JP2020033252A - 窒化物半導体基板 - Google Patents

Abstract

【課題】窒化物半導体基板の主面における転位密度を効率よく低減させる。【解決手段】下地基板を準備する工程と、下地基板の主面上に、所定の開口部を有するマスク層を形成する工程と、（０００１）面以外の一対の傾斜界面で挟まれ（０００１）面が露出した頂面を有するＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶を下地基板の主面上にマスク層の開口部を介してエピタキシャル成長させ、（０００１）面以外の傾斜界面で構成される複数の凹部を頂面に生じさせ、下地基板の主面の上方に行くにしたがって該傾斜界面を徐々に拡大させ、（０００１）面を頂面から消失させ、表面が傾斜界面のみで構成される第１層を成長させる第１工程と、第１層上にＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶をエピタキシャル成長させ、傾斜界面を消失させ、鏡面化された表面を有する第２層を成長させる第２工程と、を有し、第１工程では、マスク層の開口部の上方に、複数の谷部および複数の頂部を形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、窒化物半導体基板に関する。

ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶を成長させる方法として、いわゆるＥＬＯ（Ｅｐｉｔａｘｉａｌ Ｌａｔｅｒａｌ Ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ）法が知られている。ＥＬＯ法では、例えば、まず、下地基板上に、所定の開口部を有するマスク層を形成する。マスク層を形成したら、下地基板上にマスク層の開口部を介して断面三角形状のファセット構造を成長させる。さらにファセット構造を成長させると、ファセット構造が形成するＶ字状の溝部が埋め込まれ、平坦な結晶層が得られる。このとき、ファセット構造の成長過程で、転位が屈曲されることで、結晶層の表面に到達する転位が低減される（例えば、特許文献１および２）。

特開２０１８−０３０７６３号公報 特開２０１８−０３０７６４号公報

ここで、上述のＥＬＯ法では、マスク層のピッチを長くすることで、すなわち、開口部の幅を広くすることで、結晶層の表面における転位密度が低減された領域を広くすることができる。

しかしながら、発明者は、マスク層のピットを長くした場合に、以下のような課題が生じることを見出した。

マスク層のピッチを長くすると、ファセット構造の成長過程で（０００１）面を消失させることが困難となり、頂部が尖った断面三角形状のファセット構造を形成することが困難となる。このため、（０００１）面が残存したまま、結晶層が成長する。（０００１）面が残存すると、転位が屈曲されずに結晶層の表面に伝播してしまう。その結果、結晶層の表面における転位密度が充分に低減されない可能性がある。

また、マスク層のピッチを長くすると、下地基板の主面からファセット構造の頂部までの高さが高くなる。このため、結晶層を平坦化させるまでの時間が長くなる。その結果、結晶層をスライスすることで得られる窒化物半導体基板の生産性が低下する可能性がある。

本発明は、発明者が見出した上述の新規課題に基づくものであり、本発明の目的は、窒化物半導体基板の主面における転位密度を効率よく低減させることにある。

本発明の一態様によれば、
ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなり、最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である主面を有する下地基板を準備する工程と、
前記下地基板の前記主面上に、所定の開口部を有するマスク層を形成する工程と、
前記（０００１）面以外の一対の傾斜界面で挟まれ前記（０００１）面が露出した頂面を有するＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶を前記下地基板の前記主面上に前記マスク層の前記開口部を介してエピタキシャル成長させ、前記（０００１）面以外の傾斜界面で構成される複数の凹部を前記頂面に生じさせ、前記下地基板の前記主面の上方に行くにしたがって該傾斜界面を徐々に拡大させ、前記（０００１）面を前記頂面から消失させ、表面が前記傾斜界面のみで構成される第１層を成長させる第１工程と、
前記第１層上にＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶をエピタキシャル成長させ、前記傾斜界面を消失させ、鏡面化された表面を有する第２層を成長させる第２工程と、
を有し、
前記第１工程では、
前記単結晶の前記頂面に前記複数の凹部を生じさせ、前記（０００１）面を消失させることで、前記マスク層の前記開口部の上方に、複数の谷部および複数の頂部を形成する
窒化物半導体基板の製造方法が提供される。

本発明の他の態様によれば、
上述の態様に記載の窒化物半導体基板の製造方法において、前記第２層をスライスすることにより得られる
窒化物半導体基板が提供される。

本発明の更に他の態様によれば、
２インチ以上の直径を有する窒化物半導体基板であって、
多光子励起顕微鏡により視野２５０μｍ角で前記窒化物半導体基板の主面を観察して暗点密度から転位密度を求めたときに、前記転位密度が３×１０^６ｃｍ^−２を超える領域が前記主面に存在せず、前記転位密度が１×１０^６ｃｍ^−２未満である領域が前記主面の６９％以上存在する
窒化物半導体基板が提供される。

本発明の更に他の態様によれば、
ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなり、最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である主面を有する下地基板と、
前記下地基板の前記主面上に設けられ、所定の開口部を有するマスク層と、
前記（０００１）面以外の一対の傾斜界面で挟まれ前記（０００１）面が露出した頂面を有するＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶を前記下地基板の前記主面上に前記マスク層の前記開口部を介してエピタキシャル成長させ、前記（０００１）面以外の傾斜界面で構成される複数の凹部を前記頂面に生じさせ、前記下地基板の前記主面の上方に行くにしたがって該傾斜界面を徐々に拡大させ、（０００１）面を前記頂面から消失させることにより形成され、表面が前記傾斜界面のみで構成される第１層と、
前記第１層上にＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶をエピタキシャル成長させ、前記傾斜界面を消失させ、鏡面化された表面を有する第２層と、
を有し、
前記第１層は、前記単結晶の前記頂面に前記複数の凹部を生じさせ、前記（０００１）面を消失させることで、前記マスク層の前記開口部の上方に形成される複数の谷部および複数の頂部を有する
積層構造体が提供される。

本発明によれば、窒化物半導体基板の主面における転位密度を効率よく低減させることができる。

本発明の一実施形態に係る窒化物半導体基板の製造方法を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る窒化物半導体基板の製造方法の一部を示す概略断面図である。 本発明の一実施形態に係る窒化物半導体基板の製造方法の一部を示す概略斜視図である。 （ａ）〜（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る窒化物半導体基板の製造方法の一部を示す概略断面図である。 （ａ）〜（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る窒化物半導体基板の製造方法の一部を示す概略断面図である。 （ａ）は、傾斜界面およびｃ面のそれぞれが拡大も縮小もしない基準成長条件下での成長過程を示す概略断面図であり、（ｂ）は、傾斜界面が拡大しｃ面が縮小する第１成長条件下での成長過程を示す概略断面図である。 傾斜界面が縮小しｃ面が拡大する第２成長条件下での成長過程を示す概略断面図である。 本発明の一実施形態に係る窒化物半導体基板の主面を、多光子励起顕微鏡により観察したときの観察像を示す模式図である。 サンプル１の積層構造体の断面を蛍光顕微鏡により観察した観察像を示す図である。 サンプル１の積層構造体の表面を多光子励起顕微鏡により観察した観察像を示す図である。 サンプル２の積層構造体の断面を蛍光顕微鏡により観察した観察像を示す図である。 サンプル２の積層構造体の断面を蛍光顕微鏡により観察した観察像を示す図である。 サンプル２の積層構造体の表面を多光子励起顕微鏡により観察した観察像を示す図である。 サンプル３の積層構造体の断面を蛍光顕微鏡により観察した観察像を示す図である。 サンプル３の積層構造体の表面を多光子励起顕微鏡により観察した観察像を示す図である。 サンプル４の積層構造体の断面を蛍光顕微鏡により観察した観察像を示す図である。 サンプル４の積層構造体の表面を多光子励起顕微鏡により観察した観察像を示す図である。

＜本発明の一実施形態＞
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。

（１）窒化物半導体基板の製造方法
図１〜図５を用い、本実施形態に係る窒化物半導体基板の製造方法について説明する。
図１は、本実施形態に係る窒化物半導体基板の製造方法を示すフローチャートである。図２（ａ）〜（ｃ）、図４（ａ）〜図５（ｂ）は、本実施形態に係る窒化物半導体基板の製造方法の一部を示す概略断面図である。図３は、本実施形態に係る窒化物半導体基板の製造方法の一部を示す概略斜視図である。なお、図３は、図２（ｂ）の時点での斜視図に相当し、下地基板１０上に成長する第１層３０の一部を示している。また、図４（ｂ）において、細実線は、成長途中の結晶面を示し、図２（ｃ）〜図５（ｂ）において、点線は、転位を示している。

図１に示すように、本実施形態に係る窒化物半導体基板の製造方法は、例えば、下地基板準備工程Ｓ１００と、マスク層形成工程Ｓ１８０と、第１工程Ｓ２００と、第２工程Ｓ３００と、スライス工程Ｓ４００と、研磨工程Ｓ５００と、を有している。

（Ｓ１００：下地基板準備工程）
まず、下地基板準備工程Ｓ１００において、ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなる下地基板１０を準備する。本実施形態では、下地基板１０として、例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）自立基板を準備する。

なお、以下では、ウルツ鉱構造を有するＩＩＩ族窒化物半導体の結晶において、＜０００１＞軸（例えば［０００１］軸）を「ｃ軸」といい、（０００１）面を「ｃ面」という。なお、（０００１）面を「＋ｃ面（ＩＩＩ族元素極性面）」といい、（０００−１）面を「−ｃ面（窒素（Ｎ）極性面）」ということがある。また、＜１−１００＞軸（例えば［１−１００］軸）を「ｍ軸」といい、（１−１００）面を「ｍ面」という。なお、ｍ軸は＜１０−１０＞軸と表記してもよい。また、＜１１−２０＞軸（例えば［１１−２０］軸）を「ａ軸」といい、（１１−２０）面を「ａ面」という。

本実施形態の下地基板準備工程Ｓ１００では、例えば、ＶＡＳ（Ｖｏｉｄ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）法により下地基板１０を作製する。

具体的には、例えば、以下の手順により、下地基板１０を作製する。まず、サファイア基板などからなる基板を準備する。基板を準備したら、例えば、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法により、基板上に、例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）からなる第１結晶層を成長させる。第１結晶層を成長させたら、第１結晶層上に、例えば、チタン（Ｔｉ）からなる金属層を蒸着させる。金属層を蒸着させたら、例えば、アンモニアガスを含む雰囲気中で基板の熱処理を行う。これにより、金属層を窒化し、表面に高密度の微細な穴を有する金属窒化層を形成する。また、上述の熱処理を行うことで、金属窒化層の穴を介して第１結晶層の一部をエッチングし、該第１結晶層中に高密度のボイドを形成する。これにより、ボイド含有第１結晶層を形成する。金属窒化層およびボイド含有第１結晶層を形成したら、例えば、ハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ）法により、ボイド含有第１結晶層および金属窒化層上に、例えば、ＧａＮからなる第２結晶層を成長させる。第２結晶層の成長が終了した後、基板を冷却する過程において、第２結晶層は、ボイド含有第１結晶層および金属窒化層を境に基板から自然に剥離する。剥離した第２結晶層を得たら、当該第２結晶層をスライスし、研磨する。

以上の下地基板準備工程Ｓ１００により、ＧａＮの単結晶からなる下地基板１０が得られる。

下地基板１０の直径は、例えば、２インチ以上である。また、下地基板１０の厚さは、例えば、３００μｍ以上１ｍｍ以下である。

下地基板１０の主面１０ｓは、例えば、エピタキシャル成長面となる主面（下地表面）１０ｓを有している。本実施形態において、主面１０ｓに対して最も近い低指数の結晶面は、例えば、ｃ面（＋ｃ面）である。

また、本実施形態では、例えば、下地基板１０を構成するＧａＮ結晶の主面１０ｓに対して所定のオフ角を付与してもよい。ここでいう「オフ角」とは、主面１０ｓの法線に対してｃ軸がなす角度のことをいう。具体的には、下地基板１０の主面１０ｓにおけるオフ角の大きさは、例えば、０°超１°以下である。

なお、オフ角の大きさおよび方向は、例えば、上述のＶＡＳ法で用いる結晶成長用基板のオフ角の大きさおよび方向と、スライス時のスライス角度およびスライス方向とによって調整することが可能である。

また、本実施形態では、下地基板１０が上述のＶＡＳ法により作製されるため、下地基板１０の主面１０ｓにおける転位密度が低くなっている。具体的には、下地基板１０の主面１０ｓにおける転位密度は、例えば、３×１０^６ｃｍ^−２以上１×１０^７ｃｍ^−２未満である。

（Ｓ１８０：マスク層形成工程）
下地基板１０を準備したら、例えば、スパッタ法により、下地基板１０上にマスク層２０を形成する。マスク層２０は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）層または窒化シリコン（ＳｉＮ）層等とする。このとき、マスク層２０の厚さは、３００ｎｍ以上２μｍ以下とする。マスク層２０を形成したら、フォトリソグラフィ法により、マスク層２０をパターニングする。

これにより、図２（ａ）に示すように、所定の開口部２０ａを有するマスク層２０を形成する。当該開口部２０ａを有するマスク層２０を形成することで、後述の第１工程Ｓ２００においてＧａＮの単結晶の３次元成長を誘発させることができる。

このとき、マスク層２０の開口部２０ａを、例えば、ｍ軸に沿った方向またはａ軸に沿った方向のうちのいずれかの方向に沿って延在するストライプ状とする。ここでいうマスク層２０の開口部２０ａが「ｍ軸に沿った方向またはａ軸に沿った方向のうちのいずれかの方向に沿って延在するストライプ状」である場合とは、平面視で、ストライプ状の開口部２０ａが延在する方向が、ｍ軸に沿った方向またはａ軸に沿った方向に完全に一致する方向である場合だけでなく、ｍ軸に沿った方向またはａ軸に沿った方向に対して若干傾斜した方向である場合を含む。ストライプ状の開口部２０ａを構成する少なくとも１つの単位開口部において、ｍ軸に沿った方向またはａ軸に沿った方向のうちのいずれか一方の方向成分の長さを、他方の方向成分の長さよりも長くすると考えてもよい。なお、ストライプ状の開口部２０ａを構成する少なくとも１つの単位開口部は、必ずしも下地基板１０の主面１０ｓの一端から他端まで延在していなくてもよい。

本実施形態では、マスク層２０の開口部２０ａを、例えば、ａ軸に沿った方向に沿って延在するストライプ状とする。

また、このとき、ストライプ状のマスク層２０のそれぞれの幅ｗを、例えば、１μｍ以上１００μｍ以下、好ましくは５μｍ以上３０μｍ以下とする。マスク層２０の幅ｗを１μｍ以上とすることで、マスク層２０の断線を抑制し、パターニングの歩留りを向上させることができる。さらにマスク層２０の幅ｗを５μｍ以上とすることで、パターニングの歩留りをさらに向上させることができる。一方で、マスク層２０の幅ｗを１００μｍ以下とすることで、後述の第１工程Ｓ２００において、マスク層２０上の異常な結晶核の発生を抑制することができる。さらにマスク層２０の幅ｗを３０μｍ以下とすることで、後述の第１工程Ｓ２００において、マスク層２０上の異常な結晶核の発生を安定的に抑制することができる。

また、ストライプ状のマスク層２０のそれぞれのピッチｐは、例えば、後述の第１工程Ｓ２００および第２工程Ｓ３００において転位が屈曲して伝播する距離に影響し、すなわち、窒化物半導体基板１の主面１ｓの低転位密度領域の面積に影響する。従来、マスク層２０のピッチｐが広い場合では、安定的なＧａＮ結晶の成長が困難であったが、本実施形態では、下地基板１０としてＶＡＳ法により作製される基板を用いることで、マスク層２０のピッチｐが広くても、後述の第１層３０を安定的に成長させることができる。

具体的には、本実施形態では、マスク層２０のそれぞれのピッチｐを、例えば、８００μｍ以上、好ましくは１ｍｍ以上とする。マスク層２０のピッチｐが８００μｍ未満であると、マスク層２０の上方に高転位密度領域が形成されるため、窒化物半導体基板１から半導体装置を切り出す際に、半導体装置内に高転位密度領域が含まれてしまう可能性がある。これに対し、マスク層２０のピッチｐを８００μｍ以上とすることで、半導体装置内に高転位密度領域が含まれてしまうことを抑制し、主に低転位密度領域から半導体装置を切り出すことができる。さらにマスク層２０のピッチｐを１ｍｍ以上とすることで、高出力発光ダイオード（ＬＥＤ）等の半導体装置のチップサイズが６００μｍ以上１ｍｍ以下であることから、半導体装置が高出力発光ダイオード等である場合であっても、低転位密度領域から半導体装置を安定的に切り出すことができる。

なお、マスク層２０のそれぞのピッチｐは長ければ長いほどよいため、ピッチｐの上限値は限定されるものではない。ただし、マスク層２０の安定的なパターン形成の観点では、マスク層２０のそれぞれのピッチｐは、例えば、１０ｍｍ以下であることが好ましい。

（Ｓ２００：第１工程（第１層成長工程））
下地基板１０を準備したら、図２（ｂ）および（ｃ）、図３に示すように、ｃ面以外の一対の傾斜界面３０ｉと、該一対の傾斜界面３０ｉで挟まれｃ面３０ｃが露出した頂面３０ｕと、を有するＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶を、下地基板１０の主面１０ｓ上にエピタキシャル成長させる。これにより、第１層３０を成長させる。

このとき、ｃ面以外の傾斜界面３０ｉで囲まれて構成される複数の凹部３０ｐを単結晶の頂面３０ｕにさらに生じさせ、下地基板１０の主面１０ｓの上方に行くにしたがって、該傾斜界面３０ｉを徐々に拡大させ、ｃ面３０ｃを徐々に縮小させる。これにより、ｃ面３０ｃを頂面３０ｕから消失させる。その結果、表面が傾斜界面３０ｉのみで構成される第１層３０を成長させる。

すなわち、第１工程Ｓ２００では、下地基板１０の主面１０ｓをあえて荒らすように、第１層３０を３次元成長させる。なお、第１層３０は、このような成長形態を形成したとしても、上述のように、単結晶で成長させる。この点において、第１層３０は、サファイアなどの異種基板上にＩＩＩ族窒化物半導体をエピタキシャル成長させる前に該異種基板上にアモルファスまたは多結晶として形成されるいわゆる低温バッファ層とは異なるものである。

本実施形態では、第１層３０として、例えば、下地基板１０を構成するＩＩＩ族窒化物半導体と同じＩＩＩ族窒化物半導体からなる層をエピタキシャル成長させる。具体的には、例えば、ＨＶＰＥ法により、下地基板１０を加熱し、当該加熱された下地基板１０に対してＧａＣｌガスおよびＮＨ_３ガスを供給することで、第１層３０としてＧａＮ層をエピタキシャル成長させる。

ここで、第１工程Ｓ２００では、上述の成長過程を発現させるために、例えば、所定の第１成長条件下で、第１層３０を成長させる。

まず、図６（ａ）を用い、傾斜界面３０ｉおよびｃ面３０ｃのそれぞれが拡大も縮小もしない基準成長条件について説明する。図６（ａ）は、傾斜界面およびｃ面のそれぞれが拡大も縮小もしない基準成長条件下での成長過程を示す概略断面図である。

図６（ａ）において、太い実線は、単位時間ごとの第１層３０の表面を示している。図６（ａ）で示されている傾斜界面３０ｉは、ｃ面３０ｃに対して最も傾斜した傾斜界面とする。また、図６（ａ）において、第１層３０のうちのｃ面３０ｃの成長レートをＧ_ｃ０とし、第１層３０のうちの傾斜界面３０ｉの成長レートをＧ_ｉとし、第１層３０においてｃ面３０ｃと傾斜界面３０ｉとのなす角度をθとする。また、図６（ａ）において、ｃ面３０ｃと傾斜界面３０ｉとのなす角度θを維持したまま、第１層３０が成長するものとする。

図６（ａ）に示すように、傾斜界面３０ｉおよびｃ面３０ｃのそれぞれが拡大も縮小もしないとき、傾斜界面３０ｉとｃ面３０ｃとの交点の軌跡は、ｃ面３０ｃに対して垂直となる。このことから、傾斜界面３０ｉおよびｃ面３０ｃのそれぞれが拡大も縮小もしない基準成長条件は、以下の式（ａ）を満たす。
Ｇ_ｃ０＝Ｇ_ｉ／ｃｏｓθ ・・・（ａ）

次に、図６（ｂ）を用い、傾斜界面３０ｉが拡大しｃ面３０ｃが縮小する第１成長条件について説明する。図６（ｂ）は、傾斜界面が拡大しｃ面が縮小する第１成長条件下での成長過程を示す概略断面図である。

図６（ｂ）においても、図６（ａ）と同様に、太い実線は、単位時間ごとの第１層３０の表面を示している。また、図６（ｂ）で示されている傾斜界面３０ｉも、ｃ面３０ｃに対して最も傾斜した傾斜界面とする。また、図６（ｂ）において、第１層３０のうちのｃ面３０ｃの成長レートをＧ_ｃ１とし、第１層３０のうちの傾斜界面３０ｉとｃ面３０ｃとの交点の軌跡の進行レートをＲ_１とする。また、傾斜界面３０ｉとｃ面３０ｃとの交点の軌跡と、ｃ面３０ｃとのなす角度のうち、狭いほうの角度をθ_Ｒ１とする。Ｒ_１方向とＧ_ｉ方向とのなす角度をθ’としたとき、θ’＝θ＋９０−θ_Ｒ１である。

図６（ｂ）に示すように、傾斜界面３０ｉとｃ面３０ｃとの交点の軌跡の進行レートＲ_１は、以下の式（ｂ）で表される。
Ｒ_１＝Ｇ_ｉ／ｃｏｓθ’ ・・・（ｂ）

また、第１層３０のうちのｃ面３０ｃの成長レートＧ_ｃ１は、以下の式（ｃ）で表される。
Ｇ_ｃ１＝Ｒ_１ｓｉｎθ_Ｒ１ ・・・（ｃ）

式（ｃ）に式（ｂ）を代入することで、Ｇ_ｃ１は、Ｇ_ｉを用いて、以下の式（ｄ）で表される。
Ｇ_ｃ１＝Ｇ_ｉｓｉｎθ_Ｒ１／ｃｏｓ（θ＋９０−θ_Ｒ１） ・・・（ｄ）

傾斜界面３０ｉが拡大しｃ面３０ｃが縮小するためには、θ_Ｒ１＜９０°となる必要がある。したがって、傾斜界面３０ｉが拡大しｃ面３０ｃが縮小する第１成長条件は、式（ｄ）とθ_Ｒ１＜９０°とにより、以下の式（１）を満たす必要がある。
Ｇ_ｃ１＞Ｇ_ｉ／ｃｏｓθ ・・・（１）
ただし、上述のように、Ｇ_ｉは、ｃ面３０ｃに対して最も傾斜した傾斜界面３０ｉの成長レートであり、θは、ｃ面３０ｃに対して最も傾斜した傾斜界面３０ｉと、ｃ面３０ｃとのなす角度である。

または、第１成長条件下でのＧ_ｃ１が、基準成長条件下でのＧ_ｃ０よりも大きい必要があると考えることもできる。このことからも、Ｇ_ｃ１＞Ｇ_ｃ０に式（ａ）を代入することにより、式（１）が導出されうる。

なお、ｃ面３０ｃに対して最も傾斜した傾斜界面３０ｉを拡大させる成長条件が最も厳しい条件となることから、第１成長条件が式（１）を満たせば、他の傾斜界面３０ｉも拡大させることが可能となる。また、Ｇ_ｉ／ｃｏｓθに対してＧ_ｃ１が大きくなるにつれて、傾斜界面３０ｉが拡大しｃ面３０ｃが縮小し易くなる。

具体的には、例えば、ｃ面３０ｃに対して最も傾斜した傾斜界面３０ｉが｛１０−１１｝面であるとき、θ＝６１．９５°である。したがって、第１成長条件は、以下の式（１’）を満たす必要がある。
Ｇ_ｃ１＞２．１３Ｇ_ｉ ・・・（１’）

本実施形態の第１成長条件としては、例えば、第１工程Ｓ２００での成長温度を、後述の第２工程Ｓ３００での成長温度よりも低くする。具体的には、第１工程Ｓ２００での成長温度を、例えば、９８０℃以上１０２０℃以下、好ましくは１０００℃以上１０２０℃以下とする。

また、本実施形態の第１成長条件として、例えば、第１工程Ｓ２００でのＩＩＩ族原料ガスとしてのＧａＣｌガスの分圧に対する窒化剤ガスとしてのＮＨ_３ガスの流量の分圧の比率（以下、「Ｖ／ＩＩＩ比」ともいう）を、後述の第２工程Ｓ３００でのＶ／ＩＩＩ比よりも大きくしてもよい。具体的には、第１工程Ｓ２００でのＶ／ＩＩＩ比を、例えば、２以上２０以下、好ましくは、２以上１５以下とする。

実際には、第１成長条件として、式（１）を満たすように、成長温度およびＶ／ＩＩＩ比のうち少なくともいずれかをそれぞれ上記範囲のなかで調整する。

なお、本実施形態の第１成長条件のうちの他の条件は、例えば、以下のとおりである。
成長圧力：９０〜１０５ｋＰａ、好ましくは、９０〜９５ｋＰａ
ＧａＣｌガスの分圧：１．５〜１５ｋＰａ
Ｎ_２ガスの流量／Ｈ_２ガスの流量：０〜１

ここで、本実施形態の第１工程Ｓ２００は、例えば、第１層３０の成長中の形態に基づいて、２つの工程に分類される。具体的には、本実施形態の第１工程Ｓ２００は、例えば、傾斜界面拡大工程Ｓ２２０と、傾斜界面維持工程Ｓ２４０と、を有している。これらの工程により、第１層３０は、例えば、傾斜界面拡大層３２と、傾斜界面維持層３４と、を有することとなる。

（Ｓ２２０：傾斜界面拡大工程）
まず、図２（ｂ）および図３に示すように、ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなる第１層３０の傾斜界面拡大層３２を、上述の第１成長条件下で、マスク層２０の開口部２０ａ内に露出した下地基板１０の主面１０ｓ上に選択的にエピタキシャル成長させる。

傾斜界面拡大層３２が成長する初期段階では、マスク層２０の開口部２０ａの直上では、下地基板１０の主面１０ｓの法線方向（ｃ軸に沿った方向）に、ｃ面３０ｃを成長面として傾斜界面拡大層３２が成長する。一方で、マスク層２０上では、結晶成長が抑制される。これにより、傾斜界面拡大層３２のマスク層２０側の位置において、ｃ面以外の傾斜界面３０ｉが露出される。一対の傾斜界面３０ｉは、マスク層２０を挟んで対向するように形成される。

ここでいう「傾斜界面３０ｉ」とは、ｃ面３０ｃに対して傾斜した成長界面のことを意味し、ｃ面以外の低指数のファセット、ｃ面以外の高指数のファセット、または面指数で表すことができない傾斜面を含んでいる。なお、ｃ面以外のファセットは、例えば、｛１１−２ｍ｝、｛１−１０ｎ｝などである。ただし、ｍおよびｎは０以外の整数である。

上述のように、傾斜界面拡大層３２のマスク層２０側の位置で傾斜界面３０ｉを露出させることで、一対の傾斜界面３０ｉと、該一対の傾斜界面３０ｉで挟まれｃ面３０ｃが露出した頂面３０ｕと、を有する傾斜界面拡大層３２が形成される。

さらに、第１成長条件下で傾斜界面拡大層３２を徐々に成長させることで、図２（ｂ）および図３に示すように、傾斜界面拡大層３２のうちｃ面３０ｃを露出させた頂面３０ｕに、ｃ面以外の傾斜界面３０ｉで構成される複数の凹部３０ｐを生じさせる。ｃ面以外の傾斜界面３０ｉで構成される複数の凹部３０ｐは、当該頂面３０ｕにランダムに形成される。これにより、ｃ面３０ｃとｃ面以外の傾斜界面３０ｉとが表面に混在する傾斜界面拡大層３２が形成される。

なお、ここで傾斜界面拡大層３２のうちｃ面３０ｃを露出させた頂面３０ｕに形成される傾斜界面３０ｉは、上述のマスク層２０上に形成される傾斜界面３０ｉと同様に、ｃ面３０ｃに対して傾斜した成長界面のことを意味する。

その後、第１成長条件下で傾斜界面拡大層３２をさらに成長させると、図２（ｂ）および（ｃ）に示すように、傾斜界面拡大層３２の一部は、ｃ面以外の傾斜界面３０ｉを成長面として、マスク層２０上に成長する。

また、第１成長条件下で傾斜界面拡大層３２をさらに成長させることで、図２（ｂ）および（ｃ）に示すように、下地基板１０の上方に行くにしたがって、傾斜界面拡大層３２において、ｃ面以外の傾斜界面３０ｉを徐々に拡大させ、ｃ面３０ｃを徐々に縮小させる。なお、このとき、下地基板１０の上方に行くにしたがって、該下地基板１０の主面１０ｓに対する、傾斜界面３０ｉがなす傾斜角が徐々に小さくなっていく。

さらに傾斜界面拡大層３２を成長させていくと、傾斜界面拡大層３２のｃ面３０ｃは頂面３０ｕから消失し、傾斜界面拡大層３２の表面は傾斜界面３０ｉのみで構成される。これにより、錐体を連続的に結合させた山脈状の傾斜界面拡大層３２が形成されることとなる。

このように、傾斜界面拡大層３２の頂面３０ｕにｃ面以外の傾斜界面３０ｉで構成される複数の凹部３０ｐを生じさせ、ｃ面３０ｃを消失させることで、図２（ｃ）に示すように、該傾斜界面拡大層３２の表面に、複数の谷部３０ｖおよび複数の頂部３０ｔを形成する。複数の谷部３０ｖのそれぞれは、傾斜界面拡大層３２０の表面のうち下に凸の変曲点であって、ｃ面以外の傾斜界面３０ｉのそれぞれが発生した位置の上方に形成される。一方で、複数の頂部３０ｔのそれぞれは、傾斜界面拡大層３２０の表面のうち上に凸の変曲点であって、ｃ面３０ｃが消失した位置またはその上方に形成される。谷部３０ｖおよび頂部３０ｔは、下地基板１０の主面１０ｓに沿った方向に交互に形成される。なお、複数の谷部３０ｖには、マスク層２０の上方における一対の傾斜界面３０ｉで構成される谷部も含まれる。

本実施形態では、例えば、マスク層２０の開口部２０ａの上方に成長した傾斜界面拡大層３２の頂面３０ｕに、ｃ面以外の傾斜界面３０ｉで構成される複数の凹部３０ｐを生じさせることで、当該マスク層２０の開口部２０ａの上方に、複数の谷部３０ｖおよび複数の頂部３０ｔを形成する。これにより、マスクの開口部の上方に１つの頂部のみを有する大きな略三角柱状の３次元成長層を形成する場合よりも、下地基板１０の主面１０ｓから頂部３０ｔまでの高さを低くすることができる。その結果、後述の第２層４０の表面を早く鏡面化させることができる。

また、本実施形態では、傾斜界面拡大層３２が成長する初期段階において、マスク層２０の開口部２０ａの直上に、傾斜界面３０ｉを生じさせずにｃ面３０ｃを成長面として傾斜界面拡大層３２を所定の厚さで成長させた後、傾斜界面拡大層３２の表面に、ｃ面以外の傾斜界面３０ｉを生じさせる。これにより、マスク層２０の開口部２０ａの上方に形成される複数の谷部３０ｖは、下地基板１０の主面１０ｓから上方に離れた位置に形成されることとなる。

以上のような傾斜界面拡大層３２の成長過程により、転位は、以下のように屈曲して伝播する。具体的には、図２（ｃ）に示すように、下地基板１０内においてｃ軸に沿った方向に延在していた複数の転位のうちの一部は、マスク層２０によって遮断され、傾斜界面拡大層３２への伝播が抑制される。一方で、下地基板１０内においてｃ軸に沿った方向に延在していた複数の転位のうちの他部は、下地基板１０からマスク層２０の開口部２０ａを介して傾斜界面拡大層３２のｃ軸に沿った方向に向けて伝播する。傾斜界面拡大層３２のうちｃ面３０ｃを成長面として成長した領域では、下地基板１０から傾斜界面拡大層３２のｃ軸に沿った方向に向けて転位が伝播する。しかしながら、傾斜界面拡大層３２のｃ軸に沿った方向に伝播した転位が、傾斜界面３０ｉに到達すると、当該転位は、傾斜界面３０ｉが露出した位置で、該傾斜界面３０ｉに対して略垂直な方向に向けて屈曲して伝播する。すなわち、転位は、ｃ軸に対して傾斜した方向に屈曲して伝播する。これにより、傾斜界面拡大工程Ｓ２２０以降の工程において、一対の頂部３０ｔ間での略中央の上方において、局所的に転位が集められることとなる。その結果、後述の第２層４０の表面における転位密度を低減させることができる。

このとき、本実施形態では、下地基板１０の主面１０ｓに垂直な任意の断面を見たときに、複数の谷部３０ｖのうちの１つを挟んで複数の頂部３０ｔのうちで最も接近する一対の頂部３０ｔ同士が、下地基板１０の主面１０ｓに沿った方向に離間した平均距離（「最近接頂部間平均距離」ともいう）Ｌを、例えば、１００μｍ超とする。傾斜界面拡大工程Ｓ２２０の初期段階から下地基板１０の主面１０ｓ上に微細な六角錐状の結晶核を生じさせる場合などのように、最近接頂部間平均距離Ｌが１００μｍ以下であると、傾斜界面拡大工程Ｓ２２０以降の工程において、転位が屈曲して伝播する距離が短くなる。このため、傾斜界面拡大層３２のうち一対の頂部３０ｔ間の略中央の上方で充分に転位が集められない。その結果、後述の第２層４０の表面における転位密度が充分に低減されない可能性がある。これに対し、本実施形態では、最近接頂部間平均距離Ｌを１００μｍ超とすることで、傾斜界面拡大工程Ｓ２２０以降の工程において、転位が屈曲して伝播する距離を、少なくとも５０μｍ超、確保することができる。これにより、傾斜界面拡大層３２のうち一対の頂部３０ｔ間の略中央の上方に、充分に転位を集めることができる。その結果、後述の第２層４０の表面における転位密度を充分に低減させることができる。なお、本実施形態では、特にマスク層２０の開口部２０ａの上方で最近接頂部間平均距離Ｌが１００μｍ超となっていることが好ましい。

一方で、本実施形態では、最近接頂部間平均距離Ｌを８００μｍ未満とする。最近接頂部間平均距離Ｌが８００μｍ以上であると、下地基板１０の主面１０ｓから傾斜界面拡大層３２の谷部３０ｖから頂部３０ｔまでの高さが過剰に高くなる。このため、後述の第２工程Ｓ３００において、第２層４０が鏡面化するまでの厚さが厚くなる。これに対し、本実施形態では、最近接頂部間平均距離Ｌを８００μｍ未満とすることで、下地基板１０の主面１０ｓから傾斜界面拡大層３２の谷部３０ｖから頂部３０ｔまでの高さを低くすることができる。これにより、後述の第２工程Ｓ３００において、第２層４０を早く鏡面化させることができる。

また、このとき、傾斜界面拡大層３２０には、成長過程での成長面の違いに基づいて、ｃ面３０ｃを成長面として成長した第１ｃ面成長領域６０と、ｃ面以外の傾斜界面３０ｉを成長面として成長した傾斜界面成長領域７０（図中灰色部）とが形成される。

また、このとき、第１ｃ面成長領域６０では、傾斜界面３０ｉが発生した位置に凹部６０ａを形成し、ｃ面３０ｃが消失した位置に凸部６０ｂを形成する。また、第１ｃ面成長領域６０では、凸部６０ｂを挟んだ両側に、ｃ面３０ｃと傾斜界面３０ｉとの交点の軌跡として、一対の傾斜部６０ｉを形成する。

また、このとき、第１成長条件が式（１）を満たすことで、一対の傾斜部６０ｉのなす角度αを、例えば、７０°以下とする。

これらの領域については、詳細を後述する。

（Ｓ２４０：傾斜界面維持工程）
傾斜界面拡大層３２の表面からｃ面３０ｃを消失させた後に、図４（ａ）に示すように、表面が傾斜界面３０ｉのみで構成された状態を維持しつつ、所定の厚さに亘って第１層３０の成長を継続させる。これにより、傾斜界面拡大層３２上に、ｃ面を有さず傾斜界面３０ｉのみを表面に有する傾斜界面維持層３４を形成する。傾斜界面維持層３４を形成することで、第１層３０の表面全体に亘って確実にｃ面３０ｃを消失させることができる。

このとき、傾斜界面維持工程Ｓ２４０での成長条件を、傾斜界面拡大工程Ｓ２２０と同様に、上述の第１成長条件で維持する。これにより、傾斜界面３０ｉのみを成長面として傾斜界面維持層３４を成長させることができる。

また、このとき、第１成長条件下で、傾斜界面３０ｉを成長面として傾斜界面維持層３４を成長させることで、上述のように、傾斜界面拡大層３２において傾斜界面３０ｉが露出した位置で、ｃ軸に対して傾斜した方向に向けて屈曲して伝播した転位は、傾斜界面維持層３４においても同じ方向に伝播し続ける。

また、このとき、傾斜界面維持層３４は、傾斜界面３０ｉを成長面として成長することで、傾斜界面維持層３４の全体が、傾斜界面成長領域７０の一部となる。

以上の第１工程Ｓ２００により、傾斜界面拡大層３２および傾斜界面維持層３４を有する第１層３０が形成される。

本実施形態の第１工程Ｓ２００では、下地基板１０の主面１０ｓから第１層３０の頂部３０ｔまでの高さ（第１層３０の厚さ方向の最大高さ）を、例えば、１００μｍ超１．５ｍｍ未満とする。

（Ｓ３００：第２工程（第２層成長工程））
ｃ面３０ｃを消失させた第１層３０を成長させたら、図４（ｂ）および図５（ａ）に示すように、第１層３０上に、ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶をさらにエピタキシャル成長させる。

このとき、下地基板１０の主面１０ｓの上方に行くにしたがって、傾斜界面４０ｉを徐々に縮小させ、ｃ面４０ｃを徐々に拡大させる。これにより、第１層３０の表面に形成されていた傾斜界面３０ｉを消失させる。その結果、鏡面化された表面を有する第２層４０を成長させる。

本実施形態では、第２層４０として、例えば、第１層３０を構成するＩＩＩ族窒化物半導体と同じＩＩＩ族窒化物半導体を主成分とする層をエピタキシャル成長させる。なお、第２工程Ｓ３００では、所定の成長温度に加熱された下地基板１０に対して、ＧａＣｌガス、ＮＨ_３ガスおよびｎ型ドーパントガスとしてのジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）ガスを供給することで、第２層４０として、シリコン（Ｓｉ）ドープＧａＮ層をエピタキシャル成長させる。なお、ｎ型ドーパントガスとして、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２ガスの代わりに、ＧｅＣｌ_４ガスなどを供給してもよい。

ここで、第２工程Ｓ３００では、上述の成長過程を発現させるために、例えば、所定の第２成長条件下で、第２層４０を成長させる。

図７を用い、傾斜界面４０ｉが縮小しｃ面４０ｃが拡大する第２成長条件について説明する。図７は、傾斜界面が縮小しｃ面が拡大する第２成長条件下での成長過程を示す概略断面図である。図７は、ｃ面３０ｃに対して最も傾斜した傾斜界面３０ｉが露出した第１層３０上に、第２層４０が成長する過程を示している。

図７においても、図６（ａ）と同様に、太い実線は、単位時間ごとの第２層４０の表面を示している。また、図７において、第２層４０のうちのｃ面４０ｃの成長レートをＧ_ｃ２とし、第２層４０のうちの傾斜界面４０ｉの成長レートをＧ_ｉとし、第２層４０のうちの傾斜界面４０ｉとｃ面４０ｃとの交点の軌跡の進行レートをＲ_２とする。また、傾斜界面４０ｉとｃ面４０ｃとの交点の軌跡と、ｃ面３０ｃとのなす角度のうち、狭いほうの角度をθ_Ｒ２とする。Ｒ_２方向とＧ_ｉ方向とのなす角度をθ”としたとき、θ”＝θ−（９０−θ_Ｒ２）である。また、図７において、第１層３０におけるｃ面３０ｃと傾斜界面３０ｉとのなす角度θを維持したまま、第２層４０が成長するものとする。

図７に示すように、傾斜界面４０ｉとｃ面４０ｃとの交点の軌跡の進行レートＲ_２は、以下の式（ｅ）で表される。
Ｒ_２＝Ｇ_ｉ／ｃｏｓθ” ・・・（ｅ）

また、第２層４０のうちのｃ面４０ｃの成長レートＧ_ｃ２は、以下の式（ｆ）で表される。
Ｇ_ｃ２＝Ｒ_２ｓｉｎθ_Ｒ２ ・・・（ｆ）

式（ｆ）に式（ｅ）を代入することで、Ｇ_ｃ２は、Ｇ_ｉを用いて、以下の式（ｇ）で表される。
Ｇ_ｃ２＝Ｇ_ｉｓｉｎθ_Ｒ２／ｃｏｓ（θ＋θ_Ｒ２−９０） ・・・（ｇ）

傾斜界面４０ｉが縮小しｃ面４０ｃが拡大するためには、θ_Ｒ２＜９０°となる必要がある。したがって、傾斜界面４０ｉが縮小しｃ面４０ｃが拡大する第２成長条件は、式（ｇ）とθ_Ｒ２＜９０°とにより、以下の式（２）を満たす必要がある。
Ｇ_ｃ２＜Ｇ_ｉ／ｃｏｓθ ・・・（２）
ただし、上述のように、Ｇ_ｉは、ｃ面４０ｃに対して最も傾斜した傾斜界面４０ｉの成長レートであり、θは、ｃ面４０ｃに対して最も傾斜した傾斜界面４０ｉと、ｃ面４０ｃとのなす角度である。

または、基準成長条件下での第２層４０のうちのｃ面３０ｃの成長レートをＧ_ｃ０としたとき、第２成長条件下でのＧ_ｃ２が、基準成長条件下でのＧ_ｃ０よりも小さい必要があると考えることもできる。このことからも、Ｇ_ｃ２＜Ｇ_ｃ０に式（ａ）を代入することにより、式（２）が導出されうる。

なお、ｃ面４０ｃに対して最も傾斜した傾斜界面４０ｉを縮小させる成長条件が最も厳しい条件となることから、第２成長条件が式（２）を満たせば、他の傾斜界面４０ｉも縮小させることが可能となる。

具体的には、ｃ面４０ｃに対して最も傾斜した傾斜界面４０ｉが｛１０−１１｝面であるとき、第２成長条件は、以下の式（２’）を満たす必要がある。
Ｇ_ｃ２＜２．１３Ｇ_ｉ ・・・（２’）

本実施形態の第２成長条件としては、第２工程Ｓ３００での成長温度を、例えば、第１工程Ｓ２００での成長温度よりも高くする。具体的には、第２工程Ｓ３００での成長温度を、例えば、９９０℃以上１１２０℃以下、好ましくは１０２０℃以上１１００℃以下とする。

また、本実施形態の第２成長条件として、第２工程Ｓ３００でのＶ／ＩＩＩ比を調整してもよい。例えば、第２工程Ｓ３００でのＶ／ＩＩＩ比を、第１工程Ｓ２００でのＶ／ＩＩＩ比よりも小さくしてもよい。具体的には、第２工程Ｓ３００でのＶ／ＩＩＩ比を、例えば、１以上１０以下、好ましくは、１以上５以下とする。

実際には、第２成長条件として、式（２）を満たすように、成長温度およびＶ／ＩＩＩ比のうち少なくともいずれかをそれぞれ上記範囲のなかで調整する。

なお、本実施形態の第２成長条件のうちの他の条件は、例えば、以下のとおりである。
成長圧力：９０〜１０５ｋＰａ、好ましくは、９０〜９５ｋＰａ
ＧａＣｌガスの分圧：１．５〜１５ｋＰａ
Ｎ_２ガスの流量／Ｈ_２ガスの流量：１〜２０

ここで、本実施形態の第２工程Ｓ３００は、例えば、第２層４０の成長中の形態に基づいて、２つの工程に分類される。具体的には、本実施形態の第２工程Ｓ３００は、例えば、ｃ面拡大工程Ｓ３２０と、本成長工程Ｓ３４０と、を有している。これらの工程により、第２層４０は、例えば、ｃ面拡大層４２と、本成長層４４と、を有することとなる。

（Ｓ３２０：ｃ面拡大工程）
図４（ｂ）に示すように、第１層３０上に、上述の第２成長条件で、ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなる第２層４０のｃ面拡大層４２をエピタキシャル成長させる。

このとき、第１層３０の上方に行くにしたがって、ｃ面４０ｃを拡大させつつ、ｃ面以外の傾斜界面４０ｉを縮小させる。

具体的には、第２成長条件下での成長により、ｃ面拡大層４２は、傾斜界面維持層３４の傾斜界面３０ｉから、傾斜界面４０ｉを成長面としてｃ軸に垂直な方向に沿った方向（すなわち沿面方向または横方向）に成長する。ｃ面拡大層４２を横方向成長させていくと、傾斜界面維持層３４の頂部３０ｔの上方で、ｃ面拡大層４２のｃ面４０ｃが再度露出し始める。これにより、ｃ面４０ｃとｃ面以外の傾斜界面４０ｉとが表面に混在するｃ面拡大層４２が形成される。

さらにｃ面拡大層４２を横方向成長させていくと、ｃ面４０ｃが徐々に拡大し、ｃ面拡大層４２の傾斜界面４０ｉが徐々に縮小する。これにより、第１層３０の表面において複数の傾斜界面３０ｉにより構成された凹部３０ｐが徐々に埋め込まれる。

その後、さらにｃ面拡大層４２を成長させると、ｃ面拡大層４２の傾斜界面４０ｉが完全に消失し、第１層３０の表面において複数の傾斜界面３０ｉにより構成された凹部３０ｐが完全に埋め込まれる。これにより、ｃ面拡大層４２の表面が、ｃ面４０ｃのみにより構成される鏡面（平坦面）となる。

このとき、第１層３０およびｃ面拡大層４２の成長過程で、転位を局所的に集めることで、転位密度を低減させることができる。具体的には、第１層３０においてｃ軸に対して傾斜した方向に向けて屈曲して伝播した転位は、ｃ面拡大層４２においても同じ方向に伝播し続ける。これにより、ｃ面拡大層４２のうち、一対の頂部３０ｔ間での略中央の上方において、隣接する傾斜界面４０ｉの会合部で、局所的に転位が集められる。ｃ面拡大層４２において隣接する傾斜界面４０ｉの会合部に集められた複数の転位のうち、互いに相反するバーガースベクトルを有する転位同士は、会合時に消失する。また、隣接する傾斜界面４０ｉの会合部に集められた複数の転位の一部は、ループを形成し、ｃ軸に沿った方向（すなわち、ｃ面拡大層４２の表面側）に伝播することが抑制される。なお、ｃ面拡大層４２において隣接する傾斜界面４０ｉの会合部に集められた複数の転位のうちの他部は、その伝播方向をｃ軸に対して傾斜した方向からｃ軸に沿った方向に再度変化させ、第２層４０の表面側まで伝播する。このように複数の転位の一部を消失させたり、複数の転位の一部をｃ面拡大層４２の表面側に伝播することを抑制したりすることで、第２層４０の表面における転位密度を低減することができる。また、転位を局所的に集めることで、第２層４０のうち、転位がｃ軸に対して傾斜した方向に向けて伝播した部分の上方に、低転位密度領域を形成することができる。

また、このとき、ｃ面拡大層４２では、ｃ面４０ｃが徐々に拡大することで、ｃ面４０ｃを成長面として成長した後述の第２ｃ面成長領域８０が、厚さ方向の上方に行くにしたがって徐々に拡大しながら形成される。

一方で、ｃ面拡大層４２では、傾斜界面４０ｉが徐々に縮小することで、傾斜界面成長領域７０が厚さ方向の上方に行くにしたがって徐々に縮小し、厚さ方向の所定位置で終端する。このようなｃ面拡大層４２の成長過程により、ｃ面４０ｃが再度発生した位置に、傾斜界面成長領域７０の凹部７０ａが形成される。また、傾斜界面４０ｉにより構成された凹部が徐々に埋め込まれる過程で、傾斜界面４０ｉが消失した位置に、傾斜界面成長領域７０の凸部７０ｂが形成される。

ｃ面拡大工程Ｓ３２０では、ｃ面拡大層４２の表面がｃ面４０ｃのみにより構成される鏡面となるため、ｃ面拡大層４２の厚さ方向の高さ（厚さ方向の最大高さ）は、例えば、傾斜界面維持層３４の谷部３０ｖから頂部３０ｔまでの高さ以上となる。

（Ｓ３４０：本成長工程（ｃ面成長工程））
ｃ面拡大層４２において傾斜界面４０ｉが消失し、表面が鏡面化されたら、図５（ａ）に示すように、ｃ面拡大層４２上に、ｃ面４０ｃを成長面として所定の厚さに亘って本成長層４４を形成する。これにより、傾斜界面４０ｉを有さずｃ面４０ｃのみを表面に有する本成長層４４を形成する。

このとき、本成長工程Ｓ３４０での成長条件を、ｃ面拡大工程Ｓ３２０と同様に、上述の第２成長条件で維持する。これにより、ｃ面４０ｃを成長面として本成長層４４をステップフロー成長させることができる。

また、このとき、傾斜界面４０ｉを露出させることなく、ｃ面４０ｃのみを成長面として、本成長層４４を成長させることで、本成長層４４の全体が、後述の第２ｃ面成長領域８０となる。

本成長工程Ｓ３４０では、本成長層４４の厚さを、例えば、３００μｍ以上１０ｍｍ以下とする。本成長層４４の厚さを３００μｍ以上とすることで、後述のスライス工程Ｓ４００において、本成長層４４から少なくとも１枚以上の基板１をスライスすることができる。一方で、本成長層４４の厚さを１０ｍｍ以下とすることで、最終的な厚さを６５０μｍとし、７００μｍ厚の基板１を本成長層４４からスライスする場合に、カーフロス２００μｍ程度を考慮しても、少なくとも１０枚の基板１を得ることができる。

以上の第２工程Ｓ３００により、ｃ面拡大層４２および本成長層４４を有する第２層４０が形成される。その結果、本実施形態の積層構造体２が形成される。

なお、以上の第１工程Ｓ２００から第２工程Ｓ３００までの工程を、下地基板１０を大気暴露することなく、同一のチャンバ内で連続的に行う。これにより、第１層３０と第２層４０との間の界面に、意図しない高酸素濃度領域（傾斜界面成長領域７０よりも過剰に高い酸素濃度を有する領域）が形成されることを抑制することができる。

（Ｓ４００：スライス工程）
次に、図５（ｂ）に示すように、例えば、本成長層４４の表面と略平行な切断面に沿ってワイヤーソーにより本成長層４４をスライスする。これにより、アズスライス基板としての窒化物半導体基板１（以下、基板１ともいう）を形成する。このとき、基板１の厚さを、例えば、３００μｍ以上７００μｍ以下とする。

（Ｓ５００：研磨工程）
次に、研磨装置により基板１の両面を研磨する。なお、このとき、最終的な基板１の厚さを、例えば、２５０μｍ以上６５０μｍ以下とする。

以上の工程Ｓ１００〜Ｓ５００により、本実施形態に係る基板１が製造される。

（半導体積層物の作製工程および半導体装置の作製工程）
基板１が製造されたら、例えば、基板１上にＩＩＩ族窒化物半導体からなる半導体機能層をエピタキシャル成長させ、半導体積層物を作製する。半導体積層物を作製したら、半導体積層物を用いて電極等を形成し、半導体積層物をダイシングし、所定の大きさのチップを切り出す。これにより、半導体装置を作製する。

（２）積層構造体
次に、図５（ａ）を用い、本実施形態に係る積層構造体２について説明する。

本実施形態の積層構造体２は、例えば、下地基板１０と、マスク層２０と、第１層３０と、第２層４０と、を有している。

マスク層２０は、下地基板１０の主面１０ｓ上に設けられ、所定の開口部２０ａを有している。マスク層２０の開口部２０ａは、例えば、ストライプ状に設けられている。マスク層２０のそれぞれのピッチｐは、例えば、８００μｍ以上である。

第１層３０は、例えば、下地基板１０の主面１０ｓ上にマスク層２０の開口部２０ａを介して成長している。

第１層３０は、例えば、ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶の頂面３０ｕに、ｃ面以外の傾斜界面３０ｉで構成される複数の凹部３０ｐを生じさせ、ｃ面３０ｃを消失させることで形成される複数の谷部３０ｖおよび複数の頂部３０ｔを有している。第１層３０は、例えば、マスク層２０の開口部２０ａの上方に、複数の谷部３０ｖおよび複数の頂部３０ｔを有している。下地基板１０の主面に垂直な任意の断面を見たときに、最近接頂部間平均距離は、例えば、１００μｍ超である。

また、第１層３０は、例えば、成長過程での成長面の違いに基づいて、第１ｃ面成長領域（第１低酸素濃度領域）６０と、傾斜界面成長領域（高酸素濃度領域）７０と、を有している。

第１ｃ面成長領域６０は、ｃ面３０ｃを成長面として成長した領域である。第１ｃ面成長領域６０は、例えば、山脈状に形成され、複数の凹部６０ａおよび複数の凸部６０ｂを有する。複数の凹部６０ａのそれぞれは、第１ｃ面成長領域６０のうち下に凸の変曲点であって、傾斜界面３０ｉが発生した位置に形成される。複数の凹部６０ａのうち少なくとも１つは、下地基板１０の主面１０ｓから上方に離れた位置に設けられている。一方で、複数の凸部６０ｂのそれぞれは、第１ｃ面成長領域６０のうち上に凸の変曲点であって、ｃ面３０ｃが消失した位置に形成される。凹部６０ａおよび凸部６０ｂは、下地基板１０の主面１０ｓに沿った方向に交互に形成される。

第１ｃ面成長領域６０は、複数の凸部６０ｂのうちの１つを挟んだ両側に、ｃ面３０ｃと傾斜界面３０ｉとの交点の軌跡として設けられる一対の傾斜部６０ｉを有している。

一対の傾斜部６０ｉのなす角度αは、例えば、７０°以下、好ましくは、２０°以上６５°以下である。一対の傾斜部６０ｉのなす角度αが７０°以下であることは、第１成長条件において、第１層３０のうちのｃ面３０ｃに対して最も傾斜した傾斜界面３０ｉの成長レートＧ_ｉに対する、第１層３０のうちのｃ面３０ｃの成長レートＧ_ｃ１の比率Ｇ_ｃ１／Ｇ_ｉが高かったことを意味する。これにより、ｃ面以外の傾斜界面３０ｉを容易に生じさせることができる。その結果、傾斜界面３０ｉが露出した位置で、転位を容易に屈曲させることが可能となる。また、一対の傾斜部６０ｉのなす角度αを７０°以下とすることで、マスク層２０の開口部２０ａの上方に、複数の谷部３０ｖおよび複数の頂部３０ｔを容易に生じさせることができる。さらに、一対の傾斜部６０ｉのなす角度αを６５°以下とすることで、ｃ面以外の傾斜界面３０ｉをさらに容易に生じさせることができ、マスク層２０の開口部２０ａの上方に、複数の谷部３０ｖおよび複数の頂部３０ｔをさらに容易に生じさせることができる。なお、一対の傾斜部６０ｉのなす角度αを２０°以上とすることで、第１層３０の谷部３０ｖから頂部３０ｔまでの高さが高くなることを抑制し、第２層４０が鏡面化するまでの厚さが厚くなることを抑制することができる。

一方で、傾斜界面成長領域７０は、ｃ面以外の傾斜界面３０ｉを成長面として成長した領域である。傾斜界面成長領域７０の下面は、例えば、第１ｃ面成長領域６０の形状に倣って形成される。傾斜界面成長領域７０は、下地基板１０の主面に沿って連続して設けられている。

傾斜界面成長領域７０では、第１ｃ面成長領域６０と比較して、酸素を取り込みやすい。このため、傾斜界面成長領域７０中の酸素濃度は、第１ｃ面成長領域６０中の酸素濃度よりも高くなる。なお、傾斜界面成長領域７０中に取り込まれる酸素は、例えば、ＨＶＰＥ装置内に意図せずに混入する酸素、またはＨＶＰＥ装置を構成する部材（石英部材等）から放出される酸素等である。

なお、第１ｃ面成長領域６０中の酸素濃度は、例えば、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）による検出下限以下であり、具体的には、２×１０^１６ｃｍ^−３以下である。一方で、傾斜界面成長領域７０中の酸素濃度は、例えば、３×１０^１８ｃｍ^−３以上５×１０^１９ｃｍ^−３以下である。

第２層４０は、例えば、成長過程での成長面の違いに基づいて、傾斜界面成長領域７０と、第２ｃ面成長領域（第２低酸素濃度領域）８０と、を有している。

第２層４０における傾斜界面成長領域７０の上面は、例えば、複数の凹部７０ａおよび複数の凸部７０ｂを有している。傾斜界面成長領域７０の複数の凹部７０ａは、上述のように、ｃ面４０ｃが再度発生した位置に形成されている。また、傾斜界面成長領域７０の複数の凹部７０ａは、それぞれ、第１ｃ面成長領域６０の複数の凸部６０ｂの上方に形成されている。一方で、傾斜界面成長領域７０の複数の凸部７０ｂは、上述のように、傾斜界面４０ｉが消失した位置に形成されている。また、傾斜界面成長領域７０の複数の凸部７０ｂは、それぞれ、第１ｃ面成長領域６０の複数の凹部６０ａの上方に形成されている。

また、第２層４０のうち傾斜界面成長領域７０の上端で下地基板１０の主面１０ｓに略平行な面が、第２層４０で傾斜界面４０ｉが消失した位置の境界面４０ｂとなる。

第２ｃ面成長領域８０は、ｃ面４０ｃを成長面として成長した領域である。第２ｃ面成長領域８０では、傾斜界面成長領域７０と比較して、酸素の取り込みが抑制される。このため、第２ｃ面成長領域８０中の酸素濃度は、傾斜界面成長領域７０中の酸素濃度よりも低くなる。第２ｃ面成長領域８０中の酸素濃度は、例えば、ＳＩＭＳによる検出下限以下である。

本実施形態では、第１層３０の成長過程で、ｃ面以外の傾斜界面３０ｉが露出した位置で、該傾斜界面３０ｉに対して略垂直な方向に向けて、転位が屈曲して伝播することで、第２層４０では、複数の転位の一部が消失したり、複数の転位の一部がｃ面拡大層４２の表面側に伝播することが抑制されたりしている。これにより、第２層４０の表面における転位密度は、下地基板１０の主面１０ｓにおける転位密度よりも低減されている。

また、本実施形態では、第２層４０の表面における転位密度は、厚さ方向に急激に低減される。

ここで、下地基板１０の主面１０ｓにおける転位密度をＮ_０とし、第２層４０のうち傾斜界面４０ｉが消失した位置の境界面４０ｂにおける転位密度をＮとする。なお、境界面４０ｂにおける低転位密度領域（例えば２５０μｍ角）内の転位密度をＮとする。一方で、下地基板１０の主面１０ｓ上にｃ面のみを成長面としてＩＩＩ族窒化物半導体の結晶層を、本実施形態の下地基板１０の主面から境界面４０ｂまでの厚さと等しい厚さでエピタキシャル成長させた場合（以下、「ｃ面限定成長の場合」ともいう）の、結晶層の表面における転位密度をＮ’とする。

ｃ面限定成長の場合では、結晶層の表面における転位密度は、当該結晶層の厚さに対して反比例する傾向があった。具体的には、ｃ面限定成長の場合では、結晶層の厚さが１．５ｍｍのときに、Ｎ’／Ｎ_０で求められる転位密度の減少率は、およそ０．６であった。

これに対し、本実施形態では、Ｎ／Ｎ_０で求められる転位密度の低減率が、例えば、ｃ面限定成長の場合におけるＮ’／Ｎ_０で求められる転位密度の低減率よりも小さい。

具体的には、本実施形態では、第２層４０のうち傾斜界面４０ｉが消失した位置の境界面４０ｂの、下地基板１０の主面１０ｓからの厚さは、例えば、１．５ｍｍ以下、好ましくは１．２ｍｍ以下である。また、本実施形態では、上述のＮ／Ｎ_０で求められる転位密度の低減率は、例えば、０．３以下、好ましくは０．２３以下である。

なお、本実施形態において、下地基板１０の主面１０ｓから境界面４０ｂまでの厚さの下限値は、薄ければ薄いほどよいため、限定されるものではない。しかしながら、第１工程Ｓ２００および第２工程Ｓ３００において、傾斜界面３０ｉを生じさせてから傾斜界面４０ｉを消失させるまでの過程を考慮すると、下地基板１０の主面１０ｓから境界面４０ｂまでの厚さは、例えば、２００μｍ超である。

また、本実施形態において、転位密度の低減率の下限値は、小さければ小さいほどよいため、限定されるものではない。しかしながら、下地基板１０の主面１０ｓから境界面４０ｂまでの厚さが１．５ｍｍ以下であることを考慮すると、転位密度の低減率は、例えば、０．０１以上である。

その他、本実施形態では、第２層４０の表面全体は＋ｃ面により構成されており、第１層３０および第２層４０は、それぞれ、極性反転区（インバージョンドメイン）を含んでいない。この点において、本実施形態の積層構造体２は、いわゆるＤＥＥＰ（Ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ Ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ ｂｙ ｔｈｅ Ｅｐｉｔａｘｉａｌ−ｇｒｏｗｔｈ ｗｉｔｈ ｉｎｖｅｒｓｅ−ｐｙｒａｍｉｄａｌ Ｐｉｔｓ）法により形成された積層構造体とは異なり、すなわち、ピットの中心に位置するコアに極性反転区を含む積層構造体とは異なっている。

（３）窒化物半導体基板（窒化物半導体自立基板、窒化物結晶基板）
次に、本実施形態に係る窒化物半導体基板１について説明する。

本実施形態において、上述の製造方法によって得られる基板１は、例えば、ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなる自立基板である。本実施形態では、基板１は、例えば、ＧａＮ自立基板である。

基板１の直径は、例えば、２インチ以上である。また、基板１の厚さは、例えば、３００μｍ以上１ｍｍ以下である。

基板１の導電性は特に限定されるものではないが、基板１を用いて縦型のショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）としての半導体装置を製造する場合には、基板１は例えばｎ型であり、基板１中のｎ型不純物は例えばＳｉまたはゲルマニウム（Ｇｅ）であり、基板１中のｎ型不純物濃度は例えば１．０×１０^１８ｃｍ^−３以上１．０×１０^２０ｃｍ^−３以下である。

基板１は、例えば、エピタキシャル成長面となる主面１ｓを有している。本実施形態において、主面１ｓに対して最も近い低指数の結晶面は、例えば、ｃ面である。

なお、基板１の主面１ｓは、例えば、鏡面化されており、基板１の主面１ｓの二乗平均粗さＲＭＳは、例えば、１ｎｍ未満である。

また、本実施形態では、基板１は、ｃ面４０ｃを成長面として成長した本成長層４４をスライスすることで形成されるため、傾斜界面３０ｉまたは傾斜界面４０ｉを成長面として成長した傾斜界面成長領域７０を含んでいない。

（暗点）
次に、本実施形態の基板１の主面１ｓにおける暗点について説明する。なお、ここでいう「暗点」とは、転位だけでなく、異物または点欠陥を起因とした非発光中心も含んでいる。

本実施形態では、ＶＡＳ法により作製された高純度のＧａＮ単結晶からなる下地基板１０を用いて基板１が製造されているため、基板１中に、異物または点欠陥を起因とした非発光中心が少ない。したがって、多光子励起顕微鏡等により基板１の主面を観察したときの暗点の９５％以上、好ましくは９９％以上は、異物または点欠陥を起因とした非発光中心ではなく、転位となる。なお、「多光子励起顕微鏡」とは、二光子励起蛍光顕微鏡と呼ばれることもある。

また、本実施形態では、上述の製造方法により、第２層４０の表面における転位密度が、下地基板１０の主面１０ｓにおける転位密度よりも低減されている。これにより、第２層４０をスライスして形成される基板１の主面１ｓにおいても、転位が低減されている。

これらの結果、本実施形態では、多光子励起顕微鏡により視野２５０μｍ角で基板１の主面１ｓを観察して暗点密度から転位密度を求めたときに、転位密度が３×１０^６ｃｍ^−２を超える領域が存在せず、転位密度が１×１０^６ｃｍ^−２未満である領域が主面１ｓの６９％以上、好ましくは８０％以上存在する。

ここで、図８を用いて、基板１の主面１ｓにおける暗点としての転位の分布について、詳細を説明する。図８は、本実施形態に係る窒化物半導体基板の主面を、多光子励起顕微鏡により観察したときの観察像を示す模式図である。また、図８中の四角枠は、基板を多光子励起顕微鏡で観察したときの所定の視野を示している。

図８に示すように、本実施形態では、基板１は、上述の製造方法で用いるマスク層２０の上方に転位が集められることに起因して、主面１ｓ内に、高転位密度領域１ＨＤと、低転位密度領域１ＬＤと、を有している。低転位密度領域１ＬＤの転位密度は、高転位密度領域１ＨＤの転位密度よりも低い。

具体的には、本実施形態の基板１の主面１ｓのうち、低転位密度領域１ＬＤの転位密度は、例えば、１×１０^６ｃｍ^−２未満であり、好ましくは７×１０^５ｃｍ^−２以下であり、より好ましくは５．５×１０^５ｃｍ^−２未満であり、さらに好ましくは３×１０^５ｃｍ^−２以下である。なお、高転位密度領域１ＨＤの転位密度も、下地基板１０よりも若干低減されており、例えば、３×１０^６ｃｍ^−２以下であり、好ましくは２×１０^６ｃｍ^−２以下であり、より好ましくは１×１０^６ｃｍ^−２以下である。なお、高転位密度領域１ＨＤの転位密度は、低転位密度領域１ＬＤの転位密度の最大値よりも大きい。

平面視で高転位密度領域１ＨＤの位置は、上述の製造方法で用いられるマスク層２０の位置に対応している（重なっている）。高転位密度領域１ＨＤおよび低転位密度領域１ＬＤのそれぞれは、例えば、ｍ軸に沿った方向またはａ軸に沿った方向のうちのいずれかの一方の方向に沿って延在するストライプ状となっている。高転位密度領域１ＨＤおよび低転位密度領域１ＬＤは、例えば、ｍ軸に沿った方向またはａ軸に沿った方向のうちのいずれかの他方の方向に交互に設けられている。

本実施形態では、例えば、高転位密度領域１ＨＤおよび低転位密度領域１ＬＤのそれぞれは、例えば、ａ軸に沿った方向に延在するストライプ状となっている。高転位密度領域１ＨＤおよび低転位密度領域１ＬＤは、ａ軸に垂直なｍ軸に沿った方向に交互に設けられている。

また、高転位密度領域１ＨＤの短手方向（ストライプに垂直な方向）のピッチＰは、上述のマスク層２０のピッチｐに対応し、例えば、８００μｍ以上である。なお、高転位密度領域１ＨＤのピッチＰとは、高転位密度領域１ＨＤの中心間の距離のことを意味する。
または、高転位密度領域１ＨＤのピッチＰとは、視野２５０μｍごとの転位密度の極大位置から隣接する極大位置までの距離と考えてもよい。

また、高転位密度領域１ＨＤの短手方向の幅Ｗは、後述の実施例の結果によれば、例えば、１００μｍ以上２５０μｍ以下である。

したがって、基板１の主面１ｓにおける高転位密度領域１ＨＤが占める割合は、Ｗ／Ｐ×１００により求められ、例えば、３１％以下である。

すなわち、基板１の主面１ｓにおける転位密度が１×１０^６ｃｍ^−２未満である低転位密度領域１ＬＤは、基板１の主面１ｓの６９％以上、好ましくは８０％以上存在することとなる。

また、低転位密度領域１ＬＤの少なくとも一部は、例えば、上述の第１工程Ｓ２００での最近接頂部間平均距離Ｌに基づいて、５０μｍ角以上の無転位領域を含んでいる。

次に、本実施形態の基板１における転位のバーガースベクトルについて説明する。

本実施形態では、上述の製造方法で用いられる下地基板１０の主面１０ｓにおける転位密度が低いため、下地基板１０上に第１層３０および第２層４０を成長させる際に、複数の転位が結合（混合）することが少ない。これにより、第２層４０から得られる基板１内において、大きいバーガースベクトルを有する転位の生成を抑制することができる。

具体的には、ａ軸方向の格子定数をａ、ｃ軸方向の格子定数をｃとしたときに、本実施形態の基板１が有する複数の転位のうち、バーガースベクトルの大きさが、例えば、ａ、ａ＋ｃ、またはｃのうちいずれかである転位が多い。言い換えれば、基板１の主面１ｓの所定面積内において、複数の転位の全数に対する、バーガースベクトルの大きさが、ａ、ａ＋ｃまたはｃのうちいずれかである転位の数の割合は、例えば、９０％以上である。なお、ここでの「バーガースベクトル」は、例えば、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いた大角度収束電子回折法（ＬＡＣＢＥＤ法）により測定可能である。また、バーガースベクトルの大きさがａである転位は、刃状転位であり、バーガースベクトルの大きさがａ＋ｃである転位は、刃状転位と螺旋転位とが混合した混合転位であり、バーガースベクトルの大きさがｃである転位は、螺旋転位である。

（４）本実施形態により得られる効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果が得られる。

（ａ）第１工程Ｓ２００において、第１層３０を構成する単結晶の表面にｃ面以外の傾斜界面３０ｉを生じさせることで、傾斜界面３０ｉが露出した位置で、該傾斜界面３０ｉに対して略垂直な方向に向けて、転位を屈曲させて伝播させることができる。これにより、転位を局所的に集めることができる。転位を局所的に集めることで、互いに相反するバーガースベクトルを有する転位同士を消失させることができる。または、局所的に集められた転位がループを形成することで、転位が第２層４０の表面側に伝播することを抑制することができる。このようにして、第２層４０の表面における転位密度を低減することができる。その結果、下地基板１０よりも転位密度を低減させた基板１を得ることができる。

（ｂ）第１工程Ｓ２００では、第１層３０の頂面３０ｕからｃ面３０ｃを消失させる。これにより、下地基板１０から伝播する転位を、第１層３０における傾斜界面３０ｉが露出した位置で、確実に屈曲させることができる。

ここで、第１工程において、ｃ面が残存した場合について考える。この場合、ｃ面が残存した部分では、下地基板から伝播した転位が、屈曲されずに略鉛直上方向に伝播し、第２層の表面にまで到達する。このため、ｃ面が残存した部分の上方では、転位が低減されず、高転位密度領域が形成されてしまう。

これに対し、本実施形態によれば、第１工程Ｓ２００において、第１層３０の頂面３０ｕからｃ面３０ｃを消失させることで、第１層３０の表面をｃ面以外の傾斜界面３０ｉのみにより構成することができる。これにより、下地基板１０から伝播する転位を、第１層３０の表面全体に亘って、確実に屈曲させることができる。転位を確実に屈曲させることで、複数の転位の一部を消失させ易くし、または、複数の転位の一部を第２層４０の表面側に伝播し難くすることができる。その結果、第２層４０から得られる基板１の主面１ｓ全体に亘って転位密度を低減することが可能となる。

（ｃ）第１工程Ｓ２００において、第１層３０の頂面３０ｕにｃ面以外の傾斜界面３０ｉで構成される複数の凹部３０ｐを形成することで、ｃ面３０ｃを容易かつ確実に消失させることができる。ここで、マスク層２０のピッチが長い場合では、第１層の頂面に凹部を形成せずに、マスクの開口部の上方に１つの頂部のみを有する略三角柱状の３次元成長層を形成すると、上述のように、成長過程でｃ面を消失させることが困難となり、少なくとも一部にｃ面が残存してしまう可能性がある。これに対し、本実施形態では、第１層３０の頂面３０ｕに複数の凹部３０ｐを形成することで、第１層３０の表面に傾斜界面３０ｉの占める割合を増やし、ｃ面３０ｃを早く縮小させることができる。その結果、マスク層２０のピッチが長い場合であっても、マスク層２０の開口部２０ａの上方で、ｃ面３０ｃを容易かつ確実に消失させることができる。

（ｄ）第１工程Ｓ２００において、第１層３０の頂面３０ｕにｃ面以外の傾斜界面３０ｉで構成される複数の凹部３０ｐを形成し、ｃ面３０ｃを消失させることで、マスク層２０の開口部２０ａの上方に、複数の谷部３０ｖおよび複数の頂部３０ｔを形成することができる。

本実施形態では、マスク層２０の開口部２０ａの上方に、複数の谷部３０ｖおよび複数の頂部３０ｔを形成することで、マスクの開口部の上方に大きな略三角柱状の３次元成長層を形成する場合よりも、下地基板１０の主面１０ｓから頂部３０ｔまでの高さを低くすることができる。これにより、第２層４０の表面を早く鏡面化させることができる。第２層４０の表面を早く鏡面化させることで、本成長層４４に至るまでの層を薄くすることができ、すなわち、基板１が得られない無駄な層を薄くすることができる。その結果、基板１の製造コストの増大を抑制することができる。

また、本実施形態では、マスク層２０の開口部２０ａの上方で、ランダムに、複数の谷部３０ｖおよび複数の頂部３０ｔを形成することで、ｃ面以外の傾斜界面３０ｉが露出した位置で屈曲された転位を、ランダムに分散させることができる。これにより、狭いピッチでマスク層を形成する場合に比べて、転位の局所的な集中を抑制することができる。転位の局所的な集中を抑制することで、基板１から半導体装置を切り出す際に、半導体装置内に高転位密度領域が含まれることを抑制することができる。その結果、半導体装置の歩留りを向上させることができる。

（ｅ）上述のように、マスク層２０の開口部２０ａの上方にｃ面以外の傾斜界面３０ｉを複数形成し、複数の傾斜界面３０ｉのそれぞれで転位を屈曲させることで、ｃ面限定成長の場合よりも、急激に早く、転位密度を低減することができる。すなわち、本実施形態におけるＮ／Ｎ_０で求められる転位密度の低減率を、ｃ面限定成長の場合におけるＮ’／Ｎ_０で求められる転位密度の減少率よりも小さくすることができる。その結果、下地基板１０よりも転位密度を低減させた基板１を効率よく得ることができ、その生産性を向上させることが可能となる。

（ｆ）本実施形態では、下地基板１０の主面１０ｓに垂直な任意の断面を見たときに、最近接頂部間平均距離Ｌを１００μｍ超とすることで、転位が屈曲して伝播する距離を、少なくとも５０μｍ超、確保することができる。これにより、第１層３０のうち一対の頂部３０ｔ間の略中央の上方に、充分に転位を集めることができる。その結果、第２層４０の表面における転位密度を充分に低減させることができる。

（ｇ）第１工程Ｓ２００では、第１層３０の表面からｃ面３０ｃを消失させた後に、該表面が傾斜界面３０ｉのみで構成された状態を維持しつつ、所定の厚さに亘って第１層３０の成長を継続させる。これにより、第１層３０の表面全体に亘って確実にｃ面３０ｃを消失させることができる。例えば、たとえ傾斜界面拡大工程Ｓ２２０において第１層３０の表面でｃ面３０ｃが消失するタイミングがずれ、傾斜界面拡大層３２の一部にｃ面３０ｃが残存していたとしても、確実にｃ面３０ｃを消失させることができる。

また、ｃ面３０ｃが消失した後に、第１層３０の傾斜界面３０ｉによる成長を継続することで、傾斜界面３０ｉが露出した位置で転位を屈曲させる時間を充分に確保することができる。ここで、ｃ面が消失してから直ぐにｃ面成長をさせると、転位が充分に屈曲されずに、第２層の表面に向けて略鉛直方向に伝播してしまう可能性がある。これに対し、本実施形態では、ｃ面以外の傾斜界面３０ｉが露出した位置で転位を屈曲させる時間を充分に確保することで、特に第１層３０の頂部３０ｔ付近の転位を確実に屈曲させることができ、下地基板１０から第２層４０の表面に向けて略鉛直方向に転位が伝播することを抑制することができる。これにより、第１層３０の頂部３０ｔの上方における転位の集中を抑制することができる。

＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。しかしながら、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

上述の実施形態では、下地基板１０がＧａＮ自立基板である場合について説明したが、下地基板１０は、ＧａＮ自立基板に限らず、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、窒化アルミニウムインジウムガリウム（ＡｌＩｎＧａＮ）等のＩＩＩ族窒化物半導体、すなわち、Ａｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式で表されるＩＩＩ族窒化物半導体からなる自立基板であってもよい。

上述の実施形態では、基板１がＧａＮ自立基板である場合について説明したが、基板１は、ＧａＮ自立基板に限らず、例えば、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ等のＩＩＩ族窒化物半導体、すなわち、Ａｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式で表されるＩＩＩ族窒化物半導体からなる自立基板であってもよい。

上述の実施形態では、基板１がｎ型である場合について説明したが、基板１はｐ型であったり、または半絶縁性を有していたりしてもよい。例えば、基板１を用いて高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）としての半導体装置を製造する場合には、基板１は、半絶縁性を有していることが好ましい。

上述の実施形態では、下地基板準備工程Ｓ１００においてＶＡＳ法により下地基板１０を作製する場合について説明したが、下地基板１０を作製する方法であれば、ＶＡＳ法以外の方法を用いてもよい。

上述の実施形態では、マスク層形成工程Ｓ１８０において、マスク層２０の開口部２０ａをａ軸に沿った方向に沿って延在するストライプ状とする場合について説明したが、マスク層２０の開口部２０ａをｍ軸に沿った方向に沿って延在するストライプ状としてもよい。

上述の実施形態では、第１工程Ｓ２００において、第１成長条件として主に成長温度を調整する場合について説明したが、第１成長条件が式（１）を満たせば、当該第１成長条件として、成長温度以外の成長条件を調整したり、成長温度と成長温度以外の成長条件とを組み合わせて調整したりしてもよい。

上述の実施形態では、第２工程Ｓ３００において、第２成長条件として主に成長温度を調整する場合について説明したが、第２成長条件が式（２）を満たせば、当該第２成長条件として、成長温度以外の成長条件を調整したり、成長温度と成長温度以外の成長条件とを組み合わせて調整したりしてもよい。

上述の実施形態では、傾斜界面維持工程Ｓ２４０での成長条件を、傾斜界面拡大工程Ｓ２２０と同様に、上述の第１成長条件で維持する場合について説明したが、傾斜界面維持工程Ｓ２４０での成長条件が第１成長条件を満たせば、該傾斜界面維持工程Ｓ２４０での成長条件を、傾斜界面拡大工程Ｓ２２０での成長条件と異ならせてもよい。

上述の実施形態では、本成長工程Ｓ３４０での成長条件を、ｃ面拡大工程Ｓ３２０と同様に、上述の第２成長条件で維持する場合について説明したが、本成長工程Ｓ３４０での成長条件が第２成長条件を満たせば、該本成長工程Ｓ３４０での成長条件を、ｃ面拡大工程Ｓ３２０での成長条件と異ならせてもよい。

上述の実施形態では、スライス工程Ｓ４００において、ワイヤーソーを用い、本成長層４４をスライスする場合について説明したが、例えば、外周刃スライサー、内周刃スライサー、放電加工機等を用いてもよい。

上述の実施形態では、積層構造体２のうちの本成長層４４をスライスすることで、基板１を得る場合について説明したが、この場合に限られない。例えば、積層構造体２をそのまま用いて、半導体装置を作製するための半導体積層物を製造してもよい。具体的には、積層構造体２を作製したら、半導体積層物作製工程において、積層構造体２上に半導体機能層をエピタキシャル成長させ、半導体積層物を作製する。半導体積層物を作製したら、積層構造体２の裏面側を研磨し、積層構造体２のうち、下地基板１０と、第１層３０と、ｃ面拡大層４２と、を除去する。これにより、上述の実施形態と同様に、本成長層４４と、半導体機能層と、を有する半導体積層物が得られる。この場合によれば、基板１を得るためのスライス工程Ｓ４００および研磨工程Ｓ５００を省略することができる。

上述の実施形態では、基板１を製造したら、製造工程を終了する場合について説明したが、当該基板１を下地基板１０として用い、工程Ｓ２００〜Ｓ５００を再度行ってもよい。これにより、さらに転位密度を低減させた基板１を得ることができる。また、基板１を下地基板１０として用いた工程Ｓ２００〜Ｓ５００を１サイクルとして、当該サイクルを複数回繰り返してもよい。これにより、サイクルを繰り返す回数に応じて、基板１の転位密度を徐々に低減させていくことができる。

上述の実施形態では、基板１が高転位密度領域１ＨＤおよび低転位密度領域１ＬＤを有する場合について説明したが、第２層４０を厚く成長させた場合には、第２層４０の成長過程で転位がばらけるため、当該第２層４０からスライスした基板１には、高転位密度領域１ＨＤおよび低転位密度領域１ＬＤの明確な差が現れない可能性がある。

以下、本発明の効果を裏付ける各種実験結果について説明する。

（１）窒化物半導体基板作製用の積層構造体の作製
上述の実施形態の方法を用い、以下の条件および構成で、サンプル１〜４の窒化物半導体基板作製用の積層構造体を作製した。

［サンプル１］
（下地基板）
材質：ＧａＮ
作製方法：ＶＡＳ法
直径：２インチ
厚さ：４００μｍ
主面に対して最も近い低指数の結晶面：ｃ面
主面のオフ角：ｍ方向に０．４°
なお、下地基板の主面における転位密度は３．０×１０^６ｃｍ^−２であった。
（マスク層）
マスク層の平面視形状：ストライプ状
マスク層の延在方向：ａ軸方向
マスク層の厚さ：１μｍ
マスク層の幅：１０μｍ
マスク層のピッチ：１ｍｍ
（第１層）
材質：ＧａＮ
成長方法：ＨＶＰＥ法
第１成長条件については後述する。
（第２層）
材質：ＧａＮ
成長方法：ＨＶＰＥ法
成長温度：１０５０℃
Ｖ／ＩＩＩ比：２
なお、上記第２成長条件は、式（２）を満たす。

［サンプル２］
（下地基板）
サンプル１と同じ。
（マスク層）
サンプル１と同じ。
（第１層）
材質：ＧａＮ
成長方法：ＨＶＰＥ法
第１成長条件がサンプル１と異なる。第１成長条件については後述する。
（第２層）
サンプル１と同じ。

［サンプル３］
（下地基板）
サンプル１と同じ。
（マスク層）
サンプル１と同じ。
（第１層）
材質：ＧａＮ
成長方法：ＨＶＰＥ法
第１成長条件がサンプル１および２と異なる。第１成長条件については後述する。
（第２層）
サンプル１と同じ。

［サンプル４］
（下地基板）
サンプル１と同じ。
（マスク層）
サンプル１と同じ。
（第１層）
材質：ＧａＮ
成長方法：ＨＶＰＥ法
第１成長条件がサンプル１〜３と異なる。第１成長条件については後述する。
（第２層）
サンプル１と同じ。

（第１成長条件）
以上のサンプル１〜４での第１層を成長させる第１成長条件は、成長温度およびＶ／ＩＩＩ比などのうち少なくともいずれかを調整することで、第１層のうちのｃ面に対して最も傾斜した傾斜界面の成長レートＧ_ｉに対する、第１層のうちのｃ面の成長レートＧ_ｃ１の比率Ｇ_ｃ１／Ｇ_ｉ（以下、「ｃ面成長レート比率Ｇ_ｃ１／Ｇ_ｉ」ともいう）が、サンプル１＜サンプル２＜サンプル３＜サンプル４の順で高くなるような条件とした。具体的には、サンプル１では、第１成長条件が式（１）を満たさないこととなるように、第１工程での成長温度を１０３０℃とし、Ｖ／ＩＩＩ比を１０とした。サンプル２では、第１成長条件が式（１）を満たすが、第１工程での成長温度を１０２３℃とし、Ｖ／ＩＩＩ比を１０とした。これに対し、サンプル３および４では、成長温度を９８０℃以上１０２０℃以下とし、Ｖ／ＩＩＩ比を１以上１５以下とした。このとき、サンプル３および４では、第１成長条件が式（１）を満たすように、成長温度およびＶ／ＩＩＩ比のうち少なくともいずれかをそれぞれ上記範囲のなかで調整した。

また、サンプル３および４では、第１層の頂面からｃ面を消失するタイミング後において、ｃ面成長レート比率Ｇ_ｃ１／Ｇ_ｉを維持したまま、所定時間、成長を継続させた。なお、サンプル３および４での第１工程の成長時間を互いに同じ時間とした。

（２）評価
（蛍光顕微鏡による観察）
蛍光顕微鏡を用い、上述の積層構造体の断面を観察した。

（多光子励起顕微鏡による観察）
多光子励起顕微鏡を用い、上述の積層構造体のうち第２層の表面（上面）を観察した。
このとき、視野２５０μｍ角ごとに積層構造体の表面における暗点密度（すなわち転位密度）を測定した。

（３）結果
図９〜図１７を用い、サンプル１〜４の結果について説明する。図９、図１１、図１２、図１４、図１６は、それぞれ、サンプル１〜４の積層構造体の断面を蛍光顕微鏡により観察した観察像を示す図である。なお、図９、図１１、図１２、図１４、図１６において、下地基板における矢印はマスク層の位置を示している。図１０、図１３、図１５、図１７は、それぞれ、サンプル１〜４の積層構造体の表面を多光子励起顕微鏡により観察した観察像を示す図である。

（サンプル１）
図９に示すように、サンプル１では、マスク層の開口部の上方に、第１層の頂部が形成されておらず、第１層の第１ｃ面成長領域の上方と、第２層の第２ｃ面成長領域の下方とが繋がっていた。第１層の成長過程でｃ面が残存していたと考えられる。当該ｃ面残存領域の幅は約２００μｍであった。

また、図１０に示すように、サンプル１では、マスク層と重なる高転位密度領域が、１ｍｍピッチで形成されていた。さらに、ｃ面残存領域と重なる高転位密度領域が、およそ２００μｍの幅で形成されていた。なお、高転位密度領域における転位密度は、１．２×１０^６〜３．０×１０^６ｃｍ^−２であった。一方、高転位密度領域の間に低転位密度領域が形成されていたが、積層構造体の表面に対する低転位密度領域の割合は、５０％未満だった。なお、低転位密度領域における転位密度は、２．７×１０^５〜９．０×１０^５ｃｍ^−２であった。

サンプル１では、第１層を成長させる第１成長条件においてｃ面成長レート比率Ｇ_ｃ１／Ｇ_ｉを他のサンプルよりも低くし、当該第１成長条件が式（１）を満たさなかった。このため、第１層の成長過程で、ｃ面を消失させることができなかった。ｃ面が消失しなかったことから、上述のｃ面残存領域において、転位が屈曲せずに第２層の表面側に伝播した。このため、ｃ面残存領域と重なる位置に、高転位密度領域が形成されていた。その結果、積層構造体の表面に対する低転位密度領域の割合が低くなったと考えられる。

（サンプル２）
図１１に示すように、サンプル２では、第１層においてｃ面が消失し、マスク層の開口部の上方に、１つの頂部のみを有する略三角柱状の第１層が形成されていた。最近接頂部間平均距離は、およそ１ｍｍであった。また、下地基板の主面から第１ｃ面成長領域の頂部までの高さは、８９０μｍであり、第２層のうち傾斜界面が消失した位置の境界面の、下地基板の主面からの厚さ（第２層が鏡面化するまでの厚さ）は、およそ１２５０μｍであった。

なお、図１２に示すように、積層構造体の一部に、第１層のｃ面が残存している部分（ｃ面残存領域）が散見された。当該ｃ面残存領域の幅は約２０μｍであった。

また、図１３に示すように、サンプル２では、マスク層と重なる高転位密度領域が、１ｍｍピッチで形成されていた。なお、高転位密度領域における転位密度は、７．０×１０^５〜３．０×１０^６ｃｍ^−２であった。一方、１ｍｍピッチの高転位密度領域の間には、低転位密度領域が形成されていた。ただし、１ｍｍピッチの高転位密度領域の間に、微小な高転位密度領域が散在していた。積層構造体の表面に対する低転位密度領域の割合は、６０％であった。なお、低転位密度領域における転位密度は、２．２×１０^５〜７．０×１０^５ｃｍ^−２であった。また、Ｎ／Ｎ_０で求められる転位密度の低減率は、例えば、０．２３以下であった。

サンプル２では、第１層を成長させる第１成長条件においてｃ面成長レート比率Ｇ_ｃ１／Ｇ_ｉをサンプル１よりも高くし、当該第１成長条件が式（１）を満たしたことで、第１層の成長過程で、ｃ面を消失させることができた。これにより、第１層における傾斜界面が露出した位置で、転位を屈曲させることができた。その結果、ほぼマスク層の開口部と重なる範囲に亘って、低転位密度領域を形成することができた。

しかしながら、サンプル２では、第１成長条件におけるｃ面成長レート比率Ｇ_ｃ１／Ｇ_ｉが、充分に高くなかったため、マスク層の開口部の上方に、複数の頂部を形成することができなかった。また、第１層の成長過程で、第１層のｃ面が消失するまでに時間がかかっていた。このため、下地基板の主面から第１層の頂部までの高さが高くなっており、第２層が鏡面化するまでの厚さが厚くなっていたと考えられる。また、積層構造体の一部に、第１層のｃ面が残存している部分が散見されており、ｃ面の消失具合が不安定であった。このため、１ｍｍピッチの高転位密度領域の間に、微小な高転位密度領域が散在していたと考えられる。その結果、積層構造体の表面に対する低転位密度領域の割合が低くなったと考えられる。

（サンプル３）
図１４に示すように、サンプル３では、第１層においてｃ面が消失し、マスク層の開口部の上方に、少なくとも１つの谷部と、複数の頂部とが形成されていた。第１ｃ面成長領域のうち一対の傾斜部のなす角度の平均値は、およそ５７．１°だった。また、最近接頂部間平均距離は、およそ４００μｍであった。なお、マスク層の開口部の上方における最近接頂部間平均距離は、およそ１２５μｍであった。また、下地基板の主面から第１ｃ面成長領域の頂部までの高さは、およそ４１０μｍであった。また、傾斜界面成長領域は、下地基板の主面に沿って連続して形成されていた。また、第２層のうち傾斜界面が消失した位置の境界面の、下地基板の主面からの厚さは、およそ９８０μｍであった。

また、図１５に示すように、サンプル３では、マスク層と重なる高転位密度領域が、１ｍｍピッチで形成されていた。高転位密度領域の幅は、およそ１００〜２５０μｍであった。高転位密度領域における転位密度は、９．５×１０^５〜２．０×１０^６ｃｍ^−２であった。一方、１ｍｍピッチの高転位密度領域の間には、低転位密度領域が形成されていた。積層構造体の表面に対する低転位密度領域の割合は、６９％以上であった。低転位密度領域における転位密度は、１．３×１０^５〜５．０×１０^５ｃｍ^−２であった。また、Ｎ／Ｎ_０で求められる転位密度の低減率は、例えば、０．１７以下であった。

サンプル３では、第１層を成長させる第１成長条件においてｃ面成長レート比率Ｇ_ｃ１／Ｇ_ｉをサンプル１および２よりも高くし、当該第１成長条件が式（１）を満たしていた。これにより、第１層の成長過程で、第１層の頂面に複数の凹部を形成し、ｃ面を容易かつ確実に消失させることができた。ｃ面を確実に消失させたことで、第１層における傾斜界面が露出した位置で、転位を確実に屈曲させることができた。その結果、マスク層の開口部と重なる範囲全体に亘って、低転位密度領域を形成することができ、積層構造体の表面に対する低転位密度領域の割合を６９％以上とすることができたことを確認した。

また、サンプル３では、第１成長条件におけるｃ面成長レート比率Ｇ_ｃ１／Ｇ_ｉをサンプル２よりも高くしたことで、マスク層の開口部の上方に、少なくとも１つの谷部と、複数の頂部とを形成することができた。これにより、第２層が鏡面化するまでの厚さを薄くすることができたことを確認した。

また、サンプル３では、第１成長条件におけるｃ面成長レート比率Ｇ_ｃ１／Ｇ_ｉを適切に調整したことで、最近接頂部間平均距離を１００μｍ超とすることができた。これにより、低転位密度領域における転位密度を充分に低減させることができたことを確認した。

（サンプル４）
図１６に示すように、サンプル４では、第１層においてｃ面が消失し、マスク層の開口部の上方に、サンプル３よりも多くの谷部および頂部が形成されていた。第１ｃ面成長領域のうち一対の傾斜部のなす角度の平均値は、５４．４°だった。また、最近接頂部間平均距離は、およそ２６０μｍであった。なお、マスク層の開口部の上方における最近接頂部間平均距離は、およそ１９９μｍであった。また、下地基板の主面から第１ｃ面成長領域の頂部までの高さは、およそ３６０μｍであった。また、傾斜界面成長領域は、下地基板の主面に沿って連続して形成されていた。また、第２層のうち傾斜界面が消失した位置の境界面の、下地基板の主面からの厚さは、およそ１０９０μｍであった。

また、図１７に示すように、サンプル４では、マスク層と重なる高転位密度領域が、１ｍｍピッチで形成されていた。高転位密度領域の幅は、およそ１００〜２５０μｍであった。高転位密度領域における転位密度は、５．０×１０^５〜１．０×１０^６ｃｍ^−２であった。一方、１ｍｍピッチの高転位密度領域の間には、低転位密度領域が形成されていた。積層構造体の表面に対する低転位密度領域の割合は、６９％以上であった。低転位密度領域における転位密度は、１．２×１０^５〜５．０×１０^５ｃｍ^−２であった。また、Ｎ／Ｎ_０で求められる転位密度の低減率は、例えば、０．１７以下であった。

サンプル４では、第１層を成長させる第１成長条件においてｃ面成長レート比率Ｇ_ｃ１／Ｇ_ｉをサンプル１〜３よりも高くし、当該第１成長条件が式（１）を満たしていた。これにより、第１層の成長過程で、第１層の頂面に複数の凹部を形成し、ｃ面を容易かつ確実に消失させることができた。その結果、サンプル３と同様に、マスク層の開口部と重なる範囲全体に亘って、低転位密度領域を形成することができ、積層構造体の表面に対する低転位密度領域の割合を６９％以上とすることができたことを確認した。

また、サンプル４では、第１成長条件におけるｃ面成長レート比率Ｇ_ｃ１／Ｇ_ｉをサンプル３よりも高くしたことで、マスク層の開口部の上方に、サンプル３よりも多くの谷部および頂部を形成することができた。これにより、第２層が鏡面化するまでの厚さを薄くすることができたことを確認した。なお、サンプル４での第１工程の成長時間をサンプル３と同じ時間としたが、第１工程での成長時間を最適化すれば、第２層が鏡面化するまでの厚さをより薄くすることが可能となると考えられる。

また、サンプル４では、第１成長条件におけるｃ面成長レート比率Ｇ_ｃ１／Ｇ_ｉを適切に調整したことで、最近接頂部間平均距離を１００μｍ超とすることができた。これにより、サンプル３と同様に、低転位密度領域における転位密度を充分に低減させることができたことを確認した。

＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様について付記する。

（付記１）
ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなり、最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である主面を有する下地基板を準備する工程と、
前記下地基板の前記主面上に、所定の開口部を有するマスク層を形成する工程と、
前記（０００１）面以外の一対の傾斜界面で挟まれ前記（０００１）面が露出した頂面を有するＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶を前記下地基板の前記主面上に前記マスク層の前記開口部を介してエピタキシャル成長させ、前記（０００１）面以外の傾斜界面で構成される複数の凹部を前記頂面に生じさせ、前記下地基板の前記主面の上方に行くにしたがって該傾斜界面を徐々に拡大させ、前記（０００１）面を前記頂面から消失させ、表面が前記傾斜界面のみで構成される第１層を成長させる第１工程と、
前記第１層上にＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶をエピタキシャル成長させ、前記傾斜界面を消失させ、鏡面化された表面を有する第２層を成長させる第２工程と、
を有し、
前記第１工程では、
前記単結晶の前記頂面に前記複数の凹部を生じさせ、前記（０００１）面を消失させることで、前記マスク層の前記開口部の上方に、複数の谷部および複数の頂部を形成する
窒化物半導体基板の製造方法。

（付記２）
前記マスク層を形成する工程では、
前記マスク層の前記開口部をストライプ状に形成し、
前記マスク層のピッチを、８００μｍ以上とする
付記１に記載の窒化物半導体基板の製造方法。

（付記３）
前記主面に垂直な任意の断面を見たときに、前記複数の谷部のうちの１つを挟んで前記複数の頂部のうちで最も接近する一対の頂部同士が前記主面に沿った方向に離間した平均距離を、１００μｍ超とする
付記１又は２に記載の窒化物半導体基板の製造方法。

（付記４）
前記第１工程では、
最も接近する前記一対の頂部同士の前記平均距離を、８００μｍ未満とする
付記３に記載の窒化物半導体基板の製造方法。

（付記５）
前記第１工程では、
前記（０００１）面を前記表面から消失させた後に、前記表面が前記傾斜界面のみで構成された状態を維持しつつ、所定の厚さに亘って前記第１層の成長を継続させる
付記１〜４のいずれか１つに記載の窒化物半導体基板の製造方法。

（付記６）
前記第１工程では、式（１）を満たす第１成長条件で、前記第１層を成長させ、
前記第２工程では、式（２）を満たす第２成長条件で、前記第２層を成長させる
付記１〜５のいずれか１つに記載の窒化物半導体基板の製造方法。
Ｇ_ｃ１＞Ｇ_ｉ／ｃｏｓθ ・・・（１）
Ｇ_ｃ２＜Ｇ_ｉ／ｃｏｓθ ・・・（２）
（ただし、前記第１層のうちの前記（０００１）面の成長レートをＧ_ｃ１とし、前記第２層のうちの前記（０００１）面の成長レートをＧ_ｃ２とし、前記第１層および前記第２層のそれぞれのうち前記（０００１）面に対して最も傾斜した前記傾斜界面の成長レートをＧ_ｉとし、前記第１層および前記第２層のそれぞれにおいて前記（０００１）面に対して最も傾斜した前記傾斜界面と前記（０００１）面とのなす角度をθとする。）

（付記７）
前記第１工程では、
前記第１層に、前記（０００１）面を成長面として成長した第１ｃ面成長領域を形成し、
前記第１ｃ面成長領域のうち前記（０００１）面が消失した位置に凸部を形成するとともに、前記第１ｃ面成長領域のうち前記凸部を挟んだ両側に、前記（０００１）面と前記傾斜界面との交点の軌跡として一対の傾斜部を形成し、
前記一対の傾斜部のなす角度を７０°以下とする
付記１〜６のいずれか１つに記載の窒化物半導体基板の製造方法。

（付記８）
前記第１工程は、
前記下地基板の上方に行くにしたがって前記傾斜界面を徐々に拡大させ、傾斜界面拡大層を形成する工程と、
前記（０００１）面を前記表面から消失させた前記傾斜界面拡大層上に、前記表面が前記（０００１）面以外の傾斜界面のみで構成された状態を維持しつつ、所定の厚さに亘って傾斜界面維持層を形成する工程と、
を有する
付記１〜７のいずれか１つに記載の窒化物半導体基板の製造方法。

（付記９）
前記第２工程は、
前記第１層の上方に行くにしたがって前記（０００１）面を拡大させつつ前記（０００１）面以外の傾斜界面を縮小させ、ｃ面拡大層を形成する工程と、
表面が鏡面化された前記ｃ面拡大層上に、前記（０００１）面を成長面として所定の厚さに亘って本成長層を形成する工程と、
を有する
付記１〜８のいずれか１つに記載の窒化物半導体基板の製造方法。

（付記１０）
付記１〜９のいずれか１つに記載の窒化物半導体基板の製造方法において、前記第２層をスライスすることにより得られる
窒化物半導体基板。

（付記１１）
２インチ以上の直径を有する窒化物半導体基板であって、
多光子励起顕微鏡により視野２５０μｍ角で前記窒化物半導体基板の主面を観察して暗点密度から転位密度を求めたときに、前記転位密度が３×１０^６ｃｍ^−２を超える領域が前記主面に存在せず、前記転位密度が１×１０^６ｃｍ^−２未満である領域が前記主面の６９％以上存在する
窒化物半導体基板。

（付記１２）
前記＜０００１＞軸に沿った方向に延在する複数の転位を有し、
前記＜１１−２０＞軸方向の格子定数をａ、前記＜０００１＞軸の格子定数をｃとしたときに、
前記複数の転位の全数に対する、バーガースベクトルの大きさが、ａ、ａ＋ｃ、またはｃのうちいずれかである転位の数の割合は、９０％以上である
付記１０又は１１に記載の窒化物半導体基板。

（付記１３）
ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなり、最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である主面を有する下地基板と、
前記下地基板の前記主面上に設けられ、所定の開口部を有するマスク層と、
前記（０００１）面以外の一対の傾斜界面で挟まれ前記（０００１）面が露出した頂面を有するＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶を前記下地基板の前記主面上に前記マスク層の前記開口部を介してエピタキシャル成長させ、前記（０００１）面以外の傾斜界面で構成される複数の凹部を前記頂面に生じさせ、前記下地基板の前記主面の上方に行くにしたがって該傾斜界面を徐々に拡大させ、（０００１）面を前記頂面から消失させることにより形成され、表面が前記傾斜界面のみで構成される第１層と、
前記第１層上にＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶をエピタキシャル成長させ、前記傾斜界面を消失させ、鏡面化された表面を有する第２層と、
を有し、
前記第１層は、前記単結晶の前記頂面に前記複数の凹部を生じさせ、前記（０００１）面を消失させることで、前記マスク層の前記開口部の上方に形成される複数の谷部および複数の頂部を有する
積層構造体。

（付記１４）
前記第１層は、
前記（０００１）面を成長面として成長した第１ｃ面成長領域と、
前記傾斜界面を成長面として成長した傾斜界面成長領域と、
を有し、
前記第２層は、前記（０００１）面を成長面として成長した第２ｃ面成長領域を有する
付記１３に記載の積層構造体。

（付記１５）
前記傾斜界面成長領域は、前記下地基板の前記主面に沿って連続して設けられる
付記１４に記載の積層構造体。

（付記１６）
前記第１ｃ面成長領域は、
前記（０００１）面が消失した位置に設けられる凸部と、
前記凸部を挟んだ両側に、前記（０００１）面と前記傾斜界面との交点の軌跡として設けられる一対の傾斜部と、
を有し、
前記一対の傾斜部のなす角度は、７０°以下である
付記１４又は１５に記載の積層構造体。

（付記１７）
前記下地基板の前記主面における転位密度をＮ_０とし、前記第２層のうち前記傾斜界面が消失した位置の境界面における転位密度をＮとしたときに、Ｎ／Ｎ_０で求められる転位密度の低減率は、前記下地基板の前記主面上に前記（０００１）面のみを成長面としてＩＩＩ族窒化物半導体の結晶層を、前記下地基板の前記主面から前記境界面までの厚さと等しい厚さでエピタキシャル成長させた場合の、前記結晶層の表面における転位密度をＮ’としたときに、Ｎ’／Ｎ_０で求められる転位密度の低減率よりも大きい
付記１３〜１６のいずれか１つに記載の積層構造体。

（付記１８）
前記第２層のうち前記傾斜界面が消失した位置の境界面の、前記下地基板の前記主面からの厚さは、１．５ｍｍ以下であり、
前記下地基板の前記主面における転位密度をＮ_０とし、前記第２層の前記境界面における転位密度をＮとしたときに、Ｎ／Ｎ_０で求められる転位密度の低減率は、０．３以下である
付記１３〜１７のいずれか１つに記載の積層構造体。

１ 窒化物半導体基板（基板）
２ 積層構造体
１０ 下地基板
１０ｓ 主面
２０ マスク層
２０ａ 開口部
３０ 第１層
４０ 第２層

Claims (1)

1. ２インチ以上の直径を有し、最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である主面を有する窒化物半導体基板であって、
   多光子励起顕微鏡により前記窒化物半導体基板の主面を観察して暗点密度から転位密度を求めたときに、
   前記主面には、転位密度が１×１０^６ｃｍ^−２未満である低転位密度領域と、転位密度が前記低転位密度領域の転位密度よりも高く３×１０^６ｃｍ^−２以下である高転位密度領域とが、交互に配列しており、
   前記低転位密度領域の少なくとも一部は、５０μｍ角以上の無転位領域を有し、
   前記主面における前記低転位密度領域が占める割合は、６９％以上である
   窒化物半導体基板。