(57)【要約】      （修正有）【課題】大口径のＩＩＩ族窒化物半導体基板の製造方法を提供する。【解決手段】（０００１）面を成長面として成長し、（０００１）面を第１主面、（０００−１）面を第２主面として有する第１成長領域１１と、前記第１成長領域１１と異なる方向に成長し、前記第１成長領域１１の側壁に接している第２成長領域１２と、を有し、前記第１主面に垂直な断面の中のいずれかの断面において、当該断面に現れる前記第１成長領域と前記第２成長領域との接合面を表す線の両端を通る直線を第１の線Ｌ’とし、当該断面に現れる前記第２主面を表す線を第２の線Ｍとすると、前記第１の線Ｌ’と前記第２の線Ｍとがなす角が、７０°以上かつ１８０°より小さい状態が観察されるIII族窒化物半導体基板１０。【選択図】図１
2014162693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（０００１）面を成長面として成長し、（０００１）面を第１主面、（０００−１）面を第２主面として有する第１成長領域と、
前記第１成長領域と異なる方向に成長し、前記第１成長領域の側壁に接している第２成長領域と、
を有し、
前記第１主面に垂直な断面の中のいずれかの断面において、
当該断面に現れる前記第１成長領域と前記第２成長領域との接合面を表す線の両端を通る直線を第１の線とし、当該断面に現れる前記第２主面を表す線を第２の線とすると、前記第１の線と前記第２の線とがなす角が、７０°以上かつ１８０°より小さい状態が観察されるIII族窒化物半導体基板。
【請求項２】
請求項１に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記なす角は、９０°より大きいIII族窒化物半導体基板。
【請求項３】
請求項１または２に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記なす角は、１４０°以下であるIII族窒化物半導体基板。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記第２成長領域は、｛１−１０２｝面、｛１−１０１｝面及び｛ｈｋｉｌ｝面（ｈ、ｋ、ｉはｈ＋ｋ＝−ｉを満たす０を除く整数。ｌは正数。）の中の少なくとも１つを含む口径拡大成長律速面を成長面として成長しているIII族窒化物半導体基板。
【請求項５】
請求項４に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記第２成長領域は、前記口径拡大成長律速面を露出面として有するIII族窒化物半導体基板。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記第１成長領域は、［０００１］方向に進むに従い、ｍ軸方向に拡大しているIII族窒化物半導体基板。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記第１成長領域は、［０００１］方向に進むに従い、ａ軸方向に拡大しているIII族窒化物半導体基板。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載のIII族窒化物半導体基板において、
平面視で、前記第２成長領域が、前記第１成長領域の周囲を連続的に、又は、断続的に囲んでいるIII族窒化物半導体基板。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記第１主面及び前記第２主面が露出しているIII族窒化物半導体基板。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれか１項に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記第１成長領域及び前記第２成長領域を成長させるためのIII族窒化物半導体層をさらに有し、
前記第１主面は露出しており、
前記第２主面は前記III族窒化物半導体層と接しているIII族窒化物半導体基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、III族窒化物半導体基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、大口径の窒化物半導体自立基板を製造することを１つの課題とした窒化物半導体自立基板製造方法の発明が開示されている。当該発明では、種基板となる窒化物半導体自立基板上に、種基板と同種の窒化物半導体をエピタキシャル成長させ、その後、エピタキシャル成長面と平行にスライスして２分割することで、１枚の種基板から２枚の窒化物半導体自立基板を製造する。
【０００３】
特許文献２には、シード上でのＧａＮ成長において、成長温度を高温にしたり、ＮＨ３／ＧａＮの比率を大にしたり、低圧にしたり、所望の温度勾配にしたり、流量を不均一にしたりしてボウル成長条件を調整することで、シードに垂直な方向とシードに平行な方向との両方に成長し、結果、大きな面積のウエハーが製造できると記載されている（特許文献２の明細書段落［００４９］）。そして、実施例として、開始時期のＧａＮシードの結晶面積を目立つほど減少させることなく成長したＧａＮボウルが示されている。なお、当該実施例では、処理中の塩酸に対するアンモニアの割合は約３５に維持されたと記載されている（特許文献２の明細書段落［０１１６］、［０１１７］）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５６１８９号公報
【特許文献２】特表２００３−５２７２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、大口径のIII族窒化物半導体基板を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、
（０００１）面を成長面として成長し、（０００１）面を第１主面、（０００−１）面を第２主面として有する第１成長領域と、
前記第１成長領域と異なる方向に成長し、前記第１成長領域の側壁に接している第２成長領域と、
を有し、
前記第１主面に垂直な断面の中のいずれかの断面において、
当該断面に現れる前記第１成長領域と前記第２成長領域との接合面を表す線の両端を通る直線を第１の線とし、当該断面に現れる前記第２主面を表す線を第２の線とすると、前記第１の線と前記第２の線とがなす角が、７０°以上かつ１８０°より小さい状態が観察されるIII族窒化物半導体基板が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、大口径のIII族窒化物半導体基板が実現される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態のIII族窒化物半導体基板の断面模式図の一例を示す図である。
【図２】本実施形態のIII族窒化物半導体基板の断面模式図の一例を示す図である。
【図３】本実施形態のIII族窒化物半導体基板の断面模式図の一例を示す図である。
【図４】本実施形態のIII族窒化物半導体基板の断面模式図の一例を示す図である。
【図５】本実施形態のIII族窒化物半導体基板の断面模式図の一例を示す図である。
【図６】本実施形態のIII族窒化物半導体基板の断面模式図の一例を示す図である。
【図７】本実施形態のIII族窒化物半導体基板の断面模式図の一例を示す図である。
【図８】本実施形態のIII族窒化物半導体基板の断面模式図の一例を示す図である。
【図９】本実施形態のIII族窒化物半導体基板の断面模式図の一例を示す図である。
【図１０】図１の第１成長領域１１の（０００１）面と、III族窒化物半導体層１３の（０００１）面とを、図１中上から下方向に観察した図の一例である。
【図１１】本実施形態のIII族窒化物半導体基板の製造方法に用いる装置の一例を示す概略図である。
【図１２】比較例のＧａＮの断面を蛍光顕微鏡により観察した様子を示す図である。
【図１３】実施例のＧａＮの断面を蛍光顕微鏡により観察した様子を示す図である。
【図１４】キャリアガス流量比と、成長温度と、第２の線Ｍと第１の線Ｌ´とのなす角θとの関係を示す図である。
【図１５】Ｖ／III比と、第２の線Ｍと第１の線Ｌ´とのなす角θとの関係を示す図である。
【図１６】（０００１）面及び｛１−１０２｝面を露出面として有するIII族窒化物半導体基板の一例を示す模式図である。
【図１７】（０００１）面、｛１−１０２面｝及び｛１−１０１｝面を露出面として有するIII族窒化物半導体基板の一例を示す模式図である。
【図１８】参考技術を説明するための図である。
【図１９】キャリアガス流量比と、成長温度と、第２の線Ｍと第１の線Ｌ´とのなす角θとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明のIII族窒化物半導体基板およびIII族窒化物半導体基板の製造方法の実施形態について図面を用いて説明する。なお、図はあくまで発明の構成を説明するための概略図であり、各部材の大きさ、形状、数、異なる部材の大きさの比率などは図示するものに限定されない。
【００１０】
本実施形態のIII族窒化物半導体基板は、（０００１）面を成長面として成長し、（０００１）面を第１主面、（０００−１）面を第２主面として有する第１成長領域と、第１成長領域と異なる方向に成長し、第１成長領域の側壁に接している第２成長領域と、を有する。そして、第１主面に垂直な断面の中のいずれかの断面において、当該断面に現れる第１成長領域と第２成長領域との接合面を表す線の両端を通る直線を第１の線とし、当該断面に現れる第２主面を表す線を第２の線とすると、第１の線と第２の線とがなす角が、７０°以上かつ１８０°より小さい状態が観察される。
【００１１】
まず、本実施形態の概念について説明する。
【００１２】
本発明者は、（０００１）面と、｛１−１０２｝面、｛１−１０１｝面及び｛ｈｋｉｌ｝面（ｈ、ｋ、ｉはｈ＋ｋ＝−ｉを満たす０を除く整数。ｌは正数。以下同様。）の中の少なくとも１つを含む口径拡大成長律速面と、を露出面として有する種基板（III族窒化物半導体基板）、好ましくは、（０００１）面を主面として有し、（０００１）面と垂直な方向に観察した場合、（０００１）面（主面）の周囲を連続的に又は断続的に口径拡大成長律速面が囲んでいる種基板の（０００１）面及び口径拡大成長律速面を成長面とし、ＧａＮ基板の外周側面が露出した状態（口径拡大成長律速面が露出した状態）で、所定の成長条件でIII族窒化物半導体を成長させることで、大口径のIII族窒化物半導体を形成できることを見出した。
【００１３】
ここで、図１６に、上述のような種基板の斜視模式図の一例を示す。図示する種基板は、（０００１）面を主面として有し、（０００１）面と垂直な方向に観察した場合、（０００１）面の周囲を、｛ｈｋｉｌ｝面と｛１−１０２｝面とで囲んでいる。｛ｈｋｉｌ｝面はｈ、ｋ、ｉ、ｌの組み合わせによる複数の面から構成され、円錐台状となっている。｛ｈｋｉｌ｝面と｛１−１０２｝面は交互に位置する。すなわち、｛ｈｋｉｌ｝面は、互いに分離している２つの｛１−１０２｝面に挟まれている。なお、｛ｈｋｉｌ｝面は、（０００１）面に接している。
【００１４】
図１７に、他の一例を示す。図示する種基板は、（０００１）面を主面として有し、（０００１）面と垂直な方向に観察した場合、（０００１）面の周囲を、｛ｈｋｉｌ｝面と｛１−１０２｝面と｛１−１０１｝面とで囲んでいる。｛ｈｋｉｌ｝面はｈ、ｋ、ｉ、ｌの組み合わせによる複数の面から構成され、円錐台状となっている。｛ｈｋｉｌ｝面と、｛１−１０２｝面及び｛１−１０１｝面とは、交互に位置する。すなわち、｛ｈｋｉｌ｝面は、互いに分離している２つの｛１−１０２｝面に挟まれている。また、｛ｈｋｉｌ｝面は、互いに分離している２つの｛１−１０１｝面に挟まれている。なお、｛ｈｋｉｌ｝面は、（０００１）面に接している。
【００１５】
これらはあくまで一例であり、その他、種基板は、（０００１）面を主面として有し、（０００１）面と垂直な方向に観察した場合、（０００１）面の周囲を、｛ｈｋｉｌ｝面と｛１−１０１｝面とで囲んでいるもの、あるいは｛ｈｋｉｌ｝面の代わりに、複数の微細な｛１−１０２｝面で囲んでいるもの、あるいは複数の微細な｛１−１０１｝面で構成された面で囲んでいるものであってもよい。また、｛ｈｋｉｌ｝面は、単一の面でもよく、例えば｛１１−２３｝面などであってもよい。また、上記種基板の例において、（０００１）面と垂直な方向に観察した場合、（０００１）面の周囲にさらにその他の面が現れていてもよい。例えば、口径拡大成長律速面として、｛１−１００｝面が現れていてもよい。
【００１６】
このような種基板を使用し、従来の一般的な成長条件（キャリアガス：水素、成長温度：１０５０°程度、Ｖ／III比：１５程度等）でIII族窒化物半導体を成長させた場合、図１８に示すように、成長が進むにつれて（０００１）面が小さくなっていく。これは、口径拡大成長律速面からの成長速度が遅いため、口径拡大成長律速面が徐々に支配的になるためであると考えられる。
【００１７】
本実施形態では、上述のような種基板を使用し、口径拡大成長律速面からの成長が促進される成長条件でIII族窒化物半導体を成長させることで、成長が進むにつれて（０００１）面が小さくなっていく不都合を抑制又は解消し、結果、大口径のIII族窒化物半導体を得る。
【００１８】
なお、本発明者は、上記に準じ、（０００１）面を有する種基板（III族窒化物半導体基板）から（０００１）面及び口径拡大成長律速面を露出面として有するIII族窒化物半導体を成長させた後、好ましくは、（０００１）面を主面として有し、（０００１）面と垂直な方向に観察した場合、（０００１）面（主面）の周囲を連続的に又は断続的に口径拡大成長律速面が囲んでいるIII族窒化物半導体を成長させた後、当該III族窒化物半導体の（０００１）面及び口径拡大成長律速面を成長面とし、ＧａＮ基板の外周側面が露出した状態（口径拡大成長律速面が露出した状態）で、所定の成長条件でIII族窒化物半導体を成長させることで、同様に、大口径のIII族窒化物半導体を形成できることを確認している。
【００１９】
以下、本実施形態のIII族窒化物半導体基板およびIII族窒化物半導体基板の製造方法について詳細に説明する。
【００２０】
図１に、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１０の断面模式図の一例を示す。
【００２１】
図示するIII族窒化物半導体基板１０は、III族窒化物半導体層１３と、III族窒化物半導体層１３から成長した第１成長領域１１及び第２成長領域１２とを有する。III族窒化物半導体層１３、第１成長領域１１及び第２成長領域１２は、各々の［０００１］方向が略平行となっている。図１に、［０００１］方向を示している。
【００２２】
III族窒化物半導体層１３は、例えば、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、又は、ＩｎＧａＮである。III族窒化物半導体層１３は、第１成長領域１１及び第２成長領域１２を成長させるための種基板である。
【００２３】
III族窒化物半導体層１３は、（０００１）面を有する。III族窒化物半導体層１３は、図１に示すように、さらに、口径拡大成長律速面を有してもよい。図では、III族窒化物半導体層１３が｛１−１０２｝面を露出面として有する例が示されている。（０００１）面と垂直な方向にIII族窒化物半導体層１３を観察した場合、（０００１）面（主面）の周囲を連続的に又は断続的に口径拡大成長律速面が囲んでいるのが好ましい。図１６及び１７に、このようなIII族窒化物半導体層１３の一例の斜視図を示している。
【００２４】
III族窒化物半導体層１３の平面形状、平面の大きさ、厚さ等は設計的事項である。しかし、平面が大きいIII族窒化物半導体層１３を用いるのが好ましい。このようにすれば、大口径なIII族窒化物半導体基板１０が得られ易くなる。
【００２５】
図１に戻り、第１成長領域１１は、III族窒化物半導体層１３の（０００１）面を成長面として成長し、（０００１）面を第１主面、（０００−１）面を第２主面として有する。図１に示す例の場合、第１主面は露出しており、第２主面はIII族窒化物半導体層１３と接している。図示するように、第２主面は、第１主面の裏側の面（反対側の面）である。
【００２６】
第１成長領域１１は、例えば、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、又は、ＩｎＧａＮである。
【００２７】
第１成長領域１１の厚さは、例えば、１ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。第１成長領域は、［０００１］方向に進むに従い、ｍ軸方向に拡大していてもよい。また、第１成長領域は、［０００１］方向に進むに従い、ａ軸方向に拡大していてもよい。また、第１成長領域は、［０００１］方向に進むに従い、ａ軸方向及びｍ軸方向両方に拡大していてもよい。
【００２８】
第２成長領域１２は、第１成長領域１１と異なる方向に成長し、第１成長領域１１の側壁に接している。第２成長領域１２は、口径拡大成長律速面を露出面として有する。
【００２９】
図１に示す例の場合、第２成長領域１２は、III族窒化物半導体層１３の｛１−１０２｝面を成長面として成長している。そして、第２成長領域１２は｛１−１０２｝面を露出面として有している。なお、第２成長領域１２は、図１に示すように、III族窒化物半導体層１３が露出面として有する口径拡大成長律速面と同じ口径拡大成長律速面を露出面として有してもよいし、当該面に代えて他の口径拡大成長律速面を露出面として有してもよいし、同じ口径拡大成長律速面と他の口径拡大成長律速面の両方を有してもよい。さらに、口径拡大成長律速面以外の面が露出面として含まれていてもよい。すなわち、III族窒化物半導体層１３が露出面として有する口径拡大成長律速面は、第２成長領域１２の成長が進むにつれて小さくなってもよいし、その結果消滅してもよい。第２成長領域１２の成長が進むに従いIII族窒化物半導体層１３が露出面として有する口径拡大成長律速面が小さくなると、それに伴い、その他の口径拡大成長律速面が現れるとともに、大きくなってもよい。この成長過程で、拡大成長律速面以外の面が露出面として現れ、第２成長領域１２の露出面に含まれていてもよい。
【００３０】
第２成長領域１２は、例えば、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、又は、ＩｎＧａＮである。
【００３１】
図１に示すIII族窒化物半導体基板１０を図中上から下方向に観察（平面視）した場合、第２成長領域１２は、第１成長領域１１の周囲を連続的に、又は、断続的に囲んでいてもよい。
【００３２】
ここで、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１０は、第１成長領域１１の第１主面（（０００１）面）に垂直な断面の中のいずれかの断面において、以下で説明する特徴的な状態が観察される。なお、第１成長領域１１の第１主面（（０００１）面）に垂直な断面の中の大部分、好ましくはすべての断面において、以下で説明する特徴的な状態が観察されてもよい。
【００３３】
図１は、第１成長領域１１の第１主面（（０００１）面）に垂直な断面を示している。図１に示すように、当該断面に現れる第１成長領域１１と第２成長領域１２との接合面を表す線Ｌの両端（点Ａ１と点Ｂ１、点Ａ２と点Ｂ２）を通る直線を第１の線Ｌ´とし、当該断面に現れる第１成長領域１１の第２主面（（０００−１）面）を表す線を第２の線Ｍとすると、第１の線Ｌ´と第２の線Ｍとがなす角θ１及びθ２（０°より大、かつ、１８０°より小）の少なくとも一方、好ましくは両方が、７０°以上かつ１８０°より小さい状態が観察される。以下、当該状態を「上記特徴的な状態」という。
【００３４】
結果、第１成長領域１１の第１主面（（０００１）面）は、種基板であるIII族窒化物半導体層１３の（０００１）面と同等の大きさ、又は、III族窒化物半導体層１３の（０００１）面と同じ大きさ、又は、III族窒化物半導体層１３の（０００１）面よりも大きい状態となっている。
【００３５】
なお、１つの断面に現れるθ１とθ２は同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。ちなみに、図１においては、９０°＜θ１＜１８０°、９０°＜θ２＜１８０°となっている。第１成長領域１１の第１主面（（０００１）面）に垂直な断面の中の大部分、例えばすべての断面において９０°＜θ１＜１８０°、９０°＜θ２＜１８０°となっている状態が観察される場合、第１成長領域１１の第１主面（（０００１）面）は、III族窒化物半導体層１３の（０００１）面よりも大きい状態となっている。
【００３６】
以下の実施例で実際に示すが、蛍光顕微鏡を用いて断面を観察すれば、第１成長領域１１と第２成長領域１２との接合面を表す線Ｌ、及び、第１成長領域１１の第２主面（（０００−１）面）を表す第２の線Ｍが観察できる。
【００３７】
図２に、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１０の他の例を示す。
【００３８】
当該例のIII族窒化物半導体基板１０は、図１の例と比べて、III族窒化物半導体層１３の構成が異なる。具体的には、III族窒化物半導体層１３は、口径拡大成長律速面を有さない。その他の構成は、図１のIII族窒化物半導体基板１０と同様である。
【００３９】
III族窒化物半導体層１３が口径拡大成長律速面を有さない場合であっても、第１成長領域１１及び第２成長領域１２を成長させる初期段階で口径拡大成長律速面を露出させ、その後、口径拡大成長律速面からの成長が促進される成長条件でIII族窒化物半導体を成長させることで、図２に示すようなIII族窒化物半導体基板１０が得られる。
【００４０】
当該例のIII族窒化物半導体基板１０も、第１成長領域１１の第１主面（（０００１）面）に垂直な断面の中のいずれかの断面において、上記特徴的な状態が観察される。なお、第１成長領域１１の第１主面（（０００１）面）に垂直な断面の中の大部分、好ましくはすべての断面において、上記特徴的な状態が観察されてもよい。
【００４１】
図３に、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１０の他の例を示す。
【００４２】
当該例のIII族窒化物半導体基板１０は、図１又は図２に示すIII族窒化物半導体基板１０からIII族窒化物半導体層１３を除去したものである。なお、III族窒化物半導体層１３の除去に起因して、第２成長領域１２の一部が除去されてもよいし、さらに、第１成長領域１１の一部が除去されてもよい。当該例においては、第１成長領域１１の第１主面（（０００１）面）及び第２主面（（０００−１）面）が露出している。
【００４３】
当該例のIII族窒化物半導体基板１０も、第１成長領域１１の第１主面（（０００１）面）に垂直な断面の中のいずれかの断面において、上記特徴的な状態が観察される。なお、第１成長領域１１の第１主面（（０００１）面）に垂直な断面の中の大部分、好ましくはすべての断面において、上記特徴的な状態が観察されてもよい。
【００４４】
図４に、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１０の他の例を示す。
【００４５】
当該例のIII族窒化物半導体基板１０は、図３の例と比べて、第１成長領域１１の第１主面（（０００１）面）に垂直な断面に現れる第１成長領域１１と第２成長領域１２との接合面を表す線Ｌが、曲線である点で異なる。なお、図示しないが、線Ｌは曲線と直線が混じっていてもよいし（例：図４に示す左側の線Ｌが曲線と直線で構成される）、また、曲線の線Ｌと直線の線Ｌが混じっていてもよい（例：図４に示す左側の線Ｌは曲線で、右側の線Ｌは直線）。その他の構成は、図３の例と同様である。
【００４６】
図３の例の場合、線Ｌは直線であったため、線Ｌの両端を通る直線である第１の線Ｌ´は、線Ｌと重なっていた。図４に示す例の場合、線Ｌは曲線であるため、線Ｌと第１の線Ｌ´は完全には重ならない。このような場合であっても、図４に示すように、第１の線Ｌ´は、線Ｌの両端（点Ａ１と点Ｂ１、点Ａ２と点Ｂ２）を通る直線として定義され、第１の線Ｌ´と第２の線Ｍとがなす角θ１、θ２が、７０°以上かつ１８０°より小さい状態が観察される。
【００４７】
すなわち、当該例のIII族窒化物半導体基板１０も、第１成長領域１１の第１主面（（０００１）面）に垂直な断面の中のいずれかの断面において、上記特徴的な状態が観察される。なお、第１成長領域１１の第１主面（（０００１）面）に垂直な断面の中の大部分、好ましくはすべての断面において、上記特徴的な状態が観察されてもよい。
【００４８】
図５に、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１０の他の例を示す。
【００４９】
当該例のIII族窒化物半導体基板１０は、図３の例と比べて、III族窒化物半導体基板１０の側壁が一部除去され、側面が第１成長領域１１の第１主面（（０００１）面）と略垂直になっている点で異なる。その他の構成は、図３の例と同様である。なお、図４の例のように、線Ｌが曲線を含んでもよい。
【００５０】
当該例のIII族窒化物半導体基板１０も、第１成長領域１１の第１主面（（０００１）面）に垂直な断面の中のいずれかの断面において、上記特徴的な状態が観察される。なお、第１成長領域１１の第１主面（（０００１）面）に垂直な断面の中の大部分、好ましくはすべての断面において、上記特徴的な状態が観察されてもよい。
【００５１】
図６に、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１０の他の例を示す。
【００５２】
当該例のIII族窒化物半導体基板１０は、図５の例と比べて、III族窒化物半導体基板１０の側壁の除去量が多くなっており、結果、第１成長領域１１の一部も削られている。その他の構成は、図５の例と同様である。なお、図４の例のように、線Ｌが曲線を含んでもよい。
【００５３】
図６の例の場合、線Ｌの両端の位置が、図５の例と比べて異なる。しかし、図６の例の場合であっても、線Ｌは、第１成長領域１１の第１主面（（０００１）面）に垂直な断面に現れる第１成長領域１１と第２成長領域１２との接合面を表す線であり、第１の線Ｌ´は、線Ｌの両端（点Ａ１と点Ｂ１、点Ａ２と点Ｂ２）を通る直線として定義される。
【００５４】
当該例のIII族窒化物半導体基板１０も、第１成長領域１１の第１主面（（０００１）面）に垂直な断面の中のいずれかの断面において、上記特徴的な状態が観察される。なお、第１成長領域１１の第１主面（（０００１）面）に垂直な断面の中の大部分、好ましくはすべての断面において、上記特徴的な状態が観察されてもよい。
【００５５】
図７に、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１０の他の例を示す。
【００５６】
当該例のIII族窒化物半導体基板１０は、図３の例と比べて、θ１及びθ２の角度が異なる。具体的には、図３の例では、θ１及びθ２は、９０°より大きかったが、当該例では、θ１及びθ２は９０°となっている。その他の構成は、図３の例と同様である。なお、図４の例のように、線Ｌが曲線を含んでもよい。
【００５７】
当該例のIII族窒化物半導体基板１０も、第１成長領域１１の第１主面（（０００１）面）に垂直な断面の中のいずれかの断面において、上記特徴的な状態（θ１＝９０°、θ２＝９０°）が観察される。第１成長領域１１の第１主面（（０００１）面）に垂直な断面の中の大部分、例えばすべての断面においてθ１＝９０°、θ２＝９０°となっている状態が観察される場合、第１成長領域１１の第１主面（（０００１）面）は、III族窒化物半導体層１３の（０００１）面と同じ大きさ、又は、ほぼ同じ大きさとなっている。なお、θ１及びθ２のいずれか一方が、９０°より大かつ１８０°より小となっていてもよい。
【００５８】
図８に、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１０の他の例を示す。
【００５９】
当該例のIII族窒化物半導体基板１０は、図３の例と比べて、θ１及びθ２の角度が異なる。具体的には、図３の例では、θ１及びθ２は、９０°より大きかったが、当該例では、θ１及びθ２は９０°より小さくなっている。その他の構成は、図３の例と同様である。なお、図４の例のように、線Ｌが曲線を含んでもよい。
【００６０】
当該例のIII族窒化物半導体基板１０も、上記特徴的な状態（７０°≦θ１＜９０°、７０°≦θ２＜９０°）が観察される。第１成長領域１１の第１主面（（０００１）面）に垂直な断面の中の大部分、好ましくはすべての断面において７０°≦θ１＜９０°、７０°≦θ２＜９０°となっている状態が観察される場合、第１成長領域１１の第１主面（（０００１）面）は、III族窒化物半導体層１３の（０００１）面とほぼ同等な大きさ（やや小さい）となっている。なお、θ１及びθ２のいずれか一方が、９０°以上かつ１８０°より小となっていてもよい。
【００６１】
図９に、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１０の他の例を示す。
【００６２】
当該例のIII族窒化物半導体基板１０は、図８の例と比べて、III族窒化物半導体基板１０の側壁が一部除去され、側面の一部が第１成長領域１１の第１主面（（０００１）面）と略垂直になっている点で異なる。その他の構成は、図８の例と同様である。なお、図４の例のように、線Ｌが曲線を含んでもよい。
【００６３】
当該例のIII族窒化物半導体基板１０は、図８の例と異なり、第１成長領域１１及び第２成長領域１２の一部が削られている。結果、線Ｌの両端の位置が、図８の例と比べて異なる。しかし、図９の例の場合であっても、線Ｌは、第１成長領域１１の第１主面（（０００１）面）に垂直な断面に現れる第１成長領域１１と第２成長領域１２との接合面を表す線であり、第１の線Ｌ´は、線Ｌの両端（点Ａ１と点Ｂ１、点Ａ２と点Ｂ２）を通る直線として定義される。
【００６４】
当該例のIII族窒化物半導体基板１０も、第１成長領域１１の第１主面（（０００１）面）に垂直な断面の中のいずれかの断面において、上記特徴的な状態が観察される。なお、第１成長領域１１の第１主面（（０００１）面）に垂直な断面の中の大部分、好ましくはすべての断面において、上記特徴的な状態が観察されてもよい。
【００６５】
なお、上記例いずれにおいても、第１成長領域１１の第１主面（（０００１）面）に垂直な断面において、第２成長領域１２が第１成長領域１１を挟みこんでいた。すなわち、図中左右方向から、第２成長領域１２が第１成長領域１１を挟みこんでいた。しかし、第２成長領域１２はいずれか一方の側のみに現れてもよい。すなわち、図中、左端のみ、または右端のみに第２成長領域１２が現れてもよい。
【００６６】
また、図１、２、３、４、７及び８では、図中左右方向から第１成長領域１１を挟みこんでいる２つの第２成長領域１２のいずれも、露出面が｛１−１０２｝面となっているが、少なくとも一方が、その他の口径拡大成長律速面であってもよいし、又は、２つ以上の口径拡大成長律速面を含んだ面であってもよい。
【００６７】
また、図３乃至図９に示す例のように、第１成長領域１１の第１主面（（０００１）面）に垂直な断面において２箇所、上記特徴的な状態が観察される場合、２つの上記特徴的な状態は、図３乃至９に示す例を任意に組み合わせたものとすることもできる。例えば、図３に示すIII族窒化物半導体基板１０の右側の上記特徴的な状態が、図７のようになっていてもよい。
【００６８】
また、図４乃至９に示す例のIII族窒化物半導体基板１０が、図１及び２に示すように、III族窒化物半導体層１３を含んでいてもよい。
【００６９】
本実施形態のIII族窒化物半導体基板１０の斜視図は、第１成長領域１１及び第２成長領域１２を成長させる種基板（III族窒化物半導体層１３）と同様、例えば図１６及び１７のように示される。
【００７０】
図１０に、図１の第１成長領域１１の（０００１）面と、III族窒化物半導体層１３の（０００１）面とを、図１中上から下方向に観察した図の一例を示す。当該例のIII族窒化物半導体基板１０は、第１成長領域１１が［０００１］方向に進むに従いｍ軸方向及びａ軸方向に拡大している。図１０に示すように、第１成長領域１１の（０００１）面は、III族窒化物半導体層１３の（０００１）面に比べて、ｍ軸方向の幅及びａ軸方向の幅いずれもが大きくなっている。結果、第１成長領域１１の（０００１）面は、III族窒化物半導体層１３の（０００１）面よりも面積が大きくなっている。
【００７１】
次に、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１０の製造方法の一例を説明する。
【００７２】
当該例のIII族窒化物半導体基板１０の製造方法は、準備工程と、準備工程の後に行われる第１の成長工程とを有する。
【００７３】
準備工程では、ｃ面及び口径拡大成長律速面を有する第１のIII族窒化物半導体層を準備する。第１のIII族窒化物半導体層は、例えば図１に示すIII族窒化物半導体層１３や、図１６及び図１７に示すような基板が該当する。
【００７４】
第１のIII族窒化物半導体層は、例えば以下のようにして製造することができる。例えば、同種基板又は異種基板である種基板の（０００１）面上にIII族窒化物半導体層を成長させた後、種基板を取り除く。成長方法は特段制限されないが、例えばハイドライド気相成長法で、III族窒化物半導体層を成長させてもよい。
【００７５】
得られたIII族窒化物半導体層にｃ面及び口径拡大成長律速面が露出面として含まれていれば、これを第１のIII族窒化物半導体層とすることができる。得られたIII族窒化物半導体層にｃ面が露出面として含まれるが、口径拡大成長律速面が露出面として含まれない場合、研磨等の加工により口径拡大成長律速面を露出させ、これを第１のIII族窒化物半導体層とすることができる。
【００７６】
第１の成長工程では、第１のIII族窒化物半導体層が有するｃ面及び口径拡大成長律速面から、第２のIII族窒化物半導体層を成長させる。第２のIII族窒化物半導体層は、図１を用いて説明した第１成長領域１１及び第２成長領域１２が該当する。
【００７７】
なお、第１の成長工程では、第１のIII族窒化物半導体層が有する口径拡大成長律速面からの成長が促進される条件で、第２のIII族窒化物半導体層を成長させる。また、第１のIII族窒化物半導体層の外周側面が露出した状態（口径拡大成長律速面が露出した状態）で、第２のIII族窒化物半導体層を成長させる。成長方法は特段制限されないが、例えば図１１に示すような構造の装置を用いたハイドライド気相成長法で、III族窒化物半導体を成長させてもよい。
【００７８】
本実施形態では、成長温度、キャリアガスの種類（例：Ｎ２とＨ２の混合ガス、ＡｒとＨ２の混合ガス等）、キャリアガス流量比（例：Ｎ２／（Ｎ２＋Ｈ２）、Ａｒ／（Ａｒ＋Ｈ２）等）及び、Ｖ／III比を適切に調整する。以下の実施例で示す通り、｛１−１０２｝面からの成長を促進させるためには、すなわち、上述した第１の線Ｌ´と第２の線Ｍとがなす角θ１及びθ２（例えば、図１参照）を大きくするためには、成長温度は高い方が好ましく、キャリアガス流量比（例：Ｎ２／（Ｎ２＋Ｈ２）、Ａｒ／（Ａｒ＋Ｈ２）等）は大きい方が好ましく（すなわち、キャリアガス中のＨ２割合は少ないのが好ましい）、そして、Ｖ／III比は小さい方が好ましい。
【００７９】
しかし、必ずしもこれらすべてを従来技術に比べて上記好ましい態様にする必要はなく、３つの要素のバランスを適切に調整することで、上記特徴的な状態は得られる。例えば、成長温度を従来技術程度としても、キャリアガス流量比（例：Ｎ２／（Ｎ２＋Ｈ２）、Ａｒ／（Ａｒ＋Ｈ２）等）をその分従来技術より十分に大きくしたり、これに加えて又は代えて、Ｖ／III比をその分従来技術より十分に小さくすれば、上記特徴的な状態は得られる。
【００８０】
すなわち、本実施形態では、成長温度、キャリアガスの種類（例：Ｎ２とＨ２の混合ガス、ＡｒとＨ２の混合ガス等）、キャリアガス流量比（例：Ｎ２／（Ｎ２＋Ｈ２）、Ａｒ／（Ａｒ＋Ｈ２）等）、及び、Ｖ／III比を適切に調整することで、上記特徴的な状態を含む大口径なIII族窒化物半導体基板１０を得る。なお、その他の成長条件は従来技術と同様とすることができる。
【００８１】
次に、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１０の製造方法の他の一例を説明する。
【００８２】
当該例のIII族窒化物半導体基板１０の製造方法は、第２の成長工程を有する。
【００８３】
第２の成長工程では、第３のIII族窒化物半導体層の上に第４のIII族窒化物半導体層を成長させる。
【００８４】
第３のIII族窒化物半導体層は、例えば図２を用いて説明したIII族窒化物半導体層１３が該当する。すなわち、第３のIII族窒化物半導体層はｃ面を露出面して有するが、口径拡大成長律速面を露出面として有さない。
【００８５】
第４のIII族窒化物半導体層は、図２を用いて説明した第１成長領域１１及び第２成長領域１２が該当する。
【００８６】
なお、第２の成長工程では、ｃ面及び口径拡大成長律速面を露出面として有するIII族窒化物半導体層を成長させた後（第１段階）、その口径拡大成長律速面からの成長が促進される条件でIII族窒化物半導体を成長させる（第２段階）ことで、第４のIII族窒化物半導体層を生成する。成長方法は特段制限されないが、例えば図１１に示すような構造の装置を用いたハイドライド気相成長法で、III族窒化物半導体を成長させてもよい。
【００８７】
第１段階では、例えば、成長条件（キャリアガス：水素、成長温度：１０５０°程度、Ｖ／III比：１５程度等）でIII族窒化物半導体層を成長させることで、ｃ面及び口径拡大成長律速面を露出面として有するIII族窒化物半導体層を成長させることができる。
【００８８】
第２段階における成長条件、すなわち、｛１−１０２｝面からの成長が促進される条件は上述の通りであるので、ここでの説明は省略する。なお、第２段階は、III族窒化物半導体層の外周側面が露出した状態（口径拡大成長律速面が露出した状態）で、第４のIII族窒化物半導体層を成長させる。
【００８９】
以上説明した本実施形態のIII族窒化物半導体基板の製造方法によれば、上述した本実施形態のIII族窒化物半導体基板１０を製造することができる。
【実施例】
【００９０】
サファイア基板の（０００１）面上にＧａＮを成長し、当該サファイア基板を分離して得られたＧａＮ基板（円状（直径２インチ）、成長過程で外周側面の一部に｛１−１０２｝ファセットが形成されたもの）を用意した。そして、当該ＧａＮ基板に対して有機洗浄及び酸洗浄を行った。次いで、グラファイト製のサセプターを用意し、ＧａＮ（０００−１）面とサセプターとを、アルミナを主成分とする接着剤で貼り付け、接着剤を乾燥させた。次いで、ＧａＮ基板を貼り付けたサセプターをＨＶＰＥ装置に投入し、ＧａＮ基板の外周側面が露出した状態のまま、ＧａＮ基板（０００１）上にＧａＮ層を成長させた。成長条件は以下の通りである。
【００９１】
比較例１：成長温度＝１０４０℃、キャリアガス種＝Ｈ２キャリアガス、Ｈ２キャリアガス流量＝１５．７Ｌ／ｍｉｎ、Ｎ２キャリアガス流量＝０Ｌ／ｍｉｎ、Ａｒキャリアガス流量＝０Ｌ／ｍｉｎ、キャリアガス流量比（Ｎ２／（Ｎ２＋Ｈ２））＝（Ａｒ／（Ａｒ＋Ｈ２））＝０、ＮＨ３ガス流量＝３Ｌ／ｍｉｎ、Ｇａ上ＨＣｌガス流量＝０．２Ｌ／ｍｉｎ、Ｖ／III比＝１５
【００９２】
実施例１：成長温度＝１１３０℃、キャリアガス種＝Ｈ２キャリアガス、Ｈ２キャリアガス流量＝１５．７Ｌ／ｍｉｎ、Ｎ２キャリアガス流量＝０Ｌ／ｍｉｎ、Ａｒキャリアガス流量＝０Ｌ／ｍｉｎ、キャリアガス流量比（Ｎ２／（Ｎ２＋Ｈ２））＝（Ａｒ／（Ａｒ＋Ｈ２））＝０、ＮＨ３ガス流量＝３Ｌ／ｍｉｎ、Ｇａ上ＨＣｌガス流量＝０．２Ｌ／ｍｉｎ、Ｖ／III比＝１５
【００９３】
実施例２：成長温度＝１１６０℃、キャリアガス種＝Ｈ２キャリアガス、Ｈ２キャリアガス流量＝１５．７Ｌ／ｍｉｎ、Ｎ２キャリアガス流量＝０Ｌ／ｍｉｎ、Ａｒキャリアガス流量＝０Ｌ／ｍｉｎ、キャリアガス流量比（Ｎ２／（Ｎ２＋Ｈ２））＝（Ａｒ／（Ａｒ＋Ｈ２））＝０、ＮＨ３ガス流量＝３Ｌ／ｍｉｎ、Ｇａ上ＨＣｌガス流量＝０．２Ｌ／ｍｉｎ、Ｖ／III比＝１５
【００９４】
比較例２：成長温度＝１０３０℃、キャリアガス種＝Ｈ２とＮ２の混合キャリアガス、Ｈ２キャリアガス流量＝１３．８Ｌ／ｍｉｎ、Ｎ２キャリアガス流量＝３．９Ｌ／ｍｉｎ、Ａｒキャリアガス流量＝０Ｌ／ｍｉｎ、キャリアガス流量比（Ｎ２／（Ｎ２＋Ｈ２））＝０．２２、ＮＨ３ガス流量＝３Ｌ／ｍｉｎ、Ｇａ上ＨＣｌガス流量＝０．２Ｌ／ｍｉｎ、Ｖ／III比＝１５
【００９５】
実施例３：成長温度＝１０３０℃、キャリアガス種＝Ｈ２とＮ２の混合キャリアガス、Ｈ２キャリアガス流量＝３．９Ｌ／ｍｉｎ、Ｎ２キャリアガス流量＝１３．８Ｌ／ｍｉｎ、Ａｒキャリアガス流量＝０Ｌ／ｍｉｎ、キャリアガス流量比（Ｎ２／（Ｎ２＋Ｈ２））＝０．７８、ＮＨ３ガス流量＝３Ｌ／ｍｉｎ、Ｇａ上ＨＣｌガス流量＝０．２Ｌ／ｍｉｎ、Ｖ／III比＝１５
【００９６】
実施例４：成長温度＝１０７５℃、キャリアガス種＝Ｈ２とＮ２の混合キャリアガス、Ｈ２キャリアガス流量＝３．９Ｌ／ｍｉｎ、Ｎ２キャリアガス流量＝１３．８Ｌ／ｍｉｎ、Ａｒキャリアガス流量＝０Ｌ／ｍｉｎ、キャリアガス流量比（Ｎ２／（Ｎ２＋Ｈ２））＝０．７８、ＮＨ３ガス流量＝３Ｌ／ｍｉｎ、Ｇａ上ＨＣｌガス流量＝０．２Ｌ／ｍｉｎ、Ｖ／III比＝１５
【００９７】
実施例５：成長温度＝１１２０℃、キャリアガス種＝Ｈ２とＮ２の混合キャリアガス、Ｈ２キャリアガス流量＝３．９Ｌ／ｍｉｎ、Ｎ２キャリアガス流量＝１３．８Ｌ／ｍｉｎ、Ａｒキャリアガス流量＝０Ｌ／ｍｉｎ、キャリアガス流量比（Ｎ２／（Ｎ２＋Ｈ２））＝０．７８、ＮＨ３ガス流量＝３Ｌ／ｍｉｎ、Ｇａ上ＨＣｌガス流量＝０．２Ｌ／ｍｉｎ、Ｖ／III比＝１５
【００９８】
実施例６：成長温度＝１０３０℃、キャリアガス種＝Ｎ２キャリアガス、Ｈ２キャリアガス流量＝０Ｌ／ｍｉｎ、Ｎ２キャリアガス流量＝１５．７Ｌ／ｍｉｎ、Ａｒキャリアガス流量＝０Ｌ／ｍｉｎ、キャリアガス流量比（Ｎ２／（Ｎ２＋Ｈ２））＝１、ＮＨ３ガス流量＝３Ｌ／ｍｉｎ、Ｇａ上ＨＣｌガス流量＝０．２Ｌ／ｍｉｎ、Ｖ／III比＝１５
【００９９】
実施例７：成長温度＝１０７５℃、キャリアガス種＝Ｎ２キャリアガス、Ｈ２キャリアガス流量＝０Ｌ／ｍｉｎ、Ｎ２キャリアガス流量＝１５．７Ｌ／ｍｉｎ、Ａｒキャリアガス流量＝０Ｌ／ｍｉｎ、キャリアガス流量比（Ｎ２／（Ｎ２＋Ｈ２））＝１、ＮＨ３ガス流量＝３Ｌ／ｍｉｎ、Ｇａ上ＨＣｌガス流量＝０．２Ｌ／ｍｉｎ、Ｖ／III比＝１５
【０１００】
実施例８：成長温度＝１１２０℃、キャリアガス種＝Ｎ２キャリアガス、Ｈ２キャリアガス流量＝０Ｌ／ｍｉｎ、Ｎ２キャリアガス流量＝１５．７Ｌ／ｍｉｎ、Ａｒキャリアガス流量＝０Ｌ／ｍｉｎ、キャリアガス流量比（Ｎ２／（Ｎ２＋Ｈ２））＝１、ＮＨ３ガス流量＝３Ｌ／ｍｉｎ、Ｇａ上ＨＣｌガス流量＝０．２Ｌ／ｍｉｎ、Ｖ／III比＝１５
【０１０１】
実施例９：成長温度＝１０３０℃、キャリアガス種＝Ｎ２キャリアガス、Ｈ２キャリアガス流量＝０Ｌ／ｍｉｎ、Ｎ２キャリアガス流量＝１５．７Ｌ／ｍｉｎ、Ａｒキャリアガス流量＝０Ｌ／ｍｉｎ、キャリアガス流量比（Ｎ２／（Ｎ２＋Ｈ２））＝１、ＮＨ３ガス流量＝３Ｌ／ｍｉｎ、Ｇａ上ＨＣｌガス流量＝０．５Ｌ／ｍｉｎ、Ｖ／III比＝６
【０１０２】
実施例１０：成長温度＝１０３０℃、キャリアガス種＝Ｎ２キャリアガス、Ｈ２キャリアガス流量＝０Ｌ／ｍｉｎ、Ｎ２キャリアガス流量＝１５．７Ｌ／ｍｉｎ、Ａｒキャリアガス流量＝０Ｌ／ｍｉｎ、キャリアガス流量比（Ｎ２／（Ｎ２＋Ｈ２））＝１、ＮＨ３ガス流量＝５Ｌ／ｍｉｎ、Ｇａ上ＨＣｌガス流量＝０．５Ｌ／ｍｉｎ、Ｖ／III比＝１０
【０１０３】
実施例１１：成長温度＝１０３０℃、キャリアガス種＝Ｎ２キャリアガス、Ｈ２キャリアガス流量＝０Ｌ／ｍｉｎ、Ｎ２キャリアガス流量＝１５．７Ｌ／ｍｉｎ、Ａｒキャリアガス流量＝０Ｌ／ｍｉｎ、キャリアガス流量比（Ｎ２／（Ｎ２＋Ｈ２））＝１、ＮＨ３ガス流量＝８Ｌ／ｍｉｎ、Ｇａ上ＨＣｌガス流量＝０．５Ｌ／ｍｉｎ、Ｖ／III比＝１６
【０１０４】
実施例１２：成長温度＝１０３０℃、キャリアガス種＝Ｎ２キャリアガス、Ｈ２キャリアガス流量＝０Ｌ／ｍｉｎ、Ｎ２キャリアガス流量＝１５．７Ｌ／ｍｉｎ、Ａｒキャリアガス流量＝０Ｌ／ｍｉｎ、キャリアガス流量比（Ｎ２／（Ｎ２＋Ｈ２））＝１、ＮＨ３ガス流量＝１Ｌ／ｍｉｎ、Ｇａ上ＨＣｌガス流量＝０．２Ｌ／ｍｉｎ、Ｖ／III比＝５
【０１０５】
実施例１３：成長温度＝１０３０℃、キャリアガス種＝Ｎ２キャリアガス、Ｈ２キャリアガス流量＝０Ｌ／ｍｉｎ、Ｎ２キャリアガス流量＝１５．７Ｌ／ｍｉｎ、Ａｒキャリアガス流量＝０Ｌ／ｍｉｎ、キャリアガス流量比（Ｎ２／（Ｎ２＋Ｈ２））＝１、ＮＨ３ガス流量＝２Ｌ／ｍｉｎ、Ｇａ上ＨＣｌガス流量＝０．２Ｌ／ｍｉｎ、Ｖ／III比＝１０
【０１０６】
実施例１４：成長温度＝１０３０℃、キャリアガス種＝Ｈ２とＡｒの混合キャリアガス、Ｈ２キャリアガス流量＝１３．８Ｌ／ｍｉｎ、Ｎ２キャリアガス流量＝０Ｌ／ｍｉｎ、Ａｒキャリアガス流量＝３．９Ｌ／ｍｉｎ、キャリアガス流量比（Ａｒ／（Ａｒ＋Ｈ２））＝０．２２、ＮＨ３ガス流量＝３Ｌ／ｍｉｎ、Ｇａ上ＨＣｌガス流量＝０．２Ｌ／ｍｉｎ、Ｖ／III比＝１５
【０１０７】
実施例１５：成長温度＝１０３０℃、キャリアガス種＝Ｈ２とＡｒの混合キャリアガス、Ｈ２キャリアガス流量＝３．９Ｌ／ｍｉｎ、Ｎ２キャリアガス流量＝０Ｌ／ｍｉｎ、Ａｒキャリアガス流量＝１３．８Ｌ／ｍｉｎ、キャリアガス流量比（Ａｒ／（Ａｒ＋Ｈ２））＝０．７８、ＮＨ３ガス流量＝３Ｌ／ｍｉｎ、Ｇａ上ＨＣｌガス流量＝０．２Ｌ／ｍｉｎ、Ｖ／III比＝１５
【０１０８】
実施例１６：成長温度＝１０３０℃、キャリアガス種＝Ａｒキャリアガス、Ｈ２キャリアガス流量＝０Ｌ／ｍｉｎ、Ｎ２キャリアガス流量＝０Ｌ／ｍｉｎ、Ａｒキャリアガス流量＝１５．７Ｌ／ｍｉｎ、キャリアガス流量比（Ａｒ／（Ａｒ＋Ｈ２））＝１、ＮＨ３ガス流量＝３Ｌ／ｍｉｎ、Ｇａ上ＨＣｌガス流量＝０．２Ｌ／ｍｉｎ、Ｖ／III比＝１５
【０１０９】
実施例１７：成長温度＝１０７５℃、キャリアガス種＝Ｈ２とＡｒの混合キャリアガス、Ｈ２キャリアガス流量＝３．９Ｌ／ｍｉｎ、Ｎ２キャリアガス流量＝０Ｌ／ｍｉｎ、Ａｒキャリアガス流量＝１３．８Ｌ／ｍｉｎ、キャリアガス流量比（Ａｒ／（Ａｒ＋Ｈ２））＝０．７８、ＮＨ３ガス流量＝３Ｌ／ｍｉｎ、Ｇａ上ＨＣｌガス流量＝０．２Ｌ／ｍｉｎ、Ｖ／III比＝１５
【０１１０】
各成長条件で成長した結晶をサセプターから取り外した後、成長速度が遅いことによりファセット面を形成する｛１−１０２｝面の成長状態を観察するために、結晶を｛１１−２０｝断面が現れるように加工し、蛍光顕微鏡で結晶の外周部付近の断面を観察した。
【０１１１】
観察例として、比較例１及び実施例８で成長した結晶外周部の断面蛍光顕微鏡像をそれぞれ図１２及び図１３に示す。
【０１１２】
蛍光顕微鏡によるＧａＮの断面観察では、成長膜（第１成長領域１１及び第２成長領域１２）とＧａＮ基板（III族窒化物半導体層１３）の界面の他、成長面方位による不純物濃度などの差によって生じる可視光の発光強度差により第１成長領域１１と第２成長領域１２の接合面が観察され、どの位置がどの成長面を主体とした成長であるのか、成長履歴の判別が可能である。
【０１１３】
破線でＧａＮ基板（III族窒化物半導体層１３）と成長膜（第１成長領域１１及び第２成長領域１２）の界面（第２の線Ｍ）を示し、一点鎖線で第１成長領域１１と第２成長領域１２の接合面に沿った第１の線Ｌ´を示している。
【０１１４】
ＧａＮ基板（III族窒化物半導体層１３）上の、可視光発光強度が比較的強い領域が（０００１）面を成長面として成長した第１成長領域１１であり、可視光発光強度が比較的弱い領域が｛１−１０２｝面を成長面として成長した第２成長領域１２である。
【０１１５】
図１２に示すように、比較例１では、第２の線Ｍと第１の線Ｌ´とのなす角θが６４°となっている。一方、図１３に示すように、実施例８では、第２の線Ｍと第１の線Ｌ´とのなす角θが１２３°となっている。
【０１１６】
図１４は、実施例１乃至８、及び、比較例１及び２の試験結果のキャリアガス流量比（Ｎ２／（Ｎ２＋Ｈ２））と成長温度に対する第２の線Ｍと第１の線Ｌ´とのなす角θをプロットした図である。横軸がキャリアガス流量比（Ｎ２／（Ｎ２＋Ｈ２））、縦軸が成長温度、各オブジェクトの横に第２の線Ｍと第１の線Ｌ´とのなす角θを記載している。なお、実施例１乃至８、及び、比較例１及び２は、すべて、Ｖ／III比が１５となっている。
【０１１７】
図１４より、成長温度が高いほど第２の線Ｍと第１の線Ｌ´とのなす角θが大きくなる傾向が読み取れる。また、キャリアガス流量比（Ｎ２／（Ｎ２＋Ｈ２））は大きいほど（Ｈ２が少ないほど）第２の線Ｍと第１の線Ｌ´とのなす角θが大きくなる傾向が読み取れる。
【０１１８】
ＧａＮの長尺バルク結晶のスライスによるウエハー化のためには第２の線Ｍと第１の線Ｌ´とのなす角θが７０°を超えることが好ましく、８０°以上がより好ましく、９０°以上がさらに好ましく、９０°より大きいのがさらに好ましい。
【０１１９】
第２の線Ｍと第１の線Ｌ´とのなす角θが７０°以上となる成長条件及び８０°を超える成長条件は、各々、図中の破線および一点鎖線で示されている。キャリアガス流量比（Ｎ２／（Ｎ２＋Ｈ２））をＦ、成長温度をＴ（℃）とすると、以下の関係が成り立つ。
【０１２０】
第２の線Ｍと第１の線Ｌ´とのなす角θが７０°以上となる成長条件範囲は、
Ｔ≧−１３０Ｆ＋１１３０
と表すことができる。
【０１２１】
第２の線Ｍと第１の線Ｌ´とのなす角θが８０°以上となる成長条件範囲は
Ｔ≧−１３０Ｆ＋１１６０
と表すことができる。
【０１２２】
図１９は、実施例１、２、１４乃至１７、及び、比較例１の試験結果のキャリアガス流量比（Ａｒ／（Ａｒ＋Ｈ２））と成長温度に対する第２の線Ｍと第１の線Ｌ´とのなす角θをプロットした図である。横軸がキャリアガス流量比（Ａｒ／（Ａｒ＋Ｈ２））、縦軸が成長温度、各オブジェクトの横に第２の線Ｍと第１の線Ｌ´とのなす角θを記載している。なお、実施例１、２、１４乃至１７、及び、比較例１は、すべて、Ｖ／III比が１５となっている。
【０１２３】
図１９より、キャリアガスがＡｒとＨ２の混合ガスの場合も、キャリアガスがＮ２とＨ２の混合ガスの場合と同様（図１４参照）、成長温度が高いほど第２の線Ｍと第１の線Ｌ´とのなす角θが大きくなる傾向が読み取れる。また、キャリアガス流量比（Ａｒ／（Ａｒ＋Ｈ２））は大きいほど（Ｈ２が少ないほど）第２の線Ｍと第１の線Ｌ´とのなす角θが大きくなる傾向が読み取れる。
【０１２４】
図１５は、実施例６および実施例９から実施例１３までの試験結果について、Ｖ／III比に対する第２の線Ｍと第１の線Ｌ´とのなす角θをプロットした図である。なお、実施例６および実施例９から実施例１３は、すべて、成長温度は１０３０℃で、キャリアガス流量比（Ｎ２／（Ｎ２＋Ｈ２））は１となっている。また、図中四角で示す実施例６、１２及び１３は、すべて、Ｇａ上ＨＣｌガス流量が０．２Ｌ／ｍｉｎとなっている。そして、図中丸で示す実施例９、１０及び１１は、すべて、Ｇａ上ＨＣｌガス流量が０．５Ｌ／ｍｉｎとなっている。
【０１２５】
図１５から、Ｖ／III比が小さいほど、第２の線Ｍと第１の線Ｌ´とのなす角θが大きくなる（口径維持・拡大効果が大きくなる）傾向があることが分かる。Ｖ／III比が２０以下程度であれば、第２の線Ｍと第１の線Ｌ´とのなす角θが７０°以上となる状態が得られることが分かる。また、同一Ｖ／III比であっても、原料供給量（原料供給分圧）を小さくした方が、第２の線Ｍと第１の線Ｌ´とのなす角θが大きくなることが分かる。
【０１２６】
以上、図１４及び図１５の結果より、第１の線Ｌ´と第２の線Ｍとがなす角θを大きくするためには、成長温度は高い方が好ましく、キャリアガス流量比（Ｎ２／（Ｎ２＋Ｈ２））は大きい方が好ましく、そして、Ｖ／III比は小さい方が好ましいことが分かる。また、さらに、原料供給量（原料供給分圧）を小さくした方がよいことが分かる。
【０１２７】
以上の実施例によれば、第１の線Ｌ´と第２の線Ｍとがなす角θを、少なくとも、１４０°程度まで大きくできることが分かる。
【０１２８】
また、以上の結果によれば、以下のことが読み取れる。すなわち、比較例１及び２の結果に示されるように、ＧａＮ基板の外周側面が露出した状態（口径拡大成長律速面が露出した状態）でＧａＮ層を成長させることである程度第２の線Ｍと第１の線Ｌ´とのなす角θを大きくできるが、成長条件を最適化しなければ、せいぜいなす角θは６０°台であり、それ以上大きくすることは困難である。これに対し、実施例１乃至１７の結果に示されるように、ＧａＮ基板の外周側面を露出させるとともに（口径拡大成長律速面が露出した状態）、成長条件を最適化すれば、第２の線Ｍと第１の線Ｌ´とのなす角θを７０°以上にすることができる。すなわち、大口径のIII族窒化物半導体を形成できる。
【０１２９】
また、以上の実施例に示すように、本実施形態によれば、第２の線Ｍと第１の線Ｌ´とのなす角θが９０°より大であるIII族窒化物半導体を形成できる。かかる場合、θが９０°以下の場合に比べて、基板と同径のウエハーが数多く製造できる（９０°以下では基板の径以下のウエハーしか製造できない）だけでなく、成長結晶の表面部分を基板として再利用することを繰り返すことにより、転位密度を持続的に減らしながら（ＧａＮは厚さを増すと転位密度が下がる）基板と同径のウエハーを製造できる。また、剥離によるＧａＮ基板作製では、ＧａＮ基板の直径サイズが、市販されているサファイア基板の直径サイズ以下に決まってしまうが、本実施形態によれば、得られるＧａＮ基板の直径サイズがこれに限定されない。また、転位密度が減少しやすいファセット面の上方にｃ面が形成されることになるので、ｃ面に転位密度が小さい領域を形成することができる。
【符号の説明】
【０１３０】
１０    III族窒化物半導体基板
１１    第１成長領域
１２    第２成長領域
１３    III族窒化物半導体層
【図１】
2014162693.tif 000003
【図２】
2014162693.tif 000004
【図３】
2014162693.tif 000005
【図４】
2014162693.tif 000006
【図５】
2014162693.tif 000007
【図６】
2014162693.tif 000008
【図７】
2014162693.tif 000009
【図８】
2014162693.tif 000010
【図９】
2014162693.tif 000011
【図１０】
2014162693.tif 000012
【図１１】
2014162693.tif 000013
【図１４】
2014162693.tif 000014
【図１５】
2014162693.tif 000015
【図１６】
2014162693.tif 000016
【図１７】
2014162693.tif 000017
【図１９】
2014162693.tif 000018
【図１２】
2014162693.tif 000019
【図１３】
2014162693.tif 000020
【図１８】
2014162693.tif 000021