(57)【要約】【課題】コストが低く大口径で膜厚が大きく膜厚の分布が小さく結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物膜を有する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】本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、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍtが０．００１以上０．２以下であり、ＩＩＩ族窒化物膜の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoが０．００５以上０．６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ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍtが０．００１以上０．２以下であり、前記ＩＩＩ族窒化物膜の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoが０．００５以上０．６以下である、ＩＩＩ族窒化物複合基板。
【請求項２】
前記ＩＩＩ族窒化物複合基板の前記ＩＩＩ族窒化物膜側の主面における反りが５０μｍ以下であり、前記ＩＩＩ族窒化物複合基板の全体厚さ分布が３０μｍ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】
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または請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板。
【請求項４】
前記ＩＩＩ族窒化物膜の主面における不純物金属原子が３×１０12原子／ｃｍ2以下である請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板。
【請求項５】
前記ＩＩＩ族窒化物膜の主面の二乗平均平方根粗さが３ｎｍ以下である請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板。
【請求項６】
前記支持基板の主面の二乗平均平方根粗さが１２ｎｍ以下である請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の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〜請求項６のいずれか１項に記載の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〜請求項７のいずれか１項に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板。
【請求項９】
前記ＩＩＩ族窒化物膜の主面は、その二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nが０．１ｎｍ以上２ｎｍ以下であり、その二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓIII-Nが０．４ｎｍ以下であり、
前記支持基板の主面は、その二乗平均平方根粗さの平均値ｍSが０．３ｎｍ以上１０ｎｍ以下であり、その二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSが３ｎｍ以下である請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板。
【請求項１０】
前記ＩＩＩ族窒化物膜の主面の所定の面方位の面に対する前記オフ角の＜１０−１０＞方向の成分の絶対値の平均値ｍomが０．３°以上１．０°以下であり、かつ、前記オフ角の＜１−２１０＞方向の成分の絶対値の平均値ｍoaが０°以上０．１°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１１】
請求項１または請求項１０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１２】
請求項１または請求項１０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１３】
少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層を含み、
前記ＩＩＩ族窒化物層の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍLoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓLoの比ｓLo／ｍLoが０．００５以上０．６以下であるＩＩＩ族窒化物半導体デバイス。
【請求項１４】
前記ＩＩＩ族窒化物層の主面の所定の面方位の面に対する前記オフ角の＜１０−１０＞方向の成分の絶対値の平均値ｍLomが０．３°以上１．０°以下であり、かつ、前記オフ角の＜１−２１０＞方向の成分の絶対値の平均値ｍLoaが０°以上０．１°以下である請求項１３に記載のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス。
【請求項１５】
請求項１または請求項１０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、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法。
【請求項１６】
請求項１または請求項１０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、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法。
【請求項１７】
請求項１または請求項１０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１８】
前記ＩＩＩ族窒化物層上にさらにデバイス支持基板を貼り合わせる工程と、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と、をさらに含む請求項１７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。
【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以下で厚さが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薄膜とを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（特許文献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。
【０００８】
特開２００８−０１０７６６号公報（特許文献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薄膜の厚さが１００μｍのＧａＮ薄膜貼り合わせ基板、および特開２０１０−１８２９３６号公報（特許文献３）に開示されるＧａＮ層の厚さが５μｍ〜２２μｍの複合基板は、いずれも直径が５０．８ｍｍ程度であり、直径を大きくするとＧａＮ薄膜またはＧａＮ層の厚さの主面内分布が大きくなるという問題があった。
【００１０】
なお、サファイア基板などのようなＩＩＩ族窒化物基板と化学組成が異なり熱膨張係数が異なる異種基板上に、厚さの厚いＩＩＩ族窒化物膜を成長させると大きな反りが発生し、またクラック（割れ、以下同じ。）が発生するという問題があった。
【００１１】
本発明は、上記の問題を解決して、コストが低く大口径で膜厚が大きく膜厚の分布が小さく結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物膜を有する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】
【００１２】
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、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍtが０．００１以上０．２以下であり、ＩＩＩ族窒化物膜の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoが０．００５以上０．６以下である、ＩＩＩ族窒化物複合基板である。
【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、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層を含み、ＩＩＩ族窒化物層の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍLoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓLoの比ｓLo／ｍLoが０．００５以上０．６以下であるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスである。
【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、上記ＩＩＩ族窒化物複合基板を形成する工程と、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、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法である。
【００１８】
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。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、コストが低く大口径で膜厚が大きく膜厚の分布が小さく結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物膜を有する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７】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８】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９】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１０】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。
【図１１】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１２】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１３】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１４】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１５】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１６】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１７】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別の例を示す概略断面図である。
【図１８】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さらに別の例を示す概略断面図である。
【図１９】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さらに別の例を示す概略断面図である。
【図２０】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さらに別の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】
＜本発明の実施形態の説明＞
本発明のある実施形態である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、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍtが０．００１以上０．２以下であり、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoが０．００５以上０．６以下である。本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、そのＩＩＩ族窒化物膜１３上に大口径で結晶品質の高い少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０を成長させて、特性の高いＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を歩留よく得ることができる。
【００２２】
本発明のかかる実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１において、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面における反りを５０μｍ以下とし、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の全体厚さ分布（ＴＴＶともいう。以下同じ。）を３０μｍ以下とすることができる。これにより、得られるＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の歩留が高くなる。
【００２３】
また、本発明のかかる実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１において、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を０．７５以上１．２５以下とし、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０．０２以上１以下とすることができる。これにより、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２０の反りおよびクラック（割れ）を低減できる。
【００２４】
また、本発明のかかる実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１において、ＩＩＩ族窒化物膜の主面における不純物金属原子を３×１０12原子／ｃｍ2以下とすることができる。これにより、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２０の反りおよびクラックを低減できる。
【００２５】
また、本発明のかかる実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１において、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の二乗平均平方根粗さ（ＲＭＳともいう。以下同じ。）を３ｎｍ以下とすることができる。また、支持基板１１の主面のＲＭＳを１２ｎｍ以下とすることができる。これにより、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３上に成長させるＩＩＩ族窒化物層２０の結晶品質が高くなる。
【００２６】
また、本発明のかかる実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１において、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の直径を１００ｍｍ以上とすること、さらに、１２５ｍｍ以上３００ｍｍ以下とすることができる。これにより、１枚のＩＩＩ族窒化物複合基板１からのＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４のチップの取れ数を多くするとともに、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の反りを低減して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の歩留を高くできる。
【００２７】
また、本発明のかかる実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１において、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面は、そのＲＭＳの平均値ｍIII-Nを０．１ｎｍ以上２ｎｍ以下とし、そのＲＭＳの標準偏差ｓIII-Nを０．４ｎｍ以下とし、支持基板の主面は、そのＲＭＳの平均値ｍSを０．３ｎｍ以上１０ｎｍ以下とし、そのＲＭＳの標準偏差ｓSを３ｎｍ以下とすることができる。これにより、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の全面に結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物層２０を成長させて、高い歩留でＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が得られる。
【００２８】
また、本発明のかかる実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１において、ＩＩＩ族窒化物膜の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の＜１０−１０＞方向の成分の絶対値の平均値ｍomを０．３°以上１．０°以下とし、かつ、オフ角の＜１−２１０＞方向の成分の絶対値の平均値ｍoaを０°以上０．１°以下とすることができる。これにより、得られるＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の特性を高くすることができる。
【００２９】
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、上記実施形態の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。本実施形態の積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２は、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に配置されているＩＩＩ族窒化物層２０も結晶品質が高いことから、高特性のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を歩留よく作製することができる。
【００３０】
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、上記実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１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。本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、結晶品質が高く厚さ分布およびオフ角分布が小さいＩＩＩ族窒化物膜１３と、その上に配置されている結晶品質が高いＩＩＩ族窒化物層２０と、を含むことから、高い特性を有する。
【００３１】
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、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０を含み、ＩＩＩ族窒化物層２０の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍLoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓLoの比ｓLo／ｍLoが０．００５以上０．６以下である。本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、結晶品質が高いＩＩＩ族窒化物層２０を含むことから、高い特性を有する。
【００３２】
本発明のかかる実施形態であるＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４において、ＩＩＩ族窒化物層２０の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の＜１０−１０＞方向の成分の絶対値の平均値ｍLomを０．３°以上１．０°以下とし、かつ、そのオフ角の＜１−２１０＞方向の成分の絶対値の平均値ｍLoaを０°以上０．１°以下とすることができる。これにより、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は高い特性を有する。
【００３３】
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１の製造方法は、上記実施形態の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、上記ＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程と、を含む。本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法は、コストが低く大口径で膜厚が大きく結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物膜１３を有する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。
【００３４】
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１の製造方法は、上記実施形態の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を形成する工程と、を含む。本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法は、コストが低く大口径で膜厚が大きく結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物膜１３を有する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。
【００３５】
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の製造方法は、上記実施形態の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を成長させる工程と、を含む。本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の製造方法は、高特性のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を歩留よく製造できる。
【００３６】
本発明のかかる実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の製造方法は、ＩＩＩ族窒化物層２０上にさらにデバイス支持基板４０を貼り合わせる工程と、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１１を除去する工程と、をさらに含むことができる。これにより、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４を歩留よく製造できる。
【００３７】
＜本発明の実施形態の詳細＞
［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、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍtが０．００１以上０．２以下であり、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoが０．００５以上０．６以下である。
【００３８】
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が、その厚さが１０μｍ以上２５０μｍ以下で、厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍtが０．００１以上０．２以下で、その主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoが０．００５以上０．６以下であることにより、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に、大口径で結晶品質の高い少なくとも１層の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まりよく得ることができる。
【００３９】
本実施形態の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１２を介在させることが好ましい。
【００４０】
（ＩＩＩ族窒化物複合基板の直径）
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。
【００４１】
（ＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物膜側の反り）
ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の反りは、形成する半導体デバイスの歩留を高くする観点から、５０μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下がより好ましく、２０μｍ以下がさらに好ましい。ここで、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の反りとは、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面内の任意の各点との距離の二乗が最小となる最小二乗平面に対して、一方側に最も大きく離れた上記主面上の点との距離および他方側に最も大きく離れた上記主面上の点との距離の和として算出される値をいい、光干渉式の平坦度測定装置、レーザ変位計などにより測定される。
【００４２】
（ＩＩＩ族窒化物複合基板のＴＴＶ）
ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＴＴＶ（Total Thickness Variation；全体厚さ分布をいう。平坦度の評価指標のひとつである。また、ＧＢＩＲ（Global Backside Ideal Range）ともいう。）は、形成する半導体デバイスの歩留を高くする観点から、３０μｍ以下が好ましく、２０μｍ以下がより好ましく、１０μｍ以下がさらに好ましい。ここで、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＴＴＶとは、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の裏面である支持基板１１の主面を基準面として、厚さ方向に測定したＩＩＩ族窒化物複合基板１の表面（おもてめん）であるＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の全面における最大値と最小値との差をいい、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の裏面である支持基板１１の主面を基準面として基準面として平坦に矯正した状態でＩＩＩ族窒化物複合基板１の表面（おもてめん）であるＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の高低差が光干渉式の平坦度測定装置、レーザ変位計などにより測定される。
【００４３】
（ＩＩＩ族窒化物複合基板における支持基板とＩＩＩ族窒化物膜との関係）
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クラックを低減する観点から、０．７５以上１．２５以下が好ましく、０．８以上１．２以下がより好ましく、０．９以上１．１以下がさらに好ましく、０．９５以上１．０５以下が特に好ましい。
【００４４】
また、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クラックを低減する観点から、０．０２以上１以下が好ましく、０．０６以上０．７以下がより好ましく、０．１５以上０．５以下がさらに好ましく、０．２以上０．４以下が特に好ましい。
【００４５】
（支持基板）
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。さらに、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観点から、支持基板１１は、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。また、支持基板１１は、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を含む縦型デバイスを製造する観点から、導電性支持基板であることが好ましく、たとえば、Ｍｏ基板、Ｗ基板などが好ましい。
【００４６】
なお、ＩＩＩ族窒化物複合基板１における支持基板１１の主面のＲＭＳ（Root Mean Square roughness；二乗平均平方根粗さ）は、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の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くする観点から、１２ｎｍ以下が好ましく、６ｎｍ以下がより好ましく、２ｎｍ以下がさらに好ましい。ここで、支持基板１１の主面のＲＭＳは、ＩＩＩ族窒化物膜１３を貼り合わせる前に研磨したり、ＩＩＩ族窒化物膜１３を貼り合わせた後に、貼り合わせていない主面を研磨することにより、調整することができる。ここで、支持基板１１の主面のＲＭＳは、支持基板１１の主面の各点から基準平面を算出し、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、触針式粗さ計などにより測定される。
【００４７】
支持基板１１の主面は、そのＲＭＳの平均値ｍSが０．３ｎｍ以上１０ｎｍ以下であり、そのＲＭＳの標準偏差ｓSが３ｎｍ以下であることが好ましい。支持基板１１の主面について、そのＲＭＳの平均値ｍSを１０ｎｍ以下とし、そのＲＭＳの標準偏差ｓSを３ｎｍ以下とすることにより、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の全面に結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物層を成長させることができるため、高い歩留で半導体デバイスが得られる。支持基板１１の主面のＲＭＳの平均値ｍSを０．３ｎｍより小さくするためには、高度な表面研磨が必要になり、コストが大幅に増加する。これらの観点から、支持基板１１の主面のＲＭＳの平均値ｍSは、０．３ｎｍ以上５ｎｍ以下がより好ましく、０．３ｎｍ以上２ｎｍ以下がさらに好ましい。また、支持基板１１の主面のＲＭＳの標準偏差ｓSは、２ｎｍ以下がより好ましく、１ｎｍ以下がさらに好ましい。
【００４８】
ここで、支持基板１１の主面のＲＭＳの平均値ｍSおよび標準偏差ｓSは、それぞれ、図２に示す支持基板１１の主面上の１３点の測定点において測定したＲＭＳ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。
【００４９】
（接合膜）
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。また、接合膜１２は、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を含む縦型デバイスを製造する観点から、導電性接合膜であることが好ましく、たとえば、ＴｉＯ2膜、Ｇａ2Ｏ3膜などが好ましい。
【００５０】
（ＩＩＩ族窒化物膜）
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。
【００５１】
ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さは、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以上であり、３０μｍ以上が好ましく、５０μｍ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、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、１７０μｍ以下がより好ましく、１５０μｍ以下がさらに好ましい。
【００５２】
ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍtは、０．００１以上０．２以下であり、０．００１以上０．１５以下が好ましく、０．００２以上０．１以下がより好ましく、０．０１以上０．０５以下がさらに好ましい。比ｓt／ｍtを０．００１より小さくするためには、高度に厚さを制御するための切断および研磨が必要となるため、コストが増大する。比ｓt／ｍtが０．２より大きくなると、膜厚の均一性が低下するため、得られる半導体デバイスの特性が低下する。
【００５３】
ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoは、０．００５以上０．６以下であり、０．００５以上０．５以下が好ましく、０．００８以上０．４以下がより好ましく、０．０５以上０．２以下がさらに好ましい。比ｓo／ｍoを０．００５より小さくするためには、高度にオフ角を制御するための切断および研磨が必要となるため、コストが増大する。比ｓo／ｍoが０．６より大きくなるとＩＩＩ族窒化物膜１３上に成長させるＩＩＩ族窒化物層のモフォロジーが低下した部分が面内に生じ、また不純物取り込みの面内分布が大きくなるため、得られる半導体デバイスの歩留まりが低下する。
【００５４】
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。
【００５５】
ここで、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍt、厚さの標準偏差ｍt、オフ角の絶対値の平均値ｍo、およびオフ角の絶対値の標準偏差ｓoは、それぞれ、図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３の主面上の１３点の測定点において測定した厚さおよびオフ角の絶対値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。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。
【００５６】
ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面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、３×１０12原子／ｃｍ2以下が好ましく、４×１０11原子／ｃｍ2以下がより好ましく、１×１０11原子／ｃｍ2以下がさらに好ましい。また、ＩＩＩ族窒化物膜１３の表面におけるその他の不純物は、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。
【００５７】
ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面のＲＭＳ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くする観点から、３ｎｍ以下が好ましく、２ｎｍ以下がより好ましく、１ｎｍ以下がさらに好ましい。
【００５８】
ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面は、そのＲＭＳの平均値ｍIII-Nが０．１ｎｍ以上２ｎｍ以下であり、そのＲＭＳの標準偏差ｓIII-Nが０．４ｎｍ以下であることが好ましい。ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面について、そのＲＭＳの平均値ｍIII-Nを２ｎｍ以下とし、そのＲＭＳの標準偏差ｓIII-Nを０．４ｎｍ以下とすることにより、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の全面に結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物層を成長させることができるため、高い歩留で半導体デバイスが得られる。ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面のＲＭＳの平均値ｍIII-Nを０．１ｎｍより小さくするためには、高度な表面研磨が必要になり、コストが大幅に増加する。これらの観点から、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面のＲＭＳの平均値ｍIII-Nは、０．１ｎｍ以上１．５ｎｍ以下がより好ましく、０．２ｎｍ以上１ｎｍ以下がさらに好ましい。また、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面のＲＭＳの標準偏差ｓIII-Nは、０．３ｎｍ以下がより好ましく、０．２ｎｍ以下がさらに好ましい。
【００５９】
ここで、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面のＲＭＳの平均値ｍIII-Nおよび標準偏差ｓIII-Nは、それぞれ、図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３の主面上の１３点の測定点において測定したＲＭＳから算出した平均値および標準偏差であり、上述のとおりである。また、ＩＩＩ族窒化物膜１３については、その転位密度は１×１０8ｃｍ-2以下がよく、キャリア濃度は１×１０17ｃｍ-3以上がよい。
【００６０】
ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の＜１０−１０＞方向の成分の絶対値の平均値ｍomは、得られるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの特性を高くするとともに、炭素不純物の取り込みを減少させ、かつ表面モホロジーを良好にする観点から、０．３°以上１．０°以下が好ましく、０．４°以上０．９°以下がより好ましく、０．５°以上０．８°以下がさらに好ましい。また、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の＜１−２１０＞方向の成分の絶対値の平均値ｍoaは、得られるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの特性を高くする観点から、０°以上０．１°以下が好ましく、０°以上０．０９°以下がより好ましく、０°以上０．０８°以下がさらに好ましい。
【００６１】
ここで、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面のオフ角の＜１０−１０＞方向の成分の絶対値の平均値ｍomtおよびオフ角の＜１−２１０＞方向の成分の絶対値の平均値ｍoaは、それぞれ、図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３の主面上の１３点の測定点において測定したオフ角の＜１０−１０＞方向の成分の絶対値およびオフ角の＜１−２１０＞方向の成分の絶対値から算出した平均値である。
【００６２】
［実施形態２：積層ＩＩＩ族窒化物複合基板］
図３、図５、図９、および図１７〜図２０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。
【００６３】
本実施形態の積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２は、結晶品質が高く厚さ分布およびオフ角分布が小さいＩＩＩ族窒化物膜１３上に成長することにより配置されているＩＩＩ族窒化物層２０も結晶品質が高いことから、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。
【００６４】
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上に配置されているＩＩＩ族窒化物層２０の構成は、作製するＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの種類に応じて異なる。図３および図４を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４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を含むことができる。
【００６５】
図５を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４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およびＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層２７を含むことができる。
【００６６】
図１１、図１２、図１５、図１７および図１９を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４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２０１（キャリア濃度がたとえば２×１０18ｃｍ-3）およびｎ-−ＧａＮ層２０２（キャリア濃度がたとえば１×１０16ｃｍ-3）を含むことができる。
【００６７】
図１３、図１４、図１６、図１８および図２０を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４として電子デバイスのさらに別の例であるＰＮＤ（ｐｎ接合ダイオード）を作製する場合は、ＩＩＩ族窒化物層２０は、たとえば、ｎ+−ＧａＮ層２０３（キャリア濃度がたとえば２×１０18ｃｍ-3）、ｎ-−ＧａＮ層２０４（キャリア濃度がたとえば１×１０16ｃｍ-3）、ｐ-−ＧａＮ層２０５（Ｍｇ濃度がたとえば５×１０17ｃｍ-3）、およびｐ+−ＧａＮ層２０６（Ｍｇ濃度がたとえば１×１０20ｃｍ-3）を含むことができる。
【００６８】
［実施形態３：ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス］
図４、図５、図１２および図１４〜図１６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。
【００６９】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、結晶品質が高く厚さ分布およびオフ角分布が小さいＩＩＩ族窒化物膜１３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が高いＩＩＩ族窒化物層２０と、を含んでいるため、高い特性を有する。
【００７０】
また、図４、図５および図１１〜図１６を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０を含み、ＩＩＩ族窒化物層２０の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍLoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓLoの比ｓLo／ｍLoが０．００５以上０．６以下である。
【００７１】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、後述のように、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を用いて製造されるものであることから、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３上にエピタキシャル成長（基板の結晶と結晶方位が揃った結晶を成長）させたＩＩＩ族窒化物層２０を含む。ここで、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoが０．００５以上０．６以下であることから、ＩＩＩ族窒化物層２０の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍLoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓLoの比ｓLo／ｍLoは０．００５以上０．６以下となる。本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、このような結晶品質が高いＩＩＩ族窒化物層２０を含んでいるため、高い特性を有する。
【００７２】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、ＩＩＩ族窒化物層２０の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍLoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓLoの比ｓLo／ｍLoは０．００５以上０．６以下であるＩＩＩ族窒化物層２０を含んでいれば足り、ＩＩＩ族窒化物複合基板１中のＩＩＩ族窒化物膜１３を含んでいてもよく（図４、図５、図１２および図１４〜図１６を参照）、含んでいなくてもよい（図１１および図１３を参照）。
【００７３】
ここで、ＩＩＩ族窒化物層２０のオフ角の絶対値の平均値ｍLo、およびオフ角の絶対値の標準偏差ｓLoは、それぞれ、図２に示すＩＩＩ族窒化物層２０の主面上の１３点の測定点において測定した厚さおよびオフ角の絶対値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族窒化物層２０の主面上の１３点の測定点Ｐは、ＩＩＩ族窒化物層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。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。
【００７４】
また、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４において、ＩＩＩ族窒化物層２０の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の＜１０−１０＞方向の成分の絶対値の平均値ｍLomは、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの特性を高くするとともに、炭素不純物の取り込みを減少させ、かつ表面モホロジーを良好にする観点から、０．３°以上１．０°以下が好ましく、０．４°以上０．９°以下がより好ましく、０．５°以上０．８°以下がさらに好ましい。また、ＩＩＩ族窒化物層２０の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の＜１−２１０＞方向の成分の絶対値の平均値ｍLoaは、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの特性を高くする観点から、０°以上０．１°以下が好ましく、０°以上０．０９°以下がより好ましく、０°以上０．０８°以下がさらに好ましい。
【００７５】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、後述のように、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を用いて製造されるものであることから、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３上にエピタキシャル成長（基板の結晶と結晶方位が揃った結晶を成長をいう。以下同じ。）させたＩＩＩ族窒化物層２０を含む。ここで、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の＜１０−１０＞方向の成分の絶対値の平均値ｍomが０．３°以上１．０°以下であり、かつ、オフ角の＜１−２１０＞方向の成分の絶対値の平均値ｍoaを０°以上０．１°以下のとき、ＩＩＩ族窒化物層２０の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の＜１０−１０＞方向の成分の絶対値の平均値ｍLomは０．３°以上１．０°以下となり、かつ、そのオフ角の＜１−２１０＞方向の成分の絶対値の平均値ｍLoaは０°以上０．１°以下となる。本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、このような結晶品質が高いＩＩＩ族窒化物層２０を含んでいるため、高い特性を有する。
【００７６】
ここで、ＩＩＩ族窒化物層２０の主面のオフ角の＜１０−１０＞方向の成分の絶対値の平均値ｍLomおよびオフ角の＜１−２１０＞方向の成分の絶対値の平均値ｍLoaは、それぞれ、図２に示すＩＩＩ族窒化物層２０の主面上の１３点の測定点において測定したオフ角の＜１０−１０＞方向の成分の絶対値およびオフ角の＜１−２１０＞方向の成分の絶対値から算出した平均値である。
【００７７】
ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４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。図４を参照して、発光デバイスであるＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４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を含むＩＩＩ族窒化物層２０と、ＩＩＩ族窒化物層２０のｐ−ＧａＮ層２５側に配置される第１電極３０と、ＩＩＩ族窒化物層２０のｎ−ＧａＮ層２１側に配置される第２電極５０と、を含むことができる。
【００７８】
図５を参照して、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）であるＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、たとえば、ＧａＮ層２６およびＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層２７を含むＩＩＩ族窒化物層２０と、ＩＩＩ族窒化物層２０のＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層２７側に配置されるソース電極６０、ドレイン電極７０、およびゲート電極８０と、を含むことができる。
【００７９】
図１１、図１２および図１５を参照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）であるＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、たとえば、ｎ+−ＧａＮ層２０１（キャリア濃度がたとえば２×１０18ｃｍ-3）およびｎ-−ＧａＮ層２０２（キャリア濃度がたとえば１×１０16ｃｍ-3）を含むＩＩＩ族窒化物層２０と、ＩＩＩ族窒化物層２０のｎ-−ＧａＮ層２０２側に配置されるショットキー電極である第１電極３０と、ＩＩＩ族窒化物層２０のｎ+−ＧａＮ層２０１側に配置されるオーミック電極である第２電極５０と、を含むことができる。
【００８０】
図１３、図１４および図１６を参照して、電子デバイスのさらに別の例であるＰＮＤ（ｐｎ接合ダイオード）であるＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、たとえば、ｎ+−ＧａＮ層２０３（キャリア濃度がたとえば２×１０18ｃｍ-3）、ｎ-−ＧａＮ層２０４（キャリア濃度がたとえば１×１０16ｃｍ-3）、ｐ-−ＧａＮ層２０５（Ｍｇ濃度がたとえば５×１０17ｃｍ-3）、およびｐ+−ＧａＮ層２０６（Ｍｇ濃度がたとえば１×１０20ｃｍ-3）を含むＩＩＩ族窒化物層２０と、ＩＩＩ族窒化物層２０のｐ+−ＧａＮ層２０６側に配置されるｐ-オーミック電極である第１電極３０と、ＩＩＩ族窒化物層２０のｎ+−ＧａＮ層２０３側に配置されるｎ−オーミック電極である第２電極５０と、を含むことができる。
【００８１】
図４、図５および図１１〜図１６を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、機械的強度を高くする観点から、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。
【００８２】
たとえば、図５に示すＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４であるＨＥＭＴは、支持基板１１を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１を含む。図１５に示すＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４であるＳＢＤは、支持基板１１を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１を含む。図１６に示すＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４であるＰＮＤは、支持基板１１を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１を含む。これらに対して、図４に示すＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４である発光デバイスは、デバイス支持基板４０を含む。図１１および図１２に示すＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４であるＳＢＤは、デバイス支持基板４０を含む。図１３および図１４に示すＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４であるＰＮＤは、デバイス支持基板４０を含む。
【００８３】
［実施形態４：ＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法］
図６および図７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６（Ａ）〜（Ｃ）、図７（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６（Ｄ）、図７（Ｄ））と、を含む。
【００８４】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法によれば、コストが低く大口径で膜厚が大きく結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物膜を有する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。
【００８５】
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。
【００８６】
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の厚さ分布およびオフ角分布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の厚さ分布およびオフ角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。
【００８７】
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。
【００８８】
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、膜厚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。
【００８９】
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を切断するため、製造の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。
【００９０】
（接合基板の形成工程）
図６（Ａ）〜（Ｃ）および図７（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の主面上に接合膜１２ａを形成するサブ工程（図６（Ａ）、図７（Ａ））と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面上に接合膜１２ｂを形成するサブ工程（図６（Ｂ）、図７（Ｂ））と、支持基板１１に形成された接合膜１２ａとＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに形成された接合膜２０ｂとを貼り合わせるサブ工程（図６（Ｃ）、図７（Ｃ））と、を含む。
【００９１】
図６（Ａ）および図７（Ａ）を参照して、支持基板１１の主面上に接合膜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、ＥＢ（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い。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
図６（Ｂ）および図７（Ｂ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面上に接合膜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、後サブ工程における分離により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、結晶性のよい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、結晶性のよい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と同程度の結晶性を有していることが好ましく、具体的には、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoが０．００５以上０．６以下であることが好ましい。
【００９５】
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。
【００９６】
図６（Ｃ）および図７（Ｃ）を参照して、支持基板１１に形成された接合膜１２ａとＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに形成された接合膜２０ｂ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。
【００９７】
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。
【００９８】
上記のように、接合膜１２ａ，１２ｂの貼り合わせ面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。
【００９９】
（ＩＩＩ族窒化物複合基板の形成工程）
図６（Ｄ）および図７（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、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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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(Ｐａ・ｓ)、加工液の流量Ｑ(ｍ3／ｓ)、ワイヤー線速度Ｖ(ｍ／ｓ)、最大切断長さＬ(ｍ)、切断速度Ｐ（ｍ／ｓ）、および同時切断数ｎを用いて、（η×Ｑ×Ｖ）／（Ｌ×Ｐ×ｎ）で表される抵抗係数Ｒ(Ｎ)が、適切な範囲にあること、具体的には４０００以上５０００以下であることが好ましい。
【０１０４】
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、所望の厚さおよびオフ角ならびにそれら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、オフ角分布を低減することができる。
【０１０５】
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の厚さ分布およびオフ角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。
【０１０６】
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、厚さ分布およびオフ角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。
【０１０７】
また、図６（Ｄ）および（Ｂ）ならびに図７（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。
【０１０８】
（支持体付ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板の利用）
図７（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。
【０１０９】
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クラック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。
【０１１０】
［実施形態５：ＩＩＩ族窒化物複合基板の別の製造方法］
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を形成する工程（図８（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８（Ｄ））と、を含む。
【０１１１】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法によれば、コストが低く大口径で膜厚が大きく結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物膜を有する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。
【０１１２】
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、膜厚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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
（接合基板の形成工程）
図８（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の主面上に接合膜１２ａを形成するサブ工程（図８（Ａ））と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面上に接合膜１２ｂを形成するサブ工程（図８（Ｂ））と、支持基板１１に形成された接合膜１２ａとＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに形成された接合膜２０ｂとを貼り合わせるサブ工程（図８（Ｃ））と、を含む。
【０１１５】
ここで、図８（Ａ）に示す支持基板１１の主面上に接合膜１２ａを形成するサブ工程は図６（Ａ）に示す支持基板１１の主面上に接合膜１２ａを形成するサブ工程と同様である。図８（Ｂ）に示すＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面上に接合膜１２ｂを形成するサブ工程は図６（Ｂ）に示すＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面上に接合膜１２ｂを形成するサブ工程と同様である。図８（Ｃ）に示す支持基板１１に形成された接合膜１２ａとＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに形成された接合膜２０ｂとを貼り合わせるサブ工程は図６（Ｃ）に示す支持基板１１に形成された接合膜１２ａとＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに形成された接合膜２０ｂ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。
【０１１６】
（ＩＩＩ族窒化物複合基板の形成工程）
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
また、形成されるＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さ分布およびオフ角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、厚さ分布およびオフ角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。
【０１１９】
［実施形態６：ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法］
図９および図１７〜図２０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９（Ａ）、図１７（Ａ）、図１８（Ａ）、図１９（Ａ）および図２０（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により、高特性のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを歩留よく製造できる。
【０１２０】
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上にさらにデバイス支持基板４０を貼り合わせる工程（図９（Ｂ）、図１７（Ｃ）および図１８（Ｃ））と、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９（Ｃ）、図１７（Ｄ１）もしくは（Ｄ２）および図１８（Ｄ１）もしくは（Ｄ２））と、をさらに含むことができる。これらの工程を加えることにより、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歩留よく製造できる。
【０１２１】
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。
【０１２２】
（ＩＩＩ族窒化物層の成長工程）
図９（Ａ）、図１７（Ａ）、図１８（Ａ）、図１９（Ａ）および図２０（Ａ）を参照して、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。
【０１２３】
こうして得られるＩＩＩ族窒化物層２０は、ＩＩＩ族窒化物膜１３上にエピタキシャル成長させたものであり、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoが０．００５以上０．６以下であることから、ＩＩＩ族窒化物層２０の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoは０．００５以上０．６以下となり、結晶品質が高い。また、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の＜１０−１０＞方向の成分の絶対値の平均値ｍomが０．３°以上１．０°以下であり、かつ、オフ角の＜１−２１０＞方向の成分の絶対値の平均値ｍoaが０°以上０．１°以下のとき、ＩＩＩ族窒化物層２０の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の＜１０−１０＞方向の成分の絶対値の平均値ｍLomは０．３°以上１．０°以下となり、かつ、そのオフ角の＜１−２１０＞方向の成分の絶対値の平均値ｍLoaは０°以上０．１°以下となるため、かかるＩＩＩ族窒化物層２０を含むＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、高い特性を有することができる。
【０１２４】
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。図９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、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。
【０１２５】
また、図５を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４がＨＥＭＴ（高電子移動度トランジスタ）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、ＧａＮ層２６およびＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層２７をこの順に成長させることにより構成することができる。
【０１２６】
また、図１７および図１９を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４がＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）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２０１（キャリア濃度がたとえば２×１０18ｃｍ-3）およびｎ-−ＧａＮ層２０２（キャリア濃度がたとえば１×１０16ｃｍ-3）を順に成長させることにより構成することができる。
【０１２７】
また、図１８および図２０を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４がＰＮＤ（ｐｎ接合ダイオード）の場合は、ＩＩ族窒化物層２０は、たとえば、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に、ｎ+−ＧａＮ層２０３（キャリア濃度がたとえば２×１０18ｃｍ-3）、ｎ-−ＧａＮ層２０４（キャリア濃度がたとえば１×１０16ｃｍ-3）、ｐ-−ＧａＮ層２０５（Ｍｇ濃度がたとえば５×１０17ｃｍ-3）、およびｐ+−ＧａＮ層２０６（Ｍｇ濃度がたとえば１×１０20ｃｍ-3）を順に成長させることにより構成することができる。
【０１２８】
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。
【０１２９】
｛支持基板を含むＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造の場合｝
図５、図１９および図２０を参照して、支持基板１１を含むＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を製造する場合は、効率よく製造する観点から、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の製造方法は、上記の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ＩＩＩ族窒化物層２０を成長させる工程と、以下の電極を製造する工程と、を含むことが好ましい。支持基板１１を含むＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を製造する場合は、デバイス支持基板４０を必要としないため、デバイス支持基板４０を貼り合わせる工程が含まれていなくてもよい。
【０１３０】
（電極の形成工程）
図５を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４としてＨＥＭＴを製造する場合は、たとえば、ＩＩＩ族窒化物層２０のＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層２７側に、ソース電極６０、ドレイン電極７０、およびゲート電極８０を、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、形成する。図１９（Ｂ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４としてＳＢＤを製造する場合は、たとえば、ＩＩＩ族窒化物層２０のｎ-−ＧａＮ層２０２側に、開口部を有する絶縁膜３００と、第１電極３０としてショットキー電極と、を形成するとともに、ＩＩＩ族窒化物層２０のｎ+−ＧａＮ層２０２側の支持基板１１上に第２電極５０としてオーミック電極を形成する。図２０（Ｂ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４としてＰＮＤを製造する場合は、たとえば、ＩＩＩ族窒化物層２０のｐ+−ＧａＮ層２０６側に第１電極３０としてオーミック電極を形成するとともに、ＩＩＩ族窒化物層２０のｎ+−ＧａＮ層２０３側の支持基板１１上に第２電極５０として、オーミック電極を形成する。これらの電極の形成方法は、形成する電極の材料に適したものであれば特に制限はなく、真空蒸着法、スパッタ法などが用いられる。また、支持基板１１そのもので十分に低い接触抵抗が得られる場合は、あえてオーミック電極を形成する必要はない。
【０１３１】
｛デバイス支持基板を含むＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造の場合｝
図９、図１７および図１８を参照して、デバイス支持基板４０を含むＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を製造する場合は、効率よく製造する観点から、ＩＩＩ族窒化物層２０上にさらにデバイス支持基板４０を貼り合わせる工程と、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１１を除去する工程と、をさらに含むことが好ましい。
【０１３２】
（デバイス支持基板の貼り合わせ工程）
図９（Ｂ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４として発光デバイスを製造する場合、ＩＩＩ族窒化物層２０上にさら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。
【０１３３】
図１７（Ｂ）および（Ｃ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４としてＳＢＤを製造する場合、ＩＩＩ族窒化物層２０上にさら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上に開口部を有する絶縁膜３００を形成し、絶縁膜３００の一部および絶縁膜３００の開口部のＩＩＩ族窒化物層２０上に第１電極３０としてのショットキー電極を形成し、第１電極３０が形成されていない絶縁膜３００および第１電極３０上にバリア膜３３０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、バリア膜３３０に接合金属膜４４を貼り合わせることにより行なう。
【０１３４】
図１８（Ｂ）および（Ｃ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４としてＳＢＤを製造する場合、ＩＩＩ族窒化物層２０上にさらにデバイス支持基板４０を貼り合わせる工程は、ＩＩＩ族窒化物層２０の一部にメサ部を形成し、ＩＩＩ族窒化物層２０上に第１電極３０を形成し、第１電極３０の一部およびＩＩＩ族窒化物層２０のメサ部の脚面上に絶縁膜３００を形成し、第１電極３０および絶縁膜３００上にバリア膜３３０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、バリア膜３３０に接合金属膜４４を貼り合わせることにより行なう。
【０１３５】
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基板などが用いられる。
【０１３６】
（支持基板の除去工程）
図９（Ｃ）、図１７（Ｄ１）および図１８（Ｄ１）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。また、図１７（Ｄ２）および図１８（Ｄ２）を参照して、支持基板１１および接合膜１２に加えてＩＩＩ族窒化物膜１３をも除去することができる。ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３がダメージを受けている場合には、ダメージを受けたＩＩＩ族窒化物膜１３を除去することにより、特性の高いＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が得られる。
【０１３７】
ここで、支持基板１１、接合膜１２および／またはＩＩＩ族窒化物膜１３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、製造コストが低い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。
【０１３８】
（電極の形成工程）
図９（Ｄ）、図１７（Ｅ１）および図１８（Ｅ１）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。または、図１７（Ｅ２）および図１８（Ｅ２）を参照して、積層基板３から支持基板１１、接合膜１２およびＩＩＩ族窒化物膜１３が除去されることにより露出したＩＩＩ族窒化物層２０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。また、デバイス支持基板４０そのもので十分に低い接触抵抗が得られる場合は、あえてオーミック電極を形成する必要はない。
【実施例】
【０１３９】
（実施例Ａ）
１．ＩＩＩ族窒化物複合基板の作製
図６（Ａ）を参照して、支持基板１１として直径７５ｍｍのムライト基板を準備し、支持基板１１の両主面をダイヤモンド砥粒と銅系定盤を用いた粗研磨、ダイヤモンド砥粒とスズ定盤を用いた中間研磨、不織布研磨パッドを用いた仕上げ研磨によりＲＭＳを５ｎｍ以下に鏡面化した後、それらの主面のひとつ上に厚さ８００ｎｍのＳｉＯ2膜をＬＰ−ＣＶＤ（減圧−化学気相堆積）法により成長させ、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、主面のＲＭＳが０．３ｎｍ以下に平坦化された厚さ４００ｎｍの接合膜１２ａを形成した。ＣＭＰで用いた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および純水による洗浄を行なった。
【０１４０】
図６（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以下に鏡面化した後、その貼り合わせ面上に厚さ８００ｎｍのＳｉＯ2膜をＬＰ−ＣＶＤ（減圧−化学気相堆積）法により成長させ、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、主面がＲＭＳで０．３ｎｍ以下に平坦化された厚さ５００ｎｍの接合膜１２ｂを形成した。ＣＭＰに用いた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および純水による洗浄を行なった。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。
【０１４１】
図６（Ｃ）を参照して、接合膜１２ａと接合膜１２ｂ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。
【０１４２】
図６（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１８０μｍ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、オフ角の均一化のため、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。
【０１４３】
得られたＩＩＩ族窒化物複合基板１について、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍtおよびＩＩＩ族窒化物膜の主面の（０００１）面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoを表１に示した。ここで、厚さの平均値ｍt、厚さの標準偏差ｓt、オフ角の絶対値の平均値ｍo、およびオフ角の絶対値の標準偏差ｓtは、図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３の主面上において、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の厚さおよびオフ角の絶対値から算出した。
【０１４４】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの作製
図９（Ａ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３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。
【０１４５】
図９（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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
図９（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。
【０１４９】
図９（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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
【表１】
2014131005.tif 000003
【０１５２】
表１を参照して、厚さ１５０μｍのＩＩＩ族窒化物膜を有する直径７５ｍｍのＩＩＩ族窒化物複合基板であって、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍtが０．００１以上０．２以下であり、ＩＩＩ族窒化物膜の主面の（０００１）面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoが０．００５以上０．６以下の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。なお、実施例Ａ１においては、厚さ分布およびオフ角分布を低減するために、切断および研磨の際に高度な制御が必要となり、切断および研磨に長時間を要した。
【０１５３】
（実施例Ｂ）
図６および図８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、ＹＳＺに対してＺｒＯ2が９０モル％でＹ2Ｏ3が１０モル％である）を用いて、表２に示すようにＩＩＩ族窒化物膜の厚さを変えた直径がそれぞれ７５ｍｍ、１００ｍｍ、１２５ｍｍ、および１５０ｍｍのＩＩＩ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。
【０１５４】
実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１について、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍtおよびＩＩＩ族窒化物膜の主面の（０００１）面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍo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。
【０１５５】
【表２】
2014131005.tif 000004
【０１５６】
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、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍtが０．００１以上０．２以下の０．１２であり、ＩＩＩ族窒化物膜の主面の（０００１）面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoが０．００５以上０．６以下の０．３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。
【０１５７】
（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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
ＢＰ基板は、図１０（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１０（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１０（Ｄ）に示すように、８５０℃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、ムライト基板を用いた。
【０１６０】
ＢＳ基板は、支持基板としてムライト基板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。
【０１６１】
上記のＦＳ基板、ＢＰ基板、およびＢＳ基板を用いたこと以外は、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。
【０１６２】
実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１について、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍtおよびＩＩＩ族窒化物膜の主面の（０００１）面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoを算出して、表３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３にまとめた。
【０１６３】
【表３】
2014131005.tif 000005
【０１６４】
表３を参照して、直径５０ｍｍ〜１２５ｍｍで厚さ２００μｍ〜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クラックが発生しやすく、いずれも歩留率が６０％に満たなかった。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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６５％以上と高かった。
【０１６７】
（実施例Ｄ）
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と同様の要領で作製した複数のＩＩＩ族窒化物複合基板の反りおよびＴＴＶを測定したところ、表４に示すとおりであった。ここで、ＩＩＩ族窒化物複合基板の反りおよびＴＴＶは、光干渉式のフラットネステスターにより測定した。
【０１６８】
これらのＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて、実施例Ｂと同様にして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを作製した。
【０１６９】
ＩＩＩ族窒化物複合基板について、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍtおよびＩＩＩ族窒化物膜の主面の（０００１）面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍo、ならびにＩＩＩ族窒化物複合基板の反りおよびＴＴＶを表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。
【０１７０】
【表４】
2014131005.tif 000006
【０１７１】
表４を参照して、ＩＩＩ族窒化物膜側の主面における反りが５０μｍ以下であり、ＴＴＶが３０μｍ以下であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、歩留率が高かった。
【０１７２】
（実施例Ｅ）
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が異なり、かつ、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が異なる複数のＩＩＩ族窒化物複合基板を用いたこと以外は、実施例Ｂと同様にして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを作製した。ここで、上記の比を変化させるために、下地基板として厚さの異なるムライト基板、ムライト−ＹＳＺ基板、Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2複合酸化物基板を用いた。
【０１７３】
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および支持基板の厚さｔSに対するＩＩＩ族窒化物膜の厚さｔIII-Nの比ｔIII-N／ｔS、ならびにＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留率を表５にまとめた。
【０１７４】
【表５】
2014131005.tif 000007
【０１７５】
表５を参照して、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が０．７５以上１．２５以下であり、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が０．０２以上１以下であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留率は高かった。
【０１７６】
（実施例Ｆ）
洗浄条件を調節することによって、ＩＩＩ族窒化物膜の表面における不純物金属原子の量を調整したこと以外は、実施例Ｂと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板およびＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを作製した。ＩＩＩ族窒化物複合基板の直径およびＩＩＩ族窒化物膜の表面における不純物金属原子の量、ならびにＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留率を表６にまとめた。ここで、ＩＩＩ族窒化物膜の表面における不純物金属原子の量は、ＴＸＲＦ（全反射蛍光Ｘ線）法により測定した。ここで、ＴＸＲＦ法による測定は、タングステン（Ｗ）線源を用いて、０．０５°の入射角の条件で行なった。
【０１７７】
【表６】
2014131005.tif 000008
【０１７８】
表６を参照して、ＩＩＩ族窒化物膜の主面における不純物金属原子が３×１０12原子／ｃｍ2以下であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いた作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留率は高かった。
【０１７９】
（実施例Ｇ）
支持基板としてムライト基板を用い、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板として、ドーパントとしてＯおよびＳｉが添加され、転位密度が４×１０6ｃｍ-2でキャリア濃度が２×１０18ｃｍ-3である、転位集中領域のない均一なＧａＮ結晶体を用いたこと以外は、実施例Ｂと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板およびＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを作製した。ここで、研磨条件を調整することにより、ＩＩＩ族窒化物膜および支持基板の主面の最大ＲＭＳを調整した。
【０１８０】
ＩＩＩ族窒化物複合基板におけるＩＩＩ族窒化物膜および支持基板の主面の最大ＲＭＳ、ならびにＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留率を表７にまとめた。
【０１８１】
【表７】
2014131005.tif 000009
【０１８２】
表７を参照して、ＩＩＩ族窒化物膜の主面のＲＭＳが３ｎｍ以下であり、支持基板の主面のＲＭＳが１２ｎｍ以下であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留率は高かった。
【０１８３】
（実施例Ｈ）
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８２質量％でＳｉＯ2が１８質量％である）を用い、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板として、ドーパントとしてＦｅが添加され比抵抗が１×１０7Ωｃｍである半絶縁性のＧａＮ結晶体を用いたこと以外は、実施例Ｂと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板を作製した。ここで、研磨条件を調整することにより、ＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物膜の主面のＲＭＳの平均値ｍIII-Nおよび標準偏差ｓIII-N、ならびに支持基板の主面のＲＭＳの平均値ｍSおよび標準偏差ｓSを調整した。
【０１８４】
さらに、図５を参照して、以下のようにして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４として、ＨＥＭＴを作製した。
【０１８５】
まず、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３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。
【０１８６】
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を作製した。これらの電極には、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分間のアニールにより合金化した。
【０１８７】
次に、ソース電極６０およびドレイン電極７０の作製と同様の工程により、ゲート電極８０を作製した。ゲート電極８０の作製においては、厚さ５０ｎｍＮｉ層および厚さ５００ｎｍのＡｕ層を順次形成した。ゲート長は２μｍとした。
【０１８８】
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。
【０１８９】
得られたＨＥＭＴのリークするゲート電流密度を検査した。具体的には、５Ｖのゲート電圧を与えたときに、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。
【０１９０】
ＩＩＩ族窒化物複合基板におけるＩＩＩ族窒化物膜の主面のＲＭＳの平均値ｍIII-Nおよび標準偏差ｓIII-N、および支持基板の主面のＲＭＳの平均値ｍSおよび標準偏差ｓS、ならびにＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留率を表８にまとめた。
【０１９１】
【表８】
2014131005.tif 000010
【０１９２】
表８を参照して、ＩＩＩ族窒化物膜の主面は、そのＲＭＳの平均値ｍIII-Nが０．１ｎｍ以上２ｎｍ以下でありそのＲＭＳの標準偏差ｓIII-Nが０．４ｎｍ以下であり、支持基板の主面は、そのＲＭＳの平均値ｍSが０．３ｎｍ以上１０ｎｍ以下であり、そのＲＭＳの標準偏差ｓSが３ｎｍ以下であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留率は高かった。
【０１９３】
（実施例Ｉ）
１．ＩＩＩ族窒化物複合基板の作製
図８（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、支持基板１１として直径１００ｍｍの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）を準備したこと、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとして直径１００ｍｍで厚さが４００μｍのＧａＮ結晶基板を準備したこと、支持基板１１およびＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄのそれぞれの主面上にＰＥ−ＣＶＤ法により厚さ５００ｎｍのＳｉＯ2膜を成長させた後、平均粒径が２０ｎｍのコロイダルシリカを含みｐＨが９のスラリー用いたＣＭＰにより主面がＲＭＳ粗さで０．１５ｎｍ以下に平坦化された厚さ２５０ｎｍの接合膜１２ａ，１２ｂを形成したこと、純水による洗浄として純水とＰＶＡ（ポリビニルアルコール）製スポンジとを用いたスクラブ洗浄を行なったこと、以外は実施例Ａと同様にして接合基板１Ｌを得た。
【０１９４】
図８（Ｄ）を参照して、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から研削および研磨を行なった。研削においては、平均粒径が２５μｍ〜３５μｍのダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石を用いた。研磨においては、平均粒径が３μｍ、２μｍ、０．２５μｍのダイヤモンド砥粒をそれぞれ含むスラリーを用いて段階的に機械研磨を実施した。かかる研磨は、厚み分布およびオフ角分布を低減するため、予備的に機械加圧で基板の反りを矯正した状態で保持プレートに貼り付けて実施した。研磨後にＩＣＰ−ＲＩＥ（誘導結合プラズマ−反応性イオンエッチング）法により発生させた塩素ガスプラズマによるドライエッチング処理を実施した。なお、実施例Ｉ８については、上記の研削の代わりに平均粒径が９μｍのダイヤモンド砥粒を用いた粗研磨を実施した。こうして、厚さが１５０μｍのＩＩＩ族窒化物膜１３を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１を得た。
【０１９５】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの作製
図９を参照して、本実施例におけるＩＩＩ族窒化物複合基板１を用いたこと、積層基板３からの支持基板１１および接合膜１２の除去を平均粒径が３５μｍ〜４５μｍのダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石を用いた研削により実施したこと、特に実施例Ｉ９については平均粒径が１５μｍのダイヤモンド砥粒を用いた研磨により実施したこと、かかる研削および／または研磨後に接合膜及び支持基板の残渣の除去のため、フッ化水素酸によるエッチング洗浄したこと以外は、実施例Ａと同様にしてＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を得た。
【０１９６】
実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１について、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍtおよびＩＩＩ族窒化物膜の主面の（０００１）面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoを算出して、表９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９にまとめた。
【０１９７】
【表９】
2014131005.tif 000011
【０１９８】
表９を参照して、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍtが０．００１以上０．２以下であり、ＩＩＩ族窒化物膜の主面の（０００１）面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoが０．００５以上０．６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。なお、実施例Ｉ１においては、厚さ分布およびオフ角分布を低減するために、研削および研磨の際に高度な制御が必要となり、研削および研磨に長時間を要した。
【０１９９】
（実施例Ｊ）
本実施例は、図１７を参照して、デバイス支持基板４０を含むＩＩＩ族窒化物半導体デバイスであるＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）を作製した実施例である。
【０２００】
１．ＩＩＩ族窒化物複合基板の作製
以下の点を除いては、実施例Ａと同様にして、支持基板として実施例Ａで用いたムライト基板または実施例Ｂで用いたムライト−ＹＳＺ基板、接合膜としてＳｉＯ2膜、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板としてＧａＮ結晶体を用いて、ＩＩＩ族窒化物複合体基板を作製した。
【０２０１】
例Ｊ１〜例Ｊ４においては、支持基板としての直径７５ｍｍのムライト基板と直径７５ｍｍのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板と用いて、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板を切断する際のワイヤーソーによる切断位置を変えることにより、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの平均値を、それぞれ１００μｍ（例Ｊ１）、５０μｍ（例Ｊ２）、１０μｍ（例Ｊ３）、７μｍ（例Ｊ４）とした。例Ｊ５においては、支持基板としての直径７５ｍｍのムライト基板と直径７５ｍｍのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板とを用いて、実施例ＣのＢＰ基板の作製方法と同様の方法により作製して、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの平均値を０．５μｍとした。また、例Ｊ１〜例Ｊ５において、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面は、（０００１）面から［１０−１０］方向に０．５０°オフさせた。また、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の（０００１）面からの主面のオフ角の［１−２１０］方向の成分の絶対値ｍoaを０．１°以下とした。例Ｊ１〜例Ｊ５のＩＩＩ族窒化物複合基板の物性値を表１０にまとめた。
【０２０２】
例Ｊ６〜例Ｊ９においては、支持基板としての直径７５ｍｍのムライト基板と直径７５ｍｍのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板とを用いて、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板として（０００１）面から［１０−１０］方向への主面のオフ角の絶対値の平均値および標準偏差が異なるＧａＮ結晶体を用いることにより、ＩＩＩ族窒化物膜の主面の（０００１）面からの［１０−１０］方向のオフ角の絶対値の平均値および標準偏差を、それぞれ、０．５０°および０．２０°、０．５０°および０．４０°、０．３０°および０．１０°、０．２０°および０．１０°とした。また、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの平均値はいずれも１００μｍとした。例Ｊ６〜例Ｊ９のＩＩＩ族窒化物複合基板の物性値を表１０にまとめた。
【０２０３】
例Ｊ１０および例Ｊ１１においては、支持基板およびＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板の直径を１００ｍｍとした。例Ｊ１２例〜例Ｊ１４においては支持基板として実施例Ｂで用いたムライト−ＹＳＺ基板を用いて、例Ｊ１２および例Ｊ１３においては支持基板およびＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板の直径を１００ｍｍとし、例Ｊ１４においては支持基板およびＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板の直径を１５０ｍｍとした。例Ｊ１０〜例Ｊ１４のＩＩＩ族窒化物複合基板の物性値を表１０にまとめた。
【０２０４】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの作製
図１７（Ａ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３上に、ＭＯＶＰＥ法により、ＩＩＩ族窒化物層２０として、キャリアストップ層であるキャリア濃度が２×１０18ｃｍ-3で厚さが１μｍのｎ+−ＧａＮ層２０１、およびキャリアドリフト層であるキャリア濃度が１×１０16ｃｍ-3で厚さが５μｍのｎ-−ＧａＮ層２０２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。ここで、ＩＩＩ族窒化物層２０の成長温度は１０５０℃であり、ＧａＮの原料としてＴＭＧ（トリメチルガリウム）およびＮＨ3を用い、Ｓｉドーパントの原料としてＳｉＨ4を用いた。得られたＩＩＩ族窒化物層２０の主面の（０００１）面に対するオフ角の絶対値の平均値および標準偏差は、Ｘ線回折法により測定したところ、ＩＩＩ族窒化物膜の主面の（０００１）面に対するオフ角の絶対値の平均値および標準偏差とそれぞれ同じであった。
【０２０５】
次に、図１７（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ｎ-−ＧａＮ層２０２上に、フィールドプレート用の絶縁膜３００として、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＨ4およびＮＨ3を原料として用いて、厚さ５００ｎｍのＳｉＮx膜を形成した。その後、ＲＴＡ（高速熱処理装置）を用いてＮ2中６００℃で３分間熱処理した。次に、フォトリソグラフィで形成したレジストマスクを用いて、バッファードフッ酸（５０質量％のＨＦ（フッ化水素酸）水溶液と４０質量％のＮＨ4Ｆ（フッ化アンモニウム）水溶液とを１：５の体積比で１５分間エッチングし、レジストマスク開口部のＳｉＮx膜を除去することにより、フィールドプレートとして開口部を有する絶縁膜３００を形成した。ここで、絶縁膜３００の各開口部の平面形状は１ｍｍ角であった。上記のエッチング後、アセトンを用いてレジストを除去した。
【０２０６】
次に、フォトリソグラフィでレジストマスク（図示せず）を形成し、ＥＢ蒸着法により、厚さ５０ｎｍのＮｉ層および厚さ３００ｎｍのＡｕ層を形成し、アセトン中でリフトオフすることにより、第１電極３０としてパターン化されたショットキー電極を形成した。第１電極３０である各ショットキー電極の平面形状は１．１ｍｍ角であり、絶縁膜３００の開口部のｎ-−ＧａＮ層２０２上および絶縁膜３００の開口部の周囲から絶縁膜３００側に５０μｍまでの範囲上において第１電極３０が配置されたフィールドプレート耐圧構造とした。
【０２０７】
次に、図１７（Ｃ）を参照して、第１電極３０および絶縁膜３００上の全面に、ＥＢ蒸着法により、バリア膜３３０として、厚さ５０ｎｍのＮｉ層、厚さ４００ｎｍのＰｔ層および厚さ１００ｎｍのＡｕ層を形成した。かかるバリア膜３３０は、後工程である接合工程における接合金属膜の金属原子の拡散などによるショットキー特性の劣化を防止することができる。
【０２０８】
次に、デバイス支持基板４０上に、ＥＢ蒸着法により、オーミック電極となるパッド電極４３として、厚さ５０ｎｍのＮｉ層、厚さ４００ｎｍのＰｔ層および厚さ１００ｎｍのＡｕ層を形成した。さらに、パッド電極４３上に、抵抗加熱蒸着法により、接合金属膜４４として、厚さ５μｍのＡｕＳｎ膜（Ａｕが７０質量％でＳｎが３０質量％）を形成した。
【０２０９】
ここで、デバイス支持基板４０は、例Ｊ１〜例Ｊ１０および例Ｊ１２においては低抵抗（比抵抗が１ｍΩ・ｃｍ未満）でｐ型のＳｉ基板（直径７５ｍｍのときは厚さ４００μｍ、直径１００ｍｍのときは厚さ６００μｍ）を用い、例Ｊ１１、例Ｊ１３および例Ｊ１４においてはＭｏ基板（直径１００ｍｍのときは厚さ４００μｍ、直径１５０μｍのときは厚さ６００μｍ）を用いた。
【０２１０】
次に、ウエハボンダを用いて、上記接合金属膜４４と上記バリア膜３３０とを接合させた。接合条件は、１Ｐａ未満の真空雰囲気中３００℃で１０分間とした。接合後、超音波顕微鏡により接合面の状態を観察した。こうして、積層基板３が得られた。
【０２１１】
次に、図１７（Ｄ１）を参照して、平面研削機を用いて、積層基板３の支持基板１１をその露出している主面から研削して、厚さを５０μｍとした。次いで、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。その後、積層基板３から支持基板１１および接合膜１２が除去されて露出したＩＩＩ族窒化物膜１３を、ＩＣＰ−ＲＩＥ法により、Ｃｌ2をエッチングガスとして用いて、その露出した主面から２００ｎｍの深さまでエッチングした。
【０２１２】
次に、図１７（Ｅ１）を参照して、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に、ＥＢ蒸着法により、平面形状が１．４ｍｍ角で、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層を順次形成することにより、第２電極５０であるオーミック電極を形成した。また、デバイス支持基板４０上に、ＥＢ蒸着法により、平面形状が１．４ｍｍ角で、厚さが１０ｎｍのＮｉ層、厚さが１０ｎｍのＰｔ層および厚さが１００ｎｍのＡｕ層を順次形成することにより、デバイス支持基板電極４５であるオーミック電極を形成した。ここで、第２電極５０およびデバイス支持基板電極４５は、第１電極３０が形成されている位置に対応する位置に形成した。なお、例Ｊ１１、例Ｊ１３および例Ｊ１４においては、デバイス支持基板４０として用いたＭｏ基板がオーミック電極にもなるため、デバイス支持基板電極４５は形成しなかった。
【０２１３】
次に、第１電極３０および第２電極５０などが形成されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を、ＲＴＡを用いて、Ｎ2雰囲気中２５０℃で３分間アニールした。こうして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が得られた。
【０２１４】
得られたＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を、以下のようにしてチップ化した。デバイス支持基板４０としてＳｉ基板を含むＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、その第２電極５０側を下にしてＵＶ（紫外線）硬化性ダイシングテープに貼り付けて、ダイサーを用いて、上記電極のパターンに合わせて、デバイス支持基板４０側の主面から３７０μｍまでの深さまでカットし、その後ブレイク装置を用いてダイシング部をブレイクすることにより、チップ化した。デバイス支持基板４０としてＭｏ基板を含むＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、そのデバイス支持基板４０側を下にしてＵＶ（紫外線）硬化性ダイシングテープに貼り付けて、ダイサーを用いて、上記電極のパターンに合わせて、まずＩＩＩ族窒化物層をカットし、次いでデバイス支持基板であるＭｏ基板をカットすることにより、チップ化した。ここで、ＩＩＩ族窒化物層のダイシングには厚さ２００μｍのブレードを用い、デバイス支持基板のダイシングには厚さ１００μｍのブレードを用いることにより、ＩＩＩ族窒化物層のチッピング（欠け）を防止した。
【０２１５】
各ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの主面上の外周部５ｍｍを除く全面から上記のチップ化により得られるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの全個数は、直径７５ｍｍの基板からは１５０個、直径１００ｍｍの基板からは３００個、直径１５０ｍｍの基板からは７００個であった。
【０２１６】
上記のようにして得られたチップ化されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスについて、プローバーを用いて、電流−電圧特性測定を行なった。順方向特性の指標は電流密度が５００Ａ／ｃｍ2となるときの順方向電圧Ｖｆとし、逆方向特性の指標は電流密度が１×１０-3Ａ／ｃｍ2となるときの逆方向耐電圧Ｖｒとした。ここで、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスがＳＢＤの場合は、順方向電圧Ｖｆが１．５Ｖ以下でかつ逆方向耐電圧Ｖｒが５００Ｖ以上のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを良品とした。ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの全個数に対して、順方向電圧Ｖｆが１．５Ｖ以下となるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの個数の割合をＶｆ歩留といい、逆方向耐電圧Ｖｒが５００Ｖ以上となるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの個数の割合をＶｒ歩留という。得られたチップ化されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの特性値を表１０にまとめた。
【０２１７】
【表１０】
2014131005.tif 000012
【０２１８】
表１０を参照して、例Ｊ１、例Ｊ２および例Ｊ３に示すように、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さがそれぞれ１００μｍ、５０μｍおよび１０μｍと１０μｍ以上であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、そのＶｆ歩留およびＶｒ歩留がいずれも６０％以上と高かった。例Ｊ４および例Ｊ５に示すように、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さがそれぞれ７μｍおよび０．５μｍと１０μｍ未満であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、そのＶｒ歩留まりが低下した。これは、ＩＩＩ族窒化物膜が薄くまた結晶品質が低下したためと考えられた。
【０２１９】
また、例Ｊ１および例Ｊ６に示すようにＩＩＩ族窒化物膜の主面のオフ角の絶対値に関する比ｓo／ｍoがそれぞれ０．２および０．４と０．６以下であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、そのＶｆ歩留およびＶｒ歩留がいずれも５５％以上と高かった。例Ｊ７に示すようにＩＩＩ族窒化物膜の主面のオフ角の絶対値に関する比ｓo／ｍoが０．８と０．６より大きいＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、そのＶｆ歩留が２０％でそのＶｒ歩留が４０％といずれも低下した。さらに、例Ｊ８および例Ｊ９を参照して、各チップ化されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスについてＩＩＩ族窒化物膜の主面のオフ角の［１０−１０］方向の成分の絶対値の平均値ｍomとＶｆ歩留との関係を調べたところ、平均値ｍomが０．３０°と０．４°より小さくなるとＶｆ歩留が低下し、平均値ｍomが０．２０°と０．３°より小さくなるとＶｆ歩留がさらに低下した。
【０２２０】
ＩＩＩ族窒化物層中の不純物は、ＳＩＭＳ（２次イオン質量分析）法により測定したところ、ＩＩＩ族窒化物膜の主面のオフ角の［１０−１０］方向の成分の絶対値の平均値ｍomが０．４°より小さくなるとカーボン不純物の濃度が増大していたことから、ＩＩＩ族窒化物層のｎ-−ＧａＮ層（ドリフト層）のキャリア濃度が減少することにより、オン抵抗が増大して、Ｖｆ歩留が低下したとともに、逆方向のリーク電流が増大して、Ｖｒ歩留が低下したものと考えられた。また、ＩＩＩ族窒化物膜の主面のオフ角の［１０−１０］方向の成分の絶対値の平均値ｍomが０．３°より小さくなると、カーボン不純物の濃度がさらに増大していたことから、ＩＩＩ族窒化物層のｎ-−ＧａＮ層（ドリフト層）のキャリア濃度がさらに減少することにより、オン抵抗がさらに増大して、Ｖｆ歩留がさらに低下したとともに、逆方向のリーク電流がさらに増大して、Ｖｒ歩留がさらに低下したものと考えられた。これは、ＩＩＩ族窒化物層のカーボン不純物の濃度が増大したことによる結晶品質の低下によるものと考えられた。
【０２２１】
例Ｊ１〜例Ｊ９に示すように、直径７５ｍｍのムライト支持基板を含むＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスにおいては、ＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物膜上にエピタキシャル成長させたＩＩＩ族窒化物層にはクラックの発生がなく、また、ＩＩＩ族窒化物層とデバイス支持基板との間の接合面にはボイドなどの不良がなく良好な接合であった。
【０２２２】
例Ｊ１０および例Ｊ１１に示すように、支持基板として直径１００ｍｍのムライト基板を含むＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物膜上にエピタキシャル成長させたＩＩＩ族窒化物層は、その外周部にクラックが発生し不良であった。例Ｊ１２および例Ｊ１３に示すように、支持基板として直径１００ｍｍのムライト−ＹＳＺ基板を含むＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物膜上にエピタキシャル成長させたＩＩＩ族窒化物層は、クラックの発生がなく良好であった。例Ｊ１４に示すように、支持基板として直径１５０ｍｍのムライト−ＹＳＺ基板を含むＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物膜上にエピタキシャル成長させたＩＩＩ族窒化物層は、クラックの発生がなく良好であった。支持基板が直径１００ｍｍのムライト基板の場合にクラックが発生し、支持基板が直径１００ｍｍおよび１５０ｍｍのムライト−ＹＳＺ基板の場合にクラックが発生しなかったのは、ムライト−ＹＳＺ基板の熱膨張係数がＧａＮ層の熱膨張係数とほぼ同じであったためと考えられた。ここで、示差膨張方式の熱膨張測定装置により測定したところ、ムライト基板の熱膨張係数は４．８×１０-6Ｋ-1であり、ムライト−ＹＳＺ基板の熱膨張係数は５．６×１０-6Ｋ-1であり、ＧａＮ層の（０００１）面に平行な方向の熱膨張係数は５．６×１０-6Ｋ-1であった。
【０２２３】
例Ｊ１０および例Ｊ１２に示すように、デバイス支持基板として直径１００ｍｍのＳｉ基板を用いたものには、ＩＩＩ族窒化物層とデバイス支持基板との間の接合面の一部に未接合領域が観察された。例Ｊ１１および例Ｊ１３に示すようにデバイス支持基板として直径１００ｍｍのＭｏ基板を用いたもの、ならびに例Ｊ１４に示すようにデバイス支持基板として直径１５０ｍｍのＭｏ基板を用いたものには、ＩＩＩ族窒化物層とデバイス支持基板との間の接合面の接合は良好であり未接合領域は観察されなかった。このように、デバイス支持基板として直径１００ｍｍのＳｉ基板を用いたものに接合不良が生じたのは、接合後のウエハがＳｉ基板側が凸状に反っていたことからも明らかなように、Ｓｉ基板の熱膨張係数と積層ＩＩＩ族窒化物複合基板の熱膨張係数との差が大きかったためと考えられた。ここで、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板の熱膨張係数とは、支持基板がムライト基板の場合はムライト基板の熱膨張係数である４．８×１０-6Ｋ-1とＧａＮ層の熱膨張係数である５．６×１０-6Ｋ-1との間であり、支持基板がムライト−ＹＳＺ基板の場合はムライト−ＹＳＺ基板およびＧａＮ層の熱膨張係数である５．６×１０-6Ｋ-1であると考えられた。また、Ｓｉ基板の熱膨張係数は３．０×１０-6Ｋ-1であり、Ｍｏ基板の熱膨張係数は５．１×１０-6Ｋ-1であった。
【０２２４】
例Ｊ１０〜例Ｊ１２に示すように、支持基板として直径１００ｍｍのムライト基板を用いたものはＩＩＩ族窒化物層の外周部にクラックが発生したため（例Ｊ１０および例Ｊ１１）、また、デバイス支持基板として直径１００ｍｍのＳｉ基板を用いたものはデバイス支持基板とＩＩＩ族窒化物層との間の接合面に未接合領域が発生したため、Ｖｆ歩留およびＶｒ歩留がいずれも低下した。
【０２２５】
これに対して、例Ｊ１３に示すように支持基板として直径１００ｍｍのムライト−ＹＳＺ基板を用いデバイス支持基板として直径１００ｍｍのＭｏ基板を用いたもの、および、例Ｊ１４に示すように支持基板として直径１５０ｍｍのムライト−ＹＳＺ基板を用いデバイス支持基板として直径１５０ｍｍのＭｏ基板を用いたものは、ＩＩＩ族窒化物層が良好でかつデバイス支持基板とＩＩＩ族窒化物層との間の接合も良好であったため、Ｖｆ歩留およびＶｒ歩留がいずれも高かった。
【０２２６】
（実施例Ｋ）
本実施例は、図１８を参照して、デバイス支持基板４０を含むＩＩＩ族窒化物半導体デバイスであるＰＮＤ（ｐｎ接合ダイオード）を作製した実施例である。
【０２２７】
１．ＩＩＩ族窒化物複合基板の作製
以下の点を除いては、実施例Ｊと同様にして、支持基板としてムライト基板、接合膜としてＳｉＯ2膜、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板としてＧａＮ結晶体を用いて、直径７５ｍｍのＩＩＩ族窒化物複合体基板を作製した。
【０２２８】
例Ｋ１〜例Ｋ３においては、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板を切断する際のワイヤーソーによる切断位置を変えることにより、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの平均値を、それぞれ１００μｍ（例Ｋ１）、１０μｍ（例Ｋ２）、６μｍ（例Ｋ３）とした。例Ｋ４においては、実施例ＣのＢＰ基板の作製方法と同様の方法により作製して、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの平均値を０．５μｍとした。また、例Ｋ１〜例Ｋ４において、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面は、（０００１）面から［１０−１０］方向に０．４０°オフさせた。また、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の（０００１）面からの主面のオフ角の［１−２１０］方向の成分の絶対値ｍoaを０．１°以下とした。例Ｋ１〜例Ｋ４のＩＩＩ族窒化物複合基板の物性値を表１１にまとめた。
【０２２９】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの作製
図１８（Ａ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３上に、ＭＯＶＰＥ法により、ＩＩＩ族窒化物層２０として、キャリアストップ層であるキャリア濃度が２×１０18ｃｍ-3で厚さが１μｍのｎ+−ＧａＮ層２０３、ｎ型キャリアドリフト層であるキャリア濃度が１×１０16ｃｍ-3で厚さが５μｍのｎ-−ＧａＮ層２０４、ｐ型層であるＭｇ濃度が５×１０17ｃｍ-3で厚さが０．５μｍのｐ-−ＧａＮ層２０５、およびオーミックコンタクト層であるＭｇ濃度が１×１０20ｃｍ-3で厚さが０．０５μｍのｐ+−ＧａＮ層２０６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。ここで、ＩＩＩ族窒化物層２０の成長温度は１０５０℃であり、ＧａＮの原料としてＴＭＧ（トリメチルガリウム）およびＮＨ3を用い、Ｓｉドーパントの原料としてＳｉＨ4を用い、Ｍｇドーパントの原料としてＣＰ2Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用いた。得られたＩＩＩ族窒化物層２０の主面の（０００１）面に対するオフ角の絶対値の平均値および標準偏差は、ＩＩＩ族窒化物膜の主面の（０００１）面に対するオフ角の絶対値の平均値および標準偏差とそれぞれ同じであった。
【０２３０】
次に、図１８（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上にフォトリソグラフィによりレジストマスク（図示せず）を形成し、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）によりメサエッチングを行った。メサ部の上底面のサイズは１．４ｍｍ角とし、メサ部の高さ（エッチングの深さ）は０．８μｍとした。次いで、フォトリソグラフィ、ＥＢ蒸着、リフトオフにより、ＩＩＩ族窒化物層２０のｐ+−ＧａＮ層２０６側に、平面形状が１．１ｍｍ角で、厚さ５０ｎｍのＮｉ層および厚さ１００ｎｍのＡｕ層を順次形成することにより、オーミック電極である第１電極３０を形成し、合金化熱処理をした。
【０２３１】
次に、図１８（Ｃ）を参照して、第１電極３０およびＩＩＩ族窒化物層２０の上に、プラズマＣＶＤ法により、絶縁膜３００としてＳｉＮx膜を形成した。次いで、フォトリソグラフィおよびバッファードフッ酸を用いて、第１電極３０上の絶縁膜３００を１．０ｍｍ角のサイズでエッチング除去することにより開口部を形成し、第１電極３０を露出させた。次いで、絶縁膜３００および露出した第１電極３０上に、ＥＢ蒸着法により、バリア膜３３０として、厚さ５０ｎｍのＮｉ層、厚さ４００ｎｍのＰｔ層および厚さ１００ｎｍのＡｕ層を順次形成した。かかるバリア膜３３０は、後述のデバイス支持基板４０に形成された接合金属膜４４との接合において、接合金属膜４４中の金属原子の拡散などによるデバイス特性の低下を防止することができる。次いで、実施例Ｊと同様にして、デバイス支持基板４０としてＳｉ基板を準備し、かかるデバイス支持基板４０上に、パッド電極４３および接合金属膜４４を形成した。
【０２３２】
次に、実施例Ｊと同様にして、上記接合金属膜４４と上記バリア膜３３０とを接合させた。接合後、超音波顕微鏡により接合面の状態を観察した。こうして、積層基板３が得られた。
【０２３３】
次に、図１８（Ｄ１）を参照して、実施例Ｊと同様にして、支持基板１１の一部を研削した後、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。その後、積層基板３から支持基板１１および接合膜１２が除去されて露出したＩＩＩ族窒化物膜１３を、実施例Ｊと同様にして、その露出した主面から２００ｎｍの深さまでエッチングした。
【０２３４】
次に、図１８（Ｅ１）を参照して、実施例Ｊと同様にして、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に平面形状が１．４ｍｍ角の第２電極５０を形成するとともに、デバイス支持基板４０上に平面形状が１．４ｍｍ角のデバイス支持基板電極を形成した。こうして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が得られた。
【０２３５】
次に、得られたＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を、実施例Ｊと同様にして、ダイシングおよびブレイキングにより、チップ化した。
【０２３６】
上記のようにして得られたチップ化されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスについて、以下の点以外は実施例Ｊと同様にして、Ｖｆ歩留およびＶｒ歩留を求めた。すなわち、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスがＰＮＤの場合は、順方向電圧Ｖｆが４Ｖ以下でかつ逆方向耐電圧Ｖｒが７００Ｖ以上のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを良品とした。ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの全個数に対して、順方向電圧Ｖｆが４Ｖ以下となるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの個数の割合をＶｆ歩留といい、逆方向耐電圧Ｖｒが７００Ｖ以上となるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの個数の割合をＶｒ歩留という。得られたチップ化されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの特性値を表１１にまとめた。
【０２３７】
【表１１】
2014131005.tif 000013
【０２３８】
表１１を参照して、例Ｋ１および例Ｋ２に示すように、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さがそれぞれ１００μｍおよび１０μｍと１０μｍ以上であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、そのＶｆ歩留およびＶｒ歩留がいずれも６０％以上と高かった。例Ｋ３および例Ｋ４に示すように、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さがそれぞれ６μｍおよび０．５μｍと１０μｍ未満であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、そのＶｒ歩留まりが低下した。これは、ＩＩＩ族窒化物膜が薄くまた結晶品質が低下したためと考えられた。
【０２３９】
（実施例Ｌ）
本実施例は、図１９を参照して、支持基板１０を含むＩＩＩ族窒化物半導体デバイスであるＳＢＤを作製した実施例である。
【０２４０】
１．ＩＩＩ族窒化物複合基板の作製
支持基板としてＭｏ基板またはＷ基板を用い、接合膜として比抵抗が１０ｍΩ・ｃｍと高電導性のＧａ2Ｏ3膜を用いるとともに、以下の点を除いては、実施例Ｊと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合体基板を作製した。ここで、Ｇａ2Ｏ3膜はスパッタ法により形成されたものであった。
【０２４１】
例Ｌ１〜例Ｌ４においては、支持基板として直径７５ｍｍのＭｏ基板を用いて、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板を切断する際のワイヤーソーによる切断位置を変えることにより、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの平均値を、それぞれ１００μｍ（例Ｌ１）、５０μｍ（例Ｌ２）、１０μｍ（例Ｌ３）、７μｍ（例Ｌ４）とした。例Ｌ５においては、実施例ＣのＢＰ基板の作製方法と同様の方法により作製して、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの平均値を０．５μｍとした。例Ｌ６においては支持基板として直径７５ｍｍのＷ基板を用い、例Ｌ７においては支持基板として直径１００ｍｍのＷ基板を用い、例Ｌ８においては支持基板として直径１００ｍｍのＭｏ基板を用い、例Ｌ９においては支持基板として直径１５０ｍｍのＷ基板を用い、例Ｌ１０においては支持基板として直径１５０ｍｍのＭｏ基板を用いた。また、例Ｌ１〜例Ｌ１０において、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面は、（０００１）面から［１０−１０］方向に０．４０°オフさせた。また、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の（０００１）面からの主面のオフ角の［１−２１０］方向の成分の絶対値ｍoaを０．１°以下とした。例Ｌ１〜例Ｌ１０のＩＩＩ族窒化物複合基板の物性値を表１２にまとめた。
【０２４２】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの作製
図１９（Ａ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３上に、実施例Ｊと同様にして、ＩＩＩ族窒化物層２０として、キャリアストップ層であるキャリア濃度が２×１０18ｃｍ-3で厚さが１μｍのｎ+−ＧａＮ層２０１、およびキャリアドリフト層であるキャリア濃度が１×１０16ｃｍ-3で厚さが５μｍのｎ-−ＧａＮ層２０２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。得られたＩＩＩ族窒化物層２０の主面の（０００１）面に対するオフ角の絶対値の平均値および標準偏差は、ＩＩＩ族窒化物膜の主面の（０００１）面に対するオフ角の絶対値の平均値および標準偏差とそれぞれ同じであった。
【０２４３】
次に、図１９（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ｎ-−ＧａＮ層２０２上に、実施例Ｊと同様にして、フィールドプレートとして開口部を有する絶縁膜３００を形成した。ここで、絶縁膜３００の各開口部の平面形状は１ｍｍ角であった。
【０２４４】
次に、実施例Ｊと同様にして、第１電極３０としてパターン化されたショットキー電極を形成した。第１電極３０である各ショットキー電極の平面形状は１．１ｍｍ角であり、絶縁膜３００の開口部のｎ-−ＧａＮ層２０２上および絶縁膜３００の開口部の周囲から絶縁膜３００側に５０ｎｍまでの範囲上において第１電極３０が配置されたフィールドプレート耐圧構造とした。こうして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が得られた。
【０２４５】
なお、図１９（Ｂ）において、支持基板１１上にはオーミック電極である第２電極５０が形成されているが、本実施例において支持基板１１として用いられるＭｏ基板およびＷ基板はいずれもオーミック電極としても機能するため、支持基板１１に第２電極５０を設けなかった。
【０２４６】
得られたＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を、ダイサーを用いて、上記電極のパターンに合わせて、平面形状が１．５ｍｍ角となるようにダイシングすることによりチップ化した。各ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの主面上の外周部５ｍｍを除く全面から上記のチップ化により得られるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの全個数は、直径７５ｍｍの基板からは１５０個、直径１００ｍｍの基板からは３００個、直径１５０ｍｍの基板からは７００個であった。
【０２４７】
上記のようにして得られたチップ化されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスについて、実施例Ｊと同様にして、Ｖｆ歩留およびＶｒ歩留を求めた。得られたチップ化されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの特性値を表１２にまとめた。
【０２４８】
【表１２】
2014131005.tif 000014
【０２４９】
表１２を参照して、例Ｌ１、例Ｌ２および例Ｌ３に示すように、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さがそれぞれ１００μｍ、５０μｍおよび１０μｍと１０μｍ以上であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、そのＶｆ歩留およびＶｒ歩留がいずれも５５％以上と高かった。例Ｌ４および例Ｌ５に示すように、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さがそれぞれ７μｍおよび０．５μｍと１０μｍ未満であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、そのＶｒ歩留まりが低下した。これは、ＩＩＩ族窒化物膜が薄くまた結晶品質が低下したためと考えられた。例Ｌ５に示すように、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さが０．５μｍのＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、Ｖｆ歩留も低下した。これは、ＩＩＩ族窒化物膜にイオン注入による高抵抗層が存在しているためと考えられた。なお、実施例Ｊにおける例Ｊ５のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスにおいて、Ｖｆ歩留が高かったのは、第２電極の形成前のエッチングによりＩＩＩ族窒化物膜の高抵抗層が除去されたためと考えられた。
【０２５０】
例Ｌ６に示すように、支持基板として直径７５ｍｍのＷ基板を含むＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物膜上にエピタキシャル成長させたＩＩＩ族窒化物層は、クラックの発生がなく、その外観が良好であった。例Ｌ７に示すように、支持基板として直径１００ｍｍのＷ基板を含むＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物膜上にエピタキシャル成長させたＩＩＩ族窒化物層は、その外周部にクラックが発生し、その外観が不良であった。例Ｌ９に示すように、支持基板として直径１５０ｍｍのＷ基板を含むＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物膜上にエピタキシャル成長させたＩＩＩ族窒化物層は、その外周部および中央部にクラックが発生し、その外観が極度に不良であった。
【０２５１】
これに対して、例Ｌ８に示すように、支持基板として直径１００ｍｍのＭｏ基板を含むＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物膜上にエピタキシャル成長させたＩＩＩ族窒化物層は、クラックの発生がなく、その外観が良好であった。さらに、例Ｌ１０に示すように、支持基板として直径１５０ｍｍのＭｏ基板を含むＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物膜上にエピタキシャル成長させたＩＩＩ族窒化物層は、クラックの発生がなく、その外観が良好であった。
【０２５２】
このように、支持基板としてＷ基板を含むＩＩＩ族窒化物複合基板を用いたときにその直径が７５ｍｍから１００ｍｍｍ、１５０ｍｍと大きくなるにつれてＩＩＩ族窒化物層の外観が不良になったのに対し、支持基板としてＭｏ基板を含むＩＩＩ族窒化物複合基板を用いたときにその直径が７５ｍｍから１００ｍｍ、１５０ｍｍと大きくなってもＩＩＩ族窒化物層の外観が良好であったのは、Ｗ基板の熱膨張係数（４．５×１０-6Ｋ-1）に比べて、Ｍｏ基板の熱膨張係数（５．１×１０-6Ｋ-1）がＧａＮ層の熱膨張係数（５．６×１０-6Ｋ-1）に近いためと考えられた。
【０２５３】
また、例Ｌ６に示すように、支持基板として直径７５ｍｍのＷ基板を含むＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、そのＶｆ歩留およびＶｒ歩留がいずれも６０％以上と高かった。例Ｌ７に示すように、支持基板として直径１００ｍｍのＷ基板を含むＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、そのＶｆ歩留およびＶｒ歩留がいずれも５０％以上６０％未満でほぼ良好であった。例Ｌ９に示すように、支持基板として直径１５０ｍｍのＷ基板を含むＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、そのＶｆ歩留およびＶｒ歩留がいずれも低かった。
【０２５４】
これに対して、例Ｌ８に示すように、支持基板として直径１００ｍｍのＭｏ基板を含むＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、そのＶｆ歩留およびＶｒ歩留がいずれも６５％以上と高かった。例Ｌ１０に示すように、支持基板として直径１５０ｍｍのＭｏ基板を含むＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、そのＶｆ歩留およびＶｒ歩留がいずれも５５％以上６０％未満で良好であった。
【０２５５】
（実施例Ｍ）
本実施例は、図２０を参照して、支持基板１０を含むＩＩＩ族窒化物半導体デバイスであるＰＮＤを作製した実施例である。
【０２５６】
１．ＩＩＩ族窒化物複合基板の作製
支持基板として直径７５ｍｍのＭｏ基板を用いるとともに、以下の点を除いては、実施例Ｌと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合体基板を作製した。
【０２５７】
例Ｍ１〜例Ｍ３においては、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板を切断する際のワイヤーソーによる切断位置を変えることにより、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの平均値を、それぞれ１００μｍ（例Ｍ１）、１０μｍ（例Ｍ２）、６μｍ（例Ｍ３）とした。例Ｍ４においては、実施例ＣのＢＰ基板の作製方法と同様の方法により作製して、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの平均値を０．５μｍとした。
【０２５８】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの作製
図２０（Ａ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３上に、実施例Ｋと同様にして、ＩＩＩ族窒化物層２０として、キャリアストップ層であるキャリア濃度が２×１０18ｃｍ-3で厚さが１μｍのｎ+−ＧａＮ層２０３、ｎ型キャリアドリフト層であるキャリア濃度が１×１０16ｃｍ-3で厚さが５μｍのｎ-−ＧａＮ層２０４、ｐ型層であるＭｇ濃度が５×１０17ｃｍ-3で厚さが０．５μｍのｐ-−ＧａＮ層２０５、およびオーミックコンタクト層であるＭｇ濃度が１×１０20ｃｍ-3で厚さが０．０５μｍのｐ+−ＧａＮ層２０６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。得られたＩＩＩ族窒化物層２０の主面の（０００１）面に対するオフ角の絶対値の平均値および標準偏差は、ＩＩＩ族窒化物膜の主面の（０００１）面に対するオフ角の絶対値の平均値および標準偏差とそれぞれ同じであった。
【０２５９】
次に、図２０（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に、実施例Ｋと同様にして、メサエッチングを行った。メサ部の上底面のサイズは１．４ｍｍ角とし、メサ部の高さ（エッチング深さ）は０．８μｍとした。次いで、実施例Ｋと同様にして、ＩＩＩ族窒化物層２０のｐ+−ＧａＮ層２０６側に、平面形状が１．１ｍｍ角で、厚さ５０ｎｍのＮｉ層および厚さ１００ｎｍのＡｕ層を順次形成することにより、オーミック電極である第１電極３０を形成し、合金化熱処理をした。こうして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が得られた。
【０２６０】
なお、図２０（Ｂ）において、支持基板１１上にはオーミック電極である第２電極５０が形成されているが、本実施例において支持基板１１として用いられるＭｏ基板オーミック電極としても機能するため、支持基板１１に第２電極５０を設けなかった。
【０２６１】
得られたＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を、実施例Ｌと同様に、ダイサーを用いて、上記電極のパターンに合わせて、平面形状が１．５ｍｍ角となるようにダイシングすることによりチップ化した。各ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの主面上の外周部５ｍｍを除く全面から上記のチップ化により得られるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの全個数は、直径７５ｍｍの基板からは１５０個であった。
【０２６２】
上記のようにして得られたチップ化されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスについて、実施例Ｋと同様にして、Ｖｆ歩留およびＶｒ歩留を求めた。得られたチップ化されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの特性値を表１３にまとめた。
【０２６３】
【表１３】
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【０２６４】
表１３を参照して、例Ｍ１および例Ｍ２に示すように、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さがそれぞれ１００μｍおよび１０μｍと１０μｍ以上であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、そのＶｆ歩留およびＶｒ歩留がいずれも６５％以上と高かった。例Ｍ３および例Ｍ４に示すように、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さがそれぞれ６μｍおよび０．５μｍと１０μｍ未満であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、そのＶｒ歩留まりが大きく低下した。これは、ＩＩＩ族窒化物膜が薄くまた結晶品質が低下したためと考えられた。例Ｍ４に示すように、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さが０．５μｍのＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、Ｖｆ歩留も例Ｍ１〜例Ｍ３に比べて少し低下した。これは、ＩＩＩ族窒化物膜にイオン注入による高抵抗層が存在しているためと考えられた。なお、実施例Ｋにおける例Ｋ４のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスにおいて、Ｖｆ歩留が高かったのは、第２電極の形成前のエッチングによりＩＩＩ族窒化物膜の高抵抗層が除去されたためと考えられた。
【０２６５】
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】
【０２６６】
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
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
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
２０１，２０３  ｎ+−ＧａＮ層
２０２，２０４  ｎ-−ＧａＮ層
２０５  ｐ-−ＧａＮ層
２０６  ｐ+−ＧａＮ層
３００  絶縁膜
３３０  バリア膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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