(57)【要約】【課題】低コストの立方晶炭化ケイ素（３Ｃ−ＳｉＣ）単結晶薄膜を得るための立方晶炭化ケイ素単結晶薄膜の製造方法及び半導体装置を提供する。【解決手段】立方晶炭化ケイ素単結晶薄膜の製造方法において、基板１０１の表面に犠牲層１０２を形成する第１の工程と、犠牲層の表面に少なくとも表面層が立方晶構造である立方晶半導体層１０３を形成する第２の工程と、立方晶半導体層の表面に立方晶炭化ケイ素単結晶層１０４を形成する第３の工程と、犠牲層をエッチング除去して、立方晶半導体層と立方晶炭化ケイ素単結晶層との積層体を剥離する第４の工程とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に犠牲層を形成する第１の工程と、
前記犠牲層の表面に少なくとも表面層が立方晶構造である立方晶半導体層を形成する第２の工程と、
前記立方晶半導体層の表面に立方晶炭化ケイ素単結晶層を形成する第３の工程と、
前記犠牲層をエッチング除去して、前記立方晶半導体層と前記立方晶炭化ケイ素単結晶層との積層体を剥離する第４の工程と
を備えることを特徴とする立方晶炭化ケイ素単結晶薄膜の製造方法。
【請求項２】
前記剥離された立方晶半導体層の剥離面を別の基板の表面に接合する工程をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の立方晶炭化ケイ素単結晶薄膜の製造方法。
【請求項３】
前記犠牲層は、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（１≧ｘ≧０．６）層であり、
前記基板は、ＧａＡｓ基板であり、
前記立方晶半導体層は、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０．６＞ｘ≧０）層である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の立方晶炭化ケイ素単結晶薄膜の製造方法。
【請求項４】
前記犠牲層は、ＺｎＯ単結晶層であり、
前記基板は、ＳｉＣ基板、サファイア基板、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（１≧ｘ≧０）基板、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ（１≧ｘ≧０）基板、及び、ＡｌｘＩｎ１−ｘＮ（１≧ｘ≧０）基板から選択される一つの基板であり、
前記立方晶半導体層は、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（１≧ｘ≧０）層、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ（１≧ｘ≧０）層、及び、ＡｌｘＩｎ１−ｘＮ（１≧ｘ≧０）層から選択される一つの窒化物層である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の立方晶炭化ケイ素単結晶薄膜の製造方法。
【請求項５】
ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０．６＞ｘ≧０）層と立方晶炭化ケイ素単結晶層とが積層された立方晶炭化ケイ素単結晶薄膜と、
表面に金属層が形成された基板とを備え、
前記ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０．６＞ｘ≧０）層の表面と前記金属層の表面とが直接接合されている
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
前記直接接合におけるコンタクト抵抗は、少なくとも前記ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０．６＞ｘ≧０）層の表裏両面間の抵抗よりも小さい
ことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立方晶炭化ケイ素単結晶薄膜の製造方法及び半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、炭化ケイ素（以後、ＳｉＣと称す）を母材とするデバイスは、ＳｉＣ基板上に形成されていた。ｎ型６Ｈ−ＳｉＣ基板上に、ｎ型６Ｈ−ＳｉＣエピタキシャル成長層、及び、ｐ型６Ｈ−ＳｉＣエピタキシャル層を形成し発光ダイオードを形成している。また、別の結晶構造のＳｉＣ基板（４Ｈ−ＳｉＣ基板）等を使ったデバイス例が開示されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３１９０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＳｉＣは、融点が高く融液の再結晶化によるバルク結晶の成長が困難であり、Ｓｉ基板やＧａＡｓ基板のような高品質なバルク基板の作製が困難である。そのため、ＳｉＣ基板の価格は、Ｓｉ基板やＧａＡｓ基板と比べて、極めて高価で大面積化も難しい。
【０００５】
しかしながら、従来のＳｉＣデバイスでは、ＳｉＣ基板上に複数のデバイスを形成しているため、個別のデバイスに分離（ダイシング）する際に、高価なＳｉＣ基板と共に分割する必要があった。したがって、使用する高品質なＳｉＣ基板を再利用することができないため、コストアップに対応する画期的な技術開発が望まれていた。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、低コストの立方晶炭化ケイ素（３Ｃ−ＳｉＣ）単結晶薄膜を得るための立方晶炭化ケイ素単結晶薄膜の製造方法及び半導体装置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】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明の立方晶炭化ケイ素（３Ｃ−ＳｉＣ）単結晶薄膜の製造方法は、基板（第１の基板）の表面に犠牲層を形成する第１の工程と、前記犠牲層の表面に少なくとも表面層が立方晶構造である立方晶半導体層を形成する第２の工程と、前記立方晶半導体層の表面に立方晶炭化ケイ素単結晶層を形成する第３の工程と、前記犠牲層をエッチング除去して、前記立方晶半導体層と前記立方晶炭化ケイ素単結晶層との積層体を剥離する第４の工程とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、前記目的を達成するために、本発明の半導体装置は、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０．６＞ｘ≧０）層と立方晶炭化ケイ素単結晶層とが積層された立方晶炭化ケイ素単結晶薄膜と、表面に金属層が形成された基板とを備え、前記ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０．６＞ｘ≧０）層の表面と前記金属層の表面とが直接接合されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、低コストの立方晶炭化ケイ素単結晶薄膜を得るための立方晶炭化ケイ素単結晶薄膜の製造方法及び半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態の基板及び結晶成長層の構成を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態の窒化物層の構成例を示す断面図である。
【図３】第１の実施形態における分離島の形成工程乃至剥離工程を説明するための工程断面図である。
【図４】第１の実施形態における他の島状パターンの形成方法例を示す断面図である。
【図５】第１の実施形態における接合形態を説明するための断面図である。
【図６】第１の実施形態における他の接合形態を説明するための断面図である。
【図７】第１の実施形態の製造方法を説明するための主な製造工程のフローチャートを示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態の基板及び結晶成長層の構成を示す断面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態基板及び結晶成長層の構成、分離島の形成工程、及び剥離工程を説明するための工程断面図である。
【図１０】第３の実施形態の結晶成長層の構成の変形例（その１）を示す図である。
【図１１】第３の実施形態の結晶成長層の構成の変形例（その２）を示す図である。
【図１２】第３の実施形態の結晶成長層の構成の変形例（その３）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の立方晶炭化ケイ素（３Ｃ−ＳｉＣと称する）単結晶薄膜の製造方法及び半導体装置について、主に製造方法を中心に、図１乃至図１２を参照して、第１の実施形態乃至第３の実施形態を説明する。なお、これらの図は、本発明の実施形態を概略的に示したものであり、各構成部分の形状や寸法の関係等は、本発明の技術的範囲を何ら限定するものではない。また、実施形態を説明するにあたり、同様な構成又は機能を示す部位については、同様の符号を付し、その説明の重複を省略することもある。
【００１２】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態を図１乃至図７を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態を模式的に示した図である。図１（ａ）に示すように、第１の基板としてＳｉＣ基板１０１を用いる。例えば、このＳｉＣ基板１０１は、六方晶の結晶構造を備えたＳｉＣ基板が望ましい。すなわち、ＳｉＣ基板１０１は、４Ｈ−ＳｉＣ基板、あるいは、６Ｈ−ＳｉＣ基板を用いる。ここで、４Ｈ−は、六方晶で４層の原子層の周期構造であることを示し、６Ｈ−は、六方晶で６層の原子層の周期構造であることを示している。
【００１３】
そして、図１（ｂ）に示すように、ＳｉＣ基板１０１の上に、犠牲層として酸化物層１０２を形成する。この酸化物層１０２は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）単結晶層であることが望ましい。ＺｎＯ単結晶層１０２は、例えば、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法あるいは有機金属気相化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法による結晶成長法を用いて形成する。ＺｎＯ単結晶は、六方晶であるため、ＳｉＣ基板１０１として同様の六方晶ＳｉＣ基板を用い、このＳｉＣ基板１０１の表面に、ＺｎＯ単結晶層１０２を形成することにより、高品質のＺｎＯ単結晶層１０２を形成することができる。
【００１４】
４Ｈ−ＳｉＣの格子定数は、ａ＝３．０７３Å、ｃ＝１０．０５３Å、であり、６Ｈ−ＳｉＣの格子定数は、ａ＝３．０８０、ｃ＝１５．１２Åである。そして、ＺｎＯの格子定数は、ａ＝３．２４９６Å、ｃ＝５．２０６５Åである。これらの格子定数を比較すると、ＺｎＯ単結晶層を形成するために六方晶ＳｉＣ基板を使用することは、格子定数の差異が５％以下と比較的小さいので、好適である。
【００１５】
ＺｎＯ単結晶層１０２の厚さは、後記する選択エッチング工程を考慮して、５ｎｍ〜２００ｎｍが望ましい。このＺｎＯ単結晶層１０２の厚さの限定範囲の根拠は、５ｎｍより薄い場合には、選択エッチングのための薬液の浸透が遅く、エッチング速度が低下する。あるいは、途中でエッチングが進行しない事態が発生することによる。また、ＺｎＯ単結晶層１０２の厚さが、２００ｎｍよりも厚い場合には、薬液が接する面積が大きくなるために反応速度が低下し、エッチング速度が低下する、あるいは、途中でエッチングが進行しない事態が発生することによる。
【００１６】
エッチング速度が遅い状態で長時間エッチングを行うことは、エッチング物（エッチング液に溶解した元素や反応生成物）の析出を誘発し、選択エッチング表面（ＳｉＣ基板１０１の表面、及び、後記するＺｎＯ単結晶層１０２の上に形成する窒化物層１０３の表面）の汚染をもたらす。この選択エッチング表面の汚染発生は、選択エッチング表面の表面粗さ（例えば、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で測定される表面粗さ）の増加をもたらす。
【００１７】
次いで、図１（ｃ）に示すように、ＺｎＯ単結晶層１０２の表面に立方晶半導体層として窒化物層１０３を形成する。窒化物層１０３は、例えば、Ａｌ１−ｘＧａｘＮ（１≧ｘ≧０）層、ＡｌｘＩｎ１−ｘＮ（１≧ｘ≧０）層、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ（１≧ｘ≧０）層等の単結晶層である。
【００１８】
この窒化物層１０３の構成として、例えば、図２（ａ）に示すように、第１の窒化物層１０３（１）と第２の窒化物層１０３（２）との２層の積層構造とすることが好ましい。第１の窒化物層１０３（１）と第２の窒化物層１０３（２）とは、何れも、ＭＢＥ法あるいはＭＯＣＶＤ法等の結晶成長法により形成することができる。第１の窒化物層１０３（１）と第２の窒化物層（２）とを、互いに、異なる成長方法で形成してもよい。例えば、第１の窒化物層１０３（１）を、窒素ラジカル源とＧａ源を使ったＭＢＥ法で形成し、第２の窒化物層１０３（２）を、アンモニア（ＮＨ３）ガスを窒素源とし、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）をＧａ源としたＭＯＣＶＤ法で形成することもできる。第１の窒化物層１０３（１）を第２の窒化物層１０３（２）よりも低い温度で形成することもできる。
【００１９】
また、窒化物層１０３を、図２（ｂ）のように、第１の窒化物層１０３（ａ）と、第１の窒化物層と異なる材料の第２の窒化物層１０３（ｂ）との２層の積層構造としてもよい。第１の窒化物層１０３（ａ）と第２の窒化物層１０３（ｂ）とは、例えば、Ａｌ１−ｘＧａｘＮ（１≧ｘ≧０）層、ＡｌｘＩｎ１−ｘＮ（１≧ｘ≧０）層、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ（１≧ｘ≧０）層等から選択される互いに異なる窒化物層とすることができる。より具体的な例として、例えば、第１の窒化物層１０３ａをＡｌＮ層とし、第２の窒化物層１０３（ｂ）をＧａＮ層とすることができる。ここで、前記第１の窒化物層１０３（１）と第２の窒化物層１０３（２）の形成温度と同様に、第1の窒化物層１０３（ａ）を、第２の窒化物層１０３（ｂ）よりも低い温度で形成することもできる。
【００２０】
第１の窒化物層１０３（ａ）と第２の窒化物層１０３（ｂ）との２層を積層する例を示したが、窒化物層１０３（ｂ）として多層の積層構造であってもよい。例えば、第１の窒化物層１０３（ａ）をＡｌＮ層とし、第２の窒化物層１０３（ｂ）をＡｌＮとＧａＮとの複数層積層（ＧａＮ／・・・ＡｌＮ／ＧａＮ）とした層構造であってもよい。
【００２１】
また、ここでは、窒化物層１０３を成長温度が異なる層で形成する例を述べたが、窒化物層１０３は、同一の成長温度で形成した単層あるいは積層層の構成の窒化物層１０３であってもよい。
【００２２】
窒化物層１０３は、より望ましくは、次工程において、その表面に形成する３Ｃ−ＳｉＣ層と接する表面を含む窒化物層１０３の少なくとも一部の表面層は、立方晶（３Ｃ−）の結晶構造を備えた立方晶半導体層としての窒化物層であることが望ましい。格子整合の観点からは、立方晶ＧａＮの格子定数は、４．５２Åであり、立方晶ＳｉＣの格子定数は４．３６Å、である。これら窒化物層１０３とその表面に形成するＳｉＣ層１０４とを、同じ立方晶とすることによって格子定数の差異は約３．５％と比較的小さくすることができる。したがって、本実施形態では、窒化物層１０３の表面に、結晶欠陥が少ない立方晶ＳｉＣ層１０４を形成することとする。
【００２３】
窒化物層１０３の上に、図３（ａ）に示すように、３Ｃ−ＳｉＣ層１０４を形成する。３Ｃ−ＳｉＣ層１０４は、例えば、プラズマＣＶＤ法によって形成する。この３Ｃ−ＳｉＣ層１０４の形成温度は、好ましくは１０００℃以下、より好ましくは９００℃以下の温度で形成される。この温度において、３Ｃ−ＳｉＣ層１０４を形成することによって、先に形成した窒化物層１０３とＺｎＯ単結晶層１０２との界面の反応が抑制された、欠陥の少ない３Ｃ−ＳｉＣ層１０４を形成することができる。
【００２４】
次いで、図３（ｂ）に示すように、３Ｃ−ＳｉＣ層１０４と窒化物層１０３とをエッチングして所定の大きさの島状パターンに形成し、それぞれ、３Ｃ−ＳｉＣ層１０４ａと窒化物層１０３ａとする。この工程では、少なくともＺｎＯ単結晶層１０２が露出するように、３Ｃ−ＳｉＣ層１０４ａと窒化物層１０３ａとをパターン形成する。図３（ｂ）では、島状パターンが窒化物層１０３ａと３Ｃ−ＳｉＣ層１０４ａとで構成されているが、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、島状パターンが、ＺｎＯ単結晶層１０２ａを含んでパターン形成してもよいし、さらにＳｉＣ基板１０１ａまでのエッチングにより形成されてもよい。
【００２５】
そして、図３（ｃ）に示すように、犠牲層であるＺｎＯ単結晶層１０２のみを、選択的にエッチングする。ここで、ＺｎＯ単結晶層１０２を、選択的にエッチングするとは、ＳｉＣ基板１０１、窒化物層１０３ａ、及び、３Ｃ−ＳｉＣ層１０４ａはエッチングされず、ＺｎＯ単結晶層１０２のみをエッチング除去することを意味する。
【００２６】
エッチング速度の観点からは、使用するエッチング液の、ＳｉＣ基板１０１と、窒化物層１０３層及び３Ｃ−ＳｉＣ層１０４とに対するエッチング速度に対して、ＺｎＯ単結晶層１０２に対するエッチング速度が大きいことを意味する。例えば、使用するエッチング液としては、沸酸、塩酸から選択される薬液を含む酸や、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、ＴＭＡＨ（Tetra-Methyl-Ammonium-Hydroxide）から選択される薬液を含むアルカリ等のエッチング液とすることができる。
【００２７】
そして、図３（ｄ）に示すように、ＺｎＯ単結晶層１０２を選択的にエッチング除去することによって、窒化物層１０３ａ及び３Ｃ−ＳｉＣ層１０４ａをＳｉＣ基板１０１から剥離することができる。剥離され分離された窒化物層１０３ａ及び３Ｃ−ＳｉＣ層１０４ａを分離島１１０とする。そして、この分離島１１０を構成する窒化物層１０３ａの剥離された側の面を剥離面Ａとする。
【００２８】
次に、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、剥離した分離島１１０の剥離面Ａを、第２の基板（別の基板）２０１の表面に加圧・密着させ、密着した面の間に働く分子間力によって接合（Ｂ）させる。この接合工程に先立って、接合させる剥離面Ａと第２の基板（別の基板）２０１の表面とをプラズマ処理等によって活性化させる。分子間力による接合（分子間力接合）とは、接着剤、半田、ペースト等を使わずに、水素結合、分極、誘導電荷等の相互作用（引力）によって、接合させる面同士を直接接合することを意味する。
【００２９】
第２の基板（別の基板）２０１は、例えば、六方晶ＳｉＣ基板と比較してより安価な３Ｃ−ＳｉＣ単結晶基板、ＳｉＣ多結晶基板、Ｓｉ基板等の熱伝導性がよい半導体基板、銅、アルミニウム、真鍮等の熱伝導率が高い金属基板、Ａｌ２Ｏ３（サファイア）、ＡｌＮ、ＳｉＮ等の熱伝導率が高い誘電体基板を使用することにより、分離島１１０が備える素子形成領域の放熱性が高くなり、高い性能と信頼性を実現できる。したがって、この第２の基板（別の基板）２０１は、高価ではあるものの、高熱伝導基板として、ダイヤモンド基板、ナノダイヤモンド基板を使うこともできる。放熱性が重要ではない用途では、ガラス基板、プラスティック基板、等の基板を用いることもできる。
【００３０】
分離島１１０は、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、第２の基板（別の基板）２０１の表面に形成された接合層２０２の表面に、接合することもできる。接合層２０２は、Ａｕ、Ｇｅ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａ１、Ｐｄ、Ｃｕ、等から選択される元素を少なくとも１つ含む金属層、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯ２、ダイヤモンドライクカーボン層等の無機誘電体層を使うことができる。
【００３１】
また、この接合層２０２として、熱伝導性が重要ではない用途では、有機物層を使うこともできる。有機物層を使う場合であっても、薄い有機物層、例えば、２００ｎｍ以下の有機物層を使うことによって、１μｍを超えるような有機物層を使う場合と比較して、分離島１１０が備える素子形成領域の放熱効果を大きく向上させることができる。
【００３２】
接合工程の好適例として分子間力接合を説明した。分子間力接合によれば、例えば、一般的なＳｉデバイスやＳｉデバイスを実装したパッケージのような場合、動作保障温度が１５０℃を超えるような高温の温度領域においても、接合が破壊されず強固な接合を維持できることを確認した。接合が破壊されるとは、接合した薄膜にクラックが発生したり、接合面から剥離したりする状態を意味する。
【００３３】
高温での使用が仕様上重要ではない場合には、分子間力接合の形態をとらずとも、接着剤や半田等の接着層を使った接合、半導体／金属層間の接合界面を介した元素の相互拡散による化合物形成による接合、又は、接合表面を構成する元素間の共有結合形成による接合等の接合形態をとってもよい。
【００３４】
第２の基板（別の基板）２０１へ接合する分離島１１０の３Ｃ−ＳｉＣ層１０４ａは、剥離工程の前に既に素子や配線層を備える構造であってもよい。
【００３５】
ここで、本実施形態の主な製造工程のフローチャートを、図７を参照して説明する。主な製造工程は、第１の基板であるＳｉＣ基板１０１の表面に、ＺｎＯ単結晶層１０２と窒化物層１０３と、３Ｃ−ＳｉＣ層１０４とを順次形成する（ステップＳ１）、窒化物層と３Ｃ−ＳｉＣ層とをパターン形成する（ステップＳ２）、ＺｎＯ単結晶層をエッチング除去して分離島をＳｉＣ基板から剥離する（ステップＳ３）、そして、剥離した分離島を第２の基板（別の基板）２０１表面へ接合する（ステップＳ４）、である。
【００３６】
以上説明したように、本発明の第１の実施形態によれば、第１の基板であるＳｉＣ基板上に、ＺｎＯ単結晶層を形成する工程と、ＺｎＯ単結晶層の表面に少なくとも表面が立方晶半導体層である窒化物層を形成する工程と、この窒化物層の表面に１０００℃以下の温度で３Ｃ−ＳｉＣ層を形成する工程と、そして、犠牲層であるＺｎＯ単結晶層をエッチングして除去し、窒化物層と３Ｃ−ＳｉＣ層とからなる分離島を第１の基板であるＳｉＣ基板から剥離する工程と、分離島の剥離面を第２の基板（別の基板）の表面、あるいは、第２の基板（別の基板）の表面上に形成した接合層の表面に直接密着させ接合し固定する工程とを備えているので、以下の効果を奏する。
（１）高品質で高価な単結晶ＳｉＣ基板の再利用が可能となる。
（２）高品質の３Ｃ−ＳｉＣ層の薄膜を製造することができる。
（３）１５０℃を超える高温動作領域でも耐性を有する接合の形成が可能となる。
【００３７】
（第２の実施形態）
次に、図８を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、第１の実施形態では第１の基板が単結晶ＳｉＣ基板（六方晶ＳｉＣ基板）１０１であるのに対して、第２の実施形態では第１の基板として、サファイア基板を使用した点にある。
【００３８】
以下、第２の実施形態において、第１の実施形態と異なる点を中心に、図８（ａ）乃至図８（ｄ）を参照して説明する。
【００３９】
図８（ａ）は、本実施形態の第１の基板であるサファイア基板２１１である。サファイア基板２１１の面方位として、（１１−２１）面を使うことがより好適である。この場合には、サファイア基板２１１の表面にＺｎＯ単結晶層１０２を形成するにあたり、ＺｎＯ単結晶層１０２とサファイア基板２１１との格子定数が整合するので、格子不整合に伴う欠陥の発生を防止することができる。
【００４０】
次いで、図８（ｂ）に示すように、サファイア基板２１１の表面に犠牲層としてのＺｎＯ単結晶層１０２を形成する。このとき、サファイア基板２１１の面方位を前記した格子整合を考慮して選択することによって、より高品質のＺｎＯ単結晶層１０２を形成することができる。ＺｎＯ単結晶層１０２の形成については、第１の実施形態で述べた形成方法や層厚等の条件を適用することができる。
【００４１】
次に、図８（ｃ）に示すように、ＺｎＯ単結晶層１０２の表面に窒化物層１０３を形成する。ＺｎＯ単結晶層１０２の表面に窒化物層１０３を形成する工程では、第１の実施形態で述べた窒化物層１０３の構成や形成条件等を適用することができる。第１の実施形態同様に、この窒化物層１０３は、少なくとも表面に立方晶の窒化物層を備えた立方晶半導体層であることが望ましい。前記したようにＺｎＯ単結晶層１０２は、高品質のＺｎＯ単結晶層を形成することができるので、ＺｎＯ単結晶層１０２の表面に形成する窒化物層１０３においても、立方晶半導体層として格子欠陥が少ない高品質の窒化物層１０３を形成することができる。
【００４２】
次に、図８（ｄ）に示すように、窒化物層１０３の表面に３Ｃ−ＳｉＣ層１０４を形成する。３Ｃ−ＳｉＣ層１０４の形成方法は、第１の実施形態で述べた構成や形成方法お及び形成条件を適用することができる。
【００４３】
そして、前記一連の工程で作製した構成の成長層を有するサファイア基板２１１を、第１の実施形態で述べた工程と同様に、犠牲層であるＺｎＯ単結晶層１０２を選択的にエッチング除去して、窒化物層１０３ａ及び３Ｃ−ＳｉＣ層１０４ａをサファイア基板２１１から剥離して分離島１１０とする。
【００４４】
さらに、この分離島１１０を第１の実施形態で述べた接合方法を適用することによって、第２の基板（別の基板）上に接合することができる。一連の剥離工程、及び、分離島１１０の第２の基板（別の基板）への接合工程については、ここでの説明を省略する。
【００４５】
（変形例）
第２の実施形態では、第１の基板としてサファイア基板２１１を使用したが、サファイア基板に代えて、窒化物半導体基板、例えば、Ａ１ｘＧａ１−ｘＮ（１≧ｘ≧０）基板、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ（１≧ｘ≧０）基板、ＡｌｘＩｎ１−ｘＮ（１≧ｘ≧０）基板等を使うことができる。窒化物半導体基板を使用する場合には、窒化物半導体基板の上にＺｎＯ単結晶層を形成する工程に先立って、窒化物半導体基板上にＡｌｘＧａ１−ｘＮ（１≧ｘ≧０）層、例えば、ＡｌＮ層あるいはＧａＮ層をバッファ層として形成することもできる。窒化物半導体基板を使用することにより、ＺｎＯ単結晶層との格子定数の整合がよいので、より欠陥が少ない高品質なＺｎＯ単結晶層の形成が可能となる。
【００４６】
本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加え、第１の基板として安価なサファイア基板上に高品質３Ｃ−ＳｉＣ層を形成することができる。なお、第１の基板として使用したサファイア基板の再利用が可能であることは言うまでもない。
【００４７】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態を図９乃至図１２を参照して説明する。第３の実施形態が第１の実施形態及び第２の実施形態と異なる点は、第１の実施形態及び第２の実施形態では、第１の基板として六方晶と結晶系が整合する基板を使用したが、第３の実施形態では立方晶の基板を使用する点にある。以下、第１の実施形態及び第２の実施形態と異なる点を中心に、本実施形態について述べる。
【００４８】
図９（ａ）乃至図９（ｄ）を参照して、本実施形態の製造方法を説明する。
図９（ａ）において、立方晶の基板としてＧａＡｓ基板４０１を使用する。このＧａＡｓ基板４０１の表面に、ＧａＡｓバッファ層４０２、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（１≧ｘ≧０．６）層４０３、ＧａＡｓ層４０４を順次形成する。ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（１≧ｘ≧０．６）層４０３は、本発明の製造方法の犠牲層であり、その層厚は、５ｎｍ〜２００ｎｍが望ましい。
【００４９】
この犠牲層であるＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（１≧ｘ≧０．６）層４０３の層厚の限定範囲の根拠は、下限値の層厚として、５ｎｍより薄い場合には、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（１≧ｘ≧０．６）層４０３を選択エッチングするための薬液の浸透が遅く、エッチング速度が低下する、あるいは、途中でエッチングが進行しない事態が発生することによる。また、上限値の層厚の根拠としては、２００ｎｍよりも厚い場合には、薬液が接する面積が大きくなるため反応速度が低下し、エッチング速度が低下する、あるいは、途中でエッチングが進行しない事態が発生することによる。
【００５０】
エッチング速度が遅い状態で長時間エッチングを行うことは、エッチング物（エッチング液に溶解した元素や反応生成物）の析出を誘発し、選択エッチング表面（ＧａＡｓバッファ層４０２のＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（１≧ｘ≧０．６）層４０３に接する表面、及び、ＧａＡｓ層４０４のＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（１≧ｘ≧０．６）層４０３に接する表面）の汚染をもたらすことになる。その結果、選択エッチング表面の汚染発生は、選択エッチング表面の表面粗さ（例えば、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で測定される表面粗さ）の増加をもたらすことになる。
【００５１】
次に、図９（ｂ）に示すように、３Ｃ−ＳｉＣ層１０４をＧａＡｓ層４０４の表面に形成する。３Ｃ−ＳｉＣ層１０４の構成、形成方法、形成条件は、第１の実施形態で述べた３Ｃ−ＳｉＣ層１０４の構成、形成方法、形成条件を適用することができる。
【００５２】
次に、図９（ｃ）に示すように、少なくとも犠牲層であるＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（１≧ｘ≧０．６）層４０３ａが露出するように、３Ｃ−ＳｉＣ層１０４ａ、ＧａＡｓ層４０４ａ、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（１≧ｘ≧０．６）層４０３ａ、ＧａＡｓバッファ層４０２ａ、及び、ＧａＡｓ基板４０１の一部のＧａＡｓ基板４０１ａを除去した部分となるように、所定のサイズの島状パターンを形成する。島状パターン形成のためのパターン形成方法は、適宜ドライエッチング、又は、ウェットエッチングによることができる。
【００５３】
そして、図９（ｄ）に示すように、犠牲層であるＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（１≧ｘ≧０．６）層４０３ａが選択的にエッチングされる途中の部分を、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（１≧ｘ≧０．６）層４０３ｂとして記載してある。ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（１≧ｘ≧０．６）層４０３ａの選択エッチングは、酸を使ったウェットエッチングによって行うことができる。
【００５４】
ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（１≧ｘ≧０．６）層４０３ｂが完全にエッチング除去されることによって、３Ｃ−ＳｉＣ層１０４ａとＧａＡｓ層４０４ａとを含む分離島４１０は、ＧａＡｓ基板４０１上のＧａＡｓバッファ層４０２ａから剥離される（図９（ｅ））。
【００５５】
そして、接合工程は、剥離された分離島４１０のＧａＡｓ層４０４ａの剥離面Ａ（図９（ｅ）参照）を第２の基板（別の基板）（２０１）の表面に接合する。この接合工程は、第１の実施形態で述べた方法、形態を適用できるので、ここでは説明を省略する。
【００５６】
本実施形態においては、前記したように、分離島４１０の第２の基板（別の基板）上への接合面となる面は、ＧａＡｓ層４０４ａで構成される。このＧａＡｓ層４０４ａの導電型の制御、すなわち、ドーピング制御は容易である。したがって、図６に示すように、第２の基板（別の基板）２０１上の接合層２０２が金属層である場合は、は、ＧａＡｓ層４０４ａは、この金属層とオーミック接触を形成することが可能となる。この金属層としての金属材料として、例えば、Ｔｉ、ＡｕＧｅＮｉ、Ｎｉ／Ｇｅ等を選択することによって、低抵抗のオーミック接触を形成することができる。
【００５７】
また、島状パターン形成は、図９（ｃ）に示すように、必ずしもＧａＡｓ基板４０１に到達するする必要はない。例えば、図１０に示すようにエッチング停止層として、ＩｎＧａＰ層４２０層を設け、ＧａＡｓ基板４０１にエッチングを停止させるように加工すれば、ＧａＡｓ基板４０１の再利用のための表面処理が容易になる。
【００５８】
上記説明では、ＧａＡｓ層４０４上に３Ｃ−ＳｉＣ層１０４を形成する形態を説明したが、図１１に示すように、ＧａＡｓ層４０４と３Ｃ−ＳｉＣ層１０４との間に、緩衝層４３０を設けることもできる。この緩衝層４３０としては、例えば、アモルファスＳｉ層、多結晶Ｓｉ層、アモルファスＳｉＣ層、多結晶ＳｉＣ層等を用いることができる。
また、別の変形例では、図１２に示すように、ＧａＡｓ層４０４上に立方晶窒化物層４４０、例えば、立方晶ＡｌｘＧａ１−ｘＮ層を設けることもできる。
【００５９】
本発明の第３の実施形態は、ＧａＡｓ基板４０１上にＧａＡｓバッファ層４０２とＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層４０３とＧａＡｓ層４０４と３Ｃ−ＳｉＣ層１０４とを順次形成する工程と、次いで、前記各層をエッチング成形した後、犠牲層であるＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層４０３ａを選択的にエッチング除去してＧａＡｓ層４０４ａと３Ｃ−ＳｉＣ層１０４ａとの積層構造である分離島４１０をＧａＡｓバッファ層４０２ａから剥離する工程と、剥離したＧａＡｓ層と３Ｃ−ＳｉＣ層との積層構造の分離島４１０のＧａＡｓ層４０４ａ側の面を接合面として第２の基板（別の基板）上へ接合する工程とを備えた形態である。したがって、第１の実施形態及び第２の実施形態で得られる効果に加えて、ＧａＡｓ層４０４ａのキャリア濃度を制御することにより、所望の導電型、すなわち、ｐ型半導体層及びｎ型半導体層の何れの導電型の半導体層であっても、ＧａＡｓ層４０４ａは、（第２）別の基板２０１上の接合層２０２が金属層である場合には、金属層の材料を選択することにより、接合工程における接合面で低抵抗のコンタクト抵抗を得ることができる効果を奏する。
【００６０】
ここで、低抵抗のコンタクト抵抗とは、少なくともＧａＡｓ層４０４ａと金属層である接合層２０２との接合におけるコンタクト抵抗が、ＧａＡｓ層４０４ａの表裏両面間の抵抗よりも小さいことを意味する。あるいは、ＧａＡｓ層４０４ａと金属層である接合層２０２との接合における電圧降下が、ＧａＡｓ層４０４ａの表裏両面間の電圧降下よりも小さいことを意味する。
【００６１】
なお、本実施形態において、ドーピング制御可能なＧａＡｓ層４０４ａは、ＡｌｔＧａ１−ｔＡｓ層としてもよい。この場合、Ａｌ混晶比ｔは、犠牲層のＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（１≧ｘ≧０．６）層４０３ａのＡｌ混晶比ｘに対して、少なくとも、ｘ＞ｔとなるように設定することが好適である。すなわち、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０．６＞ｘ≧０）層４０４ａとすることができる。
【００６２】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は、前記説明した実施形態の範囲に限らず、特許請求の範囲に記載した各請求項の技術的範囲に及ぶものである。
【符号の説明】
【００６３】
１０１    ＳｉＣ基板（第１の基板、基板）
１０１ａ    島状パターンエッチング除去されたＳｉＣ基板１０１の部分
１０２    ＺｎＯ単結晶層（酸化物層、犠牲層）
１０２ａ    エッチング除去されるＺｎＯ単結晶層１０２の部分
１０３    窒化物層
１０３（１）、１０３（２）、１０３（ａ）、１０３（ｂ）    窒化物層
１０３ａ    分離島の窒化物層１０３
１０４    ３Ｃ−ＳｉＣ層
１０４ａ    分離島の３Ｃ−ＳｉＣ層１０４
１１０    分離島
２０１  第２の基板（別の基板）
２０２  接合層
２１１  サファイア基板（第１の基板、基板）
４０１    ＧａＡｓ基板（第１の基板、基板）
４０１ａ    島状パターンエッチング除去されたＧａＡｓ基板４０１の部分
４０２    ＧａＡｓバッファ層
４０２ａ    島状パターンエッチングされたＧａＡｓバッファ層４０２
４０３    ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（１≧ｘ≧０．６）層（犠牲層）
４０３ａ    島状パターンエッチングされたＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（１≧ｘ≧０．６）層４０３の部分
４０３ｂ    エッチング除去途中のＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（１≧ｘ≧０．６）層４０３ａの部分
４０４    ＧａＡｓ層
４０４ａ    分離島のＧａＡｓ層
４１０    分離島
４２０    ＩｎＧａＰ（エッチング停止層）
４３０    緩衝層
４４０    立方晶窒化物層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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