特許 5989559 複合基板

(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】5989559

(24)【登録日】2016年8月19日

(45)【発行日】2016年9月7日

(54)【発明の名称】複合基板

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/02 20060101AFI20160825BHJP

   H01L 21/20 20060101ALI20160825BHJP

   H01L 27/12 20060101ALI20160825BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/02 B

   H01L21/20

   H01L27/12 B

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-22601(P2013-22601)

(22)【出願日】2013年2月7日

(65)【公開番号】特開2014-154687(P2014-154687A)

(43)【公開日】2014年8月25日

【審査請求日】2015年6月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006633

【氏名又は名称】京セラ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】北田 勝信

【審査官】 ▲高▼須 甲斐

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２２７４１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／００２２１２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−０８６９７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２１３４５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０６０１９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／０２

Ｈ０１Ｌ ２１／２０

Ｈ０１Ｌ ２７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１主面と第２主面とを有し、複数の結晶粒を含む多結晶体からなる第１基板と、
二乗平均平方根粗さが１ｎｍ以下の第３主面を有する第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に位置し、前記第１基板の前記第１主面に接合される第１接合面と、前記第２基板の前記第３主面に接合される第２接合面とを有する非晶質体の中間層と、
前記第１基板の前記第１主面を除く外周面を被覆する、前記第１基板に比べて単位体積あたりの欠陥数の多い多結晶体または非晶質体からなるカバー層と、を有し、
前記第１基板は、気孔率が２％以下のセラミック材料からなり、前記複数の結晶粒のうち前記第１主面に露出する複数の露出結晶粒のそれぞれの露出面の二乗平均平方根粗さが１ｎｍ以下であり、前記露出結晶粒それぞれの粒径が１．５μｍ以下であり、かつ、粒界の厚み方向における深さが１０ｎｍ以下であり、複数の前記露出結晶粒の前記露出面は厚み方向における位置が互いに異なるものがあり、その位置の差が１ｎｍ以下の範囲に存在する前記露出結晶粒の割合が全ての前記露出結晶粒の９０％以上である、
複合基板。

【請求項2】

前記第１基板は、アルミナセラミックスであり、
前記中間層は、アルミナを主成分とする、請求項１に記載の複合基板。

【請求項3】

前記第２基板は、シリコン単結晶基板であり、
前記カバー層は、ポリシリコンからなり、前記第１基板の前記中間層に覆われていない部分と、前記中間層の側面とを覆う、請求項１または２に記載の複合基板。

【請求項4】

第１主面と第２主面とを有し、複数の結晶粒を含む多結晶体からなり、気孔率が２％以下のセラミック材料からなり、前記複数の結晶粒のうち前記第１主面に露出する複数の露出結晶粒のそれぞれの露出面の二乗平均平方根粗さが１ｎｍ以下であり、前記露出結晶粒それぞれの粒径が１．５μｍ以下であり、かつ、粒界の厚み方向における深さが１０ｎｍ以下であり、複数の前記露出結晶粒の前記露出面の厚み方向における位置が異なるものがあり、その位置の差が１ｎｍ以下の範囲に存在する結晶粒の割合が９０％以上である、第１基板を準備する工程と、
二乗平均平方根粗さが１ｎｍ以下の第３主面を有する第２基板を準備する工程と、
前記第１基板の前記第１主面上に原子層堆積法により、前記第１主面と接合する第１接合面を有する非晶質体の中間層を形成する工程と、
前記第２基板の前記第３主面と、前記中間層の前記第１接合面と反対側の第２接合面と
を活性化して両者を接触させることで接合する工程と、
前記第１基板のうち前記中間層に覆われていない部分を被覆する、前記第１基板に比べて単位体積あたりの欠陥数の多い多結晶体または非晶質体からなるカバー層を形成する工程と、
を含む、複合基板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、機能層を有する複合基板に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、機能層の性能向上、生産性向上等を図るべく、２つの基板を貼り合わせて複合基板を得る基板接合技術の開発が進められている。一般に基板接合技術において、接合を実現するために接合面の平坦性が求められている。求められる平坦性として、例えば、二乗平均平方根粗さ（Ｒｑ）が１ｎｍ以下であることが挙げられる。これに対して、例えば特許文献１には、基板に非晶質層を製膜後、表面を研磨して結合可能な接合面を得る技術が開示されている。また、特許文献２には、基板に金属層を製膜後、表面を研磨して結合可能な接合面を得る技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−９９８４８号公報

【特許文献2】特開２０１２−１２４４７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１，２に記載された技術では、非晶質層または金属層を中間層とすると、この中間層と機能層とを構成する材料との組み合わせや、中間層の厚みに制限があった。これにより、材料の組み合わせ等の設計の自由度の低いものとなったり、中間層の影響が複合基板の特性にまで影響を及ぼす恐れがあったりする恐れがあった。また、中間層形成後に二乗平均平方根粗さ１．０ｎｍ以下という厳しい精度で研磨する工程が必要となり生産性が低下する恐れがあった。

【0005】

本発明は上述の事情を鑑みて案出されたものであり、二乗平均平方根粗さが０．５ｎｍを超える第１基板であっても機能層を構成する第２基板と中間層を介して機能層の性能を損なうことなく接合した生産性の高い複合基板を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の複合基板の実施形態は、第１主面と第２主面とを有し、複数の結晶粒を含む多結晶体からなり、前記第１主面に露出する前記複数の結晶粒において、それぞれの露出面の二乗平均平方根粗さが１ｎｍ以下であり、それぞれの粒径が１．５μｍ以下であり、かつ、粒界の厚み方向における深さが１０ｎｍ以下である第１基板と、二乗平均平方根粗さが１ｎｍ以下の第３主面を有する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に位置し、前記第１基板の前記第１主面に接合される第１接合面と、前記第２基板の前記第３主面に接合される第２接合面とを有し、かつ、前記第１基板及び前記第２基板に比べ単位体積当たりの欠陥数が多い中間層と、前記第１基板の前記第１主面を除く外周面を被覆する、前記第１基板に比べて単位体積あたりの欠陥数の多い多結晶体または非晶質体からなるカバー層と、を有するものである。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、生産性の高い複合基板を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の複合基板の一実施形態を説明する概略図である。

【図2】（ａ），（ｂ）はそれぞれ、複合基板１００を構成する第１基板１０の要部上面図及び要部断面図である。

【図3】第１基板１０の第１主面１０ａにおける表面形状を示す図である。

【図4】第１基板１０の第１主面１０ａにおける表面形状を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明の複合基板の実施形態の一例について、図面を参照しつつ、説明する。

【0010】

本実施形態の複合基板１００は、図１に示すように、第１基板１０と、機能層を形成する第２基板２０と、中間層３０とカバー層４０とを有する。

【0011】

（第１基板１０）
第１基板１０は、機能層となる第２基板２０を支持するためのものであり、セラミックス等の多結晶体からなる。言い換えると、複数の結晶粒１１の集合体からなる。このような第１基板１０を構成する材料としては、複合基板１０の用途に合わせて種々の材料を選択することができるが、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ），窒化ケイ素（ＳｉＮｘ），炭化ケイ素（ＳｉＣ），酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ；アルミナセラミックス）等の絶縁性セラミック材料が例示できる。ここでは、アルミナセラミックスを用いる。すなわち、結晶粒１１はアルミナを主成分とし、この結晶粒１１間の粒界には酸化イットリウム，酸化マグネシウム，酸化鉄等々の不純物を結晶粒１１に比べて多く含む構成となっている。

【0012】

第１基板１０は第１主面１０ａ，第２主面１０ｂを有する。ここで、図２に示すように、第１主面１０ａにおける表面状態を以下の通りとする。まず、第１主面１０ａに露出する各結晶粒１１の露出面の二乗平均平方根粗さを１ｎｍ以下とする。より好ましくは０．５ｎｍ以下とする。そして、結晶粒の径を１．５μｍ以下とする。より好ましくは１．０μ以下とする。ここで、結晶粒１１の径とは、円相当径（Ｈｅｙｗｏｏｄ Ｄｉａｍｅｔｅｒ）であり、結晶粒１１の面積を測定して、その図形と等しい面積をもつ円を仮定し、その円の直径を指すものとする。結晶粒１１の露出面における最長長さ（絶対最大長ＭＸ
ＬＮＧ：Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｅｎｇｔｈ）が１．５μｍ以下であるとさらに好ましい。
さらに、各結晶粒１１間の粒界深さ（高さ）１５ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以下とする。

【0013】

このように構成することにより、後述の中間層３０を形成するときに、第１主面１０ａの表面形状を中間層３０で緩和可能な範囲に収めることができる。個々の結晶粒１１の露出面（テラス）が平坦であり、かつ、ごく僅かな高さ位置の違いは存在するが、その平坦なテラスが第１主面１０ａに並ぶことにより、粒界の存在に拘わらず中間層３０がカバレッジ性よく被覆可能であるからである。また、仮に、複数の結晶粒１１のうちある結晶粒１１の露出面の高さ位置が他の露出面（テラス）から下方に離れた位置に存在する場合であっても、その凹んだ領域は結晶粒１１の径が非常に小さいため、実際の第１主面１０と中間層３０との接合強度に悪影響を及ぼすことはない。後述の第２基板２０の機能層に形成される素子領域の大きさよりも結晶粒１１のサイズが小さいときには、素子領域ごとに分割したとしても確実に中間層３０との剥離と抑制することができるとともに、例えば放熱性等の素子性能への影響も凹んだ領域以外の第１基板１０と中間層３０との接合部により担保することができる。

【0014】

また、第１主面１０ａに露出する複数の結晶粒１１のうち、各結晶粒１１の露出面同士の厚み方向における高さ位置の差が１ｎｍ以下の範囲に存在する結晶粒１１の割合が９０％以上であることが好ましい。これにより、第１主面１０ａにおける結晶粒１１の露出面の殆どが同じ高さ位置に存在することとなる。すなわち、高さ位置が１ｎｍ以下の範囲で異なるテラスが並ぶ形状となる。これにより、中間層３０を化学的結合に加えて、アンカ
ー効果によって接合強度を強めることができる。

【0015】

また、第１基板１０を構成するセラミック材料の気孔率を５％以下、より好ましくは２％以下とすれば、粒界の影響を削減することができるので好ましい。

【0016】

なお、各結晶粒１１の露出面同士は平行であることが好ましい。

【0017】

このような表面形状を有する第１基板１０を得るためには、焼結温度，時間，焼結助剤を調整して、気孔率が小さく結晶粒１１の粒径が１．５μｍ以下となるような緻密なアルミナセラミックスを得た後に、その表面を精密研磨することにより得ることができる。

【0018】

精密研磨の手法の一例として、化学機械研磨（ＣＭＰ）を例示することができる。ＣＭＰにおいて研磨剤を、結晶粒１１の組成、粒径、粒界の成分等により適宜調整することで上述の表面形状を得ることができる。例えば、研磨剤としてフラーレン誘導体のナノ粒子を用いたりすればよい。

【0019】

第１基板１０の第１主面１０ａの表面状態を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で測定した結果を示す。具体的には５μｍ□の領域について、第１基板１０の第１主面１０ａにおいて、周辺部分，中央部分をランダムに数点測定した。なお、第１基板１０を構成するアルミナセラミックス材料の気孔率は０．０３％のものを用いた。

【0020】

図３は第１基板１０の中央付近の測定結果の一例を示す上面図であり、図４は斜め方向からみたときの斜視図である。いずれの結晶粒においても１つの結晶粒１１内において露出面のＲｑは０．５ｎｍ以下となっていた。例えば、図３の左上部においてＲｑは０．１６７ｎｍであり、Ｒａは０．１２７ｎｍであった。また、粒界を含まず、複数の結晶粒１１を含む領域において、Ｒｑは０．４６１ｎｍ，Ｒａは０．３５１ｎｍとなっていた。同様に粒界の深さは１０ｎｍとなっていた。さらに、図５に示すように、ＡＦＭで観察し、最も奥まった位置に存在する結晶粒と最も手前に位置する結晶粒の露出面の高さの差を測定したところ１．０９６ｎｍであった。このことより、最も奥まった位置に存在する結晶粒以外の結晶粒は高低差１ｎｍ以内の範囲内に露出面を並べていることが確認できた。

【0021】

なお、第２主面１０ｂは一般的な平坦性を有していればよく、第１主面１０ａと同様の精度の平坦性は要求されない。

【0022】

（第２基板２０）
第２基板２０は、半導体素子や電子部品等として、電気的、光学的、音響波的に機能する機能層となるものである。例えば、半導体素子として機能させるためには、Ｓｉ，ＧａＮ，ＧａＡｓ，ＡｌＡｓ等の半導体結晶性材料を用い、光学素子として用いる場合には、水晶等を用い、音響波素子として用いる場合には、ＬＴ基板等の圧電性を有する単結晶材料を用いる。また、第２基板２０は、厚み方向にドーパント濃度が分布を有するものであってもよいし、複数の半導体層を積層した積層体であってもよい。

【0023】

この例では、一般的な半導体素子として機能させることを目的としてＳｉ単結晶基板を用いることができる。なお、Ｓｉ単結晶基板は一般的にその主面の平坦性を二乗平均平方根粗さで１ｎｍ以下とすることが可能である。このようなＲｑ１ｎｍ以下となっている側の主面を第３主面２０ａとする。

【0024】

（中間層３０）
中間層３０は、第１基板１０と第２基板２０との間に位置し、第１基板１０の第１主面１０ａに接合された第１接合面３０ａと、第２基板２０の第３主面２０ａに接合された第
２接合面３０ｂとを有する。すなわち、中間層３０は図１に示す図において、下方の面を第１基板１０に、上方の面を第２基板２０にそれぞれ接合させている。

【0025】

中間層３０は、第１基板１０の第１主面１０ａ上に薄膜形成方法により製膜して形成される。そして、中間層３０のうち、第１基板１０と接する側と反対側の面（第２接合面３０ｂ）の表面状態を活性化させ、同様に第３主面２０ａを活性化させた第２基板２０と接着剤等の必要とせずに直接接合する。

【0026】

ここで、中間層３０は、ＡｌＯｘ，ＳｉＯｘ，ＧａＯｘ等種々の材料を選択することができるが、第１主面１０ａとの密着性及び第１主面１０ａの表面の凹凸をカバーする観点から、第１基板１０を構成する材料の主成分と同様の材料を主成分として含む材料からなるアモルファスであることが好ましい。この例ではＡｌＯｘのアモルファス層としている。

【0027】

また、第２基板２０との直接接合を可能とする観点から、中間層３０の製膜後の表面（第２基板２０と接合されて接合面３０ｂとなる面）の二乗平均平方根粗さが１ｎｍ以下であり、かつ算術平均粗さが１ｎｍ以下とすることが好ましい。第２基板２０と接合する側の面である第２接合面３０ｂの接合面３０ｂ（上面）をこのような表面状態とするためには、製膜時にカバレッジ性の高い手法を用いるとともに、その膜厚を、第１基板１０の第１主面１０ａにおける、粒界深さ以上の厚みとすることが好ましい。この例では第１主面１０ａに露出する粒界深さが１０ｎｍとなっている第１基板１０に対して４０ｎｍの厚みの中間層３０を形成している。

【0028】

このような中間層３０を形成するには、原子層堆積法（ＡＬＤ法）で形成することが好ましい。ＡＬＤ法により形成した中間層３０は、内部のダングリングボンドが水素で終端されており、水素含有量が単結晶体やスパッタ膜に比べて多く、直接接合にも適したものとなる。

【0029】

この例では、ＡｌＯｘからなる厚み４０ｎｍの中間層３０をＡＬＤ法により３００℃の製膜温度で形成した。そして第２接合面３０ｂのＲｑ及びＲａをＡＦＭにより測定したところいずれも１ｎｍ以下の良好な平坦性を有することが確認できた。

【0030】

なお、第１接合面３０ａと第１基板１０との接合面における断面観察を行った結果、第１接合面３０ａは第１主面１０ａの表面形状に沿って各テラスと間隙なく確実に接合されていることを確認できた。なお、断面観察はＦＩＢ（収束イオンビーム）加工により所望の断面を形成したのちに透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で行なった。

【0031】

このような中間層３０の第２接合面３０ｂの表面をイオンガン，中性子ガンの照射により活性化させた後に、同様の手法で活性化した第２基板の第３主面２０ａと接触させることで両者を接合させることが可能であることを確認した。また、接合後に接合強度を測定したところ、通常の表面が二乗平均平方根粗さ１ｎｍ以下の単結晶基板同士を接合した際と同等の強度であることが確認された。

【0032】

以上をまとめると、中間層３０は、第１接合面３０ａが、第１基板１０の第１主面１０ａの表面形状に沿う形状であり、第２接合面３０ｂは、二乗平均平方根粗さが１ｎｍ以下の第２基板２０の第３主面２０ａの表面形状に沿うものである。すなわち、第１接合面３０ａと第２接合面３０ｂとで平坦性の異なる膜となっている。特に第２接合面３０ｂは研磨面ではなく、成膜されたままの表面形状である。このため、研磨に伴う欠陥も少なく、なだらかな変動のみがある表面状態となる。

【0033】

そして、中間層３０と第２基板２０とは、脱水反応を伴わず、分子間力で結合されている。このため、脱水反応に伴うボイド，水分の残留がなく、品質の高い第２接合面３０ｂを得ることができる。

【0034】

なお、中間層３０と第２基板２０との接合の際に、その接合強度を高めるために、若干の圧力を印加することがある。その場合には、中間層３０の硬度が第１基板１０及び第２基板２０に比べて小さいことが好ましい。このように形成することで、中間層３０により、第１基板１０，第２基板２０のうねり，表面形状の差を吸収することができる。中間層３０の硬度は、例えばナノインデンターにより測定することができる。

【0035】

（カバー層４０）
カバー層４０は、第１基板１０の結晶粒の粒界に存在する不純物が外部に拡散することを防止するために必要となるものであり、第１基板１０の中間層３０との接合する第１主面１０ａを除く外周面を被覆するように形成される。より好ましくは、中間層３０との接合面以外の外周を被覆するように形成される。この例では、中間層３０との接合面を除く外周を被覆するとともに、中間層３０の側面も被覆して形成されている。

【0036】

カバー層４０は単位体積あたりの欠陥数（粒界数）が第１基板１０よりも多い多結晶体もしくはアモルファスからなる。カバー層４０の欠陥により、第１基板１０に含まれる不純物をトラップすることができる。

【0037】

このようなカバー層４０としては、例えば、ポリシリコンや、アルミナ，酸化シリコン等のアモルファス膜を例示できる。このように、第１基板１０，第２基板２０を構成する材料系と同様の材料で構成するときには、意図しない新たな不純物の発生を抑制することができるので好ましい。この例ではポリシリコンを用いる場合について説明する。

【0038】

ポリシリコンからなるカバー層４０は、従来公知の技術により製膜することができるが、例えば減圧化学気相成長法（ＬＰＣＶＤ）法で製膜することが好ましい。このように、カバー層４０をポリシリコンとした場合には、複合基板１００のうち外部雰囲気に対して露出する部分が全て同一材料となる。これにより、外部雰囲気に対して安定であり、かつ、複合基板１００を構成する材料のうち、機能層である第２基板２０を構成する材料と異なる材料が第２基板２０のうち露出する面に付着することを抑制することができ、信頼性の高いものとなる。さらに、カバー層４０は、光の透過性の低い材料（有色）であり、かつ導電性を有することから、複合基板１００を搬送する際に、光学センサにより認識が可能であり、かつ静電チャックも可能となるため、ハンドリングが容易となる。

【0039】

（複合基板１００）
上述のような複合基板１００によれば、従来はその表面粗さ及び不純物の多さから直接接合不可能とされていたセラミック基板を第１基板１０として用いることができる。すなわち、第１基板１０の第１主面１０ａにおける個々の結晶粒１１上の二乗平均平方根粗さ，結晶粒１１間の厚み方向における高さ位置，結晶粒１１の大きさ，粒界深さを制御することにより、中間層３０の第２接合面３０ｂ全体の二乗平均平方根粗さをコントロールすることができ、これにより、各構成要素を構成する材料等に制限なく第２基板２０と直接接合可能とすることができる。

【0040】

また、第１基板１０の第１主面１０ａにおける、平坦なテラス（結晶粒１１の露出面）が高さ位置を１ｎｍ以下の範囲で上下させて並んでいることから、中間層３０の密着強度を高めることができる。

【0041】

また、不純物の存在により特性が変わる機能層を用いる場合には不純物の多いセラミッ
ク基板を第１基板１０として用いることができなかった。しかしながら、セラミミック基板の接合面，外周にそれぞれ内部に欠陥を有する中間層３０，カバー層４０を形成していることから、セラミック基板である第１基板１０からの不純物の拡散を中間層３０，カバー層４０により抑制することができる。これにより、不純物の雰囲気中への外方拡散，機能層である第２基板２０側への拡散を抑制することができ、機能層の性能を安定させることができる。

【0042】

また、中間層３０の第１接合面３０ａは、第１基板１０の第１主面１０ａの表面形状に沿う形状となっている。すなわち、積極的にカバレッジよく中間層３０を成膜することで、結晶粒１１の露出面に沿うのみではなく、結晶粒１１間の間隙にも沿う形状となっている。言い換えると、結晶粒１１間の間隙、即ち粒界部分は他の結晶粒１１面等に比べて膜厚を大きくしていることとなる。ここで、粒界部分において偏析する不純物を積極的に中間層３０へ取り込むこととなる。しかしながら、この粒界部分の膜厚が他の部位に比べ大きく、かつ面方向への拡散が抑制される形状となっていることから、効果的に不純物を閉じ込め、第２基板２０への不純物の影響を抑制するものとなる。

【0043】

以上より、各構成要素の材料の選択性を高め、かつ機能層となる第２基板２０の性能を安定したものとすることができる、設計自由度が高く高性能な複合基板１００を構成することができる。

【0044】

（変形例１：構成要素の材料の組み合わせ例）
第１基板１０としてアルミナセラミックスを用い，第２基板２０としてＧａＡｓ基板にＧａＡｓ系半導体層を積層したＧａＡｓ系積層体を用い、中間層３０として非晶質（アモルファス）のＡｌＯｘを用い、カバー層４０としてポリシリコンを用いて構成してもよい。

【0045】

上述のように機能層としてＧａＡｓ系半導体材料からなる第２基板２０を用いる場合には、機能層に半導体素子部を作りこむ工程における熱履歴がＳｉ系の半導体材料からなる場合に比べて低くなる。このため、複合基板１００は、第１基板１０が含有する不純物の影響を抑制した構成となっているが、この効果をより確実なものとすることができる。例えば、予想される熱履歴による不純物の拡散距離を求め、その厚み以上の中間層とすることが好ましい。このような厚みとしても、機能層の放熱性、寄生容量等に与える影響は少ない。

【0046】

（変形例２：中間層３０）
中間層３０は多層構造としてもよい。例えば、第１基板１０側に不純物のゲッタリング効果の高い第１中間層を形成し、その上にキャップ層となる第２中間層を形成してもよい。第１基板１０から離れるにつれて結晶性が高くなるような中間層としてもよい。

【0047】

（変形例３：カバー層４０）
第１基板１０が、主成分を除く不純物としてＦｅを有し、カバー層４０が不純物としてＦｅを有することが好ましい。第１基板１０とカバー層４０とが同一の不純物を有することで、両者の接合強度を高めることができる。

【0048】

（変形例４：第２基板２０）
第２基板２０と中間層３０とを接合した後に第２基板２０を薄層化する工程を追加してもよい。薄層化工程後の第２基板２０残部を機能層２１とする。

【0049】

この機能層２１の製造方法は、例えば砥粒研磨、化学エッチング、イオンビームエッチングなど種々のものが採用でき、複数の方法を組み合わせてもよい。例えば以下のような
な化学的手法を用いることができる。

【0050】

まず、第２基板２０としてＳｉ単結晶基板上にＳｉ層をエピタキシャル成長させる。ここで、Ｓｉ単結晶基板を高いドーパント濃度を有するものとする。具体的には、ｐ型またはｎ型のシリコンを採用し、ドーパント濃度として、相対的に高濃度のｐ^＋＋およびｎ^＋＋、ならびに中濃度のｐ^＋およびｎ^＋のものを採用する。ｐ^＋＋のドーパント濃度としては、１×１０^１８以上１×１０^２１〔ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３〕以下の範囲が挙げられる。ｐ＋のドーパント濃度としては、１×１０^１６以上１×１０^１８〔ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３〕未満の範囲が挙げられる。ｎ＋＋のドーパント濃度としては、５×１０^１７以上１×１０^２１〔ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３〕以下の範囲が挙げられる。ｎ^＋のドーパント濃度としては、５×１０^１５以上５×１０^１７〔ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３〕未満の範囲が挙げられる。本実施形態では、ｐ型でドーパント濃度がｐ^＋＋のものを第１基板として採用する。なお、「ｐ」および「ｎ」の右上に記載している「＋＋」および「＋」の記載は、シリコンの抵抗値を基準とするものである。

【0051】

そして、その上に形成されるＳｉ層は、Ｓｉ単結晶基板側からドーパントが拡散することによりＳｉ単結晶基板から離れるにつれてドーパント濃度が低下するものとなる。

【0052】

ここで、Ｓｉ層側を中間層３０と接合し、Ｓｉ単結晶基板側から、ドーパント濃度によりエッチングレートが変化する選択的なエッチングを行なうことにより、Ｓｉ層の厚みの途中までエッチングを行なうことで残存したＳｉ層を機能層２１とすればよい。なお、ドーパント濃度の違いによってエッチングの速度が大きく変化する、選択性のエッチング液としては、例えばフッ酸、硝酸、および酢酸の混合液、ならびにフッ酸、硝酸、および水の混合液などが挙げられる。本実施形態では、フッ酸、硝酸、および酢酸の混合液をエッチング液として採用する。このエッチング液は、ｐ型シリコンを採用している本変形例において、ドーパント濃度が７×１０^１７〜２×１０^１８［ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３］を境にしてエッチング速度が著しく低下するように調整されている。

【0053】

また、第２基板２０として、ＧａＡｓ基板上にＡｌＡｓ，ＧａＡｓ等の複数の半導体層を積層させた構成を用い、半導体層側を中間層３０と接合させた後に、ＧａＡｓ基板のみ化学的手法により半導体層の一部を溶解させ、機能層２１となる半導体層の残り部分とＧａＡｓ基板とを分離することにより、薄層化してもよい。この場合には、ＧａＡｓ基板を再利用することができるので、生産性を高めることができる。

【0054】

なお上述の例において、第１基板１０の第１主面１０ａの表面形状について詳しく規定したが、この表面形状は第１主面１０ａ全領域において満たす必要はない。例えば、複合基板１００形成後に一般的には外周部を研削除去することが多くある。このため、このような外周面においては上述の表面形状を満たす必要はない。また、中間層３０，機能層（第２基板２０）に上部を覆われている領域であっても、機能層に素子部を作りこまない領域においては上述の表面形状を満たさない領域を有していてもよい。

【符号の説明】

【0055】

１０・・・第１基板
２０・・・第２基板
３０・・・中間層
４０・・・カバー層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】