管中放入了被覆有氧化鋯或氧化鎂玻璃的 鎢-錸線的熱電偶。
[0072] 圖1中示出了可實(shí)施本發(fā)明的SiC單晶制造裝置的一個(gè)例子。圖示的SiC單晶制 造裝置100具備容納C在包含Si、Cr和Al的熔液中溶解而成的Si-C溶液24的坩堝10， 形成從Si-C溶液的內(nèi)部向溶液的表面溫度降低的溫度梯度，使保持于可升降的晶種保持 軸12的前端的晶種基板14與Si-C溶液24接觸，可以以晶種基板14作為基點(diǎn)使SiC單晶 生長(zhǎng)。
[0073] Si-C溶液24通過如下制備：在將原料投入坩堝，使C溶解在加熱熔解而制備的包 含Si、Cr和Al的熔液中。通過使坩堝10為石墨坩堝等碳質(zhì)坩堝或者SiC坩堝，利用坩堝 10的溶解，C溶解在熔液中，可形成Si-C溶液。這樣，Si-C溶液24中不存在未溶解的C，能 夠防止由SiC單晶向未溶解的C的析出引起的SiC的浪費(fèi)。C的供給例如可以利用烴氣體 的吹入、或者將固體的C供給源與熔液原料一起投入的方法，或者也可以將這些方法與坩 堝的溶解進(jìn)行組合。
[0074] 為了保溫，坩堝10的外周覆蓋了隔熱材料18。這些一同容納在石英管26內(nèi)。在 石英管26的外周，配置有加熱用的高頻線圈22。高頻線圈22可以由上段線圈22A和下段 線圈22B構(gòu)成，上段線圈22A和下段線圈22B可各自獨(dú)立地控制。
[0075] 坩堝10、隔熱材料18、石英管26和高頻線圈22成為高溫，因此配置在水冷室的內(nèi) 部。為了可進(jìn)行裝置內(nèi)的氣氛調(diào)整，水冷室具備氣體導(dǎo)入口和氣體排出口。
[0076] Si-C溶液的溫度通常由于輻射等而形成Si-C溶液的表面的溫度低于內(nèi)部的溫度 分布，但進(jìn)而通過調(diào)整高頻線圈22的圈數(shù)及間隔、高頻線圈22與坩堝10的高度方向的位 置關(guān)系以及高頻線圈的輸出，能夠在Si-C溶液24中形成垂直于Si-C溶液24表面的方向 的溫度梯度，使得接觸晶種基板14的溶液上部成為低溫，溶液下部（內(nèi)部）成為高溫。例 如，可以使上段線圈22A的輸出小于下段線圈22B的輸出，在Si-C溶液24中形成溶液上部 成為低溫、溶液下部成為高溫的溫度梯度。
[0077] 在Si-C溶液24中溶解的C通過擴(kuò)散和對(duì)流而被分散。通過加熱裝置的輸出控制、 來自Si-C溶液24的表面的放熱以及經(jīng)由晶種保持軸12的熱損失等，晶種基板14的底面 附近形成了與Si-C溶液24的內(nèi)部相比成為低溫的溫度梯度。在高溫且溶解度大的溶液內(nèi) 部溶入的C到達(dá)低溫且溶解度低的晶種基板附近時(shí)成為過飽和狀態(tài)，以該過飽和度為驅(qū)動(dòng) 力，能夠使SiC單晶在晶種基板14上生長(zhǎng)。
[0078] 在一個(gè)實(shí)施方式中，在SiC單晶的生長(zhǎng)前，也可以進(jìn)行將晶種基板的表面層在 Si-C溶液中溶解而除去的回熔。在使SiC單晶生長(zhǎng)的晶種基板的表層，有時(shí)存在位錯(cuò)等的 加工變質(zhì)層、自然氧化膜等，在使SiC單晶生長(zhǎng)前將這些溶解而除去對(duì)于使高質(zhì)量的SiC單 晶生長(zhǎng)是有效的。溶解的厚度根據(jù)晶種基板的表面的加工狀態(tài)而變，為了充分地除去加工 變質(zhì)層和自然氧化膜，優(yōu)選約5~50 μ m。
[0079] 回熔可通過在Si-C溶液中形成從Si-C溶液的內(nèi)部向溶液的表面溫度增加的溫度 梯度、即與SiC單晶生長(zhǎng)反方向的溫度梯度來進(jìn)行?？赏ㄟ^控制高頻線圈的輸出來形成上 述反方向的溫度梯度。
[0080] 在一個(gè)實(shí)施方式中，也可以預(yù)先加熱晶種基板，隨后使晶種基板與Si-C溶液接 觸。如果使低溫的晶種基板與高溫的Si-C溶液接觸，則有時(shí)在晶種中產(chǎn)生熱沖擊位錯(cuò)。在 使晶種基板與Si-C溶液接觸前預(yù)加熱晶種基板對(duì)于防止熱沖擊位錯(cuò)、使高質(zhì)量的SiC單晶 生長(zhǎng)是有效的。晶種基板的加熱可以與加熱晶種保持軸一起進(jìn)行。在這種情況下，在使晶 種基板與Si-C溶液接觸后、在使SiC單晶生長(zhǎng)前停止晶種保持軸的加熱。另外，作為該方 法的替代，也可以在使晶種與較低溫的Si-C溶液接觸之后，將Si-C溶液加熱至使結(jié)晶生長(zhǎng) 的溫度。在這種情況下，對(duì)于防止熱沖擊位錯(cuò)、使高質(zhì)量的SiC單晶生長(zhǎng)也是有效的。
[0081] 另外，本公開還以不包含夾雜物且具有150ι?Ω ^cm以下的電阻率的p型SiC單晶 為對(duì)象。
[0082] 本公開的ρ型SiC單晶具有優(yōu)選120ηιΩ · cm以下、更優(yōu)選ΙΟΟι?Ω · cm以下、進(jìn)一 步優(yōu)選7〇mΩ · cm以下、進(jìn)一步更優(yōu)選35mΩ · cm以下的電阻率。
[0083] 本公開的p型SiC單晶的電阻率的下限根據(jù)Al在SiC生長(zhǎng)結(jié)晶中的固溶濃度的 上限來確定，約35mΩ · cm以上。
[0084] 本公開的p型SiC單晶可通過上述的SiC單晶的制造方法來得到。即，p型SiC單 晶是通過溶液法以晶種基板為基點(diǎn)生長(zhǎng)的SiC單晶，在以晶種基板為基點(diǎn)使SiC單晶生長(zhǎng) 后，可通過從Si-C溶液和晶種基板切離生長(zhǎng)結(jié)晶來得到。
[0085] SiC生長(zhǎng)結(jié)晶中的夾雜物有無的判斷方法等在根據(jù)上述的本公開的方法中記載的 內(nèi)容對(duì)于本公開的P型SiC單晶也同樣地適用。
[0086] 實(shí)施例
[0087] (實(shí)施例1)
[0088] 準(zhǔn)備底面具有（000-1)面的通過升華法制作的η型SiC單晶，作為晶種基板使用， 該SiC單晶是直徑為15mm、厚度為700 μπι的圓盤狀4H-SiC單晶。晶種基板具有20πιΩ ·_ 的電阻率。使用石墨粘結(jié)劑將晶種基板的頂面粘結(jié)于圓柱形狀的石墨軸的端面的略微中央 部。
[0089] 使用圖1中示出的單晶制造裝置，在容納Si-C溶液的石墨坩堝中，將Si/Cr/Al以 58. 2/38.8/3(原子％ )的原子組成比裝入，作為用于形成Si-C溶液的熔液原料。即，將 Si-C溶液的溶劑組成設(shè)為58. 2/38. 8/3 (原子％ )。
[0090] 在將單晶制造裝置的內(nèi)部抽真空至1X10 3Pa之后，導(dǎo)入氬氣直至成為1個(gè)大氣 壓，用氬置換單晶制造裝置的內(nèi)部的空氣。將高頻線圈通電，通過加熱熔解石墨坩堝內(nèi)的原 料，形成Si/Cr/Al合金的熔液。然后，使足夠量的C從石墨坩堝熔解到Si/Cr/Al合金的溶 液中，形成Si-C溶液。
[0091] 調(diào)節(jié)上段線圈及下段線圈的輸出來加熱石墨坩堝，使Si-C溶液的表面處的溫度 升溫至2000 °C，并且進(jìn)行控制使得在距Si-C溶液表面的I cm的范圍內(nèi)從溶液內(nèi)部向溶液表 面溫度降低的溫度梯度成為30°C /cm。Si-C溶液的表面的溫度測(cè)定通過輻射溫度計(jì)進(jìn)行， Si-C溶液的溫度梯度的測(cè)定使用可在鉛直方向移動(dòng)的熱電偶來進(jìn)行。
[0092] 使粘結(jié)于石墨軸的晶種基板的底面平行于Si-C溶液面，將晶種基板的底面的位 置配置在與Si-C溶液的液面一致的位置，進(jìn)行使晶種基板的底面與Si-C溶液接觸的籽晶 接觸（seed touch)，接著，將石墨軸提升L 5mm，使得Si-C溶液不向上潤(rùn)濕與石墨軸接觸， 在該位置保持10小時(shí)，使結(jié)晶生長(zhǎng)。
[0093] 在結(jié)晶生長(zhǎng)結(jié)束后，使石墨軸上升，將晶種基板以及以晶種基板為基點(diǎn)生長(zhǎng)的SiC 結(jié)晶從Si-C溶液和石墨軸切離并回收。得到的生長(zhǎng)結(jié)晶具有20_的直徑和6_的厚度， 生長(zhǎng)速度為600 μπι/h。得到的生長(zhǎng)結(jié)晶的直徑為生長(zhǎng)面的直徑。
[0094] 為了測(cè)定得到的生長(zhǎng)結(jié)晶的電阻率，將從生長(zhǎng)面以0. 5_的厚度切出的生長(zhǎng)結(jié)晶 的（0001)面進(jìn)行鏡面拋光，加工成5_的方形，在洗凈后，在（0001)面的四角通過真空蒸 鍍形成直徑Imm的圓形的Ni歐姆電極。使用帶有該電極的生長(zhǎng)結(jié)晶，在室溫（25°C )下進(jìn) 行基于Van Der Pauw法（7 7 法）的霍爾（Hall)測(cè)定，對(duì)生長(zhǎng)結(jié)晶的電阻率 進(jìn)行測(cè)定，電阻率為120mΩ · cm，可知得到了 p型SiC單晶。
[0095] 如圖2所示，相對(duì)于生長(zhǎng)方向平行地切割得到的生長(zhǎng)結(jié)晶，切出Imm厚的生長(zhǎng)結(jié) 晶，從下方照射光通過光學(xué)顯微鏡進(jìn)行觀察時(shí)，沒有看到夾雜物的產(chǎn)生。