(57)【要約】      （修正有）【課題】大型で反りが少なく結晶性のよいＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法を提供する。【解決手段】ＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法は、下地基板１０を準備する工程と、下地基板１０を複数の下地チップ基板１０ｃに分割する工程と、複数の下地チップ基板１０ｃをその主面１０ｍが互いに平行に、かつその側面１０ｓが互いに隣接するように配置する工程と、複数の下地チップ基板１０ｃの主面１０ｍ側にＩＩＩ族窒化物結晶２０を成長させる工程とを含む。【選択図】図１
2008169075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地基板を準備する工程と、前記下地基板を複数の下地チップ基板に分割する工程と、複数の前記下地チップ基板をその主面が互いに平行に、かつその側面が互いに隣接するように配置する工程と、複数の前記下地チップ基板の主面側にＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる工程とを含むＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項２】
前記下地基板は、サファイア基板、ＧａＡｓ基板、Ｓｉ基板およびＳｉＣ基板からなる群から選ばれる１種類の基板である請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項３】
前記下地基板は、サファイア基板、Ｓｉ基板およびＳｉＣ基板からなる群から選ばれる１種類の元基板の主面上にＩＩＩ族窒化物結晶層が形成されているＩＩＩ族窒化物結晶層付下地基板である請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項４】
前記下地チップ基板の主面の形状は、任意に特定される平面を前記下地チップ基板により隙間なく敷き詰めることができる形状である請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項５】
前記下地チップ基板の主面の形状は、三角形、四角形および六角形のいずれかである請求項４に記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項６】
前記下地チップ基板の主面の形状は、すべての内角が６０°である三角形である請求項４に記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項７】
前記下地チップ基板の主面の形状は、すべての内角が９０°である四角形である請求項４に記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項８】
前記下地チップ基板の主面の形状は、内角が６０°または１２０°である四角形である請求項４に記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項９】
前記下地チップ基板の主面の形状は、すべての内角が１２０°である六角形である請求項４に記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項１０】
前記下地チップ基板の主面の各辺の長さが０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下である請求項４から請求項９までのいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項１１】
複数の前記下地チップ基板の主面側にＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる工程は、前記主面上にＩＩＩ族窒化物バッファ層を形成する工程と、前記ＩＩＩ族窒化物バッファ層上に前記ＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる工程とを含む請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大型で反りが少なく結晶性のよいＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光デバイス、電子デバイス、半導体センサなどの半導体デバイスに好適に用いられるＩＩＩ族窒化物結晶は、製造される半導体デバイスの不良を低減し、そのコストを下げる観点から、大型で反りが少なく結晶性のよいものが求められている。
【０００３】
しかし、自然界にはＩＩＩ族窒化物のバルク結晶が存在しないため、下地基板としてＩＩＩ族窒化物結晶以外の異種基板を用いて、この異種基板上に、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長）法、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相堆積）法、昇華法などの気相法などによりＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる。
【０００４】
たとえば、特開２０００−３４９３３８号公報（以下、特許文献１という）には、異種基板上に反りや割れを生じさせずに厚い窒化物（ＧａＮ）結晶膜を成長させる方法が開示されている。
【０００５】
しかし、特許文献１に開示されている方法では、下地基板の主面の面積を大きくすると、ＩＩＩ族窒化物結晶と下地基板との間の結晶格子の不整合により、ＩＩＩ族窒化物結晶内部の歪みが大きくなり、反りや割れが生じるため、大型の結晶を成長させることが困難であるという問題点があった。
【特許文献１】特開２０００−３４９３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決し、大型で反りが少なく結晶性のよいＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法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】
【０００７】
本発明は、下地基板を準備する工程と、下地基板を複数の下地チップ基板に分割する工程と、複数の下地チップ基板をその主面が互いに平行に、かつその側面が互いに隣接するように配置する工程と、複数の下地チップ基板の主面側にＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる工程とを含むＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法である。
【０００８】
本発明にかかるＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法において、下地基板を、サファイア基板、ＧａＡｓ基板、Ｓｉ基板およびＳｉＣ基板からなる群から選ばれる１種類の基板とすることができる。また、下地基板を、サファイア基板、Ｓｉ基板およびＳｉＣ基板からなる群から選ばれる１種類の元基板の主面上にＩＩＩ族窒化物結晶層が形成されているＩＩＩ族窒化物結晶層付下地基板とすることができる。
【０００９】
また、本発明にかかるＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法において、下地チップ基板の主面の形状は、任意に特定される平面を下地チップ基板により隙間なく敷き詰めることができる形状とすることができる。ここで、下地チップ基板の主面の形状は、三角形、四角形および六角形のいずれかとすることができる。また、下地チップ基板の主面の形状は、すべての内角が６０°である三角形、すべての内角が９０°である四角形、内角が６０°または１２０°である四角形、またはすべての内角が１２０°の六角形とすることができる。
【００１０】
また、本発明にかかるＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法において、複数の下地基板の主面側にＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる工程は、主面上にＩＩＩ族窒化物バッファ層を形成する工程と、ＩＩＩ族窒化物バッファ層上にＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる工程とを含むことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、大型で反りが少なく結晶性のよいＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明にかかるＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法の一実施形態は、図１を参照して、下地基板１０を準備する工程（図１（ａ））と、下地基板１０を複数の下地チップ基板１０ｃに分割する工程（図１（ｂ））と、複数の下地チップ基板１０ｃをその主面１０ｍが互いに平行に、かつその側面１０ｓが互いに隣接するように配置する工程（図１（ｃ））と、複数の下地チップ基板１０ｃの主面１０ｍ側にＩＩＩ族窒化物結晶２０を成長させる工程（図１（ｄ））とを含む。
【００１３】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法においては、下地基板１０が複数の下地チップ基板１０ｃに分割されているため、複数の下地チップ基板１０ｃの主面１０ｍ側にＩＩＩ族窒化物結晶２０を成長させると、ＩＩＩ族窒化物結晶２０と下地チップ基板１０ｃとの結晶格子の不整合により生じる結晶歪みが、互いに接触している各下地チップ基板１０ｃの側面１０ｓで緩和され、大型で反りが少なく結晶性が高いＩＩＩ族窒化物結晶２０を成長させることができる。
【００１４】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法について、図面を参照して、以下に具体的に説明する。
【００１５】
まず、図１（ａ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物結晶を成長させるための下地基板１０を準備する（下地基板の準備工程）。ここで、下地基板１０は、ＩＩＩ族窒化物結晶を成長させることができる基板であれば、特に制限はなく、成長させるＩＩＩ族窒化物結晶と化学組成が同じ同種基板であっても、成長させるＩＩＩ族窒化物結晶と化学組成が異なる異種基板であってもよいが、自然界にはＩＩＩ族窒化物結晶が存在しないため、異種基板が用いられる。
【００１６】
下地基板１０として異種基板を用いる場合は、成長させるＩＩＩ族窒化物結晶との結晶格子の整合性が高い観点から、下地基板１０は、サファイア基板、ＧａＡｓ基板、Ｓｉ基板およびＳｉＣ基板からなる群から選ばれる１種類の基板であることが好ましい。また、成長させるＩＩＩ族窒化物結晶との結晶格子の整合性をさらに高める観点から、図２を参照して、下地基板１０は、サファイア基板、Ｓｉ基板およびＳｉＣ基板からなる群から選ばれる１種類の元基板１０ｂの主面１０ｎ上にＩＩＩ族窒化物結晶層１０ｅが形成されているＩＩＩ族窒化物結晶層付下地基板であることが好ましい。ここで、ＩＩＩ族窒化物結晶層１０ｅは、成長させるＩＩＩ族窒化物結晶と化学組成が同じであることがより好ましい。
【００１７】
次に、図１（ｂ）を参照して、下地基板１０を複数の下地チップ基板１０ｃに分割する（下地基板のチップ分割工程）。ここで、下地基板１０のチップ分割方法には、特に制限はなく、劈開、切断などの方法がある。
【００１８】
また、図１および図３〜図７を参照して、下地基板１０を分割して得られる下地チップ基板１０ｃの主面１０ｍの形状は、特に制限はないが、下地チップ基板１０ｃをその主面が平行にかつその側面が互いに隣接するように配置する観点から、任意に特定される平面を下地チップ基板１０ｃにより隙間なく敷き詰めることができる形状であることが好ましい。また、任意に特定される平面を隙間なく敷き詰める観点から、下地チップ基板１０ｃの主面の形状は、三角形、四角形および六角形のいずれかであることが好ましい。
【００１９】
また、図３を参照して、六方晶系であるＩＩＩ族窒化物結晶の結晶歪みを均一に除去する観点から、下地チップ基板１０ｃの主面の形状は、すべての内角αが６０°である三角形、すなわち正三角形であることが好ましい。
【００２０】
また、図４を参照して、下地チップ基板１０ｃの作製が容易な観点から、下地チップ基板１０ｃの主面の形状は、すべての内角γが９０°である四角形が好ましい。ここで、かかる四角形において、隣り合う二辺Ｌ1およびＬ2が等しい（Ｌ1＝Ｌ2）場合は正方形となり、異なる（Ｌ1≠Ｌ2）場合は長方形となる。
【００２１】
また、図５および図６を参照して、六方晶系であるＩＩＩ族窒化物結晶の結晶歪みを均一に除去する観点から、下地チップ基板１０ｃの主面の形状は、内角が６０°または１２０°（内角α＝６０°、内角β＝１２０°）である四角形、すなわち平行四辺形（図５）または台形（図６）であることが好ましい。ここで、図５の平行四辺形において、隣り合う二辺Ｌ1およびＬ2が等しい（Ｌ1＝Ｌ2）場合は菱形となる。
【００２２】
また、図７を参照して、六方晶系であるＩＩＩ族窒化物結晶の結晶歪みを均一に除去する観点から、下地チップ基板１０ｃの主面の形状は、すべての内角βが１２０°である六角形が好ましい。ここで、かかる六角形において、隣り合う三辺Ｌ1、Ｌ2およびＬ3が等しい（Ｌ1＝Ｌ2＝Ｌ3）場合は正六角形となる。
【００２３】
また、図１および図３〜図７を参照して、下地チップ基板１０ｃの主面１０ｍの各辺の長さＬ1、Ｌ2およびＬ3は、特に制限はないが、いずれも０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましい。各辺のいずれかの長さＬ1、Ｌ2またはＬ3が２０ｍｍより大きいとＩＩＩ族窒化物結晶２０の結晶歪みの除去効果が低減し、０．１ｍｍより小さいと下地基板１０のチップ分割および分割された下地チップ基板１０ｃの配置の工程が煩雑となる。かかる観点から、下地チップ基板１０ｃの主面１０ｍの各辺の長さＬ1、Ｌ2およびＬ3は、０．２ｍｍ以上１０ｍｍ以下がより好ましく、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下がさらに好ましい。
【００２４】
次に、図１（ｃ）を参照して、複数の下地チップ基板１０ｃを、その主面１０ｍが互いに平行に、かつその側面１０ｓが互いに隣接するように配置する（下地チップ基板の配置工程）。複数の下地チップ基板１０ｃが、その主面１０ｍが互いに平行に、かつその側面１０ｓが互いに隣接するように配置されることにより、複数の下地チップ基板１０ｃの主面１０ｍ側に均一なＩＩＩ族窒化物結晶を成長させることが可能となる。
【００２５】
次に、図１（ｄ）を参照して、複数の下地チップ基板１０ｃの主面１０ｍ側にＩＩＩ族窒化物結晶２０を成長させる（ＩＩＩ族窒化物結晶の成長工程）。その主面１０ｍが互いに平行に、かつその側面１０ｓが互いに隣接するように配置された複数の下地チップ基板１０ｃの主面１０ｍ側にＩＩＩ族窒化物結晶２０を成長させると、ＩＩＩ族窒化物結晶２０と下地チップ基板１０ｃとの結晶格子の不整合により生じる結晶歪みが、互いに接触している各下地チップ基板１０ｃの側面１０ｓで緩和され、大型で反りが少なく結晶性が高いＩＩＩ族窒化物結晶２０を成長させることができる。ここで、ＩＩＩ族窒化物結晶２０を成長させる方法には、特に制限はないが、ＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる方法として確立されており、再現性の高い結晶成長が得られやすい観点から、ＨＶＰＥ法、ＭＯＣＶＤ法、昇華法などの気相法が好ましく用いられる。
【００２６】
また、図１を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法において、複数の下地チップ基板１０ｃの主面１０ｍ側にＩＩＩ族窒化物結晶２０を成長させるとは、下地チップ基板１０ｃの主面１０ｍ上に直接ＩＩＩ族窒化物結晶２０を成長させることの他に、下地チップ基板１０ｃの主面１０ｍ上にＩＩＩ族窒化物バッファ層２１を介在させてＩＩＩ族窒化物結晶２０を成長させることが含まれる。
【００２７】
ここで、複数の下地チップ基板１０ｃの主面１０ｍ側にＩＩＩ族窒化物結晶２０を成長させる工程は、主面１０ｍ上にＩＩＩ族窒化物バッファ層２１を形成する工程と、ＩＩＩ族窒化物バッファ層２１上にＩＩＩ族窒化物結晶２０を成長させる工程とを含むことが好ましい。下地チップ基板１０ｃとＩＩＩ族窒化物結晶２０との間にＩＩＩ族窒化物バッファ層２１を介在させることにより、下地チップ基板１０ｃとＩＩＩ族窒化物結晶２０との間の結晶格子の不整合を緩和して、ＩＩＩ族窒化物結晶２０の結晶歪みをさらに低減してその結晶性をさらに高めることができる。特に、下地チップ基板１０ｃが異種基板である場合は、下地チップ基板１０ｃとＩＩＩ族窒化物結晶２０との間にＩＩＩ族窒化物バッファ層２１を介在させることが好ましい。
【実施例】
【００２８】
（実施例１）
１．下地基板の準備
図１（ａ）を参照して、下地基板１０として、主面１０ｍが（１１１）Ａ面であり直径２インチ（５０．８ｍｍ）で厚さが０．５ｍｍのＧａＡｓ基板を準備した。次いで、図８を参照して、この下地基板１０の主面１０ｍ上に、スパッタ法により、マスク層１１として厚さ１００ｎｍのＳｉＯ2層を形成した。次いで、フォトリソグラフィ法およびエッチングにより、図８（ａ）および（ｂ）に示す千鳥格子状に直径Ｄが２μｍのドットパターンの複数の窓１１ｗを形成する。各窓１１ｗの短ピッチＰ1は４μｍ、長ピッチＰ2は６．９μｍとした。ここで、各窓１１ｗは、ＧａＡｓ基板（下地基板１０）が露出している。
【００２９】
２．下地基板のチップ分割
次に、図１（ｂ）を参照して、複数の窓１１ｗを有するマスク層１１が形成された下地基板１０を、その主面１０ｍが各辺１ｍｍの正三角形となるように、劈開によりチップ分割して、複数の下地チップ基板１０ｃを得た。
【００３０】
３．下地チップ基板の配置
次に、図１（ｃ）を参照して、複数の下地チップ基板１０ｃをその主面１０ｍが互いに平行に、かつ、その側面１０ｓが互いに隣接するようにして、もとの下地基板１０の形状に配置した。
【００３１】
４．ＩＩＩ族窒化物結晶の成長
次に、図１（ｄ）を参照して、ＨＶＰＥ法により、複数の下地チップ基板１０ｃの主面１０ｍ上に、５００℃の条件で厚さ８０ｎｍのＧａＮバッファ層（ＩＩＩ族窒化物バッファ層２１）を成長させた。次いで、ＨＶＰＥ法により、ＧａＮバッファ層上に、９５０℃の条件で厚さ６０μｍおよび１０５０℃の条件で厚さ３ｍｍのＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶２０）を成長させた。
【００３２】
５．ＩＩＩ族窒化物結晶の物性評価
次に、ＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶２０）からＧａＡｓ基板（下地基板１０）を王水によるエッチングにより除去して、ＧａＮ結晶２０を取り出した。次いで、このＧａＮ結晶２０（ＩＩＩ族窒化物結晶２０）のＧａＡｓ基板が除去された側の主面（裏面２０ｎという、以下同じ）の反りを、接触式のダイヤルゲージで裏面２０ｎの面内の凹凸分布を計測し、その凹凸曲線により測定した曲率半径で評価した。曲率半径が小さいほど反りが大きく、曲率半径が大きいほど反りが小さいことを示す。得られたＧａＮ結晶の裏面２０ｎの曲率半径は１０ｍより大きく、その反りは非常に小さかった。
【００３３】
また、得られたＧａＮ結晶の結晶性を、線源をＣｕのＫα1とするＸ線を用いてＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶２０）の（０００４）面における回折ピークの半値幅で評価した。半値幅が小さいほど結晶性が高いことを示し、半値幅が大きいほど結晶性が低いことを示す。得られたＧａＮ結晶のＸ線回折ピークの半値幅は８０ａｒｃｓｅｃと非常に小さく、その結晶性は非常に高かった。結果を表１にまとめた。
【００３４】
また、結晶の曲率半径は、結晶面内のＸ線回折ピーク位置の変化でも知ることができる。この方法は下地基板としてＩＩＩ族窒化物結晶との分離が困難なサファイア基板などを用いた場合に有用である。
【００３５】
（実施例２）
下地チップ基板１０ｃの主面１０ｍが各辺５ｍｍの正三角形となるようにしたこと以外は、実施例１と同様にして、下地基板１０を準備し、下地基板１０をチップに分割し、下地チップ基板１０ｃを配置し、下地チップ基板１０ｃの主面１０ｍ側にＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶２０）を成長させた。得られたＧａＮ結晶は、その裏面の曲率半径が５ｍと大きいことからその反りは小さく、そのＸ線回折ピークの半値幅が１１０ａｒｃｓｅｃと小さいことからその結晶性は高かった。結果を表１にまとめた。
【００３６】
（実施例３）
下地チップ基板１０ｃの主面１０ｍが各辺７ｍｍの正三角形となるようにしたこと以外は、実施例１と同様にして、下地基板１０を準備し、下地基板１０をチップに分割し、下地チップ基板１０ｃを配置し、下地チップ基板１０ｃの主面１０ｍ側にＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶２０）を成長させた。得られたＧａＮ結晶は、その裏面の曲率半径が３．４ｍと大きいことからその反りは小さく、そのＸ線回折ピークの半値幅が１５０ａｒｃｓｅｃと小さいことからその結晶性は高かった。結果を表１にまとめた。
【００３７】
（実施例４）
下地チップ基板１０ｃの主面１０ｍが各辺２０ｍｍの正三角形となるようにしたこと以外は、実施例１と同様にして、下地基板１０を準備し、下地基板１０をチップに分割し、下地チップ基板１０ｃを配置し、下地チップ基板１０ｃの主面１０ｍ側にＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶２０）を成長させた。
得られたＧａＮ結晶は、その裏面の曲率半径が３ｍと大きいことからその反りは小さく、そのＸ線回折ピークの半値幅は２２０ａｒｃｓｅｃであった。下地基板の分割を行わない場合と比較して、Ｘ線回折ピークの半値幅に差はないが、反りが小さいのは基板分離の効果である。結果を表１にまとめた。
【００３８】
（比較例１）
実施例１と同様の下地基板を準備し、下地基板の分割を行なうことなく下地基板１０の主面１０ｍ側に実施例１と同様にしてＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶２０）を成長させた。
得られたＧａＮ結晶は、その裏面の曲率半径が２ｍと小さいことからその反りは大きく、そのＸ線回折ピークの半値幅は２２０ａｒｃｓｅｃであった。
【００３９】
（実施例５）
下地チップ基板１０ｃの主面１０ｍが、各辺が５ｍｍで内角が６０°または１２０°の菱形となるようにしたこと以外は、実施例１と同様にして、下地基板１０を準備し、下地基板１０をチップに分割し、下地チップ基板１０ｃを配置し、下地チップ基板１０ｃの主面１０ｍ側にＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶２０）を成長させた。得られたＧａＮ結晶は、その裏面の曲率半径が３．５ｍと大きいことからその反りは小さく、そのＸ線回折ピークの半値幅が１４０ａｒｃｓｅｃと小さいことからその結晶性は高かった。結果を表１にまとめた。
【００４０】
（実施例６）
下地チップ基板１０ｃの主面１０ｍが各辺５ｍｍの正六角形となるようにしたこと以外は、実施例１と同様にして、下地基板１０を準備し、下地基板１０をチップに分割し、下地チップ基板１０ｃを配置し、下地チップ基板１０ｃの主面１０ｍ側にＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶２０）を成長させた。
得られたＧａＮ結晶は、その裏面の曲率半径が３ｍと大きいことからその反りは小さく、そのＸ線回折ピークの半値幅は２２０ａｒｃｓｅｃであった。下地基板の分割を行わない場合と比較して、Ｘ線回折ピークの半値幅に差はないが、反りが小さいのは基板分離の効果である。結果を表１にまとめた。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
表１において、比較例１と実施例１〜４との対比から明らかなように、下地基板（ＧａＡｓ基板）を複数の下地チップ基板に分割し、その主面が互いに平行に、かつその側面が互いに隣接するように配置された複数の下地チップ基板上にＩＩＩ族窒化物結晶（ＧａＮ結晶）を成長させることにより、裏面の反りが小さく（曲率半径が大きく）、結晶性の高い（Ｘ線回折ピークの半値幅が下地基板を分割しない場合と比較して同等か小さい）大型の結晶が得られた。また、実施例１〜６の対比から明らかなように、下地チップ基板の主面の形状が、正三角形、菱形、正六角形のいずれの場合であっても、裏面の反りが小さく結晶性が高い大型のＩＩＩ族窒化物結晶が得られた。特に、実施例１〜４の対比から明らかなように、下地チップ基板の主面の各辺が小さいほど、ＩＩＩ族窒化物結晶の裏面の反りが小さくなり、その結晶性が高くなった。
【００４３】
（実施例７）
１．下地基板の準備
図１（ａ）を参照して、下地基板１０として、主面１０ｍが（０００１）面であり直径２インチ（５０．８ｍｍ）で厚さが０．３ｍｍのサファイア基板を準備した。
【００４４】
２．下地基板のチップ分割
次に、図１（ｂ）を参照して、下地基板１０を、その主面１０ｍが各辺５ｍｍの正四角形となるように、切断によりチップ分割して、複数の下地チップ基板１０ｃを得た。
【００４５】
３．下地チップ基板の配置
次に、図１（ｃ）を参照して、複数の下地チップ基板１０ｃをその主面１０ｍが互いに平行に、かつ、その側面１０ｓが互いに隣接するようにして、もとの下地基板１０の形状に配置した。
【００４６】
４．ＩＩＩ族窒化物結晶の成長
次に、図１（ｄ）を参照して、ＨＶＰＥ法により、複数の下地チップ基板１０ｃの主面１０ｍ上に、５００℃の条件で厚さ２０ｎｍのＧａＮバッファ層（ＩＩＩ族窒化物バッファ層２１）を成長させた。次いで、ＨＶＰＥ法により、ＧａＮバッファ層上に、１０５０℃の条件で厚さ３ｍｍのＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶２０）を成長させた。
【００４７】
５．ＩＩＩ族結晶の物性評価
得られたＧａＮ結晶の曲率半径は、その結晶面内のＸ線回折ピーク位置の変化により測定したところ、２．２ｍと大きいことから、このＧａＮ結晶の反りは小さかった。また、このＧａＮ結晶のＸ線回折ピークの半値幅が９０ａｒｃｓｅｃと小さいことからその結晶性は高かった。結果を表２にまとめた。
【００４８】
（実施例８）
下地チップ基板１０ｃの主面１０ｍ上にＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶２０）を成長させる工程において、主面１０ｍ上にＧａＮバッファ層（ＩＩＩ族窒化物バッファ層２１）を成長させることなく、１０５０℃で厚さ３ｍｍのＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶２０）を成長させたこと以外は、実施例７と同様にして、ＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶２０）を成長させた。得られたＧａＮ結晶は、その曲率半径が３ｍと大きいことからその反りは小さく、そのＸ線回折ピークの半値幅が２２０ａｒｃｓｅｃと小さいことからその結晶性は高かった。結果を表２にまとめた。
【００４９】
（比較例２）
実施例８と同様の下地基板を準備し、下地基板の分割を行なうことなく下地基板１０の主面１０ｍ上に実施例８と同様にしてＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶２０）を成長させた。
得られたＧａＮ結晶は、その曲率半径が１ｍと小さいことからその反りは大きく、そのＸ線回折ピークの半値幅が２５０ａｒｃｓｅｃと大きいことからその結晶性は低かった。結果を表２にまとめた。
【００５０】
（実施例９）
下地基板１０として、主面１０ｎが（０００１）面であり直径２インチ（５０．８ｍｍ）で厚さが０．３ｍｍのサファイア基板（元基板１０ｂ）の主面１０ｂｍ上に、ＭＯＣＶＤ法により、５００℃の条件で厚さ２０ｎｍ、次いで１１００℃の条件で厚さ２μｍに成長されたＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物結晶層１０ｅ）が形成されているＩＩＩ族窒化物結晶層付下地基板を用いたこと以外は、実施例８と同様にして、ＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶２０）を成長させた。
得られたＧａＮ結晶は、その曲率半径が５ｍと大きいことからその反りは小さく、そのＸ線回折ピークの半値幅が１５０ａｒｃｓｅｃと小さいことからその結晶性は高かった。結果を表２にまとめた。
【００５１】
（比較例３）
実施例９と同様の下地基板を準備し、下地基板の分割を行なうことなく下地基板１０の主面１０ｍ上に実施例９と同様にしてＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶２０）を成長させた。
得られたＧａＮ結晶は、その曲率半径が０．５ｍと小さいことからその反りは大きく、そのＸ線回折ピークの半値幅が９０ａｒｃｓｅｃと小さいことからその結晶性は高かった。この場合、結晶性は高いが、反りが大きすぎてデバイス作製には不具合を生じてしまう。結果を表２にまとめた。
【００５２】
【表２】
2008169075.tif 000004
【００５３】
表２において、実施例７と実施例８との対比から明らかなように、ＩＩＩ族窒化物結晶（ＧａＮ結晶）の成長の際に、ＩＩＩ族窒化物バッファ層を形成することにより、ＩＩＩ族窒化物結晶の結晶性が高くなったが、結晶の反りが大きくなった。また、実施例７と実施例９との対比から明らかなように、下地基板として元基板（サファイア基板）上にＩＩＩ族窒化物結晶層（ＧａＮ結晶層）が形成されたＩＩＩ族窒化物結晶層付下地基板を用いることにより、裏面の反りが低減したが、結晶性は少し低下した。
【００５４】
（実施例１０）
１．下地基板の準備
図１（ａ）を参照して、下地基板１０として、主面１０ｍが（０００１）面であり直径２インチ（５０．８ｍｍ）で厚さが０．３ｍｍの６Ｈ−ＳｉＣ基板を準備した。
【００５５】
２．下地基板のチップ分割
次に、図１（ｂ）を参照して、下地基板１０を、その主面１０ｍが各辺５ｍｍの正四角形となるように、切断によりチップ分割して、複数の下地チップ基板１０ｃを得た。
【００５６】
３．下地チップ基板の配置
次に、図１（ｃ）を参照して、複数の下地チップ基板１０ｃをその主面１０ｍが互いに平行に、かつ、その側面１０ｓが互いに隣接するようにして、もとの下地基板１０の形状に配置した。
【００５７】
４．ＩＩＩ族窒化物結晶の成長
次に、図１（ｄ）を参照して、昇華法により、複数の下地チップ基板１０ｃの主面１０ｍ上に、厚さ１ｍｍのＡｌＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶２０）を成長させた。
【００５８】
５．ＩＩＩ族結晶の物性評価
得られたＡｌＮ結晶は、その曲率半径が８ｍと大きいことからその反りは小さく、そのＸ線回折ピークの半値幅が３０ａｒｃｓｅｃと小さいことからその結晶性は高かった。結果を表３にまとめた。
【００５９】
（実施例１１）
下地基板１０として、主面１０ｎが（０００１）面であり直径２インチ（５０．８ｍｍ）で厚さが０．３ｍｍの６Ｈ−ＳｉＣ基板（元基板１０ｂ）の主面１０ｂｍ上に、ＭＯＣＶＤ法により、５００℃の条件で厚さ２０ｎｍ、次いで１１００℃の条件で厚さ２μｍに成長されたＡｌＮ層（ＩＩＩ族窒化物結晶層１０ｅ）が形成されているＩＩＩ族窒化物結晶層付下地基板を用いたこと以外は、実施例１０と同様にして、ＡｌＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶２０）を成長させた。得られたＡｌＮ結晶は、その裏面の曲率半径が２ｍと大きいことからその反りは小さく、そのＸ線回折ピークの半値幅が１２０ａｒｃｓｅｃと小さいことからその結晶性は高かった。結果を表３にまとめた。
【００６０】
（比較例４）
実施例１０と同様の下地基板を準備し、下地基板の分割を行なうことなく下地基板１０の主面１０ｍ上に実施例１０と同様にしてＡｌＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶２０）を成長させた。得られたＡｌＮ結晶は、その裏面の曲率半径が０．５ｍと小さいことからその反りは大きく、そのＸ線回折ピークの半値幅が８０ａｒｃｓｅｃと小さいことからその結晶性は高かった。この場合、結晶性は高いが、反りが大きすぎてデバイス作製には不具合を生じてしまう。結果を表３にまとめた。
【００６１】
（実施例１２）
下地基板１０として、主面１０ｍが（１１１）面であり直径２インチ（５０．８ｍｍ）で厚さが０．３ｍｍのＳｉ基板を用いたこと以外は、実施例１０と同様にしてＡｌＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶２０）を成長させた。得られたＡｌＮ結晶は、その裏面の曲率半径が５ｍと大きいことからその反りは小さく、そのＸ線回折ピークの半値幅が１２０ａｒｃｓｅｃと小さいことからその結晶性は高かった。結果を表３にまとめた。
【００６２】
（実施例１３）
下地基板１０として、主面１０ｎが（１１１）面であり直径２インチ（５０．８ｍｍ）で厚さが０．３ｍｍのＳｉ基板（元基板１０ｂ）の主面１０ｂｍ上に、ＭＯＣＶＤ法により、５００℃の条件で厚さ２０ｎｍ、次いで１１００℃の条件で厚さ２μｍに成長されたＡｌＮ層（ＩＩＩ族窒化物結晶層１０ｅ）が形成されているＩＩＩ族窒化物結晶層付下地基板を用いたこと以外は、実施例１２と同様にして、ＡｌＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶２０）を成長させた。得られたＡｌＮ結晶は、その裏面の曲率半径が３ｍと大きいことからその反りは小さく、そのＸ線回折ピークの半値幅が９０ａｒｃｓｅｃと小さいことからその結晶性は高かった。結果を表３にまとめた。
【００６３】
（比較例５）
実施例１０と同様の下地基板を準備し、下地基板の分割を行なうことなく下地基板１０の主面１０ｍ上に実施例１０と同様にしてＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶２０）を成長させた。得られたＡｌＮ結晶は、その裏面の曲率半径が０．６ｍと小さいことからその反りは大きく、そのＸ線回折ピークの半値幅が１２０ａｒｃｓｅｃと小さいことからその結晶性は高かった。この場合、結晶性は高いが、反りが大きすぎてデバイス作製には不具合を生じてしまう。結果を表３にまとめた。
【００６４】
【表３】
2008169075.tif 000005
【００６５】
表３において、実施例１０、１１および比較例４の対比から明らかなように、複数の下地チップ基板上にＩＩＩ族窒化物結晶（ＡｌＮ結晶）を成長させることにより、また、下地基板として元基板（６Ｈ−ＳｉＣ基板）上にＩＩＩ族窒化物結晶層（ＡｌＮ結晶層）が形成されたＩＩＩ族窒化物結晶層付下地基板を用いることにより、ＩＩＩ族窒化物結晶の反りが低減し、その結晶性が高まった。
【００６６】
また、実施例１２、１３および比較例５の対比から明らかなように、複数の下地チップ基板上にＩＩＩ族窒化物結晶（ＡｌＮ結晶）を成長させることにより、また、下地基板として元基板（Ｓｉ基板）上にＩＩＩ族窒化物結晶層（ＡｌＮ結晶層）が形成されたＩＩＩ族窒化物結晶層付下地基板を用いることにより、ＩＩＩ族窒化物結晶の反りが低減し、その結晶性が高まった。
【００６７】
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】
【００６８】
本発明にかかる製造方法により製造されるＩＩＩ族窒化物結晶は、発光デバイス（発光ダイオード、レーザダイオードなど）、電子デバイス（整流器、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタまたはＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor；高電子移動度トランジスタ）など）、半導体センサ（温度センサ、圧力センサ、放射センサまたは可視−紫外光検出器など）、ＳＡＷデバイス（Surface Acoustic Wave Device；表面弾性波素子）、加速度センサ、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）部品、圧電振動子、共振器または圧電アクチュエータなどに利用される。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明にかかるＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法の一実施形態を示す概略断面図である。ここで、（ａ）は下地基板の準備工程を示し、（ｂ）は下地基板のチップ分割工程を示し、（ｃ）は下地チップ基板の配置工程を示し、（ｄ）はＩＩＩ族窒化物結晶の成長工程を示す。
【図２】本発明にかかるＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法で用いられるＩＩＩ族窒化物結晶層付下地基板の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明にかかるＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法で用いられる配置された下地チップ基板の一例を示す概略平面図である。
【図４】本発明にかかるＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法で用いられる配置された下地チップ基板の他の例を示す概略平面図である。
【図５】本発明にかかるＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法で用いられる配置された下地チップ基板のさらに他の例を示す概略平面図である。
【図６】本発明にかかるＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法で用いられる配置された下地チップ基板のさらに他の例を示す概略平面図である。
【図７】本発明にかかるＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法で用いられる配置された下地チップ基板のさらに他の例を示す概略平面図である。
【図８】本発明にかかるＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法で用いられる下地基板の一例を示す概略図である。ここで、（ａ）は概略平面図を示し、（ｂ）はＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢにおける概略断面図を示す。
【符号の説明】
【００７０】
１０  下地基板、１０ｂ  元基板、１０ｃ  下地チップ基板、１０ｅ  ＩＩＩ族窒化物結晶層、１０ｂｍ，１０ｍ，２０ｍ  主面、１０ｓ  側面、１１  マスク層、１１ｗ  窓、２０  ＩＩＩ族窒化物結晶、２０ｎ  裏面、２１  ＩＩＩ族窒化物バッファ層。
【図１】
2008169075.tif 000006
【図２】
2008169075.tif 000007
【図３】
2008169075.tif 000008
【図４】
2008169075.tif 000009
【図５】
2008169075.tif 000010
【図６】
2008169075.tif 000011
【図７】
2008169075.tif 000012
【図８】
2008169075.tif 000013