(57)【要約】【課題】高転位密度結晶領域のピッチが大きくても転位を集める効果が大きく低転位密度結晶領域の転位密度が低く、反りが小さいＧａＮ結晶基板およびその製造方法を提供する。【解決手段】本ＧａＮ結晶基板２０ｐは、（０００１）面に対して０°以上３０°以下のオフ角を有する主面２０ｍを有し、低転位密度結晶領域２０ｋと高転位密度結晶領域２０ｈとを含み、主面２０ｍにおける高転位密度結晶領域２０ｈの形状は、［１−１００］方向に伸びる複数の第１ストライプ結晶領域２０ｈｓと［１１−２０］方向に伸びる複数の第２ストライプ結晶領域２０ｈｔとを含む格子状である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（０００１）面に対して０°以上３０°以下のオフ角を有する主面を有し、
低転位密度結晶領域と高転位密度結晶領域とを含み、
前記主面における前記高転位密度結晶領域の形状は、［１−１００］方向に伸びる複数の第１ストライプ結晶領域と［１１−２０］方向に伸びる複数の第２ストライプ結晶領域とを含む格子状であるＧａＮ結晶基板。
【請求項２】
前記第１ストライプ結晶領域は、幅が５μｍ以上１２０μｍ以下で、ピッチが２００μｍ以上１００００μｍ以下であり、
前記第２ストライプ結晶領域は、幅が５μｍ以上１２０μｍ以下で、ピッチが２００μｍ以上１００００μｍ以下である請求項１に記載のＧａＮ結晶基板。
【請求項３】
前記高転位密度結晶領域は、［０００１］方向の極性が低転位密度結晶領域に対して反転している極性反転結晶領域である請求項１または請求項２に記載のＧａＮ結晶基板。
【請求項４】
前記低転位密度結晶領域は、（０００１）面成長結晶領域とファセット成長結晶領域とを含み、
前記主面において、前記ファセット成長結晶領域の面積に対する前記（０００１）面成長結晶領域の面積の比が０．７以下である請求項１から請求項３までのいずれかに記載のＧａＮ結晶基板。
【請求項５】
前記主面の中心におけるオフ角と前記中心から［１−１００］方向の端部におけるオフ角との間の差である第１ずれ角および前記主面の中心におけるオフ角と前記中心から［１１−２０］方向の端部におけるオフ角との間の差である第２ずれ角がそれぞれ０°以上０．３０°以下であり、前記第１ずれ角と前記第２ずれ角との差が０°以上０．３０°以下である請求項１から請求項４までのいずれかに記載のＧａＮ結晶基板。
【請求項６】
前記第１ストライプ結晶領域または前記第２ストライプ領域は、少なくとも１箇所で不連続である請求項１から請求項５までのいずれかに記載のＧａＮ結晶基板。
【請求項７】
キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3以上１．２×１０19ｃｍ-3以下である請求項１から請求項６までのいずれかに記載のＧａＮ結晶基板。
【請求項８】
前記低転位密度結晶領域は、前記高転位密度結晶領域により囲まれている一領域当たりに０．１個／領域以上５．５個／領域以下の転位集中領域を有する請求項１から請求項７までのいずれかに記載のＧａＮ結晶基板。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれかのＧａＮ結晶基板の製造方法であって、
前記ＧａＮ結晶基板の（０００１）面に対応する下地基板の面方位に対して０°以上３０°以下のオフ角を有する主面を有する前記下地基板を準備する工程と、
前記下地基板の主面上に、前記ＧａＮ結晶基板の［１−１００］方向に対応する第１方向に伸びる複数の第１ストライプマスクと、前記ＧａＮ結晶基板の［１１−２０］方向に対応する第２方向に伸びる複数の第２ストライプマスクと、を含む格子状パターンを有するマスクを形成する工程と、
前記マスクが形成された前記下地基板の主面上にＧａＮ結晶を成長させる工程と、
前記ＧａＮ結晶に前記下地基板の主面に平行な主面を形成して前記ＧａＮ結晶基板を得る工程と、を備え、
前記ＧａＮ結晶を成長させる工程において、前記マスク上において前記ＧａＮ結晶は（０００−１）面成長し、前記下地基板の前記マスクの開口部の中央部において前記ＧａＮ結晶は（０００１）面成長し、前記マスクの開口部の周辺部において前記ＧａＮ結晶はファセット成長し、
前記（０００１）面成長および前記ファセット成長により形成される低転位密度結晶領域と、前記（０００−１）面成長により形成される高転位密度結晶領域と、を含む前記ＧａＮ結晶が成長するＧａＮ結晶基板の製造方法。
【請求項１０】
前記第１ストライプマスクまたは前記第２ストライプマスクは、少なくとも１箇所で不連続である請求項９に記載のＧａＮ結晶基板の製造方法。
【請求項１１】
請求項１から請求項８までのいずれかのＧａＮ結晶基板と、前記ＧａＮ結晶基板の主面上に形成されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層と、を含み、
前記ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層は、前記ＧａＮ結晶基板の前記低転位密度結晶領域の直上方に形成される低転位密度エピタキシャル結晶領域と、前記ＧａＮ結晶基板の前記高転位密度結晶領域の直上方に形成される高転位密度エピタキシャル結晶領域と、を含む半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板。
【請求項１２】
請求項１から請求項８までのいずれかのＧａＮ結晶基板と、前記ＧａＮ結晶基板の一方の主面上に形成されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層と、前記ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層の主面上および前記ＧａＮ結晶基板の他方の主面上の少なくともいずれかに形成されている電極と、を含み、
前記ＧａＮ結晶基板は、大きさが４００μｍ角以上で、転位密度が１×１０7ｃｍ-2未満である半導体デバイス。
【請求項１３】
前記ＧａＮ結晶基板は、（０００１）面成長結晶領域とファセット成長結晶領域とを含み、
前記ＧａＮ結晶基板の一方の前記主面において、前記ファセット成長結晶領域の面積に対する前記（０００１）面成長結晶領域の面積の比が０．２以上０．７以下である請求項１２に記載の半導体デバイス。
【請求項１４】
請求項１から請求項８までのいずれかのＧａＮ結晶基板を準備する工程と、
前記ＧａＮ結晶基板の一方の主面上に少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程と、前記ＧａＮ結晶基板の低転位密度結晶領域の直上方および直下方の領域内であって前記ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層の主面上および前記ＧａＮ結晶基板の他方の主面上の少なくともいずれかに電極を形成する工程と、を備える半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光デバイス、電子デバイスなどの半導体デバイスの製造に好適に用いられるＧａＮ結晶基板およびその製造方法に関する。詳しくは、低転位密度結晶領域を含むＧａＮ結晶基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮ結晶基板は、発光デバイス、電子デバイスなどの半導体デバイスに広く用いられている。半導体デバイスの物性を高めるため、転位密度の低いＧａＮ結晶基板の開発が進められている。
【０００３】
たとえば、特開２００３−１６５７９９号公報（特許文献１という、以下同じ）は、下地基板上にドット状の種結晶を配置してＧａＮ結晶をファセット成長させることにより、ドット状の種結晶上に転位を集めてドット状の高転位密度結晶領域を形成し、それにより形成される低転位密度結晶領域を有するＧａＮ結晶基板を製造する方法を開示する。
【０００４】
また、特開２００３−１８３１００号公報（特許文献２という、以下同じ）は、下地基板上にストライプ状のマスクを配置してＧａＮ結晶をファセット成長させることにより、ストライプ状のマスク上に転位を集めてストライプ状の高転位密度結晶領域を形成し、それにより形成される低転位密度結晶領域を有するＧａＮ結晶基板を製造する方法を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１６５７９９号公報
【特許文献２】特開２００３−１８３１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１の方法においては、転位が集中して高転位密度となるドット状の高転位密度結晶領域は結晶全体領域に比べて極めて小さいため、ドット状の高転位密度結晶領域に転位を集める効果が低く、低転位密度結晶領域の転位密度を低減する効果は低い。また、低転位密度結晶領域を広げるために、転位が集中して高転位密度となるドット状の高転位密度結晶領域のピッチを大きくすると、ドット状の高転位密度結晶領域に転位を集める効果がさらに低下し、低転位密度結晶領域の転位密度を低減する効果がさらに低下する。
【０００７】
また、特許文献２の方法においても、低転位密度結晶領域を広げるために、転位が集中して高転位密度となる上記ストライプ状の高転位密度結晶領域のピッチを大きくすると、ドット状またはストライプ状の高転位密度結晶領域に転位を集める効果が低下し、低転位密度結晶領域の転位密度を低減する効果が低下する。
【０００８】
また、ＧａＮ結晶は、ＧａＮ結晶と化学組成が異なる異種の下地基板上に成長する際に発生する転位およびその転位の伝搬により生じる内部応力によって結晶が反りやすい。そのため、ＧａＮ結晶基板の主面の中央部と周辺部とでは面方位のずれが生じる。これに対して、ストライプ状の高転位密度結晶領域を形成することにより、そのストライプ方向に平行な方向について転位の伝搬を抑制してＧａＮ結晶基板の主面の中央部と周辺部との面方位のずれを緩和することができる。しかし、ストライプ状の高転位密度結晶領域を形成しても、ストライプ方向に垂直な方向についてはＧａＮ結晶基板の主面の中央部と周辺部との面方位のずれを緩和することはできなかった。
【０００９】
また、ストライプ状の高転位密度結晶領域の間隔が４００μｍ以上のＧａＮ結晶基板を用いて半導体デバイスであるショットキーバリアダイオードを作製しても、逆方向の耐電圧が低くなるという問題があった。ＧａＮ結晶基板の幅４００μｍ以上の低転位密度結晶領域をＣＬ（カソードルミネッセンス）により観察すると、低転位密度結晶領域において高転位密度結晶領域に近い部分に転位が局所的に１×１０7ｃｍ-2以上に集中した転位集中領域が暗部として複数観察された。かかる転位集中領域は、高転位密度結晶領域の間隔が大きくなるほど、すなわち低転位密度結晶領域の幅が大きくなるほど、より多数観察された。また、半導体デバイスにおけるＧａＮ結晶基板中の転位集中領域が、その半導体デバイスの耐電圧の低減の原因となっていた。
【００１０】
本発明は、上記問題点を解決して、高転位密度結晶領域のピッチが大きくても転位を集める効果が大きく低転位密度結晶領域の転位密度が低く、均一に反りが小さいＧａＮ結晶基板およびその製造方法、かかるＧａＮ結晶基板を含むたエピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板、ならびにかかるＧａＮ結晶基板を含む半導体デバイスおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、（０００１）面に対して０°以上３０°以下のオフ角を有する主面を有し、低転位密度結晶領域と高転位密度結晶領域とを含み、主面における高転位密度結晶領域の形状は、［１−１００］方向に伸びる複数の第１ストライプ結晶領域と［１１−２０］方向に伸びる複数の第２ストライプ結晶領域とを含む格子状であるＧａＮ結晶基板である。ここで、主面のオフ角とは、主面の中心点におけるオフ角を意味する。
【００１２】
本発明にかかるＧａＮ結晶基板において、第１ストライプ結晶領域は幅が５μｍ以上１２０μｍ以下でピッチが２００μｍ以上１００００μｍ以下とすることができ、第２ストライプ結晶領域は幅が５μｍ以上１２０μｍ以下でピッチが２００μｍ以上１００００μｍ以下とすることができる。また、高転位密度結晶領域は、［０００１］方向の極性が低転位密度結晶領域に対して反転している極性反転結晶領域とすることができる。また、低転位密度結晶領域は、（０００１）面成長結晶領域とファセット成長結晶領域とを含み、主面においてファセット成長結晶領域の面積に対する（０００１）面成長結晶領域の面積の比を０．７以下とすることができる。また、主面の中心におけるオフ角と中心から［１−１００］方向の端部におけるオフ角との間の差である第１ずれ角および主面の中心におけるオフ角と中心から［１１−２０］方向の端部におけるオフ角との間の差である第２ずれ角をそれぞれ０℃以上０．３０°以下とし、第１ずれ角と第２ずれ角との差を０℃以上０．３０°以下とすることができる。また、第１ストライプ結晶領域または第２ストライプ結晶領域を、少なくとも１箇所で不連続とすることができる。また、キャリア濃度を１×１０18ｃｍ-3以上１．２×１０19ｃｍ-3以下とすることができる。また、低転位密度結晶領域は、高転位密度結晶領域により囲まれている一領域当たりに０．１個／領域以上５．５個／領域以下の転位集中領域を有することができる。
【００１３】
また、本発明は、上記のＧａＮ結晶基板の製造方法であって、ＧａＮ結晶基板の（０００１）面に対応する下地基板の面方位に対して０°以上３０°以下のオフ角を有する主面を有する下地基板を準備する工程と、下地基板の主面上にＧａＮ結晶基板の［１−１００］方向に対応する第１方向に伸びる複数の第１ストライプマスクと、ＧａＮ結晶基板の［１１−２０］方向に対応する第２方向に伸びる複数の第２ストライプマスクと、を含む格子状パターンを有するマスクを形成する工程と、マスクが形成された下地基板の主面上にＧａＮ結晶を成長させる工程と、ＧａＮ結晶に下地基板の主面に平行な主面を形成してＧａＮ結晶基板を得る工程と、を備える。ＧａＮ結晶を成長させる工程において、マスク上においてＧａＮ結晶は（０００−１）面成長し、下地基板のマスクの開口部の中央部においてＧａＮ結晶は（０００１）面成長し、マスクの開口部の周辺部においてＧａＮ結晶はファセット成長する。こうして、（０００１）面成長およびファセット成長により形成される低転位密度結晶領域と、（０００−１）面成長により形成される高転位密度結晶領域と、を含むＧａＮ結晶が成長する。本発明にかかるＧａＮ結晶基板の製造方法において、第１ストライプマスクまたは第２ストライプマスクを、少なくとも１箇所で不連続とすることができる。
【００１４】
また、本発明は、上記のＧａＮ結晶基板とＧａＮ結晶基板上に形成されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層とを含み、ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層は、ＧａＮ結晶基板の低転位密度結晶領域の直上方に形成される低転位密度エピタキシャル結晶領域とＧａＮ結晶基板の高転位密度結晶領域の直上方に形成される高転位密度エピタキシャル結晶領域とを含む半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板である。
【００１５】
また、本発明は、上記のＧａＮ結晶基板と、ＧａＮ結晶基板の一方の主面上に形成されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層と、ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層の主面上およびＧａＮ結晶基板の他方の主面上の少なくともいずれかに形成されている電極とを含み、ＧａＮ結晶基板は、大きさが４００μｍ角以上で、転位密度が１×１０7ｃｍ-2未満である半導体デバイスである。本発明にかかる半導体デバイスにおいて、ＧａＮ結晶基板は、（０００１）面成長結晶領域とファセット成長結晶領域とを含み、ＧａＮ結晶基板の一方の主面においてファセット成長結晶領域の面積に対する（０００１）面成長結晶領域の面積の比を０．２以上０．７以下とすることができる。
【００１６】
また、本発明は、上記のＧａＮ結晶基板を準備する工程と、ＧａＮ結晶基板上に少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程と、ＧａＮ結晶基板の低転位密度結晶領域の直上方および直下方の領域内であってＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層上およびＧａＮ結晶基板上の少なくともいずれかに電極を形成する工程と、を備える半導体デバイスの製造方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高転位密度結晶領域のピッチが大きくても転位を集める効果が大きく、低転位密度結晶領域の転位密度が低く、反りが小さいＧａＮ結晶基板およびその製造方法、かかるＧａＮ結晶基板を含むエピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板、ならびにかかるＧａＮ結晶基板を含む半導体デバイスおよびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明にかかるＧａＮ結晶基板の一例を示す概略図である。ここで、（ａ）は概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＩＢ−ＩＢにおける概略断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＩＣ−ＩＣにおける概略断面図である。
【図２】本発明にかかるＧａＮ結晶基板の製造に用いられる下地基板およびマスク形成の一例を示す概略図である。ここで、（ａ）は概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢにおける概略断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＩＩＣ−ＩＩＣにおける概略断面図である。
【図３】本発明にかかるＧａＮ結晶基板の製造方法の一例を示す概略断面図である。ここで、（ａ）はＧａＮ結晶基板の（１−１００）面における概略断面図であり、（ｂ）はＧａＮ結晶基板の（１１−２０）面における概略断面図である。
【図４】典型的なＧａＮ結晶基板の一例を示す概略図である。ここで、（ａ）は概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＩＶＢ−ＩＶＢにおける概略断面図である。
【図５】典型的なＧａＮ結晶基板の製造に用いられる下地基板およびマスク形成の一例を示す概略図である。ここで、（ａ）は概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＶＢ−ＶＢにおける概略断面図である。
【図６】本発明にかかるＧａＮ結晶基板の製造方法の一例を示す、ＧａＮ結晶基板の（１−１００）面における概略断面図を示す。
【図７】図２（ａ）のＡ部分における複数の六角形状のミクロ開口部を有する六角格子状の追加マスクの例を示す概略平面図である。ここで、（ａ）はミクロ開口部の配置の一例を示し、（ｂ）はミクロ開口部の配置の他の例を示す。
【図８】図２（ａ）のＡ部分における複数のストライプ状のミクロ開口部を有するストライプ状の追加マスクを示す概略平面図である。ここで、（ａ）はミクロ開口部の配置の一例を示し、（ｂ）はミクロ開口部の配置の他の例を示す。
【図９】図５（ａ）のＢ部分における複数の六角形状のミクロ開口部を有する六角格子状の追加マスクの一例を示す概略平面図である。
【図１０】本発明にかかるＧａＮ結晶基板の他の例を示す概略図である。ここで、（ａ）は概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸＢ−ＸＢにおける概略断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＸＣ−ＸＣにおける概略断面図である。
【図１１】本発明にかかるＧａＮ結晶基板の製造に用いられる下地基板およびマスク形成の他の例を示す概略図である。ここで、（ａ）は概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸＩＢ−ＸＩＢにおける概略断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＸＩＣ−ＸＩＣにおける概略断面図である。
【図１２】本発明にかかる半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板の一例を示す概略図である。ここで、（ａ）は概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸＩＩＢ−ＸＩＩＢにおける概略断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＸＩＩＣ−ＸＩＩＣにおける概略断面図である。
【図１３】本発明にかかる半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板の他の例である基板の主面がオフ角を有し第１ストライプ結晶領域および第２ストライプ結晶領域が連続である半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板を示す概略平面図である。
【図１４】本発明にかかる半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板のさらに他の例である基板の主面がオフ角を有し第１ストライプ結晶領域または第２ストライプ結晶領域が少なくとも１箇所で不連続である半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板を示す概略平面図である。
【図１５】本発明にかかる半導体デバイスの製造方法の一例を示す概略図である。ここで、（ａ）は概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸＶＢ−ＸＶＢにおける概略断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＸＶＣ−ＸＶＣにおける概略断面図である。
【図１６】本発明にかかる半導体デバイスの製造方法により得られた半導体デバイスの一例を示す概略図である。ここで、（ａ）は概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸＶＩＢ−ＸＶＩＢにおける概略断面図である。
【図１７】本発明にかかる半導体デバイスの製造方法の他の例を示す概略図である。ここで、（ａ）は概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸＶＩＩＢ−ＸＶＩＩＢにおける概略断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＸＶＩＩＣ−ＸＶＩＩＣにおける概略断面図である。
【図１８】本発明にかかる半導体デバイスの製造方法により得られた半導体デバイスの他の例を示す概略図である。ここで、（ａ）は概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸＶＩＩＩＢ−ＸＶＩＩＩＢにおける概略断面図である。
【図１９】図１７のＣ部分およびＤ部分を示す概略断面図である。ここで、（ａ）は図１７（２）のＣ部分を示し、（ｂ）は図１７（３）のＤ部分を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（実施形態１）
図１を参照して、本発明にかかるＧａＮ結晶基板の一実施形態は、（０００１）面に対して０°以上３０°以下のオフ角を有する主面２０ｍを有し、低転位密度結晶領域２０ｋと高転位密度結晶領域２０ｈとを含み、主面２０ｍにおける高転位密度結晶領域２０ｈの形状は、［１−１００］方向に伸びる複数の第１ストライプ結晶領域２０ｈｓと［１１−２０］方向に伸びる複数の第２ストライプ結晶領域２０ｈｔとを含む格子状である。
【００２０】
本実施形態のＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍは、（０００１）面に対して０°以上３０°以下のオフ角を有する。ここで、主面２０ｍのオフ角とは、主面２０ｍの中心点におけるオフ角を意味する。このため、ＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上に、ＩＩＩ族窒化物結晶層を（０００１）面を結晶成長面として成長させて種々の半導体デバイスを製造することができる。ＩＩＩ族窒化物結晶の（０００１）面を結晶成長面とする成長を容易にする観点から、ＧａＮ結晶基板２０ｐの（０００１）面に対する主面２０ｍのオフ角は、０°以上２５°以下が好ましく、０°以上１０°以下がより好ましい。
【００２１】
一方、図１２を参照して、ＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍのオフ角が０°（すなわち主面２０ｍが（０００１）面）の場合は、主面２０ｍ上にＩＩＩ族窒化物半導体ピタキシャル層を成長させると、主面２０ｍに平行な面（すなわち（０００１）面）を結晶成長面として成長するため、ステップフロー成長が阻害されるため、ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０への不純物の取り込みが不均一となり、得られる半導体デバイスの耐圧歩留まりが低下する。
【００２２】
また、図１２および図１３を参照して、ＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍが（０００１）面に対してたとえば［１−１００］方向（これは、第１ストライプ結晶領域２０ｈｓの伸びる方向である。）に０．０５°より大きく１°より小さなオフ角を有するＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上にＩＩＩ族窒化物半導体ピタキシャル層３０を成長させると、ＧａＮ結晶基板２０ｐの［１−１００］方向に垂直な［１１−２０］方向に伸びる第２ストライプ結晶領域２０ｈｔに接する領域から低転位密度結晶領域２０ｋ内に［１−１００］方向に僅かに入った領域の直上方の領域（かかる領域が、後述するエピタキシャル異常成長領域３０ｅｉに相当する。）では、（０００１）面を結晶成長面として成長し、それ以外の領域では、その主面に平行な面（これは（０００１）面に対して上記の小さいオフ角を有する面である）を結晶成長面として成長する。主面２０ｍが（０００１）面に対して上記のような小さなオフ角を有するＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上に成長するＩＩＩ族窒化物半導体ピタキシャル層３０においては、（０００１）面を結晶成長面として成長する領域は、エピタキシャル異常成長領域３０ｅｉと呼ばれ、かかる領域を含む半導体デバイスの耐電圧性を低下させる。
【００２３】
上記のエピタキシャル異常成長領域３０ｅｉを低減する観点から、ＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍのオフ角は、０°以上０．０５°以下または１°以上２５°以下が好ましい。ここで、主面２０ｍのオフ角が０．０５°より大きく１°より小さいとエピタキシャル異常成長領域が形成され、その領域のキャリアの取り込みが異なる。かかる場合は、後述するように、上記オフ角のオフ方向に対して垂直な方向に伸びるストライプ結晶領域を不連続にすることにより、エピタキシャル異常成長領域の形成を抑制することができる。かかる場合には、ＧａＮ結晶基板上にＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる際に、良好なステップフローがなされるため、キャリア濃度が均一なエピタキシャル層が得られる。オフ角を０°以上０．０５°以下とすることにより、エピタキシャル成長が良好となり、エピタキシャル異常成長領域の形成を抑制できる。また、オフ角を１°以上にしてもエピタキシャル異常成長領域の形成を抑制できる。しかし、オフ角を２５°より大きくすると、下地基板としてＧａＡｓ基板を用いてＧａＮ結晶を成長させる場合、ＧａＡｓ（１１１）Ａ面に対するオフ角が大きいＧａＡｓ基板の主面上に成長させるＧａＮ結晶は、エピタキシャル成長がなされず、多結晶化する。かかるエピタキシャル異常成長領域３０ｅｉは、レーザ顕微鏡を用いてエピタキシャル層の結晶成長面の高さ分布の測定から求められる。
【００２４】
また、本実施形態のＧａＮ結晶基板２０ｐにおいて、主面の中心におけるオフ角と中心から［１−１００］方向の端部におけるオフ角との間の差である第１ずれ角および主面の中心におけるオフ角と中心から［１１−２０］方向の端部におけるオフ角との間の差である第２ずれ角はそれぞれ０°以上０．３０°以下が好ましく、第１ずれ角と第２ずれ角との差は０°以上０．３０°以下が好ましい。第１ずれ角および第２ずれ角は、主面２０ｍ上にキャリア濃度のばらつきを小さくして得られるデバイスの最大オン抵抗を低減する観点から、小さいことが好ましく、たとえば０°以上０．３０°以下であることが好ましく、０°以上０．１０°以下であることがより好ましい。一方、ＧａＮ結晶基板２０ｐの現在の製造技術から製造の作業性を考慮すると、第１ずれ角および第２ずれ角は、０．０１°程度以上が好ましい。また、第１ずれ角と第２ずれ角との差は、ＧａＮ結晶基板上に成長させるＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層のキャリア濃度のばらつきの原因となるため、小さいほうが好ましく、たとえば０°以上０．３０°以下であることが好ましく、０°以上０．１０°以下であることがより好ましい。
【００２５】
ここで、第１ずれ角は、主面の中心における面方位および中心から[１−１００]方向の端部における面方位をそれぞれＸ線回折によるＧａＮ結晶の（０００２）面におけるω−ロッキングカーブにより測定し、両者の差を算出することにより求められる。また、第１ずれ角は、主面の中心における面方位および中心から[１−１００]方向の端部における面方位をそれぞれＸ線回折によるＧａＮ結晶の（０００２）面におけるω−ロッキングカーブにより測定し、両者の差を算出することにより求められる。第２ずれ角は、主面の中心における面方位および中心から[１１−２０]方向の端部における面方位をそれぞれＸ線回折によるＧａＮ結晶の（０００２）面におけるω−ロッキングカーブにより測定し、両者の差を算出することにより求められる。
【００２６】
本実施形態のＧａＮ結晶基板２０ｐは、低転位密度結晶領域２０ｋと高転位密度結晶領域２０ｈとを含む。ＧａＮ結晶基板２０ｐは、結晶成長の際に結晶内の転位を所定の領域に集めて高転位密度結晶領域２０ｈを形成することにより、高転位密度結晶領域２０ｈ以外の領域の転位密度を低減させて低転位密度結晶領域２０ｋを形成させたものである。ＧａＮ結晶基板２０ｐは、低転位密度結晶領域２０ｋ上に１層以上のＩＩＩ族窒化物結晶層を成長させて、特性のよい種々の半導体デバイスを製造することができる。
【００２７】
本実施形態のＧａＮ結晶基板２０ｐは、主面２０ｍにおける高転位密度結晶領域２０ｈの形状は、［１−１００］方向に伸びる複数の第１ストライプ結晶領域２０ｈｓと［１１−２０］方向に伸びる複数の第２ストライプ結晶領域２０ｈｔとを含む格子状である。本実施形態のＧａＮ結晶基板２０ｐは、かかる形状の高転位密度結晶領域２０ｈを有することにより、低転位密度結晶領域２０ｋの四方を取り囲む高転位密度結晶領域２０ｈに転位が集められるため、高転位密度結晶領域２０ｈの第１ストライプ結晶領域２０ｈｓのピッチＰ1および第２ストライプ結晶領域２０ｈｔのピッチＰ2が大きくなっても、低転位密度結晶領域２０ｋの転位密度を十分に低くすることができる。
【００２８】
これに対して、図４を参照して、典型的なＧａＮ結晶基板２０ｐは、高転位密度結晶領域２０ｈが［１−１００］方向にストライプ状に伸びる複数の第１ストライプ結晶領域であるため、第１ストライプ結晶領域のピッチＰ1が大きくなると、高転位密度結晶領域２０ｈに転位を集める効果が小さくなり、低転位密度結晶領域２０ｋの転位密度を十分に低くすることができない。
【００２９】
また、本実施形態のＧａＮ結晶基板２０ｐは、結晶成長の際に生じる結晶の反りを緩和する高転位密度結晶領域２０ｈが［１−１００］方向に伸びる複数の第１ストライプ結晶領域２０ｈｓと［１１−２０］方向に伸びる複数の第２ストライプ結晶領域２０ｈｔとを含むため、［１−１００］方向に平行な方向および［１１−２０］方向に平行な方向において、ＧａＮ結晶基板の中央部と周辺部との面方位のずれを低減することができる。
【００３０】
これに対して、図４を参照して、典型的なＧａＮ結晶基板２０ｐは、高転位密度結晶領域２０ｈが［１−１００］方向にストライプ状に伸びる複数の第１ストライプ結晶領域であるため、［１−１００］方向に平行な方向においてＧａＮ結晶基板の中央部と周辺部との面方位のずれを低減することができるが、［１−１００］方向に垂直な方向（すなわち、［１１−２０］方向に平行な方向）においてはＧａＮ結晶基板の中央部と周辺部との面方位のずれを低減することができない。
【００３１】
本実施形態のＧａＮ結晶基板２０ｐにおいて、高転位密度結晶領域２０ｈの第１ストライプ結晶領域２０ｈｓの幅Ｗ1は、５μｍ以上１２０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上１００μｍ以下がより好ましい。第１ストライプ結晶領域２０ｈｓの幅Ｗ1が、５μｍより小さくなると転位を集める効果が低減し、１２０μｍより大きくなると低転位密度結晶領域２０ｋが小さくなる。高転位密度結晶領域２０ｈの第１ストライプ結晶領域２０ｈｓのピッチＰ1は、２００μｍ以上１００００μｍ以下が好ましく、４００μｍ以上９５００μｍ以下がより好ましい。第１ストライプ結晶領域２０ｈｓのピッチＰ1が、２００μｍより小さいと各々の低転位密度結晶領域２０ｋが小さくなり、１００００μｍより大きいと転位を集める効果が低減する。
【００３２】
また、高転位密度結晶領域２０ｈの第２ストライプ結晶領域２０ｈｔの幅Ｗ2は、５μｍ以上１２０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上１００μｍ以下がより好ましい。第２ストライプ結晶領域２０ｈｔの幅Ｗ2が、５μｍより小さくなると転位を集める効果が低減し、１２０μｍより大きくなると低転位密度結晶領域２０ｋが小さくなる。高転位密度結晶領域２０ｈの第２ストライプ結晶領域２０ｈｔのピッチＰ2は、２００μｍ以上１００００μｍ以下が好ましく、４００μｍ以上９５００μｍ以下がより好ましい。第２ストライプ結晶領域２０ｈｔのピッチＰ2が、２００μｍより小さいと各々の低転位密度結晶領域２０ｋが小さくなり、１００００μｍより大きいと転位を集める効果が低減する。
【００３３】
また、図１１〜図１４を参照して、本実施形態のＧａＮ結晶基板２０ｐにおいて、主面２０ｍが（０００１）面に対して小さなオフ角（たとえば０．０５°より大きく１．０°より小さいオフ角）を有していても、主面２０ｍ上にエピタキシャル異常成長領域３０ｅｉを形成することなくＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０を成長させる観点から、第１ストライプ結晶領域２０ｈｓまたは第２ストライプ結晶領域２０ｈｔは、少なくとも１箇所で不連続であることが好ましい。
【００３４】
ここで、少なくとも１箇所を不連続にするストライプ結晶領域は、第１ストライプ結晶領域２０ｈｓまたは第２ストライプ結晶領域２０ｈｔのいずれか一方であれば、オフ角がより大きくなる方向に垂直な方向に伸びるストライプ結晶領域であることが好ましい。また、第１ストライプ結晶領域２０ｈｓの伸びる方向および第２ストライプ結晶領域２０ｈｔの伸びる方向のいずれの方向にも同程度のオフ角を有する場合であっても、第２ストライプ結晶領域２０ｈｔおよび第１ストライプ結晶領域２０ｈｓの両方を少なくとも１箇所で不連続にすることにより、ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０を成長させる際のエピタキシャル異常成長領域３０ｅｉの形成を抑制することができる。
【００３５】
図１３を参照して、主面２０ｍが（０００１）面に対してたとえば［１−１００］方向（これは、第１ストライプ結晶領域２０ｈｓの伸びる方向である。）に小さなオフ角（たとえば０．０５°より大きく１．０°より小さいオフ角）を有するＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上にＩＩＩ族窒化物半導体ピタキシャル層３０を成長させると、ＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋの直上方の領域において、［１−１００］方向に垂直な［１１−２０］方向に伸びる第２ストライプ結晶領域２０ｈｔに接する２つの領域のうちオフ角がより大きい第２ストライプ結晶領域側の領域の直上方に（０００１）面を結晶成長面として成長したエピタキシャル異常成長領域３０ｅｉが形成され、それ以外の領域の直上方に主面２０ｍに平行な面（これは（０００１）面に対して小さいがオフ角を有する面である）を結晶成長面として成長した領域が形成される。かかるエピタキシャル異常成長領域３０ｅｉを含む半導体デバイスは耐電圧性が低下する。
【００３６】
図１４を参照して、主面２０ｍが（０００１）面に対してたとえば［１−１００］方向（これは、第１ストライプ結晶領域２０ｈｓの伸びる方向である。）に小さなオフ角（たとえば０°より大きく０．７°より小さいオフ角）を有するＧａＮ結晶基板２０ｐであっても、主面２０ｍ上にエピタキシャル異常成長領域３０ｅｉを形成することなくＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０を成長させることができる。
【００３７】
図１０を参照して、ＧａＮ結晶基板２０ｐの第１ストライプ結晶領域２０ｈｓまたは第２ストライプ結晶領域２０ｈｔの不連続部分の長さＬWは、特に制限はないが、１μｍ以上２００μｍ以下が好ましく、２μｍ以上１００μｍ以下がより好ましい。不連続部分の長さＬWが、１μｍより小さいと各エピタキシャル異常成長領域が繋がってしまいエピタキシャル成長異常が緩和されず、２００μｍより大きいとＧａＮ結晶基板およびエピタキシャル層の転位密度の低減が十分でなくなる。また、第１ストライプ結晶領域２０ｈｓまたは第２ストライプ結晶領域２０ｈｔの連続部分の長さＬは、特に制限はないが、５μｍ以上１４０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上４０μｍ以下がより好ましい。不連続部分の長さＬが、５μｍより小さいと高転位密度結晶領域に収まっていた転位が高転位密度結晶領域から低転位密度結晶領域に漏れ出し、１４０μｍより大きいと各低転位密度結晶領域の大きさが小さくなり、得られる各デバイスの大きさが小さくなる。
【００３８】
本実施形態のＧａＮ結晶基板２０ｐのキャリア濃度は、特に制限はないが、ＧａＮ結晶基板２０ｐを含む半導体デバイスの比抵抗を低くする観点から、１．００×１０18ｃｍ-3以上が好ましく、４．０×１０18ｃｍ-3以上がより好ましい。また、ＧａＮ結晶基板２０ｐを用いて、半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板または半導体デバイスを製造する際にクラックの発生を防止する観点から、ＧａＮ結晶基板２０ｐのキャリア濃度は、１．２×１０19ｃｍ-3以下が好ましく、１．０×１０19ｃｍ-3以下がより好ましい。ここで、ＧａＮ結晶基板のキャリア濃度は、ホール測定により測定することができる。
【００３９】
また、本実施形態のＧａＮ結晶基板２０ｐにおいて、高転位密度結晶領域２０ｈは、［０００１］方向の極性が低転位密度結晶領域２０ｋに対して反転している極性反転結晶領域であることが好ましい。高転位密度結晶領域２０ｈが極性反転結晶領域であると高転位密度結晶領域２０ｈに転位がより容易に集められ、低転位密度結晶領域２０ｋの転位密度をより低減される。ここで、ＧａＮ結晶基板２０ｐにおいて［０００１］方向の極性が反転している極性反転領域は、結晶表面をエッチングした時のエッチング性の相違により測定できる。すなわち、（０００−１）面は、（０００１）面に対して［０００１］方向の極性が反転している面であり、（０００１）面に比べて容易にエッチングされる。たとえば、ＧａＮ結晶基板をＮａＯＨ水溶液またはＫＯＨ水溶液に浸漬すると、基板の表面に現れた（０００−１）面は、基板の表面に現れた（０００１）面比べて、より深くエッチングされる。
【００４０】
また、本実施形態のＧａＮ結晶基板２０ｐにおいて、低転位密度結晶領域２０ｋは、（０００１）面成長結晶領域２０ｋｃとファセット成長結晶領域２０ｋｆとを含み、主面２０ｍにおいてファセット成長結晶領域２０ｋｆの面積に対する（０００１）面成長結晶領域２０ｋｃの面積の比（この比をＣ／Ｆ比という、以下同じ。）は、０．７以下が好ましく、０．５以下がより好ましく、０．４以下がさらに好ましい。
【００４１】
ここで、（０００１）面成長結晶領域２０ｋｃに比べてファセット成長結晶領域２０ｋｆは、Ｏ（酸素）などの不純物が取り込まれやすく、そのキャリア濃度が大きくなるため、比抵抗が低い。したがって、ＧａＮ結晶基板２０ｐ上に１層以上のＩＩＩ族窒化物結晶層を成長させて得られる半導体デバイスにおいて、Ｃ／Ｆ比が低くなるほど、比抵抗の大きい（０００１）面成長結晶領域が小さくなり、半導体デバイスのオン抵抗を低減でき、半導体デバイスにより大電流を印加できる。
【００４２】
本実施形態のＧａＮ結晶基板２０ｐは、［１−１００］方向に伸びる複数の第１ストライプ結晶領域２０ｈｓと［１１−２０］方向に伸びる複数の第２ストライプ結晶領域２０ｈｔとを含む高転位密度結晶領域２０ｈを有するため、この高転位密度結晶領域２０ｈにより各低転位密度結晶領域２０ｋは四方を囲まれている。このため、各低転位密度結晶領域２０ｋの中央部に（０００１）面成長結晶領域２０ｋｃが形成され、四方の周辺部にはファセット成長結晶領域２０ｋｆが形成され、Ｃ／Ｆ比が小さくなる。
【００４３】
ここで、（０００１）面成長結晶領域２０ｋｃとは（０００１）面を結晶成長面として成長した結晶領域をいい、ファセット成長結晶領域２０ｋｆとはファセットを結晶成長面として成長した結晶領域をいう。また、高転位密度結晶領域２０ｈは、［０００１］方向の極性が低転位密度結晶領域２０ｋに対して反転しており、（０００−１）面を結晶成長面として成長した結晶領域である。
【００４４】
これに対して、図４を参照して、典型的なＧａＮ結晶基板２０ｐは、１−１００］方向に伸びる複数の第１ストライプ結晶領域からなる高転位密度結晶領域２０ｈを有するため、この高転位密度結晶領域２０ｈにより各低転位密度結晶領域２０ｋは二方を挟まれている。このため、各低転位密度結晶領域２０ｋの中央部に（０００１）面成長結晶領域２０ｋｃが形成され、二方の周辺部にはファセット成長結晶領域２０ｋｆが形成される。すなわち、本実施形態のＧａＮ結晶基板においては各低転位密度結晶領域の四方の周辺部にファセット成長結晶領域が形成されるのに対して、典型的なＧａＮ結晶基板においては各低転位密度結晶領域の二方の周辺部にしかファセット成長結晶領域が形成されない。このため、典型的なＧａＮ結晶基板は、本実施形態のＧａＮ結晶基板ほどＣ／Ｆ比を小さくすることができない。
【００４５】
上記の（０００１）面成長結晶領域２０ｋｃ、ファセット成長結晶領域２０ｋｆおよび高転位密度結晶領域２０ｈは、ＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍを蛍光顕微鏡で観察して、それらの明暗によって見分けることができる。すなわち、ＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍを蛍光顕微鏡で観察すると、（０００１）面成長結晶領域２０ｋｃが最も明るい第１明領域として見え、ファセット成長結晶領域２０ｋｆが最も暗い暗領域として見え、高転位密度結晶領域２０ｈは（０００１）面成長結晶領域に次いで明るい第２明領域として見える。
【００４６】
図１を参照して、本実施形態のＧａＮ結晶基板２０ｐは、特に制限はないが、低転位密度結晶領域２０ｋが、高転位密度結晶領域２０ｈにより囲まれている一領域当たりに０．１個／領域以上５．５個／領域以下の転位集中領域２０ｋｄを有することが好ましい。ＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋの一領域当たりの転位集中領域２０ｋｄの密度が、５．５個／領域より大きいとそのＧａＮ結晶基板２０ｐを用いて作製される半導体デバイスの耐電圧特性が低減するため半導体デバイスの歩留まりが低下し、０．１個／領域より小さいと低転位密度結晶領域２０ｋにおけるファセット成長結晶領域２０ｋｆの面積に対する（０００１）面成長結晶領域２０ｋｃの面積の比（Ｃ／Ｆ比）が高くなりそのＧａＮ結晶基板２０ｐを用いて作製される半導体デバイスのオン抵抗が高くなる。
【００４７】
図４を参照して、ストライプ状の高転位密度結晶領域２０ｈを有するＧａＮ結晶基板２０ｐは、低転位密度結晶領域２０ｋにおいて高転位密度結晶領域２０ｈに近い部分に転位集中領域２０ｋｄが多数観察された。特に、ストライプ状の高転位密度結晶領域間の距離Ｐ1−Ｗ1が４００μｍ以上のとき、すなわちストライプ状の低転位密度結晶領域２０ｋの幅が４００μｍ以上のとき、転位集中領域２０ｋｄの密度は増大した。
【００４８】
これに対して、図１を参照して、第１ストライプ結晶領域２０ｈｓおよび第２ストライプ結晶領域２０ｈｔを含む格子状の高転位密度結晶領域２０ｈを有するＧａＮ結晶基板２０ｐは、格子状の高転位密度結晶領域２０ｈ間の距離Ｐ1−Ｗ1，Ｐ2−Ｗ2が４００μｍ以上であっても、すなわち高転位密度結晶領域２０ｈにより囲まれている低転位密度結晶領域２０ｋの一領域の大きさが４００μｍ角（４００μｍ×４００μｍ）以上であっても、低転位密度結晶領域に観察される転位集中領域２０ｋｄの密度は少なく、たとえば、低転位密度結晶領域２０ｋの一領域当たりに、６個／領域以下、好ましくは０．１個／領域以上５．５個／領域以下とすることができる。
【００４９】
（実施形態２）
図１〜図３を参照して、本発明にかかるＧａＮ結晶基板の製造方法の一実施形態は、実施形態１のＧａＮ結晶基板の製造方法であり、以下の工程を備える。
【００５０】
図２を参照して、本実施形態のＧａＮ結晶基板の製造方法は、まず、ＧａＮ結晶基板の（０００１）面に対応する下地基板１０の面方位に対して０°以上３０°以下のオフ角を有する主面１０ｍを有する下地基板１０を準備する工程を備える。
【００５１】
下地基板１０は、主面１０ｍ上にＧａＮ結晶をエピタキシャル成長させることができるものであれば、特に制限はないが、結晶格子の不整合が小さい観点から、ＧａＡｓ基板、サファイア基板、ＳｉＣ基板などが好ましく用いられる。
【００５２】
ここで、ＧａＮ結晶基板の（０００１）面に対応する下地基板１０の面方位とは、（０００１）面を結晶成長面とするＧａＮ結晶を成長させることができる下地基板１０の面方位を意味し、下地基板１０の種類によって異なる。たとえば、下地基板１０が立方晶系の閃亜鉛鉱型の結晶構造を有するＧａＡｓ基板の場合は上記面方位は（１１１）Ａ面であり、下地基板１０が六方晶系または菱面体晶系のコランダム型の結晶構造を有するサファイア基板の場合は上記面方位は（０００１）面であり、下地基板１０が六方晶系のウルツ鉱型の結晶構造を有するＳｉＣ基板の場合は上記面方位は（０００１）面である。また、下地基板１０の主面１０ｍは、上記面方位に対して０°以上３０°以下のオフ角を有しているため、その上に（０００１）面を結晶成長面とするＧａＮ結晶を成長させることができる。
【００５３】
図２および図３を参照して、本実施形態のＧａＮ結晶基板の製造方法は、次いで、下地基板１０の主面１０ｍ上に、ＧａＮ結晶基板２０ｐの［１−１００］方向に対応する第１方向に伸びる複数の第１ストライプマスク１１ｓと、ＧａＮ結晶基板２０ｐの［１１−２０］方向に対応する第２方向に伸びる複数の第２ストライプマスク１１ｔとを含む格子状パターンを有するマスク１１を形成する工程を備える。
【００５４】
ここで、ＧａＮ結晶基板２０ｐの［１−１００］方向に対応する第１方向は、下地基板１０の種類によって異なり、下地基板１０がＧａＡｓ基板の場合は［１１−２］方向であり、下地基板１０がサファイア基板の場合は［１１−２０］方向であり、下地基板１０がＳｉＣ基板の場合は［１−１００］方向である。また、ＧａＮ結晶基板２０ｐの［１１−２０］方向に対応する第２方向は、下地基板１０の種類によって異なり、下地基板１０がＧａＡｓ基板の場合は［１−１０］方向であり、下地基板１０がサファイア基板の場合は［１−１００］方向であり、下地基板１０がＳｉＣ基板の場合は［１１−２０］方向である。また、マスク１１には、ＧａＮ結晶の成長を抑制する材料であれば特に制限なく、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4などが用いられる。また、マスク１１の形成方法は、特に制限はなく、たとえば、スパッタ法によりマスク層を形成した後、フォトリソグラフィ法により格子状パターンのマスク１１を形成することができる。
【００５５】
また、マスク１１における第１ストライプマスク１１ｓの幅ＷM1は、５μｍ以上１２０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上１００μｍ以下がより好ましい。第１ストライプマスク１１ｓの幅ＷM1が、５μｍより小さくなるとＧａＮ結晶２０の成長の際に高転位密度結晶領域２０ｈの第１ストライプ結晶領域２０ｈｓが消失する可能性が有り、１２０μｍより大きくなると成長させるＧａＮ結晶２０の低転位密度結晶領域２０ｋが小さくなる。マスク１１における第１ストライプマスク１１ｓのピッチＰM1は、２００μｍ以上１００００μｍ以下が好ましく、４００μｍ以上９５００μｍ以下がより好ましい。第１ストライプマスク１１ｓのピッチＰM1が、２００μｍより小さいと成長させるＧａＮ結晶２０の各々の低転位密度結晶領域２０ｋが小さくなり、１００００μｍより大きいと成長させるＧａＮ結晶２０の転位を集める効果が低減する。
【００５６】
また、マスク１１における第２ストライプマスク１１ｔの幅ＷM2は、５μｍ以上１２０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上１００μｍ以下がより好ましい。第２ストライプマスク１１ｔの幅ＷM2が、５μｍより小さくなるとＧａＮ結晶２０の成長の際に高転位密度結晶領域２０ｈの第２ストライプ結晶領域２０ｈｔが消失する可能性が有り、１２０μｍより大きくなると成長させるＧａＮ結晶２０の低転位密度結晶領域２０ｋが小さくなる。マスク１１における第２ストライプマスク１１ｔのピッチＰM2は、２００μｍ以上１００００μｍ以下が好ましく、４００μｍ以上９５００μｍ以下がより好ましい。第２ストライプマスク１１ｔのピッチＰM2が、２００μｍより小さいと成長させるＧａＮ結晶２０の各々の低転位密度結晶領域２０ｋが小さくなり、１００００μｍより大きいと成長させるＧａＮ結晶２０の転位を集める効果が低減する。
【００５７】
図２および図３を参照して、本実施形態のＧａＮ結晶基板の製造方法は、次いで、マスク１１が形成された下地基板１０の主面１０ｍ上にＧａＮ結晶２０を成長させる工程を備える。ＧａＮ結晶２０の成長方法には、特に制限はないが、結晶成長速度を高くできる観点から、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長）法、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相堆積）法などの気相法が好ましく用いられる。
【００５８】
ＧａＮ結晶２０を成長させる工程において、マスク１１上においてＧａＮ結晶２０は（０００−１）面成長して極性反転結晶領域が形成され、下地基板１０のマスク１１の開口部１１ｗの中央部上においてＧａＮ結晶２０は（０００１）面成長して（０００１）面成長結晶領域２０ｋｃが形成され、マスク１１の開口部１１ｗの周辺部上においてＧａＮ結晶２０はファセット成長してファセット成長結晶領域２０ｋｆが形成される。
【００５９】
ここで、（０００−１）面成長とは（０００−１）面２０ｄを結晶成長面として成長することをいい、（０００１）面成長とは（０００１）面２０ｃを結晶成長面として成長することをいい、ファセット成長とはファセット２０ｆを結晶成長面として成長することをいう。また、ファセット２０ｆとは（０００１）面２０ｃに対して傾きを有する面をいう。
【００６０】
ここで、マスク１１の開口部１１ｗの周辺部上においてファセット２０ｆが形成されるのは、マスク１１はＧａＮ結晶２０の成長を抑制するため、下地基板１０の主面１０ｍ上におけるＧａＮ結晶２０の成長はマスク１１の開口部１１ｗ上から始まり、また、マスク１１上におけるＧａＮ結晶の成長は開口部１１ｗ上におけるＧａＮ結晶の成長に比べて遅いため、と考えられる。
【００６１】
また、マスク１１の開口部１１ｗには、少なくとも下地基板１０の主面１０ｍが露出していればよい。たとえば、マスク１１の開口部の全面に下地基板の主面が露出していてもよく、マスクの開口部の一部の面に下地基板の主面が露出していてもよい。
【００６２】
マスクの開口部の一部の面に下地基板の主面を露出させる方法には、特に制限はなく、たとえば、図７および図８を参照して、マスクの開口部１１ｗに複数のミクロ開口部１２ｗを有する追加マスク１２を形成する方法がある。かかる方法によれば、ミクロ開口部１２ｗに下地基板の主面が露出する。ここで形成される追加マスク１２は、ＧａＮ結晶の成長の際にファセット成長を促進させるためのものであり、追加マスク１２上に極性反転結晶領域を形成されるものではない。かかる追加マスク１２の形成により、マスクの開口部１１ｗ上に成長させるＧａＮ結晶の転位密度をより低減することができる。
【００６３】
具体的には、図７を参照して、追加マスク１２の一例として、複数の六角形状のミクロ開口部１２ｗを有する六角格子状の追加マスク１２が挙げられる。六角格子状のミクロ開口部１２ｗの配置には特に制限はないが、均一な結晶成長を図る観点から、平面的に六方稠密となるように配置することが好ましい。特にここで、追加マスク１２の幅ＷNは０．５μｍ以上５μｍ未満が好ましい。追加マスク１２の幅ＷNは、０．５μｍより小さいとファセット成長を促進させる効果が低減し、５μｍ以上であると追加マスク１２上に極性反転結晶領域を形成する虞がある。また、ミクロ開口部１２ｗのピッチＰNは、２．０μｍ以上１０μｍ以下が好ましい。ミクロ開口部１２ｗのピッチＰNは、２．０μｍより小さいと結晶成長の初期に形成される結晶核が多くなるため、それらの結晶核同士が結合する際より多くの欠陥が生じてしまい、１０μｍより大きいと結晶成長の初期に形成される結晶核が大きくなるため、各結晶核の内部に応力が発生し、各結晶核の中央部と端部において面方位のずれが生じやすく、それらの各結晶核が成長して互いに結合する際に割れやすくなる。
【００６４】
ここで、六角形状のミクロ開口部１２ｗの配置の方向性には特に制限はなく、たとえば、図７（ａ）を参照して、互いに隣接するミクロ開口部１２ｗを、第１の方向および第１の方向に対して６０°の角度を有する方向に並べて配置することができる。また、図７（ｂ）を参照して、互いに隣接するミクロ開口部１２ｗを、第２の方向および第２の方向に対して６０°の角度を有する方向に並べて配置することができる。図７（ａ）に示すミクロ開口部１２ｗの配置は、各々のミクロ開口部の二辺が下地基板の第２方向に平行であるため、ＧａＮ結晶のファセット成長を促進させて転位密度をより低減させる観点から、好ましい。
【００６５】
また、図８を参照して、追加マスクの他の例として、複数のストライプ状のミクロ開口部１２ｗを有するストライプ状の追加マスク１２が挙げられる。ストライプ状のミクロ開口部１２ｗの配置には特に制限はないが、均一な結晶成長を図る観点から、周期的に配置することが好ましい。ここで、追加マスク１２の幅ＷNは０．５μｍ以上５μｍ未満が好ましい。追加マスク１２の幅ＷNは、０．５μｍより小さいとファセット成長を促進させる効果が低減し、５μｍ以上であると追加マスク１２上に極性反転結晶領域を形成する虞がある。また、ミクロ開口部１２ｗのピッチＰNは、２．０μｍ以上１０μｍ以下が好ましい。ミクロ開口部１２ｗのピッチＰNは、２．０μｍより小さいと結晶成長の初期に形成される結晶核が多くなるため、それらの結晶核同士が結合する際より多くの欠陥が生じてしまい、１０μｍより大きいと結晶成長の初期に形成される結晶核が大きくなるため、各結晶核の内部に応力が発生し、各結晶核の中央部と端部において面方位のずれが生じやすく、それらの各結晶核が成長して互いに結合する際に割れやすくなる。
【００６６】
ここで、図８（ａ）を参照して、互いに隣接する第２方向に伸びるストライプ状のミクロ開口部１２ｗを第１方向に並べて配置することができる。また、図８（ｂ）を参照して、互いに隣接する第１方向に伸びるストライプ状のミクロ開口部１２ｗを第２方向に並べて配置することができる。
【００６７】
上記図７および図８において、追加マスク１２には、ＧａＮ結晶の成長を抑制する材料であれば特に制限なく、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4などが用いられる。また、追加マスク１２の形成方法は、特に制限はなく、たとえば、スパッタ法によりマスク層を形成した後、フォトリソグラフィ法により六角格子状またはストライプ状のパターン形状を有する追加マスク１２を形成することができる。
【００６８】
上記のようなファセット成長により、マスクの開口部１１ｗ上に成長するＧａＮ結晶は、マスク１１の開口部１１ｗの中央部から周縁に向けて転位が伝搬する。このため、マスク１１の開口部１１ｗの中央部上に成長する（０００１）面成長結晶領域２０ｋｃおよびマスク１１の開口部１１ｗの周辺部上に成長するファセット成長結晶領域２０ｋｆの転位密度が減少して低転位密度結晶領域２０ｋが形成される。一方、マスク１１上にＧａＮ結晶２０の転位が集められ高転位密度結晶領域２０ｈが形成される。
【００６９】
図３を参照して、ＧａＮ結晶２０を成長させる工程において、マスク１１の第１ストライプマスク１１ｓ上には高転位密度結晶領域２０ｈの第１ストライプ結晶領域２０ｈｓが成長し、マスク１１の第２ストライプマスク１１ｔには高転位密度結晶領域２０ｈの第２ストライプ結晶領域２０ｈｔが成長する。ここで、高転位密度結晶領域２０ｈの結晶成長速度は、低転位密度結晶領域２０ｋの結晶成長速度に比べて小さいため、結晶成長厚さが大きくなるほど、第１ストライプ結晶領域の幅Ｗ1は第１ストライプマスクの幅ＷM1に比べて小さくなり、第２ストライプ結晶領域の幅Ｗ2は第２ストライプマスクの幅ＷM2に比べて小さくなる。また、一定の結晶成長厚さにおいて、第２ストライプマスクの幅ＷM2に対する第２ストライプ結晶領域の幅Ｗ2の減少率１００×（ＷM2−Ｗ2）／ＷM2（％）は第１ストライプマスクの幅ＷM1に対する第１ストライプ結晶領域の幅Ｗ1の減少率１００×（ＷM1−Ｗ1）／ＷM1（％）に比べて小さい。
【００７０】
図３を参照して、本実施形態のＧａＮ結晶基板の製造方法は、次いで、ＧａＮ結晶２０に下地基板１０の主面１０ｍに平行な主面２０ｍを形成する工程を備える。かかる工程により、ＧａＮ結晶２０から実施形態１のＧａＮ結晶基板２０ｐが得られる。ここで、ＧａＮ結晶２０に下地基板１０の主面１０ｍに平行な主面２０ｍを形成する方法には、特に制限はなく、ＧａＮ結晶２０から下地基板１０の主面１０ｍに平行な複数の面で切り出して、切り出し面を研削および／または研磨して主面２０ｍを形成する方法、または、ＧａＮ結晶２０の結晶成長表面を研削および／または研磨して主面２０ｍを形成する方法などが挙げられる。
【００７１】
本実施形態のＧａＮ結晶基板の製造方法において、下地基板１０の主面１０ｍ上に形成する第１ストライプマスク１１ｓまたは第２ストライプマスク１１ｔは、少なくとも１箇所で不連続とすることができる。第１ストライプマスク１１ｓを不連続とすることにより、第１ストライプ結晶領域２０ｈｓが不連続なＧａＮ結晶基板２０ｐが得られる（図示せず）。また、第２ストライプマスク１１ｔを不連続とすることにより（図１１を参照）、第２ストライプ結晶領域２０ｈｔが不連続なＧａＮ結晶基板２０ｐが得られる（図１０を参照）。
【００７２】
主面２０ｍが（０００１）面に対して小さなオフ角（たとえば０°以上０．７°以下のオフ角）を有するＧａＮ結晶基板を作製する場合は、主面２０ｍ上にエピタキシャル異常成長領域３０ｅｉを形成することなくＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層を成長させることができるＧａＮ結晶基板２０ｐが得られる観点から、下地基板１０の主面１０ｍ上に形成する第１ストライプマスク１１ｓまたは第２ストライプマスク１１ｔは、少なくとも１箇所で不連続とすることが好ましい。
【００７３】
ここで、少なくとも１箇所を不連続にするマスク１１は、第１ストライプマスク１１ｓまたは第２ストライプマスク１１ｔのいずれか一方であれば、特に制限はないが、作製するＧａＮ結晶基板２０ｐのオフ角がより大きくなる方向に垂直な方向に対応する方向に伸びるストライプマスクであることが好ましい。
【００７４】
図１１を参照して、下地基板１０の主面１０ｍ上に形成する第１ストライプマスク１１ｓまたは第２ストライプマスク１１ｔの不連続部分の長さＬMWは、特に制限はないが、１μｍ以上２００μｍ以下が好ましく、２μｍ以上１００μｍ以下がより好ましい。不連続部分の長さＬMWが、１μｍより小さいとＧａＮ結晶基板上に成長されるＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層に形成される各エピタキシャル異常成長領域が繋がってしまいエピタキシャル成長異常が緩和されず、２００μｍより大きいとＧａＮ結晶基板およびエピタキシャル層の転位密度の低減が十分でなくなる。また、第１ストライプマスク１１ｓまたは第２ストライプマスク１１ｔの連続部分の長さＬMは、特に制限はないが、５μｍ以上１４０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上４０μｍ以下がより好ましい。不連続部分の長さＬMが、５μｍより小さいとＧａＮ結晶基板の高転位密度結晶領域に収まっていた転位が高転位密度結晶領域から低転位密度結晶領域に漏れ出し、１４０μｍより大きいと各低転位密度結晶領域の大きさが小さくなり、得られる各デバイスの大きさが小さくなる。
【００７５】
なお、ＧａＮ結晶２０の成長においては、第１ストライプマスク１１ｓ上に成長する高転位密度結晶領域２０ｈの第１ストライプ結晶領域２０ｈｓおよび第２ストライプマスク１１ｔ上に成長する高転位密度結晶領域２０ｈの第２ストライプ結晶領域２０ｈｔの結晶成長速度は、下地基板１０上に成長する低転位密度結晶領域２０ｋの結晶成長速度に比べて小さい。このため、ＧａＮ結晶基板２０ｐの第１ストライプ結晶領域２０ｈｓまたは第２ストライプ結晶領域２０ｈｔの不連続部分の長さＬWは、一般的に、第１ストライプマスク１１ｓまたは第２ストライプマスク１１ｔの不連続部分の長さＬMW以下である。また、ＧａＮ結晶基板２０ｐの第１ストライプ結晶領域２０ｈｓまたは第２ストライプ結晶領域２０ｈｔの連続部分の長さＬは、一般的に、第１ストライプマスク１１ｓまたは第２ストライプマスク１１ｔの連続部分の長さＬM以下である。
【００７６】
（実施形態３）
図１２を参照して、本発明にかかる半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板の一実施形態は、実施形態１のＧａＮ結晶基板２０ｐとＧａＮ結晶基板２０ｐ上に形成されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０とを含み、ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０は、ＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋの直上方に形成される低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋと、ＧａＮ結晶基板２０ｐの高転位密度結晶領域２０ｈの直上方に形成される高転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｈとを含む。
【００７７】
本実施形態の半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板３３は、ＧａＮ結晶基板２０ｐの直上方（基板の主面にほぼ垂直な上方向）に成長する少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０は、ＧａＮ結晶基板２０ｐの転位を引き継ぐため、ＧａＮ結晶基板２０ｐの高転位密度結晶領域２０ｈの直上方には転位密度が高い高転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｈが形成されるが、ＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋの直上方は転位密度が低い低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋが形成される。
【００７８】
ＧａＮ結晶基板２０ｐ上に少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０を形成する方法には、特に制限はないが、デバイス用途の結晶性の良いエピタキシャル層が比較的容易に得られる観点から、ＭＯＣＶＤ法などが好ましい。
【００７９】
（実施形態４）
図１６および図１８を参照して、本発明にかかる半導体デバイスの一実施形態は、実施形態１のＧａＮ結晶基板２０ｐと、ＧａＮ結晶基板２０ｐの一方の主面２０ｍ上に形成されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０，７０と、ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０，７０の主面３０ｍ，７０ｍ上およびＧａＮ結晶基板２０ｐの他方の主面２０ｎ上の少なくともいずれかに形成されている電極４１，４２，８１，８２とを含み、ＧａＮ結晶基板２０ｐは、大きさが４００μｍ角以上で、転位密度が１×１０7ｃｍ-2未満である。ＧａＮ結晶基板２０ｐの一方の主面２０ｍ上に少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０，７０形成する方法には、特に制限はないが、デバイス用途の結晶性の良いエピタキシャル層が比較的容易に得られる観点から、ＭＯＣＶＤ法などが好適に用いられる。また、電極４１，４２，８１，８２を形成する方法には、通常、ＥＢ（電子ビーム）蒸着法、抵抗加熱蒸着法、スパッタ蒸着法などが用いられる。
【００８０】
本実施形態のチップ化された半導体デバイス４０ｃ，８０ｃは、基板として含まれるＧａＮ結晶基板２０ｐは、大きさが４００μｍ角以上で、ＣＬ（カソードルミネッセンス）観察を行っても転位が１×１０7ｃｍ-2以上に局在的に集中した転位集中領域２０ｋｄが認められず、転位密度が１×１０7ｃｍ-2未満の低転位密度結晶領域２０ｋのみで形成されている。このため、チップ化された半導体デバイス４０ｃ，８０ｃの耐電圧特性が高い。
【００８１】
図１６および図１８を参照して、本実施形態の半導体デバイス４０ｃ，８０ｃにおいて、ＧａＮ結晶基板２０ｐは、（０００１）面成長結晶領域２０ｋｃとファセット成長結晶領域２０ｋｆとを含み、ＧａＮ結晶基板２０ｐの一方の主面２０ｍにおいて、ファセット成長結晶領域２０ｋｆの面積に対する（０００１）面成長結晶領域２０ｋｃの面積の比（以下、Ｃ／Ｆ比ともいう。）は、０．２以上０．７以下であることが好ましく、０．２以上０．５以下であることがより好ましい。
【００８２】
（０００１）面成長結晶領域２０ｋｃに比べてファセット成長結晶領域２０ｋｆは、Ｏ（酸素）などの不純物が取り込まれやすく、そのキャリア濃度が大きくなるため、比抵抗が低い。したがって、Ｃ／Ｆ比が低くなるほど、半導体デバイスのオン抵抗を低減でき、半導体デバイスにより大電流を印加できる。一方、Ｃ／Ｆが低くなりすぎると、低転位密度結晶領域２０ｋの転位を高転位密度結晶領域２０ｈに押し出すことが困難となり、低転位密度結晶領域２０ｋの転位密度の低減が困難となる。
【００８３】
本実施形態の半導体デバイス４０ｃ，８０ｃは、以下の２つの具体例を含む。図１６を参照して、本実施形態の一例たる半導体デバイス４０ｃは、ＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）である。半導体デバイス４０ｃは、大きさが４００μｍ角以上で転位密度が１×１０7ｃｍ-2未満であるＧａＮ結晶基板２０ｐの一方の主面２０ｍ上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０としてＧａＮ層が形成されている。かかるＧａＮ結晶基板２０ｐは転位密度が１×１０7ｃｍ-2未満の低転位密度結晶領域２０ｋのみで形成されている。このため、かかる低転位密度結晶領域２０ｋ上に形成されるＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０の低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋの転位密度は１×１０7ｃｍ-2未満となる。上記低転位密度結晶領域２０ｋおよび低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋの転位密度は、低いほど好ましく、たとえば、１×１０6ｃｍ-2以下が好ましい。また、ＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）上には、ショットキー電極４１として、第１層４１ａおよび第２層４１ｂが形成されている。また、ＧａＮ結晶基板２０ｐの他方の主面２０ｎ上にオーミック電極４２が形成されている。
【００８４】
なお、図１６においては、ショットキー電極４１は、（０００１）面成長結晶領域２０ｋｃおよびファセット成長結晶領域２０ｋｆの２領域の直上方の領域に広がって形成されているが、（０００１）面成長結晶領域２０ｋｃの領域内の直上方の領域内に形成されていてもよい。
【００８５】
図１８を参照して、本実施形態の他の例たる半導体デバイス８０ｃは、ＬＥＤ（発光ダイオード）である。半導体デバイス８０ｃは、大きさが４００μｍ角以上で転位密度が１×１０7ｃｍ-2未満であるＧａＮ結晶基板２０ｐの一方の主面２０ｍ上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層７０として、ｎ型ＧａＮ層７１、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層７２、発光層７３、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層７４、ｐ型ＧａＮ層７５が順次形成されている。かかるＧａＮ結晶基板２０ｐは転位密度が１×１０7ｃｍ-2未満の低転位密度結晶領域２０ｋのみで形成されている。
【００８６】
このため、かかる低転位密度結晶領域２０ｋ上に形成されるＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層７０の低転位密度エピタキシャル結晶領域７０ｋ（詳細には、図１９を参照して、ｎ型ＧａＮ層７１、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層７２、発光層７３、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層７４およびｐ型ＧａＮ層７５のそれぞれの低転位密度エピタキシャル結晶領域７１ｋ，７２ｋ，７３ｋ，７４ｋ，７５ｋ）の転位密度は１×１０7ｃｍ-2未満となる。上記低転位密度結晶領域２０ｋおよび低転位密度エピタキシャル結晶領域７０ｋの転位密度は、低いほど好ましく、たとえば、１×１０6ｃｍ-2以下が好ましい。
【００８７】
また、ｐ型ＧａＮ層７５上にｐ側電極８１が形成されている。また、ＧａＮ結晶基板２０ｐの他方の主面２０ｎ上にｎ側電極８２が形成されている。なお、発光層７３は、たとえば、厚さ１５ｎｍのＧａＮ障壁層と厚さ３ｎｍのＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ井戸層とを交互に積層した３重井戸構造のＭＱＷ（多重量子井戸）構造としてもよい。
【００８８】
なお、図１８においては、ｐ側電極８１およびｎ側電極８２は、それぞれ（０００１）面成長結晶領域２０ｋｃおよびファセット成長結晶領域２０ｋｆの２領域の直上方および直下方の領域に広がって形成されているが、それぞれ（０００１）面成長結晶領域２０ｋｃの領域内の直上方および直下方の領域内に形成されていてもよい。
【００８９】
（実施形態５）
図１５〜図１９を参照して、本発明にかかる半導体デバイスの製造方法の一実施形態は、実施形態１のＧａＮ結晶基板２０ｐを準備する工程と、ＧａＮ結晶基板２０ｐ上に少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０，７０を成長させる工程と、ＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋの直上方および直下方の領域内であってＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０，７０の主面３０ｍ，７０ｍ上およびＧａＮ結晶基板２０ｐの他方の主面２０ｎ上の少なくともいずれかに電極４１，４２，８１，８２を形成する工程と、を備える。
【００９０】
かかる工程を備えることにより、得られる半導体デバイス４０，４０ｃ，８０，８０ｃ（ウエハ状の半導体デバイス４０，８０およびチップ化された半導体デバイス４０ｃ，８０ｃ）は、実施形態１のＧａＮ結晶基板２０ｐと、ＧａＮ結晶基板２０ｐ上に形成された少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０，７０を含む。ここで、実施形態１のＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋは、高転位密度結晶領域２０ｈにより囲まれている一領域当たりに０．１個／領域以上５．５個／領域以下の転位集中領域を有する。また、かかるＧａＮ結晶基板２０ｐ上に形成された少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０，７０は、実施形態１のＧａＮ結晶基板２０ｐの高転位密度結晶領域２０ｈの直上方に形成されている転位密度が高い高転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｈ，７０ｈと、ＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋ上に形成されている転位密度が低い低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋ，７０ｋとを有する。また、ＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋの直上方および直下方の領域４０ｋ，８０ｋ内において作用する。このため、本実施形態の製造方法により、耐電圧が高いなどの優れたデバイス特性を有する半導体デバイスが高い歩留まりで得られる。
【００９１】
本実施形態の半導体デバイスの製造方法において、ウエハ状の半導体デバイス４０，８０を、各半導体デバイスを構成するＧａＮ結晶基板２０ｐ、ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０，７０および電極４１，４２，８１，８２がすべてＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋの直上方および直下方の領域４０ｋ，８０ｋ内に納まるように、ウエハ状の半導体デバイス４０，８０を分割線４０ｂ，８０ｂで分割してチップ化された半導体デバイス４０ｃ，８０ｃが得られる。
【００９２】
本実施形態の半導体デバイス４０，４０ｃ，８０，８０ｃの製造方法は、以下の２つの具体例を含む。図１５および図１６を参照して、本実施形態の一例たる半導体デバイス４０，４０ｃの製造方法は、ＳＢＤの製造方法である。以下に、具体的に説明する。
【００９３】
まず、実施形態２の製造方法により、実施形態１のＧａＮ結晶基板２０ｐを準備する（ＧａＮ結晶基板準備工程）。かかるＧａＮ結晶基板２０ｐは、低転位密度結晶領域２０ｋの転位密度が低いほど好ましく、たとえば１ × １０8ｃｍ-2以下が好ましく、１×１０6ｃｍ-2以下がより好ましい。
【００９４】
次に、ＧａＮ結晶基板２０ｐの一方の主面２０ｍ上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０としてたとえばＧａＮ層を成長させる（半導体エピタキシャル層成長工程）。成長方法は、特に制限はないが、デバイス用途の結晶性の良いエピタキシャル層が比較的容易に得られる観点から、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相堆積）法などが好ましい。こうして得られるＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）の転位密度は、ＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋ上に形成される低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋにおいて、好ましくは１×１０7ｃｍ-2未満であり転位集中領域がなく、より好ましくは１×１０6ｃｍ-2以下である。
【００９５】
こうして得られるＧａＮ結晶基板２０ｐ上に形成されたＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）は、ＧａＮ結晶基板２０ｐの高転位密度結晶領域２０ｈの直上方に形成されている転位密度が高い高転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｈと、ＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋ上に形成されている転位密度が低い低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋとを有する。
【００９６】
次に、ＧａＮ結晶基板２０ｐの他方の主面２０ｎ上に、オーミック電極４２を形成する（オーミック電極形成工程）。具体的には、たとえば以下の工程を実施する。まず、ＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｎを有機洗浄および塩酸で洗浄する。その後、たとえばＥＢ（電子ビーム）蒸着法、抵抗加熱蒸着法などにより、Ｔｉ、Ａｌ、Ａｕなどの金属材料の層を主面２０ｎの全体に形成する。その後、たとえば、窒素雰囲気下で約２分間６００℃で熱処理して、金属材料層の合金化を行ない、オーミック電極４２を形成する。
【００９７】
次に、ＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋの直上方および直下方の領域４０ｋ内であってＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）上に、ＮｉまたはＮｉ合金で形成される第１層４１ａを含むショットキー電極４１を形成する（ショットキー電極形成工程）。ここで、図１５においては、ショットキー電極４１は、（０００１）面成長結晶領域２０ｋｃおよびファセット成長結晶領域２０ｋｆの２領域の直上方の領域に広がって形成されているが、（０００１）面成長結晶領域２０ｋｃの領域内の直上方の領域内に形成されていてもよい。具体的には、たとえば以下の工程を実施する。フォトリソグラフィーにより、ＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）の主面３０ｍ上に、ＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋの直上方および直下方の領域４０ｋ内に位置する円形の開口部を有するレジストを形成する（図示せず）。その後、塩酸洗浄によるＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）の表面処理を、室温で３分間行なう。次いで、ショットキー電極４１となるべき金属層を形成する。まず、ショットキー電極４１の第１層４１ａとなるべきＮｉまたはＮｉ合金で形成される第１金属層を形成し、かかる第１金属層上に、第２層４１ｂとなるべきＡｕで形成される第２金属層を形成することが好ましい。かかる金属層は、任意の方法で形成でき、たとえば、第１金属層をＥＢ法により形成し、第２金属層を抵抗加熱蒸着法により形成できる。その後、レジストを除去する際に、レジスト上に成膜された金属層は同時に除去され（リフトオフ）、ショットキー電極４１となるべき金属層が形成される。かかる金属層は、その平面形状が円形となるように形成することができる。
【００９８】
その後、この金属層を熱処理することにより、第１層４１ａを含むショットキー電極４１が得られる。このとき、ＮｉまたはＮｉ合金から形成される第１層４１ａのバリアハイトを増加することができるので、ショットキー電極４１のバリアハイトは高くなる。かかる金属層の熱処理は、第１層４１ａのバリアハイトを短時間で増加させる観点から、好ましくは３００℃以上６００℃以下、より好ましくは４００℃以上５５０℃以下で行われる。なお、上記熱処理により、ショットキー電極４１のバリアハイトを上昇できる第２金属層として金などの材料が挙げられる。また、上記の熱処理は、窒素を含む雰囲気で行うことが好ましい。Ｎ原子は低いエネルギーで遷移しやすいので、ＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）に熱が加えられると、ＧａＮ層の主面３０ｍにおいてこの熱処理をする雰囲気に露出している領域からＮ原子が抜けやすい。しかし、熱処理する雰囲気に窒素が含まれていると、ＧａＮ層からＮ原子が抜けにくくなり、またＧａＮ層から抜けたＮ原子を補うことができる。このため、ＧａＮ層から抜けるＮ原子を抑制することができる。このため、熱処理を行なってもＧａＮ層にＮ原子が抜けることに起因した転位などの欠陥が形成されることを抑制することができる。したがって、逆方向リーク電流の増加を抑制することができる。また熱処理では、大気圧の雰囲気で金属層を熱処理することが好ましい。なお、加圧雰囲気で金属層を熱処理してもよい。
【００９９】
また、ショットキー電極４１を形成する工程において、金属層の形成と、熱処理とを並行して行なうことができる。具体的には、たとえばＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）の主面３０ｍに金属層を形成し、ＧａＮ結晶基板２０ｐの他方の主面２０ｎ側から加熱する。これにより、ＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｎからＧａＮ層の主面３０ｍ上に形成される金属層を熱処理することができる。ＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｎ側から加熱する方法は、特に限定されず、たとえばレーザ光などにより加熱する方法、ＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｎ側をサセプタに載置して、サセプタに取り付けた熱電対などの加熱部材により加熱する方法などが挙げられる。なお、金属層の形成と熱処理とは、少なくとも一部の工程を同時に行なうことができればよい。こうして、ＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋの直上方および直下方の領域４０ｋ内において作用するウエハ状のＳＢＤ（ウエハ状の半導体デバイス４０）が得られる。
【０１００】
次に、上記ウエハ状のＳＢＤ（ウエハ状の半導体デバイス４０）を、各ＳＢＤを構成するＧａＮ結晶基板２０ｐ、ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０、ショットキー電極４１およびオーミック電極４２がすべてＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋの直上方および直下方の領域４０ｋ内に納まるように、ウエハ状のＳＢＤ（ウエハ状の半導体デバイス４０）を分割線４０ｂで分割してチップ化されたＳＢＤ（チップ化された半導体デバイス４０ｃ）が得られる。
【０１０１】
図１７〜図１９を参照して、本実施形態の一例たる半導体デバイス８０，８０ｃの製造方法は、ＬＥＤの製造方法である。以下に、具体的に説明する。
【０１０２】
まず、実施形態２の製造方法により、実施形態１のＧａＮ結晶基板２０ｐを準備する（ＧａＮ結晶基板準備工程）。かかるＧａＮ結晶基板２０ｐは、低転位密度結晶領域２０ｋの転位密度が低いほど好ましく、たとえば１×１０7ｃｍ-2未満が好ましく、１×１０6ｃｍ-2以下がより好ましい。
【０１０３】
次に、ＧａＮ結晶基板２０ｐの一方の主面２０ｍ上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層７０として、ｎ型ＧａＮ層７１、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層７２、発光層７３、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層７４、ｐ型ＧａＮ層７５を順次成長させる（半導体エピタキシャル層成長工程）。成長方法は、特に制限はないが、デバイス用途の結晶性の良いエピタキシャル層が比較的容易に得られる観点から、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相堆積）法などが好ましい。
【０１０４】
こうして得られるＧａＮ結晶基板２０ｐ上に形成された少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層７０は、ＧａＮ結晶基板２０ｐの高転位密度結晶領域２０ｈの直上方に形成されている転位密度が高い高転位密度エピタキシャル結晶領域７０ｈ（詳細には、図１９を参照して、ｎ型ＧａＮ層７１、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層７２、発光層７３、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層７４およびｐ型ＧａＮ層７５のそれぞれの高転位密度エピタキシャル結晶領域７１ｈ，７２ｈ，７３ｈ，７４ｈ，７５ｈ）と、ＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋ上に形成されている転位密度が低い低転位密度エピタキシャル結晶領域７０ｋ（詳細には、図１９を参照して、ｎ型ＧａＮ層７１、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層７２、発光層７３、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層７４およびｐ型ＧａＮ層７５のそれぞれの低転位密度エピタキシャル結晶領域７１ｋ，７２ｋ，７３ｋ，７４ｋ，７５ｋ）と、を有する。
【０１０５】
次に、ＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋの直上方および直下方の領域８０ｋ内であってｐ型ＧａＮ層７５（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層７０の最上層）上にｐ側電極８１を形成する（ｐ側電極形成工程）。次いで、ＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋの直上方および直下方の領域８０ｋ内であってＧａＮ結晶基板２０ｐの他方の主面２０ｎ上にｎ側電極を形成する（ｎ側電極形成工程）。ここで、図１７においては、ｐ側電極８１およびｎ側電極８２は、それぞれ（０００１）面成長結晶領域２０ｋｃおよびファセット成長結晶領域２０ｋｆの２領域の直上方および直下方の領域に広がって形成されているが、それぞれ（０００１）面成長結晶領域２０ｋｃの領域内の直上方および直下方の領域内に形成されていてもよい。こうして、ＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋの直上方および直下方の領域４０ｋ，８０ｋ内において作用するウエハ状のＬＥＤ（ウエハ状の半導体デバイス８０）が得られる。
【０１０６】
次に、上記ウエハ状のＬＥＤ（ウエハ状の半導体デバイス８０）を、各ＬＥＤを構成するＧａＮ結晶基板２０ｐ、ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層７０、ｐ側電極８１、およびｎ側電極８２がすべてＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋの直上方および直下方の領域８０ｋ内に納まるように、ウエハ状のＬＥＤ（ウエハ状の半導体デバイス８０）を分割線８０ｂで分割してチップ化されたＬＥＤ（チップ化された半導体デバイス８０ｃ）が得られる。
【実施例】
【０１０７】
［実施例Ａ］
まず、実施例Ａとして、下地基板１０としてＧａＡｓ基板またはサファイア基板を用いてＧａＮ結晶基板２０ｐを製造した実施例について説明する。実施例Ａは、以下の実施例Ａ１〜Ａ１９および比較例ＲＡ１〜ＲＡ３を含む。
【０１０８】
（実施例Ａ１）
１．下地基板の準備
図２を参照して、下地基板１０として主面１０ｍが（１１１）Ａ面である直径２インチ（５０．８ｍｍ）で厚さ５００μｍのＧａＡｓ基板を準備した。
【０１０９】
２．マスクの形成
図２を参照して、次に、ＧａＡｓ基板（下地基板１０）の主面１０ｍ上に、スパッタ法により厚さ０．１μｍのＳｉＯ2マスク層を形成した後、フォトリソグラフィ法により、格子状パターンを有するＳｉＯ2マスク１１を形成した。このＳｉＯ2マスク１１は、ＧａＳａ基板（下地基板１０）の［１１−２］方向（第１方向）に伸びる複数の第１ストライプマスク１１ｓと［１−１０］方向（第２方向）に伸びる複数の第２ストライプマスク１１ｔとを含み、第１ストライプマスク１１ｓは幅ＷM1が４０μｍでピッチＰM1が４００μｍであり、第２ストライプマスク１１ｔは幅ＷM2が４０μｍでピッチＰM2が４００μｍであった。
【０１１０】
また、上記ＳｉＯ2マスク１１の形成と同時に、マスク１１の開口部１１ｗに、図７（ａ）に示すように互いに隣接するミクロ開口部１２ｗがＧａＡｓ基板（下地基板１０）の［１１−２］方向（第１の方向）およびその第１の方向に対して６０°の角度を有する方向に並べて配置された複数の六角形状のミクロ開口部１２ｗを有するＳｉＯ2の六角格子状の追加マスク１２を形成した。追加マスク１２の幅ＷNは２μｍであり、ミクロ開口部１２ｗのピッチＰNは５μｍであった。
【０１１１】
３．ＧａＮ結晶の成長
図２および図３を参照して、次に、ＧａＡｓ基板（下地基板１０）のＳｉＯ2マスク１１およびＳｉＯ2の追加マスク１２が形成された主面１０ｍ上に、ＨＶＰＥ法により厚さ６０ｎｍのＧａＮバッファ層を成長させた。このバッファ層の成長条件は、成長温度を４９０℃、Ｇａ融液に接触させてＧａ塩化物ガスを発生させるＨＣｌガスの分圧を２×１０-3ａｔｍ（０．２０２６ｋＰａ）、Ｇａ塩化物ガスと反応してＧａＮを生成させるＮＨ3ガスの分圧を０．２ａｔｍ（２０．２６ｋＰａ）とした。次いで、ＧａＮバッファ層上に、ＨＶＰＥ法により厚さ６ｍｍのＧａＮ結晶を成長させた。このＧａＮ結晶の成長条件は、成長温度を１０３０℃、Ｇａ融液に接触させてＧａ塩化物ガスを発生させるＨＣｌガスの分圧を２×１０-2ａｔｍ（２．０２６ｋＰａ）、Ｇａ塩化物ガスと反応してＧａＮを生成させるＮＨ3ガスの分圧を０．３ａｔｍ（３０．３９ｋＰａ）とした。また、結晶にＯ（酸素）をドーピングするためのＯ2ガスの分圧を０．００６５ａｔｍ（６５９Ｐａ）とした。
【０１１２】
４．ＧａＮ結晶基板の作製
図３を参照して、次に、得られたＧａＮ結晶２０をＧａＡｓ基板の主面１０ｍに平行な複数の面でスライスして厚さ５００μｍの複数のＧａＮ結晶基板２０ｐを得た。
【０１１３】
得られた複数のＧａＮ結晶基板において任意の低転位密度結晶領域における転位密度を測定し、かかる転位密度が１×１０6ｃｍ-2以下のものを良基板としたところ、ＧａＮ結晶からの良基板の取れ枚数は５枚であった。良基板とされたＧａＮ結晶基板について、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の平均の転位密度は、それぞれ１．０２×１０4ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、極めて低転位密度の結晶領域を有するＧａＮ結晶基板が得られた。かかる転位密度の測定は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）に装着したＣＬ（カソードルミネッセンス）を用いて、ＧａＮ結晶基板の主面における任意の低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域について５０μｍ×５０μｍの領域毎に暗点として観察される転位の数を測定することにより密度を算出した。
【０１１４】
また、ＧａＮ結晶基板の主面において、その中心点と、中心点から［１−１００］方向に２０ｍｍ離れた点、および中心点から［１１−２０］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位を、Ｘ線回折によるＧａＮ結晶の（０００２）面に関するω−ロッキングカーブ測定により測定した。主面の中心点における面方位は（０００１）であり、中心点における面方位に対する中心点から［１−１００］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第１ずれ角）は０．０３°であり、中心点における面方位に対する中心点から［１１−２０］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第２ずれ角）は０．０６°であり、主面における面方位のずれ角は極めて小さかった。
【０１１５】
また、ＧａＮ結晶基板のキャリア濃度は、ホール測定によれば、６．８０×１０18ｃｍ-3であった。
【０１１６】
また、ＧａＮ結晶基板の主面を蛍光顕微鏡で観察することにより、主面における（０００１）面成長結晶領域、ファセット成長結晶領域および高転位密度結晶領域を識別した。かかる蛍光顕微鏡により観察から算出されたファセット成長結晶領域の面積に対する（０００１）面成長結晶領域の面積の比（Ｃ／Ｆ比）は、０．４８であり、基板全体の比抵抗を低くできた。
【０１１７】
また、図３を参照して、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第１ストライプ結晶領域２０ｈｓは、蛍光顕微鏡により観察したところ、ピッチＰ1が４００μｍであり、結晶成長開始面２０ｂから１ｍｍ成長した面（成長厚さ１ｍｍ面という、以下同じ）および５．５ｍｍ成長した面（成長厚さ５．５ｍｍ面という、以下同じ）における幅Ｗ1がそれぞれ３５．８μｍおよび１３．０μｍであった。また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第２ストライプ結晶領域２０ｈｔは、蛍光顕微鏡により観察したところ、ピッチＰ2が４００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ2がそれぞれ３９．０μｍおよび２６．０μｍであった。結果を表１にまとめた。
【０１１８】
（実施例Ａ２）
実施例Ａ１と同様の下地基板を準備し、第１および第２ストライプマスクのピッチＰM1およびＰM2をそれぞれ８００μｍとしたこと以外は、実施例Ａ１と同様にしてマスクを形成し、ＧａＮ結晶を成長させて、ＧａＮ結晶基板を作製した。
【０１１９】
ＧａＮ結晶からの良基板の取れ枚数は５枚であった。良基板とされたＧａＮ結晶基板について、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の平均の転位密度は、それぞれ２．００×１０4ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、極めて低転位密度の結晶領域を有するＧａＮ結晶基板が得られた。
【０１２０】
これらのＧａＮ結晶基板の主面の中心点における面方位は（０００１）であり、中心点における面方位に対する中心点から［１−１００］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第１ずれ角）は０．０４°であり、中心点における面方位に対する中心点から［１１−２０］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第２ずれ角）は０．０７°であり、主面における面方位のずれ角は極めて小さかった。また、ＧａＮ結晶基板のキャリア濃度は、６．４０×１０18ｃｍ-3であった。また、ＧａＮ結晶基板の主面においてファセット成長結晶領域の面積に対する（０００１）面成長結晶領域の面積の比（Ｃ／Ｆ比）は０．４４であり、基板全体の比抵抗を低くできた。
【０１２１】
また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第１ストライプ結晶領域２０ｈｓは、ピッチＰ1が８００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ1がそれぞれ３５．８μｍおよび１３．０μｍであった。また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第２ストライプ結晶領域２０ｈｔは、ピッチＰ2が８００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ2がそれぞれ３９．０μｍおよび２６．０μｍであった。結果を表１にまとめた。
【０１２２】
（実施例Ａ３）
実施例Ａ１と同様の下地基板を準備し、第１および第２ストライプマスクのピッチＰM1およびＰM2をそれぞれ１５００μｍとしたこと以外は、実施例Ａ１と同様にして下地基板を準備し、マスクを形成し、ＧａＮ結晶を成長させて、ＧａＮ結晶基板を作製した。
【０１２３】
ＧａＮ結晶からの良基板の取れ枚数は４枚であった。良基板とされたＧａＮ結晶基板について、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の平均の転位密度は、それぞれ６．７５×１０4ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、極めて低転位密度の結晶領域を有するＧａＮ結晶基板が得られた。
【０１２４】
これらのＧａＮ結晶基板の主面の中心点における面方位は（０００１）であり、中心点における面方位に対する中心点から［１−１００］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第１ずれ角）は０．０６°であり、中心点における面方位に対する中心点から［１１−２０］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第２ずれ角）は０．１１°であり、主面における面方位のずれ角は極めて小さかった。また、ＧａＮ結晶基板のキャリア濃度は、６．５５×１０18ｃｍ-3であった。
また、ＧａＮ結晶基板の主面においてファセット成長結晶領域の面積に対する（０００１）面成長結晶領域の面積の比（Ｃ／Ｆ比）は０．４１であり、（０００１）面成長結晶領域の面積に比べてファセット成長結晶領域の面積が大きかった。
【０１２５】
また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第１ストライプ結晶領域２０ｈｓは、ピッチＰ1が１５００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ1がそれぞれ３５．８μｍおよび１３．０μｍであった。また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第２ストライプ結晶領域２０ｈｔは、ピッチＰ2が１５００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ2がそれぞれ３９．０μｍおよび２６．０μｍであった。結果を表１にまとめた。
【０１２６】
（実施例Ａ４）
実施例Ａ１と同様の下地基板を準備し、第１および第２ストライプマスクのピッチＰM1およびＰM2をそれぞれ２０００μｍとしたこと以外は、実施例Ａ１と同様にしてマスクを形成し、ＧａＮ結晶を成長させて、ＧａＮ結晶基板を作製した。
【０１２７】
ＧａＮ結晶からの良基板の取れ枚数は４枚であった。良基板とされたＧａＮ結晶基板について、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の平均の転位密度は、それぞれ１．６０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、極めて低転位密度の結晶領域を有するＧａＮ結晶基板が得られた。
【０１２８】
これらのＧａＮ結晶基板の主面の中心点における面方位は（０００１）であり、中心点における面方位に対する中心点から［１−１００］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第１ずれ角）は０．０６°であり、中心点における面方位に対する中心点から［１１−２０］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第２ずれ角）は０．１２°であり、主面における面方位のずれ角は極めて小さかった。また、ＧａＮ結晶基板のキャリア濃度は、６．１１×１０18ｃｍ-3であった。また、ＧａＮ結晶基板の主面においてファセット成長結晶領域の面積に対する（０００１）面成長結晶領域の面積の比（Ｃ／Ｆ比）は０．３９であり、基板全体の比抵抗を低くできた。
【０１２９】
また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第１ストライプ結晶領域２０ｈｓは、ピッチＰ1が２０００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ1がそれぞれ３５．８μｍおよび１３．０μｍであった。また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第２ストライプ結晶領域２０ｈｔは、ピッチＰ2が２０００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ2がそれぞれ３９．０μｍおよび２６．０μｍであった。結果を表１にまとめた。
【０１３０】
（実施例Ａ５）
実施例Ａ１と同様の下地基板を準備し、第１および第２ストライプマスクのピッチＰM1およびＰM2をそれぞれ３０００μｍとしたこと以外は、実施例Ａ１と同様にしてマスクを形成し、ＧａＮ結晶を成長させて、ＧａＮ結晶基板を作製した。
【０１３１】
ＧａＮ結晶からの良基板の取れ枚数は３枚であった。良基板とされたＧａＮ結晶基板について、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の平均の転位密度は、それぞれ３．５０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、極めて低転位密度の結晶領域を有するＧａＮ結晶基板が得られた。
【０１３２】
これらのＧａＮ結晶基板の主面の中心点における面方位は（０００１）であり、中心点における面方位に対する中心点から［１−１００］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第１ずれ角）は０．０７°であり、中心点における面方位に対する中心点から［１１−２０］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第２ずれ角）は０．１２°であり、主面における面方位のずれ角は極めて小さかった。また、ＧａＮ結晶基板のキャリア濃度は、６．９０×１０18ｃｍ-3であった。また、ＧａＮ結晶基板の主面においてファセット成長結晶領域の面積に対する（０００１）面成長結晶領域の面積の比（Ｃ／Ｆ比）は０．３５であり、基板全体の比抵抗を低くできた。
【０１３３】
また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第１ストライプ結晶領域２０ｈｓは、ピッチＰ1が３０００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ1がそれぞれ３５．８μｍおよび１３．０μｍであった。また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第２ストライプ結晶領域２０ｈｔは、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ2がピッチＰ2が３０００μｍであり、それぞれ３９．０μｍおよび２６．０μｍであった。結果を表１にまとめた。
【０１３４】
（実施例Ａ６）
実施例Ａ１と同様の下地基板を準備し、第１および第２ストライプマスクのピッチＰM1およびＰM2をそれぞれ４０００μｍとしたこと以外は、実施例Ａ１と同様にしてマスクを形成し、ＧａＮ結晶を成長させて、ＧａＮ結晶基板を作製した。
【０１３５】
ＧａＮ結晶からの良基板の取れ枚数は３枚であった。良基板とされたＧａＮ結晶基板について、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の平均の転位密度は、それぞれ５．５０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、極めて低転位密度の結晶領域を有するＧａＮ結晶基板が得られた。
【０１３６】
これらのＧａＮ結晶基板の主面の中心点における面方位は（０００１）であり、中心点における面方位に対する中心点から［１−１００］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第１ずれ角）は０．０７°であり、中心点における面方位に対する中心点から［１１−２０］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第２ずれ角）は０．１３°であり、主面における面方位のずれ角は極めて小さかった。また、ＧａＮ結晶基板のキャリア濃度は、６．４３×１０18ｃｍ-3であった。また、ＧａＮ結晶基板の主面においてファセット成長結晶領域の面積に対する（０００１）面成長結晶領域の面積の比（Ｃ／Ｆ比）は０．３２であり、基板全体の比抵抗を低くできた。
【０１３７】
また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第１ストライプ結晶領域２０ｈｓは、ピッチＰ1が４０００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ1がそれぞれ３５．８μｍおよび１３．０μｍであった。また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第２ストライプ結晶領域２０ｈｔは、ピッチＰ2が４０００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ2がそれぞれ３９．０μｍおよび２６．０μｍであった。結果を表１にまとめた。
【０１３８】
（実施例Ａ７）
実施例Ａ１と同様の下地基板を準備し、第１および第２ストライプマスクのピッチＰM1およびＰM2をそれぞれ５０００μｍとしたこと以外は、実施例Ａ１と同様にしてマスクを形成し、ＧａＮ結晶を成長させて、ＧａＮ結晶基板を作製した。
【０１３９】
ＧａＮ結晶からの良基板の取れ枚数は２枚であった。良基板とされたＧａＮ結晶基板について、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の平均の転位密度は、それぞれ６．５０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、極めて低転位密度の結晶領域を有するＧａＮ結晶基板が得られた。
【０１４０】
これらのＧａＮ結晶基板の主面の中心点における面方位は（０００１）であり、中心点における面方位に対する中心点から［１−１００］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第１ずれ角）は０．０７°であり、中心点における面方位に対する中心点から［１１−２０］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第２ずれ角）は０．１３°であり、主面における面方位のずれ角は極めて小さかった。また、ＧａＮ結晶基板のキャリア濃度は、６．１５×１０18ｃｍ-3であった。また、ＧａＮ結晶基板の主面においてファセット成長結晶領域の面積に対する（０００１）面成長結晶領域の面積の比（Ｃ／Ｆ比）は０．２９であり、基板全体の比抵抗を低くできた。
【０１４１】
また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第１ストライプ結晶領域２０ｈｓは、ピッチＰ1が５０００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ1がそれぞれ３５．８μｍおよび１３．０μｍであった。また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第２ストライプ結晶領域２０ｈｔは、ピッチＰ2が５０００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ2がそれぞれ３９．０μｍおよび２６．０μｍであった。結果を表１にまとめた。
【０１４２】
（実施例Ａ８）
実施例Ａ１と同様の下地基板を準備し、第１および第２ストライプマスクのピッチＰM1およびＰM2をそれぞれ９５００μｍとしたこと以外は、実施例Ａ１と同様にしてマスクを形成し、ＧａＮ結晶を成長させて、ＧａＮ結晶基板を作製した。
【０１４３】
ＧａＮ結晶からの良基板の取れ枚数は１枚であった。良基板とされたＧａＮ結晶基板について、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の平均の転位密度は、それぞれ８．３０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、極めて低転位密度の結晶領域を有するＧａＮ結晶基板が得られた。
【０１４４】
これらのＧａＮ結晶基板の主面の中心点における面方位は（０００１）であり、中心点における面方位に対する中心点から［１−１００］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第１ずれ角）は０．０９°であり、中心点における面方位に対する中心点から［１１−２０］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第２ずれ角）は０．１９°であり、主面における面方位のずれ角は極めて小さかった。また、ＧａＮ結晶基板のキャリア濃度は、６．００×１０18ｃｍ-3であった。また、ＧａＮ結晶基板の主面においてファセット成長結晶領域の面積に対する（０００１）面成長結晶領域の面積の比（Ｃ／Ｆ比）は０．２０であり、（０００１）面成長結晶領域の面積に比べてファセット成長結晶領域の面積が大きかった。
【０１４５】
また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第１ストライプ結晶領域２０ｈｓは、ピッチＰ1が９５００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ1がそれぞれ３５．８μｍおよび１３．０μｍであった。また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第２ストライプ結晶領域２０ｈｔは、ピッチＰ2が９５００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ2がそれぞれ３９．０μｍおよび２６．０μｍであった。結果を表１にまとめた。
【０１４６】
（実施例Ａ９）
実施例Ａ１と同様の下地基板を準備し、第１および第２ストライプマスクのピッチＰM1およびＰM2をそれぞれ１００００μｍとしたこと以外は、実施例Ａ１と同様にしてマスクを形成し、ＧａＮ結晶を成長させて、ＧａＮ結晶基板を作製した。
【０１４７】
ＧａＮ結晶からの良基板の取れ枚数は１枚であった。良基板とされたＧａＮ結晶基板について、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の平均の転位密度は、それぞれ８．８０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、極めて低転位密度の結晶領域を有するＧａＮ結晶基板が得られた。
【０１４８】
これらのＧａＮ結晶基板の主面の中心点における面方位は（０００１）であり、中心点における面方位に対する中心点から［１−１００］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第１ずれ角）は０．１０°であり、中心点における面方位に対する中心点から［１１−２０］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第２ずれ角）は０．２０°であり、主面における面方位のずれ角は極めて小さかった。また、ＧａＮ結晶基板のキャリア濃度は、５．２５×１０18ｃｍ-3であった。
【０１４９】
また、ＧａＮ結晶基板の主面においてファセット成長結晶領域の面積に対する（０００１）面成長結晶領域の面積の比（Ｃ／Ｆ比）は０．１８であり、（０００１）面成長結晶領域の面積に比べてファセット成長結晶領域の面積が大きかった。
【０１５０】
また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第１ストライプ結晶領域２０ｈｓは、ピッチＰ1が１００００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ1がそれぞれ３５．８μｍおよび１３．０μｍであった。また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第２ストライプ結晶領域２０ｈｔは、ピッチＰ2が１００００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ2がそれぞれ３９．０μｍおよび２６．０μｍであった。結果を表１にまとめた。
【０１５１】
（比較例ＲＡ１）
１．下地基板の準備
図５を参照して、実施例Ａ１と同様に、下地基板１０として主面１０ｍが（１１１）Ａ面である直径２インチ（５０．８ｍｍ）で厚さ５００μｍのＧａＡｓ基板を準備した。
【０１５２】
２．マスクの形成
図５を参照して、次に、ＧａＡｓ基板（下地基板１０）の主面１０ｍ上に、スパッタ法により厚さ０．１μｍのＳｉＯ2マスク層を形成した後、フォトリソグラフィ法により、ストライプ状パターンを有するＳｉＯ2マスク１１を形成した。このＳｉＯ2マスク１１は、ＧａＳａ基板（下地基板１０）の［１１−２］方向（第１方向）に伸びる複数の第１ストライプマスクであり、第１ストライプマスクは幅ＷM1が４０μｍでピッチＰM1が４００μｍであった。
【０１５３】
また、上記ＳｉＯ2マスク１１の形成と同時に、マスク１１の開口部１１ｗに、図９に示すように互いに隣接するミクロ開口部１２ｗがＧａＳａ基板（下地基板１０）の［１１−２］方向（第１の方向）およびその第１の方向に対して６０°の角度を有する方向に並べて配置された複数の六角形状のミクロ開口部１２ｗを有するＳｉＯ2の六角格子状の追加マスク１２を形成した。追加マスク１２の幅ＷNは２μｍであり、ミクロ開口部１２ｗのピッチＰNは５μｍであった。
【０１５４】
３．ＧａＮ結晶の成長
図５および図６を参照して、次に、実施例Ａ１と同様に、ＧａＡｓ基板（下地基板１０）のＳｉＯ2マスク１１およびＳｉＯ2の追加マスク１２が形成された主面１０ｍ上に、ＨＶＰＥ法により、厚さ６０ｎｍのＧａＮバッファ層を成長させ、次いで、厚さ６ｍｍのＧａＮ結晶を成長させた。
【０１５５】
４．ＧａＮ結晶基板の作製
図６を参照して、次に、実施例Ａ１と同様に、得られたＧａＮ結晶２０をＧａＡｓ基板の主面１０ｍに平行な複数の面でスライスして厚さ５００μｍの複数のＧａＮ結晶基板２０ｐを得た。
【０１５６】
ＧａＮ結晶からの良基板の取れ枚数は５枚であった。良基板とされたＧａＮ結晶基板について、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の平均の転位密度は、それぞれ３．１５×１０4ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、極めて低転位密度の結晶領域を有するＧａＮ結晶基板が得られた。
【０１５７】
これらのＧａＮ結晶基板の主面の中心点における面方位は（０００１）であり、中心点における面方位に対する中心点から［１−１００］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第１ずれ角）は０．０４°であり、中心点における面方位に対する中心点から［１１−２０］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第２ずれ角）は０．１４であり、主面における面方位のずれ角は極めて小さかった。また、ＧａＮ結晶基板のキャリア濃度は、６．２８×１０18ｃｍ-3であった。
【０１５８】
また、ＧａＮ結晶基板の主面においてファセット成長結晶領域の面積に対する（０００１）面成長結晶領域の面積の比（Ｃ／Ｆ比）は１．３３であり、基板全体の比抵抗が高かった。
【０１５９】
また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈである第１ストライプ結晶領域は、ピッチＰ1が４００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ1がそれぞれ３５．８μｍおよび１３．０μｍであった。結果を表１にまとめた。
【０１６０】
（比較例ＲＡ２）
比較例ＲＡ１と同様の下地基板を準備し、第１ストライプマスクのピッチＰM12を５０００μｍとしたこと以外は、比較例ＲＡ１と同様にしてマスクを形成し、ＧａＮ結晶を成長させて、ＧａＮ結晶基板を作製した。
【０１６１】
ＧａＮ結晶からの良基板の取れ枚数は０枚であった。作製されたＧａＮ結晶基板について、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の平均の転位密度は、それぞれ２．１１×１０7ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、低転位密度結晶領域においても転位密度が高くなった。
【０１６２】
これらのＧａＮ結晶基板の主面の中心点における面方位は（０００１）であり、中心点における面方位に対する中心点から［１−１００］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第１ずれ角）は０．１１°であり、中心点における面方位に対する中心点から［１１−２０］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第２ずれ角）は０．３４°であり、［１１−２０］方向においては面方位のずれ角が大きくなった。また、ＧａＮ結晶基板のキャリア濃度は、６．３０×１０18ｃｍ-3であった。
【０１６３】
また、ＧａＮ結晶基板の主面においてファセット成長結晶領域の面積に対する（０００１）面成長結晶領域の面積の比（Ｃ／Ｆ比）は０．８０であり、基板全体の比抵抗が高かった。
【０１６４】
また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈである第１ストライプ結晶領域は、ピッチＰ1が５０００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ1がそれぞれ３５．８μｍおよび１３．０μｍであった。結果を表１にまとめた。
【０１６５】
（比較例ＲＡ３）
比較例ＲＡ１と同様の下地基板を準備し、第１ストライプマスクのピッチＰM12を１００００μｍとしたこと以外は、比較例ＲＡ１と同様にしてマスクを形成し、ＧａＮ結晶を成長させて、ＧａＮ結晶基板を作製した。
【０１６６】
ＧａＮ結晶からの良基板の取れ枚数は０枚であった。作製されたＧａＮ結晶基板について、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の平均の転位密度は、それぞれ７．８９×１０7ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、低転位密度結晶領域においても転位密度が高くなった。
【０１６７】
これらのＧａＮ結晶基板の主面の中心点における面方位は（０００１）であり、中心点における面方位に対する中心点から［１−１００］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第１ずれ角）は０．２０°であり、中心点における面方位に対する中心点から［１１−２０］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第２ずれ角）は０．３８°であり、［１１−２０］方向においては面方位のずれ角が大きくなった。また、ＧａＮ結晶基板のキャリア濃度は、６．１０×１０18ｃｍ-3であった。
【０１６８】
また、ＧａＮ結晶基板の主面においてファセット成長結晶領域の面積に対する（０００１）面成長結晶領域の面積の比（Ｃ／Ｆ比）は０．５５であり、基板全体の比抵抗を低くできた。
【０１６９】
また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈである第１ストライプ結晶領域は、ピッチＰ1が１００００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ1がそれぞれ３５．８μｍおよび１３．０μｍであった。結果を表１にまとめた。
【０１７０】
【表１】
2010037185.tif 000003
【０１７１】
表１を参照して、比較例ＲＡ１〜ＲＡ３および実施例Ａ１〜Ａ９の結果より、以下のことがわかった。主面において［１−１００］方向に伸びるストライプ状の高転位密度結晶領域（第１ストライプ結晶領域）を含む典型的なＧａＮ結晶基板は、第１ストライプ結晶領域のピッチＰ1が４００μｍ、５０００μｍ、１００００μｍと大きくなるにしたがって、高転位密度結晶領域への転位の集中が著しく低減して、低転位密度結晶領域の転位密度がそれぞれ３．１５×１０4ｃｍ-2、２．１１×１０7ｃｍ-2、７．８９×１０7ｃｍ-2と高くなり、良基板の取れ枚数がそれぞれ５枚、０枚、０枚となった（比較例ＲＡ１〜ＲＡ３）。これに対して、主面において［１−１００］方向に伸びる第１ストライプ結晶領域と［１１−２０］方向に伸びる第２ストライプ結晶領域とを含む格子状の高転位密度結晶領域を含む本発明のＧａＮ結晶基板は、第１および第２ストライプ結晶のピッチＰ1およびＰ2がそれぞれ４００μｍ、５０００μｍ、１００００μｍと大きくなっても、高転位密度結晶領域への転位の集中はほとんど低減せず、それぞれ５枚、２枚、１枚の良基板が取れ、良基板における低転位密度結晶領域の転位密度がそれぞれ１．０２×１０4ｃｍ-2、６．５０×１０5ｃｍ-2、８．８０×１０5ｃｍ-2と小さかった（実施例Ａ１、Ａ７およびＡ９）。
【０１７２】
また、主面において［１−１００］方向に伸びるストライプ状の高転位密度結晶領域（第１ストライプの幅Ｗ1が４０μｍ、ピッチＰ1が５０００μｍ）を有する典型的なＧａＮ結晶基板は、［１−１００］方向における主面のずれ角（第１ずれ角）が０．１１°と小さかったが、［１１−２０］方向における主面のずれ角（第２ずれ角）が０．３４°と大きかった（比較例ＲＡ２）。これに対して、主面において［１−１００］方向および［１１−２０］方向に伸びる格子状の高転位密度結晶領域（第１および第２ストライプの幅Ｗ1およびＷ2がそれぞれ４０μｍ、ピッチＰ1およびＰ2がそれぞれ５０００μｍ）を有する本発明にかかるＧａＮ結晶基板は、［１−１００］方向および［１１−２０］方向おける主面のずれ角がそれぞれ０．０７および０．１３と小さかった（実施例Ａ７）。
【０１７３】
また、主面において［１−１００］方向に伸びるストライプ状の高転位密度結晶領域（第１ストライプの幅Ｗ1が４０μｍ、ピッチＰ1が５０００μｍ）を有する典型的なＧａＮ結晶基板は、主面においてファセット成長結晶領域の面積に対する（０００１）面成長結晶領域の面積の比（Ｃ／Ｆ比）が０．８０と大きかった。これに対して、主面において［１−１００］方向および［１１−２０］方向に伸びる格子状の高転位密度結晶領域（第１および第２ストライプの幅Ｗ1およびＷ2がそれぞれ４０μｍ、ピッチＰ1およびＰ2がそれぞれ５０００μｍ）を有する本発明にかかるＧａＮ結晶基板は、Ｃ／Ｆ比を０．２９と小さくすることができた（実施例Ａ７）。これにより、本発明にかかるＧａＮ結晶基板を用いた半導体デバイスは、オン抵抗が低くなることが期待される。
【０１７４】
また、実施例Ａ１〜Ａ９のいずれの場合においても、第１ストライプ結晶領域（［１−１００］方向に伸びる高転位密度結晶領域）の幅Ｗ1（成長厚さ１ｍｍにおいて３５．８μｍ、成長厚さ５．５ｍｍにおいて１３．０μｍ）は第１ストライプマスク（［１−１００］方向に伸びるマスク）の幅ＷM1（４０μｍ）に比べて小さくなり、第２ストライプ結晶領域（［１１−２０］方向に伸びる高転位密度結晶領域）の幅Ｗ2（成長厚さ１ｍｍにおいて３９．０μｍ、成長厚さ５．５ｍｍにおいて２６．０μｍ）は第２ストライプマスク（［１１−２０］方向に伸びるマスク）の幅ＷM2（４０μｍ）に比べて小さくなった。
【０１７５】
さらに、ＧａＮ結晶の成長厚さ１ｍｍにおいて、第２ストライプマスクの幅ＷM2（４０μｍ）に対する第２ストライプ結晶領域の幅Ｗ2（３９．０μｍ）の減少率２．５％は第１ストライプマスクの幅ＷM1（４０μｍ）に対する第１ストライプ結晶領域の幅Ｗ1（３５．８μｍ）の減少率１０．５％に比べて小さくなった。また、ＧａＮ結晶の成長厚さ５．５ｍｍにおいて、第２ストライプマスクの幅ＷM2（４０μｍ）に対する第２ストライプ結晶領域の幅Ｗ2（２６．０μｍ）の減少率３５．０％は第１ストライプマスクの幅ＷM1（４０μｍ）に対する第１ストライプ結晶領域の幅Ｗ1（１３．０μｍ）の減少率６７．５％に比べて小さくなった。
【０１７６】
（実施例Ａ１０）
実施例Ａ４と同様の下地基板を準備し、第１および第２ストライプマスクの幅ＷM1およびＷM2をそれぞれ１０μｍとしたこと以外は、実施例Ａ４と同様にしてマスクを形成し、ＧａＮ結晶を成長させて、ＧａＮ結晶基板を作製した。
【０１７７】
ＧａＮ結晶からの良基板の取れ枚数は４枚であった。良基板とされたＧａＮ結晶基板について、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の平均の転位密度は、それぞれ２．００×１０5ｃｍ-2および８．３５×１０8ｃｍ-2であり、極めて低転位密度の結晶領域を有するＧａＮ結晶基板が得られた。
【０１７８】
これらのＧａＮ結晶基板の主面の中心点における面方位は（０００１）であり、中心点における面方位に対する中心点から［１−１００］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第１ずれ角）は０．０６°であり、中心点における面方位に対する中心点から［１１−２０］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第２ずれ角）は０．１２°であり、主面における面方位のずれ角は極めて小さかった。また、ＧａＮ結晶基板のキャリア濃度は、６．１９×１０18ｃｍ-3であった。
【０１７９】
また、ＧａＮ結晶基板の主面においてファセット成長結晶領域の面積に対する（０００１）面成長結晶領域の面積の比（Ｃ／Ｆ比）は０．３６であり、基板全体の比抵抗を低くできた。
【０１８０】
また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第１ストライプ結晶領域２０ｈｓは、ピッチＰ1が２０００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ1がそれぞれ９．０μｍおよび３．３μｍであった。また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第２ストライプ結晶領域２０ｈｔは、ピッチＰ2が２０００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ2がそれぞれ９．８μｍおよび６．５μｍであった。結果を表２にまとめた。
【０１８１】
（実施例Ａ１１）
実施例Ａ４と同様の下地基板を準備し、第１および第２ストライプマスクの幅ＷM1およびＷM2をそれぞれ１００μｍとしたこと以外は、実施例Ａ４と同様にしてマスクを形成し、ＧａＮ結晶を成長させて、ＧａＮ結晶基板を作製した。
【０１８２】
ＧａＮ結晶からの良基板の取れ枚数は４枚であった。良基板とされたＧａＮ結晶基板について、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の平均の転位密度は、それぞれ１．２０×１０5ｃｍ-2および７．９０×１０8ｃｍ-2であり、極めて低転位密度の結晶領域を有するＧａＮ結晶基板が得られた。
【０１８３】
これらのＧａＮ結晶基板の主面の中心点における面方位は（０００１）であり、中心点における面方位に対する中心点から［１−１００］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第１ずれ角）は０．０５°であり、中心点における面方位に対する中心点から［１１−２０］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第２ずれ角）は０．１０°であり、主面における面方位のずれ角は極めて小さかった。また、ＧａＮ結晶基板のキャリア濃度は、６．０１×１０18ｃｍ-3であった。
【０１８４】
また、ＧａＮ結晶基板の主面においてファセット成長結晶領域の面積に対する（０００１）面成長結晶領域の面積の比（Ｃ／Ｆ比）は０．３７であり、基板全体の比抵抗を低くできた。
【０１８５】
また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第１ストライプ結晶領域２０ｈｓは、ピッチＰ1が２０００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ1がそれぞれ８９．５μｍおよび３２．５μｍであった。また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第２ストライプ結晶領域２０ｈｔは、ピッチＰ2が２０００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ2がそれぞれ９７．５μｍおよび６５．０μｍであった。結果を表２にまとめた。
【０１８６】
（実施例Ａ１２）
主面が（１１１）Ａ面から［１−１０］方向に１０°のオフ角を有すること以外は、実施例Ａ４と同様の下地基板を準備し、実施例Ａ４と同様にしてマスクを形成し、ＧａＮ結晶を成長させて、ＧａＮ結晶基板を作製した。
【０１８７】
ＧａＮ結晶からの良基板の取れ枚数は４枚であった。良基板とされたＧａＮ結晶基板について、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の平均の転位密度は、それぞれ１．８８×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、極めて低転位密度の結晶領域を有するＧａＮ結晶基板が得られた。
【０１８８】
これらのＧａＮ結晶基板の主面の中心点における面方位は（０００１）から［１１−２０］方向に１０°のオフ角を有する面方位であり、中心点における面方位に対する中心点から［１−１００］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第１ずれ角）は０．０３°であり、中心点における面方位に対する中心点から［１１−２０］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第２ずれ角）は０．０５°であり、主面における面方位のずれ角は極めて小さかった。また、ＧａＮ結晶基板のキャリア濃度は、６．５０×１０18ｃｍ-3であった。
【０１８９】
また、ＧａＮ結晶基板の主面においてファセット成長結晶領域の面積に対する（０００１）面成長結晶領域の面積の比（Ｃ／Ｆ比）は０．５０であり、基板全体の比抵抗を低くできた。
【０１９０】
また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第１ストライプ結晶領域２０ｈｓは、ピッチＰ1が２０００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ1がそれぞれ３４．５μｍおよび１１．８μｍであった。また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第２ストライプ結晶領域２０ｈｔは、ピッチＰ2が２０００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ2がそれぞれ３７．１μｍおよび２５．６μｍであった。結果を表２にまとめた。
【０１９１】
（実施例Ａ１３）
主面が（１１１）Ａ面から［１−１０］方向に２５°のオフ角を有すること以外は、実施例Ａ４と同様の下地基板を準備し、実施例Ａ４と同様にしてマスクを形成し、ＧａＮ結晶を成長させて、ＧａＮ結晶基板を作製した。
【０１９２】
ＧａＮ結晶からの良基板の取れ枚数は４枚であった。良基板とされたＧａＮ結晶基板について、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の平均の転位密度は、それぞれ２．１０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、極めて低転位密度の結晶領域を有するＧａＮ結晶基板が得られた。
【０１９３】
これらのＧａＮ結晶基板の主面の中心点における面方位は（０００１）から［１１−２０］方向に２５°のオフ角を有する面方位であり、中心点における面方位に対する中心点から［１−１００］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第１ずれ角）は０．０７°であり、中心点における面方位に対する中心点から［１１−２０］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第２ずれ角）は０．１０°であり、主面における面方位のずれ角は極めて小さかった。また、ＧａＮ結晶基板のキャリア濃度は、６．２３×１０18ｃｍ-3であった。
【０１９４】
また、ＧａＮ結晶基板の主面においてファセット成長結晶領域の面積に対する（０００１）面成長結晶領域の面積の比（Ｃ／Ｆ比）は０．２３であり、基板全体の比抵抗を低くできた。
【０１９５】
また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第１ストライプ結晶領域２０ｈｓは、ピッチＰ1が２０００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ1がそれぞれ３３．２μｍおよび１０．９μｍであった。また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第２ストライプ結晶領域２０ｈｔは、ピッチＰ2が２０００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ2がそれぞれ３５．２μｍおよび２３．２μｍであった。結果を表２にまとめた。
【０１９６】
（実施例Ａ１４）
主面が（１１１）Ａ面から［１１−２］方向に１０°のオフ角を有すること以外は、実施例Ａ４と同様の下地基板を準備し、実施例Ａ４と同様にしてマスクを形成し、ＧａＮ結晶を成長させて、ＧａＮ結晶基板を作製した。
【０１９７】
ＧａＮ結晶からの良基板の取れ枚数は４枚であった。良基板とされたＧａＮ結晶基板について、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の平均の転位密度は、それぞれ１．９８×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、極めて低転位密度の結晶領域を有するＧａＮ結晶基板が得られた。
【０１９８】
これらのＧａＮ結晶基板の主面の中心点における面方位は（０００１）から［１１−２０］方向に１０°のオフ角を有する面方位であり、中心点における面方位に対する中心点から［１−１００］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第１ずれ角）は０．０３°であり、中心点における面方位に対する中心点から［１１−２０］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第２ずれ角）は０．０５°であり、主面における面方位のずれ角は極めて小さかった。また、ＧａＮ結晶基板のキャリア濃度は、６．３０×１０18ｃｍ-3であった。
【０１９９】
また、ＧａＮ結晶基板の主面においてファセット成長結晶領域の面積に対する（０００１）面成長結晶領域の面積の比（Ｃ／Ｆ比）は０．４８であり、基板全体の比抵抗を低くできた。
【０２００】
また、ＧａＮ結晶の高転位密度結晶領域２０ｈの第１ストライプ結晶領域２０ｈｓは、ピッチＰ1が２０００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ1がそれぞれ３４．５μｍおよび１１．８μｍであった。また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第２ストライプ結晶領域２０ｈｔは、ピッチＰ2が２０００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ2は、それぞれ３７．１μｍおよび２５．６μｍであった。結果を表２にまとめた。
【０２０１】
（実施例Ａ１５）
主面が（１１１）Ａ面から［１１−２］方向に２５°のオフ角を有すること以外は、実施例Ａ４と同様の下地基板を準備し、実施例Ａ４と同様にしてマスクを形成し、ＧａＮ結晶を成長させて、ＧａＮ結晶基板を作製した。
【０２０２】
ＧａＮ結晶からの良基板の取れ枚数は４枚であった。良基板とされたＧａＮ結晶基板について、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の平均の転位密度は、それぞれ２．３０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、極めて低転位密度の結晶領域を有するＧａＮ結晶基板が得られた。
【０２０３】
これらのＧａＮ結晶基板の主面の中心点における面方位は（０００１）から［１１−２０］方向に２５°のオフ角を有する面方位であり、中心点における面方位に対する中心点から［１−１００］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第１ずれ角）は０．０７°であり、中心点における面方位に対する中心点から［１１−２０］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第２ずれ角）は０．１０°であり、主面における面方位のずれ角は極めて小さかった。また、ＧａＮ結晶基板のキャリア濃度は、６．０３×１０18ｃｍ-3であった。
【０２０４】
また、ＧａＮ結晶基板の主面においてファセット成長結晶領域の面積に対する（０００１）面成長結晶領域の面積の比（Ｃ／Ｆ比）は０．２０であり、基板全体の比抵抗を低くできた。
【０２０５】
また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第１ストライプ結晶領域２０ｈｓは、ピッチＰ1が２０００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ1がそれぞれ３３．２μｍおよび１０．９μｍであった。また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第２ストライプ結晶領域２０ｈｔは、ピッチＰ2が２０００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ2がそれぞれ３５．２μｍおよび２３．２μｍであった。結果を表２にまとめた。
【０２０６】
（実施例Ａ１６）
１．下地基板の準備
図２を参照して、下地基板１０として主面１０ｍが（０００１）面である直径２インチ（５０．８ｍｍ）で厚さ５００μｍのサファイア基板を準備した。
【０２０７】
２．マスクの形成
図２を参照して、次に、サファイア基板（下地基板１０）の主面１０ｍ上に、スパッタ法により厚さ０．１μｍのＳｉＯ2マスク層を形成した後、フォトリソグラフィ法により、格子状パターンを有するＳｉＯ2マスク１１を形成した。このＳｉＯ2マスク１１は、サファイア基板（下地基板１０）の［１１−２０］方向（第１方向）に伸びる複数の第１ストライプマスク１１ｓと［１−１００］方向（第２方向）に伸びる複数の第２ストライプマスク１１ｔとを含み、第１ストライプマスク１１ｓは幅ＷM1が４０μｍでピッチＰM1が４００μｍであり、第２ストライプマスク１１ｔは幅ＷM2が４０μｍでピッチＰM2が４００μｍであった。
【０２０８】
また、上記ＳｉＯ2マスク１１の形成と同時に、マスク１１の開口部１１ｗに、図９に示すように互いに隣接するミクロ開口部１２ｗがサファイア基板（下地基板１０）の［１１−２０］方向（第１の方向）およびその第１の方向に対して６０°の角度を有する方向に並べて配置された複数の六角形状のミクロ開口部１２ｗを有するＳｉＯ2の六角格子状の追加マスク１２を形成した。追加マスク１２の幅ＷNは２μｍであり、ミクロ開口部１２ｗのピッチＰNは５μｍであった。
【０２０９】
３．ＧａＮ結晶の成長
図２および図３を参照して、次に、サファイア基板（下地基板１０）のＳｉＯ2マスク１１が形成された主面１０ｍ上に、実施例Ａ１と同様に、ＨＶＰＥ法により、厚さ６０ｎｍのＧａＮバッファ層を成長させ、次いで、厚さ６ｍｍのＧａＮ結晶を成長させた。
【０２１０】
４．ＧａＮ結晶基板の作製
図３を参照して、次に、実施例Ａ１と同様に、得られたＧａＮ結晶２０をＧａＡｓ基板の主面１０ｍに平行な複数の面でスライスして厚さ５００μｍの複数のＧａＮ結晶基板２０ｐを得た。
【０２１１】
ＧａＮ結晶からの良基板の取れ枚数は５枚であった。良基板とされたＧａＮ結晶基板について、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の平均の転位密度は、それぞれ１．０１×１０4ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、極めて低転位密度の結晶領域を有するＧａＮ結晶基板が得られた。
【０２１２】
これらのＧａＮ結晶基板の主面の中心点における面方位は（０００１）であり、中心点における面方位に対する中心点から［１−１００］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第１ずれ角）は０．０３°であり、中心点における面方位に対する中心点から［１１−２０］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第２ずれ角）は０．０５°であり、主面における面方位のずれ角は極めて小さかった。また、ＧａＮ結晶基板のキャリア濃度は、６．９９×１０18ｃｍ-3であった。
【０２１３】
また、ＧａＮ結晶基板の主面においてファセット成長結晶領域の面積に対する（０００１）面成長結晶領域の面積の比（Ｃ／Ｆ比）は０．５２であり、基板全体の比抵抗を低くできた。
【０２１４】
また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第１ストライプ結晶領域２０ｈｓは、ピッチＰ1が４００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ1がそれぞれ３５．８μｍおよび１３．０μｍであった。また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第２ストライプ結晶領域２０ｈｔは、ピッチＰ2が４００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ2がそれぞれ３９．０μｍおよび２６．０μｍであった。結果を表２にまとめた。
【０２１５】
（実施例Ａ１７）
実施例Ａ１６と同様の下地基板を準備し、第１および第２ストライプマスクのピッチＰM1およびＰM2をそれぞれ５０００μｍとしたこと以外は、実施例Ａ１６と同様にしてマスクを形成し、ＧａＮ結晶を成長させて、ＧａＮ結晶基板を作製した。
【０２１６】
ＧａＮ結晶からの良基板の取れ枚数は２枚であった。良基板とされたＧａＮ結晶基板について、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の平均の転位密度は、それぞれ４．５０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、極めて低転位密度の結晶領域を有するＧａＮ結晶基板が得られた。
【０２１７】
これらのＧａＮ結晶基板の主面の中心点における面方位は（０００１）であり、中心点における面方位に対する中心点から［１−１００］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第１ずれ角）は０．０７°であり、中心点における面方位に対する中心点から［１１−２０］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第２ずれ角）は０．１０°であり、主面における面方位のずれ角は極めて小さかった。また、ＧａＮ結晶基板のキャリア濃度は、６．２５×１０18ｃｍ-3であった。
【０２１８】
また、ＧａＮ結晶基板の主面においてファセット成長結晶領域の面積に対する（０００１）面成長結晶領域の面積の比（Ｃ／Ｆ比）は０．２５であり、基板全体の比抵抗を低くできた。
【０２１９】
また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第１ストライプ結晶領域２０ｈｓは、ピッチＰ1が５０００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ1がそれぞれ３５．８μｍおよび１３．０μｍであった。また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第２ストライプ結晶領域２０ｈｔは、ピッチＰ2が５０００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ2がそれぞれ３９．０μｍおよび２６．０μｍであった。結果を表２にまとめた。
【０２２０】
（実施例Ａ１８）
実施例Ａ１６と同様の下地基板を準備し、第１および第２ストライプマスクのピッチＰM1およびＰM2をそれぞれ１００００μｍとしたこと以外は、実施例Ａ１６と同様にしてマスクを形成し、ＧａＮ結晶を成長させて、ＧａＮ結晶基板を作製した。
【０２２１】
ＧａＮ結晶からの良基板の取れ枚数は１枚であった。良基板とされたＧａＮ結晶基板について、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の平均の転位密度は、それぞれ８．２０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、極めて低転位密度の結晶領域を有するＧａＮ結晶基板が得られた。
【０２２２】
これらのＧａＮ結晶基板の主面の中心点における面方位は（０００１）であり、中心点における面方位に対する中心点から［１−１００］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第１ずれ角）は０．０８°であり、中心点における面方位に対する中心点から［１１−２０］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第２ずれ角）は０．１５°であり、主面における面方位のずれ角は極めて小さかった。また、ＧａＮ結晶基板のキャリア濃度は、６．２５×１０18ｃｍ-3であった。
【０２２３】
また、ＧａＮ結晶基板の主面においてファセット成長結晶領域の面積に対する（０００１）面成長結晶領域の面積の比（Ｃ／Ｆ比）は０．２５であり、基板全体の比抵抗を低くできた。
【０２２４】
また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第１ストライプ結晶領域２０ｈｓは、ピッチＰ1が１００００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ1がそれぞれ３５．８μｍおよび１３．０μｍであった。また、ＧａＮ結晶２０の高転位密度結晶領域２０ｈの第２ストライプ結晶領域２０ｈｔは、ピッチＰ1が１００００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ2がそれぞれ３９．０μｍおよび２６．０μｍであった。結果を表２にまとめた。
【０２２５】
（実施例Ａ１９）
直径が４インチ（１０１．６ｍｍ）であること以外は、実施例Ａ１と同様の下地基板を準備し、実施例Ａ１と同様にしてマスクを形成し、ＧａＮ結晶を成長させて、ＧａＮ結晶基板を作製した。
【０２２６】
ＧａＮ結晶からの良基板の取れ枚数は５枚であった。良基板とされたＧａＮ結晶基板について、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の平均の転位密度は、それぞれ１．０２×１０4ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、極めて低転位密度の結晶領域を有するＧａＮ結晶基板が得られた。
【０２２７】
これらのＧａＮ結晶基板の主面の中心点における面方位は（０００１）であり、中心点における面方位に対する中心点から［１−１００］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第１ずれ角）は０．０３°であり、中心点における面方位に対する中心点から［１１−２０］方向に２０ｍｍ離れた点における面方位のずれ角（第２ずれ角）は０．０５°であり、主面における面方位のずれ角は極めて小さかった。また、ＧａＮ結晶基板のキャリア濃度は、６．８０×１０18ｃｍ-3であった。
【０２２８】
また、ＧａＮ結晶基板の主面においてファセット成長結晶領域の面積に対する（０００１）面成長結晶領域の面積の比（Ｃ／Ｆ比）は０．５１であり、基板全体の比抵抗を低くできた。
【０２２９】
また、ＧａＮ結晶の高転位密度結晶領域２０ｈの第１ストライプ結晶領域２０ｈｓは、ピッチＰ1が４００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ1がそれぞれ３５．８μｍおよび１３．０μｍであった。また、ＧａＮ結晶の高転位密度結晶領域２０ｈの第２ストライプ結晶領域２０ｈｔは、ピッチＰ2が４００μｍであり、成長厚さ１ｍｍ面および成長厚さ５．５ｍｍ面における幅Ｗ2がそれぞれ３９．０μｍおよび２６．０μｍであった。結果を表２にまとめた。
【０２３０】
【表２】
2010037185.tif 000004
【０２３１】
表２を参照して、実施例Ａ１０〜Ａ１９の結果から、以下のことがわかった。下地基板上の主面上に形成する格子状のマスクの第１および第２のストライプマスクの幅ＷM1およびＷM2の両方を、１０μｍまたは１００μｍとしても、低転位密度結晶領域の転位密度が２．００×１０5ｃｍ-2または１．２０×１０5ｃｍ-2と低い本発明のＧａＮ結晶基板が得られた（実施例Ａ１０、Ａ１１）。
【０２３２】
また、製造するＧａＮ結晶基板の（０００１）面に対応する下地基板の面方位（下地基板がＧａＡｓ基板の場合は、（１１１）Ａ）に対して、１０°または２５°のオフ角を有する主面を有する下地基板を用いて、主面が（０００１）面に対してそれぞれ１０°または２５°のオフ角を有し低転位密度結晶領域の転位密度が低い本発明のＧａＮ結晶基板が得られた（実施例Ａ１２〜Ａ１５）。
【０２３３】
また、下地基板としてサファイア基板を用いても、低転位密度結晶領域の転位密度が低い本発明のＧａＮ結晶基板が得られた（実施例Ａ１６〜Ａ１８）。また、下地基板として直径が４インチ（１０１．６ｍｍ）のＧａＡｓ基板を用いても、低転位密度結晶領域の転位密度が低い本発明のＧａＮ結晶基板が得られた（実施例Ａ１９）。
【０２３４】
［実施例Ｂ］
次に、実施例Ｂとして、図１５および図１６を参照して、ＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上にＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０を成長させて半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板を形成し、さらにＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０の主面３０ｍ上にショットキー電極４１を形成し、ＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｎ上にオーミック電極４２を形成して半導体デバイス４０，４０ｃたるＳＢＤを製造した実施例について説明する。実施例Ｂは、以下の実施例Ｂ１〜Ｂ２４および比較例ＲＢ１〜ＲＢ３を含む。
【０２３５】
（実施例Ｂ１）
１．ＧａＮ結晶基板の準備
成長させたＧａＮ結晶を（０００１）面から［１−１００］方向に０．４°オフした面に平行な面でスライスしたこと以外は、実施例Ａ４と同様にして、ＧａＮ結晶基板を得た。
【０２３６】
得られたＧａＮ結晶基板は、主面の面方位が（０００１）から［１−１００］方向に０．４°オフしており、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の転位密度がそれぞれ１．６０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であった。ここで、転位密度の測定は、実施例Ａ１と同様に行った。また、２０ｍｍ角当りの転位集中領域の数が１４個、２０ｍｍ角当りの低転位密度結晶領域の数が１００個であることから、１つの転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が０．１４個／領域であった。ここで、転位集中領域の数の測定は、ＣＬ（カソードルミネッセンス）観察において明部として現れる低転位密度領域内に現れる暗点の集合領域の数を測定することにより行った。また、キャリア濃度が５．１１×１０18ｃｍ-3であり、Ｃ／Ｆ比は０．３９であった。キャリア濃度およびＣ／Ｆ比は、実施例Ａ１と同様にして測定した。
【０２３７】
また、ＧａＮ結晶基板において、主面の[１−１００]方向における曲率半径は１８．５ｍであり、主面の中心におけるオフ角と中心から［１−１００］方向の端部におけるオフ角との間の差である第１ずれ角（以下、主面の[１−１００]方向における第１ずれ角という。）は０．０６°であった。また、主面の[１１−２０]方向における曲率半径は９．７ｍであり、主面の中心におけるオフ角と中心から［１１−２０］方向の端部におけるオフ角との間の差である第２ずれ角（以下、主面の[１１−２０]方向における第２ずれ角という。）は０．１２°であった。したがって、第１ずれ角と第２ずれ角との差は０．０６°であった。ここで、第１ずれ角および第２ずれ角は、実施例Ａ１と同様にして測定した。また、主面における高転位密度領域の第１ストライプ結晶領域は、ピッチＰ1が２０００μｍで、幅Ｗ1が１３．３μｍであった。また、主面における高転位密度結晶領域の第２ストライプ結晶領域は、ピッチＰ2が２０００μｍで、幅Ｗ2が２６．３μｍであった。このため、１つの低転位密度結晶領域の大きさは１９９３．４μｍ×１９８６．９μｍであった。
【０２３８】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層の成長（半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板の作製）
図１２および図１５を参照して、上記により準備されたＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上に、ＭＯＣＶＤ法により、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０として厚さ５μｍのＧａＮ層を成長させて、半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板を作製した。ＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）の成長条件は、成長温度を１０５０℃、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）ガスとＮＨ3ガスの供給モル比（［Ｖ］／［ＩＩＩ］）は、１２５０〜１００００であることが望ましい。高い供給モル比を用いることによって、Ｖ族サイトを占める炭素量を低減できる。供給モル比（［Ｖ］／［ＩＩＩ］）が高すぎると、結晶の成長界面をＮで覆われてしまい、Ｇａが到達しにくくなり、Ｇａ抜けの欠陥が増加する。
【０２３９】
得られたＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）には、図１３に示すような幅Ｗeiが４００μｍのエピタキシャル異常成長領域３０ｅｉが形成されていた。ＧａＮ層のエピタキシャル異常成長領域３０ｅｉ以外の通常のエピタキシャル成長領域は、ＧａＮ結晶基板２０ｐのオフ角を引き継いで、ＧａＮ層を（０００１）面から［１-１００］方向に０．４°オフした面で結晶成長しているが、エピタキシャル異常成長領域３０ｅｉは（０００１）面で結晶成長している。かかるエピタキシャル異常成長領域３０ｅｉと、その他の領域との境界は、顕微鏡において観察される。このエピタキシャル異常成長領域３０ｅｉは、その他の領域と比較すると、エピ層に入っているキャリア濃度が低減していることがＣＶ（容量−電圧）測定により確認できる。またレーザー顕微鏡を用いて観測される結晶成長面の高さの分布からも確認できる。
【０２４０】
ＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）は、低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋおよび高転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｈの転位密度が、それぞれ１．６０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、それぞれＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋおよび高転位密度結晶領域２０ｈの転位密度と同等であった。また、キャリア濃度が７．０×１０15ｍ-3であった。
【０２４１】
３．半導体デバイスの作製
図１５を参照して、上記で得られた半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板（ＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上にＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）を成長させたもの）のＧａＮ結晶基板２０ｐの他の主面２０ｎにオーミック電極４２を形成した。具体的には、まず、ＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｎを有機洗浄および塩酸で洗浄した。その後、ＥＢ（電子ビーム）蒸着法により、Ｔｉ、Ａｌ、ＴｉおよびＡｕの順にそれぞれ２０ｎｍ、１００ｎｍ、２０ｎｍおよび２００ｎｍの金属材料の層を主面２０ｎの全体に形成した。その後、窒素雰囲気下で約２分間６００℃で熱処理して、金属材料層の合金化を行ない、オーミック電極４２を形成した。
【０２４２】
次に、ＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋの直上方および直下方の領域４０ｋ内であってＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）の主面３０ｍ上に、Ｎｉ−Ａｕを蒸着させて、直径１６００μｍで厚さ３５０ｎｍのショットキー電極４１を形成した。具体的には、フォトリソグラフィーにより、ＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）の主面３０ｍ上に、ＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋの直上方および直下方の領域４０ｋ内に位置する円形の開口部を有するレジストを形成した（図示せず）。その後、塩酸洗浄によるＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）の表面処理を、室温で３分間行なった。次いで、ショットキー電極４１の第１層４１ａとなるべき第１の金属層としてＥＢ蒸着法により厚さ５０ｎｍのＮ層を形成した。かかる第１金属層上に、第２層４１ｂとなる第２の金属層として抵抗加熱蒸着法により厚さ３００ｎｍのＡｕ層を形成した。その後、レジストを除去する際に、レジスト上に成膜された金属層は同時に除去され（リフトオフ）、ショットキー電極４１となるべき金属層が形成される。かかる金属層は、その平面形状が円形となるように形成した。
【０２４３】
次に、上記ウエハ状のＳＢＤを、各ＳＢＤを構成するＧａＮ結晶基板２０ｐ、ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０、ショットキー電極４１およびオーミック電極４２がすべてＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋの直上方および直下方の領域４０ｋ内に納まるように、かつ、分割後のチップ化ＳＢＤの主面がほぼ正方形でその面積が最大になるように、ウエハ状のＳＢＤ（ウエハ状の半導体デバイス４０）を分割線４０ｂで分割して、１９９３．４μｍ×１９８６．９μｍの大きさにチップ化されたＳＢＤ（チップ化された半導体デバイス４０ｃ）を得た。
【０２４４】
得られたチップ化されたＳＢＤ（チップ化された半導体デバイス４０ｃ）は、Ｃ／Ｆ比が０．３９であり、耐圧歩留まりが０．５０であり、平均オン抵抗が０．９０ｍΩ・ｃｍ2であり、最大オン抵抗が１．２０ｍΩ・ｃｍ2であり、最大作動電流（作動時に電極面積１ｃｍ2当たり５００Ａ流せるものとして算出される最大電流をいう。以下同じ。）が１０Ａであった。
【０２４５】
ここで、耐圧歩留まりは、電流密度が０．００１Ａ・ｃｍ-2のときに逆方向の電圧が電流リークすることなく６００Ｖに達したＳＢＤを良品、逆方向耐圧が６００Ｖに達することなく電流がリークしたものを不良品として、その歩留まり率（良品数）／（良品数＋不良品数）を算出した。また、平均オン抵抗および最大オン抵抗については、１枚のウエハ状ＳＢＤから得られたチップ化された全てのＳＢＤについて、それぞれに０Ｖから３Ｖまで変化させて電圧をかけたときに流れる電流の変化をパラメータアナライザーで測定して、電流の変化に対する電圧の変化をオン抵抗として算出し、それらの平均値を平均オン抵抗とし、それらの最大値を最大オン抵抗とした。また、最大作動電流は、電極面積１ｃｍ2当たり５００Ａ流せるものとして計算し、実際にその大きさの電流を流し確認した。結果を表３にまとめた。なお、チップ化されたＳＢＤの耐圧歩留まり、平均オン抵抗および最大オン抵抗を算出するための電圧、電流および抵抗の測定は、各実施例および比較例において、チップ化されたＳＢＤを、実装専用のパッケージに、ＳＢＤのオーミック電極４２側をダイボンディングし、ＳＢＤのショットキー電極４１側をワイヤーボンディングすることにより、実装化して行った。
【０２４６】
（実施例Ｂ２）
１．ＧａＮ結晶基板の準備
ＧａＮ結晶の成長の際にＧａＡｓ基板（下地基板）の主面上に形成する第１および第２ストライプマスクのピッチＰM1およびＰM2をそれぞれ８００μｍとしたこと、および成長させたＧａＮ結晶をＧａＡｓ基板（下地基板）の主面（（１１１）Ａ面）に平行な面でスライスしたこと以外は、実施例Ｂ１と同様にして、ＧａＮ結晶基板を得た。
【０２４７】
得られたＧａＮ結晶基板は、主面の面方位が（０００１）であり、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の転位密度がそれぞれ２．００×１０4ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であった。また、２０ｍｍ角当りの転位集中領域の数が８個、２０ｍｍ角当りの低転位密度結晶領域の数が６２５個であることから、１つの転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が０．０１個／領域であった。また、キャリア濃度が５．４０×１０18ｃｍ-3であり、Ｃ／Ｆ比は０．７０であった。また、主面の[１−１００]方向における曲率半径は２８．５ｍであり、主面の[１−１００]方向における第１ずれ角は０．０４°であった。また、主面の[１１−２０]方向における曲率半径は１５．６ｍであり、主面の[１１−２０]方向における第２ずれ角は０．０７°であった。したがって、第１ずれ角と第２ずれ角との差は０．０３°であった。また、主面における高転位密度領域の第１ストライプ結晶領域は、ピッチＰ1が８００μｍで、幅Ｗ1が１３．４μｍであった。また、主面における高転位密度結晶領域の第２ストライプ結晶領域は、ピッチＰ2が８００μｍで、幅Ｗ2が２６．４μｍであった。このため、１つの低転位密度結晶領域の大きさは７９３．３μｍ×７８６．８μｍであっ。た
２．ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層の成長（半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板の作製）
実施例Ｂ１と同様にして、上記により準備されたＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上に、厚さ５μｍのＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）が形成された半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板を得た。
【０２４８】
得られたＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）には、エピタキシャル異常成長領域３０ｅｉは形成されなかった。また、ＧａＮ層は、低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋおよび高転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｈの転位密度が、それぞれ２．００×１０4ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、それぞれＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋおよび高転位密度結晶領域２０ｈの転位密度と同等であった。また、キャリア濃度が、７．０×１０15ｃｍ-3であった。
【０２４９】
３．半導体デバイスの作製
ショットキー電極４１の直径を６００μｍとしたこと以外は、実施例Ｂ１と同様にして、７９３．３μｍ×７８６．８μｍの大きさにチップ化されたＳＢＤ（チップ化された半導体デバイス４０ｃ）を得た。得られたチップ化されたＳＢＤは、Ｃ／Ｆ比が０．７０であり、耐圧歩留まりが０．９２であり、平均オン抵抗が１．１０ｍΩ・ｃｍ2であり、最大オン抵抗が１．３９ｍΩ・ｃｍ2であり、最大作動電流が１．５Ａであった。結果を表３にまとめた。
【０２５０】
（実施例Ｂ３）
１．ＧａＮ結晶基板の準備
ＧａＮ結晶の成長の際にＧａＡｓ基板（下地基板）の主面上に形成する第１および第２ストライプマスクのピッチＰM1およびＰM2をそれぞれ１５００μｍとしたこと以外は、実施例Ｂ２と同様にして、ＧａＮ結晶基板を得た。
【０２５１】
得られたＧａＮ結晶基板は、主面の面方位が（０００１）であり、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の転位密度がそれぞれ６．７５×１０4ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であった。また、２０ｍｍ角当りの転位集中領域の数が１２個、２０ｍｍ角当りの低転位密度結晶領域の数が１７８個であることから、１つの転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が０．０７個／領域であった。また、キャリア濃度が５．５５×１０18ｃｍ-3であり、Ｃ／Ｆ比は０．４１であった。また、主面の[１−１００]方向における曲率半径は２０．１ｍであり、主面の[１−１００]方向における第１ずれ角は０．０６°であった。また、主面の[１１−２０]方向における曲率半径は１０．８ｍであり、主面の[１１−２０]方向における第２ずれ角は０．１１°であった。したがって、第１ずれ角と第２ずれ角との差は０．０５°であった。また、主面における高転位密度領域の第１ストライプ結晶領域は、ピッチＰ1が１５００μｍで、幅Ｗ1が１３．３μｍであった。また、主面における高転位密度結晶領域の第２ストライプ結晶領域は、ピッチＰ2が１５００μｍで、幅Ｗ2が２６．５μｍであった。このため、１つの低転位密度結晶領域の大きさは１４９３．４μｍ×１４８６．８μｍであった。
【０２５２】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層の成長（半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板の作製）
実施例Ｂ１と同様にして、上記により準備されたＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上に、厚さ５μｍのＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）が形成された半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板を得た。
【０２５３】
得られたＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）には、エピタキシャル異常成長領域３０ｅｉは形成されなかった。また、ＧａＮ層は、低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋおよび高転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｈの転位密度が、それぞれ６．７５×１０4ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、それぞれＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋおよび高転位密度結晶領域２０ｈの転位密度と同等であった。また、キャリア濃度が、７．０×１０15ｃｍ-3であった。
【０２５４】
３．半導体デバイスの作製
ショットキー電極４１の直径を１２００μｍとしたこと以外は、実施例Ｂ１と同様にして、１４９３．４μｍ×１４８６．８μｍの大きさにチップ化されたＳＢＤ（チップ化された半導体デバイス４０ｃ）を得た。得られたチップ化されたＳＢＤは、Ｃ／Ｆ比が０．４１であり、耐圧歩留まりが０．８８であり、平均オン抵抗が０．９６ｍΩ・ｃｍ2であり、最大オン抵抗が１．３８ｍΩ・ｃｍ2であり、最大作動電流が６Ａであった。結果を表３にまとめた。
【０２５５】
（実施例Ｂ４）
１．ＧａＮ結晶基板の準備
成長させたＧａＮ結晶を（０００１）面に平行な面でスライスしたこと以外は、実施例Ｂ１と同様にして、ＧａＮ結晶基板を得た。なお、本実施例Ｂ４におけるＧａＮ結晶基板の準備方法は、ＧａＮ結晶の成長の際にＧａＡｓ基板（下地基板）の主面上に形成する第１および第２ストライプマスクのピッチＰM1およびＰM2をそれぞれ２０００μｍとしたこと以外は、実施例Ｂ２と同様である。
【０２５６】
得られたＧａＮ結晶基板は、主面の面方位が（０００１）であり、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の転位密度がそれぞれ１．６０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であった。また、２０ｍｍ角当りの転位集中領域の数が１４個、２０ｍｍ角当りの低転位密度結晶領域の数が１００個であることから、１つの転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が０．１４個／領域であった。また、キャリア濃度が５．１１×１０18ｃｍ-3であり、Ｃ／Ｆ比は０．３９であった。また、主面の[１−１００]方向における曲率半径は１８．５ｍであり、主面の[１−１００]方向における第１ずれ角は０．０６°であった。また、主面の[１１−２０]方向における曲率半径は９．７ｍであり、主面の[１１−２０]方向における第２ずれ角は０．１２°であった。したがって、第１ずれ角と第２ずれ角との差は０．０６°であった。また、主面における高転位密度領域の第１ストライプ結晶領域は、ピッチＰ1が２０００μｍで、幅Ｗ1が１３．０μｍであった。また、主面における高転位密度結晶領域の第２ストライプ結晶領域は、ピッチＰ2が２０００μｍで、幅Ｗ2が２６．０μｍであった。このため、１つの低転位密度結晶領域の大きさは１９９３．５μｍ×１９８７．０μｍであった。
【０２５７】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層の成長（半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板の作製）
実施例Ｂ１と同様にして、上記により準備されたＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上に、厚さ５μｍのＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）が形成された半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板を得た。
【０２５８】
得られたＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）には、エピタキシャル異常成長領域３０ｅｉは形成されなかった。また、ＧａＮ層は、低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋおよび高転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｈの転位密度が、それぞれ１．６０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、それぞれＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋおよび高転位密度結晶領域２０ｈの転位密度と同等であった。また、キャリア濃度が、７．０×１０15ｃｍ-3であった。
【０２５９】
３．半導体デバイスの作製
実施例Ｂ１と同様にして、ショットキー電極４１の直径が１６００μｍで１９９３．５μｍ×１９８７．０μｍの大きさにチップ化されたＳＢＤ（チップ化された半導体デバイス４０ｃ）を得た。得られたチップ化されたＳＢＤは、Ｃ／Ｆ比が０．３９であり、耐圧歩留まりが０．８０であり、平均オン抵抗が０．９８ｍΩ・ｃｍ2であり、最大オン抵抗が１．３９ｍΩ・ｃｍ2であり、最大作動電流が１０Ａであった。結果を表３にまとめた。
【０２６０】
（比較例ＲＢ１）
１．ＧａＮ結晶基板の準備
比較例ＲＡ１と同様のＧａＮ結晶基板を準備した。
【０２６１】
準備されたＧａＮ結晶基板は、主面の面方位が（０００１）であり、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の転位密度がそれぞれ３．１５×１０4ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であった。また、２０ｍｍ角当りの転位集中領域の数が５０個、２０ｍｍ角当りの低転位密度結晶領域の数が５０個であることから、１つの転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が１．００個／領域であった。しかし、本比較例においては、低転位密度結晶領域はストライプ形状であるため、１つの低転位密度結晶領域から複数の正方形の半導体デバイスが取られる。実施例では、１つの低転位密度結晶領域から１つの半導体デバイスを取っている。かかる観点から、本比較例の１つの低転位密度結晶領域は、実施例においては５０個の低転位密度結晶領域に相当する。すなわち、２０ｍｍ角当りの実施例相当低転位密度結晶領域の数が２５００個であることから、１つの実施例相当転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が０．０２個／領域であった。
【０２６２】
また、キャリア濃度が４．２８×１０18ｃｍ-3であり、Ｃ／Ｆ比は０．８０であった。また、主面の[１−１００]方向における曲率半径は３２．４ｍであり、主面の[１−１００]方向における第１ずれ角は０．０４°であった。また、主面の[１１−２０]方向における曲率半径は６．８ｍであり、主面の[１１−２０]方向における第２ずれ角は０．１６°であった。したがって、第１ずれ角と第２ずれ角との差は０．１２°であった。また、主面における高転位密度領域の第１ストライプ結晶領域は、ピッチＰ1が４００μｍで、幅Ｗ1が１３．１μｍであった。このため、２０ｍｍ角における１つの低転位密度結晶領域の大きさは３９５．５μｍ×２００００μｍ（２０ｍｍ）であった。
【０２６３】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層の成長（半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板の作製）
実施例Ｂ１と同様にして、上記により準備されたＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上に、厚さ５μｍのＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）が形成された半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板を得た。
【０２６４】
得られたＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）には、エピタキシャル異常成長領域３０ｅｉは形成されなかった。また、ＧａＮ層は、低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋおよび高転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｈの転位密度が、それぞれ３．１５×１０4ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、それぞれＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋおよび高転位密度結晶領域２０ｈの転位密度と同等であった。また、キャリア濃度が、７．０×１０15ｃｍ-3であった。
【０２６５】
３．半導体デバイスの作製
ショットキー電極４１の直径を２００μｍとしたこと以外は、実施例Ｂ１と同様にして、オーミック電極４２およびショットキー電極４１を形成してウエハ状のＳＢＤ（ウエハ状の半導体デバイス４０）を得た。次に、ウエハ状のＳＢＤを、各ＳＢＤを構成するＧａＮ結晶基板、ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層、ショットキー電極およびオーミック電極がすべてＧａＮ結晶基板の低転位密度結晶領域の直上方および直下方の領域内に納まるように（図示せず）、かつ、分割後のチップ化ＳＢＤの主面がほぼ正方形でその面積が最大になるように、ウエハ状のＳＢＤ（ウエハ状の半導体デバイス）を分割して、３９５．５μｍ×４００．０μｍの大きさにチップ化されたＳＢＤ（チップ化された半導体デバイス４０ｃ）を得た。
【０２６６】
得られたチップ化されたＳＢＤは、Ｃ／Ｆ比が０．８０であり、耐圧歩留まりが０．９５であり、平均オン抵抗が１．３８ｍΩ・ｃｍ2であり、最大オン抵抗が２．３４ｍΩ・ｃｍ2であり、最大作動電流が０．１５Ａであった。結果を表３にまとめた。
【０２６７】
（比較例ＲＢ２）
１．ＧａＮ結晶基板の準備
ＧａＮ結晶の成長の際にＧａＡｓ基板（下地基板）の主面上に形成する第１ストライプマスクのピッチＰM1を２０００μｍとしたこと以外は、比較例ＲＢ１と同様にして、ＧａＮ結晶基板を得た。
【０２６８】
得られたＧａＮ結晶基板は、主面の面方位が（０００１）であり、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の転位密度がそれぞれ８．００×１０6ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であった。また、２０ｍｍ角当りの転位集中領域の数が７００個、２０ｍｍ角当りの低転位密度結晶領域の数が１０個であることから、１つの転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が７０．０個／領域であった。ここで、比較例ＲＢ１と同様の観点から、本比較例の１つの低転位密度結晶領域は、実施例においては１０個の低転位密度結晶領域に相当する。すなわち、２０ｍｍ角当りの実施例相当低転位密度結晶領域の数が１００個であることから、１つの実施例相当転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が７．００個／領域であった。
【０２６９】
また、キャリア濃度が５．１８×１０18ｃｍ-3であり、Ｃ／Ｆ比は０．５５であった。また、主面の[１−１００]方向における曲率半径は１８．５ｍであり、主面の[１−１００]方向における第１ずれ角は０．０６°であった。また、主面の[１１−２０]方向における曲率半径は５．７ｍであり、主面の[１１−２０]方向における第２ずれ角は０．２０°であった。したがって、第１ずれ角と第２ずれ角との差は０．１４°であった。また、主面における高転位密度領域の第１ストライプ結晶領域は、ピッチＰ1が２０００μｍで、幅Ｗ1が１３．５μｍであった。このため、２０ｍｍ角における１つの低転位密度結晶領域の大きさは１９９３．３μｍ×２００００μｍ（２０ｍｍ）であった。
【０２７０】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層の成長（半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板の作製）
実施例Ｂ１と同様にして、上記により準備されたＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上に、厚さ５μｍのＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）が形成された半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板を得た。
【０２７１】
得られたＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）には、エピタキシャル異常成長領域３０ｅｉは形成されなかった。また、ＧａＮ層は、低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋおよび高転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｈの転位密度が、それぞれ８．００×１０6ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、それぞれＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋおよび高転位密度結晶領域２０ｈの転位密度と同等であった。また、キャリア濃度が、７．０×１０15ｃｍ-3であった。
【０２７２】
３．半導体デバイスの作製
ショットキー電極の直径を１６００μｍとしたこと以外は、比較例ＲＢ１と同様にして、１９９３．３μｍ×２０００．０μｍの大きさにチップ化されたＳＢＤ（チップ化された半導体デバイス４０ｃ）を得た。得られたチップ化されたＳＢＤは、Ｃ／Ｆ比が０．５５であり、耐圧歩留まりが０．０２であり、平均オン抵抗が１．０９ｍΩ・ｃｍ2であり、最大オン抵抗が２．２８ｍΩ・ｃｍ2であり、最大作動電流が１０Ａであった。結果を表３にまとめた。
【０２７３】
（比較例ＲＢ３）
１．ＧａＮ結晶基板の準備
ＧａＮ結晶の成長の際にＧａＡｓ基板（下地基板）の主面上に形成する第１ストライプマスクのピッチＰM1を５０００μｍとしたこと以外は、比較例ＲＢ１と同様にして、ＧａＮ結晶基板を得た。
【０２７４】
得られたＧａＮ結晶基板は、主面の面方位が（０００１）であり、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の転位密度がそれぞれ２．０５×１０7ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であった。また、２０ｍｍ角当りの転位集中領域の数が２２００個、２０ｍｍ角当りの低転位密度結晶領域の数が４個であることから、１つの転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が５５０．０個／領域であった。ここで、比較例ＲＢ１と同様の観点から、本比較例の１つの低転位密度結晶領域は、実施例においては４個の低転位密度結晶領域に相当する。すなわち、２０ｍｍ角当りの実施例相当低転位密度結晶領域の数が１６個であることから、１つの実施例相当転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が１３７．５個／領域であった。
【０２７５】
また、キャリア濃度が５．２０×１０18ｃｍ-3であり、Ｃ／Ｆ比は０．３６であった。また、主面の[１−１００]方向における曲率半径は９．２ｍであり、主面の[１−１００]方向における第１ずれ角は０．１２°であった。また、主面の[１１−２０]方向における曲率半径は２．４ｍであり、主面の[１１−２０]方向における第２ずれ角は０．４８°であった。したがって、第１ずれ角と第２ずれ角との差は０．３６°であった。また、主面における高転位密度領域の第１ストライプ結晶領域は、ピッチＰ1が５０００μｍで、幅Ｗ1が１３．８μｍであった。このため、２０ｍｍ角における１つの低転位密度結晶領域の大きさは４９９３．１μｍ×２００００μｍ（２０ｍｍ）であった。
【０２７６】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層の成長（半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板の作製）
実施例Ｂ１と同様にして、上記により準備されたＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上に、厚さ５μｍのＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）が形成された半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板を得た。
【０２７７】
得られたＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）には、エピタキシャル異常成長領域３０ｅｉは形成されなかった。また、ＧａＮ層は、低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋおよび高転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｈの転位密度が、それぞれ２．０５×１０7ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、それぞれＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋおよび高転位密度結晶領域２０ｈの転位密度と同等であった。また、キャリア濃度が、７．０×１０15ｃｍ-3であった。
【０２７８】
３．半導体デバイスの作製
ショットキー電極の直径を４５００μｍとしたこと以外は、比較例ＲＢ１と同様にして、４９９３．１μｍ×５０００．０μｍの大きさにチップ化されたＳＢＤ（チップ化された半導体デバイス４０ｃ）を得た。得られたチップ化されたＳＢＤは、Ｃ／Ｆ比が０．３６であり、耐圧歩留まりが０．００であった。すなわち、良好なＳＢＤは得られなかった。結果を表３にまとめた。
【０２７９】
【表３】
2010037185.tif 000005
【０２８０】
（実施例Ｂ５）
１．ＧａＮ結晶基板の準備
ＧａＮ結晶の成長の際にＧａＡｓ基板（下地基板）の主面上に形成する第１および第２ストライプマスクのピッチＰM1およびＰM2をそれぞれ９５００μｍとしたこと以外は、実施例Ｂ２と同様にして、ＧａＮ結晶基板を得た。
【０２８１】
得られたＧａＮ結晶基板は、主面の面方位が（０００１）であり、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の転位密度がそれぞれ８．３０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であった。また、２０ｍｍ角当りの転位集中領域の数が２０個、２０ｍｍ角当りの低転位密度結晶領域の数が４．２個であることから、１つの転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が４．７６個／領域であった。また、キャリア濃度が５．００×１０18ｃｍ-3であり、Ｃ／Ｆ比は０．２０であった。また、主面の[１−１００]方向における曲率半径は１３．０ｍであり、主面の[１−１００]方向における第１ずれ角は０．０９°であった。また、主面の[１１−２０]方向における曲率半径は９．５ｍであり、主面の[１１−２０]方向における第２ずれ角は０．１２°であった。したがって、第１ずれ角と第２ずれ角との差は０．０３°であった。また、主面における高転位密度領域の第１ストライプ結晶領域は、ピッチＰ1が９５００μｍで、幅Ｗ1が１３．２μｍであった。また、主面における高転位密度結晶領域の第２ストライプ結晶領域は、ピッチＰ2が９５００μｍで、幅Ｗ2が２６．５μｍであった。このため、１つの低転位密度結晶領域の大きさは９４９３．４μｍ×９４８６．８μｍであった。
【０２８２】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層の成長（半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板の作製）
実施例Ｂ１と同様にして、上記により準備されたＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上に、厚さ５μｍのＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）が形成された半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板を得た。
【０２８３】
得られたＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）には、エピタキシャル異常成長領域３０ｅｉは形成されなかった。また、ＧａＮ層は、低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋおよび高転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｈの転位密度が、それぞれ８．３０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、それぞれＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋおよび高転位密度結晶領域２０ｈの転位密度と同等であった。また、キャリア濃度が、７．０×１０15ｃｍ-3であった。
【０２８４】
３．半導体デバイスの作製
ショットキー電極の直径を９０００μｍとしたこと以外は、実施例Ｂ１と同様にして、９４９３．４μｍ×９４８６．８μｍの大きさにチップ化されたＳＢＤ（チップ化された半導体デバイス４０ｃ）を得た。得られたチップ化されたＳＢＤは、Ｃ／Ｆ比が０．２０であり、耐圧歩留まりが０．４５であり、平均オン抵抗が０．８６ｍΩ・ｃｍ2であり、最大オン抵抗が１．３７ｍΩ・ｃｍ2であり、最大作動電流が３００Ａであった。結果を表４にまとめた。
【０２８５】
（実施例Ｂ６）
１．ＧａＮ結晶基板の準備
ＧａＮ結晶の成長の際にＧａＡｓ基板（下地基板）の主面上に形成する第１および第２ストライプマスクのピッチＰM1およびＰM2をそれぞれ１００００μｍとしたこと以外は、実施例Ｂ２と同様にして、ＧａＮ結晶基板を得た。
【０２８６】
得られたＧａＮ結晶基板は、主面の面方位が（０００１）であり、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の転位密度がそれぞれ８．８０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であった。また、２０ｍｍ角当りの転位集中領域の数が２２個、２０ｍｍ角当りの低転位密度結晶領域の数が４個であることから、１つの転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が５．５０個／領域であった。また、キャリア濃度が５．２５×１０18ｃｍ-3であり、Ｃ／Ｆ比は０．１８であった。また、主面の[１−１００]方向における曲率半径は１１．６ｍであり、主面の[１−１００]方向における第１ずれ角は０．１０°であった。また、主面の[１１−２０]方向における曲率半径は９．０ｍであり、主面の[１１−２０]方向における第２ずれ角は０．１３°であった。したがって、第１ずれ角と第２ずれ角との差は０．０３°であった。また、主面における高転位密度領域の第１ストライプ結晶領域は、ピッチＰ1が１００００μｍで、幅Ｗ1が１３．０μｍであった。また、主面における高転位密度結晶領域の第２ストライプ結晶領域は、ピッチＰ2が１００００μｍで、幅Ｗ2が２６．３μｍであった。このため、１つの低転位密度結晶領域の大きさは９９９３．５μｍ×９９８６．９μｍであった。
【０２８７】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層の成長（半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板の作製）
実施例Ｂ１と同様にして、上記により準備されたＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上に、厚さ５μｍのＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）が形成された半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板を得た。
【０２８８】
得られたＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）には、エピタキシャル異常成長領域３０ｅｉは形成されなかった。また、ＧａＮ層は、低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋおよび高転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｈの転位密度が、それぞれ８．８０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、それぞれＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋおよび高転位密度結晶領域２０ｈの転位密度と同等であった。また、キャリア濃度が、７．０×１０15ｃｍ-3であった。
【０２８９】
３．半導体デバイスの作製
ショットキー電極の直径を９５００μｍとしたこと以外は、実施例Ｂ１と同様にして、９９９３．５μｍ×９９８６．９μｍの大きさにチップ化されたＳＢＤ（チップ化された半導体デバイス４０ｃ）を得た。得られたチップ化されたＳＢＤは、Ｃ／Ｆ比が０．１８であり、耐圧歩留まりが０．４０であり、平均オン抵抗が０．８３ｍΩ・ｃｍ2であり、最大オン抵抗が１．４０ｍΩ・ｃｍ2であり、最大作動電流が３５０Ａであった。結果を表４にまとめた。
【０２９０】
（実施例Ｂ７）
１．ＧａＮ結晶基板の準備
ＨＶＰＥ法によるＧａＮ結晶の成長の際に結晶にＯ（酸素）をドーピングするためのＯ2ガスの分圧を６×１０-7ａｔｍ（０．０６Ｐａ）としたこと以外は、実施例Ｂ４と同様にして、ＧａＮ結晶基板を得た。
【０２９１】
得られたＧａＮ結晶基板は、主面の面方位が（０００１）であり、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の転位密度がそれぞれ１．８０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であった。また、２０ｍｍ角当りの転位集中領域の数が１３個、２０ｍｍ角当りの低転位密度結晶領域の数が１００個であることから、１つの転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が０．１３個／領域であった。また、キャリア濃度が８．２１×１０18ｃｍ-3であり、Ｃ／Ｆ比は０．３８であった。また、主面の[１−１００]方向における曲率半径は１８．５ｍであり、主面の[１−１００]方向における第１ずれ角は０．０６°であった。また、主面の[１１−２０]方向における曲率半径は１０．８ｍであり、主面の[１１−２０]方向における第２ずれ角は０．１１°であった。したがって、第１ずれ角と第２ずれ角との差は０．０５°であった。また、主面における高転位密度領域の第１ストライプ結晶領域は、ピッチＰ1が２０００μｍで、幅Ｗ1が１３．３μｍであった。また、主面における高転位密度結晶領域の第２ストライプ結晶領域は、ピッチＰ2が２０００μｍで、幅Ｗ2が２６．４μｍであった。このため、１つの低転位密度結晶領域の大きさは１９９３．４μｍ×１９８６．８μｍであった。
【０２９２】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層の成長（半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板の作製）
実施例Ｂ１と同様にして、上記により準備されたＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上に、厚さ５μｍのＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）が形成された半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板を得た。
【０２９３】
得られたＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）には、エピタキシャル異常成長領域３０ｅｉは形成されなかった。また、ＧａＮ層は、低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋおよび高転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｈの転位密度が、それぞれ１．８０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、それぞれＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋおよび高転位密度結晶領域２０ｈの転位密度と同等であった。また、キャリア濃度が、７．０×１０15ｃｍ-3であった。
【０２９４】
３．半導体デバイスの作製
実施例Ｂ１と同様にして、ショットキー電極の直径が１６００μｍで、１９９３．４μｍ×１９８６．８μｍの大きさにチップ化されたＳＢＤ（チップ化された半導体デバイス４０ｃ）を得た。得られたチップ化されたＳＢＤは、Ｃ／Ｆ比が０．３８であり、耐圧歩留まりが０．７８であり、平均オン抵抗が０．８２ｍΩ・ｃｍ2であり、最大オン抵抗が１．１９ｍΩ・ｃｍ2であり、最大作動電流が１０Ａであった。結果を表４にまとめた。
【０２９５】
（実施例Ｂ８）
１．ＧａＮ結晶基板の準備
ＨＶＰＥ法によるＧａＮ結晶の成長の際に結晶にＯ（酸素）をドーピングするためのＯ2ガスの分圧を１．２×１０-6ａｔｍ（０．１２Ｐａ）としたこと以外は、実施例Ｂ４と同様にして、ＧａＮ結晶基板を得た。
【０２９６】
得られたＧａＮ結晶基板は、主面の面方位が（０００１）であり、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の転位密度がそれぞれ１．７０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であった。また、２０ｍｍ角当りの転位集中領域の数が１３個、２０ｍｍ角当りの低転位密度結晶領域の数が１００個であることから、１つの転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が０．１３個／領域であった。また、キャリア濃度が１．２０×１０19ｃｍ-3であり、Ｃ／Ｆ比は０．３５であった。また、主面の[１−１００]方向における曲率半径は１８．５ｍであり、主面の[１−１００]方向における第１ずれ角は０．０６°であった。また、主面の[１１−２０]方向における曲率半径は１０．８ｍであり、主面の[１１−２０]方向における第２ずれ角は０．１１°であった。したがって、第１ずれ角と第２ずれ角との差は０．０５°であった。また、主面における高転位密度領域の第１ストライプ結晶領域は、ピッチＰ1が２０００μｍで、幅Ｗ1が１３．４μｍであった。また、主面における高転位密度結晶領域の第２ストライプ結晶領域は、ピッチＰ2が２０００μｍで、幅Ｗ2が２６．２μｍであった。このため、１つの低転位密度結晶領域の大きさは１９９３．３μｍ×１９８６．９μｍであった。
【０２９７】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層の成長（半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板の作製）
実施例Ｂ１と同様にして、上記により準備されたＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上に、厚さ５μｍのＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）が形成された半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板を得た。
【０２９８】
得られたＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）には、エピタキシャル異常成長領域３０ｅｉは形成されなかった。また、ＧａＮ層は、低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋおよび高転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｈの転位密度が、それぞれ１．７０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、それぞれＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋおよび高転位密度結晶領域２０ｈの転位密度と同等であった。また、キャリア濃度が、７．０×１０15ｃｍ-3であった。
【０２９９】
３．半導体デバイスの作製
実施例Ｂ１と同様にして、ショットキー電極の直径が１６００μｍで１９９３．３μｍ×１９８６．９μｍの大きさにチップ化されたＳＢＤ（チップ化された半導体デバイス４０ｃ）を得た。得られたチップ化されたＳＢＤは、Ｃ／Ｆ比が０．３５であり、耐圧歩留まりが０．７７であり、平均オン抵抗が０．７２ｍΩ・ｃｍ2であり、最大オン抵抗が１．０５ｍΩ・ｃｍ2であり、最大作動電流が１０Ａであった。結果を表４にまとめた。
【０３００】
（実施例Ｂ９）
１．ＧａＮ結晶基板の準備
成長させたＧａＮ結晶を（０００１）面から［１−１００］方向に０．７°オフした面に平行な面でスライスしたこと以外は、実施例Ｂ４と同様にして、ＧａＮ結晶基板を得た。
【０３０１】
得られたＧａＮ結晶基板は、主面の面方位が（０００１）から［１−１００］方向に０．７°オフしており、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の転位密度がそれぞれ１．６０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であった。また、２０ｍｍ角当りの転位集中領域の数が１４個、２０ｍｍ角当りの低転位密度結晶領域の数が１００個であることから、１つの転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が０．１４個／領域であった。また、キャリア濃度が５．１１×１０18ｃｍ-3であり、Ｃ／Ｆ比は０．３９であった。また、主面の[１−１００]方向における曲率半径は１８．５ｍであり、主面の[１−１００]方向における第１ずれ角は０．０６°であった。また、主面の[１１−２０]方向における曲率半径は９．７ｍであり、主面の[１１−２０]方向における第２ずれ角は０．１２°であった。したがって、第１ずれ角と第２ずれ角との差は０．０６°であった。また、主面における高転位密度領域の第１ストライプ結晶領域は、ピッチＰ1が２０００μｍで、幅Ｗ1が１３．１μｍであった。また、主面における高転位密度結晶領域の第２ストライプ結晶領域は、ピッチＰ2が２０００μｍで、幅Ｗ2が２６．５μｍであった。このため、１つの低転位密度結晶領域の大きさは１９９３．５μｍ×１９８６．８μｍであった。
【０３０２】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層の成長（半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板の作製）
実施例Ｂ１と同様にして、上記により準備されたＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上に、厚さ５μｍのＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）が形成された半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板を得た。
【０３０３】
得られたＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）には、図１３に示すような幅Ｗeiが２００μｍのエピタキシャル異常成長領域３０ｅｉが形成されていた。また、ＧａＮ層は、低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋおよび高転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｈの転位密度が、それぞれ１．６０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、それぞれＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋおよび高転位密度結晶領域２０ｈの転位密度と同等であった。また、キャリア濃度が、７．０×１０15ｃｍ-3であった。
【０３０４】
３．半導体デバイスの作製
実施例Ｂ１と同様にして、ショットキー電極の直径が１６００μｍで１９９３．５μｍ×１９８６．８μｍの大きさにチップ化されたＳＢＤ（チップ化された半導体デバイス４０ｃ）を得た。得られたチップ化されたＳＢＤは、Ｃ／Ｆ比が０．３９であり、耐圧歩留まりが０．８０であり、平均オン抵抗が０．９０ｍΩ・ｃｍ2であり、最大オン抵抗が１．２０ｍΩ・ｃｍ2であり、最大作動電流が１０Ａであった。結果を表４にまとめた。
【０３０５】
【表４】
2010037185.tif 000006
【０３０６】
上記の表３および表４を参照して以下のことがわかった。ストライプ状の高転位密度結晶領域を有するＧａＮ結晶基板を含むＳＢＤは、Ｃ／Ｆ比が高いため平均オン抵抗および最高オン抵抗がいずれも高く、高転位密度結晶領域の間隔が大きくなると耐圧歩留まりが大きく低下した（比較例ＲＢ１、ＲＢ２、ＲＢ３）。これに対して、格子状の高転位密度結晶領域を有するＧａＮ結晶基板を含むＳＢＤは、Ｃ／Ｆ比が低いため平均オン抵抗および最高オン抵抗がいずれも低く、高転位密度結晶領域の間隔が大きくなっても耐圧歩留まりは高く維持された（実施例Ｂ１〜Ｂ９）。これは、ＧａＮ結晶基板の高転位密度を格子状に形成することにより、低転位密度において、Ｃ／Ｆ比が低下し、転位集中領域の形成が抑制されたためと考えられる。また、キャリア濃度が高いＧａＮ結晶基板を含むＳＢＤの平均オン抵抗および最高オン抵抗が低いのは、ＧａＮ結晶基板の抵抗が低減するためと考えられる（実施例Ｂ４、Ｂ７、Ｂ８）。すなわち、Ｃ／Ｆ比を低くすること、および／または、ＧａＮ結晶基板のキャリア濃度を高くすることにより、平均オン抵抗および最高オン抵抗を低くすることができると考えられる。また、キャリア濃度が高いＧａＮ結晶基板を含むＳＢＤの耐圧歩留まりの向上には、ＧａＮ結晶基板の転位密度および転位集中領域の低減が大きく寄与しているものと考えられる。
【０３０７】
（実施例Ｂ１０）
１．ＧａＮ結晶基板の準備
ＧａＮ結晶の成長の際にＧａＡｓ基板（下地基板）の主面上に形成する第１ストライプマスクを連続とし、第２ストライプマスクを不連続としたこと以外は、実施例Ｂ１と同様にして、ＧａＮ結晶基板を得た。ここで、第２ストライプマスクは、不連続部分と連続部分が一定間隔で繰り返し、不連続部分の長さＬMWが２μｍ、連続部分の長さＬMが４０μｍであった。
【０３０８】
得られたＧａＮ結晶基板は、主面の面方位が（０００１）から［１−１００］方向に０．４°オフしており、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の転位密度がそれぞれ２．００×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であった。また、２０ｍｍ角当りの転位集中領域の数が１３個、２０ｍｍ角当りの低転位密度結晶領域の数が１００個であることから、１つの転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が０．１３個／領域であった。また、キャリア濃度が６．０１×１０18ｃｍ-3であり、Ｃ／Ｆ比は０．３０であった。また、主面の[１−１００]方向における曲率半径は１８．５ｍであり、主面の[１−１００]方向における第１ずれ角は０．０６°であった。また、主面の[１１−２０]方向における曲率半径は９．５ｍであり、主面の[１１−２０]方向における第２ずれ角は０．１１°であった。したがって、第１ずれ角と第２ずれ角との差は０．０５°であった。また、主面における高転位密度領域の第１ストライプ結晶領域は、ピッチＰ1が２０００μｍで、幅Ｗ1が１３．４μｍであった。また、主面における高転位密度結晶領域の第２ストライプ結晶領域は、ピッチＰ2が２０００μｍで、幅Ｗ2が２４．５μｍであった。また、第２ストライプ結晶領域は、不連続部分と連続部分とが一定間隔で繰り返し、不連続部分の長さＬWが１７．５μｍ、連続部分の長さＬが２４．５μｍであった。このため、１つの低転位密度結晶領域の大きさは１９９３．３μｍ×１９８７．８μｍであった。
【０３０９】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層の成長（半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板の作製）
実施例Ｂ１と同様にして、上記により準備されたＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上に、厚さ５μｍのＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）が形成された半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板を得た。
【０３１０】
得られたＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）には、実施例Ｂ１のようなエピタキシャル異常成長領域３０ｅｉは形成されなかった。また、ＧａＮ層は、低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋおよび高転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｈの転位密度が、それぞれ２．００×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、それぞれＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋおよび高転位密度結晶領域２０ｈの転位密度と同等であった。また、キャリア濃度が、７．０×１０15ｃｍ-3であった。
【０３１１】
３．半導体デバイスの作製
実施例Ｂ１と同様にして、ショットキー電極の直径が１６００μｍで１９９３．３μｍ×１９８７．８μｍの大きさにチップ化されたＳＢＤ（チップ化された半導体デバイス４０ｃ）を得た。得られたチップ化されたＳＢＤは、Ｃ／Ｆ比が０．３０であり、耐圧歩留まりが０．８５であり、平均オン抵抗が０．８６ｍΩ・ｃｍ2であり、最大オン抵抗が１．２５ｍΩ・ｃｍ2であり、最大作動電流が１０Ａであった。結果を表５にまとめた。
【０３１２】
（実施例Ｂ１１）
１．ＧａＮ結晶基板の準備
第２ストライプマスクを、不連続部分と連続部分が一定間隔で繰り返し、不連続部分の長さＬMWが１００μｍ、連続部分の長さＬMが４０μｍとしたこと以外は、実施例Ｂ１２と同様にして、ＧａＮ結晶基板を得た。。
【０３１３】
得られたＧａＮ結晶基板は、主面の面方位が（０００１）から［１−１００］方向に０．４°オフしており、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の転位密度がそれぞれ５．００×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であった。また、２０ｍｍ角当りの転位集中領域の数が１８個、２０ｍｍ角当りの低転位密度結晶領域の数が１００個であることから、１つの転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が０．１８個／領域であった。また、キャリア濃度が６．０１×１０18ｃｍ-3であり、Ｃ／Ｆ比は０．３０であった。また、主面の[１−１００]方向における曲率半径は１８．５ｍであり、主面の[１−１００]方向における第１ずれ角は０．０６°であった。また、主面の[１１−２０]方向における曲率半径は９．５ｍであり、主面の[１１−２０]方向における第２ずれ角は０．１１°であった。したがって、第１ずれ角と第２ずれ角との差は０．０５°であった。また、主面における高転位密度領域の第１ストライプ結晶領域は、ピッチＰ1が２０００μｍで、幅Ｗ1が１３．２μｍであった。また、主面における高転位密度結晶領域の第２ストライプ結晶領域は、ピッチＰ2が２０００μｍで、幅Ｗ2が２４．０μｍであった。また、第２ストライプ結晶領域は、不連続部分と連続部分とが一定間隔で繰り返し、不連続部分の長さＬWが１１６μｍ、連続部分の長さＬが２４．０μｍであった。このため、１つの低転位密度結晶領域の大きさは１９９３．４μｍ×１９８８．０μｍであった。
【０３１４】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層の成長（半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板の作製）
実施例Ｂ１と同様にして、上記により準備されたＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上に、厚さ５μｍのＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）が形成された半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板を得た。
【０３１５】
得られたＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）には、実施例Ｂ１のようなエピタキシャル異常成長領域３０ｅｉは形成されなかった。また、ＧａＮ層は、低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋおよび高転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｈの転位密度が、それぞれ５．００×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、それぞれＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋおよび高転位密度結晶領域２０ｈの転位密度と同等であった。また、キャリア濃度が、７．０×１０15ｃｍ-3であった。
【０３１６】
３．半導体デバイスの作製
実施例Ｂ１と同様にして、ショットキー電極の直径が１６００μｍで１９９３．４μｍ×１９８８．０μｍの大きさにチップ化されたＳＢＤ（チップ化された半導体デバイス４０ｃ）を得た。得られたチップ化されたＳＢＤは、Ｃ／Ｆ比が０．３０であり、耐圧歩留まりが０．７７であり、平均オン抵抗が０．８６ｍΩ・ｃｍ2であり、最大オン抵抗が１．２５ｍΩ・ｃｍ2であり、最大作動電流が１０Ａであった。結果を表５にまとめた。
【０３１７】
（実施例Ｂ１２）
１．ＧａＮ結晶基板の準備
ＧａＮ結晶の成長の際に、下地基板として主面の面方位が（１１１）Ａから[１−１０]方向に１０°オフしたＧａＡｓ基板を用いたこと以外は、実施例Ｂ４と同様にして、ＧａＮ結晶基板を得た。
【０３１８】
得られたＧａＮ結晶基板は、主面の面方位が（０００１）から[１１−２０]方向に１０°オフしており、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の転位密度がそれぞれ１．８８×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であった。また、２０ｍｍ角当りの転位集中領域の数が１４個、２０ｍｍ角当りの低転位密度結晶領域の数が１００個であることから、１つの転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が０．１４個／領域であった。また、キャリア濃度が６．５０×１０18ｃｍ-3であり、Ｃ／Ｆ比は０．５０であった。また、主面の[１−１００]方向における曲率半径は３６．５ｍであり、主面の[１−１００]方向における第１ずれ角は０．０３°であった。また、主面の[１１−２０]方向における曲率半径は４．５０ｍであり、主面の[１１−２０]方向における第２ずれ角は０．２５°であった。したがって、第１ずれ角と第２ずれ角との差は０．２２°であった。また、主面における高転位密度領域の第１ストライプ結晶領域は、ピッチＰ1が２０００μｍで、幅Ｗ1が１３．５μｍであった。また、主面における高転位密度結晶領域の第２ストライプ結晶領域は、ピッチＰ2が２０００μｍで、幅Ｗ2が２４．３μｍであった。このため、１つの低転位密度結晶領域の大きさは１９９３．３μｍ×１９８７．９μｍであった。
【０３１９】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層の成長（半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板の作製）
実施例Ｂ１と同様にして、上記により準備されたＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上に、厚さ５μｍのＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）が形成された半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板を得た。
【０３２０】
得られたＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）には、エピタキシャル異常成長領域３０ｅｉは形成されなかった。また、ＧａＮ層は、低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋおよび高転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｈの転位密度が、それぞれ１．８８×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、それぞれＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋおよび高転位密度結晶領域２０ｈの転位密度と同等であった。また、キャリア濃度が、７．０×１０15ｃｍ-3であった。
【０３２１】
３．半導体デバイスの作製
実施例Ｂ１と同様にして、ショットキー電極の直径が１６００μｍで１９９３．３μｍ×１９８７．９μｍの大きさにチップ化されたＳＢＤ（チップ化された半導体デバイス４０ｃ）を得た。得られたチップ化されたＳＢＤは、Ｃ／Ｆ比が０．５０であり、耐圧歩留まりが０．７８であり、平均オン抵抗が０．９６ｍΩ・ｃｍ2であり、最大オン抵抗が１．３６ｍΩ・ｃｍ2であり、最大作動電流が１０Ａであった。結果を表５にまとめた。
【０３２２】
（実施例Ｂ１３）
１．ＧａＮ結晶基板の準備
ＧａＮ結晶の成長の際に、下地基板として主面の面方位が（１１１）Ａから[１−１０]方向に２５°オフしたＧａＡｓ基板を用いたこと以外は、実施例Ｂ４と同様にして、ＧａＮ結晶基板を得た。
【０３２３】
得られたＧａＮ結晶基板は、主面の面方位が（０００１）から[１１−２０]方向に２５°オフしており、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の転位密度がそれぞれ２．１０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であった。また、２０ｍｍ角当りの転位集中領域の数が１８個、２０ｍｍ角当りの低転位密度結晶領域の数が１００個であることから、１つの転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が０．１８個／領域であった。また、キャリア濃度が６．２３×１０18ｃｍ-3であり、Ｃ／Ｆ比は０．２３であった。また、主面の[１−１００]方向における曲率半径は１７．６ｍであり、主面の[１−１００]方向における第１ずれ角は０．０７°であった。また、主面の[１１−２０]方向における曲率半径は３．１２ｍであり、主面の[１１−２０]方向における第２ずれ角は０．３７°であった。したがって、第１ずれ角と第２ずれ角との差は０．３０°であった。また、主面における高転位密度領域の第１ストライプ結晶領域は、ピッチＰ1が２０００μｍで、幅Ｗ1が９．５μｍであった。また、主面における高転位密度結晶領域の第２ストライプ結晶領域は、ピッチＰ2が２０００μｍで、幅Ｗ2が２３．２μｍであった。このため、１つの低転位密度結晶領域の大きさは１９９５．３μｍ×１９８８．４μｍであった。
【０３２４】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層の成長（半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板の作製）
実施例Ｂ１と同様にして、上記により準備されたＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上に、厚さ５μｍのＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）が形成された半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板を得た。
【０３２５】
得られたＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）には、エピタキシャル異常成長領域３０ｅｉは形成されなかった。また、ＧａＮ層は、低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋおよび高転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｈの転位密度が、それぞれ２．１０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、それぞれＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋおよび高転位密度結晶領域２０ｈの転位密度と同等であった。また、キャリア濃度が、７．０×１０15ｃｍ-3であった。
【０３２６】
３．半導体デバイスの作製
実施例Ｂ１と同様にして、ショットキー電極の直径が１６００μｍで１９９５．３μｍ×１９８８．４μｍの大きさにチップ化されたＳＢＤ（チップ化された半導体デバイス４０ｃ）を得た。得られたチップ化されたＳＢＤは、Ｃ／Ｆ比が０．２３であり、耐圧歩留まりが０．６１であり、平均オン抵抗が０．８０ｍΩ・ｃｍ2であり、最大オン抵抗が１．４０ｍΩ・ｃｍ2であり、最大作動電流が１０Ａであった。結果を表５にまとめた。
【０３２７】
（実施例Ｂ１４）
１．ＧａＮ結晶基板の準備
ＧａＮ結晶の成長の際に、下地基板として主面の面方位が（１１１）Ａから[１１−２]方向に１０°オフしたＧａＡｓ基板を用いたこと以外は、実施例Ｂ４と同様にして、ＧａＮ結晶基板を得た。
【０３２８】
得られたＧａＮ結晶基板は、主面の面方位が（０００１）から[１−１００]方向に１０°オフしており、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の転位密度がそれぞれ１．９８×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であった。また、２０ｍｍ角当りの転位集中領域の数が１３個、２０ｍｍ角当りの低転位密度結晶領域の数が１００個であることから、１つの転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が０．１３個／領域であった。また、キャリア濃度が６．３０×１０18ｃｍ-3であり、Ｃ／Ｆ比は０．４８であった。また、主面の[１−１００]方向における曲率半径は４．４０ｍであり、主面の[１−１００]方向における第１ずれ角は０．２６°であった。また、主面の[１１−２０]方向における曲率半径は２２．１ｍであり、主面の[１１−２０]方向における第２ずれ角は０．０５°であった。したがって、第１ずれ角と第２ずれ角との差は０．２１°であった。また、主面における高転位密度領域の第１ストライプ結晶領域は、ピッチＰ1が２０００μｍで、幅Ｗ1が１２．５μｍであった。また、主面における高転位密度結晶領域の第２ストライプ結晶領域は、ピッチＰ2が２０００μｍで、幅Ｗ2が２４．５μｍであった。このため、１つの低転位密度結晶領域の大きさは１９９３．８μｍ×１９８７．８μｍであった。
【０３２９】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層の成長（半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板の作製）
実施例Ｂ１と同様にして、上記により準備されたＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上に、厚さ５μｍのＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）が形成された半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板を得た。
【０３３０】
得られたＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）には、エピタキシャル異常成長領域３０ｅｉは形成されなかった。また、ＧａＮ層は、低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋおよび高転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｈの転位密度が、それぞれ１．９８×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、それぞれＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋおよび高転位密度結晶領域２０ｈの転位密度と同等であった。また、キャリア濃度が、７．０×１０15ｃｍ-3であった。
【０３３１】
３．半導体デバイスの作製
実施例Ｂ１と同様にして、ショットキー電極の直径が１６００μｍで１９９３．８μｍ×１９８７．８μｍの大きさにチップ化されたＳＢＤ（チップ化された半導体デバイス４０ｃ）を得た。得られたチップ化されたＳＢＤは、Ｃ／Ｆ比が０．４８であり、耐圧歩留まりが０．８２であり、平均オン抵抗が０．９６ｍΩ・ｃｍ2であり、最大オン抵抗が１．３８ｍΩ・ｃｍ2であり、最大作動電流が１０Ａであった。結果を表５にまとめた。
【０３３２】
（実施例Ｂ１５）
１．ＧａＮ結晶基板の準備
ＧａＮ結晶の成長の際に、下地基板として主面の面方位が（１１１）Ａから[１１−２]方向に２５°オフしたＧａＡｓ基板を用いたこと以外は、実施例Ｂ４と同様にして、ＧａＮ結晶基板を得た。
【０３３３】
得られたＧａＮ結晶基板は、主面の面方位が（０００１）から[１−１００]方向に２５°オフしており、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の転位密度がそれぞれ２．３０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であった。また、２０ｍｍ角当りの転位集中領域の数が１９個、２０ｍｍ角当りの低転位密度結晶領域の数が１００個であることから、１つの転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が０．１９個／領域であった。また、キャリア濃度が６．０３×１０18ｃｍ-3であり、Ｃ／Ｆ比は０．２０であった。また、主面の[１−１００]方向における曲率半径は２．９５ｍであり、主面の[１−１００]方向における第１ずれ角は０．４０°であった。また、主面の[１１−２０]方向における曲率半径は１１．０ｍであり、主面の[１１−２０]方向における第２ずれ角は０．１０°であった。したがって、第１ずれ角と第２ずれ角との差は０．３０°であった。また、主面における高転位密度領域の第１ストライプ結晶領域は、ピッチＰ1が２０００μｍで、幅Ｗ1が１０．３μｍであった。また、主面における高転位密度結晶領域の第２ストライプ結晶領域は、ピッチＰ2が２０００μｍで、幅Ｗ2が２２．５μｍであった。このため、１つの低転位密度結晶領域の大きさは１９９４．９μｍ×１９８８．８μｍであった。
【０３３４】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層の成長（半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板の作製）
実施例Ｂ１と同様にして、上記により準備されたＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上に、厚さ５μｍのＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）が形成された半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板を得た。
【０３３５】
得られたＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）には、エピタキシャル異常成長領域３０ｅｉは形成されなかった。また、ＧａＮ層は、低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋおよび高転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｈの転位密度が、それぞれ２．３０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、それぞれＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋおよび高転位密度結晶領域２０ｈの転位密度と同等であった。また、キャリア濃度が、７．０×１０15ｃｍ-3であった。
【０３３６】
３．半導体デバイスの作製
実施例Ｂ１と同様にして、ショットキー電極の直径が１６００μｍで１９９４．９μｍ×１９８８．８μｍの大きさにチップ化されたＳＢＤ（チップ化された半導体デバイス４０ｃ）を得た。得られたチップ化されたＳＢＤは、Ｃ／Ｆ比が０．２０であり、耐圧歩留まりが０．６３であり、平均オン抵抗が０．７９ｍΩ・ｃｍ2であり、最大オン抵抗が１．４２ｍΩ・ｃｍ2であり、最大作動電流が１０Ａであった。結果を表５にまとめた。
【０３３７】
【表５】
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【０３３８】
表３の実施例Ｂ１、Ｂ４、表４の実施例Ｂ９および表５の実施例Ｂ１０〜Ｂ１５を参照すると明かなように、主面が（０００１）面から少しのオフ角（たとえば、０．４°または０．７°）を有するＧａＮ結晶基板（実施例Ｂ１、Ｂ９）の主面上に成長させたＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層にはエピタキシャル異常成長領域が形成されたが、高転位密度結晶領域の第１および第２のストライプ結晶領域のいずれかが不連続であるＧａＮ結晶基板（実施例Ｂ１０、Ｂ１１）またはＧａＮ結晶基板の主面のオフ角が（０００１）面から０°、１０°または２５°であるＧａＮ結晶基板（実施例Ｂ４、Ｂ１２〜Ｂ１５）の主面上に成長させたＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層にはエピタキシャル異常成長領域は形成されなかった。
【０３３９】
以下の実施例Ｂ１６〜Ｂ２１およびＢ２４においては、直径が４インチ（１０．１６ｃｍ）のＧａＡｓ基板（下地基板）を用いてＧａＮ結晶基板を作製した場合の実施例である。これらの実施例においては、主面の[１−１００]方向における第１ずれ角および主面の[１１−２０]方向における第２ずれ角は、それぞれ主面の中心点におけるオフ角と中心点から［１−１００］方向に４ｃｍ離れた端部の点におけるオフ角との間の差および主面の中心点におけるオフ角と中心点から［１１−２０］方向に４ｃｍ離れた端部の点におけるオフ角との間の差から算出した。ここで、それぞれの点における主面のオフ角は、その点においてＸ線回折による（０００２）面に関するω−ロッキングカーブにより測定されるその点の面方位から算出される。
【０３４０】
（実施例Ｂ１６）
１．ＧａＮ結晶基板の準備
ＧａＮ結晶の成長の際に、直径が４インチ（１０．１６ｃｍ）のＧａＡｓ基板（下地基板）の主面上に形成する第１ストライプマスクを連続とし、第２ストライプマスクを不連続としたこと以外は、実施例Ｂ４と同様にして、ＧａＮ結晶基板を得た。ここで、第２ストライプマスクは、不連続部分と連続部分が一定間隔で繰り返し、不連続部分の長さＬMWが２μｍ、連続部分の長さＬMが４０μｍであった。
【０３４１】
得られたＧａＮ結晶基板は、主面の面方位が（０００１）から［１−１００］方向に０．４°オフしており、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の転位密度がそれぞれ１．９０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であった。また、２０ｍｍ角当りの転位集中領域の数が１５個、２０ｍｍ角当りの低転位密度結晶領域の数が１００個であることから、１つの転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が０．１５個／領域であった。また、キャリア濃度が６．２３×１０18ｃｍ-3であり、Ｃ／Ｆ比は０．２９であった。また、主面の[１−１００]方向における曲率半径は３７．５ｍであり、主面の[１−１００]方向における第１ずれ角は０．０６°であった。また、主面の[１１−２０]方向における曲率半径は２５．３ｍであり、主面の[１１−２０]方向における第２ずれ角は０．１０°であった。したがって、第１ずれ角と第２ずれ角との差は０．０４°であった。また、主面における高転位密度領域の第１ストライプ結晶領域は、ピッチＰ1が２０００μｍで、幅Ｗ1が１３．４μｍであった。また、主面における高転位密度結晶領域の第２ストライプ結晶領域は、ピッチＰ2が２０００μｍで、幅Ｗ2が２４．５μｍであった。また、第２ストライプ結晶領域は、不連続部分と連続部分とが一定間隔で繰り返し、不連続部分の長さＬWが１７．５μｍ、連続部分の長さＬが２４．５μｍであった。このため、１つの低転位密度結晶領域の大きさは１９９３．３μｍ×１９８７．８μｍであった。
【０３４２】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層の成長（半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板の作製）
実施例Ｂ１と同様にして、上記により準備されたＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上に、厚さ５μｍのＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）が形成された半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板を得た。
【０３４３】
得られたＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）には、実施例Ｂ１のようなエピタキシャル異常成長領域３０ｅｉは形成されなかった。また、ＧａＮ層は、低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋおよび高転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｈの転位密度が、それぞれ１．９０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、それぞれＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋおよび高転位密度結晶領域２０ｈの転位密度と同等であった。また、キャリア濃度が、７．０×１０15ｃｍ-3であった。
【０３４４】
３．半導体デバイスの作製
実施例Ｂ１と同様にして、ショットキー電極の直径が１６００μｍで１９９３．３μｍ×１９８７．８μｍの大きさにチップ化されたＳＢＤ（チップ化された半導体デバイス４０ｃ）を得た。得られたチップ化されたＳＢＤは、Ｃ／Ｆ比が０．２９であり、耐圧歩留まりが０．８４であり、平均オン抵抗が０．８１ｍΩ・ｃｍ2であり、最大オン抵抗が１．３０ｍΩ・ｃｍ2であり、最大作動電流が１０Ａであった。結果を表６にまとめた。
【０３４５】
（実施例Ｂ１７）
ＧａＮ結晶基板の準備
第２ストライプマスクを、不連続部分と連続部分が一定間隔で繰り返し、不連続部分の長さＬMWが１００μｍ、連続部分の長さＬMが４０μｍとしたこと以外は、実施例Ｂ１６と同様にして、ＧａＮ結晶基板を得た。。
【０３４６】
得られたＧａＮ結晶基板は、主面の面方位が（０００１）から［１−１００］方向に０．４°オフしており、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の転位密度がそれぞれ４．５０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であった。また、２０ｍｍ角当りの転位集中領域の数が２０個、２０ｍｍ角当りの低転位密度結晶領域の数が１００個であることから、１つの転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が０．２０個／領域であった。また、キャリア濃度が６．３０×１０18ｃｍ-3であり、Ｃ／Ｆ比は０．２８であった。また、主面の[１−１００]方向における曲率半径は１８．５ｍであり、主面の[１−１００]方向における第１ずれ角は０．１２°であった。また、主面の[１１−２０]方向における曲率半径は９．５ｍであり、主面の[１１−２０]方向における第２ずれ角は０．２２°であった。したがって、第１ずれ角と第２ずれ角との差は０．１０°であった。また、主面における高転位密度領域の第１ストライプ結晶領域は、ピッチＰ1が２０００μｍで、幅Ｗ1が１３．５μｍであった。また、主面における高転位密度結晶領域の第２ストライプ結晶領域は、ピッチＰ2が２０００μｍで、幅Ｗ2が２４．０μｍであった。また、第２ストライプ結晶領域は、不連続部分と連続部分とが一定間隔で繰り返し、不連続部分の長さＬWが１１６μｍ、連続部分の長さＬが２４．０μｍであった。このため、１つの低転位密度結晶領域の大きさは１９９３．３μｍ×１９８８．０μｍであった。
【０３４７】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層の成長（半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板の作製）
実施例Ｂ１と同様にして、上記により準備されたＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上に、厚さ５μｍのＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）が形成された半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板を得た。
【０３４８】
得られたＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）には、実施例Ｂ１のようなエピタキシャル異常成長領域３０ｅｉは形成されなかった。また、ＧａＮ層は、低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋおよび高転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｈの転位密度が、それぞれ４．５０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、それぞれＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋおよび高転位密度結晶領域２０ｈの転位密度と同等であった。また、キャリア濃度が、７．０×１０15ｃｍ-3であった。
【０３４９】
３．半導体デバイスの作製
実施例Ｂ１と同様にして、ショットキー電極の直径が１６００μｍで１９９３．３μｍ×１９８８．０μｍの大きさにチップ化されたＳＢＤ（チップ化された半導体デバイス４０ｃ）を得た。得られたチップ化されたＳＢＤは、Ｃ／Ｆ比が０．２８であり、耐圧歩留まりが０．７２であり、平均オン抵抗が０．８８ｍΩ・ｃｍ2であり、最大オン抵抗が１．３０ｍΩ・ｃｍ2であり、最大作動電流が１０Ａであった。結果を表６にまとめた。
【０３５０】
（実施例Ｂ１８）
１．ＧａＮ結晶基板の準備
ＧａＮ結晶の成長の際に、下地基板として直径が４インチ（１０．１６ｃｍ）で主面の面方位が（１１１）Ａから[１−１０]方向に１０°オフしたＧａＡｓ基板を用いたこと以外は、実施例Ｂ４と同様にして、ＧａＮ結晶基板を得た。
【０３５１】
得られたＧａＮ結晶基板は、主面の面方位が（０００１）から[１１−２０]方向に１０°オフしており、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の転位密度がそれぞれ２．００×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であった。また、２０ｍｍ角当りの転位集中領域の数が１６個、２０ｍｍ角当りの低転位密度結晶領域の数が１００個であることから、１つの転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が０．１６個／領域であった。また、キャリア濃度が６．０３×１０18ｃｍ-3であり、Ｃ／Ｆ比は０．４８であった。また、主面の[１−１００]方向における曲率半径は３６．５ｍであり、主面の[１−１００]方向における第１ずれ角は０．０６°であった。また、主面の[１１−２０]方向における曲率半径は３．７２ｍであり、主面の[１１−２０]方向における第２ずれ角は０．３１°であった。したがって、第１ずれ角と第２ずれ角との差は０．２５°であった。また、主面における高転位密度領域の第１ストライプ結晶領域は、ピッチＰ1が２０００μｍで、幅Ｗ1が１３．８μｍであった。また、主面における高転位密度結晶領域の第２ストライプ結晶領域は、ピッチＰ2が２０００μｍで、幅Ｗ2が２４．４μｍであった。このため、１つの低転位密度結晶領域の大きさは１９９３．１μｍ×１９８７．８μｍであった。
【０３５２】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層の成長（半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板の作製）
実施例Ｂ１と同様にして、上記により準備されたＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上に、厚さ５μｍのＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）が形成された半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板を得た。
【０３５３】
得られたＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）には、エピタキシャル異常成長領域３０ｅｉは形成されなかった。また、ＧａＮ層は、低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋおよび高転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｈの転位密度が、それぞれ２．００×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、それぞれＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋおよび高転位密度結晶領域２０ｈの転位密度と同等であった。また、キャリア濃度が、７．０×１０15ｃｍ-3であった。
【０３５４】
３．半導体デバイスの作製
実施例Ｂ１と同様にして、ショットキー電極の直径が１６００μｍで１９９３．１μｍ×１９８７．８μｍの大きさにチップ化されたＳＢＤ（チップ化された半導体デバイス４０ｃ）を得た。得られたチップ化されたＳＢＤは、Ｃ／Ｆ比が０．４８であり、耐圧歩留まりが０．７６であり、平均オン抵抗が１．００ｍΩ・ｃｍ2であり、最大オン抵抗が１．３３ｍΩ・ｃｍ2であり、最大作動電流が１０Ａであった。結果を表５にまとめた。
【０３５５】
（実施例Ｂ１９）
１．ＧａＮ結晶基板の準備
ＧａＮ結晶の成長の際に、下地基板として直径が４インチ（１０．１６ｃｍ）で主面の面方位が（１１１）Ａから[１−１０]方向に２５°オフしたＧａＡｓ基板を用いたこと以外は、実施例Ｂ４と同様にして、ＧａＮ結晶基板を得た。
【０３５６】
得られたＧａＮ結晶基板は、主面の面方位が（０００１）から[１１−２０]方向に２５°オフしており、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の転位密度がそれぞれ２．３０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であった。また、２０ｍｍ角当りの転位集中領域の数が２０個、２０ｍｍ角当りの低転位密度結晶領域の数が１００個であることから、１つの転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が０．２０個／領域であった。また、キャリア濃度が６．８０×１０18ｃｍ-3であり、Ｃ／Ｆ比は０．３５であった。また、主面の[１−１００]方向における曲率半径は３５．６ｍであり、主面の[１−１００]方向における第１ずれ角は０．０６°であった。また、主面の[１１−２０]方向における曲率半径は３．１０ｍであり、主面の[１１−２０]方向における第２ずれ角は０．３６°であった。したがって、第１ずれ角と第２ずれ角との差は０．３０°であった。また、主面における高転位密度領域の第１ストライプ結晶領域は、ピッチＰ1が２０００μｍで、幅Ｗ1が１３．３μｍであった。また、主面における高転位密度結晶領域の第２ストライプ結晶領域は、ピッチＰ2が２０００μｍで、幅Ｗ2が２３．８μｍであった。このため、１つの低転位密度結晶領域の大きさは１９９３．４μｍ×１９８８．１μｍであった。
【０３５７】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層の成長（半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板の作製）
実施例Ｂ１と同様にして、上記により準備されたＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上に、厚さ５μｍのＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）が形成された半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板を得た。
【０３５８】
得られたＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）には、エピタキシャル異常成長領域３０ｅｉは形成されなかった。また、ＧａＮ層は、低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋおよび高転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｈの転位密度が、それぞれ２．３０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、それぞれＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋおよび高転位密度結晶領域２０ｈの転位密度と同等であった。また、キャリア濃度が、７．０×１０15ｃｍ-3であった。
【０３５９】
３．半導体デバイスの作製
実施例Ｂ１と同様にして、ショットキー電極の直径が１６００μｍで１９９３．４μｍ×１９８８．１μｍの大きさにチップ化されたＳＢＤ（チップ化された半導体デバイス４０ｃ）を得た。得られたチップ化されたＳＢＤは、Ｃ／Ｆ比が０．３５であり、耐圧歩留まりが０．６０であり、平均オン抵抗が０．９１ｍΩ・ｃｍ2であり、最大オン抵抗が１．４２ｍΩ・ｃｍ2であり、最大作動電流が１０Ａであった。結果を表６にまとめた。
【０３６０】
（実施例Ｂ２０）
１．ＧａＮ結晶基板の準備
ＧａＮ結晶の成長の際に、下地基板として直径が４インチ（１０．１６ｃｍ）で主面の面方位が（１１１）Ａから[１１−２]方向に１０°オフしたＧａＡｓ基板を用いたこと以外は、実施例Ｂ４と同様にして、ＧａＮ結晶基板を得た。
【０３６１】
得られたＧａＮ結晶基板は、主面の面方位が（０００１）から[１−１００]方向に１０°オフしており、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の転位密度がそれぞれ２．００×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であった。また、２０ｍｍ角当りの転位集中領域の数が１５個、２０ｍｍ角当りの低転位密度結晶領域の数が１００個であることから、１つの転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が０．１５個／領域であった。また、キャリア濃度が６．４０×１０18ｃｍ-3であり、Ｃ／Ｆ比は０．４２であった。また、主面の[１−１００]方向における曲率半径は３．８５ｍであり、主面の[１−１００]方向における第１ずれ角は０．２９°であった。また、主面の[１１−２０]方向における曲率半径は１９．５ｍであり、主面の[１１−２０]方向における第２ずれ角は０．１２°であった。したがって、第１ずれ角と第２ずれ角との差は０．１７°であった。また、主面における高転位密度領域の第１ストライプ結晶領域は、ピッチＰ1が２０００μｍで、幅Ｗ1が１２．９μｍであった。また、主面における高転位密度結晶領域の第２ストライプ結晶領域は、ピッチＰ2が２０００μｍで、幅Ｗ2が２４．９μｍであった。このため、１つの低転位密度結晶領域の大きさは１９９３．６μｍ×１９８７．６μｍであった。
【０３６２】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層の成長（半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板の作製）
実施例Ｂ１と同様にして、上記により準備されたＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上に、厚さ５μｍのＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）が形成された半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板を得た。
【０３６３】
得られたＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）には、エピタキシャル異常成長領域３０ｅｉは形成されなかった。また、ＧａＮ層は、低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋおよび高転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｈの転位密度が、それぞれ２．００×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、それぞれＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋおよび高転位密度結晶領域２０ｈの転位密度と同等であった。また、キャリア濃度が、７．０×１０15ｃｍ-3であった。
【０３６４】
３．半導体デバイスの作製
実施例Ｂ１と同様にして、ショットキー電極の直径が１６００μｍで１９９３．６μｍ×１９８７．６μｍの大きさにチップ化されたＳＢＤ（チップ化された半導体デバイス４０ｃ）を得た。得られたチップ化されたＳＢＤは、Ｃ／Ｆ比が０．４２であり、耐圧歩留まりが０．８０であり、平均オン抵抗が０．９５ｍΩ・ｃｍ2であり、最大オン抵抗が１．３４ｍΩ・ｃｍ2であり、最大作動電流が１０Ａであった。結果を表６にまとめた。
【０３６５】
（実施例Ｂ２１）
１．ＧａＮ結晶基板の準備
ＧａＮ結晶の成長の際に、下地基板として直径が４インチ（１０．１６ｃｍ）で主面の面方位が（１１１）Ａから[１１−２]方向に２５°オフしたＧａＡｓ基板を用いたこと以外は、実施例Ｂ４と同様にして、ＧａＮ結晶基板を得た。
【０３６６】
得られたＧａＮ結晶基板は、主面の面方位が（０００１）から[１−１００]方向に２５°オフしており、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の転位密度がそれぞれ２．８０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であった。また、２０ｍｍ角当りの転位集中領域の数が２１個、２０ｍｍ角当りの低転位密度結晶領域の数が１００個であることから、１つの転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が０．２１個／領域であった。また、キャリア濃度が６．００×１０18ｃｍ-3であり、Ｃ／Ｆ比は０．２９であった。また、主面の[１−１００]方向における曲率半径は２．９１ｍであり、主面の[１−１００]方向における第１ずれ角は０．３９°であった。また、主面の[１１−２０]方向における曲率半径は２９．１ｍであり、主面の[１１−２０]方向における第２ずれ角は０．３１°であった。したがって、第１ずれ角と第２ずれ角との差は０．０２°であった。また、主面における高転位密度領域の第１ストライプ結晶領域は、ピッチＰ1が２０００μｍで、幅Ｗ1が１３．１μｍであった。また、主面における高転位密度結晶領域の第２ストライプ結晶領域は、ピッチＰ2が２０００μｍで、幅Ｗ2が２３．０μｍであった。このため、１つの低転位密度結晶領域の大きさは１９９３．５μｍ×１９８８．５μｍであった。
【０３６７】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層の成長（半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板の作製）
実施例Ｂ１と同様にして、上記により準備されたＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上に、厚さ５μｍのＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）が形成された半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板を得た。
【０３６８】
得られたＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）には、エピタキシャル異常成長領域３０ｅｉは形成されなかった。また、ＧａＮ層は、低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋおよび高転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｈの転位密度が、それぞれ２．８０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、それぞれＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋおよび高転位密度結晶領域２０ｈの転位密度と同等であった。また、キャリア濃度が、７．０×１０15ｃｍ-3であった。
【０３６９】
３．半導体デバイスの作製
実施例Ｂ１と同様にして、ショットキー電極の直径が１６００μｍで１９９３．５μｍ×１９８８．５μｍの大きさにチップ化されたＳＢＤ（チップ化された半導体デバイス４０ｃ）を得た。得られたチップ化されたＳＢＤは、Ｃ／Ｆ比が０．２９であり、耐圧歩留まりが０．６９であり、平均オン抵抗が０．８０ｍΩ・ｃｍ2であり、最大オン抵抗が１．４１ｍΩ・ｃｍ2であり、最大作動電流が１０Ａであった。結果を表６にまとめた。
【０３７０】
【表６】
2010037185.tif 000008
【０３７１】
表６の実施例Ｂ１６〜Ｂ２１および後述する表７の実施例Ｂ２４を参照すると明かなように、ＧａＮ結晶基板の直径が４インチと大きい場合であっても、主面が（０００１）面から少しのオフ角（たとえば、０．４°）を有していても高転位密度結晶領域の第１および第２のストライプ結晶領域のいずれかが不連続であるＧａＮ結晶基板（実施例Ｂ１６、Ｂ１７）またはＧａＮ結晶基板の主面のオフ角が（０００１）面から０°、１０°または２５°であるＧａＮ結晶基板（実施例Ｂ２４、Ｂ１８〜Ｂ２１）の主面上に成長させたＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層にはエピタキシャル異常成長領域は形成されなかった。
【０３７２】
（実施例Ｂ２２）
１．ＧａＮ結晶基板の準備
実施例Ｂ４と同様にして、ＧａＮ結晶基板を得た。
【０３７３】
得られたＧａＮ結晶基板は、主面の面方位が（０００１）であり、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の転位密度がそれぞれ１．７０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であった。また、２０ｍｍ角当りの転位集中領域の数が１３個、２０ｍｍ角当りの低転位密度結晶領域の数が１００個であることから、１つの転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が０．１３個／領域であった。また、キャリア濃度が５．９０×１０18ｃｍ-3であり、Ｃ／Ｆ比は０．４３であった。また、主面の[１−１００]方向における曲率半径は１８．５ｍであり、主面の[１−１００]方向における第１ずれ角は０．０６°であった。また、主面の[１１−２０]方向における曲率半径は９．５ｍであり、主面の[１１−２０]方向における第２ずれ角は０．１１°であった。したがって、第１ずれ角と第２ずれ角との差は０．０５°であった。また、主面における高転位密度領域の第１ストライプ結晶領域は、ピッチＰ1が２０００μｍで、幅Ｗ1が１３．１μｍであった。また、主面における高転位密度結晶領域の第２ストライプ結晶領域は、ピッチＰ2が２０００μｍで、幅Ｗ2が２３．０μｍであった。このため、１つの低転位密度結晶領域の大きさは１９９３．５μｍ×１９８８．５μｍであった。
【０３７４】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層の成長（半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板の作製）
エピタキシャル層のキャリア濃度を低くするために、チャンバー内を石英を含まない材料で構成したこと以外は、実施例Ｂ１と同様にして、上記により準備されたＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上に、厚さ５μｍのＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）が形成された半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板を得た。
【０３７５】
得られたＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）には、エピタキシャル異常成長領域３０ｅｉは形成されなかった。また、ＧａＮ層は、低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋおよび高転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｈの転位密度が、それぞれ１．７０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、それぞれＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋおよび高転位密度結晶領域２０ｈの転位密度と同等であった。また、キャリア濃度が、５．００×１０14ｃｍ-3であった。
【０３７６】
３．半導体デバイスの作製
実施例Ｂ１と同様にして、ショットキー電極の直径が１６００μｍで１９９３．５μｍ×１９８８．５μｍの大きさにチップ化されたＳＢＤ（チップ化された半導体デバイス４０ｃ）を得た。得られたチップ化されたＳＢＤは、Ｃ／Ｆ比が０．４３であり、耐圧歩留まりが０．８１であり、平均オン抵抗が０．９９ｍΩ・ｃｍ2であり、最大オン抵抗が１．５４ｍΩ・ｃｍ2であり、最大作動電流が１０Ａであった。結果を表７にまとめた。
【０３７７】
（実施例Ｂ２３）
１．ＧａＮ結晶基板の準備
実施例Ｂ４と同様にして、ＧａＮ結晶基板を得た。
【０３７８】
得られたＧａＮ結晶基板は、主面の面方位が（０００１）であり、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の転位密度がそれぞれ１．８０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であった。また、２０ｍｍ角当りの転位集中領域の数が１４個、２０ｍｍ角当りの低転位密度結晶領域の数が１００個であることから、１つの転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が０．１４個／領域であった。また、キャリア濃度が５．５０×１０18ｃｍ-3であり、Ｃ／Ｆ比は０．３８であった。また、主面の[１−１００]方向における曲率半径は１８．５ｍであり、主面の[１−１００]方向における第１ずれ角は０．０５°であった。また、主面の[１１−２０]方向における曲率半径は２２．０ｍであり、主面の[１１−２０]方向における第２ずれ角は０．０５°であった。したがって、第１ずれ角と第２ずれ角との差は０．００°であった。また、主面における高転位密度領域の第１ストライプ結晶領域は、ピッチＰ1が２０００μｍで、幅Ｗ1が１３．２μｍであった。また、主面における高転位密度結晶領域の第２ストライプ結晶領域は、ピッチＰ2が２０００μｍで、幅Ｗ2が２４．４μｍであった。このため、１つの低転位密度結晶領域の大きさは１９９３．４μｍ×１９８７．８μｍであった。
【０３７９】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層の成長（半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板の作製）
エピタキシャル層のキャリア濃度を高くするために、意図的にエピタキシャル層にＳｉをドープしたこと以外は、実施例Ｂ１と同様にして、上記により準備されたＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上に、厚さ５μｍのＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）が形成された半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板を得た。
【０３８０】
得られたＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）には、エピタキシャル異常成長領域３０ｅｉは形成されなかった。また、ＧａＮ層は、低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋおよび高転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｈの転位密度が、それぞれ１．８０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、それぞれＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋおよび高転位密度結晶領域２０ｈの転位密度と同等であった。また、キャリア濃度が、１．００×１０17ｃｍ-3であった。
【０３８１】
３．半導体デバイスの作製
実施例Ｂ１と同様にして、ショットキー電極の直径が１６００μｍで１９９３．４μｍ×１９８７．８μｍの大きさにチップ化されたＳＢＤ（チップ化された半導体デバイス４０ｃ）を得た。得られたチップ化されたＳＢＤは、Ｃ／Ｆ比が０．３８であり、耐圧歩留まりが０．８２であり、平均オン抵抗が１．０２ｍΩ・ｃｍ2であり、最大オン抵抗が１．４８ｍΩ・ｃｍ2であり、最大作動電流が１０Ａであった。結果を表７にまとめた。
【０３８２】
（実施例Ｂ２４）
１．ＧａＮ結晶基板の準備
ＧａＮ結晶の成長の際に、直径が４インチ（１０．１６ｃｍ）のＧａＡｓ基板を用いたこと以外は、実施例Ｂ４と同様にして、ＧａＮ結晶基板を得た。
【０３８３】
得られたＧａＮ結晶基板は、主面の面方位が（０００１）であり、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の転位密度がそれぞれ１．５５×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であった。また、２０ｍｍ角当りの転位集中領域の数が１２個、２０ｍｍ角当りの低転位密度結晶領域の数が１００個であることから、１つの転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が０．１２個／領域であった。また、キャリア濃度が６．１０×１０18ｃｍ-3であり、Ｃ／Ｆ比は０．３６であった。また、主面の[１−１００]方向における曲率半径は１９．０ｍであり、主面の[１−１００]方向における第１ずれ角は０．１０°であった。また、主面の[１１−２０]方向における曲率半径は１８．５ｍであり、主面の[１１−２０]方向における第２ずれ角は０．１２°であった。したがって、第１ずれ角と第２ずれ角との差は０．０２°であった。また、主面における高転位密度領域の第１ストライプ結晶領域は、ピッチＰ1が２０００μｍで、幅Ｗ1が１３．４μｍであった。また、主面における高転位密度結晶領域の第２ストライプ結晶領域は、ピッチＰ2が２０００μｍで、幅Ｗ2が２６．２μｍであった。このため、１つの低転位密度結晶領域の大きさは１９９３．３μｍ×１９８６．９μｍであった。
【０３８４】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層の成長（半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板の作製）
エピタキシャル層のキャリア濃度を高くするために、意図的にエピタキシャル層にＳｉをドープしたこと以外は、実施例Ｂ１と同様にして、上記により準備されたＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上に、厚さ５μｍのＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）が形成された半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板を得た。
【０３８５】
得られたＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）には、エピタキシャル異常成長領域３０ｅｉは形成されなかった。また、ＧａＮ層は、低転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｋおよび高転位密度エピタキシャル結晶領域３０ｈの転位密度が、それぞれ１．５５×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、それぞれＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋおよび高転位密度結晶領域２０ｈの転位密度と同等であった。また、キャリア濃度が、２．２０×１０16ｃｍ-3であった。
【０３８６】
３．半導体デバイスの作製
実施例Ｂ１と同様にして、ショットキー電極の直径が１６００μｍで１９９３．３μｍ×１９８６．９μｍの大きさにチップ化されたＳＢＤ（チップ化された半導体デバイス４０ｃ）を得た。得られたチップ化されたＳＢＤは、Ｃ／Ｆ比が０．３６であり、耐圧歩留まりが０．７９であり、平均オン抵抗が０．８９ｍΩ・ｃｍ2であり、最大オン抵抗が１．３９ｍΩ・ｃｍ2であり、最大作動電流が１０Ａであった。結果を表７にまとめた。
【０３８７】
【表７】
2010037185.tif 000009
【０３８８】
表７を参照して、半導体デバイス（ＳＢＤ）において、ＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層３０）のキャリア濃度を変えたころ、キャリア濃度が低く（たとえば５．００×１０14ｃｍ-3以下に）なるとエピタキシャル層の抵抗が高くなるため平均オン抵抗および最大オン抵抗が高くなり、キャリア濃度が高く（たとえば１．００×１０17ｃｍ-3以上に）なるとエピタキシャル層の抵抗が高くなるため平均オン抵抗および最大オン抵抗が高くなった。
【０３８９】
［実施例Ｃ］
次に、実施例Ｃとして、図１７〜図１９を参照して、ＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上にＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層７０を成長させて半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板を形成し、さらにＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層７０の主面７０ｍ上にｐ側電極８１を形成し、ＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｎ上にｎ側電極８２を形成して半導体デバイス８０，８０ｃたるＬＥＤを製造した実施例について説明する。実施例Ｃは、以下の実施例比較例ＲＣ１を含む。
【０３９０】
（実施例Ｃ１）
１．ＧａＮ結晶基板の準備
実施例Ｂ４と同様のＧａＮ結晶基板を準備した。
【０３９１】
準備したＧａＮ結晶基板は、主面の面方位が（０００１）であり、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の転位密度がそれぞれ２．１０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であった。また、２０ｍｍ角当りの転位集中領域の数が１３個、２０ｍｍ角当りの低転位密度結晶領域の数が１００個であることから、１つの転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が０．１３個／領域であった。また、キャリア濃度が５．００×１０18ｃｍ-3であり、Ｃ／Ｆ比は０．３８であった。また、主面の[１−１００]方向における曲率半径は１８．４ｍであり、主面の[１−１００]方向における第１ずれ角は０．０６°であった。また、主面の[１１−２０]方向における曲率半径は１７．５ｍであり、主面の[１１−２０]方向における第２ずれ角は０．０６°であった。したがって、第１ずれ角と第２ずれ角との差は０．００°であった。また、主面における高転位密度領域の第１ストライプ結晶領域は、ピッチＰ1が２０００μｍで、幅Ｗ1が１３．４μｍであった。また、主面における高転位密度結晶領域の第２ストライプ結晶領域は、ピッチＰ2が２０００μｍで、幅Ｗ2が２６．２μｍであった。このため、１つの低転位密度結晶領域の大きさは１９９３．３μｍ×１９８６．９μｍであった。
【０３９２】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層の成長（半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板の作製）
図１７〜図１９を参照して、準備されたＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層７０として、ＭＯＣＶＤ法により、厚さ２μｍのｎ型ＧａＮ層７１、厚さ０．０１μｍのｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層７２、発光層７３として厚さ１５ｎｍのＧａＮ障壁層と厚さ３ｎｍのＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ井戸層とを交互に積層した３重井戸構造のＭＱＷ（多重量子井戸）構造層、厚さ０．０１μｍのｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層７４および厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ層７５を順次成長させた。こうして、ＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上に、ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層７０が形成された半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板が得られた。
【０３９３】
得られたＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層７０には、エピタキシャル異常成長領域は形成されなかった。また、ＧａＮ層は、低転位密度エピタキシャル結晶領域７０ｋおよび高転位密度エピタキシャル結晶領域７０ｈの転位密度が、それぞれ２．１０×１０5ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、それぞれＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋおよび高転位密度結晶領域２０ｈの転位密度と同等であった。
【０３９４】
３．半導体デバイスの作製
次に、ＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋの直上方および直下方の領域８０ｋ内であってｐ型ＧａＮ層７５（ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層７０の最上層）の主面７０ｍ上に、以下のようにｐ側電極８１を形成した。ｐ側電極８１の一部である透明電極８１ａを、抵抗加熱法によって、厚さ５ｎｍのニッケル層と、厚さ１０ｎｍの金層とを蒸着し、かかる金属層のリフトオフを行った。その後、ｐ側電極８１の一部である端子電極８１ｂとして、抵抗加熱法により、直径１００μｍで厚さ３００ｎｍのＡｕ層を形成して、ワイヤーボンディングを行った。次いで、ＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋの直上方および直下方の領域８０ｋ内であってＧａＮ結晶基板２０ｐの他方の主面２０ｎ上に、ｎ側電極８２として、真空蒸着法（より具体的にはＥＢ法）により、主面２０ｎ全面に厚さ２０ｎｍのＴｉ層と厚さ３００ｎｍのＡｌ層を形成して、上記ウエハ状のＬＥＤ（ウエハ状の半導体デバイス８０）を得た。
【０３９５】
次に、上記ウエハ状のＬＥＤ（ウエハ状の半導体デバイス８０）を、各ＬＥＤを構成するＧａＮ結晶基板２０ｐ、ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層７０、ｐ側電極８１、およびｎ側電極８２がすべてＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋの直上方および直下方の領域８０ｋ内に納まるように、かつ、分割後のチップ化ＳＢＤの主面がほぼ正方形でその面積が最大になるように、ウエハ状のＬＥＤ（ウエハ状の半導体デバイス８０）を分割線８０ｂで分割して、１９９３．３μｍ×１９８６．９μｍの大きさにチップ化されたＬＥＤ（チップ化された半導体デバイス８０ｃ）を得た。
【０３９６】
得られたチップ化されたＬＥＤは、Ｃ／Ｆ比が０．３８であり、発光波長分布歩留まりが０．９７と高く、作動時の電圧増加量が０．０４Ｖと小さかった。ここで、発光波長分布歩留まりは、以下のようにして算出した。上記ウエハ状のＬＥＤにおいて、ＧａＮ結晶基板の中心から半径２０ｍｍ以内に位置するＬＥＤの発光波長を積分球内で７５Ａ／ｃｍ2の電流を通電した際の光出力をマルチチャンネル分光器で測定し、その平均値Ａｖおよび標準偏差σを算出した。その後、そのウエハ状のＬＥＤからチップ化されたすべてのＬＥＤの発光波長を測定して、その測定値Ａが、｜Ａ−Ａｖ｜≦σを満たすＬＥＤを良品、｜Ａ−Ａｖ｜＞σを満たすＬＥＤを不良品として、その歩留まり率（良品）／（良品＋不良品）を算出した。また、作動時の電圧増加量は、以下のようにして算出した。得られたチップ化されたＬＥＤについて、雰囲気温度８０℃で１００ｍＡの電流を通電させるために必要な作動時の電圧を、作動開始時と１０００時間作動時において測定し、１０００時間作動による作動時の電圧の増加量を算出した。結果を表８にまとめた。
【０３９７】
（比較例ＲＣ１）
１．ＧａＮ結晶基板の準備
比較例ＲＢ２と同様のＧａＮ結晶基板を準備した。
【０３９８】
準備したＧａＮ結晶基板は、主面の面方位が（０００１）であり、低転位密度結晶領域および高転位密度結晶領域の転位密度がそれぞれ８．２０×１０6ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であった。また、２０ｍｍ角当りの転位集中領域の数が７０５個、２０ｍｍ角当りの低転位密度結晶領域の数が１０個であることから、１つの転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が７０．５個／領域であった。ここで、比較例ＲＢ１と同様の観点から、本比較例の１つの低転位密度結晶領域は、実施例においては１０個の低転位密度結晶領域に相当する。すなわち、２０ｍｍ角当りの実施例相当低転位密度結晶領域の数が１００個であることから、１つの実施例相当転位密度結晶領域当りの転位集中領域の密度が７．０５個／領域であった。また、キャリア濃度が５．２０×１０18ｃｍ-3であり、Ｃ／Ｆ比は０．６１であった。また、主面の[１−１００]方向における曲率半径は１８．９ｍであり、主面の[１−１００]方向における第１ずれ角は０．０６°であった。また、主面の[１１−２０]方向における曲率半径は５．１ｍであり、主面の[１１−２０]方向における第２ずれ角は０．２０°であった。したがって、第１ずれ角と第２ずれ角との差は０．１４°であった。また、主面における高転位密度領域の第１ストライプ結晶領域は、ピッチＰ1が２０００μｍで、幅Ｗ1が１３．２μｍであった。このため、２０ｍｍ角における１つの低転位密度結晶領域の大きさは１９９３．４μｍ×２００００μｍであった。
【０３９９】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層の成長（半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板の作製）
実施例１Ｃと同様にして、ＧａＮ結晶基板２０ｐの主面２０ｍ上に、ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層７０が形成された半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板を得た。
【０４００】
得られたＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層７０には、エピタキシャル異常成長領域は形成されなかった。また、ＧａＮ層は、低転位密度エピタキシャル結晶領域７０ｋおよび高転位密度エピタキシャル結晶領域７０ｈの転位密度が、それぞれ８．２０×１０6ｃｍ-2および８．５０×１０8ｃｍ-2であり、それぞれＧａＮ結晶基板２０ｐの低転位密度結晶領域２０ｋおよび高転位密度結晶領域２０ｈの転位密度と同等であった。
【０４０１】
３．半導体デバイスの作製
次に、実施例Ｃ１と同様にして、ウエハ状のＬＥＤを作製して、チップ化されたＬＥＤを得た。得られたチップ化されたＬＥＤは、Ｃ／Ｆ比が０．６１であり、発光波長分布歩留まりが０．７５であり、作動時の電圧増加量が１．０９Ｖであった。結果を表８にまとめた。
【０４０２】
【表８】
2010037185.tif 000010
【０４０３】
表８を参照して、実施例Ｃ１で得られたＬＥＤは、比較例ＲＣ１で得られたＬＥＤに比べて、発光波長分布歩留まりが高くなり、作動時の電圧増加量が低くなった。これは、前者のＬＥＤのＧａＮ結晶基板の第１ずれ角および第２ずれ角が、それぞれ後者のＬＥＤのＧａＮ結晶基板の第１ずれ角および第２ずれ角に比べて小さいため、ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層７０の成長の際のキャリアの取り込みが均一となり、キャリア濃度が均一なＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層７０が形成されたためと考えられる。
【０４０４】
なお、本願の実施例および比較例の記載に当たっては、実験データをまず表１〜８にまとめた後、表１〜８の数値を参照して行った。すなわち、表１〜８および明細書に記載されている実験データの数値は、表に記載されている実験データの数値が原本となる。
【０４０５】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０４０６】
１０  下地基板、１０ｍ，２０ｍ，２０ｎ，３０ｍ，７０ｍ  主面、１１  マスク、１１ｓ  第１ストライプマスク、１１ｔ  第２ストライプマスク、１１ｗ  開口部、１２  追加マスク、１２ｗ  ミクロ開口部、２０  ＧａＮ結晶、２０ｂ  結晶成長開始面、２０ｃ  （０００１）面、２０ｄ  （０００−１）面、２０ｆ  ファセット、２０ｈ  高転位密度結晶領域、２０ｈｓ  第１ストライプ結晶領域、２０ｈｔ  第２ストライプ結晶領域、２０ｋ  低転位密度結晶領域、２０ｋｃ  （０００１）面成長結晶領域、２０ｋｄ  転位集中領域、２０ｋｆ  ファセット成長結晶領域、２０ｐ  ＧａＮ結晶基板、３０，７０  ＩＩＩ族窒化物半導体エピタキシャル層、３０ｅｉ  エピタキシャル異常成長領域、３０ｈ，７０ｈ，７１ｈ，７２ｈ，７３ｈ，７４ｈ，７５ｈ  高転位密度エピタキシャル結晶領域、３０ｋ，７０ｋ，７１ｋ，７２ｋ，７３ｋ，７４ｋ，７５ｋ  低転位密度エピタキシャル結晶領域、３３  半導体エピタキシャル層付ＧａＮ結晶基板、４０，４０ｃ，８０，８０ｃ  半導体デバイス、４０ｂ，８０ｂ  分割線、４０ｋ，８０ｋ  低転位密度結晶領域の直上方および直下方の領域、４１  ショットキー電極、４１ａ  第１層、４１ｂ  第２層、４２  オーミック電極、７１  ｎ型ＧａＮ層、７２  ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層、７３  発光層、７４  ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層、７５  ｐ型ＧａＮ層、８１  ｐ側電極、８１ａ  透明電極、８１ｂ  端子電極、８２  ｎ側電極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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