WO2020115871A1

WO2020115871A1 - ＧａＡｓ基板の製造方法およびＧａＡｓ単結晶成長装置

Info

Publication number: WO2020115871A1
Application number: PCT/JP2018/044954
Authority: WO
Inventors: 石川　幸雄; 良明羽木
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2018-12-06
Filing date: 2018-12-06
Publication date: 2020-06-11
Anticipated expiration: 2021-06-06

Abstract

主面の面方位が（１００）面であるＧａＡｓ基板の製造方法であって、ＧａＡｓが収容された第１坩堝と、前記第１坩堝よりも下方に配置され、ＧａＡｓ種結晶が底部に収容された第２坩堝とを備えたＧａＡｓ単結晶成長装置を準備する工程と、前記ＧａＡｓ単結晶成長装置において前記第１坩堝内の前記ＧａＡｓを加熱することにより融液とし、前記融液を前記第２坩堝内へ滴下し、これを完了させた後、前記ＧａＡｓ種結晶および前記ＧａＡｓ種結晶上の前記融液の温度を制御することにより、前記ＧａＡｓ種結晶からＧａＡｓ単結晶を成長させる工程と、前記ＧａＡｓ単結晶を、その成長方向に対して垂直に切出すことにより、前記主面の面方位が（１００）面であるＧａＡｓ基板を得る工程とを含む。

Description

ＧａＡｓ基板の製造方法およびＧａＡｓ単結晶成長装置

　本開示は、ＧａＡｓ基板の製造方法およびＧａＡｓ単結晶成長装置に関する。

　ＧａＡｓ単結晶およびこれを用いたＧａＡｓ基板を、原料であるヒ素およびガリウムの使用効率を落とすことなく得るには、直接合成法を用いることが望まれる。しかしながら一般に直接合成法は、ヒ素およびガリウムの組成比を１：１に精密に制御することが困難であること、ならびに種結晶がガリウムよりも下部に設置される成長法となるために種結晶の保持および保護が困難であることなどから、縦型の融液成長法を利用した直接合成法によって所望のＧａＡｓ単結晶およびこれを用いたＧａＡｓ基板を得ることは現実的でないとされる。これに対し、特開平０２－１９６０８１号公報（特許文献１）は、ＧａＡｓ単結晶およびこれを用いたＧａＡｓ基板を得る方法として引き上げ法（ＬＥＣ法）、水平ブリッジマン法および垂直ブリッジマン法などの各種の方法を開示している。

特開平０２－１９６０８１号公報

　本開示に係るＧａＡｓ基板の製造方法は、主面の面方位が（１００）面であるＧａＡｓ基板の製造方法であって、ＧａＡｓが収容された第１坩堝と、上記第１坩堝よりも下方に配置され、ＧａＡｓ種結晶が底部に収容された第２坩堝とを備えたＧａＡｓ単結晶成長装置を準備する工程と、上記ＧａＡｓ単結晶成長装置において上記第１坩堝内の上記ＧａＡｓを加熱することにより融液とし、上記融液を上記第２坩堝内へ滴下し、これを完了させた後、上記ＧａＡｓ種結晶および上記ＧａＡｓ種結晶上の上記融液の温度を制御することにより、上記ＧａＡｓ種結晶からＧａＡｓ単結晶を成長させる工程と、上記ＧａＡｓ単結晶を、その成長方向に対して垂直に切出すことにより、上記主面の面方位が（１００）面であるＧａＡｓ基板を得る工程とを含む。

　本開示に係るＧａＡｓ単結晶成長装置は、ＧａＡｓが収容される第１坩堝と、上記第１坩堝よりも下方に配置され、ＧａＡｓ種結晶が底部に収容される第２坩堝とを備え、上記ＧａＡｓは、上記第１坩堝内で加熱されることにより融液となり、上記融液は、上記第２坩堝内へ滴下され、上記ＧａＡｓ種結晶および上記ＧａＡｓ種結晶上の上記融液は、温度制御されることによって上記ＧａＡｓ種結晶からＧａＡｓ単結晶を成長させる。

図１Ａは、本開示に係るＧａＡｓ基板の製造方法に用いるＧａＡｓ単結晶成長装置の一例であって、特に第１ＧａＡｓ原料が第１坩堝内で加熱される前の状態のＧａＡｓ単結晶成長装置の概略構成を示す断面図である。図１Ｂは、本開示に係るＧａＡｓ基板の製造方法に用いるＧａＡｓ単結晶成長装置の一例であって、特にＧａＡｓ種結晶からＧａＡｓ単結晶を成長させている状態のＧａＡｓ単結晶成長装置の概略構成を示す断面図である。図２は、図１Ａおよび図１Ｂにおける第２支持部材の概略構成の一例を説明する水平断面図である。図３は、図１Ａおよび図１Ｂにおける第２支持部材の概略構成の他の一例を説明する水平断面図である。

　［本開示が解決しようとする課題］
　上記特許文献１に開示された引き上げ法（ＬＥＣ法）を用いてＧａＡｓ単結晶のインゴットを得た場合、凹凸を有する側面が形成されるため、これを円盤状のＧａＡｓ基板に加工する際に大きな加工ロスが発生する。水平ブリッジマン法を用いてＧａＡｓ単結晶のインゴットを得た場合も、その断面が重力によって円盤状とはならないため、ＧａＡｓ単結晶のインゴットを円盤状のＧａＡｓ基板に加工する際に大きな加工ロスが発生する。垂直ブリッジマン法を用いる場合、円形断面を有する結晶を成長させることができるので上述のような加工ロスは低減されるが、直接合成法ではないので原料を準備する段階でのロス（以下、「原料ロス」とも記す）が生じる。すなわち所定の合成炉で固体のＧａＡｓを合成し、これを分割して上記合成炉とは異なる加熱炉内の単結晶成長用坩堝に移すため、固体のＧａＡｓの分割時およびその後処理において原料ロスが生じる。したがって、未だ原料ロスが十分に低減されたＧａＡｓ単結晶およびこれを含むＧａＡｓ基板を得る技術は実現されておらず、その開発が切望されている。

　以上の点に鑑み、本開示は、原料ロスが十分に低減されたＧａＡｓ基板を得ることができるＧａＡｓ基板の製造方法およびＧａＡｓ単結晶成長装置を提供することを目的とする。

　［本開示の効果］
　本開示によれば、原料ロスが十分に低減されたＧａＡｓ基板を得ることができるＧａＡｓ基板の製造方法およびＧａＡｓ単結晶成長装置を提供することができる。

　［実施形態の概要］
　本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ね、本開示に到達した。具体的には、垂直ブリッジマン法および垂直温度傾斜凝固法に共通する縦型円筒容器内結晶成長法、所謂垂直ボート法（以下、「ＶＢ法」とも記す）を用いてＧａＡｓ単結晶を成長させる場合において、所定の合成炉で合成した固体のＧａＡｓを分割することなく、ＧａＡｓ単結晶の成長に用いることに着目した。その結果、ＧａＡｓ合成用坩堝を、合成した固体のＧａＡｓを収容した状態のままＧａＡｓ単結晶成長用坩堝の上方に位置させ、上記固体のＧａＡｓを加熱することにより融液とし、この融液をＧａＡｓ単結晶成長用坩堝内へ滴下することにより、直接合成法と同様に原料ロスを十分に低減させてＧａＡｓ単結晶を成長させる方法に想到し、本開示に到達した。

　最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
　［１］本開示の一態様に係るＧａＡｓ基板の製造方法は、主面の面方位が（１００）面であるＧａＡｓ基板の製造方法であって、ＧａＡｓが収容された第１坩堝と、上記第１坩堝よりも下方に配置され、ＧａＡｓ種結晶が底部に収容された第２坩堝とを備えたＧａＡｓ単結晶成長装置を準備する工程と、上記ＧａＡｓ単結晶成長装置において上記第１坩堝内の上記ＧａＡｓを加熱することにより融液とし、上記融液を上記第２坩堝内へ滴下し、これを完了させた後、上記ＧａＡｓ種結晶および上記ＧａＡｓ種結晶上の上記融液の温度を制御することにより、上記ＧａＡｓ種結晶からＧａＡｓ単結晶を成長させる工程と、上記ＧａＡｓ単結晶を、その成長方向に対して垂直に切出すことにより、上記主面の面方位が（１００）面であるＧａＡｓ基板を得る工程とを含む。このような特徴を備えたＧａＡｓ基板の製造方法は、原料ロスが十分に低減されたＧａＡｓ基板を得ることができる。

　［２］上記ＧａＡｓ単結晶成長装置は、上記第２坩堝の外周に沿って配設され、上記第１坩堝を支持する支持部材をさらに備えることが好ましい。これにより、容易に第１坩堝および第１坩堝内のＧａＡｓの荷重を支持することができる。

　［３］上記支持部材は、複数の支柱部と上記複数の支柱部の間に形成された開口部とを有する側面を備えた円筒形状を有し、上記開口部は、成長中の上記ＧａＡｓ単結晶の［０１１］方向と、上記［０１１］方向と等価な方向とに形成されることが好ましい。これにより、後述するように成長中のＧａＡｓ単結晶において、その［０１０］方向と［０１１］方向との間で熱応力を同程度とすることができ、もって主面上の転位密度が均一となるＧａＡｓ基板を得ることができる。

　［４］上記支持部材は、複数の支柱部と上記複数の支柱部の間に形成された開口部とを有する側面を備えた円筒形状を有し、上記支柱部は、成長中の上記ＧａＡｓ単結晶の［０１０］方向と、上記［０１０］方向と等価な方向とに形成されることが好ましい。これにより、成長中のＧａＡｓ単結晶の［０１０］方向および［０１０］方向と等価な方向における中央部と外周部との間の温度差を小さくすることができ、もって主面上の転位密度が均一となるＧａＡｓ基板を得ることができる。

　ここでＧａＡｓ基板の転位密度の評価は、ＧａＡｓ基板の主面の面方位が（１００）面である場合、一般にＧａＡｓ基板における［０１０］方向および［０１１］方向の２方向が用いられる。ＧａＡｓ基板では、その［０１０］方向の外周部において転位密度が最大となりやすく、かつ［０１１］方向の径方向の中点付近で転位密度が最小になりやすく、上記の２方向が転位密度を測定する上で特徴的となるからである。

　ＶＢ法では、ＧａＡｓ単結晶からなる基板全体の転位密度の低減を図るため、従来から結晶成長時にＧａＡｓ単結晶の中央部と外周部とで一定の温度差を設けることにより、ＧａＡｓ単結晶の成長面（ＧａＡｓ単結晶と融液との界面）の形状を、その成長方向に凸な放物面となるようにしている。しかしながら上記の温度差は、成長中のＧａＡｓ単結晶において熱応力として現れる。ＧａＡｓ単結晶Ｃの特性上、ＧａＡｓ単結晶の成長方向が［１００］方向であるとき、上記熱応力は、ＧａＡｓ単結晶Ｃの［０１０］方向が［０１１］方向よりも大きく現れる傾向があり、このことが基板上の［０１０］方向と［０１１］方向との間の転位密度の差として現れることが知られている。したがって、［０１０］方向と［０１１］方向とで均一な転位密度を有するＧａＡｓ基板を得るためには、成長中のＧａＡｓ単結晶の［０１０］方向と［０１１］方向との間で熱応力を同程度とすることが求められる。これを達成するには、上記温度差をＧａＡｓ単結晶の［０１０］方向および［０１０］方向と等価な方向において小さくすることが必要となる。

　本開示では、支柱部を成長中のＧａＡｓ単結晶の［０１０］方向と、上記［０１０］方向と等価な方向とを遮るようにして形成することが好ましい。これにより、坩堝における支柱部の背後に位置する部分の温度を、坩堝の他の部分の温度よりも下げ、もって上記温度差を、少なくとも単結晶の［０１０］方向および［０１０］方向と等価な方向において小さくすることができる。さらに開口部が成長中のＧａＡｓ単結晶の［０１１］方向と、上記［０１１］方向と等価な方向とに位置するように、隣接する上記支柱部の間に開口部を形成することにより、坩堝における開口部の背後に位置する部分の温度を、支柱部の背後に位置する部分の温度よりも上げることがより好ましい。これにより成長中のＧａＡｓ単結晶において、その［０１０］方向と［０１１］方向との間で熱応力を同程度とすることができる。もって本開示では、［０１０］方向と［０１１］方向とで均一な転位密度を有するＧａＡｓ基板を得ることができる。

　［５］上記支柱部は、その水平断面が上記円筒形状の径方向に凸となる形状を有することが好ましい。これにより、成長中のＧａＡｓ単結晶において大きな熱応力が発生する部分（成長中のＧａＡｓ単結晶における［０１０］方向の外周部）の温度を効果的に下げることができ、もって上記温度差をＧａＡｓ単結晶の［０１０］方向および［０１０］方向と等価な方向において小さくすることができる。

　［６］上記支持部材は、ムライト、カーボン、石英、アルミナおよびシリコンカーバイドからなる群より選ばれるいずれかを含むことが好ましい。これにより、容易に上記温度差をＧａＡｓ単結晶の［０１０］方向および［０１０］方向と等価な方向において小さくすることができ、もって主面上の転位密度が均一となるＧａＡｓ基板を容易に得ることができる。

　［７］本開示の一態様に係るＧａＡｓ単結晶成長装置は、ＧａＡｓが収容される第１坩堝と、上記第１坩堝よりも下方に配置され、ＧａＡｓ種結晶が底部に収容される第２坩堝とを備え、上記ＧａＡｓは、上記第１坩堝内で加熱されることにより融液となり、上記融液は、上記第２坩堝内へ滴下され、上記ＧａＡｓ種結晶および上記ＧａＡｓ種結晶上の上記融液は、加熱されることによって上記ＧａＡｓ種結晶からＧａＡｓ単結晶を成長させる。このような特徴を備えたＧａＡｓ単結晶成長装置は、ＧａＡｓ単結晶を得るのに原料ロスを十分に低減させることができる。

　［８］上記ＧａＡｓ単結晶成長装置は、上記第２坩堝の外周に沿って配設され、上記第１坩堝を支持する支持部材をさらに備えることが好ましい。これにより、容易に第１坩堝および第１坩堝内のＧａＡｓの荷重を支持することができる。

　［９］上記支持部材は、複数の支柱部と上記複数の支柱部の間に形成された開口部とを有する側面を備えた円筒形状を有し、上記開口部は、成長中の上記ＧａＡｓ単結晶の［０１１］方向と、上記［０１１］方向と等価な方向とに形成されることが好ましい。これにより、上述したように成長中のＧａＡｓ単結晶において、その［０１０］方向と［０１１］方向との間で熱応力を同程度とすることができ、もって主面上の転位密度が均一となるＧａＡｓ基板を得ることができる。

　［１０］上記支持部材は、複数の支柱部と上記複数の支柱部の間に形成された開口部とを有する側面を備えた円筒形状を有し、上記支柱部は、成長中の上記ＧａＡｓ単結晶の［０１０］方向と、上記［０１０］方向と等価な方向とに形成されることが好ましい。これにより、成長中のＧａＡｓ単結晶の［０１０］方向および［０１０］方向と等価な方向における中央部と外周部との間の温度差を小さくすることができ、もって主面上の転位密度が均一となるＧａＡｓ基板を製造することができる。

　［１１］上記支柱部は、その水平断面が上記円筒形状の径方向に凸となる形状を有することが好ましい。これにより、成長中のＧａＡｓ単結晶において大きな熱応力が発生する部分（成長中のＧａＡｓ単結晶における［０１０］方向の外周部）の温度を効果的に下げることができ、もって上記温度差をＧａＡｓ単結晶の［０１０］方向および［０１０］方向と等価な方向において小さくすることができる。

　［１２］上記支持部材は、ムライト、カーボン、石英、アルミナおよびシリコンカーバイドからなる群より選ばれるいずれかを含むことが好ましい。これにより、容易に上記温度差をＧａＡｓ単結晶の［０１０］方向および［０１０］方向と等価な方向において小さくすることができ、もって主面上の転位密度が均一となるＧａＡｓ基板を容易に製造することができる。

　［実施形態の詳細］
　以下、本開示の実施形態（以下「本実施形態」とも記す）についてさらに詳細に説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。以下では図面を参照しながら説明するが、本明細書および図面において同一または対応する要素に同一の符号を付すものとし、それらについて同じ説明は繰り返さない。

　本明細書において「Ａ～Ｂ」という形式の表記は、範囲の上限下限（すなわちＡ以上Ｂ以下）を意味し、Ａにおいて単位の記載がなく、Ｂにおいてのみ単位が記載されている場合、Ａの単位とＢの単位とは同じである。

　≪ＧａＡｓ基板の製造方法≫
　本実施形態に係るＧａＡｓ基板の製造方法は、主面の面方位が（１００）面であるＧａＡｓ基板の製造方法である。ＧａＡｓ基板の製造方法は、たとえば図１Ａおよび図１Ｂに示すように、ＧａＡｓが収容された第１坩堝１０１と、第１坩堝１０１よりも下方に配置され、ＧａＡｓ種結晶Ｓが底部に収容された第２坩堝２０１とを備えたＧａＡｓ単結晶成長装置を準備する工程（第１工程）と、上記ＧａＡｓ単結晶成長装置において第１坩堝１０１内のＧａＡｓを加熱することにより融液Ｌとし、融液Ｌを第２坩堝２０１内へ滴下し、これを完了させた後、ＧａＡｓ種結晶ＳおよびＧａＡｓ種結晶Ｓ上の融液Ｌの温度を制御することにより、ＧａＡｓ種結晶ＳからＧａＡｓ単結晶Ｃを成長させる工程（第２工程）と、ＧａＡｓ単結晶Ｃを、その成長方向に対して垂直に切出すことにより、上記主面の面方位が（１００）面であるＧａＡｓ基板を得る工程（第３工程）とを含む。上記ＧａＡｓ単結晶成長装置は、第２坩堝２０１の外周に沿って配設され、第１坩堝１０１を支持する支持部材をさらに備えることが好ましい。

　このような特徴を備えたＧａＡｓ基板の製造方法は、所定の合成炉で合成したＧａＡｓを分割した上で、上記合成炉とは異なる加熱炉内の単結晶成長用坩堝に移す操作が不要となるため、原料ロスを十分に低減することができる。したがって、原料ロスが十分に低減されたＧａＡｓ基板を得ることができる。

　本明細書においてＧａＡｓ単結晶の「成長方向」とは、ＧａＡｓ種結晶が、これを起点にＧａＡｓの融液を原料としてＧａＡｓ単結晶へと成長していく方向をいい、通常、ＧａＡｓ単結晶と融液とが接触する接触面に対して垂直な方向をいう。したがって、たとえばＧａＡｓ単結晶と融液との接触面の面方位が（１００）面である場合、ＧａＡｓ単結晶の「成長方向」は［１００］方向となる。上記製造方法により得られるＧａＡｓ基板は、上述のように主面の面方位が（１００）面である。

　＜第１工程＞
　第１工程は、ＧａＡｓが収容された第１坩堝１０１と、第１坩堝１０１よりも下方に配置され、ＧａＡｓ種結晶Ｓが底部に収容された第２坩堝２０１とを備えたＧａＡｓ単結晶成長装置を準備する工程である。すなわち第１工程は、図１Ａおよび図１Ｂに例示されるようなＧａＡｓ単結晶成長装置を準備する工程である。

　（ＧａＡｓ単結晶成長装置）
　図１Ａおよび図１Ｂに示すＧａＡｓ単結晶成長装置は、原料である固体のＧａＡｓとしての第１ＧａＡｓ原料Ｓ２が収容される第１坩堝１０１と、第１坩堝１０１よりも下方に配置され、ＧａＡｓ種結晶Ｓが底部に収容される第２坩堝２０１とを備える。ＧａＡｓ単結晶成長装置は、第２坩堝２０１の外周に沿って配設され、第１坩堝１０１を支持する支持部材をさらに備えることが好ましい。さらにＧａＡｓ単結晶成長装置は、支持部材の外周に沿って配設される発熱体３０１を備えることができる。

　上記支持部材は、図１Ａおよび図１Ｂにおいて第１坩堝１０１と対面することにより、第１坩堝１０１を支持する介在部材を介して第１坩堝１０１を支持している。以下、説明の便宜のため、上記介在部材を第１支持部材１０２と記し、上記支持部材を第２支持部材２０２と記すことにより本開示を説明する。

　図１Ａでは、第１坩堝１０１内に後述する第２工程においてＧａＡｓが加熱されることにより形成される融液Ｌの原料となる第１ＧａＡｓ原料Ｓ２が表され、第２坩堝２０１内にＧａＡｓ種結晶Ｓと、このＧａＡｓ種結晶Ｓ上に予め載置された固体の第２ＧａＡｓ原料Ｓ３および液体封止材Ｅとが表されている。さらに図１Ｂでは、ＧａＡｓ単結晶ＣとＧａＡｓ種結晶Ｓとが説明の便宜のために別々の結晶のように界面を有して表されているが、ＧａＡｓ単結晶Ｃは、ＧａＡｓ種結晶Ｓを起点として同一結晶方向で成長するため、これらの間に界面は存在しない。ここで第２ＧａＡｓ原料Ｓ３は、後述する第２工程においてＧａＡｓ種結晶Ｓへ融液Ｌが直接接触した場合、高温の融液Ｌに起因する熱衝撃によってＧａＡｓ種結晶Ｓに転位が入る可能性が高くなるため、これを防止する目的でＧａＡｓ種結晶Ｓ上に予め載置されることが好ましい。第２ＧａＡｓ原料Ｓ３は、公知の方法により第２坩堝２０１内に収容することができる。

　（第１坩堝）
　第１坩堝１０１は、底部が下端に向かってテーパ状に縮閉する円筒形状を有し、内部に第１ＧａＡｓ原料Ｓ２が収容されている。この第１ＧａＡｓ原料Ｓ２は固体であることが好ましい。第１坩堝１０１は、底部の下端に開口を有することが好ましい。これにより内部に収容された第１ＧａＡｓ原料Ｓ２が後述する第２工程において加熱されることにより融液Ｌとなった場合、融液Ｌを開口から滴下することが可能となる。

　第１ＧａＡｓ原料Ｓ２は、従来公知の方法により製造することができる。たとえば、まず所定の合成炉内に液体のＧａと固体のＡｓとをモル比で１：１となる量それぞれ準備する。次にＡｓを６６０℃以上に加熱することにより昇華させて気体とする。この気体となったＡｓを注入法によりＧａの液体中に送り込み、ＧａとＡｓとを反応させた後、これを固化することにより得ることができる。第１坩堝１０１は、合成炉内の坩堝をそのまま用いることが好ましい。

　第１坩堝１０１は、１２３８℃に耐熱可能かつ熱衝撃に耐える材料である限り、従来公知のあらゆる種類の材料により構成することができる。第１坩堝１０１の材料としては、たとえばカーボン、窒化硼素（ＢＮ）および石英などを例示することができる。第１坩堝１０１の底部の開口は、自動または手動により開閉可能に制御できる機構を備えることが好ましい。

　（第１支持部材）
　第１支持部材１０２は、第１坩堝１０１と対面することにより、第１坩堝１０１を支持している。具体的には第１支持部材１０２は、第１坩堝１０１を下方から対面し、これを包囲するように支持している。第１支持部材１０２の形状は、第１坩堝１０１を支持することができ、かつ本開示の効果を奏する限り、任意の形状を有することができる。ただし第１支持部材１０２は、第１坩堝１０１の底部の開口から滴下された融液Ｌが通過する貫通孔部を、第１坩堝１０１の底部の開口と対応する位置に有することが好ましい。

　第１支持部材１０２は、本開示の効果を奏する限り、従来公知のあらゆる種類の材料を用いることができる。第１支持部材１０２の材料としては、たとえばムライト、カーボン、石英、アルミナ、シリコンカーバイド、シリコンナイトライドなどを例示することができる。第１支持部材１０２にカーボンを用いる場合、発塵対策としてＣＶＤカーボンコーティング、ＳｉＣコーティング、ガラス状カーボンコーティングを施してもよい。

　（第２坩堝）
　第２坩堝２０１は、第１坩堝１０１よりも下方に配置される。さらに第２坩堝２０１は、第１支持部材１０２よりも下方に配置される。第２坩堝２０１は、底部が下端に向けてテーパ状に縮閉する円筒形状を有し、底部にＧａＡｓ種結晶Ｓが収容される。ＧａＡｓ種結晶Ｓは、主面の面方位が（１００）面であるＧａＡｓ基板を得る目的で、ＧａＡｓ単結晶Ｃの成長方向に対して垂直となる面の面方位が（１００）面となるように、第２坩堝２０１の底部に収容されることが好ましい。

　ＧａＡｓ種結晶Ｓは、従来公知の方法により製造したＧａＡｓ単結晶を用いることができる。たとえばＧａＡｓ種結晶Ｓは、ＶＢ法、液体封止チョクラルスキー法（引き上げ法、ＬＥＣ法）、蒸気圧制御チョクラルスキー法（ＶＣＺ法）および水平ブリッジマン法（ＨＢ法）などに基づいて製造することができる。ＧａＡｓ種結晶Ｓに対し、カーボン、ホウ素、酸素などの不純物をドーパントとしてドープ（添加）することができる。

　第２坩堝２０１の内径は、成長中のＧａＡｓ単結晶Ｃの直径に相当し、すなわちＧａＡｓ基板の直径に相当する。このため第２坩堝２０１の内径は１５０～２００ｍｍであることが好ましい。第２坩堝２０１の材料には、第１坩堝１０１と同様に従来公知の材料を用いることができる。第２坩堝２０１の材料としては、たとえばカーボン、窒化硼素（ＢＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などを例示することができる。

　（第２支持部材）
　第２支持部材２０２は、第２坩堝２０１の外周に沿って配設される。第２支持部材２０２は、第１坩堝１０１を、第１支持部材１０２を介して支持することが好ましい。ＧａＡｓ単結晶成長装置は、第２支持部材２０２により容易に第１坩堝１０１および第１坩堝１０１内の第１ＧａＡｓ原料Ｓ２の荷重を支持することができる。

　図２に示すように、第２支持部材２０２は、複数の支柱部２０２ａと複数の開口部２０２ｂとを有する側面を備えた円筒形状を有することが好ましい。支柱部２０２ａは、成長中のＧａＡｓ単結晶Ｃの［０１０］方向と、この［０１０］方向と等価な方向とを遮るようにして形成されることが好ましい。さらに複数の開口部２０２ｂのそれぞれは、成長中のＧａＡｓ単結晶Ｃの［０１１］方向と、この［０１１］方向と等価な方向とに位置するように、隣接する支柱部２０２ａの間に形成されることが好ましい。図２において、支柱部２０２ａの水平断面は、上記円筒形状の一部を形成する円弧形状を有する。

　これによりＧａＡｓ単結晶成長装置は、成長時のＧａＡｓ単結晶Ｃにおいて、その［０１０］方向と［０１１］方向との間で熱応力を同程度とすることができ、もって主面上の転位密度が均一となるＧａＡｓ基板を得ることができる。

　すなわちＶＢ法では、上述のように結晶成長時にＧａＡｓ単結晶の中央部と外周部とで一定の温度差を設けることにより、ＧａＡｓ単結晶の成長面（ＧａＡｓ単結晶と融液との界面）の形状を、その成長方向に凸な放物面となるようにしている。この温度差によって、成長中のＧａＡｓ単結晶には熱応力が発生する。ＧａＡｓ単結晶Ｃの特性上、ＧａＡｓ単結晶の成長方向が［１００］方向であるとき、上記熱応力は、ＧａＡｓ単結晶Ｃの［０１０］方向において、［０１１］方向よりも大きく現れる傾向があり、このことが基板上の［０１０］方向と［０１１］方向との間の転位密度の差として現れることとなる。したがって、主面上の転位密度が均一となるＧａＡｓ基板を得るには、上記温度差をＧａＡｓ単結晶Ｃの［０１０］方向および［０１０］方向と等価な方向において小さくすることにより、ＧａＡｓ単結晶Ｃの［０１０］方向と［０１１］方向との間で熱応力を同程度とすることが求められる。

　本実施形態に係るＧａＡｓ基板の製造方法では、好ましくは支柱部２０２ａを成長中の上記ＧａＡｓ単結晶Ｃの［０１０］方向と、上記［０１０］方向と等価な方向とを遮る様にして形成し、さらに開口部２０２ｂが成長中の上記ＧａＡｓ単結晶Ｃの［０１１］方向と、上記［０１１］方向と等価な方向とに位置するように、隣接する支柱部２０２ａの間に開口部２０２ｂを形成する。この場合、第２坩堝２０１における支柱部２０２ａの背後に位置する部分の温度は、開口部２０２ｂの背後に位置する部分の温度よりも下げることができる。これにより上記温度差をＧａＡｓ単結晶Ｃの［０１０］方向および［０１０］方向と等価な方向において小さくすることができる。

　具体的には、成長させる直径１５０ｍｍのＧａＡｓ単結晶Ｃの［０１０］方向および［０１０］方向と等価な方向を遮るようにして、カーボンからなる厚さ５ｍｍの支柱部２０２ａを配置した場合、ＧａＡｓ単結晶Ｃの中央部と外周部との間に設けられる一般的な温度差（約５℃）を約１℃小さくすることができる。これによりＧａＡｓ単結晶Ｃの［０１０］方向と［０１１］方向との間で熱応力を同程度とすることができる。

　さらに支柱部２０２ａは、図３に示すように、その水平断面が円筒形状の径方向に凸となる形状を有することがより好ましい。具体的には、支柱部２０２ａの水平断面として現れる円弧形状において、その外側を突出させた形状である。これにより成長中のＧａＡｓ単結晶Ｃにおいて、大きな熱応力が発生する部分（成長中のＧａＡｓ単結晶Ｃにおける［０１０］方向の外周部）の温度を効果的に下げることができ、もって上記温度差をＧａＡｓ単結晶Ｃの［０１０］方向および［０１０］方向と等価な方向のみにおいて小さくすることができる。

　第２支持部材２０２に用いられる材料は、本開示の効果を奏する限り、特に制限されるべきではない。しかしながら第２支持部材２０２は、成長中のＧａＡｓ単結晶Ｃの中央部と外周部との温度差を小さくする観点から、ムライト、カーボン、石英、アルミナおよびシリコンカーバイドからなる群より選ばれるいずれかを含むことが好ましい。さらに第２支持部材２０２は、ムライト、カーボン、石英、アルミナおよびシリコンカーバイドからなる群より選ばれるいずれかからなることがより好ましい。

　ここで本実施形態において、ＧａＡｓ単結晶Ｃの［０１１］方向と等価な方向とは、［０１１］方向、［０１－１］方向、［０－１－１］方向および［０－１１］方向の４方向を意味する。ＧａＡｓ単結晶Ｃの［０１０］方向と等価な方向とは、［０１０］方向、［００－１］方向、［０－１０］方向および［００１］方向の４方向を意味する。この場合において、結晶方位を表記する際に表わす「－」は本来、数字の頭上に表わされるもので「バー」と読まれる。たとえば、［０１－１］は、「ゼロ・イチ・イチ・バー」と読まれる。

　（発熱体）
　図１Ａおよび図１Ｂに示すＧａＡｓ単結晶成長装置は、上述のとおり発熱体３０１を備えることができる。発熱体３０１は、第２支持部材２０２の外周に沿って配設される。発熱体３０１は、線状発熱体であって、第２支持部材２０２の外周面をＧａＡｓ単結晶Ｃの成長方向に沿ってらせん状に包囲するように配設される。発熱体３０１は、らせん状の形状を上方から平面視することにより現れる円が、第２坩堝２０１を上方から平面視することにより現れる円、および第２支持部材２０２を上方から平面視することにより現れる円との関係において同心円となることが好ましい。たとえば第２坩堝２０１と発熱体３０１とは、第２坩堝２０１の外周面から発熱体３０１までの最短距離が４～１２ｃｍの同心円となる関係であることが好ましい。第２支持部材２０２と発熱体３０１とは、第２支持部材２０２の外周面から発熱体３０１までの最短距離が２～１０ｃｍの同心円となる関係であることが好ましい。

　発熱体３０１は、本開示の効果を奏する限り、従来公知のあらゆる種類の材料により構成することができる。なかでも発熱体３０１は、１０００℃以上の高温となるので、たとえばＦｅ－Ｃｒ－Ａｌ系発熱体、ＭｏＳｉ₂系発熱体、カーボン、モリブデンなどの耐熱材料を好適に用いることができる。

　第１工程では、上述したようなＧａＡｓ単結晶成長装置が準備される。これにより所定の合成炉で合成した固体の第１ＧａＡｓ原料Ｓ２を分割することなく、ＧａＡｓ単結晶の成長に用いることができる。すなわち第１工程では、ＧａＡｓ合成用坩堝を合成した第１ＧａＡｓ原料Ｓ２を収容した状態のまま、ＧａＡｓ単結晶成長装置の第１坩堝１０１として用いることにより、第２坩堝２０１の上方に位置させることができる。次いで後述するように、上記第１ＧａＡｓ原料Ｓ２は、第１坩堝１０１内で加熱されることにより融液Ｌとなる。この融液Ｌは、第２坩堝２０１内へ滴下され、これが完了した後、ＧａＡｓ種結晶ＳおよびＧａＡｓ種結晶Ｓ上の第２ＧａＡｓ原料Ｓ３および融液Ｌは、温度制御されることによってＧａＡｓ種結晶ＳからＧａＡｓ単結晶Ｃを成長させる。したがって、所定の合成炉で合成した固体ＧａＡｓ（第１ＧａＡｓ原料Ｓ２）を分割した上で、上記合成炉とは異なる単結晶成長用坩堝に移す操作が不要となり、原料ロスを低減することができる。

　＜第２工程＞
　第２工程は、上記ＧａＡｓ単結晶成長装置において第１坩堝１０１内の第１ＧａＡｓ原料Ｓ２を加熱することにより融液Ｌとし、融液Ｌを第２坩堝２０１内へ滴下し、これを完了させた後、ＧａＡｓ種結晶ＳおよびＧａＡｓ種結晶Ｓ上の融液Ｌの温度を制御することにより、ＧａＡｓ種結晶ＳからＧａＡｓ単結晶Ｃを成長させる工程である。特に第２工程では、ＧａＡｓ種結晶Ｓへ融液Ｌが直接接触した場合、高温の融液Ｌに起因する熱衝撃によってＧａＡｓ種結晶Ｓに転位が入る可能性が高くなるため、これを防止する目的でＧａＡｓ種結晶Ｓ上に第２ＧａＡｓ原料Ｓ３が予め載置されることが好ましい。したがって第２工程では、ＧａＡｓ種結晶ＳおよびＧａＡｓ種結晶Ｓ上の第２ＧａＡｓ原料Ｓ３および融液Ｌが、発熱体３０１からの熱によって温度制御される。このとき第２ＧａＡｓ原料Ｓ３も、発熱体３０１からの熱によって融液Ｌとなる。具体的には、図１Ｂに示すようにＧａＡｓ単結晶Ｃは、ＧａＡｓ種結晶Ｓを起点としてＧａＡｓ種結晶Ｓ上の第２ＧａＡｓ原料Ｓ３に由来する融液Ｌおよび第１ＧａＡｓ原料Ｓ２に由来する融液Ｌを原料として成長し、ＧａＡｓ種結晶Ｓと同一の結晶方位を有することとなる。このとき、成長中のＧａＡｓ単結晶Ｃの成長面（ＧａＡｓ単結晶Ｃと融液Ｌとの界面）は、その形状がＧａＡｓ単結晶Ｃの成長方向に凸な放物面であることが好ましい。第２工程では、特に制限されるべきではないが、ＶＢ法に基づいてＧａＡｓ種結晶ＳからＧａＡｓ単結晶Ｃを成長させることが好ましい。

　ここで本明細書において、ＧａＡｓ種結晶ＳおよびＧａＡｓ種結晶Ｓ上の融液Ｌの「温度を制御する」とは、ＧａＡｓ種結晶Ｓの一部を融解するために加熱したり、融液ＬをＧａＡｓ単結晶Ｃとするために加熱を一時的に中断して冷却したりする操作など、発熱体から発せられる熱の温度を上下動させる操作をいう。この「温度を制御する」には、第２ＧａＡｓ原料Ｓ３を融解するために、これを加熱する操作も含まれる。

　本実施形態に係るＧａＡｓ基板の製造方法では、第１工程において、上述した第２支持部材２０２が準備される。第２支持部材２０２は、複数の支柱部２０２ａと複数の支柱部２０２ａの間に形成された開口部２０２ｂとを有する側面を備えた円筒形状を有し、第２坩堝２０１の外周に沿って配設される。特に、図２および図３に示すように、支柱部２０２ａは、成長中のＧａＡｓ単結晶Ｃの［０１０］方向と、この［０１０］方向と等価な方向とに形成される。開口部２０２ｂは、成長中のＧａＡｓ単結晶Ｃの［０１１］方向と、この［０１１］方向と等価な方向とに形成される。

　この第２支持部材２０２の支柱部２０２ａおよび開口部２０２ｂにより、上述のように成長中のＧａＡｓ単結晶Ｃにおいて、その［０１０］方向と［０１１］方向との間で熱応力を同程度とすることができる。具体的には、成長中のＧａＡｓ単結晶Ｃと融液Ｌとの界面において、その［０１０］方向と［０１１］方向との間の熱応力のバラツキを２０％以下とすることができる。

　＜第３工程＞
　第３工程は、ＧａＡｓ単結晶Ｃを、その成長方向に対して垂直に切出すことにより、主面の面方位が（１００）面であるＧａＡｓ基板を得る工程である。

　第３工程では、従来公知の方法を用いることにより、ＧａＡｓ単結晶Ｃをその成長方向に対して垂直に切出すことができる。その後、必要に応じてミラー加工などを行うことによりＧａＡｓ基板を得ることができる。この場合において、主面の面方位が（１００）面であるＧａＡｓ基板を得るため、ＧａＡｓ単結晶Ｃの成長方向に対して垂直となる面の面方位が（１００）面となるように、第２坩堝２０１の底部にＧａＡｓ種結晶Ｓを収容しておくことが好ましい。これにより、第２工程において成長したＧａＡｓ単結晶Ｃを、その成長方向（すなわち［１００］方向）に対して垂直に切出すことにより、主面の面方位が（１００）面であるＧａＡｓ基板を容易に得ることができる。

　＜作用＞
　以上から、本実施形態に係るＧａＡｓ基板の製造方法は、所定の合成炉で合成した固体のＧａＡｓを分割することなく、ＧａＡｓ単結晶Ｃを成長させることができる。もって原料ロスが十分に低減されたＧａＡｓ基板を得ることができる。さらに上述の製造方法により得たＧａＡｓ基板は、その主面において転位密度を測定した場合、任意の結晶方位において転位密度のバラツキが抑えられるため、任意の結晶方位において転位密度が均一となる。したがって、本実施形態に係るＧａＡｓ基板の製造方法は、主面のすべての結晶方位で転位密度が均一となるＧａＡｓ基板を得ることができる。

　≪ＧａＡｓ基板≫
　上記製造方法により得られるＧａＡｓ基板は、上述のように主面の面方位が（１００）面である。さらに上記製造方法により得られるＧａＡｓ基板は、半絶縁性であることが好ましい。本明細書において「半絶縁性」とは、比抵抗が１ＭΩｃｍ以上１０００ＭΩｃｍ以下の高抵抗を示す性質をいう。

　上記製造方法により得られるＧａＡｓ基板は、直径が１５０ｍｍ以上である円盤状の形状を有することができる。これにより本実施形態に係るＧａＡｓ基板の製造方法は、一般に大型であるとされる直径が１５０ｍｍ以上の大きさであっても、原料ロスを十分に低減されたＧａＡｓ基板を得ることができる。ＧａＡｓ基板の直径の上限は、製造設備の制約などの理由から２００ｍｍである。本明細書において「直径が１５０ｍｍ」のＧａＡｓ基板には、６インチのＧａＡｓ基板を含むものとする。「直径が２００ｍｍ」のＧａＡｓ基板には、８インチのＧａＡｓ基板を含むものとする。

　さらに上述の製造方法により得たＧａＡｓ基板は、その主面において転位密度を測定した場合、任意の結晶方位において転位密度のバラツキが抑えられるため、任意の結晶方位において転位密度が均一である。このためＧａＡｓ基板は、無線通信、光通信などの技術分野において、送受信、信号処理などを担う光デバイスあるいは電子デバイスなどに好適に用いることができる。

　ここで本明細書において「転位密度」とは、ＧａＡｓ基板表面（たとえば主面）上の結晶欠陥の一種である転位の密度をいう。転位密度は、ＧａＡｓ基板の主面をエッチング液などによりエッチングし、エッチピット密度を測定することにより求めることができる。エッチピット密度は、学術的には転位密度と同義ではないが、本技術分野において転位密度と等価なものとして捉えられている。エッチピット密度は、ＧａＡｓ基板の主面をピットサイズが５０～１００μｍの範囲となるようにエッチングし、このエッチングした主面を顕微鏡により１００倍に拡大し、この顕微鏡像中の１ｍｍ□視野内におけるエッチピット数をカウントすることにより求めることができる。ＧａＡｓ基板のエッチングに用いるエッチング液としては、熔融水酸化カリウムを用いることができる。

　以下、実施例を挙げて本開示をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

　≪ＧａＡｓ基板の製造≫
　＜実施例１：面１および面２＞
　（第１工程）
　図１Ａおよび図１Ｂに示す単結晶成長装置を準備した。この装置は、上述した特徴を有する第１坩堝１０１、第１支持部材１０２、第２坩堝２０１、第２支持部材２０２および発熱体３０１を備える。具体的には、第２支持部材２０２は、その材質がカーボンであり、４つの支柱部２０２ａ、およびこの支柱部２０２ａの間に開口部２０２ｂが形成された側面を備えた円筒形状を有する。上記単結晶成長装置において第２支持部材２０２は、第２坩堝２０１の外周に沿って、支柱部２０２ａが成長中のＧａＡｓ単結晶Ｃの［０１０］方向と、この［０１０］方向と等価な方向との４方向を遮るようにして設けられている。この場合、第２支持部材２０２の開口部２０２ｂは、成長中のＧａＡｓ単結晶Ｃの［０１１］方向と、この［０１１］方向と等価な方向との４方向に位置することとなる。実施例１で用いた支柱部２０２ａの水平断面は、図２に示すような円弧形状を有する。

　さらに、カーボンドープされたＧａＡｓの単結晶からなるＧａＡｓ種結晶Ｓを、ＶＢ法を用いて作製した。このＧａＡｓ種結晶Ｓを第２坩堝２０１の底部へ、ＧａＡｓ単結晶Ｃの成長方向に対して垂直となる面の面方位が（１００）面となるようにして収容した。ＧａＡｓ種結晶Ｓの上には第２ＧａＡｓ原料Ｓ３と、酸化ホウ素からなる液体封止材Ｅとを設置した。第２ＧａＡｓ原料Ｓ３は、従来公知の方法により作製し、分割することにより第２坩堝２０１へ収容した。第２坩堝２０１の内径は、１５２ｍｍである。第１坩堝１０１には、合成炉内の坩堝（材質：窒化ホウ素）をそのまま用いた。第１坩堝１０１には、上記合成炉内で上述した方法により合成したＧａＡｓである第１ＧａＡｓ原料Ｓ２が収容されている。これにより合成後のＧａＡｓをそのまま単結晶成長用の原料として使用することができ、もって原料ロスを直接合成法と同様にほぼゼロ、具体的には０．２質量％に低減することができた。原料ロスは、原料である液体Ｇａと固体Ａｓとの合計質量（以下、「原料質量」とも記す）から、第１ＧａＡｓ原料Ｓ２として実際に合成されたＧａＡｓの質量を引いた差分を上記原料質量で割り算し、さらに１００を乗じることにより算出した。

　（第２工程）
　上述した装置を用い、第１坩堝１０１内の第１ＧａＡｓ原料Ｓ２を発熱体３０１で加熱することにより融液Ｌとし、融液Ｌを第２坩堝２０１内へ滴下した。さらにＧａＡｓ種結晶ＳおよびＧａＡｓ種結晶Ｓ上の第２ＧａＡｓ原料Ｓ３および融液Ｌを発熱体３０１で温度制御することにより、ＧａＡｓ種結晶Ｓと同一方位を有する直径１５０ｍｍのＧａＡｓ単結晶Ｃを成長させた。このとき成長中のＧａＡｓ単結晶Ｃの成長面は、その形状がＧａＡｓ単結晶Ｃの成長方向にわずかに凸な放物面であった。第２支持部材２０２の発熱体３０１側の温度と第２坩堝２０１側の温度の差を計測したところ、１℃であった。第２工程では上述したＶＢ法に基づいてＧａＡｓ単結晶Ｃを成長させた。

　（第３工程）
　上記ＧａＡｓ単結晶Ｃを、その成長方向に対して垂直に切出すとともに、ミラー加工を施すことによって、主面の面方位が（１００）面であるＧａＡｓ基板（厚み１ｍｍ）を得た。このＧａＡｓ基板を実施例１とした。実施例１の主面において種結晶Ｓ側を面１とし、面１とは反対側を面２とした。

　＜実施例２：面３および面４＞
　（第１工程～第３工程）
　図１Ａおよび図１Ｂに示すＧａＡｓ単結晶成長装置に関し、第２支持部材２０２の支柱部２０２ａの水平断面を、図３に示すような円筒形状の径方向に凸となる形状として準備したこと以外は、実施例１のＧａＡｓ基板の製造方法における第１工程、第２工程および第３工程と同じ工程を行なうことによりＧａＡｓ基板（厚み１ｍｍ）を得た。このＧａＡｓ基板を実施例２とした。実施例２の主面において種結晶Ｓ側を面３とし、面３とは反対側を面４とした。実施例２においても合成後の第１ＧａＡｓ原料Ｓ２をそのまま単結晶成長用の原料として使用することができ、もって原料ロスを実施例１と同じ方法により算出したところ、直接合成法と同様にほぼゼロ、具体的には０．２質量％に低減することができた。

　＜比較例１：面Ａおよび面Ｂ＞
　坩堝の直径を１５０ｍｍとしたこと以外は、上記特許文献１に開示された垂直ブリッジマン法に基づいてＧａＡｓ単結晶を成長させた。次いで、このＧａＡｓ単結晶を、その成長方向に対して垂直に切出すとともに、ミラー加工を施すことによって主面の面方位が（１００）面であるＧａＡｓ基板（厚み１ｍｍ）を得た。このＧａＡｓ基板を比較例１とした。比較例１の主面において種結晶Ｓ側を面Ａとし、面Ａとは反対側を面Ｂとした。この場合において原料ロスは、実施例１と同じ方法により算出したところ、９質量％であった。

　≪転位密度の測定≫
　実施例１、実施例２および比較例１の各面（面１～面４、面Ａおよび面Ｂ）に対し、次の第１測定点、第２測定点で転位密度を測定した。すなわち第１測定点は、実施例１、実施例２および比較例１の各面において、その中心から［０１１］方向に沿ってＧａＡｓ基板の外周に至る線分上の上記外周から１０ｍｍ内側となる点とした。第２測定点は、実施例１、実施例２および比較例１の各面において、その中心から［０１０］方向に沿ってＧａＡｓ基板の外周に至る線分上の上記外周から１０ｍｍ内側となる点とした。上述した測定方法に従い、第１測定点、第２測定点でのエッチピット密度を測定することにより、これらの測定点での転位密度を求めた。

　転位密度の測定結果を表１に示す。表１では、第１測定点における転位密度に対する第２測定点の転位密度の比率（第２測定点／第１測定点、すなわち表１中の［０１０］／［０１１］）も示した。表１中、各測定点における転位密度の測定値の単位は「ｃｍ^-2」である。面１～面４，面Ａおよび面Ｂにおいて、転位密度の測定値が小さく、かつ第１測定点における転位密度に対する第２測定点の転位密度の比率（表１中の［０１０］／［０１１］）が１に近い値であるほど、その面において転位密度が均一であると判断することができる。表１では、実施例１、実施例２および比較例１で発生した原料ロス（質量％）の結果も示した。

　≪考察≫
　実施例１および実施例２のＧａＡｓ基板は、比較例１のＧａＡｓ基板に比べ、原料ロスが低減したことが分かる。さらに表１によれば、実施例１および実施例２の面１～面４は、比較例１の面Ａおよび面Ｂに比して第１測定点および第２測定点における転位密度の測定値が小さく、かつ第１測定点における転位密度に対する第２測定点の転位密度の比率（［０１０］／［０１１］）が１に近い値であり、実施例１および実施例２は比較例１に比べ均一な転位密度を有していた。

　以上から、実施例１および実施例２のＧａＡｓ基板は、原料ロスが低減し、かつすべての結晶方位において転位密度が均一であると判断することができる。

　以上のように本開示の実施形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。

　今回開示された実施の形態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実施の形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１０１　第１坩堝、１０２　第１支持部材、２０１　第２坩堝、２０２　第２支持部材（支持部材）、２０２ａ　支柱部、２０２ｂ　開口部、３０１　発熱体、Ｃ　ＧａＡｓ単結晶、Ｓ　ＧａＡｓ種結晶、Ｓ２　第１ＧａＡｓ原料、Ｓ３　第２ＧａＡｓ原料、Ｌ　融液、Ｅ　液体封止材。

Claims

　主面の面方位が（１００）面であるＧａＡｓ基板の製造方法であって、
　ＧａＡｓが収容された第１坩堝と、前記第１坩堝よりも下方に配置され、ＧａＡｓ種結晶が底部に収容された第２坩堝とを備えたＧａＡｓ単結晶成長装置を準備する工程と、
　前記ＧａＡｓ単結晶成長装置において前記第１坩堝内の前記ＧａＡｓを加熱することにより融液とし、前記融液を前記第２坩堝内へ滴下し、これを完了させた後、前記ＧａＡｓ種結晶および前記ＧａＡｓ種結晶上の前記融液の温度を制御することにより、前記ＧａＡｓ種結晶からＧａＡｓ単結晶を成長させる工程と、
　前記ＧａＡｓ単結晶を、その成長方向に対して垂直に切出すことにより、前記主面の面方位が（１００）面であるＧａＡｓ基板を得る工程とを含む、ＧａＡｓ基板の製造方法。
　前記ＧａＡｓ単結晶成長装置は、前記第２坩堝の外周に沿って配設され、前記第１坩堝を支持する支持部材をさらに備える、請求項１に記載のＧａＡｓ基板の製造方法。
　前記支持部材は、複数の支柱部と前記複数の支柱部の間に形成された開口部とを有する側面を備えた円筒形状を有し、
　前記開口部は、成長中の前記ＧａＡｓ単結晶の［０１１］方向と、前記［０１１］方向と等価な方向とに形成される、請求項２に記載のＧａＡｓ基板の製造方法。
　前記支持部材は、複数の支柱部と前記複数の支柱部の間に形成された開口部とを有する側面を備えた円筒形状を有し、
　前記支柱部は、成長中の前記ＧａＡｓ単結晶の［０１０］方向と、前記［０１０］方向と等価な方向とに形成される、請求項２または請求項３に記載のＧａＡｓ基板の製造方法。
　前記支柱部は、その水平断面が前記円筒形状の径方向に凸となる形状を有する、請求項３または請求項４に記載のＧａＡｓ基板の製造方法。
　前記支持部材は、ムライト、カーボン、石英、アルミナおよびシリコンカーバイドからなる群より選ばれるいずれかを含む、請求項２～請求項５のいずれか１項に記載のＧａＡｓ基板の製造方法。
　ＧａＡｓ単結晶成長装置であって、
　ＧａＡｓが収容される第１坩堝と、
　前記第１坩堝よりも下方に配置され、ＧａＡｓ種結晶が底部に収容され第２坩堝とを備え、
　前記ＧａＡｓは、前記第１坩堝内で加熱されることにより融液となり、
　前記融液は、前記第２坩堝内へ滴下され、
　前記ＧａＡｓ種結晶および前記ＧａＡｓ種結晶上の前記融液は、温度制御されることによって前記ＧａＡｓ種結晶からＧａＡｓ単結晶を成長させる、ＧａＡｓ単結晶成長装置。
　前記ＧａＡｓ単結晶成長装置は、前記第２坩堝の外周に沿って配設され、前記第１坩堝を支持する支持部材をさらに備える、請求項７に記載のＧａＡｓ単結晶成長装置。
　前記支持部材は、複数の支柱部と前記複数の支柱部の間に形成された開口部とを有する側面を備えた円筒形状を有し、
　前記開口部は、成長中の前記ＧａＡｓ単結晶の［０１１］方向と、前記［０１１］方向と等価な方向とに形成される、請求項８に記載のＧａＡｓ単結晶成長装置。
　前記支持部材は、複数の支柱部と前記複数の支柱部の間に形成された開口部とを有する側面を備えた円筒形状を有し、
　前記支柱部は、成長中の前記ＧａＡｓ単結晶の［０１０］方向と、前記［０１０］方向と等価な方向とに形成される、請求項８または請求項９に記載のＧａＡｓ単結晶成長装置。
　前記支柱部は、その水平断面が前記円筒形状の径方向に凸となる形状を有する、請求項９または請求項１０に記載のＧａＡｓ単結晶成長装置。
　前記支持部材は、ムライト、カーボン、石英、アルミナおよびシリコンカーバイドからなる群より選ばれるいずれかを含む、請求項８～請求項１１のいずれか１項に記載のＧａＡｓ単結晶成長装置。