(57)【要約】      （修正有）【課題】結晶品質の高い平板状のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を得ることができるβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法、並びにβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板及びその製造方法を提供する。【解決手段】一実施の形態において、平板状の種結晶２０をＧａ２Ｏ３系融液１２に接触させる工程と、種結晶２０を引き上げ、種結晶２０の主面に付着したＧａ２Ｏ３系融液１２の蒸発物の結晶情報を引き継がないように、（１００）面と交わる主面２６ａを有する平板状のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を成長させる工程と、を含み、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を成長させるときに、厚さ方向ｔにのみβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の肩を広げる、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の育成方法を提供する。β−Ｇａ２Ｏ３系の単結晶２５は（１０１）面、（−２０１）面、又は（００１）面を主面と平板状単結晶でｂ軸方向に成長させる。【選択図】図２
2014221692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の種結晶をＧａ２Ｏ３系融液に接触させる工程と、
前記種結晶を引き上げ、前記種結晶の主面に付着した前記Ｇａ２Ｏ３系融液の蒸発物の結晶情報を引き継がないように、（１００）面と交わる主面を有する平板状のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程と、
を含み、
前記β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させるときに、厚さ方向にのみβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の肩を広げる、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法。
【請求項２】
前記β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶をｂ軸方向に成長させる、
請求項１に記載のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法。
【請求項３】
前記β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶は、（１０１）面、（−２０１）面、又は（００１）面を主面とする平板状の単結晶である、
請求項２に記載のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法。
【請求項４】
厚さ方向のネッキングにより、前記蒸発物の結晶情報を引き継がないように前記β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法。
【請求項５】
前記種結晶の底部近傍の前記主面上の前記蒸発物を除去した後に前記種結晶を前記Ｇａ２Ｏ３系融液に接触させることにより、前記蒸発物の結晶情報を引き継がないように前記β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法。
【請求項６】
前記種結晶の前記主面上の前記蒸発物をＧａ２Ｏ３系融液に接触させずに、前記種結晶を前記Ｇａ２Ｏ３系融液に接触させることにより、前記蒸発物の結晶情報を引き継がないように前記β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶をβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板に加工する、
β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を第２の種結晶に加工する工程と、
前記第２の種結晶を用いて第２のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を育成する工程と、
前記第２のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶をβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板に加工する工程と、
を含むβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造方法。
【請求項９】
請求項７に記載のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造方法により製造されるβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板。
【請求項１０】
請求項８に記載のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造方法により製造されるβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法、並びにβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＥＦＧ法によりＧａ２Ｏ３単結晶を成長させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された方法によれば、Ｇａ２Ｏ３単結晶を種結晶との接触部分から下方向に徐々に幅を広げながら、すなわち肩を広げながら成長させることにより、種結晶よりも幅の大きな平板状の結晶を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３１２５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に開示された方法には、肩を広げる工程においてＧａ２Ｏ３単結晶が双晶化し易いという問題がある。また、肩を広げる工程を省くために幅の広い平板状の種結晶を用いる場合、成長させるＧａ２Ｏ３結晶の一部の多結晶化や、結晶品質の低下が発生するおそれが強い。
【０００５】
したがって、本発明の目的の１つは、結晶品質の高い平板状のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を得ることができるβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法を提供することである。また、他の目的は、前述の育成方法により育成されたβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶からのβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造方法を提供することにある。また、他の目的は、前述の育成方法により育成されたβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶をシード（種結晶）に用いて新たなβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を育成し、基板に加工する、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造方法を提供することにある。また、他の目的は、これらの製造方法により製造されたβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記［１］〜［６］のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法を提供する。
【０００７】
［１］平板状の種結晶をＧａ２Ｏ３系融液に接触させる工程と、前記種結晶を引き上げ、前記種結晶の主面に付着した前記Ｇａ２Ｏ３系融液の蒸発物の結晶情報を引き継がないように、（１００）面と交わる主面を有する平板状のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程と、を含み、前記β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させるときに、厚さ方向にのみβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の肩を広げる、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法。
【０００８】
［２］前記β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶をｂ軸方向に成長させる、前記［１］に記載のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法。
【０００９】
［３］前記β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶は、（１０１）面、（−２０１）面、又は（００１）面を主面とする平板状の単結晶である、前記［２］に記載のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法。
【００１０】
［４］厚さ方向のネッキングにより、前記蒸発物の結晶情報を引き継がないように前記β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる、前記［１］〜［３］のいずれか１項に記載のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法。
【００１１】
［５］前記種結晶の底部近傍の前記主面上の前記蒸発物を除去した後に前記種結晶を前記Ｇａ２Ｏ３系融液に接触させることにより、前記蒸発物の結晶情報を引き継がないように前記β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる、前記［１］〜［３］のいずれか１項に記載のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法。
【００１２】
［６］前記種結晶の前記主面上の前記蒸発物をＧａ２Ｏ３系融液に接触させずに、前記種結晶を前記Ｇａ２Ｏ３系融液に接触させることにより、前記蒸発物の結晶情報を引き継がないように前記β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる、前記［１］〜［３］のいずれか１項に記載のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法。
【００１３】
また、本発明の他の態様は、上記目的を達成するために、下記［７］、［８］のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造方法を提供する。
【００１４】
［７］前記［１］〜［６］のいずれか１項に記載のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶をβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板に加工する、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造方法。
【００１５】
［８］前記［１］〜［６］のいずれか１項に記載のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を第２の種結晶に加工する工程と、前記第２の種結晶を用いて第２のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を育成する工程と、前記第２のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶をβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板に加工する工程と、を含むβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造方法。
【００１６】
また、本発明の他の態様は、上記目的を達成するために、下記［９］、［１０］のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を提供する。
【００１７】
［９］前記［７］に記載のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造方法により製造されるβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板。
【００１８】
［１０］前記［８］に記載のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造方法により製造されるβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、結晶品質の高い平板状のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を得ることができるβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法を提供することができる。また、前述の育成方法により育成されたβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶からのβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造方法を提供することができる。また、前述の育成方法により育成されたβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶をシード（種結晶）に用いて新たなβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を育成し、基板に加工する、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造方法を提供することができる。また、これらの製造方法により製造されたβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本実施の形態に係るＥＦＧ結晶製造装置の一部の垂直断面図である。
【図２】図２は、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の成長中の様子を表す斜視図である。
【図３】図３は、β−Ｇａ２Ｏ３系結晶の単位格子を示す。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施の形態に係るβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は、比較例としてネッキングを行なわずにβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、主面の面方位が（００１）であるβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶のｂ軸に垂直な断面図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｃ）は、主面の面方位が（−２０１）であるβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶のｂ軸に垂直な断面図である。
【図８】図８は、第１の実施の形態に係るβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造工程の一例を表すフローチャートである。
【図９】図９は、第１の実施の形態に係るβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶から製造されたβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の写真である。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｃ）は、第２の実施の形態に係るβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。
【図１１】図１１は、第２の実施の形態に係るβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程の変形例を表す。
【図１２】図１２（ａ）〜（ｃ）は、第３の実施の形態に係るβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。
【図１３】図１３（ａ）〜（ｃ）は、第４の実施の形態に係るβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。
【図１４】図１４（ｄ）〜（ｆ）は、第４の実施の形態に係るβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
〔第１の実施の形態〕
図１は、本実施の形態に係るＥＦＧ結晶製造装置の一部の垂直断面図である。このＥＦＧ結晶製造装置１０は、Ｇａ２Ｏ３系融液１２を受容するルツボ１３と、このルツボ１３内に設置されたスリット１４ａを有するダイ１４と、スリット１４ａの開口部１４ｂを除くルツボ１３の上面を閉塞する蓋１５と、平板状のβ−Ｇａ２Ｏ３系種結晶（以下、「種結晶」という）２０を保持する種結晶保持具２１と、種結晶保持具２１を昇降可能に支持するシャフト２２とを有する。
【００２２】
ルツボ１３は、Ｇａ２Ｏ３系粉末を溶解させて得られたＧａ２Ｏ３系融液１２を収容する。ルツボ１３は、Ｇａ２Ｏ３系融液１２を収容しうる耐熱性を有するイリジウム等の金属材料からなる。
【００２３】
ダイ１４は、Ｇａ２Ｏ３系融液１２を毛細管現象により上昇させるためのスリット１４ａを有する。
【００２４】
蓋１５は、ルツボ１３から高温のＧａ２Ｏ３系融液１２が蒸発することを防止し、さらにスリット１４ａの上面以外の部分にＧａ２Ｏ３系融液１２の蒸気が付着することを防ぐ。
【００２５】
図２は、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の成長中の様子を表す斜視図である。
【００２６】
主面２０ａは、平板状の種結晶２０の主面であり、側面２０ｂは、平板状の種結晶２０の主面２０ａに交わる面である。主面２６ａは、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の平板状の部分の主面であり、側面２６ｂは、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の平板状の部分の主面２６ａに交わる面である。
【００２７】
β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の結晶方位は種結晶２０の結晶方位と等しく、例えば、種結晶２０の主面２０ａとβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の主面２６ａは平行であり、種結晶２０の側面２０ｂとβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の側面２６ｂは平行である。
【００２８】
成長させたβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の平板状の部分を切り出してβ−Ｇａ２Ｏ３系基板を形成する場合は、β−Ｇａ２Ｏ３系基板の所望の主面の面方位にβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の主面２６ａの面方位を一致させる。例えば、（１０１）面を主面とするβ−Ｇａ２Ｏ３系基板を形成する場合は、主面２６ａの面方位を（１０１）とする。
【００２９】
β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の成長方向に垂直かつ主面２６ａに平行な方向を幅方向ｗ、平板状のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の厚さ方向に平行な、幅方向ｗに直交する方向を厚さ方向ｔとする。
【００３０】
β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５及び種結晶２０は、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶、又は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｎｂ、Ｆｅ等の元素が添加されたβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶である。
【００３１】
図３は、β−Ｇａ２Ｏ３系結晶の単位格子を示す。図３中の単位格子２がβ−Ｇａ２Ｏ３系結晶の単位格子である。β−Ｇａ２Ｏ３系結晶は単斜晶系に属するβ-ガリア構造を有し、不純物を含まないβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の典型的な格子定数はａ０＝１２．２３Å、ｂ０＝３．０４Å、ｃ０＝５．８０Å、α＝γ＝９０°、β＝１０３．８°である。  
【００３２】
β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶は、（１００）面における劈開性が強く、結晶成長の肩広げの過程で（１００）面を双晶面（対称面）とする双晶が生じやすい。そのため、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５からなるべく大きな基板を切り出すために、（１００）面がβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の成長方向に平行になるように、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５をｂ軸方向に成長させることが好ましい。
【００３３】
以下に、本実施の形態のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の育成方法の一例について述べる。
【００３４】
例えば、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の育成は、窒素雰囲気又は窒素と酸素の混合雰囲気下で行われる。
【００３５】
まず、種結晶２０を下降させて、ダイ１４のスリット１４ａ内を毛細管現象により開口部１４ｂまで上昇したＧａ２Ｏ３系融液１２に接触させる。次に、Ｇａ２Ｏ３系融液１２と接触した種結晶２０を引き上げることにより、平板状のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を成長させる。
【００３６】
このとき、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の平板状の部分に、種結晶２０に付着したＧａ２Ｏ３系融液１２の蒸発物の結晶方位等の結晶情報が引き継がれないように、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を成長させる。種結晶２０に付着した蒸発物の結晶方位は、種結晶２０の結晶方位と異なるため、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の種結晶２０から結晶情報を引き継いだ部分と、蒸発物から結晶情報をひきついだ部分との結晶方位が異なり、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の多結晶化や双晶化が起きるためである。
【００３７】
図４（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施の形態に係るβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。図４（ａ）〜（ｃ）は、幅方向ｗに平行な方向から視た側面図である。
【００３８】
まず、双晶を含まない平板状の種結晶２０を用意する。本実施の形態では、後述するように、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の幅方向ｗの肩広げを行わないため、種結晶２０の幅方向ｗの幅が、ダイ１４の幅方向ｗの幅（ダイ１４の長手方向の幅）以上であることが好ましい。
【００３９】
そして、図４（ａ）に示されるように、種結晶２０を降下させてダイ１４の表面のＧａ２Ｏ３系融液１２に近づける。ここで、種結晶２０には、Ｇａ２Ｏ３系融液１２の蒸発物２３が付着している。種結晶２０の降下速度は、例えば、５ｍｍ／ｍｉｎである。
【００４０】
次に、図４（ｂ）に示されるように、種結晶２０をＧａ２Ｏ３系融液１２に接触させた後、引き上げる。種結晶２０をＧａ２Ｏ３系融液１２に接触させた後の引き上げるまでの待機時間は、温度をより安定させて熱衝撃を防ぐために、ある程度長いことが好ましく、例えば、１ｍｉｎ以上である。なお、種結晶２０の底面上の蒸発物２３は、種結晶２０がＧａ２Ｏ３系融液１２に接触する際にＧａ２Ｏ３系融液１２中に溶融する。
【００４１】
種結晶２０を引き上げる際には、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を成長させながら、厚さ方向ｔの幅を狭める（ネッキング）。これにより、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の主面２０ａ上の蒸発物２３の結晶情報を引き継いだ部分２５ｂの成長が種結晶２０付近で途切れ、種結晶２０の結晶情報を引き継いだ部分２５ａのみが成長を続ける。
【００４２】
ネッキングにより部分２５ｂの成長を効果的に途切れさせるためには、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５のの厚さ方向ｔの幅を１００μｍ（片側５０μｍ）以上狭めることが好ましい。
【００４３】
なお、幅方向ｗのネッキングは行わなくてもよい。種結晶２０の幅方向ｗの幅がダイ１４の幅方向ｗの幅以上である場合は、種結晶２０の側面２０ｂ上の蒸発物２３がＧａ２Ｏ３系融液１２に接触しないため、この蒸発物２３の結晶情報はβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５に引き継がれない。また、種結晶２０の側面２０ｂ上の蒸発物２３がＧａ２Ｏ３系融液１２に接触した場合は、幅方向ｗのネッキングを行わない場合、種結晶２０の側面２０ｂ上の蒸発物２３の結晶情報を引き継いだ部分の成長は途切れないが、後の工程において幅方向ｗの肩広げを行わないため、この部分の体積が増加することはなく、大きな問題にはならない。
【００４４】
本実施の形態におけるネッキングは、表面張力により種結晶２０に引き上げられるＧａ２Ｏ３系融液１２の自由表面（メニスカス）の形状を、温度を調整して制御することにより行われる。具体的には、Ｇａ２Ｏ３系融液１２の温度を高くするほど、幅の狭まりが大きくなる。
【００４５】
本実施の形態においては、厚さ方向ｔのネッキングを行い、幅方向ｗのネッキングをまったく又はほとんど行わないため、Ｇａ２Ｏ３系融液１２の厚さ方向ｔに交わる面の温度を幅方向ｗに交わる面の温度よりも高くした状態で、種結晶２０を引き上げる。
【００４６】
通常、単結晶のネッキングは、種結晶の欠陥に起因する転位の発生を防ぐために行われるが、本実施の形態においては、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の平板状の部分に蒸発物２３の結晶情報を引き継いだ部分２５ｂが含まれることを防止することを主な目的としている。
【００４７】
続けて、図４（ｃ）に示されるように、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を成長させながら、厚さ方向ｔに肩を広げる。このとき、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の幅方向ｗには肩を広げない。
【００４８】
このとき、温度を徐々に下げながら種結晶２０を引き上げて肩広げを開始し、例えば、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の厚さがダイ１４の短手方向の幅と等しくなるまで厚さ方向ｔに肩を広げる。なお、厚さ方向ｔに交わる面全体で肩広げが始まるまで温度を徐々に下げ続けることが好ましい。
【００４９】
例えば、厚さ６ｍｍの種結晶２０を用いて平板状の部分の厚さが１２ｍｍであるβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を育成する場合は、１℃／ｍｉｎで温度を下げ、質量の増加速度が２０００ｍｇ／ｍｉｎを超えた後、温度の降下速度を０．１５℃／ｍｉｎに変更して５℃下げ、その後温度を一定に保つ。また、厚さ１２ｍｍの種結晶２０を用いて平板状の部分の厚さが１８ｍｍであるβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を育成する場合は、１℃／ｍｉｎで温度を下げ、質量の増加速度が２４００ｍｇ／ｍｉｎを超えた後、温度の降下速度を０．１５℃／ｍｉｎに変更して５℃下げ、その後温度を一定に保つ。
【００５０】
その後、所望の大きさになるまでβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の育成を続ける。少なくとも種結晶２０の主面２０ａ上の蒸発物２３の結晶情報を引き継ぐ部分２５ｂの成長が肩広げ前に途切れているため、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の肩広げ後に形成される平板状の部分は、蒸発物２３の結晶情報を引き継いだ部分をまったく又はほとんど含まない。
【００５１】
図５（ａ）〜（ｃ）は、比較例としてネッキングを行なわずにβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。
【００５２】
まず、図５（ａ）に示されるように、種結晶２０を降下させてダイ１４の表面のＧａ２Ｏ３系融液１２に近づける。ここで、種結晶２０には、Ｇａ２Ｏ３系融液１２の蒸発物２３が付着している。
【００５３】
次に、図５（ｂ）に示されるように、種結晶２０をＧａ２Ｏ３系融液１２に接触させた後、引き上げる。種結晶２０を引き上げる際には、ネッキングを行わない。このため、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の蒸発物２３の結晶情報を引き継いだ部分２５ｂの成長が途切れない。
【００５４】
続けて、図５（ｃ）に示されるように、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を成長させながら、厚さ方向ｔに肩を広げる。このとき、部分２５ｂの成長が続いているため、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の平板状の部分に部分２５ｂが含まれる。このため、図４（ｃ）に示される本実施の形態の場合と比較して、部分２５ａの体積が小さくなり、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５から基板を切り出す場合、基板の径が小さくなってしまう。
【００５５】
以下に、幅方向ｗにはβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の肩を広げずに、厚さ方向ｔにのみ肩を広げる理由を説明する。
【００５６】
図６（ａ）〜（ｃ）は、主面２６ａの面方位が（００１）であるβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５のｂ軸に垂直な断面図である。ここで、図６（ａ）は、肩広げ前のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の断面図である。図６（ｂ）は、本実施の形態のように厚さ方向ｔに肩を広げた後のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の断面図である。図６（ｃ）は、比較例としての幅方向ｗに肩を広げた後のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の断面図である。
【００５７】
（００１）面はｂ軸に平行であるため、主面２６ａの面方位が（００１）である平板状のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５をｂ軸方向に成長させて形成することができる。β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５をｂ軸方向に成長させる場合、成長方向に沿って劈開性の強い（１００）面が存在する。
【００５８】
β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の肩を広げた場合、肩広げ前の輪郭の角部を含む（１００）面が双晶面となりやすい。図６（ｂ）、（ｃ）の例では、図６（ａ）に示される四角形の角部から延びる（１００）面が双晶面２７となる。
【００５９】
図６（ｂ）、（ｃ）に示されるように、幅方向ｗに肩を広げた場合よりも、厚さ方向ｔに肩を広げた場合の方が、双晶面２７により中央の本体と分けられる部分の体積が小さい。β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５から基板を切り出す場合、双晶面２７を含んだ部分を切り出すと基板として用いることができない。このため、図６（ｃ）に示される幅方向ｗに肩を広げたβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５には、使用できない部分が多く、切り出し可能な部分の体積は肩広げによりほとんど増加しないことがわかる。一方、図６（ｂ）に示される厚さ方向ｔに肩を広げたβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５には、使用できない部分が少なく、肩広げにより切り出し可能な部分の体積が大きく増加することがわかる。
【００６０】
図７（ａ）〜（ｃ）は、主面２６ａの面方位が（−２０１）であるβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５のｂ軸に垂直な断面図である。ここで、図７（ａ）は、肩広げ前のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の断面図である。図７（ｂ）は、本実施の形態のように厚さ方向ｔに肩を広げた後のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の断面図である。図７（ｃ）は、比較例としての幅方向ｗに肩を広げた後のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の断面図である。
【００６１】
（−２０１）面はｂ軸に平行であるため、主面２６ａの面方位が（−２０１）である平板状のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５をｂ軸方向に成長させて形成することができる。β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５をｂ軸方向に成長させる場合、成長方向に沿って劈開性の強い（１００）面が存在する。
【００６２】
図７（ｂ）、（ｃ）の例では、図７（ａ）に示される四角形の角部から延びる（１００）面が双晶面２７となる。図７（ｂ）、（ｃ）に示されるように、幅方向ｗに肩を広げた場合よりも、厚さ方向ｔに肩を広げた場合の方が、双晶面２７により中央の本体と分けられる部分（基板として切り出すことのできない部分）の体積が小さい。
【００６３】
また、図６、図７で示されるような、主面２６ａの面方位が（００１）、（−２０１）である場合と同様に、主面２６ａの面方位が（１０１）である場合も、（１０１）面がｂ軸に平行であるため、平板状のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５をｂ軸方向に成長させて形成することができる。そして、幅方向ｗにβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の肩を広げた場合よりも、厚さ方向ｔに肩を広げた場合の方が、双晶面２７により中央の本体と分けられる部分（基板として切り出すことのできない部分）の体積が小さくなる。
【００６４】
なお、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５をｂ軸方向に成長させる場合、主面２６ａが（１００）面と交わるならば、幅方向ｗに肩を広げた場合よりも、厚さ方向ｔに肩を広げた場合の方が、双晶面２７により中央の本体と分けられる部分の体積が小さくなる。すなわち、基板として切り出すことのできない部分の体積を減らし、基板として切り出すことのできる部分の体積を増やすことができる。ただし、双晶面２７となる（１００）面を成長方向であるｂ軸に平行にして、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５から切り出すことのできる部分の体積をより大きくするために、（００１）面、（−２０１）面、（１０１）のようにｂ軸に平行な面を主面とするβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５をｂ軸方向に成長させることが好ましい。
【００６５】
次に、育成したβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５からβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を製造する方法の一例について述べる。
【００６６】
図８は、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造工程の一例を表すフローチャートである。以下、このフローチャートを用いて説明する。
【００６７】
まず、例えば、平板状の部分の厚さが１８ｍｍのβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を育成した後、単結晶育成時の熱歪緩和と電気特性の向上を目的とするアニールを行う（ステップＳ１）。雰囲気は窒素雰囲気が好ましいが、アルゴンやヘリウム等の他の不活性雰囲気でもよい。アニール保持温度は１４００〜１６００℃の温度が好ましい。保持温度でのアニール時間は６〜１０時間程度が好ましい。
【００６８】
次に、種結晶２０とβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の分離を行うため、ダイヤモンドブレードを用いて切断を行う（ステップＳ２）。まず、カーボン系のステージに熱ワックスを介してβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を固定する。切断機にカーボン系ステージに固定されたβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５をセッティングし、切断を行う。ブレードの粒度は＃２００〜＃６００（ＪＩＳＢ４１３１による規定）程度であることが好ましく、切断速度は毎分６〜１０ｍｍくらいが好ましい。切断後は、熱をかけてカーボン系ステージからβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を取外す。
【００６９】
次に、超音波加工機やワイヤー放電加工機を用いてβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の縁を丸形に加工する（ステップＳ３）。また、縁の所望の場所にオリエンテーションフラットを形成することも可能である。
【００７０】
次に、マルチワイヤーソーにより、丸形に加工されたβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を１ｍｍ程度の厚さにスライスし、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を得る（ステップＳ４）。この工程において、所望のオフセット角にてスライスを行うことができる。ワイヤーソーは固定砥粒方式のものを用いることが好ましい。スライス速度は毎分０．１２５〜０．３ｍｍ程度が好ましい。
【００７１】
次に、加工歪緩和、及び電気特性向上、透過性向上を目的とするアニールをβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板に施す（ステップＳ５）。昇温時には酸素雰囲気でのアニールを行い、昇温後に温度を保持する間は窒素雰囲気に切替えてアニールを行う。温度を保持する間の雰囲気はアルゴンやヘリウム等の他の不活性雰囲気でも良い。保持温度は１４００〜１６００℃が好ましい。
【００７２】
次に、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板のエッジに所望の角度にて面取り（べベル）加工を施す（ステップＳ６）。
【００７３】
次に、ダイヤモンドの研削砥石を用いて、所望の厚さになるまでβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を研削する（ステップＳ７）。砥石の粒度は＃８００〜１０００（ＪＩＳＢ４１３１による規定）程度であることが好ましい。
【００７４】
次に、研磨定盤とダイヤモンドスラリーを用いて、所望の厚さになるまでβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を研磨する（ステップＳ８）。研磨定盤は金属系やガラス系の材質のものが好ましい。ダイヤモンドスラリーの粒径は０．５μｍ程度が好ましい。
【００７５】
次に、ポリシングクロスとＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）用のスラリーを用いて、原子レベルの平坦性が得られるまでβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を研磨する（ステップＳ９）。ポリッシングクロスはナイロン、絹繊維、ウレタン等の材質のものが好ましい。スラリーにはコロイダルシリカを用いることが好ましい。ＣＭＰ工程後のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の主面の平均粗さはＲａ０．０５〜０．１ｎｍくらいである。
【００７６】
図９は、上記の工程によりβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５から製造されたβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板４０の写真である。β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板４０は双晶を含まず、また、主面の平坦性に優れるため、透けて見えるβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板４０の下の“β−Ｇａ２Ｏ３”の文字に途切れや歪みが見られない。
【００７７】
なお、育成したβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５から種結晶を切り出し、その種結晶を用いて新たなβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させ、その新たなβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶からβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を製造してもよい。次に、その方法の一例について述べる。
【００７８】
例えば、平板状の部分の厚さが１８ｍｍのβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を育成した後、種結晶２０とβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を分離し、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を育成方向に垂直な方向に沿って２０〜４０ｍｍの幅で切断する。まず、カーボン系のステージに熱ワックスを介してβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を固定する。切断機にカーボン系ステージに固定されたβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５をセッティングし、ダイヤモンドブレードを用いて切断を行う。ダイヤモンドブレードの粒度は＃２００〜＃６００（ＪＩＳＢ４１３１による規定）程度であることが好ましく、切断速度は毎分６〜１０ｍｍくらいが好ましい。切断後は、分離された種結晶２０と育成方向に垂直な方向に沿って２０〜４０ｍｍの幅で切断されたβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５をカーボン系ステージから熱をかけて取外す。２０〜４０ｍｍの幅で切断されたβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の各々が新たな種結晶（以下、第２の種結晶と呼ぶ）となる。
【００７９】
次に、通常の単結晶育成方法、例えば通常のＥＦＧ法により第２の種結晶を用いて新たなβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶（以下、第２のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶と呼ぶ）を育成する。ただし、上述の種結晶２０を用いたβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の育成と同様に、幅方向の肩広げを行わずに第２のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を育成することが好ましい。
【００８０】
次に、上述のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５からβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を製造する方法と同様の方法により、育成した第２のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶からβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を製造する。
【００８１】
〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態は、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の平板状の部分に蒸発物の結晶情報を引き継いだ部分が含まれることを防止する方法において、第１の実施の形態と異なる。なお、第１の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。
【００８２】
図１０（ａ）〜（ｃ）は、第２の実施の形態に係るβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。図１０（ａ）〜（ｃ）は、幅方向ｗに平行な方向から視た側面図である。
【００８３】
まず、第１の実施の形態と同様の種結晶２０を用意する。
【００８４】
そして、図１０（ａ）に示されるように、種結晶２０を降下させて、その底部近傍の一方の主面２０ａをダイ１４の縁に接触させて溶かす。続けて、他方の主面２０ａについても同様の処理を行う。その結果、種結晶２０の底部近傍の主面２０ａ上の蒸発物２３が除去される。
【００８５】
次に、図１０（ｂ）に示されるように、種結晶２０をダイ１４の表面のＧａ２Ｏ３系融液１２に接触させた後、引き上げる。このとき、種結晶２０の底部近傍の主面２０ａ上の蒸発物２３が除去されているため、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５に、種結晶２０の主面２０ａ上の蒸発物２３の結晶情報を引き継いだ部分が形成されない。
【００８６】
なお、種結晶２０の側面２０ｂ上の蒸発物２３は除去しなくてもよい。種結晶２０の幅方向ｗの幅がダイ１４の幅方向ｗの幅以上である場合は、種結晶２０の側面２０ｂ上の蒸発物２３がＧａ２Ｏ３系融液１２に接触しないため、この蒸発物２３の結晶情報はβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５に引き継がれない。また、種結晶２０の側面２０ｂ上の蒸発物２３がＧａ２Ｏ３系融液１２に接触する場合は、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５にこの蒸発物２３の結晶情報を引き継いだ部分が形成されるが、後の工程において幅方向ｗの肩広げを行わないため、この部分の体積が増加することはなく、大きな問題にならない。
【００８７】
続けて、図１０（ｃ）に示されるように、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を成長させながら、厚さ方向ｔに肩を広げる。このとき、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の幅方向ｗには肩を広げない。
【００８８】
その後、所望の大きさになるまでβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の育成を続ける。少なくとも種結晶２０の主面２０ａ上の蒸発物２３の結晶情報を引き継いだ部分が形成されないため、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の肩広げ後に形成される平板状の部分は、蒸発物２３の結晶情報を引き継いだ部分をまったく又はほとんど含まない。
【００８９】
β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５からβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を作製する方法については、第１の実施の形態と同様である。また、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を第２の種結晶に加工し、第２の種結晶を用いて育成した第２のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶からβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を製造する方法についても、第１の実施の形態と同様である。
【００９０】
図１１は、第２の実施の形態に係るβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程の変形例を表す。
【００９１】
この変形例においては、図１１に示されるように、専門の器具２８を用いて種結晶２０の底部近傍の主面２０ａ上の蒸発物２３を除去する。器具２８は、例えば、２本の線状の部材からなり、種結晶２０を降下させて底部近傍の両側の主面２０ａを器具２８の縁に接触させて溶かす。その結果、種結晶２０の底部近傍の主面２０ａ上の蒸発物２３が除去される。その後の工程は、上記第２の実施の形態と同様である。
【００９２】
〔第３の実施の形態〕
第３の実施の形態は、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の平板状の部分に蒸発物の結晶情報を引き継いだ部分が含まれることを防止する方法において、第１の実施の形態と異なる。なお、第１の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。
【００９３】
図１２（ａ）〜（ｃ）は、第３の実施の形態に係るβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。図１２（ａ）〜（ｃ）は、幅方向ｗに平行な方向から視た側面図である。
【００９４】
まず、第１の実施の形態と同様の種結晶２０を用意する。本実施の形態のダイ２９は、上面のスリット２９ａの開口部２９ｂを含む部分が突出した凸形状を有し、この凸形状の凸部分２９ｃの厚さ方向ｔの幅は、種結晶２０の厚さ方向ｔの幅以下である。
【００９５】
そして、図１２（ａ）に示されるように、種結晶２０を降下させてダイ２９の表面のＧａ２Ｏ３系融液１２に近づける。ここで、種結晶２０には、Ｇａ２Ｏ３系融液１２の蒸発物２３が付着している。
【００９６】
次に、図１２（ｂ）に示されるように、種結晶２０を凸部分２９ｃの表面のＧａ２Ｏ３系融液１２に接触させた後、引き上げる。このとき、凸部分２９ｃの厚さ方向ｔの幅は、種結晶２０の厚さ方向ｔの幅以下であり、種結晶２０は凸部分２９ｃの表面のＧａ２Ｏ３系融液１２にのみ接触するため、種結晶２０の主面２０ａ上の蒸発物２３はＧａ２Ｏ３系融液１２に接触しない。このため、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５に、種結晶２０の主面２０ａ上の蒸発物２３の結晶情報を引き継いだ部分が形成されない。
【００９７】
なお、種結晶２０の幅方向ｗの幅がダイ２９の幅方向ｗの幅以上である場合は、種結晶２０の側面２０ｂ上の蒸発物２３もＧａ２Ｏ３系融液１２に接触しないため、この蒸発物２３の結晶情報はβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５に引き継がれない。また、種結晶２０の側面２０ｂ上の蒸発物２３がＧａ２Ｏ３系融液１２に接触する場合は、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５にこの蒸発物２３の結晶情報を引き継いだ部分が形成されるが、後の工程において幅方向ｗの肩広げを行わないため、この部分の体積が増加することはなく、大きな問題にならない。
【００９８】
続けて、図１２（ｃ）に示されるように、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を成長させながら、厚さ方向ｔに肩を広げる。このとき、引き上げ速度や温度を制御し、ダイ２９の表面の凸部２９ｃの両側の領域のＧａ２Ｏ３系融液１２からもβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を成長させる。なお、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の幅方向ｗには肩を広げない。
【００９９】
その後、所望の大きさになるまでβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の育成を続ける。少なくとも種結晶２０の主面２０ａ上の蒸発物２３の結晶情報を引き継いだ部分が形成されないため、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の肩広げ後に形成される平板状の部分は、蒸発物２３の結晶情報を引き継いだ部分をまったく又はほとんど含まない。
【０１００】
β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５からβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を作製する方法については、第１の実施の形態と同様である。また、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を第２の種結晶に加工し、第２の種結晶を用いて育成した第２のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶からβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を製造する方法についても、第１の実施の形態と同様である。
【０１０１】
〔第４の実施の形態〕
第４の実施の形態は、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の平板状の部分に蒸発物の結晶情報を引き継いだ部分が含まれることを防止する方法において、第１の実施の形態と異なる。なお、第１の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。
【０１０２】
図１３（ａ）〜（ｃ）、図１４（ｄ）〜（ｆ）は、第４の実施の形態に係るβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。図１３（ａ）〜（ｃ）、図１４（ｄ）〜（ｆ）は、幅方向ｗに平行な方向から視た側面図である。
【０１０３】
まず、第１の実施の形態と同様の種結晶２０を用意する。本実施の形態のダイ３０は、スリット３０ａを有する。ダイ３０は、後述する理由により、複数のスリット３０ａを有することが好ましい。
【０１０４】
そして、図１３（ａ）に示されるように、種結晶２０を降下させてダイ３０の表面のＧａ２Ｏ３系融液１２に近づける。ここで、種結晶２０には、Ｇａ２Ｏ３系融液１２の蒸発物２３が付着している。
【０１０５】
そして、図１３（ｂ）に示されるように、種結晶２０をダイ３０の表面のＧａ２Ｏ３系融液１２に接触させる。
【０１０６】
次に、図１３（ｃ）に示されるように、種結晶２０をダイ３０の表面に接触させた状態で、種結晶２０の一方の主面２０ａ上の蒸発物２３がダイ３０に接触しない位置までスライドさせる。このとき、種結晶２０をほぼ水平にスライドさせることが好ましい。
【０１０７】
次に、図１４（ｄ）に示されるように、種結晶２０を引き上げる。このとき、ダイ３０に接触する主面２０ａ上の蒸発物２３からは結晶が成長し、蒸発物２３の結晶情報を引き継いだ部分２５ｂが形成されるが、ダイ３０に接触しない主面２０ａ上の蒸発物２３からは結晶が成長しない。ここで、種結晶２０を引き上げる距離は、例えば、数ミリである。
【０１０８】
次に、図１４（ｅ）に示されるように、図１３（ｃ）に示される工程におけるスライド方向と反対の方向に、部分２５ｂがダイ３０に接触しない位置（種結晶２０の他方の主面２０ａ上の蒸発物２３がダイ３０の真上の領域から外れる位置）まで種結晶２０をスライドさせた後、種結晶２０を引き上げる。これより、部分２５ｂの成長が途切れる。このとき、種結晶２０をほぼ水平にスライドさせることが好ましい。また、種結晶２０を引き上げる距離は、例えば、数ミリである。
【０１０９】
次に、図１４（ｆ）に示されるように、ダイ３０の厚さ方向ｔの中心近傍の上方までスライドさせた後、引き上げ、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を成長させながら、厚さ方向ｔに肩を広げる。なお、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の幅方向ｗには肩を広げない。
【０１１０】
その後、所望の大きさになるまでβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の育成を続ける。少なくとも種結晶２０の主面２０ａ上の蒸発物２３の結晶情報を引き継いだ部分が形成されないため、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の肩広げ後に形成される平板状の部分は、蒸発物２３の結晶情報を引き継いだ部分をまったく又はほとんど含まない。
【０１１１】
図１４（ｄ）〜（ｆ）に示される工程において、種結晶２０を引き上げる際に、結晶を効率的に成長させるために、種結晶２０がスリット３０ａの真上に位置することが好ましい。このため、スリット３０ａが広い範囲で配置されていることが好ましく、ダイ３０は、複数のスリット３０ａを有することが好ましい。この場合、種結晶２０は、少なくとも１つのスリット３０ａの真上に位置すればよい。
【０１１２】
なお、図１３（ｃ）に示される種結晶２０をスライドさせる工程の前に種結晶２０がダイ３０の表面から離れており、種結晶２０の両方の主面２０ａ上の蒸発物２３から結晶が成長している場合であっても、一方の主面２０ａ上の蒸発物２３がダイ３０の真上の領域から外れる位置まで種結晶２０をスライドさせることにより、図１４（ｅ）に示される工程のように、ダイ３０の真上の領域から外れた位置の蒸発物２３の情報を引き継いだ部分の結晶成長を途切れさせることができる。
【０１１３】
すなわち、本実施の形態においては、種結晶２０の一方の主面２０ａ上の蒸発物２３がダイ３０の真上の領域から外れる位置で少なくとも一度種結晶２０を引き上げ、さらに、他方の主面２０ａ上の蒸発物２３がダイ３０の真上の領域から外れる位置で少なくとも一度種結晶２０を引き上げればよい。
【０１１４】
β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５からβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を作製する方法については、第１の実施の形態と同様である。また、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を第２の種結晶に加工し、第２の種結晶を用いて育成した第２のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶からβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を製造する方法についても、第１の実施の形態と同様である。
【０１１５】
（実施の形態の効果）
上記第１〜４の実施の形態によれば、種結晶２０に付着したＧａ２Ｏ３系融液１２の蒸発物２３の結晶情報を引き継がないように平板状のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を成長させることにより、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の肩広げ後に形成される平板状の部分の双晶化、多結晶化を抑えることができる。そのため、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５から面積の大きいβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を製造することができる。
【０１１６】
また、劈開性の強い（１００）面と交わる主面２６ａを有するβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を、厚さ方向ｔにのみβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の肩を広げることにより、肩広げによって生じる双晶面によって分けられる部分の体積を小さくし、基板として切り出し可能な部分の体積を増やすことができる。そのため、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５から多くの枚数のβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を切り出すことができる。
【０１１７】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。例えば、上記実施の形態においては、ＥＦＧ法を用いてβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を育成する例を示したが、他の育成方法を用いてもよい。例えば、マイクロＰＤ（pulling-down）法等の引き下げ法を用いてもよい。また、ブリッジマン法に本実施の形態のダイ１４のようなスリットを有するダイを適用し、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を育成してもよい。
【０１１８】
また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【０１１９】
１２…Ｇａ２Ｏ３系融液、２０…種結晶、２３…蒸発物、２５…β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶、ｔ…厚さ方向、ｗ…幅方向
【図１】
2014221692.tif 000003
【図２】
2014221692.tif 000004
【図３】
2014221692.tif 000005
【図４】
2014221692.tif 000006
【図５】
2014221692.tif 000007
【図６】
2014221692.tif 000008
【図７】
2014221692.tif 000009
【図８】
2014221692.tif 000010
【図１０】
2014221692.tif 000011
【図１１】
2014221692.tif 000012
【図１２】
2014221692.tif 000013
【図１３】
2014221692.tif 000014
【図１４】
2014221692.tif 000015
【図９】
2014221692.tif 000016