(57)【要約】      （修正有）【課題】結晶の剥離性を良好にし得る周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法を提供する。【解決手段】下地基板１上に、周期表第１３族金属窒化物半導体結晶５をエピタキシャル成長させる成長工程を有する周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法であって、前記下地基板１は、前記周期表第１３族金属窒化物半導体結晶５とは異なる単結晶を含み、主面の最大径が５５ｍｍ以上であり、かつ、前記主面の面積の７５％以上に剥離補助領域３が設けられている。前記剥離補助領域は結晶成長を抑制する機能を有する層であり、所定の割合で下地基板を被覆することによって、剥離補助領域上に成長した第１３族金属窒化物半導体結晶と下地基板との剥離を促す機能を有し、前記成長結晶層５形成後の降温工程において、下地基板１と成長結晶層５とが、剥離補助領域３と低温バッファ層４（ＧａＮ）との熱膨張係数の差によって分離される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地基板上に周期表第１３族金属窒化物半導体結晶をエピタキシャル成長させる成長工程を有する、周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法であって、
前記下地基板は、前記周期表第１３族金属窒化物半導体結晶とは異なる単結晶を含み、主面の最大径が５５ｍｍ以上であり、かつ、前記主面の面積の７５％以上に剥離補助領域が設けられていることを特徴とする周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項２】
前記成長工程にわたって前記下地基板の主面の半径ＳAと前記下地基板上に成長させる前記周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の主面の半径ＧAとが下記式（１）の条件を満たしていることを特徴とする請求項１に記載の周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法。
ＳA≧ＧA・・・式（１）
【請求項３】
前記成長工程にわたって前記面積ＳAと前記半径ＧAとが下記式（２）の条件を満たしていることを特徴とする請求項２に記載の周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法。
ＳA≦１．２５×ＧA・・・式（２）
【請求項４】
前記剥離補助領域が、間隔をおいて前記下地基板上に配置された複数の短冊状の剥離補助層を含み、かつ、前記剥離補助層の、短辺の長さが２０μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項５】
前記剥離補助領域の厚みが１μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項６】
前記下地基板の厚みが２００μｍ以上２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項７】
周期表第１３族金属窒化物半導体結晶成長用の下地基板であって、
前記周期表第１３族金属窒化物半導体結晶とは異なる単結晶を含み、主面の最大径が５５ｍｍ以上であり、かつ、主面の面積の７５％以上に剥離補助領域が設けられていることを特徴とする下地基板。
【請求項８】
前記剥離補助領域が、間隔をおいて前記下地基板上に配置された複数の短冊状の剥離補助層を含み、かつ、前記剥離補助層の短辺の長さが２０μｍ以上であることを特徴とする請求項７に記載の下地基板。
【請求項９】
前記剥離補助領域の厚みが１μｍ以下であることを特徴とする請求項７または８のいずれか１項に記載の下地基板。
【請求項１０】
厚みが２００μｍ以上２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の下地基板。
【請求項１１】
前記剥離補助領域上に、厚みが３００μｍ以上である周期表第１３族金属窒化物半導体結晶層を有することを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の下地基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法に関する。より詳細には、下地基板上に良質な結晶を成長させることが可能な周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法と、当該製造方法に用いられる下地基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤなどの半導体発光デバイスは、基板上に周期表第１３族金属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。ＧａＮに代表される周期表第１３族金属窒化物半導体基板を得る方法として、下記特許文献１および２に記載されているように、サファイアなどの異種基板上に周期表第１３族金属窒化物半導体結晶をエピタキシャル成長させ、そこにスライス等の加工を施すことによって周期表第１３族金属窒化物半導体基板を切り出す方法が良く知られている。
【０００３】
また、サファイア基板等の異種結晶からなる下地基板上に周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させる方法においては結晶成長後に下地基板を除去することが行われている。
【０００４】
従来の下地基板を除去する手法としては、例えば、結晶成長後に、酸化亜鉛や酸化シリコン等のマスク材や金属膜等をエッチングによって剥離する方法や、下地基板と成長結晶との境界に力を加えて機械的に分離する方法や、レーザーリフトオフ法などが挙げられる。さらには、下地基板を除去する方法としては、下地基板と成長結晶との熱膨張係数の違いを利用して剥離することも知られている。
【０００５】
一方、結晶の大口径化を達成するには、一定の下地基板厚が必要であり、下地基板が薄いと、成長初期で結晶が割れてしまうことが殆どである。
また、結晶欠陥を低減する技術として、下地基板の成長面の一部に成長阻害層を設けて、横方向成長を利用して成長阻害層上に格子不整合に起因する結晶欠陥を低減した結晶を成長させる技術が知られている
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３１６８９３号公報
【特許文献２】特開２００８−２９０９１９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者らが鋭意検討したところ、結晶の大型化を図るために径の大きな下地基板を用意して、その下地基板上に剥離補助領域を設けた上で結晶成長を行ったところ、結晶と異種基板との剥離性が悪くなったりするという課題が新たに見出された。
【０００８】
本願発明は、結晶の剥離性を良好にし得る周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法、および、前記製造方法に用いられる周期表第１３族金属窒化物半導体結晶成長用の下地基板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】
【０００９】
本願発明者らが鋭意検討したところ、結晶の大型化を図るべく、径の大きな下地基板を用いて、結晶成長前の下地基板上に剥離補助領域を主面の面積に対して特定の範囲で被覆させたところ、結晶割れが無く、結晶成長後のエッチング等の剥離するための別工程が不要で、結晶を下地基板から歩留まり良く分離できることが判った。本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、以下の内容を含むものである。
【００１０】
［１］下地基板上に、周期表第１３族金属窒化物半導体結晶をエピタキシャル成長させる成長工程を有する周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法であって、
前記下地基板は、前記周期表第１３族金属窒化物半導体結晶とは異なる単結晶を含み、主面の最大径が５５ｍｍ以上であり、かつ、前記主面の面積の７５％以上に剥離補助領域が設けられていることを特徴とする周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法。
【００１１】
［２］前記成長工程にわたって前記下地基板の主面の半径ＳAと前記下地基板上に成長させる前記周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の主面の半径ＧAとが下記式（１）の条件を満たしていることを特徴とする［１］に記載の周期表第１３族金属窒化物半導体基板晶の製造方法。
ＳA≧ＧA・・・式（１）
【００１２】
［３］前記成長工程にわたって前記半径ＳAと前記半径ＧAとが下記式（２）の条件を満たしていることを特徴とする［２］に記載の周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法。
ＳA≦１．２５×ＧA・・・式（２）
【００１３】
［４］前記剥離補助領域が、間隔をおいて前記下地基板上に配置された複数の短冊状の剥離補助層を含み、かつ、前記剥離補助層の短辺の長さが２０μｍ以上であることを特徴とする［１］〜［３］のいずれか１項に記載の周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法。
【００１４】
［５］前記複数の剥離補助層の短辺の長さの、平均値に対する偏差が２％以内であることを特徴とする［４］に記載の周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法。
【００１５】
［６］前記剥離補助領域の厚みが１μｍ以下であることを特徴とする［１］〜［５］のいずれか１項に記載の周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法。
【００１６】
［７］前記下地基板の厚みが２００μｍ以上２ｍｍ以下であることを特徴とする［１］〜［６］のいずれか１項に記載の周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法。
【００１７】
［８］周期表第１３族金属窒化物半導体結晶成長用の下地基板であって、
前記周期表第１３族金属窒化物半導体結晶とは異なる単結晶を含み、主面の最大径が５５ｍｍ以上であり、かつ、主面の面積の７５％以上に剥離補助領域が設けられていることを特徴とする下地基板。
【００１８】
［９］前記剥離補助領域が、間隔をおいて前記下地基板上に配置された複数の短冊状の剥離補助層を含み、かつ、前記剥離補助層の、短辺の長さが２０μｍ以上であることを特徴とする［８］に記載の下地基板。
【００１９】
［１０］前記複数の剥離補助層の短辺の長さの、平均値に対する偏差が２％以内であることを特徴とする［９］に記載の下地基板。
【００２０】
［１１］前記剥離補助領域の厚みが１μｍ以下であることを特徴とする［８］〜［１０］のいずれか１項に記載の下地基板。
【００２１】
［１２］厚みが２００μｍ以上２ｍｍ以下であることを特徴とする［８］〜［１１］のいずれか１項に記載の下地基板。
【００２２】
［１３］前記剥離補助領域上に、厚みが３００μｍ以上である周期表第１３族金属窒化物半導体結晶層を有することを特徴とする［８］〜［１２］のいずれか１項に記載の下地基板。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、結晶の剥離性を良好にし得る周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法、および、前記製造方法に用いられる周期表第１３族金属窒化物半導体結晶成長用の下地基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の製造方法によって下地基板上に結晶成長をさせた周期表第１３族金属窒化物半導体基板を説明するための断面図である。
【図２】下地基板上の剥離補助領域のパターンを示す上面図である。
【図３】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４】実施例１４で採用したパターンを示す図である。
【図５】実施例１５で採用したパターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下において、本発明の内容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。例えば、周期表１３族金属窒化物半導体結晶の代表例としてＧａＮ結晶を例に挙げて説明がなされることがあるが、本発明はＧａＮ結晶およびその製造方法に限定されるものではない。
【００２６】
本明細書において周期表１３族金属窒化物半導体結晶の「主面」とは、当該周期表１３族金属窒化物半導体結晶における最も広い面であって、結晶成長を行うべき面を指す。本明細書において「Ｃ面」とは、六方晶構造（ウルツ鋼型結晶構造）における｛０００１｝面と等価な面であり、極性面である。周期表１３族金属窒化物半導体結晶では、Ｃ面はIII族面またはＶ族面であり、窒化ガリウムではそれぞれＧａ面またはＮ面に相当する。また、本明細書において「Ｍ面」とは、｛１−１００｝面として包括的に表される非極性面であり、具体的には（１−１００）面、（０１−１０）面、（−１０１０）面、（−１１００）面、（０−１１０）面、（１０−１０）面を意味する。さらに、本明細書において「Ａ面」とは、｛２−１−１０｝面として包括的に表される非極性面であり、具体的には（２−１−１０）面、（−１２−１０）面、（−１−１２０）面、（−２１１０）面、（１−２１０）面、（１１−２０）面を意味する。本明細書において「ｃ軸」「ｍ軸」「ａ軸」とは、それぞれＣ面、Ｍ面、Ａ面に垂直な軸を意味する。なお、本明細書において「〜」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。
【００２７】
本明細書において「非極性面」とは、表面に周期表１３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である面を意味する。具体的には、Ｍ面やＡ面を好ましい面として挙げることができる。本明細書において「半極性面」とは、例えば、周期表第１３族金属窒化物が六方晶であってその主面が（ｈｋｌｍ）で表される場合、ｈ，ｉ，ｋのうち少なくとも２つが０でなく、且つｌが０でない面をいう。また、半極性面は、ｃ面、すなわち（０００１）面に対して傾いた面で、表面に周期表１３族元素と窒素元素の両方あるいはＣ面のように片方のみが存在する場合で、かつその存在比が１：１でない面を意味する。ｈ、ｋ、ｌ、ｍはそれぞれ独立に−５〜５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く、低指数面であることが好ましい。本発明において好ましく採用できる半極性面として、例えば（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。
【００２８】
なお、本明細書においてＣ面、Ｍ面、Ａ面や特定の指数面を称する場合には、±０．０１°以内の精度で計測される各結晶軸から１０°以内のオフ角を有する範囲内の面を含む。好ましくはオフ角が５°以内であり、より好ましくは３°以内である。
【００２９】
［周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法］
本発明の製造方法は、下地基板上に、周期表第１３族金属窒化物半導体結晶をエピタキシャル成長させる成長工程を有する周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法であって、前記下地基板は、前記周期表第１３族金属窒化物半導体結晶とは異なる単結晶を含み、主面の最大径が５５ｍｍ以上であり、かつ、前記主面の面積の７５％以上に剥離補助領域が設けられている。
【００３０】
（成長工程）
前記成長工程は、下地基板上に、周期表第１３族金属窒化物半導体結晶をエピタキシャル成長させる工程である。また、前記下地基板上には、剥離補助領域が設置される。本発明の製造工程は、本発明の効果を損なわない範囲で、前記成長工程に加えて所望の工程を実施してもよい。以下、下地基板上にエピタキシャル成長させる周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を「成長結晶」と称することがある。
【００３１】
本発明の製造方法によれば、下地基板上に形成された剥離補助領域によって被覆される下地基板主面の割合を７５％以上とすることで、結晶を下地基板から歩留まり良く分離できる。また、本発明の製造方法においては、成長結晶の割れを抑制することができる。更に、本発明によれば、周期表第１３金属窒化物半導体結晶を成長させた後に基板を降温する工程において下地基板との熱膨張係数の違いを利用することで、下地基板と成長結晶とを剥離させることができる。通常、前記のような基板の降温工程はいずれの製造方法でも行われるものである。このため、本発明の製造方法によれば、特別にエッチング等の別工程を設けることなく下地基板と成長結晶とを効率よく分離することができる。
【００３２】
−下地基板−
前記下地基板としては、例えば、ＧａＮ、または、サファイア、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ｇａ2Ｏ3、ＧａＡｓ、ＺｎＯ（酸化亜鉛）などの基板が挙げられ、サファイア、ＧａＡｓ、酸化亜鉛、ＳｉおよびＳｉＣからなる群から選ばれる少なくとも１種の結晶であることが好ましい。本発明の製造方法に用いられる下地基板には、当該下地基板上に成長させる結晶（周期表第１３族金属窒化物半導体結晶）と異なる単結晶が用いられる。例えば、下地基板上に成長させる結晶としてＧａＮを選択する場合、サファイア、ＧａＡｓ、酸化亜鉛、Ｓｉ、ＳｉＣなどＧａＮに対する異種結晶基板を用いることができる。
【００３３】
本発明の製造方法で用いる下地基板は、Ｃ面を主面とすることができる。例えば、前記下地基板としてサファイア基板を用いる場合は、（０００１）面や（０００−１）面を主面とする基板を用いることができる。このうち、本発明の製造方法における結晶成長には、（０００１）面側を用いることが好ましい。
【００３４】
前記下地基板の厚みは、２００μｍ以上とすることができ、更に３００μｍ以上とすることができ、更に４００μｍ以上とすることができる。また、前記厚みの上限は、特に限定はないが、降温時に適度に微小な反りが発生しないと剥離が促進しないとの観点から、２ｍｍ以下とすることができ、更に１．８ｍｍ以下とすることができ、更に１．５ｍｍ以下とすることができる。
【００３５】
前記下地基板の主面（周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させる面）の最大径（最大の直径）は５５ｍｍ以上である。前記主面の最大径が５５ｍｍ未満であると、成長エリアが十分に確保できず、製造効率が悪い。前記下地基板の主面の最大径としては、十分な成長エリア確保と、それに伴う製造効率向上の観点から、５８ｍｍ以上とすることができ、更に６０ｍｍ以上とすることができ、更に６５ｍｍ以上とすることができ、更に７０ｍｍ以上とすることができる。また、前記下地基板の主面の最大径の上限は特に限定はないが、下地基板の入手容易性の観点から、５００ｍｍ以下とすることができ、更に４００ｍｍ以下とすることができ、更に３００ｍｍ以下とすることができる。なお、下地基板の主面の形状が円又は楕円以外の形状である場合には、主面の最大径とは、主面の最大幅のことを意味する。
【００３６】
また、前記下地基板の形状は、長方体、立方体、円柱状など様々な形状をとりうるものであり、特に制限されない。
【００３７】
前記下地基板の面方向（成長面と平行の方向）の熱膨張係数は、その上に成長させる第１３族金属窒化物半導体結晶との差が大き過ぎると結晶の反りや割れが起こることから１１×１０-6（１／Ｋ）以下とすることができ、更に１０×１０-6（１／Ｋ）以下とすることができ、更に８×１０-6（１／Ｋ）以下とすることができる。前記熱膨張係数の下限は特に限定はないが、２×１０-6（１／Ｋ）以上とすることができ、更に２．５×１０-6（１／Ｋ）以上とすることができ、更に３×１０-6（１／Ｋ）以上とすることができる。
【００３８】
また、前記下地基板表面には、例えば、平坦な第１３族金属窒化物（例えば窒化ガリウム）の薄膜（バッファ層）を成長させてもよい。前記バッファ層としては、ＭＯＶＰＥ装置で形成されるＧａＮ膜を極性が揃う程度の膜厚（約２μｍ）で製膜したもの等が挙げられる。
【００３９】
−剥離補助領域−
前記剥離補助領域は結晶成長を抑制する機能を有する層であり、所定の割合で下地基板を被覆することによって、剥離補助領域上に成長した第１３族金属窒化物半導体結晶と下地基板との剥離を促す機能を有する。前記下地基板は、前記下地基板の主面の面積の７５％以上に剥離補助領域が設けられている。前記剥離補助領域が設けられている下地基板の主面の面積が７５％未満であると、下地基板と成長結晶との剥離性が低下してしまう。前記剥離補助領域が設けられている下地基板の主面の面積は、８０％以上とすることができ、更に８５％以上とすることができる。また、前記剥離補助領域が設けられている下地基板の面積の上限は特に限定はないが、下地基板と剥離補助領域との上に成長させる成長結晶の反りを抑制する観点から、前記剥離補助領域が設けられている下地基板の主面の面積は、９９％以下とすることができ、更に９５％以下とすることができ、更に９０％以下とすることができる。特に、主面の最大径が７０ｍｍ以上の下地基板を用いた場合には、剥離補助領域が設けられている下地基板の主面の面積が９０％超過であると成長結晶が反る傾向がある。
【００４０】
前記剥離補助領域は、何らかの材料からなる剥離補助層として設けられていてよいし、空間から構成される剥離補助空隙として設けられていてもよい。
前記剥離補助層を構成する材料としては、ＳｉＯ2、ＳｉＮ、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、ＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3、ＭｇＯなどが挙げられ、成膜や加工の工業的な簡便性の点から、ＳｉＮ、ＳｉＯ2を好ましく用いることができる。
前記剥離補助空隙は、通常は凹部構造のくぼみに相当する空間として設けられる。このとき、剥離補助空隙の厚さは凹部構造のくぼみの深さに相当する。空隙の形成方法としては、ドライエッチングで下地を凹型に加工する方法や、ＳｉＯ2等の層のパターンの上に、ＭＯ−ＣＶＤ等で横方向成長させ、接合させずに停止した上で、ＳｉＯ2等をエッチングで除去する方法等が挙げられる。
【００４１】
剥離補助領域の厚さの上限は、製造の工業的な簡便性の観点から、１μｍ未満とすることができ、更に０．８μｍ以下とすることができ、更に０．５μｍ以下とすることができる。同様に、剥離補助領域の厚さの下限は、製造の工業的な安定性の観点から、０．０１μｍ以上とすることができ、更に０．０２μｍ以上とすることができ、更に０．０３μｍ以上とすることができる。
【００４２】
前記剥離補助領域のパターンは特に限定はない。例えば、短冊状の剥離補助層を複数配置して形成されるストライプ状のパターンを下地基板の主面上に設けてもよいし、下地基板の露出面が三角形、六角形などの多角形となるようなパターンであってもよい。剥離補助空隙についても同様である。これら剥離補助領域のパターンのサイズは、使用する下地基板のサイズや剥離補助領域による下地基板の被覆率を所望の範囲に特定する観点から適宜決定することができる。剥離補助領域の形状やサイズについては、周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の成長を完了した後に、例えば剥離補助領域に直交する結晶断面を蛍光顕微鏡観察することにより確認することができる。剥離補助領域は、その上に成長する周期表第１３族金属窒化物半導体結晶とは明確に区別して観察することができる。
【００４３】
前記ストライプ状の剥離補助層からなるパターンを例に挙げて、剥離補助領域で形成されるパターンについて説明する。図１は、本発明の製造方法によって下地基板上に結晶成長をさせた周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を説明するための断面図である。図２は、下地基板上の剥離補助領域のパターンを示す上面図である。図１において、下地基板１上には、窒化ガリウムからなる薄膜２が形成されており、更に剥離補助領域３のパターンが形成されている。図２に示すように剥離補助領域３は、複数の短冊状の剥離補助層３Ａが所定の間隔をおいて配置されている。前記剥離補助領域３上には，窒化ガリウムで形成された第１の成長結晶層４（例えばＭＯ−ＣＶＤでの形成層）が形成されており、更に第２の成長結晶層５（例えばＨＶＰＥでの形成層）が形成されている。図１においては、破線Ａを境に、下地基板１と第２の成長結晶層５とが、降温工程において剥離補助領域３と低温バッファ層４（ＧａＮ）との熱膨張係数の差によって分離される。
【００４４】
図２に示すように剥離補助領域３は、複数の短冊状の剥離補助層３Ａが所定の間隔をおいて下地基板１の主面上に配置されて構成されている。短冊状の剥離補助層３Ａは、下地基板１の主面上に、非極性面または半極性面と平行な方向に伸長するように配置することができる。
図２中、ＭWは、剥離補助層３Ａの短辺の長さを示す。短冊状の剥離補助層３Ａの短辺の長さＭWの下限は、周期表第１３族金属窒化物半導体結晶との最適な剥離性を得るために、１６μｍ以上とすることができ、更に１８μｍ以上とすることができ、更に２０μｍ以上とすることができる。同様に、短冊状の剥離補助層３Ａの短辺の長さＭWの上限は、横方向成長させる工程の生産性の観点から、５００μｍ以下とすることができ、更に１００μｍ以下とすることができ、更に３０μｍ以下とすることができる。また、前記複数の短冊状の剥離補助層３Ａの間を挟む各領域の短辺の長さＷ同士は異なっていてもよいが、平均値に対する偏差を周期表第１３族金属窒化物半導体結晶との剥離性の再現性を向上させるために、５％以内とすることができ、更に２％以内とすることができ、更に１％以内とすることができる。また、複数の短冊状の剥離補助層３Ａの間を挟む１つの領域の短辺の長さＷは、平均値に対する偏差を周期表第１３族金属窒化物半導体結晶との剥離性の再現性を向上させるために、５％以内とすることができ、更に２％以内とすることができ、更に１％以内とすることができる。
【００４５】
剥離補助層３Ａの長辺の長さの下限は、特に限定はないが、周期表第１３族金属窒化物半導体結晶との最適な剥離性を得るために、５μｍ以上とすることができ、更に１０μｍ以上とすることができ、更に２０μｍ以上とすることができる。同様に、短冊状の剥離補助層３Ａの長辺の長さＭWの上限も、特に限定はないが、下地基板の大きさの制約があるため、５０００００μｍ以下とすることができ、更に４０００００μｍ以下とすることができ、更に３０００００μｍ以下とすることができる。
【００４６】
図２中、複数の剥離補助層３Ａ間の間隔（ピッチ幅）、即ち下地基板の開口部の幅Ｗの下限は、特に限定はないが、周期表第１３族金属窒化物半導体結晶が成長途中で剥離してしまうことを避けるために、０．５μｍ以上とすることができ、更に１μｍ以上とすることができ、更に２μｍ以上とすることができる。同様に、下地基板の開口部の幅Ｗの上限も、特に限定はないが、周期表第１３族金属窒化物半導体結晶との最適な剥離性を得るの観点から、１０μｍ以下とすることができ、更に５μｍ以下とすることができ、更に４μｍ以下とすることができる。また、開口部の幅Ｗは、すべての隣り合う短冊状の剥離補助層３Ａの間で同じにする必要はなく、異なっていても構わない。ただし、より均一な成長結晶を得るためには、間隔を等しくしておくことが好ましい。
【００４７】
図１に示すように第１の成長結晶層４は一定のピッチ幅をおいて形成される。第１の成長結晶層４は、例えば、窒化ガリウムなど成長結晶と同種の周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を用いて形成することができる。前記第１の成長結晶層の厚さ（図１中のＢH）の上限は、横方向成長させる工程の生産性の観点から、５０μｍ以下とすることができ、更に２０μｍ以下とすることができ、更に１０μｍ以下とすることができる。同様に、第１の成長結晶層（図１中のＢH）の厚さの下限は、横方向成長させる技術の制約にもよるが、０．１μｍ以上とすることができ、更に０．５μｍ以上とすることができ、更に１μｍ以上とすることができる。また、第１の成長結晶層のピッチ幅ＢPは、特に限定はないが、接合するとその箇所の結晶品質が悪くなってしまう場合があり、第２の成長結晶層の品質にも悪影響を与えるため、０．１μｍ以上とすることができ、更に０．３μｍ以上とすることができ、更に０．５μｍ以上とすることができる。同様に、第１の成長結晶層のピッチ幅ＢPの上限も、特に限定はないが、広過ぎると第２の結晶成長で接合できず、広い結晶面積を確保できない場合があるため、８μｍ以下とすることができ、更に６μｍ以下とすることができ、更に５μｍ以下とすることができる。また、第１の成長結晶層のピッチ幅ＢP、すべての隣り合う第１の成長結晶層４の間で同じにする必要はなく、異なっていても構わない。ただし、より均一な成長結晶を得るためには、間隔を等しくしておくことが好ましい。
【００４８】
−周期表第１３族金属窒化物半導体結晶−
前記下地基板上にエピタキシャル成長させる周期表第１３族金属窒化物半導体結晶（成長結晶）の種類は特に制限されない。例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、またはこれらの混晶などを挙げることができる。前記混晶としては、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＩｎＧａＮなどを挙げることができる。好ましいのは窒化ガリウム（ＧａＮ）およびＧａを含む混晶であり、より好ましいのは窒化ガリウム（ＧａＮ）である。前記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ず、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、分子線成長（ＭＢＥ）法、昇華法などを採用することができる。得られる結晶の成長速度と得られる結晶の大きさの観点からは、ハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ）法が好ましい。
【００４９】
周期表第１３族金属窒化物半導体結晶層の厚さの下限は、自己支持性を有するものとするために、３００μｍ以上とすることができ、更に５００μｍ以上とすることができ、更に１０００μｍ以上とすることができる。周期表第１３族金属窒化物半導体結晶層の厚み（ＴG）と後述の成長阻害部材の厚み（ＴM）との厚さの比がＴG／ＴM≦１００を満たすように、結晶成長することが好ましい。前記厚さの比（ＴG／ＴM）が１００以下であれば、成長阻害部材と成長結晶との厚さの比が大きくなりすぎて、成長阻害部材上にも寄生成長した結晶が形成されてしまう事態を防ぎやすい。前記厚さの比（ＴG／ＴM）は、５０以下とすることができ、更に３０以下とすることができる。前記厚さの比（ＴG／ＴM）の下限は、特に限定はないが、０．１以上とすることができ、更に０．５以上とすることができ、更に１以上とすることができ、５以上とすることができる。
【００５０】
前記ＨＶＰＥ法は、Ｃｌガスと金属Ｇａを高温化で反応させることにより生成したＧａＣｌガスをＮＨ3と反応させることでＧａＮ結晶を基板上に成長させる方法である。前記ＨＶＰＥ法によって窒化物結晶を成長させる場合、例えば、原料として、周期表１３族のハロゲン化物（例えば、ＧａＣｌ）、ＮＨ3ガス、Ｎ2ガス、Ｈ2ガスを用いることができる。
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。
【００５１】
前記原料は、前記剥離補助領域の上方向（成長面がＣ面の場合にはＣ面方向）から供給される。前記成長工程において、ＨＶＰＥ法によって前記周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させる際の温度としては、結晶の成長速度の観点から、その下限を９００℃以上とすることができ、更に９５０℃以上とすることができ、更に９８０℃以上とすることができる。同様に、石英のリアクターの耐熱性の観点から、前記成長温度の上限は１２００℃以下とすることができ、更に１１５０℃以下とすることができ、更に１１００℃以下とすることができる。
【００５２】
前記成長工程において、ＨＶＰＥ法によって周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させる際の反応時間としては、半導体結晶が自己支持性を有する厚みを得るために、その下限を３時間以上とすることができ、更に５時間以上とすることができ、更に１０時間以上とすることができる。同様に、排ガス中に含まれる副生成物により排気管が閉塞しないように、前記反応時間の上限は５００時間以下とすることができ、更に３００時間以下とすることができ、更に２００時間以下とすることができる。
【００５３】
前記成長工程において、ＨＶＰＥ法によって周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させる際の成長圧力としては、結晶成長面に充分なガスを供給するために、その下限を１０ｋＰａ以上とすることができ、更に２０ｋＰａ以上とすることができ、更に５０ｋＰａ以上とすることができる。同様に、ＨＶＰＥ製造装置の気密性を維持するために、前記反応圧力の上限は２００ｋＰａ以下とすることができ、更に１５０ｋＰａ以下とすることができ、更に１２０ｋＰａ以下とすることができる。
【００５４】
また、前記ＮＨ3ガスの分圧としては、結晶成長面に充分な原料ガスを供給するために、その下限を４．０×１０3Ｐａ以上とすることができ、更に５．０×１０3Ｐａ以上とすることができ、更に６．０×１０3Ｐａ以上とすることができる。
【００５５】
前記Ｎ2ガスの分圧としては、Ｈ2ガスの分圧を維持するために、３．０×１０4Ｐａ以下とすることができ、更に２．０×１０4Ｐａ以下とすることができ、更に２．０×１０4Ｐａ以下とすることができる。
【００５６】
前記ＧａＣｌガスの分圧としては、結晶成長面に充分な原料ガスを供給するために、その下限を３．０×１０2Ｐａ以上とすることができ、更に４．０×１０2Ｐａ以上とすることができ、更に５．０×１０2Ｐａ以上とすることができる。
【００５７】
前記Ｈ2ガスの分圧としては、半導体結晶層の酸素濃度を抑制するために、その下限を５．０×１０4Ｐａ以上とすることができ、更に６．０×１０4Ｐａ以上とすることができ、更に７．０×１０4Ｐａ以上とすることができる。
【００５８】
前記成長結晶の主面の半径（ＧA）は、前記下地結晶の主面の半径（ＳA）との関係で決定されることが好ましい。特に前記成長結晶の主面の半径（ＧA）は前記成長工程にわたって前記下地基板の主面の半径（ＳA）との関係において下記式（１）の条件を満たしていることが好ましく、式（１−１）を満たすことが更に好ましい。
【００５９】
ＳA≧ＧA・・・式（１）
ＳA≧ＧA＋１・・・式（１−１）
【００６０】
前記成長結晶の主面の半径（ＧA）と前記下地結晶の主面の半径（ＳA）との関係が前記式（１）を満たすと、熱膨張係数差による反りが適度に抑えられ成長中に剥離してしまうことを防ぐとすることができる。更に前記成長結晶の主面の半径（ＧA）と前記下地結晶の主面の半径（ＳA）との関係が前記式（１−１）を満たすと、熱膨張係数差による反りが適度にあり、成長後に剥離する力となる。また、結晶の曲率もさほど損なうことはない。とすることができる。なお、下地基板の主面の形状が円又は楕円以外の形状である場合には、下地基板の主面の半径とは、下地基板の主面の最大幅の半値のことを意味する。同様に、成長結晶の主面の形状が円又は楕円以外の形状である場合には、成長結晶の主面の半径とは、成長結晶の主面の最大幅の半値のことを意味する。
【００６１】
更に、前記成長結晶の主面の半径（ＧA）は前記成長工程にわたって前記下地基板の主面の半径（ＳA）との関係において下記式（２）の条件を満たしていることが好ましく、式（２−１）を満たすことが更に好ましい。
【００６２】
ＳA≦１．２５×ＧA・・・式（２）
ＳA≦１．２５×ＧA−０．２５・・・式（２−２）
【００６３】
前記成長結晶の主面の半径（ＧA）と前記下地結晶の主面の半径（ＳA）との関係が前記式（２）を満たすと、熱膨張係数差による反りが適度に抑えられ成長中に剥離してしまうことを防ぐためにより好ましくとすることができる。更に前記成長結晶の主面の半径（ＧA）と前記下地結晶の主面の半径（ＳA）との関係が前記式（２−１）を満たすと、結晶の曲率もさほど損なうことはなく、熱膨張係数差による反りが適度にあり、成長後に剥離する力となるためにより好ましい。とすることができる。
【００６４】
また、上述のように前記下地基板の主面の半径（ＳA）は、上述の式（３）（ＳA≧３０）の条件を満たしていることが好ましく、前記成長工程にわたって式（１）〜（３）の全てを満たしていることが更に好ましく、前記成長工程にわたって式（１−１）、式（２−１）および式（３）の全てを満たしていることが特に好ましい。
【００６５】
さらに、成長結晶の主面の半径（ＧA）と下地結晶の主面の半径（ＳA）とが上述の関係を満たすようにするためには、下地基板上には、成長阻害部材が設置されることが好ましい。
前記成長阻害部材はマスクとして機能する層であり、その層上の窒化物結晶の縦方向の成長を抑制するために設けられる。本発明の製造方法においては、周期表第１３族金属窒化物半導体結晶層の厚み（ＴG）と成長阻害部材の厚み（ＴM）との厚さの比がＴG／ＴM≦１００を満たすような厚さを有する成長阻害部材を設けることが好ましい。前記成長阻害部材としては、酸化珪素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、窒化ホウ素など、さらには、これらをＣＶＤ（気相成長）などで積層したものや、リフラクトリ金属（例えばタングステン、タンタル、コバルト、モリブデン、チタン、イリジウム）、高純度グラファイト、結晶性グラファイト、高純度結晶性グラファイト、もしくは高純度グラファイト表面上に前期成長阻害物質でＣＶＤなどにより表面をコーティングした材料等を用いることができる。ただし、高純度グラファイトとは、灰分５ｐｐｍ以下のものを指す。
【００６６】
成長阻害部材は、例えば、薄い成長阻害部材は、ＣＶＤで下地基板に直接形成するか、もしくは、厚い成長阻害部材の場合は、下地基板上に搭載できるようにマスクを設置することができる。また、成長阻害部材の厚さの下限は特に限定されるものではないが、成長阻害部材上に形成された結晶核から成長した多結晶体と後述の下地露出エリア上に形成された結晶とが安易に一体化しないような高さの差が必要であることから、１μｍ以上とすることができ、更に１００μｍ以上とすることができ、更に５００μｍ以上とすることができる。高さの差をこのように調整する等の工夫をすることによって、反応中に成長阻害部材上を結晶が完全に覆うことがないようにして、成長阻害部材としての機能を果たせるようにすることができる。一方、前述の剥離補助層はその周囲を覆うように結晶成長することを想定したものであり、両者は機能が異なるものである。なお、成長阻害部材の厚さの上限は、反応原料ガスが基板に到達しやすい距離と開口面積の観点から、５０ｍｍ以下とすることができ、更に１０ｍｍ以下とすることができ、更に１ｍｍ以下とすることができる。
【００６７】
成長阻害部材に関し、前記下地基板上における下地露出エリアの面積（ｘ：下地基板表面の成長阻害部材で被覆されていない部位の面積）と下地基板の主面面積（ｙ：下地基板の主面の面積）との割合（露出割合：ｘ／ｙ）は、成長結晶の主面面積と下地基板の主面面積との面積比が前記式（１）の条件を満たすようにするとの観点から、９５％以下とすることができ、更に９０％以下とすることができ、更に８５％以下とすることができる。前記露出割合の下限は特に限定はないが、生産性の観点から、２０％以上とすることができ、更に３０％以上とすることができ、更に４０％以上とすることができる。
【００６８】
成長阻害部材のパターン形状は特に限定はないが、例えば、下地基板の外周縁上を被覆するように設けることができる。例えば、前記下敷基板が円形である場合には、当該円形の外周上を被覆するように形成することができる。また、成長阻害部材を前記下地基板の外周縁上に設ける場合、成長阻害部材の外縁が下地基板の外縁に対してオーバーラップするように、成長阻害部材の外周縁が前記下地基板の外周縁よりも一定幅以上外側に位置するように設置されることが好ましい。
【００６９】
前記成長阻害部材の面方向（成長面と平行の方向）の熱膨張係数に関しては、高温で成長した段階から室温に戻す時に、阻害部材が成長部にせん断力を及ぼさないように、第１３族金属窒化物半導体結晶の熱膨張係数よりも小さいことが好ましい。係る観点から、成長阻害部材の熱膨張係数は、６×１０-6（１／Ｋ）以下とすることができ、更に４．０×１０-6（１／Ｋ）以下とすることができ、更に０．６×１０-6（１／Ｋ）以下とすることができる。前記熱膨張係数の下限は特に限定はないが、ほとんど熱膨張しない０（１／Ｋ）以上とすることができ、更に１×１０-7（１／Ｋ）以上とすることができ、更に１×１０-6（１／Ｋ）以上とすることができる。
【００７０】
前記成長結晶で形成される層は、下地基板と結晶の剥離性の観点から、内在するクラック数を５本以下とすることができ、更に４本以下とすることができ、更に２本以下とすることができる。
前記成長結晶で形成される層は、下地基板からの結晶成長の容易性の観点から、内在する内在するピット数を３個以下とすることができ、更に２個とすることができ、更に１個以下とすることができる。
前記成長結晶における不純物原子の濃度としては、不純物を意図的にドープしていない結晶において、酸素原子濃度は、前記Ｈ2ガスの分圧により反応室内の酸素濃度を抑えるために、１×１０17ｃｍ-3未満とすることができ、更に５×１０16ｃｍ-3未満とすることができ、更に２×１０16ｃｍ-3未満とすることができる。珪素原子濃度は、石英のリアクターから半導体結晶層への珪素混入を考慮して、１×１０17〜５×１０17ｃｍ-3とすることができる。炭素原子濃度は、反応室内に炭素源を混入させないために、２×１０16ｃｍ-3未満とすることができる。
また、前記成長結晶における不純物原子の濃度として、アルカリ金属の含有量は、反応室内にアルカリ金属源を混入させないように、０．０１質量ｐｐｍ未満とすることができる。
【００７１】
−他の層−
本発明の製造方法においては、下地基板の成長表面上に周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させるが、これらは下地基板の成長表面に直接前記周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させてもよいし、上述のバッファ層や第１の成長結晶層などの他の層を設け、その上に周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させてもよい。
【００７２】
（製造装置と製造条件）
本発明の製造方法では、下地基板上に周期表第１３族金属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、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。
【００７３】
（製造装置と製造条件）
前記成長工程では、下地基板上に周期表第１３族金属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、好ましい製造装置の一例として、図３を参照しながらＨＶＰＥ法の製造装置を説明する。
【００７４】
１）基本構造
図３は、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３の製造装置は、リアクタ１００内に、下地基板（シード）１１０を載置するためのサセプター１０８と、成長させる周期表第１３族金属窒化物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１００内にガスを導入するための導入管１０１〜１０４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。また、Ｇ１〜４はそれぞれ、Ｈ2キャリアガス、Ｎ2キャリアガス、III族原料ガス、およびＶ族原料ガスである。
【００７５】
２）リアクタの材質、雰囲気ガスのガス種
リアクタ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。
【００７６】
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、本発明で用いる下地基板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。下地基板１１０とサセプター１０８の接触面は、下地基板の主面（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。
【００７７】
下地基板をサセプター１０８に載置するとき、単結晶基板の成長面はガス流れの上流側（図３ではリアクタの上方）を向くように載置することが好ましい。すなわち、ガスが第１結晶成長面に向かって流れるように載置することが好ましく、ガスが第１結晶成長面に垂直な方向から流れるようにすることがより好ましい。このように基板を載置することによって、より均一で結晶性に優れた成長結晶を得ることができる。
下地基板の上には、結晶成長の範囲を設定する為に、上述の成長阻害部材を用いる事が好ましい。
【００７８】
４）リザーバー
リザーバー１０６には、成長させる周期表第１３族金属窒化物の原料を入れる。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。
【００７９】
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１０２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。
【００８０】
導入管１０４からは、エッチングガスを供給することができる。エッチングガスとしては、塩素系のガスを挙げることができ、ＨＣｌガスを用いることが好ましい。エッチングガスの流量を総流量に対して０．１％〜３％程度とすることによりエッチングを行うことができる。好ましい流量は総流量に対して１％程度である。ガスの流量はマスフローコントロラー（ＭＦＣ）等で制御することができ、個別のガスの流量は常にＭＦＣで監視することが好ましい。
【００８１】
６）ガス導入方法
導入管１０１〜１０４から供給する前記ガスは、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。
【００８２】
７）排気管の設置場所
ガス排気管１０９は、リアクタ内壁の上面、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３のようにリアクタ底面にガス排気管１０９が設置されていることがより好ましい。
【００８３】
８）結晶成長条件
ＨＶＰＥ法による結晶成長は、通常は８００℃〜１２００℃で行い、９００℃〜１１００℃で行うことが好ましく、９２５℃〜１０７０℃で行うことがより好ましく、９５０℃から１０５０℃で行うことがさらに好ましい。リアクタ内の圧力は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。エッチングを行うときのエッチング温度や圧力は、前記の結晶成長の温度や圧力と同一であっても異なっていてもよい。
【００８４】
［周期表第１３族金属窒化物基板］
本発明の周期表第１３族金属窒化物結晶の製造方法により製造した結晶を加工することにより、周期表第１３族金属窒化物基板を製造することができる。所望の形状の周期表第１３族金属窒化物基板を得るために、得られた周期表第１３族金属窒化物結晶に対してスライス、外形加工、表面研磨などを適宜行うことが好ましい。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、例えば、スライス、外形加工、表面研磨の順に行うことができる。各処理について詳しく説明すると、スライスは、例えばワイヤーで切断することにより行うことができる。外形加工とは、基板形状を円形にしたり、長方形にしたりすることを意味し、例えばダイシング、外周研磨、ワイヤーで切断する方法などを挙げることができる。表面研磨の例として、ダイヤモンド砥粒などの砥粒を用いて表面を研磨する方法、ＣＭＰ（chemical mechanical polishing）、機械研磨後のＲＩＥでのダメージ層エッチングなどを挙げることができる。
【００８５】
本発明の製造方法によれば、高品質でサイズが大きな周期表第１３族金属窒化物結晶を得ることができる。このため、従来法では取得することが困難であった大きな非極性主面や半極性主面を有する周期表第１３族金属窒化物基板を得ることが可能である。また、本発明の製造方法によれば、効率良く一度に多くの周期表第１３族金属窒化物基板を製造することが可能である。
【実施例】
【００８６】
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。
【００８７】
［実施例１］
（ＧａＮテンプレート準備）
直径６０ｍｍの円形で厚み４３０μｍのサファイア基板（０００１）面上に、ＭＯＶＰＥ装置でＧａＮ膜を極性が揃う程度の膜厚（約２μｍ）で成膜した。
次に、その表面にＰ−ＣＶＤ法により窒化シリコン膜を約１００ｎｍ製膜した。この窒化シリコン膜付きＧａＮ自立基板に、アセトンおよびメタノールの溶媒中で、それぞれ１０分間の超音波洗浄を行い、純水で５分間リンスした。
【００８８】
（ＯＡＰ塗布）
洗浄後のＧａＮ自立基板の表面にプライマーとしてヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ：東京応化工業（株）製「ＯＡＰ」）を塗布した。先ず１０００ｒｐｍで７秒間、次に４０００ｒｐｍで３０秒間、スピナーで均一にした後、９０℃のホットプレートで９０秒間ベーキングを行った。これは窒化シリコン膜と後述のレジストの密着性を向上させることを目的とした工程である。
【００８９】
（レジスト塗布）
前記ＨＭＤＳ上にポジ型レジストを塗布し、上述のＯＡＰ塗布と同様の手順でスピナーにより均一にした後、ホットプレートで９０℃・９０秒間のプリベーキングを行った。プリベーキングはレジストを定着させるための工程である。なお、用いたポジ型レジストは、東京応化工業（株）製「ＯＦＰＲ−８００」である。
【００９０】
（露光）
アライナー露光用Ｃｒマスクを用いてレジストの露光を行った。このＣｒマスクのパターンには、ライン（Ｍａｓｋ）／スペース（Ｗｉｎｄｏｗ）の短辺の長さが２１μｍ／４μｍのストライプパターンが形成されており、下地基板であるＧａＮ自立基板の表面に、ストライプ方向が＜１−１００＞となるようにＣｒマスクをセットして露光を行った。露光後にホットプレートにて、１２５℃で９０秒間のベーキングを行った。
【００９１】
（現像）
露光後のＧａＮ自立基板をポジ型レジスト用現像液（東京応化工業（株）製「ＮＭＤ−３」）に９０秒間浸し、露光部分のレジストおよびＨＭＤＳを除去した。その後、純水で約３０秒間リンスした。乾燥後に１２５℃のホットプレートで９０秒間ポストベーキングを行った。
【００９２】
（窒化シリコン除去およびレジスト除去）
プラズマエッチング装置により、レジスト開口部のＳｉＮｘのエッチングを行った。その後、ロームアンドハース製リムーバーで超音波洗浄を行い、残存するレジストおよびＨＭＤＳを溶解除去した。
【００９３】
（ＭＯＣＶＤ成長）
後述するＨＶＰＥ法によるＧａＮの成長に先立ち、横方向成長により窒化シリコンマスク部を化合物半導体で覆う目的で、ＭＯＣＶＤ法によるＧａＮの成長を行った。反応炉内にキャリアガスとしてのＨ2ガスと、窒素源としてのＮＨ3ガスを流しながら基板を加熱し、基板温度が１０００℃に到達したところでＧａ源としてのＴＭＧガスを反応炉内に流してＧａＮの結晶成長を開始した。なお、このときのＴＭＧおよびＮＨ3のガス流量はそれぞれ２５ｓｃｃｍおよび４．０ｓｌｍとし、Ｖ／III比は２９８２とした。
【００９４】
基板温度１０００℃で３分間の結晶成長を行った後、基板温度を１０９０℃に上げて２３７分間の結晶成長を行った。その後、ＴＭＧのガス供給を停止して結晶成長を停止すると共に、キャリアガスをＮ2に切り替えて基板温度を３００℃まで下げた。基板温度が３００℃まで下がったところでＮＨ3のガス供給を停止し、Ｈ2ガスを供給しながら基板温度を室温まで下げた。このＭＯＣＶＤ成長により得られたＧａＮの膜厚は、概ね９μｍである。
【００９５】
（ＨＶＰＥ成長）
前記の条件で育成したＧａＮ膜の上に、ＨＶＰＥ法によるＧａＮ厚膜の結晶成長を行った。先ず、図１に示すように、前記ＧａＮ膜を設けた基板（基板（１１０））を、直径７０ｍｍ、厚さ２０ｍｍのＳｉＣコーティングしたカーボン製のサセプター（１０８）上に置き、ＨＶＰＥ装置のリアクタ（１００）内に配置した。
その上に、高純度結晶性グラファイト製のＯ型のリングを置いた。内径は直径５５ｍｍのものを用いた。
【００９６】
リアクタ（１００）内を１０２５℃まで昇温した後、Ｈ2キャリアガス（Ｇ１）と、Ｎ2キャリアガス（Ｇ２）と、ＧａとＨＣｌとの反応生成物であるＧａＣｌガス（Ｇ３）と、ＮＨ3ガス（Ｇ４）とを、導入管１０１〜１０４からそれぞれ供給しながら、ＧａＮ層を２３．５時間成長させた。このＧａＮ成長工程では、成長圧力を１．０１×１０5Ｐａとし、ＧａＣｌガス（Ｇ３）の分圧を７．３９×１０2Ｐａとし、ＮＨ3ガス（Ｇ４）の分圧を７．０５×１０3Ｐａとした。
【００９７】
このＨＶＰＥ法によるＧａＮ成長工程の終了後、リアクタ（１００）内を室温まで降温して、III族窒化物結晶であるＧａＮ単結晶厚膜を得た。
ＧａＮ単結晶厚膜は先に作製した下地基板から完全に剥離しており、下地基板側へのＧａＮ結晶の残存は認められなかった。
得られたＧａＮ単結晶厚膜は、触針式の膜厚計で測定したところ、約５ｍｍであった。また、目視による検査で、クラックが生じていないことを確認した。
【００９８】
［実施例２］
実施例１で用いた、アライナー露光用Ｃｒマスクのパターンを、ライン（Ｍａｓｋ）／スペース（Ｗｉｎｄｏｗ）の短辺長さが１５μｍ／４μｍのストライプパターンに変更したこと以外は同様の方法を用いてIII族窒化物結晶であるＧａＮ単結晶厚膜を得た。
ＧａＮ単結晶厚膜は先に作製した下地基板から完全に剥離しており、下地基板側へのＧａＮ結晶の残存は認められなかった。
得られたＧａＮ単結晶厚膜は、触針式の膜厚計で測定したところ、約５ｍｍであった。また、目視による検査で、クラックが生じていないことを確認した。
【００９９】
［比較例１］
実施例１で用いた、アライナー露光用Ｃｒマスクのパターンを、ライン（Ｍａｓｋ）／スペース（Ｗｉｎｄｏｗ）の短辺長さが１０μｍ／４μｍのストライプパターンに変更したこと以外は同様の方法を用いてIII族窒化物結晶であるＧａＮ単結晶厚膜を得た。
ＧａＮ単結晶厚膜の半分程度が先に作製した下地基板に残ってしまった。
下地基板との剥離が良い部分のＧａＮ単結晶厚膜は、触針式の膜厚計で測定したところ、約５ｍｍであった。また、目視による検査で、クラックが生じていないことを確認した。
【０１００】
［比較例２］
実施例１で用いた、アライナー露光用Ｃｒマスクのパターンを、ライン（Ｍａｓｋ）／スペース（Ｗｉｎｄｏｗ）の短辺長さが５μｍ／４μｍのストライプパターンに変更したこと以外は同様の方法を用いてIII族窒化物結晶であるＧａＮ単結晶厚膜を得た。
ＧａＮ単結晶厚膜の半分程度が先に作製した下地基板に残ってしまった。
下地基板との剥離が良い部分のＧａＮ単結晶厚膜は、触針式の膜厚計で測定したところ、約５ｍｍであった。また、ＧａＮ結晶厚膜はクラックが発生し、分割されていることを確認した。
【０１０１】
［実施例３］
実施例１で用いたアライナー露光用Ｃｒマスクのパターンを、ライン（Ｍａｓｋ）／スペース（Ｗｉｎｄｏｗ）の短辺長さが２１μｍ／２μｍのストライプパターンに変更したこと以外は同様の方法を用いてIII族窒化物結晶であるＧａＮ単結晶厚膜を得た。
ＧａＮ単結晶厚膜は先に作製した下地基板から完全に剥離しており、下地基板側へのＧａＮ結晶の残存は認められなかった。
得られたＧａＮ単結晶厚膜は、触針式の膜厚計で測定したところ、約５ｍｍであった。また、目視による検査で、クラックが生じていないことを確認した。
【０１０２】
［実施例４］
実施例１で用いたアライナー露光用Ｃｒマスクのパターンを、ライン（Ｍａｓｋ）／スペース（Ｗｉｎｄｏｗ）の短辺長さが１５μｍ／２μｍのストライプパターンに変更したこと以外は同様の方法を用いてIII族窒化物結晶であるＧａＮ単結晶厚膜を得た。
ＧａＮ単結晶厚膜は先に作製した下地基板から完全に剥離しており、下地基板側へのＧａＮ結晶の残存は認められなかった。
得られたＧａＮ単結晶厚膜は、触針式の膜厚計で測定したところ、約５ｍｍであった。また、目視による検査で、クラックが生じていないことを確認した。
【０１０３】
［実施例５］
実施例１で用いたアライナー露光用Ｃｒマスクのパターンを、ライン（Ｍａｓｋ）／スペース（Ｗｉｎｄｏｗ）の短辺長さが１０μｍ／２μｍのストライプパターンに変更したこと以外は同様の方法を用いてIII族窒化物結晶であるＧａＮ単結晶厚膜を得た。
ＧａＮ単結晶厚膜は先に作製した下地基板から完全に剥離しており、下地基板側へのＧａＮ結晶の残存は認められなかった。
得られたＧａＮ単結晶厚膜は、触針式の膜厚計で測定したところ、約５ｍｍであった。また、目視による検査で、クラックが生じていないことを確認した。
【０１０４】
［比較例３］
実施例１で用いた、アライナー露光用Ｃｒマスクのパターンを、ライン（Ｍａｓｋ）／スペース（Ｗｉｎｄｏｗ）の短辺長さが５μｍ／２μｍのストライプパターンに変更したこと以外は同様の方法を用いてIII族窒化物結晶であるＧａＮ単結晶厚膜を得た。
ＧａＮ単結晶厚膜の半分以上が先に作製した下地基板に残ってしまった。
下地基板との剥離が良い部分のＧａＮ単結晶厚膜は、触針式の膜厚計で測定したところ、約５ｍｍであった。また、ＧａＮ結晶厚膜はクラックが発生し、分割されていることを確認した。
【０１０５】
［実施例６］
実施例１におけるサファイア基板を、直径３インチの円形で厚み５５０μｍのサファイア基板に変更し、当該サファイア基板の（０００１）面上に、ＭＯＶＰＥ装置でＧａＮ膜を極性が揃う程度の膜厚（約２μｍ）で成膜した。また、実施例１で用いたアライナー露光用Ｃｒマスクのパターンを、ライン（Ｍａｓｋ）／スペース（Ｗｉｎｄｏｗ）の短辺長さが２１μｍ／３μｍのストライプパターンに変更した。また、下地基板の上に置くＯ型リングの内径は直径７０ｍｍのものを用いた。これら以外は実施例１と同様の方法を用いてIII族窒化物結晶であるＧａＮ単結晶厚膜を得た。
ＧａＮ単結晶厚膜は先に作製した下地基板から完全に剥離しており、下地基板側へのＧａＮ結晶の残存は認められなかった。
得られたＧａＮ単結晶厚膜は、触針式の膜厚計で測定したところ、約５ｍｍであった。また、目視による検査で、クラックが生じていないことを確認した。
【０１０６】
［実施例７］
実施例１におけるサファイア基板を、直径３インチの円形で厚み５５０μｍのサファイア基板に変更し、当該サファイア基板の（０００１）面上に、ＭＯＶＰＥ装置でＧａＮ膜を極性が揃う程度の膜厚（約２μｍ）で成膜した。
また、実施例１で用いたアライナー露光用Ｃｒマスクのパターンを、ライン（Ｍａｓｋ）／スペース（Ｗｉｎｄｏｗ）の短辺長さが２１μｍ／２．５μｍのストライプパターンに変更した。また、下地基板の上に置くＯ型リングの内径は直径７０ｍｍのものを用いた。これら以外は実施例１と同様の方法を用いてIII族窒化物結晶であるＧａＮ単結晶厚膜を得た。
ＧａＮ単結晶厚膜は先に作製した下地基板から完全に剥離しており、下地基板側へのＧａＮ結晶の残存は認められなかった。
得られたＧａＮ単結晶厚膜は、触針式の膜厚計で測定したところ、約５ｍｍであった。また、目視による検査で、クラックが生じていないことを確認した。
【０１０７】
［実施例８］
実施例１におけるサファイア基板を直径３インチの円形で厚み５５０μｍのサファイア基板に変更し、当該サファイア基板の（０００１）面上に、ＭＯＶＰＥ装置でＧａＮ膜を極性が揃う程度の膜厚（約２μｍ）で成膜した。
また、実施例１で用いたアライナー露光用Ｃｒマスクのパターンを、ライン（Ｍａｓｋ）／スペース（Ｗｉｎｄｏｗ）の短辺長さが２１μｍ／４μｍのストライプパターンに変更した。また、下地基板の上に置くＯ型リングの内径は直径７０ｍｍのものを用いた。これら以外は実施例１と同様の方法を用いてIII族窒化物結晶であるＧａＮ単結晶厚膜を得た。
ＧａＮ単結晶厚膜は先に作製した下地基板からほぼ完全に剥離しており、下地基板側へのＧａＮ結晶の残存は認められなかった。
得られたＧａＮ単結晶厚膜は、触針式の膜厚計で測定したところ、約５ｍｍであった。また、目視による検査で、クラックが生じていないことを確認した。
【０１０８】
［実施例９］
実施例１におけるサファイア基板を直径３インチの円形で厚み５５０μｍのサファイア基板に変更し、当該サファイア基板の（０００１）面上に、ＭＯＶＰＥ装置でＧａＮ膜を極性が揃う程度の膜厚（約２μｍ）で成膜した。
また、実施例１で用いた、アライナー露光用Ｃｒマスクのパターンを、ライン（Ｍａｓｋ）／スペース（Ｗｉｎｄｏｗ）の短辺長さが２１μｍ／２．０μｍのストライプパターンに変更した。また、下地基板の上に置くＯ型リングの内径は直径７０ｍｍのものを用いた。これら以外は実施例１と同様の方法を用いてIII族窒化物結晶であるＧａＮ単結晶厚膜を得た。
ＧａＮ単結晶厚膜は先に作製した下地基板から完全に剥離しており、下地基板側へのＧａＮ結晶の残存は認められなかった。しかし、成長途中で外周部が部分的に剥離してしまったらしく、ＧａＮ結晶の底部は下凸に大きく反っていた。
得られたＧａＮ単結晶厚膜は、触針式の膜厚計で測定したところ、約５ｍｍであった。また、目視による検査で、クラックが生じていないことを確認した。
【０１０９】
［実施例１０］
実施例１で用いたサファイア基板を、直径１００ｍｍの円形で厚み９００μｍのサファイア基板に変更し、当該サファイア基板の（０００１）面上に、ＭＯＶＰＥ装置でＧａＮ膜を極性が揃う程度の膜厚（約２μｍ）で成膜した。
また、実施例１で用いたアライナー露光用Ｃｒマスクのパターンを、ライン（Ｍａｓｋ）／スペース（Ｗｉｎｄｏｗ）の短辺長さが２１μｍ／３μｍのストライプパターンに変更した。また、下地基板の上に置くＯ型リングの内径は直径９３ｍｍのものを用いた。これら以外は実施例１と同様の方法を用いてIII族窒化物結晶であるＧａＮ単結晶厚膜を得た。
ＧａＮ単結晶厚膜は先に作製した下地基板から完全に剥離しており、下地基板側へのＧａＮ結晶の残存は認められなかった。
得られたＧａＮ単結晶厚膜は、触針式の膜厚計で測定したところ、約５ｍｍであった。また、目視による検査で、クラックが生じていないことを確認した。
【０１１０】
［実施例１１］
実施例１のサファイア基板を、直径１００ｍｍの円形で厚み９００μｍのサファイア基板に変更し、当該サファイア基板の（０００１）面上に、ＭＯＶＰＥ装置でＧａＮ膜を極性が揃う程度の膜厚（約２μｍ）で成膜した。
また、実施例１で用いたアライナーの代わりに、ニコン製ｇ線ステッパーを用いて、露光用Ｃｒレチクルのパターンには、下地基板上でライン（Ｍａｓｋ）／スペース（Ｗｉｎｄｏｗ）の短辺長さが２１μｍ／３μｍのストライプパターンとなるように変更した。また、下地基板の上に置くＯ型リングの内径は直径９３ｍｍのものを用いた。これら以外は実施例１と同様の方法を用いてIII族窒化物結晶であるＧａＮ単結晶厚膜を得た。
ＧａＮ単結晶厚膜は先に作製した下地基板から完全に剥離しており、下地基板側へのＧａＮ結晶の残存は認められなかった。
得られたＧａＮ単結晶厚膜は、触針式の膜厚計で測定したところ、約５ｍｍであった。また、目視による検査で、クラックが生じていないことを確認した。
【０１１１】
［実施例１２］
実施例１のサファイア基板を、直径１００ｍｍの円形で厚み９００μｍのサファイア基板に変更し、当該サファイア基板（０００１）面上に直接Ｐ−ＣＶＤ法により窒化シリコン膜を約１００ｎｍ製膜した。この窒化シリコン膜付きＧａＮ自立基板に、アセトンおよびメタノールの溶媒中で、それぞれ１０分間の超音波洗浄を行い、純水で５分間リンスした。
また、実施例１で用いたアライナーの代わりに、ニコン製ｇ線ステッパーを用いて、露光用Ｃｒレチクルのパターンには、下地基板上でライン（Ｍａｓｋ）／スペース（Ｗｉｎｄｏｗ）の短辺長さが２１μｍ／３μｍのストライプパターンとなるように変更した。また、下地基板の上に置くＯ型リングの内径は直径９３ｍｍのものを用いた。これら以外は実施例１と同様の方法を用いてIII族窒化物結晶であるＧａＮ単結晶厚膜を得た。
ＧａＮ単結晶厚膜は先に作製した下地基板から完全に剥離しており、下地基板側へのＧａＮ結晶の残存は認められなかった。
得られたＧａＮ単結晶厚膜は、触針式の膜厚計で測定したところ、約５ｍｍであった。また、目視による検査で、クラックが生じていないことを確認した。ただし、各実施例では、４０ｍｍφの曲率が３．５ｍ以上で良好であるのに対して、比較例４では３．５ｍ未満（３．０ｍ）であった。
【０１１２】
［実施例１３］
実施例１で用いた、アライナー露光用Ｃｒマスクのパターンを、ライン（Ｍａｓｋ）／スペース（Ｗｉｎｄｏｗ）の短辺長さが１０μｍ／１５μｍのストライプの０度、６０度、および、１２０度回転させて重ね合わせたパターンに変更したこと以外は同様の方法を用いてIII族窒化物結晶であるＧａＮ単結晶厚膜を得た。剥離補助領域の面積は約８４％であった。主面から見ると、剥離補助領域以外の部分は三角形の形状をしている。
ＧａＮ単結晶厚膜は先に作製した下地基板から完全に剥離しており、下地基板側へのＧａＮ結晶の残存は認められなかった。
得られたＧａＮ単結晶厚膜は、触針式の膜厚計で測定したところ、約５ｍｍであった。また、目視による検査で、クラックが生じていないことを確認した。
【０１１３】
［実施例１４］
実施例１で用いた、アライナー露光用Ｃｒマスクのパターンを、ライン（Ｍａｓｋ）／スペース（Ｗｉｎｄｏｗ）の短辺長さが５μｍ／７．５μｍのストライプの０度、６０度、１２０度回転させて重ね合わせたパターン（図４参照）に変更したこと以外は同様の方法を用いてIII族窒化物結晶であるＧａＮ単結晶厚膜を得た。剥離補助領域の面積は約８４％であった。主面側から見ると、剥離補助領域以外の部分は三角形の形状をしている。
ＧａＮ単結晶厚膜は先に作製した下地基板から完全に剥離しており、下地基板側へのＧａＮ結晶の残存は認められなかった。
得られたＧａＮ単結晶厚膜は、触針式の膜厚計で測定したところ、約５ｍｍであった。また、目視による検査で、クラックが生じていないことを確認した。
【０１１４】
［実施例１５］
実施例１で用いた、アライナー露光用Ｃｒマスクのパターンを、１辺が３μｍの正六角形のスペース（Ｗｉｎｄｏｗ）が、１辺が１２μｍの正三角形の頂点に配置したパターン（図５参照）に変更したこと以外は同様の方法を用いてIII族窒化物結晶であるＧａＮ単結晶厚膜を得た。剥離補助領域の面積は約８１％であった。主面から見ると、剥離補助領域以外の部分は正六角形の形状をしている。
ＧａＮ単結晶厚膜は先に作製した下地基板から完全に剥離しており、下地基板側へのＧａＮ結晶の残存は認められなかった。
得られたＧａＮ単結晶厚膜は、触針式の膜厚計で測定したところ、約５ｍｍであった。また、目視による検査で、クラックが生じていないことを確認した。
【０１１５】
［実施例１６］
実施例１で用いた、アライナー露光用Ｃｒマスクのパターンを、１辺が２μｍの正六角形のスペース（Ｗｉｎｄｏｗ）を、１辺が８μｍの正三角形の頂点に配置したパターンに変更したこと以外は同様の方法を用いてIII族窒化物結晶であるＧａＮ単結晶厚膜を得た。剥離補助領域の面積は約８１％であった。主面から見ると、剥離補助領域以外の部分は正六角形の形状をしている。
ＧａＮ単結晶厚膜は先に作製した下地基板から完全に剥離しており、下地基板側へのＧａＮ結晶の残存は認められなかった。
得られたＧａＮ単結晶厚膜は、触針式の膜厚計で測定したところ、約５ｍｍであった。また、目視による検査で、クラックが生じていないことを確認した。
【０１１６】
［実施例１７］
直径３インチの円形で厚み５５０μｍのサファイア基板（０００１）面上に、実施例１のフォトレジストのパターニング（幅：２μｍ、周期：１０μｍ、ストライプ方位：ストライプ延伸方向がサファイア基板の＜１１−２０＞方向）を行い、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置で０．５μｍの深さまで断面方形型にエッチングした。続いて基板全面にＳｉＯ2膜を０．１μｍ堆積し、その後リフトオフ工程によりフォトレジストおよびその上に堆積されたＳｉＯ2膜を除去した。このようにして基板凹部にマスク層を施した。その後、ＭＯＶＰＥ装置に基板を装着し、水素雰囲気下で１１００℃まで昇温し、サーマルエッチングを行った。その後温度を５００℃まで下げ、３族原料としてトリメチルガリウム（以下ＴＭＧ）を、Ｎ原料としてアンモニアを流し、ＧａＮからなる第１の成長結晶層を成長させた。つづいて温度を１０００℃に昇温し原料としてＴＭＧ・アンモニアを、ドーパントとしてシランを流しｎ型ＧａＮ層を基板上に成長した。その時の成長時間は、通常の凹凸の施していない場合のＧａＮ成長における４μｍに相当する時間とした。
【０１１７】
成長後の断面を観察すると基板凹部マスク上に若干の成長の痕跡は見られるものの、凹部に空洞部を残したまま凹凸部を覆い、平坦になったＧａＮ膜が得られた。剥離補助領域の面積は８０％であった。
この後は、実施例６と同様の方法を用いてIII族窒化物結晶であるＧａＮ単結晶厚膜を得た。
ＧａＮ単結晶厚膜は先に作製した下地基板から完全に剥離しており、下地基板側へのＧａＮ結晶の残存は認められなかった。
得られたＧａＮ単結晶厚膜は、触針式の膜厚計で測定したところ、約５ｍｍであった。また、目視による検査で、クラックが生じていないことを確認した。
【０１１８】
［実施例１８］
実施例１で用いたサファイア基板として直径３インチの円形で厚み５５０μｍのサファイア基板（０００１）面上に、ＭＯＶＰＥ装置でＧａＮ膜を極性が揃う程度の膜厚（約２μｍ）で成膜した。また、実施例１で用いたアライナー露光用Ｃｒマスクのパターンを、ライン（Ｍａｓｋ）／スペース（Ｗｉｎｄｏｗ）の短辺長さが２１μｍ／３μｍのストライプパターンに変更した。また、下地基板の上に置くＯ型リングの内径は直径６３ｍｍのものを用いた。これら以外は実施例１と同様の方法を用いてIII族窒化物結晶であるＧａＮ単結晶厚膜を得た。
ＧａＮ単結晶厚膜は先に作製した下地基板から完全に剥離しており、下地基板側へのＧａＮ結晶の残存は認められなかった。
得られたＧａＮ単結晶厚膜は、触針式の膜厚計で測定したところ、約５ｍｍであった。また、目視による検査で、クラックが生じていないことを確認した。
【０１１９】
【表１】
2013209271.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明の周期表第１３族金属窒化物半導体結晶製造方法によれば、結晶の反りを抑制し、剥離性を良好にし得る周期表第１３族金属窒化物半導体基板の製造方法を提供することができる。また、そのようにして成長させた周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を用いれば、発光効率が高いＬＥＤなどの半導体発光デバイスを簡便に製造することができる。このため、本発明は周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を利用した工業製品の開発や製造に効果的に利用することができ、産業上の利用可能性が高い。
【符号の説明】
【０１２１】
１      下地基板
２      薄膜
３      剥離補助領域
３Ａ    剥離補助層
４      第１の成長結晶層
５      第２の成長結晶層
１００  リアクタ
１０１〜１０４  導入管
１０６  リザーバー
１０７  ヒーター
１０８  サセプター
１０９  排気管
１１０  下地基板
Ｇ１  Ｈ2キャリアガス
Ｇ２  Ｎ2キャリアガス
Ｇ３  III族原料ガス
Ｇ４  窒素原料ガス（Ｖ族原料ガス）
【図１】
2013209271.tif 000004
【図２】
2013209271.tif 000005
【図３】
2013209271.tif 000006
【図４】
2013209271.tif 000007
【図５】
2013209271.tif 000008