炭化珪素単結晶の製造方法、炭化珪素単結晶ウェーハ及び炭化珪素単結晶半導体パワーデバイス
【課題】残留応力を低減した炭化珪素単結晶を製造する炭化珪素単結晶の製造方法を提供する。
【解決手段】昇華法において用いる種結晶保持部材２２に固着された種結晶１３に炭化珪素単結晶４０を成長させた後、化学的方法を用いて種結晶保持部材２２を除去する。種結晶保持部材２２は、黒鉛、アモルファスカーボン、炭素繊維、有機化合物炭化物、金属炭化物のいずれかからなる。また、化学的方法は、種結晶保持部材２２を酸化性ガスと反応させる方法である。
【解決手段】昇華法において用いる種結晶保持部材２２に固着された種結晶１３に炭化珪素単結晶４０を成長させた後、化学的方法を用いて種結晶保持部材２２を除去する。種結晶保持部材２２は、黒鉛、アモルファスカーボン、炭素繊維、有機化合物炭化物、金属炭化物のいずれかからなる。また、化学的方法は、種結晶保持部材２２を酸化性ガスと反応させる方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化珪素単結晶の製造方法、炭化珪素単結晶ウェーハ及び炭化珪素単結晶半導体パワーデバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
炭化珪素半導体は、シリコン半導体よりも絶縁破壊電圧が大きく、エネルギーバンドギャップが広く、また、熱伝導度が高いなど優れた特徴を有するので、発光素子、大電力パワーデバイス、耐高温素子、耐放射線素子、高周波素子等への応用が期待されている。
【０００３】
前記炭化珪素半導体は、一般に、基板の表面を超平滑な鏡面状に研磨した炭化珪素単結晶ウェーハを製造した後、前記炭化珪素単結晶ウェーハの鏡面上に炭化珪素や金属窒化物をエピタキシャル成長させ、さらにその後、金属膜や酸化膜を成膜して形成する。
【０００４】
前記炭化珪素単結晶ウェーハの製造工程は、炭化珪素単結晶インゴットを形成する単結晶育成工程（炭化珪素単結晶インゴット成長工程）と、前記炭化珪素単結晶インゴットから炭化珪素単結晶ウェーハを作製する炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程とからなる。前記炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程は、たとえば、円筒加工工程、平面加工工程（ＯＦ、ＩＦ加工）、インゴット切断工程、面取り（ベベリング）工程、ラッピング工程、研磨工程、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：機械的化学的研磨）工程、洗浄工程等からなる。
【０００５】
前記炭化珪素単結晶ウェーハの製造工程の歩留まりを向上させることにより、高品質の炭化珪素単結晶ウェーハ（炭化珪素単結晶基板）を安定的に、かつ低コストで生産することができ、前記炭化珪素半導体を普及させることができる。
しかし、前記単結晶育成工程（炭化珪素単結晶インゴット成長工程）では、通常、２０００℃超の厳しい温度環境で前記炭化珪素単結晶インゴットを形成するので、前記炭化珪素単結晶インゴットの内部に残留応力が形成される場合が多い。その場合、前記炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程で切断・研磨といった加工を行うと、炭化珪素単結晶は高硬度であるが脆性を有するため、前記残留応力に起因してクラック（割れ）を生じさせる。これが、炭化珪素単結晶ウェーハを作製する工程の歩留まりを低下させる。
【０００６】
また、クラック（割れ）が生じた炭化珪素単結晶ウェーハを炭化珪素半導体の基板として用いた場合には、クラックが無い部分では高品質な炭化珪素単結晶をエピタキシャル成長させることができたとしても、クラックが存在する部分では高品質な炭化珪素単結晶をエピタキシャル成長させることができない。これが、炭化珪素半導体（デバイス）の製造における歩留まりの低下をもたらす。
【０００７】
特許文献１〜８には、前記残留応力を低減するための方法が開示されている。たとえば、特許文献１、２には、炭化珪素単結晶インゴットまたは炭化珪素単結晶ウェーハを再度高温で焼鈍（アニール）して残留応力を低減することが開示されている。
特許文献１は、炭化珪素単結晶材の焼鈍方法及び炭化珪素単結晶ウェーハに関するものであり、非腐食性雰囲気ガス中において２０００℃超２８００℃以下の温度で焼鈍処理を実施する炭化珪素単結晶インゴットの焼鈍方法が開示されている。これにより、熱応力歪や加工歪のない炭化珪素単結晶を得ることができる。また、特許文献２は、炭化珪素単結晶ウェーハの製造方法および炭化珪素単結晶ウェーハに関するものであり、炭化珪素単結晶材を１３００℃以上２０００℃以下の温度で焼鈍熱処理を施した後に表面に研磨処理等々の機械加工を実施する炭化珪素単結晶ウェーハの焼鈍方法が開示されている。
しかし、これらの方法を用いても、炭化珪素単結晶ウェーハの作製工程で、前記炭化珪素単結晶インゴットの残留応力を十分に低減できず、クラック（割れ）を生じさせる場合がある。
【０００８】
また、単結晶育成工程（炭化珪素単結晶インゴット成長工程）では、まず、種結晶を種結晶保持部材（台座）に固定する。前記固定方法としては、たとえば、種結晶保持部材（台座）に接着剤等を用いて種結晶の固定面を直接貼り付ける簡便な固定方法や、炭化珪素と反応し難く、価格が安く、取り扱いが容易であるカーボン材を固定用部材として用いる固定方法などがある。
前記種結晶と前記種結晶保持部材（台座）との間の密着性が悪い場合には、前記固定面での面内温度が均一でなくなり、局所的に高温とされる部分が発生する。面内温度のバラツキにより、前記種結晶に歪み（ストレス）が生じるとともに、局所的に高温とされた部分の炭化珪素が分解・昇華されて、前記種結晶に結晶欠陥を生じさせる。これは、その上に成長させる炭化珪素単結晶インゴットの品質を悪化させる。
【０００９】
特許文献３、４には、前記種結晶と前記種結晶保持部材（台座）を密着性高く固定する方法が開示されている。特許文献３は、単結晶成長方法に関するものであり、種結晶と保持部がこれら間に介在する炭化層により機械的に結合された状態で該種結晶上に単結晶を成長させることが記載されている。また、特許文献４は、種結晶固定剤及びそれを用いた単結晶の製造方法に関するものであり、炭水化物と耐熱性微粒子と溶媒とからなる種結晶固定剤を用いて種結晶を種結晶載置部に固定することが記載されている。
【００１０】
しかし、これらの方法を用いて密着性高く固定して場合には、加熱の際、前記種結晶と前記種結晶保持部材（台座）の熱膨張率の違いにより、その間に応力が発生し、室温まで冷却されたときに、これが残留応力となる場合がある。たとえば、炭化珪素とカーボン材の熱膨張率は室温から結晶成長温度（２０００℃以上）までの温度範囲で完全には一致しない。そのため、カーボン材を前記種結晶保持部材（台座）として用いた場合には、熱膨張率が異なる温度領域で炭化珪素とカーボン材の間に応力が発生し、室温まで冷却されたときに、これが残留応力となる。種結晶に形成された残留応力は、種結晶上に成長させる炭化珪素単結晶インゴットに残留応力を生じさせる。
【００１１】
特許文献５〜７は、残留応力を発生させないように種結晶と種結晶保持部材（台座）との間に緩衝材を配置する固定方法が開示されている。
たとえば、特許文献５は炭化珪素（ＳｉＣ）単結晶及びその製造方法に関するものであり、種結晶と該種結晶を保持する台座との間に、両者間にはたらく熱応力を緩和するための応力緩衝材を配置することが記載されている。また、特許文献６は炭化珪素単結晶の製造方法および製造装置に関するものであり、炭化珪素単結晶インゴットを成長させる際の種結晶と、この種結晶を支持するための蓋体との間において、緩衝部材を介在させることが記載されている。さらにまた、特許文献７は炭化珪素単結晶の製造方法に関するものであり、種結晶を配する箇所のルツボ部材に、炭化珪素との室温における線膨張係数の差が１．０×１０−６／Ｋ（ケルビン）以下である炭化珪素からなる部材を用いることが記載されている。
【００１２】
しかし、これらの緩衝材を配置する固定方法では、炭化珪素単結晶インゴットの育成時に必要な種結晶と保持部材との間の密着性を犠牲するので、炭化珪素単結晶インゴットの育成中に部分的に種結晶が種結晶保持部材（台座）から剥がれる場合がある。また、種結晶を固定するために複雑な構成を必要とするとともに、固定作業に手間がかかることなどにより、製造コストを悪化させる場合がある。
【００１３】
ところで、従来、炭化珪素単結晶ウェーハの作製工程では、種結晶保持部材（台座）に炭化珪素単結晶インゴットを成長させた種結晶を固定したまま、炭化珪素単結晶インゴットの切断・研磨といった加工を行っていた。炭化珪素単結晶インゴットを成長させた種結晶を種結晶保持部材（台座）に固定した状態では、炭化珪素単結晶インゴットに形成された残留応力が開放されず、内部に残される。そのため、この状態で切断・研磨といった加工を行うと、前記残留応力に起因してクラック（割れ）が生じた。これが、炭化珪素単結晶ウェーハを作製する工程の歩留まりを低下させていた。
これを避けるため、炭化珪素単結晶インゴットを成長させた種結晶を種結晶保持部材（台座）に固定した状態で残留応力を緩和するためのアニール処理を行うと、種結晶と種結晶保持部材（台座）との間の熱膨張率の差により発生する応力が、別の残留応力（ストレス）を形成し、これがクラック（割れ）を発生させた。
【００１４】
種結晶保持部材から炭化珪素単結晶インゴットを取り外すことにより、炭化珪素単結晶インゴットに形成された残留応力が開放されて、前記問題は解決する。
しかし、種結晶保持部材（台座）と種結晶は一部または全部で非常に強く固着した状態となっているので、切断や切削などの機械的方法により前記種結晶保持部材を取り外そうとした場合には、種結晶保持部材（台座）へ印加する機械的負荷が、炭化珪素単結晶インゴットに新たに衝撃として付与され、炭化珪素単結晶インゴットと種結晶保持部材（台座）との間に存在していた残留応力とあいまって、高い発生率でクラック（割れ）を発生させた。
【特許文献１】特開２００６−２９０７０５号公報
【特許文献２】特開２００４−１３１３２８号公報
【特許文献３】特開平９−１１０５８４号公報
【特許文献４】特開平１１−１７１６９１号公報
【特許文献５】特開２００４−２６９２９７号公報
【特許文献６】特開２００４−３３８９７１号公報
【特許文献７】特開２００８−８８０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、残留応力を低減した炭化珪素単結晶を製造する炭化珪素単結晶の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者は、鋭意研究を重ねて、炭化珪素単結晶の成長後に、機械的方法ではなく化学的方法により種結晶保持部材（台座）を除去することにより、炭化珪素単結晶の残留応力を低減することができることを見出した。また、残留応力を低減した炭化珪素単結晶を用いることにより、炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程においてクラック発生率を大幅に低減できることを見出した。さらに、化学的方法の中でも、特に、燃焼または酸化消耗による方法が好ましいことを見出した。
【００１７】
つまり、上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。すなわち、
（１） 種結晶保持部材に固着された種結晶に炭化珪素単結晶を成長させた後、化学的方法を用いて前記種結晶保持部材を除去することを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。
（２） 前記炭化珪素単結晶の成長が、昇華法を用いてされることを特徴とする（１）に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
（３） 前記種結晶保持部材が、黒鉛、アモルファスカーボン、炭素繊維、有機化合物炭化物、金属炭化物のいずれかからなることを特徴とする（１）または（２）に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
（４） 前記化学的方法が、前記種結晶保持部材を酸化性ガスと反応させる方法であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の炭化珪素単結晶ハの製造方法。
【００１８】
（５） 前記化学的方法が、空気または酸素を含むガス雰囲気中で前記種結晶保持部材を燃焼または酸化消耗させる方法であることを特徴とする（４）に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
（６） 前記種結晶保持部材を燃焼または酸化消耗させるための加熱温度が５００℃以上１８００℃以下であることを特徴とする（５）に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
（７） 前記種結晶保持部材を燃焼または酸化消耗させた後、前記加熱温度から３００℃まで−１０℃／分以下の冷却速度で冷却することを特徴とする（６）に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
（８） 前記化学的方法が、前記種結晶保持部材を酸性液体、アルカリ性液体または有機溶剤のうち少なくともいずれかと反応させる方法であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【００１９】
（９） 前記種結晶保持部材を除去した後、前記炭化珪素単結晶をアニールすることを特徴とする（１）〜（８）のいずれかに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
（１０） （１）〜（９）のいずれかに記載の炭化珪素単結晶の製造方法により製造された炭化珪素単結晶に、切断、面取り、鏡面研磨、ＣＭＰ加工のうち少なくともいずれかの加工を行って製造されることを特徴とする炭化珪素単結晶ウェーハ。
（１１） （１０）に記載の炭化珪素単結晶ウェーハ上に炭化珪素または／および金属窒化物をエピタキシャル成長させた薄膜エピタキシャル層が形成されてなることを特徴とする炭化珪素単結晶ウェーハ。
（１２） （１０）または（１１）に記載の炭化珪素単結晶ウェーハが基板として用いられてなることを特徴とする炭化珪素単結晶半導体パワーデバイス。
【発明の効果】
【００２０】
上記の構成によれば、残留応力を低減した炭化珪素単結晶を製造する炭化珪素単結晶の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態である炭化珪素単結晶の製造方法を説明するための図であって、炭化珪素単結晶成長装置の一例を示した断面模式図である。
図１に示すように、炭化珪素単結晶成長装置１００は、真空容器１と、真空容器１の内部に配置されたルツボ６と、真空容器１を取り囲んで配置された加熱コイル３と、から概略構成されている。
【００２２】
真空容器１は、その内部にルツボ６を内壁面１ｃから離間して配置できる収容部１ａを備えており、収容部１ａには導入管７と排気管８が接続されている。導入管７と排気管８により、任意のガスを収容部１ａに導入・排気することができる。また、排気管８には、ターボ分子ポンプなど真空ポンプ（図示略）が取り付けられており、排気管８から排気して収容部１ａを高真空の状態にすることができる。たとえば、排出管８から内部の空気を排気して減圧状態とした後、高純度のアルゴン（Ａｒ）ガスを導入管７から収容部１ａに供給し、再び減圧状態とすることにより、収容部１ａをアルゴン（Ａｒ）雰囲気の減圧状態とすることができる。
真空容器１の材料は、高真空を保つことができる材料を用いることが好ましく、たとえば、石英、ステンレスなどを挙げることができる。
【００２３】
なお、真空容器１の内部に導入するガスは、アルゴン（Ａｒ）やヘリウム（Ｈｅ）などの不活性ガスまたは窒素（Ｎ２）ガスが好ましい。これらのガスは、炭化珪素と特別な反応を起こさず、また、冷却材としての効果もある。これらのガスを適宜混合して使用することにより、真空容器１の内部を理想的な温度分布となるように調整することができる。
【００２４】
真空容器１の周囲には加熱コイル３が取り巻くように配置されている。加熱コイル３を加熱することにより、真空容器１を加熱することができ、さらには、ルツボ６を加熱することができる構成とされている。
加熱コイル３としては、高周波加熱コイルを用いることができる。高周波加熱コイルは、電流を流すことにより高周波を発生させて、被加熱物を加熱する。たとえば、真空容器１を１９００℃以上の温度に加熱し、その内部のルツボ６および炭化珪素原料粉末５を加熱する。また、加熱コイル３は、たとえば、ルツボ６の上部より下部の温度を高くするように、その位置、巻き方および巻き数などが調節されており、被加熱物に温度勾配をつけて加熱することができる。
なお、加熱コイル３としては、抵抗加熱方式のコイルを用いても良い。
【００２５】
ルツボ６全体を覆うように断熱材２がルツボ６に巻きつけられている。断熱材２は、ルツボ６を安定的に高温状態に維持するためのものである。断熱材２の材料としては、高温でも安定であり不純物ガスの発生の少ない材料を用いることが好ましく、例えば、ハロゲンガスによる精製処理を行った炭素繊維製の材料などを用いることができる。ルツボ６を安定的に高温状態に維持することができる場合には、断熱材２は取り付けなくてもよい。
【００２６】
断熱材２には、ルツボ６の下部表面および上部表面の一部が露出するように孔部２ｃ、２ｄが形成されている。また、ルツボ６は、孔部３０ｃを備えた支持棒３０上に配置されている。孔部３０ｃと孔部２ｃは連通されており、真空容器１の外部に配置された放射温度計９により、ルツボ６の表面温度を測定できるようにされている。
なお、ルツボ６の表面温度は、孔部２ｃ、２ｄに熱電対を差し込んで表面に熱電対の先端が触れるように配置して測定してもよい。
【００２７】
図１に示すように、ルツボ６は、本体部２１とその種結晶保持部材（蓋部）２２とから構成されている。本体部２１は、円筒形状（図示略）であり、円柱状に掘り込まれて形成された空洞部２０を備えている。
空洞部２０の内底面２０ｂ側には、炭化珪素粉末５が充填されている。また、空洞部２０の開口部２０ａ側には、炭化珪素単結晶インゴットを成長させるのに必要な空間が確保されている。
【００２８】
種結晶保持部材（蓋部）２２の一面側は中央部が円柱状に突出され、突出部１０とされている。本体部２１が種結晶保持部材（蓋部）２２により蓋をされたとき、突出部１０は、空洞部２０の上部で内底面２０ｂ側へ向けて突出される。
突出部１０の一面１０ａは、内底面２０ｂ側に種結晶１３を配置するための面とされており、種結晶１３が接着剤１１により固着されている。これにより、種結晶１３の一面（成長面）１３ａは、炭化珪素粉末５の開口部側の面５ｂと対向配置されている。
なお、炭化珪素単結晶を結晶成長させる一面（成長面）１３ａとして、（０００１）Ｓｉ面または（０００−１）Ｃ面を用いる。なお、一面（成長面）１３ａを｛０００１｝から３０°程度まで傾いている面としてもよい。
【００２９】
種結晶１３としては、炭化珪素からなる単結晶（炭化珪素単結晶）を用いる。この炭化珪素単結晶としては、アチソン法、レーリー法、昇華法などで作られた円柱状の炭化珪素単結晶を短手方向に、厚さ０．３〜２ｍｍ程度で円板状に切断した後、切断面の研磨を行って成型したものを用いる。なお、この研磨の後に研磨ダメージを取り除くために、種結晶１３の最終仕上げとして、犠牲酸化、リアクティブイオンエッチング、化学機械研磨などを行う事が望ましい。さらに、その後、有機溶剤、酸性溶液またはアルカリ溶液などを用いて、種結晶１３の表面を清浄化することが好ましい。
【００３０】
接着剤１１としては、公知の接着剤を用いることができ、たとえば、フェノール系樹脂などを挙げることができる。これにより、後述する種結晶保持部材の除去工程で、種結晶保持部材を除去するときに同時に接着剤１１を除去することができる。
なお、接着剤の代わりに、ネジ止めやピン止めのような取付部材を用いてもよい。その場合、前記取付部材の材料は、種結晶保持部材（蓋部）２２と同じものとすることが好ましい。これにより、後述する種結晶保持部材の除去工程で、種結晶保持部材を除去するときに同時に前記取付部材を除去することができる。
【００３１】
なお、グラッシーカーボンまたはダイアモンドライクカーボンなどの非晶質なカーボン膜を種結晶１３の他面（接合面）１３ｂに設けてもよい。非晶質なカーボン膜は、均一性に優れ、緻密で、ガスバリヤ性に優れ炭化珪素と密着性の高いので、炭化珪素単結晶インゴットの結晶欠陥を低減することができる。カーボン膜の膜厚は、炭化珪素からなる種結晶の昇華を抑制できる膜厚であれば得に限定されない。
【００３２】
ルツボ６の本体部２１の材料としては、高温で安定であり不純物ガスの発生の少ない材料を用いることが好ましく、黒鉛（グラファイト）、炭化珪素もしくは炭化珪素またはＴａＣによって被覆された黒鉛（グラファイト）などを用いることが好ましい。特に、黒鉛を用いることが好ましい。黒鉛は、２０００℃近傍の高温でも耐えられ、価格が安く、取扱いおよび入手が容易であるためである。また、これらの材料をハロゲンガスによる精製処理して用いることがより好ましい。
【００３３】
種結晶保持部材（蓋部）２２は、黒鉛（グラファイト）、アモルファスカーボン、炭素繊維、有機化合物炭化物、金属炭化物の少なくともいずれかからなることが好ましい。これにより、化学的方法を用いて容易に除去することができる。
なお、本実施形態では、蓋部全体を種結晶保持部材２２としているが、蓋部を突出部１０と突出部以外の部分とに分割して、突出部１０のみを種結晶保持部材２２とする構成としてもよい。この構成とすることによっても、後述する種結晶保持部材２２の除去工程で、突出部１０以外の部分が除去されない場合でも、種結晶保持部材２２が除去されることにより、突出部１０以外の部分と炭化珪素単結晶インゴットを分離することができる。
【００３４】
次に、本発明の実施形態である炭化珪素単結晶の製造方法について説明する。
本発明の実施形態である炭化珪素単結晶の製造方法は、炭化珪素単結晶成長工程と、種結晶保持部材の除去工程と、炭化珪素単結晶インゴットアニール工程と、を有する。
なお、得られた炭化珪素単結晶に対しては、その後、炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程を行い、炭化珪素単結晶ウェーハを作製する。
【００３５】
＜炭化珪素単結晶成長工程＞
炭化珪素単結晶成長工程は、種結晶保持部材に固着された種結晶上に炭化珪素単結晶を成長させる工程である。図１を用いて説明する。
まず、種結晶保持部材（蓋部）２２の突出部１０の一面１０ａに接着剤１１を塗布した後、接着剤１１に炭化珪素からなる種結晶１３の成長面と反対側の面１３ｂを押し付けて、種結晶保持部材（蓋部）２２の突出部１０に種結晶１３を貼り付ける。
【００３６】
次に、炭化珪素粉末５を空洞部２０の内底面２０ｂ側に充填する。次に、本体部２１を種結晶保持部材（蓋部）２２で蓋をして、ルツボ６を一体化する。
次に、ルツボ６を取り巻くように断熱材２を巻きつけた後、孔部２ｃ、２ｄを形成する。そして、孔部２ｃに空洞部３０ｃを連通させるように支持棒３０を取り付け、真空容器１の内部にルツボ６を配置する。
【００３７】
次に、排出管８に接続した真空ポンプ（図示略）を用いて真空容器１の内部を排気して、たとえば、４×１０−３Ｐａ以下の減圧状態とする。その後、導入管７から真空容器１の内部に高純度Ａｒガスを一定時間導入して、真空容器１の内部をＡｒ雰囲気で９．３×１０４Ｐａという環境とする。
【００３８】
次に、真空容器１の内部をＡｒ雰囲気で９．３×１０４Ｐａという環境に維持したまま、加熱コイル３を用いて、真空容器１を徐々に加熱して、真空容器１の内部の温度を室温から１８００℃程度まで徐々に上げる。
その後、ルツボ６内の炭化珪素粉末５の温度を昇華温度である２０００〜２４００℃とした状態で、たとえば、５０時間程度保持することにより、炭化珪素粉末５から発生させた昇華ガスを成長面１３ａ上に徐々に堆積させて、炭化珪素単結晶を成長させることができる。なお、この時、種結晶１３の成長面１３ａの温度は、炭化珪素粉末５の温度より５０〜２００℃低い温度、すなわち、１８００〜２３５０℃となるように調整されている。これにより、種結晶１３および炭化珪素単結晶の昇華（再蒸発）を抑制することができる。
【００３９】
図２は、炭化珪素単結晶の成長過程を示した概略図である。図２（ａ）は炭化珪素単結晶の成長前の種結晶保持部材（蓋部）２２を示した断面図であり、種結晶保持部材（蓋部）２２の突出部１０に接着剤１１を介して種結晶１３が固着されている。
図２（ｂ）は炭化珪素単結晶の成長後の種結晶保持部材（蓋部）２２を示した断面図であり、種結晶１３の成長面１３ａ上に炭化珪素単結晶４０が成長されている。これにより、炭化珪素単結晶４０と種結晶１３からなる炭化珪素単結晶インゴット４１が形成されている。
このように、炭化珪素単結晶の成長は、昇華法でされることが好ましい。これにより、残留応力を低減した炭化珪素単結晶４０を形成できる。
【００４０】
炭化珪素単結晶４０の成長終了後、真空容器１を室温までゆっくりと冷却した後、炭化珪素単結晶インゴット４１を取り出す。このとき、炭化珪素単結晶インゴット４１と種結晶保持部材（蓋部）２２は強固に固着している。
本実施形態では、接着剤１１により育成開始時点で既に、種結晶１３および種結晶保持部材（蓋部）２２は強固に固着されているが、更に、２０００℃超の高温の育成環境に曝されて種結晶１３と種結晶保持部材（蓋部）２２との間で反応が生じて炭化珪素多結晶等が形成されて、より強固に固着している。
【００４１】
そのため、炭化珪素単結晶４０の成長終了後に炭化珪素単結晶インゴット４１と種結晶保持部材（蓋部）２２を容易に除去することはできない状態とされている。
接着剤１１の代わりに、仮にネジ止めやピン止めのような部材を用いたとしても、昇華ガスが隙間に入り込んで固化するため容易に取り外すことは出来ない状態とされている。
【００４２】
＜種結晶保持部材（蓋部）の除去工程＞
種結晶保持部材（蓋部）の除去工程は、化学的方法により種結晶保持部材（蓋部）２２を除去する工程である。
化学的方法としては、化学反応を用いる方法であれば特に限定されないが、たとえば、次の３つの方法を用いることが好ましい。
第１の化学的方法は、種結晶保持部材（蓋部）２２を酸化性ガスと反応させる方法である。具体的には、空気または酸素を含むガス雰囲気中で種結晶保持部材（蓋部）２２を加熱して、種結晶保持部材（蓋部）２２を燃焼または酸化消耗させる方法である。
【００４３】
まず、強固に固着した炭化珪素単結晶インゴット４１と種結晶保持部材（蓋部）２２を、加熱炉（図示略）の中心に配置する。
次に、加熱炉の内部に空気または酸素を含むガスを導入して、加熱炉の内部を酸化性ガス雰囲気で１．０×１０５Ｐａという環境とした後に、加熱炉を加熱して、強固に固着した炭化珪素単結晶インゴット４１および種結晶保持部材（蓋部）２２を加熱する。この状態で一定時間保持することにより、種結晶保持部材（蓋部）２２は接着剤１１とともに燃焼または酸化消耗されて、炭化珪素単結晶インゴット４１のみを残すことができる。
【００４４】
図３は、種結晶保持部材（蓋部）２２の除去工程を示した概略図である。図３（ａ）は加熱前の種結晶保持部材（蓋部）２２を示した断面図であり、種結晶保持部材（蓋部）２２の突出部１０に接着剤１１を介して種結晶１３が固着されており、種結晶１３の成長面１３ａ上に炭化珪素単結晶４０が成長されている。これにより、炭化珪素単結晶４０と種結晶１３からなる炭化珪素単結晶インゴット４１が形成されている。
図３（ｂ）は加熱後の種結晶保持部材（蓋部）２２を示した断面図であり、種結晶保持部材（蓋部）２２は接着剤１１とともに燃焼または酸化消耗により除去されて、炭化珪素単結晶４０と種結晶１３からなる炭化珪素単結晶インゴット４１のみが残されている。
【００４５】
種結晶保持部材（蓋部）２２の除去工程は、酸化性ガス雰囲気、たとえば、空気または酸素を含むガス雰囲気中で加熱して行うことが好ましい。これにより、種結晶保持部材（蓋部）２２を効率的に燃焼または酸化消耗させることができる。
【００４６】
前記加熱温度は５００℃以上１８００℃以下であることが好ましい。これにより、種結晶保持部材（蓋部）２２および接着剤１１を、容易に、かつ、完全に、燃焼または酸化消耗させることができる。
５００℃未満の場合は、種結晶保持部材（蓋部）２２および接着剤１１を、完全に燃焼または酸化消耗させることができない。逆に、１８００℃を超える場合には、炭化珪素単結晶インゴット４１に残留応力を発生させる場合が生ずるので好ましくない。
【００４７】
種結晶保持部材（蓋部）２２を完全に除去するために要する処理時間は、種結晶保持部材（蓋部）２２の体積を小さくするほど短縮できる。また、前記処理時間は、種結晶保持部材（蓋部）２２の体積が同じでも酸化性ガスとの接触面積を大きくするほど短縮できる。さらにまた、前記処理時間は、加熱温度を高くするほど短縮できる。そのほか、前記処理時間は、種結晶保持部材（蓋部）２２の種類、形状、表面状態などによって変化する。
【００４８】
燃焼または酸化消耗後、−１０℃／分以下の冷却速度で炭化珪素単結晶インゴット４１を前記加熱温度から３００℃まで冷却することが好ましい。これにより、炭化珪素単結晶インゴット４１に残留応力を発生させないようにすることができる。冷却速度を−１０℃／分より早くした場合には、炭化珪素単結晶インゴット４１の表面と内部とで温度差が生じて、炭化珪素単結晶インゴット４１に残留応力を発生させる場合が生ずるので好ましくない。特に、炭化珪素単結晶インゴット４１のサイズが大きい場合には表面と内部とで温度差が生じやすいため、冷却速度を−１０℃／分以下とすることが望ましい。
【００４９】
種結晶保持部材（蓋部）２２の燃焼または酸化消耗を行った場合、炭化珪素単結晶インゴット４１の表面に酸化膜が形成される場合がある。この酸化膜はフッ酸で処理することにより容易に除去することができ、また、このフッ酸処理を行うことにより、炭化珪素単結晶インゴット４１の表面をいわゆる犠牲酸化して清浄化することができる。
【００５０】
第２の化学的方法は、種結晶保持部材（蓋部）２２を酸性液体、アルカリ性液体または有機溶剤のうち少なくともいずれかと反応させる方法である。
たとえば、強固に固着した炭化珪素単結晶インゴット４１および種結晶保持部材（蓋部）２２を、酸性液体を満たした容器の中に浸漬する。この状態で、一定時間保持することにより、種結晶保持部材（蓋部）２２および接着剤１１のみを、容易に、かつ、完全に、溶解または酸化除去して、炭化珪素単結晶インゴット４１のみを残すことができる。
酸性液体としては、発煙硫酸などを挙げることができ、アルカリ性液体としては、高温の水酸化カリウム融液などを挙げることができ、有機溶媒としては、加熱したジメチルスルホキシドなどを挙げることができる。
【００５１】
第３の化学的方法として、反応性ガス中に材料を曝すガスエッチング法を用いても良い。これにより、種結晶保持部材（蓋部）２２および接着剤１１のみを、容易に、かつ、完全に、溶解または酸化除去して、炭化珪素単結晶インゴット４１のみを残すことができる。しかし、この方法は時間を要するため、量産プロセスには若干不向きな方法である。
たとえば、３００℃−１０００℃程度に加熱し、ＣＯガスなどの反応性ガスを１Ｌ／分程度流しながら、除去したいカーボンの量に見合う時間だけ（数十時間以上）保持することでカーボンが完全に除去される。
【００５２】
前記３つの化学的方法のうちで、第１の化学的方法、すなわち、空気または酸素を含むガス雰囲気中で種結晶保持部材（蓋部）２２を加熱して、種結晶保持部材（蓋部）２２を燃焼または酸化消耗させる方法が、処理が簡便であるとともに、同時に複数個の処理が可能であり、かつ、焼鈍効果を期待できることから最も好ましい。
なお、前記３つの化学的方法は、適宜組み合わせて用いても良い。
【００５３】
なお、種結晶保持部材（蓋部）２２の材料としてカーボンなどを用いた場合には、炭化珪素単結晶インゴット４１から種結晶保持部材（蓋部）２２を除去する方法として、切断や研削といった機械的方法も考えられるが、このような機械的方法は炭化珪素単結晶インゴット４１に余計な衝撃を付与して、残留応力を形成するおそれがあるので好ましくない。
しかし、炭化珪素単結晶インゴット４１に衝撃を与えないように機械的方法で種結晶保持部材（蓋部）２２を一部取り除いた後、前記３つの化学的方法のいずれかまたは前記３つの化学的方法を適宜組み合わせて用いても良い。これにより、処理時間を短縮できる。
例えば、種結晶保持部材（蓋部）２２の炭化珪素単結晶インゴット４１を形成した面と反対側の面２２ｂを、機械的方法を用いて一定量研削する。その後、残った種結晶保持部材（蓋部）２２を前記いずれかの化学的方法で完全に除去するといった方法が適用可能である。
【００５４】
＜炭化珪素単結晶インゴットアニール工程＞
種結晶保持部材（蓋部）２２を除去した後、炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程の前に、炭化珪素単結晶インゴット４１をアニールすることが好ましい。たとえば、アニール温度は２０００℃とし、この状態で３０時間保持する。これにより、炭化珪素単結晶インゴット４１の残留応力を更に低減することができる。なお、炭化珪素単結晶インゴット４１の残留応力が十分低減されている場合には、この工程を行わなくても良い。
【００５５】
＜炭化珪素単結晶ウェーハ形成工程＞
次に、炭化珪素単結晶インゴット４１を用いて、炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程を行う。
炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程は、切断、面取り、鏡面研磨、ＣＭＰ加工のうち少なくともいずれかの加工を含むものであり、たとえば、円筒加工工程、平面加工工程（ＯＦ、ＩＦ加工）、インゴット切断工程、面取り（ベベリング）工程、ラッピング工程、研磨工程、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：機械的化学的研磨）工程、洗浄工程等からなる
【００５６】
炭化珪素単結晶インゴット成長工程後、炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程を行う前に、炭化珪素単結晶インゴット４１から種結晶保持部材（蓋部）２２および接着剤１１が除去されるとともに、炭化珪素単結晶インゴット４１がアニール処理されているので、炭化珪素単結晶インゴット４１、すなわち炭化珪素単結晶４０の残留応力は大幅に低減されている。これにより、炭化珪素単結晶ウェーハ形成工程で、切断・研磨などの機械的加工を行って機械的負荷を加えても、炭化珪素単結晶ウェーハに容易にクラック（割れ）を発生させることはなく、クラック発生率を大幅に低減することができる。これにより、残留応力を低減した高品質の炭化珪素単結晶ウェーハを効率的に形成することができる。
さらに、これにより、前記炭化珪素単結晶ウェーハ上に薄膜成長を行ってエピタキシャル層を形成した炭化珪素単結晶ウェーハ（エピタキシャルウェーハ）またはこれらの炭化珪素単結晶ウェーハを用いた炭化珪素単結晶半導体およびその電子デバイス（炭化珪素単結晶半導体パワーデバイス）を、クラックを発生させることなく高い歩留まりで製造することができる。
【００５７】
なお、本実施形態では、炭化珪素単結晶４０を昇華法で作製する場合を一例として説明したが、炭化珪素単結晶４０の成長方法は、これに限られるものではなく、たとえば、高温ＣＶＤ法を用いても良い。高温ＣＶＤ法には、高温高圧環境の特殊炉で製造する方法と、マイクロ波プラズマＣＶＤ法などのプラズマＣＶＤで作製する方法とがあるが、これらはいずれも種結晶を用いる製造方法なので、本発明を適用することができる。
【００５８】
本発明の実施形態である炭化珪素単結晶の製造方法は、種結晶保持部材（蓋部）２２に固着された種結晶１３に炭化珪素単結晶を成長させた後、化学的方法を用いて種結晶保持部材（蓋部）２２を除去する構成なので、炭化珪素単結晶４０の残留応力を低減することができ、炭化珪素単結晶４０からクラックを発生させずに炭化珪素単結晶ウェーハを作製することができる。
【００５９】
本発明の実施形態である炭化珪素単結晶の製造方法は、炭化珪素単結晶４０の成長が、昇華法を用いてされる構成なので、残留応力を低減した炭化珪素単結晶４０を形成できる。
【００６０】
本発明の実施形態である炭化珪素単結晶の製造方法は、種結晶保持部材（蓋部）２２が、黒鉛（グラファイト）、アモルファスカーボン、炭素繊維、有機化合物炭化物、金属炭化物のいずれかからなる構成なので、種結晶保持部材（蓋部）２２の除去工程で、化学的方法を用いて容易に、かつ、完全に種結晶保持部材（蓋部）２２を除去することができる。これにより、炭化珪素単結晶４０からクラックを発生させずに炭化珪素単結晶ウェーハを作製することができる。
【００６１】
本発明の実施形態である炭化珪素単結晶の製造方法は、前記化学的方法が、種結晶保持部材（蓋部）２２を酸化性ガスと反応させる方法である構成なので、種結晶保持部材（蓋部）２２の除去工程で、化学的方法を用いて容易に、かつ、完全に種結晶保持部材（蓋部）２２を除去することができる。これにより、炭化珪素単結晶４０からクラックを発生させずに炭化珪素単結晶ウェーハを作製することができる。
【００６２】
本発明の実施形態である炭化珪素単結晶の製造方法は、前記化学的方法が、前記空気または酸素を含むガス雰囲気中で種結晶保持部材（蓋部）２２を燃焼または酸化消耗させる方法である構成なので、種結晶保持部材（蓋部）２２の除去工程で、化学的方法を用いて容易に、かつ、完全に種結晶保持部材（蓋部）２２を除去することができる。これにより、炭化珪素単結晶４０からクラックを発生させずに炭化珪素単結晶ウェーハを作製することができる。
【００６３】
本発明の実施形態である炭化珪素単結晶の製造方法は、前記加熱温度が５００℃以上１８００℃以下である構成なので、種結晶保持部材（蓋部）２２の除去工程で、化学的方法を用いて容易に、かつ、完全に種結晶保持部材（蓋部）２２を除去することができる。これにより、炭化珪素単結晶４０からクラックを発生させずに炭化珪素単結晶ウェーハを作製することができる。
【００６４】
本発明の実施形態である炭化珪素単結晶の製造方法は、種結晶保持部材（蓋部）２２を燃焼または酸化消耗させた後、前記加熱温度から３００℃まで−１０℃／分以下の冷却速度で冷却する構成なので、残留応力を低減した炭化珪素単結晶４０を形成できる。これにより、炭化珪素単結晶４０からクラックを発生させずに炭化珪素単結晶ウェーハを作製することができる。
【００６５】
本発明の実施形態である炭化珪素単結晶の製造方法は、前記化学的方法が、種結晶保持部材（蓋部）２２を酸性液体、アルカリ性液体または有機溶剤のうち少なくともいずれかと反応させる方法である構成なので、種結晶保持部材（蓋部）２２の除去工程で、化学的方法を用いて容易に、かつ、完全に種結晶保持部材（蓋部）２２を除去することができる。これにより、炭化珪素単結晶４０からクラックを発生させずに炭化珪素単結晶ウェーハを作製することができる。
【００６６】
本発明の実施形態である炭化珪素単結晶の製造方法は、種結晶保持部材（蓋部）２２を除去した後、炭化珪素単結晶４０をアニールする構成なので、残留応力を低減した炭化珪素単結晶４０を形成できる。これにより、炭化珪素単結晶４０からクラックを発生させずに炭化珪素単結晶ウェーハを作製することができる。
【００６７】
本発明の実施形態である炭化珪素単結晶ウェーハは、先に記載の炭化珪素単結晶の製造方法により製造された炭化珪素単結晶に、切断、面取り、鏡面研磨、ＣＭＰ加工のうち少なくともいずれかの加工を行って製造される構成なので、残留応力を低減した炭化珪素単結晶ウェーハとすることができる。これにより、クラック発生率を低減して、炭化珪素単結晶ウェーハの製造効率を向上させることができる。
【００６８】
本発明の実施形態である炭化珪素単結晶ウェーハは、先に記載の炭化珪素単結晶ウェーハ上に炭化珪素または／および金属窒化物をエピタキシャル成長させた薄膜エピタキシャル層が形成されてなる構成なので、残留応力を低減した炭化珪素単結晶ウェーハとすることができる。これにより、クラック発生率を低減して、炭化珪素単結晶ウェーハの製造効率を向上させることができる。
【００６９】
本発明の実施形態である炭化珪素単結晶半導体パワーデバイスは、先に記載の炭化珪素単結晶ウェーハが基板として用いられてなる構成なので、残留応力を低減した炭化珪素単結晶半導体パワーデバイスとすることができる。これにより、クラック発生率を低減して、炭化珪素単結晶半導体パワーデバイスの製造効率を向上させることができる。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
【実施例】
【００７０】
（実施例１）
本実施形態の炭化珪素単結晶の製造方法を用いて、以下のようにして、炭化珪素単結晶ウェーハ（実施例１サンプル）を製造した。なお、種結晶保持部材（蓋部）としては、ルツボの本体部の蓋をするために用いられる体積約１５０ｃｍ３の黒鉛（カーボン）製の蓋型部材を用いた。
【００７１】
まず、炭化珪素単結晶インゴット成長工程を行って、前記種結晶保持部材（蓋部）上に炭化珪素単結晶インゴットを形成した。
次に、前記種結晶保持部材（蓋部）の除去工程を行った。具体的には、空気中で１８００℃に加熱して５０時間保持することにより、前記種結晶保持部材（蓋部）の酸化消耗を実施して、前記種結晶保持部材（蓋部）を完全に除去した。その後、冷却速度を−５℃／分として、室温まで冷却した後、炭化珪素単結晶インゴットを取り出した。
１００枚の炭化珪素単結晶インゴットを作製したところ、９枚の炭化珪素単結晶インゴットでクラック（割れ）が生じていた。すなわち、前記種結晶保持部材（蓋部）の除去工程終了時のクラック発生率は９％であった。
【００７２】
次に、クラックが発生しなかった炭化珪素単結晶インゴットを切断して炭化珪素単結晶ウェーハを作製する炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程を行って、炭化珪素単結晶ウェーハ（実施例１サンプル）を製造した。
なお、炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程としては、円筒加工（平面研削含む）、平面加工（ＯＦ、ＩＦ加工）、インゴット切断、面取り（ベベリング）、ラッピング、研磨（ＣＭＰ含む）、洗浄からなる加工工程を用いた。このとき、炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程終了時のクラック発生率は約３３％であった。そのため、炭化珪素単結晶ウェーハ製造工程全工程のクラック発生率は３９％であった。
処理時間の面では、前記種結晶保持部材（蓋部）の除去工程において、複数の前記種結晶保持部材（蓋部）を一度に除去できることから、大幅に製造効率を向上させることができた。炭化珪素単結晶インゴット１個当りの前記種結晶保持部材（蓋部）を除去する工程の処理時間は約６分であり、後述する比較例４の機械加工により前記種結晶保持部材（蓋部）を除去する工程の処理時間に対して１／１０であった。
【００７３】
（実施例２）
前記種結晶保持部材（蓋部）の除去工程の後、前記種結晶保持部材（蓋部）を分離した炭化珪素単結晶インゴットを１５００℃でアニールを施した他は実施例１と同様にして、炭化珪素単結晶ウェーハ（実施例２サンプル）を製造した。このとき、炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程終了時のクラック発生率は約１９％であった。そのため、炭化珪素単結晶ウェーハ製造工程全工程のクラック発生率は約２６％であった。
【００７４】
（比較例１）
前記種結晶保持部材（蓋部）の除去工程を行わない他は実施例１と同様にして、炭化珪素単結晶ウェーハ（比較例１サンプル）を製造した。このとき、炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程終了時のクラック発生率は９０％であった。そのため、炭化珪素単結晶ウェーハ製造工程全工程のクラック発生率は９０％であった。
【００７５】
（比較例２）
前記種結晶保持部材（蓋部）の除去工程を行わず、炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程で円筒加工（平面研削含む）を実施しなかった他は実施例１と同様にして、炭化珪素単結晶ウェーハ（比較例２サンプル）を製造した。このとき、炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程終了時のクラック発生率は９０％であった。そのため、炭化珪素単結晶ウェーハ製造工程全工程のクラック発生率は９０％であった。
円筒加工を実施せず、炭化珪素単結晶インゴット育成後に切断加工を実施しても、比較例１と同じクラック発生率でクラックが生じていたことから、育成した炭化珪素単結晶インゴットに内部に残留応力が存在しており、円筒加工か切断加工かという区別なく加工の衝撃が加わることにより、前記残留応力がクラックという形態で開放されたと考えた。
【００７６】
（比較例３）
炭化珪素単結晶インゴット成長工程の後、前記種結晶保持部材（蓋部）の除去工程で冷却速度を２１℃／分とした他は実施例１と同様にして、炭化珪素単結晶ウェーハ（比較例３サンプル）を製造した。
このとき、炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程終了時のクラック発生率は７５％であった。そのため、炭化珪素単結晶ウェーハ製造工程全工程のクラック発生率は７５％であった。
【００７７】
（比較例４）
前記種結晶保持部材（蓋部）の除去工程で、機械加工により前記種結晶保持部材（蓋部）の除去を行った他は実施例１と同様にして、炭化珪素単結晶ウェーハ（比較例４サンプル）を製造した。
前記種結晶保持部材（蓋部）の除去工程では、まず、前記種結晶保持部材（蓋部）を種結晶との境界部分の近傍で切断し、更にその後、前記種結晶保持部材（蓋部）の残った部分を研磨によって完全に除去した。前記種結晶保持部材（蓋部）の除去に要した時間は平均１時間であった。
前記種結晶保持部材（蓋部）の除去工程終了時のクラック発生率は約１６％であった。
【００７８】
更に、前記炭化珪素単結晶インゴットを切断して炭化珪素単結晶ウェーハを作製する炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程を行った。このとき、炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程終了時のクラック発生率は約３３％であった。そのため、炭化珪素単結晶ウェーハ製造工程全工程のクラック発生率は約４４％であった。
以上の条件及び結果を表１、表２にまとめた。
【００７９】
【表１】
【００８０】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、炭化珪素単結晶の製造方法、炭化珪素単結晶ウェーハ及び炭化珪素単結晶半導体パワーデバイスに関するものであって、炭化珪素デバイスの量産実用化にコスト的・品質的に大きく寄与することが期待できるものであり、大電力パワーデバイス、耐高温素子材料、耐放射線素子材料、高周波素子材料等の用途として使用可能な高品質な炭化珪素単結晶を製造する産業において利用可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の炭化珪素単結晶の製造方法を説明する図であって、炭化珪素単結晶成長装置の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の炭化珪素単結晶の製造方法を説明する図であって、炭化珪素単結晶の成長工程図である。
【図３】本発明の炭化珪素単結晶の製造方法を説明する図であって、種結晶保持部材（蓋部）の除去工程図である。
【符号の説明】
【００８３】
１…真空容器、２…断熱材、２ｃ、２ｄ…孔部、３…加熱コイル、５…炭化珪素粉末、５ｂ…開口部側の面、６…ルツボ、７…導入管、８…排出管、９…放射温度計、１０…突出部、１０ａ…一面、１１…接着剤、１３…種結晶、１３ａ…一面（成長面）、１３ｂ…他面（接合面）、２０…空洞部、２０ａ…開口部、２０ｂ…内底面、２１…本体部、２２…種結晶保持部材（蓋部）、２２ｂ…炭化珪素単結晶と反対側の面、３０…支持棒、３０ｃ…孔部、４０…炭化珪素単結晶、４１…炭化珪素単結晶インゴット、１００…炭化珪素単結晶成長装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化珪素単結晶の製造方法、炭化珪素単結晶ウェーハ及び炭化珪素単結晶半導体パワーデバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
炭化珪素半導体は、シリコン半導体よりも絶縁破壊電圧が大きく、エネルギーバンドギャップが広く、また、熱伝導度が高いなど優れた特徴を有するので、発光素子、大電力パワーデバイス、耐高温素子、耐放射線素子、高周波素子等への応用が期待されている。
【０００３】
前記炭化珪素半導体は、一般に、基板の表面を超平滑な鏡面状に研磨した炭化珪素単結晶ウェーハを製造した後、前記炭化珪素単結晶ウェーハの鏡面上に炭化珪素や金属窒化物をエピタキシャル成長させ、さらにその後、金属膜や酸化膜を成膜して形成する。
【０００４】
前記炭化珪素単結晶ウェーハの製造工程は、炭化珪素単結晶インゴットを形成する単結晶育成工程（炭化珪素単結晶インゴット成長工程）と、前記炭化珪素単結晶インゴットから炭化珪素単結晶ウェーハを作製する炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程とからなる。前記炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程は、たとえば、円筒加工工程、平面加工工程（ＯＦ、ＩＦ加工）、インゴット切断工程、面取り（ベベリング）工程、ラッピング工程、研磨工程、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：機械的化学的研磨）工程、洗浄工程等からなる。
【０００５】
前記炭化珪素単結晶ウェーハの製造工程の歩留まりを向上させることにより、高品質の炭化珪素単結晶ウェーハ（炭化珪素単結晶基板）を安定的に、かつ低コストで生産することができ、前記炭化珪素半導体を普及させることができる。
しかし、前記単結晶育成工程（炭化珪素単結晶インゴット成長工程）では、通常、２０００℃超の厳しい温度環境で前記炭化珪素単結晶インゴットを形成するので、前記炭化珪素単結晶インゴットの内部に残留応力が形成される場合が多い。その場合、前記炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程で切断・研磨といった加工を行うと、炭化珪素単結晶は高硬度であるが脆性を有するため、前記残留応力に起因してクラック（割れ）を生じさせる。これが、炭化珪素単結晶ウェーハを作製する工程の歩留まりを低下させる。
【０００６】
また、クラック（割れ）が生じた炭化珪素単結晶ウェーハを炭化珪素半導体の基板として用いた場合には、クラックが無い部分では高品質な炭化珪素単結晶をエピタキシャル成長させることができたとしても、クラックが存在する部分では高品質な炭化珪素単結晶をエピタキシャル成長させることができない。これが、炭化珪素半導体（デバイス）の製造における歩留まりの低下をもたらす。
【０００７】
特許文献１〜８には、前記残留応力を低減するための方法が開示されている。たとえば、特許文献１、２には、炭化珪素単結晶インゴットまたは炭化珪素単結晶ウェーハを再度高温で焼鈍（アニール）して残留応力を低減することが開示されている。
特許文献１は、炭化珪素単結晶材の焼鈍方法及び炭化珪素単結晶ウェーハに関するものであり、非腐食性雰囲気ガス中において２０００℃超２８００℃以下の温度で焼鈍処理を実施する炭化珪素単結晶インゴットの焼鈍方法が開示されている。これにより、熱応力歪や加工歪のない炭化珪素単結晶を得ることができる。また、特許文献２は、炭化珪素単結晶ウェーハの製造方法および炭化珪素単結晶ウェーハに関するものであり、炭化珪素単結晶材を１３００℃以上２０００℃以下の温度で焼鈍熱処理を施した後に表面に研磨処理等々の機械加工を実施する炭化珪素単結晶ウェーハの焼鈍方法が開示されている。
しかし、これらの方法を用いても、炭化珪素単結晶ウェーハの作製工程で、前記炭化珪素単結晶インゴットの残留応力を十分に低減できず、クラック（割れ）を生じさせる場合がある。
【０００８】
また、単結晶育成工程（炭化珪素単結晶インゴット成長工程）では、まず、種結晶を種結晶保持部材（台座）に固定する。前記固定方法としては、たとえば、種結晶保持部材（台座）に接着剤等を用いて種結晶の固定面を直接貼り付ける簡便な固定方法や、炭化珪素と反応し難く、価格が安く、取り扱いが容易であるカーボン材を固定用部材として用いる固定方法などがある。
前記種結晶と前記種結晶保持部材（台座）との間の密着性が悪い場合には、前記固定面での面内温度が均一でなくなり、局所的に高温とされる部分が発生する。面内温度のバラツキにより、前記種結晶に歪み（ストレス）が生じるとともに、局所的に高温とされた部分の炭化珪素が分解・昇華されて、前記種結晶に結晶欠陥を生じさせる。これは、その上に成長させる炭化珪素単結晶インゴットの品質を悪化させる。
【０００９】
特許文献３、４には、前記種結晶と前記種結晶保持部材（台座）を密着性高く固定する方法が開示されている。特許文献３は、単結晶成長方法に関するものであり、種結晶と保持部がこれら間に介在する炭化層により機械的に結合された状態で該種結晶上に単結晶を成長させることが記載されている。また、特許文献４は、種結晶固定剤及びそれを用いた単結晶の製造方法に関するものであり、炭水化物と耐熱性微粒子と溶媒とからなる種結晶固定剤を用いて種結晶を種結晶載置部に固定することが記載されている。
【００１０】
しかし、これらの方法を用いて密着性高く固定して場合には、加熱の際、前記種結晶と前記種結晶保持部材（台座）の熱膨張率の違いにより、その間に応力が発生し、室温まで冷却されたときに、これが残留応力となる場合がある。たとえば、炭化珪素とカーボン材の熱膨張率は室温から結晶成長温度（２０００℃以上）までの温度範囲で完全には一致しない。そのため、カーボン材を前記種結晶保持部材（台座）として用いた場合には、熱膨張率が異なる温度領域で炭化珪素とカーボン材の間に応力が発生し、室温まで冷却されたときに、これが残留応力となる。種結晶に形成された残留応力は、種結晶上に成長させる炭化珪素単結晶インゴットに残留応力を生じさせる。
【００１１】
特許文献５〜７は、残留応力を発生させないように種結晶と種結晶保持部材（台座）との間に緩衝材を配置する固定方法が開示されている。
たとえば、特許文献５は炭化珪素（ＳｉＣ）単結晶及びその製造方法に関するものであり、種結晶と該種結晶を保持する台座との間に、両者間にはたらく熱応力を緩和するための応力緩衝材を配置することが記載されている。また、特許文献６は炭化珪素単結晶の製造方法および製造装置に関するものであり、炭化珪素単結晶インゴットを成長させる際の種結晶と、この種結晶を支持するための蓋体との間において、緩衝部材を介在させることが記載されている。さらにまた、特許文献７は炭化珪素単結晶の製造方法に関するものであり、種結晶を配する箇所のルツボ部材に、炭化珪素との室温における線膨張係数の差が１．０×１０−６／Ｋ（ケルビン）以下である炭化珪素からなる部材を用いることが記載されている。
【００１２】
しかし、これらの緩衝材を配置する固定方法では、炭化珪素単結晶インゴットの育成時に必要な種結晶と保持部材との間の密着性を犠牲するので、炭化珪素単結晶インゴットの育成中に部分的に種結晶が種結晶保持部材（台座）から剥がれる場合がある。また、種結晶を固定するために複雑な構成を必要とするとともに、固定作業に手間がかかることなどにより、製造コストを悪化させる場合がある。
【００１３】
ところで、従来、炭化珪素単結晶ウェーハの作製工程では、種結晶保持部材（台座）に炭化珪素単結晶インゴットを成長させた種結晶を固定したまま、炭化珪素単結晶インゴットの切断・研磨といった加工を行っていた。炭化珪素単結晶インゴットを成長させた種結晶を種結晶保持部材（台座）に固定した状態では、炭化珪素単結晶インゴットに形成された残留応力が開放されず、内部に残される。そのため、この状態で切断・研磨といった加工を行うと、前記残留応力に起因してクラック（割れ）が生じた。これが、炭化珪素単結晶ウェーハを作製する工程の歩留まりを低下させていた。
これを避けるため、炭化珪素単結晶インゴットを成長させた種結晶を種結晶保持部材（台座）に固定した状態で残留応力を緩和するためのアニール処理を行うと、種結晶と種結晶保持部材（台座）との間の熱膨張率の差により発生する応力が、別の残留応力（ストレス）を形成し、これがクラック（割れ）を発生させた。
【００１４】
種結晶保持部材から炭化珪素単結晶インゴットを取り外すことにより、炭化珪素単結晶インゴットに形成された残留応力が開放されて、前記問題は解決する。
しかし、種結晶保持部材（台座）と種結晶は一部または全部で非常に強く固着した状態となっているので、切断や切削などの機械的方法により前記種結晶保持部材を取り外そうとした場合には、種結晶保持部材（台座）へ印加する機械的負荷が、炭化珪素単結晶インゴットに新たに衝撃として付与され、炭化珪素単結晶インゴットと種結晶保持部材（台座）との間に存在していた残留応力とあいまって、高い発生率でクラック（割れ）を発生させた。
【特許文献１】特開２００６−２９０７０５号公報
【特許文献２】特開２００４−１３１３２８号公報
【特許文献３】特開平９−１１０５８４号公報
【特許文献４】特開平１１−１７１６９１号公報
【特許文献５】特開２００４−２６９２９７号公報
【特許文献６】特開２００４−３３８９７１号公報
【特許文献７】特開２００８−８８０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、残留応力を低減した炭化珪素単結晶を製造する炭化珪素単結晶の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者は、鋭意研究を重ねて、炭化珪素単結晶の成長後に、機械的方法ではなく化学的方法により種結晶保持部材（台座）を除去することにより、炭化珪素単結晶の残留応力を低減することができることを見出した。また、残留応力を低減した炭化珪素単結晶を用いることにより、炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程においてクラック発生率を大幅に低減できることを見出した。さらに、化学的方法の中でも、特に、燃焼または酸化消耗による方法が好ましいことを見出した。
【００１７】
つまり、上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。すなわち、
（１） 種結晶保持部材に固着された種結晶に炭化珪素単結晶を成長させた後、化学的方法を用いて前記種結晶保持部材を除去することを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。
（２） 前記炭化珪素単結晶の成長が、昇華法を用いてされることを特徴とする（１）に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
（３） 前記種結晶保持部材が、黒鉛、アモルファスカーボン、炭素繊維、有機化合物炭化物、金属炭化物のいずれかからなることを特徴とする（１）または（２）に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
（４） 前記化学的方法が、前記種結晶保持部材を酸化性ガスと反応させる方法であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の炭化珪素単結晶ハの製造方法。
【００１８】
（５） 前記化学的方法が、空気または酸素を含むガス雰囲気中で前記種結晶保持部材を燃焼または酸化消耗させる方法であることを特徴とする（４）に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
（６） 前記種結晶保持部材を燃焼または酸化消耗させるための加熱温度が５００℃以上１８００℃以下であることを特徴とする（５）に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
（７） 前記種結晶保持部材を燃焼または酸化消耗させた後、前記加熱温度から３００℃まで−１０℃／分以下の冷却速度で冷却することを特徴とする（６）に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
（８） 前記化学的方法が、前記種結晶保持部材を酸性液体、アルカリ性液体または有機溶剤のうち少なくともいずれかと反応させる方法であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【００１９】
（９） 前記種結晶保持部材を除去した後、前記炭化珪素単結晶をアニールすることを特徴とする（１）〜（８）のいずれかに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
（１０） （１）〜（９）のいずれかに記載の炭化珪素単結晶の製造方法により製造された炭化珪素単結晶に、切断、面取り、鏡面研磨、ＣＭＰ加工のうち少なくともいずれかの加工を行って製造されることを特徴とする炭化珪素単結晶ウェーハ。
（１１） （１０）に記載の炭化珪素単結晶ウェーハ上に炭化珪素または／および金属窒化物をエピタキシャル成長させた薄膜エピタキシャル層が形成されてなることを特徴とする炭化珪素単結晶ウェーハ。
（１２） （１０）または（１１）に記載の炭化珪素単結晶ウェーハが基板として用いられてなることを特徴とする炭化珪素単結晶半導体パワーデバイス。
【発明の効果】
【００２０】
上記の構成によれば、残留応力を低減した炭化珪素単結晶を製造する炭化珪素単結晶の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態である炭化珪素単結晶の製造方法を説明するための図であって、炭化珪素単結晶成長装置の一例を示した断面模式図である。
図１に示すように、炭化珪素単結晶成長装置１００は、真空容器１と、真空容器１の内部に配置されたルツボ６と、真空容器１を取り囲んで配置された加熱コイル３と、から概略構成されている。
【００２２】
真空容器１は、その内部にルツボ６を内壁面１ｃから離間して配置できる収容部１ａを備えており、収容部１ａには導入管７と排気管８が接続されている。導入管７と排気管８により、任意のガスを収容部１ａに導入・排気することができる。また、排気管８には、ターボ分子ポンプなど真空ポンプ（図示略）が取り付けられており、排気管８から排気して収容部１ａを高真空の状態にすることができる。たとえば、排出管８から内部の空気を排気して減圧状態とした後、高純度のアルゴン（Ａｒ）ガスを導入管７から収容部１ａに供給し、再び減圧状態とすることにより、収容部１ａをアルゴン（Ａｒ）雰囲気の減圧状態とすることができる。
真空容器１の材料は、高真空を保つことができる材料を用いることが好ましく、たとえば、石英、ステンレスなどを挙げることができる。
【００２３】
なお、真空容器１の内部に導入するガスは、アルゴン（Ａｒ）やヘリウム（Ｈｅ）などの不活性ガスまたは窒素（Ｎ２）ガスが好ましい。これらのガスは、炭化珪素と特別な反応を起こさず、また、冷却材としての効果もある。これらのガスを適宜混合して使用することにより、真空容器１の内部を理想的な温度分布となるように調整することができる。
【００２４】
真空容器１の周囲には加熱コイル３が取り巻くように配置されている。加熱コイル３を加熱することにより、真空容器１を加熱することができ、さらには、ルツボ６を加熱することができる構成とされている。
加熱コイル３としては、高周波加熱コイルを用いることができる。高周波加熱コイルは、電流を流すことにより高周波を発生させて、被加熱物を加熱する。たとえば、真空容器１を１９００℃以上の温度に加熱し、その内部のルツボ６および炭化珪素原料粉末５を加熱する。また、加熱コイル３は、たとえば、ルツボ６の上部より下部の温度を高くするように、その位置、巻き方および巻き数などが調節されており、被加熱物に温度勾配をつけて加熱することができる。
なお、加熱コイル３としては、抵抗加熱方式のコイルを用いても良い。
【００２５】
ルツボ６全体を覆うように断熱材２がルツボ６に巻きつけられている。断熱材２は、ルツボ６を安定的に高温状態に維持するためのものである。断熱材２の材料としては、高温でも安定であり不純物ガスの発生の少ない材料を用いることが好ましく、例えば、ハロゲンガスによる精製処理を行った炭素繊維製の材料などを用いることができる。ルツボ６を安定的に高温状態に維持することができる場合には、断熱材２は取り付けなくてもよい。
【００２６】
断熱材２には、ルツボ６の下部表面および上部表面の一部が露出するように孔部２ｃ、２ｄが形成されている。また、ルツボ６は、孔部３０ｃを備えた支持棒３０上に配置されている。孔部３０ｃと孔部２ｃは連通されており、真空容器１の外部に配置された放射温度計９により、ルツボ６の表面温度を測定できるようにされている。
なお、ルツボ６の表面温度は、孔部２ｃ、２ｄに熱電対を差し込んで表面に熱電対の先端が触れるように配置して測定してもよい。
【００２７】
図１に示すように、ルツボ６は、本体部２１とその種結晶保持部材（蓋部）２２とから構成されている。本体部２１は、円筒形状（図示略）であり、円柱状に掘り込まれて形成された空洞部２０を備えている。
空洞部２０の内底面２０ｂ側には、炭化珪素粉末５が充填されている。また、空洞部２０の開口部２０ａ側には、炭化珪素単結晶インゴットを成長させるのに必要な空間が確保されている。
【００２８】
種結晶保持部材（蓋部）２２の一面側は中央部が円柱状に突出され、突出部１０とされている。本体部２１が種結晶保持部材（蓋部）２２により蓋をされたとき、突出部１０は、空洞部２０の上部で内底面２０ｂ側へ向けて突出される。
突出部１０の一面１０ａは、内底面２０ｂ側に種結晶１３を配置するための面とされており、種結晶１３が接着剤１１により固着されている。これにより、種結晶１３の一面（成長面）１３ａは、炭化珪素粉末５の開口部側の面５ｂと対向配置されている。
なお、炭化珪素単結晶を結晶成長させる一面（成長面）１３ａとして、（０００１）Ｓｉ面または（０００−１）Ｃ面を用いる。なお、一面（成長面）１３ａを｛０００１｝から３０°程度まで傾いている面としてもよい。
【００２９】
種結晶１３としては、炭化珪素からなる単結晶（炭化珪素単結晶）を用いる。この炭化珪素単結晶としては、アチソン法、レーリー法、昇華法などで作られた円柱状の炭化珪素単結晶を短手方向に、厚さ０．３〜２ｍｍ程度で円板状に切断した後、切断面の研磨を行って成型したものを用いる。なお、この研磨の後に研磨ダメージを取り除くために、種結晶１３の最終仕上げとして、犠牲酸化、リアクティブイオンエッチング、化学機械研磨などを行う事が望ましい。さらに、その後、有機溶剤、酸性溶液またはアルカリ溶液などを用いて、種結晶１３の表面を清浄化することが好ましい。
【００３０】
接着剤１１としては、公知の接着剤を用いることができ、たとえば、フェノール系樹脂などを挙げることができる。これにより、後述する種結晶保持部材の除去工程で、種結晶保持部材を除去するときに同時に接着剤１１を除去することができる。
なお、接着剤の代わりに、ネジ止めやピン止めのような取付部材を用いてもよい。その場合、前記取付部材の材料は、種結晶保持部材（蓋部）２２と同じものとすることが好ましい。これにより、後述する種結晶保持部材の除去工程で、種結晶保持部材を除去するときに同時に前記取付部材を除去することができる。
【００３１】
なお、グラッシーカーボンまたはダイアモンドライクカーボンなどの非晶質なカーボン膜を種結晶１３の他面（接合面）１３ｂに設けてもよい。非晶質なカーボン膜は、均一性に優れ、緻密で、ガスバリヤ性に優れ炭化珪素と密着性の高いので、炭化珪素単結晶インゴットの結晶欠陥を低減することができる。カーボン膜の膜厚は、炭化珪素からなる種結晶の昇華を抑制できる膜厚であれば得に限定されない。
【００３２】
ルツボ６の本体部２１の材料としては、高温で安定であり不純物ガスの発生の少ない材料を用いることが好ましく、黒鉛（グラファイト）、炭化珪素もしくは炭化珪素またはＴａＣによって被覆された黒鉛（グラファイト）などを用いることが好ましい。特に、黒鉛を用いることが好ましい。黒鉛は、２０００℃近傍の高温でも耐えられ、価格が安く、取扱いおよび入手が容易であるためである。また、これらの材料をハロゲンガスによる精製処理して用いることがより好ましい。
【００３３】
種結晶保持部材（蓋部）２２は、黒鉛（グラファイト）、アモルファスカーボン、炭素繊維、有機化合物炭化物、金属炭化物の少なくともいずれかからなることが好ましい。これにより、化学的方法を用いて容易に除去することができる。
なお、本実施形態では、蓋部全体を種結晶保持部材２２としているが、蓋部を突出部１０と突出部以外の部分とに分割して、突出部１０のみを種結晶保持部材２２とする構成としてもよい。この構成とすることによっても、後述する種結晶保持部材２２の除去工程で、突出部１０以外の部分が除去されない場合でも、種結晶保持部材２２が除去されることにより、突出部１０以外の部分と炭化珪素単結晶インゴットを分離することができる。
【００３４】
次に、本発明の実施形態である炭化珪素単結晶の製造方法について説明する。
本発明の実施形態である炭化珪素単結晶の製造方法は、炭化珪素単結晶成長工程と、種結晶保持部材の除去工程と、炭化珪素単結晶インゴットアニール工程と、を有する。
なお、得られた炭化珪素単結晶に対しては、その後、炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程を行い、炭化珪素単結晶ウェーハを作製する。
【００３５】
＜炭化珪素単結晶成長工程＞
炭化珪素単結晶成長工程は、種結晶保持部材に固着された種結晶上に炭化珪素単結晶を成長させる工程である。図１を用いて説明する。
まず、種結晶保持部材（蓋部）２２の突出部１０の一面１０ａに接着剤１１を塗布した後、接着剤１１に炭化珪素からなる種結晶１３の成長面と反対側の面１３ｂを押し付けて、種結晶保持部材（蓋部）２２の突出部１０に種結晶１３を貼り付ける。
【００３６】
次に、炭化珪素粉末５を空洞部２０の内底面２０ｂ側に充填する。次に、本体部２１を種結晶保持部材（蓋部）２２で蓋をして、ルツボ６を一体化する。
次に、ルツボ６を取り巻くように断熱材２を巻きつけた後、孔部２ｃ、２ｄを形成する。そして、孔部２ｃに空洞部３０ｃを連通させるように支持棒３０を取り付け、真空容器１の内部にルツボ６を配置する。
【００３７】
次に、排出管８に接続した真空ポンプ（図示略）を用いて真空容器１の内部を排気して、たとえば、４×１０−３Ｐａ以下の減圧状態とする。その後、導入管７から真空容器１の内部に高純度Ａｒガスを一定時間導入して、真空容器１の内部をＡｒ雰囲気で９．３×１０４Ｐａという環境とする。
【００３８】
次に、真空容器１の内部をＡｒ雰囲気で９．３×１０４Ｐａという環境に維持したまま、加熱コイル３を用いて、真空容器１を徐々に加熱して、真空容器１の内部の温度を室温から１８００℃程度まで徐々に上げる。
その後、ルツボ６内の炭化珪素粉末５の温度を昇華温度である２０００〜２４００℃とした状態で、たとえば、５０時間程度保持することにより、炭化珪素粉末５から発生させた昇華ガスを成長面１３ａ上に徐々に堆積させて、炭化珪素単結晶を成長させることができる。なお、この時、種結晶１３の成長面１３ａの温度は、炭化珪素粉末５の温度より５０〜２００℃低い温度、すなわち、１８００〜２３５０℃となるように調整されている。これにより、種結晶１３および炭化珪素単結晶の昇華（再蒸発）を抑制することができる。
【００３９】
図２は、炭化珪素単結晶の成長過程を示した概略図である。図２（ａ）は炭化珪素単結晶の成長前の種結晶保持部材（蓋部）２２を示した断面図であり、種結晶保持部材（蓋部）２２の突出部１０に接着剤１１を介して種結晶１３が固着されている。
図２（ｂ）は炭化珪素単結晶の成長後の種結晶保持部材（蓋部）２２を示した断面図であり、種結晶１３の成長面１３ａ上に炭化珪素単結晶４０が成長されている。これにより、炭化珪素単結晶４０と種結晶１３からなる炭化珪素単結晶インゴット４１が形成されている。
このように、炭化珪素単結晶の成長は、昇華法でされることが好ましい。これにより、残留応力を低減した炭化珪素単結晶４０を形成できる。
【００４０】
炭化珪素単結晶４０の成長終了後、真空容器１を室温までゆっくりと冷却した後、炭化珪素単結晶インゴット４１を取り出す。このとき、炭化珪素単結晶インゴット４１と種結晶保持部材（蓋部）２２は強固に固着している。
本実施形態では、接着剤１１により育成開始時点で既に、種結晶１３および種結晶保持部材（蓋部）２２は強固に固着されているが、更に、２０００℃超の高温の育成環境に曝されて種結晶１３と種結晶保持部材（蓋部）２２との間で反応が生じて炭化珪素多結晶等が形成されて、より強固に固着している。
【００４１】
そのため、炭化珪素単結晶４０の成長終了後に炭化珪素単結晶インゴット４１と種結晶保持部材（蓋部）２２を容易に除去することはできない状態とされている。
接着剤１１の代わりに、仮にネジ止めやピン止めのような部材を用いたとしても、昇華ガスが隙間に入り込んで固化するため容易に取り外すことは出来ない状態とされている。
【００４２】
＜種結晶保持部材（蓋部）の除去工程＞
種結晶保持部材（蓋部）の除去工程は、化学的方法により種結晶保持部材（蓋部）２２を除去する工程である。
化学的方法としては、化学反応を用いる方法であれば特に限定されないが、たとえば、次の３つの方法を用いることが好ましい。
第１の化学的方法は、種結晶保持部材（蓋部）２２を酸化性ガスと反応させる方法である。具体的には、空気または酸素を含むガス雰囲気中で種結晶保持部材（蓋部）２２を加熱して、種結晶保持部材（蓋部）２２を燃焼または酸化消耗させる方法である。
【００４３】
まず、強固に固着した炭化珪素単結晶インゴット４１と種結晶保持部材（蓋部）２２を、加熱炉（図示略）の中心に配置する。
次に、加熱炉の内部に空気または酸素を含むガスを導入して、加熱炉の内部を酸化性ガス雰囲気で１．０×１０５Ｐａという環境とした後に、加熱炉を加熱して、強固に固着した炭化珪素単結晶インゴット４１および種結晶保持部材（蓋部）２２を加熱する。この状態で一定時間保持することにより、種結晶保持部材（蓋部）２２は接着剤１１とともに燃焼または酸化消耗されて、炭化珪素単結晶インゴット４１のみを残すことができる。
【００４４】
図３は、種結晶保持部材（蓋部）２２の除去工程を示した概略図である。図３（ａ）は加熱前の種結晶保持部材（蓋部）２２を示した断面図であり、種結晶保持部材（蓋部）２２の突出部１０に接着剤１１を介して種結晶１３が固着されており、種結晶１３の成長面１３ａ上に炭化珪素単結晶４０が成長されている。これにより、炭化珪素単結晶４０と種結晶１３からなる炭化珪素単結晶インゴット４１が形成されている。
図３（ｂ）は加熱後の種結晶保持部材（蓋部）２２を示した断面図であり、種結晶保持部材（蓋部）２２は接着剤１１とともに燃焼または酸化消耗により除去されて、炭化珪素単結晶４０と種結晶１３からなる炭化珪素単結晶インゴット４１のみが残されている。
【００４５】
種結晶保持部材（蓋部）２２の除去工程は、酸化性ガス雰囲気、たとえば、空気または酸素を含むガス雰囲気中で加熱して行うことが好ましい。これにより、種結晶保持部材（蓋部）２２を効率的に燃焼または酸化消耗させることができる。
【００４６】
前記加熱温度は５００℃以上１８００℃以下であることが好ましい。これにより、種結晶保持部材（蓋部）２２および接着剤１１を、容易に、かつ、完全に、燃焼または酸化消耗させることができる。
５００℃未満の場合は、種結晶保持部材（蓋部）２２および接着剤１１を、完全に燃焼または酸化消耗させることができない。逆に、１８００℃を超える場合には、炭化珪素単結晶インゴット４１に残留応力を発生させる場合が生ずるので好ましくない。
【００４７】
種結晶保持部材（蓋部）２２を完全に除去するために要する処理時間は、種結晶保持部材（蓋部）２２の体積を小さくするほど短縮できる。また、前記処理時間は、種結晶保持部材（蓋部）２２の体積が同じでも酸化性ガスとの接触面積を大きくするほど短縮できる。さらにまた、前記処理時間は、加熱温度を高くするほど短縮できる。そのほか、前記処理時間は、種結晶保持部材（蓋部）２２の種類、形状、表面状態などによって変化する。
【００４８】
燃焼または酸化消耗後、−１０℃／分以下の冷却速度で炭化珪素単結晶インゴット４１を前記加熱温度から３００℃まで冷却することが好ましい。これにより、炭化珪素単結晶インゴット４１に残留応力を発生させないようにすることができる。冷却速度を−１０℃／分より早くした場合には、炭化珪素単結晶インゴット４１の表面と内部とで温度差が生じて、炭化珪素単結晶インゴット４１に残留応力を発生させる場合が生ずるので好ましくない。特に、炭化珪素単結晶インゴット４１のサイズが大きい場合には表面と内部とで温度差が生じやすいため、冷却速度を−１０℃／分以下とすることが望ましい。
【００４９】
種結晶保持部材（蓋部）２２の燃焼または酸化消耗を行った場合、炭化珪素単結晶インゴット４１の表面に酸化膜が形成される場合がある。この酸化膜はフッ酸で処理することにより容易に除去することができ、また、このフッ酸処理を行うことにより、炭化珪素単結晶インゴット４１の表面をいわゆる犠牲酸化して清浄化することができる。
【００５０】
第２の化学的方法は、種結晶保持部材（蓋部）２２を酸性液体、アルカリ性液体または有機溶剤のうち少なくともいずれかと反応させる方法である。
たとえば、強固に固着した炭化珪素単結晶インゴット４１および種結晶保持部材（蓋部）２２を、酸性液体を満たした容器の中に浸漬する。この状態で、一定時間保持することにより、種結晶保持部材（蓋部）２２および接着剤１１のみを、容易に、かつ、完全に、溶解または酸化除去して、炭化珪素単結晶インゴット４１のみを残すことができる。
酸性液体としては、発煙硫酸などを挙げることができ、アルカリ性液体としては、高温の水酸化カリウム融液などを挙げることができ、有機溶媒としては、加熱したジメチルスルホキシドなどを挙げることができる。
【００５１】
第３の化学的方法として、反応性ガス中に材料を曝すガスエッチング法を用いても良い。これにより、種結晶保持部材（蓋部）２２および接着剤１１のみを、容易に、かつ、完全に、溶解または酸化除去して、炭化珪素単結晶インゴット４１のみを残すことができる。しかし、この方法は時間を要するため、量産プロセスには若干不向きな方法である。
たとえば、３００℃−１０００℃程度に加熱し、ＣＯガスなどの反応性ガスを１Ｌ／分程度流しながら、除去したいカーボンの量に見合う時間だけ（数十時間以上）保持することでカーボンが完全に除去される。
【００５２】
前記３つの化学的方法のうちで、第１の化学的方法、すなわち、空気または酸素を含むガス雰囲気中で種結晶保持部材（蓋部）２２を加熱して、種結晶保持部材（蓋部）２２を燃焼または酸化消耗させる方法が、処理が簡便であるとともに、同時に複数個の処理が可能であり、かつ、焼鈍効果を期待できることから最も好ましい。
なお、前記３つの化学的方法は、適宜組み合わせて用いても良い。
【００５３】
なお、種結晶保持部材（蓋部）２２の材料としてカーボンなどを用いた場合には、炭化珪素単結晶インゴット４１から種結晶保持部材（蓋部）２２を除去する方法として、切断や研削といった機械的方法も考えられるが、このような機械的方法は炭化珪素単結晶インゴット４１に余計な衝撃を付与して、残留応力を形成するおそれがあるので好ましくない。
しかし、炭化珪素単結晶インゴット４１に衝撃を与えないように機械的方法で種結晶保持部材（蓋部）２２を一部取り除いた後、前記３つの化学的方法のいずれかまたは前記３つの化学的方法を適宜組み合わせて用いても良い。これにより、処理時間を短縮できる。
例えば、種結晶保持部材（蓋部）２２の炭化珪素単結晶インゴット４１を形成した面と反対側の面２２ｂを、機械的方法を用いて一定量研削する。その後、残った種結晶保持部材（蓋部）２２を前記いずれかの化学的方法で完全に除去するといった方法が適用可能である。
【００５４】
＜炭化珪素単結晶インゴットアニール工程＞
種結晶保持部材（蓋部）２２を除去した後、炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程の前に、炭化珪素単結晶インゴット４１をアニールすることが好ましい。たとえば、アニール温度は２０００℃とし、この状態で３０時間保持する。これにより、炭化珪素単結晶インゴット４１の残留応力を更に低減することができる。なお、炭化珪素単結晶インゴット４１の残留応力が十分低減されている場合には、この工程を行わなくても良い。
【００５５】
＜炭化珪素単結晶ウェーハ形成工程＞
次に、炭化珪素単結晶インゴット４１を用いて、炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程を行う。
炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程は、切断、面取り、鏡面研磨、ＣＭＰ加工のうち少なくともいずれかの加工を含むものであり、たとえば、円筒加工工程、平面加工工程（ＯＦ、ＩＦ加工）、インゴット切断工程、面取り（ベベリング）工程、ラッピング工程、研磨工程、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：機械的化学的研磨）工程、洗浄工程等からなる
【００５６】
炭化珪素単結晶インゴット成長工程後、炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程を行う前に、炭化珪素単結晶インゴット４１から種結晶保持部材（蓋部）２２および接着剤１１が除去されるとともに、炭化珪素単結晶インゴット４１がアニール処理されているので、炭化珪素単結晶インゴット４１、すなわち炭化珪素単結晶４０の残留応力は大幅に低減されている。これにより、炭化珪素単結晶ウェーハ形成工程で、切断・研磨などの機械的加工を行って機械的負荷を加えても、炭化珪素単結晶ウェーハに容易にクラック（割れ）を発生させることはなく、クラック発生率を大幅に低減することができる。これにより、残留応力を低減した高品質の炭化珪素単結晶ウェーハを効率的に形成することができる。
さらに、これにより、前記炭化珪素単結晶ウェーハ上に薄膜成長を行ってエピタキシャル層を形成した炭化珪素単結晶ウェーハ（エピタキシャルウェーハ）またはこれらの炭化珪素単結晶ウェーハを用いた炭化珪素単結晶半導体およびその電子デバイス（炭化珪素単結晶半導体パワーデバイス）を、クラックを発生させることなく高い歩留まりで製造することができる。
【００５７】
なお、本実施形態では、炭化珪素単結晶４０を昇華法で作製する場合を一例として説明したが、炭化珪素単結晶４０の成長方法は、これに限られるものではなく、たとえば、高温ＣＶＤ法を用いても良い。高温ＣＶＤ法には、高温高圧環境の特殊炉で製造する方法と、マイクロ波プラズマＣＶＤ法などのプラズマＣＶＤで作製する方法とがあるが、これらはいずれも種結晶を用いる製造方法なので、本発明を適用することができる。
【００５８】
本発明の実施形態である炭化珪素単結晶の製造方法は、種結晶保持部材（蓋部）２２に固着された種結晶１３に炭化珪素単結晶を成長させた後、化学的方法を用いて種結晶保持部材（蓋部）２２を除去する構成なので、炭化珪素単結晶４０の残留応力を低減することができ、炭化珪素単結晶４０からクラックを発生させずに炭化珪素単結晶ウェーハを作製することができる。
【００５９】
本発明の実施形態である炭化珪素単結晶の製造方法は、炭化珪素単結晶４０の成長が、昇華法を用いてされる構成なので、残留応力を低減した炭化珪素単結晶４０を形成できる。
【００６０】
本発明の実施形態である炭化珪素単結晶の製造方法は、種結晶保持部材（蓋部）２２が、黒鉛（グラファイト）、アモルファスカーボン、炭素繊維、有機化合物炭化物、金属炭化物のいずれかからなる構成なので、種結晶保持部材（蓋部）２２の除去工程で、化学的方法を用いて容易に、かつ、完全に種結晶保持部材（蓋部）２２を除去することができる。これにより、炭化珪素単結晶４０からクラックを発生させずに炭化珪素単結晶ウェーハを作製することができる。
【００６１】
本発明の実施形態である炭化珪素単結晶の製造方法は、前記化学的方法が、種結晶保持部材（蓋部）２２を酸化性ガスと反応させる方法である構成なので、種結晶保持部材（蓋部）２２の除去工程で、化学的方法を用いて容易に、かつ、完全に種結晶保持部材（蓋部）２２を除去することができる。これにより、炭化珪素単結晶４０からクラックを発生させずに炭化珪素単結晶ウェーハを作製することができる。
【００６２】
本発明の実施形態である炭化珪素単結晶の製造方法は、前記化学的方法が、前記空気または酸素を含むガス雰囲気中で種結晶保持部材（蓋部）２２を燃焼または酸化消耗させる方法である構成なので、種結晶保持部材（蓋部）２２の除去工程で、化学的方法を用いて容易に、かつ、完全に種結晶保持部材（蓋部）２２を除去することができる。これにより、炭化珪素単結晶４０からクラックを発生させずに炭化珪素単結晶ウェーハを作製することができる。
【００６３】
本発明の実施形態である炭化珪素単結晶の製造方法は、前記加熱温度が５００℃以上１８００℃以下である構成なので、種結晶保持部材（蓋部）２２の除去工程で、化学的方法を用いて容易に、かつ、完全に種結晶保持部材（蓋部）２２を除去することができる。これにより、炭化珪素単結晶４０からクラックを発生させずに炭化珪素単結晶ウェーハを作製することができる。
【００６４】
本発明の実施形態である炭化珪素単結晶の製造方法は、種結晶保持部材（蓋部）２２を燃焼または酸化消耗させた後、前記加熱温度から３００℃まで−１０℃／分以下の冷却速度で冷却する構成なので、残留応力を低減した炭化珪素単結晶４０を形成できる。これにより、炭化珪素単結晶４０からクラックを発生させずに炭化珪素単結晶ウェーハを作製することができる。
【００６５】
本発明の実施形態である炭化珪素単結晶の製造方法は、前記化学的方法が、種結晶保持部材（蓋部）２２を酸性液体、アルカリ性液体または有機溶剤のうち少なくともいずれかと反応させる方法である構成なので、種結晶保持部材（蓋部）２２の除去工程で、化学的方法を用いて容易に、かつ、完全に種結晶保持部材（蓋部）２２を除去することができる。これにより、炭化珪素単結晶４０からクラックを発生させずに炭化珪素単結晶ウェーハを作製することができる。
【００６６】
本発明の実施形態である炭化珪素単結晶の製造方法は、種結晶保持部材（蓋部）２２を除去した後、炭化珪素単結晶４０をアニールする構成なので、残留応力を低減した炭化珪素単結晶４０を形成できる。これにより、炭化珪素単結晶４０からクラックを発生させずに炭化珪素単結晶ウェーハを作製することができる。
【００６７】
本発明の実施形態である炭化珪素単結晶ウェーハは、先に記載の炭化珪素単結晶の製造方法により製造された炭化珪素単結晶に、切断、面取り、鏡面研磨、ＣＭＰ加工のうち少なくともいずれかの加工を行って製造される構成なので、残留応力を低減した炭化珪素単結晶ウェーハとすることができる。これにより、クラック発生率を低減して、炭化珪素単結晶ウェーハの製造効率を向上させることができる。
【００６８】
本発明の実施形態である炭化珪素単結晶ウェーハは、先に記載の炭化珪素単結晶ウェーハ上に炭化珪素または／および金属窒化物をエピタキシャル成長させた薄膜エピタキシャル層が形成されてなる構成なので、残留応力を低減した炭化珪素単結晶ウェーハとすることができる。これにより、クラック発生率を低減して、炭化珪素単結晶ウェーハの製造効率を向上させることができる。
【００６９】
本発明の実施形態である炭化珪素単結晶半導体パワーデバイスは、先に記載の炭化珪素単結晶ウェーハが基板として用いられてなる構成なので、残留応力を低減した炭化珪素単結晶半導体パワーデバイスとすることができる。これにより、クラック発生率を低減して、炭化珪素単結晶半導体パワーデバイスの製造効率を向上させることができる。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
【実施例】
【００７０】
（実施例１）
本実施形態の炭化珪素単結晶の製造方法を用いて、以下のようにして、炭化珪素単結晶ウェーハ（実施例１サンプル）を製造した。なお、種結晶保持部材（蓋部）としては、ルツボの本体部の蓋をするために用いられる体積約１５０ｃｍ３の黒鉛（カーボン）製の蓋型部材を用いた。
【００７１】
まず、炭化珪素単結晶インゴット成長工程を行って、前記種結晶保持部材（蓋部）上に炭化珪素単結晶インゴットを形成した。
次に、前記種結晶保持部材（蓋部）の除去工程を行った。具体的には、空気中で１８００℃に加熱して５０時間保持することにより、前記種結晶保持部材（蓋部）の酸化消耗を実施して、前記種結晶保持部材（蓋部）を完全に除去した。その後、冷却速度を−５℃／分として、室温まで冷却した後、炭化珪素単結晶インゴットを取り出した。
１００枚の炭化珪素単結晶インゴットを作製したところ、９枚の炭化珪素単結晶インゴットでクラック（割れ）が生じていた。すなわち、前記種結晶保持部材（蓋部）の除去工程終了時のクラック発生率は９％であった。
【００７２】
次に、クラックが発生しなかった炭化珪素単結晶インゴットを切断して炭化珪素単結晶ウェーハを作製する炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程を行って、炭化珪素単結晶ウェーハ（実施例１サンプル）を製造した。
なお、炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程としては、円筒加工（平面研削含む）、平面加工（ＯＦ、ＩＦ加工）、インゴット切断、面取り（ベベリング）、ラッピング、研磨（ＣＭＰ含む）、洗浄からなる加工工程を用いた。このとき、炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程終了時のクラック発生率は約３３％であった。そのため、炭化珪素単結晶ウェーハ製造工程全工程のクラック発生率は３９％であった。
処理時間の面では、前記種結晶保持部材（蓋部）の除去工程において、複数の前記種結晶保持部材（蓋部）を一度に除去できることから、大幅に製造効率を向上させることができた。炭化珪素単結晶インゴット１個当りの前記種結晶保持部材（蓋部）を除去する工程の処理時間は約６分であり、後述する比較例４の機械加工により前記種結晶保持部材（蓋部）を除去する工程の処理時間に対して１／１０であった。
【００７３】
（実施例２）
前記種結晶保持部材（蓋部）の除去工程の後、前記種結晶保持部材（蓋部）を分離した炭化珪素単結晶インゴットを１５００℃でアニールを施した他は実施例１と同様にして、炭化珪素単結晶ウェーハ（実施例２サンプル）を製造した。このとき、炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程終了時のクラック発生率は約１９％であった。そのため、炭化珪素単結晶ウェーハ製造工程全工程のクラック発生率は約２６％であった。
【００７４】
（比較例１）
前記種結晶保持部材（蓋部）の除去工程を行わない他は実施例１と同様にして、炭化珪素単結晶ウェーハ（比較例１サンプル）を製造した。このとき、炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程終了時のクラック発生率は９０％であった。そのため、炭化珪素単結晶ウェーハ製造工程全工程のクラック発生率は９０％であった。
【００７５】
（比較例２）
前記種結晶保持部材（蓋部）の除去工程を行わず、炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程で円筒加工（平面研削含む）を実施しなかった他は実施例１と同様にして、炭化珪素単結晶ウェーハ（比較例２サンプル）を製造した。このとき、炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程終了時のクラック発生率は９０％であった。そのため、炭化珪素単結晶ウェーハ製造工程全工程のクラック発生率は９０％であった。
円筒加工を実施せず、炭化珪素単結晶インゴット育成後に切断加工を実施しても、比較例１と同じクラック発生率でクラックが生じていたことから、育成した炭化珪素単結晶インゴットに内部に残留応力が存在しており、円筒加工か切断加工かという区別なく加工の衝撃が加わることにより、前記残留応力がクラックという形態で開放されたと考えた。
【００７６】
（比較例３）
炭化珪素単結晶インゴット成長工程の後、前記種結晶保持部材（蓋部）の除去工程で冷却速度を２１℃／分とした他は実施例１と同様にして、炭化珪素単結晶ウェーハ（比較例３サンプル）を製造した。
このとき、炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程終了時のクラック発生率は７５％であった。そのため、炭化珪素単結晶ウェーハ製造工程全工程のクラック発生率は７５％であった。
【００７７】
（比較例４）
前記種結晶保持部材（蓋部）の除去工程で、機械加工により前記種結晶保持部材（蓋部）の除去を行った他は実施例１と同様にして、炭化珪素単結晶ウェーハ（比較例４サンプル）を製造した。
前記種結晶保持部材（蓋部）の除去工程では、まず、前記種結晶保持部材（蓋部）を種結晶との境界部分の近傍で切断し、更にその後、前記種結晶保持部材（蓋部）の残った部分を研磨によって完全に除去した。前記種結晶保持部材（蓋部）の除去に要した時間は平均１時間であった。
前記種結晶保持部材（蓋部）の除去工程終了時のクラック発生率は約１６％であった。
【００７８】
更に、前記炭化珪素単結晶インゴットを切断して炭化珪素単結晶ウェーハを作製する炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程を行った。このとき、炭化珪素単結晶ウェーハ作製工程終了時のクラック発生率は約３３％であった。そのため、炭化珪素単結晶ウェーハ製造工程全工程のクラック発生率は約４４％であった。
以上の条件及び結果を表１、表２にまとめた。
【００７９】
【表１】
【００８０】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、炭化珪素単結晶の製造方法、炭化珪素単結晶ウェーハ及び炭化珪素単結晶半導体パワーデバイスに関するものであって、炭化珪素デバイスの量産実用化にコスト的・品質的に大きく寄与することが期待できるものであり、大電力パワーデバイス、耐高温素子材料、耐放射線素子材料、高周波素子材料等の用途として使用可能な高品質な炭化珪素単結晶を製造する産業において利用可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の炭化珪素単結晶の製造方法を説明する図であって、炭化珪素単結晶成長装置の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の炭化珪素単結晶の製造方法を説明する図であって、炭化珪素単結晶の成長工程図である。
【図３】本発明の炭化珪素単結晶の製造方法を説明する図であって、種結晶保持部材（蓋部）の除去工程図である。
【符号の説明】
【００８３】
１…真空容器、２…断熱材、２ｃ、２ｄ…孔部、３…加熱コイル、５…炭化珪素粉末、５ｂ…開口部側の面、６…ルツボ、７…導入管、８…排出管、９…放射温度計、１０…突出部、１０ａ…一面、１１…接着剤、１３…種結晶、１３ａ…一面（成長面）、１３ｂ…他面（接合面）、２０…空洞部、２０ａ…開口部、２０ｂ…内底面、２１…本体部、２２…種結晶保持部材（蓋部）、２２ｂ…炭化珪素単結晶と反対側の面、３０…支持棒、３０ｃ…孔部、４０…炭化珪素単結晶、４１…炭化珪素単結晶インゴット、１００…炭化珪素単結晶成長装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
種結晶保持部材に固着された種結晶に炭化珪素単結晶を成長させた後、化学的方法を用いて前記種結晶保持部材を除去することを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項２】
前記炭化珪素単結晶の成長が、昇華法を用いてされることを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項３】
前記種結晶保持部材が、黒鉛、アモルファスカーボン、炭素繊維、有機化合物炭化物、金属炭化物のいずれかからなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項４】
前記化学的方法が、前記種結晶保持部材を酸化性ガスと反応させる方法であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項５】
前記化学的方法が、空気または酸素を含むガス雰囲気中で前記種結晶保持部材を燃焼または酸化消耗させる方法であることを特徴とする請求項４に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項６】
前記種結晶保持部材を燃焼または酸化消耗させるための加熱温度が５００℃以上１８００℃以下であることを特徴とする請求項５に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項７】
前記種結晶保持部材を燃焼または酸化消耗させた後、前記加熱温度から３００℃まで−１０℃／分以下の冷却速度で冷却することを特徴とする請求項６に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項８】
前記化学的方法が、前記種結晶保持部材を酸性液体、アルカリ性液体または有機溶剤のうち少なくともいずれかと反応させる方法であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項９】
前記種結晶保持部材を除去した後、前記炭化珪素単結晶をアニールすることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の炭化珪素単結晶の製造方法により製造された炭化珪素単結晶に、切断、面取り、鏡面研磨、ＣＭＰ加工のうち少なくともいずれかの加工を行って製造されることを特徴とする炭化珪素単結晶ウェーハ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の炭化珪素単結晶ウェーハ上に炭化珪素または／および金属窒化物をエピタキシャル成長させた薄膜エピタキシャル層が形成されてなることを特徴とする炭化珪素単結晶ウェーハ。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１に記載の炭化珪素単結晶ウェーハが基板として用いられてなることを特徴とする炭化珪素単結晶半導体パワーデバイス。
【請求項１】
種結晶保持部材に固着された種結晶に炭化珪素単結晶を成長させた後、化学的方法を用いて前記種結晶保持部材を除去することを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項２】
前記炭化珪素単結晶の成長が、昇華法を用いてされることを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項３】
前記種結晶保持部材が、黒鉛、アモルファスカーボン、炭素繊維、有機化合物炭化物、金属炭化物のいずれかからなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項４】
前記化学的方法が、前記種結晶保持部材を酸化性ガスと反応させる方法であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項５】
前記化学的方法が、空気または酸素を含むガス雰囲気中で前記種結晶保持部材を燃焼または酸化消耗させる方法であることを特徴とする請求項４に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項６】
前記種結晶保持部材を燃焼または酸化消耗させるための加熱温度が５００℃以上１８００℃以下であることを特徴とする請求項５に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項７】
前記種結晶保持部材を燃焼または酸化消耗させた後、前記加熱温度から３００℃まで−１０℃／分以下の冷却速度で冷却することを特徴とする請求項６に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項８】
前記化学的方法が、前記種結晶保持部材を酸性液体、アルカリ性液体または有機溶剤のうち少なくともいずれかと反応させる方法であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項９】
前記種結晶保持部材を除去した後、前記炭化珪素単結晶をアニールすることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の炭化珪素単結晶の製造方法により製造された炭化珪素単結晶に、切断、面取り、鏡面研磨、ＣＭＰ加工のうち少なくともいずれかの加工を行って製造されることを特徴とする炭化珪素単結晶ウェーハ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の炭化珪素単結晶ウェーハ上に炭化珪素または／および金属窒化物をエピタキシャル成長させた薄膜エピタキシャル層が形成されてなることを特徴とする炭化珪素単結晶ウェーハ。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１に記載の炭化珪素単結晶ウェーハが基板として用いられてなることを特徴とする炭化珪素単結晶半導体パワーデバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−６４９１８（Ｐ２０１０−６４９１８Ａ）
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３２３２８（Ｐ２００８−２３２３２８）
【出願日】平成２０年９月１０日（２００８．９．１０）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１０日（２００８．９．１０）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
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