(57)【要約】【課題】高品質なデバイス構造を形成可能な、周期表第１３族金属窒化物半導体基板を製造することができる製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】主面の結晶面が｛ｍ０−ｍ−ｎ｝面又は｛ｍ０−ｍｎ｝面［但し、ｍ、ｎは１以上の整数である］であり、かつかかる主面上にライン方向がｃ軸投影方向となるストライプマスクが形成された周期表第１３族金属窒化物半導体下地基板を用いて、かかる主面上に特定の条件を満たすように周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させることにより、高品質なデバイス構造を形成可能な、周期表第１３族金属窒化物半導体基板を製造することができる。【選択図】図２
2014005189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面の結晶面が｛ｍ０−ｍ−ｎ｝面又は｛ｍ０−ｍｎ｝面［但し、ｍ、ｎは１以上の整数である］であり、かつ前記主面上にライン方向がｃ軸投影方向となるストライプマスクが形成された周期表第１３族金属窒化物半導体下地基板を準備する工程と、前記下地基板の主面上に周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させる成長工程とを含む周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法であって、
前記成長工程が、前記マスクの上部に空洞を形成するように周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させる工程である、周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項２】
前記成長工程が、前記マスクに被覆されていない前記下地基板上の開口部の総面積よりも形成される周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の主成長面の総面積が大きくなるように周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させる工程である、請求項１に記載の周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項３】
前記成長工程が、前記下地基板の主面と同一の面方位の成長面が形成されるように周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させる工程である、請求項１又は２に記載の周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項４】
主面の結晶面が｛ｍ０−ｍ−ｎ｝面又は｛ｍ０−ｍｎ｝面［但し、ｍ、ｎは１以上の整数である］であり、かつ前記主面上にライン方向がｃ軸投影方向となるストライプマスクが形成された周期表第１３族金属窒化物半導体下地基板を準備する工程と、前記下地基板の主面上に周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させる成長工程とを含む周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法であって、
前記成長工程が、前記下地基板の主面と同一の面方位の第１成長面、及び前記第１成長面に隣接した第２成長面を形成するように周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させる工程であり、
前記第２成長面の法線方向が、下地基板の主面の法線方向に対して、前記ライン方向に直交する方向に９０°以上傾いた方向であることを特徴とする、周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項５】
前記マスクの上部に空間を介して覆いかぶさるファセットが形成されるように周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させる成長工程を含む、請求項４に記載の周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮに代表される周期表第１３族金属窒化物半導体は、大きなバンドギャップを有し、さらにバンド間遷移が直接遷移型であることから、紫外、青色等の発光ダイオードや半導体レーザー等の比較的短波長側の発光素子として実用化されている。これらの素子は、同種の材料からなり、かつ転位密度の低い高品質な基板（自立基板）を用いて製造されることが好ましく、このような基板となり得る周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の製造技術が盛んに研究されている。代表的な製造方法としては、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）や有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ法）等のエピタキシャル成長法が知られている。
【０００３】
周期表第１３族金属窒化物半導体結晶のエピタキシャル成長法については、極性面（Ｃ面）を主面とする下地基板を用いた製造方法が一般的に知られているが、極性面上に発光素子等のデバイス構造を形成すると、発光層内において分極が発生して発光効率が低下するという問題がある。そのため、非極性面や半極性面を主面とする周期表第１３族金属窒化物半導体自立基板が求められており、これらの自立基板を効率よく製造することができる製造方法が検討されている（特許文献１参照）。
一方、転位密度を低減する結晶成長方法として、下地基板上にマスクを形成し、開口部からラテラル成長させるＥＬＯ法（Ｅｐｉｔａｘｉａｌ  Ｌａｔｅｒａｌ  Ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ）や、開口部からファセットが形成するように結晶成長を進めるＦＩＥＬＯ法（Ｆａｃｅｔ−Ｉｎｉｔｉａｔｅｄ  Ｅｐｉｔａｘｉａｌ  Ｌａｔｅｒａｌ  Ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ）等が知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３７３８６４号公報
【特許文献２】特開平１１−２５１２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、デバイス形成用基板として非極性面や半極性面を主面とする下地基板を用いることが検討されているが、単に非極性面上や半極性面上に結晶成長を進めるだけでは、成長時に発生する応力によって、デバイス構造の結晶性が悪化し、また、下地基板起因の欠陥がデバイス構造に引き継がれてしまい、高品質のデバイスが得られなくなるという問題がある。
即ち、本発明は高品質なデバイス構造を形成可能な、周期表第１３族金属窒化物半導体基板を製造することができる製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、主面の結晶面が｛ｍ０−ｍ−ｎ｝面又は｛ｍ０−ｍｎ｝面［但し、ｍ、ｎは１以上の整数である］であり、かつかかる主面上にライン方向がｃ軸投影方向となるストライプマスクが形成された周期表第１３族金属窒化物半導体下地基板を用いて、かかる主面上に特定の条件を満たすように周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させることにより、高品質なデバイス構造を形成可能な、周期表第１３族金属窒化物半導体基板を製造することができることを見出し、
本発明を完成させた。
【０００７】
即ち、本発明は以下の通りである。
（１） 主面の結晶面が｛ｍ０−ｍ−ｎ｝面又は｛ｍ０−ｍｎ｝面［但し、ｍ、ｎは１以
上の整数である］であり、かつ前記主面上にライン方向がｃ軸投影方向となるストライプマスクが形成された周期表第１３族金属窒化物半導体下地基板を準備する工程と、前記下地基板の主面上に周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させる成長工程とを含む周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法であって、前記成長工程が、前記マスクの上部に空洞を形成するように周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させる工程である、周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法。
（２） 前記成長工程が、前記マスクに被覆されていない前記下地基板上の開口部の総面
積よりも形成される周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の主成長面の総面積が大きくなるように周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させる工程である、（１）に記載の周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法。
（３） 前記成長工程が、前記下地基板の主面と同一の面方位の成長面が形成されるよう
に周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させる工程である、（１）又は（２）に記載の周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法。
（４） 主面の結晶面が｛ｍ０−ｍ−ｎ｝面又は｛ｍ０−ｍｎ｝面［但し、ｍ、ｎは１以
上の整数である］であり、かつ前記主面上にライン方向がｃ軸投影方向となるストライプマスクが形成された周期表第１３族金属窒化物半導体下地基板を準備する工程と、前記下地基板の主面上に周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させる成長工程とを含む周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法であって、前記成長工程が、前記下地基板の主面と同一の面方位の第１成長面、及び前記第１成長面に隣接した第２成長面を形成するように周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させる工程であり、前記第２成長面の法線方向が、下地基板の主面の法線方向に対して、前記ライン方向に直交する方向に９０°以上傾いた方向であることを特徴とする、周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法。
（５） 前記マスクの上部に空間を介して覆いかぶさるファセットが形成されるように周
期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させる成長工程を含む、（４）に記載の周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高品質なデバイス構造を形成可能な、周期表第１３族金属窒化物半導体基板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】下地基板の主面上にストライプマスクを形成して結晶成長を行った成長層の断面電子顕微鏡写真（ＳＥＭ像）である（図面代用写真）。
【図２】主面の結晶面とストライプマスクのライン方向を表す概念図である。
【図３】本発明における第１成長面及び第２成長面を表す概念図である。
【図４】主面の結晶面が｛ｍ０−ｍ−ｎ｝面であり、かつ主面上にライン方向がｃ軸投影方向となるストライプマスクが形成された下地基板を用いた場合の結晶成長を表す概念図である。
【図５】有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ法）に使用する装置の概念図である。
【図６】実施例１において形成された成長層の断面電子顕微鏡写真（ＳＥＭ像）である（図面代用写真）。
【図７】実施例２において形成された成長層の断面電子顕微鏡写真（ＳＥＭ像）である（図面代用写真）。
【図８】参考例１において形成された成長層の断面電子顕微鏡写真（ＳＥＭ像）である（図面代用写真）。
【図９】参考例２において形成された成長層の断面電子顕微鏡写真（ＳＥＭ像）である（図面代用写真）。
【図１０】実施例３において形成された成長層の断面電子顕微鏡写真（ＳＥＭ像）である（図面代用写真）。
【図１１】実施例４において形成された成長層の断面電子顕微鏡写真（ＳＥＭ像）である（図面代用写真）。
【図１２】参考例３において形成された成長層の断面電子顕微鏡写真（ＳＥＭ像）である（図面代用写真）。
【図１３】実施例５において形成された成長層の断面電子顕微鏡写真（ＳＥＭ像）である（図面代用写真）。
【図１４】参考例４において形成された成長層の断面電子顕微鏡写真（ＳＥＭ像）である（図面代用写真）。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法の詳細を説明するに当たり、窒化ガリウム結晶における実施態様や具体例を挙げて説明するが、本発明の趣旨を逸脱しない限り以下の内容に限定されるものではなく、適宜変更して実施することができる。
また、本明細書において「Ｃ面」とは、六方晶構造（ウルツ鋼型結晶構造）における｛０００１｝面と等価な面を意味する。周期表第１３族金属窒化物半導体結晶ではＣ面は極性面であり、＋Ｃ面は周期表第１３族金属面、窒化ガリウムの場合にはＧａ面に相当する。
本明細書において「Ｍ面」とは、｛１−１００｝面として包括的に表される面であり、具体的には（１−１００）面、（０１−１０）面、（−１０１０）面、（−１１００）面、（０−１１０）面、および（１０−１０）面を意味する。かかる面は非極性面である。
本明細書において「Ａ面」とは、｛２−１−１０｝面として包括的に表される面であり、具体的には（２−１−１０）面、（−１２−１０）面、（−１−１２０）面、（−２１１０）面、（１−２１０）面、および（１１−２０）面を意味する。かかる面は非極性面である。
本明細書において「半極性面」とは、結晶面に周期表第１３族金属元素と窒素元素の両方が存在しており、その存在比が１：１でない面であれば特に限定されないが、例えば｛２０−２１｝面、｛１０−１１｝面、｛１０−１２｝面、｛１１−２１｝面、｛１１−２２｝面、｛１１−２３｝面、｛１１−２４｝面などがあげられる。
なお、本明細書において＜・・・・＞との表記は方向の集合表現、［・・・・］との表記は方向の個別表現を表す。それに対して｛・・・・｝との表記は面の集合表現、（・・・・）との表記は面の個別表現を表す。
また、本明細書においてＣ面、Ｍ面、Ａ面や特定の指数面を称する場合には、±０．０１°以内の精度で計測される各結晶軸から１０°以内のオフ角を有する範囲内の面を含む。好ましくはオフ角が５°以内であり、より好ましくは３°以内である。
さらに、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
【００１１】
＜周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法＞
本発明の周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法（以下、「本発明の製造方法」と略す場合がある。）は、「主面の結晶面が｛ｍ０−ｍ−ｎ｝面又は｛ｍ０−ｍｎ｝面［但し、ｍ、ｎは１以上の整数である］であり、かつ前記主面上にライン方向がｃ軸投影方向となるストライプマスクが形成された周期表第１３族金属窒化物半導体下地基板（以下、「本発明に係る下地基板」と略す場合がある。）を準備する工程」と、「前記下地基板の主面上に周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させる成長工程（以下、「本発明に係る成長工程」と略す場合がある。）」を含む製造方法である。そして、成長工程が、以下の（Ｉ）又は（ＩＩ）の条件を満たすように周期表第１３族金属窒化物半導体結晶
を成長させる工程であることを特徴とする。
（Ｉ）マスクの上部に空洞を形成するように周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させること。
（ＩＩ）下地基板の主面と同一の面方位の第１成長面、及び第１成長面に隣接した第２成長面を形成するように周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させること。なお、第２成長面は、その法線が下地基板の主面の法線方向に対して、ストライプマスクのライン方向に直交する方向に９０°以上傾いた方向を向いた面である。
なお、本発明において「周期表第１３族金属窒化物半導体基板」とは、本発明に係る下地基板と、その主面上に成長させた周期表第１３族金属窒化物半導体結晶との両者を含む、複合体を意味する。
本発明者らは、下地基板の主面上にマスクを形成して結晶成長を行う、いわゆる選択成長法の検討を進めた結果、下地基板の主面の結晶面（面方位）とストライプマスクのライン方向の組み合せによって、形成される周期表第１３族金属窒化物半導体結晶（以下、「成長層」と略す場合がある。）の形状に大きな違いが生じることを明らかとした。例えば、有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ法）による結晶成長においては、以下の（ａ）〜（ｅ）の事実を確認している。
（ａ）主面の結晶面がＭ面であり、かつかかる主面上にａ軸方向に伸びるストライプマスクが形成された下地基板を用いて結晶成長を進めることにより、各開口部（ウィンドウ領域）から、（０００−１）面等のファセットを有する成長層を形成することができる（図１の（１ａ）参照）。
（ｂ）主面の結晶面がＭ面であり、かつかかる主面上にｃ軸方向に伸びるストライプマスクが形成された下地基板を用いて、結晶成長を進めることにより、各開口部（ウィンドウ領域）からｃ軸方向に配列した六角柱状の成長層を形成することができる（図１の（１ｂ）参照）。
（ｃ）主面の結晶面が｛ｍ０−ｍｎ｝面であり、かつかかる主面上にａ軸方向に伸びるストライプマスクが形成された下地基板を用いて結晶成長を進めることにより、各開口部（ウィンドウ領域）から、（０００−１）面等のファセットを有する成長層を形成することができる（図１の（１ｃ）参照）。
（ｄ）主面の結晶面が｛ｍ０−ｍｎ｝面であり、かつかかる主面上にライン方向がｃ軸投影方向となるストライプマスクが形成された下地基板を用いて結晶成長を進めることにより、各開口部（ウィンドウ領域）からＡ面のファセットを有する成長層を形成することができる（図１の（１ｄ）参照）。
（ｅ）主面の結晶面が｛ｍ０−ｍ−ｎ｝面であり、かつかかる主面上にライン方向がｃ軸投影方向となるストライプマスクが形成された下地基板を用いて結晶成長を進めることにより、各開口部（ウィンドウ領域）から、下地基板の主面と同一の面方位である｛ｍ０−ｍ−ｎ｝面を有し、さらにマスクの上部に空間を介して覆いかぶさるようなファセットを有する成長層を形成することができる。そして、隣接した成長層同士を会合結合させて最終的に成長層内部に前記空間由来の空洞（ボイド）を形成することができる（図１の（１ｅ）参照）。
また、成長条件、例えば成長温度の違いによっても、形成される成長層の形状に大きな違いが生じることを明らかとしている。例えば、以下の（ｆ）及び（ｇ）の事実を確認している。
（ｆ）主面の結晶面が｛ｍ０−ｍｎ｝面であり、かつかかる主面上にライン方向がｃ軸投影方向となるストライプマスクが形成された下地基板を用いた場合であっても、比較的低温下で結晶成長を進めることにより、下地基板の主面と同一の面方位である｛ｍ０−ｍｎ｝面を有し、さらにマスクの上部に空間を介して覆いかぶさるようなファセットを有する成長層を形成することができる。そして、隣接した成長層同士を会合結合させて最終的に成長層内部に前記空間由来の空洞（ボイド）を形成することができる（図１の（１ｆ）参照）。
（ｇ）主面の結晶面が｛ｍ０−ｍ−ｎ｝面であり、かつかかる主面上にライン方向がｃ軸
投影方向となるストライプマスクが形成された下地基板を用いた場合であっても、比較的低温下で結晶成長を進めることにより、マスクの上部に空間を介して覆いかぶさるようなファセットを形成することが困難となり、安定化面である｛１−１００｝面が形成され易くなる（図１の（１ｇ）参照）。
即ち、下地基板の主面の結晶面（面方位）、ストライプマスクのライン方向、さらには成長条件等の組み合せによって、形成される成長層の形状を精密に制御することができることを明らかとしたのである。
そして、主面の結晶面が｛ｍ０−ｍ−ｎ｝面又は｛ｍ０−ｍｎ｝面であり、かつ前記主面上にライン方向がｃ軸投影方向となるストライプマスクが形成された周期表第１３族金属窒化物半導体下地基板を用い、さらに（ｅ）や（ｆ）に示されるように、成長条件を制御して成長層内部（マスクの上部）に空洞（ボイド）が形成されるように結晶成長を進めることにより、高品質なデバイス構造を形成可能な、周期表第１３族金属窒化物半導体基板を製造することができることを本発明者らは見出した。これは、空洞がデバイス構造形成時に発生する歪みを緩和する効果があり、高品質なデバイス構造の形成を可能とするためである。さらに、空洞が形成するように横方向成長を実施することで、下地基板起因の欠陥がデバイス構造に引き継がれることも抑制する効果があり、高品質なデバイス構造の形成を可能とするためである。
一方、例えば（ａ）や（ｃ）に示される条件では、マスクの上部に発生する転位や歪みが顕著であり、形成される成長層には品質上の問題がある。また、（ｂ）に示される条件では、成長面がすべて安定化面であるＭ面（｛１−１００｝）からなっており、異常核が発生したときに異常核から結晶成長が進み易く、均一な結晶成長が阻害される。さらに（ｄ）に示される条件では、ａ軸方向の成長（横方向成長）が抑制されるため、連続した１つの大きな結晶に成長させにくく、また、｛１−１００｝と｛１−１０１｝面の複合面が形成されるため、デバイス構造を直接構築するには不向きである。
即ち、主面の結晶面が｛ｍ０−ｍ−ｎ｝面又は｛ｍ０−ｍｎ｝面であり、かつかかる主面上にライン方向がｃ軸投影方向となるストライプマスクが形成された下地基板を用いて、（Ｉ）の条件を満たすように結晶成長を進めることにより、デバイス等の基板として好適な高品質な周期表第１３族金属窒化物半導体基板を製造することができるのである。
また、（ＩＩ）の条件を満たすように結晶成長を進めることによっても、高品質なデバイス構造を形成可能な、周期表第１３族金属窒化物半導体基板を製造することができることを本発明者らは見出している。なお、（ＩＩ）の条件における第２成長面とは、下地基板の主面と同一の面方位の第１成長面に隣接した面であり、さらにその法線が下地基板の主面の法線方向に対して、下地基板の主面と平行な方向であって、ストライプマスクのライン方向に直交する方向に９０°以上傾いた方向を向いた面であることを意味する。図３を参照して説明すると、３が下地基板、４がストライプマスク、１２が成長層、１３が第１成長面、１４が第１成長面の法線、１５がストライプマスクのライン方向に直交する方向、１６が第２成長面、１７が第２成長面の法線を表す。
例えば、主面の結晶面が｛ｍ０−ｍｎ｝面であり、かつかかる主面上にライン方向がｃ軸投影方向となるストライプマスクが形成された下地基板を用いて、特定の条件下で結晶成長を進めることにより、各開口部（ウィンドウ領域）から、｛ｍ０−ｍｎ｝面と、かかる面からライン方向に直交する方向に９０°傾いた側面を有する断面形状が矩形である成長層を形成することができる（図１の（１ｈ）参照）。このような成長層は、そのままの結晶成長では成長層内部に空洞を形成することはできないが、横方向成長を進める成長工程と組み合せることによって、比較的大きな空洞を容易に形成することができ、前述の製造方法と同様に高品質なデバイス構造を形成することを可能とする。例えば、マスクの上部に空間を介して覆いかぶさるファセットが形成されるような成長工程と組み合せることによって、デバイス等の基板として好適な高品質な周期表第１３族金属窒化物半導体基板を製造することができる。
一方、｛ｍ０−ｍｎ｝面からの傾斜が９０°未満である側面が形成される場合、その後の結晶成長を制御しても、成長面全体を平坦とすることが難しくなり、効率よく周期表第
１３族金属窒化物半導体基板を製造することが困難となる。特にＭ面（｛１−１００｝）のような安定化面が形成してしまうと、異常核が発生したときに異常核から結晶成長が進み易く、均一な結晶成長が阻害されるおそれがある。
即ち、主面の結晶面が｛ｍ０−ｍ−ｎ｝面又は｛ｍ０−ｍｎ｝面であり、かつかかる主面上にライン方向がｃ軸投影方向となるストライプマスクが形成された下地基板を用いて、（ＩＩ）の条件を満たすように結晶成長を進めることにより、デバイス等の基板として好適な高品質な周期表第１３族金属窒化物半導体基板を製造することができるのである。
なお、本発明において「主面」とは、下地基板上又は形成された成長層上に存在する表面のうち、最も広い面を意味するものとする。
また、「ｃ軸投影方向」とは、ｃ軸を主面の法線方向から主面上に投影した場合に、投影された投影軸の伸びる方向を意味するものとする。そして、「ライン方向がｃ軸投影方向となるストライプマスク」とは、ストライプマスクのライン方向がｃ軸投影方向と略平行になるように形成されたマスクであることを意味する。なお、ストライプマスクは、マスク１つあたりの形状がストライプ状である場合に限られず、例えば、ドット状のマスク等が所定の間隔で複数集積して１つの集積体を形成するように配置され、かつその１つの集積体が全体として１つのストライプ状となっている場合をも含む。図２の（２ｂ）を参照して説明すると、３が下地基板、４がストライプマスク、８が＜ｍ０−ｍ−ｎ＞軸、９がａ軸、１０がｃ軸、１１がｃ軸を主面の法線方向から主面上に投影した場合の投影軸、即ち「ｃ軸投影方向」である。
さらに「周期表第１３族金属窒化物半導体下地基板を準備する」とは、下地基板の主面上にマスクを形成して前述の条件を満たす下地基板を作製するほか、かかる下地基板を入手することも含まれることとする。
また、本発明の製造方法において、「成長工程」は１種類に限られず、成長方法や成長条件の異なる成長工程を複数含む製造方法であってもよい。
【００１２】
本発明に係る下地基板は、主面の結晶面が｛ｍ０−ｍ−ｎ｝面又は｛ｍ０−ｍｎ｝面であることを特徴とするが、ｍおよびｎは１以上の整数であれば特に限定されない。また、ｍとｎとは同じ数字であってもよいし、異なる数字であってもよい。なお、ｍは２以上の整数であることが好ましく、また、ｎは１であることが好ましい。前記条件を満たす結晶面としては、｛１０−１０｝面からその法線ベクトルがｃ軸方向に５°以上の角度で傾いた面が好ましく挙げられ、中でも６°以上の角度で傾いた面であることがより好ましく、７°以上の角度で傾いた面であることがさらに好ましく、また、５０°以下の角度で傾いた面が好ましく挙げられ、中でも３０°以下の角度で傾いた面が好ましく挙げられ、１５°以下の角度で傾いた面がさらに好ましく挙げられる。本発明の周期表第１３族金属窒化物結晶の主面として好ましく採用できる半極性面として、例えば｛２０−２−１｝面、｛３０−３−１｝面、｛１０−１−１｝面、｛１０−１−２｝面、｛４０−４−１｝面、｛５０−５−１｝面、｛６０−６−１｝面、｛２０−２１｝面、｛３０−３１｝面、｛１０−１１｝面、｛１０−１２｝面、｛４０−４１｝面、｛５０−５１｝面、｛６０−６１｝面等が挙げられる。中でも｛３０−３−１｝、｛２０−２−１｝面、｛１０−１−１｝面、｛４０−４−１｝面、｛５０−５−１｝面、｛６０−６−１｝面、｛３０−３１｝、｛２０−２１｝面、｛１０−１１｝面、｛４０−４１｝面、｛５０−５１｝面、｛６０−６１｝面であることがより好ましい。上記範囲であると、デバイスやバルク結晶成長用途等の基板としてより好適な周期表第１３族金属窒化物半導体基板を製造することができる。
【００１３】
本発明に係る下地基板は、主面上にライン方向がｃ軸投影方向となるストライプマスクが形成されていることを特徴とするが、ライン方向はｃ軸投影方向に完全一致する必要はなく、ｃ軸投影方向と略平行であるものも含まれる。但し、ライン方向とｃ軸投影方向との角度差は、通常３０°以下、好ましくは１０°以下、より好ましくは５°以下に抑えることが好ましい。
また、ストライプマスクのその他の具体的形状も特に限定されないが、マスクの幅（図
２の（２ｂ）の５）は、通常０．１μｍ以上、好ましくは１μｍ以上、より好ましくは２μｍ以上であり、通常１３ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下である。マスクの間隔（開口部の幅  図２の（２ｂ）の６）は、通常０．１μｍ以上、好ましくは０．５μｍ以上、より好ましくは１μｍ以上であり、通常１ｍｍ以下、好ましくは５００μｍ以下、より好ましくは２００μｍ以下である。マスクの厚み（図２の（２ｂ）の７）は、通常１ｎｍ以上、好ましくは５ｎｍ以上、より好ましくは１０ｎｍ以上であり、通常１０μｍ以下、好ましくは８μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下である。
さらに、各マスクの形状、間隔は全て統一する必要はなく、目的とする空洞の形状等に応じて適宜設定することができる。
主面におけるマスクの占める面積の割合（マスクの占める面積／主面の占める面積）は、通常２０％以上、好ましくは４０％以上、より好ましくは６０％以上、通常９０％以下、好ましくは８０％以下、より好ましくは７５％以下である。上記範囲であると、平坦な成長面をより効率的に形成することができる。
【００１４】
本発明の製造方法におけるストライプマスクの形成方法も特に限定されないが、公知のフォトリソグラフィ法を利用することが挙げられる。具体的には、（１）マスク堆積→（２）フォトレジスト塗布→（３）露光→（４）現像→（５）マスク除去及びフォトレジスト除去の手順により進められるものであるが、本発明はかかる態様に限定されず、目的に応じて公知の方法を適宜採用して変更してもよい。
マスクの堆積方法も特に限定されず、公知の方法を適宜採用することができるが、具体的にはスパッタリング法、ＣＶＤ法（好ましくはプラズマＣＶＤ法）、真空蒸着法等が挙げられる。また、マスク材料の種類も特に限定されないが、具体的には酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム等が挙げられる。
【００１５】
堆積したマスク上には、プライマーとしてヘキサメチルジシラザンを塗布することが好ましい。プライマーを塗布することにより、マスクの疎水性を高めてレジストの密着性を高めることができる。
【００１６】
本発明の製造方法において使用するフォトレジストの種類は特に限定されず、公知のものや市販されているものを適宜採用して用いることができる。また、使用するフォトマスクの形状は、目的のパターンを形成することができれば特に限定されない。さらに、露光、現像、フォトレジスト除去方法等についても特に限定されず、フォトレジストの種類に応じて適宜行うことができる。
例えば、ポジ型のフォトレジストを用いた場合、フォトマスクを介して露光された部分のフォトレジストが現像で溶解し、予め形成したマスクが現れる。続いて、バッファードフッ酸（ＮＨ4ＨＦ2）により、フォトレジストのパターンが除去された部分（露光部）のマスクをウェットエッチングで取り除き、露光されていない箇所（未露光部）のフォトレジストをアセトンで溶解させる。これにより、主面の任意の部分にマスクを形成することができる。
【００１７】
本発明に係る下地基板は、周期表第１３族金属窒化物半導体結晶であればその種類は特に限定されないが、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ等の１種類の周期表第１３族金属からなる窒化物のほかに、ＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＮ等の２種類以上の周期表第１３族金属からなる混晶も挙げられる。
本発明に係る下地基板にはサファイア、ＺｎＯ、ＢｅＯ等の金属酸化物、ＳｉＣ、Ｓｉ等の珪素含有物、又はＧａＡｓ等の異種基板上に、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ等の目的とする周期表第１３族金属窒化物半導体結晶と同種のものを成長させた所謂テンプレート基板を用いることもできる。
本発明に係る成長層は、周期表第１３族金属窒化物半導体結晶であればその種類は特に
限定されないが、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ等の１種類の周期表第１３族金属からなる窒化物のほかに、ＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＮ等の２種類以上の周期表第１３族金属からなる混晶も挙げられる。
また、下地基板と成長層とが下記式で表される格子不整合度の条件を満たすように、下地基板を選択することが好ましい。なお、かかる格子不整合度は、完全結晶の格子定数から算出される理論値を意味するものである。
２｜ａ1−ａ2｜/［ａ1＋ａ2］≦１×１０-3
（式中、ａ1は下地基板の格子定数であって前記成長層の成長方向に直交する結晶軸の
格子定数を、ａ2は成長層の格子定数であって成長方向に直交する結晶軸の格子定数を表
す。）
下地基板と成長層の格子不整合度は、５×１０-4以下であることがより好ましく、１×１０-4以下であることがさらに好ましく１×１０-5以下であることが特に好ましい。なお、成長方向とは、結晶全体の成長において主として成長する方向であり、結晶の厚み方向に相当する。
【００１８】
本発明に係る成長工程は、前述の（Ｉ）又は（ＩＩ）の条件を満たすように周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させる工程であるが、（Ｉ）の条件を満たす、即ち「マスクの上部に空洞を形成するように周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させる」ための具体的な成長方法や成長条件は特に限定されない。「空洞を形成する」ということは、即ち、横方向成長（ａ軸方向の成長）が進み、各開口部（ウィンドウ領域）からの隣接した成長層同士が会合結合して連続した１つの大きな結晶に成長し、さらにその成長が、空洞が埋没しないような結晶成長であることを意味する。具体的には、図４に示されるようにマスクの上部に空間を介して覆いかぶさるようなファセットが形成する結晶成長が挙げられる（図４の３は下地基板、４はストライプマスク、１２は成長層、１３は主成長面、１８はマスクの上部に空間を介して覆いかぶさるファセット、１９は空洞を表す。）。このような結晶成長を進めるための成長方法や成長条件は、採用したマスクの形状等に応じて適宜設定すべきものであり、本発明の製造方法においては特に限定されないが、ＭＯＣＶＤ法を採用することが好ましく、ＭＯＣＶＤ法を採用した場合の条件について、後述するものとする。
また、形成する空洞の形状も特に限定されないが、空洞の最大幅は、通常０．１μｍ以上、好ましくは１μｍ以上、より好ましくは２μｍ以上であり、通常１３ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下である。上記範囲内であると、デバイス構造形成時に発生する歪みを効果的に緩和することができる。さらに、空洞の最大高さは、通常０．１μｍ以上、好ましくは０．５μｍ以上、より好ましくは１μｍ以上であり、通常５０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下である。上記範囲内であると、デバイス構造形成時に発生する歪みを効果的に緩和することができる。
【００１９】
本発明に係る成長工程は、前述の（Ｉ）又は（ＩＩ）の条件を満たすように周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させる工程であれば、その他については特に限定されないが、（Ｉ）の条件を満たす場合、さらに下地基板の主面と同一の面方位の成長面が形成されるように周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させる工程であることが好ましい。下地基板の主面と同一の面方位である｛ｍ０−ｍ−ｎ｝面や｛ｍ０−ｍｎ｝面が形成されるように結晶成長を進めることにより、最終的に成長面全体が平坦な成長層を形成することができ、表面研磨等の加工処理を行うことなくデバイス構造を直接構築することもできる。
また、（Ｉ）の条件を満たす場合、さらにマスクで被覆されていない開口部の総面積よりも形成される周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の主成長面の面積が大きくなるように周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させる工程であることが好ましい。より具体的には、マスクの面積をＡとすると、周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の成長面のうち、マスク上方を覆う部分の面積が０．５Ａ以上になるように結晶成長させる工程であ
ることが好ましく、０．８Ａ以上になるように周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させる工程であることがより好ましく、１Ａになるように周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させる工程であることがさらに好ましい。上記範囲であると、隣接した成長層を会合結合させて、連続した１つの大きな結晶に成長させる易くすることができ、デバイス構造を直接構築させることも可能となる。なお、「周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の主成長面」とは、結晶成長によって形成した周期表第１３族金属窒化物半導体結晶上に現れる成長面のうち、特に結晶全体として成長方向に対して垂直な面を意味するものとする。
【００２０】
本発明に係る成長工程は、前述の（Ｉ）又は（ＩＩ）の条件を満たすように周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させる工程であるが、（ＩＩ）の条件を満たす、即ち「下地基板の主面と同一の面方位の第１成長面、及び第１成長面に隣接した第２成長面を形成するように周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させる」ための具体的な成長方法や成長条件は特に限定されない。（Ｉ）の条件と同様に結晶成長を進めるための成長方法や成長条件は、採用したマスクの形状等に応じて適宜設定すべきものであり、ＭＯＣＶＤ法を採用した場合の条件について、後述するものとする。
また、第２成長面は、その法線が下地基板の主面の法線方向に対して、ストライプマスクのライン方向に直交する方向に９０°以上傾いた方向を向いた面であれば、法線の具体的な傾き角度は特に限定されないが、通常１３５°以下、好ましくは１３０°以下、より好ましくは１２０°以下である。
【００２１】
本発明に係る成長工程が、（ＩＩ）の条件を満たす場合、さらにマスクの上部に空間を介して覆いかぶさるファセットが形成されるように結晶成長させる成長工程を含むことが好ましい。このような成長工程と組み合せることによって、比較的大きな空洞を容易に形成することができ、高品質なデバイス構造を形成可能な周期表第１３族金属窒化物半導体基板を製造することができる。
【００２２】
前述のように本発明に係る成長工程の具体的な成長方法は特に限定されないが、ＭＯＣＶＤ法を採用した場合の成長条件を挙げて以下に説明する。
本発明に係る成長工程に使用する装置、例えばＭＯＣＶＤ装置は、市販されているものを適宜利用することができ、具体的な構成等は特に限定されない。例えば、図５に示される概念図のような構成を少なくとも有するものが挙げられる。図５のＭＯＣＶＤ装置は、反応容器１００、ガス導入口１０１〜１０３、ヒーター１０４、サセプター１０５、排気口１０７を備えており、下地基板１０６を設置し、反応容器内を成長温度に設定した上で、ガス導入口から周期表第１３族原料ガス、窒素原料ガス、キャリアガス等を供給して結晶成長を実施する。
【００２３】
本発明に係る成長工程に使用する周期表第１３族原料ガスの種類は、目的とする周期表第１３族金属窒化物半導体結晶に応じて適宜設定されるべきものであるが、例えばアルミニウム原料ガスとして、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、ターシャリーブチルアルミニウム等が、ガリウム原料ガスとして、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリエチルガリウム、ターシャリーブチルガリウム等が、インジウム原料ガスとして、トリメチルインジウム、トリエチルインジウム、ターシャリーブチルインジウム、シクロペンタジエニルインジウム等が挙げられる。
また、窒素原料ガスの種類も特に限定されないが、アンモニア（ＮＨ3）、アルキルア
ミン類、ヒドラジン類等が挙げられる。
さらに、キャリアガスの種類も特に限定されないが、水素（Ｈ2）、窒素（Ｎ2）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）又はこれらの混合ガス等を挙げることができる。
【００２４】
本発明に係る成長工程における成長温度は、その他の条件等に応じて適宜設定されるべきものであるが、通常９５０℃以上、好ましくは１０００℃以上、より好ましくは１０３０℃以上、さらに好ましくは１０５０℃以上、よりさらに好ましくは１０８０℃以上であり、通常１１５０℃以下、好ましくは１１２０℃以下、より好ましくは１１００℃以下である。
特に主面の結晶面が｛２０−２−１｝面である場合、成長温度は通常１０２０℃以上、好ましくは１０５０℃以上、より好ましくは１０７０℃以上であり、通常１１５０℃以下、好ましくは１１３０℃以下、より好ましくは１１１０℃以下である。
主面の結晶面が｛３０−３−１｝面である場合、成長温度は通常９６０℃以上、好ましくは９８０℃以上、より好ましくは１０００℃以上であり、通常１０９０℃以下、好ましくは１０５０℃以下、より好ましくは１０３０℃以下である。
主面の結晶面が｛２０−２１｝面である場合、成長温度は通常９６０℃以上、好ましくは９８０℃以上、より好ましくは１０００℃以上であり、通常１０９０℃以下、好ましくは１０７０℃以下、より好ましくは１０５０℃以下、特に好ましくは１０３０℃以下である。
なお、上述の通り、成長温度を調整することで、形成される成長層の形状を変化させることが可能であるが、例えば、周期表第１３族原料ガスと窒素原料ガスの供給モル比（窒素／周期表第１３族）を調整することでも、形成される成長層の形状を変化させることが可能である。具体的には、温度を上げる代わりに、窒素／周期表第１３族を下げることで、温度を上げるのと同等の結果を得ることができる。
また、本発明に係る成長工程における成長圧力は、その他の条件等に応じて適宜設定されるべきものであるが、通常５０Ｔｏｒｒ以上、好ましくは１００Ｔｏｒｒ以上、より好ましくは２００Ｔｏｒｒ以上であり、通常１０００Ｔｏｒｒ以下、好ましくは８００Ｔｏｒｒ以下、より好ましくは７６０Ｔｏｒｒ以下である。
【００２５】
本発明に係る成長工程における周期表第１３族原料ガスの流量は、その他の条件等に応じて適宜設定されるべきものであるが、通常１０μｍｏｌ／ｍｉｎ以上、好ましくは２０μｍｏｌ／ｍｉｎ以上、より好ましくは４０μｍｏｌ／ｍｉｎ以上であり、通常５００μｍｏｌ／ｍｉｎ以下であり、好ましくは２００μｍｏｌ／ｍｉｎ以下、より好ましくは１００μｍｏｌ／ｍｉｎ以下である。
本発明に係る成長工程における窒素原料ガスの流量は、その他の条件等に応じて適宜設定されるべきものであるが、通常５０ｍｍｏｌ／ｍｉｎ以上、好ましくは１００ｍｍｏｌ／ｍｉｎ以上、より好ましくは１５０ｍｍｏｌ／ｍｉｎ以上であり、通常２０００ｍｍｏｌ／ｍｉｎ以下、好ましくは１０００ｍｍｏｌ／ｍｉｎ以下、より好ましくは４００ｍｍｏｌ／ｍｉｎ以下である。
周期表第１３族原料ガスと窒素原料ガスの供給モル比（窒素／周期表第１３族）は、特に限定されないが、通常１００以上、好ましくは５００以上、より好ましくは１０００以上であり、通常２００００以下、好ましくは５０００以下、より好ましくは４０００以下である。
【００２６】
本発明に係る成長工程は下地基板を回転させながら実施することが好ましい。下地基板の回転速度は特に限定されないが、通常１ｒｐｍ以上、好ましくは６ｒｐｍ以上、より好ましくは１０ｒｐｍ以上であり、通常５０００ｒｐｍ以下、好ましくは１０００ｒｐｍ以下、より好ましくは１００ｒｐｍ以下、さらに好ましくは３０ｒｐｍ以下である。
【００２７】
本発明に係る成長工程の結晶成長速度は特に限定されないが、窒化ガリウム結晶の場合、通常０．１μｍ／ｈ以上、好ましく０．５μｍ／ｈ以上、より好ましくは１μｍ／ｈ以上であり、通常１００μｍ／ｈ以下、好ましくは１０μｍ／ｈ以下、より好ましくは５μｍ／ｈ以下である。成長速度は、キャリアガスの種類、流量、供給口−結晶成長端距離等を適宜設定することによって制御することができる。
【００２８】
本発明に係る成長工程によって形成される周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の成長厚みは特に限定されないが、通常１μｍ以上、好ましくは３μｍ以上、より好ましくは５μｍ以上であり、通常５０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下である。上記範囲であると、好適な形状の空洞（ボイド）を形成することができる。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明の周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法として、窒化ガリウム結晶（ＧａＮ結晶）を製造する場合の実施例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明するが、本発明の趣旨を逸脱しない限り以下の内容に限定されるものではなく、適宜変更して実施することができる。
【００３０】
＜実施例１＞
（２０−２−１）面ＧａＮ自立基板を下地基板として、ＧａＮの選択成長を行った。
（マスク形成）
（２０−２−１）面を主面とするＧａＮ自立基板の主面上に、プラズマＣＶＤ装置により１．０μｍ厚さのＳｉＯ2を堆積し、フォトリソグラフィ技術を用いてマスク領域／ウ
ィンドウ領域が７μｍ／３μｍとなるようにＳｉＯ2ストライプマスクを形成した。なお
、ストライプマスクのライン方向は、ｃ軸を（２０−２−１）面に投影した軸と同一方向になるように形成した。各工程の詳細は以下に示す。
【００３１】
（１）基板洗浄
プラズマＣＶＤ装置により、ＳｉＯ2膜を約１μｍ堆積させたＧａＮテンプレートをア
セトン、メタノールでそれぞれ１０分間の超音波洗浄を行い、純水で５ｍｉｎリンスした。
（２）ＯＡＰ塗布
ＧａＮテンプレート上にＯＡＰ（ヘキサメチルジシラザン）を塗布した。まず１０００ｒｐｍで７秒間、次に４０００ｒｐｍで３０秒間、スピナーで均一にした後７０℃で５分間ベーキングを行った。これはＳｉＯ2とレジストの密着性を向上させる工程である。
（３）レジスト塗布
ＯＡＰ上にＯＦＰＲ−８００ポジ型レジストを塗布し、スピナーで（２）と同様の手順で均一にした後、９０℃で３０分間プリベーキングを行った。プリベーキングはレジストを定着させる工程である。
（４）露光
露光装置により、露光用Ｃｒマスク（マスク／ウィンドウが７μｍ／３μｍのストライプパターン）を用い、レジストの露光を行った。露光時間は８秒間であり、その後１２０℃で３０分間ポストベーキングを行った。
（５）現像
ポジ型レジスト用現像液（ＮＭＤ−３）に３０分間浸して、露光された部分のレジストを除去し、純水で約３０分間リンスした。
（６）ＳｉＯ2除去
濃度２２％のバッファ−ドフッ酸（ＮＨ4ＨＦ2）によりＳｉＯ2のウェットエッチング
を行った。エッチング時間は３２０秒間である。
（７）レジスト除去
アセトンで超音波洗浄を行い、レジストの部分を溶解した。
【００３２】
（ＭＯＣＶＤ法によるＧａＮ成長）
前述のパターニングを行った下地基板の主面上に減圧ＭＯＣＶＤ法によりＧａＮ成長を行った。
昇温過程ではＧａＮ表面がエッチングされるのを防ぐために、ＮＨ3を導入した。成長
温度は１０９０℃とし、成長圧力は５００Ｔｏｒｒ、キャリアガスはＨ2とした。
原料ガスはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、ＮＨ3を用い、流量はそれぞれ２５ｓｃｃ
ｍ（５８．９μｍｏｌ／ｍｉｎ）、４．０ｓｌｍ（１７８．５ｍｍｏｌ／ｍｉｎ）とし、窒素／周期表第１３族比を３０３１とした。成長終了後、ＧａＮ表面のエッチング抑制のため、Ｎ2＋ＮＨ3雰囲気として降温処理を行い、ＮＨ3は３００℃まで流し続けた。成長
時間を１０分から１２０分まで変え成長形態の変化を調べた。
【００３３】
図６に成長時間を１０分、３０分、６０分および１２０分まで変化させたときの断面ＳＥＭ像を示す。
成長時間の経過とともに、形成される成長層は平坦な（２０−２−１）面を維持しながらａ軸方向に成長が進み、隣り合う成長層同士が接近することが明らかとなった。また、マスクの上部に覆いかぶさるファセットが形成され、成長層のマスク上部には比較的大きな空洞（ボイド）が形成されることが明らかとなった。
【００３４】
＜実施例２＞
成長温度１０９０℃で６０分間成長させた後、１０５０℃でさらに６０分間成長させた以外は、実施例１と同様にマスクパターニングを行い、パターニング基板上に減圧ＭＯＣＶＤ法によりＧａＮ成長を行った。
図７に形成された成長層の断面ＳＥＭ像を示す。
成長層には平坦な（２０−２−１）面が形成され、さらに成長層のマスク上部には比較的大きな空洞（ボイド）が形成されることが明らかである。自立基板には転位等の欠陥が残留し歪み分布もあるため、当該構造を下地に用いることにより、空洞（ボイド）の存在による歪み緩和効果のため、ＬＥＤやＬＤ等の特性向上が期待できる。
【００３５】
＜参考例１＞
成長温度を１０５０℃とした以外は、実施例１と同様にマスクパターニングを行い、パターニング基板上に減圧ＭＯＣＶＤ法によりＧａＮ成長を行った。
図８に１２０分間成長させたときの断面ＳＥＭ像を示す。
形成される成長層は、平坦な（２０−２−１）面を維持しながらａ軸方向に成長が進み、隣り合う成長層同士が会合結合して連続した１つの大きな結晶に成長することが明らかとなった。
【００３６】
＜参考例２＞
成長温度を１０１０℃とした以外は、実施例１と同様にマスクパターニングを行い、パターニング基板上に減圧ＭＯＣＶＤ法によりＧａＮ成長を行った。
図９に１２０分間成長させたときの断面ＳＥＭ像を示す。
成長層には、（２０−２−１）面が形成されるが、安定化面である｛１−１００｝面が形成されることが明らかとなった。
【００３７】
＜実施例３＞
（２０−２１）面を主面とするＧａＮ自立基板を下地基板として使用し、成長温度を１０１０℃とした以外は、実施例１と同様にマスクパターニングを行い、パターニング基板上に減圧ＭＯＣＶＤ法によりＧａＮ成長を行った。
図１０に１２０分間成長させたときの断面ＳＥＭ像を示す。
形成される成長層は、平坦な（２０−２１）面を維持しながらａ軸方向に成長が進み、隣り合う成長層同士が接近することが明らかとなった。また、マスクの上部に覆いかぶさるファセットが形成され、成長層のマスク上部には空洞（ボイド）が形成されることが明らかとなった。
【００３８】
＜実施例４＞
（２０−２１）面を主面とするＧａＮ自立基板を下地基板として使用し、成長温度を１０５０℃とした以外は、実施例１と同様にマスクパターニングを行い、パターニング基板上に減圧ＭＯＣＶＤ法によりＧａＮ成長を行った。
図１１に１２０分間成長させたときの断面ＳＥＭ像を示す。
平坦な（２０−２１）面とともに、かかる面からライン方向に直交する方向に９０°傾いたＡ面を有する断面形状が矩形である成長層を形成された。
【００３９】
＜参考例３＞
（２０−２１）面を主面とするＧａＮ自立基板を下地基板として使用する以外は、実施例１と同様にマスクパターニングを行い、パターニング基板上に減圧ＭＯＣＶＤ法によりＧａＮ成長を行った。
図１２に成長時間を１０分、３０分、６０分および１２０分まで変化させたときの断面ＳＥＭ像を示す。
成長初期から（２０−２１）ファセットが出現し、１２０分成長後にはＡ面が支配的となり、ａ軸方向の成長（横方向成長）が抑制される特徴的な構造が得られた。斜めのファセットは｛１−１００｝面と｛１−１０１｝面の複合面であると考えられる。このためＬＥＤ・ＬＤの下地としては不適である。
【００４０】
＜実施例５＞
（３０−３−１）面を主面とするＧａＮ自立基板を下地基板として使用し、成長温度１０９０℃で６０分間成長させた後、１０５０℃でさらに６０分間成長させた以外は、実施例１と同様にマスクパターニングを行い、パターニング基板上に減圧ＭＯＣＶＤ法によりＧａＮ成長を行った。
図１３に形成された成長層の断面ＳＥＭ像を示す。
形成される成長層は、平坦な（３０−３−１）面を維持しながらａ軸方向に成長が進み、隣り合う成長層同士が接近することが明らかとなった。また、マスクの上部に覆いかぶさるファセットが形成され、成長層のマスク上部には空洞（ボイド）が形成されることが明らかとなった。
【００４１】
＜参考例４＞
（３０−３−１）面を主面とするＧａＮ自立基板を下地基板として使用し、成長温度を１０９０℃とした以外は、実施例１と同様にマスクパターニングを行い、パターニング基板上に減圧ＭＯＣＶＤ法によりＧａＮ成長を行った。
図１４に形成された成長層の断面ＳＥＭ像を示す。
【００４２】
【表１】
2014005189.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の製造方法によって得られる周期表第１３族金属窒化物半導体基板は、紫外〜青色の発光ダイオード又は半導体レーザー等の比較的短波長側の発光素子、及び緑色〜赤色の比較的長波長側の発光素子を製造するための基板として、さらに電子デバイス等の半導体デバイスの基板としても有用である。
【符号の説明】
【００４４】
１              六方晶構造の格子
２              （２０−２−１）面
３              下地基板
４              ストライプマスク
５              マスクの幅
６              マスクの間隔
７              マスクの厚み
８              ＜ｍ０−ｍ−ｎ＞軸
９              ａ軸
１０            ｃ軸
１１            ｃ軸を主面の法線方向から主面上に投影した場合の投影軸（ｃ軸投影方向）
１２            成長層（周期表第１３族金属窒化物半導体結晶）
１３            第１成長面（下地基板の主面と同一の面方位の成長面）
１４            第１成長面の法線
１５            ストライプマスクのライン方向に直交する方向
１６            第２成長面（第１成長面に隣接し、その法線が下地基板の主面の法線方向に対して、ストライプマスクのライン方向に直交する方向に９０°以上傾いた方向を向いた面）
１７            第２成長面の法線
１８            マスクの上部に空間を介して覆いかぶさるファセット
１９            空洞
１００          反応容器
１０１〜１０３  ガス導入口
１０４          ヒーター
１０５          サセプター
１０６          下地基板（基板ホルダー含む）
１０７          排気口
【図１】
2014005189.tif 000004
【図３】
2014005189.tif 000005
【図４】
2014005189.tif 000006
【図８】
2014005189.tif 000007
【図９】
2014005189.tif 000008
【図１０】
2014005189.tif 000009
【図２】
2014005189.tif 000010
【図５】
2014005189.tif 000011
【図６】
2014005189.tif 000012
【図７】
2014005189.tif 000013
【図１１】
2014005189.tif 000014
【図１２】
2014005189.tif 000015
【図１３】
2014005189.tif 000016
【図１４】
2014005189.tif 000017