(57)【要約】【課題】結晶品質が良好な窒化物半導体基板を容易かつ安定的に得ることができる。【解決手段】ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなり、最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である主面を有する窒化物半導体基板であって、（０００１）面以外の傾斜界面を成長面として成長した傾斜界面成長領域を有し、主面において傾斜界面成長領域が占める面積割合は、８０％以上である。【選択図】図８
2020125215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなり、最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である主面を有する窒化物半導体基板であって、
前記（０００１）面以外の傾斜界面を成長面として成長した傾斜界面成長領域を有し、
前記主面において前記傾斜界面成長領域が占める面積割合は、８０％以上である
窒化物半導体基板。
【請求項２】
前記主面内で中心を通る直線上の各位置において（０００２）面のＸ線ロッキングカーブ測定を行い、前記主面へ入射したＸ線と前記主面とがなすピーク角度ωを、前記直線上の位置に対してプロットし、前記ピーク角度ωを前記位置の１次関数で近似したときに、
前記１次関数の傾きの逆数により求められる前記（０００１）面の曲率半径は、１５ｍ以上であり、
前記１次関数に対する、測定された前記ピーク角度ωの誤差は、０．０５°以下である
請求項１に記載の窒化物半導体基板。
【請求項３】
多光子励起顕微鏡により視野２５０μｍ角で前記主面を観察して暗点密度から転位密度を求めたときに、転位密度が３×１０６ｃｍ−２を超える領域が前記主面に存在しない
請求項１又は２に記載の窒化物半導体基板。
【請求項４】
前記（０００１）面を成長面として成長したｃ面成長領域を有しない
請求項１〜３のいずれか１項に記載の窒化物半導体基板。
【請求項５】
前記（０００１）面を成長面として成長したｃ面成長領域を有し、
前記主面における前記ｃ面成長領域は、少なくとも５０μｍ角の無転位領域を含む
請求項１〜３のいずれか１項に記載の窒化物半導体基板。
【請求項６】
転位が相対的に集中した転位集中領域を有し、
多光子励起顕微鏡により前記転位集中領域を含む５０μｍ角の視野で前記主面を観察して暗点密度から転位密度を求めたときに、転位密度は、３×１０６ｃｍ−２未満である
請求項１〜５のいずれか１項に記載の窒化物半導体基板。
【請求項７】
前記主面のカソードルミネッセンス像において長さ２００μｍの任意の仮想的な線分を引いたときに、該線分と基底面転位との交点の数は、１０点以下である
請求項１〜６のいずれか１項に記載の窒化物半導体基板。
【請求項８】
所定のＩＩＩ族窒化物半導体のノンドープの単結晶からなる半導体層を前記主面上にエピタキシャル成長させた積層物と、前記窒化物半導体基板と同一のＩＩＩ族窒化物半導体で前記傾斜界面成長領域を有しない単結晶からなる基板上に前記半導体層をエピタキシャル成長させた基準積層物と、を作製し、前記積層物および前記基準積層物のそれぞれにおける前記半導体層のフォトルミネッセンスを温度差１℃未満で測定した場合に、
前記積層物の前記半導体層における最大ピーク波長と、前記基準積層物の前記半導体層における最大ピーク波長との差は、１ｎｍ以下である
請求項１〜７のいずれか１項に記載の窒化物半導体基板。
【請求項９】
ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなり、鏡面化された主面を有し、前記主面に対して最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である下地基板と、
前記（０００１）面が露出した頂面を有するＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶を前記下地基板の前記主面上に直接的にエピタキシャル成長させ、前記（０００１）面以外の傾斜界面で構成される複数の凹部を前記頂面に生じさせ、前記下地基板の前記主面の上方に行くにしたがって該傾斜界面を徐々に拡大させ、（０００１）面を前記頂面から少なくとも一度消失させることにより形成される３次元成長層と、
を有し、
前記３次元成長層は、前記傾斜界面を成長面として成長した傾斜界面成長領域を有し、
前記３次元成長層を前記主面に沿って切った沿面断面において前記傾斜界面成長領域が占める面積割合は、８０％以上である
積層構造体。
【請求項１０】
前記３次元成長層において前記（０００１）面を成長面として成長したｃ面成長領域は、前記下地基板から前記３次元成長層の表面まで連続していない
請求項９に記載の積層構造体。
【請求項１１】
前記３次元成長層を前記主面に沿って切った複数の断面を見たときに、前記（０００１）面を成長面として成長したｃ面成長領域を含まない断面が、前記３次元成長層の厚さ方向の少なくとも一部に存在する
請求項９又は１０に記載の積層構造体。
【請求項１２】
ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなり、鏡面化された主面を有し、前記主面に対して最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である下地基板を準備する工程と、
前記（０００１）面が露出した頂面を有するＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶を前記下地基板の前記主面上に直接的にエピタキシャル成長させ、前記（０００１）面以外の傾斜界面で構成される複数の凹部を前記頂面に生じさせ、前記下地基板の前記主面の上方に行くにしたがって該傾斜界面を徐々に拡大させ、前記（０００１）面を前記頂面から少なくとも一度消失させ、３次元成長層を成長させる工程と、
前記３次元成長層をスライスし、窒化物半導体基板を形成する工程と、
を有する
窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項１３】
前記３次元成長層を成長させる工程では、
前記３次元成長層において前記傾斜界面を成長面として成長させた傾斜界面成長領域を形成し、
前記３次元成長層を前記主面に沿って切った沿面断面において前記傾斜界面成長領域が占める面積割合を、８０％以上とする
請求項１２に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項１４】
前記３次元成長層を形成する工程は、
前記（０００１）面を前記頂面から消失させた後に、前記傾斜界面成長領域が前記沿面断面の８０％以上の面積を占める状態を維持しつつ、所定の厚さに亘って前記単結晶の成長を継続させ、傾斜界面維持層を形成する工程を有する
請求項１３に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項１５】
前記３次元成長層をスライスする工程では、
前記傾斜界面維持層をスライスする
請求項１４に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項１６】
前記３次元成長層を形成する工程では、
前記（０００１）面を成長面として所定の厚さで前記単結晶を成長させた後に、該単結晶の前記頂面に前記複数の凹部を生じさせる
請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項１７】
前記３次元成長層を形成する工程では、
前記傾斜界面として、ｍ≧３である｛１１−２ｍ｝面を生じさせる
請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項１８】
前記３次元成長層を形成する工程では、
前記単結晶の前記頂面に前記複数の凹部を生じさせ、前記（０００１）面を消失させることで、前記３次元成長層の表面に、複数の谷部および複数の頂部を形成し、
前記主面に垂直な任意の断面を見たときに、前記複数の谷部のうちの１つを挟んで前記複数の頂部のうちで最も接近する一対の頂部同士が前記主面に沿った方向に離間した平均距離を、１００μｍ超とする
請求項１２〜１７のいずれか１項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項１９】
請求項１２〜１８のいずれか１項に記載の窒化物半導体基板の製造方法により得られる
窒化物半導体基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体基板、積層構造体、および窒化物半導体基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなる基板を下地基板（種基板）として用い、当該下地基板のうち最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である主面上に、ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなる結晶層をさらに成長させる手法が知られている。この手法によれば、所定の厚さで成長させた結晶層をスライスすることで、少なくとも１つの窒化物半導体基板を得ることができる（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−６０３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、結晶品質が良好な窒化物半導体基板を容易かつ安定的に得ることができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、
ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなり、最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である主面を有する窒化物半導体基板であって、
前記（０００１）面以外の傾斜界面を成長面として成長した傾斜界面成長領域を有し、
前記主面において前記傾斜界面成長領域が占める面積割合は、８０％以上である
窒化物半導体基板が提供される。
【０００６】
本発明の他の態様によれば、
ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなり、最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である主面を有する窒化物半導体基板であって、
前記主面内で中心を通る直線上の各位置において（０００２）面のＸ線ロッキングカーブ測定を行い、前記主面へ入射したＸ線と前記主面とがなすピーク角度を、前記直線上の位置に対してプロットし、前記ピーク角度を前記位置の１次関数で近似したときに、
前記１次関数の傾きの逆数により求められる、前記（０００１）面の曲率半径は、１５ｍ以上であり、
前記１次関数に対する、測定された前記ピーク角度の誤差は、０．０５°以下である
窒化物半導体基板が提供される。
【０００７】
本発明の更に他の態様によれば、
ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなり、鏡面化された主面を有し、前記主面に対して最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である下地基板と、
前記（０００１）面が露出した頂面を有するＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶を前記下地基板の前記主面上に直接的にエピタキシャル成長させ、前記（０００１）面以外の傾斜界面で構成される複数の凹部を前記頂面に生じさせ、前記下地基板の前記主面の上方に行くにしたがって該傾斜界面を徐々に拡大させ、（０００１）面を前記頂面から少なくとも一度消失させることにより形成される３次元成長層と、
を有し、
前記３次元成長層は、前記（０００１）面以外の傾斜界面を成長面として成長した傾斜界面成長領域を有し、
前記３次元成長層を前記主面に沿って切った沿面断面において前記傾斜界面成長領域が占める面積割合は、８０％以上である
積層構造体が提供される。
【０００８】
本発明の更に他の態様によれば、
ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなり、鏡面化された主面を有し、前記主面に対して最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である下地基板を準備する工程と、
前記（０００１）面が露出した頂面を有するＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶を前記下地基板の前記主面上に直接的にエピタキシャル成長させ、前記（０００１）面以外の傾斜界面で構成される複数の凹部を前記頂面に生じさせ、前記下地基板の前記主面の上方に行くにしたがって該傾斜界面を徐々に拡大させ、前記（０００１）面を前記頂面から少なくとも一度消失させ、３次元成長層を成長させる工程と、
前記３次元成長層をスライスし、前記窒化物半導体基板を形成する工程と、
を有する
窒化物半導体基板の製造方法が提供される。
【０００９】
本発明の更に他の態様によれば、
上述の態様に記載の窒化物半導体基板の製造方法により得られる
窒化物半導体基板が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、結晶品質が良好な窒化物半導体基板を容易かつ安定的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る窒化物半導体基板の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】（ａ）〜（ｇ）は、本発明の一実施形態に係る窒化物半導体基板の製造方法の一部を示す概略断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る窒化物半導体基板の製造方法の一部を示す概略断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る窒化物半導体基板の製造方法の一部を示す概略斜視図である。
【図５】（ａ）〜（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る窒化物半導体基板の製造方法の一部を示す概略断面図である。
【図６】（ａ）は、傾斜界面およびｃ面のそれぞれが拡大も縮小もしない基準成長条件下での成長過程を示す概略断面図であり、（ｂ）は、傾斜界面が拡大しｃ面が縮小する第１成長条件下での成長過程を示す概略断面図である。
【図７】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る窒化物半導体基板を示す概略上面図であり、（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る窒化物半導体基板のｍ軸に沿った概略断面図であり、（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る窒化物半導体基板のａ軸に沿った概略断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る窒化物半導体基板の主面を走査型電子顕微鏡により観察したカソードルミネッセンス像を示す模式図である。
【図９】（ａ）は、実験１の積層構造体の表面を光学顕微鏡により観察した観察像を示す図であり、（ｂ）は、実験１の積層構造体の断面を蛍光顕微鏡により観察した観察像を示す図である。
【図１０】実験１で得られた窒化物半導体基板Ａの主面を多光子励起顕微鏡により観察した観察像を示す模式図である。
【図１１】（ａ）は、実験１で得られた窒化物半導体基板Ａのｍ軸に沿った方向に対してＸ線回折のロッキングカーブ測定を行った結果を示す図であり、（ｂ）は、実験１で得られた窒化物半導体基板Ａのａ軸に沿った方向に対してＸ線回折のロッキングカーブ測定を行った結果を示す図である。
【図１２】（ａ）は、実験１で得られた窒化物半導体基板Ｂの所定の方向に対してＸ線回折のロッキングカーブ測定を行った結果を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）のａ軸に沿った方向に対してＸ線回折のロッキングカーブ測定を行った結果を拡大した図であり、（ｃ）は、（ａ）のｍ軸に沿った方向に対してＸ線回折のロッキングカーブ測定を行った結果を拡大した図である。
【図１３】（ａ）は、実験２での実施例の積層物における半導体層の表面を走査型電子顕微鏡により観察したカソードルミネッセンス像を示す図であり、（ｂ）は、実験２での参考例の基準積層物における半導体層の表面を走査型電子顕微鏡により観察したカソードルミネッセンス像を示す図である。
【図１４】（ａ）は、実験２での実施例の積層物におけるフォトルミネッセンスマッピング測定を行った結果を示す図であり、（ｂ）は、実験２での参考例の基準積層物におけるフォトルミネッセンスマッピング測定を行った結果を示す図である。
【図１５】実験２での、実施例の積層物および参考例の基準積層物のそれぞれの半導体層におけるフォトルミネッセンススペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜本発明の一実施形態＞
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
（１）窒化物半導体基板の製造方法
図１〜図６を用い、本実施形態に係る窒化物半導体基板の製造方法について説明する。図１は、本実施形態に係る窒化物半導体基板の製造方法を示すフローチャートである。図２（ａ）〜（ｇ）、図３（ａ）〜（ｃ）、図５（ａ）〜図５（ｂ）は、本実施形態に係る窒化物半導体基板の製造方法の一部を示す概略断面図である。図４は、本実施形態に係る窒化物半導体基板の製造方法の一部を示す概略斜視図である。なお、図４は、図３（ｂ）の時点での斜視図に相当し、下地基板１０上に成長する３次元成長層３０の一部を示している。また、図３（ｃ）〜図５（ｂ）において、点線は、転位を示している。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態に係る窒化物半導体基板の製造方法は、例えば、下地基板準備工程Ｓ１００と、３次元成長工程Ｓ２００と、スライス工程Ｓ４００と、研磨工程Ｓ５００と、を有している。
【００１５】
（Ｓ１００：下地基板準備工程）
まず、下地基板準備工程Ｓ１００において、ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなる下地基板１０を準備する。本実施形態では、下地基板１０として、例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）自立基板を準備する。
【００１６】
なお、以下では、ウルツ鉱構造を有するＩＩＩ族窒化物半導体の結晶において、＜０００１＞軸（例えば［０００１］軸）を「ｃ軸」といい、（０００１）面を「ｃ面」という。なお、（０００１）面を「＋ｃ面（ＩＩＩ族元素極性面）」といい、（０００−１）面を「−ｃ面（窒素（Ｎ）極性面）」ということがある。また、＜１−１００＞軸（例えば［１−１００］軸）を「ｍ軸」といい、｛１−１００｝面を「ｍ面」という。なお、ｍ軸は＜１０−１０＞軸と表記してもよい。また、＜１１−２０＞軸（例えば［１１−２０］軸）を「ａ軸」といい、｛１１−２０｝面を「ａ面」という。
【００１７】
本実施形態の下地基板準備工程Ｓ１００では、例えば、ＶＡＳ（Ｖｏｉｄ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）法により下地基板１０を作製する。
【００１８】
具体的には、下地基板準備工程Ｓ１００は、例えば、結晶成長用基板準備工程Ｓ１１０と、第１結晶層形成工程Ｓ１２０と、金属層形成工程Ｓ１３０と、ボイド形成工程Ｓ１４０と、第２結晶層形成工程Ｓ１５０と、剥離工程Ｓ１６０と、スライス工程Ｓ１７０と、研磨工程Ｓ１８０と、を有している。
【００１９】
（Ｓ１１０：結晶成長用基板準備工程）
まず、図２（ａ）に示すように、結晶成長用基板１（以下、「基板１」と略すことがある）を準備する。基板１は、例えば、サファイア基板である。なお、基板１は、例えば、Ｓｉ基板またはガリウム砒素（ＧａＡｓ）基板であってもよい。基板１は、例えば、成長面となる主面１ｓを有している。主面１ｓに対して最も近い低指数の結晶面は、例えば、ｃ面１ｃである。
【００２０】
本実施形態では、基板１のｃ面１ｃが、主面１ｓに対して傾斜している。基板１のｃ軸１ｃａは、主面１ｓの法線に対して所定のオフ角θ０で傾斜している。基板１の主面１ｓ内でのオフ角θ０は、主面１ｓ全体に亘って均一である。基板１の主面１ｓ内でのオフ角θ０は、後述する下地基板１０の主面１０ｓの中心におけるオフ角θ３に影響する。
【００２１】
（Ｓ１２０：第１結晶層形成工程）
次に、図２（ｂ）に示すように、例えば、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法により、所定の成長温度に加熱された基板１に対して、ＩＩＩ族原料ガスとしてのトリメチルガリウム（ＴＭＧ）ガス、窒化剤ガスとしてのアンモニアガス（ＮＨ３）およびｎ型ドーパントガスとしてのモノシラン（ＳｉＨ４）ガスを供給することで、基板１の主面１ｓ上に、第１結晶層（下地成長層）２として、低温成長ＧａＮバッファ層およびＳｉドープＧａＮ層をこの順で成長させる。このとき、低温成長ＧａＮバッファ層の厚さおよびＳｉドープＧａＮ層の厚さを、それぞれ、例えば、２０ｎｍ、０．５μｍとする。
【００２２】
（Ｓ１３０：金属層形成工程）
次に、図２（ｃ）に示すように、第１結晶層２上に金属層３を蒸着させる。金属層３としては、例えば、チタン（Ｔｉ）層とする。また、金属層３の厚さを例えば２０ｎｍとする。
【００２３】
（Ｓ１４０：ボイド形成工程）
次に、上述の基板１を電気炉内に投入し、所定のヒータを有するサセプタ上に基板１を載置する。基板１をサセプタ上に載置したら、ヒータにより基板１を加熱し、水素ガスまたは水素化物ガスを含む雰囲気中で熱処理を行う。具体的には、例えば、２０％のＮＨ３ガスを含有する水素（Ｈ２）ガス気流中において、所定の温度で２０分間熱処理を行う。なお、熱処理温度を、例えば、８５０℃以上１，１００℃以下とする。このような熱処理を行うことで、金属層３を窒化し、表面に高密度の微細な穴を有する金属窒化層５を形成する。また、上述の熱処理を行うことで、金属窒化層５の穴を介して第１結晶層２の一部をエッチングし、該第１結晶層２中に高密度のボイドを形成する。
【００２４】
これにより、図２（ｄ）に示すように、ボイド含有第１結晶層４を形成する。
【００２５】
（Ｓ１５０：第２結晶層形成工程）
次に、例えば、ハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ）法により、所定の成長温度に加熱された基板１に対して、塩化ガリウム（ＧａＣｌ）ガス、ＮＨ３ガスおよびｎ型ドーパントガスとしてのジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガスを供給することで、ボイド含有第１結晶層４および金属窒化層５上に第２結晶層（本格成長層）６としてＳｉドープＧａＮ層をエピタキシャル成長させる。なお、ｎ型ドーパントガスとして、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガスの代わりに、テトラクロロゲルマン（ＧｅＣｌ４）ガスなどを供給することで、第２結晶層６としてＧｅドープＧａＮ層をエピタキシャル成長させてもよい。
【００２６】
このとき、第２結晶層６は、ボイド含有第１結晶層４から金属窒化層５の穴を介してボイド含有第１結晶層４および金属窒化層５上に成長する。ボイド含有第１結晶層４中のボイドの一部は、第２結晶層６によって埋め込まれるが、ボイド含有第１結晶層４中のボイドの他部は、残存する。第２結晶層６と金属窒化層５との間には、当該ボイド含有第１結晶層４中に残存したボイドを起因として、平らな空隙が形成される。この空隙が後述の剥離工程Ｓ１６０での第２結晶層６の剥離を生じさせることとなる。
【００２７】
また、このとき、第２結晶層６は、基板１の配向性が引き継がれて成長する。すなわち、第２結晶層６の主面内でのオフ角θ１は、基板１の主面１ｓ内でのオフ角θ０と同様に、主面全体に亘って均一となる。
【００２８】
また、このとき、第２結晶層６の厚さを、例えば、６００μｍ以上、好ましくは１ｍｍ以上とする。なお、第２結晶層の厚さの上限値は特に限定されるものではないが、生産性向上の観点から、第２結晶層６の厚さを５０ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００２９】
（Ｓ１６０：剥離工程）
第２結晶層６の成長が終了した後、第２結晶層６を成長させるために用いたＨＶＰＥ装置を冷却する過程において、第２結晶層６は、ボイド含有第１結晶層４および金属窒化層５を境に基板１から自然に剥離する。
【００３０】
このとき、第２結晶層６には、その成長過程で生じる初期核同士が引き合うことによって、引張応力が導入されている。このため、第２結晶層６中に生じた引張応力に起因して、第２結晶層６には、その表面側が凹むように内部応力が働く。また、第２結晶層６の主面（表面）側の転位密度が低く、一方で、第２結晶層６の裏面側の転位密度が高くなっている。このため、第２結晶層６の厚さ方向の転位密度差に起因しても、第２結晶層６には、その表面側が凹むように内部応力が働く。
【００３１】
その結果、図２（ｆ）に示すように、第２結晶層６は、基板１から剥離された後に、その表面側が凹となるように反ってしまう。このため、第２結晶層６のｃ面６ｃは、第２結晶層６の主面６ｓの中心の法線方向に垂直な面に対して凹の球面状に湾曲する。第２結晶層６の主面６ｓの中心の法線に対してｃ軸６ｃａがなすオフ角θ２は、所定の分布を有する。
【００３２】
（Ｓ１７０：スライス工程）
次に、図２（ｆ）に示すように、例えば、第２結晶層６の主面６ｓの中心の法線方向に対して略垂直な切断面ＳＳに沿って、ワイヤーソーにより、第２結晶層６をスライスする。
【００３３】
これにより、図２（ｇ）に示すように、アズスライス基板としての下地基板１０を形成する。このとき、下地基板１０の厚さを、例えば、４５０μｍとする。なお、下地基板１０のオフ角θ３は、スライス方向依存性により、第２結晶層６のオフ角θ２から変化する可能性がある。
【００３４】
（Ｓ１８０：研磨工程）
次に、研磨装置により下地基板１０の両面を研磨する。これにより、下地基板１０の主面１０ｓは、鏡面化される。
【００３５】
以上の下地基板準備工程Ｓ１００により、ＧａＮの単結晶からなる下地基板１０が得られる。
【００３６】
下地基板１０の直径は、例えば、２インチ以上である。また、下地基板１０の厚さは、例えば、３００μｍ以上１ｍｍ以下である。
【００３７】
下地基板１０の主面１０ｓは、例えば、エピタキシャル成長面となる主面（下地表面）１０ｓを有している。本実施形態において、主面１０ｓに対して最も近い低指数の結晶面は、例えば、ｃ面（＋ｃ面）１０ｃである。
【００３８】
下地基板１０におけるｃ面１０ｃは、主面１０ｓに対して凹の球面状に湾曲している。ここでいう「球面状」とは、球面近似される曲面状のことを意味している。また、ここでいう「球面近似」とは、真円球面または楕円球面に対して所定の誤差の範囲内で近似されることを意味している。
【００３９】
本実施形態では、下地基板１０のｃ面１０ｃは、例えば、ｍ軸に沿った断面およびａ軸に沿った断面のそれぞれにおいて球面近似される曲面状となっている。下地基板１０でのｃ面１０ｃの曲率半径は、例えば、１ｍ以上１０ｍ未満である。
【００４０】
下地基板１０におけるｃ面１０ｃが湾曲していることで、下地基板１０の主面１０ｓの中心の法線に対してｃ軸１０ｃａのなすオフ角θ３は、所定の分布を有している。
【００４１】
本実施形態では、下地基板１０の主面１０ｓの中心におけるオフ角θ３の大きさを、例えば、０°超１°以下とする。
【００４２】
なお、下地基板１０の主面１０ｓの中心におけるオフ角θ３の大きさおよび方向は、例えば、上述のＶＡＳ法で用いる結晶成長用基板１のオフ角θ０の大きさおよび方向と、スライス工程Ｓ１７０でのスライス角度およびスライス方向とによって調整することが可能である。
【００４３】
また、本実施形態では、下地基板１０の主面１０ｓの二乗平均粗さＲＭＳを、例えば、１ｎｍ未満とする。
【００４４】
また、本実施形態では、下地基板１０が上述のＶＡＳ法により作製されるため、下地基板１０の主面１０ｓにおける転位密度が低くなっている。具体的には、下地基板１０の主面１０ｓにおける転位密度は、例えば、３×１０６ｃｍ−２以上１×１０７ｃｍ−２未満である。
【００４５】
（Ｓ２００：３次元成長工程）
下地基板１０を準備したら、図３（ａ）に示すように、主面１０ｓ上へのマスク層の形成、および主面１０ｓへの凹凸パターンの形成のうち、いずれの加工を施さない状態の下地基板１０を用いて、以下の３次元成長工程Ｓ２００を行う。なお、ここでいう「マスク層」とは、例えば、いわゆるＥＬＯ（Ｅｐｉｔａｘｉａｌ  Ｌａｔｅｒａｌ  Ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ）法において用いられ、酸化シリコンなどからなり所定の開口を有するマスク層のことを意味する。また、ここでいう「凹凸パターン」は、例えば、いわゆるペンデオエピタキシー法において用いられ、下地基板の主面を直接パターニングしたトレンチおよびリッジのうち少なくともいずれかのことを意味する。ここでいう凹凸パターンの高低差は、例えば、１００ｎｍ以上である。本実施形態の下地基板１０は、上述のような構造を有しない状態で、３次元成長工程Ｓ２００に用いられる。
【００４６】
まず、図３（ｂ）、図３（ｃ）、図４および図５（ａ）に示すように、ｃ面３０ｃが露出した頂面３０ｕを有するＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶を、下地基板１０の主面１０ｓ上に直接的にエピタキシャル成長させる。
【００４７】
このとき、ｃ面以外の傾斜界面３０ｉで囲まれて構成される複数の凹部３０ｐを単結晶の頂面３０ｕに生じさせ、下地基板１０の主面１０ｓの上方に行くにしたがって、該傾斜界面３０ｉを徐々に拡大させ、ｃ面３０ｃを徐々に縮小させる。これにより、ｃ面３０ｃを頂面３０ｕから少なくとも一度消失させる。その結果、傾斜界面３０ｉが表面に広く存在する３次元成長層３０が形成される。
【００４８】
また、このとき、３次元成長層３０において、ｃ面以外の傾斜界面３０ｉを成長面として成長させた傾斜界面成長領域７０（図中灰色部）を形成する。また、後述するように、３次元成長層３０のうち下地基板１０の主面１０ｓに沿った沿面断面において傾斜界面成長領域７０が占める面積を、例えば、８０％以上とする。
【００４９】
このように、３次元成長工程Ｓ２００では、下地基板１０の主面１０ｓをあえて荒らすように、３次元成長層３０を３次元成長させる。なお、３次元成長層３０は、このような成長形態を形成したとしても、上述のように、単結晶で成長させる。この点において、３次元成長層３０は、サファイアなどの異種基板上にＩＩＩ族窒化物半導体をエピタキシャル成長させる前に該異種基板上にアモルファスまたは多結晶として形成されるいわゆる低温バッファ層とは異なるものである。
【００５０】
本実施形態では、３次元成長層３０として、例えば、下地基板１０を構成するＩＩＩ族窒化物半導体と同じＩＩＩ族窒化物半導体からなる層をエピタキシャル成長させる。具体的には、例えば、ＨＶＰＥ法により、下地基板１０を加熱し、当該加熱された下地基板１０に対してＧａＣｌガスおよびＮＨ３ガスを供給することで、３次元成長層３０としてＧａＮ層をエピタキシャル成長させる。
【００５１】
ここで、３次元成長工程Ｓ２００では、上述の成長過程を発現させるために、例えば、所定の第１成長条件下で、３次元成長層３０を成長させる。
【００５２】
まず、図６（ａ）を用い、傾斜界面３０ｉおよびｃ面３０ｃのそれぞれが拡大も縮小もしない基準成長条件について説明する。図６（ａ）は、傾斜界面およびｃ面のそれぞれが拡大も縮小もしない基準成長条件下での成長過程を示す概略断面図である。
【００５３】
図６（ａ）において、太い実線は、単位時間ごとの３次元成長層３０の表面を示している。図６（ａ）で示されている傾斜界面３０ｉは、ｃ面３０ｃに対して最も傾斜した傾斜界面とする。また、図６（ａ）において、３次元成長層３０のうちのｃ面３０ｃの成長レートをＧｃ０とし、３次元成長層３０のうちの傾斜界面３０ｉの成長レートをＧｉとし、３次元成長層３０においてｃ面３０ｃと傾斜界面３０ｉとのなす角度をαとする。また、図６（ａ）において、ｃ面３０ｃと傾斜界面３０ｉとのなす角度αを維持したまま、３次元成長層３０が成長するものとする。なお、３次元成長層３０のｃ面３０ｃのオフ角が、ｃ面３０ｃと傾斜界面３０ｉとのなす角度αに比べて無視できるものとする。
【００５４】
図６（ａ）に示すように、傾斜界面３０ｉおよびｃ面３０ｃのそれぞれが拡大も縮小もしないとき、傾斜界面３０ｉとｃ面３０ｃとの交点の軌跡は、ｃ面３０ｃに対して垂直となる。このことから、傾斜界面３０ｉおよびｃ面３０ｃのそれぞれが拡大も縮小もしない基準成長条件は、以下の式（ａ）を満たす。
Ｇｃ０＝Ｇｉ／ｃｏｓα  ・・・（ａ）
【００５５】
次に、図６（ｂ）を用い、傾斜界面３０ｉが拡大しｃ面３０ｃが縮小する第１成長条件について説明する。図６（ｂ）は、傾斜界面が拡大しｃ面が縮小する第１成長条件下での成長過程を示す概略断面図である。
【００５６】
図６（ｂ）においても、図６（ａ）と同様に、太い実線は、単位時間ごとの３次元成長層３０の表面を示している。また、図６（ｂ）で示されている傾斜界面３０ｉも、ｃ面３０ｃに対して最も傾斜した傾斜界面とする。また、図６（ｂ）において、３次元成長層３０のうちのｃ面３０ｃの成長レートをＧｃ１とし、３次元成長層３０のうちの傾斜界面３０ｉとｃ面３０ｃとの交点の軌跡の進行レートをＲ１とする。また、傾斜界面３０ｉとｃ面３０ｃとの交点の軌跡と、ｃ面３０ｃとのなす角度のうち、狭いほうの角度をαＲ１とする。Ｒ１方向とＧｉ方向とのなす角度をα’としたとき、α’＝α＋９０−αＲ１である。なお、３次元成長層３０のｃ面３０ｃのオフ角が、ｃ面３０ｃと傾斜界面３０ｉとのなす角度αに比べて無視できるものとする。
【００５７】
図６（ｂ）に示すように、傾斜界面３０ｉとｃ面３０ｃとの交点の軌跡の進行レートＲ１は、以下の式（ｂ）で表される。
Ｒ１＝Ｇｉ／ｃｏｓα’  ・・・（ｂ）
【００５８】
また、３次元成長層３０のうちのｃ面３０ｃの成長レートＧｃ１は、以下の式（ｃ）で表される。
Ｇｃ１＝Ｒ１ｓｉｎαＲ１  ・・・（ｃ）
【００５９】
式（ｃ）に式（ｂ）を代入することで、Ｇｃ１は、Ｇｉを用いて、以下の式（ｄ）で表される。
Ｇｃ１＝ＧｉｓｉｎαＲ１／ｃｏｓ（α＋９０−αＲ１）  ・・・（ｄ）
【００６０】
傾斜界面３０ｉが拡大しｃ面３０ｃが縮小するためには、αＲ１＜９０°となることが好ましい。したがって、傾斜界面３０ｉが拡大しｃ面３０ｃが縮小する第１成長条件は、式（ｄ）とαＲ１＜９０°とにより、以下の式（１）を満たすことが好ましい。
Ｇｃ１＞Ｇｉ／ｃｏｓα  ・・・（１）
ただし、上述のように、Ｇｉは、ｃ面３０ｃに対して最も傾斜した傾斜界面３０ｉの成長レートであり、αは、ｃ面３０ｃに対して最も傾斜した傾斜界面３０ｉと、ｃ面３０ｃとのなす角度である。
【００６１】
または、第１成長条件下でのＧｃ１が、基準成長条件下でのＧｃ０よりも大きいことが好ましいと考えることもできる。このことからも、Ｇｃ１＞Ｇｃ０に式（ａ）を代入することにより、式（１）が導出されうる。
【００６２】
なお、ｃ面３０ｃに対して最も傾斜した傾斜界面３０ｉを拡大させる成長条件が最も厳しい条件となることから、第１成長条件が式（１）を満たせば、他の傾斜界面３０ｉも拡大させることが可能となる。
【００６３】
具体的には、例えば、ｃ面３０ｃに対して最も傾斜した傾斜界面３０ｉが｛１０−１１｝面であるとき、α＝６１．９５°である。したがって、第１成長条件は、例えば、以下の式（１’）を満たすことが好ましい。
Ｇｃ１＞２．１３Ｇｉ  ・・・（１’）
【００６４】
または、後述するように、例えば、傾斜界面３０ｉがｍ≧３の｛１１−２ｍ｝面である場合には、ｃ面３０ｃに対して最も傾斜した傾斜界面３０ｉが｛１１−２３｝面であるため、α＝４７．３°である。したがって、第１成長条件は、例えば、以下の式（１”）を満たすことが好ましい。
Ｇｃ１＞１．４７Ｇｉ  ・・・（１”）
【００６５】
本実施形態の第１成長条件としては、例えば、３次元成長工程Ｓ２００での成長温度を、典型的にｃ面を成長面としてＩＩＩ族窒化物層を成長させる場合での成長温度よりも低くする。具体的には、３次元成長工程Ｓ２００での成長温度を、例えば、９８０℃以上１，０２０℃以下、好ましくは１，０００℃以上１，０２０℃以下とする。
【００６６】
また、本実施形態の第１成長条件として、例えば、３次元成長工程Ｓ２００でのＩＩＩ族原料ガスとしてのＧａＣｌガスの分圧に対する窒化剤ガスとしてのＮＨ３ガスの流量の分圧の比率（以下、「Ｖ／ＩＩＩ比」ともいう）を、典型的にｃ面を成長面としてＩＩＩ族窒化物層を成長させる場合でのＶ／ＩＩＩ比よりも大きくしてもよい。具体的には、３次元成長工程Ｓ２００でのＶ／ＩＩＩ比を、例えば、２以上２０以下、好ましくは、２以上１５以下とする。
【００６７】
実際には、第１成長条件として、式（１）を満たすように、成長温度およびＶ／ＩＩＩ比のうち少なくともいずれかをそれぞれ上記範囲のなかで調整する。
【００６８】
なお、本実施形態の第１成長条件のうちの他の条件は、例えば、以下のとおりである。
成長圧力：９０〜１０５ｋＰａ、好ましくは、９０〜９５ｋＰａ
ＧａＣｌガスの分圧：１．５〜１５ｋＰａ
Ｎ２ガスの流量／Ｈ２ガスの流量：０〜１
【００６９】
ここで、本実施形態の３次元成長工程Ｓ２００は、例えば、３次元成長層３０の成長中の形態に基づいて、２つの工程に分類される。具体的には、本実施形態の３次元成長工程Ｓ２００は、例えば、傾斜界面拡大工程Ｓ２２０と、傾斜界面維持工程Ｓ２４０と、を有している。これらの工程により、３次元成長層３０は、例えば、傾斜界面拡大層３２と、傾斜界面維持層３４と、を有することとなる。
【００７０】
（Ｓ２２０：傾斜界面拡大工程）
まず、図３（ｂ）および図４に示すように、ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなる３次元成長層３０の傾斜界面拡大層３２を、上述の第１成長条件下で、下地基板１０の主面１０ｓ上に直接エピタキシャル成長させる。
【００７１】
傾斜界面拡大層３２が成長する初期段階では、下地基板１０の主面１０ｓの法線方向（ｃ軸に沿った方向）に、ｃ面３０ｃを成長面として所定の厚さで傾斜界面拡大層３２をステップフロー成長（２次元成長）させる。すなわち、鏡面化された表面を有する傾斜界面拡大層３２を、下地基板１０の主面１０ｓに沿った方向に連続的に（該主面１０ｓ全体に亘って）所定の厚さで形成する。このとき、該ｃ面３０ｃを成長面として成長した傾斜界面拡大層３２の一部（「初期層」ともいう）の厚さを、例えば、１μｍ以上１００μｍ以下、好ましくは１μｍ以上２０μｍ以下とする。
【００７２】
その後、第１成長条件下で傾斜界面拡大層３２を徐々に成長させることで、図３（ｂ）および図４に示すように、傾斜界面拡大層３２のうちｃ面３０ｃを露出させた頂面３０ｕに、ｃ面以外の傾斜界面３０ｉで構成される複数の凹部３０ｐを生じさせる。ｃ面以外の傾斜界面３０ｉで構成される複数の凹部３０ｐは、当該頂面３０ｕにランダムに形成される。これにより、ｃ面３０ｃとｃ面以外の傾斜界面３０ｉとが表面に混在する傾斜界面拡大層３２が形成される。
【００７３】
なお、ここでいう「傾斜界面３０ｉ」とは、ｃ面３０ｃに対して傾斜した成長界面のことを意味し、ｃ面以外の低指数のファセット、ｃ面以外の高指数のファセット、または面指数で表すことができない傾斜面を含んでいる。なお、ｃ面以外のファセットは、例えば、｛１１−２ｍ｝、｛１−１０ｎ｝などである。ただし、ｍおよびｎは０以外の整数である。
【００７４】
本実施形態では、上述の下地基板１０を用い、且つ、式（１）を満たすように第１成長条件を調整したことで、傾斜界面３０ｉとして、例えば、ｍ≧３である｛１１−２ｍ｝面を生じさせることができる。これにより、ｃ面３０ｃに対する｛１１−２ｍ｝面の傾斜角度を緩やかにすることができる。具体的には、該傾斜角度を４７．３°以下とすることができる。
【００７５】
第１成長条件下で傾斜界面拡大層３２をさらに成長させることで、図３（ｂ）および（ｃ）に示すように、下地基板１０の上方に行くにしたがって、傾斜界面拡大層３２において、ｃ面以外の傾斜界面３０ｉを徐々に拡大させ、ｃ面３０ｃを徐々に縮小させる。なお、このとき、下地基板１０の上方に行くにしたがって、該下地基板１０の主面１０ｓに対する、傾斜界面３０ｉがなす傾斜角度が徐々に小さくなっていく。これにより、最終的に、傾斜界面３０ｉのほとんどが、上述したｍ≧３の｛１１−２ｍ｝面となる。
【００７６】
さらに傾斜界面拡大層３２を成長させていくと、傾斜界面拡大層３２のｃ面３０ｃは頂面３０ｕから少なくとも一度消失し、傾斜界面拡大層３２の最表面（最上面）は傾斜界面３０ｉのみで構成される。これにより、錐体を連続的に結合させた傾斜界面拡大層３２が形成されることとなる。
【００７７】
このように、傾斜界面拡大層３２の頂面３０ｕにｃ面以外の傾斜界面３０ｉで構成される複数の凹部３０ｐを生じさせ、ｃ面３０ｃを消失させることで、図３（ｃ）に示すように、該傾斜界面拡大層３２の表面に、複数の谷部３０ｖおよび複数の頂部３０ｔを形成する。複数の谷部３０ｖのそれぞれは、傾斜界面拡大層３２の表面のうち下に凸の変曲点であって、ｃ面以外の傾斜界面３０ｉのそれぞれが発生した位置の上方に形成される。一方で、複数の頂部３０ｔのそれぞれは、傾斜界面拡大層３２の表面のうち上に凸の変曲点であって、ｃ面３０ｃが消失した位置またはその上方に形成される。谷部３０ｖおよび頂部３０ｔは、下地基板１０の主面１０ｓに沿った方向に交互に形成される。
【００７８】
本実施形態では、上述のように、傾斜界面拡大層３２が成長する初期段階において、下地基板１０の主面１０ｓ上に、傾斜界面３０ｉを生じさせずにｃ面３０ｃを成長面として傾斜界面拡大層３２を所定の厚さで成長させた後、傾斜界面拡大層３２の表面に、ｃ面以外の傾斜界面３０ｉを生じさせる。これにより、複数の谷部３０ｖは、下地基板１０の主面１０ｓから上方に離れた位置に形成されることとなる。
【００７９】
以上のような傾斜界面拡大層３２の成長過程により、転位は、以下のように屈曲して伝播する。具体的には、図３（ｃ）に示すように、下地基板１０内においてｃ軸に沿った方向に延在していた複数の転位は、下地基板１０から傾斜界面拡大層３２のｃ軸に沿った方向に向けて伝播する。傾斜界面拡大層３２のうちｃ面３０ｃを成長面として成長した領域では、下地基板１０から傾斜界面拡大層３２のｃ軸に沿った方向に向けて転位が伝播する。しかしながら、傾斜界面拡大層３２のｃ軸に沿った方向に伝播した転位が、傾斜界面３０ｉに露出すると、当該転位は、傾斜界面３０ｉが露出した位置で、該傾斜界面３０ｉに対して略垂直な方向に向けて屈曲して伝播する。すなわち、転位は、ｃ軸に対して傾斜した方向に屈曲して伝播する。これにより、傾斜界面拡大工程Ｓ２２０以降の工程において、一対の頂部３０ｔ間での略中央の上方において、局所的に転位が集められることとなる。その結果、後述の傾斜界面維持層３４の表面における転位密度を低減させることができる。
【００８０】
このとき、本実施形態では、下地基板１０の主面１０ｓに垂直な任意の断面を見たときに、複数の谷部３０ｖのうちの１つを挟んで複数の頂部３０ｔのうちで最も接近する一対の頂部３０ｔ同士が、下地基板１０の主面１０ｓに沿った方向に離間した平均距離（「最近接頂部間平均距離」ともいう）Ｌを、例えば、１００μｍ超とする。傾斜界面拡大工程Ｓ２２０の初期段階から下地基板１０の主面１０ｓ上に微細な六角錐状の結晶核を生じさせる場合などのように、最近接頂部間平均距離Ｌが１００μｍ以下であると、傾斜界面拡大工程Ｓ２２０以降の工程において、転位が屈曲して伝播する距離が短くなる。このため、傾斜界面拡大層３２のうち一対の頂部３０ｔ間の略中央の上方で充分に転位が集められない。その結果、後述の傾斜界面維持層３４の表面における転位密度が充分に低減されない可能性がある。これに対し、本実施形態では、最近接頂部間平均距離Ｌを１００μｍ超とすることで、傾斜界面拡大工程Ｓ２２０以降の工程において、転位が屈曲して伝播する距離を、少なくとも５０μｍ超、確保することができる。これにより、傾斜界面拡大層３２のうち一対の頂部３０ｔ間の略中央の上方に、充分に転位を集めることができる。その結果、後述の傾斜界面維持層３４の表面における転位密度を充分に低減させることができる。
【００８１】
一方で、本実施形態では、最近接頂部間平均距離Ｌを８００μｍ未満とする。最近接頂部間平均距離Ｌが８００μｍ以上であると、傾斜界面拡大層３２の谷部３０ｖから頂部３０ｔまでの高さが過剰に高くなる。このため、後述の傾斜界面維持工程Ｓ２４０において、基板５０がスライス可能となる厚さが厚くなる。これに対し、本実施形態では、最近接頂部間平均距離Ｌを８００μｍ未満とすることで、傾斜界面拡大層３２の谷部３０ｖから頂部３０ｔまでの高さを低くすることができる。これにより、後述の傾斜界面維持工程Ｓ２４０において、基板５０がスライス可能となる厚さを早く確保することができる。
【００８２】
また、このとき、傾斜界面拡大層３２には、成長過程での成長面の違いに基づいて、ｃ面３０ｃを成長面として成長したｃ面成長領域（第１ｃ面成長領域、下地側ｃ面成長領域）６０と、ｃ面以外の傾斜界面３０ｉを成長面として成長した傾斜界面成長領域７０とが形成される。
【００８３】
また、このとき、ｃ面成長領域６０では、傾斜界面３０ｉが発生した位置に谷部６０ａを形成し、ｃ面３０ｃが消失した位置に山部６０ｂを形成する。また、ｃ面成長領域６０では、山部６０ｂを挟んだ両側に、ｃ面３０ｃと傾斜界面３０ｉとの交点の軌跡として、一対の傾斜部６０ｉを形成する。
【００８４】
また、このとき、第１成長条件が式（１）を満たすことで、一対の傾斜部６０ｉのなす角度βを、例えば、７０°以下とする。
【００８５】
これらの領域については、詳細を後述する。
【００８６】
（Ｓ２４０：傾斜界面維持工程）
傾斜界面拡大層３２の表面からｃ面３０ｃを消失させた後、傾斜界面維持工程Ｓ２４０での成長条件を、傾斜界面拡大工程Ｓ２２０と同様に、上述の第１成長条件で維持する。
【００８７】
これにより、図５（ａ）に示すように、傾斜界面成長領域７０が沿面断面の８０％以上の面積を占める状態を維持しつつ、所定の厚さに亘って３次元成長層３０の成長を継続させる。その結果、傾斜界面拡大層３２上に傾斜界面維持層３４が形成される。
【００８８】
このとき、傾斜界面維持層３４の表面の一部においてｃ面３０ｃが再度出現してもよいが、上述のように、沿面断面において傾斜界面成長領域７０の占める面積割合が８０％以上となるように、傾斜界面維持層３４の表面において、主に傾斜界面３０ｉを露出させることが好ましい。沿面断面において傾斜界面成長領域７０の占める面積割合が８０％未満となると、成長中にクラックが発生する可能性がある。また、スライスおよび研磨などの加工を施すことが困難となる可能性がある。これに対し、本実施形態では、沿面断面において傾斜界面成長領域７０の占める面積割合を８０％以上とすることで、成長中のクラックの発生を抑制することができ、また、スライスおよび研磨などの加工を容易に施すことができる。
【００８９】
なお、沿面断面において傾斜界面成長領域７０の占める面積割合は、高ければ高いほどよく、１００％であることが好ましい。
【００９０】
また、このとき、第１成長条件下で、主に傾斜界面３０ｉを成長面として傾斜界面維持層３４を成長させることで、上述のように、傾斜界面拡大層３２において傾斜界面３０ｉが露出した位置で、ｃ軸に対して傾斜した方向に向けて屈曲して伝播した転位は、傾斜界面維持層３４においても同じ方向に伝播し続ける。これにより、傾斜界面維持層３４のうち、隣接する傾斜界面３０ｉの会合部で、局所的に転位が集められる。傾斜界面維持層３４において隣接する傾斜界面３０ｉの会合部に集められた複数の転位のうち、互いに相反するバーガースベクトルを有する転位同士は、会合時に消失する。また、隣接する傾斜界面３０ｉの会合部に集められた複数の転位の一部は、ループを形成し、ｃ軸に沿った方向（すなわち、傾斜界面維持層３４の表面側）に伝播することが抑制される。なお、傾斜界面維持層３４において隣接する傾斜界面３０ｉの会合部に集められた複数の転位のうちの他部は、その伝播方向をｃ軸に対して傾斜した方向からｃ軸に沿った方向に再度変化させ、傾斜界面維持層３４の表面側まで伝播する。このように複数の転位の一部を消失させたり、複数の転位の一部をｃ面拡大層４２の表面側に伝播することを抑制したりすることで、傾斜界面維持層３４の表面における転位密度を低減することができる。また、転位を局所的に集めることで、傾斜界面維持層３４のうち、転位がｃ軸に対して傾斜した方向に向けて伝播した部分の上方に、低転位密度領域を形成することができる。
【００９１】
傾斜界面維持工程Ｓ２４０では、傾斜界面維持層３４の厚さを、例えば、傾斜界面拡大層３２の谷部３０ｖから頂部３０ｔまでの高さ分に、３００μｍ以上１０ｍｍ以下を加算した厚さとする。傾斜界面維持層３４の厚さを３００μｍ以上とすることで、後述のスライス工程Ｓ４００において、傾斜界面維持層３４から少なくとも１枚以上の基板５０をスライスすることができる。一方で、傾斜界面維持層３４の厚さを１０ｍｍとすることで、最終的な厚さを６５０μｍとし、７００μｍ厚の基板５０を傾斜界面維持層３４からスライスする場合に、カーフロス２００μｍ程度を考慮しても、少なくとも１０枚の基板５０を得ることができる。
【００９２】
以上の３次元成長工程Ｓ２００により、傾斜界面拡大層３２および傾斜界面維持層３４を有する３次元成長層３０が形成される。
【００９３】
なお、以上の傾斜界面拡大工程Ｓ２２０および傾斜界面維持工程Ｓ２４０を、下地基板１０を大気暴露することなく、同一のチャンバ内で連続的に行う。これにより、傾斜界面拡大層３２および傾斜界面維持層３４の間の界面に、意図しない高酸素濃度領域（傾斜界面成長領域７０よりも過剰に高い酸素濃度を有する領域）が形成されることを抑制することができる。
【００９４】
（Ｓ４００：スライス工程）
次に、図５（ｂ）に示すように、例えば、下地基板１０の主面１０ｓと略平行な切断面に沿ってワイヤーソーにより３次元成長層３０をスライスする。これにより、アズスライス基板としての窒化物半導体基板５０（基板５０ともいう）を少なくとも１つ形成する。このとき、基板５０の厚さを、例えば、３００μｍ以上７００μｍ以下とする。
【００９５】
このとき、例えば、傾斜界面維持層３４をスライスすることで、基板５０を形成する。また、例えば、ｃ面３０ｃが頂面３０ｕから消失した位置から上方に離れた位置で、傾斜界面維持層３４をスライスする。これにより、転位が低減された基板５０を安定的に得ることができる。
【００９６】
また、このとき、基板５０のｃ面５０ｃの曲率半径（の絶対値）を、下地基板１０のｃ面１０ｃの曲率半径（の絶対値）よりも大きくすることができる。これにより、基板５０の主面５０ｓの法線に対するｃ軸５０ｃａのオフ角θのばらつきを、下地基板１０のｃ軸１０ｃａオフ角のばらつきよりも小さくすることができる。
【００９７】
（Ｓ５００：研磨工程）
次に、研磨装置により基板５０の両面を研磨する。なお、このとき、最終的な基板５０の厚さを、例えば、２５０μｍ以上６５０μｍ以下とする。
【００９８】
以上の工程Ｓ１００〜Ｓ５００により、本実施形態に係る基板５０が製造される。
【００９９】
（半導体積層物の作製工程および半導体装置の作製工程）
基板５０が製造されたら、例えば、基板５０上にＩＩＩ族窒化物半導体からなる半導体機能層をエピタキシャル成長させ、半導体積層物を作製する。半導体積層物を作製したら、半導体積層物を用いて電極等を形成し、半導体積層物をダイシングし、所定の大きさのチップを切り出す。これにより、半導体装置を作製する。
【０１００】
（２）積層構造体
次に、図５（ａ）を用い、本実施形態に係る積層構造体９０について説明する。
【０１０１】
本実施形態の積層構造体９０は、例えば、下地基板１０と、３次元成長層３０と、を有している。
【０１０２】
３次元成長層３０は、例えば、下地基板１０の主面１０ｓ上に成長している。
【０１０３】
３次元成長層３０は、例えば、ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶の頂面３０ｕに、ｃ面以外の傾斜界面３０ｉで構成される複数の凹部３０ｐを生じさせ、ｃ面３０ｃを少なくとも一度消失させることで形成されている。
【０１０４】
また、３次元成長層３０は、例えば、成長過程での成長面の違いに基づいて、ｃ面成長領域（第１低酸素濃度領域）６０と、傾斜界面成長領域（高酸素濃度領域）７０と、を有している。
【０１０５】
ｃ面成長領域６０は、ｃ面３０ｃを成長面として成長した領域である。ｃ面３０ｃが少なくとも一度消失しているため、ｃ面成長領域６０は、下地基板１０から３次元成長層３０の表面（最上面）まで連続していない。
【０１０６】
ｃ面成長領域６０は、例えば、断面視で、複数の谷部６０ａおよび複数の山部６０ｂを有する。複数の谷部６０ａのそれぞれは、断面視で、ｃ面成長領域６０のうち下に凸の変曲点であって、傾斜界面３０ｉが発生した位置に形成される。複数の谷部６０ａのうち少なくとも１つは、下地基板１０の主面１０ｓから上方に離れた位置に設けられている。一方で、複数の山部６０ｂのそれぞれは、断面視で、ｃ面成長領域６０のうち上に凸の変曲点であって、ｃ面３０ｃが消失した位置に形成される。谷部６０ａおよび山部６０ｂは、下地基板１０の主面１０ｓに沿った方向に交互に形成される。
【０１０７】
下地基板１０の主面に垂直な任意の断面を見たときに、３次元成長層３０の成長過程での最近接頂部間平均距離は、ｃ面成長領域６０の山部６０ｂ間の平均距離に相当する。ｃ面成長領域６０の山部６０ｂ間の平均距離は、例えば、１００μｍ超である。
【０１０８】
ｃ面成長領域６０は、複数の山部６０ｂのうちの１つを挟んだ両側に、ｃ面３０ｃと傾斜界面３０ｉとの交点の軌跡として設けられる一対の傾斜部６０ｉを有している。
【０１０９】
一対の傾斜部６０ｉのなす角度βは、例えば、７０°以下、好ましくは、２０°以上６５°以下である。一対の傾斜部６０ｉのなす角度βが７０°以下であることは、第１成長条件において、３次元成長層３０のうちのｃ面３０ｃに対して最も傾斜した傾斜界面３０ｉの成長レートＧｉに対する、３次元成長層３０のうちのｃ面３０ｃの成長レートＧｃ１の比率Ｇｃ１／Ｇｉが高かったことを意味する。これにより、ｃ面以外の傾斜界面３０ｉを容易に生じさせることができる。その結果、傾斜界面３０ｉが露出した位置で、転位を容易に屈曲させることが可能となる。また、一対の傾斜部６０ｉのなす角度βを７０°以下とすることで、下地基板１０の主面１０ｓの上方に、複数の谷部３０ｖおよび複数の頂部３０ｔを容易に生じさせることができる。さらに、一対の傾斜部６０ｉのなす角度βを６５°以下とすることで、ｃ面以外の傾斜界面３０ｉをさらに容易に生じさせることができ、下地基板１０の主面１０ｓの上方に、複数の谷部３０ｖおよび複数の頂部３０ｔをさらに容易に生じさせることができる。なお、一対の傾斜部６０ｉのなす角度βを２０°以上とすることで、３次元成長層３０の谷部３０ｖから頂部３０ｔまでの高さが高くなることを抑制し、基板５０がスライス可能となる厚さが過剰に厚くなることを抑制することができる。
【０１１０】
なお、ｃ面成長領域６０中の酸素濃度は、例えば、５×１０１６ｃｍ−３以下、好ましくは３×１０１６ｃｍ−３以下である。
【０１１１】
一方で、傾斜界面成長領域７０は、ｃ面以外の傾斜界面３０ｉを成長面として成長した領域である。
【０１１２】
傾斜界面成長領域７０では、ｃ面成長領域６０と比較して、酸素を取り込みやすい。このため、傾斜界面成長領域７０中の酸素濃度は、ｃ面成長領域６０中の酸素濃度よりも高くなる。なお、傾斜界面成長領域７０中に取り込まれる酸素は、例えば、ＨＶＰＥ装置内に意図せずに混入する酸素、またはＨＶＰＥ装置を構成する部材（石英部材等）から放出される酸素等である。
【０１１３】
具体的には、傾斜界面成長領域７０中の酸素濃度は、例えば、３×１０１８ｃｍ−３以上５×１０１９ｃｍ−３以下である。
【０１１４】
傾斜界面成長領域７０はｃ面成長領域６０の上に設けられている。傾斜界面成長領域７０の下面は、例えば、ｃ面成長領域６０の形状に倣って形成されている。
【０１１５】
傾斜界面成長領域７０の少なくとも一部は、下地基板１０の主面に沿って連続して設けられている。すなわち、３次元成長層３０を下地基板１０の主面１０ｓに沿って切った複数の断面（沿面断面）を見たときに、ｃ面３０ｃを成長面として成長したｃ面成長領域を含まない断面が、３次元成長層３０の厚さ方向の少なくとも一部に存在している。
【０１１６】
主に傾斜界面３０ｉを成長面として傾斜界面維持層３４を継続的に成長させたことで、３次元成長層３０を下地基板１０の主面１０ｓに沿って切った沿面断面において傾斜界面成長領域７０の占める面積割合は、例えば、８０％以上である。
【０１１７】
本実施形態では、３次元成長層３０の成長過程で、ｃ面以外の傾斜界面３０ｉが露出した位置で、該傾斜界面３０ｉに対して略垂直な方向に向けて、転位が屈曲して伝播することで、傾斜界面維持層３４では、複数の転位の一部が消失したり、複数の転位の一部が傾斜界面維持層３４の表面側に伝播することが抑制されたりしている。これにより、傾斜界面維持層３４の表面における転位密度は、下地基板１０の主面１０ｓにおける転位密度よりも低減されている。
【０１１８】
その他、本実施形態では、３次元成長層３０の表面全体は＋ｃ面により構成されており、３次元成長層３０は、極性反転区（インバージョンドメイン）を含んでいない。この点において、本実施形態の積層構造体９０は、いわゆるＤＥＥＰ（Ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ  Ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ  ｂｙ  ｔｈｅ  Ｅｐｉｔａｘｉａｌ−ｇｒｏｗｔｈ  ｗｉｔｈ  ｉｎｖｅｒｓｅ−ｐｙｒａｍｉｄａｌ  Ｐｉｔｓ）法により形成された積層構造体とは異なり、すなわち、ピットの中心に位置するコアに極性反転区を含む積層構造体とは異なっている。
【０１１９】
（３）窒化物半導体基板（窒化物半導体自立基板、窒化物結晶基板）
次に、図７および図８を用い、本実施形態に係る窒化物半導体基板５０について説明する。図７（ａ）は、本実施形態に係る窒化物半導体基板を示す概略上面図であり、（ｂ）は、本実施形態に係る窒化物半導体基板のｍ軸に沿った概略断面図であり、（ｃ）は、本実施形態に係る窒化物半導体基板のａ軸に沿った概略断面図である。図８は、本実施形態に係る窒化物半導体基板の主面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察したカソードルミネッセンス像を示す模式図である。
【０１２０】
本実施形態において、上述の製造方法によって得られる基板５０は、例えば、ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなる自立基板である。本実施形態では、基板５０は、例えば、ＧａＮ自立基板である。
【０１２１】
基板５０の直径は、例えば、２インチ以上である。また、基板５０の厚さは、例えば、３００μｍ以上１ｍｍ以下である。
【０１２２】
基板５０は、例えば、エピタキシャル成長面となる主面５０ｓを有している。本実施形態において、主面５０ｓに対して最も近い低指数の結晶面は、例えば、ｃ面５０ｃである。
【０１２３】
なお、基板５０の主面５０ｓは、例えば、鏡面化されており、基板５０の主面５０ｓの二乗平均粗さＲＭＳは、例えば、１ｎｍ未満である。
【０１２４】
（傾斜界面成長領域およびｃ面成長領域）
次に、図８を用い、基板５０の主面５０ｓの特徴について説明する。
【０１２５】
図８に示すように、基板５０は、例えば、傾斜界面３０ｉを成長面として成長した傾斜界面成長領域７０を有している。傾斜界面成長領域７０は上述のように高濃度の酸素を含んでいるため、カソードルミネッセンス像（ＣＬ像）（または多光子励起顕微鏡像（２ＰＰＬ像））では、傾斜界面成長領域７０は相対的に明るく観察される。
【０１２６】
傾斜界面成長領域７０の平面視での形状は、例えば、３次元成長層３０の成長過程で生じた凹部３０ｐの平面視での形状を反映し、略六角形の少なくとも一部を有している。傾斜界面成長領域７０の平面視での形状のうち、１つの略六角形は、他の略六角形と交差していてもよい。なお、２ＰＰＬ像では、３次元成長層３０の成長過程で生じた凹部３０ｐの稜線が、傾斜界面成長領域７０内に見えることがある。
【０１２７】
本実施形態では、主面５０ｓにおいて傾斜界面成長領域７０が占める面積割合は、例えば、８０％以上である。言い換えれば、主面５０ｓにおいて、２０％以下の面積割合で、ｃ面成長領域（第２ｃ面成長領域、表面側ｃ面成長領域）８０が存在していてもよい。主面５０ｓにおいて傾斜界面成長領域７０が占める面積割合は、１００％であることが最も好ましく、すなわち、基板５０はｃ面成長領域８０を有していなくてもよい。
【０１２８】
上述のように、傾斜界面成長領域７０中の酸素濃度は、例えば、３×１０１８ｃｍ−３以上５×１０１９ｃｍ−３以下である。ｃ面成長領域８０中の酸素濃度は、例えば、５×１０１６ｃｍ−３以下、好ましくは３×１０１６ｃｍ−３以下である。したがって、主面５０ｓ全体を平均した酸素濃度は、例えば、２．４×１０１８ｃｍ−３以上５×１０１９ｃｍ−３以下である。
【０１２９】
なお、本実施形態において、上述の製造方法によって得られる基板５０中の水素濃度は、フラックス法またはアモノサーマル法などによって得られる基板よりも低くなっている。
【０１３０】
具体的には、基板５０中の水素濃度は、例えば、１×１０１７ｃｍ−３未満、好ましくは５×１０１６ｃｍ−３以下である。
【０１３１】
（暗点）
次に、図８を用い、本実施形態の基板５０の主面５０ｓにおける暗点について説明する。なお、ここでいう「暗点」とは、転位だけでなく、異物または点欠陥を起因とした非発光中心も含んでいる。
【０１３２】
本実施形態では、ＶＡＳ法により作製された高純度のＧａＮ単結晶からなる下地基板１０を用いて基板５０が製造されているため、基板５０中に、異物または点欠陥を起因とした非発光中心が少ない。
【０１３３】
したがって、図８に示すように、基板５０の主面５０ｓのＣＬ像（または２ＰＰＬ像）において、暗点の９５％以上、好ましくは９９％以上は、異物または点欠陥を起因とした非発光中心ではなく、転位（貫通転位）ｄとなる。
【０１３４】
また、本実施形態では、上述の製造方法により、傾斜界面維持層３４において転位が局所的に集められ、傾斜界面維持層３４の表面における転位密度が、下地基板１０の主面１０ｓにおける転位密度よりも低減されている。これにより、傾斜界面維持層３４をスライスして形成される基板５０の主面５０ｓにおいても、転位密度が低減されている。
【０１３５】
また、本実施形態では、図８に示すように、上述の製造方法により、傾斜界面成長領域７０の略六角形の中心には、局所的に転位ｄが集中している。以下、傾斜界面成長領域７０内で転位ｄが相対的に集中した領域を「転位集中領域ｄｃａ」ともいう。転位集中領域ｄｃａの外側には、低転位密度領域が広く形成されている。
【０１３６】
また、本実施形態では、上述の製造方法により、加工を施さない状態の下地基板１０を用いて、３次元成長工程Ｓ２００を行ったことで、３次元成長層３０をスライスして形成される基板５０の主面５０ｓにおいて、下地基板１０の加工に起因して規則的に発生する高転位密度領域が形成されていない。言い換えれば、本実施形態の基板５０では、転位集中領域ｄｃａが存在したとしても、転位集中領域ｄｃａはランダムに配置され、転位集中領域ｄｃａでの転位密度は低くなっている。
【０１３７】
具体的には、本実施形態では、多光子励起顕微鏡により視野２５０μｍ角で基板５０の主面５０ｓを観察して暗点密度から転位密度を求めたときに、転位密度が３×１０６ｃｍ−２を超える領域が存在しない。また、転位密度が１×１０６ｃｍ−２未満である領域が主面５０ｓの８０％以上、好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上存在する。なお、ＳＥＭによっても、多光子励起顕微鏡と同様の結果が得られる。
【０１３８】
なお、本実施形態の製造方法を用いた場合では、転位密度が１×１０６ｃｍ−２未満である領域の割合の上限値は、例えば、主面５０ｓの９９％となる。
【０１３９】
言い換えれば、本実施形態では、基板５０の主面５０ｓ全体を平均した転位密度は、例えば、１×１０６ｃｍ−２未満であり、好ましくは、５．５×１０５ｃｍ−２未満であり、より好ましくは３×１０５ｃｍ−２以下である。なお、基板５０の主面５０ｓ全体を平均した転位密度の下限値は、例えば、１×１０３ｃｍ−２程度である。
【０１４０】
また、本実施形態の基板５０の主面５０ｓは、例えば、上述の３次元成長工程Ｓ２００での最近接頂部間平均距離Ｌに基づいて、少なくとも５０μｍ角の無転位領域を含んでいる。また、本実施形態の基板５０の主面５０ｓは、例えば、重ならない５０μｍ角の無転位領域を１００個／ｃｍ２以上の密度で有している。
【０１４１】
また、本実施形態では、上述のように基板５０がｃ面成長領域８０を有する場合であっても、３次元成長層３０の成長過程でｃ面３０ｃが少なくとも一度消失し、主面５０ｓ側のｃ面成長領域８０の下方において、転位が屈曲されている。これにより、例えば、主面５０ｓにおけるｃ面成長領域８０が、上述の少なくとも５０μｍ角の無転位領域を含んでいる場合がある。
【０１４２】
また、本実施形態では、上述のように転位集中領域ｄｃａでの転位密度が低くなっていることで、多光子励起顕微鏡により転位集中領域ｄｃａを含む５０μｍ角の視野で主面５０ｓを観察して暗点密度から転位密度を求めたときに、転位密度は、例えば、３×１０６ｃｍ−２未満である。なお、転位集中領域ｄｃａを含む５０μｍ角の視野では少なくとも１つの暗点が存在すると考えられることから、転位集中領域ｄｃａを含む５０μｍ角の視野での、転位密度の下限値は、例えば、４×１０４ｃｍ−２である。
【０１４３】
（基底面転位）
次に、図８を用い、本実施形態の基板５０の主面５０ｓにおける基底面転位ｂｐｄについて説明する。
【０１４４】
本実施形態では、後述の傾斜界面成長領域７０の応力相殺効果に起因して、３次元成長層３０には、結晶歪みが加わり、基底面転位が生じうる。このため、図８に示すように、３次元成長層３０をスライスして形成される基板５０の主面５０ｓのＣＬ像では、基底面転位ｂｐｄが観察されることがある。
【０１４５】
しかしながら、本実施形態では、マスク層を用いたＥＬＯ法などで得られる基板と比較して、基板５０の主面５０ｓにおける基底面転位ｂｐｄが少ない。
【０１４６】
具体的には、主面５０ｓのＣＬ像において、長さ２００μｍの任意の仮想的な線分ｌｓを引いたときに、該線分ｌｓと基底面転位ｂｐｄとの交点の数は、例えば、１０点以下、好ましくは５点以下である。なお、線分ｌｓと基底面転位ｂｐｄとの交点の数の最小値は、例えば、０点である。
【０１４７】
（バーガースベクトル）
次に、本実施形態の基板５０における転位のバーガースベクトルについて説明する。
【０１４８】
本実施形態では、上述の製造方法で用いられる下地基板１０の主面１０ｓにおける転位密度が低いため、下地基板１０上に３次元成長層３０を成長させる際に、複数の転位が結合（混合）することが少ない。これにより、３次元成長層３０から得られる基板５０内において、大きいバーガースベクトルを有する転位の生成を抑制することができる。
【０１４９】
具体的には、ａ軸方向の格子定数をａ、ｃ軸方向の格子定数をｃとしたときに、本実施形態の基板５０が有する複数の転位のうち、バーガースベクトルの大きさが、例えば、ａ、ａ＋ｃ、またはｃのうちいずれかである転位が多い。言い換えれば、基板５０の主面５０ｓの所定面積内において、複数の転位の全数に対する、バーガースベクトルの大きさが、ａ、ａ＋ｃまたはｃのうちいずれかである転位の数の割合は、例えば、９０％以上である。なお、ここでの「バーガースベクトル」は、例えば、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いた大角度収束電子回折法（ＬＡＣＢＥＤ法）により測定可能である。また、バーガースベクトルの大きさがａである転位は、刃状転位であり、バーガースベクトルの大きさがａ＋ｃである転位は、刃状転位と螺旋転位とが混合した混合転位であり、バーガースベクトルの大きさがｃである転位は、螺旋転位である。
【０１５０】
（ｃ面の曲率半径）
次に、図７を用い、本実施形態の基板５０におけるｃ面５０ｃの曲率半径について説明する。
【０１５１】
図７（ｂ）および（ｃ）に示すように、本実施形態では、基板５０の主面５０ｓに対して最も近い低指数の結晶面としてのｃ面５０ｃは、例えば、上述した基板５０の製造方法に起因して、平坦となっているか、或いは、球面状に湾曲している。なお、基板５０のｃ面５０ｃは、例えば、主面５０ｓに対して凹の球面状に湾曲していてもよいし、或いは、凸の球面状に湾曲していてもよい。または、基板５０のｃ面５０ｃは、例えば、略平坦となっていれば、主面５０ｓに対して凹の球面状に湾曲した部分と、主面５０ｓに対して凸の球面状に湾曲した部分と、を有していてもよい。
【０１５２】
本実施形態では、基板５０のｃ面５０ｃは、例えば、ｍ軸に沿った断面およびａ軸に沿った断面のそれぞれにおいて、平坦となっているか、或いは、球面近似される曲面状となっている。
【０１５３】
ここで、基板５０の主面５０ｓ内での位置のうち、ｍ軸に沿った方向の座標を「ｘ」とする。一方で、基板５０の主面５０ｓ内での位置のうち、ａ軸に沿った方向の座標を「ｙ」とする。なお、基板５０の主面５０ｓの中心の座標（ｘ，ｙ）を（０，０）とする。また、主面５０ｓの法線に対するｃ軸５０ｃａのオフ角θのうち、ｍ軸に沿った方向成分を「θｍ」とし、ａ軸に沿った方向成分を「θａ」とする。なお、θ２＝θｍ２＋θａ２である。
【０１５４】
本実施形態では、基板５０のｃ面５０ｃが上述のように平坦となっているか、或いは、球面状に湾曲していることから、オフ角ｍ軸成分θｍおよびオフ角ａ軸成分θａは、それぞれ、ｘの１次関数およびｙの１次関数で近似的に表すことができる。
【０１５５】
具体的には、例えば、主面５０ｓ内で中心を通る直線上の各位置において（０００２）面のＸ線ロッキングカーブ測定を行い、主面５０ｓへ入射したＸ線と主面５０ｓとがなすピーク角度ωを、直線上の位置に対してプロットしたときに、ピーク角度ωを位置の１次関数で近似することができる。なお、ここでいう「ピーク角度ω」とは、主面５０ｓへ入射したＸ線と主面５０ｓとがなす角度であって、回折強度が最大となる角度のことをいう。上述のように近似された１次関数の傾きの逆数により、ｃ面５０ｃの曲率半径を求めることができる。
【０１５６】
本実施形態では、基板５０のｃ面５０ｃの曲率半径は、例えば、上述した基板５０の製造方法で用いる下地基板１０のｃ面１０ｃの曲率半径よりも大きくなっている。
【０１５７】
具体的には、ｃ面５０ｃのＸ線ロッキングカーブ測定においてピーク角度ωを位置の１次関数で近似したときに、当該１次関数の傾きの逆数により求められるｃ面５０ｃの曲率半径は、例えば、１５ｍ以上、好ましくは２３ｍ以上、より好ましくは３０ｍ以上、さらに好ましくは４０ｍ以上である。
【０１５８】
本実施形態では、基板５０のｃ面５０ｃの曲率半径の上限値は、大きければ大きいほどよいため、特に限定されるものではない。基板５０のｃ面５０ｃが略平坦となる場合は、該ｃ面５０ｃの曲率半径が無限大であると考えればよい。
【０１５９】
本実施形態では、基板５０のｃ面５０ｃの曲率半径が大きいことにより、基板５０の主面５０ｓの法線に対するｃ軸５０ｃａのオフ角θのばらつきを、下地基板１０のｃ軸１０ｃａのオフ角のばらつきよりも小さくすることができる。
【０１６０】
また、本実施形態では、ｃ面５０ｃのＸ線ロッキングカーブ測定においてピーク角度ωを位置の１次関数で近似したときに、マスク層を用いたＥＬＯ法などで得られる基板と比較して、１次関数に対するωの誤差が小さい。
【０１６１】
具体的には、上述のように近似した１次関数に対する、測定されたピーク角度ωの誤差は、例えば、０．０５°以下、好ましくは０．０２°以下、より好ましくは０．０１°以下である。なお、少なくとも一部のピーク角度ωが１次関数と一致することがあるため、当該誤差の最小値は、０°である。
【０１６２】
（半導体積層物におけるフォトルミネッセンス特性）
次に、基板５０を用いて半導体積層物を作製したときの、半導体層のフォトルミネッセンス特性について説明する。
【０１６３】
本実施形態では、上述のように基板５０が高酸素濃度を有する傾斜界面成長領域７０を有しているが、基板５０を用いて半導体積層物を作製したときに、基板５０上に成長させた半導体層に対して、基板５０を起因とした結晶歪みが生じることがほとんどない。このため、基板５０上に成長させた半導体層のフォトルミネッセンスにおいて、半導体層の結晶歪みに起因したピークシフトが小さいか、或いは無い。
【０１６４】
具体的には、以下の特性が得られる。まず、所定のＩＩＩ族窒化物半導体のノンドープの単結晶からなる半導体層を基板５０の主面５０ｓ上にエピタキシャル成長させた積層物と、基板５０と同一のＩＩＩ族窒化物半導体で傾斜界面成長領域７０を有しない単結晶（すなわち、基板５０と同一のＩＩＩ族窒化物半導体のノンドープの単結晶）からなる基板上に半導体層をエピタキシャル成長させた基準積層物と、を作製する。なお、ここでいう「ノンドープ」とは、半導体が意図的に添加した不純物を含まないことを意味し、半導体が不可避不純物を含む場合を含んでいる。次に、本実施形態の積層物および基準積層物のそれぞれにおける半導体層のフォトルミネッセンスを温度差１℃未満で（例えば２７℃で）測定する。この場合に、本実施形態の積層物の半導体層における最大ピーク波長と、基準積層物の半導体層における最大ピーク波長との差は、例えば、１ｎｍ以下である。
【０１６５】
（４）本実施形態により得られる効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果が得られる。
【０１６６】
（ａ）３次元成長工程Ｓ２００において、３次元成長層３０を構成する単結晶の表面にｃ面以外の傾斜界面３０ｉを生じさせることで、傾斜界面３０ｉが露出した位置で、該傾斜界面３０ｉに対して略垂直な方向に向けて、転位を屈曲させて伝播させることができる。これにより、転位を局所的に集めることができる。転位を局所的に集めることで、互いに相反するバーガースベクトルを有する転位同士を消失させることができる。または、局所的に集められた転位がループを形成することで、転位が３次元成長層３０の表面側に伝播することを抑制することができる。このようにして、３次元成長層３０の表面における転位密度を低減することができる。その結果、下地基板１０よりも転位密度を低減させた基板５０を得ることができる。
【０１６７】
（ｂ）３次元成長工程Ｓ２００では、３次元成長層３０の頂面３０ｕから少なくとも一度ｃ面３０ｃを消失させる。これにより、下地基板１０から伝播する転位を、３次元成長層３０における傾斜界面３０ｉが露出した位置で、確実に屈曲させることができる。
【０１６８】
ここで、３次元成長工程において、ｃ面が残存した場合について考える。この場合、ｃ面が残存した部分では、下地基板から伝播した転位が、屈曲されずに略鉛直上方向に伝播し、３次元成長層の表面にまで到達する。このため、ｃ面が残存した部分の上方では、転位が低減されず、高転位密度領域が形成されてしまう。
【０１６９】
これに対し、本実施形態によれば、３次元成長工程Ｓ２００において、３次元成長層３０の頂面３０ｕから少なくとも一度ｃ面３０ｃを消失させることで、少なくとも一度、３次元成長層３０の表面をｃ面以外の傾斜界面３０ｉのみにより構成することができる。これにより、下地基板１０から伝播する転位を、３次元成長層３０の表面全体に亘って、確実に屈曲させることができる。転位を確実に屈曲させることで、複数の転位の一部を消失させ易くし、または、複数の転位の一部を３次元成長層３０の表面側に伝播し難くすることができる。その結果、３次元成長層３０から得られる基板５０の主面５０ｓ全体に亘って転位密度を低減することが可能となる。
【０１７０】
（ｃ）３次元成長工程Ｓ２００では、３次元成長層３０の表面からｃ面３０ｃを消失させた後に、傾斜界面成長領域７０が沿面断面の８０％以上の面積を占める状態を維持しつつ、所定の厚さに亘って３次元成長層３０の成長を継続させる。これにより、傾斜界面３０ｉが露出した位置で転位を屈曲させる時間を充分に確保することができる。ここで、ｃ面が消失してから直ぐにｃ面成長をさせると、転位が充分に屈曲されずに、３次元成長層の表面に向けて略鉛直方向に伝播してしまう可能性がある。これに対し、本実施形態では、ｃ面以外の傾斜界面３０ｉが露出した位置で転位を屈曲させる時間を充分に確保することで、下地基板１０から３次元成長層３０の表面に向けて略鉛直方向に転位が伝播することを抑制することができる。これにより、３次元成長層３０における転位の集中を抑制することができる。
【０１７１】
（ｄ）本実施形態では、３次元成長層３０をスライスすることで、基板５０のｃ面５０ｃの曲率半径を、下地基板１０のｃ面１０ｃの曲率半径よりも大きくすることができる。
【０１７２】
基板５０のｃ面５０ｃの曲率半径が大きくなる理由の１つとして、例えば、以下のような理由が考えられる。
【０１７３】
上述のように、３次元成長工程Ｓ２００において、ｃ面以外の傾斜界面３０ｉを成長面として３次元成長層３０を成長させることで、傾斜界面成長領域７０が形成される。傾斜界面成長領域７０では、ｃ面成長領域６０と比較して、酸素を取り込みやすい。このため、傾斜界面成長領域７０中の酸素濃度は、ｃ面成長領域６０中の酸素濃度よりも高くなる。つまり、傾斜界面成長領域７０は、高酸素濃度領域として考えることができる。
【０１７４】
このように、高酸素濃度領域中に酸素を取り込むことで、高酸素濃度領域の格子定数を、高酸素濃度領域以外の他の領域の格子定数よりも大きくすることができる（参考：Ｃｈｒｉｓ  Ｇ．  Ｖａｎ  ｄｅ  Ｗａｌｌｅ，  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｂ  ｖｏｌ．６８，  １６５２０９  （２００３））。下地基板１０、または３次元成長層３０のうちｃ面３０ｃを成長面として成長したｃ面成長領域６０には、下地基板１０のｃ面１０ｃの湾曲によって、ｃ面３０ｃの曲率中心に向かって集中する応力が加わっている。これに対して、高酸素濃度領域の格子定数を相対的に大きくすることで、高酸素濃度領域には、ｃ面３０ｃを沿面方向の外側に広げる応力を生じさせることができる。これにより、高酸素濃度領域よりも下側でｃ面３０ｃの曲率中心に向かって集中する応力と、高酸素濃度領域のｃ面３０ｃを沿面方向の外側に広げる応力とを相殺させることができる（以下、高酸素濃度領域による「応力相殺効果」ともいう）。その結果、基板５０のｃ面５０ｃの曲率半径を、下地基板１０のｃ面１０ｃの曲率半径よりも大きくすることができる。
【０１７５】
（ｅ）３次元成長工程Ｓ２００において、傾斜界面３０ｉを成長面として３次元成長層３０を成長させることで、ｃ面を成長面として半導体層を成長させる場合と比較して、３次元成長層３０の成長速度を速くすることができる。これにより、基板５０の製造におけるスループットを向上させることができる。
【０１７６】
（ｆ）３次元成長工程Ｓ２００において、沿面断面において傾斜界面成長領域７０の占める面積割合を８０％以上とすることで、上述のように３次元成長層３０の応力相殺効果を発現させることができる。これにより、３次元成長層３０の成長中におけるクラックの発生を抑制することができる。その結果、３次元成長層３０を容易に厚く成長させることが可能となる。
【０１７７】
（ｇ）３次元成長工程Ｓ２００において、沿面断面において傾斜界面成長領域７０の占める面積割合を８０％以上とすることで、ｃ面成長領域が広く占める場合と比較して、スライスおよび研磨などの加工を容易に施すことができる。
【０１７８】
以上の（ａ）〜（ｇ）のように、本実施形態では、結晶品質が良好な基板５０を容易かつ安定的に得ることができる。
【０１７９】
（ｈ）３次元成長工程Ｓ２００のうち、傾斜界面拡大層３２が成長する初期段階では、ｃ面３０ｃを成長面として所定の厚さで傾斜界面拡大層３２を２次元成長させた後に、該傾斜界面拡大層３２の頂面３０ｕに複数の凹部３０ｐを生じさせる。言い換えれば、傾斜界面拡大層３２が３次元成長し始める前に、鏡面化された表面を有する傾斜界面拡大層３２（初期層）を所定の厚さで形成する。これにより、３次元成長工程Ｓ２００において、３次元成長層３０における傾斜界面３０ｉの出現具合を、安定的に面内で均一にすることができる。
【０１８０】
（ｉ）本実施形態では、上述の下地基板１０を用い、且つ、式（１）を満たすように第１成長条件を調整することで、３次元成長工程Ｓ２００において、傾斜界面３０ｉとして、ｍ≧３である｛１１−２ｍ｝面を生じさせることができる。これにより、ｃ面３０ｃに対する｛１１−２ｍ｝面の傾斜角度を緩やかにすることができる。具体的には、該傾斜角度を４７．３°以下とすることができる。ｃ面３０ｃに対する｛１１−２ｍ｝面の傾斜角度を緩やかにすることとで、複数の頂部３０ｔの周期を長くすることができる。具体的には、下地基板１０の主面１０ｓに垂直な任意の断面を見たときに、最近接頂部間平均距離Ｌを１００μｍ超とすることができる。
【０１８１】
なお、参考までに、通常、所定のエッチャントを用い窒化物半導体基板にエッチピットを生じさせると、該基板の表面に、｛１−１０ｎ｝面により構成されるエッチピットが形成される。これに対し、本実施形態において所定の条件で成長させた３次元成長層３０の表面では、ｍ≧３である｛１１−２ｍ｝面を生じさせることができる。したがって、通常のエッチピットに比較して、本実施形態では、製法特有の傾斜界面３０ｉが形成されると考えられる。
【０１８２】
（ｊ）本実施形態では、下地基板１０の主面１０ｓに垂直な任意の断面を見たときに、最近接頂部間平均距離Ｌを１００μｍ超とすることで、転位が屈曲して伝播する距離を、少なくとも５０μｍ超、確保することができる。これにより、３次元成長層３０のうち一対の頂部３０ｔ間の略中央の上方に、充分に転位を集めることができる。その結果、３次元成長層３０の表面における転位密度を充分に低減させることができる。
【０１８３】
（ｋ）スライス工程Ｓ４００では、傾斜界面維持層３４をスライスすることで、基板５０を形成する。また、ｃ面３０ｃが頂面３０ｕから消失した位置から上方に離れた位置で、傾斜界面維持層３４をスライスする。これにより、３次元成長層３０において転位が集められる過程の部分を避けることができる。その結果、転位が低減された基板５０を安定的に得ることができる。
【０１８４】
＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態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。
【０１８５】
上述の実施形態では、下地基板１０がＧａＮ自立基板である場合について説明したが、下地基板１０は、ＧａＮ自立基板に限らず、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、窒化アルミニウムインジウムガリウム（ＡｌＩｎＧａＮ）等のＩＩＩ族窒化物半導体、すなわち、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式で表されるＩＩＩ族窒化物半導体からなる自立基板であってもよい。
【０１８６】
上述の実施形態では、基板５０がＧａＮ自立基板である場合について説明したが、基板５０は、ＧａＮ自立基板に限らず、例えば、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ等のＩＩＩ族窒化物半導体、すなわち、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式で表されるＩＩＩ族窒化物半導体からなる自立基板であってもよい。
【０１８７】
上述の実施形態では、基板５０がｎ型である場合について説明したが、基板５０はｐ型であったり、または半絶縁性を有していたりしてもよい。例えば、基板５０を用いて高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）としての半導体装置を製造する場合には、基板５０は、半絶縁性を有していることが好ましい。
【０１８８】
上述の実施形態では、３次元成長工程Ｓ２００において、第１成長条件として主に成長温度を調整する場合について説明したが、第１成長条件が式（１）を満たせば、当該第１成長条件として、成長温度以外の成長条件を調整したり、成長温度と成長温度以外の成長条件とを組み合わせて調整したりしてもよい。
【０１８９】
上述の実施形態では、傾斜界面維持工程Ｓ２４０での成長条件を、傾斜界面拡大工程Ｓ２２０と同様に、上述の第１成長条件で維持する場合について説明したが、傾斜界面維持工程Ｓ２４０での成長条件が第１成長条件を満たせば、該傾斜界面維持工程Ｓ２４０での成長条件を、傾斜界面拡大工程Ｓ２２０での成長条件と異ならせてもよい。
【０１９０】
上述の実施形態では、スライス工程Ｓ１７０およびスライス工程Ｓ４００において、ワイヤーソーを用い、第２結晶層６または傾斜界面維持層３４をスライスする場合について説明したが、例えば、外周刃スライサー、内周刃スライサー、放電加工機等を用いてもよい。
【０１９１】
上述の実施形態では、積層構造体９０のうちの傾斜界面維持層３４をスライスすることで、基板５０を得る場合について説明したが、この場合に限られない。例えば、積層構造体９０をそのまま用いて、半導体装置を作製するための半導体積層物を製造してもよい。具体的には、積層構造体９０を作製したら、半導体積層物作製工程において、積層構造体９０上に半導体機能層をエピタキシャル成長させ、半導体積層物を作製する。半導体積層物を作製したら、積層構造体９０の裏面側を研磨し、積層構造体９０のうち、下地基板１０と、傾斜界面拡大層３２と、を除去する。これにより、上述の実施形態と同様に、傾斜界面維持層３４と、半導体機能層と、を有する半導体積層物が得られる。この場合によれば、基板５０を得るためのスライス工程Ｓ４００および研磨工程Ｓ５００を省略することができる。
【実施例】
【０１９２】
以下、本発明の効果を裏付ける各種実験結果について説明する。
【０１９３】
（１）実験１
（１−１）窒化物半導体基板の作製
以下のようにして、実施例および比較例の窒化物半導体基板を作製した。なお、実施例については、窒化物半導体基板をスライスする前の積層構造体も作製した。
【０１９４】
［実施例の窒化物半導体基板の作製条件］
（下地基板）
材質：ＧａＮ
作製方法：ＶＡＳ法
直径：２インチ
厚さ：５５０μｍ
主面に対して最も近い低指数の結晶面：ｃ面
主面に対するマスク層等のパターン加工なし。
（３次元成長層）
材質：ＧａＮ
成長方法：ＨＶＰＥ法
第１成長条件：
成長温度を９８０℃以上１，０２０℃以下とし、Ｖ／ＩＩＩ比を２以上２０以下とした。このとき、第１成長条件が式（１）を満たすように、成長温度およびＶ／ＩＩＩ比のうち少なくともいずれかをそれぞれ上記範囲のなかで調整した。
３次元成長層の厚さ：約１．４５ｍｍ
（スライス条件）
窒化物半導体基板の厚さ：４００μｍ
カーフロス：２００μｍ
なお、実施例では、スライス位置が異なる２つの窒化物半導体基板ＡおよびＢを作製した。なお、基板Ｂは基板Ａよりも下地基板に近い側でスライスした。
（研磨条件）
研磨厚さ：２００μｍ
【０１９５】
［比較例の窒化物半導体基板の作製条件］
（下地基板）
材質：ＧａＮ
作製方法：ＶＡＳ法
直径：２インチ
厚さ：４００μｍ
主面に対して最も近い低指数の結晶面：ｃ面
主面に対するマスク層等のパターン加工なし。
（結晶層）
材質：ＧａＮ
成長方法：ＨＶＰＥ法
成長温度：１，０５０℃
Ｖ／ＩＩＩ比：２
（すなわち結晶層はｃ面を成長面としてステップフロー成長させた。）
下地基板の主面から結晶層の表面までの厚さ：２ｍｍ
（スライス条件および研磨条件）
実施例と同じ。
【０１９６】
（１−２）評価
（積層構造体の観察）
蛍光顕微鏡を用い、実施例の窒化物半導体基板をスライスする前の積層構造体の断面を観察した。なお、光学顕微鏡を用い、積層構造体の表面も観察した。
【０１９７】
（多光子励起顕微鏡による窒化物半導体基板の観察）
多光子励起顕微鏡を用い、下地基板、比較例の窒化物半導体基板、および実施例の窒化物半導体基板のそれぞれの主面を観察した。このとき、視野２５０μｍごとに主面全体に亘って暗点密度を測定することで、転位密度を測定した。なお、これらの基板における暗点の全てが貫通転位であることは、厚さ方向に焦点をずらして測定することにより確認している。また、このとき、視野２５０μｍでの全測定領域数に対する、転位密度が１×１０６ｃｍ−２未満である領域（低転位密度領域）の数の割合を求めた。なお、ここでいう「低転位密度領域」とは、後述の結果で示すように、３次元成長工程を行わずに結晶層を成長させた比較例の、結晶層の主面における平均転位密度よりも低い転位密度を有する領域のことを意味する。
【０１９８】
（Ｘ線ロッキングカーブ測定）
下地基板、比較例の窒化物半導体基板、および実施例の窒化物半導体基板のそれぞれの、（０００２）面のＸ線ロッキングカーブ測定を行った。このとき、それぞれの基板の主面内のうち、中心を通りｍ軸方向およびａ軸方向のそれぞれに沿った直線上で、５ｍｍ間隔で設定した複数の測定点において、該測定を行った。測定の結果、主面へ入射したＸ線と主面とがなすピーク角度ωを、直線上の位置に対してプロットし、ピーク角度ωを位置の１次関数で近似した。当該１次関数の傾きの逆数により、ｃ面の曲率半径を求めた。
【０１９９】
（１−３）結果
結果を表１に示す。
【０２００】
【表１】
2020125215.tif 000003
【０２０１】
（積層構造体の観察結果）
図９（ａ）は、実験１の積層構造体の表面を光学顕微鏡により観察した観察像を示す図であり、図９（ｂ）は、実験１の積層構造体の断面を蛍光顕微鏡により観察した観察像を示す図である。なお、図９（ｂ）は、＜１１−２０＞軸に沿った断面である。
【０２０２】
図９（ｂ）に示すように、実施例の積層構造体では、３次元成長層は、成長過程での成長面の違い（すなわち、酸素濃度の違い）に基づいて、ｃ面を成長面として成長したｃ面成長領域と、傾斜界面を成長面として成長した傾斜界面成長領域と、を有していた。
【０２０３】
ｃ面が少なくとも一度消失したため、ｃ面成長領域は、下地基板から３次元成長層の表面（最上面）まで連続していなかった。
【０２０４】
傾斜界面成長領域の少なくとも一部は、下地基板の主面に沿って連続して設けられていた。すなわち、３次元成長層を下地基板の主面に沿って切った複数の断面を見たときに、ｃ面を成長面として成長したｃ面成長領域を含まない断面が、３次元成長層の厚さ方向の少なくとも一部に存在していたことを確認した。
【０２０５】
ｃ面成長領域は、複数の谷部および複数の山部を有していた。ｃ面成長領域のうち一対の傾斜部のなす角度の平均値は、およそ５２°だった。また、最近接頂部間平均距離は、およそ２３４μｍであった。
【０２０６】
図９（ａ）に示すように、３次元成長層の表面には、ｃ面以外の傾斜界面で構成される複数の凹部が生じていた。３次元成長層の表面に生じた凹部内には、光って見える面が６つ形成され、すなわち、凹部は６つの傾斜界面を有していた。
【０２０７】
下地基板のオリエンテーションフラットの方向から考えて、凹部内の稜線は、＜１−１００＞軸方向に沿っており、また、凹部を構成する傾斜界面は、＜１１−２０＞軸から傾斜した方向を法線方向とする面（すなわち｛１１−２ｍ｝面）であった。
【０２０８】
図９（ｂ）に示した＜１１−２０＞軸に沿った方向の断面において、３次元成長層における傾斜界面の、下地基板の主面に対する角度は、約４７°以下であった。
【０２０９】
ここで、ＧａＮの｛０００１｝面に対する｛１１−２ｍ｝の角度は、以下のとおりである。
｛１１−２１｝面：７２．９°
｛１１−２２｝面：５８．４°
｛１１−２３｝面：４７．３°
｛１１−２４｝面：３９．１°
【０２１０】
以上のことから、３次元成長層の表面に生じた傾斜界面は、ｍ≧３の｛１１−２ｍ｝面であることを確認した。また、傾斜界面の多くは、｛１１−２３｝面であることを確認した。
【０２１１】
（多光子励起顕微鏡による窒化物半導体基板の観察結果）
図１０は、実験１で得られた窒化物半導体基板Ａの主面を多光子励起顕微鏡により観察した観察像を示す模式図である。
【０２１２】
図１０に示すように、実施例の窒化物半導体基板は、相対的に明るく観察される傾斜界面成長領域を有していた。実施例の窒化物半導体基板の主面において傾斜界面成長領域が占める面積割合は、８０％以上であった。
【０２１３】
表１に示すように、実施例の窒化物半導体基板では、主面における平均転位密度が、下地基板および比較例の窒化物半導体基板に比べて、大幅に低減され、５．５×１０５ｃｍ−２未満であった。比較例のように結晶層を厚く成長させた場合であっても、窒化物半導体基板の転位密度は下地基板よりも低減されるが、実施例の窒化物半導体基板では、転位密度が比較例よりもさらに低減されていた。
【０２１４】
また、実施例の窒化物半導体基板では、転位密度が３×１０６ｃｍ−２を超える領域が存在しなかった。また、実施例の窒化物半導体基板では、転位密度が１×１０６ｃｍ−２未満である領域（低転位密度領域）が主面の９０％以上存在していた。
【０２１５】
また、図１０に示すように、実施例の窒化物半導体基板の主面は、少なくとも５０μｍ角の無転位領域を含んでいた。また、実施例の窒化物半導体基板の主面は、重ならない５０μｍ角の無転位領域を１００個／ｃｍ２以上の密度で有していた。さらに、暗く観察されたｃ面成長領域を拡大して確認したところ、当該ｃ面成長領域が、少なくとも５０μｍ角の無転位領域を有していた。
【０２１６】
さらに、多光子励起顕微鏡により転位集中領域ｄｃａを含む５０μｍ角の視野で実施例の窒化物半導体基板の主面を観察して暗点密度から転位密度を求めたときに、転位密度は、３×１０６ｃｍ−２未満であった。
【０２１７】
なお、図１０に示すように、実施例の窒化物半導体基板は、基底面転位を有していた。実施例の窒化物半導体基板のＣＬ像を観察したところ、当該主面のＣＬ像において、長さ２００μｍの任意の仮想的な線分を引いたときに、該線分と基底面転位との交点の数は、１０点以下であった。
【０２１８】
（ｃ面の曲率半径）
次に、表１、図１１（ａ）〜図１２（ｃ）を用い、ｃ面の曲率半径について説明する。
【０２１９】
図１１（ａ）は、実験１で得られた窒化物半導体基板Ａのｍ軸に沿った方向に対してＸ線回折のロッキングカーブ測定を行った結果を示す図であり、（ｂ）は、実験１で得られた窒化物半導体基板Ａのａ軸に沿った方向に対してＸ線回折のロッキングカーブ測定を行った結果を示す図である。図１２（ａ）は、実験１で得られた窒化物半導体基板Ｂの所定の方向に対してＸ線回折のロッキングカーブ測定を行った結果を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）のａ軸に沿った方向に対してＸ線回折のロッキングカーブ測定を行った結果を拡大した図であり、（ｃ）は、（ａ）のｍ軸に沿った方向に対してＸ線回折のロッキングカーブ測定を行った結果を拡大した図である。
【０２２０】
なお、上記した表１において、下地基板および比較例の窒化物半導体基板のそれぞれにおけるｃ面は、凹の球面状に湾曲していた。
【０２２１】
表１、図１１（ａ）〜図１２（ｃ）に示すように、実施例の窒化物半導体基板におけるｃ面の曲率半径（の絶対値）は、下地基板および比較例の窒化物半導体基板のそれぞれにおけるｃ面の曲率半径に比べて大きくなり、３０ｍ以上であった。比較例のように結晶層を厚く成長させた場合であっても、窒化物半導体基板におけるｃ面の曲率半径が下地基板のｃ面の曲率半径よりも大きくなるが、実施例の窒化物半導体基板におけるｃ面の曲率半径は、比較例の窒化物半導体基板におけるｃ面の曲率半径よりもさらに大きくなっていた。
【０２２２】
また、図１２（ａ）〜（ｃ）に示すように、実施例の積層構造体のうち下地基板に近い側からスライスした窒化物半導体基板Ｂでは、ｃ面が主面に対して若干凹となっていたが、ｃ面の曲率半径が大きく、ｃ面がほぼ平坦であった。図１２（ｂ）および（ｃ）における拡大した測定結果によれば、窒化物半導体基板Ｂのｃ面が、主面に対して凹の球面状に湾曲した部分と、主面に対して凸の球面状に湾曲した部分と、を有していた。
【０２２３】
一方、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、実施例の積層構造体のうち表面に近い側からスライスした窒化物半導体基板Ａでは、ｃ面が主面に対して凸の球面状に湾曲していた。また、窒化物半導体基板Ａにおけるｃ面の曲率半径の絶対値は、窒化物半導体基板Ｂにおけるｃ面の曲率半径の絶対値よりも小さかった。
【０２２４】
また、実施例の窒化物半導体基板ＡおよびＢでは、ｃ面のＸ線ロッキングカーブ測定においてピーク角度ωを位置の１次関数で近似したときに、１次関数に対する誤差が小さかった。具体的には、上述のように近似した１次関数に対する、測定されたピーク角度ωの誤差は、０．０１°以下であった。
【０２２５】
（実験１のまとめ）
以上の実施例によれば、３次元成長工程において、式（１）を満たすように第１成長条件を調整した。これにより、３次元成長層の成長過程で、ｃ面を少なくとも一度確実に消失させることができた。ｃ面を少なくとも一度消失させたことで、３次元成長層における傾斜界面が露出した位置で、転位を確実に屈曲させることができた。その結果、窒化物半導体基板の主面における転位密度を低減することができたことを確認した。
【０２２６】
また、実施例によれば、上述の下地基板を用い、かつ、式（１）を満たすように第１成長条件を調整したことで、傾斜界面として、ｍ≧３である｛１１−２ｍ｝面を生じさせることができた。これにより、３次元成長層において、最近接頂部間平均距離を１００μｍ超とすることができた。その結果、窒化物半導体基板の主面における転位密度を充分に低減させることができたことを確認した。また、最近接頂部間平均距離を１００μｍ超とすることで、少なくとも５０μｍ角の無転位領域を形成することができたことを確認した。
【０２２７】
また、実施例によれば、傾斜界面成長領域の応力相殺効果によって、窒化物半導体基板のｃ面の曲率半径を、下地基板のｃ面の曲率半径よりも大きくすることができ、窒化物半導体基板におけるｃ軸のオフ角のばらつきを、下地基板におけるｃ軸のオフ角のばらつきを小さくすることができたことを確認した。
【０２２８】
なお、実施例では、傾斜界面成長領域の応力相殺効果によって、ｃ面が、積層構造体の下地基板側から表面側に向けて凹から凸へ変化していることを確認した。したがって、積層構造体からスライスする厚さ方向の位置を最適化すれば、ｃ面が極めて平坦な窒化物半導体基板を得ることができると考えられる。
【０２２９】
（２）実験２
（２−１）積層物の作製
下地基板、および実施例の窒化物半導体基板Ａのそれぞれを用い、以下の積層物を作製した。
【０２３０】
［実施例の積層物の作製条件］
（基板）
実施例の窒化物半導体基板Ａ
（半導体層）
材質：ＧａＮ
成長方法：ＭＯＶＰＥ法
成長条件：ノンドープのＧａＮをｃ面を成長面としてステップフロー成長させる条件
半導体層の厚さ：２μｍ
【０２３１】
［参考例の基準積層物の作製条件］
（基板）
実験１で用いた下地基板（すなわち傾斜界面成長領域を含まない基板）
（半導体層）
実施例の積層物における半導体層の条件と同様。
【０２３２】
（２−２）評価
（積層物の観察）
ＳＥＭを用い、実施例の積層物、および参考例の基準積層物のそれぞれにおける半導体層の表面のＣＬ像を観察した。
【０２３３】
（フォトルミネッセンス測定）
堀場製作所製のＬａｂＲＡＭ  ＨＲ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎを用い、実施例の積層物、および参考例の基準積層物のそれぞれにおける半導体層のフォトルミネッセンス（ＰＬ）マッピング測定を行った。このとき、励起光源として、波長が３２５ｎｍでありパワーが１．２５ｍＷであるＨｅ−Ｃｄレーザを用いた。また、レーザのスポットサイズは直径５μｍとした。すなわち、照射強度は６．４×１０３Ｗｃｍ−２とした。また、測定間隔は、５００μｍとし。なお、実施例の積層物、および参考例の基準積層物のそれぞれにおける半導体層のＰＬマッピング測定を、温度２７℃かつ温度差１℃未満の条件下で測定した。
【０２３４】
（２−３）結果
（積層物の観察結果）
図１３（ａ）は、実験２での実施例の積層物における半導体層の表面を走査型電子顕微鏡により観察したカソードルミネッセンス像を示す図であり、（ｂ）は、実験２での参考例の基準積層物における半導体層の表面を走査型電子顕微鏡により観察したカソードルミネッセンス像を示す図である。
【０２３５】
図１３（ｂ）に示すように、参考例の半導体層では、下地基板の転位を引き継いだ転位が多く見られた。また、参考例の半導体層では、半導体層の表面モフォロジに対応した微視的な発光ムラが見られた。
【０２３６】
これに対し、図１３（ａ）に示すように、実施例の半導体層では、窒化物半導体基板の転位集中領域における転位のみが引き継がれ、転位集中領域以外の領域では転位が少なかった。また、実施例の半導体層は、少なくとも５０μｍ角の無転位領域を有していた。また、実施例の半導体層では、発光ムラが見られなかったことから、実施例の半導体層の表面が平坦であったことを確認した。
【０２３７】
（ＰＬ測定結果）
図１４（ａ）は、実験２での実施例の積層物におけるフォトルミネッセンスマッピング測定を行った結果を示す図であり、（ｂ）は、実験２での参考例の基準積層物におけるフォトルミネッセンスマッピング測定を行った結果を示す図である。
【０２３８】
図１４（ａ）に示すように、実施例の積層物の全面をＰＬマッピング測定した結果によれば、図１４（ｂ）に示した比較例の結果と同様に、巨視的な発光ムラは見られなかった。
【０２３９】
図１５は、実験２での、実施例の積層物および参考例の基準積層物のそれぞれの半導体層におけるフォトルミネッセンススペクトルである。
【０２４０】
図１５に示すように、実施例の積層物の半導体層における最大ピーク波長と、参考例の基準積層物の半導体層における最大ピーク波長との差は、１ｎｍ以下であった。つまり、実施例の半導体層のバンド端発光はピークシフトしていなかった。
【０２４１】
（まとめ）
以上の実施例によれば、実施例の積層物における半導体層の表面は平坦であり、当該半導体層のバンド端発光はピークシフトしていなかった。このことから、実施例の窒化物半導体基板上に成長させた半導体層に対して、当該基板を起因とした結晶歪みが生じていなかったことを確認した。つまり、実施例の窒化物半導体基板は、発光素子などを作製するための基板として充分に実用可能であることを実証した。
【０２４２】
＜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。
【０２４３】
（付記１）
ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなり、最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である主面を有する窒化物半導体基板であって、
前記（０００１）面以外の傾斜界面を成長面として成長した傾斜界面成長領域を有し、
前記主面において前記傾斜界面成長領域が占める面積割合は、８０％以上である
窒化物半導体基板。
【０２４４】
（付記２）
前記主面内で中心を通る直線上の各位置において（０００２）面のＸ線ロッキングカーブ測定を行い、前記主面へ入射したＸ線と前記主面とがなすピーク角度ωを、前記直線上の位置に対してプロットし、前記ピーク角度ωを前記位置の１次関数で近似したときに、
前記１次関数の傾きの逆数により求められる前記（０００１）面の曲率半径は、１５ｍ以上であり、
前記１次関数に対する、測定された前記ピーク角度ωの誤差は、０．０５°以下である
付記１に記載の窒化物半導体基板。
【０２４５】
（付記３）
多光子励起顕微鏡により視野２５０μｍ角で前記主面を観察して暗点密度から転位密度を求めたときに、転位密度が３×１０６ｃｍ−２を超える領域が前記主面に存在しない
付記１又は２に記載の窒化物半導体基板。
【０２４６】
（付記４）
前記（０００１）面を成長面として成長したｃ面成長領域を有しない
付記１〜３のいずれか１つに記載の窒化物半導体基板。
【０２４７】
（付記５）
前記（０００１）面を成長面として成長したｃ面成長領域を有し、
前記主面における前記ｃ面成長領域は、少なくとも５０μｍ角の無転位領域を含む
付記１〜３のいずれか１つに記載の窒化物半導体基板。
【０２４８】
（付記６）
転位が相対的に集中した転位集中領域を有し、
多光子励起顕微鏡により前記転位集中領域を含む５０μｍ角の視野で前記主面を観察して暗点密度から転位密度を求めたときに、転位密度は、３×１０６ｃｍ−２未満である
付記１〜５のいずれか１つに記載の窒化物半導体基板。
【０２４９】
（付記７）
前記主面のカソードルミネッセンス像において長さ２００μｍの任意の仮想的な線分を引いたときに、該線分と基底面転位との交点の数は、１０点以下である
付記１〜６のいずれか１つに記載の窒化物半導体基板。
【０２５０】
（付記８）
所定のＩＩＩ族窒化物半導体のノンドープの単結晶からなる半導体層を前記主面上にエピタキシャル成長させた積層物と、前記窒化物半導体基板と同一のＩＩＩ族窒化物半導体で前記傾斜界面成長領域を有しない単結晶からなる基板上に前記半導体層をエピタキシャル成長させた基準積層物と、を作製し、前記積層物および前記基準積層物のそれぞれにおける前記半導体層のフォトルミネッセンスを温度差１℃未満で測定した場合に、
前記積層物の前記半導体層における最大ピーク波長と、前記基準積層物の前記半導体層における最大ピーク波長との差は、１ｎｍ以下である
付記１〜７のいずれか１つに記載の窒化物半導体基板。
【０２５１】
（付記９）
ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなり、鏡面化された主面を有し、前記主面に対して最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である下地基板と、
前記（０００１）面が露出した頂面を有するＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶を前記下地基板の前記主面上に直接的にエピタキシャル成長させ、前記（０００１）面以外の傾斜界面で構成される複数の凹部を前記頂面に生じさせ、前記下地基板の前記主面の上方に行くにしたがって該傾斜界面を徐々に拡大させ、（０００１）面を前記頂面から少なくとも一度消失させることにより形成される３次元成長層と、
を有し、
前記３次元成長層は、前記傾斜界面を成長面として成長した傾斜界面成長領域を有し、
前記３次元成長層を前記主面に沿って切った沿面断面において前記傾斜界面成長領域が占める面積割合は、８０％以上である
積層構造体。
【０２５２】
（付記１０）
前記３次元成長層において前記（０００１）面を成長面として成長したｃ面成長領域は、前記下地基板から前記３次元成長層の表面まで連続していない
付記９に記載の積層構造体。
【０２５３】
（付記１１）
前記３次元成長層を前記主面に沿って切った複数の断面を見たときに、前記（０００１）面を成長面として成長したｃ面成長領域を含まない断面が、前記３次元成長層の厚さ方向の少なくとも一部に存在する
付記９又は１０に記載の積層構造体。
【０２５４】
（付記１２）
ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなり、鏡面化された主面を有し、前記主面に対して最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である下地基板を準備する工程と、
前記（０００１）面が露出した頂面を有するＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶を前記下地基板の前記主面上に直接的にエピタキシャル成長させ、前記（０００１）面以外の傾斜界面で構成される複数の凹部を前記頂面に生じさせ、前記下地基板の前記主面の上方に行くにしたがって該傾斜界面を徐々に拡大させ、前記（０００１）面を前記頂面から少なくとも一度消失させ、３次元成長層を成長させる工程と、
前記３次元成長層をスライスし、窒化物半導体基板を形成する工程と、
を有する
窒化物半導体基板の製造方法。
【０２５５】
（付記１３）
前記３次元成長層を成長させる工程では、
前記３次元成長層において前記傾斜界面を成長面として成長させた傾斜界面成長領域を形成し、
前記３次元成長層を前記主面に沿って切った沿面断面において前記傾斜界面成長領域が占める面積割合を、８０％以上とする
付記１２に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
【０２５６】
（付記１４）
前記３次元成長層を形成する工程は、
前記（０００１）面を前記頂面から消失させた後に、前記傾斜界面成長領域が前記沿面断面の８０％以上の面積を占める状態を維持しつつ、所定の厚さに亘って前記単結晶の成長を継続させ、傾斜界面維持層を形成する工程を有する
付記１３に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
【０２５７】
（付記１５）
前記３次元成長層をスライスする工程では、
前記傾斜界面維持層をスライスする
付記１４に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
【０２５８】
（付記１６）
前記３次元成長層をスライスする工程では、
前記（０００１）面が前記頂面から消失した位置から上方に離れた位置で、前記傾斜界面維持層をスライスする
付記１５に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
【０２５９】
（付記１７）
前記３次元成長層を形成する工程では、
前記（０００１）面を成長面として所定の厚さで前記単結晶を成長させた後に、該単結晶の前記頂面に前記複数の凹部を生じさせる
付記１２〜１６のいずれか１つに記載の窒化物半導体基板の製造方法。
【０２６０】
（付記１８）
前記３次元成長層を形成する工程では、
前記傾斜界面として、ｍ≧３である｛１１−２ｍ｝面を生じさせる
付記１２〜１７のいずれか１つに記載の窒化物半導体基板の製造方法。
【０２６１】
（付記１９）
前記３次元成長層を形成する工程では、
前記単結晶の前記頂面に前記複数の凹部を生じさせ、前記（０００１）面を消失させることで、前記３次元成長層の表面に、複数の谷部および複数の頂部を形成し、
前記主面に垂直な任意の断面を見たときに、前記複数の谷部のうちの１つを挟んで前記複数の頂部のうちで最も接近する一対の頂部同士が前記主面に沿った方向に離間した平均距離を、１００μｍ超とする
付記１２〜１８のいずれか１つに記載の窒化物半導体基板の製造方法。
【０２６２】
（付記２０）
前記３次元成長層を形成する工程では、
最も接近する前記一対の頂部同士の前記平均距離を、８００μｍ未満とする
付記１２〜１９のいずれか１つに記載の窒化物半導体基板の製造方法。
【０２６３】
（付記２１）
前記下地基板を準備する工程では、
前記（０００１）面が前記主面に対して凹の球面状に湾曲した前記下地基板を準備し、
前記３次元成長層をスライスする工程では、
前記窒化物半導体基板の前記（０００１）面の曲率半径を、前記下地基板の前記（０００１）面の曲率半径よりも大きくする
付記１２〜２０のいずれか１つに記載の窒化物半導体基板の製造方法。
【０２６４】
（付記２２）
付記１２〜２１のいずれか１つに記載の窒化物半導体基板の製造方法により得られる
窒化物半導体基板。
【符号の説明】
【０２６５】
１０  下地基板
３０  ３次元成長層
５０  窒化物半導体基板（基板）
【図１】
2020125215.tif 000004
【図２】
2020125215.tif 000005
【図３】
2020125215.tif 000006
【図４】
2020125215.tif 000007
【図５】
2020125215.tif 000008
【図６】
2020125215.tif 000009
【図７】
2020125215.tif 000010
【図８】
2020125215.tif 000011
【図９】
2020125215.tif 000012
【図１０】
2020125215.tif 000013
【図１１】
2020125215.tif 000014
【図１２】
2020125215.tif 000015
【図１３】
2020125215.tif 000016
【図１４】
2020125215.tif 000017
【図１５】
2020125215.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月20日(2019.11.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなり、最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である主面を有する窒化物半導体基板であって、
前記（０００１）面以外の傾斜界面を成長面として成長した傾斜界面成長領域を有し、
前記主面において前記傾斜界面成長領域が占める面積割合は、８０％以上であり、
多光子励起顕微鏡により視野２５０μｍ角で前記主面を観察して暗点密度から転位密度を求めたときに、転位密度が３×１０６ｃｍ−２を超える領域が前記主面に存在せず、
前記主面は、重ならない５０μｍ角の無転位領域を１００個／ｃｍ２以上の密度で有する
窒化物半導体基板。
【請求項２】
前記主面内で中心を通る直線上の各位置において（０００２）面のＸ線ロッキングカーブ測定を行い、前記主面へ入射したＸ線と前記主面とがなすピーク角度ωを、前記直線上の位置に対してプロットし、前記ピーク角度ωを前記位置の１次関数で近似したときに、
前記１次関数の傾きの逆数により求められる前記（０００１）面の曲率半径は、１５ｍ以上であり、
前記１次関数に対する、測定された前記ピーク角度ωの誤差は、０．０５°以下である
請求項１に記載の窒化物半導体基板。
【請求項３】
前記（０００１）面を成長面として成長したｃ面成長領域を有しない
請求項１又は２に記載の窒化物半導体基板。
【請求項４】
前記（０００１）面を成長面として成長したｃ面成長領域を有し、
前記主面における前記ｃ面成長領域は、少なくとも５０μｍ角の無転位領域を含む
請求項１又は２に記載の窒化物半導体基板。
【請求項５】
転位が相対的に集中した転位集中領域を有し、
多光子励起顕微鏡により前記転位集中領域を含む５０μｍ角の視野で前記主面を観察して暗点密度から転位密度を求めたときに、転位密度は、３×１０６ｃｍ−２未満である
請求項１〜４のいずれか１項に記載の窒化物半導体基板。
【請求項６】
前記主面のカソードルミネッセンス像において長さ２００μｍの任意の仮想的な線分を引いたときに、該線分と基底面転位との交点の数は、１０点以下である
請求項１〜５のいずれか１項に記載の窒化物半導体基板。
【請求項７】
所定のＩＩＩ族窒化物半導体のノンドープの単結晶からなる半導体層を前記主面上にエピタキシャル成長させた積層物と、前記傾斜界面成長領域を有しない点を除いて前記窒化物半導体基板と同一のＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなる基板上に前記半導体層をエピタキシャル成長させた基準積層物と、を作製し、前記積層物および前記基準積層物のそれぞれにおける前記半導体層のフォトルミネッセンスを温度差１℃未満で測定した場合に、
前記積層物の前記半導体層における最大ピーク波長と、前記基準積層物の前記半導体層における最大ピーク波長との差は、１ｎｍ以下である
請求項１〜６のいずれか１項に記載の窒化物半導体基板。
【請求項８】
ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなり、鏡面化された主面を有し、前記主面に対して最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である下地基板と、
前記下地基板の前記主面上に直接的に設けられ、ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなる低酸素濃度領域と、
前記低酸素濃度領域上に設けられ、ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなる高酸素濃度領域と、
を備え、
前記高酸素濃度領域の酸素濃度は、前記低酸素濃度領域の酸素濃度よりも高く、
前記主面に垂直な任意の断面を見たときに、
前記低酸素濃度領域の上面は、複数の谷部および複数の山部を有し、
前記複数の谷部のうちの１つを挟んで前記複数の山部のうちで最も接近する一対の山部同士が前記主面に沿った方向に離間した平均距離は、１００μｍ超である
積層構造体。
【請求項９】
前記低酸素濃度領域は、前記下地基板から前記高酸素濃度領域の表面まで連続していない
請求項８に記載の積層構造体。
【請求項１０】
前記高酸素濃度領域を前記主面に沿って切った複数の断面を見たときに、前記低酸素濃度領域を含まない断面が、前記高酸素濃度領域の厚さ方向の少なくとも一部に存在する
請求項８又は９に記載の積層構造体。
【請求項１１】
気相成長法を用いた窒化物半導体基板の製造方法であって、
ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなり、鏡面化された主面を有し、前記主面に対して最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である下地基板を準備する工程と、
（０００１）面が露出した頂面を有するＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶を前記下地基板の前記主面上に直接的にエピタキシャル成長させ、前記（０００１）面以外の傾斜界面で構成される複数の凹部を前記頂面に生じさせ、前記下地基板の前記主面の上方に行くにしたがって該傾斜界面を徐々に拡大させ、前記（０００１）面を前記頂面から少なくとも一度消失させ、３次元成長層を成長させる工程と、
前記３次元成長層をスライスし、窒化物半導体基板を形成する工程と、
を有し、
前記３次元成長層を形成する工程では、
前記単結晶の前記頂面に前記複数の凹部を生じさせ、前記（０００１）面を消失させることで、前記３次元成長層の表面に、複数の谷部および複数の頂部を形成し、
前記主面に垂直な任意の断面を見たときに、前記複数の谷部のうちの１つを挟んで前記複数の頂部のうちで最も接近する一対の頂部同士が前記主面に沿った方向に離間した平均距離を、１００μｍ超とする
窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項１２】
前記３次元成長層を成長させる工程では、
前記３次元成長層において前記傾斜界面を成長面として成長させた傾斜界面成長領域を形成し、
前記３次元成長層を前記主面に沿って切った沿面断面において前記傾斜界面成長領域が占める面積割合を、８０％以上とする
請求項１１に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項１３】
前記３次元成長層を形成する工程は、
前記（０００１）面を前記頂面から消失させた後に、前記傾斜界面成長領域が前記沿面断面の８０％以上の面積を占める状態を維持しつつ、所定の厚さに亘って前記単結晶の成長を継続させ、傾斜界面維持層を形成する工程を有する
請求項１２に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項１４】
前記３次元成長層をスライスする工程では、
前記傾斜界面維持層をスライスする
請求項１３に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項１５】
前記３次元成長層を形成する工程では、
前記（０００１）面を成長面として所定の厚さで前記単結晶を成長させた後に、該単結晶の前記頂面に前記複数の凹部を生じさせる
請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項１６】
前記３次元成長層を形成する工程では、
前記傾斜界面として、ｍ≧３である｛１１−２ｍ｝面を生じさせる
請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。