(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円状の主面を有するヒ化ガリウム単結晶基板であって、
前記ヒ化ガリウム単結晶基板は、前記主面の直径をＤと表し、かつ前記ヒ化ガリウム単結晶基板を５００℃の溶融水酸化カリウムに１０分間浸漬することにより前記主面に形成されるエッチピットの個数を測定した場合、
前記主面の中心を中心とした０．２Ｄの長さの直径を有する第１円領域における前記エッチピットの個数Ｃ1が０以上１０以下であり、
前記ヒ化ガリウム単結晶基板は、前記Ｄが７５ｍｍ以上２０５ｍｍ以下である、ヒ化ガリウム単結晶基板。
【請求項２】
前記ヒ化ガリウム単結晶基板は、前記第１円領域における前記エッチピットの個数Ｃ1が０以上５以下である、請求項１に記載のヒ化ガリウム単結晶基板。
【請求項３】
前記ヒ化ガリウム単結晶基板は、前記主面の中心を中心とした０．５Ｄの長さの直径を有する第２円領域における前記エッチピットの個数Ｃ2と、前記第１円領域における前記エッチピットの個数Ｃ1との差Ｃ2−Ｃ1が０以上５以下となる、請求項１または請求項２に記載のヒ化ガリウム単結晶基板。
【請求項４】
前記ヒ化ガリウム単結晶基板は、前記主面１ｃｍ2あたりの前記エッチピットの個数を表すエッチピット密度が、０以上１０００以下である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のヒ化ガリウム単結晶基板。
【請求項５】
前記ヒ化ガリウム単結晶基板は、前記主面が｛１００｝面である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のヒ化ガリウム単結晶基板。
【請求項６】
前記ヒ化ガリウム単結晶基板は、前記主面が｛１００｝面から０°より大きく１５°以下のオフ角を有する面である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のヒ化ガリウム単結晶基板。
【請求項７】
前記ヒ化ガリウム単結晶基板は、その導電型がｎ型である、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のヒ化ガリウム単結晶基板。
【請求項８】
前記ヒ化ガリウム単結晶基板は、ケイ素を含み、
前記ケイ素は、その原子濃度が１×１０16ｃｍ-3以上１×１０19ｃｍ-3以下である、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のヒ化ガリウム単結晶基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ヒ化ガリウム単結晶基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒ化ガリウム単結晶基板は、各種の半導体デバイスの材料として汎用されている。ヒ化ガリウム単結晶基板に対しては、デバイス特性の向上の観点から、転位密度を低減することが要請されている。特開平０６−２９８５８８号公報（特許文献１）は、縦型ボート法（以下、「ＶＢ法」とも記す）を実行可能な単結晶成長装置に、連通細管と呼ばれる部品を適用することにより、外径φ６．５ｍｍのヒ化ガリウム単結晶を完全な無転位結晶として作製したことを報告している。ここで転位密度の高低の評価は、溶融水酸化カリウムを用いてヒ化ガリウム単結晶基板の主面を腐食させることにより腐食孔であるエッチピットを形成し、このエッチピットの上記主面内の密度を測定することにより行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０６−２９８５８８号公報
【発明の概要】
【０００４】
本開示に係るヒ化ガリウム単結晶基板は、円状の主面を有するヒ化ガリウム単結晶基板であって、上記ヒ化ガリウム単結晶基板は、上記主面の直径をＤと表し、かつ上記ヒ化ガリウム単結晶基板を５００℃の溶融水酸化カリウムに１０分間浸漬することにより上記主面に形成されるエッチピットの個数を測定した場合、上記主面の中心を中心とした０．２Ｄの長さの直径を有する第１円領域における上記エッチピットの個数Ｃ1が０以上１０以下である。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は、本開示に係るヒ化ガリウム単結晶基板の主面の一例を示す平面図である。
【図２】図２は、ヒ化ガリウム単結晶基板がオフ角を有する場合について説明する断面説明図である。
【図３】図３は、本開示に係るヒ化ガリウム単結晶基板を製造するための製造工程の概略を示すフローチャートである。
【図４】図４は、本開示に係るヒ化ガリウム単結晶基板を製造する単結晶成長装置の一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
［本開示が解決しようとする課題］
上記特許文献１に開示された技術は、現実的でないことが分かっている。なぜならＶＢ法を実行可能な単結晶成長装置に上記連通細管を適用した場合、上記単結晶成長装置においてヒ化ガリウム単結晶を成長させること自体が極めて困難となるからである。したがって、上記の要請が満たされるように転位密度を十分に低減したヒ化ガリウム単結晶基板は未だ実現されておらず、その開発が切望されている。
【０００７】
上記実情に鑑み、本開示は、ヒ化ガリウム単結晶の製造過程において、種結晶とこの種結晶に接触する原料融液との界面で発生する転位を抑制することにより、転位密度が低減したヒ化ガリウム単結晶基板を提供することを目的とする。
【０００８】
［本開示の効果］
上記によれば、ヒ化ガリウム単結晶の製造過程において、種結晶とこの種結晶に接触する原料融液との界面で発生する転位を抑制することにより、転位密度が低減したヒ化ガリウム単結晶基板を提供することができる。
【０００９】
［実施形態の概要］
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ね、本開示を完成させた。具体的には、ＶＢ法を用いてヒ化ガリウム単結晶を成長させる場合において、種結晶とこの種結晶に接触する原料融液との界面における温度制御を厳密に行うことに注目した。これによりヒ化ガリウム単結晶に存在する転位のうち、上記界面において発生する転位が抑制されたヒ化ガリウム単結晶基板を想到した。さらに上述した温度制御による転位の抑制方法は、基板の大きさとは無関係に適用することができることも知見した。したがって本開示では、転位密度が低減し、かつ大型化の要請にも応えることができるヒ化ガリウム単結晶基板を達成した。
【００１０】
まず、本開示の実施形態の概要について説明する。本明細書中の結晶学的記載においては、個別方位を［］、集合方位を＜＞、個別面を（）、集合面を｛｝でそれぞれ示している。また結晶学上の指数が負であることは、通常、“−（バー）”を数字の上に付すことによって表現されるが、本明細書では数字の前に負の符号を付している。
【００１１】
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
［１］本開示の一態様に係るヒ化ガリウム単結晶基板は、円状の主面を有するヒ化ガリウム単結晶基板であって、上記ヒ化ガリウム単結晶基板は、上記主面の直径をＤと表し、かつ上記ヒ化ガリウム単結晶基板を５００℃の溶融水酸化カリウムに１０分間浸漬することにより上記主面に形成されるエッチピットの個数を測定した場合、上記主面の中心を中心とした０．２Ｄの長さの直径を有する第１円領域における上記エッチピットの個数Ｃ1が０以上１０以下である。このような特徴を備えるヒ化ガリウム単結晶基板は、転位密度を低減させることができる。
【００１２】
［２］上記ヒ化ガリウム単結晶基板は、上記第１円領域における上記エッチピットの個数Ｃ1が０以上５以下であることが好ましい。これにより、転位密度がさらに低減したヒ化ガリウム単結晶基板を提供することができる。
【００１３】
［３］上記ヒ化ガリウム単結晶基板は、上記主面の中心を中心とした０．５Ｄの長さの直径を有する第２円領域における上記エッチピットの個数Ｃ2と、上記第１円領域における上記エッチピットの個数Ｃ1との差Ｃ2−Ｃ1が０以上５以下となることが好ましい。これにより、転位密度が十分に低減したヒ化ガリウム単結晶基板を提供することができる。
【００１４】
［４］上記ヒ化ガリウム単結晶基板は、上記主面１ｃｍ2あたりの上記エッチピットの個数を表すエッチピット密度が、０以上１０００以下であることが好ましい。これにより、主面の全面にわたって転位密度が低減したヒ化ガリウム単結晶基板を提供することができる。
【００１５】
［５］上記ヒ化ガリウム単結晶基板は、上記Ｄが７５ｍｍ以上２０５ｍｍ以下であることが好ましい。後述のように本開示では、ヒ化ガリウム単結晶基板の主面の直径として７５ｍｍ以上２０５ｍｍ以下の長さを有する大型基板を適用することができる。これにより７５ｍｍ以上２０５ｍｍ以下の直径を有する大型のヒ化ガリウム単結晶基板に対し、転位密度を低減させることができる。
【００１６】
［６］上記ヒ化ガリウム単結晶基板は、上記主面が｛１００｝面であることが好ましい。これにより上記主面は、電気的特性および光学的特性に優れる面となる。もって本開示では、電気的特性および光学的特性に優れる面を主面として有するヒ化ガリウム単結晶基板において、転位密度を低減させることができる。
【００１７】
［７］上記ヒ化ガリウム単結晶基板は、上記主面が｛１００｝面から０°より大きく１５°以下のオフ角を有する面であることが好ましい。この場合も上記主面は、電気的特性および光学的特性に優れる面となる。もって本開示では、電気的特性および光学的特性に優れる面を主面として有するヒ化ガリウム単結晶基板において、転位密度を低減させることができる。
【００１８】
［８］上記ヒ化ガリウム単結晶基板は、その導電型がｎ型であることが好ましい。後述のように本開示では、ヒ化ガリウム単結晶基板に対しｎ型の導電型を効果的に付与することができる。これにより導電型がｎ型であるヒ化ガリウム単結晶基板において、転位密度を低減させることができる。
【００１９】
［９］上記ヒ化ガリウム単結晶基板は、ケイ素を含み、上記ケイ素は、その原子濃度が１×１０16ｃｍ-3以上１×１０19ｃｍ-3以下であることが好ましい。これにより、ヒ化ガリウム単結晶基板に対し、導電型がｎ型となる導電性を効果的に付与することができる。もって導電型がｎ型であるヒ化ガリウム単結晶基板において、転位密度を低減させることができる。
【００２０】
［実施形態の詳細］
以下、本開示の実施形態（以下「本実施形態」とも記す）についてさらに詳細に説明するが、本開示はこれらに限定されるものではない。以下では図面を参照しながら説明する場合があるが、本明細書および図面において同一または対応する要素に同一の符号を付すものとし、それらについて同じ説明は繰り返さない。
【００２１】
本明細書において「Ａ〜Ｂ」という形式の表記は、範囲の上限下限（すなわちＡ以上Ｂ以下）を意味し、Ａにおいて単位の記載がなく、Ｂにおいてのみ単位が記載されている場合、Ａの単位とＢの単位とは同じである。さらに、本明細書において化合物などを化学式で表す場合、原子比を特に限定しないときは従来公知のあらゆる原子比を含むものとし、必ずしも化学量論的範囲のもののみに限定されるべきではない。
【００２２】
〔ヒ化ガリウム単結晶基板〕
本実施形態に係るヒ化ガリウム単結晶基板（以下、「ＧａＡｓ単結晶基板」とも記す）は、円状の主面を有するＧａＡｓ単結晶基板である。上記ＧａＡｓ単結晶基板は、上記主面の直径をＤと表し、かつ上記ＧａＡｓ単結晶基板を５００℃の溶融水酸化カリウムに１０分間浸漬することにより上記主面に形成されるエッチピットの個数を測定した場合、上記主面の中心を中心とした０．２Ｄの長さの直径を有する第１円領域における上記エッチピットの個数Ｃ1が０以上１０以下である。
【００２３】
このような特徴を備えたＧａＡｓ単結晶基板は、ＧａＡｓ単結晶の製造過程において、種結晶とこの種結晶に接触する原料融液との界面に発生する転位に起因したエッチピットの個数が従来に比べ大幅に低減する。もって転位密度が非常に低減したＧａＡｓ単結晶基板を提供することが可能となる。上記ＧａＡｓ単結晶基板は、たとえば後述する製造方法によって得られたＧａＡｓ単結晶から、その｛１００｝面を主面として切り出すことにより得ることが好ましい。以下、本実施形態に係るＧａＡｓ単結晶基板の一態様として、オフ角を有さない｛１００｝面（以下、「｛１００｝ｊｕｓｔ面」とも記す）を主面として切り出すことにより得たＧａＡｓ単結晶基板を例示して説明する。
【００２４】
＜主面＞
本実施形態に係るＧａＡｓ単結晶基板は、上述のように円状の主面を有する。ここで本明細書において主面の形状を表す「円状」には、幾何学的な円形状が含まれるほか、図１に示すように、オリエンテーションフラット（以下、「ＯＦ」とも記す）またはインデックスフラット（以下、「ＩＦ」とも記す）の少なくともいずれかが形成されることにより、主面が幾何学的な円形状を形成しない場合の形状が含まれる。さらに上記「円状」には、ＧａＡｓ単結晶基板が切り出される前のＧａＡｓ単結晶の形状に起因し、主面が幾何学的な円形状を形成しない場合の形状も含まれる。
【００２５】
本明細書において「主面の中心」は、ＧａＡｓ単結晶基板がＯＦまたはＩＦを有すること等により主面が幾何学的な円形状を形成しない場合であっても、上記ＯＦまたはＩＦ等を考慮しないで、上記主面が円であると擬制することにより、この擬制した円の中心を意味するものとする。ＧａＡｓ単結晶基板において（１００）面を主面とした場合、ＯＦは［０−１−１］方向に設けられ、ＩＦは［０−１１］方向に設けられるのが一般的である。このＯＦとＩＦとの位置関係により、ＧａＡｓ単結晶基板を構成している単結晶の結晶方位が明らかにされる。ＯＦとＩＦとの位置関係により、基板の表裏も判別することができる。
【００２６】
さらにＧａＡｓ単結晶基板において、主面の「直径」は上述のようにＤで表される。この場合において「Ｄ」は、主面の外郭線上の点から上記主面の中心を通って再び主面の外郭線上の点に至る２点間の線分のうち、最長となる線分の距離を意味する。
【００２７】
＜エッチピットの個数＞
ＧａＡｓ単結晶基板は、上記主面の直径をＤと表し、かつ上記ＧａＡｓ単結晶基板を５００℃の溶融水酸化カリウムに１０分間浸漬することにより上記主面に形成されるエッチピットの個数を測定した場合、上記主面の中心を中心とした０．２Ｄの長さの直径を有する第１円領域における上記エッチピットの個数Ｃ1が０以上１０以下である。上記ＧａＡｓ単結晶基板は、上記第１円領域における上記エッチピットの個数Ｃ1が０以上５以下であることが好ましい。上記第１円領域におけるエッチピットの個数Ｃ1は、０であることが最も好ましい。
【００２８】
本明細書において「エッチピット」とは、ＧａＡｓ単結晶基板の表面を化学薬品で処理することにより表面に形成される腐食孔を意味する。具体的には、上述のようにＧａＡｓ単結晶基板を５００℃の溶融水酸化カリウムに１０分間浸漬した場合において、上記主面に形成される腐食孔をいう。この腐食孔は、後述する光学顕微鏡によりＧａＡｓ単結晶基板の主面を観察した場合、主面上に白点として現れる。本実施形態に係るＧａＡｓ単結晶基板では、上記腐食孔（エッチピット）の個数が、上記主面の中心を中心とした０．２Ｄの長さの直径を有する第１円領域において、０以上１０以下となる。エッチピットは、学術的には転位と同義ではないが、本技術分野において転位と等価なものとして捉えることができる。もって主面上のエッチピットの個数が低減したＧａＡｓ単結晶基板を、転位密度が低減したＧａＡｓ単結晶基板として提供することが可能となる。
【００２９】
（第１円領域）
第１円領域は、ＧａＡｓ単結晶基板の主面の中心を中心とした０．２Ｄの長さの直径を有する領域である。したがって第１円領域は、主面と同心円となる関係を有する。第１円領域は、たとえばＧａＡｓ単結晶基板の主面が１００ｍｍの直径を有する場合、上記主面の中心を中心として２０ｍｍの直径を有する円により囲まれた主面上の領域となる。
【００３０】
（エッチピットの個数の算出方法）
以下、ＧａＡｓ単結晶基板の主面に形成されるエッチピットの個数の算出方法について説明する。まず上述のように、ＧａＡｓ単結晶基板の表面を５００℃の溶融水酸化カリウムに１０分間浸漬する。浸漬する方法については従来公知の方法を用いることができる。次に上記溶融水酸化カリウム中からＧａＡｓ単結晶基板を取り出し、その主面（たとえば｛１００｝ｊｕｓｔ面）上の第１円領域を公知の光学顕微鏡（たとえば商品名：「ＥＣＬＩＰＳＥ（登録商標）ＬＶ１５０Ｎ」、株式会社ニコン製）を用いて１００倍の倍率（１視野は１ｍｍ□（スクエア）のサイズ、すなわち１ｍｍ×１ｍｍのサイズとなる）で観察することにより、１視野内のエッチピットの個数をカウントする。この場合においてエッチピットの個数は、ＧａＡｓ単結晶基板を移動させること等によって重複がないように、かつ余すところなく視野を設定することにより、第１円領域のすべてを対象として算出する。ここで１視野内に第１円領域の境界（内外）が現れる場合、当該視野に限って第１円領域の外であってもエッチピットが存在すれば、これをカウントするものとする。
【００３１】
（第２円領域）
ＧａＡｓ単結晶基板は、上記主面の中心を中心とした０．５Ｄの長さの直径を有する第２円領域における上記エッチピットの個数Ｃ2と、上記第１円領域における上記エッチピットの個数Ｃ1との差Ｃ2−Ｃ1が０以上５以下となることが好ましい。第２円領域は、ＧａＡｓ単結晶基板の主面の中心を中心とした０．５Ｄの長さの直径を有する領域である。したがって第２円領域は、主面および第１円領域と同心円となる関係を有する。第２円領域は、たとえばＧａＡｓ単結晶基板の主面が１００ｍｍの直径を有する場合、第２円領域は、上記主面の中心を中心として５０ｍｍの直径を有する円により囲まれた主面上の領域となる。
【００３２】
ここで「第２円領域におけるエッチピットの個数Ｃ2と、第１円領域におけるエッチピットの個数Ｃ1との差Ｃ2−Ｃ1」とは、換言すれば、ＧａＡｓ単結晶基板の主面の中心を中心とした０．２Ｄの長さの直径を有する円と、上記主面の中心を中心とした０．５Ｄの長さの直径を有する円とで挟まれる主面上の領域（以下、「ドーナツ状領域」とも記す）におけるエッチピットの個数を測定した場合を意味する。すなわちＧａＡｓ単結晶基板は、上述のドーナツ状領域におけるエッチピットの個数Ｃ2−Ｃ1が０以上５以下であることが好ましい。この場合、ＧａＡｓ単結晶の製造過程において、種結晶とこの種結晶に接触する原料融液との界面に発生する転位に起因したエッチピットの個数が十分に低減したＧａＡｓ単結晶基板を提供することができる。なお第１円領域および第２円領域の両者に跨がって存在するエッチピットは、第１円領域におけるエッチピットの個数Ｃ1としてカウントされる。さらに第２円領域における上記エッチピットの個数Ｃ2については、第１円領域におけるエッチピットの個数Ｃ1の算出方法と同じ方法を用いることにより求めることができる。ドーナツ状領域におけるエッチピットの個数Ｃ2−Ｃ1は、０であることが最も好ましい。
【００３３】
＜エッチピット密度：ＥＰＤ＞
ＧａＡｓ単結晶基板は、上記主面１ｃｍ2あたりのエッチピットの個数を表すエッチピット密度（Ｅｔｃｈ  Ｐｉｔ  Ｄｅｎｓｉｔｙ、以下、「ＥＰＤ」とも記す）が、０以上１０００以下であることが好ましい。これにより、主面の全面にわたって転位密度が低減したＧａＡｓ単結晶基板を提供することができる。ＧａＡｓ単結晶基板においてＥＰＤは、０以上５００以下であることがより好ましく、０以上１００以下であることがさらに好ましい。ＥＰＤは、０以上１０以下であることが最も好ましい。
【００３４】
（ＥＰＤの算出方法）
以下、ＧａＡｓ単結晶基板のＥＰＤの算出方法について説明する。まず第１円領域におけるエッチピットの個数Ｃ1の算出方法と同じ方法を用い、ＧａＡｓ単結晶基板の主面（を上述した光学顕微鏡で観察することにより、１ｍｍ□の視野内のエッチピットの個数をカウントする。この場合においてエッチピットの個数は、ＧａＡｓ単結晶基板を移動させること等によって重複がないように、かつ余すところなく視野を設定することにより、主面のすべてを対象として算出する。次に、主面のすべてで算出することにより得たエッチピットの総数を、主面の全面積で除し、もって主面１ｃｍ2あたりのエッチピットの個数としてＥＰＤを算出する。ただし、ＧａＡｓ単結晶基板の外縁から５ｍｍ内側までの領域については、基板毎にエッチピットの個数の変動が大きく、かつ通常、半導体デバイスの材料として用いられない領域となるため、ＥＰＤを算出する対象から除外するものとする。
【００３５】
＜主面の直径（Ｄ）＞
本実施形態に係るＧａＡｓ単結晶基板は、上記Ｄが７５ｍｍ以上２０５ｍｍ以下であることが好ましい。ＧａＡｓ単結晶基板は、上記Ｄが１００ｍｍ以上２０５ｍｍ以下であることがより好ましい。ＧａＡｓ単結晶基板は、上記Ｄが１５０ｍｍ以上２０５ｍｍ以下であることがさらに好ましい。すなわち本開示は、７５ｍｍ以上２０５ｍｍ以下の直径を有する大型のＧａＡｓ単結晶基板において転位密度を低減させることができる。これによりＧａＡｓ単結晶基板の大型化の要請に応えることができ、もってＧａＡｓ単結晶基板を用いた半導体デバイスの製造コストの低減に寄与することができる。
【００３６】
ここで本明細書において、Ｄが「７５ｍｍ」、または７５ｍｍ前後（７５〜７６．５ｍｍ程度）であるＧａＡｓ単結晶基板は、３インチの円盤状のＧａＡｓ単結晶基板を意味する。Ｄが「１００ｍｍ」、または１００ｍｍ前後（９５〜１０５ｍｍ程度）であるＧａＡｓ単結晶基板は、４インチの円盤状のＧａＡｓ単結晶基板を意味する。Ｄが「１２５ｍｍ」または１２５ｍｍ前後（１２０〜１３０ｍｍ程度）であるＧａＡｓ単結晶基板は、５インチの円盤状のＧａＡｓ単結晶基板を意味する。同様に、Ｄが「１５０ｍｍ」または１５０ｍｍ前後（１４５〜１５５ｍｍ程度）であるＧａＡｓ単結晶基板は、６インチの円盤状のＧａＡｓ単結晶基板を意味する。Ｄが「２００ｍｍ」または２００ｍｍ前後（１９５〜２０５ｍｍ程度）であるＧａＡｓ単結晶基板は、８インチの円盤状のＧａＡｓ単結晶基板を意味する。上記Ｄは、ノギス等の従来公知の外径測定器を用いることにより測定することができる。
【００３７】
＜主面のオフ角＞
本実施形態に係るＧａＡｓ単結晶基板は、上記主面が｛１００｝面であることが好ましい。たとえば図１に示すＧａＡｓ単結晶基板は、上記主面が（１００）面である。さらに上記ＧａＡｓ単結晶基板は、図２に示すように上記主面が｛１００｝面から０°より大きく１５°以下のオフ角を有する面であることも好ましい。図２において主面２は、｛１００｝面に対して０°より大きく１５°以下のオフ角θの傾斜した面である。たとえば図２に示すＧａＡｓ単結晶基板１においては、一点鎖線で示された面３が（１００）面である。
【００３８】
上記ＧａＡｓ単結晶基板は、上記主面が｛１００｝面である場合、ならびに上記主面が｛１００｝面から０°より大きく１５°以下のオフ角を有する場合、いずれもＧａＡｓ単結晶基板の主面が、電気的特性および光学的特性に優れる方位を有する面となる。これにより本実施形態は、電気的特性および光学的特性に優れる面を主面として有するＧａＡｓ単結晶基板において転位密度を低減させることができ、もって半導体デバイスの特性を向上させることができる。ＧａＡｓ単結晶基板は、上記主面が｛１００｝面であること、または上記主面が｛１００｝面から０°より大きく１０°以下のオフ角を有する面であることがより好ましい。ＧａＡｓ単結晶基板は、上記主面が｛１００｝面であること、または上記主面が｛１００｝面から０°より大きく５°以下のオフ角を有する面であることが最も好ましい。
【００３９】
ＧａＡｓ基板の主面における｛１００｝面からのオフ角については、従来公知の単結晶方位測定装置（たとえば商品名（品番）：「２９９１Ｇ２」、株式会社リガク製）を用いることにより測定することができる。
【００４０】
ここで本実施形態に係るＧａＡｓ単結晶基板は、上述のように、後述する製造方法によって得られたＧａＡｓ単結晶からオフ角を有さない｛１００｝ｊｕｓｔ面を主面として切り出すことにより得ることが好ましい。このようなＧａＡｓ単結晶基板を得る場合、種結晶とこの種結晶に接触する原料融液との界面の方位は、｛１００｝ｊｕｓｔ面であることが好ましい。さらにＧａＡｓ単結晶の成長方向は＜１００＞方向であることが好ましい。
【００４１】
さらに主面が｛１００｝面から０°より大きく１５°以下のオフ角を有する面であるＧａＡｓ単結晶基板は、後述する製造方法によって得られたＧａＡｓ単結晶から、従来公知の方法を用いて傾斜スライスを実行することにより得ることができる。この場合、主面が｛１００｝面から０°より大きく１５°以下のオフ角を有する面であるＧａＡｓ単結晶基板における主面のエッチピットの個数およびＥＰＤは、｛１００｝ｊｕｓｔ面が主面であるＧａＡｓ単結晶基板と、実質的に同じとなる。
【００４２】
＜ｎ型ＧａＡｓ単結晶基板＞
本実施形態に係るＧａＡｓ単結晶基板は、その導電型がｎ型であることが好ましい。ＧａＡｓ単結晶基板は、その原料となる種結晶に所定の不純物元素を添加することにより、導電型としてｎ型を有するＧａＡｓ単結晶基板を得ることができる。種結晶に添加される上記不純物元素は、導電型としてｎ型を有するＧａＡｓ単結晶基板を得ることができる限り特段限定されるべきではないが、ｎ型を効果的かつ簡便に付与する観点から、上記不純物元素としてケイ素を用いることが好ましい。
【００４３】
すなわち本実施形態に係るＧａＡｓ単結晶基板は、ケイ素を含むことが好ましい。この場合において上記ケイ素は、その原子濃度が１×１０16ｃｍ-3以上１×１０19ｃｍ-3以下であることが好ましい。上記ケイ素は、その原子濃度が１×１０18ｃｍ-3以上１×１０19ｃｍ-3以下であることがより好ましい。ＧａＡｓ単結晶基板中のケイ素濃度は、ＧＤＭＳ（グロー放電質量分析法）を用いることにより測定することができる。
【００４４】
〔ＧａＡｓ単結晶基板の製造方法〕
本実施形態に係るＧａＡｓ単結晶基板の製造方法については、上述のように上記第１円領域におけるエッチピットの個数Ｃ1が０以上１０以下であるＧａＡｓ単結晶基板が得られる限り、特に制限されるべきではない。しかしながら上記エッチピットの個数Ｃ1の低減および加工歩留まり等の観点から、たとえば次の製造方法によりＧａＡｓ単結晶基板を得ることが好ましい。本発明者らは、ＶＢ法を用いてＧａＡｓ単結晶を成長させる場合において、後述するようにＧａＡｓ種結晶とこのＧａＡｓ種結晶に接触する原料融液との界面付近における温度制御を厳密に行うことにより、エッチピットの個数が低減したＧａＡｓ単結晶基板が得られることを知見した。
【００４５】
ここで本明細書において「加工歩留まり」とは、ＧａＡｓ単結晶基板を製造する一連の工程において、良好なＧａＡｓ単結晶基板が得られる割合をいう。上記「良好」とは、具体的には、ＧａＡｓ単結晶を成長させ、さらに所望の厚さにスライスすることによりＧａＡｓ単結晶基板前駆体を得、かつ上記ＧａＡｓ単結晶基板前駆体の外周を研削加工する一連の工程において、ＧａＡｓ単結晶基板前駆体およびＧａＡｓ単結晶基板等に割れ、欠け等が発生しないことをいう。
【００４６】
以下、図３〜図４を参照することにより、ＧａＡｓ単結晶基板の製造方法として、垂直ブリッヂマン法、垂直温度傾斜凝固法などの坩堝を用いたＶＢ法が採用される場合を例示して説明する。すなわちＶＢ法に基づくＧａＡｓ単結晶基板の製造方法は、図３のフローチャートに示すように、種結晶装入工程（Ｓ１０）、原料装入工程（Ｓ２０）、封止剤配置工程（Ｓ３０）、単結晶成長工程（第１成長工程（Ｓ４０）、第２成長工程（Ｓ５０）および第３成長工程（Ｓ６０））、切断工程（Ｓ７０）および外周研削工程（Ｓ８０）がこの順で実行される。上記ＧａＡｓ単結晶基板の製造方法を実行する場合、たとえば図４に示す坩堝５を備えた単結晶成長装置７を用いることができる。
【００４７】
単結晶成長装置７において坩堝５は、種結晶保持部５１と、種結晶保持部５１に接続された単結晶成長部５２とを備えている。種結晶保持部５１は、単結晶成長部５２に接続される側に開口し、その反対側に底壁が形成された円筒状の空洞部を有する円筒状の領域である。種結晶保持部５１は、当該空洞部においてＧａＡｓ種結晶を保持することができる。単結晶成長部５２は、円錐部５２Ａと、直胴部５２Ｂとを含む。円錐部５２Ａは、円錐状の形状を有し、軸方向小径側において種結晶保持部５１に接続される。直胴部５２Ｂは、中空円筒状の形状を有し、円錐部５２Ａの軸方向大径側に接続される。単結晶成長部５２は、その内部において固体のＧａＡｓの原料を保持する機能を有する。さらに単結晶成長部５２は、溶融状態になるように加熱された当該原料（以下、「原料融液」とも記す）を凝固させることによりＧａＡｓ単結晶を成長させる機能を有する。ここで坩堝５は、その材料としてＧａＡｓが溶融する温度に耐え得る種々の材料を採用することができる。たとえば坩堝５の材料として熱分解窒化硼素（ＰＢＮ）を採用することが便宜である。
【００４８】
さらに単結晶成長装置７は、坩堝５を保持する坩堝保持台と、坩堝５を取り囲むように配置される発熱体７３とを備えている。坩堝保持台は、熱伝導率の低い材料により形成された上部坩堝保持台７１と、この上部坩堝保持台７１よりも熱伝導率の高い材料により形成された下部坩堝保持台７２と、上部坩堝保持台７１および下部坩堝保持台７２の間に配置された断熱材７４とを含む。ここで上部坩堝保持台７１および下部坩堝保持台７２の間に配置される断熱材７４の位置は、後述する第１成長工程（Ｓ４０）を実行するため、種結晶保持部５１に装填されるＧａＡｓ種結晶６１の成長方向側の界面と、水平方向において同じ高さとなるように制御される。上部坩堝保持台７１の材料としては、たとえば石英、アルミナなどを採用することができる。下部坩堝保持台７２の材料としては、たとえば炭化ケイ素を採用することができる。断熱材７４の材料としては、たとえばアルミナ、石英などを主成分とするセラミックファイバーを採用することができる。単結晶成長装置７は、このような坩堝保持台（上部坩堝保持台７１、下部坩堝保持台７２および断熱材７４）を備えることにより、後述する第１成長工程（Ｓ４０）においてＧａＡｓ種結晶６１と、ＧａＡｓ種結晶６１に接触する原料融液８２との界面付近における温度制御を厳密に行うことができる。以下、ＧａＡｓ単結晶基板の製造方法の各工程について詳述する。
【００４９】
＜種結晶装入工程（Ｓ１０）＞
ＧａＡｓ単結晶基板の製造方法では、まず種結晶装入工程（Ｓ１０）が実行される。種結晶装入工程（Ｓ１０）では、坩堝５の種結晶保持部５１の空洞部にＧａＡｓ種結晶６１が装入される。ＧａＡｓ種結晶６１の種結晶保持部５１への装入方法は、従来公知の方法を用いることができる。
【００５０】
＜原料装入工程（Ｓ２０）＞
次に、原料装入工程（Ｓ２０）が実行される。原料装入工程（Ｓ２０）では、単結晶成長部５２における円錐部５２Ａおよび直胴部５２Ｂに、たとえば多結晶ＧａＡｓからなる塊状の原料が、坩堝５内に複数個装入され、積み重ねられる。
【００５１】
＜封止剤配置工程（Ｓ３０）＞
次に、封止剤配置工程（Ｓ３０）が実行される。封止剤配置工程（Ｓ３０）では、ＶＢ法において従来公知の封止剤（たとえばＢ2Ｏ3（酸化硼素）からなる固体の封止剤）が、上記の塊状の原料上に配置される。
【００５２】
＜単結晶成長工程（Ｓ４０〜Ｓ６０）＞
次に、単結晶成長工程が実行される。単結晶成長工程は、第１成長工程（Ｓ４０）、第２成長工程（Ｓ５０）および第３成長工程（Ｓ６０）を含み、この順にこれらの工程が実行される。ここで単結晶成長工程では、上記工程（Ｓ１０）〜（Ｓ３０）においてＧａＡｓ種結晶６１、原料となる塊状のＧａＡｓ、および封止剤が内部に配置された坩堝５が、単結晶成長装置７における坩堝保持台（上部坩堝保持台７１）に装填される。その後、発熱体７３に電流が供給され、坩堝５が加熱される。これにより原料上の封止剤が溶融して液体封止剤８３となるとともに、原料であるＧａＡｓが溶融して原料融液８２となる。以下、単結晶成長工程の第１成長工程（Ｓ４０）、第２成長工程（Ｓ５０）および第３成長工程（Ｓ６０）について詳述する。
【００５３】
（第１成長工程（Ｓ４０））
第１成長工程（Ｓ４０）は、種結晶保持部５１においてＧａＡｓ種結晶６１との界面に位置する原料および上記ＧａＡｓ種結晶６１の一部を溶融させるとともに、ＧａＡｓ種結晶６１からＧａＡｓ単結晶８１を成長させる工程である。第１成長工程（Ｓ４０）では、まず発熱体７３を制御することにより、種結晶保持部５１の空洞部内のＧａＡｓ種結晶６１および原料に対し、種結晶保持部５１の軸方向に０．１〜０．５℃／ｍｍの温度勾配を形成する操作を実行する。このような操作を通じ、ＧａＡｓ種結晶６１との界面に位置する原料を原料融液８２とし、かつ上記ＧａＡｓ種結晶６１の一部（ＧａＡｓ種結晶６１の原料融液８２側から５０体積％程度）を溶融する。具体的には、原料および原料融液８２が位置する種結晶保持部５１の単結晶成長部５２に接続される側を高温とし、その反対側のＧａＡｓ種結晶６１が位置する底壁側を低温として、種結晶保持部５１の軸方向に０．１〜０．５℃／ｍｍの温度勾配を形成する。さらに詳述すれば、種結晶保持部５１の単結晶成長部５２に接続される側の最高温部の温度を１２４３〜１２４８℃とし、種結晶保持部５１の軸方向に０．１〜０．５℃／ｍｍの温度勾配を形成することにより、その反対側の底壁側の最低温部の温度を１２２８〜１２３３℃とすることが好ましい。
【００５４】
ここで第１成長工程（Ｓ４０）において種結晶保持部５１の軸方向に形成する温度勾配が０．１℃／ｍｍ未満である場合、ＧａＡｓ単結晶を成長させることが困難となり、坩堝５中のＧａＡｓが多結晶化する傾向がある。上記温度勾配が０．５℃／ｍｍを超える場合、ＧａＡｓ単結晶基板の主面の上記第１円領域におけるエッチピットの個数が１０個を超えて増加する傾向がある。
【００５５】
次いで第１成長工程（Ｓ４０）では、発熱体７３を坩堝５の軸方向上側（単結晶成長部５２側）に向けて徐々に引き上げていくことにより、坩堝５の軸方向においてＧａＡｓ種結晶６１側の温度が低く、原料融液８２側の温度が高くなるように温度勾配を形成する。これにより、ＧａＡｓ種結晶６１の溶融した部分およびＧａＡｓ種結晶６１に接触する原料融液８２、および円錐部５２Ａ内の原料融液８２を凝固させ、もってＧａＡｓ単結晶８１を成長させることができる。ＧａＡｓ単結晶８１の成長は、たとえば円錐部５２Ａ内の原料融液８２の凝固が完了するまで継続される。第１成長工程（Ｓ４０）において、発熱体７３を引き上げる際の発熱体７３の引き上げ速度は、たとえば１ｍｍ／ｈ以上５ｍｍ／ｈ以下とすることができる。
【００５６】
（第２成長工程（Ｓ５０））
第２成長工程（Ｓ５０）は、上記第１成長工程（Ｓ４０）に引き続いて実行される工程であって、直胴部５２Ｂ内の原料融液８２を凝固させる工程である。第２成長工程（Ｓ５０）では、第１成長工程（Ｓ４０）よりも速い速度、たとえば２ｍｍ／ｈ以上の速度で発熱体７３を軸方向上側に引き上げることにより、直胴部５２Ｂ内の原料融液８２を種結晶保持部５１側から凝固させ、もってＧａＡｓ単結晶８１を液体封止剤８３側へ成長させることができる。
【００５７】
（第３成長工程（Ｓ６０））
第３成長工程（Ｓ６０）は、上記第２成長工程（Ｓ５０）に引き続いて実行される工程であって、直胴部５２Ｂ内に残存する原料融液８２の凝固を完了させる工程である。第３成長工程（Ｓ６０）を実行することにより、単結晶成長工程は終了する。以上により、坩堝５内にＧａＡｓ単結晶８１が製造され、その後、坩堝５からＧａＡｓ単結晶８１は取り出される。
【００５８】
＜切断工程（Ｓ７０）および外周研削工程（Ｓ８０）＞
切断工程（Ｓ７０）は、坩堝５から取り出された上記ＧａＡｓ単結晶８１を切り出すことによりＧａＡｓ単結晶前駆体を得る工程である。さらに外周研削工程（Ｓ８０）は、ＧａＡｓ単結晶前駆体の外周を研削することにより、円状の主面を有するＧａＡｓ単結晶基板を得る工程である。切断工程（Ｓ７０）および外周研削工程（Ｓ８０）は、ＶＢ法を用いたＧａＡｓ単結晶基板の製造方法において、従来公知の切断方法および外周研削方法を用いることによりそれぞれ実行することができる。
【００５９】
（作用）
上記工程（Ｓ１０）〜（Ｓ８０）が実行されることにより、円状の主面を有するＧａＡｓ単結晶基板を製造することができる。このＧａＡｓ単結晶基板は、主面の直径をＤと表し、かつＧａＡｓ単結晶基板を５００℃の溶融水酸化カリウムに１０分間浸漬することにより上記主面に形成されるエッチピットの個数を測定した場合、上記主面の中心を中心とした０．２Ｄの長さの直径を有する第１円領域における上記エッチピットの個数Ｃ1が０以上１０以下となる。しかも、上記工程により得たＧａＡｓ単結晶基板は、加工歩留まりが良好となる。
【００６０】
ここで上記ＧａＡｓ単結晶基板の製造方法において、ＧａＡｓ種結晶６１における原料融液８２側（成長方向側）の界面の方位は、オフ角を有さない｛１００｝ｊｕｓｔ面であることが好ましい。さらにＧａＡｓ単結晶８１の成長方向は＜１００＞方向であることが好ましい。本実施形態に係るＧａＡｓ単結晶基板は、好ましくはＧａＡｓ単結晶８１から｛１００｝ｊｕｓｔ面を主面として切り出すことにより得られる。さらに上述した主面が｛１００｝面から０°より大きく１５°以下のオフ角を有するＧａＡｓ単結晶基板については、＜１００＞方向を成長方向としたＧａＡｓ単結晶から従来公知の方法を用いて傾斜スライスを実行することにより得ることができる。
【実施例】
【００６１】
以下、実施例を挙げて本開示をより詳細に説明するが、本開示はこれらに限定されるものではない。後述する各実施例および比較例では、図４に示すような単結晶成長装置７を用いることにより、ＶＢ法を用いて＜１００＞方向を成長方向としてＧａＡｓ単結晶を成長させ、主面の面方位が｛１００｝面であるＧａＡｓ単結晶基板を得た。各実施例および比較例では、ＧａＡｓ単結晶基板をそれぞれ２００枚得た。【００６２】
〔ＧａＡｓ単結晶基板の製造〕
＜実施例１＞
（種結晶装入工程（Ｓ１０））
従来公知の方法により製造したＧａＡｓ種結晶６１を、単結晶成長装置７に備えられた坩堝５の種結晶保持部５１の空洞部に従来公知の方法を用いることにより装入した。ＧａＡｓ種結晶６１には不純物元素としてケイ素（Ｓｉ）を微量添加した。【００６３】
（原料装入工程（Ｓ２０）および封止剤配置工程（Ｓ３０））
坩堝５の円錐部５２Ａおよび直胴部５２Ｂに多結晶ＧａＡｓからなる塊状の原料を複数個装入し、積み重ねた。さらにＢ2Ｏ3からなる封止剤を、上記塊状の原料上に配置した。本実施例に用いた坩堝５における直胴部５２Ｂの内径は、８６ｍｍである。【００６４】
（第１成長工程（Ｓ４０））
発熱体７３に電流を供給し、坩堝５を加熱することにより封止剤を液体封止剤８３とし、かつ円錐部５２Ａおよび直胴部５２Ｂに位置する原料を原料融液８２とした。さらに種結晶保持部５１を加熱する発熱体７３を制御することにより、種結晶保持部５１における空洞部内のＧａＡｓ種結晶６１および原料に対し、種結晶保持部５１の軸方向に０．２６℃／ｍｍの温度勾配を形成する操作を実行した。このような操作を通じ、ＧａＡｓ種結晶６１との界面に位置する原料を原料融液８２とし、かつ上記ＧａＡｓ種結晶６１の一部を溶融した。具体的には、種結晶保持部５１の単結晶成長部５２に接続される側の最高温部の温度を１２４４．５℃とし、種結晶保持部５１の軸方向に０．２６℃／ｍｍの温度勾配を形成することにより、その反対側の底壁側の最低温部の温度を１２３１．５℃とした。【００６５】
次いで、発熱体７３を坩堝５の軸方向上側（単結晶成長部５２側）に向けて徐々に引き上げることにより、ＧａＡｓ種結晶６１の溶融した部分およびＧａＡｓ種結晶６１に接触する原料融液８２、および円錐部５２Ａ内の原料融液８２を凝固させた。発熱体７３を引き上げる際の発熱体７３の引き上げ速度を２ｍｍ／ｈとした。【００６６】
（第２成長工程（Ｓ５０））
第１成長工程（Ｓ４０）に引き続き、直胴部５２Ｂ内の原料融液８２を凝固させた。本工程では、発熱体７３を引き上げる際の発熱体７３の引き上げ速度を２ｍｍ／ｈとした。【００６７】
（第３成長工程（Ｓ６０））
上記第２成長工程（Ｓ５０）に引き続き、直胴部５２Ｂ内に残存する原料融液８２の凝固を完了させた。以上により、坩堝５内にＧａＡｓ単結晶８１を製造した。その後、坩堝５からＧａＡｓ単結晶８１を従来公知の方法を用いて取り出した。【００６８】
（切断工程（Ｓ７０）および外周研削工程（Ｓ８０））
従来公知の切断方法および外周研削方法を用いることにより、坩堝５から取り出した上記ＧａＡｓ単結晶８１を切り出すことによりＧａＡｓ単結晶前駆体を得、さらにＧａＡｓ単結晶前駆体の外周を研削することにより、円状の主面を有するＧａＡｓ単結晶基板を製造した。以上より、実施例１としてＤが７６ｍｍのＧａＡｓ単結晶基板を得た。【００６９】
＜実施例２＞
第１成長工程（Ｓ４０）において種結晶保持部５１の軸方向に形成する温度勾配を０．２５℃／ｍｍとすること以外、実施例１と同じ方法を用いることにより、Ｄが７６ｍｍのＧａＡｓ単結晶基板を得た。【００７０】
＜実施例３＞
ＧａＡｓ単結晶を製造する坩堝５における直胴部５２Ｂの内径を１１０ｍｍとし、かつ第１成長工程（Ｓ４０）において種結晶保持部５１の軸方向に形成する温度勾配を０．２２℃／ｍｍとすること以外、実施例１と同じ方法を用いることにより、Ｄが１００ｍｍのＧａＡｓ単結晶基板を得た。【００７１】
＜実施例４＞
第１成長工程（Ｓ４０）において種結晶保持部５１の軸方向に形成する温度勾配を０．１８℃／ｍｍとすること以外、実施例３と同じ方法を用いることにより、Ｄが１００ｍｍのＧａＡｓ単結晶基板を得た。【００７２】
＜実施例５＞
ＧａＡｓ単結晶を製造する坩堝５における直胴部５２Ｂの内径を１６０ｍｍとし、かつ第１成長工程（Ｓ４０）において種結晶保持部５１の軸方向に形成する温度勾配を０．１２℃／ｍｍとすること以外、実施例１と同じ方法を用いることにより、Ｄが１５０ｍｍのＧａＡｓ単結晶基板を得た。【００７３】
＜実施例６＞
第１成長工程（Ｓ４０）において種結晶保持部５１の軸方向に形成する温度勾配を０．３１℃／ｍｍとすること以外、実施例５と同じ方法を用いることにより、Ｄが１５０ｍｍのＧａＡｓ単結晶基板を得た。【００７４】
＜実施例７＞
第１成長工程（Ｓ４０）において種結晶保持部５１の軸方向に形成する温度勾配を０．１３℃／ｍｍとすること以外、実施例５と同じ方法を用いることにより、Ｄが１５０ｍｍのＧａＡｓ単結晶基板を得た。【００７５】
＜実施例８＞
ＧａＡｓ単結晶を製造する坩堝５における直胴部５２Ｂの内径を２１２ｍｍとし、かつ第１成長工程（Ｓ４０）において種結晶保持部５１の軸方向に形成する温度勾配を０．３５℃／ｍｍとすること以外、実施例１と同じ方法を用いることにより、Ｄが２０２ｍｍのＧａＡｓ単結晶基板を得た。【００７６】
＜比較例１＞
第１成長工程（Ｓ４０）において種結晶保持部５１の軸方向に形成する温度勾配を０．５２℃／ｍｍとすること以外、実施例１と同じ方法を用いることにより、Ｄが７６ｍｍのＧａＡｓ単結晶基板を得た。【００７７】
＜比較例２＞
第１成長工程（Ｓ４０）において種結晶保持部５１の軸方向に形成する温度勾配を０．６１℃／ｍｍとすること以外、比較例１と同じ方法を用いることにより、Ｄが７６ｍｍのＧａＡｓ単結晶基板を得た。【００７８】
＜比較例３＞
ＧａＡｓ単結晶を製造する坩堝５における直胴部５２Ｂの内径を１１０ｍｍとし、かつ第１成長工程（Ｓ４０）において種結晶保持部５１の軸方向に形成する温度勾配を０．５４℃／ｍｍとすること以外、比較例１と同じ方法を用いることにより、Ｄが１００ｍｍのＧａＡｓ単結晶基板を得た。【００７９】
＜比較例４＞
第１成長工程（Ｓ４０）において種結晶保持部５１の軸方向に形成する温度勾配を０．５８℃／ｍｍとすること以外、比較例３と同じ方法を用いることにより、Ｄが１００ｍｍのＧａＡｓ単結晶基板を得た。【００８０】
＜比較例５＞
ＧａＡｓ単結晶を製造する坩堝５における直胴部５２Ｂの内径を１６０ｍｍとし、かつ第１成長工程（Ｓ４０）において種結晶保持部５１の軸方向に形成する温度勾配を０．５３℃／ｍｍとすること以外、比較例１と同じ方法を用いることにより、Ｄが１５０ｍｍのＧａＡｓ単結晶基板を得た。【００８１】
＜比較例６＞
ＧａＡｓ単結晶を製造する坩堝５における直胴部５２Ｂの内径を２１２ｍｍとし、かつ第１成長工程（Ｓ４０）において種結晶保持部５１の軸方向に形成する温度勾配を０．６１℃／ｍｍとすること以外、比較例１と同じ方法を用いることにより、Ｄが２０２ｍｍのＧａＡｓ単結晶基板を得た。【００８２】
＜比較例７＞
第１成長工程（Ｓ４０）において種結晶保持部５１の軸方向に形成する温度勾配を０．０８℃／ｍｍとすること以外、比較例５と同じ方法を用いることにより、Ｄが１５０ｍｍのＧａＡｓ単結晶基板を得ようとした。しかしながら比較例７では、基板がＧａＡｓの多結晶からなり、ＧａＡｓ単結晶基板を得ることができなかった。【００８３】
＜比較例８＞
第１成長工程（Ｓ４０）において種結晶保持部５１の軸方向に形成する温度勾配を０．０５℃／ｍｍとすること以外、比較例６と同じ方法を用いることにより、Ｄが２０２ｍｍのＧａＡｓ単結晶基板を得ようとした。しかしながら比較例８は、基板がＧａＡｓの多結晶からなり、ＧａＡｓ単結晶基板を得ることができなかった。【００８４】
〔ＧａＡｓ単結晶基板の評価〕
上記実施例１〜実施例８および比較例１〜比較例６のＧａＡｓ単結晶基板のうち各１枚に対し、上述の方法により主面に形成されるエッチピットの個数を測定した。その測定値に基づき、各実施例および比較例の第１円領域におけるエッチピットの個数Ｃ1、第２円領域におけるエッチピットの個数Ｃ2と第１円領域におけるエッチピットの個数Ｃ1との差Ｃ2−Ｃ1（ドーナツ状領域におけるエッチピットの個数Ｃ2−Ｃ1）および主面の全面を対象としたＥＰＤを求めた。さらに上記実施例１〜実施例８および比較例１〜比較例６のＧａＡｓ単結晶基板のうち別の各１枚に対し、上述の方法によりＳｉの原子濃度を測定した。結果を表１および表２に示す。【００８５】
さらに上記実施例１〜実施例８および比較例１〜比較例６のＧａＡｓ単結晶基板について、製造中に割れ、欠け等が発生しないことにより、良好なＧａＡｓ単結晶基板として得られた割合を「加工歩留まり」として求めた。その結果も表１および表２に示す。表１および表２中の「加工歩留まり」は、９０％以上である場合に良好であると評価し、９０％未満である場合に良好とはいえないと評価した。【００８６】
【表１】
0006798637.tif 000002
【００８７】
【表２】
0006798637.tif 000003
【００８８】
〔考察〕
上記表１および表２によれば、実施例１〜実施例８のＧａＡｓ単結晶基板は、第１円領域におけるエッチピットの個数Ｃ1が１０以下であって、比較例１〜比較例６のＧａＡｓ単結晶基板に比べ主面におけるエッチピットの個数が低減されたことが理解される。これにより実施例１〜実施例８は、転位密度が低減したＧａＡｓ単結晶基板を提供することが可能となり、もって高品質な半導体デバイスの形成に寄与することができる。特に、実施例１〜実施例８は、加工歩留まりも良好である。なかでも実施例１、実施例２、実施例４、実施例５および実施例７は、ＥＰＤも低いため、転位密度が十分に低減したＧａＡｓ単結晶基板を提供することができる。【００８９】
以上のように本開示の実施形態および実施例について説明を行ったが、上述の各実施形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。【００９０】
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実施の形態および実施例ではなく請求の範囲によって示され、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。
【符号の説明】
【００９１】
１  ヒ化ガリウム単結晶基板（ＧａＡｓ単結晶基板）、２  主面、３  面、５  坩堝、７  単結晶成長装置、５１  種結晶保持部、５２  単結晶成長部、５２Ａ  円錐部、５２Ｂ  直胴部、６１  ＧａＡｓ種結晶、７１  上部坩堝保持台、７２  下部坩堝保持台、７３  発熱体、７４  断熱材、８１  単結晶、８２  原料融液、８３  液体封止剤、Ｄ  直径、ＯＦ  オリエンテーションフラット、ＩＦ  インデックスフラット、θ  オフ角。
【要約】
ヒ化ガリウム単結晶基板は、円状の主面を有するヒ化ガリウム単結晶基板であって、前記ヒ化ガリウム単結晶基板は、前記主面の直径をＤと表し、かつ前記ヒ化ガリウム単結晶基板を５００℃の溶融水酸化カリウムに１０分間浸漬することにより前記主面に形成されるエッチピットの個数を測定した場合、前記主面の中心を中心とした０．２Ｄの長さの直径を有する第１円領域における前記エッチピットの個数Ｃ1が０以上１０以下である。【図１】
0006798637.tif 000004
【図２】
0006798637.tif 000005
【図３】
0006798637.tif 000006
【図４】
0006798637.tif 000007