JP2016155706A - 自立基板の製造方法、基板、及び、自立基板 - Google Patents

Abstract

【課題】III族窒化物半導体の結晶片を互いに近接して並べた下地基板の上にIII族窒化物半導体結晶を成長させ、結晶片各々から成長したIII族窒化物半導体結晶どうしを接合してIII族窒化物半導体結晶の接合体を得る方法において、接合体表面の転位密度を低減する。
【解決手段】複数のIII族窒化物半導体の結晶片を並べて構成した下地基板の第１の面上に、第１の面上における隣接する結晶片どうしの境界部を覆い、当該境界部が存在しない部分を露出させ、かつ、絶縁層を含むマスクを形成するマスク形成工程Ｓ１０と、下地基板の露出部分からIII族窒化物半導体を成長させ、III族窒化物半導体層を形成する成長工程Ｓ２０と、を有する自立基板の製造方法を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自立基板の製造方法、基板、及び、自立基板に関する。

特許文献１に、III族窒化物半導体基板を製造する技術が開示されている。特許文献１に記載の技術では、｛０００１｝面を主面とするIII族窒化物半導体母結晶から、｛ｈｋ−（ｈ＋ｋ）０｝（ｈおよびｋは整数）の主面を有する複数のIII族窒化物半導体結晶片を切り出す第１工程と、前記結晶片の［０００１］方向が同一になるように、前記結晶片をそれぞれの主面の少なくとも一部で互いに接合してIII族窒化物半導体結晶の接合体を得る第２工程と、前記接合体に｛０００１｝以外の任意に特定される｛ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ｝（ｈ、ｋおよびｌは整数）の主面を形成してIII族窒化物半導体結晶接合基板を得る第３工程と、を備える（特許文献１の図１等参照）。

特開２０１０−１３２９８号公報

本発明者らは、III族窒化物半導体の結晶片を互いに近接して並べた下地基板の上にIII族窒化物半導体結晶を成長させ、結晶片各々から成長したIII族窒化物半導体結晶どうしを接合してIII族窒化物半導体結晶の接合体を得る方法において、次のような課題を見出した。

下地基板において、結晶片どうしの境目部分は結晶が不連続となる。このような下地基板上に生成されるIII族窒化物半導体結晶の接合体は、この境目部分付近に欠陥が生じやすい。この欠陥は、III族窒化物半導体結晶の成長に従い接合体の厚さ方向に伝搬し、接合体の表面にまで達し得る。

このように、III族窒化物半導体の結晶片を互いに近接して並べた下地基板の上にIII族窒化物半導体結晶を成長させ、結晶片各々から成長したIII族窒化物半導体結晶どうしを接合してIII族窒化物半導体結晶の接合体を得る方法においては、接合体表面の転位密度が高くなるという問題がある。本発明は、当該方法において、接合体表面の転位密度を低減することを課題とする。

本発明によれば、
複数のIII族窒化物半導体の結晶片を並べて構成した下地基板の第１の面上に、前記第１の面上における隣接する前記結晶片どうしの境界部を覆い、当該境界部が存在しない部分を露出させ、かつ、絶縁層を含むマスクを形成するマスク形成工程と、
前記マスク形成工程の後、前記下地基板の露出部分からIII族窒化物半導体を成長させ、III族窒化物半導体層を形成する成長工程と、
を有する自立基板の製造方法が実現される。

また、本発明によれば、
複数のIII族窒化物半導体の結晶片を並べて構成した下地基板と、
前記下地基板の第１の面上に位置し、前記第１の面上における隣接する前記結晶片どうしの境界部を覆い、当該境界部が存在しない部分を露出させ、かつ、絶縁層を含むマスクと、
を有する基板が実現される。

また、本発明によれば、
前記基板と、
前記基板の上に位置するIII族窒化物半導体層と、
を有する自立基板が実現される。

本発明によれば、III族窒化物半導体の結晶片を互いに近接して並べた下地基板の上にIII族窒化物半導体結晶を成長させ、結晶片各々から成長したIII族窒化物半導体結晶どうしを接合してIII族窒化物半導体結晶の接合体を得る方法において、接合体表面の転位密度を低減することができる。

本実施形態の自立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。 本実施形態の下地基板の一例を示す平面模式図である。 本実施形態の下地基板の一例を示す側面模式図である。 本実施形態の下地基板の一例を示す平面模式図である。 本実施形態の下地基板の一例を示す平面模式図である。 本実施形態の下地基板上にマスクを形成した様子の一例を示す側面模式図である。 本実施形態の下地基板上にマスクを形成した様子の一例を示す側面模式図である。 ＨＶＰＥ装置の模式図である。 本実施形態の下地基板上にマスク越しにIII族窒化物半導体層を形成した様子の一例を示す側面模式図である。 本実施形態の下地基板上にマスク越しにIII族窒化物半導体層を形成した様子の一例を示す側面模式図である。 本実施形態の自立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。 本実施形態の自立基板の製造方法の処理の流れの一例を示す製造工程図である。 本実施形態の自立基板の製造方法の処理の流れの一例を示す製造工程図である。 本実施形態の自立基板の製造方法の処理の流れの一例を示す製造工程図である。 本実施形態の自立基板の製造方法の処理の流れの一例を示す製造工程図である。 本実施形態の自立基板の製造方法の処理の流れの一例を示す製造工程図である。 本実施形態の自立基板の製造方法の処理の流れの一例を示す製造工程図である。 本実施形態の自立基板の製造方法の処理の流れの一例を示す製造工程図である。

以下、本発明の自立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。

＜第１の実施形態＞
まず、本実施形態の概要について説明する。本実施形態の自立基板の製造方法では、複数のIII族窒化物半導体の結晶片を互いに近接して並べて下地基板を構成した後、当該下地基板の成長面（第１の面）上に絶縁層を含むマスクを形成する。マスクは、当該成長面上における隣接する結晶片どうしの境界部を覆い、当該境界部が存在しない部分を露出させるようなパターンに形成される。その後、当該下地基板の露出部分からIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長させる。すると、各露出部分から成長したIII族窒化物半導体結晶どうしが接合し、III族窒化物半導体層を形成する。

次に、本実施形態の自立基板の製造方法について詳細に説明する。図１は、本実施形態の自立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、本実施形態の自立基板の製造方法は、マスク形成工程Ｓ１０と、成長工程Ｓ２０とを有する。

マスク形成工程Ｓ１０では、複数のIII族窒化物半導体の結晶片を並べて構成した下地基板の成長面（第１の面）上に、成長面上における隣接する結晶片どうしの境界部を覆い、当該境界部が存在しない部分を露出させ、かつ、絶縁層を含むマスクを形成する。

まず、下地基板について説明する。図２に、下地基板１０の平面模式図の一例を示す。図示する下地基板１０は、平面形状が長方形である６つの結晶片１１を、長手方向が互いに平行になるように互いに接する状態（一部に隙間が存在してもよい）で並べて構成されている。なお、図示されている面が下地基板１０の成長面である。

図３に、図２の下地基板１０の側面模式図の一例を示す。図３は、図２の下地基板１０を図中下から上方向に観察した様子を示す。

図４に、下地基板１０の平面模式図の他の一例を示す。図示する下地基板１０は、平面形状が長方形である６つの結晶片１１を、長手方向が互いに平行になるように、互いの間に隙間をおいて、並べて構成されている。図示する例では、隙間は空気等が存在する空間となっているが、隣接する結晶片１１どうしを接合する接着剤等により隙間が形成されていてもよい。なお、図示されている面が下地基板１０の成長面である。

図５に、下地基板１０の平面模式図の他の一例を示す。図示する下地基板１０は、平面形状が平行四辺形である複数の結晶片１１を、互いに接する状態（一部に隙間が存在してもよい）で並べて構成されている。なお、図示されている面が下地基板１０の成長面である。

結晶片１１は、III族窒化物半導体基板の破片であってもよいし、所望の大きさまで成長しなかったIII族窒化物半導体のかけらであってもよいし、所定形状のIII族窒化物半導体基板からワイヤソー等を利用して切り出したものであってもよいし、または、このようにして得られた小片を加工（研磨等）して所望の面を露出させたものであってもよい。なお、１つの下地基板１０を構成する複数の結晶片１１は、同種のIII族窒化物半導体で構成されるのが好ましい。

複数の結晶片１１は、略同じ面方位（多少のズレが存在してもよい）の露出面を有する。そして、当該露出面が略同じ方向（多少のズレが存在してもよい）を向いて、下地基板１０の成長面（図２、図４及び図５に示されている面）を形成している。なお、複数の結晶片１１は結晶の向きが揃うように（任意の結晶軸の向きが同一となるように）並べられるのが好ましいが、多少のズレが存在してもよい。

結晶片１１どうしは互いに接合していてもよいし、接合していなくてもよい。接合手段としては、例えば、（１）結晶片１１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１１の接合面に金属（Ａｕ／Ｔｉ等）を蒸着させた状態で他の結晶片１１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１１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、（４）下地基板１０の成長面と異なる面側に複数の結晶片１１に跨る接合層を形成する方法等が考えられるが、これらに限定されない。なお、複数の結晶片１１どうしを接合しない場合は、所定の載置台に複数の結晶片１１を並べて配置し、必要に応じて所定の手段で固定することで、下地基板１０が準備される。

なお、複数の結晶片１１の平面形状、大きさ、厚さ、数等は例示したものに限定されない。複数の結晶片１１の平面形状は同じであってもよいし、ばらついてもよい。また、複数の結晶片１１の厚さは同じであってもよいし、ばらついてもよい。結晶片１１の厚さ（下地基板１０の厚さ）は、例えば、２００μｍ以上２０００μｍ以下である。

境界部１２は、下地基板１０の成長面上に現れる。結晶片１１どうしの間に存在する境界線や隙間が、境界部１２となる。複数の結晶片１１を並べて構成される下地基板１０は、このような境界部１２において結晶が不連続となる。

図１に戻り、マスク形成工程Ｓ１０では、上述した下地基板１０の成長面上に、成長面上における境界部１２の少なくとも一部（例えば全部）を覆い、当該境界部１２が存在しない部分の少なくとも一部を露出させるマスクを形成する。マスクは、例えば、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ等の誘電体を含んで構成される。例えば、マスクは誘電体からなる。この様な誘電体マスクでＧａＮ表面の一部を覆った場合、マスク上では核形成が行われず、露出したＧａＮ表面からのみ成長が起こり、所謂ＥＬＯ（Epitaxial Lateral Overgrowth）成長が行われる。

このようなパターンのマスクを形成する手段としては、フォトリソグラフィを利用する手法の他、以下の実施形態で説明する手法等を利用することができる。

図６及び図７に、下地基板１０上にマスク２０を形成した側面模式図の一例を示す。図６は、図２及び図３に示す下地基板１０上にマスク２０を形成した状態に相当する。図７は、図４に示す下地基板１０上にマスク２０を形成した状態に相当する。なお、図７において結晶片１１どうしの隙間にマスク２０が存在しないが、当該隙間にマスク２０の一部が侵入してもよい。

マスク２０の厚さは、例えば、５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下、好ましくは８０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。また、マスク２０の幅Ｌは、例えば１μｍ以上５００μｍ以下、好ましくは１０μｍ以上１００μｍ以下である。

マスク２０をこのように構成すると、以下の成長工程Ｓ２０で下地基板１０の露出部分から成長させるIII族窒化物半導体に、下地基板１０の境界部１２付近の状態が受け継がれにくくなる。結果、当該III族窒化物半導体からなるIII族窒化物半導体層において、境界部１２付近での転位の発生を軽減することができる。また、下地基板１０の露出部分から成長したIII族窒化物半導体がマスク２０の幅方向に進み、逆方向から成長してきたIII族窒化物半導体とぶつかって互いに接合することとなるが、そこで転位の伝搬を停止させることができる。結果、以下の成長工程Ｓ２０で生成されるIII族窒化物半導体層の露出面における転位の数を少なくすることができる。

なお、下地基板１０の露出部分の幅Ｈは、例えば、１０μｍ以上３０００μｍ以下、好ましくは３００μｍ以上６００μｍ以下である。

図１に戻り、マスク形成工程Ｓ１０の後に行われる成長工程Ｓ２０では、下地基板１０の露出部分からIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長させる。露出部分から成長したIII族窒化物半導体は、マスク２０上を横方向に進んで成長を続け、他の方向から成長してきたIII族窒化物半導体と接合する。このようにして、下地基板１０上に一続きのIII族窒化物半導体層が形成される。当該工程で成長させるIII族窒化物半導体は、ＧａＮである。

エピタキシャル成長の具体例は特段制限されず、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。

ここで、図８を用いて、ハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ）装置１００でＧａＮをエピタキシャル成長させる一例を説明する。

図示するＨＶＰＥ装置１００は、反応管１２１と、反応管１２１内に設けられている基板ホルダ１２３とを備える。基板ホルダ１２３には下地基板１４１（上述した下地基板１０）が保持される。また、ＨＶＰＥ装置１００は、III族原料ガスを反応管１２１内に供給するIII族原料ガス供給部１３９と、窒素原料ガスを反応管１２１内に供給する窒素原料ガス供給部１３７とを備える。さらに、ＨＶＰＥ装置１００は、ガス排出管１３５と、ヒータ１２９、１３０とを備える。

基板ホルダ１２３は、反応管１２１の下流側に回転軸１３２により回転自在に設けられている。ガス排出管１３５は、反応管１２１のうち基板ホルダ１２３の下流側に設けられている。

III族原料ガス供給部１３９は、ガス供給管１２６とソースボート１２８とIII族（Ｇａ）原料１２７と反応管１２１のうち遮蔽板１３６の下の層とを含む。

窒素原料ガス供給部１３７は、ガス供給管１２４と反応管１２１のうち遮蔽板１３６の上の層とを含む。

III族原料ガス供給部１３９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１２３に保持された下地基板１４１の表面に供給する。

ガス供給管１２６の供給口は、III族原料ガス供給部１３９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１３９内でソースボート１２８中のIII族原料１２７と接触するようになっている。

これにより、ガス供給管１２６から供給されるハロゲン含有ガスは、ソースボート１２８中のIII族原料１２７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１３９の周囲にはヒータ１２９が配置され、III族原料ガス供給部１３９内は、たとえば８００〜９００℃程度の温度に維持される。

反応管１２１の上流側は、遮蔽板１３６により２つの層に区画されている。図中の遮蔽板１３６の上側に位置する窒素原料ガス供給部１３７中を、ガス供給管１２４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１３７の周囲にはヒータ１２９が配置され、窒素原料ガス供給部１３７内は、たとえば８００〜９００℃程度の温度に維持される。

図中の右側に位置する成長領域１２２には、基板ホルダ１２３に保持された下地基板１４１が配置され、この成長領域１２２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１２２の周囲にはヒータ１３０が配置され、成長領域１２２内は、たとえば１０００℃〜１０５０℃程度の温度に維持される。

以下、成長条件の一例を示す。

成長領域１２２の温度： １０４０℃
III族原料ガス供給部１３９の温度： ８５０℃
III族原料ガス供給部１３９のＨＣＬガス流量： マスク上での結晶会合まで５０ｃｃ／ｍｉｎ、会合後２００ｃｃ／ｍｉｎ
窒素原料ガス供給部１３７のアンモニアガス流量： ２０００ｃｃ／ｍｉｎ
キャリアガス： Ｈ_２
全ガス流量： １０Ｌ／ｍｉｎ

ここで、図９及び図１０に、下地基板１０上にマスク２０越しにIII族窒化物半導体層３０を生成した状態の側面模式図の一例を示す。本実施形態では、図９及び図１０に示すように、下地基板１０上にマスク２０越しにIII族窒化物半導体層３０を生成した積層体を、自立基板とすることができる。また、当該積層体から、研磨等により下地基板１０及びマスク２０を除去することで得られたIII族窒化物半導体層３０を自立基板とすることができる。また、当該積層体に含まれるIII族窒化物半導体層３０から一部を切り出し、自立基板とすることができる。

以上説明した本実施形態では、III族窒化物半導体の結晶片を互いに近接して並べた下地基板の上にIII族窒化物半導体結晶を成長させ、結晶片各々から成長したIII族窒化物半導体結晶どうしを接合してIII族窒化物半導体結晶の接合体を得る方法において、結晶片どうしの境界部をマスクで覆った状態で下地基板上にIII族窒化物半導体結晶を成長させるという特徴を有する。

下地基板の境界部は結晶が不連続となるため、その上にエピタキシャル成長させるIII族窒化物半導体結晶に欠陥が発生しやすい。結晶片どうしの境界部をマスクで覆った状態で下地基板上にIII族窒化物半導体結晶をエピタキシャル成長させる本実施形態によれば、下地基板の境界部付近の状態が、下地基板上にエピタキシャル成長されるIII族窒化物半導体結晶に受け継がれにくくなる。結果、当該III族窒化物半導体結晶における転位の発生を抑制できる。結果、当該III族窒化物半導体結晶からなる層の表面における転位の数を抑制できる。

また、下地基板の露出部分から成長したIII族窒化物半導体がマスクの幅方向に進み、逆方向から成長してきたIII族窒化物半導体とぶつかって互いに接合することとなるが、そこで転位の伝搬を停止させることができる。結果、下地基板の上に生成されるIII族窒化物半導体層の露出面における転位の数を少なくすることができる。

＜第２の実施形態＞
本実施形態では、フォトリソグラフィを利用せずにマスク２０を形成する点で、第１の実施形態と異なる。以下、詳細に説明する。

図１１は、本実施形態の自立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、本実施形態の自立基板の製造方法は、準備工程Ｓ１と、マスク形成工程Ｓ１０と、成長工程Ｓ２０とを有する。マスク形成工程Ｓ１０は、第１の工程Ｓ１と第２の工程Ｓ１２とを有する。

準備工程Ｓ１では、下地基板１０を用意する。下地基板１０は、複数のIII族窒化物半導体の結晶片１１を並べて構成される。そして、当該工程で準備される下地基板１０は、成長面（第１の面）に凹部及び凸部を有し、成長面上における隣接する結晶片１１どうしの境界部１２が凹部の底に位置する。以下、準備工程Ｓ１の一例を説明する。

まず、図１２及び図１３に示すように、｛０００１｝面を露出面とするIII族窒化物半導体の結晶から複数の結晶片１１を切り出す。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１１を切出してもよいし、劈開面で劈開することで結晶片１１を切出してもよい。

結晶片１１が切出されるIII族窒化物半導体の結晶は、例えば平面形状が略円形であり、厚さがＤ１である。なお、III族窒化物半導体の結晶の露出面は｛０００１｝面以外の面であってもよい。また、III族窒化物半導体の結晶の平面形状はその他の形状であってもよい。

このようなIII族窒化物半導体の結晶から、ｍ軸方向に延伸する複数の結晶片１１がストライプ状に切り出される。切断面は、［０００１］方向（ｃ軸方向）及びｍ軸方向と平行である。切断面と｛０００１｝面とのなす角α１は９０°である。なお、α１は、９０°と異なる角度であってもよい。α１を適切に調整することで、切断面に所望の面を露出させることができる。

次に、このようにして得られた複数の結晶片１１を、図１４に示すように所定の面の少なくとも一部どうしが互いに接した状態で並べて接合する。結晶片１１どうしの接合は、例えば、＋ｃ面と−ｃ面どうしを互いに当接させてもよいし、又は、結晶片１１を切り出す際の切断面どうしを互いに当接させてもよい。

結晶片１１どうしの接合手段としては、（１）結晶片１１どうしの界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１１の接合面に金属（Ａｕ／Ｔｉ等）を蒸着させた状態で結晶片１１どうしを当接させ、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１１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、（４）複数の結晶片１１を互いの接合面の少なくとも一部が互いに対向するように重ね合わせた後、側面に接着剤等を塗布することで複数の結晶片１１を互いに接着等して固定する方法等が考えられるが、これらに限定されない。

図１４に示すように、複数の結晶片１１は、互いに当接する接合面が所定角度β傾いた状態で互いに接合される。例えば、図示するように、台４０を利用することで当該接合が実現される。台４０は、水平な所定の設置面５０に、底面４１が接した状態で設置される。台４０は、底面４１とのなす角がβである斜面４２を有する。図示するように、このような台４０の斜面４２にもたれかかる状態で複数の結晶片１１を互いに接合することで、上述のような接合が実現される。本実施形態では、図１４の状態の接合体を下地基板１０とする。なお、下地基板１０の側面や裏面（成長面と反対側の面）を研磨などし、平坦化、形状の調整等を行ってもよい。

III族窒化物半導体の結晶から結晶片１１を切り出す際の角度α１、及び、βを適切に調整することで、複数の結晶片１１各々の所望の軸方向が、下地基板１０の厚さ方向（法線方向）と平行になる。所望の軸方向は、例えば、［ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ］方向（ｈ、ｋ及びｌは整数）、又は、当該［ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ］方向を所定角度（例：±１０°以内）傾けた方向である。

なお、このようにして得られた下地基板１０は、図１４に示すように、成長面（図中、上側の面）に凹部及び凸部を有し、境界部１２が凹部の底に位置することとなる。

図１１に戻り、第１の工程Ｓ１１では、下地基板１０の上に、成長面（第１の面）を覆う絶縁層を形成する。図１５に、下地基板１０の一部を抜粋した側面模式図を示す。当該工程では、このような下地基板１０の成長面上に、図１６に示すように絶縁層２１を形成する。絶縁層２１は、例えばＳｉＯ_２である。

図１１に戻り、第２の工程Ｓ１２では、研磨又はエッチングにより、絶縁層２１の露出面側から一部を除去することで、凹部の底に絶縁層２１が残り、かつ、凹部の底を除く部分で下地基板１０が露出する状態を形成する。

研磨は、研削、ラッピング、ＣＭＰ等の手段を採用できる。エッチングは、ウエットエッチングおよびドライエッチングを採用できる。

研磨により絶縁層２１の露出面側から一部を除去する場合、当該研磨により下地基板１０の凸部の頂部側から一部をも除去し、凸部の頂部に平坦面を露出させる。一方、エッチングにより絶縁層２１の露出面側から一部を除去する場合、凹部の底に絶縁層２１が残り、かつ、前記凸部が露出する状態を形成した後、研磨処理を実行する。当該研磨により、下地基板１０の凸部の頂部側から一部を除去し、凸部の頂部に平坦面を露出させる。

上述の通り、III族窒化物半導体の結晶から結晶片１１を切り出す際の角度α１、及び、βを適切に調整することで、複数の結晶片１１各々の所望の軸方向（例：［ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ］方向）が、下地基板１０の厚さ方向（法線方向）と平行になる。このような下地基板１０の厚さ方向に略垂直な研磨面で下地基板１０の凸部の頂部側から一部を除去することで、凸部の頂部に露出する平坦面を、所望の面とすることができる。所望の面は、例えば、｛ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ｝面、又は、当該｛ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ｝面を所定角度（例：±１０°以内）傾けた面である。

図１７に、第２の工程Ｓ１２の後の下地基板１０の様子を示す。本実施形態の場合、第２の工程Ｓ１２の後に凹部の底に残った絶縁層２１がマスク２０となる。マスク２０は、複数のIII族窒化物半導体の結晶片１１を並べて構成した下地基板１０の成長面（第１の面）上に位置し、成長面上における隣接する結晶片１１どうしの境界部１２を覆い、当該境界部１２が存在しない部分を露出させている。

マスク２０の幅Ｌ（結晶片１１の延伸方向（図中、紙面に対して垂直な方向）に対して垂直な方向の幅）は、例えば１μｍ以上５００μｍ以下、好ましくは１０μｍ以上１００μｍ以下である。マスク２０間の同方向の幅Ｈは、例えば１０μｍ以上３０００μｍ以下、好ましくは３００μｍ以上６００μｍ以下である。また、マスク２０の深さ（最深部から露出面までの距離）は、例えば５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。マスク２０をこのように構成すると、第１の実施形態と同様の作用効果が実現される。

図１１に戻り、その後、成長工程Ｓ２０が行われる。成長工程Ｓ２０では、凸部の頂部に露出している平坦面から、III族窒化物半導体を成長させる。成長工程Ｓ２０の詳細は第１の実施形態と同様であるので、ここでの説明は省略する。図１８に、成長工程Ｓ２０の後の下地基板１０の様子を示す。

以上説明した本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を実現できる。また、本実施形態によれば、フォトリソグラフィを利用せずに下地基板の所望の位置を覆うマスクを形成することができる。このような本実施形態によれば、フォトリソグラフィを省略できる分、低コスト化が実現される。また、製造工程の簡略化、製造効率の向上等の効果が実現される。

以上説明した第１及び第２の実施形態によれば、以下の基板（マスク２０が形成された下地基板１０、及び、下地基板１０上にIII族窒化物半導体層３０を形成した自立基板）の説明がなされている。

複数のIII族窒化物半導体の結晶片を並べて構成した下地基板と、
上記下地基板の第１の面上に位置し、当該第１の面上における隣接する上記結晶片どうしの境界部を覆い、当該境界部が存在しない部分を露出させ、かつ、絶縁層を含むマスクと、
を有する基板。

上記基板において、
上記第１の面には凹部及び凸部が存在し、
上記境界部は、上記凹部の底に位置し、
上記マスクは、上記凹部の底に存在し、かつ、上記凹部の底を除く部分に存在しない基板。

上記基板において、
上記凸部は頂部が平坦面となっており、
上記平坦面は、｛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（±１０°以内）傾けた面である基板。

上記基板と、
上記基板の上に位置するIII族窒化物半導体層と、
を有する自立基板。

以下、参考形態の例を付記する。
１． 複数のIII族窒化物半導体の結晶片を並べて構成した下地基板の第１の面上に、前記第１の面上における隣接する前記結晶片どうしの境界部を覆い、当該境界部が存在しない部分を露出させ、かつ、絶縁層を含むマスクを形成するマスク形成工程と、
前記マスク形成工程の後、前記下地基板の露出部分からIII族窒化物半導体を成長させ、III族窒化物半導体層を形成する成長工程と、
を有する自立基板の製造方法。
２． １に記載の自立基板の製造方法において、
前記マスク形成工程の前に、前記第１の面に凹部及び凸部を有し、前記境界部が前記凹部の底に位置する前記下地基板を用意する準備工程をさらに有し、
前記マスク形成工程は、
前記下地基板の上に、前記第１の面を覆う絶縁層を形成する第１の工程と、
前記第１の工程の後、研磨又はエッチングにより、前記絶縁層の露出面側から一部を除去することで、前記凹部の底に前記絶縁層が残り、かつ、前記凹部の底を除く部分で前記下地基板が露出する状態を形成する第２の工程と、
を有する自立基板の製造方法。
３． ２に記載の自立基板の製造方法において、
前記第２の工程では、研磨により前記絶縁層の露出面側から一部を除去し、当該研磨により前記凸部の頂部側から一部を除去して平坦面を露出させる自立基板の製造方法。
４． ２に記載の自立基板の製造方法において、
前記第２の工程では、前記絶縁層の露出面をエッチングすることで、前記凹部の底に前記絶縁層が残り、かつ、前記凸部が露出する状態を形成した後、研磨により前記凸部の頂部側から一部を除去して平坦面を露出させる自立基板の製造方法。
５． ３又は４に記載の自立基板の製造方法において、
前記下地基板の複数の前記結晶片は、［ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ］方向（ｈ、ｋ及びｌは整数）、又は、当該［ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ］方向を所定角度傾けた方向が、前記下地基板の厚さ方向と平行になるように並べられており、
前記第２の工程で前記凸部の頂部側から一部を除去すると、前記平坦面として、｛ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ｝面、又は、当該｛ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ｝面を所定角度傾けた面が露出する自立基板の製造方法。
６． ３から５のいずれかに記載の自立基板の製造方法において、
前記成長工程では、前記平坦面からIII族窒化物半導体を成長させる自立基板の製造方法。
７． 複数のIII族窒化物半導体の結晶片を並べて構成した下地基板と、
前記下地基板の第１の面上に位置し、前記第１の面上における隣接する前記結晶片どうしの境界部を覆い、当該境界部が存在しない部分を露出させ、かつ、絶縁層を含むマスクと、
を有する基板。
８． ７に記載の基板において、
前記第１の面には凹部及び凸部が存在し、
前記境界部は、前記凹部の底に位置し、
前記マスクは、前記凹部の底に存在し、かつ、前記凹部の底を除く部分に存在しない基板。
９． ８に記載の基板において、
前記凸部は頂部が平坦面となっており、
前記平坦面は、｛ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ｝面（ｈ、ｋ及びｌは整数）、又は、当該｛ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ｝面を所定角度傾けた面である基板。
１０． ７から９のいずれかに記載の基板と、
前記基板の上に位置するIII族窒化物半導体層と、
を有する自立基板。

１０ 下地基板
１１ 結晶片
１２ 境界部
２０ マスク
３０ III族窒化物半導体層
４０ 台
４１ 底面
４２ 斜面
５０ 設置面
１００ ＨＶＰＥ装置
１２１ 反応管
１２２ 成長領域
１２３ 基板ホルダ
１２４ ガス供給管
１２５ 配管
１２６ ガス供給管
１２７ III族原料
１２８ ソースボート
１２９ ヒータ
１３０ ヒータ
１３２ 回転軸
１３５ ガス排出管
１３６ 遮蔽板
１３７ 窒素原料ガス供給部
１３９ III族原料ガス供給部
１４１ 下地基板

Claims (10)

1. 複数のIII族窒化物半導体の結晶片を並べて構成した下地基板の第１の面上に、前記第１の面上における隣接する前記結晶片どうしの境界部を覆い、当該境界部が存在しない部分を露出させ、かつ、絶縁層を含むマスクを形成するマスク形成工程と、
   前記マスク形成工程の後、前記下地基板の露出部分からIII族窒化物半導体を成長させ、III族窒化物半導体層を形成する成長工程と、
   を有する自立基板の製造方法。
2. 請求項１に記載の自立基板の製造方法において、
   前記マスク形成工程の前に、前記第１の面に凹部及び凸部を有し、前記境界部が前記凹部の底に位置する前記下地基板を用意する準備工程をさらに有し、
   前記マスク形成工程は、
   前記下地基板の上に、前記第１の面を覆う絶縁層を形成する第１の工程と、
   前記第１の工程の後、研磨又はエッチングにより、前記絶縁層の露出面側から一部を除去することで、前記凹部の底に前記絶縁層が残り、かつ、前記凹部の底を除く部分で前記下地基板が露出する状態を形成する第２の工程と、
   を有する自立基板の製造方法。
3. 請求項２に記載の自立基板の製造方法において、
   前記第２の工程では、研磨により前記絶縁層の露出面側から一部を除去し、当該研磨により前記凸部の頂部側から一部を除去して平坦面を露出させる自立基板の製造方法。
4. 請求項２に記載の自立基板の製造方法において、
   前記第２の工程では、前記絶縁層の露出面をエッチングすることで、前記凹部の底に前記絶縁層が残り、かつ、前記凸部が露出する状態を形成した後、研磨により前記凸部の頂部側から一部を除去して平坦面を露出させる自立基板の製造方法。
5. 請求項３又は４に記載の自立基板の製造方法において、
   前記下地基板の複数の前記結晶片は、［ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ］方向（ｈ、ｋ及びｌは整数）、又は、当該［ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ］方向を所定角度傾けた方向が、前記下地基板の厚さ方向と平行になるように並べられており、
   前記第２の工程で前記凸部の頂部側から一部を除去すると、前記平坦面として、｛ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ｝面、又は、当該｛ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ｝面を所定角度傾けた面が露出する自立基板の製造方法。
6. 請求項３から５のいずれか１項に記載の自立基板の製造方法において、
   前記成長工程では、前記平坦面からIII族窒化物半導体を成長させる自立基板の製造方法。
7. 複数のIII族窒化物半導体の結晶片を並べて構成した下地基板と、
   前記下地基板の第１の面上に位置し、前記第１の面上における隣接する前記結晶片どうしの境界部を覆い、当該境界部が存在しない部分を露出させ、かつ、絶縁層を含むマスクと、
   を有する基板。
8. 請求項７に記載の基板において、
   前記第１の面には凹部及び凸部が存在し、
   前記境界部は、前記凹部の底に位置し、
   前記マスクは、前記凹部の底に存在し、かつ、前記凹部の底を除く部分に存在しない基板。
9. 請求項８に記載の基板において、
   前記凸部は頂部が平坦面となっており、
   前記平坦面は、｛ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ｝面（ｈ、ｋ及びｌは整数）、又は、当該｛ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ｝面を所定角度傾けた面である基板。
10. 請求項７から９のいずれか１項に記載の基板と、
    前記基板の上に位置するIII族窒化物半導体層と、
    を有する自立基板。

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