III族氮化物結晶製造方法以及RAMO4基板與流程

2024-04-10 13:15:05

本發明涉及iii族氮化物結晶製造方法以及ramo4基板。

背景技術：

作為通式ramo4所表示的基板(通式中，r表示選自sc、in、y和鑭系元素系元素中的一個或多個三價元素，a表示選自fe(iii)、ga和al中的一個或多個三價元素，m表示選自mg、mn、fe(ii)、co、cu、zn和cd中的一個或多個二價元素)的一例，已知scalmgo4基板。scalmgo4基板被用作gan等氮化物半導體的生長基板(例如，參照專利文獻1。)。圖11為示出專利文獻1中記載的以往的scalmgo4基板製造方法的工序的圖。在s201工序的單晶形成中，形成scalmgo4的塊體材料。在s202工序的生長基板製作中通過將塊體材料劈開從而形成基板。在s203的gan形成中，在上述基板上形成gan層。在s204工序的生長基板除去中，作為生長基板的scalmgo4基板通過使用緩衝氫氟酸等進行蝕刻從而被除去，或者將scalmgo4基板的一部分劈開後，進一步通過蝕刻、研磨除去生長基板。通過進行這些工序，最終形成gan基板。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2015-178448號公報

技術實現要素：

發明要解決的問題

如上所述，專利文獻1中，在製造gan基板時，在s204工序中通過蝕刻、研磨除去ramo4基板。另外，在通過將ramo4基板的一部分劈開從而除去的情況下，使除去的ramo4基板暫時溶解後再次形成單晶體，由此進行再利用。然而，近年來，考慮到gan基板製作的成本和製造效率等，要求將除去的ramo4基板容易地再利用。也就是說，本發明的目的在於，提供在製造iii族氮化物時，提高作為生長基板的ramo4基板的使用效率的方法。

用於解決問題的手段

為了達成上述目的，本發明提供一種iii族氮化物結晶製造方法，其具有：準備ramo4基板的工序，所述ramo4基板包含通式ramo4所表示的單晶體(通式中，r表示選自sc、in、y和鑭系元素系元素中的一個或多個三價元素，a表示選自fe(iii)、ga和al中的一個或多個三價元素，m表示選自mg、mn、fe(ii)、co、cu、zn和cd中的一個或多個二價元素)，且在側部具有切口；在所述ramo4基板上使iii族氮化物結晶生長的工序；和以上述切口為起點使所述ramo4基板劈開的工序。

另外，本發明提供一種ramo4基板，在包含通式ramo4所表示的單晶體(通式中，r表示選自sc、in、y和鑭系元素系元素中的一個或多個三價元素，a表示選自fe(iii)、ga和al中的一個或多個三價元素，m表示選自mg、mn、fe(ii)、co、cu、zn和cd中的一個或多個二價元素)的ramo4基板中，在側部具有切口。

發明效果

根據本發明，能夠提供將ramo4基板容易地再利用而製造iii族氮化物的方法和ramo4基板。

附圖說明

圖1為本發明的實施方式1中的iii族氮化物基板的製造工序的圖。

圖2的圖2a為表示本發明的實施方式1中的scalmgo4鑄錠的外形加工後的形狀的立體圖，圖2b、圖2c為表示本發明的實施方式1中的scalmgo4鑄錠的切口的形狀的側視圖，圖2d為本發明的實施方式1中的scalmgo4鑄錠的俯視圖。

圖3的圖3a、圖3b示出本發明的實施方式1中的劈開中使用的刃的形狀。

圖4為以往的僅通過劈開形成的外延生長面的平面度測定結果的圖。

圖5的圖5a為本發明的實施方式1中的劈開後的帶切口的scalmgo4基板的俯視圖和側視圖，圖5b為實施方式1中的在scalmgo4基板上形成了gan層的側視圖，圖5c為實施方式1中的將scalmgo4基板除去時的側視圖，圖5d為實施方式1中形成的gan基板的側視圖。

圖6為本發明的實施方式1中的粗凹凸形成工序後的平面度測定結果的圖。

圖7為本發明的實施方式1中的微小凹凸形成工序後的平面度測定結果的圖。

圖8為本發明的實施方式1中的微小凹凸形成工序後的afm測定結果的圖。

圖9為本發明的實施方式2中的iii族氮化物基板的製造工序的圖。

圖10的圖10a為實施方式2中的在scalmgo4基板上形成了gan層的側視圖，圖10b為實施方式2中的形成有器件的基板的側視圖。

圖11為以往的scalmgo4基板的製造工序的圖。

具體實施方式

以下，對本發明的實施方式參照圖1～圖10進行說明。實施方式中，將iii族氮化物設為gan，將ramo4基板設為scalmgo4進行說明。

(實施方式1)

圖5示出本發明的實施方式1涉及的製造iii族氮化物的方法的各工序。本方法為iii族氮化物結晶製造方法，包括：準備包含scalmgo4單晶且在側部具有切口2b的scalmgo4基板10的工序(圖5a)、在scalmgo4基板10上使iii族氮化物結晶4生長的工序(圖5b)、和以切口2b為起點使scalmgo4基板10劈開的工序(圖5c)。

圖5a的上圖為俯視scalmgo4基板10的主面的圖，下圖為scalmgo4基板10的厚度方向的側視圖，特別是將scalmgo4基板10的側部的一部分放大的圖。scalmgo4基板10的主面為scalmgo4單晶的劈開面，切口2b與劈開面大致平行地配置在scalmgo4基板10的側部。圖5b的工序中，以scalmgo4基板10為種基板在其主面上使iii族氮化物結晶生長。其後，scalmgo4基板10以切口2b為起點，容易地分離成形成有iii族氮化物結晶的一側10b、和未形成iii族氮化物結晶的一側10a。因此，能夠容易地將未形成iii族氮化物結晶的一側10a再利用。例如，可以將未形成iii族氮化物結晶的一側10a再利用，在其主面上使iii族氮化物結晶生長。

接著，對包括製造scalmgo4基板10的方法的iii族氮化物結晶製造方法的詳細內容進行說明。說明時，作為iii族氮化物例示出gan(氮化鎵)。

本方法的詳細內容如圖1所示，包括：生成單晶scalmgo4的scalmgo4鑄錠準備工序；對單晶scalmgo4鑄錠的外形進行加工，準備在側部具有多個切口2a、2b的圓筒狀的scalmgo4鑄錠1的scalmgo4鑄錠外形加工工序；將鑄錠1加工成基板狀，準備在側部具有切口2b的scalmgo4基板10的scalmgo4基板準備工序；將scalmgo4基板10的與外延生長面對應的面(主面)的凹凸除去的凹凸除去工序；在scalmgo4基板10的主面上使gan層4生長的gan結晶生長工序；以切口2b為起點將scalmgo4基板除去的scalmgo4除去工序；對gan基板4a的主面進行外延就緒(epi-ready)面化加工的gan基板加工工序。以下，對各工序的詳細內容進行說明。

在scalmgo4鑄錠準備工序中，例如，準備使用高頻感應加熱型切克勞斯基(czochralski)爐製造的單晶scalmgo4鑄錠。作為鑄錠的製造方法的一例，對生成直徑50mm的鑄錠的方法進行說明。首先，作為起始原料將純度為4n(99.99％)的sc2o3、al2o3和mgo按照規定的摩爾比配合。然後，向直徑100mm的銥制的坩堝中投入該起始原料3400g。接著，將投入了原料的坩堝投入高頻感應加熱型切克勞斯基爐(培育爐)中，使該爐內成為真空。其後，向爐內導入氮，在爐內成為大氣壓的時刻開始坩堝的加熱。然後，用12小時緩緩加熱直到到達scalmgo4的熔點為止使材料熔融。接著，將沿(0001)方位切出的scalmgo4單晶用作晶種，使該晶種降下至接近坩堝內的熔液。然後，使晶種一邊以一定的旋轉速度旋轉一邊緩緩降下，使晶種的前端接觸熔液並緩緩降低溫度，同時以提拉速度0.5mm/h的速度使晶種上升(沿0001軸方向提拉)，進行結晶生長。由此，可以得到直徑50mm、直筒部的長度50mm的單晶鑄錠。

在scalmgo4鑄錠外形加工工序中，將被提拉的鑄錠加工成圓柱狀，進一步對圓柱的側部進行切口加工。首先，使用帶鋸、基於內周刃、外周刃的切片機、單線鋸等將鑄錠的兩端部(頂部和尾部)切斷。被提拉的scalmgo4鑄錠未形成規整的圓形，因此進行利用基於金剛石砂輪等的外周研削加工、基於研磨布的研磨，進行圓柱化。將圓柱化後的scalmgo4鑄錠1的立體圖示於圖2a。

在此，對scalmgo4單晶進行說明。scalmgo4單晶呈巖鹽型結構(111)面的sco2層、與六方晶(0001)面的almgo2層交替地層疊的結構。六方晶(0001)面的2層與纖鋅礦型結構相比是平面的，與面內的鍵相比，上下層間的鍵達到0.03nm之長，鍵合力弱。因此，scalmgo4單晶可以以(0001)面劈開。利用該特性，在scalmgo4基板準備工序中，將圓柱化後的scalmgo4鑄錠1基板化為確定的厚度。該情況下，由於需要用於劈開的起點，因此在scalmgo4鑄錠外形加工工序中在鑄錠的側部形成切口2a、2b。對於起點的形成方法利用圖2b、2c進行說明。

如圖2b、圖2c所示，在scalmgo4基板準備工序中，將最終的scalmgo4基板的厚度設為t1的情況下，以t1間隔形成作為起點的切口2a。進一步，為了形成帶切口2b的基板，在從t1的起點開始沿同方向離開t2的位置設置切口。切口2a是從鑄錠開始基板化時的劈開的起點，切口2b是將scalmgo4基板再利用時的劈開的起點。例如以t1＝500μm、t2＝100μm形成。

接著對切口的形成方法進行說明。圖2b為通過切割、雷射加工形成的切口形狀。在進行切割加工的情況下，例如使直徑100mm、磨石粒徑30μm、粒度#600的刀片以1800min-1旋轉進行加工。在雷射加工的情況下，若脈衝幅度為納秒的yag雷射，則能夠使用例如波長400nm以下、脈衝幅度100nsec以下的雷射。另外，若脈衝幅度為1nsec以下的超短脈衝雷射，則能夠使用紅外線或可見光的雷射。通過切割、雷射加工形成的切口如圖2b所示，宏觀來看，切口的前端部呈銳利的形狀。另一方面，圖2c為用線鋸加工時的切口形狀。通過線鋸，對每1個部位形成切口的情況下使用單線鋸，同時對多處進行加工時使用多線鋸。使用的線的線徑越細，越能形成寬度窄的切口形狀。對於線鋸，可以使用例如芯徑80μm、電沉積了磨粒尺寸8～16μm的金剛石的固定磨粒線。使用多線鋸形成切口的情況下，首先以t1的間距形成多個切口2a後，將鑄錠或線位置僅挪開t2的距離而形成切口2b。用線鋸形成的切口如圖2c所示，宏觀來看，切口的前端呈r形狀。

圖2d為從圓形面(上面)觀察scalmgo4鑄錠1的圖。圖2d所示的切口的深度d、圓周方向的寬度w優選設為d為0.1mm以上且5mm以下、w為0.1mm以上且15mm以下。例如scalmgo4鑄錠1為2英寸(直徑50mm)的圓柱的情況下，若切口的深度d為0.1mm，則圓周方向的寬度w幾何學地確定為4.46mm。另外，scalmgo4鑄錠1為4英寸(直徑100mm)的圓柱的情況下，若切口的深度d為0.1mm，則圓周方向的寬度w為6.32mm。scalmgo4鑄錠1不是圓柱的情況下，根據形狀分別決定切口的深度d和寬度w。若切口的深度d過深，則基板的有效面積減小，因此設為以基板的有效面積能夠容許的範圍。以基板的有效面積能夠容許的範圍(切口的深度d)具體來說為5mm以下。若為圓柱，則如前所述若深度確定則寬度也幾何學地確定。因此，w為15mm以下。

將scalmgo4鑄錠1實際地劈開的情況下，將圖3所示的刃3的形狀抵在切口2a、2b進行劈開。因此，切口的形狀優選為刃尖尖銳地進入的形狀，如圖2b所示，切口的前端部(鑄錠1的內部側的前端部)優選為銳利的形狀。

還可以想到在同一面內多處設置切口2b，但若在位置對準不充分的狀態下從多個部位劈開，則在劈開面產生高低差。因此，在同一面內多處設置切口的情況下，需要原子水平的位置對準，實質上困難，因此在同一面內設置1個部位即可。

接著，對scalmgo4基板準備工序進行說明。本工序中，為了得到具有切口的scalmgo4基板10，將圖3所示的刃3抵在切口2a，沿劈開方向施加力從而進行劈開，從圓柱狀的鑄錠1得到厚度t1的scalmgo4基板10。刃3的材質為鋼製。將刃3的代表性的形狀示於圖3a、圖3b。如圖3a所示，刃3可以為單刃，如圖3b所示，也可以為雙刃。刃3的刃尖的角度(圖3a中θ1、圖3b中θ2所示的角度)優選為30°以下。刃3的形狀不限於圖3a和圖3b所示的形狀，例如雙刃的情況下，圖3b中θ2所示的角度可以從刃尖的中心開始非對稱，角度也可以帶有多段。

將劈開scalmgo4塊體材料時的劈開面(scalmgo4基板的外延生長面)的平面度測定數據示於圖4。該數據是以在φ40mm的scalmgo4基板的同一平面內正交的xy軸使用雷射反射式測長機(三鷹光器制nh-3ma)獲取的數據。圖4中，如箭頭所示，在將塊體材料劈開的劈開面，存在500nm以上的凹凸部。scalmgo4基板中，由於劈開時的劈開方向的剝離力有偏差，因而不發生同一原子層處的劈開，其結果認為產生包含500nm以上的高低差的凹凸部。若高度500nm以上的高低差部分在外延生長面存在，則在基板上使結晶進行外延生長時產生問題。對於在基板的外延生長面存在高度500nm以上的高低差時的弊害進行說明。若在存在高度500nm以上的高低差的外延生長面製作gan等的結晶，則在高度500nm以上的高低差部分成為不同的晶體取向。例如，若在外延生長面上利用mocvd(metal-organicchemicalvapordeposition)法形成用於led發光層的ingan層，則銦的組成在高低差部分和平坦部發生變化。而且若銦的組成發生變化，則作為led元件的發光波長和亮度發生變化。其結果是，作為led元件產生發光不均，發生亮度降低。

不容易除去通過劈開產生的500nm以上的凹凸。特別是scalmgo4基板的劈開面的加工難度在於，即使想要除去通過劈開產生的凹凸，若平坦面在整體中所佔的比例大，則對平坦面進行加工時，加工負荷也容易集中在一部分區域(凹凸)，不在表面，而在更加深入表面的內部發生劈開導致的破裂。因此考慮通過除去破裂部分而形成新的凹凸。另外，在平坦面的比例高的情況下，僅僅施加在內部不劈開那樣的載荷的話，基本不能除去劈開工序中產生的凹凸。

因此，鑑於scalmgo4材料的特徵，發現了以下詳述的加工方法(粗凹凸形成工序和微小凹凸形成工序)。這是本發明的凹凸除去工序。具體來說，在scalmgo4基板的成為外延生長面的區域整面形成一定高度的凹凸形狀(粗凹凸形成工序)。接著，通過階段性地減小加壓力，從而減小加壓力的偏差的絕對量而防止在內部的劈開，並且緩緩減小在整面形成的一定高度的凹凸形狀(微小凹凸形成工序)。即，將scalmgo4單晶體以切口2a為起點在劈開面劈開，準備圖5a的上圖所示的scalmgo4基板10。然後，至少進行：在scalmgo4基板10的主面上形成高度500nm以上的凹凸的粗凹凸形成工序；對高度500nm以上的凹凸進行研磨，形成高度低於500nm的凹凸的微小凹凸形成工序。

在粗凹凸形成工序中，按照連續地表面粗糙度為500nm以下的區域(以下，也稱「平坦部」)的面積均為1mm2以下的方式，使凹凸形狀分布於成為外延生長面的區域的整面。這是由於，在粗凹凸形成工序中若形成大於1mm2的平坦部，則在微小凹凸形成工序中，由於加工負荷的集中而在內部劈開，產生大於500nm的凹凸。另外，在粗凹凸形成工序中形成的多個凹凸的凸部的高度之差優選落在±0.5μm以下的範圍內。通過在整面形成高度的偏差落入該範圍內那樣的均勻高度的凹凸，能夠通過微小凹凸形成工序緩緩降低凹凸的高度，能夠在面內形成均勻的平坦部。

具體來說，在粗凹凸形成工序中，使用第1磨粒形成高度500nm以上的凹凸，在微小凹凸形成工序中，使用硬度低於上述第1磨粒的第2磨粒形成高度低於500nm的凹凸。

更詳細而言，在對一定高度的凹凸形狀進行加工的凹凸形成工序中，進行使用了磨粒尺寸大的金剛石固定磨粒的研削加工。作為磨粒使用尺寸#300以上#20000以下(優選為#600)的金剛石磨粒。通過使用該範圍的尺寸的金剛石磨粒的加工，可以使加工面的凹凸的高度之差落在±5μm以下的範圍內。另外，凹凸形成工序中的加工條件優選設為：磨石轉速500min-1以上且50000min-1以下(優選為1800min-1)、scalmgo4基板轉速10min-1以上且300min-1以下(優選為100min-1)、加工速度0.01μm/秒以上且1μm/秒以下(優選為0.3μm/秒)、加工除去量1μm以上且300μm以下(優選為20μm)。圖6中示出使用#600的金剛石磨粒，以磨石轉速1800min-1、scalmgo4基板轉速100min-1、加工速度0.3μm/秒、加工除去量20μm進行加工的結果。圖6為利用與前述同樣的方法測定加工面的x方向的平坦度的結果。如圖6所示，在成為外延生長面的區域不產生1mm2以上的平坦部(凹凸的高度為500nm以下的區域連續1mm2以上的部位)，能夠形成規則的凹凸形狀。

接著，對將粗凹凸形成工序中形成的凹凸緩緩除去的微小凹凸形成工序進行說明。在微小凹凸形成工序中，將上述高度500nm以上的凹凸除去，並且通過階段性地減弱了加壓力的研磨而形成高度低於500nm的凹凸。在微小凹凸形成工序中，優選：使用以膠態二氧化矽為主成分的漿料作為磨粒，轉速10min-1以上且1000min-1以下(優選為60min-1)、漿料供給量0.02ml/分鐘以上且2ml/分鐘以下(優選為0.5ml/分鐘)、研磨墊為無紡布墊。漿料供給量根據基板面積而改變量。具體來說，基板面積越大越優選增加漿料供給量。凹凸多的情況下，加工力容易選擇性地集中在凸部。因此，加壓量優選在微小凹凸形成工序的初期設為10000pa以上且20000pa以下的範圍，隨著凸部變得平坦而設為5000pa以上且小於10000pa，最終設為1000pa以上且5000pa以下的範圍。通過像這樣階段性地降低加壓力，從而能夠不發生內部的劈開地從成為外延生長面的區域除去高度500nm以上的凹凸。

在微小凹凸形成工序中，最初將加壓力設為15000pa進行3分鐘研磨加工，接著將加壓力降至8000pa進行5分鐘研磨加工，最後將加壓力降至1000pa進行10分鐘研磨加工，將結果示於圖7。圖7是利用與前述同樣的方法測定加工後的外延生長面的x方向的平坦度的表面形狀測定結果。另外，圖8中示出對於外延生長面的10μm見方的範圍通過afm(原子力顯微鏡)進行測定的表面形狀測定結果。如圖8所示，在10μm見方的範圍內沒有高度500nm以上的凹凸，表示最大高度的rmax為6.42nm，如此連高度50nm以上的凹凸也沒有觀察到。需要說明的是rq為0.179nm。由進一步詳細地進行形狀分析的圖8可知100μm2的微小的區域中表面粗糙度ra為0.139nm，能夠形成沒有50nm以上的凹凸的極平滑面。在此，所得到的外延生長面的表面粗糙度ra為0.08nm以上且0.5nm以下。需要說明的是表面粗糙度ra利用bruker公司的dimensionicon，依照iso13565-1進行測定。通過以上來準備具有外延就緒面的scalmgo4基板10。

接著，對gan結晶生長工序進行說明。gan單晶生長法有：使v族和iii族的原料氣反應進行合成的氣相生長法、和使用溶液或熔液的液相生長法。作為氣相生長法，可以利用hvpe(hydridevaporphaseepitaxy)法、ovpe(oxidevaporphaseepitaxy)法。作為液相生長法，可以利用na助熔劑(sodiumflux)法等。

hvpe法是使用gacl作為iii族源的方法。具體來說，在石英管爐內的原料氣生成部使金屬ga與hcl氣體反應生成gacl氣體。若提高此時的反應效率，則hcl的幾乎100％反應而生成gacl氣體。gacl氣體向設置有種基板(scalmgo4基板10)的生長部傳輸。然後，gacl氣體在1000～1100℃左右與nh3氣體反應，由此生成gan。hvpe法的特徵是gan能夠高速生長，能夠形成數百nm～數mm的gan自支撐基板。本發明中，將scalmgo4基板10作為種基板，能夠如圖5b所示在scalmgo4基板10上形成gan層4。

對作為gan層4的另一形成方法的ovpe法進行說明。ovpe法將ga2o用作ga源。該方法中，使ga2o氣體產生，在生長部使ga2o氣體與nh3反應從而使gan結晶生長。該方法中，副產物為氫、水蒸氣，因此不會堵塞排氣系統，原理上能夠長時間連續生長。

需要說明的是，基於hvpe法、ovpe法的裝置若為從橫向流過氣體的類型的裝置，則優選按照使切口2b位於氣流的下遊側的方式設置scalmgo4基板10。

此外，作為gan層4形成的另一方法，有na助熔劑法。na助熔劑法中，通過向高溫的ga-na熔液中熔解氮從而產生過飽和狀態，使gan生長。將種基板(scalmgo4基板10)以及設置有ga和na的坩堝放入不鏽鋼管中，施加3～4mpa的氮壓並利用加熱器加熱到800～900℃。通過向被加熱的ga-na熔液中熔解氮從而gan結晶在scalmgo4基板10上生長。na助熔劑法的特徵是，生長速度比hvpe法慢，但可以得到位錯密度小、缺陷少的高品質的gan結晶。

接著，對scalmgo4除去工序進行說明。像以往那樣，對於種基板使用藍寶石基板的情況下，由於藍寶石基板與gan層的熱膨脹差的差異導致的伸縮，在上述gan結晶生長工藝的降溫階段，藍寶石基板與gan基板分離。但是，scalmgo4與gan的熱膨脹係數接近，因此在本發明中，即使gan結晶生長工藝結束，scalmgo4基板10與gan層4也不分離。因此，需要分離工藝。

gan結晶生長工序中生成的gan層4由於外周形狀成為不規則的形狀，因此進行使外周成為圓形的圓筒加工。例如，圓形加工使用旋轉磨石進行研削。接著，為了將scalmgo4基板的一部分(圖5中，10a所示的部分)除去，將形成的切口2b刃3(圖3a或圖3b中所示的刃3)抵在scalmgo4基板10的側部。然後，以切口2b為起點，沿scalmgo4基板10的劈開方向施加力，從而如圖5b所示，將scalmgo4基板10分離為包含gan層4的scalmgo4基板10b與scalmgo4基板10a。分離的scalmgo4基板10a可以通過進行凹凸除去工序中說明的工藝，從而再次作為種基板再生。

接著，對gan基板加工工序進行說明。本工序中，對gan層4的作為外延生長面的ga面20和存在scalmgo4的n面21進行研削、研磨，精加工成能夠外延生長的gan自支撐基板4a。研削通過使用固定磨粒的磨削(grinding)、使用游離磨粒的磨光(lapping)來進行。ga面20的研磨可以為：在減小游離磨粒的磨光之後，通過cmp(chemicalmechanicalploishing)將作為結晶的損傷的加工變質層除去的方法。另一方面，n面21通過研削將scalmgo4基板10b除去，通過研磨精加工成n面21。由此，如圖5d所示，形成能夠外延生長的gan自支撐基板4a。

本發明中，關於scalmgo4除去工序中分離的scalmgo4基板10a，通過再次進行凹凸除去工序，能夠將scalmgo4基板10a用作種基板。也就是說，能夠再次使用再生的scalmgo4基板10a形成gan自支撐基板。因此，能夠高效地使用scalmgo4，能夠提高材料成品率。需要說明的是，scalmgo4基板10的切口2b不必須為一個部位，根據種基板的再生次數，在具有切口的scalmgo4基板準備工序中，能夠沿基板的厚度方向形成多處。

(實施方式2)

圖9中示出本發明的實施方式2涉及的製造iii族氮化物的方法的各工序。本發明的實施方式2涉及的製造方法包括：生成單晶scalmgo4的scalmgo4鑄錠準備工序；由單晶scalmgo4生成圓筒的鑄錠，進一步在鑄錠的側部設置切口的scalmgo4鑄錠外形加工工序；將鑄錠加工成基板狀，準備具有切口的scalmgo4基板的scalmgo4基板準備工序；將scalmgo4基板的與外延生長面對應的面的凹凸除去的凹凸除去工序；在scalmgo4基板上使iii族氮化物結晶(例如，gan結晶)外延生長的iii族氮化物結晶生長工序；形成器件的器件形成工序。在上述器件形成工序中，包括以切口為起點除去scalmgo4的scalmgo4除去。

與實施方式1的區別在於，在scalmgo4基板上進行iii族氮化物結晶的外延生長，進一步形成器件。需要說明的是，到凹凸除去工序為止與實施方式1同樣，因此對iii族氮化物結晶生長工序以後進行說明。但是，在凹凸除去工序中，在實施方式1中外延生長面僅在scalmgo4基板的一側的面(表側)形成即可，但在實施方式2中，可以在scalmgo4基板的兩面形成外延生長面。該情況下，能夠在兩面進行gan等iii族氮化物結晶(iii族氮化物半導體)的外延生長。另外，通過利用上述的加工技術，例如在本基板的外延生長面形成led發光層的情況下，不會產生前述那樣的組成的變化和由其導致的led元件的發光不均、亮度降低的問題。進一步，通過凹凸除去工序，通過使scalmgo4基板的外延生長面的凹凸的高度為50nm以下，從而例如在外延生長面形成led發光層後的電極形成時，因凹凸引起的形成不良(高低差部的蝕刻殘留等)被抑制。因此，使用本基板製造的led等器件的製造成品率提高。

在實施方式2的結晶生長工序中，若在scalmgo4基板10的外延生長面利用例如mocvd法進行iii族氮化物的氣相生長，則形成圖10a所示的iii族氮化物結晶層5。若在scalmgo4基板上利用例如mocvd法進行iii族氮化物的氣相生長，則iii族氮化物的原料使作為外延生長面的劈開面的(0001)面移動(遷移)。並且，若有穩定的位置則在該位置停止而外延生長下去。

在iii族氮化物結晶層形成工序中，例如能夠形成包含n型氮化物半導體層、活性層、p型氮化物半導體層的層疊體的iii族氮化物結晶層5(led器件的發光層)。作為n型氮化物半導體層，可以為例如由n型的alugavinwn(其中，u+v+w＝1、u≥0、v≥0、w≥0。)半導體形成的層。作為n型摻雜劑，可以使用例如矽(si)。作為n型摻雜劑，除了si以外可以使用例如氧(o)等。作為活性層，可以為例如：包含厚度為3nm～20nm左右的ga1-xinxn阱層(其中，0＜x＜1。)、與厚度為5nm～30nm左右的gan阻擋層交替地層疊的gainn/gan的具有多重量子阱(mqw)結構的層(阱層)。led器件射出的光的波長由構成活性層的氮化物半導體的帶隙的大小、具體來說阱層的半導體組成即ga1-xinxn半導體中的in的組成x來決定。p型氮化物半導體層可以為例如：由p型的alsgatn(其中，s+t＝1、s≥0、t≥0。)半導體形成的層。作為p型摻雜劑，可以使用例如鎂(mg)。p型摻雜劑中，除了mg以外可以使用例如鋅(zn)、鈹(be)等。

接著，對器件形成工序進行說明。在器件形成工序中，將iii族氮化物結晶生長工序中層疊的iii族氮化物結晶層5通過光刻法和乾式蝕刻法等加工成所期望的形狀。例如，形成p型氮化物半導體層、活性層、n型氮化物半導體的一部分被除去的凹部6，以使電極能夠形成。然後，形成與n型氮化物半導體層電連接的n側電極8、和與p型氮化物半導體層電連接的p側電極7。n側電極8由例如包含鈦(ti)層和鉑(pt)層的層疊結構(ti/pt)等形成。此外，可以使用包含鈦(ti)層和鋁(al)層的層疊結構(ti/al)。p側電極7由例如包含鈀(pd)層和鉑(pt)層的層疊結構(pd/pt)等形成。此外，可以使用銀(ag)層。

接著，將iii族氮化物結晶層5的與結晶生長面相反側形成的scalmgo4l0a除去。具體來說，將刃抵在形成於scalmgo4基板10的側部的切口2b，以切口2b為起點，沿scalmgo4基板10的劈開方向施加力，從而將scalmgo4基板10分離為圖10b所示的包含由iii族氮化物結晶層5和電極等構成的器件結構的scalmgo4基板10b、以及scalmgo4基板10a。分離的scalmgo4基板10a通過進行實施方式1中說明的凹凸除去工序，能夠再次作為種基板再生。因此，在本實施方式中，也能夠高效地使用scalmgo4，提高材料成品率。需要說明的是，scalmgo4基板10的切口2b不必須為一個部位，根據scalmgo4基板10的再生次數，可以沿scalmgo4基板10的厚度方向形成多處。也就是說，在scalmgo4基板準備工序中，通過在多處形成切口，能夠多次利用scalmgo4基板10。需要說明的是，scalmgo4基板10a的再生時，按照scalmgo4基板10a成為規定的厚度的方式進行研磨。進一步，在凹凸除去工序的微小凹凸形成工序中，通過形成微細的凹凸結構，能夠提高光提取的效率。

(其它)

需要說明的是，上述的實施方式1和2中，對於包含通式ramo4所表示的單晶體的基板之中由scalmgo4的單晶體得到的基板進行了說明，但本發明不限於此。具體來說，本發明的以scalmgo4為代表的基板由通式ramo4所表示的大致單一結晶材料構成。上述通式中，r表示選自sc、in、y和鑭系元素系元素(原子序號67-71)中的一個或多個三價元素，a表示選自fe(iii)、ga和al中的一個或多個三價元素，m表示選自mg、mn、fe(ii)、co、cu、zn、cd中的一個或多個二價元素。需要說明的是，大致單一結晶材料是指，構成外延生長面的ramo4包含90at％以上、且關注於任意的結晶軸時，在外延生長面的任何部分其方向都相同那樣的結晶質固體。但是，結晶軸的方向局部地改變的結晶、包含局部的晶格缺陷的結晶也被當做單晶。需要說明的是，o為氧。但是如上所述，期望r為sc、a為al、m為mg。

另外，對於在上述包含單晶體的基板上進行結晶生長的iii族氮化物而言，也不限於gan、n型氮化物半導體層、活性層、p型氮化物半導體層等。作為構成iii族氮化物的iii族元素金屬，最好為鎵(ga)，例如作為iii族元素金屬的其他例子，可以舉出鋁(al)、銦(in)、鉈(tl)等，在iii族氮化物中可以將該iii族元素金屬僅使用1種也可以並用2種以上。例如，作為iii族元素金屬，可以使用選自鋁(al)、鎵(ga)和銦(in)中的至少一個。該情況下，製造的iii族氮化物結晶的組成由alsgatin{1-(s+t)}n(其中，0≤s≤1、0≤t≤1、s+t≤1)表示，在實施方式1中，將gan作為iii族氮化物為宜。需要說明的是，作為使用2種以上的iii族元素金屬製造的三元系以上的氮化物結晶，例如，可以舉出gaxin1-xn(0＜x＜1)的結晶。

產業上的可利用性

在向基板上進行mocvc氣相生長時使led發光層生長而製造led元件時，通過利用本發明涉及的基板，能夠提高種基板材料的材料效率，並防止作為led元件產生發光不均、亮度的降低。

符號說明

1鑄錠

2a、2b切口

3刃

4gan層

5iii族氮化物結晶層

6凹部

7p側電極

8n側電極

10、10a、10bscalmgo4基板

20ga面(外延生長面)

21n面