(57)【要約】【課題】結晶性の良好な窒化物系化合物半導体を備える基板を形成する。【解決手段】窒化物系化合物半導体バルク基板１の一方の主表面から一定の深さの領域における結晶の成長状態の分布を検出し、その検出結果に基づいて、窒化物系化合物半導体バルク基板１があらかじめ決められた基準を満たすか否かを判別する。上記基準を満たすと判別された窒化物系化合物半導体バルク基板１の一方の主表面に対してイオン注入を行ない、下地基板１０の一方の主表面と接合した上で、イオン注入により形成される脆弱領域において分割することにより、窒化物系化合物半導体薄膜１ｄを備える基板１００を形成する。【選択図】図１
2010199316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物系化合物半導体基板である第１の基板の一方の主表面から一定の深さの領域における結晶の成長状態の分布を検出する工程と、
前記結晶の成長状態の分布を検出する工程における検出結果に基づいて、前記第１の基板があらかじめ決められた基準を満たすか否かを判別する工程と、
前記判別する工程において前記基準を満たすと判別された前記第１の基板の一方の主表面からイオン注入を行なう工程と、
イオン注入された前記第１の基板の一方の主表面を、第２の基板の一方の主表面と接合する工程と、
前記第２の基板と接合された前記第１の基板を前記イオン注入を行なう工程において形成される脆弱領域において分割する工程とを備える、基板の製造方法。
【請求項２】
前記検出する工程では前記第１の基板の一方の主表面から３０μｍまでの深さの領域においてＣ面成長領域とファセット成長領域との分布を検出し、
前記判別する工程における前記基準は、前記第１の基板の一方の主表面の全面積に対する、前記Ｃ面成長領域の占める面積の割合が７０％以上という基準である、請求項１に記載の基板の製造方法。
【請求項３】
前記イオン注入を行なう工程において、イオン注入を行なう方向が前記第１の基板の一方の主表面に直交する方向となす角度が１４°以下である、請求項１または２に記載の基板の製造方法。
【請求項４】
前記第１の基板は面方位｛０００１｝に対してオフ角が１４°以下である、請求項１または２に記載の基板の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項の基板の製造方法を用いて形成された基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の製造方法および基板に関するものであり、より特定的には、基板の主表面上に窒化物系化合物半導体基板の薄膜を接合させた基板の製造方法および基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえばＬＥＤなどの発光素子を形成するために用いる発光素子用基板は、窒化物系化合物半導体を用いて形成されることが多い。窒化物系化合物半導体は、従来のシリコンなどの半導体に比べてバンドギャップが広く、ＩＩＩ族元素に用いるガリウム、インジウム、アルミニウムの濃度を変化させることにより、バンドギャップの広さを変化させることができる性質を有する。このため、上述した方法でバンドギャップの広さを調整することにより、当該窒化物系化合物半導体を用いて形成した発光素子が発光する光の波長を、可視光のほぼすべての領域にかけて広範囲に設計することができる。以上の事由により、窒化物系化合物半導体は発光素子用基板として広く用いられている。
【０００３】
たとえば窒化物系化合物半導体として窒化ガリウムを用いる場合、発光素子を形成するためには、窒化ガリウムからなるバルク基板の一方の主表面上に窒化ガリウムのエピタキシャル層を形成することが好ましい。なお、ここで主表面とは、表面のうち最も面積の大きい主要な面をいう。しかし、窒化ガリウム系化合物半導体のバルク基板は非常に高価であるため入手が困難である。すなわち、これを発光素子用基板として直接用いることは困難である。
【０００４】
しかるに、窒化ガリウム系化合物半導体のバルク基板より安価な、たとえば単結晶シリコン基板の一方の主表面上に直接窒化ガリウムの積層構造を形成しようとすると、シリコンと窒化ガリウムとの熱膨張係数の差や格子不整合などにより、当該単結晶シリコン基板に熱応力が発生し、シリコン基板や積層構造などに反りが発生する可能性がある。また、窒化ガリウムの積層構造がシリコン基板から剥離したり、窒化ガリウムの積層構造に形成した発光素子の電気的特性が劣化したり、窒化ガリウムの積層構造中における転位密度が増加するなどの不具合が発生する可能性がある。
【０００５】
そこで、たとえば以下の特許文献１においては、以下に示す基板の製造方法が開示されている。まず窒化ガリウム基板の一方の主表面上からイオン注入し、当該基板の比較的主表面に近い内部に、主表面に沿った方向にイオン注入層を形成する。そしてイオン注入を行なった主表面と、たとえば単結晶シリコン基板の主表面とを重ね合わせた上で熱処理する。このようにして、窒化ガリウム基板においてイオン注入を行なった主表面と、重ね合わせた単結晶シリコン基板の主表面とを接合するとともに、イオン注入層において脆弱領域を形成させる。その脆弱領域にエネルギーを加えることにより、重ね合わせた窒化ガリウム基板から、下地基板としての単結晶シリコン基板上に接合された薄膜として窒化ガリウムの薄膜を分離することができる。脆弱領域で剥離した薄膜として単結晶シリコン基板と接合された窒化ガリウムは極めて薄いため、最終的に単結晶シリコン基板から分離された１枚の窒化ガリウム基板は上記工程を行なうために複数回利用することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２１０６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の発明者は、特許文献１に開示されている、窒化ガリウム基板を別の材質の下地基板に重ね合わせて接合する方法を用いた場合、当該窒化ガリウム基板を構成する窒化ガリウムの結晶の成長状態が、下地基板に接合される窒化ガリウムの薄膜の品質に影響を及ぼすことを見出した。具体的には、窒化ガリウム基板を構成する窒化ガリウムの結晶には、Ｃ面成長とファセット成長という、２種類の成長形態が存在する。
【０００８】
Ｃ面成長により形成されたＣ面成長領域から構成される窒化ガリウム基板を上記の方法を用いて下地基板に接合する場合は、高品質の窒化ガリウム薄膜を接合することが可能である。しかしファセット成長により形成されたファセット成長領域から構成される窒化ガリウム基板には、当該窒化ガリウム基板にイオン注入を行なう過程で窒化ガリウム基板の内部に、上記脆弱領域とは別の形態のダメージが多数形成される。当該ダメージは窒化ガリウム基板の結晶性を悪化させるため、除去することが好ましい。しかし当該窒化ガリウム基板に対してたとえばアニールなどの結晶性を改善するための処理を行なったとしても、上記ダメージを除去することは困難である。このため上記ダメージが残留する窒化ガリウム基板を下地基板に接合しようとする場合、接合される窒化ガリウムの薄膜の内部にダメージが残存することになる。したがって、結晶性に劣る窒化ガリウムの薄膜が形成される結果、当該薄膜上に形成される発光素子の発光強度などに影響を及ぼすことがある。
【０００９】
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、結晶性の良好な窒化物系化合物半導体を備える基板の製造方法および、上記製造方法により形成された基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一般的に、窒化ガリウムなどの窒化物系化合物半導体の基板を形成する際には、当該窒化物系化合物半導体の格子定数に比較的近い格子定数を有する材料の基板の上に気相成長により窒化ガリウムの結晶構造を形成する。この場合、当該窒化物系化合物半導体と当該材料との格子定数の差により、形成される窒化物系化合物半導体の内部に転位が発生する。この転位を基板の内部のうち特定の領域に集合させることにより、転位が少なくなる領域を形成することができる。この転位が少なくなる領域を、たとえば発光素子用基板を形成するために用いる領域とすれば、転位の少ない材料からなる発光素子用基板を形成することができる。上述した転位を基板の内部のうち特定の領域に集合させる処理を行なうために、窒化物系化合物半導体の基板を気相成長する際に、通常のＣ面成長と併せて、成長速度の異なるファセット成長という形態の成長を行なう。このため、窒化ガリウムなどの窒化物系化合物半導体の基板には、Ｃ面成長により形成されたＣ面成長領域と、ファセット成長により形成されたファセット成長領域とが共存している。
【００１１】
上述したように、ファセット成長領域から構成される窒化物系化合物半導体（たとえば窒化ガリウム基板）に対してイオン注入を行ない、これを下地基板に薄膜として接合する場合、形成される薄膜の品質が劣化することがある。したがって、イオン注入された第１の基板を第２の基板と接合することにより基板を形成する場合には、Ｃ面成長領域の割合が高い窒化物系化合物半導体基板を用いることが好ましい。本発明に係る基板の製造方法は、Ｃ面成長領域の割合が、あらかじめ決められた基準値以上である当該基板を選別した上で、選別した基板に対してイオン注入や接合などの処理を行なうことにより、ダメージなどの欠陥の少ない窒化物系化合物半導体の薄膜を備える基板を形成する方法である。
【００１２】
具体的には本発明に係る基板の製造方法は、窒化物系化合物半導体基板である第１の基板の一方の主表面から一定の深さの領域における結晶の成長状態の分布を検出する工程と、結晶の成長状態の分布を検出する工程における検出結果に基づいて、第１の基板があらかじめ決められた基準を満たすか否かを判別する工程と、上記判別する工程において上記基準を満たすと判別された第１の基板の一方の主表面からイオン注入を行なう工程と、イオン注入された上記第１の基板の一方の主表面を、第２の基板の一方の主表面と接合する工程と、第２の基板と接合された第１の基板を上記イオン注入を行なう工程において形成される脆弱領域において分割する工程とを備える。
【００１３】
上述した基板の製造方法を用いれば、Ｃ面成長領域の割合が高い窒化物系化合物半導体の基板（第１の基板）に対してイオン注入を行ない、これを下地基板（第２の基板）の一方の主表面上に接合し、第１の基板をイオン注入により形成された脆弱領域において分割することにより、第２の基板の一方の主表面上に窒化物系化合物半導体の薄膜が接合された基板を形成することができる。Ｃ面成長領域の割合が高い第１の基板を用いているため、第１の基板から形成された薄膜中には、イオン注入時に形成されたダメージが少なくなる。したがって、高品質の薄膜を形成することができる。すなわち、上述した基板の製造方法を用いることにより、形成される基板の品質管理を的確に行なうことができるとともに、当該基板の生産歩留まりを向上することができ、当該基板上に形成される発光素子の発光特性などを向上させることができる。
【００１４】
本発明に係る基板の製造方法においては、上記検出する工程では第１の基板の一方の主表面から３０μｍまでの深さの領域においてＣ面成長領域とファセット成長領域との分布を検出し、判別する工程における基準は、第１の基板の一方の主表面の全面積に対する、Ｃ面成長領域の占める面積の割合が７０％以上という基準であることが好ましい。
【００１５】
上述したイオン注入を行なう工程において脆弱領域となるのは、イオン注入を行なう主表面からの深さがおよそ３０μｍの領域である。ここで深さとは、第１の基板の内部における、主表面から主表面に垂直な方向に見た距離を表わす。すなわち、本発明に係る基板の製造方法において形成される基板は、窒化物系化合物半導体の薄膜の厚みが約３０μｍとなる。したがって、形成する基板を構成する薄膜となる領域に関して、Ｃ面成長領域の占める面積の割合が７０％以上であるようにすれば、形成する基板を構成する薄膜の品質を向上させることができる。すなわち、当該基板の生産歩留まりを向上することができ、当該基板上に形成される発光素子の発光特性などを向上させることができる。
【００１６】
本発明に係る基板の製造方法においては、イオン注入を行なう工程において、イオン注入を行なう方向が第１の基板の一方の主表面に直交する方向となす角度が１４°以下であることが好ましい。
【００１７】
第１の基板を、薄膜を形成する厚み分だけが第２の基板の主表面上に接合された状態とするために、余分な厚み分を分割して除去するための脆弱領域を形成するために行なうイオン注入は、第１の基板の主表面に直交する方向となす角度を１４°以下にする。すなわちイオン注入は、第１の基板の主表面に直角な方向に近い方向から行なうことが好ましい。このようにすれば、当該イオン注入が行なわれた主表面から一定の厚みの領域における第１の基板を構成する結晶構造の結晶性を良好な状態に保つことができる。したがって、当該第１の基板を第２の基板と接合させて形成される基板の品質を向上させることができるとともに、当該基板の生産歩留まりを向上することができ、当該基板上に形成される発光素子の発光特性などを向上させることができる。
【００１８】
本発明に係る基板の製造方法においては、第１の基板として面方位｛０００１｝に対してオフ角が１４°以下となるものを用いてもよい。
【００１９】
たとえば上述したイオン注入を、第１の基板の主表面に直角な方向から行なう際に、第１の基板の主表面が面方位｛０００１｝に対して１４°のオフ角を有する場合は、主表面が面方位｛０００１｝である第１の基板に対して、基板の主表面に直交する方向となす角度が１４°である方向からイオン注入を行なう場合と同様の状態となる。すなわち、第１の基板を構成する結晶の配列を基準に考えると、上述したいずれの場合も同じ角度からイオン注入を行なっていることになる。したがって、オフ角が１４°以下であれば、イオン注入を行なう方向が主表面に直交する方向と１４°以下の角度を有する場合と同様に、当該イオン注入が行なわれた主表面から一定の厚みの領域における第１の基板を構成する結晶構造の結晶性を良好な状態に保つことができる。
【００２０】
以上に述べた基板の製造方法を用いて形成された基板は、上述したように、当該基板の品質管理が的確になされるため、歩留まりを向上することができる。また、当該基板上に形成される発光素子の発光特性などを向上させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、下地基板の主表面上に窒化物系化合物半導体の薄膜が接合された基板の品質管理を的確に行なうことができ、基板の歩留まりを向上することができる。このため、本発明の基板の製造方法を用いれば、特性を向上させた基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板の態様を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る基板の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】窒化物系化合物半導体バルク基板の概略断面図である。
【図４】面方位方向に対してオフ角を有する窒化物系化合物半導体バルク基板の概略断面図である。
【図５】窒化物系化合物半導体バルク基板に直線偏光を照射する状態を表わす概略断面図である。
【図６】窒化物系化合物半導体バルク基板の主表面に直角な方向からイオン注入を行なう態様を示す概略断面図である。
【図７】窒化物系化合物半導体バルク基板の主表面に直角な方向に対して角度βを有する方向からイオン注入を行なう態様を示す概略断面図である。
【図８】窒化物系化合物半導体バルク基板の主表面を、下地基板の一方の主表面と貼り合わせた態様を示す概略断面図である。
【図９】窒化物系化合物半導体バルク基板が亀裂を起こし、薄膜を形成した態様を示す概略断面図である。
【図１０】本発明の実施例１における積層構造の態様を示す概略断面図である。
【図１１】本発明の実施例１における発光素子の態様を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、各実施の形態について、同一の機能を果たす要素には同一の参照符号を付し、その説明は、特に必要がなければ繰り返さない。
【００２４】
図１に示す基板１００は、窒化物系化合物半導体薄膜１ｄが下地基板１０の一方の主表面上に配置された、たとえばＬＥＤなどの発光素子を形成するために用いる基板である。
【００２５】
窒化物系化合物半導体薄膜１ｄの、下地基板１０と対向しない主表面（図１における上側の主表面）に、発光素子を形成するために窒化ガリウム（ＧａＮ）やアルミ窒化ガリウム（ＡｌＧａＮ）などのエピタキシャル層の積層構造を形成する。これらの材質からなるエピタキシャル層の積層構造は、熱膨張係数や格子定数の差の都合上、窒化物系化合物半導体薄膜１ｄの主表面に容易に形成することができる。したがって、基板１００にはたとえば窒化ガリウム（ＧａＮ）からなる窒化物系化合物半導体薄膜１ｄを備えることが好ましい。
【００２６】
窒化ガリウムは青色発光ダイオード（青色ＬＥＤ）の材料として用いられる半導体材料である。窒化物半導体を用いた発光素子は一般に可視光のほぼすべての波長範囲の光を放出することが可能であるが、なかでも窒化ガリウムは波長が４００ｎｍから６００ｎｍの範囲の、青色から緑色の可視光を主に放出することができる。
【００２７】
下地基板１０としては、たとえばシリコンウェハなどの単結晶半導体基板を用いることができる。ただし、シリコンはエピタキシャル層を形成する温度で窒化ガリウムと反応する。このため、たとえばシリコンウェハの一方の主表面上にシリコン酸化膜を形成したものを下地基板１０とし、シリコン酸化膜の一方の主表面上に窒化物系化合物半導体薄膜１ｄが形成されたものを基板１００とすることが好ましい。なお、下地基板１０としてはその他にもエピタキシャル層を形成する温度に耐えられる任意の材料を用いることができる。具体的にはたとえばサファイア、ガラス、セラミックス、金属で熱膨張係数が窒化物系化合物半導体薄膜１ｄと近い任意の材料を用いることができる。
【００２８】
基板１００を形成する窒化物系化合物半導体薄膜１ｄの内部には、基板１００を形成する過程で発生するダメージの量が少ないことが好ましい。したがって、窒化物系化合物半導体薄膜１ｄを形成する窒化物系化合物半導体の基板は、Ｃ面成長領域の割合が高く、ファセット成長領域の割合が低いものを用いることが好ましい。以下に、本発明の実施の形態に係る基板１００の製造方法について説明する。
【００２９】
図２のフローチャートに示すように、本発明の実施の形態に係る基板１００の製造方法としては、まず基板を準備する工程（Ｓ１０）において、基板１００を構成する窒化物系化合物半導体薄膜１ｄを形成するための第１の基板、および図１における下地基板１０として用いる第２の基板を準備する。
【００３０】
基板を準備する工程（Ｓ１０）について具体的には、まず図３に示す、たとえば一方および他方の両方の主表面を研磨した窒化物系化合物半導体バルク基板１を第１の基板として準備する。窒化物系化合物半導体バルク基板１は、たとえばウルツ鉱型窒化ガリウムの単結晶から構成されており、主表面はたとえば直径が２インチの円形ウェハにオリフラ（オリエンテーションフラット）を設けた構成である。窒化物系化合物半導体バルク基板１はウルツ鉱型窒化ガリウムの六方晶をなす面方位が｛０００１｝であることが好ましく、特に一方の主表面（図３における上側の主表面１ａ）が（０００−１）窒素面、一方の主表面に対向する他方の主表面（図３における下側の主表面）が（０００１）ガリウム面となるように配置されることが好ましい。
【００３１】
あるいは、窒化物系化合物半導体バルク基板１は、面方位｛０００１｝に対して１４°以下のオフ角を有する構成であってもよい。具体的には図４に示すように、後述するイオン注入を行なう窒化物系化合物半導体バルク基板１の一方の主表面１ａの方向が、たとえば（０００−１）面の面方位方向１ｅに対して傾きα（オフ角という）を有した方向であってもよい。たとえば図３に示すＣ面成長領域１ｃであれば、このようにオフ角αを有した主表面１ａであっても、イオン注入を行なった際に、たとえば図３に示すファセット成長領域１ｆに対してイオン注入を行なった際にファセット成長領域１ｆの内部におけるダメージの発生を抑制することができる。特に上記ダメージの発生を抑制するためには、オフ角αは１４°以下であることが好ましい。このようにすれば、イオン注入を行なっても主表面１ａの近傍の領域の結晶性を悪化させることなく、良好な窒化物系化合物半導体バルク基板１を得ることができる。
【００３２】
なお、たとえばＬＥＤなどの発光素子を形成する場合、窒化物系化合物半導体バルク基板１の内部に含まれる転位密度は１０９ｃｍ−２以下、より好ましくは１０７ｃｍ−２以下であることが好ましい。また第２の基板である下地基板１０としては、上述したようにたとえばシリコンウェハの一方の主表面上にたとえば熱酸化により酸化膜を形成したものを準備する。
【００３３】
次に図２のフローチャートに示す基板の成長状態の分布を検出する工程（Ｓ２０）にて、基板を準備する工程（Ｓ１０）において準備した窒化物系化合物半導体バルク基板１の一方の主表面から一定の深さの領域における結晶の成長状態の分布を検出する。具体的には、図３に示す窒化物系化合物半導体バルク基板１の一方の主表面１ａから一定の深さの領域における結晶の成長状態の分布を検出する。なお、ここで深さとは、図３の窒化物系化合物半導体バルク基板１の内部に関して、主表面１ａから、主表面１ａに垂直な方向（図３の上下方向）に測定した距離をいう。
【００３４】
結晶の成長状態の分布とは、図３に示す、窒化物系化合物半導体バルク基板１の結晶の内部における、Ｃ面成長領域１ｃとファセット成長領域１ｆとの分布である。窒化物系化合物半導体バルク基板１は、主表面１ａに交差する方向（図３の上下方向）に気相成長されているため、気相成長により形成されるＣ面成長領域１ｃおよびファセット成長領域１ｆは、図３に示すように、それぞれ主表面１ａに交差する方向に延在している。したがって、たとえば主表面１ａにおける結晶の成長状態の分布は、窒化物系化合物半導体バルク基板１の内部の、主表面１ａに沿った方向（図３の左右方向）における断面における結晶の成長状態の分布にほぼ等しくなる。基板の成長状態の分布を検出する工程（Ｓ２０）においては、主表面１ａから３０μｍまでの深さの領域における結晶の成長状態の分布を検出することが好ましい。
【００３５】
後述するように、主表面１ａからおよそ３０μｍまでの領域が、最終的な基板１００の窒化物系化合物半導体薄膜１ｄとして形成される。したがって、当該領域における結晶の成長状態の分布を検出することが好ましい。
【００３６】
上記基板の成長状態の分布を検出する工程（Ｓ２０）を行なう方法としては、たとえば主表面１ａに関しては、蛍光顕微鏡を用いて主表面１ａの状態を観察することにより、各領域がＣ面成長領域１ｃであるかファセット成長領域１ｆであるかを判別することができる。また主表面１ａから一定の深さ（たとえば３０μｍ）の領域内におけるＣ面成長領域１ｃとファセット成長領域１ｆとの分布を検出する方法としては、たとえば図５に示すように、光を照射して反射波を測定する方法を用いることが好ましい。
【００３７】
図５に示すように、一の直線方向のみに振動方向を有する直線偏光２１を、窒化物系化合物半導体バルク基板１の主表面１ａに対して、主表面１ａの法線方向となす角度である入射角がγとなるように斜め方向から入射する。ここでγは０°以上７０°以下の任意の角度を用いることができる。また、直線偏光２１の一の振動方向に対してほぼ垂直な他の直線方向のみに振動方向を有する直線偏光２２を、主表面１ａに対して、直線偏光２１と同じ入射角γとなるように斜め方向から入射する。これらの直線偏光２１、２２は主表面１ａにおいて反射されるが、一部が回折して窒化物系化合物半導体バルク基板１の内部に浸入する。このため、窒化物系化合物半導体バルク基板１の内部（主表面１ａからの深さが３０μｍ以内の領域）の情報を、反射する直線偏光２１、２２に入力することができる。
【００３８】
直線偏光２１が主表面１ａにおいて反射された反射波と、直線偏光２２が主表面１ａにおいて反射された反射波との位相の差を、検出器を用いて測定することにより、上記直線偏光２１、２２を照射した領域がＣ面成長領域１ｃであるかファセット成長領域１ｆであるかを検出することができる。たとえば、当該照射した領域がＣ面成長領域１ｃである場合は、当該照射した領域がファセット成長領域１ｆである場合に比べて上記位相の差は小さくなり、明るく見える。
【００３９】
以上のようにして窒化物系化合物半導体バルク基板１の主表面１ａから一定の深さの領域における、結晶の成長状態の分布を検出した上で、図２に示すように判別する工程（Ｓ３０）を行なう。具体的には、基板の成長状態の分布を検出する工程（Ｓ２０）での検出結果に基づいて、当該検出を行なった窒化物系化合物半導体バルク基板１が、あらかじめ決められた基準を満たすか否かを判別する工程である。
【００４０】
上述した、当該検出を行なった窒化物系化合物半導体バルク基板１を判別する基準は、たとえば主表面１ａから３０μｍまでの深さの領域における、主表面１ａの全面積に対する、Ｃ面成長領域１ｃの占める面積の割合が７０％以上という基準であることが好ましい。具体的には、たとえば図３の断面図においてＣ面成長領域１ｃを表わすＣ１とＣ２との和が、ファセット成長領域１ｆを表わすｆを合わせた主表面１ａの面積全体の７０％以上であることが好ましい。
【００４１】
上述したように、Ｃ面成長領域１ｃおよびファセット成長領域１ｆは、窒化物系化合物半導体バルク基板１の主表面１ａに交差する方向に延在する。このため、主表面１ａに沿った方向に関する任意の断面上において、Ｃ面成長領域１ｃとファセット成長領域１ｆとの分布はほぼ等しくなる。このため、主表面１ａにおけるＣ面成長領域１ｃとファセット成長領域１ｆとの分布と、主表面１ａから３０μｍまでの深さの領域における任意の断面状における上記分布とは、ほぼ等しくなる。上記分布から求められる、主表面１ａから３０μｍまでの深さの領域における主表面１ａまたは主表面１ａに沿った方向の断面の全面積に対する、Ｃ面成長領域１ｃの占める面積の割合が７０％以上であることを、当該窒化物系化合物半導体バルク基板１を、基板１００を形成するための第１の基板としての適合品と判別する基準とする。
【００４２】
このようにすれば、第１の基板としての窒化物系化合物半導体バルク基板１として、Ｃ面成長領域１ｃの占める割合が７０％以上と高いもののみを使用することになる。したがって、後工程を行なった際に窒化物系化合物半導体バルク基板１の内部に多数のダメージを発生させ、形成される基板１００の品質を劣化させる可能性を低減することができる。すなわち、形成する基板１００の品質を的確に管理することができる。その結果、当該基板１００の歩留まりを向上させることができ、基板１００に形成する発光素子の発光特性などを向上させることができる。
【００４３】
以上の手順でＣ面成長領域１ｃの占める割合が高い、良好な品質の窒化物系化合物半導体バルク基板１を選別したところで、イオン注入工程（Ｓ４０）を行なう。具体的には、先の判別する工程（Ｓ３０）において、Ｃ面成長領域１ｃの占める割合が７０％以上の、適合品と判別された窒化物系化合物半導体バルク基板１の主表面１ａから、図６に下向きの矢印で示す方向からイオン注入を行なう。
【００４４】
図６に示すように、窒化物系化合物半導体バルク基板１の一方の主表面１ａからたとえば水素イオンのイオン注入を行なう。なお、ここで水素イオンを加速する加速電圧はたとえば９０ｋｅＶとし、イオン注入を行なうドーズ量はたとえば７Ｅ１７ｃｍ−２とするが、上述した値以外の条件にても同様のイオン注入処理を行なうことができる。ここで、イオン注入を行なう主表面１ａは（０００−１）窒素面とすることが好ましい。なお、当該イオン注入においては、たとえば水素、ヘリウム、窒素、酸素、ネオン、アルゴンからなる群から選択される少なくとも１種の物質を窒化物系化合物半導体バルク基板１の一方の主表面から内部へ注入する。ただし、イオン注入に用いる物質は上述した物質に限定されず、イオン化を行なうことができる任意の元素を注入することができる。ただし、たとえば水素などの原子番号の小さい軽元素を用いた方が注入深さを深くすることができるためより好ましい。また、１種の元素（物質）を注入してもよいが、２種以上の複数の元素（物質）を注入してもよい。当該イオン注入を行なうことにより、窒化物系化合物半導体バルク基板１の主表面１ａから、主表面１ａに交差する方向に一定の深さの領域（上述したように主表面１ａからおよそ３０μｍの深さの領域）には当該注入したイオンが配置され、当該領域はイオン注入領域１ｂとして形成される。
【００４５】
ここで、Ｃ面成長領域１ｃの割合が高い窒化物系化合物半導体バルク基板１を用いているため、イオン注入工程（Ｓ４０）において窒化物系化合物半導体バルク基板１の内部に、当該窒化物系化合物半導体バルク基板１の特性を劣化させるダメージを形成する可能性が低減される。上述したように、ファセット成長領域１ｆに対してイオン注入を行なえば、当該窒化物系化合物半導体バルク基板１の特性を劣化させるダメージを形成する可能性が高くなる。しかしここでは内部にダメージを発生させる可能性の低い当該窒化物系化合物半導体バルク基板１を用いているため、ダメージが広範囲に発生する可能性を低減することができる。その結果、形成される基板１００の歩留まりを向上することができる。
【００４６】
ここで、図６に示すように、イオン注入は主表面１ａに垂直な方向から行なうことが好ましい。しかし、たとえば図７の矢印に示すように、イオン注入を行なう方向が主表面１ａに直交する方向に対して角度βを有する方向であってもよい。この場合、βは１４°以下であることが好ましい。
【００４７】
たとえば窒化物系化合物半導体バルク基板１のＣ面成長領域１ｃに対して、βを１４°以下としてイオン注入を行なった場合、ファセット成長領域１ｆに対してイオン注入領域を行なった場合に形成される可能性が高いダメージの発生を抑制することができる。ただし、βの値が１４°以上になると、窒化物系化合物半導体バルク基板１のうちＣ面成長領域１ｃにおいても、上記ダメージが発生する可能性が高くなる。このためβの値は１４°以下の、主表面１ａに対して垂直な方向に近い方向からイオン注入を行なうことが好ましい。
【００４８】
このことから上述したように、窒化物系化合物半導体バルク基板１の主表面が面方位｛０００１｝に対して１４°以下のオフ角を有していてもよいといえる。すなわち、たとえば面方位が｛０００１｝である主表面１ａを有する第１の基板に対して、図７に示すようにβを１４°有する方向からイオン注入を行なうことと、面方位｛０００１｝に対するオフ角が１４°である主表面１ａを有する第１の基板に対して、主表面１ａに直交する方向からイオン注入を行なうこととは、第１の基板の結晶構造から見れば、実質的に同一である。したがって、図４におけるオフ角αと、図７におけるイオン注入方向の傾きβとの和が１４°以下であるようにすることが好ましい。
【００４９】
続いて図２に示す別の基板と貼り合わせる工程（Ｓ５０）を実施する。これは具体的には、イオン注入工程（Ｓ４０）を行なった窒化物系化合物半導体バルク基板１の主表面１ａを、別の基板（第２の基板）である下地基板１０の一方の主表面と貼り合わせる工程である。
【００５０】
なお、第２の基板である下地基板１０としてたとえば上述したシリコンウェハの一方の主表面上にシリコン酸化膜を形成させたものを用いる場合には、当該シリコン酸化膜（図８において図示せず）の、シリコンウェハと対向しない側の主表面と、上記主表面１ａとを図８に示すように貼り合わせることが好ましい。このように貼り合わせて、両者が密着するように配置する。すなわち図８においては窒化物系化合物半導体バルク基板１が、たとえば図６や図７に示す状態と上下が逆になっており、イオン注入を行なった主表面１ａが、下地基板１０の主表面と重なり合うように配置されている。
【００５１】
図８に示す状態を保ちながら、たとえば熱処理炉の内部で加熱を行ない、窒化物系化合物半導体バルク基板１の主表面１ａを、下地基板１０の主表面と接合する熱処理を行なう。このときの加熱条件としてはたとえば３００℃で２時間行なうことにより、窒化物系化合物半導体バルク基板１と下地基板１０との接合強度をより高めることができる。また、イオン注入により形成された脆弱領域であるイオン注入領域１ｂにおいて窒化物系化合物半導体バルク基板１を剥離することができる。なお、ここで窒化物系化合物半導体バルク基板１や下地基板１０が加熱により反りなどの変形を起こすことを抑制するために、本処理における加熱温度は１２００℃以下とすることが好ましい。なお、主表面１ａと下地基板１０とを接合する方法としては、他の任意の方法を用いることができる。たとえば、主表面１ａと下地基板１０とを洗浄後、直接両者を接触させて加圧しながら加熱する直接接合法や、１２００℃以下の上述した加熱温度に耐えうる接着剤を用いて上記両者を接着させる方法が挙げられる。そのほか、たとえば融点の低い金属などを主表面１ａと下地基板１０とが対向する系の間を挟むように挿入した状態で上記金属を加熱により溶融凝固させることにより両者を接合させる方法を用いてもよい。また、界面での拡散を利用して主表面１ａと下地基板１０とを接合させる方法や、真空中でプラズマやイオン、ガスに曝すことにより主表面１ａと下地基板１０との表面を清浄化した上で接合させる活性化法を用いてもよい。
【００５２】
ここで、接合させる主表面１ａおよび下地基板１０の主表面については、両者の接合強度を高めるために、あらかじめ当該各主表面の面粗度Ｒｍａｘを小さくする表面処理を施しておくことが好ましい。具体的には、主表面１ａおよび下地基板１０の主表面は、面粗度（最大高さＲｍａｘ）が２ｎｍ以下となるように表面処理を施すことが好ましい。ここでの表面処理にはたとえばウェットエッチングや表面機械研磨、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）などの機械化学研磨といった方法を用いることが好ましい。このように、窒化物系化合物半導体バルク基板１と下地基板１０とが接合する主表面の面粗度を小さくしておけば、両者の接合強度を高めると同時に、たとえば窒化ガリウム側から発光された光が窒化物系化合物半導体バルク基板１と下地基板１０との界面において乱反射するなどの現象を抑制する。このため、当該光をスムーズに下地基板１０側へ透過、進行させることができる。
【００５３】
図８に示すように窒化物系化合物半導体バルク基板１と下地基板１０とを接合する方法としては、上述したように接合する面の面粗度Ｒｍａｘを小さくし、鏡面にした状態で、両基板の間に荷重を加えながら熱処理を行なう方法を用いてもよい。そのほか、たとえばプラズマ雰囲気中に上述した窒化物系化合物半導体バルク基板１と下地基板１０とを曝露し、同上の方法で接合する方法を用いてもよい。あるいは真空雰囲気中でプラズマ粒子、イオン粒子、中性粒子を用いて、接合する主表面に対して衝撃を加えることにより接合する方法や、ガラス等を介在させて接合界面に電界を加えることにより接合する方法を用いることもできる。
【００５４】
そして基板を分割する工程（Ｓ６０）を行なう。具体的には、脆弱領域であるイオン注入領域１ｂにおいて窒化物系化合物半導体バルク基板１を分割し、主表面１ａとイオン注入領域１ｂとに挟まれた領域のみを窒化物系化合物半導体薄膜１ｄとして下地基板１０の主表面上に接合させた状態とする工程である。
【００５５】
具体的には、たとえば先の別の基板と貼り合わせる工程（Ｓ５０）において加熱処理を行なった場合、イオン注入領域１ｂの内部には当該脆弱領域に起因した多数のダングリングボンドが形成される。このため、イオン注入領域１ｂを含む窒化ガリウムバルク領域および下地基板１０に対して加熱処理を施せば、熱エネルギーによりイオン注入領域１ｂにおいて破壊が起こり、イオン注入領域１ｂは亀裂層となる。したがって、図８に示す態様の重ね合わせを行なった状態で加熱を行なえば、イオン注入領域１ｂが亀裂を起こす。その結果、窒化物系化合物半導体バルク基板１は、イオン注入領域１ｂにおいて２つの領域に分割され、主表面１ａとイオン注入領域１ｂとに挟まれた領域のみが下地基板１０と接合する状態となる。これが脆弱領域における窒化物系化合物半導体バルク基板１の分割である。
【００５６】
なお、イオン注入領域１ｂを窒化物系化合物半導体バルク基板１から分割させる処理を行なう際には、上記のようにイオン注入領域１ｂに熱エネルギーを与えることが好ましい。しかし、熱エネルギーの代わりに外力などの機械的エネルギーや光エネルギーを与えたり、あるいは高圧ガスや液体を噴射することにより当該処理を行なってもよい。
【００５７】
上述したように、窒化物系化合物半導体バルク基板１は熱処理時にイオン注入領域１ｂにおいて亀裂が発生するため、主表面１ａとイオン注入領域１ｂとに挟まれた窒化物系化合物半導体薄膜１ｄのみ下地基板１０の主表面に接合された状態となる。ここで、窒化物系化合物半導体薄膜１ｄの厚み（主表面に交差する、図９における上下方向の厚み）は、窒化物系化合物半導体バルク基板１に対してイオン注入され、おおよそイオン注入領域１ｂが形成される深さに等しい。イオン注入領域１ｂが形成される深さは、注入されるイオンの種類とイオン注入でのイオンの加速エネルギーにもよるが、窒化物系化合物半導体バルク基板１の主表面１ａから３０μｍ以下の深さであるため、下地基板１０の主表面上に形成される窒化物系化合物半導体薄膜１ｄの厚みも３０μｍ以下の単位となる。以上の事由により、上述したように、主表面１ａから３０μｍ以下の深さの領域においてＣ面成長領域１ｃの割合が高い（７０％以上の面積を占める）窒化物系化合物半導体バルク基板１を用いることが好ましい。このようにして、図１に示す基板１００が形成される。
【００５８】
以上の手順により形成された基板１００は、窒化物系化合物半導体薄膜１ｄにおいてＣ面成長領域１ｃの占める割合が高い。このため、イオン注入を行なうことにより脆弱領域を形成した窒化物系化合物半導体バルク基板を下地基板に貼り合わせることによる基板の製造方法でありながら、当該窒化物系化合物半導体薄膜１ｄの内部における、イオン注入工程に起因するダメージの発生量が少なくなる。したがって、当該基板１００の歩留まりを向上させ、当該基板１００の窒化物系化合物半導体薄膜１ｄ上に形成する発光素子の発光特性などを向上することができる。
【００５９】
なお、たとえば判別する工程（Ｓ３０）において、上記領域におけるＣ面成長領域１ｃの割合が７０％未満であり、上記基準を満たさないと判別された窒化物系化合物半導体バルク基板１についても、たとえば当該窒化物系化合物半導体バルク基板１を分割することによりＣ面成長領域１ｃのみに対してイオン注入工程（Ｓ４０）以降の後工程を行なってもよい。このようにすれば、上記基準を満たす窒化物系化合物半導体バルク基板１に対して処理を行なった場合と同様に、歩留まりの高い基板１００を形成することができる。また、上記判別する工程（Ｓ３０）において、上記基準を満たすと判別された窒化物系化合物半導体バルク基板１についても、同様に分割することによりＣ面成長領域１ｃのみに対してイオン注入工程（Ｓ４０）以降の後工程を行なってもよい。このようにすれば、さらに歩留まりの高い基板１００を形成し、当該基板１００上に形成する発光素子の発光特性などをさらに向上することができる。
【実施例１】
【００６０】
上記の本発明の実施の形態に開示した基板１００の製造方法を用いて、実際に窒化物系化合物半導体薄膜を形成し、発光素子を形成した。以下にその手順について説明する。
【００６１】
まず、図３に示す窒化物系化合物半導体バルク基板１として、酸素をドーピングした上で一方および他方の両方の主表面を鏡面となるように研磨した、直径２インチで厚みが５００μｍの窒化ガリウムウェハを用意する。当該窒化ガリウムウェハは図３に示すようにＣ面成長領域１ｃとファセット成長領域１ｆとを含んでおり、六方晶の結晶構造をなし、主表面は（０００１）面をなす。すなわち、オフ角α（図４参照）は０°である。また、比抵抗は１Ω・ｃｍ以下であり、キャリア濃度は１Ｅ１７ｃｍ−３以上である。
【００６２】
当該窒化ガリウムウェハの、特にイオン注入を行なう主表面からの深さが３０μ以内の領域に関する、Ｃ面成長領域とファセット成長領域との占める割合を、上述したように直線偏光を用いて測定した。このようにして、Ｃ面成長領域とファセット成長領域との占める割合の異なる窒化ガリウムウェハを複数枚用意した。
【００６３】
それぞれの窒化ガリウムウェハの一方の主表面である窒素面に、たとえば図６に示すように主表面にほぼ直交する方向から水素イオンを注入する。ここではＣ面成長領域とファセット成長領域との両方の主表面に対して水素イオンを注入する。このとき水素イオンを加速する電圧は９０ｋｅＶとし、ドーズ量は７Ｅ１７ｃｍ−２とした。このようにして窒化ガリウムウェハの内部に図６に示すイオン注入領域１ｂを形成した後、窒化ガリウムウェハのイオン注入を行なった主表面１ａを洗浄した。
【００６４】
一方、たとえば図１や図８などに示す下地基板１０として、図１０に示すようにシリコンウェハ１１（Ｓｉ）の一方の主表面近傍を熱酸化することにより、厚み１００ｎｍのシリコン酸化膜１２（ＳｉＯ２）を形成したものを準備した。すなわちＳｉＯ２／Ｓｉの２層構造からなる下地基板１０を形成した。そして、下地基板１０の洗浄を行なった。
【００６５】
そして図８に示すように、窒化物系化合物半導体バルク基板１としての窒化ガリウムウェハの主表面１ａと、下地基板１０のプラズマ処理を行なった。ここで上記プラズマ処理に用いたドライエッチング装置の内部におけるアルゴンガスの条件は高周波パワーが１００Ｗ、アルゴンガスの流量は５０ｓｃｃｍであり、雰囲気の圧力は６．７Ｐａとした。プラズマ処理後、シリコン酸化膜１２の主表面とを大気中で重ね合わせる処理を行なった。なお、両者を重ね合わせた後、両者の接着強度を高めるため、加熱炉中で３００℃で２時間、窒素雰囲気中で加熱を行なった。この加熱により、窒化ガリウムウェハは図８に示すイオン注入領域１ｂにおいて剥離を起こし、図９（図１）に示す、窒化物系化合物半導体薄膜１ｄ（窒化ガリウム薄膜）を備える基板１００を形成した。
【００６６】
以上の手順により形成された、窒化物系化合物半導体薄膜１ｄにおけるＣ面成長領域１ｃとファセット成長領域１ｆとの占める割合が異なる複数枚の基板１００の、窒化物系化合物半導体薄膜１ｄの上面（図９におけるイオン注入領域１ｂ）上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて発光素子を形成した。具体的には図１０に示すようにｎ型窒化ガリウム層２、ｎ型アルミ窒化ガリウム層３、多重量子井戸４、ｐ型アルミ窒化ガリウム層５、ｐ型窒化ガリウム層６の順に形成した。また、多重量子井戸４は発光層であり、Ｉｎ０．２Ｇａ０．８Ｎの極薄膜層とＡｌ０．２Ｇａ０．８Ｎの極薄膜層とを交互に積層された構成とした。
【００６７】
以上のように形成した積層構造の一部、具体的にはｎ型窒化ガリウム層２の一部、およびｎ型アルミ窒化ガリウム層３、多重量子井戸４、ｐ型アルミ窒化ガリウム層５、ｐ型窒化ガリウム層６をエッチングにより除去する。このようにしてｎ型窒化ガリウム層２の主表面の一部、およびｐ型窒化ガリウム層６の主表面が露出した状態となるようにする。
【００６８】
そして図１１に示すように、部分的に露出された上記ｎ型窒化ガリウム層２およびｐ型窒化ガリウム層６の主表面上に、それぞれとオーミック接触をなす金属材料を用いてｎ型電極７およびｐ型電極８を形成する。
【００６９】
以上の手順により、図１１に示す発光素子３０が形成される。当該発光素子３０はｎ型電極７とｐ型電極８との間を導通することにより、発光層である多重量子井戸４において正孔と電子との再結合が起こり、発光現象が生じる。ここでは窒化物系化合物半導体薄膜１ｄのイオン注入領域１ｂ（基板１００の主表面１ｂ）の面積に対するＣ面成長領域１ｃの割合が異なる基板１００ごとに、２００点の発光素子３０（ＬＥＤ素子）を形成した。そして各基板１００の２００点の発光素子３０に対して、エレクトロルミネッセンス発光強度を測定した。２００点の発光素子３０を形成した場合に測定しうるエレクトロルミネッセンス発光強度の最大値に対する、２００点各々の発光強度の比を測定し、それらの平均値をとることにより、各基板１００上の発光素子３０の発光強度の平均値を評価した。その結果を以下の表１に示す。
【００７０】
【表１】
2010199316.tif 000003
【００７１】
表１より、主表面１ｂ（イオン注入領域１ｂ）の面積に対するＣ面成長領域の割合が高いほど、形成される発光素子３０（ＬＥＤ素子）の発光強度の比（の平均値）が高くなっている。そして当該Ｃ面成長領域の割合が６９％のときに当該発光強度の平均値が０．７１となっている。以上より、Ｃ面成長領域の割合を約７０％以上とすれば、当該発光強度の平均を７０％以上とすることができるといえる。
【実施例２】
【００７２】
実施例２においては、上述した基板１００を形成する際のイオン注入工程（Ｓ４０）においてイオン注入を行なう方向の角度と、形成される基板１００の窒化物系化合物半導体薄膜１ｄの結晶性との関係を調査した。
【００７３】
実施例１において用いた窒化物系化合物半導体バルク基板１と同様のサイズや物理特性を有する窒化ガリウムウェハを準備する。なお、この窒化ガリウムウェハの主表面近傍の領域におけるＣ面成長領域の割合は７４％であった。それぞれの窒化ガリウムウェハの主表面近傍の領域におけるＣ面成長領域の割合が７４％となるように、１枚の上記窒化ガリウムウェハを４枚に分割した。
【００７４】
分割したそれぞれの窒化ガリウムウェハの一方の主表面である窒素面に、たとえば図６に示すように主表面に直交する方向から、あるいはたとえば図７に示すように主表面に直交する方向（基板の主表面の法線）に対して角度βを有する方向から、水素イオンを注入する。このとき水素イオンを加速する電圧は１００ｋｅＶとし、ドーズ量は２．５Ｅ１７ｃｍ−２とした。
【００７５】
角度βを変更して水素イオンの注入を行なった各窒化ガリウムウェハの主表面を、実施例１と同様にシリコンウェハ１１の一方の主表面近傍に厚み１００ｎｍのシリコン酸化膜１２を形成させた下地基板１０の、シリコン酸化膜１２の主表面と接合した。上記接合を行なう前に、実施例１と同様の条件にて、窒化ガリウムウェハと下地基板１０との洗浄およびプラズマ処理を行なっている。
【００７６】
窒化ガリウムウェハと下地基板１０とを接合した後、両者の接着強度を高めるため、加熱炉中で８００℃で４時間加熱することにより、窒化ガリウムウェハを図８に示すイオン注入領域１ｂにおいて剥離させ、図９（図１）に示す、窒化物系化合物半導体薄膜１ｄ（窒化ガリウム薄膜）を備える基板１００とした。
【００７７】
ここで形成した基板１００を加熱炉に投入し、窒素雰囲気中で１０００℃に加熱することによるアニール処理を行なった後、イオン注入領域１ｂ（基板１００の主表面１ｂ、図９参照）に対してＸ線を照射してその半値幅を測定する評価を行なった。イオン注入を行なう方向の角度が異なる各基板における、上記半値幅の測定結果を以下の表２に示す。
【００７８】
【表２】
2010199316.tif 000004
【００７９】
表２より、基板の主表面の法線に対するイオン注入を行なう方向の角度（図７におけるβ）が大きくなるほど、主表面１ｂのＸ線半値幅が大きくなっている。すなわち、βが大きくなるほど、主表面１ｂの近傍における窒化ガリウム薄膜の結晶性が劣化している。このことは、βが大きくなるほど、窒化ガリウムウェハのイオン注入を行なう領域がＣ面成長領域であっても、当該Ｃ面成長領域の内部には、ファセット成長領域にイオン注入を行なった場合と同様のダメージが形成されることを示唆する。逆に言えば、βを小さく、すなわち基板の主表面の法線
方向に近い方向（角度）からイオン注入を行なうことにより、窒化物系化合物半導体バルク基板１の内部におけるダメージの発生を抑制し、窒化物系化合物半導体薄膜の品質を向上させることができるといえる。
【実施例３】
【００８０】
実施例３においては、窒化物系化合物半導体バルク基板１のオフ角α（図４参照）を変化させた場合における、形成される窒化物系化合物半導体薄膜１ｄ（図１参照）の結晶性の変化を評価した。
【００８１】
まず、図２に示す窒化物系化合物半導体バルク基板１として、酸素をドーピングした上で一方および他方の両方の主表面を鏡面研磨した、直径２インチで厚みが５００μｍの窒化ガリウムウェハを用意する。当該窒化ガリウムウェハは六方晶の結晶構造をなす。比抵抗は１Ω・ｃｍ以下であり、キャリア濃度は１Ｅ１７ｃｍ−３以上である。ここでは上記窒化ガリウムウェハの主表面の、（０００１）面に対するオフ角を変化させて複数枚の窒化ガリウムウェハを準備した。なお、これら複数枚の窒化ガリウムウェハの主表面近傍の領域におけるＣ面成長領域の割合は７４％であった。
【００８２】
窒化ガリウムウェハの一方の主表面である窒素面に、図６に示すように主表面にほぼ直交する方向から水素イオンを注入する。ここで、Ｃ面成長領域とファセット成長領域との両方の主表面に対して水素イオンを注入する。このとき水素イオンを加速する電圧は１００ｋｅＶとし、ドーズ量は７Ｅ１７ｃｍ−２とした。
【００８３】
上記オフ角を変更させた各窒化ガリウムウェハの主表面を、実施例１と同様にシリコンウェハ１１の一方の主表面近傍に厚み１００ｎｍのシリコン酸化膜１２を形成させた下地基板１０の、シリコン酸化膜１２の主表面と接合した。上記接合を行なう前に、実施例１と同様の条件にて、窒化ガリウムウェハと下地基板１０との洗浄およびプラズマ処理を行なっている。
【００８４】
窒化ガリウムウェハと下地基板１０とを接合した後、両者の接着強度を高めるため、加熱炉中で３００℃で２時間加熱することにより、窒化ガリウムウェハを図８に示すイオン注入領域１ｂにおいて剥離させ、図９（図１）に示す、窒化物系化合物半導体薄膜１ｄ（窒化ガリウム薄膜）を備える基板１００とした。窒化物系化合物半導体薄膜１ｄのオフ角が異なる各基板１００の、窒化物系化合物半導体薄膜１ｄの上面に、厚みが５μｍの窒化ガリウム薄膜を、ＭＯＣＶＤ法を用いて形成した。
【００８５】
このようにして形成した窒化ガリウム薄膜の最表面（上面）の表面モフォロジーを調査した。すると、オフ角αが１４°を超える窒化物系化合物半導体薄膜１ｄを備える基板１００に形成した窒化ガリウム薄膜の表面については、異常成長が表面全面に渡って発生し、表面モフォロジーが悪化するという結果となった。したがって、オフ角αが１４°以上である窒化物系化合物半導体薄膜１ｄ上の窒化ガリウム薄膜を用いて、たとえば図１１に示す発光素子３０を形成することは困難であるといえる。これは以下の理由によるものと考えられる。上述したように、たとえイオン注入を行なう方向の角度が、基板の主表面に直交する方向であったとしても、オフ角が大きくなると、結晶構造を基準に見れば、イオン注入を行なう方向が基板の主表面に直交する方向となす角度が大きくなっているのと実質的に同一となる。このため、オフ角αを大きくした窒化ガリウムウェハに対してイオン注入を行なうことにより、ファセット成長領域に対してイオン注入を行なった場合に形成されるダメージと同様のダメージが、窒化ガリウムウェハの内部に発生したものと考えられる。
【００８６】
今回開示された実施の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。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、結晶性の良好な窒化物系化合物半導体薄膜を備える基板を形成する技術として、特に優れている。
【符号の説明】
【００８８】
１  窒化物系化合物半導体バルク基板、１ａ  主表面、１ｂ  イオン注入領域、１ｃ  Ｃ面成長領域、１ｄ  窒化物系化合物半導体薄膜、１ｅ  面方位方向、１ｆ  ファセット成長領域、２  ｎ型窒化ガリウム層、３  ｎ型アルミ窒化ガリウム層、４  多重量子井戸、５  ｐ型アルミ窒化ガリウム層、６  ｐ型窒化ガリウム層、７  ｎ型電極、８  ｐ型電極、１０  下地基板、１１  シリコンウェハ、１２  シリコン酸化膜、２１，２２  直線偏光、３０  発光素子、１００  基板。
【図１】
2010199316.tif 000005
【図２】
2010199316.tif 000006
【図３】
2010199316.tif 000007
【図４】
2010199316.tif 000008
【図５】
2010199316.tif 000009
【図６】
2010199316.tif 000010
【図７】
2010199316.tif 000011
【図８】
2010199316.tif 000012
【図９】
2010199316.tif 000013
【図１０】
2010199316.tif 000014
【図１１】
2010199316.tif 000015