(57)【要約】【課題】高い歩留でＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造が可能な、コストが低く大口径で膜厚が大きく、ＩＩＩ族窒化物半導体層の成長の際に主面上における温度のバラツキが小さい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。【解決手段】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ＩＩＩ族窒化物複合基板１であって、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSが０．３ｎｍ以上２０ｎｍ以下であり、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSが０．００５以上０．４以下である。【選択図】図１
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【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、
前記支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍSが０．３ｎｍ以上２０ｎｍ以下であり、前記支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSが０．００５以上０．４以下であるＩＩＩ族窒化物複合基板。
【請求項２】
前記ＩＩＩ族窒化物膜側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nが０．１５ｎｍ以上３ｎｍ以下であり、前記ＩＩＩ族窒化物膜側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nに対する標準偏差ｓIII-Nの比ｓIII-N／ｍIII-Nが０．００８以上０．５以下である請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板。
【請求項３】
直径Ｄに対する前記支持基板側の主面の反りＷの比Ｗ／Ｄが−７×１０-4以上８×１０-4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】
前記支持基板の熱膨張係数αSに対する前記ＩＩＩ族窒化物膜の熱膨張係数αIII-Nの比αIII-N／αSが０．７５以上１．２５以下であり、前記支持基板の厚さｔSに対する前記ＩＩＩ族窒化物膜の厚さｔIII-Nの比ｔIII-N／ｔSが０．０２以上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】
前記支持基板の熱伝導率λSが３Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上２８０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1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】
前記支持基板のヤング率ＥSが１５０ＧＰａ以上５００ＧＰａ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】
直径が１００ｍｍ以上である請求項１〜６のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物複合基板。
【請求項８】
直径が１２５ｍｍ以上３００ｍｍ以下である請求項１〜７のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物複合基板。
【請求項９】
請求項１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１０】
請求項１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１１】
請求項１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、
前記工程のいずれかひとつの工程の前、途中または後に、前記ＩＩＩ族窒化物複合基板の支持基板側の主面を研磨することにより、前記支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さを調整する工程と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法。
【請求項１２】
請求項１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、
前記工程のいずれかひとつの工程の前、途中または後に、前記ＩＩＩ族窒化物複合基板の支持基板側の主面を研磨することにより前記支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さを調整する工程と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法。
【請求項１３】
請求項１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族窒化物膜側の主面上に、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１４】
前記ＩＩＩ族窒化物層を成長させる工程の後に、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をさらに含む請求項１３に記載のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法。
【請求項１５】
前記ＩＩＩ族窒化物層を成長させる工程の後、前記支持基板を除去する工程の前に、前記ＩＩＩ族窒化物層上にデバイス支持基板を貼り合わせる工程をさらに含む請求項１４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。また、ＧａＮなどのＩＩＩ族窒化物は、半導体デバイスの種類別、たとえば、発光デバイス、電子デバイスにおいて、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＳｉＣなどとは異なる良好な材料特性を有するため、種々のデバイスに用いることができる。
【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以上で厚さが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１００ｍｍ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薄膜とが貼り合わされている直径が５０．８ｍｍのＧａＮ薄膜貼り合わせ基板を開示する。
【０００５】
また、特開２０１０−１８２９３６号公報（特許文献３）は、半導体デバイス用基板として、支持基板と、窒化物半導体層と、支持基板と窒化物半導体層との間に設けられた接合層とを備える複合基板、具体的な実施例としてサファイア基板とＧａＮ層とが両者間に圧着により形成される接合層で接合されたＧａＮ層の厚さが５μｍ〜２２０μｍで直径が５０．８ｍｍの複合基板を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１２６７２２号公報
【特許文献２】特開２００８−０１０７６６号公報
【特許文献３】特開２０１０−１８２９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特開２００９−１２６７２２号公報（特許公報１）に開示される自立ＩＩＩ族窒化物基板は、製造コストが高いため非常に高価であり、また、割れやすいため口径の拡大化、厚さの低減化が困難という問題があった。さらに、半導体デバイス形成の際に自立ＩＩＩ族窒化物基板の厚さを低減する必要があり、自立ＩＩＩ族窒化物基板の裏面（デバイス機能を発現させるＩＩＩ族窒化物層を形成する主面と反対側の主面をいう。以下同じ。）の研削などの加工工程により製造コストが増加するという問題があった。
【０００８】
特開２００８−０１０７６６号公報（特許公報２）に開示されるＧａＮ薄膜の厚さが０．１μｍであるＧａＮ薄膜貼り合わせ基板は、ＧａＮ薄膜の形成のためにイオン注入を行なっているが、イオン注入により、ＧａＮ薄膜の結晶の品質が低下するという問題があった。また、形成する半導体デバイスの特性を高くする観点からＧａＮ薄膜の厚さを１０μｍ以上にすることが好ましいが、ＧａＮ薄膜の厚さを大きくすると、イオン注入されるイオンの主面からの深さのバラツキが大きくなり、得られるＧａＮ薄膜複合基板のＧａＮ薄膜の厚さのバラツキが大きくなるという問題があった。
【０００９】
また、特開２００８−０１０７６６号公報（特許文献２）に開示されるＧａＮ薄膜複合基板および特開２０１０−１８２９３６号公報（特許文献３）に開示される複合基板は、いずれも支持基板上にＩＩＩ族窒化物の膜または層が接合された複合基板であるため、特開２００９−１２６７２２号公報（特許文献１）に開示された自立ＩＩＩ族窒化物基板に比べて、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを製造するために基板上にＩＩＩ族窒化物層を成長させる際に基板の主面上における温度のバラツキが大きくなり易いため、基板の直径を大きくすると製造される半導体デバイスの歩留を高くすることが困難という問題があった。
【００１０】
本発明は、上記の問題を解決して、半導体デバイスの製造の際のコストを低減し、高い歩留でＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造が可能な、コストが低く大口径でＩＩＩ族窒化物膜が厚く、ＩＩＩ族窒化物層の成長の際に主面上における温度の分布（すなわち、バラツキ、以下同じ。）が小さい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】
【００１１】
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、支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍSが０．３ｎｍ以上２０ｎｍ以下であり、支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSが０．００５以上０．４以下であるＩＩＩ族窒化物複合基板である。
【００１２】
本発明のかかる局面に従うＩＩＩ族窒化物複合基板において、ＩＩＩ族窒化物膜側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nを０．１５ｎｍ以上３ｎｍ以下とし、ＩＩＩ族窒化物膜側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nに対する標準偏差ｓIII-Nの比ｓIII-N／ｍIII-Nを０．００８以上０．５以下とすることができる。また、直径Ｄに対する支持基板側の主面の反りＷの比Ｗ／Ｄを−７×１０-4以上８×１０-4以下とすることができる。また、支持基板の熱膨張係数αSに対するＩＩＩ族窒化物膜の熱膨張係数αIII-Nの比αIII-N／αSを０．７５以上１．２５以下とし、支持基板の厚さｔSに対するＩＩＩ族窒化物膜の厚さｔIII-Nの比ｔIII-N／ｔSを０．０２以上１以下とすることができる。また、支持基板の熱伝導率λSを３Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上２８０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下とすることができる。また、支持基板のヤング率ＥSを１５０ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下とすることができる。また、直径を１００ｍｍ以上とすることができる。さらに、直径を１２５ｍｍ以上３００ｍｍ以下とすることができる。
【００１３】
本発明は、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、ＩＩＩ族窒化物複合基板の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。
【００１４】
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ＩＩＩ族窒化物膜と、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。
【００１５】
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、接合基板の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ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板を切断することにより、ＩＩＩ族窒化物複合基板を形成する工程と、上記工程のいずれかひとつの工程の前、途中または後に、ＩＩＩ族窒化物複合基板の支持基板側の主面を研磨することにより支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さを調整する工程と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法である。
【００１６】
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、接合基板の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、ＩＩＩ族窒化物複合基板を形成する工程と、上記工程のいずれかひとつの工程の前、途中または後に、ＩＩＩ族窒化物複合基板の支持基板側の主面を研磨することにより支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さを調整する工程と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法である。
【００１７】
本発明は、さらに別の局面に従えば、上記局面に従うＩＩＩ族窒化物複合基板を準備する工程と、ＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物膜側の主面上に、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。
【００１８】
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、ＩＩＩ族窒化物層を成長させる工程の後に、ＩＩＩ族窒化物複合基板から支持基板を除去する工程をさらに含むことができる。さらに、ＩＩＩ族窒化物層を成長させる工程の後、支持基板を除去する工程の前に、ＩＩＩ族窒化物層上にデバイス支持基板を貼り合わせる工程をさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、半導体デバイスの製造の際のコストを低減し、高い歩留でＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造が可能な、コストが低く大口径でＩＩＩ族窒化物膜が厚く、ＩＩＩ族窒化物層の成長の際に主面上における温度の分布が小さい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】
【００２０】
【図１】本発明にかかるＩＩＩ族窒化物複合基板のある例を示す概略断面図である。
【図２】ＩＩＩ族窒化物複合基板における物性値の測定点を示す概略平面図である。
【図３】本発明にかかる積層ＩＩＩ族窒化物複合基板のある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ある例を示す概略断面図である。
【図５】本発明にかかるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの別の例を示す概略断面図である。
【図６】本発明にかかるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスのさらに別の例を示す概略断面図である。
【図７】本発明にかかるＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法のある例を示す概略断面図である。
【図８】本発明にかかるＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法の別の例を示す概略断面図である。
【図９】本発明にかかるＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法のさらに別の例を示す概略断面図である。
【図１０】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ある例を示す概略断面図である。
【図１１】イオン注入法を用いるＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法のある例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［実施形態１：ＩＩＩ族窒化物複合基板］
図１を参照して、本発明の一実施形態である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ＩＩＩ族窒化物複合基板１であって、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSが０．３ｎｍ以上２０ｎｍ以下であり、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSが０．００５以上０．４以下である。
【００２２】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを製造するためのＩＩＩ族窒化物層の成長の際に主面上における温度の分布（すなわちバラツキ）が小さいため、結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物層を成長させることができ、このため高い歩留で高品質のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを製造することができる。以下に、より詳しく説明する。
【００２３】
図１および図３を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、支持基板１１上にＩＩＩ族窒化物膜１３が貼り合わされた構造を有しており、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを製造する際に、昇温装置を備えるサセプタ（図示せず）の主面にＩＩＩ族窒化物複合基板１の裏面側に相当する支持基板１１側の主面１１ｎが対向するように配置して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の表（おもて）面側に相当する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。
【００２４】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、その直径が７５ｍｍ以上であり、その支持基板１１上に貼り合わされたＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さが１０μｍ以上２５０μｍ以下であり、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSが０．３ｎｍ以上２０ｎｍ以下で、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSが０．００５以上０．４以下であることから、昇温されたサセプタの主面から大口径のＩＩＩ族窒化物複合基板１の裏面側である二乗平均平方根粗さの平均および分布が小さな支持基板１１側の主面１１ｎの全体に均一に熱が伝わるため、大口径のＩＩＩ族窒化物複合基板１の全体が均一に加熱される。これにより、大口径のＩＩＩ族窒化物複合基板１の表面側であるＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上における温度の分布が小さく均一になることから、大口径のＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に結晶品質が高く均一な大口径のＩＩＩ族窒化物層２０を成長させることができるため、特性の高いＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを歩留よく製造できる。
【００２５】
なお、図１を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１において、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを貼り合わせる形態は、特に制限はないが、貼り合わせによる接合強度を高めるために、接合膜１２を介在させることが好ましい。
【００２６】
（ＩＩＩ族窒化物膜の厚さ）
図１および図２を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さは、１０μｍ以上２５０μｍ以下である。ここで、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さとは、図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上の１３点の測定点において測定した厚さから算出した平均値を意味する。図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３の主面上の１３点の測定点Ｐは、ＩＩＩ族窒化物膜の直径の大小にかかわらず、１つの中心点ＰCと、その中心点ＰCから互いに直角な４方向上でかつ外縁から５ｍｍ内側にある４つの外側点ＰOと、１つの中心点ＰCと４つの外側点ＰOとの中間に位置する４つの点および４つの外側点の互いの中間に位置する４つの点をあわせた８つの中間点ＰMとで構成される。
【００２７】
ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さは、結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物層を成長させる観点から、１０μｍ以上が必要であり、３０μｍ以上が好ましく、８０μｍ以上がより好ましく、１００μｍ以上がさらに好ましく、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の材料コストを抑制する観点から、２５０μｍ以下が必要であり、２００μｍ以下が好ましく、１８０μｍ以下がより好ましく、１３０μｍ以下がさらに好ましい。
【００２８】
（ＩＩＩ族窒化物複合基板の直径）
図１を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の直径は、７５μｍ以上である。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以上が必要であり、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。
【００２９】
（支持基板側の二乗平均平方根粗さ）
図１および図２を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSが０．３ｎｍ以上２０ｎｍ以下であり、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSが０．００５以上０．４以下である。
【００３０】
ＩＩＩ族窒化物複合基板１の裏面側である支持基板１１側の主面１１ｎについて、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に結晶品質が高く均一なＩＩＩ族窒化物層を成長させる観点から、その二乗平均平方根粗さの平均値ｍSは、２０ｎｍ以下が必要であり、１０ｎｍ以下が好ましく、５ｎｍ以下がより好ましく、その二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対するその二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSは、０．４以下が必要であり、０．３以下が好ましく、０．２以下がより好ましい。
【００３１】
また、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の裏面側である支持基板１１側の主面１１ｎについて、かかる主面１１ｎの表面処理コストを抑制する観点から、その二乗平均平方根粗さの平均値ｍSは、０．３ｎｍ以上が必要であり、０．５ｎｍ以上が好ましく、１ｎｍ以上がより好ましく、その二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対するその二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSは、０．００５以上が必要であり、０．０１以上が好ましく、０．０５以上がより好ましい。
【００３２】
ここで、図２を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSおよび標準偏差ｓSは、それぞれ、支持基板１１の主面１１ｎ上の１３点の測定点Ｐにおいて測定した二乗平均平方根粗さから算出した平均値および標準偏差である。図２に示す支持基板１１の主面１１ｎ上の１３点の測定点Ｐは、支持基板１１の直径の大小にかかわらず、１つの中心点ＰCと、その中心点ＰCから互いに直角な４方向上でかつ外縁から５ｍｍ内側にある４つの外側点ＰOと、１つの中心点ＰCと４つの外側点ＰOとの中間に位置する４つの点および４つの外側点ＰOの互いの中間に位置する４つの点をあわせた８つの中間点ＰMとで構成される。ここでいう標準偏差とは、不偏分散の正の平方根を意味する。
【００３３】
また、図２に示す支持基板１１の主面１１ｎ上の１３点の測定点Ｐにおいて測定した二乗平均平方根粗さとは、その測定点Ｐを中心とする８５μｍ×８５μｍ角の大きさの測定領域内の各点から標準平面を算出し、基準平面からの各点までの距離の二乗の平均の正の平方根の値をいい、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）、光干渉式粗さ計、レーザ顕微鏡、触針式粗さ計などにより測定される。
【００３４】
なお、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSおよび標準偏差ｓSは、後述するように、支持基板１１の主面１１ｎを研磨する際の研磨剤、定盤、および研磨パッドの物性、定盤、および研磨パッドの形状、ならびに研磨条件によって調整することができる。
【００３５】
（ＩＩＩ族窒化物膜側の二乗平均平方根粗さ）
図１および図２を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nが０．１５ｎｍ以上３ｎｍ以下が好ましく、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nに対する標準偏差ｓIII-Nの比ｓIII-N／ｍIII-Nが０．００８以上０．５以下が好ましい。
【００３６】
ＩＩＩ族窒化物複合基板１の表面側であるＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍについて、その上に結晶品質が高く均一なＩＩＩ族窒化物層を成長させる観点から、その二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nは、３ｎｍ以下が好ましく、２ｎｍ以下がより好ましく、１．６ｎｍ以下がさらに好ましく、その二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nに対するその二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓIII-Nの比ｓIII-N／ｍIII-Nは、０．５以下が好ましく、０．４以下がより好ましく、０．２以下がさらに好ましい。
【００３７】
また、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の表面側であるＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍについて、かかる主面１３ｍの表面処理コストを抑制する観点から、その二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nは、０．１５ｎｍ以上が好ましく、０．４ｎｍ以上がより好ましく、０．８ｎｍ以上がさらに好ましく、その二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nに対するその二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓIII-Nの比ｓIII-N／ｍIII-Nは、０．００８以上が好ましく、０．０２以上がより好ましく、０．０５以上がさらに好ましい。
【００３８】
ここで、図２を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nおよび標準偏差ｓIII-Nは、それぞれ、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上の１３点の測定点Ｐにおいて測定した二乗平均平方根粗さから算出した平均値および標準偏差である。図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上の１３点の測定点Ｐは、ＩＩＩ族窒化物膜１３の直径の大小にかかわらず、１つの中心点ＰCと、その中心点ＰCから互いに直角な４方向上でかつ外縁から５ｍｍ内側にある４つの外側点ＰOと、１つの中心点ＰCと４つの外側点ＰOとの中間に位置する４つの点および４つの外側点ＰOの互いの中間に位置する４つの点をあわせた８つの中間点ＰMとで構成される。ここでいう標準偏差とは、不偏分散の正の平方根を意味する。
【００３９】
また、図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上の１３点の測定点Ｐにおいて測定した二乗平均平方根粗さとは、その測定点Ｐを中心とする８５μｍ×８５μｍ角の大きさの測定領域内の各点から標準平面を算出し、基準平面からの各点までの距離の二乗の平均の正の平方根の値をいい、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）、光干渉式粗さ計、レーザ顕微鏡、触針式粗さ計などにより測定される。
【００４０】
なお、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nおよび標準偏差ｓIII-Nは、後述するように、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍを研磨する際の研磨剤、定盤、および研磨パッドの物性、定盤、および研磨パッドの形状、ならびに研磨条件によって調整することができる。
【００４１】
（直径に対する支持基板側の主面の反りの比）
図１を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１については、直径Ｄに対する支持基板１１側の主面１１ｎの反りＷの比Ｗ／Ｄは、−７×１０-4以上８×１０-4以下が好ましく、−４×１０-4以上５×１０-4以下がより好ましく、−２．５×１０-4以上３×１０-4以下がさらに好ましく、−１×１０-4以上１．５×１０-4以下が特に好ましい。ここで、反りＷおよび比Ｗ／Ｄの符号は、支持基板１１側の主面１１ｎが凹に反っているものを＋（正）符号とし、支持基板１１側の主面が凸に反っているものを−（負）符号とする。ＩＩＩ族窒化物複合基板１の直径Ｄに対する支持基板１１側の主面１１ｎの反りＷの比Ｗ／Ｄが、好ましくは−７×１０-4以上８×１０-4以下、より好ましくは−４×１０-4以上５×１０-4以下、さらに好ましくは−２．５×１０-4以上３×１０-4以下、特に好ましくは−１×１０-4以上１．５×１０-4以下と小さいと、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ＩＩＩ族窒化物層を成長させる際に、昇温されたサセプタの主面から大口径のＩＩＩ族窒化物複合基板１の支持基板１１側の主面１１ｎの全体に均一に熱が伝わるため、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の全体が均一に加熱される。これにより、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の表面側であるＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上における温度は分布が小さく均一になることから、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に結晶品質が高く均一な大口径のＩＩＩ族窒化物層を成長させることができるため、特性の高いＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを歩留よく製造できる。
【００４２】
（支持基板の熱膨張係数に対するＩＩＩ族窒化物膜の熱膨張係数の比）
図１を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、ＩＩＩ族窒化物複合基板１およびそのＩＩＩ族窒化物膜１３上に成長させるＩＩＩ族窒化物層の反りおよび割れを抑制してＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留を高める観点から、支持基板１１の熱膨張係数αSに対するＩＩＩ族窒化物膜１３の熱膨張係数αIII-Nの比αIII-N／αSが０．７５以上１．２５以下が好ましく、０．８５以上１．１５以下がより好ましく、０．９５以上１．０５以下がさらに好ましい。ここで、支持基板１１の熱膨張係数αSおよびＩＩＩ族窒化物膜１３の熱膨張係数αIII-Nは、熱機械分析装置により測定することができる。
【００４３】
（支持基板の厚さに対するＩＩＩ族窒化物膜の厚さの比）
図１を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、ＩＩＩ族窒化物複合基板１およびそのＩＩＩ族窒化物膜１３上に成長させるＩＩＩ族窒化物層の反りおよび割れを抑制してＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留を高める観点から、支持基板１１の厚さｔSに対するＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さｔIII-Nの比ｔIII-N／ｔSが０．０２以上１以下が好ましく、０．１以上０．６以下がより好ましく、０．２以上０．４以下がさらに好ましい。ここで、支持基板１１の厚さｔSおよびＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さｔIII-Nは、光学顕微鏡および／またはＳＥＭによる膜の断面の観察、デジタルインジケーターなどにより測定することができる
したがって、ＩＩＩ族窒化物複合基板１およびそのＩＩＩ族窒化物膜１３上に成長させるＩＩＩ族窒化物層の反りおよび割れを抑制してＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留を高める観点から、支持基板１１の熱膨張係数αSに対するＩＩＩ族窒化物膜１３の熱膨張係数αIII-Nの比αIII-N／αSが０．７５以上１．２５以下かつ支持基板１１の厚さｔSに対するＩＩＩ族窒化物膜の厚さｔIII-Nの比ｔIII-N／ｔSが０．０２以上１以下が好ましく、比αIII-N／αSが０．８５以上１．１５以下かつ比ｔIII-N／ｔSが０．１以上０．６以下がより好ましく、比αIII-N／αSが０．９５以上１．０５以下かつ比ｔIII-N／ｔSが０．２以上０．４以下がさらに好ましい。
【００４４】
（支持基板）
本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１に含まれる支持基板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。
【００４５】
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の熱膨張係数αSに対するＩＩＩ族窒化物膜１３の熱膨張係数αIII-Nの比αIII-N／αSが０．７５以上１．２５以下であることが好ましい。
【００４６】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、支持基板１１の熱伝導率λSが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λS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λS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λS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、特に好ましくは５０Ｗ・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λSが２８０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下の支持基板１１は、熱伝導率λS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。
【００４７】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、支持基板１１のヤング率ＥSが１５０ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下が好ましく、２００ＧＰａ以上３５０ＧＰａ以下がより好ましい。ここで、支持基板１１のヤング率ＥSは、共振法により測定することができる。ヤング率ＥSが好ましくは１５０ＧＰａ以上、より好ましくは２００ＧＰａ以上の支持基板１１を有するＩＩＩ族窒化物複合基板１は、その上にＩＩＩ族窒化物層を成長させてＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを形成する際に、ＩＩＩ族窒化物複合基板１および／またはＩＩＩ族窒化物層に反りが発生するのを抑制することができる。ヤング率ＥSが好ましくは５００ＧａＰａ以下、より好ましくは３５０ＧＰａ以下の支持基板１１を有するＩＩＩ族窒化物複合基板１は、その上にＩＩＩ族窒化物層を成長させてＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを形成する際に、ＩＩＩ族窒化物複合基板１および／またはＩＩＩ族窒化物層に割れおよび／またはクラックが発生するのを抑制することができる。
【００４８】
支持基板１１は、特に制限はないが、上記の観点から、支持基板１１の熱膨張係数αSに対するＩＩＩ族窒化物膜１３の熱膨張係数αIII-Nの比αIII-N／αSが０．７５以上１．２５以下、支持基板１１の熱伝導率λSが３Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上２８０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下、および支持基板１１のヤング率ＥSが１５０ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下の少なくともいずれかを満たすものが好ましく、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、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)基板などが好ましい。ここで、酸化物、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。
【００４９】
支持基板１１は、単結晶、多結晶、および非結晶のいずれを含んでいてもよいが、デバイス形成時に研削やエッチングでの除去が容易であり、反りや割れを抑制できる強度を維持できる観点から、多結晶を含むことが好ましい。
【００５０】
（接合膜）
図１を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１に含まれ得る接合膜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はないが、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。
【００５１】
（ＩＩＩ族窒化物膜）
図１を参照して、本実施形態の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ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ膜（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）などが挙げられる。
【００５２】
ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さは、上記のように、高特性のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを形成する観点から、１０μｍ以上が必要であり、３０μｍ以上が好ましく、８０μｍ以上がより好ましく、１００μｍ以上がさらに好ましい。また、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さは、上記のように、高価なＩＩＩ族窒化物の使用量を低減する観点から、２５０μｍ以下であり、２００μｍ以下が好ましく、１８０μｍ以下がより好ましく、１３０μｍ以下がさらに好ましい。
【００５３】
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°以下でオフした（１５°以下の角度でずらした）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、大口径化が容易な観点から｛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。
【００５４】
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、１×１０13原子／ｃｍ2以下が好ましく、３×１０12原子／ｃｍ2以下がより好ましく、１×１０12原子／ｃｍ2以下がさらに好ましく、１×１０11原子／ｃｍ2以下が特に好ましい。
【００５５】
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、界面活性剤および／または純水を用いたスクラブ洗浄、二流体洗浄もしくはメガソニック洗浄（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）、ならびに低濃度の酸および／またはアルカリを用いた枚葉洗浄などの片面（この片面はＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍである）の洗浄などにより、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を低減することが好ましい。また、支持基板側に保護膜を形成して金属原子の溶出を抑制することもできる。
【００５６】
また、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍにおける不純物金属原子以外の不純物は、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を低減する観点から、１×１０8ｃｍ-2以下が好ましく、１×１０7ｃｍ-2以下がより好ましい。ＩＩＩ族窒化物膜１３のキャリア濃度は、特に制限はないが、半導体デバイスの抵抗を低減する観点から、１×１０17ｃｍ-3以上が好ましく、１×１０18ｃｍ-3以上がより好ましい。
【００５７】
［実施形態２：積層ＩＩＩ族窒化物複合基板］
図３を参照して、本発明の別の実施形態である積層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。
【００５８】
本実施形態の積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２は、支持基板１１側の主面１１ｎ二乗平均平方根粗さの平均値ｍSおよび標準偏差ｓSが小さい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高いＩＩＩ族窒化物層２０とを含むため、高特性の半導体デバイスを歩留よく作製することができる。
【００５９】
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。図４を参照して、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−Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層２２、多重量子井戸構造を有する活性層２３、ｐ−Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎ層２４、およびｐ−ＧａＮ層２５で構成することができる。図５を参照して、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２０は、たとえば、ＧａＮ層２６、Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層２７で構成することができる。図６を参照して、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２０は、たとえば、ｎ+−ＧａＮ層２８（キャリア濃度がたとえば２×１０18ｃｍ-3）、ｎ-−ＧａＮ層２９（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。
【００６０】
［実施形態３：ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス］
図４〜６を参照して、本発明の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。
【００６１】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSおよび標準偏差ｓSが小さい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高いＩＩＩ族窒化物層２０とを含むため、高い特性を有する。
【００６２】
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４を参照して、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−Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層２２、多重量子井戸構造を有する活性層２３、ｐ−Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎ層２４、およびｐ−ＧａＮ層２５で構成することができる。図５を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が電子デバイスの１例であるＨＥＭＴの場合は、ＩＩＩ族窒化物層２０は、たとえば、ＧａＮ層２６、Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層２７で構成することができる。図６を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が電子デバイスの別の例であるＳＢＤの場合は、ＩＩＩ族窒化物層２０は、たとえば、ｎ+−ＧａＮ層２８（キャリア濃度がたとえば２×１０18ｃｍ-3）、ｎ-−ＧａＮ層２９（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。電子デバイスのさらに別の例として、ＰＮＤ（ＰＮダイオード）、トランジスタなどが挙げられる。なお、上記の半導体デバイスは、縦型であっても、横型であってもよい
図４を参照して、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。
【００６３】
［実施形態４：ＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法］
（実施形態４−１：ＩＩＩ族窒化物複合基板のある製造方法）
図７および図８を参照して、本発明のさらに別の実施形態であるＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法は、実施形態１のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法であって、支持基板１１と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄと、を貼り合わせることにより、直径が７５ｍｍ以上の接合基板１Ｌ，１ＬＳを形成する工程（図７（Ａ）〜（Ｃ）、図８（Ａ）〜（Ｃ））と、接合基板１Ｌ，１ＬＳのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄ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ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを切断することにより、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程（図７（Ｄ）、図８（Ｄ））と、上記工程のいずれかひとつの工程の前、途中または後に、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の支持基板１１側の主面１１ｎを研磨することにより支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さを調整する工程と、を含む。
【００６４】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法によれば、高い歩留でＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造が可能な、コストが低く大口径でＩＩＩ族窒化物膜が厚く、ＩＩＩ族窒化物層の成長の際に主面上における温度の分布が小さいＩＩＩ族窒化物複合基板１を効率よく製造することができる。
【００６５】
ここで、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程において、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを切断する際のＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ主面から内部に所定の距離に位置する面における所定の距離は、製造の目的とするＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さに応じて決められる。
【００６６】
また、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程において、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを切断してＩＩＩ族窒化物膜１３を形成した後に、ＩＩＩ族窒化物膜１３の貼り合わせ主面と反対側の主面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ことにより、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さを低減することができる。特に、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの切断により形成されるＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの分布（すなわちバラツキ）を低減する観点から、切断により得られたＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の主面を研磨することが好ましい。研磨方法は、ＩＩ族窒化物膜１３の厚さの分布を低減する観点から、ＣＭＰ（化学機械的研磨）、化学的研磨などによる精密研磨が好ましい。
【００６７】
上記の観点から、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを切断する際のＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ主面から内部に所定の距離に位置する面における所定の距離は、製造の目的とするＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さに研磨代（けんましろ）の厚さを加えた距離とすることが好ましい。
【００６８】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法において、接合基板１Ｌ，１ＬＳのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄ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ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを切断してＩＩＩ族窒化物膜１３を形成し、好ましくはＩＩＩ族窒化物膜１３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、その厚さを減少させて調整して、１０μｍ以上２５０μｍ以下の所望の厚さのＩＩＩ族窒化物膜１３を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１が得られる。
【００６９】
なお、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法においては、ＩＩＩ族窒化物複合基板を形成する工程においてＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを切断する際の作業性および効率を向上させる観点から、用いられるＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの厚さは、５００μｍより大きいことが好ましく、１ｍｍ以上がより好ましく、２ｍｍ以上がさらに好ましい。
【００７０】
（接合基板の形成工程）
図７（Ａ）〜（Ｃ）および図８（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、接合基板１Ｌ，１ＬＳ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７（Ａ）、図８（Ａ））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７（Ｂ）、図８（Ｂ））と、支持基板１１の主面１１ｍ上に形成された接合膜１２ａの主面１２ａｍ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の主面１２ｂｎとを貼り合わせるサブ工程（図７（Ｃ）、図８（Ｃ））と、を含む。
【００７１】
図７（Ａ）および図８（Ａ）を参照して、支持基板１１の主面１１ｍ上に接合膜１２ａを形成するサブ工程において、接合膜１２ａは、後述する接合膜１２ｂと一体化して接合膜１２を形成するものであり、接合膜１２と同様の材料で形成される。また、接合膜１２ａを形成する方法は、その接合膜１２ａの形成に適している限り特に制限はないが、品質のよい接合膜１２ａを効率的に形成する観点から、スパッタ法、ＣＶＤ（化学気相堆積）法、ＰＬＤ（パルスレーザ堆積）法、ＭＢＥ（分子線成長）法、電子線蒸着法などが好ましい。接合膜の品質を高くするとともに成膜速度を高めるから、特にＣＶＤが好ましい。ここで、ＣＶＤのうち、低温で成膜できかつ成膜速度が高い観点からＰ−ＣＶＤ（プラズマ−化学気相堆積）法、ＰＥ−ＣＶＤ（プラズマ援用−化学気相堆積）法などがさらに好ましく、膜質を高めかつ大量製造が容易な観点からＬＰ−ＣＶＤ（減圧−化学気相堆積）法などがさらに好ましく、成膜速度がさらに高く生産性に優れる観点からＡＰ−ＣＶＤ（常圧−化学気相堆積）法などがさらに好ましい。
【００７２】
さらに、接合強度を向上させるために、接合膜１２ａ，１２ｂの形成後、接合させる前にアニールすることができる。かかるアニールにより、接合膜１２ａ，１２ｂから脱ガスさせて、接合膜１２ａ，１２ｂを緻密化させることができる。
【００７３】
さらに、接合膜１２ａは、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとの接合強度を高める観点から、その主面１２ａｍを鏡面（たとえば、ＲＭＳが０．３ｎｍ以下の鏡面）に研磨することが好ましい。接合膜１２ａの主面１２ａｍを研磨する方法は、特に制限はなく、たとえばＣＭＰ（化学機械的研磨）などが用いられる。接合強度を高める観点から、接合膜の清浄度を向上させるためにＣＭＰ後に砥粒を含まない液での無砥粒ポリシングを実施することができる。砥粒の除去効果を高めるため、ＫＯＨ、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）などのアルカリ、ＨＣｌ、ＨＮＯ3、Ｈ2ＳＯ4などの酸による無砥粒ポリシングを実施することができる。また、接合強度を高める観点から、接合膜の清浄度を向上させるために、スポンジ、ブラシなどを用いたスクラブ洗浄を実施することができる。また、二流体洗浄、メガソニック洗浄、超音波洗浄なども、好適に実施することができる。
【００７４】
図７（Ｂ）および図８（Ｂ）を参照して、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において、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄは、その後のサブ工程において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を準備する方法は、特に制限はないが、結晶品質のよいＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを得る観点から、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長）法、ＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長）法、ＭＢＥ（分子線成長）法、昇華法などの気相法、フラックス法、高窒素圧溶液法、アモノサーマル法などの液相法などが好適である。こうして準備されるＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄは、特に制限はないが、結晶品質のよいＩＩＩ族窒化物膜１３を提供する観点から、提供すべきＩＩＩ族窒化物膜１３と同程度の結晶品質を有していることが好ましい。
【００７５】
接合膜１２ｂを形成する材料および方法ならびにその主面の研磨は、上記の接合膜１２ａを形成する材料および方法ならびにその主面の研磨とそれぞれ同様である。
【００７６】
図７（Ｃ）および図８（Ｃ）を参照して、支持基板１１の主面１１ｍ上に形成された接合膜１２ａの主面１２ａｍ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の主面１２ｂｎとを貼り合わせるサブ工程において、その貼り合わせ方法は、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】
上記の貼り合わせにより、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て、接合基板１Ｌ，１ＬＳが形成される。
【００７８】
上記のように、接合膜１２ａ，１２ｂの貼り合わせ面である主面１２ａｍ，１２ｂｎを貼り合わせ前に活性化することにより接合強度を高めることができる。貼り合わせ面である主面１２ａｍ，１２ｂｎの活性化は、特に制限はないが、活性化効果が高い観点から、プラズマ処理、イオン処理、薬液による化学処理、洗浄処理、ＣＭＰ処理などにより行なうことが好ましい。
【００７９】
（ＩＩＩ族窒化物複合基板の形成工程）
図７（Ｄ）および図８（Ｄ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程において、接合基板１Ｌ，１ＬＳ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から内部に所定の距離に位置する面でＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを切断することにより、支持基板１１に接合膜１２を介在させて接合したＩＩＩ族窒化物膜１３と、残りのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄｒと、に分離して、支持基板１１と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が形成される。
【００８０】
ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを切断する方法は、特に制限はなく、ワイヤーソー、ブレードソー、レーザ加工、放電加工、ウォータージェットなどの方法が挙げられる。
【００８１】
ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄをワイヤーソーで切断する場合、大口径のＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを平坦に切断するためには固定砥粒ワイヤーを用いることが好ましく、切断代（せつだんしろ）を低減するためには細線ワイヤーを用いることが好ましい。切断代を低減するためには遊離砥粒方式が好ましい。また、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄをワイヤーソーで切断する際には、切断抵抗によるワイヤーの曲がりを低減して厚さの精度および平坦性を高めるために、ワイヤーの張力を増加し、線速を増加させることが好ましい。そのためには、高剛性のワイヤーソー装置が好ましい。
【００８２】
また、切断抵抗を低減して厚さの精度および平坦性を高めるために、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を振動させることが好ましい。具体的には、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの切断の進行方向に対して垂直またはそれに近い角度にワイヤーソーが位置しているときはＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄが切断の進行方向に動き、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの切断の進行方向に対して垂直から遠い角度にワイヤーソーが位置しているときはＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄが切断の進行方向と反対方向に動くことにより、切断抵抗を低減することができる。
【００８３】
なお、ＧａＮなどのＩＩＩ族窒化物は、サファイアおよびＳｉＣなどに比べて脆くて割れ易いため、サファイアおよびＳｉＣと同様の切断方法では良好に切断することができない。ＩＩＩ族窒化物の切断においてはその切断抵抗をさらに低減することが必要である。切断抵抗を低減して厚さの精度および平坦性を高めるためには、スライス用加工液の粘度η(単位：Ｐａ・ｓ)、加工液の流量Ｑ(単位：ｍ3／ｓ)、ワイヤー線速度Ｖ(単位：ｍ／ｓ)、最大切断長さＬ(単位：ｍ)、切断速度Ｐ（単位：ｍ／ｓ）、および同時切断数ｎを用いて、Ｒ＝（η×Ｑ×Ｖ）／（Ｌ×Ｐ×ｎ）で表される抵抗係数Ｒ(単位：Ｎ)が、適切な範囲にあること、具体的には４０００Ｎ以上５０００Ｎ以下であることが好ましい。
【００８４】
切断により得られたＩＩＩ族窒化物複合基板１は、そのＩＩＩ族窒化物膜１３および支持基板１１の主面を研磨することにより、所望の厚さおよびその均一性を得ることができる。具体的には、研磨時の研磨装置へのＩＩＩ族窒化物複合基板１の貼付には、吸着固定、バックパッドによる固定を行うことができる。また、保持プレートへＩＩＩ族窒化物複合基板１を貼り付けた後に研磨装置に貼り付けることもできる。真空チャック、エアバッグ加圧、重りなどの機械的加圧により、傾きを抑制し、反りを矯正して貼り付けることができる。ＩＩＩ族窒化物複合基板１を吸着固定することもできる。ＩＩＩ族窒化物複合基板１を研磨装置に均一に貼り付けることで、研磨後の厚さ分布を低減することができる。また、研磨定盤、パッドの形状に対応して貼り付け形状を制御することにより、研磨後の厚さの分布を低減することができる。
【００８５】
上記のように、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法においては、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さ分布を低減するとともにＩＩＩ族窒化物膜１３の切断によるダメージ層を除去して結晶品質を高く維持し、主面を平滑化する観点から、切断により得られたＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の主面を研磨することが好ましい。
【００８６】
このため、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法において、接合基板１Ｌ，１ＬＳのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを切断する面であるＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ主面から内部に所定の距離に位置する面における所定の距離とは、製造の目的とするＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さに研磨代（けんましろ）の厚さを加えた距離とすることが好ましい。ここで、研磨代は、特に制限はないが、厚さ分布を低減しかつダメージ層を除去する観点から、１０μｍ以上が好ましく、２０μｍ以上がより好ましく、３０μｍ以上がさらに好ましい。また、研磨代は、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの材料ロスを低減する観点から、１００μｍ以下が好ましく、８０μｍ以下がより好ましく、６０μｍ以下がさらに好ましい。
【００８７】
また、図７（Ｄ）および（Ｂ）ならびに図８（Ｄ）および（Ｂ）を参照して、残りのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄｒは、その主面を研磨することにより、繰り返し用いることができる。
【００８８】
（支持体付ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板の利用）
図８（Ｂ）〜（Ｄ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３ＤにＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板支持体１５が貼り合わされた支持体付ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板５Ｄを用いて、上記と同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を製造することができる。支持体付ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板５Ｄは、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板支持体１５によりＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄが支持されているため、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄが自立できない程度に薄くなっても、繰り返し用いることができる。
【００８９】
支持体付ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板５Ｄにおいて、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板支持体１５とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとの貼り合わせ形態は、特に制限はないが、貼り合わせによる接合強度を高めるために接合膜１４を介在させることが好ましい。また、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板支持体１５は、特に制限はないが、支持強度が高くまた割れおよび反りの発生を防止する観点から、支持基板１１と同様の物性の材料で形成されていることが好ましい。接合膜１４は、特に制限はないが、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板支持体１５とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄ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。
【００９０】
（ＩＩＩ族窒化物複合基板の支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さの調整工程）
本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法は、上記工程のいずれかひとつの工程の前、途中または後に、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の支持基板１１側の主面１１ｎを研磨することにより支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さを調整する工程を含む。かかるＩＩＩ族窒化物複合基板１の支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さを調整する工程により、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSを０．３ｎｍ以上２０ｎｍ以下とし、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSを０．００５以上０．４以下とすることができる。
【００９１】
ここで、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSは、研磨剤の粘度、砥粒サイズと、定盤や研磨パッドの材質および表面形状、ならびに研磨条件により制御することができる。二乗平均平方根粗さの平均値ｍSを小さくするためには、研磨剤は水性よりも油性が好ましく、研磨剤の粘度は高い方が好ましく、砥粒径は小さい方が好ましく、定盤および研磨パッドは軟質である方が好ましい。定盤および研磨パッドの表面形状は、スラッジ除去のための溝を形成した形状が好ましい。ここで、スラッジ除去のための溝とは、研磨界面のスラッジおよび／または凝集砥粒を排除して除去するために形成される、比較的幅が広くピッチの広い溝をいう。研磨条件としては、低圧力、低周速が好ましい。
【００９２】
また、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSの制御のためには、研磨液の粘度η（単位：ｍＰａ・ｓ）、流量Ｑ（単位：ｍ3／ｓ)、定盤の面積Ｓ（単位：ｍ2）、研磨圧力Ｐ（単位：ｋＰａ）、周速Ｖ（単位：ｍ／ｓ）を用いて、ＦＥ＝η×Ｑ×Ｖ／Ｓ×Ｐの式で定義される作用係数ＦＥ（単位：ｍ2／ｓ）を所定範囲、具体的には、４×１０-17以上１×１０-16以下とすることが好ましい。また、定盤および研磨パッドの表面形状としては、研磨剤の均一化のための溝を形成した形状が好ましい。ここで、研磨剤の均一化のための溝とは、研磨剤を基板の中央部で均一に保持するために形成される、比較的幅が狭くピッチの狭い溝をいう。
【００９３】
（ＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物膜側の主面の二乗平均平方根粗さの調整工程）
本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法は、ＩＩＩ族窒化物複合基板を形成する工程の後、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍを研磨することによりＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さを調整する工程を含むことが好ましい。かかるＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さを調整する工程により、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nを０．１５ｎｍ以上３ｎｍ以下とし、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓIII-Nの比ｓIII-N／ｍIII-Nを０．００８以上０．５以下とすることができる。
【００９４】
ここで、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSは、研磨剤の粘度、砥粒サイズと、定盤や研磨パッドの材質および表面形状、ならびに研磨条件により制御することができる。二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nを小さくするためには、研磨剤の粘度は高い方が好ましく、砥粒径は小さい方が好ましく、定盤および研磨パッドは軟質である方が好ましい。定盤および研磨パッドの表面形状は、スラッジ除去のための溝を形成した形状が好ましい。研磨条件としては、低圧力、低周速が好ましい。
【００９５】
また、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓIII-Nの比ｓIII-N／ｍIII-Nは、研磨液の粘度η（単位：ｍＰａ・ｓ）、流量Ｑ（単位：ｍ3／ｓ)、定盤の面積Ｓ（単位：ｍ2）、研磨圧力Ｐ（単位：ｋＰａ）、周速Ｖ（単位：ｍ／ｓ）を用いて、ＦＥ＝η×Ｑ×Ｖ／Ｓ×Ｐの式で定義される作用係数ＦＥ（単位：ｍ2／ｓ）を所定範囲、具体的には、４×１０-14以上１×１０-13以下とすることが好ましい。また、定盤および研磨パッドの表面形状としては、研磨剤の均一化のための溝を形成した形状が好ましい。
【００９６】
（実施形態４−２：ＩＩＩ族窒化物複合基板の別の製造方法）
図９を参照して、本発明のさらに別の実施形態であるＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法は、実施形態１のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法であって、支持基板１１と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄと、を貼り合わせることにより、直径が７５ｍｍ以上の接合基板１Ｌを形成する工程（図９（Ａ）〜（Ｃ））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、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程（図９（Ｄ））と、上記工程のいずれかひとつの工程の前、途中または後に、ＩＩＩ族窒化物複合基板の支持基板側の主面を研磨することにより支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さを調整する工程と、を含む。
【００９７】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法によれば、高い歩留でＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造が可能な、コストが低く大口径でＩＩＩ族窒化物膜が厚く、ＩＩＩ族窒化物層の成長の際に主面上における温度の分布が小さいＩＩＩ族窒化物複合基板１を効率よく製造することができる。
を含む。
【００９８】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法において、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ主面と反対側の主面１３ｎ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、その厚さを減少させて調整して、１０μｍ以上２５０μｍ以下の所望の厚さのＩＩＩ族窒化物膜１３を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１が得られる。
【００９９】
なお、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法においては、ＩＩＩ族窒化物複合基板を形成する工程において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ため、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの材料ロスを低減する観点から、用いられるＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの厚さは、５００μｍ以下が好ましく、４００μｍ以下がより好ましい。
【０１００】
（接合基板の形成工程）
図９（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、接合基板１Ｌを形成する工程は、実施形態４のＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法と同様に、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９（Ａ））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９（Ｂ））と、支持基板１１の主面１１ｍ上に形成された接合膜１２ａの主面１２ａｍ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の主面１２ｂｎとを貼り合わせるサブ工程（図９（Ｃ）と、を含む。
【０１０１】
ここで、図９（Ａ）に示す支持基板１１の主面１１ｍ上に接合膜１２ａを形成するサブ工程は図７（Ａ）に示す支持基板１１の主面１１ｍ上に接合膜１２ａを形成するサブ工程と同様である。図９（Ｂ）に示す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は図７（Ｂ）に示す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と同様である。図９（Ｃ）に示す支持基板１１の主面１１ｍ上に形成された接合膜１２ａの主面１２ａｍ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の主面１２ｂｎとを貼り合わせるサブ工程は図７（Ｃ）に示す支持基板１１の主面１１ｍ上に形成された接合膜１２ａの主面１２ａｍ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２０ｂの主面１２ｂｎとを貼り合わせるサブ工程と同様である。このため、それらの説明は繰り返さない。
【０１０２】
（ＩＩＩ族窒化物複合基板の形成工程）
図９（Ｄ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程において、接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ主面と反対側の主面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ことにより、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄからその厚さが減少したＩＩＩ族窒化物膜１３が形成されて、支持基板１１と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が形成される。
【０１０３】
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、砥石および砥粒のいずれかを用いた研削などが挙げられる。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、機械的研磨などの粗研磨、ＣＭＰ、化学的研磨などの精密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、薬液を用いた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。
【０１０４】
また、形成されるＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの分布を低減する観点から、研削およびエッチングの少なくともいずれかにより得られたＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍを研磨することが好ましい。研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかによる厚さの減少量は、厚さの分布を低減しかつダメージ層を除去する観点から、１０μｍ以上が好ましく、２０μｍ以上がより好ましく、３０μｍ以上がさらに好ましい。また、研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかによる厚さの減少量は、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの材料ロスを低減する観点から、１００μｍ以下が好ましく、８０μｍ以下がより好ましく、６０μｍ以下がさらに好ましい。
【０１０５】
（ＩＩＩ族窒化物複合基板の支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さの調整工程）
本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法は、上記工程のいずれかひとつの工程の前、途中または後に、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の支持基板１１側の主面１１ｎを研磨することにより支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さを調整する工程を含む。かかるＩＩＩ族窒化物複合基板１の支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さを調整する工程により、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSを０．３ｎｍ以上２０ｎｍ以下とし、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSを０．００５以上０．４以下とすることができる。
【０１０６】
ここで、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSおよび主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSの制御については、実施形態４−１のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法と同様である。
【０１０７】
（ＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物側の主面の二乗平均平方根粗さの調整工程）
本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法は、ＩＩＩ族窒化物複合基板を形成する工程の後、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍを研磨することによりＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さを調整する工程を含むことが好ましい。かかるＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さを調整する工程により、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nを０．１５ｎｍ以上３ｎｍ以下とし、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓIII-Nの比ｓIII-N／ｍIII-Nを０．００８以上０．５以下とすることができる。
【０１０８】
ここで、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nおよび主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓIII-Nの比ｓIII-N／ｍIII-Nの制御については、実施形態４−１のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法と同様である。
【０１０９】
［実施形態５：ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法］
図１０を参照して、本発明のさらに別の実施形態であるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法は、実施形態１の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（図１０（Ａ））と、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主面１３ｍ上における温度の分布が小さい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。
【０１１０】
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を成長させる工程（図１０（Ａ））の後に、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１０（Ｃ））をさらに含むことができる。かかる工程により、多様な形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを製造できる。
【０１１１】
さらに、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族窒化物層を成長させる工程（図１０（Ａ））の後、支持基板を除去する工程（図１０（Ｃ））の前に、ＩＩＩ族窒化物層２０上にデバイス支持基板４０を貼り合わせる工程（図１０（Ｂ））をさらに含むことができる。かかる工程により、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。
【０１１２】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法は、具体的には、以下の工程により、行なうことができる。
【０１１３】
（ＩＩＩ族窒化物層の成長工程）
図１０（Ａ）を参照して、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。
【０１１４】
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−Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層２２、多重量子井戸構造を有する活性層２３、ｐ−Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎ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。
【０１１５】
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を成長させることにより、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２が得られる。
【０１１６】
（デバイス支持基板の貼り合わせ工程）
図１０（Ｂ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物層２０上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、Ｍｏ基板などが用いられる。
【０１１７】
（支持基板の除去工程）
図１０（Ｃ）を参照して、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の支持基板を１１を除去することにより行なう。ＩＩＩ族窒化物複合基板１において支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３との間に接合膜１２が介在している場合には、接合膜１２をも除去することができる。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、製造コストを低減する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。
【０１１８】
なお、ＩＩＩ族窒化物自立基板を用いたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造においては、デバイスの厚みを低減させるために、ＩＩＩ族窒化物自立基板の裏面（ＩＩＩ族窒化物層が形成されている主面と反対側の主面をいう。以下、同じ。）からの研削加工などが行われる。これに対して、ＩＩＩ族窒化物複合基板を用いたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造においては、デバイスの厚みを低減させるために、支持基板をエッチングや研削で除去することが容易なことから、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造コストを低減することができる。
【０１１９】
（電極の形成工程）
図１０（Ｄ）を参照して、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。
【実施例】
【０１２０】
（実施例Ａ）
１．ＩＩＩ族窒化物複合基板の作製
図７（Ａ）を参照して、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ＳｉＯ2が１５質量％である）を準備した。支持基板１１は、その熱伝導率が１０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1であり、そのヤング率が２５０ＧＰａであった。支持基板１１の両側の主面１１ｍ，１１ｎ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、スズ定盤により中間研磨、格子溝を形成した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。
【０１２１】
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った後に、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（化学機械的研磨）により、主面１２ａｍが二乗平均平方根粗さで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で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。
【０１２２】
また、図７（Ｂ）を参照して、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、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以下に平坦化した後、その上に厚さ８００ｎｍのＳｉＯ2膜をＰＥ−ＣＶＤ法により成長させ、窒素雰囲気中で８００℃で１時間のアニールを行った後に、平均粒径が４０ｎｍのコロイダルシルカ砥粒を含みｐＨが１０のスラリーを用いたＣＭＰにより、主面１２ｂｎが二乗平均平方根粗さで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で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。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、その導電型がｎ型で、その転位密度が１×１０8ｃｍ-2で、そのキャリア濃度が１×１０17であった。
【０１２３】
次に、図７（Ｃ）を参照して、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。貼り合わせ後に、接合基板１Ｌを窒素ガス雰囲気中で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。
【０１２４】
次に、図７（Ｄ）を参照して、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１５０μｍ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り、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３であるＧａＮ膜とが接合膜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。ワイヤーは、ダイヤモンド砥粒を電着した線径１８０μｍの固定砥粒ワイヤーを用いた。切断抵抗を低減して厚さの精度および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を振動させる方式とした。ワイヤーソー切断の抵抗係数は、４２００Ｎとした。切断後に、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３を機械研磨およびＣＭＰを行なった。ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの均一化のため、ＣＭＰでの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で基板形状を矯正した後に、装置に吸着固定する方式とした。
【０１２５】
次に、得られたＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ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、スズ定盤により中間研磨を実施した。さらに、研磨剤としてコロイダルシリカ砥粒を含むｐＨが１１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。仕上げ研磨においては、作用係数ＦＥが６×１０-14ｍ2／ｓの条件で研磨した。仕上げ研磨後のＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さは１１０μｍであった。
【０１２６】
上記仕上げ研磨後のＩＩＩ族窒化物複合基板１について、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍS、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSを表１にまとめた。
【０１２７】
ここで、二乗平均平方根粗さの平均値ｍSおよび二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSは、図２に示す支持基板１１側の主面１１ｎ上において、１つの中心点ＰCと、その中心点ＰCから互いに直角な４方向上でかつ外縁から５ｍｍ内側にある４つの外側点ＰOと、１つの中心点ＰCと４つの外側点ＰOとの中間に位置する４つの点および４つの外側点の互いの中間に位置する４つの点をあわせた８つの中間点ＰMとで構成される１３点の測定点Ｐにおける支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さから算出した。
【０１２８】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの作製
図１０（Ａ）を参照して、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、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に、厚さ５μｍのｎ−ＧａＮ層２１、厚さ５０ｎｍのｎ−Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層２２、厚さ３ｎｍのＩｎ0.14Ｇａ0.86Ｎ井戸層と厚さ１５ｎｍのＧａＮ障壁層とで構成される３周期の多重量子井戸構造を有する活性層２３、厚さ２０ｎｍのｐ−Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎ層２４、および厚さ１５０ｎｍのｐ−ＧａＮ層２５を順に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。その後、ＲＴＡ（高速熱処理装置）によりアニールして活性化させた。
【０１２９】
図１０（Ｂ）を参照して、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ｐ−ＧａＮ層２５上に、ＥＢ（電子線）蒸着法により、厚さ４ｎｍのＮｉ層および厚さ２００ｎｍのＡｕ層を順次形成し、アニールにより合金化することにより第１電極３０を形成した。第１電極３０上に、ＥＢ蒸着法により、厚さ２００ｎｍのＴｉ層、厚さ１００ｎｍのＰｔ層、および厚さ１０００ｎｍのＡｕ層を順次形成することによりパッド電極３３を形成した。
【０１３０】
また、デバイス支持基板４０としてＣｕＷ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、厚さ１００ｎｍのＰｔ層、および厚さ１０００ｎｍのＡｕ層を順次形成することによりパッド電極４３を形成した。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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
図１０（Ｃ）を参照して、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て、エッチングにより除去した。
【０１３３】
図１０（Ｄ）を参照して、積層基板３から支持基板１１および接合膜１２が除去された露出したＩＩＩ族窒化物膜１３上に、ＥＢ蒸着法により、厚さ２０ｎｍのＴｉ層、厚さ２００ｎｍのＡｌ層、および厚さ３００ｎｍのＡｕ層を順次形成し、アニールすることにより、第２電極５０を形成した。また、デバイス支持基板４０上に、ＥＢ蒸着法により、厚さ２０ｎｍのＴｉ層、および厚さ３００ｎｍのＡｕ層を順次形成し、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、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が得られた。
【０１３４】
得られたＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４について、光出力を、積分球を用いて、注入電流４Ａの条件で測定した。発光素子の光出力は、以下のように測定した。すなわち、積分球内に載置された発光素子に所定の電流を注入し、その発光素子から集光された光を受けるディテクタによって光出力を測定した。そして、光出力が２Ｗ以上の基準に適合したものを良品、適合しなかったものを不良品とし、良品を表品と不良品との合計で除したものの百分率を歩留率とした。ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留率を表１にまとめた。
【０１３５】
【表１】
2014157977.tif 000003
【０１３６】
表１を参照して、支持基板と、厚さ１１０μｍ（この値は１０μｍ以上２５０μｍ以下）のＩＩＩ族窒化物膜と、を有する直径７５ｍｍ（この値は７５ｍｍ以上）のＩＩＩ族窒化物複合基板であって、支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍSが０．３ｎｍ以上２０ｎｍ以下であり、前記支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSが０．００５以上０．４以下であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留が高かった。
【０１３７】
（実施例Ｂ）
図７および図１０を参照して、支持基板１１としてムライト−ＹＳＺ基板（基板全体に対してムライトが７０質量％でＹＳＺが３０質量％であり、ムライトに対してＡｌ2Ｏ3が６０モル％でＳｉＯ2が４０モル％であり、ＹＳＺに対してＺｒＯ2が９０モル％でＹ2Ｏ3が１０モル％である）を用いたこと、直径をそれぞれ７５ｍｍ〜１５０ｍｍの間で変動させ、支持基板１１側の主面１１ｎの仕上げ研磨においては作用係数ＦＥが６．２×１０-17ｍ2／ｓの条件で研磨したこと、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１ＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製したこと、以外は、実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１およびＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を作製した。支持基板１１は、熱伝導率が３０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1で、ヤング率が１５０ＧＰａであった。
【０１３８】
実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１について、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍS、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSを算出して、表２にまとめた。また、実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の歩留率を算出して、表２にまとめた。
【０１３９】
【表２】
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【０１４０】
表２を参照して、厚さ１０μｍ〜２５０μｍのＩＩＩ族窒化物膜を有する直径７５ｍｍ〜１５０ｍｍのＩＩＩ族窒化物複合基板であって、支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍSが６ｎｍ（この値は０．３ｎｍ以上２０ｎｍ以下）であり、支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSが０．２３（この値は０．００５以上０．４以下）であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留が高かった。
【０１４１】
（実施例Ｃ）
半導体デバイス用基板として、ＩＩＩ族窒化物自立基板（以下、ＦＳ基板ともいう）、イオン注入法により作製されたＩＩＩ族窒化物複合基板（以下、ＢＰ基板ともいう）、および本発明の実施形態４により作製されたＩＩＩ族窒化物複合基板（以下、ＢＳ基板ともいう）を準備した。
【０１４２】
ＦＳ基板は、所定の直径を有するＧａＮ結晶体をワイヤーソーで切断し研磨することにより表３に示す直径および厚さの基板とした。
【０１４３】
ＢＰ基板は、図１１（Ｂ）に示すように、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄである所定の直径を有するＧａＮ結晶体にその主面１３ｎから内部に所定の深さの位置に水素イオンを注入することによりイオン注入領域１３ｉを形成した後、図１１（Ｃ）に示すように、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄのイオン注入領域１３ｉ側とを接合膜１２を介在させて貼り合わせた後、図１１（Ｄ）に示すように、７００℃でアニールすることにより、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄをそのイオン注入領域１３ｉで分離することにより、表３に示す直径およびＩＩＩ族窒化物膜の厚さの基板とした。ここで、支持基板１１としては、Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2複合酸化物基板（基板全体に対してＡｌ2Ｏ3が８５質量％でＳｉＯ2が１５質量％である）を用いた。
【０１４４】
ＢＳ基板は、支持基板としてＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2複合酸化物基板（基板全体に対してＡｌ2Ｏ3が８５質量％でＳｉＯ2が１５質量％である）を用いたこと以外は、実施例Ｂと同様にして、表３に示す直径およびＩＩＩ族窒化物膜の厚さの基板とした。
【０１４５】
上記のＦＳ基板、ＢＰ基板、およびＢＳ基板を用いたこと、支持基板１１側の主面１１ｎの仕上げ研磨においては作用係数ＦＥが４．０×１０-17ｍ2／ｓの条件で研磨したこと以外は、実施例Ｂと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１およびＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を作製した。
【０１４６】
実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１であるＢＰ基板およびＢＳ基板について、反りＷ、比Ｗ／Ｄ、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍS、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSを算出して、表３にまとめた。また、ＦＳ基板について、反りＷ、比Ｗ／Ｄ、その裏面側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍS、裏面側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSを算出して、表３にまとめた。さらに、実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の歩留率を算出して、表３にまとめた。
【０１４７】
【表３】
2014157977.tif 000005
【０１４８】
表３を参照して、直径５０ｍｍ〜１２５ｍｍで厚さ２５０μｍ〜５００μｍのＦＳ基板を用いて作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、直径が大きく厚さが小さいものは反りが大きくまた割れが発生しやすく、いずれも歩留率が６０％に満たなかった。
【０１４９】
また、直径が７５ｍｍ〜１２５ｍｍでＩＩＩ族窒化物膜の厚さが０．５μｍのＢＰ基板を用いて作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さが小さいため、良好なデバイス特性が発現せず、歩留率が低下した。
【０１５０】
これらに対して、ＢＳ基板を用いて作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、歩留率が６９％以上と高かった。ＢＳ基板は、ＢＰ基板に比べてＩＩＩ族窒化物膜が厚く十分に電流が広がること、ＢＰ基板とは異なりイオン注入によるＩＩＩ族窒化物膜の結晶品質の低下がないことにより、良好な特性が得られた。
【０１５１】
（実施例Ｄ）
図７および図１０を参照して、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ＳｉＯ2が１８質量％である）基板を用いたこと、直径をそれぞれ７５ｍｍ〜１５０ｍｍの間で変動させ、接合膜１２であるＳｉＯ2膜をＡＰ−ＣＶＤ（常圧−化学気相堆積）法により成長させ、支持基板１１側の主面１１ｎの仕上げ研磨においては作用係数ＦＥが８．５×１０-17ｍ2／ｓの条件で研磨したこと、仕上げ研磨後のＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さをそれぞれ１１０μｍ〜１３０μｍの間で変動させた１ＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製したこと、以外は、実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１およびＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を作製した。支持基板１１は、熱伝導率が５Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1で、ヤング率が２３０ＧＰａであった。
【０１５２】
実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１について、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍS、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍS、支持基板１１側の主面１１ｎの反りＷ、および直径Ｄに対する支持基板１１側の主面１１ｎの反りＷの比Ｗ／Ｄを算出して、表４にまとめた。また、実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の歩留率を算出して、表４にまとめた。
【０１５３】
【表４】
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【０１５４】
表４を参照して、厚さ１１０μｍ〜１３０μｍ（この値は１０μｍ以上２５０μｍ以下）のＩＩＩ族窒化物膜を有する直径７５ｍｍ〜１５０ｍｍ（この値は７５ｍｍ以上）のＩＩＩ族窒化物複合基板であって、支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍSが３ｎｍ（この値は０．３ｎｍ以上２０ｎｍ以下）であり、支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSが０．１（この値は０．００５以上０．４以下）であり、直径Ｄに対する支持基板１１側の主面１１ｎの反りＷの比Ｗ／Ｄが−７×１０-4以上８×１０-4以下であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留が高かった。
【０１５５】
（実施例Ｅ）
図７および図１０を参照して、支持基板１１としてムライト基板（ムライト基板全体に対してＡｌ2Ｏ3が６０モル％でＳｉＯ2が４０モル％である）を用いたこと、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３ＤとしてＯ（酸素）原子およびＳｉ（ケイ素）原子がドーピングされ転位集中領域がなく転位密度が５×１０6ｃｍ-2で均一でありキャリア濃度が２×１０18ｃｍ-3の導電性が高いＧａＮ基板を用いたこと、支持基板１１側の主面１１ｎの仕上げ研磨においては作用係数ＦＥが８．３×１０-17ｍ2／ｓの条件で研磨したこと、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの切断を放電ワイヤー加工で実施したこと、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの仕上げ研磨の際に粒径が２０ｎｍ〜４００ｎｍのコロイダルシリカを含むスラリーを用いて作用係数ＦＥを４×１０-14以上１×１０-13以下としたこと、以外は、実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１およびＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を作製した。支持基板１１は、熱伝導率が３Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1で、ヤング率が２００ＧＰａであった。
【０１５６】
実施例Ａと同様にして、仕上げ研磨後のＩＩＩ族窒化物複合基板１について、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍS、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSを算出して、表５にまとめた。
【０１５７】
また、仕上げ研磨後のＩＩＩ族窒化物複合基板１について、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-N、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓIII-Nの比ｓIII-N／ｍIII-Nを表５にまとめた。ここで、二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nおよび二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓIII-Nの比ｓIII-N／ｍIII-Nは、図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上において、１つの中心点ＰCと、その中心点ＰCから互いに直角な４方向上でかつ外縁から５ｍｍ内側にある４つの外側点ＰOと、１つの中心点ＰCと４つの外側点ＰOとの中間に位置する４つの点および４つの外側点の互いの中間に位置する４つの点をあわせた８つの中間点ＰMとで構成される１３点の測定点ＰにおけるＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さから算出した。
【０１５８】
さらに、実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の歩留率を算出して、表５にまとめた。
【０１５９】
【表５】
2014157977.tif 000007
【０１６０】
表５を参照して、厚さ１１０μｍ（この値は１０μｍ以上２５０μｍ以下）のＩＩＩ族窒化物膜を有する直径７５ｍｍ（この値は７５ｍｍ以上）のＩＩＩ族窒化物複合基板であって、支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍSが２ｎｍ（この値は０．３ｎｍ以上２０ｎｍ以下）であり、支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSが０．１２（この値は０．００５以上０．４以下）であり、ＩＩＩ族窒化物膜側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nが０．１５ｎｍ以上３ｎｍ以下であり、ＩＩＩ族窒化物膜側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nに対する標準偏差ｓIII-Nの比ｓIII-N／ｍIII-Nが０．００８以上０．５以下であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留が高かった。
【０１６１】
（実施例Ｆ）
１．ＩＩＩ族窒化物複合基板の作製
図７を参照して、支持基板１１として、Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2複合酸化物基板、ムライト基板（基板全体に対してＡｌ2Ｏ3が６０モル％でＳｉＯ2が４０モル％である）、ムライト−ＹＳＺ基板（基板全体に対してムライトが７０質量％でＹＳＺが３０質量％であり、ムライトに対してＡｌ2Ｏ3が６０モル％でＳｉＯ2が４０モル％であり、ＹＳＺに対してＺｒＯ2が９０モル％でＹ2Ｏ3が１０モル％である）を用いたこと、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３ＤとしてＦｅ（鉄）原子をドーピングした電気抵抗率（比抵抗ともいう。）が２×１０5Ωｃｍの半絶縁性のＧａＮ基板を用いたこと、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板の切断を遊離砥粒を用いたワイヤーソーで実施したこと、支持基板１１側の主面１１ｎの仕上げ研磨においては作用係数ＦＥが８．７×１０-17ｍ2／ｓの条件で研磨したこと、直径をそれぞれ７５ｍｍ〜１５０ｍｍの間で変動させたＩＩＩ族窒化物複合基板を作製したこと以外は、実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した。
【０１６２】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの作製
図５を参照して、本実施例においては、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４として、ＨＥＭＴを作製した。ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上に、ＭＯＶＰＥ法により、ＩＩＩ族窒化物層２０として、厚さ１．５μｍのＧａＮ層２６、厚さ３０ｎｍのＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層２７を順に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。
【０１６３】
次に、Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層２７上にフォトリソグラフィ、ＥＢ蒸着、およびリフトオフによって、ソース電極６０およびドレイン電極７０を形成した。これらの電極の形成は、厚さ２０ｎｍのＴｉ層、厚さ１００ｎｍのＡｌ層、厚さ２０ｎｍのＴｉ層、および厚さ３００ｎｍのＡｕ層を順次形成し、リフトオフした後、６００℃で１分間アニールすることにより合金化することにより行なった。
【０１６４】
次に、ソース電極６０およびドレイン電極７０の形成と同様の工程により、ゲート電極８０を形成した。ゲート電極８０の形成は、厚さ５０ｎｍＮｉ層および厚さ５００ｎｍのＡｕ層を順次形成することにより行なった。ゲート長は２μｍとした。
【０１６５】
こうして得られたＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４であるＨＥＭＴは、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１層のＩＩＩ族窒化物層２０としてＧａＮ層２６およびＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層２７が形成され、Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層２７上にソース電極６０、ドレイン電極７０、およびゲート電極８０が、お互いに分離され、かつ、ゲート電極８０がソース電極６０とドレイン電極７０との間に位置するように、配置されていた。
【０１６６】
実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１について、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍS、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSを算出して、表６にまとめた。さらに、支持基板１１の熱膨張係数αSおよびＩＩＩ族窒化物膜１３の熱膨張係数αIII-Nを熱機械分析装置により測定し、支持基板の熱膨張係数αSに対するＩＩＩ族窒化物膜の熱膨張係数αIII-Nの比αIII-N／αSを算出して、結果を表６にまとめた。さらに、支持基板１１の厚さｔSおよびＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さｔIII-Nを、デジタルインジケーターにより測定し、支持基板１１の厚さｔSに対するＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さｔIII-Nの比ｔIII-N／ｔSを算出して、結果を表６にまとめた。
【０１６７】
また、以下のようにして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の歩留率を算出した。すなわち、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４であるＨＥＭＴに５Ｖのゲート電圧を与えたときに、そのＨＥＭＴからリークしたゲート電流密度が１×１０-6Ａ／ｃｍ2以下の基準に適合したものを良品、適合しなかったものを不良品とし、良品を良品と不良品の合計で除したものの百分率を歩留率とした。
【０１６８】
【表６】
2014157977.tif 000008
【０１６９】
表６を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板であれば、支持基板１１としてＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2複合酸化物基板、ムライト基板、およびムライト−ＹＳＺ基板のいずれかを有するＩＩＩ族窒化物複合基板１を用いても、そのＩＩＩ族窒化物膜の厚さが１１０μｍ（この値は１０μｍ〜２５０μｍ）とし、直径が７５ｍｍ〜１５０ｍｍであり、支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍSが１．５ｎｍ（この値は０．３ｎｍ以上２０ｎｍ以下）であり、支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSが０．１（この値は０．００５以上０．４以下）であるＩＩＩ族窒化物複合基板１を用いて作製されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留が高かった。また、支持基板１１の熱膨張係数αSに対するＩＩＩ族窒化物膜１３の熱膨張係数αIII-Nの比αIII-N／αSが０．７５以上１．２５以下である場合、支持基板１１の厚さｔSに対するＩＩＩ族窒化物膜の厚さｔIII-Nの比ｔIII-N／ｔSが０．０２以上１以下である場合に、作製されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留が高かった。
【０１７０】
（実施例Ｇ）
図７を参照して、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８８質量％でＳｉＯ2が１２質量％である）基板を用いたこと、研削および作用係数ＦＥが５．９×１０-17ｍ2／ｓの仕上げ研磨により支持基板１１の厚さを２５０μｍとしたこと、直径をそれぞれ７５ｍｍ〜１５０ｍｍの間で変動させた１ＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製したこと、得られたＩＩＩ族窒化物複合基板１をさらに洗浄したこと以外は、実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した。ここで、支持基板１１は、熱伝導率が１５Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1で、ヤング率が２７０ＧＰａであった。また、洗浄方法は、界面活性剤と純水とを用いたスクラブ洗浄、塩酸またはＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）と純水とを用いた二流体洗浄、ならびに塩酸またはＴＭＡＨと純水とを用いたメガソニック洗浄を組み合わせることにより実施した。
【０１７１】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの作製
図６を参照して、本実施例においては、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４として、ＳＢＤを作製した。図１に示すＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３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(キャリア濃度が２×１０18ｃｍ-3)、厚さ７μｍのｎ-−ＧａＮ層(キャリア濃度が５×１０15ｃｍ-3)を順にエピタキシャル成長させることにより、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板を得た。
【０１７２】
次に、ｎ-−ＧａＮ層２９上にＥＢ（電子線）蒸着法により、厚さ４ｎｍのＮｉ層および厚さ２００ｎｍのＡｕ層を順次形成し、アニールにより合金化することによりショットキー電極である第１電極３０を形成した。電極径は２００μｍとした。第１電極３０上に、ＥＢ蒸着法により、厚さ２００ｎｍのＴｉ層、厚さ１００ｎｍのＰｔ層、および厚さ１０００ｎｍのＡｕ層を順次形成することによりパッド電極（図示せず）を形成した。
【０１７３】
積層ＩＩＩ族窒化物複合基板から支持基板および接合膜を研削により除去した。研削には平均粒径が４０μｍ〜５０μｍのダイヤモンド砥粒を用いたビトリファイド砥石を用いた。
【０１７４】
図６を参照して、積層ＩＩＩ族窒化物基板から支持基板および接合膜が除去された露出したＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｎ上に、ＥＢ蒸着法により、厚さ２０ｎｍのＴｉ層、厚さ２００ｎｍのＡｌ層、および厚さ３００ｎｍのＡｕ層を順次形成し、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。こうして、ＳＢＤとしてのＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が得られた。
【０１７５】
実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１について、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSを算出して、表７にまとめた。さらに、ＩＩＩ族窒化物複合基板１について、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍにおける不純物金属原子の濃度を、ＴＸＲＦ（全反射蛍光Ｘ分析）法により測定して、表７にまとめた。ここで、ＴＸＲＦ法による測定は、Ｗ（タングステン）線源を用いて、０．０５°の入射角で行なった。
【０１７６】
また、以下のようにして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の歩留率を算出した。すなわち、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４であるＳＢＤについて逆方向の電流―電圧特性を測定し、そのＳＢＤの耐圧が３００Ｖ以上の基準に適合したものを良品、適合しなかったものを不良品とし、良品を表品と不良品との合計で除したものの百分率を歩留率とした。ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留率を表７にまとめた。
【０１７７】
【表７】
2014157977.tif 000009
【０１７８】
表７を参照して、厚さ１１０μｍのＩＩＩ族窒化物膜を有する直径７５ｍｍ（この値は７５ｍｍ以上）のＩＩＩ族窒化物複合基板であって、ＩＩＩ族窒化物膜側の主面における不純物金属原子の濃度が３×１０12原子／ｃｍ2以下であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留が高かった。
【０１７９】
（実施例Ｈ）
図９および図１０を参照して、支持基板１１として熱伝導率が２Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1〜３００Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1の間にある直径７５ｍｍの基板を用いたこと、直径７５ｍｍのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ主面と反対側の主面１３ｍから研削および研磨を行なってＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さを１１０μｍとしたこと、支持基板１１側の主面１１ｎの仕上げ研磨においては作用係数ＦＥが９．０×１０-17ｍ2／ｓの条件で研磨したこと、以外は、実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１およびＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を作製した。ここで、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの研削には、平均砥粒が２５μｍ〜３５μｍのダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥粒を用いた。また、支持基板１１の熱伝導率は、酸化物原料の配合比率、および焼成条件を調整することにより行った。
【０１８０】
実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の歩留率を算出して、表８にまとめた。
【０１８１】
【表８】
2014157977.tif 000010
【０１８２】
表８を参照して、厚さ１１０μｍ（この値は１０μｍ以上２５０μｍ以下）のＩＩＩ族窒化物膜を有する直径７５ｍｍ（この値は７５ｍｍ以上）のＩＩＩ族窒化物複合基板であって、熱伝導率が３Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上２８０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下である支持基板を有するＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留が高かった。
【０１８３】
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。
【符号の説明】
【０１８４】
１  ＩＩＩ族窒化物複合基板、１Ｌ，１ＬＳ  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、５Ｄ，５Ｄｒ  支持体付ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板、１１  支持基板、１１ｍ，１１ｎ，１２ａｍ，１２ｂｎ，１３ｍ，１３ｎ  主面、１２，１４  接合膜、１３  ＩＩＩ族窒化物膜、１３Ｄ，１３Ｄｒ  ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板、１３ｉ  イオン注入領域、１５  ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板支持体、２０  ＩＩＩ族窒化物層、２１  ｎ−ＧａＮ層、２２  ｎ−Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層、２３  活性層、２４  ｐ−Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎ層、２５  ｐ−ＧａＮ層、２６  ＧａＮ層、２７  Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層、２８  ｎ+−ＧａＮ層、２９  ｎ-−ＧａＮ層、３０  第１電極、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、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】
2014157977.tif 000011
【図２】
2014157977.tif 000012
【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】
2014157977.tif 000017
【図８】
2014157977.tif 000018
【図９】
2014157977.tif 000019
【図１０】
2014157977.tif 000020
【図１１】
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