(57)【要約】      （修正有）【課題】積層欠陥が少なくて大型のIII族窒化物半導体基板を製造することができる方法を提供する。【解決手段】半極性面を主面とする複数のIII族窒化物シード１１０を同一平面上に各シード１１０間の主面の面方位の分布が±０．５°以内となるように配置し、半極性面上にホモエピタキシャル成長を行ってIII族窒化物半導体結晶を得る第１工程、および、III族窒化物半導体結晶から、半極性面とは異なる面を主面とするIII族窒化物半導体基板を取得する第２工程を含むIII族窒化物半導体基板の製造方法。【選択図】図１
2012136418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）半極性面を主面とする複数のIII族窒化物シードを同一平面上に各シード間の主面の面方位の分布が±０．５°以内となるように配置し、前記半極性面上にホモエピタキシャル成長を行ってIII族窒化物半導体結晶を得る第１工程、および、
（２）前記III族窒化物半導体結晶から、前記半極性面とは異なる面を主面とするIII族窒化物半導体基板を取得する第２工程
を含むことを特徴とする、III族窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項２】
前記複数のIII族窒化物シードを下記式を満たすように配置することを特徴とする、請求項１に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
Ｓａ／Ｓｃ ≧ １
（上式において、ＳａはIII族窒化物シードの極性面と主面との交線方向の辺どうしが接する距離の総和を表し、Ｓｃはそれ以外の辺どうしが接する距離の総和を表す。）
【請求項３】
前記第１工程において、主面が（ｈｋｌｍ）である半極性面を主面とするIII族窒化物シードを用いることを特徴とする、請求項１または２に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法（前記ｈ、ｋ、ｌ、ｍは、それぞれ独立に−３〜３のいずれかの整数である）。
【請求項４】
前記第１工程において、主面上に結晶を１ｍｍ以上成長させることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項５】
前記第２工程において、前記III族窒化物半導体結晶を研磨および／または切断することにより前記III族窒化物半導体基板を取得することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項６】
前記第２工程において、非極性面を主面とするIII族窒化物半導体基板を取得することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項７】
前記第２工程において、｛１０−１０｝面を主面とするIII族窒化物半導体基板を取得することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項８】
前記第２工程において、厚さが１００μｍ以上のIII族窒化物半導体基板を取得することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項９】
前記第２工程において、主面の最大径が１０ｍｍ以上のIII族窒化物半導体基板を取得することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項１０】
前記III族窒化物が窒化ガリウムであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の製造方法により製造されるIII族窒化物半導体基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、III族窒化物半導体基板の新しい製造方法と、それによって製造される特徴的なIII族窒化物半導体基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤなどの発光デバイスは、基板上にIII族窒化物半導体結晶を成長させることにより一般に製造されている。このとき、異種基板上にIII族窒化物結晶を成長させると、積層欠陥が発生するために、効率のよい発光デバイスを提供することができないが（非特許文献１〜４参照）、積層欠陥がないIII族窒化物自立基板上にIII族窒化物結晶をホモエピタキシャル成長させれば、高性能な発光デバイスを提供しうることが知られている（非特許文献３参照）。このため、高性能な発光デバイスを提供するためには、積層欠陥などの結晶欠陥がないIII族窒化物半導体基板を提供することが必要とされている。
【０００３】
III族窒化物半導体基板を製造する代表的な方法として、（０００１）面などの極性面を主面とするIII族窒化物シード上に結晶をホモエピタキシャル成長させた後に、所望の面が現われるように切り出すことにより、特定の面を主面とする窒化物半導体基板を得る方法がある。例えば、ＧａＮ結晶シードの（０００１）面上にＧａＮをホモエピタキシャル成長させた後に、（１０−１０）面が現れるように研磨または切断することにより非極性面である（１０−１０）面を主面とするＧａＮ半導体基板を得ることができる。このような方法により得られるＧａＮ半導体基板は積層欠陥が少ないことが確認されている（非特許文献２および非特許文献５参照）。しかしながら、極性面を主面とするシード上に結晶を成長させる方法では、当該極性面以外の面を主面とする大きいサイズの半導体基板を提供するのが困難であるという課題がある。
【０００４】
一方、主面が極性面ではないIII族窒化物結晶シードを用いて結晶をホモエピタキシャル成長させる方法については、極性面を利用する上記方法に比べて報告例が極めて少ない。特許文献１には、サファイア基板の（１０−１０）面上に（１０−１０）面を主面とするＧａＮ薄膜を成長させた後に、さらに液相法によって１．５ｍｍ厚のＧａＮ結晶を成長させた例が記載されている。同文献によると、成長させた（１０−１０）面を主面とするＧａＮ結晶の積層欠陥は１０4ｃｍ-1であったと報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１２０９号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Applied Physics Express 1 (2008) 091102
【非特許文献２】Phys stat sol (a) 205 No.5 (2008) 1056
【非特許文献３】JJAP 46 No.40 (2007) L960
【非特許文献４】Appl Phys Lett 91 (2007) 191906
【非特許文献５】Applied Physics Express 2 (2009) 021002
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のとおり、極性面を主面とするIII族窒化物シード上に結晶をホモエピタキシャル成長させた後に、所望の面が現われるように切り出す方法では、積層欠陥が少ないIII族窒化物半導体基板が得られるものの大きいサイズの基板を得ることができないという課題がある。一方、（１０−１０）面のような非極性面を主面とするIII族窒化物シード上に結晶をホモエピタキシャル成長させた後に、（１０−１０）面を主面とする基板を切り出す方法を本発明者らが検討したところ、厚膜の結晶を成長させて基板を作製しようとすると積層欠陥が多くなってしまうというという課題があることが初めて明らかになった。つまり、本発明者らの検討において、（１０−１０）面を主面とするIII族窒化物シード上でホモエピタキシャル成長をして得られたIII族窒化物結晶は、（０００１）面を主面とするIII族窒化物シード上でホモエピタキシャル成長をして得られたIII族窒化物結晶に比べて、厚膜成長をさせた場合に多くの積層欠陥を有するとの課題が判明した。
このように、従来の方法では積層欠陥が少なくて、なおかつ、大きなIII族窒化物半導体基板を提供することはできなかった。
【０００８】
一方、基板の主面上にホモエピタキシャル成長を行ったときに特に極性面に平行な方向の積層欠陥の発生を顕著に抑えることができれば、高性能で高効率な発光デバイスの製造に極めて有用であると考えられる。しかしながら、そのようなIII族窒化物半導体基板を提供する方法は従来まったく提供されていなかった。
【０００９】
そこで本発明者らは、このような従来技術の課題を解決するために、積層欠陥が少なくて大型のIII族窒化物半導体基板を提供することが可能である新しい製造方法を提供することを本発明の目的として検討を進めた。また本発明者らは、基板の主面上にさらにホモエピタキシャル成長を行った場合に、積層欠陥が少なくて、特に極性面に平行な方向の積層欠陥が顕著に抑えられた結晶を得ることが可能なIII族窒化物半導体基板を提供することも目的として検討を進めた。さらに本発明者らは、上記の製造方法やIII族窒化物半導体基板を用いることにより、発光強度が強くて、耐久性がある半導体発光デバイスを提供できるようにすることも目的として検討を進めた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、シードの半極性面上にホモエピタキシャル成長を行った後に、所望の面が現れるように研磨または切断することにより、従来技術の課題を解決しうることを見出した。すなわち、課題を解決する手段として、以下の本発明を提供するに至った。
【００１１】
［１］（１）半極性面を主面とする複数のIII族窒化物シードを同一平面上に各シード間の主面の面方位の分布が±０．５°以内となるように配置し、前記半極性面上にホモエピタキシャル成長を行ってIII族窒化物半導体結晶を得る第１工程、および、
（２）前記III族窒化物半導体結晶から、前記半極性面とは異なる面を主面とするIII族窒化物半導体基板を取得する第２工程
を含むことを特徴とする、III族窒化物半導体基板の製造方法。
［２］  前記複数のIII族窒化物シードを下記式を満たすように配置することを特徴とする、［１］に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
Ｓａ／Ｓｃ ≧ １
（上式において、ＳａはIII族窒化物シードの極性面と主面との交線方向の辺どうしが接する距離の総和を表し、Ｓｃはそれ以外の辺どうしが接する距離の総和を表す。）
［３］  前記第１工程において、主面が（ｈｋｌｍ）である半極性面を主面とするIII族窒化物シードを用いることを特徴とする、［１］または［２］に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法（前記ｈ、ｋ、ｌ、ｍは、それぞれ独立に−３〜３のいずれかの整数である）。
［４］  前記第１工程において、主面上に結晶を１ｍｍ以上成長させることを特徴とする、［１］〜［３］のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
［５］  前記第２工程において、前記III族窒化物半導体結晶を研磨および／または切断することにより前記III族窒化物半導体基板を取得することを特徴とする、［１］〜［４］のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
［６］  前記第２工程において、非極性面を主面とするIII族窒化物半導体基板を取得することを特徴とする、［１］〜［５］のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
［７］  前記第２工程において、｛１０−１０｝面を主面とするIII族窒化物半導体基板を取得することを特徴とする、［１］〜［６］のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
［８］  前記第２工程において、厚さが１００μｍ以上のIII族窒化物半導体基板を取得することを特徴とする、［１］〜［７］のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
［９］  前記第２工程において、主面の最大径が１０ｍｍ以上のIII族窒化物半導体基板を取得することを特徴とする、［１］〜［８］のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
［１０］  前記III族窒化物が窒化ガリウムであることを特徴とする［１］〜［９］のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
【００１２】
［１１］  ［１］〜［１０］のいずれか一項に記載の製造方法により製造されるIII族窒化物半導体基板。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の製造方法によれば、積層欠陥が少なくて大型のIII族窒化物半導体基板を簡便に提供することが可能である。そして製造されるIII族窒化物半導体基板の主面上にホモエピタキシャル成長を行えば、積層欠陥が少なくて、特に極性面に平行な方向の積層欠陥が顕著に抑えられた結晶を得ることができる。このため、本発明を利用すれば、発光強度が強くて、耐久性に優れた半導体発光デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の製造方法で用いることができる製造装置の一例を示す概略図である。
【図２】参考例と比較例で製造したサンプルの蛍光顕微鏡写真である。
【図３】実施例１の（１０−１０）面スライス基板のバンド端ＰＬ強度に対する３．４１ｅＶ付近の積層欠陥起因のＰＬ強度（低温）分布を示す図である。
【図４】実施例１の（２０−２１）面スライス基板のバンド端ＰＬ強度に対する３．４１ｅＶ付近の積層欠陥起因のＰＬ強度（低温）分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下において、本発明の製造方法とIII族窒化物半導体基板について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様や具体例に限定されるものではない。
なお、本願において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。また、本願におけるミラー指数は、指数が負である場合に当該指数の前にマイナス記号をつけて表記している。本明細書において「オフ角」とは、ある面の指数面からのずれを表す角度である。また、「チルト角」とは、結晶面内で基準とする結晶軸に対するある結晶軸のずれを表す角度である。本明細書では、結晶面の主面の中心における結晶軸を基準として、主面上の他の位置における結晶軸が中心の結晶軸からどの程度ずれているかを表す角度である。
【００１６】
［１］III族窒化物半導体基板の製造方法
（１−１）第１工程
＜第１工程の内容＞
本発明のIII族窒化物半導体基板の製造方法における第１工程は、半極性面を主面とするIII族窒化物シードの前記半極性面上にホモエピタキシャル成長を行ってIII族窒化物半導体結晶を得る工程である。ここでIII族窒化物シードの主面とは、構造体において最も広い面であって、結晶成長を行うべき面のことを指す。
【００１７】
＜III族窒化物シード＞
第１工程において使用するシードは、III族窒化物で構成される。III族窒化物としては、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、又はこれらの混晶などを挙げることができる。本発明では、本発明の製造方法によって製造するIII族窒化物半導体基板と同種のIII族窒化物で構成されるシードを選択する。例えば、本発明によって窒化ガリウム（ＧａＮ）半導体基板を製造する場合は、窒化ガリウム（ＧａＮ）で構成されるシードを用いる。ただし、前記シードと前記III族窒化物半導体基板とは、完全に同一の組成である必要はなく、９９．７５％（原子比）以上の組成が一致していれば同種のIII族窒化物であるとする。例えば、ＧａＮで構成されるシード上にＳｉや酸素などをドーピングしたIII族窒化物結晶を成長させる場合は、同種のIII族窒化物を成長させているとしてホモエピタキシャル成長と称する。
【００１８】
第１工程において使用するIII族窒化物シードは、半極性面を主面とするものである。本願において「半極性面」とは、表面にIII族元素と窒素元素の両方が存在しており、かつその存在比が１：１でない面を意味する。具体的には、極性面から１１°以上傾いている面であって、非極性面から５°以上傾いている面が好ましい。半極性面は、低指数面であることが好ましい。例えば、III族窒化物シードが六方晶であってその主面が（ｈｋｌｍ）で表される場合、ｈ、ｋ、ｌ、ｍはそれぞれ独立に−３〜３のいずれかの整数であることが好ましく、−２〜２のいずれかの整数であることがより好ましい。本発明で用いるIII族窒化物シードの主面の具体例として、（１０−１１）面、（１０−１−１）面、（２０−２１）面、（２０−２−１）面、（１０−１２）面、（１０−１−２）面などを挙げることができる。
【００１９】
第１工程において使用するIII族窒化物シードの主面は、本発明の製造方法によって製造するIII族窒化物半導体基板の主面に対する角度が特定の範囲内になるように選択することが好ましい。具体的には、本発明の製造方法によって製造するIII族窒化物半導体基板の主面に対して１３〜４９°の角度で交差する面を主面とするIII族窒化物シードを選択することが好ましく、１３〜４３°の角度で交差する面主面とするIII族窒化物シードを選択することがより好ましく、１３〜３０°の角度で交差する面主面とするIII族窒化物シードを選択することがさらに好ましい。例えば、（１０−１０）面を主面とするIII族窒化物半導体基板を製造する場合は、２８°で交差する（１０−１１）面又は（１０−１−１）面を主面とするIII族窒化物シードや、１５°で交差する（２０−２１）面又は（２０−２−１）面を主面とするIII族窒化物シードを採用することが好ましい。より好ましくは、（２０−２１）面又は（２０−２−１）面を主面とするIII族窒化物シードである。これらのIII族窒化物シードを用いた場合には、得られるIII族窒化物半導体結晶の積層欠陥が低減するため好ましい。
なお、III族窒化物シードは、（０００１）面の総面積よりも（０００−１）面の総面積が大きくなっていると、極性面と主面の交差線方向の基板の反りを交差線に直交する方向の基板の反りよりも、より小さくすることができるため好ましい。
【００２０】
第１工程においては、複数のIII族窒化物シードを用いてもよい。上述のIII族窒化物シードとして大型のものを準備できない場合でも、複数のIII族窒化物シードの半極性面を並べて配置し、大面積の主面を作製すればよい。複数のIII族窒化物シードを用いた場合でも、後述のホモエピタキシャル成長を行った場合には、複数のIII族窒化物シード上に一体となった結晶が成長するため、大面積のIII族窒化物半導体結晶を得ることが可能となる。
複数のIII族窒化物シードは、同一の半極性面を有するものを用いても、異なる半極性面を有するものを用いてもよい。複数のIII族窒化物シードを並べる際には、同一平面上に結晶方位をそろえて並べ、少なくとも隣り合うシードが互いに接するように並べることが好ましい。なお、結晶方位とは各シードにおける主面法線方向の傾きを意味するものであるため、結晶方位をそろえることはシード間のオフ角度をそろえることと同義である。特に、得られるIII族窒化物半導体結晶が均一になることから、シード間の主面の面方位の分布が±５°以内であることが好ましく、より好ましくは±３°以内、さらに好ましくは±１°以内、もっとも好ましくは±０．５°以内である。なお、面方位とは各シードにおける主面法線方向の傾きを意味するものであるため、面方位の分布が±５°以内であることはオフ角度が±５°以内であることと同義である。
複数のIII族窒化物シードの配置方法は特に限定されず、同一平面上に隣り合うように配置してもよいし、平面上で重なり合って隣り合うように配置してもよい。複数のIII族窒化物シードの主面が異なる面方位である場合には、各々の主面の面方位が同一方向となるように配置すると、シードの接合部上に得られるIII族窒化物半導体結晶の結晶性が良好になる傾向があり好ましい。なお、複数のIII族窒化物シードを並べる際には各シードの主面と極性面との交線方向を揃えて並べることが好ましく、各シード間の主面と極性面との交線方向の分布が±５°以内となるように揃えることが好ましく、±３°以内となるように揃えることがより好ましく、±１°以内となるようにそろえることがさらに好ましく、±０．５°以内となるように揃えることが特に好ましい。
また、少なくともシードの主面と極性面との交線方向の辺で互いに接するように並べることが好ましい。例えば、主面とＣ面との交線方向の辺と、それに直交する辺を有する主面を含む直方体または立方体の同一形状のIII族窒化物自立基板を並べる際には、少なくとも主面と極性面との交線方向の辺どうしが接するように、好ましくはそれに直交する辺どうしも接するように並べる。このとき、極性面と主面との交線方向の辺どうしが接する距離の総和（Ｓａ）が、それ以外の辺どうしが接する距離の総和（Ｓｃ）よりも長くなるようにすることが好ましい。距離の総和の比（Ｓａ／Ｓｃ）は１以上であることが好ましく、２以上であることがより好ましく、２．５以上であることがさらに好ましい。このように、距離の総和の比が下限以上である場合には、極性面と主面の交差線方向の反りを小さくすることができ、好ましい。また、距離の総和の比が下限以上である場合には、各シードにおける＜０００１＞（ｃ軸）方向のオフ角度をそろえることが好ましい。また、距離の総和の比（Ｓａ／Ｓｃ）は２０以下であることが好ましく、１５以下であることがより好ましく、１０以下であることがさらに好ましく、８以下であることがよりさらに好ましく、５以下であることが特に好ましい。
【００２１】
＜ホモエピタキシャル成長＞
第１工程におけるホモエピタキシャル成長は、シードを構成するIII族窒化物と同種のIII族窒化物をシードの半極性面上に成長させるものである。このとき、III族窒化物シードの主面である半極性面以外の面にも成長が行われてもよい。また、第１工程におけるホモエピタキシャル成長は、III族窒化物シードの主面上に成長するものであれば、主面に対して必ずしも垂直な方向に成長させるものでなくてもよい。また、成長の方向は第１工程中に変わってもよい。
III族窒化物シードの半極性面上に成長させる結晶の厚さは、最終的に取得したいIII族窒化物半導体基板のサイズ等に応じて適宜決定することができる。シードの半極性面上に成長させる結晶の厚さは、例えば１〜５１ｍｍとすることができ、３〜２４ｍｍとすることができ、１０〜１４ｍｍとすることができる。ここでいう厚さは、シードの半極性面に対して垂直な方向の厚さを意味する。
【００２２】
ホモエピタキシャル成長の具体的な方法については特に制限されない。例えば、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ）法、有機金属化学気相堆積法（ＭＯＣＶＤ法）、液相法、アモノサーマル法などを採用することが可能であり、ＨＶＰＥ法、液相法、アモノサーマル法を好ましく用いることができる。
【００２３】
＜製造装置と製造条件＞
本発明では、III族窒化物半導体結晶を成長させることができる製造装置を適宜選択して用いることができる。以下では、本発明の製造方法を実施するための好ましい製造装置の一例として、図１を参照しながらＨＶＰＥ法の製造装置を説明する。
【００２４】
１）基本構造
図１の製造装置は、リアクター１００内に、シード１１０を載置するためのサセプター１０８と、成長させるIII族窒化物半導体の原料を入れるリザーバー１０６とを備えている。また、リアクター１００内にガスを導入するための導入管１０１〜１０５と、排気するための排気管１０９が設置されている。さらに、リアクター１００を側面から加熱するためのヒーター１０７が設置されている。
【００２５】
２）リアクターの材質、雰囲気ガスのガス種
リアクター１００の材質としては、石英、焼結体窒化ホウ素、ステンレス等が用いられる。好ましい材質は石英である。リアクター１００内には、反応開始前にあらかじめ雰囲気ガスを充填しておく。雰囲気ガス（キャリアガス）としては、例えば、水素、窒素、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒのような不活性ガス等を挙げることができる。これらのガスは混合して用いてもよい。
【００２６】
３）サセプターの材質、形状、成長面からサセプターまでの距離
サセプター１０８の材質としてはカーボンが好ましく、ＳｉＣで表面をコーティングしているものがより好ましい。サセプター１０８の形状は、本発明で用いるIII族窒化物シードを設置することができる形状であれば特に制限されないが、結晶成長する際に結晶成長面付近に構造物が存在しないものであることが好ましい。結晶成長面付近に成長する可能性のある構造物が存在すると、そこに多結晶体が付着し、その生成物としてＨＣｌガスが発生して結晶成長させようとしている結晶に悪影響が及んでしまう。シード１１０とサセプター１０８の接触面は、シードの主面（結晶成長面）から１ｍｍ以上離れていることが好ましく、３ｍｍ以上離れていることがより好ましく、５ｍｍ以上離れていることがさらに好ましい。
【００２７】
４）リザーバー
リザーバー１０６には、成長させるIII族窒化物半導体の原料を入れる。具体的には、III族源となる原料を入れる。そのようなIII族源となる原料として、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎなどを挙げることができる。リザーバー１０６にガスを導入するための導入管１０３からは、リザーバー１０６に入れた原料と反応するガスを供給する。例えば、リザーバー１０６にIII族源となる原料を入れた場合は、導入管１０３からＨＣｌガスを供給することができる。このとき、ＨＣｌガスとともに、導入管１０３からキャリアガスを供給してもよい。キャリアガスとしては、例えば水素、窒素、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒのような不活性ガス等を挙げることができる。これらのガスは混合して用いてもよい。
【００２８】
５）窒素源（アンモニア）、セパレートガス、ドーパントガス
導入管１０４からは、窒素源となる原料ガスを供給する。通常はＮＨ3を供給する。また、導入管１０１からは、キャリアガスを供給する。キャリアガスとしては、導入管１０３から供給するキャリアガスと同じものを例示することができる。このキャリアガスは原料ガス同士の気相での反応を抑制し、ノズル先端にポリ結晶が付着することを防ぐ効果もある。また、導入管１０２からは、ドーパントガスを供給することもできる。例えば、ＳｉＨ4やＳｉＨ2Ｃｌ2、Ｈ2Ｓ等のｎ型のドーパントガスを供給することができる。
【００２９】
６）ガス導入方法
導入管１０１〜１０４から供給する上記ガスは、それぞれ互いに入れ替えて別の導入管から供給しても構わない。また、窒素源となる原料ガスとキャリアガスは、同じ導入管から混合して供給してもよい。さらに他の導入管からキャリアガスを混合してもよい。これらの供給態様は、リアクター１００の大きさや形状、原料の反応性、目的とする結晶成長速度などに応じて、適宜決定することができる。
【００３０】
７）排気管の設置場所
ガス排気管１０９は、リアクター内壁の上面、底面、側面に設置することができる。ゴミ落ちの観点から結晶成長端よりも下部にあることが好ましく、図１のようにリアクター底面にガス排気管１０９が設置されていることがより好ましい。
【００３１】
８）結晶成長条件
上記の製造装置を用いた結晶成長は、通常は９５０℃〜１１２０℃で行い、９７０℃〜１１００℃で行うことが好ましく、９８０℃〜１０９０℃で行うことがより好ましく、９９０℃〜１０８０℃で行うことがさらに好ましい。極性面と主面の交差線方向の基板の反りを交差線に直交する方向の基板の反りよりも、より小さくするためには、結晶成長中の温度が徐々に低下しないように制御することが好ましい。結晶成長中の温度低下は６０℃以内に制御することが好ましく、４０℃以内に制御することがより好ましく、２０℃以内に制御することがさらに好ましく、１０℃以内に制御することがさらにより好ましい。リアクター内の圧力は１０ｋＰａ〜２００ｋＰａであるのが好ましく、３０ｋＰａ〜１５０ｋＰａであるのがより好ましく、５０ｋＰａ〜１２０ｋＰａであるのがさらに好ましい。
【００３２】
９）結晶の成長速度
上記の製造装置を用いた結晶成長の成長速度は、成長方法、成長温度、原料ガス供給量、結晶成長面方位等により異なるが、一般的には５μｍ／ｈ〜５００μｍ／ｈの範囲であり、１０μｍ／ｈ以上が好ましく、５０μｍ／ｈ以上がより好ましく、７０μｍ以上であることがさらに好ましい。成長速度は、上記の他、キャリアガスの種類、流量、供給口−結晶成長端距離等を適宜設定することによって制御することができる。
【００３３】
（１−２）第２工程
＜第２工程の内容＞
本発明のIII族窒化物半導体基板の製造方法における第２工程は、第１工程で得られたIII族窒化物半導体結晶から、前記半極性面とは異なる面を主面とする基板を取得する工程である。
【００３４】
＜基板の主面＞
第２工程において取得するIII族窒化物半導体基板の主面は、シードの主面とは異なる面であれば特に限定されず、例えば非極性面であってもよいし、半極性面であってもよい。ここでIII族窒化物半導体基板の主面とは、構造体において最も広い面であって、デバイスを形成すべき面のことを指す。
非極性面としては、例えば、｛１０−１０｝面や｛１１−２０｝面を例示することができる。ここでいう｛１０−１０｝面とはいわゆる「Ｍ面」のことであり、六方晶構造（ウルツ鋼型結晶構造）における（１０−１０）面と等価な面であって、具体的には（１−１００）面、（−１１００）面、（０１−１０面）、（０−１１０）面、（１０−１０）面、（−１０１０）面を意味する。また、｛１１−２０｝面とはいわゆる「Ａ面」のことであり、六方晶構造（ウルツ鋼型結晶構造）における（１１−２０）面と等価な面であって、具体的には、（１１−２０）面、（−１−１２０）面、（１−２１０）面、（−１２−１０）面、（−２１１０）面、（２−１−１０）面を意味する。
半極性面としては、例えば、（１０−１１）面、（１０−１−１）面、（２０−２１）面、（２０−２−１）面などを例示することができる。
【００３５】
＜基板を取得する方法＞
第２工程において、第１工程で得られたIII族窒化物半導体結晶から目的とするIII族窒化物半導体基板を取得する方法として、例えば、研磨、切断、エッチングなどの挙げることができる。これらの方法は、いずれか１つだけを選択して用いてもよいし、組み合わせて用いてもよい。組み合わせて用いる場合は、切断またはエッチングを行った後に研磨を行うことが好ましく、必要に応じてさらに研磨後にエッチングを行ってもよい。第２工程において好ましく採用される方法は、研磨、切断、またはこれらの組み合わせである。研磨を行う場合は、ダイヤモンド砥粒などの砥粒を用いて表面を研磨した後、ＣＭＰ（chemical mechanical polishing）など公知の方法にて基板表面の粗さを任意の範囲にすることが可能である。
【００３６】
第２工程では、所望のサイズのIII族窒化物半導体基板が得られるように研磨、切断、エッチングなどを行う。本発明の製造方法によれば、比較的大きなサイズの主面を有するIII族窒化物半導体基板を得ることが可能である。例えば、主面の最大径が１０〜１５３ｍｍ、好ましくは１８〜１０１ｍｍ、さらに好ましくは５１〜７７ｍｍであるIII族窒化物半導体基板を得ることが可能である。ここで最大径とは、主面の中で最長の長さを有する直線の長さのことをいい、主面の形状は円形に限られるものではない。
また、本発明の製造方法によれば、厚さが０．１〜２ｍｍ、好ましくは０．２〜１．５ｍｍ、さらに好ましくは０．３〜０．６ｍｍであるIII族窒化物半導体基板を得ることが可能である。
【００３７】
本発明の製造方法では、積層欠陥が極めて少ないIII族窒化物半導体基板を得ることができる。
III族窒化物半導体基板の積層欠陥の多少は、III族窒化物半導体基板上にＬＥＤ構造を作製し、室温にてＰＬ（photo-luminescence）測定を行うことで評価することが可能である。また、III族窒化物半導体基板上にＬＥＤ構造を作製し蛍光顕微鏡で観察した場合、積層欠陥に対応する輝線を確認することができるため、該輝線の強度でもIII族窒化物半導体基板の積層欠陥の多少を評価することができる。積層欠陥は極性面に平行に存在する面欠陥であるため、非極性面または半極性面を主面とする基板においては、積層欠陥の断面に相当する直線を前記輝線として確認することができる。本発明の製造方法を用いた場合、輝線強度が２００ｃｍ-1以下であるIII族窒化物半導体基板を得ることが可能であり、好ましくは１５０ｃｍ-1以下、より好ましくは１００ｃｍ-1以下である。さらに、III族窒化物半導体基板の積層欠陥の多少は、基板自体を低温（１０Ｋ）にてＰＬ測定を行うことでも評価することが可能である。本発明の製造方法を用いた場合、バンド端ＰＬ強度に対する３．４１ｅＶ付近の積層欠陥起因のＰＬ強度（低温）が０．１以下であるIII族窒化物半導体基板を得ることが可能であり、好ましくは０．０８以下、より好ましくは０．０５以下である。
【００３８】
［２］III族窒化物半導体基板
（２−１）特徴
本発明のIII族窒化物半導体基板は、非極性面または半極性面を主面とするIII族窒化物半導体基板であって、極性面と主面の交差線方向の基板の反りが、前記交差線に直交する方向の基板の反りよりも小さくて、前記交差線に直交する方向の基板の反りが４０ｍｍあたり１°未満であることを特徴とする。ここでいう交差線方向とそれに直交する方向は、いずれも基板の面内に想定される方向である。
【００３９】
（２−２）厚さ
本発明のIII族窒化物半導体基板は、自立基板であることが好ましい。具体的には、厚さが０．２ｍｍ以上であることが好ましく、０．３ｍｍ以上であることがより好ましく、０．４ｍｍ以上であることがさらに好ましい。基板の厚さやサイズは、上記の本発明の製造方法の第１工程において成長させる結晶の厚さを調整したり、第２工程における研磨、切断、エッチング等を調節したりすることにより、所望の範囲内に調整することができる。
【００４０】
（２−３）主面
本発明のIII族窒化物半導体基板の主面は、非極性面または半極性面のいずれであってもよいが、非極性面であることが好ましく、また、低指数面であることが好ましい。例えば、III族窒化物シードが六方晶であってその主面が（ｈｋｌｍ）で表される場合、ｈ、ｋ、ｌ、ｍはそれぞれ独立に−３〜３のいずれかの整数であることが好ましく、−２〜２のいずれかの整数であることがより好ましい。本発明のIII族窒化物半導体基板の主面の具体例として、｛１０−１０｝面、｛１１−２０｝面、（１０−１１）面、（１０−１−１）面、（２０−２１）面、（２０−２−１）面などを挙げることができる。
【００４１】
（２−３）基板の反り
本発明のIII族窒化物半導体基板は、基板の反りの方向と大きさが従来のIII族窒化物半導体基板とは異なっている。従来のIII族窒化物半導体基板のうち反りの絶対量が小さいものは、極性面と主面の交差線方向の基板の反りが、交差線に直交する方向の基板の反りよりも大きい。一方、従来のIII族窒化物半導体基板の中で、極性面と主面の交差線方向の基板の反りが、交差線に直交する方向の基板の反りよりも小さいものは、いずれも反りの絶対量が大きい。本発明のIII族窒化物半導体基板は、極性面と主面の交差線方向の基板の反りが、交差線に直交する方向の基板の反りよりも小さくて、なおかつ、反りの絶対量が小さいことを特徴としており、従来は提供されるに至っていなかったものである。
【００４２】
本発明のIII族窒化物半導体基板における交差線に直交する方向の基板の反りは、４０ｍｍあたり１°未満であることが好ましく、０．８０°未満であることがより好ましく、０．６０°未満であることがさらに好ましく、０．４０°未満であることが特に好ましい。交差線方向の基板の反りは、４０ｍｍあたり０．８５°未満であることが好ましく、０．６５°未満であることがより好ましく、０．４５°未満であることがさらに好ましく、０．２５°未満であることが特に好ましい。交差線に直交する方向の４０ｍｍあたりの基板の反りと、交差線方向の４０ｍｍあたりの基板の反りの差は、通常０．０２〜１．０°であり、０．０３〜０．７５°であることが好ましく、０．０５〜０．５°であることがより好ましい。なお、基板の反りは、後述する実施例に記載される方法により測定することができる。
【００４３】
例えば、本発明のIII族窒化物半導体基板の主面が六方晶の（１０−１０）面［すなわちＭ面］である場合、極性面である（０００１）面［すなわちＣ面］と主面の交差線方向［すなわちａ軸方向］の反りは、それに直交する方向［すなわちｃ軸方向］の反りよりも小さい。このとき、ｃ軸方向の反りは４０ｍｍあたり１°未満である。また、他の例として、本発明のIII族窒化物半導体基板の主面が六方晶の（１１−２０）面［すなわちＡ面］である場合、極性面である（０００１）面［すなわちＣ面］と主面の交差線方向［すなわちｍ軸方向］の反りは、それに直交する方向［すなわちｃ軸方向］の反りよりも小さい。このとき、ｃ軸方向の反りは４０ｍｍあたり１°未満である。
極性面と主面の交差線方向の基板の反り（Ｗ１）と、その交差線に直交する方向の基板の反り（Ｗ２）の比（Ｗ１／Ｗ２）は、１未満であることが好ましく、０．８未満であることがより好ましく、０．５未満であることがさらに好ましい。また、下限値は０．０１以上であることが好ましく、０．０２以上であることがより好ましく、０．０４以上であることがさらに好ましい。
【００４４】
（２−４）基板及び該基板上に形成される結晶の結晶性
本発明のIII族窒化物半導体基板の主面上にIII族窒化物半導体結晶をホモエピタキシャル成長させると、成長した結晶内に発生する主たる積層欠陥は極性面に平行となる。積層欠陥は、例えば下記実施例に記載されるように結晶表面を蛍光顕微鏡で観察することにより確認することができる。
例えば、主面が（１０−１０）面［すなわちＭ面］である本発明のIII族窒化物半導体基板や、主面が（１１−２０）面［すなわちＡ面］である本発明のIII族窒化物半導体基板では、主面上にIII族窒化物半導体結晶を成長させると極性面である（０００１）面［すなわちＣ面］に平行な積層欠陥が主として発生し、蛍光顕微鏡で主面側から観察するとａ軸方向またはｍ軸方向へ伸びる直線状に観察される。
本発明のIII族窒化物半導体基板および、該基板上に形成される結晶は、積層欠陥が少なく、よってＬＥＤなどの半導体発光素子として用いた場合に良好な発光を示す。積層欠陥の程度は、前述の本発明の製造方法で得られるIII族窒化物半導体基板と同様である。  また、III族窒化物半導体基板および該基板上に形成される結晶の主面には、貫通転位が存在する。これは、通常貫通転位は結晶の成長方向に伸びるように発生するため、本発明の製造方法のように半極性面を主面とするIII族窒化物シード上に成長した結晶の成長面には、貫通転位が存在することによる。貫通転位はＣＬ測定で観測される暗点に略一致することから、III族窒化物半導体基板および該基板上に形成される結晶の主面におけるＣＬ測定での平均暗点密度は５×１０5〜１×１０8ｃｍ-2であることが好ましく、より好ましくは１×１０6〜５×１０7ｃｍ-2である。
【００４５】
［３］半導体発光デバイス
上記の本発明のIII族窒化物半導体基板を用いることにより、半導体発光デバイスを製造することができる。通常は、本発明のIII族窒化物半導体基板の主面上にIII族窒化物半導体結晶を成長させることにより、ＬＥＤなどの半導体発光デバイスを製造する。成長させるIII族窒化物半導体結晶としては、例えばＧａＮ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮなどを挙げることができる。結晶成長の方法は特に制限されず、例えば有機金属化学気相堆積法（ＭＯＣＶＤ法）などを挙げることができる。本発明のIII族窒化物半導体基板上に結晶を成長させれば、例えば従来のサファイアベースの基板や積層欠陥の多いIII族窒化物半導体基板上に結晶を成長させた場合に比べて結晶欠陥が少なくなるため、高出力で耐久性のある半導体発光デバイスを提供することができる。
【実施例】
【００４６】
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
【００４７】
（１）III族窒化物半導体基板の製造
＜参考例１＞
主面が（１０−１−１）面であり、主面内において＜１１−２０＞（ａ軸）に直交する方向の長さが５ｍｍで、＜１１−２０＞（ａ軸）方向の長さが２０ｍｍである長方形のＧａＮ自立基板を用意し、これをシード１１０としてサセプター１０８上に置いた。シード１１０を搭載したサセプター１０８を図１に示すようにリアクター１００内に配置して、反応室の温度を１０２０℃まで上げ、ＨＶＰＥ法にてＧａＮ単結晶膜を５４時間成長させた。成長中の温度低下は５℃未満であった。この単結晶成長工程においては成長圧力を１．０１×１０5Ｐａとし、ＧａＣｌガスＧ３の分圧を５．９６×１０2Ｐａとし、ＮＨ3ガスＧ４の分圧を６．９８×１０3Ｐａとした。単結晶成長工程が終了後、室温まで降温し、ＧａＮ結晶を得た。結晶は［１０−１−１］方向に最大４．５ｍｍ成長していた。
【００４８】
得られたＧａＮ結晶について外形加工、表面研磨処理を行った後、通常の手法でこれをスライスし、研磨を行って、厚さ３３０μｍの（１０−１０）面を主面とするＧａＮ自立基板を３枚作製した。得られた３枚のＧａＮ自立基板のうち、シード側から２番目の基板の評価を実施した。基板面内におけるｃ軸方向のチルト角分布をＸ線回折法のωスキャンを、ｃ軸方向に３点実施することにより測定したところ４０ｍｍ間隔換算で±０．２６°であったため、ｃ軸方向の基板の反りは４０ｍｍあたり０．５２°であった。
【００４９】
＜参考例２＞
シードとして主面が（２０−２−１）面であるＧａＮ自立基板を用いた点を変更して、参考例１と同じ条件でＧａＮ結晶を得た。結晶は［２０−２−１］方向に最大４．８ｍｍ成長していた。
【００５０】
＜比較例１＞
シードとして主面が（１０−１０）面であるＧａＮ自立基板を用いた点を変更して、参考例１と同じ条件でＧａＮ結晶を得た。結晶は［１０−１０］方向に最大４．７ｍｍ成長していた。この結晶から参考例１と同じ方法により厚さ３３０μｍの３枚のＧａＮ自立基板を得て、シード側から２番目の基板の反りを測定した。
【００５１】
【表１】
2012136418.tif 000003
【００５２】
＜実施例１＞
シードとして、主面が（２０−２１）面であり、ｃ軸方向の長さが１７ｍｍで、ａ軸方向の長さが２５ｍｍの長方形であるＧａＮ自立基板を８枚用意し、ＧａＮ自立基板どうしの＜０００１＞（ｃ軸）方向が±０．２５°の精度で揃うようにこれらをｃ軸方向に４列、ａ軸方向に２列に並べて使用した点を変更して、参考例１と同じ条件でＧａＮ結晶を得た。主面とＣ面との交線方向の辺どうしが接する距離の総和（Ｓａ）は１５０ｍｍであり、それ以外の辺どうしが接する距離の総和（Ｓｃ）は６８ｍｍであった。なお、各ＧａＮ自立基板間の面方位の分布は、±０．１５°以内であった。結晶は［２０−２１］方向に最大１７ｍｍ成長していた。同条件で２結晶作製し、１結晶は（１０−１０）面でスライスし、複数枚の基板を得て、そのうち３９ｍｍ×５３ｍｍの基板を測定用に抜き取り、もう１結晶は（２０−２１）面でスライスし、複数枚の基板を得て、そのうちの３８ｍｍ×５３ｍｍの基板を測定用に抜き取った。測定温度１０Ｋにて、励起光源に中心波長３２５ｎｍのＨｅ−Ｃｄレーザーを用い、ＰＬ測定を実施した。バンド端ＰＬ強度に対する３．４１ｅＶ付近の積層欠陥起因のＰＬ強度（低温）を調べたところ、（１０−１０）面スライス基板で図３の結果に、（２０−２１）面スライス基板で図４の結果になった。いずれのスライス基板においても、基板中心を通るｃ軸に平行なラインではバンド端ＰＬ強度に対する３．４１ｅＶ付近の積層欠陥起因のＰＬ強度（低温）が高く、一方、ａ軸方向側の基板端はバンド端ＰＬ強度に対する３．４１ｅＶ付近の積層欠陥起因のＰＬ強度（低温）が低い結果となった。
基板面内におけるチルト角分布をＸ線回折法により測定したところ、ｃ軸方向は４０ｍｍ間隔換算で±０．２２°、ａ軸方向は４０ｍｍ間隔換算で±０．０３３°であった。よって、ｃ軸方向の基板の反りは４０ｍｍあたり０．４４°、ａ軸方向の基板の反りは４０ｍｍあたり０．０６６°であった。
【００５３】
本発明のIII族窒化物半導体基板は、極性面と主面の交差線方向の基板の反りが、前記交差線に直交する方向の基板の反りよりも小さくて、なおかつ、前記交差線に直交する方向の基板の反りが４０ｍｍあたり１°未満であって比較例の基板よりも有意に小さい。また、本発明のIII族窒化物半導体基板を用いて製造したＬＥＤは、ＰＬ強度（室温）が大きい。また、輝線は極性面と主面の交差線方向に認められ、積層欠陥が極性面と平行に発生していることが確認されたが、その頻度は比較例に比べると有意に少なかった。
【００５４】
＜実施例２＞
（０００１）面成長により作製されたＧａＮ結晶塊から、（２０−２１）面から＜０００１＞（ｃ軸）方向に１°のオフ角を有する主面を有する長方体のＧａＮ自立基板を８枚切り出した。各ＧａＮ自立基板は、＜１１−２０＞（ａ軸）方向に３０ｍｍ、主面内においてａ軸に直交する方向に１７ｍｍとなるように切り出した。各ＧａＮ自立基板間の面方位の分布は、±０．１５°以内であった。このＧａＮ自立基板をシードとして、サセプター上に、ＧａＮ自立基板どうしの＜０００１＞（ｃ軸）方向が±０．２５°の精度で揃うように、＜１１−２０＞（ａ軸）方向に２列、ａ軸に直交する方向に４列に並べた。主面とＣ面との交線方向の辺どうしが接する距離の総和（Ｓａ）は１８０ｍｍ、それ以外の辺どうしが接する距離の総和（Ｓｃ）は６８ｍｍであった。その後、図１に示すように、シード１１０を搭載したサセプター１０８をリアクター１００内に配置し、反応室の温度を９７０℃まで上げ、ＨＶＰＥ法にてＧａＮ単結晶膜の成長を開始した。成長開始と同時に、反応室の温度を９７０℃から１０２０℃まで１時間で昇温させた後、１０２０℃一定で７７時間成長させた。成長中の温度低下は５℃未満であった。この単結晶成長工程においては成長開始から成長終了まで成長圧力を１．０１×１０５Ｐａとし、ＧａＣｌガスＧ３の分圧を５．９６×１０２Ｐａとし、ＮＨ３ガスＧ４の分圧を５．３４×１０３Ｐａとした。単結晶成長工程が終了後、室温まで降温し、ＧａＮ結晶を得た。得られたＧａＮ結晶は＜２０−２１＞方向に最大で１２．０ｍｍ、最小で８．１ｍｍ成長していた。成長膜厚分布には傾向がなく、ランダムな膜厚分布であった。
得られたＧａＮ結晶を、ダイシングにより外形加工し、さらにダイヤモンド砥粒を用いた研磨およびＣｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａl  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ（ＣＭＰ）により表面研磨して、厚さ４００μｍの（１０−１０）面（Ｍ面）を主面とする５５ｍｍ角の正方形のＧａＮ自立基板を作製した。基板面内における＜１１−２０＞（ａ軸）方向および＜０００１＞（ｃ軸)方向のチルト角分布を、Ｘ線回折法のωスキャンを各方向に３点実施することにより測定した。３点の測定点は、基板中心１点と、基板中心から２０ｍｍ離れた２点となる位置とした。測定結果は、４０ｍｍ間隔換算で＜１１−２０＞（ａ軸）方向は±０．１１°、＜０００１＞（ｃ軸)方向は±０．３５°であった。＜１１−２０＞（ａ軸）方向のチルト角分布を＜０００１＞（ｃ軸)方向のチルト角分布で割った値は、０．３１であった。なお、２つの軸方向のチルト角分布は主面中でほぼ一定であった。
【００５５】
＜比較例２＞
（２０−２１）面から＜１１−２０＞（ａ軸）方向に−１°から１°のオフ角を有する主面を有する８枚のＧａＮ自立基板を用意し、このＧａＮ自立基板をシードとして、サセプター上に、ＧａＮ自立基板どうしの＜０００１＞（ｃ軸）方向±０．２５°の精度で揃うように、＜１１−２０＞（ａ軸）方向に２列、ａ軸に直交する方向に４列に並べた。＜１１−２０＞側に−１°のオフ角を有する基板を、＜−１−１２０＞側に１°のオフ角を有する基板をサセプター上に並べた。主面とＣ面との交線方向の辺どうしが接する距離の総和（Ｓａ）は１８０ｍｍ、それ以外の辺どうしが接する距離の総和（Ｓｃ）は６８ｍｍであった。成長中の温度低下は５℃未満であった。図１の結晶製造装置を用いて、実施例２と同様の条件でＧａＮ結晶を成長させた。得られたＧａＮ結晶を、ワイヤーで切断することによりスライスし、ダイシングにより外形加工し、さらにダイヤモンド砥粒を用いた研磨とＣＭＰにより表面研磨して、厚さ４００μｍの（１０−１０）面（Ｍ面）を主面とする５５ｍｍ角の正方形のＧａＮ自立基板を作製した。基板面内における＜１１−２０＞（ａ軸）方向および＜０００１＞（ｃ軸)方向のチルト角分布を、Ｘ線回折法のωスキャンを実施例２と同様に各方向に３点実施することにより測定したところ、４０ｍｍ間隔換算で＜１１−２０＞（ａ軸）方向は±０．８１°、＜０００１＞（ｃ軸)方向は±０．４１°であった。＜１１−２０＞（ａ軸）方向のチルト角分布を＜０００１＞（ｃ軸)方向のチルト角分布で割った値は、１．９７であった。なお、２つの軸方向のチルト角分布は主面中でほぼ一定であった。
【００５６】
＜参考例３＞
実施例２と同じ方法にしたがって、ＧａＮ自立基板をシードとしてサセプター上に並べ、リアクター内に配置した。反応室の温度１０８０℃で、４５分間成長させた後、１０２０℃まで３０分で降温し、１０２０℃で７７時間成長させた。成長中の温度低下は６０℃であった。得られたＧａＮ結晶を、ワイヤーで切断することによりスライスし、ダイシングすることにより外形加工し、さらにダイヤモンド砥粒を用いた研磨とＣＭＰにより表面研磨して、厚さ４００μｍの（１０−１０）面（Ｍ面）を主面とする５５ｍｍ角の正方形のＧａＮ自立基板を作製した。基板面内における＜１１−２０＞（ａ軸）方向および＜０００１＞（ｃ軸)方向のチルト角分布と反りは実施例２よりも明らかに大きいことが確認された。
【００５７】
（２）半導体発光デバイス構造の製造
（デバイス構造製造例１）
実施例２で製造した（１０−１０）面を主面とする基板上に、ＭＯＣＶＤ法により４０５ｎｍ発光を目標にしたＩｎＧａＮ系のＬＥＤ構造を作製した。具体的には、基板にＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸を含んだ構造を成長することによってＬＥＤ構造を作製した。作製したＬＥＤ構造は、光学顕微鏡で５０倍から１０００倍の倍率まで確認したところ平坦に作製されていることが確認された。作製したＬＥＤについて、中心波長３２５ｎｍのＨｅ−Ｃｄレーザーを励起光源として用いて室温にてＰＬ（photo-luminescence）測定を実施したところ、ウェハ全面から、発光波長４０５ｎｍ付近の量子井戸からの発光が観測された。
【００５８】
（デバイス構造製造例２）
参考例１で製造した（１０−１−１）面を主面とするシード側から２番目の基板を用いた点を変更して、デバイス構造製造例１と同様にしてＬＥＤ構造を作製した。作製したＬＥＤについて、中心波長３２５ｎｍのＨｅ−Ｃｄレーザーを励起光源として用いて室温にてＰＬ測定を実施したところ、ウェハ全面から、発光波長４０５ｎｍ付近の量子井戸からの発光が観測され、ＰＬ強度は２．１４７であった。また、蛍光顕微鏡を用いて表面を２００倍の倍率で観察した結果を図２（ａ）に示す。蛍光顕微鏡写真の縦方向がｃ軸方向で、横方向がａ軸方向である。輝線密度は、少ない領域では０、多い領域では１００ｃｍ-1であった。輝線は長波長発光領域に対応している。
【００５９】
（デバイス構造製造例３）
参考例２で製造した（２０−２−１）面を主面とする基板を用いた点を変更して、デバイス製造例１と同様にしてＬＥＤ構造を作製した。作製したＬＥＤについて、中心波長３２５ｎｍのＨｅ−Ｃｄレーザーを励起光源として用いて室温にてＰＬ測定を実施したところ、ウェハ全面から、発光波長４０５ｎｍ付近の量子井戸からの発光が観測され、ＰＬ強度は１．７０７であった。また、蛍光顕微鏡を用いて表面を２００倍の倍率で観察した結果を図２（ｂ）に示す。蛍光顕微鏡写真の縦方向がｃ軸方向で、横方向がａ軸方向である。輝線密度は、少ない領域では０、多い領域では９０ｃｍ-1であった。
【００６０】
（デバイス構造製造例４）
比較例１で製造した（１０−１０）面を主面とする基板を用いた点を変更して、デバイス構造製造例１と同様にしてＬＥＤ構造を作製した。作製したＬＥＤについて、中心波長３２５ｎｍのＨｅ−Ｃｄレーザーを励起光源として用いて室温にてＰＬ測定を実施したところ、ＰＬ強度は０．３３７であった。また、蛍光顕微鏡を用いて表面を２００倍の倍率で観察した結果を図２（ｃ）に示す。蛍光顕微鏡写真の縦方向がｃ軸方向で、横方向がａ軸方向である。輝線密度は、少ない領域では０、多い領域では５００ｃｍ-1であり、積層欠陥に相当する輝線がａ軸方向に多数認められた。
【００６１】
（デバイス構造製造例５）
比較例２で製造した（１０−１０）面を主面とする基板を用いた点を変更して、デバイス製造例１と同様にしてＬＥＤ構造を作製した。作製したＬＥＤ構造の表面を光学顕微鏡で５０倍の倍率で観察したところ、非常に荒れた表面になっていることが確認された。作製したＬＥＤについて、中心波長３２５ｎｍのＨｅ−Ｃｄレーザーを励起光源として用いて室温にてＰＬ測定を実施したところ、ウェハ全面で発光波長４０５ｎｍ付近の量子井戸からの発光が全く観測されず、４４０ｎｍより長波長側の発光のみ観測された。
【符号の説明】
【００６２】
１００  リアクター
１０１  キャリアガス用配管
１０２  ドーパントガス用配管
１０３  III族原料用配管
１０４  窒素原料用配管
１０５  ＨＣｌガス用配管
１０６  III族原料用リザーバー
１０７  ヒーター
１０８  サセプター
１０９  排気管
１１０  シード
Ｇ１  キャリアガス
Ｇ２  ドーパントガス
Ｇ３  III族原料ガス
Ｇ４  窒素原料ガス
Ｇ５  ＨＣｌガス
【図３】
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【図４】
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【図１】
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【図２】
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