JP6405889B2

JP6405889B2 - GaN substrate manufacturing method

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Publication number: JP6405889B2
Application number: JP2014220656A
Authority: JP
Inventors: 久保　秀一; 秀一久保; 悠介塚田
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2014-10-29
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2018-10-17
Anticipated expiration: 2034-10-29
Also published as: JP2016088756A

Description

本発明は、ＧａＮ（窒化ガリウム）基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a GaN (gallium nitride) substrate.

ＧａＮ基板は、ＧａＮ（窒化ガリウム）結晶のみで構成された自立基板である。
ＧａＮ基板は、主に、窒化物半導体デバイス用の基板として使用される。窒化物半導体は、窒化物系III−V族化合物半導体、III族窒化物系化合物半導体、ＧａＮ系半導体、などとも呼ばれ、ＧａＮ（窒化ガリウム）を含む他に、ＧａＮのＧａの一部または全部が、他の周期表１３族元素（Ｂ、Ａｌ、Ｉｎ）に置換された化合物を含む。例えば、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＮ等である。 The GaN substrate is a free-standing substrate composed only of GaN (gallium nitride) crystals.
The GaN substrate is mainly used as a substrate for a nitride semiconductor device. Nitride semiconductors are also called nitride III-V compound semiconductors, III-nitride compound semiconductors, GaN-based semiconductors, etc. In addition to containing GaN (gallium nitride), some or all of Ga in GaN Includes compounds substituted by other group 13 elements (B, Al, In) of the periodic table. For example, AlN, InN, AlGaN, AlInN, GaInN, AlGaInN and the like.

主表面が極性面であるＧａＮ（０００１）基板を用いた、ＬＤ（レーザーダイオード）やＬＥＤ（発光ダイオード）のような半導体発光デバイスが、既に実用化されている。
一方、非極性または半極性ＧａＮ基板を使用することにより、特性の改善された窒化物半導体デバイスが得られるとの期待がある（非特許文献１）。
非極性ＧａＮ基板の中で特に注目されているのは、（１０−１０）基板、すなわちＭ面基板である。半極性ＧａＮ基板の中で特に注目されているのは、（２０−２１）基板、（２０−２−１）基板、（３０−３１）基板および（３０−３−１）基板である。 Semiconductor light-emitting devices such as LD (laser diode) and LED (light-emitting diode) using a GaN (0001) substrate whose main surface is a polar surface have already been put into practical use.
On the other hand, there is an expectation that a nitride semiconductor device with improved characteristics can be obtained by using a nonpolar or semipolar GaN substrate (Non-patent Document 1).
Of particular interest among nonpolar GaN substrates are (10-10) substrates, ie, M-plane substrates. Of particular interest among the semipolar GaN substrates are the (20-21) substrate, the (20-2-1) substrate, the (30-31) substrate, and the (30-3-1) substrate.

大面積の非極性または半極性ＧａＮ基板の製造方法として、タイリング法が提案されている。タイリング法では、集合シードを用いる。集合シードとは、おもて面の結晶方位が同じである複数のシードＧａＮ基板を、おもて面が実質的に同一平面上となるように、かつ、［０００１］の方向が同じとなるように、横方向に並べたものである。かかる集合シード上に、ひとつの連続したＧａＮ結晶層が気相法でエピタキシャル成長される（特許文献１）。 A tiling method has been proposed as a method for producing a large-area nonpolar or semipolar GaN substrate. In the tiling method, an aggregate seed is used. Aggregate seed means that a plurality of seed GaN substrates having the same crystal orientation of the front surface are such that the front surfaces are substantially on the same plane and the direction of [0001] is the same. As shown in FIG. One continuous GaN crystal layer is epitaxially grown on the aggregate seed by a vapor phase method (Patent Document 1).

特開２００８−１４３７７２号公報JP 2008-143772 A

Po Shan Hsu, Matthew T. Hardy, Erin C. Young, Alexey E. Romanov, Steven P. DenBaars, Shuji Nakamura, and James S. Speck, Applied Physics Letters 100, 171917 (2012)Po Shan Hsu, Matthew T. Hardy, Erin C. Young, Alexey E. Romanov, Steven P. DenBaars, Shuji Nakamura, and James S. Speck, Applied Physics Letters 100, 171917 (2012)

タイリング法を利用した製造方法では、製造すべきＧａＮ基板の面積が大きくなる程、集合シードを構成するために必要なシードＧａＮ基板の数が増える。
集合シードを構成するシードＧａＮ基板の数が増えると、該シードＧａＮ基板の全てを、［０００１］の方向が同じとなるように並べることが難しくなる。その結果、該集合シード上に成長させたＧａＮ結晶から製造されるＧａＮ基板において、オフ角の変動が大きくなる傾向が生じる。 In the manufacturing method using the tiling method, as the area of the GaN substrate to be manufactured increases, the number of seed GaN substrates required to form the aggregate seed increases.
As the number of seed GaN substrates constituting the aggregate seed increases, it becomes difficult to arrange all of the seed GaN substrates so that the directions of [0001] are the same. As a result, in the GaN substrate manufactured from the GaN crystal grown on the aggregate seed, the off-angle variation tends to increase.

本発明は、タイリング法を利用しつつも、オフ角の変動が抑制されたＧａＮ基板を得ることができる、ＧａＮ基板の製造方法を提供することを、主たる目的とする。 The main object of the present invention is to provide a method of manufacturing a GaN substrate that can obtain a GaN substrate in which fluctuation of the off-angle is suppressed while using the tiling method.

本発明の実施形態には、以下に挙げるＧａＮ基板の製造方法が含まれる。
［１］(Ａ)おもて面に平行な方向に配置された複数の結晶領域を含むＧａＮ基板である第２タイルシードを準備する、第２タイルシード準備ステップと、（Ｂ）各々がＧａＮ基板であって前記第２タイルシードを含む複数のタイルシードを、それらのおもて面に平行な方向に並べて第２集合シードを構成する、第２集合シード構成ステップと、（Ｃ）前記第２集合シード上に第２ＧａＮ結晶を成長させる、第２ＧａＮ結晶成長ステップと、を含むＧａＮ基板の製造方法。
［２］前記（Ａ）第２タイルシード準備ステップが、更に（i）各々がＧａＮ基板である複数の第１タイルシードを、それらのおもて面に平行な方向に並べて、第１集合シードを構成するサブステップと、（ii）該第１集合シード上に第１ＧａＮ結晶を成長させるサブステップと、を含む、［１］に記載の製造方法。
［３］前記（Ａ）第２タイルシード準備ステップが、更に（iii）前記第１ＧａＮ結晶を加工して前記第２タイルシードを得るサブステップを含む、［２］に記載の製造方法。
［４］前記（Ａ）第２タイルシード準備ステップが、更に、（iv）前記第１ＧａＮ結晶の少なくとも一部を含むシード上に、ＧａＮ結晶を成長させるサブステップと、（v）前記サブステップ（iv）で成長させたＧａＮ結晶を加工して前記第２タイルシードを得るサブステップと、を含む、［２］に記載の製造方法。
［５］前記（Ｃ）第２ＧａＮ結晶成長ステップの後に、更に、（Ｄ）前記第２ＧａＮ結晶を加工して円盤形ＧａＮ基板を得る、ＧａＮ基板取得ステップを含む、［１］〜［４］のいずれかに記載の製造方法。
［６］前記（Ｃ）第２ＧａＮ結晶成長ステップの後に、更に、（Ｅ）前記第２ＧａＮ結晶の少なくとも一部を含むシード上にＧａＮ結晶を成長させるＧａＮ結晶成長ステップを含む、［１］〜［４］のいずれかに記載の製造方法。
［７］前記（Ｅ）ＧａＮ結晶成長ステップの後に、更に、該（Ｅ）ＧａＮ結晶成長ステップで成長させたＧａＮ結晶を加工して円盤形ＧａＮ基板を得る、ＧａＮ基板取得ステップを含む、［６］に記載の製造方法。
［８］前記（Ｂ）第２集合シード構成ステップでは、複数のタイルシードを、それらのおもて面に平行な２つの方向に並べて前記第２集合シードを構成する、［１］〜［７］のいずれかに記載の製造方法。
［９］前記２つの方向の一方が、前記第２集合シードを構成するタイルシードのおもて面における［０００１］の正射影の方向である、［８］に記載の製造方法。
［１０］前記（Ｂ）第２集合シード構成ステップでは、複数のタイルシードを、それらのおもて面における［０００１］の正射影とは異なる方向に一列に並べて前記第２集合シードを構成する、［１］〜［７］のいずれかに記載の製造方法。
［１１］前記（Ｂ）第２集合シード構成ステップでは、複数のタイルシードを、それらのおもて面における［０００１］の正射影の方向に一列に並べて前記第２集合シードを構成する、［１］〜［７］のいずれかに記載の製造方法。
［１２］（０００１）からの傾斜が６０°以上１２０°以下である結晶面に平行なおもて面を有するＧａＮ基板を製造する方法である、［１］〜［１１］のいずれかに記載の製造方法。
［１３］第１結晶領域および第２結晶領域を含むＧａＮ結晶を加工して、該第１結晶領域の一部である第１結晶部および該第２結晶領域の一部である第２結晶部を含むタイルシードを複数枚取得するステップと、該タイルシードを少なくとも２枚含む集合シードを構成するステップとを含み、該集合シード内には、一方の第１結晶部と他方の第１結晶部とが隣接するとともに、一方の第２結晶部と他方の第２結晶部とが隣接するように並んだ、２枚の該タイルシードが含まれる、ＧａＮ基板の製造方法。
［１４］更に、前記集合シード上にＧａＮ結晶を成長させるステップと、その成長させたＧａＮ結晶を加工して円盤形ＧａＮ基板を得るステップとを含む、［１３］に記載の製造方法。
［１５］更に、前記集合シード上にＧａＮ結晶を成長させるステップと、その成長させたＧａＮ結晶の少なくとも一部を含むシード上に、更なるＧａＮ結晶を成長させるステップと、その更なるＧａＮ結晶を加工して円盤形ＧａＮ基板を得るステップとを含む、［１３］に記載の製造方法。 Embodiments of the present invention include the following GaN substrate manufacturing methods.
[1] (A) a second tile seed preparation step of preparing a second tile seed which is a GaN substrate including a plurality of crystal regions arranged in a direction parallel to the front surface; and (B) each of which is GaN A second set seed forming step of forming a second set seed by arranging a plurality of tile seeds including the second tile seed in a direction parallel to a front surface thereof; and (C) the second set seed A second GaN crystal growth step of growing a second GaN crystal on the two aggregate seeds.
[2] In the (A) second tile seed preparation step, (i) a plurality of first tile seeds, each of which is a GaN substrate, are arranged in a direction parallel to the front surface, and a first aggregate seed And (ii) a substep of growing a first GaN crystal on the first aggregate seed. The manufacturing method according to [1].
[3] The manufacturing method according to [2], wherein the (A) second tile seed preparation step further includes a substep (iii) of obtaining the second tile seed by processing the first GaN crystal.
[4] The (A) second tile seed preparation step further includes (iv) a sub-step of growing a GaN crystal on a seed including at least a part of the first GaN crystal, and (v) the sub-step ( and a sub-step of obtaining the second tile seed by processing the GaN crystal grown in iv).
[5] After the (C) second GaN crystal growth step, the method further includes (D) a GaN substrate acquisition step of processing the second GaN crystal to obtain a disk-shaped GaN substrate. The manufacturing method in any one.
[6] After the (C) second GaN crystal growth step, the method further includes (E) a GaN crystal growth step of growing a GaN crystal on a seed including at least a part of the second GaN crystal. 4].
[7] After the (E) GaN crystal growth step, the method further includes a GaN substrate acquisition step of processing the GaN crystal grown in the (E) GaN crystal growth step to obtain a disk-shaped GaN substrate. ] The manufacturing method of description.
[8] In the (B) second set seed configuration step, a plurality of tile seeds are arranged in two directions parallel to their front surfaces to form the second set seed [1] to [7 ] The manufacturing method in any one of.
[9] The manufacturing method according to [8], wherein one of the two directions is a direction of orthographic projection of [0001] on the front surface of the tile seed constituting the second aggregate seed.
[10] In the (B) second set seed configuration step, the second set seed is configured by arranging a plurality of tile seeds in a line in a direction different from the orthogonal projection of [0001] on their front surfaces. , [1] to [7].
[11] In the (B) second set seed configuration step, the second set seed is configured by arranging a plurality of tile seeds in a line in the orthogonal projection direction of [0001] on the front surface thereof. 1]-[7] The manufacturing method in any one of.
[12] The method according to any one of [1] to [11], which is a method of manufacturing a GaN substrate having a front surface parallel to a crystal plane with an inclination from (0001) of 60 ° to 120 °. Production method.
[13] A GaN crystal including the first crystal region and the second crystal region is processed to form a first crystal part that is a part of the first crystal region and a second crystal part that is a part of the second crystal region obtaining a plurality of tiles seed comprising, said and a step of constructing the set seed tiles seed comprising at least two, within the set seed, the first crystal part of one of the first crystal part and the other Are adjacent to each other, and the second crystal part and the other second crystal part are arranged adjacent to each other.
[14] The manufacturing method according to [13], further comprising the steps of growing a GaN crystal on the aggregate seed and processing the grown GaN crystal to obtain a disk-shaped GaN substrate.
[15] Further, a step of growing a GaN crystal on the aggregate seed, a step of growing a further GaN crystal on the seed including at least a part of the grown GaN crystal, and a step of growing the further GaN crystal Processing to obtain a disk-shaped GaN substrate, and the manufacturing method according to [13].

タイリング法を利用しつつも、オフ角の変動が抑制されたＧａＮ基板を得ることができる、ＧａＮ基板の製造方法が提供される。 Provided is a method for manufacturing a GaN substrate, which can obtain a GaN substrate in which fluctuation of the off angle is suppressed while using the tiling method.

実施形態に係る製造方法を用いて製造し得るＧａＮ基板を示す図面であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ１−Ｘ１線の位置における断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＸ２−Ｘ２線の位置における断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is drawing which shows the GaN substrate which can be manufactured using the manufacturing method which concerns on embodiment, FIG.1 (a) is a top view, FIG.1 (b) is sectional drawing in the position of the X1-X1 line | wire of FIG. FIG. 1C is a cross-sectional view taken along the line X2-X2 in FIG. タイルシードを示す図面であり、図２（ａ）は斜視図、図２（ｂ）は側面図である。It is drawing which shows a tile seed, FIG. 2 (a) is a perspective view, FIG.2 (b) is a side view. 集合シードを示す図面であり、図３（ａ）は斜視図、図３（ｂ）は側面図である。FIG. 3A is a perspective view, and FIG. 3B is a side view showing an assembly seed. 集合シード上に一次ＧａＮ結晶が成長したところを示す図面であり、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は断面図である。It is drawing which shows the place where the primary GaN crystal grew on the aggregate seed, and Drawing 4 (a) is a top view and Drawing 4 (b) is a sectional view. タイルシードを示す図面であり、図５（ａ）は斜視図、図５（ｂ）は側面図である。It is drawing which shows a tile seed, Fig.5 (a) is a perspective view, FIG.5 (b) is a side view. 集合シードを示す図面であり、図６（ａ）は斜視図、図６（ｂ）は断面図である。FIG. 6A is a perspective view, and FIG. 6B is a cross-sectional view illustrating an aggregate seed. 図７（ａ）はタイルシードを示す平面図であり、図７（ｂ）は集合シードを示す平面図である。FIG. 7A is a plan view showing a tile seed, and FIG. 7B is a plan view showing an aggregate seed. 集合シード上にＧａＮ結晶が成長したところを示す図面であり、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＸ１−Ｘ１線の位置における断面図、図８（ｃ）は図８（ａ）のＸ２−Ｘ２線の位置における断面図である。FIGS. 8A and 8B are views showing the growth of a GaN crystal on an aggregate seed, FIG. 8A is a plan view, FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line X1-X1 in FIG. c) is a cross-sectional view taken along line X2-X2 in FIG. 集合シードを示す平面図である。It is a top view which shows an aggregation seed. タイルシードを示す平面図である。It is a top view which shows a tile seed. 集合シードを示す平面図である。It is a top view which shows an aggregation seed. 図１２（ａ）はタイルシードを示す平面図であり、図１２（ｂ）は集合シードを示す平面図である。FIG. 12A is a plan view showing a tile seed, and FIG. 12B is a plan view showing a collective seed. 集合シードを示す平面図である。It is a top view which shows an aggregation seed. タイルシードを示す平面図である。It is a top view which shows a tile seed. 集合シードを示す平面図である。It is a top view which shows an aggregation seed. 図１６（ａ）はタイルシードを示す平面図であり、図１６（ｂ）は集合シードを示す平面図である。FIG. 16A is a plan view showing a tile seed, and FIG. 16B is a plan view showing an aggregate seed. 図１７（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、集合シードを示す平面図である。FIGS. 17A and 17B are plan views showing aggregate seeds, respectively. 図１８（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、タイルシードを示す平面図である。18A and 18B are plan views showing tile seeds, respectively. 図１９（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、集合シードを示す平面図である。FIGS. 19A and 19B are plan views each showing an aggregate seed. 図２０（ａ）はタイルシードを示す平面図であり、図２０（ｂ）は集合シードを示す平面図である。FIG. 20A is a plan view showing a tile seed, and FIG. 20B is a plan view showing a collective seed. タイルシードの作製プロセスの一例を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows an example of the production process of a tile seed.

ＧａＮ結晶では、［０００１］に平行な結晶軸がｃ軸、［１０−１０］に平行な結晶軸がｍ軸、［１１−２０］に平行な結晶軸がａ軸と呼ばれる。また、ｃ軸に直交する結晶面がＣ面、ｍ軸に直交する結晶面がＭ面、ａ軸に直交する結晶面がＡ面と呼ばれる。
以下において、結晶軸、結晶面、結晶方位等に言及する場合には、特に断らない限り、ＧａＮ結晶の結晶軸、結晶面、結晶方位等を意味するものとする。 In the GaN crystal, the crystal axis parallel to [0001] is called c-axis, the crystal axis parallel to [10-10] is called m-axis, and the crystal axis parallel to [11-20] is called a-axis. The crystal plane orthogonal to the c-axis is referred to as C-plane, the crystal plane orthogonal to the m-axis is referred to as M-plane, and the crystal plane orthogonal to the a-axis is referred to as A-plane.
In the following, when referring to crystal axes, crystal planes, crystal orientations, etc., the crystal axes, crystal planes, crystal orientations, etc. of GaN crystals are meant unless otherwise specified.

ＧａＮ基板の名称に付される結晶面の名称またはミラー指数は、当該基板のおもて面と平行または最も平行に近い低指数面のそれである。おもて面とは、基板が持つ２つの主表面のうち、半導体デバイスの形成や結晶のエピタキシャル成長に使用することが意図された面である。おもて面ではない方の主表面は、裏面と呼ばれる。
例えば、おもて面と平行または最も平行に近い低指数面がＭ面すなわち（１０−１０）であるＧａＮ基板は、Ｍ面基板または（１０−１０）基板と呼ばれる。通常は、ミラー指数（ｈｋｍｌ）における整数ｈ、ｋ、ｍおよびｌの絶対値がいずれも３以下である結晶面が、低指数面とされる。 The name of the crystal plane or the Miller index attached to the name of the GaN substrate is that of the low index plane that is parallel or closest to the front surface of the substrate. The front surface is a surface intended to be used for the formation of semiconductor devices or the epitaxial growth of crystals, out of the two main surfaces of the substrate. The main surface that is not the front surface is called the back surface.
For example, a GaN substrate having a low index plane that is parallel or closest to the front plane is the M plane, that is, (10-10), is called an M plane substrate or a (10-10) substrate. Usually, a crystal plane in which the absolute values of integers h, k, m, and l in the Miller index (hkml) are all 3 or less is defined as a low index plane.

実施形態に係る方法で製造されるＧａＮ基板は、ＧａＮ結晶のみで構成された自立基板である。
実施形態に係る方法は、（０００１）と平行でないおもて面を有するＧａＮ基板、とりわけ、（０００１）から６０°以上１２０°以下、更には７０°以上１１０°以下の範囲内で傾斜した結晶面に平行なおもて面を有するＧａＮ基板の製造に、好適に用いることができる。
（０００１）からの傾斜が６０°以上１２０°以下の範囲に含まれる結晶面には、例えば、｛１０−１０｝（Ｍ面）、｛１１−２０｝（Ａ面）、｛３０−３１｝、｛３０−３−１｝、｛２０−２１｝、｛２０−２−１｝、｛３０−３２｝、｛３０−３−２｝、｛１０−１１｝、｛１０−１−１｝、｛１１−２１｝および｛１１−２−１｝がある。
これらの結晶面のうち、｛１０−１１｝および｛１０−１−１｝以外は、（０００１）からの傾斜が７０°以上１１０°以下の範囲に含まれる。 The GaN substrate manufactured by the method according to the embodiment is a free-standing substrate composed of only GaN crystals.
The method according to the embodiment includes a GaN substrate having a front surface that is not parallel to (0001), in particular, a crystal tilted within a range of 60 ° to 120 °, more preferably 70 ° to 110 ° from (0001). It can be suitably used for manufacturing a GaN substrate having a front surface parallel to the surface.
For example, {10-10} (M-plane), {11-20} (A-plane), {30-31} may be included in the crystal plane in which the inclination from (0001) is in the range of 60 ° to 120 °. , {30-3-1}, {20-21}, {20-2-1}, {30-32}, {30-3-2}, {10-11}, {10-1-1} , {11-21} and {11-2-1}.
Among these crystal faces, except for {10-11} and {10-1-1}, the inclination from (0001) is included in the range of 70 ° to 110 °.

以下では、実施形態に即して本発明を詳細に説明する。
１．ＧａＮ基板
実施形態に係る製造方法を用いて製造し得るＧａＮ基板を、図１に例示する。図１（ａ）は平面図、すなわち、基板をそのおもて面の法線方向から見た図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ１−Ｘ１線の位置における断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＸ２−Ｘ２線の位置における断面図である。
図１を参照すると、ＧａＮ基板１０は、その形状が円盤、すなわち、円形の主表面を有する板であり、おもて面１１、裏面１２、および、側面１３を有している。 Hereinafter, the present invention will be described in detail according to the embodiment.
1. GaN Substrate FIG. 1 illustrates a GaN substrate that can be manufactured using the manufacturing method according to the embodiment. FIG. 1A is a plan view, that is, a view of the substrate viewed from the normal direction of its front surface, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line X1-X1 in FIG. FIG. 1C is a cross-sectional view taken along the line X2-X2 in FIG.
Referring to FIG. 1, a GaN substrate 10 is a disk, that is, a plate having a circular main surface, and has a front surface 11, a back surface 12, and a side surface 13.

おもて面１１は、窒化物半導体デバイスの形成や窒化物半導体結晶のエピタキシャル成長に適した平坦面に仕上げられている。具体的には、ＡＦＭで測定したおもて面１１のＲＭＳ粗さは、測定範囲１０μｍ×１０μｍにおいて通常５ｎｍ未満、好ましくは２ｎｍ未満、より好ましくは１ｎｍ未満である。
おもて面１１は、好ましくは、（０００１）から６０°以上１２０°以下の範囲内で傾斜した結晶面に平行である。従って、ＧａＮ基板１０は、（１０−１０）基板、（１１−２０）基板、（３０−３１）基板、（３０−３−１）基板、（２０−２１）基板、（２０−２−１）基板、（３０−３２）基板、（３０−３−２）基板、（１０−１１）基板、（１０−１−１）基板、（１１−２１）基板、（１１−２−１）基板等であり得る。
ＧａＮ基板１０の直径は９．５〜１０．５ｃｍであり、典型的には１０．２ｃｍ（４インチ）である。 The front surface 11 is finished to a flat surface suitable for formation of nitride semiconductor devices and epitaxial growth of nitride semiconductor crystals. Specifically, the RMS roughness of the front surface 11 measured by AFM is usually less than 5 nm, preferably less than 2 nm, more preferably less than 1 nm in a measurement range of 10 μm × 10 μm.
The front surface 11 is preferably parallel to the crystal plane inclined from (0001) within a range of 60 ° to 120 °. Accordingly, the GaN substrate 10 includes (10-10) substrate, (11-20) substrate, (30-31) substrate, (30-3-1) substrate, (20-21) substrate, (20-2-1). ) Substrate, (30-32) substrate, (30-3-2) substrate, (10-11) substrate, (10-1-1) substrate, (11-21) substrate, (11-2-1) substrate Etc.
The diameter of the GaN substrate 10 is 9.5 to 10.5 cm, typically 10.2 cm (4 inches).

ＧａＮ基板１０は、タイリング法を利用して作製されたＧａＮ結晶から切り出されたことに由来して、８個の結晶領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇおよび１０ｈから構成されている。これら８つの結晶領域は、図１（ａ）に示すＸ１−Ｘ１線およびＸ２−Ｘ２線の方向に沿って２列に並んでおり、いずれもおもて面１１と裏面１２の両方に露出している。Ｘ１−Ｘ１線およびＸ２−Ｘ２線は、ＧａＮ基板１０を構成するＧａＮ結晶の［０００１］の、おもて面１１上における正射影と平行である。 The GaN substrate 10 is composed of eight crystal regions 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, and 10h, derived from being cut out from a GaN crystal manufactured using a tiling method. ing. These eight crystal regions are arranged in two rows along the directions of the X1-X1 line and the X2-X2 line shown in FIG. 1A, and both are exposed to both the front surface 11 and the back surface 12. ing. The X1-X1 line and the X2-X2 line are parallel to the orthogonal projection of [0001] of the GaN crystal constituting the GaN substrate 10 on the front surface 11.

図１（ａ）では、おもて面１１に現われた、隣接する結晶領域間の境界を、点線で表示している。同様に、図１（ｂ）および図１（ｃ）では、断面に現われた、隣接する結晶領域間の境界を、点線で表示している。
境界Ｂ_abは結晶領域１０ａおよび１０ｂの間に、境界Ｂ_bcは結晶領域１０ｂおよび１０ｃの間に、境界Ｂ_cdは結晶領域１０ｃおよび１０ｄの間に、境界Ｂ_efは結晶領域１０ｅおよび１０ｆの間に、境界Ｂ_fgは結晶領域１０ｆおよび１０ｇの間に、境界Ｂ_ghは結晶領域１０ｇおよび１０ｈの間に、境界Ｂ_aeは結晶領域１０ａおよび１０ｅの間に、境界Ｂ_bfは結晶領域１０ｂおよび１０ｆの間に、境界Ｂ_cgは結晶領域１０ｃおよび１０ｇの間に、境界Ｂ_dhは結晶領域１０ｄおよび１０ｈの間に、それぞれ存在している。 In FIG. 1A, the boundary between adjacent crystal regions appearing on the front surface 11 is indicated by a dotted line. Similarly, in FIG. 1B and FIG. 1C, the boundary between adjacent crystal regions appearing in the cross section is indicated by a dotted line.
The boundary B _ab is between the crystal regions 10a and 10b, the boundary B _bc is between the crystal regions 10b and 10c, the boundary B _cd is between the crystal regions 10c and 10d, and the boundary B _ef is between the crystal regions 10e and 10f. The boundary B _fg is between the crystal regions 10f and 10g, the boundary B _gh is between the crystal regions 10g and 10h, the boundary B _ae is between the crystal regions 10a and 10e, and the boundary B _bf is between the crystal regions 10b and 10f. , The boundary B _cg exists between the crystal regions 10c and 10g, and the boundary B _dh exists between the crystal regions 10d and 10h, respectively.

おもて面１１のカソード・ルミネッセンス（ＣＬ）像において、隣接する結晶領域間の境界Ｂ_ab、Ｂ_bc、Ｂ_cd、Ｂ_ef、Ｂ_fg、Ｂ_gh、Ｂ_ae、Ｂ_bf、Ｂ_cgおよびＢ_dhは、局所的に欠陥密度が高くなった欠陥密度増加帯として現われる。この欠陥密度増加帯の幅は、通常２００μｍ未満である。
欠陥密度が高い領域ではフォトルミネッセンス（ＰＬ）強度が相対的に低下することから、おもて面１１のＰＬ像においては、隣接する結晶領域間の境界がＰＬ強度低下帯として現れる。
また、隣接する結晶領域間では結晶方位が僅かに異なっており、その境界において結晶方位が不連続的に変化している。結晶方位が不連続に変化する部位は、例えば、おもて面１１のＸ線トポグラフィ分析を行うことにより検知することが可能である。 In the cathode luminescence (CL) image of the front surface 11, boundaries B _ab , B _bc , B _cd , B _ef , B _fg , B _gh , B _ae , B _bf , B _cg, and B between adjacent crystal regions _dh appears as a defect density increasing zone in which the defect density is locally increased. The width of the defect density increasing zone is usually less than 200 μm.
Since the photoluminescence (PL) intensity is relatively lowered in the region where the defect density is high, in the PL image of the front surface 11, the boundary between adjacent crystal regions appears as a PL intensity reduction zone.
In addition, the crystal orientation slightly differs between adjacent crystal regions, and the crystal orientation changes discontinuously at the boundary. The part where the crystal orientation changes discontinuously can be detected by, for example, performing X-ray topography analysis of the front surface 11.

ＧａＮ基板１０は、自立基板として取り扱い得るのに十分な厚さを有している。例えば、ＧａＮ基板１０の直径が１０ｃｍのとき、好ましい厚さは３００μｍ以上であるが、試行錯誤に基づいて更に最適化することができる。
ＧａＮ基板１０は、おもて面１１が凸面となるように僅かに反っていることが好ましいが、限定されるものではない。ＧａＮ基板１０のおもて面１１のＳＯＲＩは通常１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以下である。 The GaN substrate 10 has a thickness sufficient to be handled as a free-standing substrate. For example, when the diameter of the GaN substrate 10 is 10 cm, the preferred thickness is 300 μm or more, but it can be further optimized based on trial and error.
The GaN substrate 10 is preferably slightly warped so that the front surface 11 becomes a convex surface, but is not limited thereto. The SORI of the front surface 11 of the GaN substrate 10 is usually 100 μm or less, preferably 50 μm or less, more preferably 30 μm or less.

図１には示されていないが、ＧａＮ基板１０において、おもて面１１と側面１３との境界を滑らかにするための面取りは、必要に応じて適宜行うことができる。裏面１２と側面１３との境界についても同じである。更に、ＧａＮ基板１０には、結晶の方位を表示するオリエンテーション・フラットを設けることができる他、おもて面１１と裏面１２との識別を可能にするためにインデックス・フラット等のマーキングを設けることができる。
ＧａＮ基板１０の裏面１３は、鏡面であってもよいし、マット面であってもよい。裏面１３がマット面であると、おもて面１１との識別を、目視によって容易に行うことができる。 Although not shown in FIG. 1, chamfering for smoothing the boundary between the front surface 11 and the side surface 13 in the GaN substrate 10 can be appropriately performed as necessary. The same applies to the boundary between the back surface 12 and the side surface 13. Further, the GaN substrate 10 can be provided with an orientation flat for indicating the crystal orientation, and also provided with a marking such as an index flat for enabling the front surface 11 and the back surface 12 to be distinguished. Can do.
The back surface 13 of the GaN substrate 10 may be a mirror surface or a mat surface. When the back surface 13 is a mat surface, the front surface 11 can be easily identified visually.

＜変形実施形態＞
ＧａＮ基板１０を構成する結晶領域の数は、８に限定されるものではなく、４〜１６の範囲内で適宜決定することができる。４〜１６個の結晶領域は、おもて面１１における［０００１］の正射影の方向に２列に配置される。
好ましい実施形態において、ＧａＮ基板１０を構成する結晶領域の数は４個である。 <Modified Embodiment>
The number of crystal regions constituting the GaN substrate 10 is not limited to 8, and can be determined as appropriate within a range of 4 to 16. The 4 to 16 crystal regions are arranged in two rows in the direction of the orthogonal projection of [0001] on the front surface 11.
In the preferred embodiment, the number of crystal regions constituting the GaN substrate 10 is four.

ＧａＮ基板１０の直径は、９．５〜１０．５ｃｍに限定されるものではなく、４．５ｃｍ以上であればよい。
ＧａＮ基板１０の直径が４．５〜５．５ｃｍ（約２インチ）の場合、当該ＧａＮ基板を構成する結晶領域の数は、２〜４個とすることが好ましい。この２〜４個の結晶領域は、好ましくは、おもて面１１における［０００１］の方向に一列に並ぶ。
ＧａＮ基板の直径が１４．５〜１５．５ｃｍ（約６インチ）の場合、当該ＧａＮ基板１０を構成する結晶領域の数は、９〜１８個とすることが好ましい。この９〜１８個の結晶領域は、好ましくは、おもて面１１における［０００１］の正射影の方向に３列に並ぶ。 The diameter of the GaN substrate 10 is not limited to 9.5 to 10.5 cm, and may be 4.5 cm or more.
When the diameter of the GaN substrate 10 is 4.5 to 5.5 cm (about 2 inches), the number of crystal regions constituting the GaN substrate is preferably 2 to 4. The two to four crystal regions are preferably arranged in a line in the direction of [0001] on the front surface 11.
When the diameter of the GaN substrate is 14.5 to 15.5 cm (about 6 inches), the number of crystal regions constituting the GaN substrate 10 is preferably 9 to 18. These 9 to 18 crystal regions are preferably arranged in three rows in the direction of orthogonal projection of [0001] on the front surface 11.

２．ＧａＮ基板の製造方法
以下では前記１．１で説明したＧａＮ基板１０の製造例に即して、実施形態に係るＧａＮ基板の製造方法を説明する。
以下の説明においては、タイリング法でＧａＮ結晶を成長させるときに用いるシードＧａＮ基板をタイルシードと呼び、タイリング法を用いないでＧａＮ結晶を成長させるときに用いるシードＧａＮ基板を非タイルシードと呼んで区別する。 2. Method for Manufacturing GaN Substrate Hereinafter, a method for manufacturing a GaN substrate according to the embodiment will be described based on the example of manufacturing the GaN substrate 10 described in 1.1 above.
In the following description, a seed GaN substrate used when growing a GaN crystal by a tiling method is called a tile seed, and a seed GaN substrate used when growing a GaN crystal without using a tiling method is called a non-tile seed. Call and distinguish.

２．１．第１実施形態
第１実施形態に係るＧａＮ基板の製造方法を、ステップ順に説明する。
（１）第１タイルシード準備ステップ
このステップでは、おもて面の結晶方位が同じである、ｎ×Ｎ枚の第１タイルシードを準備する。ここで、ｎは２以上の整数であり、Ｎは１以上の整数である。ｎとＮは独立である。
第１タイルシードは、タイリング法を使用しないで成長されたバルクＧａＮ結晶から切り出された、ＧａＮ基板である。
第１タイルシードの外観を図２に示す。図２（ａ）は斜視図であり、図２（ｂ）は側面図である。 2.1. First Embodiment A method for manufacturing a GaN substrate according to a first embodiment will be described in the order of steps.
(1) First tile seed preparation step In this step, n × N first tile seeds having the same crystal orientation of the front surface are prepared. Here, n is an integer of 2 or more, and N is an integer of 1 or more. n and N are independent.
The first tile seed is a GaN substrate cut from a bulk GaN crystal grown without using a tiling method.
The appearance of the first tile seed is shown in FIG. FIG. 2A is a perspective view, and FIG. 2B is a side view.

図２を参照すると、第１タイルシード１００は矩形の主表面を有する板であり、おもて面１０１、裏面１０２、２つのＡ側面１０３−１、＋Ｃ側面１０３−２および−Ｃ側面１０３−３を有している。
図２（ａ）および（ｂ）に示す矢印Ｐ_[0001]は、おもて面１０１上における［０００１］の正射影の方向を表している。
第１タイルシード１００の４つの側面のうち、矢印Ｐ_[0001]に略平行な２つがＡ側面１０３−１で、矢印Ｐ_[0001]が向く側に位置するのが＋Ｃ側面１０３−２、その反対側に位置するのが−Ｃ側面１０３−３である。 Referring to FIG. 2, the first tile seed 100 is a plate having a rectangular main surface, and includes a front surface 101, a back surface 102, two A side surfaces 103-1, a + C side surface 103-2, and a -C side surface 103-. 3.
An arrow P _[0001] shown in FIGS. 2A and 2B represents the direction of orthographic projection of [0001] on the front surface 101.
Of the four side surfaces of the first tile seed 100, two substantially parallel to the arrow P _[0001] are the A side surface 103-1, and the side facing the arrow P _[0001] is the + C side surface 103-2. The -C side surface 103-3 is located on the opposite side.

おもて面１０１は、後のステップでＧａＮ結晶のエピタキシャル成長に利用するので、ＣＭＰにより平坦面に仕上げられている。
第１タイルシード１００のサイズは、例えば、矢印Ｐ_[0001]に平行な方向が３０ｍｍ、矢印Ｐ_[0001]に直交する方向が５５ｍｍである。厚さは、例えば、３００〜５００μｍである。
おもて面１０１は、例えば、（０００１）から６０°以上１２０°以下の範囲内で傾斜した結晶面に平行である。
ｎ×Ｎ枚の第１タイルシード全てについて、そのおもて面１０１上の各点におけるオフ角を調べたとき、その変動幅（最大値と最小値の差）は、ｃ軸周りの成分およびｃ軸に直交する結晶軸（ａ軸またはｍ軸）周りの成分のいずれも、通常は５°以内、好ましくは３°以内、より好ましくは１°以内である。
ここで、オフ角とは、ＧａＮ基板のおもて面と最も平行に近い低指数面に対する、該おもて面の傾斜をいうものとし、該おもて面上の任意の位置において定義することができる。 Since the front surface 101 is used for epitaxial growth of GaN crystals in a later step, it is finished to a flat surface by CMP.
Size of the first tile seed 100 is, for example, an arrow P _[0001] parallel to a direction 30 mm, the direction perpendicular to the arrow P _[0001] is 55 mm. The thickness is, for example, 300 to 500 μm.
The front surface 101 is, for example, parallel to a crystal plane inclined from (0001) within a range of 60 ° to 120 °.
When the off angle at each point on the front surface 101 is examined for all n × N first tile seeds, the fluctuation range (difference between the maximum value and the minimum value) Any component around the crystal axis (a-axis or m-axis) perpendicular to the c-axis is usually within 5 °, preferably within 3 °, more preferably within 1 °.
Here, the off-angle means an inclination of the front surface with respect to a low index surface that is most parallel to the front surface of the GaN substrate, and is defined at an arbitrary position on the front surface. be able to.

（２）第１集合シード構成ステップ
このステップでは、前記（１）で準備したｎ×Ｎ枚の第１タイルシードを用いて、それぞれがｎ枚の第１タイルシードで構成される、Ｎ組の第１集合シードを準備する。
図３に、２枚の第１タイルシードで構成される第１集合シードを例示する、図３（ａ）は斜視図、図３（ｂ）は側面図である。
図３を参照すると、第１集合シードＡ１００は、２枚の第１タイルシード１００ａおよび１００ｂから構成されている。第１タイルシード１００ａおよび１００ｂは、矢印Ｐ_[0001]の方向に一列に並べられており、一方の＋Ｃ側面１０３ａ−２と他方の−Ｃ側面１０３ｂ−３とが接している。 (2) First Aggregate Seed Configuration Step In this step, N × N first tile seeds prepared in (1) above are used, and N sets of N tile tile seeds each composed of n first tile seeds. A first set seed is prepared.
FIG. 3 illustrates a first aggregate seed composed of two first tile seeds. FIG. 3A is a perspective view and FIG. 3B is a side view.
Referring to FIG. 3, the first aggregate seed A100 includes two first tile seeds 100a and 100b. The first tile seeds 100a and 100b are arranged in a line in the direction of the arrow P _[0001] , and one + C side surface 103a-2 and the other −C side surface 103b-3 are in contact with each other.

（３）第１ＧａＮ結晶成長ステップ
このステップでは、Ｎ組の第１集合シード上に、それぞれ、ＨＶＰＥ法で第１ＧａＮ結晶を成長させる。
図４は、前述の第１集合シードＡ１００上に、第１ＧａＮ結晶１１０が成長したところを示す図面であり、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は矢印Ｐ_[0001]（第１次タイルシードのおもて面１０１における［０００１］の正射影の方向を表す）に平行な切断面を示す断面図である。
第１集合シードＡ１００を構成する２枚の第１タイルシード１００ａおよび１００ｂの間に僅かな結晶方位のズレがあることに起因して、第１ＧａＮ結晶１１０中には２つの結晶領域１１０ａおよび１１０ｂが形成されている（点線は結晶領域間の境界を表している）。 (3) First GaN Crystal Growth Step In this step, a first GaN crystal is grown on each of N sets of first aggregate seeds by the HVPE method.
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing the growth of the first GaN crystal 110 on the first aggregate seed A100, where FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is an arrow P _[0001] (first ₎ . It is sectional drawing which shows a cut surface parallel to the direction of the orthogonal projection of [0001] in the front surface 101 of the primary tile seed.
Two crystal regions 110a and 110b are formed in the first GaN crystal 110 due to a slight crystal orientation misalignment between the two first tile seeds 100a and 100b constituting the first aggregate seed A100. Formed (dotted lines represent boundaries between crystalline regions).

（４）第２タイルシード取得ステップ
このステップでは、前記ステップ（３）で成長させた第１ＧａＮ結晶を、第１タイルシードのおもて面と平行にスライスして、第２タイルシードを得る。
Ｎ組の第１ＧａＮ結晶のそれぞれから第２タイルシードをｍ枚ずつ切り出した場合、Ｎ×ｍ枚の第２タイルシードが得られる。ここで、ｍは１以上の整数である。第１ＧａＮ結晶を厚く成長させる程、ｍを大きくすることができる。
第２タイルシードの外観を図５に示す。図５（ａ）は斜視図であり、図５（ｂ）は側面図である。 (4) Second tile seed acquisition step In this step, the first GaN crystal grown in step (3) is sliced parallel to the front surface of the first tile seed to obtain a second tile seed.
When m second tile seeds are cut out from each of the N sets of first GaN crystals, N × m second tile seeds are obtained. Here, m is an integer of 1 or more. As the first GaN crystal grows thicker, m can be increased.
The appearance of the second tile seed is shown in FIG. FIG. 5A is a perspective view, and FIG. 5B is a side view.

図５を参照すると、第２タイルシード２００は矩形の主表面を有する板であり、おもて面２０１、裏面２０２、２つのＡ側面２０３−１、＋Ｃ側面２０３−２および−Ｃ側面２０３−３を有している。
図５（ａ）および（ｂ）に示す矢印Ｐ_[0001]は、おもて面２０１上における［０００１］の正射影の方向を表している。
第２タイルシード２００の側面のうち、矢印Ｐ_[0001]に略平行な２つがＡ側面２０３−１で、矢印Ｐ_[0001]が向く側に位置するのが＋Ｃ側面２０３−２、その反対側に位置するのが−Ｃ側面２０３−３である。 Referring to FIG. 5, the second tile seed 200 is a plate having a rectangular main surface, and includes a front surface 201, a back surface 202, two A side surfaces 203-1, a + C side surface 203-2, and a -C side surface 203-. 3.
An arrow P _[0001] shown in FIGS. 5A and 5B represents the direction of orthographic projection of [0001] on the front surface 201.
Of the side surfaces of the second tile seed 200, two sides that are substantially parallel to the arrow P _[0001] are the A side surface 203-1, and the side to which the arrow P _[0001] faces is the + C side surface 203-2, and the opposite side. Located at − is the −C side surface 203-3.

おもて面２０１は、後のステップでＧａＮ結晶のエピタキシャル成長に利用するので、ＣＭＰにより平坦面に仕上げられている。
第２タイルシード２００のサイズは、例えば、矢印Ｐ_[0001]の方向が６０ｍｍ、矢印Ｐ_[0001]に直交する方向が５５ｍｍである。厚さは、例えば、３００〜５００μｍである。
おもて面２０１は、好ましくは、（０００１）から６０°以上１２０°以下の範囲内で傾斜した結晶面に平行である。
第１ＧａＮ結晶１１０から切り出された基板であるが故に、第２タイルシード２００にも、結晶方位が僅かに異なる２つの結晶領域２００ａおよび２００ｂが存在する（点線は結晶領域間の境界を表している）。 Since the front surface 201 is used for epitaxial growth of a GaN crystal in a later step, it is finished to a flat surface by CMP.
The size of the second tile seed 200 may, 60 mm is the direction of the arrow P _[0001], is the direction perpendicular to the arrow P _[0001] is 55 mm. The thickness is, for example, 300 to 500 μm.
The front surface 201 is preferably parallel to a crystal plane inclined within the range of 60 ° to 120 ° from (0001).
Since the substrate is cut out from the first GaN crystal 110, the second tile seed 200 also includes two crystal regions 200a and 200b having slightly different crystal orientations (the dotted line represents the boundary between the crystal regions). ).

（５）第２集合シード構成ステップ
このステップでは、前記ステップ（４）で取得したＮ×ｍ枚の第２タイルシードから４枚を選び、第２集合シードを構成する。これを可能とするために、Ｎおよびｍは、予め、Ｎ×ｍが４以上となり得るように定めておく必要がある。
好ましくは、Ｎ×ｍを５以上としたうえで、Ｎ×ｍ枚の第２タイルシードから、結晶領域２００ａと２００ｂの間の結晶方位ズレが最も小さい４枚を選択する。この場合、Ｎを５以上とすると、特に効果的である。 (5) Second Set Seed Configuration Step In this step, four pieces are selected from the N × m second tile seeds acquired in step (4) to form a second set seed. In order to enable this, N and m must be determined in advance so that N × m can be 4 or more.
Preferably, N × m is set to 5 or more, and four sheets having the smallest crystal orientation deviation between the crystal regions 200a and 200b are selected from the N × m second tile seeds. In this case, it is particularly effective to set N to 5 or more.

図６に、第２集合シードを例示する。図６（ａ）は斜視図、図６（ｂ）は第２タイルシード２００ｐおよび２００ｑを通る平面で切断した場合の断面図である。
図６を参照すると、第２集合シードＡ２００は、４枚の第２タイルシード２００ｐ、２００ｑ、２００ｒおよび２００ｓから構成されている。４枚の第２タイルシードは、矢印Ｐ_[0001]の方向と、矢印Ｐ_[0001]に直交する方向に、それぞれ２列に並んでいる。矢印Ｐ_[0001]の方向に並んだ２枚の第２タイルシードの間、すなわち、２００ｐと２００ｑとの間、および、２００ｒと２００ｓとの間では、一方の＋Ｃ側面と他方の−Ｃ側面が接している。矢印Ｐ_[0001]と直交する方向に並んだ２枚の第２タイルシードの間、すなわち、２００ｐと２００ｒとの間、および、２００ｑと２００ｓとの間では、Ａ側面同士が接している。 FIG. 6 illustrates the second set seed. 6A is a perspective view, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along a plane passing through the second tile seeds 200p and 200q.
Referring to FIG. 6, the second set seed A200 includes four second tile seeds 200p, 200q, 200r, and 200s. Four second tile seed the direction of the arrow P _[0001], in a direction perpendicular to the arrow P _[0001], it is arranged in each of the two rows. Between the two second tile seeds arranged in the direction of the arrow P _[0001] , that is, between 200p and 200q and between 200r and 200s, one + C side surface and the other −C side surface are It touches. The A side surfaces are in contact with each other between the two second tile seeds arranged in the direction orthogonal to the arrow P _[0001] , that is, between 200p and 200r and between 200q and 200s.

好適例において、矢印Ｐ_[0001]と直交する方向に並べられる２枚の第２タイルシードの組、すなわち、２００ｐと２００ｒの組、および、２００ｑと２００ｓの組は、それぞれ、同一の第１集合シード上に成長した第１ＧａＮ結晶から切り出される基板同士の組である。そのようにすると、図７（ａ）に示すように、第２タイルシード２００の結晶領域２００ａと２００ｂとで結晶方位が僅かに異なっていても、図７（ｂ）に示すように、第２集合シードＡ２００を構成したときに、第２タイルシード２００ｐおよび２００ｒの間の結晶方位ズレ、および、第２タイルシード２００ｑおよび２００ｓの間の結晶方位ズレを、小さくすることができる。なぜなら、同じ第１ＧａＮ結晶から切り出された第２タイルシード２００ｐと２００ｒでは、結晶領域２００ａと結晶領域２００ｂの間の結晶方位の関係が同じであるため、この２枚の第２タイルシードを結晶領域２００ａ同士の方位が一致するように並べたとき、結晶領域２００ｂ同士の間でも方位が一致するからである。同じことが、第２タイルシード２００ｑと２００ｓについてもいえる。 In a preferred example, two second tile seed sets arranged in a direction orthogonal to the arrow P _[0001] , that is, a set of 200p and 200r, and a set of 200q and 200s are respectively the same first set. It is a set of substrates cut out from a first GaN crystal grown on a seed. Then, as shown in FIG. 7A, even if the crystal orientations of the second tile seed 200 are slightly different between the crystal regions 200a and 200b, as shown in FIG. When the aggregate seed A200 is configured, the crystal orientation deviation between the second tile seeds 200p and 200r and the crystal orientation deviation between the second tile seeds 200q and 200s can be reduced. This is because the second tile seeds 200p and 200r cut out from the same first GaN crystal have the same crystal orientation relationship between the crystal region 200a and the crystal region 200b. This is because the orientations of the crystal regions 200b match when they are arranged so that the orientations of the 200a match. The same is true for the second tile seeds 200q and 200s.

（６）第２ＧａＮ結晶成長ステップ
このステップでは、前記ステップ（５）で構成した第２集合シード上に、ＨＶＰＥ法で第２ＧａＮ結晶を成長させる。
図８は、第２集合シード上に、第２ＧａＮ結晶が成長したところを示しており、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＸ１−Ｘ１線の位置における断面図、図８（ｃ）は図８（ａ）のＸ２−Ｘ２線の位置における断面図である。
図８を参照すると、各第２タイルシード２００に、結晶方位の異なる２つの結晶領域２００ａおよび２００ｂが存在すること、および、第２集合シードＡ２００を構成する４つの第２タイルシード２００ｐ、２００ｑ、２００ｒおよび２００ｓの間に僅かな結晶方位ズレがあることに起因して、第２ＧａＮ結晶２１０中には８つの結晶領域２１０ａ〜２１０ｈが形成されている（点線は結晶領域間の境界を表している）。 (6) Second GaN Crystal Growth Step In this step, a second GaN crystal is grown by the HVPE method on the second aggregate seed formed in step (5).
FIG. 8 shows the growth of the second GaN crystal on the second aggregate seed. FIG. 8A is a plan view, and FIG. 8B is the position of the X1-X1 line in FIG. FIG. 8C is a cross-sectional view taken along the line X2-X2 of FIG.
Referring to FIG. 8, there are two crystal regions 200a and 200b having different crystal orientations in each second tile seed 200, and four second tile seeds 200p, 200q constituting the second aggregate seed A200. Due to the slight crystal orientation misalignment between 200r and 200s, eight crystal regions 210a to 210h are formed in the second GaN crystal 210 (dotted lines indicate the boundaries between the crystal regions). ).

（７）ＧａＮ基板取得ステップ
このステップでは、前記ステップ（６）で成長させた第２ＧａＮ結晶を加工して、円盤形のＧａＮ基板を得る。
より詳しくいうと、まず、スライシングによって、第２ＧａＮ結晶を第２集合シードから切り離す。次いで、第２集合シードから分離した第２ＧａＮ結晶を、外形が円筒状となるよう加工する。好ましい加工方法は、円筒研削またはコアドリリングである。
次いで、円筒状に加工された第２ＧａＮ結晶をスライスして円盤形の基板を得る。
最後に、その円盤形の基板に必要な表面加工を施す。例えば、おもて面を平坦化するための研削および／またはラッピング、おもて面を平滑化するためのＣＭＰ、側面のベベリング等である。 (7) GaN substrate acquisition step In this step, the second GaN crystal grown in step (6) is processed to obtain a disk-shaped GaN substrate.
More specifically, first, the second GaN crystal is separated from the second aggregate seed by slicing. Next, the second GaN crystal separated from the second aggregate seed is processed so that the outer shape becomes cylindrical. A preferred processing method is cylindrical grinding or core drilling.
Next, the second GaN crystal processed into a cylindrical shape is sliced to obtain a disk-shaped substrate.
Finally, necessary surface processing is performed on the disk-shaped substrate. For example, grinding and / or lapping for flattening the front surface, CMP for smoothing the front surface, side beveling, and the like.

以上に説明した第１実施形態に係る製造方法は、タイリング法を用いたＧａＮ結晶の成長ステップを、第１集合シードＡ１００上に第１ＧａＮ結晶１１０を成長させるステップと、第２集合シードＡ２００上に第２ＧａＮ結晶２１０を成長させるステップの、２回行っている点に主な特徴を有する。
前者のステップでは、第１集合シードＡ１００を構成する第１タイルシード１００は２枚であり、後者のステップにおいて、第２集合シードＡ２００を構成する第２タイルシード２００は４枚である。
第１タイルシードを一度に８枚並べて集合シードを形成する場合に比べて、第１実施形態の製造方法において、集合シードを構成するタイルシード間の結晶方位ズレを小さくすることが容易なことは、当業者にとっては自明であろう。 In the manufacturing method according to the first embodiment described above, the step of growing the GaN crystal using the tiling method includes the step of growing the first GaN crystal 110 on the first aggregate seed A100 and the second aggregate seed A200. The second characteristic is that the step of growing the second GaN crystal 210 is performed twice.
In the former step, there are two first tile seeds 100 constituting the first aggregate seed A100, and in the latter step, there are four second tile seeds 200 constituting the second aggregate seed A200.
Compared to the case where eight first tile seeds are arranged at a time to form an aggregate seed, in the manufacturing method of the first embodiment, it is easy to reduce the crystal orientation deviation between tile seeds constituting the aggregate seed. It will be obvious to those skilled in the art.

２．２．第２実施形態
第２実施形態に係るＧａＮ基板の製造方法では、前記第１実施形態と同様にして、第１タイルシード準備ステップ［２．１．（１）］を行う。
その後、第２実施形態では、図９に平面図を示すように、４枚の第１タイルシード１００ａ、１００ｂ、１００ｃおよび１００ｄを矢印Ｐ_[0001]（第１タイルシードのおもて面における［０００１］の正射影の方向を表す）の方向に一列に並べて第１集合シードＡ１００を構成する。そして、その上に第１ＧａＮ結晶を成長させる。
次いで、その第１集合シードＡ１００上に成長した第１ＧａＮ結晶を、第１タイルシードのおもて面に平行にスライスして、図１０に平面図を示す第２タイルシード２００を得る。 2.2. Second Embodiment In the method for manufacturing a GaN substrate according to the second embodiment, the first tile seed preparation step [2.1. (1)] is performed.
Thereafter, in the second embodiment, as shown in a plan view in FIG. 9, four first tile seeds 100a, 100b, 100c, and 100d are moved to an arrow P _[0001] (on the front surface of the first tile seed [ The first set seed A100 is arranged in a line in the direction of the orthogonal projection of [0001]. Then, a first GaN crystal is grown thereon.
Next, the first GaN crystal grown on the first aggregate seed A100 is sliced parallel to the front surface of the first tile seed to obtain the second tile seed 200 shown in a plan view in FIG.

第２実施形態における第２タイルシード２００は、その作製プロセスに由来して、矢印Ｐ_[0001]（当該基板のおもて面における［０００１］の正射影の方向を表す）の方向に一列に並ぶ、４個の結晶領域２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄを有している（点線は結晶領域間の境界を表している）。
次に、図１１に平面図を示すように、２枚の第２タイルシード２００ｐおよび２００ｑを、矢印Ｐ_[0001]と直交する方向に並べて第２集合シードＡ２００を構成する。
好ましくは、２枚の第２タイルシード２００ｐおよび２００ｑは、同一の第１集合シード上に成長した第１ＧａＮ結晶から切り出された基板である。そのようにすると、図１２（ａ）に示すように、第２タイルシード２００の結晶領域２００ａ〜２００ｄの間で結晶方位が僅かに異なっていても、図１２（ｂ）に示すように、第２集合シードＡ２００を構成したときに、第２タイルシード２００ｐおよび２００ｑの間の結晶方位ズレを小さくすることができる。なぜなら、同じ第１ＧａＮ結晶から切り出された第２タイルシード２００ｐと２００ｑでは、結晶領域２００ａ〜２００ｄの間の結晶方位の関係が同じなので、この２枚の第２タイルシードを、いずれかひとつの対応する結晶領域同士の方位が一致するように並べたとき、他の対応する結晶領域同士の間でも方位が一致するからである。
第２集合シードを構成した後、その上に第２ＧａＮ結晶を成長させる。
その後は、第１実施形態と同様にして第２ＧａＮ結晶を加工し、円盤形のＧａＮ基板を得る。 The second tile seed 200 in the second embodiment is derived from the manufacturing process, and is aligned in the direction of the arrow P _[0001] (representing the direction of orthogonal projection of [0001] on the front surface of the substrate). There are four crystal regions 200a, 200b, 200c, and 200d arranged side by side (the dotted line represents the boundary between the crystal regions).
Next, as shown in a plan view in FIG. 11, two second tile seeds 200p and 200q are arranged in a direction orthogonal to the arrow P _[0001] to form a second aggregate seed A200.
Preferably, the two second tile seeds 200p and 200q are substrates cut from the first GaN crystal grown on the same first aggregate seed. Then, as shown in FIG. 12A, even if the crystal orientation is slightly different between the crystal regions 200a to 200d of the second tile seed 200, as shown in FIG. When the two-set seed A200 is configured, the crystal orientation misalignment between the second tile seeds 200p and 200q can be reduced. This is because the second tile seeds 200p and 200q cut out from the same first GaN crystal have the same crystal orientation relationship between the crystal regions 200a to 200d. This is because when the crystal regions are arranged so that the orientations of the crystal regions coincide with each other, the orientations of the other corresponding crystal regions also coincide.
After forming the second aggregate seed, a second GaN crystal is grown thereon.
Thereafter, the second GaN crystal is processed in the same manner as in the first embodiment to obtain a disk-shaped GaN substrate.

２．３．第３実施形態
第３実施形態に係るＧａＮ基板の製造方法では、前記第１実施形態と同様にして、第１タイルシード準備ステップ［２．１．（１）］を行う。
その後、第３実施形態では、図１３に平面図を示すように、２枚の第１タイルシード１００ａおよび１００ｂを矢印Ｐ_[0001]と直交する方向に並べて第１集合シードＡ１００を構成する。そして、その上に第１ＧａＮ結晶を成長させる。
次いで、その第１集合シードＡ１００上に成長した第１ＧａＮ結晶を、第１タイルシードのおもて面に平行にスライスして、図１４に平面図を示す第２タイルシード２００を得る。 2.3. Third Embodiment In the method for manufacturing a GaN substrate according to the third embodiment, the first tile seed preparation step [2.1. (1)] is performed.
Thereafter, in the third embodiment, as shown in a plan view in FIG. 13, two first tile seeds 100a and 100b are arranged in a direction orthogonal to the arrow P _[0001] to form a first aggregate seed A100. Then, a first GaN crystal is grown thereon.
Next, the first GaN crystal grown on the first aggregate seed A100 is sliced parallel to the front surface of the first tile seed to obtain a second tile seed 200 shown in a plan view in FIG.

第３実施形態における第２タイルシード２００は、その作製プロセスに由来して、矢印Ｐ_[0001]（当該基板のおもて面における［０００１］の正射影の方向を表す）と直交する方向に並ぶ、２個の結晶領域２００ａ、２００ｂを有している（点線は結晶領域間の境界を表している）。
次に、図１５に平面図を示すように、４枚の第２タイルシード２００ｐ、２００ｑ、２００ｒおよび２００ｓを、矢印Ｐ_[0001]の方向に一列に並べて第２集合シードＡ１４０を構成する。
好ましくは、４枚の第２タイルシード２００ｐ、２００ｑ、２００ｒおよび２００ｓは、同一の第１集合シード上に成長した第１ＧａＮ結晶から切り出された基板である。そのようにすると、図１６（ａ）に示すように、第２タイルシード２００の結晶領域２００ａと２００ｂの間で結晶方位が僅かに異なっていても、図１６（ｂ）に示すように、第２集合シードＡ２００を構成したときに、隣接する第２タイルシード間の結晶方位ズレを小さくすることができる。なぜなら、同じ第１ＧａＮ結晶から切り出された第２タイルシード２００ｐ〜２００ｓでは、結晶領域２００ａと結晶領域２００ｂの間の結晶方位との関係が同じなので、この４枚の第２タイルシードを結晶領域２００ａ同士の方位が一致するように並べたとき、結晶領域２００ｂ同士の間でも方位が一致するからである。
第２集合シードを構成した後、その上に第２ＧａＮ結晶を成長させる。
その後は、第１実施形態と同様にして第２ＧａＮ結晶を加工し、円盤形のＧａＮ基板を得る。 The second tile seed 200 in the third embodiment is derived from the manufacturing process, and is in a direction orthogonal to the arrow P _[0001] (representing the direction of orthogonal projection of [0001] on the front surface of the substrate). Two crystal regions 200a and 200b are arranged side by side (a dotted line represents a boundary between crystal regions).
Next, as shown in a plan view in FIG. 15, four second tile seeds 200p, 200q, 200r, and 200s are arranged in a line in the direction of arrow P _[0001] to form a second aggregate seed A140.
Preferably, the four second tile seeds 200p, 200q, 200r, and 200s are substrates cut from the first GaN crystal grown on the same first aggregate seed. In such a case, as shown in FIG. 16A, even if the crystal orientation is slightly different between the crystal regions 200a and 200b of the second tile seed 200, as shown in FIG. When the two-set seed A200 is configured, the crystal orientation deviation between the adjacent second tile seeds can be reduced. This is because the second tile seeds 200p to 200s cut out from the same first GaN crystal have the same relationship with the crystal orientation between the crystal region 200a and the crystal region 200b, and thus the four second tile seeds are used as the crystal region 200a. This is because the orientations of the crystal regions 200b match when they are arranged so that their orientations match.
After forming the second aggregate seed, a second GaN crystal is grown thereon.
Thereafter, the second GaN crystal is processed in the same manner as in the first embodiment to obtain a disk-shaped GaN substrate.

２．４．第４実施形態
第４実施形態に係るＧａＮ基板の製造方法では、前記第１実施形態と同様にして、第１タイルシード準備ステップ［２．１．（１）］から第２タイルシード取得ステップ［２．１．（４）］までを行う。
その後、第４実施形態では、２枚の第２タイルシード２００ｐおよび２００ｑを図１７（ａ）または（ｂ）に示すように並べて、第２集合シードＡ２００を構成する。そして、その上に第２ＧａＮ結晶を成長させる。 2.4. Fourth Embodiment In the method for manufacturing a GaN substrate according to the fourth embodiment, the first tile seed preparation step [2.1. (1)] to the second tile seed acquisition step [2.1. (4)] is performed.
Thereafter, in the fourth embodiment, two second tile seeds 200p and 200q are arranged as shown in FIG. 17A or FIG. 17B to constitute the second aggregate seed A200. Then, a second GaN crystal is grown thereon.

次に、その第２ＧａＮ結晶を、第２タイルシードのおもて面に平行にスライスして、図１８に平面図を示す第３タイルシードを得る。第２タイルシード２００を図１７（ａ）に示すように並べた場合には、図１８（ａ）に示す第３タイルシード３００が得られ、第２タイルシード２００を図１７（ｂ）に示すように並べた場合には、図１８（ｂ）に示す第３タイルシード３００が得られる。
第３タイルシード３００は、このような作製プロセスに由来して、４個の結晶領域３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄを有している（点線は結晶領域間の境界を表している）。 Next, the second GaN crystal is sliced parallel to the front surface of the second tile seed to obtain a third tile seed whose plan view is shown in FIG. When the second tile seeds 200 are arranged as shown in FIG. 17A, the third tile seed 300 shown in FIG. 18A is obtained, and the second tile seed 200 is shown in FIG. When arranged in such a manner, the third tile seed 300 shown in FIG. 18B is obtained.
The third tile seed 300 is derived from such a manufacturing process, and has four crystal regions 300a, 300b, 300c, and 300d (a dotted line represents a boundary between crystal regions).

次いで、２枚の第３タイルシード３００ｖおよび３００ｗを図１９（ａ）または（ｂ）に示すように並べて、第３集合シードＡ３００を構成する。ここで、図１９（ａ）は、図１８（ａ）に示す第３タイルシード３００を用いる場合を、図１９（ｂ）は、図１８（ｂ）に示す第３タイルシード３００を用いる場合を、それぞれ示している。
図１９（ａ）に示す態様において、２枚の第３タイルシード３００ｖおよび３００ｗは、同一の第２集合シード上に成長した第２ＧａＮ結晶から切り出された基板である。そのようにすると、図２０（ａ）に示すように、第３タイルシード３００の結晶領域３００ａ〜３００ｄの間で結晶方位が僅かに異なっていても、図２０（ｂ）に示すように、第３集合シードＡ３００を構成したときに、第３タイルシード３００ｖおよび３００ｗの間の結晶方位ズレを小さくすることができる。なぜなら、同じ第２ＧａＮ結晶から切り出された第３タイルシード３００ｖと３００ｗでは、結晶領域３００ａ〜３００ｄの間の結晶方位の関係が同じなので、この２枚の第３タイルシードを、いずれかひとつの対応する結晶領域同士の方位が一致するように並べたとき、他の対応する結晶領域同士の間でも方位が一致するからである。
第３集合シードを構成した後、その上に、第３ＧａＮ結晶を成長させる。
その後は、第１実施形態におけるＧａＮ基板取得ステップ［２．１．（７）］と同様にして第３ＧａＮ結晶を加工し、円盤形のＧａＮ基板を得る。
Next, two third tile seeds 300v and 300w are arranged as shown in FIG. 19 (a) or (b) to form a third aggregate seed A300. Here, FIG. 19A shows a case where the third tile seed 300 shown in FIG. 18A is used, and FIG. 19B shows a case where the third tile seed 300 shown in FIG. 18B is used. , Respectively.
In the embodiment shown in FIG. 19A, the two third tile seeds 300v and 300w are substrates cut out from the second GaN crystal grown on the same second aggregate seed. In so doing, as shown in FIG. 20 (a), even if the crystal orientation between the crystalline region 300a~300d third tile seed 300 differed slightly, as shown in FIG. 20 (b), the When the three aggregate seeds A300 are configured, the crystal orientation deviation between the third tile seeds 300v and 300w can be reduced. This is because the third tile seeds 300v and 300w cut from the same second GaN crystal have the same crystal orientation relationship between the crystal regions 300a to 300d. This is because when the crystal regions are arranged so that the orientations of the crystal regions coincide with each other, the orientations of the other corresponding crystal regions also coincide.
After forming the third aggregate seed, a third GaN crystal is grown thereon.
Thereafter, the GaN substrate acquisition step [2.1. The third GaN crystal is processed in the same manner as (7)] to obtain a disk-shaped GaN substrate.

２．５．その他の実施形態
（１）第１変形実施形態
前述の第１実施形態においては、タイリング法を用いて成長させた第１ＧａＮ結晶１１０を加工して、第２タイルシード２００を得ている。
それに対し、第１変形実施形態では、第１ＧａＮ結晶から非タイルシードを作製する。そして、その非タイルシード上にＧａＮ結晶を成長させ、そのＧａＮ結晶を加工して第２タイルシードを得る。
図２１は、かかる変形実施形態を説明する工程断面図である。 2.5. Other Embodiments (1) First Modified Embodiment In the first embodiment described above, the second tile seed 200 is obtained by processing the first GaN crystal 110 grown using the tiling method.
On the other hand, in the first modified embodiment, a non-tile seed is produced from the first GaN crystal. Then, a GaN crystal is grown on the non-tile seed, and the GaN crystal is processed to obtain a second tile seed.
FIG. 21 is a process cross-sectional view illustrating such a modified embodiment.

図２１（ａ）は、第１タイルシード１００を横に並べて第１集合シードＡ１００を構成するステップを表している。
図２１（ｂ）は、第１集合シードＡ１００上に第１ＧａＮ結晶１１０を成長させるステップを表している。
図２１（ｃ）は、第１ＧａＮ結晶１１０をスライスして、非タイルシード１２０を得るステップを表している。
図２１（ｄ）は、非タイルシード１２０上にＧａＮ結晶１３０を成長させるステップを表している。
図２１（ｅ）は、非タイルシード１２０上に成長したＧａＮ結晶１３０をスライスして、第２タイルシード２００を得るステップを表している。 FIG. 21A shows a step of forming the first aggregate seed A100 by arranging the first tile seeds 100 side by side.
FIG. 21B shows a step of growing the first GaN crystal 110 on the first aggregate seed A100.
FIG. 21 (c) represents the step of slicing the first GaN crystal 110 to obtain the non-tile seed 120.
FIG. 21 (d) represents the step of growing the GaN crystal 130 on the non-tile seed 120.
FIG. 21E shows a step of slicing the GaN crystal 130 grown on the non-tile seed 120 to obtain the second tile seed 200.

第２タイルシードを取得した後は、第１実施形態と同様にして、第２集合シード構成ステップ［２．１．（５）］、第２ＧａＮ結晶成長ステップ［２．１．（６）］およびＧａＮ基板取得ステップ［２．１．（７）］を順次行う。
同様の変形（第２タイルシードの作製プロセスに関する変形）は、第１実施形態のみならず、第２〜４実施形態に対しても加えることができる。 After acquiring the second tile seed, the second set seed configuration step [2.1. (5)], second GaN crystal growth step [2.1. (6)] and GaN substrate acquisition step [2.1. (7)] are sequentially performed.
Similar modifications (modifications related to the process for producing the second tile seed) can be applied not only to the first embodiment but also to the second to fourth embodiments.

（２）第２変形実施形態
前述の第１実施形態では、タイリング法を用いて成長させた第２ＧａＮ結晶を加工して、円盤形のＧａＮ基板を得ている。
それに対し、第２変形実施形態では、第２ＧａＮ結晶から非タイルシードを作製する。そして、その非タイルシード上にＧａＮ結晶を成長させ、そのＧａＮ結晶を加工して円盤形のＧａＮ基板を得る。
同様の変形（最後に成長させるＧａＮ結晶の作製プロセスに係る変形）は、第１実施形態のみならず、第２〜第４実施形態に対しても加えることができる。
更に、前述の第１変形実施形態に係る変形と、この第２変形実施形態に係る変形は、前述の第１〜第４実施形態のいずれに対しても同時に加えることができる。 (2) Second Modified Embodiment In the first embodiment described above, the second GaN crystal grown using the tiling method is processed to obtain a disk-shaped GaN substrate.
On the other hand, in the second modified embodiment, a non-tile seed is produced from the second GaN crystal. Then, a GaN crystal is grown on the non-tile seed, and the GaN crystal is processed to obtain a disk-shaped GaN substrate.
Similar deformations (deformations relating to the process of producing a GaN crystal to be finally grown) can be applied not only to the first embodiment but also to the second to fourth embodiments.
Furthermore, the modification according to the first modified embodiment and the modification according to the second modified embodiment can be simultaneously applied to any of the first to fourth embodiments.

（３）第３変形実施形態
前述の各実施形態において、集合シードを構成する際に、タイルシード同士を接合させてもよい。例えば、タイルシードの側面を精密研磨により平坦化した後、真空中で該側面に、イオンビームや原子ビームに代表される不活性元素の高速粒子ビームを照射して活性化させる。かかる活性化によって、ダングリングボンドと呼ばれる表面原子の結合手がタイルシードの側面に現われる。ダングリングボンドが現われた側面同士を接触させると、化学結合が形成されて、タイルシード間が接合される。 (3) Third Modified Embodiment In each of the above-described embodiments, tile seeds may be joined together when configuring a collective seed. For example, after flattening the side surface of the tile seed by precision polishing, the side surface is activated by irradiating the side surface with a high-speed particle beam of an inert element typified by an ion beam or an atomic beam in a vacuum. By such activation, a bond of surface atoms called a dangling bond appears on the side surface of the tile seed. When the side surfaces where the dangling bonds appear are brought into contact with each other, a chemical bond is formed and the tile seeds are joined.

３．ＧａＮ基板の用途
実施形態に係る製造方法を用いて製造されるＧａＮ基板は、各種の半導体デバイスの製造に使用することができる。すなわち、該ＧａＮ基板のおもて面上に一種以上の窒化物半導体を気相エピタキシャル成長させて、デバイス構造を形成することができる。エピタキシャル成長法として、薄膜の形成に適したＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法、パルス蒸着法などを好ましく用いることができる。
半導体デバイスの具体例としては、発光ダイオード、レーザダイオードなどの発光デバイス、整流器、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）などの電子デバイス、温度センサ、圧力センサ、放射線センサ、可視−紫外光検出器などの半導体センサ、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）デバイス、振動子、共振子、発振器、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）部品、電圧アクチュエータ、太陽電池などがある。
本発明のＧａＮ基板は、人工光合成セル用の電極にも使用し得ると考えられる。 3. Application of GaN Substrate The GaN substrate manufactured using the manufacturing method according to the embodiment can be used for manufacturing various semiconductor devices. That is, a device structure can be formed by vapor phase epitaxial growth of one or more nitride semiconductors on the front surface of the GaN substrate. As the epitaxial growth method, an MOCVD method, an MBE method, a pulse vapor deposition method or the like suitable for forming a thin film can be preferably used.
Specific examples of semiconductor devices include light emitting devices such as light emitting diodes and laser diodes, rectifiers, bipolar transistors, field effect transistors, electronic devices such as HEMT (High Electron Mobility Transistor), temperature sensors, pressure sensors, radiation sensors, and visible- There are semiconductor sensors such as ultraviolet light detectors, SAW (Surface Acoustic Wave) devices, vibrators, resonators, oscillators, MEMS (Micro Electro Mechanical System) parts, voltage actuators, solar cells, and the like.
It is considered that the GaN substrate of the present invention can also be used for an electrode for an artificial photosynthesis cell.

以上、本発明を実施形態に即して具体的に説明したが、本発明は本明細書に明示的に記載された実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々変形することができる。 Although the present invention has been specifically described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the embodiments explicitly described in the present specification, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. can do.

１０ＧａＮ基板
１００第１タイルシード
２００第２タイルシード
３００第３タイルシード
Ａ１００第１集合シード
Ａ２００第２集合シード
Ａ３００第３集合シード 10 GaN substrate 100 First tile seed 200 Second tile seed 300 Third tile seed A100 First aggregate seed A200 Second aggregate seed A300 Third aggregate seed

Claims

（Ａ）おもて面に平行な第１方向に配置された複数の結晶領域を含むＧａＮ基板である第２タイルシードを準備する、第２タイルシード準備ステップと、
（Ｂ）各々がＧａＮ基板であって前記第２タイルシードを含む複数のタイルシードを、それらのおもて面に平行な方向に並べて第２集合シードを構成するステップであって、同じＧａＮ結晶からスライスされた２枚の前記第２タイルシードが、第１方向と直交する方向に隣り合って並んだ部分が該第２集合シードに含まれる、第２集合シード構成ステップと、
（Ｃ）前記第２集合シード上に第２ＧａＮ結晶を成長させる、第２ＧａＮ結晶成長ステップと、を含むＧａＮ基板の製造方法。 (A) preparing a second tile seed that is a GaN substrate including a plurality of crystal regions arranged in a first direction parallel to the front surface;
(B) A step of arranging a plurality of tile seeds, each of which is a GaN substrate, including the second tile seed, in a direction parallel to the front surface thereof to form a second aggregate seed , wherein the same GaN crystal A second aggregate seed configuration step, wherein the second aggregate seed includes a portion in which the two second tile seeds sliced from the line are adjacent to each other in a direction orthogonal to the first direction ;
(C) A second GaN crystal growth step of growing a second GaN crystal on the second aggregate seed, and a method of manufacturing a GaN substrate.

前記（Ａ）第２タイルシード準備ステップが、更に、（i）各々がＧａＮ基板である複数の第１タイルシードを、それらのおもて面に平行な方向に並べて、第１集合シードを構成するサブステップと、（ii）該第１集合シード上に第１ＧａＮ結晶を成長させるサブステップと、を含む、請求項１に記載の製造方法。 The (A) second tile seed preparation step further includes (i) arranging a plurality of first tile seeds, each of which is a GaN substrate, in a direction parallel to the front surface thereof to form a first aggregate seed. The manufacturing method according to claim 1, further comprising: a sub-step of: (ii) growing a first GaN crystal on the first aggregate seed.

前記（Ａ）第２タイルシード準備ステップが、更に、（iii）前記第１ＧａＮ結晶を加工して前記第２タイルシードを得るサブステップを含む、請求項２に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 2, wherein the (A) second tile seed preparing step further includes (iii) a step of processing the first GaN crystal to obtain the second tile seed.

前記（Ａ）第２タイルシード準備ステップが、更に、（iv）前記第１ＧａＮ結晶の少なくとも一部を含むシード上に、ＧａＮ結晶を成長させるサブステップと、（v）前記サブステップ（iv）で成長させたＧａＮ結晶を加工して前記第２タイルシード
を得るサブステップと、を含む、請求項２に記載の製造方法。 The (A) second tile seed preparation step further includes (iv) a sub-step of growing a GaN crystal on a seed including at least a part of the first GaN crystal, and (v) the sub-step (iv). And a sub-step of processing the grown GaN crystal to obtain the second tile seed.

前記（Ｃ）第２ＧａＮ結晶成長ステップの後に、更に、（Ｄ）前記第２ＧａＮ結晶を加工して円盤形ＧａＮ基板を得る、ＧａＮ基板取得ステップを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の製造方法。 5. The GaN substrate acquisition step according to claim 1, further comprising (D) a GaN substrate acquisition step of processing the second GaN crystal to obtain a disk-shaped GaN substrate after the (C) second GaN crystal growth step. The manufacturing method as described.

前記（Ｃ）第２ＧａＮ結晶成長ステップの後に、更に、（Ｅ）前記第２ＧａＮ結晶の少なくとも一部を含むシード上にＧａＮ結晶を成長させるＧａＮ結晶成長ステップを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の製造方法。 5. The method according to claim 1, further comprising (E) a GaN crystal growth step of growing a GaN crystal on a seed including at least a part of the second GaN crystal after the (C) second GaN crystal growth step. The manufacturing method according to one item.

前記（Ｅ）ＧａＮ結晶成長ステップの後に、更に、該（Ｅ）ＧａＮ結晶成長ステップで成長させたＧａＮ結晶を加工して円盤形ＧａＮ基板を得る、ＧａＮ基板取得ステップを含む、請求項６に記載の製造方法。 The GaN substrate obtaining step of processing the GaN crystal grown in the (E) GaN crystal growth step to obtain a disk-shaped GaN substrate after the (E) GaN crystal growth step. Manufacturing method.

前記（Ｂ）第２集合シード構成ステップでは、複数のタイルシードを、それらのおもて面に平行な２つの方向に並べて前記第２集合シードを構成する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の製造方法。 The said (B) 2nd aggregate seed formation step arranges a plurality of tile seeds in two directions parallel to their front surfaces to configure the second aggregate seed. The production method according to item.

（０００１）と平行でないおもて面を有するＧａＮ基板の製造方法であって、前記２つの方向の一方が、前記第２集合シードを構成するタイルシードのおもて面における［０００１］の正射影の方向である、請求項８に記載の製造方法。 A method of manufacturing a GaN substrate having a front surface that is not parallel to (0001), wherein one of the two directions is positive for [0001] on the front surface of the tile seed that constitutes the second aggregate seed. The manufacturing method according to claim 8, which is a direction of projection.

（０００１）と平行でないおもて面を有するＧａＮ基板の製造方法であって、前記（Ｂ）第２集合シード構成ステップでは、複数のタイルシードを、それらのおもて面における［０００１］の正射影とは異なる方向に一列に並べて前記第２集合シードを構成する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の製造方法。 A method of manufacturing a GaN substrate having a front surface that is not parallel to (0001), wherein in the (B) second aggregate seed formation step, a plurality of tile seeds are formed on the front surface of [0001]. The manufacturing method according to any one of claims 1 to 7, wherein the second aggregate seed is configured in a line in a direction different from the orthogonal projection.

（０００１）と平行でないおもて面を有するＧａＮ基板の製造方法であって、前記（Ｂ）第２集合シード構成ステップでは、複数のタイルシードを、それらのおもて面における［０００１］の正射影の方向に一列に並べて前記第２集合シードを構成する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の製造方法。 A method of manufacturing a GaN substrate having a front surface that is not parallel to (0001), wherein in the (B) second aggregate seed formation step, a plurality of tile seeds are formed on the front surface of [0001]. The manufacturing method as described in any one of Claims 1-7 which arranges the said 2nd aggregate seed in a line in the direction of an orthogonal projection.

（０００１）からの傾斜が６０°以上１２０°以下である結晶面に平行なおもて面を有するＧａＮ基板を製造する方法である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の製造方法。 The manufacturing method according to any one of claims 1 to 11, which is a method of manufacturing a GaN substrate having a front surface parallel to a crystal plane whose inclination from (0001) is 60 ° or more and 120 ° or less.

第１結晶領域および第２結晶領域を含むＧａＮ結晶を加工して、該第１結晶領域の一部である第１結晶部および該第２結晶領域の一部である第２結晶部を含むタイルシードを複数枚取得するステップと、
該タイルシードを少なくとも２枚含む集合シードを構成するステップとを含み、
該第１結晶部および該第２結晶部は該タイルシードのおもて面に平行な方向に配置されており、
該集合シード内には、一方の第１結晶部と他方の第１結晶部とが隣接するとともに、一方の第２結晶部と他方の第２結晶部とが隣接するように、２枚の該タイルシードが並んだ部分が含まれる、ＧａＮ基板の製造方法。 A tile including a first crystal part that is a part of the first crystal region and a second crystal part that is a part of the second crystal region by processing a GaN crystal including the first crystal region and the second crystal region Obtaining a plurality of seeds;
Configuring a collective seed comprising at least two of the tile seeds;
The first crystal part and the second crystal part are arranged in a direction parallel to the front surface of the tile seed;
In the aggregate seed , two sheets of the first crystal part and the other first crystal part are adjacent to each other, and one second crystal part and the other second crystal part are adjacent to each other. A method for manufacturing a GaN substrate, including a portion in which tile seeds are arranged .

更に、前記集合シード上にＧａＮ結晶を成長させるステップと、その成長させたＧａＮ結晶を加工して円盤形ＧａＮ基板を得るステップとを含む、請求項１３に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 13, further comprising the steps of growing a GaN crystal on the aggregate seed and processing the grown GaN crystal to obtain a disk-shaped GaN substrate.

更に、前記集合シード上にＧａＮ結晶を成長させるステップと、その成長させたＧａＮ結晶の少なくとも一部を含むシード上に、更なるＧａＮ結晶を成長させるステップと、その更なるＧａＮ結晶を加工して円盤形ＧａＮ基板を得るステップとを含む、請求項１３に記載の製造方法。 A step of growing a GaN crystal on the aggregate seed, a step of growing a further GaN crystal on the seed including at least a part of the grown GaN crystal, and processing the further GaN crystal. The manufacturing method of Claim 13 including the step of obtaining a disk shaped GaN substrate.