(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラックスを使用してIII 族窒化物半導体単結晶を成長させるIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法において、
下地層の上にＡｌを含有するＡｌX ＩｎY Ｇａ(1-X-Y) Ｎ（０＜Ｘ，０≦Ｙ，Ｘ＋Ｙ≦１）から成るマスク層を形成するマスク層形成工程と、
前記マスク層の厚みの全部および前記下地層の厚みの一部を除去することにより前記下地層の露出している凹部を複数箇所に形成する凹部形成工程と、
III 族窒化物半導体単結晶が前記凹部の表面を覆わないように前記III 族窒化物半導体単結晶を成長させる半導体単結晶形成工程と、
前記III 族窒化物半導体単結晶を前記下地層から剥離させる半導体単結晶分離工程と、
を有し、
前記半導体単結晶形成工程では、
フラックスにより前記凹部に露出している前記下地層をメルトバックさせて前記凹部を広げて斜面を露出させ、その凹部にフラックスの成分で満たされた非結晶部を形成するとともに、前記マスク層の表面から前記III 族窒化物半導体単結晶を成長させて前記マスク層の表面および前記非結晶部の上に前記III 族窒化物半導体単結晶を形成すること
を特徴とするIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法において、
前記半導体単結晶形成工程では、
メルトバックにより、前記下地層の（１，０，−１，１）面を露出させた後に、前記III 族窒化物半導体単結晶を成長させること
を特徴とするIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法において、
前記マスク層形成工程では、
前記マスク層としてＡｌＧａＮ層を形成すること
を特徴とするIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法において、
前記マスク層形成工程では、
前記マスク層におけるＡｌ組成比Ｘを０．０２以上１．００以下の範囲内とすること
を特徴とするIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載のIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法において、
前記マスク層形成工程では、
前記マスク層におけるＡｌ組成比Ｘを０．０３以上０．５０以下の範囲内とすること
を特徴とするIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法において、
前記半導体単結晶形成工程では、
メルトバックにより、前記下地層のｃ面を露出させないこと
を特徴とするIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法において、
前記マスク層の厚みを、２ｎｍ以上２μｍ以下の範囲内とすること
を特徴とするIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法において、
前記フラックスとして、炭素（Ｃ）の濃度が０．０１ｍｏｌ／ｌ以上２ｍｏｌ／ｌ以下の範囲内のものを用いること
を特徴とするIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法において、
前記凹部形成工程では、
開口幅が１μｍ以上５００μｍ以下の範囲内の凹部を形成すること
を特徴とするIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法において、
複数の前記凹部は、
前記マスク層の表面上に格子状に配置されていること
を特徴とするIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法。
【請求項１１】
請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法において、
複数の前記凹部は、
ストライプ状に配置されていること
を特徴とするIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法において、
前記マスク層形成工程の前に、
前記下地層として、ＧａＮ層を形成する下地層形成工程を有すること
を特徴とするIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法において、
前記下地層が、
ＧａＮ基板であること
を特徴とするIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法。
【請求項１４】
請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法において、
前記下地層が、
サファイア基板に形成されたＧａＮ層であること
を特徴とするIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法。
【請求項１５】
フラックスを使用して成長基板にＧａＮ単結晶を成長させるＧａＮ基板の製造方法において、
下地層の上にＡｌを含有するＡｌX ＩｎY Ｇａ(1-X-Y) Ｎ（０＜Ｘ，０≦Ｙ，Ｘ＋Ｙ≦１）から成るマスク層を形成するマスク層形成工程と、
前記マスク層の厚みの全部および前記下地層の厚みの一部を除去することにより前記下地層の露出している凹部を複数箇所に形成する凹部形成工程と、
ＧａＮ単結晶が前記凹部の表面を覆わないように前記ＧａＮ単結晶を成長させる半導体単結晶形成工程と、
前記ＧａＮ単結晶を前記下地層から剥離させる半導体単結晶分離工程と、
を有し、
前記半導体単結晶形成工程では、
フラックスにより前記凹部に露出している前記下地層をメルトバックさせて前記凹部を広げて斜面を露出させ、その凹部にフラックスの成分で満たされた非結晶部を形成するとともに、前記マスク層の表面から前記ＧａＮ単結晶を成長させて前記マスク層の表面および前記非結晶部の上に前記ＧａＮ単結晶を形成すること
を特徴とするＧａＮ基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、III 族窒化物半導体単結晶の製造方法およびＧａＮ基板の製造方法に関する。さらに詳細には、フラックス法を使用したIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法およびＧａＮ基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体結晶を作成する方法として、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）やハイドライド気相エピタキシー法（ＨＶＰＥ）などの気相成長法や、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）、そして、液相エピタキシー法などがある。液相エピタキシー法には、Ｎａフラックスを使用するフラックス法がある。
【０００３】
フラックス法では、ＧａＮ単結晶が成長する前に、フラックスの温度上昇中に種結晶となる下地層（ＧａＮやＡｌＮ）の一部もしくは全部が消失する場合がある。この現象をメルトバックという。例えば、特許文献１には、フラックスの温度を、成長させる単結晶の成長温度よりも低い温度に保持することで、単結晶をやや成長させる技術が開示されている（特許文献１の段落［００１０］）。これにより、下地層の消失を抑制することとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１３１４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、フラックス法により、下地層の上にＧａＮ単結晶を成長させる場合には、ＧａＮ単結晶の結晶性は、下地層の結晶性を引き継いだものとなる。つまり、成長させる単結晶の転位密度は、下地層の転位密度も引き継ぐこととなる。特許文献１の場合にも同様の問題が生じる。この場合の転位密度はおよそ１×１０6 ／ｃｍ2 程度である。
【０００６】
このようなＧａＮ単結晶の転位密度は小さいほどよい。例えば、転位密度が１×１０5 ／ｃｍ2 以下であるとよい。このように、転位密度の値がより小さいＧａＮ単結晶を得るためには、ＧａＮ単結晶の育成中に転位密度を大幅に低減させる必要がある。
【０００７】
一方、フラックス法を用いてＧａＮ単結晶を成長させる場合には、下地層はメルトバックを受ける。メルトバックを受けた下地層は、平坦ではなく、凹凸が形成されることが多い。そして、この後の半導体単結晶の成長により、転位の一部は曲げられ、凹凸形状から延びる転位は減少する。このメルトバックにより、転位の一部は減少するものの、それでは十分ではない。このメルトバックは不均一に起こるため、ウエハ全体を低転位にすることは困難である。
【０００８】
また、成長基板から、半導体単結晶を容易に取り外すこととできるとなおよい。例えば、半導体単結晶として転位密度の低いＧａＮ単結晶を形成し、そのＧａＮ単結晶をＧａＮ基板として用いる場合に好適だからである。したがって、成長基板から剥離しやすい半導体単結晶を形成することが好ましい。
【０００９】
本発明は、前述した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは、成長基板の剥離が容易であるとともに結晶性に優れたIII 族窒化物半導体単結晶を製造することのできるIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法およびＧａＮ基板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の態様におけるIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法は、フラックスを使用してIII 族窒化物半導体単結晶を成長させるIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法である。そして、下地層の上にＡｌを含有するＡｌX ＩｎY Ｇａ(1-X-Y) Ｎ（０＜Ｘ，０≦Ｙ，Ｘ＋Ｙ≦１）から成るマスク層を形成するマスク層形成工程と、マスク層の厚みの全部および下地層の厚みの一部を除去することにより下地層の露出している凹部を複数箇所に形成する凹部形成工程と、III 族窒化物半導体単結晶が凹部の表面を覆わないようにIII 族窒化物半導体単結晶を成長させる半導体単結晶形成工程と、III 族窒化物半導体単結晶を下地層から剥離させる半導体単結晶分離工程と、を有する。そして、半導体単結晶形成工程では、フラックスにより凹部に露出している下地層をメルトバックさせて凹部を広げて斜面を露出させ、その凹部にフラックスの成分で満たされた非結晶部を形成するとともに、マスク層の表面からIII 族窒化物半導体単結晶を成長させてマスク層の表面および非結晶部の上にIII 族窒化物半導体単結晶を形成する。
【００１１】
このIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法では、坩堝内の温度を上昇させるに伴って、形成した凹部から下地層がフラックス中に溶解する。これにより、凹部は、広がる。そして、マスク層の表面の種結晶を基点として、III 族窒化物半導体単結晶が形成される。一方、凹部であった箇所には、空洞ができる。ここでいう空洞とは、半導体の結晶が成長しない箇所（非結晶部）という意味であり、必ずしも内部に空気等の気体が入っていることを意味するわけではない。実際には、その空洞の内部にはフラックスが入っている。この非結晶部があるため、形成する半導体単結晶には、下地層からの転位が受け継がれない。そして、非結晶部と半導体単結晶との間の剥離強度が弱い。そのため、成長基板から半導体単結晶を分離することが容易である。
【００１２】
第２の態様におけるIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法では、半導体単結晶形成工程では、メルトバックにより、下地層の（１，０，−１，１）面を露出させた後に、III 族窒化物半導体単結晶を成長させる。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
第３の態様におけるIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法において、マスク層形成工程では、マスク層としてＡｌＧａＮ層を形成する。ＡｌＧａＮ層は、フラックスにほとんど溶解しないばかりでなく、高品質な単結晶を成長させることができるからである。
【００１６】
第４の態様におけるIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法において、マスク層形成工程では、マスク層におけるＡｌ組成比Ｘを０．０２以上１．００以下の範囲内とする。この範囲内ときに、マスク層がフラックスに溶解しにくい。
【００１７】
第５の態様におけるIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法において、マスク層形成工程では、マスク層におけるＡｌ組成比Ｘを０．０３以上０．５０以下の範囲内とする。この範囲内ときに、その上に成長させる単結晶を高品質に形成することができる。
【００１８】
第６の態様におけるIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法において、半導体単結晶形成工程では、メルトバックにより、下地層のｃ面を露出させない。このようにしても、半導体単結晶が凹部を覆わないようにすることができるからである。
【００１９】
第７の態様におけるIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法では、マスク層の厚みを、２ｎｍ以上２μｍ以下の範囲内とする。この範囲内ときに、マスク層がフラックスにさらに溶解しにくく、単結晶を高品質に成長させることができる。
【００２０】
第８の態様におけるIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法では、フラックスとして、炭素（Ｃ）の濃度が０．０１ｍｏｌ／ｌ以上２ｍｏｌ／ｌ以下の範囲内のものを用いる。この範囲内ときに、フラックス中の炭素の溶解度が増加するため、下地層の溶解を促進する。
【００２１】
第９の態様におけるIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法において、凹部形成工程では、開口幅が１μｍ以上５００μｍ以下の範囲内の凹部を形成する。このときに、適度な大きさの凹凸形状が下地層に形成されるからである。
【００２２】
第１０の態様におけるIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法では、複数の凹部は、マスク層の表面上に格子状に配置されている。そのため、メルトバックにより、格子状に配置された凹部から六角錘または六角錘の複合体から成る凹面が形成される。
【００２３】
第１１の態様におけるIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法では、複数の凹部は、ストライプ状に配置されている。ａ軸方向の成長速度が速いため、より多くの転位を曲げることができる。
【００２４】
第１２の態様におけるIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法では、マスク層形成工程の前に、下地層として、ＧａＮ層を形成する下地層形成工程を有する。メルトバックにより、下地層を溶解させることができる。
【００２５】
第１３の態様におけるIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法では、下地層が、ＧａＮ基板である。この場合には、メルトバックにより、ＧａＮ基板が溶解する。そして、凹部がＧａＮ基板にまで侵食する。
【００２６】
第１４の態様におけるIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法では、下地層が、サファイア基板に形成されたＧａＮ層である。この場合には、サファイア基板に形成されたＧａＮ層が溶解する。
【００２７】
第１５の態様におけるＧａＮ基板の製造方法は、フラックスを使用して成長基板にＧａＮ単結晶を成長させる方法である。そして、下地層の上にＡｌを含有するＡｌX ＩｎY Ｇａ(1-X-Y) Ｎ（０＜Ｘ，０≦Ｙ，Ｘ＋Ｙ≦１）から成るマスク層を形成するマスク層形成工程と、マスク層の厚みの全部および下地層の厚みの一部を除去することにより下地層の露出している凹部を複数箇所に形成する凹部形成工程と、ＧａＮ単結晶が凹部の表面を覆わないようにＧａＮ単結晶を成長させる半導体単結晶形成工程と、ＧａＮ単結晶を下地層から剥離させる半導体単結晶分離工程と、を有する。そして、半導体単結晶形成工程では、フラックスにより凹部に露出している下地層をメルトバックさせて凹部を広げて斜面を露出させ、その凹部にフラックスの成分で満たされた非結晶部を形成するとともに、マスク層の表面からＧａＮ単結晶を成長させてマスク層の表面および非結晶部の上にＧａＮ単結晶を形成する。
【００２８】
このＧａＮ基板の製造方法では、坩堝内の温度を上昇させるに伴って、形成した凹部から下地層がフラックス中に溶解する。これにより、凹部は、広がる。そして、マスク層の表面の種結晶を基点として、ＧａＮ単結晶が形成される。一方、凹部であった箇所には、空洞ができる。ここでいう空洞とは、半導体の結晶が成長しない箇所（非結晶部）という意味であり、必ずしも内部に空気等の気体が入っていることを意味するわけではない。実際には、その空洞の内部にはフラックスが入っている。この非結晶部があるため、形成する半導体単結晶には、下地層からの転位が伝播しない。そして、非結晶部により、下地層と単結晶部の接触面積が小さくなり、応力がマスク層付近に集中する。そのため、成長基板から半導体単結晶を容易に分離することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、成長基板の剥離が容易であるとともに結晶性に優れたIII 族窒化物半導体単結晶を製造することのできるIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法およびＧａＮ基板の製造方法が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１の実施形態に係るIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法を説明するための図（その１）である。
【図２】第１の実施形態に係るIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法を説明するための図（その２）である。
【図３】第１の実施形態に係るIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法を説明するための図（その３）である。
【図４】第１の実施形態に係るIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法を説明するための図（その４）である。
【図５】第１の実施形態に係るIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法を説明するための図（その５）である。
【図６】第１の実施形態に係るIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法を説明するための図（その６）である。
【図７】第１の実施形態に係るIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法を説明するための図（その７）である。
【図８】第２の実施形態に係るIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法を説明するための図（その１）である。
【図９】第２の実施形態に係るIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法を説明するための図（その２）である。
【図１０】第２の実施形態に係るIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法を説明するための図（その３）である。
【図１１】第２の実施形態に係るIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法を説明するための図（その４）である。
【図１２】第３の実施形態に係るIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、具体的な実施形態について、図を参照しつつ説明する。しかし、これらは例示であり、これらの実施形態に限定されるものではない。そして、それぞれの図における各層の厚みは、概念的に示したものであり、実際の厚みを示しているわけではない。
【００３２】
以下の実施形態では、メルトバックをほとんど起こさないマスク層と、主にメルトバックを起こす凹部を形成する。そして、凹部の露出箇所を溶解させるとともに、マスク層から横方向に半導体単結晶を成長させることにより、凹部を非結晶部とする。これにより、下地層からの転位を引き継がないようにするとともに、成長基板から分離を容易とする。
【００３３】
（第１の実施形態）
第１の実施形態について説明する。本実施の形態では、フラックス法を用いて、ＧａＮ基板の上にIII 族窒化物半導体単結晶を製造する方法である。
【００３４】
１．III 族窒化物半導体単結晶の製造方法
本実施形態のIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法は、次に示す工程を有する。
（Ｃ）マスク層形成工程
（Ｄ）凹部形成工程
（Ｅ）半導体単結晶形成工程
したがって、以下、これらの工程について順に説明する。
【００３５】
１−１．（Ｃ）マスク層形成工程
まず、ＧａＮ基板Ｇ１０を用意する。ＧａＮ基板Ｇ１０は、ＧａＮ自立基板である。その転位密度は、５×１０6 ／ｃｍ2 程度である。また、ＧａＮ基板Ｇ１０は、マスク層を形成するための下地層でもある。そして、ＧａＮ基板Ｇ１０の上に、マスク層１４０を形成する。このマスク層１４０は、この後の半導体単結晶形成工程で供給されるフラックスにより、メルトバックをほとんど受けないか、または、下地層に比べ大幅にエッチング速度が遅い層である。これにより、図１に示すような積層体Ｂ１１が得られる。
【００３６】
ここで、マスク層１４０の組成は、ＡｌX ＩｎY Ｇａ(1-X-Y) Ｎ（０＜Ｘ，０≦Ｙ，Ｘ＋Ｙ≦１）である。そして、マスク層１４０は、ＡｌＧａＮ層であるとよい。マスク層１４０におけるＡｌ組成比Ｘは、０．０２以上１．０以下であるとよい。特に、マスク層１４０におけるＡｌ組成比Ｘは、表１に示すように、０．０３以上０．５０以下の範囲内であればなおよい。Ａｌの組成比Ｘが０．０３未満であると、フラックスによるメルトバックの効果が大きい。Ａｌの組成比Ｘが０．５０より大きいと、後述する半導体単結晶形成工程で成長させるＧａＮ結晶の結晶品質が悪いものとなる。
【００３７】
そして、表１に示すように、マスク層１４０の厚みは、２ｎｍ以上２μｍ以下の範囲内であればよい。マスク層１４０の厚みが２ｎｍ未満であると、後述するメルトバックの効果が十分ではない。一方、マスク層１４０の厚みが２μｍを超えると、後述する半導体単結晶形成工程で成長させるＧａＮ結晶の結晶品質が悪いものとなる。
【００３８】
［表１］
マスク層のＡｌ組成比      ０．０３以上  ０．５０以下
マスク層の厚み              ２ｎｍ以上    ２μｍ以下
【００３９】
１−２．（Ｄ）凹部形成工程
１−２−１．凹部を形成する手順
次に、積層体Ｂ１１に複数の凹部を形成する。図２に示すように、マスク層１４０の厚みの全部およびＧａＮ基板Ｇ１０の厚みの一部を除去するとともに、ＧａＮ基板Ｇ１０の露出している凹部Ｘ１１を、複数箇所に形成するのである。これにより、図２に示すように、複数の凹部Ｘ１１を形成された種結晶Ｔ１０を製造する。この凹部Ｘ１１の形成には、例えば、フォトリソグラフィーを用いればよい。まず、レジストのパターニングを行う。次に、ドライエッチングにより、マスク層１４０の厚みの全部およびＧａＮ基板Ｇ１０の厚みの一部を除去することにより、複数の凹部Ｘ１１を形成する。このとき、凹部Ｘ１１を形成後のマスク層１４０は、下地層を覆うマスク部である。そして、レジストマスクを除去する。これにより、図２に示す種結晶Ｔ１０が得られる。その後、複数の凹部Ｘ１１の形成された種結晶Ｔ１０を洗浄する。
【００４０】
１−２−２．凹部を形成された種結晶
図２に示すように、凹部Ｘ１１は、マスク層１４０面上に格子状に等間隔で配置されている。ただし、必ずしも等間隔である必要は無い。図２では、種結晶Ｔ１０をマスク層１４０の側から見た場合に、凹部Ｘ１１の形状は正方形である。しかし、この凹部Ｘ１１の平面形状は正方形に限らない。六角形等の多角形であってもよい。また、円形であってもよい。また、中心点に対称な形状に限らず、非対称な形状であってもよい。
【００４１】
図３は、図２のＡＡ断面を示す断面図である。凹部Ｘ１１は、マスク層１４０を貫通するとともに、ＧａＮ基板Ｇ１０の厚みの一部を抉る非貫通孔である。マスク層１４０の厚みは、２ｎｍ以上２μｍ以下の範囲内であるが、凹部Ｘ１１の深さＤ１は、マスク層１４０の厚みより大きい。凹部Ｘ１１の深さＤ１は、１μｍ以上５μｍ以下の範囲内である。ただし、凹部Ｘ１１の形成により、ＧａＮ層であるＧａＮ基板Ｇ１０の一部が凹部Ｘ１１の底面に露出している必要がある。
【００４２】
そして、凹部Ｘ１１の開口部の幅（開口幅）Ｗ１は、１μｍ以上５００μｍ以下の範囲内である。さらに、開口幅Ｗ１は、２０μｍ以上１００μｍ以下の範囲内であると、より好ましい。１μｍより小さいと、メルトバックの深さが十分とはならない。メルトバックにより（１，０，−１，１）面が出ると、それ以上メルトバックは進行しにくくなるからである。５００μｍより大きいと、メルトバックの制御が困難となり、均一な界面をつくることができない。
【００４３】
そして、凹部Ｘ１１と、その隣り合う凹部Ｘ１１との間の間隔Ｗ２は、２μｍ以上５００μｍ以下の範囲内である。間隔Ｗ２は、２０μｍ以上１００μｍ以下の範囲内であると、より好ましい。間隔Ｗ２が２μｍ未満の場合には、サイドエッチングによりマスク層のメルトバックが起こる場合がある。その場合には、後述する半導体単結晶形成工程で成長させる半導体層の横方向の成長の基点となるべき表面１４２の面積が不均一となり、結晶性の高い半導体結晶が得られないこととなる。
【００４４】
また、凹部Ｘ１１は、底面Ｇ１２と、側面Ｇ１１、１４１とを有している。底面Ｇ１２は、ＧａＮ基板Ｇ１０の一部である。側面Ｇ１１、１４１は、マスク層１４０の表面１４２にほぼ垂直である。側面Ｇ１１、１４１は、ＧａＮ基板Ｇ１０およびマスク層１４０にわたって形成されている。
【００４５】
１−３．（Ｅ）半導体単結晶形成工程
次に、液相エピタキシー法の一種であるフラックス法を用いて、種結晶Ｔ１０上に半導体単結晶の層を成長させる。ここで用いる原材料を表２に示す。ここで、Ｇａ比は３０％以下であるとよい。また、炭素比を、０ｍｏｌ％以上２．０ｍｏｌ％以下の範囲内で変えてもよい。つまり、フラックスは、炭素を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよいが、より望ましくは、０．０１ｍｏｌ％以上２．０ｍｏｌ％以下の範囲内である。なお、表２の値は、あくまで例示であり、これ以外の値であってもよい。
【００４６】
この半導体単結晶は、もちろんIII 族窒化物半導体単結晶である。例えば、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ等のいずれであってもよい。まず、種結晶Ｔ１０と、表２に示す原材料とを、露点および酸素濃度の管理されたグローブボックス内で計量する。なお、これらは例示であり、これとは異なる値を用いてもよい。次に、種結晶Ｔ１０および原材料を、アルミナ製の坩堝の内部に入れる。そして、その坩堝をＳＵＳ製の内容器の内部に入れる。そして、その内容器を圧力容器の内部のターンテーブル上に置く。そして、圧力容器を真空引きした後に昇圧および昇温する。
【００４７】
［表２］
Ｇａ      ２０ｇ〜８０ｇ
Ｎａ      ２０ｇ〜８０ｇ
Ｃ        ０．１ｍｏｌ％〜２．０ｍｏｌ％（Ｎａに対して）
【００４８】
ここで、この半導体単結晶形成工程で用いた坩堝内の条件を表３に示す。温度は、８７０℃である。圧力は３ＭＰａである。攪拌条件は、２０ｒｐｍで攪拌を行う。その際に、攪拌部材の回転方向の反転を適宜行う。育成時間は３０時間である。
【００４９】
［表３］
温度          ８５０℃〜９００℃
圧力          ３ＭＰａ〜１０ＭＰａ
攪拌条件      ０ｒｐｍ〜１００ｒｐｍ
育成時間      ２０〜２００時間
【００５０】
この半導体単結晶形成工程では、メルトバックにより、凹部Ｘ１１の内側面として露出しているＧａＮ基板Ｇ１０が溶解する。具体的には、底面Ｇ１２および側面Ｇ１１がフラックスに溶解する。一方、マスク層１４０は、フラックスに溶解しにくい。ただし、マスク層１４０の下地層であるＧａＮ基板Ｇ１０が溶けるため、マスク層１４０も横方向からゆっくり溶ける。これにより、凹部Ｘ１１は、大きくなる。具体的には、縦方向に深くなるとともに、横方向にわずかに広がる。そして、図４に示すように、六角形の凹部Ｘ１２が形成された種結晶Ｔ１１が製造される。ここで、ａ軸は、ＢＢ断面に垂直である。ｍ軸は、ＢＢ断面に平行である。
【００５１】
図５は、図４におけるＢＢ断面を示す断面図である。凹部Ｘ１２は、斜面Ｇ１３および側面１４３と、を有している。凹部Ｘ１２では、ＧａＮ基板Ｇ１０のｃ面は露出していない。斜面Ｇ１３は、表面１４４に近づくほど、開口幅Ｗ３が広がる向きに傾いている。斜面Ｇ１３は、（１，０，−１，１）面に近い面である。側面１４３は、マスク層１４０の側面である。
【００５２】
図６に示すように、メルトバックおよび加圧により、フラックスが飽和した後に、ＧａＮ層１５０が成長する。この成長は、斜面Ｇ１３が露出した後に起こる。具体的には、マスク層１４０の表面１４４上の種結晶を基点として、ＧａＮ層１５０が成長する。ここで、マスク層１４０の表面１４４から、図６中の横方向および上方向にＧａＮ層１５０が成長する。ここで、下地層の表面は、ほぼ（１，０，−１，１）面で形成される。そして、窒素（Ｎ）は下の方に供給されにくい。これらの理由により、凹部Ｘ１２には単結晶が形成されることなく、凹部Ｘ１２は空洞となる。このように、フラックスにより、凹部Ｘ１１に露出しているＧａＮ基板Ｇ１０をメルトバックさせるとともに、凹部Ｘ１２を覆わないようにＧａＮ層１５０を成長させる。
【００５３】
２．製造されたIII 族窒化物半導体単結晶
２−１．ＧａＮ単結晶
以上詳細に説明したように、本実施形態のIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法により、図６に示すように、ＧａＮ単結晶Ｂ１２が得られる。ＧａＮ単結晶Ｂ１２は、ＧａＮ基板Ｇ１０と、マスク層１４０と、ＧａＮ層１５０と、非結晶部Ｘ１３と、を有している。
【００５４】
非結晶部Ｘ１３は、半導体単結晶が形成されていない箇所である。そして、非結晶部Ｘ１３は、空洞部となっている。ただし実際には、この空洞部にはフラックスの成分で満たされている。非結晶部Ｘ１３は、ＧａＮ基板Ｇ１０の斜面Ｇ１３（（１，０，−１，１）面）と、ＧａＮ層１５０の底面１５１の一部１５２により囲まれている。
【００５５】
下地層であるＧａＮ基板Ｇ１０の断面は、凹面と凸面とが交互に繰り返す凹凸形状となっている。その凹凸の凹部には、斜面Ｇ１３（（１，０，−１，１）面）が露出している。斜面Ｇ１３は、六角錘形状の凹面である。一方、凹凸の凸部にも、ｃ面（凸面Ｇ１５）が露出している。マスク層１４０は、下地層であるＧａＮ基板Ｇ１０の凸面Ｇ１５の上に配置されている。
【００５６】
２−２．単結晶の形状
ＧａＮ層１５０は、底面１５１で、マスク層１４０もしくは非結晶部Ｘ１３に接触している。ＧａＮ層１５０の底面１５１の一部１５２は、非結晶部Ｘ１３に接触している。ここで、非結晶部Ｘ１３に接している底面１５１の一部１５２の形状は、ほぼ六角形である。ＧａＮ層１５０の底面１５１の残部１５３は、マスク層１４０に接触している。なお、ＧａＮ層１５０の底面１５１は平坦である。なお、後述する実施例で説明するように、ＧａＮ層１５０の膜厚を１ｍｍ程度とすることができる。
【００５７】
２−３．単結晶の転位密度
本実施形態のＧａＮ単結晶Ｂ１２には、非結晶部Ｘ１３がある。そのため、ＧａＮ基板Ｇ１０からＧａＮ層１５０を成長させる際に、ＧａＮ層１５０の底面１５１の一部１５２から転位が延びることはない。すなわち、下地層からの転位の一部は引き継がれない。ただし、マスク層１４０からの転位は、引き継がれることとなる。このように、下地層からの転位の一部を引き継がないため、ＧａＮ層１５０の結晶性はよい。具体的には、ＧａＮ層１５０の転位密度の値は、１×１０4 ／ｃｍ2 以下である。さらに、このＧａＮ層１５０では、転位密度が全面にわたって均一である。形成した複数の凹部Ｘ１１が、規則的に配置されているからである。
【００５８】
２−４．単結晶の分離性
本実施形態のＧａＮ単結晶Ｂ１２では、ＧａＮ層１５０を、ＧａＮ基板Ｇ１０から容易に分離することができる。これは、種結晶の反り等に起因する応力が種結晶と単結晶との境界面に集中するからである。育成の降温時に自然剥離することもある。また、育成終了後、軽い衝撃を加えることで剥離させることもできる。分離後のＧａＮ層１５０および種結晶Ｔ１１を図７に示す。このように、ＧａＮ層１５０と、ＧａＮ基板Ｇ１０とは、剥離しやすい。成長基板とＧａＮ層１５０との間に、非結晶部Ｘ１３があるためである。
【００５９】
このように、転位の遮断を意図してメルトバックしやすい箇所とそうでない箇所を形成することにより、結晶性に優れるとともに、成長基板から剥離しやすいIII 族窒化物半導体単結晶を製造することができる。
【００６０】
３．メルトバックのコントロール
メルトバックは、フラックス中の窒素濃度が飽和するまで、継続する。したがって、メルトバックの程度については、表４に示す条件を変えてやることにより制御することができる。これらの条件を変えることにより、凹部Ｘ１２を覆わないようにＧａＮ層１５０を形成することができる。なお、これらの条件は、後述する他の実施形態でも同様である。
【００６１】
［表４］
温度
溶液組成比（Ｇａ／Ｎａ）
窒素圧力
時間
炭素濃度
【００６２】
４．変形例
４−１．III 族窒化物半導体単結晶
本実施形態では、ＧａＮ層１５０を形成することとした。しかし、他のIII 族窒化物半導体単結晶を製造する際にも適用することができる。つまり、ＡｌX ＩｎY Ｇａ(1-X-Y) Ｎ（０≦Ｘ，０≦Ｙ，Ｘ＋Ｙ≦１）を製造することができる。
【００６３】
５．まとめ
以上詳細に説明したように、本実施形態のIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法では、フラックス法に用いる種結晶Ｔ１０として、凹部Ｘ１１が形成されているものを用いることとした。このように、主にメルトバックを受けるＧａＮ基板Ｇ１０と、ほとんどメルトバックを受けないマスク層１４０とを形成する。そのため、凹部Ｘ１２には単結晶が形成されず、凹部Ｘ１２の箇所には非結晶部Ｘ１３が形成される。非結晶部Ｘ１３の上部のＧａＮ層１５０には、転位は引き継がれない。つまり、形成されるＧａＮ単結晶の転位密度は十分に低い。したがって、結晶性に優れたIII 族窒化物半導体単結晶を形成することができる。
【００６４】
なお、本実施形態は単なる例示にすぎない。したがって当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能である。種結晶に形成される凹部の数は、図に示したものに比べて実際にはもっと多い。
【００６５】
（第２の実施形態）
第２の実施形態について説明する。本実施形態では、成長基板として、サファイア基板上に形成したＧａＮテンプレートを用いる。それ以外の点は、第１の実施形態と同じである。したがって、第１の実施形態と異なる点を説明する。
【００６６】
１．III 族窒化物半導体単結晶の製造方法
本実施形態のIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法は、次に示す工程を有する。
（Ａ）低温バッファ層形成工程
（Ｂ）下地層形成工程
（Ｃ）マスク層形成工程
（Ｄ）凹部形成工程
（Ｅ）半導体単結晶形成工程
したがって、以下、これらの工程について順に説明する。
【００６７】
１−１．（Ａ）低温バッファ層形成工程
まず、成長基板であるサファイア基板Ｓ３０に、低温バッファ層３２０を形成する（図８参照）。サファイア基板Ｓ３０は、ｃ面サファイアである。そして、サファイア基板Ｓ３０上に低温バッファ層３２０をエピタキシャル成長させる。エピタキシャル成長させる方法として、例えば、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）と、ハイドライド気相エピタキシー法（ＨＶＰＥ法）と、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）と、液相エピタキシー法等がある。これらのいずれを用いてもよい。低温バッファ層３２０は、ＧａＮから成る層である。または、ＡｌＮから成る層であってもよい。
【００６８】
１−２．（Ｂ）下地層形成工程
次に、低温バッファ層３２０の上に、ＧａＮ層３３０を形成する（図８参照）。このＧａＮ層３３０は、下地層である。ここで、ＧａＮ層３３０の厚みは、１．５μｍ以上２０μｍ以下の範囲内であるとよい。なお、この下地層形成工程では、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）と、ハイドライド気相エピタキシー法（ＨＶＰＥ法）と、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）と、液相エピタキシー法とのうち、いずれを用いてもよい。
【００６９】
１−３．（Ｃ）マスク層形成工程
そして、ＧａＮ層３３０の上に、マスク層３４０を形成する（図８参照）。ここで形成するマスク層３４０のＡｌ組成比および厚みは、表１に示したものと同じでよい。
【００７０】
１−４．（Ｄ）凹部形成工程
次に、フォトリソグラフィーにより、凹部Ｘ３１を形成する。これにより、図８に示すような種結晶Ｔ３０が製造される。凹部Ｘ３１は、第１の実施形態の凹部Ｘ１１と同様である（図３参照）。ここで、凹部Ｘ３１は、マスク層３４０を貫通するとともに、ＧａＮ層３３０の厚みの一部を抉る非貫通孔である。この凹部Ｘ３１の開口部の開口幅Ｗ７は、第１の実施形態の幅Ｗ１と同じである（図３参照）。凹部Ｘ３１の深さＤ４は、第１の実施形態の深さＤ１と同じである（図３参照）。凹部Ｘ３１と、それと隣り合う凹部Ｘ３１との間の間隔Ｗ８は、第１の実施形態の間隔Ｗ２と同じである（図３参照）。もちろん、これらは、異なる値を用いてもよい。
【００７１】
１−５．（Ｅ）半導体単結晶形成工程
次に、液相エピタキシー法の一種であるフラックス法により、種結晶Ｔ３０上に半導体単結晶の層を成長させる。ここで用いる原材料は、表２に示したものでよい。また、フラックス法で用いる条件は、表３に示したものでよい。
【００７２】
メルトバックにより、ＧａＮ層３３０は露出箇所から溶解する。そのため、凹部Ｘ３１は、深くなるとともに、やや横方向にわずかに広がる。したがって、凹部Ｘ３１は広がり、図９に示すように、凹部Ｘ３２が形成される。凹部Ｘ３２は、底面Ｓ３４と、斜面３３３と、側面３４３とで囲まれている。底面Ｓ３４は、サファイア基板Ｓ３０のｃ面である。つまり、サファイア基板Ｓ３０のｃ面が露出している。ここで、斜面３３３は、（１，０，−１，１）面である。
【００７３】
メルトバックにより、フラックスが飽和した後に、マスク層３４０の表面３４４上の種結晶を基点として、ＧａＮ層３５０が成長する。また、凹部Ｘ３２の内部には、ＧａＮが形成されない。そして、マスク層３４０の上部から、図１０中の横方向および上方向にＧａＮ層３５０が成長する。ここで、凹部Ｘ３２を覆わないように、ＧａＮ層３５０が形成される。そのため、凹部Ｘ３２の内部には、ＧａＮが形成されない。そして、凹部Ｘ３２は、非結晶部Ｘ３３となる。
【００７４】
２．製造されたIII 族窒化物半導体単結晶
２−１．ＧａＮ単結晶
以上詳細に説明したように、本実施形態のIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法により、図１０に示すように、ＧａＮ単結晶Ｂ３２が得られる。ＧａＮ単結晶Ｂ３２は、サファイア基板Ｓ３０と、低温バッファ層３２０と、ＧａＮ層３３０と、マスク層３４０と、ＧａＮ層３５０と、非結晶部Ｘ３３と、を有している。
【００７５】
非結晶部Ｘ３３は、半導体単結晶が形成されていない箇所である。そして、非結晶部Ｘ３３は、空洞部となっている。ただし実際には、この空洞部にはフラックスで満たされている。非結晶部Ｘ３３は、ＧａＮ層３３０の斜面３３３（（１，０，−１，１）面）と、底面Ｓ３４と、側面３４３と、ＧａＮ層３５０の底面３５１の一部３５２により囲まれている。
【００７６】
下地層であるＧａＮ層３３０の断面は、凹面と凸面とが交互に繰り返す凹凸形状となっている。その凹凸の凹部には、斜面３３３（（１，０，−１，１）面）が露出している。斜面３３３は、六角錘形状の凹面である。一方、凹凸の凸部にも、ｃ面（凸面３３５）が露出している。マスク層３４０は、下地層であるＧａＮ層３３０の凸面３３５の上に配置されている。
【００７７】
２−２．単結晶の形状
ＧａＮ層３５０は、底面３５１で、マスク層３４０もしくは非結晶部Ｘ３３に接触している。ＧａＮ層３５０の底面３５１の一部３５２は、非結晶部Ｘ３３に接触している。ここで、非結晶部Ｘ３３に接している底面３５１の一部３５２の形状は、六角形である。ＧａＮ層３５０の底面３５１の残部３５３は、マスク層３４０に接触している。なお、ＧａＮ層３５０の底面３５１は平坦である。なお、後述する実施例で説明するように、ＧａＮ層３５０の膜厚を１ｍｍ程度とすることができる。
【００７８】
２−３．単結晶の転位密度
本実施形態のＧａＮ単結晶Ｂ３２には、非結晶部Ｘ３３がある。そのため、サファイア基板Ｓ３０からＧａＮ層３５０を成長させる際に、ＧａＮ層３５０の底面３５１の一部３５２から転位が延びることはない。すなわち、下地層からの転位の一部は引き継がれない。ただし、マスク層３４０からの転位は、引き継がれることとなる。このように、下地層からの転位の一部を引き継がないため、ＧａＮ層３５０の結晶性はよい。ＧａＮ層３５０の転位密度の値は、１×１０4 ／ｃｍ2 以下である。さらに、このＧａＮ層３５０では、転位密度が全面にわたって均一である。形成した複数の凹部Ｘ３１が、規則的に配置されているからである。
【００７９】
２−４．単結晶の分離性
本実施形態のＧａＮ単結晶Ｂ３２では、ＧａＮ層３５０を、サファイア基板Ｓ３０から容易に分離することができる。これは、種結晶の反り等に起因する応力が種結晶と単結晶との境界面に集中するからである。育成の降温時に自然剥離することもある。また、育成終了後、軽い衝撃を加えることで剥離させることもできる。分離後のＧａＮ層３５０および種結晶Ｔ３１を図１１に示す。このように、ＧａＮ層３５０と、サファイア基板Ｓ３０とは、剥離しやすい。成長基板とＧａＮ層３５０との間に、非結晶部Ｘ３３があるためである。
【００８０】
このように、転位の遮断を意図してメルトバックしやすい箇所とそうでない箇所を形成することにより、結晶性に優れるとともに、成長基板から剥離しやすいIII 族窒化物半導体単結晶を製造することができる。
【００８１】
３．変形例
３−１．III 族窒化物半導体単結晶
本実施形態では、ＧａＮ層３５０を形成することとした。しかし、他のIII 族窒化物半導体単結晶を製造する際にも適用することができる。つまり、ＡｌX ＩｎY Ｇａ(1-X-Y) Ｎ（０≦Ｘ，０≦Ｙ，Ｘ＋Ｙ≦１）を製造することができる。
【００８２】
４．まとめ
以上詳細に説明したように、本実施形態のIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法では、フラックス法に用いる種結晶Ｔ３０として、凹部Ｘ３１が形成されているものを用いることとした。このように、主にメルトバックを受けるＧａＮ層３３０と、ほとんどメルトバックを受けないマスク層３４０とを形成する。そのため、凹部Ｘ３２には単結晶が形成されず、凹部Ｘ３２の箇所には非結晶部Ｘ３３が形成される。非結晶部Ｘ３３の上部のＧａＮ層３５０には、転位は引き継がれない。つまり、形成されるＧａＮ単結晶の転位密度は十分に低い。したがって、結晶性に優れたIII 族窒化物半導体単結晶を形成することができる。
【００８３】
なお、本実施形態は単なる例示にすぎない。したがって当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能である。種結晶に形成される凹部の数は、実際にはもっと多い。
【００８４】
（第３の実施形態）
第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、図１２に示すように、凹部Ｘ４１がストライプ状に配置されている。凹部Ｘ４１の側面４３０は、ＧａＮ層のａ面である。つまり、凹部Ｘ４１の内側面には、ＧａＮ層のａ面が露出している。この場合、ａ面のＧａＮの成長速度が速いため、容易に平坦化する。図１２において開口幅をＷ９で示す。間隔をＷ１０で示す。
【００８５】
このようにしても、非結晶部が形成されて、形成されるIII 族窒化物半導体単結晶の転位は減少する。つまり、結晶性に優れたIII 族窒化物半導体単結晶を形成することができる。
【００８６】
（第４の実施形態）
第４の実施形態について説明する。第４の実施形態では、上記の第１の実施形態から第３の実施形態までで説明したIII 族窒化物半導体単結晶の製造方法により製造されたＧａＮ単結晶を成長基板から取り外してＧａＮ基板とするＧａＮ基板の製造方法に関するものである。
【００８７】
１．半導体単結晶分離工程
前述したように、非結晶部Ｘ１３、Ｘ３３の形成されたＧａＮ単結晶では、ＧａＮ層１５０、３５０が成長基板から剥離しやすい。非結晶部Ｘ１３、Ｘ３３があるために、下地層との密着強度が低いからである。そこで、図７および図１１で示したように、ＧａＮ単結晶と、成長基板とを分離する。また、膨張係数の差を利用して、加熱冷却を利用してもよい。
【００８８】
なお、実際には、マスク層１４０、３４０や非結晶部Ｘ１３、Ｘ３３の一部がＧａＮ単結晶に付着したままとなることも起こりうる。その場合であっても、底面１５１、３５１を削れば問題ない。
【００８９】
２．まとめ
以上詳細に説明したように、本実施形態のＧａＮ基板の製造方法は、第１の実施形態から第３の実施形態までで形成されたＧａＮ単結晶を成長基板から取り外してＧａＮ自立基板とする方法である。
【実施例１】
【００９０】
実施例１について説明する。本実施例では、第２の実施形態のように、サファイア基板Ｓ３０を用いた。このサファイア基板Ｓ３０として、直径２インチ（５０．８ｍｍ）のものを用いた。そして、種結晶Ｔ１０を作成するために、ＭＯＣＶＤ法を用いた。
【００９１】
ここで用いたキャリアガスは、水素（Ｈ2 ）もしくは窒素（Ｎ2 ）もしくは水素と窒素との混合気体（Ｈ2 ＋Ｎ2 ）である。窒素源として、アンモニアガス（ＮＨ3 ）を用いた。Ｇａ源として、トリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ3 ）3 ：以下、「ＴＭＧ」という。）を用いた。Ａｌ源として、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ3 ）3 ：以下、「ＴＭＡ」という。）を用いた。
【００９２】
まず、低温バッファ層１２０として、ＧａＮから成る層を形成した。次に、低温バッファ層１２０の上にＧａＮ層１３０を形成した。このＧａＮ層の厚みは、８μｍである。次に、ＧａＮ層１３０の上にＡｌＧａＮ層１４０を形成した。ＡｌＧａＮ層１４０におけるＡｌの組成比は、０．１であった。ＡｌＧａＮ層１４０の厚みは、１００ｎｍである。
【００９３】
続いて、フォトリソグラフィーにより、凹部Ｘ１１を形成した。凹部Ｘ１１の深さＤ１を１μｍとした。凹部Ｘ１１の幅Ｗ１を２０μｍとした。隣り合う凹部Ｘ１１間の間隔Ｗ２を２０μｍとした。これにより、種結晶Ｔ１０を作成した。
【００９４】
次に、種結晶１０を原材料とともに、坩堝の内部に入れた。材料は、Ｇａを３０ｇ、Ｎを３０ｇ、Ｃを８０ｍｇとした。このときのフラックスにおける炭素比を、０．５ｍｏｌ％とした。そして、坩堝内部の温度を、８９０℃とした。坩堝内部の圧力を３ＭＰａとした。結晶を成長させるために、原材料を適宜反転しつつ、２０ｒｐｍで攪拌部材を攪拌することとした。そして、育成時間を３０時間とした。
【００９５】
その結果、膜厚０．９ｍｍのＧａＮ結晶が得られた。空洞Ｘ１３が形成されたことをＳＥＭで確認した。育成後の降温時にサファイア基板Ｓ３０とＧａＮ結晶とを剥離した。得られた単結晶の転位密度は、１×１０4 ／ｃｍ2 以下であった。
【実施例２】
【００９６】
実施例２について説明する。実施例２で行った実験の条件は、実施例１の条件とほぼ同じである。実施例１と異なる点は、第１の実施形態のように、直径４インチ（１０１．６ｍｍ）のＧａＮ基板を用いたことである。
【００９７】
その結果、膜厚１．５ｍｍのＧａＮ結晶が得られた。なお、坩堝の内部の温度を、１℃／ｍｉｎの速さで冷却した。また、サファイア基板Ｓ３０からＧａＮ結晶が自然に剥離した。
【符号の説明】
【００９８】
３２０…低温バッファ層
３３０…ＧａＮ層（下地層）
１４０、３４０…ＡｌＧａＮ層
１４１、１４３、３３１、３４１、３４３…側面
１４２、１４４、３４２、３４４…表面
３３２…底面
３３３…斜面
１５０、３５０…ＧａＮ層
１５１…底面
１５２…一部
１５３…残部
Ｇ１０…ＧａＮ基板
Ｇ１１…側面
Ｇ１２…底面
Ｇ１３…斜面
Ｓ３０…サファイア基板
Ｓ３４…底面
Ｔ１０、Ｔ１１、Ｔ３０、Ｔ３１…種結晶
Ｗ１、Ｗ３、Ｗ７、Ｗ９…開口幅
Ｗ２、Ｗ４、Ｗ８、Ｗ１０…間隔
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４…深さ
Ｘ１１、Ｘ１２、Ｘ３１、Ｘ３２、Ｘ４１…凹部
Ｘ１３、Ｘ３３…非結晶部
【図１】
0005644797.tif 000002
【図２】
0005644797.tif 000003
【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】
0005644797.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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