SiC单晶体的品质评价方法及利用该方法的碳化硅单晶锭的制造方法与流程

本发明涉及由圆板状的碳化硅单晶形成的sic单晶体的品质评价方法及利用该方法的碳化硅单晶锭的制造方法，详细而言，涉及能够以非破坏的方式对位错(dislocation)的多少等进行评价的sic单晶体的品质评价方法及使用了通过该方法进行过评价的籽晶的碳化硅单晶锭的制造方法。

背景技术：

碳化硅(sic)是具有较宽的禁带宽度的宽带隙半导体，在耐电压性、耐热性等方面具有远超现有的硅(si)的特性，因此作为下一代半导体材料正在积极地被研究开发。

作为使碳化硅单晶(sic单晶)生长的技术之一，有如下的升华再结晶法(也称为改良型lely法)：对装填于坩埚内的sic原料粉末进行加热来产生升华气体，使sic单晶在与sic原料粉末在坩埚内相对配置的sic籽晶上进行再结晶。.

即，在该方法中，在构成坩埚的坩埚盖体放置籽晶，在坩埚的容器主体(坩埚主体)配置sic原料粉末，在暂时形成高真空状态之后，形成惰性气氛，以原料粉末侧为高温、籽晶侧为低温的方式在生长方向上形成温度梯度，使原料粉末进行升华，由此使得块状的sic单晶(sic单晶锭)在籽晶上生长。此时，通过使得锭前端的晶体生长端面具有凸面形状，能够控制多晶的产生，并且能够使作为目标的多型sic单晶稳定地生长，所以，通常以使得生长晶体的周边部的生长表面的任意点的温度tp、距该点和距籽晶的距离相等的锭中心部的温度tc之差(δt＝tp-tc)为正的方式在面内方向上也设置温度梯度，从而使得在坩埚内的生长空间中，朝向生长方向形成适度的凸形状的等温线。

然后，在获得呈大致圆柱状的sic块单晶(sic单晶锭)后切出成预定厚度来制造sic单晶基板，另外，对所获得的sic单晶基板，进而通过热cvd法等来使sic外延膜生长而形成为外延sic单晶晶片，由此用于以功率器件为代表的各种sic器件的制作。

在采用这样的升华再结晶法实现的晶体生长中需要超过2000℃的温度，而且由于在籽晶与原料粉末之间设置温度梯度来进行晶体生长，所以所获得的sic单晶无论如何都会包含位错等，还会残留有内部应力。已经知道这些位错还对器件的特性等造成影响，另外，内部应力会导致在对sic单晶进行加工时发生破裂的问题、制成基板时的弯曲问题等。因此，对用于通过实现升华再结晶法中的压力、温度等生长条件的最优化等来降低sic单晶的位错、内部应力的方法进行了深入研究。

另一方面，对与位错密度相关的晶体品质评价的方法也进行了研究开发。作为对位错密度和/或分布进行评价的方法，最常用的是化学蚀刻(etching)。例如，在将sic单晶在530℃左右的熔融氢氧化钾(koh)中浸渍几分钟时，sic单晶的表面会被碱侵蚀。此时，存在某种晶体缺陷的部分的化学活性度高，所以与正常晶体部分相比，较快地被浸蚀，形成所谓的蚀坑。能够根据该蚀坑的形状、大小、密度、分布，对晶体缺陷的种类、密度等进行评价(参照非专利文献1)。

另外，作为使用x射线衍射原理的晶体评价，已知基于衍射线的半极大处全宽度(fullwidthathalfmaximum：fwhm)的评价、基于x射线形貌术的晶体评价。这些方法不限于sic材料，是被广泛采用的方法，例如，报告了如下方法(参照专利文献1)：根据通过使用mokα射线作为x射线源、使用非对称反射面作为衍射面的反射x射线形貌术而获得的x射线形貌术像，确定sic单晶基板所包含的位错，从而对位错密度进行计测。另外，也报告了如下方法(例如参照专利文献2、非专利文献2、3)：基于在x射线摇摆曲线(rockingcurve)测定中呈现衍射峰时的与x射线的入射方向所成的角度来对sic单晶基板的晶体取向(crystalorientation)的偏离进行评价。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-2104号公报

专利文献2：日本特开2011-219296号公报

非专利文献

非专利文献1：n.ohtani,etal.,journalofcrystalgrowth,vols.286(2006)pp.55-60

非专利文献2：j.w.lee,etal.,journalofcrystalgrowth,vols.310(2008)pp.4126-4131

非专利文献3：n.ohtani,etal.,journalofcrystalgrowth,vols.386(2014)pp.9-15

技术实现要素：

发明要解决的课题

作为对sic单晶的品质进行评价的方法，现在一般利用基于熔融koh的化学蚀刻法，但该方法是破坏性的检查，所以无法使用例如蚀刻后的sic单晶基板用于器件制作。而且，因该化学蚀刻导致的蚀坑的形成，由于各向异性(晶体取向、偏离角(offangle))、氮等杂质浓度而受到影响，所以难以以同一标准对这些性状不同的sic单晶进行评价。

另一方面，若使用x射线衍射原理，则能够以非破坏的方式进行评价。尤其是，在专利文献2中，在sic单晶基板的直径上的多个测定点对<0001>晶体取向的偏离(峰位移)进行测定，基于直径方向上的位置进行绘图，根据所获得的曲线图(graph)的线性近似式的斜率来求出平均峰位移量(秒/mm)，sic单晶由于上述那样的生长方法的特性而产生内部应力，从而不可避免地发生晶体变形，所以这样的方法在对sic单晶的基底面的形状(基底面的凸形状或凹形状、其变形角度的大小等)进行评价的方面是极为有效的手段。这样的基底面的形状是由于sic单晶内的位错与应力的平衡而形成的，另外，由于也受采用升华再结晶法实现的晶体生长及其冷却的过程、乃至用于基板制造的加工等的影响，所以无法直接获得例如位错的信息等晶体本身所具有的品质。

与此相对，根据专利文献1的方法，能够获得高精度的信息，例如能够按各个种类对位错进行分类并进行统计等。而且，与在形成了蚀坑的基础上进行评价那样的化学蚀刻法的情况不同，即使是性状不同的sic单晶也能够以同一标准进行评价。然而，一般高分辨率x射线形貌术的测定需要较长的时间(几小时～几十小时)，另外其图像解析也会花费较长的时间，所以实际上难以对sic单晶基板的表面(主面)整体的位错进行评价。因此，例如无法在全部掌握了在sic单晶基板的主面中位错集中的部位等的基础上进行器件制作。

于是，本发明人等深入研究了能够通过非破坏且简便的方法对适合于器件制作等之类的sic单晶的品质进行评价的方法，结果得出了如下见解从而完成了本发明：通过多项式来近似地表示如上述的专利文献2中记载的直径方向上的晶体取向的偏离(峰位移)，并且对该多项式进行微分，由此能够获得位错集中等信息。

因此，本发明的目的在于提供一种能够通过非破坏且简便的方法对sic单晶的品质进行评价的sic单晶的品质评价方法。

另外，本发明的另一目的在于提供一种通过使用采用上述方法进行了评价的sic单晶作为籽晶来获得位错少、品质高的sic单晶锭的sic单晶锭的制造方法。

用于解决问题的技术方案

即，本发明的主旨如下。

(1)一种sic单晶体的品质评价方法，是对由圆板状的碳化硅单晶形成的sic单晶体的品质进行评价的方法，包括：

在预定衍射面对所述sic单晶体的主面进行x射线摇摆曲线测定，在将呈现衍射峰时的x射线的入射方向与所述主面所成的角度设为ω时，求出在所述主面的直径上的多个测定点pn处的该角度ω，算出这些测定点pn中的某基准测定点p0处的角度ωo和除此之外的测定点pn处的角度ωn之差(ωn-ωo)，作为各个峰位移值(peakshiftvalue)，

求出所述主面的直径上的测定点pn的位置(x)与所述峰位移值(y)的关系作为第1多项式，对该第1多项式进行一阶微分求出第2多项式，基于这些多项式对所述sic单晶体的品质进行评价。

(2)根据(1)所述的sic单晶体的品质评价方法，在将所述第2多项式表示为y轴表示所述第1多项式的斜率、x轴表示所述sic单晶体的主面的直径上的测定点pn的位置的曲线图时，通过判别该第2多项式的曲线图是否通过y＝0来对品质进行评价。

(3)根据(2)所述的sic单晶体的品质评价方法，通过判别所述第2多项式的曲线图是否通过y＝0两次来对品质进行评价。

(4)根据(2)或(3)所述的sic单晶体的品质评价方法，通过判断所述第1多项式的峰位移值(y)的函数是否有极值来对品质进行评价。

(5)根据(1)～(4)中任一项所述的sic单晶体的品质评价方法，在将所述第2多项式表示为y轴表示所述第1多项式的斜率、x轴表示所述sic单晶体的主面的直径上的测定点的位置的曲线图时，根据所述斜率(y)的最大值与最小值之差来对品质进行评价。

(6)根据(1)～(5)中任一项所述的sic单晶体的品质评价方法，所述第1多项式的次数为4次以上。

(7)根据(1)～(6)中任一项所述的sic单晶体的品质评价方法，所述基准测定点p0是所述sic单晶体的主面的中心点。

(8)根据(1)～(7)中任一项所述的sic单晶体的品质评价方法，所述sic单晶体的位错是基底面位错。

(9)一种碳化硅单晶锭的制造方法，是通过升华再结晶法使碳化硅单晶在籽晶上生长的碳化硅单晶锭的制造方法，包括：

预先在预定衍射面对由圆板状的碳化硅单晶形成的sic单晶体的主面进行x射线摇摆曲线测定，在将呈现衍射峰时的x射线的入射方向与所述主面所成的角度设为ω时，求出在所述主面的直径上的多个测定点pn处的该角度ω，算出这些测定点pn中的某基准测定点p0处的角度ωo和除此之外的测定点pn处的角度ωn之差(ωn-ωo)，作为各个峰位移值，

求出所述主面的直径上的测定点pn的位置(x)与所述峰位移值(y)的关系作为第1多项式，对该第1多项式进行一阶微分求出第2多项式，在将所获得的第2多项式表示为y轴表示所述第1多项式的斜率、x轴表示所述sic单晶体的主面的直径上的测定点的位置的曲线图时，使用该曲线图不两次以上通过y＝0的sic单晶体作为籽晶。

发明效果

根据本发明，能够通过非破坏且简便的方法对sic单晶的品质进行评价。因此，例如能够利用进行了评价的sic单晶作为用于器件制作的sic单晶基板，若使用位错少的sic单晶基板，则能够以高成品率制造特性优异的sic器件，另外，通过使用已知位错状态的sic单晶基板，能够容易地进行器件的区分制造、使用区域的确保等。

另外，在本发明的sic单晶锭的制造方法中，通过使用采用上述的品质评价方法挑选出的sic单晶作为籽晶，能够以优异的再现性制造位错少的高品质sic单晶锭，本发明是在工业上具有极高的利用价值的发明。

附图说明

图1是示出用于在sic单晶体的主面中算出峰位移值的测定点pn的例子的示意说明图。

图2是示出图1的a-a截面中的x射线测定系统与sic单晶体的位置关系的示意说明图。

图3是示意地示出sic单晶体的基底面的情形(理想状态)的说明图。

图4是示意地示出图3所示的sic单晶体的直径上的测定点pn的位置(x)与峰位移值(y)的关系的曲线图。

图5是示出实施例中的基板11的峰位移测定的结果的曲线图。

图6是示出实施例中的基板12的峰位移测定的结果的曲线图。

图7是示出实施例中的基板13的峰位移测定的结果的曲线图。

图8是表示对图5所示的基板11的第1多项式进行微分而获得的第2多项式的曲线图。

图9是表示对图6所示的基板12的第1多项式进行微分而获得的第2多项式的曲线图。

图10是表示对图7所示的基板13的第1多项式进行微分而获得的第2多项式的曲线图。

图11是示出实施例中的基板21的峰位移测定的结果的曲线图。

图12是示出实施例中的基板22的峰位移测定的结果的曲线图。

图13是示出实施例中的基板23的峰位移测定的结果的曲线图。

图14是表示对图11所示的基板21的第1多项式进行微分而获得的第2多项式的曲线图。

图15是表示对图12所示的基板22的第1多项式进行微分而获得的第2多项式的曲线图。

图16是表示对图13所示的基板23的第1多项式进行微分而获得的第2多项式的曲线图。

图17是示出实施例中的基板31的峰位移测定的结果的曲线图。

图18是示出实施例中的基板32的峰位移测定的结果的曲线图。

图19是示出实施例中的基板33的峰位移测定的结果的曲线图。

图20是表示对图17所示的基板31的第1多项式进行微分而获得的第2多项式的曲线图。

图21是表示对图18所示的基板32的第1多项式进行微分而获得的第2多项式的曲线图。

图22是表示对图19所示的基板33的第1多项式进行微分而获得的第2多项式的曲线图。

图23是示出在实施例中对基板进行koh蚀刻并且对基底面位错的蚀坑进行了统计的部位的示意说明图。

具体实施方式

以下，对本发明进行详细说明。

在本发明中，在预定衍射面对由圆板状的碳化硅单晶形成的sic单晶体的主面进行x射线摇摆曲线测定，求出衍射x射线的强度最大的衍射峰下的x射线的入射方向与sic单晶体的主面所成的角度ω。该x射线摇摆曲线的测定，能够采用与包括x射线测定系统与测定试样的位置关系在内的一般方法同样的方法，但在本发明中，如图1所例示的那样，求出在sic单晶体1的主面的直径上的多个测定点pn(n为0以上的整数)处的该角度ω。此时，通过求出2个以上的直径上的测定点pn的角度ω，使得本发明的品质评价变得更可靠，但即使在一个直径上进行测定也能够提供有充分可靠性的评价。

即，如图2所示，首先在sic单晶体1的主面的某测定点pn固定x射线照射器2和x射线检测器3的2θ轴，以使得满足作为目标的衍射条件。作为x射线源，一般使用mo的kα1线，但不特别限定于此。另外，关于衍射面也可以任意地进行选择，但通常使用反射强度强的{0001}面的反射。在该情况下，实际的反射条件根据目的、结晶性(crystallinity)来选择即可，例如若sic单晶体为4h多型则选择0004反射、00012反射等。若是更高次的面，则x射线的照射面积变小，衍射峰下的所成的角度ω的测定精度提高。ω是sic单晶体1的主面与x射线照射轴所成的角度，一边使该所成的角ω变化、一边测定x射线衍射数据，寻找衍射x射线的强度变为最大的斜率(即，所成的角度ω)。

关于测定点pn的变更，例如使sic单晶体1向图2中的箭头所示的方向移动来进行变更即可，以便求出在sic单晶体1的直径上的多个测定点pn各自所成的角度ω。然后，以这些测定点pn中的某测定点为基准测定点p0，优选以sic单晶体1的主面的中心点o为基准测定点p0，求出该基准测定点p0处的角度ωo与除此之外的测定点pn处的角度ωn之差(ωn-ωo)，将该差(ωn-ωo)设为各测定点pn处的峰位移值。

在此，在sic单晶体1的基底面完全平坦的情况下，峰位移值在主面整体为0(零)，但如上所述，在升华再结晶法中，除在生长方向的温度梯度以外，在面内方向也设置有温度梯度，所以sic单晶体1的基底面1a，一般如图3示意地示出的那样成为弯曲成同心圆状的状态(向上凸)。并且，该情况下的峰位移值隔着sic单晶体1的中心点o在一侧的半圆区域中为正值，在相反的一侧的半圆区域中为负值，所以sic单晶体1的直径上的测定点pn的位置(x)与峰位移值(y)的关系表示为如图4所示的线性曲线图(斜率为正的直线)。另外，sic单晶体1的基底面1a也有时与图3所示的相反，表示出凹成同心圆状的状态。在该情况下，图4所示出的线性曲线图表示为斜率为负的直线。此外，图3和图4无视位错的存在等而示意地示出了理想的晶体状态。

在实际对sic单晶体进行研究时，包括如在后述的实施例1中所说明的图6那样，难以以线性曲线图表示直径上的测定点pn的位置(x)与峰位移值(y)的关系的sic单晶体。尤其是，在获取100mm口径以上的sic单晶基板那样的大口径的sic单晶体的情况下，这一倾向变得显著。也就是说，可以认为包含与sic单晶的品质有关的信息，如峰位移值(y)的曲线图伴随着起伏且具有函数的局部最大值、最小值(即极值)表示基底面不规则地排列，在峰位移值(y)的斜率发生变化、表示拐点的地方位错集中等。

因此，在本发明中，对于sic单晶体的主面的直径上的测定点pn的位置(x)与峰位移值(y)的关系，并不像以往那样作为线性曲线图来掌握，而是作为第1多项式来求出，另外还对该第1多项式进行一阶微分来求出第2多项式。在此，在求出第1多项式时，优选以4次以上的次数的多项式进行近似。虽然当多项式的次数增加时近似的精度提高，但若不必要地增加次数则计算会变得复杂，并且容易受到测定误差、局部的品质劣化等的影响，会产生数据的波动(日语：揺らぎ)，所以优选以9次以下的多项式来求出。

另外，在对第1多项式进行近似时，也可以在将决定系数设为大致目标(日文：目安)的同时决定多项式。关于该决定系数，例如能够利用作为通用的表计算软件的日本微软株式会社制excel(microsoftexcel2007)的决定系数r²，优选以使决定系数r²成为0.96以上的方式求出近似式(在下述实施例中利用了该excel的决定系数r²)。例如可以是，或在决定系数r²低于0.96的情况下进行多项式的次数的最优化，或当存在突出的数据时如在其前后增加测定点并再次进行测定等实现数据的重新调整。

对第1多项式进行一阶微分而获得的第2多项式能够表示为y轴表示第1多项式的斜率、x轴表示sic单晶体的主面的直径上的测定点pn的位置的曲线图。因此，若该第2多项式的曲线图通过y＝0(与y＝0交叉)，则有第1多项式的峰位移值的斜率成为零的地方、即拐点，所以预计发生了结晶性异常。尤其是，根据升华再结晶法的性质，推测晶体生长的环境以同心圆状的方式一致(或者变化)，所以，典型地当由第1多项式形成的峰位移曲线的拐点为同心圆，第2多项式的曲线图两次通过y＝0(两次与y＝0交叉)时，认为位错密集地存在。

另外，对于基于第2多项式的曲线图，也能够根据斜率(y)的最大值与最小值之差，相对地预测所产生的位错的量。即，该斜率(y)的最大值与最小值之差表示第1多项式中的峰位移值(y)的曲线图的起伏(日语：うねり)的大小，认为该差大与该差小相比位错的量相对地较多。

如上所述，在本发明中，通过对由第1多项式形成的峰位移曲线的拐点的情形进行研究，可直接观察到sic单晶体的基底面的状态(晶体的变形)。虽然这样的晶体的变形是由复合要因引起的，但认为具有代表性的是基底面位错密度的影响。因此，例如能够通过以下那样的步骤对sic单晶体所包含的基底面位错的多少进行评价。

首先，确认第2多项式的曲线图是否通过y＝0(即由第1多项式形成的峰位移曲线有无拐点)(以下，称为一次评价)。通过y＝0的情况，能够判断为基底面位错的量非常多，一次都没有通过y＝0的情况，能够判断为基底面位错的量少。对于通过y＝0的情况，能够根据其通过次数进一步对位错的量进行评价，对于通过两次或两次以上的情况，判断为位错尤其密集。另外，对于仅通过一次的情况，在近似第1多项式时，由于极大值的存在，斜率也有可能表现为零。因此，对于第2多项式的曲线图通过y＝0的情况，优选进一步通过确认第1多项式的峰位移值的数据是否伴随具有函数的极值这样的起伏来判断是否是由位错集中导致的。

接下来，对于进行一次评价而得到的结果，分别求出第2多项式的曲线图的斜率(y)的最大值与最小值之差〔即由第1多项式形成的峰位移曲线的斜率的变化(第2多项式的值的变化量)〕，根据该差的大小对sic单晶体所包含的位错的量进行整体评价(以下，称为二次评价)。即，通过一次评价，能够分类成位错的量相当多和位错的量不相当多，通过二次评价，能够进一步对位错的量进行评价。

基于这样的一次评价和二次评价的评价，既可以在单独的sic单晶体中进行，也可以对多个sic单晶体进行相对的评价。另外，在这些评价中，能够以非破坏的方式获得sic单晶体所包含的位错的信息，所以例如能够利用所评价的sic单晶体作为用于器件制作的sic单晶基板。

另一方面，若使用通过本发明进行了评价的sic单晶体作为升华再结晶法中的籽晶，则能够再现性良好地制造位错少的优质的sic单晶锭。

一般地，使用基底面位错等位错少的sic单晶作为籽晶，在获得位错少的优质的sic单晶锭的方面有利，但不一定被获得了籽晶的品质的sic单晶锭原样地继承，这也是难以使sic单晶锭的品质提高的原因。也就是说，仅通过籽晶的位错密度，无法预测所获得的sic单晶锭的品质，但通过使用利用本发明进行了评价的sic单晶体、尤其是第2多项式的曲线图不两次以上地通过y＝0的sic单晶体作为籽晶，可以抑制所获得的sic单晶锭的位错密度。关于这一点，如上所述，在本发明的评价方法中，通过观察sic单晶体的基底面的状态(晶体的变形)，能够挑选出晶体的起伏小的sic单晶体，结果，能够再现性良好地制造优质的sic单晶锭。

在本发明中，要评价的对象的sic单晶体由sic单晶基板等那样的圆板状的sic单晶形成即可，但随着厚度变薄而刚性降低，峰位移的值、斜率有可能变化，另外，若sic单晶体过薄，则也有可能由于加工变形而峰位移受到影响。因此，为了避免这些影响以使得能够更准确地进行存在再现性的测定，优选sic单晶体的厚度为0.5mm以上，更优选具有1.0mm以上的厚度。若更厚则具有足够的刚性，难以受到表面状态、一些厚度的变化的影响，所以要评价的对象的sic单晶体的厚度越厚则越有利，但是，如果认为只要能够确保不影响测定的程度的刚性不需要不必要地增厚，可以说sic单晶体的厚度的上限实质上是3mm。

另外，峰位移通过相对于基准测定点的相对值来进行评价，所以例如能够与sic单晶基板的偏离角(offangle)无关地进行评价。即，即使是从偏离角不同的生长锭切出的sic单晶基板，若使用本发明的评价方法则也能够相互进行比较。

实施例

以下，基于实施例对本发明进行说明，但本发明不限定于这些内容。

(实施例1)

对于从通过使用了籽晶的升华再结晶法制造出的sic单晶锭切出的sic单晶基板，如以下那样进行了评价。

首先，准备三片从不同的sic单晶锭切出的sic单晶基板(基板11、基板12、以及基板13)。这些基板均为口径100mm的基板，以(0001)面为主面，表面背面均最终通过平均粒径为0.5μm的金刚石浆料(diamondslurry)进行抛光，加工成镜面，研磨后的厚度为约1.12mm。

对于这些sic单晶基板，如图1所示，以作为主面的(0001)面的中心点o为基准测定点p0，以该基准测定点p0为中心，在直径上以12mm的间隔排列的p0～p8这8处测定点进行x射线摇摆曲线测定，求出呈现衍射峰时的x射线的入射方向与主面所成的角度ω。详细而言，在测定中使用的x射线衍射装置(日本株式会社理学(rigakucorporation)制smartlab)的x射线源为mo的kα1射线，x射线照射点尺寸为1mm×4mm的条件下，求出0004反射的衍射x射线的强度为最大的位置(所成的角度ω)。接下来，分别算出基准测定点p0处所成的角度ωo与其以外的测定点pn处所成的角度ωn之差(ωn-ωo)作为峰位移值。在图5(基板11)、图6(基板12)、图7(基板13)中示出峰位移测定的结果。

对于上述峰位移测定的结果，若通过5次的多项式近似各基板的测定点pn的位置(x)与峰位移值(y)的关系，则如以下那样表示(第1多项式)。这些式子的决定系数r²均为0.98以上。

<基板11：决定系数r²＝0.99>

y＝4.82197×10^-07×x⁵+1.11390×10^-05×x⁴-2.25898×10^-03×x³-5.87409×10^-02×x²-1.10509×x-3.81586

<基板12：决定系数r²＝0.98>

y＝-7.87186×10^-08×x⁵+9.91579×10^-06×x⁴-2.41675×10^-03×x³-5.27713×10^-03×x²+4.41008×x-5.24975

<基板13：决定系数r²＝1.00>

y＝-1.28613×10^-06×x⁵+1.20904×10^-04×x⁴+1.29586×10^-03×x³-4.05824×10^-01×x²+1.36766×10×x-2.29461×10

接下来，对这些第1多项式进行微分而成为4次的多项式(第2多项式)，在图8(基板11)、图9(基板12)、图10(基板13)中示出曲线图化了的结果。在这些曲线图中，y轴表示第1多项式的斜率，x轴表示sic单晶基板的主面的测定点pn的位置。因此，对于图8～10所示出的曲线图，确认这些曲线图是否通过y＝0(与y＝0交叉)，并且求出斜率(y)的最大值与最小值之差。在表1中示出结果。

[表1]

如表1所示，在基板12中第2多项式的曲线图(图9)两次通过y＝0，在这些基板中，基板12包含的基底面位错最多。另外，在一次也没通过y＝0的基板11和基板13中，虽然差别很小，但基板13的斜率(y)的最大值与最小值之差比基板11大，认为基板13与基板11相比包含较多的位错。因此，若以基底面位错的数量少的顺序进行评价，则结果为基板11、基板13、基板12这一评价顺序。

为了进行确认，对于上述三片基板(sic单晶基板)，在520℃的氢氧化钾浴中进行五分钟的蚀刻，在图23所示的五个地方对通过koh蚀刻生成的由基底面位错导致的蚀坑进行统计，求出基底面位错密度。即，统计蚀坑的地方为基板的中心点x0和在彼此正交的直径上分别距中心点x0为30mm的x1～x4这合计五个地方，在以各测定点为中心的250μm×250μm的正方形区域中对由基底面位错导致的蚀坑进行统计。在表2中示出结果。

[表2]

如表2所示，通过koh蚀刻对基板的基底面位错密度进行评价而得到的结果是：基板12的基底面位错密度非常高，基板11与基板13为相同程度。即，基于作为破坏检查的蚀刻的评价结果与基于本发明的评价方法的结果非常一致，在基板12的第2曲线图通过y＝0的附近，基底面位错的数量非常多，认为这提高了基板12的基底面位错密度的整体平均值。

(实施例2)

与实施例1同样，准备三片从不同的sic单晶锭切出的sic单晶基板(基板21、基板22、以及基板23)。但是，这些基板均为口径150mm的基板，以(0001)面为主面，表面背面均最终通过平均粒径为0.5μm的金刚石浆料进行抛光，加工成镜面，研磨后的厚度为约1.43mm。

对于这些sic单晶基板，以作为主面的(0001)面的中心点o为基准测定点p0，以该基准测定点p0为中心在直径上以12mm的间隔排列的p0～p12这13处测定点进行x射线摇摆曲线测定，除此以外与实施例1同样，求出呈现衍射峰时的x射线的入射方向与主面所成的角度ω，算出了以(0001)面的中心点o为基准测定点p0时的峰位移值。在图11(基板21)、图12(基板22)、图13(基板23)中示出峰位移测定的结果。

另外，对于图11、图12、以及图13所示出的峰位移测定的结果，通过5次的多项式近似各基板的测定点pn的位置(x)与峰位移值(y)的关系，从而获得第1多项式，进而，对这些第1多项式进行微分而求出了由4次的多项式构成的第2多项式。在图14(基板21)、图15(基板22)、以及图16(基板23)中示出结果。此外，对基板21的第1多项式进行近似时的决定系数r²为0.99，对基板22的第1多项式进行近似时的决定系数r²为0.96，对基板23的第1多项式进行近似时的决定系数r²为0.99。

对于通过上述获得的图14(基板21)、图15(基板22)、以及图16(基板23)的第2多项式的曲线图，确认这些曲线图是否通过y＝0(与y＝0交叉)，并且求出了斜率(y)的最大值与最小值之差。在表3中示出结果。

[表3]

如表3所示，在基板22中，第2多项式的曲线图(图15)两次通过y＝0，认为基板22与基板21相比包含较多的基底面位错。与此相对，对于一次也没通过y＝0的基板21，由于斜率(y)的最大值与最小值之差也为基板22的1/2以下，所以认为基板21与基板22相比是位错少、品质高的sic单晶基板。另一方面，对于基板23，对于最大值与最小值之差而言，比基板21大，两次通过y＝0。但是，根据图13的曲线图明确可知，实际上没有函数具有极值那样的峰位移的起伏，是由近似函数的极大值的出现所导致的。最重视该峰位移无起伏这一点，判断为基板23的晶体的品质比基板22优异。

接下来，为了确认位错密度，对于上述三片基板(sic单晶基板)，在520℃的氢氧化钾浴中进行五分钟的蚀刻，在图23所示出的五个地方对通过koh蚀刻生成的由基底面位错导致的蚀坑进行统计，求出基底面位错密度。即，统计蚀坑的地方为基板的中心点x0和在彼此正交的直径上分别距中心点x0为30mm的x1～x4这合计五个地方，在以各测定点为中心的250μm×250μm的正方形区域中对由基底面位错导致的蚀坑进行统计。在表4中示出结果。

[表4]

根据表4可知，基板21的基底面位错密度最低，第二少的是基板23，密度最高的是基板22。在假设对图11～13所示出的峰位移测定的结果进行线性近似，并对该直线的斜率〔平均峰位移量(秒/mm)〕进行了比较的情况下，基板23的斜率在三个基板中最大，另外，第2多项式的最大值-最小值也为较大的值。峰位移无起伏这一点是基板22与基板23的决定性区别，在基底面位错密度上也清楚地表现出了该区别。

因此，分别使用上述的基板21、22以及23作为籽晶，通过升华再结晶法制造出sic单晶锭。制造条件是共通的，在形成坩埚的石墨制的坩埚盖体的内表面，将作为籽晶的基板放置成c面为晶体生长面，将sic原料粉末相同地装填于形成坩埚的石墨制的坩埚主体，上述的坩埚盖体和坩埚主体通过绝热材料进行覆膜，设置于双层石英管的内部的石墨支承基座上。在晶体生长时，在对双层石英管的内部进行了真空排气后，流入高纯度ar气体，在将双层石英管内的压力保持为预定压力的同时向在双层石英管的周围设置的工作线圈流入高频电流，使坩埚主体的下部温度上升至目标温度即2400℃，使坩埚盖体的上部温度上升至目标温度即2000℃，将双层石英管7内的压力设为生长压力即1.33kpa，进行了80小时的晶体生长。此外，虽然上述的基板21～23由于之前的koh蚀刻而在c面产生了微小的表面粗糙，在si面出现了坑，但在通过升华再结晶法进行的晶体生长中可以使用这样的基板作为籽晶。

从如上述那样制造出的三个sic单晶锭，以与基板21、22以及23相同的加工条件制作口径150mm的基板，将从使用基板21作为籽晶的sic单晶锭获得的基板设为基板31，将从使用基板22作为籽晶的sic单晶锭获得的基板设为基板32，将从使用基板23作为籽晶的sic单晶锭获得的基板设为基板33。

并且，对于上述的基板31、32以及33，以与基板21、22、23的情况同样的方式算出峰位移值，分别获得由5次的近似式形成的第1多项式。在图17(基板31)、图18(基板32)、以及图19(基板33)中示出峰位移测定的结果。另外，对上述的第1多项式进行微分求出由4次的多项式形成的第2多项式。在图20(基板31)、图21(基板32)以及图22(基板33)中示出结果。此外，对基板31的第1多项式进行近似时的决定系数r²为0.99，对基板32的第1多项式进行近似时的决定系数r²为0.97，对基板33的第1多项式进行近似时的决定系数r²为0.99。

对于通过上述获得的图20(基板31)、图21(基板32)以及图22(基板33)的第2多项式的曲线图，确认这些曲线图是否通过y＝0(与y＝0交叉)，并且求出了斜率(y)的最大值与最小值之差。在表5中示出结果。

[表5]

如表5所示，基板31的第2多项式通过y＝0一次，但根据图17所示出的峰位移测定的结果也明确可知，实际上没有函数具有极值之类的峰位移值的起伏，是由近似函数的极大值在该位置的出现所导致的。对于基板33也同样。因此，对第1多项式和第2多项式的曲线图综合地进行判断，在品质评价时可以无视基板31和基板33通过y＝0一次。与此相对，基板32的第2多项式通过y＝0两次，认为作为籽晶使用的基板22的品质被原样地继承。另外，对于第2多项式的斜率(y)的最大值与最小值之差，基板31表现出最低的值。

因此，可以说：通过在该实施例2中将最初准备的基板21～23这三片籽晶中的基板21作为籽晶使用，能够制造位错最少的优质的sic单晶锭，在使用了基板23的情况下能够制造品质仅次于基板21的sic单晶锭。

为了确认这一点，对从各sic单晶锭切出的基板31～33这三片基板(sic单晶基板)，以与实施例1同样的方式通过koh蚀刻求出了基底面位错密度。在表6中示出结果，基板31的基底面位错密度远小于基板32的基底面位错密度，基板33是仅次于基板31的位错密度低的基板。

[表6]

(比较例1)

对于通过上述实施例1获得的峰位移测定的结果，不使用5次多项式进行近似，而是如专利文献2等所记载的以往方法那样进行了线性近似。并且求出所获得的直线的斜率〔即平均峰位移量(秒/mm)〕和峰位移值(测定数据)的最大值与最小值之差，进行了对基板11、12以及13的评价。在表7中示出结果。

[表7]

如表7所示，根据以往的峰位移评价方法，是基板12的品质最高、基板11次之、最后是基板13这一顺序。与上述的实施例1中的表2所示出的基于koh蚀刻的基底面位错密度的评价结果不一致。也就是说，可知虽然以往的峰位移评价方法能够掌握sic单晶的基底面的形状，但无法对位错的量进行评价。

如上所述，根据本发明，能够通过非破坏且简便的方法对sic单晶的品质进行评价。另外，若利用本发明，则能够对在升华再结晶法中使用的籽晶进行筛选，而且，能够再现性良好地制造位错少的优质的sic单晶锭。

标号说明

1：sic单晶体；1a：基底面；2：x射线照射器；3：x射线检测器。