CN101432471A - 制作氮化镓结晶的方法及氮化镓晶片 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种制作氮化镓结晶的方法，该氮化镓结晶于使用包含位错集合区域、反转区域的氮化镓基板作为晶种基板而使氮化镓结晶生长时，位错密度低并且具有良好的结晶性，此外不易因切片后的研磨而产生开裂。在掩埋位错集合区域、反转区域(17a)而使氮化镓结晶(79)生长时，于高于摄氏1100度且为摄氏1300度以下的范围的生长温度下使氮化镓结晶(79)生长，由此可降低自位错集合区域、反转区域(17a)承接的位错，从而抑制位错集合区域、反转区域(17a)上产生新位错。还有，氮化镓结晶(79)的结晶性变得良好，此外对氮化镓结晶(79)进行切片后的研磨时，也不易产生开裂。

Description

制作氮化镓结晶的方法及氮化镓晶片
技术领域
本发明涉及一种制作氮化镓结晶的方法及氮化镓晶片。
背景技术
于专利文献1中揭示有一种制造低位错的单晶氮化镓结晶的方法，该单晶氮化镓结晶的外延生长速度均匀且具有良好的解理性。于该方法中，于不同种类的晶种基板上形成多个孤立的遮蔽部，使氮化镓气相生长，而制造具有与遮蔽部相接的闭锁缺陷集合区域H的充分厚的氮化镓结晶。此后，对背面基板进行清除研磨，或者与面平行地切下氮化镓结晶，获得厚度100～500μm的独立氮化镓骨架基板。进行利用氯化氢气体的干式蚀刻，而自该氮化镓骨架基板去除闭锁缺陷集合区域，获得仅包含单晶低位错伴随区域与单晶低位错剩余区域的氮化镓骨架基板。使氮化镓于该氮化镓骨架基板上气相生长，而制造不包含闭锁缺陷集合区域的氮化镓去缺陷集合结晶。
于专利文献2中揭示有一种制造单晶基板的方法。于该方法中，于混有具有极性A、B的部分的结晶中，对极性B的部分进行蚀刻而去除全部或一部分后，于其上再次生长结晶而由极性A的结晶覆盖表面或使整体为极性A的单晶。或者去除或不去除极性B的一部分，以不同种类的物质被覆于极性B上后，再进行相同结晶的生长，而由极性A的结晶覆盖表面。利用该方法形成的单晶基板于其表面上为极性A的单晶，其上适合制造电子器件。
于专利文献3中揭示有一种单晶氮化镓的结晶生长方法及单晶氮化镓基板的制造方法。于该方法中，于底层基板上规则准确地设置有条状屏蔽图案。于其上形成包含小面的直线状V槽(谷)。一边维持V槽一边使氮化镓进行小面生长而于包含小面的V槽(谷)底部形成缺陷集合区域H。由此，位错会聚集于缺陷集合区域H，结果，其周围的低缺陷单晶区域Z与C面生长区域Y的位错变低。由于缺陷集合区域H是封闭的，故而不会封入并再次放出位错。于一边形成并维持小面一边使氮化镓生长的小面生长法中，存在位错自包含小面的凹坑中央部开始扩展，呈放射状生成面状缺陷的缺点。还有，无法控制将于何处形成凹坑，故而无法于其上设置器件。它们由专利文献3中所揭示的方法改善。
于专利文献4中揭示有一种单晶氮化镓的生长方法及单晶氮化镓的制造方法。于该方法中，于底层基板上规则准确地设置有种图案。于其上一边形成并维持包含小面的凹坑一边使氮化镓进行小面生长，于包含小面的凹坑底部形成闭锁缺陷集合区域H。结果，位错向闭锁缺陷集合区域H聚集。另一方面，其周围的单晶低位错伴随区域Z与单晶低位错剩余区域Y的位错密度变低。由于闭锁缺陷集合区域H关闭，故而不会关闭并再次放出位错。
专利文献1：特开2004-59363号公报
专利文献2：特开2004-221480号公报
专利文献3：特开2003-183100号公报
专利文献4：特开2003-165799号公报
发明内容
发明所欲解决的问题
氮化镓结晶不仅具有3.4电子伏特(5.4×10-19J)的带隙能量，也表现较高的热导率，故而作为用以制造所谓短波长半导体光器件、功率电子器件的半导体器件的材料而引人注目。作为用以制造半导体器件的材料的一种重要品质为结晶位错较少。因此，进行有低位错密度的氮化镓结晶、其基板等的开发。
例如于专利文献3及4中，以使位错聚集于结晶的一部分上的方式使氮化镓结晶生长，由此制作部分为低位错的氮化镓结晶。利用专利文献3及4中所揭示的方法而制作的基板包含位错集中区域、反转区域。另一方面，于专利文献1及2中，以专利文献3及4中所揭示的氮化镓结晶的晶片作为晶种基板，掩埋位错集合区域、反转区域而使氮化镓结晶生长，使得这些区域的影响不会传递至所生长的氮化镓结晶。利用该方法制作的氮化镓结晶具有1×106cm-2程度的位错密度。
然而，若于专利文献1及2中所揭示的由包含位错集合区域、反转区域的结晶构成的晶种基板上生长氮化镓结晶，则有时会由于掩埋位错集合区域、反转区域，而以掩埋部位为起点，重新产生位错。还有，因晶种基板的非位错集合区域、非反转区域的结晶性偏差，而导致所生长的氮化镓结晶的结晶性也产生偏差，有时也无法忽视该偏差。再有，对所生长的氮化镓结晶进行切片、研磨而制作氮化镓基板时，有时会于研磨时产生氮化镓结晶的开裂，而不易制作稳定的氮化镓基板。
本发明是鉴于上述情况开发的，其目的在于提供一种制作氮化镓结晶的方法，该氮化镓结晶在使用包含位错集合区域、反转区域的晶种基板使氮化镓结晶生长时，位错密度低并且具有良好的结晶性，此外不易因切片后的研磨而产生开裂，还有，本发明的目的在于提供一种氮化镓晶片。
解决问题的技术方案
本发明的一个方面是一种制作氮化镓结晶的方法。该方法具备：(a)准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含：具有大于第1位错密度的位错密度的多个第1区域、具有小于该第1位错密度的位错密度的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区的主面；(b)于上述各第1区处形成凹部而制作晶种基板的工序；(c)以形成对应于上述凹部的空隙的方式，利用气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长。
根据该方法，利用气相生长法使氮化镓结晶于晶种基板上生长，形成对应于凹部的空隙，并且使生长于第2区域上的氮化镓结晶成为一体，故而氮化镓结晶并不于晶种基板的第1区而于第2区上生长。因此，不会形成承接来自第1区域的位错的氮化镓结晶，故而降低氮化镓结晶的位错密度。
本发明的一个方面是一种制作氮化镓结晶的方法。该方法具备：(a)准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含：具有大于第1位错密度的位错密度的多个第1区域、具有小于该第1位错密度的位错密度的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区的主面；(b)于上述各第1区处形成凹部而制作晶种基板的工序；(c)以形成对应于上述凹部的空隙的方式，利用液相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长的工序。
根据该方法，利用液相生长法使氮化镓结晶于晶种基板上生长，形成对应于凹部的空隙，并且使生长于第2区域上的氮化镓结晶成为一体，故而氮化镓结晶并不于晶种基板的第1区而于第2区上生长。因此，不会形成承接来自第1区域的位错的氮化镓结晶，故而降低氮化镓结晶的位错密度。
本发明的一个方面是一种制作氮化镓结晶的方法。该方法具备：(a)准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含：具有大于第1位错密度的位错密度的多个第1区域、具有小于该第1位错密度的位错密度的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区的主面；(b)于上述各第1区处形成凹部而制作晶种基板的工序；(c)于高于摄氏1100度且为摄氏1300度以下的生长温度下利用气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长的工序。
根据该方法，利用气相生长法使氮化镓结晶于晶种基板上生长，形成对应于凹部的空隙，并且使生长于第2区域上的氮化镓结晶成为一体，故而氮化镓结晶并不于晶种基板的第1区而于第2区上生长。因此，不会形成承接来自第1区域的位错的氮化镓结晶，故而降低氮化镓结晶的位错密度。还有，于高于摄氏1100度的生长温度下使氮化镓结晶于晶种基板上生长，由此，可减少生长于第2区上的氮化镓结晶于凹部上成为一体时新产生的位错，可缩小XRD(004)摇摆曲线的半高宽，此外对已生长的氮化镓结晶进行切片后，也表现出抑制研磨时产生开裂、提升研磨时的合格率的效果。抑制研磨时产生开裂的理由虽未明确，但推测于高于摄氏1100度的温度下所进行的生长，可减少氮化镓结晶内的应力集中部位。还有，若达到高于摄氏1300度的生长温度，则晶种基板的分解明显，会导致晶种基板受到损伤，此外呈现出生长的氮化镓结晶的生长速度也明显下降的现象。通常认为通过提高生长温度而提升氮化镓结晶的生成速度，从而提升生长速度，但若过度提高生长温度，则会使所生成的氮化镓结晶的分解速度提升到氮化镓结晶的生成速度的提升程度以上，结果可推测作为生成速度与分解速度的差而表现的生长速度会下降。因此，过度提高生长温度也并非较好，较好的是使之于摄氏1300度以下的生长温度下生长。
于本发明的方法中，上述生长温度较好的是高于摄氏1150度。还有，上述生长温度较好的是摄氏1250度以下。根据该发明，通过于高于摄氏1150度的生长温度下使氮化镓结晶于晶种基板上生长，可进一步缩小XRD(004)摇摆曲线的半高宽，此外对所生长的氮化镓结晶进行切片后，也表现出进一步抑制研磨时产生开裂、进一步提升研磨时的合格率的效果。还有，即使为摄氏1300度以下，但若达到高于摄氏1250度的生长温度，则晶种基板的分解并不明显但以某种程度进行，故而无法长时间长状地生长，此外生长的氮化镓结晶的生长速度也无法大于某固定速度，故而导致成本方面不利。因此，更好的是使之于摄氏1250度以下生长。
于本发明的方法中，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计较好的是10μm以下。根据该发明，可抑制生长中的氮化镓结晶的开裂，使氮化镓结晶稳定生长。理由虽未明确，但推测可防止因晶种基板的表面凸凹而产生局部应力。
于本发明的方法中，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计更好的是1μm以下。根据该发明，可进一步抑制生长中的氮化镓结晶的开裂，使氮化镓结晶更加稳定地生长。
于本发明的方法中，上述第1区域包含氮化镓单晶，上述第2区域包含氮化镓单晶，上述第1区域的氮化镓单晶的晶轴与上述第2区域的氮化镓单晶的晶轴方向相反。
根据该方法，于晶种基板上生长与第2区域的氮化镓单晶的晶轴对应的氮化镓结晶。
于本发明的方法中，于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第1区处形成凹部而制作晶种基板的上述工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀刻可使用HCl、Cl2、BCl3、CCl4中的至少任意一种来进行。
根据该方法，第1区域的氮化镓单晶的晶轴与第2区域的氮化镓单晶的晶轴方向相反，故而可选择性地干式蚀刻第1区的氮化镓单晶而制作晶种基板。由此，利用干式蚀刻而于氮化镓基板的主面上形成凹部。
于本发明的方法中，于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第1区处形成凹部而制作晶种基板的上述工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀刻可使用包含磷酸、硝酸及硫酸中的至少任意一种的溶液来进行。
根据该方法，第1区域的氮化镓单晶的晶轴与第2区域的氮化镓单晶的晶轴方向相反，故而可使用包含磷酸、硝酸及硫酸中的至少任意一种的溶液，选择性地湿式蚀刻第1区的氮化镓单晶，制作晶种基板。由此，利用湿式蚀刻于氮化镓基板的主面上形成凹部。
于本发明的方法中，于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第1区处形成凹部而制作晶种基板的上述工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀刻是使用包含氢氧化钾的溶液来进行。
根据该方法，第1区域的氮化镓单晶的晶轴与第2区域的氮化镓单晶的晶轴方向相反，故而可使用包含氢氧化钾的溶液选择性地湿式蚀刻第1区的氮化镓单晶，而制作晶种基板。由此，利用湿式蚀刻于氮化镓基板的主面上形成凹部。
还有，于本发明的方法中，可使用包含氢氧化钠的溶液进行上述蚀刻。或者，可使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少任意一种的溶液进行上述蚀刻。根据这些蚀刻剂，可选择性地湿式蚀刻第1区的氮化镓单晶，而制作晶种基板。
再有，于本发明的方法中，可使用包含氢氧化钾的熔融液进行上述蚀刻。或者，可使用包含氢氧化钠的熔融液进行上述蚀刻。或者，可使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少任意一种的熔融液进行上述蚀刻。通过使用这些熔融液，能够以短于其溶液的时间进行预期蚀刻。
本发明的又一方面是一种制作氮化镓结晶的方法。该方法具备：(a)准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含：具有大于第1位错密度的位错密度的多个第1区域、具有小于该第1位错密度的位错密度的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区的主面；(b)以覆盖上述各第1区的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序；(c)以掩埋上述屏蔽的方式，利用气相生长法使氮化镓于上述晶种基板的氮化镓上生长的工序。
根据该方法，利用气相生长法使氮化镓结晶于晶种基板的第2区上选择性地生长，由此掩埋屏蔽，故而于第2区域上生长的氮化镓结晶成为一体。因此，不会形成承接来自第1区域的位错的氮化镓结晶，故而降低氮化镓结晶的位错密度。
本发明的又一方面是一种制作氮化镓结晶的方法。该方法具备：(a)准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含：具有大于第1位错密度的位错密度的多个第1区域、具有小于该第1位错密度的位错密度的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区的主面；(b)以覆盖上述各第1区的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序；(c)以掩埋上述屏蔽的方式，利用液相生长法使氮化镓于上述晶种基板的氮化镓上生长的工序。
根据该方法，利用液相生长法使氮化镓结晶于晶种基板的第2区上选择性地生长，由此掩埋屏蔽，故而使于第2区域上生长的氮化镓结晶成为一体。因此，不会形成承接来自第1区域的位错的氮化镓结晶，故而降低氮化镓结晶的位错密度。
本发明的又一方面是一种制作氮化镓结晶的方法。该方法具备：(a)准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含：具有大于第1位错密度的位错密度的多个第1区域、具有小于该第1位错密度的位错密度的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区的主面；(b)以覆盖上述各第1区的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序；(c)于高于摄氏1100度且为摄氏1300度以下的生长温度下利用气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长，制作厚度厚于上述屏蔽的氮化镓结晶的工序。
根据该方法，利用气相生长法使氮化镓结晶于晶种基板的第2区上选择性地生长，由此掩埋屏蔽，故而使生长于第2区域上的氮化镓结晶成为一体。因此，不会形成承接来自第1区域的位错的氮化镓结晶，故而降低氮化镓结晶的位错密度。还有，于高于摄氏1100度的生长温度下使氮化镓结晶于晶种基板上生长，由此，可减少生长于第2区上的氮化镓结晶于屏蔽上成为一体时新产生的位错，可缩小XRD(004)摇摆曲线的半高宽，此外对已生长的氮化镓结晶进行切片后，也表现出抑制研磨时产生开裂、提升研磨时的合格率的效果。抑制研磨时产生开裂的理由虽未明确，但推测于高于摄氏1100度的温度下所进行的生长可减少氮化镓结晶内的应力集中部位。还有，若达到高于摄氏1300度的生长温度，则晶种基板的分解明显，导致晶种基板受到损伤，此外表现出生长的氮化镓结晶的生长速度也明显下降的现象。通常认为通过提高生长温度而提升氮化镓结晶的生成速度，从而提升生长速度，但若过度提高生长温度，则会使所生成的氮化镓结晶的分解速度提升到氮化镓结晶的生成速度的提升程度以上，结果可推测作为生成速度与分解速度的差而表现的生长速度下降。因此，若过度提高生长温度也并非较好，较好的是使之于摄氏1300度以下的生长温度下生长。
于本发明的方法中，上述生长温度较好的是高于摄氏1150度且为摄氏1250度以下。
根据该发明，于高于摄氏1150度的生长温度下使氮化镓结晶于晶种基板上生长，由此可缩小XRD(004)摇摆曲线的半高宽，此外对所生长的氮化镓结晶进行切片后，也表现出进一步抑制研磨时产生开裂、进一步提升研磨时的合格率的效果。还有，即使为摄氏1300度以下，但若达到高于摄氏1250度的生长温度，则晶种基板的分解并不明显但以某种程度进行，故而无法长时间长状地生长，此外生长的氮化镓结晶的生长速度也无法大于某固定速度，故而导致成本方面不利。因此，更好的是使之于摄氏1250度以下生长。
于本发明的方法中，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计较好的是10μm以下。根据该发明，不会产生生长中的氮化镓结晶的开裂。理由虽未明确，但推测可防止因晶种基板的表面凸凹而产生局部应力。
于本发明的方法中，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计更好的是1μm以下。根据该发明，可进一步抑制生长中的氮化镓结晶的开裂，使氮化镓结晶更加稳定地生长。
于本发明的方法中，上述屏蔽的材料较好的是包含氧化硅及氮化硅中的至少任意一种。并不于包含这些材料的屏蔽上使氮化镓生长，于第2区域上生长的优质氮化镓横向延伸，最终成为一体氮化镓。
并不于包含这些材料的屏蔽上使氮化镓生长，于第2区域上生长的优质氮化镓横向延伸，最终成为一体氮化镓。
于本发明的方法中，上述各第1区域形成条状，上述第2区域由上述第1区域分离。或者，于本发明的方法中，上述第1区域呈阵列状排列，上述各第1区域由上述第2区域自其它第1区域分离。
本发明的又一方面是一种制作氮化镓结晶的方法。该方法具备：(a)准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含：具有大于第1位错密度的位错密度的多个第1区域、具有小于该第1位错密度的位错密度的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区的主面；(b)于上述各第1区处形成凹部，进而以覆盖上述第1区的各凹部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序；(c)以形成对应于上述凹部的空隙的方式，利用液相生长法或气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长的工序。
根据该方法，于晶种基板的第1区处，于凹部形成屏蔽，以形成空隙的方式使氮化镓结晶于晶种基板上生长，故而生长于第2区域上的氮化镓结晶成为一体。因此，不会形成承接来自第1区域的位错的氮化镓结晶，故而降低氮化镓结晶的位错密度。
本发明的再一方面是一种制作氮化镓结晶的方法。该方法具备：(a)准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含：具有大于第1位错密度的位错密度的多个第1区域、具有小于该第1位错密度的位错密度的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区的主面；(b)于上述各第1区中形成凹部，进而以覆盖上述第1区的各凹部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序；(c)于高于摄氏1100度且为摄氏1300度以下的生长温度下利用气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长的工序。
根据该方法，于晶种基板的第1区处，于凹部形成屏蔽，以形成空隙的方式使氮化镓结晶于晶种基板上生长，故而生长于第2区域上的氮化镓结晶成为一体。因此，不会形成承接来自第1区域的位错的氮化镓结晶，故而降低氮化镓结晶的位错密度。还有，于高于摄氏1100度的生长温度下使氮化镓结晶于晶种基板上生长，由此，可减少生长于第2区上的氮化镓结晶于屏蔽上成为一体时新产生的位错，可缩小XRD(004)摇摆曲线的半高宽，此外对所生长的氮化镓结晶进行切片后，也表现出抑制研磨时产生开裂、提升研磨时的合格率的效果。抑制研磨时开裂产生的理由虽未明确，但推测于高于摄氏1100度的温度下所进行的生长可减少氮化镓结晶内的应力集中部位。还有，若达到高于摄氏1300度的生长温度，则晶种基板的分解明显，导致晶种基板受到损伤，此外也呈现出生长的氮化镓结晶的生长速度也明显下降的现象。通常认为通过提高生长温度而提升氮化镓结晶的生成速度，从而提升生长速度，但若过度提高生长温度，则会使所生成的氮化镓结晶的分解速度提升到氮化镓结晶的生成速度的提升程度以上，结果可推测作为生成速度与分解速度的差而表现的生长速度会下降。因此，过度提高生长温度也并非较好，较好的是使之于摄氏1300度以下的生长温度下生长。
于第1区处形成凹部及屏蔽两者而制作的晶种基板中，即使于200μm/h以上的生长速度的生长条件下也不会生长承接第1区的氮化镓结晶。另一方面，于第1区处形成凹部而制作的晶种基板、于第1区处形成屏蔽而制作的晶种基板、以及于第1区处未形成凹部及屏蔽中的任意一种而制作的晶种基板上，于200μm/h以上的生长速度的生长条件下使氮化镓结晶生长时，结晶生长时会产生来自第1区的影响。因此，与这些晶种基板上的氮化镓结晶生长相比，使用具有凹部及屏蔽两者的晶种基板的生长对成本有利。
于本发明的方法中，上述生长温度较好的是高于摄氏1150度且为摄氏1250度以下。根据该发明，通过于高于摄氏1150度的生长温度下使氮化镓结晶于晶种基板上生长，可进一步缩小XRD(004)摇摆曲线的半高宽，此外对所生长的氮化镓结晶进行切片后，也表现出进一步抑制研磨时产生开裂、进一步提升研磨时的合格率的效果。还有，即使为摄氏1300度以下，但若达到高于摄氏1250度的生长温度，则晶种基板的分解不明显但以某种程度进行，故而无法长时间长状地生长，此外生长的氮化镓结晶的生长速度也无法大于某固定速度，故而导致成本方面不利。因此，更好的是使之于摄氏1250度以下生长。
于本发明的方法中，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计较好的是10μm以下。根据该发明，不会产生生长中的氮化镓结晶的开裂。理由虽未明确，但推测可防止因晶种基板的表面凸凹而产生局部应力。
还有，于本发明的方法中，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计较好的是1μm以下。根据该发明，可进一步抑制生长中的氮化镓结晶的开裂，使氮化镓结晶更加稳定地生长。
于本发明的方法中，上述第1区域包含氮化镓单晶，上述第2区域包含氮化镓单晶，上述第1区域的氮化镓单晶的晶轴可与上述第2区域的氮化镓单晶的晶轴方向相反。
于本发明的方法中，于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第1区处形成凹部，进而以覆盖上述第1区的各凹部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀刻较好的是使用HCl、Cl2、BCl3、CCl4中的至少任意一种来进行。还有，于本发明的方法中，于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第1区处形成凹部，进而以覆盖上述第1区的各凹部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀刻较好的是使用包含磷酸、硝酸及硫酸中的至少任意一种的溶液来进行。再有，于本发明的方法中，于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第1区处形成凹部，进而以覆盖上述第1区的各凹部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀刻较好的是使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少一种的溶液来进行。此外，于本发明的方法中，于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第1区处形成凹部，进而以覆盖上述第1区的各凹部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀刻是使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少一种的熔融液来进行。采用这些溶液及熔融液，可选择性地蚀刻N面。
于本发明的方法中，上述屏蔽的材料较好的是包含氧化硅及氮化硅中的至少任意一种。并不于包含这些材料的屏蔽上生长氮化镓，生长于第2区域上的优质氮化镓横向延伸，最终成为一体氮化镓。
本发明的又一方面是一种制作氮化镓结晶的方法。该方法具备：(a)准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含：具有大于第1位错密度的位错密度的多个第1区域、具有小于该第1位错密度的位错密度的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区的主面；(b)以上述氮化镓基板作为晶种基板，并不于上述第1区中形成凹部或屏蔽，而于高于摄氏1100度且为摄氏1300度以下的生长温度下利用气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长的工序。
根据该方法，通过于高于摄氏1100度的生长温度下使氮化镓结晶于晶种基板上生长，而促进横向的生长，可缩小自第1区域承接位错的比例，使经横向生长的氮化镓结晶成为一体时，也可抑制新位错的产生。还有，由于无需于晶种基板上实施凹部或屏蔽的形成，故而可节省它们的表面加工工序，此外可防止因这些晶种基板的表面凸凹而产生新位错。因此，可进一步降低生长的氮化镓结晶的位错密度。再有，可缩小XRD(004)摇摆曲线的半高宽，此外对所生长的氮化镓结晶进行切片后，也表现出抑制研磨时产生开裂、提升研磨时的合格率的效果。抑制研磨时开裂产生的理由虽未明确，但推测于高于摄氏1100度的温度所进行的生长可减少氮化镓结晶内的应力集中部位。若达到高于摄氏1300度的生长温度，则晶种基板的分解明显，导致晶种基板受到损伤，此外呈现出生长的氮化镓结晶的生长速度也明显下降的现象。通常认为通过提高生长温度而提升氮化镓结晶的生成速度，从而提升生长速度，但若过度提高生长温度，则会使所生成的氮化镓结晶的分解速度提升到氮化镓结晶的生成速度的提升程度以上，结果可推测作为生成速度与分解速度的差而表现的生长速度下降。因此，若过度提高生长温度也并非较好，较好的是使之于摄氏1300度以下的生长温度下生长。
于本发明的方法中，上述生长温度较好的是高于摄氏1150度。还有，上述生长温度较好的是摄氏1250度以下。根据该发明，通过于高于摄氏1150度的生长温度下使氮化镓结晶于晶种基板上生长，可缩小XRD(004)摇摆曲线的半高宽，此外对所生长的氮化镓结晶进行切片后，也表现出进一步抑制研磨时产生开裂、进一步提升研磨时的合格率的效果。还有，即使为摄氏1300度以下，但若达到高于摄氏1250度的生长温度，则晶种基板的分解不明显但以某种程度进行，故而无法长时间长状地生长，此外生长的氮化镓结晶的生长速度也无法大于某固定速度，故而导致成本方面不利。因此，更好的是使之于摄氏1250度以下生长。
于本发明的方法中，上述晶种基板的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计较好的是10μm以下。根据该发明，不会产生生长中的氮化镓结晶的开裂。理由虽未明确，但推测可防止因晶种基板表面的凸凹而产生局部应力。
于本发明的方法中，上述晶种基板的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计更好的是1μm以下。根据该方法，可进一步抑制生长中的氮化镓结晶的开裂，使氮化镓结晶更加稳定地生长。
于本发明的方法中，上述第1区域包含氮化镓单晶，上述第2区域包含氮化镓单晶，上述第1区域的氮化镓单晶的晶轴与上述第2区域的氮化镓单晶的晶轴方向相同。
根据该方法，于晶种基板上使与第1区域及第2区域的氮化镓单晶的晶轴对应的氮化镓结晶生长。
于本发明的方法中，于结晶生长时，生长表面并非平面状态，而使之具有包含三维小面的生长凹坑及其复合体，并不掩埋生长凹坑及其复合体地进行小面生长，由此使位错集中于生长凹坑及其复合体，形成了上述第1区域的氮化镓基板为上述晶种基板。
于本发明的方法中，于结晶生长时，于设置有规则准确的条状屏蔽图案的底层基板上，一边形成并维持包含小面的直线状V槽一边进行小面生长，由此使位错集合于包含小面的V槽的底部，形成了上述第1区域的氮化镓基板为上述结晶基板。
于本发明的方法中，于结晶生长时，于设置有规则准确的种图案的底层基板上，一边形成并维持包含小面的凹坑一边进行小面生长，由此使位错集合于包含小面的凹坑底部，形成了上述第1区域的氮化镓基板为上述结晶基板。
于本发明的方法中，上述晶种基板的厚度为100μm以上的独立氮化镓基板。
于本发明的方法中，是上述晶种基板的表面为(0001)面的氮化镓基板。
于本发明的方法中，生长于上述晶种基板上的上述氮化镓结晶的厚度为200μm以上。根据该方法，生长于晶种基板上的氮化镓结晶可用于制作可独立的氮化镓基板。
本发明的方法还可具备：(d)由上述氮化镓结晶及上述晶种基板的一体物形成分离后的氮化镓结晶的工序；(e)由上述分离后的氮化镓结晶制作氮化镓晶片的工序。
根据该方法，可由分离后的氮化镓结晶获得可独立的氮化镓基板。
于本发明的方法中，较好的是，上述第1区域在10μm见方的区中位错个数为1000个以上。还有，于本发明的方法中，上述第1位错密度为1×108cm-2以上。
本发明的再一方面是一种由上述方法制作的单晶氮化镓晶片，在上述氮化镓晶片的主面上位错密度的值为1×106cm-2以下。还有，于由上述方法制作的单晶氮化镓晶片中，于上述氮化镓晶片的主面的任一区域中，10μm见方的区中的位错个数小于上述第1区域。再有，该氮化镓晶片的尺寸为1cm2以上。再有，由上述方法制作的单晶氮化镓晶片并且是上述氮化镓晶片的主面上的位错密度的最大值小于上述第1位错密度。
本发明并不限定于上述方面，而具有如下各方面。根据上述记述可理解这些方面的技术性贡献。本发明的再一方面是一种制作氮化镓结晶的方法。该方法具备：(a)准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含：包含氮化镓单晶的第1区域、包含具有与上述第1区域的氮化镓单晶的晶轴方向相反的晶轴的氮化镓单晶的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区的主面；(b)于上述各第1区处形成凹部而制作晶种基板的工序；(c)以形成对应于上述凹部的空隙的方式，利用液相生长法或气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长的工序。
根据该方法，于晶种基板的第1区处形成凹部，以形成空隙的方式使氮化镓结晶于晶种基板上生长，故而生长于第2区域上的氮化镓结晶成为一体。因此，不会形成不承接具有方向相反的晶轴的第1区域的氮化镓结晶。
本发明的再一方面是一种制作氮化镓结晶的方法。该方法具备：(a)准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含：包含氮化镓单晶的第1区域、包含具有与上述第1区域的氮化镓单晶的晶轴方向相反的晶轴的氮化镓单晶的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区的主面；(b)于上述各第1区域中形成凹部而制作晶种基板的工序；(c)于高于摄氏1100度且为摄氏1300度以下的生长温度下利用气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长的工序。
根据该方法，利用气相生长法使氮化镓结晶于晶种基板上生长，形成对应于凹部的空隙，并且生长于第2区域上的氮化镓结晶成为一体，故而氮化镓结晶并非于晶种基板的第1区而于第2区上生长。因此，不会形成承接来自第1区域的方向相反的晶轴的氮化镓结晶。还有，于高于摄氏1100度的生长温度下使氮化镓结晶于晶种基板上生长，由此，可减少生长于第2区上的氮化镓结晶于凹部上成为一体时新产生的位错，可缩小XRD(004)摇摆曲线的半高宽，此外对所生长的氮化镓结晶进行切片后，也表现出抑制研磨时产生开裂、提升研磨时的合格率的效果。抑制研磨时开裂产生的理由虽未明确，但推测于高于摄氏1100度的温度所进行的生长可减少氮化镓结晶内的应力集中部位。还有，若达到高于摄氏1300度的生长温度，则晶种基板的分解明显，导致晶种基板受到损伤，此外也呈现出生长的氮化镓结晶的生长速度也明显下降的现象。通常认为通过提高生长温度而提升氮化镓结晶的生成速度，从而提升生长速度，但若过度提高生长温度，则会使所生成的氮化镓结晶的分解速度提升到氮化镓结晶的生成速度的提升程度以上，结果可推测作为生成速度与分解速度的差而表现的生长速度下降。因此，若过度提高生长温度也并非较好，较好的是使之于摄氏1300度以下的生长温度下生长。
于本发明的方法中，上述生长温度较好的是高于摄氏1150度且为摄氏1250度以下。根据该方法，通过于高于摄氏1150度的生长温度下使氮化镓结晶于晶种基板上生长，可进一步缩小XRD(004)摇摆曲线的半高宽，此外对所生长的氮化镓结晶进行切片后，也表现出进一步抑制研磨时产生开裂、进一步提升研磨时的合格率的效果。还有，即使为摄氏1300度以下，但若达到高于摄氏1250度的生长温度，则晶种基板的分解不明显但以某种程度进行，无法长时间长状地生长，此外也无法使生长的氮化镓结晶的生长速度大于某固定速度，故而导致成本方面不利。因此，更好的是使之于摄氏1250度以下生长。
于本发明的方法中，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计较好的是10μm以下。根据该发明，不会产生生长中的氮化镓结晶的开裂。理由虽未明确，但推测可防止因晶种基板表面的凸凹而产生局部应力。还有，于本发明的方法中，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计较好的是1μm以下。根据该发明，可进一步抑制生长中的氮化镓结晶的开裂，使氮化镓结晶更加稳定地生长。
于本发明的方法中，于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第1区处形成凹部而制作晶种基板的上述工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀刻较好的是使用HCl、Cl2、BCl3、CCl4中的至少任意一种来进行。还有，于本发明的方法中，于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第1区处形成凹部而制作晶种基板的上述工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀刻较好的是使用包含磷酸、硝酸及硫酸中的至少任意一种的溶液来进行。再有，于本发明的方法中，于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第1区处形成凹部而制作晶种基板的上述工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀刻较好的是使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少一种的溶液来进行。再有，于本发明的方法中，于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第1区处形成凹部而制作晶种基板的上述工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀刻较好的是使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少一种的熔融液来进行。采用这些溶液及熔融液，可选择性地蚀刻N面。
本发明的方法是一种制作氮化镓结晶的方法。该方法具备：(a)准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含：包含氮化镓单晶的第1区域、包含具有与上述第1区域的氮化镓单晶的晶轴方向相反的晶轴的氮化镓单晶的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区的主面；(b)以覆盖上述各第1区的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序；(c)以掩埋上述屏蔽的方式利用液相生长法或气相生长法使氮化镓于上述晶种基板上生长的工序。
根据该方法，以掩埋屏蔽的方式使氮化镓结晶于晶种基板上生长。使生长于第2区域上的氮化镓结晶成为一体，故而氮化镓结晶并非于晶种基板的第1区而于第2区上生长。因此，不会形成承接来自第1区域的方向相反的晶轴的氮化镓结晶。
本发明的方法是一种制作氮化镓结晶的方法。该方法具备：(a)准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含：包含氮化镓单晶的第1区域、包含具有与上述第1区域的氮化镓单晶的晶轴方向相反的晶轴的氮化镓单晶的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区的主面；(b)以覆盖上述各第1区域的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序；(c)于高于摄氏1100度且为摄氏1300度以下的生长温度下，利用气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长而制作厚度厚于上述屏蔽的氮化镓结晶的工序。
本发明的方法较好的是，上述生长温度高于摄氏1150度且为摄氏1250度以下。根据该发明，通过于高于摄氏1150度的生长温度下使氮化镓结晶于晶种基板上生长，可进一步缩小XRD(004)摇摆曲线的半高宽，此外对所生长的氮化镓结晶进行切片后，也表现出进一步抑制研磨时产生开裂、进一步提升研磨时的合格率的效果。还有，即使为摄氏1300度以下，但若达到高于摄氏1250度的生长温度，则晶种基板的分解不明显但以某种程度进行，故而无法长时间长状地生长，此外生长的氮化镓结晶的生长速度也无法大于某固定速度，故而导致成本方面不利。因此，更好的是使之于摄氏1250度以下生长。
于本发明的方法中，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计较好的是10μm以下。根据该发明，不会产生生长中的氮化镓结晶的开裂。理由虽未明确，但推测可防止因晶种基板表面的凸凹而产生局部应力。还有，于本发明的方法中，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计较好的是1μm以下。根据该发明，可进一步抑制生长中的氮化镓结晶的开裂，使氮化镓结晶更加稳定地生长。再有，于本发明的方法中，上述屏蔽的材料较好的是包含氧化硅及氮化硅中的至少任意一种。并不于包含这些材料的屏蔽上生长氮化镓，生长于第2区域上的优质氮化镓横向延伸，最终成为一体氮化镓。再有，于本发明的方法中，上述各第1区域形成条状，上述第2区域较好的是由上述第1区域分离。此外，于本发明的方法中，上述第1区域呈阵列状排列，上述各第1区域较好的是由上述第2区域自其它第1区域分离。
本发明的方法是一种制作氮化镓结晶的方法。该方法具备：(a)准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含：包含氮化镓单晶的第1区域、包含具有与上述第1区域的氮化镓单晶的晶轴方向相反的晶轴的氮化镓单晶的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区的主面；于上述各第1区处形成凹部，进而以覆盖上述第1区的各凹部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序；(b)以形成对应于上述凹部的空隙的方式，利用液相生长法或气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长的工序。
根据该方法，使氮化镓结晶于晶种基板上生长，形成对应于凹部的空隙，并且生长于第2区域上的氮化镓结晶成为一体，故而氮化镓结晶并非于晶种基板的第1区而于第2区上生长。因此，不会形成承接来自第1区域的方向相反的晶轴的氮化镓结晶，故降低氮化镓结晶的位错密度。
本发明的方法是一种制作氮化镓结晶的方法。该方法具备：(a)准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含：包含氮化镓单晶的第1区域、包含具有与上述第1区域的氮化镓单晶的晶轴方向相反的晶轴的氮化镓单晶的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区的主面；(b)于上述各第1区处形成凹部，进而以覆盖上述第1区的各凹部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序；(c)于高于摄氏1100度且为摄氏1300度以下的生长温度下利用气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长的工序。
根据该方法，利用气相生长法使氮化镓结晶于晶种基板上生长，形成对应于凹部的空隙，并且生长于第2区域上的氮化镓结晶成为一体，故而氮化镓结晶并不于晶种基板的第1区而于第2区上生长。因此，不会形成承接来自第1区域的方向相反的晶轴的氮化镓结晶，故而降低氮化镓结晶的位错密度。还有，通过于高于摄氏1100度的生长温度下使氮化镓结晶于晶种基板上生长，可减少生长于第2区上的氮化镓结晶于凹部上成为一体时新产生的位错，可缩小XRD(004)摇摆曲线的半高宽，此外对所生长的氮化镓结晶进行切片后，也表现出抑制研磨时产生开裂、提升研磨时的合格率的效果。抑制研磨时开裂产生的理由虽未明确，但推测于高于摄氏1100度的温度所进行的生长可减少氮化镓结晶内的应力集中部位。还有，若达到高于摄氏1300度的生长温度，则晶种基板的分解明显，导致晶种基板受到损伤，此外也呈现出生长的氮化镓结晶的生长速度也明显降低的现象。通常认为通过提高生长温度而提升氮化镓结晶的生成速度，从而提升生长速度，但若过度提高生长温度，则会使所生成的氮化镓结晶的分解速度提升到氮化镓结晶的生成速度的提升程度以上，结果可推测作为生成速度与分解速度的差而表现的生长速度下降。因此，过度提高生长温度也并非较好，较好的是使之于摄氏1300度以下的生长温度下生长。
于本发明的方法中，上述生长温度较好的是高于摄氏1150度且为摄氏1250度以下。根据该发明，通过于高于摄氏1150度的生长温度下使氮化镓结晶于晶种基板上生长，可进一步缩小XRD(004)摇摆曲线的半高宽，此外对所生长的氮化镓结晶进行切片后，也表现出进一步抑制研磨时产生开裂、进一步提升研磨时的合格率的效果。还有，即使为摄氏1300度以下，但若达到高于1250度的生长温度，则晶种基板的分解不明显但以某种程度进行，故而无法长时间长状地生长，此外生长的氮化镓结晶的生长速度也无法大于某固定速度，故而导致成本方面不利。因此，更好的是使之于摄氏1250度以下生长。
于本发明的方法中，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计较好的是10μm以下。根据该发明，不会产生生长中的氮化镓结晶的开裂。理由虽未明确，但推测可防止因晶种基板表面的凹凸而产生局部应力。
还有，于本发明的方法中，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计较好的是1μm以下。根据该发明，可进一步抑制生长中的氮化镓结晶的开裂，使氮化镓结晶更加稳定地生长。
于本发明的方法中，于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第1区处形成凹部，进而以覆盖上述第1区的各凹部的方式形成屏蔽而制作晶种基板工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀刻较好的是使用HCl、Cl2、BCl3、CCl4中的至少任意一种来进行。还有，于本发明的方法中，于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第1区处形成凹部，进而以覆盖上述第1区的各凹部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀刻较好的是使用包含磷酸、硝酸及硫酸中的至少任意一种的溶液来进行。还有，于本发明的方法中，于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第1区处形成凹部，进而以覆盖上述第1区的各凹部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀刻较好的是使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少一种的溶液来进行。再有，于本发明的方法中，于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第1区处形成凹部，进而以覆盖上述第1区的各凹部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀刻较好的是使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少一种的熔融液来进行。采用这些溶液及熔融液，可选择性地蚀刻N面。
于本发明的方法中，上述屏蔽的材料较好的是包含氧化硅及氮化硅中的至少任意一种。并不于包含这些材料的屏蔽上生长氮化镓，生长于第2区域上的优质氮化镓横向延伸，最终成为一体氮化镓。
于本发明的方法中，较好的是上述晶种基板的厚度为100μm以上的独立氮化镓基板。还有，于本发明的方法中，较好的是上述晶种基板的表面为(0001)面。再有，于本发明的方法中，较好的是生长于上述晶种基板上的上述氮化镓结晶的厚度为200μm以上。还有，本发明的方法还可具备：自上述氮化镓结晶及上述晶种基板的一体物上分离上述氮化镓结晶的工序；以及由上述分离后的氮化镓结晶形成氮化镓单晶晶片的工序。
本发明的氮化镓晶片，在由上述方法制作的单晶氮化镓晶片并且是上述氮化镓晶片的任一区域中，氮化镓单晶的晶轴方向相同。还有，于本发明的氮化镓晶片中，上述氮化镓晶片的尺寸为1cm2以上。
根据参照附图所进行的本发明的较佳实施方式的以下详细记述，可更易于明确本发明的上述目的及其它目的、特征以及优点。
发明的效果
如上说明，根据本发明可提供一种制作氮化镓结晶的方法，并且提供一种氮化镓晶片，上述氮化镓结晶于使用包含位错集合区域、反转区域的晶种基板使氮化镓结晶生长时，位错密度低并且具有良好的结晶性，此外不易因切片后的研磨而产生开裂。
附图说明
图1是表示第1实施方式的制作氮化镓结晶的方法的工序流程以及表示氮化镓晶片的图。
图2是表示氮化镓基板以及由方框指定的氮化镓基板的构造的一例及其它例的图。
图3是表示沿图2所示的I-I线取得的剖面以及第1实施方式的制作氮化镓结晶的方法的工序的图。
图4是表示第1实施方式的制作氮化镓结晶的方法的工序的图。
图5是表示实施例中所使用的生长炉的结构的图。
图6是表示第1实施方式的制作氮化镓结晶的方法的流程图。
图7是表示沿图2所示的I-I线取得的剖面以及第2实施方式的制作氮化镓结晶的方法的工序的图。
图8是表示第2实施方式的制作氮化镓结晶的方法的工序的图。
图9是表示第3实施方式的制作氮化镓结晶的方法的流程图。
图10是表示第3实施方式的制作氮化镓结晶的方法中所使用的氮化镓晶种基板的图。
图11是表示第3实施方式的制作氮化镓结晶的方法的工序的图。
图12是表示追加的实施方式的制作晶种基板的主要工序的图。
符号说明
100a、100b、100c…工序流程，11…氮化镓基板，13…氮化镓基板主面，15…氮化镓基板背面，11a…氮化镓基板，17a…第1区域，19a…第2区域，15a…氮化镓基板背面，13a…氮化镓基板主面，21a…第1区，23a…第2区，11b…氮化镓基板，13b…氮化镓基板主面，15b…氮化镓基板背面，17b…第1区域，19b…第2区域，21b…第1区，23b…第2区，25…凹部，27…晶种基板，25a…凹部底面，25b、25c…凹部侧面，W1…凹部开口宽度，D1…凹部深度，D1/W1…凹部纵横比，29…氮化镓结晶，31…空隙，H1…氮化镓结晶厚度，TG…生长温度，S101～S108…工序，Wafer…氮化镓晶片，41…生长炉，43…生长室，45…反应管，47…支持台，49a…第1管线，49b…第2管线，53…气体单元，51…舟皿，55…加热装置，57…晶种基板，58…屏蔽，W2…第1区宽度，W3…屏蔽宽度，D2…屏蔽厚度，H2…氮化镓结晶厚度，59…氮化镓结晶，63…分离后的氮化镓结晶，77…晶种基板，79…氮化镓结晶，83…分离后的氮化镓结晶
具体实施方式
参照作为例示而表示的附图并考虑以下的详细记述，可易于理解本发明的见解。继而，一边参照附图一边说明本发明的制作氮化镓结晶的方法及氮化镓晶片的实施方式。于可能的情形下，对相同部分附加相同符号。
(第1实施方式)
一边参照图1一边说明本实施方式的制作氮化镓结晶的方法。图1表示工序流程100a。图2的(A)部是表示氮化镓基板的图。于工序S101中准备氮化镓基板11。如图2的(A)部所示，氮化镓基板11具有主面13及背面15。图2的(B)部是表示由图2的(A)部所示的方框指定的氮化镓基板构造的一例的剖面图。图2的(C)部是表示由图2的(A)部所示的方框指定的氮化镓基板构造的其它例的剖面图。图2的(B)部及图2的(C)部中表示正交坐标系S。
参照图2的(B)部，表示氮化镓基板11a。氮化镓基板11a包含具有大于给定位错密度的位错密度的多个第1区域17a、以及具有小于该给定位错密度的位错密度的第2区域19a。该给定位错密度例如为8×107cm-2。第1区域17a也称为位错集中区域。各第1区域17a自氮化镓基板11a的背面15a开始，向主面13a的从一方往另一方的方向上延伸，例如沿XY面延伸。各第1区域17a于Y方向上呈条状延伸。各第2区域19a由第1区域17a隔开。第1区域17a及第2区域19a于Z轴方向上交替排列。还有，氮化镓基板11a的主面13a具有呈现第1区域17a的第1区21a及呈现第2区域19a的第2区23a。第1区21a及第2区23a于Z轴方向上交替排列。较好的是，第1区21a及第2区23a周期性配置。
参照图2的(C)部，表示氮化镓基板11b。氮化镓基板11b包含：具有大于给定位错密度的位错密度的多个第1区域17b、以及具有小于该给定位错密度的位错密度的第2区域19b。该给定位错密度例如为8×107cm-2。各第1区域17b自氮化镓基板11b的背面15b开始，向主面13b的从一方往另一方的方向上延伸，例如于X轴方向上延伸。第1区域17b于Y轴方向上例如呈周期性排列。还有，第1区域17b于Z轴方向上例如呈周期性排列。第1区域17b由单一的第2区域19b包围。还有，氮化镓基板11b的主面13b具有呈现第1区域17b的第1区21b及呈现第2区域19b的第2区23b。第1区21b于Z轴方向上交替排列。
图2的(B)部及(C)部例示性表示氮化镓基板的构造，应用于本实施方式中的氮化镓基板的构造并不限定于这些图所示的特定结构。
还有，于一例氮化镓基板中，第1区域17a(17b)可包含氮化镓单晶，第2区域19a(19b)可包含氮化镓单晶。第1区域17a(17b)的氮化镓单晶的晶轴与第2区域19a(19b)的氮化镓单晶的晶轴方向相反。
图3的(A)部是表示沿图2的(B)部所示的I-I线取得的剖面的图。沿图2的(C)部所示的II-II线取得的剖面与沿图2的(B)部所示的I-I线所得的剖面对应。在后续说明中，使用图2的(B)部所示的氮化镓基板进行。于图1所示的工序S102中，如图3的(B)部所示，于各第1区21a中形成凹部25而制作晶种基板27。于图3的(B)部中，凹部25于Y轴方向上延伸，还有，具有底面25a及侧面25b、25c。底面25a露出第1区域17a。侧面25b、25c露出第2区域19a。再者，使用图2的(C)部所示的氮化镓基板11b的情形时，凹部25是呈阵列状排列于氮化镓基板11b的主面13b上的凹陷。这些凹陷具有露出第1区域17b的底面、与露出第2区域19a的侧面。
继而，说明用以形成凹部25的例子。于较佳例中，于氮化镓基板11a的第1区21a处呈现氮化镓单晶的氮面(N面)，还有，于第2区23a处呈现氮化镓单晶的镓面(Ga面)。第1区域也称为反转区域。
于第1形成方法中，通过对氮化镓基板11a的主面13a进行干式蚀刻而形成凹部25。蚀刻是使用HCl、Cl2、BCl3、CCl4中的至少任意一种气体来进行。若使氮化镓基板11a的主面13a暴露于蚀刻气体中，则蚀刻气体所对应的蚀刻速度在第1区21a与第2区23a之间不同，结果形成凹部。根据该方法，第1区域17a的氮化镓单晶的晶轴与第2区域19a的氮化镓单晶的晶轴方向相反，故而可选择性地干式蚀刻第1区21a中的氮化镓单晶。通过该干式蚀刻而于氮化镓基板11a的主面13a上形成凹部25，提供晶种基板27。还有，干式蚀刻中的基板温度较好的是摄氏20度以上，其原因在于可确保用以形成凹部所需的第1区21a的蚀刻速度。还有，该基板温度较好的是摄氏900度以下，其原因在于，若超过摄氏900度则蚀刻对表面的损伤明显，会对生长的结晶品质造成不良影响。
于第2形成方法中，通过使用酸对氮化镓基板11a的主面13a进行湿式蚀刻而形成凹部25。蚀刻是使用包含磷酸、硝酸及硫酸中的至少任意一种的溶液进行。根据该方法，第1区域17a的氮化镓单晶的晶轴与第2区域19a的氮化镓单晶的晶轴方向相反，故而可使用包含磷酸、硝酸及硫酸中的至少任意一种的溶液选择性地湿式蚀刻第1区21a中的氮化镓单晶，制作晶种基板27。通过该湿式蚀刻而于氮化镓基板11a的主面13a上形成凹部25。
于第3形成方法中，通过使用碱对氮化镓基板11a的主面13a进行湿式蚀刻而形成凹部25。蚀刻是使用包含氢氧化钾的溶液进行。根据该方法，第1区域17a的氮化镓单晶的晶轴与第2区域19a的氮化镓单晶的晶轴方向相反，故而可使用包含氢氧化钾的溶液选择性湿式蚀刻第1区21a中的氮化镓单晶，制作晶种基板27。通过该湿式蚀刻于氮化镓基板11a的主面13a上形成凹部25。
还有，可使用包含氢氧化钠的溶液进行蚀刻。或者，可使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少任意一种的溶液进行蚀刻。根据这些蚀刻剂，可选择性地湿式蚀刻第1区21a中的氮化镓单晶，制作晶种基板27。
通过使用这些蚀刻剂的湿式蚀刻，也可于氮化镓基板11a的主面13a上形成凹部25。
再有，可使用包含氢氧化钾的熔融液进行蚀刻。或者可使用包含氢氧化钠的熔融液进行蚀刻。或者可使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少任意一种的熔融液进行蚀刻。通过使用这些熔融液，能够以短于其溶液的时间进行预期蚀刻。
于较佳实施例中，凹部25的开口宽度W1例如为5μm以上200μm以下。还有，凹部25的深度D1例如为10μm以上。再有，凹部25的纵横比(D1/W1)为2以上。
于图1所示的工序S103中，于氮化镓基板11a上形成凹部25后，如图4的(A)部所示，使用液相生长法或气相生长法使氮化镓结晶29于晶种基板27上生长。该生长是以形成对应于凹部25的空隙31的方式使氮化镓结晶29于晶种基板27上生长。氮化镓结晶29是厚膜，氮化镓结晶29的厚度H1例如为200μm以上。根据该方法，生长于晶种基板27上的氮化镓结晶29可用以制作可独立的氮化镓基板。
根据该方法，若利用液相生长法或气相生长法使氮化镓结晶29于晶种基板27上生长，则形成对应于凹部25的空隙31，并且生长于第2区域19a上的氮化镓结晶成为一体，形成氮化镓结晶29。氮化镓结晶29并不于晶种基板27的第1区21a而于第2区23a上生长。因此，氮化镓结晶29不承接来自第1区域17a的位错，故而降低氮化镓结晶29的位错密度。
还有，利用气相生长法使氮化镓结晶29于图3的(B)部的形成有凹部25的晶种基板27上生长的情形时，较好的是生长温度TG高于摄氏1100度。可减少生长于第2区域17a上的氮化镓结晶于凹部25上成为一体时新产生的位错，此外第2区域17a的结晶品质偏差的影响也变小，于摄氏1100度以下，最大100秒程度的X射线摇摆曲线XRD(004)的半高宽不足100秒。再有，对所生长的氮化镓结晶29进行切片后，也表现出抑制研磨时产生开裂、提升研磨时的合格率的效果。抑制研磨时开裂产生的理由虽未明确，但推测于高于摄氏1100度的温度下所进行的生长，可减少氮化镓结晶内的应力集中部位。在摄氏1100度以下，80％程度的研磨时的合格率达到90％以上。
还有，利用气相生长法使氮化镓结晶29于图3的(B)部的形成有凹部25的晶种基板27上生长的情形时，较好的是生长温度TG为摄氏1300度以下。若提高基板温度TG，则晶种基板27的分解明显，晶种基板27受到损伤，此外呈现出生长的氮化镓结晶29的生长速度也明显下降的现象。通常认为通过提高生长温度而提升氮化镓结晶的生成速度，从而提升生长速度，但若过度提高生长温度，则会使所生成的氮化镓结晶的分解速度提升到氮化镓结晶的生成速度的提升程度以上，结果可推测作为生成速度与分解速度的差而表现的生长速度下降。于高于摄氏1300度的情形时，生长速度达到10μm/h以下。因此，若生长温度TG为摄氏1300度以下则抑制晶种基板27的损伤，并能够以实用时间获得厚膜的氮化镓结晶29。
还有，于其它例中，生长温度TG较好的是高于摄氏1150度。可使X射线摇摆曲线XRD(004)的半高宽缩小至50秒程度，此外研磨时的合格率提升至95％以上。生长温度TG较好的是摄氏1250度以下。即使为摄氏1300度以下，但若达到高于1250度的生长温度，则晶种基板的分解不明显但以某种程度进行，故而无法长时间长状地生长，此外生长的氮化镓结晶的生长速度也无法大于某固定速度，故而导致成本方面不利。因此，较好的是使之于摄氏1250度以下生长。若为摄氏1250度以下则可长时间生长，可使生长速度达到30μm/h以上，故而能够以更实用的时间获得膜更厚的氮化镓结晶29。
于本实施方式中，通过高温生长而抑制新产生位错，结晶性也良好，故而可提升所获得的氮化镓结晶的结晶品质。还有，同时可获得不易因切片后的研磨而产生开裂的氮化镓结晶。
还有，第2区23a(23b)的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计较好的是10μm以下。由此，抑制推测晶种基板27的表面粗糙度为原因的氮化镓结晶29的开裂，可使氮化镓结晶29稳定生长。
还有，第2区23a(23b)的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计更好的是1μm以下。由此，进一步抑制推测晶种基板27的表面粗糙度为原因的氮化镓结晶29的开裂，可使氮化镓结晶29更加稳定地生长。
为进行结晶生长，例如使用可应用氢化物气相外延生长法的生长炉。图5是表示以下说明的实施例中所使用的生长炉的图。生长炉41包含将气体提供至生长室43的反应管45。反应管45内设置有载置晶种基板的支持台47。支持台47上设置有用以加热基板的加热器。作为基板的加热方法，除了将加热器设置于该支持台47上的方法以外，还有将高频线圈设置于反应管45的外部，通过该高频线圈以高频感应加热而使支持台47的温度上升从而加热基板的方法，哪一种都可以。于反应管45内，自气体单元53引入第1管线49a及第2管线49b。第1管线49a与氯化氢源及氢气源连接。第1管线49a与用以载置镓原料的舟皿51连接。舟皿51中载置有金属镓。第2管线49b与氯化氢源、氨源及氢气源连接。于反应管45的周围设置有加热装置55。
生长氮化镓结晶时，自第1管线49a供给氯化氢及氢气的混合气体。氯化氢与镓反应而生成氯化镓。反应管45中供给氯化镓及氢的混合气体G1。自第2管线49b供给氨及氢气的混合气体G2。于反应管45内，由这些混合气体使氮化镓结晶于基板上生长。
于较佳例中，可使用该炉进行用以形成凹部的蚀刻。此时，自第1管线49a供给氢气。自第2管线49b供给氯化氢及氢气的混合气体。于反应管45内，由这些混合气体选择性地蚀刻氮化镓基板的第1区域。继该蚀刻后使氮化镓结晶生长。
继而，于图1所示的工序S104中，由氮化镓结晶29及晶种基板27的一体物形成分离后的氮化镓结晶33。为进行分离，可使用切片(切断)或研削。此后，于图1所示的工序S105中，由分离后的氮化镓结晶33制作氮化镓晶片。将分离后的氮化镓结晶33切片为给定厚度后，对其表面进行镜面研磨。并且，进行利用研磨去除损坏层的处理，完成氮化镓晶片。根据该方法，由分离后的氮化镓结晶获得可独立的氮化镓晶片。图1的(B)部是表示所完成的氮化镓晶片的图。氮化镓晶片Wafer是单晶氮化镓晶片，不包含位错集中区域、反转区域。氮化镓晶片Wafer的主面上的位错密度的最大值小于第1位错密度。还有，在氮化镓晶片Wafer的主面上位错密度为1×106cm-2以下。再有，该氮化镓晶片的面积为1cm2以上。X射线摇摆曲线(XRD)的半高宽不足100秒。
再者，在第1区域17a的位错密度与第2区域19a的位错密度没有差或差较小的氮化镓基板，例如具有并不位错集中但反转的区域的氮化镓基板中，也可使用与上述实施方式的说明中的氮化镓基板11a同样的方法。由此，可制作不承接反转区域、抑制反转区域上的位错产生、低位错密度的氮化镓结晶及氮化镓基板，此外可制作切片合格率也良好的结晶。
使用如此的氮化镓晶片制作外延基板。外延基板包含设置于氮化镓晶片上的一个或多个氮化镓系半导体膜。还有，此种氮化镓晶片可用作光器件(发光二极管、激光二极管等)、电子器件(整流器、双极晶体管、场效应晶体管、HEMT等)、半导体传感器(温度传感器、压力传感器、放射线传感器、可见-紫外光检测器等)一类的半导体器件、SAW器件、振动子、共振器、发振器、MEMS部件、压电致动器等的基板。
(实施例1)
使用图5所示的可对氮化镓基板进行局部加热的生长炉，利用HVPE法使氮化镓结晶生长。氮化镓基板包含呈周期性排列的条状位错集中区域以及由位错集中划分的非位错集中区域，上述位错集中区域于结晶生长时一边形成并维持包含小面的直线状V槽一边使结晶小面生长，由此使位错集合于包含小面的V槽底部而形成，上述氮化镓基板具有图2的(B)部所示的构造。位错集中区域为反转区域，非位错集中区域为非反转区域。氮化镓基板的尺寸为2英时，厚度为400μm，主面为(0001)面。于反应管内的支持台上载置氮化镓基板。将基板温度设为摄氏800度后，若导入HCl气体，则选择性地蚀刻氮化镓基板的反转区域。该蚀刻的结果，可制作晶种基板。晶种基板具有对应于反转区域的配置的槽。其后，将基板温度设定为摄氏1200度。基板温度的设定是将表面贴附有热电偶的厚度1mm、尺寸2英时的氧化铝基板设置于支持台上，事先进行温度测定，以其结果为基础而决定，故而调整为氧化铝基板的热电偶指示值达到摄氏1200度时的基板加热器的温度条件，由此将基板温度设定为摄氏1200度。将填充有镓的Ga舟皿加热至摄氏800度，并且供给HCl气体及H2气体而生成氯化镓。供给氯化镓气体及氨气，于晶种基板上生长400μm厚度的氮化镓结晶。以不产生多晶且生长速度达到每小时50μm以上的方式，调整HCl的分压及NH3的分压。利用如此制作的氮化镓结晶的XRD(X射线衍射法)进行结晶品质分析，则(004)面的摇摆曲线的半高宽为50秒，该半高宽为良好的值。还有，以摄氏350度的KOH-NaOH混合熔融液蚀刻所制作的氮化镓结晶的表面。于经蚀刻的表面上，于对应位错的位置呈现蚀坑。对该蚀坑的数进行计数，评估位错密度。位错密度的值为5×105cm-2，生长了低位错密度的氮化镓结晶。即使将氮化镓结晶浸渍于包含氢氧化钾的熔融液中，也不会形成对应反转区域的凹部，而生长了无反转相的结晶。
(实施例2)
除了将生长厚度设为10mm以外，以与实施例1同样的条件生长氮化镓结晶。对所获得的氮化镓结晶于与晶种基板的表面平行的方向上进行切片，并进行镜面研磨，由此制作400μm厚度的10块氮化镓结晶基板，进行该研磨时10块均未产生开裂，研磨合格率为100％。取出其中1块，以摄氏350度的KOH-NaOH混合熔融液进行蚀刻。于经蚀刻的表面上，于对应位错的位置呈现蚀坑。对该蚀坑的数进行计数，评估位错密度。位错密度的值为5×105cm-2，生长了低位错密度的氮化镓结晶。还有，若利用氮化镓结晶的XRD(X射线衍射法)进行结晶品质分析，则(004)面的摇摆曲线的半高宽为50秒，该半高宽为良好的值。即使将氮化镓结晶浸渍于包含氢氧化钾的熔融液中，也不会形成对应反转区域的凹部，而生长了无反转相的结晶。
(实施例3)
准备与实施例1同种的氮化镓基板。若将BCl3气体供给至反应性离子蚀刻(RIE)装置，则会由等离子体选择性地蚀刻氮化镓基板的反转区域。该蚀刻的结果，可制作晶种基板。晶种基板具有对应反转区域的配置的槽。其后，以与实施例1同样的条件生长氮化镓结晶。以摄氏350度的KOH-NaOH混合熔融液对所获得的氮化镓结晶的表面进行蚀刻。于经蚀刻的表面上，于对应位错的位置呈现蚀刻。对该蚀坑的数进行计数，评估位错密度。位错密度的值为5×105cm-2，生长了低位错密度的氮化镓结晶。还有，若利用氮化镓结晶的XRD(X射线衍射法)分析结晶品质，则(004)面的摇摆曲线的半高宽为50秒，该半高宽为良好的值。即使将氮化镓结晶浸渍于包含氢氧化钾的熔融液中，也不会形成对应反转区域的凹部，而生长了无反转相的结晶。
(实施例4)
准备与实施例1同种的氮化镓基板。若利用磷酸及硫酸的混合酸(磷酸：盐酸＝1:1)进行蚀刻，则会选择性地蚀刻氮化镓基板的反转区域。该蚀刻的结果，可制作晶种基板。晶种基板具有对应反转区域的配置的槽。其后，以与实施例1同样的条件生长氮化镓结晶。以摄氏350度的KOH-NaOH混合熔融液对所获得的氮化镓结晶的表面进行蚀刻。于经蚀刻的表面上，于对应位错的位置呈现蚀坑。对该蚀坑的数进行计数，评估位错密度。位错密度的值为5×105cm-2，生长了低位错密度的氮化镓结晶。还有，若利用氮化镓结晶的XRD(X射线衍射法)进行结晶品质分析，则(004)面的摇摆曲线的半高宽为50秒，该半高宽为良好的值。即使将氮化镓结晶浸渍于包含氢氧化钾的熔融液中，也不会形成对应反转区域的凹部，而生长了无反转相的结晶。
(比较例)
准备与实施例1同种的氮化镓基板，并且制作晶种基板。此后，于摄氏1000度的基板温度(温度以外的生长条件为与实施例1相同的条件)使氮化镓结晶于晶种基板上生长。以摄氏350度的KOH-NaOH混合熔融液对所获得的氮化镓结晶的表面进行蚀刻。于经蚀刻的表面上，于对应位错的位置呈现蚀坑。对该蚀坑的数进行计数，评估位错密度。位错密度的值为1×106cm-2，生长了低位错密度的氮化镓结晶。还有，若利用氮化镓结晶的XRD(X射线衍射法)进行结晶品质分析，则(004)面的摇摆曲线的半高宽为120秒。
因此，于本实施方式中，生长氮化镓结晶的温度较高，故而获得位错密度较低、结晶性良好、此外不易因切片后的研磨而产生开裂的氮化镓结晶。
(第2实施方式)
一边参照图6一边说明本实施方式的制作氮化镓结晶的方法。图6表示工序流程100b。图2的(A)部是表示氮化镓基板的图。于工序S101中，准备氮化镓基板11。可与第1实施方式同样使用图2的(B)部及(C)部所示的方式作为氮化镓基板11。于本实施方式中，图2的(B)部及(C)部例示性地表示氮化镓基板的构造，应用于本实施方式中的氮化镓基板的构造并不限定于这些图所示的特定结构。
图7的(A)部是表示沿图2的(B)部所示的I-I线取得的剖面的图。沿图2的(C)部所示的II-II线取得的剖面与沿图2的(B)部所示的I-I线取得的剖面对应。在后续说明中，使用图2的(B)部所示的氮化镓基板进行。于图6所示的工序S106中，如图7的(B)部所示，为制作晶种基板57，而以覆盖各第1区21a的方式形成屏蔽58。屏蔽58的具体形状依据第1区的形状而决定。于图7的(B)部中，屏蔽58于Y轴方向上延伸，并且覆盖第1区21a与沿该第1区21a延伸的第2区23a的部分。利用该屏蔽58就不会露出第1区域17a。晶种基板57的主面交替呈现包含氮化镓的第2区23a及包含与氮化镓不同的材料的屏蔽58。屏蔽58的材料较好的是包含氧化硅及氮化硅中的至少任意一种。于包含这些材料的屏蔽58上并不生长氮化镓结晶，生长于第2区域19a上的优质氮化镓结晶横向生长而最终成为一体的氮化镓结晶。
于较佳实施例中，第1区21a的宽度W2例如为5μm以上200μm以下。还有，屏蔽58的宽度W3例如为10μm以上250μm以下。再有，屏蔽58的厚度D2例如为5μm以上20μm以下。
于图6所示的工序S107中，如图8的(A)部所示，于氮化镓基板11a上形成屏蔽58后，利用液相生长法或气相生长法使氮化镓结晶59于晶种基板57上生长。该生长是以覆盖屏蔽58的方式使氮化镓结晶59于晶种基板57上生长。氮化镓结晶59为厚膜，氮化镓结晶59的厚度H2例如是与氮化镓结晶29的厚度H1相同程度。根据该方法，生长于晶种基板57上的氮化镓结晶59可用以制作可独立的氮化镓基板。
根据该方法，利用液相生长法或气相生长法使氮化镓结晶59于晶种基板57的第2区23a上选择性地生长，由此掩埋屏蔽58，故而生长于第2区域19a上的氮化镓结晶成为一体。因此，不会形成承接来自第1区域17a的位错的氮化镓结晶，故而降低氮化镓结晶59的位错密度。
还有，利用气相生长法使氮化镓结晶59于图7的(B)部的形成有屏蔽的晶种基板57上生长的情形时，较好的是生长温度TG高于摄氏1100度。可减少生长于第2区域19a上的氮化镓结晶于屏蔽58上成为一体时新产生的位错，此外第2区域19a的结晶品质偏差的影响也较小，于摄氏1100度以下最大100秒程度的X射线摇摆曲线XRD(004)的半高宽不足100秒。再有，对所生长的氮化镓结晶59进行切片后，也表现出抑制研磨时产生开裂、提升研磨时的合格率的效果。抑制研磨时开裂产生的理由虽未明确，但推测于高于摄氏1100度的温度下所进行的生长可减少氮化镓结晶内的应力集中部位。于摄氏1100度以下，80％程度的研磨时的合格率达到90％以上。
还有，利用气相生长法使氮化镓结晶59于图7的(B)部的形成有屏蔽的晶种基板57上生长的情形时，若提高基板温度，则晶种基板57的氮化镓结晶的分解明显，晶种基板57受到损伤，此外呈现出生长的氮化镓结晶59的生长速度也明显下降的现象。通常认为通过提高生长温度而提升氮化镓结晶的生成速度，从而提升生长速度，但若过度提高生长温度，则会使所生成的氮化镓结晶的分解速度提升到氮化镓结晶的生成速度的提升程度以上，结果可推测作为生成速度与分解速度的差而表现的生长速度下降。于高于摄氏1300度的情形时，生长速度达到10μm/h以下。因此，生长温度TG若为摄氏1300度以下，则可抑制晶种基板57的损伤且能够以实用时间获得厚膜的氮化镓结晶59。
还有，于其它例中，生长温度TG较好的是高于摄氏1150度。可使X射线摇摆曲线XRD(004)的半高宽缩小至50秒程度，此外研磨时的合格率提升至95％以上。生长温度TG较好的是摄氏1250度以下。即使为摄氏1300度以下，但若达到高于1250度的生长温度，则晶种基板的分解不明显但以某种程度进行，无法长时间长状地生长，此外生长的氮化镓结晶的生长速度也无法大于某固定速度，故而导致成本方面不利。因此，较好的是使之于摄氏1250度以下生长。若为摄氏1250度以下则可长时间生长，可使生长速度为30μm/h以上，故而能够以更实用的时间获得膜更厚的氮化镓结晶59。另一方面，若于低于本申请的生长温度的温度下使氮化镓结晶59生长，则屏蔽对结晶生长的影响较大，因屏蔽包含不同种类的材料，故而于其上生长的氮化镓结晶的结晶性劣化。
于本实施方式中，通过高温生长抑制产生新位错，结晶性也良好，故而可提升所获得的氮化镓结晶的结晶品质。还有，同时获得不易因切片后的研磨而产生开裂的氮化镓结晶。
还有，第2区23a的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计较好的是10μm以下。由此抑制推测晶种基板57的表面粗糙度为原因的氮化镓结晶59的开裂，可使氮化镓结晶59稳定生长。
还有，第2区23a的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计更好的是1μm以下。由此，进一步抑制推测晶种基板57的表面粗糙度为原因的氮化镓结晶59的开裂，可使氮化镓结晶59更加稳定地生长。
为进行结晶生长，而与第1实施方式同样使用例如图5所示的可应用氢化物气相外延生长法的生长炉。
继而，于图6所示的工序S104中，如图8的(B)部所示，由氮化镓结晶59及晶种基板57的一体物形成分离后的氮化镓结晶63。为进行分离可使用与第1实施方式相同方法。此后，于图6所示的工序S105中，由分离后的氮化镓结晶63制作氮化镓晶片。将分离后的氮化镓结晶63切片为给定厚度后，对其表面进行镜面研磨。并且，进行利用研磨去除损坏层的处理，完成氮化镓晶片。
根据该方法，由分离后的氮化镓结晶获得可独立的氮化镓晶片。以如此的方式完成图1的(B)部所示的氮化镓晶片。本实施方式的氮化镓晶片Wafer是单晶氮化镓晶片，不包含位错集中区域、反转区域。氮化镓晶片Wafer的主面上的位错密度的最大值小于第1位错密度。氮化镓晶片Wafer的主面上的位错密度的最大值小于第1位错密度。还有，在氮化镓晶片Wafer的主面上位错密度为1×106cm-2以下。再有，该氮化镓晶片的面积为1cm2以上。X射线摇摆曲线(XRD)的半高宽不足100秒。
再者，在第1区域17a的位错密度与第2区域19a的位错密度没有差或差较小的氮化镓基板，例如具有并不位错集中但反转的区域的氮化镓基板中，也可使用与上述实施方式的说明中的氮化镓基板11a同样的方法。由此，可制作不承接反转区域、抑制反转区域上的位错产生、位错密度低的氮化镓结晶及氮化镓基板，此外可制作切片合格率也良好的结晶。
使用此种氮化镓晶片制作外延基板。外延基板包含设置于氮化镓晶片上的一个或多个氮化镓系半导体膜。还有，此种氮化镓晶片可用作光器件(发光二极管、激光二极管等)、电子器件(整流器、双极晶体管、场效应晶体管、HEMT等)、半导体传感器(温度传感器、压力传感器、放射线传感器、可见-紫外光检测器等)一类的半导体器件、SAW器件、振动子、共振器、发振器、MEMS部件、压电致动器等的基板。
(实施例5)
准备与实施例1同样的氮化镓基板。使用光刻及蚀刻形成包含氮化硅的屏蔽。该屏蔽覆盖氮化镓基板的位错集中区域。此后，以与实施例1同样的条件生长氮化镓结晶。以摄氏350度的KOH-NaOH混合熔融液对所获得的氮化镓结晶的表面进行蚀刻。于经蚀刻的表面上，于对应位错的位置呈现蚀坑。对该蚀坑的数进行计数，评估位错密度。位错密度的值为5×105cm-2，生长了低位错密度的氮化镓结晶。还有，若利用氮化镓结晶的XRD(X射线衍射法)进行结晶品质分析，则(004)面的摇摆曲线的半高宽为50秒，该半高宽为良好的值。即使将氮化镓结晶浸渍于包含氢氧化钾的熔融液中，也不会形成对应反转区域的凹部，而生长了无反转相的结晶。
(实施例6)
除了将生长厚度设为10mm以外，以与实施例5同样的条件生长氮化镓结晶。对所获得的氮化镓结晶于与晶种基板的表面平行的方向上进行切片，进行镜面研磨，由此制作400μm厚度的10块氮化镓结晶基板，进行该研磨时10块均不产生开裂，研磨合格率为100％。取出其中1块，以摄氏350度的KOH-NaOH混合熔融液进行蚀刻。于经蚀刻的表面上，于对应位错的位置呈现蚀坑。对该蚀坑的数进行计数，评估位错密度。位错密度的值为5×105cm-2，生长了低位错密度的氮化镓结晶。还有，若利用氮化镓结晶的XRD(X射线衍射法)进行结晶品质分析，则(004)面的摇摆曲线的半高宽为50秒，该半高宽为良好的值。即使将氮化镓结晶浸渍于包含氢氧化钾的熔融液中，也不会形成对应反转区域的凹部，而生长了无反转相的结晶。
因此，于本实施方式中，由于生长氮化镓结晶的温度较高，故而获得位错密度较低、结晶性良好、此外不易因切片后的研磨而产生开裂的氮化镓结晶。
(第3实施方式)
一边参照图9一边说明本实施方式的制作氮化镓结晶的方法。图9表示工序流程100b。图2的(A)部是表示氮化镓基板的图。于工序S101中，准备氮化镓基板11。与第1实施方式同样，可使用图2的(B)部及(C)部所示的方式作为氮化镓基板11。于本实施方式中，图2的(B)部及(C)部例示性地表示氮化镓基板的构造，应用于本实施方式中的氮化镓基板的构造并不限定于这些图表示的特定结构。
图10是表示沿图2的(B)部所示的I-I线取得的剖面的图。沿图2的(C)部所示的II-II线取得的剖面与沿图2的(B)部所示的I-I线取得的剖面对应。在后续说明中，使用图2的(B)部所示的氮化镓基板进行。
于图9所示的工序S108中，如图11的(A)部所示，于氮化镓基板11a上并不形成凹部、屏蔽，而于晶种基板77上利用气相生长法生长氮化镓结晶79。氮化镓结晶79为厚膜，氮化镓结晶79的厚度H3例如与氮化镓结晶29的厚度H1为相同程度。根据该方法，生长于晶种基板77上的氮化镓结晶79可用以制作可独立的氮化镓基板。
于图10的并未形成凹部、屏蔽的晶种基板77上利用气相生长法生长氮化镓结晶79的情形时，使生长温度TG高于摄氏1100度。若为高于摄氏1100度的温度，则可促进氮化镓结晶于晶种基板77的第2区域上的横向生长，故而晶种基板77的第1区域的影响变小，承接第1区域的位错的比例下降，而降低位错密度。还有，可减少横向生长的氮化镓结晶成为一体时新产生的位错，此外第2区域结晶品质偏差的影响也变小，摄氏1100度以下最大100秒程度的X射线摇摆曲线XRD(004)的半高宽不足100秒。再有，对所生长的氮化镓结晶79进行切片后，也表现出抑制研磨时产生开裂、提升研磨时的合格率的效果。抑制研磨时开裂产生的理由虽未明确，但推测于高于摄氏1100度下的温度所进行的生长可减少氮化镓结晶内的应力集中部位。于摄氏1100度以下，80％程度的研磨时的合格率达到90％以上。
于图10的并未形成凹部、屏蔽的晶种基板77上利用气相生长法生长氮化镓结晶79的情形时，较好的是生长温度TG为摄氏1300度以下。若提高基板温度，则晶种基板77的分解明显且受到损伤，此外呈现出生长的氮化镓结晶79的生长速度也明显下降的现象。通常认为通过提高生长温度而提升氮化镓结晶的生成速度，从而提升生长速度，但若过度提高生长温度，则会使所生成的氮化镓结晶的分解速度提升到氮化镓结晶的生成速度的提升程度以上，结果可推测作为生成速度与分解速度的差而表现的生长速度下降。高于1300度的情形时，生长速度达到10μm/h以下。因此，若生长温度TG为摄氏1300度以下，则可抑制晶种基板77的损伤且能够以实用时间获得厚膜的氮化镓结晶79。
于一例中，生长温度TG较好的是高于摄氏1150度。可使X射线摇摆曲线XRD(004)的半高宽缩小至50秒程度，此外研磨时的合格率提升至95％以上。生长温度TG较好的是摄氏1250度以下。即使为摄氏1300度以下，但若达到高于摄氏1250度的生长温度，则晶种基板的分解不明显但以某种程度进行，故而无法长时间长状地生长，此外生长的氮化镓结晶的生长速度也无法大于某固定速度，故而导致成本方面不利。因此，较好的是使之于摄氏1250度以下生长。若为摄氏1250度以下则可长时间生长，可使生长速度为30μm/h以上，故而能够以更实用的时间获得膜更厚的氮化镓结晶79。
根据该方法，无须对晶种基板实施凹部形成或屏蔽形成，故而可省略这些表面加工工序，此外可防止这些晶种基板因表面凸凹而产生新位错，与第1实施方式及第2实施方式的方法相比更好。还有，同时可获得不易因切片后的研磨而产生开裂的氮化镓结晶。
还有，晶种基板77的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计较好的是10μm/h以下。由此抑制推测晶种基板77的表面粗糙度为原因的氮化镓结晶的开裂，可使氮化镓结晶79稳定生长。
还有，晶种基板77的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计更好的是1μm以下。由此进一步抑制推测晶种基板77的表面粗糙度为原因的氮化镓结晶79的开裂，可使氮化镓结晶79更加稳定地生长。
为进行结晶生长，与第1实施方式同样使用例如图5所示的可应用氢化物气相外延生长法的生长炉。
继而，于图9所示的工序S104中，如图11(B)所示，由氮化镓结晶79及晶种基板77的一体物形成分离后的氮化镓结晶83。为进行分离，可使用与第1实施方式相同的方法。此后，于图9所示的工序S105中，由分离后的氮化镓结晶83制作氮化镓晶片。将分离后的氮化镓结晶83切片为给定厚度后，对其表面进行镜面研磨。并且，进行利用研磨去除损坏层的处理，完成氮化镓晶片。
根据该方法，由分离后的氮化镓结晶获得可独立的氮化镓晶片。以此种方式完成图1的(B)部所示的氮化镓晶片。本实施方式的氮化镓晶片Wafer是单晶氮化镓晶片，不包含位错集中区域、反转区域。氮化镓晶片Wafer的主面上的位错密度的最大值小于第1位错密度。氮化镓晶片Wafer的主面上的位错密度的最大值小于第1位错密度。还有，在氮化镓晶片Wafer的主面上位错密度为1×106cm-2以下。再有，该氮化镓晶片的面积为1cm2以上。X射线摇摆曲线(XRD)的半高宽不足100秒。
使用此种氮化镓晶片制作外延基板。外延基板包含设置于氮化镓晶片上的一个或多个氮化镓系半导体膜。还有，此种氮化镓晶片可用作光器件(发光二极管、激光二极管等)、电子器件(整流器、双极晶体管、场效应晶体管、HEMT等)、半导体传感器(温度传感器、压力传感器、放射线传感器、可见-紫外光检测器等)这样的半导体装置、SAW装置、振动子、共振器、发振器、MEMS部件、压电致动器等的基板。
(实施例7)
使用如图5所示的可对氮化镓基板进行局部加热的生长炉，利用HVPE法生长氮化镓。氮化镓基板是如下氮化镓基板：于结晶生长时，生长表面并非平面状态，而使之具有包含三维小面的生长凹坑及其复合体，不掩埋生长凹坑及其复合体而使氮化镓结晶小面生长，由此使位错集中于生长凹坑及其复合体，形成位错集中区域。氮化镓基板的尺寸为2英时，厚度为400μm，主面为(0001)面。将氮化镓基板载置于反应管内的支持台的平台上，将其作为晶种基板。将基板温度设定为摄氏1200度。将填充有镓的Ga舟皿加热至摄氏800度，并且供给HCl气体及H2气体而生成氯化镓。供给氯化镓气体及氨气，于晶种基板上生长400μm厚度的氮化镓结晶。以不产生多晶且使生长速度达到每小时50μm以上的方式调整HCl的分压及NH3的分压。若利用如此制作的氮化镓结晶的XRD(X射线衍射法)进行结晶品质分析，则(004)面的摇摆曲线的半高宽为30秒，该半高宽为良好的值。还有，以摄氏350度的KOH-NaOH混合熔融液对所制作的氮化镓结晶的表面进行蚀刻。于经蚀刻的表面上，于对应位错的位置呈现蚀坑。对该蚀坑的数进行计数，评估位错密度。位错密度的值为1×105cm-2，生长了低位错密度的氮化镓结晶。
(实施例8)
除了将生长厚度设为10mm以外，以与实施例7同样的条件生长氮化镓结晶。对所获得的氮化镓结晶于与晶种基板表面平行的方向上进行切片，进行镜面研磨，由此制作400μm厚度的10块氮化镓结晶基板，于进行该研磨时10块均不产生开裂，研磨合格率为100％。取出其中1块，以摄氏350度的KOH-NaOH混合熔融液进行蚀刻。于经蚀刻的表面上，于对应位错的位置呈现蚀坑。对该蚀坑的数进行计数，评估位错密度。位错密度的值为1×105cm-2，生长了低位错密度的氮化镓结晶。还有，若利用氮化镓结晶的XRD(X射线衍射法)进行结晶品质分析，则(004)面的摇摆曲线的半高宽为30秒，该半高宽为更良好的值。
因此，于本实施方式中，于晶种基板上并不形成凹部及屏蔽，于较高温度下生长氮化镓结晶，故而获得位错密度更低、结晶性良好、此外不易因切片后的研磨而产生开裂的氮化镓结晶。
本发明的实施方式并不限定于已说明的具体例。除了已说明的实施方式，也继续说明本发明的追加实施方式。追加的实施方式也同样使用包含第1及第2区域的氮化镓基板，还有，该氮化镓基板的主面具有第1及第2区。于氮化镓基板的第1区形成凹部并且于该凹部形成屏蔽而准备晶种基板。也可于该晶种基板上生长氮化镓。根据该方法，能够于不承接第1区的生长条件(原料气体)的条件下进行结晶生长。例如，于生长速度达到200μm/h以上的原料气体条件下进行结晶生长时，可不承接第1区而进行结晶生长。因此，该方法与使用凹部及屏蔽中的任意一种的方法、或不形成凹部及屏蔽中的任意一种的方法比较，可提升产量而具有成本优势。
还有，于已说明的实施方式中，于高于摄氏1250度且为摄氏1300度以下的基板温度下于晶种基板上进行结晶生长时，有时也因晶种基板的损伤而不容易长时间进行结晶生长，还有，有时也因分解速度增大而使生长速度下降。另一方面，根据本追加的实施方式的方法，以相对于分解速度增大，生成速度也提高的方式，即使原料气体的分压增加，也可进行不承接第1区的生长，故而于上述温度区域中也不会产生生长速度下降。
(实施例9)
图12是表示追加的实施方式的制作晶种基板的主要工序的图。如图12的(A)部所示，准备与实施例1同种的氮化镓基板85。氮化镓基板85包含交替配置的第1区域85a及第2区域85b。若利用包含氢氧化钾的熔融液进行蚀刻，则如图12的(B)部所示，会选择性地蚀刻氮化镓基板85的反转区域85a(反转区域85a的表面对应第1区)，形成对应于反转相区域85a的凹部(例如，槽)87。其次，如图12的(C)部所示，于氮化镓基板85的主面整个面上成膜屏蔽膜89。作为屏蔽膜89，可使用SiO2膜这样的绝缘膜。屏蔽膜89包含形成于与非反转区域85b的表面对应的第2区上的第1部分89a、形成于凹部87的侧面87a上的第2部分89b、以及形成于凹部87的底面87b上的第3部分89c。生长屏蔽膜89后，如图12的(D)部所示，研磨氮化镓基板85及屏蔽膜89，去除凹部以外的屏蔽膜89a，则屏蔽膜89的第1部分89a消失，并且残留分别形成于凹部87的侧面87a及底面87b上的第2及第3部分89b、89c。进行研磨后，去除氮化镓基板表面的损坏层，制作晶种基板91。如图12的(E)部所示，晶种基板91包含对应于反转相区域并由屏蔽膜87覆盖的凹部93、以及经研磨的第2区91a。
还有，反转区域85a可于主面提供N面，非反转区域85b可于主面提供Ga面。或者，反转区域85a的位错密度可大于非反转区域85b的位错密度。
其后，生长氮化镓结晶。作为该生长条件，除了以不产生多晶且生长速度达到每小时200μm以上的方式，调整HCl的分压及NH3的分压以外，使用与实施例1同样的条件。以摄氏350度的KOH-NaOH混合熔融液对所获得的氮化镓结晶的表面进行蚀刻。于经蚀刻的表面上，于对应位错的位置呈现蚀坑。对该蚀坑的数进行计数，评估位错密度。位错密度的值为5×105cm-2，表示生长了低位错密度的氮化镓结晶。还有，若利用氮化镓结晶的XRD(X射线衍射法)进行结晶品质分析，则(004)面的摇摆曲线的半高宽为50秒，该半高宽为良好的值。再有，即使将所生长的氮化镓结晶浸渍于包含氢氧化钾的熔融液中，也不会形成对应反转区域的凹部，而生长了无反转相的结晶。
于较佳实施方式中，图示、说明了本发明的原理，不过，本领域技术人员可以认识到，于不脱离此种原理的情况下，本发明可于配置及详细情况方面进行改变。本发明并不限定于本实施方式所揭示的特定构成。因此，对于来自权利要求及其精神范围的所有修正及变更申请权利。
工业实用性
本发明提供一种制作氮化镓结晶的方法，该氮化镓结晶使用包含位错集合区域、反转区域的氮化镓基板作为晶种基板而使氮化镓结晶生长时，位错密度低并且具有良好的结晶性，此外不易因切片后的研磨而产生开裂。

Claims (78)

1.一种制作氮化镓结晶的方法，其特征在于包括：
准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含：具有大于第1位错密度的位错密度的多个第1区域、具有小于该第1位错密度的位错密度的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区的主面；
于上述各第1区处形成凹部而制作晶种基板的工序；以及
以形成对应于凹部的空隙的方式，利用液相生长法或气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长的工序。
2.一种制作氮化镓结晶的方法，其特征在于包括：
准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含：具有大于第1位错密度的位错密度的多个第1区域、具有小于该第1位错密度的位错密度的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区的主面；
于上述各第1区处形成凹部而制作晶种基板的工序；以及
于高于摄氏1100度且为摄氏1300度以下的生长温度下，利用气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长的工序。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，上述生长温度高于摄氏1150度且为摄氏1250度以下。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为10μm以下。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为1μm以下。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，
上述第1区域包含氮化镓单晶，
上述第2区域包含氮化镓单晶，
上述第1区域的氮化镓单晶的晶轴与上述第2区域的氮化镓单晶的晶轴方向相反。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，
于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，
于上述各第1区处形成凹部而制作晶种基板的上述工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，
上述蚀刻是使用HCl、Cl2、BCl3、CCl4中的至少任意一种来进行。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，
于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，
于上述各第1区处形成凹部而制作晶种基板的上述工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，
上述蚀刻是使用包含磷酸、硝酸及硫酸中的至少任意一种的溶液来进行。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，
于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，
于上述各第1区处形成凹部而制作晶种基板的上述工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，
上述蚀刻是使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少一种的溶液来进行。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，
于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，
于上述各第1区处形成凹部而制作晶种基板的上述工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，
上述蚀刻是使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少一种的熔融液来进行。
11.一种制作氮化镓结晶的方法，其特征在于包括：
准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含：具有大于第1位错密度的位错密度的多个第1区域、具有小于该第1位错密度的位错密度的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区的主面；
以覆盖上述各第1区的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序；以及
以掩埋上述屏蔽的方式，利用液相生长法或气相生长法使氮化镓于上述晶种基板上生长的工序。
12.一种制作氮化镓结晶的方法，其特征在于包括：
准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含：具有大于第1位错密度的位错密度的多个第1区域、具有小于该第1位错密度的位错密度的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区的主面；
以覆盖上述各第1区的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序；
于高于摄氏1100度且为摄氏1300度以下的生长温度下，利用气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长，而制作厚度厚于上述屏蔽的氮化镓结晶的工序。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，上述生长温度高于摄氏1150度且为摄氏1250度以下。
14.如权利要求11至13中任一项所述的方法，其特征在于，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为10μm以下。
15.如权利要求11至14中任一项所述的方法，其特征在于，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为1μm以下。
16.如权利要求11至15中任一项所述的方法，其特征在于，上述屏蔽的材料包含氧化硅及氮化硅中的至少任意一种。
17.如权利要求11至16中任一项所述的方法，其特征在于，
上述各第1区域形成条状，
上述第2区域由上述第1区域分离。
18.如权利要求11至16中任一项所述的方法，其特征在于，
上述第1区域呈阵列状排列，
上述各第1区域由上述第2区域自其它第1区域分离。
19.一种制作氮化镓结晶的方法，其特征在于包括：
准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含：具有大于第1位错密度的位错密度的多个第1区域、具有小于该第1位错密度的位错密度的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区的主面；
于上述各第1区处形成凹部，进而以覆盖上述第1区的各凹部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序；以及
以形成对应于凹部的空隙的方式，利用液相生长法或气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长的工序。
20.一种制作氮化镓结晶的方法，其特征在于包括：
准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含：具有大于第1位错密度的位错密度的多个第1区域、具有小于该第1位错密度的位错密度的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区的主面；
于上述各第1区处形成凹部，进而以覆盖上述第1区的各凹部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序；以及
于高于摄氏1100度且为摄氏1300度以下的生长温度下，利用气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长的工序。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，上述生长温度高于摄氏1150度且为摄氏1250度以下。
22.如权利要求19至21中任一项所述的方法，其特征在于，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为10μm以下。
23.如权利要求19至22中任一项所述的方法，其特征在于，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为1μm以下。
24.如权利要求19至23中任一项所述的方法，其特征在于，
上述第1区域包含氮化镓单晶，
上述第2区域包含氮化镓单晶，
上述第1区域的氮化镓单晶的晶轴与上述第2区域的氮化镓单晶的晶轴方向相反。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，
于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，
于上述各第1区处形成凹部，进而以覆盖上述第1区的各凹部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，
上述蚀刻是使用HCl、Cl2、BCl3、CCl4中的至少任意一种来进行。
26.如权利要求24所述的方法，其特征在于，
于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，
于上述各第1区处形成凹部，进而以覆盖上述第1区的各凹部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀刻是使用包含磷酸、硝酸及硫酸中的至少任意一种的溶液来进行。
27.如权利要求24所述的方法，其特征在于，
于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，
于上述各第1区处形成凹部，进而以覆盖上述第1区的各凹部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，
上述蚀刻是使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少一种的溶液来进行。
28.如权利要求24所述的方法，其特征在于，
于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，
于上述各第1区处形成凹部，进而以覆盖上述第1区的各凹部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，
上述蚀刻是使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少一种的熔融液来进行。
29.如权利要求19至28中任一项所述的方法，其特征在于，上述屏蔽的材料包含氧化硅及氮化硅中的至少任意一种。
30.一种制作氮化镓结晶的方法，其特征在于包括：
准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含：具有大于第1位错密度的位错密度的多个第1区域、具有小于该第1位错密度的位错密度的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区的主面；以及
并不于上述各第1区处形成凹部或屏蔽，而以上述氮化镓基板作为晶种基板，于高于摄氏1100度且为摄氏1300度以下的生长温度下，利用气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长的工序。
31.如权利要求30所述的方法，其特征在于，上述生长温度高于摄氏1150度且为摄氏1250度以下。
32.如权利要求30或31所述的方法，其特征在于，上述晶种基板的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为10μm以下。
33.如权利要求30至32中任一项所述的方法，其特征在于，上述晶种基板的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为1μm以下。
34.如权利要求30至33中任一项所述的方法，其特征在于，
上述第1区域包含氮化镓单晶，
上述第2区域包含氮化镓单晶，
上述第1区域的氮化镓单晶的晶轴与上述第2区域的氮化镓单晶的晶轴方向相同。
35.如权利要求1至34中任一项所述的方法，其特征在于，于结晶生长时，生长表面并非平面状态，而使之具有包含三维小面的生长凹坑及其复合体，不掩埋生长凹坑及其复合体地进行小面生长，由此使位错集中于生长凹坑及其复合体，形成了上述第1区域的氮化镓基板为上述晶种基板。
36.如权利要求1至17及权利要求19至34中任一项所述的方法，其特征在于，于结晶生长时，于设置有规则准确的条状屏蔽图案的底层基板上，一边形成并维持包含小面的直线状V槽，一边进行小面生长，由此使位错集合于包含小面的V槽的底部，形成了上述第1区域的氮化镓基板为上述晶种基板。
37.如权利要求1至16及权利要求18至34中任一项所述的方法，其特征在于，于结晶生长时，于设置有规则准确的种图案的底层基板上，一边形成并维持包含小面的凹坑一边进行小面生长，由此使位错集合于包含小面的凹坑的底部，形成了上述第1区域的氮化镓基板为上述结晶基板。
38.如权利要求1至37中任一项所述的方法，其特征在于，上述晶种基板的厚度为100μm以上的独立氮化镓基板。
39.如权利要求1至38中任一项所述的方法，其特征在于，上述晶种基板的表面为(0001)面。
40.如权利要求1至39中任一项所述的方法，其特征在于，生长于上述晶种基板上的上述氮化镓结晶的厚度为200μm以上。
41.如权利要求1至40中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
自上述氮化镓结晶及上述晶种基板的一体物上分离上述氮化镓结晶的工序；以及
由上述分离后的氮化镓结晶形成氮化镓单晶晶片的工序。
42.如权利要求1至41中任一项所述的方法，其特征在于，上述第1区域在10μm见方的区域中位错个数为1000个以上。
43.一种以权利要求41的方法制作的单晶氮化镓晶片，其特征在于，
在上述氮化镓晶片的主面上，位错密度为1×106cm-2以下。
44.一种以权利要求41的方法制作的单晶氮化镓晶片，其特征在于，
在上述氮化镓晶片的主面上的任一区域中，10μm见方的区域中的位错个数比上述第1区域少。
45.如权利要求43或44所述的氮化镓晶片，其特征在于，上述氮化镓晶片的尺寸为1cm2以上。
46.一种制作氮化镓结晶的方法，其特征在于包括：
准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含：包含氮化镓单晶的第1区域、包含具有与上述第1区域的氮化镓单晶的晶轴方向相反的晶轴的氮化镓单晶的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区的主面；
于上述各第1区处形成凹部而制作晶种基板的工序；以及
以形成对应于凹部的空隙的方式，利用液相生长法或气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长的工序。
47.一种制作氮化镓结晶的方法，其特征在于包括：
准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含：包含氮化镓单晶的第1区域、包含具有与上述第1区域的氮化镓结晶的晶轴方向相反的晶轴的氮化镓单晶的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区的主面；
于上述各第1区处形成凹部而制作晶种基板的工序；以及
于高于摄氏1100度且为摄氏1300度以下的生长温度下，利用气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长的工序。
48.如权利要求47所述的方法，其特征在于，上述生长温度高于摄氏1150度且为摄氏1250度以下。
49.如权利要求46至48中任一项所述的方法，其特征在于，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为10μm以下。
50.如权利要求46至49中任一项所述的方法，其特征在于，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为1μm以下。
51.如权利要求46至50中任一项所述的方法，其特征在于，
于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，
于上述各第1区处形成凹部而制作晶种基板的上述工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，
上述蚀刻是使用HCl、Cl2、BCl3、CCl4中的至少任意一种来进行。
52.如权利要求46至50中任一项所述的方法，其特征在于，
于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，
于上述各第1区处形成凹部而制作晶种基板的上述工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，
上述蚀刻是使用包含磷酸、硝酸及硫酸中的至少任意一种的溶液来进行。
53.如权利要求46至50中任一项所述的方法，其特征在于，
于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，
于上述各第1区处形成凹部而制作晶种基板的上述工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，
上述蚀刻是使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少一种的溶液来进行。
54.如权利要求46至50中任一项所述的方法，其特征在于，
于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，
于上述各第1区处形成凹部而制作晶种基板的上述工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，
上述蚀刻是使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少一种的熔融液来进行。
55.一种制作氮化镓结晶的方法，其特征在于包括：
准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含：包含氮化镓单晶的第1区域、包含具有与上述第1区域的氮化镓单晶的晶轴方向相反的晶轴的氮化镓单晶的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区的主面；
以覆盖上述各第1区的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序；以及
以掩埋上述屏蔽的方式，利用液相生长法或气相生长法使氮化镓于上述晶种基板上生长的工序。
56.一种制作氮化镓结晶的方法，其特征在于包括：
准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含：包含氮化镓单晶的第1区域、包含具有与上述第1区域的氮化镓单晶的晶轴方向相反的晶轴的氮化镓单晶的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区的主面；
以覆盖上述各第1区的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序；以及
于高于摄氏1100度且为摄氏1300度以下的生长温度下，利用气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长而制作厚度厚于上述屏蔽的氮化镓结晶的工序。
57.如权利要求56所述的方法，其特征在于，上述生长温度高于摄氏1150度且为摄氏1250度以下。
58.如权利要求55至57中任一项所述的方法，其特征在于，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为10μm以下。
59.如权利要求55至58中任一项所述的方法，其特征在于，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为1μm以下。
60.如权利要求55至59中任一项所述的方法，其特征在于，上述屏蔽的材料包含氧化硅及氮化硅中的至少任意一种。
61.如权利要求55至60中任一项所述的方法，其特征在于，
上述各第1区域形成条状，
上述第2区域由上述第1区域分离。
62.如权利要求55至60中任一项所述的方法，其特征在于，
上述第1区域呈阵列状排列，
上述各第1区域由上述第2区域自其它第1区域分离。
63.一种制作氮化镓结晶的方法，其特征在于包括：
准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含：包含氮化镓单晶的第1区域、包含具有与上述第1区域的氮化镓单晶的晶轴方向相反的晶轴的氮化镓单晶的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区的主面；
于上述各第1区处形成凹部，进而以覆盖上述第1区的各凹部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序；以及
以形成对应于上述凹部的空隙的方式，利用液相生长法或气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长的工序。
64.一种制作氮化镓结晶的方法，其特征在于包括：
准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含：包含氮化镓单晶的第1区域、包含具有与上述第1区域氮化镓单晶的晶轴方向相反的晶轴的氮化镓单晶的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区的主面；
于上述各第1区处形成凹部，进而以覆盖上述第1区的各凹部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序；以及
于高于摄氏1100度且为摄氏1300度以下的生长温度下，利用气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长的工序。
65.如权利要求64所述的方法，其特征在于，上述生长温度高于摄氏1150度且为摄氏1250度以下。
66.如权利要求63至65中任一项所述的方法，其特征在于，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为10μm以下。
67.如权利要求63至66中任一项所述的方法，其特征在于，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为1μm以下。
68.如权利要求63至67中任一项所述的方法，其特征在于，
于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，
于上述各第1区处形成凹部，进而以覆盖上述第1区的各凹部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，
上述蚀刻是使用HCl、Cl2、BCl3、CCl4中的至少任意一种来进行。
69.如权利要求63至67中任一项所述的方法，其特征在于，
于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，
于上述各第1区处形成凹部，进而以覆盖上述第1区的各凹部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，
上述蚀刻是使用包含磷酸、硝酸及硫酸中的至少任意一种的溶液来进行。
70.如权利要求63至67中任一项所述的方法，其特征在于，
于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，
于上述各第1区处形成凹部，进而以覆盖上述第1区的各凹部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，
上述蚀刻是使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少一种的溶液来进行。
71.如权利要求63至67中任一项所述的方法，其特征在于，
于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，
于上述各第1区处形成凹部，进而以覆盖上述第1区的各凹部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，
上述蚀刻是使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少一种的熔融液来进行。
72.如权利要求63至71中任一项所述的方法，其特征在于，上述屏蔽的材料包含氧化硅及氮化硅中的至少任意一种。
73.如权利要求46至72中任一项所述的方法，其特征在于，上述晶种基板的厚度为100μm以上的独立氮化镓基板。
74.如权利要求46至73中任一项所述的方法，其特征在于，上述晶种基板的表面为(0001)面。
75.如权利要求46至74中任一项所述的方法，其特征在于，生长于上述晶种基板上的上述氮化镓结晶的厚度为200μm以上。
76.如权利要求46至75中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
自上述氮化镓结晶及上述晶种基板的一体物上分离上述氮化镓结晶的工序；
由上述分离后的氮化镓结晶形成氮化镓单晶晶片的工序。
77.一种以权利要求76的方法制作的单晶氮化镓晶片，其特征在于，
于上述氮化镓晶片的任一区域中，氮化镓单晶的晶轴方向相同。
78.如权利要求77所述的氮化镓晶片，其特征在于，上述氮化镓晶片的尺寸为1cm2以上。
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