(57)【要約】【課題】半導体ウエハの製造の際に加えられる熱により複合基板に発生する反りが小さくかつ支持基板の除去を安定な状態で効率よく行なうことができる複合基板およびそれを用いた半導体ウエハの製造方法を提供する。【解決手段】複合基板１は、金属元素Ｍを含むＭＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8の化学組成を有するアノーサイトで形成される結晶相を含む第１層１１ａとＡｌ2Ｏ3で形成される結晶相を含む第２層１１ｂとを含む支持基板１１と、支持基板１１の第１層１１ａの主面１１ａｍ側に配置されている主膜１３と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属元素Ｍを含むＭＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8の化学組成を有するアノーサイトで形成される結晶相を含む第１層とＡｌ2Ｏ3で形成される結晶相を含む第２層とを含む支持基板と、前記支持基板の前記第１層の主面側に配置されている主膜と、を含む複合基板。
【請求項２】
前記金属元素Ｍがアルカリ土類金属元素ＭIIである請求項１に記載の複合基板。
【請求項３】
前記アルカリ土類金属元素ＭIIがＣａ、ＳｒおよびＢａからなる群から選ばれる少なくとも１種類の元素を含み、前記第１層の化学組成が、ＭIIＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系の３成分相図の内部の任意の点で示される請求項２に記載の複合基板。
【請求項４】
前記第１層の少なくとも一部が酸に溶解する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の複合基板。
【請求項５】
前記第１層の主面に平行な任意の方向の熱膨張係数α1と、前記第２層の主面に平行な任意の方向の熱膨張係数α2と、前記主膜の主面に平行な任意の方向の熱膨張係数αFとが、｜α1−αF｜＞｜α2−αF｜の関係を満たす請求項１に記載の複合基板。
【請求項６】
前記第２層の主面に平行な任意の方向の熱膨張係数α2と、前記主膜の主面に平行な任意の方向の熱膨張係数αFとが、０．８≦（α2／αF）≦１．２の関係を満たす請求項１または請求項５に記載の複合基板。
【請求項７】
金属元素Ｍを含むＭＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8の化学組成を有するアノーサイトで形成される結晶相を含む第１層とＡｌ2Ｏ3で形成される結晶相を含む第２層とを含む支持基板と、前記支持基板の前記第１層の主面側に配置されている主膜と、を含む複合基板を準備する工程と、
前記複合基板の前記主膜上に少なくとも１層の半導体層を成長させることにより、半導体層付複合基板を得る工程と、
前記半導体層付複合基板から前記支持基板を除去することにより、前記半導体層を含む半導体ウエハを得る工程と、を含む半導体ウエハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハを低コストで効率よく製造するために好適な複合基板およびそれを用いた半導体ウエハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光デバイス、電子デバイスなどの半導体デバイスを製造するために、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＧａＡｓ、ＩｎＰなどのＩＩＩ−Ｖ族化合物、ＳｉＣなどのＩＶ族化合物などの半導体で形成されている半導体基板が好適に用いられる。
【０００３】
しかしながら、これらの半導体基板は高価なものが多いため、半導体デバイスを低コストで効率よく製造するために、近年、支持基板の主面側に上記の半導体の主膜が配置された複合基板が提案されている。
【０００４】
たとえば、特開２０１２−１２１７８８号公報（特許文献１）は、支持基板として、ムライト、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2などを含有するＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系焼結体基板上に、接合膜として接合層であるＳｉＯ2層を介在させて、主膜として単結晶膜であるＧａＮ膜が貼り合わされた複合基板を開示する。かかる複合基板は、支持基板としてＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系焼結体基板を用いていることから、Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系焼結体基板中に存在するＳｉＯ2相がフッ化水素酸などの酸により除去されるため、複合基板の主膜上に半導体層を成長させて半導体層付複合基板を形成した後、支持基板を除去することにより所望の半導体ウエハを得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１２１７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特開２０１２−１２１７８８号公報（特許文献１）に開示された複合基板においては、支持基板であるＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系焼結体基板中のＳｉＯ2相の存在形態および分布状態が安定していないため、支持基板を除去する工程を管理するのが困難という問題点があった。
【０００７】
かかる問題点を解決するために、本発明者らは、金属元素Ｍを含むＭＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8の化学組成を有するアノーサイトで形成される結晶相を含む支持基板と、その支持基板の主面側に配置されている主膜と、を含む複合基板が極めて有効であることを見出した。すなわち、かかる複合基板は、その支持基板が金属元素Ｍを含むＭＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8の化学組成を有するアノーサイトで形成される結晶相を含んでいるため、フッ化水素酸などの酸に溶解して除去されるとともに、研削または研磨などにより除去される。また、アノーサイトで形成される結晶相は、結晶相であるためその化学組成が安定しているため、フッ化水素酸などの酸による分解による除去および研磨または研磨などによる除去が安定して進行する。このため、複合基板の支持基板の除去を安定な状態で効率よく進めることができる。
【０００８】
しかしながら、複合基板において、金属元素Ｍを含むＭＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8の化学組成を有するアノーサイトで形成される結晶相を含む支持基板の主面に平行な任意の方向の熱膨張係数と、主膜の主面に平行な任意の方向の熱膨張係数とは、一致しない場合が多く、複合基板の主面上に少なくとも１層の半導体層を成長させて半導体ウエハを製造する際に大きな反りが発生し、特性の高い半導体デバイスが得られ難いという問題点が発生した。
【０００９】
本発明は、かかる問題点を解決して、半導体ウエハの製造の際に加えられる熱により複合基板に発生する反りが小さくかつ支持基板の除去を安定な状態で効率よく行なうことができる複合基板およびそれを用いた半導体ウエハ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】
【００１０】
本発明は、ある局面に従えば、金属元素Ｍを含むＭＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8の化学組成を有するアノーサイトで形成される結晶相を含む第１層とＡｌ2Ｏ3で形成されている結晶相を含む第２層とを含む支持基板と、支持基板の第１層の主面側に配置されている主膜と、を含む複合基板である。
【００１１】
本発明のかかる局面に従う複合基板においては、金属元素Ｍをアルカリ土類金属元素ＭIIとすることができる。さらに、アルカリ土類金属元素ＭIIがＣａ、ＳｒおよびＢａからなる群から選ばれる少なくとも１種類の元素を含み、第１層の化学組成をＭIIＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系の３成分相図の内部の任意の点で示すことができる。また、第１層の少なくとも一部を酸に溶解させることができる。また、第１層の主面に平行な任意の方向の熱膨張係数α1と、第２層の主面に平行な任意の方向の熱膨張係数α2と、主膜の主面に平行な任意の方向の熱膨張係数αFとが、｜α1−αF｜＞｜α2−αF｜の関係を満たすことができる。また、第２層の主面に平行な任意の方向の熱膨張係数α2と、主膜の主面に平行な任意の方向の熱膨張係数αFとが、０．８≦（α2／αF）≦１．２の関係を満たすことができる。
【００１２】
本発明は、別の局面に従えば、金属元素Ｍを含むＭＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8の化学組成を有するアノーサイトで形成される結晶相を含む第１層とＡｌ2Ｏ3で形成される結晶相を含む第２層とを含む支持基板と、支持基板の第１層の主面側に配置されている主膜と、を含む複合基板を準備する工程と、複合基板の主膜上に少なくとも１層の半導体層を成長させることにより半導体層付複合基板を得る工程と、半導体層付複合基板から支持基板を除去することにより半導体層を含む半導体ウエハを得る工程と、を含む半導体ウエハの製造方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、半導体ウエハの製造の際に加えられる熱により複合基板に発生する反りが小さくかつ支持基板の除去を安定な状態で効率よく行なうことができる複合基板およびそれを用いた半導体ウエハの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明にかかる複合基板の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明にかかる複合基板における支持基板の化学組成を示す３成分相図の一例である。
【図３】本発明にかかる複合基板の支持基板を準備する工程の一例を示す概略断面図である。
【図４】本発明にかかる複合基板の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図５】本発明にかかる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６】本発明にかかる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７】本発明にかかる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８】本発明にかかる半導体ウエハの製造方法の一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［実施形態１：複合基板］
図１を参照して、本発明の一実施形態である複合基板１は、金属元素Ｍを含むＭＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8の化学組成を有するアノーサイトで形成される結晶相を含む第１層１１ａとＡｌ2Ｏ3で形成される結晶相を含む第２層１１ｂとを含む支持基板１１と、支持基板１１の第１層１１ａの主面１１ａｍ側に配置されている主膜１３と、を含む。
【００１６】
本実施形態の複合基板１は、支持基板１１が第１層１１ａと第２層１１ｂとを含み、かつ、支持基板１１の第１層１１ａの主面１１ａｍ側に主膜１３が配置されており、支持基板１１の第１層１１ａが金属元素Ｍを含むＭＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8の化学組成を有するアノーサイトで形成される結晶相を含んでいることから支持基板１１の除去を安定な状態で効率よく行なうことができるとともに、支持基板１１の第２層１１ｂがＡｌ2Ｏ3で形成される結晶相を含んでいることから複合基板１の加熱により発生する反りを小さくすることができる。
【００１７】
（支持基板）
図１を参照して、本実施形態の複合基板１に含まれる支持基板１１は、第１層１１ａと第２層１１ｂとを含んでいることから、複合基板１の加熱により発生する反りを小さくするとともに支持基板１１の除去を安定な状態で効率よく行なうことができる。具体的には、以下のとおりである。
【００１８】
支持基板１１の第１層１１ａは、金属元素Ｍを含むＭＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8の化学組成を有するアノーサイトで形成される結晶相を含む。かかるアノーサイトで形成される結晶相は、フッ化水素酸などの酸に溶解して除去される。また、アノーサイトで形成される結晶相は、結晶相でありその化学組成が安定しているため、フッ化水素酸などの酸による分解による除去が安定して進行する。本実施形態の複合基板１は、支持基板１１の第１層１１ａの主面１１ａｍ側に主膜１３が配置されているため、主膜１３からの支持基板１１の除去を安定な状態で効率よく進めることができる。
【００１９】
また、支持基板１１の第１層１１ａは、ＭＯx（ｘは任意の正の実数）、Ａｌ2Ｏ3、およびＳｉＯ2の少なくとも１種類を含む非結晶相をさらに含む場合があり、このようなＭＯx、Ａｌ2Ｏ3、およびＳｉＯ2の少なくとも１種類を含む非結晶相もフッ化水素酸などの酸による分解による除去を高める場合がある。
【００２０】
支持基板１１の第１層１１ａに含まれる金属元素Ｍを含むＭＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8の化学組成を有するアノーサイトで形成される結晶相において、金属元素Ｍはアノーサイトで結晶相を形成することができる限り特に制限はなく、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどのアルカリ土類金属元素ＭII、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎなどの遷移金属元素ＭTなどとすることができる。安定性の高いアノーサイトの結晶相を形成する観点から、金属元素Ｍはアルカリ土類金属元素ＭIIであることが好ましい。
【００２１】
さらに、支持基板１１の第１層１１ａに含まれるアルカリ土類金属元素ＭIIを含むＭIIＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8の化学組成を有するアノーサイトで形成される結晶相において、アルカリ土類金属元素ＭIIがＣａ、ＳｒおよびＢａからなる群から選ばれる少なくとも１種類の元素を含むことが好ましい。アルカリ土類金属元素ＭIIがＣａ、ＳｒおよびＢａからなる群から選ばれる少なくとも１種類の元素を含むことから、安定性が高いアノーサイトの結晶相が形成される。
【００２２】
また、支持基板１１の第１層１１ａの化学組成は、ＭIIＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8の化学組成を有するアノーサイトで形成される結晶相を含むものであれば特に制限はないが、第１層１１ａの酸による分解除去性および熱膨張係数を調整する観点から、図２のＭIIＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系の３成分相図の内部の任意の点で示される化学組成であることが好ましい。ここで、３成分相図の内部とは、３成分相図の外周の線を除いた内側の部分を意味する。たとえば、図２のＭIIＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系の３成分相図の内部の全領域の内、領域Ｒ１内の点で示される化学組成はｐＭIIＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8・ｑＭIIＡｌ12Ｏ19・ｒＡｌ2Ｏ3（ここで０＜ｐ≦１、０≦ｑ≦１、０≦ｒ≦１、ｐ＋ｑ＋ｒ＝１）で表わされ、領域Ｒ２内の点で示される化学組成はｐＭIIＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8・ｑＡｌ2Ｏ3・ｒＡｌ6Ｓｉ2Ｏ13（ここで０＜ｐ≦１、０≦ｑ≦１、０≦ｒ≦１、ｐ＋ｑ＋ｒ＝１）で表わされる。
【００２３】
支持基板１１の第２層１１ｂは、Ａｌ2Ｏ3で形成される結晶相を含む。かかるＡｌ2Ｏ3で形成される結晶相は、粒界クリープの要因となり得るＳｉＯ2アモルファス相等を抑制するため、複合基板１の加熱による反りを小さくすることができる。
【００２４】
支持基板１１において、第１層１１ａと第２層１１ｂとの接合強度を高める観点から、第１層１１ａと第２層１１ｂとの間に接合膜１１ｃが形成されていることが好ましい。接合膜１１ｃは、特に制限はないが、第１層１１ａと第２層１１ｂとの接合強度を高める効果が高い観点から、ＳｉＯ2膜、Ｓｉ3Ｎ4膜、ＴｉＯ2膜、Ｇａ2Ｏ3膜などが好ましい。さらに、フッ化水素酸などの酸に溶解する観点から、ＳｉＯ2膜、Ｓｉ3Ｎ4膜などがより好ましい。
【００２５】
（主膜）
図１を参照して、本実施形態の複合基板１に含まれ、支持基板１１の第１層１１ａ主面１１ａｍ側に配置されている主膜１３は、その上に半導体層を成長させることができるなどの物性を有する主膜であれば特に制限はなく、ＧａＮ膜、ＡｌＮ膜、ＧａＡｓ膜、ＩｎＰ膜などのＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体膜、ダイヤモンド膜などのＣ（カーボン）膜、Ｓｉ膜、Ｇｅ膜などのＩＶ族元素半導体膜、ＳｉＣ膜、ＳｉＧｅ膜などのＩＶ族化合物半導体膜などが挙げられる。また、主膜１３は、上記の物性を有する主膜であれば結晶性の有無および結晶の形態を問わず、単結晶膜であっても、多結晶膜であっても、非晶質（アモルファス）膜であってもよい。
【００２６】
主膜１３の厚さは、特に制限はないが、主膜１３上に結晶性の高い半導体層を成長させる観点から、０．０１μｍ以上が好ましく、０．１μｍ以上がより好ましい。また、主膜１３の厚さは、主膜１３の材料コストを低減する観点から、５００μｍ以下が好ましく、２５０μｍ以下がより好ましい。
【００２７】
（接合膜）
本実施形態の複合基板１は、支持基板１１と主膜１３との接合強度を高める観点から、支持基板１１と主膜１３との間に接合膜１２ｃが形成されていることが好ましい。接合膜１２ｃは、特に制限はないが、支持基板１１と主膜１３との接合強度を高める効果が高い観点から、ＳｉＯ2膜、Ｓｉ3Ｎ4膜、ＴｉＯ2膜、Ｇａ2Ｏ3膜などが好ましい。さらに、フッ化水素酸などの酸に溶解する観点から、ＳｉＯ2膜、Ｓｉ3Ｎ4膜などがより好ましい。
【００２８】
（第１層の主面に平行な任意の方向の熱膨張係数と第２層の主面に平行な任意の方向の熱膨張係数と主膜の主面に平行な任意の方向の熱膨張係数との関係）
本実施形態の複合基板１は、複合基板１の加熱により発生する反りを小さくすることにより複合基板１の主膜１３上に反りが小さく転位密度が小さく結晶性の高い半導体層を成長させる観点から、第１層１１ａの主面に平行な任意の方向の熱膨張係数α1と、第２層１１ｂの主面に平行な任意の方向の熱膨張係数α2と、主膜１３の主面に平行な任意の方向の熱膨張係数αFとが、｜α1−αF｜＞｜α2−αF｜の関係を満たすこと、すなわち、第１層１１ａの主面に平行な任意の方向の熱膨張係数α1と主膜１３の主面に平行な任意の方向の熱膨張係数αFとの差の絶対値よりも第２層１１ｂの主面に平行な任意の方向の熱膨張係数α2と主膜１３の主面に平行な任意の方向の熱膨張係数αFとの差の絶対値が小さいことが好ましい。
【００２９】
また、本実施形態の複合基板１は、複合基板１の加熱により発生する反りを小さくすることにより複合基板１の主膜１３上に反りが小さく転位密度が小さく結晶性の高い半導体層を成長させる観点から、第２層１１ｂの主面に平行な任意の方向の熱膨張係数α2と主膜１３の主面に平行な任意の方向の熱膨張係数αFとが、０．８≦（α2／αF）≦１．２の関係を満たすこと、すなわち、第２層１１ｂの主面に平行な任意の方向の熱膨張係数α2が主膜１３の主面に平行な任意の方向の熱膨張係数αFの０．８倍以上１．２倍以下であることが好ましい。また、上記の観点から、第２層１１ｂの主面に平行な任意の方向の熱膨張係数α2と主膜１３の主面に平行な任意の方向の熱膨張係数αFとが、０．９≦（α2／αF）≦１．１の関係を満たすこと、すなわち、第２層１１ｂの主面に平行な任意の方向の熱膨張係数α2が主膜１３の主面に平行な任意の方向の熱膨張係数αFの０．９倍以上１．１倍以下であることが好ましい。
【００３０】
（複合基板の製造方法）
本実施形態の複合基板１の製造方法は、特に制限はないが、効率よく製造する観点から、金属元素Ｍを含むＭＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8の化学組成を有するアノーサイトで形成される結晶相を含む第１層１１ａとＡｌ2Ｏ3で形成される結晶相を含む第２層１１ｂとを含む支持基板１１を準備する工程、支持基板１１の第１層１１ａの主面１１ａｍ側に主膜１３を配置する工程を含むことが好ましい。
【００３１】
第１層１１ａと第２層１１ｂとを含む支持基板１１を準備する工程を行なう方法は、特に制限はないが、効率的に支持基板１１を準備する観点から、第１層１１ａおよび第２層１１ｂを準備しそれらを貼り合わせる方法が好適である。
【００３２】
第１層１１ａを準備する方法は、特に制限はなく、たとえば、金属元素Ｍを含む化合物であるＭＯx（ｘは任意の正の実数）、Ａｌを含む酸化物であるＡｌ2Ｏ3、およびＳｉを含む酸化物であるＳｉＯ2を所定のモル比値で混合し焼結して得られる焼結体を所定の大きさに切り出して得られる層の主面を研磨することにより行なうことができる。
【００３３】
第２層１１ｂを準備する方法は、特に制限はなく、たとえば、Ａｌを含む酸化物であるＡｌ2Ｏ3、およびその他の元素を含む酸化物を所定のモル比値で混合し焼結して得られる焼結体を所定の大きさに切り出して得られる層の主面を研磨することにより行なうことができる。
【００３４】
第１層１１ａと第２層１１ｂとを貼り合わせる方法には、特に制限はなく、第１層１１ａの主面１１ａｎと第２層１１ｂの主面１１ｂｍとを直接貼り合わせる方法（図示せず）、第１層１１ａの主面１１ａｎと第２層１１ｂの主面１１ｂｍとを接合膜１１ｃを介在させて貼り合わせる方法（図３を参照）などが挙げられる。第１層１１ａと第２層１１ｂとの接合強度を高める観点から、第１層１１ａの主面１１ａｎと第２層１１ｂの主面１１ｂｍとを接合膜１１ｃを介在させて貼り合わせる方法が好ましい。
【００３５】
図３を参照して、第１層１１ａと第２層１１ｂとを貼り合わる工程（図３（Ａ））は、たとえば、第２層１１ｂの主面１１ｂｍ上に接合膜１１ｃｂを形成するサブ工程（図３（Ａ１））と、第１層１１ａの主面１１ａｎ上に接合膜１１ｃａを形成するサブ工程（図３（Ａ２））と、第１層１１ａの主面１１ａｎ上に形成された接合膜１１ｃａの主面１１ｃａｎと第２層１１ｂの主面１１ｂｍ上に形成された接合膜１１ｃｂの主面１１ｃｂｍとを貼り合わせるサブ工程（図３（Ａ３））とを含む。これらの工程により、接合膜１１ｃａと接合膜１１ｃｂとが接合により一体化して接合膜１１ｃが形成され、第１層１１ａと第２層１１ｂとが接合膜１１ｃにより接合された支持基板１１が得られる。
【００３６】
ここで、接合膜１１ｃａ，１１ｃｂを形成する方法は、特に制限はないが、膜形成コストを抑制する観点から、スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ（化学気相堆積）法などが好適に行なわれる。また、接合膜１１ｃａと接合膜１１ｃｂとを貼り合わせる方法は、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。
【００３７】
また、支持基板１１の第１層１１ａおよび第２層１１ｂの厚さの調整は、上記の貼り合わせの前に行なっても、貼り合わせの後に行なってもよい。また、第１層１１ａおよび第２層１１ｂの厚さの調製方法は、特に制限はなく、第１層１１ａおよび／または第２層を切断する方法、研削する方法、研磨する方法、およびエッチングする方法の少なくとも１つの方法が好適である。
【００３８】
支持基板１１の第１層１１ａの主面１１ａｍ側に主膜１３を配置する工程を行なう方法は、特に制限はなく、以下の方法が挙げられる。
【００３９】
第１の方法は、支持基板１１の第１層１１ａの主面１１ａｍ上に主膜１３を成長させる方法である（図示せず）。第２の方法は、図４を参照して、支持基板１１の第１層１１ａの主面１１ａｍに、下地基板３０の主面３０ｎ上に成膜させた主膜１３を貼り合わせた後、下地基板３０を除去する方法である。第３の方法は、図５および図６を参照して、支持基板１１の第１層１１ａの主面１１ａｍに主膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせた後、その主膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせ面から所定の深さの面で分離することにより、第１層１１ａの主面１１ａｍ上に主膜１３を形成する方法である。第４の方法は、図７を参照して、支持基板１１の第１層１１ａの主面１１ａｍに主膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせた後、その主膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせ面の反対側の主面から研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかにより厚さを減少させて調整することにより支持基板１１の第１層１１ａの主面１１ａｍ上に主膜１３を形成する方法である。単結晶または多結晶で結晶性の高い主膜１３を形成する場合は、上記の第１の方法が困難であるため、上記の第２〜第４のいずれかの方法が好ましく用いられる。
【００４０】
上記の第２の方法において、支持基板１１の第１層１１ａに主膜１３を貼り合わせる方法には、特に制限はなく、支持基板１１の第１層１１ａの主面１１ａｍに直接主膜１３を貼り合わせる方法（図示せず）、支持基板１１の第１層１１ａの主面１１ａｍに接合膜１２ｃを介在させて主膜１３を貼り合わせる方法（図４を参照）などが挙げられる。また、上記の第３および第４の方法において、支持基板１１の第１層１１ａに主膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせる方法には、特に制限はなく、支持基板１１の第１層１１ａの主面１１ａｍに主膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせる方法（図示せず）、支持基板１１の第１層１１ａの主面１１ａｍに接合膜１２ｃを介在させて主膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせる方法（図５〜図７を参照）などが挙げられる。
【００４１】
図４を参照して、第２の方法により複合基板を製造する方法は、特に制限はないが、効率的に複合基板を製造する観点から、支持基板１１を準備する工程（図４（Ａ））と、下地基板３０の主面３０ｎ上に主膜１３を形成する工程（図４（Ｂ））と、支持基板１１の第１層１１ａと主膜１３とを貼り合わせて接合基板１Ｌを形成する工程（図４（Ｃ））と、接合基板１Ｌから下地基板３０を除去する工程（図４（Ｄ））と、を含むことが好ましい。
【００４２】
図４（Ａ）を参照して、第１層１１ａと第２層１１ｂとを含む支持基板１１を準備する工程は、上記の支持基板１１の製造方法と同様である。
【００４３】
図４（Ｂ）を参照して、下地基板３０の主面３０ｎ上に主膜１３を形成する工程は、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相堆積）法、スパッタ法、ＭＢＥ（分子線エピタキシ）法、ＰＬＤ（パルス・レーザ堆積）法、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相エピタキシ）法、昇華法、フラックス法、高窒素圧溶液法などにより好適に行なうことができる。
【００４４】
図４（Ｃ）を参照して、支持基板１１の第１層１１ａと主膜１３とを貼り合わせて接合基板１Ｌを形成する工程は、支持基板１１の第１層１１ａの主面１１ａｍ上に接合膜１２ｃａを形成するサブ工程（図４（Ｃ１））と、下地基板３０の主面３０ｎ上に形成された主膜１３の主面１３ｎ上に接合膜１２ｃｂを形成するサブ工程（図４（Ｃ２））と、支持基板１１の第１層１１ａの主面１１ａｍ上に形成された接合膜１２ｃａと下地基板３０の主面３０ｎ上に形成された主膜１３の主面１３ｎ上に形成された接合膜１２ｃｂとを貼り合わせるサブ工程（図４（Ｃ３））と、を含む。これらのサブ工程により、互いに貼り合わされた接合膜１２ｃａと接合膜１２ｃｂとが接合により一体化して接合膜１２ｃが形成され、支持基板１１の第１層１１ａと、下地基板３０上に形成された主膜１３とが、接合膜１２ｃを介在させて接合されて、接合基板１Ｌが形成される。
【００４５】
ここで、接合膜１２ｃａ，１２ｃｂの形成方法は、特に制限はないが、膜形成コストを抑制する観点から、スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ（化学気相堆積）法などが好適に行なわれる。また、接合膜１２ｃａと接合膜１２ｃｂとを貼り合わせる方法は、特に制限はないが、支持基板１１の第１層１１ａと主膜１３とを貼り合わせる方法は、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。
【００４６】
図４（Ｄ）を参照して、接合基板１Ｌから下地基板３０を除去する工程は、特に制限はないが、下地基板３０を効率的に除去する観点から、下地基板３０をフッ化水素酸などのエッチャントにより溶解させて除去する方法、下地基板３０の露出している主面側から研削または研磨により除去する方法などが好適に行なわれる。
【００４７】
このようにして、第１層１１ａおよび第２層１１ｂを含む支持基板１１と、支持基板１１の第１層１１ａの主面１１ａｍ上に配置された接合膜１２ｃと、接合膜１２ｃの主面１２ｃｍ上に配置された主膜１３と、を含む複合基板１が得られる。
【００４８】
図５よび図６を参照して、第３の方法により複合基板を製造する方法は、特に制限はないが、効率的に複合基板を製造する観点から、支持基板１１の第１層１１ａと主膜ドナー基板１３Ｄとを貼り合わせて接合基板１Ｌを形成する工程と（図５（Ａ）および図６（Ａ））と、接合基板１Ｌの主膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎから内部に所定の深さに位置する面で分離する工程（図５（Ｂ）および図６（Ｂ））と、を含むことが好ましい。接合基板１Ｌの主膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎから内部に所定の深さに位置する面で分離する方法には、特に制限はないが、効率的な分離を行なう観点から、図５に示すようなイオン注入法、図６に示す切断法などが好ましい。
【００４９】
図５に示すイオン注入法について以下に説明する。図５（Ａ）を参照して、支持基板１１の第１層１１ａと主膜ドナー基板１３Ｄとを貼り合わせて接合基板１Ｌを形成する工程は、支持基板１１の第１層１１ａの主面１１ａｍ上に接合膜１２ｃａを形成するサブ工程（図５（Ａ１））と、主膜ドナー基板１３Ｄの主面１３ｎ側からイオンＩを注入することにより主面１３ｎから内部に所定の深さの位置の面にイオン注入領域１３ｉを形成するとともに主面１３ｎ上に接合膜１２ｃｂを形成するサブ工程（図５（Ａ２））と、支持基板１１の第１層１１ａの主面１１ａｍ上に形成された接合膜１２ｃａと主膜ドナー基板１３Ｄの主面１３ｎ上に形成された接合膜１２ｃｂとを貼り合わせるサブ工程（図５（Ａ３））と、を含む。これらのサブ工程により、これらのサブ工程により、互いに貼り合わされた接合膜１２ｃａと接合膜１２ｃｂとが接合により一体化して接合膜１２ｃが形成され、支持基板１１の第１層１１ａと、主膜ドナー基板１３Ｄとが、接合膜１２ｃを介在させて接合されて、接合基板１Ｌが形成される。接合基板１Ｌの複合基板１の主膜ドナー基板１３Ｄの内部に注入されたイオンＩは、後工程においてガス化して急激な体積膨張を起こすことにより、主膜ドナー基板１３Ｄをイオン注入領域１３ｉで分離させる。
【００５０】
主膜ドナー基板１３Ｄとは、後サブ工程において分離により主膜１３を提供するドナー基板である。かかる主膜ドナー基板１３Ｄを形成する方法は、上記の第２の方法により複合基板を製造する方法における主膜１３を形成する方法と同様である。また、接合膜１２ｃａ，１２ｃｂの形成方法は、第２の方法により複合基板を製造する方法における接合膜１２ｃａ，１２ｃｂの形成方法と同様である。また、支持基板１１の第１層１１ａと主膜ドナー基板１３Ｄとを貼り合わせる方法は、上記の第２の方法により複合基板を製造する方法における支持基板１１の第１層１１ａと主膜１３とを貼り合わせる方法と同様である。
【００５１】
主膜ドナー基板１３Ｄに注入されるイオンＩは、特に制限はないが、主膜１３の品質の低下を抑制する観点およびイオン注入領域１３ｉに注入されたイオンＩのガス化温度を主膜１３の分解温度より低くする観点から、質量の小さい原子のイオン、たとえば、水素イオン、ヘリウムイオンなどが好ましい。
【００５２】
図５（Ｂ）を参照して、接合基板１Ｌの主膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎから内部に所定の深さに位置する面で分離する工程は、主膜ドナー基板１３Ｄに注入されたイオンＩをガス化させる方法であれば特に制限はない。たとえば、熱を加えたり、超音波を加えたりする方法などで、接合基板１Ｌの主膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面から所定の深さの位置に形成されているイオン注入領域１３ｉに注入されているイオンＩをガス化させて急激な体積膨張をさせることにより行なう。
【００５３】
このようにして、接合基板１Ｌが主膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎから内部に所定の深さに位置する面で分離して、第１層１１ａおよび第２層１１ｂを含む支持基板１１と、支持基板１１の第１層１１ａの主面１１ａｍ上に配置された接合膜１２ｃと、接合膜１２ｃの主面１２ｃｍ上に配置された主膜１３と、を含む複合基板１が得られる。
【００５４】
図６に示す切断法について以下に説明する。図６（Ａ）を参照して、支持基板１１の第１層１１ａと主膜ドナー基板１３Ｄとを貼り合わせて接合基板１Ｌを形成する工程は、支持基板１１の第１層１１ａの主面１１ａｍ上に接合膜１２ｃａを形成するサブ工程（図６（Ａ１））と、主膜ドナー基板１３Ｄの主面１３ｎ上に接合膜１２ｃｂを形成するサブ工程（図６（Ａ２））と、支持基板１１の第１層１１ａの主面１１ａｍ上に形成された接合膜１２ｃａと主膜ドナー基板１３Ｄの主面１３ｎ上に形成された接合膜１２ｃｂとを貼り合わせるサブ工程（図６（Ａ３））と、を含む。これらのサブ工程により、これらのサブ工程により、互いに貼り合わされた接合膜１２ｃａと接合膜１２ｃｂとが接合により一体化して接合膜１２ｃが形成され、支持基板１１の第１層１１ａと、主膜ドナー基板１３Ｄとが、接合膜１２ｃを介在させて接合されて、接合基板１Ｌが形成される。
【００５５】
図６（Ｂ）を参照して、接合基板１Ｌの主膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎから内部に所定の深さに位置する面で分離する工程は、接合基板１Ｌの主膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎから内部に所定の深さに位置する面で主膜ドナー基板１３Ｄを切断することにより行なう。主膜ドナー基板を切断する方法は、特に制限なく、ワイヤソー、内周刃、外周刃などが好適に用いられる。
【００５６】
このようにして、接合基板１Ｌが主膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎから内部に所定の深さに位置する面で分離して、第１層１１ａおよび第２層１１ｂを含む支持基板１１と、支持基板１１の第１層１１ａの主面１１ａｍ上に配置された接合膜１２ｃと、接合膜１２ｃの主面１２ｃｍ上に配置された主膜１３と、を含む複合基板１が得られる。
【００５７】
図７を参照して、第４の方法により複合基板を製造する方法は、特に制限はないが、効率的に複合基板を製造する観点から、支持基板１１の第１層１１ａと主膜ドナー基板１３Ｄとを貼り合わせて接合基板１Ｌを形成する工程と（図７（Ａ））と、接合基板１Ｌの主膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎと反対側の主面１３ｍから研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかを行なう工程（図７（Ｂ））と、を含むことが好ましい。
【００５８】
図７（Ａ）を参照して、支持基板１１の第１層１１ａと主膜ドナー基板１３Ｄとを貼り合わせて接合基板１Ｌを形成する工程は、支持基板１１の第１層１１ａの主面１１ａｍ上に接合膜１２ｃａを形成するサブ工程（図７（Ａ１））と、主膜ドナー基板１３Ｄの主面１３ｎ上に接合膜１２ｃｂを形成するサブ工程（図７（Ａ２））と、支持基板１１の第１層１１ａの主面１１ａｍ上に形成された接合膜１２ｃａと主膜ドナー基板１３Ｄの主面１３ｎ上に形成された接合膜１２ｃｂとを貼り合わせるサブ工程（図７（Ａ３））と、を含む。これらのサブ工程により、これらのサブ工程により、互いに貼り合わされた接合膜１２ｃａと接合膜１２ｃｂとが接合により一体化して接合膜１２ｃが形成され、支持基板１１と、主膜ドナー基板１３Ｄとが、接合膜１２ｃを介在させて接合されて、接合基板１Ｌが形成される。
【００５９】
主膜ドナー基板１３Ｄとは、上記第３の方法と同様に、後サブ工程において分離により主膜１３を提供するドナー基板である。かかる主膜ドナー基板１３Ｄを形成する方法は、上記の第２および第３の方法により複合基板を製造する方法における主膜１３を形成する方法と同様である。また、接合膜１２ｃａ，１２ｃｂの形成方法は、第２および第３の方法により複合基板を製造する方法における接合膜１２ｃａ，１２ｃｂの形成方法と同様である。また、支持基板１１の第１層１１ａと主膜ドナー基板１３Ｄとを貼り合わせる方法は、上記の第２および第３の方法により複合基板を製造する方法における支持基板１１の第１層１１ａと主膜１３とを貼り合わせる方法と同様である。
【００６０】
図７（Ｂ）を参照して、接合基板１Ｌの主膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎと反対側の主面１３ｍから研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかを行なう工程により、主膜ドナー基板１３Ｄの膜厚を減少させて所望の厚さの主膜１３が形成されるため、第１層１１ａおよび第２層１１ｂを含む支持基板１１と、支持基板１１の第１層１１ａの主面１１ａｍ上に配置された接合膜１２ｃと、接合膜１２ｃの主面１２ｃｍ上に配置された主膜１３と、を含む複合基板１が得られる。
【００６１】
ここで、主膜ドナー基板１３Ｄを研削する方法は、特に制限はなく、砥石による研削（平面研削）、ショット・ブラストなどが挙げられる。主膜ドナー基板１３Ｄを研磨する方法は、特に制限はなく、機械的研磨、化学機械的研磨などが挙げられる。主膜ドナー基板１３Ｄをエッチングする方法は、特に制限はなく、薬液によるウェットエッチング、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）などのドライエッチングなどが挙げられる。
【００６２】
［実施形態２：半導体ウエハの製造方法］
図８を参照して、本発明の別の実施形態である半導体ウエハの製造方法は、金属元素Ｍを含むＭＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8の化学組成を有するアノーサイトで形成される結晶相を含む第１層１１ａとＡｌ2Ｏ3で形成されている結晶相を含む第２層１１ｂとを含む支持基板１１と、支持基板１１の第１層１１ａの主面側１１ａｍに配置されている主膜１３と、を含む複合基板１を準備する工程（図８（Ａ））と、複合基板１の主膜１３上に少なくとも１層の半導体層２０を成長させることにより、半導体層付複合基板２を得る工程（図８（Ｂ））と、半導体層付複合基板２から支持基板１１を除去することにより、半導体層２０を含む半導体ウエハ３を得る工程（図８（Ｃ））と、を含む。
【００６３】
本実施形態の半導体ウエハの製造方法は、金属元素Ｍを含むＭＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8の化学組成を有するアノーサイトで形成される結晶相を含む第１層１１ａとＡｌ2Ｏ3で形成されている結晶相を含む第２層１１ｂとを含む支持基板１１と支持基板１１の第１層１１ａの主面１１ａｍ側に配置されている主膜１３とを含む複合基板１を用いることにより、複合基板１に発生する反りを小さくして主膜１３上に少なくとも１層の半導体層２０を成長させた後、支持基板１１の除去を安定な状態で効率よく進めることができるため、低コストで効率よく結晶性の高い半導体ウエハを製造することができる。
【００６４】
ここで、複合基板１および／または半導体層付複合基板２の反りは、Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｔｒｏｐｅｌ社のＦＭ２００ＥＷａｆｅｒを用いた光干渉縞による測定方法により、好適に測定される。
【００６５】
（複合基板を準備する工程）
図８（Ａ）を参照して、複合基板１を準備する工程は、上記の実施形態１の複合基板１の製造方法と同様である。
【００６６】
（半導体層付複合基板を得る工程）
図８（Ｂ）を参照して、半導体層付複合基板２を得る工程は、複合基板１の主膜１３上に、少なくとも１層の半導体層２０を成長させることにより行なわれる。ここで、複合基板１は、支持基板１１がＡｌ2Ｏ3で形成されている結晶相を含む第２層１１ｂを含むことから、半導体層２０を成長させる際の加熱により発生する反りが小さいため、結晶性の高い半導体層２０を成長させることができる。
【００６７】
少なくとも１層の半導体層２０を成長させる方法は、特に制限はなく、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相堆積）法、スパッタ法、ＭＢＥ（分子線エピタキシ）法、ＰＬＤ（パルス・レーザ堆積）法、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相エピタキシ）法、昇華法、フラックス法、高窒素圧溶液法などが好適に挙げられる。
【００６８】
複合基板１の主膜１３上に成長させる少なくとも１層の半導体層２０は、品質のよい半導体層２０を成長させる観点から、半導体層２０は、主膜１３に比べて、化学組成が近似することが好ましく、同一であることがより好ましい。ここで、化学組成が近似するとは、構成元素が同一ではないが、いずれもＩＩＩ−Ｖ族化合物、ＩＶ族元素、またはＩＶ族化合物であることをいう。化学組成が同一とは、構成元素が同一であることをいう。
【００６９】
また、成長させる半導体層２０の結晶性を向上させる観点から、複合基板１の主膜１３の主面１３ｍ上に少なくとも半導体層２０を成長させる工程は、主膜１３の主面１３ｍ上に半導体バッファ層２１を成長させるサブ工程と、半導体バッファ層２１の主面２１ｍ上に半導体結晶層２３を成長させるサブ工程と、を含むことが好ましい。ここで、半導体バッファ層２１とは、半導体結晶層２３に比べて低い温度で成長される結晶性が低いまたは非晶質（アモルファス）の層をいう。
【００７０】
このようにして、複合基板１の主膜１３上に少なくとも１層の半導体層２０が配置された半導体層付複合基板２が得られる。
【００７１】
（半導体ウエハを得る工程）
図８（Ｃ）を参照して、半導体層２０を含む半導体ウエハ３を得る工程は、半導体層付複合基板２から支持基板１１を除去することにより行なわれる。支持基板１１を除去する方法は、特に制限はないが、支持基板１１を効率的に除去する観点から、支持基板１１の第１層１１ａをエッチングにより溶解させて除去することに第２層１１ｂが分離されて支持基板１１の全体が除去される方法が好ましい。
【００７２】
複合基板１の支持基板１１に含まれる第１層１１ａは、金属元素Ｍを含むＭＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8の化学組成を有するアノーサイトで形成される結晶相を含む。かかるアノーサイトで形成される結晶相は、フッ化水素酸などの酸に溶解して除去される。また、アノーサイトで形成される結晶相は、結晶相であるためその化学組成が安定しているため、フッ化水素酸などの酸による分解による除去が安定して進行する。
【００７３】
このようにして、半導体層付複合基板２から支持基板１１の全体が除去され、半導体層２０を含む半導体ウエハ３が得られる。
【実施例】
【００７４】
（実施例１）
１．支持基板の準備
ＳｒＣＯ3粉末、Ａｌ2Ｏ3粉末、およびＳｉＯ2粉末を出発原料として、圧力５０ＭＰａにてプレス成型後、大気雰囲気中１５００℃で２０時間焼結した後、１６５０℃、２０００気圧で３時間ＨＩＰ（熱間等方圧プレス）焼結することにより、ＳｒＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8（ストロンチウムアノーサイト）結晶相が３３．７モル％でＡｌ2Ｏ3結晶相が６６．３モル％の化学組成を有する第１焼結体を得た。この第１焼結体から直径４インチ（１０．１６ｃｍ）の基板を切り出し、その両主面をＪＩＳ  Ｂ０６０１に規定する算術平均粗さＲａが１ｎｍ以下に研磨することにより、直径が４インチで厚さが４００μｍの第１層を準備した。
【００７５】
Ａｌ2Ｏ3粉末およびＳｉＯ2粉末を出発原料として、圧力５０ＭＰａにてプレス成型後、大気雰囲気中１５００℃で２０時間焼結した後、１６５０℃、２０００気圧で３時間ＨＩＰ（熱間等方圧プレス）焼結することにより、Ａｌ6Ｓｉ2Ｏ13（ムライト）結晶相が２１．４モル％でＡｌ2Ｏ3結晶相が７８．６モル％の化学組成を有する第２焼結体を得た。この第２焼結体から直径４インチ（１０．１６ｃｍ）の基板を切り出し、その両主面をＪＩＳ  Ｂ０６０１に規定する算術平均粗さＲａが１ｎｍ以下に研磨することにより、直径が４インチで厚さが１００μｍの第２層を準備した。
【００７６】
図３（Ａ）中の（Ａ１）を参照して、第２層１１ｂの主面１１ｂｍ上に厚さ１μｍのＳｉＯ2膜をＣＶＤ（化学気相堆積）法により成膜しその主面を研磨することにより、厚さが０．５μｍのＳｉＯ2膜を残存させて、主面１１ｃｂｍがＪＩＳ  Ｂ０６０１に規定する算術平均粗さＲａで１ｎｍ以下に鏡面化された接合膜１１ｃｂを形成した。
【００７７】
図３（Ａ）中の（Ａ２）を参照して、第１層１１ａの主面１１ａｎ上に厚さ１μｍのＳｉＯ2膜をＣＶＤ法により成膜しその主面を研磨することにより、厚さが０．５μｍのＳｉＯ2膜を残存させて、主面１１ｃａｎがＪＩＳ  Ｂ０６０１に規定する算術平均粗さＲａで１ｎｍ以下に鏡面化された接合膜１１ｃａを形成した。
【００７８】
図３（Ａ）中の（Ａ３）を参照して、第１層１１ａに形成された接合膜１１ｃａの主面１１ｃａｎおよび第２層１１ｂに形成された接合膜１１ｃｂの主面１１ｃｂｍをアルゴンプラズマにより清浄化および活性化させた後、接合膜１１ｃａの主面１１ｃａｎと接合膜１１ｃｂの主面１１ｃｂｍを貼り合わせて、窒素雰囲気下３００℃で２時間熱処理した。
【００７９】
このようにして、第１層１１ａと第２層１１ｂとを含む支持基板１１を形成した。
２．複合基板の作製
次に、図５（Ａ）中の（Ａ１）を参照して、支持基板１１の第１層１１ａの主面１１ａｍ上に厚さが１μｍのＳｉＯ2膜をＣＶＤ法により成膜しその主面を研磨することにより、厚さが０．５μｍのＳｉＯ2膜を残存させて、主面１２ｃａｍがＪＩＳ  Ｂ０６０１に規定する算術平均粗さＲａで１ｎｍ以下に鏡面化された接合膜１２ｃａを形成した。
【００８０】
また、図５（Ａ）中の（Ａ２）を参照して、主膜ドナー基板１３Ｄとして、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長）法により成長させた直径４インチ（１０．１６ｃｍ）で厚さが５ｃｍのＧａＮ基板を準備した。かかる主膜ドナー基板１３ＤのＮ原子面である（０００−１）面側の主面１３ｎ上に、厚さ１μｍのＳｉＯ2膜をＣＶＤ法により成膜した。次いで、主膜ドナー基板１３ＤのＳｉＯ2膜が成膜された主面１３ｎ側から水素のイオンＩを注入して、主膜ドナー基板１３Ｄの主面１３ｎから内部に０．３μｍの深さの位置の面にイオン注入領域１３ｉを形成した。次いで、上記の厚さ１μｍのＳｉＯ2膜を研磨することにより、厚さ０．５μｍのＳｉＯ2膜だけ残存させて、主面１２ｃｂｎが鏡面化された接合膜１２ｃｂを形成した。
【００８１】
次に、図５（Ａ）中の（Ａ３）を参照して、支持基板１１の第１層１１ａに形成された接合膜１２ｃａの主面１２ｃａｍおよび主膜ドナー基板１３ＤであるＧａＮ基板上に形成された接合膜１２ｃｂの主面１２ｃｂｎをアルゴンプラズマにより清浄化および活性化させた後、接合膜１２ｃａの主面１２ｃａｍと接合膜１２ｃｂの主面１２ｃｂｎとを貼り合わせて、窒素雰囲気下３００℃で２時間熱処理した。このようにして、支持基板１１の第１層１１ａとイオン注入領域１３ｉが形成された主膜ドナー基板１３Ｄとが接合膜１２ｃを介在させて貼り合わされた接合基板１Ｌが得られた。
【００８２】
次に、図５（Ｂ）を参照して、接合基板１Ｌをさらに８００℃に加熱することにより、主膜ドナー基板１３Ｄのイオン注入領域１３ｉの水素のイオンＩをガス化させて急激な体積膨張をさせ、主膜ドナー基板１３Ｄをイオン注入領域１３ｉで分離した。次いで、分離面を研磨により鏡面化した。
【００８３】
こうして、図１および図８（Ａ）に示すような第１層１１ａおよび第２層１１ｂを含む支持基板１１の第１層１１ａの主面１１ａｍ側に主膜１３である主面１３ｍが鏡面化された厚さ０．２μｍのＧａＮ膜が配置された複合基板１が得られた。
【００８４】
３．半導体層の形成による半導体層付複合基板の作製
図８（Ｂ）を参照して、複合基板１の主膜１３の主面１３ｍ（かかる主面はＧａ原子面である（０００１）面である。）上に、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相堆積）法により半導体層２０としてＧａＮ層を成長させた。かかる半導体層２０の成長においては、５０体積％のＮＨ3ガスと５０体積％のＨ2ガスとの混合ガス雰囲気中で、まず、基板温度を５００℃として、半導体バッファ層２１として厚さ０．１μｍのＧａＮバッファ層を成長させ、次いで、基板温度を１０５０℃として、半導体結晶層２３として厚さ５μｍのＧａＮ結晶層を成長させた。こうして、半導体層付複合基板２が得られた。
【００８５】
得られた半導体層付複合基板２の半導体層側の反りは、Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｔｒｏｐｅｌ社製ＦＭ２００Ｅ  Ｗａｆｅｒを用いて観察される光干渉縞により測定したところ、８０μｍであった。
【００８６】
４．支持基板の除去による半導体ウエハの作製
図８（Ｃ）を参照して、得られた半導体層付複合基板２を室温（２５℃）で５０質量％のフッ化水素酸水溶液中に浸漬することにより、支持基板１１の第１層１１ａおよび接合膜１１ｃ，１２ｃをエッチングにより除去して第２層１１ｂを分離することにより支持基板１１および接合膜１２ｃを除去して、半導体層２０および主膜１３を含む半導体ウエハ３が得られた。半導体層付複合基板２からの支持基板１１の除去時間は１５分であった。結果を表１にまとめた。
【００８７】
【表１】
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【００８８】
（実施例２）
第１層の厚さを２５０μｍとし第２層の厚さを２５０μｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして、支持基板を準備し、複合基板を作製し、半導体層の形成により半導体層付複合基板を作製し、支持基板の除去により半導体ウエハの作製した。得られた半導体層付複合基板２の反りは５０μｍであり、半導体層付複合基板２からの支持基板１１の除去時間は２５分であった。結果を表１にまとめた。
【００８９】
（実施例３）
第１層の厚さを１５０μｍとし第２層の厚さを３５０μｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして、支持基板を準備し、複合基板を作製し、半導体層の形成により半導体層付複合基板を作製し、支持基板の除去により半導体ウエハの作製した。得られた半導体層付複合基板２の反りは３５μｍであり、半導体層付複合基板２からの支持基板１１の除去時間は４０分であった。結果を表１にまとめた。
【００９０】
（実施例４）
第１層の厚さを１００μｍとし第２層の厚さを４００μｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして、支持基板を準備し、複合基板を作製し、半導体層の形成により半導体層付複合基板を作製し、支持基板の除去により半導体ウエハの作製した。得られた半導体層付複合基板２の反りは２５μｍであり、半導体層付複合基板２からの支持基板１１の除去時間は５０分であった。結果を表１にまとめた。
【００９１】
（実施例５）
第１層の厚さを７５μｍとし第２層の厚さを４２５μｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして、支持基板を準備し、複合基板を作製し、半導体層の形成により半導体層付複合基板を作製し、支持基板の除去により半導体ウエハの作製した。得られた半導体層付複合基板２の反りは２０μｍであり、半導体層付複合基板２からの支持基板１１の除去時間は６０分であった。結果を表１にまとめた。
【００９２】
（実施例６）
第１層の厚さを５０μｍとし第２層の厚さを４５０μｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして、支持基板を準備し、複合基板を作製し、半導体層の形成により半導体層付複合基板を作製し、支持基板の除去により半導体ウエハの作製した。得られた半導体層付複合基板２の反りは１５μｍであり、半導体層付複合基板２からの支持基板１１の除去時間は１２０分であった。結果を表１にまとめた。
【００９３】
（実施例７）
第１層の厚さを３０μｍとし第２層の厚さを４７０μｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして、支持基板を準備し、複合基板を作製し、半導体層の形成により半導体層付複合基板を作製し、支持基板の除去により半導体ウエハの作製した。得られた半導体層付複合基板２の反りは１０μｍであり、半導体層付複合基板２からの支持基板１１の除去時間は１８０分であった。結果を表１にまとめた。
【００９４】
（比較例１）
第１層の厚さを５００μｍとし第２層の厚さを０μｍとしたこと、すなわち、第１層のみで支持基板を構成したこと以外は、実施例１と同様にして、支持基板を準備し、複合基板を作製し、半導体層の形成により半導体層付複合基板を作製し、支持基板の除去により半導体ウエハの作製した。得られた半導体層付複合基板２の反りは１００μｍであり、半導体層付複合基板２からの支持基板１１の除去時間は５分であった。結果を表１にまとめた。
【００９５】
表１を参照して、比較例１に示すように、金属元素Ｍを含むＭＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8の化学組成を有するアノーサイトで形成されている結晶相を含む第１層のみで形成されている支持基板を含む複合基板を用いると、半導体層付複合基板からの支持基板の除去時間は５分と短かったが、半導体層付複合基板の反り量が１００μｍと大きくなり、結晶性が高く反りの小さい半導体ウエハを得ることが困難であった。比較例１における半導体層付複合基板の大きな反りは、半導体層を成長させる際の加熱および冷却により複合基板に発生した大きな反りによるものと考えられる。
【００９６】
実施例１から７に示すように、金属元素Ｍを含むＭＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8の化学組成を有するアノーサイトで形成される結晶相を含む第１層とＡｌ2Ｏ3で形成される結晶相を含む第２層とを含む支持基板を含む複合基板を用いることにより、半導体層付複合基板からの支持基板の除去時間を１５分間以上１８０分間以下の間に調整するとともに、半導体層付複合基板の反り量を１０μｍ以上８０μｍ以下の間に小さくすることができ、結晶性が高く反りの小さい半導体ウエハを得ることが容易であった。実施例１〜実施例７における半導体層付複合基板の小さな反りは、半導体層を成長させる際の加熱および冷却により複合基板に発生した小さな反りによるものと考えられる。
【００９７】
また、半導体層付複合基板からの支持基板の除去時間をできるだけ小さくするとともに、半導体層付複合基板の反りをできるだけ小さくする観点から、支持基板は、第１層の厚さが５０μｍ以上２５０μｍ以下で第２層の厚さが２５０μｍ以上４５０μｍ以下が好ましく、第１層の厚さが７５μｍ以上１５０μｍ以下で第２層の厚さが３５０μｍ以上４２５μｍ以下がより好ましいことがわかった。
【００９８】
今回開示された実施形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明で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】
【００９９】
１  複合基板、１Ｌ  接合基板、２  半導体層付複合基板、３  半導体ウエハ、１１  支持基板、１１ａ  第１層、１１ｂ  第２層、１１ｃ，１１ｃａ，１１ｃｂ，１２ｃ，１２ｃａ，１２ｃｂ  接合膜、１１ａｍ，１１ａｎ，１１ｂｍ，１１ｃａｎ，１１ｃｂｍ，１２ｃａｍ，１２ｃｂｎ，１２ｃｍ，１３ｍ，１３ｎ，２０ｍ，２１ｍ，２３ｍ，３０ｎ  主面、１３  主膜、１３Ｄ，１３Ｄｒ  主膜ドナー基板、１３ｉ  イオン注入領域、２０  半導体層、２１  半導体バッファ層、２３  半導体結晶層、３０  下地基板、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６  領域。
【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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