(57)【要約】【課題】ノッチ角部への残留物を減らし、窒化物半導体基板上への結晶成長歩留を向上できる窒化物半導体基板を提供する。【解決手段】円形の窒化物半導体基板本体２の外周に結晶方位と表裏面とを特定するノッチ３を形成する窒化物半導体基板１において、窒化物半導体基板本体２の外周に、複数の辺からなるノッチ３が形成され、そのノッチ３の結晶方位を示す方位辺４が結晶方位と±０．３°以内で一致するように形成され、かつ、表裏面を特定する表裏判別辺６と方位辺４との角度θが９０°よりも大きくなるように形成され、かつ、各辺の交点の曲率半径が０．１ｍｍ以上となるように形成されているものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形の窒化物半導体基板本体の外周に結晶方位と表裏面とを特定するノッチを形成する窒化物半導体基板において、
窒化物半導体基板本体の外周に、複数の辺からなるノッチが形成され、そのノッチの結晶方位を示す方位辺が結晶方位と±０．３°以内で一致するように形成され、かつ、表裏面を特定する表裏判別辺と方位辺との角度θが９０°よりも大きくなるように形成され、かつ、各辺の交点の曲率半径が０．１ｍｍ以上となるように形成されていることを特徴とする窒化物半導体基板。
【請求項２】
円形の窒化物半導体基板本体の外周に結晶方位と表裏面とを特定するノッチを形成する窒化物半導体基板において、
窒化物半導体基板本体の外周に、複数の辺からなるノッチが形成され、そのノッチの結晶方位を示す方位辺が結晶方位と±０．３°以内で一致するように形成され、かつ、表裏面を特定する表裏判別辺と方位辺との角度θが１２０°以上となるように形成され、かつ、各辺の交点の曲率半径が０．１ｍｍ以上となるように形成されていることを特徴とする窒化物半導体基板。
【請求項３】
前記ノッチが、方位辺と表裏判別辺の２辺よりなる請求項１または２に記載の窒化物半導体基板。
【請求項４】
前記方位辺と前記表裏判別辺の長さが異なる請求項３に記載の窒化物半導体基板。
【請求項５】
前記ノッチが、方位辺と表裏判別辺と他の辺との３辺よりなる請求項１または２に記載の窒化物半導体基板。
【請求項６】
前記ノッチが２つ形成され、各ノッチの寸法および角度θの少なくとも一方が異なっており、各ノッチが窒化物半導体基板本体の中心に対して対称ではない位置に形成されている請求項１または２に記載の窒化物半導体基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、青色、緑色、紫外線発光ダイオードおよびレーザダイオード、あるいは、電子デバイスなどの結晶成長に用いられる窒化物半導体基板に係り、特に、ノッチ形状を最適化し、窒化物半導体基板上への結晶成長歩留を向上できる窒化物半導体基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
青色、緑色、紫外線発光ダイオードおよびレーザダイオード、あるいは、電子デバイスなどの窒化物半導体を用いたデバイスは、従来はサファイアや炭化珪素などの異種基板上に形成されていた。
【０００３】
しかしながら、これらの異種基板上に結晶成長を行った場合、成長層中に高密度の欠陥が形成され、これが、デバイスの特性低下や、動作不安定などの原因となっていた。
【０００４】
これらの異種基板に代わり、低欠陥密度の窒化物半導体基板を用いると、上述のような高密度の欠陥の発生が抑制され、デバイスの高性能化、高信頼性化が可能となる。
【０００５】
窒化物半導体基板の製造方法としては、非特許文献１に挙げる、表面にＧａＮと空孔からなるボイドを形成したサファイア基板上にＧａＮを厚膜成長させた後にサファイア基板を除去する方法や、特許文献１に挙げるＧａＡｓ基板上にＧａＮを厚膜成長した後にＧａＡｓを除去する方法などが知られている。
【０００６】
これらの窒化物半導体基板上にデバイスを形成する際には、基板内の結晶方位や、結晶面の基板表面に対する傾斜方向（オフ方向）などを考慮する必要が生じる。これらの結晶方位やオフ方向などを明示するためには、従来のＧａＡｓやＩｎＰ基板と同様に、窒化物半導体基板本体の外周にオリエンテーション・フラットやノッチを付加するのが有効である。例えば、特許文献２あるいは３などにオリエンテーション・フラットおよびノッチの例が記載されている。
【０００７】
図７、８を用いてオリエンテーション・フラットおよびノッチを有する従来の窒化物半導体基板について説明する。
【０００８】
図７は、オリエンテーション・フラットを有する従来の窒化物半導体基板の模式図であり、図８は、ノッチを有する従来の窒化物半導体基板の模式図である。
【０００９】
図７、８に示すように、オリエンテーション・フラット７１は、窒化物半導体基板本体２の外周の一部を直線的に切り取って形成され、ノッチ８１は、窒化物半導体基板本体２の外周の一部を多角形（図８の場合は略Ｖ字状）に切り欠いて形成される。
【００１０】
オリエンテーション・フラット７１およびノッチ８１は、それらの果たすべき機能に鑑みて、基板面内の結晶方位や面の傾斜方向などの特定の方位を明確に指し示すものでなくてはならない。
【００１１】
言い換えると、オリエンテーション・フラット７１およびノッチ８１を構成する直線部分は、特定の結晶方位Ａに沿った方向を向いている必要があり、さらに、その直線部分の向きが目視で、明瞭に確認できる必要がある。
【００１２】
一般に、視認性向上のためには、オリエンテーション・フラットおよびノッチの寸法を大きくするのが有効であるが、その際には基板の有効面積が減少するというデメリットも生じる。
【００１３】
オリエンテーション・フラットの場合には、５．０８ｃｍ（２インチ）以上の大口径の基板において、その外周の弧とオリエンテーション・フラットの直線部分を目視で容易に区別できるようにするためには、直線の長さを、例えば５．０８ｃｍ（２インチ）基板においては１５ｍｍ以上確保する必要がある。
【００１４】
一方ノッチの場合には、ノッチの位置や方向を適切に選べば、直線部分の長さは５ｍｍ程度で十分な視認性が得られる。すなわち、同程度の結晶方位の視認性を確保しつつ、基板の有効面積の減少を抑えるという観点から考えると、オリエンテーション・フラットより、ノッチの方が望ましい方法であると言える。
【００１５】
前記のように、視認性と基板有効面積の拡大という観点から考えると、オリエンテーション・フラットより、ノッチの方が望ましい方法であると言えるが、加工時の切削粉や基板加工の際に用いる固定用ワックスなどが、ノッチの角部に残留し易いという問題点がある。
【００１６】
このような残留物が存在すると、基板上にデバイス構造を結晶成長する際に結晶成長を阻害し、ノッチ周辺はもとより、残留物が多い場合には基板全体にわたりデバイス特性を劣化させるという問題が生じる。
【００１７】
オリエンテーション・フラットやノッチの前記とは別の重要な機能としては、基板の表裏の区別ということが挙げられる。基板の表面、裏面ともに鏡面の場合には、一見しただけではどちらの面がデバイス成形可能な表面か判断するのは難しい。このため、基板の表裏を区別する何らかの印を基板に付加する必要が生じる。
【００１８】
この目的を達成するための方法としては、一般的には、複数個のオリエンテーション・フラットあるいはノッチを基板外周の非対称な位置に形成し、その位置関係から基板の表裏を区別するという方法が用いられているが、オリエンテーション・フラットあるいはノッチの数を増やせば、基板有効面積の減少に直結することは言うまでもない。
【００１９】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。
【００２０】
【特許文献１】特開２００１−１０２３０７号公報
【特許文献２】特開２００２−２２２７４６号公報
【特許文献３】特開２００６−１３７６６１号公報
【非特許文献１】Ｙｕｉｃｈｉ  ＯＳＩＭＡ  ｅｔ  ａｌ．  Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｖｏｌ．４２（２００３）ｐｐ．Ｌ１−Ｌ３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
上述のように、窒化物半導体基板の結晶方位を明示する方法として、基板の有効面積の観点からは、オリエンテーション・フラットよりもノッチの方が有利であるが、ノッチの角部に残留物が溜まり、この残留物が窒化物半導体基板上へのデバイス構造を成長する際の歩留低下の原因となるという課題がある。
【００２２】
さらに、基板の表裏を区別する目的のために、複数個のオリエンテーション・フラットやノッチを形成すると、その分だけ基板有効面積を減らしてしまうという課題も存在する。
【００２３】
そこで、本発明の目的は、ノッチ角部への残留物を減らし、窒化物半導体基板上への結晶成長歩留を向上できる窒化物半導体基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、円形の窒化物半導体基板本体の外周に結晶方位と表裏面とを特定するノッチを形成する窒化物半導体基板において、窒化物半導体基板本体の外周に、複数の辺からなるノッチが形成され、そのノッチの結晶方位を示す方位辺が結晶方位と±０．３°以内で一致するように形成され、かつ、表裏面を特定する表裏判別辺と方位辺との角度θが９０°よりも大きくなるように形成され、かつ、各辺の交点の曲率半径が０．１ｍｍ以上となるように形成されている窒化物半導体基板である。
【００２５】
また、本発明は、円形の窒化物半導体基板本体の外周に結晶方位と表裏面とを特定するノッチを形成する窒化物半導体基板において、窒化物半導体基板本体の外周に、複数の辺からなるノッチが形成され、そのノッチの結晶方位を示す方位辺が結晶方位と±０．３°以内で一致するように形成され、かつ、表裏面を特定する表裏判別辺と方位辺との角度θが１２０°以上となるように形成され、かつ、各辺の交点の曲率半径が０．１ｍｍ以上となるように形成されている窒化物半導体基板である。
【００２６】
前記ノッチが、方位辺と表裏判別辺の２辺よりなるとよい。
【００２７】
前記方位辺と前記表裏判別辺の長さが異なるとよい。
【００２８】
または、前記ノッチが、方位辺と表裏判別辺と他の辺との３辺よりなるとよい。
【００２９】
または、前記ノッチが２つ形成され、各ノッチの寸法および角度θの少なくとも一方が異なっており、各ノッチが窒化物半導体基板本体の中心に対して対称ではない位置に形成されているとよい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、ノッチを有する窒化物半導体基板で、ノッチ角部への残留物の除去が容易となり、窒化物半導体基板上への結晶成長歩留を格段に向上することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００３２】
図１（ａ）は、本発明の好適な実施の形態を示す窒化物半導体基板の模式図であり、図１（ｂ）は、その要部拡大図である。
【００３３】
図１（ａ）に示すように、窒化物半導体基板１は、円形の窒化物半導体基板本体２の外周に結晶方位Ａ（例えばＭ軸（［１０１０］）方向）と表裏面とを特定するノッチ（Ｌ字状の切欠）３を形成したものである。
【００３４】
窒化物半導体基板本体２は、例えばＧａＮ基板である。窒化物半導体基板本体２の径としては、５．０８ｃｍ（２インチ）以上が好適であり、７．６２ｃｍ（３インチ）あるいは１０．１６ｃｍ（４インチ）基板であってもよい。窒化物半導体基板本体２の厚さは、５．０８ｃｍ（２インチ）基板の場合には３００μｍ以上が好ましく、７．６２ｃｍ（３インチ）以上の径の場合には６００μｍ以上の厚さであることが好ましい。また、窒化物半導体基板本体２の裏面は鏡面であってもよく、荒れた面であってもよい。
【００３５】
図１（ｂ）に示すように、ノッチ３は、結晶方位Ａと平行に形成され、結晶方位Ａを特定するための方位辺４と、表裏面を特定するための表裏判別辺６とで略Ｌ字状に形成される。
【００３６】
方位辺４と窒化物半導体基板本体２の外周との交点には、アール状のノッチ肩５が形成され、表裏判別辺６と窒化物半導体基板本体２の外周との交点には、アール状のノッチ肩７が形成される。また、方位辺４と表裏判別辺６の交点もアール状に形成される。
【００３７】
方位辺４は、窒化物半導体基板本体２の結晶方位Ａと±０．３°以内で一致するように形成され、表裏判別辺６は、方位辺４と表裏判別辺６とのなす角度θが９０°よりも大きく、より好ましくは、１２０°以上になるように形成される。
【００３８】
ただし、角度θが不必要に大きくなる（例えば角度θが１８０°以上の場合など）と、視認性の問題と、基板の有効面積の減少の問題が発生するので、角度θは１５０°よりも小さくするとよい。
【００３９】
また、方位辺４と表裏判別辺６の交点、およびノッチ肩５，７の曲率半径は０．１ｍｍ以上にするとよい。
【００４０】
ノッチ３を構成する方位辺４および表裏判別辺６の長さは、視認性の観点から考えて、５ｍｍ以上であるのが好ましく、１０ｍｍ以上であってもよい。ただし、窒化物半導体基板本体２の有効面積を確保する観点からすると、基板直径の１／４以下の長さであるのが好ましい。
【００４１】
以下、上述した数値に限定するとよい理由を述べる。
【００４２】
まず、方位辺４を窒化物半導体基板本体２の結晶方位Ａと±０．３°以内で一致するように形成する理由は、結晶方位を明示するというノッチ本来の目的を達成するためである。
【００４３】
次に、方位辺４と表裏判別辺６とがなす角度θを９０°より大きく、より好ましくは１２０°以上とする理由を述べる。
【００４４】
ノッチ角部への残留物が、窒化物半導体基板上へデバイス構造を成長する際に歩留低下を招く問題を解決するために、本発明者等が鋭意研究を行った結果、図８に示す従来例のようにノッチをなす直線状の複数の窒化物半導体端面（辺）がなす角度が９０°以下の場合には、通常の有機溶剤（アセトン、エタノールなど）による洗浄ではノッチ角部への残留物（切削粉、ワックスなど）の除去が困難であり、窒化物半導体基板上への結晶成長歩留（基板有効面積内で、デバイスとして使用可能な領域の割合）が６０％以下であったのが、角度θを図１に示すように９０°よりも大きくすることで、通常の有機溶剤による洗浄で残留物が効果的に除去可能となり、結晶成長歩留が８５％以上と劇的に改善することを見出した。
【００４５】
結晶成長歩留については、光強度が５Ｗ／ｃｍ2のＨｅ−Ｃｄレーザを励起光源として、デバイスに適用可能な発光強度の最小値を基準値として、この値を１０としたときに、発光強度が１０以上である領域を正常領域、１０未満となる領域を不良領域と定義して、基板における正常領域の割合を結晶成長歩留と定義した。
【００４６】
また、図２に示すように、角度θを９０°より大きい範囲で１５０°まで増加させたところ、結晶成長歩留は最初徐々に増加し、角度θが１２０°以上では約９５％の一定値となることが明らかとなった。この結晶成長歩留の値、９５％は、ノッチではなくオリエンテーション・フラットを有する窒化物半導体基板上に結晶成長した場合の歩留と一致している。
【００４７】
以上の結果から、角度θを９０°より大きく、より好ましくは１２０°以上にするとよいことが分かる。
【００４８】
最後に、方位辺４と表裏判別辺６の交点、およびノッチ肩５，７の曲率半径を０．１ｍｍ以上とするとよい理由は、ノッチ３への残留物を除去する際に、角部よりも曲線部の方が有機溶剤が流れ易いからであり、また、方位辺４と表裏判別辺６の交点に有機溶剤を侵入し易く（洗浄し易く）するためである。また、曲率半径が０．１ｍｍ未満の場合には、ノッチ角部に付着した残留物が十分に除去されず、結晶成長歩留が低下するためである。
【００４９】
上述のように、ノッチ３が２辺（方位辺４および表裏判別辺６）で構成される場合には、窒化物半導体基板１の表裏の両面が鏡面で区別が難しい場合にも、ノッチ３の見え方により表裏の区別が可能となるように、異なる長さ（視認できる程度の長さ）の２辺（方位辺４と表裏判別辺６）を組み合わせてノッチ３を形成するのが好ましい。
【００５０】
以上要するに、本発明の窒化物半導体基板１では、角度θを９０°より大きくしたため、ノッチ角部への残留物の除去が容易となり、窒化物半導体基板上への結晶成長歩留を格段に向上することが可能となる。また、方位辺４を結晶方位Ａと誤差０．３°以内で一致させているため、結晶方位Ａを特定できる。
【００５１】
それに加え、本実施形態では、方位辺４と表裏判別辺６の長さを異ならせているため、ノッチ本来の機能である基板の表裏面を判別する効果も得られる。また、方位辺４と表裏判別辺６の交点、およびノッチ肩５，７に曲率を持たせることで、残留物の除去がより容易となる。
【００５２】
また、本実施の形態に係る窒化物半導体基板１を、基板回転機構を持つ結晶成長装置にセットし、窒化物半導体基板１上に結晶成長を行う場合、窒化物半導体基板１が基板回転機構で制御する回転数からずれた回転数での回転をしないよう、基板設置場所のノッチ３に対応する位置に突起を付加することが考えられる。
【００５３】
この場合、角度θが従来のように９０°以下の場合には、基板回転の始動時あるいは終了時に窒化物半導体基板に比較的な大きな力が加わり、窒化物半導体基板と基板設置場所に十分な隙間が設けられていたとしても窒化物半導体基板を破損してしまう事態が生じるおそれがある。
【００５４】
本発明の窒化物半導体基板１では、９０°よりも大きな角度θを持つノッチ３を形成しているため、ノッチ３に力が加わると、この力は窒化物半導体基板１を横方向に移動する力に変換され、基板回転の始動・終了時のＧａＮ基板の破損を約３０％低減できる。
【００５５】
次に、本発明の他の実施の形態を示す窒化物半導体基板について説明する。
【００５６】
図３に示すように、窒化物半導体基板３０は、台形状のノッチ３ａを有する。
【００５７】
ノッチ３ａの各辺について詳述すると、ノッチ３ａを構成する台形状の切欠の底辺が結晶方位を示す方位辺４ａであり、両側辺が表裏面を特定する表裏判別辺６ａ，６ｂである。
【００５８】
ノッチは、加工容易性の観点から考えると、図１の窒化物半導体基板１のように、２辺からなることが好ましいが、視認性やデバイスプロセス（デバイス構造を成長する過程）との整合性などの要請により図３に示すノッチ（台形状の切欠）３ａのように３辺、あるいはそれ以上の辺から構成されても窒化物半導体基板１と同様の効果が得られる。
【００５９】
また、表裏判別辺６ａおよび６ｂの長さを同一とし、かつ方位辺４ａと表裏判別辺６ａおよび６ｂとがそれぞれなす角度を同じにすると表裏の判別は出来なくなるが、オリエンテーション・フラットに比べて切り欠く面積が小さいため、結晶成長歩留はオリエンテーション・フラットよりも向上する。
【００６０】
さらに、本発明の他の実施の形態を示す窒化物半導体基板について説明する。
【００６１】
図４に示すように、窒化物半導体基板４０は、２つのノッチ３ｂ，３ｃを有する。
【００６２】
ノッチ３ｂおよび３ｃの各辺について詳述すると、ノッチ３ｂは、同じ長さの方位辺４ｂおよび表裏判別辺６ｃからなり、ノッチ３ｃは、同じ長さの方位辺４ｃおよび表裏判別辺６ｄからなる。また、ノッチ３ｂ，３ｃは、窒化物半導体基板本体２の中心に対して対称ではない位置に形成される。
【００６３】
加工装置やデバイス作製上の制約により、図１の窒化物半導体基板１のノッチ３を構成する各辺の長さを同じにしなくてはならない場合には、前記のように、窒化物半導体基板本体２にノッチを２つ形成し、各ノッチ３ｂ，３ｃの寸法および／または角度θを相違させ、窒化物半導体基板本体２の中心に対して対称ではない位置に形成しても、ノッチ３ｂ，３ｃの見え方、位置関係により窒化物半導体基板本体２の表裏の区別が可能となり、窒化物半導体基板１と同様の効果が得られる。
【００６４】
上記実施の形態では、窒化物半導体基板外周およびノッチの各辺の面取り形状について言及しなかったが、窒化物半導体基板外周およびノッチの各辺の面取り形状を、図６（ａ）〜（ｅ）に示す各形状としてもよい。この場合も、角度θが９０°よりも大きければ、ノッチ角部に残留物が溜まることなく、結晶成長歩留が低下することはない。
【００６５】
また、上記実施の形態では、結晶方位Ａとオフ方向が同じ場合を説明したが、これに限定されず、例えば、（１）ＧａＮ基板のオフ方向が、図１の結晶方位Ａ（Ｍ軸（［１０１０］）方向）と９０°の向きである場合、（２）ＧａＮ基板のオフ方向が図１の結晶方位Ａとそこから９０°の範囲の任意範囲の場合、（３）前記（１）、（２）で結晶方位ＡがＡ軸（［１１２０］）方向である場合のいずれにおいても同様の効果が得られる。
【００６６】
さらに、上記実施の形態では、ノッチを１つあるいは２つ形成する場合を説明したが、窒化物半導体基板本体２の表裏が鏡面である場合に、窒化物半導体基板本体２の表裏を明確に示す方法として、１つのオリエンテーション・フラットと１つのノッチを対称ではない位置に設置する方法も考えられる。この場合にも、形成するノッチに本発明を適用することにより、同様の結果が得られる。
【実施例】
【００６７】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００６８】
以下の実施例では窒化物半導体基板本体２として、サファイア基板５１上にＧａＮ成長させたＧａＮ基板を用いた。
【００６９】
このＧａＮ基板は、非特許文献１に記載の大島らにより報告されたボイド形成剥離（ＶＡＳ）法を用いて形成される。
【００７０】
まず、ＶＡＳ法によるＧａＮ基板の制作方法を図５を用いて説明する。図５（ａ）において、サファイア基板５１上にＭＯＣＶＤ法（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：有機金属気相成長法）でＧａＮ薄膜５２を形成したＧａＮ薄膜５２／サファイア基板５１の構造上に、金属膜としてＴｉ膜を形成し、その後に熱処理を行うことで、多数のボイド５４を有するＧａＮが網目状のＴｉＮ５３とサファイア基板に挟まれるように形成される。
【００７１】
その後、そのボイド構造上に、ＨＶＰＥ法（Ｈｙｄｒｉｄｅ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ：ハイドライド気相成長法）でＧａＮ厚膜５５を３００μｍ以上の厚さに成長する（図５（ｂ））。成長後にＴｉＮ５３を境界として機械的にＧａＮ厚膜５５を剥離し、ＧｓＮ基板５６を得る。（図５（ｃ））。
【００７２】
ここで得られたＧａＮ基板５６の表面および裏面を、研削、研磨し、さらに外形加工を施し、基板中心位置での表面がＣ面（［０００１］面）から０．３°傾き、かつ、その方向（オフ方向）がＭ軸（［１０１０］）方向である、厚さ４３０μｍで径が５．０８ｃｍ（２インチ）の円形で、かつ表裏面ともに鏡面のＧａＮ基板を得た。
【００７３】
（実施例１）
ＧａＮ基板の外周に図１に示すノッチ３を形成した。ノッチ３の形成位置・形態は、図１の結晶方位Ａをオフ方向として、中心からオフ方向と直交する位置（ＧａＮ基板の外周）に、オフ方向と±０．３°以内で一致するように方位辺４を、また方位辺４と３０〜１５０°の角度で表裏判別辺６を形成した。
【００７４】
方位辺４の長さは１０ｍｍ、表裏判別辺６の長さは５ｍｍとした。またノッチ３の角部の曲率半径は０．３ｍｍとした。さらに比較のために、ノッチ３ではなく、長さ１７ｍｍのオリエンテーション・フラットを、前記ノッチ３と同様な位置に持つＧａＮ基板も準備した。
【００７５】
また、基板外周部およびノッチ辺（方位辺４、表裏判別辺６）の面取り形状については、図６（ｂ）に示す形状とした。
【００７６】
前記のＧａＮ基板はいずれも表面・裏面ともに鏡面仕上げであったが、上述のような辺の長さが異なるノッチ３を持つＧａＮ基板については、容易に表裏の区別が可能であった。一方、オリエンテーション・フラットを持つＧａＮ基板については、表面、裏面の区別が非常に困難であった。
【００７７】
これらの基板上にＭＯＣＶＤ法によりＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸を成長させた。成長手順としては、まず前記のＧａＮ基板をＭＯＣＶＤ装置に導入した後に、１０１３２５Ｐａ（７６０Ｔｏｒｒ）の水素／窒素混合ガス雰囲気中（水素４０ｓｌｍ、窒素４０ｓｌｍ）で、窒素源としてアンモニアガスを２０ｓｌｍ、基板温度を１０７５℃として、電子濃度が５×１０18ｃｍ-3のＳｉドープＧａＮを４μｍ成長した。
【００７８】
その後、基板温度を７５０℃に下げ、６周期のＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸構造を形成した。発光のピーク波長は４６０ｎｍになるように、Ｉｎ組成を調整した。
【００７９】
次いで、これらのＧａＮ基板の特性をフォトルミネセンスにより評価した。光強度が５Ｗ／ｃｍ2のＨｅ−Ｃｄレーザを励起光源として、デバイスに適用可能な発光強度の最小値を基準値として、この値を１０としたときに、発光強度が１０以上である領域を正常領域、１０未満となる領域を不良領域と定義して、各ＧａＮ基板における正常領域の割合を結晶成長歩留と定義した。
【００８０】
結果を図２に示すが、角度θが９０°以下の場合には、結晶成長歩留が６０％以下であった。これは、基板の加工時の洗浄に通常用いられている有機溶剤（アセトン、エタノールなど）では、ノッチ角部の残留物（切削粉、ワックスなど）の除去が困難であり、窒化物半導体基板上への結晶成長時に、これらの残留物が基板の広い範囲に拡散し結晶成長を阻害するのが原因と考えられる。
【００８１】
一方、角度θを図１に示すように９０°よりも大きくすると、結晶成長歩留は劇的に改善し、８５％以上となった。これは、角度が広く、洗浄時に有機溶剤が容易に角部に侵入できるようになり、ノッチ３の角部の残留物が効果的に除去された結果と考えられる。
【００８２】
さらに、９０°より大きい範囲で角度θを１５０°まで増加したところ結晶成長歩留は最初徐々に増加し、角度θが１２０°以上では約９５％の一定値となることが明らかとなった。
【００８３】
この結晶成長歩留の値、９５％は、ノッチではなく、オリエンテーション・フラットを有する窒化物半導体基板上に結晶成長した場合の歩留と一致している。１５０°よりも大きな角度θについては調査していないが、これらの結果より角度θが１５０°より大きい場合にも、９５％程度の大きな結晶成長歩留が得られるものと考えられる。
【００８４】
ただし、角度θが不必要に大きくなると、オリエンテーション・フラットに関して述べたように、視認性の問題と、基板の有効面積の減少の問題が発生するので、１５０°よりも大きな角度θは現実的ではない。
【００８５】
（実施例２）
実施例１の角度θが１２０°の場合において、方位辺４および表裏判別辺６の長さを２〜３０ｍｍの範囲で、様々な組み合わせで変化させたＧａＮ基板を製作して、実施例１と同様の実験を行った。その結果、いずれの場合においても、実施例１と同様に９５％程度の結晶成長歩留を得た。
【００８６】
（実施例３）
実施例１の角度θが１２０°の場合において、ノッチ３の角部の曲率半径を０．０２〜１ｍｍの範囲で様々に変えたＧａＮ基板を製作して、実施例１と同様の実験を行った。
【００８７】
その結果、前記の曲率半径が０．１ｍｍ以上の場合において、実施例１と同様に９５％程度の結晶成長歩留を得た。曲率半径が０．１ｍｍよりも小さくなると、結晶成長歩留は５〜１０％低下した。これは、曲率半径が小さくなると、基板洗浄時に用いる有機溶剤がノッチ角部へ侵入しにくくなり、残留物が増えてしまうためと考えられる。
【００８８】
（実施例４）
図３に示す、３辺からなるノッチ３ａを有する７．６２ｃｍ（３インチ）ＧａＮ基板を、実施例１などと同様な方法で作製した。この場合、ＧａＮ基板の裏面は荒れた面とし、ノッチ形状によらずに表裏面の区別がつくようにした。３辺の長さは図３の左から順に５ｍｍ、１０ｍｍ、５ｍｍとして、各辺が１１０°の角度をなすようにした。
【００８９】
この基板を用いて実施例１と同様に、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸をＭＯＣＶＤ法により成長したところ、結晶成長歩留は９６％であった。
【００９０】
（実施例５）
図４に示す大小２つのノッチ３ｂ，３ｃを有する１０．１６ｃｍ（４インチ）で表裏面ともに鏡面のＧａＮ基板を、実施例１などと同様な方法で作製した。大きなノッチ３ｂは、１５ｍｍの辺が１２０°の角度をなすように形成し、小さな方のノッチ３ｃは５ｍｍの辺が１２０°の角度をなすように形成した。また、ノッチ３ｂ，３ｃの形成位置は、基板中心を基準にしてオフ方向と４５°の角度をなす位置とした。この場合にも、表裏面ともに鏡面であるのに関わらず、表裏の区別は明確である。
【００９１】
このＧａＮ基板を用いて実施例１と同様に、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸をＭＯＣＶＤ法により成長したところ、結晶成長歩留は実施例１と同様に９５％であった。
【００９２】
（実施例６）
実施例１〜５において、基板外周およびノッチ３の各辺の面取り形状を、図６（ａ）〜（ｅ）に示す各形状から選んだ。様々な組み合わせとして、同様な実験を行ったところ、前記とほぼ同様な結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】図１（ａ）は、本発明の一実施の形態を示す窒化物半導体基板の模式図であり、図１（ｂ）は、その要部拡大図である。
【図２】ノッチ角（角度θ）と結晶成長歩留の関係を示した図である。
【図３】本発明の他の実施の形態を示す窒化物半導体基板の模式図である。
【図４】本発明の他の実施の形態を示す窒化物半導体基板の模式図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は、ＧａＮ基板作製方法を説明する図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｅ）は、窒化物半導体基板に適用される種々の面取り形状の模式図である。
【図７】従来の窒化物半導体基板の模式図である。
【図８】従来の窒化物半導体基板の模式図である。
【符号の説明】
【００９４】
１  窒化物半導体基板
２  窒化物半導体基板本体
３  ノッチ
４  方位辺
６  表裏判別辺
【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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