(57)【要約】【課題】インクルージョンの抑制された半極性基板または無極性基板の製造に用いる１３族窒化物結晶を提供する。【解決手段】混合融液中において窒化物結晶を結晶成長させる１３族窒化物結晶１０５の製造方法において、下地基板１０１の主面に、窒化物結晶が結晶成長を開始しうる材質からなる長尺状の成長開始領域１０４を形成すると共に、該主面における該成長開始領域１０４以外の領域を、窒化物結晶の核発生を阻害し且つ窒化物結晶の結晶成長を阻害しない材質からなるマスク領域１０３とする第１工程と、混合融液中において、成長開始領域１０４から窒化物結晶の結晶成長を開始させる第２工程と、成長開始領域１０４から結晶成長した窒化物結晶の｛１０−１１｝面を主成長面とした結晶成長及び成長開始領域１０４から該成長開始領域１０４に連続するマスク領域１０３に向かう方向への結晶成長を継続させる第３工程と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともアルカリ金属及び１３族金属を含む混合融液中に気相から窒素を溶解し、前記混合融液中において窒化物結晶を結晶成長させる１３族窒化物結晶の製造方法において、
下地基板の主面に、窒化物結晶が結晶成長を開始しうる材質からなる長尺状の成長開始領域を形成すると共に、該主面における該成長開始領域以外の領域を、窒化物結晶の核発生を阻害し且つ窒化物結晶の結晶成長を阻害しない材質からなるマスク領域とする第１工程と、
前記混合融液中において、前記成長開始領域から窒化物結晶の結晶成長を開始させる第２工程と、
前記成長開始領域から結晶成長した窒化物結晶の｛１０−１１｝面を主成長面とした結晶成長及び前記成長開始領域から該成長開始領域に連続する前記マスク領域に向かう方向への結晶成長を継続させる第３工程と、
を含む、１３族窒化物結晶の製造方法。
【請求項２】
前記成長開始領域は、１３族窒化物層のｃ面であり、前記成長開始領域の長尺方向は該１３族窒化物層のａ軸に略平行である、請求項１に記載の１３族窒化物結晶の製造方法。
【請求項３】
前記成長開始領域は、１３族窒化物層のｍ面であり、前記成長開始領域の長尺方向は該１３族窒化物層のａ軸に略平行である、請求項１に記載の１３族窒化物結晶の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の１３族窒化物結晶の製造方法で製造された１３族窒化物結晶を、無極性面または半極性面を主面とするように加工する加工工程を含む、１３族窒化物結晶基板の製造方法。
【請求項５】
無極性面または半極性面を主面とし、前記主面が、｛１０−１１｝面に平行な成長縞を有する、１３族窒化物結晶基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１３族窒化物結晶の製造方法、１３族窒化物結晶基板の製造方法、及び１３族窒化物結晶基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体は、青色発光ダイオード（ＬＥＤ）や白色ＬＥＤ、半導体レーザー（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）などの半導体デバイスに用いられる。特に、半導体デバイスには、ｃ面のＧａＮ基板が用いられている。
【０００３】
ＧａＮ基板は、サファイア基板あるいはＧａＡｓ基板等の異種基板上に、ＥＬＯ（Ｅｐｉｔａｘｉａｌ  ｌａｔｅｒａｌ  ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ）法やａｄｖａｎｃｅ−ＤＥＥＰ法、ＶＡＳ（Ｖｏｉｄ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）法といった成長方法を用い、ＨＶＰＥ（Ｈｙｄｒｉｄｅ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法でＧａＮを厚く成長させた後、異種基板からＧａＮ厚膜を分離する方法で製造されている。このようにして製造されたＧａＮ基板は、転移密度が１０６ｃｍ−２程度にまで低減されており、大きさも、２インチのものが実用化されている。
【０００４】
一方、液相成長法を用いてＧａＮ基板を製造する手法の一つとして、金属ナトリウムと金属Ｇａの混合融液中に窒素を溶解し、ＧａＮを結晶成長させるフラックス法が開示されている。
【０００５】
フラックス法は７００℃〜９００℃と比較的低温での結晶成長が可能であり、容器内圧力も３ＭＰａ〜８ＭＰａ程度と比較的低く、工業化可能な結晶成長方法である。このフラックス法を用いたＧａＮ基板の製造方法が開示されている（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）。
【０００６】
特許文献１には、基板上に結晶成長させる際に、融液の攪拌条件を変えて結晶成長させる方法が開示されている。特許文献１では、まず、成長面が凹凸となるように設定された第１の攪拌条件を採用して結晶成長させ、次に、成長面が平滑となるように設定された第２の攪拌条件を採用して結晶成長させることが開示されている。
【０００７】
特許文献２には、半導体層の上部にパターニングされたマスク膜を形成し、マスク膜から露出する半導体層を種結晶として１３族窒化物結晶を層状に結晶成長させることが開示されている。特許文献３には、種結晶のａ面に半導体結晶をａ軸方向に層状に結晶成長させる方法が開示されている。
【０００８】
ここで、レーザーダイオードとしては、ＧａＮ基板のｃ面上に、ＩｎＧａＮからなる活性層を形成した構成のものが実現されている。しかしながら、活性層のＩｎＧａＮ量子井戸のＩｎ組成が大きくなるにつれて、活性層とＧａＮ基板との格子定数差が大きくなることにより、歪が増大する。そして、この歪が増大するほど、ｃ面は極性面であるため、ピエゾ電界によりレーザーダイオードの発光効率が大きく低下する。
【０００９】
そこで、ｃ面のような極性基板に代えて、半極性基板や無極性基板を用いた純緑色レーザーが報告されている。例えば、フラックス法を用いて半極性基板や無極性基板を作製する方法としては、ｃ面に窒化物結晶を結晶成長させると共に、ｃ軸方向に結晶成長させることで、半極性基板や無極性基板に用いる１３族窒化物結晶のバルク結晶を製造することが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ｃ軸方向に結晶成長させる場合、結晶成長時に結晶内に金属ナトリウム、金属ガリウム、あるいはナトリウムとガリウムの混合物といった融液成分がインクルージョンとして入りやすいため、結晶成長時に混合融液の撹拌等を行う必要があった。このため、フラックス法を用いて、インクルージョンの抑制された半極性基板または無極性基板の製造に用いる１３族窒化物結晶を製造することは困難であった。
【００１１】
本発明は、フラックス法を用いて、インクルージョンの抑制された半極性基板または無極性基板の製造に用いる１３族窒化物結晶を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、少なくともアルカリ金属及び１３族金属を含む混合融液中に気相から窒素を溶解し、前記混合融液中において窒化物結晶を結晶成長させる１３族窒化物結晶の製造方法において、下地基板の主面に、窒化物結晶が結晶成長を開始しうる材質からなる長尺状の成長開始領域を形成すると共に、該主面における該成長開始領域以外の領域を、窒化物結晶の核発生を阻害し且つ窒化物結晶の結晶成長を阻害しない材質からなるマスク領域とする第１工程と、前記混合融液中において、前記成長開始領域から窒化物結晶の結晶成長を開始させる第２工程と、前記成長開始領域から結晶成長した窒化物結晶の｛１０−１１｝面を主成長面とした結晶成長及び前記成長開始領域から該成長開始領域に連続する前記マスク領域に向かう方向への結晶成長を継続させる第３工程と、を含む、１３族窒化物結晶の製造方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、フラックス法を用いて、インクルージョンの抑制された半極性基板または無極性基板の製造に用いる１３族窒化物結晶を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、１３族窒化物結晶の製造工程の説明図である。
【図２】図２は、基板を示す模式図である。
【図３】図３は、１３族窒化物結晶を示す模式図である。
【図４】図４は、製造装置の模式図である。
【図５】図５は、基板を示す模式図である。
【図６】図６は、１３族窒化物結晶の製造方法の一例を示す模式図である。
【図７】図７は、１３族窒化物結晶を示す模式図である。
【図８】図８は、１３族窒化物結晶を模式的に示す斜視図である。
【図９】図９は、基板を示す模式図である。
【図１０】図１０は、１３族窒化物結晶の製造方法の一例を示す模式図である。
【図１１】図１１は、１３族窒化物結晶を示す模式図である。
【図１２】図１２は、１３族窒化物結晶を模式的に示す斜視図である。
【図１３】図１３は、１３族窒化物結晶の加工方法の説明図である。
【図１４】図１４は、１３族窒化物結晶の加工方法の説明図である。
【図１５】図１５は、１３族窒化物結晶の加工方法の説明図である。
【図１６】図１６は、１３族窒化物結晶の加工方法の説明図である。
【図１７】図１７は、１３族窒化物結晶の加工方法の説明図である。
【図１８】図１８は、１３族窒化物結晶の加工方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照して、本実施の形態にかかる１３族窒化物結晶の製造方法、１３族窒化物結晶基板の製造方法、及び１３族窒化物結晶基板について説明する。なお、以下の説明において、図には発明が理解できる程度に構成要素の形状、大きさ及び配置が概略的に示されているに過ぎず、これにより本発明が特に限定されるものではない。また、複数の図に示される同様の構成要素については同一の符号を付して示し、その重複する説明を省略する場合がある。
【００１６】
（第１の実施の形態）
本実施の形態の１３族窒化物結晶の製造方法は、少なくともアルカリ金属及び１３族金属を含む混合融液中に気相から窒素を溶解し、前記混合融液中において窒化物結晶を結晶成長させる１３族窒化物結晶の製造方法である。すなわち、本実施の形態の１３族窒化物結晶の製造方法は、フラックス法を用いた製造方法である。
【００１７】
本実施の形態の１３族窒化物結晶の製造方法は、第１工程と、第２工程と、第３工程と、をこの順に少なくとも含む。第１工程は、下地基板の主面に、窒化物結晶が結晶成長を開始しうる材質からなる長尺状の成長開始領域を形成すると共に、該主面における該成長開始領域以外の領域を、窒化物結晶の核発生を阻害し且つ窒化物結晶の結晶成長を阻害しない材質からなるマスク領域とする工程である。第２工程は、混合融液中において、成長開始領域から窒化物結晶の結晶成長を開始させる工程である。第３工程は、成長開始領域から結晶成長した窒化物結晶の｛１０−１１｝面を主成長面とした結晶成長、及び成長開始領域から該成長開始領域に連続するマスク領域に向かう方向への結晶成長を継続させる工程である。
【００１８】
本実施の形態の１３族窒化物結晶の製造方法では、上記第１工程、第２工程、第３工程をこの順に含むことによって、インクルージョンの抑制された半極性基板または無極性基板の製造に用いる１３族窒化物結晶を得ることができると考えられる。
【００１９】
上記効果が奏される理由は明らかとなっていないが、以下のように推測される。しかしながら下記推測によって本発明は限定されない。
【００２０】
フラックス法による窒化物結晶の結晶成長では、本実施の形態では、混合融液中の窒素の過飽和度が比較的低くなるように、温度、窒素分圧、ガリウム、ナトリウム量比を調整してあるので、成長開始領域から窒化物結晶の｛１０−１１｝面を主成長面とした結晶成長が生じる。
【００２１】
｛１０−１１｝面は平坦な結晶面となりやすいため、結晶中にインクルージョンが取り込まれることが抑制されると考えられる。このため、本実施の形態の製造方法では、ｃ面を主な成長面として結晶成長する従来のフラックス法液相エピタキシャル成長で必要とされた攪拌などの手段による融液の精密制御をせずとも、インクルージョンの低減した１３族窒化物結晶を製造することができると考えられる。
【００２２】
従って、本実施の形態では、フラックス法を用いて、インクルージョンの抑制された半極性基板または無極性基板の製造に用いる１３族窒化物結晶を製造することができると推測される。
【００２３】
また、結晶成長を開始させる成長開始領域は、長尺状であることから、比較的大きな１３族窒化物結晶を製造する場合であっても、結晶成長時間が比較的短時間で済むと考えられる。
【００２４】
以下、詳細を説明する。
【００２５】
―１３族窒化物結晶―
図１は、本実施の形態の１３族窒化物結晶１０５の製造工程の説明図である。
【００２６】
まず、第１工程について説明する。第１工程は、下地基板１０１の主面に、窒化物結晶が結晶成長を開始しうる材質からなる長尺状の成長開始領域１０４を形成すると共に、該主面における該成長開始領域１０４以外の領域を、窒化物結晶の核発生を阻害し且つ窒化物結晶の結晶成長を阻害しない材質からなるマスク領域１０３とする工程である。
【００２７】
図１（ａ）〜図１（ｃ）は、第１工程の一例を示す説明図である。
【００２８】
詳細には、まず、図１（ａ）に示すように下地基板１０１を用意する。下地基板１０１には、後述するマスク領域１０３や成長開始領域１０４の形成方法に適した結晶基板を用いればよい。
【００２９】
下地基板１０１には、例えば、サファイア、ＳｉＣ、ＭｇＡｌ２Ｏ４等の、フラックス法では１３族窒化物が核発生しにくい材質からなる結晶基板を用いる。また、下地基板１０１には、サファイアやＳｉＣ、ＺｎＯ基板等のフラックス法では１３族窒化物が核発生しにくい材質からなる主面に、ＧａＮ薄膜をエピタキシャル成長させた、所謂テンプレート基板を用いてもよい。また、下地基板１０１には、自立したＧａＮ結晶基板を用いてもよい。
【００３０】
下地基板１０１の主面（マスク領域１０３及び成長開始領域１０４を形成する側の面）の面方位は、特に限定されない。
【００３１】
本実施の形態では、後述する第２工程及び第３工程において、｛１０−１１｝面を主成長面とした結晶成長を行わせるが、後述するように、第２工程及び第３工程では、結晶成長条件を｛１０−１１｝面の形成される条件に最適化する。このため、下地基板１０１の面方位は、特に限定されず、第２工程及び第３工程では結晶成長条件を調整することで、後述する結晶成長を行わせることができる。このため、下地基板１０１の主面の面方位は、特に限定されない。
【００３２】
例えば、下地基板１０１の主面の面方位は、ｃ面、ｍ面、これらのｃ面やｍ面から傾いた面の何れであってもよい。
【００３３】
次に、下地基板１０１の主面に、マスク領域１０３及び成長開始領域１０４を形成する（図１（ｃ）参照）。
【００３４】
図２は、下地基板１０１上にマスク領域１０３及び成長開始領域１０４の形成された基板１００Ａを示す模式図である。図２（ａ）は、基板１００Ａをマスク領域１０３側から垂直に視認したときを示す平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【００３５】
成長開始領域１０４は、長尺状の領域である。具体的には、成長開始領域１０４は、下地基板１０１の主面側を垂直方向から視認したときの形状が直線状の領域である。
【００３６】
成長開始領域１０４の長尺方向と、１３族窒化物層１０２のａ軸方向と、の成す角度は、特に限定されない。
【００３７】
本実施の形態では、図２（ｂ）に示すように、成長開始領域１０４の長尺方向と、成長開始領域１０４を構成する１３族窒化物層１０２のａ軸方向と、が平行ではない場合（すなわち、成長開始領域１０４の長尺方向と、成長開始領域１０４を構成している１３族窒化物層１０２のａ軸方向と、の成す角度αが、０°より大きい場合）を説明する。
【００３８】
成長開始領域１０４の幅（長尺方向に直交する方向の長さ）は、特に限定されない。例えば、成長開始領域１０４の幅は、１ｍｍ以下であることが好ましく、２００μｍ以下であることが更に好ましい。これは、フラックス法を用いた結晶成長では、下地側の結晶の欠陥が結晶成長する結晶に引き継がれることから、最終生成物である１３族窒化物結晶１０５を下地基板１０１側から分離し易くすることを考慮したためである。
【００３９】
成長開始領域１０４は、下地基板１０１上に複数形成してもよいし、１本形成してもよい。下地基板１０１上に複数の成長開始領域１０４を設ける場合には、該成長開始領域１０４から結晶成長した１３族窒化物結晶１０５が互いに接することのないように、結晶成長させる１３族窒化物結晶１０５の大きさに応じた間隔を隔てて、成長開始領域１０４の長尺方向に交差する方向に配列させることが好ましい。
【００４０】
隣接する成長開始領域１０４間の距離を、成長後の１３族窒化物結晶１０５が互いに接触しない程度に隔てた距離とすることで、隣接する１３族窒化物結晶１０５が結晶成長時に接することによる歪や欠陥の発生が抑制される。
【００４１】
成長開始領域１０４は、窒化物結晶が結晶成長を開始しうる材質からなる。具体的には、成長開始領域１０４は、結晶成長させる窒化物結晶からなる。例えば、結晶成長させる窒化物結晶がＧａＮ等の１３族窒化物である場合には、成長開始領域１０４は、１３族窒化物からなる。
【００４２】
成長開始領域１０４の面方位は特に限定されない。本実施の形態では、成長開始領域１０４は、（０００１）面（すなわち、ｃ面）である場合を説明する。
【００４３】
マスク領域１０３は、下地基板１０１の主面側における、成長開始領域１０４以外の領域である。マスク領域１０３は、フラックス法における窒化物結晶の核発生を阻害し、且つ、フラックス法による窒化物結晶の結晶成長を阻害しない材質からなる。
【００４４】
マスク領域１０３の構成材料には、例えば、アルミナなどの酸化物を用いる。
【００４５】
成長開始領域１０４及びマスク領域１０３の形成方法は、特に限定されず、用途に応じて適宜選択できる。
【００４６】
図１（ｂ）及び図１（ｃ）は、成長開始領域１０４及びマスク領域１０３の形成方法の一例を示す模式図である。
【００４７】
図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示すように、下地基板１０１の主面に、１３族窒化物層１０２を形成する。１３族窒化物層１０２は、成長開始領域１０４の構成材料からなる層である。具体的には、下地基板１０１上に、ＭＯＣＶＤ法やＨＶＰＥ法を用いて、１３族窒化物をエピタキシャル成長させることで、１３族窒化物層１０２を形成する。これによって、下地基板１０１上に１３族窒化物層１０２の積層されたテンプレート基板１００を作製する。
【００４８】
次に、１３族窒化物層１０２上に、公知のレジスト等を用いて、成長開始領域１０４の形成対象となる領域以外の領域（すなわち、マスク領域１０３の形成対象となる領域）にマスクを形成する。その後、ドライエッチングを行い、マスク領域１０３における、該マスクの形成された領域以外の領域（すなわち、成長開始領域１０４の形成対象となる領域）の１３族窒化物結晶を除去し、１３族窒化物層１０２を露出させる。そして、該マスクを除去する。
【００４９】
これによって、該ドライエッチング時に該マスクで覆われていた領域がマスク領域１０３となり、１３族窒化物層１０２における、該ドライエッチングによって露出された領域が成長開始領域１０４となる。
【００５０】
なお、成長開始領域１０４及びマスク領域１０３の形成方法は、図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示す方法に限られない。
【００５１】
例えば、下地基板１０１として、主面側に１３族窒化物の成膜されたサファイア基板や、ＳｉＣ、ＺｎＯ基板等のいわゆるテンプレート基板、または自立したＧａＮ結晶基板を用意する。そして、サファイア基板やＭｇＡｌ２Ｏ４基板等の上記マスク領域１０３の構成材料からなるマスク基板に、面方向に長い貫通孔を空けたものを用意し、このマスク基板を下地基板１０１の主面に載置する。そして、下地基板１０１における該マスク基板から露出した領域（貫通孔に対応する領域）、すなわち、１３族窒化物結晶の露出した領域が、成長開始領域１０４として機能し、このマスク基板が、マスク領域１０３として機能することで、成長開始領域１０４及びマスク領域１０３が形成される。
【００５２】
また、下地基板１０１として、主面側がマスク材の構成材料からなる基板を用意する。そして、この基板上に、この基板の面方向に沿って直線状に１３族窒化物結晶の膜を成膜することで、成長開始領域１０４とマスク領域１０３を形成してもよい。
【００５３】
また、例えば、フラックス法では１３族窒化物が核発生しにくい材質からなる下地基板１０１上に、ＭＯＣＶＤ法やＨＶＰＥ法を用いて、１３族窒化物をエピタキシャル成長させることで１３族窒化物層１０２を形成する。これによって、下地基板１０１上に１３族窒化物層１０２の積層されたテンプレート基板１００を作製する（図１（ｂ）参照）。
【００５４】
次に、１３族窒化物層１０２上に、公知のレジスト等を用いて成長開始領域１０４の形成対象となる領域に長尺状のマスクを形成する。その後、ドライエッチングを行い、１３族窒化物層１０２における、該マスクの形成された領域以外の領域の１３族窒化物結晶を除去し、下地基板１０１の表面を露出させる。次いで、該マスクを除去する。
【００５５】
これによって、１３族窒化物層１０２における該ドライエッチング時に該マスクで覆われていた領域が成長開始領域１０４となり、ドライエッチングによって１３族窒化物層１０２が除去されることで露出した、フラックス法では１３族窒化物が核発生しにくい材質からなる下地基板１０１の領域が、マスク領域１０３となる。
【００５６】
次に、第２工程、及び第３工程について説明する。
【００５７】
第２工程は、混合融液中において、成長開始領域１０４から窒化物結晶の結晶成長を開始させる工程である。
【００５８】
図１（ｃ）は、第２工程の説明図である。第２の工程では、アルカリ金属（フラックス）と１３族金属を含む混合融液に気相から窒素を溶解し、この混合融液中で、成長開始領域１０４から１３族窒化物結晶の結晶成長を開始させる。
【００５９】
混合融液は、フラックスと、１３族金属等の原料と、を含む。
【００６０】
フラックスには、ナトリウム、あるいはナトリウム化合物（例えば、アジ化ナトリウム）を用いるが、その他の例として、リチウムや、カリウム等のその他のアルカリ金属や、当該アルカリ金属の化合物を用いてもよい。また、バリウム、ストロンチウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属や、当該アルカリ土類金属の化合物をフラックスとして用いてもよい。なお、フラックスとして、複数種類のアルカリ金属またはアルカリ土類金属を混合して用いてもよい。
【００６１】
原料として用いる１３族金属には、ガリウムを用いることが好ましいが、その他の例として、ホウ素、アルミニウム、インジウム等のその他の１３族金属や、これらの混合物を用いてもよい。
【００６２】
なお、混合融液２４中には、Ｇｅ，Ｍｇ，Ｆｅ，Ｍｎ等のドーパント物質やＣａ，Ｂａ，Ｓｒ等のフラックスとなるアルカリ土類金属、雑結晶の低減効果を有する炭素等を混合してもよい。
【００６３】
第２工程では、反応容器内に保持した混合融液内（具体的には、反応容器の内側の底部、詳細後述）に、成長開始領域１０４及びマスク領域１０３の形成された下地基板１０１を設置し、窒素分圧、混合融液の温度、原料とフラックスとのモル比等を、成長開始領域１０４から窒化物結晶の結晶成長が開始される条件に調整することで、結晶成長を開始させる。
【００６４】
具体的には、第２工程では、窒素分圧を１ＭＰａ〜６ＭＰａの範囲内とすることが好ましい。また、第２工程では、混合融液の温度（結晶成長温度）は、８００℃〜９００℃の範囲内とすることが好ましい。
【００６５】
例えば、ガリウムとアルカリ金属（例えば、ナトリウム）との総モル数に対するアルカリ金属のモル数の比率を５０％〜９０％の範囲内とし、混合融液の結晶成長温度を８５０℃〜９００℃の範囲内とし、窒素分圧を１．５ＭＰａ〜６ＭＰａの範囲内とすることが好ましい。
【００６６】
さらに好適な実施形態としては、ガリウムとアルカリ金属とのモル比を０．３：０．７とし、結晶成長温度を８６０℃〜８７０℃の範囲とし、窒素分圧を２ＭＰａ〜３．５ＭＰａの範囲とすることがより好ましい。
【００６７】
図１（ｄ）は、第３工程の説明図である。図１（ｄ）に示すように、第３工程では、成長開始領域１０４から１３族窒化物結晶１０５の結晶成長を開始させる。
【００６８】
第３工程は、成長開始領域１０４から結晶成長した窒化物結晶の｛１０−１１｝面を主成長面とした結晶成長、及び成長開始領域１０４から該成長開始領域１０４に連続するマスク領域１０３に向かう方向への結晶成長を継続させる工程である。
【００６９】
図１（ｅ）〜図１（ｇ）は、第３工程の説明図である。第２工程で成長開始領域１０４から結晶成長を開始した１３族窒化物結晶１０５は（図１（ｄ）参照）、第３工程において、｛１０−１１｝面を主成長面とした結晶成長、及び成長開始領域１０４から該成長開始領域１０４に連続するマスク領域１０３に向かう方向への結晶成長を継続する。
【００７０】
図３は、結晶成長した１３族窒化物結晶１０５を示す模式図である。図３（ａ）は、結晶成長した１３族窒化物結晶１０５を、下地基板１０１の主面側から見た平面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【００７１】
第３工程では、結晶成長条件を｛１０−１１｝面が形成される条件に最適化することで、結晶成長の継続により｛１０−１１｝面が形成され、｛１０−１１｝面を成長面とした結晶成長を継続させることができる。
【００７２】
このような第３工程の結晶条件は、窒素分圧、混合融液の温度、ガリウムとアルカリ金属（例えば、ナトリウム）との総モル数に対するアルカリ金属のモル数の比率等の調整により実現できる。
【００７３】
具体的には、第３工程では、窒素分圧を、融液中の窒素が比較的低過飽和となる分圧に調整する。具体的には、２ＭＰａ〜３．５ＭＰａの範囲内とすることが好ましい。また、第３工程では、混合融液の温度（結晶成長温度）は、ＹＡＧやアルミナ等の材質の坩堝が融液に溶解したり反応したりして結晶が成長するのに問題となることのない温度に調整する。具体的には、８６０℃〜８７０℃の範囲内とすることが好ましい。また、ガリウムとアルカリ金属（例えば、ナトリウム）との総モル数に対するアルカリ金属のモル数の比率は、前述の窒素、温度の条件で｛１０−１１｝面が形成されやすい、５０％〜８０％の範囲内、さらには６０％〜７５％とすることが好ましい。
【００７４】
なお、第２工程を、第３工程と同じ結晶成長条件（温度、分圧、アルカリ金属のモル比等の条件）とすることで、第２工程と第３工程とを同じ条件で継続して進行させることができる。
【００７５】
図４は、本実施の形態における第２工程及び第３工程を実施するための製造装置１の模式図である。
【００７６】
図４に示すように、製造装置１は、ステンレス製の閉じた形状の耐圧容器１１を備える。耐圧容器１１はバルブ２１部分で製造装置１から取り外すことが可能であり、耐圧容器１１部分のみをグローブボックスに入れて作業することができる構成となっている。
【００７７】
耐圧容器１１内には、反応容器１２が設けられている。反応容器１２は、フラックス（例えば、ナトリウム）と、１３族金属（例えば、ガリウム）を含む混合融液２４と、を保持する。また、反応容器１２内には、成長開始領域１０４とマスク領域１０３の形成された下地基板１０１である基板１００Ａが設置される。
【００７８】
反応容器１２の材質は適宜選択できる。例えば、反応容器１２には、ＢＮ焼結体、Ｐ−ＢＮ等の窒化物、アルミナ、ＹＡＧ等の酸化物、ＳｉＣ等の炭化物等を使用することができる。また、反応容器１２は、耐圧容器１１から取り外すことができる。
【００７９】
また、耐圧容器１１には、１３族窒化物結晶の原料である窒素(Ｎ2)ガスおよび全圧調整用の希釈ガスを供給するガス供給管１４が接続されている。ガス供給管１４は窒素供給管１７とガス供給管２０に分岐しており、それぞれバルブ１５、１８で分離することが可能となっている。
【００８０】
希釈ガスとしては、不活性ガスのアルゴン（Ａｒ）ガスを用いることが望ましいが、これに限定されず、その他のヘリウム（Ｈｅ）等の不活性ガスを希釈ガスとして用いてもよい。
【００８１】
窒素ガスは、窒素ガスのガスボンベ等と接続された窒素供給管１７から供給されて、圧力制御装置１６で圧力を調整された後、バルブ１５を介してガス供給管１４に供給される。一方、希釈ガス（例えば、アルゴンガス）は、希釈ガスのガスボンベ等と接続されたガス供給管２０から供給されて、圧力制御装置１９で圧力を調整された後、バルブ１８を介してガス供給管１４に供給される。このようにして圧力を調整された窒素ガスと希釈ガスは、ガス供給管１４にそれぞれ供給されて混合される。
【００８２】
そして、窒素および希釈ガスの混合ガスは、ガス供給管１４からバルブ２１を経て耐圧容器１１に供給される。
【００８３】
また、ガス供給管１４には、圧力計２２が設けられており、圧力計２２によって耐圧容器１１内の全圧をモニターしながら耐圧容器１１内の圧力を調整できるようになっている。
【００８４】
なお、窒素ガスは窒化ガリウムの原料であり、これに不活性ガスであるアルゴンを混合するのは、全圧を高くしナトリウムの蒸発を抑制しつつ、窒素ガスの圧力を独立して制御するためである。これにより、制御性の高い結晶成長が可能となる。
【００８５】
本実施の形態では、このように窒素ガスおよび希釈ガスの圧力をバルブ１５、１８と圧力制御装置１６、１９とによって調整することにより、窒素分圧を調整することができる。また、耐圧容器１１の全圧を調整できるので、耐圧容器１１内の全圧を高くして、反応容器１２内のアルカリ金属（例えばナトリウム）の蒸発を抑制することができる。即ち、窒化ガリウムの結晶成長条件に影響を与える窒素原料となる窒素分圧と、ナトリウム（フラックス）の蒸発抑制に影響を与える全圧を、別々に制御する事が可能となっている。
【００８６】
また、耐圧容器１１の外側にはヒーター１３が配置されており、耐圧容器１１および反応容器１２を加熱して、混合融液２４の温度を調整することができる。
【００８７】
第２工程及び第３工程を実施する場合には、まず、反応容器１２に、フラックスとして用いられる物質と、原料とを投入する。そして、原料等をセッティングした後に、ヒーター１３に通電して、耐圧容器１１およびその内部の反応容器１２を結晶成長温度まで加熱する。すると、反応容器１２内においてフラックスとして用いられる物質と、原料等が溶融し、混合融液２４が形成される。また、この混合融液２４に上記分圧の窒素を接触させて混合融液２４中に溶解させることにより、原料である窒素を混合融液２４中に供給することができる。
【００８８】
そして、所定の結晶成長温度、所定の窒素分圧下で、気相から混合融液２４中に溶解する窒素と混合融液２４中の１３族金属が反応して、混合融液２４内に設置された基板１００ａにおける成長開始領域１０４から窒化物結晶の結晶成長が開始される（第２工程）。
【００８９】
そして、更に、第３工程の結晶成長条件に維持することで、成長開始領域１０４から結晶成長を開始した１３族窒化物結晶１０５が、｛１０−１１｝面を主成長面とした結晶成長を継続し、マスク領域１０３を覆うように結晶成長する。
【００９０】
上記第１工程〜第３工程を経ることによって、図３（ｂ）に示すように、｛１０−１１｝面を有する１３族窒化物結晶１０５が製造できる。
【００９１】
なお、製造した１３族窒化物結晶１０５は、｛１０−１１｝面を有する１３族窒化物結晶１０５である。
【００９２】
図１及び図３に示す例では、｛１０−１１｝面と（０００１）面（ｃ面）を備えた、１３族窒化物結晶１０５を示した。また、図１及び図３に示す例では、１３族窒化物結晶１０５は、成長開始領域１０４の長尺方向に対して垂直な断面形状が台形状である場合を示した。この台形状の上底側に相当する領域は、ｃ面である。
【００９３】
また、本実施の形態では、上述したように、成長開始領域１０４の長尺方向と、１３族窒化物層１０２のａ軸と、の成す角度αが０より大きい（例えば、５°）となるように調整した。このため、１３族窒化物結晶１０５の、成長開始領域１０４の長尺方向に垂直な断面の台形の斜面に対応する結晶面には、複数の｛１０−１１｝面が形成され、凹凸を有する面となると考えられる（図３（ａ）参照）。
【００９４】
次に、第４工程について説明する。
【００９５】
図１（ｈ）は、第４工程の説明図である。第４工程では、上記第２工程〜第３工程によって結晶成長した１３族窒化物結晶１０５を、基板１００Ａから分離する。
【００９６】
具体的には、第３工程によって結晶成長した１３族窒化物結晶１０５を、室温まで冷却する。そののち、基板１００Ａと１３族窒化物結晶１０５とを分離する。
【００９７】
なお、１３族窒化物結晶１０５及び基板１００Ａの冷却過程で、基板１００Ａと１３族窒化物結晶１０５との熱膨張係数差により、成長開始領域１０４あるいはその近傍の結晶が破断して、基板１００Ａと結晶成長した１３族窒化物結晶１０５とがすでに分離している場合もある。
【００９８】
上記工程によって、１３族窒化物結晶１０５を製造することができる。
【００９９】
（第２の実施の形態）
上記第１の実施の形態では、成長開始領域１０４の長尺方向と、成長開始領域１０４を構成する１３族窒化物層１０２のａ軸方向と、が平行ではない場合（すなわち、成長開始領域１０４の長尺方向と１３族窒化物層１０２のａ軸方向との成す角度αが、０°より大きい場合）を説明した。
【０１００】
本実施の形態では、成長開始領域の長尺方向と、成長開始領域を構成する１３族窒化物層のａ軸方向と、が平行となるように、成長開始領域を形成した場合を説明する。
【０１０１】
図５は、下地基板２００上に、マスク領域２０３及び成長開始領域２０４の形成された基板２００Ａを示す模式図である。図５（ａ）は、基板２００Ａをマスク領域２０３側から垂直に視認したときを示す平面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【０１０２】
なお、マスク領域２０３、及び成長開始領域２０４は、第１の実施の形態のマスク領域１０３、及び成長開始領域１０４の各々に相当する。なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と異なる点は、上述したように、角度αが０°である点である。また、本実施の形態では、下地基板２００は、１３族窒化物からなる。例えば、下地基板２００には、第１の実施の形態の下地基板１０１に１３族窒化物層１０２を積層したテンプレート基板１００を用いてもよいし、１３族窒化物からなる基板を用いてもよい。
【０１０３】
図５に示すように、本実施の形態では、成長開始領域２０４の長尺方向と、成長開始領域２０４を構成する１３族窒化物層（下地基板２００）のａ軸方向と、が平行である（すなわち、成長開始領域２０４の長尺方向と、成長開始領域２０４を構成する１３族窒化物層との成す角度αが、０°である）。
【０１０４】
なお、成長開始領域２０４は、下地基板２００である１３族窒化物層のｃ面であり、この点は第１の実施の形態と同じである。
【０１０５】
本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、第１工程〜第４工程を経ることによって、１３族窒化物結晶２０５を製造する。
【０１０６】
図６は、本実施の形態における１３族窒化物結晶２０５の製造方法の一例を示す模式図である。
【０１０７】
図６（ａ）〜図６（ｂ）は、第１工程の説明図である。図６（ａ）に示すように、まず、下地基板２００を用意する。図６に示す例では、下地基板２００には、１３族窒化物が核発生しやすい基板を用いた場合を説明する。具体的には、下地基板２００には、自立したＧａＮ結晶基板を用いてもよい。また、この下地基板２００の主面の面方位は、ｃ面である場合を説明する。
【０１０８】
次に、下地基板２００上に、マスク領域２０３と成長開始領域２０４とを形成する。これらのマスク領域２０３及び成長開始領域２０４の形成方法は、成長開始領域２０４の長尺方向と、成長開始領域２０４を構成する１３族窒化物層（下地基板２００）のａ軸方向と、が平行（角度αが０°）となるように、成長開始領域２０４を形成する以外は、第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。これによって、テンプレート基板２００Ａを製造する。
【０１０９】
次に、第２工程では、第１の実施の形態と同様にして、成長開始領域２０４から１３族窒化物結晶２０５の結晶成長を開始させる（図６（ｃ））。さらに、第３工程では、第１の実施の形態と同様にして、１３族窒化物結晶２０５について、｛１０−１１｝面を主成長面とした結晶成長を行わせる（図６（ｄ）〜図６（ｆ）参照）。
【０１１０】
図７は、結晶成長した１３族窒化物結晶２０５を示す模式図である。図７（ａ）は、結晶成長した１３族窒化物結晶２０５を、下地基板２００の主面側から見た平面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。図８は、１３族窒化物結晶２０５を模式的に示す斜視図である。
【０１１１】
第３工程では、第１の実施の形態と同様に、結晶成長条件を｛１０−１１｝面が形成される条件に最適化することで、結晶成長の継続により｛１０−１１｝面が形成され、｛１０−１１｝面を成長面とした結晶成長を継続させることができる。
【０１１２】
本実施の形態では、成長開始領域２０４の長尺方向と、成長開始領域２０４を構成する１３族窒化物層（下地基板２００）のａ軸方向と、が平行（角度αが０°）であることから、第１の実施の形態に比べて、より｛１０−１１｝面の結晶成長が優先して進行すると考えられる。このため、得られる１３族窒化物結晶２０５の、成長開始領域２０４の長尺方向に対して垂直な断面形状は、図７（ｂ）及び図８に示すように、三角形状となる。
【０１１３】
また、１３族窒化物結晶２０５の、該断面形状である三角形の斜面に対応する結晶面は、ほぼ平坦な｛１０−１１｝面となると考えられる（図７（ｂ）参照）。
【０１１４】
第４工程については、第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。
【０１１５】
このように、成長開始領域２０４の長尺方向と、成長開始領域２０４を構成する１３族窒化物層（下地基板２００）のａ軸方向と、が平行（角度αが０°）となるように、成長開始領域２０４を形成することで、図７（ｂ）及び図８に示すように、１３族窒化物結晶２０５の、成長開始領域２０４の長尺方向に対して垂直な断面形状が三角形状の１３族窒化物結晶２０５を製造することができる。
【０１１６】
（第３の実施の形態）
上記第１の実施の形態では、成長開始領域１０４の長尺方向と、成長開始領域１０４を構成する１３族窒化物層１０２のａ軸方向と、が平行ではない場合（すなわち、成長開始領域１０４の長尺方向と１３族窒化物層１０２のａ軸方向との成す角度αが、０°より大きい場合）を説明した。また、第１の実施の形態では、成長開始領域１０４は、１３族窒化物層１０２のｃ面である場合を説明した。
【０１１７】
一方、本実施の形態では、成長開始領域が１３族窒化物層のｍ面であり、且つ、成長開始領域の長尺方向と、成長開始領域を構成する１３族窒化物層のａ軸方向と、が平行となるように、成長開始領域を形成した場合を説明する。
【０１１８】
図９は、下地基板３０１上に、１３族窒化物層３０２、マスク領域３０３、及び成長開始領域３０４の形成された基板３００Ａを示す模式図である。図９（ａ）は、基板３００Ａをマスク領域３０３側から垂直に視認したときを示す平面図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【０１１９】
なお、下地基板３０１、１３族窒化物層３０２、マスク領域３０３、及び成長開始領域３０４は、第１の実施の形態の下地基板１０１、１３族窒化物層１０２、マスク領域１０３、及び成長開始領域１０４の各々に相当する。
【０１２０】
なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と異なる点は、上述したように、角度αが０°である点である。また、本実施の形態では、成長開始領域３０４が、１３族窒化物層３０２のｍ面である点が第１の実施の形態とは異なる。
【０１２１】
本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、第１工程〜第４工程を経ることによって、１３族窒化物結晶３０５（図１０参照）を製造する。
【０１２２】
図１０は、本実施の形態における１３族窒化物結晶３０５の製造方法の一例を示す模式図である。
【０１２３】
図１０（ａ）〜図１０（ｂ）は、第１工程の説明図である。図１０（ａ）に示すように、まず、下地基板３０１上に、ｍ面を主面とする１３族窒化物層３０２の形成されたテンプレート基板３００を用意する。
【０１２４】
次に、マスク領域３０３と成長開始領域３０４とを形成する。これらのマスク領域３０３及び成長開始領域３０４の形成方法は、成長開始領域３０４の長尺方向と、成長開始領域３０４を構成する１３族窒化物層３０２のａ軸方向と、が平行（角度αが０°）となるように、成長開始領域３０４を形成する以外は、第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。これによって、基板３００Ａを製造する。
【０１２５】
次に、第２工程では、第１の実施の形態と同様にして、成長開始領域３０４から１３族窒化物結晶３０５の結晶成長を開始させる（図１０（ｃ））。さらに、第３工程では、第１の実施の形態と同様にして、１３族窒化物結晶３０５について、｛１０−１１｝面を主成長面とした結晶成長を行わせる（図１０（ｄ）〜図１０（ｆ）参照）。
【０１２６】
図１１は、結晶成長した１３族窒化物結晶３０５を示す模式図である。図１１（ａ）は、結晶成長した１３族窒化物結晶３０５を、下地基板３０１の主面側から見た平面図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。図１２は、１３族窒化物結晶２０５を模式的に示す斜視図である。
【０１２７】
第３工程では、第１の実施の形態と同様に、結晶成長条件を｛１０−１１｝面が形成される条件に最適化することで、結晶成長の継続により｛１０−１１｝面が形成され、｛１０−１１｝面を成長面とした結晶成長を継続させることができる。
【０１２８】
本実施の形態では、成長開始領域３０４の長尺方向と、成長開始領域３０４を構成する１３族窒化物層３０２のａ軸方向と、が平行（角度αが０°）であり、成長開始領域３０４は、１３族窒化物層３０２のｍ面である。
【０１２９】
窒化物結晶は、｛１０−１１｝面と（０００−１）Ｎ極性面を形成しながら成長するが、（０００−１）Ｎ極性面は成長速度が非常に遅いため、結晶は［０００１］方向に拡大する。このため、本実施の形態で製造される１３族窒化物結晶３０５は、成長開始領域３０４の長尺方向と基板３００の主面の双方に垂直な断面形状が、直角三角形状の１３族窒化物結晶３０５となる。具体的には、下地基板３０１の主面に垂直な（０００−１）Ｎ極性面を底面とし、｛１０−１１｝面を斜面とした、成長開始領域３０４の長尺方向と基板３００の主面の双方に垂直な断面形状が、直角三角形状の１３族窒化物結晶３０５が得られる。
【０１３０】
また、１３族窒化物結晶３０５の、該断面形状である直角三角形の斜面に対応する結晶面は、ほぼ平坦な｛１０−１１｝面となると考えられる（図１２参照）。
【０１３１】
第４工程については、第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。
【０１３２】
このように、成長開始領域３０４の長尺方向と、成長開始領域３０４を構成する１３族窒化物層３０２のａ軸方向と、が平行（角度αが０°）であり、成長開始領域３０４を、１３族窒化物層３０２のｍ面とすることで、成長開始領域３０４の長尺方向に対して垂直な断面形状が、直角三角形状の１３族窒化物結晶３０５が製造できる（図１１（ｂ）及び図１２参照）。
【０１３３】
（第４の実施の形態）
本実施の形態では、上記実施の形態で製造された１３族窒化物結晶１０５、２０５、３０５から、１３族窒化物結晶基板を製造する方法について説明する。
【０１３４】
本実施の形態の製造方法は、上記実施の形態で製造された１３族窒化物結晶１０５、２０５、３０５を、無極性面または半極性面を主面とするように加工する加工工程を含む。
【０１３５】
無極性面とは、六方晶の結晶構造の１３族窒化物結晶において、結晶面内で１３族原子と窒素原子の数が同数で電荷に偏りがなく結晶軸方向に極性を持たない結晶面である。具体的には、無極性面は、六方晶の結晶のｍ面やａ面等である。半極性面とは、結晶面が１３族原子だけ、あるいは窒素原子だけで構成される極性面であるc面と無極性面を除いた結晶面である。半極性面は１３族原子と窒素原子の数が等しくないため、電荷のバランスが崩れており極性を有するが、その度合いがc面極性面と無極性面の間であるため半極性と定義されている。具体的には、六方晶の結晶の｛１０−１１｝面や｛２０−２１｝面や｛１１−２２｝面や｛−１１０３｝面等がある（その他、c面と無極性面以外の結晶面はいずれも半極性面である。）。
【０１３６】
加工方法には、公知の方法を用いればよく、限定されない。
【０１３７】
図１３は、第２の実施の形態で製造した１３族窒化物結晶２０５の加工方法の一例を示す説明図である。
【０１３８】
図１３（ａ）に示すように、例えば、加工工程では、１３族窒化物結晶２０５における、１３族窒化物結晶２０５の成長開始領域２０４の長尺方向に対して交差する面である｛２０−２１｝面に対して、該１３族窒化物結晶２０５を平行にスライスする。
【０１３９】
次に、スライスした後の１３族窒化物結晶２０５である１３族窒化物結晶基板２０６の各々の表面を研磨した後に、ＣＭＰ処理（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）を施す。これにより、半極性面である｛２０−２１｝面を主面とする三角形状の１３族窒化物結晶基板２０６が得られる。
【０１４０】
１３族窒化物結晶基板２０６は、主成長面が｛１０−１１｝面である１３族窒化物結晶２０５を加工することによって得られた基板であるので、この１３族窒化物結晶基板２０６には、｛１０−１１｝面に平行な成長縞が形成されている。
【０１４１】
この成長縞は結晶成長中の成長速度の揺らぎ等に起因して形成される。ここで、結晶成長速度の揺らぎは、不純物の取り込みの揺らぎを生じさせるため、成長縞は、蛍光顕微鏡で観察することにより、発光強度や発光色の違いとして観察される。
【０１４２】
また、１３族窒化物結晶が成長した混合融液にはアルカリ金属が含まれているので、本発明の１３族窒化物基板の結晶中には不純物としてアルカリ金属が微量ながら含まれている。アルカリ金属にナトリウムを使用して結晶成長したＧａＮ結晶中には、ＳＩＭＳ分析で、１０１４〜１０１５ｃｍ−３台のナトリウムが検出される。また、１３族窒化物結晶基板２０６は、主成長面が｛１０−１１｝面である１３族窒化物結晶２０５を加工することによって得られた基板であるので、金属ナトリウムや金属ガリウム、これらの混合物がそのままのかたちで結晶内に取り込まれるインクルージョンが抑制されている。
【０１４３】
図１４は、第２の実施の形態で製造した１３族窒化物結晶２０５の加工方法の、図１３とは異なる例を示す説明図である。
【０１４４】
まず、図１３（ａ）に示した１３族窒化物結晶２０５の両脇を切断し、図１４（ａ）に示す、三角柱形状に成型する。次に、図１４（ａ）に示すように、三角柱形状に整形した１３族窒化物結晶２０５について、成長開始領域２０４の長尺方向に対して平行な｛２０−２１｝面に平行にスライスする（図１４（ｂ）参照）。
【０１４５】
次に、スライスした１３族窒化物結晶２０５である結晶２０７をさらに所望の大きさに成型加工した後に、得られた結晶２０８の表面を研磨する（図１４（ｃ）参照）。そしてさらに、ＣＭＰ処理を施す（図１４（ｄ）参照）。
【０１４６】
これにより、半極性面である｛２０−２１｝面を主面とする１３族窒化物結晶基板２０９が得られる（図１４（ｄ）参照）。
【０１４７】
得られた１３族窒化物結晶基板２０９は、主成長面が｛１０−１１｝面である１３族窒化物結晶２０５を加工することによって得られた基板であるので、この１３族窒化物結晶基板２０９には、｛１０−１１｝面に平行な成長縞が形成されている。
【０１４８】
この成長縞は、上記と同様にして観察することができる。また、１３族窒化物結晶基板２０９は、主成長面が｛１０−１１｝面である１３族窒化物結晶２０５を加工することによって得られた基板であるので、インクルージョンの取り込みが抑制されている。
【０１４９】
図１５は、第２の実施の形態で製造した１３族窒化物結晶２０５を、無極性面を主面とするよう加工する場合を示す説明図である。
【０１５０】
まず、図１３（ａ）に示した１３族窒化物結晶２０５の両脇を切断し、図１５（ａ）に示す、三角柱形状に成型する。次に、図１５（ａ）に示すように、三角柱形状に整形した１３族窒化物結晶２０５について、成長開始領域２０４の長尺方向に対して平行な｛１０−１０｝面に平行にスライスする（図１５（ａ）参照）。
【０１５１】
次に、スライスした１３族窒化物結晶２０５である結晶２１０をさらに所望の大きさに成型加工した後に、得られた複数種類の大きさの結晶２１０または結晶２１１について（図１５（ｂ）及び図１５（ｃ）参照）、さらに所望の大きさに成型する（図１５（ｄ）参照）。
【０１５２】
そして、更に、当該成型によって得られた結晶２１２の表面を研磨し、そしてさらに、ＣＭＰ処理を施す（図１５（ｅ）参照）。
【０１５３】
これにより、無極性面である｛１０−１０｝面を主面とする１３族窒化物結晶基板２１３が得られる（図１５（ｅ）参照）。
【０１５４】
得られた１３族窒化物結晶基板２１３は、主成長面が｛１０−１１｝面である１３族窒化物結晶２０５を加工することによって得られた基板であるので、この１３族窒化物結晶基板２１３には、｛１０−１１｝面に平行な成長縞が形成されている。
【０１５５】
この成長縞は、上記と同様にして観察することができる。また、１３族窒化物結晶基板２１３は、主成長面が｛１０−１１｝面である１３族窒化物結晶２０５を加工することによって得られた基板であるので、インクルージョンの取り込みが抑制されている。
【０１５６】
図１６は、第３の実施の形態で製造した１３族窒化物結晶３０５を、半極性面を主面とするよう加工する場合を示す説明図である。
【０１５７】
まず、図１６（ａ）に示すように、第３の実施の形態で製造した１３族窒化物結晶３０５を、成長開始領域３０４の長尺方向と交差する｛２０−２１｝面に平行にスライスする。次に、図１６（ｂ）に示すように、スライスした結晶の表面を研磨し、その後、ＣＭＰ処理を施す。このような加工を施すことで、｛２０−２１｝面を主面とする三角形状の１３族窒化物結晶基板３０６が得られる（図１６（ｂ））。
【０１５８】
得られた１３族窒化物結晶基板３０６は、主成長面が｛１０−１１｝面である１３族窒化物結晶３０５を加工することによって得られた基板であるので、この１３族窒化物結晶基板３０６には、｛１０−１１｝面に平行な成長縞が形成されている。
【０１５９】
この成長縞は、上記と同様にして観察することができる。また、１３族窒化物結晶基板３０６は、主成長面が｛１０−１１｝面である１３族窒化物結晶３０５を加工することによって得られた基板であるので、インクルージョンの取り込みが抑制されている。
【０１６０】
図１７は、第３の実施の形態で製造した１３族窒化物結晶３０５の加工方法の、図１６とは異なる例を示す説明図である。
【０１６１】
まず、図１６（ａ）に示した１３族窒化物結晶３０５の両脇を切断し、図１７（ａ）に示す、三角柱形状に成型する。次に、図１７（ａ）に示すように、三角柱形状に整形した１３族窒化物結晶３０５について、成長開始領域３０４の長尺方向に対して平行な｛２０−２１｝面に平行にスライスする（図１７（ａ）参照）。
【０１６２】
次に、スライスした１３族窒化物結晶３０５である結晶３０７をさらに所望の大きさに成型加工した後に、得られた結晶３０８の表面を研磨する（図１４（ｂ）、図１４（ｃ）参照）。そしてさらに、ＣＭＰ処理を施す（図１４（ｃ）参照）。
【０１６３】
これにより、半極性面である｛２０−２１｝面を主面とする１３族窒化物結晶基板３０９が得られる（図１７（ｄ）参照）。
【０１６４】
得られた１３族窒化物結晶基板３０９は、主成長面が｛１０−１１｝面である１３族窒化物結晶３０５を加工することによって得られた基板であるので、この１３族窒化物結晶基板３０９には、｛１０−１１｝面に平行な成長縞が形成されている。
【０１６５】
この成長縞は、上記と同様にして観察することができる。また、１３族窒化物結晶基板３０９は、主成長面が｛１０−１１｝面である１３族窒化物結晶３０５を加工することによって得られた基板であるので、インクルージョンの取り込みが抑制されている。
【０１６６】
図１８は、第３の実施の形態で製造した１３族窒化物結晶３０５を、無極性面を主面とするよう加工する場合を示す説明図である。
【０１６７】
まず、図１６（ａ）に示した１３族窒化物結晶３０５の両脇を切断し、図１８（ａ）に示す、三角柱形状に成型する。次に、図１８（ａ）に示すように、三角柱形状に整形した１３族窒化物結晶３０５について、成長開始領域３０４の長尺方向に対して平行な｛１０−１０｝面に平行にスライスする（図１８（ａ）参照）。
【０１６８】
次に、スライスした１３族窒化物結晶３０５である結晶３１０をさらに所望の大きさに成型加工した後に、得られた複数種類の大きさの結晶３１０または結晶３１１について（図１８（ｂ）及び図１８（ｃ）参照）、さらに所望の大きさに成型する（図１８（ｄ）参照）。
【０１６９】
そして、更に、当該成型によって得られた結晶３１１の表面を研磨し、そしてさらに、ＣＭＰ処理を施す（図１８（ｄ）参照）。
【０１７０】
これにより、無極性面である｛１０−１０｝面を主面とする１３族窒化物結晶基板３１２が得られる（図１８（ｄ）参照）。
【０１７１】
得られた１３族窒化物結晶基板３１２は、主成長面が｛１０−１１｝面である１３族窒化物結晶３０５を加工することによって得られた基板であるので、この１３族窒化物結晶基板３１２には、｛１０−１１｝面に平行な成長縞が形成されている。
【０１７２】
この成長縞は、上記と同様にして観察することができる。また、１３族窒化物結晶基板３１２は、主成長面が｛１０−１１｝面である１３族窒化物結晶３０５を加工することによって得られた基板であるので、インクルージョンの取り込みが抑制されている。
【０１７３】
以上説明したように、本実施の形態では、上記実施の形態で製造された１３族窒化物結晶１０５、２０５、３０５から、１３族窒化物結晶基板２０６、２０９、２１３を製造する。
【０１７４】
従って、インクルージョンや、歪、欠陥の低減された１３族窒化物基板２０６、２０９、２１３を製造することができる。
【０１７５】
また、製造した１３族窒化物基板２０６、２０９、２１３、３０６、３０９、３１２は、無極性面あるいは半極性面を主面とし、主面に｛１０−１１｝面に平行な成長縞が形成されている基板である。
【０１７６】
このため、これらの１３族窒化物基板２０６、２０９、２１３は、上記第１の実施の形態１〜第３の実施の形態で製造した基板を加工したものであるといえる。従って、これらの１３族窒化物基板２０６、２０９、２１３、３０６、３０９、３１２は、インクルージョンや、歪、欠陥の低減された１３族窒化物基板であるといえる。
【０１７７】
次に、｛１０−１１｝面を主面とする基板製造のための加工工程を説明する。半極性面である｛１０−１１｝面は、１３族窒化物結晶を主成長面である｛１０−１１｝面に平行に結晶をスライスすることで容易に得られる。
【０１７８】
図３に示した結晶１０５の場合には、成長した｛１０−１１｝面に平行に結晶１０５をスライスして加工することで、｛１０−１１｝面を主面とする１３族窒化物結晶基板が得られる。このとき、成長開始領域１０４の長尺方向にα傾いて形成された｛１０−１１｝面に平行に結晶１０５をスライスして表面加工することで、広い面積の｛１０−１１｝面を主面とする１３族窒化物結晶基板が得られる。
【０１７９】
また、図８に示した結晶２０５の場合には、成長した｛１０−１１｝面に平行に結晶をスライスして加工することで、｛１０−１１｝面を主面とする１３族窒化物結晶基板が得られる。このとき、成長開始領域２０４の長尺方向に平行に形成された｛１０−１１｝面に平行に結晶２０４をスライスして表面加工することで、広い面積の｛１０−１１｝面を主面とする１３族窒化物結晶基板が得られる。
【０１８０】
同様に、図１２に示した結晶３０５の場合には、成長した｛１０−１１｝面に平行に結晶をスライスして加工することで、｛１０−１１｝面を主面とする１３族窒化物結晶基板が得られる。このとき、成長開始領域３０４の長尺方向に平行に形成された｛１０−１１｝面に平行に結晶３０５をスライスして表面加工することで、広い面積の｛１０−１１｝面を主面とする１３族窒化物結晶基板が得られる。
【０１８１】
このようにして製造された｛１０−１１｝面を主面とする基板は、主成長面が｛１０−１１｝面である１３族窒化物結晶１０５，２０５、３０５を加工することによって得られた基板であるので、インクルージョンの取り込みが抑制されている。
【０１８２】
また、これらの１３族窒化物基板２０６、２０９、２１３、３０６、３０９、３１２および前述の｛１０−１１｝面基板は、主面が無極性面あるいは半極性面であるので、これらの基板を用いてＩｎＧａＮ活性層を有する発光デバイスを製造することで、高いＩｎ組成のＩｎＧａＮ活性層の発光効率低下やブルーシフトを抑制することができる。その結果、緑色波長領域で発振する半導体レーザーや、高出力のＬＥＤを製造することができる。
【０１８３】
以下に本発明をさらに詳細に説明するために実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、符号は、上記に図を参照して説明した各構成に対応している。
【０１８４】
（実施例１）
本実施例では、図１に示す工程に沿って、製造装置４を用いて結晶成長を行い、１３族窒化物結晶１０５を製造した。
【０１８５】
まず、下地基板１０１として、φ２インチのｃ面サファイア基板を使用した（図１（ａ）参照）。
【０１８６】
―第１工程―
次に、このサファイア基板に、ＭＯＣＶＤ法により１３族窒化物層１０２としてＧａＮ層をエピタキシャル成長させることで、テンプレート基板１００を作製した。（図１（ｂ）参照）。このＭＯＣＶＤによるＧａＮ層のエピタキシャル成長は、低温ＧａＮバッファー層を成長させた後、高温ＧａＮ層を成長させる、一般的な２ステップ成長で行った。
【０１８７】
次に、サファイア基板にストライプ状の貫通穴を開けたものをマスク領域１０３として用意し、１３族窒化物層１０２としてのＧａＮ層上に載置した。このＧａＮ層における、サファイア基板の貫通孔から露出した領域（ＧａＮ層のｃ面）を、成長開始領域１０４とした。これによって、１３族窒化物層１０２及びマスク領域１０３の形成された基板１００Ａを作製した。
【０１８８】
成長開始領域１０４の長尺方向の長さは４５ｍｍであり、幅は５００μｍであった。また、成長開始領域１０４の長尺方向と、成長開始領域１０４を構成するＧａＮ層のａ軸と、の成す角度αは、約５°であった（図２参照）。
【０１８９】
―第２工程〜第３工程―
次に、図４に示す製造装置１を用いて第２工程及び第３工程を行った。
【０１９０】
まず、耐圧容器１１をバルブ２１部分で製造装置１から分離し、酸素１ｐｐｍ以下、露点−８０℃以下の高純度のＡｒ雰囲気のグローブボックスに入れた。次に、ＹＡＧからなる内径９２ｍｍの反応容器１２内に、本実施例で製造した基板１００Ａを設置した。次に、１３族金属原料であるガリウム（Ｇａ）を２５０ｇと、フラックスであるナトリウム（Ｎａ）を１９５ｇと、反応容器１２内に投入した。なお、ガリウムとナトリウムのモル比は、０．３：０．７とした。更に、反応容器１２内に、カーボンを０．９ｇ添加した。次に、反応容器１２を耐圧容器１１内に設置した。
【０１９１】
次に、耐圧容器１１を密閉し、バルブ２１を閉じ、反応容器１２内部を外部雰囲気と遮断した。なお、製造装置１におけるこれらの一連の作業は、高純度のＡｒガス雰囲気のグローブボックス内で行った。このため、耐圧容器１１内部には、Ａｒガスが充填された状態であった。
【０１９２】
そして、耐圧容器１１をグローブボックスから取り出し、製造装置１に組み込んだ。詳細には、耐圧容器１１をヒーター１３のある所定の位置に設置し、バルブ２１部分で窒素とアルゴンのガス供給管１４に接続した。次に、バルブ２１とバルブ１８を開け、ガス供給管２０からＡｒガスを導入し、圧力制御装置１９で圧力を調整して耐圧容器１１内の全圧を２．５ＭＰａに調整した後に、バルブ１８を閉じた。
【０１９３】
次に、窒素供給管１７から窒素ガスを導入し、圧力制御装置１６で圧力を調整してバルブ１５を開け、耐圧容器１１内の全圧を４ＭＰａにした。すなわち、耐圧容器１１の内部空間２３の窒素の分圧は、１．５ＭＰａであった。その後、バルブ１５を閉じ、圧力制御装置１６を８ＭＰａに設定した。
【０１９４】
次いで、ヒーター１３に通電し、反応容器１２を結晶成長温度にまで昇温した。結晶成長温度は８７０℃とした。結晶成長温度では、反応容器１２内のガリウムとナトリウムは融解し、混合融液を形成した。なお、混合融液の温度は反応容器１２の温度と同温になる。また、この温度まで昇温すると本実施例の装置では、耐圧容器１１内の気体が熱せられ全圧は８ＭＰａとなった。すなわち、窒素分圧は３ＭＰａとなった。
【０１９５】
次いで、バルブ１５を開け、窒素ガス圧力を８ＭＰａとした。これは、窒素が窒化ガリウムの結晶成長で消費されても耐圧容器１１内の窒素分圧を３ＭＰａに維持するためである。
【０１９６】
このようにして窒素を混合融液中に溶解させ、基板１００Ａ主面に形成した成長開始領域１０４から１３族窒化物結晶１０５であるＧａＮの結晶成長を開始させた（図１（ｄ）参照）。
【０１９７】
そして、反応容器１２内の温度を８７０℃、窒素ガス分圧を３ＭＰａに保持した状態で、１０００時間結晶成長を継続した。このとき、１３族窒化物結晶１０５であるＧａＮが、成長開始領域１０４（ＧａＮ層）からマスク領域１０３であるサファイア基板上に広がって成長することが確認できた。また、｛１０−１１｝面が主結晶成長面となり、また、ｃ面もわずかに形成されながら結晶成長が継続されていることが確認できた（図１（ｅ）〜図１（ｇ）参照）。
【０１９８】
そして、１０００時間結晶成長を継続した後、ヒーター１３の通電を止め、混合融液２４の温度を室温まで降温させた。耐圧容器１１内のガスの圧力を下げた後、耐圧容器１１を開けると、反応容器１２内の基板１００Ａ上に、１３族窒化物結晶１０５として、ＧａＮ結晶が結晶成長していた。
【０１９９】
―第４工程―
結晶成長後、マスク領域１０３であるサファイア基板を軽くずらすと、１３族窒化物結晶１０５であるＧａＮ結晶における、基板１００Ａ上に形成された成長開始領域１０４部分が割れて、ＧａＮ結晶がきれいに分離した（図１（ｈ）参照）。
【０２００】
―１３族窒化物結晶の評価―
この結晶成長によって得られたＧａＮ結晶は、｛１０−１１｝面が主な結晶成長面となり、また、結晶上部にｃ面もわずかに形成されたため、成長開始領域１０４の長尺方向に垂直な断面形状は、台形であった（図３（ｂ）参照）。
【０２０１】
また、本実施例では、成長開始領域１０４の長尺方向と、成長開始領域１０４を構成するＧａＮ層のａ軸と、の成す角度を約５°になるようにしたので、該断面形状台形の斜面に対応する結晶面には、該長尺方向に交差する方向に向かってずれた、複数の｛１０−１１｝面が形成され、凹凸を有する面となっていた。（図３（ａ）参照）。
【０２０２】
結晶成長した１３族窒化物結晶１０５としてのＧａＮ結晶のサイズは、成長開始領域１０４の長尺方向に沿った方向の長さが約８５ｍｍ、断面台形形状の下辺側に相当する底面の幅が４０ｍｍ、上辺側に相当する上部の長さが約４５ｍｍ、高さが約３２ｍｍであった。
【０２０３】
また、１３族窒化物結晶１０５としてのＧａＮ結晶について、ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）分析を行った結果、１０１４〜１０１５ｃｍ−３のナトリウムが検出された。
【０２０４】
（実施例２）
本実施例では、成長開始領域の長尺方向と、成長開始領域を構成するＧａＮのａ軸と、が平行となるように、成長開始領域を形成し、結晶成長を行った。
【０２０５】
本実施例では、図６に示す工程に沿って、製造装置４を用いて結晶成長を行い、１３族窒化物結晶２０５を製造した。
【０２０６】
まず、下地基板２００として、ｃ面を主面とする、φ２インチのＧａＮ基板を用意した。
【０２０７】
―第１工程―
次に、サファイア基板に直線状の貫通孔を開けたものマスク領域２０３として用意した。そして、このマスク領域２０３を、下地基板２００としてのＧａＮ基板上に載置した。このＧａＮ層における、マスク領域２０３の貫通孔から露出した領域（ＧａＮ基板のｃ面）を、成長開始領域２０４とした。これによって、マスク領域２０３及び成長開始領域２０４の形成された基板２００Ａを作製した。
【０２０８】
成長開始領域２０４の長尺方向の長さは４５ｍｍであり、幅は５００μｍであった。また、成長開始領域２０４の長尺方向と、成長開始領域２０４を構成するＧａＮ基板のａ軸とは、平行であった（図７参照）。
【０２０９】
―第２工程〜第３工程―
次に、図４に示す製造装置１を用いて、実施例１で用いた基板１００Ａに代えて、本実施例で作製した基板２００Ａを用いた以外は、実施例１と同じ結晶成長条件で、第２工程及び第３工程を行った。
【０２１０】
本実施例では、混合融液２４中で、成長開始領域２０４から結晶成長を開始した１３族窒化物結晶２０５としてのＧａＮ結晶（図６（ｃ）参照）が、結晶成長の継続によって、マスク領域２０３であるサファイア基板上に広がって成長することが確認できた。また、この結晶成長の継続によって、１３族窒化物結晶２０５としてのＧａＮ結晶の｛１０−１１｝面が主成長面となって成長が継続していることが確認できた（図６（ｄ）〜図６（ｆ）参照）。
【０２１１】
１０００時間の結晶成長時間の後、ヒーター１３の通電を止め、混合融液２４の温度を室温まで降温した。そして、耐圧容器１１内のガスの圧力を下げた後、耐圧容器１１を開けると、反応容器１２内の基板２００Ａ上にＧａＮ結晶が結晶成長していた。
【０２１２】
―第４工程―
結晶成長後、マスク領域２０３であるサファイア基板を軽くずらすと、１３族窒化物結晶２０５であるＧａＮ結晶における、基板２００Ａ上に形成された成長開始領域２０４部分が割れて、ＧａＮ結晶がきれいに分離した（図６（ｇ）参照）。
【０２１３】
―１３族窒化物結晶の評価―
この結晶成長によって得られたＧａＮ結晶は、図８及び図１３（ａ）に示すように、マスク領域２０３に接していない面が、｛１０−１１｝面で囲まれた形状になっており、成長開始領域２０４の長尺方向に平行な稜線に連続する｛１０−１１｝面が最も広い形状になっていた。また、｛１０−１１｝面が主な結晶成長面となり成長したため、結晶成長によって得られたＧａＮ結晶は、成長開始領域２０４の長尺方向に垂直な断面形状が三角形状となっていた（図１３（ｂ）参照）。
【０２１４】
また、本実施例では、成長開始領域２０４の長尺方向と、成長開始領域２０４を構成するＧａＮ基板のａ軸とが平行であるので、該断面形状三角形の斜面に対応する｛１０−１１｝面は、該長尺方向に沿ってほぼ平坦に形成された面となっていた（図１３（ａ）、図７（ａ）参照）。
【０２１５】
結晶成長した１３族窒化物結晶２０５としてのＧａＮ結晶のサイズは、成長開始領域２０４の長尺方向に沿った方向の長さが約８５ｍｍ、断面三角形状の下辺に相当する底面の幅が４０ｍｍ、高さが約３５ｍｍであった。
【０２１６】
―１３族窒化物結晶基板の製造―
次に、本実施例で作製した１３族窒化物結晶２０５としてのＧａＮ結晶を加工して、１３族窒化物結晶基板を作製した。
【０２１７】
まず、図１３（ａ）に示したように、本実施例で作製した１３族窒化物結晶２０５としてのＧａＮ結晶を、成長開始領域２０４の長尺方向と交差する｛２０−２１｝面に平行にスライスした。次に、スライスしたＧａＮ結晶の表面を研磨し、その後、ＣＭＰ処理を施した。
【０２１８】
このようにして、｛２０−２１｝面を主面とする三角形状の半極性ＧａＮ結晶基板（１３族窒化物結晶基板２０６）を得た（図１３（ｂ）参照）。
【０２１９】
―１３族窒化物結晶基板の評価―
製造した半極性ＧａＮ結晶基板（１３族窒化物結晶基板２０６）の主面を、蛍光顕微鏡で観察すると、成長縞が観察できた。成長縞は、｛１０−１１｝面に平行に形成されていた。また、この半極性ＧａＮ結晶基板中には、ＳＩＭＳ分析で、１０１４〜１０１５ｃｍ−３のナトリウムが検出された。
【０２２０】
（実施例３）
本実施例では、実施例２と同様にして製造した１３族窒化物結晶２０５としてのＧａＮ結晶について、実施例２とは異なる加工を行い、１３族窒化物結晶基板を作製した。
【０２２１】
まず、図１４（ａ）に示したように、実施例２で作製した１３族窒化物結晶２０５としてのＧａＮ結晶の両脇を切断し、三角柱形状に成型した。次に、図１４（ａ）に示すように、成型後のＧａＮ結晶について、成長開始領域２０４の長尺方向と平行する｛２０−２１｝面に平行にスライスした。スライスされた結晶２０７のサイズは最大で４５×３６ｍｍ２であった（図１４（ｂ）参照）。
【０２２２】
次に、スライスした結晶２０７をさらに所望の大きさに成型し、成型後の結晶２０８の表面を研磨し、その後、ＣＭＰ処理を施した（図１４（ｃ）参照）。
【０２２３】
このようにして、１３族窒化物結晶基板２０９として、｛２０−２１｝面を主面とする四角形状の半極性ＧａＮ結晶基板を得た（図１４（ｄ）参照）。
【０２２４】
―１３族窒化物結晶基板の評価―
製造した半極性ＧａＮ結晶基板（１３族窒化物結晶基板２０９）の主面を、蛍光顕微鏡で観察すると、成長縞が観察できた。成長縞は、｛１０−１１｝面に平行に形成されていた。また、この半極性ＧａＮ結晶基板中には、ＳＩＭＳ分析で、１０１４〜１０１５ｃｍ−３のナトリウムが検出された。
【０２２５】
（実施例４）
本実施例では、実施例２と同様にして製造した１３族窒化物結晶２０５としてのＧａＮ結晶について、実施例２とは異なる加工を行い、１３族窒化物結晶基板を作製した。
【０２２６】
まず、図１５（ａ）に示したように、実施例２で作製した１３族窒化物結晶２０５としてのＧａＮ結晶の両脇を切断し、三角柱形状に成型した。次に、図１５（ａ）に示すように、成長開始領域２０４の長尺方向と平行する｛１０−１０｝面に平行にスライスした。スライスされた結晶２１０のサイズは様々であったが、最大の結晶２１１で４５×３５ｍｍ２であった（図１５（ｂ）、（ｃ）参照）。
【０２２７】
次に、スライスした結晶２１０をさらに所望の大きさに成型し、成型後の結晶２１２の表面を研磨し、その後、ＣＭＰ処理を施した（図１５（ｄ）参照）。
【０２２８】
このようにして、１３族窒化物結晶基板２１３として、｛１０−１０｝面を主面とする四角形状の無極性ＧａＮ結晶基板を得た（図１５（ｅ）参照）。
【０２２９】
―１３族窒化物結晶基板の評価―
製造した無極性ＧａＮ結晶基板（１３族窒化物結晶基板２１３）の主面を、蛍光顕微鏡で観察すると、成長縞が観察できた。成長縞は、｛１０−１１｝面に平行に形成されていた（図１５（ｅ）参照）。また、この無極性ＧａＮ結晶基板中には、ＳＩＭＳ分析で、１０１４〜１０１５ｃｍ−３のナトリウムが検出された。
【０２３０】
（実施例５）
本実施例では、成長開始領域が１３族窒化物層のｍ面であり、且つ、成長開始領域の長尺方向と、成長開始領域を構成する１３族窒化物層のａ軸方向と、が平行となるように、成長開始領域を形成し、結晶成長を行った。
【０２３１】
本実施例では、図１０に示す工程に沿って、製造装置４を用いて結晶成長を行い、１３族窒化物結晶３０５を製造した。
【０２３２】
―第１工程―
まず、テンプレート基板３００として、下地基板３０１としてのサファイア基板上に、１３族窒化物層３０２としてＧａＮの成膜された、ｍ面を主面とするφ２インチのテンプレート基板３００を用意した（図１０（ａ）参照）。
【０２３３】
次に、テンプレート基板３００の主面に、サファイア基板に直線状の貫通孔を開けたものを載せてマスク領域３０３とした。そして、１３族窒化物層３０２としてのＧａＮ層における、貫通孔から露出した領域（すなわわち、ＧａＮ層のｍ面）を、成長開始領域３０４とした（図１０（ｂ））。これによって、マスク領域３０３及び成長開始領域３０４の形成された基板３００Ａを作製した。
【０２３４】
成長開始領域３０４の、長尺方向の長さは４０ｍｍであり、幅は５００μｍであった。また、成長開始領域３０４の長尺方向と、成長開始領域３０４を構成する１３族窒化物層３０２であるＧａＮ層のａ軸と、は平行であった（図９（ａ）参照）。
【０２３５】
―第２工程〜第３工程―
次に、図４に示す製造装置１を用いて、実施例１で用いた基板１００Ａに代えて、本実施例で作製した基板３００Ａを用いた以外は、実施例１と同じ結晶成長条件で、第２工程及び第３工程を行った。
【０２３６】
本実施例では、混合融液２４中で、成長開始領域３０４から結晶成長を開始した１３族窒化物結晶３０５としてのＧａＮ結晶（図１０（ｃ）参照）が、結晶成長の継続によって、マスク領域３０３に広がって成長することが確認できた。また、本実施例では、１３族窒化物結晶３０５としてのＧａＮ結晶は、｛１０−１１｝面と（０００−１）Ｎ極性面を形成しながら成長することが確認できたが、（０００−１）Ｎ極性面は成長速度が非常に遅く、該ＧａＮ結晶は［０００１］方向に拡大して成長した（図１０（ｄ）〜図１０（ｆ）参照）。
【０２３７】
１０００時間の結晶成長時間の後、ヒーター１３の通電を止め、混合融液２４の温度を室温まで降温した。そして、耐圧容器１１内のガスの圧力を下げた後、耐圧容器１１を開けると、反応容器１２内の基板３００Ａ上にＧａＮ結晶が結晶成長していた。
【０２３８】
―第４工程―
結晶成長後、マスク領域３０３であるサファイア基板を軽くずらすと、１３族窒化物結晶３０５であるＧａＮ結晶における、基板３００Ａ上に形成された成長開始領域３０４部分が割れて、ＧａＮ結晶がきれいに分離した（図１０（ｇ）参照）。
【０２３９】
―１３族窒化物結晶の評価―
この結晶成長によって得られた１３族窒化物結晶３０５であるＧａＮ結晶は、図１１及び図１２に示すように、マスク領域３０３と接していない面が（０００−１）面と｛１０−１１｝面で囲まれた形状になっており、マスク領域３０３における、成長開始領域３０４の長尺方向に平行な｛１０−１１｝面が最も広い形状になっていた。
【０２４０】
また、１３族窒化物結晶３０５であるＧａＮ結晶は、｛１０−１１｝面と（０００−１）Ｎ極性面を形成しながら成長したため、下地基板３００の主面に垂直な（０００−１）Ｎ極性面を底面とし、｛１０−１１｝面を斜面とする、成長開始領域３０４の長尺方向とテンプレート基板３００主面に対して垂直な断面が直角三角形である結晶になった（図１１（ｂ）、図１２参照）。
【０２４１】
また、本実施例では、本実施例では、成長開始領域２０４の長尺方向と、成長開始領域３０４を構成するＧａＮ基板のａ軸とが平行であるので、上記断面の直角三角形の斜面に対応する｛１０−１１｝面は、該長尺方向に沿ってほぼ平坦に形成された面となっていた（図１１（ａ）、図１２参照）。
【０２４２】
結晶成長した１３族窒化物結晶３０５としてのＧａＮ結晶のサイズは、成長開始領域３０４の長尺方向に沿った方向の長さが約８０ｍｍ、直角方向の長さが約３５ｍｍ、高さが約３５ｍｍであった（図１２参照）。
【０２４３】
―１３族窒化物結晶基板の製造―
次に、本実施例で作製した１３族窒化物結晶３０５としてのＧａＮ結晶を加工して、１３族窒化物結晶基板を作製した。
【０２４４】
まず、図１６（ａ）に示したように、本実施例で作製した１３族窒化物結晶３０５としてのＧａＮ結晶を、成長開始領域３０４の長尺方向と交差する｛２０−２１｝面に平行にスライスした。次に、スライスしたＧａＮ結晶の表面を研磨し、その後、ＣＭＰ処理を施した。
【０２４５】
このようにして、｛２０−２１｝面を主面とする三角形状の半極性ＧａＮ結晶基板（１３族窒化物結晶基板３０６）を得た（図１６（ｂ）参照）。
【０２４６】
―１３族窒化物結晶基板の評価―
製造した半極性ＧａＮ結晶基板（１３族窒化物結晶基板３０６）の主面を、蛍光顕微鏡で観察すると、成長縞が観察できた。成長縞は、｛１０−１１｝面に平行に形成されていた。また、この半極性ＧａＮ結晶基板中には、ＳＩＭＳ分析で、１０１４〜１０１５ｃｍ−３のナトリウムが検出された。
【０２４７】
（実施例６）
本実施例では、実施例５と同様にして製造した１３族窒化物結晶３０５としてのＧａＮ結晶について、実施例５とは異なる加工を行い、１３族窒化物結晶基板を作製した。
【０２４８】
まず、図１７（ａ）に示したように、実施例５で作製した１３族窒化物結晶３０５としてのＧａＮ結晶の両脇を切断し、三角柱形状に成型した。次に、図１７（ａ）に示すように、成型後のＧａＮ結晶について、成長開始領域３０４の長尺方向と平行する｛２０−２１｝面に平行にスライスした。スライスされた結晶３０７のサイズは最大で４０×３５ｍｍ２であった（図１７（ｂ）参照）。
【０２４９】
次に、スライスした結晶３０７をさらに所望の大きさに成型し、成型後の結晶３０８の表面を研磨し、その後、ＣＭＰ処理を施した（図１７（ｃ）参照）。
【０２５０】
このようにして、１３族窒化物結晶基板３０９として、｛２０−２１｝面を主面とする四角形状の半極性ＧａＮ結晶基板を得た（図１７（ｄ）参照）。
【０２５１】
―１３族窒化物結晶基板の評価―
製造した半極性ＧａＮ結晶基板（１３族窒化物結晶基板３０９）の主面を、蛍光顕微鏡で観察すると、成長縞が観察できた。成長縞は、｛１０−１１｝面に平行に形成されていた（図１７（ｄ）参照）。また、この半極性ＧａＮ結晶基板中には、ＳＩＭＳ分析で、１０１４〜１０１５ｃｍ−３のナトリウムが検出された。
【０２５２】
（実施例７）
本実施例では、実施例５と同様にして製造した１３族窒化物結晶３０５としてのＧａＮ結晶について、実施例５とは異なる加工を行い、１３族窒化物結晶基板を作製した。
【０２５３】
まず、図１６（ａ）に示したように、実施例５で作製した１３族窒化物結晶３０５としてのＧａＮ結晶の両脇を切断し、三角柱形状に成型した。次に、図１８（ａ）に示すように、成長開始領域３０４の長尺方向と平行する｛１０−１０｝面に平行にスライスした。スライスされた結晶３１０のサイズは様々であったが、最大で４０×３５ｍｍ２であった（図１８（ｂ）参照）。
【０２５４】
次に、スライスした結晶３１０をさらに所望の大きさに成型し、成型後の結晶３１１の表面を研磨し、その後、ＣＭＰ処理を施した（図１８（ｃ）参照）。
【０２５５】
このようにして、１３族窒化物結晶基板３１２として、｛１０−１０｝面を主面とする四角形状の無極性ＧａＮ結晶基板を得た（図１８（ｄ）参照）。
【０２５６】
―１３族窒化物結晶基板の評価―
製造した無極性ＧａＮ結晶基板（１３族窒化物結晶基板３１２）の主面を、蛍光顕微鏡で観察すると、成長縞が観察できた。成長縞は、｛１０−１１｝面に平行に形成されていた（図１８（ｄ）参照）。また、この無極性ＧａＮ結晶基板中には、ＳＩＭＳ分析で、１０１４〜１０１５ｃｍ−３のナトリウムが検出された。
【符号の説明】
【０２５７】
１０３、２０３、３０３  マスク領域
１０４、２０４、３０４  成長開始領域
１０５、２０５、３０５  １３族窒化物結晶
２０６、２０９、２１３、３０６、３０９、３１２  １３族窒化物結晶基板
【先行技術文献】
【特許文献】
【０２５８】
【特許文献１】国際公開第１０／０９２７３６号
【特許文献２】特開２００５−１２１７１号公報
【特許文献３】特開２０１０−３７１５３号公報
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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