示されるとおりであった。
【0034】
例３
上記（１）において、種結晶となる市販のＳｉＣ単結晶基板を、基板のＳｉ面が上向きとなるように、カーボン製の容器の底に配置し、その上から市販のβ－ＳｉＣ粉末を充填したこと以外は、例１と同様にしてＳｉＣ単結晶基板の作製及び評価を行った。得られた基板の反り量及び基底面転位密度は表１に示されるとおりであった。
上記（１）において、種結晶となる市販のＳｉＣ単結晶基板を、基板のＳｉ面が上向きとなるように、カーボン製の容器の底に配置し、その上から市販のβ－ＳｉＣ粉末を充填したこと以外は、例１と同様にしてＳｉＣ単結晶基板の作製及び評価を行った。得られた基板の反り量及び基底面転位密度は表１に示されるとおりであった。
【0035】
例４
上記（１）において、（ｉ）種結晶となる市販のＳｉＣ単結晶基板を、基板のＳｉ面が上向きとなるように、カーボン製の容器の底に配置し、その上から市販のβ－ＳｉＣ粉末を充填したこと、及び（ｉｉ）さらにβ－ＳｉＣ粉末層の上面にＴａＣ多結晶緻密体（相対密度９０％以上）を載置したこと以外は、例１と同様にしてＳｉＣ単結晶基板の作製及び評価を行った。得られた基板の反り量及び基底面転位密度は表１に示されるとおりであった。
上記（１）において、（ｉ）種結晶となる市販のＳｉＣ単結晶基板を、基板のＳｉ面が上向きとなるように、カーボン製の容器の底に配置し、その上から市販のβ－ＳｉＣ粉末を充填したこと、及び（ｉｉ）さらにβ－ＳｉＣ粉末層の上面にＴａＣ多結晶緻密体（相対密度９０％以上）を載置したこと以外は、例１と同様にしてＳｉＣ単結晶基板の作製及び評価を行った。得られた基板の反り量及び基底面転位密度は表１に示されるとおりであった。
【0036】
例５
上記（１）において、（ｉ）ＴａＣ多結晶緻密体（相対密度９０％以上）をカーボン製の容器の底に配置したこと、及び（ｉｉ）その上から市販のβ－ＳｉＣ粉末を充填し、さらにβ－ＳｉＣ粉末層の上に種結晶となる市販のＳｉＣ単結晶基板を、基板のＳｉ面のみが粉末と接触するように載置したこと以外は、例１と同様にしてＳｉＣ単結晶基板の作製及び評価を行った。得られた基板の反り量及び基底面転位密度は表１に示されるとおりであった。
上記（１）において、（ｉ）ＴａＣ多結晶緻密体（相対密度９０％以上）をカーボン製の容器の底に配置したこと、及び（ｉｉ）その上から市販のβ－ＳｉＣ粉末を充填し、さらにβ－ＳｉＣ粉末層の上に種結晶となる市販のＳｉＣ単結晶基板を、基板のＳｉ面のみが粉末と接触するように載置したこと以外は、例１と同様にしてＳｉＣ単結晶基板の作製及び評価を行った。得られた基板の反り量及び基底面転位密度は表１に示されるとおりであった。
【0037】
例６
上記（１）において、（ｉ）ＴａＣ多結晶緻密体（相対密度９０％以上）をカーボン製の容器の底に配置したこと、（ｉｉ）その上から市販のβ－ＳｉＣ粉末を充填後、その中に種結晶となる市販のＳｉＣ単結晶基板を埋設したこと、及び（ｉｉｉ）さらにβ－ＳｉＣ粉末の上にＴａＣ多結晶緻密体（相対密度９０％以上）を載置したこと以外は、例１と同様にしてＳｉＣ単結晶基板の作製及び評価を行った。得られた基板の反り量及び基底面転位密度は表１に示されるとおりであった。
上記（１）において、（ｉ）ＴａＣ多結晶緻密体（相対密度９０％以上）をカーボン製の容器の底に配置したこと、（ｉｉ）その上から市販のβ－ＳｉＣ粉末を充填後、その中に種結晶となる市販のＳｉＣ単結晶基板を埋設したこと、及び（ｉｉｉ）さらにβ－ＳｉＣ粉末の上にＴａＣ多結晶緻密体（相対密度９０％以上）を載置したこと以外は、例１と同様にしてＳｉＣ単結晶基板の作製及び評価を行った。得られた基板の反り量及び基底面転位密度は表１に示されるとおりであった。
【0038】
例７
上記（１）において、リング状のＴａＣ多結晶緻密体（相対密度９０％以上）を、カーボン製の容器の内壁に沿うように配置したこと（すなわちＳｉＣ粉末層の外周縁に相対密度が９０％以上の緻密体を配置したこと）以外は、例１と同様にしてＳｉＣ単結晶基板の作製及び評価を行った。得られた基板の反り量及び基底面転位密度は表１に示されるとおりであった。
上記（１）において、リング状のＴａＣ多結晶緻密体（相対密度９０％以上）を、カーボン製の容器の内壁に沿うように配置したこと（すなわちＳｉＣ粉末層の外周縁に相対密度が９０％以上の緻密体を配置したこと）以外は、例１と同様にしてＳｉＣ単結晶基板の作製及び評価を行った。得られた基板の反り量及び基底面転位密度は表１に示されるとおりであった。
【0039】
例８
上記（１）において、リング状のＴａＣ多結晶緻密体（相対密度９０％以上）を、カーボン製の容器の内壁に沿うように配置したこと以外は、例２と同様にしてＳｉＣ単結晶基板の作製及び評価を行った。得られた基板の反り量及び基底面転位密度は表１に示されるとおりであった。
上記（１）において、リング状のＴａＣ多結晶緻密体（相対密度９０％以上）を、カーボン製の容器の内壁に沿うように配置したこと以外は、例２と同様にしてＳｉＣ単結晶基板の作製及び評価を行った。得られた基板の反り量及び基底面転位密度は表１に示されるとおりであった。
【0040】
例９
上記（１）において、リング状のＴａＣ多結晶緻密体（相対密度９０％以上）を、カーボン製の容器の内壁に沿うように配置したこと以外は、例３と同様にしてＳｉＣ単結晶基板の作製及び評価を行った。得られた基板の反り量及び基底面転位密度は表１に示されるとおりであった。
上記（１）において、リング状のＴａＣ多結晶緻密体（相対密度９０％以上）を、カーボン製の容器の内壁に沿うように配置したこと以外は、例３と同様にしてＳｉＣ単結晶基板の作製及び評価を行った。得られた基板の反り量及び基底面転位密度は表１に示されるとおりであった。
【0041】
例１０
上記（１）において、リング状のＴａＣ多結晶緻密体（相対密度９０％以上）を、カーボン製の容器の内壁に沿うように配置したこと以外は、例４と同様にしてＳｉＣ単結晶基板の作製及び評価を行った。得られた基板の反り量及び基底面転位密度は表１に示されるとおりであった。
上記（１）において、リング状のＴａＣ多結晶緻密体（相対密度９０％以上）を、カーボン製の容器の内壁に沿うように配置したこと以外は、例４と同様にしてＳｉＣ単結晶基板の作製及び評価を行った。得られた基板の反り量及び基底面転位密度は表１に示されるとおりであった。
【0042】
例１１
上記（１）において、リング状のＴａＣ多結晶緻密体（相対密度９０％以上）を、カーボン製の容器の内壁に沿うように配置したこと以外は、例５と同様にしてＳｉＣ単結晶基板の作製及び評価を行った。得られた基板の反り量及び基底面転位密度は表１に示されるとおりであった。
上記（１）において、リング状のＴａＣ多結晶緻密体（相対密度９０％以上）を、カーボン製の容器の内壁に沿うように配置したこと以外は、例５と同様にしてＳｉＣ単結晶基板の作製及び評価を行った。得られた基板の反り量及び基底面転位密度は表１に示されるとおりであった。
【0043】
例１２
上記（１）において、リング状のＴａＣ多結晶緻密体（相対密度９０％以上）を、カーボン製の容器の内壁に沿うように配置したこと以外は、例６と同様にしてＳｉＣ単結晶基板の作製及び評価を行った。得られた基板の反り量及び基底面転位密度は表１に示されるとおりであった。
上記（１）において、リング状のＴａＣ多結晶緻密体（相対密度９０％以上）を、カーボン製の容器の内壁に沿うように配置したこと以外は、例６と同様にしてＳｉＣ単結晶基板の作製及び評価を行った。得られた基板の反り量及び基底面転位密度は表１に示されるとおりであった。
【0044】
例１３（比較）
上記（１）において、β－ＳｉＣ粉末の代わりに熱ＣＶＤ法で作製したβ－ＳｉＣ多結晶板を用い、β－ＳｉＣ多結晶板と、種結晶となる市販のＳｉＣ単結晶基板のＳｉ面とを接触させた状態でカーボン製の容器に配置して熱処理したこと以外は、例１と同様にしてＳｉＣ単結晶基板の作製及び評価を行った。得られた基板の反り量及び基底面転位密度は表１に示されるとおりであった。
上記（１）において、β－ＳｉＣ粉末の代わりに熱ＣＶＤ法で作製したβ－ＳｉＣ多結晶板を用い、β－ＳｉＣ多結晶板と、種結晶となる市販のＳｉＣ単結晶基板のＳｉ面とを接触させた状態でカーボン製の容器に配置して熱処理したこと以外は、例１と同様にしてＳｉＣ単結晶基板の作製及び評価を行った。得られた基板の反り量及び基底面転位密度は表１に示されるとおりであった。
【0045】
例１４（比較）
上記（１）において、種結晶となる市販のＳｉＣ単結晶基板を、カーボン製の容器内に充填した市販のβ－ＳｉＣ粉末上に、種結晶がβ－ＳｉＣ粉末と接触しないようにカーボン製のスペーサー（厚さ２ｍｍ）を介して配置したこと以外は、例１と同様に熱処理を行い、ＳｉＣ単結晶基板の作製を試みた。しかし、種結晶上にＳｉＣ単結晶が成長しなかったため、反り測定及び基底面転位密度の評価は実施しなかった。
上記（１）において、種結晶となる市販のＳｉＣ単結晶基板を、カーボン製の容器内に充填した市販のβ－ＳｉＣ粉末上に、種結晶がβ－ＳｉＣ粉末と接触しないようにカーボン製のスペーサー（厚さ２ｍｍ）を介して配置したこと以外は、例１と同様に熱処理を行い、ＳｉＣ単結晶基板の作製を試みた。しかし、種結晶上にＳｉＣ単結晶が成長しなかったため、反り測定及び基底面転位密度の評価は実施しなかった。
【0046】
例１５（比較）
ＳｉＣ単結晶の作製を以下のように行ったこと以外は、例１と同様に、ＳｉＣ単結晶基板を研磨し、評価を行った。得られた基板の反り量及び基底面転位密度は表１に示されるとおりであった。
ＳｉＣ単結晶の作製を以下のように行ったこと以外は、例１と同様に、ＳｉＣ単結晶基板を研磨し、評価を行った。得られた基板の反り量及び基底面転位密度は表１に示されるとおりであった。
【0047】
（ＳｉＣ単結晶の作製）
上記（１）において、種結晶となる市販のＳｉＣ単結晶基板を、カーボン製の容器内に充填した市販のβ－ＳｉＣ粉末に埋設した。この容器を抵抗炉の有効加熱帯の外に配置し、設定温度±５０℃を超えるような温度勾配が大きい状態で、アルゴン雰囲気中で２４５０℃にて１０時間熱処理することで、種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させた。
上記（１）において、種結晶となる市販のＳｉＣ単結晶基板を、カーボン製の容器内に充填した市販のβ－ＳｉＣ粉末に埋設した。この容器を抵抗炉の有効加熱帯の外に配置し、設定温度±５０℃を超えるような温度勾配が大きい状態で、アルゴン雰囲気中で２４５０℃にて１０時間熱処理することで、種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させた。
【0048】
【表1】
【0049】
例１～１２より、種結晶としてのＳｉＣ単結晶とＳｉＣ粉末層とを互いに接触させ、温度勾配が小さい状態で熱処理を行う（すなわち、設定温度±５０℃以内の温度域に制御された有効加熱帯にて熱処理を行う）と、原因は不明であるが、基底面転位密度の低いＳｉＣ単結晶基板が得られることが分かった。また、このＳｉＣ単結晶基板は熱応力が小さい状態であるため、反り量の小さいＳｉＣ単結晶基板が得られることが分かった。一方、例１３～１５（比較）より、ＳｉＣ粉末の代わりにＳｉＣ多結晶板を使用したり、温度勾配が大きい状態で熱処理すると、基板の反り量が増加し、基底面転位密度も高くなることが分かった。また、ＳｉＣ単結晶とＳｉＣ粉末が接触していない状態で熱処理すると、ＳｉＣ単結晶が成長しないことが分かった。
【要約】
基底面転位密度が低く、かつ、反り量が小さいＳｉＣ単結晶基板の製造方法が提供される。この製造方法は、種結晶としてのＳｉＣ単結晶と、ＳｉＣ粉末層とを互いに接触した状態で容器内に配置する工程と、容器を焼成炉内の、設定温度±５０℃以内の温度域に制御された有効加熱帯に配置して熱処理を行い、それにより種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させる工程とを含む。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】