(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶基板の表面に、その後の工程で育成する結晶の結晶薄膜を形成させた種結晶薄膜付き基板であるテンプレートであって、前記表面に形成された複数の前記結晶薄膜を備え、複数の前記結晶薄膜の間に前記結晶基板を露出させる第１の溝を設け、この第１の溝によって露出した前記表面に第２の溝を設けたテンプレート。
【請求項２】
前記第２の溝の位置に対応した結晶基板の下面に第３の溝を設けた請求項１に記載のテンプレート。
【請求項３】
前記結晶薄膜の間に設けた第１の溝は、前記結晶薄膜の境界線の線分が（１１−２０）面を含む状態に設けた請求項１または２に記載のテンプレート。
【請求項４】
前記結晶薄膜の間に設けた第１の溝は、交差する交点を有し、これら交点は、３つ以上の第１の溝の交点を非存在とした請求項１から３のいずれか一つに記載のテンプレート。
【請求項５】
前記結晶基板に設けた前記第２の溝は、この溝深さが溝幅よりも深い請求項１から４のいずれか一つに記載のテンプレート。
【請求項６】
前記結晶薄膜は窒化物結晶である請求項１から５のいずれか一つに記載のテンプレート。
【請求項７】
前記結晶基板はサファイア基板である請求項１から６のいずれか一つに記載のテンプレート。
【請求項８】
前記結晶基板の厚みは１ｍｍ以上５ｍｍ以下である請求項１から７のいずれか一つに記載のテンプレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶の製造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
厚みが２００μｍ以上のＧａＮ結晶基板を製造する方法として、ＨＶＰＥやＭＯＣＶＤなどの気相成長法やＮａフラックス法などの液相成長法により、テンプレート上にＧａＮ結晶の厚膜を成長した後、テンプレートから分離し、ワイヤーソーなどでスライスしたりすることで、ＧａＮ結晶基板を得る方法がある。
【０００３】
Ｎａフラックス法などの液層成長により製造されたＧａＮ結晶は、ＨＶＰＥ法などの気相成長法により得られたＧａＮ結晶に比べて、転位密度が少なく、またＸＲＤの半値幅が小さいなど、結晶性に優れていることが特徴である。
【０００４】
ＧａＮ結晶基板の製造に使用するテンプレートは、サファイアやＳｉＣなどベースとなる基板の表面に、ＭＯＣＶＤなどの気相成長により数〜数十μｍのＧａＮ結晶薄膜を結晶成長させることで製造していた。
【０００５】
現在、ＧａＮ結晶基板のサイズは２〜３インチであり、製造時のＧａＮ結晶基板の割れの低減や、ＧａＮ結晶基板の結晶格子の曲率半径の拡大が望まれている。
【０００６】
この内、ＧａＮ結晶基板の割れは、サファイア基板と、その上面に結晶成長させたＧａＮ結晶との熱膨張係数や格子定数の違いにより、水平方向への応力が発生し、その結果、割れ等のクラックが発生してしまうことがあった。このような基板の上面に形成したＧａＮ結晶の割れを抑える手段としては、サファイア基板に発生する応力によるストレスを利用し、過度にこのストレスが発生した場合は、サファイア基板の下面に設けた欠き溝から割れを誘発し、サファイア基板を割ってしまうことで、ＧａＮ結晶のストレスを低減させるもの等が提案されている（例えば、これに類似する技術は下記特許文献１に記載されている）。
【０００７】
また、ＧａＮ結晶の結晶格子の曲率半径は、結晶成長初期のサファイア基板とＧａＮ結晶との格子定数の違いにより、テンプレートに反りが発生し、曲率半径が小径化する。このようなＧａＮ結晶の結晶格子の曲率半径の長径化（反りの抑制）の手段としては、厚さ１mm以上の基板を用いる方法が提案されている（例えば、これに類似する技術は下記特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−０４０８４９号公報
【特許文献２】特開平１０−２５６６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記従来例における課題は、結晶の品質が劣化してしまうことであった。
【００１０】
すなわち、従来例においては、テンプレートの上面に成長させたＧａＮ結晶に対する応力を低減するために、上述のごとくテンプレートの基板の下面（ＧａＮ結晶薄膜が形成されていない面）に予め割れを誘発する欠き溝を形成しておき、基板に過度の応力が働いた場合には、基板がこの欠き溝から割れるようにしていた。
【００１１】
サファイア基板とＧａＮ結晶との熱膨張率との差により生じる応力は、サファイア基板の上面で引張応力が最大となり、下面で最小となる。また、サファイア基板を厚くすると裏面の引張応力は更に低下し、やがて、圧縮応力が発生するようになる。このように、サファイア基板を厚くするに従い、下面に形成した切欠きは有効に機能せず、切欠きの位置から割れが発生しにくくなる。その結果、割れは切欠の位置以外からも発生するようになり、その結果、サファイア基板上面に設けた割れ伝播防止用のマスク等には伝わらずＧａＮ結晶に割れ（クラック）が発生してしまう。
【００１２】
そこで本発明は、ＧａＮ結晶のクラックを抑制し結晶品質を向上させることができるテンプレートの提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的を達成するために本発明は、結晶基板の表面に、その後の工程で育成する結晶の結晶薄膜を形成させた種結晶薄膜付き基板であるテンプレートであって、前記表面に形成された複数の前記結晶薄膜を備え、複数の前記結晶薄膜の間に前記結晶基板を露出させる第１の溝を設け、この第１の溝によって露出した前記表面に第２の溝を設けたものであり、所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、板状の結晶基板と、この結晶基板の上面に形成された結晶薄膜と、を備え、前記結晶薄膜に前記結晶基板を露出させる第１の溝を設け、この第１の溝によって露出した前記結晶基板の上面に第２の溝を設けたので、前記結晶薄膜に成長させる厚膜結晶のクラック等を抑制し品質を向上することができる。
【００１５】
本発明は、結晶基板の上面に割れを誘発させるための割り溝を形成することで、結晶基板の厚みに影響されることなく、割れを誘発することができるものである。また、第２の溝の深さを溝幅より長くとることで結晶厚膜への割れ伝播防止機能を付加できる。これにより、厚膜結晶の曲率改善を図るために、結晶基板を厚くした場合においても、厚膜結晶にクラックを生じさせることなく品質向上を図ることができる。
【００１６】
本発明は、前記結晶基板の上面に前記結晶基板と格子定数または熱膨張係数の異なる結晶薄膜とを備えテンプレートとして有効であるが、特に、結晶薄膜がＩＩＩ族窒元素化物結晶薄膜で中でもＧａＮ結晶、結晶基板がサファイア基板の場合に、特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態の装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態におけるテンプレートの断面図および上面図
【図３】本発明の実施の形態における第１の溝の形成工程の断面図
【図４】本発明の実施の形態における第２の溝及び第３の溝の形成工程の断面図
【図５】本発明の実施の形態におけるＧａＮ結晶厚膜の成長工程の断面図
【図６】本発明の実施の形態におけるＧａＮ結晶基板の切り出し加工後の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態を、テンプレートの結晶基板をサファイア、結晶薄膜を窒化ガリウム（以下ＧａＮ）そして、テンプレート上に成長させる結晶厚膜を窒化ガリウム（ＧａＮ）結晶、結晶厚膜成長法をＮａフラックス法として説明する。但し、本発明は、これに限定されるもではなく、例えば、本発明において、板状の結晶基板と、結晶基板の上面に格子定数または熱膨張係数の異なる結晶薄膜からなるテンプレート上に、結晶基板と格子定数または熱膨張係数の異なる厚膜結晶を、Ｎａフラックス法以外の液相成長法や気相成長法を用いる場合等であっても、下記の記載を参考にして同様に製造できることが可能である。
【００１９】
（実施の形態）
以下、図面を参照しながら、本発明の形態について説明する。
【００２０】
図１は、ＩＩＩ族窒化物結晶成長装置の構成図である。この装置を用いることで、ＮａフラックスＬＰＥ法により、テンプレート上に厚膜のＧａＮ結晶（以降、ＧａＮ厚膜結晶）を成長させることができる。
【００２１】
まず、結晶を成長させるテンプレート１と、このテンプレート１と、金属ガリウムとナトリウムとを所定の量に計って坩堝２に入れる。なお、金属ガリウムとナトリウムとは、加熱によって液化し、この図１に示す結晶化材料３となる。
【００２２】
つぎに、この坩堝２を、密閉性の結晶成長容器４に入れ、その後、この結晶成長容器４を育成炉５に入れる。育成炉５は、内面を断熱材６で覆っていて、その内部に、結晶成長容器４を加熱するためのヒーター（加熱手段の一例）７を備えた電気炉となっていて、内部の温度を、熱電対８で測定しながら管理している。また、育成炉５は、その全体を揺動可能にする駆動部９を備えた構成となっている。
【００２３】
この育成炉５の外部より、原料ガスである窒素を、原料ガス供給部１１を介して育成炉５に収納された結晶成長容器４内に供給するようになっている。
【００２４】
原料ガス供給部１１は、原料ガスボンベ１０と、この原料ガスボンベ１０と結晶成長容器４を接続する接続配管１２と、この接続配管１２内の圧力を調整する圧力調整器１３と、接続配管１２内のバルブ調整としてのストップバルブ１４と、接続配管１２内のガス抜きを行うリーク弁１５と、接続配管１２の切り離し部分１６と、を備えた構成となっている。
【００２５】
上述のように構成された装置で、結晶を育成するのであるが、その工程としては、まず、上述のごとく、坩堝２内にガリウムとナトリウム原料を入れ、この坩堝２に、原料ガスとしての窒素を原料ガスボンベ１０から、窒素雰囲気圧力５０気圧で供給する。その状態で育成炉５によって、育成温度８５０℃に坩堝２を加熱し、テンプレート２１上にＧａＮ結晶の育成を行う。
【００２６】
次に、本発明の実施の形態における特徴点を説明する。
【００２７】
＜テンプレート概要＞
本発明によるテンプレート２１を図２に示す。図２の（ａ）は断面図、図２（ｂ）は上面図を示す。
【００２８】
テンプレート２１は、板状のサファイア基板２２と、サファイア基板２２の上面にＧａＮ結晶薄膜２３とを備える。さらに、サファイア基板２２を露出させる第１の溝２４と、第１の溝２４のサファイア基板２２の上面に第２の溝２５を設け、この上面の第２の溝２５と相対する下面の位置に第３の溝２６を設ける。
【００２９】
＜サファイア基板＞
サファイア基板２２は、ＧａＮ結晶薄膜２３を形成させるための基板である。ＧａＮ結晶薄膜を形成する面は、（０００１）面（Ｃ面）、（１１−２０）面（Ａ面）、（１−１０２）面（Ｒ面）、（１−１００）面であれば良いが、中でも（０００１）面（Ｃ面）が望ましい。基板の材料は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）以外にもスピネル（Ｍｇ２Ａｌ２Ｏ３）、６Ｈ―ＳｉＣや水晶などＧａＮ系結晶が成長可能なものであれば良い。サファイア基板２２の厚さは、特に規定されるもではないが、曲率半径６ｍ以上のＧａＮ結晶厚膜を成長させるためには、１．０mm以上の厚みが好ましく、曲率半径２０ｍ以上のＧａＮ結晶厚膜を成長させるためには、２．０mm以上の厚みが好ましい。
【００３０】
一方、サファイア基板自体のコストやＧａＮ結晶厚膜の成長後のファイア基板１の除去加工時間の観点からは、厚み約５mm以下が好ましい。
【００３１】
＜ＧａＮ結晶薄膜＞
ＧａＮ結晶薄膜２３は、ｎ型不純物をドープしない（ノンドープ）ＧａＮ結晶か、ｎ型不純物を１×１０２０／ｃｍ３以下の範囲で含むＧａＮ結晶が好ましい。ＧａＮ結晶膜厚２３の厚みは、７μｍから５０μｍが好ましい。ＧａＮ結晶薄膜２３が７μｍより薄い場合は、ＧａＮ厚膜結晶２７の結晶成長初期に融解等で無くなる場合があり、また、ＧａＮ結晶薄膜２７を５０μｍ以上厚くするためには、成膜時間等が長くなり、コスト等の面から不利となる。
【００３２】
＜第１の溝の形状＞
第１の溝２４は、ＧａＮ結晶薄膜２３を分離し、サファイア基板２２との熱膨張率の差によるストレスを低減することと、第２の溝２５を形成するあたり予めサファイア基板２１を露出させるために設ける。
【００３３】
第１の溝２４の溝幅は、０．０５mmから０．５mmが好ましく、さらには、０．１mmから０．３mmがより好ましい。溝幅が狭いと、第２の溝２５を加工する際、位置合わせ等が難しく、ＧａＮ結晶薄膜２３を傷つける場合ある。また、溝幅が広いと、溝部上に成長させるＧａＮ結晶厚膜２７が接合できないことがある。Ｎａフラックス法による結晶成長においては、ＨＶＰＥ等の気相成長法に比較して、横方向（溝方向）に非常に成長しやすい特性があるため、０．５mm以上でも結晶を繋ぐことは可能である。
【００３４】
第１の溝２４の両端部からは、ＧａＮ結晶厚膜２７の成長にともない横方向（サファイア基板２１と平行な方向）にも成長させ、第１の溝２４を被覆させる必要がある。そのため、第１の溝２４の形成は、ＧａＮ結晶薄膜２３の第１の溝２４の近傍にチッピング、加工変質層またはアモルファス化を生じさせない、すなわち、溝端面部も結晶性を保った状態にすることが必要である。そのためには、ダイシング等に機械研削加工やレーザ加工等よりも、エッチングやマスク等を用いた工法が望ましい。
【００３５】
＜第２の溝の形状＞
第２の溝２５は、ＧａＮ結晶厚膜２７の成長後にサファイア基板２２との熱膨張率の差により発生する圧縮応力を緩和するために、サファイア基板２２に割れを誘発させるとともに、発生した割れがＧａＮ厚膜結晶７に伝播しないようにするために設ける。位置は、サファイア基板２２の上面の第１の溝２４の位置に形成される。溝幅は、第１の溝２４の溝幅以下であれば良い。
【００３６】
確実に割れを発生させるため、溝の深さは、サファイア基板２２の引張応力が強く発生する約０．５mmまでが好ましい。理由は、サファイア基板２２の引張応力が、ＧａＮ結晶薄膜２３との境界の近傍で強く、下面に近づくに従い弱くなるためである。
【００３７】
割れをＧａＮ厚膜結晶に伝播しないようにするために、溝部にＧａＮ結晶が成長しないようにする必要があり、溝幅より溝深さが深いことが好ましい。
【００３８】
溝の先端形状は、平坦、半円形、三角形等であれば良いが、割れ易くするためには、鋭角に近い形状が好ましい。
【００３９】
＜第３の溝の形状＞
第３の溝２６は、第２の溝２５との間隔を狭くすることにより、より第２の溝２５の先端の応力集中の度合いを高くし、サファイア基板を確実に割るために設ける。位置は、サファイア基板２２の下面に、第２の溝２５とほぼ相対する位置に形成されることが好ましい。溝幅は特に規定されない。先端の形状は、第２の溝２５と同様であり、平坦、半円形、三角形等であれば良いが、応力集中をより高め、割れ易くするためには、先端の形状が鋭角に近い方が良い。
【００４０】
第３の溝２６の先端位置は、溝先端の応力集中に影響を与えるため、サファイア基板１の割れ易さに関係する。サファイア基板２２は、ＧａＮ厚膜２７の結晶成長初期に、ＧａＮ厚膜２７とサファイア基板２２との格子定数の違いから圧縮応力を受け、結晶成長終了後の降温時に、ＧａＮ厚膜２７とサファイア基板２２との熱膨張率の差から引張応力を受ける。従って、先端位置は、ＧａＮ厚膜２７の結晶成長中に割れが発生せず、結晶成長終了後の降温時に割れが発生するような位置に調整することが好ましい。事前の実験により位置を求めることが望ましいが、大よその値として、結晶成長初期の圧縮応力によりサファイア基板２２が割れないためには、第２の溝２５と第３の溝２６との間隔は、２インチ基板で約０．２５mm以上、３インチ基板で約０．３mm以上あることが好ましい。第２の溝２５の先端位置と第３の溝２６の先端位置は、また、結晶成長終了後の降温時に割れを発生さるためには、ＧａＮ厚膜結晶２７の厚みの１／２且つサファイア基板２２の厚みの１／２以下であることが好ましい。
【００４１】
第３の溝２６は、第２の溝２５から発生する割れを、より確認に発生させると同時に基板を割り切るために設けるもので、第２の溝２５の形状やサファイア基板２２の厚さ等によっては、設けなくてもよい。
【００４２】
＜第１の溝のパターン＞
図２（ｂ）に、テンプレート２１の上面図を示す。
ＧａＮ結晶薄膜２３は、第１の溝２４により複数の領域に分割されている。
第１の溝２４の方向は、ＧａＮ結晶薄膜２３とサファイア基板２２との境界線の線分が、ＧａＮ結晶薄膜の（１１−２０）と平行になるように設ける。これは、ＧａＮ結晶薄膜２３にＧａＮ結晶厚膜２７を成長させる場合、（１１−２０）面の成長速度が（１−１００）面の成長速度に比較して早いため、第１の溝２４を被覆するのに有効である。さらに、ＧａＮ結晶薄膜の（１１−２０）面は、サファイア基板２２の（１０−１０）面とほぼ平行になる。サファイア基板の（１１−２０）面は、明確な「へき開性」はないが、非常に割れ易い面であり、割れを誘発させるのに有利である。
【００４３】
第１の溝２４の方向は、２方向または３方向に設ける。３方向に設ける場合は、３方向の溝が１点で交わらないようにする。３方向の線を１点で交わるように配置すると、交点の溝幅は最大で溝幅の２倍になり、ＧａＮ結晶の成長時に接合しなくなることがある。第１の溝２４の本数は、各方向で複数も受けてもよい。各方向における溝の中心間の間隔は、１０mmから５０mmが好ましい。
【００４４】
＜テンプレートの製造方法＞
次に、テンプレートの製造方法は、例えば、次のようにして実施する。
【００４５】
まず、図３を用いて、第１の溝の形成方法について説明する。
【００４６】
図３は、第１の溝の形成工程の断面図を示す。その内、図３（ａ）は基板準備工程、図３（ｂ）はマスク材パターニング工程を示す。図３（ｃ）はＧａＮ結晶薄膜成長工程、図３（ｄ）はマスク材エッチング工程を示す。
【００４７】
まず、図３（ａ）に示すようなサファイア基板２２を用意する。サファイア基板の厚みは、ハンドリングのし易さから０．２ｍｍ以上で、５mm以下が望ましい。また、図３（ａ）中には図示されていないが、サファイア基板２２の表面に、予め1um程度のＧａＮバッファ層を形成しておいても良い。
【００４８】
次に、図３（ｂ）に示すように、サファイア基板２２の上面に、マスク材３０として二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜を約０．５μm成膜する。マスク材３０としては、ＳｉＯ２以外に、Ｍｏ、Ｔａ、Ｐｔなどの高融点金属材料を用いても良い。しかしながら、ＳｉＯ２はエッチング性に優れるため、プロセスが容易である。また、マスク材３０の幅は０．０５mmから０．５mmが好ましい。
【００４９】
次に、図３（ｃ）に示すように、ＨＶＰＥ法あるいはＭＯＣＶＤ法などの気相成長により、サファイア基板２２上にＧａＮ結晶薄膜２３を成膜する。成膜温度は、約１１００℃で７μｍから５０μｍのアンドープＧａＮ結晶薄膜２３を成長させる。結果として、ＧａＮ結晶薄膜２３はマスク材３０の上には成長しないため、複数の領域に分割されたＧａＮ結晶薄膜２３を形成することができる。
【００５０】
次に、図３（ｄ）に示すように、マスク材３０であるＳｉＯ２膜をフッ酸でエッチング除去する。これにより、サファイア基板２２の上面が露出する。
【００５１】
次に、図４を用いて、第２の溝及び第３の溝の形成方法について説明する。
【００５２】
図４は、第２の溝及び第３の溝の形成工程の断面図を示す。
【００５３】
図４（ａ）に示すように、サファイア基板２２の上面にダイシングにより第２の溝２５を形成する。ダイシング以外にスクライバー、レーザ、エッチング等を用いて加工しても良い。但し、ＧａＮ結晶薄膜２３を加工しないようにすることが重要である。
【００５４】
次に、図４（ｂ）に示すように、サファイアダイシングによりサファイア基板３の下面の第２の溝２５に相対する位置に第３の溝２６を形成する。ダイシング以外にレーザ、エッチング等を用いて加工しても良い。さらに、図４（ｂ）に示すように、サファイアダイシングによりサファイア基板３の下面の第２の溝２５に相対する位置に第３の溝２６を形成する。なお、ダイシング以外に、レーザー、エッチング等を用いて加工しても良い。また、加工後に６００℃から１０００℃程度のアニール処理を行い、マイクロクラック等や加工歪みを低減しても良い。
【００５５】
以上のように製造したテンプレート２１は、応力を低減することができるため、テンプレート２１自体の反りを抑制し、またＧａＮ単結晶薄膜２３の亀裂やクラックを防止することができる。
【００５６】
＜ＧａＮ結晶厚膜の製造方法＞
続いて、この実施の形態１のテンプレート２１上に、ＧａＮ結晶厚膜を成長させる工程について説明する。成長方法は、図１に示す装置を用いて、液相成長法であるＮａフラックス法を用いている。
【００５７】
図５を用いて、ＧａＮ結晶厚膜の成長工程について説明する。
【００５８】
図５は、ＧａＮ結晶厚膜の成長工程の断面図を示す。
【００５９】
図５（ａ）は、ＧａＮ結晶厚膜２７の成長初期の状態を示す。ＧａＮ結晶厚膜２７は、ＧａＮ結晶薄膜２３を種結晶として成長する。ＧａＮ結晶厚膜３とサファイア基板２２には格子定数の差が有る。そのため、ＧａＮ結晶薄膜２３及びＧａＮ結晶厚膜２７には引張応力、サファイア基板２２には圧縮応力が生じ、テンプレート２１の表面が凹になるように反る。これにより、ＧａＮ結晶厚膜２７の結晶格子の曲率半径が決定される。
【００６０】
一方、第１の溝２４の部分は、左右のＧａＮ結晶厚膜２７は結合しておらず不連続の状態である。そのため、第１の溝２４の部分では、ＧａＮ結晶厚膜２７の引張応力が開放された状態となり、部分的に結晶格子の反りを緩和するように左右で結晶方位がずれる。これにより、ＧａＮ結晶厚膜２７全体では、擬似的に結晶格子の反りを緩和するようになり、曲率半径の長くする改善効果を生む。
【００６１】
第１の溝２４においては、溝の両側のＧａＮ薄膜２からＡ軸方向＜１１−２０＞にＧａＮ結晶厚膜が成長するため、第２の溝２５にＮａクラックス３１を含んだ状態で結合する。ちなみに、＜０００１＞Ｃ軸方向成長（縦方向成長）と＜１１−２０＞Ａ軸方向成長（横方向成長）との成長速度の比は、２：１程度である。
【００６２】
図５（ｂ）は、ＧａＮ結晶厚膜２７の結晶成長後の状態を示している。例えば、第１の溝２４の幅が０．５mmであれば、ＧａＮ結晶厚膜２７が1mm成長した時点で完全に接合し、幅が０．１mmであれば、ＧａＮ結晶厚膜２７が０．２ミリ成長した時点で完全に接合する。
【００６３】
その際、第２の溝２５には、ＧａＮ結晶厚膜２７は成長していない。そのため、第２の溝２５は空隙の状態で残る。この空隙は、Ｎａフラックス法による結晶成長の場合、フラックスであるＮａが充填された状態になり、ＨＶＰＥ等の気相成長法の場合は空隙の状態になる。これにより、第２の溝２５は、ＧａＮ結晶厚膜２７の成長後に発生するサファイア基板２２の割れを、ＧａＮ結晶厚膜２７に伝播するのを防止する効果を生む。
【００６４】
一方、第１の溝２４の上部、つまり隣り合うＧａＮ結晶厚膜２７の会合部は、結晶方位が僅かにずれた結晶が会合する。そのため、会合部の半値幅は、溝部以外の部分に比較し大きくなる。よって、第１の溝２４の上部にレーザダイオード等のデバイスを製造するとデバイス特性を劣化する要因となりうるが、デバイスプロセスにおいて第１の溝２４の上部にデバイスチップを配置しないようにフォトマスク設計を行なえば良い。
【００６５】
図５（Ｃ）は、ＧａＮ結晶厚膜２７の結晶成長後の降温状態を示している。ＧａＮ結晶厚膜２７の結晶成長温度である８５０℃から室温に冷却していくと、サファイア基板２２とＧａＮ結晶厚膜２７との熱膨張係数とが異なることから、サファイア基板２２に引張応力とＧａＮ結晶厚膜２７に圧縮応力が生じる。サファイア基板２２の引張応力は、ＧａＮ結晶薄膜２３との境界に近い部分で大きく、裏面方向になるに従い小さくなる。第２の溝２５の先端部分の引張応力が応力集中の効果を含めて、サファイア基板７の引張強度を超えると、割れ２８が発生する。割れ２８は、サファイア基板２２を伝播し第３の溝２６に到達し、サファイア基板７が分離される。一方、割れ２８は、第２の溝２５がＮａフラックス（気相成長法では空隙）で充填されているため、ＧａＮ結晶厚膜２７には伝播しない。これにより、ＧａＮ結晶厚膜２７の圧縮応力は低下する。
【００６６】
次に図６用いて、ＧａＮ結晶基板の切り出し工程について説明する。
【００６７】
図６は、ＧａＮ結晶基板２９の切り出し加工後の断面図を示す。サファイア基板２２をワイヤーソー等により分離切（点線部）する。これにより、割れが無い（クラックフリー）のＧａＮ結晶基板２９を得ることができる。
【００６８】
その後、ＧａＮ結晶基板２９の表面を研摩加工及ＣＭＰＰ加工することで、レーザダイオードや発光ダイオードなどの電子デバイス用の基板として用いることができる。
【００６９】
このように、実施の形態で説明したテンプレートは、溝の端部においても結晶性を保った第１の溝を形成し、第１の溝の結晶基板に割れを誘発させるための第２の溝（割り溝）を形成することを特徴する。これにより、第１の溝の部分に成長させた結晶厚膜の結晶性の劣化を抑制できる。
【００７０】
また、第２の溝により、結晶基板の厚みに影響されること無く、結晶基板の割れを誘発することができ、同時に、第２の溝の深さを溝幅より長くとることで結晶厚膜への割れ伝播防止機能も付加できる。
【００７１】
さらに、第３の溝を付加することで、第２の溝と第３の溝の応力集中をより高めることができ、確実に結晶基板の割れを誘発させることが可能になる。したがって、厚膜結晶の曲率改善を図るために、例えば、結晶基板を厚くした場合においても、厚膜結晶にクラックを生じさせることなく、品質向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明のテンプレートと、このテンプレートの製造方法と、このテンプレートを用いて成長した結晶と、この結晶の製造方法および製造装置は、結晶格子の曲率半径を改善した結晶基板をクラックレスで得ることができ、結晶の品質を向上することができる。したがって、たとえば、ＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法として広く活用が期待されるものである。
【符号の説明】
【００７３】
１    テンプレート
２    坩堝
３    結晶化材料
４    結晶成長容器
５    育成炉
６    断熱材
７    ヒーター
８    熱電対
９    駆動部
１０  原料ガスボンベ
１１  原料ガス供給部
１２  接続配管
１３  圧力調整器
１４  ストップバルブ
１５  リーク弁
１６  切り離し部分
２１  テンプレート
２２  サファイア基板
２３  ＧａＮ結晶薄膜
２４  第１の溝
２５  第２の溝
２６  第３の溝
２７  ＧａＮ結晶厚膜
２８  割れ
２９  ＧａＮ結晶基板
３０  マスク材
３１  Ｎａフラックス
【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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