特許 6861490 窒化物結晶基板の製造方法および結晶成長用基板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6861490

(24)【登録日】2021年4月1日

(45)【発行日】2021年4月21日

(54)【発明の名称】窒化物結晶基板の製造方法および結晶成長用基板

(51)【国際特許分類】

   C30B 29/38 20060101AFI20210412BHJP

【ＦＩ】

   C30B29/38 D

【請求項の数】14

【全頁数】46

(21)【出願番号】特願2016-174342(P2016-174342)

(22)【出願日】2016年9月7日

(65)【公開番号】特開2018-39693(P2018-39693A)

(43)【公開日】2018年3月15日

【審査請求日】2019年4月25日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２８年度、環境省、未来のあるべき社会・ライフスタイルを創造する技術イノベーション事業「高品質ＧａＮ基板を用いた超高効率ＧａＮパワー・光デバイスの技術開発とその実証」に係る委託業務、産業技術強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】515131378

【氏名又は名称】株式会社サイオクス

(73)【特許権者】

【識別番号】000002093

【氏名又は名称】住友化学株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100145872

【弁理士】

【氏名又は名称】福岡 昌浩

(74)【代理人】

【識別番号】100187632

【弁理士】

【氏名又は名称】橘高 英郎

(72)【発明者】

【氏名】吉田 丈洋

(72)【発明者】

【氏名】柴田 真佐知

【審査官】 今井 淳一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２１６５２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１３３１５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１４３７７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２２２２５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０３６０１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ３０Ｂ ２９／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

窒化物結晶からなり厚さが等しい複数の種結晶基板を、隣接する前記種結晶基板の主面が互いに平行となり、それらの側面が互いに当接するように配置することで結晶成長用基板とする第１工程と、
前記結晶成長用基板が有する下地面上に結晶膜を成長させる第２工程と、
を有し、
前記第１工程では、複数の前記種結晶基板の中から選択した少なくとも１組の隣接する２つの種結晶基板を、少なくともこれらの接合部を挟んだ両側の位置で、それぞれの前記主面の高さが互いに異なるよう配置する窒化物結晶基板の製造方法。

【請求項2】

前記第１工程では、複数の前記種結晶基板を、前記結晶成長用基板の中心から周縁部に向かって、前記主面の高さが徐々に低くなるように配置する請求項１に記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【請求項3】

窒化物結晶からなる複数の種結晶基板を、隣接する前記種結晶基板の主面が互いに平行となり、それらの側面が互いに当接するように配置することで結晶成長用基板とする第１工程と、
前記結晶成長用基板が有する下地面上に結晶膜を成長させる第２工程と、
を有し、
前記第１工程では、複数の前記種結晶基板の中から選択した少なくとも１組の隣接する２つの種結晶基板を、少なくともこれらの接合部を挟んだ両側の位置で、それぞれの前記主面の高さが互いに異なるよう配置するとともに、
複数の前記種結晶基板を、前記結晶成長用基板の中心から周縁部に向かって、前記主面の高さが徐々に高くなるように配置する
窒化物結晶基板の製造方法。

【請求項4】

窒化物結晶からなる複数の種結晶基板を、隣接する前記種結晶基板の主面が互いに平行となり、それらの側面が互いに当接するように配置することで結晶成長用基板とする第１工程と、
前記結晶成長用基板が有する下地面上に結晶膜を成長させる第２工程と、
を有し、
前記第１工程では、複数の前記種結晶基板の中から選択した少なくとも１組の隣接する２つの種結晶基板を、少なくともこれらの接合部を挟んだ両側の位置で、それぞれの前記主面の高さが互いに異なるよう配置するとともに、
複数の前記種結晶基板として、前記主面の高さが異なる３種の種結晶基板を組み合わせ、
前記３種の種結晶基板がそれぞれ同種の種結晶基板と隣接することがないように、前記３種の種結晶基板のうちの１種の種結晶基板の周囲を囲んで他の２種の種結晶基板を交互に配置する
窒化物結晶基板の製造方法。

【請求項5】

窒化物結晶からなる複数の種結晶基板を、隣接する前記種結晶基板の主面が互いに平行となり、それらの側面が互いに当接するように配置することで結晶成長用基板とする第１工程と、
前記結晶成長用基板が有する下地面上に結晶膜を成長させる第２工程と、
を有し、
前記第１工程では、複数の前記種結晶基板の中から選択した少なくとも１組の隣接する２つの種結晶基板を、少なくともこれらの接合部を挟んだ両側の位置で、それぞれの前記主面の高さが互いに異なるよう配置するとともに、
複数の前記種結晶基板を、互いに同一の方向に傾斜させて配置する
窒化物結晶基板の製造方法。

【請求項6】

前記第１工程では、厚さが等しい前記複数の種結晶基板を、それぞれの前記主面の高さが互いに異なるよう配置する請求項３〜５のいずれか１項に記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【請求項7】

前記第１工程では、複数の前記種結晶基板のそれぞれの下に厚さが互いに異なるスペーサを挿入するか、或いは、複数の前記種結晶基板を保持させる保持板の載置面を予め階段状とすることで、前記隣接する２つの種結晶基板のそれぞれの全体を、互いに異なる高さに配置する請求項１〜６のいずれか１項に記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【請求項8】

前記第１工程では、前記隣接する２つの種結晶基板間の高低差を１００μｍ超とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【請求項9】

前記第２工程では、前記隣接する２つの種結晶基板のそれぞれの前記主面上に前記結晶膜を形成するとともに、前記隣接する２つの種結晶基板のうち、前記主面が高い方の種結晶基板の前記側面に前記結晶膜を形成する請求項１〜８のいずれか１項に記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【請求項10】

前記第１工程では、前記種結晶基板の側面のうち、他の種結晶基板の側面と当接する全ての面を互いに等価な面とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【請求項11】

窒化物結晶を成長させる下地面を有する結晶成長用基板であって、
窒化物結晶からなり厚さが等しい複数の種結晶基板を有し、
複数の前記種結晶基板は、隣接する前記種結晶基板の主面が互いに平行となり、それらの側面が互いに当接するように配置され、
複数の前記種結晶基板の中から選択した少なくとも１組の隣接する２つの種結晶基板は、少なくともこれらの接合部を挟んだ両側の位置で、それぞれの前記主面の高さが互いに異なるよう配置されている結晶成長用基板。

【請求項12】

窒化物結晶を成長させる下地面を有する結晶成長用基板であって、
窒化物結晶からなる複数の種結晶基板を有し、
複数の前記種結晶基板は、隣接する前記種結晶基板の主面が互いに平行となり、それらの側面が互いに当接するように配置され、
複数の前記種結晶基板の中から選択した少なくとも１組の隣接する２つの種結晶基板は、少なくともこれらの接合部を挟んだ両側の位置で、それぞれの前記主面の高さが互いに異なるよう配置され、
複数の前記種結晶基板は、前記結晶成長用基板の中心から周縁部に向かって、前記主面の高さが徐々に高くなるように配置されている
結晶成長用基板。

【請求項13】

窒化物結晶を成長させる下地面を有する結晶成長用基板であって、
窒化物結晶からなる複数の種結晶基板を有し、
複数の前記種結晶基板は、隣接する前記種結晶基板の主面が互いに平行となり、それらの側面が互いに当接するように配置され、
複数の前記種結晶基板の中から選択した少なくとも１組の隣接する２つの種結晶基板は、少なくともこれらの接合部を挟んだ両側の位置で、それぞれの前記主面の高さが互いに異なるよう配置され、
複数の前記種結晶基板として、前記主面の高さが異なる３種の種結晶基板が組み合わされ、
前記３種の種結晶基板がそれぞれ同種の種結晶基板と隣接することがないように、前記３種の種結晶基板のうちの１種の種結晶基板の周囲を囲んで他の２種の種結晶基板が交互に配置されている
結晶成長用基板。

【請求項14】

窒化物結晶を成長させる下地面を有する結晶成長用基板であって、
窒化物結晶からなる複数の種結晶基板を有し、
複数の前記種結晶基板は、隣接する前記種結晶基板の主面が互いに平行となり、それらの側面が互いに当接するように配置され、
複数の前記種結晶基板の中から選択した少なくとも１組の隣接する２つの種結晶基板は、少なくともこれらの接合部を挟んだ両側の位置で、それぞれの前記主面の高さが互いに異なるよう配置され、
複数の前記種結晶基板は、互いに同一の方向に傾斜させて配置されている
結晶成長用基板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、窒化物結晶基板の製造方法および結晶成長用基板に関する。

【背景技術】

【0002】

発光素子や高速トランジスタ等の半導体デバイスを作製する際、例えば窒化ガリウム等の窒化物結晶からなる基板（以下、窒化物結晶基板）が用いられる。窒化物結晶基板は、サファイア基板やそれを用いて作製した結晶成長用基板上に、窒化物結晶を成長させる工程を経ることで製造することができる。近年、直径が例えば２インチを超えるような大径の窒化物結晶基板を得るため、結晶成長用基板を大径化させるニーズが高まっている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６−２９０６７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、大径化させた結晶成長用基板を用い、良質な窒化物結晶基板を製造することが可能な技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様によれば、
窒化物結晶からなる複数の種結晶基板を、隣接する前記種結晶基板の主面が互いに平行となり、それらの側面が互いに当接するように配置することで結晶成長用基板とする第１工程と、
前記結晶成長用基板が有する下地面上に結晶膜を成長させる第２工程と、
を有し、
前記第１工程では、複数の前記種結晶基板の中から選択した少なくとも１組の隣接する２つの種結晶基板を、少なくともこれらの接合部を挟んだ両側の位置で、それぞれの前記主面の高さが互いに異なるよう配置する窒化物結晶基板の製造方法が提供される。

【0006】

本発明の他の態様によれば、
窒化物結晶からなる複数の種結晶基板を、隣り合う前記種結晶基板の主面が互いに平行となり、平面視でそれらの側面が接するか或いはそれらの少なくとも一部が重なるように配置することで結晶成長用基板とする第１工程と、
前記結晶成長用基板が有する下地面上に結晶膜を成長させる第２工程と、
を有し、
前記第１工程では、複数の前記種結晶基板の中から選択した少なくとも１組の隣り合う２つの種結晶基板を、少なくとも平面視でそれらの側面が接するか或いはそれらの一部が重なる部分を挟んだ両側の位置で、それらの前記主面の端部の高低差が前記種結晶基板の厚さ以上となるように配置する窒化物結晶基板の製造方法が提供される。

【0007】

本発明の更に他の態様によれば、
窒化物結晶を成長させる下地面を有する結晶成長用基板であって、
窒化物結晶からなる複数の種結晶基板を有し、
複数の前記種結晶基板は、隣接する前記種結晶基板の主面が互いに平行となり、それらの側面が互いに当接するように配置され、
複数の前記種結晶基板の中から選択した少なくとも１組の隣接する２つの種結晶基板は、少なくともこれらの接合部を挟んだ両側の位置で、それぞれの前記主面の高さが互いに異なるよう配置されている結晶成長用基板が提供される。

【0008】

本発明の更に他の態様によれば、
窒化物結晶を成長させる下地面を有する結晶成長用基板であって、
窒化物結晶からなる複数の種結晶基板を有し、
複数の前記種結晶基板は、隣り合う前記種結晶基板の主面が互いに平行となり、平面視でそれらの側面が接するか或いはそれらの少なくとも一部が重なるように配置され、
複数の前記種結晶基板の中から選択した少なくとも１組の隣接する２つの種結晶基板は、少なくとも平面視でそれらの側面が接するか或いはこれらの一部が重なる部分を挟んだ両側の位置で、それらの前記主面の端部の高低差が前記種結晶基板の厚さ以上となるよう配置されている結晶成長用基板が提供される。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、大径化させた結晶成長用基板を用い、良質な窒化物結晶基板を製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】（ａ）は種結晶基板を作製する際に用いられる小径種基板の平面図であり、（ｂ）は小径種基板の裏面に凹溝を形成する様子を示す断面図であり、（ｃ）は凹溝に沿って小径種基板を劈開させてその周縁部を除去する様子を示す模式図であり、（ｄ）は小径種基板の周縁部を除去することで得られた種結晶基板の平面図であり、（ｅ）は種結晶基板の側面図である。

【図2】（ａ）は種結晶基板の配列パターンの一例を示す平面図であり、（ｂ）は図２（ａ）に示す種結晶基板群のＢ−Ｂ’断面図である。

【図3】（ａ）は種結晶基板の配列パターンの変形例を示す平面図であり、（ｂ）は図３（ａ）に示す種結晶基板群のＢ−Ｂ’断面図である。

【図4】（ａ）は種結晶基板の配列パターンの変形例を示す平面図であり、（ｂ）は図４（ａ）に示す種結晶基板群のＢ−Ｂ’断面図である。

【図5】結晶膜を成長させる際に用いられる気相成長装置を示す概略図である。

【図6】（ａ）は種結晶基板上に結晶膜を成長させた様子を示す模式図であり、（ｂ）は図６（ａ）のＣ部を拡大した断面図の第１例であり、（ｃ）は図６（ａ）のＣ部を拡大した断面図の第２例であり、（ｄ）は図６（ａ）のＣ部を拡大した断面図の第３例である。

【図7】（ａ）は種結晶基板が接合されてなる結晶成長用基板を自立させる様子を示す模式図であり、（ｂ）は裏面洗浄後の結晶成長用基板の模式図である。

【図8】（ａ）は結晶成長用基板上に結晶膜を厚く成長させた様子を示す模式図であり、（ｂ）は厚く成長させた結晶膜をスライスすることで複数枚の窒化物結晶基板を取得する様子を示す模式図である。

【図9】（ａ）は種結晶基板上に結晶膜を厚く成長させた様子を示す断面構成図であり、（ｂ）は厚く成長させた結晶膜をスライスすることで複数枚の結晶成長用基板を取得する様子を示す模式図である。

【図10】結晶成長用基板およびこれを用いて作製した窒化物結晶基板の平面構成を例示する模式図である。

【図11】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ変形例１〜３の種結晶基板群の断面図である。

【図12】結晶膜を成長させる際に用いられる気相成長装置の変形例を示す概略図である。

【図13】（ａ）は変形例４又は５の種結晶基板の配列パターンを示す平面図であり、（ｂ）は図１３（ａ）に示す変形例４の種結晶基板群のＢ−Ｂ’断面図であり、（ｃ）は図１３（ａ）に示す変形例５の種結晶基板群のＢ−Ｂ’断面図である。

【図14】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ変形例６〜８の種結晶基板群の断面図である。

【図15】（ａ）〜（ｂ）はそれぞれ変形例９〜１０の種結晶基板群の断面図である。

【図16】（ａ）〜（ｂ）はそれぞれ変形例１１の種結晶基板群の断面図である。

【図17】（ａ）は変形例１２の種結晶基板の配列パターンを示す平面図であり、（ｂ）は図１７（ａ）に示す変形例１２の種結晶基板群のＢ−Ｂ’断面図である。

【図18】光学顕微鏡による結晶成長用基板の断面像を示す図である。

【図19】光学顕微鏡による結晶成長用基板の断面像を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

＜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。

【0012】

（１）窒化物結晶基板の製造方法
本実施形態では、以下に示すステップ１〜５を実施することで、窒化物結晶基板として、窒化ガリウム（ＧａＮ）の結晶からなる結晶基板（以下、ＧａＮ基板ともいう）を製造する例について説明する。

【0013】

（ステップ１：種結晶基板の用意）
本実施形態では、ＧａＮ基板を製造する際、図２（ａ）に破線で外形を例示するような結晶成長用基板２０を用いる。そこで本ステップでは、まず、結晶成長用基板２０を構成する種結晶基板１０（以下、「基板１０」と略す。）を作製する際に用いられるベース材料として、図１（ａ）に実線で外形を示すようなＧａＮ結晶からなる小径種基板（結晶基板）５を複数用意する。小径種基板５は、作製しようとする基板１０よりも大きな外径を有する円形の基板であって、例えば、サファイア基板等の下地基板上にＧａＮ結晶をエピタキシャル成長させ、成長させた結晶を下地基板から切り出してその表面を研磨すること等により作製することができる。ＧａＮ結晶は、気相成長法や液相成長法を問わず、公知の手法を用いて成長させることができる。現在の技術水準では、直径２インチ程度のものであれば、その主面（結晶成長の下地面）内におけるオフ角のばらつき、すなわち、オフ角の最大値と最小値との差が、例えば０．３°以下と比較的小さく、また、欠陥密度や不純物濃度の少ない良質な基板を、比較的安価に得ることができる。ここでオフ角とは、小径種基板５の主面の法線方向と、小径種基板５を構成するＧａＮ結晶の主軸方向（主面に最も近い低指数面の法線方向）と、のなす角をいう。

【0014】

本実施形態では、一例として、直径Ｄが２インチ程度であって、厚さＴが０．２〜１．０ｍｍである基板を、小径種基板５として用いる場合について説明する。また、本実施形態では、小径種基板５の主面すなわち結晶成長面が、ＧａＮ結晶のｃ面に対して平行であるか、或いは、この面に対して±５°以内、好ましくは±１°以内の傾斜を有するような基板を、小径種基板５として用いる場合について説明する。また、本実施形態では、複数の小径種基板５を用意する際、それぞれの小径種基板５の主面内におけるオフ角のばらつき（オフ角の最大値と最小値との差）が０．３°以下、好ましくは０．１５°以下であり、かつ、複数の小径種基板５間におけるオフ角のばらつき（オフ角の最大値と最小値との差）が０．３°以下、好ましくは０．１５°以下であるような基板群を、複数の小径種基板５として用いる例について説明する。

【0015】

なお、本明細書で用いる「ｃ面」という用語は、ＧａＮ結晶のｃ面、すなわち、｛０００１｝面に対して完全に平行な面だけでなく、上述のように、この面に対してある程度の傾斜を有する面を含み得る。この点は、本明細書において「ａ面」、「Ｍ面」という用語を用いる場合も同様である。すなわち、本明細書で用いる「ａ面」という用語は、ＧａＮ結晶のａ面、すなわち、｛１１−２０｝面に対して完全に平行な面だけでなく、この面に対して上記と同様の傾斜を有する面を含み得る。また、本明細書で用いる「Ｍ面」という用語は、ＧａＮ結晶のＭ面、すなわち、｛１０−１０｝面に対して完全に平行な面だけでなく、この面に対して上記と同様の傾斜を有する面を含み得る。

【0016】

小径種基板５を用意したら、図１（ｂ）に示すように、その裏面に凹溝を形成する。凹溝は、例えば、レーザ加工法や機械加工法のような公知の手法を用いて形成することが可能である。凹溝を形成した後、図１（ｃ）に示すように、凹溝に沿って小径種基板５を劈開させてその周縁部を除去することで、基板１０が得られる。図１（ｄ）に、基板１０の平面構成を示す。

【0017】

基板１０の平面形状は、基板１０を同一平面上に複数並べた場合に、これらを略平面充填させること、すなわち、平面視で隙間なく敷き詰めることが可能な形状とするのが好ましい。

【0018】

また、本実施形態では、基板１０の側面のうち、他の基板１０の側面と当接する全ての面、すなわち、他の基板１０の側面と対向する（向かい合う）全ての面を、互いに等価な面とするのが好ましい。ここでは、例えば、基板１０の側面のうち、他の基板１０の側面と当接する全ての面をＭ面とする。なお、基板１０の側面のうち、他の基板１０の側面と当接する全ての面をａ面としてもよい。

【0019】

ＧａＮ結晶は六方晶系の結晶構造を有することから、上述の要求を満たすようにするには、基板１０の平面形状を、正三角形、平行四辺形（内角６０°および１２０°）、台形（内角６０°および１２０°）、正六角形、および、平行六辺形のうちいずれかの形状とするのが好ましい。基板１０の平面形状を正方形や長方形とすると、基板１０の側面のうちいずれかの面をＭ面とした場合に、その面に直交する側面が必然的にａ面となってしまい、それぞれの面を等価な面とすることは不可能となる。また、基板１０の平面形状を円形や楕円形とすると、略平面充填させることができず、また、基板１０の側面を等価な面とすることは不可能となる。

【0020】

なお、上述した数種類の形状のうち、基板１０の平面形状は、図１（ｄ）に示すように正六角形とするのが特に好ましい。この場合、平面形状が円形である小径種基板５から、基板１０を、最大限の大きさで効率よく取得することが可能となる。また、後述するステップ２において基板１０を同一平面上に略平面充填させる際、その配列はハニカムパターンを構成することになり、複数の基板１０は、平面視において相互に噛み合わさるように配列することになる。これにより、配列させた複数の基板１０に対して面内方向に沿って外力が加わったとき、その方向によらず、基板１０の配列ずれを抑制することが可能となる。これに対し、基板１０の平面形状を、正三角形、平行四辺形、台形、正方形、長方形等とした場合には、基板１０の平面形状を正六角形とする場合に比べ、特定の方向からの外力の影響を受けやすくなり、基板１０の配列ずれが生じやすくなる。本実施形態では、基板１０の平面形状を正六角形とする場合について説明している。

【0021】

なお、ＧａＮ結晶の取り得る面方位のうち、Ｍ面については、単位面積あたりの結合手密度が小さい（原子間の結合が弱い）等の理由により、劈開させることが容易である。これに対し、本実施形態で採用しようとするＭ面以外の面方位（例えばａ面）については、単位面積あたりの結合手密度がＭ面における結合手密度よりも大きい（原子間の結合が強い）等の理由により、劈開させることが比較的困難となる。このような課題に対し、本実施形態では、上述したように小径種基板５の裏面に凹溝を形成してから劈開作業を行うこととしている。これにより、小径種基板５を、Ｍ面以外の劈開性の弱い面（劈開しにくい面）方位であっても正確に劈開させることが可能となる。図１（ｅ）に、上述の手法で得られた基板１０の側面構成図を示す。図１（ｅ）に示すように、基板１０の側面には、小径種基板５の裏面に凹溝を形成することで生じた融解面（レーザ加工面）或いは切削面（機械加工面）と、凹溝に沿って小径種基板５を劈開させることで生じた劈開面と、が形成されることとなる。ここでいう融解面とは、例えば、結晶が一度融けた後に急激に固化することで形成されたアモルファス面等を含む面のことである。また、ここでいう切削面とは、例えば、裂開面等を含む表面粗さの比較的大きな面のことである。

【0022】

なお、凹溝は、あくまで、小径種基板５を劈開させる際の制御性を高めるために設けるものである。そのため、凹溝を形成する際は、小径種基板５を完全に切断してしまうことがないよう、その深さを調整する必要がある。凹溝の深さは、例えば、小径種基板５の厚さＴに対して６０％〜９０％程度とするのが好ましい。また、劈開位置を正確に制御するため、凹溝の断面形状は、図１（ｂ）に示すようなＶ字状（開口部が広いテーパー状）の断面形状とするのが好ましい。なお、凹溝の開口幅については特に制限はないが、例えば０．２〜１．８ｍｍが例示される。このように溝の寸法や形状を制御することで、小径種基板５を劈開させる際の制御性を高めつつ、小径種基板５を劈開させた際に形成される劈開面の幅（厚さ方向における幅）を充分に確保することが可能となる。これにより、後述するステップ３において隣接する基板１０同士の接合強度を高めたり、基板１０の接合部周辺に形成される結晶膜の品質を向上させたりすることが可能となる。

【0023】

上述の加工を施すと、小径種基板５の切粉が大量に発生して基板１０に付着し、そのままでは後述の結晶成長に悪影響を及ぼす場合がある。そこで、切粉を除去する洗浄処理を行う。その手法としては、例えば、塩酸（ＨＣｌ）と過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）とを１対１で混合して得た薬液を用いたバブリング洗浄が挙げられる。

【0024】

（ステップ２：種結晶基板の配置）
基板１０を複数枚取得したら、ステップ２を行う。本ステップでは、ＧａＮ結晶からなる複数の基板１０を、隣接する基板１０の主面が互いに平行となり、それらの側面が互いに当接するように配置（充填）する。これにより、組み立て基板１３を作製する。なお、組み立て基板１３は、後述する結晶成長用基板２０の一態様として考えてもよい。

【0025】

なお、ここでいう「複数の基板１０を、隣接する基板１０の主面が互いに平行となるように配置する」とは、隣接する基板１０の主面同士が、完全に互いに平行に配置される場合だけでなく、これらの面が互いに僅かな傾きを持って配置される場合を含むものとする。本実施形態では、隣接する基板１０の主面間に傾きが生じた場合であっても、その大きさは、最も大きい面で例えば０．１°以下、好ましくは０．０５°以下とするのが望ましい。また、複数の基板１０を配置する際は、これらを配列させることで得られる基板群の主面内におけるオフ角のばらつき（全主面内におけるオフ角の最大値と最小値との差）を、例えば０．３°以下、好ましくは０．１５°以下とするのが望ましい。これらが大きすぎると、後述するステップ３，５（結晶成長工程）で成長させる結晶の品質が低下する場合があるためである。

【0026】

また、ここでいう「複数の基板１０を、隣接する基板１０の側面が互いに当接するように配置する」とは、隣接する基板１０の側面同士が、完全に、すなわち、隙間なく接触する場合だけでなく、これらの間に僅かな隙間が存在する場合も含むものとする。すなわち、複数の基板１０を、これらの側面間になるべく隙間が生じないように近接して対向させることを意味する。但し、隣接する基板１０の側面間に隙間が生じた場合であっても、室温条件におけるその大きさは、最も大きい場所で例えば１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下とするのが望ましい。隙間が大きすぎると、後述するステップ３（結晶成長工程）を実施した際に、隣接する基板１０間が接合しなかったり、接合したとしてもその強度が不足したりする場合があるためである。

【0027】

後述するステップ３における取り扱いを容易とするため、複数の基板１０は、例えば、平坦な載置面を有する平板として構成された保持板（支持板）１２上に固定するのが好ましい。図２（ｂ）に、複数枚の基板１０が保持板１２上に設けられた組み立て基板１３の断面構成を示す。本図に示すように、基板１０は、その主面（結晶成長面）が上面となるように保持板１２上に設置される。このとき、複数の基板１０のそれぞれは、その主面が保持板１２の載置面と平行となるように保持板１２上に配置される。

【0028】

保持板１２の材料としては、後述するステップ３（結晶成長工程）での成膜温度、成膜雰囲気に耐えられる耐熱性、耐食性を有し、また、基板１０やステップ３で形成するＧａＮ結晶膜１４を構成する結晶と、同等或いはそれより小さい線膨張係数を有する材料を用いることが好ましい。保持板１２の材料をこのように選択することで、ステップ３において基板１０間にギャップが形成されたり、基板１０間に形成されたギャップが広がったりしてしまうことを抑制できるようになる。ここでいう線膨張係数とは、基板１０の主面（ｃ面）に平行な方向、すなわち、基板１０を構成するＧａＮ結晶のａ軸方向における線膨張係数をいう。ＧａＮ結晶のａ軸方向における線膨張係数は５．５９×１０^−６／Ｋである。線膨張係数がこれらに比べて同等もしくは小さく、安価で入手が容易であり、ある程度の剛性を示す材料としては、例えば、等方性黒鉛、異方性黒鉛（パイロリティックグラファイト等）、シリコン、石英などが挙げられる。また、後述する理由から、これらの中でも、等方性黒鉛、パイロリティックグラファイトを特に好ましく用いることができる。また、等方性黒鉛等からなる平板基材の表面をパイロリティックグラファイト等の表層が剥離しやすく耐食性に優れた材料により被覆（コーティング）してなる複合材料を、好適に用いることもできる。

【0029】

ステップ２では、複数の基板１０の中から選択した少なくとも１組の隣接する２つの基板１０を、少なくともこれらの接合部を挟んだ両側の位置で、それぞれの主面の高さが互いに異なるように配置する。ここでいう隣接する２つの基板１０の「接合部」とは、隣接する２つの基板１０の側面同士が当接する部分のことを意味する。また、ここでいう「主面の高さ」とは、複数の基板１０群を保持板１２の水平な載置面上に載置したときの、載置面から該載置面に垂直な方向へのそれぞれの主面（上端部）の高さのことを意味する。本実施形態では、複数の基板１０のそれぞれを、その主面が保持板１２の載置面と平行となるように保持板１２上に配置するため、隣接する２つの基板１０は、これらの接合部を挟んだ両側の位置におけるそれぞれの主面の高さだけでなく、それぞれの主面の全体の高さが互いに異なるように配置される。

【0030】

本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、例えば、厚さが互いに等しい複数の基板１０を用い、それぞれの基板１０の主面を載置面と平行とした状態で、それぞれの基板１０の下側に、厚さが互いに異なる板状のスペーサ１１ｓを挿入する。このとき、スペーサ１１ｓの下面を保持板１２の載置面に当接させるとともに、スペーサ１１ｓの上面をそれぞれの基板１０の裏面に当接させる。そして、この状態で、保持板１２上にスペーサ１１と隣接した位置に接着剤１１ａを形成（塗布）し、当該接着剤１１ａを介してそれぞれの基板１０と保持板１２とを接着させる。これにより、隣接する２つの基板１０のそれぞれの全体が互いに異なる高さに配置されることとなる。

【0031】

スペーサ１１ｓの材料としては、後述するステップ３（結晶成長工程）での成膜温度、成膜雰囲気に耐えられる耐熱性、耐食性を有する材料を用いることが好ましい。所定の耐熱性、耐食性を有し、安価で入手が容易である材料としては、例えば、カーボンシートなどが挙げられる。平面視でのスペーサ１１ｓの面積は、スペーサ１１ｓが基板１０よりも外側にはみ出すことがないよう、それぞれの基板１０の面積よりも小さいことが好ましい。また、基板１０下には、スペーサ１１ｓに隣接して接着剤１１ａを塗布することができるような空隙が形成されることが好ましい。具体的には、例えば、図２（ｂ）に示すように、スペーサ１１ｓの平面形状を、中心に中空部を有するリング状とする。これにより、リング状のスペーサ１１ｓの中空部内に接着剤１１ａを形成することができる。なお、四角形等の平面形状を有する複数の小片のスペーサ１１ｓを、水平方向に間隔をあけて基板１０の下に挿入し、該間隔内に接着剤１１ａを形成するようにしてもよい。ただし、スペーサ１１ｓがリング状であるほうが、基板１０を安定的に支持することができるという点で好ましい。また、それぞれの基板１０下に挿入されるスペーサ１１ｓの厚さを異ならせる方法としては、一枚のシートによってスペーサ１１ｓを構成し、当該一枚のシートからなるスペーサ１１ｓの厚さを互いに異ならせてもよいし、或いは、同じ厚さを有する単位シートを複数枚重ねることでスペーサ１１ｓを構成し、当該単位シートの枚数を互いに異ならせてもよい。

【0032】

接着剤１１ａの材料としては、後述するステップ３（結晶成長工程）での成膜温度、成膜雰囲気に耐えられる耐熱性、耐食性を有し、また、基板１０やステップ３で形成するＧａＮ結晶膜１４を構成する結晶と近い線膨張係数を有する材料を用いることが好ましい。なお、「線膨張係数が近い」とは、接着剤１１ａの線膨張係数と、ＧａＮ結晶膜１４を構成する結晶の線膨張係数と、が実質的に同等であること、例えば、これらの差が１０％以内であることを意味する。このような材料としては、例えば、ジルコニアやシリカ等を主成分とする材料を好ましく用いることができ、例えば、市販のアロンセラミックＣ剤やＥ剤（アロンセラミックは東亞合成株式会社の登録商標）が挙げられる。

【0033】

基板１０を保持板１２上に接着する際は、接着剤１１ａが基板１０の主面側に回り込んではみ出ることのないよう、基板１０下でスペーサ１１ｓによって形成される空隙内にのみ接着剤１１ａを塗布するのが好ましい。特に、接着剤１１ａと基板１０との線膨張係数の差が比較的大きい場合には、例えば、極力少量の接着剤１１ａを、リング状のスペーサ１１ｓの中空部内にのみ収まるように塗布するのが好ましい。なお、接着剤１１ａを、スペーサ１１ｓと接着させていてもよいし、接着させなくてもよい。

【0034】

このような配置により、隣接する２つの基板１０の間の接合部（の上部）には、段差１０ｓが形成される。ここでいう「段差１０ｓ」とは、隣接する２つの基板１０のそれぞれの主面の高さがそれらの接合部を挟んで変化する部分のことを意味する。このとき、隣接する２つの基板１０の間の接合部には、後述するステップ２において結晶膜１４を成長させる成膜ガスの滞留が局所的に生じるような段差１０ｓを形成する。具体的には、隣接する２つの基板１０間における段差１０ｓの高低差を、例えば、１００μｍ超５００μｍ以下、或いは基板１０の厚さに対して２５％超１００％未満とする。なお、基板１０の厚さは、小径種基板５の厚さと等しい。本実施形態では、隣接する２つの基板１０のそれぞれの下に挿入されるスペーサ１１ｓの厚さの差を、例えば、１００μｍ超５００μｍ以下、或いは基板１０の厚さに対して２５％超１００％未満とすることで、隣接する２つの基板１０間に所定の段差１０ｓを形成する。このような段差１０ｓを、隣接する２つの基板１０の間に積極的に形成することにより、後述するステップ２において、結晶膜１４を成長させる成膜ガスの滞留を局所的に生じさせることができ、段差１０ｓ付近でＧａＮ結晶膜１４の成長を促すことができる。

【0035】

図２（ａ）は、基板１０の配列パターンの一例を示す平面図である。本実施形態のように、平面形状が正六角形である基板１０を用いる場合、組み立て基板１３において複数の基板１０が略平面充填されることでハニカムパターン（蜂の巣パターン）が構成されることとなる。このような組み立て基板１３において、複数の基板１０のそれぞれの主面の高さの分布は、例えば、後述するステップ２において結晶膜１４を成長させる成膜ガスを流す方法（向き、流速等）に基づいて設定される。

【0036】

本実施形態では、後述するステップ２において、組み立て基板１３を周方向（主面に沿った方向）に回転させながら成膜ガスを組み立て基板１３の主面に対して平行な方向に流すため、図２（ｂ）に示すように、例えば、複数の基板１０を、組み立て基板１３（後述の結晶成長用基板２０）の中心から周縁部に向かって、主面の高さが徐々に低くなるように配置する。このとき、複数の基板１０を、主面の高さが組み立て基板１３の中心に対して同心円状に等しくなるように配置するとともに、隣接する２つの同心円のうち、外側の同心円での主面の高さが内側の同心円での主面の高さよりも低くなるように配置する。

【0037】

また、このとき、複数の同心円のうち、隣接する２つの同心円間での高低差のそれぞれを、互いに等しくする。なお、ここでいう「隣接する２つの同心円間での高低差のそれぞれを、互いに等しくする」とは、隣接する２つの同心円間での高低差のそれぞれを、完全に一致させる場合だけでなく、これらの高低差に僅かな誤差が生じる場合も含むものとする。例えば、それぞれの基板１０下に挿入されるスペーサ１１ｓの厚さが所定の誤差を含んでいる場合などが考えられる。但し、本実施形態では、隣接する２つの同心円間での高低差のそれぞれに誤差が生じた場合であっても、その誤差は例えば５０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下とするのが望ましい。なお、複数の前記種結晶基板を、組み立て基板１３の中心から周縁部に向かって、隣接する２つの基板１０間の高低差が積極的に変化するように配置する場合については、変形例として後述する。

【0038】

また、このとき、複数の基板１０のうち、最も高い基板１０と、最も低い基板１０との高低差（組み立て基板１３全体としての主面の最大高低差）を、例えば、１００μｍ超１５００μｍ以下とする。なお、本実施形態では、最も高い基板１０を組み立て基板１３の中心に位置する基板１０とし、最も低い基板１０を組み立て基板１３の最も周縁側に位置する基板１０とし、これらの高低差を１００μｍ超１５００μｍ以下とする。

【0039】

なお、図２（ａ）中に破線で外形を示すような平面形状が円形である結晶成長用基板２０を作製する場合、配列させた複数の基板１０群のうち、結晶成長用基板２０の周縁部を構成する基板１０（破線と交差する基板１０）については、その周縁部（破線の外側の部分）を結晶成長用基板２０の外形に合わせて円弧状に切断加工するようにしてもよい。この切断加工は、基板１０を組み合わせる前に実施してもよく、組み合わせた後に実施してもよい。また、この切断加工は、ステップ１で例示したような劈開を組み合わせた手法ではなく、レーザ加工法や機械加工法のような公知の手法を用いて行うことができる。なお、この切断加工を実施したとしても、複数の基板１０のうち、少なくとも結晶成長用基板２０の周縁部以外の部分を構成する基板は、平面形状が正六角形である主面を有することとなる。本図に示すように、基板１０の主面を組み合わせたハニカムパターンは、結晶成長用基板２０の主面の中心を通りこの主面に直交する軸を中心軸として結晶成長用基板２０を一回転させたとき、６回の回転対称性を有するように配置される。

【0040】

なお、図２（ａ）に示すように、配列させた複数の種基板結晶１０の中から任意に選択された基板１０は、少なくとも２つ以上の他の基板１０と当接するように構成されていることが分かる。また、この任意に選択された基板１０が有する２以上の当接面は、互いに直交しないように構成されていることも分かる。これらの事象は、基板１０の平面形状として例えば正六角形、正三角形、平行四辺形、台形を選択し、複数の基板１０を、この図に示すように略円形に（一方向だけでなく多方向に）略平面充填させた場合に得られる固有のものであるといえる。また、この図に示すように、複数の基板１０は、平面視において相互に噛み合って（組み合って）おり、ステップ３やその後の工程において、基板１０の配列ずれが生じにくくなるように配置されていることも分かる。この事象は、基板１０の平面形状を正六角形とし、複数の基板１０を、この図に示すように略円形に略平面充填させた場合に得られる固有のものであるといえる。

【0041】

（ステップ３：結晶成長による接合）
接着剤１１ａが固化し、組み立て基板１３の作製が完了したら、図５に示すハイドライド気相成長装置（ＨＶＰＥ装置）２００を用い、略平面状に配置させた複数の基板１０の主面上に、所定の成膜ガスを供給することで、第１結晶膜（接合用薄膜）としてのＧａＮ結晶膜１４を成長させる。ここでいう「成膜ガス」とは、ＧａＮ結晶膜１４を成長させる原料ガスのことを意味し、Ｇａ原料ガスを生成する反応ガスとしてのＨＣｌガスや、窒素（Ｎ_２）ガス等のキャリアガスを含むものとする。

【0042】

ＨＶＰＥ装置２００は、石英等の耐熱性材料からなり、成膜室２０１が内部に構成された気密容器２０３を備えている。成膜室２０１内には、組み立て基板１３や結晶成長用基板２０を保持するサセプタ２０８が設けられている。サセプタ２０８は、回転機構２１６が有する回転軸２１５に接続されており、該サセプタ２０８上に載置される組み立て基板１３を周方向（主面に沿った方向）に回転可能に構成されている。気密容器２０３の一端には、成膜室２０１内へ成膜ガスとして、ＨＣｌガス、アンモニア（ＮＨ_３）ガス、Ｎ_２ガスを供給するガス供給管２３２ａ〜２３２ｃが接続されている。ガス供給管２３２ｃには水素（Ｈ_２）ガスを供給するガス供給管２３２ｄが接続されている。ガス供給管２３２ａ〜２３２ｄには、上流側から順に、流量制御器２４１ａ〜２４１ｄ、バルブ２４３ａ〜２４３ｄがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａの下流には、原料としてのＧａ融液を収容するガス生成器２３３ａが設けられている。ガス生成器２３３ａには、ＨＣｌガスとＧａ融液との反応により生成された成膜ガスとしての塩化ガリウム（ＧａＣｌ）ガスを、サセプタ２０８上に保持された組み立て基板１３等に向けて供給するノズル２４９ａが接続されている。ガス供給管２３２ｂ，２３２ｃの下流側には、これらのガス供給管から供給された成膜ガスをサセプタ２０８上に保持された組み立て基板１３等に向けて供給するノズル２４９ｂ，２４９ｃがそれぞれ接続されている。ノズル２４９ａ〜２４９ｃは、組み立て基板１３の主面に対して平行な方向（主面に沿った方向）に成膜ガスを流すよう配置されている。一方、気密容器２０３の他端には、成膜室２０１内を排気する排気管２３０が設けられている。排気管２３０にはポンプ２３１が設けられている。気密容器２０３の外周にはガス生成器２３３ａ内やサセプタ２０８上に保持された組み立て基板１３等を所望の温度に加熱するゾーンヒータ２０７が、気密容器２０３内には成膜室２０１内の温度を測定する温度センサ２０９が、それぞれ設けられている。ＨＶＰＥ装置２００が備える各部材は、コンピュータとして構成されたコントローラ２８０に接続されており、コントローラ２８０上で実行されるプログラムによって、後述する処理手順や処理条件が制御されるように構成されている。

【0043】

ステップ３は、上述のＨＶＰＥ装置２００を用い、例えば以下の処理手順で実施することができる。まず、ガス生成器２３３ａ内に原料としてＧａ融液を収容し、また、サセプタ２０８上に組み立て基板１３を保持する。そして、サセプタ２０８を回転させるとともに、成膜室２０１内の加熱および排気を実施しながら、成膜室２０１内へＨ_２ガス（あるいはＨ_２ガスとＮ_２ガスとの混合ガス）を供給する。そして、成膜室２０１内が所望の成膜温度、成膜圧力に到達し、また、成膜室２０１内の雰囲気が所望の雰囲気となった状態で、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂからガス供給を行い、組み立て基板１３（基板１０）の主面に対して平行な方向に、成膜ガスとしてＧａＣｌガスとＮＨ_３ガスとを供給する。これにより、図６（ａ）に断面図を示すように、基板１０の主面上に、ＧａＮ結晶がエピタキシャル成長し、ＧａＮ結晶膜１４が形成されることとなる。ＧａＮ結晶膜１４が形成されることで、隣接する基板１０は、ＧａＮ結晶膜１４によって互いに接合され、一体化した状態となる。その結果、隣接する基板１０が接合されてなる結晶成長用基板２０が得られることとなる。なお、成膜処理の過程での基板１０を構成する結晶の分解を防止するため、ＮＨ_３ガスを、ＨＣｌガスよりも先行して（例えば成膜室２０１内の加熱前から）供給するのが好ましい。また、ＧａＮ結晶膜１４の面内膜厚均一性を高め、隣接する基板１０同士の接合強度を面内でむらなく向上させるため、ステップ３は、サセプタ２０８を回転させた状態で実施するのが好ましい。

【0044】

基板１０上にＧａＮ結晶膜１４を形成する際、上述したように、ステップ２において、隣接する２つの基板１０を、少なくともこれらの接合部を挟んだ両側の位置で、それぞれの主面の高さが互いに異なるように配置することで、当該隣接する２つの基板１０の間には、段差１０ｓが形成されている。このような段差１０ｓが形成された基板１０群に対して成膜ガスを供給すると、隣接する２つの基板１０間の段差１０ｓ付近で、局所的に成膜ガスの滞留（乱流）が生じる。これにより、段差１０ｓ付近でＧａＮ結晶膜１４の成長を促し、段差１０ｓ付近で局所的にＧａＮ結晶膜１４の成長速度を大きくすることができる。

【0045】

このとき、図６（ｂ）に示す第１例のように、隣接する２つの基板１０間の段差１０ｓに追従するようにＧａＮ結晶膜１４を形成する。すなわち、隣接する２つの基板１０のそれぞれの主面上にＧａＮ結晶膜１４を形成するとともに、隣接する２つの基板１０のうち、主面が高い方の基板１０の側面（の露出部分）にＧａＮ結晶膜１４を形成する。これにより、隣接する２つの基板１０のうち、主面が低い方の基板１０上に形成されるＧａＮ結晶膜１４と、主面が高い方の基板１０の側面に形成されるＧａＮ結晶膜１４とを（ステップ２の早い段階から）結合させることができる。その結果、隣接する２つの基板１０同士の接合強度を向上させることができる。特に、隣接する２つの基板１０を主面に交差する方向に互いにずれさせるようなせん断応力に対して耐性を向上させることができる。

【0046】

また、図６（ｂ）に示す第１例のように、隣接する２つの基板１０のうち、主面が低い方の基板１０上に形成されるＧａＮ結晶膜１４を、主面が高い方の基板１０に近づくにつれて徐々に厚くなるように形成してもよい。この場合、ＧａＮ結晶膜１４には、基板１０間の段差１０ｓに比べて滑らかな傾斜面が形成されることとなる。これにより、隣接する２つの基板１０同士の接合部付近のＧａＮ結晶膜１４の剛性を向上させることができる。

【0047】

または、図６（ｃ）に示す第２例のように、隣接する２つの基板１０のうち、主面が低い方の基板１０上に形成されるＧａＮ結晶膜１４を、主面が高い方の基板１０上に形成されるＧａＮ結晶膜１４よりも厚くなるように形成してもよい。これにより、隣接する２つの基板１０のうち、主面が低い方の基板１０上に形成されるＧａＮ結晶膜１４と、主面が高い方の基板１０の側面に形成されるＧａＮ結晶膜１４とを結合させる領域を広く（厚く）することができる。その結果、隣接する２つの基板１０同士の接合強度をさらに向上させることができる。

【0048】

また、図６（ｃ）に示す第２例では、基板１０間の段差１０ｓに対応する、ＧａＮ結晶膜１４の主面の段差は、基板１０の段差１０よりも低くなる。より好ましくは、ＧａＮ結晶膜１４には、基板１０間の段差１０ｓに対応する段差が消失し、ＧａＮ結晶膜１４は平坦となる。なお、この場合、ＧａＮ結晶膜１４には、主面が低い方の基板１０から、主面が高い方の基板１０に向けて所定の傾斜角度で高くなるように傾斜した平坦な傾斜面が形成されていてもよい。このように、ＧａＮ結晶膜１４の主面の段差を低く、好ましくは、消失させることで、後述するステップ５において、ＧａＮ結晶膜１４上に、段差が低く、好ましくは段差が消失した平坦なＧａＮ結晶膜２１を形成することができる。これにより、ステップ５において、ＧａＮ結晶膜２１の段差２１ｓとともに取り除かれる後述の最上層ＧａＮ基板３０ｂおよび最下層ＧａＮ基板３０ａのそれぞれの厚さを小さくすることができる。その結果、ＧａＮ結晶膜２１の浪費を抑制し、製造コストを削減することができる。

【0049】

または、図６（ｄ）に示す第３例のように、隣接する２つの基板１０の接合部上に、ＧａＮ結晶膜１４を他の部分よりも厚く形成してもよい。この場合、ＧａＮ結晶膜１４には、基板１０の接合部上に凸面が形成されることとなる。これにより、隣接する２つの基板１０同士の接合部付近のＧａＮ結晶膜１４の剛性をさらに向上させることができる。

【0050】

以上の第１例〜第３例のように、隣接する２つの基板１０間の段差１０ｓにＧａＮ結晶膜１４を被覆することで、基板１０間の段差１０ｓ上に形成されるＧａＮ結晶膜１４の主面に、Ｖ字状の溝部（以下、Ｖ溝と呼ぶ）が生じることを抑制することができる。これにより、ＧａＮ結晶膜１４上に形成する後述のＧａＮ結晶膜２１の主面においてもＶ溝の発生を抑制することができる。この点については、「（２）本実施形態により得られる効果」において詳細を後述する。

【0051】

なお、ＧａＮ結晶膜１４の主面にＶ溝が残っていてもよい。この場合、たとえＶ溝が残っていても、上述のように基板１０間の段差１０ｓにＧａＮ結晶膜１４を被覆することで、隣接する２つの基板１０同士の接合強度を向上させることができる。

【0052】

隣接する２つの基板１０間の段差１０ｓに対して、ＧａＮ結晶膜１４がどのような形状で形成されるかは、ＧａＮ結晶膜１４を成長させる成膜ガスの流速、隣接する２つの基板１０間における段差１０ｓの高低差、または基板１０の配置などに依存する。

【0053】

本実施形態では、ＧａＮ結晶膜１４を成長させる成膜ガスの流速を、例えば、６ｃｍ／ｓｅｃ以上とする。成膜ガスの流速が６ｃｍ／ｓｅｃ未満であると、隣接する２つの基板１０間の段差１０ｓ付近で、成膜ガスの滞留が不充分となる可能性がある。これに対し、成膜ガスの流速を６ｃｍ／ｓｅｃ以上とすることにより、隣接する２つの基板１０間の段差１０ｓ付近で、成膜ガスの滞留を充分に生じさせることができる。具体的には、隣接する２つの基板１０間の段差１０ｓから組み立て基板１３の主面に沿った方向に向かって、段差１０ｓの高低差に対して数倍から十数倍程度の距離内の範囲において、成膜ガスの滞留（乱流）を生じさせることができる。その結果、段差１０ｓ付近の広範囲に亘ってＧａＮ結晶膜１４の結晶成長を積極的に促すことができ、隣接する２つの基板１０同士の接合強度を確実に向上させることができる。なお、成膜ガスの流速について特に上限はないが、成膜ガスの過剰な流出を抑制する観点から、成膜ガスの流速は、例えば、１５ｃｍ／ｓｅｃ以下であることが好ましい。

【0054】

また、上述したように、ステップ２では、複数の基板１０を配置する際、隣接する２つの基板１０間における段差１０ｓの高低差を、例えば、１００μｍ超５００μｍ以下としている。段差１０ｓの高低差が１００μｍ以下であると、段差１０ｓ付近で成膜ガスの滞留が不充分となる可能性がある。これに対し、段差１０ｓの高低差を１００μｍ超とすることにより、段差１０ｓ付近で成膜ガスの滞留を充分に生じさせることができる。一方で、段差１０ｓの高低差が５００μｍ超であると、基板１０の厚さに対する段差１０ｓの高低差の比率が大きくなり、隣接する２つの基板１０の接合部における接合面積が小さくなる。その結果、後述のステップ３で形成されるＧａＮ結晶膜１４が薄い場合に、隣接する２つの基板１０同士の接合強度を向上させる効果が充分に得られない可能性がある。これに対し、段差１０ｓの高低差を５００μｍ以下とすることにより、基板１０の厚さに対する段差１０ｓの高低差の比率を所定値以下とし、隣接する２つの基板１０の接合部における接合面積を充分に確保することができる。その結果、隣接する２つの基板１０同士の接合強度を安定的に向上させることができる。

【0055】

或いは、上述したように、ステップ２では、複数の基板１０を配置する際、隣接する２つの基板１０間における段差１０ｓの高低差を、例えば、基板１０の厚さに対して２５％超１００％未満としている。段差１０ｓの高低差が基板１０の厚さに対して２５％以下であると、段差１０ｓ付近で成膜ガスの滞留が不充分となる可能性がある。これに対し、段差１０ｓの高低差を基板１０の厚さに対して２５％超とすることにより、段差１０ｓ付近で成膜ガスの滞留を充分に生じさせることができる。一方で、段差１０ｓの高低差が基板１０の厚さに対して１００％以上であると、隣接する基板１０の側面同士の重なりが無くなる。このため、後述のステップ３で形成されるＧａＮ結晶膜１４のみで基板１０同士を接合させることとなり、ＧａＮ結晶膜１４が薄い場合に、隣接する基板１０同士の接合強度を向上させる効果が充分に得られない可能性がある。また、段差１０ｓの高低差が基板１０の厚さに対して１００％以上であると、後述のステップ３において、主面が低い方の基板上に形成されるＧａＮ結晶膜と、主面が高い方の基板の側面に形成されるＧａＮ結晶膜とが結合するまでにタイムラグが生じてしまう可能性がある。このため、ＧａＮ結晶膜１４の主面の一部にＶ溝が残ってしまう可能性がある。これに対し、段差１０ｓの高低差を基板１０の厚さに対して１００％未満とすることにより、隣接する基板１０の側面同士が重なる部分を設けることができる。これにより、ステップ３で形成されるＧａＮ結晶膜１４が薄い場合であっても、隣接する基板１０同士の接合強度を確実に向上させることができる。また、段差１０ｓの高低差を基板１０の厚さに対して１００％未満とすることにより、隣接する２つの基板１０のうち、主面が低い方の基板１０上に形成されるＧａＮ結晶膜１４と、主面が高い方の基板１０の側面に形成されるＧａＮ結晶膜１４とをすぐに結合させることができる。これにより、基板１０間の段差１０ｓ上に形成されるＧａＮ結晶膜１４の主面に、Ｖ溝を生じ難くすることができる。その結果、ＧａＮ結晶膜１４上に形成する後述のＧａＮ結晶膜２１の主面においてもＶ溝を生じ難くすることができる。

【0056】

また、上述したように、ステップ２では、複数の基板１０を、組み立て基板１３の中心から周縁部に向かって、主面の高さが徐々に低くなるように配置している。隣接する２つの基板１０のうち、主面が高い方の基板１０の側面は、組み立て基板１３の周縁部側を向くように配置されている。上述のＨＶＰＥ装置２００のように、組み立て基板１３を周方向に回転させながら、組み立て基板１３の主面に対して平行な方向に成膜ガスを流す場合では、成膜ガスは、組み立て基板１３の一方の周縁部から他方の周縁部に向かって流れる。このとき、組み立て基板１３の周縁部側を向いた基板１０の側面には成膜ガスが周期的に吹き付けられ、隣接する２つの基板１０間における段差１０ｓ付近で成膜ガスの滞留（乱流）が起こり易くなる。これにより、結晶成長用基板２０の下流側となる中心よりも、上流側となる周縁部側に厚くＧａＮ結晶膜１４を形成することができる。その結果、結晶成長用基板２０の主面全体としての起伏を小さくすることができる。また、成膜ガスの流れを組み立て基板１３の中心等に溜まらせずに周縁部に向かって逃がすことができるため、成膜時のＧａＮ結晶膜１４のストレスが結晶成長用基板２０の中心などに局所的に偏ることを抑制することができる。

【0057】

また、上述したように、ステップ２では、複数の基板１０を、主面の高さが組み立て基板１３の中心に対して同心円状に等しくなるように配置するとともに、隣接する２つの同心円のうち、外側の同心円での主面の高さが内側の同心円での主面の高さよりも低くなるように配置している。隣接する２つの同心円間の段差１０ｓは、主面が高い方の基板１０の側面が組み立て基板１３の周縁部側を向いた状態で、組み立て基板１３の中心を囲むように形成されている。このような組み立て基板１３を周方向に回転させながら、組み立て基板１３の主面に対して平行な方向に成膜ガスを流すことにより、成膜ガスの滞留をそれぞれの段差１０ｓ付近で組み立て基板１３の周方向に均等に生じさせることができる。その結果、段差１０ｓ付近のＧａＮ結晶膜１４を周方向に均等な形状で形成することができ、基板１０同士の接合強度を均等にすることができる。

【0058】

また、上述したように、ステップ２では、複数の基板１０を配置する際、複数の基板１０のうち、最も高い基板１０と、最も低い基板１０との高低差を、例えば、１００μｍ超１５００μｍ以下としている。最も高い基板１０と、最も低い基板１０との高低差が１００μｍ以下であると、複数の基板１０のそれぞれの接合部に形成される段差１０ｓの高低差が小さくなるため、それぞれの段差１０ｓ付近で成膜ガスの滞留が不充分となる可能性がある。これに対し、最も高い基板１０と、最も低い基板１０との高低差を１００μｍ超とすることにより、複数の基板１０のそれぞれの接合部に形成される段差１０ｓの高低差を所定値以上し、それぞれの段差１０ｓ付近で成膜ガスの滞留を充分に生じさせることができる。一方で、最も高い基板１０と、最も低い基板１０との高低差が１５００μｍ超であると、結晶成長用基板２０の主面の起伏が過剰に大きくなるため、成膜ガスの流れが過剰に乱される可能性がある。また、後述するステップ５において、ＧａＮ結晶膜２１から平坦なＧａＮ基板３０をスライスする際に、段差２１ｓとともに取り除かれる最下層ＧａＮ基板３０ａおよび最上層ＧａＮ基板３０ｂのそれぞれの厚さが大きくなる可能性がある。これに対し、最も高い基板１０と、最も低い基板１０との高低差を１５００μｍ以下とすることにより、結晶成長用基板２０の主面の起伏を小さくし、成膜ガスの流れの過剰な乱れを抑制することができる。また、後述するステップ５において、段差２１ｓとともに取り除かれる最上層ＧａＮ基板３０ｂおよび最下層ＧａＮ基板３０ａのそれぞれの厚さを小さくすることができる。その結果、ＧａＮ結晶膜２１の浪費を抑制し、製造コストを削減することができる。

【0059】

ステップ３を実施する際の他の処理条件としては、以下が例示される。
成膜温度（組み立て基板の温度）：９８０〜１１００℃、好ましくは、１０５０〜１１００℃
成膜圧力（成膜室内の圧力）：９０〜１０５ｋＰａ、好ましくは、９０〜９５ｋＰａ
ＧａＣｌガスの分圧：１．５〜１５ｋＰａ
ＮＨ_３ガスの分圧／ＧａＣｌガスの分圧：２〜６
Ｈ_２ガスの流量／Ｎ_２ガスの流量：０〜１

【0060】

以上のようにして形成されるＧａＮ結晶膜１４の平均的な膜厚（平坦部での厚さ）は、例えば、結晶成長用基板２０の外径をＤｃｍとした場合に、６Ｄμｍ以上の厚さとすることができる。ＧａＮ結晶膜１４の膜厚が６Ｄμｍ未満であると、隣接する基板１０同士の接合力が不足し、結晶成長用基板２０の自立状態が維持できなくなり、その後のステップを進行させることが不可能となる。これに対して、本実施形態では、隣接する２つの基板１０間に段差１０ｓを形成することで、ＧａＮ結晶膜１４の膜厚を６Ｄμｍ以上の厚さとすれば、段差１０ｓ付近に充分な厚さのＧａＮ結晶膜１４を形成することができ、隣接する基板１０同士の接合力を向上させることができる。その結果、結晶成長用基板２０の自立状態を維持させることができる。

【0061】

なお、ＧａＮ結晶膜１４の膜厚について特に上限はないが、ここで行う結晶成長は、あくまでも複数の基板１０を接合させて自立可能な状態とする目的に止めておくようにしてもよい。言い換えれば、ＧａＮ結晶膜１４の膜厚は、後述するステップ４（保持板剥がし、洗浄）において、互いに接合された基板１０からなる結晶成長用基板２０を保持板１２から取り外して洗浄等を行った状態であっても、隣接する基板１０同士の接合状態、すなわち、結晶成長用基板２０の自立状態が維持されるのに必要かつ最小の厚さに止めておくようにしてもよい。本実施形態のように、本格的な結晶成長工程としてステップ５を別途行うのであれば、ステップ３で形成するＧａＮ結晶膜１４の膜厚を厚くしすぎると、成膜に用いる各種ガスの浪費や、ＧａＮ基板のトータルでの生産性低下を招いてしまう場合があるためである。このような観点から、ＧａＮ結晶膜１４の膜厚は、例えば、結晶成長用基板２０の外径をＤｃｍとした場合に、１００Ｄμｍ以下の厚さとしてもよい。

【0062】

これらのことから、本実施形態では、基板１０の外径が２インチ、結晶成長用基板２０の外径が６〜８インチである場合、ＧａＮ結晶膜１４の膜厚は、例えば１００μｍ以上２ｍｍ以下の範囲内の厚さとすることができる。

【0063】

（ステップ４：保持板剥がし、洗浄）
ＧａＮ結晶膜１４の成長が完了し、隣接する基板１０が互いに接合された状態となったら、成膜室２０１内へＮＨ_３ガス、Ｎ_２ガスを供給し、成膜室２０１内を排気した状態で、成膜室２０１内へのＨＣｌガス、Ｈ_２ガスの供給、ヒータ２０７による加熱をそれぞれ停止する。そして、成膜室２０１内の温度が５００℃以下となったらＮＨ_３ガスの供給を停止し、その後、成膜室２０１内の雰囲気をＮ_２ガスへ置換して大気圧に復帰させるとともに、成膜室２０１内を搬出可能な温度にまで低下させた後、成膜室２０１内から組み立て基板１３を搬出する。

【0064】

その後、図７（ａ）に示すように、隣接する基板１０が接合されてなる結晶成長用基板２０を保持板１２から引き剥がし、これらを分離させる（結晶成長用基板２０を自立させる）。保持板１２の材料として、例えばパイロリティックグラファイトのような材料（基板１０よりも表層が剥離しやすい材料）を用いた場合、保持板１２の表層が犠牲層（剥離層）１２ａとなって薄く剥がれることで、保持板１２からの結晶成長用基板２０の自立が容易に行われるようになる。また、保持板１２の材料として、等方性黒鉛等からなる平板基材の表面をパイロリティックグラファイト等によりコーティングしてなる複合材料を用いた場合にも、同様の効果が得られるようになる。自立させた結晶成長用基板２０の裏面（基板１０の裏面）に付着している接着剤１１ａおよび犠牲層１２ａは、フッ化水素（ＨＦ）水溶液等の洗浄剤を用いて除去する。これにより、図７（ｂ）に示すような自立状態の結晶成長用基板２０が得られることとなる。結晶成長用基板２０は、その主面（ＧａＮ結晶膜１４の表面）が結晶成長用の下地面として用いられ、種基板としてこの状態で市場に流通する場合がある。

【0065】

（ステップ５：結晶成長、スライス）
本ステップでは、図５に示すＨＶＰＥ装置２００を用い、ステップ３と同様の処理手順により、自立した状態の結晶成長用基板２０の主面上に、第２結晶膜（本格成長膜）としてのＧａＮ結晶膜２１を成長させる。

【0066】

図８（ａ）に、結晶成長用基板２０の主面、すなわち、ＧａＮ結晶膜１４の主面上に、気相成長法によりＧａＮ結晶膜２１が厚く形成された様子を示す。図８（ａ）に示すように、ＧａＮ結晶膜２１は、ＧａＮ結晶膜１４の表面状態（凹凸）を引き継ぎつつ成長することで、ＧａＮ結晶膜２１の主面には、基板１０間の段差１０ｓに対応する段差２１ｓが形成される。

【0067】

なお、図６（ｃ）に示した第２例のように、ステップ３で形成したＧａＮ結晶膜１４において、基板１０間の段差１０ｓに対応する段差が基板１０間の段差１０ｓよりも低くなっているか、或いは段差が消失している場合では、ステップ５で形成するＧａＮ結晶膜２１の主面においても、段差２１ｓが基板１０間の段差１０ｓよりも低くなるか、或いは消失していてもよい。なお、基板１０間の段差１０ｓに対応する段差が消失するのは、ステップ５においてＧａＮ結晶膜２１を形成する際であってもよい。

【0068】

ステップ５における処理条件は、上述したステップ３における処理条件と同様の条件とすることもできるが、これと異ならせるようにするのが好ましい。というのも、ステップ３における成膜処理は、基板１０の接合を主な目的として行うものである。そのため、ステップ３では、主面方向（ｃ軸方向）に向けた成長よりも、主面（ｃ面）に沿った方向（沿面方向）への成長を重視した条件下で結晶を成長させるのが好ましい。例えば、ステップ３では、組み立て基板１３（結晶成長用基板２０）の沿面方向に向けた結晶成長が、ステップ５における結晶成長用基板２０の沿面方向に向けた結晶成長よりも活発となるような条件下で、結晶を成長させるのが好ましい。これに対し、ステップ５における成膜処理は、結晶成長用基板２０上にＧａＮ結晶膜２１を高速かつ厚く成長させることを主な目的として行うものである。そのため、ステップ６では、沿面方向に向けた成長よりも、主面方向に向けた成長を重視した条件下で結晶を成長させるのが好ましい。例えば、ステップ５では、結晶成長用基板２０の主面方向に向けた結晶成長が、ステップ３における組み立て基板１３（結晶成長用基板２０）の主面方向に向けた結晶成長よりも活発となるような条件下で、結晶を成長させるのが好ましい。

【0069】

上述の目的を達成する手法として、例えば、成膜室２０１内における雰囲気をステップ３とステップ５とで異ならせる手法がある。例えば、ステップ５での成膜室２０１内におけるＨ_２ガスの分圧とＮ_２ガスの分圧との比率（Ｈ_２／Ｎ_２）が、ステップ３での成膜室２０１内におけるＨ_２ガスの分圧とＮ_２ガスの分圧との比率（Ｈ_２／Ｎ_２）よりも小さくなるように設定する。これにより、ステップ３では沿面方向に向けた結晶成長が比較的活発となり、また、ステップ５では主面方向に向けた結晶成長が比較的活発となる。

【0070】

また、上述の目的を達成する他の手法として、例えば、成膜温度をステップ３とステップ５とで異ならせる手法がある。例えば、ステップ５における成膜温度が、ステップ３における成膜温度よりも低くなるように設定する。これにより、ステップ３では沿面方向に向けた結晶成長が比較的活発となり、また、ステップ５では主面方向に向けた結晶成長が比較的活発となる。

【0071】

また、上述の目的を達成するさらに他の手法として、例えば、ＮＨ_３ガスの供給流量とＧａＣｌガスの供給流量との比率（ＮＨ_３／ＧａＣｌ）をステップ３とステップ５とで異ならせる手法がある。例えば、ステップ５におけるＮＨ_３／ＧａＣｌ比率が、ステップ３におけるＮＨ_３／ＧａＣｌ比率よりも大きくなるように設定する。これにより、ステップ３では沿面方向に向けた結晶成長が比較的活発となり、また、ステップ５では主面方向に向けた結晶成長が比較的活発となる。

【0072】

ステップ５を実施する際の処理条件としては、以下が例示される。
成膜温度（結晶成長用基板の温度）：９８０〜１１００℃
成膜圧力（成膜室内の圧力）：９０〜１０５ｋＰａ、好ましくは、９０〜９５ｋＰａ
ＧａＣｌガスの分圧：１．５〜１５ｋＰａ
ＮＨ_３ガスの分圧／ＧａＣｌガスの分圧：４〜２０
Ｈ_２ガスの流量／Ｎ_２ガスの流量：１〜２０

【0073】

ＧａＮ結晶膜２１を成長させた後、ステップ３終了時と同様の処理手順により成膜処理を停止し、ＧａＮ結晶膜２１が形成された結晶成長用基板２０を成膜室２０１内から搬出する。

【0074】

その後、図８（ｂ）に示すように、ＧａＮ結晶膜２１を例えば基板１０の主面に沿った方向（平行な方向）にスライスすることにより、１枚以上の平坦なＧａＮ基板（ＧａＮ自立基板）３０を得ることができる。なお、このとき、基板１０間の段差１０ｓに対応する段差２１ｓが主面に形成された最上層ＧａＮ基板３０ｂを取り除く。また、基板１０間の段差１０ｓに対応する段差（符号不図示）が下面（裏面）に形成された最下層ＧａＮ基板３０ａを、結晶成長用基板２０とともに取り除く。

【0075】

なお、結晶成長用基板２０とＧａＮ結晶膜２１との積層構造全体をＧａＮ基板と考えることもできる。また、ＧａＮ結晶膜２１から結晶成長用基板２０を切り出す場合には、切り出した最上層ＧａＮ基板３０ｂを用いてステップ５を再実施すること、すなわち、切り出した最上層ＧａＮ基板３０ｂを再利用することもできる。

【0076】

なお、ＧａＮ基板３０は、基板１０の接合部の影響を間接的に受けることで、欠陥密度や内部歪みが相対的に大きくなっている高欠陥領域、すなわち、強度や品質が相対的に低下している領域を有する場合がある。高欠陥領域は、ＧａＮ結晶膜２１における平均的な欠陥密度（或いは内部歪み）よりも大きな欠陥密度（内部歪み）を有する領域のことである。この高欠陥領域の存在は、表面に溝や段差が形成されることで目視できる場合もあるし、目視できない場合もある。目視できない場合であっても、Ｘ線回折等の公知の分析手法を用いることで、その存在を確認することが可能である。本実施形態のように基板１０の主面を正六角形とした場合、ＧａＮ基板３０が有する高欠陥領域は、図１０に網掛けで示すように、平面形状が正六角形である輪郭形状を組み合わせたハニカムパターンを構成することとなる。また、このハニカムパターンは、ＧａＮ基板３０の主面の中心を通りこの主面に直交する軸を中心軸として結晶成長用基板２０を一回転させたとき、６回の回転対称性を有することとなる。このハニカムパターンは、ＧａＮ結晶膜２１の厚さや成膜条件等に応じ、その形状がぼやけたり（輪郭が滲んだり）、変形したりする場合がある。特に、ＧａＮ結晶膜２１をスライスしてＧａＮ基板３０を複数枚取得する場合、ＧａＮ結晶膜２１の表面側から取得したＧａＮ基板３０において、その傾向が強くなる。

【0077】

（２）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。

【0078】

（ａ）ステップ２において、隣接する２つの基板１０を、少なくともこれらの接合部を挟んだ両側の位置で、それぞれの主面の高さが互いに異なるように配置する。これにより、当該隣接する２つの基板１０の間には、段差１０ｓが形成される。このような段差１０ｓが形成された基板１０群に対して成膜ガスを供給すると、隣接する２つの基板１０間の段差１０ｓ付近で、局所的に成膜ガスの滞留（乱流）が生じる。これにより、段差１０ｓ付近でＧａＮ結晶膜１４の成長を促すことができる。具体的には、隣接する２つの基板１０のそれぞれの主面上だけでなく、隣接する２つの基板１０のうち、主面が高い方の基板１０の側面（の露出部分）にもＧａＮ結晶膜１４を形成することができる。これにより、隣接する２つの基板１０のうち、主面が低い方の基板１０上に形成されるＧａＮ結晶膜１４と、主面が高い方の基板１０の側面に形成されるＧａＮ結晶膜１４とを（ステップ２の早い段階から）結合させることができる。その結果、隣接する２つの基板１０同士の接合強度を向上させることが可能となり、大口径のＧａＮ基板３０を製造する際の歩留まりを向上させることが可能となる。

【0079】

（ｂ）隣接する２つの基板１０間に上述した所定の段差１０ｓを形成することで、その上に形成されるＧａＮ結晶膜１４の主面に、Ｖ溝が生じることを抑制することができる。隣接する２つの基板１０同士をそれぞれの主面の高さが等しくなるように接合すると、基板１０同士の接合部上に形成されるＧａＮ結晶膜１４の主面は、完全な平滑面とはならず、その表面にはＶ溝が形成される場合がある。Ｖ溝は、基板１０同士の接合部における結晶成長方向の相違により生じるものであって、その発生メカニズムがピットとは全く異なっており、ＧａＮ結晶膜１４上にＧａＮ結晶膜２１の気相成長を継続させたとしても、ピットのように消滅させることは困難である。このため、ＧａＮ結晶膜２１をスライスすることで形成されるＧａＮ基板３０には、Ｖ溝に対応する結晶成長方向の相違領域が形成されることとなる。なお、Ｖ溝に対応する結晶成長方向の相違領域には、不純物が取り込まれ易く、その結晶品質が低下するおそれがある。これに対し、本実施形態では、隣接する２つの基板１０間の段差１０ｓにＧａＮ結晶膜１４を被覆することで、該段差１０ｓ上に形成されるＧａＮ結晶膜１４の主面にＶ溝が生じることを抑制することができる。これにより、ＧａＮ結晶膜１４上に気相成長を継続させることで形成されるＧａＮ結晶膜２１の主面においてもＶ溝の発生を抑制することができる。その結果、ＧａＮ結晶膜２１をスライスすることで形成されるＧａＮ基板３０に結晶成長方向の相違領域が形成されることを抑制し、高品質のＧａＮ基板３０を製造することが可能となる。

【0080】

（ｃ）ステップ２では、複数の基板１０を、組み立て基板１３の中心から周縁部に向かって、主面の高さが徐々に低くなるように配置する。そして、ステップ３では、例えば上述のＨＶＰＥ装置２００を用い、組み立て基板１３を周方向に回転させながら、組み立て基板１３の主面に対して平行な方向に成膜ガスを流す。このとき、隣接する２つの基板１０のうち、主面が高い方の基板１０の側面に対して成膜ガスを周期的に吹き付けることができ、隣接する２つの基板１０間における段差１０ｓ付近で成膜ガスの滞留（乱流）を起こし易くすることができる。これにより、結晶成長用基板２０の下流側となる中心よりも、上流側となる周縁部側に厚くＧａＮ結晶膜１４を形成することができ、結晶成長用基板２０の主面全体としての起伏を小さくすることができる。そして、ステップ５において、ＧａＮ結晶膜２１の段差２１ｓとともに取り除かれる最上層ＧａＮ基板３０ｂおよび最下層ＧａＮ基板３０ａのそれぞれの厚さを小さくすることができる。その結果、ＧａＮ結晶膜２１の浪費を抑制し、製造コストを削減することができる。

【0081】

（ｄ）ステップ２では、それぞれの基板１０の下側に、厚さが互いに異なるスペーサ１１ｓを挿入する。これにより、厚さが互いに等しい複数の基板１０を用いて、隣接する２つの基板１０のそれぞれの全体を互いに異なる高さに配置することができ、隣接する２つの基板１０間に所定の段差１０ｓを精度よく且つ再現性よく形成することができる。また、後述の変形例のように、保持板１２に加工を加えたり、基板１０の厚さを異ならせたりする場合に比べ、容易に段差１０ｓを形成することができ、製造コストを削減することが可能となる。

【0082】

（ｅ）ＧａＮ基板１０の製造にあたり、比較的小径の基板１０を複数組み合わせることで、結晶成長用基板２０の外径や形状を任意に変更することが可能となる。この場合、結晶成長用基板２０を大径化させたとしても、その主面内におけるオフ角のばらつきの増加を抑制することが可能となる。例えば、結晶成長用基板２０全体での主面内におけるオフ角のばらつきを、それぞれの基板１０の主面内におけるオフ角のばらつきと同等以下とすることが可能となる。このように、オフ角のばらつきの少ない大径の結晶成長用基板２０を用いることで、高品質なＧａＮ基板３０を製造することが可能となる。

【0083】

（ｆ）基板１０の平面形状を正六角形とすることで、基板１０を組み合わせたハニカムパターンは、６回の回転対称性を有することとなる。これにより、結晶成長用基板２０に含まれる欠陥や歪み、すなわち、隣接する基板１０の接合部の影響を受けることで生じた欠陥や歪みを、その面内にわたり均等に（６回の回転対称性を有するように）分散させることが可能となる。その結果、これを用いて作製されたＧａＮ基板３０についても同様の効果が得られ、この基板を、反りの分布が面内にわたって均等であり、割れにくい良質な基板とすることが可能となる。

【0084】

（ｇ）基板１０の平面形状を正六角形とすることで、複数の基板１０は、平面視において相互に噛み合わせるように配置することとなる。これにより、ステップ３やその後の工程における基板１０の配列ずれを抑制できるようになる。結果として、基板１０間の接合強度を高めたり、これらの上に成長させるＧａＮ結晶膜１４，２１の品質を向上させたりすることが可能となる。

【0085】

（ｈ）基板１０の側面のうち、他の基板１０の側面と当接する全ての面を互いに等価な面とする。これにより、基板１０の各側面において、ＧａＮ結晶の単位面積当たりの結合手密度を揃えることができる。その結果、基板１０間の接合強度を、基板１０の周方向に均等（等方的）にすることができる。また、隣接する２つの基板１０間の段差１０ｓに対するＧａＮ結晶膜１４の被覆性（被覆断面形状）は、隣接する２つの基板１０のうち、主面が高い方の基板１０の側面がＧａＮ結晶のどの結晶面であるかに依存する。このため、基板１０の全ての側面を互いに等価な面とすることにより、段差１０ｓに対する被覆性を基板１０の周方向に均等（等方的）にすることができ、この観点からも基板１０間の接合強度を均等にすることができる。

【0086】

（ｉ）基板１０の主面をｃ面としつつ、基板１０の側面のうち、他の基板１０と当接する全ての面をＭ面とする。本実施形態では、上述のように、ステップ２において隣接する２つの基板１０間に段差１０ｓを形成し、ステップ３において該段差１０ｓに追従するようにＧａＮ結晶膜１４を形成することで、単位面積当たりの結合手密度が低いＭ面で基板１０同士を接合したとしても、基板１０同士の接合強度を向上させることができる。また、Ｍ面は、結合手密度が低いため、劈開させることが容易である。基板１０の全ての側面をＭ面で劈開させることにより、基板１０の平面形状の寸法精度を向上させることができる。その結果、基板１０間に隙間が生じることを抑制し、結晶成長用基板２０における基板１０の充填性を向上させることができる。

【0087】

（ｊ）基板１０の主面をｃ面としつつ、基板１０の側面のうち、他の基板１０と当接する全ての面をａ面としてもよい。単位面積当たりの結合手密度が高いａ面で基板１０同士を接合することで、ステップ３において隣接する基板１０を接合させる際に、基板１０同士の接合強度を向上させることができる。

【0088】

（ｋ）小径種基板５から基板１０を取得する際、小径種基板５の裏面に予め凹溝を形成することで、小径種基板５を制御性よく劈開させることが可能となる。これにより、基板１０の側面を、Ｍ面以外の面（劈開しにくい面）であっても劈開させることが可能となる。

【0089】

（ｌ）複数の基板１０を保持板１２上に接着させた状態で結晶成長を行うことから、その過程での基板１０の配列ずれを抑制でき、基板１０間の接合強度を高めたり、これらの上に成長させる結晶の品質を向上させたりすることが可能となる。また、接着剤１１ａを用いずに、基板１０を外周から治具で固定することで保持板１２上に固定する場合に比べ、基板１０間の接合強度を高めたり、これらの上に成長させる結晶の品質を向上させたりすることが可能となる。というのも、治具を用いる場合、少なくとも室温において、並べられた基板１０にはその配列方向に沿って圧力が加わることとなる。すると、成膜温度では熱膨張の影響によりその圧力が増大し、基板１０の配列が崩れたり、主面が同一平面上に存在し得なくなったり、基板１０にチッピングやクラックが発生したりし、さらに、その際に発生したパーティクルが主面上に乗ったりする場合がある。接着剤１１ａを用いて基板１０を接着することで、これらの課題を回避することが可能となる。

【0090】

（ｍ）保持板１２の材料として、例えば等方性黒鉛やパイロリティックグラファイトのような材料を用いることで、保持板１２からの結晶成長用基板２０の自立を容易に行うことが可能となる。特に、パイロリティックグラファイトや上述した複合材料を保持板１２の材料として用いることで、保持板１２の表層を犠牲層１２ａとして作用させることができ、結晶成長用基板２０の自立をさらに容易に行うことが可能となる。

【0091】

（３）本実施形態の変形例
本実施形態の基板１０の配置は、図２（ａ）および（ｂ）に示す態様に限定されず、以下に示す変形例のように変更することができる。以下、上述の実施形態と異なる要素についてのみ説明し、上述の実施形態で説明した要素と実質的に同一の要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。

【0092】

（変形例１）
図１１（ａ）に示すように、ステップ２では、複数の基板１０を、組み立て基板１３の中心から周縁部に向かって、主面の高さが徐々に低くなるように配置する際に、複数の基板１０を、組み立て基板１３の周縁部から中心に向かって、隣接する２つの基板１０間の段差１０ｓの高低差が徐々に大きくなるように配置してもよい。具体的には、図１１（ａ）において、それぞれの基板１０を、組み立て基板１３の中心から周縁部に向かって、第１基板１０ａ、第２基板１０ｂ、および第３基板１０ｃとすると、第１基板１０ａと第２基板１０ｂとの間の段差１０ｓの高低差ｄ_１は、第２基板１０ｂと第３基板１０ｃとの間の段差１０ｓの高低差ｄ_２よりも大きくなっている。なお、隣接する２つの基板１０間の段差１０ｓの高低差は、組み立て基板１３の周縁部から中心に向かって、等差的に徐々に大きくなっていてもよいし、等比的に徐々に大きくなっていてもよい。

【0093】

ステップ３では、例えば、図５に示したＨＶＰＥ装置２００を用い、組み立て基板１３を周方向に回転させながら、組み立て基板１３の主面に対して平行な方向に成膜ガスを流すことで、複数の基板１０上にＧａＮ結晶膜１４を成長させる。

【0094】

変形例１によれば、組み立て基板１３の周縁部から中心に向かって、隣接する２つの基板１０間の段差１０ｓの高低差を徐々に大きくすることで、組み立て基板１３の主面に対して平行な方向に成膜ガスを流す場合であっても、基板１０同士の接合強度を結晶成長用基板２０全体で均一にすることができる。というのも、組み立て基板１３の主面に対して平行な方向に成膜ガスを流す場合では、成膜ガスの上流側となる組み立て基板１３の周縁部側で、基板１０の主面上にＧａＮ結晶膜１４が成長し易く、一方で、成膜ガスの下流（中流）側となる組み立て基板１３の中心側で、基板１０の主面上にＧａＮ結晶膜１４が成長し難い傾向がある。このため、結晶成長用基板２０（組み立て基板１３）の中心側で隣接する２つの基板１０同士の接合強度が相対的に低くなる可能性がある。そこで、変形例１では、成膜ガスの下流（中流）側となる組み立て基板１３の中心側で隣接する２つの基板１０間の段差１０ｓの高低差を、成膜ガスの上流側となる組み立て基板１３の周縁部側で隣接する２つの基板１０間の段差１０ｓの高低差よりも大きくする。これにより、組み立て基板１３の中心側で隣接する２つの基板１０間の段差１０ｓにおいて、成膜ガスの滞留を起こし易くすることができ、ＧａＮ結晶膜１４の結晶成長を積極的に促すことができる。その結果、基板１０同士の接合強度が低い部分が結晶成長用基板２０の中心側に形成されることを抑制することができ、接合強度を結晶成長用基板２０全体で均一にすることができる。

【0095】

（変形例２）
図１１（ｂ）に示すように、ステップ２では、複数の基板１０を、組み立て基板１３の中心から周縁部に向かって、主面の高さが徐々に高くなるように配置してもよい。このとき、隣接する基板１０間における段差１０ｓの高低差を、例えば、１００μｍ超５００μｍ以下、或いは基板１０の厚さに対して２５％超１００％未満とする。また、このとき、複数の基板１０を、主面の高さが組み立て基板１３の中心に対して同心円状に等しくなるように配置するとともに、隣接する２つの同心円のうち、外側の同心円での主面の高さが内側の同心円での主面の高さよりも高くなるように配置する。また、このとき、複数の同心円のうち、隣接する２つの同心円間での高低差のそれぞれを、互いに等しくする。また、このとき、複数の基板１０のうち、最も高い基板１０と、最も低い基板１０との高低差を、例えば、１００μｍ超１５００μｍ以下とする。

【0096】

ステップ３では、例えば、図１２に示したＨＶＰＥ装置２００を用い、複数の基板１０上にＧａＮ結晶膜１４を成長させる。図１２に示したＨＶＰＥ装置２００では、ノズル２４９ａ〜２４９ｃは、組み立て基板１３の主面に対して垂直な方向（主面と交差する方向）に、ＧａＣｌガスおよびＮＨ_３ガス等の成膜ガスを流すよう配置されている。

【0097】

ステップ３では、上述のＨＶＰＥ装置２００を用い、組み立て基板１３を周方向に回転させながら、組み立て基板１３の主面に対して垂直な方向に成膜ガスを流すことで、複数の基板１０上にＧａＮ結晶膜１４を成長させる。

【0098】

変形例２によれば、複数の基板１０を、組み立て基板１３の中心から周縁部に向かって、主面の高さが徐々に高くなるように配置している。隣接する２つの基板１０のうち、主面が高い方の基板１０の側面は、組み立て基板１３の中心側を向くように配置されている。上述のＨＶＰＥ装置２００のように、組み立て基板１３を周方向に回転させながら、組み立て基板１３の主面に対して垂直な方向に成膜ガスを流す場合では、成膜ガスは、組み立て基板１３の一方の中心から周縁部に向かって流れる。このとき、組み立て基板１３の中心側を向いた基板１０の側面には成膜ガスが周期的に吹き付けられ、隣接する２つの基板１０間における段差１０ｓ付近で成膜ガスの滞留（乱流）が起こり易くなる。これにより、結晶成長用基板２０の下流側となる周縁部よりも、上流側となる中心側に厚くＧａＮ結晶膜１４を形成することができる。その結果、結晶成長用基板２０の主面全体としての起伏を小さくすることができる。

【0099】

また、変形例２によれば、成膜ガスの流れを組み立て基板１３の中心に留まり易くすることができる。これにより、組み立て基板１３全体としてのＧａＮ結晶膜１４の成長速度を向上させることができる。

【0100】

（変形例３）
図１１（ｃ）に示すように、ステップ２では、複数の基板１０を、組み立て基板１３の中心から周縁部に向かって、主面の高さが徐々に高くなるように配置する際に、複数の基板１０を、組み立て基板１３の中心から周縁部に向かって、隣接する２つの基板１０間の段差１０ｓの高低差が徐々に大きくなるように配置してもよい。具体的には、図１１（ｃ）において、それぞれの基板１０を、組み立て基板１３の中心から周縁部に向かって、第１基板１０ａ、第２基板１０ｂ、および第３基板１０ｃとすると、第２基板１０ｂと第３基板１０ｃとの間の段差１０ｓの高低差ｄ_２は、第１基板１０ａと第２基板１０ｂとの間の段差１０ｓの高低差ｄ_１よりも大きくなっている。なお、隣接する２つの基板１０間の段差１０ｓの高低差は、組み立て基板１３の周縁部から中心に向かって、等差的に徐々に大きくなっていてもよいし、等比的に徐々に大きくなっていてもよい。

【0101】

ステップ３では、例えば、図１２に示したＨＶＰＥ装置２００を用い、組み立て基板１３を周方向に回転させながら、組み立て基板１３の主面に対して垂直な方向に成膜ガスを流すことで、複数の基板１０上にＧａＮ結晶膜１４を成長させる。

【0102】

変形例３によれば、組み立て基板１３の中心から周縁部に向かって、隣接する２つの基板１０間の段差１０ｓの高低差を徐々に大きくすることで、組み立て基板１３の主面に対して垂直な方向に成膜ガスを流す場合であっても、基板１０同士の接合強度を結晶成長用基板２０全体で均一にすることができる。というのも、組み立て基板１３の主面に対して垂直な方向に成膜ガスを流す場合では、成膜ガスの上流側となる組み立て基板１３の中心側で、基板１０の主面上にＧａＮ結晶膜１４が成長し易く、一方で、成膜ガスの下流側となる組み立て基板１３の周縁部側で、基板１０の主面上にＧａＮ結晶膜１４が成長し難い傾向がある。このため、結晶成長用基板２０（組み立て基板１３）の周縁部側で隣接する２つの基板１０同士の接合強度が相対的に低くなる可能性がある。そこで、変形例３では、成膜ガスの下流側となる組み立て基板１３の周縁部側で隣接する２つの基板１０間の段差１０ｓの高低差を、成膜ガスの上流側となる組み立て基板１３の中心側で隣接する２つの基板１０間の段差１０ｓの高低差よりも大きくする。これにより、組み立て基板１３の周縁部側で隣接する２つの基板１０間の段差１０ｓにおいて、成膜ガスの滞留を起こし易くすることができ、ＧａＮ結晶膜１４の結晶成長を積極的に促すことができる。その結果、基板１０同士の接合強度が低い部分が結晶成長用基板２０の周縁部側に形成されることを抑制することができ、接合強度を結晶成長用基板２０全体で均一にすることができる。

【0103】

（変形例４）
図１３（ａ）および（ｂ）に示すように、ステップ２では、複数の基板１０を、組み立て基板１３の中心から周縁部に向かって、主面の高さが渦巻状に徐々に低くなるように配置してもよい。図１３（ａ）では、例えば、複数の基板１０を、平面視で反時計回りに主面の高さが徐々に低くなるように配置する。なお、複数の基板１０を、平面視で時計回りに主面の高さが徐々に低くなるように配置してもよい。

【0104】

このとき、変形例４では、複数の段差１０ｓによって成膜ガスの滞留を局所的に生じさせるように複数の基板１０を配置し、複数の段差１０ｓ（例えば３つの段差１０ｓ）の合計の高低差を、例えば、１００μｍ超５００μｍ以下とする。なお、１組の基板１０間における段差１０ｓの高低差を、例えば、１００μｍ以下としてもよい。このとき、複数の基板１０のうち、最も高い基板１０と、最も低い基板１０との高低差を、例えば、１００μｍ超３６００μｍ以下とする。なお、全ての隣接する基板１０の側面は、互いに当接し、互いに重なる部分を有していることが好ましい。例えば、段差１０ｓの高低差が大きい組の隣接する基板１０の側面同士、すなわち、渦巻の中心側の基板１０の側面と、渦巻の外側の基板１０（渦巻の中心側の基板１０から外側に一周回った位置の基板１０）の側面とであっても、互いに当接していることが好ましい。

【0105】

ステップ３では、例えば、図５に示したＨＶＰＥ装置２００を用い、組み立て基板１３を周方向に回転させながら、組み立て基板１３の主面に対して平行な方向に成膜ガスを流すことで、複数の基板１０上にＧａＮ結晶膜１４を成長させる。このとき、例えば、組み立て基板１３における基板１０の主面の高さの渦巻き方向と同じ方向に、組み立て基板１３を回転させる。

【0106】

変形例４によれば、組み立て基板１３の中心から周縁部に向かって、基板１０の主面の高さを渦巻状に徐々に低くすることで、基板１０間で主面の高さが等しい部分を形成することなく、全ての隣接する基板１０間に段差１０ｓを形成することができる。これにより、結晶成長用基板２０の全体に亘って基板１０同士の接合強度を向上させることができる。

【0107】

また、変形例４によれば、組み立て基板１３における基板１０の主面の高さの渦巻き方向と同じ方向に、組み立て基板１３を回転させることで、隣接する２つの基板１０のうち、主面が高い方の基板１０の側面に成膜ガスを継続して吹き付けることができる。これにより、隣接する２つの基板１０間における段差１０ｓ付近で成膜ガスの滞留（乱流）を起こし易くすることができ、主面が高い方の基板１０の側面にＧａＮ結晶膜１４の結晶成長を積極的に促すことができる。その結果、結晶成長用基板２０の周方向に亘って、基板１０同士の接合強度を向上させることが可能となる。

【0108】

なお、変形例４では、組み立て基板１３における基板１０の主面の高さの渦巻き方向と同じ方向に、組み立て基板１３を回転させる場合について説明したが、組み立て基板１３における基板１０の主面の高さの渦巻き方向と反対の方向に、組み立て基板１３を回転させてもよい。この場合、隣接する２つの基板１０のうち、主面が高い方の基板１０の側面が成膜ガスの流れを阻害しないため、滑らかに成膜ガスを流すことができる。その結果、ＧａＮ結晶膜１４の厚さを均一化することが可能となる。ただし、変形例４の基板１０の配置において、基板１０同士の接合強度を向上させるためには、上述のように、組み立て基板１３における基板１０の主面の高さの渦巻き方向と同じ方向に、組み立て基板１３を回転させたほうが、隣接する２つの基板１０間における段差１０ｓ付近で成膜ガスの滞留（乱流）を起こし易くすることができる点で、好ましい。

【0109】

（変形例５）
図１３（ａ）および（ｃ）に示すように、ステップ２では、複数の基板１０を、組み立て基板１３の中心から周縁部に向かって、主面の高さが渦巻状に徐々に高くなるように配置してもよい。図１３（ａ）では、例えば、複数の基板１０を、平面視で反時計回りに主面の高さが徐々に高くなるように配置する。なお、複数の基板１０を、平面視で時計回りに主面の高さが徐々に高くなるように配置してもよい。

【0110】

このとき、変形例５では、複数の段差１０ｓによって成膜ガスの滞留を局所的に生じさせるように複数の基板１０を配置し、複数の段差１０ｓ（例えば３つの段差１０ｓ）の合計の高低差を、例えば、１００μｍ超５００μｍ以下とする。なお、１組の基板１０間における段差１０ｓの高低差を、例えば、１００μｍ以下としてもよい。このとき、複数の基板１０のうち、最も高い基板１０と、最も低い基板１０との高低差を、例えば、１００μｍ超３６００μｍ以下とする。なお、全ての隣接する基板１０の側面は、互いに当接し、互いに重なる部分を有していることが好ましい。例えば、段差１０ｓの高低差が大きい組の隣接する基板１０の側面同士、すなわち、渦巻の中心側の基板１０の側面と、渦巻の外側の基板１０（渦巻の中心側の基板１０から外側に一周回った位置の基板１０）の側面とであっても、互いに当接していることが好ましい。

【0111】

ステップ３では、例えば、図１２に示したＨＶＰＥ装置２００を用い、組み立て基板１３を周方向に回転させながら、組み立て基板１３の主面に対して垂直な方向に成膜ガスを流すことで、複数の基板１０上にＧａＮ結晶膜１４を成長させる。このとき、例えば、組み立て基板１３における基板１０の主面の高さの渦巻き方向と反対の方向に、組み立て基板１３を回転させる。

【0112】

変形例５によれば、組み立て基板１３の中心から周縁部に向かって、基板１０の主面の高さを渦巻状に徐々に高くすることで、変形例４と同様にして、基板１０間で主面の高さが等しい部分を形成することなく、全ての隣接する基板１０間に段差１０ｓを形成することができる。これにより、結晶成長用基板２０の全体に亘って基板１０同士の接合強度を向上させることができる。

【0113】

また、変形例５によれば、組み立て基板１３における基板１０の主面の高さの渦巻き方向と反対の方向に、組み立て基板１３を回転させることで、隣接する２つの基板１０のうち、主面が高い方の基板１０の側面に成膜ガスを継続して吹き付けることができる。これにより、隣接する２つの基板１０間における段差１０ｓ付近で成膜ガスの滞留（乱流）を起こし易くすることができ、主面が高い方の基板１０の側面にＧａＮ結晶膜１４の結晶成長を積極的に促すことができる。その結果、結晶成長用基板２０の周方向に亘って、基板１０同士の接合強度を向上させることが可能となる。

【0114】

なお、変形例５では、組み立て基板１３における基板１０の主面の高さの渦巻き方向と反対の方向に、組み立て基板１３を回転させる場合について説明したが、組み立て基板１３における基板１０の主面の高さの渦巻き方向と同じ方向に、組み立て基板１３を回転させてもよい。この場合、隣接する２つの基板１０のうち、主面が高い方の基板１０の側面が成膜ガスの流れを阻害しないため、滑らかに成膜ガスを流すことができる。その結果、ＧａＮ結晶膜１４の厚さを均一化することが可能となる。ただし、変形例５の基板１０の配置において、基板１０同士の接合強度を向上させるためには、上述のように、組み立て基板１３における基板１０の主面の高さの渦巻き方向と反対の方向に、組み立て基板１３を回転させたほうが、隣接する２つの基板１０間における段差１０ｓ付近で成膜ガスの滞留（乱流）を起こし易くすることができる点で、好ましい。

【0115】

（変形例６）
図１４（ａ）に示すように、ステップ２では、複数の基板１０を、主面の高さが交互に異なるように配置してもよい。このとき、隣接する基板１０間における段差１０ｓの高低差を、例えば、１００μｍ超５００μｍ以下、或いは基板１０の厚さに対して２５％超１００％未満とする。また、このとき、複数の基板１０を、主面の高さが組み立て基板１３の中心に対して同心円状に等しくなるように配置するとともに、隣接する２つの同心円のうち、一方の同心円での主面の高さが他方の同心円での主面の高さと異なるように配置する。また、このとき、複数の同心円のうち、隣接する２つの同心円間での高低差のそれぞれを、互いに等しくする。

【0116】

変形例６では、ステップ３において複数の基板１０上にＧａＮ結晶膜１４を成長させる際、図５に示したＨＶＰＥ装置２００を用いてもよいし、図１２に示したＨＶＰＥ装置２００を用いてもよい。すなわち、組み立て基板１３を周方向に回転させながら、組み立て基板１３の主面に対して平行な方向に成膜ガスを流してもよいし、組み立て基板１３の主面に対して垂直な方向に成膜ガスを流してもよい。

【0117】

変形例６によれば、基板１０の主面の高さを交互に異ならせることで、ステップ３において成膜ガスを流す方向によらず、成膜ガスの滞留をそれぞれの段差１０ｓ付近で均等に生じさせることができる。その結果、段差１０ｓ付近のＧａＮ結晶膜１４を均等な形状で形成することができ、基板１０同士の接合強度を均等にすることができる。

【0118】

また、変形例６によれば、結晶成長用基板２０全体としての主面の最大高低差を、一組の基板１０間の段差１０ｓの高低差と等しくすることができ、結晶成長用基板２０全体としての起伏を（上述の実施形態や他の変形例よりも）小さくすることができる。これにより、ステップ５において、ＧａＮ結晶膜２１の段差２１ｓとともに取り除かれる最上層ＧａＮ基板３０ｂおよび最下層ＧａＮ基板３０ａのそれぞれの厚さを小さくすることができる。その結果、ＧａＮ結晶膜２１の浪費を抑制し、製造コストを削減することができる。

【0119】

（変形例７）
図１４（ｂ）に示すように、ステップ２では、複数の基板１０を保持させる保持板１２の載置面を予め階段状としてもよい。なお、それぞれの階段状の載置面を、保持板１２の下面（裏面）と平行とする。このとき、隣接する２つの階段状の載置面の間には、所定の段差１２ｓが形成される。また、このとき、隣接する２つの階段状の載置面の間の段差１２ｓの高低差を、例えば、１００μｍ超５００μｍ以下、或いは基板１０の厚さに対して２５％超１００％未満とする。これにより、保持板１２に載置される基板１０間に所定の段差１０ｓを形成することができる。

【0120】

また、図１４（ｂ）の例では、例えば、保持板１２における複数の階段状の載置面のそれぞれの高さを、保持板１２の中心から周縁部に向かって徐々に低くする。このとき、複数の階段状の載置面の高さを、保持板１２の中心に対して同心円状に等しくするとともに、隣接する２つの同心円のうち、外側の同心円での載置面の高さを内側の同心円での載置面の高さよりも低くする。

【0121】

なお、このような階段状の載置面を有する保持板１２は、例えば、エッチング加工または切削加工により形成することができる。

【0122】

上述の保持板１２を用意できたら、厚さが互いに等しい複数の基板１０を用い、保持板１２におけるそれぞれの階段状の載置面上に接着剤１１ａを形成（塗布）し、当該接着剤１１ａを介してそれぞれの基板１０と保持板１２とを接着させる。これにより、複数の基板１０は、組み立て基板１３の中心から周縁部に向かって、主面の高さが徐々に低くなるように配置される。

【0123】

なお、基板１０を保持板１２の載置面に対して平行に保ったり、接着剤１１ａの厚さを精密に調整したりすることが困難である場合は、それぞれの階段状の載置面に接着剤１１ａを塗布する溝部（不図示）を形成しておき、該溝部内に接着剤１１ａを塗布した状態で、それぞれの階段状の載置面にそれぞれの基板１０の下面を当接させて接着させてもよい。

【0124】

変形例７によれば、複数の基板１０を保持させる保持板１２の載置面を予め階段状とすることで、隣接する２つの基板１０のそれぞれの全体を互いに異なる高さに配置することができ、それらの間に所定の段差１０ｓを精度よく且つ再現性よく形成することができる。

【0125】

なお、変形例７では、図１４（ｂ）のように、複数の基板１０を、組み立て基板１３の中心から周縁部に向かって、主面の高さが徐々に低くなるように配置する場合について説明したが、変形例２〜６のように複数の基板１０を配置する場合に、保持板１２における複数の階段状の載置面のそれぞれの高さを変化させてもよい。

【0126】

ただし、変形例７では、保持板１２の載置面を階段状に加工するため、製造コストが増加する可能性がある。したがって、製造コストを削減する必要がある場合などでは、上述の実施形態のように基板１０の下にスペーサ１１ｓを挿入するほうが、隣接する２つの基板１０間の段差１０ｓの高低差を容易に調整でき、製造コストを削減できるという点で、好ましい。

【0127】

（変形例８）
図１４（ｃ）に示すように、ステップ２では、平坦な載置面を有する保持板１２を用い、隣接する２つの基板１０のそれぞれの厚さを互いに異ならせるとともに、隣接する２つの基板１０のそれぞれの下面（裏面）を揃えた状態で、保持板１２の載置面上に接着剤１１ａを介して複数の基板１０を接着させてもよい。このとき、隣接する２つの基板１０の厚さの差を、例えば、１００μｍ超５００μｍ以下、或いは基板１０の厚さに対して２５％超１００％未満とする。

【0128】

また、図１４（ｃ）の例では、例えば、複数の基板１０のそれぞれの厚さを、組み立て基板１３の中心から周縁部に向かって徐々に小さくする。このとき、複数の基板１０のそれぞれの厚さを、組み立て基板１３の中心に対して同心円状に等しくするとともに、隣接する２つの同心円のうち、外側の同心円での基板１０の厚さを内側の同心円での基板１０の厚さよりも小さくする。これにより、複数の基板１０は、組み立て基板１３の中心から周縁部に向かって、主面の高さが徐々に低くなるように配置される。

【0129】

なお、このような厚さが互いに異なる複数の基板１０は、例えば、サファイア基板等の下地基板上にエピタキシャル成長させたＧａＮ結晶膜から、厚さが互いに異なる複数の小径種基板５を切り出し、それらの表面を研磨し、それらを所定の平面形状に加工することで作製することができる。

【0130】

なお、基板１０を保持板１２の載置面に対して平行に保ったり、接着剤１１ａの厚さを精密に調整したりすることが困難である場合は、保持板１２の載置面に接着剤１１ａを塗布する溝部（不図示）を形成しておき、該溝部内に接着剤１１ａを塗布した状態で、保持板１２の載置面にそれぞれの基板１０の下面を当接させて接着させてもよい。

【0131】

変形例８によれば、隣接する２つの基板１０のそれぞれの厚さを互いに異ならせるとともに、それぞれの下面（裏面）を揃えることで、隣接する２つの基板１０のそれぞれの主面の高さを互いに異ならせることができ、それらの間に所定の段差１０ｓを精度よく且つ再現性よく形成することができる。

【0132】

また、変形例８によれば、ステップ５で結晶成長用基板２０をサセプタ２０８に載置する際に、基板１０の全てをサセプタ２０８に接触させることができる。これにより、サセプタ２０８からの熱伝導性を基板１０間で揃えることができる。その結果、基板１０を均等に加熱することが可能となる。

【0133】

なお、変形例８では、図１４（ｃ）のように、複数の基板１０を、組み立て基板１３の中心から周縁部に向かって、主面の高さが徐々に低くなるように配置する場合について説明したが、変形例２〜６のように複数の基板１０を配置する場合に、複数の基板１０のそれぞれの厚さを変化させてもよい。

【0134】

ただし、変形例８では、厚さが互いに異なる複数の基板１０を加工するため、製造コストが増加する可能性がある。したがって、製造コストを削減する必要がある場合などでは、上述の実施形態のように基板１０の下にスペーサ１１ｓを挿入するほうが、隣接する２つの基板１０間の段差１０ｓの高低差を容易に調整でき、製造コストを削減できるという点で、好ましい。

【0135】

（変形例９）
図１５（ａ）に示すように、複数の基板１０を、互いに同一の方向に傾斜させて配置してもよい。

【0136】

具体的には、まず、ステップ１では、主面にオフ角を有さない複数の基板１０を用意する。なお、ここで用いられる基板１０の主面のオフ角は、完全な０°であるだけでなく、所定のばらつきを含んでいても良い。具体的には、基板１０間のオフ角のばらつきを、例えば、０．１°以下、好ましくは０．０５°以下とする。

【0137】

次に、ステップ２では、平坦な載置面を有する保持板１２を用意する。そして、例えば、所定の厚さを有する短冊状のスペーサ１１ｓを、それぞれの基板１０を構成する複数の辺のうちの一つの辺の下に挿入しつつ、その辺と対向する辺を保持板１２の載置面と接触させることで、それぞれの基板１０を互いに同一の方向に傾斜させる。このような配置により、隣接する２つの基板１０を、少なくともこれらの接合部を挟んだ両側の位置で、それぞれの主面の高さが互いに異なるように配置することができる。その結果、隣接する２つの基板１０間に所定の段差１０ｓを形成することができる。

【0138】

このとき、直径Ｄが２インチ程度の小径種基板５から基板１０を形成したとき、保持板１２の載置面に対する複数の基板１０のそれぞれの傾斜角θ_ｆを、例えば、０．１１°超０．６８°以下とする。これにより、隣接する２つの基板１０間における段差１０ｓの高低差を、例えば、１００μｍ超５００μｍ以下とすることができる。なお、上述のようにそれぞれの基板１０を傾斜角θ_ｆで傾斜させることで、基板１０を構成するＧａＮ結晶の主軸方向（実線矢印）は、保持板１２の載置面の法線方向（点線矢印）に対して傾斜角θ_ｃ（＝傾斜角θ_ｆ）で傾斜することとなる。

【0139】

なお、このとき、複数の基板１０のそれぞれの傾斜角θ_ｆは、互いに完全に同一であるだけでなく、所定のばらつきを含んでいてもよい。具体的には、複数の基板１０のそれぞれの傾斜角θ_ｆのばらつきを、例えば、０．１°以下、好ましくは０．０５°以下とする。

【0140】

なお、図２（ａ）中に破線で外形を示すような平面形状が円形である組み立て基板１３（結晶成長用基板２０）を作製する場合、それぞれの基板１０を傾斜させた状態で基板１０を組み合わせた後に、組み立て基板１３の周縁部を円弧状に切断加工することが好ましい。これにより、それぞれの基板１０の傾斜角θ_ｆを安定的に揃えることができる。

【0141】

ステップ３では、傾斜した基板１０の形状に追従するように、ＧａＮ結晶膜１４を形成する。このとき、ＧａＮ結晶膜１４の主面には、所定のオフ角が形成される。すなわち、ＧａＮ結晶膜１４を構成するＧａＮ結晶の主軸方向は、保持板１２の載置面の法線方向に対して所定のオフ角（＝傾斜角θ_ｃ）で傾斜することとなる。

【0142】

なお、変形例９では、ステップ３において複数の基板１０上にＧａＮ結晶膜１４を成長させる際、図５に示したＨＶＰＥ装置２００を用いてもよいし、図１２に示したＨＶＰＥ装置２００を用いてもよい。すなわち、組み立て基板１３を周方向に回転させながら、組み立て基板１３の主面に対して平行な方向に成膜ガスを流してもよいし、組み立て基板１３の主面に対して垂直な方向に成膜ガスを流してもよい。

【0143】

ステップ５では、ＧａＮ結晶膜１４の主面上に、その表面状態（凹凸）を引き継ぎつつ、ＧａＮ結晶膜２１を形成する。その後、ＧａＮ結晶膜２１を水平方向（基板１０の主面に対して−θ_ｆの角度で傾斜させた方向）にスライスすることにより、１枚以上の平坦なＧａＮ基板３０を得ることができる。このとき、ＧａＮ基板３０を構成するＧａＮ結晶の主軸方向は、ＧａＮ基板３０の主面の法線方向に対して所定のオフ角（＝傾斜角θ_ｃ）で傾斜することとなる。

【0144】

変形例９によれば、それぞれの基板１０のうち、主面を高くする側の下にスペーサ１１ｓを挿入するだけで、それぞれの基板１０を傾斜させ、隣接する２つの基板１０間に所定の段差１０ｓを容易に形成することができる。

【0145】

また、変形例９によれば、ＧａＮ結晶膜２１を水平にスライスすることで得られるＧａＮ基板３０に所定のオフ角を付与することができる。これにより、例えば、当該オフ角を有するＧａＮ基板３０上に窒化物半導体層を有機金属気相法（ＭＯＣＶＤ法）で成長させて半導体装置を製造する際に、窒化物半導体層への不純物の取り込みを抑制し、窒化物半導体層の結晶品質を向上させることができる。

【0146】

（変形例１０）
図１５（ｂ）に示すように、複数の基板１０を、互いに同一の方向に傾斜させて配置する際に、それぞれの主面に同一のオフ角θ_ｓを有する複数の基板１０を用いてもよい。

【0147】

具体的には、ステップ１では、直径Ｄが２インチ程度の小径種基板５から基板１０を形成するとともに、基板１０のオフ角θ_ｓを、例えば、０．１１°超０．６８°以下とする。なお、ここで基板１０のオフ角θ_ｓとは、基板１０の主面の法線方向（点線矢印）と、基板１０を構成するＧａＮ結晶の主軸方向（実線矢印）と、のなす角のことである。なお、ここで用いられるそれぞれの基板１０の主面のオフ角θ_ｓは、完全に同一であるだけでなく、所定のばらつきを含んでいても良い。具体的には、基板１０間のオフ角のばらつきを、例えば、０．１°以下、好ましくは０．０５°以下である。

【0148】

次に、ステップ２では、平坦な載置面を有する保持板１２を用意する。そして、それぞれの基板１０の所定位置にスペーサ１１ｓを挿入し、例えば、基板１０を構成するＧａＮ結晶の主軸方向（実線矢印）が、保持基板１２の載置面の法線方向に近くなるように（等しくなるように）、複数の基板１０のそれぞれを傾斜させて配置する。このような配置により、変形例９と同様にして、隣接する２つの基板１０を、少なくともこれらの接合部を挟んだ両側の位置で、それぞれの主面の高さが互いに異なるように配置することができる。その結果、隣接する２つの基板１０間に所定の段差１０ｓを形成することができる。

【0149】

このとき、基板１０を構成するＧａＮ結晶の主軸の傾斜方向と反対の方向に複数の基板１０のそれぞれを傾斜させ、保持板１２の載置面に対する複数の基板１０のそれぞれの傾斜角θ_ｆの絶対値を、例えば、基板１０のオフ角θ_ｓの絶対値と等しく、０．１１°超０．６８°以下とする。これにより、基板１０を構成するＧａＮ結晶の主軸方向（実線矢印）を、保持基板１２の載置面の法線方向に近くする（等しくする）ことができるとともに、隣接する２つの基板１０間における段差１０ｓの高低差を、例えば、１００μｍ超５００μｍ以下とすることができる。

【0150】

なお、このとき、複数の基板１０のそれぞれの傾斜角θ_ｆは、互いに完全に同一であるだけでなく、所定のばらつきを含んでいてもよい。具体的には、複数の基板１０のそれぞれの傾斜角θ_ｆのばらつきを、例えば、０．１°以下、好ましくは０．０５°以下とする。

【0151】

ステップ５では、ＧａＮ結晶膜１４の主面上に、その表面状態（凹凸）を引き継ぎつつ、ＧａＮ結晶膜２１を形成する。その後、ＧａＮ結晶膜２１を水平方向（基板１０の主面に対して−θ_ｆの角度で傾斜させた方向）にスライスすることにより、１枚以上の平坦なＧａＮ基板３０を得ることができる。このとき、ＧａＮ基板３０を構成するＧａＮ結晶の主軸方向は、ＧａＮ基板３０の主面の法線方向と近くなる（または等しくなる）。

【0152】

変形例１０によれば、変形例９と同様の効果を得ることができる。また、変形例９によれば、それぞれの基板１０が主面に同一のオフ角θ_ｓを有する場合に、製品となるＧａＮ基板３０の主面におけるオフ角を、基板１０のオフ角よりも低減させる（または消滅させる）ことができる。

【0153】

なお、変形例９および１０では、平坦な載置面を有する保持板１２を用い、複数の基板１０のそれぞれの下にスペーサ１１ｓを挿入することで、複数の基板１０のそれぞれを傾斜させる場合について説明したが、変形例７のように保持板１２の載置面を予め階段状とし、それぞれの階段状の載置面を同一の傾斜角で傾斜させてもよい。ただし、この場合では、保持板１２の載置面の加工が複雑となるため、製造コストが増加する可能性がある。したがって、製造コストを削減する必要がある場合などでは、上述の変形例９および１０のように基板１０の下にスペーサ１１ｓを挿入するほうが、製造コストを削減できるという点で、好ましい。

【0154】

（変形例１１）
図１６（ａ）に示すように、ステップ２では、複数の基板１０を、隣り合う基板１０の主面が互いに平行となり、平面視で（基板１０の主面の垂直上方から見たときに）それらの側面が互いに接するように配置する際に、隣り合う２つの基板１０を、少なくとも平面視でそれらの側面が互いに接する部分を挟んだ両側の位置で、それらの主面の端部の高低差が、例えば、基板１０の厚さ以上基板１０の厚さの２倍以下となるように配置してもよい。この場合、隣り合う基板１０の側面は互いに当接しないこととなる。一方で、この場合、隣り合う基板１０同士を、平面視で隙間無く配置する。

【0155】

なお、図１６（ａ）では、例えば、複数の基板１０を、組み立て基板１３の中心から周縁部に向かって、主面の高さが徐々に低くなるように配置している。

【0156】

変形例１１によれば、隣り合う基板１０の主面の端部の高低差を基板１０の厚さ以上とすることにより、ステップ３において、隣り合う２つの基板１０間の段差１０ｓ付近で、局所的に成膜ガスの滞留（乱流）を生じさせ易くすることができ、段差１０ｓ付近でＧａＮ結晶膜１４の成長を促すことができる。また、ステップ３で形成するＧａＮ結晶膜１４の厚さを所定の厚さ以上とすれば、隣り合う２つの基板１０のうち、主面が低い方の基板１０上に形成されるＧａＮ結晶膜１４と、主面が高い方の基板１０の側面に形成されるＧａＮ結晶膜１４とを結合させることができる。これらの結果、上述の実施形態と同様に、基板１０同士の接合強度を向上させることができる。一方で、隣り合う基板１０の主面の端部の高低差が基板１０の厚さの２倍超であると、基板１０同士の接合強度を確保するために、ステップ３で形成するＧａＮ結晶膜１４の厚さを少なくとも基板１０の厚さより大きくしなければならず、ステップ３に係る時間が長くなる可能性がある。また、ステップ５において、ＧａＮ結晶膜２１から平坦なＧａＮ基板３０をスライスする際に、段差２１ｓとともに取り除かれる最下層ＧａＮ基板３０ａおよび最上層ＧａＮ基板３０ｂのそれぞれの厚さが大きくなる可能性がある。これらの結果、ＧａＮ基板３０の生産性が低下する可能性がある。これに対し、隣り合う基板１０の主面の端部の高低差を基板１０の厚さの２倍以下とすることにより、基板１０同士の接合強度を確保するための、ステップ３で形成するＧａＮ結晶膜１４の厚さを薄くする（基板１０の厚さ以下とする）ことができ、ステップ３に係る時間が過剰に長くなることを抑制することができる。また、ステップ５において、段差２１ｓとともに取り除かれる最下層ＧａＮ基板３０ａおよび最上層ＧａＮ基板３０ｂのそれぞれの厚さの増大を抑制することができる。これらの結果、ＧａＮ基板３０の生産性の低下を抑制することができる。

【0157】

また、変形例１１によれば、隣り合う基板１０同士を当接させないので、ステップ２において基板１０を配置する際に、基板１０同士が過度に衝突することを抑制し、基板１０の欠けなどの発生を抑制することができる。

【0158】

なお、変形例１１では、複数の基板１０を、平面視で隣り合う基板１０の側面が互いに接するように配置する場合について説明したが、図１６（ｂ）に示すように、複数の基板１０を、平面視で隣り合う基板１０の少なくとも一部が重なるように配置してもよい。この場合、隣り合う２つの基板１０を、少なくとも平面視でそれらの一部が重なる部分を挟んだ両側の位置で、それらの主面の端部の高低差が基板１０の厚さ以上基板１０の厚さの２倍以下となるように配置すればよい。図１６（ｂ）の場合によれば、隣り合う基板１０の少なくとも一部が重なるように配置することで、基板１０の外形精度を低くすることができる。その結果、ＧａＮ基板３０の製造コストを低減することができる。

【0159】

また、複数の基板１０を、平面視で隣り合う基板１０の少なくとも一部が重なるように配置する場合、主面が高い方の基板１０は、主面が低い方の基板１０に載っていてもよい。つまり、主面が高い方の基板１０の底面は、主面が低い方の基板１０の主面に接していてもよい。この場合、隣り合う基板１０の主面の端部の高低差は、基板１０の厚さと等しくなる。これにより、隣り合う基板１０間の段差１０ｓの高低差を精度よく且つ再現性よく揃えることができる。

【0160】

なお、変形例１１では、図１６（ａ）および（ｂ）のように、複数の基板１０を、組み立て基板１３の中心から周縁部に向かって、主面の高さが徐々に低くなるように配置する場合について説明したが、変形例２〜１０のように複数の基板１０を配置する場合に、隣り合う２つの基板１０を、これらの主面の端部の高低差が基板１０の厚さ以上となるように配置してもよい。

【0161】

以上のように、変形例１１として、隣り合う基板１０間における段差１０ｓの高低差を基板１０の厚さ以上基板１０の厚さの２倍以下とする場合について説明したが、ステップ３で形成するＧａＮ結晶膜１４が薄い場合は、隣接する基板１０間における段差の高低差を基板１０の厚さに対して２５％超１００％未満としたほうが、隣接する基板１０の側面同士が重なる部分を設けることができ、隣接する基板１０同士の接合強度を確実に向上させることができる点で好ましい。また、段差の高低差を基板１０の厚さに対して２５％超１００％未満としたほうが、ＧａＮ結晶膜１４の主面にＶ溝を生じ難くすることができる点で好ましい。

【0162】

（変形例１２）
図１７（ａ）および（ｂ）に示すように、複数の基板１０として、主面の高さが異なる３種の基板１０（高さの基準となる基準基板１０Ｒと、基準基板１０Ｒよりも主面が高い高位基板１０Ｈと、基準基板１０Ｒよりも主面が低い低位基板１０Ｌと）を組み合わせ、基準基板１０Ｒ、高位基板１０Ｈ、および低位基板１０Ｌがそれぞれ同種の基板１０と隣接することがないように、基準基板１０Ｒ、高位基板１０Ｈ、および低位基板１０Ｌのうちの１種の基板１０の周囲を囲んで他の２種の基板１０を交互に配置してもよい。言い換えれば、基準基板１０Ｒ、高位基板１０Ｈ、および低位基板１０Ｌを所定の順序で並べ、（組み立て基板１３の面内で３方向に）この順で繰り返し配置してもよい。この場合、高位基板１０Ｈは、基準基板１０Ｒの所定位置に隣接し、低位基板１０Ｌは、基準基板１０Ｒを挟んで基準基板１０Ｒと反対側の位置に隣接することとなる。

【0163】

図１７（ａ）の場合、基準基板１０Ｒ、高位基板１０Ｈ、および低位基板１０Ｌを組み合わせたハニカムパターンは、組み立て基板１３（結晶成長用基板２０）の主面の中心をとおりこの主面に直交する軸を中心軸として組み立て基板１３を回転させたとき、３回の回転対称性を有するように配置されることとなる。

【0164】

基準基板１０Ｒ、高位基板１０Ｈ、および低位基板１０Ｌを配置する際、隣接する基準基板１０Ｒおよび高位基板１０Ｈの間における段差１０ｓの高低差や、隣接する基準基板１０Ｒおよび低位基板１０Ｌの間における段差１０ｓの高低差を、例えば、それぞれ、１００μｍ超５００μｍ以下、または基板１０の厚さに対して２５％超１００％未満とする。なお、このとき、高位基板１０Ｈと低位基板１０Ｌとが隣接する位置では、高位基板１０Ｈの側面と、低位基板１０Ｌの側面とが、互いに当接し、互いに重なる部分を有していることが好ましい。すなわち、隣接する高位基板１０Ｈと低位基板１０Ｌとの間における段差１０ｓの高低差を基板１０の厚さに対して１００％未満とすることが好ましい。

【0165】

変形例１２によれば、基準基板１０Ｒ、高位基板１０Ｈ、および低位基板１０Ｌがそれぞれ同じ基板と隣接することがないため、全ての隣接する基板１０間に段差１０ｓを形成することができる。これにより、結晶成長用基板２０の全体に亘って基板１０同士の接合強度を向上させることができる。

【0166】

また、変形例１２によれば、基準基板１０Ｒ、高位基板１０Ｈ、および低位基板１０Ｌを組み合わせたハニカムパターンが上述のような所定の回転対称性を有しているため、ステップ３において成膜ガスを流す方向によらず、成膜ガスの滞留をそれぞれの段差１０ｓ付近で均等に生じさせることができる。その結果、段差１０ｓ付近のＧａＮ結晶膜１４を均等な形状で形成することができ、基板１０同士の接合強度を均等にすることができる。

【0167】

なお、図１７（ａ）および（ｂ）の場合では、組み立て基板１３の中心に基準基板１０Ｒが配置されているが、組み立て基板１３の中心に高位基板１０Ｈまたは低位基板１０Ｌが配置されていてもよい。

【0168】

また、基準基板１０Ｒ、高位基板１０Ｈ、および低位基板１０Ｌを組み合わせたハニカムパターンは、図１７（ａ）および（ｂ）のような配置だけでなく、後述する図３（ａ）または図４（ａ）のような配置であってもよい。

【0169】

また、図１７（ｂ）に示す変形例１２では、スペーサ１１ｓを介して基板１０を保持板１２上に載置する場合について示したが、図１４（ｂ）に示す変形例７のように保持板１２の載置面を予め階段状としてもよいし、図１４（ｃ）に示す変形例８のように基板１０のそれぞれの厚さを互いに異ならせてもよい。

【0170】

＜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。

【0171】

（ａ）上述の実施形態では、基板１０を組み合わせたハニカムパターンが、結晶成長用基板２０の主面の中心を通りその主面に直交する軸を中心軸として結晶成長用基板２０を一回転させたとき、６回の対称性を有する場合について説明した。しかしながら、本発明はこのような態様に限定されない。

【0172】

例えば、図３（ａ）に示すように、基板１０を組み合わせたハニカムパターンが３回の回転対称性を有する場合であっても、上述の実施形態と同様の効果が得られる。但し、図２（ａ）に示す配列の方が、図３（ａ）に示す配列よりも、結晶成長用基板２０に含まれる欠陥や歪みをその面内にわたりより均等に分散させることが可能となる点で好ましい。またその結果、最終的に得られるＧａＮ基板３０についても同様の効果が得られ、この基板を、反りの分布が面内にわたってより均等であり、より割れにくい良質な基板とすることが可能となる点で、好ましい。

【0173】

また例えば、図４（ａ）に示すように、基板１０を組み合わせたハニカムパターンが２回の回転対称性（すなわち線対称性）を有する場合であっても、上述の実施形態と同様の効果が得られる。但し、図２（ａ）や図３（ａ）に示す配列の方が、図４（ａ）に示す配列よりも、結晶成長用基板２０に含まれる欠陥や歪みをその面内にわたりより均等に分散させることが可能となる点で好ましい。またその結果、最終的に得られるＧａＮ基板３０についても同様の効果が得られ、この基板を、反りの分布が面内にわたってより均等であり、より割れにくい良質な基板とすることが可能となる点で、好ましい。

【0174】

（ｂ）上述の実施形態では、基板１０の側面のうち、他の基板１０の側面と当接する全ての面をＭ面またはａ面とする場合について説明した。しかしながら、本発明はこのような態様に限定されない。

【0175】

例えば、基板１０の側面のうち、他の基板１０の側面と当接する少なくとも１つの面をＭ面とし、他の面のうち少なくとも１つをＭ面以外の面としてもよい。例えば、基板１０の平面形状を正方形または長方形としてもよい。この場合、基板１０の側面は、Ｍ面とａ面とで構成されることとなる。上述の実施形態のように、隣接する２つの基板１０間の段差１０ｓに追従するようにＧａＮ結晶膜１４を形成することで、単位面積当たりの結合手密度が低いＭ面で基板１０同士が接合する部分があったとしても、基板１０同士の接合強度を向上させることができる。また、基板１０の側面の少なくとも１つを劈開容易なＭ面とすることにより、基板１０の加工精度を向上させることができ、Ｍ面で当接させた基板１０間での隙間の発生を抑制することができる。

【0176】

また、例えば、基板１０の側面のうち、他の基板１０の側面と当接する少なくとも１つの面をａ面とし、他の面のうち少なくとも１つをａ面以外の面としてもよい。例えば、基板１０の平面形状を正方形または長方形としてもよい。この場合、上記と同様に、基板１０の側面は、ａ面とＭ面とで構成されることとなる。このように、単位面積当たりの結合手密度が高いａ面で基板１０同士が接合する部分を形成することで、ａ面で当接させた基板１０同士の接合強度を向上させることができる。

【0177】

ただし、基板１０の側面のうち、他の基板１０の側面と当接する全ての面を互いに等価な面、例えばＭ面またはａ面としたほうが、基板１０間の接合強度を、基板１０の周方向に均等（等方的）にすることができるという点で好ましい。

【0178】

（ｃ）上述の実施形態では、ステップ３，５において結晶成長法としてハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）を用いる場合について説明したが、本発明はこのような態様に限定されない。例えば、ステップ３，５のうちいずれか、或いは、両方において、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）等のＨＶＰＥ法以外の結晶成長法を用いるようにしてもよい。この場合であっても、上述の実施形態と同様の効果が得られる。

【0179】

（ｄ）上述の実施形態では、保持板１２から引き剥がすことで自立させた結晶成長用基板２０を用意し、これを用いてＧａＮ結晶膜２１を成長させてＧａＮ基板３０を製造する場合について説明した。しかしながら、本発明はこのような態様に限定されない。すなわち、組み立て基板１３を用意した後、図９（ａ）に示すように基板１０上にＧａＮ結晶膜１４を厚く成長させ、その後、図９（ｂ）に示すようにＧａＮ結晶膜１４をスライスすることで１枚以上のＧａＮ基板３０を取得するようにしてもよい。すなわち、結晶成長用基板２０を自立させる工程を経ることなく、組み立て基板１３の用意からＧａＮ基板３０の製造までを一貫して行うようにしてもよい。この場合であっても、上述の実施形態と同様の効果が得られる。

【0180】

（ｅ）本発明は、ＧａＮ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）等の窒化物結晶、すなわち、Ａｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ＋ｙ≦１，０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）の組成式で表される窒化物結晶からなる基板を製造する際にも、好適に適用可能である。

【実施例】

【0181】

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。

【0182】

（１）サンプルの製造
平面形状が正六角形であるＧａＮ単結晶からなる基板（種結晶基板）を複数用意し、これらを略平面充填させるように配列させた。このとき、それぞれの基板の下側に、所定の厚さを有するスペーサを挿入することで、隣り合う２つの基板間に下記に示す段差を形成した。その後、複数の基板の主面上にＧａＮ結晶膜を成長させることで結晶成長用基板のサンプルを製造した。詳細な条件は、以下のとおりである。
（条件）
基板の厚さ：約４００μｍ
基板の主面：ｃ面
基板の側面：Ｍ面
段差の高低差：６６μｍ、１０５μｍ、５００μｍ
ＧａＮ結晶膜の厚さ：約１０００μｍ

【0183】

（２）評価
上記サンプルにおいて、基板同士の接合付近の断面を光学顕微鏡によって観察した。

【0184】

（３）結果
図１８（ａ）に示すように、隣接する２つの基板間における段差の高低差を６６μｍ（基板の厚さに対して２５％以下）とした場合では、隣接する２つの基板同士がＧａＮ結晶膜によって接合されていたが、隣接する２つの基板間のＧａＮ結晶膜の主面にＶ溝が形成されていた。このため、隣接する２つの基板間のＧａＮ結晶膜が薄くなっていた。

【0185】

これに対して、図１８（ｂ）に示すように、隣接する２つの基板間における段差の高低差を１０５μｍ（基板の厚さに対して２５％超）とした場合では、ＧａＮ結晶膜を形成する際に段差付近で成膜ガスの滞留が生じた結果、隣接する２つの基板のそれぞれの主面上にＧａＮ結晶膜が形成されるとともに、隣接する２つの基板のうち、主面が高い方の基板の側面（の露出部分）にＧａＮ結晶膜が形成されることを確認した。これにより、隣接する２つの基板のうち、主面が低い方の基板上に形成されるＧａＮ結晶膜と、主面が高い方の基板の側面に形成されるＧａＮ結晶膜とが結合していることを確認した。また、この場合では、隣接する２つの基板のうち、主面が低い方の基板上に形成されるＧａＮ結晶膜が、主面が高い方の基板上に形成されるＧａＮ結晶膜よりも厚く形成され、隣接する２つの基板間の段差上に形成されるＧａＮ結晶膜において、基板間の段差に対応する段差が消失していることを確認した。また、この場合では、隣接する２つの基板間のＧａＮ結晶膜の表面にＶ溝が形成されておらず、段差上にＧａＮ結晶膜を被覆することによってＶ溝の発生を抑制することができることを確認した。

【0186】

また、図１９に示すように、隣り合う２つの基板間における段差の高低差を５００μｍ（基板の厚さの１．２５倍）とした場合においても、段差の高低差を１０５μｍとした場合と同様に、ＧａＮ結晶膜を形成する際に段差付近で成膜ガスの滞留が生じた結果、隣り合う２つの基板のうち、主面が低い方の基板上に形成されるＧａＮ結晶膜と、主面が高い方の基板の側面に形成されるＧａＮ結晶膜とが結合していることを確認した。また、段差の高低差を５００μｍとした場合では、隣り合う２つの基板のうち、主面が低い方の基板上に形成されるＧａＮ結晶膜が、主面が高い方の基板に近づくにつれて徐々に厚くなるように形成されることを確認した。ただし、この場合では、主面が低い方の基板上に形成されるＧａＮ結晶膜と、主面が高い方の基板の側面に形成されるＧａＮ結晶膜とが結合するまでにタイムラグがあったため、ＧａＮ結晶膜の主面の一部に浅いＶ溝が残っていた。

【0187】

以上の結果から、隣り合う２つの基板間に、ＧａＮ結晶膜を形成する際に成膜ガスの滞留が局所的に生じるような段差を設けることにより、隣り合う２つの基板同士の接合強度を向上させることが可能となることを確認した。

【0188】

ただし、図１８（ｂ）のように隣接する２つの基板間における段差の高低差を基板の厚さに対して２５％超１００％未満としたほうが、隣接する基板の側面同士が重なる部分を設けることができ、隣接する基板同士の接合強度を確実に向上させることができる点で好ましいことを確認した。また、図１８（ｂ）の場合のほうが、隣接する２つの基板のうち、主面が低い方の基板上に形成されるＧａＮ結晶膜と、主面が高い方の基板の側面に形成されるＧａＮ結晶膜とをすぐに結合させることができ、ＧａＮ結晶膜の主面にＶ溝を生じ難くすることができる点で好ましいことを確認した。

【0189】

＜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。

【0190】

（付記１）
窒化物結晶からなる複数の種結晶基板を、隣接する前記種結晶基板の主面が互いに平行となり、それらの側面が互いに当接するように配置することで結晶成長用基板とする第１工程と、
前記結晶成長用基板が有する下地面上に結晶膜を成長させる第２工程と、
を有し、
前記第１工程では、複数の前記種結晶基板の中から選択した少なくとも１組の隣接する２つの種結晶基板を、少なくともこれらの接合部を挟んだ両側の位置で、それぞれの前記主面の高さが互いに異なるよう配置する窒化物結晶基板の製造方法。

【0191】

（付記２）
前記第１工程では、前記結晶膜を成長させる成膜ガスの滞留が局所的に生じるような段差を、前記接合部に設ける付記１に記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0192】

（付記３）
前記第１工程では、前記隣接する２つの種結晶基板間の高低差を１００μｍ超とする付記１又は２に記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0193】

（付記４）
前記第１工程では、前記隣接する２つの種結晶基板間の高低差を前記種結晶基板の厚さに対して２５％超とする付記１又は２に記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0194】

（付記５）
前記第２工程では、前記結晶膜を成長させる成膜ガスの流速を、６ｃｍ／ｓｅｃ以上とする付記１〜４のいずれか１つに記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0195】

（付記６）
前記第１工程では、複数の前記種結晶基板のうち、最も高い種結晶基板と、最も低い種結晶基板との高低差を１００μｍ超とする付記１〜５のいずれか１つに記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0196】

（付記７）
前記第２工程では、前記隣接する２つの種結晶基板のそれぞれの前記主面上に前記結晶膜を形成するとともに、前記隣接する２つの種結晶基板のうち、前記主面が高い方の種結晶基板の前記側面に前記結晶膜を形成する付記１〜６のいずれか１つに記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0197】

（付記８）
前記第２工程では、前記隣接する２つの種結晶基板のうち、前記主面が低い方の種結晶基板上に形成される前記結晶膜を、前記主面が高い方の種結晶基板に近づくにつれて徐々に厚くなるように形成する付記１〜７のいずれか１つに記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0198】

（付記９）
前記第２工程では、前記隣接する２つの種結晶基板のうち、前記主面が低い方の種結晶基板上に形成される前記結晶膜を、前記主面が高い方の種結晶基板上に形成される前記結晶膜よりも厚くなるように形成する付記１〜８のいずれか１つに記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0199】

（付記１０）
前記第２工程では、前記隣接する２つの種結晶基板の前記接合部上に、前記結晶膜を他の部分よりも厚く形成する付記１〜９のいずれか１つに記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0200】

（付記１１）
前記第１工程では、複数の前記種結晶基板を、前記結晶成長用基板の中心から周縁部に向かって、前記主面の高さが徐々に低くなるように配置する付記１〜１０のいずれか１つに記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0201】

（付記１２）
前記第１工程では、複数の前記種結晶基板を、前記結晶成長用基板の周縁部から中心に向かって、前記隣接する２つの種結晶基板間の高低差が徐々に大きくなるように配置する付記１１に記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0202】

（付記１３）
前記第１工程では、複数の前記種結晶基板を、前記結晶成長用基板の中心から周縁部に向かって、前記主面の高さが徐々に高くなるように配置する付記１〜１０のいずれか１つに記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0203】

（付記１４）
前記第１工程では、複数の前記種結晶基板を、前記結晶成長用基板の中心から周縁部に向かって、前記隣接する２つの種結晶基板間の高低差が徐々に大きくなるように配置する付記１３に記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0204】

（付記１５）
前記第１工程では、複数の前記種結晶基板を、前記結晶成長用基板の中心から周縁部に向かって、前記主面の高さが渦巻状に徐々に変化するように配置する付記１１〜１４のいずれか１つに記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0205】

（付記１６）
前記第１工程では、複数の前記種結晶基板を、前記結晶成長用基板の中心から周縁部に向かって、前記主面の高さが渦巻状に徐々に低くなるように配置し、
前記第２工程では、複数の前記種結晶基板における前記主面の高さの渦巻き方向と同じ方向に前記結晶成長用基板を回転させる付記１５に記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0206】

（付記１７）
前記第１工程では、複数の前記種結晶基板を、前記結晶成長用基板の中心から周縁部に向かって、前記主面の高さが渦巻状に徐々に高くなるように配置し、
前記第２工程では、複数の前記種結晶基板における前記主面の高さの渦巻き方向と反対の方向に前記結晶成長用基板を回転させる付記１５に記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0207】

（付記１８）
前記第１工程では、複数の前記種結晶基板を、前記主面の高さが交互に異なるように配置する付記１〜１０のいずれか１つに記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0208】

（付記１９）
前記第１工程では、複数の前記種結晶基板を、前記主面の高さが同心円状に等しくなるように配置する付記１〜１４、１８のいずれか１つに記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0209】

（付記２０）
前記第１工程では、
複数の前記種結晶基板として、前記主面の高さが異なる３種の種結晶基板を組み合わせ、
前記３種の種結晶基板がそれぞれ同種の種結晶基板と隣接することがないように、前記３種の種結晶基板のうちの１種の種結晶基板の周囲を囲んで他の２種の種結晶基板を交互に配置する付記１〜１０のいずれか１つに記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0210】

（付記２１）
前記第１工程では、複数の前記種結晶基板のそれぞれの下に厚さが互いに異なるスペーサを挿入するか、或いは、複数の前記種結晶基板を保持させる保持板の載置面を予め階段状とすることで、前記隣接する２つの種結晶基板のそれぞれの全体を、互いに異なる高さに配置する請求項１〜２０のいずれか１つに記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0211】

（付記２２）
前記第１工程では、前記隣接する２つの種結晶基板のそれぞれの厚さを互いに異ならせるとともに、前記隣接する２つの種結晶基板のそれぞれの下面を揃える請求項１〜２０のいずれか１つに記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0212】

（付記２３）
前記第１工程では、複数の前記種結晶基板を、互いに同一の方向に傾斜させて配置する付記１〜１０のいずれか１つに記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0213】

（付記２４）
前記第２工程では、前記結晶膜の主面に所定のオフ角を形成する付記２３に記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0214】

（付記２５）
前記第１工程では、
それぞれの前記主面に同一のオフ角を有する複数の前記種結晶基板を用意し、
前記種結晶基板を構成する前記窒化物結晶の主軸方向が、複数の前記種結晶基板を載置する載置面の法線方向に近くなるように、複数の前記種結晶基板のそれぞれを傾斜させて配置する付記２３に記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0215】

（付記２６）
前記第１工程では、前記種結晶基板の側面のうち、他の種結晶基板の側面と当接する全ての面を互いに等価な面とする付記１〜２５のいずれか１つに記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0216】

（付記２７）
前記第１工程では、前記種結晶基板の前記主面をｃ面としつつ、前記種結晶基板の側面のうち、他の種結晶基板の側面と当接する全ての面をＭ面とする付記２６に記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0217】

（付記２８）
前記第１工程では、前記種結晶基板の前記主面をｃ面としつつ、前記種結晶基板の側面のうち、他の種結晶基板の側面と当接する全ての面をａ面とする付記２６に記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0218】

（付記２９）
前記第１工程では、前記結晶成長用基板として、複数の前記種結晶基板のうち任意の種結晶基板が、少なくとも２以上の他の種結晶基板と当接するように構成されている基板を用意する付記１〜２８のいずれか１つに記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0219】

（付記３０）
前記第１工程では、前記結晶成長用基板として、複数の前記種結晶基板のうち任意の種結晶基板が有する２以上の当接面が直交しないように構成されている基板を用意する付記１〜２９のいずれか１つに記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0220】

（付記３１）
前記第１工程では、
複数の前記種結晶基板のうち少なくとも周縁部以外の部分を構成する基板として、主面の平面形状が正六角形である基板を用い、
前記種結晶基板を組み合わせたハニカムパターンを、前記結晶成長用基板の主面の中心を通り前記主面に直交する軸を中心軸として前記結晶成長用基板を一回転させたとき、３回以上の対称性を有する形状とする付記１〜３０のいずれか１つに記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0221】

（付記３２）
前記第１工程では、前記ハニカムパターンを、前記軸を中心軸として前記結晶成長用基板を一回転させたとき、６回の対称性を有する形状とする付記３１に記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0222】

（付記３３）
前記第１工程では、
前記種結晶基板を、前記種結晶基板よりも大きな外径を有する結晶基板を加工して形成し、
前記種結晶基板の側面に、前記結晶基板の裏面に凹溝を形成する際に生じた融解面或いは切削面と、前記凹溝に沿って前記結晶基板を劈開させた際に生じた劈開面と、を形成し、
複数の前記種結晶基板を、隣接する前記種結晶基板の側面のうち少なくとも前記劈開面が互いに当接するように配置する付記１〜３２のいずれか１つに記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0223】

（付記３４）
前記結晶膜上にさらに窒化物結晶からなる本格成長膜を成長させる第３工程と、
前記本格成長膜から窒化物結晶基板を切り出す第４工程と、
をさらに有する付記１〜３３のいずれか１つに記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0224】

（付記３５）
前記第２工程および前記第３工程では、それぞれ、気相成長法により結晶成長を行い、
前記第２工程では、前記結晶成長用基板の沿面方向に向けた結晶成長が、前記第３工程における前記結晶成長用基板の沿面方向に向けた結晶成長よりも活発となり、前記第３工程では、前記結晶成長用基板の主面方向に向けた結晶成長が、前記第２工程における前記結晶成長用基板の主面方向に向けた結晶成長よりも活発となるように、前記第２工程と前記第３工程とで処理条件を互いに異ならせる付記３４に記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0225】

（付記３６）
前記第３工程でのＨ_２ガスの分圧とＮ_２ガスの分圧との比率（Ｈ_２／Ｎ_２）を、前記第２工程でのＨ_２ガスの分圧とＮ_２ガスの分圧との比率（Ｈ_２／Ｎ_２）よりも小さくする付記３４又は３５に記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0226】

（付記３７）
前記第３工程における成膜温度を、前記第２工程における成膜温度よりも低くする付記３４〜３６のいずれか１つに記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0227】

（付記３８）
前記第３工程における窒素含有ガスとＩＩＩ族原料ガスとの流量比率（ＮＨ_３／ＧａＣｌ比率）を、前記第２工程における窒素含有ガスとＩＩＩ族原料ガスとの流量比率（ＮＨ_３／ＧａＣｌ比率）よりも大きくする付記３４〜３７のいずれか１つに記載の窒化物結晶基板の製造方法。

【0228】

（付記３９）
窒化物結晶からなる複数の種結晶基板を、隣り合う前記種結晶基板の主面が互いに平行となり、平面視でそれらの側面が接するか或いはそれらの少なくとも一部が重なるように配置することで結晶成長用基板とする第１工程と、
前記結晶成長用基板が有する下地面上に結晶膜を成長させる第２工程と、
を有し、
前記第１工程では、複数の前記種結晶基板の中から選択した少なくとも１組の隣り合う２つの種結晶基板を、少なくとも平面視でそれらの側面が接するか或いはそれらの一部が重なる部分を挟んだ両側の位置で、それらの前記主面の端部の高低差が前記種結晶基板の厚さ以上となるように配置する窒化物結晶基板の製造方法。

【0229】

（付記４０）
窒化物結晶を成長させる下地面を有する結晶成長用基板であって、
窒化物結晶からなる複数の種結晶基板を有し、
複数の前記種結晶基板は、隣接する前記種結晶基板の主面が互いに平行となり、それらの側面が互いに当接するように配置され、
複数の前記種結晶基板の中から選択した少なくとも１組の隣接する２つの種結晶基板は、少なくともこれらの接合部を挟んだ両側の位置で、それぞれの前記主面の高さが互いに異なるよう配置されている結晶成長用基板。

【0230】

（付記４１）
窒化物結晶を成長させる下地面を有する結晶成長用基板であって、
窒化物結晶からなる複数の種結晶基板を有し、
複数の前記種結晶基板は、隣り合う前記種結晶基板の主面が互いに平行となり、平面視でそれらの側面が接するか或いはそれらの少なくとも一部が重なるように配置され、
複数の前記種結晶基板の中から選択した少なくとも１組の隣接する２つの種結晶基板は、少なくとも平面視でそれらの側面が接するか或いはこれらの一部が重なる部分を挟んだ両側の位置で、それらの前記主面の端部の高低差が前記種結晶基板の厚さ以上となるよう配置されている結晶成長用基板。

【符号の説明】

【0231】

１０ 種結晶基板（基板）
２０ 結晶成長用基板
３０ ＧａＮ基板（窒化物結晶基板）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】