JP2002308699A - 炭化ケイ素単結晶及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 絶縁破壊特性、耐熱性、耐放射線性等に優
れ、電子デバイス、光学デバイス等に特に好適で、多結
晶や多型の混入やマイクロパイプ等の欠陥のない高品質
な炭化ケイ素単結晶を低コストで効率よく、かつ割れ等
の破損がない状態で大口径にしかも容易に製造し得る方
法の提供。 【解決手段】 昇華させた昇華用原料を再結晶させて炭
化ケイ素単結晶を成長させる炭化ケイ素単結晶の製造方
法であって、前記昇華用原料４０が炭化ケイ素焼結体を
含み、前記炭化ケイ素単結晶６０を、その全成長過程を
通して、その成長面の全面を凸形状に保持したまま成長
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子デバイス、光
学デバイス等として特に好適な炭化ケイ素単結晶、並び
に、該炭化ケイ素単結晶を効率良く製造し得る方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】炭化ケイ素は、ケイ素に比し、バンドギ
ャップが大きく、絶縁破壊特性、耐熱性、耐放射線性等
に優れることから、小型で高出力の半導体等の電子デバ
イス材料として、また、光学的特性に優れることから、
光学デバイス材料として注目されてきている。かかる炭
化ケイ素の結晶の中でも、炭化ケイ素単結晶は、炭化ケ
イ素多結晶に比し、ウエハ等のデバイスに応用した際に
ウエハ内特性の均一性等に特に優れるという利点があ
る。

【０００３】前記炭化ケイ素単結晶を製造する方法は、
従来、いくつか提供されてはいるものの、いずれも得ら
れる炭化ケイ素単結晶に、多結晶や多型の混入や中空パ
イプ状の結晶欠陥（いわゆるマイクロパイプ）が生じて
しまうという問題があった。

【０００４】そこで、かかる問題を解消した炭化ケイ素
単結晶の製造方法として、例えば、図８に示すような炭
化ケイ素単結晶の製造装置を用いる方法が一般に知られ
るに至っている。この炭化ケイ素単結晶の製造装置８０
は、昇華用原料４０を収容可能な容器本体１２、及び容
器本体１２に対し着脱可能であり、容器本体１２に装着
された際に容器本体１２内に収容された昇華用原料４０
に対向する面の略中央に炭化ケイ素単結晶の種結晶５０
を配置可能な蓋体１１を備えた黒鉛製坩堝１０と、黒鉛
製坩堝１０を石英管３０の内部に固定させる支持棒３１
と、石英管３０の外周であって黒鉛製坩堝１０が位置す
る部分に略等間隔にかつ螺旋状に環巻された状態で配置
された誘導加熱コイル２５とを備える。炭化ケイ素単結
晶の製造装置８０において、誘導加熱コイル２５に電流
を通電させこれを加熱させると、その熱で昇華用原料４
０が加熱される。昇華用原料４０は、所定の温度にまで
加熱されると昇華する。昇華した昇華用原料４０は、再
結晶化温度にまで冷却されない限り再結晶しない。ここ
で、蓋体１１側は、昇華用原料４０側よりも温度が低
く、昇華した昇華用原料４０が再結晶し得る雰囲気にあ
るため、炭化ケイ素単結晶の種結晶５０上に炭化ケイ素
が再結晶化し、炭化ケイ素の結晶が成長する。

【０００５】このとき、炭化ケイ素単結晶の種結晶５０
上には炭化ケイ素単結晶６０が再結晶し成長し、炭化ケ
イ素単結晶の種結晶５０の外周縁部には炭化ケイ素多結
晶７０が再結晶し成長する。最終的には、図８に示す通
り、蓋体１１側に陥没した凹部７１が輪状に形成され、
この凹部７１付近乃至蓋体１１の外周縁部側は、異物で
ある多結晶や多型が混入しこれらが多量に存在する状態
にある。そして、蓋体１１における、容器本体１２内部
と対向する側の全表面は炭化ケイ素の結晶で覆われ、蓋
体１１の外周縁部に炭化ケイ素多結晶７０が容器本体１
２の内部周側面に接触した状態で成長する。この状態に
おいて、室温にまで冷却を行うと、炭化ケイ素多結晶７
０側から炭化ケイ素単結晶６０側に熱膨張差に基づく応
力が集中して印加され、図９に示すような、炭化ケイ素
単結晶６０に割れ等の破損が生じてしまったり、多結晶
や多型の混入やマイクロパイプ等の欠陥が生じてしまう
ことがあった。大口径の炭化ケイ素単結晶の製造が要求
されている近時においては、これは克服しなければなら
ない重大な問題となっていた。

【０００６】かかる割れ等の破損がなく、また、多結晶
や多型の混入やマイクロパイプ等の欠陥のない高品質な
炭化ケイ素単結晶、並びに、このような高品質な炭化ケ
イ素単結晶を大口径に効率よく、しかも容易に製造し得
る方法として、本願出願人らは、炭化ケイ素粉末等を昇
華用原料として昇華させ、炭化ケイ素単結晶の種結晶上
で再結晶させて炭化ケイ素単結晶を成長させる炭化ケイ
素単結晶の製造において、炭化ケイ素単結晶を、その全
成長過程を通して前記昇華用原料側に向かって凸形状を
保持したまま成長させる発明を提案した（特願２０００
−４０２７３０）。しかし近年、技術の発達により、更
に低コストで、昇華用原料をより効率的に用いることが
でき、製造効率に優れた炭化ケイ素単結晶の製造方法が
要求されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来におけ
る前記諸問題を解決し、前記要求に応え、以下の目的を
達成することを課題とする。本発明は、絶縁破壊特性、
耐熱性、耐放射線性等に優れ、半導体ウエハ等の電子デ
バイス、発光ダイオード等の光学デバイスなどに特に好
適であり、多結晶や多型の混入やマイクロパイプ等の欠
陥のない高品質な炭化ケイ素単結晶、及び、該高品質な
炭化ケイ素単結晶を低コストで効率よく、かつ割れ等の
破損がない状態で大口径にしかも容易に製造し得る方法
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の手段は、以下の通りである。即ち、 ＜１＞ 昇華させた昇華用原料を再結晶させて炭化ケイ
素単結晶を成長させる炭化ケイ素単結晶の製造方法であ
って、前記昇華用原料が炭化ケイ素焼結体を含み、前記
炭化ケイ素単結晶を、その全成長過程を通して、その成
長面の全面を凸形状に保持したまま成長させることを特
徴とする炭化ケイ素単結晶の製造方法である。 ＜２＞ 炭化ケイ素単結晶を含む炭化ケイ素の結晶を略
山形に成長させる前記＜１＞に記載の炭化ケイ素単結晶
の製造方法である。 ＜３＞ 反応容器内に昇華用原料を収容し、該反応容器
内の該昇華用原料に略対向する端部に炭化ケイ素単結晶
の種結晶を配置し、炭化ケイ素単結晶を含む炭化ケイ素
の結晶の成長が、該端部における、該反応容器内の周側
面部との隣接部を除く領域でのみ行われる前記＜１＞又
は＜２＞に記載の炭化ケイ素単結晶の製造方法である。

【０００９】＜４＞ 昇華させた昇華用原料を再結晶さ
せて炭化ケイ素単結晶を成長させる炭化ケイ素単結晶の
製造方法であって、前記昇華用原料が炭化ケイ素焼結体
を含み、反応容器内に前記昇華用原料を収容し、該反応
容器内の該昇華用原料に略対向する端部に前記炭化ケイ
素単結晶の種結晶を配置し、前記炭化ケイ素単結晶を含
む炭化ケイ素の結晶を、該端部における、該反応容器内
の周側面部との隣接部を除く領域でのみ成長させること
を特徴とする炭化ケイ素単結晶の製造方法である。 ＜５＞ 炭化ケイ素単結晶を含む炭化ケイ素の結晶が、
炭化ケイ素単結晶のみからなる前記＜２＞から＜４＞の
いずれかに記載の炭化ケイ素単結晶の製造方法である。 ＜６＞ 反応容器内の一端部側に昇華用原料を収容し、
該反応容器内の他端部側に炭化ケイ素単結晶の種結晶を
配置し、前記一端部側に配置した第一加熱手段により、
該昇華用原料を昇華可能となるように昇華雰囲気を形成
し、前記他端部側に配置した第二加熱手段により、前記
第一加熱手段により昇華された前記昇華用原料が前記炭
化ケイ素単結晶の種結晶近傍でのみ再結晶可能となるよ
うに再結晶雰囲気を形成し、該昇華用原料を前記炭化ケ
イ素単結晶の種結晶上に再結晶させる前記＜１＞から＜
５＞のいずれかに記載の炭化ケイ素単結晶の製造方法で
ある。

【００１０】＜７＞ 反応容器内において、再結晶雰囲
気の温度が昇華雰囲気の温度よりも３０〜３００℃低い
前記＜６＞に記載の炭化ケイ素単結晶の製造方法であ
る。 ＜８＞ 第一加熱手段及び第二加熱手段が誘導加熱可能
なコイルである前記＜６＞又は＜７＞に記載の炭化ケイ
素単結晶の製造方法である。 ＜９＞ 第一加熱手段における誘導加熱電流の電流値
が、第二加熱手段における誘導加熱電流の電流値よりも
大きい前記＜８＞に記載の炭化ケイ素単結晶の製造方法
である。

【００１１】＜１０＞ 第二加熱手段における誘導加熱
電流の電流値を、成長する炭化ケイ素単結晶の径が大き
くなるにつれて、連続的又は段階的に小さくする前記＜
８＞又は＜９＞に記載の炭化ケイ素単結晶の製造方法で
ある。 ＜１１＞ 反応容器内の、昇華用原料を収容した一端部
側の温度をＴ_１とし、炭化ケイ素単結晶の種結晶を配置
した他端部側の温度をＴ_２とし、該他端部側における、
反応容器の内周側面部との隣接部の温度Ｔ_３とした時、
Ｔ_３−Ｔ_２及びＴ_１−Ｔ_２が連続的又は段階的に大きく
なる前記＜６＞から＜１０＞いずれかに記載の炭化ケイ
素単結晶の製造方法である。 ＜１２＞ 第一加熱手段と第二加熱手段との間に、誘導
電流を通電可能であり、該誘導電流を通電させることに
より該第一加熱手段と該第二加熱手段との間における干
渉を防止する干渉防止手段が配置される前記＜８＞から
＜１１＞のいずれかに記載の炭化ケイ素単結晶の製造方
法である。

【００１２】＜１３＞ 干渉防止手段が、冷却水を流通
可能なコイルである前記＜１２＞に記載の炭化ケイ素単
結晶の製造方法である。 ＜１４＞ 一端部が下端部であり、他端部が上端部であ
る前記＜６＞から＜１３＞のいずれかに記載の炭化ケイ
素単結晶の製造方法である。 ＜１５＞ 反応容器が、石英管内に配置された坩堝であ
る前記＜６＞から＜１４＞のいずれかに記載の炭化ケイ
素単結晶の製造方法である。

【００１３】＜１６＞ 他端部における、炭化ケイ素単
結晶の成長が行われる領域と、該領域の外周に位置し反
応容器の内周側面部と隣接する領域とが、別の部材で形
成されており、かつ、該炭化ケイ素単結晶の成長が行わ
れる領域を形成する部材における、一端が反応容器の内
部に露出し、他端が反応容器の外部に露出している前記
＜６＞から＜１５＞のいずれかに記載の炭化ケイ素単結
晶の製造方法である。 ＜１７＞ 他端部における、該反応容器内の内周側面部
との隣接部の表面が、ガラス状カーボンである前記＜４
＞から＜１６＞のいずれかに記載の炭化ケイ素単結晶の
製造方法である。 ＜１８＞ 炭化ケイ素焼結体が、炭化ケイ素粉末を溶媒
中に分散しスラリー又はペーストを調製する調製工程
と、該スラリー又はペーストを成形し仮焼して仮焼体を
形成する仮焼体形成工程と、該仮焼体に金属ケイ素を含
浸させる気孔封止工程と、を含む炭化ケイ素焼結体の製
造方法により得られた前記＜１＞から＜１７＞のいずれ
かに記載の炭化ケイ素単結晶の製造方法である。

【００１４】＜１９＞ 炭化ケイ素焼結体が、炭化ケイ
素粉末とボロン化合物と非金属系焼結助剤とを含む混合
物を、２０００〜２４００℃、圧力３００〜７００ｋｇ
ｆ／ｃｍ^２、非酸化雰囲気下でホットプレスするホット
プレス工程を含む炭化ケイ素焼結体の製造方法により得
られた前記＜１＞から＜１７＞のいずれかに記載の炭化
ケイ素単結晶の製造方法である。 ＜２０＞ 炭化ケイ素粉末が、高純度のアルコキシシラ
ン及びアルコキシシラン重合体から選択される少なくと
も１種をケイ素源とし、加熱により炭素を生成する高純
度有機化合物を炭素源とし、これらを均一に混合して得
た混合物を非酸化性雰囲気下で加熱焼成して得られた炭
化ケイ素粉末である前記＜１８＞又は＜１９＞に記載の
炭化ケイ素単結晶の製造方法である。 ＜２１＞ ケイ素源がテトラアルコキシシラン重合体で
あり、炭素源がフェノール樹脂である前記＜２０＞に記
載の炭化ケイ素単結晶の製造方法である。

【００１５】＜２２＞ 炭化ケイ素粉末の不純物元素の
各含有量が０．５ｐｐｍ以下である前記＜２０＞又は＜
２１＞に記載の炭化ケイ素単結晶の製造方法である。 ＜２３＞ 前記＜１＞から＜２２＞のいずれかに記載の
炭化ケイ素単結晶の製造方法により製造されることを特
徴とする炭化ケイ素単結晶である。 ＜２４＞ 非破壊で光学的に画像検出した中空パイプ状
の結晶欠陥が１００個／ｃｍ^２以下である前記＜２３＞
に記載の炭化ケイ素単結晶である。 ＜２５＞ 不純物元素の総含有量が１０ｐｐｍ以下であ
る前記＜２３＞又は＜２４＞に記載の炭化ケイ素単結晶
である。

【００１６】前記＜１＞に記載の炭化ケイ素単結晶の製
造方法は、昇華させた昇華用原料を再結晶させて炭化ケ
イ素単結晶を成長させる炭化ケイ素単結晶の製造方法で
あって、前記昇華用原料が炭化ケイ素焼結体を含み、前
記炭化ケイ素単結晶を、その全成長過程を通して、その
成長面の全面を凸形状に保持したまま成長させる。この
炭化ケイ素単結晶の製造方法においては、成長する炭化
ケイ素単結晶における成長面の全面において、その成長
方向と反対方向に前記陥没した凹部が輪状に形成される
ことがない。このため、割れ等の破損がなく、多結晶や
多型の混入やマイクロパイプ等の結晶欠陥が存在しない
高品質の炭化ケイ素単結晶が製造される。

【００１７】また、前記昇華用原料が炭化ケイ素の焼結
体を含む。該炭化ケイ素焼結体は、粉末原料に比べ、固
体・気体間の伝熱がなく、加熱の際の熱エネルギーが焼
結体内で均一かつ効率良く伝達される。このため、該焼
結体は短時間で全体が均一に加熱され、エネルギー効率
及びコスト面で優れる。更に、原料の再結晶化等の問題
が無く、炭化ケイ素の充填密度が高いことから製造スペ
ース面を含む原料の効率的利用が図られ、更にまた、炭
化ケイ素単結晶の製造時の多結晶の生成がより少ないこ
とから、効率的に炭化ケイ素単結晶が製造される。

【００１８】前記＜２＞に記載の炭化ケイ素単結晶の製
造方法は、前記＜１＞において、炭化ケイ素単結晶を含
む炭化ケイ素の結晶を略山形に成長させるので、成長す
る炭化ケイ素単結晶において、その成長方向と反対方向
に前記陥没した凹部が全く存在しない。このため、割れ
等の破損がなく、多結晶や多型の混入やマイクロパイプ
等の結晶欠陥が存在しない高品質の炭化ケイ素単結晶が
製造される。

【００１９】前記＜３＞に記載の炭化ケイ素単結晶の製
造方法は、前記＜１＞又は＜２＞において、反応容器内
に前記昇華用原料を収容し、該反応容器内の該昇華用原
料に略対向する端部に前記炭化ケイ素単結晶の種結晶を
配置し、前記炭化ケイ素単結晶を含む炭化ケイ素の結晶
の成長が、該端部における、該反応容器内の周側面部と
の隣接部を除く領域でのみ行われる。このため、成長す
る炭化ケイ素単結晶において、その成長方向と反対方向
に前記陥没した凹部が輪状に形成されることがなく、ま
た、炭化ケイ素多結晶が、前記端部における、該反応容
器内の周側面部に接触した状態で成長することもない。
このため、成長した炭化ケイ素単結晶を室温まで冷却し
た際に、炭化ケイ素多結晶側から炭化ケイ素単結晶側に
熱膨張差に基づく応力が集中して印加されることがな
く、得られる炭化ケイ素単結晶に割れ等の欠陥が生じて
しまうことがない。その結果、割れ等の破損がなく、多
結晶や多型の混入やマイクロパイプ等の結晶欠陥が存在
しない高品質の炭化ケイ素単結晶が効率よくかつ確実に
製造される。

【００２０】前記＜４＞に記載の炭化ケイ素単結晶の製
造方法は、昇華させた昇華用原料を再結晶させて炭化ケ
イ素単結晶を成長させる炭化ケイ素単結晶の製造方法で
あって、前記昇華用原料が炭化ケイ素焼結体を含み、反
応容器内に前記昇華用原料を収容し、該反応容器内の該
昇華用原料に略対向する端部に前記炭化ケイ素単結晶の
種結晶を配置し、前記炭化ケイ素単結晶を含む炭化ケイ
素の結晶を、該端部における、該反応容器内の周側面部
との隣接部を除く領域でのみ成長させる。このため、前
記炭化ケイ素多結晶が、前記端部における、該反応容器
内の周側面部に接触した状態で成長することがない。成
長した炭化ケイ素単結晶を室温まで冷却した際に、炭化
ケイ素多結晶側から炭化ケイ素単結晶側に熱膨張差に基
づく応力が集中して印加されることがなく、得られる炭
化ケイ素単結晶に割れ等の欠陥が生じてしまうことがな
い。その結果、割れ等の破損がなく、多結晶や多型の混
入やマイクロパイプ等の結晶欠陥が存在しない高品質の
炭化ケイ素単結晶が製造される。

【００２１】また、前記昇華用原料が炭化ケイ素の焼結
体を含む。該炭化ケイ素焼結体は、粉末原料に比べ、固
体・気体間の伝熱がなく、加熱の際の熱エネルギーが焼
結体内で均一かつ効率良く伝達される。このため、該焼
結体は短時間で全体が均一に加熱され、エネルギー効率
及びコスト面で優れる。更に、原料の再結晶化等の問題
が無く、炭化ケイ素の充填密度が高いことから製造スペ
ース面を含む原料の効率的利用が図られ、更にまた、炭
化ケイ素単結晶の製造時の多結晶の生成がより少ないこ
とから、効率的に炭化ケイ素単結晶が製造される。

【００２２】前記＜５＞に記載の炭化ケイ素単結晶の製
造方法は、前記＜２＞から＜４＞のいずれかにおいて、
前記炭化ケイ素単結晶を含む炭化ケイ素の結晶が、炭化
ケイ素単結晶のみからなる。このため、大きな径の炭化
ケイ素単結晶が得られ、該炭化ケイ素単結晶を炭化ケイ
素多結晶等から分離等する必要がない。

【００２３】前記＜６＞に記載の炭化ケイ素単結晶の製
造方法は、前記＜１＞から＜５＞のいずれかにおいて、
前記反応容器内の一端部側に前記昇華用原料を収容し、
該反応容器内の他端部側に前記炭化ケイ素単結晶の種結
晶を配置し、前記一端部側に配置した第一加熱手段によ
り、該昇華用原料を昇華可能となるように昇華雰囲気を
形成し、前記他端部側に配置した第二加熱手段により、
前記第一加熱手段により昇華された前記昇華用原料が炭
化ケイ素単結晶の種結晶近傍でのみ再結晶可能となるよ
うに再結晶雰囲気を形成し、該昇華用原料を前記炭化ケ
イ素単結晶の種結晶上に再結晶させる。この炭化ケイ素
単結晶の製造方法においては、前記昇華用原料を昇華可
能となるように昇華雰囲気を形成するための加熱を前記
第一加熱手段で行い、前記炭化ケイ素単結晶の種結晶上
でのみ再結晶化を可能とする再結晶雰囲気の形成を前記
第二加熱手段で行うことにより、前記炭化ケイ素単結晶
の種結晶上乃至その近傍でのみ選択的に再結晶化を行う
ことができ、前記炭化ケイ素多結晶が、前記端部におけ
る、該反応容器内の周側面部に接触した状態で成長する
ことがない。成長した炭化ケイ素単結晶を室温まで冷却
した際に、炭化ケイ素多結晶側から炭化ケイ素単結晶側
に熱膨張差に基づく応力が集中して印加されることがな
く、得られる炭化ケイ素単結晶に割れ等の欠陥が生じて
しまうことがない。その結果、割れ等の破損がなく、多
結晶や多型の混入やマイクロパイプ等の結晶欠陥が存在
しない高品質の炭化ケイ素単結晶が製造される。

【００２４】前記＜７＞に記載の炭化ケイ素単結晶の製
造方法においては、前記＜６＞において、前記反応容器
内において、再結晶雰囲気の温度が前記昇華雰囲気の温
度よりも３０〜３００℃低い。このため、前記炭化ケイ
素単結晶の種結晶上乃至その近傍で容易にかつ円滑に再
結晶化が行なわれる。

【００２５】前記＜８＞に記載の炭化ケイ素単結晶の製
造方法は、前記＜６＞又は＜７＞において、前記第一加
熱手段及び前記第二加熱手段が誘導加熱可能なコイルで
ある。このため、該コイルによる誘導加熱により、前記
昇華雰囲気の形成のための前記第一加熱手段の温度制
御、及び前記再結晶雰囲気の形成のための前記第二加熱
手段の温度制御が容易にかつ確実に行われる。

【００２６】前記＜９＞に記載の炭化ケイ素単結晶の製
造方法は、前記＜６＞から＜８＞のいずれかにおいて、
第一加熱手段における誘導加熱電流の電流値が、第二加
熱手段における誘導加熱電流の電流値よりも大きい。こ
のため、前記昇華雰囲気の温度よりも前記種結晶上近傍
での再結晶雰囲気の温度の方が低く維持され、再結晶化
が容易に行われる。

【００２７】前記＜１０＞に記載の炭化ケイ素単結晶の
製造方法は、前記＜６＞から＜９＞のいずれかにおい
て、前記第二加熱手段における誘導加熱電流の電流値
を、成長する炭化ケイ素単結晶の径が大きくなるにつれ
て、連続的又は段階的に小さくする。このため、前記炭
化ケイ素単結晶が成長するにつれて前記第二加熱手段に
よる加熱量が小さく制御されるので、成長を続ける前記
炭化ケイ素単結晶の近傍でしか再結晶が行なわれず、該
炭化ケイ素単結晶の周囲に多結晶が生ずることがない。

【００２８】前記＜１１＞に記載の炭化ケイ素単結晶の
製造方法は、前記＜６＞から＜１０＞のいずれかにおい
て、前記反応容器内の、昇華用原料を収容した一端部側
の温度をＴ_１とし、炭化ケイ素単結晶の種結晶を配置し
た他端部側の温度をＴ_２とし、該他端部側における、反
応容器の内周側面部との隣接部の温度Ｔ_３とした時、Ｔ
_３−Ｔ_２及びＴ_１−Ｔ_２が連続的又は段階的に大きくな
る。Ｔ_１−Ｔ_２が連続的又は段階的に大きくなると、経
時的に、炭化ケイ素単結晶が前記一端部側に向かって成
長を続けても、該炭化ケイ素単結晶の結晶成長先端側は
常に再結晶が起こり易い状態に維持される。一方、Ｔ_３
−Ｔ_２が連続的又は段階的に大きくなると、経時的に、
炭化ケイ素単結晶が前記他端部側における外周方向に向
かって成長を続けても、該炭化ケイ素単結晶の結晶成長
外周端側は常に再結晶が起こり易い状態に維持される。
その結果、炭化ケイ素多結晶の生成が効果的に抑制さ
れ、該炭化ケイ素単結晶は、その径を拡大しながらその
厚みを増す方向に成長を続け、最終的には、炭化ケイ素
多結晶等の混入がない状態で大径の炭化ケイ素単結晶が
得られる。

【００２９】前記＜１２＞に記載の炭化ケイ素単結晶の
製造方法は、前記＜８＞から＜１１＞のいずれかにおい
て、前記第一加熱手段と前記第二加熱手段との間に、誘
導電流を通電可能であり、該誘導電流を通電させること
により該第一加熱手段と該第二加熱手段との間における
干渉を防止する干渉防止手段が配置される。このため、
前記第一加熱手段及び前記第二加熱手段による誘導加熱
を同時に行った際に、該干渉防止手段に誘導電流が流
れ、該干渉防止手段が両者間における干渉を極小化し防
止する。

【００３０】前記＜１３＞に記載の炭化ケイ素単結晶の
製造方法は、前記＜１２＞において、前記干渉防止手段
が、冷却可能なコイルである。該コイルに誘導電流が流
れ加熱されたとしても該コイルは冷却されるため、該コ
イルが前記反応容器を加熱することがない。このため、
前記反応容器の温度制御が容易である。

【００３１】前記＜１４＞に記載の炭化ケイ素単結晶の
製造方法は、前記＜６＞から＜１３＞のいずれかにおい
て、前記一端部が下端部であり、前記他端部が上端部で
ある。このため、前記昇華用原料が前記反応容器内の下
方に収容され、該昇華用原料の昇華が円滑に行われ、ま
た、前記炭化ケイ素単結晶は、下方に向かって、即ち重
力方向に向かって余分な負荷がかからない状態で成長す
る。

【００３２】前記＜１５＞に記載の炭化ケイ素単結晶の
製造方法は、前記＜６＞から＜１４＞のいずれかにおい
て、前記反応容器が、石英管内に配置された坩堝であ
る。このため、該石英管内の密閉系で前記昇華用原料の
昇華と再結晶、前記炭化ケイ素単結晶の成長が行なわれ
るので、これらの制御が容易である。

【００３３】前記＜１６＞に記載の炭化ケイ素単結晶の
製造方法は、前記＜６＞から＜１５＞のいずれかにおい
て、前記炭化ケイ素単結晶の成長が行われる領域と、該
領域の外周に位置し前記反応容器の内周側面部と隣接す
る領域とが、別の部材で形成されており、かつ、該炭化
ケイ素単結晶の成長が行われる領域を形成する部材にお
ける、一端が反応容器の内部に露出し、他端が反応容器
の外部に露出している。前記炭化ケイ素単結晶の成長が
行われる領域（内側領域）と、該領域の外周に位置し前
記反応容器の内周側面部と隣接する領域（外側領域）と
が、別の部材で形成されているため、前記第二加熱手段
により加熱を行った場合には、該第二加熱手段側に位置
する前記外側領域は容易に加熱されるものの、前記内側
領域は、該外側領域との接触抵抗の差により容易に加熱
されることはない。このため、前記第二加熱手段で加熱
を行ったとしても、前記外側領域と前記内側領域との間
で温度差が生じ、前記内側領域の方が前記外側領域より
も加熱され難いため、温度が低く維持され、前記炭化ケ
イ素の再結晶が容易に行われる。また、前記内側領域を
形成する部材における前記反応容器の内部と反対側が、
該反応容器の外部に露出し、該反応容器外部に熱を放熱
し易いため、前記第二加熱手段により加熱を行った場
合、前記内側領域は前記外側領域に比べて加熱され難
く、前記外側領域と前記内側領域との間で温度差が生
じ、前記内側領域の方が前記外側領域よりも温度が低く
維持され、前記炭化ケイ素の再結晶が容易に行われる。
その結果、前記外側領域では炭化ケイ素単結晶が成長し
難く、該内側領域でのみ選択的に炭化ケイ素単結晶が再
結晶化し成長する。

【００３４】前記＜１７＞に記載の炭化ケイ素単結晶の
製造方法は、前記＜４＞から＜１６＞のいずれかにおい
て、前記他端部における、該反応容器の内周側面部との
隣接部の表面が、ガラス状カーボンである。このため、
前記他端部における、該反応容器の内周側面部との隣接
部は、該隣接部以外の領域よりも再結晶化が起こり難
い。その結果、前記他端部における、前記隣接部では炭
化ケイ素の結晶が成長せず、該隣接部以外の領域でのみ
選択的に炭化ケイ素単結晶が再結晶化し成長する。

【００３５】前記＜１８＞に記載の炭化ケイ素単結晶の
製造方法は、前記＜１＞から＜１７＞のいずれかにおい
て、炭化ケイ素焼結体が、炭化ケイ素粉末を溶媒中に分
散しスラリー又はペーストを調製する調製工程と、該ス
ラリー又はペーストを成形し仮焼して仮焼体を形成する
仮焼体形成工程と、該仮焼体に金属ケイ素を含浸させる
気孔封止工程と、を含む炭化ケイ素焼結体の製造方法に
より得られる。このため、所望の形状の炭化ケイ素焼結
体を昇華用原料として用いることができる。その結果、
昇華用原料を効率良く用いることができ、前記炭化ケイ
素単結晶が効率良く製造される。

【００３６】前記＜１９＞に記載の炭化ケイ素単結晶の
製造方法は、前記＜１＞から＜１７＞のいずれかにおい
て、炭化ケイ素焼結体が、炭化ケイ素粉末とボロン化合
物と非金属系焼結助剤とを含む混合物を、２０００〜２
４００℃、圧力３００〜７００ｋｇｆ／ｃｍ^２、非酸化
雰囲気下でホットプレスするホットプレス工程を含む炭
化ケイ素焼結体の製造方法により得られる。このため、
炭化ケイ素の充填密度の高い炭化ケイ素焼結体を昇華用
原料として用いることができる。その結果、昇華用原料
を効率良く用いることができ、前記炭化ケイ素単結晶が
効率良く製造される。

【００３７】前記＜２０＞に記載の炭化ケイ素単結晶の
製造方法は、前記＜１８＞又は＜１９＞において、炭化
ケイ素粉末が、高純度のアルコキシシラン及びアルコキ
シシラン重合体から選択される少なくとも１種をケイ素
源とし、加熱により炭素を生成する高純度の有機化合物
を炭素源とし、これらを均一に混合して得た混合物を非
酸化性雰囲気下で加熱焼成して得られた炭化ケイ素粉末
である。前記炭化ケイ素粉末は、高純度であるので、炭
化ケイ素単結晶を成長させる際に、炭化ケイ素単結晶中
への多結晶や多型の混入がなく、円滑に炭化ケイ素単結
晶が成長し、得られた炭化ケイ素単結晶中にマイクロパ
イプ等の欠陥も生じない。

【００３８】前記＜２１＞に記載の炭化ケイ素単結晶の
製造方法は、前記＜２０＞において、前記ケイ素源がテ
トラアルコキシシラン重合体であり、前記炭素源がフェ
ノール樹脂である。このため、前記昇華用原料が、低コ
ストで容易に得られる。

【００３９】前記＜２２＞に記載の炭化ケイ素単結晶の
製造方法は、前記＜２０＞又は＜２１＞において、前記
炭化ケイ素粉末の不純物元素の各含有量が０．５ｐｐｍ
以下である。このため、前記昇華用原料は極めて高純度
であり、前記炭化ケイ素単結晶中への多結晶や多型の混
入、結晶欠陥の発生が効果的に抑制される。

【００４０】前記＜２３＞に記載の炭化ケイ素単結晶
は、前記＜１＞から＜２２＞のいずれかに記載の炭化ケ
イ素単結晶の製造方法により製造される。このため、得
られる炭化ケイ素単結晶は、割れ等の破損がなく、多結
晶や多型の混入やマイクロパイプ等の結晶欠陥が存在せ
ず、極めて高品質であり、絶縁破壊特性、耐熱性、耐放
射線性等に優れ、半導体ウエハ等の電子デバイス、発光
ダイオード等の光学デバイスなどに特に好適である。

【００４１】前記＜２４＞に記載の炭化ケイ素単結晶
は、前記＜２３＞において、非破壊で光学的に画像検出
した中空パイプ状の結晶欠陥が１００個／ｃｍ^２以下で
ある。このため、該炭化ケイ素単結晶は、極めて高品質
であり、絶縁破壊特性、耐熱性、耐放射線性等に特に優
れ、半導体ウエハ等の電子デバイス、発光ダイオード等
の光学デバイスなどに特に好適である。

【００４２】前記＜２５＞に記載の炭化ケイ素単結晶
は、前記＜２３＞又は＜２４＞において、前記不純物元
素の総含有量が１０ｐｐｍ以下である。このため、該炭
化ケイ素単結晶は、極めて高品質である。

【００４３】

【発明の実施の形態】（炭化ケイ素単結晶の製造方法）
以下、本発明の炭化ケイ素単結晶の製造方法について説
明する。本発明の炭化ケイ素単結晶の製造方法は、昇華
させた昇華用原料を炭化ケイ素単結晶の種結晶上で再結
晶させて炭化ケイ素単結晶を成長させる炭化ケイ素単結
晶の製造方法である。

【００４４】本発明の炭化ケイ素単結晶の製造方法にお
いては、以下の第一の態様から第三の態様が挙げられ、
これらの中でも前記第三の態様は、前記第一の態様と前
記第二の態様とをあわせた内容の好ましい態様である。

【００４５】前記第一の態様においては、前記炭化ケイ
素単結晶を、その全成長過程を通して、その成長面の全
面を凸形状に保持したまま成長させる。

【００４６】前記第二の態様においては、反応容器内に
前記昇華用原料を収容し、該反応容器内の該昇華用原料
に略対向する端部に炭化ケイ素単結晶の種結晶を配置
し、前記炭化ケイ素単結晶を、該端部における、該反応
容器内の周側面部との隣接部を除く領域でのみ成長させ
る。

【００４７】前記第三の態様においては、反応容器内に
前記昇華用原料を収容し、該反応容器内の該昇華用原料
に略対向する端部に炭化ケイ素単結晶の種結晶を配置
し、前記炭化ケイ素単結晶を、その全成長過程を通し
て、その成長面の全面を凸形状に保持したまま、かつ前
記端部における、前記反応容器内の周側面部との隣接部
（外側部分）を除く領域（内側部分）でのみ成長させ
る。

【００４８】−反応容器− 前記反応容器としては、特に制限はなく、目的に応じて
適宜選択することができるが、内部に前記昇華用原料を
収容することができ、該昇華用原料に略対向する位置に
前記炭化ケイ素単結晶の種結晶を配置可能な端部を有し
ていることが好ましい。前記端部の形状としては、特に
制限はないが、例えば、略平面形状であるのが好まし
い。

【００４９】前記昇華用原料が収容される部位としては
特に制限はないが、前記炭化ケイ素単結晶の種結晶を配
置可能な端部に略対向する端部であるのが好ましい。こ
の場合、前記反応容器の内部は筒形状となるが、該筒形
状の軸としては、直線状であってもよいし、曲線状であ
ってもよく、該筒型状の軸方向に垂直な断面形状として
は、円形であってもよいし、多角形であってもよい。該
円形状の好ましい例としては、その軸が直線状であり、
かつ、該軸方向に垂直な断面形状が円形であるものが好
適に挙げられる。前記反応容器の内部に２つの端部が存
在する場合、一端部側に前記昇華用原料が収容され、他
端部側に前記炭化ケイ素単結晶の種結晶が配置される。
以下、前記一端部を「昇華用原料収容部」と称すること
があり、前記他端部を「種結晶配置部」と称することが
ある。前記一端部（昇華用原料収容部）の形状として
は、特に制限はなく、平面形状であってもよいし、均熱
化を促すための構造（例えば凸部等）を適宜設けてもよ
い。

【００５０】前記反応容器においては、前記他端部（種
結晶配置部）側が着脱可能に設計されているのが好まし
い。この場合、該他端部（種結晶配置部）側を脱離する
だけで、成長した炭化ケイ素単結晶を容易に該反応容器
から分離することができる点で有利である。このような
反応容器としては、例えば、昇華用原料を収容可能な容
器本体と、該容器本体に対し着脱可能であり、該容器本
体に装着された際に該容器本体内に収容された前記昇華
用原料に対向する面の略中央に炭化ケイ素単結晶の種結
晶を配置可能な蓋体とを備えた反応容器などが好適に挙
げられる。

【００５１】前記一端部（昇華用原料収容部）と前記他
端部（種結晶配置部）との位置関係としては、特に制限
はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前
記一端部（昇華用原料収容部）が下端部であり、前記他
端部（種結晶配置部）が上端部である態様、即ち、該一
端部（昇華用原料収容部）と該他端部（種結晶配置部）
とが重力方向に位置しているのが好ましい。この場合、
前記昇華用原料の昇華が円滑に行われ、また、前記炭化
ケイ素単結晶の成長が、下方に向かって、即ち重力方向
に向かって余分な負荷がかからない状態で行われる点で
好ましい。

【００５２】なお、前記一端部（昇華用原料収容部）側
には、例えば、前記昇華用原料の昇華を効率よく行う目
的で、伝熱性に優れた材料で形成した部材を配置しても
よい。該部材としては、例えば、外周が前記反応容器内
の周側面部と密接可能であり、内部が、前記他端部（種
結晶配置部）に近づくにつれてその径が漸次増加するよ
うな逆錐形状乃至逆錐台形状である部材、などが好適に
挙げられる。

【００５３】なお、前記反応容器の外部に露出する部分
には、目的に応じて、ねじ切り、測温用凹部等が設けら
れていてもよく、該測温用凹部は、前記一端部側及び前
記他端部側の少なくとも一方の部分に設けられているの
が好ましい。

【００５４】前記反応容器の材料としては、特に制限は
なく、目的に応じて適宜選択することができるが、耐久
性、耐熱性、伝熱性等に優れた材料で形成されているの
が好ましく、これらに加えて更に不純物の発生による多
結晶や多型の混入等が少なく、前記昇華用原料の昇華と
再結晶の制御が容易である等の点で黒鉛製であるのが特
に好ましい。

【００５５】前記反応容器は、単独の部材で形成されて
いてもよいし、２以上の部材で形成されていてもよく、
目的に応じて適宜選択することができるが、２以上の部
材で形成されている場合としては、前記他端部（種結晶
配置部）が２以上の部材で形成されているのが好まし
く、前記他端部（種結晶配置部）の中心部とその外周部
とが別の部材で形成されているのが、温度差乃至温度勾
配を形成できる点でより好ましく、具体的には、該中心
部としての、炭化ケイ素単結晶の成長が行われる領域
（内側領域）と、該外周部としての、前記内側領域の外
周に位置し反応容器の内周側面部と隣接する領域（外側
領域）とが別の部材で形成され、かつ該内側領域を形成
する部材における、一端が反応容器の内部に露出し、他
端が反応容器の外部に露出しているのが特に好ましい。

【００５６】この場合、前記他端部（種結晶配置部）を
その外側から加熱した場合、前記外側領域は容易に加熱
されるものの、前記内側領域は、該外側領域との接触抵
抗により加熱され難くなるため、前記外側領域と前記内
側領域との間で温度差が生じ、該内側領域の方が該外側
領域よりも若干温度が低く維持されるため、該内側領域
の方が該外側領域よりも炭化ケイ素が再結晶し易くする
ことができる。更に、前記内側領域を形成する部材にお
ける前記他端が前記反応容器の外部に露出しているの
で、該内側領域は前記反応容器の外部に熱を放熱し易い
ため、該内側領域の方が該外側領域よりも炭化ケイ素が
再結晶を生じ易くさせることができる。

【００５７】なお、前記内側領域を形成する部材におけ
る前記他端が前記反応容器の外部に露出している態様と
しては、特に制限はなく、該内側領域を底面とし前記反
応容器の外部に向けて連続的又は不連続的にその径が変
化する（大きくなる又は小さくなる）形状などが挙げら
れる。このような形状としては、具体的には、前記内側
領域を底面とする柱形状（円柱状、角柱状等が挙げら
れ、円柱状が好ましい）、前記内側領域を底面とする錐
台形状（円錐台状、角錐台状、逆円錐台状、逆角錐台状
等が挙げられ、逆円錐台状が好ましい）などが挙げられ
る。

【００５８】前記反応容器は、前記他端部（種結晶配置
部）における、前記炭化ケイ素単結晶の成長が行われる
領域（内側領域）の外周に位置し反応容器の内周側面部
と隣接する領域（外側領域）の表面が、ガラス状カーボ
ン乃至アモルファスカーボンであるのが好ましい。この
場合、前記外側領域の方が前記内側領域よりも再結晶化
が起こり難い点で好ましい。

【００５９】前記反応容器は、断熱材等で囲まれている
のが好ましい。この場合、前記反応容器における前記一
端部（昇華用原料収容部）及び前記他端部（種結晶配置
部）の略中央は、測温用窓を形成する目的で、前記断熱
材等が設けられていないのが好ましい。また、前記一端
部（昇華用原料収容部）の略中央に前記測温用窓が設け
られている場合には、前記断熱材粉の落下を防ぐための
黒鉛製カバー部材等が更に設けられているのが好まし
い。

【００６０】前記反応容器は、石英管内に配置されるの
が好ましい。この場合、前記昇華用原料の昇華及び再結
晶化のための加熱エネルギーの損失が少ない点で好まし
い。なお、前記石英管は高純度品が入手可能であり、高
純度品を用いると金属不純物の混入が少ない点で有利で
ある。

【００６１】−昇華用原料− 前記昇華用原料としては、炭化ケイ素焼結体を含み、具
体的には、炭化ケイ素焼結体を単独で使用する態様、及
び、該炭化ケイ焼結体と炭化ケイ素粉末とを併用する態
様が挙げられる。前記炭化ケイ素焼結体としては、炭化
ケイ素粉末を溶媒中に分散しスラリー又はペーストを調
製する調製工程と、該スラリー又はペーストを成形し仮
焼して仮焼体を形成する仮焼体形成工程と、該仮焼体に
金属ケイ素を含浸させる気孔封止工程と、を含む炭化ケ
イ素焼結体の製造方法により得られた炭化ケイ素焼結体
（以下、「反応焼結体」と称することがある。）、及
び、炭化ケイ素粉末とボロン化合物と非金属系焼結助剤
とを含む混合物を、２０００〜２４００℃、圧力３００
〜７００ｋｇｆ／ｃｍ^２、非酸化雰囲気下でホットプレ
スするホットプレス工程を含む炭化ケイ素焼結体の製造
方法により得られた炭化ケイ素焼結体（以下、「ホット
プレス焼結体」と称することがある。）等が特に好まし
い。

【００６２】前記反応焼結体を用いれば、所望の形状の
炭化ケイ素焼結体を昇華用原料として用いることができ
る。その結果、昇華用原料を効率良く用いることがで
き、前記炭化ケイ素単結晶が効率良く製造される。前記
ホットプレス焼結体を用いれば、炭化ケイ素の充填密度
の高い炭化ケイ素焼結体を昇華用原料として用いること
ができる。その結果、昇華用原料を効率良く用いること
ができ、前記炭化ケイ素単結晶が効率良く製造される。

【００６３】前記反応焼結体の製造方法において、前記
調製工程で用いる溶媒としては、水、エチルアルコール
等の低級アルコール類、エチルエーテル、アセトン、等
が挙げられる。該調製工程においては、有機バインダー
等を適宜添加するのが好ましい。また得られる反応焼結
体に導電性を付与する目的で窒素又はアルミニウムそれ
ぞれを導入することができ、例えば、窒素源、アルミニ
ウム源からなる有機物質を前記溶媒に溶解し分散した
後、炭化ケイ素粉末と充分に攪拌混合する等が好まし
い。

【００６４】前記窒素源からなる有機物質としては、加
熱により窒素を発生する物質が好ましく、例えば、高分
子化合物（具体的には、ポリイミド樹脂、及びナイロン
樹脂等）、有機アミン（具体的には、ヘキサメチレンテ
トラミン、アンモニア、トリエチルアミン等、及びこれ
らの化合物、塩類）の各種アミン類が挙げられる。これ
らの中でも、ヘキサメチレンテトラミンが好ましい。ま
た、ヘキサミンを触媒として合成され、その合成工程に
由来する窒素を樹脂１ｇに対して２．０ｍｍｏｌ以上含
有するフェノール樹脂も、該窒素源からなる有機物質と
して好適に用いることができる。これらの窒素源からな
る有機物質は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を
併用してもよい。なお、前記アルミニウム源からなる有
機物質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選
択することができる。

【００６５】前記反応焼結体の製造方法において、前記
仮焼体形成工程では、前記スラリー又はペーストを所望
の形状に成形し仮焼する。該仮焼の温度としては、１２
００〜２３００℃が好ましく、１５００〜２０００℃が
好ましい。前記反応焼結体の製造方法において、前記気
孔封止工程では、前記仮焼体に金属ケイ素を含浸させ
る。該含浸では、仮焼体の内部の気孔に、加熱溶融させ
た高純度金属ケイ素を含浸させ、該気孔において、該高
純度金属ケイ素と該仮焼体に含まれる炭素とを反応させ
て炭化ケイ素を生成させて該気孔を埋める。前記高純度
金属ケイ素の形態としては、粉末、顆粒、塊状等のいず
れであってもよく、粒径が２〜５ｍｍの塊状の金属ケイ
素が好適に用いられる。前記含浸は、真空雰囲気又は不
活性ガス雰囲気下で行うのが好ましい。

【００６６】前記ホットプレス焼結体の製造方法におい
て、前記ホットプレス工程で用いるボロン化合物として
は、ＢＮ、Ｂ_２Ｏ_３等が好適に挙げられる。また前記非
金属系焼結助剤としては、加熱により炭素を生成する物
質が挙げられ、加熱により炭素を生成する有機化合物又
はこれらで表面を被覆された炭化ケイ素粉末（粒径：
０．０１〜１μｍ）が特に好適に挙げられ、効果の点か
らは、前者がより好ましい。

【００６７】前記加熱により炭素を生成する有機化合物
としては、具体的には、残炭率の高いコールタールピッ
チ、ピッチタール、フェノール樹脂、フラン樹脂、エポ
キシ樹脂、フェノキシ樹脂やグルコース等の単糖類、蔗
糖等の少糖類、セルロース、デンプン等の多糖類等の各
種糖類が挙げられる。これらは、炭化ケイ素粉末と均質
に混合するという目的から、常温で液状のもの、溶媒に
溶解するもの、熱可塑性或いは熱溶融性のように加熱す
ることにより軟化するもの或いは液状となるもの等が好
適に用いられるが、中でも、得られる成形体の強度が高
いフェノール樹脂、特にレゾール型フェノール樹脂が好
適である。

【００６８】前記炭化ケイ素焼結体としては、前記反応
焼結体及び前記ホットプレス焼結体のいずれかを１種単
独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

【００６９】−−炭化ケイ素粉末−− 前記反応焼結体及びホットプレス焼結体の製造、及び、
前記昇華用原料に用いられる炭化ケイ素粉末の結晶の多
型、使用量、純度、その製造方法等については特に制限
はなく、目的に応じて適宜選択することができる。

【００７０】前記炭化ケイ素粉末の結晶の多型として
は、例えば、４Ｈ、６Ｈ、１５Ｒ、３Ｃなどが挙げら
れ、これらの中でも６Ｈなどが好適に挙げられる。これ
らは、１種単独で使用されるのが好ましいが、２種以上
併用されてもよい。

【００７１】前記炭化ケイ素粉末の使用量としては、製
造する炭化ケイ素単結晶の大きさ、前記反応容器の大き
さ等に応じて適宜選択することができる。

【００７２】前記炭化ケイ素粉末の純度としては、製造
する炭化ケイ素単結晶中への多結晶や多型の混入を可能
な限り防止する観点からは、純度の高いことが好まし
く、具体的には、不純物元素の各含有量が０．５ｐｐｍ
以下であるのが好ましい。

【００７３】ここで、前記不純物元素の含有量は、化学
的な分析による不純物含有量であり、参考値としての意
味を有するに過ぎず、実用的には、前記不純物元素が前
記炭化ケイ素単結晶中に均一に分布しているか、局所的
に偏在しているかによっても、評価が異なってくる。な
お、ここで、「不純物元素」とは、１９８９年ＩＵＰＡ
Ｃ無機化学命名法改訂版の周期律表における１族から１
７族元素に属し、かつ原子番号３以上（但し、炭素原
子、酸素原子及びケイ素原子を除く）である元素をい
う。また、成長する炭化ケイ素単結晶にｎ型あるいはｐ
型の導電性を付与するため故意にそれぞれ窒素、アルミ
ニウムなどのドーパント元素を添加した場合はそれらも
除くこととする。

【００７４】前記炭化ケイ素粉末は、例えば、ケイ素源
として、ケイ素化合物の少なくとも１種と、炭素源とし
て、加熱により炭素を生ずる有機化合物の少なくとも１
種と、重合触媒又は架橋触媒とを溶媒中で溶解し乾燥し
て得られた粉末を非酸化性雰囲気下で焼成することによ
り得られる。

【００７５】前記ケイ素化合物としては、液状のものと
固体のものとを併用することができるが、少なくとも１
種は液状のものから選択する。

【００７６】前記液状のものとしては、アルコキシシラ
ン及びアルコキシシラン重合体が好適に用いられる。

【００７７】前記アルコキシシランとしては、例えば、
メトキシシラン、エトキシシラン、プロポキシシラン、
ブトキシシラン等が挙げられ、これらの中でもハンドリ
ングの点でエトキシシランが好ましい。前記アルコキシ
シランとしては、モノアルコキシシラン、ジアルコキシ
シラン、トリアルコキシシラン、テトラアルコキシシラ
ンのいずれであってもよいが、テトラアルコキシシラン
が好ましい。前記アルコキシシラン重合体としては、重
合度が２〜１５程度の低分子量重合体（オリゴマー）及
びケイ酸ポリマーが挙げられる。

【００７８】前記固体のものとしては、ＳｉＯ、シリカ
ゾル（コロイド状超微細シリカ含有液、内部にＯＨ基や
アルコキシル基を含む）、二酸化ケイ素（シリカゲル、
微細シリカ、石英粉末）等の酸化ケイ素が挙げられる。

【００７９】前記ケイ素化合物は、１種単独で使用して
もよいし、２種以上を併用してもよい。前記ケイ素化合
物の中でも、均質性やハンドリング性が良好な点でテト
ラエトキシシランのオリゴマー、テトラエトキシシラン
のオリゴマーと微粉末シリカとの混合物、等が好まし
い。

【００８０】前記ケイ素化合物は、高純度であるのが好
ましく、初期における各不純物の含有量が２０ｐｐｍ以
下であるのが好ましく、５ｐｐｍ以下であるのがより好
ましい。

【００８１】前記加熱により炭素を生ずる有機化合物と
しては、液状のものを単独で用いてもよいし、液状のも
のと固体のものとを併用してもよい。

【００８２】前記加熱により炭素を生ずる有機化合物と
しては、残炭率が高く、かつ触媒若しくは加熱により重
合又は架橋する有機化合物が好ましく、例えば、フェノ
ール樹脂、フラン樹脂、ポリイミド、ポリウレタン、ポ
リビニルアルコール等の樹脂のモノマーやプレポリマー
が好ましく、その他、セルロース、蔗糖、ピッチ、ター
ル等の液状物が挙げられる。これらの中でも、高純度の
ものが好ましく、フェノール樹脂がより好ましく、レゾ
ール型フェノール樹脂が特に好ましい。

【００８３】前記加熱により炭素を生ずる有機化合物
は、１種単独で用いてもよいし、２以上を併用してもよ
い。前記加熱により炭素を生ずる有機化合物の純度とし
ては、目的に応じて適宜選択することができるが、高純
度の炭化ケイ素粉末が必要な場合には各金属を５ｐｐｍ
以上含有していない有機化合物を用いることが好まし
い。

【００８４】前記重合触媒及び架橋触媒としては、前記
加熱により炭素を生ずる有機化合物に応じて適宜選択で
きるが、前記加熱により炭素を生ずる有機化合物がフェ
ノール樹脂やフラン樹脂の場合、トルエンスルホン酸、
トルエンカルボン酸、酢酸、しゅう酸、マレイン酸、硫
酸等の酸類が好ましく、マレイン酸が特に好ましい。

【００８５】前記加熱により炭素を生ずる有機化合物に
含まれる炭素と、前記ケイ素化合物に含まれるケイ素と
の比（以下「Ｃ／Ｓｉ比」と略記）は、両者の混合物を
１０００℃にて炭化して得られる炭化物中間体を、元素
分析することにより定義される。化学量論的には、前記
Ｃ／Ｓｉ比が３．０の時に得られた炭化ケイ素粉末中の
遊離炭素が０％となるはずであるが、実際には同時に生
成するＳｉＯガスの揮散により低Ｃ／Ｓｉ比において遊
離炭素が発生する。この得られた炭化ケイ素粉末中の遊
離炭素量が適当な量となるように予め配合比を決定して
おくのが好ましい。通常、１気圧近傍で１６００℃以上
での焼成では、前記Ｃ／Ｓｉ比を２．０〜２．５にする
と遊離炭素を抑制することができる。前記Ｃ／Ｓｉ比が
２．５を超えると、前記遊離炭素が顕著に増加する。但
し、雰囲気の圧力を低圧又は高圧で焼成する場合は、純
粋な炭化ケイ素粉末を得るためのＣ／Ｓｉ比は変動する
ので、この場合は必ずしも前記Ｃ／Ｓｉ比の範囲に限定
するものではない。

【００８６】なお、前記炭化ケイ素粉末は、例えば、前
記ケイ素化合物と前記加熱により炭素を生ずる有機化合
物との混合物を硬化することによっても得られる。前記
硬化の方法としては、加熱により架橋する方法、硬化触
媒により硬化する方法、電子線や放射線による方法、な
どが挙げられる。前記硬化触媒としては、前記加熱によ
り炭素を生ずる有機化合物の種類等に応じて適宜選択す
ることができ、フェノール樹脂やフラン樹脂の場合に
は、トルエンスルホン酸、トルエンカルボン酸、酢酸、
しゅう酸、塩酸、硫酸、マレイン酸等の酸類、ヘキサミ
ン等のアミン類などが好適に挙げられる。これらの硬化
触媒を用いる場合、該硬化触媒は溶媒に溶解し又は分散
される。前記溶媒としては、低級アルコール（例えばエ
チルアルコール等）、エチルエーテル、アセトンなどが
挙げられる。

【００８７】以上により得られた炭化ケイ素粉末は、窒
素又はアルゴン等の非酸化性雰囲気中、８００〜１００
０℃にて３０〜１２０分間、焼成される。前記焼成によ
り前記炭化ケイ素粉末が炭化物になり、該炭化物を、ア
ルゴン等の非酸化性雰囲気中、１３５０〜２０００℃で
焼成することにより、炭化ケイ素粉末が生成される。

【００８８】前記焼成の温度と時間とは、得ようとする
炭化ケイ素粉末の粒径等に応じて適宜選択することがで
き、炭化ケイ素粉末のより効率的な生成の点で前記温度
は１６００〜１９００℃が好ましい。なお、前記焼成の
後に、不純物を除去し高純度の炭化ケイ素粉末を得る目
的で、例えば、２０００〜２４００℃で３〜８時間加熱
処理を行うのが好ましい。

【００８９】以上により得られた炭化ケイ素粉末は、大
きさが不均一であるため、解粉、分級、等を行うことに
より所望の粒度にすることができる。前記炭化ケイ素粉
末の平均粒径としては、１０〜７００μｍが好ましく、
１００〜４００μｍがより好ましい。前記平均粒径が１
０μｍ未満であると、炭化ケイ素単結晶を成長させるた
めの炭化ケイ素の昇華温度（１８００〜２７００℃）で
速やかに焼結を起こしてしまうため、昇華表面積が小さ
くなり、炭化ケイ素単結晶の成長が遅くなることがあ
り、また、炭化ケイ素粉末を前記反応容器内へ収容させ
る際や、成長速度調整のために再結晶雰囲気の圧力を変
化させる際に、炭化ケイ素粉末が飛散し易くなる。一
方、前記平均粒径が５００μｍを超えると、炭化ケイ素
粉末自身の比表面積が小さくなるため、やはり炭化ケイ
素単結晶の成長が遅くなることがある。

【００９０】前記炭化ケイ素粉末としては、４Ｈ、６
Ｈ、１５Ｒ、３Ｃ、これらの混合物等のいずれであって
もよい。なお、前記炭化ケイ素粉末のグレードとして
は、特に制限はなく、一般に市販されているものでよい
が、高純度のものであることが好ましい。

【００９１】なお、該炭化ケイ素粉末を用いて成長させ
た炭化ケイ素単結晶にｎ型又はｐ型の導電性を付与する
目的で窒素又はアルミニウムなどをそれぞれ導入するこ
とができ、該窒素又はアルミニウムを前記炭化ケイ素粉
末の製造時に導入する場合は、まず前記ケイ素源と、前
記炭素源と、窒素源又はアルミニウム源からなる有機物
質と、前記重合又は架橋触媒とを均一に混合すればよ
い。このとき、例えば、フェノール樹脂等の炭素源と、
ヘキサメチレンテトラミン等の窒素源からなる有機物質
と、マレイン酸等の重合又は架橋触媒とを、エタノール
等の溶媒に溶解する際に、テトラエトキシシランのオリ
ゴマー等のケイ素源と十分に混合することが好ましい。

【００９２】前記窒素源からなる有機物質、アルミニウ
ム源からなる有機物質は、前述した窒素源からなる有機
物質、アルミニウム源からなる有機物質と同様である。

【００９３】前記窒素源からなる有機物質の添加量とし
ては、前記ケイ素源と前記炭素源とを同時に添加する場
合には、前記ケイ素源１ｇ当たり窒素が１ｍｍｏｌ以上
含有することが好ましく、前記ケイ素源１ｇに対して８
０〜１０００μｇが好ましい。

【００９４】−昇華− 前記昇華用原料の昇華としては、特に制限はないが、再
結晶化を行うのに必要な加熱を行うための加熱手段とは
別個の加熱手段を用いて行うのが、加熱手段の精密制
御、独立制御等の点で好ましい。このような態様の場
合、加熱手段の数は、２以上となるが、本発明において
は２つが好ましい。前記加熱手段が２つの好ましい態様
の場合、前記昇華用原料を昇華可能とする昇華雰囲気を
形成するための加熱手段が第一加熱手段であり、昇華さ
れた前記昇華用原料が前記炭化ケイ素単結晶の種結晶近
傍でのみ再結晶可能とする前記再結晶雰囲気を形成する
ための加熱手段が第二加熱手段である。

【００９５】前記第一加熱手段は、前記反応容器の一端
部（昇華用原料収容部）側に配置され、前記昇華用原料
を昇華可能とするように昇華雰囲気を形成し、前記昇華
用原料を加熱して昇華させる。前記第一加熱手段として
は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することが
でき、例えば、誘導加熱手段、抵抗加熱手段などが挙げ
られるが、温度制御が容易な点で誘導加熱手段が好まし
く、該誘導加熱手段の中でも、誘導加熱可能なコイルで
あるのが好ましい。

【００９６】前記第一加熱手段が誘導加熱可能なコイル
である場合、その環巻された巻数としては、特に制限は
なく、前記第二加熱手段との距離、前記反応容器の材料
等により加熱効率や温度効率が最適となるように決定す
ることができる。

【００９７】−炭化ケイ素単結晶の成長− 前記炭化ケイ素単結晶の成長は、前記反応容器の前記他
端部（種結晶配置部）に配置された炭化ケイ素単結晶の
種結晶上で行われる。前記炭化ケイ素単結晶の種結晶と
しては、その結晶の多型、大きさ等については、目的に
応じて適宜選択することができるが、前記結晶の多型と
しては、通常、得ようとする炭化ケイ素単結晶の多型と
同じ多型が選択される。

【００９８】前記炭化ケイ素単結晶を前記種結晶上に再
結晶化し、成長させるには、前記昇華用原料が昇華する
温度よりも低い温度にし、昇華した前記昇華用原料が前
記種結晶近傍でのみ再結晶可能となるような再結晶雰囲
気（換言すれば、前記種結晶が配置される面の径方向に
おいて、中心部（内側領域の中心）に近づくほど温度が
低くなるような温度分布となる雰囲気）を形成するのが
好ましい。

【００９９】前記再結晶雰囲気の形成は、前記第二加熱
手段により好適に行うことができる。このような第二加
熱手段は、前記反応容器の他端部（種結晶配置部）側に
配置され、前記第一加熱手段により昇華された前記昇華
用原料が炭化ケイ素単結晶の種結晶近傍でのみ再結晶可
能となるように再結晶雰囲気を形成し、該昇華用原料を
前記炭化ケイ素単結晶の種結晶上に再結晶させる。

【０１００】前記第二加熱手段としては、特に制限はな
く、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、誘
導加熱手段、抵抗加熱手段などが挙げられるが、温度制
御が容易な点で誘導加熱手段が好ましく、該誘導加熱手
段の中でも、誘導加熱可能なコイルであるのが好まし
い。

【０１０１】前記第二加熱手段が誘導加熱可能なコイル
である場合、その環巻された巻数としては、特に制限は
なく、前記第一加熱手段との距離、前記反応容器の材料
等により加熱効率や温度効率が最適となるように決定す
ることができる。

【０１０２】前記第二加熱手段に通電する誘導加熱電流
の量は、前記第一加熱手段に通電する誘導加熱電流の量
との関係で適宜決定することができ、両者の関係として
は、前記第一加熱手段における誘導加熱電流の電流値
が、前記第二加熱手段における誘導加熱電流の電流値よ
りも大きくなるように設定するのが好ましい。この場
合、前記昇華用原料が昇華する雰囲気の温度よりも前記
種結晶上近傍での再結晶雰囲気の温度の方が低く維持さ
れ、再結晶化が容易に行われる点で有利である。

【０１０３】また、前記第二加熱手段における誘導加熱
電流の電流値としては、成長する炭化ケイ素単結晶の径
が大きくなるにつれて、連続的又は段階的に小さくなる
ように制御するのが好ましい。この場合、前記炭化ケイ
素単結晶が成長するにつれて前記第二加熱手段による加
熱量が小さく制御されるので、成長を続ける前記炭化ケ
イ素単結晶の近傍でしか再結晶が行なわれず、該炭化ケ
イ素単結晶の周囲に多結晶が生ずることが効果的に抑制
される点で有利である。

【０１０４】なお、前記第二加熱手段における誘導加熱
電流の電流値としては、前記炭化ケイ素単結晶の種結晶
の径が大きい場合には小さくなるように制御し、該径が
小さい場合には大きくなるように制御するのが好ましい
傾向がある。

【０１０５】本発明においては、前記第二加熱手段は、
前記第一加熱手段とは独立にその制御を行うことができ
るので、炭化ケイ素単結晶の成長速度に応じて、該第二
加熱手段の加熱量を適宜調節することにより、炭化ケイ
素単結晶の全成長過程を通して好ましい成長速度を維持
することができる。

【０１０６】前記第二加熱手段により形成される再結晶
雰囲気の温度としては、前記第一加熱手段により形成さ
れる前記昇華雰囲気の温度よりも、３０〜３００℃低い
のが好ましく、３０〜１５０℃低いのがより好ましい。

【０１０７】前記第二加熱手段により形成される再結晶
雰囲気の圧力としては、１０〜１００Ｔｏｒｒ（１３３
０〜１３３００Ｐａ）が好ましい。なお、この圧力条件
にする場合には、設定温度にまで加熱された状態で減圧
を行い、前記所定の数値範囲内になるように圧力条件を
調整するのが好ましい。また、前記再結晶雰囲気は、ア
ルゴンガス等の不活性ガス雰囲気にしておくのが好まし
い。

【０１０８】本発明においては、前記第一加熱手段によ
り制御される、前記反応容器内の、昇華用原料を収容し
た一端部（昇華原料収容部）側の温度と、前記第二加熱
手段により制御される、前記反応容器内の、前記炭化ケ
イ素単結晶の種結晶を配置した他端部（種結晶配置部）
側における中心部の温度及び該中心部の外側に位置し反
応容器の内周側面部との隣接部の温度とを、以下のよう
な関係で制御するのが、大径の炭化ケイ素単結晶を得る
観点からは好ましい。即ち、昇華用原料を収容した一端
部側の温度をＴ_１とし、炭化ケイ素単結晶の種結晶を配
置した他端部側の温度をＴ_２とし、該他端部側におけ
る、反応容器の内周側面部との隣接部の温度Ｔ_３とした
時、Ｔ_３−Ｔ_２及びＴ_１−Ｔ_２が連続的又は段階的に大
きくなるように制御するのが好ましい。

【０１０９】この場合、Ｔ_１−Ｔ_２が連続的又は段階的
に大きくなるので、経時的に、炭化ケイ素単結晶が前記
一端部側に向かって成長を続けても、該炭化ケイ素単結
晶の結晶成長先端側は常に再結晶が起こり易い状態に維
持される。一方、Ｔ_３−Ｔ_２が連続的又は段階的に大き
くなるので、経時的に、炭化ケイ素単結晶が前記他端部
側における外周方向に向かって成長を続けても、該炭化
ケイ素単結晶の結晶成長外周端側は常に再結晶が起こり
易い状態に維持される。その結果、炭化ケイ素多結晶の
生成が効果的に抑制され、該炭化ケイ素単結晶は、その
径を拡大しながらその厚みを増す方向に成長を続け、最
終的には、炭化ケイ素多結晶等の混入がなく、大径の炭
化ケイ素単結晶が得られる点で有利である。

【０１１０】本発明においては、前記炭化ケイ素単結晶
は、前記第一の態様から第三の態様により再結晶し成長
する。

【０１１１】前記第一の態様においては、前記炭化ケイ
素単結晶を、その全成長過程を通して、その成長面の全
面を凸形状に保持したまま成長させる。この場合、前記
炭化ケイ素単結晶の成長面の全面において、前記他端部
（種結晶配置部）側に陥没した凹部が輪状に形成される
ことがない。

【０１１２】前記第二の態様においては、前記炭化ケイ
素単結晶の成長が、前記反応容器の前記端部における、
該反応容器内の周側面部との隣接部を除く領域（内側領
域）でのみ行われる。この場合、炭化ケイ素多結晶が、
前記他端部（種結晶配置部）における、該反応容器内の
周側面部に、接触した状態で成長することがない。この
ため、成長した炭化ケイ素単結晶を室温まで冷却した際
に、炭化ケイ素多結晶側から炭化ケイ素単結晶側に熱膨
張差に基づく応力が集中して印加されることがなく、得
られる炭化ケイ素単結晶に割れ等の破損が生じてしまう
ことがない。

【０１１３】前記第三の態様においては、前記炭化ケイ
素単結晶を、その全成長過程を通して、その成長面の全
面を凸形状に保持したまま、かつ前記反応容器の前記端
部における、該反応容器内の周側面部との隣接部を除く
領域（内側領域）でのみ行われる。この場合、前記炭化
ケイ素単結晶の成長面の全面において、前記反応容器の
前記他端部（種結晶配置部）側に陥没した凹部が輪状に
形成されることがなく、また、炭化ケイ素多結晶が、前
記他端部（種結晶配置部）における、該反応容器内の周
側面部に、接触した状態で成長することがない。このた
め、成長した炭化ケイ素単結晶を室温まで冷却した際
に、炭化ケイ素多結晶側から炭化ケイ素単結晶側に熱膨
張差に基づく応力が集中して印加されることがなく、得
られる炭化ケイ素単結晶に割れ等の破損が生じてしまう
ことがない。

【０１１４】成長する前記炭化ケイ素単結晶の形状とし
ては、その成長面の全面がその成長方向側に凸形状であ
るのが好ましく、前記一端部（昇華用原料収容部）と前
記他端部（種結晶配置部）とが対向している場合には、
前記昇華用原料側、即ち前記一端部（昇華用原料収容
部）側に向かってその成長面の全面が凸形状であるのが
好ましい。この場合、多結晶や多型の混入が多く、熱膨
張差による応力が集中し易いと考えられるところの、前
記他端部（種結晶配置部）側に陥没した凹部が存在しな
い点で好ましい。

【０１１５】なお、成長する前記炭化ケイ素単結晶の形
状としては、その成長面の全面がその成長方向と反対側
に凹形状となっている部分を含まない限り、前記凸形状
となっていなくても平坦な個所が一部に含まれていても
よい。

【０１１６】また、炭化ケイ素単結晶を含む炭化ケイ素
の結晶の形状としては、前記昇華用原料側、即ち前記一
端部側に向かって略山形であるのが好ましく、その径が
漸次小さくなる略山形であるのがより好ましい。なお、
前記略山形である炭化ケイ素の結晶における裾野部分、
即ち外周部分においては、炭化ケイ素多結晶や多型が混
入することがあるが、この混入は、前記種結晶の厚み、
大きさ、形状等と、前記第二加熱手段による加熱量との
条件の組み合わせにより、その発生を防止することがで
きる。該炭化ケイ素多結晶や多型の混入を防止すると、
前記炭化ケイ素を含む炭化ケイ素の結晶が、炭化ケイ素
単結晶のみからなるものとすることができる点で好まし
い。

【０１１７】なお、本発明においては、前記反応容器内
の周側面部にリング状の板部材を前記他端部（種結晶配
置部）と略平行に固定配置してもよい。この場合、前記
炭化ケイ素単結晶を前記種結晶上に再結晶し成長させる
際、前記種結晶上には前記炭化ケイ素単結晶のみを再結
晶し成長させることができ、炭化ケイ素多結晶を発生さ
せないか、あるいは前記リング状の板部材上に選択的に
析出させることができる。なお、この場合、得られる炭
化ケイ素単結晶の径は、前記リング状の板部材の分だけ
制約を受ける。

【０１１８】本発明においては、前記炭化ケイ素単結晶
の効率的な成長を行う目的で、前記第一加熱手段と前記
第二加熱手段との間の干渉を防止するための干渉防止手
段を用いることが好ましい。

【０１１９】前記干渉防止手段としては、特に制限はな
く、前記第一加熱手段及び前記第二加熱手段の種類等に
応じて適宜選択することができるが、例えば、干渉防止
コイル、干渉防止板などが挙げられ、前記第一加熱手段
及び前記第二加熱手段が前記誘導加熱可能なコイルであ
る場合には、干渉防止コイルなどが好適に挙げられる。

【０１２０】前記干渉防止コイルは、誘導電流を通電可
能であり、誘導電流を通電させることにより、該第一加
熱手段と該第二加熱手段との間における干渉を防止する
機能を有するものが好ましい。前記干渉防止コイルは、
前記第一加熱手段と前記第二加熱手段との間に配置され
るのが好ましい。この場合、前記第一加熱手段及び前記
第二加熱手段による誘導加熱を同時に行った際に、該干
渉防止コイルに誘導電流が流れ、該干渉防止コイルが両
者間における干渉を極小化し防止することができる点で
好ましい。

【０１２１】前記干渉防止コイルは、それ自身に流れる
誘導電流により加熱されないように設計するのが好まし
く、それ自身冷却可能であるのがより好ましく、水等の
冷却媒体を流通可能なのが特に好ましい。この場合、該
干渉防止コイルに前記第一加熱手段及び前記第二加熱手
段における誘導電流が流れたとしても、該干渉防止コイ
ルが加熱されることがなく、このため前記反応容器を加
熱することもない点で好ましい。

【０１２２】前記干渉防止コイルの環巻された巻数とし
ては、特に制限はなく、前記第一加熱手段及び前記第二
加熱手段の種類、これらに誘起される電流の量等により
異なり一概に規定することはできないが、一重程度であ
っても十分である。

【０１２３】以上、本発明の炭化ケイ素単結晶の製造方
法によると、高品質な本発明の炭化ケイ素単結晶を効率
よく、かつ割れ等の破損がない状態で容易に製造するこ
とができる。

【０１２４】以上の本発明の炭化ケイ素単結晶の製造方
法は、例えば、下記装置により好適に行うことができ
る。

【０１２５】前記装置としては、例えば、坩堝と、第一
誘導加熱コイルと、第二誘導加熱コイルとを少なくとも
備えてなり、前記第一誘導加熱コイル及び前記第二誘導
加熱コイルの間に配置する干渉防止コイルなど必要に応
じて適宜選択したその他の部材等を備えてなる装置が挙
げられる。

【０１２６】前記坩堝としては、特に制限はなく、公知
のものの中から適宜選択することができ、一般に容器本
体と蓋体とを備える。前記坩堝の材質としては、特に制
限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ
るが、黒鉛製であるのが特に好ましい。

【０１２７】前記容器本体としては、前記昇華用原料を
収容することができる機能を有する限り特に制限はな
く、公知のものを採用することができる。前記蓋体とし
ては、前記容器本体に対し着脱可能であるのが好まし
く、公知のものを採用することができる。前記容器本体
と前記蓋体とは、嵌合、螺合等のいずれで着脱自在に設
計されていてもよいが、螺合によるものが好ましい。

【０１２８】前記装置においては、通常、前記蓋体が前
記容器本体に装着された際に該容器本体内に収容された
前記昇華用原料に対向する面の略中央に前記炭化ケイ素
単結晶の種結晶が配置される。

【０１２９】前記第一誘導加熱コイルは、通電により加
熱し、前記昇華用原料を昇華可能となるように昇華雰囲
気を形成することができる限り特に制限はなく、誘導加
熱可能なコイルなどが好適に挙げられる。前記第一誘導
加熱コイルは、前記坩堝における、前記昇華用原料が収
容された部分の外周に環巻された状態で配置される。

【０１３０】前記第二誘導加熱コイルは、前記第一誘導
加熱コイルにより昇華された前記昇華用原料が前記炭化
ケイ素の種結晶近傍でのみ再結晶可能となるように再結
晶雰囲気を形成し、該昇華用原料を前記炭化ケイ素の種
結晶上に再結晶させることができる限り特に制限はな
く、誘導加熱可能なコイルなどが挙げられる。前記第二
誘導加熱コイルは、前記坩堝における、前記炭化ケイ素
の種結晶が配置された部分の外周に環巻された状態で配
置される。

【０１３１】前記装置においては、前記第一誘導加熱コ
イルが前記昇華用原料を昇華可能となるように昇華雰囲
気を形成し、前記昇華用原料を昇華させる。そして、前
記第二誘導加熱コイルが、前記第一誘導加熱コイルによ
り昇華された前記昇華用原料が前記種結晶近傍でのみ再
結晶可能となるように再結晶雰囲気を形成し、該昇華用
原料を前記種結晶上に再結晶させる。このため、成長す
る炭化ケイ素単結晶が、その全成長過程において、その
成長面の全面がその成長方向に向かって凸形状に維持さ
れ、前記蓋体側に陥没した凹部が輪状に形成されること
がなく、また、炭化ケイ素多結晶が、前記容器本体内の
周側面部に接触した状態で成長することもない。このた
め、成長した炭化ケイ素単結晶を室温まで冷却した際
に、炭化ケイ素多結晶側から炭化ケイ素単結晶側に熱膨
張差に基づく応力が集中して印加されることがなく、得
られる炭化ケイ素単結晶に割れ等の破損が生じてしまう
ことがない。その結果、割れ等の破損がなく、多結晶や
多型の混入やマイクロパイプ等の結晶欠陥が存在しない
高品質の炭化ケイ素単結晶を効率よくかつ確実に製造す
ることができる。

【０１３２】（炭化ケイ素単結晶）本発明の炭化ケイ素
単結晶は、前記本発明の炭化ケイ素単結晶の製造方法に
より製造される。本発明の炭化ケイ素単結晶は、非破壊
で光学的に画像検出した結晶欠陥（パイプ欠陥）が１０
０個／ｃｍ^２以下であるのが好ましく、５０個／ｃｍ^２
以下であるのがより好ましく、１０個／ｃｍ^２以下であ
るのが特に好ましい。前記結晶欠陥は、例えば、以下の
ようにして検出することができる。即ち、該炭化ケイ素
単結晶に対し、反射照明に適当量の透過照明を加えた照
明を当て、該炭化ケイ素単結晶の表面の結晶欠陥（パイ
プ欠陥）の開口部に顕微鏡焦点を合わせた際に、該パイ
プ欠陥の内部へと続く部分が該開口部の像よりも弱い影
として該開口部につながって観察することができる条件
下で、該炭化ケイ素単結晶の全面を走査して顕微鏡画像
を得た後、該顕微鏡画像を画像処理することにより、該
パイプ欠陥に特長的な形状のみを抽出してその数を計測
することにより、該パイプ欠陥を検出することができ
る。

【０１３３】なお、上記の検出によると、前記炭化ケイ
素単結晶の表面に付着した異物や研磨傷、空隙欠陥など
の前記パイプ欠陥以外の欠陥が混在する中から、前記パ
イプ欠陥のみを非破壊で正確に検出することができ、し
かも、例えば０．３５μｍ程度の微小な前記パイプ欠陥
までも正確に検出することができる。一方、従来から、
溶融アルカリにより前記パイプ欠陥部分を選択的にエッ
チングし、拡大して検出する方法が行われているが、こ
の方法の場合には、隣接する前記パイプ欠陥同士がエッ
チングにより互いに合一し、結果として前記パイプ欠陥
の数が少なく検出されてしまうという問題がある。

【０１３４】前記炭化ケイ素単結晶における前記不純物
元素の総含有量としては、１０ｐｐｍ以下であるのが好
ましい。

【０１３５】本発明の炭化ケイ素単結晶は、多結晶や多
型の混入やマイクロパイプ等の結晶欠陥がなく、極めて
高品質であるので、絶縁破壊特性、耐熱性、耐放射線性
等に優れ、半導体ウエハ等の電子デバイス、発光ダイオ
ード等の光学デバイスなどに特に好適である。

【０１３６】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明するが、本発明
はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。

【０１３７】（実施例１）図１に示す炭化ケイ素単結晶
の製造装置１を用いて炭化ケイ素単結晶を製造した。な
お、炭化ケイ素単結晶の製造装置１を実施すると本発明
の炭化ケイ素単結晶の製造方法をも実施することにな
る。

【０１３８】炭化ケイ素単結晶の製造装置１は、昇華用
原料（炭化ケイ素焼結体）４０を収容可能な容器本体１
２、及び容器本体１２に対し螺合により着脱可能であ
り、容器本体１２に装着された際に容器本体１２内に収
容された昇華用原料４０に対向する面の略中央に炭化ケ
イ素単結晶の種結晶５０を配置可能な蓋体１１を備えた
黒鉛製坩堝１０と、黒鉛製坩堝１０を石英管３０の内部
に固定させる支持棒３１と、石英管３０の外周であって
黒鉛製坩堝１０における昇華用原料４０が収容された部
分に配置された第一誘導加熱コイル２１と、石英管３０
の外周であって黒鉛製坩堝１０における蓋体１１が位置
する部分に配置された第二誘導加熱コイル２０とを備え
る。なお、黒鉛製坩堝１０は、断熱材（図示せず）で覆
われている。

【０１３９】昇華用原料（炭化ケイ素焼結体）４０とし
ては、上述したホットプレス焼結体を用い、該ホットプ
レス焼結体の原料である炭化ケイ素粉末として、上述し
た、高純度のテトラエトキシシラン重合体をケイ素源と
し、レゾール型フェノール樹脂を炭素源とし、これらを
均一に混合して得た混合物をアルゴン雰囲気下で加熱焼
成して得られた炭化ケイ素粉末（６Ｈ（一部３Ｃを含
む）、平均粒径２００μｍ）を用いた。炭化ケイ素単結
晶の種結晶５０としては、６Ｈのレーリー結晶を用い
た。

【０１４０】炭化ケイ素単結晶の製造装置１において、
第一誘導加熱コイル２１に電流を通電させこれを加熱し
た。その熱で昇華用原料４０を加熱し（２５００℃にま
で加熱した後、アルゴンガス雰囲気で圧力を５０Ｔｏｒ
ｒ（６６４５Ｐａ）に維持した）。昇華用原料４０は、
所定の温度（２５００℃）にまで加熱されて昇華した。
昇華した昇華用原料４０は、再結晶化温度にまで冷却さ
れない限り再結晶しない。ここで、蓋体１１側は、第二
誘導加熱コイル２０により加熱されており、昇華用原料
４０側よりも温度が低く（種結晶の温度は２４００
℃）、昇華した昇華用原料４０が再結晶し得る再結晶雰
囲気（圧力は５０Ｔｏｒｒ（６６４５Ｐａ））に維持さ
れているため、炭化ケイ素単結晶の種結晶５０上近傍に
のみ炭化ケイ素が再結晶し、炭化ケイ素の結晶が成長し
た。

【０１４１】このとき、図２に示す通り、炭化ケイ素単
結晶の種結晶５０上には炭化ケイ素単結晶６０が再結晶
し成長し、炭化ケイ素単結晶の種結晶５０の外周縁部に
は炭化ケイ素多結晶７０が再結晶し成長した。炭化ケイ
素単結晶６０の成長は、その全成長過程において昇華用
原料４０側に向かって凸形状が維持され、蓋体１１側に
陥没した凹部が輪状に形成されることがなく、また、炭
化ケイ素多結晶７０が、容器本体１２内の周側面部１３
に接触した状態で成長することもなかった。

【０１４２】その結果、図３に示す通り、成長した炭化
ケイ素単結晶６０を室温まで冷却した際に、炭化ケイ素
多結晶７０側から炭化ケイ素単結晶６０側に熱膨張差に
基づく応力が集中して印加されることがなく、得られる
炭化ケイ素単結晶６０に割れ等の破損が生じてしまうこ
ともなかった。

【０１４３】得られた炭化ケイ素単結晶６０について、
評価したところ、多結晶や多型の混入がなく、マイクロ
パイプの結晶欠陥も４個／ｃｍ^２とほとんど存在せず極
めて高品質であった。なお、前記マイクロパイプの結晶
欠陥の検出は、得られた炭化ケイ素単結晶６０を厚み
０．４ｍｍに切断し、鏡面研磨により表面粗さ０．４ｎ
ｍのウエハとし、アルカリ洗浄により表面の異物を極力
除去した後に、後述の通り検出した。即ち、アルカリ洗
浄後の前記ウエハに対し、反射照明に適当量の透過照明
を加えた照明を当て、前記ウエハ表面のマイクロパイプ
の開口部に顕微鏡焦点を合わせた際に、該マイクロパイ
プの内部へと続く部分が該開口部の像よりも弱い影とし
て該開口部につながって観察することができる条件下
で、前記ウエハの全面を走査して顕微鏡画像を得た後、
該顕微鏡画像を画像処理することにより、該マイクロパ
イプに特長的な形状のみを抽出してその数を計測するこ
とにより、該マイクロパイプを検出した。なお、この検
出では、０．３５μｍ程度の微小なマイクロパイプまで
も非破壊で正確に検出した。また炭化ケイ素単結晶６０
の製造において、所定時間経過後の昇華用原料４０は、
重量が減少しており、効率良く原料が昇華されたことが
わかった。更に、必要とされた電気エネルギーの総量が
少なく、効率良く炭化ケイ素単結晶６０が製造されたこ
とがわかった。

【０１４４】（実施例２）実施例１において、黒鉛製坩
堝１０を図４に示す黒鉛製坩堝１０に変更した以外は実
施例１と同様にした。その結果、実施例１と同様の結果
が得られた。図４に示す黒鉛製坩堝１０は、蓋体１１に
内側領域形成部１５が設けられている点でのみ、実施例
１で使用した図１に示す黒鉛製坩堝１０と相違する。内
側領域形成部１５は、図４に示す通り、炭化ケイ素単結
晶の種結晶が配置される前記内側領域を底面とする円柱
状であり、その一端が外部に露出している。内側領域形
成部１５の材料は、熱伝導度が１１７Ｊ／ｍ／ｓ／℃
（Ｗ／ｍ・Ｋ）であり、内側領域形成部１５以外の蓋体
１１の材料は、熱伝導度が１２９Ｊ／ｍ／ｓ／℃（Ｗ／
ｍ・Ｋ）であった。実施例２の場合、前記内側領域が前
記外側領域とは別の部材（内側領域形成部１５）で形成
されているため、接触抵抗の差により加熱され難くなっ
ており、また、内側領域形成部１５の一端が外部に露出
しているので熱を外部に放熱し易くなっているので、炭
化ケイ素の再結晶が容易に行われた。また炭化ケイ素単
結晶６０の製造において、所定時間経過後の昇華用原料
４０は、重量が減少しており、効率良く原料が昇華され
たことがわかった。更に、必要とされた電気エネルギー
の総量が少なく、効率良く炭化ケイ素単結晶６０が製造
されたことがわかった。

【０１４５】（実施例３）実施例１において、黒鉛製坩
堝１０を図５に示す黒鉛製坩堝１０に変更した以外は実
施例１と同様にした。その結果、実施例１と同様の結果
が得られた。図５に示す黒鉛製坩堝１０は、蓋体１１に
内側領域形成部１５が設けられている点でのみ、実施例
１で使用した図１に示す黒鉛製坩堝１０と相違する。内
側領域形成部１５は、図５に示す通り、炭化ケイ素単結
晶の種結晶が配置される前記内側領域を底面とし前記外
部に向けて不連続的に２段階その径が大きくなる階段状
を底面とする形状であり、その一端が外部に露出してい
る。内側領域形成部１５の材料は、熱伝導度が１１７Ｊ
／ｍ／ｓ／℃（Ｗ／ｍ・Ｋ）であり、内側領域形成部１
５以外の蓋体１１の材料は、熱伝導度が１２９Ｊ／ｍ／
ｓ／℃（Ｗ／ｍ・Ｋ）であった。実施例３の場合、前記
内側領域が前記外側領域とは別の部材で形成されている
ため、接触抵抗の差により加熱され難くなっており、ま
た、内側領域形成部１５の一端が外部に露出しているの
で熱を外部に放熱し易くなっているので、炭化ケイ素の
再結晶が容易に行われた。また炭化ケイ素単結晶６０の
製造において、所定時間経過後の昇華用原料４０は、重
量が減少しており、効率良く原料が昇華されたことがわ
かった。更に、必要とされた電気エネルギーの総量が少
なく、効率良く炭化ケイ素単結晶６０が製造されたこと
がわかった。

【０１４６】（実施例４）実施例１において、以下の点
が相違する以外は実施例１と同様にした。即ち、用いた
炭化ケイ素粉末が、６Ｈ、平均粒径が３００μｍであ
り、炭化ケイ素単結晶の種結晶５０は、実施例１で得ら
れたバルクの炭化ケイ素単結晶を切断し、全面を鏡面研
磨して得られた１５Ｒのウエハ（直径４０ｍｍ・厚み
０．５ｍｍ）によるウエハである。そして、第一誘導加
熱コイル２１に２０ｋＨｚの電流を通電させこれを加熱
し、第二誘導加熱コイル２０に４０ｋＨｚの電流を通電
させこれを昇温し、加熱した。黒鉛製坩堝１０の下部
（昇華用原料４０の収容部）を２３１２℃、黒鉛製坩堝
１０の上部（蓋体１１における炭化ケイ素単結晶の種結
晶５０の配置部）を２２９０℃にそれぞれ加熱した。こ
のとき、第一誘導加熱コイル２１への供給電力は１０．
３ｋＷであり、誘導加熱電流（ＬＣ回路への供給電流）
は２６０Ａであり、第二誘導加熱コイル２０への供給電
力は４．６ｋＷであり、誘導加熱電流は９８Ａであっ
た。圧力を常圧から１時間かけて２０Ｔｏｒｒ（２６５
８Ｐａ）に減圧し、２０時間維持したところ、図６に示
すように、昇華用原料４０側に向かって凸形状が維持さ
れた炭化ケイ素単結晶６０が得られた。このとき、炭化
ケイ素単結晶６０における該凸形状の先端までの高さは
１２ｍｍであり、炭化ケイ素単結晶６０とその周囲に形
成された炭化ケイ素多結晶とを含む炭化ケイ素の成長結
晶の直径は８７ｍｍであった。炭化ケイ素単結晶６０に
おいては、蓋体１１方向に陥没する凹部が輪状に形成さ
れることがなかった。また、炭化ケイ素単結晶６０は、
黒鉛製坩堝１０の容器本体１２の周側面部１３に接触し
た状態で成長することはなかった。更に、炭化ケイ素単
結晶６０は、その周囲に炭化ケイ素多結晶７０が僅かし
か発生していなかった。更にまた、炭化ケイ素単結晶６
０の製造において、所定時間経過後の昇華用原料４０
は、重量が減少しており、効率良く原料が昇華されたこ
とがわかった。更に、必要とされた電気エネルギーの総
量が少なく、効率良く炭化ケイ素単結晶６０が製造され
たことがわかった。

【０１４７】（実施例５）実施例４において、以下の点
が相違する以外は実施例１と同様にした。即ち、炭化ケ
イ素単結晶の種結晶５０の直径が２０ｍｍ・厚み０．５
ｍｍであり、黒鉛製坩堝１０の下部（昇華用原料４０の
収容部）を２３４９℃に加熱し、黒鉛製坩堝１０の上部
（蓋体１１における炭化ケイ素単結晶の種結晶５０の配
置部）の加熱温度が２３１７℃であり、その際の第二誘
導加熱コイル２０への供給電力が５．５ｋＷであり、誘
導加熱電流が１１８Ａであり、炭化ケイ素単結晶６０と
その周囲に形成された炭化ケイ素多結晶とを含む炭化ケ
イ素の成長結晶の直径は６０ｍｍであったこと以外は、
実施例４と同様であり、実施例４と同様の良好な結果が
得られた。また炭化ケイ素単結晶６０の製造において、
所定時間経過後の昇華用原料４０は、重量が減少してお
り、効率良く原料が昇華されたことがわかった。更に、
必要とされた電気エネルギーの総量が少なく、効率良く
炭化ケイ素単結晶６０が製造されたことがわかった。

【０１４８】（実施例６）実施例１において、以下の点
が相違する以外は実施例１と同様にした。即ち、干渉防
止コイル２２を内部に水が流れ、冷却可能な干渉防止コ
イル２２を用いた。用いた炭化ケイ素粉末が、６Ｈ、平
均粒径が２５０μｍであり、炭化ケイ素単結晶の種結晶
５０は、実施例４で得られたバルクの炭化ケイ素単結晶
を切断し、全面を鏡面研磨して得られた直径２５ｍｍ・
厚み２ｍｍのウエハ（６Ｈ）である。そして、第一誘導
加熱コイル２１に２０ｋＨｚの電流を通電させこれを加
熱し、第二誘導加熱コイル２０に４０ｋＨｚの電流を通
電させこれを加熱した。黒鉛製坩堝１０の下部（昇華用
原料４０の収容部）及び上部（蓋体１１における炭化ケ
イ素単結晶の種結晶５０の配置部）を２５１０℃まで、
それぞれ昇温し、１時間加熱した。そして、黒鉛製坩堝
１０の下部は同温度（Ｔ_１）を維持したまま、第二誘導
加熱コイル２０への供給電力を徐々に低下（５．８ｋ
Ｗ、１２０Ａから４．２ｋＷ、９０Ａまで低下）させる
ことにより、黒鉛製坩堝１０の蓋体１１における種結晶
配置部の温度を２０時間かけて２３５０℃（Ｔ_２）ま
で、蓋体１１における種結晶配置部の外周部の温度は計
算値の推定温度で２４８０℃（Ｔ_３）まで、それぞれ低
下させた。このとき、同時に圧力を常圧から１時間かけ
て２０Ｔｏｒｒ（２６５８Ｐａ）に減圧したところ、図
７に示すように、昇華用原料４０側に向かって凸形状が
維持された炭化ケイ素単結晶６０が得られた。このと
き、炭化ケイ素単結晶６０における該凸形状の先端まで
の高さは１８ｍｍであった。炭化ケイ素単結晶６０にお
いては、蓋体１１方向に陥没する凹部が輪状に形成され
ることがなかった。また、炭化ケイ素単結晶６０は、黒
鉛製坩堝１０の容器本体１２の周側面部１３に接触した
状態で成長することはなかった。更に、炭化ケイ素単結
晶６０は、その周囲に炭化ケイ素多結晶７０が隣接して
発生乃至成長することがなかった。また炭化ケイ素単結
晶６０の製造において、所定時間経過後の昇華用原料４
０は、重量が減少しており、効率良く原料が昇華された
ことがわかった。更に、必要とされた電気エネルギーの
総量が少なく、効率良く炭化ケイ素単結晶６０が製造さ
れたことがわかった。

【０１４９】（実施例７）実施例１において、以下の点
が相違する以外は実施例１と同様にした。即ち、第二誘
導加熱コイル２０及び第一誘導加熱コイル２１を図８に
示す従来の炭化ケイ素単結晶の製造装置８０における誘
導加熱コイル２５に代え、黒鉛製坩堝の蓋体１１におけ
る、容器本体１２の内部と対向する側の面（炭化ケイ素
単結晶の成長が行われる面）の内、中心から半径６０ｍ
ｍの円の外側領域のみに、Ｘ線回折にてガラス状乃至ア
モルファス状であると判断されるカーボン薄膜を、以下
の方法により厚み１〜１０μｍの厚みに成膜した。蓋体
１１における前記外側領域だけを露出した状態で真空チ
ャンバー内に設置し、ベンゼン雰囲気下、チャンバー内
の圧力を０．２３Ｐａに調節した。その後、蓋体１１を
２．５ｋＶの負電位に保ち、フィラメントとアノードと
の対向部分に発生させたアーク放電プラズマでベンゼン
を分解することによりプラズマ中で生じた正イオンを高
速で、蓋体１１における前記外側領域に衝突させること
により、成膜を行った。実施例７では、蓋体１１におけ
る容器本体１２の内部と対向する側の面において、ガラ
ス状カーボン乃至アモルファス状カーボンの成膜を行っ
た部分には炭化ケイ素の結晶が成長せず、成膜を行わな
かった中心部分（直径６０ｍｍの円形部分）のみに、昇
華用原料４０側に向かってその成長面の全面が凸形状に
維持された炭化ケイ素単結晶６０が成長していた。この
ため、炭化ケイ素単結晶６０は、黒鉛製坩堝１０の容器
本体１２の周側面部１３に接触した状態で成長すること
はなく、室温まで冷却した際に、割れ等の破損が生ずる
ことがなかった。また炭化ケイ素単結晶６０の製造にお
いて、所定時間経過後の昇華用原料４０は、重量が減少
しており、効率良く原料が昇華されたことがわかった。
更に、必要とされた電気エネルギーの総量が少なく、効
率良く炭化ケイ素単結晶６０が製造されたことがわかっ
た。

【０１５０】（比較例１）実施例１において、昇華用原
料４０として用いたホットプレス焼結体を、前記炭化ケ
イ素粉末に代えたほかは、実施例１と同様にして炭化ケ
イ素単結晶を得た。得られた炭化ケイ素単結晶は、多結
晶や多型の混入やマイクロパイプ等の結晶欠陥がほとん
ど存在せず高品質であった。また前記炭化ケイ素単結晶
の製造において、実施例１〜７と同様の所定時間経過後
の昇華用原料４０は、重量減少量が実施例１〜７より少
なく、実施例１〜７に比べ原料昇華の効率が良くなかっ
た。また必要とされた電気エネルギーの総量は実施例１
〜７より大きく、実施例１〜７に比べて炭化ケイ素単結
晶の製造効率は劣っていることがわかった。

【０１５１】

【発明の効果】本発明によれば、絶縁破壊特性、耐熱
性、耐放射線性等に優れ、半導体ウエハ等の電子デバイ
ス、発光ダイオード等の光学デバイスなどに特に好適で
あり、多結晶や多型の混入やマイクロパイプ等の欠陥の
ない高品質な炭化ケイ素単結晶、及び、該高品質な炭化
ケイ素単結晶を低コストで効率よく、かつ割れ等の破損
がない状態で大口径にしかも容易に製造し得る方法を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の炭化ケイ素単結晶の製造方法
における初期状態を説明するための概略図である。

【図２】図２は、本発明の炭化ケイ素単結晶の製造方法
により炭化ケイ素単結晶を製造している状態を説明する
ための概略図である。

【図３】図３は、本発明の炭化ケイ素単結晶の製造方法
により製造された本発明の炭化ケイ素単結晶の概略図で
ある。

【図４】図４は、本発明の炭化ケイ素単結晶の製造方法
に用いた坩堝の一例を示す概略説明図である。

【図５】図５は、本発明の炭化ケイ素単結晶の製造方法
に用いた坩堝の他の例を示す概略説明図である。

【図６】図６は、本発明の炭化ケイ素単結晶の製造方法
により製造された本発明の炭化ケイ素単結晶の概略図で
ある。

【図７】図７は、本発明の炭化ケイ素単結晶の製造方法
により製造された本発明の炭化ケイ素単結晶の概略図で
ある。

【図８】図８は、従来の炭化ケイ素単結晶の製造方法に
より炭化ケイ素単結晶を製造している状態を説明するた
めの概略図である。

【図９】図９は、従来の炭化ケイ素単結晶の製造方法に
より製造された炭化ケイ素単結晶の概略図である。

【符号の説明】

１ 炭化ケイ素単結晶の製造装置 １０ 黒鉛製坩堝 １１ 蓋体 １２ 容器本体 １３ 周側面部 １５ 内側領域形成部 ２０ 第二誘導加熱コイル ２１ 第一誘導加熱コイル ２２ 干渉防止コイル ２５ 誘導加熱コイル ３０ 石英管 ３１ 支持棒 ４０ 昇華用原料 ５０ 炭化ケイ素単結晶の種結晶 ６０ 炭化ケイ素単結晶 ７０ 炭化ケイ素多結晶 ７１ 凹部 ８０ 従来の炭化ケイ素単結晶の製造装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸山 隆之 東京都小平市小川西町３−17−10 (72)発明者 遠藤 茂樹 埼玉県所沢市下安松1045−２−203 Ｆターム(参考） 4G077 AA02 AB01 BE08 DA18 EA02 EC05 EG18 EG25 SA01 SA07 SA11

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 昇華させた昇華用原料を再結晶させて炭
   化ケイ素単結晶を成長させる炭化ケイ素単結晶の製造方
   法であって、 前記昇華用原料が炭化ケイ素焼結体を含み、前記炭化ケ
   イ素単結晶を、その全成長過程を通して、その成長面の
   全面を凸形状に保持したまま成長させることを特徴とす
   る炭化ケイ素単結晶の製造方法。
2. 【請求項２】 炭化ケイ素単結晶を含む炭化ケイ素の結
   晶を略山形に成長させる請求項１に記載の炭化ケイ素単
   結晶の製造方法。
3. 【請求項３】 反応容器内に昇華用原料を収容し、該反
   応容器内の該昇華用原料に略対向する端部に炭化ケイ素
   単結晶の種結晶を配置し、 炭化ケイ素単結晶を含む炭化ケイ素の結晶の成長が、該
   端部における、該反応容器内の周側面部との隣接部を除
   く領域でのみ行われる請求項１又は２に記載の炭化ケイ
   素単結晶の製造方法。
4. 【請求項４】 昇華させた昇華用原料を再結晶させて炭
   化ケイ素単結晶を成長させる炭化ケイ素単結晶の製造方
   法であって、 前記昇華用原料が炭化ケイ素焼結体を含み、反応容器内
   に前記昇華用原料を収容し、該反応容器内の該昇華用原
   料に略対向する端部に前記炭化ケイ素単結晶の種結晶を
   配置し、 前記炭化ケイ素単結晶を含む炭化ケイ素の結晶を、該端
   部における、該反応容器内の周側面部との隣接部を除く
   領域でのみ成長させることを特徴とする炭化ケイ素単結
   晶の製造方法。
5. 【請求項５】 炭化ケイ素単結晶を含む炭化ケイ素の結
   晶が、炭化ケイ素単結晶のみからなる請求項２から４の
   いずれかに記載の炭化ケイ素単結晶の製造方法。
6. 【請求項６】 反応容器内の一端部側に昇華用原料を収
   容し、該反応容器内の他端部側に炭化ケイ素単結晶の種
   結晶を配置し、 前記一端部側に配置した第一加熱手段により、該昇華用
   原料を昇華可能となるように昇華雰囲気を形成し、 前記他端部側に配置した第二加熱手段により、前記第一
   加熱手段により昇華された前記昇華用原料が前記炭化ケ
   イ素単結晶の種結晶近傍でのみ再結晶可能となるように
   再結晶雰囲気を形成し、該昇華用原料を前記炭化ケイ素
   単結晶の種結晶上に再結晶させる請求項１から５のいず
   れかに記載の炭化ケイ素単結晶の製造方法。
7. 【請求項７】 反応容器内において、再結晶雰囲気の温
   度が昇華雰囲気の温度よりも３０〜３００℃低い請求項
   ６に記載の炭化ケイ素単結晶の製造方法。
8. 【請求項８】 第一加熱手段及び第二加熱手段が誘導加
   熱可能なコイルである請求項６又は７に記載の炭化ケイ
   素単結晶の製造方法。
9. 【請求項９】 第一加熱手段における誘導加熱電流の電
   流値が、第二加熱手段における誘導加熱電流の電流値よ
   りも大きい請求項８に記載の炭化ケイ素単結晶の製造方
   法。
10. 【請求項１０】 第二加熱手段における誘導加熱電流の
    電流値を、成長する炭化ケイ素単結晶の径が大きくなる
    につれて、連続的又は段階的に小さくする請求項８又は
    ９に記載の炭化ケイ素単結晶の製造方法。
11. 【請求項１１】 反応容器内の、昇華用原料を収容した
    一端部側の温度をＴ _１とし、炭化ケイ素単結晶の種結晶
    を配置した他端部側の温度をＴ_２とし、該他端部側にお
    ける、反応容器の内周側面部との隣接部の温度Ｔ_３とし
    た時、Ｔ_３−Ｔ_２及びＴ_１−Ｔ_２が連続的又は段階的に
    大きくなる請求項６から１０のいずれかに記載の炭化ケ
    イ素単結晶の製造方法。
12. 【請求項１２】 第一加熱手段と第二加熱手段との間
    に、誘導電流を通電可能であり、該誘導電流を通電させ
    ることにより該第一加熱手段と該第二加熱手段との間に
    おける干渉を防止する干渉防止手段が配置される請求項
    ８から１１のいずれかに記載の炭化ケイ素単結晶の製造
    方法。
13. 【請求項１３】 干渉防止手段が、冷却水を流通可能な
    コイルである請求項１２に記載の炭化ケイ素単結晶の製
    造方法。
14. 【請求項１４】 一端部が下端部であり、他端部が上端
    部である請求項６から１３のいずれかに記載の炭化ケイ
    素単結晶の製造方法。
15. 【請求項１５】 反応容器が、石英管内に配置された坩
    堝である請求項６から１４のいずれかに記載の炭化ケイ
    素単結晶の製造方法。
16. 【請求項１６】 他端部における、炭化ケイ素単結晶の
    成長が行われる領域と、該領域の外周に位置し反応容器
    の内周側面部と隣接する領域とが、別の部材で形成され
    ており、かつ該炭化ケイ素単結晶の成長が行われる領域
    を形成する部材における、一端が反応容器の内部に露出
    し、他端が反応容器の外部に露出している請求項６から
    １５のいずれかに記載の炭化ケイ素単結晶の製造方法。
17. 【請求項１７】 他端部における、該反応容器内の内周
    側面部との隣接部の表面が、ガラス状カーボンである請
    求項４から１６のいずれかに記載の炭化ケイ素単結晶の
    製造方法。
18. 【請求項１８】 炭化ケイ素焼結体が、炭化ケイ素粉末
    を溶媒中に分散しスラリー又はペーストを調製する調製
    工程と、該スラリー又はペーストを成形し仮焼して仮焼
    体を形成する仮焼体形成工程と、該仮焼体に金属ケイ素
    を含浸させる気孔封止工程と、を含む炭化ケイ素焼結体
    の製造方法により得られた請求項１から１７のいずれか
    に記載の炭化ケイ素単結晶の製造方法。
19. 【請求項１９】 炭化ケイ素焼結体が、炭化ケイ素粉末
    とボロン化合物と非金属系焼結助剤とを含む混合物を、
    ２０００〜２４００℃、圧力３００〜７００ｋｇｆ／ｃ
    ｍ^２、非酸化雰囲気下でホットプレスするホットプレス
    工程を含む炭化ケイ素焼結体の製造方法により得られた
    請求項１から１７のいずれかに記載の炭化ケイ素単結晶
    の製造方法。
20. 【請求項２０】 炭化ケイ素粉末が、高純度のアルコキ
    シシラン及びアルコキシシラン重合体から選択される少
    なくとも１種をケイ素源とし、加熱により炭素を生成す
    る高純度有機化合物を炭素源とし、これらを均一に混合
    して得た混合物を非酸化性雰囲気下で加熱焼成して得ら
    れた炭化ケイ素粉末である請求項１８又は１９に記載の
    炭化ケイ素単結晶の製造方法。
21. 【請求項２１】 ケイ素源がテトラアルコキシシラン重
    合体であり、炭素源がフェノール樹脂である請求項２０
    に記載の炭化ケイ素単結晶の製造方法。
22. 【請求項２２】 炭化ケイ素粉末の不純物元素の各含有
    量が０．５ｐｐｍ以下である請求項２０又は２１に記載
    の炭化ケイ素単結晶の製造方法。
23. 【請求項２３】 請求項１から２２のいずれかに記載の
    炭化ケイ素単結晶の製造方法により製造されることを特
    徴とする炭化ケイ素単結晶。
24. 【請求項２４】 非破壊で光学的に画像検出した中空パ
    イプ状の結晶欠陥が１００個／ｃｍ^２以下である請求項
    ２３に記載の炭化ケイ素単結晶。
25. 【請求項２５】 不純物元素の総含有量が１０ｐｐｍ以
    下である請求項２３又は２４に記載の炭化ケイ素単結
    晶。