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(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】
(24)【登録日】2024-06-04
(45)【発行日】2024-06-12
(54)【発明の名称】酸化ガリウム膜の製造方法および縦型半導体装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
C30B 29/16 20060101AFI20240605BHJP
C30B 25/14 20060101ALI20240605BHJP
C23C 16/40 20060101ALI20240605BHJP
C23C 16/01 20060101ALI20240605BHJP
H01L 21/365 20060101ALI20240605BHJP
H01L 21/368 20060101ALI20240605BHJP
【ＦＩ】
C30B29/16
C30B25/14
C23C16/40
C23C16/01
H01L21/365
H01L21/368 Z
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2023050746
(22)【出願日】2023-03-28
(62)【分割の表示】P 2021144057の分割
【原出願日】2020-08-12
(65)【公開番号】P2023073342
(43)【公開日】2023-05-25
【審査請求日】2023-03-28
(31)【優先権主張番号】P 2020018915
(32)【優先日】2020-02-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000002060
【氏名又は名称】信越化学工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100102532
【弁理士】
【氏名又は名称】好宮 幹夫
(74)【代理人】
【識別番号】100194881
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 俊弘
(74)【代理人】
【識別番号】100215142
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 徹
(72)【発明者】
【氏名】渡部 武紀
(72)【発明者】
【氏名】橋上 洋
【審査官】▲高▼橋 真由
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－０８２２３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－００６６６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／１１４３８２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１９／００４４６９（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ３０Ｂ １／００－３５／００
Ｃ２３Ｃ １６／００－１６／５６
Ｈ０１Ｌ ２１／３６５
Ｈ０１Ｌ ２１／３６８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
酸化ガリウム膜の製造方法であって、表面が単結晶構造を有する基板と、該基板上に、酸化クロム層、酸化バナジウム層、および酸化チタン層のうちのいずれかの光吸収層と、酸化ガリウム層とが、ミストＣＶＤ法によりこの順に形成されている基体に対し、前記基板側から光を照射することで前記光吸収層における前記基板側の部分に照射した光を吸収させ、前記酸化ガリウム層を前記光吸収層とともに基板から分離し、
該酸化ガリウム層の分離により酸化ガリウム膜を製造することを特徴とする酸化ガリウム膜の製造方法。
【請求項2】
前記光吸収層の厚みを、１～５００ｎｍとすることを特徴とする請求項１に記載の酸化ガリウム膜の製造方法。
【請求項3】
前記照射する光を、レーザー光とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の酸化ガリウム膜の製造方法。
【請求項4】
前記照射する光を、フラッシュランプの光とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の酸化ガリウム膜の製造方法。
【請求項5】
前記基板の直径を、５０ｍｍ以上とすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の酸化ガリウム膜の製造方法。
【請求項6】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の酸化ガリウム膜の製造方法により製造した酸化ガリウム膜を用いて縦型半導体装置を製造することを特徴とする縦型半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置等に有用な結晶性酸化物半導体膜及び酸化ガリウム膜の製造方法に関する。また、縦型半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
高耐圧、低損失および高耐熱を実現できる次世代のスイッチング素子として、バンドギャップの大きな酸化ガリウムを用いた半導体装置が注目されており、インバータなどの電力用半導体装置への適用が期待されている。しかも、広いバンドギャップからＬＥＤやセンサー等の受発光装置としての応用も期待されている。
このような酸化ガリウム系半導体を用いた半導体装置を実現するために用いる下地材料としては、主にサファイア基板が検討されてきた。
このような酸化ガリウム系半導体を用いた半導体装置を実現するために用いる下地材料としては、主にサファイア基板が検討されてきた。
【0003】
サファイア基板を用いる場合、サファイアが絶縁体であるために下地材料に電流を流すことができない問題がある。この場合、下地材料上に電極を形成することができず、半導体装置の単位面積当たり出力電流に限界が生じてしまう。また、サファイアの低い熱伝導率も半導体装置の大電流化に伴う発熱や高温動作の課題となっている。
さらに、下地材料の特性は低損失な半導体装置を実現するための電気特性上の課題も引き起こしている。例えば、縦型半導体装置では下地材料や、下地材料とチャネル層との間の層の低損失化が要求されている。
さらに、下地材料の特性は低損失な半導体装置を実現するための電気特性上の課題も引き起こしている。例えば、縦型半導体装置では下地材料や、下地材料とチャネル層との間の層の低損失化が要求されている。
【0004】
加えて、携帯機器等の発展に伴い、情報処理端末の単位体積あたり処理能力向上を背景として、半導体装置の小型化が要求されており、異なる機能を有する半導体装置を複合化して半導体装置の個数を低減する市場要求もある。ここでは、産業応用が圧倒的に進んでいるシリコンを用いた半導体装置、又は基板との複合化が強く求められている。
【0005】
以上のような背景から、酸化ガリウムをサファイア基板から剥離する技術は解決策の一つとなる。剥離方法として、特許文献１では、成膜温度を変更する方法を開示している。この方法は実施が容易であるが、膜と基板の熱膨張率の違いから、成膜中に基板が反ったり割れたりするという致命的な問題があった。また、特許文献２では、レーザー照射による剥離方法を開示している。しかし、レーザーの波長域に対して透明である酸化ガリウム膜、サファイア基板に対しては効果が得られない、といった問題があった。
このように、これまでに結晶成長技術の実証されているサファイア基板を用いた場合であっても、下地材料等の貼り替えは、実現困難であった。
このように、これまでに結晶成長技術の実証されているサファイア基板を用いた場合であっても、下地材料等の貼り替えは、実現困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２０１７－２２１８８号公報
【文献】特開２０１６－８２２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、結晶性酸化物半導体膜、例えば半導体装置（特に縦型の素子）に有用な結晶性酸化物半導体膜を工業的に有利に製造できる方法を提供することを目的とする。また、酸化ガリウム膜、例えば半導体装置（特に縦型の素子）に有用な結晶性酸化ガリウム半導体膜を工業的に有利に製造できる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】
【0008】
本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、結晶性酸化物半導体膜の製造方法であって、
基板上に、結晶性酸化物半導体層および光吸収層を積層し、該光吸収層に光を照射することで前記光吸収層を分解し、前記結晶性酸化物半導体層と前記基板とを分離することで結晶性酸化物半導体膜を製造する工程を含むことを特徴とする結晶性酸化物半導体膜の製造方法を提供する。
基板上に、結晶性酸化物半導体層および光吸収層を積層し、該光吸収層に光を照射することで前記光吸収層を分解し、前記結晶性酸化物半導体層と前記基板とを分離することで結晶性酸化物半導体膜を製造する工程を含むことを特徴とする結晶性酸化物半導体膜の製造方法を提供する。
【0009】
この本発明の製造方法によれば、結晶性酸化物半導体層を基板から容易に分離（剥離）できて、結晶性酸化物半導体膜を工業的に有利に製造することができる。
【0010】
また、前記照射する光を、レーザー光とするか、または、フラッシュランプの光とすることができる。
【0011】
これらにより、生産性よく結晶性酸化物半導体膜の剥離を行うことができる。
【0012】
また、前記基板の直径を、５０ｍｍ以上とすることができる。
【0013】
これにより、大面積の結晶性酸化物半導体膜を得ることができる。
【0014】
前記結晶性酸化物半導体層を、酸化ガリウム層とすることができる。
【0015】
これにより、酸化ガリウム層を基板から容易に分離（剥離）できて、酸化ガリウム膜を工業的に有利に製造することができる。
【0016】
また本発明は、酸化ガリウム膜の製造方法であって、
表面が単結晶構造を有する基板と、該基板上に酸化鉄（ＩＩＩ）層と酸化ガリウム層とが、ミストＣＶＤ法によりこの順に形成されている基体に対し、光を照射することで前記酸化ガリウム層と基板とを前記酸化鉄（ＩＩＩ）層で分離し、
該酸化ガリウム層の分離により酸化ガリウム膜を製造することを特徴とする酸化ガリウム膜の製造方法を提供する。
表面が単結晶構造を有する基板と、該基板上に酸化鉄（ＩＩＩ）層と酸化ガリウム層とが、ミストＣＶＤ法によりこの順に形成されている基体に対し、光を照射することで前記酸化ガリウム層と基板とを前記酸化鉄（ＩＩＩ）層で分離し、
該酸化ガリウム層の分離により酸化ガリウム膜を製造することを特徴とする酸化ガリウム膜の製造方法を提供する。
【0017】
この本発明の製造方法によれば、酸化ガリウム層を基板から容易に分離（剥離）できて、酸化ガリウム膜を工業的に有利に製造することができる。特には結晶性酸化ガリウム層の場合、該酸化ガリウム層を高い結晶性を維持したまま、容易に基板から剥離することができる。
また、酸化ガリウム層等はミストＣＶＤ法で成膜するためコスト的にも有利である。
なお、本発明における上記酸化ガリウム層（酸化ガリウム膜）は、含まれる金属の主成分がガリウムである金属酸化物層（膜）を意味し、他の金属成分も含むことができる。
また、上記酸化鉄（ＩＩＩ）層も、含まれる金属の主成分が鉄（ＩＩＩ）である金属酸化物層を意味し、他の金属成分も含むことができる。
また、酸化ガリウム層等はミストＣＶＤ法で成膜するためコスト的にも有利である。
なお、本発明における上記酸化ガリウム層（酸化ガリウム膜）は、含まれる金属の主成分がガリウムである金属酸化物層（膜）を意味し、他の金属成分も含むことができる。
また、上記酸化鉄（ＩＩＩ）層も、含まれる金属の主成分が鉄（ＩＩＩ）である金属酸化物層を意味し、他の金属成分も含むことができる。
【0018】
また、前記酸化鉄（ＩＩＩ）層の厚みを、１～５００ｎｍとすることができる。
【0019】
こうすることで、酸化ガリウム膜の結晶性を維持しながら、剥離効果をより一層容易に得ることができる。
【0020】
また、前記照射する光として、波長が６００ｎｍ以下の光を含むものとすることができる。
【0021】
これにより、より効率的に酸化ガリウム膜の剥離を行うことができる。
【0022】
また、前記照射する光を、レーザー光とするか、または、フラッシュランプの光とすることができる。
【0023】
これらにより、生産性よく酸化ガリウム膜の剥離を行うことができる。
【0024】
また、前記基板の直径を、５０ｍｍ以上とすることができる。
【0025】
これにより、大面積の酸化ガリウム膜を得ることができる。
【0026】
また、本発明は、上記本発明の結晶性酸化物半導体膜の製造方法により製造した結晶性酸化物半導体膜、または、上記本発明の酸化ガリウム膜の製造方法により製造した酸化ガリウム膜を用いて縦型半導体装置を製造することを特徴とする縦型半導体装置の製造方法を提供する。
【0027】
これにより、工業的に有利に縦型半導体装置を製造することができる。
【発明の効果】
【0028】
以上のように、本発明の結晶性酸化物半導体膜の製造方法によれば、結晶性酸化物半導体膜、例えば半導体装置（特に縦型の素子）に有用な結晶性酸化物半導体膜を工業的に有利に製造できる。結晶性酸化物半導体膜を容易に製造でき、しかもコスト面でも有利である。
また、本発明の酸化ガリウム膜の製造方法によれば、酸化ガリウム膜、例えば半導体装置（特に縦型の素子）に有用な結晶性酸化ガリウム半導体膜を工業的に有利に製造できる。酸化ガリウム膜を容易に製造でき、しかもコスト面でも有利である。
さらに、本発明の縦型半導体装置の製造方法であれば、工業的に有利に縦型半導体装置を製造することができる。
また、本発明の酸化ガリウム膜の製造方法によれば、酸化ガリウム膜、例えば半導体装置（特に縦型の素子）に有用な結晶性酸化ガリウム半導体膜を工業的に有利に製造できる。酸化ガリウム膜を容易に製造でき、しかもコスト面でも有利である。
さらに、本発明の縦型半導体装置の製造方法であれば、工業的に有利に縦型半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】本発明に係る酸化ガリウム膜の製造方法において、酸化ガリウム層を分離する前の基体（基板、酸化鉄（ＩＩＩ）層、酸化ガリウム層）の一例を示す概略模式図である。
【図2】本発明に係る酸化ガリウム膜の製造方法に用いることができる成膜装置の一例を示す概略構成図である。
【図3】成膜装置におけるミスト化部の一例を説明する図である。
【図4】酸化ガリウム層側からの光照射による酸化ガリウム層と基板との分離の様子を示す説明図である。
【図5】基板側からの光照射による酸化ガリウム層と基板との分離の様子を示す説明図である。
【図6】本発明に係る結晶性酸化物半導体膜の製造方法において、結晶性酸化物半導体膜を分離する前の基体（基板、光吸収層、結晶性酸化物半導体層）の一例を示す概略模式図である。
【図7】結晶性酸化物半導体層側からの光照射による結晶性酸化物半導体層と基板との分離の様子を示す説明図である。
【図8】基板側からの光照射による結晶性酸化物半導体層と基板との分離の様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0030】
以下、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、基板上に、結晶性酸化物半導体層および光吸収層を積層し、該光吸収層に光を照射することで光吸収層の一部を分解し、結晶性酸化物半導体層と基板とを分離することで結晶性酸化物半導体膜を製造する結晶性酸化物半導体膜の製造方法により、容易に基板から剥離して結晶性酸化物半導体膜を得ることができ、工業的に有利な製造方法であることを見出し、本発明を完成した。
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、基板上に、結晶性酸化物半導体層および光吸収層を積層し、該光吸収層に光を照射することで光吸収層の一部を分解し、結晶性酸化物半導体層と基板とを分離することで結晶性酸化物半導体膜を製造する結晶性酸化物半導体膜の製造方法により、容易に基板から剥離して結晶性酸化物半導体膜を得ることができ、工業的に有利な製造方法であることを見出し、本発明を完成した。
【0031】
以下に図面を参照しながら詳細な説明をする。
図６に、本発明の結晶性酸化物半導体膜の製造方法において、結晶性酸化物半導体膜を分離する前の基体（基板、光吸収層、結晶性酸化物半導体層）の一例を示す。
基体１２００は、基板１２０１と、光吸収層１２０２と、結晶性酸化物半導体層１２０３を有している。以下、各部について詳述する。
（基板）
基板１２０１は、表面に光吸収層１２０２、結晶性酸化物半導体層１２０３を成膜可能であり、これらの層状の膜を支持できるものであれば特に限定されない。該基板１２０１としては、例えば、サファイア、チタン酸バリウム、酸化コバルト、酸化クロム、酸化銅、スカンジウム酸ジスプロシウム、三酸化二鉄、四酸化三鉄、スカンジウム酸ガドリニウム、タンタル酸リチウム、タンタル酸カリウム、アルミン酸ランタン、ランタンストロンチウムアルミネート、ランタンストロンチウムガレート、アルミニウムタンタル酸ランタンストロンチウム、酸化マグネシウム、スピネル、酸化マンガン、酸化ニッケル、水晶、スカンジウムマグネシウムアルミネート、酸化ストロンチウム、チタン酸ストロンチウム、酸化スズ、酸化テルル、酸化チタン、ＹＡＧ、イットリア安定化ジルコニア、イットリウムアルミネート、酸化亜鉛、等の酸化物の他、シリコン、ゲルマニウム、シリコンカーバイド、グラファイト、雲母、フッ化カルシウムや、銀、アルミニウム、金、銅、鉄、ニッケル、チタン、タングステン、亜鉛等の金属のなかから選択しても良いが、これに限られるものではない。
なお、ここでいう基板の例としては自立膜等も挙げることができ、自立する酸化ガリウム膜、板状体の酸化ガリウム膜を用いたり、酸化ガリウム膜を有する基板も用いることもできる。
該基板は、多結晶でもアモルファスでも構わないが、単結晶であることが好ましい。
図６に、本発明の結晶性酸化物半導体膜の製造方法において、結晶性酸化物半導体膜を分離する前の基体（基板、光吸収層、結晶性酸化物半導体層）の一例を示す。
基体１２００は、基板１２０１と、光吸収層１２０２と、結晶性酸化物半導体層１２０３を有している。以下、各部について詳述する。
（基板）
基板１２０１は、表面に光吸収層１２０２、結晶性酸化物半導体層１２０３を成膜可能であり、これらの層状の膜を支持できるものであれば特に限定されない。該基板１２０１としては、例えば、サファイア、チタン酸バリウム、酸化コバルト、酸化クロム、酸化銅、スカンジウム酸ジスプロシウム、三酸化二鉄、四酸化三鉄、スカンジウム酸ガドリニウム、タンタル酸リチウム、タンタル酸カリウム、アルミン酸ランタン、ランタンストロンチウムアルミネート、ランタンストロンチウムガレート、アルミニウムタンタル酸ランタンストロンチウム、酸化マグネシウム、スピネル、酸化マンガン、酸化ニッケル、水晶、スカンジウムマグネシウムアルミネート、酸化ストロンチウム、チタン酸ストロンチウム、酸化スズ、酸化テルル、酸化チタン、ＹＡＧ、イットリア安定化ジルコニア、イットリウムアルミネート、酸化亜鉛、等の酸化物の他、シリコン、ゲルマニウム、シリコンカーバイド、グラファイト、雲母、フッ化カルシウムや、銀、アルミニウム、金、銅、鉄、ニッケル、チタン、タングステン、亜鉛等の金属のなかから選択しても良いが、これに限られるものではない。
なお、ここでいう基板の例としては自立膜等も挙げることができ、自立する酸化ガリウム膜、板状体の酸化ガリウム膜を用いたり、酸化ガリウム膜を有する基板も用いることもできる。
該基板は、多結晶でもアモルファスでも構わないが、単結晶であることが好ましい。
【0032】
該基板１２０１の厚さは特に限定されないが、好ましくは、１０～２０００μｍであり、より好ましくは５０～８００μｍである。また、前記基板の表面の面積は１００ｍｍ２以上が好ましく、より好ましくは直径が２インチ（５０ｍｍ）以上のものである。このような大面積の基板を用いることで、最終的に大面積の結晶性酸化物半導体膜を得ることができるので好ましい。
【0033】
（結晶性酸化物半導体層）
本発明において結晶性酸化物半導体層１２０３は特に限定されないが、例えば金属酸化物層があげられる。より具体的には、インジウム、アルミニウムおよびガリウムから選ばれる１種または２種以上の元素を含有する結晶性酸化物半導体を主成分として含むのが、デバイスに用いた際の放熱性および耐圧性の更なる向上の観点から好ましい。ここでいう主成分とは、金属成分のうち５０～１００％含まれることを意味し、他の金属成分を含んでいても良い。該結晶性酸化物半導体層１２０３は単結晶、多結晶、アモルファスのいずれでも構わないが、単結晶の方が好ましい。膜厚は０．１～５０μｍが好ましい。
本発明において結晶性酸化物半導体層１２０３は特に限定されないが、例えば金属酸化物層があげられる。より具体的には、インジウム、アルミニウムおよびガリウムから選ばれる１種または２種以上の元素を含有する結晶性酸化物半導体を主成分として含むのが、デバイスに用いた際の放熱性および耐圧性の更なる向上の観点から好ましい。ここでいう主成分とは、金属成分のうち５０～１００％含まれることを意味し、他の金属成分を含んでいても良い。該結晶性酸化物半導体層１２０３は単結晶、多結晶、アモルファスのいずれでも構わないが、単結晶の方が好ましい。膜厚は０．１～５０μｍが好ましい。
【0034】
（光吸収層）
本発明において光吸収層１２０２は、外部から照射した光を吸収し、自らが分解する層である。基板１２０１ないし結晶性酸化物半導体層１２０３のいずれかと吸収係数もしくはバンドギャップに大きな違いがあることが好ましい。また、結晶成長の観点からは、結晶構造や格子定数が基板１２０１や結晶性酸化物半導体層１２０３に近いことが好ましい。結晶性酸化物半導体層１２０３が、インジウム、アルミニウムおよびガリウムから選ばれる１種または２種以上の元素を含有する結晶性酸化物半導体を主成分として含む場合は、Ｃｒ２Ｏ３、Ｉｒ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｒｈ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ３、Ｔｉ２Ｏ３、などの金属酸化物が好適に用いられ、これらを主成分とする混晶でもかまわない。ここでいう主成分とは、金属成分のうち５０～１００％含まれることを意味し、他の金属成分を含んでいても良い。該光吸収層１２０２は単結晶、多結晶、アモルファスのいずれでも構わないが、単結晶の方が好ましい。膜厚は適宜決定されるが１～５００ｎｍが好ましい。
本発明において光吸収層１２０２は、外部から照射した光を吸収し、自らが分解する層である。基板１２０１ないし結晶性酸化物半導体層１２０３のいずれかと吸収係数もしくはバンドギャップに大きな違いがあることが好ましい。また、結晶成長の観点からは、結晶構造や格子定数が基板１２０１や結晶性酸化物半導体層１２０３に近いことが好ましい。結晶性酸化物半導体層１２０３が、インジウム、アルミニウムおよびガリウムから選ばれる１種または２種以上の元素を含有する結晶性酸化物半導体を主成分として含む場合は、Ｃｒ２Ｏ３、Ｉｒ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｒｈ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ３、Ｔｉ２Ｏ３、などの金属酸化物が好適に用いられ、これらを主成分とする混晶でもかまわない。ここでいう主成分とは、金属成分のうち５０～１００％含まれることを意味し、他の金属成分を含んでいても良い。該光吸収層１２０２は単結晶、多結晶、アモルファスのいずれでも構わないが、単結晶の方が好ましい。膜厚は適宜決定されるが１～５００ｎｍが好ましい。
【0035】
（基体）
本発明に用いられる基体１２００は、基板１２０１上に、少なくとも光吸収層１２０２と結晶性酸化物半導体層１２０３がこの順に形成されている。
この序列が保たれていれば、層間に別の層が形成されていても構わない。すなわち、基板１２０１と光吸収層１２０２間、また、光吸収層１２０２と結晶性酸化物半導体層１２０３間に、例えば、酸化アルミ、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化クロム、酸化鉄、およびこれらの混晶などが形成されていても構わない。
また、結晶性酸化物半導体膜１２０３上に別の層が形成されてもかまわない。
後に詳述する本発明における剥離工程において、基体１２００に照射する光を、基板１２０１側または結晶性酸化物半導体層１２０３側から光吸収層１２０２にまで届かせられる構造であれば良い。
本発明に用いられる基体１２００は、基板１２０１上に、少なくとも光吸収層１２０２と結晶性酸化物半導体層１２０３がこの順に形成されている。
この序列が保たれていれば、層間に別の層が形成されていても構わない。すなわち、基板１２０１と光吸収層１２０２間、また、光吸収層１２０２と結晶性酸化物半導体層１２０３間に、例えば、酸化アルミ、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化クロム、酸化鉄、およびこれらの混晶などが形成されていても構わない。
また、結晶性酸化物半導体膜１２０３上に別の層が形成されてもかまわない。
後に詳述する本発明における剥離工程において、基体１２００に照射する光を、基板１２０１側または結晶性酸化物半導体層１２０３側から光吸収層１２０２にまで届かせられる構造であれば良い。
【0036】
このような基体１２００に対し、本発明の結晶性酸化物半導体膜の製造方法では、光の照射により結晶性酸化物半導体層１２０３と基板１２０１とを光吸収層１２０２で分離する。以下、この分離（剥離）工程について詳述する。
（剥離）
図６に示すように、例えば結晶性酸化物半導体層１２０３側から、基体１２００に光を照射する（照射光１２０５）。
照射光１２０５の光源としては、ハロゲンランプ、低圧放電ランプ、高圧放電ランプ等、いずれを用いても構わないが、レーザーもしくはフラッシュランプは、基体１２００、特に光吸収層１２０２に短時間に高エネルギー密度を与えることができるため好ましい。レーザー光やフラッシュランプの光を用いるのであれば、生産性高く剥離工程を行うことができる。
（剥離）
図６に示すように、例えば結晶性酸化物半導体層１２０３側から、基体１２００に光を照射する（照射光１２０５）。
照射光１２０５の光源としては、ハロゲンランプ、低圧放電ランプ、高圧放電ランプ等、いずれを用いても構わないが、レーザーもしくはフラッシュランプは、基体１２００、特に光吸収層１２０２に短時間に高エネルギー密度を与えることができるため好ましい。レーザー光やフラッシュランプの光を用いるのであれば、生産性高く剥離工程を行うことができる。
【0037】
レーザー源としては、ＹＡＧ系、ＹＶＯ４系、ＧｄＶＯ４系等の第二次高調波が使用できる。レーザー照射時の基板温度は、室温でもかまわないが、１００～５００℃に昇温してもよい。加熱により、成膜時の熱膨張が緩和され、熱歪、ひび割れ等の発生のおそれがなくなる。レーザーの条件は適宜決定可能であるが、例えば、出力が０．０１～２０Ｗ、周波数が１０～５００ｋＨｚ、ガルボヘッドを備え、スキャン速度が１～５０００ｍｍ／秒、などとすることができる。
フラッシュランプは、例えば、基体温度を室温～３００℃として、処理時間を０．０１～１０００ミリ秒とできる。フラッシュランプは短時間で大面積に効果的に熱処理ができるので、熱歪、ひび割れ等の発生のおそれがなくなる。
フラッシュランプは、例えば、基体温度を室温～３００℃として、処理時間を０．０１～１０００ミリ秒とできる。フラッシュランプは短時間で大面積に効果的に熱処理ができるので、熱歪、ひび割れ等の発生のおそれがなくなる。
【0038】
照射光１２０５は、前述したように基体１２００の上側、すなわち図６のように結晶性酸化物半導体層１２０３側から照射してもよいし、基板１２０１が透明な場合は、基板１２０１側すなわち図６の下側から照射しても構わない。当該方法により、簡便に、基板１２０１から結晶性酸化物半導体層１２０３を分離して結晶性酸化物半導体膜を得ることが可能となる。
図７、８にこの結晶性酸化物半導体膜の分離の様子を示す。
前者の場合、図７に示すように、光吸収層１２０２における結晶性酸化物半導体層１２０３側の部分が照射光１２０５を吸収して、金属もしくは酸化数が低下した金属酸化物と酸素に分解され、結晶性酸化物半導体層１２０３が基板１２０１から剥離されて結晶性酸化物半導体膜１２０６が製造される。
一方で後者の場合、図８に示すように、光吸収層１２０２における基板１２０１側の部分が照射光１２０５を吸収して、金属もしくは酸化数が低下した金属酸化物と酸素に分解され、結晶性酸化物半導体層１２０３が光吸収層１２０２とともに基板１２０１から剥離されて光吸収層付きの結晶性酸化物半導体膜１２０６が製造される。付いてきた光吸収層は必要に応じて除去すれば良い。
図７、８にこの結晶性酸化物半導体膜の分離の様子を示す。
前者の場合、図７に示すように、光吸収層１２０２における結晶性酸化物半導体層１２０３側の部分が照射光１２０５を吸収して、金属もしくは酸化数が低下した金属酸化物と酸素に分解され、結晶性酸化物半導体層１２０３が基板１２０１から剥離されて結晶性酸化物半導体膜１２０６が製造される。
一方で後者の場合、図８に示すように、光吸収層１２０２における基板１２０１側の部分が照射光１２０５を吸収して、金属もしくは酸化数が低下した金属酸化物と酸素に分解され、結晶性酸化物半導体層１２０３が光吸収層１２０２とともに基板１２０１から剥離されて光吸収層付きの結晶性酸化物半導体膜１２０６が製造される。付いてきた光吸収層は必要に応じて除去すれば良い。
【0039】
なお、あらかじめ剥離前に、剥離後の結晶性酸化物半導体膜１２０６を支持する別の基板を結晶性酸化物半導体層１２０３に接着しておいてから、上記光照射処理をすることも可能である。こうすることにより、基板の貼り替えが可能となる。
【0040】
本発明においては、上記のようにして得られた結晶性酸化物半導体膜１２０６を半導体装置に用いることができる。なお、本発明の結晶性酸化物半導体膜１２０６を半導体装置に用いる場合には、本発明の結晶性酸化物半導体膜１２０６をそのまま半導体装置に用いてもよいし、さらに他の層（例えば絶縁体層、半絶縁体層、導体層、半導体層、緩衝層またはその他中間層等）などを形成してもよい。
本発明の結晶性酸化物半導体膜１２０６は、様々な半導体装置に有用であり、とりわけ、パワーデバイスに有用である。また、半導体装置は、電極が半導体層の片面側に形成された横型の素子（横型デバイス）と、半導体層の表裏両面側にそれぞれ電極を有する縦型の素子（縦型デバイス）に分類することができ、本発明においては、前記結晶性酸化物半導体膜１２０６を横型デバイスにも縦型デバイスにも好適に用いることができるが、中でも、縦型デバイスに用いることが好ましい。前記半導体装置としては、例えば、ショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）、金属半導体電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、静電誘導トランジスタ（ＳＩＴ）、接合電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ）、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）または発光ダイオードなどが挙げられる。本発明においては、前記半導体装置が、ＳＢＤ、ＭＯＳＦＥＴ、ＳＩＴ、ＪＦＥＴまたはＩＧＢＴであるのが好ましく、ＳＢＤ、ＭＯＳＦＥＴまたはＳＩＴであるのがより好ましい。
本発明の結晶性酸化物半導体膜１２０６は、様々な半導体装置に有用であり、とりわけ、パワーデバイスに有用である。また、半導体装置は、電極が半導体層の片面側に形成された横型の素子（横型デバイス）と、半導体層の表裏両面側にそれぞれ電極を有する縦型の素子（縦型デバイス）に分類することができ、本発明においては、前記結晶性酸化物半導体膜１２０６を横型デバイスにも縦型デバイスにも好適に用いることができるが、中でも、縦型デバイスに用いることが好ましい。前記半導体装置としては、例えば、ショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）、金属半導体電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、静電誘導トランジスタ（ＳＩＴ）、接合電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ）、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）または発光ダイオードなどが挙げられる。本発明においては、前記半導体装置が、ＳＢＤ、ＭＯＳＦＥＴ、ＳＩＴ、ＪＦＥＴまたはＩＧＢＴであるのが好ましく、ＳＢＤ、ＭＯＳＦＥＴまたはＳＩＴであるのがより好ましい。
【0041】
上記の方法を用い、特には酸化ガリウム膜を製造することができる。例として、結晶性酸化物半導体層を酸化ガリウム層とした場合（さらには、光吸収層を特に酸化鉄（ＩＩＩ）層とした場合）を挙げることができる。すなわち、本発明者らは、表面が単結晶構造を有する基板と、該基板上に酸化鉄（ＩＩＩ）層と酸化ガリウム層とが、ミストＣＶＤ法によりこの順に形成されている基体に対し、光を照射することで酸化ガリウム層と基板とを酸化鉄（ＩＩＩ）層で分離し、該酸化ガリウム層の分離により酸化ガリウム膜を製造する酸化ガリウム膜の製造方法により、容易に基板から剥離して酸化ガリウム膜を得ることができ、工業的に有利な製造方法であることを見出し、本発明を完成した。特には結晶性酸化ガリウム層の場合、高い結晶性を維持したまま容易に剥離して酸化ガリウム膜を得ることができる。
【0042】
図１に、本発明の酸化ガリウム膜の製造方法において、酸化ガリウム層を分離する前の基体（基板、酸化鉄（ＩＩＩ）層、酸化ガリウム層）の一例を示す。
基体２００は、基板２０１と、酸化鉄（ＩＩＩ）層２０２と、酸化ガリウム層２０３を有している。以下、各部について詳述する。
（基板）
基板２０１は、表面に酸化鉄（ＩＩＩ）層２０２、酸化ガリウム層２０３を成膜可能であり、これらの層状の膜を支持できるもので、かつ、少なくとも表面が単結晶構造を有するものであれば特に限定されない。該基板２０１としては、単結晶基板又は表面に単結晶薄膜を有する基板を用いることができる。
例えば、基板として、サファイア、チタン酸バリウム、酸化コバルト、酸化クロム、酸化銅、スカンジウム酸ジスプロシウム、三酸化二鉄、四酸化三鉄、スカンジウム酸ガドリニウム、タンタル酸リチウム、タンタル酸カリウム、アルミン酸ランタン、ランタンストロンチウムアルミネート、ランタンストロンチウムガレート、アルミニウムタンタル酸ランタンストロンチウム、酸化マグネシウム、スピネル、酸化マンガン、酸化ニッケル、水晶、スカンジウムマグネシウムアルミネート、酸化ストロンチウム、チタン酸ストロンチウム、酸化スズ、酸化テルル、酸化チタン、ＹＡＧ、イットリア安定化ジルコニア、イットリウムアルミネート、酸化亜鉛、等の酸化物の他、シリコン、ゲルマニウム、シリコンカーバイド、グラファイト、雲母、フッ化カルシウムや、銀、アルミニウム、金、銅、鉄、ニッケル、チタン、タングステン、亜鉛等の金属のなかから、単結晶基板を選択しても良いし、上記の材料から選択した基板の表面に単結晶膜を形成したものを用いることもできるが、これに限られるものではない。
なお、ここでいう基板の例としては自立膜等も挙げることができ、自立する単結晶酸化ガリウム膜、板状体の単結晶酸化ガリウム膜を用いたり、単結晶酸化ガリウム膜を有する基板も用いることもできる。
基体２００は、基板２０１と、酸化鉄（ＩＩＩ）層２０２と、酸化ガリウム層２０３を有している。以下、各部について詳述する。
（基板）
基板２０１は、表面に酸化鉄（ＩＩＩ）層２０２、酸化ガリウム層２０３を成膜可能であり、これらの層状の膜を支持できるもので、かつ、少なくとも表面が単結晶構造を有するものであれば特に限定されない。該基板２０１としては、単結晶基板又は表面に単結晶薄膜を有する基板を用いることができる。
例えば、基板として、サファイア、チタン酸バリウム、酸化コバルト、酸化クロム、酸化銅、スカンジウム酸ジスプロシウム、三酸化二鉄、四酸化三鉄、スカンジウム酸ガドリニウム、タンタル酸リチウム、タンタル酸カリウム、アルミン酸ランタン、ランタンストロンチウムアルミネート、ランタンストロンチウムガレート、アルミニウムタンタル酸ランタンストロンチウム、酸化マグネシウム、スピネル、酸化マンガン、酸化ニッケル、水晶、スカンジウムマグネシウムアルミネート、酸化ストロンチウム、チタン酸ストロンチウム、酸化スズ、酸化テルル、酸化チタン、ＹＡＧ、イットリア安定化ジルコニア、イットリウムアルミネート、酸化亜鉛、等の酸化物の他、シリコン、ゲルマニウム、シリコンカーバイド、グラファイト、雲母、フッ化カルシウムや、銀、アルミニウム、金、銅、鉄、ニッケル、チタン、タングステン、亜鉛等の金属のなかから、単結晶基板を選択しても良いし、上記の材料から選択した基板の表面に単結晶膜を形成したものを用いることもできるが、これに限られるものではない。
なお、ここでいう基板の例としては自立膜等も挙げることができ、自立する単結晶酸化ガリウム膜、板状体の単結晶酸化ガリウム膜を用いたり、単結晶酸化ガリウム膜を有する基板も用いることもできる。
【0043】
該基板２０１の厚さは特に限定されないが、好ましくは、１０～２０００μｍであり、より好ましくは５０～８００μｍである。また、前記基板の表面の面積は１００ｍｍ２以上が好ましく、より好ましくは直径が２インチ（５０ｍｍ）以上のものである。このような大面積の基板を用いることで、最終的に大面積の酸化ガリウム膜を得ることができるので好ましい。
【0044】
（酸化ガリウム層）
前述したように、本発明において酸化ガリウム層２０３とは、酸化ガリウムを主成分とする層であり、金属の主成分がガリウムである金属酸化物膜を意味する。ここでいう主成分とは、金属成分のうち５０～１００％がガリウムであることを意味し、他の金属成分を含んでいても良い。該酸化ガリウム層２０３は単結晶、多結晶、アモルファスのいずれでも構わないが、単結晶の方が好ましい。膜厚は０．１～５０μｍが好ましい。
前述したように、本発明において酸化ガリウム層２０３とは、酸化ガリウムを主成分とする層であり、金属の主成分がガリウムである金属酸化物膜を意味する。ここでいう主成分とは、金属成分のうち５０～１００％がガリウムであることを意味し、他の金属成分を含んでいても良い。該酸化ガリウム層２０３は単結晶、多結晶、アモルファスのいずれでも構わないが、単結晶の方が好ましい。膜厚は０．１～５０μｍが好ましい。
【0045】
（酸化鉄（ＩＩＩ）層）
前述したように、本発明において酸化鉄（ＩＩＩ）層２０２とは、酸化鉄（ＩＩＩ）を主成分とする層であり、金属の主成分が鉄（ＩＩＩ）である金属酸化物膜を意味する。ここでいう主成分とは、金属成分のうち５０～１００％が鉄（ＩＩＩ）であることを意味し、他の金属成分を含んでいても良い。該酸化鉄（ＩＩＩ）層２０２は単結晶、多結晶、アモルファスのいずれでも構わないが、単結晶の方が好ましい。
なお膜厚は１～５００ｎｍが好ましい。このような膜厚であれば、酸化ガリウム膜の結晶性を維持しながら、剥離効果をより一層容易に得ることができる。
前述したように、本発明において酸化鉄（ＩＩＩ）層２０２とは、酸化鉄（ＩＩＩ）を主成分とする層であり、金属の主成分が鉄（ＩＩＩ）である金属酸化物膜を意味する。ここでいう主成分とは、金属成分のうち５０～１００％が鉄（ＩＩＩ）であることを意味し、他の金属成分を含んでいても良い。該酸化鉄（ＩＩＩ）層２０２は単結晶、多結晶、アモルファスのいずれでも構わないが、単結晶の方が好ましい。
なお膜厚は１～５００ｎｍが好ましい。このような膜厚であれば、酸化ガリウム膜の結晶性を維持しながら、剥離効果をより一層容易に得ることができる。
【0046】
α－Ｆｅ２Ｏ３はコランダム型の結晶構造を有し、これはα－Ｇａ２Ｏ３の結晶構造と同じである。格子定数も極めて近いことから、単結晶α－Ｆｅ２Ｏ３上にはα－Ｇａ２Ｏ３をエピタキシャル成長させることが可能となる。さらに、α－Ｆｅ２Ｏ３はα－Ｇａ２Ｏ３に比べバンドギャップが小さいのが特徴であり、吸収端は５５０ｎｍ程度である。
【0047】
（基体）
本発明に用いられる基体２００は、基板２０１上に、少なくとも酸化鉄（ＩＩＩ）層２０２と酸化ガリウム層２０３がこの順に形成されている。
この序列が保たれていれば、層間に別の層が形成されていても構わない。すなわち、基板２０１と酸化鉄（ＩＩＩ）層２０２間、また、酸化鉄（ＩＩＩ）層２０２と酸化ガリウム層２０３間に、例えば、酸化アルミ、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化クロム、酸化鉄、およびこれらの混晶などが形成されていても構わない。
また、酸化ガリウム層２０３上に別の層が形成されてもかまわない。
後に詳述する本発明における剥離工程において、基体２００に照射する光を、基板２０１側または酸化ガリウム層２０３側から酸化鉄（ＩＩＩ）層２０２にまで届かせられる構造であれば良い。
本発明に用いられる基体２００は、基板２０１上に、少なくとも酸化鉄（ＩＩＩ）層２０２と酸化ガリウム層２０３がこの順に形成されている。
この序列が保たれていれば、層間に別の層が形成されていても構わない。すなわち、基板２０１と酸化鉄（ＩＩＩ）層２０２間、また、酸化鉄（ＩＩＩ）層２０２と酸化ガリウム層２０３間に、例えば、酸化アルミ、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化クロム、酸化鉄、およびこれらの混晶などが形成されていても構わない。
また、酸化ガリウム層２０３上に別の層が形成されてもかまわない。
後に詳述する本発明における剥離工程において、基体２００に照射する光を、基板２０１側または酸化ガリウム層２０３側から酸化鉄（ＩＩＩ）層２０２にまで届かせられる構造であれば良い。
【0048】
当該基体２００の酸化鉄（ＩＩＩ）層２０２、酸化ガリウム層２０３は、本発明の酸化ガリウム膜の製造方法においてはミストＣＶＤ法により作製されたものであり、そのためコスト面で有利なものである。ここで、以下にミストＣＶＤ法による成膜装置、および成膜方法の一例を示す。
（成膜装置）
図２に、本発明に係る成膜方法に使用可能な成膜装置１０１の一例を示す。成膜装置１０１は、原料溶液をミスト化してミストを発生させるミスト化部１２０と、ミストを搬送するキャリアガスを供給するキャリアガス供給部１３０と、ミストを熱処理して基板上に成膜を行う成膜部１４０と、ミスト化部１２０と成膜部１４０とを接続し、キャリアガスによってミストが搬送される搬送部１０９とを有する。また、成膜装置１０１は、成膜装置１０１の全体又は一部を制御する制御部（図示なし）を備えることによって、その動作が制御されてもよい。
なお、ここで、本発明でいうミストとは、気体中に分散した液体の微粒子の総称を指し、霧、液滴等と呼ばれるものを含む。
（成膜装置）
図２に、本発明に係る成膜方法に使用可能な成膜装置１０１の一例を示す。成膜装置１０１は、原料溶液をミスト化してミストを発生させるミスト化部１２０と、ミストを搬送するキャリアガスを供給するキャリアガス供給部１３０と、ミストを熱処理して基板上に成膜を行う成膜部１４０と、ミスト化部１２０と成膜部１４０とを接続し、キャリアガスによってミストが搬送される搬送部１０９とを有する。また、成膜装置１０１は、成膜装置１０１の全体又は一部を制御する制御部（図示なし）を備えることによって、その動作が制御されてもよい。
なお、ここで、本発明でいうミストとは、気体中に分散した液体の微粒子の総称を指し、霧、液滴等と呼ばれるものを含む。
【0049】
（原料溶液）
酸化鉄（ＩＩＩ）層２０２用の原料溶液（水溶液）１０４ａには、少なくとも鉄を含んでいれば特に限定されない。すなわち、鉄の他、例えば、ガリウム、インジウム、アルミニウム、バナジウム、チタン、クロム、ロジウム、イリジウム、ニッケル及びコバルトから選ばれる１種又は２種以上の金属を含んでもよい。前記金属を錯体又は塩の形態で、水に溶解又は分散させたものを好適に用いることができる。錯体の形態としては、例えば、アセチルアセトナート錯体、カルボニル錯体、アンミン錯体、ヒドリド錯体などが挙げられる。塩の形態としては、例えば、塩化金属塩、臭化金属塩、ヨウ化金属塩などが挙げられる。また、上記金属を、臭化水素酸、塩酸、ヨウ化水素酸等に溶解したものも塩の水溶液として用いることができる。溶質濃度は０．００１～１ｍｏｌ／Ｌが好ましい。
酸化鉄（ＩＩＩ）層２０２用の原料溶液（水溶液）１０４ａには、少なくとも鉄を含んでいれば特に限定されない。すなわち、鉄の他、例えば、ガリウム、インジウム、アルミニウム、バナジウム、チタン、クロム、ロジウム、イリジウム、ニッケル及びコバルトから選ばれる１種又は２種以上の金属を含んでもよい。前記金属を錯体又は塩の形態で、水に溶解又は分散させたものを好適に用いることができる。錯体の形態としては、例えば、アセチルアセトナート錯体、カルボニル錯体、アンミン錯体、ヒドリド錯体などが挙げられる。塩の形態としては、例えば、塩化金属塩、臭化金属塩、ヨウ化金属塩などが挙げられる。また、上記金属を、臭化水素酸、塩酸、ヨウ化水素酸等に溶解したものも塩の水溶液として用いることができる。溶質濃度は０．００１～１ｍｏｌ／Ｌが好ましい。
【0050】
酸化ガリウム層２０３用の原料溶液（水溶液）１０４ａには、少なくともガリウムを含んでいれば特に限定されない。すなわち、ガリウムの他、例えば、鉄、インジウム、アルミニウム、バナジウム、チタン、クロム、ロジウム、イリジウム、ニッケル及びコバルトから選ばれる１種又は２種以上の金属を含んでもよい。前記金属を錯体又は塩の形態で、水に溶解又は分散させたものを好適に用いることができる。錯体の形態としては、例えば、アセチルアセトナート錯体、カルボニル錯体、アンミン錯体、ヒドリド錯体などが挙げられる。塩の形態としては、例えば、塩化金属塩、臭化金属塩、ヨウ化金属塩などが挙げられる。また、上記金属を、臭化水素酸、塩酸、ヨウ化水素酸等に溶解したものも塩の水溶液として用いることができる。溶質濃度は０．０１～１ｍｏｌ／Ｌが好ましい。
この酸化ガリウム層２０３用の原料溶液１０４ａには、導電性を制御するためにドーパントが含まれていてもよい。このドーパントは特に限定されない。例えば、スズ、ゲルマニウム、ケイ素、チタン、ジルコニウム、バナジウム又はニオブ等のｎ型ドーパント、又は、銅、銀、スズ、イリジウム、ロジウム等のｐ型ドーパントなどが挙げられる。
この酸化ガリウム層２０３用の原料溶液１０４ａには、導電性を制御するためにドーパントが含まれていてもよい。このドーパントは特に限定されない。例えば、スズ、ゲルマニウム、ケイ素、チタン、ジルコニウム、バナジウム又はニオブ等のｎ型ドーパント、又は、銅、銀、スズ、イリジウム、ロジウム等のｐ型ドーパントなどが挙げられる。
【0051】
（ミスト化部）
ミスト化部１２０では、原料溶液１０４ａをミスト化してミストを発生させる。ミスト化手段は、原料溶液１０４ａをミスト化できさえすれば特に限定されず、公知のミスト化手段であってよいが、超音波振動によるミスト化手段を用いることが好ましい。より安定してミスト化することができるためである。超音波の周波数は１～３ＭＨｚが好ましいが、ミスト化できればこれに限られない。
ミスト化部１２０では、原料溶液１０４ａをミスト化してミストを発生させる。ミスト化手段は、原料溶液１０４ａをミスト化できさえすれば特に限定されず、公知のミスト化手段であってよいが、超音波振動によるミスト化手段を用いることが好ましい。より安定してミスト化することができるためである。超音波の周波数は１～３ＭＨｚが好ましいが、ミスト化できればこれに限られない。
【0052】
このようなミスト化部１２０の一例を図３に示す。例えば、原料溶液１０４ａが収容されるミスト発生源１０４と、超音波振動を伝達可能な媒体、例えば水１０５ａが入れられる容器１０５と、容器１０５の底面に取り付けられた超音波振動子１０６を含んでもよい。詳細には、原料溶液１０４ａが収容されている容器からなるミスト発生源１０４が、水１０５ａが収容されている容器１０５に、支持体（図示せず）を用いて収納されている。容器１０５の底部には、超音波振動子１０６が備え付けられており、超音波振動子１０６と発振器１１６とが接続されている。そして、発振器１１６を作動させると、超音波振動子１０６が振動し、水１０５ａを介して、ミスト発生源１０４内に超音波が伝播し、原料溶液１０４ａがミスト化するように構成されている。
【0053】
（搬送部）
搬送部１０９は、ミスト化部１２０と成膜部１４０とを接続する。搬送部１０９を介して、ミスト化部１２０のミスト発生源１０４から成膜部１４０の成膜室１０７へと、キャリアガスによってミストが搬送される。搬送部１０９は、例えば、供給管１０９ａとすることができる。供給管１０９ａとしては、例えば石英管や樹脂製のチューブなどを使用することができる。
搬送部１０９は、ミスト化部１２０と成膜部１４０とを接続する。搬送部１０９を介して、ミスト化部１２０のミスト発生源１０４から成膜部１４０の成膜室１０７へと、キャリアガスによってミストが搬送される。搬送部１０９は、例えば、供給管１０９ａとすることができる。供給管１０９ａとしては、例えば石英管や樹脂製のチューブなどを使用することができる。
【0054】
（成膜部）
成膜部１４０では、ミストを加熱し熱反応を生じさせて、基板１１０（すなわち、図１における基板２０１）の表面の一部又は全部に成膜を行う。成膜部１４０は、例えば、成膜室１０７を備え、成膜室１０７内には基板１１０が設置されており、該基板１１０を加熱するためのホットプレート１０８を備えることができる。ホットプレート１０８は、図２に示されるように成膜室１０７の外部に設けられていてもよいし、成膜室１０７の内部に設けられていてもよい。また、成膜室１０７には、基板１１０へのミストの供給に影響を及ぼさない位置に、排ガスの排気口１１２が設けられてもよい。
成膜部１４０では、ミストを加熱し熱反応を生じさせて、基板１１０（すなわち、図１における基板２０１）の表面の一部又は全部に成膜を行う。成膜部１４０は、例えば、成膜室１０７を備え、成膜室１０７内には基板１１０が設置されており、該基板１１０を加熱するためのホットプレート１０８を備えることができる。ホットプレート１０８は、図２に示されるように成膜室１０７の外部に設けられていてもよいし、成膜室１０７の内部に設けられていてもよい。また、成膜室１０７には、基板１１０へのミストの供給に影響を及ぼさない位置に、排ガスの排気口１１２が設けられてもよい。
【0055】
また、本発明においては、基板１１０を成膜室１０７の上面に設置するなどして、フェイスダウンとしてもよいし、基板１１０を成膜室１０７の底面に設置して、フェイスアップとしてもよい。
【0056】
熱反応は、加熱によりミストが反応すればよく、反応条件等も特に限定されない。原料や成膜物に応じて適宜設定することができる。例えば、加熱温度は１００～７００℃の範囲であり、好ましくは２００℃～６５０℃の範囲であり、より好ましくは３００℃～６００℃の範囲とすることができる。
【0057】
熱反応は、真空下、非酸素雰囲気下、還元ガス雰囲気下、空気雰囲気下及び酸素雰囲気下のいずれの雰囲気下で行われてもよく、成膜物に応じて適宜設定すればよい。また、反応圧力は、大気圧下、加圧下又は減圧下のいずれの条件下で行われてもよいが、大気圧下の成膜であれば、装置構成が簡略化できるので好ましい。
後述するが、成膜の際には先に酸化鉄（ＩＩＩ）層を所定の時間成膜した後、引き続いて酸化ガリウム層を成膜する。
後述するが、成膜の際には先に酸化鉄（ＩＩＩ）層を所定の時間成膜した後、引き続いて酸化ガリウム層を成膜する。
【0058】
（キャリアガス供給部）
キャリアガス供給部１３０は、キャリアガスを供給するキャリアガス源１０２ａを有し、キャリアガス源１０２ａから送り出されるキャリアガス（以下、「主キャリアガス」という）の流量を調節するための流量調節弁１０３ａを備えていてもよい。また、必要に応じて希釈用キャリアガスを供給する希釈用キャリアガス源１０２ｂや、希釈用キャリアガス源１０２ｂから送り出される希釈用キャリアガスの流量を調節するための流量調節弁１０３ｂを備えることもできる。
キャリアガス供給部１３０は、キャリアガスを供給するキャリアガス源１０２ａを有し、キャリアガス源１０２ａから送り出されるキャリアガス（以下、「主キャリアガス」という）の流量を調節するための流量調節弁１０３ａを備えていてもよい。また、必要に応じて希釈用キャリアガスを供給する希釈用キャリアガス源１０２ｂや、希釈用キャリアガス源１０２ｂから送り出される希釈用キャリアガスの流量を調節するための流量調節弁１０３ｂを備えることもできる。
【0059】
キャリアガスの種類は、特に限定されず、成膜物に応じて適宜選択可能である。例えば、酸素、オゾン、窒素やアルゴン等の不活性ガス、又は水素ガスやフォーミングガス等の還元ガスなどが挙げられる。また、キャリアガスの種類は１種類でも、２種類以上であってもよい。例えば、第１のキャリアガスと同じガスをそれ以外のガスで希釈した（例えば１０倍に希釈した）希釈ガスなどを、第２のキャリアガスとしてさらに用いてもよく、空気を用いることもできる。
主キャリアガスの流量および希釈用キャリアガスの流量は成膜室や基板の大きさによって適宜決められるが、通例１～２０Ｌ／分であり、好ましくは２～１０Ｌ／分である。
主キャリアガスの流量および希釈用キャリアガスの流量は成膜室や基板の大きさによって適宜決められるが、通例１～２０Ｌ／分であり、好ましくは２～１０Ｌ／分である。
【0060】
（成膜方法）
次に、以下、図２を参照しながら、ミストＣＶＤ法による成膜方法の一例を説明する。まず、原料溶液１０４ａをミスト化部１２０のミスト発生源１０４内に収容し、基板１１０をホットプレート１０８上に直接又は成膜室１０７の壁を介して設置し、ホットプレート１０８を作動させる。
次に、以下、図２を参照しながら、ミストＣＶＤ法による成膜方法の一例を説明する。まず、原料溶液１０４ａをミスト化部１２０のミスト発生源１０４内に収容し、基板１１０をホットプレート１０８上に直接又は成膜室１０７の壁を介して設置し、ホットプレート１０８を作動させる。
【0061】
次に、流量調節弁１０３ａ、１０３ｂを開いてキャリアガス源１０２ａ、希釈用キャリアガス源１０２ｂからキャリアガスを成膜室１０７内に供給し、成膜室１０７の雰囲気をキャリアガスで十分に置換するとともに、主キャリアガスの流量と希釈用キャリアガスの流量をそれぞれ調節し、キャリアガス流量を制御する。
【0062】
ミストを発生させる工程では、超音波振動子１０６を振動させ、その振動を、水１０５ａを通じて原料溶液１０４ａに伝播させることによって、原料溶液１０４ａをミスト化させてミストを生成する。次に、ミストをキャリアガスにより搬送する工程では、ミストがキャリアガスによってミスト化部１２０から搬送部１０９を経て成膜部１４０へ搬送され、成膜室１０７内に導入される。成膜を行う工程で、成膜室１０７内に導入されたミストは、成膜室１０７内でホットプレート１０８の熱により熱処理され熱反応して、基板１１０の主面上に成膜される。
【0063】
このようなミストＣＶＤ法により、基板１１０（図１における基板２０１）上に、少なくとも、酸化鉄（ＩＩＩ）層２０２を成膜した後、酸化ガリウム層２０３を成膜する。このようにして基体２００を得ることができる。
【0064】
そして、このような基体２００に対し、本発明の酸化ガリウム膜の製造方法では、光の照射により酸化ガリウム層２０３と基板２０１とを酸化鉄（ＩＩＩ）層２０２で分離する。以下、この分離（剥離）工程について詳述する。
（剥離）
図１に示すように、例えば酸化ガリウム層２０３側から、基体２００に光を照射する（照射光２０５）。
照射光２０５の波長は、６００ｎｍ以下の光を含んでいることが好ましい。このような波長の光を用いることで、より確実に照射光２０５を酸化鉄（ＩＩＩ）層２０２に吸収させることができ、剥離効率をより向上させることができる。
（剥離）
図１に示すように、例えば酸化ガリウム層２０３側から、基体２００に光を照射する（照射光２０５）。
照射光２０５の波長は、６００ｎｍ以下の光を含んでいることが好ましい。このような波長の光を用いることで、より確実に照射光２０５を酸化鉄（ＩＩＩ）層２０２に吸収させることができ、剥離効率をより向上させることができる。
【0065】
また照射光２０５の光源としては、ハロゲンランプ、低圧放電ランプ、高圧放電ランプ等、いずれを用いても構わないが、レーザーもしくはフラッシュランプは、基体２００、特に酸化鉄（ＩＩＩ）層２０２に短時間に高エネルギー密度を与えることができるため好ましい。レーザー光やフラッシュランプの光を用いるのであれば、生産性高く剥離工程を行うことができる。
【0066】
レーザー源としては、ＹＡＧ系、ＹＶＯ４系、ＧｄＶＯ４系等の第二次高調波が使用できる。レーザー照射時の基板温度は、室温でもかまわないが、１００～５００℃に昇温してもよい。加熱により、成膜時の熱膨張が緩和され、熱歪、ひび割れ等の発生のおそれがなくなる。レーザーの条件は適宜決定可能であるが、例えば、出力が０．０１～２０Ｗ、周波数が１０～５００ｋＨｚ、ガルボヘッドを備え、スキャン速度が１～５０００ｍｍ／秒、などとすることができる。
フラッシュランプは、例えば、基体温度を室温～３００℃として、処理時間を０．０１～１０００ミリ秒とできる。フラッシュランプの波長としては、ランプである以上ある程度の波長域があるのは避けられないが、７００ｎｍ以下の波長域でピーク強度を有するものが望ましい。この波長域に合致するランプ光源としては、キセノンランプによる加熱が一般的である。フラッシュランプは短時間で大面積に効果的に熱処理ができるので、熱歪、ひび割れ等の発生のおそれがなくなる。
フラッシュランプは、例えば、基体温度を室温～３００℃として、処理時間を０．０１～１０００ミリ秒とできる。フラッシュランプの波長としては、ランプである以上ある程度の波長域があるのは避けられないが、７００ｎｍ以下の波長域でピーク強度を有するものが望ましい。この波長域に合致するランプ光源としては、キセノンランプによる加熱が一般的である。フラッシュランプは短時間で大面積に効果的に熱処理ができるので、熱歪、ひび割れ等の発生のおそれがなくなる。
【0067】
照射光２０５は、前述したように基体２００の上側、すなわち図１のように酸化ガリウム層２０３側から照射してもよいし、基板２０１が透明な場合は、基板２０１側すなわち図１の下側から照射しても構わない。当該方法により、簡便に、基板２０１から酸化ガリウム層２０３を分離して酸化ガリウム膜を得ることが可能となる。
図４、５にこの酸化ガリウム層の分離の様子を示す。
前者の場合、図４に示すように、酸化鉄（ＩＩＩ）層２０２における酸化ガリウム層２０３側の部分が照射光２０５を吸収して、鉄と酸素に分解され、もしくは溶解し再凝固する際多結晶化して密着強度が低下し、酸化ガリウム層２０３が基板２０１から剥離されて酸化ガリウム膜２０６が製造される。
一方で後者の場合、図５に示すように、酸化鉄（ＩＩＩ）層２０２における基板２０１側の部分が照射光２０５を吸収して、鉄と酸素に分解され、もしくは溶解し再凝固する際多結晶化して密着強度が低下し、酸化ガリウム層２０３が酸化鉄（ＩＩＩ）層２０２とともに基板２０１から剥離されて酸化鉄（ＩＩＩ）層付きの酸化ガリウム膜２０６が製造される。付いてきた酸化鉄（ＩＩＩ）層は必要に応じて除去すれば良い。
図４、５にこの酸化ガリウム層の分離の様子を示す。
前者の場合、図４に示すように、酸化鉄（ＩＩＩ）層２０２における酸化ガリウム層２０３側の部分が照射光２０５を吸収して、鉄と酸素に分解され、もしくは溶解し再凝固する際多結晶化して密着強度が低下し、酸化ガリウム層２０３が基板２０１から剥離されて酸化ガリウム膜２０６が製造される。
一方で後者の場合、図５に示すように、酸化鉄（ＩＩＩ）層２０２における基板２０１側の部分が照射光２０５を吸収して、鉄と酸素に分解され、もしくは溶解し再凝固する際多結晶化して密着強度が低下し、酸化ガリウム層２０３が酸化鉄（ＩＩＩ）層２０２とともに基板２０１から剥離されて酸化鉄（ＩＩＩ）層付きの酸化ガリウム膜２０６が製造される。付いてきた酸化鉄（ＩＩＩ）層は必要に応じて除去すれば良い。
【0068】
なお、あらかじめ剥離前に、剥離後の酸化ガリウム膜２０６を支持する別の基板を酸化ガリウム層２０３に接着しておいてから、上記光照射処理をすることも可能である。こうすることにより、基板の貼り替えが可能となる。
【0069】
そして、上記のようにして得られた酸化ガリウム膜は、横型や縦型の半導体装置に好適に用いることができる。特には縦型半導体装置に用いることが好ましい。
【実施例】
【0070】
以下、実施例を挙げて本発明について詳細に説明するが、これは本発明を限定するものではない。
【0071】
（実施例１）
本発明の酸化ガリウム膜の製造方法に基づいて、図２－３に示す成膜装置１０１を用いて、まず、基板（ｃ面サファイア基板）上に酸化鉄（α－Ｆｅ２Ｏ３）／酸化ガリウム（α－Ｇａ２Ｏ３）積層体の成膜を行った。
酸化鉄（ＩＩＩ）層形成： ３５％塩化水素酸溶液を体積比２％で混合した水溶液に、鉄アセチルアセトナートを０．０５ｍｏｌ／Ｌとなるよう混合したものを原料溶液１０４ａとした。
得られた原料溶液１０４ａをミスト発生源１０４内に収容した。次に、基板１１０として４インチ（直径１００ｍｍ）のｃ面サファイア基板を、成膜室１０７内のホットプレート１０８上に戴置し、ホットプレート１０８を作動させて温度を５５０℃に昇温した。
本発明の酸化ガリウム膜の製造方法に基づいて、図２－３に示す成膜装置１０１を用いて、まず、基板（ｃ面サファイア基板）上に酸化鉄（α－Ｆｅ２Ｏ３）／酸化ガリウム（α－Ｇａ２Ｏ３）積層体の成膜を行った。
酸化鉄（ＩＩＩ）層形成： ３５％塩化水素酸溶液を体積比２％で混合した水溶液に、鉄アセチルアセトナートを０．０５ｍｏｌ／Ｌとなるよう混合したものを原料溶液１０４ａとした。
得られた原料溶液１０４ａをミスト発生源１０４内に収容した。次に、基板１１０として４インチ（直径１００ｍｍ）のｃ面サファイア基板を、成膜室１０７内のホットプレート１０８上に戴置し、ホットプレート１０８を作動させて温度を５５０℃に昇温した。
【0072】
続いて、流量調節弁１０３ａ、１０３ｂを開いてキャリアガス源１０２ａ、希釈用キャリアガス源１０２ｂからキャリアガスとして空気を成膜室１０７内に供給し、成膜室１０７の雰囲気をキャリアガスで十分に置換するとともに、主キャリアガスの流量を２Ｌ／分に、希釈用キャリアガスの流量を５Ｌ／ｍｉｎにそれぞれ調節した。
【0073】
次に、超音波振動子１０６を２．４ＭＨｚで振動させ、その振動を、水１０５ａを通じて原料溶液１０４ａに伝播させることによって、原料溶液１０４ａをミスト化してミストを生成した。このミストを、キャリアガスによって供給管１０９ａを経て成膜室１０７内に導入した。大気圧下、５５０℃の条件で、成膜室１０７内でミストを熱反応させて、基板１１０上に酸化鉄（α－Ｆｅ２Ｏ３）の薄膜を形成した。成膜時間は６０分とした。成膜後はチャンバー内に基板を待機させたまま温度を４５０℃に変更し、引き続き以下による酸化ガリウム層の成膜を行った。
【0074】
酸化ガリウム層形成： ヨウ化ガリウム０．０５ｍｏｌ／Ｌとなるよう調整した水溶液を原料溶液１０４ａとした。
以降は上記酸化鉄（ＩＩＩ）層成膜と概ね同様の手続きで成膜を行った。具体的には、得られた原料溶液１０４ａをミスト発生源１０４内に収容した。続いて、流量調節弁１０３ａ、１０３ｂを開いてキャリアガス源１０２ａ、希釈用キャリアガス源１０２ｂからキャリアガスとして窒素ガスを成膜室１０７内に供給し、成膜室１０７の雰囲気をキャリアガスで十分に置換するとともに、主キャリアガスの流量を２Ｌ／分に、希釈用キャリアガスの流量を５Ｌ／ｍｉｎにそれぞれ調節した。
以降は上記酸化鉄（ＩＩＩ）層成膜と概ね同様の手続きで成膜を行った。具体的には、得られた原料溶液１０４ａをミスト発生源１０４内に収容した。続いて、流量調節弁１０３ａ、１０３ｂを開いてキャリアガス源１０２ａ、希釈用キャリアガス源１０２ｂからキャリアガスとして窒素ガスを成膜室１０７内に供給し、成膜室１０７の雰囲気をキャリアガスで十分に置換するとともに、主キャリアガスの流量を２Ｌ／分に、希釈用キャリアガスの流量を５Ｌ／ｍｉｎにそれぞれ調節した。
【0075】
次に、超音波振動子１０６を２．４ＭＨｚで振動させ、その振動を、水１０５ａを通じて原料溶液１０４ａに伝播させることによって、原料溶液１０４ａをミスト化してミストを生成した。このミストを、キャリアガスによって供給管１０９ａを経て成膜室１０７内に導入した。大気圧下、４５０℃の条件で、成膜室１０７内でミストを熱反応させて、基板１１０上にコランダム構造を有する酸化ガリウム（α－Ｇａ２Ｏ３）の薄膜を形成した。成膜時間は６０分とした。
【0076】
得られた基体に対し、分光エリプソメータを用いて膜厚（層の厚さ）を解析した。解析の結果、酸化鉄（ＩＩＩ）層は１．１μｍ、酸化ガリウム層は１．２μｍであった。また、Ｘ線回折により、α－Ｆｅ２Ｏ３、α－Ｇａ２Ｏ３のピークがそれぞれ確認され、さらに、α－Ｇａ２Ｏ３ピークに対しロッキングカーブを測定したところ、その半値幅は１２秒であった。極めて結晶性の良好な酸化ガリウム層が得られていることがわかる。
【0077】
得られた基体に対し、基板側からレーザー照射を行った。光源はＮｄ：ＹＶＯ４の第二次高調波（波長５３２ｎｍ）とし、出力が０．１Ｗ、周波数が１００ｋＨｚ、スキャン速度が５ｍｍ／秒とした。レーザー照射により、酸化ガリウム層を容易に剥離でき、酸化ガリウム膜が得られたことを確認できた。
【0078】
（実施例２）
実施例１において、酸化鉄（ＩＩＩ）層の成膜時間を１５分としたものを４試料用意した。これ以外は実施例１と同じ条件で成膜、評価、レーザー照射を行った。膜厚解析の結果、酸化鉄（ＩＩＩ）層は平均で０．２３μｍ、酸化ガリウム層は平均で１．１μｍであった。Ｘ線回折によるα－Ｇａ２Ｏ３ピークのロッキングカーブ半値幅は１１～１４秒と良好であった。得られた１試料に対しレーザー照射を行ったところ、レーザー照射により酸化ガリウム層を容易に剥離でき、酸化ガリウム膜が得られたことを確認できた。
実施例１において、酸化鉄（ＩＩＩ）層の成膜時間を１５分としたものを４試料用意した。これ以外は実施例１と同じ条件で成膜、評価、レーザー照射を行った。膜厚解析の結果、酸化鉄（ＩＩＩ）層は平均で０．２３μｍ、酸化ガリウム層は平均で１．１μｍであった。Ｘ線回折によるα－Ｇａ２Ｏ３ピークのロッキングカーブ半値幅は１１～１４秒と良好であった。得られた１試料に対しレーザー照射を行ったところ、レーザー照射により酸化ガリウム層を容易に剥離でき、酸化ガリウム膜が得られたことを確認できた。
【0079】
（比較例）
実施例１において、酸化鉄（ＩＩＩ）層を形成しない、すなわち、酸化ガリウム層だけの基体を作製した。これ以外は実施例１と同じ条件で成膜、評価を行い、レーザー照射を行った。膜厚解析の結果、酸化ガリウム層は１．２μｍであった。Ｘ線回折によるα－Ｇａ２Ｏ３ピークのロッキングカーブ半値幅は１３秒と良好であったが、レーザー照射しても試料に何ら変化は見られず、酸化ガリウム層を剥離することはできず、酸化ガリウム膜を得ることはできなかった。
実施例１において、酸化鉄（ＩＩＩ）層を形成しない、すなわち、酸化ガリウム層だけの基体を作製した。これ以外は実施例１と同じ条件で成膜、評価を行い、レーザー照射を行った。膜厚解析の結果、酸化ガリウム層は１．２μｍであった。Ｘ線回折によるα－Ｇａ２Ｏ３ピークのロッキングカーブ半値幅は１３秒と良好であったが、レーザー照射しても試料に何ら変化は見られず、酸化ガリウム層を剥離することはできず、酸化ガリウム膜を得ることはできなかった。
【0080】
（実施例３）
実施例２で得た１試料に対し、基体に照射するレーザー波長を１０６４ｎｍとした。レーザー照射により酸化ガリウム層を剥離でき、酸化ガリウム膜が得られたことを確認できた。
実施例２で得た１試料に対し、基体に照射するレーザー波長を１０６４ｎｍとした。レーザー照射により酸化ガリウム層を剥離でき、酸化ガリウム膜が得られたことを確認できた。
【0081】
（実施例４）
実施例２で得た１試料に対し、フラッシュランプとしてハロゲンランプを１０ミリ秒照射した。ランプ照射により酸化ガリウム層を剥離でき、酸化ガリウム膜が得られたことを確認できた。
実施例２で得た１試料に対し、フラッシュランプとしてハロゲンランプを１０ミリ秒照射した。ランプ照射により酸化ガリウム層を剥離でき、酸化ガリウム膜が得られたことを確認できた。
【0082】
（実施例５）
実施例２で得た１試料に対し、フラッシュランプとしてキセノンランプを１ミリ秒照射した。ランプ照射により酸化ガリウム層を剥離でき、酸化ガリウム膜が得られたことを確認できた。
実施例２で得た１試料に対し、フラッシュランプとしてキセノンランプを１ミリ秒照射した。ランプ照射により酸化ガリウム層を剥離でき、酸化ガリウム膜が得られたことを確認できた。
【0083】
以上のように、基板と酸化ガリウム層間に酸化鉄（ＩＩＩ）層を介在させることで、光照射により酸化ガリウム層を容易に剥離して酸化ガリウム膜を得ることができる。さらに、得られる酸化ガリウム膜は結晶性も極めて良好である。
【0084】
（実施例６）
実施例２において、酸化ガリウム層の代わりにＩｎＧａＯ層を成膜した。これ以外は実施例２と同じ条件で成膜、レーザー照射を行った。得られた試料に対しレーザー照射を行ったところ、レーザー照射によりＩｎＧａＯ層を容易に剥離でき、ＩｎＧａＯ膜が得られたことを確認できた。
以上のように、基板と結晶性酸化物半導体層であるＩｎＧａＯ層間に光吸収層である酸化鉄（ＩＩＩ）層を介在させることで、光照射によりＩｎＧａＯ層を容易に剥離してＩｎＧａＯ膜を得ることができる。
実施例２において、酸化ガリウム層の代わりにＩｎＧａＯ層を成膜した。これ以外は実施例２と同じ条件で成膜、レーザー照射を行った。得られた試料に対しレーザー照射を行ったところ、レーザー照射によりＩｎＧａＯ層を容易に剥離でき、ＩｎＧａＯ膜が得られたことを確認できた。
以上のように、基板と結晶性酸化物半導体層であるＩｎＧａＯ層間に光吸収層である酸化鉄（ＩＩＩ）層を介在させることで、光照射によりＩｎＧａＯ層を容易に剥離してＩｎＧａＯ膜を得ることができる。
【0085】
（実施例７）
実施例２において、酸化鉄（ＩＩＩ）層の代わりに酸化クロム層を成膜した。これ以外は実施例２と同じ条件で成膜、評価、レーザー照射を行った。Ｘ線回折により、α－Ｇａ２Ｏ３が形成されたことが確認できた。得られた試料に対しレーザー照射を行ったところ、レーザー照射により酸化ガリウム層を容易に剥離でき、酸化ガリウム膜が得られたことを確認できた。
実施例２において、酸化鉄（ＩＩＩ）層の代わりに酸化クロム層を成膜した。これ以外は実施例２と同じ条件で成膜、評価、レーザー照射を行った。Ｘ線回折により、α－Ｇａ２Ｏ３が形成されたことが確認できた。得られた試料に対しレーザー照射を行ったところ、レーザー照射により酸化ガリウム層を容易に剥離でき、酸化ガリウム膜が得られたことを確認できた。
【0086】
（実施例８）
実施例２において、酸化鉄（ＩＩＩ）層の代わりに酸化バナジウム層を成膜した。これ以外は実施例２と同じ条件で成膜、評価、レーザー照射を行った。Ｘ線回折により、α－Ｇａ２Ｏ３が形成されたことが確認できた。得られた試料に対しレーザー照射を行ったところ、レーザー照射により酸化ガリウム層を容易に剥離でき、酸化ガリウム膜が得られたことを確認できた。
実施例２において、酸化鉄（ＩＩＩ）層の代わりに酸化バナジウム層を成膜した。これ以外は実施例２と同じ条件で成膜、評価、レーザー照射を行った。Ｘ線回折により、α－Ｇａ２Ｏ３が形成されたことが確認できた。得られた試料に対しレーザー照射を行ったところ、レーザー照射により酸化ガリウム層を容易に剥離でき、酸化ガリウム膜が得られたことを確認できた。
【0087】
（実施例９）
実施例２において、酸化鉄（ＩＩＩ）層の代わりに酸化チタン層を成膜した。これ以外は実施例２と同じ条件で成膜、評価、レーザー照射を行った。Ｘ線回折により、α－Ｇａ２Ｏ３が形成されたことが確認できた。得られた試料に対しレーザー照射を行ったところ、レーザー照射により酸化ガリウム層を容易に剥離でき、酸化ガリウム膜が得られたことを確認できた。
実施例２において、酸化鉄（ＩＩＩ）層の代わりに酸化チタン層を成膜した。これ以外は実施例２と同じ条件で成膜、評価、レーザー照射を行った。Ｘ線回折により、α－Ｇａ２Ｏ３が形成されたことが確認できた。得られた試料に対しレーザー照射を行ったところ、レーザー照射により酸化ガリウム層を容易に剥離でき、酸化ガリウム膜が得られたことを確認できた。
【0088】
（実施例１０）
実施例２において、基板をｃ面サファイア基板の代わりにタンタル酸リチウム基板とした。これ以外は実施例２と同じ条件で成膜、評価、レーザー照射を行った。Ｘ線回折により、α－Ｇａ２Ｏ３が形成されたことが確認できた。得られた試料に対しレーザー照射を行ったところ、レーザー照射により酸化ガリウム層を容易に剥離でき、酸化ガリウム膜が得られたことを確認できた。
以上のように、基板と酸化ガリウム層間に光吸収層を介在させることで、光照射により酸化ガリウム層を容易に剥離して酸化ガリウム膜を得ることができる。
実施例２において、基板をｃ面サファイア基板の代わりにタンタル酸リチウム基板とした。これ以外は実施例２と同じ条件で成膜、評価、レーザー照射を行った。Ｘ線回折により、α－Ｇａ２Ｏ３が形成されたことが確認できた。得られた試料に対しレーザー照射を行ったところ、レーザー照射により酸化ガリウム層を容易に剥離でき、酸化ガリウム膜が得られたことを確認できた。
以上のように、基板と酸化ガリウム層間に光吸収層を介在させることで、光照射により酸化ガリウム層を容易に剥離して酸化ガリウム膜を得ることができる。
【0089】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【0090】
１０１…成膜装置、 １０２ａ…キャリアガス源、
１０２ｂ…希釈用キャリアガス源、 １０３ａ…流量調節弁、
１０３ｂ…流量調節弁、 １０４…ミスト発生源、
１０４ａ…原料溶液、 １０５…容器、 １０５ａ…水、 １０６…超音波振動子、
１０７…成膜室、 １０８…ホットプレート、 １０９…搬送部、
１０９ａ…供給管、 １１０…基板、 １１２…排気口、 １１６…超音波発振器、
１２０…ミスト化部、 １３０…キャリアガス供給部、 １４０…成膜部、
２００…基体、 ２０１…基板、 ２０２…酸化鉄（ＩＩＩ）層、
２０３…酸化ガリウム層、 ２０５…照射光、 ２０６…剥離した酸化ガリウム膜、
１２００…基体、 １２０１…基板、 １２０２…光吸収層、
１２０３…結晶性酸化物半導体層、 １２０５…照射光、
１２０６…剥離した結晶性酸化物半導体膜。
１０２ｂ…希釈用キャリアガス源、 １０３ａ…流量調節弁、
１０３ｂ…流量調節弁、 １０４…ミスト発生源、
１０４ａ…原料溶液、 １０５…容器、 １０５ａ…水、 １０６…超音波振動子、
１０７…成膜室、 １０８…ホットプレート、 １０９…搬送部、
１０９ａ…供給管、 １１０…基板、 １１２…排気口、 １１６…超音波発振器、
１２０…ミスト化部、 １３０…キャリアガス供給部、 １４０…成膜部、
２００…基体、 ２０１…基板、 ２０２…酸化鉄（ＩＩＩ）層、
２０３…酸化ガリウム層、 ２０５…照射光、 ２０６…剥離した酸化ガリウム膜、
１２００…基体、 １２０１…基板、 １２０２…光吸収層、
１２０３…結晶性酸化物半導体層、 １２０５…照射光、
１２０６…剥離した結晶性酸化物半導体膜。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】