JP6778577B2 - Ｉｉｉ族窒化物半導体基板、及び、ｉｉｉ族窒化物半導体基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、III族窒化物半導体基板、及び、III族窒化物半導体基板の製造方法に関する。

関連する技術が特許文献１に開示されている。特許文献１には、III族窒化物バルク結晶から切り出された複数の小片基板を互いに隣接させて配置した後、当該小片基板上にIII族窒化物結晶を成長させるIII族窒化物結晶の製造方法が開示されている。なお、複数の小片基板の主面（露出面）の面方位は均一にすることが開示されている。

特許第５３３２１６８号

１つのIII族窒化物半導体基板の上に、互いに性質が異なる複数種類のデバイス（光デバイス、電子デバイス等）を形成するための技術が望まれている。

III族窒化物半導体基板の上に形成されるデバイスの性質は、当該III族窒化物半導体基板の成長面の面方位に依存する場合がある。

従来のIII族窒化物半導体基板は、結晶方位が揃ったバルク結晶により構成される。このようなIII族窒化物半導体基板の場合、成長面内での面方位のばらつきはなく、均一となる。このため、このようなIII族窒化物半導体基板の場合、同様な性質のデバイスを多数形成することはできるが、互いに性質が異なる複数種類のデバイスを形成するのは容易でない。

本発明は、１つのIII族窒化物半導体基板の上に、互いに性質が異なる複数種類のデバイスを形成するための技術を提供することを課題とする。

本発明によれば、
III族窒化物半導体で構成されており、かつ、互いに接合した第１乃至第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の結晶部分を含むIII族窒化物半導体層を有し、
前記第１乃至第Ｎの結晶部分は、前記III族窒化物半導体層の表面における面方位が互いに異なり、
前記第１乃至第Ｎの結晶部分の中には、前記面方位が互いに５°より大きくずれているペアが含まれるIII族窒化物半導体基板が提供される。

また、本発明によれば、
露出面の面方位が互いに異なる第１乃至第Ｎ（Ｎは２以上の整数）のIII族窒化物半導体の複数の結晶片を、前記露出面が同一方向を向くように並べる下地層準備工程と、
前記下地層準備工程の後、前記露出面上にIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長させ、前記結晶片各々から成長したIII族窒化物半導体同志を接合させるIII族窒化物半導体層形成工程と、
を有するIII族窒化物半導体基板の製造方法が提供される。

本発明によれば、１つのIII族窒化物半導体基板の上に、互いに性質が異なる複数種類のデバイスを形成するための技術が実現される。

本実施形態のIII族窒化物半導体基板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。 本実施形態のIII族窒化物半導体基板の製造方法の処理の流れの他の一例を示すフローチャートである。 本実施形態の結晶片を準備する処理の一例を説明するための平面模式図である。 本実施形態の結晶片を準備する処理の一例を説明するための側面模式図である。 本実施形態の結晶片を準備する処理の他の一例を説明するための平面模式図である。 本実施形態の結晶片を準備する処理の他の一例を説明するための側面模式図である。 本実施形態の結晶片を準備する処理の他の一例を説明するための平面模式図である。 本実施形態の結晶片を準備する処理の他の一例を説明するための側面模式図である。 結晶片の配置例を示す平面模式図である。 結晶片の他の配置例を示す平面模式図である。 ＨＶＰＥ装置の模式図である。 本実施形態のIII族窒化物半導体基板の一例を示す側面模式図である。 本実施形態のIII族窒化物半導体基板の一例を示す平面模式図である。 本実施形態のIII族窒化物半導体基板の他の一例を示す側面模式図である。 本実施形態のIII族窒化物半導体基板の他の一例を示す平面模式図である。 本実施形態のIII族窒化物半導体基板の他の一例を示す平面模式図である。 本実施形態のIII族窒化物半導体基板の一例を示す側面模式図である。 実施例のIII族窒化物半導体基板を示す蛍光顕微鏡像である。

以下、本願発明の基板及びそ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。

まず、本実施形態の概要について説明する。本実施形態のIII族窒化物半導体基板は、III族窒化物半導体層を有する。III族窒化物半導体層は、III族窒化物半導体で構成された第１乃至第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の結晶部分を含む。すなわち、第１乃至第Ｎの結晶部分が互いに接合し、III族窒化物半導体層を構成している。第１乃至第Ｎの結晶部分は、III族窒化物半導体層の表面における面方位が互いに異なる。

このような本実施形態のIII族窒化物半導体基板の場合、成長面（III族窒化物半導体層の表面）内に、表面の面方位が互いに異なる複数のエリアが形成される。そして、各エリア内に、各面方位に応じた性質を有するデバイス（光デバイス、電子デバイス等）を形成することができる。このように、本実施形態によれば、１つのIII族窒化物半導体基板の上に、互いに性質が異なる複数種類のデバイスを形成することが可能となる。

次に、本実施形態の構成について詳細に説明する。まず、本実施形態のIII族窒化物半導体基板の製造方法について説明する。図１のフローチャートに示すように、本実施形態のIII族窒化物半導体基板の製造方法は、下地層準備工程Ｓ１と、III族窒化物半導体層形成工程Ｓ２とを有する。図２のフローチャートに示すように、本実施形態のIII族窒化物半導体基板の製造方法は、さらに、除去工程Ｓ３を有してもよい。

下地層準備工程Ｓ１は、複数の結晶片を、所定の露出面が同一方向を向くように並べる。なお、「同一方向を向く」とは、所定の露出面の法線方向が同一（互いに平行）である状態のみならず、法線方向が互いに±５°以内の範囲でずれた状態を含んでもよい。このように並べられた複数の結晶片により、下地層が構成される。

複数の結晶片の中には、同一方向を向いて並べられる所定の露出面の面方位が互いに異なる第１乃至第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の結晶片が含まれる。なお、複数の結晶片の中には、同一方向を向いて並べられる所定の露出面の面方位が互いに同じものが含まれてもよい。露出面の面方位が同じである複数の結晶片は、ひとまとまりになるように並べられてもよいし、ばらばらに散在してもよい。すなわち、第１乃至第Ｎの結晶片の中の少なくとも１つは複数の結晶片を有し、当該複数の結晶片は下地層においてひとまとまりとなって並んでいてもよい。

第１乃至第Ｎの結晶片の所定の露出面の面方位は特段制限されない。例えば、第１乃至第Ｎの結晶片の所定の露出面の面方位の組み合わせは、＋ｃ面、ｍ面、ａ面、｛１１−２２｝面、｛１１−２２｝面を所定角度（例：±１０°以内）傾けた面、｛１１−２４｝面、｛１１−２４｝面を所定角度（例：±１０°以内）傾けた面、｛１０−１２｝面、｛１０−１２｝面を所定角度（例：±１０°以内）傾けた面、｛１０−１１｝面、｛１０−１１｝面を所定角度（例：±１０°以内）傾けた面、｛２０−２１｝面、｛２０−２１｝面を所定角度（例：±１０°以内）傾けた面、｛２０−２３｝面、及び、｛２０−２３｝面を所定角度（例：±１０°以内）傾けた面の中のいずれかを任意に組み合わせたものであってもよい。

ここで、複数の結晶片を準備する処理について説明する。複数の結晶片は、露出面が所定の面方位となっていればよく、その形状及び大きさは特段制限されない。例えば、互いに形状及び大きさが異なる結晶片が含まれてもよい。また、複数の結晶片の中には、厚さが互いに異なるものが含まれてもよい。結晶片の露出面の面方位を制御することで、下地層の上に形成されるIII族窒化物半導体層の露出面（成長面）に現れる面方位を制御することができる。

結晶片は、例えば、露出面が所定の面方位となっているIII族窒化物半導体基板（バルク結晶）から切り出すことで形成されてもよい。切り出す方法は特段制限されず、バンドソー、内周刃、外周刃などを用いて結晶片を切出してもよいし、劈開面で劈開することで結晶片を切出してもよい。その他、露出面が所定の面方位となっているIII族窒化物半導体基板（バルク結晶）の破片を加工し、所定の面方位の面を露出させたり、所定の形状にしたりすることで、結晶片が形成されてもよい。

ここで、図３（平面図）及び図４（側面図）を用いて、第１の面方位の露出面を有する結晶片を形成する処理の一例を説明する。当該例では、第１の面方位の露出面を有する第１のIII族窒化物半導体基板１０１を２つに分割することで、第１の面方位の露出面を有する２つの結晶片２１−１及び２１−２を形成している。

次に、図５（平面図）及び図６（側面図）を用いて、第１の面方位と異なる第２の面方位の露出面を有する結晶片を形成する処理の一例を説明する。当該例では、第２の面方位の露出面を有する第２のIII族窒化物半導体基板１０２を２つに分割することで、第２の面方位の露出面を有する２つの結晶片２２−１及び２２−２を形成している。

次に、図７（平面図）及び図８（側面図）を用いて、第１の面方位と異なる第２の面方位の露出面を有する結晶片を形成する処理の一例を説明する。当該例では、第１の面方位の露出面を有する第１のIII族窒化物半導体基板１０１から、短冊状に複数の小片を切り出すことで、複数の結晶片２２−１乃至２２−３を形成している。そして、図８に示すように、小片を切り出す際の切断面の傾きを制御することで、切断面の面方位を第２の面方位にしている。

例えば、上述のような方法を用いることで、所定の面方位の露出面を有する結晶片を作り分けることができる。なお、図３乃至図８を用いて説明した例はあくまで一例であり、１つのIII族窒化物半導体基板から切り出す結晶片の数、大きさ及びその形状等は、図示した例に限定されない。

下地層準備工程Ｓ１では、このような複数の結晶片を、所定の面方位の露出面が同一方向を向くように並べる。

図９の平面図は、基板ホルダ２００上に２つの結晶片（第１の結晶片２１及び第２の結晶片２２）を並べた状態の一例を示す。図９では、第１の面方位の露出面を有する第１の結晶片２１と、第１の面方位と異なる第２の面方位の露出面を有する第２の結晶片２２とが、当該露出面が同一方向（図中、紙面に対して垂直かつ手前側に向かう方向）を向くように並べられている。なお、第１の結晶片２１と第２の結晶片２２とは、互いに接していてもよいし、互いの間にわずかな隙間が存在してもよい。また、第１の結晶片２１と第２の結晶片２２とは、例えば接着剤などにより、互いに接着していてもよい。

図１０の平面図は、基板ホルダ２００上に結晶片を並べた状態の他の一例を示す。図１０では、第１の面方位の露出面を有する第１の結晶片２１−１乃至２１−４と、第１の面方位と異なる第２の面方位の露出面を有する第２の結晶片２２−１乃至２２−４とが、当該露出面が同一方向（図中、紙面に対して垂直かつ手前側に向かう方向）を向くように並べられている。なお、隣接する結晶片は、互いに接していてもよいし、互いの間にわずかな隙間が存在してもよい。また、隣接する結晶片は、例えば接着剤などにより、互いに接着していてもよい。

ここでは、２種類の結晶片を並べる例を説明したが、３種類以上の結晶片が並べられてもよい。また、複数の結晶片の並べ方は、図示する例に限定されない。

図１及び図２に戻り、III族窒化物半導体層形成工程Ｓ２は、下地層準備工程Ｓ１の後に行われる。III族窒化物半導体層形成工程Ｓ２では、結晶片の露出面上にIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長させ、結晶片各々から成長したIII族窒化物半導体同志を接合させる。結晶片から成長し、互いに接合したIII族窒化物半導体により、III族窒化物半導体層が構成される。

III族窒化物半導体のエピタキシャル成長の具体例は特段制限されず、ＭＯＶＰＥ（Metal Organic Vapor Phase Epitaxy）、ＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy）、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）、ＬＰＥ（Liquid Phase Epitaxy）等を利用できる。

例えば、図１１に示すようなハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ）装置１００を用いて実現してもよい。

図示するＨＶＰＥ装置１００は、反応管１２１と、反応管１２１内に設けられている基板ホルダ２００とを備える。また、ＨＶＰＥ装置１００は、III族原料ガスを反応管１２１内に供給するIII族原料ガス供給部１３９と、窒素原料ガスを反応管１２１内に供給する窒素原料ガス供給部１３７とを備える。さらに、ＨＶＰＥ装置１００は、ガス排出管１３５と、ヒータ１２９、１３０とを備える。

基板ホルダ２００は、反応管１２１の下流側に回転軸１３２により回転自在に設けられている。ガス排出管１３５は、反応管１２１のうち基板ホルダ２００の下流側に設けられている。

III族原料ガス供給部１３９は、ガス供給管１２６とソースボート１２８とIII族（Ｇａ）原料１２７と反応管１２１のうち遮蔽板１３６の下の層とを含む。

窒素原料ガス供給部１３７は、ガス供給管１２４と反応管１２１のうち遮蔽板１３６の上の層とを含む。

III族原料ガス供給部１３９は、III族原子のハロゲン化物（たとえば、ＧａＣｌ）を生成し、これを基板ホルダ２００に保持された下地層２０の表面に供給する。

ガス供給管１２６の供給口は、III族原料ガス供給部１３９内の上流側に配置されている。このため、供給されたハロゲン化水素ガス（たとえば、ＨＣｌガス）は、III族原料ガス供給部１３９内でソースボート１２８中のIII族原料１２７と接触するようになっている。

これにより、ガス供給管１２６から供給されるハロゲン含有ガスは、ソースボート１２８中のIII族原料１２７の表面または揮発したIII族分子と接触し、III族分子をハロゲン化してIII族のハロゲン化物を含むIII族原料ガスを生成する。なお、このIII族原料ガス供給部１３９の周囲にはヒータ１２９が配置され、III族原料ガス供給部１３９内は、たとえば８００〜９００℃程度の温度に維持される。

反応管１２１の上流側は、遮蔽板１３６により２つの層に区画されている。図中の遮蔽板１３６の上側に位置する窒素原料ガス供給部１３７中を、ガス供給管１２４から供給されたアンモニアが通過し、熱により分解が促進される。なお、この窒素原料ガス供給部１３７の周囲にはヒータ１２９が配置され、窒素原料ガス供給部１３７内は、たとえば８００〜９００℃程度の温度に維持される。

図中の右側に位置する成長領域１２２には、基板ホルダ２００が配置され、この成長領域１２２内でＧａＮ等のIII族窒化物半導体の成長が行われる。この成長領域１２２の周囲にはヒータ１３０が配置され、成長領域１２２内は、たとえば１０００℃〜１０５０℃程度の温度に維持される。

III族窒化物半導体の成長条件は、従来のものと同様とすることができる。すなわち、従来と同様の成長条件で、下地層２０の上にIII族窒化物半導体を成長させると、成長過程において、各結晶片から成長したIII族窒化物半導体同志が互いに接し、そして、互いに接合する。

図１２に、III族窒化物半導体層形成工程Ｓ２の後のIII族窒化物半導体基板１の側面図の一例を示す。また、図１３に、図１２のIII族窒化物半導体基板１を図中上から見た平面図を示す。

図示するIII族窒化物半導体層１０は、第１の結晶片２１から成長した第１の結晶部分１１と、第２の結晶片２２から成長した第２の結晶部分１２とを有する。第１の結晶部分１１と第２の結晶部分１２とは互いに接合しているが、III族窒化物半導体基板１の厚さ方向に垂直な面の面方位は互いに異なる。このため、蛍光顕微鏡像等で観察することで、第１の結晶部分１１及び第２の結晶部分１２の界面を特定することができる。

第１の結晶部分１１の露出面の面方位は、第１の結晶片２１の露出面の面方位と同様、第１の面方位である。そして、第２の結晶部分１２の露出面の面方位は、第２の結晶片２２の露出面の面方位と同様、第２の面方位である。

図１４に、III族窒化物半導体層形成工程Ｓ２の後のIII族窒化物半導体基板１の側面図の他の一例を示す。当該例の場合、２つの第１の結晶片２１−１及び２１−２と、２つの第２の結晶片２２−１及び２２−２とにより、下地層２０が形成されている。図１４のIII族窒化物半導体基板１を図中上から見た平面図も、上記例と同様、図１３で示される。

なお、下地層２０の構成を制御することで、図１５及び図１６に示すようなIII族窒化物半導体基板１を形成することもできる。図１５及び図１６に示すIII族窒化物半導体基板１は、第１の結晶部分１１、第２の結晶部分１２及び第３の結晶部分１３により、III族窒化物半導体層１０が構成されている。図１５及び図１６に示すIII族窒化物半導体基板１を比べると、第１の結晶部分１１、第２の結晶部分１２及び第３の結晶部分１３の形状及び並び方が互いに異なる。

図１５及び図１６に示す例において、第１の結晶部分１１、第２の結晶部分１２及び第３の結晶部分１３の露出面の面方位は、互いに異なってもよいし、一部の組み合わせ同志が同一であってもよい。例えば、図１５に示す例において、第１の結晶部分１１及び第３の結晶部分１３の面方位は同じであってもよい。そして、第１の結晶部分１１及び第３の結晶部分１３と、第２の結晶部分１２とは、面方位が互いに異なってもよい。この場合、第１の面方位の露出面を有する第１の結晶部分１１及び第３の結晶部分１３により、第１の面方位と異なる第２の面方位の露出面を有する第２の結晶部分１２が挟まれた状態となる。

III族窒化物半導体層形成工程Ｓ２の後、図２に示すように、除去工程Ｓ３を行ってもよい。

除去工程Ｓ３では、複数の結晶片で構成された下地層２０を除去する。例えば、図１２及び図１４に示すように、III族窒化物半導体層１０及び下地層２０の積層体となっているIII族窒化物半導体基板１から、下地層２０を除去する。例えば、研磨により下地層２０を削り落としてもよいし、又は、バンドソー、内周刃、外周刃などを用いてIII族窒化物半導体層１０から下地層２０を切り離してもよい。図１７に、図１２及び図１４に示すIII族窒化物半導体基板１から下地層２０を除去した状態の一例を示す。

次に、例えば上述のような製造方法で製造される本実施形態のIII族窒化物半導体基板１の構成について説明する。本実施形態のIII族窒化物半導体基板１は、下地層準備工程Ｓ１及びIII族窒化物半導体層形成工程Ｓ２を実行することで得られるIII族窒化物半導体層１０と下地層２０との積層体、又は、さらに除去工程Ｓ３を実行することで積層体から下地層２０を除去したものである。

図１３に、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１の平面模式図の一例を示す。そして、図１７に、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１の側面模式図の一例を示す。

図１３及び図１７に示すように、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１は、III族窒化物半導体で構成されたIII族窒化物半導体層１０を有する。III族窒化物半導体層１０は、III族窒化物半導体で構成された第１乃至第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の結晶部分を含む。図１３及び図１７の例の場合、III族窒化物半導体層１０は、２つの結晶部分（第１の結晶部分１１及び第２の結晶部分１２）を含む。そして、第１乃至第Ｎの結晶部分（図１３及び図１７の例の場合、第１の結晶部分１１及び第２の結晶部分１２）は、III族窒化物半導体層１０の表面（図１３で示される表面）における面方位が互いに異なる。なお、第１乃至第Ｎの結晶部分（図１３及び図１７の例の場合、第１の結晶部分１１及び第２の結晶部分１２）は、互いに接合している。

ところで、第１の結晶部分１１及び第２の結晶部分１２は、III族窒化物半導体の成長段階で意図せず局所的に形成されたような欠陥でない。すなわち、本実施形態のIII族窒化物半導体層１０は、第１の面方位の露出面（成長面）を有する結晶において、局所的に、第１の面方位と異なる第２の面方位が露出したようなものとは異なる。本実施形態のIII族窒化物半導体層１０は、第１の面方位の露出面（成長面）を有する第１の結晶部分１１及び第２の面方位露出面（成長面）を有する第２の結晶部分１２を意図的に形成したものである。

意図せず第２の結晶部分１２が形成された場合、露出面（成長面）におけるその面積がデバイスを形成するためには小さすぎる恐れがある。また、その発生位置が不規則であるという問題もある。また、そのような欠陥がばらついて存在するため、露出面（成長面）における総面積はデバイスを形成する上で十分であるが、各々では不十分という問題も発生し得る。さらに、そのような結晶部分を探し出すのに労力を費やさなければならないという問題もある。

本実施形態によれば、下地層準備工程Ｓ１における結晶片の種類及びその配置方法を制御することで、III族窒化物半導体層１０における各結晶部分の占有率、発生位置等を制御することができる。例えば、III族窒化物半導体層１０の露出面における占有面積が１５％以上である結晶部分を少なくとも２つ形成することができる。III族窒化物半導体層１０の露出面の面積は、例えば、３００μｍ^２以上である。露出面（成長面）における各結晶部分の占有面積をこの程度大きくすれば、各結晶部分の露出面（成長面）上に、所定のデバイスを十分に形成することができる。すなわち、III族窒化物半導体層１０の露出面（成長面）上に、少なくとも２種類のデバイスを形成することができる。

また、本実施形態によれば、III族窒化物半導体層１０において、第１乃至第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の結晶部分各々をひとまとまりとすることができる（図１３、図１５及び図１６参照）。かかる場合、III族窒化物半導体層１０の露出面（成長面）において、各結晶部分の露出面がひとまとまりとなる。結果、ひとまとまりとなり、十分な面積を稼いだ各結晶部分の露出面上に、所定のデバイスを形成することが可能となる。

なお、第１乃至第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の結晶部分の露出面の面方位は特段制限されない。例えば、第１乃至第Ｎの結晶部分の露出面の面方位の組み合わせは、＋ｃ面、ｍ面、ａ面、｛１１−２２｝面、｛１１−２２｝面を所定角度（例：±１０°以内）傾けた面、｛１１−２４｝面、｛１１−２４｝面を所定角度（例：±１０°以内）傾けた面、｛１０−１２｝面、｛１０−１２｝面を所定角度（例：±１０°以内）傾けた面、｛１０−１１｝面、｛１０−１１｝面を所定角度（例：±１０°以内）傾けた面、｛２０−２１｝面、｛２０−２１｝面を所定角度（例：±１０°以内）傾けた面、｛２０−２３｝面、及び、｛２０−２３｝面を所定角度（例：±１０°以内）傾けた面の中のいずれかを任意に組み合わせたものであってもよい。例えば、第１乃至第Ｎの結晶部分の中には、面方位が互いに５°より大きくずれているペアが含まれてもよい。本実施形態によれば、このような結晶部分同士が互いに接合したIII族窒化物半導体層１０を実現することができる。

次に、図１３に、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１の平面模式図の一例を示す。そして、図１２及び図１４に、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１の側面模式図の他の一例を示す。

図１２及び図１４に示すように、当該例の場合、III族窒化物半導体基板１は、III族窒化物半導体層１０に加えて下地層２０を有する。

下地層２０は、III族窒化物半導体の複数の結晶片（第１の結晶片２１、第２の結晶片２２等）が並んで構成される。複数の結晶片は、上記本実施形態のIII族窒化物半導体基板１の製造方法で説明した通り、露出面の面方位が互いに異なる第１乃至第Ｎの結晶片に分かれ、当該露出面が同一方向を向くように並んでいる。III族窒化物半導体層１０は、下地層２０の露出面（結晶片の露出面）の上にIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長させることで形成されている。下地層２０において、第１乃至第Ｎの結晶片各々がひとまとまりとなって並んでいてもよい。

次に、本実施形態の作用効果について説明する。

本実施形態によれば、III族窒化物半導体で構成された第１乃至第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の結晶部分を含むIII族窒化物半導体層１０を有し、第１乃至第Ｎの結晶部分は、III族窒化物半導体層の表面における面方位が互いに異なるIII族窒化物半導体基板１が実現される。

このようなIII族窒化物半導体基板１の場合、成長面（III族窒化物半導体層１０の表面）において、互いに面方位が異なる複数のエリアが現れる。各エリアに各面方位に応じた性質のデバイスを形成することで、互いに性質が異なる複数種類のデバイスを形成することができる。

また、本実施形態によれば、第１の面方位の露出面を有する結晶部分により、第１の面方位と異なる第２の面方位の露出面を有する結晶部分を挟み込んだ状態となるIII族窒化物半導体層１０を形成することもできる。例えば、図１５に示す例において、第１の結晶部分１１及び第３の結晶部分１３の面方位を同じとし（第１の面方位）、第２の結晶部分１２の面方位を異なるものとした場合（第２の面方位）、第１の面方位の露出面を有する第１の結晶部分１１及び第３の結晶部分１３により、第１の面方位と異なる第２の面方位の露出面を有する第２の結晶部分１２が挟まれた状態となる。このように、露出面が所定の面方位となっている結晶部分に、露出面が他の所定の面方位となっている結晶部分を挟み込むことで、応力緩和等の効果が期待される。

＜＜実施例＞＞
露出面の面方位が互いに大きく異なる２つの結晶片を、当該露出面が同一方向を向くように並べて形成した下地層２０の上にIII族窒化物半導体を成長させた場合、各結晶片から成長したIII族窒化物半導体結晶同志が接合することを確認した。

まず、露出面の面方位が互いに大きく異なる２つの結晶片を準備した。極点図測定で２つの結晶片の露出面を評価したところ、一方（第１の結晶片）は、露出面の面方位が＋Ｃ面であった。他方（第２の結晶片）は、＋Ｃ面が露出面から５０°程度傾いていた。

この２つの結晶片を、露出面が同一方向を向くように、互いの側面で互いに接する状態で基板ホルダ上に配置して下地層２０を形成した。そして、当該下地層２０の上に、以下の条件でIII族窒化物半導体を成長させた。

装置：ＨＶＰＥ装置
成長温度：１０４０℃
V／III比：１０
成長時間：２７０分

図１８に、III族窒化物半導体を成長させた後のIII族窒化物半導体基板１の平面を蛍光顕微鏡で観察した画像を示す。特に、第１の結晶片から成長した第１の結晶部分と、第２の結晶片から成長した第２の結晶部分との境界部分を示している。図示するように、第１の結晶部分と第２の結晶部分とが互いに結合したことを確認した。これにより、露出面の面方位が互いに異なる複数の結晶片を並べて下地層２０を形成後、当該下地層２０の上にIII族窒化物半導体を成長させると、各結晶片から成長したIII族窒化物半導体結晶が互いに接合して、III族窒化物半導体層１０を形成することが確認できた。

以下、参考形態の例を付記する。
１． III族窒化物半導体で構成された第１乃至第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の結晶部分を含むIII族窒化物半導体層を有し、
前記第１乃至第Ｎの結晶部分は、前記III族窒化物半導体層の表面における面方位が互いに異なるIII族窒化物半導体基板。
２． １に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記第１乃至第Ｎの結晶部分は互いに接合しているIII族窒化物半導体基板。
３． １又は２に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記III族窒化物半導体層の前記表面における占有面積が１５％以上である前記結晶部分を少なくとも２つ有するIII族窒化物半導体基板。
４． １から３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III族窒化物半導体層において、前記第１乃至第Ｎの結晶部分各々がひとまとまりとなっているIII族窒化物半導体基板。
５． １から４のいずれかに記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記第１乃至第Ｎの結晶部分の中には、前記面方位が互いに５°より大きくずれているペアが含まれるIII族窒化物半導体基板。
６． １から５のいずれかに記載のIII族窒化物半導体基板において、
III族窒化物半導体の複数の結晶片が並んで構成された下地層をさらに有し、
前記下地層は、露出面の面方位が互いに異なる第１乃至第Ｎの結晶片を含む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III族窒化物半導体層は、前記下地層の前記露出面の上にIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長させることで形成されているIII族窒化物半導体基板。
８． ６又は７に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記第１乃至第Ｎの結晶片の中の少なくとも１つは複数の結晶片を有し、当該複数の結晶片は前記下地層においてひとまとまりとなって並んでいるIII族窒化物半導体基板。
９． 露出面の面方位が互いに異なる第１乃至第Ｎ（Ｎは２以上の整数）のIII族窒化物半導体の複数の結晶片を、前記露出面が同一方向を向くように並べる下地層準備工程と、
前記下地層準備工程の後、前記露出面上にIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長させ、前記結晶片各々から成長したIII族窒化物半導体同志を接合させるIII族窒化物半導体層形成工程と、
を有するIII族窒化物半導体基板の製造方法。
１０． ９に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記III族窒化物半導体層形成工程の後、複数の前記結晶片で構成された下地層を除去する除去工程をさらに有するIII族窒化物半導体基板の製造方法。

１ III族窒化物半導体基板
１０ III族窒化物半導体層
１１ 第１の結晶部分
１２ 第２の結晶部分
１３ 第３の結晶部分
２０ 下地層
２１ 第１の結晶片
２１−１ 第１の結晶片
２１−２ 第１の結晶片
２１−３ 第１の結晶片
２１−４ 第１の結晶片
２２ 第２の結晶片
２２−１ 第２の結晶片
２２−２ 第２の結晶片
２２−３ 第２の結晶片
２２−４ 第２の結晶片
１０１ 第１のIII族窒化物半導体基板
１０２ 第２のIII族窒化物半導体基板
１００ ＨＶＰＥ装置
１２１ 反応管
１２２ 成長領域
１２４ ガス供給管
１２５ 配管
１２６ ガス供給管
１２７ III族原料
１２８ ソースボート
１２９ ヒータ
１３０ ヒータ
１３２ 回転軸
１３５ ガス排出管
１３６ 遮蔽板
１３７ 窒素原料ガス供給部
１３９ III族原料ガス供給部
２００ 基板ホルダ

Claims (11)

1. III族窒化物半導体で構成されており、かつ、互いに接合した第１乃至第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の結晶部分を含むIII族窒化物半導体層を有し、
   前記第１乃至第Ｎの結晶部分は、前記III族窒化物半導体層の表面における面方位が互いに異なり、
   前記第１乃至第Ｎの結晶部分の中には、前記面方位が互いに５°より大きくずれているペアが含まれるIII族窒化物半導体基板。
2. 請求項１に記載のIII族窒化物半導体基板において、
   前記Ｎは３以上であるIII族窒化物半導体基板。
3. 請求項１又は２に記載のIII族窒化物半導体基板において、
   前記III族窒化物半導体層の表面の面積は３００μｍ ^２ 以上であるIII族窒化物半導体基板。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のIII族窒化物半導体基板において、
   前記第１乃至第Ｎの結晶部分の中には、前記面方位がｃ面でないものが含まれるIII族窒化物半導体基板。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のIII族窒化物半導体基板において、
   前記III族窒化物半導体層の前記表面における占有面積が１５％以上である前記結晶部分を少なくとも２つ有するIII族窒化物半導体基板。
6. 請求項１から５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III族窒化物半導体層において、前記第１乃至第Ｎの結晶部分各々がひとまとまりとなっているIII族窒化物半導体基板。
7. 請求項１から６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、
   III族窒化物半導体の複数の結晶片が並んで構成された下地層をさらに有し、
   前記下地層は、露出面の面方位が互いに異なる第１乃至第Ｎの結晶片を含むIII族窒化物半導体基板。
8. 請求項７に記載のIII族窒化物半導体基板において、
   前記III族窒化物半導体層は、前記下地層の前記露出面の上にIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長させることで形成されているIII族窒化物半導体基板。
9. 請求項７又は８に記載のIII族窒化物半導体基板において、
   前記第１乃至第Ｎの結晶片の中の少なくとも１つは複数の結晶片を有し、当該複数の結晶片は前記下地層においてひとまとまりとなって並んでいるIII族窒化物半導体基板。
10. 露出面の面方位が互いに異なる第１乃至第Ｎ（Ｎは２以上の整数）のIII族窒化物半導体の複数の結晶片を、前記露出面が同一方向を向くように並べる下地層準備工程と、
    前記下地層準備工程の後、前記露出面上にIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長させ、前記結晶片各々から成長したIII族窒化物半導体同志を接合させるIII族窒化物半導体層形成工程と、
    を有するIII族窒化物半導体基板の製造方法。
11. 請求項１０に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
    前記III族窒化物半導体層形成工程の後、複数の前記結晶片で構成された下地層を除去する除去工程をさらに有するIII族窒化物半導体基板の製造方法。