專(zhuān)利名稱(chēng)：：GaN單晶襯底以及GaN單晶襯底的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種GaN單晶襯底以及GaN單晶襯底的制造方法。特別涉及能夠減少異常生長(zhǎng)的GaN單晶村底以及GaN單晶襯底的制造方法。
背景技術(shù)：
：作為氮化鎵(GaN)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化鎵鋁(AlGaN)等的III族氮化物化合物半導(dǎo)體的GaN系化合物半導(dǎo)體，是在發(fā)光二極管(LaserEmittingDiode:LED)、激光二極管(LaserDiode:LD)等的發(fā)光元件用的材料等上使用。另外，由于GaN系化合物半導(dǎo)體由于耐熱性、耐環(huán)境性?xún)?yōu)越，也在電子裝置用元件上使用。作為這樣的發(fā)光元件、電子裝置用元件上4吏用的GaN自支撐襯底的制造方法，正在進(jìn)行例如超高溫高壓法、焊劑法、氫化物氣相外延生長(zhǎng)(HydrideVaporPhaseEpitaxy:HVPE)法等的開(kāi)發(fā)。雖然能夠通過(guò)HVPE法得到GaN自支撐襯底，但如果使規(guī)定的化合物半導(dǎo)體層在通過(guò)現(xiàn)有的HVPE法形成的GaN自支撐襯底上外延生長(zhǎng)，則會(huì)發(fā)生在外延生長(zhǎng)后的襯底表面的一部分上產(chǎn)生凹陷及隆起的異常生長(zhǎng)的問(wèn)題(例如，參照非專(zhuān)利文獻(xiàn)l)。非專(zhuān)利文獻(xiàn)1:Liliental-Weberet.al.,JournalofElectronicMaterials,May2005p.605
發(fā)明內(nèi)容在按照非專(zhuān)利文獻(xiàn)1記載的方法得到的GaN自支撐襯底上，在GaN自支撐襯底的表面具有產(chǎn)生異常生長(zhǎng)的區(qū)域。在這樣的GaN自支撐襯底上進(jìn)行發(fā)光元件等結(jié)構(gòu)的外延生長(zhǎng)了時(shí)，在異常生長(zhǎng)的區(qū)域上，外延生長(zhǎng)的半導(dǎo)體層上會(huì)產(chǎn)生紊亂。因此，在用非專(zhuān)利文獻(xiàn)1記載的方法得到的GaN自支撐襯底上，提高發(fā)光元件等的成品率是困難的。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可提高元件的成品率的GaN自支撐襯底以及GaN自支撐襯底的制造方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種GaN單晶襯底，其包括襯底表面和包含在襯底表面上的極性反轉(zhuǎn)區(qū)，極性反轉(zhuǎn)區(qū)在襯底表面上的個(gè)數(shù)密度為20cm-2以下。另外，在上述GaN單晶襯底上，極性反轉(zhuǎn)區(qū)的最大外徑也可以為lmm以下。另外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種GaN單晶的制造方法，包括使GaN單晶在襯底上生長(zhǎng)的生長(zhǎng)工序，即，在上述襯底上導(dǎo)入III族原料氣體和V族原料氣體，在生長(zhǎng)溫度在IIO(TC以上1400。C以下的范圍內(nèi)，V族原料氣體的分壓相對(duì)于in族原料氣體的分壓的比(v/in比)在0.4以上i以下的范圍內(nèi)的這樣的生長(zhǎng)條件下，上述襯底的表面上的極性反轉(zhuǎn)區(qū)的個(gè)數(shù)密度為20chT2以下。另外，上述GaN單晶的制造方法是生長(zhǎng)工序也可以包括進(jìn)一步添加0.01%至0.1%的分壓的氯化氫(HC1)氣體的工序。另外，還包括在襯底上形成籽晶層的籽晶層形成工序和在籽晶層上形成掩模的掩模形成工序，生長(zhǎng)工序還可以在形成掩模的籽晶層上使GaN單晶生長(zhǎng)。另外，掩^=莫形成工序中使用吸收紅外區(qū)域波長(zhǎng)的光的材料來(lái)形成掩模，生長(zhǎng)工序也可以從籽晶層上的沒(méi)有形成掩模的區(qū)域使GaN單晶選擇性橫向生長(zhǎng)。進(jìn)而，掩模形成工序也可以由TiN、ZrN或HrN中的任一種來(lái)形成掩模。另外，上述GaN單晶的制造方法中，掩模形成工序也可以形成20nm以上lmm以下的尺寸的掩模。另外，生長(zhǎng)工序也可以包括中斷GaN單晶的生長(zhǎng)的生長(zhǎng)中斷工序；在生長(zhǎng)中斷工序中，在700。C至卯0。C的溫度范圍內(nèi)添加0.001%至0.05%的分壓的氯化氫氣體對(duì)GaN單晶實(shí)施熱處理的熱處理工序；以及在熱處理后，再次開(kāi)始GaN單晶的生長(zhǎng)的生長(zhǎng)再開(kāi)始工序。根據(jù)本發(fā)明的GaN自支撐襯底的制造方法，能夠制造通過(guò)降低GaN單晶中產(chǎn)生的反轉(zhuǎn)區(qū)域(inversiondomaine,ID)的大小及個(gè)數(shù)密度來(lái)提高發(fā)光元件等的元件成品率的GaN自支撐村底，并能夠提供該GaN自支撐村底。圖l(a)是本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的GaN自支撐襯底的局部剖視圖，(b)是本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的GaN自支撐襯底的襯底表面的局部放大圖。圖2是顯示反轉(zhuǎn)區(qū)域(ID)的個(gè)數(shù)密度與成品率的關(guān)系的圖。圖3是顯示反轉(zhuǎn)區(qū)域(ID)的個(gè)數(shù)密度約為10cm々的場(chǎng)合的反轉(zhuǎn)區(qū)域(ID)的尺寸與成品率的關(guān)系的圖。圖4(a)至(e)圖是顯示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的GaN自支撐襯底的制造工序的流程的圖。圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的基底襯底的模式性的俯視圖。圖6是顯示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的HVPE裝置上的GaN單晶生長(zhǎng)中的V/III比與反轉(zhuǎn)區(qū)域(ID)的密度的關(guān)系的圖。圖7是顯示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的HVPE裝置上的GaN單晶生長(zhǎng)中的HC1添加量與反轉(zhuǎn)區(qū)域(ID)的密度的關(guān)系的圖。圖8是顯示本實(shí)施方式涉及的使掩模的長(zhǎng)度變化了時(shí)的反轉(zhuǎn)區(qū)域(ID)的最大外徑的平均長(zhǎng)度的圖。圖9是顯示在使晶體生長(zhǎng)中斷，實(shí)施了規(guī)定的熱處理的場(chǎng)合，GaN單晶中的反轉(zhuǎn)區(qū)域(ID)的個(gè)數(shù)密度相對(duì)于熱處理的各條件的關(guān)系的圖。圖IO是顯示比較例涉及的GaN自支撐襯底的制造工序的流程的圖。圖11是比較例涉及的基底襯底的模式性的俯視圖。圖12是比較例涉及的GaN自支撐襯底的表面的局部放大圖。圖中10、12—GaN自支撐襯底；10a、12a—襯底表面；10b、12b—襯底反面；20—藍(lán)寶石襯底；30—GaN薄膜；40、41~^模；50、51^1~底襯底；100、101"~反轉(zhuǎn)區(qū)域；100a、100b、100c、100d—反轉(zhuǎn)區(qū)域；102—最大外徑；110一Ga極性面；120、121、122、123—生長(zhǎng)晶體；122a—平坦面；122b—凹部；123a—凸部；123b—凹部。具體實(shí)施例方式圖1(a)是顯示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的GaN自支撐襯底的局部剖視圖，(b)是顯示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的GaN自支撐村底的襯底表面的局部放大圖。GaN自支撐村底10本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的GaN自支撐襯底10俯視為大致圓形。GaN自支撐襯底10作為一例，是俯視的直徑約為50.8mm(2英寸)的大致圓形，形成的厚度約為lmm。而且，如圖1(a)所示，本實(shí)施方式涉及的GaN自支撐襯底10具有從露出有Ga極性面110的襯底表面10a實(shí)質(zhì)上到達(dá)襯底反面10b的作為極性反轉(zhuǎn)區(qū)的反轉(zhuǎn)區(qū)域100。另外，反轉(zhuǎn)區(qū)域100是指極性與周?chē)木w反轉(zhuǎn)了的區(qū)域。因此，本實(shí)施方式涉及的GaN自支撐襯底10的反轉(zhuǎn)區(qū)域100是具有N極性的區(qū)域。具體說(shuō)，GaN自支撐襯底IO按規(guī)定的個(gè)數(shù)密度具有規(guī)定的平均長(zhǎng)度的反轉(zhuǎn)區(qū)域100。更具體地說(shuō)，GaN自支撐襯底10如下形成多個(gè)反轉(zhuǎn)區(qū)域IOO的各個(gè)面積之和相對(duì)于襯底表面10a的總面積的比為2%以下，同時(shí)，襯底表面10a內(nèi)的反轉(zhuǎn)區(qū)域100的個(gè)數(shù)密度為20cm'2。另外，如圖1(b)所示，在襯底表面10a上分別相互分離地形成多個(gè)反轉(zhuǎn)區(qū)域100(例如，反轉(zhuǎn)區(qū)域100a、反轉(zhuǎn)區(qū)域100b、反轉(zhuǎn)區(qū)域100c、反轉(zhuǎn)區(qū)域100d等)。另外，形成GaN自支撐襯底，使得在襯底表面lOa上形成的多個(gè)反轉(zhuǎn)區(qū)域100的尺寸的最大的直徑(最大外徑)為1mm以下。另外，反轉(zhuǎn)區(qū)域100包括大致圓形狀、不定形的阿米巴(amoebic)形狀、線形狀等的各種形狀。因此，在本實(shí)施方式中，反轉(zhuǎn)區(qū)域100的最大外徑是指反轉(zhuǎn)區(qū)域100的外形尺寸中的最大的部分。GaN的極性在此，對(duì)GaN的極性進(jìn)行說(shuō)明。GaN具有纖維鋅礦(Wurtzite)型的晶體結(jié)構(gòu)。纖維鋅礦型的晶體結(jié)構(gòu)沒(méi)有與c面相關(guān)的反轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性。因此，纖維鋅礦型的晶體結(jié)構(gòu)對(duì)c軸方向有極性，能夠區(qū)別+c軸向與-c軸向。在此，將+c軸向的面稱(chēng)為Ga極性面或Ga面，將-c軸向的面稱(chēng)為N極性面或N面。而且，纖維鋅礦型的晶體結(jié)構(gòu)是以將1個(gè)原子用與該原子不同的4個(gè)原子包圍的四面體構(gòu)造為基本結(jié)構(gòu)。如果考慮以Ga原子為中心的四面體構(gòu)造，在將Ga原子下側(cè)配置的與N原子結(jié)合的3個(gè)^;以向上方向來(lái)放置晶體時(shí)，上方的方向成為+c軸向。在這樣規(guī)定的場(chǎng)合，該晶體的上側(cè)的面成為Ga極性面，Ga極性面的相反側(cè)的面成為N極性面。而且，在Ga極性面中混合存在有N極性面的場(chǎng)合，N極性面存在的區(qū)域成為反轉(zhuǎn)區(qū)域。進(jìn)而，GaN的物理、化學(xué)特性在Ga極性面和N極性面上是不同的。例如，Ga極性面的硬度比N極性面的硬度大，Ga極性面的蝕刻速度比N極性面的蝕刻速度小得多。即Ga極性面比N極性面堅(jiān)固，化學(xué)性能穩(wěn)定。另外，在Ga晶體上進(jìn)行外延生長(zhǎng)的場(chǎng)合，Ga極性面上形成的外延層的表面易于平坦，N極性面上形成的外延層的表面易形成凹凸。因此，形成激光二極管(LasserDiode:LD)、發(fā)光二極管(LightEmittingDiode:LED)等的裝置的場(chǎng)合，在GaN的Ga極性面上形成規(guī)定的外延層。在這種場(chǎng)合，在Ga極性面中包含有N極性面時(shí)，即在Ga極性面中包含有反轉(zhuǎn)區(qū)域100的情況下，在反轉(zhuǎn)區(qū)域100存在的區(qū)域的上方會(huì)發(fā)生異常生長(zhǎng)。由于外延生長(zhǎng)等的晶體生長(zhǎng)中的晶體生長(zhǎng)速度是原料的原子的吸附與脫離的竟?fàn)幪幱跊Q定反應(yīng)速度的階段，所以，在化學(xué)性能上比Ga極性面不穩(wěn)定的反轉(zhuǎn)區(qū)域100上的晶體的生長(zhǎng)速度小于Ga極性面上的晶體的生長(zhǎng)速度。由此，在反轉(zhuǎn)區(qū)域100上，可以認(rèn)為在外延生長(zhǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生凹陷(坑)。另外，沒(méi)有吸附在反轉(zhuǎn)區(qū)域100上的原料會(huì)局部性供給反轉(zhuǎn)區(qū)域100的周邊。由此，由于反轉(zhuǎn)區(qū)域100周邊的晶體的生長(zhǎng)速度加快，所以，反轉(zhuǎn)區(qū)域100的坑周邊的外延層形成隆起。反轉(zhuǎn)區(qū)域100的評(píng)價(jià)方法極小區(qū)域中存在的反轉(zhuǎn)區(qū)域100的檢測(cè)可以通過(guò)用例如使用了透射電子顯微鏡(TransmissionElectronMicroscope:TEM)的聚束電子束衍射(CinvergentBeamElectronDiffraction:CBED)法來(lái)斷定GaN晶體表面的極性來(lái)進(jìn)行判斷。另外，直徑約50.8mm區(qū)域等的廣區(qū)域中分散存在的反轉(zhuǎn)區(qū)域100的分布狀況釆用微分干涉顯微鏡、掃描電子顯微鏡來(lái)評(píng)價(jià)。具體說(shuō)，是采用微分干涉顯微鏡、掃描電子顯微鏡觀察被研磨的GaN自支撐襯底的表面。在這種場(chǎng)合，觀察到規(guī)定深度的凹陷，由于該凹陷與反轉(zhuǎn)區(qū)域100對(duì)應(yīng)，所以也就觀察了該凹陷的分布狀況。由此，能夠評(píng)價(jià)在作為觀察對(duì)象的GaN自支撐襯底上分布的反轉(zhuǎn)區(qū)域100的分布狀況。這樣的評(píng)價(jià)方法是發(fā)明者通過(guò)得到的以下的認(rèn)知來(lái)確立的。即如果采用微分干涉顯微鏡、掃描電子顯微鏡觀察被研磨了的GaN自支撐襯底，會(huì)觀察到有數(shù)十nm程度深度的凹陷。在用CBED法實(shí)施了該凹陷的內(nèi)部的極性的判斷時(shí)，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)凹陷的內(nèi)部區(qū)域?yàn)镹極性面。即本發(fā)明者獲得了這樣的凹陷與反轉(zhuǎn)區(qū)域是一對(duì)一對(duì)應(yīng)的認(rèn)知。由此，通過(guò)使用微分干涉顯微鏡、掃描電子顯微鏡這樣的簡(jiǎn)便方法，能夠評(píng)價(jià)廣范圍內(nèi)分布的反轉(zhuǎn)區(qū)域。反轉(zhuǎn)區(qū)域100的面積比將襯底表面10a的多個(gè)反轉(zhuǎn)區(qū)域100的合計(jì)面積在襯底表面10a的面積中所占比例稱(chēng)為反轉(zhuǎn)區(qū)域100的面積比，對(duì)于該反轉(zhuǎn)區(qū)域100的面積比越大的GaN自支撐襯底，從該GaN自支撐襯底形成的發(fā)光元件等的元件的成品率越低。通常，雖然反轉(zhuǎn)區(qū)域100的面積比超過(guò)10%的情況很少，但在本發(fā)明的實(shí)施方式中，在形成GaN自支撐襯底10時(shí)，要使得反轉(zhuǎn)區(qū)域100的面積比更小。在本實(shí)施方式中，是使反轉(zhuǎn)區(qū)域100的面積比為規(guī)定值以下，具體說(shuō)是為2%以下來(lái)形成GaN自支撐襯底。圖2是顯示反轉(zhuǎn)區(qū)域(ID)的個(gè)數(shù)密度與成品率的關(guān)系的圖。反轉(zhuǎn)區(qū)域100的個(gè)數(shù)密度即便在上述的反轉(zhuǎn)區(qū)域100的面積比為規(guī)定值以下的情況下，如果襯底表面10a上的反轉(zhuǎn)區(qū)域100的個(gè)數(shù)的密度(個(gè)數(shù)密度)大于規(guī)定值，那么對(duì)于GaN自支撐村底，從該GaN自支撐襯底形成的發(fā)光元件等的元件的成品率低。即例如，在反轉(zhuǎn)區(qū)域100的面積比為1%的GaN自支撐襯底上形成規(guī)定的裝置結(jié)構(gòu)后，假定從該自支撐襯底切制芯片尺寸為0.5mm2的芯片。如果切制的芯片上含有反轉(zhuǎn)區(qū)域100，則該芯片為不良品。這種場(chǎng)合，將反轉(zhuǎn)區(qū)域100集中在GaN自支撐襯底上的規(guī)定的位置的場(chǎng)合與反轉(zhuǎn)區(qū)域100在GaN自支撐襯底上均勻或按一定程度地比例分散的場(chǎng)合相比，反轉(zhuǎn)區(qū)域100在GaN自支撐襯底上分散的場(chǎng)合切制的芯片的成品率低。因此，要使襯底表面100a上的反轉(zhuǎn)區(qū)域100的個(gè)數(shù)密度成為規(guī)定值以下來(lái)形成本實(shí)施方式涉及的GaN自支撐襯底。在此，如果在GaN自支撐襯底IO的襯底表面lOa上通過(guò)外延生長(zhǎng)形成規(guī)定的裝置結(jié)構(gòu)，則反轉(zhuǎn)區(qū)域100的周邊部會(huì)由于在反轉(zhuǎn)區(qū)域100上的異常生長(zhǎng)而隆起。由此，反轉(zhuǎn)區(qū)域100的存在會(huì)在GaN自支撐襯底10上外延生長(zhǎng)了規(guī)定的裝置結(jié)構(gòu)后的裝置制作程序中導(dǎo)致成品率降低。另外，反轉(zhuǎn)區(qū)域100有可能會(huì)在其周邊產(chǎn)生具有反轉(zhuǎn)區(qū)域100的直徑的10倍至100倍程度的寬闊度的高濃度雜質(zhì)區(qū)域。這是由于在由HVPE法進(jìn)行晶體生長(zhǎng)時(shí)，由于Ga極性面與N極性面的生長(zhǎng)速度不同，使以反轉(zhuǎn)區(qū)域100為中心形成的坑的內(nèi)壁面比c面更易進(jìn)入雜質(zhì)。即使在研磨了GaN自支撐襯底的表面使坑平坦了的場(chǎng)合也仍殘存有該高濃度雜質(zhì)區(qū)域。因此，在高濃度雜質(zhì)區(qū)域上形成規(guī)定的裝置結(jié)構(gòu)時(shí)，在高濃度雜質(zhì)區(qū)域上形成的裝置與不存在高濃度雜質(zhì)區(qū)域的區(qū)域(健全部)上形成的裝置的特性不同，成品率低。例如，在反轉(zhuǎn)區(qū)域100的個(gè)數(shù)密度為25cm^的場(chǎng)合，從面積的觀點(diǎn)計(jì)算的成品率平均為87.5%,但如上所述，由于反轉(zhuǎn)區(qū)域100的周邊的隆起以及高濃度雜質(zhì)區(qū)域的存在，在反轉(zhuǎn)區(qū)域100的數(shù)個(gè)密度為25cm—2的情況下，在形成實(shí)際的裝置結(jié)構(gòu)時(shí)的成品率的提高上是不充分的。在此參照?qǐng)D2。在圖2中，顯示了小于0.5mn^的芯片尺寸的反轉(zhuǎn)區(qū)域(ID)IOO在襯底表面10a上的個(gè)數(shù)密度與從具有各自的個(gè)數(shù)密度的反轉(zhuǎn)區(qū)域100的GaN自支撐襯底上切制0.5mr^的芯片尺寸的芯片時(shí)的成品率的關(guān)系。參照?qǐng)D2可以得知，本發(fā)明者獲得的認(rèn)知為反轉(zhuǎn)區(qū)域100的個(gè)數(shù)密度如果超過(guò)20cm—2，則成品率就會(huì)急劇降低。即本發(fā)明者獲得的認(rèn)知為如果反轉(zhuǎn)區(qū)域IOO的個(gè)數(shù)密度超過(guò)20cm—2，則成品率就會(huì)急劇成為不到45%。因此，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，是使襯底表面10a上的反轉(zhuǎn)區(qū)域100的個(gè)數(shù)密度成為20cm—2以下，來(lái)形成GaN自支撐襯底10。另外，參照?qǐng)D2可以得知，ID個(gè)數(shù)密度為lcm—2時(shí)成品率為98%,ID個(gè)數(shù)密度為5cm—2時(shí)成品率為89%,ID個(gè)數(shù)密度為10cm」時(shí)成品率為76%，ID個(gè)數(shù)密度為20cm^時(shí)成品率為47%,ID個(gè)數(shù)密度為22cm—2時(shí)成品率為22%,ID個(gè)數(shù)密度為25cm^時(shí)成品率為5%,ID個(gè)數(shù)密度為30cm^及40cnT2時(shí)，成品率大致為0%。圖3是顯示反轉(zhuǎn)區(qū)域(ID)的個(gè)數(shù)密度約為10cm々時(shí)的反轉(zhuǎn)區(qū)域(ID)的尺寸與成品率的關(guān)系。另外，參照?qǐng)D3可以得知，ID尺寸為0.25mm時(shí)成品率為76%，ID尺寸為0.5mm時(shí)成品率為76%,ID尺寸為0.75mm時(shí)成品率為64%,ID尺寸為lmm時(shí)成品率為51%，ID尺寸為1.2mm時(shí)成品率為7%,ID尺寸為1.5mm及2mm時(shí)成品率大致為0%。反轉(zhuǎn)區(qū)域IOO的最大外徑反轉(zhuǎn)區(qū)域100具有非常細(xì)長(zhǎng)的形狀時(shí)，反轉(zhuǎn)區(qū)域100的面積比及個(gè)數(shù)密度即便是合適的值，也會(huì)有從GaN自支撐襯底切制的芯片的成品率低下的情況。例如，在反轉(zhuǎn)區(qū)域100的尺寸超過(guò)了芯片尺寸的直徑時(shí)，計(jì)算的結(jié)果顯示成品率與反轉(zhuǎn)區(qū)域100的長(zhǎng)度成正比地降低。在實(shí)際的過(guò)程中，如果反轉(zhuǎn)區(qū)域100的尺寸超過(guò)lmm，則成品率就會(huì)非常低。參照?qǐng)D3，本發(fā)明者的獲得如下的認(rèn)知在反轉(zhuǎn)區(qū)域100的個(gè)數(shù)密度約為10cn^的場(chǎng)合，如果反轉(zhuǎn)區(qū)域100的尺寸(ID尺寸)超過(guò)lmm，則成品率會(huì)急劇降低。即如果反轉(zhuǎn)區(qū)域100的尺寸超過(guò)lmm,成品率就會(huì)急劇地降低到50%以下。因此，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，要使得襯底表面10a的反轉(zhuǎn)區(qū)域100的尺寸成為lmm以下，來(lái)形成GaN自支撐襯底10。另夕卜，如果反轉(zhuǎn)區(qū)域100的尺寸為0.5mm以下，則成品率約為75%左右。圖4(a)至(e)顯示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的GaN自支撐襯底的制造工序的流程。另外，圖5(a)及(b)顯示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的基底襯底的模式性的頂面的狀態(tài)。GaN自支撐襯底10的制造方法首先如圖4(a)所示，在作為具有(0001)面即c面的襯底的藍(lán)寶石襯底20之上，采用有機(jī)金屬氣相外延(MetalOrganicVaporPhaseEpitaxy:MOVPE)法形成作為籽晶層的、具有規(guī)定厚度的GaN薄膜30。作為一例，形成1jum厚度的GaN薄膜30。藍(lán)寶石村底20的直徑作為一例是約50.8mm(2英寸)。另外，也可以取代藍(lán)寶石襯底20等的異種襯底，使用GaN籽晶襯底來(lái)作為襯底。即也能夠用MOVPE法在作為襯底的GaN籽晶襯底上形成GaN薄膜30。接著，在GaN薄膜30的上方形成由規(guī)定的材料形成的掩模層。作為一例，通過(guò)熱CVD形成作為掩模層的Si02層。接著，如圖4(b)所示，用光刻法將形成的掩模層加工成規(guī)定形狀的掩模40。具體說(shuō)，是將寬度為10ym、長(zhǎng)度為20nm的多個(gè)掩模40進(jìn)行掩模層加工，使其分別在縱橫方向上按5jam間隔排列在GaN薄膜30上。由此，形成本實(shí)施方式涉及的基底村底50。即如圖5(a)所示，具有規(guī)定的大小(尺寸)的規(guī)定形狀的多個(gè)掩才莫40隔開(kāi)規(guī)定的間隔，沿著GaN薄膜30上的假想的直線散布，從而形成基底襯底50。如圖5(a)所示，作為一例，本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的掩模40是使沿著第1直線隔開(kāi)規(guī)定的間隔配置的多個(gè)掩模40和沿著與第1直線鄰接的第2直線隔開(kāi)規(guī)定的間隔配置的多個(gè)掩模40交錯(cuò)地配置。另外，如圖5(b)所示，在本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例涉及的掩模40上，也能夠?qū)⒀刂?直線隔開(kāi)規(guī)定的間隔配置的多個(gè)掩模40和沿著與第1直線鄰接的第2直線隔開(kāi)規(guī)定的間隔配置的多個(gè)掩模40并列配置。下面，將形成的基底襯底50導(dǎo)入HVPE裝置內(nèi)。而且，用規(guī)定的生長(zhǎng)條件，在形成了掩模40的一側(cè)的GaN薄膜30上，從沒(méi)有形成掩模40的區(qū)域開(kāi)始生長(zhǎng)GaN的單晶。具體的生長(zhǎng)條件的一例如下。即使用&為載氣，使用以規(guī)定濃度的氯化氫(HC1)氣體和金屬Ga形成的GaCl及麗3作為原料氣體。GaCl的流量及NKb的流量都設(shè)定為lOOsccm(V族原料分壓相對(duì)于III族原料分壓的比(V/m比)=1)。而且，將生長(zhǎng)溫度設(shè)定為IIO(TC,生長(zhǎng)壓力設(shè)定為100kPa(第1生長(zhǎng)條件)。如圖4所示，如果在這樣的第1生長(zhǎng)條件下實(shí)施GaN的單晶的生長(zhǎng)，作為斷面為大致三角形狀的GaN單晶的生長(zhǎng)晶體120會(huì)從沒(méi)有形成掩模40的GaN薄膜30的區(qū)域生長(zhǎng)。在這種場(chǎng)合，在一部分的掩模40上具有的N極性的反轉(zhuǎn)區(qū)域100會(huì)生核。接著，將HVPE裝置中的GaN單晶的生長(zhǎng)條件變更為以下的第2生長(zhǎng)條件，進(jìn)一步使作為GaN單晶的生長(zhǎng)晶體122生長(zhǎng)。作為一例，沿著與藍(lán)寶石長(zhǎng)GaN單晶，直到在HVPE裝置中生長(zhǎng)的GaN單晶的合計(jì)厚度成為lmm。即生長(zhǎng)晶體122是通過(guò)選擇性橫向生長(zhǎng)(EpitaxialLateralOvergrowth,ELO)形成的單晶。第2生長(zhǎng)條件的一例如下。即使用H2為載氣，使用由規(guī)定濃度的HC1氣體和金屬Ga形成的GaCl及聖3作為原料氣體。GaCl的流量及麗3的流量都設(shè)定為500sccm(V/III比=1)。而且，將生長(zhǎng)溫度設(shè)定為IIO(TC,生長(zhǎng)壓力設(shè)定為100kPa(第2生長(zhǎng)條件)。生長(zhǎng)晶體122的藍(lán)寶石襯底20的相反一側(cè)的面為大致平坦的平坦面122a。在平坦面122a的一部分上形成起因于反轉(zhuǎn)區(qū)域100的凹部122b。生長(zhǎng)晶體122生長(zhǎng)后，將具有生長(zhǎng)晶體122的藍(lán)寶石襯底20從HVPE裝置中取出。而且從藍(lán)寶石襯底20側(cè)照射規(guī)定輸出的YAG激光。照射激光后，藍(lán)寶石襯底20與生長(zhǎng)晶體122的界面附近的GaN熱分解。由此，基底襯底50和作為在HVPE裝置上生長(zhǎng)了的GaN單晶的生長(zhǎng)晶體122(HVPE-GaN厚膜)分離(激光剝離法)。接著，將從基底襯底50剝離得到的GaN厚膜的兩面進(jìn)行磨削及/或研磨。由此，可得到如圖4(e)所示的GaN自支撐襯底10。GaN自支撐村底10包括露出有Ga極性面110的襯底表面10a和襯底表面10a的相反側(cè)的襯底反面10b。另外，GaN自支撐襯底IO還具備從襯底表面10a實(shí)質(zhì)上貫通到襯底反面10b的、規(guī)定形狀、規(guī)定的個(gè)數(shù)密度的反轉(zhuǎn)區(qū)域100。作為一例，本實(shí)施方式涉及的GaN自支撐襯底10具有個(gè)數(shù)密度為12cm-2,平均長(zhǎng)度為2|im的反轉(zhuǎn)區(qū)域100。導(dǎo)體疊層構(gòu)造后，化合物半導(dǎo)體層的表面是大致平滑的。而且，在從形成了化合物半導(dǎo)體疊層構(gòu)造的GaN自支撐襯底IO做成了激光二極管后，成品率約為75%。在此，為了抑制反轉(zhuǎn)區(qū)域100的產(chǎn)生，在本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的GaN自支撐村底的制造方法中優(yōu)選采用以下的條件。在以下的說(shuō)明中，對(duì)應(yīng)圖4的工序，對(duì)優(yōu)選條件進(jìn)行說(shuō)明。籽晶層的制造首先，如圖4(a)所示，在外徑為2英寸、表面具有(0001)面的藍(lán)寶石襯底20上形成作為籽晶層的GaN薄膜30。作為一例，通過(guò)MOVPE法在藍(lán)寶石襯底20的表面形成GaN薄膜30，使其成為ljam厚。另夕卜，在圖4(a)中，直接在藍(lán)寶石襯底20上形成GaN薄膜30,但也可以在藍(lán)寶石村底20上形成緩和GaN薄膜30與藍(lán)寶石村底20之間的晶格不匹配的低溫緩沖層(無(wú)圖示)。例如，通過(guò)在約500。C的生長(zhǎng)溫度下在藍(lán)寶石襯底20上形成GaN,使其成為數(shù)十nm程度的膜厚，由此能夠形成低溫緩沖層。而且，在GaN薄膜30生長(zhǎng)前對(duì)具有低溫緩沖層的藍(lán)寶石襯底20實(shí)施約1000。C的熱處理。在此，也可以由A1N薄膜來(lái)形成低溫緩沖層。在由A1N薄膜形成低溫緩沖層時(shí)，在約600。C的生長(zhǎng)溫度下在藍(lán)寶石村底20上形成A1N薄膜，使其成為約50jum程度的膜厚。而且，在GaN薄膜30生長(zhǎng)前對(duì)具有A1N薄膜的藍(lán)寶石襯底20實(shí)施約1040。C的熱處理。ELO法的生長(zhǎng)條件在圖4(c)及圖4(d)所示的在根據(jù)HVPE裝置上按ELO法進(jìn)行的GaN單晶的生長(zhǎng)中，首先，在作為籽晶層的GaN薄膜30上形成掩模。該掩模通常是由Si02等形成。由于Si02等的掩模沒(méi)有極性，所以，在掩模上產(chǎn)生GaN單晶核時(shí)，使該核之上形成的GaN晶體的極性控制為在統(tǒng)一在一定的方向上是困難的。因此，優(yōu)選釆用以下的ELO法的生長(zhǎng)條件。ELO法的生長(zhǎng)條件-使N面晶體難以生長(zhǎng)的的生長(zhǎng)條件圖6顯示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的HVPE裝置的GaN單晶生長(zhǎng)中的V/III比與反轉(zhuǎn)區(qū)域(ID)的密度的關(guān)系。在HVPE裝置中，在基底襯底50上使GaN單晶生長(zhǎng)時(shí)的V/III比在0.4至2的范圍內(nèi)變化，比較生長(zhǎng)后的GaN單晶中含有的反轉(zhuǎn)區(qū)域100的個(gè)數(shù)密度。另外，在各V/m比中，使生長(zhǎng)溫度從1000。C變化至1400°C，比較生長(zhǎng)后的GaN單晶中含有的反轉(zhuǎn)區(qū)域100的個(gè)數(shù)密度。另外，其它的生長(zhǎng)條件與圖4的上述說(shuō)明大致同樣，所以省略說(shuō)明。其結(jié)果參照?qǐng)D6可以得知，生長(zhǎng)溫度越高且V/III比越小，得到的GaN單晶中含有的反轉(zhuǎn)區(qū)域100的個(gè)數(shù)密度越低。尤其是V/III比在0.4至1.0的范圍內(nèi)，生長(zhǎng)溫度在IIO(TC至140(TC的范圍內(nèi)，反轉(zhuǎn)區(qū)域100的個(gè)數(shù)密度成為20cm'2以下。即在投入在HVPE裝置中的基底襯底50上使GaN單晶生長(zhǎng)時(shí)，優(yōu)選采用高溫生長(zhǎng)且低V/HI比的生長(zhǎng)條件。具體說(shuō)是在將生長(zhǎng)條件設(shè)定在IIO(TC至1400。C的范圍內(nèi)的同時(shí)，將V/ni比設(shè)定在0.4以上l.O以下的范圍內(nèi)。另外，在V/III比不到0.4的場(chǎng)合，在生長(zhǎng)的GaN晶體的表面會(huì)產(chǎn)生Ga的液滴(droplet)。另外，在生長(zhǎng)溫度超過(guò)140(TC的高溫的場(chǎng)合，很難得到為了制成GaN自支撐村底10所需的規(guī)定的生長(zhǎng)速度，從經(jīng)濟(jì)性上考慮，優(yōu)選采用上述的生長(zhǎng)溫度。ELO法的生長(zhǎng)條件-在掩模40上不易生核的生長(zhǎng)條件圖7顯示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的HVPE裝置上的GaN單晶生長(zhǎng)中的HC1添加量與反轉(zhuǎn)區(qū)域(ID)的密度的關(guān)系。在圖4(c)的工序中，在HVPE裝置內(nèi)，在基底襯底50上使GaN單晶生長(zhǎng)時(shí)的HC1添加量在從0至0.1%的范圍內(nèi)變化，比4交生長(zhǎng)后的GaN單晶中含有的反轉(zhuǎn)區(qū)域100的個(gè)數(shù)密度。另外，在各HC1添加量中，使生長(zhǎng)溫度從1000。C變化至1400°C，比較生長(zhǎng)后的GaN單晶中含有的反轉(zhuǎn)區(qū)域100的個(gè)數(shù)密度。另外，其它的生長(zhǎng)條件與圖4的上述說(shuō)明大致同樣，所以省略說(shuō)明。其結(jié)果參照?qǐng)D7可得知，生長(zhǎng)溫度越高且HC1添加量越多，得到的GaN單晶中含有的反轉(zhuǎn)區(qū)域100的個(gè)數(shù)密度越低。尤其是HC1添加量在0.01%至0.1%的范圍內(nèi)、生長(zhǎng)溫度在IIO(TC至140(TC的范圍內(nèi)，反轉(zhuǎn)區(qū)域100的個(gè)數(shù)密度約為17cm—2以下。即在投入在HVPE裝置中的基底村底50上使GaN單晶生長(zhǎng)時(shí)，優(yōu)選在具有掩模40的基底村底50上進(jìn)行的從GaN單晶生長(zhǎng)開(kāi)始至由GaN單晶將掩模40埋沒(méi)為止的期間，抑制過(guò)飽和度即GaN生長(zhǎng)速度。GaN生長(zhǎng)速度能夠通過(guò)在使生長(zhǎng)溫度高溫化的同時(shí)將HC1等具有蝕刻性的氣體導(dǎo)入HVPE裝置來(lái)進(jìn)行控制。具體說(shuō)，在將HVPE裝置中的GaN單晶的生長(zhǎng)溫度設(shè)定在IIO(TC至1400。C的范圍內(nèi)的同時(shí)，將HC1分壓設(shè)定在0.01%至0.1%的范圍內(nèi)。另外，在生長(zhǎng)溫度超過(guò)1400'C的場(chǎng)合，或HC1濃度高于0.1%的場(chǎng)合，很難得到滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)性的生長(zhǎng)速度。ELO法的生長(zhǎng)條件-掩模40的尺寸圖8顯示本實(shí)施方式涉及的改變掩模的長(zhǎng)度時(shí)的反轉(zhuǎn)區(qū)域(ID)的最大外徑的平均長(zhǎng)度。掩模40的長(zhǎng)度進(jìn)行各種變化，做成多個(gè)基底襯底50。具體說(shuō)，使掩模40的長(zhǎng)度在O.Olpm至50mm的范圍內(nèi)變化。而且，分別在多個(gè)基底襯底50上，在HVPE裝置中生長(zhǎng)GaN單晶。而且，通過(guò)觀察得到的GaN單晶的表面，測(cè)量反轉(zhuǎn)區(qū)域100的俯視長(zhǎng)度，計(jì)算出各掩模40的長(zhǎng)度的平均長(zhǎng)度。另外，其他的生長(zhǎng)條件與圖4的上述說(shuō)明大致同樣，所以省略說(shuō)明。其結(jié)果如圖8所示，得知通過(guò)使掩模長(zhǎng)度為lmm以下，反轉(zhuǎn)區(qū)域100的最大外徑的平均長(zhǎng)度急劇減少。但是，在掩模長(zhǎng)度為0.02pm(20nm)以下時(shí)，沒(méi)有得到期望的降低位錯(cuò)的效果。因此，優(yōu)選使掩模40的尺寸即掩沖莫長(zhǎng)度在20nm以上至lmm以下的范圍內(nèi)。即在HVPE裝置中投入的基底襯底50上使GaN單晶生長(zhǎng)時(shí)，優(yōu)選使掩模40尺寸小。具體說(shuō)，優(yōu)選使掩模40的掩模長(zhǎng)度為20nm以上至lmm以下的范圍。這是因?yàn)?，在掩?0上產(chǎn)生了反轉(zhuǎn)區(qū)域100的核的情況下，如果掩模40的尺寸大于規(guī)定值，則在掩模40上產(chǎn)生的核會(huì)各自連接發(fā)展成大的反轉(zhuǎn)區(qū)域100。作為一例，在現(xiàn)有使用的帶狀的掩模上，掩模的寬度為數(shù)pm程度，但掩模的長(zhǎng)度方向的形狀是從晶片的一端連續(xù)到多端。即在現(xiàn)有使用的帶狀的掩模上，掩模的最大值為與形成掩模的晶片的直徑大致相等的程度。在這樣的現(xiàn)有的帶狀的掩模上，反轉(zhuǎn)區(qū)域100易發(fā)展得很大。因此，優(yōu)選通過(guò)使掩模40的尺寸小，來(lái)抑制反轉(zhuǎn)區(qū)域IOO發(fā)展得很大。另外，如果使掩模40的尺寸為0.02ym以下，則難以得到降低位錯(cuò)的效果。另外，掩模40的寬度與現(xiàn)有的帶狀的掩模為同等程度。ELO法的生長(zhǎng)條件-掩模40的材質(zhì)表1顯示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的掩模的材質(zhì)與反轉(zhuǎn)區(qū)域的個(gè)數(shù)密度的關(guān)系。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>在圖4(b)的工序中，用表1所示的多個(gè)材料分別各自形成了掩模40的材料。即由Si02、SiN、TiN、ZrN或HfN分別形成了掩模40。而且，用由各個(gè)材料形成的掩模40，經(jīng)過(guò)圖4(b)至(e)的工序，得到分別與其相關(guān)的GaN自支撐村底。另外，其它的生長(zhǎng)條件與圖4的上述說(shuō)明大致同樣，所以省略說(shuō)明。其結(jié)果參照表1可得知，用由按規(guī)定的比例吸收紅外區(qū)域的波長(zhǎng)的光的TiN、ZrN或HfN形成的掩模40,與由相對(duì)于紅外區(qū)域的波長(zhǎng)的光為透明的Si02或SiN形成的掩模40相比，反轉(zhuǎn)區(qū)域100的個(gè)數(shù)密度大幅度降低。因此，在制作本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的GaN自支撐襯底時(shí)，作為形成掩模40的材料，優(yōu)選使用TiN、ZrN或HfN。即本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的掩模40優(yōu)選按規(guī)定的比例吸收紅外線的材料，即由通過(guò)熱輻射溫度易上升的材料形成。如果由通過(guò)熱輻射溫度易上升的材料形成掩模40，在HVPE裝置中的GaN單晶的生長(zhǎng)中，會(huì)受到從HVPE裝置向基底襯底50以及生長(zhǎng)晶體120或生長(zhǎng)晶體122供給的熱中的一部分的熱輻射，從而加熱掩模40使掩模40的溫度上升。由此，能夠抑制在掩模40上產(chǎn)生將要發(fā)展成為反轉(zhuǎn)區(qū)域100的核。蝕刻條件依存性圖9顯示GaN單晶中的反轉(zhuǎn)區(qū)域(ID)的個(gè)數(shù)密度相對(duì)于使晶體生長(zhǎng)中斷并實(shí)施了規(guī)定的熱處理的場(chǎng)合中的熱處理的各條件的關(guān)系。首先，對(duì)經(jīng)過(guò)圖4(a)至圖4(b)的工序得到的村底實(shí)施熱處理(蝕刻處理)。即對(duì)經(jīng)過(guò)第2生長(zhǎng)條件得到的襯底，按以下的條件實(shí)施了熱處理(蝕刻處理)。熱處理?xiàng)l件是熱處理溫度(蝕刻溫度)在600'C至IOO(TC的范圍內(nèi)，熱處理時(shí)導(dǎo)入HVPE裝置中的HC1濃度(蝕刻濃度)在0%至0.5%的范圍內(nèi)，而且熱處理時(shí)間(蝕刻時(shí)間)為30分鐘。然后，在實(shí)施了上述熱處理的村底上，用與第2生長(zhǎng)條件同一的生長(zhǎng)條件(第3生長(zhǎng)條件)再次使GaN單晶生長(zhǎng)。其結(jié)果如圖所示，熱處理時(shí)的溫度越高、HC1添加量越多，形成的GaN單晶中含有的反轉(zhuǎn)區(qū)域100的個(gè)數(shù)密度越低。另外，在熱處理溫度為600度以下的場(chǎng)合，即便添加HC1也沒(méi)有確認(rèn)到蝕刻的效果。即在本發(fā)明的實(shí)施方式中，在生長(zhǎng)晶體中混入反轉(zhuǎn)區(qū)域100時(shí)，通過(guò)臨時(shí)中斷晶體生長(zhǎng)并通過(guò)蝕刻去除反轉(zhuǎn)區(qū)域IOO后再次開(kāi)始晶體生長(zhǎng)，能夠形成反轉(zhuǎn)區(qū)域的個(gè)數(shù)密度低的GaN自支撐襯底10。即形成的GaN自支撐襯底10是，由具有與不存在反轉(zhuǎn)區(qū)域100的區(qū)域相同方向的晶體掩蓋住存在反轉(zhuǎn)區(qū)域100的區(qū)域。具體說(shuō)，中斷晶體生長(zhǎng)是在較低的溫度下用HC1將生長(zhǎng)晶體進(jìn)行蝕刻。通過(guò)該蝕刻，能夠保持Ga極性面的晶體區(qū)域并選擇性地將存在反轉(zhuǎn)區(qū)域100的區(qū)域進(jìn)行蝕刻。在此，將蝕刻時(shí)的溫度設(shè)定為不發(fā)生GaN的自發(fā)性熱分解且Ga極性面的兩方不分解的溫度。即將熱處理溫度設(shè)定為對(duì)Ga極性面的蝕刻程度小于對(duì)存在反轉(zhuǎn)區(qū)域100的區(qū)域的蝕刻程度的溫度。另外，關(guān)于用于蝕刻的HC1濃度，也是設(shè)定為將反轉(zhuǎn)區(qū)域100進(jìn)行選擇性地蝕刻的濃度，即設(shè)定為對(duì)Ga極性面的蝕刻程度小于對(duì)存在反轉(zhuǎn)區(qū)域100的區(qū)域的蝕刻程度的濃度。具體說(shuō)，將蝕刻時(shí)的溫度設(shè)定為700°C至900°C的范圍，并將HC1濃度設(shè)定在0.001%至0.05%的范圍內(nèi)。圖IO顯示比較例涉及的GaN自支撐襯底的制造工序的流程。另外，圖11顯示比較例涉及的基底襯底的模式性的俯視狀態(tài)。進(jìn)而，圖12是顯示比較例涉及的GaN自支撐襯底的表面的局部放大圖。在比較例涉及的GaN自支撐村底12的制造中，基底襯底51的掩模41的形狀、GaN單晶的生長(zhǎng)條件等與本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的GaN自支撐村底10的制造不同，除此以外，都經(jīng)過(guò)大致同一的工序。因此，除了不同的以外，省略詳細(xì)的i兌明。首先，如圖10(a)所示，在具有c面的藍(lán)寶石襯底20上用MOVPE法形成1jum厚的GaN薄膜30。接著，在GaN薄膜30上通過(guò)熱CVD形成由Si02構(gòu)成的帶狀的掩模41。形成掩模41，使得掩模41的寬度為10ym,掩模開(kāi)口部也即帶狀的第l掩模41與第2掩模的間隔為5jum。由此，形成比較例涉及的基底襯底51。即如圖ll所示，形成具有規(guī)定大小的、規(guī)定形狀的多個(gè)帶狀的掩模41隔開(kāi)規(guī)定的間隔而配列在GaN薄膜30上的基底村底51。接著，將形成的基底襯底51導(dǎo)入HVPE裝置內(nèi)。然后，用比較例涉及的第1生長(zhǎng)條件在基底襯底51上使GaN晶體生長(zhǎng)。比較例涉及的第1生長(zhǎng)條件如下。即使用H2為載氣，作為原料氣體使用GaCl及NH3。將GaCl的流量設(shè)定為20sccm,將NH3的流量設(shè)定為1000sccm(V/III比=50)。而且，將生長(zhǎng)溫度設(shè)定為1040°C，將生長(zhǎng)壓力設(shè)定為100kPa(比較例涉及的第1生長(zhǎng)條件)。在這樣的比較例涉及的第1生長(zhǎng)條件下實(shí)施GaN單晶的生長(zhǎng)后，如圖10(c)所示，從沒(méi)有形成掩模41的GaN薄膜30的區(qū)域，生長(zhǎng)晶體121生長(zhǎng)為斷面為三角形狀的GaN單晶。在這個(gè)場(chǎng)合，在大部分的掩模41上，具有N極性的反轉(zhuǎn)區(qū)域101生核。接著，將HVPE裝置中的GaN單晶的生長(zhǎng)條件變更為以下的比較例涉及的第2生長(zhǎng)條件，進(jìn)一步使作為GaN單晶的生長(zhǎng)晶體123生長(zhǎng)。在該生長(zhǎng)中，GaN單晶沿著與藍(lán)寶石襯底20的面成水平的方向和藍(lán)寶石襯底20的面的法線方向這兩個(gè)方向生長(zhǎng)，直至GaN單晶的合計(jì)厚度成為lmm。比較例涉及的第2生長(zhǎng)條件如下。即使用H2為載氣，作為原料氣體使用GaCl及NH3。將GaCl的流量設(shè)定為300sccm,將腿3的流量設(shè)定為1500sccm(V/III比=5)。而且，將生長(zhǎng)溫度設(shè)定為1040°C,將生長(zhǎng)壓力設(shè)定為100kPa(比較例涉及的第2生長(zhǎng)條件)。生長(zhǎng)晶體123的與藍(lán)寶石襯底20相反側(cè)的面具有由有反轉(zhuǎn)區(qū)域101的凹部123b和有Ga極性的凸部123a構(gòu)成的凹凸形狀。生長(zhǎng)晶體123生長(zhǎng)后，從HVPE裝置中取出具有生長(zhǎng)晶體123的藍(lán)寶石襯底20。用激光剝離法將基底襯底51和作為生長(zhǎng)的GaN單晶的生長(zhǎng)晶體123(HVPE-GaN厚膜)進(jìn)行分離。接著，將剝離得到的GaN厚膜的兩面進(jìn)行研磨。由此，得到如圖10(e)所示的、比較例涉及的GaN自支撐襯底12。GaN自支撐襯底12包括露出有Ga極性面110的襯底表面12a及襯底表面12a的相反側(cè)的襯底反面12b。而且，在上述的工序中做成的比較例涉及的GaN自支撐襯底12按25cm—2的個(gè)數(shù)密度具有反轉(zhuǎn)區(qū)域101。另夕卜，反轉(zhuǎn)區(qū)域101的平均長(zhǎng)度為2.5mm。如圖12所示，比較例涉及的GaN自支撐襯底12的表面呈現(xiàn)多個(gè)細(xì)長(zhǎng)的反轉(zhuǎn)區(qū)域101沿著帶狀的掩模41分布的形狀。另外，在該GaN自支撐襯底12上形成了具有規(guī)定的激光構(gòu)造的化合物半導(dǎo)體疊層構(gòu)造后，在化合物半導(dǎo)體層的表面形成以反轉(zhuǎn)區(qū)域101為中心的多個(gè)凹陷。另外，在多個(gè)凹陷的周?chē)謩e產(chǎn)生了很大的隆起(異常生長(zhǎng)區(qū)域)。在由比較例涉及的GaN自支撐襯底12做成芯片尺寸為0.5mri^的LD后，在反轉(zhuǎn)區(qū)域存在的區(qū)域劈開(kāi)面紊亂，只形成了數(shù)量非常少的正常的諧振器。另外，雖然GaN自支撐襯底12的襯底表面12a是研磨形成的面，但與本發(fā)明的是實(shí)施方式涉及的GaN自支撐襯底10相比，凹凸的程度大，在形成諧振器等時(shí)的光刻法工序中，玻璃掩模與GaN自支撐襯底12的貼合性不好。因此，由比較例涉及的GaN自支撐襯底12得到的LD芯片的成品率約為1%。實(shí)施方式的效果根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的GaN自支撐襯底的制造方法，能夠降低GaN單晶襯底的c面內(nèi)含有的反轉(zhuǎn)區(qū)域的個(gè)數(shù)密度及大小。由此，在本實(shí)施方式涉及的GaN自支撐襯底上進(jìn)行外延生長(zhǎng)規(guī)定的化合物半導(dǎo)體層是，能夠抑制異常生長(zhǎng)的發(fā)生，所以能夠使發(fā)光元件等的成品率飛躍性提高。在上述的本發(fā)明的實(shí)施方式中，對(duì)具有50.8mm(2英寸)外徑的GaN自支撐襯底進(jìn)行了說(shuō)明，但也能夠?qū)⒕哂?6.2mm(3英寸)外徑的藍(lán)寶石襯底等作為基底襯底使用。即也能夠?qū)⒕哂?英寸外徑的藍(lán)寶石襯底或GaN籽晶襯底作為襯底來(lái)使用，用與本發(fā)明的實(shí)施方式同樣的制造條件，制造具有3英寸外徑的GaN自支撐襯底。本發(fā)明者將具有3英寸外徑的藍(lán)寶石襯底作為基底襯底來(lái)使用，用與本發(fā)明的實(shí)施方式同樣的制造條件，制造了具有3英寸外徑的GaN自支撐襯底。其結(jié)果得到了顯示與本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的GaN自支撐襯底同樣的特性的具有3英寸外徑的GaN自支撐襯底。另外，作為基底襯底使用的藍(lán)寶石襯底或GaN籽晶村底的外形并不限于2英寸或3英寸，也能夠?qū)⑼鈴捷^大的藍(lán)寶石襯底或GaN籽晶襯底作為基底襯底來(lái)使用。以上說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但上述記載的實(shí)施方式并不限定權(quán)利要求說(shuō)涉及的發(fā)明。另外，應(yīng)注意如下點(diǎn)實(shí)施方式中說(shuō)明的所有的特征的組合都是用于解決發(fā)明的課題的方法中所必須的。權(quán)利要求1.一種GaN單晶襯底，其特征在于，包括襯底表面以及包含在上述襯底表面上的極性反轉(zhuǎn)區(qū)；上述極性反轉(zhuǎn)區(qū)在上述襯底表面上的個(gè)數(shù)密度為20cm-2以下。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的GaN單晶襯底，其特征在于上述極性反轉(zhuǎn)區(qū)的最大外徑為lmm以下。3.—種GaN單晶襯底的制造方法，其特征在于，包括使GaN單晶在襯底上生長(zhǎng)的生長(zhǎng)工序，即在所述襯底上導(dǎo)入III族原料氣體和V族原料氣體，在生長(zhǎng)溫度為IIO(TC以上140(TC以下的范圍，上述V族原料氣體的分壓力相對(duì)于上述m族原料氣體的分壓力的比，即Will比為0.4以上1以下的范圍內(nèi)這一生長(zhǎng)條件下，在所述襯底上生長(zhǎng)GaN單晶，使得上述襯底的表面上的極性反轉(zhuǎn)區(qū)的個(gè)數(shù)密度為20cm-2以下。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的GaN單晶襯底的制造方法，其特征在于上述生長(zhǎng)工序包括進(jìn)一步添加0.01%至0.1。/。的分壓的氯化氫HC1氣體的工序。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的GaN單晶襯底的制造方法，其特征在于進(jìn)一步包括在上述襯底上形成籽晶層的籽晶層形成工序；在上述籽晶層上形成掩模的掩模形成工序；上述生長(zhǎng)工序中使GaN單晶在形成有上述掩模的上述籽晶層上生長(zhǎng)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的GaN單晶襯底的制造方法，其特征在于上述掩模形成工序中使用吸收紅外區(qū)域的波長(zhǎng)的光的材料來(lái)形成上述掩模，上述生長(zhǎng)工序中使上述GaN單晶從上述籽晶層上的沒(méi)有形成上述掩模的區(qū)域選擇性橫向生長(zhǎng)。7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的GaN單晶襯底的制造方法，其特征在于上述掩模形成工序中由TiN、ZrN、HfN中的任一個(gè)種來(lái)形成上述掩模。8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中的任一項(xiàng)所述的GaN單晶襯底的制造方法，其特征在于上述掩模形成工序中形成20nm以上lmm以下的尺寸的上述掩模。9.根據(jù)權(quán)利要求3至8中的任一項(xiàng)所述的GaN單晶襯底的制造方法，其特征在于上述生長(zhǎng)工序包括中斷上述GaN單晶生長(zhǎng)的生長(zhǎng)中斷工序；在上述生長(zhǎng)中斷工序中，在700。C至卯0。C的溫度范圍內(nèi)，添加0.001%至0.05%的分壓的氯化氫氣體對(duì)上迷GaN單晶實(shí)施熱處理的熱處理工序；以及在上述熱處理后，再次開(kāi)始上述GaN單晶生長(zhǎng)的生長(zhǎng)再開(kāi)始工序。全文摘要本發(fā)明提供一種能夠提高元件的成品率的GaN自支撐襯底及GaN自支撐襯底的制造方法。本發(fā)明涉及的GaN單晶具備襯底表面和包含在襯底表面上的極性反轉(zhuǎn)區(qū)，極性反轉(zhuǎn)區(qū)在襯底表面上的個(gè)數(shù)密度為20cm^-2以下。文檔編號(hào)C30B29/40GK101404248SQ20081010072公開(kāi)日2009年4月8日申請(qǐng)日期2008年5月20日優(yōu)先權(quán)日2007年10月3日發(fā)明者大島佑一,柴田真佐知申請(qǐng)人:日立電線株式會(huì)社