JP2011168447A - ＳｉＣ単結晶の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】種結晶及びその近傍に付着する多結晶を抑制することができるＳｉＣ単結晶の製造方法を提供する。
【解決手段】種結晶保持部の下端に保持された第１の種結晶を坩堝内の原料融液に浸漬させることにより前記第１の種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させるＳｉＣ単結晶の製造方法において、前記第１の種結晶以外の部分で、多結晶の成長を促進させる処理が行われることを特徴とするＳｉＣ単結晶の製造方法が提供される。
【選択図】図４

Description

本発明は、いわゆる溶液法によってＳｉＣ単結晶を製造するための方法に関する。

ＳｉＣは、バンドギャップがＳｉの約３倍、絶縁破壊電界強度がＳｉの約１０倍など優れた物性を有する半導体であり、これをパワーデバイスに応用することができれば、Ｓｉパワーデバイスよりも低電力損失のデバイスを実現することができる。また、ＳｉＣパワーデバイスは、Ｓｉパワーデバイスと比べて電力損失が小さいだけでなく、より高温・高速での動作が可能である。それゆえ、ＳｉＣパワーデバイスを用いることでインバータ等の電力変換器において高効率化及び小型化を達成することが可能である。

従来、このようなＳｉＣの単結晶を製造する方法として、昇華法や溶液法が知られている。

溶液法は、原料を溶解した融液中に種結晶を浸漬させ、例えば、融液内部から融液表面に向けて温度が低下するよう温度勾配を設けることにより、種結晶周辺の融液中に溶解している原料を過飽和状態とし、それを種結晶上に析出させる方法である。溶液法によるＳｉＣ単結晶の製造では、種結晶に存在するマイクロパイプが成長過程において消滅することが報告されている。一方で、溶液法によるＳｉＣ単結晶の製造では、一般的に黒鉛からなる坩堝が用いられ、この黒鉛坩堝からＳｉ融液中にＳｉＣ単結晶のもう一方の原料である炭素（Ｃ）が供給される。それゆえ、当然ながら黒鉛坩堝壁付近における融液中の炭素濃度が最も高くなる。また、融液表面は雰囲気ガスとの界面でもあるため、融液表面付近に最も温度勾配がつきやすい。したがって、黒鉛坩堝壁付近の融液表面では、炭素濃度が過飽和な状態となり、ＳｉＣの粗粒な結晶（以下、多結晶と称する）が析出しやすいという傾向がある。このような多結晶は、例えば、それが成長中の種結晶及びその近傍に付着等すると、本来の目的である種結晶からの単結晶成長を阻害する虞がある。それゆえ、このような多結晶の析出は、溶液法による単結晶成長においては重大な問題である。

特許文献１では、チャンバー内に設置された坩堝の内部を筒状の隔壁で内側部分と外側部分に区画し、該坩堝の外側部分の単結晶原料の融液に更にその粒状原料を連続的に供給しながら単結晶を育成させる装置であって、育成中の単結晶を同心的に囲繞する筒体をチャンバー上部から下方へ延設するとともに、該筒体の下端部に、下方に向かって縮径する截頭円錐状の断熱リングを取り付けて構成される単結晶引上装置において、前記断熱リングの外殻をカーボン材で構成し、該外殻の内部に断熱材を充填したことを特徴とする単結晶引上装置が記載されている。また、特許文献１では、このような単結晶引上装置によれば、隔壁と融液表面との界面付近を高温に保つことができるので、隔壁近傍における融液の固化を防ぐことができ、単結晶の成長速度を高めて生産性の向上を図ることができると記載されている。

特許文献２では、Ｓｉ−Ｃｒ融液にＣを溶解させたＳｉ−Ｃｒ−Ｃ溶液からＳｉＣ種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させる方法において、上記Ｓｉ−Ｃｒ−Ｃ溶液に直流磁場を印加することを特徴とするＳｉＣ単結晶の製造方法が記載されている。

特許文献３では、成長炉内に断熱材を介して備えられたＳｉ含有融液を収容する坩堝、該成長炉の周囲に設けられ該融液を加熱して一定温度に維持するための高周波コイルを含む外部加熱装置および昇降可能な炭素棒が備えられ前記炭素棒の先端に種結晶が設置され、前記炭素棒下端の側面部に前記融液に対して炭素棒より濡れ性の低い多結晶発生阻害部が設けられてなる溶液法によるＳｉＣ単結晶製造装置が記載されている。

特許文献４では、溶液法による単結晶の製造方法において、種結晶を冷却する冷却部と軸周囲部を加熱する加熱部とを備えた軸を用い、種結晶と溶液とが接触後は種結晶を冷却しつつ軸の周囲を加熱して単結晶を成長させることを特徴とする溶液法による単結晶の製造方法が記載されている。

特開平７−６９７７９号公報 特開２００９−２７４８８７号公報 特願２００９−０３０３２７号 特願２００９−２５６２２２号

特許文献１に記載の単結晶引上装置では、上記の断熱リングは、その下端が融液表面と１０ｍｍ以上離れた位置に配置されている。したがって、このような装置を用いてＳｉＣ単結晶の製造を行ったとしても、黒鉛坩堝の内壁付近における多結晶の析出、ひいては種結晶及びその近傍における多結晶の付着を十分に防ぐことができない。

特許文献２では、Ｓｉ−Ｃｒ−Ｃ溶液に直流磁場を印加することにより、多結晶積層物の生成が効果的に抑制されることが記載されている。しかしながら、特許文献２に記載の方法によっても、このような多結晶積層物の生成を完全に抑制することは困難であり、したがって、種結晶からのＳｉＣ単結晶の安定な成長について依然として改善の余地があった。

そこで、本発明は、新規な構成により、種結晶及びその近傍に付着する多結晶を抑制することができるＳｉＣ単結晶の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明は下記にある。
（１）種結晶保持部の下端に保持された第１の種結晶を坩堝内の原料融液に浸漬させることにより前記第１の種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させるＳｉＣ単結晶の製造方法において、前記第１の種結晶以外の部分で、多結晶の成長を促進させる処理が行われることを特徴とする、ＳｉＣ単結晶の製造方法。
（２）前記多結晶の成長を促進させる処理が、前記原料融液の内部から前記原料融液の液面に向かって温度が低下し、かつ前記原料融液の内部から前記坩堝の底部に向かって温度が低下する温度勾配を形成するものであることを特徴とする、上記（１）に記載の方法。
（３）前記多結晶の成長を促進させる処理が、黒鉛材料若しくは第２の種結晶を備えた黒鉛材料を前記原料融液の自由表面に浸漬させることにより前記黒鉛材料若しくは前記第２の種結晶上に多結晶を成長させるか、及び／又は第２の種結晶を前記坩堝の内壁と前記原料融液の液面の接触部、前記坩堝の内壁底面、若しくはその両方に設置することにより前記第２の種結晶上に多結晶を成長させるものであることを特徴とする、上記（１）に記載の方法。
（４）前記黒鉛材料が黒鉛棒又は黒鉛リングであることを特徴とする、上記（３）に記載の方法。
（５）前記多結晶の成長を促進させる処理が、前記坩堝の内壁面に凹凸部を設けることにより前記凹凸部に多結晶を成長させるものであることを特徴とする、上記（１）に記載の方法。
（６）前記凹凸部が２．０μｍ超の表面粗さＲａを有することを特徴とする、上記（５）に記載の方法。

本発明の方法によれば、ＳｉＣ単結晶を成長させるための種結晶及びその近傍以外の部分で、多結晶が析出しそして成長するので、当該種結晶及びその近傍における多結晶の付着を顕著に抑制することができる。それゆえ、本発明の方法によれば、多結晶の混入が少ないか又は多結晶の混入が実質的にないＳｉＣ単結晶を安定に成長させることが可能である。

従来のＳｉＣ単結晶製造装置の一例を模式的に示した断面図である。 黒鉛材料が設置されたＳｉＣ単結晶製造装置の一例を模式的に示した部分断面図である。 実施例１に関する原料融液中の温度分布を示すグラフである。 実施例１によって得られたＳｉＣ単結晶の写真である。 比較例１に関する原料融液中の温度分布を示すグラフである。 比較例１によって得られた結晶の写真である。

本発明のＳｉＣ単結晶の製造方法は、種結晶保持部の下端に保持された第１の種結晶（すなわち、ＳｉＣ単結晶を成長させるための種結晶）を坩堝内の原料融液に浸漬させることにより前記第１の種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させるＳｉＣ単結晶の製造方法において、前記第１の種結晶以外の部分で、多結晶の成長を促進させる処理が行われることを特徴としている。

本発明者は、ＳｉＣ単結晶を成長させるための種結晶及びその近傍以外の部分で、多結晶の成長を促進させる処理を行うことで、当該種結晶及びその近傍における多結晶の析出及び付着を顕著に抑制することができることを見出した。なお、本明細書において「種結晶及びその近傍」とは、種結晶自体とその周辺の融液表面並びに当該種結晶を保持する種結晶保持部の下端部等を言うものである。

何ら特定の理論に束縛されることを意図するものではないが、種結晶及びその近傍以外の部分で多結晶の成長を促進させることにより、原料融液中、特には種結晶近傍における原料融液中の炭素濃度を低下させることができると考えられる。したがって、この部分の原料融液中に溶解している炭素が過飽和な状態となるのを抑制することができるので、言い換えれば、この部分における原料融液中の炭素濃度を非飽和の状態にすることができるので、その結果として、種結晶及びその近傍における多結晶の析出及び付着が抑制されると考えられる。従来の溶液法によるＳｉＣ単結晶の製造では、多結晶自体の析出を抑制するという観点から種々の提案がなされてきた。したがって、本発明の方法のように、種結晶及びその近傍以外の部分で多結晶の成長を促進させることにより、種結晶上へのＳｉＣ単結晶の安定な成長が達成できることは極めて意外であり、また驚くべきことである。

本発明の方法によれば、このような多結晶の成長を促進させる処理としては、種結晶及びその近傍以外の部分に多結晶を成長させることができる任意の処理を用いることができる。以下、図面を参照して、本発明の方法における「多結晶の成長を促進させる処理」の好ましい態様についてより詳細に説明するが、これらの説明は、本発明の好ましい態様の単なる例示を意図するものであって、本発明をこれらの特定の態様に限定することを意図するものではない。

本発明の第１の態様によれば、原料融液の内部から原料融液の液面に向かって温度が低下し、かつ原料融液の内部から坩堝の底部に向かって温度が低下するよう温度勾配が形成される。

図１は、従来のＳｉＣ単結晶製造装置の一例を模式的に示した断面図である。

図１を参照すると、ＳｉＣ単結晶製造装置１０は、ＳｉＣ単結晶の原料となる原料融液１を収容するための坩堝２と、該坩堝２の周囲に配置された加熱手段３と、前記坩堝２の上方で上下方向に移動可能に配置され、下端に種結晶４を保持した種結晶保持部５とを備え、前記坩堝２に対する任意選択の蓋部６と、該蓋部６の両側に配置される任意選択の断熱材７とをさらに備えている。より詳しくは、前記坩堝２は、その内側部の中坩堝２ａとそれを保持するサセプタ部の外坩堝２ｂとによって構成されている。また、このＳｉＣ単結晶製造装置１０を用いたＳｉＣ単結晶の製造では、製造されるＳｉＣ単結晶と雰囲気ガスとの化学反応等を防ぐために、坩堝２、加熱手段３等は、チャンバー８内に配置され、このチャンバー８の内部がアルゴン等の不活性ガスで満たされる。

ＳｉＣ単結晶製造装置１０を用いてＳｉＣ単結晶を製造する場合には、例えば、まず、坩堝２内に融液原料を導入し、チャンバー８内を排気した後、アルゴン等の不活性ガスによってチャンバー８内を大気圧又はそれよりも高い圧力に加圧する。次いで、加熱手段３により坩堝２を加熱して融液原料を溶融し原料融液１を形成する。次いで、溶融された原料融液１の液面に対して上方から種結晶保持部５を下降させて種結晶を原料融液１の液面に接触させ、その後、例えば、種結晶保持部５をゆっくりと回転等させながら引き上げることにより種結晶の下にＳｉＣ単結晶を形成させる。

先に記載したように、溶液法によるＳｉＣ単結晶の製造では、一般的に黒鉛からなる坩堝が用いられ、この黒鉛坩堝からＳｉ融液中にＳｉＣ単結晶のもう一方の原料である炭素（Ｃ）が供給される。したがって、坩堝内壁付近の原料融液表面は一般に炭素濃度が高く、それゆえ坩堝内壁と原料融液表面の接触部にＳｉＣの粗粒な結晶、すなわち、多結晶が析出しやすい。本発明の第１の態様のように、原料融液の内部から原料融液の液面に向かって温度が低下するよう温度勾配を設けることで、一般に高いこの部分の炭素濃度をより過飽和な状態にすることができるので、この部分における多結晶の析出及び成長を顕著に促進させることができる。

また、原料融液の内部から坩堝の底部に向かって温度を低下するよう温度勾配を設けることで、坩堝の内壁底部における原料融液中の炭素濃度についても過飽和な状態にすることができるので、坩堝内壁と原料融液表面の接触部と同様に、坩堝の内壁底部における多結晶の析出及び成長を顕著に促進させることができる。

本発明の第１の態様によれば、上記のとおり、種結晶及びその近傍以外の部分、特には坩堝内壁と原料融液表面の接触部及び坩堝の内壁底部における多結晶の析出及び成長を顕著に促進させることができる。その結果として、種結晶近傍における原料融液中の炭素濃度を低下させ、すなわち、この部分の原料融液中に溶解している炭素が過飽和な状態となるのを抑制することができるので、種結晶及びその近傍における多結晶の析出及び付着を顕著に抑制することができる。

溶液法によるＳｉＣ単結晶の製造では、原料融液の温度は、原料が溶解した状態を維持するために原料の融点以上の温度であればよく、一般的には１８００℃以上の温度とすることができる。なお、原料融液の温度が２３００℃を超えると、原料融液からＳｉが激しく蒸発する等の問題が生じるので、原料融液の温度は一般的に２３００℃以下、特には２０００℃以下とすることが好ましい。したがって、本発明の第１の態様によれば、一般的には１８００〜２３００℃、特には１８００〜２０００℃の温度範囲内で上記の温度勾配を形成することが好ましい。より好ましくは、原料融液の液面が１８００〜２０００℃、そして坩堝内壁の底部が１８００〜２０００℃の温度となるような温度勾配が形成される。

上記のような温度勾配は、例えば、坩堝の周囲に配置される加熱手段３を上段と下段の２段とし、これら２つの加熱手段をそれぞれ独立して制御することにより作り出すことができる。また、このような温度制御は、例えば、放射温度計や、種結晶保持部の内部及び／又は原料融液中に挿入された熱電対、例えば、Ｗ−Ｒｅ（タングステン−レニウム）熱電対等を用いて測定した原料融液の温度に基づいて、上記２つの加熱手段の出力を制御することにより行うことができる。

本発明の第２の態様によれば、黒鉛材料が原料融液の自由表面に浸漬されるか、及び／又は種結晶保持部の下端に保持されたＳｉＣ単結晶を成長させるための種結晶（以下、第１の種結晶とも言う）とは異なる第２の種結晶が坩堝の内壁と原料融液の液面の接触部、坩堝の内壁底面、若しくはその両方に設置される。なお、本発明において「原料融液の自由表面」とは、坩堝の内壁、種結晶保持部、及びその下端に保持された第１の種結晶と接触していない原料融液の液面を言うものである。

図２は、上記の黒鉛材料が設置されたＳｉＣ単結晶製造装置の一例を模式的に示した部分断面図である。

図２を参照すると、Ｌ型の形状を有する黒鉛材料９の一方の端部が種結晶保持部５の側面に取り付けられ、そして当該黒鉛材料９のもう一方の端部が原料融液の自由表面に浸漬されている。なお、図２では、黒鉛材料９の一方の端部は、種結晶保持部５の側面に取り付けられているが、当該端部は、例えば、坩堝２、より具体的には中坩堝２ａの内壁等に取り付けてもよい。

このように黒鉛材料を原料融液の自由表面に浸漬させることで、原料融液中に析出する多結晶を当該黒鉛材料上に付着させ、そして成長させることができる。その結果として、種結晶近傍における原料融液中の炭素濃度を低下させ、すなわち、この部分の原料融液中に溶解している炭素が過飽和な状態となるのを抑制することができるので、種結晶及びその近傍における多結晶の析出及び付着を顕著に抑制することができる。

また、このような黒鉛材料としては、任意の形状のものを使用することができ、特に限定されないが、例えば、図２に示すような棒状の黒鉛材料や、あるいはリング状の黒鉛材料等を使用することができる。リング状の黒鉛材料（以下、黒鉛リングと称する）を使用する場合には、例えば、図２に示す黒鉛材料９の原料融液と接触する一方の端部に黒鉛リングを取り付けることができる。このようにして第１の種結晶の周囲に黒鉛リングを配置することで、原料融液中に析出する多結晶を確実に当該黒鉛リング上に付着及び成長させることができるので、第１の種結晶及びその近傍における多結晶の析出及び付着を顕著に抑制することができる。

また、上記の黒鉛材料は、それ自体を単独で原料融液の自由表面に浸漬させることができるが、特には原料融液との接触部である一方の端部に第２の種結晶を備えていることが好ましい。このようにすることで、単に黒鉛材料を原料融液の自由表面に浸漬させる場合に比べて、ＳｉＣの核が付着しやすくなるため、多結晶の析出及び成長をさらに促進させることが可能である。

このような第２の種結晶は、上記黒鉛材料に取り付けることに代えて又はそれに加えて、坩堝の内壁と原料融液の液面の接触部、坩堝の内壁底面、若しくはその両方に設置してもよい。先に記載したように、ＳｉＣ単結晶の一方の原料である炭素は坩堝から供給されるため、坩堝の内壁付近では、原料融液中の炭素濃度が高く、多結晶が析出しやすい。したがって、このような部分、特には坩堝の内壁と原料融液の液面の接触部及び／又は坩堝の内壁底面に第２の種結晶を設置することで、これらの部分における多結晶の析出及び成長を顕著に促進させることができる。

また、本発明の第２の態様の変形態様として又は当該第２の態様に加えて、坩堝壁の温度が低くなるような温度分布を原料融液中に形成してもよい。このようにすることで、坩堝壁付近、特には坩堝の内壁と原料融液の液面の接触部や坩堝の内壁底面部における原料融液中の炭素濃度をより過飽和な状態にすることができるので、これらの部分における多結晶の析出及び成長をより一層促進させることが可能である。

本発明の第３の態様によれば、原料融液が接触する坩堝の内壁面に凹凸部が設けられる。

このような凹凸部を坩堝の内壁面に設けることで、坩堝の内壁面と原料融液の接触面積が大きくなるため、坩堝から原料融液中に溶解する炭素の量を増加させることができる。その結果として、このような凹凸部における多結晶の析出及び成長を促進させることができる。

上記の凹凸部は、坩堝の内壁面と原料融液の接触面積を大きくすることができるものであればよく、特に限定されないが、例えば、２．０μｍ超の表面粗さＲａを有するものであることが好ましい。なお、本発明において「表面粗さＲａ」とは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１で規定される算術平均粗さを言うものである。凹凸部が２．０μｍ以下の表面粗さＲａを有する場合には、坩堝から原料融液中に溶解する炭素量の増加に関する効果が十分に得られない場合がある。

また、上記の凹凸部は、原料融液が接触する坩堝の内壁面の任意の位置に設けることができ、特に限定されないが、例えば、坩堝の内壁と原料融液の液面の接触部及び／又は坩堝の内壁底面に設けることが好ましい。先に記載したように、これらの部分、とりわけ、坩堝の内壁と原料融液の液面の接触部は、多結晶が析出しやすい部分であるため、このような部分に凹凸部を設けることで、多結晶の析出及び成長をさらに促進させることができる。

先に記載したとおり、本発明の方法においては、種結晶及びその近傍に多結晶が付着するのを防ぐために、原料融液中、特には種結晶周辺における原料融液中の炭素濃度が過飽和な状態となるのを抑制することが好ましい。一方で、溶液法によるＳｉＣ単結晶の製造では、種結晶からＳｉＣ単結晶を成長させるのに十分な温度勾配を種結晶と原料融液の接触界面に生じさせることが一般に必要である。したがって、本発明の方法においては、例えば、種結晶自体を適切に冷却することで、種結晶と原料融液の接触界面の温度のみを低下させ、当該種結晶からＳｉＣ単結晶を成長させるのに十分な温度勾配をその接触界面に生じさせることが好ましい。

種結晶自体を冷却する方法としては、当業者に公知の任意の方法を使用することができ、特に限定されないが、例えば、種結晶が保持される黒鉛等からなる種結晶保持部を、二重管構造を有するステンレス鋼やＭｏ等からなる管の下端に取り付け、当該二重管の内管部から外管部に水やガス等を所定の流量で流すことにより種結晶保持部の下端に保持された種結晶を冷却する方法を用いることができる。

また、溶液法によるＳｉＣ単結晶の製造では、黒鉛坩堝からＳｉ融液中に炭素が溶解する量が非常に少ないために、ＳｉＣ単結晶の十分な成長速度が得られない場合がある。それゆえ、本発明の方法によるＳｉＣ単結晶の製造では、ＳｉＣ単結晶の成長速度を向上させるために、任意選択で、原料融液中にＴｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ａｌ等の元素を所定の量で添加してもよい。

また、溶液法によるＳｉＣ単結晶の製造においては、坩堝及び種結晶保持部は、例えば、ＳｉＣ単結晶の成長を均一にするために、任意選択でいずれか一方又はそれらの両方を回転させることが好ましい。この際の回転は定常回転であっても、加減速回転であってもよい。また、坩堝と種結晶保持部の回転方向は、互いに同じ方向でもよく、あるいは逆方向でもよい。これらの回転速度や回転方向等は、ＳｉＣ単結晶製造装置の操作条件などに応じて適宜決定すればよい。

以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、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。

［実施例１］
本実施例では、図１に示すＳｉＣ単結晶製造装置を用いて溶液法によるＳｉＣ単結晶の製造を実施し、その際、種結晶以外の部分で多結晶の成長を促進させる処理を行った場合の効果について調べた。なお、実験条件は以下のとおりである。

＜実験条件＞
初期原料融液組成：Ｓｉ／Ｔｉ／Ａｌ＝７０／２０／１０（ａｔ％）
高周波コイル
・出力： 上段コイル／下段コイル＝３０／５０（ｋＷ）
・周波数： 上段コイル／下段コイル＝２０／８（ｋＨｚ）
・電流値： 上段コイル／下段コイル＝２９１．６／３５６．０（Ａ）
・電流値の比： 上段コイル：下段コイル＝１：１．２２
種結晶： ｏｎ−ａｘｉｓ ｎ型４Ｈ−ＳｉＣ（０００１）
種結晶保持部： 等方性黒鉛軸
圧力： Ａｒ雰囲気３０ｋＰａ（ゲージ圧）
成長時間： １０時間
坩堝： 黒鉛坩堝（内径１５０ｍｍ）
温度条件： 図３を参照

また、上記の溶液法によるＳｉＣ単結晶の製造は、加速坩堝回転法（ＡＣＲＴ）によって行った。具体的には、種結晶保持部を５０ｒｐｍ、坩堝を５ｒｐｍの回転速度で以ってそれぞれ同じ方向、例えば、時計回りに４５秒間回転させた後、２０秒間停止し、次いで、それぞれ先と同じ回転速度で逆方向、例えば、反時計回りに４５秒間回転させた後、２０秒間停止するという操作を１０時間繰り返した。また、本実施例で用いた種結晶保持部は、ステンレス鋼やＭｏ等からなる二重管の下端に取り付けられており、当該二重管の内管部から外管部に温度２５℃の水を１２Ｌ／分の流量で流すことにより種結晶保持部の下端に保持された種結晶を冷却した。また、原料融液の液面は、上段コイルと下段コイルからなる高周波コイル全長の中央部と一致するようにし、原料融液の液面から坩堝の内壁底面までの全体深さは約３２〜３３ｍｍであった。なお、図３に示す原料融液中の温度分布は、黒鉛製保護管に挿入されたＷ−Ｒｅ（タングステン−レニウム）熱電対を用いて原料融液中の各深さの点における温度を測定した結果に基づくものである。

実施例１によって得られたＳｉＣ単結晶の写真を図４に示す。図４における右下の灰色部分は、製造したＳｉＣ単結晶を原料融液から引き上げた際、当該ＳｉＣ単結晶上に坩堝内の原料融液が付着し結晶化してしまったものである。図４の写真から明らかなように、得られたＳｉＣ単結晶では、種結晶と同じ六方晶の結晶構造に由来する晶壁が見られ、しかも雑晶（多結晶）の取り込みはほとんど発生していなかった。また、実施例１においてＳｉＣ単結晶を製造した後の坩堝内壁の側面部及び底面部では、ＳｉＣの多結晶の析出が特に顕著であった。これらの結果から、本発明の方法によれば、種結晶及びその近傍以外の部分、特には坩堝の内壁側面部及び内壁底面部等における多結晶の析出及び成長を顕著に促進させることができ、その結果として、種結晶及びその近傍における多結晶の析出及び付着が抑制され、多結晶の混入が実質的にないＳｉＣ単結晶を安定に成長させることができることがわかった。

［比較例１］
本比較例では、原料融液の温度分布を図５に示すよう制御したこと、及び成長持間を５時間としたこと以外は実施例１と同様にして、溶液法によるＳｉＣ単結晶の製造を実施した。なお、比較例１の詳細な実験条件は以下のとおりである。

＜実験条件＞
初期原料融液組成：Ｓｉ／Ｔｉ／Ａｌ＝７０／２０／１０（ａｔ％）
高周波コイル
・出力： 上段コイル／下段コイル＝３０／５０（ｋＷ）
・周波数： 上段コイル／下段コイル＝２０／８（ｋＨｚ）
・電流値： 上段コイル／下段コイル＝３０３．１／３５６．０（Ａ）
・電流値の比： 上段コイル：下段コイル＝１：１．１７
種結晶： ｏｎ−ａｘｉｓ ｎ型４Ｈ−ＳｉＣ（０００１）
種結晶保持部： 等方性黒鉛軸
圧力： Ａｒ雰囲気３０ｋＰａ（ゲージ圧）
成長時間： ５時間
坩堝： 黒鉛坩堝（内径１５０ｍｍ）
温度条件： 図５を参照

比較例１によって得られた結晶の写真を図６に示す。図６を参照すると、実施例１の場合とは異なり、得られた結晶では、種結晶と同じ六方晶の結晶構造に由来する晶壁は見られず、また、雑晶（多結晶）の取り込みが多く確認された。

１ 原料融液
２ 坩堝
３ 加熱手段
４ 種結晶
５ 種結晶保持部
６ 蓋部
７ 断熱材
８ チャンバー
９ 黒鉛材料
１０ ＳｉＣ単結晶製造装置

Claims (6)

1. 種結晶保持部の下端に保持された第１の種結晶を坩堝内の原料融液に浸漬させることにより前記第１の種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させるＳｉＣ単結晶の製造方法において、
   前記第１の種結晶以外の部分で、多結晶の成長を促進させる処理が行われることを特徴とする、ＳｉＣ単結晶の製造方法。
2. 前記多結晶の成長を促進させる処理が、前記原料融液の内部から前記原料融液の液面に向かって温度が低下し、かつ前記原料融液の内部から前記坩堝の底部に向かって温度が低下する温度勾配を形成するものであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記多結晶の成長を促進させる処理が、黒鉛材料若しくは第２の種結晶を備えた黒鉛材料を前記原料融液の自由表面に浸漬させることにより前記黒鉛材料若しくは前記第２の種結晶上に多結晶を成長させるか、及び／又は第２の種結晶を前記坩堝の内壁と前記原料融液の液面の接触部、前記坩堝の内壁底面、若しくはその両方に設置することにより前記第２の種結晶上に多結晶を成長させるものであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. 前記黒鉛材料が黒鉛棒又は黒鉛リングであることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 前記多結晶の成長を促進させる処理が、前記坩堝の内壁面に凹凸部を設けることにより前記凹凸部に多結晶を成長させるものであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
6. 前記凹凸部が２．０μｍ超の表面粗さＲａを有することを特徴とする、請求項５に記載の方法。