(57)【要約】【課題】研削工程および研磨工程を行わなくとも製造が可能であり、窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる下地面を有する窒化物結晶部材を提供する。【解決手段】窒化物結晶部材は、ＩＩＩ族窒化物の結晶で構成され、窒化物結晶層の成長用の下地面を有し、下地面は、ピークトゥバレー値で表される表面粗さＰＶが０．０１μｍ以上１０μｍ以下であり、窒化物結晶層における転位密度が、窒化物結晶部材における転位密度の２倍以下となるように、窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる面である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＩＩ族窒化物の結晶で構成され、窒化物結晶層の成長用の下地面を有する窒化物結晶部材であって、
前記下地面は、ピークトゥバレー値で表される表面粗さＰＶが０．０１μｍ以上１０μｍ以下であり、前記窒化物結晶層における転位密度が、前記窒化物結晶部材における転位密度の２倍以下となるように、前記窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる面である、
窒化物結晶部材。
【請求項２】
前記下地面の表面粗さＰＶは、２μｍ以下である、
請求項１に記載の窒化物結晶部材。
【請求項３】
前記窒化物結晶部材は、１×１０７／ｃｍ２未満の転位密度を有する、
請求項１または２に記載の窒化物結晶部材。
【請求項４】
前記下地面は、前記窒化物結晶層の表面の少なくとも２５０μｍ角の領域内の全域に亘りピットが形成されないように、前記窒化物結晶層を成長させることができる面である、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の窒化物結晶部材。
【請求項５】
前記下地面は、前記窒化物結晶層を、３次元成長させずに２次元成長させることができる面である、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の窒化物結晶部材。
【請求項６】
前記窒化物結晶部材は、前記窒化物結晶層を成長させるための基板として流通される、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の窒化物結晶部材。
【請求項７】
前記下地面は、前記窒化物結晶部材のアズグロウンの表面に対応する、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の窒化物結晶部材。
【請求項８】
前記下地面上に成長された前記窒化物結晶層が積層されている、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の窒化物結晶部材。
【請求項９】
ＩＩＩ族窒化物の結晶で構成され、窒化物結晶層の成長用の下地面となるべき表面に変質層を有する窒化物結晶部材を準備し、
前記表面をエッチングし、
前記エッチングに起因して生じるＩＩＩ族元素を、前記下地面への付着が抑制されるように除去すること、
を含む窒化物結晶部材の製造方法であって、
前記表面をエッチングし、前記エッチングに起因して生じるＩＩＩ族元素を、前記下地面への付着が抑制されるように除去することにより、
前記表面を、ピークトゥバレー値で表される表面粗さＰＶが０．０１μｍ以上１０μｍ以下であり、前記窒化物結晶層における転位密度が、前記窒化物結晶部材における転位密度の２倍以下となるように、前記窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる前記下地面とする、
窒化物結晶部材の製造方法。
【請求項１０】
前記表面に対する研削工程および研磨工程を有しない、
請求項９に記載の窒化物結晶部材の製造方法。
【請求項１１】
ＩＩＩ族窒化物の結晶で構成され、第１主面を有する窒化物結晶基板と、
ＩＩＩ族窒化物の結晶で構成され、前記第１主面上にエピタキシャル成長され、第２主面を有する第１窒化物結晶層と、
を備える積層窒化物結晶基板であって、
前記第１窒化物結晶層の前記第２主面は、前記窒化物結晶基板の前記第１主面と比べて高い平坦性を有し、第２窒化物結晶層の成長用の下地面である、
積層窒化物結晶基板。
【請求項１２】
前記第１窒化物結晶層の前記第２主面は、前記第２窒化物結晶層における転位密度が、前記窒化物結晶基板における転位密度の２倍以下となるように、前記第２窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる面である、
請求項１１に記載の積層窒化物結晶基板。
【請求項１３】
前記窒化物結晶基板は、１×１０７／ｃｍ２未満の転位密度を有する、
請求項１１または１２に記載の積層窒化物結晶基板。
【請求項１４】
前記第１窒化物結晶層の前記第２主面は、前記第２窒化物結晶層の表面の少なくとも２５０μｍ角の領域内の全域に亘りピットが形成されないように、前記第２窒化物結晶層を成長させることができる面である、
請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の積層窒化物結晶基板。
【請求項１５】
前記第１窒化物結晶層の前記第２主面は、前記第２窒化物結晶層を、３次元成長させずに２次元成長させることができる面である、
請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の積層窒化物結晶基板。
【請求項１６】
前記積層窒化物結晶基板は、前記第２窒化物結晶層を成長させるための基板として流通される、
請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の積層窒化物結晶基板。
【請求項１７】
前記第２主面上に成長された前記第２窒化物結晶層が積層されている、
請求項１１〜１６のいずれか１項に記載の積層窒化物結晶基板。
【請求項１８】
ＩＩＩ族窒化物の結晶で構成され、第１窒化物結晶層の成長用の第１主面となるべき表面に変質層を有するアズスライスの窒化物結晶基板を準備し、
前記表面をエッチングし、
前記エッチングに起因して生じるＩＩＩ族元素を、前記第１主面への付着が抑制されるように除去し、
ＩＩＩ族窒化物の結晶で構成され、前記第１主面と比べて平坦性が高い第２主面を有する第１窒化物結晶層を、前記第１主面上にエピタキシャル成長させること、
を含む積層窒化物結晶基板の製造方法であって、
前記表面をエッチングし、前記エッチングに起因して生じるＩＩＩ族元素を、前記第１主面への付着が抑制されるように除去することにより、
前記表面を、ピークトゥバレー値で表される表面粗さＰＶが０．０１μｍ以上１０μｍ以下であり、前記第１窒化物結晶層における転位密度が、前記窒化物結晶基板における転位密度の２倍以下となるように、前記第１窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる前記第１主面とし、
前記第２主面が、第２窒化物結晶層の成長用の下地面として用いられることにより、
前記第２窒化物結晶層における転位密度が、前記窒化物結晶基板における転位密度の２倍以下となるように、前記第２窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる、
積層窒化物結晶基板の製造方法。
【請求項１９】
前記表面に対する研削工程および研磨工程を有しない、
請求項１８に記載の積層窒化物結晶基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物結晶部材とその製造方法、および、積層窒化物結晶基板とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム（ＧａＮ）等のＩＩＩ族窒化物（以下、窒化物ともいう）は、発光素子、トランジスタ等の半導体装置を製造するための材料として用いられている。窒化物結晶で構成された部材上に窒化物結晶層をエピタキシャル成長させる技術は、高品質な窒化物結晶層が得られるため注目されている。例えばＧａＮ基板上へのエピタキシャル成長の利点について、非特許文献１に説明されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】大島祐一、外５名、「ボイド形成剥離法によるＧａＮ基板」、日立電線、Ｎｏ．２６（２００７−１）、ｐ．３１−３６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えばＧａＮ基板において、エピタキシャル成長用の下地面として用いられる主面は、研削工程および研磨工程により、平坦な鏡面に仕上げられている。しかしながら、このような鏡面を得るためには、研削工程および研磨工程が必要であるため、非常に手間がかかる。
【０００５】
本発明の一目的は、研削工程および研磨工程を行わなくとも製造が可能であり、窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる下地面を有する窒化物結晶部材および積層窒化物結晶基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば
ＩＩＩ族窒化物の結晶で構成され、窒化物結晶層の成長用の下地面を有する窒化物結晶部材であって、
前記下地面は、ピークトゥバレー値で表される表面粗さＰＶが０．０１μｍ以上１０μｍ以下であり、前記窒化物結晶層における転位密度が、前記窒化物結晶部材における転位密度の２倍以下となるように、前記窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる面である、
窒化物結晶部材
が提供される。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、
ＩＩＩ族窒化物の結晶で構成され、窒化物結晶層の成長用の下地面となるべき表面に変質層を有する窒化物結晶部材を準備し、
前記表面をエッチングし、
前記エッチングに起因して生じるＩＩＩ族元素を、前記下地面への付着が抑制されるように除去すること、
を含む窒化物結晶部材の製造方法であって、
前記表面をエッチングし、前記エッチングに起因して生じるＩＩＩ族元素を、前記下地面への付着が抑制されるように除去することにより、
前記表面を、ピークトゥバレー値で表される表面粗さＰＶが０．０１μｍ以上１０μｍ以下であり、前記窒化物結晶層における転位密度が、前記窒化物結晶部材における転位密度の２倍以下となるように、前記窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる前記下地面とする、
窒化物結晶部材の製造方法
が提供される。
【０００８】
本発明のさらに他の態様によれば、
ＩＩＩ族窒化物の結晶で構成され、第１主面を有する窒化物結晶基板と、
ＩＩＩ族窒化物の結晶で構成され、前記第１主面上にエピタキシャル成長され、第２主面を有する第１窒化物結晶層と、
を備える積層窒化物結晶基板であって、
前記第１窒化物結晶層の前記第２主面は、前記窒化物結晶基板の前記第１主面と比べて高い平坦性を有し、第２窒化物結晶層の成長用の下地面である、
積層窒化物結晶基板
が提供される。
【０００９】
本発明のさらに他の態様によれば、
ＩＩＩ族窒化物の結晶で構成され、第１窒化物結晶層の成長用の第１主面となるべき表面に変質層を有するアズスライスの窒化物結晶基板を準備し、
前記表面をエッチングし、
前記エッチングに起因して生じるＩＩＩ族元素を、前記第１主面への付着が抑制されるように除去し、
ＩＩＩ族窒化物の結晶で構成され、前記第１主面と比べて平坦性が高い第２主面を有する第１窒化物結晶層を、前記第１主面上にエピタキシャル成長させること、
を含む積層窒化物結晶基板の製造方法であって、
前記表面をエッチングし、前記エッチングに起因して生じるＩＩＩ族元素を、前記第１主面への付着が抑制されるように除去することにより、
前記表面を、ピークトゥバレー値で表される表面粗さＰＶが０．０１μｍ以上１０μｍ以下であり、前記第１窒化物結晶層における転位密度が、前記窒化物結晶基板における転位密度の２倍以下となるように、前記第１窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる前記第１主面とし、
前記第２主面が、第２窒化物結晶層の成長用の下地面として用いられることにより、
前記第２窒化物結晶層における転位密度が、前記窒化物結晶基板における転位密度の２倍以下となるように、前記第２窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる、
積層窒化物結晶基板の製造方法
が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
研削工程および研磨工程を行わなくとも製造が可能であり、窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる下地面を有する窒化物結晶部材および積層窒化物結晶基板が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１または第２実施形態による窒化物結晶部材（窒化物結晶基板または窒化物結晶成長体）の製造方法を概略的に示すフローチャートであり、図１（ｂ）は、第１実施形態の変形例による積層窒化物結晶基板の製造方法を概略的に示すフローチャートである。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｃ）は、第１実施形態による窒化物結晶基板の製造方法を示す概略断面図であり、図２（ｄ）は、窒化物結晶基板の下地面上に窒化物結晶層を成長させた状態を示す概略断面図である。
【図３】図３（ａ）および図３（ｂ）は、ガスエッチング装置の一例を示す概略図である。
【図４】図４（ａ）は、第１実施形態の変形例による積層窒化物結晶基板の製造方法を示す概略断面図であり、図４（ｂ）は、積層窒化物結晶基板の下地面上に窒化物結晶層を成長させた状態を示す概略断面図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｃ）は、第２実施形態による窒化物結晶成長体の製造方法を示す概略断面図であり、図５（ｄ）は、窒化物結晶成長体の下地面上に窒化物結晶層を成長させた状態を示す概略断面図である。
【図６】図６は、実験例における、エッチング深さ１０μｍのサンプルのＧａＮ層表面の２ＰＰＬ像である。
【図７】図７は、実験例における、エッチング深さ３５μｍのサンプルのＧａＮ層表面の２ＰＰＬ像である。
【図８】図８は、実験例における、Ｇａを含む粒子が除去されたエッチング深さ３５μｍのサンプルのＧａＮ層表面の２ＰＰＬ像である。
【図９】図９（ａ）〜図９（ｅ）は、実験例における、Ｇａを含む粒子が除去されたエッチング深さ３５μｍのサンプルの、深さを変えて観察した２ＰＰＬ像である。
【図１０】図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、それぞれ、実験例における、Ｇａを含む粒子が除去されたエッチング深さ３５μｍのサンプルおよびエッチング深さ５０μｍのサンプルの断面の光学顕微鏡観察で得られた蛍光像である。
【図１１】図１１は、実験例における、エッチングが施されていないアズスライス基板の表面を示す斜視図である。
【図１２】図１２は、実験例における、表面粗さＰＶが１μｍ程度となるようにエッチングが施された下地基板の表面を示す斜視図である。
【図１３】図１３（ａ）は、実験例における、ＨＶＰＥ法で成長させたＧａＮ層の全体を示す写真であり、図１３（ｂ）は、当該ＧａＮ層の表面の光学顕微鏡観察で得られた微分干渉像である。
【図１４】図１４（ａ）は、実験例における、ＭＯＶＰＥ法で成長させたＧａＮ層の全体を示す写真であり、図１４（ｂ）は、当該ＧａＮ層の表面の光学顕微鏡観察で得られた微分干渉像である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態による窒化物結晶部材２００（以下、部材２００ともいう）およびその製造方法について説明する。図２（ｃ）および図５（ｃ）は、それぞれ、部材２００を示す概略断面図である。部材２００は、ＩＩＩ族窒化物の単結晶で構成され、窒化物結晶層３００（以下、結晶層３００ともいう）の成長用の下地面２０１を有する部材である。部材２００を構成するＩＩＩ族窒化物としては、窒化ガリウム（ＧａＮ）が例示される。ここで、ＩＩＩ族窒化物を、窒化物ともいう。図２（ｄ）および図５（ｄ）は、それぞれ、部材２００の下地面２０１上に結晶層３００を成長させた状態を示す概略断面図である。
【００１３】
下地面２０１は、ピークトゥバレー値で表される表面粗さ（以下、表面粗さＰＶともいう）が０．０１μｍ以上１０μｍ以下であり、結晶層３００における転位密度が、部材２００における転位密度の２倍以下となるように、結晶層３００をエピタキシャル成長させることができる面として構成されている。ここで、表面粗さＰＶは、レーザー干渉計を用いた光学式表面性状測定装置により０．１４ｍｍ×０．１１ｍｍの２次元領域に対して測定された表面粗さＰＶのことをいう。
【００１４】
従来技術では、窒化物結晶層の成長用の下地面を有する窒化物結晶部材として、当該下地面が平坦な鏡面に研磨された基板が用いられており、このように鏡面研磨された下地面上でなければ、窒化物結晶層が良好にエピタキシャル成長しないと考えられてきた。これに対し、本実施形態の部材２００は、鏡面研磨された下地面と比べて粗い（例えば表面粗さＰＶが０．０１μｍ以上である）下地面２０１上であっても、結晶層３００を良好にエピタキシャル成長させることができるという特徴を有する。
【００１５】
後述のように、部材２００の下地面２０１は、エッチングで形成することができる。本実施形態の部材２００の製造工程では、鏡面の下地面を形成するために要する研削工程および研磨工程を行わなくてよいため、工程数の削減を図ることができ、また、研削工程または研磨工程における割れ等の不具合発生を避けることができる。
【００１６】
下地面２０１の表面粗さＰＶを１０μｍ以下とすることで、下地面２０１での転位発生に起因する結晶層３００における転位密度の大幅な増加を抑制することができる。これにより、部材２００における転位密度の２倍以下に抑制された転位密度を有するように、つまり、部材２００と同等の転位密度が維持されるように、結晶層３００をエピタキシャル成長させることができる。
【００１７】
下地面２０１上に成長される結晶層３００の表面を、はやく（薄い成長厚さで）平坦に近づけるためには、下地面２０１の表面粗さＰＶは小さい方が好ましい。このような観点から、下地面２０１の表面粗さＰＶは、好ましくは５μｍ以下、より好ましくは２μｍ以下、さらに好ましくは１．５μｍ以下、さらにより好ましくは１μｍ以下、とりわけ好ましくは０．９μｍ以下、さらにとりわけ好ましくは０．８μｍ以下、ことさら好ましくは０．７μｍ以下、さらにことさら好ましくは０．６μｍ以下、特に好ましくは０．５μｍ以下とする。
【００１８】
部材２００上に半導体素子を形成する場合、動作層（例えば発光ダイオードの多重量子井戸層等）の下地層として、部材２００の下地面２０１上に厚さが例えば２μｍ程度の結晶層３００が形成される。（最大の）厚さが２μｍより少し厚い程度の結晶層３００で下地面２０１の凹凸を埋め込んで平坦な表面を得ようとする場合を例として考えると、下地面２０１の表面粗さＰＶは、成長させたい結晶層３００の（最大の）厚さを超えないように２μｍ以下とすることが好ましく、成長させたい結晶層３００の（最大の）厚さの１／２以下となるように１μｍ以下とすることがより好ましい。
【００１９】
なお、後述の第１実施形態の変形例のように、部材２００上に平坦性向上層２２０を形成する場合であれば、下地面２０１上に直接的に結晶層３００を成長させる場合と比べて、下地面２０１の表面粗さＰＶは大きくてもよく、下地面２０１の表面粗さＰＶは、１０μｍ以下であってよい。なお、この場合についても同様に、平坦性向上層２２０の表面を、はやく（薄い成長厚さで）平坦に近づけるためには、下地面２０１の表面粗さＰＶを小さくする方が好ましい。
【００２０】
詳細は後述の実験例で説明するように、下地面２０１の表面粗さＰＶは、下地面２０１を得るために行われるエッチングの深さで制御することができ、エッチング深さを深くするほど、下地面２０１の表面粗さＰＶを小さくすることができる。ただし、エッチング時間は、あまり長くならないことが好ましい。このような観点から、下地面２０１の表面粗さＰＶは、好ましくは０．０２μｍ以上、より好ましくは０．０５μｍ以上、さらに好ましくは０．１μｍ以上、さらに好ましくは０．２μｍ以上、さらに好ましくは０．３μｍ以上、さらに好ましくは０．４μｍ以上とする。
【００２１】
下地面２０１上にエピタキシャル成長される結晶層３００の品質を高めるために、部材２００は、平均的な転位密度として１×１０７／ｃｍ２未満の転位密度を有することが好ましい。さらに、結晶層３００の品質の面内均一性を高めるために、部材２００は、１×１０７／ｃｍ２以上の転位密度を有する転位集中領域を含まないことがより好ましい。ここで、転位密度は、２光子励起フォトルミネッセンス（以下、２ＰＰＬと略称する）によるＧａＮのバンド端近傍の発光強度マッピングによって評価する。転位欠陥は非輻射再結合中心であるため、転位欠陥周辺で発光強度が弱くなり、発光強度マッピング像において転位欠陥が暗点として観察されることを利用して、転位密度を評価する。試料上の任意の場所において１視野２５０μｍ角の観察領域で撮像し、評価結果として得られた暗点密度を、転位密度として取り扱うことができる。つまり、本明細書では、２ＰＰＬで測定される暗点密度を、転位密度として扱う。
【００２２】
詳細は後述の実験例で説明するように、部材２００が有する下地面２０１は、結晶層３００の表面の少なくとも２５０μｍ角の領域内の全域に亘りピットが形成されないように、結晶層３００を成長させることができる面である。また、下地面２０１は、結晶層３００を、３次元成長させずに２次元成長させることができる面である。このため、本実施形態による部材２００を用いることで、結晶品質の面内方向および厚さ方向の均一性を高めた結晶層３００を得ることができる。
【００２３】
図１（ａ）は、部材２００の製造方法を概略的に示すフローチャートである。部材２００の製造方法は、表面１０１に変質層を有する窒化物結晶部材１００を準備する工程Ｓ１０と、窒化物結晶部材１００の表面１０１をエッチングする工程Ｓ２０と、工程Ｓ２０でのエッチングに起因して生じるＩＩＩ族元素を除去する工程Ｓ３０と、を有する。窒化物結晶部材１００の表面１０１は、エッチング工程Ｓ２０およびＩＩＩ族元素除去工程Ｓ３０を経ることで、部材２００における結晶層３００の成長用の下地面２０１となるべき表面である。窒化物結晶部材１００は、部材２００を製造するための前駆的な部材であるため、これを前駆部材１００とも称する。以下、より具体的に、第１実施形態および第２実施形態に沿って説明を進める。
【００２４】
＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。第１実施形態では、部材２００の具体的態様として、窒化物結晶基板２１０（以下、基板２１０ともいう）が例示され、前駆部材１００の具体的態様として、アズスライス状態の窒化物結晶基板１１０（以下、アズスライス基板１１０ともいう）が例示される。図１（ａ）は、第１実施形態による部材２００、つまり基板２１０の製造方法を概略的に示すフローチャートである。図２（ａ）〜図２（ｃ）は、基板２１０の製造方法を示す概略断面図である。
【００２５】
工程Ｓ１０では、図２（ａ）に示すように、第１実施形態による前駆部材１００、つまりアズスライス基板１１０を準備する。工程Ｓ１０は、例えば以下のように行われる。スライス可能な程度に厚く成長された窒化物結晶であるインゴットを準備する。インゴットを得るための窒化物結晶の成長手法としては、例えばボイド形成剥離（ＶＡＳ）法を用いてよく、その他の手法を用いてもよい。
【００２６】
基板２１０の転位密度が、上述の条件を満たすようにするために、インゴットは、平均的な転位密度として１×１０７／ｃｍ２未満の転位密度を有することが好ましく、１×１０７／ｃｍ２以上の転位密度を有する転位集中領域を含まないことがより好ましい。ＶＡＳ法は、このようなインゴットを得る成長手法として好ましい。
【００２７】
インゴットを所定の厚さにスライスすることで、１枚または複数枚のアズスライス基板１１０を得る。スライス手段としては、例えばワイヤソーを用いてよく、また例えば放電加工を用いてよく、その他の手段を用いてもよい。アズスライス基板１１０の表面１０１には、スライスに起因した変質層１０２が生成される。このようにして、表面１０１にスライス起因の変質層１０２を有するアズスライス基板１１０が準備される。
【００２８】
アズスライス基板１１０は、例えば、インゴットからｃ面でスライスされたものである。この場合、基板２１０の下地面２０１を平均化した仮想的な平面に対して最も近い低指数の結晶面がｃ面となる。
【００２９】
アズスライス基板１１０の大きさは特に限定されないが、例えば、直径２インチ以上であることが好ましく、直径４インチ以上であることがより好ましい。アズスライス基板１１０の厚さは、工程Ｓ２０のエッチングを行った後に基板２１０が自立できる厚さであれば特に限定されず、例えば０．３ｍｍ以上である。
【００３０】
工程Ｓ２０では、図２（ｂ）に示すように、アズスライス基板１１０の表面１０１をエッチングする。エッチング手法としては、例えばガスエッチングを用いてよく、その他の手法を用いてもよい。ガスエッチングとしては、例えば、塩素を含むガスと、必要に応じて添加される水素（Ｈ２）ガスと、をエッチングガスとして用いたガスエッチングを用いることができる。塩素を含むガスとして、例えば、塩化水素（ＨＣｌ）ガスおよび塩素（Ｃｌ２）ガスのうちの少なくとも一方が用いられる。このようなガスエッチングにおいて、エッチング深さは、例えばエッチング時間を長くするほどを深くすることができ、エッチングレートは、例えばエッチング温度を高くするほど高くすることができる。エッチング深さ、エッチングレート等は、必要に応じて適宜調整することができる。エッチング条件としては、以下が例示される。
ＨＣｌガスの分圧：４〜１５ｋＰａ
Ｈ２ガスの分圧：０〜８１ｋＰａ
エッチング温度：６５０〜１，０００℃
【００３１】
工程Ｓ２０のエッチングは、基板２１０の下地面２０１における表面粗さＰＶが、通常１０μｍ以下、好ましくは２μｍ以下、より好ましくは１μｍ以下（であって例えば０．０１μｍ以上）となるように、行われる。
【００３２】
工程Ｓ２０のエッチングにより、アズスライス基板１１０の表面１０１から変質層１０２が除去される。ただし、当該エッチングに起因して、アズスライス基板１１０を構成するＩＩＩ族窒化物に由来するＩＩＩ族元素（例えばＧａ）を含む粒子１０３が生じる。詳細は後述の実験例で説明するように、粒子１０３が下地面２０１に付着していることは、望ましくない。
【００３３】
工程Ｓ３０では、図２（ｃ）に示すように、粒子１０３の除去、つまり、ＩＩＩ族元素の除去を行う。このようにして、ＩＩＩ族元素の付着が抑制された下地面２０１を有する基板２１０が得られる。ＩＩＩ族元素の除去手法としては、例えば酸またはアルカリによる除去を用いてよく、その他の手法を用いてもよい。
【００３４】
エッチング工程Ｓ２０、および、ＩＩＩ族元素除去工程Ｓ３０により、アズスライス基板１１０の表面１０１が、０．０１μｍ以上１０μｍ以下の表面粗さＰＶを有し、結晶層３００における転位密度が、基板２１０における転位密度の２倍以下となるように、結晶層３００をエピタキシャル成長させることができる、基板２１０の下地面２０１とされる。なお、エッチング工程Ｓ２０、および、ＩＩＩ族元素除去工程Ｓ３０をまとめて、下地面２０１を形成する工程と捉えてもよい。ＩＩＩ族元素除去工程Ｓ３０は、ＩＩＩ族元素の下地面２０１への付着を抑制する工程と捉えてもよい。
【００３５】
エッチング工程Ｓ２０により、アズスライス基板１１０の表面１０１における変質層１０２を除去し、所定の表面粗さＰＶを有する下地面２０１を得ることができる。さらに、ＩＩＩ族元素除去工程Ｓ３０により、下地面２０１へのＩＩＩ族元素の付着を抑制することで、結晶層３００を良好にエピタキシャル成長させることができる下地面２０１を得ることができる。後述の実験例の説明からわかるように、下地面２０１へのＩＩＩ族元素の付着が抑制されない場合、下地面２０１上に成長される結晶層３００に、意図しない３次元成長層が形成されたり、それに伴ってピットが発生しやすくなったりするため、結晶層３００の品質を充分に高めることが難しい。ＩＩＩ族元素除去工程Ｓ３０を行うことで、結晶層３００の表面の少なくとも２５０μｍ角の領域内の全域に亘り３次元成長およびピットが発現しないように、結晶層３００を成長させることができる下地面２０１を得ることができる。
【００３６】
第１実施形態による基板２１０は、全厚さが窒化物結晶で構成された自立基板であり、結晶層３００を成長させるための基板として流通される。
【００３７】
ここで、アズスライス基板１１０および基板２１０の、下地面２０１側の面を表（おもて）面といい、その反対側の面を裏面という。図２（ｂ）および図２（ｃ）に例示するように、工程Ｓ２０のエッチング、および、工程Ｓ３０のＩＩＩ族元素除去は、アズスライス基板１１０の表裏の両面に対して行われてよい。ただし、基板２１０の裏面は、エピタキシャル成長の下地としては用いられないので、スライス起因の変質層が除去されていればよく、表（おもて）面である下地面２０１ほどに平坦性が高くなくともよい。基板２１０の裏面の平坦性は、真空チャックが可能な程度であればよい。
【００３８】
アズスライス基板１１０に対してガスエッチングを行う方法の一例を説明する。本例では、バッチ処理により、多数枚（例えば１００〜２００枚）のアズスライス基板１１０に対して同時にエッチング処理を行う。
【００３９】
図３（ａ）および図３（ｂ）は、ガスエッチング装置５００の一例を示す概略図である。図３（ａ）は、ガスエッチング装置５００を正面方向から見た概略図であり、図３（ｂ）は、ガスエッチング装置５００の反応管５１０内に搬入されたボート５２０、および、ガス供給管５４０を、側面方向から見た概略図である。
【００４０】
ガスエッチング装置５００の反応管５１０内に、多数枚のアズスライス基板１１０が平行に装填されたボート５２０を搬入する。反応管５１０の周囲に設置されたヒーター５３０により、反応管５１０の内部を所定のエッチング温度に加熱する。反応管５１０の内部が所定のエッチング温度に加熱された状態で、反応管５１０内に導入されたガス供給管５４０から、アズスライス基板１１０に対してエッチングガスを供給する。本例では、ガス供給管５４１から、ＨＣｌガスを窒素（Ｎ２）ガスとともに供給し、ガス供給管５４２から、Ｈ２ガスをＮ２ガスとともに供給する。アズスライス基板１１０に対して平行にエッチングガスを供給することで、多数枚のアズスライス基板１１０を同時にエッチングし、また、各アズスライス基板１１０の表裏の両面を同時にエッチングする。エッチング後の排気ガスは、排気口から反応管５１０の外部に排気される。所定の表面粗さＰＶの下地面２０１が得られるエッチング深さまで、エッチング処理を行う。
【００４１】
基板２１０を用いた結晶層３００の成長について説明する。図２（ｄ）に示すように、基板２１０の下地面２０１上に結晶層３００をエピタキシャル成長させることで、基板２１０上に結晶層３００が積層された窒化物結晶積層体を形成する。結晶層３００は、基板２１０と同一の組成のＩＩＩ族窒化物で構成されていてもよいし、基板２１０と異なる組成のＩＩＩ族窒化物で構成されていてもよい。成長させる結晶層３００の厚さは、必要に応じ適宜選択されてよい。結晶層３００の成長手法としては、例えばハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ）法を用いてよく、また例えば有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法を用いてよく、その他の手法を用いてもよい。
【００４２】
例えばＨＶＰＥ法によるＧａＮ層の成長条件としては、以下が例示される。
成長温度：９８０〜１，１００℃
成長圧力：９０〜１０５ｋＰａ
ＧａＣｌガスの分圧：１．５〜１５ｋＰａ
ＮＨ３ガスの分圧／ＧａＣｌガスの分圧：４〜２０
Ｈ２ガスの分圧／Ｎ２ガスの分圧：１〜２０
【００４３】
本実施形態の基板２１０を用いることで、表面粗さＰＶが１０μｍ以下、好ましくは２μｍ以下、より好ましくは１μｍ以下（であって例えば０．０１μｍ以上）である粗い下地面２０１上であっても、上述のように、結晶層３００を良好にエピタキシャル成長させることができる。
【００４４】
＜第１実施形態の変形例＞
第１実施形態の変形例について説明する。本変形例では、第１実施形態の基板２１０の下地面２０１上に、窒化物結晶層２２０（以下、結晶層２２０ともいう）が積層された構造を有する積層窒化物結晶基板２３０（以下、積層基板２３０ともいう）について説明する。図１（ｂ）は、積層基板２３０の製造方法を概略的に示すフローチャートである。図４（ａ）は、積層基板２３０を示す概略断面図である。
【００４５】
本変形例では、積層基板２３０上への結晶層３００の成長用の下地面として、基板２１０の下地面２０１ではなく、結晶層２２０の表面２２１が用いられる。このような状況を踏まえ、本変形例では、基板２１０の下地面２０１を、主面２０１と称することがあり、結晶層２２０の表面２２１を、主面２２１、または、積層基板２３０の下地面２２１と称することがある。
【００４６】
結晶層２２０は、結晶層２２０の主面２２１、つまり積層基板２３０の下地面２２１が、基板２１０の主面２０１と比べて高い平坦性（小さい表面粗さＰＶ）を有するように、構成されている。このため、結晶層２２０を、平坦性向上層２２０とも称する。
【００４７】
図１（ｂ）において、工程Ｓ１０、Ｓ２０およびＳ３０は、図１（ａ）と同様である。つまり、基板２１０を得る工程Ｓ３０までは、第１実施形態と同様である。本変形例の製造方法は、さらに、平坦性向上層形成工程Ｓ４０を有する。
【００４８】
工程Ｓ４０では、図４（ａ）に示すように、基板２１０の主面２０１上に、平坦性向上層２２０をエピタキシャル成長させる。平坦性向上層２２０は、基板２１０の主面２０１上にエピタキシャル成長された窒化物結晶層であるので、第１実施形態で図２（ｄ）を参照して説明した結晶層３００と同様にして形成することができる。
【００４９】
詳細は後述の実験例で説明するように、本願発明者の知見によれば、ＨＶＰＥ法は、例えばＭＯＶＰＥ法と比べて、本実施形態の下地面上に、表面平坦性が高い窒化物結晶層を形成しやすいという利点を有する。また、ＨＶＰＥ法は、成長レートが高いという利点も有する。このため、平坦性向上層２２０は、ＨＶＰＥ法で成長させることが好ましい。平坦性向上層２２０の厚さは、基板２１０の主面２０１と比べて高い平坦性を有する主面２２１が得られるのであれば特に限定されない。平坦性向上層２２０は、例えば１０〜２０μｍの厚さ成長させればよい。
【００５０】
平坦性向上層２２０は、基板２１０の主面２０１上にエピタキシャル成長された窒化物結晶層であるので、以下に説明するように、第１実施形態で説明した結晶層３００と同様な特性を有する。平坦性向上層２２０は、基板２１０における転位密度の２倍以下である転位密度を有する。また、平坦性向上層２２０は、主面２２１の少なくとも２５０μｍ角の領域内の全域に亘りピットを有しない。また、平坦性向上層２２０は、３次元成長せずに２次元成長している。
【００５１】
平坦性向上層２２０は、結晶層３００の下地層として用いられるため、平均的な転位密度として１×１０７／ｃｍ２未満の転位密度を有することが好ましく、１×１０７／ｃｍ２以上の転位密度を有する転位集中領域を含まないことがより好ましい。
【００５２】
平坦性向上層２２０が、基板２１０の主面２０１上にエピタキシャル成長された窒化物結晶層であることで、平坦性向上層２２０の主面２２１、つまり積層基板２３０の下地面２２１は、以下に説明するように、第１実施形態で説明した基板２１０の下地面２０１と同様な特性を有するように構成することができる。下地面２２１は、結晶層３００における転位密度が、基板２１０における転位密度の２倍以下となるように、結晶層３００をエピタキシャル成長させることができる面である。また、下地面２２１は、結晶層３００の表面の少なくとも２５０μｍ角の領域内の全域に亘りピットが形成されないように、結晶層３００を成長させることができる面である。また、下地面２２１は、結晶層３００を、３次元成長させずに２次元成長させることができる面である。
【００５３】
以上のように、基板２１０の主面２０１上に平坦性向上層２２０を形成することで、下地面２２１を有する積層基板２３０が得られる。本変形例による積層基板２３０は、全厚さが窒化物結晶で構成された自立基板であり、結晶層３００を成長させるための基板として流通される。
【００５４】
積層基板２３０を用いた結晶層３００の成長について説明する。図４（ｂ）に示すように、積層基板２３０の下地面２２１上に結晶層３００をエピタキシャル成長させることで、積層基板２３０上に結晶層３００が積層された窒化物結晶積層体を形成する。本変形例の積層基板２３０を用いることで、下地面２２１上に、結晶層３００を良好にエピタキシャル成長させることができる。
【００５５】
本変形例では、積層基板２３０の下地面２２１上、つまり平坦性向上層２２０の主面２２１上に、結晶層３００を成長させることで、第１実施形態の基板２１０の下地面２０１上に直接的に結晶層３００を成長させる場合と比べて、成長される結晶層３００の表面を、よりはやく（薄い成長厚さで）平坦に近づけることができる。
【００５６】
＜第２実施形態＞
第２実施形態について説明する。第２実施形態では、部材２００の具体的態様として、窒化物結晶成長体２５０（以下、成長体２５０ともいう）が例示され、前駆部材１００の具体的態様として、アズグロウン状態の窒化物結晶成長体１５０（以下、アズグロウン成長体１５０ともいう）が例示される。図１（ａ）は、第２実施形態による部材２００、つまり成長体２５０の製造方法を概略的に示すフローチャートである。図５（ａ）〜図５（ｃ）は、成長体２５０の製造方法を示す概略断面図である。
【００５７】
工程Ｓ１０では、図５（ａ）に示すように、第２実施形態による前駆部材１００、つまりアズグロウン成長体１５０を準備する。工程Ｓ１０は、例えば以下のように行われる。種結晶４００を準備し、種結晶４００上に窒化物結晶をエピタキシャル成長させることで、アズグロウン成長体１５０を形成する。種結晶４００としては、例えば窒化物結晶の自立基板を用いてよく、その他の構造を有する種結晶を用いてもよい。アズグロウン成長体１５０の成長手法としては、例えば液相成長（ＬＰＥ）法が挙げられる。
【００５８】
ＬＰＥ法で成長されたアズグロウン成長体１５０の表面１０１は、成長停止後の降温中に付随的に成長した低品質な結晶層で構成されている。この低品質な結晶層は、アズグロウン成長体１５０の内部の高品質な結晶に対して変質した変質層１０２であり、粗い表面１０１を有する。
【００５９】
工程Ｓ２０では、図５（ｂ）に示すように、アズグロウン成長体１５０の表面１０１をエッチングすることで、変質層１０２を除去する。工程Ｓ３０では、図５（ｃ）に示すように、工程Ｓ２０でのエッチングに起因して生じるＩＩＩ族元素を含む粒子１０３を除去することで、ＩＩＩ族元素の付着が抑制された下地面２０１を得る。工程Ｓ２０でのエッチング手法、および、工程Ｓ３０でのＩＩＩ族元素の除去手法としては、第１実施形態と同様なものを用いてよい。このようにして、第２実施形態では、アズグロウン成長体１５０のアズグロウンの表面１０１に対応する下地面２０１を有する成長体２５０が得られる。
【００６０】
成長体２５０を用いた結晶層３００の成長について説明する。図５（ｄ）に示すように、成長体２５０の下地面２０１上に結晶層３００をエピタキシャル成長させることで、成長体２５０上に結晶層３００が積層された窒化物結晶積層体を形成する。結晶層３００は、成長体２５０と同一の組成のＩＩＩ族窒化物で構成されていてもよいし、成長体２５０と異なる組成のＩＩＩ族窒化物で構成されていてもよい。成長させる結晶層３００の厚さは、必要に応じ適宜選択されてよい。結晶層３００の成長手法としては、例えばＨＶＰＥ法を用いてよく、その他の手法を用いてもよい。ＨＶＰＥ法は、成長レートが高いため、成長体２５０上に厚膜の結晶層３００を形成する手法として好ましい。なお、結晶層３００の成長時において、種結晶４００は、成長体２５０に接合された状態であってもよいし、成長体２５０から取り外された状態であってもよい。
【００６１】
本実施形態の成長体２５０を用いることで、表面粗さＰＶが１０μｍ以下、好ましくは２μｍ以下、より好ましくは１μｍ以下（であって例えば０．０１μｍ以上）である粗い下地面２０１上であっても、上述のように、結晶層３００を良好にエピタキシャル成長させることができる。つまり、第２実施形態によれば、成長体２５０上に結晶層３００を再成長させる際の下地面２０１を、研削および研磨により鏡面にする工程を行わなくとも用意することができる。
【００６２】
なお、アズグロウン成長体１５０として、ＬＰＥ法で成長されたものを例示したが、例えばＨＶＰＥ法での成長が不意に中断されることで得られた、変質層１０２を含む粗面の表面１０１を有するアズグロウン成長体１５０に対し、同様の処理を行うことで、結晶層３００の再成長を行ってもよい。
【００６３】
＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態および変形例を具体的に説明した。しかしながら、本発明は上述の実施形態および変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００６４】
上述の実施形態では、部材２００を構成するＩＩＩ窒化物としてＧａＮを例示したが、部材２００は、他のＩＩＩ族窒化物で構成されていてもよい。部材２００を構成するＩＩＩ族窒化物は、ＩＩＩ族元素として、アルミニウム（Ａｌ）、Ｇａおよびインジウム（Ｉｎ）のうちのいずれか（少なくとも１つ）を含んでいてよい。
【００６５】
前駆部材１００、部材２００、平坦性向上層２２０、および結晶層３００のそれぞれには、必要に応じて、導電性決定不純物等の不純物が添加されていてもよい。
【００６６】
＜実験例＞
次に、実験例について説明する。まず、アズスライス状態のＧａＮ基板（アズスライス基板）にエッチングを行い、エッチングされた表面上にＧａＮ層を成長させた実験について説明する。実験例の説明では、アズスライス基板にエッチングが施された基板を、下地基板と称する。エッチング深さを変えることで、下地基板上に成長させたＧａＮ層の結晶品質がどのように変化するかについて調べた。アズスライス基板として、ＶＡＳ法で成長されたＧａＮインゴットからｃ面でスライスされたものを用いた。アズスライス基板の（下地基板の）バルク部分の結晶（変質層を含む表面部分、を除いた結晶）における平均的な転位密度は、１．６×１０６／ｃｍ２である。ＧａＮ層は、ＨＶＰＥ法で成長させた。
【００６７】
エッチング深さを変えてＧａＮ層を成長させた各サンプルに対して、２ＰＰＬ装置による観察を行った。図６は、エッチング深さ１０μｍのサンプルのＧａＮ層表面の２ＰＰＬ像である。図７は、エッチング深さ３５μｍのサンプルのＧａＮ層表面の２ＰＰＬ像である。図６、および、図７の上部は、約２５０μｍ角の領域の２ＰＰＬ像である。図７の下部は、図７の上部の一部を拡大した約６０μｍ角の領域の２ＰＰＬ像である。
【００６８】
エッチング深さ１０μｍのサンプルでは、ＧａＮ層の転位密度が１×１０７／ｃｍ２をはるかに超える水準となっており、下地基板の転位密度と比べて大幅に増加している（図６参照）。下地基板の表面での転位発生に起因して、ＧａＮ層の転位密度が増加したものと考えられる。これに対し、エッチング深さ３５μｍのサンプルでは、ピットが顕著に観察されるものの（図７の上部参照）、ピット以外の部分の結晶の転位密度は、９．７×１０５／ｃｍ２であり、下地基板の転位密度と同等といえる（図７の下部参照）。
【００６９】
この結果より、エッチング深さを例えば３５μｍ以上とすることで、転位密度が下地基板と同等の領域を有するＧａＮ層を成長させることができるといえる（なお、３５μｍより小さいエッチング深さ（であって１０μｍよりは大きいエッチング深さ）としても、転位密度が下地基板と同等の領域を有するＧａＮ層を成長させることができる可能性はある）。しかし、図７の上部に示すように、ピットが顕著に観察され、３次元成長が生じているため、ＧａＮ層の結晶品質の面内方向および厚さ方向の均一性が充分に高いとはいえない。
【００７０】
本願発明者がこの理由について検討したところ、下地基板の表面には、エッチングに起因して、Ｇａを含む粒子（以下、Ｇａ粒子ともいう）が付着しており、Ｇａ粒子が窒化されて品質の悪いＧａＮ結晶核となってしまうことで、ＧａＮ層の結晶品質低下を招いているという知見が得られた。
【００７１】
次に、下地基板の表面に付着したＧａ粒子を除去し、Ｇａ粒子が除去された表面上にＧａＮ層を成長させた実験について説明する。エッチング深さ３５μｍのサンプル、および、エッチング深さ５０μｍのサンプルのそれぞれに対して、Ｇａ粒子が除去された表面上にＧａＮ層を成長させた。
【００７２】
各サンプルに対して２ＰＰＬ装置による観察を行った。図８は、エッチング深さ３５μｍのサンプルのＧａＮ層表面の２ＰＰＬ像であり、約２５０μｍ角の領域の２ＰＰＬ像である。当該２ＰＰＬ像の全域に亘って、ピットおよびスリップが観察されず、面内均一性の高い結晶が得られている。なお、図８に示す領域を含む約７５０μｍ角の領域の観察も行っており、約７５０μｍ角の領域の全域に亘っても同様に、ピットおよびスリップが観察されず、面内均一性の高い結晶が得られることを確認している。
【００７３】
図９（ａ）〜図９（ｅ）は、エッチング深さ３５μｍのサンプルの、深さを変えて観察した２ＰＰＬ像であり、それぞれ約６０μｍ角の領域の２ＰＰＬ像である。図９（ａ）は、ＧａＮ層表面の２ＰＰＬ像であり、図９（ｂ）は、ＧａＮ層表面から５０μｍの深さのＧａＮ層の２ＰＰＬ像であり、図９（ｃ）は、ＧａＮ層表面から８７．５μｍの深さのＧａＮ層の２ＰＰＬ像である。図９（ｄ）は、ＧａＮ層表面から１２７．５μｍの深さの２ＰＰＬ像であって、ＧａＮ層と下地基板との界面の２ＰＰＬ像である。図９（ｅ）は、ＧａＮ層表面から１４０μｍの深さの２ＰＰＬ像であって、下地基板の２ＰＰＬ像である。
【００７４】
ＧａＮ層の、表面での転位密度は２．１×１０６／ｃｍ２であり、深さ５０μｍでの転位密度は２．１×１０６／ｃｍ２であり、深さ８７．５μｍでの転位密度は２．１×１０６／ｃｍ２である。下地基板の転位密度は１．６×１０６／ｃｍ２である。このように、下地基板と同等の転位密度が維持されるように、ＧａＮ層がエピタキシャル成長していることがわかる。ここで、ＧａＮ層の転位密度が下地基板の転位密度の２倍以下（より好ましくは１．５倍以下）に抑制されていること、つまり、ＧａＮ層における転位密度の大幅な増加が見られないことを、ＧａＮ層の転位密度が下地基板の転位密度と同等に維持されていることの目安とする。
【００７５】
図９（ａ）〜図９（ｃ）からわかるように、下地基板とＧａＮ層との界面からＧａＮ層の表面に至るまで、ピットの痕跡が見られず、ＧａＮ層の全厚さに亘り３次元成長が生じずに２次元成長が生じている。このように、下地基板表面からＧａ粒子の除去を行うことで、面内方向についての均一性と、厚さ方向についての均一性とが高い結晶を得ることができる。
【００７６】
エッチング深さ５０μｍのサンプルについても、同様な２ＰＰＬ像の観察によって、約７５０μｍ角の領域の全域に亘ってピットおよびスリップが観察されず、下地基板と同等の転位密度を有するＧａＮ層が得られることを確認している。したがって、エッチング深さを例えば３５μｍ以上とすることで、下地基板上にＧａＮ層を良好にエピタキシャル成長させることができるといえる。
【００７７】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、それぞれ、エッチング深さ３５μｍのサンプルおよびエッチング深さ５０μｍのサンプルの断面の光学顕微鏡観察で得られた蛍光像である。各蛍光像において、色の濃い下部が下地基板であり、下地基板の表面上にＧａＮ層が形成されている。エッチング深さ３５μｍのサンプルと比べて、エッチング深さ５０μｍのサンプルの方が、下地基板の表面の平坦性が高いことがわかる。このように、エッチング深さを深くするほど、下地基板の表面の平坦性を向上させることができる。
【００７８】
図１０（ａ）より、エッチング深さ３５μｍのサンプルの下地基板表面は、表面粗さＰＶが１０μｍ程度であることがわかる。したがって、エッチング深さを３５μｍ以上とすることは、下地基板の表面粗さＰＶを１０μｍ以下とすることに対応するといえ、下地基板の表面粗さＰＶを１０μｍ以下とすることで、下地基板上にＧａＮ層を良好にエピタキシャル成長させることができる。
【００７９】
なお、本実験例では、変質層を充分除去するために３５μｍ以上のエッチング深さが好ましいことがわかったが、このエッチング深さは、本実験例の下地基板を用いた場合の例示である。変質層を充分除去するためのエッチング深さは、下地表面に生成された変質層の厚さに応じて変わり得る。下地表面に変質層が生成される厚さは、アズスライスの場合には、スライス条件によって変わり得、アズグロウンの場合には、例えばＬＰＥの成長終了シーケンスによって、また例えばＨＶＰＥ成長の予期せぬ成長中断時の成長条件によって変わり得る。したがって、エッチング深さは、変質層が充分除去され、表面粗さＰＶが１０μｍ以下となるように、エッチングされる下地部材に応じて適宜調整されてよい。
【００８０】
次に、下地基板の表面粗さＰＶ等を測定した実験について説明する。下地基板の表面粗さは、Ｚｙｇｏ社製の、レーザー干渉計を用いた光学式表面性状測定装置によって、０．１４ｍｍ×０．１１ｍｍの２次元領域に対して測定した。表面粗さとしては、ピークトゥバレー値（表面粗さＰＶ）、二乗平均平方根粗さ（表面粗さＲＭＳ）、および、算術平均粗さ（表面粗さＲａ）を測定した。
【００８１】
ここでは、エッチングが施されていないアズスライス基板の測定結果と、表面粗さＰＶが１μｍ程度となるようにエッチングが施された下地基板（以下、平坦にエッチングされた下地基板ともいう）の測定結果と、について例示する。図１１は、エッチングが施されていないアズスライス基板の表面を示す斜視図である。図１２は、平坦にエッチングされた下地基板の表面を示す斜視図である。
【００８２】
アズスライス基板の表面粗さＰＶは１２．８μｍであり、平坦にエッチングされた下地基板の表面粗さＰＶは１．１μｍである。アズスライス基板の表面粗さＲＭＳは２．３μｍであり、平坦にエッチングされた下地基板の表面粗さＲＭＳは０．１０μｍである。アズスライス基板の表面粗さＲａは１．８μｍであり、平坦にエッチングされた下地基板の表面粗さＲａは０．０８μｍである。
【００８３】
次に、Ｇａ粒子が除去された下地基板上に成長させたＧａＮ層の表面平坦性の、成長手法による違いについて調べた実験について説明する。ＧａＮ層をＨＶＰＥ法で成長させたサンプルと、ＧａＮ層をＭＯＶＰＥ法で成長させたサンプルとを作製した。
【００８４】
図１３（ａ）は、ＨＶＰＥ法で成長させたＧａＮ層の全体を示す写真であり、図１３（ｂ）は、当該ＧａＮ層の表面の光学顕微鏡観察で得られた微分干渉像である。図１４（ａ）は、ＭＯＶＰＥ法で成長させたＧａＮ層の全体を示す写真であり、図１４（ｂ）は、当該ＧａＮ層の表面の光学顕微鏡観察で得られた微分干渉像である。
【００８５】
ＨＶＰＥ法で成長させたサンプルのＧａＮ層表面は、非常に平坦である。ＭＯＶＰＥ法で成長させたサンプルのＧａＮ層表面も、全体を示す写真からわかるように、ほぼ平坦であるが、微分干渉像からわかるように、やや凹凸を有している。下地基板上にＭＯＶＰＥ法で成長させたＧａＮ層の表面平坦性は、成長条件の調整により向上させることが可能と考えられるが、おおまかな傾向としては、ＨＶＰＥ法で成長させる場合の表面平坦性と比べて、低くなりやすいようである。換言すると、ＨＶＰＥ法は、下地基板上に表面平坦性が高いＧａＮ層を形成しやすい手法であるといえる。
【００８６】
＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
【００８７】
（付記１）
ＩＩＩ族窒化物の結晶で構成され、窒化物結晶層の成長用の下地面を有する窒化物結晶部材であって、
前記下地面は、ピークトゥバレー値で表される表面粗さＰＶが０．０１μｍ以上１０μｍ以下であり、前記窒化物結晶層における転位密度が、前記窒化物結晶部材における転位密度の２倍以下となるように、前記窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる面である、
窒化物結晶部材。
【００８８】
（付記２）
前記下地面の表面粗さＰＶは、好ましくは５μｍ以下、より好ましくは２μｍ以下、さらに好ましくは１．５μｍ以下、さらにより好ましくは１μｍ以下、とりわけ好ましくは０．９μｍ以下、さらにとりわけ好ましくは０．８μｍ以下、ことさら好ましくは０．７μｍ以下、さらにことさら好ましくは０．６μｍ以下、特に好ましくは０．５μｍ以下である、
付記１に記載の窒化物結晶部材。
【００８９】
（付記３）
前記下地面の表面粗さＰＶは、好ましくは０．０２μｍ以上、より好ましくは０．０５μｍ以上、さらに好ましくは０．１μｍ以上、さらにより好ましくは０．２μｍ以上、とりわけ好ましくは０．３μｍ以上、さらにとりわけ好ましくは０．４μｍ以上である、
付記１または２に記載の窒化物結晶部材。
【００９０】
（付記４）
前記窒化物結晶部材は、１×１０７／ｃｍ２未満の転位密度を有する、
付記１〜３のいずれか１つに記載の窒化物結晶部材。
【００９１】
（付記５）
前記窒化物結晶部材は、１×１０７／ｃｍ２以上の転位密度を有する転位集中領域を含まない、
付記１〜４のいずれか１つに記載の窒化物結晶部材。
【００９２】
（付記６）
前記下地面は、前記窒化物結晶層の表面の少なくとも２５０μｍ角の領域内の全域に亘りピットが形成されないように、前記窒化物結晶層を成長させることができる面である、
付記１〜５のいずれか１つに記載の窒化物結晶部材。
【００９３】
（付記７）
前記下地面は、前記窒化物結晶層を、３次元成長させずに２次元成長させることができる面である、
付記１〜６のいずれか１つに記載の窒化物結晶部材。
【００９４】
（付記８）
前記窒化物結晶部材は、当該窒化物結晶部材の全厚さがＩＩＩ族窒化物の結晶で構成された自立基板である、
付記１〜７のいずれか１つに記載の窒化物結晶部材。
【００９５】
（付記９）
前記窒化物結晶部材は、前記窒化物結晶層を成長させるための基板として流通される、
付記１〜８のいずれか１つに記載の窒化物結晶部材。
【００９６】
（付記１０）
前記下地面を平均化した仮想的な平面に対して最も近い低指数の結晶面が、ｃ面である、
付記１〜９のいずれか１つに記載の窒化物結晶部材。
【００９７】
（付記１１） 
前記下地面は、前記窒化物結晶部材のアズグロウンの表面に対応する、
付記１〜８のいずれか１つに記載の窒化物結晶部材。
【００９８】
（付記１２）
前記下地面上に成長された前記窒化物結晶層が積層されている、
付記１〜１１のいずれか１つに記載の窒化物結晶部材。
【００９９】
（付記１３）
ＩＩＩ族窒化物の結晶で構成され、窒化物結晶層の成長用の下地面となるべき表面に変質層を有する窒化物結晶部材を準備し、
前記表面をエッチングし、
前記エッチングに起因して生じるＩＩＩ族元素を、前記下地面への付着が抑制されるように除去すること、
を含む窒化物結晶部材の製造方法であって、
前記表面をエッチングし、前記エッチングに起因して生じるＩＩＩ族元素を、前記下地面への付着が抑制されるように除去することにより、
前記表面を、ピークトゥバレー値で表される表面粗さＰＶが０．０１μｍ以上１０μｍ以下であり、前記窒化物結晶層における転位密度が、前記窒化物結晶部材における転位密度の２倍以下となるように、前記窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる前記下地面とする、
窒化物結晶部材の製造方法。
【０１００】
（付記１４）
前記表面に対する研削工程および研磨工程を有しない、
付記１３に記載の窒化物結晶部材の製造方法。
【０１０１】
（付記１５）
ＩＩＩ族窒化物の結晶で構成され、第１主面を有する窒化物結晶基板と、
ＩＩＩ族窒化物の結晶で構成され、前記第１主面上にエピタキシャル成長され、第２主面を有する第１窒化物結晶層と、
を備える積層窒化物結晶基板であって、
前記第１窒化物結晶層の前記第２主面は、前記窒化物結晶基板の前記第１主面と比べて高い平坦性を有し、第２窒化物結晶層の成長用の下地面である、
積層窒化物結晶基板。
【０１０２】
（付記１６）
前記第１窒化物結晶層の前記第２主面は、前記第２窒化物結晶層における転位密度が、前記窒化物結晶基板における転位密度の２倍以下となるように、前記第２窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる面である、
付記１５に記載の積層窒化物結晶基板。
【０１０３】
（付記１７）
前記窒化物結晶基板の前記第１主面は、ピークトゥバレー値で表される表面粗さＰＶが０．０１μｍ以上１０μｍ以下であり、前記第１窒化物結晶層における転位密度が、前記窒化物結晶基板における転位密度の２倍以下となるように、前記第１窒化物結晶層を成長させることができる面である、
付記１５または１６に記載の積層窒化物結晶基板。
【０１０４】
（付記１８）
前記第１主面の表面粗さＰＶは、好ましくは５μｍ以下、より好ましくは２μｍ以下、さらに好ましくは１．５μｍ以下、さらにより好ましくは１μｍ以下、とりわけ好ましくは０．９μｍ以下、さらにとりわけ好ましくは０．８μｍ以下、ことさら好ましくは０．７μｍ以下、さらにことさら好ましくは０．６μｍ以下、特に好ましくは０．５μｍ以下である、
付記１５〜１７のいずれか１項に記載の積層窒化物結晶基板。
【０１０５】
（付記１９）
前記第１主面の表面粗さＰＶは、好ましくは０．０２μｍ以上、より好ましくは０．０５μｍ以上、さらに好ましくは０．１μｍ以上、さらに好ましくは０．２μｍ以上、さらに好ましくは０．３μｍ以上、さらに好ましくは０．４μｍ以上である、
付記１５〜１８のいずれか１つに記載の積層窒化物結晶基板。
【０１０６】
（付記２０）
前記窒化物結晶基板（前記第１窒化物結晶層）は、１×１０７／ｃｍ２未満の転位密度を有する、
付記１５〜１９のいずれか１つに記載の積層窒化物結晶基板。
【０１０７】
（付記２１）
前記窒化物結晶基板（前記第１窒化物結晶層）は、１×１０７／ｃｍ２以上の転位密度を有する転位集中領域を含まない、
付記１５〜２０のいずれか１つに記載の積層窒化物結晶基板。
【０１０８】
（付記２２）
前記第１窒化物結晶層の前記第２主面は、前記第２窒化物結晶層の表面の少なくとも２５０μｍ角の領域内の全域に亘りピットが形成されないように、前記第２窒化物結晶層を成長させることができる面である、
付記１５〜２１のいずれか１つに記載の積層窒化物結晶基板。
【０１０９】
（付記２３）
前記第１窒化物結晶層の前記第２主面は、前記第２窒化物結晶層を、３次元成長させずに２次元成長させることができる面である、
付記１５〜２２のいずれか１つに記載の積層窒化物結晶基板。
【０１１０】
（付記２４）
前記第１窒化物結晶層は、前記窒化物結晶基板における転位密度の２倍以下である転位密度を有する、
付記１５〜２３のいずれか１つに記載の積層窒化物結晶基板。
【０１１１】
（付記２５）
前記第１窒化物結晶層は、前記第２主面の少なくとも２５０μｍ角の領域内の全域に亘りピットを有しない、
付記１５〜２４のいずれか１つに記載の積層窒化物結晶基板。
【０１１２】
（付記２６）
前記第１窒化物結晶層は、３次元成長せずに２次元成長している、
付記１５〜２５のいずれか１つに記載の積層窒化物結晶基板。
【０１１３】
（付記２７）
前記積層窒化物結晶基板は、当該積層窒化物結晶基板の全厚さがＩＩＩ族窒化物の結晶で構成された自立基板である、
付記１５〜２６のいずれか１つに記載の積層窒化物結晶基板。
【０１１４】
（付記２８）
前記積層窒化物結晶基板は、前記第２窒化物結晶層を成長させるための基板として流通される、
付記１５〜２７のいずれか１つに記載の積層窒化物結晶基板。
【０１１５】
（付記２９）
前記窒化物結晶基板は、前記第１主面の面内方向にＩＩＩ族窒化物の結晶で一体的に（連続した結晶で）構成された自立基板である、
付記１５〜２８のいずれか１つに記載の積層窒化物結晶基板。
【０１１６】
（付記３０）
前記第２主面上に成長された前記第２窒化物結晶層が積層されている、
付記１５〜２９のいずれか１つに記載の積層窒化物結晶基板。
【０１１７】
（付記３１）
ＩＩＩ族窒化物の結晶で構成され、第１窒化物結晶層の成長用の第１主面となるべき表面に変質層を有するアズスライスの窒化物結晶基板を準備し、
前記表面をエッチングし、
前記エッチングに起因して生じるＩＩＩ族元素を、前記第１主面への付着が抑制されるように除去し、
ＩＩＩ族窒化物の結晶で構成され、前記第１主面と比べて平坦性が高い第２主面を有する第１窒化物結晶層を、前記第１主面上にエピタキシャル成長させること、
を含む積層窒化物結晶基板の製造方法であって、
前記表面をエッチングし、前記エッチングに起因して生じるＩＩＩ族元素を、前記第１主面への付着が抑制されるように除去することにより、
前記表面を、ピークトゥバレー値で表される表面粗さＰＶが０．０１μｍ以上１０μｍ以下であり、前記第１窒化物結晶層における転位密度が、前記窒化物結晶基板における転位密度の２倍以下となるように、前記第１窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる前記第１主面とし、
前記第２主面が、第２窒化物結晶層の成長用の下地面として用いられることにより、
前記第２窒化物結晶層における転位密度が、前記窒化物結晶基板における転位密度の２倍以下となるように、前記第２窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる、
積層窒化物結晶基板の製造方法。
【０１１８】
（付記３２）
前記表面に対する研削工程および研磨工程を有しない、
付記３１に記載の積層窒化物結晶基板の製造方法。
【符号の説明】
【０１１９】
１００…窒化物結晶部材（前駆部材）、１０１…表面、１０２…変質層、１０３…ＩＩＩ族元素を含む粒子、１１０…アズスライス状態の窒化物結晶基板、１５０…アズグロウン状態の窒化物結晶成長体、２００…窒化物結晶部材（部材）、２０１…下地面、２１０…窒化物結晶基板、２２０…窒化物結晶層（平坦性向上層）、２２１…下地面、２３０…積層窒化物結晶基板、２５０…窒化物結晶成長体、３００…窒化物結晶層、４００…種結晶、５００…ガスエッチング装置
【図１】
2020019675.tif 000003
【図２】
2020019675.tif 000004
【図３】
2020019675.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2020019675.tif 000008
【図７】
2020019675.tif 000009
【図８】
2020019675.tif 000010
【図９】
2020019675.tif 000011
【図１０】
2020019675.tif 000012
【図１１】
2020019675.tif 000013
【図１２】
2020019675.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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