JP6315665B2 - Ｉｉｉ族窒化物半導体層およびｉｉｉ族窒化物半導体基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、III族窒化物半導体層の製造方法及びIII族窒化物半導体基板に関する。

特許文献１乃至３に、III族窒化物半導体層の製造方法が開示されている。具体的には、三次元的なファセット面を有するピットを結晶成長面に形成し、当該ファセット面を維持したまま、当該ピットを埋め込まないように（成長面にピットが存在する状態を維持して）単結晶ＧａＮを結晶成長させる方法が開示されている。これらの文献には、各々の製造方法により結晶欠陥を低減することができると記載されている。

特開２００１−１０２３０７号公報 特開２００５−２０９８０３号公報 特開２００６−１１７５３０号公報

特許文献１乃至３に記載の技術の場合、ピットを埋め込まないように成長した単結晶ＧａＮ膜の表面（成長面）に、三次元的なファセット面を有するピットが残存する。このように、表面にピットが存在する単結晶ＧａＮ膜は、デバイスを形成するための基板として好ましくない。例えば、ピットを無視し、ピットのある領域及びない領域を見極めることなく、当該単結晶ＧａＮ膜上にデバイスを形成すると、各デバイス下におけるピットの有無及びその数等に起因して、デバイス特性にばらつきが生じ得る。当該不都合を回避する手段として、ピットのない領域を選別し、当該領域にのみデバイスを形成する手段が考えられる。しかし、ピットのない領域を選別する作業は面倒であり、生産効率が悪くなる。また、単結晶ＧａＮ膜上におけるデバイスを形成できる面積が小さくなってしまう。

本発明では、従来にない製造方法で、結晶欠陥の少ないIII族窒化物半導体層を製造することを課題とする。

本発明によれば、
下地基板に、前記下地基板の第１の面から前記下地基板の厚さ方向に伸び、かつ、前記下地基板に形成された転位と繋がる縦長ピットを複数形成するピット形成工程と、
前記ピット形成工程の後、前記下地基板の前記第１の面の上に、前記縦長ピットの少なくとも一部分を空洞として残して、III族窒化物半導体を成長させる成長工程と、
を有し、
前記縦長ピットの開口の直径Ｄｉが、１００ｎｍ≦Ｄｉ≦１０００ｎｍを満たし、
前記ピット形成工程では、前記転位が存在する位置に選択的に前記縦長ピットを形成するIII族窒化物半導体層の製造方法が提供される。

また、本発明によれば、
下地基板と、
前記下地基板の第１の面の上に形成されたIII族窒化物半導体層と、を有し、
前記下地基板には、前記第１の面から前記下地基板の厚さ方向に伸び、かつ、前記下地基板に形成された転位と繋がる縦長ピットが複数存在し、
前記縦長ピットは、少なくとも一部が空洞となっており、
前記縦長ピットの開口の直径Ｄｉが、１００ｎｍ≦Ｄｉ≦１０００ｎｍを満たし、
前記縦長ピットは、前記転位が存在する位置に選択的に存在するIII族窒化物半導体基板が提供される。

本発明によれば、従来にない製造方法で、結晶欠陥の少ないIII族窒化物半導体層を製造することができる。

本実施形態のIII族窒化物半導体層の製造方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 縦長ピットが形成された下地基板の一例を示す断面模式図である。 III族窒化物半導体層が形成された下地基板の一例を示す断面模式図である。 本実施形態のピット形成工程の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 保護膜が形成された下地基板の一例を示す断面模式図である。 保護膜及び下地基板に繋がる縦長のピットが形成された状態の一例を示す断面模式図である。 本実施形態の作用効果を示すＳＥＭ像である。 本実施形態の作用効果を示すＳＥＭ像である。 本実施形態の作用効果を示すＳＥＭ像である。 本実施形態の作用効果を示すＣＬ像である。

以下、本発明のIII族窒化物半導体層およびIII族窒化物半導体層の製造方法の実施形態について図面を用いて説明する。なお、図はあくまで発明の構成を説明するための概略図であり、各部材の大きさ、形状、数、異なる部材の大きさの比率などは図示するものに限定されない。

＜第１の実施形態＞
図１は、本実施形態のIII族窒化物半導体層の製造方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図示するように、本実施形態のIII族窒化物半導体層の製造方法は、ピット形成工程Ｓ１０と、成長工程Ｓ２０とを有する。

ピット形成工程Ｓ１０では、図２に示すように、下地基板１０に複数の縦長ピット２０を形成する。図２は、下地基板１０の一部の断面模式図である。なお、ピット形成工程Ｓ１０により、縦長ピット２０以外のピットが下地基板１０に形成されてもよい。しかし、ピット形成工程Ｓ１０で下地基板１０に形成されたピットのうち、７０％以上、好ましくは８０％以上、さらに好ましくは９０％以上、さらに好ましくは９５％以上、さらに好ましくはほぼ１００％（＝９９％以上）が、縦長ピット２０となる。

下地基板１０は、例えば、ＧａＮ基板、ＡｌＮ基板、ＧａＮｏｎサファイア基板、ＧａＮｏｎＳｉＣ基板、ＧａＮｏｎＳｉ基板などの、窒化物半導体基板等とすることができる。下地基板１０の厚さは、例えば１００μｍ以上１０００μｍ以下である。下地基板１０には、転位３０が形成されている。

縦長ピット２０は、下地基板１０の第１の面１１から下地基板１０の厚さ方向（図２における上下方向）に伸びている。そして、縦長ピット２０は、下地基板１０に形成された転位３０と繋がっている。「縦長ピット２０と転位３０が繋がる」とは、転位３０の終端（第１の面１１よりの終端）が縦長ピット２０と接した状態を意味する。第１の面１１は、後の成長工程Ｓ２０でIII族窒化物半導体（Ａｌ_ｘＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｉｎ_ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１））を成長させる面（成長面）である。

縦長ピット２０は、深さＤｅが１０００ｎｍ≦Ｄｅ≦１００００ｎｍを満たす。深さＤｅは、縦長ピット２０の開口（下地基板１０の第１の面１１と面一となる開口。以下同様。）から縦長ピット２０の底部までの長さである。

また、縦長ピット２０は、開口の直径Ｄｉが１００ｎｍ≦Ｄｉ≦５００ｎｍを満たす。開口の直径Ｄｉは、縦長ピット２０の開口の径の中の最も長い径である。

また、縦長ピット２０は、アスペクト比（＝深さＤｅ／開口の直径Ｄｉ）が、３≦Ｄｅ／Ｄｉ≦１００を満たす。

なお、複数の縦長ピット２０の中には、互いに深さＤｅが異なる縦長ピット２０が混在していてもよい。また、複数の縦長ピット２０の中には、互いに開口の直径Ｄｉが異なる縦長ピット２０が混在していてもよい。さらに、複数の縦長ピット２０の中には、互いにアスペクト比（＝深さＤｅ／開口の直径Ｄｉ）が異なる縦長ピット２０が混在していてもよい。

ここで、縦長ピット２０と繋がらず、下地基板１０の第１の面１１まで貫通している転位３０の数をＭ、縦長ピット２０と繋がった転位３０の数をＮとすると、Ｎ／（Ｍ＋Ｎ）は、０．７以上、好ましくは０．８以上、さらに好ましくは０．９以上、さらに好ましくは０．９５以上、さらに好ましくはほぼ１．０（＝０．９９以上）とすることができる。すなわち、縦長ピット２０を形成する前に下地基板１０の第１の面１１まで貫通していた転位３０の７０％以上、好ましくは８０％以上、さらに好ましくは９０％以上、さらに好ましくは９５％以上、さらに好ましくはほぼ１００％（＝９９％以上）を、縦長ピット２０と繋げることができる。

縦長ピット２０の断面形状（開口の平面形状）は特段制限されないが、以下の実施例で示すように六角形となり易い。また、縦長ピット２０の形状は六角柱状になり易い。

下地基板１０にこのような縦長ピット２０を形成する手段は特段制限されないが、以下の実施形態で一例を説明する。

図１に戻り、成長工程Ｓ２０は、ピット形成工程Ｓ１０の後に行われる。成長工程Ｓ２０では、図３に示すように、下地基板１０の第１の面１１の上に、複数の縦長ピット２０各々の少なくとも一部分を空洞として残してIII族窒化物半導体を成長させ、III族窒化物半導体層４０を形成する。図３は、第１の面１１の上にIII族窒化物半導体層４０を形成された下地基板１０の一部の断面模式図である。

III族窒化物半導体を成長（横方向成長）させる手段は特段制限されず、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）装置またはＨＶＰＥ（Hydride Vapor. Phase Epitaxy）装置を用いたエピタキシャル成長を利用することができる。成長条件は従来の技術に沿ったものとすることができ、その詳細は設計的事項である。縦長ピット２０は上述のような特徴的な構成（例：アスペクト比、深さ、直径）であるので、上述のような通常の方法で下地基板１０の第１の面１１上にIII族窒化物半導体を成長させた場合、縦長ピット２０の少なくとも一部分を空洞として残すことができる。成長させるIII族窒化物半導体は、下地基板１０と同種であってもよいし、異種であってもよい。当該工程で形成されたIII族窒化物半導体層４０の厚さは、例えば１５μｍである。

以上説明した本実施形態のIII族窒化物半導体層の製造方法によれば、図３に示すように、下地基板１０と、下地基板１０の第１の面１１の上に形成されたIII族窒化物半導体層４０と、を有するIII族窒化物半導体基板が実現される。当該III族窒化物半導体基板の下地基板１０には、第１の面１１から下地基板１０の厚さ方向に伸び、かつ、下地基板１０に形成された転位３０と繋がる縦長ピット２０が複数存在する。そして、各縦長ピット２０は、少なくとも一部が空洞となっている。下地基板１０、縦長ピット２０、転位３０、III族窒化物半導体層４０のその他の構成は上記III族窒化物半導体層の製造方法で説明した通りであるので、ここでの説明は省略する。

次に、本実施形態の作用効果について説明する。

本実施形態では、図２に示すように下地基板１０に転位３０と繋がる縦長ピット２０を形成し、その後、図３に示すように縦長ピット２０の少なくとも一部を空洞として残してIII族窒化物半導体を成長させることで、III族窒化物半導体層４０を形成する。すなわち、転位３０が接する縦長ピット２０の内壁からはIII族窒化物半導体を成長させない。このような特徴的な構成により、本実施形態では、下地基板１０の転位３０がIII族窒化物半導体層４０に伝搬する不都合を軽減することができる。結果、III族窒化物半導体層４０における転位の数を抑制することができる。

また、本実施形態の縦長ピット２０は特徴的な構成（例：アスペクト比、深さ、直径）を有するので、成長工程Ｓ２０におけるIII族窒化物半導体の成長において特別な工夫をすることなく、一般的な成長方法（例：機器、成長手段、成長条件等）を利用して下地基板１０の第１の面１１にIII族窒化物半導体を成長させるだけで、縦長ピット２０の少なくとも一部を空洞として残して、下地基板１０の上にIII族窒化物半導体層４０を形成することができる。すなわち、本実施形態によれば、III族窒化物半導体の成長方法を特に調整・変更などする必要がないというメリットが得られる。

また、本実施形態では、縦長ピット２０の開口の直径Ｄｉを１００ｎｍ≦Ｄｉ≦５００ｎｍと小さい値にすることができる。縦長ピット２０の開口は、その周囲の下地基板１０の第１の面１１上から横方向に成長したIII族窒化物半導体により覆われる。縦長ピット２０の開口の直径Ｄｉが大きいと、縦長ピット２０の開口を覆うために必要なIII族窒化物半導体の横方向の移動量も大きくなり、結果、結晶の軸がぶれる（傾く）などの不都合が発生し得る。本実施形態では、縦長ピット２０の開口の直径Ｄｉを小さい値にすることができるので、軸のぶれなどが少なく、良好な品質の結晶を得ることができる。

＜第２の実施形態＞
本実施形態は、第１の実施形態の構成を基本とし、縦長ピット２０を形成する手法の一例を開示する。

本実施形態のIII族窒化物半導体層の製造方法の処理の流れの一例は、第１の実施形態と同様、図１のフローチャートで示される。

図４は、ピット形成工程Ｓ１０の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図示するように、本実施形態のピット形成工程Ｓ１０は、保護膜形成工程Ｓ１１と、熱処理工程Ｓ１２とを有する。

保護膜形成工程Ｓ１１では、図５に示すように、縦長ピット２０を形成する前の下地基板１０の第１の面１１上に、保護膜５０を形成する。保護膜５０は、ＳｉＯ_２膜又はＳｉＮ膜である。保護膜５０は、例えばプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いて生成することができる。保護膜５０の膜厚は、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下、好ましくは１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。下地基板１０には、第１の面１１まで到達する転位３０が存在する。

図４に戻り、熱処理工程Ｓ１２では、下地基板１０に対して以下の条件で熱処理を行うことで、下地基板１０に複数の縦長ピット２０を形成する。

「熱処理温度」：１０００℃以上１２５０℃以下、好ましくは１１５０℃以上１１９０℃以下
「熱処理時間」：１０分以上６００分以下、好ましくは１８０分以上３６０分以下
「ＴＭＧａ（トリメチルガリウム）流量」：１ｃｃｍ／ｍｉｎ以上５０ｃｃｍ／ｍｉｎ以下、好ましくは５ｃｃｍ／ｍｉｎ以上１５ｃｃｍ／ｍｉｎ以下
「ＮＨ_３流量」：１ｓｌｍ／ｍｉｎ以上３０ｓｌｍ／ｍｉｎ以下、好ましくは４ｓｌｍ／ｍｉｎ以上１２ｓｌｍ／ｍｉｎ以下
「Ｈ_２流量」：０ｓｌｍ／ｍｉｎ以上１５ｓｌｍ／ｍｉｎ以下、好ましくは１０ｓｌｍ／ｍｉｎ以上１５ｓｌｍ／ｍｉｎ以下
「Ｎ_２流量」：０ｓｌｍ／ｍｉｎ以上１５ｓｌｍ／ｍｉｎ以下、好ましくは０ｓｌｍ／ｍｉｎ以上５ｓｌｍ／ｍｉｎ以下

なお、ＮＨ_３の供給は、ＮＨ_３を熱処理の間同じ流量で連続的に供給するのでなく、所定流量での供給と停止（流量：０）を繰り返す。供給する時間は１０ｓｅｃ〜６０ｓｅｃ、好ましくは５ｓｅｃ〜１５ｓｅｃであり、停止する時間は１ｓｅｃ〜１５ｓｅｃ、好ましくは２ｓｅｃ〜５ｓｅｃである。熱処理の間、このような時間間隔で、ＮＨ_３の供給及び停止のサイクルを繰り返す。以下、このようにＮＨ_３を断続的に供給する理由について説明する。

上記条件で熱処理を行うと、ＴＭＧａ由来のＧａと、保護膜５０のＳｉとが反応してピットが形成される。特に、保護膜５０の表面のうち、下地基板１０の転位３０の終端部に接する部分が選択的に破壊され（当該部分のＳｉとＧａが反応）、当該部分にピットが形成される。保護膜５０にピットが形成された後、ピットの底に露出した下地基板１０が分解することで縦長ピット２０が形成される。このようなメカニズムで縦長ピット２０が形成されるので、転位３０を十分な確率で縦長ピット２０と繋げることができる。

熱処理の間、ＮＨ_３を供給することで、ＴＭＧａの供給に起因した金属Ｇａの析出により炉内が汚染される不都合を軽減することができる。また、ＮＨ_３の供給により、ＳｉとＧａの反応を調整（抑制）することができる。ＮＨ_３を供給せずに上記条件で熱処理を行うと、ＴＭＧａ由来のＧａと保護膜５０のＳｉとの反応が過剰となり、保護膜５０の表面のうち、下地基板１０の転位３０の終端部に接していない部分も破壊され、当該部分にもピットが形成されてしまう。結果、そのピットの底に露出した下地基板１０の成長面の良質な領域（転位３０が存在しない領域）にもピットが形成されてしまう。また、ＮＨ_３を供給せずに上記条件で熱処理を行うと、形成されるピットの径が大きくなることを本発明者は確認している。ＮＨ_３を適切に供給することで、ＳｉとＧａの反応を適切に調整（抑制）し、保護膜５０の表面のうち、下地基板１０の転位３０の終端部に接する部分のみに選択的にピットを形成することが可能となる。また、ＮＨ_３を適切に供給することで、形成されるピットの径が大きくなる不都合を軽減することができる。

上述のように、保護膜５０の所望の位置に所望の大きさのピットを形成するためには、ＮＨ_３を適切に供給する必要がある。ＮＨ_３の流量が少なすぎると、ＴＭＧａ由来のＧａと保護膜５０のＳｉとの反応が過剰となり、保護膜５０の意図せぬ位置にもピットが形成されてしまったり、ピットの径が大きくなり過ぎたりという不都合が生じる。一方、ＮＨ_３の流量が多すぎると、ピットの形成が抑制されすぎ、下地基板１０の転位３０の終端部に接する部分にもピットが形成されないという事態が生じ得る。

本発明者は、以下の実施例で示すように、上記流量でのＮＨ_３の供給と、ＮＨ_３の供給の停止とを繰り返し、断続的にＮＨ_３を供給しながら熱処理を行うことで、保護膜５０の所望の位置に、所望の大きさのピットを形成できること、また、金属Ｇａの析出を抑制できることを見出した。なお、本発明者は、上記流量でＮＨ_３を連続的に供給し続けながら熱処理を行った場合、ピットの形成が抑制されすぎ、下地基板１０の転位３０の終端部に接する部分にもピットが形成されないという事態が生じることを確認している。すなわち、「ＮＨ_３の供給が過剰」となることを確認している。また、本発明者は、ＮＨ_３の供給を停止し続けながら熱処理を行った場合、ＴＭＧａ由来のＧａと保護膜５０のＳｉとの反応が過剰となり、保護膜５０の表面のうち、下地基板１０の転位３０の終端部に接していない部分も破壊され、当該部分にもピットが形成されてしまうこと、形成されるピットの径が大きくなり過ぎること、また、金属Ｇａが析出することを確認している。すなわち、「ＮＨ_３の供給が不足」となることを確認している。

上述のように、本実施形態では、「ＮＨ_３の供給が過剰」となる状態、及び、「ＮＨ_３の供給が不足」となる状態を所定の時間間隔で繰り返しながら、熱処理を行う。以下の実施例で示すように、このような条件でＮＨ_３の供給及び停止を繰り返し、断続的にＮＨ_３を供給しながら熱処理を行うことで、図６に示すように、所望の位置（転位３０に対応する位置）に、下地基板１０及び保護膜５０の積層方向に伸び、保護膜５０及び下地基板１０に跨るとともに、保護膜５０の表面に開口を有し、径が所望の値となる縦長のピットが形成される。また、金属Ｇａの析出を抑制できる。この縦長のピットのうち、基板１０部分が縦長ピット２０となる。

熱処理工程Ｓ１２の後、任意の手段で保護膜５０を除去することで、図２に示すような状態の下地基板１０が得られる。その後、第１の実施形態で説明した成長工程Ｓ２０が行われる。

＜＜実施例＞＞
＜縦長ピット２０の形成＞
下地基板１０として、厚さ４００μｍのＧａＮ自立基板（下地基板１０）を用意した。このＧａＮ自立基板の成長面（第１の面１１）には、１．０×１０^６ｃｍ^−２程度の転位３０が存在した。このＧａＮ自立基板の成長面に、プラズマＣＶＤ法を用いて、膜厚１５ｎｍのＳｉＯ_２膜（保護膜５０）を成膜した（図５の状態）。

次に、成長面にＳｉＯ_２膜を成膜したＧａＮ自立基板に対して、以下の条件で熱処理を行った。そして、熱処理後、ＳｉＯ_２膜を除去した。

「熱処理温度」：１１６０℃
「熱処理時間」：３００分
「ＴＭＧａ流量」：５ｃｃｍ／ｍｉｎ
「ＮＨ_３流量」：８ｓｌｍ／ｍｉｎ
「Ｈ_２流量」：１０．５ｓｌｍ／ｍｉｎ
「Ｎ_２流量」：４．５ｓｌｍ／ｍｉｎ
「ＮＨ_３の供給・停止サイクル」：供給（８ｓｌｍ／ｍｉｎ）を１０秒、停止（０ｓｌｍ／ｍｉｎ）を５秒の繰り返し

図７に、熱処理後にＧａＮ自立基板の成長面を観察したＳＥＭ像を示す。当該図では、縦長ピット２０が黒点として示されている。図７の（２）は、図７の（１）の一部を拡大したものである。図７の（２）に示すように、開口の平面形状が六角形である縦長ピット２０が観察できた。縦２．９μm×横４．３μmの大きさの任意の観察エリアを決定し、観察エリア内の縦長ピット２０を観察したところ、観察エリア内の複数のピットの中のほぼ１００％（＝９９％以上）は、開口の直径Ｄｉが１００ｎｍ≦Ｄｉ≦５００ｎｍを満たす縦長ピット２０であった。

また、ここではＳＥＭ像を示さないが、熱処理後にＧａＮ自立基板の断面をＳＥＭ像で観察すると、図６に示すように、ＧａＮ自立基板及びＳｉＯ_２膜に跨り、ＳｉＯ_２膜の表面に開口を有する縦長のピットが複数確認された。

当該断面ＳＥＭ像内で幅２５μmの大きさで任意に決定した観察エリア（図８の場合、画像全体が観察エリア）内の複数のピットの中のほぼ１００％（＝９９％以上）は、深さＤｅが１０００ｎｍ≦Ｄｅ≦１００００ｎｍを満たす縦長ピット２０であった。また、当該観察エリア内の複数のピットの中のほぼ１００％（＝９９％以上）は、アスペクト比（＝深さＤｅ／開口の直径Ｄｉ）が３≦Ｄｅ／Ｄｉ≦１００を満たす縦長ピット２０であった。なお、直径Ｄｉは断面ＳＥＭ像に現れた縦長ピット２０の開口部の幅とした。

次に、図９に熱処理後にＧａＮ自立基板の成長面を観察した他のＳＥＭ像を、図１０に熱処理後にＧａＮ自立基板の成長面を観察したＣＬ像を示す。これらの図では、転位３０が黒点として示され、縦長ピット２０が白点として示されている。当該ＳＥＭ像及びＣＬ像内で縦４２μm×横４２μmの大きさで任意に観察エリアを決定し、当該観察エリア内で、縦長ピット２０と繋がらず、下地基板１０の第１の面１１まで貫通している転位３０の数Ｍ、すなわち白点で周囲を囲まれていない黒点の数をカウントした。また、当該観察エリア内で、縦長ピット２０と繋がった転位３０の数Ｎ、すなわち白点で周囲を囲まれた黒点の数をカウントした。結果、Ｎ／（Ｍ＋Ｎ）はほ１．０（＝０．９９以上）であった。また、当該観察エリア内で、転位３０と繋がっていない縦長ピット２０の数Ｐ、すなわち黒点を内包しない白点の数をカウントしたところ、０（ゼロ）であった。

＜III族窒化物半導体層４０の成長＞
次に、ＭＯＣＶＤ装置を用いて、上記処理で得られたＧａＮ自立基板の成長面上にＧａＮを横方向成長させ、厚さ１５μｍのＧａＮ層を得た。成長条件は以下の通りである。

「成長温度」：１２３０℃
「ＴＭＧａ流量」：５００ｃｃｍ／ｍｉｎ
「ＮＨ_３流量」：１６ｓｌｍ／ｍｉｎ
「Ｖ／III比」：５１４
「成長速度」：６μｍ／ｈ
「キャリアガス種」：Ｈ_２、Ｎ_２
「キャリアガス流量」：Ｈ_２=１３．５ｓｌｍ／ｍｉｎ、Ｎ_２=１．５ｓｌｍ／ｍｉｎ

図８に、ＧａＮ層を成長させた後にＧａＮ自立基板の断面を観察したＳＥＭ像を示す。図示するＳＥＭ像より、縦長ピット２０が空洞（図示するボイド）として残存していることが確認できる。なお、ＧａＮ層の成長面における転位は、５．０×１０^５ｃｍ^−２程度であり、下地基板１０の成長面に存在する転位よりも少なかった。また、ＧａＮ層の成長面に、縦長ピット２０に起因したピットは存在しなかった。

ところで、従来から、本実施形態と同様に転位に由来した（対応した）ピットを形成する技術は存在する。例えば、特許文献３に記載されているように、リン酸と硫酸を含む混合液を用いたエッチングにより、転位に由来した（対応した）ピット（エッチピット）を形成する手段が知られている。なお、特許文献３に記載されているように、当該手段の場合、通常、形成されるピットの径は数μｍ程度となり、その形状は逆六角推形状となる。そして、特許文献３に開示されている発明の場合は、形成されるピットの径が１０μｍから数十μｍとなり、その形状は逆六角推形状となる。このように、本実施形態の縦長ピット２０の構成（例：形状、径、深さ、アスペクト比）は、従来の一般的な手段で形成される転位に由来した（対応した）ピットの構成と明らかに異なる。本発明者は、ピットの径が数μｍ程度以上となった場合、当該ピットを有する基板の表面に通常の手法（上記手法）でIII族窒化物半導体を成長させると、ピットの内壁からIII族窒化物半導体が成長し、ピットが埋められることを確認している。

以下、参考形態の例を付記する。
１． 下地基板に、前記下地基板の第１の面から前記下地基板の厚さ方向に伸び、かつ、前記下地基板に形成された転位と繋がる縦長ピットを複数形成するピット形成工程と、
前記ピット形成工程の後、前記下地基板の前記第１の面の上に、前記縦長ピットの少なくとも一部分を空洞として残して、III族窒化物半導体を成長させる成長工程と、
を有するIII族窒化物半導体層の製造方法。
２． １に記載のIII族窒化物半導体層の製造方法において、
前記縦長ピットは、深さをＤｅ、開口の直径をＤｉとすると、３≦Ｄｅ／Ｄｉを満たすIII族窒化物半導体層の製造方法。
３． ２に記載のIII族窒化物半導体層の製造方法において、
前記縦長ピットは、３≦Ｄｅ／Ｄｉ≦１００を満たすIII族窒化物半導体層の製造方法。
４． １から３のいずれかに記載のIII族窒化物半導体層の製造方法において、
前記縦長ピットは、深さＤｅが、１０００ｎｍ≦Ｄｅ≦１００００ｎｍを満たすIII族窒化物半導体層の製造方法。
５． １から４のいずれかに記載のIII族窒化物半導体層の製造方法において、
前記縦長ピットは、開口の直径Ｄｉが、１００ｎｍ≦Ｄｉ≦１０００ｎｍを満たすIII族窒化物半導体層の製造方法。
６． 下地基板と、
前記下地基板の第１の面の上に形成されたIII族窒化物半導体層と、を有し、
前記下地基板には、前記第１の面から前記下地基板の厚さ方向に伸び、かつ、前記下地基板に形成された転位と繋がる縦長ピットが複数存在し、
前記縦長ピットは、少なくとも一部が空洞となっているIII族窒化物半導体基板。
７． ６に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記縦長ピットの深さをＤｅ、直径をＤｉとすると、前記縦長ピットは、３≦Ｄｅ／Ｄｉを満たすIII族窒化物半導体基板。
８． ７に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記縦長ピットは、３≦Ｄｅ／Ｄｉ≦１００を満たすIII族窒化物半導体基板。
９． ６から８のいずれかに記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記縦長ピットは、深さＤｅが、１０００ｎｍ≦Ｄｅ≦１００００ｎｍを満たすIII族窒化物半導体基板。
１０． ６から９のいずれかに記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記縦長ピットは、開口の直径Ｄｉが、１００ｎｍ≦Ｄｉ≦１０００ｎｍを満たすIII族窒化物半導体基板。

１０ 下地基板
１１ 第１の面
２０ 縦長ピット
３０ 転位
４０ III族窒化物半導体層
５０ 保護膜

Claims (10)

1. 下地基板に、前記下地基板の第１の面から前記下地基板の厚さ方向に伸び、かつ、前記下地基板に形成された転位と繋がる縦長ピットを複数形成するピット形成工程と、
   前記ピット形成工程の後、前記下地基板の前記第１の面の上に、前記縦長ピットの少なくとも一部分を空洞として残して、III族窒化物半導体を成長させる成長工程と、
   を有し、
   前記縦長ピットの開口の直径Ｄｉが、１００ｎｍ≦Ｄｉ≦１０００ｎｍを満たし、
   前記ピット形成工程では、前記転位が存在する位置に選択的に前記縦長ピットを形成するIII族窒化物半導体層の製造方法。
2. 請求項１に記載のIII族窒化物半導体層の製造方法において、
   前記縦長ピットは、深さをＤｅ、開口の直径をＤｉとすると、３≦Ｄｅ／Ｄｉを満たすIII族窒化物半導体層の製造方法。
3. 請求項２に記載のIII族窒化物半導体層の製造方法において、
   前記縦長ピットは、３≦Ｄｅ／Ｄｉ≦１００を満たすIII族窒化物半導体層の製造方法。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のIII族窒化物半導体層の製造方法において、
   前記縦長ピットは、深さＤｅが、１０００ｎｍ≦Ｄｅ≦１００００ｎｍを満たすIII族窒化物半導体層の製造方法。
5. 下地基板と、
   前記下地基板の第１の面の上に形成されたIII族窒化物半導体層と、を有し、
   前記下地基板には、前記第１の面から前記下地基板の厚さ方向に伸び、かつ、前記下地基板に形成された転位と繋がる縦長ピットが複数存在し、
   前記縦長ピットは、少なくとも一部が空洞となっており、
   前記縦長ピットの開口の直径Ｄｉが、１００ｎｍ≦Ｄｉ≦１０００ｎｍを満たし、
   前記縦長ピットは、前記転位が存在する位置に選択的に存在するIII族窒化物半導体基板。
6. 請求項５に記載のIII族窒化物半導体基板において、
   前記縦長ピットの深さをＤｅ、直径をＤｉとすると、前記縦長ピットは、３≦Ｄｅ／Ｄｉを満たすIII族窒化物半導体基板。
7. 請求項６に記載のIII族窒化物半導体基板において、
   前記縦長ピットは、３≦Ｄｅ／Ｄｉ≦１００を満たすIII族窒化物半導体基板。
8. 請求項５から７のいずれか１項に記載のIII族窒化物半導体基板において、
   前記縦長ピットは、深さＤｅが、１０００ｎｍ≦Ｄｅ≦１００００ｎｍを満たすIII族窒化物半導体基板。
9. 請求項１から４のいずれか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体層の製造方法において、
   前記ピット形成工程は、
   ＳｉＯ _２ 膜又はＳｉＮ膜である保護膜を形成する保護膜形成工程と、
   ＮＨ _３ の供給及び停止を繰り返しながら加熱する加熱工程と、
   を有するＩＩＩ族窒化物半導体層の製造方法。
10. 請求項９に記載のＩＩＩ族窒化物半導体層の製造方法において、
    前記加熱工程では、１０秒〜６０秒のＮＨ _３ の供給、及び、１秒〜１５秒のＮＨ _３ の供給の停止を繰り返しながら加熱するＩＩＩ族窒化物半導体層の製造方法。