(57)【要約】【課題】複数のIII族窒化物半導体の結晶片を用いて、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】所定の面方位の主面を有する板状のIII族窒化物半導体の結晶片を複数準備する準備工程Ｓ１と、下地層と結晶片とを積層し、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、を有するIII族窒化物半導体基板の製造方法。【選択図】図１
2016028995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の面方位の主面を有する板状のIII族窒化物半導体の結晶片を複数準備する準備工程と、
下地層と前記結晶片とを積層し、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、
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、
前記準備工程は、前記結晶片の前記主面を研磨する工程を含む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、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、
前記結晶片は、
前記主面が、縦：３ｍｍ以上１０ｍｍ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、
前記第１の接合体は、
前記上面が、縦：３ｍｍ以上１０ｍｍ以下、横：１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下の四角形であり、
厚さが、３０００μｍ以上１５０００μｍ以下であるIII族窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項６】
請求項１から５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：３０ｍｍ以上７５ｍｍ以下の四角形であり、
厚さが、３０００μｍ以上１５０００μｍ以下である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、
前記結晶片の前記主面の面方位は｛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８】
所定の面方位の主面を有する板状のIII族窒化物半導体の結晶片と、
下地層と、を複数有し、
前記結晶片と前記下地層とは積層し、互いに接合することで、前記主面が上面に露出した第１の接合体を複数形成しており、
複数の前記第１の接合体は、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しているIII族窒化物半導体基板。
【請求項９】
請求項８に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記結晶片は、
前記主面が、縦：３ｍｍ以上１０ｍｍ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。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記第１の接合体は、
前記上面が、縦：３ｍｍ以上１０ｍｍ以下、横：１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下の四角形であり、
厚さが、３０００μｍ以上１５０００μｍ以下であるIII族窒化物半導体基板。
【請求項１１】
請求項８から１０のいずれか１項に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記III族窒化物半導体基板は、
上面が、縦：１０ｍｍ以上７５ｍｍ以下、横：３０ｍｍ以上７５ｍｍ以下の四角形であり、
厚さが、３０００μｍ以上１５０００μｍ以下であるIII族窒化物半導体基板。
【請求項１２】
請求項８から１１のいずれか１項に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記結晶片の前記主面の面方位は｛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。
【請求項１３】
請求項８から１２のいずれか１項に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記下地層は、互いに積層し、互いに接合された複数の板状のIII族窒化物半導体の結晶で構成されているIII族窒化物半導体基板。
【請求項１４】
請求項８から１２のいずれか１項に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記下地層は、前記結晶片と異なる材料で構成されている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及び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、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、主面が同一方向を向いて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（主面）が同一方向を向いて露出するように隣接して配置する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】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】
【０００４】
特許文献１に記載の技術は、作業効率がよくないという問題がある。特許文献１に記載の技術の場合、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、多数の結晶片を扱わなければならず、ハンドリング性等の作業性が良くない。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。
【０００５】
本願発明は、複数のIII族窒化物半導体の結晶片を用いて、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】
【０００６】
本発明によれば、
所定の面方位の主面を有する板状のIII族窒化物半導体の結晶片を複数準備する準備工程と、
下地層と前記結晶片とを積層し、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、
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。
【０００７】
また、本発明によれば、
所定の面方位の主面を有する板状のIII族窒化物半導体の結晶片と、
下地層と、を複数有し、
前記結晶片と前記下地層とは積層し、互いに接合することで、前記主面が上面に露出した第１の接合体を複数形成しており、
複数の前記第１の接合体は、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しているIII族窒化物半導体基板が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、複数のIII族窒化物半導体の結晶片を用いて、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
【０００９】
ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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】本実施形態の第１の接合体の一例を示す模式図である。
【図６】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】ＨＶＰＥ装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
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、所望の面方位の主面を有する複数の板状のIII族窒化物半導体の結晶片を準備した後、主面が同一方向を向いて露出するように複数の結晶片を互いに接合して、所望の面方位の主面を有するIII族窒化物半導体基板を製造する。
【００１３】
ところで、所望の面方位の主面を有する複数の板状のIII族窒化物半導体の結晶片を、主面が同一方向を向いて露出するように互いに接合する場合、結晶片の側面どうしで互いに接合することとなる。結晶片の側面の大きさが十分でない場合、結晶片どうしの接合強度が不十分になる等の問題が生じうる。
【００１４】
そこで、本実施形態では、結晶片の状態で結晶片どうしを互いの側面で接合するのでなく、下地層と結晶片とを積層した第１の接合体を形成した後、当該第１の接合体どうしを互いの側面で接合する。下地層と結晶片とを積層して得られる第１の接合体は、結晶片よりも側面の厚さ（高さ）が大きくなっている。すなわち、第１の接合体は、結晶片よりも側面の面積が大きくなっている。
【００１５】
このように、結晶片の状態で結晶片どうしを互いの側面で接合するのでなく、下地層と結晶片とを積層した第１の接合体を形成した後、当該第１の接合体どうしを互いの側面で接合する本実施形態によれば、十分な強度で結晶片どうしを接合することができる。以下、詳細に説明する。
【００１６】
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とを有する。
【００１７】
準備工程Ｓ１では、所定の面方位の主面を有する板状のIII族窒化物半導体の結晶片（単結晶）を複数準備する。
【００１８】
結晶片の主面の面方位は、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（例：±１０°以内）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。
【００１９】
｛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。
【００２０】
複数の結晶片の主面は、面方位が揃っているのが好ましい。「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てもよい。「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Ｌ０：３ｍｍ以上１０ｍｍ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】
複数の結晶片１００は、主面１１０の他、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。
【００２４】
図３及び図４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。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。なお、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。また、切断面１４０の向きは図示するものに限定されない。
【００２５】
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面を所定角度傾けた切断面１４０により、複数の結晶片１００を切り出している。Ｍ面に平行な切断面１４０の間隔は、Ａ面を所定角度傾けた切断面１４０の間隔よりも大きい。このように切り出した場合、結晶片１００の主面１１０はＡ面を所定角度傾けた面となり、側面はＣ面及びＭ面となる。切断面１４０を調整することで、結晶片１００の主面１１０の面方位を所望の面方位にすることができる。図３及び図４の例の場合、Ａ面を所定角度傾けた切断面１４０の詳細、すなわち傾ける角度を調整することで、結晶片１００の主面１１０の面方位を所望の面方位にすることができる。
【００２６】
ところで、図３の例の場合、Ａ面を所定角度傾けた切断面１４０の間隔Ｐの値を調整することで、結晶片１００の厚さを調整できる。すなわち、Ｐの値を大きくするほど、結晶片１００の厚さを厚くできる。しかし、Ｐの値を大きくし過ぎると、１つのIII族窒化物半導体基板１０から得られる結晶片１００の数が少なくなってしまう。そこで、本実施形態では、Ｐの値を、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とする。
【００２７】
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及び裏面を研磨して平坦化するとともに、面方位を揃える工程を含んでもよい。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、結晶片１００と下地層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。
【００２８】
結晶片１００の側面を研磨し、第１及び第２の側面１２０及び１３０が主面１１０と垂直になると、図２に示すように、結晶片１００は直方体となる。一方、図３及び図４に示すように切り出した結晶片１００の側面を研磨しなかった場合、結晶片１００は、第１の側面１２０が平行四辺形となり、第２の側面１３０が長方形となった斜角柱となる。
【００２９】
図１に戻り、第１の接合体形成工程Ｓ２では、下地層と結晶片１００とを積層し、互いに接合することで、結晶片１００の主面１１０が上面に露出する第１の接合体を複数形成する。互いに接合する結晶片１００の数は設計的事項である。
【００３０】
図５に、第１の接合体１０１の模式図の一例を示す。図示する例では、下地層２００の上に結晶片１００を積層して互いに接合している。そして、結晶片１００と下地層２００の平面の形状及び大きさは一致し、側面は面一な状態となっている。また、図示しないが、複数の第１の接合体１０１の平面の形状及び大きさは揃っている。
【００３１】
なお、接合前の結晶片１００及び下地層２００の平面の形状及び大きさは揃っていなくてもよい。また、接合前の複数の結晶片１００の平面の形状及び大きさは揃っていなくてもよい。さらに、接合前の下地層２００の平面の形状及び大きさは揃っていなくてもよい。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むことができる。接合後に第１の接合体１０１の側面を研磨することで、互いに接合した結晶片１００及び下地層２００の平面の形状及び大きさを揃えることができる。さらに、複数の第１の接合体１０１各々の側面の研磨を所定の規格に従い行うことで、複数の第１の接合体１０１の平面の形状及び大きさを揃えることができる。
【００３２】
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。
【００３３】
下地層２００は、結晶片１００との接合、及び、下地層２００どうしの接合において十分な強度を実現できるものであればよく、例えば、多結晶のIII族窒化物半導体層や、アルミナ、ＳｉＣ等の材料で形成されたもの（単結晶及び多結晶いずれであってもよい）でもよい。下地層２００は、結晶片１００と異なる材料で構成されていてもよいし、結晶片１００と同じ材料で構成されていてもよい。
【００３４】
その他、下地層２００は、図６に示すように、互いに積層し、互いに接合された複数の板状体で構成されてもよい。板状体は、単結晶又は多結晶のIII族窒化物半導体の結晶であってもよいし、アルミナ、ＳｉＣ等のその他の材料で構成されたもの（単結晶及び多結晶いずれであってもよい）でもよい。板状体がIII族窒化物半導体の単結晶からなる場合、当該板状体は準備工程Ｓ１で準備された結晶片１００であってもよい。なお、複数の下地層２００は高さが揃っているのが好ましい。「高さが揃っている」とは、高さが完全に一致する概念であってもよいし、高さが完全に一致する場合、及び、その差がわずかである場合を含む概念であってもよい。下地層２００を複数の板状体で構成する場合、下地層２００の高さを板状体の厚さ単位で調整することができるので好ましい。
【００３５】
結晶片１００と下地層２００の接合、及び、下地層２００を構成する板状体どうしの接合の手段としては、例えば、（１）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）接合面に金属（Ａｕ／Ｔｉ等）を蒸着させた状態で接合対象と当接させ、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。
【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、結晶片１００及び下地層２００を区別せずに示している。第１の接合体１０１の上面１１１は、結晶片１００の主面１１０で構成される。第１の接合体１０１の第１の側面１２１は、結晶片１００の第１の側面１２０及び下地層２００の側面で構成される。また、第１の接合体１０１の第２の側面１３１は、結晶片１００の第２の側面１３０及び下地層２００の側面で構成される。
【００３７】
第１の接合体１０１は、上面１１１が、縦Ｌ１：３ｍｍ以上１０ｍｍ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、３０００μｍ以上１５０００μｍ以下、好ましくは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（第１及び第２の側面１２１及び１３１）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のみならず、第１の側面１２１、及び、第２の側面１３１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と下地層２００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で構成される。第２の接合体１０２の第１の側面１２２は、複数の第１の接合体１０１の第１の側面１２１で構成される。第２の接合体１０２の第２の側面１３２は、複数の第１の接合体１０１の第２の側面１３１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Ｓ２：３０ｍｍ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、３０００μｍ以上１５０００μｍ以下、好ましくは４０００μｍ以上１００００μｍ以下である。
【００４４】
本実施形態で得られた第２の接合体１０２は、上面１１２が所望の面方位となったIII族窒化物半導体基板となる。
【００４５】
すなわち、本実施形態の製造方法により得られるIII族窒化物半導体基板（第２の接合体１０２）は、所定の面方位の主面１１０を有する板状のIII族窒化物半導体の結晶片１００と、下地層２００と、を複数有する。そして、結晶片１００と下地層２００とは積層し、互いに接合することで、結晶片１００の主面１１０が上面１１１に露出した第１の接合体１０１を複数形成している。そして、複数の第１の接合体１０１は、結晶片１００の主面１１０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）で接合し、III族窒化物半導体基板（第２の接合体１０２）を形成している。
【００４６】
本実施形態で得られた所望の面方位のIII族窒化物半導体基板は、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III族窒化物半導体基板の上に、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III族窒化物半導体基板は、自立基板として利用することもできる。すなわち、当該III族窒化物半導体基板の上に、光デバイスや電子デバイスを形成することもできる。
【００４７】
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。
【００４８】
例えば、図１０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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
【００５９】
本実施形態によれば、所望の面方位の主面１１０を有する結晶片１００をばらばらな状態で扱うのでなく、当該結晶片１００が互いに接合した接合体として扱うことができる。このため、ハンドリング性等が良くなり、作業効率が向上する。
【００６０】
なお、所望の面方位の主面を有する結晶片１００どうしを、主面１１０が同一方向を向いて露出するよう状態で互いに接合する場合、結晶片の側面どうしで互いに接合することとなる。結晶片の側面の大きさが十分でない場合、結晶片どうしの接合強度が不十分になる等の問題が生じうる。
【００６１】
上述の通り、本実施形態では、結晶片１００の状態で結晶片１００どうしを互いの側面（第１及び第２の側面１２０及び１３０）で接合するのでなく、下地層２００と結晶片１００とを積層した第１の接合体１０１を形成した後、当該第１の接合体１０１どうしを互いの側面（第１及び第２の側面１２１及び１３１）で接合する。このため、結晶片１００の状態で結晶片１００どうしを互いの側面（第１及び第２の側面１２０及び１３０）で接合する場合に比べて、十分な強度で結晶片１００どうしを接合することができる。
【００６２】
なお、図３を用いて説明したように、結晶片１００を切り出す際に切断面１４０の間隔Ｐの値を調整することで、結晶片１００の厚さを調整することもできる。しかし、Ｐの値を大きくし、結晶片１００の厚さを厚くし過ぎると、１つのIII族窒化物半導体基板１０から得られる結晶片１００の数が少なくなってしまう。
【００６３】
本実施形態の場合、第２の接合体１０２において、上面１１２側に所望の面方位のIII族窒化物半導体結晶（単結晶）が露出していればよく、下層側はそれ以外の構成となっていてもよい。すなわち、第２の接合体１０２は、上面１１２側から所定厚さ分だけ、所望の面方位のIII族窒化物半導体結晶（単結晶）で構成されていればよく、それよりも下層は所望の面方位のIII族窒化物半導体結晶（単結晶）で構成されていなくてもよい。それにも関わらず結晶片１００の厚さを稼ぐためにＰの値を大きくし過ぎると、無駄が多い。
【００６４】
本実施形態によれば、Ｐの値を０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とすることができるので、III族窒化物半導体基板１０から多くの結晶片１００を切り出すことができる。なお、Ｐの値が０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の場合、III族窒化物半導体基板１０から多くの結晶片１００を切り出すことができる反面、結晶片１００の厚さが十分でないため側面の面積が小さくなり、結晶片１００の側面どうしで互いに接合すると強度が不十分なってしまう可能性がある。しかし、本実施形態では、このような結晶片１００どうしで接合するのでなく、結晶片１００と下地層２００とを積層し、側面の面積が十分に大きくなった第１の接合体１０１どうしで接合することで、上記接合強度の問題を解決している。下地層２００を、単結晶よりも生産効率が良い多結晶III族窒化物半導体等で構成すると、下地層２００を効率的に製造できるので、作業効率が向上する。
【００６５】
また、本実施形態では、主面１１０が縦Ｌ０：３ｍｍ以上１０ｍｍ以下、横Ｓ０：１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下の四角形である結晶片１００を準備した後、結晶片１００毎に主面１１０を研磨して、面方位を揃えることができる。大きい単位（口径の大きい基板）に対して一度に面方位を揃える処理を行うよりも、小さい単位毎に分けて面方位を揃える処理を行う方が、精度が良くなる。本実施形態によれば、面方位が精度よく揃ったIII族窒化物半導体基板を得ることができる。
【００６６】
以上説明した本実施形態によれば、複数のIII族窒化物半導体の結晶片を用いて、所望の面を有するIII族窒化物半導体基板を製造する方法において、従来よりも作業効率を向上させることができる。
【実施例】
【００６７】
次に本発明の実施例について説明する。
【００６８】
＜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。
【００６９】
［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３および図４に示すように、複数の結晶片を切り出した。この際に図４に示す切断面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。
【００７０】
次に２インチφ１０ｍｍ厚のアルミナ単結晶から５．２ｍｍ×１８．２ｍｍ×５.２ｍｍの板を切り出し、研磨加工して５ｍｍ×１８ｍｍ×５ｍｍの下地層を得た。
【００７１】
［第１の接合体形成工程］
準備工程で作製した結晶片と下地層とを、図５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、４．８ｍｍ×１７．８ｍｍ×５．８ｍｍの第１の接合体を得た。
【００７２】
［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、１４．４ｍｍ×５３．４ｍｍ×５．８ｍｍの主面が（２０−２１）面の基板を得た。
【００７３】
以下、参考形態の例を付記する。
１．  所定の面方位の主面を有する板状のIII族窒化物半導体の結晶片を複数準備する準備工程と、
下地層と前記結晶片とを積層し、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、
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、
前記準備工程は、前記結晶片の前記主面を研磨する工程を含む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、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。
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、
前記結晶片は、
前記主面が、縦：３ｍｍ以上１０ｍｍ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。
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、
前記第１の接合体は、
前記上面が、縦：３ｍｍ以上１０ｍｍ以下、横：１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下の四角形であり、
厚さが、３０００μｍ以上１５０００μｍ以下であるIII族窒化物半導体基板の製造方法。
６．  １から５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：３０ｍｍ以上７５ｍｍ以下の四角形であり、
厚さが、３０００μｍ以上１５０００μｍ以下である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、
前記結晶片の前記主面の面方位は｛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。
８．  所定の面方位の主面を有する板状のIII族窒化物半導体の結晶片と、
下地層と、を複数有し、
前記結晶片と前記下地層とは積層し、互いに接合することで、前記主面が上面に露出した第１の接合体を複数形成しており、
複数の前記第１の接合体は、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しているIII族窒化物半導体基板。
９．  ８に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記結晶片は、
前記主面が、縦：３ｍｍ以上１０ｍｍ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。
１０．  ８又は９に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記第１の接合体は、
前記上面が、縦：３ｍｍ以上１０ｍｍ以下、横：１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下の四角形であり、
厚さが、３０００μｍ以上１５０００μｍ以下であるIII族窒化物半導体基板。
１１．  ８から１０のいずれかに記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記III族窒化物半導体基板は、
上面が、縦：１０ｍｍ以上７５ｍｍ以下、横：３０ｍｍ以上７５ｍｍ以下の四角形であり、
厚さが、３０００μｍ以上１５０００μｍ以下であるIII族窒化物半導体基板。
１２．  ８から１１のいずれかに記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記結晶片の前記主面の面方位は｛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。
１３．  ８から１２のいずれかに記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記下地層は、互いに積層し、互いに接合された複数の板状のIII族窒化物半導体の結晶で構成されているIII族窒化物半導体基板。
１４．  ８から１２のいずれかに記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記下地層は、前記結晶片と異なる材料で構成されているIII族窒化物半導体基板。
【符号の説明】
【００７４】
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
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
２００  下地層
【図１】
2016028995.tif 000003
【図２】
2016028995.tif 000004
【図３】
2016028995.tif 000005
【図４】
2016028995.tif 000006
【図５】
2016028995.tif 000007
【図６】
2016028995.tif 000008
【図７】
2016028995.tif 000009
【図８】
2016028995.tif 000010
【図９】
2016028995.tif 000011
【図１０】
2016028995.tif 000012