(57)【要約】【課題】多結晶成長を抑制し、効率よく非極性面を主表面とする窒化物半導体基板を製造可能な窒化物半導体基板の製造方法を提供する。【解決手段】窒化物半導体基板であるＧａＮ基板の製造方法は、ＧａＮからなり、｛１−１００｝面に対するオフ角が４．１°以上４７．８°以下である主表面を有する下地基板を準備する工程（Ｓ１０、Ｓ２０）と、下地基板の主表面上に、ＧａＮからなる半導体層をエピタキシャル成長させる工程（Ｓ４０）と、半導体層から、主表面がｍ面であるＧａＮ基板を採取する工程（Ｓ５０）とを備えている。【選択図】図１
2011016676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物半導体からなり、｛１−１００｝面に対するオフ角が４．１°以上４７．８°以下である主表面を有する下地基板を準備する工程と、
前記下地基板の前記主表面上に、窒化物半導体からなる半導体層をエピタキシャル成長させる工程と、
前記半導体層から、主表面がｍ面である窒化物半導体基板を採取する工程とを備えた、窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項２】
前記下地基板の主表面の、｛１−１００｝面に対するオフ角は９．１°以上２０．５°以下である、請求項１に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項３】
窒化物半導体からなり、｛１１−２０｝面に対するオフ角が４．８°以上４３．７°以下である主表面を有する下地基板を準備する工程と、
前記下地基板の前記主表面上に、窒化物半導体からなる半導体層をエピタキシャル成長させる工程と、
前記半導体層から、主表面がａ面である窒化物半導体基板を採取する工程とを備えた、窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項４】
前記下地基板の主表面の、｛１１−２０｝面に対するオフ角は７．７°以上３２．６°以下である、請求項３に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項５】
前記下地基板を準備する工程では、複数の前記下地基板が準備され、
前記半導体層をエピタキシャル成長させる工程では、側面同士が互いに対向するように配置された複数の前記下地基板の前記主表面上に、前記半導体層をエピタキシャル成長させる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の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】
本発明は窒化物半導体基板の製造方法に関し、より特定的には、効率よく非極性面を主表面とする窒化物半導体基板を製造可能な窒化物半導体基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮ（窒化ガリウム）などの窒化物半導体からなる窒化物半導体基板は、発光ダイオード、レーザダイオードなどの発光素子をはじめとする半導体装置の製造に利用されている。そして、上記窒化物半導体基板は、｛０００１｝を成長面として結晶を成長させ、｛０００１｝面において当該結晶をスライスすることにより効率よく製造することができる。そのため、ＧａＮ基板などの窒化物半導体基板の主表面は、｛０００１｝面であることが一般的である。
【０００３】
しかし、たとえば面方位が｛０００１｝であるＧａＮ基板の主表面上にＩｎＧａＮ（窒化インジウムガリウム）など半導体層を形成して半導体装置を作製した場合、ピエゾ電界が生じることに起因して本来期待される特性が得られないという問題が生じ得る。
【０００４】
これに対し、近年、上記ピエゾ電界に起因した問題を解消する目的で、非極性面である｛１−１００｝面や｛１１−２０｝面を主表面とする窒化物半導体基板の採用が検討されている。そして、非極性面を主表面とする窒化物半導体基板を効率よく製造する方法として、｛０００１｝を成長面として成長させた結晶から上記非極性面を主表面とする下地基板を切り出し、当該非極性面を成長面として結晶を成長させ、その非極性面において当該結晶をスライスする方法が提案されている（たとえば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１４３７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、｛１−１００｝面や｛１１−２０｝面を成長面として結晶を成長させた場合、成長表面が過飽和となり易く、多結晶成長した多結晶領域が形成されやすい。そして、この多結晶領域が形成された場合、当該領域を含まないように基板を採取する必要があるばかりでなく、当該領域を起点として結晶に亀裂が発生するという問題も生じ得る。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記多結晶成長を抑制し、効率よく非極性面を主表面とする窒化物半導体基板を製造可能な窒化物半導体基板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一の局面における窒化物半導体基板の製造方法は、窒化物半導体からなり、｛１−１００｝面に対するオフ角が４．１°以上４７．８°以下である主表面を有する下地基板を準備する工程と、下地基板の上記主表面上に、窒化物半導体からなる半導体層をエピタキシャル成長させる工程と、当該半導体層から、主表面がｍ面である窒化物半導体基板を採取する工程とを備えている。
【０００９】
上記一の局面における製造方法においては、下地基板として｛１−１００｝面に対するオフ角が４．１°以上４７．８°以下である主表面を有する基板を採用し、当該主表面上に半導体層を成長させるプロセスを採用している。そのため、半導体層の成長において、下地基板の主な成長面（主表面に平行な成長面）に｛１−１００｝面が出現することが抑えられ、半導体層が多結晶成長することが抑制される。そして、多結晶領域の発生が抑制された当該半導体層からｍ面を主表面とする窒化物半導体基板を効率よく採取することができる。このように、本発明の一の局面における窒化物半導体基板の製造方法によれば、多結晶成長を抑制し、効率よく非極性面を主表面とする窒化物半導体基板を製造することができる。
【００１０】
ここで、｛１−１００｝面に対するオフ角が５．１°未満である（｛０００１｝面に対するオフ角が８４．９°を超える）主表面を有する下地基板を採用すると、主な成長面に｛１−１００｝面が出現し、半導体層に多結晶領域が発生する。また、｛１−１００｝面に対するオフ角が５．１°未満である場合、下地基板の主表面に平行な面ではなく、｛１−１００｝面を成長面として成長する領域（ｍ面成長部）が半導体層に占める比率（ｍ面成長部比率）が大きくなり、所望の径を有する窒化物半導体基板を採取するために必要な半導体層の径が大きくなりすぎる。したがって、上記オフ角は５．１°以上であることが好ましく、スライス加工の精度などを考慮すると、上記オフ角は４．１°以上とすることが好ましい。
【００１１】
一方、｛１−１００｝面に対するオフ角が４６．８°を超える（｛０００１｝面に対するオフ角が４３．２°未満である）主表面を有する下地基板を採用すると、主表面がｍ面である窒化物半導体基板を採取するために必要な半導体層の厚みが実際の製造プロセスにおいて許容される限度を超えて大きくなり、現実的でない。また、｛１−１００｝面に対するオフ角が４６．８°を超えると、主な成長面にｃ面に対するオフ角が６２°以下である面が混在するようになる。ここで、ｃ面に対するオフ角が６２°以下である面を成長面として成長した領域は、他の領域に比べて酸素の取り込み量が小さくなり、当該領域の電気抵抗が大きくなる。その結果、得られる基板の面内において、電気抵抗の分布が生じる。したがって、上記オフ角は４６．８°以下とすることが好ましく、スライス加工の精度などを考慮すると、上記オフ角は４７．８°以下とすることが好ましい。
【００１２】
また、本願において窒化物半導体基板とは、具体的には３Ｂ族元素と窒素との化合物からなる基板をいう。
【００１３】
また、主表面がｍ面である窒化物半導体基板とは、主表面が実質的にｍ面（｛１−１００｝面）である窒化物半導体基板を意味し、より具体的には｛１−１００｝面に対する主表面のオフ角がａ方向に±２°以下、かつｃ方向に±２°以下である窒化物半導体基板を意味する。
【００１４】
上記一の局面における窒化物半導体基板の製造方法において好ましくは、下地基板の主表面の、｛１−１００｝面に対するオフ角が９．１°以上２０．５°以下である。
【００１５】
これにより、一層確実に半導体層に多結晶領域が発生すること、および半導体層に要求される径が大きくなりすぎることを回避しつつ、半導体層に求められる厚みを抑制することができる。
【００１６】
本発明の他の局面における窒化物半導体基板の製造方法は、窒化物半導体からなり、｛１１−２０｝面に対するオフ角が４．８°以上４３．７°以下である主表面を有する下地基板を準備する工程と、下地基板の当該主表面上に、窒化物半導体からなる半導体層をエピタキシャル成長させる工程と、半導体層から、主表面がａ面である窒化物半導体基板を採取する工程とを備えている。
【００１７】
上記他の局面における製造方法においては、下地基板として｛１１−２０｝面に対するオフ角が４．８°以上４３．７°以下である主表面を有する基板を採用し、当該主表面上に半導体層を成長させるプロセスを採用している。そのため、半導体層の成長において、下地基板の主な成長面（主表面に平行な成長面）に｛１１−２０｝面が出現することが抑えられ、半導体層が多結晶成長することが抑制される。そして、多結晶領域の発生が抑制された当該半導体層からａ面を主表面とする窒化物半導体基板を効率よく採取することができる。このように、本発明の他の局面における窒化物半導体基板の製造方法によれば、多結晶成長を抑制し、効率よく非極性面を主表面とする窒化物半導体基板を製造することができる。
【００１８】
ここで、｛１１−２０｝面に対するオフ角が５．８°未満である（｛０００１｝面に対するオフ角が８４．２°を超える）主表面を有する下地基板を採用すると、主な成長面に｛１１−２０｝面が出現し、半導体層に多結晶領域が発生する。また、｛１１−２０｝面に対するオフ角が５．８°未満である場合、下地基板の主表面に平行な面ではなく、｛１１−２０｝面を成長面として成長する領域（ａ面成長部）が半導体層に占める比率（ａ面成長部比率）が大きくなり、所望の径を有する窒化物半導体基板を採取するために必要な半導体層の径が大きくなりすぎる。したがって、上記オフ角は５．８°以上とすることが好ましく、スライス加工の精度などを考慮すると、上記オフ角は４．８°以上とすることが好ましい。
【００１９】
一方、｛１１−２０｝面に対するオフ角が４２．７°を超える（｛０００１｝面に対するオフ角が４７．３°未満である）主表面を有する下地基板を採用すると、主表面がａ面である窒化物半導体基板を採取するために必要な半導体層の厚みが実際の製造プロセスにおいて許容される限度を超えて大きくなり、現実的でない。また、｛１１−２０｝面に対するオフ角が４２．７°を超えると、主な成長面にｃ面に対するオフ角が６２°以下である面が混在するようになる。そして、上述のように、ｃ面に対するオフ角が６２°以下である面を成長面として成長した領域は、他の領域に比べて酸素の取り込み量が小さくなり、当該領域の電気抵抗が大きくなる。その結果、得られる基板の面内において、電気抵抗の分布が生じる。したがって、上記オフ角は４２．７°以下とすることが好ましく、スライス加工の精度などを考慮すると、上記オフ角は４３．７°以下とすることが好ましい。
【００２０】
なお、主表面がａ面である窒化物半導体基板とは、主表面が実質的にａ面（｛１１−２０｝面）である窒化物半導体基板を意味し、より具体的には｛１１−２０｝面に対する主表面のオフ角がｍ方向に±２°以下、かつｃ方向に±２°以下である窒化物半導体基板を意味する。
【００２１】
上記他の局面における窒化物半導体基板の製造方法において好ましくは、下地基板の主表面の、｛１１−２０｝面に対するオフ角が７．７°以上３２．６°以下である。
【００２２】
これにより、一層確実に半導体層に多結晶領域が発生すること、および半導体層に要求される径が大きくなりすぎることを回避しつつ、半導体層に求められる厚みを抑制することができる。
【００２３】
上記窒化物半導体基板の製造方法においては、下地基板を準備する工程では、複数の下地基板が準備され、半導体層をエピタキシャル成長させる工程では、側面同士が互いに対向するように配置された複数の下地基板の主表面上に、半導体層をエピタキシャル成長させてもよい。これにより、大口径の窒化物半導体基板を容易に製造することができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上の説明から明らかなように、本発明の窒化物半導体基板の製造方法によれば、効率よく非極性面を主表面とする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】
【００２５】
【図１】窒化物半導体基板の製造方法の概略を示すフローチャートである。
【図２】窒化物半導体基板の製造方法を説明するための概略斜視図である。
【図３】窒化物半導体基板の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図４】窒化物半導体基板の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図５】実施の形態２における窒化物半導体基板の製造方法を説明するための概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
【００２７】
（実施の形態１）
まず、本発明の一実施の形態である実施の形態１について、窒化物半導体基板であるＧａＮ基板の製造方法を例として説明する。なお、実施の形態１においては、図３および図４におけるαは[１−１００]方向、βはたとえば[２０−２１]方向、γは[１１−２０]方向、δは[０００１]方向を示している。
【００２８】
図１を参照して、実施の形態１におけるＧａＮ基板の製造方法では、まず工程（Ｓ１０）としてｃ面成長結晶作製工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、図２に示すように、たとえばＨＶＰＥ（Ｈｙｄｒｉｄｅ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ；ハイドライド気相成長）法などの成長方法を用い、｛０００１｝面（ｃ面）を成長面１１として、ＧａＮ結晶１が作製される。なお、このＧａＮ結晶１が作製は、ＨＶＰＥ法以外にも、たとえばフラックス法、アモノサーマル法、液層成長法などによって実施することができる。
【００２９】
次に、図１を参照して、工程（Ｓ２０）として下地基板採取工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、図２に示すように、工程（Ｓ１０）において作製されたＧａＮ結晶１がスライスされることにより、下地基板１２が採取される。ここで、この下地基板１２の採取においては、｛１−１００｝面に対するオフ角が４．１°以上４７．８°以下である主表面を有するように、下地基板１２が採取される。このように、ｃ面を成長面として採用し、高い成長速度で結晶を成長させてＧａＮ結晶１を作製した上で、当該ＧａＮ結晶１をスライスして下地基板１２を採取するプロセスを採用することにより、効率よく下地基板１２を得ることができる。なお、上記工程（Ｓ１０）および（Ｓ２０）は、下地基板準備工程を構成する。
【００３０】
次に、工程（Ｓ３０）として、下地基板配置工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、工程（Ｓ２０）において採取された下地基板１２が、その主表面を原料ガスに曝すことが可能なように、たとえばＨＶＰＥ装置内に配置される。
【００３１】
次に、図２を参照して、工程（Ｓ４０）としてエピタキシャル成長工程が実施される。この工程（Ｓ４０）では、図３に示すように、工程（Ｓ３０）においてＨＶＰＥ装置内に配置された下地基板１２の主表面１２Ａ上に、ＨＶＰＥ法によりＧａＮからなる半導体層としてのエピタキシャル成長層１３を成長させる。このとき、エピタキシャル成長層１３には、下地基板１２の主表面１２Ａと平行な第１成長面１３Ａ（主な成長面）を成長面として成長した第１成長領域１３Ｃと、｛１−１００｝面である第２成長面１３Ｂを成長面として成長したｍ面成長部としての第２成長領域１３Ｄとが含まれる。
【００３２】
次に、工程（Ｓ５０）としてエピタキシャル層スライス工程が実施される。この工程（Ｓ５０）では、図３および図４に示すように、工程（Ｓ４０）において形成されたエピタキシャル成長層１３のうち、第１成長領域１３Ｃをｍ面に沿ったスライス面１９においてスライスすることにより、主表面２０Ａがｍ面であるＧａＮ基板２０を得ることができる。以上の手順により、本実施の形態におけるＧａＮ基板２０を製造することができる。
【００３３】
ここで、上記本実施の形態におけるＧａＮ基板の製造方法においては、上述のように、下地基板１２の主表面１２Ａの、｛１−１００｝面に対するオフ角が４．１°以上となっている。そのため、下地基板１２の主表面１２Ａと平行な第１成長面１３Ａにおいて｛１−１００｝面が出現することが抑制される。その結果、工程（Ｓ４０）において第１成長面１３Ａを成長面として成長した第１成長領域１３Ｃでは、多結晶成長が抑制されて多結晶領域の発生が抑えられている。また、高い成長速度での成長も可能となっている。さらに、｛１−１００｝面である第２成長面１３Ｂを成長面として成長した第２成長領域１３Ｄが、エピタキシャル成長層１３に占める比率（ｍ面成長部比率）が抑制される。その結果、所定の径を有するＧａＮ基板２０を製造するために必要なエピタキシャル成長層１３の径を抑制することができる。
【００３４】
一方、上述のように、下地基板１２の主表面１２Ａの、｛１−１００｝面に対するオフ角が４６．８°以下となっている。そのため、主表面２０Ａがｍ面であるＧａＮ基板２０を採取するために必要な、エピタキシャル成長層１３の厚みを抑制することができる。また、第１成長面１３Ａにｃ面に対するオフ角が６２°以下である面が混在することを抑制することによって、他の領域に比べて酸素の取り込み量が小さく、電気抵抗が大きい領域が面内に混在することを抑えることができる。その結果、ＧａＮ基板２０の面内において電気抵抗の分布が発生することを抑制することができる。
【００３５】
以上のように、本実施の形態におけるＧａＮ基板の製造方法によれば、多結晶成長を抑制し、効率よくｍ面を主表面とするＧａＮ基板を製造することができる。
【００３６】
ここで、上記本実施の形態におけるＧａＮ基板の製造方法においては、下地基板１２の主表面１２Ａの、｛１−１００｝面に対するオフ角が９．１°以上２０．５°以下であることが好ましい。
【００３７】
これにより、一層確実に第１成長領域１３Ｃに多結晶領域が発生すること、およびエピタキシャル成長層１３に要求される径が大きくなりすぎることを回避しつつ、エピタキシャル成長層１３に求められる厚みを抑制することができる。
【００３８】
（実施の形態２）
次に、本発明の他の実施の形態である実施の形態２について説明する。実施の形態２における窒化物半導体基板であるＧａＮ基板の製造方法は、基本的には上記実施の形態１の場合と同様に実施される。しかし、実施の形態２におけるＧａＮ基板の製造方法は、下地基板の配置において、実施の形態１の場合とは異なっている。
【００３９】
すなわち、図１を参照して、実施の形態２におけるＧａＮ基板の製造方法においては、まず、工程（Ｓ１０）および（Ｓ２０）が実施の形態１の場合と同様に実施される。このとき、工程（Ｓ２０）では、複数の下地基板が採取される。
【００４０】
次に、工程（Ｓ３０）においては、図５に示すように、側面同士が互いに対向するように複数の下地基板１２が配置される。より具体的には、工程（Ｓ３０）においては、側面同士が互いに接触するとともに、主表面１２Ａが単一の平面を構成するように、複数の下地基板１２が敷き詰められる。なお、図５において、αは[１−１００]方向、βはたとえば[２０−２１]方向、γは[１１−２０]方向、δは[０００１]方向を示している。その後、工程（Ｓ４０）では、工程（Ｓ３０）において敷き詰められた複数の下地基板１２の主表面１２Ａ上に、実施の形態１の場合と同様にエピタキシャル成長層１３を成長させた上で、工程（Ｓ５０）が実施の形態１の場合と同様に実施される。
【００４１】
本実施の形態におけるＧａＮ基板の製造方法によれば、複数の下地基板１２を敷き詰めて配置し、当該複数の下地基板１２の主表面１２Ａ上にエピタキシャル成長層１３を成長させるプロセスを採用することにより、大口径のＧａＮ基板２０を容易に製造することが可能となっている。
【００４２】
（実施の形態３）
次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態３について説明する。実施の形態３における窒化物半導体基板であるＧａＮ基板の製造方法は、基本的には上記実施の形態１の場合と同様に実施される。しかし、実施の形態３におけるＧａＮ基板の製造方法は、下地基板の面方位において、実施の形態１の場合とは異なっている。ここで、実施の形態３においては、図３および図４のαは[１１−２０]方向、βはたとえば[１１−２１]方向、γは[１−１００]方向、δは[０００１]方向を示している。
【００４３】
図１を参照して、実施の形態３における工程（Ｓ１０）では、実施の形態１の場合と同様にＧａＮ結晶１が作製される。次に、工程（Ｓ２０）では、｛１１−２０｝面に対するオフ角が４．８°以上４３．７°以下である主表面を有するように、下地基板１２が採取される。
【００４４】
次に、工程（Ｓ３０）が実施の形態１の場合と同様に実施された後、工程（Ｓ４０）では、実施の形態１の場合と同様に、ＨＶＰＥ法によりＧａＮからなるエピタキシャル成長層１３を成長させる。このとき、エピタキシャル成長層１３には、下地基板１２の主表面１２Ａと平行な第１成長面１３Ａ（主な成長面）を成長面として成長した第１成長領域１３Ｃと、｛１１−２０｝面である第２成長面１３Ｂを成長面として成長したａ面成長部としての第２成長領域１３Ｄとが含まれる。
【００４５】
次に、工程（Ｓ５０）では、図３および図４に示すように、工程（Ｓ４０）において形成されたエピタキシャル成長層１３のうち、第１成長領域１３Ｃをａ面に沿ったスライス面１９においてスライスすることにより、主表面２０Ａがａ面であるＧａＮ基板２０を得ることができる。以上の手順により、本実施の形態におけるＧａＮ基板２０を製造することができる。
【００４６】
ここで、上記本実施の形態におけるＧａＮ基板の製造方法においては、上述のように、下地基板１２の主表面１２Ａの、｛１１−２０｝面に対するオフ角が４．８°以上となっている。そのため、下地基板１２の主表面１２Ａと平行な第１成長面１３Ａにおいて｛１１−２０｝面が出現することが抑制される。その結果、工程（Ｓ４０）において第１成長面１３Ａを成長面として成長した第１成長領域１３Ｃでは、多結晶成長が抑制されて多結晶領域の発生が抑えられている。また、高い成長速度での成長も可能となっている。さらに、｛１１−２０｝面である第２成長面１３Ｂを成長面として成長した第２成長領域１３Ｄが、エピタキシャル成長層１３に占める比率（ａ面成長部比率）が抑制される。その結果、所定の径を有するＧａＮ基板２０を製造するために必要なエピタキシャル成長層１３の径を抑制することができる。
【００４７】
一方、上述のように、下地基板１２の主表面１２Ａの、｛１１−２０｝面に対するオフ角が４３．７°以下となっている。そのため、主表面２０Ａがａ面であるＧａＮ基板２０を採取するために必要な、エピタキシャル成長層１３の厚みを抑制することができる。また、第１成長面１３Ａにｃ面に対するオフ角が６２°以下である面が混在することを抑制することによって、他の領域に比べて酸素の取り込み量が小さく、電気抵抗が大きい領域が面内に混在することを抑えることができる。その結果、ＧａＮ基板２０の面内において電気抵抗の分布が発生することを抑制することができる。
【００４８】
以上のように、本実施の形態におけるＧａＮ基板の製造方法によれば、多結晶成長を抑制し、効率よくａ面を主表面とするＧａＮ基板を製造することができる。
【００４９】
ここで、上記本実施の形態におけるＧａＮ基板の製造方法においては、下地基板１２の主表面１２Ａの、｛１１−２０｝面に対するオフ角が７．７°以上３２．６°以下であることが好ましい。
【００５０】
これにより、一層確実に第１成長領域１３Ｃに多結晶領域が発生すること、およびエピタキシャル成長層１３に要求される径が大きくなりすぎることを回避しつつ、エピタキシャル成長層１３に求められる厚みを抑制することができる。
【００５１】
なお、上記実施の形態３においては、実施の形態１の場合と同様に単一の下地基板１２を使用する場合について説明したが、図５を参照して、上記実施の形態２の場合と同様に複数の下地基板１２を敷き詰めるプロセスを採用してもよい。この場合、図５のαは[１１−２０]方向、βはたとえば[１１−２１]方向、γは[１−１００]方向、δは[０００１]方向を示している。
【実施例１】
【００５２】
主表面がｍ面であるＧａＮ基板を切り出すことを想定して、主表面の面方位を変化させた下地基板上にＧａＮからなるエピタキシャル成長層を形成する実験を行なった。実験の結果を表１に示す。
【００５３】
【表１】
2011016676.tif 000003
【００５４】
表１において、「半導体層の成長面」は、主な成長面である下地基板１２の主表面１２Ａと平行な第１成長面１３Ａ（図３参照）を微視的に見た場合に、第１成長面１３Ａにおいて出現した成長面の面方位を示している。また、「必要厚み」は、ｍ面を主表面とする直径２インチのＧａＮ基板を採取するために必要なエピタキシャル成長層の厚みを示している。また、「亀裂の発生の有無」は、エピタキシャル成長層における亀裂の発生の有無を示している。また、「ｍ面成長部比率」は、エピタキシャル成長層に占めるｍ面を主表面として成長した領域の比率を示している。また、「面内多結晶領域発生数」は、エピタキシャル成長層における多結晶領域発生数を示している。また、「必要直径」は、ｍ面を主表面とする直径２インチのＧａＮ基板を採取するために必要なエピタキシャル成長層の直径を示している。
【００５５】
表１を参照して、下地基板の主表面の｛１−１００｝に対するオフ角が４．１°未満である比較例１〜３においては、成長面に（１０−１０）面が出現している。そのため、多結晶領域の発生数も多くなっている。また、ｍ面成長部比率も大きくなるため、必要直径も大きくなっている。一方、下地基板の主表面の｛１−１００｝面に対するオフ角が４７．８°を超える比較例４においては、必要厚みが３７ｍｍ以上となり、量産プロセスを考慮すると現実的ではない。これに対し、下地基板の主表面の｛１−１００｝に対するオフ角が４．１°以上４７．８°以下である実施例１〜８においては、成長面に（１０−１０）面が出現しないため多結晶領域の発生数が抑制されているとともに、ｍ面成長部比率も小さくなるため、必要直径も小さくなるだけでなく、必要厚みも抑制されている。以上の結果から、主表面がｍ面であるＧａＮ基板を製造する（切り出す）場合、下地基板の主表面の｛１−１００｝に対するオフ角は４．１°以上４７．８°以下とすることが好ましいことが確認された。
【実施例２】
【００５６】
主表面がａ面であるＧａＮ基板を切り出すことを想定して、主表面の面方位を変化させた下地基板上にＧａＮからなるエピタキシャル成長層を形成する実験を行なった。当該実験の結果を表２に示す。
【００５７】
【表２】
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【００５８】
表２において、「半導体層の成長面」は、主な成長面である下地基板１２の主表面１２Ａと平行な第１成長面１３Ａ（図３参照）を微視的に見た場合に、第１成長面１３Ａにおいて出現した成長面の面方位を示している。また、「必要厚み」は、ａ面を主表面とする直径２インチのＧａＮ基板を採取するために必要なエピタキシャル成長層の厚みを示している。また、「亀裂の発生の有無」は、エピタキシャル成長層における亀裂の発生の有無を示している。また、「ａ面成長部比率」は、エピタキシャル成長層に占めるａ面を主表面として成長した領域の比率を示している。また、「面内多結晶領域発生数」は、エピタキシャル成長層における多結晶領域発生数を示している。また、「必要直径」は、ａ面を主表面とする直径２インチのＧａＮ基板を採取するために必要なエピタキシャル成長層の直径を示している。
【００５９】
表２を参照して、下地基板の主表面の｛１１−２０｝に対するオフ角が４．８°未満である比較例１〜３においては、成長面に（１１−２０）面が出現している。そのため、多結晶領域の発生数も多くなっている。また、ａ面成長部比率も大きくなるため、必要直径も大きくなっている。一方、下地基板の主表面の｛１１−２０｝面に対するオフ角が４３．７°を超える比較例４においては、必要厚みが３４ｍｍ以上となり、量産プロセスを考慮すると現実的ではない。これに対し、下地基板の主表面の｛１１−２０｝に対するオフ角が４．８°以上４３．７°以下である実施例１〜６においては、成長面に（１１−２０）面が出現しないため多結晶領域の発生数が抑制されているとともに、ａ面成長部比率も小さくなるため、必要直径も小さくなるだけでなく、必要厚みも抑制されている。以上の結果から、主表面がａ面であるＧａＮ基板を製造する（切り出す）場合、下地基板の主表面の｛１１−２０｝に対するオフ角は４．８°以上４３．７°以下とすることが好ましいことが確認された。
【００６０】
なお、上記実施の形態および実施例においては、窒化物半導体基板としてＧａＮ基板を例にその製造方法について説明したが、本発明の製造方法により製造可能な窒化物半導体基板はこれに限られず、たとえばＡｌＧａＮ基板、ＩｎＧａＮ基板などを製造することができる。また、本願において、｛１−１００｝面および｛１１−２０｝面とは、それぞれ（１−１００）面および（１１−２０）面と等価な全ての面を包括的に表しており、たとえば｛１−１００｝面は、ｍ面である（１−１００）面、（１０−１０）面、（０１−１０）面、（−１１００）面、（−１０１０）面および（０−１１０）面を含んでいる。
【００６１】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の窒化物半導体基板の製造方法は、生産効率の向上が求められる非極性面を主表面とする窒化物半導体基板の製造方法に、特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【００６３】
１  ＧａＮ結晶、１１  成長面、１２  下地基板、１２Ａ  主表面、１３  エピタキシャル成長層、１３Ａ  第１成長面、１３Ｂ  第２成長面、１３Ｃ  第１成長領域、１９  スライス面、２０  ＧａＮ基板、２０Ａ  主表面。
【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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