特許 7427848 多結晶ＳｉＣ成形体及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-26

(45)【発行日】2024-02-05

(54)【発明の名称】多結晶ＳｉＣ成形体及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/32 20060101AFI20240129BHJP

   C30B 29/36 20060101ALI20240129BHJP

【ＦＩ】

C23C16/32

C30B29/36 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2023542562

(86)(22)【出願日】2023-02-15

(86)【国際出願番号】 JP2023005209

【審査請求日】2023-08-10

(31)【優先権主張番号】P 2022034205

(32)【優先日】2022-03-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000219576

【氏名又は名称】東海カーボン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100119013

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 一夫

(74)【代理人】

【識別番号】100123777

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 さつき

(74)【代理人】

【識別番号】100111796

【弁理士】

【氏名又は名称】服部 博信

(74)【代理人】

【識別番号】100123766

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 七重

(72)【発明者】

【氏名】飯田 卓志

(72)【発明者】

【氏名】神藤 博之

(72)【発明者】

【氏名】大石 昇平

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋 郁哉

(72)【発明者】

【氏名】牛嶋 裕次

(72)【発明者】

【氏名】屋敷田 励子

【審査官】宮崎 園子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０９０４２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０５４６６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０５４６６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０５４６６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０３５００９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ １６／３２

Ｃ３０Ｂ ２９／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

平均結晶粒径が５μｍ以下であり、
窒素濃度が、２．７×１０¹⁹～５．４×１０²⁰（個／ｃｍ³）であり、
キャリア密度×ホール移動度の積が、４．０×１０²⁰～６．０×１０²¹（個／ｃｍＶｓｅｃ）である、
多結晶ＳｉＣ成形体であって、焼結体でない多結晶ＳｉＣ成形体。

【請求項2】

体積抵抗率が、０．０２０Ω・ｃｍ以下である、請求項１に記載の多結晶ＳｉＣ成形体。

【請求項3】

ＣＶＤ反応炉内に、基材を配置する工程と、
前記基材を加熱する工程と、
前記ＣＶＤ反応炉内に、原料ガス及び窒素含有ガスを含む混合ガスを導入し、前記加熱された基材上にＣＶＤ法によって多結晶ＳｉＣ膜を成膜する工程と、
を備え、
前記成膜する工程は、前記混合ガスが前記ＣＶＤ反応炉内に導入されてから前記基材に到達するまでの時間を表す到達時間τが１．６～６．７秒となるような条件で、実施される、
請求項１または２に記載の多結晶ＳｉＣ成形体の製造方法。

【請求項4】

前記成膜する工程は、成膜速度が４００～１３００μｍ／ｈｒとなるような条件で、実施される、請求項３に記載の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、多結晶ＳｉＣ成形体及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

多結晶ＳｉＣ（炭化ケイ素）成形体は、機械強度特性、電気特性、耐熱性、化学安定性などに優れ、様々な産業用途で使用されている。例えば、ＳｉＣ成形体は、高温雰囲気、且つ高純度雰囲気において使用される。一般的な用途として、ダミーウェハや、半導体製造装置を構成する部材といった半導体製造装置用部材などが挙げられる。

【0003】

たとえば、半導体製造装置用部材としての多結晶ＳｉＣ成形体は、一般に円板状である。多結晶ＳｉＣ成形体はＣＶＤ膜の成長方向を主面とし、円板状の成形体であれば側面を除く表面乃至裏面が主面となる。多結晶ＳｉＣ成形体の厚みは成膜時間によって変動し、任意の厚みに形成しうる。円板の直径は１００～３００ｍｍ程度のものが知られる。
また、半導体製造装置用部材としての多結晶ＳｉＣ成形体は、棒状の基材に対して成膜することで、筒状の成形体も好適に用いられる。この際の多結晶ＳｉＣ成形体はＣＶＤ膜の成長方向を主面とし、筒状の成形体であれば筒の表面乃至内面が主面となる。多結晶ＳｉＣ成形体の厚みは成膜時間によって変動し、任意の厚みに形成しうる。筒の直径は５～７００ｍｍ程度のものが知られる。

【0004】

特定の抵抗率を有するＳｉＣ成形体に関して、特許文献１（特許４５９５１５３号）には、ＣＶＤ法により得られた炭化ケイ素体であって、窒素元素の含有量が０．１～１００ｐｐｍであり、ケイ素以外の金属元素の含有量が１０ｐｐｍ以下であり、比抵抗が０．０１～１０Ω・ｃｍであり、比抵抗のバラツキが１０％以下であることを特徴とする半導体製造部材用炭化ケイ素体が記載されている。その具体例としては、比抵抗が０．１～５Ω・ｃｍである炭化ケイ素体が開示されている。

【0005】

特許文献２（特開２００１－３１６８２１号公報）には、０．９Ω・ｃｍ未満の電気抵抗率を有する化学蒸着された低抵抗率炭化珪素を含む独立した物品が記載され、具体例として、０．２５～０．９Ω・ｃｍの抵抗率を有する炭化珪素堆積物が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特許４５９５１５３号

【文献】特開２００１－３１６８２１号公報

【発明の概要】

【0007】

ところで、ＳｉＣ成形体として、結晶粒径が小さい多結晶ＳｉＣ成形体の需要がある。結晶粒径が小さいことは、一般的な消耗が結晶粒界から優先的に進むことから、消耗の際に発生するパーティクルの低減に繋がるので好ましいと考えられる。また、多結晶ＳｉＣ成形体において体積抵抗率を低くすることができれば、半導体製造装置用部材の中の、たとえばヒーターなどの用途に好ましいと考えられる。

【0008】

しかしながら、結晶粒径が小さい場合には、キャリアの平均自由工程が小さくなる点や、伝導抵抗成分である粒界の存在量が大きくなる点などから、体積抵抗率の減少にも限界があった。

【0009】

そこで、本発明の目的は、結晶粒径が小さいにもかかわらず、体積抵抗率が小さい多結晶ＳｉＣ成形体及びその製造方法を提供することにある。

【0010】

本発明者らは、検討の結果、下記の手段により、上記課題が解決できることを見出した。
［１］平均結晶粒径が５μｍ以下であり、窒素濃度が、２．７×１０¹⁹～５．４×１０²⁰（個／ｃｍ³）であり、キャリア密度×ホール移動度の積が、４．０×１０²⁰～６．０×１０²¹（個／ｃｍＶｓｅｃ）である、多結晶ＳｉＣ成形体。
［２］体積抵抗率が、０．０２０Ω・ｃｍ以下である、［１］に記載の多結晶ＳｉＣ成形体。
［３］ＣＶＤ反応炉内に、基材を配置する工程と、前記基材を加熱する工程と、前記ＣＶＤ反応炉内に、原料ガス及び窒素含有ガスを含む混合ガスを導入し、前記加熱された基材上にＣＶＤ法によって多結晶ＳｉＣ膜を成膜する工程と、を備え、前記成膜する工程は、前記混合ガスが前記ＣＶＤ反応炉内に導入されてから前記基材に到達するまでの時間を表す到達時間τが１．６～６．７秒となるような条件で、実施される、［１］または［２］に記載の多結晶ＳｉＣ成形体の製造方法。
［４］前記成膜する工程は、成膜速度が４００～１３００μｍ／ｈｒとなるような条件で、実施される、［３］に記載の製造方法。
［５］前記基材の反応温度が、１３００～１４００℃である、［３］又は［４］に記載の製造方法。

【0011】

本発明によれば、結晶粒径が小さいのにもかかわらず、体積抵抗率が小さい多結晶ＳｉＣ成形体及びその製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、多結晶ＳｉＣ成形体の製造システムの一例を示す概略図である。

【図2】図２は、CVD反応炉の変形例を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

１：多結晶ＳｉＣ成形体
本発明の実施形態に係る多結晶ＳｉＣ成形体は、５μｍ以下の平均結晶粒径を有し、窒素濃度が、２．７×１０¹⁹～５．４×１０²⁰（個／ｃｍ³）であり、キャリア密度×ホール（Ｈａｌｌ）移動度の積が、４．０×１０²⁰～６．０×１０²¹（個／ｃｍＶｓｅｃ）である。このような構成を採用することによって、結晶粒径が小さいのにもかかわらず、十分に体積抵抗率が小さい多結晶ＳｉＣ成形体を得ることができる。

【0014】

本明細書において、「平均結晶粒径」とは、ＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）により求められるメジアン粒径（Ａｒｅａ法）を意味する。

【0015】

平均結晶粒径が５μｍ以下である多結晶ＳｉＣ成形体は、粒径が小さい多結晶ＳｉＣ成形体であると言える。このような多結晶ＳｉＣ成形体は、一般に、小さな体積抵抗率を実現することが難しい。しかし、本実施形態によれば、平均結晶粒径が５μｍ以下であるにもかかわらず、十分に小さな体積抵抗率を得ることができる。
平均結晶粒径は、例えば０．５～５μｍ、好ましくは１．０～５μｍである。

【0016】

本明細書において、「窒素濃度」とは、単位体積当たりの窒素原子の数（個／ｃｍ³）を意味する。窒素濃度は、ｄｙｎａｍｉｃ ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いて求められる。
窒素濃度が２．７×１０¹⁹～５．４×１０²⁰（個／ｃｍ³）の範囲にあることにより、十分に小さい体積抵抗率を得ることができる。なお、この窒素濃度は、２００～３８００ｐｐｍに対応する。
このような窒素濃度は、多結晶ＳｉＣ成形体にドープされる不純物濃度としては極めて大きい値であると言え、通常であれば、固溶限界を超えるような量である。窒素を固溶限界を超えるような量で添加した場合には、ＳｉＣとは異なる化合物が生成し、多結晶ＳｉＣ成形体として求められる機能を発揮し得ない。しかしながら、本実施形態によれば、後述の製造方法により、このような濃度で窒素を含みつつも、窒素を固溶させることができ、多結晶ＳｉＣ成形体に要求される特性を満たすことができる。このような特性が実現する理由は明確ではないが、たとえば、不純物は一般に粒界に多くたまりやすいため、特性を阻害することなく窒素を多く包含できることによると考えられる。

【0017】

「キャリア濃度×ホール移動度の積」は、「キャリア密度（個／ｃｍ³）」と、「ホール移動度（ｃｍ²／Ｖｓｅｃ）」とから求められる値である。
「キャリア密度×ホール移動度の積」は、体積抵抗率に関連する。本実施形態によれば、「キャリア密度×ホール移動度の積」が、４．０×１０²⁰～６．０×１０²¹（個／ｃｍＶｓｅｃ）であることにより、十分に小さな体積抵抗率を得ることができる。

【0018】

「キャリア密度（個／ｃｍ³）」は、ＳｉＣ成形体にドープされた不純物の濃度を意味する。キャリア密度は、ホール効果測定を用いて求めることができる。
例えば、キャリア密度は、１．０×１０¹⁹～６．０×１０¹⁹（個／ｃｍ³）である。

【0019】

「ホール移動度（ｃｍ²／Ｖｓｅｃ）」は、公知のパラメータであり、ホール効果測定を用いて求めることができる。例えば、ホール移動度は、１０．０～１５０（ｃｍ²／Ｖｓｅｃ）である。

【0020】

本実施形態によれば、多結晶ＳｉＣ成形体が、例えば０．０２０Ω・ｃｍ以下、好ましくは０．０１０Ω・ｃｍ以下の体積抵抗率を有することができる。また、多結晶ＳｉＣ成形体は、より好ましくは０．００１Ω・ｃｍ以下、更に好ましくは０．０００５Ω・ｃｍ以下の体積抵抗率を有することができる。多結晶ＳｉＣ成形体の体積抵抗率は、例えば、ロレスターにより測定することができる。

【0021】

好ましい一態様において、多結晶ＳｉＣ成形体は、３Ｃ－ＳｉＣである。

【0022】

好ましい一態様において、多結晶ＳｉＣ成形体は、主面を有する。多結晶ＳｉＣ成形体は、好ましくは板状であり、より好ましくは円板状である。板状である場合、多結晶ＳｉＣ成形体の主面とは、側面を除く表面及び裏面を意味する。この場合、多結晶ＳｉＣ成形体の厚みは、例えば、０．１～５．０ｍｍ、好ましくは０．２～３．０ｍｍである。また、円板状である場合の多結晶ＳｉＣ成形体の直径は、特に限定されないが、例えば１００～３００ｍｍ、好ましくは１３０～２００ｍｍである。
多結晶ＳｉＣ成形体は、筒状でもよい。筒状である場合、多結晶ＳｉＣ成形体の主面とは、筒の表面及び内面を意味する。この場合、多結晶ＳｉＣ成形体の厚みは、例えば、０．１～５．０ｍｍ、好ましくは０．２～３．０ｍｍである。
より好ましい一態様において、主面は、０．６以上の（１１１）ピーク強度比を有する。「（１１１）ピーク強度比」とは、Ｘ線回折パターンにおいて、ＳｉＣ（１１１）面、ＳｉＣ（２００）面、ＳｉＣ（２２０）面、およびＳｉＣ（３１１）面の回折ピーク強度の合計に対する、ＳｉＣ（１１１）の回折ピーク強度の比率を表すパラメータである。なお、主面内の位置の違いにより、（１１１）ピーク強度比が異なる場合には、平均値が、（１１１）ピーク強度比として採用される。
すなわち、多結晶ＳｉＣ成形体は、（１１１）強配向である。このような結晶構造を有することにより、体積抵抗率が十分小さい多結晶ＳｉＣ成形体を実現することができる。このような特性が実現する理由は明確ではないが、たとえば、強配向の結晶構造を有することにより、ランダムに配向している構造よりも、キャリアの移動度が大きくなるため体積抵抗率が小さくなると考えられる。

【0023】

２：多結晶ＳｉＣ成形体の製造方法
上述した特性を有する多結晶ＳｉＣ成形体は、以下に説明する製造方法において、成膜条件などを調整することにより、得ることができる。以下に、本実施形態に係る多結晶ＳｉＣ成形体の製造方法について説明する。

【0024】

図１は、本実施形態に係る多結晶ＳｉＣ成形体の製造方法に使用される製造システムの一例を示す概略図である。この製造システムには、ＣＶＤ反応炉１と、混合器２とが設けられている。混合器２では、キャリアガスと、ＳｉＣの供給源となる原料ガスと、窒素含有ガスとが混合され、混合ガスが生成される。混合ガスは、流量Qで、混合器２からＣＶＤ反応炉１に供給される。ＣＶＤ反応炉１内には、基材３（例えば黒鉛基板）が配置される。ＣＶＤ反応炉１において、基材３は、運転時に加熱されるようになっている。基材３は、好ましくは円板形状または棒形状である。また、ＣＶＤ反応炉１にはノズル４が設けられており、このノズル４を介してＣＶＤ反応炉内に混合ガスが導入される。混合ガスがＣＶＤ反応炉内に導入されると、ＣＶＤ法によって、加熱された基材３上に多結晶ＳｉＣ膜が成膜される。この際、窒素含有ガス由来の窒素が、多結晶ＳｉＣ膜にドープされる。すなわち、窒素がドープされた多結晶ＳｉＣ膜が得られる。得られた多結晶ＳｉＣ膜は、基材３が除去され、必要に応じて研削される。これにより、多結晶ＳｉＣ成形体が得られる。

【0025】

また、図１に示される例では、ノズル４は複数設けられている。また、基材３が、縦向きに配置される。複数のノズル４は、基材３を挟むように、炉壁の両側に設けられている。図１中、「Ｌ」は、各ノズル先端部（原料ガスの噴出口）と基材３との間の距離である。
なお、ＣＶＤ反応炉１は、必ずしも図１に記載されるような構成である必要はない。図２は、ＣＶＤ反応炉１の変形例を示す図である。図２に示される例では、複数のノズル４がＣＶＤ反応炉１の上部に設けられている。基材３は、横向きに配置される。ＣＶＤ反応炉１は、図２に記載されるような構成であってもよい。

【0026】

ＣＶＤ反応炉の実施形態としては、コールドウォール型、ホットウォール型などが考えられる。コールドウォール型のＣＶＤ反応炉では、炉壁や炉内雰囲気は直接には加熱されず、基材のみが直接的に加熱される。また、ホットウォール型のＣＶＤ反応炉では、炉壁や炉内雰囲気を含む炉全体が加熱される。本実施形態において、コールドウォール型及びホットウォール型いずれによっても得られるＳｉＣ成形体の特性に差は見られない。

【0027】

また、本実施形態では、多結晶ＳｉＣ膜の成膜が、特定の到達時間τで実施される。具体的には、到達時間τが１．６～６．７秒となるような条件で、実施される。
「到達時間τ」とは、混合ガスがＣＶＤ反応炉内に導入されてから基材に到達するまでの時間を表す。具体的には、到達時間τは、下記式１に従って、求められる。
（式１）到達時間τ＝Ｌ／ｕ

【0028】

式１中、「Ｌ」は、既述の通り、原料ガス噴出口（ノズル先端部）と基材との間の距離を表す。

【0029】

「ｕ」は、反応炉中における混合ガスの流速を意味する。
「ｕ」（混合ガスの流速）は、「流量（Ｑ）／噴出口断面積（Ａ）」により、求められる。

【0030】

流量「Ｑ」は、図１において説明した通り、混合器と反応炉との間における混合ガスの流量を表す。流量（Ｑ）は、特に限定されないが、例えば１０～１５０Ｌ／ｍｉｎ、好ましくは２０～１１０Ｌ／ｍｉｎである。

【0031】

本発明者らの知見によれば、到達時間τは、固溶する窒素濃度に影響を与え、キャリア濃度やホール移動度に影響を与える。そこで、到達時間τを最適化することによって、結晶粒径が小さいのにもかかわらず、体積抵抗率が小さい多結晶ＳｉＣ膜を実現することが可能である。到達時間τは、１．６～６．７秒とすることが好ましく、粒径を好ましい範囲に調整できる点から１．８から５．７秒とすることがより好ましく、２．０から５．０秒とすることが更に好ましい。

【0032】

ＳｉＣの供給源となる原料ガスは、１成分系（Ｓｉ及びＣを含むガス）でも、２成分系（Ｓｉを含むガスとＣを含むガス）を使用してもよい。
例えば、１成分系の原料ガスとしては、メチルトリクロロシラン、トリクロロフェニルシラン、ジクロロメチルシラン、ジクロロジメチルシラン、及びクロロトリメチルシラン等を挙げることができる。また２成分系の原料ガスとしては、トリクロロシラン、及びモノシラン等のシラン含有ガスと、炭化水素ガスとの混合物等を挙げる事ができる。

【0033】

窒素含有ガスとしては、窒素を多結晶ＳｉＣ膜にドープすることができるものであればよい。例えば、窒素ガスが、窒素含有ガスとして使用される。

【0034】

成膜時に使用されるキャリアガスとしては、特に限定されるものでは無いが、例えば、水素ガス等を用いることができる。

【0035】

到達時間τ以外の成膜条件については、特に限定されるものではないが、例えば、次のような条件を採用することができる。
成膜時の加熱温度に関して、基材温度が、例えば１３００～１４００℃、好ましくは１３００～１３５０℃である。なお、炉内の炉壁や断熱材は、ＳｉＣや原料ガスの分解生成物が堆積しない温度（例えば１０００℃以下、好ましくは７００℃以下）になっていることが好ましい。

【0036】

窒素含有ガスの流量は、例えば、窒素含有ガス流量と原料ガス流量とキャリアガス流量の合計流量に対して５～１００ｖｏｌ％、好ましくは３０～５０ｖｏｌ％である。

【0037】

成膜速度は、例えば４００～１３００μｍ／ｈｒであり、好ましくは５２０～６４５μｍ／ｈｒである。

【0038】

滞留時間は、例えば５～４０秒、好ましくは１０～３０秒である。滞留時間とは、混合ガスが反応炉内に滞留している時間を意味する。

【実施例】

【0039】

以下に、本発明について、実施例を用いてより具体的に説明する。なお、本実施例、比較例において、成膜時間は１～５時間、実施例における反応温度は１３００～１４００℃から適宜設定した。また、比較例における反応温度は１２００～１５００℃から適宜設定した。

【0040】

（実施例１）
ＣＶＤ反応炉として、図１に記載したものを用意した。基材として、直径１６０ｍｍ、厚さ５ｍｍの黒鉛基板を１枚準備し、ＣＶＤ反応炉内に配置した。

【0041】

次いで、表１に記載の条件で、基材上の多結晶ＳｉＣ膜を成膜した。具体的には、原料ガスとしてＭＴＳ（メチルトリクロロシラン）を用いた。キャリアガスとして、Ｈ₂ガスを用いた。窒素含有ガスとして、Ｎ₂ガスを用いた。原料ガス、キャリアガス、および窒素含有ガスを混合器２において混合し、混合ガスを生成した。混合ガスをＣＶＤ反応炉１内に供給した。混合ガスの供給量は、表１において「ガス量」として記載される値とした。また、ＭＴＳガス、Ｈ₂ガス、およびＮ₂ガスの混合ガス中の濃度は、表１に記載の通りであった。反応温度（基材温度）も、表１に記載される通りとした。

【0042】

滞留時間は、１３．４秒であった。滞留時間は、下記式により算出した。
（式２）：滞留時間（秒）＝（炉内容積（Ｌ）／ガス量）×（（２０＋２７３）／（反応温度＋２７３））×６０

【0043】

基材到達時間τは、３．１４秒であった。

【0044】

成膜後、黒鉛基板をＣＶＤ反応炉から取り出し、外周加工及び分割加工を行った。更に、黒鉛基材を除去し、直径１５０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍの多結晶ＳｉＣ成形体を得た。更に、平面研削加工にて、直径１５０ｍｍ、厚さ０．４ｍｍの多結晶ＳｉＣ成形体を得た。これを、実施例１に係る多結晶ＳｉＣ成形体として得た。

【0045】

（実施例２～７及び比較例１～３）
実施例１と同様に、多結晶ＳｉＣ膜を成膜した。ただし、成膜条件を、表１に示されるように変更した。

【0046】

（評価方法）
得られた多結晶ＳｉＣ成形体について、（１１１）ピーク強度比、キャリア密度、ホール移動度、窒素濃度（ＳＩＭＳ Ｎ濃度）、平均結晶粒径、および抵抗率を求めた。各値の測定方法について、以下に示す。

【0047】

（１１１）ピーク強度比
多結晶ＳｉＣ成形体の中心における２θ／θ法によるＸ線回折パターンを、島津製作所製 ＸＲＤ－６０００を用いて、以下条件にて測定した。
Ｃｕターゲット
電圧：４０．０ｋＶ
電流：２０．０ｍＡ
発散スリット：１．０００００ｄｅｇ．
散乱スリット：１．０００００ｄｅｇ．
受光スリット：０．３００００ｍｍ
スキャンレンジ：２０．０００～８０．０００ｄｅｇ
スキャンスピード：４．００００ｄｅｇ．／ｍｉｎ．
サンプリングピッチ：０．０２００ｄｅｇ．
プリセットタイム：０．３０ｓｅｃ．

【0048】

得られたＸ線回折パターンにおいて、回折角２θが２０．０～８０．０ｄｅｇ．の範囲における回折ピーク強度の平均値を、バックグラウンドの補正値とし、回折角２θが３５．３～３６．０ｄｅｇ．の範囲における回折ピーク強度を、３Ｃ－ＳｉＣのＳｉＣ（１１１）面のピーク強度として求めた。
同様に、回折角２θが４１．１～４１．８ｄｅｇ．の範囲における回折ピーク強度を、ＳｉＣ（２００）面のピーク強度として求めた。
同様に、回折角２θが５９．７～６０．３ｄｅｇ．の範囲における回折ピーク強度を、ＳｉＣ（２２０）面のピーク強度として求めた。
同様に、回折角２θが７１．５～７２．３ｄｅｇ．の範囲における回折ピーク強度を、ＳｉＣ（３１１）面のピーク強度として求めた。
そして、ＳｉＣ（１１１）面、ＳｉＣ（２００）面、ＳｉＣ（２２０）面、およびＳｉＣ（３１１）面の回折ピーク強度の合計値を求めた。更に、合計値に対する、ＳｉＣ（１１１）の回折ピーク強度の比率を、（１１１）ピーク強度比（Ｘ０）として求めた。

【0049】

（キャリア密度）
東陽テクニカ製 Ｒｅｓｉｓｔｅｓｔ８２００を用いて、ホール電圧及びＶａｎｄｅｒＰａｕｗによる抵抗率を求め、キャリア密度及びホール移動度を算出した（ホール効果測定）。ホール効果測定は、サンプルを１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍ程度のサイズに切り出してＩｎ電極を形成の上、以下条件にて実施した。
印加磁場：１Ｔ
印加電流：１．０×１０^-6Ａ
測定温度：室温（２９５K）

【0050】

（窒素濃度）
ＡＴＯＭＩＫＡ社製ＳＩＭＳ－４０００を用いて、多結晶ＳｉＣ成形体中の窒素含有量を測定した。

【0051】

（平均結晶粒径）
ＴＳＬソリューションズ社製 ＤｉｇｉＶｉｅｗにより、多結晶ＳｉＣ成形体の主面法線方向±１０°方向（以下ＮＤ方向という。）についてＥＢＳＤ方位マップを測定した。
ＥＢＳＤ方位マップの測定条件は、下記の通りとした。
前処理： 機械研磨、カーボン蒸着
装置： ＦＥ－ＳＥＭ 日立ハイテク製 ＳＵ－７０
ＥＢＳＤ ＴＳＬソリューションズ社製 ＤｉｇｉＶｉｅｗ
測定条件： 電圧： ２０ｋＶ
径射角： ７０°
測定領域： １００μｍ×１００μｍ
測定間隔： ０．０３μｍ
評価対象結晶系：３C型ＳｉＣ（空間群 ２１６）

【0052】

上記で測定したＥＢＳＤ方位マップを用いて、全領域（１００μｍ×１００μｍ）内において、単一領域の面積にその単一領域の面積を観測領域の全面積で除した値を乗じた値を、全ての単一領域について求め、それらの合計値を算出した。

【0053】

（結果の考察）
表２に、結果を示す。

【0054】

表１に示されるように、実施例１～７に係る多結晶ＳｉＣ成形体は、基材到達時間τが１．６～６．７秒の範囲内の条件で成膜されたものである。表２に示されるように、実施例１～７に係る多結晶ＳｉＣ成形体は、体積抵抗率が低かった。特に、実施例１～５は、極めて低い体積抵抗率（具体的には０．０１１Ω・ｃｍ以下）を有していた。これら実施例１～７に係る多結晶ＳｉＣ成形体の平均結晶粒径は、５μｍ以下であり、結晶粒径が小さい多結晶ＳｉＣ成形体であることが確認された。また、窒素濃度は、２．７×１０¹⁹～５．４×１０²⁰（個／ｃｍ³）であった。キャリア密度×ホール移動度の積は、４．０×１０²⁰～６．０×１０²¹（個／ｃｍＶｓｅｃ）であった。（１１１）ピーク強度比が、０．６以上であった。

【0055】

一方、基材到達時間τが１．５秒である比較例１においては、体積抵抗率が０．０２２Ω・ｃｍであり、実施例１～７よりも大きかった。
また、基材到達時間が０．０３秒である比較例２においては、体積抵抗率が０．０１６Ω・ｃｍであり、やはり大きかった。また、平均結晶粒径が１１μｍと実施例１～７よりも大きかった。
また、基材到達時間が７．０秒である比較例３においては、体積抵抗率が０．００７Ω・ｃｍであったが、平均結晶粒径が５μｍを超えていた。

【0056】

【表1】

【表2】

【符号の説明】

【0057】

１ CVD反応炉
２ 混合器
３ 基材
４ ノズル

【要約】

本発明の課題は、結晶粒径が小さいにもかかわらず、体積抵抗率が小さい多結晶ＳｉＣ成形体及びその製造方法を提供することにある。本発明は、平均結晶粒径が５μｍ以下であり、窒素濃度が、２．７×１０¹⁹～５．４×１０²⁰（個／ｃｍ³）であり、キャリア密度×ホール移動度の積が、４．０×１０²⁰～６．０×１０²¹（個／ｃｍＶｓｅｃ）である、多結晶ＳｉＣ成形体を提供する。

【図1】

【図2】