JP3823345B2

JP3823345B2 - 単結晶成長方法および単結晶成長装置

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Publication number: JP3823345B2
Application number: JP23602795A
Authority: JP
Inventors: 篤人岡本; 尚宏杉山; 俊彦谷
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
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Priority date: 1995-08-22
Filing date: 1995-08-22
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2015-08-22
Also published as: JPH0959085A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭化珪素等の単結晶を成長させるための単結晶成長方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
炭化珪素単結晶は半導体デバイスの基板用として有用であり、その成長方法として、従来より昇華再結晶法が知られている。昇華再結晶方法は、黒鉛製容器内に、原料となる炭化珪素粉末と種結晶を対向して配し、炭化珪素粉末を加熱昇華させて種結晶上に炭化珪素を再結晶させるものである。
【０００３】
ところが、上記方法では、容器内に長手方向、径方向の温度勾配が生じる。また、単結晶の成長中に、炭化珪素粉末が炭化し、あるいは容器を構成する黒鉛が珪素含有ガス種と反応して不均一に荒らされる。その結果、種結晶の受ける輻射熱に面内分布が生じて、生成する単結晶の品質が不均一になるおそれがある。
【０００４】
この改良として、例えば、特開平６−２９８５９４号公報には、原料を収容するるつぼと種結晶の支持部材をそれぞれ独立に上下および回転動可能にして、原料の温度と種結晶の温度およびその温度差を単結晶成長中に調整可能とした単結晶成長装置が提案されている。また、特開平５−２０８９００号公報では、容器内をガス反応によって炭化珪素を生成する反応室と単結晶を成長させる結晶成長室に分ける一方、結晶成長条件に合わせて種結晶支持具を上下回転動可能とした成長装置が開示されている。特開平５−３１９９９６号公報の成長装置は、容器を支持する支持体を加熱する装置を有し、支持体を介して容器を加熱して、成長中に容器内の温度勾配を制御するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記方法によっても、生成する単結晶の品質を均質にすることは容易ではない。特に、単結晶の成長面において径方向に温度分布が生じると、例えばドーパントをドープする場合にドーパント濃度が径方向でばらつく等、面内均一性の高い、高品質な単結晶を得ることは難しかった。
【０００６】
しかして、本発明の目的は、単結晶の径方向におけるドーパント濃度等の不均一を解消し、長手方向、径方向の均一性が高く、かつ高品質な単結晶を成長させる方法および装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記実情に鑑みて鋭意検討を行い、単結晶となる原料のガスを容器内に配した種結晶に供給し、該種結晶上に単結晶を成長させる方法において、上記容器内に、上記種結晶の端面に対向しかつ平行に位置する端面を有する熱輻射体を設け、該熱輻射体を内部から加熱する加熱手段と、上記容器を外部から加熱する加熱手段とを設けて、これら加熱手段により上記種結晶の温度を制御し、かつ上記種結晶の端面上に成長する単結晶の成長端面とこれに対向する上記熱輻射体の上記端面表面との距離が一定となるように、上記種結晶上の単結晶の成長速度に応じて上記熱輻射体に対し上記種結晶を相対移動させつつ単結晶の成長を行うことで、単結晶の成長面における面内温度分布を均一に、かつ一定に保持できることを見出した（請求項１）。
【０００８】
具体的には、上記単結晶の成長端面と上記熱輻射体の上記端面との距離を５〜５０ｍｍの範囲でかつ一定に保ちつつ成長を行うことが望ましい（請求項２）。また、上記熱輻射体をその内部に配した上記加熱手段によって内部から加熱して上記単結晶より上記熱輻射体を高温とし、かつ上記単結晶の成長端面の温度Ｔ1 （℃）と上記熱輻射体表面の温度Ｔ2 （℃）との差（Ｔ2 −Ｔ1 ）（℃）が、０℃＜（Ｔ2 −Ｔ1 ）≦２０℃となるようにすることが望ましい（請求項３）。
【０００９】
上記方法を実現するための装置としては、図１に示すように、容器Ｈ内に配した種結晶３に単結晶となる原料のガスを供給して、上記種結晶３上に単結晶を成長させる装置であって、上記容器Ｈを外部から加熱する加熱手段６１と、上記種結晶３を表面に有する単結晶成長基板１と、上記種結晶３の端面に対向しかつ平行に位置する端面を有する熱輻射体５と、該熱輻射体５の内部に設けられてこれを直接または輻射により加熱する加熱手段６１と、単結晶となる原料のガスを上記容器Ｈ内に供給する原料ガス供給手段Ｈ１と、上記単結晶成長基板１を単結晶の成長方向にその成長速度に応じて相対移動可能とする移動手段４２とを備えた単結晶成長装置が好適に用いられる（請求項４）。
【００１０】
上記熱輻射体５は、好適にはグラファイトよりなる（請求項５）。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１には、本発明に基づいて炭化珪素単結晶を成長させるために使用される単結晶成長装置の一例を示す。図１において、単結晶成長装置は、両端閉鎖の筒状体よりなるグラファイト製の反応容器Ｈを有し、該容器Ｈ内には、単結晶成長基板１が配設してある。単結晶成長基板１は、グラファイト製の種結晶貼付体２の下面全面に炭化珪素種結晶３を貼付保持してなり、上記貼付体２の上端面には支持棒４が固定されている。該支持棒４は容器１上面を貫通して延び、容器Ｈ外に設けた回転駆動装置４１、移動手段たる上下駆動装置４２に連結している。しかして、これら駆動装置４１、４２を駆動することにより上記種結晶３を上下および回転駆動可能である。
【００１２】
上記種結晶３は、成長すべき単結晶の種結晶となるもので、例えば、アチソン法または昇華法により製造した炭化珪素単結晶を、上記貼付体２の径に合わせて加工しウエハ状としたものが使用される。ドーパントをドーピングすることによりｎ型炭化珪素単結晶を製造する場合には、所望の単結晶と同一多形でしかも
【外１】

を単結晶成長面とすると、ｎ型ドーパントとしての窒素を効率的に取り込みやすく、また、ｐ型炭化珪素単結晶を製造する場合には、所望の単結晶と同一多形でしかもＳｉＣ（０００１）Ｓｉ面を単結晶成長面とすると、ｐ型ドーパントとしてのアルミニウム、ボロンを効率的に取り込みやすく、従って不純物補償の少ない高品質な単結晶を得ることができる。
【００１３】
上記種結晶３の下方には、これと対向して熱輻射体５が配設してある。該輻射体５は上端閉鎖の中空円筒体で、その上端面を輻射部５１とし、該輻射部５１表面が上記種結晶３の端面と平行になるように設置される。なお、種結晶の端面は、単結晶が成長する面（単結晶の成長方向に向いた面）である。上記輻射体５の材料としては、熱伝導率が高く、汚染物質を発生しない材料、例えば高純度グラファイト等が挙げられる。上記輻射体５の大きさは、輻射体５となる円筒体の内径Ｌ２が上記種結晶３の外径Ｌ１より大きいことが望ましい。具体的には、例えば、種結晶３として外径Ｌ１＝φ５０ｍｍのウエハを用いる場合、輻射体５の内径Ｌ２はφ５０ｍｍ以上、好ましくはφ６０ｍｍ以上とするのがよい。また、種結晶３として外径Ｌ１＝φ７５ｍｍのウエハを用いる場合には、輻射体５の内径Ｌ２はφ７５ｍｍ以上、好ましくはφ９０ｍｍ以上とするのがよい。
【００１４】
上記輻射体５の内部には、輻射によりこれを加熱するための加熱手段となる抵抗加熱装置６１が設置してあり、外部より延びる電流導入端子６２に接続されている。上記輻射部５１裏面と加熱装置６１の距離ｌは、１〜５０ｍｍ、好ましくは１０〜２０ｍｍとするのがよい。上記加熱装置６１の発熱体材料としては、例えばグラファイト等が挙げられる。発熱体の配置形状は特に制限されないが、例えばら旋（渦巻き）状の発熱体を単独配置、複数の発熱体を同心円状配置、複数の発熱体を一方向に平行に配置、左右に蛇行した形状の発熱体を単独配置等、種々の形状と配置が採用可能である。この加熱装置６１の輻射熱により、距離ｌだけ離れた上記輻射体５が加熱され、熱伝導によって種結晶３に対向する輻射部５１が均一に加熱される。
【００１５】
上記輻射部５１の裏面には、下方より延びる棒状の温度検出器７が貼付け固定してあって、該裏面の温度Ｔ２´を検出可能となしてある。また、上記輻射体５の下端部は、回転駆動装置５２に連結してある。しかして、単結晶成長中に上記輻射体５を回転させることが可能で、対向する単結晶成長面に与える輻射熱をより面内均一なものとすることができる。
【００１６】
上記容器Ｈの外周囲には、これを取り囲むように、加熱手段となる抵抗加熱装置６３が設けてある。これにより上記容器１全体が加熱され、上記種結晶３を含む単結晶成長基板１が加熱される。一方、単結晶成長基板１の上記貼付体２に固定される上記支持棒４は、温度検出器を兼ねており、上記貼付体２の裏面温度Ｔ１´を検出するようになしてある。
【００１７】
上記温度検出器７および温度検出器を兼ねる上記支持棒４は、例えば、二色赤外線放射温度計や熱電対等からなり、これら検出値に基づいて、後述する方法により、上記種結晶３の成長端面の温度Ｔ１および上記輻射部５１の表面温度Ｔ２を制御することができる。なお、上記加熱装置６３と上記加熱装置６１はそれぞれ独立に温度制御可能で、上記検出温度を基に上記種結晶３および上記輻射体５の温度を制御することができる。
【００１８】
なお、本実施例では、上記加熱装置６３を抵抗加熱法による加熱としたが、これに限るものではなく、例えば高周波加熱法を用いてももちろんよい。
【００１９】
上記容器Ｈの下端部側壁には、原料ガス供給手段たる原料ガス導入管Ｈ１が接続してあり、図２に示すように、上記原料ガス導入管Ｈ１は、上記容器Ｈと黒鉛フェルト製の断熱材（図示せず）で分離された原料供給室８に連通している。該原料供給室８内には、炭化珪素単結晶となる原料８１が収容され、これを原料供給室８周囲に設けた加熱装置８２で加熱昇華させることにより炭化珪素となる原料ガス（昇華ガス）を生成し、拡散または輸送ガス（例えばアルゴン等の不活性ガス）によって上記ガス導入管Ｈ１を通して上記容器Ｈ内に導かれるようになしてある。上記原料供給室８の下端部には、不活性ガスを原料供給室８内に導くための導入路８３が設けてある。
【００２０】
上記容器Ｈの下端部の上記原料ガス導入管Ｈ１に対向する側壁には、ドープガス導入管Ｈ２が接続され、黒鉛フェルト製の断熱材（図示せず）で上記容器Ｈと分離されるドープ原料供給室９に連通している。該ドープ原料供給室９内には、ドープ原料９１が収容され、ドープ原料供給室９周囲に設けた加熱装置９２で加熱することにより、ドープ原料ガスが拡散または輸送ガス（例えばアルゴン等の不活性ガスおよび窒素ガス）によって上記ドープガス導入管Ｈ２を通して上記容器Ｈ内に導かれるようになしてある。上記ドープ原料供給室９の下端部には、不活性ガスおよび窒素ガスをドープ原料供給室９内に導くための導入路９３が設けてある。なお、結晶中にドーパントをドープする方法としては、必ずしも原料とドープガスの供給をガス導入管Ｈ１，Ｈ２の別々の管を用いて行う必要はなく、導入路８３を用いてドーパントを含むガスを導入したり、ドーパント含有炭化珪素原料やドーパントを含む原料と炭化珪素原料の混合物を用いてガス導入管Ｈ１のみを用いてドープすることも可能である。アンドープの単結晶を作製する場合には、上記ドープガス導入管Ｈ２は閉じるか、または原料ガスの組成比を調整するためのシリコン蒸気の導入路として用いることができる。
【００２１】
上記容器Ｈの上端部両側壁には、ガス排気管Ｈ３が接続されている（図１）。該ガス排気管Ｈ３は、種結晶貼付体２と種結晶３（および成長結晶）の側面にガス流を発生させるためと未反応ガスを含む排ガスを容器外に排除するために設けられている。
【００２２】
なお、本実施例では、ガスを容器Ｈの側壁より吸排気する構造としたが、これに限定されるものではなく、容器Ｈの上下端面または側面のいずれに設けてもよく、ノズル型、広口型等を適宜組み合わせて採用できる。また、本実施例では上面に種結晶、下面に熱輻射体を配置した縦型の単結晶製造装置としたが、上面に熱輻射体、下面に種結晶を配置した縦型でも、さらには横型としてももちろんよく、同様の効果が得られる。
【００２３】
次に、上記装置を用いてアンドープの炭化珪素単結晶を成長させる方法について説明する。まず、上記容器Ｈ内を真空にし、上記加熱装置６３にて容器Ｈ内を所定温度に上昇する。その後、不活性ガス、例えばアルゴンガスを流入させて所定圧に保ち、上記種結晶３の成長面の温度Ｔ１（℃）と、上記輻射部５１表面の温度Ｔ２（℃）を目標温度まで上昇させる。この目標温度は所望する結晶多形により選択する。例えば６Ｈ形の場合、２１００≦Ｔ１≦２３００℃の温度範囲で成長させるのがよい。同時に、上記原料ガス供給室８の温度を加熱装置８２にて上昇させ、炭化珪素単結晶となる原料ガスを生成する。減圧は４０〜１００分かけてゆっくり行い、雰囲気圧力ｐ（Ｔｏｒｒ）を０．５≦ｐ≦２０Ｔｏｒｒ、望ましくは１≦ｐ≦１０Ｔｏｒｒに設定して単結晶を成長させる。
【００２４】
上記種結晶３の成長面（単結晶成長中は、成長した単結晶の成長端面）の温度Ｔ１は、直接測定できないため、温度検出体を兼ねる上記支持棒４にて上記貼付体２の裏面温度Ｔ１´を検出し、予め測定しておいた温度校正曲線に基づいて上記種結晶３の成長面の温度Ｔ１を求めればよい。同様に、上記輻射部５１表面の温度Ｔ２についても、温度検出体７にて上記輻射部５１の裏面温度Ｔ２´を検出し、予め測定しておいた温度校正曲線に基づいて上記種結晶３の成長面の温度Ｔ２を求めることができる。
【００２５】
単結晶の成長は、上記種結晶３の成長面（単結晶成長中は、成長した単結晶の成長端面）と、上記輻射部５１表面との距離Ｌが常に一定になるようにして成長を行う。このため、種結晶貼付体２の上記支持棒４を、上記上下駆動装置４２にて、成長速度と等しい移動速度で図の上方に移動させる。距離Ｌは５〜５０ｍｍに設定するのがよく、距離Ｌが５ｍｍに満たないと、単結晶周辺は排気の流れがあるため、成長面の中央部と周辺部で蒸気圧に差が現れ、成長面が単一の結晶面で覆われない。逆に距離Ｌが５０ｍｍを越えると、容器Ｈ側壁からの輻射熱と上記輻射体５からの輻射熱との相互作用で、成長面の温度分布が不均一となり、１つの成長面で長手方向に成長できなくなる。なお、上記支持棒４の移動速度は、ある成長条件で例えば１時間成長させ、その成長量から決定すればよい。
【００２６】
本発明では、上記種結晶３の温度を上記輻射体５の温度より低くして成長を行い、具体的には、上記種結晶３の端面（単結晶が成長した場合は単結晶の成長端面）の温度Ｔ１（℃）と、上記輻射体５表面の温度Ｔ２（℃）の温度差（Ｔ２−Ｔ１）（℃）は０℃＜（Ｔ２−Ｔ１）≦２０℃に設定する。Ｔ１とＴ２の温度差がないと成長量が小さく、さらに輻射体５に炭化珪素が堆積し、成長面が受ける輻射熱が不均一となる。逆に（Ｔ２−Ｔ１）が２０℃を越えると、容器Ｈ側壁からの輻射熱と上記輻射体５からの輻射熱との相互作用で、成長面の温度分布が不均一となり、１つの成長面で長手方向に成長できなくなる。
【００２７】
また、回転駆動装置４１、５２を駆動して種結晶３、輻射体５を回転させながら成長を行う。これにより、輻射体５が均一に加熱されて径方向の温度勾配を小さくでき、さらに、種結晶３の径Ｌ１は輻射体５の内径Ｌ２より小さく設定してあるので、種結晶３の成長面が受ける輻射熱は面内均一なものとなる。また、種結晶３自体を回転させることで、単結晶の成長端面における面内温度分布がより均一になる。このように、本発明では単結晶の成長端面が常に一定温度に保たれるので、生成する単結晶は長手方向、径方向に均質でかつ高品質なものとなる。
【００２８】
原料供給室８から容器Ｈ内へ原料ガスの供給は、自然拡散、または成長速度を大きくしたい場合には不活性ガス等の輸送ガスを用い、原料ガス導入管Ｈ１を介して原料ガスを容器Ｈ内へ供給する。原料粉末温度、雰囲気圧力、輸送ガス流量は、生産性、結晶の品質を考慮して選択される。特に、成長速度が０．５〜１ｍｍ／ｈｒになるように調整することによって、高品質でしかも大型の単結晶が得られる。
【００２９】
単結晶にドーパントをドーピングする場合には、ｎ型単結晶であればドーパントとしての窒素等のガスまたは該窒素等の化合物のガスを、ｐ型単結晶であればアルミニウム、ボロン等のガスまたは該アルミニウム、ボロン等の化合物のガスを、ドープ原料供給室９より上記ドープガス導入管Ｈ２を介して容器Ｈ内へ供給しながら成長を行う。この時、ｎ型単結晶を製造する場合には、種結晶として
【外２】

を、ｐ型単結晶を製造する場合には、（０００１）Ｓｉ面を用いる。これにより、各ドーパントを結晶中に効果的に取り込みやすくなり、また成長する単結晶の成長端面が１つの結晶面で形成されるため、ドーパント濃度の面内均一性が高くなる。このように、所望の導電性を得るために種結晶の極性（Ｓｉ／Ｃ面）を規定することで、低抵抗でしかも均一性が高い高品質なｎまたはｐ型単結晶を再現性よく製造することができる。
【００３０】
本発明において、原料ガスとしては、例えば炭化珪素単結晶を成長させる場合、上記のような炭化珪素となる原料の昇華ガス、あるいは炭素と珪素とを含有するガス等が挙げられる。
【００３１】
【実施例】
（実施例１）
本発明の効果を確認するため、上記図１、２に示した装置を用い、上述した方法に従って炭化珪素単結晶の２４時間成長実験を行った。種結晶３として、昇華法にて作製した直径５０ｍｍの６Ｈ型炭化珪素単結晶
【外３】

を用いた。この種結晶３を貼付体２に貼付て単結晶成長基板１とし、これを、種結晶３の端面と輻射体５の輻射部５１表面との距離Ｌが１０ｍｍとなるように容器Ｈ内に配した。図略の真空排気系にて上記容器Ｈ内を真空にし、加熱装置６３にて容器Ｈ内を１８００℃まで上昇した。その後、アルゴンガスを流入させながら約５００Ｔｏｒｒに保ち、上記種結晶３の端面の温度Ｔ１を２２５０℃、輻射部５１の表面温度Ｔ２を２２６０℃まで上昇させた。同時に、原料ガス供給室８およびドープ原料ガス供給室９内の温度を、加熱装置８２、９２にて上昇させた。
【００３２】
次いで、容器Ｈ内をゆっくり減圧して雰囲気圧力を１Ｔｏｒｒに設定し、炭化珪素の原料ガスを原料ガス導入管Ｈ１から、ドーパントガスとして窒素ガスをドープ原料ガス導入管Ｈ２から容器Ｈ内に導入し、上記種結晶３上に単結晶を２４時間成長させた。この時、種結晶３上の単結晶の成長端面と輻射部５１表面との距離Ｌが、常に１０ｍｍを保つように上下駆動装置４２を制御し、種結晶３を単結晶の成長速度（０．８ｍｍ／ｈｒ）と同じ速度で上方へ移動させた。同時に回転駆動装置４１、５２を駆動して種結晶３、輻射体５を回転させながら成長を行った。
【００３３】
上記種結晶３、輻射体５の温度制御には温度校正方法を用いた。まず、上記貼付体２の裏面温度Ｔ１´、上記輻射部５１の裏面温度Ｔ２´を検出し、図３、４に示す温度校正曲線を用いて、種結晶３の端面（単結晶が成長した場合には単結晶の成長端面）の温度Ｔ１、輻射部５１の表面温度Ｔ２を求めた。そして、これを基に、単結晶成長端面の温度Ｔ１が２２５０℃、輻射部５１の表面温度Ｔ２が２２６０℃となるように加熱装置６１、６３を制御した。なお、図３、４に示す温度校正曲線は、貼付体２の厚さ１０ｍｍ、輻射部５１の厚さ１５ｍｍの時のものである。
【００３４】
（比較例１）
次に、比較のため、容器Ｈ内に上記輻射体５を設置せず、種結晶３に対向する容器Ｈ底部に炭化珪素原料粉末を配した従来装置を用い、単結晶の２４時間成長試験を行った。実施例１と同じ種結晶３を用い、種結晶３の成長面の温度を２２３０℃、原料粉末表面の温度を２２９５℃に設定し、ドーパント、雰囲気圧力等の条件は上記実施例１と同様とした。単結晶の成長速度は約０．６ｍｍ／ｈｒであった。
【００３５】
実施例１によって得られた単結晶の模式図を図５（ａ）、（ｂ）に、比較例１によって得られた単結晶の模式図を図６に示す。図を比較して明らかなように、実施例１による単結晶Ｓは柱状体（高さ１９ｍｍ）で、種結晶３表面に均一に結晶が堆積したものであるのに対し、比較例１による単結晶Ｓは略球状で（高さ１５ｍｍ）、中央部Ｓ１のドーパント濃度が周辺部Ｓ２に比べて高い、不均一なものであった。
【００３６】
図７、８には、上記実施例１、比較例１で得られた単結晶の可視光域の吸収スペクトルをそれぞれ示す。図には、単結晶の中心部の吸収スペクトルと中心部から２０ｍｍ離れた周辺部の吸収スペクトルを示し、図中、約２．０ｅＶ近傍のピークの大きさは、成長した単結晶のドーパント濃度を示している。図８に見られるように比較例１の単結晶では、約２．０ｅＶ近傍のピークの大きさが異なっており、ドーパント濃度が同一面内でばらついていることがわかる。これに対し、実施例１の単結晶では、上記ピークの大きさが一致しており、単結晶の径方向でドーパント濃度が均一であることがわかる。
【００３７】
なお、上記成長実験に先だって、輻射部５１表面の温度Ｔ２を測定してみたところ、上記貼付体２の裏面温度Ｔ１´＝２２００℃、輻射部５１の裏面温度Ｔ２´＝２２１０℃の時、図９に示すように、輻射部５１の中央部（中心からの距離０ｍｍ）と周縁部（中心からの距離２５ｍｍ）の温度差は５℃以内であった。このように、本発明によれば、輻射体５表面を均一に加熱し、これに対向する種結晶の面内温度を一定に保持して、長手方向、径方向に均一、かつ高品質な単結晶を得ることができる。
【００３８】
上記実施例では、炭化珪素の単結晶成長に本発明装置および方法を適用した例について説明したが、本発明は、昇華法等の高温にて気相を介して単結晶成長させることができる単結晶（例えば炭化珪素以外にＣｄＳ，ＣｄＳｅ，ＺｎＳ等がある）であればいずれの単結晶の成長にも適用可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、単結晶成長中または成長毎に生じる温度変動や、面内温度の不均一をなくすことができ、長手方向、径方向に均一性が高くしかも高品質な単結晶を再現性よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の単結晶成長装置の一例を示す、反応容器の全体断面図である。
【図２】本発明の単結晶成長装置の全体構成を示す断面図である。
【図３】本発明実施例にて使用した種結晶端面温度の温度較正曲線図である。
【図４】本発明実施例にて使用した輻射体表面温度の温度較正曲線図である。
【図５】実施例１で得られた単結晶の模式図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＶｂ−Ｖｂ線断面図である。
【図６】比較例１で得られた単結晶の模式図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のVIｂ−VIｂ線断面図である。
【図７】実施例１で得られた単結晶の可視光域の吸収スペクトルを示す線図である。
【図８】比較例１で得られた単結晶の可視光域の吸収スペクトルを示す線図である。
【図９】本発明実施例における輻射体の表面温度分布を示す線図である。
【符号の説明】
Ｈ反応容器（容器）
Ｈ１原料ガス導入管（原料ガス供給手段）
Ｈ２ドープ原料ガス導入管
Ｈ３ガス排気管
１単結晶成長基板
２貼付体
３種結晶
４支持棒（温度検出体を兼ねる）
４１回転駆動装置
４２上下駆動装置（移動手段）
５熱輻射体
５１輻射部
５２回転駆動装置
６１、６３加熱装置
７温度検出体
８原料供給室
９ドープ原料供給室

Claims

単結晶となる原料のガスを容器内に配した種結晶に供給し、該種結晶上に単結晶を成長させる方法において、上記容器内に、上記種結晶の端面に対向しかつ平行に位置する端面を有する熱輻射体を設け、該熱輻射体を内部から加熱する加熱手段と、上記容器を外部から加熱する加熱手段とを設けて、これら加熱手段により上記種結晶の温度を制御し、かつ上記種結晶の端面上に成長する単結晶の成長端面とこれに対向する上記熱輻射体の上記端面表面との距離が一定となるように、上記種結晶上の単結晶の成長速度に応じて上記熱輻射体に対し上記種結晶を相対移動させつつ単結晶の成長を行うことを特徴とする単結晶成長方法。
上記単結晶の成長端面と上記熱輻射体の上記端面との距離を５〜５０ｍｍの範囲でかつ一定に保ちつつ成長を行う請求項１記載の単結晶成長方法。
上記熱輻射体をその内部に配した上記加熱手段によって内部から加熱して上記単結晶より上記熱輻射体を高温とし、かつ上記単結晶の成長端面の温度Ｔ1 （℃）と上記熱輻射体表面の温度Ｔ2 （℃）との差（Ｔ2 −Ｔ1 ）（℃）を、０℃＜（Ｔ2 −Ｔ1 ）≦２０℃とした請求項１ないし２記載の単結晶成長方法。
容器内に配した種結晶に単結晶となる原料のガスを供給して、上記種結晶上に単結晶を成長させる装置において、上記容器を外部から加熱する加熱手段と、上記種結晶を表面に有する単結晶成長基板と、上記種結晶の端面に対向しかつ平行に位置する端面を有する熱輻射体と、該熱輻射体の内部に設けられてこれを直接または輻射により加熱する加熱手段と、単結晶となる原料のガスを上記容器内に供給する原料ガス供給手段と、上記単結晶成長基板を単結晶の成長方向にその成長速度に応じて相対移動可能とする移動手段とを備えることを特徴とする単結晶成長装置。
上記熱輻射体がグラファイトよりなる請求項４記載の単結晶成長装置。