CN108779579B - 氮化物晶体基板 - Google Patents

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Abstract

一种氮化物晶体基板，其由直径为100mm以上的氮化物晶体形成，其在主面中具有连续的高位错密度区域和被高位错密度区域划分的多个低位错密度区域，并且主面不包含极性反转区。

Description

氮化物晶体基板
技术领域
本发明涉及氮化物晶体基板。
背景技术
制作发光元件、高速晶体管等半导体器件时，使用由例如氮化镓等氮化物晶体形成的基板(以下称氮化物晶体基板)。氮化物晶体基板可以通过经由在蓝宝石基板、使用其制作的晶体生长用基板上使氮化物晶体生长的工序而制造。近年，为了得到直径例如超过2英寸这样的大径的氮化物晶体基板，使晶体生长用基板大径化的需求正在提高(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-290676号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于，提供涉及使晶体生长用基板大径化、使用其制造的优质的氮化物晶体基板的技术。
用于解决问题的方案
根据本发明的一个实施方式，提供一种氮化物晶体基板，其由直径为100mm以上的氮化物晶体形成，
在主面中具有连续的高位错密度区域和被前述高位错密度区域划分的多个低位错密度区域，并且
前述主面不包含极性反转区。
发明的效果
根据本发明，能够应对大径化的需求、并且得到优质的氮化物晶体基板。
附图说明
图1的(a)为制作晶种基板10时使用的小径晶种基板5的俯视图，(b)为示出在小径晶种基板5的背面形成凹槽的状态的截面图，(c)为示出沿着凹槽使小径晶种基板5裂开而去除其周缘部的状态的示意图，(d)为通过去除小径晶种基板5的周缘部而得到的晶种基板10的俯视图，(e)为晶种基板10的侧面图。
图2的(a)为示出多个晶种基板10粘接于保持板12上而成的组装基板13的一例的俯视图，(b)为图2的(a)所示的组装基板13的B-B’截面图。
图3的(a)为示出多个晶种基板10粘接于保持板12上而成的组装基板13的变形例的俯视图，(b)为图3的(a)所示的组装基板13的B-B’截面图。
图4的(a)为示出多个晶种基板10粘接于保持板12上而成的组装基板13的变形例的俯视图，(b)为图4的(a)所示的组装基板13的B-B’截面图。
图5为使晶体膜14、21生长时所用的气相生长装置200的概略图。
图6的(a)为示出在晶种基板10上使晶体膜14生长的状态的示意图，(b)为示出使接合晶种基板10而成的晶体生长用基板20自支撑的状态的示意图，(c)为背面清洗后的晶体生长用基板20的示意图。
图7的(a)为示出在晶体生长用基板20上使晶体膜21较厚地生长的状态的示意图，(b)为示出通过将较厚地生长的晶体膜21切片而获得多张氮化物晶体基板30的状态的示意图。
图8的(a)为示出在晶种基板10上使晶体膜14较厚地生长的状态的截面构成图，(b)为示出通过将较厚地生长的晶体膜14切片而获得多张晶体生长用基板30的状态的示意图。
图9为例示晶体生长用基板20以及使用其制作的氮化物晶体基板30的平面构成的示意图。
图10为示出多个晶种基板接合而成的晶体生长用基板的一个构成例的照片。
图11的(a)为示出晶体生长方法的比较例的示意图，(b)为示出晶体生长方法的另一比较例的示意图，(c)为示出晶体生长方法的又一比较例的示意图。
图12的(a)(b)为分别示出晶体生长用基板的比较例的示意图。
图13为示出针对氮化物晶体基板30的高位错密度区域31的、基于CL法的位错密度测定的一例的说明图。
图14为示出针对氮化物晶体基板30的低位错密度区域32的、基于CL法的位错密度测定的一例的说明图。
图15为分别针对高位错密度区域31和低位错密度区域32示出基板上的位置与位错密度的关系的一例的说明图。
图16为示出基板上的位置与位错密度的关系的比较例的说明图。
图17为分别针对高位错密度区域31和低位错密度区域32示出利用拉曼光谱法进行畸变状态的检测时的评价点的一例的说明图。
图18为示出将高位错密度区域31和低位错密度区域32中的各评价点处得到的拉曼光谱重叠的结果的一例的说明图。
图19为示出将高位错密度区域31和低位错密度区域32中的各评价点处得到的E2模式的位移峰进行平面映射的结果的一例的说明图。
具体实施方式
<本发明的一个实施方式>
以下，针对本发明的一个实施方式，一边参照附图一边进行说明。
(1)氮化物晶体基板的制造方法
本实施方式中，针对通过实施以下所示的步骤1～5来制造作为氮化物晶体基板的由氮化镓(GaN)的晶体形成的晶体基板(以下也称GaN基板)的例子进行说明。
(步骤1：晶种基板的准备)
本实施方式中，制造GaN基板时，使用如图2的(a)中例示出俯视那样的具有圆板状的外形的晶体生长用基板20(以下也称基板20)。因此，本步骤中，首先，作为制作构成基板20的晶种基板10(以下也称基板10)时使用的基础材料，准备多张如图1的(a)中以实线表示外形那样的由GaN晶体形成的小径晶种基板(晶体基板、材料基板)5(以下也称基板5)。基板5是具有比要制作的基板10大的外径的圆形的基板，例如可以通过在蓝宝石基板等基底基板上使GaN晶体外延生长，将生长的晶体从基底基板切下，研磨其表面等而制作。GaN晶体不论是气相生长法、液相生长法，都可以使用公知手法生长。对于现有的技术水准，若为直径2英寸左右，则其主面(晶体生长的基底面)内的偏离角的偏差、即偏离角的最大值与最小值之差较小，例如为0.3°以内，另外，能够较为廉价地得到缺陷密度、杂质浓度少的优质的基板。此处，偏离角是指基板5的主面的法线方向与构成基板5的GaN晶体的主轴方向(最接近于主面的低指数晶面的法线方向)所形成的角。
本实施方式中，作为一例，针对使用直径为2英寸左右、厚度为0.2～1.0mm的基板作为基板5的情况进行说明。另外，本实施方式中，针对使用如下的基板作为基板5的情况进行说明：基板5的主面即晶体生长面平行于GaN晶体的c面、或相对于该面具有±5°以内、优选±1°以内的倾斜的基板。另外，本实施方式中，准备多个基板5时，针对使用如下的基板组作为多个基板5的例子进行说明，所述基板组中，各个基板5的主面内的偏离角的偏差(偏离角的最大值与最小值之差)为0.3°以内、优选为0.15°以内，且多个基板5间的偏离角的偏差(偏离角的最大值与最小值之差)为0.3°以内、优选为0.15°以内。
需要说明的是，本说明书中使用的“c面”这一用语不仅指与GaN晶体的+c面、即(0001)面完全平行的面，如上所述，还可以包括相对于该面具有一定程度的倾斜的面。这一点在本说明书中使用“a面”、“M面”这样的用语时也同样。即，本说明书中使用的“a面”这一用语不仅指与GaN晶体的a面、即(11-20)面完全平行的面，还可以包括相对于该面具有与上述同样的倾斜的面。另外，本说明书中使用的“M面”这一用语不仅指与GaN晶体的M面、即(10-10)面完全平行的面，还可以包括相对于该面具有与上述同样的倾斜的面。
准备基板5之后，如图1的(b)所示，在晶体生长面(+c面)的相反侧的表面即背面(-c面)形成凹槽、即划痕槽。凹槽例如可以利用激光加工法、机械加工法之类的公知的手法来形成。形成凹槽后，如图1的(c)所示，沿着凹槽使基板5裂开而去除其周缘部，由此可得到基板10。图1的(d)示出基板10的平面构成。
对于基板10的平面形状，将基板10在同一平面上排列多个时，优选采用能够使它们进行平面填充、即能够没有空隙地铺满的形状。另外，如本实施方式这样使基板10的主面(晶体生长面)为+c面时，出于后述的理由，优选使基板10的侧面中与其他基板10的侧面抵接的全部的面、即与其他基板10的侧面相对(彼此相向)的全部的面为M面或a面，且使其相互为同一方位的面(等价的面)。例如，在如本实施方式这样使基板10的主面(晶体生长面)为c面时，考虑使基板10的侧面中与其他基板10的侧面相对的全部的面为a面。
GaN晶体具有六方晶系的晶体结构，因此为了满足上述的要求，优选将至少构成基板20的周缘部(圆弧部)以外的部分的基板10的平面形状设为正三角形、平行四边形(内角60°和120°)、梯形(内角60°和120°)、正六边形、以及平行六边形中的任一种形状。将基板10的平面形状设为正方形、长方形时，使基板10的侧面中的任一面为a面的情况下，与该面垂直的侧面必然为M面，各自不为同一方位的面。另外，将基板10的平面形状设为圆形、椭圆形时，无法使其进行平面填充，另外，使基板10的侧面为M面或a面且使其相互为同一方位的面是不可能的。
需要说明的是，上述几种形状中，特别优选至少构成基板20的周缘部以外的部分的基板10的平面形状如图1的(d)所示那样设为正六边形。此时，能够从平面形状为圆形的基板5以最大限度的大小高效地取得基板10、即进行材料制备。另外，在后述的步骤2中使基板10在同一平面上进行平面填充时，其排列构成蜂窝图案，多个基板10以俯视相互咬合的方式排列。由此，对经排列的多个基板10沿着面内方向施加外力时，无论其方向，都能够抑制基板10的排列偏移。与此相对，使基板10的平面形状为正三角形、平行四边形、梯形、正方形、长方形等时，与使基板10的平面形状为正六边形的情况相比，容易受到来自特定方向的外力的影响，容易产生基板10的排列偏移。本实施方式中，针对使基板10的平面形状为正六边形的情况进行说明。需要说明的是，构成基板20的周缘部的基板10的平面形状如图2的(a)所示那样，成为将正六边形的一部分以沿着圆板状的基板20的外周的方式切成圆弧状的形状。对于构成基板20的周缘部的基板10、即小面积的基板10，优选从1张基板5获取1张以上、优选为一起获取2张以上。从1张基板5获取多张基板10时，能够减少基板5的浪费，另外，从容易使基板10的品质统一的方面出发是优选的。
使基板10的侧面中与其他基板10的侧面相对的全部的面为M面或a面时，与为“M面或a面”以外的面的情况相比，在以下的方面优选。
例如，如果使全部的面为M面，则能够提高基板10的加工精度。这是因为，在GaN晶体可取得的面方位中，对于M面，由于每单位面积的原子键密度小(原子间的键合弱)等理由，因此容易使其裂开。
另外，例如，如果使全部的面为a面，则与其他侧面相对的接合部分不易产生再破坏，能够维持基板10的精度高。这是因为，在GaN晶体可取得的面方位中，对于a面，每单位面积的原子键密度比M面中的原子键密度大(原子间的键合强)等理由。但是，这也可成为比较难以使其裂开的要因。关于这一点，本实施方式中，如上所述地在基板5的背面形成凹槽(划痕槽)后进行裂开操作。由此，能够使基板5在M面以外的裂开性弱的面(不易裂开的面)方位上正确地裂开。图1的(e)示出由上述手法得到的基板10的侧面构成图。如图1的(e)所示，在基板10的侧面中形成：通过在基板5的背面形成凹槽而产生的熔解面(激光加工面)或切削面(机械加工面)、以及通过沿着凹槽使基板5裂开而产生的裂开面。此处所言的熔解面是指，例如包含因晶体一度熔化后剧烈地固化而形成的非晶面等的面。另外，此处所言的切削面是指，例如包含裂开面等的表面粗糙度(粗糙度)较大的面、即粗糙面(非镜面)。
需要说明的是，凹槽原则上是为了提高使基板5裂开时的控制性而设置的。因此，在形成凹槽时，需要调整其深度以使得基板5不会被完全切断(全切)。凹槽的深度优选相对于基板5的厚度T设为60％以上且90％以下的范围内的深度。凹槽的深度相对于基板5的厚度T为低于60％的深度时，有时基板5会沿着裂开性高的M面破裂等，难以得到期望的裂开面。通过使凹槽的深度相对于基板5的厚度T为60％以上的深度，能够沿着M面以外的面方位、例如a面使裂开成功等而得到期望的裂开面。另外，使凹槽的深度相对于基板5的厚度T为超过90％的深度时，有时因裂开面的面积过小而基板10间的接合强度不足，难以使基板20进行自支撑。通过使凹槽的深度相对于基板5的厚度T为90％以下的深度，能够充分确保裂开面的面积，能够提高基板10间的接合强度。
需要说明的是，根据发明人等的深入研究可知，使用了凹槽的基板5的裂开不仅能在直线部实施，在圆弧部也能实施。因此，多个基板10中，获得构成基板20的周缘部(圆弧部)的基板10时，优选通过利用凹槽的裂开操作来形成它们的全部侧面(直线状和圆弧状的侧面)。这样的情况下，能够使生长于基板20上的晶体膜的品质在其整个面内全区域中提高，即在周缘部也提高。
为了正确地控制裂开位置，凹槽的截面形状优选设为如图1的(b)所示那样的V字状(开口部宽的锥形状)的截面形状。需要说明的是，凹槽的开口宽度没有特别限制，例如可例示0.2～1.8mm。通过这样地控制槽的尺寸、形状，能够提高使基板5裂开时的控制性，并且充分确保使基板5裂开时形成的裂开面的宽度(厚度方向上的宽度)。由此，在后述的步骤3中能够提高邻接的基板10的接合强度、或提高在基板10的接合部周边生长的晶体膜的品质。
实施上述加工时，大量产生基板5的切粉而附着于基板10，保持原样时有时会对后述的晶体生长造成不良影响。因此进行用于去除切粉的清洗处理。作为其手法，例如可列举出：使用将氯化氢(HCl)与过氧化氢水(H2O2)以1比1混合而得到的化学溶液进行的鼓泡清洗。
(步骤2：晶种基板的配置)
获得多张基板10后进行步骤2。本步骤中，将由GaN晶体形成的多个基板10以其主面相互平行、其侧面相互相对(抵接)的方式、即邻接的基板10的侧面彼此相向(抵接)的方式配置(平面填充)成平面状且圆形状。
图2的(a)为示出基板10的排列图案的一例的俯视图。如本实施方式这样使用平面形状为正六边形的基板10时，通过使基板10进行平面填充而构成蜂窝图案(蜂巢图案)。多个基板10中，至少构成基板20的周缘部以外的部分的基板具有平面形状为正六边形的主面。如本图所示，组合成基板10的主面的蜂窝图案以如下方式配置：以通过基板20的主面中心且与该主面正交的轴为中心轴使基板20自转一周时，具有2次以上、本例中具有6次旋转对称性。
需要说明的是，如该图所示，可知以从进行了排列的多个基板10中任意选择的基板10与至少2张以上的其他基板10相对的方式构成。另外，还可知以基板10的侧面相互不垂直的方式构成。这些情况可以说是在选择例如正六边形、正三角形、平行四边形、梯形作为基板10的平面形状、并将多个基板10如该图所示那样地平面填充成大致圆形(不仅在一个方向，而且在多方向上)时得到的固有的情况。另外，如该图所示，还可知多个基板10在俯视下相互咬合(组合)，以在步骤3、其后的工序中不易产生基板10的排列偏移的方式配置。该情况可以说是在使基板10的平面形状为正六边形、并将多个基板10如该图所示那样地平面填充成大致圆形时得到的固有的情况。
需要说明的是，此处所言的“将多个基板10以它们的主面相互平行的方式配置”不仅是指邻接的基板10的主面彼此完全配置在同一平面上的情况，还包括这些面的高度略有差异的情况、这些面互相具有轻微倾斜地配置的情况。即，意味着将多个基板10以它们的主面尽量成为相同高度、另外尽量平行的方式配置。但是，即使在邻接的基板10的主面的高度存在差异时，理想的是其大小在最大的情况下也为例如100μm以下、优选为50μm以下。另外，即使在邻接的基板10的主面间产生倾斜时，理想的是其大小在最大的面中也为例如1°以下、优选为0.5°以下。另外，配置多个基板10时，理想的是使通过将它们排列而得到的基板组的主面内的偏离角的偏差(全主面内的偏离角的最大值与最小值之差)为例如0.3°以内、优选为0.15°以内。这是因为，它们如果过大，则有时在后述的步骤3、5(晶体生长工序)中生长的晶体的品质降低。
另外，此处所言的“将多个基板10以它们的侧面相互相对的方式配置”是指将多个基板10以尽量不在它们的侧面间产生间隙的方式使其接近而相对地配置。即，不仅是指邻接的基板10的侧面彼此完全、即没有间隙地接触的情况，还包括在它们之间存在微小的间隙的情况。但是，即使在邻接的基板10的侧面间产生间隙时，理想的是室温条件下的其大小在最大的情况下也为例如100μm以下、优选为50μm以下。这是因为，间隙过大时，在实施后述的步骤3(晶体生长工序)时，有时邻接的基板10间不接合、或者即使接合其强度也不足。另外，为了提高实施步骤3之后的邻接的基板10间的接合强度，优选将邻接的基板10以其侧面中的至少裂开面进行抵接的方式配置。
需要说明的是，为了使步骤3中的处理容易，多个基板10例如优选固定在构成为平板的保持板(支持板)12上。图2的(b)中示出多张基板10借助粘接剂11粘接于保持板12上而成的组装基板13的截面构成。如本图所示，基板10以其主面(晶体生长面)成为上表面的方式，借助由粘接剂11形成的层设置在保持板12上。换言之，在基板10与保持板12之间设置有由粘接剂11形成的层。
作为保持板12的材料，优选使用如下的材料：所述材料具有可耐受后述的步骤3(晶体生长工序)中的成膜温度、成膜气氛的耐热性、耐腐蚀性，另外，具有与构成基板10、步骤3中形成的GaN晶体膜14的晶体同等或更小的线膨胀系数。通过使用这样的材料作为保持板12的材料，能够抑制步骤3中在基板10间形成间隙、或者抑制在基板10间形成的间隙扩大。此处所言的线膨胀系数是指与基板10的主面(c面)平行的方向、即构成基板10的GaN晶体的a轴方向上的线膨胀系数。GaN晶体的a轴方向上的线膨胀系数为5.59×10-6/K。作为线膨胀系数与它们相比为同等或更小、能够廉价地获取、并且显示一定程度的刚性的材料，例如可列举出：各向同性石墨、各向异性石墨(热解石墨(以下也简称为PG)等)、硅(Si)、石英、碳化硅(SiC)等。另外，出于后述的理由，这些之中可以特别优选使用表层容易剥离的PG。另外，也可以适宜地使用将各向同性石墨、Si、石英、SiC等的平板基材的表面用PG等容易剥离且耐腐蚀性优异的材料被覆(涂布)而成的复合材料。
作为粘接剂11的材料，可以优选使用可通过在远低于步骤3中的成膜温度的温度条件下保持规定时间而固化的材料，例如可通过在常温～300℃的范围内的温度条件下干燥几分钟～几十小时而固化的材料。通过使用这样的材料作为粘接剂11的材料，在使粘接剂11固化为止的期间，能够对配置在保持板12上的基板10的位置、高度、倾斜等分别进行微调整。例如，在基板10的主面存在高度差异的情况下、基板10的主面间存在倾斜的情况下，通过将预先确认了平坦的玻璃板等对配置于保持板12上的多个基板10的主面组进行按压，从而能够微调整多个基板10的高度、倾斜以使得它们的主面变得相互平行。另外，能够在开始步骤3之前的较低温的条件下完成粘接剂11的固化(基板10的固定)，由此，能够在抑制了基板10的位置偏移的状态下开始步骤3。结果能够提高步骤3中生长的GaN晶体膜14的品质、提高基板10间的接合强度。另外，例如也能够通过手工操作来实施基板10的粘接操作，显著提高粘接操作的简便性，能够使接着操作所需的设备简便。
另外，作为粘接剂11的材料，优选使用具有可耐受后述的步骤3(晶体生长工序)中的成膜温度、成膜气氛的耐热性、耐腐蚀性的材料。通过使用这样的材料作为粘接剂11的材料，能够避免在步骤3中的升温中粘接剂11发生热分解等从而基板10的固定被解除。另外，能够避免因在基板10的固定保持不充分的状态下GaN膜14生长而使最终得到的基板20中产生翘曲。另外，能够避免因粘接剂11的热分解造成的生长气氛的污染，由此，能够防止GaN膜14的品质降低、基板10间的接合强度的降低。
另外，作为粘接剂11的材料，优选使用具有与构成基板10、步骤3中生长的GaN膜14的晶体相近的线膨胀系数的材料。需要说明的是，“线膨胀系数相近”是指粘接剂11的线膨胀系数与构成GaN晶体膜14的晶体的线膨胀系数实质上同等，例如它们的差为10％以内。通过使用这样的材料作为粘接剂11的材料，在进行后述的步骤3时，能够缓和起因于粘接剂的线膨胀系数差的、在基板10的面内方向上施加的应力，能够避免基板10中产生翘曲、裂纹等。
作为满足这些要件的粘接剂11的材料，例如可以使用以耐热性(耐火性)陶瓷和无机聚合物作为主成分的耐热性无机粘接剂，特别可以优选使用以氧化锆、二氧化硅等作为主成分的材料。作为这样的粘接剂，例如可列举出：市售的Aron Ceramic C剂、E剂(AronCeramic为东亚合成株式会社的注册商标)。对于这些粘接剂，已确认：通过在例如常温～300℃的范围内的温度使其干燥而固化，形成可耐受1100～1200℃的高温的固化物，对步骤3中的成膜气氛具有高耐腐蚀性，并且显示了不会产生基板10的位置偏移等的高粘接强度。另外，还确认了不会对基板10上生长的晶体造成影响。另外，还确认了在固化前的阶段，在常温下显示例如40000～80000mPa·s左右的适合的粘性，因此在进行基板10在保持板12上的临时固定、位置对准等时是非常适宜的。
将基板10粘接在保持板12上时，为了不使粘接剂11环绕基板10的主面侧而露出，优选在基板10的至少除了周缘部的区域、例如距离周缘部一定宽度的区域且优选为仅在中央附近涂布粘接剂11。粘接剂11环绕主面侧时，在其环绕的部位及其周边，有时GaN晶体膜14的品质显著劣化、或者GaN晶体膜14的生长受到妨碍。需要说明的是，可以在保持板12的表面设置防止粘接剂11的围绕的结构。例如，在位于基板10的周缘部的下方的保持板12的表面形成凹槽，通过将粘接基板10时多余的粘接剂11向该凹槽内引走，从而能够抑制粘接剂11在基板10的主面侧的环绕。
需要说明的是，保持板12的线膨胀系数与基板10的线膨胀系数之间存在差异的情况下，尤其是它们的差异较大的情况下，优选将涂布在基板10的背面侧的粘接剂11的量限制为“极少量”。这是因为，通过实施步骤3，配置在保持板12上的邻接的基板10成为相互接合的状态。使多个基板10一体化(合体)而得到基板20后，使基板20和保持板12从成膜温度降温至例如常温附近。保持板12与基板10的线膨胀系数存在上述差异时，起因于这些构件的热收缩量的差异，在基板20的面内方向上会施加拉伸应力或压缩应力。由于线膨胀系数的差异，有时会在基板20的面内方向上施加较大的应力，在构成基板20的基板10、接合部产生裂纹等。对于这样的课题，发明人得出了如下见解：适当限制粘接剂11的量是非常有效的。通过适当限制粘接剂11的量，从而在基板20的面内方向上施加上述应力时，能够使固化的粘接剂11在适当的时机断裂、或者使固着的粘接剂11从基板10或保持板12剥离，由此，能够避免基板10的破损等。因此，此处使用的“极少量”的表达是指，其为至少在进行步骤3时能够分别防止基板10在保持板12上的固定和位置偏移的量，且为具有在起因于上述线膨胀系数差异而对降温时的基板20施加应力时能够通过固化状态的粘接剂11发生断裂或剥离而避免基板10等的破损的、规定宽度的量。
另外，即使是保持板12的线膨胀系数与基板10的线膨胀系数之间没有差异的情况下、或是它们的差异非常小的情况下，粘接剂11的线膨胀系数与基板10的线膨胀系数之间存在差异时，尤其是它们的差异较大时，优选将粘接剂11的量设为上述的“极少量”。由此，能够使起因于粘接剂11与基板10的线膨胀系数差异而在基板10的面内方向上施加的应力缓和，能够避免基板10中产生翘曲、裂纹等。
需要说明的是，将粘接剂11的量限制为极少量时，粘接剂11优选涂布在基板10的中心部。将粘接剂11涂布在基板10的中心部时，与涂布在基板10的中心部以外的区域相比，更容易调整基板10的姿势、或维持它。另外，能够更确实地防止粘接剂11在主面侧的围绕。另外，粘接在保持板12上的各基板10在后述的步骤3等中升降温时，以利用粘接剂11进行了粘接的部位为基点而在周围方向膨胀或收缩。此时，通过将粘接剂11粘接在基板10的中心部，能够使邻接的基板10间的间隙在基板20面内均等。另外，在邻接的基板10间不存在间隙时，能够使施加于邻接的基板10的侧面(抵接面)的应力的分布在基板20面内均等。但是，此处使用的“基板10的中心部”的表现并不一定限于基板10的几何中心，是指包含基板10的几何中心的区域、或虽不包含几何中心但在其附近的区域。
借助粘接剂11在保持板12上配置基板10并使粘接剂11固化，由此完成组装基板13的制作。需要说明的是，为了使粘接剂11的固化在多个基板10的主面互相平行、并且邻接的基板10的侧面抵接的状态下完成，在直至粘接剂11固化的期间，优选根据需要分别调整基板10的位置、倾斜、高度。需要说明的是，粘接剂11的固化优选预先在步骤3的开始前完成。通过如此操作，可以在抑制了多个基板10的位置偏移的状态下分别进行后述的向HVPE装置200投入组装基板13和晶体生长。
需要说明的是，也可以将该组装基板13、也就是使后述的GaN膜14生长前的状态的组装基板13作为本实施方式的基板20的一个方式来考虑。即，也可以在此处得到的组装基板13的主面(晶体生长面)上利用氢化物气相生长(HVPE)法等使后述的GaN晶体膜21(以下也称GaN膜21)较厚地生长，并将该较厚地生长的GaN膜21切片，由此得到多个GaN基板30。但是，实施后述的步骤3并制作多个基板10间通过GaN膜14接合而成的可自支撑的接合基板，将其用作基板20时，能够确实地防止基板10的位置偏移等，其处理容易，从这方面出发是优选的。
(步骤3：基于晶体生长的接合)
粘接剂11固化、组装基板13的制作完成后，使用图5所示的氢化物气相生长装置(HVPE装置)200，在配置成平面状的多个基板10的表面上使作为第1晶体膜(接合用薄膜)的GaN晶体膜14生长。
HVPE装置200由石英等耐热性材料形成，具有在内部构成有成膜室201的气密容器203。成膜室201内设置有用于保持组装基板13、基板20的基座208。基座208连接于旋转机构216所具有的旋转轴215，以可转动的方式构成。气密容器203的一端连接有用于向成膜室201内供给HCl气体、作为氮化剂的氨(NH3)气、氮(N2)气的气体供给管232a～232c。气体供给管232c连接有用于供给氢(H2)气的气体供给管232d。气体供给管232a～232d从上游侧起依次分别设置有流量控制器241a～241d、阀243a～243d。气体供给管232a的下游设置有用于容纳作为原料的Ga熔液的气体生成器233a。气体生成器233a连接有用于向保持在基座208上的组装基板13等供给通过HCl气体与Ga熔液的反应生成的氯化镓(GaCl)气体的喷嘴249a。气体供给管232b、232c的下游侧分别连接有用于向保持在基座208上的组装基板13等供给从这些气体供给管供给的各种气体的喷嘴249b、249c。气密容器203的另一端设置有用于对成膜室201内进行排气的排气管230。排气管230设置有泵231。气密容器203的外周设置有用于将气体生成器233a内、保持在基座208上的组装基板13等加热到期望的温度的区域加热器207，气密容器203内设置有用于测定成膜室201内的温度的温度传感器209。HVPE装置200所具备的各构件连接于以计算机的形式构成的控制器280，以通过在控制器280上实行的程序来控制后述的处理步骤、处理条件的方式构成。
步骤3可以使用上述HVPE装置200，例如通过以下的处理顺序来实施。首先，在气体生成器233a内容纳作为原料的Ga多晶，另外，将组装基板13投入(搬入)气密容器203内并保持在基座208上。并且，一边实施成膜室201内的加热和排气，一边向成膜室201内供给H2气体(或H2气体与N2气体的混合气体)。然后，成膜室201内成为期望的温度且组装基板13达到期望的成膜温度，并且成膜室201内达到期望的成膜压力时，在成膜室201内的气氛维持为期望的气氛的状态下从气体供给管232a、232b进行气体供给，对组装基板13(基板10)的主面(表面)供给作为成膜气体的GaCl气体和NH3气体。由此，如图6的(a)所示的截面图那样地，GaN晶体在基板10的表面上进行外延生长，形成GaN晶体膜14。通过形成GaN晶体膜14，邻接的基板10通过GaN晶体膜14而相互接合，成为一体化的状态。其结果，可得到邻接的基板10接合而成的基板20。需要说明的是，为了防止成膜处理的过程中的构成基板10的晶体的分解，优选将NH3气体比HCl气体更早地、例如从成膜室201内的加热前进行供给。另外，为了提高GaN晶体膜14的面内膜厚均匀性、在面内没有不均地提高邻接的基板10的接合强度，步骤3优选在使基座208旋转的状态下实施。
作为实施步骤3时的处理条件，可例示以下。
成膜温度(组装基板13的温度)：980～1100℃、优选为1050～1100℃
成膜压力(成膜室201内的压力)：90～105kPa、优选为90～95kPa
GaCl气体的分压：1.5～15kPa
NH3气体的分压/GaCl气体的分压：2～6
N2气体的分压/H2气体的分压：1～20
GaN晶体膜14的膜厚可以根据目的从具有规定的宽度的膜厚带适当选择，例如，将基板20的外径设为Dcm时，可以设为3Dμm、优选为10Dμm以上的厚度。GaN晶体膜14的膜厚低于3Dμm时，邻接的基板10的接合力不足，基板20的自支撑状态无法维持，不能进行其后的步骤。
需要说明的是，对于GaN晶体膜14的膜厚，没有特别的上限，此处进行的晶体生长止于使多个基板10接合而成为能够自支撑的状态的目标即可。换言之，对于GaN晶体膜14的膜厚，即使是在后述的步骤4(保持板剥离、清洗)中将由彼此接合的基板10形成的基板20从保持板12取下进行清洗等的状态，也止于对维持邻接的基板10的接合状态、即基板20的自支撑状态而言必要且最小的厚度即可。这是因为，如本实施方式这样地另行进行作为正式的晶体生长工序的步骤5时，如果使步骤3中生长的GaN晶体膜14的膜厚过厚，则有时会导致用于成膜的各种气体的浪费、GaN基板的总生产率降低。从这样的观点出发，例如在将基板20的外径设为Dcm时，GaN晶体膜14的膜厚也可以设为100Dμm以下的厚度。
由于这些情况，本实施方式中，基板10的外径为2英寸、基板20的外径为6～8英寸时，GaN晶体膜14的膜厚可以设为例如450μm以上且2mm以下、优选为150μm以上且2mm以下的范围内的厚度。
需要说明的是，通过GaN晶体膜14使基板10接合时，通过使基板10的侧面中与其他基板10的侧面相对的全部的面为M面或a面、且相互为同一方位的面，能够提高它们的接合强度。将GaN晶体膜14的膜厚设为同一膜厚时，与使邻接的基板10通过“M面或a面”以外的面彼此接合时相比，使邻接的基板10通过M面彼此或a面彼此接合时，尤其是通过a面彼此接合时，能够提高基板10的接合强度。
(步骤4：保持板剥离、清洗)
GaN晶体膜14的生长完成且邻接的基板10成为相互接合的状态时，向成膜室201内供给NH3气体、N2气体，在对成膜室201内进行了排气的状态下分别停止向气体生成器233a内的HCl气体的供给、向成膜室201内的H2气体的供给、基于加热器207的加热。并且，在成膜室201内的温度成为500℃以下时停止NH3气体的供给，然后，将成膜室201内的气氛向N2气体置换而恢复大气压并且将成膜室201内降低至可搬出的温度后，从成膜室201内搬出组装基板13。
然后，将邻接的基板10接合而成的基板20从保持板12剥离，使它们分离(使基板20自支撑)。
作为保持板12的材料，使用例如PG之类的材料(比基板10更容易表层剥离的材料)时，如图6的(b)所示，通过使保持板12的表层成为牺牲层(剥离层)12a而较薄地被剥下，可容易地进行基板20从保持板12的自支撑。另外，在使用将由各向同性石墨等形成的平板基材的表面利用PG等涂布而成的复合材料作为保持板12的材料时也可得到同样的效果。需要说明的是，虽然与PG相比更昂贵，但使用热解氮化硼(PBN)作为保持板12的材料时也可得到同样的效果。另外，使用例如各向同性石墨、Si、石英、SiC等材料、即无法使表层作为牺牲层发挥作用的材料作为保持板12的材料时，如果使粘接剂11的量如上所述地为极少量，则在沿基板20的面内方向施加上述应力时，能够使固化的粘接剂11在适当的时机断裂或剥离。由此，可容易地进行基板20从保持板12的自支撑。
附着于自支撑的基板20的背面(基板10的背面)的粘接剂11和牺牲层12a使用氟化氢(HF)水溶液等清洗剂去除。由此，可得到如图6的(c)所示的自支撑状态的基板20。基板20的主面(GaN晶体膜14的表面)被用作晶体生长用的基底面，有时作为超过100mm、进而超过150mm(6英寸)的大径基板，以该状态在市场上流通。需要说明的是，直至实施基板20的背面的研磨为止，即使在实施该清洗后，有时附着粘接剂11、牺牲层12a的残留成分的痕迹也会残留在基板10的背面。
(步骤5：晶体生长、切片)
本步骤中，使用图5所示的HVPE装置200，通过与步骤3同样的处理顺序，在自支撑状态的基板20的主面上使作为第2晶体膜(正式生长膜)的GaN晶体膜21生长。图7的(a)示出在基板20的主面、即GaN晶体膜14的表面上通过气相生长法而较厚地形成了GaN晶体膜21的状态。
需要说明的是，本步骤的处理顺序与步骤3大致相同，但本步骤如图7的(a)所示，在将以可自支撑的方式构成的基板20直接载置在基座208上的状态下进行。即，本步骤在基板20与基座208之间不存在保持板12、粘接剂11的状态下进行。因此，有效地进行基座208与基板20之间的传热，能够缩短基板20的升降温所需的时间。另外，由于基板20的背面整体与基座208接触，因此基板20在其整个面内全区域中被均等加热。结果，能够使基板20的主面、即晶体生长面中的温度条件在其整个面内全区域中均等。另外，由于在邻接的基板10一体接合的状态下进行加热处理，因此邻接的基板10间的直接传热(热交换)、即基板20内的传热可迅速地进行。结果，能够使晶体生长面中的温度条件在其整个面内全区域中均等。即，本步骤中，由于使用以可自支撑的方式构成的基板20进行晶体生长，能够提高晶体生长的生产率，另外，能够提高在基板20上生长的晶体的面内均匀性等。
与此相对，也考虑了如下的代替手法：如图11的(a)所例示的那样，在保持板上借助粘接剂将多个晶种基板排列而粘接后，保持该状态，在这些多个晶种基板上使晶体各自生长，通过继续进行晶体生长而使多个晶体一体化。即，也考虑了实施正式生长步骤而不经过本申请发明这样的使其为自支撑状态的步骤的手法。然而，该代替手法中，有时难以得到上述各种效果中的一部分效果。这是因为，该手法中，有时从基座向晶种基板的传热因介于它们之间的保持板、粘接剂而受到阻碍，在正式生长步骤等中存在基板的加热效率、冷却效率容易降低的课题。另外，该手法中，从基座朝向基板的传热的效率因粘接剂的涂布量、涂布位置等而受到较大的影响，因此该代替手法中还存在基板间的加热效率、冷却效率变得不一致(加热效率、冷却效率的均匀性容易降低)的课题。另外，将多个晶种基板以邻接的晶种基板间成为分离状态的方式配置时(邻接的晶种基板没有一体接合时)，这些晶种基板间的直接传热(热交換)难以进行，结果也存在晶体生长面中的温度条件在晶种基板间变得不一致，基板的面内温度均匀性容易降低的问题。由这些结果，对于该代替手法，与本实施方式的手法相比，有时晶体生长的生产率降低、或最终得到的晶体的面内均匀性降低。
如此地使用以可自支撑的方式构成的基板20的本实施方式的晶体生长的手法与如图11的(a)所例示的代替手法相比，可以说对生产率、品质的提高会带来非常大的利益。需要说明的是，本实施方式中，也可以在载置于夹具上的状态下进行以可自支撑的方式构成的基板20的加热，所述夹具为载置于基座208上的基板支持构件等。该夹具的基板载置面优选平坦地构成。在该情况下也以基板20与基座208之间不存在粘接剂11的状态进行基板20的加热，因此与如图11的(a)所例示的代替手法相比，能够提高晶体生长的生产率、最终得到的晶体的面内均匀性。
另外，为了避免粘接剂的涂布量、涂布位置的不均，也考虑了如下的进一步的代替手法：如图11的(b)所例示的那样，在保持板上以同样的厚度设置粘接层，在其上将晶种基板进行平面配置。然而，该手法中，为了避免粘接层对正式生长步骤中生长的晶体造成的不良影响、例如粘接层中所含的成分向晶体中的扩散等，需要在接合部设置刻入部来去除粘接层、或如图11的(c)所例示的那样在接合部设置掩模来隔断粘接剂(粘接层)的影响，存在导致制造工艺的复杂化、成本增加的担心。另外，对于设置刻入部的上述手法，由于在晶种基板间形成热导率低的空隙，因此晶种基板间的热交换难以进行，晶种基板间的温度均匀性容易降低。结果，也有导致对正式生长步骤中生长的晶体的不良影响、例如结晶性、生长速率等的面内均匀性降低的担心。
如此地使用以可自支撑的方式构成的基板20的本实施方式的晶体生长的手法与图11的(a)～(c)所例示的代替手法相比，可以说会对生产率、品质的提高带来非常大的利益。
需要说明的是，步骤5中的处理条件可以设为与上述步骤3中的处理条件同样的条件，但也可以与其不同。这是因为，步骤3中的成膜处理是以基板10的接合为主要目的而进行的。因此，步骤3中，与朝向主面方向(c轴方向)的生长相比，优选在更重视在沿着主面(c面)的方向(沿面方向)的生长的条件下使晶体生长。与此相对，步骤5中的成膜处理是以使GaN晶体膜21在基板20上高速且较厚地生长为主要目的而进行的。因此，步骤5中，与朝向沿面方向的生长相比，优选在更重视朝向主面方向的生长的条件下使晶体生长。
作为实现上述目的的手法，例如有使成膜室201内的气氛在步骤3和步骤5中不同的手法。例如，以步骤5中的成膜室201内的H2气体的分压相对于N2气体的分压的比率(N2/H2)小于步骤3中的成膜室201内的H2气体的分压相对于N2气体的分压的比率(N2/H2)的方式进行设定。由此，步骤3中，朝向沿面方向的晶体生长变得比较活泼，另外，步骤5中朝向主面方向的晶体生长变得比较活泼。
另外，作为实现上述目的的其他手法，例如有使成膜温度在步骤3和步骤5中不同的手法。例如，以步骤5中的成膜温度低于步骤3中的成膜温度的方式进行设定。由此步骤3中朝向沿面方向的晶体生长变得比较活泼，另外，步骤5中朝向主面方向的晶体生长变得比较活泼。
另外，作为实现上述目的的其他手法，例如有使NH3气体的供给流量相对于GaCl气体的供给流量的比率(NH3/GaCl)在步骤3和步骤5中不同的手法。例如，以步骤5中的NH3/GaCl比率大于步骤3中的NH3/GaCl比率的方式进行设定。由此，步骤3中朝向沿面方向的晶体生长变得比较活泼，另外，步骤5中朝向主面方向的晶体生长变得比较活泼。
作为实施步骤5时的处理条件，可例示出以下。
成膜温度(基板20的温度)：980～1100℃
成膜压力(成膜室201内的压力)：90～105kPa、优选为90～95kPa
GaCl气体的分压：1.5～15kPa
NH3气体的分压/GaCl气体的分压：4～20
N2气体的分压/H2气体的分压：0～1
使期望的膜厚的GaN晶体膜21生长后，通过与步骤3结束时同样的处理顺序停止成膜处理，将形成有GaN晶体膜21的基板20从成膜室201内搬出。然后，通过将GaN晶体膜21以与其生长面平行的方式进行切片，如图7的(b)所示那样，可以得到1张以上的具有圆形状的外形的GaN基板30。GaN基板30也成为100mm以上、进而超过150mm(6英寸)的大径的圆形基板。需要说明的是，也可以将基板20与GaN晶体膜21的层叠结构整体视为GaN基板30。另外，从GaN晶体膜21切出基板20的情况下，也可以使用切出的基板20再次实施步骤5，即对切出的基板20进行再利用。
(2)氮化物晶体基板的构成
本实施方式中，通过实施上述的步骤1～5，可以得到1张以上的、以下说明的构成的GaN基板30。
(高位错密度区域·低位错密度区域)
GaN基板30由于间接受到基板10的接合部的影响，因而有时具有位错密度相对变大的高位错密度区域、即强度、品质相对降低的区域。高位错密度区域是具有比GaN晶体膜21、即GaN基板30中的平均位错密度更大的位错密度的区域，更具体而言是具有比平均位错密度的值大一个数量级水平的位错密度的值的区域。相对于这样的高位错密度区域，具有平均位错密度的区域在以下称低位错密度区域。需要说明的是，对于各区域的位错密度的值，在后面说明详细。
高位错密度区域的存在有时因在表面形成槽、高度差而能够目视，也有时无法目视。即使是无法目视的情况下，如果如后述那样地例如高位错密度区域的杂质浓度(特别是氧浓度)变高，则通过使用进行紫外线照射的荧光显微镜来观察，也能够确认其存在。另外，即使在无法目视且杂质浓度未变高的情况下，也可以通过进行基于例如利用电子射线的阴极发光(CL)法的检测来确认其存在。
如本实施方式这样地使基板10的主面为正六边形时，GaN基板30所具有的高位错密度区域如图9中以影线所示的那样构成将平面形状为正六边形的轮廓形状组合而成的蜂窝图案。如图9所示，可以说通过在GaN基板30的主面上连续地形成高缺陷区域，从而对存在于GaN基板30的主面上的低缺陷区域进行了划分。另外，可以说该蜂窝图案在以通过GaN基板30的主面的中心并与该主面正交的轴为中心轴使基板20自转一周时，具有2次以上、本实施方式中具有6次旋转对称性。该蜂窝图案根据GaN晶体膜21的厚度、成膜条件等，有时其形状会模糊(轮廓渗开)、或者变形。特别是将GaN晶体膜21切片而获得多张GaN基板30时，在从GaN晶体膜21的表面侧获得的GaN基板30中，该倾向变强。
即，本实施方式的GaN基板30如图9所示，在其主面(即表面或背面)具有连续的高位错密度区域31和被高位错密度区域31划分的多个低位错密度区域32。并且，高位错密度区域31构成将平面形状为正六边形的轮廓形状组合而成的蜂窝图案。
需要说明的是，图9中示出高位错密度区域31的局部放大图(参照图中的引出部分)。该局部放大图中用实线和黑点示意性地示出GaN基板30的主面中出现的位错的状态的一例。由该局部放大图可知，在GaN基板30的主面中，具有比低位错密度区域32中的平均位错密度的值(例如、5×106个/cm2以下)大一个数量级水平的平均位错密度的值(例如、1×107个/cm2以上)的区域作为高位错密度区域31，以沿着基板10的接合部的方式，具有一定程度的宽度而存在。需要说明的是，对于此处所言的宽度的大小，没有特别限定，可根据GaN基板30的主面中的位错密度的分布状态而适当特定。对于高位错密度区域31中的位错密度的分布状态，在后面说明详细。
这样的构成的GaN基板30是将多个基板10组合而得到的，因此能够容易且适当地应对大径化的需求。具体而言，例如能够容易且适当地应对直径为至少100mm以上、更详细而言例如外径4～6英寸左右的大径化。
另外，GaN基板30在主面中具有高位错密度区域31，对于该高位错密度区域31的存在，如果可目视则能够通过目视容易地确认，另外，即使在无法目视的情况下，如果高位错密度区域31的杂质浓度(特别是氧浓度)变高，则能够通过使用荧光显微镜的观察来容易地确认。这样，如果能够容易地确认高位错密度区域31的存在，则意味着：即使在高位错密度区域31与低位错密度区域32混杂的情况下，也能够实现将高位错密度区域31作为无用区域(非使用区域)，并选择使用低位错密度区域32作为用于制作半导体器件的有用区域(使用区域)。即，能够专门使用强度、品质相对良好的区域来制作半导体器件。
而且，如果能够容易地确认高位错密度区域31的存在，则通过利用该高位错密度区域31的配置的规则性，由此也能够判别GaN基板30的方向性。因此，例如，通过利用高位错密度区域31，能够不基于定向平面、缺口等判断GaN基板30的取向，可以实现不需要定向平面、缺口等(即切断/废弃的部分)。进而，通过使高位错密度区域31在整个主面的全区域存在，不仅能够判别方向性，还能够利用于更准确的位置对准。具体而言，例如，可认为利用作为无用区域的高位错密度区域31来精度良好地进行用于半导体器件制作的掩模对准。
另外，高位错密度区域31如果杂质浓度(特别是氧浓度)变高，则能够通过利用荧光显微镜的观察来确认。在该情况下，GaN基板30如已经说明的那样是通过将基板20上形成的GaN晶体膜21切片而得到的(例如参照图7的(b))，此时利用了放电加工的情况下、即通过放电加工切出GaN基板30的情况下，由于氧等杂质能够引发异常放电，因此能够使主面中存在高位错密度区域31这样的构成明显化。
需要说明的是，在无法目视高位错密度区域31的存在、进而利用基于杂质浓度的荧光显微镜的观察也无法确认的情况下，如果进行例如基于CL法的检测，则能够确认其存在，这一点如已经说明的那样。
被高位错密度区域31划分的各低位错密度区域32如上所述，可以作为用于制作半导体器件的区域使用，因此设为各自具有至少1mm2以上的面积，优选具有4mm2以上、更优选具有100mm2以上(例如、10×10mm2以上)的面积。这是因为，如果具有4mm2以上的面积，则即使例如要制作的半导体器件为功率器件(电力用半导体元件)，也能够应对其一般芯片尺寸(例如2～3mm见方左右)，如果具有100mm2以上(例如、10×10mm2以上)的面积，则对于被认为最大的功率器件的芯片尺寸(例如10mm见方左右)也能够充分应对。
另外，对于各低位错密度区域32，由于可以作为用于制作半导体器件的区域使用，因此各个表面的平均位错密度优选为5×106个/cm2以下、更优选为1×106个/cm2以下。进而，对于各低位错密度区域32，各自中的平均载流子浓度优选为1×1018cm-3以上、更优选为2×1018cm-3～4×1018cm-3左右。这是因为，如果满足这样的条件，各低位错密度区域32作为用于制作半导体器件的区域会成为非常高品质的区域。需要说明的是，平均载流子浓度超过4×1018cm-3时可能导致结晶性的恶化，因此从这一点出发，平均载流子浓度优选为上述范围内。
另外，GaN基板30是通过将多个基板10接合后在其上使GaN晶体膜21生长而得到的，具有因间接受到基板10的接合部的影响而品质等相对降低的高位错密度区域31。因此，在高位错密度区域31中，不仅位错密度，杂质浓度也可能间接受到接合部的影响。具体而言，可认为由于接合部的影响，高位错密度区域31的杂质浓度、特别是氧浓度变高。这意味着，根据接合部的状态，与低位错密度区域32相比，能够使高位错密度区域31的杂质浓度、特别是氧浓度变高。即，对于高位错密度区域31与低位错密度区域32，能够使各自中的平均杂质浓度(特别是平均氧浓度)存在差异。如果平均杂质浓度(特别是平均氧浓度)存在差异，则如已说明的那样，通过使用荧光显微镜进行观察，能够容易地确认高位错密度区域31的存在。但是，高位错密度区域31与低位错密度区域32并不一定必须在平均杂质浓度(特别是平均氧浓度)中产生差异，也可以以各自之间不产生差异的方式构成。
另外，高位错密度区域31中，认为不仅是位错密度，对于构成GaN基板30的GaN晶体的晶体取向的倾斜度(即偏离角)，也间接受到接合部的影响。具体而言，认为有如以下所述的影响。
被高位错密度区域31划分的各低位错密度区域32在各自的区域内具有晶体取向分布。晶体取向分布是指低位错密度区域32中的晶体取向的倾斜度(偏离角)的分布，但对该分布的具体形态没有特别限定，可以是偏离角的值在区域内一致的分布，也可以是偏离角的值逐渐变动的分布。需要说明的是，此处所言的偏离角是指：GaN基板30的主面的法线方向与构成GaN基板30的GaN晶体的主轴方向(最接近主面的低指数面的法线方向)形成的角。
与此相对，高位错密度区域31具有比低位错密度区域32更大的位错密度。即，高位错密度区域31中存在比低位错密度区域32更多的位错。因此，对于夹着高位错密度区域31而相邻的各低位错密度区域32彼此，认为由于高位错密度区域31介于它们之间而存在的影响，晶体取向的分布(即偏离角的值)失去连续性而变得不连续。
另一方面，对于夹着高位错密度区域31而相邻的各低位错密度区域32彼此，即使在各自的晶体取向分布不连续的情况下，晶体取向的倾斜度(偏离角)的差也为例如0.5°以内。这是因为，各低位错密度区域32中的偏离角虽然受到排列的多个基板10的主面内的偏离角的影响，但各基板10的偏离角的偏差(整个主面内的偏离角的最大值与最小值之差)如已说明的那样被抑制为例如0.3°以内、优选为0.15°以内。另外是因为，相邻的各低位错密度区域32的偏离角之差超过0.5°时，即使夹着高位错密度区域31，这些各区域可能也难以结合而构成1张GaN基板30。
需要说明的是，高位错密度区域31和低位错密度区域32具有与各自的区域划分无关的、连续的平滑表面。即、即使位错密度等不同，各自的表面也成为连续的平滑面。这是因为，GaN基板30如已说明的那样，是通过将基板20上形成的GaN晶体膜21切片而得到的。
(极性反转区)
在本实施方式的GaN基板30中，其主面无论是高位错密度区域31还是低位错密度区域32，都不包含作为极性反转区的反相区(Inversion domain)。反相区是指极性相对于周围的晶体发生了反转的区域。
此处，对GaN的极性进行简单说明。GaN的晶体结构相对于c面不具有反转对称性。因此，对于c轴方向具有极性，分为+c轴方向和-c轴方向，+c轴方向的面被称为Ga极性面或Ga面、-c轴方向的面被称为N极性面或N面。排列这样的晶体结构时，一个面成为Ga极性面，其相反侧的面成为N极性面，但例如Ga极性面中混杂有N极性面时，存在该N极性面的区域成为反相区。
GaN晶体的生长中，考虑到例如在作为种晶层的GaN薄膜上形成由SiO2等构成的掩模的情况，由于掩模不具有极性，因此在该掩模上产生GaN晶体的核时，将在该核上形成的GaN晶体的极性控制成统一为一定的方向是困难的。因此，在该情况下，从由GaN晶体构成的基板的表面到背面必然会产生反相区。
与此相对，本实施方式的GaN基板30中，将抑制了偏离角的偏差的多个基板10进行排列并在其上形成基板20，进而在基板20上形成GaN晶体膜21，将该GaN晶体膜21切片，由此得到GaN基板30。即，构成GaN基板30的GaN晶体成为其极性被控制成统一为一定的方向的晶体。
因此，本实施方式的GaN基板30在其主面中不包含反相区，即，构成该GaN基板30的GaN晶体的极性统一为一定的方向。
如果主面中不包含反相区，则该主面作为用于制作半导体器件的区域，成为非常高品质的区域。这是因为，例如，包含反相区时，在该反相区所存在的区域上可能产生异常生长，如果不包含反相区，则能够排除产生异常生长的担心。
这样的反相区的有无例如可以通过使用透射型电子显微镜(TransmissionElectron Microscope：TEM)的会聚束电子衍射(Convergent Beam ElectronDiffraction：CBED)判定GaN晶体表面的极性来判断。
(高位错密度区域的位错密度分布状态)
本实施方式的GaN基板30具有作为有限区域的高位错密度区域31。高位错密度区域31如已说明的那样，是具有比低位错密度区域32更大的平均位错密度的值的区域，是能够通过进行例如基于CL法的检测而确认存在的区域。
此处，对于高位错密度区域31中的位错密度的分布状态，一边列举基于CL法的检测结果的具体例一边进行详细说明。需要说明的是，基于CL法的检测例如可以使用与扫描型电子显微镜(SEM)组合而成的、公知的CL强度的空间映射描绘装置来进行。
针对高位错密度区域31的基于CL法的检测例如如图13所示那样地进行。具体而言，针对包含高位错密度区域31的GaN基板30的面上，将以该高位错密度区域31为中心(位置：0μm)而直至低位错密度区域32为止所涉及的范围(位置：±60μm)划分成单位面积S＝5×10-6cm2的多个区域。然后，针对各个区域，对存在的位错的个数(单位：个)进行计数，由该计数结果算出各区域中的位错密度(单位：×106cm-2)。需要说明的是，各区域分别的位错个数和位错密度示于图中。
另外，为了参考，针对低位错密度区域32，例如也如图14所示那样地进行了基于CL法的检测。具体而言，针对不包含高位错密度区域31的GaN基板30的面上，与上述低位错密度区域32的情况同样地划分为多个区域后，针对各个区域，对存在的位错的个数(单位：个)进行计数，由该计数结果算出各区域中的位错密度(单位：×106cm-2)。需要说明的是，各区域分别的位错个数和位错密度示于图中。
将图13和图14所示的检测结果进行总结，可得到图15所示的位错密度的分布状态。图15是在将横轴设为基板上位置(μm)、将纵轴设为位错密度(cm-2)的座标空间上对图13和图14所示的基于CL法的检测结果进行作图而得到的。
对图15中的作图结果进行拟合时，对于低位错密度区域32，位错密度的值与基板上位置无关，显示出大致恒定(平坦)的分布状态，另一方面，对于高位错密度区域31，可知显示出如同描绘位错密度的值在该高位错密度区域31的中心位置附近成为极大(峰值)的曲线这样的分布状态。进一步详细而言，对于高位错密度区域31，显示出如下的分布状态：从低位错密度区域32朝向高位错密度区域31，位错密度的值单调增加，在高位错密度区域31的中心位置附近超过位错密度的值的峰值时，从高位错密度区域31朝向低位错密度区域32，位错密度的值单调减少。
即，本实施方式的GaN基板30在主面中具有高位错密度区域31和被该高位错密度区域31划分的多个低位错密度区域32，并且在该高位错密度区域31中具有如下的位错密度的分布状态：从一个低位错密度区域32侧起，位错密度的值朝向峰值单调增加，在高位错密度区域31的中心位置附近超过位错密度的值的峰值时，位错密度的值从峰值朝向另一个低位错密度区域32侧单调减少。
高位错密度区域31是有限区域，对于其外缘(即、与低位错密度区域32的边界)，也可以基于位错密度的值单调增加或单调减少的分布状态来特定。
例如，低位错密度区域32如已说明的那样，可以作为用于制作半导体器件的区域使用，因此平均位错密度优选为5×106个/cm2以下、更优选为1×106个/cm2以下。基于此，设定可成为低位错密度区域32的位错密度的阈值后，如果将位错密度的分布状态中超过阈值的部分作为高位错密度区域31，则能够容易且准确地特定作为有限区域的高位错密度区域31的外缘。
具有这样的外缘的低位错密度区域32具有一定程度的宽度而存在于GaN基板30的主面上，该区域宽度为例如50μm左右。
需要说明的是，位错密度的阈值设定不限于上述的手法，例如也可以使用分布状态中的峰值的半峰宽这样地、利用其他手法来进行。
与此相对，对于与本实施方式的GaN基板30不同地、通过将多个晶种基板设置一定程度的间隔(间隙)进行配置后在其上使晶体膜生长，从而使各晶种基板接合而得到的基板、通过在各晶种基板彼此的接合部位形成掩模从而使其接合而得到的基板等，位错密度的分布状态不会成为朝向峰值的单调增加或从峰值的单调减少，而是如图16所示那样地成为在位错密度的值的峰值前后存在确认不到位错的凹状陷落的分布状态。这可认为是由于在晶种基板彼此的接合部位存在间隔、掩模等时，晶体生长时产生外延横向生长(Epitaxial lateral overgrowth ELO)、悬空外延(Pendeo-epitaxy)等的影响。
如在峰值前后具有确认不到位错的凹状陷落的分布状态的基板那样缺陷密度剧烈变化的情况下，在晶体面内会伴随较大的畸变分布。这样的畸变分布有在制作半导体器件时的机械加工等中导致断裂的担心，可能产生使成品率显著降低的问题。
对于这一点，根据本实施方式的GaN基板30，认为由于为位错密度的值单调增加或单调减少的分布状态，因此缺陷密度阶段性地平缓变化，不会在晶体面内伴随较大的畸变分布，能够使高位错密度区域31与各低位错密度区域32接合。实际上，如后述那样，在高位错密度区域31与低位错密度区域32的接合部附近，如果尝试利用拉曼光谱法获取GaN晶体的E2模式的拉曼位移的映射，则完全观察不到位移量的变化，可确认各区域31、32均未发生畸变。
(高位错密度区域和低位错密度区域的畸变状态)
本实施方式的GaN基板30如上所述那样，在高位错密度区域31与低位错密度区域32中位错密度的分布状态互相不同，另一方面，各区域31、32中的畸变状态实质上相同。此处所言的畸变状态主要是指构成GaN基板30的GaN晶体的晶格的畸变的状态。如果晶格的畸变的状态实质上相同，则对于由该晶格构成的基板表面，畸变的状态也实质上相同。需要说明的是，晶格的畸变的状态例如可以通过利用拉曼光谱法来检测。
此处，对于高位错密度区域31和低位错密度区域32的畸变状态，一边列举利用拉曼光谱法的检测结果的具体例一边进行详细说明。需要说明的是，利用拉曼光谱法的畸变状态的检测通过对向GaN基板30照射规定波长的光而得到的拉曼散射光进行光谱解析来进行即可。这样的检测可以使用公知的显微拉曼光谱装置来进行。
高位错密度区域31和低位错密度区域32的畸变状态的检测例如如图17所示那样地进行。具体而言，分别对高位错密度区域31和低位错密度区域32设定规则排列的多个评价点(图中的白色点、例如50×50点)。此时，为了显微拉曼光谱装置的光学显微镜像的调焦，包含各评价点的映射测定范围(图中的白框内)中包含异物33的附着部位。然后，对于各评价点分别照射作为激发光源的规定波长(例如532nm)的单色激光，检测由此得到的拉曼散射光，对该检测结果进行光谱解析，由此进行畸变状态的检测。通过该光谱解析，可得到所谓的拉曼光谱。
图18示出针对具有567cm-1附近的峰E2(high)模式的位移峰的拉曼光谱，将在全部评价点得到的光谱重叠的结果的一例。根据此处所示的重叠结果，重叠的各拉曼光谱之中，存在位移峰较弱、或可观察到若干位移的拉曼光谱，认为这些是由于异物33的影响，除了由异物33造成的影响以外未观察到E2模式的位移量的变化。即，如果除去异物33的附着部位，则在高位错密度区域31和低位错密度区域32的任一者中均得到了同样的拉曼光谱。
图19示出将各评价点得到的E2模式的位移峰进行平面映射的一例。需要说明的是，位移峰的差别通过各评价点的显示亮度的差别来表现。根据此处所示的映射结果，在异物33的附着部位可观察到若干位移，但除此以外的部位成为大致相同的显示亮度。即，如果除去异物33的附着部位，则在高位错密度区域31和低位错密度区域32的任一者中均得到了同样的位移峰。
根据这些可知，本实施方式的GaN基板30在高位错密度区域31的拉曼光谱中没有位移变化，该高位错密度区域31中的GaN晶体的晶格没有畸变。另外可知，本实施方式的GaN基板30与高位错密度区域31同样地，在低位错密度区域32中的GaN晶体的晶格也没有畸变。
即、本实施方式的GaN基板30在高位错密度区域31和低位错密度区域32中位错密度的分布状态不同，但对于GaN晶体的晶格的畸变状态，各区域31、32的晶格均没有畸变，各区域31、32中实质上相同。此处，实质上相同是指，除了各区域31、32中畸变状态完全一致的情况以外，若考虑例如异物33的附着、测定误差等，则也包含产生在技术常识的范围内视为相同来处理也不会有问题的程度的差异的情况。
这样，如果高位错密度区域31与低位错密度区域32中GaN晶体的晶格的畸变状态实质上相同，且各区域31、32均为晶格没有畸变的状态，则对于由该晶格构成的GaN基板30的基板表面，也成为各区域31、32没有畸变的状态。因此，GaN基板30成为如下的状态：对多个低位错密度区域32进行划分的高位错密度区域31没有畸变地将各低位错密度区域32接合。
与此相对，对于与本实施方式的GaN基板30不同的、通过在将多个晶种基板设置一定程度的间隔(间隙)进行配置后在其上使晶体膜生长从而使各晶种基板接合而得到的基板、通过在各晶种基板彼此的接合部位形成掩模从而使其接合而得到的基板等，有在晶种基板彼此的接合部位产生GaN晶体的晶格的畸变的担心。这可认为是由于在晶种基板彼此的接合部位存在间隔、掩模等时，晶体生长时产生ELO、悬空外延等的影响。这种局部的晶格的畸变可能导致基板表面的畸变。
这一点，根据本实施方式的GaN基板30，即使是高位错密度区域31对低位错密度区域32进行划分的构成，各区域31、32也均成为没有畸变的状态，因此成为基板整体中没有畸变的状态，特别是在应对直径为100mm以上的基板大径化的方面非常适宜，其结果，可实现半导体器件制作的效率化。
(3)通过本实施方式可得到的效果
通过本实施方式，可得到以下所示的1个或多个效果。
(a)如果在GaN基板30的主面具有高位错密度区域31和低位错密度区域32，并且在其主面不包含作为极性反转区的反相区，则能够应对大径化的需求，并且得到优质的GaN基板30。
更详细而言，具有高位错密度区域31和低位错密度区域32可以说是将多个基板10组合而得到的结果、即能够容易且适当地应对大径化的需求的表现。
另外，如果具有高位错密度区域31和低位错密度区域32，则能够实现如下操作：将高位错密度区域31作为无用区域(非使用区域)，选择性使用低位错密度区域32作为用于制作半导体器件的有用区域(使用区域)。而且，如果不包含反相区，则能够排除产生异常生长的担心。因此，该构成的主面作为用于制作半导体器件的区域是非常高品质的区域。
(b)存在对低位错密度区域32进行划分的高位错密度区域31，且能够容易地确认该高位错密度区域31的存在的情况下，通过利用该配置的规则性，能够判别GaN基板30的方向性。因此，例如可以不基于定向平面、缺口等判断GaN基板30的取向，能够实现不需要定向平面、缺口等(即切断/废弃的部分)。进而，通过使高位错密度区域31在整个主面的全区域存在，不仅能够判别方向性，还能够利用于更准确的位置对准。具体而言，例如，可认为利用作为无用区域的高位错密度区域31来精度良好地进行用于半导体器件制作的掩模对准。
(c)高位错密度区域31为不仅位错密度高、而且杂质浓度(特别是氧浓度)也高的区域时，如果通过放电加工切出GaN基板30，则能够使主面中存在高位错密度区域31的构成明显化。因此，能够使通过存在高位错密度区域31而发挥的效果为确实的效果。
(d)如果各低位错密度区域32具有至少1mm2以上的面积，则作为用于制作半导体器件的区域是优选的。进而，如果具有优选为4mm2以上、更优选为100mm2以上(例如10×10mm2以上)的面积，则即使例如要制作的半导体器件为功率器件(电力用半导体元件)，也能够充分应对其一般芯片尺寸(例如2～3mm见方左右、最大10mm见方左右)。因此，具有该构成的主面的GaN基板30作为用于制作半导体器件的材料，是非常高品质的材料。
(e)GaN基板30的制造时，通过组合多个比较小径的基板10，能够任意变更基板20的外径、形状。此时，即使使基板20大径化，也能够抑制其主面内的偏离角的偏差的增加。例如，能够使基板20整体的主面内的偏离角的偏差为各个基板10的主面内的偏离角的偏差的同等以下。这样，通过使用偏离角的偏差少的大径的基板20，能够制造高品质的GaN基板30。图10为示出通过将多个正六边形的晶种基板组合而得到的晶体生长用基板的一个构成例的照片。此处所示的晶体生长用基板的直径为约16cm，已经确认了晶体生长用基板整体的主面内的偏离角的偏差与构成该基板的各晶种基板的主面内的偏离角的偏差为同等以下。这样，偏离角的偏差小的大径的晶体生长用基板可以说是如果没有本实施方式所例示的见解就难以制造的基板。
(f)通过使基板10的平面形状为正六边形，组合基板10而成的蜂窝图案具有2次以上、本实施方式中为6次旋转对称性。由此，能够使基板20所包含的缺陷、畸变、即因受到邻接的基板10的接合部的影响而产生的缺陷、畸变在其整个面内均等地(以具有6次旋转对称性的方式)分散。其结果，对于使用其制作的GaN基板30也可得到同样的效果，能够使该基板为在整个面内均等地分布翘曲、不易破裂的优质的基板。
(g)通过使基板10的平面形状为正六边形，多个基板10以俯视相互咬合的方式配置。由此，能够抑制步骤3、其后的工序中的基板10的排列偏移。结果，能够提高基板10间的接合强度、或在它们上生长的GaN晶体膜14、21的品质。
(h)通过使基板10的侧面中与其他基板10的侧面相对的面全部为M面或a面、且互相为同一方位的面，在步骤3(晶体生长工序)中使邻接的基板10接合时，能够提高其接合强度。例如，通过使基板10以M面彼此或a面彼此接合、特别是以a面彼此接合，与使它们以“M面或a面”以外的面彼此接合的情况相比，能够提高其接合强度。
(i)从基板5获得基板10时，通过在基板5的背面预先形成凹槽，能够控制性良好地使基板5裂开。由此，即使在使基板10的侧面以例如a面彼此接合的情况下，也能够在该a面(即难以裂开的面)裂开。
(j)由于在使多个基板10粘接在保持板12上的状态(使粘接剂11发生了固化的状态)进行GaN晶体膜14的晶体生长，因此能够抑制该过程中的基板10的排列偏移，能够提高基板10间的接合强度、或者提高在它们上生长的晶体的品质。另外，与不使用粘接剂11、而是通过将基板10从外周用夹具固定从而固定在保持板12上的情况相比，能够提高基板10间的接合强度、或者提高在它们上生长的晶体的品质。这是因为，在使用夹具时，至少在室温下会对排列的基板10沿着其排列方向施加压力。这样，在成膜温度下，因热膨胀的影响而该压力增大，有时基板10的排列崩坏、或主面无法存在于同一平面上、或在基板10中产生破片、裂纹，进而此时产生的颗粒附着在主面上。通过使用粘接剂11将基板10粘接，能够避免这些课题。
(k)由于在使多个基板10粘接在保持板12上的状态(使粘接剂11发生了固化的状态)进行晶体生长，因此即使因各基板10上生长的晶体发生相互作用而对基板10施加应力，也能够避免基板10的位置偏移等。进行晶体生长时，以各基板10上生长的晶体的生长面成为连续的面的方式、即以将基板10倾斜或提起的方式发挥相互作用，但通过如本实施方式这样在使粘接剂11发生了固化的状态下进行晶体生长，能够避免在该过程中基板10倾斜或提起。结果能够抑制最终得到的基板20的翘曲，能够避免基板20的主面整体的偏离角的偏差的增加。
(l)作为保持板12的材料，通过使用例如各向同性石墨、热解石墨之类的材料，能够容易地进行基板20从保持板12的自支撑。特别是通过使用热解石墨、上述复合材料作为保持板12的材料，能够使保持板12的表层作为牺牲层12a发挥作用，能够进一步容易地进行基板20的自支撑。
(m)通过使基板20为圆板状，能够提高在基板20上生长的晶体的面内均匀性。这是因为，如本实施方式那样在HVPE装置200内使基板20旋转而进行气相生长时，通过使基板20为圆板状，能够使基板20的面内的原料气体等的供给条件为均等的条件。与此相对，使用如图12的(a)所示的使条状晶种基板接合而成的矩形状的晶体生长用基板的情况下、使用如图12的(b)所示的使同一尺寸、同一形状的六边形的晶种基板接合而成的蜂窝形状的晶体生长用基板的情况下，在它们的内周侧(区域A)和外周侧(区域B)，原料气体等的供给量、消耗量、温度等各条件容易产生差异。因此，这些情况下，难以如本实施方式那样地提高晶体的面内均匀性。
(n)如果高位错密度区域31中的位错密度的分布状态为朝向峰值的单调增加或从峰值的单调减少，则能够容易且准确地特定高位错密度区域31的外缘。另外，与通过将多个晶种基板设置一定程度的间隔(间隙)进行配置后在其上使晶体膜生长，从而使各晶种基板接合而得到的基板、通过在各晶种基板彼此的接合部位形成掩模从而使其接合而得到的基板等不同，晶体生长时不会产生ELO、悬空外延等的影响，晶体面内不会伴随较大的畸变分布，因此可实现制作半导体器件时的成品率提高。
(o)在高位错密度区域31对低位错密度区域32进行划分的构成的GaN基板30中，尽管各区域31、32中位错密度的分布状态互相不同，但如果各区域31、32中的畸变状态实质上相同，各区域31、32均为没有畸变的状态，则成为基板整体没有畸变的状态，因此在应对特别是直径为100mm以上的基板大径化的方面是非常适宜的，其结果，可实现半导体器件制作的效率化。
<其他实施方式>
以上对本发明的实施方式进行了具体说明。然而，本发明不限定于上述的实施方式，可以在不脱离其主旨的范围内进行各种变更。
(a)上述实施方式中，对组合基板10而成的蜂窝图案在以通过基板20的主面的中心且与该主面正交的轴为中心轴使基板20自转一周时具有6次对称性的情况进行了说明。然而，本发明不限定于这样的形态。
例如，如图3的(a)所示那样，在组合基板10而成的蜂窝图案具有3次旋转对称性的情况下，也可得到与上述实施方式同样的效果。但是，图2的(a)所示的排列与图3的(a)所示的排列相比，在能够使基板20包含的缺陷、畸变在其整个面内更均等地分散的方面是优选的。另外其结果，对于最终得到的GaN基板30也可得到同样的效果，在能够使该基板为在整个面内更均等地分布翘曲、更不易破裂的优质的基板的方面是优选的。
另外，例如如图4的(a)所示那样，组合基板10而成的蜂窝图案具有2次旋转对称性(即线对称性)的情况下，也可得到与上述实施方式同样的效果。但是，图2的(a)、图3的(a)所示的排列与图4的(a)所示的排列相比，在能够使基板20包含的缺陷、畸变在其整个面内更均等地分散的方面是优选的。另外其结果，对于最终得到的GaN基板30也可得到同样的效果，在能够使该基板为在整个面内更均等地分布翘曲、更不易破裂的优质的基板的方面是优选的。
(b)上述实施方式中，对使基板10的侧面中与其他基板10的侧面相对的全部的面为a面的情况进行了说明。然而，本发明不限定于这样的形态，也可以通过a面以外的面进行接合。
(c)也可以使基板10的侧面中与其他基板10的侧面相对的全部的面为M面。M面是容易裂开的面，因此能够低成本且效率良好地从基板5制作基板10。
该情况下，准备多个基板5时，优选各个基板5的主面内的偏离角的偏差(偏离角的最大值与最小值之差)低于0.1°、且多个基板5间的偏离角的偏差(偏离角的最大值与最小值之差)低于0.1°。由此，能够充分提高邻接的基板10的接合强度。
另外，该情况下，通过使邻接的基板10的厚度不同、并对它们的主面的高度设置间隔，也能够提高邻接的基板10的接合强度。这是因为，通过对主面的高度设置间隔，能够扰乱邻接的基板10的接合部周边的气流(在接合部周边产生气体的滞留)，由此，能够局部促进接合部周边的晶体生长。另外，通过对主面的高度设置间隔，能够适当地控制流过接合部周边的气流的方向等，由此，能够促进朝向沿面方向的晶体生长。
(d)上述实施方式中，对利用不同的材料构成保持板12和基板10，并使用粘接剂11进行接合的情况进行了说明。然而，本发明不限定于这样的形态。例如，也可以将由GaN多晶形成的基板(GaN多晶基板)用作保持板12，将保持板12与基板10直接接合而不借助粘接剂11。例如，通过对由GaN多晶形成的保持板12的表面进行等离子体处理而使该主面以OH基为终端，然后，在保持板12的主面上直接载置基板10，由此能够使它们一体接合。接着，通过对保持板12与基板10接合而成的层叠体进行退火处理，能够去除保持板12与基板10之间残留的水分等，可以将该层叠体适宜地用作上述组装基板13、或基板20。
(e)上述实施方式中，对在步骤3、5中使用氢化物气相生长法(HVPE法)作为晶体生长法的情况进行了说明，但本发明不限定于这样的形态。例如，也可以在步骤3、5中的任一者或两者中使用有机金属气相生长法(MOCVD法)等除HVPE法以外的晶体生长法。在该情况下，也可得到与上述实施方式同样的效果。
(f)上述实施方式中，对准备通过从保持板12剥离而进行自支撑的基板20、并使用其使GaN晶体膜21生长而制造GaN基板30的情况进行了说明。然而，本发明不限定于这样的形态。即，也可以在准备组装基板13后，如图8的(a)所示那样在基板10上使GaN晶体膜14较厚地生长，然后如图8的(b)所示那样，通过将GaN晶体膜14切片而获得1张以上的GaN基板30。即，也可以不经过使基板20自支撑的工序，而是连贯地进行从组装基板13的准备到GaN基板30的制造。此时，与上述实施方式不同，由于基板10的加热是夹着保持板12、粘接剂11而进行的，因此加热效率会降低。然而，在其他方面可得到与上述实施方式基本同样的效果。此时，也可以省略步骤3的气相生长工序。另外，也可以使步骤3、5的生长条件如上所述地不同，并且分别不省略这些步骤地进行。
(g)上述实施方式中，对使邻接的基板10接合而作为基板20使用的情况、即基板20包含基板10的情况进行了说明。然而，本发明不限定于这样的形态，即，也可以将如上述那样地通过将较厚地生长的GaN晶体膜14切片而得到的1张以上的基板分别用作基板20。在该情况下，也可得到与上述实施方式同样的效果。
需要说明的是，如此得到的基板20与上述实施方式不同，其构成中不包含基板10，但与GaN基板30同样地，有时具有因间接受到基板10的接合部的影响而位错密度相对变大的高位错密度区域、即强度、品质相对降低的区域。使基板10的主面为正六边形时，如图9中以影线所示的那样，在高缺陷区域构成蜂窝图案并具有6次旋转对称性的方面如上所述。
(h)本发明不限于GaN，例如在制造由氮化铝(AlN)、氮化铝镓(AlGaN)、氮化铟(InN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化铝铟镓(AlInGaN)等氮化物晶体、即AlxInyGa1-x-yN(0≤x+y≤1)的组成式所示的III族氮化物晶体形成的基板时也能够适宜地应用。
<本发明的优选实施方式>
以下对本发明的优选实施方式进行附记。
(附记1)
一种氮化物晶体基板，其由直径为100mm以上的氮化物晶体形成，
在主面中具有连续的高位错密度区域和被前述高位错密度区域划分的多个低位错密度区域，并且
前述主面不包含极性反转区。
(附记2)
根据附记1所述的氮化物晶体基板，其中，前述多个低位错密度区域分别具有至少1mm2以上的面积。
(附记3)
根据附记2所述的氮化物晶体基板，其中，前述多个低位错密度区域分别具有100mm2以上的面积。
(附记4)
根据附记1～3中任一项所述的氮化物晶体基板，其中，前述高位错密度区域构成将平面形状为正六边形的轮廓形状组合而成的蜂窝图案。
(附记5)
根据附记1～4中任一项所述的氮化物晶体基板，其中，前述多个低位错密度区域各自中的平均位错密度为5×106个/cm2以下。
(附记6)
根据附记1～5中任一项所述的氮化物晶体基板，其中，前述多个低位错密度区域各自中的平均载流子浓度为1×1018cm-3以上。
(附记7)
根据附记1～6中任一项所述的氮化物晶体基板，其中，前述多个低位错密度区域在各自的区域内具有晶体取向分布，
夹着前述高位错密度区域相邻的前述低位错密度区域彼此的前述晶体取向分布不连续。
(附记8)
根据附记7所述的氮化物晶体基板，其中，前述低位错密度区域彼此的晶体取向的倾斜度之差为0.5°以内。
(附记9)
根据附记1～8中任一项所述的氮化物晶体基板，其中，前述高位错密度区域和前述低位错密度区域具有与各自的区域划分无关的、连续的平滑表面。
(附记10)
根据附记1～9中任一项所述的氮化物晶体基板，其中，前述高位错密度区域与前述低位错密度区域各自中的平均杂质浓度存在差异。
(附记11)
根据附记1～10中任一项所述的氮化物晶体基板，其中，前述高位错密度区域具有如下的位错密度的分布状态：位错密度的值成为朝向峰值的单调增加或从峰值的单调减少。
(附记12)
根据附记11所述的氮化物晶体基板，其中，前述高位错密度区域与前述低位错密度区域中的畸变状态实质上相同。
(附记13)
根据附记12所述的氮化物晶体基板，其中，前述畸变状态是根据利用了拉曼光谱法的检测结果来特定的状态。
(附记14)
一种晶体生长用基板，其具有用于使氮化物晶体生长的基底面，
具有以主面相互平行、侧面相互相对的方式配置成平面状的、由氮化物晶体形成的多个晶种基板，
多个前述晶种基板中，至少构成前述晶体生长用基板的周缘部以外的部分的基板具有平面形状为正六边形的主面，
将前述晶种基板组合而成的蜂窝图案在以通过前述晶体生长用基板的主面的中心且与前述主面正交的轴为中心轴使前述晶体生长用基板自转一周时，具有3次以上的对称性。
(附记15)
根据附记14所述的晶体生长用基板，其中，前述蜂窝图案在以前述轴为中心轴使前述晶体生长用基板自转一周时，具有6次对称性。
(附记16)
根据附记14或15所述的晶体生长用基板，其中，前述晶种基板的侧面中，与其他晶种基板的侧面相对的全部的面为M面，且互相为同一方位的面(等价的面)。
(附记17)
根据附记14或15所述的晶体生长用基板，其中，前述晶种基板的侧面中，与其他晶种基板的侧面相对的全部的面为a面，且互相为同一方位的面(等价的面)。
(附记18)
根据附记14～17中任一项所述的晶体生长用基板，其中，前述晶种基板是将具有比前述晶种基板更大的外径的晶体基板加工(从晶体基板去除其周缘部)而成的，
前述晶种基板的侧面具有通过在前述晶体基板的背面形成凹槽而产生的熔解面(激光加工面)或切削面(机械加工面)、以及沿着前述凹槽使前述晶体基板裂开而产生的裂开面，
多个前述晶种基板以这些侧面中的至少前述裂开面相互相对的方式配置。
(附记19)
一种晶体生长用基板，其具有在晶种基板上生长的晶体膜，
前述晶体膜具有高位错密度区域(高缺陷区域)，所述高位错密度区域(高缺陷区域)具有比前述晶体膜中的平均位错密度(或缺陷密度)更大的位错密度(或缺陷密度)，
前述高位错密度区域构成将平面形状为正六边形的轮廓形状组合而成的蜂窝图案，
前述蜂窝图案在以通过前述晶体生长用基板的主面的中心且与前述主面正交的轴为中心轴使前述晶体生长用基板自转一周时，具有3次以上的对称性。
优选为一种晶体生长用基板，其具有用于使氮化物晶体生长的基底面，
具有在以主面相互平行、侧面相互相对的方式配置成平面状的、由氮化物晶体形成的多个晶种基板上生长的晶体膜，
前述晶体膜因受到前述晶种基板的接合部的影响而具有高位错密度区域(高缺陷区域)，所述高位错密度区域(高缺陷区域)具有比前述晶体膜中的平均位错密度(或缺陷密度)更大的位错密度(或缺陷密度)，
前述高位错密度区域通过使多个前述晶种基板中至少构成周缘部以外的部分的基板的主面具有正六边形的平面形状而构成蜂窝图案，
前述蜂窝图案在以通过前述晶体生长用基板的主面的中心且与前述主面正交的轴为中心轴使前述晶体生长用基板自转一周时，具有3次以上的对称性。
(附记20)
一种氮化物晶体基板，其具有在晶体生长用基板上生长的晶体膜，
前述晶体膜具有高位错密度区域(高缺陷区域)，所述高位错密度区域(高缺陷区域)具有比前述晶体膜中的平均位错密度(或缺陷密度)更大的位错密度(或缺陷密度)，
前述高位错密度区域构成将平面形状为正六边形的轮廓形状组合而成的蜂窝图案，
前述蜂窝图案在以通过前述氮化物晶体基板的主面的中心且与前述主面正交的轴为中心轴使前述氮化物晶体基板自转一周时，具有3次以上的对称性。
优选为一种氮化物晶体基板，其具有在附记14～19中任一项所述的晶体生长用基板上生长的晶体膜，
前述晶体膜因受到前述晶种基板的接合部的影响而具有高位错密度区域(高缺陷区域)，所述高位错密度区域(高缺陷区域)具有比前述晶体膜中的平均位错密度(或缺陷密度)更大的位错密度(或缺陷密度)，
前述高位错密度区域通过使多个前述晶种基板中至少构成周缘部以外的部分的基板的主面具有正六边形的平面形状而构成蜂窝图案，
前述蜂窝图案在以通过前述氮化物晶体基板的主面的中心且与前述主面正交的轴为中心轴使前述氮化物晶体基板自转一周时，具有3次以上的对称性。
(附记21)
一种氮化物晶体基板的制造方法，其具有如下的工序：
通过经由将由氮化物晶体形成的多个晶种基板以它们的主面相互平行、它们的侧面相互相对的方式配置成平面状的工序来制作具有晶体生长用的基底面的晶体生长用基板的工序、
在前述晶体生长用基板上使晶体膜生长的工序、以及
将前述晶体生长用基板上生长的前述晶体膜切片而得到氮化物晶体基板的工序，
在制作前述晶体生长用基板的工序中，
作为多个前述晶种基板中至少构成(前述晶体生长用基板的)周缘部以外的部分的基板，使用主面的平面形状为正六边形、且具有至少1mm2以上的面积的基板，
使组合前述晶种基板而成的蜂窝图案为如下的形状：在以通过前述晶体生长用基板的主面的中心且与前述主面正交的轴为中心轴使前述晶体生长用基板自转一周时，具有3次以上的对称性，
在得到前述氮化物晶体基板的工序中，得到如下构成的前述氮化物晶体基板：在主面中具有连续的高位错密度区域和被前述高位错密度区域划分的多个低位错密度区域，并且前述主面不包含极性反转区。
优选为一种晶体生长用基板的制造方法，其中，
通过经由将由氮化物晶体形成的多个晶种基板以它们的主面相互平行、它们的侧面相互相对的方式配置成平面状的工序来制作晶体生长用基板时，
作为多个前述晶种基板中至少构成前述晶体生长用基板的周缘部以外的部分的基板，使用主面的平面形状为正六边形的基板，
使由前述晶种基板的接合部形成的蜂窝图案为如下的形状：在以通过前述晶体生长用基板的主面的中心且与前述主面正交的轴为中心轴使前述晶体生长用基板自转一周时，具有3次以上的对称性。
(附记22)
一种晶体生长用基板的制造方法，其具有如下工序：
准备多个前述晶种基板借助粘接剂粘接在保持板上而成的组装基板工序、
加热前述组装基板而在前述晶种基板上使晶体膜生长的工序、以及
使将邻接的晶种基板通过前述晶体膜接合而成的前述晶体生长用基板进行自支撑的工序，
在使前述晶体生长用基板自支撑的工序中，通过(仅)将前述保持板中的表层剥离，从而使前述晶体生长用基板与前述保持板分离。
(附记23)
根据附记22所述的晶体生长用基板的制造方法，其中，作为前述保持板的材料，使用具有与构成前述晶种基板的晶体同等或比其更小的线膨胀系数的材料。
(附记24)
根据附记22或23所述的晶体生长用基板的制造方法，其中，作为前述保持板的材料，使用具有与构成前述晶体膜的晶体同等或比其更小的线膨胀系数的材料。
(附记25)
根据附记22～24中任一项所述的晶体生长用基板的制造方法，其中，作为前述粘接剂的材料，使用具有与构成前述晶种基板的晶体接近的线膨胀系数的材料。
(附记26)
根据附记22～25中任一项所述的晶体生长用基板的制造方法，其中，作为前述粘接剂的材料，使用具有与构成前述晶体膜的晶体接近的线膨胀系数的材料。
(附记27)
根据附记22～26中任一项所述的晶体生长用基板的制造方法，其中，作为前述保持板的材料，使用各向同性石墨、各向异性石墨、以及将由各向同性石墨形成的平板基材的表面用各向异性石墨被覆而成的复合材料中的任一种，
作为前述粘接剂的材料，使用以氧化锆或二氧化硅为主成分的材料。
(附记28)
根据附记22～27中任一项所述的晶体生长用基板的制造方法，其中，仅在前述晶种基板的背面中除了周缘部以外的区域(优选为中央部)涂布前述粘接剂(由此抑制前述粘接剂在前述晶种基板的主面侧的围绕)。
(附记29)
根据附记22～28中任一项所述的晶体生长用基板的制造方法，其中，作为前述保持板，使用以沿着邻接的前述晶种基板的接合部设置有凹槽的构件，所述凹槽用于在将前述晶种基板粘接到前述保持板的主面上时将剩余的前述粘接剂引走(由此抑制前述粘接剂在前述晶种基板的主面侧的围绕)。
附图标记说明
10 晶种基板
20 晶体生长用基板
30 GaN基板(氮化物晶体基板)
31 高位错密度区域
32 低位错密度区域

Claims (10)

1.一种氮化物晶体基板，其由直径为100mm以上的氮化物晶体形成，
在主面中具有平均位错密度为1×107个/cm2以上的连续的高位错密度区域和被所述高位错密度区域划分的、平均位错密度为5×106个/cm2以下的多个低位错密度区域，并且
所述主面不包含极性反转区，
所述高位错密度区域具有如下的位错密度的分布状态：位错密度的值朝向峰值单调增加或从峰值单调减少，
其中，所述高位错密度区域构成如下的蜂窝图案：所述蜂窝图案是将平面形状为正六边形的轮廓形状组合而成的蜂窝图案。
2.根据权利要求1所述的氮化物晶体基板，其中，所述多个低位错密度区域分别具有1mm2以上的面积。
3.根据权利要求1或2所述的氮化物晶体基板，其中，所述多个低位错密度区域各自中的平均位错密度为5×106个/cm2以下。
4.根据权利要求1或2所述的氮化物晶体基板，其中，所述多个低位错密度区域各自中的平均载流子浓度为1×1018cm-3以上。
5.根据权利要求1或2所述的氮化物晶体基板，其中，所述多个低位错密度区域在各自的区域内具有晶体取向分布，
夹着所述高位错密度区域相邻的所述低位错密度区域彼此的所述晶体取向分布是不连续的。
6.根据权利要求5所述的氮化物晶体基板，其中，相邻的所述低位错密度区域彼此的晶体取向的倾斜度之差为0.5°以内。
7.根据权利要求1或2所述的氮化物晶体基板，其中，所述高位错密度区域和所述低位错密度区域具有与各自的区域划分无关的、连续的平滑表面。
8.根据权利要求1或2所述的氮化物晶体基板，其中，所述高位错密度区域与所述低位错密度区域各自中的平均杂质浓度存在差异。
9.根据权利要求1所述的氮化物晶体基板，其中，所述高位错密度区域与所述低位错密度区域中的畸变状态实质上相同。
10.根据权利要求9所述的氮化物晶体基板，其中，所述畸变状态是根据利用了拉曼光谱法的检测结果来特定的状态。
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