(57)【要約】【課題】複数のIII族窒化物半導体の結晶片を接合し、所望の面方位を有するIII族窒化物半導体基板を製造する製造方法において、従来よりも作業効率を向上させること。【解決手段】主面の面方位が揃っている複数の板状のIII族窒化物半導体の結晶片を準備する準備工程Ｓ１と、主面が同一方向を向く状態で結晶片を積層し、互いに接合することで、主面が上面に露出する第１の接合体を形成する第１の接合体形成工程Ｓ２と、複数の第１の接合体を、主面が同一方向を向く状態で互いの側面どうしで接合することで、第２の接合体を形成する第２の接合体形成工程Ｓ３と、第２の接合体を、主面が同一方向を向く状態で積層し、互いに接合することで、第３の接合体を形成する第３の接合体形成工程Ｓ４と、第３の接合体から、基板を切り出す切出工程Ｓ５と、を有するIII族窒化物半導体基板の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面の面方位が揃っている複数の板状のIII族窒化物半導体の結晶片を準備する準備工程と、
前記主面が同一方向を向く状態で前記結晶片を積層し、互いに接合することで、前記主面が上面に露出する第１の接合体を形成する第１の接合体形成工程と、
複数の前記第１の接合体を、前記主面が同一方向を向く状態で互いの側面どうしで接合することで、第２の接合体を形成する第２の接合体形成工程と、
前記第２の接合体を、前記主面が同一方向を向く状態で積層し、互いに接合することで、第３の接合体を形成する第３の接合体形成工程と、
前記第３の接合体から、基板を切り出す切出工程と、
を有するIII族窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記切出工程では、前記第３の接合体から、前記主面と異なる面方位を有する前記基板を切り出すIII族窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記準備工程は、前記結晶片の前記主面を研磨し、平坦化する工程を含むIII族窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記第３の接合体形成工程では、前記第２の接合体を互いにずらして階段状に積層し、互いに接合することで前記第３の接合体を形成するIII族窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記結晶片の前記主面の面方位は｛０００１｝であり、前記基板の面方位は｛ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ｝（ｈ、ｋ及びｌは整数）、又は、当該｛ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ｝を所定角度傾けた面方位であって、｛０００１｝と異なるIII族窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記準備工程は、Ｃ面成長したIII族窒化物半導体層から、前記結晶片を切り出す工程を含むIII族窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記結晶片は、
前記主面が、縦１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下、横１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下の四角形であり、
厚さが、５００μｍ以上１０００μｍ以下であるIII族窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記第１の接合体は、
前記上面が、縦１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下、横１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下の四角形であり、
厚さが、４０００μｍ以上１００００μｍ以下であるIII族窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記第２の接合体は、
上面が、縦１０ｍｍ以上７５ｍｍ以下、横１０ｍｍ以上７５ｍｍ以下の四角形であり、
厚さが、４０００μｍ以上１００００μｍ以下であるIII族窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記第３の接合体は、厚さが、１５０００μｍ以上７５０００μｍ以下であるIII族窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項１１】
主面の面方位が揃っている複数の板状のIII族窒化物半導体の結晶片を準備する準備工程と、
前記主面が同一方向を向く状態で前記結晶片を積層し、互いに接合することで、前記主面が上面に露出する第１の接合体を形成する第１の接合体形成工程と、
複数の前記第１の接合体を、前記主面が同一方向を向く状態で互いの側面どうしで接合することで、第２の接合体を形成する第２の接合体形成工程
前記第２の接合体から、基板を切り出す切出工程と、
を有するIII族窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記切出工程では、前記第２の接合体から、前記主面と異なる面方位を有する前記基板を切り出すIII族窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記準備工程は、前記結晶片の前記主面を研磨し、平坦化する工程を含むIII族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、III族窒化物半導体基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、複数のIII族窒化物半導体の結晶片を接合し、所望の面方位を有するIII族窒化物半導体基板を製造する製造方法が開示されている。当該製造方法では、面方位が｛０００１｝であるIII族窒化物半導体基板から、主面の面方位が｛０００１｝以外である複数の結晶片を切り出す。そして、当該結晶片を主面どうしで互いに接合し、板状接合体を形成する。接合の際、各結晶片の所定の軸方向が板状接合体の法線方向を向くように、各結晶片を板状接合体の法線方向から所定角度傾けた状態で互いに接合する。そして、法線方向に垂直な面で板状接合体を研磨することで、所定の面方位を有するIII族窒化物半導体基板を得る。
【０００３】
特許文献２には、所望の面方位の主面を有する複数のIII族窒化物半導体の結晶片を、主面が露出するように隣接して配置することで、所望の面方位を有するIII族窒化物半導体基板を得る方法が開示されている。当該方法では、面方位が｛０００１｝であるIII族窒化物半導体基板から、切断面が所望の面方位となるように複数の結晶片を切り出す。そして、当該結晶片を、切断面が同一方向を向いて露出するように隣接して配置する。
【０００４】
特許文献１及び２には、このようにして得られた所望の面方位を有するIII族窒化物半導体基板の上に、III族窒化物半導体結晶をエピタキシャル成長させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１３２９８号公報
【特許文献２】特許第５３３２１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び２に記載の技術の場合、量産することを考えると作業効率がよくないという問題がある。
【０００７】
特許文献１の場合、複数の結晶片を並べて接合する際、各結晶片の所定の軸方向が板状接合体の法線方向を向くように、各結晶片を板状接合体の法線方向から所定角度傾けた状態で互いに接合する必要がある。言うまでもなく、複数の結晶片を、このような条件を満たすように並べるのは容易でない。
【０００８】
特許文献１では、これを実現する手段として、接合台（特許文献１の図１（ｂ）参照）を利用する手段を開示している。接合台は表面に所定形状の凹凸を有する。そして、各結晶片は、その角部が凹部の底に嵌まり込むように配置される。
【０００９】
このような接合台に複数の結晶片を配置するのは手間である。また、当該技術の場合、結晶片の厚さを、接合台の凹部の深さに応じた所定値に正確に合わせる必要がある。当該条件を満たさないと、結晶片どうしが接触しなかったり、また、隣の結晶片のスペースにまではみ出てしまい、隣の結晶片を所定の位置に配置できないという問題が発生する。すなわち、厚さの条件を満たさない結晶片は利用できない。
【００１０】
また、所定の面方位を有するIII族窒化物半導体基板を得る前の接合体（板状接合体）の厚さは、せいぜい、１つのIII族窒化物半導体基板を切り出せる程度である（引用文献１の図１参照）。このため、「結晶片の切り出し」、「結晶片の接合」、「基板の切り出し」という一連の処理で得られるIII族窒化物半導体基板は１つであり、作業効率はよくない。
【００１１】
特許文献２の場合、複数の結晶片を接合せず、互いに分離した状態のまま利用する。このため、ハンドリング性が良くない。また、複数の結晶片を隣接配置した後に結晶片が動いてしまうと、再度配置し直さなければならい。このように、特許文献２に記載の技術の場合、作業効率がよくない。
【００１２】
本願発明は、複数のIII族窒化物半導体の結晶片を接合し、所望の面方位を有するIII族窒化物半導体基板を製造する製造方法において、従来よりも作業効率を向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、
主面の面方位が揃っている複数の板状のIII族窒化物半導体の結晶片を準備する準備工程と、
前記主面が同一方向を向く状態で前記結晶片を積層し、互いに接合することで、前記主面が上面に露出する第１の接合体を形成する第１の接合体形成工程と、
複数の前記第１の接合体を、前記主面が同一方向を向く状態で互いの側面どうしで接合することで、第２の接合体を形成する第２の接合体形成工程と、
前記第２の接合体を、前記主面が同一方向を向く状態で積層し、互いに接合することで、第３の接合体を形成する第３の接合体形成工程と、
前記第３の接合体から、基板を切り出す切出工程と、
を有するIII族窒化物半導体基板の製造方法が提供される。
【００１４】
また、本発明によれば、
主面の面方位が揃っている複数の板状のIII族窒化物半導体の結晶片を準備する準備工程と、
前記主面が同一方向を向く状態で前記結晶片を積層し、互いに接合することで、前記主面が上面に露出する第１の接合体を形成する第１の接合体形成工程と、
複数の前記第１の接合体を、前記主面が同一方向を向く状態で互いの側面どうしで接合することで、第２の接合体を形成する第２の接合体形成工程
前記第２の接合体から、基板を切り出す切出工程と、
を有するIII族窒化物半導体基板の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数のIII族窒化物半導体の結晶片を接合し、所望の面方位を有するIII族窒化物半導体基板を製造する製造方法において、従来よりも作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態のIII族窒化物半導体基板の製造方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図２】本実施形態の結晶片の一例を示す模式図である。
【図３】本実施形態の結晶片を製造する処理の一例を説明するための平面模式図である。
【図４】本実施形態の結晶片を製造する処理の一例を説明するための側面模式図である。
【図５】本実施形態の結晶片を製造する処理の一例を説明するための側面模式図である。
【図６】本実施形態の第１の接合体を製造する処理の一例を説明するための模式図である。
【図７】本実施形態の第１の接合体の一例を示す模式図である。
【図８】本実施形態の第２の接合体の一例を示す模式図である。
【図９】本実施形態の第２の接合体の一例を示す模式図である。
【図１０】本実施形態の第３の接合体の一例を示す模式図である。
【図１１】本実施形態の第３の接合体の一例を示す模式図である。
【図１２】本実施形態の基板の一例を示す模式図である。
【図１３】ＨＶＰＥ装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本願発明の基板の製造方法の実施形態について図面を用いて説明する。なお、図はあくまで発明の構成を説明するための概略図であり、各部材の大きさ、形状、数、異なる部材の大きさの比率などは図示するものに限定されない。
【００１８】
まず、本実施形態のIII族窒化物半導体基板の製造方法の概要について説明する。本実施形態では、複数の結晶片を、従来にない手法で互いに接合し、従来にないほど大きい接合体を形成する。そして、当該接合体から、所望の面方位を有するIII族窒化物半導体基板を複数切り出す。以下、詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態のIII族窒化物半導体基板の製造方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図示するように、本実施形態のIII族窒化物半導体基板の製造方法は、準備工程Ｓ１と、第１の接合体形成工程Ｓ２と、第２の接合体形成工程Ｓ３と、第３の接合体形成工程Ｓ４と、切出工程Ｓ５とを有する。
【００２０】
準備工程Ｓ１では、主面の面方位が揃っている複数の板状のIII族窒化物半導体の結晶片を準備する。「面方位が揃っている」とは、面方位が完全に一致する概念であってもよいし、面方位が完全に一致する場合、及び、その差が±０．５°以内である場合を含む概念であってもよい。
【００２１】
複数の結晶片は、さらに、平面の形状及び大きさが揃っているのが好ましい。「平面の形状及び大きさが揃っている」とは、平面の形状及び大きさが完全に一致する概念であってもよいし、平面の形状及び大きさが完全に一致する場合、及び、わずかに異なる場合を含む概念であってもよい。結晶片の平面形状は、正方形、長方形等の四角形、三角形、五角形、六角形等の多角形、円形、その他の形状等を採用できるが、多角形とするのが好ましい。
【００２２】
図２に、結晶片１００の一例を示す。図示する結晶片１００は、主面（面積が最も大きい面）１１０が、縦Ｌ０：１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下、横Ｓ０：１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下の四角形である。そして、結晶片１００の厚さＷ０は、５００μｍ以上１０００μｍ以下である。
【００２３】
結晶片１００の主面１１０の面方位は、｛０００１｝、又は、ここから所定のオフ角（±０．５°以内）を有するものであってもよい。その他、｛ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ｝（ｈ、ｋ及びｌは整数）、又は、当該｛ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ｝を所定角度傾けた面方位であって、｛０００１｝と異なる面方位であってもよい。
【００２４】
複数の結晶片１００は、第１及び第２の側面１２０及び１３０の面方位も揃っているのが好ましい。第１及び第２の側面１２０及び１３０の面方位は特段制限されないが、例えば、Ａ面及びＭ面であってもよい。
【００２５】
図３乃至図５を用いて、このような結晶片１００を製造する方法の一例を説明する。例えば、準備工程Ｓ１は、Ｃ面成長したIII族窒化物半導体層（III族窒化物半導体基板１０）から、結晶片１００を切り出す工程を含んでもよい。III族窒化物半導体基板１０は、Ｃ面以外の面から成長したものであってもよい。切り出す方法は特段制限されず、バンドソー、内周刃、外周刃などを用いて結晶片１００を切出してもよいし、劈開面で劈開することで結晶片１００を切出してもよい。
【００２６】
図３は、面方位が｛０００１｝であるIII族窒化物半導体基板１０の平面模式図である。図４は、図３のIII族窒化物半導体基板１０の側面模式図である。これらの図に示す例においては、Ｍ面に平行な切断面１４０、及び、Ａ面に平行な切断面１４０により、複数の結晶片１００を切り出している。このように切り出した場合、結晶片１００の主面１１０はＣ面となり、第１及び第２の側面１２０及び１３０はＡ面及びＭ面となる。
【００２７】
なお、図５に示すように結晶片１００を切り出すこともできる。当該例では、切断面１４０が所望の面方位となるように、複数の結晶片１００を切り出している。所望の面方位は、例えば、｛ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ｝（ｈ、ｋ及びｌは整数）、又は、当該｛ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ｝を所定角度傾けた面方位であって、｛０００１｝と異なる面方位であってもよい。当該例の場合、切断面１４０が結晶片１００の主面１１０となる。
【００２８】
準備工程Ｓ１は、このように結晶片１００を切り出した後、結晶片１００の主面１１０及び裏面を研磨し、平坦化する工程を含んでもよい。なお、例えば図３及び図４に示すように、結晶片１００の主面１１０と、III族窒化物半導体基板１０の面方位が一致する場合、結晶片１００の主面１１０及び裏面を研磨する代わりに、結晶片１００を切り出す前のIII族窒化物半導体基板１０の主面及び裏面を研磨し、平坦化してもよい。結晶片１００に対して平坦化処理を行った方が、結晶片１００の主面１１０を精度よく平坦化することができる。
【００２９】
準備工程Ｓ１は、さらに、結晶片１００の側面（第１及び第２の側面１２０及び１３０）を研磨する工程を含んでもよい。しかし、結晶片１００の側面の研磨はこの段階では行わず、以下で説明する第１の接合体を形成した後に、当該第１の接合体の側面を研磨することで、複数の結晶片１００の側面の研磨をまとめて行ってもよい。後者の方が作業効率がよい。
【００３０】
以下、準備工程Ｓ１では、図２に示すように平面形状が四角形であり、主面１１０は＋Ｃ面、主面１１０の裏面は−Ｃ面、第１の側面１２０はＡ面、第２の側面１３０はＭ面である四角柱形状の結晶片１００を準備したものとして説明する。
【００３１】
図１に戻り、第１の接合体形成工程Ｓ２では、主面１１０が同一方向を向く状態で結晶片１００を積層し、互いに接合することで、主面１１０が上面に露出する第１の接合体１０１を形成する。互いに接合する結晶片１００の数は設計的事項である。
【００３２】
図６に、当該工程の模式図を示す。図６（１）は接合前の複数の結晶片１００を示し、図６（２）は複数の結晶片１００を互いに接合した状態を示す。図示するように、本実施形態の場合、結晶片１００の主面１１０に垂直な方向に、複数の結晶片１００を積み重ねていけばよく、特許文献１のように結晶片１００を傾けたり、積み重ねる方向をずらしたりする等の調整を行う必要がない。例えば、平坦な載置台の上に、裏面（−Ｃ面）が載置台と対向するように複数の結晶片１００を順番に積層し、載置台と垂直な方向に複数の結晶片１００を積み上げていけばよい。この時、第１の側面１２０（Ａ面）、及び、第２の側面１３０（Ｍ面）が同じ方向を向くように、複数の結晶片１００を並べる。
【００３３】
結晶片１００どうしの接合手段としては、例えば、（１）結晶片１００どうしの接合面にセラミック接着剤やカーボン接着剤等の接着剤を介在させる方法、（２）結晶片１００の接合面に金属（Ａｕ／Ｔｉ等）を蒸着させた状態で他の結晶片１００と当接させ、その後加熱して融着させる方法、（３）真空中で原子やイオンの照射を行うことで結晶片１００の接合面を活性化させた後、活性化された接合面どうしを当接させて接合する方法等が考えられるが、これらに限定されない。
【００３４】
第１の接合体形成工程Ｓ２は、第１の接合体１０１を形成した後、第１の接合体１０１の側面を研磨する工程を含んでもよい。この工程により、複数の第１の接合体１０１の平面形状を揃えることができる。なお、複数の結晶片１００の主面１１０の平面の形状や大きさにばらつきがある場合、第１の接合体１０１の側面に凹凸ができる。当該研磨工程を実行することで、第１の接合体１０１の側面を平坦化し、複数の結晶片１００の側面を面一な状態とすることができる。そして、第１の接合体１０１の形状を、上面及び下面の形状及び大きさが揃っている所定の柱体に揃えることができる。
【００３５】
なお、第１の接合体形成工程Ｓ２は、さらに、第１の接合体１０１の上面及び下面の少なくとも一方を研磨し、複数の第１の接合体１０１の高さを揃える工程を含んでもよい。しかし、第１の接合体１０１の上面及び下面の少なくとも一方の研磨はこの段階で行わず、以下で説明する第２の接合体を形成した後に、当該第２の接合体の上面及び下面の少なくとも一方を研磨することで、複数の第１の接合体１０１の上面及び下面の少なくとも一方の研磨をまとめて行ってもよい。後者の方が作業効率がよい。
【００３６】
図７に、第１の接合体１０１の模式図の一例を示す。当該図では、複数の結晶片１００を区別せずに示している。第１の接合体１０１の上面１１１は、１つの結晶片１００の主面１１０（＋Ｃ面）で構成される。第１の接合体１０１の第１の側面１２１は、複数の結晶片１００の第１の側面１２０（Ａ面）で構成される。第１の接合体１０１の第２の側面１３１は、複数の結晶片１００の第２の側面１３０（Ｍ面）で構成される。
【００３７】
第１の接合体１０１は、上面１１１が、縦Ｌ１：１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下、横Ｓ１：１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下の四角形である。そして、第１の接合体１０１の厚さＷ１は、４０００μｍ以上１００００μｍ以下である。第１の接合体１０１の大きさをこのようにすると、ハンドリング性などが良好となる。また、側面の大きさを十分に大きくできるので、以下の工程で第１の接合体１０１どうしを接合する際の接合強度が大きくなる。
【００３８】
図１に戻り、第２の接合体形成工程Ｓ３では、複数の第１の接合体１０１を、結晶片１００の主面１１０で構成される上面１１１が同一方向を向く状態で、互いの側面どうし（第１の側面１２１どうし、又は、第２の側面１３１どうし）で接合することで、第２の接合体を形成する。互いに接合する結晶片１００の数は設計的事項である。
【００３９】
図８に、第２の接合体１０２の模式図の一例を示す。図８に示す例では、９個の第１の接合体１０１により、第２の接合体１０２が形成されている。図示するように、上面１１１（＋Ｃ面）のみならず、第１の側面１２１（Ａ面）、及び、第２の側面１３１（Ｍ面）が同じ方向を向くように、複数の第１の接合体１０１が並べられる。
【００４０】
第１の接合体１０１を接合する手段は特段制限されず、上述した結晶片１００どうしの接合と同様の手段を利用することができる。
【００４１】
第２の接合体形成工程Ｓ３は、第２の接合体１０２を形成した後、第２の接合体１０２の上面及び下面の少なくとも一方を研磨し、平坦化する工程を含んでもよい。また、第２の接合体形成工程Ｓ３は、第２の接合体１０２を形成した後、第２の接合体１０２の側面を研磨し、平坦化する工程を含んでもよい。
【００４２】
図９に、第２の接合体１０２の模式図の一例を示す。当該図では、複数の第１の接合体１０１を区別せずに示している。第２の接合体１０２の上面１１２は、複数の第１の接合体１０１の上面１１１（＋Ｃ面）で構成される。第２の接合体１０２の第１の側面１２２は、複数の結晶片１００の第１の側面１２１（Ａ面）で構成される。第２の接合体１０２の第２の側面１３２は、複数の結晶片１００の第２の側面１３１（Ｍ面）で構成される。
【００４３】
第２の接合体１０２は、上面１１２が、縦Ｌ２：１０ｍｍ以上７５ｍｍ以下、横Ｓ２：１０ｍｍ以上７５ｍｍ以下の四角形である。そして、第２の接合体１０２の厚さＷ２は、４０００μｍ以上１００００μｍ以下である。第２の接合体１０２の大きさをこのようにすると、ハンドリング性などが良好となる。また、上面１１２及び下面の大きさを十分に大きくできるので、以下の工程で第２の接合体１０２どうしを接合する際の接合強度が大きくなる。
【００４４】
図１に戻り、第３の接合体形成工程Ｓ４では、第２の接合体１０２を、複数の結晶片１００の主面１１０で構成される上面１１２が同一方向を向く状態で積層し、互いに接合することで、第３の接合体１０３を形成する。互いに接合する結晶片１００の数は設計的事項である。
【００４５】
図１０に、第３の接合体１０３の模式図の一例を示す。図示するように、第３の接合体形成工程Ｓ４では、第２の接合体１０２を互いにずらして階段状に積層し、互いに接合することで第３の接合体１０３を形成してもよい。すなわち、第２の接合体１０２を積層方向に直線的に積層するのでなく、積層方向から少しずつずらしながら積層してもよい。例えば、図１０に示すように複数の第２の接合体１０２の第２の側面１３２を揃えて面一とし、第２の接合体１０２が積層されるに従い第１の側面１２２の位置が所定の長さＤずつずれるように複数の第２の接合体１０２を積層することで、所定の階段状の積層を実現できる。
【００４６】
上記Ｄの値は、以下の切出工程Ｓ５で切り出される基板の所望の面方位に応じて決定することができる。例えば、基板の所望の面方位が（ＯＰＱＲ）（Ｏ，Ｐ，Ｑ，Ｒは整数）である場合、第３の接合体１０３を構成する複数の第２の接合体１０２の角を通過する第１の面２０（図１０参照）が、第３の接合体１０３の軸方向［ＯＰＱＲ］と垂直になるように、上記Ｄの値を決定することができる。
【００４７】
なお、図１１に示すように、第１の側面１２２及び第２の側面１３２が面一となるように複数の第２の接合体１０２を積層し、接合してもよい。
【００４８】
第２の接合体１０２を接合する手段は特段制限されず、上述した結晶片１００どうしの接合と同様の手段を利用することができる。
【００４９】
第３の接合体１０３は、上面１１２が、縦Ｌ３：１０ｍｍ以上７５ｍｍ以下、横Ｓ３：１０ｍｍ以上７５ｍｍ以下の四角形である。そして、第３の接合体１０３の厚さＷ３は、１５０００μｍ以上７５０００μｍ以下、好ましくは３５０００μｍ以上５００００μｍ以下である。第３の接合体１０３の大きさをこのようにすると、以下の切出工程Ｓ５で、大口径の基板を切り出すことができる。また、１つの第３の接合体１０３から多数の基板を切り出すことができる。
【００５０】
図１に戻り、切出工程Ｓ５では、第３の接合体１０３から、所定の面方位の基板を切り出す。例えば、切出工程Ｓ５では、第３の接合体１０３から、結晶片１００の主面１１０と異なる面方位を有する基板を切り出してもよい。具体的には、結晶片１００の主面１１０の面方位が｛０００１｝である場合、切出す基板の面方位は｛ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ｝（ｈ、ｋ及びｌは整数）、又は、当該｛ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ｝を所定角度傾けた面方位であって、｛０００１｝と異なる面方位であってもよい。
【００５１】
｛ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ｝面、及び、当該｛ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ｝面を所定角度（例：±１０°以内）傾けた面は、さらに、Ｍ面及びＡ面と異なる面であってもよい。例えば、｛１１−２２｝面、｛１１−２２｝面を所定角度（例：±１０°以内）傾けた面、｛１１−２４｝面、｛１１−２４｝面を所定角度（例：±１０°以内）傾けた面、｛１０−１２｝面、｛１０−１２｝面を所定角度（例：±１０°以内）傾けた面、｛１０−１１｝面、｛１０−１１｝面を所定角度（例：±１０°以内）傾けた面、｛２０−２１｝面、｛２０−２１｝面を所定角度（例：±１０°以内）傾けた面、｛２０−２３｝面、及び、｛２０−２３｝面を所定角度（例：±１０°以内）傾けた面の中のいずれかの面であってもよい。
【００５２】
なお、図１０に示すように、複数の第３の接合体１０３を階段状になるように積層している場合、基板とならずに破棄等される部分を少なくすることができ好ましい。第３の接合体１０３の第１の側面１２２の位置が所定の長さＤずつずれるように複数の第２の接合体１０２を積層し、当該Ｄを、上述のように当該工程で切り出す基板の所望の面方位に応じて決定した場合、さらに、破棄等される部分を少なくすることができ好ましい。
【００５３】
図１２に示されるように第３の接合体１０３から切り出される基板１０４は、例えば、上面が、縦Ｌ４：２５ｍｍ以上７５ｍｍ以下、横Ｓ４：２５ｍｍ以上７５ｍｍ以下の四角形であり、厚さＷ４は、５００μｍ以上１０００μｍ以下である。本実施形態によれば、第３の接合体１０３から、例えば、１５個以上５０個以下程度の基板１０４を切り出すことができる。
【００５４】
本実施形態で得られた所望の面方位の基板は、例えば下地基板として利用することができる。すなわち、本実施形態で得られた基板の上に、III族窒化物半導体層をエピタキシャル成長することができる。そして、当該III族窒化物半導体層から複数の自立基板を切り出すことができる。また、本実施形態で得られた所望の面方位の基板は、自立基板として利用することもできる。すなわち、当該基板の上に、光デバイスや電子デバイスを形成することもできる。
【００５５】
なお、本実施形態で得られた所望の面方位の基板の上にIII族窒化物半導体層をエピタキシャル成長させる手段は特段制限されず、ＭＯＶＰＥ（Metal Organic Vapor Phase Epitaxy）、ＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy）、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）、ＬＰＥ（Liquid Phase Epitaxy）等を利用できる。
【００５６】
例えば、図１３に示すようなハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ）装置１を用いて実現してもよい。
【００５７】
図示するＨＶＰＥ装置１は、反応管２１と、反応管２１内に設けられている基板ホルダ２３とを備える。また、ＨＶＰＥ装置１は、III族原料ガスを反応管２１内に供給するIII族原料ガス供給部３９と、窒素原料ガスを反応管２１内に供給する窒素原料ガス供給部３７とを備える。さらに、ＨＶＰＥ装置１は、ガス排出管３５と、ヒータ２９、３０とを備える。
【００５８】
基板ホルダ２３は、反応管２１の下流側に回転軸３２により回転自在に設けられている。ガス排出管３５は、反応管２１のうち基板ホルダ２３の下流側に設けられている。
【００５９】
III族原料ガス供給部３９は、ガス供給管２６とソースボート２８とIII族（Ｇａ）原料２７と反応管２１のうち遮蔽板３６の下の層とを含む。
【００６０】
窒素原料ガス供給部３７は、ガス供給管２４と反応管２１のうち遮蔽板３６の上の層とを含む。
【００６１】
III族原料ガス供給部３９は、III族原子のハロゲン化物（たとえば、ＧａＣｌ）を生成し、これを基板ホルダ２３に保持された基板４１の表面に供給する。
【００６２】
ガス供給管２６の供給口は、III族原料ガス供給部３９内の上流側に配置されている。このため、供給されたハロゲン化水素ガス（たとえば、ＨＣｌガス）は、III族原料ガス供給部３９内でソースボート２８中のIII族原料２７と接触するようになっている。
【００６３】
これにより、ガス供給管２６から供給されるハロゲン含有ガスは、ソースボート２８中のIII族原料２７の表面または揮発したIII族分子と接触し、III族分子をハロゲン化してIII族のハロゲン化物を含むIII族原料ガスを生成する。なお、このIII族原料ガス供給部３９の周囲にはヒータ２９が配置され、III族原料ガス供給部３９内は、たとえば８００〜９００℃程度の温度に維持される。
【００６４】
反応管２１の上流側は、遮蔽板３６により２つの層に区画されている。図中の遮蔽板３６の上側に位置する窒素原料ガス供給部３７中を、ガス供給管２４から供給されたアンモニアが通過し、熱により分解が促進される。なお、この窒素原料ガス供給部３７の周囲にはヒータ２９が配置され、窒素原料ガス供給部３７内は、たとえば８００〜９００℃程度の温度に維持される。
【００６５】
図中の右側に位置する成長領域２２には、基板ホルダ２３が配置され、この成長領域２２内でＧａＮ等のIII族窒化物半導体の成長が行われる。この成長領域２２の周囲にはヒータ３０が配置され、成長領域２２内は、たとえば１０００℃〜１０５０℃程度の温度に維持される。
【００６６】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
【００６７】
本実施形態では、上述の通り、従来にない手法で複数のIII族窒化物半導体の結晶片を互いに接合し、従来にないほど大きいIII族窒化物半導体の接合体を形成する。そして、当該接合体から、所望の面方位を有するIII族窒化物半導体基板を複数切り出す。このように、大きいバルクを形成し、そこから複数のIII族窒化物半導体基板を切り出せる本実施形態によれば、１つのバルクから１つのIII族窒化物半導体基板を切り出す特許文献１の技術に比べて、作業効率が良くなる。
【００６８】
また、本実施形態の場合、図６、８、１０及び１１に示すように複数の結晶片１００や接合体を互いに接合する際、特許文献１の技術に比べて、これらの位置関係を容易に設定できる。このため、特許文献１の技術に比べて作業効率が向上する。
【００６９】
また、本実施形態の場合、結晶片１００どうしの接合は、比較的面積が大きい主面１１０どうしで接合できる。また、接合体どうしの接合においても、比較的大きい接合面で接合することができる。このため、十分な接合強度を得ることができる。
【００７０】
また、本実施形態の場合、第１の接合体１０１の側面を研磨することで、複数の結晶片１００の平面形状をまとめて調整することができる。このため、結晶片１００の状態で主面１１０の形状や大きさを細かくコントルールする必要がない。また、第２の接合体１０２の上面又は下面を研磨することで、複数の第１の接合体１０１の高さを揃えることができる。このため、第１の接合体１０１の状態で高さを細かくコントロールする必要がない。このように、本実施形態の場合、各対象に対する微調整をまとめて行うことができるので、作業効率は向上する。
【００７１】
なお、本実施形態の変形例として、第２の接合体形成工程Ｓ３により第２の接合体１０２を得た後、この第２の接合体１０２から複数の基板を切り出してもよい（切出工程Ｓ５）。例えば、第２の接合体形成工程Ｓ３により上面１１２が所望の面方位となっている第２の接合体１０２を得た後、この第２の接合体１０２をスライスして複数の基板を切り出してもよい（切出工程Ｓ５）。このようにしても、同様の作用効果が得られる。
【００７２】
以上説明した本実施形態によれば、｛ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ｝面（ｈ、ｋ及びｌは整数）、又は、当該｛ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ｝面を所定角度（例：±１０°以内）傾けた面であって、｛０００１｝面と異なる面を主面とするIII族窒化物半導体を製造することができる。
【実施例】
【００７３】
次に本発明の実施例について説明する。
【００７４】
＜実施例１＞
実施例１の接合基板を図１に示す手順で作製した。
【００７５】
［準備工程］
ＨＶＰＥ法により、直径２インチφ、厚さ１ｍｍのＧａＮ結晶を準備した。この結晶は、特願２００９−７１６１８に書かれている方法で作製した。またこの基板の主面（直径２インチφの面）はＣ面である。次に、図３および図４に示すように、この基板から、主面がＣ面となり、側面がＭ面およびＡ面となる結晶片を複数切り出した。切り出す結晶片の主面の大きさは１７．５ｍｍ×１７．５ｍｍとした。この結晶片の両面（主面及び裏面）を鏡面研磨して、厚さを５００μｍとした。
【００７６】
［第１の接合体形成工程］
準備工程で作製した結晶片１０枚を、図６を参照して、カーボン接着剤を使用して貼り合せ、第１の接合体を作製した。そして、接合後、側面を研磨した。これにより、１７ｍｍ×１７ｍｍ×５ｍｍの第１の接合体を得た。
【００７７】
［第２の接合体形成工程］
第１の接合体形成工程で作製した９個の第１の接合体を、図８に示すように、カーボン接着剤を使用して貼り合せた。
【００７８】
［第３の接合体形成工程］
第２の接合体形成工程で作製した９個の第２の接合体を、図１０に示すように、カーボン接着剤を使用して貼り合せた。貼り合せる際、第２の側面１３２をＭ面とし、かつ、Ｄの値を３．０７６ｍｍとした。この様に貼り合せることにより第１の面２０の面方位は（１１−２２）となった。
【００７９】
この第３の接合体を、切断面が（１１−２２）となるようにピッチ１ｍｍで切り出し、２インチφに円研加工し、両面を研磨加工して、２インチ形状の基板３５枚を得た。
【００８０】
＜実施例２＞
実施例２の接合基板を図１に示す手順で作製した。
【００８１】
［準備工程］
ＨＶＰＥ法により、直径２インチφ、厚さ５ｍｍのＧａＮ結晶を準備した。この結晶は、特願２００９−７１６１８に書かれている方法で作製した。またこの基板の主面（直径２インチφの面)はＣ面である。次に、図５に示すように、この基板から、切断面１４０が（２０−２１）面となるように１ｍｍピッチで複数の結晶片を切り出した。その後、結晶片を研磨加工して直方体に加工した。加工した結晶片の大きさは５ｍｍ×１８ｍｍ×０．８ｍｍであった。この結晶片の両面を鏡面研磨して、厚さを５００μｍとした。
【００８２】
［第１の接合体形成工程］
準備工程で作製した結晶片１０枚を、図６に示すように、カーボン接着剤を使用して貼り合せ、第１の接合体を作製した。そして、作成後、側面を研磨した。これにより、４．５ｍｍ×１７ｍｍ×５ｍｍの第１の接合体を得た。
【００８３】
［第２の接合体形成工程］
第１の接合体形成工程で作製した３６個の第１の接合体を、図８に示すようにカーボン接着剤を使用して貼り合せ、５４ｍｍ×５１ｍｍ×５ｍｍの主面が（２０−２１）面の基板を得た。
【００８４】
この基板を主面が（２０−２１）面となるように１ｍｍピッチで５枚にスライスし、２インチφに円研加工し、両面を研磨加工して、２インチ形状の基板５枚を得た。
【００８５】
以下、参考形態の例を付記する。
１．  主面の面方位が揃っている複数の板状のIII族窒化物半導体の結晶片を準備する準備工程と、
前記主面が同一方向を向く状態で前記結晶片を積層し、互いに接合することで、前記主面が上面に露出する第１の接合体を形成する第１の接合体形成工程と、
複数の前記第１の接合体を、前記主面が同一方向を向く状態で互いの側面どうしで接合することで、第２の接合体を形成する第２の接合体形成工程と、
前記第２の接合体を、前記主面が同一方向を向く状態で積層し、互いに接合することで、第３の接合体を形成する第３の接合体形成工程と、
前記第３の接合体から、基板を切り出す切出工程と、
を有するIII族窒化物半導体基板の製造方法。
２．  １に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記切出工程では、前記第３の接合体から、前記主面と異なる面方位を有する前記基板を切り出すIII族窒化物半導体基板の製造方法。
３．  １又は２に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記準備工程は、前記結晶片の前記主面を研磨し、平坦化する工程を含むIII族窒化物半導体基板の製造方法。
４．  １から３のいずれかに記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記第３の接合体形成工程では、前記第２の接合体を互いにずらして階段状に積層し、互いに接合することで前記第３の接合体を形成するIII族窒化物半導体基板の製造方法。
５．  １から４のいずれかに記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記結晶片の前記主面の面方位は｛０００１｝であり、前記基板の面方位は｛ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ｝（ｈ、ｋ及びｌは整数）、又は、当該｛ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ｝を所定角度傾けた面方位であって、｛０００１｝と異なるIII族窒化物半導体基板の製造方法。
６．  ５に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記準備工程は、Ｃ面成長したIII族窒化物半導体層から、前記結晶片を切り出す工程を含むIII族窒化物半導体基板の製造方法。
７．  １から６のいずれかに記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記結晶片は、
前記主面が、縦１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下、横１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下の四角形であり、
厚さが、５００μｍ以上１０００μｍ以下であるIII族窒化物半導体基板の製造方法。
８．  １から７のいずれかに記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記第１の接合体は、
前記上面が、縦１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下、横１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下の四角形であり、
厚さが、４０００μｍ以上１００００μｍ以下であるIII族窒化物半導体基板の製造方法。
９．  １から８のいずれかに記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記第２の接合体は、
上面が、縦１０ｍｍ以上７５ｍｍ以下、横１０ｍｍ以上７５ｍｍ以下の四角形であり、
厚さが、４０００μｍ以上１００００μｍ以下であるIII族窒化物半導体基板の製造方法。
１０．  １から９のいずれかに記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記第３の接合体は、厚さが、１５０００μｍ以上７５０００μｍ以下であるIII族窒化物半導体基板の製造方法。
１１．  主面の面方位が揃っている複数の板状のIII族窒化物半導体の結晶片を準備する準備工程と、
前記主面が同一方向を向く状態で前記結晶片を積層し、互いに接合することで、前記主面が上面に露出する第１の接合体を形成する第１の接合体形成工程と、
複数の前記第１の接合体を、前記主面が同一方向を向く状態で互いの側面どうしで接合することで、第２の接合体を形成する第２の接合体形成工程
前記第２の接合体から、基板を切り出す切出工程と、
を有するIII族窒化物半導体基板の製造方法。
１２．  １１に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記切出工程では、前記第２の接合体から、前記主面と異なる面方位を有する前記基板を切り出すIII族窒化物半導体基板の製造方法。
１３．  １１又は１２に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記準備工程は、前記結晶片の前記主面を研磨し、平坦化する工程を含むIII族窒化物半導体基板の製造方法。
【符号の説明】
【００８６】
１      ＨＶＰＥ装置
１０    III族窒化物半導体基板
２０    第１の面
２１    反応管
２２    成長領域
２３    基板ホルダ
２４    ガス供給管
２５    配管
２６    ガス供給管
２７    III族原料
２８    ソースボート
２９    ヒータ
３０    ヒータ
３２    回転軸
３５    ガス排出管
３６    遮蔽板
３７    窒素原料ガス供給部
３９    III族原料ガス供給部
１００  結晶片
１０１  第１の接合体
１０２  第２の接合体
１０３  第３の接合体
１１０  主面
１１１  上面
１１２  上面
１２０  第１の側面
１２１  第１の側面
１２２  第１の側面
１３０  第２の側面
１３１  第２の側面
１３２  第２の側面
１４０  切断面
【図１】
2016028994.tif 000003
【図２】
2016028994.tif 000004
【図３】
2016028994.tif 000005
【図４】
2016028994.tif 000006
【図５】
2016028994.tif 000007
【図６】
2016028994.tif 000008
【図７】
2016028994.tif 000009
【図８】
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【図９】
2016028994.tif 000011
【図１０】
2016028994.tif 000012
【図１１】
2016028994.tif 000013
【図１２】
2016028994.tif 000014
【図１３】
2016028994.tif 000015