(57)【要約】 【課題】  反りが少なくクラックが発生しない導電性の窒化物半導体結晶基板及びその製造方法を提供する。 【解決手段】  下地基板の上に、幅或いは直径ｓが１０μｍ〜１００μｍであるドット被覆部或いはストライプ被覆部を間隔ｗが２５０μｍ〜１００００μｍであるように並べたマスクを形成し、ＨＶＰＥ法によって成長温度が１０４０℃〜１１５０℃であって、５／３族比ｂが１〜１０であるような３族、５族原料ガスと、Ｓｉを含むガスとを供給することによって下地基板の上に窒化物半導体結晶を成長させ、下地基板を除去することによって、比抵抗ｒが０．００１５Ωｃｍ≦ｒ≦０．０１Ωｃｍ、厚みが１００μｍ以上、反りの曲率半径Ｕが３．５ｍ≦Ｕ≦８ｍの自立した導電性窒化物半導体基板を得る。 【選択図】図２２
2010070430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ面或いは３回対称面を有する下地基板の上に、幅或いは直径ｓが１０μｍ〜１００μｍ、間隔ｗが２５０μｍ〜１００００μｍの周期的に繰り返す被覆部、露呈部を形成し、ＨＶＰＥ法により、基板温度が１０４０℃〜１１５０℃であって、５／３族比ｂが１〜１０であるような３族、５族原料ガスと、シリコン化合物ガス、水又は酸素とを供給し、下地基板の上にファセットＦを表面に持つ窒化物半導体結晶をシリコンと酸素をドーピングしながら成長させ、露呈部にはファセットＦに続く低欠陥単結晶領域Ｚと平坦面に続くＣ面成長領域Ｙを、被覆部の上には結晶欠陥集合領域Ｈを形成し、ファセットＦを通し酸素とシリコンを、Ｃ面を通してシリコンをドーピングし、内部にＨＺＹＺＨＺＹＺ…構造を持つ窒化物半導体結晶を成長させ、成長後に下地基板を除去し、表面を研磨して、クラック発生率Ｋが１％≦Ｋ≦２２％の自立したｎ型窒化物半導体結晶を得る事を特徴とする導電性窒化物半導体基板の製造方法。 
【請求項２】
基板温度が１０９０℃〜１１５０℃であり、５／３族比ｂが１〜５であって、最初はファセットを含む成長をするが最終的には表面が平坦なＣ面で覆われるようにして表面が平坦なＩ型結晶を成長させることを特徴とする請求項１に記載の導電性窒化物半導体基板の製造方法。 
【請求項３】
成長の初めはＳｉ化合物ガスを供給せず成長の途中からＳｉ化合物ガスを供給しシリコンドーピングを途中から始めるようにすることを特徴とする請求項２に記載の導電性窒化物半導体基板の製造方法。 
【請求項４】
Ｓｉ化合物ガスの供給量を増大させてゆき成長の終わりに最大になるようにすることを特徴とする請求項３に記載の導電性窒化物半導体基板の製造方法。 
【請求項５】
Ｃ面でのＳｉ濃度が１×１０１７ｃｍ−３〜５×１０１９ｃｍ−３である事を特徴とする請求項２に記載の導電性窒化物半導体基板の製造方法。 
【請求項６】
研磨後における反り曲率半径が３．５ｍ≦Ｕ≦８ｍであることを特徴とする請求項３に記載の導電性窒化物半導体基板の製造方法。 
【請求項７】
（１１１）ＧａＡｓ下地基板の上に、幅ｓが５０μｍ、間隔ｗが５００μｍ、周期ｐが５５０μｍのストライプ被覆部、露呈部を形成し、ＨＶＰＥ法により、基板温度が１１００℃であって、５／３族比ｂが１〜３であるような３族、５族原料ガスと、シリコン化合物ガス、水又は酸素とを供給し、下地基板の上にファセットＦを表面に持つ窒化物半導体結晶をシリコンと酸素をドーピングしながら成長させ、露呈部にはファセットＦに続く低欠陥単結晶領域Ｚと平坦面に続くＣ面成長領域Ｙを、被覆部の上には結晶欠陥集合領域Ｈを形成し、ファセットＦを通し酸素とシリコンを、Ｃ面を通してシリコンをドーピングし、内部にＨＺＹＺＨＺＹＺ…構造を持つ窒化物半導体結晶を成長させ、最終的にはＣ面で覆われる結晶とし、成長後に下地基板を除去し、表面を研磨して、クラック発生率Ｋが１％≦Ｋ≦２２％、反り曲率半径Ｕが４ｍ≦Ｕ≦８ｍで、比抵抗が０．００１８Ωｃｍ〜０．０１Ωｃｍの自立したｎ型窒化物半導体結晶を得る事を特徴とする請求項２に記載の導電性窒化物半導体基板の製造方法。 
【請求項８】
（１１１）ＧａＡｓ下地基板の上に、幅ｓが５０μｍ、間隔ｗが５００μｍ、周期ｐが５５０μｍのドット被覆部、露呈部を形成し、ＨＶＰＥ法により、基板温度が１１００℃であって、５／３族比ｂが２．５であるような３族、５族原料ガスと、シリコン化合物ガス、水又は酸素とを供給し、下地基板の上にファセットＦを表面に持つ窒化物半導体結晶をシリコンと酸素をドーピングしながら成長させ、露呈部にはファセットＦに続く低欠陥単結晶領域Ｚと平坦面に続くＣ面成長領域Ｙを、被覆部の上には結晶欠陥集合領域Ｈを形成し、ファセットＦを通し酸素とシリコンを、Ｃ面を通してシリコンをドーピングし、内部にＨＺＹＺＨＺＹＺ…構造を持つ窒化物半導体結晶を成長させ、最終的にはＣ面で覆われる結晶とし、成長後に下地基板を除去し、表面を研磨して、クラック発生率Ｋが４％≦Ｋ≦１３％、反り曲率半径Ｕが３．５ｍ≦Ｕ≦４．８ｍで、比抵抗が０．００５Ωｃｍ〜０．００９Ωｃｍの自立したｎ型窒化物半導体結晶を得る事を特徴とする請求項２に記載の導電性窒化物半導体基板の製造方法。 
【請求項９】
比抵抗をｒ、Ｓｉ濃度を［Ｓｉ］によって表現したとき、
ｌｏｇｒ＝３．５５−０．３１１ｌｏｇ［Ｓｉ］ 
（ｌｏｇは常用対数）によって比抵抗が与えられることを特徴とする請求項２に記載の導電性窒化物半導体基板の製造方法。 
【請求項１０】
比抵抗ｒをｒ’×１０−３Ωｃｍ、Ｓｉ濃度［Ｓｉ］を［Ｓｉ］＝［Ｓｉ’］×１０１８ｃｍ−３によって表現したとき、 
ｌｏｇｒ’＝−０．３１１ｌｏｇ［Ｓｉ’］＋０．９５４ 
（ｌｏｇは常用対数）によって比抵抗が与えられることを特徴とする請求項２に記載の導電性窒化物半導体基板の製造方法。 
【請求項１１】
比抵抗ｒをｒ’×１０−３Ωｃｍ、Ｓｉ濃度［Ｓｉ］を［Ｓｉ］＝［Ｓｉ’］×１０１８ｃｍ−３によって表現したとき、 
０．６８９≦ｌｏｇｒ’＋０．３１１ｌｏｇ［Ｓｉ’］≦１．０３２ 
（ｌｏｇは常用対数）によって比抵抗が与えられることを特徴とする請求項２に記載の導電性窒化物半導体基板の製造方法。 
【請求項１２】
基板温度が１０４０℃〜１０７０℃であり、５／３族比ｂが１〜１０であって、最初から最後までファセットを含む成長をするようにし、山谷のファセットで覆われた表面を持つＩＩ型結晶を成長させることを特徴とする請求項１に記載の導電性窒化物半導体基板の製造方法。 
【請求項１３】
シリコン化合物ガスの供給を成長の進行と共に増やすようにすることを特徴とする請求項１２に記載の導電性窒化物半導体基板の製造方法。 
【請求項１４】
研磨後における反り曲率半径が４．２ｍ≦Ｕ≦６．５ｍであることを特徴とする請求項１２に記載の導電性窒化物半導体基板の製造方法。 
【請求項１５】
（１１１）ＧａＡｓ下地基板の上に、幅ｓが５０μｍ、間隔ｗが５００μｍ、周期ｐが５５０μｍのストライプ被覆部、露呈部を形成し、ＨＶＰＥ法により、基板温度が１０５０℃であって、５／３族比ｂが２．５であるような３族、５族原料ガスと、シリコン化合物ガス、水又は酸素とを供給し、下地基板の上にファセットＦを表面に持つ窒化物半導体結晶をシリコンと酸素をドーピングしながら成長させ、露呈部にはファセットＦに続く低欠陥単結晶領域Ｚと平坦面に続くＣ面成長領域Ｙを、被覆部の上には結晶欠陥集合領域Ｈを形成し、ファセットＦを通し酸素とシリコンを、Ｃ面を通してシリコンをドーピングし、内部にＨＺＹＺＨＺＹＺ…構造を持つ窒化物半導体結晶を成長させ、最後までファセット面を維持し最終的にはファセット面と一部Ｃ面で覆われるＩＩ型結晶とし、成長後に下地基板を除去し、表面を研磨して、クラック発生率Ｋが５％≦Ｋ≦１８％、反り曲率半径Ｕが４．８ｍ≦Ｕ≦６．５ｍで、比抵抗が０．００１５Ωｃｍ〜０．００８Ωｃｍの自立したｎ型窒化物半導体結晶を得る事を特徴とする請求項１２に記載の導電性窒化物半導体基板の製造方法。 
【請求項１６】
（１１１）ＧａＡｓ下地基板の上に、幅ｓが５０μｍ、間隔ｗが５００μｍ、周期ｐが５５０μｍのドット被覆部、露呈部を形成し、ＨＶＰＥ法により、基板温度が１０５０℃であって、５／３族比ｂが２．５であるような３族、５族原料ガスと、シリコン化合物ガス、水又は酸素とを供給し、下地基板の上にファセットＦを表面に持つ窒化物半導体結晶をシリコンと酸素をドーピングしながら成長させ、露呈部にはファセットＦに続く低欠陥単結晶領域Ｚと平坦面に続くＣ面成長領域Ｙを、被覆部の上には結晶欠陥集合領域Ｈを形成し、ファセットＦを通し酸素とシリコンを、Ｃ面を通してシリコンをドーピングし、内部にＨＺＹＺＨＺＹＺ…構造を持つ窒化物半導体結晶を成長させ、最後までファセット面を維持し最終的にはファセット面と一部Ｃ面で覆われるＩＩ型結晶とし、成長後に下地基板を除去し、表面を研磨して、クラック発生率Ｋが３％≦Ｋ≦６％、反り曲率半径Ｕが４．２ｍ≦Ｕ≦５ｍで、比抵抗が０．００４Ωｃｍ〜０．００８Ωｃｍの自立したｎ型窒化物半導体結晶を得る事を特徴とする請求項１２に記載の導電性窒化物半導体基板の製造方法。                                              
【請求項１７】
比抵抗ｒをｒ’×１０−３Ωｃｍ、Ｓｉ濃度［Ｓｉ］を［Ｓｉ］＝［Ｓｉ’］×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度［Ｏ］を［Ｏ’］×１０１８ｃｍ−３によって表現したとき、 
ｌｏｇｒ’＝−０．３１１ｌｏｇ（１．６［Ｏ’］＋［Ｓｉ’］）＋１．０３２ 
によって比抵抗が表現されることを特徴とする請求項１２に記載の導電性窒化物半導体基板の製造方法。 
【請求項１８】
比抵抗ｒをｒ’×１０−３Ωｃｍ、Ｓｉ濃度［Ｓｉ］を［Ｓｉ］＝［Ｓｉ’］×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度［Ｏ］を［Ｏ’］×１０１８ｃｍ−３によって表現したとき、 
ｌｏｇｒ’＝−０．３１１ｌｏｇ（［Ｏ’］＋［Ｓｉ’］）＋０．６２
によって比抵抗が表現されることを特徴とする請求項１２に記載の導電性窒化物半導体基板の製造方法。 
【請求項１９】
比抵抗ｒをｒ’×１０−３Ωｃｍ、Ｓｉ濃度［Ｓｉ］を［Ｓｉ］＝［Ｓｉ’］×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度［Ｏ］を［Ｏ’］×１０１８ｃｍ−３によって表現したとき、 
ｌｏｇｒ’＝−０．３１１ｌｏｇ（κ［Ｏ’］＋［Ｓｉ’］）＋Ｓ
（但しκ＝１〜１．６、Ｓ＝０．６２〜１．０３２）によって比抵抗が表現されることを特徴とする請求項１２に記載の導電性窒化物半導体基板の製造方法。 
【請求項２０】
幅又は直径が１０μｍ〜１００μｍである結晶欠陥集合領域Ｈと、結晶欠陥集合領域Ｈ、Ｈの間にあって低欠陥単結晶領域Ｚ、Ｃ面成長領域Ｙ、低欠陥単結晶領域Ｚよりなり２５０μｍ〜１００００μｍの幅のＺＹＺが繰り返されるＨＺＹＺＨＺＹＺ…構造を底部と内部に周期的に保持し、表面はＣ面成長領域Ｙだけを有し、低欠陥単結晶領域Ｚと結晶欠陥集合領域Ｈにはシリコンと酸素がドープされ、Ｃ面成長領域Ｙにはシリコンがドープされており、厚みが１００μｍ以上、直径が１８ｍｍ以上であって、クラック発生率Ｋが１％≦Ｋ≦２２％であり、反りの曲率半径Ｕが３．５ｍ≦Ｕ≦８ｍであって、比抵抗ｒが０．００１５Ωｃｍ≦ｒ≦０．０１Ωｃｍであることを特徴とする導電性窒化物半導体基板。 
【請求項２１】
幅又は直径が１０μｍ〜１００μｍである結晶欠陥集合領域Ｈと、結晶欠陥集合領域Ｈ、Ｈの間にあって低欠陥単結晶領域Ｚ、Ｃ面成長領域Ｙ、低欠陥単結晶領域Ｚよりなり２５０μｍ〜１００００μｍの幅のＺＹＺが繰り返されるＨＺＹＺＨＺＹＺ…構造を底部と内部に周期的に保持し、表面はＣ面成長領域Ｙだけを有し、低欠陥単結晶領域Ｚと結晶欠陥集合領域Ｈにはシリコンと酸素がドープされ、Ｃ面成長領域Ｙにはシリコンがドープされており、厚みが１００μｍ以上、直径が１８ｍｍ以上であって、クラック発生率Ｋが１％≦Ｋ≦２２％であり、反りの曲率半径Ｕが３．５ｍ≦Ｕ≦８ｍであって、比抵抗ｒが０．００１８Ωｃｍ≦ｒ≦０．０１Ωｃｍであることを特徴とする請求項２０に記載の導電性窒化物半導体基板。 
【請求項２２】
幅が１０μｍ〜１００μｍである平行直線状結晶欠陥集合領域Ｈと、結晶欠陥集合領域Ｈ、Ｈの間にあって平行直線状の低欠陥単結晶領域Ｚ、Ｃ面成長領域Ｙ、低欠陥単結晶領域Ｚよりなり２５０μｍ〜１００００μｍの幅のＺＹＺが繰り返されるストライプ状ＨＺＹＺＨＺＹＺ…構造を底部と内部に周期的に保持し、表面はＣ面成長領域Ｙだけを有し、低欠陥単結晶領域Ｚと結晶欠陥集合領域Ｈにはシリコンと酸素がドープされ、Ｃ面成長領域Ｙにはシリコンがドープされており、厚みが１００μｍ以上、直径が１８ｍｍ以上であって、クラック発生率Ｋが１％≦Ｋ≦２２％であり、反りの曲率半径Ｕが４．０ｍ≦Ｕ≦８ｍであって、比抵抗ｒが０．００１８Ωｃｍ≦ｒ≦０．０１Ωｃｍであることを特徴とする請求項２０に記載の導電性窒化物半導体基板。 
【請求項２３】
直径が１０μｍ〜１００μｍである点状結晶欠陥集合領域Ｈと、結晶欠陥集合領域Ｈ、Ｈの間にあってこれらを囲む低欠陥単結晶領域Ｚ、Ｃ面成長領域Ｙ、低欠陥単結晶領域Ｚよりなり２５０μｍ〜１００００μｍの幅のＺＹＺが繰り返されるドット状ＨＺＹＺＨＺＹＺ…構造を底部と内部に周期的に保持し、表面はＣ面成長領域Ｙだけを有し、低欠陥単結晶領域Ｚと結晶欠陥集合領域Ｈにはシリコンと酸素がドープされ、Ｃ面成長領域Ｙにはシリコンがドープされており、厚みが１００μｍ以上、直径が１８ｍｍ以上であって、クラック発生率Ｋが４％≦Ｋ≦１３％であり、反りの曲率半径Ｕが３．５ｍ≦Ｕ≦４．８ｍであって、比抵抗ｒが０．００５Ωｃｍ≦ｒ≦０．００９Ωｃｍであることを特徴とする請求項２０に記載の導電性窒化物半導体基板。 
【請求項２４】
比抵抗をｒ、Ｓｉ濃度を［Ｓｉ］によって表現したとき 
ｌｏｇｒ＝３．５５−０．３１１ｌｏｇ［Ｓｉ］ 
（ｌｏｇは常用対数）によって比抵抗が与えられることを特徴とする請求項２１に記載の導電性窒化物半導体基板。 
【請求項２５】
比抵抗ｒをｒ’×１０−３Ωｃｍ、Ｓｉ濃度［Ｓｉ］を［Ｓｉ］＝［Ｓｉ’］×１０１８ｃｍ−３によって表現したとき、 
ｌｏｇｒ’＝−０．３１１ｌｏｇ［Ｓｉ’］＋０．９５４ 
（ｌｏｇは常用対数）によって比抵抗が与えられることを特徴とする請求項２１に記載の導電性窒化物半導体基板。 
【請求項２６】
比抵抗ｒをｒ’×１０−３Ωｃｍ、Ｓｉ濃度［Ｓｉ］を［Ｓｉ］＝［Ｓｉ’］×１０１８ｃｍ−３によって表現したとき、 
０．６８９≦ｌｏｇｒ’＋０．３１１ｌｏｇ［Ｓｉ’］≦１．０３２ 
（ｌｏｇは常用対数）によって比抵抗が与えられることを特徴とする請求項２１に記載の導電性窒化物半導体基板。 
【請求項２７】
幅又は直径が１０μｍ〜１００μｍである結晶欠陥集合領域Ｈと、結晶欠陥集合領域Ｈ、Ｈの間にあって低欠陥単結晶領域Ｚ、Ｃ面成長領域Ｙ、低欠陥単結晶領域Ｚよりなり２５０μｍ〜１００００μｍの幅のＺＹＺが繰り返されるＨＺＹＺＨＺＹＺ…構造を底部と内部に周期的に保持し、表面はＣ面成長領域Ｙだけを有し、低欠陥単結晶領域Ｚと結晶欠陥集合領域Ｈにはシリコンと酸素がドープされ、Ｃ面成長領域Ｙにはシリコンがドープされており、厚みが１００μｍ以上、直径が１８ｍｍ以上であって、クラック発生率Ｋが３％≦Ｋ≦１８％であり、反りの曲率半径Ｕが４．２ｍ≦Ｕ≦６．５ｍであって、比抵抗ｒが０．００１５Ωｃｍ≦ｒ≦０．００８Ωｃｍであることを特徴とする請求項２０に記載の導電性窒化物半導体基板。 
【請求項２８】
幅が１０μｍ〜１００μｍである平行直線状結晶欠陥集合領域Ｈと、結晶欠陥集合領域Ｈ、Ｈの間にあって平行直線状の低欠陥単結晶領域Ｚ、Ｃ面成長領域Ｙ、低欠陥単結晶領域Ｚよりなり２５０μｍ〜１００００μｍの幅のＺＹＺが繰り返されるストライプ状ＨＺＹＺＨＺＹＺ…構造を周期的に保持し、低欠陥単結晶領域Ｚと結晶欠陥集合領域Ｈにはシリコンと酸素がドープされ、Ｃ面成長領域Ｙにはシリコンがドープされており、厚みが１００μｍ以上、直径が１８ｍｍ以上であって、クラック発生率Ｋが５％≦Ｋ≦１８％であり、反りの曲率半径Ｕが４．８ｍ≦Ｕ≦６．５ｍであって、比抵抗ｒが０．００１５Ωｃｍ≦ｒ≦０．００８Ωｃｍであることを特徴とする請求項２０に記載の導電性窒化物半導体基板。 
【請求項２９】
直径が１０μｍ〜１００μｍである点状結晶欠陥集合領域Ｈと、結晶欠陥集合領域Ｈ、Ｈの間にあってこれらを囲む低欠陥単結晶領域Ｚ、Ｃ面成長領域Ｙ、低欠陥単結晶領域Ｚよりなり２５０μｍ〜１００００μｍの幅のＺＹＺが繰り返されるドット状ＨＺＹＺＨＺＹＺ…構造を周期的に保持し、低欠陥単結晶領域Ｚと結晶欠陥集合領域Ｈにはシリコンと酸素がドープされ、Ｃ面成長領域Ｙにはシリコンがドープされており、厚みが１００μｍ以上、直径が１８ｍｍ以上であって、クラック発生率Ｋが３％≦Ｋ≦６％であり、反りの曲率半径Ｕが４．２ｍ≦Ｕ≦５ｍであって、比抵抗ｒが０．００４Ωｃｍ≦ｒ≦０．００８Ωｃｍであることを特徴とする請求項２０に記載の導電性窒化物半導体基板。 
【請求項３０】
比抵抗ｒをｒ’×１０−３Ωｃｍ、Ｓｉ濃度［Ｓｉ］を［Ｓｉ］＝［Ｓｉ’］×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度［Ｏ］を［Ｏ’］×１０１８ｃｍ−３によって表現したとき、 
ｌｏｇｒ’＝−０．３１１ｌｏｇ（１．６［Ｏ’］＋［Ｓｉ’］）＋１．０３２ 
によって比抵抗が表現されることを特徴とする請求項２７に記載の導電性窒化物半導体基板。 
【請求項３１】
比抵抗ｒをｒ’×１０−３Ωｃｍ、Ｓｉ濃度［Ｓｉ］を［Ｓｉ］＝［Ｓｉ’］×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度［Ｏ］を［Ｏ’］×１０１８ｃｍ−３によって表現したとき、 
ｌｏｇｒ’＝−０．３１１ｌｏｇ（［Ｏ’］＋［Ｓｉ’］）＋０．６２
によって比抵抗が表現されることを特徴とする請求項２７に記載の導電性窒化物半導体基板。 
【請求項３２】
比抵抗ｒをｒ’×１０−３Ωｃｍ、Ｓｉ濃度［Ｓｉ］を［Ｓｉ］＝［Ｓｉ’］×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度［Ｏ］を［Ｏ’］×１０１８ｃｍ−３によって表現したとき、 
ｌｏｇｒ’＝−０．３１１ｌｏｇ（κ［Ｏ’］＋［Ｓｉ’］）＋Ｓ
（但しκ＝１〜１．６、Ｓ＝０．６２〜１．０３２）によって比抵抗が表現されることを特徴とする請求項２７に記載の導電性窒化物半導体基板。 
【請求項３３】
比抵抗ｒをｒ’×１０−３Ωｃｍ、Ｓｉ濃度［Ｓｉ］を［Ｓｉ］＝［Ｓｉ’］×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度［Ｏ］を［Ｏ’］×１０１８ｃｍ−３によって表現したとき、 
ｌｏｇｒ’＝１．４７８−ｌｏｇ｛［Ｓｉ’］＋［Ｏ’］｝ 
によって比抵抗が表現されることを特徴とする請求項２７に記載の導電性窒化物半導体基板。 
【請求項３４】
比抵抗ｒをｒ’×１０−３Ωｃｍ、Ｓｉ濃度［Ｓｉ］を［Ｓｉ］＝［Ｓｉ’］×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度［Ｏ］を［Ｏ’］×１０１８ｃｍ−３によって表現したとき、 
ｒ’＝３０／｛［Ｓｉ’］＋［Ｏ’］｝ 
によって比抵抗が表現されることを特徴とする請求項２７に記載の導電性窒化物半導体基板。
【請求項３５】
比抵抗ｒをｒ’×１０−３Ωｃｍ、Ｓｉ濃度［Ｓｉ］を［Ｓｉ］＝［Ｓｉ’］×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度［Ｏ］を［Ｏ’］×１０１８ｃｍ−３によって表現したとき、 
０．９２１３−０．５７２８ｌｏｇ｛［Ｓｉ’］＋［Ｏ’］｝≦ｌｏｇｒ’≦１．４７８−ｌｏｇ｛［Ｓｉ’］＋［Ｏ’］｝ 
によって比抵抗が表現されることを特徴とする請求項２７に記載の導電性窒化物半導体基板。 
【請求項３６】
比抵抗ｒをｒ’×１０−３Ωｃｍ、Ｓｉ濃度［Ｓｉ］を［Ｓｉ］＝［Ｓｉ’］×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度［Ｏ］を［Ｏ’］×１０１８ｃｍ−３によって表現したとき、 
８．３４２５７／｛［Ｓｉ’］＋［Ｏ’］｝０．５７２８≦ｒ’≦３０／｛［Ｓｉ’］＋［Ｏ’］｝ 
によって比抵抗が表現されることを特徴とする請求項２７に記載の導電性窒化物半導体基板。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、導電性の窒化物半導体基板とその製造方法に関する。窒化物半導体というのは窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）と混晶のＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮなどを指す。下地基板の上に付着した薄膜ではなく、自立した結晶基板を対象にする。ここでは主にＧａＮについて述べる。窒化ガリウム（ＧａＮ）はバンドギャップが広いので青色発光素子の材料として利用される。 
【０００２】
青色の発光ダイオード、半導体レーザなどの発光素子は従来、サファイヤ単結晶基板（α−Ａｌ２Ｏ３）の上にＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮなどの窒化物半導体薄膜結晶をエピタキシャル成長させることによって製造されてきた。サファイヤは窒化ガリウムと同じ六方晶系（ｈｅｘａｇｏｎａｌ ｓｙｓｔｅｍ）である。サファイヤＣ面結晶の上にＧａＮのＣ面薄膜を成長させる。 
【０００３】
しかしサファイヤ基板は絶縁性でありｎ電極を底面から取ることができない。ＧａＮの劈開面と、サファイヤ基板の劈開面が異なるので、切断用機械でチップ分離しなければならない。手間と時間が掛かりチップ分離の歩留まりが悪いという難点がある。 
【０００４】
また窒化ガリウム（ＧａＮ）とサファイヤでは格子定数がかなり違う。サファイヤ基板上に成長させたＧａＮは多大の転位密度がある。また反りも大きい。そこで窒化ガリウム自体を基板とするため、窒化ガリウムで基板結晶を作製するという試みがなされた。窒化ガリウムはバンドギャップが広く青色発光素子の好適の材料として考えられてきた。発光素子の場合、底面にｎ電極、頂点にｐ電極を取るのが好都合なので導電性の高い基板が望まれる。 
【０００５】
窒化物半導体基板の製造もこれまでは自由電子密度の高いｎ型の窒化物半導体結晶の成長が目指されてきた。現在２インチ径の酸素ドープｎ型のＧａＮの自立基板を製造することが可能になっている。 
【背景技術】
【０００６】
発光素子を製造するため、サファイヤ基板の上に窒化物半導体薄膜（ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ 薄膜）を形成する場合、ＭＯＣＶＤ法が用いられることが多い。気相合成法であるから原料は気体の形で与えられる。窒素はアンモニア（ＮＨ３）の形で与えられる。ＭＯＣＶＤ 法は３族元素を有機金属の形で与える。ガリウム、インジウムなど３族元素の有機金属（トリメチルガリウム、トリエチルインジウムなど）とＮＨ３を原料として加熱したサファイヤ基板の上に供給する。 
【０００７】
ＧａＮ系の半導体薄膜を気相合成法で作るにはＨＶＰＥ法もよく使われる。これはＧａ金属融液を入れたＧａボートをサセプタの上に設け、ＨＣｌ を吹き込んでＧａＣｌを合成しこれをＧａ原料とするものである。従って原料ガスはＧａＣｌとアンモニアである。 
【０００８】
特許文献１はＧａＡｓ基板の上に窓直径が１〜５μｍで、窓ピッチが４μｍ〜１０μｍのマスクを付けＧａＮバッファ層を形成し、その上にＧａＮを８２０℃又は９７０℃でＭＯＣＶＤ法により、又は９７０℃、１０００℃、１０１０ ℃、１０２０℃、１０３０℃でＨＶＰＥ法によりＣ面成長させて厚いＧａＮ結晶を得るような手法を述べている。 
【０００９】
特許文献１は微細窓を持つマスクを使うものである。図１にマスクの一例の平面図を示す。下地基板Ｕの上にマスクを設ける。広い連続した被覆部Ｍの中に、多数の小さい窓Ｗが規則正しく並んでいるようなマスクである。窓Ｗから下地基板Ｕが露呈している。被覆部Ｍの方が露呈部Ｅ（窓Ｗ）よりずっと面積が広い。被覆部Ｍは連続しており下地基板Ｕと同じ広がりを持つ１枚の薄膜である。露呈部Ｅ（開口部：窓Ｗ）は数が多いが総面積は狭い。 
【００１０】
マスク法による転位低減の原理を図２によって説明する。図２（１）〜（７）はマスク法の結晶成長の様子の断面図を示す。図２（１）に示すように、マスクＭはマスク材を下地基板Ｕの上に形成し小さい窓Ｗ（露呈部Ｅ）を規則正しく設けたものである。窒化ガリウムを気相成長させると窓Ｗ（露呈部Ｅ）の中だけに窒化ガリウム結晶Ｇができる。露呈部Ｅにおいて結晶Ｇと下地基板Ｕの境に多数の上向きの転位Ｔが発生する（図２（２））。 
【００１１】
成長が進むと露呈部Ｅ（窓Ｗ）上の結晶Ｇの一部が被覆部（マスク）Ｍの上に乗り上がりマスクＭ（被覆部）の上を横方向に伸びていく（図２（３））。横方向に成長するので転位Ｔも横に伸びる。横面は低面指数のファセットＦになる。図２（４）のように結晶Ｇは上方向にも横方向にも伸び円錐台形状になる。台の上面はＣ面（Ｃ）である。図２（５）のように隣接窓から伸びてきた結晶が接触する。転位Ｔは横向きに伸び転位Ｔ同士が衝突する。それによって一部の転位が打ち消し合う。 
【００１２】
図２（６）のようにファセットＦの溝が埋められ小さくなっていく。やがてファセットの成す凹部が埋められて平坦な表面Ｃとなる。平坦表面はＣ面である。以後平坦なＣ面を表面として成長を続ける。転位Ｔは窓Ｗ（露呈部Ｅ）の上で多く、被覆部（マスク）Ｍの上で少ない。 
【００１３】
特許文献１は成長温度や原料分圧などが具体的に示されているので重要な従来技術である。成長温度について引用文献１は次のように述べている。ＨＶＰＥ法の場合、成長温度は９７０℃、１０００℃、１０１０℃、１０２０
℃、１０３０℃である。ＭＯＣＶＤ法の場合、成長温度は８２０℃、９７０℃である。
【００１４】
ＨＶＰＥ法では原料はＨＣｌ、Ｇａ 融液、ＮＨ３である。３族原料はＧａ融液とＨＣｌガスを反応させＧａＣｌとする。供給される３族原料と５族原料の量はＧａＣｌ の分圧ＰＧａＣｌ とＮＨ３の分圧ＰＮＨ３によって表現される。ここで分圧単位はＰａであるが、１気圧（１ａｔｍ）を０．１ＭＰａ（１０００００Ｐａ）と近似している。ｋＰａ（１０００Ｐａ）を単位にすることが多いが１００ｋＰａ＝１ａｔｍという近似である。３族と５族原料の比率ｂはＮＨ３分圧ＰＮＨ３とＧａＣｌ の分圧ＰＧａＣｌ の比率によって表すことができる。５族、３族原料比率を５／３族比ｂと呼ぶことにする。ｂ＝ＰＮＨ３／ＰＧａＣｌというように定義される。 
【００１５】
特許文献１はマスク法によってできたＧａＮ結晶の比抵抗ｒはｒ＝０．００５Ωｃｍ〜０．０８Ωｃｍの範囲にあるとしている。 
【００１６】
成長中の基板温度と５／３族比ｂは結晶成長を規定する重要な条件である。図２２にこれから述べる全ての特許文献１〜１１の成長温度と５／３族比ｂを一覧にして示す。横軸は基板温度（℃）、縦軸は５／３族比ｂである。特許文献に示されたＧａＮの基板温度、５／３族比ｂの座標に丸を打っている。黒丸はＨＶＰＥ法、黒点白丸はＭＯＣＶＤ法によるものである。黒丸、黒点白丸の横に付けた数字は特許文献の番号である。特許文献１の実施例で述べられたＭＯＣＶＤ法による成長条件は次のようである。 
【００１７】
成長温度Ｔｑ、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３、ＴＭＧ分圧ＰＴＭＧ、５／３族比ｂの順に示す。 
９７０℃     ２０ｋＰａ     ０．２ｋＰａ     １００倍 
９７０℃     ２５ｋＰａ     ０．２ｋＰａ     １００倍 
８２０℃     ２０ｋＰａ     ０．３ｋＰａ       ６７倍 
９７０℃     ２０ｋＰａ     ０．２ｋＰａ     １００倍 
１０００℃   ２０ｋＰａ     ０．４ｋＰａ       ５０倍 
９７０℃     ２５ｋＰａ     ０．５ｋＰａ        ５０倍 
【００１８】
特許文献１のＭＯＣＶＤ法による基板温度は８２０℃〜１０００℃、５／３族比ｂは５０倍〜１００倍である。これらは図２２の左半ばの高さにある５個の黒点白丸で表される。３番目の８２０℃、６７倍の分は温度が低すぎて図２２に入らず省略されている。 
特許文献１の実施例で述べられたＨＶＰＥ法による成長条件は次のようである。 
【００１９】
成長温度Ｔｑ、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３、ＨＣｌ分圧ＰＨＣｌ、５／３族比ｂの順に示す。 
９７０℃     ２５ｋＰａ     ２ｋＰａ       １２．５倍 
９７０℃     ２５ｋＰａ     ２．５ｋＰａ   １０倍 
９７０℃     ２５ｋＰａ     ０．５ｋＰａ   ５０倍 
１０００℃   ２０ｋＰａ     ２ｋＰａ       １０倍 
９５０℃     ２５ｋＰａ     ２ｋＰａ       １２．５倍 
１０２０℃   ２５ｋＰａ     ２ｋＰａ       １２．５倍 
１０００℃   ２５ｋＰａ     ２ｋＰａ       １２．５倍 
１０１０℃   ２５ｋＰａ     ２ｋＰａ       １２．５倍 
１０３０℃   ２５ｋＰａ     ２ｋＰａ       １２．５倍 
特許文献１のＨＶＰＥ法は基板温度９５０〜１０３０℃で５／３族比ｂが１０倍〜５０倍である。 
【００２０】
特許文献２はＧａＡｓ基板の上に細かい窓を千鳥状に有するマスクを形成しその上にＨＶＰＥ法でＣ面を維持しながらＧａＮを厚く成長させＧａＡｓ基板を除去して、２０ｍｍ以上の直径を持ち７０μｍ以上の厚みを持ち撓み（反り）が５０ｍｍ直径ウエハに換算して０．５５ｍｍ以下の自立ＧａＮ基板を提供している。５０ｍｍ直径のウエハで中心の撓み（反り）が０．５５ｍｍということは曲率半径Ｒに直すと、約６００ｍｍ＝０．６ｍということである。大きい曲率である。 
【００２１】
特許文献２はＨＶＰＥ法で成長温度を９７０℃、１０２０ ℃、１０３０℃とし、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ を１ｋＰａ又は２ｋＰａ（０．０１〜０．０２ａｔｍ）とし、ＮＨ３分圧を４ｋＰａ又は６ｋＰａとしている。ＧａＣｌ 分圧をＰＧａＣｌ ＝１ｋＰａとすると表面は平坦であるが反りが大きく内部応力が巨大で割れ易く使用不可能な結晶ができ、７０μｍ以上の膜厚にできないと述べている。 
【００２２】
反対にＧａＣｌ分圧をＰＧａＣｌ＝２ｋＰａとすると表面は荒れているが反りが小さく内部応力の小さい結晶ができると述べている。ＮＨ３分圧は６ｋＰａ、１２ｋＰａ、２４ｋＰａである。５／３族比ｂはｂ＝３、６、１２である。曲率半径は１ｍ程度である。比抵抗は０．００３５〜０．００８３Ωｃｍである。ｎ型結晶である。 
【００２３】
特許文献２の実施例で述べられた成長条件は次のようである。 
【００２４】
成長温度Ｔｑ、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ 、５／３族比ｂの順に示す。 
１０３０℃     ４ｋＰａ     １ｋＰａ     ４倍 
１０３０℃     ６ｋＰａ     １ｋＰａ     ６倍 
９７０℃       ６ｋＰａ     ２ｋＰａ     ３倍 
９７０℃       ６ｋＰａ     １ｋＰａ     ６倍 
９７０℃       ６ｋＰａ     １ｋＰａ     ６倍 
１０２０℃     ６ｋＰａ     ２ｋＰａ     ３倍 
１０２０℃     ６ｋＰａ     ２ｋＰａ     ３倍 
１０３０℃     ６ｋＰａ     １ｋＰａ     ６倍 
９７０℃       ６ｋＰａ     ２ｋＰａ     ３倍 
９７０℃     １２ｋＰａ     ２ｋＰａ     ６倍 
９７０℃     ２４ｋＰａ     ２ｋＰａ   １２倍 
何れもＨＶＰＥ法である。基板温度は９７０〜１０３０℃、５／３族比ｂは３倍〜１２倍である。図２２の左下部分に１１個の黒丸で特許文献２の成長条件（基板温度、ｂ）を示す。 
【００２５】
特許文献３はＧａＡｓ基板の上に［１１−２］方向に一定間隔をおいて並び［−１１０］方向に半ピッチずれた点状の窓を有するマスク、或いは［１１−２］方向に伸びるストライプ状窓を有するマスク或いは［−１１０］方向に伸びるストライプ状の窓を有するマスクを形成し、バッファ層を設け、ＨＶＰＥ法によりＧａＮを、Ｃ面を保持しながらエピタキシャル成長させ、基板とマスクを除去してＧａＮの自立単結晶基板を製造する方法を提案する。 
【００２６】
特許文献３も図１のような、小さい多数の窓を狭いピッチで縦横に並べたマスクを下地基板Ｕの上に形成し、ＧａＮを気相成長させ、転位を減少させる手法である。ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌは１ｋＰａ（ ０．０１ａｔｍ）と２ｋＰａ（０．０２ａｔｍ）の２つの場合がある。１ｋＰａの場合、表面平坦であるが内部応力が大きく反りも大きく割れ易いＧａＮ結晶ができると述べている。２ｋＰａの場合、表面は粗面であり内部応力が小さく反りが小さく割れ難いＧａＮ結晶ができると述べている。 
【００２７】
成長温度が１０２０℃、１０３０℃の場合は表面平坦で内部応力が大きく割れ易いといっている。 
【００２８】
９７０℃の成長温度でＧａＣｌ分圧が２ｋＰａの場合で厚い結晶の場合に粗面で内部応力が小さく反りも小さいＧａＮ結晶ができると言っている。ＮＨ３分圧ＰＮＨ３は６ｋＰａ〜１２ｋＰａである。 
【００２９】
まとめると、特許文献３では、反り、内部応力が小さく割れ難い粗面ＧａＮ結晶の製造のための成長温度は９７０℃、ＧａＣｌ分圧は２ｋＰａ、ＮＨ３分圧は６〜１２ｋＰａ、５／３族比ｂは３〜６程度である。比抵抗は０．０１Ωｃｍ〜０．０１７Ωｃｍでｎ型である。 
【００３０】
特許文献３の実施例で述べられたＨＶＰＥ成長条件は次のようである。 
【００３１】
成長温度Ｔｑ、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ 、５／３族比ｂの順に示す。 
１０３０℃     ４ｋＰａ     １ｋＰａ     ４倍 
１０３０℃     ６ｋＰａ     １ｋＰａ      ６倍 
９７０℃       ６ｋＰａ     ２ｋＰａ     ３倍 
９７０℃       ６ｋＰａ     １ｋＰａ     ６倍 
９７０℃       ６ｋＰａ     １ｋＰａ     ６倍 
１０２０℃     ６ｋＰａ     ２ｋＰａ     ３倍 
１０２０℃     ６ｋＰａ     ２ｋＰａ     ３倍 
１０３０℃     ６ｋＰａ     １ｋＰａ     ６倍 
９７０℃       ６ｋＰａ     ２ｋＰａ     ３倍 
９７０℃     １２ｋＰａ     ２ｋＰａ     ６倍 
９７０℃     ２４ｋＰａ     ２ｋＰａ   １２倍 
何れもＨＶＰＥ法である。基板温度は９７０〜１０３０℃、５／３族比ｂは３倍〜１２倍である。図２２の左下部分に１１個の黒丸で特許文献３の成長条件（基板温度、ｂ）を示す。 
【００３２】
特許文献４は２重、３重のＥＬＯマスク（Ｅｐｉｔａｘｉａｌ Ｌａｔｅｒａｌ Ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ）を交互に重畳するように設けて転位を減らし、Ｓｉドープｎ型のＧａＮ結晶をＭＯＣＶＤ法、ＨＶＰＥ法によってＣ面を維持しながら成長させる。ＥＬＯマスクは窓で転位密度が大、マスク上で転位密度が小となるので窓が食い違うように２重、３重にＥＬＯマスクを付けると転位密度を減らせるという。ＭＯＣＶＤ法の場合、５／３族比ｂは、３０倍〜２０００ 倍が良い条件であると述べている。 
【００３３】
特許文献４の実施例ではＭＯＣＶＤ法で、５／３族比ｂ＝１２０００倍、２２２２倍、１８００倍、１５００倍、８００倍、３０倍という比率の原料ガスを用いている。好ましい成長温度は９５０℃〜１０５０℃と述べている。ＨＶＰＥの条件を述べていない。図２２ではｂ＝２２２２倍、１８００倍、１５００倍、８００倍、３０倍、温度９５０〜１０５０℃の帯線を引き黒点白丸を付している。ｎ型ドーパントはＳｉである。Ｓｉ原子がＧａ原子を置換して自由電子を一つ供出する。だからＳｉはｎ型ドーパントになる。シランガス（ＳｉＨ４）をドーピングに用いる。初めにＭＯＣＶＤ法でＥＬＯマスクの窓の上まで台形結晶を作りＥＬＯマスク上で合体する直前にＨＶＰＥ法に切り替える。 
【００３４】
特許文献５は特許文献４とほぼ同じであり、２重、３重のＥＬＯマスクによって転位を減らす工夫を提案している。成長条件としての基板温度や３族分圧、５族分圧も特許文献４と同じであるから述べない。図２２にも記載していないが特許文献４と同じと思えば良い。 
【００３５】
特許文献６は酸素（Ｏ）をｎ型ドーパントとしてＧａＮにドーピングすることによってｎ型ＧａＮ基板を製造する方法を初めて提案している。酸素は窒素を置換すれば自由電子を一つ供出できるのでｎ型ドーパントとなる可能性がある。しかし酸素がＧａＮの中でどのような準位を形成するのか予め分からないから、実際にドーピング実験をしてみないとｎ型ドーパントとなるかどうかは予断できない。
特許文献６は基板温度や原料分圧を具体的に示していない。図２２にも書き込んでいない。 
【００３６】
特許文献４、５はシランガス（ＳｉＨ４）を用いＳｉをｎ型ドーパントとして結晶にドーピングしていた。シランガスは爆発の可能性がありｎ型基板成長のため大量に使うのは危険である。特許文献６は酸素がＧａＮ中で浅いドナー準位を作ることを見出した。原料ガスのＮＨ３、ＨＣｌなどに水を添加し、ＧａＡｓ基板の上にＥＬＯマスクを設けてＨＶＰＥ法でＧａＮ結晶を成長させるとＣ面成長するが、原料から酸素が取り込まれてドナー準位を作りｎ型キャリヤを発生し結晶をｎ型とする。しかも広い濃度範囲で活性化率が１００％であるという。酸素が基板のような厚い結晶に対し好都合なｎ型ドーパントであることを初めて明らかにしている。特許文献６は酸素がｎ型ドーパントになり得ることを初めて指摘しただけでドーピングの異方性については気付いていない。 
【００３７】
酸素をＧａＮにドープする場合、著しい異方性があることを特許文献７は明らかにしている。Ｃ面（（０００１）面）を通して酸素が入り難く、Ｃ面以外の面を通して酸素が入りやすい、という選択性である。特許文献７は、図１７に示すように、平均してｃ軸方向の成長であるが非Ｃ面のファセットＦを大量に表面に作り出し非Ｃ面であるファセットＦを通じて酸素を結晶に取り込むか、或いは図１８に示すように非Ｃ面（ｈｋｍｎ）（ ≠（０００１）面）を持つＧａＮ下地基板を使って非Ｃ面表面から酸素をドープする手法を提案している。特許文献７は酸素ドープの顕著な異方性を初めて明らかにしたものである。 
【００３８】
特許文献７の実施例で述べられたＨＶＰＥ成長条件は次のようである。 
【００３９】
成長温度Ｔｑ、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３、ＨＣｌ分圧ＰＨＣｌ、５／３族比ｂの順に示す。 
１０２０℃     ２０ｋＰａ     １ｋＰａ     ２０倍 
図２２の１０２０℃、２０倍の座標に”７”を付した黒丸で示している。 
【００４０】
特許文献８はＥＬＯ法（図１、図２に示す。図２（７）のように平坦面Ｃ面を維持して成長）とは全く違う転位密度減少法を新規に提案する。特許文献８は成長条件を適当に制御することによって、図３のようにファセットＦ、ファセットＦからなる大小のピットＰを積極的に多数作り出し、ファセットＦ、ピットＰを埋め込まず成長の終了までファセットを維持する。ピットを埋め込まず最後までファセットを維持するのでファセット成長と呼ぶ。ピットＰは六角錐か１２角錐であるがここでは簡単のため六角錐のピットを示す。 
【００４１】
図４のピットＰの斜視図、図５のピットＰの平面図に示すように、ファセットＦの凹部（ピットＰ）を維持しながら成長するとピットＰ内部ではファセットＦの法線方向Ｖに結晶が成長する。転位Ｔは成長方向Ｖに沿って伸びるので、転位Ｔがファセット法線方向に伸びる。ファセット成長によって転位Ｔを境界線Ｂへ引き込む。境界線Ｂの下に転位Ｔの集合ができる（面状欠陥ＰＤ）。 
【００４２】
ファセット成長が進むと、更にピットＰの底へと転位を集める。ピットＰの底に大量の転位Ｔの集結部（線状の欠陥集合：Ｈ）ができる。転位の総量があまり変わらないとしても、面状欠陥ＰＤ、線状欠陥Ｈに転位が集まるので他の部分の転位密度が減少する。これはＥＬＯ法（図１、２）と違って、成長中期から終期まで転位減少効果がある。全く新規の転位密度減少法である。ファセットを維持しファセットの作用で転位を減らすのでこの方法をファセット成長法と呼ぶ。 
【００４３】
特許文献８の手法はどこにピットＰ（凹部）ができるのか分からないのでランダムファセットと呼んでその後の改良形と区別する。できた結晶は表面に甚だしい凹凸がある。 
【００４４】
特許文献８（ランダムファセット）の実施例で述べられた成長条件は次のようである。 
【００４５】
成長温度Ｔ、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３、ＨＣｌ分圧ＰＨＣｌ、５／３族比ｂの順に示す。 
１０５０℃     ２０ｋＰａ       ０．５ｋＰａ     ４０倍 
１０００℃     ３０ｋＰａ       ２ｋＰａ         １５倍 
１０５０℃     ２０ｋＰａ      ０．５ｋＰａ     ４０倍 
１０２０℃     ２０ｋＰａ       １ｋＰａ         ２０倍 
１０００℃     ３０ｋＰａ       ２ｋＰａ         １５倍 
１０００℃     ４０ｋＰａ       ３ｋＰａ         １３倍 
９８０℃       ４０ｋＰａ       ４ｋＰａ         １０倍 
特許文献８の成長条件は９８０℃〜１０５０℃、ｂ＝１０倍〜４０倍である。５／３族比ｂが大きい。（基板温度、５／３族比ｂ）を座標とする７つの黒丸点は図２２の下半中央に広がっている。 
【００４６】
特許文献８は基板に異方性、特異性がないのでファセットピットのできる位置が偶然に支配される。ランダムファセット法と呼ぶ。ピット位置が偶然によって決まるのでその上にデバイスを作製する場合に困難がある。それに局所的な特異性がないので一旦集結した転位が成長と共に再離散することもあった。その上にデバイスを作る基板なのであるから、ファセットピットのできる位置を予め指定することができればより好都合である。転位を閉じ込め再離散を無くすことができればより低転位化を徹底できる。 
【００４７】
特許文献９は図６に示すように、下地基板Ｕの上に孤立した点状の被覆部Ｍを規則正しく配列するようなマスクを形成する。先程の図１、２のＥＬＯと違って、下地基板Ｕが露呈した部分（露呈部Ｅ）の方が被覆部（マスク部）Ｍよりずっと広い。被覆部間隔ｗと被覆部直径ｓの和がピッチｐである。ｗがｓよりずっと大きい。被覆部配列のピッチｐもＥＬＯよりもずっと大きく広い。マスクした下地基板Ｕの上にＧａＮを気相成長させる。露呈部Ｅで成長が始まる。露呈部Ｅに薄膜が形成される。被覆部Ｍの上では成長が遅れるので被覆部Ｍを底とする凹部（ファセットピットＰ）ができる。 
【００４８】
図７、図８、図９によってドット型マスクによるファセット成長を説明する。図９（１）のように孤立点状の被覆部Ｍを下地基板Ｕの上に形成する。窒化ガリウムを気相成長させると図９（２）のように下地基板の露呈部Ｅの上だけに結晶Ｇが成長する。被覆部Ｍの上には成長しない。図９（３）のように露呈部Ｅの上に結晶が積み上がる。傾斜面は低面指数のファセットＦである。図９（４）のように被覆部Ｍを底とし傾斜面をファセットＦとするような六角錐、或いは１２角錐のファセットピットＰができる。図９（５）のように被覆部Ｍの上にも結晶が載ってくる。これは転位の高密度に集合した閉鎖欠陥集合領域Ｈである。ファセットの下は単結晶低転位随伴領域Ｚとなる。平坦面はＣ面（Ｃ）である。Ｃ面の下は単結晶低転位余領域Ｙとなる。 
【００４９】
図７の結晶の斜視図、図８の平面図に示すように、結晶表面には、逆円錐形の花弁のようなファセットＦよりなるファセットピットＰが縦横に並ぶ。茎に当たる部分は転位が集結した閉鎖欠陥集合領域Ｈである。根に当たる部分は被覆部Ｍである。平坦面はＣ面である。Ｃ面の下にできる部分（Ｙ）は低転位部分である。ファセットＦの下（Ｚ）も低転位部分である。これを他と区別するためドット型ということもある。その方法をドットファセット成長法と仮に呼ぶ。 
【００５０】
ファセットピットＰには先述のようにファセットＦ上にある転位Ｔを境界線Ｂに集め更にピット底へ集める作用がある。ピット底（被覆部Ｍの上）は転位の集結した閉鎖欠陥集合領域Ｈとなる。一旦集結した転位は再離散しない。よって「閉鎖」と呼ぶ。その他の部分は転位の少ない単結晶低転位随伴領域Ｚ（ファセットの下にできる）、単結晶低転位余領域Ｙ（Ｃ面の下にできる）となる。Ｚ、Ｙが低転位となるのである。 
【００５１】
特許文献９によって、閉鎖欠陥集合領域Ｈ、単結晶低転位随伴領域Ｚ、単結晶低転位余領域Ｙという概念が初めて生じた。マスクの上にできるのが閉鎖欠陥集合領域Ｈである。マスクのない露呈部の上でマスクに接するようにできるのが単結晶低転位随伴領域Ｚである。露呈部の上でマスクから離れた位置にできるのが単結晶低転位余領域Ｙである。ファセットはマスクから斜めに発生し露呈部を覆い、ファセット下に単結晶低転位随伴領域Ｚができるからこれはマスクに接してできる。単結晶低転位余領域Ｙは単結晶低転位随伴領域Ｚに囲まれた領域なのでマスクから離れた位置にできる。ファセット成長法のマスクは、ＥＬＯマスクのように小さい窓が細かいピッチで存在するのではない。広い露呈部の中にかなりの大きさの点状（丸、四角など）の被覆部Ｍ（図６）を作る。 
【００５２】
ＥＬＯマスク（図１、２）は、被覆部Ｍが露呈部Ｅ（窓Ｗ）より広く、被覆部Ｍは１枚に連続しており、多数存在する露呈部Ｅ（窓Ｗ）は小さく（直径１〜２μｍ）、ピッチも小さく（２μｍ〜６μｍ）、露呈部Ｅの総面積は被覆部面積より小さい。
【００５３】
反対に特許文献９のファセットピットの基になるマスクは、図６のように露呈部Ｅが被覆部Ｍより広い。露呈部Ｅは連続した一つの領域である。被覆部Ｍは多数存在するが被覆部総面積は露呈部面積より狭い。図７、８、９のように露呈部ＥでファセットＦができ、その直下が低転位密度高品質の単結晶低転位随伴領域Ｚとなるから露呈部Ｅが広いということは必須である。被覆部Ｍ直径はかなり大きい（直径２０μｍ〜１００μｍ）。被覆部Ｍの上がファセットピットＰの底になる。ファセットピットＰは転位を底部に集合させ捕獲して転位を再び放つことがない。マスクＭの位置に閉鎖欠陥集合領域Ｈができ、その周りに低転位部分Ｚ、Ｙができるという特徴がある（図８、９）。マスクのない露呈部Ｅの上に低転位のＺ、Ｙができる。Ｚがファセットの直下に、ＹがＣ面成長部分の直下にできる。Ｚ、Ｙいずれも単結晶で低転位である。点状マスクを中心としてＨＺＹの同心構造ができる。ＥＬＯはマスク露呈部Ｅ（窓Ｗ）の上が高密度転位（Ｈ）、被覆部の上が低転位（Ｚ、Ｙ）となる。その関係はまったく反対である。 
【００５４】
特許文献９の実施例での成長条件は次のようである。 
【００５５】
成長温度Ｔｑ、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３、ＨＣｌ分圧ＰＨＣｌ、５／３族比ｂの順に示す。 
１０５０℃     ３０ｋＰａ     ２ｋＰａ       １５倍 
１０３０℃     ３０ｋＰａ     ２．５ｋＰａ   １２倍 
１０１０℃     ２０ｋＰａ     ２．５ｋＰａ     ８倍 
１０３０℃     ２５ｋＰａ     ２．５ｋＰａ   １０倍 
１０５０℃     ３０ｋＰａ     ２．５ｋＰａ   １２倍 
１０３０℃     ２５ｋＰａ     ２ｋＰａ       １２．５倍 
１０３０℃     ２５ｋＰａ     ２ｋＰａ       １２．５倍 
成長温度は１０１０℃〜１０５０℃で、５／３族比ｂは８倍〜１５倍である。これは図２２において下半部中央の数字”９”が付けられた７つの黒丸点で表現されている。 
【００５６】
特許文献９はマスクを規則正しく分布する孤立点（ドット）状としたので、ドット（マスク）の上には閉鎖欠陥集合領域Ｈができ、その周辺の露呈部に単結晶低転位随伴領域Ｚ、単結晶低転位余領域Ｙができる。半導体レーザや発光ダイオードなどのデバイスをその上に作るので閉鎖欠陥集合領域Ｈが分散していると不都合ということがある。 
【００５７】
そこで特許文献１０は、図１０に示すように、下地基板Ｕの上に等間隔平行縞状の被覆部Ｍを有するマスクを形成し、その上にＧａＮをファセット成長させた。マスクの被覆部Ｍの幅ｓと露呈部Ｅの幅ｗの合計がピッチｐである（ｐ＝ｓ＋ｗ）。ＥＬＯ法のピッチや間隔よりもこの方法のｓ、ｗは大きい。ｓ、ｗを比べるとｗ はｓよりずっと大きい。気相成長によって下地基板Ｕの上にＧａＮを成長させる。 
【００５８】
図１１に平面図、図１２に斜視図を示すように、平坦頂面を持つ平行な多数の山谷型結晶となる。被覆部Ｍ上に平行な結晶欠陥集合領域Ｈ、露呈部上に平行の低欠陥単結晶領域Ｚ、Ｃ面成長領域Ｙを作る。平行マスクの上にできる転位の集合は結晶欠陥集合領域Ｈと呼んでいる。それに隣接するファセットの下に連続して成長するのは低欠陥単結晶領域Ｚと呼ぶ。隣接低欠陥単結晶領域Ｚの間にＣ面成長領域Ｙができることもありできないこともある。 
【００５９】
特許文献９は孤立点状のマスクの上に欠陥領域Ｈができたので閉じており「閉鎖」という言葉をつけてそれを強調しているが、ストライプマスクの場合、Ｈは終端部で閉じていないから「閉鎖」はふさわしくない。だからマスク上にできるものは結晶欠陥集合領域Ｈと呼ぶ。これは特許文献８の閉鎖欠陥集合領域Ｈと同じものであるから同じ記号Ｈをつける。露呈部が連続的に広がり、Ｚが広がって必ずしもＨに随伴していないから「随伴」はふさわしくない。だからＺを低欠陥単結晶領域Ｚと名付けた。特許文献８の単結晶低転位随伴領域Ｚと同じものなので同じ記号Ｚをつける。特許文献９のドットマスクの場合は、マスクを中心にして等しい半径の接触円を描くと余分の部分が必ずできる。だから特許文献８、９では単結晶低転位余領域Ｙは必ず発生した。しかし特許文献１０ではマスクが平行縞状なのでＹはできることもできないこともある。Ｃ面があればそこはＹなのである。Ｃ面に伴って発生するから特許文献１０ではＣ面成長領域Ｙと呼ぶ。単結晶低転位余領域Ｙと同じものだから同じ記号Ｙをつける。 
【００６０】
成長の手法によってはＣ面成長領域Ｙが消失することもある。図１３に平面図を図１４に斜視図を示すように、尖鋭稜線を持つ山谷型の結晶となる。被覆部Ｍ上に平行な結晶欠陥集合領域Ｈができる。これが谷となる。それの隣の露呈部に平行の低欠陥単結晶領域Ｚができる。山形のファセットＦ、Ｆは尖っており、Ｃ面の部分がない。Ｃ面成長領域Ｙが消失している。…ＺＨＺＨ
…構造である。 
【００６１】
図１５によってストライプ型ファセット成長法を説明する。 
【００６２】
図１５（１）のように平行線状複数のストライプ被覆部Ｍを下地基板Ｕの上に形成する。被覆部Ｍのピッチｐ（２０μｍ〜２０００μｍ）は、図１、２のマスク窓のピッチ（２μｍ〜６μｍ程度）よりずっと広い。露呈部Ｅが被覆部Ｍより広い。窒化ガリウムを気相成長させると図１５（２）のように下地基板の露呈部Ｅの上だけに結晶Ｇが成長する。被覆部Ｍの上には成長しない。図１５（３）のように露呈部Ｅの上に結晶Ｇが積み上がる。傾斜面は低面指数のファセットＦである。結晶Ｇは被覆部Ｍで区切られた平行縞状となる。図１５（４）のように被覆部Ｍを底とし反対向きに傾斜する平行な傾斜面からなるＶ溝が平行に生ずる。対向する傾斜面は傾き方向が反対で同じ角度を成すファセットＦ、Ｆである。隣接マスクの間の平坦面はＣ面（Ｃ）である。 
【００６３】
やがて図１５（５）のように被覆部Ｍの上にも結晶が乗ってくる。これは転位の高密度に集合した結晶欠陥集合領域Ｈである。さらに図１５（６）のように結晶成長が進む。マスクＭの上の結晶欠陥集合領域Ｈは大体そのままの寸法で上に伸びる。平行なファセットＦ、Ｆはより広くなる。ファセットＦ、Ｆの直下は低欠陥単結晶領域Ｚとなる。結晶欠陥集合領域Ｈと低欠陥単結晶領域Ｚとの境界は結晶粒界Ｋ、Ｋである。結晶粒界Ｋ、Ｋが転位を結晶欠陥集合領域Ｈに閉じ込める。 
【００６４】
マスク中間の平坦面はＣ面（Ｃ）である。Ｃ面の下はＣ面成長領域Ｙとなる。Ｃ面（Ｃ）は段々狭くなっていく。ストライプ構造をなす結晶のピッチはマスクピッチｐに等しい。マスクピッチｐはマスク幅ｓと露呈部幅ｗの和である（ｐ＝ｓ＋ｗ）。さらに結晶成長が進行すると図１６（１）のように結晶欠陥集合領域Ｈを麓とし、Ｃ面を尾根とする山脈のような平行の結晶が成長していく。山頂に当たるＣ面部分（Ｃ）は狭くなる。ファセットＦの直下は低欠陥単結晶領域Ｚに、Ｃ面の直下はＣ面成長領域Ｙとなる。 
【００６５】
この形状を保持したまま上向きに結晶が成長する場合もある。或いはさらに鋭い峰を持つ平行山脈のようになる場合もある。図１６（２）はそのような場合を示す。この場合Ｃ面は無くなる。Ｃ面成長領域Ｙも無くなってしまう。 
【００６６】
特許文献１０によって平行に…ＺＨＺＹＺＨＺＹＺＨ…構造或いは、…ＺＨＺＨＺＨ…構造ができる。結晶欠陥集合領域Ｈに転位が集中して、低欠陥単結晶領域Ｚ、Ｃ面成長領域Ｙは単結晶で低転位となる。 
【００６７】
特許文献１０の手法は平行にマスクを作り平行に結晶欠陥集合領域Ｈを作るので、ストライプ型ファセット成長法と呼ぶことができる。これは低欠陥単結晶領域Ｚが直線上に並ぶから半導体レーザ、発光ダイオードなどのデバイスを作り易い。 
【００６８】
ファセット成長法とＥＬＯ法は全く違う方法である。マスクの形状、寸法、作用なども異なる。千鳥状に窓が分布するＥＬＯマスクとストライプマスクは形状も大きさも違い判然と区別できる。ＥＬＯマスクは、直径が１μｍ〜２μｍの小さい窓を２〜６μｍピッチ程度で沢山分布させる。ストライプマスクは、幅ｓが１０μｍ〜３００μｍ程度でピッチｐは２０μｍ〜２０００μｍ程度である。例えばストライプマスクの幅ｓは５０μｍで、ｐ＝５００μｍピッチというように粗いマスクである。 
【００６９】
ドット型、ストライプ型ファセット成長法では転位がマスク上の結晶欠陥集合領域Ｈに集中しそれが結晶粒界Ｋ、Ｋによって囲まれるので転位は再離散しない。Ｈに隣接するＺやＹが低転位で単結晶となる。その部分をデバイスの電流が通る部分とすれば良い。 
【００７０】
ＧａＮ結晶は｛１−１００｝方向が劈開面であるから、自然劈開によってレーザの共振器ミラーを形成できる。酸素をドーピングしｎ型とするから電流が通り底面にｎ電極を形成できる。その点でサファイヤ基板より優れている。 
【００７１】
ＥＬＯは露呈部が小さくその上は高転位密度となり、被覆部が広くその上は低転位となるが、ストライプ型ファセット法では露呈部が広くその上は低転位に、被覆部が狭くその上は高密度転位となる。 
【００７２】
特許文献１０の実施例（全てＨＶＰＥ法）での成長条件は次のようである。 
【００７３】
成長温度Ｔｑ、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３、ＨＣｌ分圧ＰＨＣｌ、５／３族比ｂの順に示す。 
１０５０℃       ３０ｋＰａ       ２ｋＰａ           １５倍 
１０３０℃       ３０ｋＰａ        ２．５ｋＰａ       １２倍 
１０５０℃       ３０ｋＰａ       ２ｋＰａ           １５倍 
１０１０℃       ２０ｋＰａ       ２．５ｋＰａ         ８倍 
１０３０℃       ２５ｋＰａ       ２ｋＰａ           １２．５倍 
１０３０℃       ２５ｋＰａ       ２．５ｋＰａ       １０倍 
特許文献１０の基板温度は１０１０℃〜１０５０℃であり、５／３族比ｂは８倍〜１５倍である。図２２の下半中央部分の数字”１０”が付された６つの点が特許文献１０の成長条件を示している。 
【００７４】
特許文献１１は、サファイヤ（０００１）基板の上に、Ｈ２、ＴＭＧ、アンモニアを原料ガスとし（Ｃ５Ｈ５）２ＦｅをドーパントとしたＭＯＣＶＤ法、或いはＨ２、ＨＣｌ、Ｇａ融液、アンモニアを原料とし（Ｃ５Ｈ５）２ＦｅをドーパントとしたＨＶＰＥ 法によって鉄ドープＧａＮ結晶を成長させ鉄ドープＧａＮ基板を得るという方法を提案している。特許文献１１は鉄をドープして半絶縁性の基板を作ろうとする。 
【００７５】
特許文献１１の実施例（ＭＯＣＶＤ
法）での成長条件は次のようである。 
【００７６】
成長温度Ｔｑ、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３、ＴＭＧ分圧ＰＴＭＧ、５／３族比ｂの順に示す。 
１０００℃     １５ｋＰａ     ０．３ｋＰａ       ５０倍 
これは図２２の中央部１０００℃、５０倍の座標点の黒点白丸で示される。 
【００７７】
特許文献１１の実施例（ＨＶＰＥ法）での成長条件は次のようである。 
【００７８】
成長温度Ｔｑ、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３、ＨＣｌ分圧ＰＧａＣｌ 、５／３族比ｂの順に示す。 
１０００℃         １５ｋＰａ     ０．３ｋＰａ       ５０倍 
これは図２２の中央部１０００℃、５０倍の座標点の黒丸で示される。 
【００７９】
【特許文献１】国際公開ＷＯ９９／２３６９３（国際出願ＰＣＴ／ＪＰ９８／０４９０８）
【００８０】
【特許文献２】特許第３７８８０３７号（特願平１０−１７１２７６、特開２０００−０１２９００）
【００８１】
【特許文献３】特許第３７８８０４１号（特願平１０−１８３４４６、特開２０００−０２２２１２）
【００８２】
【特許文献４】国際公開ＷＯ９８／４７１７０（国際出願ＰＣＴ／ＪＰ９８／０１６４０）
【００８３】
【特許文献５】ＥＰＣ 公開 ＥＰ０９４２４５９ Ａ１ （ＥＰＣ 出願番号９８９１２７４．８）
【００８４】
【特許文献６】特許第３７８８１０４号（特開２０００ −０４４４００、特願平１１−１４４１５１／優先権主張 特願平１０−１４７７１６）
【００８５】
【特許文献７】特許第３８２６８２５号（特開２００２ −３７３８６４、特願２００２−１０３７２３／優先権主張 特願２００１−１１３８７２）
【００８６】
【特許文献８】特開２００１−１０２３０７ （特願平１１−２７３８８２）
【００８７】
【特許文献９】特許第３８６４８７０号（特開２００３ −１６５７９９、特願２００２−２３０９２５／優先権主張  特願２００１ −２８４３２３）
【００８８】
【特許文献１０】特許第３８０１１２５号（特開２００３−１８３１００、特願２００２−２６９３８７／優先権主張 特願２００１−３１１０１８）
【００８９】
【特許文献１１】特開２００５−３０６７２３（特願２００５−０７５７３４ ／優先権主張 特願２００４ −０８５３７２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００９０】
これまでに述べたものは、青色発光ダイオード、半導体レーザの基板として用いられるｎ型のＧａＮ基板や、ＦＥＴの基板として用いられる半絶縁性（ＳＩ）型のＧａＮ基板である。ＡｌやＩｎを少し含むＡｌＩｎＧａＮ基板も作製が試みられているが発光素子の基板としての用途のためのものである。それはｎ型で導電率が高く高密度電流を流すことができる。ドーパントはシリコン（Ｓｉ） のことも酸素（Ｏ）のこともある。 
【００９１】
発光素子の場合は基板に高密度の電流を流すので転位から劣化が進行する恐れがある。劣化抑制という点で低転位密度が望まれる。しかしそれだけではない。 
【００９２】
基板が高い転位密度を有すると、リーク電流の原因となり好ましくない。基板の上に規則正しい格子構造を持ったＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ薄膜を何層にも形成するから転位は少ない方が良い。半導体素子をその上に製造するための基板であるから反りが少なくクラックが少ないのが良い。だから導電性基板とする場合、導電率が高く反りが少なく転位密度が低くクラック発生の少ない基板であることが強く望まれる。 
【００９３】
従来技術（特許文献１〜１０）で挙げたＧａＮ基板は何れも低抵抗率でｎ型である。 
【００９４】
特許文献１は０．００５〜０．０８Ωｃｍ、特許文献２は０．００３５〜０．００８３Ωｃｍだと言っている。特許文献３のＧａＮ基板は０．０１〜０．０１７Ωｃｍだと述べている。 
【００９５】
特許文献１〜３はｎ型のドーパントを入れたとは記載されていないので５族の空孔がドナーレベルを作ったか、原料ガス中に含まれるｎ型ドーパント元素が入ったかと考えられる。 
【００９６】
特許文献４は抵抗率を具体的に書いていない。これはＳｉをドーパントとして意図して低抵抗ｎ型ＧａＮ基板を作ろうとしている。従って抵抗率は特許文献１〜３よりさらに低いだろうと推測される。これらの記述から従来のＧａＮ結晶の比抵抗の上限は０．０８Ωｃｍ、下限は０．００５Ωｃｍ程度であろうと思われる。 
【００９７】
ＥＬＯ法では転位を十分減少できない。特許文献８、９によって提案されたファセット成長法は転位密度を減少させる効果がある。導電性ＧａＮを作るには酸素をドープする方法とＳｉをドープする方法が現在知られている。特許文献６、７のように酸素ドープの場合、原料ガスに水か酸素を混ぜれば良い。これらは安全な物質である。特許文献４、５のようにＳｉドープの場合はシラン（ＳｉＨ４）ガスを供給する必要がある。シランガスは危険なガスであり大量に使うのは望ましくない。それにＳｉＨ４ガスの吸収に面依存性があるのか？ないのか？ということははっきりしない。シリコンをドーピングする場合にＣ面とＭ面、Ａ面あるいは一般にＦ面（ファセット面のことをこのように略記）にドーピング異方性があるのかどうかという研究はなされていない。シリコンにも酸素と同じ面方位依存性があればｎ型不純物ドーピング量を平均化することはできない。しかしＳｉと酸素（Ｏ）の面依存性が異なると相補的に比抵抗率を均一化できるかも知れない。 
【００９８】
ファセット成長法は転位密度を減らすために有用な方法である。マスク上の閉鎖欠陥集合領域に転位を集めることによって、それ以外の部分の転位密度を減らすことができる。それに表面に凹凸構造があるので反りが少なくクラック発生率も少ないようである。 
【００９９】
しかしファセット成長法は欠点もある。ひとつは酸素をドーピングする場合、酸素吸収に異方性があるということである。ファセット成長法を用いて酸素ドープのｎ型結晶を作るとドーピング効率に大きい面方位依存性がある。特許文献７は、酸素ドーピング効率はＣ面では最低でありファセットでは酸素はその５０倍以上吸収されると述べている。ファセット成長法を行なうとファセットで成長する部分と、Ｃ面で成長する部分が混在する。Ｃ面では酸素があまり入らないので酸素濃度が低くなる。ファセットではＣ面に比べ酸素が５０倍以上入りやすいので酸素濃度が高くなる。ファセット成長した結晶は一部にＣ面もあるから酸素濃度が結晶内で不均一になってしまう。そうなるとそれを基板としてデバイスをその上に作ると、素子毎に導電性が大きく異なるということになってしまう。 
【０１００】
ファセット成長でなくＣ面成長させると酸素が入らず比抵抗が高くなる。それに平坦面を保って成長させるＣ面成長法で作った結晶は、クラックが入りやすく割れ易いという印象を受けており、ファセット成長法で作ったものはクラックが入り難くより堅固であるという印象がある。クラックが少なく、反りが少なく、しかも一様な抵抗率を持つようなｎ型基板を作りたい。本発明の目的は、クラック発生率が少なく、反りが少なく、一様な抵抗率を持つｎ型ＧａＮ基板を与えることである。 
【課題を解決するための手段】
【０１０１】
本発明のｎ型窒化物半導体基板製造方法は、下地基板にドットマスク或いはストライプマスクを付け、基板温度を１０４０℃〜１１５０℃とし、その上にＨＶＰＥ法によって、５族と３族ガス原料の比率ｂが１〜１０であるようアンモニアガスと３族ガスとＳｉ系化合物ガスと酸素（Ｏ）とを供給しながら、マスク付き下地基板の上にファセット面には酸素とＳｉを、Ｃ面成長領域には主にＳｉをドーピングしながら窒化物半導体結晶を厚く成長させ、下地基板を除去して、１００μｍ以上の厚みを持ち反りが少なく、クラック発生率が低く、比抵抗の低い、比抵抗の局所的ばらつきの少ないシリコン、酸素ドープ導電性窒化物半導体結晶基板を得る。 
【０１０２】
従来のように１種類のドーパントではなく２種類のドーパントを使い、ファセットとＣ面で異なるドーパントが主に添加されるようにし相補的に比抵抗を均一化させるようにした。
【０１０３】
５／３族比ｂが１〜１０という低比率で、温度を１０４０℃〜１１５０℃という高い温度にしたのはこれまでのＧａＮ成長では例がない。図２２に示すように、多くのＧａＮ成長法（特許文献１、４、７、８、１０の一部、１１）では５／３族比ｂは１０より大きい。５／３族比ｂが１０より小さい成長をさせる文献（特許文献２、３、９の一部、１０の一部）もあるがそれは温度が１０４０℃未満の低い温度としている。
【０１０４】
５／３族比ｂ＝１〜１０で、１０４０℃〜１０７０℃の温度範囲ではファセットが強く現れ表面は強く傾斜した坂面となる。凹凸の強い表面を持つこの結晶をＩＩ型と呼ぶ。図２０にこれを示す。粗いピッチで並ぶ被覆部Ｍを下地基板Ｕに付けてファセット成長させるので被覆部Ｍの上は結晶欠陥集合領域Ｈとなり、その両側にはファセットＦ、Ｆに続いて低欠陥単結晶領域Ｚ、Ｚが生ずる。ファセットＦ、Ｆは成長の最後まで存続する。表面の全面がファセットＦとなることもある。一部が削れて（破線）Ｃ面となり、それに続く部分がＣ面成長領域Ｙとなる場合もある。ファセットの占める割合によって、ＺとＺの中間部にＣ面成長領域Ｙが存在しない場合もあり、Ｃ面成長領域Ｙが一部に存在することもある。 
【０１０５】
下地基板Ｕの上に幅の広いマスクを周期的に設けて,その上に窒化物半導体を成長させるのであるから本発明はファセット成長法を採用しているのである。だから被覆部Ｍから立ち上がるファセットが多数生ずる。それは図９や図１５に示すような経過でファセット成長する。被覆部Ｍの上に結晶欠陥集合領域Ｈができるし、露呈部Ｅには低欠陥単結晶領域ＺとＣ面成長領域Ｙができる。ファセットの下に低欠陥単結晶領域Ｚが、Ｃ面の下にＣ面成長領域Ｙが発生する。表面がファセットのＩＩ型の場合はファセットが優勢のままで成長する。表面が平坦なＩ型の場合は温度が高いので、やがてＣ面が優越し最終的には平坦のＣ面が表面全体を占める。いずれにしても途中まではファセット成長するので酸素が主に取り込まれる。
【０１０６】
被覆部幅（直径）をｓ、被覆部間隔をｗ、被覆部ピッチをｐで表す。ｓ＝１０μｍ〜１００μｍ、ｗ＝２５０μｍ〜１００００μｍである。被覆部というのは規則性を持って下地基板の上に形成されたものである。規則性があれば、ｓ、ｗ、ｐを定義することができる。代表的なものは孤立点からなる被覆部（ドット型、図２６）集合を持つものと、平行帯状被覆部（ストライプ型、図２５）集合を持つものがある。その他の規則性あるパターンでも良い。 
【０１０７】
５／３族比ｂ＝１〜１０で、１０９０℃〜１１５０℃のより高温の範囲では表面は最終的に平坦なＣ面となる。凹凸の少ないこの結晶をここではＩ型と呼ぶ。図２１にＩ型結晶を示す。Ｉ型であってもマスクを使って結晶成長するので途中まではファセット成長である。成長の終期近くになってＣ面成長となる。だからマスクＭの上に結晶欠陥集合領域Ｈができその両側に低欠陥単結晶領域Ｚが生じマスクの中間にＣ面成長領域Ｙが生ずる。上面はＣ面であるが、ピッチの大きい被覆部を下地基板に付けてから成長するのでファセット成長となる。成長を続け結晶が十分に厚くなってからＣ面成長となる。だから本発明のＩ型は従来のＣ面成長法とは異なる。被覆部幅（直径）をｓ、被覆部間隔をｗ、被覆部ピッチをｐで表す。ｓ＝１０μｍ〜１００μｍ、ｗ＝２５０μｍ〜１００００μｍである。被覆部というのは規則性を持って下地基板の上に形成されたものである。規則性があれば、ｓ、ｗ、ｐを定義することができる。代表的なものは孤立点からなる被覆部（ドット型、図２６）集合を持つものと、平行帯状被覆部（ストライプ型、図２５）集合を持つものがある。その他の規則性あるパターンでも良い。 
【０１０８】
５／３族比ｂ＝１〜１０で、１０７０℃〜１０９０℃の中程度の温度では山の途中が削られたような混合型となる。図２４に混合型の結晶断面図を示す。大きいピッチの被覆部Ｍを下地基板Ｕに付けてから結晶成長するのでファセット成長する。被覆部Ｍのすぐ上は結晶欠陥集合領域Ｈとなる。その両側露呈部Ｅ上で、ファセットＦに続く部分は低欠陥単結晶領域Ｚとなる。Ｚ，Ｚで挟まれたＣ面の下はＣ面成長となる。十分に厚く結晶成長してからＣ面成長が優位になってくる。Ｃ面成長した部分はＣ面成長領域Ｙとなる。最後までファセットＦが表面に残る。被覆部幅（直径）をｓ、被覆部間隔をｗ、被覆部ピッチをｐで表す。ｓ＝１０μｍ〜１００μｍ、ｗ＝２５０μｍ〜１００００μｍである。被覆部というのは規則性を持って下地基板の上に形成されたものである。規則性があれば、ｓ、ｗ、ｐを定義することができる。代表的なものは孤立点からなる被覆部（ドット型、図２６）集合を持つものと、平行帯状被覆部（ストライプ型、図２５）集合を持つものがある。その他の規則性あるパターンでも良い。 
【０１０９】
何れの場合も最終的には表面を研削、研磨して平坦なミラー面にする。だから山谷構造はミラーウエハになればもはや存在しない。その前の結晶成長の直後の構造である。ミラーウエハにしたものは厚みが１００μｍ以上とする。これは自立できるためである。もっと厚くても良い。３００〜１００００μｍの場合もある。厚い場合は面平行に切断して複数枚のウエハとする。ウエハとしても元のＨＺＹＺＨＺＹＺ…構造は残っており横方向の異方性がある。それらは透明なので肉眼では分からないがＣＬ（カソードルミネッセンス）や蛍光顕微鏡で分かる。 
【０１１０】
本発明のもうひとつの特徴はシリコンと酸素の二重ドーピングということである。ＩＩ型と混合型では表面にＣ面とＦ面（ファセットのこと）が混合する。Ｉ型でも途中までＣ面とＦ面が混在する。酸素はＦ面に多くＣ面に少なくドーピングされるという面方位依存性がある。もしもシリコンにＣ面に多くＦ面に少なくドープされるという反対の面方位依存性があれば、シリコンと酸素を二重にドープすることによってＣ面とＦ面のｎ型ドーパントの量を相補うようにすることができる。しかしその場合でも酸素とシリコンを二重にドープした場合に、２種のドーパントが互いに妨害干渉し合うということがないか（干渉効果）？干渉がなく酸素とシリコンが独立にｎ型キャリヤを出すとしても、活性化率が違うので必要とされる酸素とシリコンの量が違う。酸素ドーピングとシリコンドーピングを１対１に扱うことができるのか（優劣）？それに結晶成長の方法によってＣ面とＦ面のできる比率（Ｃ面／Ｆ面比率）が異なる。これは全体として比率が異なるだけでなく成長方向（高さ方向）にも異なる。Ｃ面とＦ面の比率が違えば全体としての比抵抗も異なる筈である。二重ドーピングによって予定する比抵抗を得るための設計を可能にするには様々のことを明らかにしなければならない。ｎ型ドーパントの２重ドープということについてはこれまで挙げた特許文献１〜１１には記述がない。その他本発明者が調査したところでは２重ドープの文献はなかった。 
【０１１１】
本発明者の数多くの実験によってシリコンには面方位依存性がないらしいということが分かってきた。つまりＣ面とＦ面でシリコンは同じ程度にドープされるらしい。酸素はＣ面とＦ面で吸収の程度が著しく違う。それは特許文献７によって指摘された５０倍という値よりも大きいようである。 
【０１１２】
それでＣ面とＦ面が共存するファセット成長では、シリコンと酸素の両方を含む雰囲気で窒化物半導体結晶を成長させると、Ｃ面とＦ面とでｎ型ドーパント濃度が平均化され比抵抗の局所的な揺らぎを減らすことができる。先述のように本発明は５／３族比ｂを１〜１０の低い値にし基板温度を１０４０℃〜１１５０℃という高温にする。ＩＩ型（図２０）のようにファセットが優勢で成長中もファセットが全表面をほぼ覆う場合は酸素が主なドーパントとなる。酸素はアンモニア、水素、ＨＣｌガスの中に水または酸素気体を含ませることによって雰囲気に導入できる。僅かにＣ面が存在するのでそれはＳｉドープすることによってｎ型キャリヤを与えるようにする。 
【０１１３】
Ｉ型（図２１）のように表面がＣ面で覆われるものでも途中まではファセットを伴いながら成長するのであるから酸素が盛んにドープされる。成長の終わりに近づくとＣ面が優勢になり酸素が入り難くなる。それに変わってシリコンをドープするようにする。 
【０１１４】
混合型（図２４）はＩＩ型と同じくファセット成長を最後まで続けるのでファセットを通し酸素が十分に入る。Ｃ面にはシリコンをドープするようにする。 
下地基板は窒化物半導体がｃ軸方向に成長するようなものであれば良い。（１１１）面ＧａＡｓ ウエハ、Ｃ面サファイヤウエハ、Ｃ面ＳｉＣウエハ、Ｃ面ＧａＮウエハなどを用いることができる。マスクはＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＡｌＮ、金属膜などである。 
【０１１５】
図１９はＨＶＰＥ炉の概略縦断面図を示す。縦長の反応炉２の外側にはヒータ３が設けられる。ヒータ３は縦方向に伸び幾つかに分割されており上下方向に任意の温度分布を作り出すことができる。反応炉２はホットウオールを持つ。反応炉２の中上部にはＧａ融液を溜めたＧａ溜め４が設けられる。反応炉２の下方には、回転昇降自在の回転軸に支持されたサセプタ５がある。サセプタ５の上には下地基板６が戴置される。第１原料ガス供給管７は水素（Ｈ２）と塩化水素（ＨＣｌ）のガスをＧａ溜め４に供給する。ＨＣｌとＧａとが反応してＧａＣｌガスができる。これが下方へ移動する。第２原料ガス供給管８は水素（Ｈ２）とアンモニア（ＮＨ３）ガスを下地基板６の上方へ流す。ＧａＣｌとＮＨ３が反応してＧａＮができる。第３原料ガス供給管１０はシリコン（Ｓｉ）の気体化合物（例えばシランＳｉＨ４）とキャリヤガス（Ｈ２）の混合ガスを反応炉内に供給する。酸素を添加するため、水または酸素気体を第１原料ガス供給管７の原料（Ｈ２＋ＨＣｌ）、第２原料ガス供給管８の原料（ＮＨ３＋Ｈ２）或いは第３原料ガス供給管１０の原料（ＳｉＨ４＋Ｈ２）に混ぜて供給する。合成されたＧａＮの内部にＳｉ、Ｏが二重にドープされる。反応後、排ガス、未反応ガスはガス排出管９から排出される。 
【０１１６】
ＳｉはＳｉの塩化物、フッ化物或いは水素化物（ＳｉＨ４）などを原料として用いる。これらはガス状であるから反応炉に上方のガス流路から気体として吹き込まれる。これらが熱分解して結晶の中へ取り込まれる。結晶の内部には酸素とシリコンがｎ型ドーパントとして共存する。 
【０１１７】
そのようにして作製された本発明の窒化物半導体基板はクラック発生率Ｋが２２％以下である。クラック発生率Ｋの下限は１％程度である（０．０１≦Ｋ≦０．２２）。ＩＩ型に限って言えば、クラック発生率は１８％以下となる（Ｋ≦０．１８（ＩＩ型））。特許文献２、３においては平坦表面を持つＧａＮ自立結晶は全て研磨で割れてしまっていると記載されており、平坦表面を持つ特許文献２、３のＧａＮ基板は全てクラック発生率Ｋが１００％ということである。 
【０１１８】
本発明の窒化物半導体基板の反りの曲率半径Ｕは３．５ｍ〜７ｍである（３．５ｍ≦Ｕ≦７ｍ）。表面がファセットの凹凸を持つＩＩ型に限ると４．２ｍ≦Ｕ≦７ｍである。ＥＬＯ法による特許文献２、３においては未研磨の平坦表面結晶は曲率半径が０．０５４ｍ〜０．１６７ｍである。これは反りが極めて大きい。
未研磨の荒れ表面結晶の曲率半径は１ｍ〜２．６ｍが４枚、１０ｍが１枚あったとしている。研磨すると反りは増加するので、未研磨で曲率半径１０ｍの１枚の試料も研磨すると３．４ｍに反りが増えている。つまり特許文献２、３の表面荒れ基板の曲率半径はＵ≦３．４ｍである。特許文献２、３のこの試料のクラック発生率は記述がない。基板温度は１０２０℃であって本発明の基板温度より低い。ファセット成長でなくＣ面成長である。比抵抗は０．０５Ωｃｍだと述べている。特許文献２、３ではドーパントが何か記述がないので分からない。反りは曲率半径Ｕで表現する文献もあるが、平坦面に凸に置いたウエハの中心の高さｈで表現する場合もある。ウエハの直径がＤでウエハの中心高さがｈの場合はＵ＝Ｄ２／８ｈという関係があるので換算することができる。本発明の曲率半径Ｕが３．５ｍ〜７ｍというのは、２インチ径（５０ｍｍ）の場合は、ｈ＝８９μｍ〜４５μｍということである。 
【０１１９】
本発明の窒化物半導体基板の中のシリコン濃度は、５×１０１９ｃｍ−３≧Ｓｉ≧１×１０１７ｃｍ−３とする。酸素濃度は１×１０１９ｃｍ−３≧Ｏ≧１×１０１５ｃｍ−３である。但しＯ＝１×１０１５ｃｍ−３は酸素の検出限界であり実際にはもっと少ない場合もある。これについては後で述べる。 
【０１２０】
本発明の窒化物半導体基板の抵抗率ｒは１×１０−２Ωｃｍ以下である。低いものは１．５〜２×１０−３Ωｃｍのものも得られる。つまり本発明で得られる結晶の比抵抗ｒは０．００１５Ωｃｍ≦ｒ≦０．０１Ωｃｍである。それは特許文献１の比抵抗０．００５Ωｃｍ≦ｒ≦０．０８Ωｃｍを越えるものである。ｎ型基板としてより低抵抗でクラック発生率の低い反りの少ない優れた窒化物半導体結晶を得ることができる。 
【０１２１】
マスクはＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３などである。マスクは被覆部が狭く露呈部が広い周期的なパターンであれば良い。ここではストライプ被覆（平行帯状）とドット被覆（孤立千鳥分布）について述べるが、その他の周期性を持つ被覆部でも良い。マスクの寸法はストライプマスクの場合被覆部幅ｓが１０μｍ〜１００μｍとする。被覆部の間隔ｗは２５０μｍ〜１００００μｍとする。ピッチｐはｐ＝ｓ＋ｗである。ピッチはｐ＝２６０μｍ〜１０１００μｍである。
【０１２２】
ドットマスクの場合は被覆部直径ｓが１０μｍ〜１００μｍとする。被覆部の間隔はｗ＝２５０μｍ〜１００００μｍとする。ピッチｐは２６０μｍ〜１０１００
μｍである。 
【０１２３】
５／３族比ｂが１〜１０で、基板温度が１０４０℃〜１０８０℃ではマスクの位置で低く、露呈部で高くなるファセット面を持つ山形の結晶（ＩＩ型）が成長する（図２０）。被覆部で低く露呈部で高くなるのでファセット成長である。ファセット（Ｆ面と簡単に呼ぶ）は酸素を旺盛に吸収することができる。ファセットは酸素とシリコンが両方共にドープされる。ファセット成長が周期まで持続する。マスク上は結晶欠陥集合領域Ｈとなり、露呈部Ｅでマスク近くのファセットＦの直下は低欠陥単結晶領域Ｚとなる。酸素供給量をＯ（ｔ）、Ｓｉ供給量をＳｉ（ｔ）とする。成長中これらが一定であっても良い。Ｏ（ｔ）＝Ｃ２、Ｓｉ（ｔ）＝Ｃ１（Ｃ１，Ｃ２は定数）と表現できる。 
【０１２４】
図２０は図２１との対比を強調するために山形だけでなる理想形（ＩＩ型）を書いている。理想形はＺＨＺＨＺＨ…の繰り返しである。これはストライプマスクで特別の場合だけ実現する。ドットマスクの場合は幾何学的な制約からこのようにならない。ＺＨＺＹＺＨＺＹＺＨ…の繰り返しになる。ドットマスクでもストライプマスクでも、実際にはマスクの中間位置にＣ面ができ（破線で示す）その下に、Ｃ面成長領域Ｙができることが多い。Ｃ面には酸素が殆ど入って行かないのでシリコンが代わりに入る。ＳｉはＣ面ドープのために必要なのである。成長初期は被覆部Ｍ、露呈部Ｅの影響が強くファセットＦが圧倒的に優勢である。成長終期には被覆部、露呈部の区別の影響が弱くなりＣ面が一部出現し易くなる。そのようなことを考えると、Ｓｉ含有ガス（例えばＳｉＨ４ガス）の供給を初めは０か僅かとし、次第に増やして行きＣ面の出現確率に応じてＳｉの供給を増やすようにしても良い。例えばＳｉ含有ガスの供給量Ｓｉ（ｔ）をＳｉ（ｔ）＝Ｃ３ｔ＋Ｃ４ｔ２＋…（Ｃ３、Ｃ４は正の定数、ｔは時間）というようにする。そうすると厚み方向にドナー濃度をより平均化することができる。 
【０１２５】
最後までファセット（Ｆ面）を保持するＩＩ型はクラック発生率の低さや反りの小ささ、堅牢さ、転位密度の低さ、酸素ドープの容易さから最も望ましいものである。しかし成長の途中でＣ面がどこかに現れることがある。酸素ドープだけだとその部分のドナー密度（ｎ型ドーパント）が低くなるが、本発明はＳｉもドープするのでＣ面もかなりのドナー密度がある。Ｆ面は酸素＋Ｓｉ、Ｃ面はＳｉをドープすることによってドナー密度の均一化が可能となる。しかもドナーの大部分は酸素でありＳｉのドーピング量は少ない。危険なＳｉＨ４ガスをたくさん使う必要がなく、安全性が高い。ＩＩ型結晶は横方向に見るとＺＨＺＹＺＨＺＹＺＨ…の繰り返しである。ＨとＺ或いはＨとＺとＹというように異なるものが混在する構造となるから緊張を緩和できる。これが内部応力を減少させクラック発生率を下げる原因となる。 
【０１２６】
基板温度がより高い１０８０℃〜１１５０℃では表面が一様高さの結晶（Ｉ型）が成長する（図２１）。Ｉ型では、表面はほぼ平坦なＣ面である。実際にはマスクＭの上の部分が僅かに窪みとなることもある。Ｃ面にはＳｉをドナーとして導入する。しかし全体のドナーがＳｉだということではない。酸素が重要である。かなりの量のドナーは酸素である。Ｉ型でも初めは露呈部Ｅから成長が開始しファセットを作りそれが成長するのでファセット成長なのである。被覆部Ｍの上には結晶欠陥集合領域Ｈができ露呈部には低欠陥単結晶領域Ｚ、Ｃ面成長領域Ｙができる。温度が高いので成長の終わりに近づくとＣ面成長に近くなる。マスク上は結晶欠陥集合領域Ｈとなり、露呈部上は低欠陥単結晶領域ＺとＣ面成長領域Ｙが混在したようになる。表面はＣ面となっている。異なる組織が交替する構造（ＨＺＹＺＨＺＹＺ…）なので応力緩和できる。 
【０１２７】
Ｉ型は初めはファセット成長し、結晶はファセットをたくさん持っているから酸素を大いに吸収できる。Ｓｉは選択性がないのでＦ面にも入る。結晶内部は酸素が十分にドープされる。Ｆ面を通し酸素とＳｉが同時にドープされる。しかし成長の終わりに近づくとファセットが減りＣ面成長に近づく。ファセットＦが減るから酸素を取り込まないが、Ｃ面が多いのでＳｉを吸収する。Ｉ型は成長の終わりにＳｉドープの効果が顕著になる。相補的ドーパントとしてＳｉが働いているのである。表面はＳｉが多く内部では酸素（Ｏ）が多いということになる。 
【０１２８】
初めからＳｉをドーパントとして導入し供給量を一定としても良い（Ｓｉ（ｔ）＝Ｃ１）。その場合は初期のファセット成長でも酸素とＳｉがＦ面に同時にドープされる。成長の終期に近づくとＣ面が優越しＳｉだけがドープされる。つまりＳｉはいつでも定量吸収されるが酸素の吸収が減ってくる。するとドナー密度が厚さ方向に変化し表面でドナー密度がより低いということになる。すると表面の比抵抗が大きく出る。 
【０１２９】
初めはファセット成長し終期に近づくに従ってＣ面成長に近づくのだからＳｉの供給に時間変化を与えても良い。Ｓｉ含有ガス（例えばＳｉＨ４ガス）を初めは供給せず、次第に供給量を増やし、終期に近づくに従ってＳｉ含有ガスを最大にするというようにする。Ｓｉ（ｔ）＝Ｃ３ｔ＋Ｃ４ｔ２＋…（Ｃ３、Ｃ４は正の定数、ｔは時間）。すると初期、中期のＦ面が優越する場面では酸素、ＳｉがＦ面を通して取り込まれ、終期になるとＳｉがＣ面を通して取り込まれることになる。ドナー（ｎ型ドーパント）の厚さ方向の濃度を均一にすることができる。 
【０１３０】
抵抗測定は表面の２点間で行うのでＳｉドーピングの影響が強く出る。しかしｎ型基板としてデバイスをその上に作る場合、電流は上下に流れるので酸素濃度が強く効いてくる。離れた２点間で測定するから、比抵抗値は局所的な揺らぎを横方向に平均化したものである。それでも上下方向の比抵抗と横方向比抵抗は違う。表面で比抵抗を測定するとＩＩ型の場合は酸素ドープ、Ｓｉドープの影響が両方現れる。表面がＣ面のＩ型の場合はＳｉドープされた部分が大きく寄与する。だからＩ型はＳｉドープ量にほぼ比例して導電性が高く（比抵抗が低く）なる。
Ｓｉドープが少ない場合Ｉ型は表面比抵抗が高くなる。しかしそれは表面だけのことで内部には酸素がドープされているから上下方向の導電性は高い。 
Ｉ型も内部ではＨＺＹＺＨＺＹＺ…構造をとるので内部応力を緩和できる。クラック発生率を低くすることができる。 
Ｉ型を作るにはより高温で５／３族比ｂが低い方が良い。１０８０℃〜１１５０℃の高温で、５／３族比ｂを１〜１０とする。さらに温度を１０９０℃〜１１５０℃、５／３族比ｂを１〜５程度にするとより確実にＩ型にすることができる。 
【０１３１】
５／３族比ｂ＝１〜１０で、基板温度１０８０ ℃近く（１０７０℃〜１０９０℃）ではＩ型とＩＩ型が混合した台形頂点を持つような結晶ができる（図２４）。これは初めはファセット成長する。露呈部Ｅの上で結晶成長が始まり露呈部Ｅの端からファセットができ被覆部の上は成長開始が遅れる。露呈部Ｅに低欠陥単結晶領域ＺとＣ面成長領域Ｙができる。被覆部Ｍの上に結晶欠陥集合領域Ｈができる。ファセット成長するのでファセットＦ（Ｆ面）に酸素が吸収される。ＳｉもファセットＦに入る。Ｓｉと酸素が両方平行してＦ面にドープされる。被覆部Ｍの上に結晶欠陥集合領域Ｈができ成長の終わりに近づいてＣ面成長に変わってくるが最後までファセットが残っている。Ｃ面にはＳｉが入って行く。ドーパントの分布がより均一化される。ＨＺＹＺＨＺＹＺ…の構造を持ち内部応力を減少させクラック発生率を下げることができる。 
【０１３２】
ＩＩ型、Ｉ型、混合型の３つの断面図（図２０、２１、２４）を示したが、ある温度で断面形状が突然変化するというような相転移が起こるのではなくて、温度や５／３族比ｂによって連続的に断面形状が変化していく。温度が１０９０〜１１５０℃で５／３族比ｂ１〜３で図２１のような理想的な平坦型ができる。温度が下がるにつれ、５／３族比ｂが上がるにつれて図２１の平坦型から図２０の山形へ変化していく。 
【０１３３】
基板温度が１０５０℃〜１１５０℃というのは窒化物半導体の気相成長法の成長温度としては高い方である。温度を高くすれば、大型マスクであっても、最終的には表面を平坦にして成長させることが可能だというのがＩ型成長の意味するところである。 
【０１３４】
５／３族比ｂが１〜１０というのは、窒化物半導体の気相成長法では極めて小さい極限と言って良い。低５／３族比ｂと、高成長温度によってＳｉ，Ｏドープの窒化物半導体を成長させるというのが本発明の思想である。 
【発明の効果】
【０１３５】
Ｓｉと酸素を二重にドープしたのでＳｉがＣ面に入りＦ面の酸素と相まって均一性の高いドナー濃度分布を形成し、比抵抗ｒが１０−２Ωｃｍ以下の導電性窒化物半導体基板を得ることができる。比抵抗ｒの下限を０．００１５Ωｃｍまで押し下げることができる。本発明の基板の比抵抗範囲は０．００１５Ωｃｍ≦ｒ≦０．０１Ωｃｍである。
【０１３６】
繰り返しピッチの大きいマスクを下地基板に形成してその上に結晶成長するので、内部に結晶欠陥集合領域Ｈや低欠陥単結晶領域Ｚ、Ｃ面成長領域Ｙなど異なる組織の構造ができる。つまりＺＹＺＨＺＹＺ…の異質の相が順に並ぶような構造ができる。それが内部応力を緩和するので、反りＵが少ない結晶を得ることができる。反りの曲率半径は３．５ｍ≦Ｕ≦８ｍとすることができる。 
【０１３７】
繰り返しピッチの大きいマスクを下地基板に形成してその上に結晶成長するので、内部に結晶欠陥集合領域Ｈや低欠陥単結晶領域Ｚ、Ｃ面成長領域Ｙなど異なる組織の構造ができる。それが内部応力を緩和するのでクラックの発生が少ない基板を得る。クラック発生率Ｋは１％≦Ｋ≦２２％とすることができる。 
【０１３８】
特許文献８、９、１０で提案されたファセット成長法は、下地基板の上に露呈部の広いマスクを設け、マスクの上に結晶欠陥を集中させることにより周辺部（Ｚ、Ｙ）での転位を減らす作用がある。それらは転位の減少を意図していた。 
【０１３９】
ｎ型基板用の結晶を成長させる場合、ｎ型基板は高密度電流が流れるので転位が増殖する恐れがある。それを避けるため転位密度が低いことが望ましい。ファセット成長の直接の利点は転位密度を減らすということである。しかしファセット成長法の利点はそれだけではない。 
【０１４０】
特許文献８、９、１０のファセット成長法は、異なる構造の部分Ｈ、Ｚ、Ｙが結晶中に発生するのでそれが応力を緩和する。そのために反りを減らしクラック発生を抑制するという効果もあることが分かってきた。特許文献１、２、３のＣ面成長法は同一の結晶構造が存在するだけなので、応力緩和という作用はあまりない。表面平坦の結晶は反り曲率半径が数１０ｃｍでクラック発生率１００％で研磨できない。表面荒れの結晶は反りが１ｍ程度のものもあり研磨可能なものもあるが、やはりクラック発生率が高くて使いものになり難い。 
【０１４１】
それで本発明は、ｎ型不純物ドープのＧａＮ結晶を作る場合もファセット成長の手法を利用する。ファセット成長法は特許文献８のようにマスクの無いものもあるが、特許文献９、１０のように、マスクを下地基板に付けてマスク端からファセットを強制的に作り出しＨ、Ｚ、Ｙ の部分ができる位置を予め指定できるものもある。これは必ずファセットを作るのでファセットを埋め込まないように最後まで維持するようにすれば、マスク上の部分へ転位を集結させマスク上に結晶欠陥集合領域Ｈを形成し、その他の部分の転位密度を減らすことができる。
【０１４２】
特許文献９、１０に示された周期の大きい露呈部の広いマスクを使う方法でファセット成長させると、欠陥の集結した結晶欠陥集合領域Ｈと、欠陥の少ない低欠陥単結晶領域Ｚ、Ｃ面成長領域Ｙとが交替する構造ができ、内部応力を緩和できる。 
【０１４３】
周期の大きい露呈部の広いマスクを付けファセット成長する手法は転位密度減少、反り減少、クラック発生防止という優れた効果があることが分かった。 
高導電性ＧａＮ結晶を製造するためには、ｎ型不純物を高濃度にドーピングしなければならない。単結晶構造に高濃度に不純物をドープすると強い内部応力が発生し反りが増大し破壊され易くなり転位も増える。ファセット成長法はＨＺＹＺＨ…構造という複合構造を作り高濃度不純物添加による内部応力を減殺できるであろう。 
【０１４４】
ファセット成長法はｎ型導電性結晶を作る場合にも有用だろうと予想される。しかしｎ型高導電性結晶を作るという観点に立つとファセット成長法には思わぬ欠点があった。特許文献６は酸素がＧａＮの中でドナーを形成しｎ型結晶を作るということを初めて明らかにした。安全な水を使ってｎ型不純物（Ｏ）をドープでき活性化率も１００％近いということが分かったからである。ところが特許文献７は酸素のドーピングに強い面方位依存性のあることを発見している。ファセットを通じて酸素は入るがＣ面には酸素は殆ど入らないという面方位選好性である。ファセット成長法で酸素ドープｎ型結晶を作ると全部がファセット面（Ｆ面）でなくＣ面が混ざっている。Ｆ面の下は高導電性、Ｃ面の下は高抵抗ということになる。ファセット成長させると、酸素ドーピング量に局所的な大きい揺らぎが発生するのである。 
【０１４５】
ＧａＡｓ、サファイヤなど異種下地基板を使う場合はｃ軸方向の成長をするので、ファセット成長といってもどこかにＣ面が発生することがある。Ｃ面の下の領域を単結晶低転位余領域Ｙ或いはＣ面成長領域Ｙと呼ぶが、これは酸素が入らず高抵抗となる。ファセット成長法によってＨＺＹＺＨＺＹＺＨ…構造を作ると、ＨとＺは酸素が入って高導電性に、Ｙは酸素が入らず高抵抗になる。抵抗率が局所的、周期的に変動する。 
これは問題である。しかもこの問題は、酸素をｎ型不純物とし、ファセット成長法を採用することから初めて発生する問題である。ＧａＮ薄膜のｎ型不純物として専ら使われるのはＳｉである。Ｓｉをｎ型ドーパントとしＣ面成長させる通常の手法では起こらない問題である。 
【０１４６】
そこで本発明では、ファセット成長させながら酸素とシリコンを同時にドープするようにした。シリコンにＣ面選好性があれば酸素のＦ面選好性と打ち消し合って均一濃度ドナー分布を巧みに形成できる筈である。しかし本発明者の数多い実験によると、シリコンには面方位依存性がなくてＣ面にもＦ面にも同じように入ってゆくことが分かった。するとシリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）を同時ドープするとＦ面にはＳｉとＯが、Ｃ面にはＳｉが入り、全ての表面からｎ型不純物を添加できる。Ｃ面下地基板（サファイヤ、ＧａＮ）や（１１１）ＧａＡｓ基板の場合ファセット成長させるとＨＺＹＺＨＺ…構造ができるが、ＹもＳｉが入って低抵抗になる。高抵抗領域が消去されることになる。高抵抗領域が無くなるから伝導率の局所揺らぎが小さくなりｎ型高導電性基板として用いることができる。 
【０１４７】
本発明は、酸素、シリコン２重ドーピングということとファセット成長ということのふたつの特質がある。ファセット成長については詳しく述べたのでドーピングについて説明する。窒化物半導体の酸素、シリコン２重ドーピングというのはこれまで類例がない。文献を見つけることができなかった。 
【０１４８】
ある元素がＧａＮや窒化物半導体に対しｎ型であるというのとｎ型ドーパントとして利用できるというのは違う。ｎ型不純物は酸素、シリコン以外に炭素などいくつか存在する。しかしそれらがｎ型ドーパントとして利用できるとは限らない。シリコンと酸素が共存すると結晶の中で干渉し合って抑制牽制し合うかも知れない。シリコンが共在することによって酸素は浅いドナーを作らないかも知れない。反対に酸素が存在するのでシリコンはドナーを形成できないかも知れない。ドナーレベルができても、酸素が放出したｎ型キャリヤをシリコンが捕獲するかも知れない。つまり相互作用による牽制があるかも知れない。そうなると２種類のｎ型不純物をドープすることによって導電性を高めることができない。 
【０１４９】
２種類のｎ型不純物の間に干渉がなくて独立しており、それぞれがｎ型キャリヤを一つずつ出すとしても、活性化率が異なるだろうからその効果は同じでない筈である。電子電荷をｅとし、ｎ型キャリヤの移動度をμ、ｎ型キャリヤ（自由電子）の濃度をｎとすると導電率σはσ＝ｎμｅと書く事ができる。酸素、シリコンの活性化率をＭｏ、Ｍｓとする。酸素濃度を［Ｏ］、シリコン濃度を［Ｓｉ］とすると、シリコン、酸素が独立として、ｎ＝Ｍｏ［Ｏ］＋Ｍｓ［Ｓｉ］であるから、導電率σ＝μｅ（Ｍｏ［Ｏ］＋Ｍｓ［Ｓｉ］）というように象徴的に書ける。比抵抗ｒで表現するとｒ＝１／σ＝１／μｅ（Ｍｏ［Ｏ］＋Ｍｓ［Ｓｉ］）となる。逆に言えば、酸素濃度［Ｏ］とシリコン濃度［Ｓｉ］と比抵抗ｒが上のような関係にあれば、ＳｉとＯは干渉がなく、打ち消し合わず牽制せず、互いに独立だということである。 
【０１５０】
酸素、シリコン濃度はＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ、二次イオン質量分析計）によって試料のＣ面、Ｆ面のある一点について測定する。濃度の揺らぎがあるから測定点の取り方によって測定値が異なる恐れがある。比抵抗は表面の２点間の抵抗を測定することによって求める。比抵抗はＺＨＺＹＺＨ…の構造を横切る電流について求められる。Ｚ、Ｈと、Ｙは比抵抗が異なるので測定された比抵抗は、Ｚ、ＨとＹの比抵抗の重み付き平均となる。Ｙ単独の比抵抗、Ｚ単独の比抵抗が分からない。 
【０１５１】
ＨとＺは同じ比抵抗を持ちＨ＜＜Ｚなので、抵抗測定の２点間にある（Ｈ＋Ｚ）の幅と、Ｙの幅の比率をｚ：ｙで表現する。ｙ＋ｚ＝１と正規化する。Ｚでの酸素、シリコン濃度を［Ｏ］ｚ，［Ｓｉ］ｚとし、Ｙでの酸素、シリコン濃度を［Ｏ］ｙ，［Ｓｉ］ｙとすると、測定された比抵抗ｒは、
ｒ＝（１／μｅ）｛ｚ／（Ｍｏ［Ｏ］ｚ＋Ｍｓ［Ｓｉ］ｚ）＋ｙ／（Ｍｏ［Ｏ］ｙ＋Ｍｓ［Ｓｉ］ｙ）｝ 
というように書ける。本発明者の実験によって、ＳｉはＣ面もＦ面も同じように入って行く事が分かった。Ｃ面を通ったものはＹに、Ｆ面を通ったものはＺに入る。だからそれは［Ｓｉ］ｚ＝［Ｓｉ］ｙということである。本発明者の実験によって酸素はＦ面には入るが、Ｃ面には入らないということが分かった。それは特許文献７のいう５０倍程度の違いではない。それは［Ｏ］ｙ＝０だということである。その２つの特性が分かってみると上の比抵抗の式はより簡略化される。［Ｓｉ］ｚ＝［Ｓｉ］ｙ＝［Ｓｉ］と書き、［Ｏ］ｚ＝［Ｏ］と書くと、 
ｒ＝（１／μｅ）｛ｚ／（Ｍｏ［Ｏ］＋Ｍｓ［Ｓｉ］）＋ｙ／（Ｍｓ［Ｓｉ］）｝ 
このように書いてみると本発明の酸素、シリコン濃度と比抵抗の関係がより直観的に分かってくる。 
【０１５２】
比抵抗ｒの小さい物、導電率σの高い物が（ｒσ＝１）ｎ型基板として望まれる。［Ｏ］、［Ｓｉ］が決まっている時、上の式からｚ：ｙ＝１：０の場合最も比抵抗が低くなる。つまり全面をＦ面で覆うのが良いということである。それは最後までファセットを維持しながら成長させるということである。Ｃ面成長領域Ｙをできるだけ作らないということである。
【０１５３】
ＩＩ型はそれに適合する。図２０のように最後まで山谷構造を維持しており低欠陥単結晶領域Ｚが優越している。後に実験結果を示すが、Ｉ型（平坦）よりもＩＩ型（山谷）の方が比抵抗は低くなる傾向にある。 
【０１５４】
ＩＩ型といってもドットマスクの場合は幾何学的制約からＣ面成長領域Ｙを０にすることはできない。マスクの中間部に必ずＣ面成長領域Ｙが発生する。それが比抵抗を上げるように作用する。ＩＩ型でストライプマスクの場合は平行被覆なのでＹを０にすることができる。だからＩＩ型でストライプマスクの場合、最も低い比抵抗の結晶を作る事ができる筈である。 
【０１５５】
低比抵抗、高導電性のｎ型結晶を作るにはＩＩ型が適しているということが分かる。それは［Ｏ］、［Ｓｉ］が決まっている時に最小の比抵抗を与えるからである。ＩＩ型は５／３族比ｂが１〜１０で、温度が１０４０℃〜１０８０℃で作ることができる。 
しかしドットマスクは強度の異方性がないのでクラック発生率が少ないという利点がある。 
【０１５６】
最後までファセット構造を維持するＩＩ型には反面、欠点がある。ファセットは｛１１−２２｝、｛１−１０１｝、｛１１−２１｝、｛１−１０２｝などの場合があるが、大体Ｃ面に対して５０゜〜６０゜程度の急峻な角度Υをなす。露呈部Ｅの幅ｗで山を作るので、山の高さは（ｗ／２）ｔａｎΥである。例えばΥ＝５５゜とするとｔａｎΥ＝１．４３であるから、山の高さは０．７１ｗとなる。ｗが大きくて１５００μｍ＝１．５ミリの場合、山の高さは１ｍｍにもなる。山の部分は研削して落とし平坦にしてから研磨して基板とする。だから山は無駄になる。最後まで高いファセットを維持するＩＩ型は無駄になる部分が多いという欠点がある。 
【０１５７】
そういう点から考えると最終的には平坦なＣ面をもって成長するＩ型は無駄になる部分が少なくてより経済的だという利点がある。Ｉ型は５／３族比ｂが１〜１０で、温度が１０８０℃〜１１５０℃で作ることができる。平坦Ｃ面といっても、特許文献２、３のＣ面成長（ファセット成長でない。１０３０℃以下）とは違い、反りは少なくクラック発生率も低く基板に造形することができる。理想的なＩ型はｚ：ｙ＝０：１なので、［Ｏ］、［Ｓｉ］が決まっている時、Ｉ型の比抵抗は大きくなる。比抵抗が大きいといってもそれは表面のことで深さ方向には比抵抗は小さい。デバイスの基板として使う場合、電流は上下方向に流れる。だから縦方向の比抵抗が低いということが重要である。Ｉ型は初めはファセット成長し初期には酸素が大量にドープされるので深さ方向（上下方向）の導電性は十分に高い。
【０１５８】
１０７０℃〜１０９０℃で作られる混合型（図２４）は両方の長所と短所を持っている。比抵抗は中程度であり、研削によって無駄になる高さも中程度である。反りやクラック発生率も中間的である。 
【実施例１】
【０１５９】
（１１１）Ｇａ面のＧａＡｓを下地基板としドットマスク或いはストライプマスクを形成した。マスクはＳｉＯ２であり厚みは６０ｎｍ〜２００ｎｍである。マスクの寸法（ｓ，ｗ，ｐ）範囲は、１０μｍ≦ｓ≦１００μｍ、２５０μｍ≦ｗ≦１００００μｍである。個々の試料のマスク寸法形状については後に述べる。その上にＧａＮ膜をＨＶＰＥ法によって成長させた。初めにバッファ層を形成し、次いで厚いエピタキシャル成長層を形成した。異なる試料の数は４５である。初めのバッファ層の条件は以下のようである。 
【０１６０】
バッファ層の成長の条件 
基板温度 ５００℃〜５５０℃ 
ＧａＣｌ分圧 ＰＧａＣｌ ＝８０Ｐａ （ ０．０００８ａｔｍ） 
ＮＨ３分圧 ＰＮＨ３＝１６ｋＰａ （ ０．１６ａｔｍ ） 
バッファ層膜厚 ５０ｎｍ 
【０１６１】
バッファ層成長時の５／３族比ｂはｂ＝２００である。本発明では成長温度と５／３族比ｂを重視するがそれはエピタキシャル成長（厚膜成長）時の値であり、バッファ層形成時の５／３族比ｂは問題にしていない。 
【０１６２】
基板内に、「クラックが発生した」というのは長さが２．０ｍｍ以上の表面線状割れが生じた場合、或いは０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの表面線状割れが３本以上生じた場合、或いは０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの表面線状割れが２１本以上発生したことを言う。 
【０１６３】
基板内に、「クラックが生じない」というのは、２．０ｍｍ以上の表面線状割れが０で、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの線状割れが２本以下であり、０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの割れが２０本以下であることをいう。 
【０１６４】
クラック発生率（％）というのは成長させた基板の内、クラックが発生した基板の枚数を全体の基板の枚数で割って１００を掛けた値である。ドナー密度Ｄというのはｎ型不純物の濃度を言う。つまりドナー密度Ｄというのはドナー準位を作るシリコンと酸素の濃度ということである。酸素濃度［Ｏ］、シリコン濃度［Ｓｉ］共にＳＩＭＳ （Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｍｅｔｅｒ）によって測定した。 
【０１６５】
基板の反りＵは曲率半径（ｍ）で表現する。曲率はその逆数Ｕ−１（ｍ−１）である。曲率半径が小さいほど反りは大きい。直径Ｄのウエハの中央の隆起ｈで反りを表現することもあるが二次曲線近似の範囲でｈ＝Ｄ２／８Ｕの関係がある。２インチウエハなら（Ｄ＝５０ｍｍ）、ｈ（μｍ）＝３１２／Ｕ（ｍ）である。 
【０１６６】
マスクの寸法、形状、成長温度、ＮＨ３分圧、ＧａＣｌ分圧、ＳｉＨ４分圧、水の添加量を変えてたくさんの実験を繰り返し行った。基板寸法は試料１だけ１８ｍｍ角、試料３は直径３インチ（７５ｍｍ）で、それ以外は２インチ（５０ｍｍ）直径円型基板である。 
【０１６７】
ここで４５個の試料について述べる。それぞれ試料に１〜４５の通し番号を付ける。１〜３９は本発明の実施例である。試料４０〜４５は比較例である。試料１〜３９の実施例の内、試料１〜２４はＩ型（平坦表面）である。Ｉ型の場合は表面は平坦で露出しているのはＣ面である。だからＣ面での酸素濃度ＯＣとＳｉ濃度ＳｉＣを測定した。試料２５〜３９はＩＩ型（山形）である。ＩＩ型の場合、表面は凹凸があり傾斜面と平坦面がある。傾斜面はファセット面Ｆ（Ｆ面と呼ぶこともある）である。平坦面はＣ面である。両方の面での酸素（Ｏ）濃度と、Ｓｉ濃度が異なるから両方の面（Ｃ，Ｆ）での酸素濃度、Ｓｉ濃度を測定した。Ｃ面での酸素濃度をＯＣとし、Ｓｉ濃度をＳｉＣとする。Ｆ面での酸素濃度をＯＦ、Ｓｉ濃度をＳｉＦとする。 
【０１６８】
先述の記号と比定すると、ＯＣ＝［Ｏ］ｙ、ＳｉＣ＝［Ｓｉ］ｙ、ＯＦ＝［Ｏ］ｚ、ＳｉＦ＝［Ｓｉ］ｚである。試料１〜１８、２５〜３６はストライプ（平行縞）マスクを付けたものである。この場合ｓはマスク被覆部の幅を意味し、ｗはマスクの横方向の間隔を意味する。ｓ＋ｗがピッチＰである。試料１９〜２４、３７〜３９はドットマスク（孤立点状）を下地基板に付けたものである。この場合ｓは点状マスクの直径を、ｗは最近接マスク間隔を意味する。正六角形の中心と頂点の位置に点マスクがありその繰り返しであるから、ｓ、ｗだけでドットマスクを完全に定義できる。 
【０１６９】
比較例４０〜４３はマスクを下地基板に付けておらず、平坦下地基板の上に直接に結晶を気相成長（全体でＣ面成長）させている。比較例４０〜４３はマスクの影響を確かめるために特に実験したもので従来技術ではない。比較例４４〜４５はＳｉ原料ガスを与えずに本発明と同じ条件で成長させたもので、Ｃ面の比抵抗が高すぎてｎ型基板として使えない。比較例４４、４５は酸素だけではだめでＳｉを含む原料ガスが必要だということを示す。 
【０１７０】
表１でコアというのは被覆部又は被覆部の上に成長した結晶を意味する。表１に、試料番号、パターン、コア間隔ｗ（μｍ）、コア幅ｓ（μｍ）、成長温度Ｔｑ（℃）、ＰＧａ（ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ；ｋＰａ）、ＰＮ（アンモニア分圧ＰＮＨ３；ｋＰａ）、基板寸法（ｍｍ）又はインチ（″）、厚み（μｍ）、コアの種類（マスク上に形成される部分の結晶種類：反転層Ｊ、多結晶層Ｐまたは傾斜層Ａ）、結晶面タイプ（Ｉ型又はＩＩ型）、Ｃ面部でのＳｉ密度ＳｉＣ（ｃｍ−３）、Ｃ面部での酸素密度ＯＣ（ｃｍ−３）、ファセット面ＦでのＳｉ密度ＳｉＦ（ｃｍ−３）、ファセット面Ｆでの酸素密度ＯＦ（ｃｍ−３）、比抵抗（Ωｃｍ）、クラック発生率Ｋ（％）及び反りの曲率半径Ｕ（ｍ）を示す。反りの曲率半径は簡単に反りＵと表現することもあるがそれは曲率半径のことで値が大きいほど反りは僅かである。 
ｎ型不純物としての酸素は水を原料ガスのどれかに加えることによって与える。シリコンはＳｉＨ４ガスで与える。水の添加量、ＳｉＨ４ガスの分圧を様々に変化させている。これらは微量であり測定が難しい。それもあって測定しておらず表１に記載していない。基板温度Ｔｑ、被覆部のｓ、ｗ、ｐ、ＮＨ３、ＧａＣｌ分圧が等しくても、水添加量、ＳｉＨ４分圧が違うので、Ｓｉ、Ｏドープ量、比抵抗ｒ、反りＵ、クラック発生率Ｋは試料毎に異なる。 
【０１７１】
【表１】
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【０１７２】
［試料１（実施例；ストライプ；Ｉ型）］ 
１８ｍｍ角の正方形ＧａＡｓ基板の上に、ストライプコア間隔ｗがｗ＝５００μｍ、マスク（コア）幅がｓ＝５０μｍの平行ストライプマスクを形成した。１８ｍｍ角の矩形ウエハを下地基板に使ったのが試料１の特徴である。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１１００℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０１７３】
ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。５／３族比ｂはｂ＝２．５である。コアの結晶種類は反転層Ｊである。結晶面タイプはＩ型である。成長温度Ｔｑが高いのでＩ型になったのである。Ｉ型だから表面は平坦でＣ面だけが露出している。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０３である。Ｃ面成長したので酸素の取り込み量が少ない。比抵抗は９×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く十分に導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生しているドナーは主にＳｉである。クラック発生率Ｋは１％であった。クラック発生率Ｋは極めて低い。全試料の中で最小である。反りはＵ＝８ｍである。反りは極めて小さい。優れた導電性ＧａＮ基板である。 
【０１７４】
［試料２（実施例；ストライプ；Ｉ型）］ 
２インチ（５０ｍｍ）直径の円形ＧａＡｓ基板の上に、ストライプコア間隔ｗがｗ＝５００μｍ、マスク幅がｓ＝５０μｍの平行ストライプマスクを形成した。直径２インチの円形ＧａＡｓ基板は容易に入手できる。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１１００℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０１７５】
ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。５／３族比ｂはｂ＝２．５である。コアの結晶種類は反転層Ｊである。結晶面タイプはＩ型である。成長温度Ｔｑが高いのでＩ型になったのである。Ｉ型だから表面は平坦でＣ面だけが露出している。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０３である。Ｃ面成長したので酸素の取り込み量が少ない。比抵抗は９×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く十分に導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生しているドナーは主にＳｉである。クラック発生率Ｋは７％であった。クラック発生率Ｋは低い。反りはＵ＝６．２ｍである。反りは小さい。優れた導電性ＧａＮ基板である。 
【０１７６】
［試料３（実施例；ストライプ；Ｉ型）］ 
直径３インチ（７５ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ストライプコア間隔ｗがｗ＝５００μｍ、マスク幅がｓ＝５０μｍの平行ストライプマスクを形成した。広い３インチＧａＮウエハを下地基板としたのが試料３の特徴である。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１１００℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０１７７】
ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。５／３族比ｂはｂ＝２．５である。コアの結晶種類は反転層Ｊである。結晶面タイプはＩ型である。成長温度Ｔｑが高いのでＩ型になったのである。Ｉ型だから表面は平坦でＣ面だけが露出している。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０３である。Ｃ面成長したので酸素の取り込み量が少ない。比抵抗は９×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く十分に導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生しているドナーは主にＳｉである。クラック発生率Ｋは１２％であった。クラック発生率Ｋは低い。反りはＵ＝５．２ｍである。反りは小さい。面積の広い優れた導電性ＧａＮ基板である。 
【０１７８】
［試料４（実施例；ストライプ；Ｉ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ストライプコア間隔ｗがｗ＝５００μｍ、マスク幅がｓ＝５０μｍの平行ストライプマスクを形成した。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１１００℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。ＧａＣｌ分圧の高いのが試料４の特徴である。 
【０１７９】
ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。５／３族比ｂはｂ＝１である。コアの結晶種類は反転層Ｊである。結晶面タイプはＩ型である。成長温度Ｔｑが高いのでＩ型になったのである。Ｉ型だから表面は平坦でＣ面だけが露出している。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１９ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０４である。Ｃ面成長したので酸素の取り込み量が少ない。比抵抗は４．７×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く十分に導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生しているドナーは主にＳｉである。クラック発生率Ｋは１５％であった。クラック発生率Ｋは低い。反りはＵ＝５ｍである。反りは小さい。面積の広い優れた導電性ＧａＮ基板である。 
【０１８０】
［試料５（実施例；ストライプ；Ｉ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ストライプコア間隔ｗがｗ＝５００μｍ、マスク幅がｓ＝５０μｍの平行ストライプマスクを形成した。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１１００℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝３．３ｋＰａ（０．０３３ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０１８１】
５／３族比ｂはｂ＝３である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊである。結晶面タイプはＩ型である。成長温度Ｔｑが高いのでＩ型になったのである。Ｉ型だから表面は平坦でＣ面だけが露出している。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０３である。Ｃ面成長したので酸素の取り込み量が少ない。比抵抗は９×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く十分に導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生しているドナーは主にＳｉである。クラック発生率Ｋは１３％であった。クラック発生率Ｋは低い。反りはＵ＝６．２ｍである。反りは小さい。優れた導電性ＧａＮ基板である。 
【０１８２】
［試料６（実施例；ストライプ；Ｉ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ストライプコア間隔ｗがｗ＝５００μｍ、マスク幅がｓ＝５０μｍの平行ストライプマスクを形成した。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１１００℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０１８３】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊである。結晶面タイプはＩ型である。成長温度Ｔｑが高いのでＩ型になったのである。Ｉ型だから表面は平坦でＣ面だけが露出している。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１７ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０２である。Ｃ面成長したので酸素の取り込み量が少ない。比抵抗は１×１０−２Ωｃｍであった。比抵抗は試料中一番高いがそれでも十分低く導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生しているドナーは主にＳｉである。クラック発生率Ｋは３％であった。クラック発生率Ｋは極めて低い。反りはＵ＝６．５ｍである。反りは小さい。優れた導電性ＧａＮ基板である。 
【０１８４】
［試料７（実施例；ストライプ；Ｉ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ストライプコア間隔ｗがｗ＝５００μｍ、マスク幅がｓ＝５０μｍの平行ストライプマスクを形成した。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１１００℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０１８５】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊである。結晶面タイプはＩ型である。成長温度Ｔｑが高いのでＩ型になったのである。Ｉ型だから表面は平坦でＣ面だけが露出している。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝５×１０１９ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝５×１０４である。Ｃ面成長したので酸素の取り込み量が少ない。比抵抗は１．８×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は極めて低く導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生しているドナーは主にＳｉである。クラック発生率Ｋは１７％であった。クラック発生率Ｋは十分に低い。反りはＵ＝４．７ｍである。反りは十分に小さい。優れた導電性ＧａＮ基板である。 
【０１８６】
［試料８（実施例；ストライプ；Ｉ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ストライプコア間隔ｗがｗ＝５００μｍ、マスク幅がｓ＝５０μｍの平行ストライプマスクを形成した。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１１００℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０１８７】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は多結晶層Ｐであった。結晶面タイプはＩ型である。成長温度Ｔｑが高いのでＩ型になったのである。Ｉ型だから表面は平坦でＣ面だけが露出している。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０３である。Ｃ面成長したので酸素の取り込み量が少ない。比抵抗は９×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く十分に導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生しているドナーは主にＳｉである。クラック発生率Ｋは９％であった。クラック発生率Ｋは低い。反りはＵ＝６．２ｍである。反りは小さい。優れた導電性ＧａＮ基板である。 
【０１８８】
［試料９（実施例；ストライプ；Ｉ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ストライプコア間隔ｗがｗ＝５００μｍ、マスク幅がｓ＝５０μｍの平行ストライプマスクを形成した。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１１００℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０１８９】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は傾斜層Ａであった。結晶面タイプはＩ型である。成長温度Ｔｑが高いのでＩ型になったのである。Ｉ型だから表面は平坦でＣ面だけが露出している。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０３である。Ｃ面成長したので酸素の取り込み量が少ない。比抵抗は９×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く十分に導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生しているドナーは主にＳｉである。クラック発生率Ｋは１１％であった。クラック発生率Ｋは低い。反りはＵ＝６．２ｍである。反りは小さい。優れた導電性ＧａＮ基板である。    
【０１９０】
［試料１０（実施例；ストライプ；Ｉ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ストライプコア間隔ｗがｗ＝５００μｍ、マスク幅がｓ＝１０μｍの平行ストライプマスクを形成した。マスク幅ｓの極めて小さいことが試料１０の特徴である。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１１００℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０１９１】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊであった。結晶面タイプはＩ型である。成長温度Ｔｑが高いのでＩ型になったのである。Ｉ型だから表面は平坦でＣ面だけが露出している。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０３である。Ｃ面成長したので酸素の取り込み量が少ない。比抵抗は９×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く十分に導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生しているドナーは主にＳｉである。クラック発生率Ｋは１１％であった。クラック発生率Ｋは低い。反りはＵ＝６．２ｍである。反りは小さい。優れた導電性ＧａＮ基板である。マスク幅が１０μｍというように狭くても所望の構造ができてｎ型導電性の基板を作ることができるということである。  
【０１９２】
［試料１１（実施例；ストライプ；Ｉ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ストライプコア間隔ｗがｗ＝５００μｍ、マスク幅がｓ＝２５μｍの平行ストライプマスクを形成した。マスク幅ｓの小さいことが試料１１の特徴である。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１１００℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０１９３】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊであった。結晶面タイプはＩ型である。成長温度Ｔｑが高いのでＩ型になったのである。Ｉ型だから表面は平坦でＣ面だけが露出している。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０３である。Ｃ面成長したので酸素の取り込み量が少ない。比抵抗は９×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く十分に導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生しているドナーは主にＳｉである。クラック発生率Ｋは９％であった。クラック発生率Ｋは低い。反りはＵ＝６．２ｍである。反りは小さい。優れた導電性ＧａＮ基板である。マスク幅が２５μｍというように狭くても所望の構造ができてｎ型導電性の基板を作ることができる。 
【０１９４】
［試料１２（実施例；ストライプ；Ｉ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ストライプコア間隔ｗがｗ＝５００μｍ、マスク幅がｓ＝１００μｍの平行ストライプマスクを形成した。マスク幅ｓの広いことが試料１２の特徴である。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１１００℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０１９５】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊであった。結晶面タイプはＩ型である。成長温度Ｔｑが高いのでＩ型になったのである。Ｉ型だから表面は平坦でＣ面だけが露出している。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０３である。Ｃ面成長したので酸素の取り込み量が少ない。比抵抗は９×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く十分に導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生しているドナーは主にＳｉである。クラック発生率Ｋは８％であった。クラック発生率Ｋは低い。反りはＵ＝６．４ｍである。反りは小さい。優れた導電性ＧａＮ基板である。マスク幅が１００μｍというように広くても所望の構造ができてｎ型導電性の基板を作ることができる。 
【０１９６】
［試料１３（実施例；ストライプ；Ｉ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ストライプマスク間隔ｗがｗ＝２５０μｍ、マスク幅がｓ＝５０μｍの平行ストライプマスクを形成した。ストライプコア（マスク）間隔ｗの小さいことが試料１３の特徴である。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１１００℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０１９７】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊであった。結晶面タイプはＩ型である。成長温度Ｔｑが高いのでＩ型になったのである。Ｉ型だから表面は平坦でＣ面だけが露出している。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０３である。Ｃ面成長したので酸素の取り込み量が少ない。比抵抗は９×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く十分に導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生しているドナーは主にＳｉである。クラック発生率Ｋは６％であった。クラック発生率Ｋは非常に低い。反りはＵ＝６．８ｍである。反りは小さい。優れた導電性ＧａＮ基板である。ストライプマスク間隔ｗが２５０μｍというように狭くても所望の構造ができてｎ型導電性の基板を作ることができる。 
【０１９８】
［試料１４（実施例；ストライプ；Ｉ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ストライプコア間隔ｗがｗ＝７５０μｍ、マスク幅がｓ＝５０μｍの平行ストライプマスクを形成した。ストライプコア間隔ｗの広いことが試料１４の特徴である。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１１００℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０１９９】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊであった。結晶面タイプはＩ型である。成長温度Ｔｑが高いのでＩ型になったのである。Ｉ型だから表面は平坦でＣ面だけが露出している。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０３である。Ｃ面成長したので酸素の取り込み量が少ない。比抵抗は９×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く十分に導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生しているドナーは主にＳｉである。クラック発生率Ｋは８％であった。クラック発生率Ｋは低い。反りはＵ＝６．２ｍである。反りは小さい。優れた導電性ＧａＮ基板である。ストライプマスク間隔ｗが７５０μｍというように広くても所望の構造ができてｎ型導電性の基板を作ることができる。 
【０２００】
［試料１５（実施例；ストライプ；Ｉ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ストライプコア間隔ｗがｗ＝１０００μｍ、マスク幅がｓ＝５０μｍの平行ストライプマスクを形成した。ストライプコア間隔ｗの広いことが試料１５の特徴である。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１１００℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０２０１】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊであった。結晶面タイプはＩ型である。成長温度Ｔｑが高いのでＩ型になったのである。Ｉ型だから表面は平坦でＣ面だけが露出している。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０３である。Ｃ面成長したので酸素の取り込み量が少ない。比抵抗は９×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く十分に導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生しているドナーは主にＳｉである。クラック発生率Ｋは１１％であった。クラック発生率Ｋは低い。反りはＵ＝５．３ｍである。反りは小さい。優れた導電性ＧａＮ基板である。ストライプマスク間隔ｗが１０００μｍ（１ｍｍ）というように広くても所望の構造ができてｎ型導電性の基板を作ることができる。 
【０２０２】
［試料１６（実施例；ストライプ；Ｉ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ストライプコア間隔ｗがｗ＝１５００μｍ、マスク幅がｓ＝５０μｍの平行ストライプマスクを形成した。ストライプコア間隔ｗの広いことが試料１６の特徴である。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１１００℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０２０３】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊであった。結晶面タイプはＩ型である。成長温度Ｔｑが高いのでＩ型になったのである。Ｉ型だから表面は平坦でＣ面だけが露出している。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０３である。Ｃ面成長したので酸素の取り込み量が少ない。比抵抗は９×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く十分に導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生しているドナーは主にＳｉである。クラック発生率Ｋは１３％であった。クラック発生率Ｋは低い。反りはＵ＝４．７ｍである。反りは十分に小さい。優れた導電性ＧａＮ基板である。ストライプマスク間隔ｗが１５００μｍ（１．５ｍｍ）というように広くても所望の構造ができてｎ型導電性の基板を作ることができる。  
【０２０４】
［試料１７（実施例；ストライプ；Ｉ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ストライプコア間隔ｗがｗ＝２０００μｍ、マスク幅がｓ＝５０μｍの平行ストライプマスクを形成した。ストライプコア間隔ｗの広いことが試料１７の特徴である。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１１００℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０２０５】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊであった。結晶面タイプはＩ型である。成長温度Ｔｑが高いのでＩ型になったのである。Ｉ型だから表面は平坦でＣ面だけが露出している。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０３である。Ｃ面成長したので酸素の取り込み量が少ない。比抵抗は９×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く十分に導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生しているドナーは主にＳｉである。クラック発生率Ｋは１７％であった。クラック発生率Ｋは十分に低い。反りはＵ＝４．２ｍである。反りは十分に小さい。優れた導電性ＧａＮ基板である。ストライプマスク間隔ｗが２０００μｍ（２．０ｍｍ）というように広くても所望の構造ができてｎ型導電性の基板を作ることができる。 
【０２０６】
［試料１８（実施例；ストライプ；Ｉ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ストライプコア間隔ｗがｗ＝１００００μｍ、マスク幅がｓ＝５０μｍの平行ストライプマスクを形成した。ストライプコア間隔ｗの広いことが試料１８の特徴である。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１１００℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０２０７】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊであった。結晶面タイプはＩ型である。成長温度Ｔｑが高いのでＩ型になったのである。Ｉ型だから表面は平坦でＣ面だけが露出している。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０３である。Ｃ面成長したので酸素の取り込み量が少ない。比抵抗は９×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く十分に導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生しているドナーは主にＳｉである。クラック発生率Ｋは２２％であった。クラック発生率Ｋは十分低い。反りはＵ＝４ｍである。反りは十分に小さい。優れた導電性ＧａＮ基板である。ストライプマスク間隔ｗが１００００μｍ（１０ｍｍ）というように広くても所望の構造ができてｎ型導電性の基板を作ることができる。 
【０２０８】
試料１６、１７、１８を比べてみるとマスク間隔が１００００μｍ程度までは所望の構造の導電性ＧａＮ基板を作ることができるが、マスク間隔ｗが大きくなるとクラック発生が増え、反りも少しずつ大きくなるということが分かる。ストライプマスクのマスク間隔ｗが２５０μｍ〜１００００μｍの広い範囲で良好な結晶構造を与えるということが分かる。 
【０２０９】
以上の試料１〜１８はストライプマスクを設けてその上にＩ型（平坦表面）構造の結晶を作ったものである。このあと試料１９〜２４においてドットマスクの実施例について述べる。  
【０２１０】
［試料１９（実施例；ドット；Ｉ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ドットコア間隔ｗがｗ＝５００μｍ、マスク直径がｓ＝５０μｍのドットマスクを形成した。ドットマスクは６回対称の位置に孤立点状のマスク（被覆部）を設けたものであり、正三角形を敷き詰めて頂点にマスクを分布させた配置となっておりｓとｗだけでマスクを定義することができる。本願発明がストライプマスクでもドットマスクでも適用できるということを示す。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１１００℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０２１１】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊであった。結晶面タイプはＩ型である。成長温度Ｔｑが高いのでＩ型になったのである。Ｉ型だから表面は平坦でＣ面だけが露出している。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０３である。Ｃ面成長したので酸素の取り込み量が少ない。比抵抗は９×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く十分に導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生しているドナーは主にＳｉである。クラック発生率Ｋは４％であった。クラック発生率Ｋは極めて低い。反りはＵ＝４．８ｍである。反りは十分に小さい。優れた導電性ＧａＮ基板である。ドットマスクでも同様の構造を作り導電性に優れたＧａＮ基板を作ることができる。 
【０２１２】
［試料２０（実施例；ドット；Ｉ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ドットコア間隔ｗがｗ＝５００μｍ、マスク直径がｓ＝５０μｍのドットマスクを形成した。本願発明がストライプマスクでもドットマスクでも適用できるということを示す。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１１００℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０２１３】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊであった。結晶面タイプはＩ型である。成長温度Ｔｑが高いのでＩ型になったのである。Ｉ型だから表面は平坦でＣ面だけが露出している。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝４×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝４×１０３である。Ｃ面成長したので酸素の取り込み量が少ない。比抵抗は７×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生しているドナーは主にＳｉである。クラック発生率Ｋは５％であった。クラック発生率Ｋは極めて低い。反りはＵ＝４．２ｍである。反りは十分に小さい。優れた導電性ＧａＮ基板である。ドットマスクでも同様の構造を作り導電性に優れたＧａＮ基板を作ることができる。  
【０２１４】
［試料２１（実施例；ドット；Ｉ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ドットコア間隔ｗがｗ＝５００μｍ、マスク直径がｓ＝５０μｍのドットマスクを形成した。本願発明がストライプマスクでもドットマスクでも適用できるということを示す。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１１００℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０２１５】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊであった。結晶面タイプはＩ型である。成長温度Ｔｑが高いのでＩ型になったのである。Ｉ型だから表面は平坦でＣ面だけが露出している。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝７×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝７×１０３である。Ｃ面成長したので酸素の取り込み量が少ない。比抵抗は５×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生しているドナーは主にＳｉである。クラック発生率Ｋは７％であった。クラック発生率Ｋは低い。反りはＵ＝３．８ｍである。反りは十分に小さい。優れた導電性ＧａＮ基板である。ドットマスクでも同様の構造を作り導電性に優れたＧａＮ基板を作ることができる。 
【０２１６】
［試料２２（実施例；ドット；Ｉ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ドットコア間隔ｗがｗ＝１０００μｍ、マスク直径がｓ＝５０μｍのドットマスクを形成した。試料２２はドット間隔ｗが広いのが特徴である。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１１００℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０２１７】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊであった。結晶面タイプはＩ型である。成長温度Ｔｑが高いのでＩ型になったのである。Ｉ型だから表面は平坦でＣ面だけが露出している。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０３である。Ｃ面成長したので酸素の取り込み量が少ない。比抵抗は９×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く十分に導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生しているドナーは主にＳｉである。クラック発生率Ｋは９％であった。クラック発生率Ｋは低い。反りはＵ＝３．７ｍである。反りは十分に小さい。優れた導電性ＧａＮ基板である。ドットマスクでドット間隔が広く（ｗ＝１０００μｍ）ても同様の構造を作り導電性に優れたＧａＮ基板を作ることができる。 
【０２１８】
［試料２３（実施例；ドット；Ｉ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ドットコア間隔ｗがｗ＝２５００μｍ、マスク直径がｓ＝５０μｍのドットマスクを形成した。試料２３はドット間隔ｗが広いのが特徴である。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１１００℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０２１９】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊであった。結晶面タイプはＩ型である。成長温度Ｔｑが高いのでＩ型になったのである。Ｉ型だから表面は平坦でＣ面だけが露出している。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０３である。Ｃ面成長したので酸素の取り込み量が少ない。比抵抗は９×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く十分に導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生しているドナーは主にＳｉである。クラック発生率Ｋは１０％であった。クラック発生率Ｋは低い。反りはＵ＝３．７ｍである。反りは十分に小さい。優れた導電性ＧａＮ基板である。ドットマスクでドット間隔が広く（ｗ＝２５００μｍ）ても同様の構造を作り導電性に優れたＧａＮ基板を作ることができる。 
【０２２０】
［試料２４（実施例；ドット；Ｉ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ドットコア間隔ｗがｗ＝５０００μｍ、マスク直径がｓ＝５０μｍのドットマスクを形成した。試料２４はドット間隔ｗが極めて広い（５ｍｍ）のが特徴である。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１１００℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０２２１】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊであった。結晶面タイプはＩ型である。成長温度Ｔｑが高いのでＩ型になったのである。Ｉ型だから表面は平坦でＣ面だけが露出している。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０３である。Ｃ面成長したので酸素の取り込み量が少ない。比抵抗は９×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く十分に導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生しているドナーは主にＳｉである。クラック発生率Ｋは１３％であった。クラック発生率Ｋは低い。反りはＵ＝３．５ｍである。反りは十分に小さい。優れた導電性ＧａＮ基板である。ドットマスクでドット間隔が広く（ｗ＝５０００μｍ）ても同様の構造を構成し導電性に優れたＧａＮ基板を作ることができる。 
【０２２２】
ドットマスクを用いる試料１９〜２４を見ると、ドットマスク間隔ｗが５００μｍ〜５０００μｍで所定の構造を有するクラック発生が少なく反りの少ない良好なＧａＮ基板を作り出すことができる。試料２２〜試料２４を見るとｗが増えるに従ってクラック発生率が増えてゆく傾向にある。デバイスをその上に作る場合、ｗが広い方が場所的な制約が少ないのでｗは広い方が良い。ｗ＝１００００μｍでもクラック発生は受容できる程度である。ｗの狭い方の極限で、ｗは２５０μｍであっても優れた性質のＧａＮ基板を与えることができる。基板の性質だけから言えばドットマスク間隔は２５０μｍ〜１００００μｍ程度の広い範囲で導電性があってクラック発生少なく反りの小さいＧａＮ基板結晶を製造できる。
【０２２３】
以上に説明した試料１〜試料２４は何れも成長温度がＴｑ＝１１００℃でより高温で成長させた結晶基板であったが、以後に述べる試料２５〜４５は成長温度がＴｑ＝１０５０℃かそれ以下の低温で成長させた結晶である。１０５０℃で成長させた結晶は表面が山谷（ストライプマスク）の凹凸あるいは円錐ピットの凹部を含む構造となる。傾斜したファセット面Ｆが多数露呈した凹凸に富んだ表面である。これはＩＩ型である。平坦面がＣ面で傾斜面がファセット面Ｆである。酸素ドーピングには異方性がある。ＩＩ型の場合ファセット面Ｆから酸素が大量にドープされる。だからファセット面Ｆでの酸素濃度ＯＦと、Ｃ面での酸素濃度ＯＣが異なる。そのためＣ面での酸素濃度ＯＣとファセット面Ｆでの酸素濃度ＯＦの両方を測定した。ファセット面での酸素濃度が、Ｃ面での酸素濃度より大きい（ＯＦ＞ＯＣ）。Ｓｉ濃度についてもファセット面Ｆと平坦面Ｃ面の両方で測定している。Ｓｉ濃度はＣ、Ｆ面で選択性はないようである。 
【０２２４】
［試料２５（実施例；ストライプ；ＩＩ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ストライプマスクコア間隔ｗがｗ＝５００μｍ、マスク幅ｓがｓ＝５０μｍのストライプマスクを形成した。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１０５０℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０２２５】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊであった。結晶面タイプはＩＩ型である。成長温度Ｔｑ（１０５０℃）が低いのでＩＩ型になったのである。ＩＩ型だから表面はファセット面Ｆと平坦なＣ面を含み山谷の交代する鋸歯のような表面を持つ。表面はＣ面とＦ面の混合である。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０３である。Ｆ面でのＳｉ密度はＳｉＦ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＦ＝１×１０１８／ｃｍ３である。Ｆ面でのＳｉ／Ｏ比（ｇ）はｇ＝１である。Ｃ面では酸素取り込み量が少なくＦ面では酸素の取り込み量が多い。酸素はＣ面とＦ面で著しい違いがあり異方性が強い。しかしＳｉはＣ面、Ｆ面で同程度ドーピングされておりＣ面とＦ面において違いがない。酸素はＣ、Ｆ面で選好性があり、Ｓｉは無差別である。試料２５においてＦ面では酸素濃度がＳｉ濃度とほぼ等しい。比抵抗はＦ面部でもＣ面部でも等しく８×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く一様な導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生しているドナーはＣ面では主にＳｉであるが、Ｆ面では酸素とＳｉが同等に寄与していると考えられる。クラック発生率Ｋは６％であった。クラック発生率Ｋは非常に低い。反りはＵ＝６．５ｍである。反りは小さい。優れた導電性ＧａＮ基板である。重畳型山脈構造を持つＩＩ型の結晶でも酸素がＦ面、ＳｉがＣ面にドープされ相補的にキャリヤを与えるのでＦ面、Ｃ面で比抵抗が変わらない一様な導電性の基板結晶を得る事ができる。 
【０２２６】
［試料２６（実施例；ストライプ；ＩＩ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ストライプマスクコア間隔ｗがｗ＝５００μｍ、マスク幅ｓがｓ＝５０μｍのストライプマスクを形成した。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１０５０℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０２２７】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊであった。結晶面タイプはＩＩ型である。成長温度Ｔｑ（１０５０℃）が低いのでＩＩ型になったのである。ＩＩ型だから表面はファセット面Ｆと平坦なＣ面を含み山谷の交代する鋸歯のような表面を持つ。表面はＣ面とＦ面の混合である。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝４×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝４×１０３である。Ｆ面でのＳｉ密度はＳｉＦ＝４×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＦ＝１×１０１８／ｃｍ３である。Ｆ面でのＳｉ／Ｏ比（ｇ）はｇ＝４である。Ｃ面では酸素取り込み量が少なくＦ面では酸素の取り込み量が多い。酸素はＣ面とＦ面で著しい違いがあり異方性が強い。しかしＳｉはＣ面、Ｆ面で同程度ドーピングされておりＣ面とＦ面において違いがない。酸素はＣ、Ｆ面で選好性があり、ＳｉはＣ面、Ｆ面について無差別である。比抵抗はＦ面部でもＣ面部でも等しく６×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く一様な導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生している主なドナーはＣ面でもＦ面でもＳｉである。クラック発生率Ｋは８％であった。クラック発生率Ｋは低い。反りはＵ＝６．３ｍである。反りは小さい。複数の山脈構造を持つＩＩ型の結晶でもＳｉがＦ面、Ｃ面共にほぼ同程度ドープされｎ型キャリヤを与えるのでＦ面、Ｃ面で比抵抗が変わらない。一様な導電性の基板結晶を得る事ができる。 
【０２２８】
［試料２７（実施例；ストライプ；ＩＩ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ストライプマスクコア間隔ｗがｗ＝５００μｍ、マスク幅ｓがｓ＝５０μｍのストライプマスクを形成した。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１０５０℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０２２９】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊであった。結晶面タイプはＩＩ型である。成長温度Ｔｑ（１０５０℃）が低いのでＩＩ型になったのである。ＩＩ型だから表面はファセット面Ｆと平坦なＣ面を含み山谷の交代する鋸歯のような表面を持つ。表面はＣ面とＦ面の混合である。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝７×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝７×１０３である。Ｆ面でのＳｉ密度はＳｉＦ＝７×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＦ＝１×１０１８／ｃｍ３である。Ｆ面でのＳｉ／Ｏ比（ｇ）はｇ＝７である。Ｃ面では酸素取り込み量が少なくＦ面では酸素の取り込み量が多い。しかしＳｉはＣ面、Ｆ面で同程度ドーピングされておりＣ面とＦ面において違いがない。酸素はＣ、Ｆ面で選好性があり、ＳｉはＣ面、Ｆ面について非選好性である。比抵抗はＦ面部でもＣ面部でも等しく４×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く一様な導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生している主なドナーはＣ面でもＦ面でもＳｉである。クラック発生率Ｋは１１％であった。クラック発生率Ｋは低い。反りはＵ＝６．２ｍである。反りは小さい。複数平行の山脈構造を持つＩＩ型の結晶でもＳｉがＦ面、Ｃ面共にほぼ同程度ドープされｎ型キャリヤを与えるのでＦ面、Ｃ面で比抵抗が変わらない。一様な導電性の基板結晶を得る事ができる。 
【０２３０】
［試料２８（実施例；ストライプ；ＩＩ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ストライプマスクコア間隔ｗがｗ＝５００μｍ、マスク幅ｓがｓ＝５０μｍのストライプマスクを形成した。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１０５０℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０２３１】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊであった。結晶面タイプはＩＩ型である。成長温度Ｔｑ（１０５０℃）が低いのでＩＩ型になったのである。ＩＩ型だから表面はファセット面Ｆと平坦なＣ面を含み山谷の交代する山脈群のような表面を持つ。表面はＣ面とＦ面の混合である。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１９ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０４である。Ｆ面でのＳｉ密度はＳｉＦ＝１×１０１９ｃｍ−３、酸素濃度はＯＦ＝１×１０１８／ｃｍ３である。Ｆ面でのＳｉ／Ｏ比（ｇ）はｇ＝１０である。Ｃ面では酸素取り込み量が少なくＦ面では酸素の取り込み量が多い。しかしＳｉはＣ面、Ｆ面で同程度ドーピングされておりＣ面とＦ面において違いがない。酸素はＣ、Ｆ面で選好性があり、ＳｉはＣ面、Ｆ面について非選好性である。比抵抗はＦ面部でもＣ面部でも等しく２×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は極めて低く一様な導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生している主なドナーはＣ面でもＦ面でもＳｉである。クラック発生率Ｋは１２％であった。クラック発生率Ｋは低い。反りはＵ＝６ｍである。反りは小さい。複数平行の山脈構造を持つＩＩ型の結晶でもＳｉがＦ面、Ｃ面共にほぼ同程度ドープされｎ型キャリヤを与えるのでＦ面、Ｃ面で比抵抗が変わらない。一様な導電性の基板結晶を得る事ができる。 
【０２３２】
［試料２９（実施例；ストライプ；ＩＩ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ストライプマスクコア間隔ｗがｗ＝５００μｍ、マスク幅ｓがｓ＝５０μｍのストライプマスクを形成した。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１０５０℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０２３３】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊであった。結晶面タイプはＩＩ型である。成長温度Ｔｑ（１０５０℃）が低いのでＩＩ型になったのである。ＩＩ型だから表面はファセット面Ｆと平坦なＣ面を含み山谷の交代する山脈群のような表面を持つ。表面はＣ面とＦ面の混合である。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０３である。Ｆ面でのＳｉ密度はＳｉＦ＝１×１０１８
ｍ−３、酸素濃度はＯＦ＝５×１０１６
／ｃｍ３である。Ｆ面でのＳｉ／Ｏ比（ｇ）はｇ＝２０である。Ｃ面では酸素取り込み量が少なくＦ面では酸素の取り込み量が多い。しかしＳｉはＣ面、Ｆ面で同程度ドーピングされておりＣ面とＦ面において違いがない。酸素はＣ、Ｆ面で選好性があり、ＳｉはＣ面、Ｆ面について非選好性である。比抵抗はＦ面部でもＣ面部でも等しく８×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く一様な導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生している主なドナーはＣ面でもＦ面でもＳｉである。クラック発生率Ｋは５％であった。クラック発生率Ｋは極めて低い。反りはＵ＝６．４ｍである。反りは小さい。複数平行の山脈構造を持つＩＩ型の結晶でもＳｉがＦ面、Ｃ面共にほぼ同程度ドープされｎ型キャリヤを与えるのでＦ面、Ｃ面で比抵抗が変わらない。一様な導電性の基板結晶を得る事ができる。 
【０２３４】
［試料３０（実施例；ストライプ；ＩＩ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ストライプマスクコア間隔ｗがｗ＝５００μｍ、マスク幅ｓがｓ＝５０μｍのストライプマスクを形成した。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１０５０℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０２３５】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊであった。結晶面タイプはＩＩ型である。成長温度Ｔｑ（１０５０℃）が低いのでＩＩ型になったのである。ＩＩ型だから表面はファセット面Ｆと平坦なＣ面を含み山谷の交代する山脈群のような表面を持つ。表面はＣ面とＦ面の混合である。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０３である。Ｆ面でのＳｉ密度はＳｉＦ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＦ＝１×１０１７／ｃｍ３である。Ｆ面でのＳｉ／Ｏ比（ｇ）はｇ＝１０である。Ｃ面では酸素取り込み量が少なくＦ面では酸素の取り込み量が多い。しかしＳｉはＣ面、Ｆ面で同程度ドーピングされておりＣ面とＦ面において違いがない。酸素はＣ、Ｆ面で選好性があり、ＳｉはＣ面、Ｆ面について非選好性である。比抵抗はＦ面部でもＣ面部でも等しく７．９×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く一様な導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生している主なドナーはＣ面でもＦ面でもＳｉである。クラック発生率Ｋは５％であった。クラック発生率Ｋは極めて低い。反りはＵ＝６．３ｍである。反りは小さい。複数平行の山脈構造を持つＩＩ型の結晶でもＳｉがＦ面、Ｃ面共にほぼ同程度ドープされｎ型キャリヤを与えるのでＦ面、Ｃ面で比抵抗が変わらない。一様な導電性の基板結晶を得る事ができる。 
【０２３６】
［試料３１（実施例；ストライプ；ＩＩ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ストライプマスクコア間隔ｗがｗ＝５００μｍ、マスク幅ｓがｓ＝５０μｍのストライプマスクを形成した。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１０５０℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０２３７】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊであった。結晶面タイプはＩＩ型である。成長温度Ｔｑ（１０５０℃）が低いのでＩＩ型になったのである。ＩＩ型だから表面はファセット面Ｆと平坦なＣ面を含み山谷の交代する山脈群のような表面を持つ。表面はＣ面とＦ面の混合である。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０３である。Ｆ面でのＳｉ密度はＳｉＦ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＦ＝５×１０１７／ｃｍ３である。Ｆ面でのＳｉ／Ｏ比（ｇ）はｇ＝２である。Ｃ面では酸素取り込み量が少なくＦ面では酸素の取り込み量が多い。しかしＳｉはＣ面、Ｆ面で同程度ドーピングされておりＣ面とＦ面において違いがない。酸素はＣ、Ｆ面で選好性があり、ＳｉはＣ面、Ｆ面について非選好性である。比抵抗はＦ面部でもＣ面部でも等しく７．５×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く一様な導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生している主なドナーはＣ面でもＦ面でもＳｉである。クラック発生率Ｋは６％であった。クラック発生率Ｋは非常に低い。反りはＵ＝６．２ｍである。反りは小さい。複数平行の山脈構造を持つＩＩ型の結晶でもＳｉがＦ面、Ｃ面共にほぼ同程度ドープされｎ型キャリヤを与えるのでＦ面、Ｃ面で比抵抗が変わらない。一様な導電性の基板結晶を得る事ができる。 
【０２３８】
［試料３２（実施例；ストライプ；ＩＩ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ストライプマスクコア間隔ｗがｗ＝５００μｍ、マスク幅ｓがｓ＝５０μｍのストライプマスクを形成した。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１０５０℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０２３９】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊであった。結晶面タイプはＩＩ型である。成長温度Ｔｑ（１０５０℃）が低いのでＩＩ型になったのである。ＩＩ型だから表面はファセット面Ｆと平坦なＣ面を含み山谷の交代する山脈群のような表面を持つ。表面はＣ面とＦ面の混合である。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０３である。Ｆ面でのＳｉ密度はＳｉＦ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＦ＝５×１０１８／ｃｍ３である。Ｆ面でのＳｉ／Ｏ比（ｇ）はｇ＝０．２である。Ｃ面では酸素取り込み量が少なくＦ面では酸素の取り込み量が多い。しかしＳｉはＣ面、Ｆ面で同程度ドーピングされておりＣ面とＦ面において違いがない。酸素はＣ、Ｆ面で選好性があり、ＳｉはＣ面、Ｆ面について非選好性である。比抵抗はＦ面部でもＣ面部でも等しく７．５×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く一様な導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生している主なドナーはＣ面ではＳｉ、Ｆ面ではＯである。クラック発生率Ｋは７％であった。クラック発生率Ｋは低い。反りはＵ＝６ｍである。反りは小さい。複数平行の山脈構造を持つＩＩ型の結晶でもＳｉがＦ面、Ｃ面共にほぼ同程度ドープされｎ型キャリヤを与えるのでＦ面、Ｃ面で比抵抗が変わらない。一様な導電性の基板結晶を得る事ができる。 
【０２４０】
［試料３３（実施例；ストライプ；ＩＩ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ストライプマスクコア間隔ｗがｗ＝５００μｍ、マスク幅ｓがｓ＝５０μｍのストライプマスクを形成した。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１０５０℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０２４１】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊであった。結晶面タイプはＩＩ型である。成長温度Ｔｑ（１０５０℃）が低いのでＩＩ型になったのである。ＩＩ型だから表面はファセット面Ｆと平坦なＣ面を含み山谷の交代する山脈群のような表面を持つ。表面はＣ面とＦ面の混合である。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０３である。Ｆ面でのＳｉ密度はＳｉＦ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＦ＝１×１０１９／ｃｍ３である。Ｆ面でのＳｉ／Ｏ比（ｇ）はｇ＝０．１である。Ｃ面では酸素取り込み量が少なくＦ面では酸素の取り込み量が多い。しかしＳｉはＣ面、Ｆ面で同程度ドーピングされておりＣ面とＦ面において違いがない。酸素（Ｏ）はＣ、Ｆ面で選好性があり、ＳｉはＣ面、Ｆ面について非選好性である。比抵抗はＦ面部でもＣ面部でもほぼ等しく２×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は極めて低く一様な導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生している主なドナーはＣ面ではＳｉ、Ｆ面ではＯである。クラック発生率Ｋは１０％であった。クラック発生率Ｋは低い。反りはＵ＝５．８ｍである。反りは小さい。複数平行の山脈構造を持つＩＩ型の結晶で、ＳｉがＦ面、Ｃ面共にほぼ同程度ドープされ、Ｆ面では酸素ドープが優越している。Ｆ面、Ｃ面とも導電性になる。 
【０２４２】
［試料３４（実施例；ストライプ；ＩＩ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ストライプマスクコア間隔ｗがｗ＝５００μｍ、マスク幅ｓがｓ＝５０μｍのストライプマスクを形成した。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１０５０℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０２４３】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊであった。結晶面タイプはＩＩ型である。成長温度Ｔｑ（１０５０℃）が低いのでＩＩ型になったのである。ＩＩ型だから表面はファセット面Ｆと平坦なＣ面を含み山谷の交代する山脈群のような表面を持つ。表面はＣ面とＦ面の混合である。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝４×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝４×１０３である。Ｆ面でのＳｉ密度はＳｉＦ＝４×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＦ＝１×１０１９／ｃｍ３である。Ｆ面でのＳｉ／Ｏ比（ｇ）はｇ＝０．４である。Ｃ面では酸素取り込み量が少なくＦ面では酸素の取り込み量が多い。しかしＳｉはＣ面、Ｆ面で同程度ドーピングされておりＣ面とＦ面において違いがない。酸素はＣ、Ｆ面で選好性があり、ＳｉはＣ面、Ｆ面について非選好性である。比抵抗はＦ面部でもＣ面部でも等しく１．９×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は甚だ低く一様な導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生している主なドナーはＣ面ではＳｉ、Ｆ面ではＯである。クラック発生率Ｋは１１％であった。クラック発生率Ｋは低い。反りはＵ＝５．５ｍである。反りは小さい。複数平行の山脈構造を持つＩＩ型の結晶でＳｉがＦ面、Ｃ面共にほぼ同程度ドープされ、Ｆ面は酸素が高濃度にドープされ、Ｃ面もＦ面も導電性が高い基板結晶を得ることができる。 
【０２４４】
［試料３５（実施例；ストライプ；ＩＩ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ストライプマスクコア間隔ｗがｗ＝５００μｍ、マスク幅ｓがｓ＝５０μｍのストライプマスクを形成した。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１０５０℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０２４５】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊであった。結晶面タイプはＩＩ型である。成長温度Ｔｑ（１０５０℃）が低いのでＩＩ型になったのである。ＩＩ型だから表面はファセット面Ｆと平坦なＣ面を含み山谷の交代する山脈群のような表面を持つ。表面はＣ面とＦ面の混合である。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝７×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝７×１０３である。Ｆ面でのＳｉ密度はＳｉＦ＝７×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＦ＝１×１０１９／ｃｍ３である。Ｆ面でのＳｉ／Ｏ比（ｇ）はｇ＝０．７である。Ｃ面では酸素取り込み量が少なくＦ面では酸素の取り込み量が多い。しかしＳｉはＣ面、Ｆ面で同程度ドーピングされておりＣ面とＦ面において違いがない。酸素はＣ、Ｆ面で選好性があり、ＳｉはＣ面、Ｆ面について非選好性である。比抵抗はＦ面部でもＣ面部でも等しく１．８×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は甚だ低く一様な導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生している主なドナーはＣ面ではＳｉ、Ｆ面ではＯである。クラック発生率Ｋは１４％であった。クラック発生率Ｋは十分に低い。反りはＵ＝５ｍである。反りは小さい。複数平行の山脈構造を持つＩＩ型の結晶でＳｉがＦ面、Ｃ面共にほぼ同程度ドープされ、Ｆ面は酸素が高濃度にドープされ、Ｃ面もＦ面も導電性が高い基板結晶を得ることができる。  
【０２４６】
［試料３６（実施例；ストライプ；ＩＩ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ストライプマスクコア間隔ｗがｗ＝５００μｍ、マスク幅ｓがｓ＝５０μｍのストライプマスクを形成した。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１０５０℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０２４７】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊであった。結晶面タイプはＩＩ型である。成長温度Ｔｑ（１０５０℃）が低いのでＩＩ型になったのである。ＩＩ型だから表面はファセット面Ｆと平坦なＣ面を含み山谷の交代する山脈群のような表面を持つ。表面はＣ面とＦ面の混合である。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１９ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０４である。Ｆ面でのＳｉ密度はＳｉＦ＝１×１０１９ｃｍ−３、酸素濃度はＯＦ＝１×１０１９／ｃｍ３である。Ｆ面でのＳｉ／Ｏ比（ｇ）はｇ＝１である。Ｃ面では酸素取り込み量が少なくＦ面では酸素の取り込み量が多い。しかしＳｉはＣ面、Ｆ面で同程度ドーピングされておりＣ面とＦ面において違いがない。酸素はＣ、Ｆ面で選好性があり、ＳｉはＣ面、Ｆ面について非選好性である。比抵抗はＦ面部でもＣ面部でも等しく１．５×１０−３Ωｃｍであった。酸素、Ｓｉ共に高濃度にドーピングされており、比抵抗は甚だ低く一様な導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生している主なドナーはＣ面ではＳｉ、Ｆ面ではＯとＳｉである。クラック発生率Ｋは１８％であった。クラック発生率Ｋは十分に低い。反りはＵ＝４．８ｍである。反りはやや小さい。平行の山脈構造を持つＩＩ型の結晶でＳｉがＦ面、Ｃ面共にほぼ同程度ドープされ、Ｆ面は酸素が高濃度にドープされ、Ｃ面もＦ面も導電性が高い基板結晶を得ることができる。 
以上に述べた試料２５〜３６はストライプマスクを設けてＩＩ型の結晶を作ったものである。本発明はドットマスクを下地基板に設けて同じようなＩＩ型結晶を作ることもできる。試料３７〜３９はドットマスク法によるものである。 
【０２４８】
［試料３７（実施例；ドット；ＩＩ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ドットマスクコア間隔ｗがｗ＝５００μｍ、ドット径ｓがｓ＝５０μｍのドットマスクを形成した。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１０５０℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０２４９】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊであった。結晶面タイプはＩＩ型である。成長温度Ｔｑ（１０５０℃）が低いのでＩＩ型になったのである。ＩＩ型だから表面はファセット面Ｆと平坦なＣ面を含み山谷の交代する山脈群のような表面を持つ。表面はＣ面とＦ面の混合である。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０３である。Ｆ面でのＳｉ密度はＳｉＦ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＦ＝１×１０１８／ｃｍ３である。Ｆ面でのＳｉ／Ｏ比（ｇ）はｇ＝１である。Ｃ面では酸素取り込み量が少なくＦ面では酸素の取り込み量が多い。しかしＳｉはＣ面、Ｆ面で同程度ドーピングされておりＣ面とＦ面において違いがない。酸素はＣ、Ｆ面で選好性があり、ＳｉはＣ面、Ｆ面について非選好性である。比抵抗はＦ面部でもＣ面部でも等しく８×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く一様な導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生している主なドナーはＣ面ではＳｉ、Ｆ面ではＯとＳｉである。クラック発生率Ｋは３％であった。クラック発生率Ｋは頗る低い。反りはＵ＝５ｍである。反りはやや小さい。等間隔に孤立欠陥集合領域Ｈを多数有する構造を持つＩＩ型の結晶でＳｉがＦ面、Ｃ面共にほぼ同程度ドープされ、Ｆ面は酸素がより高濃度にドープされ、Ｃ面もＦ面も導電性が高い基板結晶を得ることができる。 
【０２５０】
［試料３８（実施例；ドット；ＩＩ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ドットマスクコア間隔ｗがｗ＝５００μｍ、ドット径ｓがｓ＝５０μｍのドットマスクを形成した。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１０５０℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０２５１】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊであった。結晶面タイプはＩＩ型である。成長温度Ｔｑ（１０５０℃）が低いのでＩＩ型になったのである。ＩＩ型だから表面はファセット面Ｆと平坦なＣ面を含み山谷の交代する山脈群のような表面を持つ。表面はＣ面とＦ面の混合である。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝４×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝４×１０３である。Ｆ面でのＳｉ密度はＳｉＦ＝４×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＦ＝１×１０１８／ｃｍ３である。Ｆ面でのＳｉ／Ｏ比（ｇ）はｇ＝４である。Ｃ面では酸素取り込み量が少なくＦ面では酸素の取り込み量が多い。しかしＳｉはＣ面、Ｆ面で同程度ドーピングされておりＣ面とＦ面において違いがない。酸素はＣ、Ｆ面で選好性があり、ＳｉはＣ面、Ｆ面について非選好性である。比抵抗はＦ面部でもＣ面部でも等しく６．３×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く一様な導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生している主なドナーはＣ面でＳｉ、Ｆ面でＳｉである。クラック発生率Ｋは５％であった。クラック発生率Ｋは頗る低い。反りはＵ＝４．６ｍである。反りはやや小さい。等間隔に孤立欠陥集合領域Ｈを多数有する構造を持つＩＩ型の結晶でＳｉがＦ面、Ｃ面共にほぼ同程度ドープされ、Ｆ面は酸素がより高濃度にドープされ、Ｃ面もＦ面も導電性が高い基板結晶を得ることができる。 
【０２５２】
［試料３９（実施例；ドット；ＩＩ型）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ドットマスクコア間隔ｗがｗ＝５００μｍ、ドット径ｓがｓ＝５０μｍのドットマスクを形成した。バッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１０５０℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０２５３】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。コアの結晶種類は反転層Ｊであった。結晶面タイプはＩＩ型である。成長温度Ｔｑ（１０５０℃）が低いのでＩＩ型になったのである。ＩＩ型だから表面はファセット面Ｆと平坦なＣ面を含み山谷の交代する山脈群のような表面を持つ。表面はＣ面とＦ面の混合である。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝７×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝７×１０３である。Ｆ面でのＳｉ密度はＳｉＦ＝７×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＦ＝１×１０１８／ｃｍ３である。Ｆ面でのＳｉ／Ｏ比（ｇ）はｇ＝７である。Ｃ面では酸素取り込み量が少なくＦ面では酸素の取り込み量が多い。しかしＳｉはＣ面、Ｆ面で同程度ドーピングされておりＣ面とＦ面において違いがない。酸素はＣ、Ｆ面で選好性があり、ＳｉはＣ面、Ｆ面について非選好性である。比抵抗はＦ面部でもＣ面部でも等しく４×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く一様な導電性のある基板であった。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生している主なドナーはＣ面でＳｉ、Ｆ面でＳｉである。クラック発生率Ｋは６％であった。クラック発生率Ｋは頗る低い。反りはＵ＝４．２ｍである。反りはやや小さい。等間隔に孤立欠陥集合領域Ｈを多数有する構造を持つＩＩ型の結晶でＳｉがＦ面、Ｃ面共にほぼ同程度ドープされ、Ｆ面は酸素がより高濃度にドープされ、Ｃ面もＦ面も導電性が高い基板結晶を得ることができる。  
【０２５４】
［試料４０（比較例；マスク無し；Ｃ面成長）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、マスクを付けずバッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。マスクを付けないので実施例ではなく比較例である。比較例であるが公知例ではない。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１０５０℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０２５５】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。マスクがないのでコアは存在しない。平坦なＣ面成長をした。Ｉ型でもＩＩ型でもない。表面は一様なＣ面である。Ｆ面が存在しない。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０３である。比抵抗０．０１Ωｃｍであった。比抵抗は高く導電性は不十分である。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生している主なドナーはＳｉである。クラック発生率Ｋは７５％であった。クラック発生率Ｋは頗る高い。反りはＵ＝１．５ｍである。反りは非常に大きい。クラックが多く反りも大きいのでデバイスを作製する基板として利用できない。 
【０２５６】
［試料４１（比較例；マスク無し；Ｃ面成長）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、マスクを付けずバッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。マスクを付けないので実施例ではなく比較例である。比較例であるが公知例ではない。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１０５０℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０２５７】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。マスクがないのでコアは存在しない。平坦なＣ面成長をした。Ｉ型でもＩＩ型でもない。表面は一様なＣ面である。Ｆ面が存在しない。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１９ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０４である。比抵抗は４．７×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低く導電性は十分ある。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生している主なドナーはＳｉである。クラック発生率Ｋは８８％であった。クラック発生率Ｋは頗る高い。反りはＵ＝１．２ｍである。反りは極めて大きい。クラックが多く反りも大きいからデバイスを作製する基板として利用できない。 
【０２５８】
［試料４２（比較例；マスク無し；Ｃ面成長）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、マスクを付けずバッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。マスクを付けないので実施例ではなく比較例である。比較例であるが公知例ではない。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１０３０℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０２５９】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。マスクがないのでコアは存在しない。平坦なＣ面成長をした。Ｉ型でもＩＩ型でもない。表面は一様なＣ面である。Ｆ面が存在しない。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１８ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０３である。比抵抗は０．０１Ωｃｍであった。比抵抗は高い。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生している主なドナーはＳｉである。クラック発生率Ｋは９２％であった。クラック発生率Ｋは頗る高い。反りはＵ＝１．３ｍである。反りは極めて大きい。クラックが多く反りも大きいからデバイスを作製する基板として利用できない。 
【０２６０】
［試料４３（比較例；マスク無し；Ｃ面成長）］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、マスクを付けずバッファ層を形成した後エピタキシャル成長させた。マスクを付けないので実施例ではなく比較例である。比較例であるが公知例ではない。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１０３０℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０２６１】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。マスクがないのでコアは存在しない。平坦なＣ面成長をした。Ｉ型でもＩＩ型でもない。表面は一様なＣ面である。Ｆ面が存在しない。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１９ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０４である。比抵抗は４．７×１０−３Ωｃｍであった。比抵抗は低い。ｎ型キャリヤ（伝導電子）を発生している主なドナーはＳｉである。クラック発生率Ｋは９０％であった。クラック発生率Ｋは頗る高い。反りはＵ＝１ｍである。反りは極めて大きい。クラックが多く反りも大きいからデバイスを作製する基板として利用できない。  
【０２６２】
［試料４４（比較例；ストライプ；ＩＩ型］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ストライプマスク間隔がｗ＝５００μｍでストライプ幅がｓ＝５０μｍ、ピッチ５５０μｍのストライプマスクを付けた。バッファ層を形成した後ＧａＮを、ＳｉＨ４ガスを断って、エピタキシャル成長させた。Ｓｉ原料ガスを供給しないので本発明の実施例でない。比較例であるが公知例ではない。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１０５０℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０２６３】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。マスクの周期と同じ周期構造を持っていた。コア上の結晶は反転層Ｊである。結晶タイプはＩＩ型である。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１６ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０である。Ｃ面での比抵抗は高かった。Ｆ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１６ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝４×１０１８／ｃｍ３である。Ｆ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１／４００である。Ｓｉ原料を与えていないのにＳｉ濃度が１０１６ｃｍ−３あったということは炉に残留したＳｉが結晶に入ったという可能性がある。また１０１６ｃｍ−３はＳｉの検出限界であるのかも知れない。導電性でなく半絶縁性である。クラック発生率Ｋは３０％であった。クラック発生率Ｋは低い。反りはＵ＝７ｍである。反りは小さい。抵抗率が高いので導電性基板として利用できない。 
【０２６４】
［試料４５（比較例；ストライプ；ＩＩ型］ 
直径２インチ（５０ｍｍ）の円形ＧａＡｓ基板の上に、ストライプマスク間隔がｗ＝５００μｍでストライプ幅がｓ＝５０μｍ、ピッチ５５０μｍのストライプマスクを付けた。バッファ層を形成した後ＧａＮを、ＳｉＨ４ガスを断ってエピタキシャル成長させた。Ｓｉ原料を与えないので本発明の実施例でない。比較例であるが公知例ではない。エピタキシャル成長温度はＴｑ＝１０５０℃、ＮＨ３分圧ＰＮＨ３＝１０ｋＰａ（０．１ａｔｍ）、ＧａＣｌ分圧ＰＧａＣｌ ＝４ｋＰａ（０．０４ａｔｍ）で厚みが４００μｍ以上になるまでエピタキシャル成長させた。 
【０２６５】
５／３族比ｂはｂ＝２．５である。ＧａＡｓ基板を加工除去して４００μｍ厚みのＧａＮの単独自立基板とした。結晶の領域はマスクの周期と同じ周期構造を持っていた。コア上の結晶は反転層Ｊである。マスクのない部分は低欠陥単結晶領域Ｚ、Ｃ面成長領域ＹがＺＹＺ構造を形成した。結晶タイプはＩＩ型である。Ｃ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１６ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝１×１０１５／ｃｍ３である。Ｃ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１０である。Ｃ面での比抵抗は高かった。Ｆ面でのＳｉ密度はＳｉＣ＝１×１０１６ｃｍ−３、酸素濃度はＯＣ＝８×１０１８／ｃｍ３である。Ｆ面でのＳｉ／Ｏ比（ｑ）はｑ＝１／８００である。Ｓｉ原料を与えていないのにＳｉ濃度が１０１６ｃｍ−３あったということは炉に残留したＳｉが結晶に入ったという可能性がある。また１０１６ｃｍ−３はＳｉの検出限界であるのかも知れない。導電性でなく半絶縁性である。クラック発生率Ｋは３６％であった。クラック発生率Ｋは低い。反りはＵ＝６．８ｍである。反りは小さい。Ｃ面での抵抗率が高いので導電性基板として利用できない。 
【０２６６】
これまでの従来例において、基板温度と５／３族比ｂがどのような値であったのか？特許文献を引用し説明した時に、成長温度（基板温度）や５／３族比ｂを挙げ図２２に黒丸、黒点白丸で示した。本願発明の基板温度や５／３族比ｂをも同じ図２２に示す。それによって本発明の独自の成長条件がよりはっきりする。  
【０２６７】
本発明のＩＩ型に関して、温度、５／３族比ｂの点を白三角で示す。温度１０５０℃で、５／３族比ｂ＝２．５が１５点ある。 
【０２６８】
本発明のＩ型に関して、温度、５／３族比ｂの点を白丸で示す。温度１１００℃で、５／３族比ｂ＝２．５が２２点ある。温度１１００ ℃で５／３族比ｂ＝３が１点ある。温度１１００℃で５／３族比ｂ＝１が１点ある。 
【０２６９】
本発明の基板温度、５／３族比ｂの範囲を破線で囲んでいる。１０８０℃は中間的な混合型の温度である。 
【０２７０】
図２３は試料１〜４５の反りの曲率半径（ｍ）とクラック発生率（％）を二次元座標にして示すものである。横軸は反りの曲率半径（ｍ）、縦軸はクラック発生率（％）である。数字は試料番号である。Ｉ型は白丸で示す。試料１が反り８ｍでクラック発生率が１％でありもっとも良い試料である。反りは試料２４が３．５ｍ，試料２２、２３が３．７ｍである。Ｉ型は反りＵが３．５ｍ〜８ｍに分布している。クラック発生率は試料１８が２２％で、Ｉ型は１％〜２２％の範囲にある。 
ＩＩ型は白三角で示す。試料３９の反りが４．２ｍである。ＩＩ型は反りが４．２ｍ〜６．５ｍ程度である。クラック発生はＩ型より少なくなっている。試料３６で１８％、試料３７で３％である。試料１〜３９の実施例において、反りは３．５ｍ≦Ｕ≦８ｍである。ＩＩ型で言えば４．２ｍ≦Ｕ≦６．５ｍである。ＩＩ型のクラック発生率Ｋは３％≦Ｋ≦１８％である。ＩＩ型の方がクラック発生率、反り共により良いようであるが際立って異なるということはない。 
比較例は×で示す。試料４０〜４３はクラック発生率が高く、反りは大きい。これは下地基板の上にマスク（被覆部）を設けてファセット成長することによて、内部応力、クラック発生、反りの少ない優れた機械的性質の結晶が得られるということを示している。試料４４、４５は反りも少なくクラック発生率も少ないが比抵抗が大きいので比較例となっている。 
【０２７１】
図２７は試料のＣ面部Ｓｉドーピング量（ｃｍ−３）と表面の比抵抗（Ωｃｍ）とを対数方眼紙に二次元座標として表したものである。白丸はＩ型、白三角はＩＩ型を、×は比較例を示す。数字は試料番号である。Ｃ面Ｓｉ濃度１×１０１８ｃｍ−３、比抵抗ｒ＝０．００９ΩｃｍにＩ型の試料１、２、３、５、８〜１９、２２〜２４がある。試料数は１９個である。ＩＩ型でも試料２５、２９、３０、３１、３２、３７はこの辺りに分布している。合計の試料数は２５個である。比抵抗は表面での値を計測しており、ＳｉはＳＩＭＳで表面のＳｉ原子数を数えているからＩ型でＳｉ濃度が同じなら比抵抗も同じというのは頷ける。それは表面がＣ面でＳｉしか吸収できないＩ型では表面近くで酸素の作用がないからである。Ｆ面を表面に持っていたＩＩ型でも試料２５、２９、３０、３１、３７はＦ面部（ファセット）での酸素濃度がＳｉ濃度と同じ（試料２５、３７）か、Ｓｉ濃度より小さい（試料２９、３０、３１）かであるから、Ｃ面（Ｆ面でも同じ）Ｓｉ濃度１×１０１８ｃｍ−３の時、比抵抗ｒは０．００７〜０．００８Ωｃｍ程度となる。ｒ＝０．００９Ωｃｍとの僅かな差はＦ面の酸素ドープに起因すると推定される。 
試料３２はＦ面の酸素濃度が５×１０１８ｃｍ−３でＳｉ濃度より大きいのに０．００７５Ωｃｍとなっている。これは測定の誤りであろうかと思われる。 
比抵抗はキャリヤ濃度に反比例する筈だから移動度が同じであれば、Ｓｉ濃度、比抵抗の座標点は、対数方眼紙でＳｉ＝１×１０１８ｃｍ−３、ｒ＝０．００９ΩｃｍとＳｉ＝１０１９ｃｍ−３、ｒ＝０．０００９Ωｃｍを結ぶ線（図２７；破線で示す）上に並ぶ筈である。Ｉ型でも試料２０、２１、４、７は破線の上にある。Ｓｉドープ量を増やしてもそれに比例して比抵抗が下がらない（導電率が上がらない）ということである。それはドーピング量が増えると散乱が増えてキャリヤの移動度が下がるためと思われる。ＩＩ型の場合、酸素の寄与で比抵抗が下がるはずであるが、破線より上のＩＩ型の試料２６、３８、２７、３９はＳｉ濃度より酸素濃度が低いので酸素の寄与が弱いのであろう。 
Ｉ型の試料７はＳｉドーピングが５×１０１９ｃｍ−３という非常な高濃度である。それで比抵抗ｒ＝０．００１８Ωｃｍである。導電性の高い良い基板である。これは試料全部を通じてＳｉドーピングの最高値である。これほど高濃度ドーピングしても試料７は反りが４．７ｍで、クラック発生率が１７％である。クラック発生、反り共に大きいがそれでも使用に耐える値である。Ｓｉをそのように高濃度にドーピングしても構造が崩れないのは、異種構造ＨＺＹＺＨ…という内部構造を持ち応力が低減されているからである。表面が平坦の場合Ｃ面成長させると特許文献２、３のようにクラック発生率１００％で使いものにならなかったが、本発明は被覆部を作りファセット成長させるので、最終的に平坦表面を持つようになったＩ型であって高濃度Ｓｉドープしてもなお結晶は堅牢、構造は堅固だということである。図２７の右端に離れた試料７はそういうことを言っている。 
ＩＩ型の試料３６はＳｉ濃度がＳｉ＝１×１０１９ｃｍ−３であるが比抵抗はｒ＝０．００１５Ωｃｍで試料中最小である。導電性が最も優れている。これはＦ面の酸素濃度がＯ＝１×１０１９ｃｍ−３で酸素、Ｓｉ濃度共に高い。高い酸素濃度とＳｉ濃度が高い導電性σ＝６６７／Ωｃｍをもたらすのである。導電性σというのは比抵抗の逆数である。σ＝ｒ−１。試料３６はクラック発生率が１８％、反りが４．８ｍであり機械的性質はあまり良くないがそれでも十分有効に利用出来る範囲である。 
ＩＩ型で酸素が重要だというのは試料２８と３６を比較すれば良く分かる。何れもＳｉ＝１×１０１９ｃｍ−３であるが酸素濃度が違う。試料２８はＯ＝１×１０１８ｃｍ−３、試料３６はＯ＝１×１０１９ｃｍ−３である。試料２８の比抵抗ｒ＝０．００２Ωｃｍ、試料３６の比抵抗ｒ＝０．００１５Ωｃｍの違いは酸素量の違いに起因すると考えることができる。 
試料３３はＳｉ＝１×１０１８ｃｍ−３であるのに、比抵抗ｒ＝０．００２Ωｃｍであり試料１、２、３…の２５個の試料より比抵抗が１／５程度に小さい。これは酸素Ｏの働きで比抵抗が下がっているのである。Ｏ＝１×１０１９ｃｍ−３でＳｉの１０倍もあるから比抵抗がこれ程下がるのであろう。 
比抵抗の最大値はｒ＝０．０１Ωｃｍで試料６がこれを与える。Ｉ型でＳｉ＝１×１０１７ｃｍ−３である。先程のＳｉ＝１×１０１８ｃｍ−３付近の２５個の試料（１、２、３…）と比べると、Ｓｉ濃度が１／１０なのだから比抵抗は０．０９Ωｃｍ程度の筈であるが０．０１Ωｃｍという測定値になっている。試料６はクラック発生率３％、反り曲率半径６．５ｍなのでＳｉドープ量は少ない筈でＳｉ＝１×１０１７ｃｍ−３は正しい測定値と推測される。ＳＩＭＳは一箇所の定点でＳｉ濃度を測定するのでＳｉ濃度の揺らぎがあって平均濃度はもっと多いのかも知れない。或いは比抵抗測定に誤りがあるのかも知れない。本発明の基板の比抵抗ｒの範囲は０．００１５Ωｃｍ≦ｒ≦０．０１Ωｃｍである。 
【０２７２】
図２８はＩＩ型の試料２５〜３９についてＦ面（ファセット）のシリコン濃度（ｃｍ−３）を横軸に、Ｆ面の酸素濃度（密度）（ｃｍ−３）を縦軸にとって白三角で表したグラフである。 
対角線上にある試料２５、３７、３６はＦ面のシリコン、酸素濃度が等しい。試料２５、３７はＳｉ、Ｏとも１×１０１８ｃｍ−３である。比抵抗は共に８×１０−３Ωｃｍである。
対角線より下にある試料３１、３０、２９、３８、２６、２７、３９、２８はＳｉ濃度の方が酸素濃度より大きい（ＳｉＦ＞ＯＦ）。試料３９、２７共にＳｉ＝７×１０１８ｃｍ−３、Ｏ＝１×１０１８ｃｍ−３である。比抵抗は共に４×１０−３Ωｃｍである。これらの結果は、Ｆ面のＳｉ、Ｏ濃度が等しいと比抵抗も等しくなることが多いということを示唆する。Ｓｉ＝１×１０１８ｃｍ−３である試料２５、３７、３１、３０、２９は酸素濃度がＯ≦１×１０１８ｃｍ−３であるが、比抵抗が８×、８×、７．５×、７．９×、８×１０−３Ωｃｍなので、Ｓｉ濃度が比抵抗を大きく支配している。それは酸素濃度が低いからである。 
酸素濃度が１０×１０１８ｃｍ−３の試料３３、３４、３５、３６は比抵抗が２×、１．９×、１．８×、１．５×１０−３Ωｃｍであって何れも比抵抗が低い。高濃度酸素のため比抵抗が低く（伝導率が高く）なっている。比抵抗の違いは、Ｓｉ濃度の違いに起因するのであろう。Ｓｉ濃度は試料３３、３４、３５、３６について１×、４×、７×、１０×１０１８ｃｍ−３である。酸素濃度が高くＳｉ濃度も高いと比抵抗が下がる、ということが分かる。 
Ｓｉ濃度が同じで酸素濃度の違う試料を比べてみよう。試料３６、２８はＳｉ濃度が共に１０×１０１８ｃｍ−３であるが、酸素濃度が１０倍違う。比抵抗は１．５×、２×１０−３Ωｃｍだから、１．３倍異なる。試料３５、２７はＳｉ濃度が共に７×１０１８ｃｍ−３であるが、酸素濃度が１０倍異なる。比抵抗は１．８×、４×１０−３Ωｃｍなので、２．２倍違う。試料３３、２５はＳｉ濃度が共に１×１０１８ｃｍ−３であるが、酸素濃度が１０倍違う。比抵抗は２×、８×１０−３Ωｃｍだから４倍違う。これらの結果からＩＩ型の場合、Ｆ面のＳｉ濃度、酸素濃度が高いほど比抵抗が下がるが、それは１次に反比例するのではなく平方根に反比例するのかも知れない。 
【０２７３】
図２９はＩＩ型での試料２５〜３９の、Ｃ面でのＳｉ濃度とＦ面でのＳｉ濃度を横軸、縦軸に取って示したグラフである。試料２５、２９、３０、３１、３２、３３、３７は何れもＳｉ濃度が１×１０１８ｃｍ−３でＣ面でもＦ面でも等しい。試料２６、３４、３８は何れもＳｉ濃度が４×１０１８ｃｍ−３でＣ面、Ｆ面で等しい。試料２７、３５、３９は何れもＳｉ濃度が７×１０１８ｃｍ−３でＣ面とＦ面で等しい。試料３６、２８は共にＳｉ濃度が１０×１０１８ｃｍ−３でありＣ面とＦ面で同じである。これらの座標点は４５゜の対角線の上に乗る。ということはＳｉはＣ面でもＦ面でも同じだけ入るということである。ＳｉＦ＝ＳｉＣ  これは先程［Ｓｉ］ｚ＝［Ｓｉ］ｙと述べたことに等しい。シリコンは面方位依存性がない、ということである。シリコンは面選好性がない。 
【０２７４】
図３０はＩＩ型での試料２５〜３９のＦ面での酸素濃度とＣ面での酸素濃度を横軸、縦軸にとって示したものである。横軸はＦ面での酸素濃度（ｃｍ−３）である。縦軸はＣ面での酸素濃度（ｃｍ−３）である。試料３３、３４、３５、３６はＦ面で１×１０１９ｃｍ−３であり、Ｃ面で１×１０１５ｃｍ−３である。試料２５、２６、２７、２８、３７…はＦ面で１×１０１８ｃｍ−３であり、Ｃ面で１×１０１５ｃｍ−３である。試料２９、３０はＦ面で５×１０１６、１×１０１７ｃｍ−３であり、Ｃ面で１×１０１５ｃｍ−３である。Ｃ面もＦ面も同じ雰囲気にある。Ｆ面の酸素吸収量が１００倍も２００倍も違うのに、Ｃ面の酸素吸収がどれもこれも１×１０１５ｃｍ−３というのはおかしい。Ｃ面の酸素吸収はＦ面の酸素吸収に比例する筈である。 
酸素濃度１×１０１５ｃｍ−３というのはこのＳＩＭＳ機械による酸素の検出限界なのだろうと思われる。１×１０１５ｃｍ−３の酸素量だと全て１×１０１５ｃｍ−３だと表示するのであろう。Ｆ面で１×１０１９ｃｍ−３、Ｃ面で１×１０１５ｃｍ−３が正しいとすれば、比率は１０４倍である。図３０に４５゜の破線で示すように、Ｆ面濃度がより低い場合は、矢印に示すようにＦ面濃度点から下へ下がったところにＣ面濃度があるのであろう。試料２５、２６、２７…に対し、Ｆ面酸素濃度が１×１０１８ｃｍ−３ならば、Ｃ面酸素濃度は１×１０１４ｃｍ−３なのである。検出限界以下なのでそれが分からないのであろう。表１のＣ面酸素濃度は全て１×１０１５ｃｍ−３となっている。それは正しくなくて限界以下なので測定できないということである。ということはＣ面酸素濃度は０と見て良いのである。Ｃ面成長領域Ｙの酸素濃度は０である。つまりＯＣ＝［Ｏ］ｙ＝０なのである。 
【０２７５】
ＩＩ型の場合、４つの濃度パラメータが存在した。Ｃ面でのＳｉ濃度、Ｃ面での酸素濃度、Ｆ面でのＳｉ濃度、Ｆ面での酸素濃度である。Ｃ面での酸素濃度が０だということが分かった。ＯＣ＝０、Ｆ面とＣ面でのＳｉ濃度が等しいと言う事が分かった（ＳｉＣ＝ＳｉＦ）。ということは自由になるパラメータの数は２つだということである。Ｆ面での酸素濃度ＯＦ＝［Ｏ］ｚ、共通のＳｉ濃度ＳｉＦ＝［Ｓｉ］ｚ＝ＳｉＣ＝［Ｓｉ］ｙ の２つである。これを簡単に［Ｏ］、［Ｓｉ］と書く。  Ｉ型の場合は表面がＣ面なので［Ｓｉ］だけが存在する。それは図２７の白丸１、２、３、５、８〜１９、２２〜２４がＳｉ＝１×１０１８ｃｍ−３、比抵抗ｒ＝９×１０−３Ωｃｍに局在していることに対応する。試料２０、２１、４、７はＩ型でＳｉ濃度がより高く比抵抗がより低くなっている。Ｓｉ＝１×１０１８ｃｍ−３、ｒ＝９×１０−３Ωｃｍの点を通る直線でこれらの点を近似すると、Ｓｉ＝１×１０１９ｃｍ−３、ｒ＝４．４×１０−３Ωｃｍを通る一点鎖線が得られる。この２点を通る直線ということで比抵抗ｒ，Ｓｉ濃度の関係を求めると、 
ｌｏｇｒ＝３．５５−０．３１１ｌｏｇ［Ｓｉ］ 
というような近似式をＩ型に関して得る事ができる。。比抵抗の単位を１×１０−３Ωｃｍにしてｒ’で表現すると、ｒ＝ｒ’×１０−３。Ｓｉ濃度の単位を１×１０１８ｃｍ−３としＳｉ’で表現すると、［Ｓｉ’］×１０１８＝［Ｓｉ］と置くことができる。このような比抵抗ｒ’とＳｉ濃度Ｓｉ’の関係はＩ型に関し、 
ｌｏｇｒ’＝−０．３１１ｌｏｇ［Ｓｉ’］＋０．９５４ 
というようになる。これは図２７の破線の近似式である。試料７（ｒ’＝１．８、Ｓｉ’＝５０、試料６（ｒ’＝１０、Ｓｉ’＝０．１）はその線より下方に外れる。これは定数項を＋０．６８９以上とすれば含めることができる。試料２０（ｒ’＝７、Ｓｉ’＝４）、試料４（ｒ’＝４．７、Ｓｉ’＝１０）はその線より上に外れる。これは定数項を１．０３２以下とすれば含めることができる。つまりＩ型の試料を全部含める式は、
０．６８９≦ｌｏｇｒ’＋０．３１１ｌｏｇ［Ｓｉ’］≦１．０３２ 
直線でＳｉ濃度の１次に反比例せず、０．３１１乗に反比例する依存性のように見える。１乗に反比例しないのはよく分からない。Ｓｉ濃度が増えると電子移動度が減るのでその効果かも知れない。その点ははっきりしない。それでもＩ型はＳｉだけが表面にあるから話はより単純である。 
ＩＩ型の場合はより複雑である。図２７でＩＩ型（白三角）はＳｉ濃度が同じでも比抵抗が違う。試料２５、２９、３０、３１、３２、３３、３７は［Ｓｉ］＝１×１０１８ｃｍ−３であるが、比抵抗が違う。試料３８、２６、３４は［Ｓｉ］＝４×１０１８ｃｍ−３であるが比抵抗は違う。Ｓｉ濃度だけでは比抵抗が決まらない。酸素濃度が問題になる。 
【０２７６】
図３１は、Ｆ面での酸素濃度（ｃｍ−３）と比抵抗（Ωｃｍ）を二次元座標で表現したものである。酸素濃度が１×１０１９ｃｍ−３の試料３３、３４、３５、３６は比抵抗が小さく２×、１．９×、１．８×、１．５×１０−３Ωｃｍである。酸素濃度が高い試料がやはり最小の比抵抗を与える。酸素を高濃度にドープしているがクラック発生率は１０、１１、１４、１８％であって２２％より低く十分に利用可能である。４つの試料での比抵抗、クラック発生率の違いはＳｉ濃度の違いによる。 
試料３７、２５、３８、２６は酸素濃度が１×１０１８ｃｍ−３であり、比抵抗は６〜８×１０−３Ωｃｍである。この間の相違はＳｉ濃度による。Ｓｉ濃度は１〜４×１０１８ｃｍ−３である。酸素濃度の単位を１×１０１８ｃｍ−３としてＯ’で表現し、先程のＩ型の−０．３１１という係数を採用すると、 
ｌｏｇｒ’＝−０．３１１ｌｏｇ（１．６［Ｏ’］＋［Ｓｉ’］）＋１．０３２ 
となる。これは酸素濃度が１×１０１８ｃｍ−３より低い場合に当てはまる。 
試料３３、３４、３５、３６は酸素濃度が１×１０１９ｃｍ−３である。Ｓｉ濃度は、［Ｓｉ’］＝１、４、７、１０であり、比抵抗はｒ’＝２、１．９、１．８、１．５である。これも先程の−０．３１１という係数を採用すると、
ｌｏｇｒ’＝−０．３１１ｌｏｇ（［Ｏ’］＋［Ｓｉ’］）＋０．６２というようになる。これは酸素濃度が１×１０１９ｃｍ−３より高い場合に当てはまる。 
従ってＩＩ型の全ての試料を含む式は、
ｌｏｇｒ’＝−０．３１１ｌｏｇ（κ［Ｏ’］＋［Ｓｉ’］）＋Ｓ
但しκ＝１〜１．６、Ｓ＝０．６２〜１．０３２というようになる。これは現象論的な式でκ＝１．１、１．３、１．５というような場合もあると考えられる。また係数を０．３１１としたのはＩ型との整合性のためである。ＩＩ型独自に考えると係数も０．３〜０．５の間で代わるかも知れない。 
κがＳｉと酸素のドーパントとしての有用性の一つの尺度となる。κ＝１というのは酸素もシリコンも同じだけのｎ型キャリヤを出すということである。κ＝１．６というのは、シリコンは酸素の０．６２５倍しかｎ型キャリヤを出さないということである。 
【０２７７】
図３２は、ＩＩ型の試料のＣ面シリコン濃度（ｃｍ−３）にＦ面酸素濃度（ｃｍ−３）を加えたものを横軸とし、比抵抗（Ωｃｍ）を縦軸にして示すグラフである。つまり横軸は［Ｓｉ］Ｃ＋［Ｏ］Ｆである。これは酸素もＳｉも互いに独立で、独立に数えてそれぞれが一つずつｎ型キャリヤを出しているのではないか？という仮定を調べるためのものである。そのようにして対数方眼紙に試料の（Ｓｉ＋Ｏ）濃度、比抵抗ｒを取ってみるとその仮定はある程度正しいことが分かる。試料３６は最も高濃度にＳｉ＋Ｏがドープされ最も比抵抗の低い試料である。試料３６の存在が独立ドーパントの仮定を裏付ける。それだけではない。試料３６を始端とし試料３５、３４、３９、２７、２６、３８が同一直線ヌルの上に載っているということが分かる。試料３６のヌ点でＳｉ＋Ｏ＝２０×１０１８ｃｍ−３、ｒ＝１．５×１０−３Ωｃｍである。試料２６のル点でＳｉ＋Ｏ＝５×１０１８ｃｍ−３、ｒ＝６×１０−３Ωｃｍである。先程と同じように濃度については１０１８ｃｍ−３を単位とし、比抵抗は１０−３Ωｃｍを単位とするＳｉ’，Ｏ’、ｒ’を使ってヌ、ル点の座標を表記すると、
ヌ点      ［Ｓｉ’］＋［Ｏ’］＝２０ 
ｒ’    ＝１．５ 
ル点      ［Ｓｉ’］＋［Ｏ’］＝５ 
ｒ’   ＝６ 
直線ヌルは丁度４５度の右下がり線である。それは比抵抗がＳｉ＋Ｏの合計濃度に反比例するという綺麗な関係が成り立っているということである。直線ヌルの式は、
ｌｏｇｒ’＝１．４７８−ｌｏｇ｛［Ｓｉ’］＋［Ｏ’］｝   （ヌル） 
となる。ｌｏｇは常用対数を示す。通常の反比例の式で表現すると、
ｒ’＝３０／｛［Ｓｉ’］＋［Ｏ’］｝             （ヌル’）
というような単純な見やすい式となる。ＳｉとＯの係数が等しいということはＳｉ、Ｏの活性化率が等しいことを意味する。単純な反比例関係にあるということは単純な自由電子模型（Ｄｒｕｄｅモデル）が成り立つということである。１／ｒ＝σ＝ｎｅμである。ｎはｎ型キャリヤ濃度、ｅは電子電荷、μは移動度である。ＳｉとＯの係数が等しいので、ＳｉとＯの活性化率νがほぼ等しくてνＳｉ＝νＯ＝νとすると、ｎ型キャリヤ濃度ｎはｎ＝ν｛［Ｓｉ］＋［Ｏ］｝となる。すると、 
ｒ＝１／［ｅνμ｛［Ｓｉ］＋［Ｏ］｝］ 
となる。ｒ＝ｒ’×１０−３Ωｃｍ、［Ｓｉ］＋［Ｏ］＝｛［Ｓｉ’］＋［Ｏ’］｝×１０１８ｃｍ−３だから、
ｒ’×１０−３＝１／［ｅνμ｛［Ｓｉ’］＋［Ｏ’］｝×１０１８］ 
これと上の式ヌル’が等しいとすると、 
ｅνμ＝１０３／３０×１０１８＝３３×１０−１８ 
ということになる。ｅ＝１．６×１０−１９である。これで割って、 
νμ＝２０６ｃｍ２／Ｖｓ 
というようになる。これだけのデータではνが幾らかは分からない。もしも活性化率がν＝１に近いとすると移動度は２００ｃｍ２／Ｖｓということになる。 
比抵抗ｒ’と濃度和［Ｓｉ’］＋［Ｏ’］の積が３０であるとする式は図３２において、試料３６、３５、３４、３９、２７、２６、３８に当てはまり良い近似式である。しかしその直線から外れて試料２５、３７、３１、３０、２９、２８、３３などがある。これらの試料についても比抵抗を濃度和の関数として表現しなければならない。試料３０（ヲ点）はＳｉ＋Ｏ＝１．１×１０１８ｃｍ−３、ｒ＝７．９×１０−３Ωｃｍである。ヌ（試料３６）、ヲ点（試料３０）を結ぶ直線ヌヲの式を考える。 
ヌ点      ［Ｓｉ’］＋［Ｏ’］＝２０ 
ｒ’    ＝１．５ 
ヲ点      ［Ｓｉ’］＋［Ｏ’］＝１．１ 
ｒ’    ＝７．９ 
なので直線ヌヲの式は、
ｌｏｇｒ’＝０．９２１３−０．５７２８ｌｏｇ｛［Ｓｉ’］＋［Ｏ’］｝（ヌヲ） 
というようになる。これは対数を用いず累べきで表示すると、 
ｒ’＝８．３４２５７／｛［Ｓｉ’］＋［Ｏ’］｝０．５７２８ 
ということになる。 
試料３２は除いて、その他のＩＩ型は直線ヌヲと直線ヌルの間にある。つまり次の不等式で決まる比抵抗を与えるということである。 
０．９２１３−０．５７２８ｌｏｇ｛［Ｓｉ’］＋［Ｏ’］｝≦ｌｏｇｒ’≦１．４７８−ｌｏｇ｛［Ｓｉ’］＋［Ｏ’］｝ 
これは３２を除くＩＩ型の全ての試料の濃度、比抵抗の関係を表現できる。累べきで表現すると、                                     
８．３４２５７／｛［Ｓｉ’］＋［Ｏ’］｝０．５７２８≦ｒ’≦３０／｛［Ｓｉ’］＋［Ｏ’］｝ 
というようになる。ＩＩ型に関してそのような関係が成り立つということはＳｉもＯも互いに妨げ合う事なく、ドナーとして一つずつｎ型キャリヤを出しているということを示唆する。ＳｉとＯの二重ドーピングは好都合な性質を持つということである。  
【図面の簡単な説明】
【０２７８】
【図１】下地基板の上に形成され広い被覆部の中に多数の小さい窓（露呈部）が狭い繰り返しピッチで存在するＥＬＯマスクの平面図。
【０２７９】
【図２】下地基板の上にＥＬＯマスクを付けその上に窒化ガリウムを気相成長させる工程を説明するための工程図。
【０２８０】
【図３】結晶表面に、寸法の異なる多数のファセットピットがランダムに発生するランダムファセット成長法による結晶の一部斜視図。
【０２８１】
【図４】ファセットピットを成長の終了まで維持するファセット成長において、成長方向と転位方向が平行なのでファセットピットの内部で転位がファセット法線方向に伸びファセットの境界に至り、境界を伝って下降しピット底部に集結することを説明するためのピット斜視図。
【０２８２】
【図５】ファセットピットを成長の終了まで維持するファセット成長において、成長方向と転位方向が平行なのでファセットピットの内部で転位がファセット法線方向に伸びファセットの境界に至り、境界を伝って下降しピット底部に集結することを説明するためのピット平面図。
【０２８３】
【図６】ファセットピットを成長終了まで維持するファセット成長を行うため、下地基板の上に形成され、多数の点状の被覆部が広い間隔をおいて規則正しく縦横に存在するドット型マスクの一部の平面図。
【０２８４】
【図７】ドット型マスクを設けた下地基板の上にＧａＮ結晶を気相成長させ被覆部Ｍの上に底があるファセットピットを作り出したドット型ファセット成長法によるＧａＮ結晶の表面の斜視図。
【０２８５】
【図８】ドット型マスクを設けた下地基板の上にＧａＮ結晶を気相成長させ被覆部Ｍの上に底があるファセットピットを作り出したドット型ファセット成長法によるＧａＮ結晶の平面図。
【０２８６】
【図９】ドット型マスクを設けた下地基板の上にＧａＮ結晶を気相成長させ被覆部Ｍの上に底があるファセットピットを作り出しファセットピットが大きくなり、マスク上にも結晶欠陥集合領域Ｈが発生するまでの過程を示すファセット成長の工程毎の縦断面図。
【０２８７】
【図１０】ファセットピットを成長終了まで維持するファセット成長を行うため、下地基板の上に形成され、平行線状の複数の被覆部が広い間隔をおいて規則正しく縦に存在するストライプ型マスクの一部の平面図。
【０２８８】
【図１１】ストライプ型マスクを設けた下地基板の上にＧａＮ結晶を気相成長させ、被覆部Ｍの上に谷が、被覆部中間に平坦頂面が、頂面と谷の間に傾斜したファセットが存在する多数の山谷構造を作り出したストライプ型ファセット成長法によるＧａＮ結晶の平面図。
【０２８９】
【図１２】ストライプ型マスクを設けた下地基板の上にＧａＮ結晶を気相成長させ、被覆部Ｍの上に谷が、被覆部中間に平坦頂面が、頂面と谷の間に傾斜したファセットが存在する多数の山谷構造を作り出したストライプ型ファセット成長法によるＧａＮ結晶の斜視図。
【０２９０】
【図１３】ストライプ型マスクを設けた下地基板の上にＧａＮ結晶を気相成長させ、被覆部Ｍの上に谷が、被覆部中間に尖鋭稜線が、尖鋭稜線と谷の間に傾斜したファセットが存在する多数の山谷構造を作り出したストライプ型ファセット成長法によるＧａＮ結晶の平面図。
【０２９１】
【図１４】ストライプ型マスクを設けた下地基板の上にＧａＮ結晶を気相成長させ、被覆部Ｍの上に谷が、被覆部中間に尖鋭稜線が、尖鋭稜線と谷の間に傾斜したファセットが存在する多数の山谷構造を作り出したストライプ型ファセット成長法によるＧａＮ結晶の斜視図。
【０２９２】
【図１５】下地基板の上にストライプ型マスクを形成し、その上にＧａＮを気相成長させると、先に露呈部で成長が進行するので露呈部にＣ面とファセットを持つ結晶が成長しマスクの上には低い結晶欠陥集合領域Ｈができ、マスク直上は谷、マスク中間は山となる平行山谷構造となる過程を示す工程断面図。
【０２９３】
【図１６】ストライプマスクファセット法において、図１５より後で更に結晶成長が進んでゆき山が高く谷が大きくなってゆく過程を示す工程断面図。
【０２９４】
【図１７】特許文献７（特許第３８２６８２５号）が提案したもので、酸素はＣ面から殆ど入らずファセットを通って結晶に大量に取り込まれるという選択性があるので、ファセットを作ってｃ軸方向に結晶成長させることによって高濃度に酸素をドープできるようにしたＧａＮ結晶の断面図。
【０２９５】
【図１８】特許文献７（特許第３８２６８２５号）が提案したもので、酸素はＣ面から殆ど入らずファセットを通って結晶に大量に取り込まれるという選択性があるので、Ｃ面以外の表面を持つ結晶を作ってその上にＧａＮを結晶成長させることによって高濃度に酸素をドープできるようにしたＧａＮ結晶の断面図。
【０２９６】
【図１９】本発明の鉄ドープ窒化物半導体結晶を作り出すためのＨＶＰＥ炉の断面図。
【０２９７】
【図２０】本発明の手法で作製した山谷構造を持つＩＩ型の窒化物半導体結晶の形状を示す断面図。
【０２９８】
【図２１】本発明の手法で作製した平坦表面を持つＩ型の窒化物半導体結晶の形状を示す断面図。
【０２９９】
【図２２】従来技術を述べる特許文献１〜１１の気相成長法と、本発明の気相成長法とにおいて、実施例毎に、成長温度と、５／３族比ｂを座標として示すグラフ。横軸は成長温度（℃）である。縦軸は５／３族比ｂを対数で表示するものである。
【０３００】
【図２３】本発明の実施例及び比較例である試料１〜４５の反り曲率半径（ｍ）とクラック発生率（％）を、反りとクラックを横縦座標とする空間に点で示したグラフ。横に振った数字は試料番号である。白丸はＩ型、白三角はＩＩ型、×は比較例である。比較例は公知でない。
【０３０１】
【図２４】本発明の手法で作製した一部に平坦面一部にファセット面を持つＩとＩＩの混合型の窒化物半導体結晶の形状を示す断面図。
【０３０２】
【図２５】複数平行被覆部よりなるストライプマスクを下地基板に形成してその上に窒化物半導体を気相成長させる本発明の手法においてストライプマスクの幅ｓ、間隔ｗの寸法を示す平面図。
【０３０３】
【図２６】縦横並列複数点状被覆部よりなるドットマスクを下地基板に形成してその上に窒化物半導体を気相成長させる本発明の手法においてドットマスクの直径ｓ、間隔ｗの寸法を示す平面図。
【０３０４】
【図２７】Ｃ面部Ｓｉ濃度（ｃｍ−３）の対数と比抵抗（Ωｃｍ）の対数を横縦の座標とするグラフであって、本発明の明細書に記載したＧａＮの気相成長の試料１〜４５の全てのＳｉ濃度、比抵抗を点で表したもの。数字は試料の番号である。白丸はＩ型、白三角はＩＩ型、×は比較例である。
【０３０５】
【図２８】ＩＩ型のＦ面部Ｓｉ濃度（ｃｍ−３）とＦ面部酸素（Ｏ）濃度（ｃｍ−３）を横縦の座標とするグラフであって、本発明の明細書に記載したＧａＮの気相成長のＩＩ型試料２５〜３９の全てのＳｉ濃度、Ｏ濃度を点で表したもの。試料点を白三角で示す。数字は試料の番号である。
【０３０６】
【図２９】ＩＩ型のＣ面部Ｓｉ濃度（ｃｍ−３）とＦ面部Ｓｉ濃度（ｃｍ−３）を横縦の座標とするグラフであって、本発明の明細書に記載したＧａＮの気相成長のＩＩ型試料２５〜３９の全てのＳｉ濃度を点で表したもの。試料点を白三角で示す。数字は試料の番号である。
【０３０７】
【図３０】ＩＩ型のＦ面部酸素（Ｏ）濃度（ｃｍ−３）対数とＣ面部酸素（Ｏ）濃度（ｃｍ−３）対数を横縦の座標とするグラフであって、本発明の明細書に記載したＧａＮの気相成長のＩＩ型試料２５〜３９と比較例４４〜４５の全てのＯ濃度を点で表したもの。数字は試料の番号である。白三角はＩＩ型、×は比較例である。
【０３０８】
【図３１】ＩＩ型のＦ面部酸素（Ｏ）濃度（ｃｍ−３）対数と比抵抗（Ωｃｍ）の対数を横縦の座標とするグラフであって、本発明の明細書に記載したＧａＮの気相成長のＩＩ型試料２５〜３９の全ての酸素濃度、比抵抗を点で表したもの。数字は試料の番号である。試料点を白三角で示す。
【０３０９】
【図３２】ＩＩ型のＣ面のシリコン濃度にＦ面の酸素濃度を加えた値の対数と比抵抗（Ωｃｍ）の対数を横縦の座標とするグラフであって、本発明の明細書に記載したＧａＮの気相成長のＩＩ型試料２５〜３９の全てのＳｉ濃度、比抵抗を点で表したもの。数字は試料の番号である。試料点を白三角で示す。
【符号の説明】
【０３１０】
Ｕ  下地基板 
Ｍ  マスク被覆部 
Ｅ  マスクによって覆われない露呈部 
Ｗ  ＥＬＯ法マスクの窓 
Ｔ  転位 
Ｇ  結晶 
Ｆ  ファセット 
Ｃ  Ｃ面 
Ｐ  ピット（ファセットピット） 
Ｖ  成長方向（法線方向）
Ｈ  結晶欠陥集合領域 （閉鎖欠陥集合領域）
Ｚ  低欠陥単結晶領域 （単結晶低転位随伴領域）
Ｙ  Ｃ面成長領域 （単結晶低転位余領域）
Ｋ  結晶粒界 
ｓ  マスク被覆部の直径または幅 
ｗ  マスク被覆部の間隔 
ｐ  マスク被覆部の繰り返しピッチ 
２  反応炉 
３  ヒータ 
４  Ｇａ溜め 
５  サセプタ 
６  下地基板 
７  第１原料ガス供給管 
８  第２原料ガス供給管 
９  ガス排出管 
１０第３原料ガス供給管 
【図１】
2010070430.tif 000004
【図２】
2010070430.tif 000005
【図３】
2010070430.tif 000006
【図４】
2010070430.tif 000007
【図５】
2010070430.tif 000008
【図６】
2010070430.tif 000009
【図７】
2010070430.tif 000010
【図８】
2010070430.tif 000011
【図９】
2010070430.tif 000012
【図１０】
2010070430.tif 000013
【図１１】
2010070430.tif 000014
【図１２】
2010070430.tif 000015
【図１３】
2010070430.tif 000016
【図１４】
2010070430.tif 000017
【図１５】
2010070430.tif 000018
【図１６】
2010070430.tif 000019
【図１７】
2010070430.tif 000020
【図１８】
2010070430.tif 000021
【図１９】
2010070430.tif 000022
【図２０】
2010070430.tif 000023
【図２１】
2010070430.tif 000024
【図２２】
2010070430.tif 000025
【図２３】
2010070430.tif 000026
【図２４】
2010070430.tif 000027
【図２５】
2010070430.tif 000028
【図２６】
2010070430.tif 000029
【図２７】
2010070430.tif 000030
【図２８】
2010070430.tif 000031
【図２９】
2010070430.tif 000032
【図３０】
2010070430.tif 000033
【図３１】
2010070430.tif 000034
【図３２】
2010070430.tif 000035