JP4197178B2 - 単結晶の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、昇華再結晶法あるいは化学反応による方法（ＣＶＤ（化学的気相蒸着）等）等を用いて原料ガスを種結晶に供給することにより、種結晶上に炭化珪素等の単結晶を成長させる方法に関するものである。

半導体素子の基板等に使用される炭化珪素（ＳｉＣ）単結晶の製造方法として、昇華再結晶法が広く採用されている。昇華再結晶法では、反応容器として、通常、図５に示す黒鉛製ルツボ１が用いられ、該ルツボ１の底部にＳｉＣ原料粉末２を、原料粉末２に対向するルツボ１の蓋体１２に種結晶３を固定して加熱し、原料粉末２の昇華ガスを種結晶３上で再結晶させることにより単結晶を成長させている。

昇華再結晶法において成長に関与する気相種としては、Ｓｉ、ＳｉＣ2 、Ｓｉ2 Ｃ等が挙げられる。これらの気相種は平衡蒸気圧がそれぞれ異なり、また、成長温度によってもその割合が変化する。従って、欠陥が少ない均質な高品質単結晶を得ようとした場合、単結晶成長中の温度変動、Ｓｉ／Ｃ比の揺らぎや、ルツボ１表面が荒らされることによる黒鉛微粒子の混入を防いだ安定した条件下で結晶成長を行うことが重要である。

ところが、上記従来の方法により、黒鉛製のルツボ１中で単結晶を成長させると、単結晶成長中に、（ｉ）種結晶３近傍の上記ルツボ１側壁にＳｉＣ多結晶が堆積すること、および（ｉｉ）ＳｉまたはＳｉを含む気相種とルツボ材料である炭素（Ｃ）が反応することから、温度分布やＳｉ／Ｃ比が変動しやすく、これを起因とするＳｉ液滴の生成、黒鉛微粒子や金属不純物の単結晶への混入を避けることが困難であった。これら混入物は各種欠陥を誘発する原因となり、欠陥の少ない高品質な単結晶の製造を困難にしていた。

一方、黒鉛以外の材質の反応容器を用いた例としては、タンタル製ルツボを使用してＳｉＣ単結晶を成長させた例が報告されている。（Ａ．Ｏ．ＫｏｎｓｔａｎｔｉｎｏｖａｎｄＰ．Ａ．Ｉｖａｎｏｖ，Ｉｎｓｔ．Ｐｈｙｓ．Ｃｏｎｆ．Ｓｅｒ．Ｎｏ１３７（１９９４）３７−４０）。しかしながら、この場合も、容器側壁へ多結晶が堆積することを防止することはできず、また、Ｃを含む気相種が反応容器のタンタルと反応して炭化タンタルとなり、Ｓｉ／Ｃ比の変動の原因となることが予想される。しかも、タンタルは黒鉛に比較して非常に高価であるため、製造コストが大幅に増加する不具合がある。

特許文献１、２には、黒鉛製ルツボ内に設置した種結晶近傍に珪素や炭化珪素粉末を充填した状態で結晶成長を行うことが記載されている。また、特許文献３には、炭化珪素焼結体を生成させ昇華させる焼結・昇華帯と、単結晶を成長させる結晶成長帯を備えた単結晶製造装置を用いることで、黒鉛製ルツボを使用することなく高品質な炭化珪素を昇華法で製造することが記載されている。
特開平６−３３３８３０号公報 特開平７−２３７９９９号公報 特開平５−３０６１９９号公報

しかしながら、これらの方法によって、Ｓｉ／Ｃ比の変動を若干緩和することはできるものの、いずれも種結晶近傍の反応容器側壁に堆積するＳｉＣ多結晶の生成を抑制することは難しい。こうしたＳｉＣ多結晶の堆積は、成長温度の揺らぎ、Ｓｉ／Ｃ比の変動につながり、欠陥の少ない高品質な単結晶を製造することは、依然として困難であった。

本発明の目的は、単結晶成長中の温度分布の変動、原料ガス中のＳｉ／Ｃ比の変動を抑制し、欠陥の少ない高品質な単結晶を製造する方法を提供することにある。

本発明者等は、上記実情に鑑みて鋭意検討を行い、反応容器内に配した種結晶に製造しようとする単結晶の原料ガスを供給し、該種結晶上に単結晶を成長させる単結晶の製造方法において、
上記反応容器内に、上記種結晶の成長表面と原料供給部の間に形成される単結晶成長空間を取り囲むように、少なくとも内表面が製造しようとする単結晶と同種の多結晶、焼結体または反応焼結体からなる筒状部材を予め配置するとともに、
上記筒状部材を、下端が開口し上端面に上記種結晶が配置される開口部を有する形状として、上記種結晶の直径をＳ、上記上端面の開口部周りの環状部内表面の幅をＷ、側面内表面の高さをＨとした時に、下記式（１）で定義される角度θが２０°≦θ≦８０°となるように設定し、
θ＝ｔａｎ^-1〔Ｈ／（Ｗ＋Ｓ）〕・・・（１）
しかる後に上記単結晶成長空間に上記原料供給部から原料ガスを供給して単結晶を成長させることにより、上記課題を解決できることを見出した（請求項１）。

本発明方法によれば、予め、単結晶が成長する空間の周囲に、製造しようとする単結晶と同種の多結晶、焼結体または反応焼結体を配置したので、反応容器の側壁に多結晶が堆積することに起因する温度変動を減少することができる。また、反応容器の構成元素と原料ガスとの反応が抑制でき、それに起因する原料ガスの組成比の揺らぎや、単結晶への不純物の混入が防止できる。

上記多結晶、焼結体または反応焼結体を配置するには、具体的には、上記反応容器内に上記単結晶成長空間を取り囲むように筒状部材を設置し、この筒状部材の、単結晶成長過程において原料ガスが結晶化して多結晶の堆積が見込まれる表面を、予め製造しようとする単結晶と同種の多結晶、焼結体または反応焼結体で被覆すればよい。この時、筒状部材の形状および大きさを上記のように設定し、上端面の開口部に種結晶を配置することで、種結晶の下方に形成される単結晶成長空間を効果的に保護することができる。よって、反応容器の材質によらず、欠陥の少ない高品質な単結晶を製造することが可能であり、高価な反応容器を用いる必要がないので低コストにできる。

好ましくは、式（１）で定義される 上記角度θが３０°≦θ≦６０°となるように設定するとよい（請求項２）。このようにすると、より効果的に高品質の単結晶を低コストで製造できる。

上記筒状部材の表面を多結晶、焼結体または反応焼結体で被覆する方法としては、昇華再結晶法またはＣＶＤ法を採用することができる。ここで、昇華再結晶法を用いる場合には、上記反応容器内に、予め単結晶の成長条件と同じ条件で原料ガスを供給して、上記筒状部材の、単結晶成長過程において原料ガスが結晶化して多結晶の堆積が見込まれる表面に上記多結晶、焼結体または反応焼結体を堆積させる。これにより上記表面が多結晶、焼結体または反応焼結体で被覆されるので、しかる後に、上記反応容器内に上記種結晶を設置して単結晶を成長させればよい。

この時の筒状部材の被覆厚さは、１μm ないし５mmとすることが望ましい。（請求項３）。多結晶、焼結体または反応焼結体を配置することによる上記効果を得るためには、上記筒状部材の被覆厚さは１μm 以上とするのがよく、５mm以下ととすることでコスト低減を図ることができる。

以下、本発明方法を炭化珪素（ＳｉＣ）単結晶の製造を例にとって詳細に説明する。図１は、本発明で単結晶の製造に使用する装置の概略図で、図中、１は反応容器たる黒鉛製ルツボであり、該ルツボ１は容器体１１と蓋体１２からなっている。上記ルツボ１の容器体１１底部にはＳｉＣ原料粉末２が収容してあり、この原料粉末２に対向する蓋体１２の裏面中央部には、種結晶３が配置されている。上記種結晶３は、アチソン法や予め昇華再結晶法等により製造された単結晶であり、上記蓋体１２と一体に設けた黒鉛製の台座１３の形状に合わせて、例えば円板状に加工し、台座１３に接着剤等を用いて接合してある。

本発明方法では、上記ルツボ１を用いて昇華再結晶法でＳｉＣ単結晶を製造するに際し、上記種結晶３の成長表面３１（その上に単結晶が成長する表面）と原料供給部である原料粉末２との間に形成される単結晶成長空間を取り囲むように、製造しようとする単結晶と同種の多結晶、すなわちＳｉＣ多結晶を配置し、その状態で単結晶を成長させる。あるいは、ＳｉＣ多結晶の代わりにＳｉＣ焼結体またはＳｉＣ反応焼結体を配置することもできる。

このうちＳｉＣ多結晶を配置するための具体例として、図１に示す方法では、上記種結晶３の下方に形成される単結晶成長空間を取り囲むように、予め内表面をＳｉＣ多結晶５で被覆した筒状部材４を設置している。該筒状部材４は、上端面の開口部内に上記種結晶３が位置するように上記ルツボ１内壁に固定され、その上端面および側面内表面、すなわち単結晶成長過程において原料ガスが結晶化して多結晶の堆積が見込まれる表面をＳｉＣ多結晶５で被覆している。なお、上記筒状部材４は下端が開口しており、原料粉末２の昇華ガスは、この下端開口より単結晶成長空間内に導入され、上記成長表面３１上に到達するようになしてある。

本発明は、内表面を予めＳｉＣ多結晶５で被覆した筒状部材４を設置することで、上記種結晶３の周囲および下方の、単結晶成長過程において原料ガスが結晶化して多結晶の堆積が見込まれる領域をＳｉＣ多結晶５で覆い、単結晶成長中の多結晶の堆積による不具合を解消するものである。ここで、単結晶成長過程において原料ガスが結晶化して多結晶の堆積が見込まれる領域を保護し、十分な効果を得るために、筒状部材４の大きさを以下のように設定するのがよい。

図２（ａ）に示される断面図において、種結晶３の直径をＳ、筒状部材４上端面の開口部周りの環状部（内表面）の幅をＷ、筒状部材４側面（内表面）の高さをＨとしたときに、下記（１）式、
θ＝ｔａｎ-1〔Ｈ／（Ｗ＋Ｓ）〕・・・（１）
で定義される角度θが、２０°≦θ≦８０°、好ましくは３０°≦θ≦６０°となるように、上記幅Ｗ、高さＨを設定する。ここで、角度θが上記範囲より小さいと、ＳｉまたはＳｉを含む気相種とルツボ材料である黒鉛が反応してしまい、Ｓｉ／Ｃ比に影響を与えて良好な成長は望めない。また、角度θが上記範囲より大きいと、ＳｉＣ多結晶で被覆する領域が増加し、製造コストが上昇する。好ましくは、角度θが、３０°≦θ≦６０°の範囲となるようにするのがよい。

さらに、筒状部材４上端面の環状部の幅Ｗは、０≦Ｗ≦５Ｓ、好ましくは０≦Ｗ≦２Ｓとなるようにすることが望ましい。幅Ｗが０であると、成長結晶の径の拡大が望めない。さらには周囲に配置されるＳｉＣ多結晶５と成長結晶がぶつかり、その結果接触箇所にストレスが堆積して成長結晶中に割れや歪みを生じさせるおそれがある。また、幅Ｗが上記範囲より大きい場合、ＳｉＣ多結晶５で被覆する領域が増加し、コスト高となるため、製造上好ましくない。

なお、筒状部材４の側壁が、図２（ｂ）に示すように傾斜している場合、その高さＨは、筒状部材４の上端面（内表面）より下端面に向けて下ろした垂線の高さとなる。

上記筒状部材４の表面をＳｉＣ多結晶５で被覆する方法としては、昇華再結晶法またはＣＶＤ法等、公知の方法のいずれを採用してもよい。被覆方法として昇華再結晶法を用いる場合には、上記るつぼ１内に筒状部材４を設置し、種結晶３を設置しない状態で、実際の単結晶の成長条件と同じ条件で原料ガスを供給して、実際の単結晶製造時に多結晶の堆積が見込まれる上記筒状部材４の表面に、多結晶５を堆積させることができる。この場合、実際の単結晶製造時には、上記ルツボ１内に再度十分な量の原料粉末２を充填して、また、蓋体１２を種結晶３の取付けられたものに取り換えることにより種結晶３上に単結晶を成長させる。

上記筒状部材４を、上記のように構成すれば、内表面をＳｉＣ多結晶５で被覆することで、単結晶の体積が見込まれる領域を保護することができる。また内表面以外の表面がＳｉＣ多結晶５で被覆されていてもよい。

上記筒状部材４の被覆厚さは、１μm ないし５mmとすることが望ましい。被覆厚さが上記範囲より小さいと、成長のための温度、雰囲気圧等の設定（成長の初期）段階において、予め被覆したＳｉＣ多結晶が昇華してしまい、ＳｉＣ多結晶で被覆した上記筒状部材４を設置する効果が望めない。また、被覆厚さが上記範囲より大きいと、被覆に用いるＳｉＣ多結晶の量が増加し、コスト高となるため望ましくない。

予めＳｉＣ多結晶５で被覆した筒状部材４を設置する代わりに、図３（ａ）に示すように、ルツボ１の容器体１１の上端縁を内方に屈曲してその端縁を種結晶３の外周に近接する位置まで延出し、該延出部を含む容器体１１上端部１１ａの内表面をＳｉＣ多結晶５で被覆してもよい。このとき、上端部１１ａを容器体１１と別部材で構成して筒状部材となし、予めその内表面をＳｉＣ多結晶５で被覆した後、容器体１１に組み付けるようにすれば、必要な部分のみ被覆することができ、コストが低減できる。このとき、上端部１１ａの環状部内表面の幅Ｗ、高さＨが上記角度θで規定される範囲となるようにすることはもちろんである。

あるいは、図３（ｂ）に示すように、図３（ａ）と同様の形状とした容器体１１の上端部内壁の一部１１ｂのみを別部材としてもよく、図３（ｃ）に示すように、筒状部材４´を両端開口の簡略な形状とし、その上端面を蓋体１２に張り付けてもよい。この構成では、種結晶３も蓋体１２に張り付けている。これらの場合も、別部材とする容器体１１の一部１１ｂ、筒状部材４´の内表面の幅Ｗ、高さＨが上記角度θで規定される範囲となるように構成する。このようにＳｉＣ多結晶５で被覆する部分を分割型としておけば、目的とする部材のみを被覆することができるので、被覆に要するコストを低減することができる。

本発明では、上記筒状部材４表面をＳｉＣ多結晶５で被覆する代わりに、筒状部材４自体をＳｉＣ焼結体またはＳｉＣ反応焼結体で構成することもできる。上記図３に示した構成のルツボ１を用いる場合も同様で、上端部１１ａ、容器体１１の一部１１ｂ、筒状部材４´自体を製造しようとする単結晶と同種の焼結体または反応焼結体とすることで、多結晶で被覆した部材を配置するのと同様の効果が得られる。

上記装置を用いて、単結晶を製造する場合には、上記ルツボ１内に、予めＳｉＣ多結晶５で被覆した上記筒状部材４および種結晶３を配置し、上記ルツボ１を加熱装置内で所定温度に加熱する。これにより、原料粉末２が昇華して、その昇華ガスが上記種結晶３表面に到達し、再結晶することにより単結晶を成長させる。

この時、上記昇華ガスに晒される上記種結晶３近傍のルツボ１表面または部材表面が露出した状態であると、この表面にＳｉＣの多結晶が堆積し、上述したＳｉ／Ｃ比変動等の原因となるが、本発明では、上記種結晶３の成長表面３１下方の単結晶成長空間を取り囲むように、予めＳｉＣ多結晶５で被覆した上記筒状部材４を設置し、あるいはルツボ１表面を予めＳｉＣ多結晶５で被覆しているので、ＳｉＣ多結晶の堆積を抑制し、これに起因する温度変動を減少することが可能となる。また、ルツボ１のＣとＳｉまたはＳｉを含む気相種との反応を抑制でき、それに起因するＳｉ／Ｃ比の揺らぎや、それに伴うＳｉ液滴の生成や、単結晶中への黒鉛微粒子の混入を防ぐことが可能になる。

また、上記効果を最大限に得るために、単結晶成長過程において、その成長初期の単結晶成長空間（原料側から種結晶側へ）の温度勾配（種結晶側が低温となる温度勾配）を、１０℃／cm以下、好ましくは１〜５℃／cmとすることが望ましい。温度勾配が１０℃／cmより大きいと、Ｓｉ／Ｃ比、過飽和度の揺らぎが大きくなり、Ｓｉ液滴等を生じて良好な初期成長は望めない。また、１℃／cmより小さいと、成長端面で局所的に未飽和状態になり、部分的に種結晶が熱エッチングされるという不具合が生じるおそれがある。さらに、成長速度が極端に遅いので製造上好ましくない。また、５℃／cm以下では、Ｓｉ／Ｃ比、過飽和度の揺らぎをより抑制して良好な初期成長を実現できる。

上記温度勾配を設ける手段として以下の例が挙げられる。抵抗加熱方式の場合、例えば、図６に示すように、独立に制御可能な２段式の発熱体（ヒータ）６で温度勾配を設ける例（この例では２段式のヒータ６の間に断熱材８を設けると更に温度勾配をつけやすい）、あるいは１段式のヒータでは、反応容器（ルツボ）に対するヒータの相対位置の設定またはルツボの形状、材質の設定により温度勾配を設ける例がある。

また、高周波加熱方式の場合、図７に示すように、コイル（高周波コイル）７の単位長さ当たりの巻き数の設定または反応容器（ルツボ）１の形状、材質の設定またはルツボ１に対するコイル７の相対位置の設定により温度勾配を設ける例がある。なお、ルツボ１とコイル７との間には石英二重管１０が設けられ、その中を冷却水が導入される。

上記抵抗加熱方式の場合でも高周波加熱方式の場合でも、反応容器の構造により種結晶部を冷却して効果的に温度勾配をつけることも可能である。例えば、図８のように反応容器（ルツボ）１にザクリ構造９を設けて、種結晶３の冷却効率を高める、あるいは図９のように反応容器（ルツボ）１内に冷却ガス（例えばＨｅ）を導入し、種結晶３を冷却できるようにすることもできる。以上、原料をルツボ下部に、種結晶を上部に配置する例を説明したが、原料をルツボ上部に、種結晶を下部に配置する例もある。

上記部材と上記温度勾配の範囲で成長を行うことにより、成長初期に顕著である温度変動、Ｓｉ／Ｃ比の揺らぎに起因した、Ｓｉ液滴の生成や積層の揺らぎや黒鉛微粒子の混入を防止できる。そのため、主に成長初期に発生する欠陥を防止して、欠陥の少ない高品質な炭化珪素単結晶を再現性よく製造することができる。単結晶を成長させる方法としては、前述の昇華再結晶法の他にＣＶＤ法などの気相種同士の化学反応による方法等にも適用可能である。

なお、本発明に基づいて製造可能な単結晶としては、ＳｉＣ以外に、例えば、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＢＮ等があり、昇華再結晶法により成長できる単結晶であればいずれに適用しても同様の効果が得られる。

（実施例１）
上記図１に示した黒鉛製ルツボ１を反応容器として用い、本発明方法に基づいてＳｉＣ単結晶の成長実験を行った。まず、ルツボ１の容器体１１内に配置される筒状部材４の内表面を、予め、昇華法を用いてＳｉＣ多結晶５で被覆した。この時、種結晶３の直径Ｓ＝１０mm、筒状部材４の上端面（内表面）の幅Ｗ＝２０mm、側面（内表面）の高さＨ＝２４mmとし、上記図２で示した角度θ＝３８．７°の領域がＳｉＣ多結晶５で被覆されるようにした。この筒状部材４および種結晶３をルツボ１内に配置し、ＳｉＣ原料粉末２を充填して、不活性雰囲気ガス減圧下：約１Ｔｏｒｒ、ルツボ温度：約２３００℃、成長初期の温度勾配４℃／cmの条件で、約２４時間加熱して、単結晶の成長を行った。その際、成長速度を向上させるために、温度勾配を徐々に大きくした。成長量は約１０mmであった。

得られた単結晶インゴットを成長方向に平行に切断、研磨を行って、断面顕微鏡観察を行った。断面観察の結果、成長初期に多く発生する欠陥の発生が抑えられ、成長開始から終了まで均質な単結晶が得られた。また筒状部材４の被覆方法としてＣＶＤ法を採用し、それ以外は同様の条件で単結晶の成長実験を行ったところ、成長初期の欠陥の発生が抑えられ、成長開始から終了まで均質な単結晶が得られるという同様の結果が得られた。さらに、筒状部材４を多結晶で被覆する代わりにこれをＳｉＣ焼結体、ＳｉＣ反応焼結体で構成し、同様な単結晶成長実験を行った場合にも、同様の効果が認められた。

（実施例２）
上記図１と同じ黒鉛ルツボ１を用い、筒状部材４の内表面を、予め昇華法を用いてＳｉＣ多結晶５で被覆した。この筒状部材４及び種結晶３をルツボ１内に配置して、ＳｉＣ原料粉末２を充填して、不活性ガス減圧下：約１Ｔｏｒｒ、ルツボ温度：約２３００℃、温度勾配：１２℃／cm一定の条件で、約２４時間加熱して、単結晶成長を行った。成長量は約１２mmであった。得られた単結晶の断面観察の結果、主に成長初期に管状、クラック状欠陥が多く観察された。こうした欠陥は成長後期にも伝播しており、均質な単結晶を得る事が出来なかった。この原因は温度勾配が大き過ぎたために、特に成長初期に温度変動、Ｓｉ／Ｃ比の揺らぎに起因したＳｉ液滴の生成や積層の揺らぎや黒鉛微粒子の混入を防止する事が困難であったためと考えられる。

（実施例３）
上記図１と同じ黒鉛ルツボ１を用い、筒状部材４の大きさを変更して、上記図２における角度θが、θ＝４９．６°となる範囲が多結晶５で被覆されるようにした。このとき、種結晶３の直径Ｓ＝１０mm、筒状部材４の上端面（内表面）の幅Ｗ＝７mm、側面（内表面）の高さＨ＝２０mmとした。上記実施例１と同様の条件で種結晶３上に単結晶を成長させる実験を行い、得られた単結晶の断面観察を行った。その結果、成長初期に多く発生する欠陥の発生が抑えられ、成長開始から終了まで均質な単結晶が得られた。また、被覆法として昇華法、ＣＶＤ法のいずれを用いた場合も、被覆する代わりにＳｉＣ焼結体、ＳｉＣ反応焼結体を用いた場合も同様の効果が得られた。

（実施例４）
実施例１で用いたのと同様の黒鉛ルツボ１を用い、該ルツボ１内に筒状部材４およびＳｉＣ原料粉末２を配設した後、種結晶３を蓋体１２に貼付する前に、実施例１と同様の結晶成長条件で加熱を行って、筒状部材４表面およびルツボ１内壁にＳｉＣ多結晶を堆積させた。その後、ＳｉＣ種結晶３を貼付し、さらに原料粉末２を新品と交換して、上記実施例１と同様の条件で種結晶３上に単結晶を成長させた。得られた単結晶の断面観察の結果、成長初期に多く発生する欠陥の発生が抑えられ、成長開始から終了まで均質な単結晶が得られた。

（比較例１）
実施例１と同様の黒鉛ルツボ１において、上記筒状部材４を配置することなく、上記実施例１と同様の条件で種結晶３上に単結晶を成長させる実験を行った。成長量は約１０mm／２４時間と同程度であったが、得られた単結晶を断面観察した結果、主に成長初期に致命的な管状、クラック状欠陥が多く観察された。こうした欠陥は成長後期にも伝播しており、均質な単結晶を得ることができなかった。この原因は、成長初期に顕著である温度変動、Ｓｉ／Ｃ比の揺らぎに起因したＳｉ液滴の生成や成長端面の局所的にＳｉＣを含む気相種の未飽和状態による炭化層形成や黒鉛微粒子の混入を防止することが困難であったためと考えられる。これに対して本発明方法によれば、主に成長初期に発生する致命的な欠陥を防止でき、従って、欠陥の少ない高品質な炭化珪素単結晶を再現性よく製造することができる。

（比較例２）
実施例１と同様な黒鉛ルツボ１において、上記筒状部材４を配置することなく、上記実施例２と同様な条件で種結晶３上に単結晶を成長させる実験を行った。成長量は約１２mm／２４時間であった。得られた単結晶の断面観察の結果、主に成長初期に致命的な管状、クラック状欠陥が多く観察された。こうした欠陥は成長後期にも伝播しており、均質な単結晶を得る事が出来なかった。この原因は温度勾配が大き過ぎたために、特に成長初期に温度変動、Ｓｉ／Ｃ比の揺らぎに起因したＳｉ液滴の生成や積層の揺らぎや黒鉛微粒子の混入を防止する事が困難であったためと考えられる。これに対して本発明によれば、主に成長初期に発生する致命的な欠陥を防止でき、従って、欠陥の少ない高品質な炭化珪素単結晶を再現良く製造する事が出来る。

図１は本発明方法に用いられる反応容器構造を示す全体概略断面図である。 図２（ａ）、（ｂ）は本発明方法に基づき多結晶で被覆される領域を説明するための図である。 図３（ａ）〜（ｃ）は本発明方法に用いられる反応容器構造の他の例を示す全体概略断面図である。 図４は本発明実施例において使用した反応容器構造を示す全体概略断面図である。 図５は従来方法に用いられる反応容器の全体概略断面図である。 図６は本発明方法に用いられる反応容器構造の他の例を示す全体概略断面図である。 図７は本発明方法に用いられる反応容器構造の他の例を示す全体概略断面図である。 図８は本発明方法に用いられる反応容器構造の他の例を示す全体概略断面図である。 図９は本発明方法に用いられる反応容器構造の他の例を示す全体概略断面図である。

符号の説明

１ルツボ（反応容器）
１１容器体
１２蓋体
１３台座
２原料粉末（原料供給部）
３種結晶
３１成長端面
４筒状部材
５ＳｉＣ多結晶

Claims (3)

1. 反応容器内に配した種結晶に製造しようとする単結晶の原料ガスを供給し、該種結晶上に単結晶を成長させる単結晶の製造方法において、
   上記反応容器内に、上記種結晶の成長表面と原料供給部の間に形成される単結晶成長空間を取り囲むように、少なくとも内表面が製造しようとする単結晶と同種の多結晶、焼結体または反応焼結体からなる筒状部材を予め配置するとともに、
   上記筒状部材を、下端が開口し上端面に上記種結晶が配置される開口部を有する形状として、上記種結晶の直径をＳ、上記上端面の開口部周りの環状部内表面の幅をＷ、側面内表面の高さをＨとした時に、下記式（１）で定義される角度θが２０°≦θ≦８０°となるように設定し、
   θ＝ｔａｎ^-1〔Ｈ／（Ｗ＋Ｓ）〕・・・（１）
   しかる後に上記単結晶成長空間に上記原料供給部から原料ガスを供給して単結晶を成長させることを特徴とする単結晶の製造方法。
2. 上記角度θが３０°≦θ≦６０°となるように設定する請求項１記載の単結晶の製造方法。
3. 上記筒状部材は、単結晶成長過程において原料ガスが結晶化して多結晶の堆積が見込まれる表面が、予め製造しようとする単結晶と同種の多結晶、焼結体または反応焼結体にて被覆されており、その被覆厚さが１μｍないし５ｍｍである請求項１または２記載の単結晶の製造方法。
   
   
   

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