(57)【要約】側面１ｂおよび一対の主面１ａを有する基板本体１と、主面１ａに形成されたＩＩＩ族金属窒化物単結晶の下地膜２とを備えているテンプレート基板１０Ａを使用する。基板本体１の少なくとも一つの主面１ａに液相法によってＩＩＩ族金属窒化物単結晶３を育成する。下地膜２が平面的に見て凸図形をなしている。下地膜が設けられていない未成面４が下地膜２の全周を包囲している。下地膜２から成長したＩＩＩ族金属窒化物単結晶３が、他の下地膜から成長したＩＩＩ族金属窒化物単結晶と接触しない。
2009093753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面および一対の主面を有する基板本体と、基板本体の少なくとも一方の前記主面に形成されたＩＩＩ族金属窒化物単結晶の下地膜とを備えているテンプレート基板を使用し、前記下地膜上に液相法によってＩＩＩ族金属窒化物単結晶を育成する方法であって、
前記下地膜が平面的に見て凸図形をなしており、前記下地膜が形成されていない未成面が前記下地膜の全周を包囲しており、かつ前記下地膜から成長した前記ＩＩＩ族金属窒化物単結晶が他の下地膜から成長したＩＩＩ族金属窒化物単結晶と接触しないことを特徴とする、ＩＩＩ族金属窒化物単結晶の製造方法。
【請求項２】
一つの前記基板本体に一つの前記下地膜が形成されており、前記未成面が、前記下地膜と前記基板本体の縁部との間に設けられていることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＩＩ族金属窒化物単結晶の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム薄膜結晶は、優れた青色発光素子として注目を集めており、発光ダイオードにおいて実用化され、光ピックアップ用の青紫色半導体レーザー素子としても期待されている。
特開２００４−１８２５５１、特開２００５−１２１７１では、基板上にフラックス法によって単結晶下地膜を形成する際に、下地膜を島状に分割し、島状の下地膜上に窒化ガリウム単結晶膜を育成することを開示している。
【発明の開示】
【０００３】
しかし、Ｎａフラックス法で育成したＧａＮ単結晶の中には、基板の縁端部においてサファイアの裏側にまでＧａＮ単結晶が成長して、サファイアの縁端部がＧａＮ単結晶に固く捕捉されるものが見られた（図１２、図１３参照）。その結果、成長したＧａＮ単結晶とサファイア界面以外にも熱膨張係数差に起因する応力がかかり、自然剥離が妨げられ、さらにはクラックが発生する場合があった。
特開２００５−１２１７１記載のように、基板上に島状の下地膜上を複数設け、島状下地膜上に窒化物単結晶を育成することによって大面積の窒化物単結晶膜を得ようとすると、単結晶膜を基板から自然剥離させることは困難であった。そして、単結晶膜内に応力が残留し、最終的にはクラックが発生してしまう場合があった。
また、本出願人は、本出願時未公開の特願２００７−７８８９３（特開２００８−２３９３６５）において、基板上にフラックス法によって単結晶下地膜を形成する際に、下地膜を島状に分割すると共に、島状の下地膜に細長い腕部を設けることを開示した。
しかし、この場合には、腕部の先端から成長するところでは、転移が集中する合流点の成長開始時間が、他の箇所よりも遅れる傾向がある。その結果、成長する窒化ガリウム単結晶の厚さにムラが生じ易い。
本発明の課題は、テンプレート基板を使用して液相法によってＩＩＩ族金属窒化物単結晶を育成するのに際して、単結晶膜の厚さのバラツキを抑制し、基板本体と窒化物単結晶膜との熱膨張差に起因する単結晶膜のクラックを防止し、かつ自然剥離を達成することである。
本発明は、側面および一対の主面を有する基板本体と、基板本体の少なくとも一方の主面に形成されたＩＩＩ族金属窒化物単結晶の下地膜とを備えているテンプレート基板を使用し、下地膜上に液相法によってＩＩＩ族金属窒化物単結晶を育成する方法であって、
下地膜が平面的に見て凸図形をなしており、下地膜の設けられていない未成面が下地膜の全周を包囲しており、かつ下地膜から成長したＩＩＩ族金属窒化物単結晶が他の下地膜から成長したＩＩＩ族金属窒化物単結晶と接触しないことを特徴とする。
本発明によれば、下地膜が平面的に見て凸図形をなしているので、結晶転移が集中する合流点の成長開始時期と下地膜からの成長開始時期の差に起因する窒化物単結晶の厚さのバラツキを抑制できる。
また、未成面が下地膜の全周を包囲しているので、下地膜から成長する単結晶が基板本体の外周縁部にまで到達しにくく、側面や裏面上の被覆を防止できる。これによって、基板本体の側面や裏面を窒化物単結晶が被覆することによるクラックを防止できる。
その上で、下地膜から成長したＩＩＩ族金属窒化物単結晶が、他の下地膜から成長したＩＩＩ族金属窒化物単結晶とは接触しないようにしている。即ち、この下地膜からＩＩＩ族金属窒化物単結晶が、他の下地膜から成長するＩＩＩ族金属窒化物単結晶とは独立して成長するようにした。これによって、単結晶が基板本体から剥離するときに、単結晶内に生ずる応力を低減し、これによるクラックを防止できることを見いだし、本発明に到達した。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係るテンプレート基板１０Ａを示す平面図であり、図１（ｂ）は、テンプレート基板１０Ａ上に窒化物単結晶３を形成した状態を示す平面図である。
図２（ａ）は、テンプレート基板１０Ｂを一方の主面１ａ側から見た平面図であり、図２（ｂ）は、テンプレート基板１０Ｂ上を他方の主面１ｃ側から見た平面図である。
図３（ａ）は、本発明のテンプレート基板１０Ａの断面図であり、図３（ｂ）は、本発明のテンプレート基板１０Ｂの断面図である。
図４（ａ）は、比較例におけるテンプレート基板および単結晶１３の断面図であり、図４（ｂ）は、比較例におけるテンプレート基板および単結晶２３を示す断面図である。
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）および（ｆ）は、それぞれ、本発明で使用できる各下地膜および各単結晶を示す平面図である。
図６は、本発明の一実施形態に係るテンプレート基板１０Ｊおよびその上の単結晶を示す平面図である。
図７は、実施例１において、育成終了後のＧａＮ単結晶の外観写真を示す。
図８は、図７のＧａＮ単結晶を基板本体から剥離させた後の外観を示す写真である。
図９は、実施例２において、育成終了後のＧａＮ単結晶の外観写真を示す。
図１０は、図９のＧａＮ単結晶を基板主面から剥離させた後の外観写真を示す。
図１１は、比較例１において、育成終了後のＧａＮ単結晶の表面の外観写真を示す。
図１２は、図１１のＧａＮ単結晶の形成されたテンプレート基板の裏面側の外観写真を示す。
図１３は、図１１のＧａＮ単結晶およびテンプレート基板を横から見た外観写真を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明を更に詳細に説明する。
図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係るテンプレート基板１０Ａを示す平面図であり、図１（ｂ）は、テンプレート基板１０Ａ上に窒化物単結晶３を形成した状態を示す平面図である。
基板本体１は、一対の主面と側面１ｂとを有する。本例では基板本体１は四辺形である。基板本体１の一方の主面１ａ上に、ＩＩＩ族金属窒化物単結晶からなる下地膜２が形成されている。基板本体１の他方の主面上には下地膜を形成しない。下地膜２と、基板本体の主面１ａの外周縁部との間には、下地膜が形成されていない未成面４が形成されている。即ち、下地膜２の４片と基板本体の外周縁部との間には、それぞれ、未成面４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが形成されている。
図１（ｂ）および図３（ａ）に示すように、下地膜２の上に液相法によって単結晶３を形成する。この際、単結晶３は、下地膜２のエッジから外側へと向かって広がる傾向がある。しかし、本例では、下地膜２のエッジと主面１ａの外周縁部との間に未成面４が形成されている。このため、単結晶３は未成面４上を横方向に延びるので、単結晶が側面１ｂ、更には反対側の主面１ｃへと延びることを防止できる。
図２（ａ）は、テンプレート基板１０Ｂを一方の主面１ａ側から見た平面図であり、図２（ｂ）は、テンプレート基板１０Ｂ上を他方の主面１ｃ側から見た平面図である。
本例では基板本体１は四辺形である。基板本体１の一方の主面１ａ上に、ＩＩＩ族金属窒化物単結晶からなる下地膜２Ａが形成されている。基板本体１の他方の主面１ｃ上には、ＩＩＩ族金属窒化物単結晶からなる下地膜２Ｂが形成されている。各下地膜２Ａ、２Ｂと、基板本体の主面１ａ、１ｃの外周縁部との間には、下地膜が形成されていない基板本体の未成面４が形成されている。即ち、下地膜２Ａ、２Ｂの４片と基板本体の外周縁部との間には、それぞれ、未成面４が形成されている。
図２（ａ）、図２（ｂ）および図３（ｂ）に示すように、下地膜２Ａ、２Ｂの上に液相法によって単結晶３Ａ、３Ｂを形成する。単結晶３Ａ、３Ｂは未成面４上を横方向に延びるので、単結晶が側面１ｂ、更には反対側の主面へと延びることを防止できる。
ここで、図４（ａ）に示すように、基板本体１の主面１ａの全面を被覆するように下地膜１２を形成すると、単結晶１３が、基板本体の側面１ｂ、更には反対側の主面１ｃのエッジへと向かって、１３ａ、１３ｂのように延びることが判明した。これによって、単結晶１３が基板本体の側面１ｂおよび主面１ｃによって強固に捕捉される。この状態で基板本体と単結晶との間に熱膨張係数差による応力が加わると、単結晶１３にクラックが入りやすい。
これに対して、本発明では、基板本体１の外周縁部と下地膜との間に、下地膜を形成しない未成面４を、下地膜を全周にわたって包囲するように形成している。この結果、単結晶３、３Ａ、３Ｂが、基板本体の側面１ｂ、反対側の主面１ｃを被覆するように延びることを防止できる。
更に、本発明では、下地膜２、２Ａ、２Ｂを、平面的に見て凸図形とする。これは、下地膜の外側輪郭線の任意の二点を結ぶ線分が、下地膜の外側輪郭線の内側に位置することを意味する。このような図形としては、例えば図５に例示するように、円形、楕円形、レーストラック形状、三角形、正方形、長方形、六角形、八角形などの多角形を例示できる。
下地膜に平面的に見て腕部や凹み部分があると、その周辺で単結晶に厚さの不均一が発生しやすい。しかし、本発明では、このような腕部や凹み部分のない凸図形の下地膜を形成するので、単結晶の厚さの不均一を防止できる。
その上で、本発明によれば、この下地膜から、ＩＩＩ族金属窒化物単結晶を、他の種結晶から成長するＩＩＩ族金属窒化物単結晶と接触しないように独立成長させる。
例えば特開２００５−１２１７１記載の方法では、基板本体上に島状の円形下地膜を複数設け、各下地膜から単結晶を成長させ、大きなバルク状の単結晶膜を形成している。即ち、図４（ｂ）に模式的に示すように、基板本体１の主面１ａ上に円形の下地膜２２を多数設ける。下地膜２２の間にはクリアランス２４が設けられている。この状態で下地膜２２から単結晶を成長させ、バルクの単結晶膜２３を形成する。単結晶膜はクリアランス２４上で互いにつながり、連結部分２３ａを形成する。
図４（ｂ）のような場合には、単結晶２３のうち、下地膜間の部分２３ａは、基板本体１への密着性が低いはずである。一方、図３（ａ）のような場合には、単結晶膜２３のほぼ全面が下地膜２と接触する。従って、図３（ａ）のように独立して成長させる場合には、図４（ｂ）の場合と比べて、単結晶膜の剥離は容易なはずであった。
しかし、現実に試作して試験してみると、意外なことに、図４（ｂ）のような場合には、連結部分２３ａの近辺で応力によりクラックが入りやすく、かえって単結晶の基板本体からの剥離が難しいことが判明した。これに対して、本発明のような場合には、下地膜の外周縁部の全体にほぼ均等に応力が加わり、単結晶が自然剥離しやすく、この際にクラックが発生しにくいことを発見した。
図５（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ、下地膜およびその上に形成された単結晶の平面的パターン例を示す平面図である。
図５（ａ）の例では、下地膜８Ｃは円形であり、その上に単結晶膜９Ｃが成長している。  図５（ｂ）の例では、下地膜８Ｄは楕円形またはレーストラック形状であり、その上に単結晶膜９Ｄが成長している。図５（ｃ）の例では、下地膜８Ｅは三角形であり、その上に単結晶膜９Ｅが成長している。図５（ｄ）の例では、下地膜８Ｆは正方形であり、その上に単結晶膜９Ｆが成長している。図５（ｅ）の例では、下地膜８Ｇは長方形であり、その上に単結晶膜９Ｇが成長している。図５（ｆ）の例では、下地膜８Ｈは六角形であり、その上に単結晶膜９Ｈが成長している。
本発明において好ましくは、例えば図１〜３に示すように、一つの基板本体に一つの下地膜が形成されており、未成面が、下地膜と基板本体の縁部との間に設けられている。しかし、一つの基板本体に複数の下地膜が形成されていてもよい。ただし、この場合には、各下地膜から成長する各単結晶が互いに接触しないようにする必要がある。即ち、各下地膜から成長する各単結晶が互いに物理的に干渉せず、別々の基板上の下地膜から成長する場合と同様に成長する必要がある。
例えば、図６のテンプレート基板１０Ｊにおいては、基板本体１の主面１ａに、複数の下地膜８Ｊが形成されている。各下地膜上には、それぞれ、単結晶９Ｊが形成されている。隣接する下地膜の間には未成面１４が形成されている。隣接する下地膜の幅は、各下地膜から成長する単結晶が互いに接触しない程度に広くする必要がある。
下地膜と基板本体の縁部との間隔ｄ（図１（ａ）参照）は、側面への単結晶の回り込みを防止するという観点からは、１ｍｍ以上であることが好ましく、２ｍｍ以上であることが更に好ましい。ｄの上限は特にないが、ｄが大きいと単結晶の生産性が低下するので、生産性の観点からは、ｄは１０ｍｍ以下が好ましい。
例えば図６に示すように、基板本体上に下地膜が複数形成されている場合には、隣接する下地膜の間隔（最小値）Ｄは、基板本体の側面への単結晶の回り込みを防止するという観点からは、２ｍｍ以上であることが好ましく、４ｍｍ以上であることが更に好ましい。Ｄの上限は特にないが、Ｄが大きいと単結晶の生産性が低下するので、生産性の観点からは、Ｄは１０ｍｍ以下が好ましい。
基板本体の下地膜の設けられている主面１ａの面積を１００％としたとき、基板本体の未成面の面積は、１０〜９０％であることが好ましく、３０〜５０％であることが更に好ましい。
下地膜の場所は、基板本体の中央に位置しても良いが、下地膜は、基板本体の上部に偏よらせることが更に好ましい。テンプレート基板をルツボ内に縦配置してＧａＮ単結晶を育成した時、ルツボ底に近くなるほどＧａＮ単結晶が厚く成長し、回り込み成長が促進される。種結晶面積を一定にしたまま基板下部に未成膜面積を大きくとり、種結晶領域をサファイアの上部に偏在させることにより、回りこみ防止およびエピタキシャル成長面積の確保を有効に行なうことができる。
基板本体に下地膜および未成面を設ける方法は特に限定されず、以下を例示できる。
（１）  基板本体の縁端部分をマスクし、下地膜を成膜する。
（２）  基板本体の主面全体に下地膜を成膜し、次いで下地膜をエッチングや研削によって除去する。
基板本体の材質は特に限定されないが、サファイア、シリコン単結晶、ＳｉＣ単結晶、ＭｇＯ単結晶、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、ＬｉＡｌＯ２、ＬｉＧａＯ２、ＬａＡｌＯ３，ＬａＧａＯ３，ＮｄＧａＯ３等のペロブスカイト型複合酸化物を例示できる。また組成式〔Ａ１−ｙ（Ｓｒ１−ｘＢａｘ）ｙ〕〔（Ａｌ１−ｚＧａｚ）１−ｕ・Ｄｕ〕Ｏ３（Ａは、希土類元素である；Ｄは、ニオブおよびタンタルからなる群より選ばれた一種以上の元素である；ｙ＝０．３〜０．９８；ｘ＝０〜１；ｚ＝０〜１；ｕ＝０．１５〜０．４９；ｘ＋ｚ＝０．１〜２）の立方晶系のペロブスカイト構造複合酸化物も使用できる。また、ＳＣＡＭ（ＳｃＡｌＭｇＯ４）も使用できる。
下地膜を構成するＩＩＩ族金属窒化物単結晶は、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎから選ばれた一種以上の金属の窒化物であり、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＧａＡｌＮ，ＧａＡｌＩｎＮ等である。好ましくはＧａＮ、ＡｌＮ、ＧａＡｌＮであり、特に好ましくはＡｌＮである。
下地膜の厚さは特に限定されない。下地膜のフラックスへのメルトバックを抑制するという観点からは、１μｍ以上であることが好ましい。また、下地膜を厚くすると、下地膜の形成に時間がかかるので、この観点からは、下地膜の厚さを５０μｍ以下とすることができる。
本発明は液相法に対して適用可能である。このような液相法としては、フラックス法、高圧溶液法、安熱法を例示できる。
本発明においては、フラックスの種類は、ＩＩＩ族金属窒化物単結晶を生成可能である限り、特に限定されない。好適な実施形態においては、アルカリ金属とアルカリ土類金属の少なくとも一方を含むフラックスを使用し、ナトリウム金属を含むフラックスが特に好ましい。
フラックスには、目的とするＩＩＩ族金属窒化物単結晶の原料を混合し、使用する。このＩＩＩ族金属窒化物単結晶は、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｂから選ばれた一種以上の金属の窒化物であり、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＧａＡｌＮ，ＧａＡｌＩｎＮ、ＢＮ等である。
フラックスを構成する原料は、目的とするＩＩＩ族金属窒化物単結晶に合わせて選択する。
ガリウム原料物質としては、ガリウム単体金属、ガリウム合金、ガリウム化合物を適用できるが、ガリウム単体金属が取扱いの上からも好適である。アルミニウム原料物質としては、アルミニウム単体金属、アルミニウム合金、アルミニウム化合物を適用できるが、アルミニウム単体金属が取扱いの上からも好適である。インジウム原料物質としては、インジウム単体金属、インジウム合金、インジウム化合物を適用できるが、インジウム単体金属が取扱いの上からも好適である。
本発明においては、ＩＩＩ族金属窒化物単結晶の育成温度や育成時の保持時間は特に限定されず、目的とする単結晶の種類やフラックスの組成に応じて適宜変更する。一例では、ナトリウムまたはリチウム含有フラックスを用いて窒化ガリウム単結晶を育成する場合には、育成温度を８００〜１０００℃とすることができる。
好適な実施形態においては、窒素ガスを含む混合ガスからなる雰囲気下でＩＩＩ族金属窒化物単結晶を育成する。雰囲気の全圧は特に限定されないが、フラックスの蒸発を防止する観点からは、１０気圧以上が好ましく、３０気圧以上が更に好ましい。ただし、圧力が高いと装置が大がかりとなるので、雰囲気の全圧は、２０００気圧以下が好ましく、１０００気圧以下が更に好ましい。
また、雰囲気中の窒素分圧も特に限定されないが、窒化ガリウム単結晶を育成する場合には１０〜２０００気圧が好ましく、１００〜１０００気圧が更に好ましい。窒化アルミニウム単結晶を育成する場合には、０．１〜５０気圧が好ましく、１〜１０気圧が更に好ましい。
雰囲気中の窒素以外のガスは限定されないが、不活性ガスが好ましく、アルゴン、ヘリウム、ネオンが特に好ましい。窒素以外のガスの分圧は、全圧から窒素ガス分圧を除いた値である。
本発明における実際の育成手法は特に限定されない。例えばルツボ内でテンプレート基板をフラックス中に浸漬し、ルツボを耐圧容器に収容し、耐圧容器内に窒素含有雰囲気を供給しつつ加熱できる。また、テンプレート基板を所定位置に固定し、フラックスが収容されたるつぼを上方向へと上昇させることにより、下地膜の表面にフラックスを接触させることができる。
本発明は、ｍ面  ＧａＮ、ａ面  ＧａＮなどの無極性面種結晶膜、及びｒ面  ＧａＮなどの半極性面種結晶膜を備えたテンプレート基板を用いた場合においても、育成単結晶のクラック防止に有効であることが確認された。
【実施例】
【０００６】
（実施例１）
図１、図３（ａ）を参照しつつ説明した前記方法に従い、テンプレート基板１０Ａ上に窒化ガリウム膜を形成した。具体的には、基板本体１の平面的寸法を１３×１８ｍｍの長方形とした。厚さ３０μｍのＧａＮをＨＶＰＥ法で基板本体の主面１ａに全面にわたって成膜し、下地膜を形成した。この下地膜を研磨加工し、縦９×横１３ｍｍの下地膜２を残した。ｄは２ｍｍである。
原料として金属ガリウム（Ｇａ）３ｇ、フラックスとして金属ナトリウム（Ｎａ）４ｇおよび前記テンプレート基板を育成容器内に秤量および収容した。育成条件は、窒素圧力４ＭＰａ、温度８７５℃にして、２００時間育成を行った。
育成終了後のＧａＮ単結晶の外観写真を図７に示す。また、ＧａＮ単結晶を基板本体から剥離させた後の外観写真（ＧａＮ単結晶の裏面）を図８に示す。縁端部の１箇所においてサファイア基板本体の裏面にまでＧａＮ単結晶が成長しており、周辺領域にクラックが発生したが、ＧａＮ単結晶の回り込みが見られなかった約８０％の領域においては、裏面のサファイアが育成終了後に自然剥離した。さらに、回り込んでいたＧａＮ単結晶を除去したところ、残りのサファイアも剥離した。
（実施例２）
図２、図３（ｂ）を参照しつつ説明した前記方法に従い、テンプレート基板１０Ｂの各主面上に窒化ガリウム膜を形成した。具体的には、基板本体１の平面的寸法を１３×１８ｍｍの長方形とした。厚さ５μｍのＧａＮをＭＯＣＶＤ法で基板本体の主面１ａ、１ｃにそれぞれ全面にわたって成膜し、下地膜を形成した。この下地膜を研磨加工し、縦９ｍｍ×横１３ｍｍの下地膜２を残した。ｄは２ｍｍである。
原料として金属ガリウム（Ｇａ）３ｇ、フラックスとして金属ナトリウム（Ｎａ）４ｇおよび前記テンプレート基板を育成容器内に秤量および収容した。育成条件は、窒素圧力４ＭＰａ、温度８７５℃にして、２００時間育成を行った。
育成終了後のＧａＮ単結晶の外観写真を図９に示す。また、ＧａＮ単結晶を基板主面から剥離させた後の外観写真（ＧａＮ単結晶の裏面）を図１０に示す。テンプレート基板の裏と表に成長したＧａＮ単結晶は縁端部で全くつながっていなかった。育成終了後、両面のＧａＮ単結晶は共にサファイアから自然剥離しており、一方のＧａＮ単結晶にクラックは確認されなかった。もう一方のＧａＮ単結晶には、１箇所のみクラックが発生した。
（実施例３）
図１、図３（ａ）を参照しつつ説明した前記方法に従い、テンプレート基板１０Ａ上に窒化ガリウム膜を形成した。具体的には、２インチサイズのサファイアからなる基板本体の縁端部に、ＳｉＯ２膜でマスキングし、マスク部分を除く縦横各１．５インチの領域にＧａＮ種結晶からなる下地膜２を成膜した。ｄ＝６．３ｍｍである。
原料として金属ガリウム（Ｇａ）３０ｇ、フラックスとして金属ナトリウム（Ｎａ）４０ｇ、および前記テンプレート基板を育成容器内に秤量および収容した。育成条件は、窒素圧力４ＭＰａ、温度８７５℃にして２００時間育成を行った。育成終了後、ＧａＮ単結晶がサファイアから自然剥離しており、さらにクラックは確認されなかった。ＧａＮ種結晶の端とサファイアの端の間隔が空いている事により、成長したＧａＮ単結晶がサファイア裏側まで回り込まず、ＧａＮ単結晶とサファイアの剥離性が向上したことが分かる。さらには、剥離性向上によってクラックが防止されたと推察される。
（比較例１）
図４（ａ）を参照しつつ説明した方法に従い、ＧａＮ単結晶を育成した。具体的には、１３×１８ｍｍ角のサファイアからなる基板本体１の主面１ａ上に、厚さ３０μｍのＧａＮからなる下地膜１２をＨＶＰＥ法で成膜した。下地膜１２は主面１ａの全面を被覆している。このテンプレート基板上に、実施例１と同じ秤量方法、育成条件でＧａＮ単結晶育成を行った。
育成終了後のＧａＮ単結晶の表面の外観写真を図１１に示す。また、ＧａＮ単結晶の形成されたテンプレート基板の裏面側の外観写真を図１２に示す。更に、ＧａＮ単結晶およびテンプレート基板を横から見た外観写真を図１３に示す。単結晶がサファイアの裏側にまで回りこんで成長しており、剥離しなかった。さらにＧａＮ単結晶表面にクラックが多数発生した。
（比較例２）
１０×１０ｍｍ角のサファイアからなる基板本体１を準備した。基板本体の主面１ａ上に、厚さ１０μｍの種結晶からなる細長い下地膜をストライプ状にパターニングした。下地膜の周期は９μｍであり、各下地膜の幅は３μｍであり、隣接する下地膜の間隔は６μｍである。実施例１と同じ秤量方法、育成条件でＧａＮ単結晶育成を行なった。育成終了後、ＧａＮ単結晶はサファイアからは剥離しておらず、クラックが確認された。
（比較例３）
図４（ｂ）を参照しつつ説明した方法に従い、ＧａＮ単結晶を育成した。具体的には、縦１０ｍｍ×横１０ｍｍのサファイアからなる基板本体１を準備した。基板本体の主面１ａ上に、直径３μｍ、厚さ１０μｍのＧａＮ種結晶からなる円形の下地膜２２を多数形成した。隣接する下地膜２２の間隔Ｄは６μｍである。
実施例１と同じ秤量方法、育成条件でＧａＮ単結晶育成を行なった。育成終了後、ＧａＮ単結晶は一枚の膜として一体化していた。ＧａＮ単結晶はサファイアからは剥離しておらず、クラックが確認された。
本発明の特定の実施形態を説明してきたけれども、本発明はこれら特定の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲の範囲から離れることなく、種々の変更や改変を行いながら実施できる。
【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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【国際調査報告】
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2009093753.tif 000017
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