(57)【要約】【課題】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、複合基板を用いた半導体ウエハの製造方法、および複合基板用の支持基板を提供する。【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支持基板１１と、支持基板１１の主面１１ｍ側に配置されている主膜１３と、を含む。半導体ウエハ３の製造方法は、上記の複合基板１を準備する工程と、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を得る工程と、を含む。【選択図】図７
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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支持基板と、前記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。
【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、前記支持基板の化学組成が、ＭIIＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系の３成分相図において、ＭIIＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8の化学組成を示す第１点、ＭIIＡｌ12Ｏ19の化学組成を示す第２点、Ａｌ2Ｏ3の化学組成を示す第３点、およびＡｌ6Ｓｉ2Ｏ13の化学組成を示す第４点、および前記第１点をこの順に直線で結んで形成される領域内の点で示される請求項２に記載の複合基板。
【請求項４】
前記支持基板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のいずれかに記載の複合基板。
【請求項５】
前記支持基板の主面内の熱膨張係数が、主膜の主面内の熱膨張係数に比べて、０．８倍以上１．２倍以下である請求項１から請求項４のいずれかに記載の複合基板。
【請求項６】
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、前記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。
【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み、直径が３インチ以上で、主面の算術平均粗さＲａが５０ｎｍ以下である複合基板用の支持基板。
【請求項８】
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７に記載の複合基板用の支持基板。
【請求項９】
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、前記支持基板の化学組成が、ＭIIＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系の３成分相図において、ＭIIＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8の化学組成を示す第１点、ＭIIＡｌ12Ｏ19の化学組成を示す第２点、Ａｌ2Ｏ3の化学組成を示す第３点、およびＡｌ6Ｓｉ2Ｏ13の化学組成を示す第４点、および前記第１点をこの順に直線で結んで形成される領域内の点で示される請求項８に記載の複合基板用の支持基板。
【請求項１０】
少なくとも一部が酸に溶解する請求項７から請求項９のいずれかに記載の複合基板用の支持基板。
【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、複合基板を用いた半導体ウエハの製造方法、および複合基板用の支持基板に関する。
【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】
本発明は、上記の問題点を解決して、安定した管理工程で複合基板から支持基板を除去することにより、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、複合基板を用いた半導体ウエハの製造方法、および複合基板用の支持基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、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、前記支持基板の主面側に配置されている主膜と、を含む複合基板である。
【０００９】
本発明にかかる複合基板において、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、支持基板の化学組成が、ＭIIＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系の３成分相図において、ＭIIＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8の化学組成を示す第１点、ＭIIＡｌ12Ｏ19の化学組成を示す第２点、Ａｌ2Ｏ3の化学組成を示す第３点、およびＡｌ6Ｓｉ2Ｏ13の化学組成を示す第４点、および第１点をこの順に直線で結んで形成される領域内の点で示すことができる。
【００１０】
また、本発明にかかる複合基板において、支持基板の少なくとも一部を酸に溶解させることができる。また、支持基板の主面内の熱膨張係数を、表面膜の主面内の熱膨張係数に比べて、０．８倍以上１．２倍以下とすることができる。
【００１１】
また、本発明は、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、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。
【００１２】
また、本発明は、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み、直径が３インチ以上で、主面の算術平均粗さＲａが５０ｎｍ以下である複合基板用の支持基板である。
【００１３】
本発明にかかる複合基板用の支持基板において、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、支持基板の化学組成が、ＭIIＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系の３成分相図において、ＭIIＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8の化学組成を示す第１点、ＭIIＡｌ12Ｏ19の化学組成を示す第２点、Ａｌ2Ｏ3の化学組成を示す第３点、およびＡｌ6Ｓｉ2Ｏ13の化学組成を示す第４点、および第１点をこの順に直線で結んで形成される領域内の点で示すことができる。また、本発明にかかる複合基板の支持基板は、少なくとも一部を酸に溶解させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、安定した管理工程で複合基板から支持基板を除去することにより、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、複合基板を用いた半導体ウエハの製造方法、および複合基板用の支持基板を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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製造方法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別の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さらに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。
【図８】本発明にかかる複合基板用の支持基板の一例を示す概略断面図である。
【図９】実施例の複合基板における支持基板の化学組成を示す３成分相図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［実施形態１］
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（以下、ＭＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8結晶相、または単にＭＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8相ともいう。）を含む支持基板１１と、支持基板１１の主面１１ｍ側に配置されている主膜１３と、を含む。本実施形態の複合基板１は、支持基板１１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進めることができるため、低コストで効率よく半導体ウエハを製造することができる。ここで、アノーサイトとは、一般にＣａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8の化学組成を有する鉱物名であるが、本願においては、Ｃａをその他の金属元素で置き換えたものも含めてＭＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8（金属元素Ｍは、Ｃａおよび／またはその他の金属元素）の化学組成を有するものの総称名とする。
【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、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、本実施形態の複合基板１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。
【００１８】
また、支持基板１１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および研磨または研磨などによる除去を高める場合がある。
【００１９】
支持基板１１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。
【００２０】
さらに、支持基板１１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。
【００２１】
ここで、図１および図２を参照して、支持基板１１の化学組成は、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んでいる限り特に制限はないが、金属元素Ｍがアルカリ土類金属元素ＭIIであって、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、ＭIIＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系の３成分相図において、ＭIIＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8の化学組成を示す第１点Ｐ１、ＭIIＡｌ12Ｏ19の化学組成を示す第２点Ｐ２、Ａｌ2Ｏ3の化学組成を示す第３点Ｐ３、およびＡｌ6Ｓｉ2Ｏ13の化学組成を示す第４点Ｐ４、および第１点Ｐ１をこの順に直線で結んで形成される領域Ｒ内の点で示されることが好ましい。支持基板１１の化学組成がかかる領域Ｒ内の点で示される場合は、支持基板の熱膨張係数およびフッ化水素酸などの酸に対する溶解性を好適な範囲で調整することができる。
【００２２】
ここで、図２に示すＭIIＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系の３成分相図の３頂点にそれぞれ位置するＭIIＯ、Ａｌ2Ｏ3、およびＳｉＯ2は、熱膨張係数はＳｉＯ2が低くＭIIＯおよびＡｌ2Ｏ3が高く、フッ化水素酸に対する溶解性はＡｌ2Ｏ3が低くＳｉＯ2が高いという特性を有している。
【００２３】
また、図２に示す領域Ｒには、ＭIIＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8の化学組成を示す第１点Ｐ１とＭIIＡｌ12Ｏ19の化学組成を示す第２点Ｐ２とを結ぶ第１直線Ｌ１、ＭIIＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8の化学組成を示す第１点Ｐ１とＡｌ2Ｏ3の化学組成を示す第３点Ｐ３とを結ぶ第２直線Ｌ２、およびＭIIＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8の化学組成を示す第１点Ｐ１とＡｌ6Ｓｉ2Ｏ13の化学組成を示す第４点Ｐ４とを結ぶ第３直線Ｌ３が含まれる。
【００２４】
図２に示す第１直線Ｌ１上の点で示される化学組成を有する支持基板１１は、結晶相としてＭIIＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8相とＭIIＡｌ12Ｏ19相とを含む。図２に示す第２直線Ｌ２上の点で示される化学組成を有する支持基板１１は、結晶相として結晶相としてＭIIＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8相とＡｌ2Ｏ3相とを含む。図２に示す第３直線Ｌ３上の点で示される化学組成を有する支持基板１１は、結晶相としてＭIIＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8相とＡｌ6Ｓｉ2Ｏ13相とを含む。
【００２５】
さらに、図２に示す領域Ｒは、ＭIIＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8の化学組成を示す第１点Ｐ１、ＭIIＡｌ12Ｏ19の化学組成を示す第２点Ｐ２、Ａｌ2Ｏ3の化学組成を示す第３点Ｐ３、および第１点Ｐ１をこの順に直線で結んで得られる第１領域Ｒ１と、ＭIIＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8の化学組成を示す第１点Ｐ１、Ａｌ2Ｏ3の化学組成を示す第３点Ｐ３、およびＡｌ6Ｓｉ2Ｏ13の化学組成を示す第４点Ｐ４、および第１点Ｐ１をこの順に直線で結んで形成される第２領域Ｒ２とを含む。
【００２６】
図２に示す第１領域Ｒ１内の点で示される化学組成を有する支持基板１１は、結晶相としてＭIIＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8相とＭIIＡｌ12Ｏ19相とＡｌ2Ｏ3相とを含む。図２に示す第２領域Ｒ２内の点で示されるＭIIＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8相とＡｌ2Ｏ3相とＡｌ6Ｓｉ2Ｏ13相とを含む。
【００２７】
ここで、支持基板１１におけるＭIIＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8相、ＭIIＡｌ12Ｏ19相、Ａｌ2Ｏ3相およびＡｌ6Ｓｉ2Ｏ13相の存在の有無およびモル％は、Ｘ線回折により測定および同定される。
【００２８】
本実施形態の複合基板１は、支持基板１１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むため、支持基板１１の少なくとも一部がフッ化水素酸などの酸に溶解するため、効率よく支持基板１１を除去することができる。
【００２９】
（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の主面１１ｍ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。
【００３０】
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、０．０５μｍ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。
【００３１】
（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１２が形成されていることが好ましい。接合膜１２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。
【００３２】
（支持基板の主面内の熱膨張係数と主膜の主面内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、支持基板１１の主面１１ｍ内の熱膨張係数αSが、主膜１３の主面１３内の熱膨張係数αFに比べて、０．８倍以上１．２倍以下が好ましく、０．９倍以上１．１倍以下がより好ましい。
【００３３】
（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、支持基板１１の主面１１ｍ側に主膜１３を配置する方法であれば特に制限はなく、以下の方法が挙げられる。第１の方法は、支持基板１１の主面１１ｍ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３を参照して、支持基板１１の主面１１ｍ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４および図５を参照して、支持基板１１の主面１１ｍ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支持基板１１の主面１１ｍ上に主膜１３を形成する方法である。第４の方法は、図６を参照して、支持基板１１の主面１１ｍ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の主面１１ｍ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。
【００３４】
上記の第２の方法において、支持基板１１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の主面１１ｍに直接主膜１３を貼り合わせる方法（図示せず）、支持基板１１の主面１１ｍに接合膜１２を介在させて主膜１３を貼り合わせる方法（図３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の主面１１ｍ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の主面１１ｍに接合膜１２を介在させて主膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせる方法（図４〜図６を参照）などが挙げられる。
【００３５】
図３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３（Ａ））と、下地基板３０の主面３０ｎ上に主膜１３を形成する工程（図３（Ｂ））と、支持基板１１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３（Ｃ））と、接合基板１Ｌから下地基板３０を除去する工程（図３（Ｄ））と、を含むことが好ましい。
【００３６】
図３（Ａ）を参照して、支持基板１１を準備する工程は、特に制限はなく、たとえば、金属元素Ｍを含む酸化物である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基板の主面を研磨することにより行なうことができる。
【００３７】
図３（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。
【００３８】
図３（Ｃ）を参照して、支持基板１１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の主面１１ｍ上に接合膜１２ａを形成するサブ工程（図３（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１２ｂを形成するサブ工程（図３（Ｃ２））と、支持基板１１の主面１１ｍ上に形成された接合膜１２ａ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１２ｂとを貼り合わせるサブ工程（図３（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、下地基板３０上に形成された主膜１３とが、接合膜１２を介在させて接合されて、接合基板１Ｌが形成される。
【００３９】
ここで、接合膜１２ａ，１２ｂ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１２ａと接合膜１２ｂとを貼り合わせる方法は、特に制限はないが、支持基板１１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。
【００４０】
図３（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。
【００４１】
このようにして、支持基板１１と、支持基板１１の主面１１ｍ上に配置された接合膜１２と、接合膜１２の主面上に配置された主膜１３と、を含む複合基板１が得られる。
【００４２】
図４および図５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４（Ａ）および図５（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４（Ｂ）および図５（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４に示すようなイオン注入法、図５に示す切断法などが好ましい。
【００４３】
図４に示すイオン注入法について以下に説明する。図４（Ａ）を参照して、支持基板１１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の主面１１ｍ上に接合膜１２ａを形成するサブ工程（図４（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１２ｂを形成するサブ工程（図４（Ａ２））と、支持基板１１の主面１１ｍ上に形成された接合膜１２ａと主膜ドナー基板１３Ｄの主面１３ｎ上に形成された接合膜１２ｂとを貼り合わせるサブ工程（図４（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、主膜ドナー基板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。
【００４４】
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１２，１２ｂ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１２，１２ｂの形成方法と同様である。また、支持基板１１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と主膜１３とを貼り合わせる方法と同様である。
【００４５】
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。
【００４６】
図４（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。
【００４７】
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、支持基板１１と、支持基板１１の主面１１ｍ上に配置された接合膜１２と、接合膜１２の主面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に示す切断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の主面１１ｍ上に接合膜１２ａ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上に接合膜１２ｂを形成するサブ工程（図５（Ａ２））と、支持基板１１の主面１１ｍ上に形成された接合膜１２ａと主膜ドナー基板１３Ｄの主面１３ｎ上に形成された接合膜１２ｂ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、主膜ドナー基板１３Ｄとが、接合膜１２を介在させて接合されて、接合基板１Ｌが形成される。
【００４９】
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、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。
【００５０】
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、支持基板１１と、支持基板１１の主面１１ｍ上に配置された接合膜１２と、接合膜１２の主面上に配置された主膜１３と、を含む複合基板１が得られる。
【００５１】
図６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６（Ｂ））と、を含むことが好ましい。
【００５２】
図６（Ａ）を参照して、支持基板１１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の主面１１ｍ上に接合膜１２ａ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１２ｂを形成するサブ工程（図６（Ａ２））と、支持基板１１の主面１１ｍ上に形成された接合膜１２ａと主膜ドナー基板１３Ｄの主面１３ｎ上に形成された接合膜１２ｂ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、主膜ドナー基板１３Ｄとが、接合膜１２を介在させて接合されて、接合基板１Ｌが形成される。
【００５３】
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１２，１２ｂの形成方法は、第２および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１２，１２ｂの形成方法と同様である。また、支持基板１１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と主膜１３とを貼り合わせる方法と同様である。
【００５４】
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、支持基板１１と、支持基板１１の主面１１ｍ上に配置された接合膜１２と、接合膜１２の主面上に配置された主膜１３と、を含む複合基板１が得られる。
【００５５】
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。
【００５６】
［実施形態２］
図７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支持基板１１と、支持基板１１の主面１１ｍ側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７（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７（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７（Ｃ））と、を含む。本実施形態の半導体ウエハの製造方法は、支持基板１１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む支持基板１１と支持基板１１の主面１１ｍ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、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半導体ウエハを製造することができる。
【００５７】
（複合基板を準備する工程）
図７（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。
【００５８】
（半導体層付複合基板を得る工程）
図７（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。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。
【００５９】
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、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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
（半導体ウエハを得る工程）
図７（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をエッチングにより溶解させて除去する方法、支持基板１１を研削または研磨により除去する方法が好ましい。
【００６３】
複合基板１に含まれる支持基板１１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。
【００６４】
このようにして、半導体層付複合基板２から支持基板１１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。
【００６５】
［実施形態３］
図１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複合基板１用の支持基板１１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み、直径が３インチ以上で、主面１１ｍの算術平均粗さＲａが５０ｎｍ以下である。
【００６６】
本実施形態の複合基板１用の支持基板１１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み、直径が３インチ以上で、主面１１ｍの算術平均粗さＲａが５０ｎｍ以下であることから、大口径で厚さが均一な主膜１３と、安定な状態で効率よく除去することができる支持基板１１と、を含む複合基板１を製造することができる。
【００６７】
本実施形態の複合基板１用の支持基板１１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。ここで、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は、実施形態１の支持基板１１において説明した金属元素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と同様である。
【００６８】
また、本実施形態の複合基板１用の支持基板１１は、直径が３インチ（７．６２ｃｍ）以上である。複合基板１用の支持基板１１は、大口径の複合基板１を形成する観点から、直径は、３インチ（７．６２ｃｍ）以上であり、４インチ（１０．１６ｃｍ）以上が好ましく、６インチ（１５．２４ｃｍ）以上がより好ましい。また、複合基板１用の支持基板１１は、割れおよび反りを低減するとともに主面の均一性を保持するなどの観点から、１８インチ（４５．７２ｃｍ）以下が好ましく、１２インチ（３０．４８ｃｍ）以下がより好ましい。
【００６９】
また、本実施形態の複合基板１用の支持基板１１は、主面１１ｍの算術平均粗さＲａが５０ｎｍ以下である。本実施形態の複合基板１用の支持基板１１の主面１１ｍの算術平均粗さＲａは、複合基板１の主面１ｍの面積（この面積は、図１を参照して、支持基板１１の主面１１ｍの面積に等しく、主膜１３の主面１３ｍの面積に等しい。）に対する接合面積の百分率である接合面積率を高くする観点から、５０ｎｍ以下であり、１０ｎｍ以下が好ましく、１ｎｍ以下がより好ましい。また、複合基板１用の支持基板１１の主面１１ｍの算術平均粗さＲａは、主面の加工コストを抑制する観点から、０．５ｎｍ以上が好ましく、１ｎｍ以上がより好ましい。
【００７０】
ここで、主面の算術平均粗さＲａとは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１に規定する算術平均粗さＲａであり、その主面における１０μｍ×１０μｍ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絶対値を平均した値をいい、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。
【００７１】
また、本実施形態の複合基板１用の支持基板１１は、実施形態１の複合基板１における支持基板１１と同様に、支持基板１１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はアルカリ土類金属元素ＭIIであることが好ましい。
【００７２】
また、本実施形態の複合基板１用の支持基板１１は、実施形態１の複合基板１における支持基板１１と同様に、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、支持基板１１の化学組成が、ＭIIＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系の３成分相図において、ＭIIＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8の化学組成を示す第１点、ＭIIＡｌ12Ｏ19の化学組成を示す第２点、Ａｌ2Ｏ3の化学組成を示す第３点、およびＡｌ6Ｓｉ2Ｏ13の化学組成を示す第４点、および第１点をこの順に直線で結んで形成される領域内の点で示されることが好ましい。
【００７３】
また、本実施形態の複合基板１用の支持基板１１は、実施形態１の複合基板１における支持基板１１と同様に、少なくとも一部が酸に溶解することが好ましい。
【００７４】
なお、複合基板１用の支持基板１１は、上記以外の特性においても、実施形態１の複合基板１における支持基板１１と同様であるため、ここでは繰り返さない。
【実施例】
【００７５】
（実施例１）
１．支持基板の準備
表１に示す支持基板の化学組成の形成に必要な化学量論比のアルカリ金属元素炭酸塩（ＭIIＣＯ3）粉末（ＭIIはアルカリ土類金属元素、以下同じ。）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）粉末、およびシリカ（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、２６種類の焼結体ＳＲ１、Ｓ１〜Ｓ２５を得た。
【００７６】
得られた２６種類の焼結体ＳＲ１、Ｓ１〜Ｓ２５を、それぞれ、スライスした後主面を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、図４に示す支持基板１１として直径６インチ（１５．２４ｃｍ）で厚さ４００μｍの２６種類の支持基板ＳＲ１、Ｓ１〜Ｓ２５を得た。得られた２６種類の支持基板ＳＲ１、Ｓ１〜Ｓ２５の化学組成、平均粒子径および図９に示す３成分相図上の位置を表１に示した。２６種類の支持基板ＳＲ１、Ｓ１〜Ｓ２５の化学組成は、Ｘ線回折により測定および同定した。表１に示すように、支持基板ＳＲ１にはＭIIＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8（ＭIIはアルカリ土類金属元素）が含まれておらず、支持基板Ｓ１〜Ｓ２５にはＭIIＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8が含まれていた。
【００７７】
２．複合基板の作製
図４（Ａ）中の（Ａ１）を参照して、支持基板１１である支持基板ＳＲ１、Ｓ１〜Ｓ２５のそれぞれの主面１１ｍ上に厚さ１μｍのＳｉＯ2膜をＣＶＤ（化学気相堆積）法により成膜した。次いで、かかる支持基板ＳＲ１、Ｓ１〜Ｓ２５のそれぞれの主面１１ｍ上の厚さ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１２ａｍが鏡面化（本願においては、ＪＩＳ  Ｂ０６０１に規定する算術平均粗さＲａが１ｎｍ以下の状態にすることをいう、以下同じ。）された接合膜１２ａを形成した。
【００７８】
また、図４（Ａ）中の（Ａ２）を参照して、主膜ドナー基板１３Ｄとして、ＨＶＰＥ法により成長させた直径６インチ（１５．２４ｃｍ）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１２ｂｎが鏡面化された接合膜１２ｂを形成した。
【００７９】
次に、図４（Ａ）中の（Ａ３）を参照して、支持基板１１である支持基板ＳＲ１、Ｓ１〜Ｓ２５のそれぞれに形成された接合膜１２ａの主面１２ａｍ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１２ｂの主面１２ｂｎ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１２ａの主面１２ａｍと接合膜１２ｂの主面１２ｂｎ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１２を介在させて貼り合わされた接合基板１Ｌが得られた。
【００８０】
次に、図４（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。
【００８１】
こうして、図７（Ａ）に示すような支持基板１１である支持基板ＳＲ１、Ｓ１〜Ｓ２５のそれぞれの主面１１ｍ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である複合基板ＳＲ１、Ｓ１〜Ｓ２５が得られた。
【００８２】
３．半導体層の形成工程
図７（Ｂ）を参照して、複合基板１である複合基板ＳＲ１、Ｓ１〜Ｓ２５の主膜１３であるＧａＮ膜の主面１３ｍ（かかる主面はＧａ原子面である（０００１）面である。）上に、それぞれＭＯＣＶＤ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、まず、５００℃で、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、１０５０℃で、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、２６種類の半導体層付複合基板ＳＲ１、Ｓ１〜Ｓ２５が得られた。
【００８３】
４．支持基板の除去
図７（Ｃ）を参照して、得られた半導体層付複合基板ＳＲ１、Ｓ１〜Ｓ２５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をエッチングにより除去して２６種類の半導体ウエハＳＲ１、Ｓ１〜Ｓ２５が得られた。半導体層付複合基板ＳＲ１、Ｓ１〜Ｓ２５について、それぞれの支持基板１１の除去時間を表１にまとめた。
【００８４】
【表１】
2014143381.tif 000003
【００８５】
表１を参照して、ＭＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8（Ｍは金属元素）結晶相が含まれていなかった半導体層付複合基板ＳＲ１の支持基板１１の除去時間は１２０分と長かったのに対し、ＭＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8結晶相が含まれていた半導体層付複合基板Ｓ１〜Ｓ２５の支持基板１１の除去時間は５分〜１５分と極めて短くなり、より効率的に支持基板１１を除去することができた。
【００８６】
（実施例２Ａ）
表２および表３に示す支持基板の化学組成の形成に必要な化学量論比の炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）粉末、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）粉末、およびシリカ（ＳｉＯ2）粉末を出発原料としてＣａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8結晶相を含む焼結体を形成したこと以外は、実施例１と同様にして、支持基板Ａ１〜Ａ１８、複合基板Ａ１〜Ａ１８、半導体層付複合基板Ａ１〜Ａ１８、および半導体ウエハＡ１〜Ａ１８を順次形成した。
【００８７】
支持基板Ａ１〜Ａ１８の化学組成および図９に示す３成分相図上の位置、複合基板Ａ１〜Ａ１８における支持基板Ａ１〜Ａ１８の主面内における熱膨張係数αSおよび主膜の主面内の熱膨張係数αFに対する熱膨張係数αSの比（αS／αF比）、半導体層付複合基板Ａ１〜Ａ１８の半導体層側の反り形状および反り量、半導体層のクラック本数密度、および半導体層の転位密度を表２および表３にまとめた。
【００８８】
ここで、支持基板Ａ１〜Ａ１８の主面内における熱膨張係数αSおよび主膜の主面内の熱膨張係数αFは、室温（２５℃）から８００℃まで昇温したときの平均熱膨張係数をＴＭＡ（熱機械分析）により測定した。また、半導体層付複合基板Ａ１〜Ａ１８の半導体層側の反り形状および反り量は、半導体層側の主面をＣｏｒｎｉｎｇ  Ｔｒｏｐｅｌ社のＦＭ２００ＥＷａｆｅｒを用いて観察される光干渉縞により測定した。半導体層付複合基板Ａ１〜Ａ１８の半導体層のクラック本数密度は、ノマルスキー顕微鏡を用いて単位長さ当りのクラック本数を測定し、１本／ｍｍ未満を「極少」、１本／ｍｍ以上５本／ｍｍ未満を「少」、５本／ｍｍ以上１０本／ｍｍ未満を「多」、１０本／ｍｍ以上を「極多」と評価した。半導体層付複合基板Ａ１〜Ａ１８の半導体層の転位密度は、Ｌ（カソードルミネッセンス）による暗点の単位面積当たりの個数を測定した。なお、本実施例において主膜および半導体層に発生したクラックは、これらを貫通しない微小なものであった。また、半導体層付複合基板Ａ１〜Ａ１８から支持基板Ａ１〜Ａ１８をそれぞれ除去した半導体ウエハＡ１〜Ａ１８における反りの大小関係には、半導体層付複合基板Ａ１〜Ａ１８における大小関係が維持されていた。
【００８９】
【表２】
2014143381.tif 000004
【００９０】
【表３】
2014143381.tif 000005
【００９１】
（実施例２Ｂ）
表４および表５に示す支持基板の化学組成の形成に必要な化学量論比の炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ3）粉末、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）粉末、およびシリカ（ＳｉＯ2）粉末を出発原料としてＳｒＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8結晶相を含む焼結体を形成したこと以外は、実施例２Ａと同様にして、支持基板Ｂ１〜Ｂ２０、複合基板Ｂ１〜Ｂ２０、半導体層付複合基板Ｂ１〜Ｂ２０、および半導体ウエハＢ１〜Ｂ２０を順次形成した。
【００９２】
支持基板Ｂ１〜Ｂ２０の化学組成および図９に示す３成分相図上の位置、複合基板Ｂ１〜Ｂ２０における支持基板Ｂ１〜Ｂ２０の主面内における熱膨張係数αSおよび主膜の主面内の熱膨張係数αFに対する熱膨張係数αSの比（αS／αF比）、半導体層付複合基板Ｂ１〜Ｂ２０の半導体層側の反り形状および反り量、半導体層のクラック本数密度、および半導体層の転位密度を表４および表５にまとめた。なお、本実施例において主膜および半導体層に発生したクラックは、これらを貫通しない微小なものであった。また、半導体層付複合基板Ｂ１〜Ｂ２０から支持基板Ｂ１〜Ｂ２０をそれぞれ除去した半導体ウエハＢ１〜Ｂ２０における反りの大小関係には、半導体層付複合基板Ｂ１〜Ｂ２０における大小関係が維持されていた。
【００９３】
【表４】
2014143381.tif 000006
【００９４】
【表５】
2014143381.tif 000007
【００９５】
（実施例２Ｃ）
表６および表７に示す支持基板の化学組成の形成に必要な化学量論比の炭酸バリウム（ＢａＣＯ3）粉末、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）粉末、およびシリカ（ＳｉＯ2）粉末を出発原料としてＢａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8結晶相を含む焼結体を形成したこと以外は、実施例２Ａと同様にして、支持基板Ｃ１〜Ｃ２０、複合基板Ｃ１〜Ｃ２０、半導体層付複合基板Ｃ１〜Ｃ２０、および半導体ウエハＣ１〜Ｃ２０を順次形成した。
【００９６】
支持基板Ｃ１〜Ｃ２０の化学組成および図９に示す３成分相図上の位置、複合基板Ｃ１〜Ｃ２０における支持基板Ｃ１〜Ｃ２０の主面内における熱膨張係数αSおよび主膜の主面内の熱膨張係数αFに対する熱膨張係数αSの比（αS／αF比）、半導体層付複合基板Ｃ１〜Ｃ２０の半導体層側の反り形状および反り量、半導体層のクラック本数密度、および半導体層の転位密度を表６および表７にまとめた。なお、本実施例において主膜および半導体層に発生したクラックは、これらを貫通しない微小なものであった。また、半導体層付複合基板Ｃ１〜Ｃ２０から支持基板Ｃ１〜Ｃ２０をそれぞれ除去した半導体ウエハＣ１〜Ｃ２０における反りの大小関係には、半導体層付複合基板Ｃ１〜Ｃ２０における大小関係が維持されていた。
【００９７】
【表６】
2014143381.tif 000008
【００９８】
【表７】
2014143381.tif 000009
【００９９】
（実施例２Ｄ）
表８に示す支持基板の化学組成の形成に必要な化学量論比の炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）粉末、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）粉末、およびシリカ（ＳｉＯ2）粉末を出発原料としてＣａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8結晶相を含む焼結体を形成したこと、主膜としてＡｌＮ膜を形成し、半導体層としてＡｌＮ層を形成した以外は、実施例２Ａと同様にして、支持基板Ｄ１〜Ｄ８、複合基板Ｄ１〜Ｄ８、半導体層付複合基板Ｄ１〜Ｄ８、および半導体ウエハＤ１〜Ｄ８を順次形成した。
【０１００】
支持基板Ｄ１〜Ｄ８の化学組成および図９に示す３成分相図上の位置、複合基板Ｄ１〜Ｄ８における支持基板Ｄ１〜Ｄ８の主面内における熱膨張係数αSおよび主膜の主面内の熱膨張係数αFに対する熱膨張係数αSの比（αS／αF比）、半導体層付複合基板Ｄ１〜Ｄ８の半導体層側の反り形状および反り量、半導体層のクラック本数密度、および半導体層の転位密度を表８にまとめた。なお、本実施例において主膜および半導体層に発生したクラックは、これらを貫通しない微小なものであった。また、半導体層付複合基板Ｄ１〜Ｄ８から支持基板Ｄ１〜Ｄ８をそれぞれ除去した半導体ウエハＤ１〜Ｄ８における反りの大小関係には、半導体層付複合基板Ｄ１〜Ｄ８における大小関係が維持されていた。
【０１０１】
【表８】
2014143381.tif 000010
【０１０２】
（実施例２Ｅ）
表９および表１０に示す支持基板の化学組成の形成に必要な化学量論比の炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ3）粉末、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）粉末、およびシリカ（ＳｉＯ2）粉末を出発原料としてＳｒＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8結晶相を含む焼結体を形成したこと以外は、実施例２Ｄと同様にして、支持基板Ｅ１〜Ｅ１６、複合基板Ｅ１〜Ｅ１６、半導体層付複合基板Ｅ１〜Ｅ１６、および半導体ウエハＥ１〜Ｅ１６を順次形成した。
【０１０３】
支持基板Ｅ１〜Ｅ１６の化学組成および図９に示す３成分相図上の位置、複合基板Ｅ１〜Ｅ１６における支持基板Ｅ１〜Ｅ１６の主面内における熱膨張係数αSおよび主膜の主面内の熱膨張係数αFに対する熱膨張係数αSの比（αS／αF比）、半導体層付複合基板Ｅ１〜Ｅ１６の半導体層側の反り形状および反り量、半導体層のクラック本数密度、および半導体層の転位密度を表９および表１０にまとめた。なお、本実施例において主膜および半導体層に発生したクラックは、これらを貫通しない微小なものであった。また、半導体層付複合基板Ｅ１〜Ｅ１６から支持基板Ｅ１〜Ｅ１６をそれぞれ除去した半導体ウエハＥ１〜Ｅ１６における反りの大小関係には、半導体層付複合基板Ｅ１〜Ｅ１６における大小関係が維持されていた。
【０１０４】
【表９】
2014143381.tif 000011
【０１０５】
【表１０】
2014143381.tif 000012
【０１０６】
（実施例２Ｆ）
表１１および表１２に示す支持基板の化学組成の形成に必要な化学量論比の炭酸バリウム（ＢａＣＯ3）粉末、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）粉末、およびシリカ（ＳｉＯ2）粉末を出発原料としてＢａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8結晶相を含む焼結体を形成したこと以外は、実施例２Ｄと同様にして、支持基板Ｆ１〜Ｆ２０、複合基板Ｆ１〜Ｆ２０、半導体層付複合基板Ｆ１〜Ｆ２０、および半導体ウエハＦ１〜Ｆ２０を順次形成した。
【０１０７】
支持基板Ｆ１〜Ｆ２０の化学組成および図９に示す３成分相図上の位置、複合基板Ｆ１〜Ｆ２０における支持基板Ｆ１〜Ｆ２０の主面内における熱膨張係数αSおよび主膜の主面内の熱膨張係数αFに対する熱膨張係数αSの比（αS／αF比）、半導体層付複合基板Ｆ１〜Ｆ２０の半導体層側の反り形状および反り量、半導体層のクラック本数密度、および半導体層の転位密度を表１１および表１２にまとめた。なお、本実施例において主膜および半導体層に発生したクラックは、これらを貫通しない微小なものであった。また、半導体層付複合基板Ｆ１〜Ｆ２０から支持基板Ｆ１〜Ｆ２０をそれぞれ除去した半導体ウエハＦ１〜Ｆ２０における反りの大小関係には、半導体層付複合基板Ｆ１〜Ｆ２０における大小関係が維持されていた。
【０１０８】
【表１１】
2014143381.tif 000013
【０１０９】
【表１２】
2014143381.tif 000014
【０１１０】
（実施例２Ｇ）
表１３および表１４に示す支持基板の化学組成の形成に必要な化学量論比の炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）粉末、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）粉末、およびシリカ（ＳｉＯ2）粉末を出発原料としてＣａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8結晶相を含む焼結体を形成したこと、主膜としてＧａＡｓ膜を形成し、半導体層としてＧａＡｓ層を形成した以外は、実施例２Ａと同様にして、支持基板Ｇ１〜Ｇ１８、複合基板Ｇ１〜Ｇ１８、半導体層付複合基板Ｇ１〜Ｇ１８、および半導体ウエハＧ１〜Ｇ１８を順次形成した。
【０１１１】
支持基板Ｇ１〜Ｇ１８の化学組成および図９に示す３成分相図上の位置、複合基板Ｇ１〜Ｇ１８における支持基板Ｇ１〜Ｇ１８の主面内における熱膨張係数αSおよび主膜の主面内の熱膨張係数αFに対する熱膨張係数αSの比（αS／αF比）、半導体層付複合基板Ｇ１〜Ｇ１８の半導体層側の反り形状および反り量、半導体層のクラック本数密度、および半導体層の転位密度を表１３および表１４にまとめた。なお、本実施例において主膜および半導体層に発生したクラックは、これらを貫通しない微小なものであった。また、半導体層付複合基板Ｇ１〜Ｇ１８から支持基板Ｇ１〜Ｇ１８をそれぞれ除去した半導体ウエハＧ１〜Ｇ１８における反りの大小関係には、半導体層付複合基板Ｇ１〜Ｇ１８における大小関係が維持されていた。
【０１１２】
【表１３】
2014143381.tif 000015
【０１１３】
【表１４】
2014143381.tif 000016
【０１１４】
（実施例２Ｈ）
表１５および表１６に示す支持基板の化学組成の形成に必要な化学量論比の炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ3）粉末、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）粉末、およびシリカ（ＳｉＯ2）粉末を出発原料としてＳｒＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8結晶相を含む焼結体を形成したこと以外は、実施例２Ｇと同様にして、支持基板Ｈ１〜Ｈ２０、複合基板Ｈ１〜Ｈ２０、半導体層付複合基板Ｈ１〜Ｈ２０、および半導体ウエハＨ１〜Ｈ２０を順次形成した。
【０１１５】
支持基板Ｈ１〜Ｈ２０の化学組成および図９に示す３成分相図上の位置、複合基板Ｈ１〜Ｈ２０における支持基板Ｈ１〜Ｈ２０の主面内における熱膨張係数αSおよび主膜の主面内の熱膨張係数αFに対する熱膨張係数αSの比（αS／αF比）、半導体層付複合基板Ｈ１〜Ｈ２０の半導体層側の反り形状および反り量、半導体層のクラック本数密度、および半導体層の転位密度を表１５および表１６にまとめた。なお、本実施例において主膜および半導体層に発生したクラックは、これらを貫通しない微小なものであった。また、半導体層付複合基板Ｈ１〜Ｈ２０から支持基板Ｈ１〜Ｈ２０をそれぞれ除去した半導体ウエハＨ１〜Ｈ２０における反りの大小関係には、半導体層付複合基板Ｈ１〜Ｈ２０における大小関係が維持されていた。
【０１１６】
【表１５】
2014143381.tif 000017
【０１１７】
【表１６】
2014143381.tif 000018
【０１１８】
（実施例２Ｉ）
表１７および表１８に示す支持基板の化学組成の形成に必要な化学量論比の炭酸バリウム（ＢａＣＯ3）粉末、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）粉末、およびシリカ（ＳｉＯ2）粉末を出発原料としてＢａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8結晶相を含む焼結体を形成したこと以外は、実施例２Ｇと同様にして、支持基板Ｉ１〜Ｉ２０、複合基板Ｉ１〜Ｉ２０、半導体層付複合基板Ｉ１〜Ｉ２０、および半導体ウエハＩ１〜Ｉ２０を順次形成した。
【０１１９】
支持基板Ｉ１〜Ｉ２０の化学組成および図９に示す３成分相図上の位置、複合基板Ｉ１〜Ｉ２０における支持基板Ｉ１〜Ｉ２０の主面内における熱膨張係数αSおよび主膜の主面内の熱膨張係数αFに対する熱膨張係数αSの比（αS／αF比）、半導体層付複合基板Ｉ１〜Ｉ２０の半導体層側の反り形状および反り量、半導体層のクラック本数密度、および半導体層の転位密度を表１７および表１８にまとめた。なお、本実施例において主膜および半導体層に発生したクラックは、これらを貫通しない微小なものであった。また、半導体層付複合基板Ｉ１〜Ｉ２０から支持基板Ｉ１〜Ｉ２０をそれぞれ除去した半導体ウエハＩ１〜Ｉ２０における反りの大小関係には、半導体層付複合基板Ｉ１〜Ｉ２０における大小関係が維持されていた。
【０１２０】
【表１７】
2014143381.tif 000019
【０１２１】
【表１８】
2014143381.tif 000020
【０１２２】
（実施例２Ｊ）
表１９および表２０に示す支持基板の化学組成の形成に必要な化学量論比の炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）粉末、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）粉末、およびシリカ（ＳｉＯ2）粉末を出発原料としてＣａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8結晶相を含む焼結体を形成したこと、主膜としてＩｎＰ膜を形成し、半導体層としてＩｎＰ層を形成した以外は、実施例２Ａと同様にして、支持基板Ｊ１〜Ｊ１２、複合基板Ｊ１〜Ｊ１２、半導体層付複合基板Ｊ１〜Ｊ１２、および半導体ウエハＪ１〜Ｊ１２を順次形成した。
【０１２３】
支持基板Ｊ１〜Ｊ１２の化学組成および図９に示す３成分相図上の位置、複合基板Ｊ１〜Ｊ１２における支持基板Ｊ１〜Ｊ１２の主面内における熱膨張係数αSおよび主膜の主面内の熱膨張係数αFに対する熱膨張係数αSの比（αS／αF比）、半導体層付複合基板Ｊ１〜Ｊ１２の半導体層側の反り形状および反り量、半導体層のクラック本数密度、および半導体層の転位密度を表１９および表２０にまとめた。なお、本実施例において主膜および半導体層に発生したクラックは、これらを貫通しない微小なものであった。また、半導体層付複合基板Ｊ１〜Ｊ１２から支持基板Ｊ１〜Ｊ１２をそれぞれ除去した半導体ウエハＪ１〜Ｊ１２における反りの大小関係には、半導体層付複合基板Ｊ１〜Ｊ１２における大小関係が維持されていた。
【０１２４】
【表１９】
2014143381.tif 000021
【０１２５】
【表２０】
2014143381.tif 000022
【０１２６】
（実施例２Ｋ）
表２１および表２２に示す支持基板の化学組成の形成に必要な化学量論比の炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ3）粉末、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）粉末、およびシリカ（ＳｉＯ2）粉末を出発原料としてＳｒＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8結晶相を含む焼結体を形成したこと以外は、実施例２Ｊと同様にして、支持基板Ｋ１〜Ｋ１８、複合基板Ｋ１〜Ｋ１８、半導体層付複合基板Ｋ１〜Ｋ１８、および半導体ウエハＫ１〜Ｋ１８を順次形成した。
【０１２７】
支持基板Ｋ１〜Ｋ１８の化学組成および図９に示す３成分相図上の位置、複合基板Ｋ１〜Ｋ１８における支持基板Ｋ１〜Ｋ１８の主面内における熱膨張係数αSおよび主膜の主面内の熱膨張係数αFに対する熱膨張係数αSの比（αS／αF比）、半導体層付複合基板Ｋ１〜Ｋ１８の半導体層側の反り形状および反り量、半導体層のクラック本数密度、および半導体層の転位密度を表２１および表２２にまとめた。なお、本実施例において主膜および半導体層に発生したクラックは、これらを貫通しない微小なものであった。また、半導体層付複合基板Ｋ１〜Ｋ１８から支持基板Ｋ１〜Ｋ１８をそれぞれ除去した半導体ウエハＫ１〜Ｋ１８における反りの大小関係には、半導体層付複合基板Ｋ１〜Ｋ１８における大小関係が維持されていた。
【０１２８】
【表２１】
2014143381.tif 000023
【０１２９】
【表２２】
2014143381.tif 000024
【０１３０】
（実施例２Ｌ）
表２３および表２４に示す支持基板の化学組成の形成に必要な化学量論比の炭酸バリウム（ＢａＣＯ3）粉末、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）粉末、およびシリカ（ＳｉＯ2）粉末を出発原料としてＢａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8結晶相を含む焼結体を形成したこと以外は、実施例２Ｊと同様にして、支持基板Ｌ１〜Ｌ２０、複合基板Ｌ１〜Ｌ２０、半導体層付複合基板Ｌ１〜Ｌ２０、および半導体ウエハＬ１〜Ｌ２０を順次形成した。
【０１３１】
支持基板Ｌ１〜Ｌ２０の化学組成および図９に示す３成分相図上の位置、複合基板Ｌ１〜Ｌ２０における支持基板Ｌ１〜Ｌ２０の主面内における熱膨張係数αSおよび主膜の主面内の熱膨張係数αFに対する熱膨張係数αSの比（αS／αF比）、半導体層付複合基板Ｌ１〜Ｌ２０の半導体層側の反り形状および反り量、半導体層のクラック本数密度、および半導体層の転位密度を表２３および表２４にまとめた。なお、本実施例において主膜および半導体層に発生したクラックは、これらを貫通しない微小なものであった。また、半導体層付複合基板Ｌ１〜Ｌ２０から支持基板Ｌ１〜Ｌ２０をそれぞれ除去した半導体ウエハＬ１〜Ｌ２０における反りの大小関係には、半導体層付複合基板Ｌ１〜Ｌ２０における大小関係が維持されていた。
【０１３２】
【表２３】
2014143381.tif 000025
【０１３３】
【表２４】
2014143381.tif 000026
【０１３４】
（実施例２Ｍ）
表２５に示す支持基板の化学組成の形成に必要な化学量論比の炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）粉末、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）粉末、およびシリカ（ＳｉＯ2）粉末を出発原料としてＣａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8結晶相を含む焼結体を形成したこと、主膜としてＳｉＣ膜を形成し、半導体層としてＳｉＣ層を形成した以外は、実施例２Ａと同様にして、支持基板Ｍ１〜Ｍ１０、複合基板Ｍ１〜Ｍ１０、半導体層付複合基板Ｍ１〜Ｍ１０、および半導体ウエハＭ１〜Ｍ１０を順次形成した。
【０１３５】
支持基板Ｍ１〜Ｍ１０の化学組成および図９に示す３成分相図上の位置、複合基板Ｍ１〜Ｍ１０における支持基板Ｍ１〜Ｍ１０の主面内における熱膨張係数αSおよび主膜の主面内の熱膨張係数αFに対する熱膨張係数αSの比（αS／αF比）、半導体層付複合基板Ｍ１〜Ｍ１０の半導体層側の反り形状および反り量、半導体層のクラック本数密度、および半導体層の転位密度を表２５にまとめた。なお、本実施例において主膜および半導体層に発生したクラックは、これらを貫通しない微小なものであった。また、半導体層付複合基板Ｍ１〜Ｍ１０から支持基板Ｍ１〜Ｍ１０をそれぞれ除去した半導体ウエハＭ１〜Ｍ１０における反りの大小関係には、半導体層付複合基板Ｍ１〜Ｍ１０における大小関係が維持されていた。
【０１３６】
【表２５】
2014143381.tif 000027
【０１３７】
（実施例２Ｎ）
表２６および表２７に示す支持基板の化学組成の形成に必要な化学量論比の炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ3）粉末、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）粉末、およびシリカ（ＳｉＯ2）粉末を出発原料としてＳｒＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8結晶相を含む焼結体を形成したこと以外は、実施例２Ｍと同様にして、支持基板Ｎ１〜Ｎ１８、複合基板Ｎ１〜Ｎ１８、半導体層付複合基板Ｎ１〜Ｎ１８、および半導体ウエハＮ１〜Ｎ１８を順次形成した。
【０１３８】
支持基板Ｎ１〜Ｎ１８の化学組成および図９に示す３成分相図上の位置、複合基板Ｎ１〜Ｎ１８における支持基板Ｎ１〜Ｎ１８の主面内における熱膨張係数αSおよび主膜の主面内の熱膨張係数αFに対する熱膨張係数αSの比（αS／αF比）、半導体層付複合基板Ｎ１〜Ｎ１８の半導体層側の反り形状および反り量、半導体層のクラック本数密度、および半導体層の転位密度を表２６および表２７にまとめた。なお、本実施例において主膜および半導体層に発生したクラックは、これらを貫通しない微小なものであった。また、半導体層付複合基板Ｎ１〜Ｎ１８から支持基板Ｎ１〜Ｎ１８をそれぞれ除去した半導体ウエハＮ１〜Ｎ１８における反りの大小関係には、半導体層付複合基板Ｎ１〜Ｎ１８における大小関係が維持されていた。
【０１３９】
【表２６】
2014143381.tif 000028
【０１４０】
【表２７】
2014143381.tif 000029
【０１４１】
（実施例２Ｏ）
表２８および表２９に示す支持基板の化学組成の形成に必要な化学量論比の炭酸バリウム（ＢａＣＯ3）粉末、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）粉末、およびシリカ（ＳｉＯ2）粉末を出発原料としてＢａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8結晶相を含む焼結体を形成したこと以外は、実施例２Ｍと同様にして、支持基板Ｏ１〜Ｏ２０、複合基板Ｏ１〜Ｏ２０、半導体層付複合基板Ｏ１〜Ｏ２０、および半導体ウエハＯ１〜Ｏ２０を順次形成した。
【０１４２】
支持基板Ｏ１〜Ｏ２０の化学組成および図９に示す３成分相図上の位置、複合基板Ｏ１〜Ｏ２０における支持基板Ｏ１〜Ｏ２０の主面内における熱膨張係数αSおよび主膜の主面内の熱膨張係数αFに対する熱膨張係数αSの比（αS／αF比）、半導体層付複合基板Ｏ１〜Ｏ２０の半導体層側の反り形状および反り量、半導体層のクラック本数密度、および半導体層の転位密度を表２８および表２９にまとめた。なお、本実施例において主膜および半導体層に発生したクラックは、これらを貫通しない微小なものであった。また、半導体層付複合基板Ｏ１〜Ｏ２０から支持基板Ｏ１〜Ｏ２０をそれぞれ除去した半導体ウエハＯ１〜Ｏ２０における反りの大小関係には、半導体層付複合基板Ｏ１〜Ｏ２０における大小関係が維持されていた。
【０１４３】
【表２８】
2014143381.tif 000030
【０１４４】
【表２９】
2014143381.tif 000031
【０１４５】
（実施例２Ｐ）
１．支持基板の準備
表３０および表３１に示す支持基板の化学組成の形成に必要な化学量論比の炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）粉末、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）粉末、およびシリカ（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、１８種類の焼結体Ｐ１〜Ｐ１８を得た。
【０１４６】
得られた１８種類の焼結体Ｐ１〜Ｐ１８を、それぞれ、スライスした後主面を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、図５に示す支持基板１１として直径６インチ（１５．２４ｃｍ）で厚さ４００μｍの１８種類の支持基板Ｐ１〜Ｐ１８を得た。得られた１８種類の支持基板Ｐ１〜Ｐ１８の化学組成、平均粒子径および図９に示す３成分相図上の位置を表３０および表３１に示した。１８種類の支持基板Ｐ１〜Ｐ１８の化学組成は、Ｘ線回折により測定および同定した。表３０および表３１に示すように、支持基板Ｐ１〜Ｐ１８にはＣａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8が含まれていた。
【０１４７】
２．複合基板の作製
図５（Ａ）中の（Ａ１）を参照して、支持基板１１である支持基板Ｐ１〜Ｐ１８のそれぞれの主面１１ｍ上に厚さ１μｍのＳｉＯ2膜をＣＶＤ（化学気相堆積）法により成膜した。次いで、かかる支持基板Ｐ１〜Ｐ１８のそれぞれの主面１１ｍ上の厚さ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１２ａｍが鏡面化された接合膜１２ｂを形成した。
【０１４８】
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法により成長させた直径６インチ（１５．２４ｃｍ）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、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１２ｂｎが鏡面化された接合膜１２ｂを形成した。
【０１４９】
次に、図５（Ａ）中の（Ａ３）を参照して、支持基板１１である支持基板Ｐ１〜Ｐ１８のそれぞれに形成された接合膜１２ａの主面１２ａｍ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１２ｂの主面１２ｂｎ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１２ａの主面１２ａｍと接合膜１２ｂの主面１２ｂｎ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１２を介在させて貼り合わされた接合基板１Ｌが得られた。
【０１５０】
次に、図５（Ｂ）を参照して、ワイヤソーにより、主膜ドナー基板１３Ｄを、その主面１３ｎから内部に３００μｍの深さの位置の面で切断した。次いで、切断面を研削および研磨により鏡面化した。
【０１５１】
こうして、図７（Ａ）に示すような支持基板１１である支持基板Ｐ１〜Ｐ１８のそれぞれの主面１１ｍ側に主膜１３である主面１３ｍが鏡面化された厚さ１５０μｍのＧａＮ膜が配置された複合基板１である複合基板Ｐ１〜Ｐ１８が得られた。
【０１５２】
得られた複合基板Ｐ１〜Ｐ１８における支持基板Ｐ１〜Ｐ１８の主面内における熱膨張係数αSおよび主膜の主面内の熱膨張係数αFに対する熱膨張係数αSの比（αS／αF比）を表３０および表３１にまとめた。ここで、支持基板Ｐ１〜Ｐ１８の主面内における熱膨張係数αSおよび主膜の主面内の熱膨張係数αFは、実施例２Ａと同様にして測定した。
【０１５３】
３．半導体層の形成工程
図７（Ｂ）を参照して、複合基板１である複合基板Ｐ１〜Ｐ１８の主膜１３であるＧａＮ膜の主面１３ｍ（かかる主面はＧａ原子面である（０００１）面である。）上に、それぞれＭＯＣＶＤ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、まず、５００℃で、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、１０５０℃で、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、１８種類の半導体層付複合基板Ｐ１〜Ｐ１８が得られた。
【０１５４】
得られた半導体層付複合基板Ｐ１〜Ｐ１８の半導体層側の反り形状および反り量、半導体層のクラック本数密度、および半導体層の転位密度を表３０および表３１にまとめた。ここで、半導体層付複合基板Ｐ１〜Ｐ１８の半導体層側の反り形状および反り量は、実施例２Ａと同様にして測定した。なお、本実施例において主膜および半導体層に発生したクラックは、これらを貫通しない微小なものであった。
【０１５５】
４．支持基板の除去
図７（Ｃ）を参照して、得られた半導体層付複合基板Ｐ１〜Ｐ１８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をエッチングにより除去して１８種類の半導体ウエハＰ１〜Ｐ１８が得られた。
【０１５６】
半導体層付複合基板Ｐ１〜Ｐ１８から支持基板Ｐ１〜Ｐ１８をそれぞれ除去した半導体ウエハＰ１〜Ｐ１８における反りの大小関係には、半導体層付複合基板Ｐ１〜Ｐ１８における大小関係が維持されていた。
【０１５７】
【表３０】
2014143381.tif 000032
【０１５８】
【表３１】
2014143381.tif 000033
【０１５９】
（実施例２Ｑ）
表３２および表３３に示す支持基板の化学組成の形成に必要な化学量論比の炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ3）粉末、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）粉末、およびシリカ（ＳｉＯ2）粉末を出発原料としてＳｒＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8結晶相を含む焼結体を形成したこと以外は、実施例２Ｐと同様にして、支持基板Ｑ１〜Ｑ２０、複合基板Ｑ１〜Ｑ２０、半導体層付複合基板Ｑ１〜Ｑ２０、および半導体ウエハＢＱ１〜Ｑ２０を順次形成した。
【０１６０】
支持基板Ｑ１〜Ｑ２０の化学組成および図９に示す３成分相図上の位置、複合基板Ｑ１〜Ｑ２０における支持基板Ｑ１〜Ｑ２０の主面内における熱膨張係数αSおよび主膜の主面内の熱膨張係数αFに対する熱膨張係数αSの比（αS／αF比）、半導体層付複合基板Ｑ１〜Ｑ２０の半導体層側の反り形状および反り量、半導体層のクラック本数密度、および半導体層の転位密度を表３２および表３３にまとめた。なお、本実施例において主膜および半導体層に発生したクラックは、これらを貫通しない微小なものであった。また、半導体層付複合基板Ｑ１〜Ｑ２０から支持基板Ｑ１〜Ｑ２０をそれぞれ除去した半導体ウエハＱ１〜Ｑ２０における反りの大小関係には、半導体層付複合基板Ｑ１〜Ｑ２０における大小関係が維持されていた。
【０１６１】
【表３２】
2014143381.tif 000034
【０１６２】
【表３３】
2014143381.tif 000035
【０１６３】
（実施例２Ｒ）
表３４および表３５に示す支持基板の化学組成の形成に必要な化学量論比の炭酸バリウム（ＢａＣＯ3）粉末、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）粉末、およびシリカ（ＳｉＯ2）粉末を出発原料としてＢａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8結晶相を含む焼結体を形成したこと以外は、実施例２Ｐと同様にして、支持基板Ｒ１〜Ｒ２０、複合基板Ｒ１〜Ｒ２０、半導体層付複合基板Ｒ１〜Ｒ２０、および半導体ウエハＲ１〜Ｒ２０を順次形成した。
【０１６４】
支持基板Ｒ１〜Ｒ２０の化学組成および図９に示す３成分相図上の位置、複合基板Ｒ１〜Ｒ２０における支持基板Ｒ１〜Ｒ２０の主面内における熱膨張係数αSおよび主膜の主面内の熱膨張係数αFに対する熱膨張係数αSの比（αS／αF比）、半導体層付複合基板Ｒ１〜Ｒ２０の半導体層側の反り形状および反り量、半導体層のクラック本数密度、および半導体層の転位密度を表３４および表３５にまとめた。なお、本実施例において主膜および半導体層に発生したクラックは、これらを貫通しない微小なものであった。また、半導体層付複合基板Ｒ１〜Ｒ２０から支持基板Ｒ１〜Ｒ２０をそれぞれ除去した半導体ウエハＲ１〜Ｒ２０における反りの大小関係には、半導体層付複合基板Ｒ１〜Ｒ２０における大小関係が維持されていた。
【０１６５】
【表３４】
2014143381.tif 000036
【０１６６】
【表３５】
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【０１６７】
表２〜表３５を参照して、実施例２Ａ〜２Ｒから明らかなように、複合基板における支持基板のＭＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8（Ｍは金属元素）の化学組成を有するアノーサイトで形成される結晶相（ＭＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8結晶相）のモル％を調整することにより、好ましくは支持基板のＭIIＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8結晶相、ＭIIＡｌ12Ｏ19結晶相、Ａｌ2Ｏ3結晶相、およびＡｌ6Ｓｉ2Ｏ13結晶相のモル％を調整することにより、支持基板のエッチャントに対する溶解性および熱膨張係数を好適に調整できた。
【０１６８】
（実施例３）
１．支持基板の準備
実施例１と同様の出発原料および方法により、ＳｒＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8が１５モル％およびＡｌ2Ｏ3が８５モル％の化学組成を有する焼結体Ｔを形成した。焼結体Ｔの化学組成はＸ線回折により測定および同定した。
【０１６９】
得られた焼結体Ｔをスライスおよび研磨することにより、直径４インチ（１０．１６ｃｍ）で厚さ４００μｍで表３６に示すような主面の算術平均粗さＲａを有する８種類の支持基板Ｔ１〜Ｔ８を形成した。ここで、表３６に示すように、支持基板Ｔ１〜Ｔ８の主面の算術平均粗さＲａは、研磨条件を変化させることにより、０．５ｎｍから１００ｎｍまでの間で変化させた。支持基板のＴ１〜Ｔ８の主面の算術平均粗さＲａは、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）により測定した。
【０１７０】
２．複合基板の作製
支持基板として上記の支持基板Ｔ１〜Ｔ８を用いたこと、および主膜ドナー基板として直径４インチ（１０．１６ｃｍ）で厚さ２ｃｍのＧａＮ基板を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、複合基板Ｔ１〜Ｔ８を形成した。
【０１７１】
得られた複合基板Ｔ１〜Ｔ８について、支持基板と主膜とが接合膜を介在させて接合している面積（以下、接合面積という）を、光学顕微鏡により測定した。複合基板の主面の面積に対する接合面積の百分率（％）を複合基板の接合面積率として算出した。結果を表３６にまとめた。
【０１７２】
【表３６】
2014143381.tif 000038
【０１７３】
表３６を参照して、支持基板の主面の算術平均粗さＲａを小さくすることにより、複合基板の接合面積率を高くすることができた。具体的には、支持基板の主面の算術平均粗さＲａを５０ｎｍ以下とすることにより複合基板の接合面積率を６０％以上とすることができ、支持基板の主面の算術平均粗さＲａを１０ｎｍ以下とすることにより複合基板の接合面積率を８５％以上とすることができ、支持基板の主面の算術平均粗さＲａを１ｎｍ以下とすることにより複合基板の接合面積率を９５％以上とすることができた。
【０１７４】
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】
【０１７５】
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、１１ｍ，１２ａｍ，１２ｂｎ，１３ｍ，１３ｎ，２０ｍ，２１ｍ，２３ｍ，３０ｎ  主面、１２，１２ａ，１２ｂ  接合膜、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、Ｌ１  第１直線、Ｌ２  第２直線、Ｌ３  第３直線、Ｐ１  第１点、Ｐ２  第２点、Ｐ３  第３点、Ｐ４  第４点、Ｒ  領域、Ｒ１  第１領域、Ｒ２  第２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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【図９】
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