剂法生长。因此，制造出用于制造氮化物晶体衬底的单晶晶锭。
[0046]在耐压容器11脱离开阀门31并将脱离的耐压容器11放置在充有惰性气体如氩气的手套箱中之后，进行向反应容器12中注射源材料或添加剂的操作。
[0047]在反应容器12中，III族氮化物的针状晶体21设置为籽晶。根据一适当的实施例，通过助熔剂法获得的氮化镓针状晶体用作籽晶。从而能够生长出具有低缺陷密度的高质量氮化物晶体。对于根据助熔剂法制造针状晶体的方法，能够使用相关现有技术的类似方法。例如，碱金属(如钠)的摩尔数相对III族元素(如镓)和碱金属的总摩尔数的比值设置为75%，混合熔融液的晶体生长温度设置为860°C，且氮分压设置为5.5MPa。
[0048]此外，作为混合熔融液34组成材料的至少含III族元素(如镓)的物质与用作助熔剂的碱金属(如钠)注射到反应容器12中。
[0049]可用作源材料的包含III族元素的物质示例是III族元素中的镓(Ga)，但作为附加的示例，也可使用其他的III族元素如硼、铝和铟或它们的混合物。
[0050]用作助熔剂的碱金属的适当示例包括钠(Na)和钠的化合物(例如叠氮化钠)；但作为其它示例，也可以使用其它碱金属如锂和钾，以及这些碱金属的化合物。此外，也可以使用多种碱金属。
[0051]根据一适当的实施例，微量添加剂可注射到反应容器12中。作为替代，可通过从反应容器12的内壁表面上洗脱(eluting)反应容器12的成分，将反应容器12的成分洗脱到反应容器12中形成的混合熔融液34中。因此，杂质加入到氮化物晶体19中，在晶体中形成两个具有不同光学特性的区域(第一局部区域和第二局部区域)。
[0052]根据本发明的另一适当实施例，优选注射作为添加剂的碳(C)到反应容器中12中。由此抑制混晶(miscellaneous crystal)的生成。
[0053]包含III族元素的物质与碱金属的摩尔比没有特殊限制，但碱金属相对III族元素和碱金属的总摩尔数的摩尔比优选为40% -95%。
[0054]在注射源材料等后，反应容器12安装在耐压容器11中。耐压容器11通过操作阀门31与晶体制造装置I连通，同时耐压容器11充入惰性气体。
[0055](2)晶体生长温度和气体分压
[0056]正如上述所讨论的，在将源材料等放置在耐压容器11中后，加热器13通电，从而对耐压容器11和其中放置的反应容器12进行加热。晶体生长过程中混合熔融液34的温度没有特别限制，但根据适当的实施例，温度优选在至少700°C或更高。根据更适合的实施例，温度优选在800°C _900°C的范围内(参见示例I)。
[0057]氮气和稀释气体通过控制阀门15和18以及压力控制装置36和39调节到预定的气体分压，同时，混合气体通过开启阀门31引入到耐压容器11中。气体中氮气分压没有特别地限制，但优选设置为至少0.1MPa或更高。根据一更适当的实施例，氮气分压在2MPa-5MPa的范围内(参见示例I)。
[0058]根据又一更适当的实施例，针对注射到反应容器12中的混合熔融液34内的源材料，优选将碱金属的摩尔数相对于III族元素(例如镓)和碱金属(例如钠)的总摩尔数的比值设置在70%-90%的范围内；添加剂(例如碳)的摩尔数相对于III族元素的比值设置在0.01% -5%的范围内，混合熔融液34的晶体生长温度设定在800°C _900°C的范围内；氮分压设置在2MPa-5MPa的范围内(参见示例I)。
[0059]根据又一更适当的实施例，优选添加剂(例如碳)的摩尔数相对于III族元素的比值设置在0.1 % -1 %的范围内。
[0060]根据另一适当的实施例，优选在氮化物晶体19生长到预定尺寸的时间点时改变氮分压或混合熔融液34的温度。
[0061]这样，晶体生长速率引起微小的变动(fluctuat1n)以改变进入到氮化物晶体19中的杂质的固溶量或氮化物晶体19中发生的缺陷量；因此，能够形成具有相互不同光学特性的多个区域。
[0062]根据一更适当的实施例，优选在晶体生长即将结束时间前改变氮分压或混合熔融液34的温度。
[0063]因此，在氮化物晶体19的外边缘部分附近能够形成具有不同光学特性的区域(第二局部区域)，并且在氮化物晶体形成为晶片时可用于制造器件的有效区域得以增加。
[0064]这样，当使用针状晶体21作为籽晶进行晶体生长时，能够获得由晶体生长得到的氮化物晶体19，如图2和3所示。图2和3是通过使用图1中的晶体制造装置长成的氮化物晶体19的整体图。
[0065]一端具有尖头成为棱锥(六角棱锥)的棱柱形(六方棱柱)针状晶体21在上述条件下生长，如图2和3中所示，晶体沿着针状晶体21的棱柱形部分的直径方向生长；且晶体沿着〈0001〉方向(c-轴方向)和与其垂直的方向增大。因此，当沿着直径方向切割晶体的棱柱形部分时，能够获得具有更大横截面面积的晶体。
[0066]在氮化物晶体19的生长期间，当与〈1-100〉方向上的生长速率相比〈11-20〉方向上的生长速率更大时，且当与〈1-101〉方向上的生长速率相比〈0001〉方向上的生长速率更大时，如图2中所示，m-面22和{1-101}面23作为小面(facet plane)出现。此外，m_面22((10-10}面)表示六方棱柱形氮化物晶体19的各个外周面并由多个面组成:(10-10)面、(1-100)面、(01-10)面、(-1010)面、(-1100)面和(0-110)面。
[0067]另一方面，在氮化物晶体19的生长期间，当与〈1-100〉方向上的生长速率相比〈11-20〉方向上的生长速率更大时，且当〈0001〉方向上的生长速率约等于〈1-101〉方向上的生长速率或者低于〈1-101〉方向上的生长速率时，如图3中所示，m-面22和{1-101}面23以及{0001}面24作为小面出现。
[0068]此外，根据目前的实施例，因为氮化物晶体19的晶体生长在上述条件下通过助熔剂法进行，所以能够降低位错密度。例如，在生长部分中穿过{0001}面24(C-面)的位错密度能够设定为15CnT2或更低，且能够改善制造器件的性能。
[0069]单晶晶片的制造
[0070](I)氮化物晶体的切片加工
[0071]在图2和3中所示的氮化物晶体19中，当{1-101}面23所包围的棱锥形部分通过沿平行于面24(c-面)进行切割去除时，获得了例如图4中所示的棱柱氮化物晶体19。氮化物晶体19沿约垂直于〈0001〉的方向生长，同时由作为籽晶的针状晶体21形成m-面22。
[0072]随后，使用多线锯沿切割线SL大约平行于{0001}面24(c-面)切割氮化物晶体19，获得了如图5A或5B中所示的氮化物晶体衬底20。此外，氮化物晶体19也可以以从〈0001〉方向倾斜几度的角度进行切割。
[0073]图5A和5B是显示切割后获得的氮化物晶体衬底20的示意平面图。如图5A和5B中所示，氮化物晶体衬底20在中心附近具有针状晶体21，晶体直径沿着大约垂直于〈0001〉方向的方向从针状晶体21扩展并长大。下面，参照图5A和5B对适当的实施例进行说明。
[0074](2)关于生长部分边界面的形成
[0075]首先，参照图5A对适当的实施例进行说明。根据适当的实施例，优选通过上述晶体生长过程，在氮化物晶体19和氮化物晶体衬底20中，形成具有互不相同的光学特性的生长部分25 (第一局部区域)和生长部分边界面26 (第二局部区域)，如图5A所示。
[0076]通常，晶体生长过程中，在晶体生长的同时相邻地形成不同晶面的情况下或者生长在晶体学上等同晶面的情况下，当各个晶体生长方向彼此不同时，可形成已经生长成各个晶面的多个生长部分25和作为相邻生长部分25之间的边界面的生长部分边界面26。
[0077]当六方棱柱形氮化物晶体19 (例如GaN晶体)通过上述晶体生长方法生长时，晶体生长的同时在垂直于针状晶体21的c轴的面处形成{10-10}面(m-面22)，也就是晶体学上等同的(10-10)面、(1-100)面、(01-10)面、(-1010)面、(-1100)面和(0-110)面。不同晶体面的生长速率大约相同，但因为生长方向不同，形成有在不同晶面处沿〈11-20〉方向生长的晶体的生长部分边界面26，且在籽晶21周围能够形成六个生长部分25。
[0078]图6是显示在氮化物晶体19中形成的生长部分边界面26示例的示意图。正如图6中用斜线图案表示的区域所示，生长部分边界面26从由六方棱柱形针状晶体21的相邻侧表面形成的六个边缘中的每一个开始生长，且生长部分边界面26形成为大体上平行于〈11-20〉方向的面。
[0079]此外，当正如图4所说明来切割氮化物晶体19时，生长部分边界面26在获得的氮化物晶体衬底20的切割表面处形成为如图5A中所示的从针状晶体21的表面沿〈11-20〉方向延伸的六个线性区域。
[0080]此外，在生长部分边界面中，可能选择性地包含有杂质，且缺陷容易聚集在生长部分边界面26处。也就是说，在生长部分边界面26中，不同生长部分25的生长速率变动、杂质的固溶和点缺陷的产生以关联方式(coupled manner)发生。因此，在生长部分边界面26和它们的附近，晶格中引入应变，且折射率改变。此外，在生长部分边界面26和它们的附近，晶体的成分因杂质的固溶或点缺陷生成而局部地变化，因此，透光率局