特許 6146042 ＩＩＩ族窒化物複合基板およびその製造方法、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板、ならびにＩＩＩ族窒化物半導体デバイスおよびその製造方法

(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】6146042

(24)【登録日】2017年5月26日

(45)【発行日】2017年6月14日

(54)【発明の名称】ＩＩＩ族窒化物複合基板およびその製造方法、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板、ならびにＩＩＩ族窒化物半導体デバイスおよびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/02 20060101AFI20170607BHJP

   H01L 21/20 20060101ALI20170607BHJP

   H01L 33/32 20100101ALI20170607BHJP

   H01L 21/338 20060101ALI20170607BHJP

   H01L 29/812 20060101ALI20170607BHJP

   H01L 29/778 20060101ALI20170607BHJP

   H01L 29/872 20060101ALI20170607BHJP

   H01L 29/47 20060101ALI20170607BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/02 B

   H01L21/20

   H01L33/32

   H01L29/80 H

   H01L29/48 D

【請求項の数】12

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2013-29125(P2013-29125)

(22)【出願日】2013年2月18日

(65)【公開番号】特開2014-157982(P2014-157982A)

(43)【公開日】2014年8月28日

【審査請求日】2015年9月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】柳澤 拓弥

(72)【発明者】

【氏名】石橋 恵二

(72)【発明者】

【氏名】上松 康二

(72)【発明者】

【氏名】関 裕紀

(72)【発明者】

【氏名】山本 喜之

【審査官】 小川 将之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１８２９３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１６５７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３１９５４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／０２

Ｈ０１Ｌ ２１／２０

Ｈ０１Ｌ ２１／３３８

Ｈ０１Ｌ ２９／４７

Ｈ０１Ｌ ２９／７７８

Ｈ０１Ｌ ２９／８１２

Ｈ０１Ｌ ２９／８７２

Ｈ０１Ｌ ３３／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

支持基板と、厚さが１０μｍ以上２５０μｍ以下のＩＩＩ族窒化物膜と、が貼り合わされた直径が７５ｍｍ以上のＩＩＩ族窒化物複合基板であって、
前記支持基板と前記ＩＩＩ族窒化物膜との間に介在して、前記支持基板と前記ＩＩＩ族窒化物膜とを接合する接合膜を備え、
前記接合膜は、厚さ分布が２％以上４０％以下である、ＩＩＩ族窒化物複合基板。

【請求項2】

支持基板と、厚さが１０μｍ以上２５０μｍ以下のＩＩＩ族窒化物膜と、が貼り合わされた直径が７５ｍｍ以上のＩＩＩ族窒化物複合基板であって、
前記支持基板と前記ＩＩＩ族窒化物膜との間に介在して、前記支持基板と前記ＩＩＩ族窒化物膜とを接合する接合膜を備え、
前記支持基板と前記ＩＩＩ族窒化物膜とのせん断接合強度が４ＭＰａ以上４０ＭＰａ以下であり、
前記支持基板と前記ＩＩＩ族窒化物膜との接合面積率が６０％以上９９％以下である、ＩＩＩ族窒化物複合基板。

【請求項3】

前記支持基板の熱膨張係数α_Sに対する前記ＩＩＩ族窒化物膜の熱膨張係数α_III-Nの比α_III-N／α_Sが０．７５以上１．２５以下であり、前記支持基板の厚さｔ_Sに対する前記ＩＩＩ族窒化物膜の厚さｔ_III-Nの比ｔ_III-N／ｔ_Sが０．０２以上１以下である、請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板。

【請求項4】

前記支持基板の熱伝導率λ_Sが３Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以上２８０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以下である、請求項１〜３のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物複合基板。

【請求項5】

前記支持基板のヤング率Ｅ_Sが１５０ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下である、請求項１〜４のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物複合基板。

【請求項6】

直径が１２５ｍｍ以上３００ｍｍ以下である、請求項１〜５のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物複合基板。

【請求項7】

請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板と、前記ＩＩＩ族窒化物複合基板の前記ＩＩＩ族窒化物膜側の主面上に配置されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層と、を含む、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板。

【請求項8】

請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板中の前記ＩＩＩ族窒化物膜と、前記ＩＩＩ族窒化物膜上に配置されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層と、を含む、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス。

【請求項9】

請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法であって、
支持基板と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板と、を貼り合わせることにより、直径が７５ｍｍ以上の接合基板を形成する工程と、
前記接合基板の前記ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板の貼り合わせ主面から内部に所定の距離に位置する面で前記ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板を切断することにより、前記ＩＩＩ族窒化物複合基板を形成する工程と、を含む、ＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法。

【請求項10】

請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法であって、
支持基板と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板と、を貼り合わせることにより、直径が７５ｍｍ以上の接合基板を形成する工程と、
前記接合基板の前記ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板の貼り合わせ主面と反対側の主面から研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかを行なうことにより、前記ＩＩＩ族窒化物複合基板を形成する工程と、を含む、ＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法。

【請求項11】

請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板を準備する工程と、
前記ＩＩＩ族窒化物複合基板の前記ＩＩＩ族窒化物膜上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層を成長させる工程と、を含む、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法。

【請求項12】

前記ＩＩＩ族窒化物層上にさらにデバイス支持基板を貼り合わせる工程と、前記ＩＩＩ族窒化物複合基板から前記支持基板を除去する工程と、をさらに含む、請求項１１に記載のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＩＩＩ族窒化物複合基板およびその製造方法、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板、ならびにＩＩＩ族窒化物半導体デバイスおよびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＧａＮなどのＩＩＩ族窒化物は、優れた半導体特性を有していることから、半導体デバイスに好適に用いられている。

【0003】

たとえば、特開２００９−１２６７２２号公報（特許文献１）は、半導体デバイス用基板として、直径が２５ｍｍ以上１６０ｍｍ以下で厚さが１００μｍ以上１０００μｍ以下の自立ＩＩＩ族窒化物基板、具体的な実施例として直径が１０ｍｍで厚さが４００μｍの自立ＧａＮ基板を開示する。

【0004】

また、特開２００８−０１０７６６号公報（特許文献２）は、半導体デバイスを製造するための基板として、ＧａＮと化学組成の異なる異種基板と、異種基板に貼り合わされている０．１μｍ以上１００μｍ以下の厚さのＧａＮ薄膜と、を含むＧａＮ薄膜貼り合わせ基板、具体的な実施例としてサファイア基板と厚さが０．１μｍまたは１００μｍのＧａＮ薄膜とを貼り合わせている直径が５０．８ｍｍのＧａＮ薄膜貼り合わせ基板を開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９−１２６７２２号公報

【特許文献2】特開２００８−０１０７６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に開示される自立ＩＩＩ族窒化物基板は非常に高価である。これは主に、ＩＩＩ族窒化物は液相を形成しないため、安価な製造方法である液相成長法を採用することができず、収率が低い気相成長法を採用せざるを得ないからである。また、ＩＩＩ族窒化物は、破壊靱性が低く、非常に割れやすい材料である。そのため、基板の大口径化が困難である。また、製造コストを抑えるため、基板の厚さを、たとえば、２５０μｍ程度まで薄厚化すると、基板に反りが生じやすく、基板の上にエピタキシャル層を成長させる工程において、結晶品質が低下したり、基板剥離が発生したりするなどの場合があり、半導体デバイスの製造歩留まりを低下させるため、半導体デバイスの高付加価値化が困難であった。

【0007】

これに対して、特許文献２に示されるような貼り合わせ基板は、高価なＩＩＩ族窒化物の使用量を低減できるため、半導体デバイスの製造コストを抑えることができる。

【0008】

ところで、良好な半導体デバイス特性を得るとの観点からは、ベースとなるＩＩＩ族窒化物膜の厚さは１０μｍ以上であることが好ましい。しかしながら、特許文献２に開示されるような従来の貼り合わせ基板では、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さは１μｍ程度が限界であった。これは、特許文献２に示されるような貼り合わせ基板では、異種基板とＧａＮバルク結晶を貼り合わせた後、イオン注入法によって、ＧａＮバルク結晶を分割してＧａＮ薄膜を形成するが、この方法にはイオンの注入深さに一定の制約があり、１０μｍ以上のＩＩＩ族窒化物膜を得ようとした場合、イオンの注入深さにバラツキが生じ、その結果、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さにもバラツキが生じるため、十分な品質を確保できないからである。すなわち、特許文献２に開示されるような従来の貼り合わせ基板では、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さを１０μｍ以上とした場合、半導体デバイスの特性および半導体デバイスの製造歩留まりを十分なものとすることはできない。

【0009】

また、特許文献２に開示されるような従来の貼り合わせ基板において、イオン注入法ではなく、たとえば、ワイヤーソーなどを用いてＩＩＩ族窒化物膜を切断、分離することにより、１０μｍ以上のＩＩＩ族窒化物膜を有する貼り合わせ基板を得ようとした場合には、基板に反りや割れなどが生じやすく、この場合にもＩＩＩ族窒化物膜の上に良質なエピタキシャル層を成長させることは困難であった。

【0010】

以上のように、従来公知の技術によっては、ＩＩＩ族窒化物膜が好適な厚さ範囲を有し、高価なＩＩＩ族窒化物の使用量を削減しつつ、良好な半導体デバイス特性を得ることができる、ＩＩＩ族窒化物複合基板を得ることは極めて困難であった。

【0011】

本発明は上記の課題を解決して、安価に製造することができるとともに、大口径で好適な厚さを有し、かつ結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物膜を有するＩＩＩ族窒化物複合基板およびその製造方法、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板、ならびにＩＩＩ族窒化物半導体デバイスおよびその製造方法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】

【0012】

本発明は、ある局面に従えば、支持基板と、厚さが１０μｍ以上２５０μｍ以下のＩＩＩ族窒化物膜と、が貼り合わされた直径が７５ｍｍ以上のＩＩＩ族窒化物複合基板であって、該支持基板と該ＩＩＩ族窒化物膜との間に介在して、該支持基板と該ＩＩＩ族窒化物膜とを接合する接合膜を備え、該接合膜は、厚さ分布が２％以上４０％以下である、ＩＩＩ族窒化物複合基板である。

【0013】

本発明は、別の局面に従えば、支持基板と、厚さが１０μｍ以上２５０μｍ以下のＩＩＩ族窒化物膜と、が貼り合わされた直径が７５ｍｍ以上のＩＩＩ族窒化物複合基板であって、該支持基板と該ＩＩＩ族窒化物膜との間に介在して、該支持基板と該ＩＩＩ族窒化物膜とを接合する接合膜を備え、該支持基板と該ＩＩＩ族窒化物膜とのせん断接合強度が４ＭＰａ以上４０ＭＰａ以下であり、該支持基板と該ＩＩＩ族窒化物膜との接合面積率が６０％以上９９％以下である、ＩＩＩ族窒化物複合基板である。

【0014】

本発明のこれらの局面に従うＩＩＩ族窒化物複合基板において、上記支持基板の熱膨張係数α_Sに対する上記ＩＩＩ族窒化物膜の熱膨張係数α_III-Nの比α_III-N／α_Sは０．７５以上１．２５以下であり、上記支持基板の厚さｔ_Sに対する上記ＩＩＩ族窒化物膜の厚さｔ_III-Nの比ｔ_III-N／ｔ_Sは０．０２以上１以下とすることができる。

【0015】

また、上記支持基板の熱伝導率λ_Sは３Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以上２８０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以下とすることができる。

【0016】

また、上記支持基板のヤング率Ｅ_Sは１５０ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下とすることができる。

【0017】

さらに、上記ＩＩＩ族窒化物複合基板の直径は１２５ｍｍ以上３００ｍｍ以下とすることができる。

【0018】

本発明は、さらに別の局面に従えば、上記局面に従うＩＩＩ族窒化物複合基板と、上記ＩＩＩ族窒化物複合基板の上記ＩＩＩ族窒化物膜側の主面上に配置されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層と、を含む、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板である。

【0019】

本発明は、さらに別の局面に従えば、上記局面に従うＩＩＩ族窒化物複合基板中の上記ＩＩＩ族窒化物膜と、上記ＩＩＩ族窒化物膜上に配置されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層と、を含む、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスである。

【0020】

本発明は、さらに別の局面に従えば、上記局面に従うＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法であって、支持基板と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板と、を貼り合わせることにより、直径が７５ｍｍ以上の接合基板を形成する工程と、該接合基板の該ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板の貼り合わせ主面から内部に所定の距離に位置する面で該ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板を切断することにより、該ＩＩＩ族窒化物複合基板を形成する工程と、を含む、ＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法である。

【0021】

本発明は、さらに別の局面に従えば、上記局面に従うＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法であって、支持基板と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板と、を貼り合わせることにより、直径が７５ｍｍ以上の接合基板を形成する工程と、該接合基板の該ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板の貼り合わせ主面と反対側の主面から研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかを行なうことにより、該ＩＩＩ族窒化物複合基板を形成する工程と、を含む、ＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法である。

【0022】

本発明は、さらに別の局面に従えば、ＩＩＩ族窒化物複合基板を準備する工程と、該ＩＩＩ族窒化物複合基板の該ＩＩＩ族窒化物膜上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層を成長させる工程と、を含む、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法である。

【0023】

本発明のかかる局面に従うＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法は、上記ＩＩＩ族窒化物層上にさらにデバイス支持基板を貼り合わせる工程と、上記ＩＩＩ族窒化物複合基板から上記支持基板を除去する工程と、をさらに含むことができる。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、安価に製造することができるとともに、大口径で好適な厚さを有し、かつ結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物膜を有するＩＩＩ族窒化物複合基板およびその製造方法、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板、ならびにＩＩＩ族窒化物半導体デバイスおよびその製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明にかかるＩＩＩ族窒化物複合基板の一例を示す概略断面図である。

【図2】本発明にかかる積層ＩＩＩ族窒化物複合基板の一例を示す概略断面図である。

【図3】本発明にかかるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの一例を示す概略断面図である。

【図4】本発明にかかるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの一例を示す概略断面図である。

【図5】本発明にかかるＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法の一例を示す概略断面図である。

【図6】本発明にかかるＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法の一例を示す概略断面図である。

【図7】本発明にかかるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法の一例を示す概略断面図である。

【図8】本発明にかかるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法の一例を示す概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

［実施形態１：ＩＩＩ族窒化物複合基板］
図１を参照して、実施形態１であるＩＩＩ族窒化物複合基板１を説明する。ＩＩＩ族窒化物複合基板１は、支持基板１１と、厚さが１０μｍ以上２５０μｍ以下のＩＩＩ族窒化物膜１３と、が貼り合わされた直径が７５ｍｍ以上の基板である。ＩＩＩ族窒化物複合基板１は、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３との間に介在して、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを接合する接合膜１２を備えている。そして、接合膜１２は、厚さ分布が２％以上４０％以下であることを特徴とする。

【0027】

また、本実施形態であるＩＩＩ族窒化物複合基板１は、接合膜１２によって、接合された支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とのせん断接合強度が４ＭＰａ以上４０ＭＰａ以下であり、かつ支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３との接合面積率が６０％以上９９％以下であることを特徴とする。

【0028】

本実施形態は、従来の自立ＩＩＩ族窒化物基板と異なり、ＩＩＩ族窒化物膜１３が支持基板１１に接合された複合基板である。かかる構成を採用することにより、高価なＩＩＩ族窒化物膜の厚さを低減することができ、半導体デバイスの低廉化を図ることができる。

【0029】

さらに、本実施形態は、従来の貼り合わせ基板とも異なり、直径が７５ｍｍ以上の大口径であり、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さは１０μｍ以上２５０μｍ以下である。これにより、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて、極めて良好な半導体デバイス特性を得ることができる。

【0030】

かかる構成は、接合膜１２の厚さ分布が２％以上４０％以下であること、または支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とのせん断接合強度が４ＭＰａ以上４０ＭＰａ以下であり、かつ支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３との接合面積率が６０％以上９９％以下であることにより実現できる。

【0031】

厚さ分布が特定の範囲に制御された接合膜１２を備えることにより、直径が７５ｍｍ以上の大口径基板において、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さを、たとえば、ワイヤーソーなどで切断、分離することにより、１０μｍ以上２５０μｍ以下とした場合であっても、ＩＩＩ族窒化物膜１３上にエピタキシャル層を形成する半導体デバイス工程において、基板を搭載するサセプタからの熱が膜内に均一に伝導されるため、良好な厚さ分布を有し、高い結晶品質を有するエピタキシャル層を得ることができ、以って、半導体デバイスの製造歩留まりをも高めることができる。

【0032】

また、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３との接合強度および接合面積率を特定の範囲に制御することにより、接合膜にかかる応力が緩和され、反りの発生を抑制することができ、以って、半導体デバイスの製造歩留まりを高めることができる。

【0033】

なお、本実施形態であるＩＩＩ族窒化物複合基板１は、上記のような接合膜１２の厚さ分布の特徴と、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３との接合強度および接合面積率の特徴と、の少なくとも一方を有することにより、半導体デバイスの製造歩留まりを高めるとともに、半導体デバイスの特性を向上させることができる。そして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１が両方の特徴を併せ持つ場合には、それらの効果が相乗的に作用し、本発明の効果をより一層高めることができるため特に好ましい。

【0034】

（ＩＩＩ族窒化物複合基板の直径）
ＩＩＩ族窒化物複合基板１の直径は、１枚の複合基板から半導体デバイスのチップの取れ数を多くする観点から、７５ｍｍ以上であり、１００ｍｍ以上が好ましく、１２５ｍｍ以上がより好ましく、１５０ｍｍ以上がさらに好ましい。また、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の直径は、複合基板の反りを低減し半導体デバイスの歩留を高くする観点から、３００ｍｍ以下が好ましく、２００ｍｍ以下がより好ましい。

【0035】

以下、本実施形態であるＩＩＩ族窒化物複合基板１を構成する各部について説明する。
（接合膜）
本実施形態の接合膜１２は、支持基板１１の接合面およびＩＩＩ族窒化物膜１３の接合面の凹凸を吸収、緩和して支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３との接合強度を高める機能を有する。

【0036】

接合膜１２は、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを接合できるものであれば特に制限されないが、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３との接合性が高い観点から、ＳｉＯ₂膜、Ｓｉ₃Ｎ₄膜、ＴｉＯ₂膜、Ｇａ₂Ｏ₃膜などが好ましい。接合膜１２の平均厚さは、特に制限されないが、たとえば、１００ｎｍ〜４μｍ程度とすることができる。

【0037】

（接合膜の厚さ分布）
本実施の形態において、接合膜１２の厚さ分布は２％以上４０％以下である。ここで、「厚さ分布」とは、接合膜１２の厚みの均一性を示す指標であり、接合膜１２の主面の面内全域に亘って測定された厚さのうち、「厚さの最大値ｔ_max」と「厚さの最小値ｔ_min」とから次式により算出された値である。

【0038】

式：厚さ分布（％）＝｛（ｔ_max−ｔ_min）／（ｔ_max＋ｔ_min）｝×１００
ここで、接合膜の厚さの基準面は、たとえば、支持基板１１の主面１１ｍとすることができる。また、厚さの測定点は少なくとも１３点とすることが好ましく、隣接する各測定点の間隔は略均等間隔であることが好ましい。

【0039】

なお、接合膜の厚さは、従来公知の光干渉式膜厚計や段差計などにより測定することができる。また、該厚さは接合膜１２の主面に対する垂直断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope））などにより観察することによっても測定することができる。

【0040】

かかる厚さ分布が２％未満である場合には、エピタキシャル層を成長させる際に、基板を搭載するサセプタからの熱伝導が不均一となり、基板が凹状に反ることで中央部と外周部との温度差が大きくなり、良質なエピタキシャル層を成長させることができず、半導体デバイスの製造歩留まりが低下するとともに、半導体デバイスの特性が低下する。厚さ分布が４０％を超える場合には、接合膜の薄い領域や接合膜が消失した領域（すなわち、未接合領域）が増加するため、この場合にも良質なエピタキシャル層を成長させることができず、半導体デバイスの製造歩留まりが低下する。したがって、本実施形態の接合膜の厚さ分布は、２％以上４０％以下である。接合膜１２の厚さ分布が該範囲を占めることにより、エピタキシャル成長時に複合基板全体の温度分布が均一化され、高い結晶品質を有する良質なエピタキシャル層を成長させることができるという優れた効果を示す。かかる厚さ分布は、より好ましくは５％以上２５％以下であり、さらに好ましくは７％以上１６％以下である。厚さ分布が該範囲を占めることにより、さらに接合膜の厚みの均一性が高められ、ＩＩＩ族窒化物膜１３の上に形成されるエピタキシャル層の結晶品質をより一層高いものとすることができる。

【0041】

接合膜の厚さ分布は、たとえば、接合膜の表面を化学機械的研磨（以下「ＣＭＰ（chemical mechanical polishing）」とも記す）する際の条件を適宜調整することにより、所望の範囲に制御することができる。かかる条件としては、たとえば、研磨材の材質、研磨の線速度、研磨パッドの材質などを挙げることができる。

【0042】

（せん断接合強度）
本実施形態において、接合膜１２によって接合された支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とのせん断接合強度は４ＭＰａ以上４０ＭＰａ以下である。せん断接合強度が該範囲を占めることにより、半導体デバイスの製造工程おいて、基板剥離が発生することなく、基板の反りも緩和されるため、半導体デバイスの製造歩留まりが顕著に向上する。かかるせん断接合強度は、より好ましくは１０ＭＰａ以上３０ＭＰａ以下である。この場合、基板の反りを緩和させる効果がより一層高まる傾向にあるため好適である。せん断接合強度が４ＭＰａ未満の場合には、接合強度が十分ではなく、エピタキシャル成長時に、基板を搭載するサセプタからの熱伝導に起因する基板の変形により、基板剥離が発生し、半導体デバイスの製造歩留まりが低下する。せん断接合強度が４０ＭＰａを超える場合には、接合膜１２に加わる応力が大きくなり、基板の反りが促進される傾向にあり、半導体デバイスの製造歩留まりが低下する。

【0043】

本実施形態において、かかるせん断接合強度は、ダイシェア試験機、引張試験機などを用いて、ＪＩＳ Ｋ ６８５０「剛性被着材の引張せん断接着強さ試験方法」に準拠した方法によって測定することができる。すなわち、測定試料として矩形の複合基板（縦６ｍｍ×横８ｍｍ）を準備し、支持基板側を下にして、該複合基板を試験機の試料ステージ上に平置きにして固定した後、幅９ｍｍの試験ジグでＩＩＩ族窒化物膜に、支持基板とＩＩＩ族窒化物膜との接合面に対して平行方向（すなわち、せん断方向）に荷重を印加し、接合面が破壊される際の最大せん断荷重を測定する。そして、最大せん断荷重を接合面の面積（４．８×１０^-5ｍ²）で除すことにより、せん断接合強度を算出する。

【0044】

支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とのせん断接合強度を４ＭＰａ以上４０ＭＰａ以下とする方法としては、たとえば、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを接合する前後にアニール処理する方法を好適に用いることができる。すなわち、支持基板１１およびＩＩＩ族窒化物膜１３それぞれの一主表面に接合膜を
形成した後、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とをそれぞれアニール処理し、アニール処理後の支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを、接合膜を介して接合した後、再度アニール処理を行なう方法が好適である。

【0045】

かかるアニール処理の条件は、好ましくは窒素雰囲気下、４００℃以上で１時間以上であり、より好ましくは窒素雰囲気下、６００℃以上で１時間以上であり、特に好ましくは窒素雰囲気下、８００℃以上１時間以上である。

【0046】

ここで、接合膜の品質の観点から、アニール処理の温度条件は、１２００℃以下であることが好ましく、処理時間は４８時間以下であることが好ましい。

【0047】

また、せん断接合強度は、接合膜の接合前における表面状態（すなわち、表面粗さ）によっても制御することができる。

【0048】

（接合面積率）
本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、上記のように、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とのせん断接合強度が４ＭＰａ以上４０ＭＰａ以下であるとともに、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３との接合面積率が６０％以上９９％以下であることを要する。このように、２つの観点から、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３との関係を規定したことにより、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、エピタキシャル成長時の基板の反りを顕著に低減し、平坦性が高く良質なエピタキシャル層を成長させることができる。また、これにより、半導体デバイスの製造工程において、基板剥離の発生頻度が極めて低く、半導体デバイスの製造歩留まりが高いという優れた効果を有する。接合面積率が６０％未満である場合には、エピタキシャル成長工程および半導体デバイス製造工程において、基板剥離の発生頻度が高く、半導体デバイスの製造歩留まりが低下する。接合面積率が９９％を超える場合には、接合膜１２に加わる応力が大きくなり、基板に反りが生じやすくなるため、この場合にも半導体デバイスの製造歩留まりが低下する。

【0049】

ここで、本実施形態において、「接合面積率」は、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３との接合面である接合膜１２を超音波顕微鏡により観測した場合に、接合欠陥（ボイドあるいは剥離）として検出される面積の総和を、支持基板１１の主面１１ｍの面積で除した値に１００を乗じた値である。かかる接合面積率は、より好ましくは７０％以上９０％以下であり、さらに好ましくは８０％以上８６％以下である。接合面積率が該範囲を占める場合には、接合膜１２に加わる応力が大幅に緩和され、半導体デバイスの製造歩留まりをより一層高めることができる。

【0050】

接合面積率を６０％以上９９％以下とする方法としては、たとえば、接合膜１２の表面を清浄化する方法を用いることができる。具体的には、接合膜１２の表面の汚れをＣＭＰにより除去した後に、該表面をさらに水で超音波洗浄する方法を好適に用いることができる。また、より好ましい方法として、接合膜１２の表面の汚れをＣＭＰにより除去した後に、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液や水などの薬液を用いた無砥粒ポリシング洗浄によりさらに汚れを除去する方法を用いることもできる。また、たとえば、超音波洗浄と無砥粒ポリシング洗浄とを併用しても良い。

【0051】

なお、接合面積率は、接合膜１２の厚さ分布を２％以上４０％以下とすることにより、より精細に制御することができる。すなわち、接合膜１２の厚さ分布が２％以上４０％以下であり、かつ接合面積率が６０％以上９９％以下であることが特に好ましい。

【0052】

（支持基板）
支持基板１１は、ＩＩＩ族窒化物膜１３を支持できるものであれば特に制限はないが、高価なＩＩＩ族窒化物の使用量を低減してコストを低減する観点から、ＩＩＩ族窒化物と化学組成が異なる異組成基板であることが好ましい。支持基板１１は透明であっても、不透明であっても良く、利用される半導体デバイスに応じて適宜選択することができる。

【0053】

支持基板１１を構成する材料としては、従来公知のセラミックス材料、半導体材料、金属材料、多結晶材料、単結晶材料などを用いることができる。たとえば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、スピネル（ＭｇＡｌ₂Ｏ₄）、ムライト（３Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂〜２Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、グラファイトなどの焼結体材料、ＡｌＮ、サファイアなどの単結晶材料、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）などの金属材料、ならびに銅−タングステン（Ｃｕ−Ｗ）などの合金材料などを挙げることができる。

【0054】

また、支持基板１１は、エピタキシャル成長時などにおいて、アンモニアガスをはじめとする高温の腐食性ガスに曝されることもあるため、耐食性を有する基板であることが好ましい。したがって、たとえば、表面の耐食性を高めるため各種の表面保護コーティングなどが付されていても良い。

【0055】

（支持基板の熱伝導率）
支持基板１１の熱伝導率λ_sは、３Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以上２８０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以下が好ましく、５Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以上２１０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以下がより好ましく、１０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以上１２０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以下がさらに好ましい。ここで、支持基板１１の熱伝導率λ_sは、レーザフラッシュ法により測定することができる。熱伝導率λ_sが好ましくは３Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以上、より好ましくは５Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以上、さらに好ましくは１０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以上である支持基板１１を有するＩＩＩ族窒化物複合基板１は、ＩＩＩ族窒化物層を成長させる際にサセプタの主面からの熱を効率よくＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍに伝えることができる。熱伝導率λ_sが好ましくは２８０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以下、より好ましくは２１０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以下、さらに好ましくは１２０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以下である支持基板１１を有するＩＩＩ族窒化物複合基板１は、ＩＩＩ族窒化物層を成長させる際にサセプタの主面からの熱をＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の全体に均一に伝えることができる。熱伝導率λ_sが２８０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以下の支持基板１１は、熱伝導率λ_sが約３００Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1のＳｉＣ基板を支持基板として用いる場合よりも、ＩＩＩ族窒化物層を成長させる際にサセプタの主面からの熱をＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の全体に均一に伝えることができる。なお、支持基板１１の熱伝導率は、ＩＩＩ族窒化物膜１３の熱伝導率と異なっていても良い。

【0056】

（支持基板の熱膨張係数）
支持基板１１は、割れ難い基板であることが好ましい。そして、支持基板１１の熱膨張係数は、ＩＩＩ族窒化物膜１３の熱膨張係数と近似していることが好ましい。支持基板１１がこのような性質を有することにより、ＩＩＩ族窒化物複合基板１が、エピタキシャル成長工程、半導体デバイス製造工程などで加熱されても、ＩＩＩ族窒化物複合基板１が割れ難くなるため好適である。

【0057】

具体的には、支持基板１１の熱膨張係数α_Sに対するＩＩＩ族窒化物膜１３の熱膨張係数α_III-Nの比α_III-N／α_Sは、０．７５以上１．２５以下が好ましく、０．８以上１．２以下がより好ましく、０．９以上１．１以下がさらに好ましく、０．９５以上１．０５以下が特に好ましい。

【0058】

（支持基板１１の厚さ）
支持基板１１の厚さ自体は特に制限されないが、加熱時にＩＩＩ族窒化物膜１３の反りや割れなどを抑制するという観点から、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さとの間で、次のような関係を満たすことが好ましい。すなわち、支持基板１１の厚さｔ_Sに対するＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さｔ_III-Nの比ｔ_III-N／ｔ_Sは、０．０２以上１以下であることが好ましい。ここで、上記の熱膨張係数の比α_III-N／α_Sが０．７５以上１．２５以下であり、かつ厚さの比ｔ_III-N／ｔ_Sが０．０２以上１以下であることにより、複合基板の製造工程、エピタキシャル成長工程、半導体デバイス製造工程などのあらゆる場面において、ＩＩＩ族窒化物膜１３の反りや割れなどに起因する不良の発生を大幅に低減することができる。なお、厚さの比ｔ_III-N／ｔ_Sは、より好ましくは、０．０７以上０．５以下である。

【0059】

（支持基板のヤング率）
支持基板１１のヤング率Ｅ_sは、ＩＩＩ族窒化物複合基板１が加熱された際の反りの発生を抑制するとの観点から、Ｅ_Sが１５０ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下であることが好ましい。Ｅ_Sが１５０ＧＰａ未満であると加熱時に反りが発生しやすい傾向にあり、Ｅ_Sが５００ＧＰａを超えると加熱時に割れやクラックが発生しやすい傾向にあるため好ましくない。ここで、Ｅ_Sのより好ましい範囲は、２００ＧＰａ以上３５０ＧＰａ以下である。なお、支持基板１１のヤング率は、ＩＩＩ族窒化物膜１３と異なっていても良いが、同程度であることが好ましい。

【0060】

支持基板１１を構成する材料のうち、ＩＩＩ族窒化物膜１３と熱膨張係数やヤング率が近い値である材料としては、たとえば、ムライト（３Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂〜２Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂）、ムライト−ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、スピネル（ＭｇＡｌ₂Ｏ₄）、Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系複合酸化物の焼結体、およびこれらに酸化物、窒化物、炭酸塩などを添加した焼結体により形成される基板、モリブデン（Ｍｏ）基板、タングステン(Ｗ)基板などを挙げることができる。ここで、酸化物、窒化物および炭酸塩に含まれる元素は、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ｓｃ、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎなどが好適に挙げられる。

【0061】

（ＩＩＩ族窒化物膜）
ＩＩＩ族窒化物膜１３は、ＩＩＩ族窒化物で形成される膜であり、ＧａＮ膜、ＡｌＮ膜などのＩｎ_xＡｌ_yＧａ_1-x-yＮ膜（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）などが挙げられる。

【0062】

ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さは、１０μｍ以上２５０μｍ以下である。厚さが１０μｍ未満の場合は、十分な半導体デバイス特性を得ることができない傾向にある。また、厚さが２５０μｍを超えると、高価なＩＩＩ族窒化物の使用量が増えるため、半導体デバイスの高付加価値化が困難となる。かかるＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さは、半導体デバイス特性を高める観点から、好ましくは３０μｍ以上であり、より好ましくは８０μｍ以上であり、特に好ましくは１００μｍ以上である。また、該厚さは、半導体デバイスの高付加価値化の観点から、好ましくは２００μｍ以下であり、より好ましくは１８０μｍ以下であり、特に好ましくは１３０μｍ以下である。

【0063】

ＩＩＩ族窒化物膜１３の結晶構造は、良好な特性の半導体デバイスが得られる観点から、ウルツ鉱型構造が好ましい。ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面が最も近似する上記の所定の面方位は、所望の半導体デバイスに適したものであれば制限はなく、｛０００１｝、｛１０−１０｝、｛１１−２０｝、｛２１−３０｝、｛２０−２１｝、｛１０−１１｝、｛１１−２２｝、｛２２−４３｝、およびこれらのそれぞれの面方位から１５°以下の角度でずらした（１５°以下でオフした）面方位でもよい。また、これらのそれぞれの面方位の面の裏面の面方位およびかかる裏面の面方位から１５°以下でオフした面方位でもよい。すなわち、ＩＩＩ族窒化物膜１３は、極性面、非極性面、および半極性面のいずれであってもよい。また、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面は、大口径化が容易であるとの観点から｛０００１｝面およびその裏面が好ましく、得られる発光デバイスのブルーシフトを抑制する観点から｛１０−１０｝面、｛２０−２１｝面およびそれらの裏面が好ましい。

【0064】

ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍにおける不純物金属原子は、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に成長させるＩＩＩ族窒化物層の結晶品質を高め、形成する半導体デバイスの特性を高くする観点から、３×１０¹²原子／ｃｍ²以下が好ましく、１×１０¹²原子／ｃｍ²以下がより好ましく、１×１０¹¹原子／ｃｍ²以下がさらに好ましい。支持基板１１として、ムライト（３Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂〜２Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂）、ムライト−ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、スピネル（ＭｇＡｌ₂Ｏ₄）、Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系複合酸化物の焼結体などの基板を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１は、支持基板１１からの金属原子の溶出を抑制した洗浄、たとえば、界面活性剤と純水とを用いたスクラブ洗浄、二流体洗浄、メガソニック洗浄、低濃度の酸またはアルカリを用いた片面の枚葉洗浄などにより、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍにおける不純物金属原子の濃度が低減されていることが好ましい。

【0065】

また、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍにおけるその他の不純物は、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に成長させるＩＩＩ族窒化物層の結晶品質を高め、形成する半導体デバイスの特性を高くする観点から、Ｃｌ原子が２×１０¹⁴原子／ｃｍ²以下が好ましく、Ｓｉ原子が９×１０¹³原子／ｃｍ²以下が好ましい。ＩＩＩ族窒化物膜１３の転位密度は、特に制限はないが、半導体デバイスのリーク電流低減化の観点から、１×１０⁸ｃｍ^-2以下が好ましい。ＩＩＩ族窒化物膜１３のキャリア濃度は、特に制限はないが、半導体デバイスの低抵抗化の観点から、１×１０¹⁷ｃｍ^-3以上が好ましい。

【0066】

以上に説明したＩＩＩ族窒化物複合基板は以下のような製造方法によって製造することができる。すなわち、以下のような製造方法によって得られるＩＩＩ族窒化物複合基板は、安価に製造することができるとともに、大口径で好適な厚さを有し、かつ結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物膜を有するＩＩＩ族窒化物複合基板である。

【0067】

［実施形態２：ＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法］
以下、図５および６を参照して、実施形態２であるＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法について説明する。ＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法は、支持基板１１の主面１１ｍ側にＩＩＩ族窒化物膜１３を配置する方法であれば特に制限はなく、次の第１および第２の方法が挙げられる。

【0068】

第１の方法は、図５に示すように、支持基板１１の主面１１ｍにＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせた後、そのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせ面から所定の深さの面で切断することにより支持基板１１の主面１１ｍ上にＩＩＩ族窒化物膜１３を形成する方法である。

【0069】

第２の方法は、図６に示すように、支持基板１１の主面１１ｍにＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせた後、そのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせ面の反対側の主面から研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかにより厚さを減少させて調整することにより支持基板１１の主面１１ｍ上にＩＩＩ族窒化物膜１３を形成する方法である。

【0070】

上記の第１および第２の方法において、支持基板１１にＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせる方法には、支持基板１１の主面１１ｍに接合膜１２を介在させてＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせる方法（図５および６を参照）などが挙げられる。

【0071】

なお、図５および６には、支持基板１１に接合膜１２ａを形成するとともに、ＩＩＩ族窒化物膜１３に接合膜１２ｂを形成し、それらを貼り合わせる方法が図示されているが、たとえば、支持基板１１のみ接合膜１２を形成しておき、ＩＩＩ族窒化物膜１３と貼り合わせても何ら差し支えない。

【0072】

（第１の方法：切断法）
図５に示す、第１の方法により複合基板を製造する方法は、特に制限はないが、効率的に複合基板を製造する観点から、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとを貼り合わせて接合基板１Ｌを形成する工程と（図５（Ａ））と、接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎから内部に所定の深さに位置する面で切断する工程（図５（Ｂ））と、を含むことが好ましい。

【0073】

ここで、支持基板１１は、特に制限されず、たとえば、金属元素Ｍを含む酸化物であるＭＯ_x（ｘは任意の正の実数）、Ａｌを含む酸化物であるＡｌ₂Ｏ₃、およびＳｉを含む酸化物であるＳｉＯ₂を所定のモル比で混合し焼結して得られる焼結体を所定の大きさに切り出して得られる基板の主面を研磨することにより得ることができる。

【0074】

ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとは、後工程において分離によりＩＩＩ族窒化物膜１３を提供するドナー基板である。かかるＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを形成する方法には、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相堆積）法、スパッタ法、ＭＢＥ（分子線エピタキシ）法、ＰＬＤ（パルス・レーザ堆積）法、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相エピタキシ）法、昇華法、フラックス法、高窒素圧溶液法などを好適に用いることができる。

【0075】

図５（Ａ）に示すように、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとを貼り合わせて接合基板１Ｌを形成する工程は、支持基板１１の主面１１ｍ上に接合膜１２ａを形成するサブ工程（図５（Ａ１））と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面１３ｎ上に接合膜１２ｂを形成するサブ工程（図５（Ａ２））と、支持基板１１の主面１１ｍ上に形成された接合膜１２ａとＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面１３ｎ上に形成された接合膜１２ｂとを貼り合わせるサブ工程（図５（Ａ３））と、を含む。これらのサブ工程により、互いに貼り合わされた接合膜１２ａと接合膜１２ｂとが接合により一体化して接合膜１２が形成され、支持基板１１と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとが、接合膜１２を介在させて接合されることにより、接合基板１Ｌが形成される。

【0076】

ここで、接合膜１２ａ，１２ｂの形成方法は、特に制限はないが、膜形成コストを抑制する観点から、スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ（化学気相堆積）法などが好適に行なわれる。また、接合膜１２ａと接合膜１２ｂとを貼り合わせる方法には、特に制限はなく、貼り合わせ面を洗浄しそのまま貼り合わせた後６００℃〜１２００℃程度に昇温して接合する直接接合法、貼り合わせ面を洗浄しプラズマやイオンなどで活性化処理した後に室温（たとえば２５℃）〜４００℃程度の低温雰囲気下で接合する表面活性化接合法、貼り合わせ面を薬液と純水で洗浄処理した後、０．１ＭＰａ〜１０ＭＰａ程度の圧力を掛けて接合する高圧接合法、貼り合わせ面を薬液と純水で洗浄処理した後、１０^-6Ｐａ〜１０^-3Ｐａ程度の高真空雰囲気下で接合する超高真空接合法、などが好適である。上記のいずれの接合法においてもそれらの接合後に６００℃〜１２００℃程度に昇温することによりさらに接合強度を高めることができる。特に、表面活性化接合法、高圧接合法、および超高真空接合法においては、それらの接合後に６００℃〜１２００℃程度に昇温することによる接合強度を高める効果が大きい。

【0077】

図５（Ｂ）に示す、接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎから内部に所定の深さに位置する面で切断する工程は、接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎから内部に所定の深さに位置する面でＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを切断することにより行なう。ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを切断する方法は、特に制限なく、ワイヤーソー、内周刃、外周刃などが好適に用いられる。

【0078】

このようにして、接合基板１ＬがＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎから内部に所定の深さに位置する面で切断して、支持基板１１と、支持基板１１の主面１１ｍ上に配置された接合膜１２と、接合膜１２の主面上に配置されたＩＩＩ族窒化物膜１３と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１が得られる。

【0079】

（第２の方法：研削、研磨およびエッチング法）
図６に示すように、第２の方法により複合基板を製造する方法は、特に制限はないが、効率的に複合基板を製造する観点から、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとを貼り合わせて接合基板１Ｌを形成する工程と（図６（Ａ））と、接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎと反対側の主面１３ｍから研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかを行なう工程（図６（Ｂ））と、を含むことが好ましい。

【0080】

図６（Ａ）に示すように、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとを貼り合わせて接合基板１Ｌを形成する工程は、支持基板１１の主面１１ｍ上に接合膜１２ａを形成するサブ工程（図６（Ａ１））と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面１３ｎ上に接合膜１２ｂを形成するサブ工程（図６（Ａ２））と、支持基板１１の主面１１ｍ上に形成された接合膜１２ａとＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面１３ｎ上に形成された接合膜１２ｂとを貼り合わせるサブ工程（図６（Ａ３））と、を含む。これらのサブ工程により、互いに貼り合わされた接合膜１２ａと接合膜１２ｂとが接合により一体化して接合膜１２が形成され、支持基板１１と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとが、接合膜１２を介在させて接合されることにより、接合基板１Ｌが形成される。

【0081】

ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを形成する方法は、上記の第１の方法におけるＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを形成する方法と同様である。また、接合膜１２ａ，１２ｂの形成方法は、第１の方法により複合基板を製造する方法における接合膜１２ａ，１２ｂの形成方法と同様である。また、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとを貼り合わせる方法は、上記の第１の方法により複合基板を製造する方法における支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを貼り合わせる方法と同様である。

【0082】

図６（Ｂ）に示すように、接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎと反対側の主面１３ｍから研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかを行なう工程により、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの厚さを減少させて所望の厚さのＩＩＩ族窒化物膜１３が形成されるため、支持基板１１と、支持基板１１の主面１１ｍ上に配置された接合膜１２と、接合膜１２の主面上に配置されたＩＩＩ族窒化物膜１３と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１が得られる。

【0083】

ここで、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを研削する方法は、特に制限はなく、砥石による研削（平面研削）、ショット・ブラストなどが挙げられる。ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを研磨する方法は、特に制限はなく、機械的研磨、化学機械的研磨などが挙げられる。ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄをエッチングする方法は、特に制限はなく、薬液によるウェットエッチング、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）などのドライエッチングなどが挙げられる。

【0084】

以上のようにして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を製造することができる。以上のようにして製造されたＩＩＩ族窒化物複合基板１は、その上に良質なエピタキシャル層を成長させることができるとともに、半導体デバイスの製造歩留まりを向上させるという優れた効果を有する。

【0085】

［実施形態３：積層ＩＩＩ族窒化物複合基板］
以下、図２を参照して、別の実施形態である積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２を説明する。

【0086】

積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２は、実施形態１のＩＩＩ族窒化物複合基板１と、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に配置されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０と、を含む。

【0087】

このように、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に、ＩＩＩ族窒化物層２０が配置されることにより、ＩＩＩ族窒化物層２０は良質なエピタキシャル層として成長することができる。

【0088】

本実施形態の積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２において、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に配置されているＩＩＩ族窒化物層２０は、作製する半導体デバイスの種類に応じて異なる。半導体デバイスとして発光デバイスを作製する場合は、ＩＩＩ族窒化物層２０は、たとえば、ｎ−ＧａＮ層２１、ｎ−Ｉｎ_0.05Ｇａ_0.95Ｎ層２２、多重量子井戸構造を有する活性層２３、ｐ−Ａｌ_0.09Ｇａ_0.91Ｎ層２４、およびｐ−ＧａＮ層２５で構成することができる。半導体デバイスとして電子デバイスの１例であるＨＥＭＴ（高電子移動度トランジスタ）を作製する場合は、ＩＩＩ族窒化物層は、たとえば、ＧａＮ層、Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層で構成することができる。半導体デバイスとして電子デバイスの別の例であるＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）を作製する場合は、ＩＩＩ族窒化物層は、たとえば、ｎ⁺−ＧａＮ層(キャリア濃度がたとえば２×１０¹⁸ｃｍ^-3)、ｎ^-−ＧａＮ層(キャリア濃度がたとえば５×１０¹⁵ｃｍ^-3)で構成することができる。

【0089】

［実施形態４：ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス］
以下、図３および４を参照して、さらに別の実施形態であるＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を説明する。

【0090】

ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、実施形態１のＩＩＩ族窒化物複合基板中のＩＩＩ族窒化物膜１３と、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に配置されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０と、を含む。

【0091】

このように、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、厚さが１０μｍ以上２５０μｍのＩＩＩ族窒化物膜１３を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１とその上に成長することにより配置されている結晶品質の極めて高いＩＩＩ族窒化物層２０とを含むため、高い半導体特性を有する。

【0092】

ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４のＩＩＩ族窒化物層２０は、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の種類に応じて異なる。図３に示すように、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が発光デバイスの場合は、ＩＩＩ族窒化物層２０は、たとえば、ｎ−ＧａＮ層２１、ｎ−Ｉｎ_0.05Ｇａ_0.95Ｎ層２２、多重量子井戸構造を有する活性層２３、ｐ−Ａｌ_0.09Ｇａ_0.91Ｎ層２４、およびｐ−ＧａＮ層２５で構成することができる。図４に示すように、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が電子デバイスの一例であるＨＥＭＴの場合は、ＩＩＩ族窒化物層２０は、たとえば、ＧａＮ層２６、Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層２７で構成することができ、Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層２７上に、ソース電極６０、ドレイン電極７０、ゲート電極８０などを形成することができる。半導体デバイスとして電子デバイスの別の例であるＳＢＤを作製する場合は、ＩＩＩ族窒化物層は、たとえば、ｎ⁺−ＧａＮ層（キャリア濃度がたとえば２×１０¹⁸ｃｍ^-3）、ｎ^-−ＧａＮ層（キャリア濃度がたとえば５×１０¹⁵ｃｍ^-3）で構成することができる。

【0093】

また、図３および４に示すように、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、ＩＩＩ族窒化物層２０を支持するための支持基板１１およびデバイス支持基板４０の少なくともひとつをさらに含むことが好ましい。ここで、デバイス支持基板４０の形状は、平板形状に限らず、ＩＩＩ族窒化物膜１３およびＩＩＩ族窒化物層２０を支持してＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を形成することができるものである限り、任意の形状をとることができる。

【0094】

以上に説明した実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは以下のような製造方法によって製造することができる。すなわち、以下のような製造方法によって製造されるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、安価で好適な歩留まりで製造できるとともに、極めて高い半導体特性を有する半導体デバイスである。

【0095】

［実施形態５：ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法］
以下、図７を参照して、実施形態５であるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法について説明する。

【0096】

本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法は、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を準備する工程と、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０を成長させる工程と、を含む。

【0097】

ここで、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を準備する工程は、前述の実施形態２として説明したＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法と同様であるので、同じ説明は繰り返さない。以下、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を準備する工程以降の工程について説明する。

【0098】

本実施形態であるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法は、図７に示すように、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０を成長させる工程（図７（Ａ））を含む。本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法は、ＩＩＩ族窒化物層の成長の際に、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の主面１３ｍ上にＩＩＩ族窒化物層を成長させるため、高い歩留で高特性のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを製造できる。

【0099】

本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法において、ＩＩＩ族窒化物層２０上にさらにデバイス支持基板４０を貼り合わせる工程（図７（Ｂ））と、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１１を除去する工程（図７（Ｃ））と、をさらに含むことができる。これらの工程を加えることにより、高い歩留でデバイス支持基板４０により支持された機械的強度が強く高特性のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを製造できる。以下、各工程を具体的に説明する。

【0100】

（ＩＩＩ族窒化物層の成長工程）
図７（Ａ）に示す、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０を成長させる工程において、ＩＩＩ族窒化物層２０を成長させる方法は、結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物層２０をエピタキシャル成長させる観点から、ＭＯＶＰＥ法、ＭＢＥ法、ＨＶＰＥ法、昇華法などの気相法、フラックス法などの液相法などが好適であり、特にＭＯＶＰＥ法が好適である。

【0101】

ＩＩＩ族窒化物層２０の構成は、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の種類に応じて異なる。ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が発光デバイスの場合は、ＩＩＩ族窒化物層２０は、たとえば、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に、ｎ−ＧａＮ層２１、ｎ−Ｉｎ_0.05Ｇａ_0.95Ｎ層２２、多重量子井戸構造を有する活性層２３、ｐ−Ａｌ_0.09Ｇａ_0.91Ｎ層２４、およびｐ−ＧａＮ層２５を順に成長させることにより構成することができる。

【0102】

上記のようにして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０を成長させることにより、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２が得られる。

【0103】

（デバイス支持基板の貼り合わせ工程）
図７（Ｂ）に示す、ＩＩＩ族窒化物層２０上にさらにデバイス支持基板４０を貼り合わせる工程は、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２のＩＩＩ族窒化物層２０上に、第１電極３０およびパッド電極３３を形成するとともに、デバイス支持基板４０上にパッド電極４３および接合金属膜４４を形成し、パッド電極３３に接合金属膜４４を貼り合わせることにより行なう。かかる工程により、積層基板３が得られる。デバイス支持基板４０には、Ｓｉ基板、ＣｕＷ基板などが用いられる。

【0104】

（支持基板の除去工程）
図７（Ｃ）に示す、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１１を除去する工程は、積層基板３から、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の支持基板１１を除去することにより行なう。これにより、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３との間に介在している接合膜１２も同時に除去することができる。

【0105】

支持基板１１および接合膜１２の除去方法は、特に制限はなく、研削、エッチングなどが好適に用いられる。たとえば、硬度、強度、および耐摩耗性が低く削られ易い材料で形成される支持基板１１は、製造コストを低減する観点から、研削および研磨の少なくともいずれかにより除去することができる。また、酸、アルカリなどの薬液に溶解する材料で形成される支持基板１１は、製造コストが低い観点から薬液でエッチングして除去することができる。なお、支持基板１１の除去が容易な観点から、支持基板１１は、サファイア、ＳｉＣ、ＩＩＩ族窒化物（たとえばＧａＮ）などの単結晶材料で形成されている支持基板に比べて、セラミックスなどの多結晶材料で形成されている支持基板の方が好ましい。

【0106】

（電極の形成工程）
図７（Ｄ）に示す、積層基板３から支持基板１１および接合膜１２が除去されることにより露出したＩＩＩ族窒化物膜１３上に第２電極５０を形成し、デバイス支持基板４０上にデバイス支持基板電極４５を形成する。

【0107】

以上のようにして、高い歩留で極めて良好な特性を有するＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを製造することができる。

【実施例】

【0108】

以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【0109】

［（１） ＩＩＩ族窒化物複合基板の作製］
（実施例Ａ）
以下、図５を参照して、実施例に係るＩＩＩ族窒化物複合基板を説明する。

【0110】

まず、図５（Ａ１）に示すように、支持基板１１として直径７５ｍｍで厚さ３００μｍのＡｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂複合酸化物基板（基板全体に対してＡｌ₂Ｏ₃が８５質量％であり、ＳｉＯ₂が１５質量％である複合酸化物基板）を準備した。この支持基板１１は、熱伝導率が１０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1であり、ヤング率が２５０ＧＰａであった。

【0111】

次いで、支持基板１１の両側の主面１１ｍを、研磨剤としてダイヤモンドスラリーを用いて、銅系定盤により粗研磨、スズ系定盤により中間研磨、不織布研磨パッドにより仕上げ研磨を行なった。仕上げ研磨においては、作用係数ＦＥが４×１０^-17ｍ²／ｓ以上１×１０^-16ｍ²／ｓ以下の条件で研磨した。

【0112】

次に、支持基板１１の仕上げ研磨後の主面１１ｍ上に、厚さ８００ｎｍのＳｉＯ₂膜をＰＥ−ＣＶＤ（プラズマ援用−化学気相堆積）法により成長させ、窒素雰囲気中で８００℃で１時間のアニールを行なった。

【0113】

次に、平均粒径４０ｎｍのコロイダルシリカ砥粒を含みｐＨが１０のスラリーを用いたＣＭＰにより、主面１２ａｍが二乗平均平方根粗さ（以下「ＲＭＳ（Root-Mean-Square roughness）」とも記す）で０．３ｎｍ以下に鏡面化された厚さ４００ｎｍの接合膜１２ａを形成した。次いで、ＣＭＰの際に用いたコロイダルシリカ砥粒を除去するために、ＫＯＨ水溶液による無砥粒ポリシング洗浄、純水によるポリシング洗浄、および純水によるメガソニック洗浄（５００ｋＨｚ〜５ＭＨｚのメガソニック帯域の周波数の超音波を用いた洗浄）を行なった。

【0114】

また、図５（Ａ２）に示すように、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとして直径７５ｍｍで厚さ８ｍｍのＧａＮ結晶体を準備した。次いで、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面を機械研磨およびＣＭＰによりＲＭＳを２ｎｍ以下に平坦化し、その上に厚さ８００ｎｍのＳｉＯ₂膜をＰＥ−ＣＶＤ法により成長させ、窒素雰囲気中、８００℃で１時間のアニール行なった。続いて、平均粒径が４０ｎｍのコロイダルシリカ砥粒を含みｐＨが１０のスラリーを用いたＣＭＰにより、主面１２ｂｎがＲＭＳで０．３ｎｍ以下に鏡面化された厚さ５００ｎｍの接合膜１２ｂを形成した。次いで、ＣＭＰの際に用いたコロイダルシリカ砥粒を除去するために、ＫＯＨ水溶液による無砥粒ポリシング洗浄、純水によるポリシング洗浄、および純水によるメガソニック洗浄を行なった。

【0115】

なお、ここで、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄは、下地基板としてＧａＡｓ基板を用いて、ＨＶＰＥ法により成長させたものであった。ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄは、ｎ型の導電型であり、転移密度が１×１０⁸ｃｍ^-2であり、キャリア濃度が１×１０¹⁷ｃｍ^-3であった。

【0116】

次に、図５（Ａ１）〜（Ａ３）に示すように、接合膜１２ａの主面１２ａｍと接合膜１２ｂの主面１２ｂｎとを貼り合わせることにより、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを接合膜１２を介在させて貼り合わせた接合基板１Ｌを得た。貼り合わせた後に、接合基板１Ｌを窒素雰囲気中で８００℃まで昇温することによりアニールして接合強度を高めた。

【0117】

次に、図５（Ｂ）に示すように、接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを接合膜１２との貼り合わせ面から内部に４０μｍの距離の深さに位置する面でワイヤーソーにより切断することによって、支持基板１１とＧａＮ薄膜であるＩＩＩ族窒化物膜１３とが接合膜１２を介在させて貼り合わされたＩＩＩ族窒化物複合基板１を得た。

【0118】

なお、ここで、ワイヤーとしては、ダイヤモンド砥粒を電着させた線径１８０μｍの固定砥粒ワイヤーを用いた。また、切断抵抗を低減して厚さの精度および切断面の平坦性を高めるために、切断方式としては、ワイヤーを揺動させ、それに同期してＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを振動させる方式を採用した。そして、ワイヤーソー切断の抵抗係数は４２００Ｎとした。

【0119】

さらに、切断後には、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３に対して機械研磨およびＣＭＰを行なった。このとき、研磨材としてはダイヤモンドスラリーを用いて、銅系定盤により粗研磨、スズ系定盤により中間研磨を実施した。さらに、ｐＨ１１のコロイダルシリカスラリー（平均粒径６０ｎｍのコロイダルシリカ砥粒を含みｐＨ１１のスラリー）を用いて、不織布研磨パッドにより仕上げ研磨を行なった。なお、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの均一化のため、ＣＭＰにおける複合基板の装置への取り付けには、予備的に真空チャック吸着によって基板形状を矯正した後に、該基板を装置に吸着固定する方式を採用した。また、仕上げ研磨の際の作用係数ＦＥは７×１０^-14ｍ²／sとした。仕上げ研磨後のＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さは１１０μｍであった。

【0120】

［（２） ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの作製］
以下、図８を参照して、実施例に係るＩＩＩ族窒化物半導体デバイスであるＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）を説明する。

【0121】

まず、図８（Ａ）に示すように、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に、ＭＯＶＰＥ法により、ＩＩＩ族窒化物層２０として、厚さ２μｍのｎ⁺−ＧａＮ層２８（キャリア濃度が２×１０¹⁸ｃｍ^-3）、厚さ７μｍのｎ^-−ＧａＮ層２９（キャリア濃度が５×１０¹⁵ｃｍ^-3）を、この順序でエピタキシャル成長させることにより、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２を得た。

【0122】

次に、図８（Ｂ）に示すように、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２のＩＩＩ族窒化物層２０の最上層であるｎ^-−ＧａＮ層２９上に、電子線蒸着法（以下、ＥＢ（Electron Beam）蒸着法とも記す）により、厚さ４ｎｍのＮｉ層と厚さ２００ｎｍのＡｕ層とを順次形成し、アニールにより合金化することによってショットキー電極である第１電極３０を形成した。なお、このとき、第１電極３０の径は２００μｍとした。さらに、第１電極３０上に、ＥＢ蒸着法により、厚さ２００ｎｍのＴｉ層と、厚さ１００ｎｍのＰｔ層と、厚さ１０００ｎｍのＡｕ層とを順次形成することによりパッド電極３３を形成した。

【0123】

また、デバイス支持基板４０としてＭｏ基板を準備し、デバイス支持基板４０上にＥＢ蒸着法により、厚さ２００ｎｍのＴｉ層と、厚さ１００ｎｍのＰｔ層と、厚さ１０００ｎｍのＡｕ層とを順次形成することによりパッド電極４３を形成した。そして、パッド電極４３上に、接合金属膜４４として、ＡｕＳｎはんだ膜を形成した。

【0124】

次に、パッド電極３３に接合金属膜４４を貼り合わせることにより、積層基板３を得た。

【0125】

次に、図８（Ｃ）に示すように、積層基板３から、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の支持基板１１および接合膜１２を、フッ化水素酸を用いたエッチングにより除去した。

【0126】

次に、図８（Ｄ）に示すように、積層基板３から支持基板１１および接合膜１２が除去されることによって露出したＩＩＩ族窒化物膜１３上に、ＥＢ蒸着法により、厚さ２０ｎｍのＴｉ層と、厚さ２００ｎｍのＡｌ層と、厚さ３００ｎｍのＡｕ層とを順次形成し、アニールすることにより、オーミック電極である第２電極５０を形成した。また、デバイス支持基板４０上に、ＥＢ蒸着により、厚さ２０ｎｍのＴｉ層と、厚さ３００ｎｍのＡｕ層とを順次形成し、アニールすることにより、デバイス支持基板電極４５を形成した。こうして、ＳＢＤであるＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が得られた。

【0127】

以上のようにして得られたＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の歩留率は、以下のようにして算出した。すなわち、ＳＢＤについて逆方向の電流−電圧特性を測定し、耐電圧が２５０Ｖ以上の基準に適合したものを良品とし、適合しなかったものを不良品として、良品数を、良品数と不良品数との合計で除した値の百分率を歩留率とした。

【0128】

以上に説明した方法により、表１に示す厚さ分布を有する接合膜を含むＩＩＩ族窒化物複合基板、および、それらを用いたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを作製した。

【0129】

これらのＩＩＩ族窒化物複合基板は、支持基板と、厚さが１１０μｍ（すなわち、１０μｍ以上２５０μｍ以下）のＩＩＩ族窒化物膜と、が貼り合わされた直径が７５ｍｍ（すなわち、７５ｍｍ以上）の複合基板である。

【0130】

接合膜の厚さ分布と、前述の方法により算出したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留率との関係を表１に示す。

【0131】

【表1】

【0132】

表１より明らかなように、接合膜の厚さ分布が２％以上４０％以下であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いた半導体デバイス（Ａ２〜Ａ６）は、かかる条件を満たさないＩＩＩ族窒化物複合基板を用いた半導体デバイス（Ａ１およびＡ７）に比べて、歩留率が良好であった。

【0133】

（実施例Ｂ）
実施例Ａと同様にして、表２に示すせん断接合強度および接合面積率で、支持基板とＩＩＩ族窒化物膜とが接合されたＩＩＩ族窒化物複合基板、および、それらを用いたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを作製した。

【0134】

これらのＩＩＩ族窒化物複合基板は、支持基板と、厚さが１１０μｍ（すなわち、１０μｍ以上２５０μｍ以下）のＩＩＩ族窒化物膜と、が貼り合わされた直径が７５ｍｍ（すなわち、７５ｍｍ以上）の複合基板である。

【0135】

せん断接合強度および接合面積率と、前述の方法により算出したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留率との関係を表２に示す。

【0136】

【表2】

【0137】

表２より明らかなように、支持基板とＩＩＩ族窒化物膜とのせん断接合強度が４ＭＰａ以上４０ＭＰａ以下であり、支持基板とＩＩＩ族窒化物膜との接合面積率が６０％以上９９％以下であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いた半導体デバイス（Ｂ２〜Ｂ５、Ｂ７およびＢ８）は、かかる条件を満たさないＩＩＩ族窒化物複合基板を用いた半導体デバイス（Ｂ１、Ｂ６およびＢ９）に比べて、歩留率が良好であった。

【0138】

（実施例Ｃ）
以下の（ｉ）〜（ｖ）以外の条件は、実施例Ａと同様にして、実施例Ｃに係るＩＩＩ族窒化物複合基板、および、それらを用いたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを作製した。
（ｉ）支持基板１１として、Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂複合酸化物基板（基板全体に対してＡｌ₂Ｏ₃が８２質量％であり、ＳｉＯ₂が１８質量％である複合酸化物基板）、ムライト−ＹＳＺ、およびムライトから選択される複合酸化物基板を用いたこと
（ｉｉ）直径をそれぞれ７５ｍｍ〜１５０ｍｍの間で変動させたこと
（ｉｉｉ）接合膜１２をＡＰ−ＣＶＤ（常圧−化学気相堆積）法により成長させたこと
（ｉｖ）支持基板１１側の主面１１ｍの仕上げ研磨の際に作用係数ＦＥが８．５×１０^-17ｍ²／ｓ以上１×１０^-16ｍ²／ｓ以下の条件で研磨したこと
（ｖ）仕上げ研磨後のＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さをそれぞれ１０μｍ〜２５０μｍの間で変動させたこと
なお、実施例Ｃに係るＩＩＩ族窒化物複合基板の接合膜の厚さ分布はすべて５％（すなわち、２％以上４０％以下）とした。

【0139】

実施例Ｃに係るＩＩＩ族窒化物複合基板の構成と、それらを用いたＩＩＩ族半導体デバイスの歩留率との関係を表３に示す。

【0140】

【表3】

【0141】

表３中、α_III-N／α_Sは支持基板の熱膨張係数α_Sに対するＩＩＩ族窒化物膜の熱膨張係数α_III-Nの比を示し、ｔ_III-N／ｔ_Sは支持基板の厚さｔ_Sに対するＩＩＩ族窒化物膜の厚さｔ_III-Nの比を示している。

【0142】

表３より明らかなように、支持基板と、厚さが１０μｍ以上２５０μｍ以下のＩＩＩ族窒化物膜と、が貼り合わされた直径が７５ｍｍ以上のＩＩＩ族窒化物複合基板であり、接合膜の厚さ分布が５％（すなわち、２％以上４０％以下）であるＩＩＩ族窒化物複合基板のうち、ｔ_III-N／ｔ_Sが０．０２以上１以下である複合基板を用いたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは特に高い歩留率で製造することができた。

【0143】

上記に加えて、α_III-N／α_Sが０．７５以上１．２５以下である複合基板には、割れが全く発生しておらず、歩留まりも良好であった。

【0144】

（実施例Ｄ）
表４に示す熱伝導率λ_sを有する支持基板を使用した以外は、実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板、および、それらを用いたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを作製した。

【0145】

支持基板の熱伝導率λ_sとＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留率との関係を表４に示す。

【0146】

【表4】

【0147】

表４より明らかなように、支持基板と、厚さが１１０μｍ（すなわち、１０μｍ以上２５０μｍ以下）のＩＩＩ族窒化物膜と、が貼り合わされた直径が７５ｍｍ（すなわち、７５ｍｍ以上）のＩＩＩ族窒化物複合基板であり、接合膜の厚さ分布が５％（すなわち、２％以上４０％以下）であるＩＩＩ族窒化物複合基板のうち、熱伝導率λ_Sが３Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以上２８０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以下である複合基板を用いたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは特に高い歩留率で製造することができた。

【0148】

以上のように本発明の実施形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施形態の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。

【0149】

今回開示された実施形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0150】

１ ＩＩＩ族窒化物複合基板、１Ｌ 接合基板、２ 積層ＩＩＩ族窒化物複合基板、３ 積層基板、４ ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス、１１ 支持基板、１１ｍ，１２ａｍ，１２ｂｎ，１３ｍ，１３ｎ 主面、１２，１２ａ，１２ｂ 接合膜、１３ ＩＩＩ族窒化物膜、１３Ｄ，１３Ｄｒ ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板、２０ ＩＩＩ族窒化物層、２１ ｎ−ＧａＮ層、２２ ｎ−Ｉｎ_0.05Ｇａ_0.95Ｎ層、２３ 活性層、２４ ｐ−Ａｌ_0.09Ｇａ_0.91Ｎ層、２５ ｐ−ＧａＮ層、２６ ＧａＮ層、２７ Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層、２８ ｎ⁺−ＧａＮ層、２９ ｎ^-−ＧａＮ層、３３，４３ パッド電極、４０ デバイス支持基板、４４ 接合金属膜、４５ デバイス支持基板電極、３０ 第１電極、５０ 第２電極、６０ ソース電極、７０ ドレイン電極、８０ ゲート電極。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】