JP2011157275A - ＧａＮ結晶基板 - Google Patents

Abstract

【課題】ＧａＮ結晶基板上に成長させる半導体層のモフォロジーを低下させることなく、基板の結晶方位を識別することができるＧａＮ結晶基板を提供する。
【解決手段】本ＧａＮ結晶基板は、マトリックス結晶領域１１と、マトリックス結晶領域１１の結晶に対して少なくとも１つの結晶軸が異なる結晶を含有する異方位結晶領域１３とを含み、異方位結晶領域１３の形状は、任意に特定される結晶方位を示すように形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体デバイスなどに用いられるＧａＮ結晶基板に関し、詳しくは、基板の結晶方位の識別ができるＧａＮ結晶基板に関する。

発光デバイス、電子デバイス、半導体センサなどの各種の半導体デバイスの基板にＧａＮ結晶基板が広く用いられている。ここで、ＧａＮ結晶基板の結晶成長させる面（表面ともいう、以下同じ）側に少なくとも１層の半導体層を形成することにより半導体デバイスが形成される。したがって、半導体デバイスを作製するために、ＧａＮ結晶基板の表面および裏面（結晶成長させる面の反対側の面をいう、以下同じ）を識別すること、すなわちＧａＮ結晶基板の表裏を識別することが必要であった。

また、ＧａＮ結晶基板およびその表面側に形成された少なくとも１層の半導体層を含むウエハを所定の結晶方位に分割することにより各半導体デバイスのチップが得られる。したがって、半導体デバイスを作成するためにＧａＮ結晶基板の結晶方位を識別することが必要であった。

かかるＧａＮ結晶基板の表裏を識別するために、従来は、少なくとも２つのオリエンテーションフラットを形成することが必要であった。また、ＧａＮ結晶基板の結晶方位を識別するために、少なくとも１つのオリエンテーションフラットが、基板の特定方向（たとえば、＜１−１００＞方向）に平行になるように形成されていた（たとえば、特許文献１を参照）。

しかし、かかるオリエンテーションフラットが形成されたＧａＮ結晶基板の結晶成長させる面上に半導体層をエピタキシャル成長させると、成長した半導体層の厚さが、基板の中央部と上記のオリエンテーションフラット近傍とで異なるなど、半導体層のモフォロジーが低下する。一方、かかるオリエンテーションフラットが形成されていないＧａＮ結晶基板においては、上記のような成長した半導体層のモフォロジーの低下の問題はないが、基板の表裏および／または結晶方位を識別することができない。

そこで、ＧａＮ結晶基板上に成長させる半導体層のモフォロジーを低下させることなく、基板の表裏および／または結晶方位を識別することができるＧａＮ結晶基板の開発が望まれていた。

特開２００２−３５６３９８号公報

本発明は、ＧａＮ結晶基板上に成長させる半導体層のモフォロジーを低下させることなく、基板の結晶方位を識別することができるＧａＮ結晶基板を提供することを目的のひとつとする。

また、本発明は、ＧａＮ結晶基板上に成長させる半導体層のモフォロジーを低下させることなく、さらに基板の表裏を識別することができるＧａＮ結晶基板を提供することをも目的とする。

本発明は、マトリックス結晶領域と、マトリックス結晶領域の結晶に対して少なくとも１つの結晶軸が異なる結晶を含有する異方位結晶領域とを含み、この異方位結晶領域の形状は、任意に特定される結晶方位を示すように形成されているＧａＮ結晶基板である。

本発明にかかるＧａＮ結晶基板は、異方位結晶領域が基板の厚さ方向に貫通しており、基板の結晶成長させる面と裏面とにそれぞれ現われる異方位結晶領域の第１と第２のパターンが、基板の外形に関して互いに異なり得る。ここで、この異方位結晶領域は、マトリックス結晶領域の結晶に対してａ軸方向が同じでありｃ軸方向が反転している結晶で形成されているｃ軸反転結晶領域とすることができる。また、この異方位結晶領域は、マトリックス結晶領域の結晶に対してａ軸方向が異なりｃ軸方向が同じである結晶を複数含有する多結晶領域とすることができる。

本発明によれば、ＧａＮ結晶基板上に成長させる半導体層のモフォロジーを低下させることなく、基板の結晶方位を識別することができるＧａＮ結晶基板を提供できる。また、本発明によれば、さらに基板の表裏を識別することができるＧａＮ結晶基板をも提供できる。

本発明にかかるＧａＮ結晶基板の一参考形態を示す概略図である。ここで、（ａ）は概略上面図を、（ｂ）は概略側面図を、（ｃ）は概略下面図を示す。 本発明にかかるＧａＮ結晶基板の他の参考形態を示す概略図である。ここで、（ａ）は概略上面図を、（ｂ）は（ａ）および（ｃ）のＩＩＢにおける概略断面図を、（ｃ）は概略下面図を示す。 本発明にかかるＧａＮ結晶基板の一実施形態を示す概略図である。ここで、（ａ）は概略上面図を、（ｂ）は（ａ）および（ｃ）のＩＩＩＢにおける概略断面図を、（ｃ）は概略下面図を示す。 本発明にかかるＧａＮ結晶基板の他の実施形態を示す概略図である。ここで、（ａ）は概略上面図を、（ｂ）は（ａ）および（ｃ）のＩＶＢにおける概略断面図を、（ｃ）は概略下面図を示す。 本発明にかかるＧａＮ結晶基板のさらに他の実施形態を示す概略図である。ここで、（ａ）は概略上面図を、（ｂ）は（ａ）および（ｃ）のＶＢにおける概略断面図を、（ｃ）は概略下面図を示す。 本発明にかかるＧａＮ結晶基板のさらに他の実施形態を示す概略図である。ここで、（ａ）は概略上面図を、（ｂ）は（ａ）および（ｃ）のＶＩＢにおける概略断面図を、（ｃ）は概略下面図を示す。 本発明にかかるＧａＮ結晶基板のさらに他の実施形態を示す概略図である。ここで、（ａ）は概略上面図を、（ｂ）は（ａ）および（ｄ）のＶＩＩＢにおける概略断面図を、（ｃ）は（ａ）および（ｄ）のＶＩＩＣにおける概略断面図を、（ｄ）は概略下面図を示す。 本発明にかかるＧａＮ結晶基板のさらに他の実施形態を示す概略図である。ここで、（ａ）は概略上面図を、（ｂ）は（ａ）および（ｄ）のＶＩＩＩＢにおける概略断面図を、（ｃ）は（ａ）および（ｄ）のＶＩＩＩＣにおける概略断面図を、（ｄ）は概略下面図を示す。 本発明にかかるＧａＮ結晶基板のさらに他の実施形態を示す概略拡大断面図である。ここで、（ａ）は異方位結晶領域がｃ軸反転結晶領域である場合の概略拡大断面図を、（ｂ）は異方位結晶領域が多結晶領域である場合の概略拡大断面図を示す。 異方位結晶領域としてのｃ軸反転結晶領域を一部に含むＧａＮ結晶基板の製造方法の一実施形態を示す概略断面図である。 異方位結晶領域としての多結晶領域を一部に含むＧａＮ結晶基板の製造方法の一実施形態を示す概略断面図である。

(参考形態１）
図１を参照して、本発明にかかるＧａＮ結晶基板の一参考形態は、結晶成長させる面１０ｃの粗さＲａ_(C)が１０ｎｍ以下であり、結晶成長させる面１０ｃの反対側の裏面１０ｒの粗さＲａ_(R)が０．５μｍ以上１０μｍ以下であり、面粗さＲａ_(C)に対する面粗さＲａ_(R)の比Ｒａ_(R)／Ｒａ_(C)が５０以上である。本参考形態のＧａＮ結晶基板１０は、その上に成長させる半導体層のモフォロジーを低下させることなく、基板の表裏を目視で容易に識別することができる。

ここで、面粗さＲａ（結晶成長させる面１０ｃの粗さＲａ_(C)および裏面１０ｒの粗さＲａ_(R)をいう、以下同じ）とは、粗さ曲面からその平均面の方向に所定の基準面積だけを抜き取り、この抜き取り部分の平均面から測定曲面までの偏差の絶対値を合計してそれを基準面積で平均した値をいう。面粗さＲａは、面粗さの小さい面については光干渉式の測定装置などを用いて、面粗さの大きい面については３Ｄ−ＳＥＭ（３次元走査型電子顕微鏡）などを用いて、測定することができる。

結晶成長させる面１０ｃの粗さＲａ_(C)（以下、面粗さＲａ_(C)ともいう）が、１０ｎｍより大きいとその面上に成長させる半導体層のモフォロジーが低下し、また、裏面１０ｒの粗さＲａ_(R)（以下、面粗さＲａ_(R)ともいう）との差が小さくなって基板の表裏を目視で容易に識別することが困難となる。ここで、現在の研磨技術において、面粗さＲａ_(C)は０．１ｎｍ程度まで小さくすることができる。

裏面１０ｒの粗さＲａ_(R)が、０．５μｍより小さいと結晶成長させる面１０ｃの粗さＲａ_(C)との差が小さくなって基板の表裏を目視で容易に識別することが困難となり、１０μｍより大きいとＧａＮ結晶基板の結晶成長させる面１０ｃ上に半導体層を成長させる際にＧａＮ結晶基板の裏面とサセプタ（ＧａＮ結晶基板を配置し加熱するための台をいう、以下同じ）との間の接触が不均一となりサセプタからＧａＮ結晶基板に伝わる熱分布が不均一となって成長させる半導体層のモフォロジーが低下する。

結晶成長させる面１０ｃの粗さＲａ_(C)に対する裏面１０ｒの粗さＲａ_(R)の比Ｒａ_(R)／Ｒａ_(C)が５０より小さいと、Ｒａ_(R)とＲａ_(C)との差が小さくなり、目視で容易に基板の表裏を識別することが困難となる。

（参考形態２）
図２を参照して、本発明にかかるＧａＮ結晶基板の他の参考形態は、参考形態１のＧａＮ結晶基板と同様に、結晶成長させる面１０ｃの粗さＲａ_(C)が１０ｎｍ以下であり、結晶成長させる面１０ｃの反対側の裏面１０ｒの粗さＲａ_(R)が０．５μｍ以上１０μｍ以下であり、面粗さＲａ_(C)に対する面粗さＲａ_(R)の比Ｒａ_(R)／Ｒａ_(C)が５０以上である。したがって、本参考形態のＧａＮ結晶基板は、目視で容易に基板の表裏を識別することができる。

さらに、図２を参照して、本参考形態のＧａＮ結晶基板１０は、その裏面１０ｒに形成されているレーザマーク１２を含み、このレーザマーク１２は任意に特定される結晶方位１０ａを示すように形成されている。このレーザマーク１２は、ＧａＮ結晶基板１０の裏面１０ｒに形成されているため、結晶成長させる面１０ｃ上にモフォロジーのよい半導体層を成長させることができる。また、このレーザマーク１２は、ＧａＮ結晶基板１０の任意に特定される結晶方位１０ａを示すように形成されていることにより、ＧａＮ結晶基板１０の任意に特定される結晶方位１０ａを示すことができる。

ここで、図２を参照して、ＧａＮ結晶基板１０の任意に特定される結晶方位１０ａを示すようにレーザマーク１２を形成する方法には特に制限はなく、ＧａＮ結晶基板１０の任意に特定される結晶方位１０ａとして、たとえば、＜１−１００＞方向または＜１１−２０＞方向に平行になるように、レーザマーク１２をＧａＮ結晶基板１０の裏面１０ｒに直線状に形成することにより、それぞれ＜１−１００＞方向または＜１１−２０＞方向の結晶方位を示すことができる。

レーザマーク１２は、結晶成長させる面１０ｃではなく裏面１０ｒに形成されているため、形状には特に制限はないが、幅Ｗが３０μｍ以上１０００μｍ以下、深さＤが５μｍ以上３０μｍ以下および長さＬが５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましい。幅Ｗが３０μｍより小さいと目視による基板の表裏の判断が難しくなり、１０００μｍより大きいと基板の結晶成長させる面にエピタキシャル結晶を成長させる際に、基板の裏面１０ｒとサセプタ（基板を保持する台をいい、サセプタ表面は基板の裏面と接触しており、基板を加熱する機能を有する。以下同じ。）との接触が悪くなり、良好なエピタキシャル結晶が得られにくくなる。深さＤが５μｍより小さいと目視による基板の表裏の判断が難しくなり、３０μｍより大きいと基板が割れやすくなる。長さＬが５ｍｍより小さいと所定の方位に合わる際に合せズレが生じやすくなり、２０ｍｍより大きいと基板の結晶成長させる面１０ｃ上にエピタキシャル結晶を成長させる際に、基板の裏面１０ｒとサセプタとの接触が悪くなり、良好なエピタキシャル結晶が得られにくくなる。

なお、図２において、レーザマーク１２は、任意に特定される結晶方位１０ａに対して平行になるように直線状に形成されているが、レーザマーク１２は、任意に特定される結晶方位１０ａに対して一定の角度をなして形成することもできる。また、ドット状、記号および／または数字の列状に形成することもできる。

したがって、本参考形態のＧａＮ結晶基板は、目視で容易に基板の表裏を識別することができるとともに、目視で容易に基板の結晶方位も識別することができる。

ここで、図２を参照して、ＧａＮ結晶基板１０の裏面１０ｒにレーザマーク１２を形成する方法には、特に制限はないが、可視光（ピーク波長が約４００ｎｍ〜８００ｎｍの領域にある光をいう）に対して透明なＧａＮ結晶基板１０の裏面１０ｒにレーザマーク１２を形成する場合には、ピーク波長が４００ｎｍ以下の光ビームまたはピーク波長が５０００ｎｍ以上の光ビームを、ＧａＮ結晶基板１０の裏面１０ｒに照射して、裏面１０ｒに溝上の凹部を形成することにより行なうことができる。

（実施形態１）
図３および図４を参照して、本発明にかかるＧａＮ結晶基板の一実施形態は、マトリックス結晶領域１１と、マトリックス結晶領域１１の結晶に対して少なくとも１つの結晶軸が異なる結晶を含有する異方位結晶領域１３とを含み、この異方位結晶領域１３の形状は任意に特定される結晶方位１０ａを示すように形成されている。

異方位結晶領域１３はマトリックス結晶領域１１の結晶に対して少なくとも１つの結晶軸が異なる結晶を含有しているため、異方位結晶領域１３はマトリックス結晶領域１１と光の吸収量の違いによる明暗差が生じ、異方位結晶領域１３とマトリックス結晶領域１１とを目視で識別することができる。また、異方位結晶領域１３の形状は、ＧａＮ結晶基板１０の任意に特定される結晶方位１０ａを示すように形成されていることにより、ＧａＮ結晶基板１０の任意に特定される結晶方位１０ａを示すことができる。

ここで、図３および図４を参照して、ＧａＮ結晶基板１０の任意に特定される結晶方位１０ａを示すように異方位結晶領域１３の形状を形成する方法には特に制限はなく、ＧａＮ結晶基板１０の任意に特定される結晶方位１０ａが＜１−１００＞方向または＜１１−２０＞方向である場合、たとえば、ＧａＮ結晶基板１０の結晶成長させる面１０ｃおよび裏面１０ｒに現われる異方位結晶領域１３の形状を＜１−１００＞方向または＜１１−２０＞方向に平行な直線状または破線状に形成することにより、それぞれ＜１−１００＞方向または＜１１−２０＞方向の結晶方位を示すことができる。

なお、図３において、異方位結晶領域１３の形状は、任意に特定される結晶方位１０ａに対して平行になるように直線状に形成されているが、異方位結晶領域１３は、任意に特定される結晶方位１０ａに対して一定の角度をなして形成することもできる。また、ドット状、記号列状に形成することもできる。

本実施形態においては、図３および図４に示すように、異方位結晶領域１３はＧａＮ結晶基板１０の厚さ方向に貫通している。ここで、図３に示すように、基板の結晶成長させる面１０ｃと裏面１０ｒとにそれぞれ現われる異方位結晶領域１３の第１と第２のパターンＰ₁，Ｐ₂が、基板の外形に関して互いに同じであってもよい。また、図４に示すように、基板の結晶成長させる面１０ｃと裏面１０ｒとにそれぞれ現われる異方位結晶領域１３の第１と第２のパターンＰ₁，Ｐ₂が、基板の外形に関して互いに異なっていてもよい。

ここで、具体的には、図３に示す異方位結晶領域１３のパターンの例は、以下のとおりである。第１のパターンＰ₁と第２のパターンＰ₂は、基板を厚さ方向に等分する平面１０ｈに対して鏡面対称である。また、第１および第２のパターンＰ₁，Ｐ₂は、それぞれ基板の結晶成長させる面および裏面においてそれぞれの中心（図示せず）から外れた位置に現われる異方位結晶領域１３を含む。ここで、この異方位結晶領域１３の長手方向の中心線１３ｋは一直線上にあり任意に特定される結晶方位１０ａに平行である。

また、図４に示す異方位結晶領域１３のパターンの例は、以下のとおりである。第１のパターンＰ₁と第２のパターンＰ₂は、基板を厚さ方向に等分する平面１０ｈに対して鏡面対称である。また、第１および第２のパターンＰ₁，Ｐ₂は、それぞれ基板の結晶成長させる面および裏面においてそれぞれの中心（図示せず）から外れた位置に現われる２つの異方位結晶領域１３を含む。ここで、各異方位結晶領域１３の長手方向の長さＬ₁，Ｌ₃は異なり、各異方位結晶領域１３の長手方向の中心線１３ｋは一直線上にあり任意に特定される結晶方位１０ａに平行である。

ここで、図３および図４を参照して、異方位結晶領域１３の幅Ｗおよび長さＬには特に制限はないが、幅Ｗは１０μｍ以上１０００μｍ以下、長さＬは５ｍｍ以上２０ｍｍ以下が好ましい。幅Ｗが１０μｍより小さいとＧａＮ結晶成長にともない異方位結晶領域１３が消失する場合があり、幅Ｗが１０００μｍより大きいとマトリックス結晶領域１１が小さくなる。長さＬが５ｍｍより小さいと結晶方位がわかりにくく、また、ＧａＮ結晶成長にともない異方位結晶領域１３が消失する場合がある。長さＬが２０ｍｍより大きくなるとマトリックス結晶領域１１が小さくなる。また、図３および図４においては、１本の直線状または破線状の形状の異方位結晶領域１３が形成されているが、ＧａＮ結晶の成長に伴う異方位結晶領域１３の消失を考慮すると、複数個（たとえば、複数の直線または破線状）の異方位結晶領域１３を形成することが好ましい。

さらに、図３および図４を参照して、本実施形態のＧａＮ結晶基板１０において、参考形態１のＧａＮ結晶基板と同様に、結晶成長させる面１０ｃの粗さＲａ_(C)が１０ｎｍ以下であり、結晶成長させる面１０ｃの反対側の裏面１０ｒの粗さＲａ_(R)が０．５μｍ以上１０μｍ以下であり、面粗さＲａ_(C)に対する面粗さＲａ_(R)の比Ｒａ_(R)／Ｒａ_(C)が５０以上であることが好ましい。比Ｒａ_(R)／Ｒａ_(C)が５０以上であることにより、目視で容易に基板の表裏を識別することができる。

（実施形態２）
図４〜図８を参照して、本発明にかかるＧａＮ結晶基板の他の実施形態は、実施形態１と同様に、マトリックス結晶領域１１と、マトリックス結晶領域１１の結晶に対して少なくとも１つの結晶軸が異なる結晶を含有する異方位結晶領域１３とを含み、この異方位結晶領域１３の形状は任意に特定される結晶方位１０ａを示すように形成されている。さらに、本実施形態のＧａＮ結晶基板１０は、異方位結晶領域１３が基板の厚さ方向に貫通しており、基板の結晶成長させる面１０ｃと裏面１０ｒとにそれぞれ現われる異方位結晶領域１３の第１と第２のパターンＰ₁，Ｐ₂が基板の外形に関して互いに異なっている。

本実施形態のＧａＮ結晶基板１０は、異方位結晶領域１３の形状が任意に特定される結晶方位１０ａを示すように形成され、かつ、基板の結晶成長させる面１０ｃと裏面１０ｒとにそれぞれ現われる異方位結晶領域１３の第１と第２のパターンＰ₁，Ｐ₂が基板の外形に関して互いに異なっているため、結晶成長させる面の粗さＲａ_(C)に対する裏面１０ｒの粗さＲａ_(R)との比Ｒａ_(R)／Ｒａ_(C)の大小に拘らず、たとえば比Ｒａ_(R)／Ｒａ_(C)が５０未満であっても、基板の結晶方位および表裏を識別することができる。

本実施形態のＧａＮ結晶基板１０において、結晶成長させる面１０ｃに現われる異方位結晶領域１３の第１のパターンＰ₁と裏面１０ｒに現われる異方位結晶領域１３の第２のパターンＰ₂が、基板の外形に関して互いに異なっているとは、基板の外形に関する位置関係において第１のパターンＰ₁と第２のパターンＰ₂が異なっていることを意味し、たとえば、以下の例が挙げられる。

図４を参照して、本実施形態における異方位結晶領域１３のパターンの一例は、以下のとおりである。第１のパターンＰ₁と第２のパターンＰ₂は、基板を厚さ方向に等分する平面１０ｈに関して鏡面対称である。また、第１および第２のパターンＰ₁，Ｐ₂は、それぞれ基板の結晶成長させる面および裏面においてそれぞれの中心（図示せず）から外れた位置に現われる２つの異方位結晶領域１３を含む。ここで、各異方位結晶領域１３の長手方向の長さＬ₁，Ｌ₃は異なり、各異方位結晶領域１３の長手方向の中心線１３ｋは一直線上にあり任意に特定される結晶方位１０ａに平行である。

図５を参照して、本実施形態における異方位結晶領域１３のパターンの他の例は、以下のとおりである。第１のパターンＰ₁と第２のパターンＰ₂は基板を厚さ方向に等分する平面１０ｈに関して鏡面対称である。また、第１および第２のパターンＰ₁，Ｐ₂は、それぞれ基板の結晶成長させる面および裏面においてそれぞれの中心（図示せず）から外れた位置に現われる面形状が三角形状の異方位結晶領域１３を含む。ここで、この異方位結晶領域１３の長手方向の中心線１３ｋは任意に特定される結晶方位１０ａに平行である。

図６を参照して、本実施形態における異方位結晶領域１３のパターンのさらに他の例は、以下のとおりである。第１のパターンＰ₁と第２のパターンＰ₂は基板を厚さ方向に等分する平面１０ｈに関して鏡面対称である。また、第１および第２のパターンＰ₁，Ｐ₂は、それぞれ基板の結晶成長させる面および裏面においてそれぞれの中心（図示せず）から外れた位置に現われる面形状が四角形状の異方位結晶領域１３を含む。ここで、この面形状が四角形状の異方位結晶領域１３は一方の端部のみが基板の外周に接触し、この異方位結晶領域１３の長手方向の中心線１３ｋは任意に特定される結晶方位１０ａに平行である。

図７を参照して、本実施形態における異方位結晶領域１３のパターンのさらに他の例は、以下のとおりである。第１のパターンＰ₁と第２のパターンＰ₂は基板を厚さ方向に等分する平面１０ｈに関して鏡面対称である。また、第１および第２のパターンＰ₁，Ｐ₂は、それぞれ基板の結晶成長させる面および裏面においてそれぞれの中心（図示せず）から外れた位置に現われる面形状が多角形状の２つの異方位結晶領域１３を含む。ここで、各異方位結晶領域１３の幅Ｗ₁，Ｗ₂は互いに異なり、各異方位結晶領域１３の中心を通る中心線１３ｋは任意に特定される結晶方位１０ａに平行である。

図８を参照して、本実施形態における異方位結晶領域１３のパターンのさらに他の例は、以下のとおりである。第１のパターンＰ₁と第２のパターンＰ₂が基板を厚さ方向に等分する平面１０ｈに関して鏡面対称である。また、第１および第２のパターンＰ₁，Ｐ₂は、それぞれ基板の結晶成長させる面および裏面においてそれぞれの中心（図示せず）から外れた位置に現われる面形状が円形状の２つの異方位結晶領域１３を含む。ここで、各異方位結晶領域１３の直径Ｗ₁，Ｗ₂は互いに異なり、各異方位結晶領域１３の中心を通る中心線１３ｋが任意に特定される結晶方位１０ａに平行である。なお、円形状とは、円状および楕円状を含む。ここで、楕円状領域の直径とは、楕円の短直径または長直径を意味するものとする。

（実施形態３）
図３〜図８および図９（ａ）を参照して、実施形態１または実施形態２のＧａＮ結晶基板１０において、異方位結晶領域１３は、マトリックス結晶領域１１の結晶に対してａ軸方向が同じでありｃ軸方向が反転している結晶で形成されているｃ軸反転結晶領域１３ｔであることが好ましい。

ここで、ａ軸方向が同じとは、ｃ軸反転結晶領域１３ｔに含まれる１つ以上の結晶のａ軸とマトリックス結晶領域１１に含まれる結晶のａ軸とが、実質的に同じ向きの方向ベクトルを有し、両者のａ軸のずれ角が３０°未満であることをいう。ここで、軸のずれ角とは、２つの結晶において注目する結晶軸（たとえばａ軸、ｃ軸など）どうしがなす立体角をいい、ＸＲＤ（X-ray diffraction）法、ＥＢＳＰ（Electron Back Scattering Pattern）法により測定することができる。

また、ｃ軸方向が反転しているとは、ｃ軸反転結晶領域１３ｔに含まれる１つ以上の結晶のｃ軸がマトリックス結晶領域１１に含まれる結晶のｃ軸に対して、その方向ベクトルが実質的に反対になっていることをいう。ここで、ｃ軸の方向ベクトルが実質的に反対とは、ｃ軸反転結晶領域１３ｔに含まれる１つ以上の結晶のｃ軸とマトリックス結晶領域１１に含まれる結晶のｃ軸とのずれ角が３０°未満であり、その方向ベクトルの向きが反対であることをいう。

ＧａＮ結晶基板１０のマトリックス結晶領域１１およびｃ軸反転結晶領域１３ｔは、蛍光顕微鏡により観察ができる。また、各結晶領域の結晶軸はＸＲＤ法により決定することができる。またｃ軸反転結晶領域１３ｔとマトリックス結晶領域１１との識別は、上記の蛍光顕微鏡観察の他、収束電子回折法による極性の違い、主面（結晶成長させる面１０ｃおよび裏面１０ｒをいう、以下同じ）の処理速度（研磨速度およびエッチング速度をいう、以下同じ）の違いなどにより容易に行なえる。

異方位結晶領域１３がｃ軸反転結晶領域１３ｔである場合、図９（ａ）を参照して、ＧａＮ結晶基板１０の結晶成長させる面１０ｃには、マトリックス結晶領域結晶１１のＧａ原子面１１ｇとｃ軸反転結晶領域１３ｔのＮ原子面１３ｎが現われ、ＧａＮ結晶基板１０の裏面１０ｒには、マトリックス結晶領域１１のＮ原子面１１ｎとｃ軸反転結晶領域１３ｔのＧａ原子面１３ｇが現われる。

ここで、ＧａＮ結晶において、Ｎ原子面はＧａ原子面に比べて処理速度が大きいため、ＧａＮ結晶基板１０の主面（結晶成長させる面１０ｃおよび裏面１０ｒ）を研磨またはエッチングなどにより処理すると、図９（ａ）に示すように、結晶成長させる面１０ｃ側ではｃ軸反転結晶領域１３ｔのＮ原子面１３ｎはマトリックス結晶領域結晶１１のＧａ原子面１１ｇに対して凹部を形成し、裏面１０ｒ側ではｃ軸反転結晶領域１３ｔのＧａ原子面１３ｇはマトリックス結晶領域１１のＮ原子面１１ｎに対して凸部を形成する。

このように、主面が研磨などにより処理されたＧａＮ結晶基板１０の主面においては、ｃ軸反転結晶領域１３ｔとマトリックス結晶領域１１との境界部に段差が生じるため、ｃ軸反転結晶領域１３ｔの位置および形状の目視による識別が容易になる。かかる段差は、主面の処理条件により差があるが、概ね０．１μｍ〜２μｍ程度である。

また、図１０を参照して、異方位結晶領域としてのｃ軸反転結晶領域１３ｔを一部に含むＧａＮ結晶基板１０の製造方法は、特に制限はないが、たとえば以下のようにして行なうことができる。まず、下地基板１上に所定の形状（たとえば、幅Ｗ、長さＬの直線状）にパターン化されたマスク層２を形成する。ここで、下地基板１は、ＧａＮ結晶をエピタキシャル成長させることができる基板であれば、特に制限はなく、サファイア基板、ＧａＡｓ基板、ＳｉＣ基板などが好ましく用いられる。また、マスク層２は、ＧａＮ結晶の成長を抑制するものであれば特に制限はなく、たとえば、アモルファスのＳｉＯ₂層、アモルファスのＳｉ₃Ｎ₄層などの絶縁層、Ｔｉ層、Ｎｉ層、Ｗ層などの金属層などが好ましく用いられる。かかるマスク層２は、スパッタ法、ＣＶＤ（化学気相堆積）法などにより形成される。また、マスク層２のパターン化は、フォトリソグラフィー法などにより行なわれる。

次に、所定の形状（たとえば、幅Ｗ、長さＬの直線状）にパターン化されたマスク層２が形成された下地基板１上に、ＧａＮ結晶５を成長させる。下地基板１上にはマトリックス結晶領域１１が形成され、マスク層２上には所定の形状（たとえば、幅Ｗ、長さＬの直線状）にパターン化されたｃ軸反転結晶領域１３ｔが形成される。ここで、ＧａＮ結晶を成長させる方法は、エピタキシャル成長ができる成長方法であれば、特に制限はなく、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長）法、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相堆積）法などが好ましく用いられる。ここで、ＧａＮ結晶の成長速度が高い観点から、ＨＶＰＥ法が好ましく用いられる。

次に、上記のようにして得られたＧａＮ結晶５を、下地基板１の主面に平行な面１０ｕ，１０ｄでスライスし、その主面を研磨および／またはエッチングにより処理して、ＧａＮ結晶基板１０が得られる。

（実施形態４）
図３〜図８および図９（ｂ）を参照して、実施形態１または実施形態２のＧａＮ結晶基板１０において、異方位結晶領域１３は、マトリックス結晶領域１１の結晶に対してａ軸方向が異なりｃ軸方向が同じである結晶を複数含有する多結晶領域１３ｍであることが好ましい。

ここで、ａ軸方向が異なるとは、多結晶領域１３ｍに含まれる複数の結晶のａ軸とマトリックス結晶領域１１に含まれる結晶のａ軸とが、実質的に異なる向きの方向ベクトルを有し、６０°以下のずれ角を有することをいう。ここで、多結晶領域１３ｍに含まれる複数の結晶のａ軸方向は、マトリックス結晶領域１１に含まれる結晶のａ軸方向に対して、６０°以下のずれ角の範囲内でランダムに分布している。

また、多結晶領域１３ｍにおける結晶が、マトリックス結晶領域１１の結晶に対して、ｃ軸方向が同じとは、多結晶領域１３ｍに含まれる複数の結晶のｃ軸がマトリックス結晶領域１１に含まれる結晶のｃ軸とが、実質的に同じ向きの方向ベクトルを有し、両者のｃ軸のずれ角が３０°未満であることをいう。

ＧａＮ結晶基板１０のマトリックス結晶領域１１および多結晶領域１３ｍは、蛍光顕微鏡により観察ができる。また、各結晶領域の結晶軸はＸＲＤ（Ｘ線回折）法により決定することができる。また多結晶領域１３ｍとマトリックス結晶領域１１との識別は、上記の蛍光顕微鏡観察の他、ＸＲＤ法、主面の処理速度の違いなどにより容易に行なえる。

異方位結晶領域１３が多結晶領域１３ｍである場合、図９（ｂ）を参照して、多結晶領域１３ｍは単結晶であるマトリックス結晶領域１１に比べて主面（結晶成長させる面１０ｃおよび裏面１０ｒ）の処理速度（研磨速度およびエッチング速度）が大きいため、ＧａＮ結晶基板１０の主面を研磨などにより処理すると、図９（ｂ）に示すように、結晶成長させる面１０ｃ側では多結晶領域１３ｍのＧａ原子面１３ｇはマトリックス結晶領域結晶１１のＧａ原子面１１ｇに対して凹部を形成し、裏面１０ｒ側でも多結晶領域１３ｍのＮ原子面１３ｎはマトリックス結晶領域１１のＮ原子面１１ｎに対して凹部を形成する。

このように、主面が研磨またはエッチングなどにより処理されたＧａＮ結晶基板１０の主面においては、多結晶領域１３ｍとマトリックス結晶領域１１との境界部に段差が生じるため、多結晶領域１３ｍの位置および形状の目視による識別が容易になる。かかる段差は、主面の処理条件により差があるが、概ね０．１μｍ〜２μｍ程度である。

また、図１１を参照して、異方位結晶領域としての多結晶領域１３ｍを一部に含むＧａＮ結晶基板１０の製造方法は、特に制限はないが、たとえば以下のようにして行なうことができる。まず、下地基板１上に所定の形状（たとえば、幅Ｗ、長さＬの直線状）にパターン化されたマスク層２を形成する。ここで、下地基板１は、ＧａＮ結晶をエピタキシャル成長させることができる基板であれば、特に制限はなく、サファイア基板、ＧａＡｓ基板、ＳｉＣ基板などが好ましく用いられる。また、マスク層２は、ＧａＮ結晶５の成長を抑制するとともにコア結晶３のａ軸方向がマトリックス結晶領域の結晶のａ軸方向と異なるようにコア結晶３がマスク層２上に形成される特性を有するものであれば特に制限はなく、アモルファスのＳｉＯ₂層、アモルファスのＳｉ₃Ｎ₄層などが好ましく用いられる。かかるマスク層２は、スパッタ法、ＣＶＤ（化学気相堆積）法などにより形成される。また、マスク層２のパターン形成は、フォトリソグラフィー法などにより行なわれる。

次に、所定の形状（たとえば、幅Ｗ、長さＬの直線状）にパターン化されたマスク層２が形成された下地基板１上に、ＧａＮ結晶５を成長させる。このとき、ＧａＮ結晶の成長条件を、ＧａＮガスが過飽和となる条件（たとえば、ＨＶＰＥ法を用いてＧａＮ結晶を成長させる場合においては、ＧａＮ結晶の成長開始から少なくとも３分間は、Ｇａ原料ガスの分圧が２．５ｋＰａよりも大きく、Ｎ原料ガスの分圧が３０ｋＰａよりも大きい条件）とすると、マスク層２上にＧａＮのコア結晶３が複数形成され、各々のコア結晶３からマトリックス結晶領域の結晶のａ軸方向と方向が異なるａ軸を有する結晶が成長して多結晶領域１３ｍが形成される。

次に、上記のようにして得られたＧａＮ結晶５を、下地基板の主面に平行な面１０ｕ，１０ｄでスライスし、その結晶成長させる面および／または裏面を研磨および／またはエッチングにより処理して、ＧａＮ結晶基板１０が得られる。

なお、本発明における面粗さ測定は、面粗さの小さい面については光干渉式の測定装置を用いて、面粗さの大きい面については３Ｄ-ＳＥＭを用いて、いずれも基準面積として１００μｍ×１００μｍの正方形の範囲で測定を行なった。

（参考例１）
ＨＶＰＥ法により、Ｇａ原料ガスであるＧａＣｌガスの分圧が２．５ｋＰａ、Ｎ原料ガスであるＮＨ₃ガスの分圧が１５ｋＰａの条件で、下地基板である直径５０．８ｍｍで厚さ３５０μｍのサファイア基板上に、直径５０．８ｍｍで厚さ３ｍｍのＧａＮ結晶を成長させた。このＧａＮ結晶を下地基板の主面に平行にスライスして、図１に示す直径５０ｍｍで厚さ４００μｍのＧａＮ結晶基板１０を作製した。

得られたＧａＮ結晶基板１０の裏面１０ｒおよび結晶成長させる面１０ｃを以下のようにして処理した。裏面の処理としては、粒径４０μｍのＳｉＣ砥粒をボンドで固定した固定砥粒を用いて研削した（研削工程）。結晶成長させる面の処理としては、粒径４０μｍのＳｉＣ砥粒をボンドで固定した固定砥粒を用いて研削し（研削工程）、粒径６μｍのＳｉＣ砥粒を用いて研磨し（粗研磨工程）、続いて粒径２μｍのＳｉＣ砥粒を用いて研磨した（微研磨工程）。

上記のようにして、結晶成長させる面の粗さＲａ_(C)が７ｎｍ、裏面の粗さＲａ_(R)が３μｍ、Ｒａ_(R)／Ｒａ_(C)が約４３０であるＧａＮ結晶基板が得られた。このＧａＮ結晶基板は、結晶成長させる面と裏面との光沢が異なり、目視で容易に表裏の識別ができた。

（参考例２）
図２を参照して、参考例１で得られたＧａＮ結晶基板１０の裏面１０ｒに、ＣＯ₂レーザを用いて、任意に特定される結晶方位１０ａとして＜１１−２０＞方向に平行に幅Ｗが１００μｍで深さＤが２５μｍで長さＬが１０ｍｍの直線状の溝であるレーザマーク１２を形成した。本実施例のＧａＮ結晶基板においては、目視による表裏の識別とともに、レーザマーク１２により、目視によるＧａＮ結晶基板１０の結晶方位の識別が可能となった。

（実施例３）
図３および図１０を参照して、下地基板１である直径５０．８ｍｍで厚さ３５０μｍのサファイア基板上に、スパッタ法およびフォトリソグラフィー法により、図３（ａ）と同様の形状にパターン化されたマスク層２として、幅Ｗが１００μｍで長さＬが１０ｍｍの四角形状のアモルファスＳｉＯ₂層を形成した。次に、上記の形状にパターン化されたアモルファスＳｉＯ₂層（マスク層２）が形成されたサファイア基板（下地基板１）上に、ＨＶＰＥ法により、Ｇａ原料ガスであるＧａＣｌガスの分圧が２．５ｋＰａ、Ｎ原料ガスであるＮＨ₃ガスの分圧が１５ｋＰａの条件で、直径５０．８ｍｍで厚さ３ｍｍのＧａＮ結晶５を成長させた。

このＧａＮ結晶５においては、サファイア基板（下地基板１）上にマトリックス結晶領域１１が成長し、アモルファスＳｉＯ₂層（マスク層２）上には異方位結晶領域１３として図３および図１０に示すような結晶表面に現われる形状が幅Ｗが９５μｍで長さＬが１０ｍｍの四角形状のｃ軸反転結晶領域１３ｔが成長した。

得られたＧａＮ結晶５を、参考例１と同様にして、下地基板１の主面に平行にスライスして、直径５０ｍｍで厚さ４００μｍのＧａＮ結晶基板１０を作製した。得られたＧａＮ結晶基板１０においては、異方位結晶領域１３はＧａＮ結晶基板１０の厚さ方向に貫通しており、結晶成長させる面１０ｃと裏面１０ｒとにそれぞれ現われる異方位結晶領域１３の第１と第２のパターンＰ₁，Ｐ₂が、ＧａＮ結晶基板１０の外形に関して互いに同じであった。

ここで、一般に、異方位結晶領域１３（本実施例においては、ｃ軸反転結晶領域１３ｔ）の結晶成長速度はマトリックス結晶領域１１に比べて小さいため、ＧａＮ結晶の成長厚さが大きくなるにつれて結晶表面に現われる異方位結晶領域１３の幅Ｗは徐々に小さくなる傾向がある。しかし、厚さが４００μｍ程度のＧａＮ結晶基板１０においては、結晶成長させる面１０ｃに現われる異方位結晶領域１３の幅と裏面１０ｒに現われる異方位結晶領域１３の幅はほぼ同じとなる。かかる点については、他の実施例についても同様である。

得られたＧａＮ結晶基板の裏面および結晶成長させる面について参考例１と同様の処理を行なうことにより、結晶成長させる面１０ｃの面粗さＲａ_(C)が７ｎｍ、裏面の面粗さＲａ_(R)が３μｍ、Ｒａ_(R)／Ｒａ_(C)が約４３０であるＧａＮ結晶基板が得られた。このＧａＮ結晶基板は、結晶成長させる面１０ｃと裏面１０ｒとの光沢が異なり、目視で容易に表裏の識別ができた。

また、本実施例のＧａＮ結晶基板においては、目視による表裏の識別とともに、異方位結晶領域１３（ｃ軸反転結晶領域１３ｔ）の形状により、目視によるＧａＮ結晶基板１０の結晶方位の識別が可能となった。

（実施例４）
図４および図１０を参照して、下地基板１である直径５０．８ｍｍで厚さ３５０μｍのサファイア基板上に、スパッタ法およびフォトリソグラフィー法により、図４（ａ）と同様の形状にパターン化されたマスク層２として、幅Ｗが１００μｍで長さＬ₁が４ｍｍの四角形状のアモルファスＳｉＯ₂層と、幅Ｗが１００μｍで長さＬ₃が９ｍｍの四角形状のアモルファスＳｉＯ₂層を形成した。ここで、上記２つのアモルファスＳｉＯ₂層は、それらの長手方向に長さＬ₂が２ｍｍの間隔を有するようにした。次に、上記の形状にパターン化されたアモルファスＳｉＯ₂層（マスク層２）が形成されたサファイア基板（下地基板１）上に、ＨＶＰＥ法により、Ｇａ原料ガスであるＧａＣｌガスの分圧が２．５ｋＰａ、Ｎ原料ガスであるＮＨ₃ガスの分圧が１５ｋＰａの条件で、直径５０．８ｍｍで厚さ３ｍｍのＧａＮ結晶５を成長させた。

このＧａＮ結晶５においては、サファイア基板（下地基板１）上にマトリックス結晶領域１１が成長し、アモルファスＳｉＯ₂層（マスク層２）上には異方位結晶領域１３として図４および図１０に示すような結晶表面に現われる形状が幅Ｗが９５μｍで長さＬ₁が４ｍｍの四角形状および幅Ｗが９５μｍで長さＬ₃が９ｍｍの四角形状のｃ軸反転結晶領域１３ｔが成長した。ここで、上記２つの異方位結晶領域１３（ｃ軸反転結晶領域１３ｔ）は、それらの長手方向に長さＬ₂が２ｍｍの間隔を有していた。

得られたＧａＮ結晶５を、参考例１と同様にして、下地基板の主面に平行にスライスして、直径５０ｍｍで厚さ４００μｍのＧａＮ結晶基板１０を作製した。得られたＧａＮ結晶基板１０においては、異方位結晶領域１３（ｃ軸反転結晶領域１３ｔ）はＧａＮ結晶基板１０の厚さ方向に貫通しており、ＧａＮ結晶基板１０の結晶成長させる面１０ｃと裏面１０ｒとにそれぞれ現われる異方位結晶領域１３の第１と第２のパターンＰ₁，Ｐ₂が、ＧａＮ結晶基板１０の外形に関して互いに異なっていた。

得られたＧａＮ結晶基板１０の裏面１０ｒおよび結晶成長させる面１０ｃについて参考例１と同様の処理を行なうことにより、結晶成長させる面の粗さＲａ_(C)が１．５ｎｍ、裏面の粗さＲａ_(R)が３μｍ、Ｒａ_(R)／Ｒａ_(C)が２０００であるＧａＮ結晶基板が得られた。このＧａＮ結晶基板は、結晶成長させる面と裏面との光沢が異なり、目視で容易に表裏の識別ができた。

また、本実施例のＧａＮ結晶基板においては、目視による表裏の識別とともに、異方位結晶領域１３（ｃ軸反転結晶領域１３ｔ）の形状により、目視によるＧａＮ結晶基板１０の結晶方位の識別が可能となった。また、本実施例においては、ＧａＮ結晶基板１０の結晶成長させる面１０ｃと裏面１０ｒとにそれぞれ現われる異方位結晶領域１３の第１と第２のパターンＰ₁，Ｐ₂が、ＧａＮ結晶基板１０の外形に関して互いに異なっているため、面粗さＲａ（結晶成長させる面１０ｃの粗さＲａ_(C)および裏面１０ｒの粗さＲａ_(R)）によっては基板の表裏の識別ができない場合であっても、基板の表裏および結晶方位の識別が可能となる。

（実施例５）
サファイア基板上に形成したマスク層をＮｉ層とし、ＨＶＰＥ法によりＧａＮ結晶を成長させる際の条件を、Ｇａ原料ガスであるＧａＣｌガスの分圧が２．５ｋＰａ、Ｎ原料ガスであるＮＨ₃ガスの分圧が２５ｋＰａの条件としたこと以外は、実施例３と同様にして直径５０．８ｍｍで厚さ３ｍｍのＧａＮ結晶５を成長させた。

このＧａＮ結晶５においては、サファイア基板（下地基板１）上にマトリックス結晶領域１１が成長し、アモルファスＳｉＯ₂層（マスク層２）上には異方位結晶領域１３として図３および図１１に示すような結晶表面に現われる形状が幅Ｗが９５μｍで長さＬが１０ｍｍの四角形状の多結晶領域１３ｍが成長した。

得られたＧａＮ結晶５から、実施例３と同様にして、直径５０ｍｍで厚さ４００μｍのＧａＮ結晶基板１０を作製した。ここで、得られたＧａＮ結晶基板１０においては、異方位結晶領域１３（多結晶領域１３ｍ）はＧａＮ結晶基板１０の厚さ方向に貫通しており、結晶成長させる面１０ｃおよび裏面１０ｒにそれぞれ現われる異方位結晶領域１３の第１と第２のパターンＰ₁，Ｐ₂が、ＧａＮ結晶基板１０の外形に関して互いに同じであった。

ここで、一般に、異方位結晶領域１３（本実施例においては、多結晶領域１３ｍ）の結晶成長速度はマトリックス結晶領域１１に比べて小さいため、ＧａＮ結晶の成長厚さが大きくなるにつれて結晶表面に現われる異方位結晶領域１３の幅Ｗは徐々に小さくなる傾向がある。しかし、厚さが４００μｍ程度のＧａＮ結晶基板１０においては、結晶成長させる面１０ｃに現われる異方位結晶領域１３の幅と裏面１０ｒに現われる異方位結晶領域１３の幅はほぼ同じとなる。かかる点については、他の実施例についても同様である。

得られたＧａＮ結晶基板においては、目視による表裏の識別とともに、異方位結晶領域１３（多結晶領域１３ｍ）の形状により、目視によるＧａＮ結晶基板１０の結晶方位の識別が可能となった。

（実施例６）
ＨＶＰＥ法によりＧａＮ結晶を成長させる際の条件を、Ｇａ原料ガスであるＧａＣｌガスの分圧が２．５ｋＰａ、Ｎ原料ガスであるＮＨ₃ガスの分圧が２５ｋＰａの条件としたこと以外は、実施例４と同様にして直径５０．８ｍｍで厚さ３ｍｍのＧａＮ結晶５を成長させた。

このＧａＮ結晶５においては、サファイア基板（下地基板１）上にマトリックス結晶領域１１が形成され、アモルファスＳｉＯ₂層（マスク層２）上には異方位結晶領域１３として図４および図１１に示すような結晶表面に現われる形状が幅Ｗが９５μｍで長さＬ₁が４ｍｍの四角形状および幅Ｗが９５μｍで長さＬ₃が９ｍｍの四角形状の多結晶領域１３ｍが成長した。ここで、上記２つの異方位結晶領域１３（多結晶領域１３ｍ）は、それらの長手方向に長さＬ₂が２ｍｍの間隔を有していた。

得られたＧａＮ結晶５から、実施例４と同様にして、直径５０ｍｍで厚さ４００μｍのＧａＮ結晶基板１０を作製した。ここで、得られたＧａＮ結晶基板１０においては、異方位結晶領域１３（多結晶領域１３ｍ）はＧａＮ結晶基板１０の厚さ方向に貫通しており、結晶成長させる面１０ｃおよび裏面１０ｒにそれぞれ現われる異方位結晶領域１３の第１と第２のパターンＰ₁，Ｐ₂が、ＧａＮ結晶基板１０の外形に関して互いに異なっていた。

得られたＧａＮ結晶基板においては、目視による表裏の識別とともに、異方位結晶領域１３（多結晶領域１３ｍ）の形状により、目視によるＧａＮ結晶基板１０の結晶方位の識別が可能となった。また、本実施例においては、ＧａＮ結晶基板１０の結晶成長させる面１０ｃと裏面１０ｒとにそれぞれ現われる異方位結晶領域１３の第１と第２のパターンＰ₁，Ｐ₂が、ＧａＮ結晶基板１０の外形に関して互いに異なっているため、面粗さＲａ（結晶成長させる面１０ｃの粗さＲａ_(C)および裏面１０ｒの粗さＲａ_(R)）によっては基板の表裏の識別ができない場合であっても、基板の表裏および結晶方位の識別が可能となる。

なお、面粗さＲａ（結晶成長させる面１０ｃの粗さＲａ_(C)および裏面１０ｒの粗さＲａ_(R)）によっては基板の表裏の識別ができないＧａＮ結晶基板１０において、異方位結晶領域１３がＧａＮ結晶基板１０の厚さ方向に貫通しており、ＧａＮ結晶基板１０の結晶成長させる面１０ｃと裏面１０ｒとにそれぞれ現われる異方位結晶領域１３の第１と第２のパターンＰ₁，Ｐ₂が、ＧａＮ結晶基板１０の外形に関して互いに異なっていれば、基板の表裏および結晶方位の識別が可能となることについて、以下の実施例に基づいて説明する。

また、裏面が窒素面である場合、上記した研削などの方法以外にも、窒素面がガリウム面と比較してエッチングされやすいことを利用して、面に凸凹を形成することができる。ここで、エッチング剤として、ＮａＯＨ、ＫＯＨなどを用いることにより、上記と同様の効果が得られることを確認した。

（実施例７）
図３、図１０および図１１を参照して、実施例３または実施例５と同様にして成長されたＧａＮ結晶５から下地基板１の主面に平行な面１０ｕ，１０ｄでスライスされたＧａＮ結晶基板１０においては、異方位結晶領域１３が基板の厚さ方向に貫通しており、基板の結晶成長させる面１０ｃと裏面１０ｒとにそれぞれ現われる異方位結晶領域１３の第１と第２のパターンＰ₁，Ｐ₂が、基板の外形に関して互いに同じである。このＧａＮ結晶基板１０の結晶成長させる面１０ｃおよび裏面１０ｒの処理を、粒径４０μｍのＳｉＣ砥粒をボンドで固定した固定砥粒を用いて研削し（研削工程）、粒径５μｍのＳｉＣ砥粒を用いて研磨し（粗研磨工程）、粒径１μｍのＡｌ₂Ｏ₃砥粒を用いて研磨した（微研磨工程）。

上記の結晶成長させる面１０ｃおよび裏面１０ｒの処理により得られたＧａＮ結晶基板１０の結晶成長させる面１０ｃの粗さＲａ_(C)は１．５ｎｍ、裏面１０ｒの粗さＲａ_(R)は１．５ｎｍであり、面粗さＲａによっては、基板の表裏の識別ができなかった。また、このＧａＮ結晶基板１０においては、基板の結晶成長させる面１０ｃと裏面１０ｒとにそれぞれ現われる異方位結晶領域１３の第１と第２のパターンＰ₁，Ｐ₂が、基板の外形に関して互いに同じであるため、異方位結晶領域１３の形状により基板の結晶方位を識別できたが、基板の表裏を識別することはできなかった。

（実施例８）
図４、図１０および図１１を参照して、実施例４または実施例６と同様にして成長されたＧａＮ結晶５から下地基板１の主面に平行な面１０ｕ，１０ｄでスライスされたＧａＮ結晶基板１０においては、異方位結晶領域１３が基板の厚さ方向に貫通しており、基板の結晶成長させる面１０ｃと裏面１０ｒとにそれぞれ現われる異方位結晶領域１３の第１と第２のパターンＰ₁，Ｐ₂が、基板の外形に関して互いに異なっている。このＧａＮ結晶基板１０の結晶成長させる面１０ｃおよび裏面１０ｒの処理を、実施例７と同様に行なった。

この処理後のＧａＮ結晶基板１０の結晶成長させる面１０ｃの粗さＲａ_(C)は１．５ｎｍ、裏面１０ｒの粗さＲａ_(R)は１．５ｎｍであり、面粗さＲａによっては、基板の表裏の識別ができなかった。しかし、このＧａＮ結晶基板１０においては、基板の結晶成長させる面１０ｃと裏面１０ｒとにそれぞれ現われる異方位結晶領域１３の第１と第２のパターンＰ₁，Ｐ₂が、基板の外形に関して互いに異なっているため、異方位結晶領域１３の形状により基板の結晶方位を識別できたとともに、基板の表裏を識別することができた。

（実施例９）
図５および図１０を参照して、下地基板１である直径５０．８ｍｍで厚さ３５０μｍのサファイア基板上に、スパッタ法およびフォトリソグラフィー法により、図５（ａ）と同様の形状にパターン化されたマスク層２として、底辺幅Ｗが４０μｍで高さＬが１０ｍｍの二等辺三角形状のアモルファスＳｉＯ₂層を形成した。ここで、この二等辺三角形の長手方向の中心線１３ｋが、任意に特定される結晶方位１０ａとして成長させるＧａＮ結晶の＜１１−２０＞方向に平行になるように、アモルファスＳｉＯ₂層が形成された。次に、上記の形状にパターン化されたアモルファスＳｉＯ₂層（マスク層２）が形成されたサファイア基板（下地基板１）上に、ＨＶＰＥ法により、Ｇａ原料ガスであるＧａＣｌガスの分圧が２．５ｋＰａ、Ｎ原料ガスであるＮＨ₃ガスの分圧が１５ｋＰａの条件で、直径５０．８ｍｍで厚さ３ｍｍのＧａＮ結晶５を成長させた。

このＧａＮ結晶５においては、サファイア基板（下地基板１）上にマトリックス結晶領域１１が成長し、アモルファスＳｉＯ₂層（マスク層２）上には異方位結晶領域１３として図５および図１０に示すような結晶表面に現われる形状が底面幅Ｗが３５μｍで高さＬが１０ｍｍの二等辺三角形状のｃ軸反転結晶領域１３ｔが成長した。この異方位結晶領域１３（ｃ軸反転結晶領域１３ｔ）の長手方向の中心線１３ｋは、＜１１−２０＞方向と平行であった。

得られたＧａＮ結晶５を、参考例１と同様にして、下地基板１の主面に平行にスライスして、直径５０ｍｍで厚さ４００μｍのＧａＮ結晶基板１０を作製した。得られたＧａＮ結晶基板１０においては、異方位結晶領域１３はＧａＮ結晶基板１０の厚さ方向に貫通しており、結晶成長させる面１０ｃと裏面１０ｒとにそれぞれ現われる異方位結晶領域１３の第１と第２のパターンＰ₁，Ｐ₂が、ＧａＮ結晶基板１０の外形に関して互いに異なっていた。

ここで、一般に、異方位結晶領域１３（本実施例においては、ｃ軸反転結晶領域１３ｔ）の結晶成長速度はマトリックス結晶領域１１に比べて小さいため、ＧａＮ結晶の成長厚さが大きくなるにつれて結晶表面に現われる異方位結晶領域１３の幅Ｗは徐々に小さくなる傾向がある。しかし、厚さが４００μｍ程度のＧａＮ結晶基板１０においては、結晶成長させる面１０ｃに現われる異方位結晶領域１３の幅と裏面１０ｒに現われる異方位結晶領域１３の幅はほぼ同じとなる。かかる点については、他の実施例についても同様である。

得られたＧａＮ結晶基板の裏面および結晶成長させる面について実施例７と同様の処理を行なった。かかる処理後のＧａＮ結晶基板においては、結晶成長させる面１０ｃの粗さＲａ_(C)が１．７ｎｍ、裏面の粗さＲａ_(R)が１．８ｎｍであり、面粗さＲａによっては、基板の表裏の識別ができなかった。しかし、このＧａＮ結晶基板１０においては、基板の結晶成長させる面１０ｃと裏面１０ｒとにそれぞれ現われる異方位結晶領域１３の第１と第２のパターンＰ₁，Ｐ₂が、基板の外形に関して互いに異なっているため、異方位結晶領域１３の形状により基板の結晶方位を識別できたとともに、基板の表裏を識別することができた。

（実施例１０）
図６および図１０を参照して、下地基板１である直径５０．８ｍｍで厚さ３５０μｍのサファイア基板上に、スパッタ法およびフォトリソグラフィー法により、図６（ａ）と同様の形状にパターン化されたマスク層２として、幅Ｗが３０μｍで長さＬが５ｍｍの四角形状のアモルファスＳｉＯ₂層を形成した。ここで、この四角形の長手方向の中心線１３ｋが、任意に特定される結晶方位１０ａとして成長させるＧａＮ結晶の＜１−１００＞方向に平行になるように、アモルファスＳｉＯ₂層が形成された。次に、上記の形状にパターン化されたアモルファスＳｉＯ₂層（マスク層２）が形成されたサファイア基板（下地基板１）上に、実施例９と同様にして、直径５０．８ｍｍで厚さ３ｍｍのＧａＮ結晶５を成長させた。

このＧａＮ結晶５においては、サファイア基板（下地基板１）上にマトリックス結晶領域１１が成長し、アモルファスＳｉＯ₂層（マスク層２）上には異方位結晶領域１３として図６および図１０に示すような結晶表面に現われる形状が幅Ｗが２５μｍで長さＬが５ｍｍの四角形状のｃ軸反転結晶領域１３ｔが成長した。この異方位結晶領域１３（ｃ軸反転結晶領域１３ｔ）の長手方向の中心線１３ｋは、＜１−１００＞方向と平行であった。

得られたＧａＮ結晶５を、参考例１と同様にして、下地基板１の主面に平行にスライスして、直径５０ｍｍで厚さ４００μｍのＧａＮ結晶基板１０を作製した。得られたＧａＮ結晶基板１０においては、異方位結晶領域１３はＧａＮ結晶基板１０の厚さ方向に貫通しており、結晶成長させる面１０ｃと裏面１０ｒとにそれぞれ現われる異方位結晶領域１３の第１と第２のパターンＰ₁，Ｐ₂が、ＧａＮ結晶基板１０の外形に関して互いに異なっていた。

得られたＧａＮ結晶基板の裏面および結晶成長させる面について実施例７と同様の処理を行なった。かかる処理後のＧａＮ結晶基板においては、結晶成長させる面１０ｃの粗さＲａ_(C)が１．７ｎｍ、裏面の粗さＲａ_(R)が１．８ｎｍであり、面粗さＲａによっては、基板の表裏の識別ができなかった。しかし、このＧａＮ結晶基板１０においては、基板の結晶成長させる面１０ｃと裏面１０ｒとにそれぞれ現われる異方位結晶領域１３の第１と第２のパターンＰ₁，Ｐ₂が、基板の外形に関して互いに異なっているため、異方位結晶領域１３の形状により基板の結晶方位を識別できたとともに、基板の表裏を識別することができた。

（実施例１１）
図７および図１０を参照して、下地基板１である直径５０．８ｍｍで厚さ３５０μｍのサファイア基板上に、スパッタ法およびフォトリソグラフィー法により、図７（ａ）と同様の形状にパターン化されたマスク層２として、幅Ｗ₁が２０μｍの正方形状および幅Ｗ₂が４０μｍの正方形状のアモルファスＳｉＯ₂層を形成した。ここで、この２つのアモルファスＳｉＯ₂層の中心間の距離Ｌは１０ｍｍであり、この２つのアモルファスＳｉＯ₂層の中心を通る中心線中心線１３ｋが、任意に特定される結晶方位１０ａとして成長させるＧａＮ結晶の＜１−１００＞方向に平行になるように、アモルファスＳｉＯ₂層が形成された。次に、上記の形状にパターン化されたアモルファスＳｉＯ₂層（マスク層２）が形成されたサファイア基板（下地基板１）上に、実施例９と同様にして、直径５０．８ｍｍで厚さ３ｍｍのＧａＮ結晶５を成長させた。

このＧａＮ結晶５においては、サファイア基板（下地基板１）上にマトリックス結晶領域１１が成長し、アモルファスＳｉＯ₂層（マスク層２）上には異方位結晶領域１３として図７および図１０に示すような結晶表面に現われる形状が幅Ｗ₁が１５μｍの正方形状および幅Ｗ₂が３５μｍの正方形状のｃ軸反転結晶領域１３ｔが成長した。ここで、この２つの異方位結晶領域１３（ｃ軸反転結晶領域１３ｔ）の中心間の距離Ｌは１０ｍｍであり、この２つの異方位結晶領域１３の中心を通る中心線１３ｋは、ＧａＮ結晶の＜１−１００＞方向と平行であった。

得られたＧａＮ結晶５を、参考例１と同様にして、下地基板１の主面に平行にスライスして、直径５０ｍｍで厚さ４００μｍのＧａＮ結晶基板１０を作製した。得られたＧａＮ結晶基板１０においては、異方位結晶領域１３はＧａＮ結晶基板１０の厚さ方向に貫通しており、結晶成長させる面１０ｃと裏面１０ｒとにそれぞれ現われる異方位結晶領域１３の第１と第２のパターンＰ₁，Ｐ₂が、ＧａＮ結晶基板１０の外形に関して互いに異なっていた。

得られたＧａＮ結晶基板の裏面および結晶成長させる面について実施例７と同様の処理を行なった。かかる処理後のＧａＮ結晶基板においては、結晶成長させる面１０ｃの粗さＲａ_(C)が１．７ｎｍ、裏面の粗さＲａ_(R)が１．８ｎｍであり、面粗さＲａによっては、基板の表裏の識別ができなかった。しかし、このＧａＮ結晶基板１０においては、基板の結晶成長させる面１０ｃと裏面１０ｒとにそれぞれ現われる異方位結晶領域１３の第１と第２のパターンＰ₁，Ｐ₂が、基板の外形に関して互いに異なっているため、異方位結晶領域１３の形状により基板の結晶方位を識別できたとともに、基板の表裏を識別することができた。

（実施例１２）
図８および図１０を参照して、下地基板１である直径５０．８ｍｍで厚さ３５０μｍのサファイア基板上に、スパッタ法およびフォトリソグラフィー法により、図８（ａ）と同様の形状にパターン化されたマスク層２として、直径Ｗ₁が２０μｍの円状および直径Ｗ₂が５０μｍの円状のアモルファスＳｉＯ₂層を形成した。ここで、この２つのアモルファスＳｉＯ₂層の中心間の距離Ｌは１０ｍｍであり、この２つのアモルファスＳｉＯ₂層の中心を通る中心線１３ｋが、任意に特定される結晶方位１０ａとして成長させるＧａＮ結晶の＜１１−２０＞方向に平行になるように、アモルファスＳｉＯ₂層が形成された。次に、上記の形状にパターン化されたアモルファスＳｉＯ₂層（マスク層２）が形成されたサファイア基板（下地基板１）上に、実施例９と同様にして、直径５０．８ｍｍで厚さ３ｍｍのＧａＮ結晶５を成長させた。

このＧａＮ結晶５においては、サファイア基板（下地基板１）上にマトリックス結晶領域１１が成長し、アモルファスＳｉＯ₂層（マスク層２）上には異方位結晶領域１３として図８および図１０に示すような結晶表面に現われる形状が直径Ｗ₁が１５μｍの円状および直径Ｗ₂が４５μｍの円状のｃ軸反転結晶領域１３ｔが成長した。ここで、この２つの異方位結晶領域１３（ｃ軸反転結晶領域１３ｔ）の中心間の距離Ｌは１０ｍｍであり、この２つの異方位結晶領域１３の中心を通る中心線１３ｋは、ＧａＮ結晶の＜１１−２０＞方向と平行であった。

得られたＧａＮ結晶５を、参考例１と同様にして、下地基板１の主面に平行にスライスして、直径５０ｍｍで厚さ４００μｍのＧａＮ結晶基板１０を作製した。得られたＧａＮ結晶基板１０においては、異方位結晶領域１３はＧａＮ結晶基板１０の厚さ方向に貫通しており、結晶成長させる面１０ｃと裏面１０ｒとにそれぞれ現われる異方位結晶領域１３の第１と第２のパターンＰ₁，Ｐ₂が、ＧａＮ結晶基板１０の外形に関して互いに異なっていた。

得られたＧａＮ結晶基板の裏面および結晶成長させる面について実施例７と同様の処理を行なった。かかる処理後のＧａＮ結晶基板においては、結晶成長させる面１０ｃの粗さＲａ_(C)が１．７ｎｍ、裏面の粗さＲａ_(R)が１．８ｎｍであり、面粗さＲａによっては、基板の表裏の識別ができなかった。しかし、このＧａＮ結晶基板１０においては、基板の結晶成長させる面１０ｃと裏面１０ｒとにそれぞれ現われる異方位結晶領域１３の第１と第２のパターンＰ₁，Ｐ₂が、基板の外形に関して互いに異なっているため、異方位結晶領域１３の形状により基板の結晶方位を識別できたとともに、基板の表裏を識別することができた。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。

１ 下地基板、２ マスク層、３ コア結晶、５ ＧａＮ結晶、１０ ＧａＮ結晶基板、１０ａ 任意に特定される結晶方位、１０ｃ 結晶成長させる面、１０ｄ，１０ｕ 下地基板の主面に平行な面、１０ｈ 基板を厚さ方向に等分する平面、１０ｒ 裏面、１１ マトリックス結晶領域、１１ｇ，１３ｇ Ｇａ原子面、１１ｎ，１３ｎ Ｎ原子面、１２ レーザマーク、１３ 異方位結晶領域、１３ｋ 中心線、１３ｍ 多結晶領域、１３ｔ ｃ軸反転結晶領域。

Claims (4)

1. マトリックス結晶領域と、前記マトリックス結晶領域の結晶に対して少なくとも１つの結晶軸が異なる結晶を含有する異方位結晶領域とを含み、
   前記異方位結晶領域の形状は、任意に特定される結晶方位を示すように形成されているＧａＮ結晶基板。
2. 前記異方位結晶領域は前記基板の厚さ方向に貫通しており、
   前記基板の結晶成長させる面と裏面とにそれぞれ現われる前記異方位結晶領域の第１と第２のパターンが、
   前記基板の外形に関して互いに異なっている請求項１に記載のＧａＮ結晶基板。
3. 前記異方位結晶領域は、前記マトリックス結晶領域の結晶に対してａ軸方向が同じでありｃ軸方向が反転している結晶で形成されているｃ軸反転結晶領域である請求項１に記載のＧａＮ結晶基板。
4. 前記異方位結晶領域は、前記マトリックス結晶領域の結晶に対してａ軸方向が異なりｃ軸方向が同じである結晶を複数含有する多結晶領域である請求項１に記載のＧａＮ結晶基板。

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