(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチャントにより一部がエッチングされて多孔が形成される支持基板と、前記支持基板上に配置された前記エッチャントによりエッチングされる接合層と、前記接合層上に配置されたＩＩＩ族窒化物層と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板を準備する工程と、
前記エッチャントにより前記支持基板の一部および前記接合層をエッチングすることにより除去する工程と、を含み、
前記支持基板は、多結晶体で形成され、ムライト−シリカ焼結体基板、ムライト−シリカ−イットリア安定化ジルコニア焼結体基板、ムライト−マグネシア焼結体基板、窒化アルミニウム−窒化チタン焼結体基板およびムライト−シリカ−チタン酸ストロンチウム焼結体基板のいずれか１つであるＩＩＩ族窒化物複合基板からの支持基板の分離方法。
【請求項２】
前記支持基板を形成する前記多結晶体の平均粒子径が１μｍ以上３０μｍ以下である請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板からの支持基板の分離方法。
【請求項３】
エッチャントにより一部がエッチングされて多孔が形成される支持基板と、前記支持基板上に配置された前記エッチャントによりエッチングされる接合層と、前記接合層上に配置されたＩＩＩ族窒化物層と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板を準備する工程と、
前記エッチャントにより前記支持基板の一部および前記接合層をエッチングすることにより除去する工程と、を含み、
前記支持基板は、多結晶体で形成され、ムライト−シリカ焼結体基板、ムライト−シリカ−イットリア安定化ジルコニア焼結体基板、ムライト−マグネシア焼結体基板、窒化アルミニウム−窒化チタン焼結体基板およびムライト−シリカ−チタン酸ストロンチウム焼結体基板のいずれか１つであるＩＩＩ族窒化物ウエハの製造方法。
【請求項４】
前記ＩＩＩ族窒化物複合基板を準備する工程後、前記支持基板の一部および前記接合層をエッチングすることにより除去する工程前に、
前記ＩＩＩ族窒化物複合基板の前記ＩＩＩ族窒化物層上にＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層を成長させる工程を、さらに含む請求項３に記載のＩＩＩ族窒化物ウエハの製造方法。
【請求項５】
前記支持基板を形成する前記多結晶体の平均粒子径が１μｍ以上３０μｍ以下である請求項３または請求項４に記載のＩＩＩ族窒化物ウエハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＩＩ族窒化物複合基板からの支持基板の分離方法およびかかる分離方法を用いたＩＩＩ族窒化物ウエハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光デバイス、電子デバイスなどの半導体デバイスに好適に用いられるＩＩＩ族窒化物ウエハを効率的に製造するために、支持基板とＩＩＩ族窒化物層とが貼り合わされた基板が用いられる。
【０００３】
たとえば、特開２００６−２１０６６０号公報（特許文献１）は、第１の窒化物半導体基板の表面層を支持基板である第２の基板に重ね合わせた半導体基板の製造方法を開示する。
【０００４】
また、特開２０１０−２３２６２５号公報（特許文献２）は、第１緩衝膜を介してＩＩＩ族窒化物半導体層を第１支持基板に貼り合わせることによる貼り合わせ基板の製造方法を開示する。さらに、貼り合わせ基板の製造方法において、第１支持基板の貼り合わせ面、ＩＩＩ族窒化物半導体層の貼り合わせ面、および第１緩衝膜の表面のうち少なくとも１つに凹部を形成することを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２１０６６０号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３２６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の貼り合わせ基板を用いたＩＩＩ族窒化物ウエハの製造においては、貼り合わせ基板のＩＩＩ族窒化物層上にＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層を成長させた後、貼り合わせ基板のＩＩＩ族窒化物層から支持基板を分離することが必要となる場合がある。かかる場合に、特開２００６−２１０６６０号公報（特許文献１）に開示された半導体基板の製造方法では、第１の窒化物半導体基板の表面層と第２の基板（支持基板）とが直接接合しているため、第２の基板（支持基板）を第１の窒化物半導体基板の表面層から分離するのが困難である。
【０００７】
また、特開２０１０−２３２６２５号公報（特許文献２）に開示された貼り合わせ基板の製造方法では、ＩＩＩ族窒化物半導体層と第１支持基板とが第１緩衝膜を介して接合されているため、エッチングなどにより第１緩衝膜を除去することにより第１支持基板をＩＩＩ族窒化物半導体層から分離することが可能である。しかし、第１緩衝膜は露出している側面の膜厚が薄いため、エッチング時間が長くなり、製造コストが高くなるという問題点があった。
【０００８】
上記の問題を解決するために、特開２０１０−２３２６２５号公報（特許文献２）の貼り合わせ基板の製造方法においては、第１支持基板の貼り合わせ面、ＩＩＩ族窒化物半導体層の貼り合わせ面、および第１緩衝膜の表面のうち少なくとも１つに凹部を形成した。しかしながら、上記のような凹部を形成するには複雑な工程を必要とするため、製造効率が低下し製造コストが高くなるという問題点があった。
【０００９】
また、支持基板全体をエッチング液でエッチングさせると、エッチングにより溶解した支持基板の組成物が不純物としてＩＩＩ族窒化物層などに混入するという問題点、支持基板が回収できないという問題点、エッチング時間が長いため製造効率が低く製造コストが高くなるという問題点があった。
【００１０】
本発明は、上記問題点を解決して、効率が高くコストが低いＩＩＩ族窒化物複合基板からの支持基板の分離方法およびＩＩＩ族窒化物ウエハの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、エッチャントにより一部がエッチングされて多孔が形成される支持基板と、支持基板上に配置されたエッチャントによりエッチングされる接合層と、接合層上に配置されたＩＩＩ族窒化物層と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板を準備する工程と、エッチャントにより支持基板の一部および接合層をエッチングすることにより除去する工程と、を含み、支持基板は、多結晶体で形成され、ムライト−シリカ焼結体基板、ムライト−シリカ−イットリア安定化ジルコニア焼結体基板、ムライト−マグネシア焼結体基板、窒化アルミニウム−窒化チタン焼結体基板およびムライト−シリカ−チタン酸ストロンチウム焼結体基板のいずれか１つであるＩＩＩ族窒化物複合基板からの支持基板の分離方法である。
【００１２】
本発明にかかるＩＩＩ族窒化物複合基板からの支持基板の分離方法において、支持基板を形成する多結晶体の平均粒子径を１μｍ以上３０μｍ以下とすることができる。
【００１３】
また、本発明は、エッチャントにより一部がエッチングされて多孔が形成される支持基板と、支持基板上に配置されたエッチャントによりエッチングされる接合層と、接合層上に配置されたＩＩＩ族窒化物層と、を含み、支持基板は、多結晶体で形成され、ムライト−シリカ焼結体基板、ムライト−シリカ−イットリア安定化ジルコニア焼結体基板、ムライト−マグネシア焼結体基板、窒化アルミニウム−窒化チタン焼結体基板およびムライト−シリカ−チタン酸ストロンチウム焼結体基板のいずれか１つであるＩＩＩ族窒化物複合基板を準備する工程と、エッチャントにより支持基板の一部および接合層をエッチングすることにより除去する工程と、を含むＩＩＩ族窒化物ウエハの製造方法である。
【００１４】
本発明にかかるＩＩＩ族窒化物ウエハの製造方法において、ＩＩＩ族窒化物複合基板を準備する工程後、支持基板の一部および接合層をエッチングすることにより除去する工程前に、ＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物層上にＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層を成長させる工程を、さらに含むことができる。また、支持基板を形成する多結晶体の平均粒子径を１μｍ以上３０μｍ以下とすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、効率が高くコストが低いＩＩＩ族窒化物複合基板からの支持基板の分離方法およびＩＩＩ族窒化物ウエハの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明にかかるＩＩＩ族窒化物複合基板からの支持基板の分離方法の一例およびＩＩＩ族窒化物ウエハの製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明にかかるＩＩＩ族窒化物複合基板からの支持基板の分離方法の別の例およびＩＩＩ族窒化物ウエハの製造方法の別の例を示す概略断面図である。
【図３】本発明にかかるＩＩＩ族窒化物複合基板からの支持基板の分離方法およびＩＩＩ族窒化物ウエハの製造方法におけるＩＩＩ族窒化物基板を準備する工程の一例を示す概略断面図である。
【図４】ＩＩＩ族窒化物複合基板の準備に用いられる支持基板の主面の電子顕微鏡写真である。
【図５】ＩＩＩ族窒化物複合基板から分離された支持基板における接合層と接合されていた側の主面の電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［ＩＩＩ族窒化物複合基板からの支持基板の分離方法］
図１および図２を参照して、本発明の一実施形態であるＩＩＩ族窒化物複合基板からの支持基板の分離方法は、エッチャントＥにより一部がエッチングされて多孔１０ｐが形成される支持基板１０と、支持基板１０上に配置されたエッチャントＥによりエッチングされる接合層２０と、接合層２０上に配置されたＩＩＩ族窒化物層３０ａと、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板を準備する工程（図１（Ａ）および図２（Ａ））と、エッチャントＥにより支持基板１０の一部および接合層２０をエッチングすることにより除去する工程（図１（Ｂ）〜（Ｄ）および図２（Ｃ）〜（Ｅ））と、を含む。
【００１８】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板からの支持基板の分離方法は、支持基板１０がエッチャントＥにより一部がエッチングされて多孔１０ｐが形成されるものであり、接合層２０がエッチャントＥによりエッチングされるものであるため、高効率かつ低コストでＩＩＩ族窒化物複合基板から支持基板を分離することができる。
【００１９】
｛ＩＩＩ族窒化物複合基板を準備する工程｝
図１（Ａ）および図２（Ａ）を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板から支持基板を分離する方法は、まず、エッチャントＥにより一部がエッチングされて多孔１０ｐが形成される支持基板１０と、支持基板１０上に配置されたエッチャントＥによりエッチングされる接合層２０と、接合層２０上に配置されたＩＩＩ族窒化物層３０ａと、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板を準備する工程を含む。
【００２０】
支持基板１０は、それに接合されるＩＩＩ族窒化物層を支持でき、また、エッチャントＥにより一部がエッチングされて多孔１０ｐが形成されるものであれば特に制限はないが、支持強度が高くまたエッチングにより多孔１０ｐが形成されて多孔質となり易い観点から、多結晶体で形成されていることが好ましく、また、複数の化学種で構成される複合体で形成されていることが好ましい。多結晶体は、多結晶体の粒子間の粒界が優先的にエッチングされるため連続した多孔を有する多孔質が形成され易く、複合体は、よりエッチングされ易い化学種が優先的にエッチングされるため連続した多孔を有する多孔質が形成され易い。さらに、上記の観点から、焼結により形成される焼結体であることがより好ましい。
【００２１】
具体的には、エッチャントＥとしてフッ化水素酸（ＨＦ）を用いる場合は、支持基板１０としてムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ〜２Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ）−シリカ（ＳｉＯ2）焼結体基板などのＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2焼結体基板、ステアタイト（ＭｇＳｉＯ3）−シリカ焼結体基板などのＭｇＯ−ＳｉＯ2焼結体基板、ジルコン（ＺｒＳｉＯ4）−シリカ焼結体基板などのＺｒＯ2−ＳｉＯ2焼結体基板、ムライト−シリカ−ジルコニア（ＺｒＯ2）焼結体基板などのＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＺｒＯ2焼結体基板、ムライト−シリカ−イットリア（Ｙ2Ｏ3）焼結体基板などのＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｙ2Ｏ3焼結体基板、Ｙ2Ｏ3−ＺｒＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2焼結体基板、ムライト−シリカ−マグネシア（ＭｇＯ）焼結体基板、スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）−シリカ焼結体基板などのＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＭｇＯ焼結体基板、ムライト−シリカーイットリア安定化ジルコニア焼結体基板などのＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＺｒＯ2−Ｙ2Ｏ3焼結体基板、ムライト−シリカ−カルシア安定化ジルコニア焼結体基板などのＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＺｒＯ2−ＣａＯ焼結体基板、ムライト−シリカ−マグネシア安定化ジルコニア焼結体基板などのＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＺｒＯ2−ＭｇＯ焼結体基板、ムライト−シリカ−セリア安定化ジルコニア焼結体基板などのＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＺｒＯ2−ＣｅＯ2焼結体基板、シリカ−イットリア安定化ジルコニウム焼結体基板などのＳｉＯ2−ＺｒＯ2−Ｙ2Ｏ3焼結体基板、ムライト−シリカ−チタン酸ストロンチウム焼結体基板などのＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＳｒＴｉＯ3焼結体基板などのＳｉＯ2相を含有する複合酸化物焼結体基板、ＴｉＮ−Ｓｉ3Ｎ4焼結体基板などのＳｉ3Ｎ4相を含有する複合窒化物焼結体基板などが好適に用いられる。ここで、エッチャントＥとしてのフッ化水素酸（ＨＦ）には、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）も含まれる。
【００２２】
また、エッチャントＥとして硝酸（ＨＮＯ3）を用いる場合は、支持基板１０として、ステアタイト−マグネシア焼結体基板、ステアタイト−マグネシア−シリカ焼結体基板などのＭｇＯ−ＳｉＯ2焼結体基板、ムライト−マグネシア焼結体基板、スピネル−シリカ−マグネシア焼結体基板などのＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＭｇＯ焼結体基板などのＭｇＯ相を含有する複合酸化物焼結体基板、ＡｌＮ−ＴｉＮ焼結体基板などのＴｉＮ相を含有する複合窒化物焼結体基板などが好適に用いられる。
【００２３】
また、エッチャントＥとして硫酸（Ｈ2ＳＯ4）またはリン酸（Ｈ3ＰＯ4）を用いる場合は、支持基板１０としてムライト−マグネシア焼結体基板などのＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＭｇＯ焼結体基板などのＭｇＯ相を含有する複合酸化物焼結体基板などが好適に用いられる。エッチャントＥとして１５０℃〜１６０℃に加熱されたリン酸（Ｈ3ＰＯ4）を用いる場合は、ＴｉＮ−Ｓｉ3Ｎ4焼結体基板などのＳｉ3Ｎ4相を含有する複合窒化物焼結体基板などが好適に用いられる。
【００２４】
支持基板１０が多結晶体で形成されている場合、それらの多結晶体の平均粒子径は１μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。多結晶体の平均粒子径が１μｍより小さいと支持基板をエッチングする際のエッチング時間が長くなり、多結晶体の平均粒子径が３０μｍより大きくなると支持基板の主面を研磨などにより平坦化することが難しくなり、接合層の形成およびＩＩＩ族窒化物層との接合に不具合が生じ易くなる。
【００２５】
接合層２０は、支持基板１０とＩＩＩ族窒化物層３０ａとを接合させ、また、エッチャントＥによりエッチングされるものであれば特に制限はないが、支持基板１０とＩＩＩ族窒化物層３０ａとの接合強度が高くまたエッチングが容易な観点から、ケイ素酸化物、金属酸化物、複合酸化物、ケイ素窒化物、金属窒化物などで形成されていることが好ましい。
【００２６】
具体的には、エッチャントＥとしてフッ化水素酸（ＨＦ）を用いる場合は、接合層２０としてＳｉＯ2層などのケイ素酸化物層、Ｓｉ3Ｎ4層などのケイ素窒化物層などが好適に用いられる。ここで、エッチャントＥとしてのフッ化水素酸（ＨＦ）には、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）も含まれる。エッチャントＥとして硝酸（ＨＮＯ3）を用いる場合は、接合層２０としてＭｇＯ層などのＭｇＯを含有する金属酸化物層、ＴｉＮ層などのＴｉＮを含有する金属窒化物層などが好適に用いられる。エッチャントＥとして硫酸（Ｈ2ＳＯ4）またはリン酸（Ｈ3ＰＯ4）を用いる場合は、接合層２０としてＭｇＯ層などのＭｇＯを含有する金属酸化物層などが好適に用いられる。エッチャントＥとして１５０℃〜１６０℃に加熱されたリン酸（Ｈ3ＰＯ4）を用いる場合は、接合層２０としてＳｉ3Ｎ4層などのケイ素窒化物層などが好適に用いられる。
【００２７】
ＩＩＩ族窒化物層３０ａは、ＩＩＩ族元素と窒素との化合物で形成される層であり、たとえばＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）層などが挙げられる。
【００２８】
図３を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板を準備する工程は、特に制限はないが、効率よくＩＩＩ族窒化物複合基板１を準備する観点から、支持基板１０の主面１０ｍ上に接合層２０ａを形成するサブ工程（図３（Ａ））と、ＩＩＩ族窒化物基板３０の主面３０ｎ上に接合層２０ｂを形成し、ＩＩＩ族窒化物基板３０の主面３０ｎから所定の深さの位置にイオン注入領域３０ｉを形成するサブ工程（図３（Ｂ））と、支持基板１０に形成された接合層２０ａとＩＩＩ族窒化物基板３０に形成された接合層２０ｂとを貼り合わせるサブ工程（図３（Ｃ））と、ＩＩＩ族窒化物基板３０をイオン注入領域３０ｉにおいてＩＩＩ族窒化物層３０ａと残りのＩＩＩ族窒化物基板３０ｂとに分離することにより、支持基板１０上に接合層２０を介在させてＩＩＩ族窒化物層３０ａが接合されたＩＩＩ族窒化物複合基板を形成するサブ工程（図３（Ｄ））と、を含むことが好ましい。
【００２９】
（支持基板に接合層を形成するサブ工程）
図３（Ａ）を参照して、支持基板１０の主面１０ｍ上に接合層２０ａを形成する。ここで、接合層２０ａは、後述する接合層２０ｂと一体化して接合層２０を形成するものであり、接合層２０と同様の材料で形成される。また、接合層２０ａを形成する方法は、その接合層２０ａの形成に適している限り特に制限はないが、品質のよい接合層２０ａを効率的に形成する観点から、スパッタ法、ＣＶＤ（化学気相堆積）法、ＰＬＤ（パルスレーザ堆積）法、ＭＢＥ（分子線成長）法、電子線蒸着法などが好ましい。
【００３０】
さらに、接合層２０ａは、支持基板１０とＩＩＩ族窒化物基板３０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、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２００１に規定される算術平均粗さＲａが１０ｎｍ以下の鏡面）に研磨することが好ましい。接合層２０ａ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。
【００３１】
（ＩＩＩ族窒化物基板に接合層およびイオン注入領域を形成するサブ工程）
図３（Ｂ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物基板３０の主面３０ｎ上に接合層２０ｂを形成し、ＩＩＩ族窒化物基板３０の主面３０ｎから所定の深さの位置にイオン注入領域３０ｉを形成する。
【００３２】
ＩＩＩ族窒化物基板３０は、後サブ工程における分離によりＩＩＩ族窒化物層３０ａを形成させるものである。かかるＩＩＩ族窒化物基板３０を準備する方法は、特に制限はないが、結晶性のよいＩＩＩ族窒化物基板３０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法、昇華法などの気相法、フラックス法、高窒素圧溶液法などの液相法などが好適である。
【００３３】
接合層２０ｂを形成する材料および接合層２０ｂを形成する方法は、上記の接合層２０ａを形成する材料および接合層２０ａを形成する方法とそれぞれ同様であるため、ここでは繰り返さない。
【００３４】
ＩＩＩ族窒化物基板３０の主面３０ｎから所定の深さの位置にイオン注入領域３０ｉを形成することは、ＩＩＩ族窒化物基板３０の主面３０ｎ上に形成された接合層２０ｂ側からイオンＩを注入することにより行なう。注入するイオンＩは、イオン注入されるＩＩＩ族窒化物層３０ａの結晶性の低下を抑制する観点から、質量の小さいイオンが好ましく、たとえば水素イオン、ヘリウムイオンなどが好ましい。また、イオンＩが注入される所定の深さは、１ｎｍ以上１０００μｍ以下が好ましい。
【００３５】
さらに、ＩＩＩ族窒化物基板３０にイオン注入領域３０ｉを形成した後、接合層２０ｂは、支持基板１０とＩＩＩ族窒化物基板３０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、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２００１に規定される算術平均粗さＲａが１０ｎｍ以下の鏡面）に研磨することが好ましい。接合層２０ｂ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。
【００３６】
なお、図３（Ａ）に示す支持基板１０に接合層２０ａを形成するサブ工程と、図３（Ｂ）に示すＩＩＩ族窒化物基板３０に接合層２０ｂおよびイオン注入領域３０ｉを形成するサブ工程とは、いずれのサブ工程を先に行なってもよく、併行して行なってもよく、また、同時に行なってもよい。
【００３７】
（支持基板とＩＩＩ族窒化物基板とを貼り合わせるサブ工程）
図３（Ｃ）を参照して、次いで、支持基板１０に形成された接合層２０ａとＩＩＩ族窒化物基板３０に形成された接合層２０ｂとを貼り合わせる。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させた後に室温（たとえば２５℃）〜４００℃程度の低温で接合する表面活性化法などが好適である。かかる貼り合わせにより、接合層２０ａと接合層２０ｂとが接合により一体化して接合層２０が形成され、支持基板１０とＩＩＩ族窒化物基板３０とが接合層２０を介在させて接合される。
【００３８】
本実施形態（図３（Ａ）〜（Ｃ））においては、支持基板１０およびＩＩＩ族窒化物基板３０のそれぞれに接合層２０ａ，２０ｂを形成した後接合層２０ａと接合層２０ｂとを貼り合わせる方法を示したが、支持基板１０に接合層を形成した後支持基板１０に形成された接合層とＩＩＩ族窒化物基板３０とを貼り合わせてもよく、ＩＩＩ族窒化物基板３０に接合層を形成した後ＩＩＩ族窒化物基板３０に形成された接合層と支持基板１０とを貼り合わせてもよい。
【００３９】
上記の図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、支持基板１０に接合層２０ａを形成するサブ工程、ＩＩＩ族窒化物基板３０に接合層２０ｂおよびイオン注入領域３０ｉを形成するサブ工程および支持基板１０とＩＩＩ族窒化物基板３０とを貼り合わせるサブ工程により、支持基板１０と、主面から所定の深さの位置にイオン注入領域３０ｉが形成されたＩＩＩ族窒化物基板３０とを、接合層２０を介在させて、貼り合わされる。
【００４０】
（ＩＩＩ族窒化物複合基板を形成するサブ工程）
図３（Ｄ）を参照して、次いで、ＩＩＩ族窒化物基板３０をイオン注入領域３０ｉにおいてＩＩＩ族窒化物層３０ａと残りのＩＩＩ族窒化物基板３０ｂとに分離することにより、支持基板１０上に接合層２０を介在させてＩＩＩ族窒化物層３０ａが接合されたＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する。
【００４１】
ＩＩＩ族窒化物基板３０をイオン注入領域３０ｉにおいて分離する方法は、ＩＩＩ族窒化物基板３０のイオン注入領域３０ｉに何らかのエネルギーを与える方法であれば特に制限はなく、イオン注入領域３０ｉに、応力を加える方法、熱を加える方法、光を照射する方法、および超音波を印加する方法の少なくともいずれかの方法が可能である。
【００４２】
かかるイオン注入領域３０ｉは、注入されたイオンにより脆化しているため、上記エネルギーを受けることにより、ＩＩＩ族窒化物基板３０は、支持基板１０上の接合層２０上に貼りあわされたＩＩＩ族窒化物層３０ａと、残りのＩＩＩ族窒化物基板３０ｂと、に容易に分離される。
【００４３】
上記のようにして、支持基板１０上の接合層２０上にＩＩＩ族窒化物層３０ａを形成することにより、支持基板１０と、支持基板１０上に配置された接合層２０と、接合層２０上に配置されたＩＩＩ族窒化物層３０ａと、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１が得られる。
【００４４】
｛支持基板の一部および接合層を除去する工程｝
図１（Ｂ）〜（Ｄ）および図２（Ｃ）〜（Ｅ）を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板から支持基板を分離する方法は、次に、エッチャントＥにより支持基板１０の一部および接合層２０をエッチングすることにより除去する工程を含む。
【００４５】
図１（Ｂ）および図２（Ｃ）を参照して、支持基板１０と、支持基板１０上に配置された接合層２０と、接合層２０上に配置されたＩＩＩ族窒化物層３０ａと、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１にエッチャントＥを接触させると、エッチャントＥにより支持基板１０はその一部がエッチングにより除去されて多孔１０ｐ（好ましくは連続した多孔１０ｐ）が形成されるため、これらの多孔１０ｐを経由して、エッチャントＥが接合層２０に到達する。ここで、支持基板１０はその一部がエッチングにより除去されて多孔１０ｐが形成されることは、エッチングされた支持基板を１０の主面および／または断面を電子顕微鏡を用いて観察することができる。
【００４６】
次いで、図１（Ｃ）および図２（Ｄ）を参照して、接合層２０に到達したエッチャントＥにより接合層２０がエッチングされて除去される。
【００４７】
次いで、図１（Ｄ）および図２（Ｅ）を参照して、接合層２０が除去されることにより、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から多孔１０ｐが形成されて多孔質となった支持基板１０が分離される。
【００４８】
分離された支持基板１０は、主面を研磨して再度鏡面化することにより、支持基板として再利用することができる。
【００４９】
［ＩＩＩ族窒化物ウエハの製造方法］
図１および図２を参照して、本発明の別の実施形態であるＩＩＩ族窒化物ウエハの製造方法は、エッチャントＥにより一部がエッチングされて多孔１０ｐが形成される支持基板１０と、支持基板１０上に配置されたエッチャントＥによりエッチングされる接合層２０と、接合層２０上に配置されたＩＩＩ族窒化物層３０ａと、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１を準備する工程（図１（Ａ）および図２（Ａ））と、エッチャントＥにより支持基板１０の一部および接合層２０をエッチングすることにより除去する工程（図１（Ｂ）〜（Ｄ）および図２（Ｃ）〜（Ｅ））と、を含む。
【００５０】
｛ＩＩＩ族窒化物複合基板１を準備する工程｝
図１（Ａ）および図２（Ａ）を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物ウエハの製造方法は、まず、エッチャントＥにより一部がエッチングされて多孔１０ｐが形成される支持基板１０と、支持基板１０上に配置されたエッチャントＥによりエッチングされる接合層２０と、接合層２０上に配置されたＩＩＩ族窒化物層３０ａと、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１を準備する工程を含む。かかるＩＩＩ族窒化物複合基板１を準備する工程は、上述したＩＩＩ族窒化物複合基板からの支持基板の分離方法におけるＩＩＩ族窒化物複合基板１を準備する工程と同様であるため、ここでは繰り返さない。
【００５１】
｛支持基板の一部および接合層をエッチングすることにより除去する工程｝
図１（Ｂ）〜（Ｄ）および図２（Ｃ）〜（Ｅ）を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物ウエハの製造方法は、次に、エッチャントＥにより支持基板１０の一部および接合層２０をエッチングすることにより除去する工程を含む。
【００５２】
図１（Ｂ）および図２（Ｃ）を参照して、支持基板１０と、支持基板１０上に配置された接合層２０と、接合層２０上に配置されたＩＩＩ族窒化物層３０ａと、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１にエッチャントＥを接触させると、エッチャントＥにより支持基板１０はその一部がエッチングにより除去されて多孔１０ｐ（好ましくは連続した多孔１０ｐ）が形成されるため、これらの多孔１０ｐを経由して、エッチャントＥが接合層２０に到達する。
【００５３】
次いで、図１（Ｃ）および図２（Ｄ）を参照して、接合層２０に到達したエッチャントＥにより接合層２０がエッチングされて除去される。
【００５４】
次いで、図１（Ｄ）および図２（Ｅ）を参照して、接合層２０が除去されることにより、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から多孔１０ｐが形成されて多孔質となった支持基板１０が分離される。ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離されることにより、ＩＩＩ族窒化物ウエハ２としてＩＩＩ族窒化物層３０ａが得られる。このようにして、ＩＩＩ族窒化物ウエハ２が、高効率かつ低コストで得られる。
【００５５】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物ウエハの製造方法において、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を準備した（図１（Ａ））後、さらに、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物層３０ａに別の支持基板（図示せず）を貼り合わせ、その後、支持基板１０の一部および接合層２０をエッチングすることにより除去してＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０を分離することもできる（図１（Ｂ）〜（Ｄ））。かかる方法により、別の支持基板上に配置されたＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０を含むＩＩＩ族窒化物ウエハが得られる。
【００５６】
図２を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物ウエハの製造方法において、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を準備する工程（図２（Ａ））後、支持基板１０の一部および接合層２０をエッチングすることにより除去する工程（図２（Ｃ）〜（Ｅ））前に、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物層３０ａ上にＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０を成長させる工程（図２（Ｂ））を、さらに含むことができる。
【００５７】
｛ＩＩＩ族窒化物層上にＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層を成長させる工程｝
ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０を成長させる方法は、特に制限はないが、結晶性のよいＩＩＩ族窒化物基板３０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法、昇華法などの気相法、フラックス法、高窒素圧溶液法などの液相法などが好適である。
【００５８】
ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物層３０ａ上にＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０を成長させた（図２（Ｂ））後、上述のように支持基板１０の一部および接合層２０をエッチングすることにより除去してＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離される（図２（Ｃ）〜（Ｅ））ことにより、ＩＩＩ族窒化物ウエハ２としてＩＩＩ族窒化物層３０ａおよびＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０が積層されたウエハが得られる。このようにして、ＩＩＩ族窒化物ウエハ２が、高効率かつ低コストで得られる。
【００５９】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物ウエハの製造方法において、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物層３０ａ上にＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０を成長させた（図２（Ｂ））後、さらに、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物層３０ａ上に成長させたＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０に別の支持基板（図示せず）を貼り合わせ、その後、支持基板１０の一部および接合層２０をエッチングすることにより除去してＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０を分離することもできる。かかる方法により、別の支持基板上に配置されたＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０およびＩＩＩ族窒化物層３０ａを含むＩＩＩ族窒化物ウエハが得られる。
【００６０】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物ウエハの製造方法において用いられる支持基板１０は、上述のＩＩＩ族窒化物複合基板からの支持基板の分離方法において用いられる支持基板１０と同様に、それに接合されるＩＩＩ族窒化物層３０ａを支持でき、また、エッチャントＥにより一部がエッチングされて多孔が形成されるものであれば特に制限はないが、支持強度が高くまたエッチングにより多孔１０ｐが形成されて多孔質となり易い観点から、多結晶体で形成されていることが好ましく、また、複数の化学種で構成される複合体で形成されていることが好ましい。多結晶体は、多結晶体の粒子間の粒界が優先的にエッチングされるため連続した多孔を有する多孔質が形成され易く、複合体は、よりエッチングされ易い化学種が優先的にエッチングされるため連続した多孔を有する多孔質が形成され易い。さらに、上記の観点から、焼結により形成される焼結体であることがより好ましい。
【００６１】
ここで、本実施形態のＩＩＩ族窒化物ウエハの製造方法において用いられるエッチャントＥおよびそれによりエッチングされる支持基板１０の具体例は、上述のＩＩＩ族窒化物複合基板からの支持基板の分離方法において用いられるエッチャントＥおよびそれによりエッチングされる支持基板１０の具体例とそれぞれ同様であるため、ここでは繰り返さない。
【００６２】
支持基板１０が多結晶体で形成されている場合、それらの多結晶体の平均粒子径は１μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。多結晶体の平均粒子径が１μｍより小さいと支持基板をエッチングする際のエッチング時間が長くなり、多結晶体の平均粒子径が３０μｍより大きくなると支持基板の主面を研磨などにより平坦化することが難しくなり、接合層の形成およびＩＩＩ族窒化物層との接合に不具合が生じ易くなる。
【００６３】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物ウエハの製造方法において用いられる接合層２０およびＩＩＩ族窒化物層３０ａは、上述のＩＩＩ族窒化物複合基板からの支持基板の分離方法において用いられる接合層２０およびＩＩＩ族窒化物層３０ａとそれぞれ同様であるため、ここでは繰り返さない。
【実施例】
【００６４】
［実施例Ａ］
図２および図３を参照して、以下の実施例Ａ１〜Ａ９は、支持基板１０としてムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ〜２Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ）−シリカ（ＳｉＯ2）焼結体基板と、接合層２０としてＳｉＯ2層と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１を用いて、ＩＩＩ族窒化物複合基板１からの支持基板１０の分離およびＩＩＩ族窒化物ウエハ２の製造を行なった例である。
【００６５】
（実施例Ａ１）
１．ＩＩＩ族窒化物複合基板の準備
１−１．支持基板への接合層の形成
図３（Ａ）を参照して、支持基板１０として、常圧（大気圧）焼結した後ＨＩＰ（熱間等方圧プレス）焼結することにより作製された、直径が４インチ（１０１．６ｍｍ）で厚さが１００μｍで主面１０ｍが鏡面化された充填率が９９．９％で平均粒子径が５μｍのムライト−シリカ焼結体基板を準備した。このムライト−シリカ焼結体基板の平均粒子径は、電子顕微鏡を用いて測定した。このムライト−シリカ焼結体基板の各組成分の含有率は、ＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ−質量分析）およびＸＲＤ（Ｘ線回折）により測定したところ、ムライトの含有率が９９質量％で、シリカの含有率が１質量％であった。図４を参照して、このムライト−シリカ焼結体基板の主面１０ｍは、電子顕微鏡を用いて観察したところ、平坦な鏡面であった。
【００６６】
上記の支持基板１０の主面１０ｍ上にＣＶＤ法により接合層２０ａを形成するための厚さ３００ｎｍのＳｉＯ2層を形成した。さらに、このＳｉＯ2層の主面を表面から３０ｎｍの深さまでＣＭＰして、接合層２０ａとして主面が鏡面化された厚さ２７０ｎｍのＳｉＯ2層を形成した。
【００６７】
１−２．ＩＩＩ族窒化物基板への接合層およびイオン注入領域の形成
図３（Ｂ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物基板３０として、ＨＶＰＥ法により作製された、直径が４インチ（１０１．６ｍｍ）で厚さが４４０μｍのＧａＮ基板を準備した。このＩＩＩ族窒化物基板３０のＮ原子面側の主面３０ｎ上にＣＶＤ法により接合層２０ｂを形成するための厚さ３００ｎｍのＳｉＯ2層を形成した。次いで、このＳｉＯ2層が形成された主面３０ｎ側から水素イオンを注入して、主面３０ｎから３００ｎｍの深さの位置にイオン注入領域３０ｉを形成した。イオン注入領域３０ｉが形成されたＩＩＩ族窒化物基板３０の主面３０ｎ上に形成されたＳｉＯ2層の主面を表面から３０ｎｍの深さまでＣＭＰして、接合層２０ｂとして主面が鏡面化された厚さ２７０ｎｍのＳｉＯ2層を形成した。
【００６８】
１−３．支持基板とＩＩＩ族窒化物基板との貼り合わせ
図３（Ｃ）を参照して、支持基板１０に形成された接合層２０ａの鏡面化された主面と、ＩＩＩ族窒化物基板３０に形成された接合層２０ｂの鏡面化された主面とを、Ａｒイオンガンを用いて活性化した後、大気中で貼り合わせた。貼り合わせ後、大気中で室温（たとえば２５℃）から２００℃まで３時間かけてゆっくり加熱することにより接合強度を向上させた。
【００６９】
１−４．ＩＩＩ族窒化物複合基板の形成
図３（Ｄ）を参照して、支持基板１０およびＩＩＩ族窒化物基板３０とが貼り合わされた積層基板を、さらに、５００℃に加熱して応力をかけることにより、ＩＩＩ族窒化物基板３０をイオン注入領域３０ｉで分離して、図２（Ａ）に示すように、支持基板１０であるムライト−シリカ焼結体基板の主面上に、接合層２０である厚さ５４０ｎｍのＳｉＯ2層を介在させて、ＩＩＩ族窒化物層３０ａである厚さ３００ｎｍのＧａＮ層が形成されたＩＩＩ族窒化物複合基板１が得られた。
【００７０】
２．ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層の成長
図２（Ｂ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物層３０ａの主面上に、ＭＯＶＰＥ法によりＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０として厚さ１０００ｎｍのＧａＮエピタキシャル層を成長させた。
【００７１】
３．ＩＩＩ族窒化物複合基板からの支持基板の一部および接合層の除去
図２（Ｃ）〜（Ｅ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物層３０ａの主面上にＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０を成長させたＩＩＩ族窒化物複合基板１（以下、ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１という。）を、エッチャントＥとして液温が３０℃で２００ｒｐｍの速度で攪拌されている１０００ｃｍ3の５０質量％のフッ化水素酸（ＨＦ）水溶液中に浸漬させた。エッチング時間０．２時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。
【００７２】
図５を参照して、分離された支持基板１０における接合層２０と接合されていた側の主面は、電子顕微鏡を用いて観察したところ、エッチングにより形成されて連続した多孔１０ｐが見られ、平坦でなかった。また、分離された支持基板１０の断面（主面とほぼ垂直方向の面）も、電子顕微鏡を用いて観察したところ、エッチングにより形成された連続した多孔１０ｐが見られた。このことから、エッチャントＥは、支持基板１０の一部がエッチングにより除去されて形成された連続した多孔１０ｐを経由して接合層２０に到達し、次いで、接合層２０をエッチングして除去したことが確認された。結果を表１にまとめた。
【００７３】
（実施例Ａ２）
実施例Ａ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製し、エッチャントＥとして１０質量％のフッ化水素酸（ＨＦ）水溶液を用いたこと以外は実施例Ａ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１をエッチングした。エッチング時間１．０時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表１にまとめた。
【００７４】
（実施例Ａ３）
実施例Ａ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製し、エッチャントＥとして１質量％のフッ化水素酸（ＨＦ）水溶液を用いたこと以外は実施例Ａ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１をエッチングした。エッチング時間１．５時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表１にまとめた。
【００７５】
（実施例Ａ４）
実施例Ａ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した後、そのＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１の支持基板１０の露出している主面側から研削することにより支持基板１０の厚さを４０μｍとした。支持基板１０の厚さが４０μｍであるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ａ２と同様にしてエッチングした。エッチング時間０．３時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表１にまとめた。
【００７６】
（実施例Ａ５）
支持基板１０として厚さが５００μｍのムライト−シリカ焼結体基板を用いたこと以外は、実施例Ａ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した。支持基板１０の厚さが５００μｍであるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ａ２と同様にしてエッチングした。エッチング時間２．５時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表１にまとめた。
【００７７】
（実施例Ａ６）
支持基板１０として厚さが１０００μｍのムライト−シリカ焼結体基板を用いたこと以外は、実施例Ａ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した。支持基板１０の厚さが１０００μｍであるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ａ２と同様にしてエッチングした。エッチング時間７．０時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表１にまとめた。
【００７８】
（実施例Ａ７）
支持基板１０として平均粒子径が３０μｍのムライト−シリカ焼結体基板を用いたこと以外は、実施例Ａ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した。支持基板１０の平均粒子径が３０μｍであるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ａ２と同様にしてエッチングした。エッチング時間０．７時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表１にまとめた。
【００７９】
（実施例Ａ８）
支持基板１０として平均粒子径が１μｍのムライト−シリカ焼結体基板を用いたこと以外は、実施例Ａ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した。支持基板１０の平均粒子径が１μｍであるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ａ２と同様にしてエッチングした。エッチング時間２．０時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表１にまとめた。
【００８０】
（実施例Ａ９）
支持基板１０として平均粒子径が０．１μｍのムライト−シリカ焼結体基板を用いたこと以外は、実施例Ａ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した。支持基板１０の平均粒子径が０．１μｍであるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ａ１と同様にしてエッチングした。エッチング時間１０時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表１にまとめた。
【００８１】
（比較例Ａ１）
支持基板１０としてムライト−シリカ単結晶基板を用いたこと以外は、実施例Ａ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した。支持基板１０がムライト−シリカ単結晶基板であるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ａ２と同様にしてエッチングした。７２時間エッチングを行なっても、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０を分離することはできなかった。これは、支持基板１０がムライト−シリカ単結晶基板であったため、支持基板１０がエッチャントＥにほとんどエッチングされなかったため、ほとんどのエッチャントＥが接合層２０に到達できなかったためと考えられる。結果を表１にまとめた。
【００８２】
【表１】
0005987599.tif 000002
【００８３】
表１を参照して、エッチャントであるフッ化水素酸により一部がエッチングされて多孔が形成される支持基板であるムライト−シリカ焼結体基板と、支持基板上に配置されたエッチャントによりエッチングされる接合層と、接合層上に配置されたＩＩＩ族窒化物層と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板を準備し、ＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物層上にＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層を成長させ、エッチャントにより支持基板の一部および接合層をエッチングすることにより除去することにより、高効率かつ低コストで、ＩＩＩ族窒化物複合基板から支持基板を分離して、ＩＩＩ族窒化物層とＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層とが積層されたＩＩＩ族窒化物ウエハを製造することができた。
【００８４】
（実施例Ａ１０）
（支持基板のエッチングによるＳｉ／Ａｌ質量比の変化）
支持基板として、常圧（大気圧）焼結した後ＨＩＰ（熱間等方圧プレス）焼結することにより作製された、直径が２インチ（５０．８ｍｍ）で厚さが５００μｍで主面１０ｍが鏡面化された充填率が９９．９％で平均粒子径が３μｍのムライト−シリカ焼結体基板を準備した。このムライト−シリカ焼結体基板のＳｉ／Ａｌ質量比（Ａｌの質量に対するＳｉの質量の比）は、ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光）分析をしたところ、０．９８であった。
【００８５】
準備されたムライト−シリカ焼結体基板を、エッチャントＥとして液温が３０℃で２００ｒｐｍの速度で攪拌されている１０００ｃｍ3の５０質量％のフッ化水素酸（ＨＦ）水溶液中に１０時間浸漬させた。フッ化水素酸（ＨＦ）でエッチングした後のムライト−シリカ焼結体基板のＳｉ／Ａｌ質量比は、０．１８であった。結果を表２にまとめた。
【００８６】
【表２】
0005987599.tif 000003
【００８７】
表２を参照して、支持基板であるムライト−シリカ焼結体基板は、フッ化水素酸（ＨＦ）によるエッチングにより、ムライト−シリカ焼結体基板のＳｉ／Ａｌ質量比が減少したことから、均一に侵食されるのではなく、Ｓｉを含む物質（フッ化水素酸に侵食されることからＳｉＯ2に推測される）の比率が高い箇所が優先的に侵食されていることがわかった。
【００８８】
（実施例Ａ１１）
（支持基板のエッチングによる質量および厚さの変化）
支持基板として、常圧（大気圧）焼結した後ＨＩＰ（熱間等方圧プレス）焼結することにより作製された、質量が１．３８８ｇで直径が２インチ（５０．８ｍｍ）で平均厚さが１４７１μｍで主面１０ｍが鏡面化された充填率が９９．９％で平均粒子径が３μｍのムライト−シリカ焼結体基板を準備した。ここで、このムライト−シリカ焼結体基板の平均厚さは、中央点およびその中央点で直交する直線上にありその中央点から２０ｍｍの距離にある４点（計５点）における厚さの平均である。
【００８９】
準備されたムライト−シリカ焼結体基板を、エッチャントＥとして液温が３０℃で２００ｒｐｍの速度で攪拌されている１０００ｃｍ3の５０質量％のフッ化水素酸（ＨＦ）水溶液中に浸漬させた。浸漬時間が、６０時間、１２０時間および３００時間のときのムライト−シリカ焼結体基板の質量および平均厚さを測定した。６０時間フッ化水素酸（ＨＦ）エッチング後のムライト−シリカ焼結体基板は、その質量が１．３８３ｇ（残存百分率９９．６４％）、その平均厚さが１４７０μｍ（残存百分率９９．９３％）であった。１２０時間フッ化水素酸（ＨＦ）エッチング後のムライト−シリカ焼結体基板は、その質量が１．３７５ｇ（残存百分率９９．０６％）、その平均厚さが１４６９μｍ（残存百分率９９．８６％）であった。３００時間フッ化水素酸（ＨＦ）エッチング後のムライト−シリカ焼結体基板は、その質量が１．３５１ｇ（残存百分率９７．３３％）、その平均厚さが１４６８μｍ（残存百分率９９．８０％）であった。フッ化水素酸（ＨＦ）でエッチングした後のムライト−シリカ焼結体基板のＳｉ／Ａｌ質量比は、０．１８であった。結果を表３にまとめた。
【００９０】
【表３】
0005987599.tif 000004
【００９１】
表３を参照して、フッ化水素酸（ＨＦ）によるエッチングの進行とともに、支持基板であるムライト−シリカ焼結体基板の質量が減少するのに対して、そのムライト−シリカ焼結体基板の平均厚さはほぼ変化がなかった。すなわち、フッ化水素酸（ＨＦ）によるエッチングにより、ムライト−シリカ焼結体基板はその一部が侵食されることにより多孔が形成されて多孔質となったことを裏付ける結果が得られた。
【００９２】
（実施例Ａ１２）
（ＩＩＩ族窒化物複合基板のエッチングにおける支持基板の厚さと除去時間との関係）
図２（Ａ）および（Ｂ）を参照して、実施例Ａ５と同様にして、支持基板１０である厚さ５００μｍのムライト−シリカ焼結体基板の主面上に、接合層２０である厚さ５４０ｎｍのＳｉＯ2層を介在させて、ＩＩＩ族窒化物層３０ａである厚さ３００ｎｍのＧａＮ層が形成されたＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物層３０ａの主面上に、ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０としてＧａＮエピタキシャル層を成長させたＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を４つ準備した。これら４つのＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１の支持基板１０の露出している主面側から研削することにより支持基板１０の厚さを、それぞれ、４０μｍ、６５μｍ、１００μｍおよび１５０μｍとした。
【００９３】
図２（Ｃ）〜（Ｅ）を参照して、支持基板１０である上記のムライト−シリカ焼結体基板の厚さが異なる４つのＧａＮエピタキシャル層付ＧａＮ複合基板を、それぞれ、エッチャントＥとして液温が３０℃で２００ｒｐｍの速度で攪拌されている１０００ｃｍ3の５０質量％のフッ化水素酸（ＨＦ）水溶液中に浸漬させた。
【００９４】
ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０であるムライト−シリカ焼結体基板を分離除去するのに必要なエッチング時間は、ムライト−シリカ焼結体基板の厚さが４０μｍのとき２０分、ムライト−シリカ焼結体基板の厚さが６５μｍのとき４０分、ムライト−シリカ焼結体基板の厚さが１００μｍのとき６５分、ムライト−シリカ焼結体基板の厚さが１５０μｍのとき１０５分であった。結果を表４にまとめた。
【００９５】
【表４】
0005987599.tif 000005
【００９６】
表４を参照して、ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１のエッチングにおいて、支持基板１０であるムライト−シリカ焼結体基板の厚さが大きくなるとともにムライト−シリカ焼結体基板の分離時間が長くなったことは、図２（Ｃ）〜（Ｅ）に示すように、エッチャントＥであるフッ化水素酸（ＨＦ）が、支持基板１０の一部を侵食することにより形成された連続した多孔１０ｐを経由して接合層２０に到達し、接合層２０をエッチングすることにより侵食して、ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離されて除去されることにより、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０が積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られるメカニズムを裏付けるものと考えられる。
【００９７】
［実施例Ｂ］
図２および図３を参照して、以下の実施例Ｂ１〜Ｂ９は、支持基板１０としてムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ〜２Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ）−シリカ（ＳｉＯ2）−ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア、以下同じ）焼結体基板と、接合層２０としてＳｉＯ2層と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１を用いて、ＩＩＩ族窒化物複合基板１からの支持基板１０の分離およびＩＩＩ族窒化物ウエハ２の製造を行なった例である。
【００９８】
（実施例Ｂ１）
１．ＩＩＩ族窒化物複合基板の準備
１−１．支持基板への接合層の形成
図３（Ａ）を参照して、支持基板１０として、常圧（大気圧）焼結した後ＨＩＰ（熱間等方圧プレス）焼結することにより作製された、直径が４インチ（１０１．６ｍｍ）で厚さが１００μｍで主面１０ｍが鏡面化された充填率が９９．９％で平均粒子径が５μｍのムライト−シリカ−ＹＳＺ焼結体基板を準備した。このムライト−シリカ−ＹＳＺ焼結体基板基板の平均粒子径は、電子顕微鏡を用いて測定した。このムライト−シリカ−ＹＳＺ焼結体基板の各組成分の含有率は、ＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ−質量分析）およびＸＲＤ（Ｘ線回折）により測定したところ、ムライトの含有率が６９．３質量％で、シリカの含有率が０．７質量％で、ＹＳＺの含有率が３０質量％であり、ＹＳＺにおけるＹ2Ｏ3含有率が１０モル％でＺｒＯ2含有率が９０モル％であった。このムライト−シリカ−ＹＳＺ焼結体基板の主面１０ｍは、電子顕微鏡を用いて観察したところ、平坦な鏡面であった。
【００９９】
上記の支持基板１０の主面１０ｍ上にスパッタ法により接合層２０ａを形成するための厚さ３００ｎｍのＳｉＯ2層を形成した。さらに、このＳｉＯ2層の主面を表面から３０ｎｍの深さまでＣＭＰして、接合層２０ａとして主面が鏡面化された厚さ２７０ｎｍのＳｉＯ2層を形成した。
【０１００】
１−２．ＩＩＩ族窒化物基板への接合層およびイオン注入領域の形成
図３（Ｂ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物基板３０として、ＨＶＰＥ法により作製された、直径が４インチ（１０１．６ｍｍ）で厚さが４４０μｍのＧａＮ基板を準備した。このＩＩＩ族窒化物基板３０のＮ原子面側の主面３０ｎ上にスパッタ法により接合層２０ｂを形成するための厚さ３００ｎｍのＳｉＯ2層を形成した。次いで、このＳｉＯ2層が形成された主面３０ｎ側から水素イオンを注入して、主面３０ｎから３００ｎｍの深さの位置にイオン注入領域３０ｉを形成した。イオン注入領域３０ｉが形成されたＩＩＩ族窒化物基板３０の主面３０ｎ上に形成されたＳｉＯ2層の主面を表面から３０ｎｍの深さまでＣＭＰして、接合層２０ｂとして主面が鏡面化された厚さ２７０ｎｍのＳｉＯ2層を形成した。
【０１０１】
１−３．支持基板とＩＩＩ族窒化物基板との貼り合わせ
図３（Ｃ）を参照して、支持基板１０に形成された接合層２０ａの鏡面化された主面と、ＩＩＩ族窒化物基板３０に形成された接合層２０ｂの鏡面化された主面とを、Ａｒイオンガンを用いて活性化した後、大気中で貼り合わせた。貼り合わせ後、大気中で室温（たとえば２５℃）から２００℃まで３時間かけてゆっくり加熱することにより接合強度を向上させた。
【０１０２】
１−４．ＩＩＩ族窒化物複合基板の形成
図３（Ｄ）を参照して、支持基板１０およびＩＩＩ族窒化物基板３０とが貼り合わされた積層基板を、さらに、５００℃に加熱して応力をかけることにより、ＩＩＩ族窒化物基板３０をイオン注入領域３０ｉで分離して、図２（Ａ）に示すように、支持基板１０であるムライト−シリカ−ＹＳＺ焼結体基板の主面上に、接合層２０である厚さ５４０ｎｍのＳｉＯ2層を介在させて、ＩＩＩ族窒化物層３０ａである厚さ３００ｎｍのＧａＮ層が形成されたＩＩＩ族窒化物複合基板１が得られた。
【０１０３】
２．ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層の成長
図２（Ｂ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物層３０ａの主面上に、ＭＯＶＰＥ法によりＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０として厚さ１０００ｎｍのＧａＮエピタキシャル層を成長させた。
【０１０４】
３．ＩＩＩ族窒化物複合基板からの支持基板の一部および接合層の除去
図２（Ｃ）〜（Ｅ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物層３０ａの主面上にＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０を成長させたＩＩＩ族窒化物複合基板１（ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１）を、エッチャントＥとして液温が３０℃で２００ｒｐｍの速度で攪拌されている１０００ｃｍ3の５０質量％のフッ化水素酸（ＨＦ）水溶液中に浸漬させた。エッチング時間０．２時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。
【０１０５】
分離された支持基板１０における接合層２０と接合されていた側の主面は、電子顕微鏡を用いて観察したところ、エッチングにより形成された多孔１０ｐが見られ、平坦でなかった。また、分離された支持基板１０の断面（主面とほぼ垂直方向の面）も、電子顕微鏡を用いて観察したところ、エッチングにより形成された連続した多孔１０ｐが見られた。このことから、エッチャントＥは、支持基板１０の一部がエッチングにより除去されて形成された連続した多孔１０ｐを経由して接合層２０に到達し、次いで、接合層２０をエッチングして除去したことが確認された。結果を表５にまとめた。
【０１０６】
（実施例Ｂ２）
実施例Ｂ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製し、エッチャントＥとして１０質量％のフッ化水素酸（ＨＦ）水溶液を用いたこと以外は実施例Ｂ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１をエッチングした。エッチング時間１．０時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表５にまとめた。
【０１０７】
（実施例Ｂ３）
実施例Ｂ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製し、エッチャントＥとして１質量％のフッ化水素酸（ＨＦ）水溶液を用いたこと以外は実施例Ｂ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１をエッチングした。エッチング時間１．４時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表５にまとめた。
【０１０８】
（実施例Ｂ４）
実施例Ｂ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した後、そのＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１の支持基板１０の露出している主面側から研削することにより支持基板１０の厚さを４０μｍとした。支持基板１０の厚さが４０μｍであるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ｂ２と同様にしてエッチングした。エッチング時間０．３時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表５にまとめた。
【０１０９】
（実施例Ｂ５）
支持基板１０として厚さが５００μｍのムライト−シリカ−ＹＳＺ焼結体基板を用いたこと以外は、実施例Ｂ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した。支持基板１０の厚さが５００μｍであるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ｂ２と同様にしてエッチングした。エッチング時間２．４時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表５にまとめた。
【０１１０】
（実施例Ｂ６）
支持基板１０として厚さが１０００μｍのムライト−シリカ−ＹＳＺ焼結体基板を用いたこと以外は、実施例Ｂ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した。支持基板１０の厚さが１０００μｍであるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ｂ２と同様にしてエッチングした。エッチング時間６．７時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表５にまとめた。
【０１１１】
（実施例Ｂ７）
支持基板１０として平均粒子径が３０μｍのムライト−シリカ−ＹＳＺ焼結体基板を用いたこと以外は、実施例Ｂ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した。支持基板１０の平均粒子径が３０μｍであるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ｂ２と同様にしてエッチングした。エッチング時間０．７時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表５にまとめた。
【０１１２】
（実施例Ｂ８）
支持基板１０として平均粒子径が１μｍのムライト−シリカ−ＹＳＺ焼結体基板を用いたこと以外は、実施例Ｂ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した。支持基板１０の平均粒子径が１μｍであるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ｂ２と同様にしてエッチングした。エッチング時間１．９時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表５にまとめた。
【０１１３】
（実施例Ｂ９）
支持基板１０として平均粒子径が０．１μｍのムライト−シリカ−ＹＳＺ焼結体基板を用いたこと以外は、実施例Ｂ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した。支持基板１０の平均粒子径が０．１μｍであるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ｂ１と同様にしてエッチングした。エッチング時間９．５時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表５にまとめた。
【０１１４】
（比較例Ｂ１）
支持基板１０としてムライト−シリカ−ＹＳＺ単結晶基板を用いたこと以外は、実施例Ｂ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した。支持基板１０がムライト−シリカ−ＹＳＺ単結晶基板であるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ｂ２と同様にしてエッチングした。７２時間エッチングを行なっても、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０を分離することはできなかった。これは、支持基板１０がムライト−シリカ−ＹＳＺ単結晶基板であったため、支持基板１０がエッチャントＥにほとんどエッチングされなかったため、ほとんどのエッチャントＥが接合層２０に到達できなかったためと考えられる。結果を表５にまとめた。
【０１１５】
【表５】
0005987599.tif 000006
【０１１６】
表５を参照して、エッチャントであるフッ化水素酸により一部がエッチングされて多孔が形成される支持基板であるムライト−シリカ−ＹＳＺ焼結体基板と、支持基板上に配置されたエッチャントによりエッチングされる接合層と、接合層上に配置されたＩＩＩ族窒化物層と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板を準備し、ＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物層上にＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層を成長させ、エッチャントにより支持基板の一部および接合層をエッチングすることにより除去することにより、高効率かつ低コストで、ＩＩＩ族窒化物複合基板から支持基板を分離して、ＩＩＩ族窒化物層とＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層とが積層されたＩＩＩ族窒化物ウエハを製造することができた。
【０１１７】
［実施例Ｃ］
図２および図３を参照して、以下の実施例Ｃ１〜Ｃ９は、支持基板１０としてムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ〜２Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ）−マグネシア（ＭｇＯ）焼結体基板と、接合層２０としてＭｇＯ層と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１を用いて、ＩＩＩ族窒化物複合基板１からの支持基板１０の分離およびＩＩＩ族窒化物ウエハ２の製造を行なった例である。
【０１１８】
（実施例Ｃ１）
１．ＩＩＩ族窒化物複合基板の準備
１−１．支持基板への接合層の形成
図３（Ａ）を参照して、支持基板１０として、常圧（大気圧）焼結した後ＨＩＰ（熱間等方圧プレス）焼結することにより作製された、直径が４インチ（１０１．６ｍｍ）で厚さが１００μｍで主面１０ｍが鏡面化された充填率が９９．９％で平均粒子径が５μｍのムライト−マグネシア焼結体基板を準備した。このムライト−マグネシア焼結体基板の平均粒子径は、電子顕微鏡を用いて測定した。このムライト−マグネシア焼結体基板の各組成分の含有率は、ＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ−質量分析）により測定したところ、ムライトの含有率が８５質量％で、マグネシアの含有率が１５質量％であった。このムライト−マグネシア焼結体基板（支持基板１０）の主面１０ｍは、電子顕微鏡を用いて観察したところ、平坦な鏡面であった。
【０１１９】
上記の支持基板１０の主面１０ｍ上にスパッタ法により接合層２０ａを形成するための厚さ３００ｎｍのＭｇＯ層を形成した。さらに、このＭｇＯ層の主面を表面から３０ｎｍの深さまでＣＭＰして、接合層２０ａとして主面が鏡面化された厚さ２７０ｎｍのＭｇＯ層を形成した。
【０１２０】
１−２．ＩＩＩ族窒化物基板への接合層およびイオン注入領域の形成
図３（Ｂ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物基板３０として、ＨＶＰＥ法により作製された、直径が４インチ（１０１．６ｍｍ）で厚さが４４０μｍのＧａＮ基板を準備した。このＩＩＩ族窒化物基板３０のＮ原子面側の主面３０ｎ上にスパッタ法により接合層２０ｂを形成するための厚さ３００ｎｍのＭｇＯ層を形成した。次いで、このＭｇＯ層が形成された主面３０ｎ側から水素イオンを注入して、主面３０ｎから３００ｎｍの深さの位置にイオン注入領域３０ｉを形成した。イオン注入領域３０ｉが形成されたＩＩＩ族窒化物基板３０の主面３０ｎ上に形成されたＭｇＯ層の主面を表面から３０ｎｍの深さまでＣＭＰして、接合層２０ｂとして主面が鏡面化された厚さ２７０ｎｍのＭｇＯ層を形成した。
【０１２１】
１−３．支持基板とＩＩＩ族窒化物基板との貼り合わせ
図３（Ｃ）を参照して、支持基板１０に形成された接合層２０ａの鏡面化された主面と、ＩＩＩ族窒化物基板３０に形成された接合層２０ｂの鏡面化された主面とを、Ａｒイオンガンを用いて活性化した後、大気中で貼り合わせた。貼り合わせ後、大気中で室温（たとえば２５℃）から２００℃まで３時間かけてゆっくり加熱することにより接合強度を向上させた。
【０１２２】
１−４．ＩＩＩ族窒化物複合基板の形成
図３（Ｄ）を参照して、支持基板１０およびＩＩＩ族窒化物基板３０とが貼り合わされた積層基板を、さらに、５００℃に加熱して応力をかけることにより、ＩＩＩ族窒化物基板３０をイオン注入領域３０ｉで分離して、図２（Ａ）に示すように、支持基板１０であるムライト−マグネシア焼結体基板の主面上に、接合層２０である厚さ５４０ｎｍのＭｇＯ層を介在させて、ＩＩＩ族窒化物層３０ａである厚さ３００ｎｍのＧａＮ層が形成されたＩＩＩ族窒化物複合基板１が得られた。
【０１２３】
２．ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層の成長
図２（Ｂ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物層３０ａの主面上に、ＭＯＶＰＥ法によりＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０として厚さ１０００ｎｍのＧａＮエピタキシャル層を成長させた。
【０１２４】
３．ＩＩＩ族窒化物複合基板からの支持基板の一部および接合層の除去
図２（Ｃ）〜（Ｅ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物層３０ａの主面上にＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０を成長させたＩＩＩ族窒化物複合基板１（ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１）を、エッチャントＥとして液温が３０℃で２００ｒｐｍの速度で攪拌されている１０００ｃｍ3の５０質量％の硝酸（ＨＮＯ3）水溶液中に浸漬させた。エッチング時間０．２時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。
【０１２５】
分離された支持基板１０における接合層２０と接合されていた側の主面は、電子顕微鏡を用いて観察したところ、エッチングにより形成された連続した多孔１０ｐが見られ、平坦でなかった。また、分離された支持基板１０の断面（主面とほぼ垂直方向の面）も、電子顕微鏡を用いて観察したところ、エッチングにより形成された連続した多孔１０ｐが見られた。このことから、エッチャントＥは、支持基板１０の一部がエッチングにより除去されて形成された連続した多孔１０ｐを経由して接合層２０に到達し、次いで、接合層２０をエッチングして除去したことが確認された。結果を表６にまとめた。
【０１２６】
（実施例Ｃ２）
実施例Ｃ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製し、エッチャントＥとして１０質量％の硝酸（ＨＮＯ3）水溶液を用いたこと以外は実施例Ｃ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１をエッチングした。エッチング時間１．０時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表６にまとめた。
【０１２７】
（実施例Ｃ３）
実施例Ｃ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製し、エッチャントＥとして１質量％の硝酸（ＨＮＯ3）水溶液を用いたこと以外は実施例Ｃ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１をエッチングした。エッチング時間１．５時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表６にまとめた。
【０１２８】
（実施例Ｃ４）
実施例Ｃ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した後、そのＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１の支持基板１０の露出している主面側から研削することにより支持基板１０の厚さを４０μｍとした。支持基板１０の厚さが４０μｍであるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ｃ２と同様にしてエッチングした。エッチング時間０．３時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表６にまとめた。
【０１２９】
（実施例Ｃ５）
支持基板１０として厚さが５００μｍのムライト−マグネシア焼結体基板を用いたこと以外は、実施例Ｃ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した。支持基板１０の厚さが５００μｍであるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ｃ２と同様にしてエッチングした。エッチング時間２．５時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表６にまとめた。
【０１３０】
（実施例Ｃ６）
支持基板１０として厚さが１０００μｍのムライト−マグネシア焼結体基板を用いたこと以外は、実施例Ｃ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した。支持基板１０の厚さが１０００μｍであるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ｃ２と同様にしてエッチングした。エッチング時間７．０時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表６にまとめた。
【０１３１】
（実施例Ｃ７）
支持基板１０として平均粒子径が３０μｍのムライト−マグネシア焼結体基板を用いたこと以外は、実施例Ｃ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した。支持基板１０の平均粒子径が３０μｍであるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ｃ２と同様にしてエッチングした。エッチング時間０．７時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表６にまとめた。
【０１３２】
（実施例Ｃ８）
支持基板１０として平均粒子径が１μｍのムライト−マグネシア焼結体基板を用いたこと以外は、実施例Ｃ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した。支持基板１０の平均粒子径が１μｍであるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ｃ２と同様にしてエッチングした。エッチング時間２．０時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表６にまとめた。
【０１３３】
（実施例Ｃ９）
支持基板１０として平均粒子径が０．１μｍのムライト−マグネシア焼結体基板を用いたこと以外は、実施例Ｃ１と同様にして（ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０）を作製した。支持基板１０の平均粒子径が０．１μｍであるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ｃ１と同様にしてエッチングした。エッチング時間１０時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表６にまとめた。
【０１３４】
（比較例Ｃ１）
支持基板１０としてムライト−マグネシア単結晶基板を用いたこと以外は、実施例Ｃ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した。支持基板１０がムライト−マグネシア単結晶基板であるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ｃ２と同様にしてエッチングした。７２時間エッチングを行なっても、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０を分離することはできなかった。これは、支持基板１０がムライト−マグネシア単結晶基板であったため、支持基板１０がエッチャントＥにほとんどエッチングされなかったため、ほとんどのエッチャントＥが接合層２０に到達できなかったためと考えられる。結果を表６にまとめた。
【０１３５】
【表６】
0005987599.tif 000007
【０１３６】
表６を参照して、エッチャント（硝酸）により一部がエッチングされて多孔が形成される支持基板であるムライト−マグネシア焼結体基板と、支持基板上に配置されたエッチャントによりエッチングされる接合層と、接合層上に配置されたＩＩＩ族窒化物層と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板を準備し、ＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物層上にＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層を成長させ、エッチャントにより支持基板の一部および接合層をエッチングすることにより除去することにより、高効率かつ低コストで、ＩＩＩ族窒化物複合基板から支持基板を分離して、ＩＩＩ族窒化物層とＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層とが積層されたＩＩＩ族窒化物ウエハを製造することができた。
【０１３７】
［実施例Ｄ］
図２および図３を参照して、以下の実施例Ｄ１〜Ｄ９は、支持基板１０としてＡｌＮ（窒化アルミニウム、以下同じ）−ＴｉＮ（窒化チタン、以下同じ）焼結体基板と、接合層２０としてＴｉＮ層と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１を用いて、ＩＩＩ族窒化物複合基板１からの支持基板１０の分離およびＩＩＩ族窒化物ウエハ２の製造を行なった例である。
【０１３８】
（実施例Ｄ１）
１．ＩＩＩ族窒化物複合基板の準備
１−１．支持基板への接合層の形成
図３（Ａ）を参照して、支持基板１０として、常圧（大気圧）焼結した後ＨＩＰ（熱間等方圧プレス）焼結することにより作製された、直径が４インチ（１０１．６ｍｍ）で厚さが１００μｍで主面１０ｍが鏡面化された充填率が９９．９％で平均粒子径が５μｍのＡｌＮ−ＴｉＮ焼結体基板を準備した。このＡｌＮ−ＴｉＮ焼結体基板の平均粒子径は、電子顕微鏡を用いて測定した。このＡｌＮ−ＴｉＮ焼結体基板の各組成分の含有率は、ＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ−質量分析）により測定したところ、ＡｌＮの含有率が７５質量％で、ＴｉＮの含有率が２５質量％であった。このＡｌＮ−ＴｉＮ焼結体基板の主面１０ｍは、電子顕微鏡を用いて観察したところ、平坦な鏡面であった。
【０１３９】
上記の支持基板１０の主面１０ｍ上にスパッタ法により接合層２０ａを形成するための厚さ３００ｎｍのＴｉＮ層を形成した。さらに、このＴｉＮ層の主面を表面から３０ｎｍの深さまでＣＭＰして、接合層２０ａとして主面が鏡面化された厚さ２７０ｎｍのＴｉＮ層を形成した。
【０１４０】
１−２．ＩＩＩ族窒化物基板への接合層およびイオン注入領域の形成
図３（Ｂ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物基板３０として、ＨＶＰＥ法により作製された、直径が４インチ（１０１．６ｍｍ）で厚さが４４０μｍのＧａＮ基板を準備した。このＩＩＩ族窒化物基板３０のＮ原子面側の主面３０ｎ上にスパッタ法により接合層２０ｂを形成するための厚さ３００ｎｍのＴｉＮ層を形成した。次いで、このＴｉＮ層が形成された主面３０ｎ側から水素イオンを注入して、主面３０ｎから３００ｎｍの深さの位置にイオン注入領域３０ｉを形成した。イオン注入領域３０ｉが形成されたＩＩＩ族窒化物基板３０の主面３０ｎ上に形成されたＴｉＮ層の主面を表面から３０ｎｍの深さまでＣＭＰして、接合層２０ｂとして主面が鏡面化された厚さ２７０ｎｍのＴｉＮ層を形成した。
【０１４１】
１−３．支持基板とＩＩＩ族窒化物基板との貼り合わせ
図３（Ｃ）を参照して、支持基板１０に形成された接合層２０ａの鏡面化された主面と、ＩＩＩ族窒化物基板３０に形成された接合層２０ｂの鏡面化された主面とを、Ａｒイオンガンを用いて活性化した後、大気中で貼り合わせた。貼り合わせ後、大気中で室温（たとえば２５℃）から２００℃まで３時間かけてゆっくり加熱することにより接合強度を向上させた。
【０１４２】
１−４．ＩＩＩ族窒化物複合基板の形成
図３（Ｄ）を参照して、支持基板１０およびＩＩＩ族窒化物基板３０とが貼り合わされた積層基板を、さらに、５００℃に加熱して応力をかけることにより、ＩＩＩ族窒化物基板３０をイオン注入領域３０ｉで分離して、図２（Ａ）に示すように、支持基板１０であるＡｌＮ−ＴｉＮ焼結体基板の主面上に、接合層２０である厚さ５４０ｎｍのＴｉＮ層を介在させて、ＩＩＩ族窒化物層３０ａである厚さ３００ｎｍのＧａＮ層が形成されたＩＩＩ族窒化物複合基板１が得られた。
【０１４３】
２．ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層の成長
図２（Ｂ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物層３０ａの主面上に、ＭＯＶＰＥ法によりＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０として厚さ１０００ｎｍのＧａＮエピタキシャル層を成長させた。
【０１４４】
３．ＩＩＩ族窒化物複合基板からの支持基板の一部および接合層の除去
図２（Ｃ）〜（Ｅ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物層３０ａの主面上にＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０を成長させたＩＩＩ族窒化物複合基板１（ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１）を、エッチャントＥとして液温が３０℃で２００ｒｐｍの速度で攪拌されている１０００ｃｍ3の５０質量％の硝酸（ＨＮＯ3）水溶液中に浸漬させた。エッチング時間０．３時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。
【０１４５】
分離された支持基板１０における接合層２０と接合されていた側の主面は、電子顕微鏡を用いて観察したところ、エッチングにより形成された連続した多孔１０ｐが見られ、平坦でなかった。また、分離された支持基板１０の断面（主面とほぼ垂直方向の面）も、電子顕微鏡を用いて観察したところ、エッチングにより形成された連続した多孔１０ｐが見られた。このことから、エッチャントＥは、支持基板１０の一部がエッチングにより除去されて形成された連続した多孔１０ｐを経由して接合層２０に到達し、次いで、接合層２０をエッチングして除去したことが確認された。結果を表７にまとめた。
【０１４６】
（実施例Ｄ２）
実施例Ｄ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製し、エッチャントＥとして１０質量％の硝酸（ＨＮＯ3）水溶液を用いたこと以外は実施例Ｄ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１をエッチングした。エッチング時間１．３時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表７にまとめた。
【０１４７】
（実施例Ｄ３）
実施例Ｄ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製し、エッチャントＥとして１質量％の硝酸（ＨＮＯ3）水溶液を用いたこと以外は実施例Ｄ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１をエッチングした。エッチング時間１．９時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表７にまとめた。
【０１４８】
（実施例Ｄ４）
実施例Ｄ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した後、そのＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１の支持基板１０の露出している主面側から研削することにより支持基板１０の厚さを４０μｍとした。支持基板１０の厚さが４０μｍであるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ｄ２と同様にしてエッチングした。エッチング時間０．４時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表７にまとめた。
【０１４９】
（実施例Ｄ５）
支持基板１０として厚さが５００μｍのＡｌＮ−ＴｉＮ焼結体基板を用いたこと以外は、実施例Ｄ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した。支持基板１０の厚さが５００μｍであるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ｄ２と同様にしてエッチングした。エッチング時間３．１時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表７にまとめた。
【０１５０】
（実施例Ｄ６）
支持基板１０として厚さが１０００μｍのＡｌＮ−ＴｉＮ焼結体基板を用いたこと以外は、実施例Ｄ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した。支持基板１０の厚さが１０００μｍであるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ｄ２と同様にしてエッチングした。エッチング時間８．８時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表７にまとめた。
【０１５１】
（実施例Ｄ７）
支持基板１０として平均粒子径が３０μｍのＡｌＮ−ＴｉＮ焼結体基板を用いたこと以外は、実施例Ｄ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した。支持基板１０の平均粒子径が３０μｍであるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ｄ２と同様にしてエッチングした。エッチング時間０．９時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表７にまとめた。
【０１５２】
（実施例Ｄ８）
支持基板１０として平均粒子径が１μｍのＡｌＮ−ＴｉＮ焼結体基板を用いたこと以外は、実施例Ｄ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した。支持基板１０の平均粒子径が１μｍであるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ｄ２と同様にしてエッチングした。エッチング時間２．５時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表７にまとめた。
【０１５３】
（実施例Ｄ９）
支持基板１０として平均粒子径が０．１μｍのＡｌＮ−ＴｉＮ焼結体基板を用いたこと以外は、実施例Ｄ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した。支持基板１０の平均粒子径が０．１μｍであるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ｄ１と同様にしてエッチングした。エッチング時間１３時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表７にまとめた。
【０１５４】
（比較例Ｄ１）
支持基板１０としてＡｌＮ−ＴｉＮ単結晶基板を用いたこと以外は、実施例Ｃ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した。支持基板１０がＡｌＮ−ＴｉＮ単結晶基板であるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ｄ２と同様にしてエッチングした。９０時間エッチングを行なっても、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０を分離することはできなかった。これは、支持基板１０がＡｌＮ−ＴｉＮ単結晶基板であったため、支持基板１０がエッチャントＥにほとんどエッチングされなかったため、ほとんどのエッチャントＥが接合層２０に到達できなかったためと考えられる。結果を表７にまとめた。
【０１５５】
【表７】
0005987599.tif 000008
【０１５６】
表７を参照して、エッチャントである硝酸により一部がエッチングされて多孔が形成される支持基板であるＡｌＮ−ＴｉＮ焼結体基板と、支持基板上に配置されたエッチャントによりエッチングされる接合層と、接合層上に配置されたＩＩＩ族窒化物層と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板を準備し、ＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物層上にＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層を成長させ、エッチャントにより支持基板の一部および接合層をエッチングすることにより除去することにより、高効率かつ低コストで、ＩＩＩ族窒化物複合基板から支持基板を分離して、ＩＩＩ族窒化物層とＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層とが積層されたＩＩＩ族窒化物ウエハを製造することができた。
【０１５７】
［実施例Ｅ］
図２および図３を参照して、以下の実施例Ｅ１〜Ｅ９は、支持基板１０としてムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ〜２Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ）−シリカ（ＳｉＯ2）−チタン酸ストロンチウム（以下、ＳｒＴｉＯ3とも記載する）焼結体基板と、接合層２０としてＳｉＯ2層と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１を用いて、ＩＩＩ族窒化物複合基板１からの支持基板１０の分離およびＩＩＩ族窒化物ウエハ２の製造を行なった例である。
【０１５８】
（実施例Ｅ１）
１．ＩＩＩ族窒化物複合基板の準備
１−１．支持基板への接合層の形成
図３（Ａ）を参照して、支持基板１０として、常圧（大気圧）焼結した後ＨＩＰ（熱間等方圧プレス）焼結することにより作製された、直径が４インチ（１０１．６ｍｍ）で厚さが１００μｍで主面１０ｍが鏡面化された充填率が９９．９％で平均粒子径が５μｍのムライト−シリカ−ＳｒＴｉＯ3焼結体基板を準備した。このムライト−シリカ−ＳｒＴｉＯ3焼結体基板基板の平均粒子径は、電子顕微鏡を用いて測定した。このムライト−シリカ−ＳｒＴｉＯ3焼結体基板の各組成分の含有率は、ＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ−質量分析）およびＸＲＤ（Ｘ線回折）により測定したところ、ムライトの含有率が８６．１質量％で、シリカの含有率が０．９質量％で、ＳｒＴｉＯ3の含有率が１３質量％であった。このムライト−シリカ−ＳｒＴｉＯ3焼結体基板の主面１０ｍは、電子顕微鏡を用いて観察したところ、平坦な鏡面であった。
【０１５９】
上記の支持基板１０の主面１０ｍ上にスパッタ法により接合層２０ａを形成するための厚さ３００ｎｍのＳｉＯ2層を形成した。さらに、このＳｉＯ2層の主面を表面から３０ｎｍの深さまでＣＭＰして、接合層２０ａとして主面が鏡面化された厚さ２７０ｎｍのＳｉＯ2層を形成した。
【０１６０】
１−２．ＩＩＩ族窒化物基板への接合層およびイオン注入領域の形成
図３（Ｂ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物基板３０として、ＨＶＰＥ法により作製された、直径が４インチ（１０１．６ｍｍ）で厚さが４４０μｍのＧａＮ基板を準備した。このＩＩＩ族窒化物基板３０のＮ原子面側の主面３０ｎ上にスパッタ法により接合層２０ｂを形成するための厚さ３００ｎｍのＳｉＯ2層を形成した。次いで、このＳｉＯ2層が形成された主面３０ｎ側から水素イオンを注入して、主面３０ｎから３００ｎｍの深さの位置にイオン注入領域３０ｉを形成した。イオン注入領域３０ｉが形成されたＩＩＩ族窒化物基板３０の主面３０ｎ上に形成されたＳｉＯ2層の主面を表面から３０ｎｍの深さまでＣＭＰして、接合層２０ｂとして主面が鏡面化された厚さ２７０ｎｍのＳｉＯ2層を形成した。
【０１６１】
１−３．支持基板とＩＩＩ族窒化物基板との貼り合わせ
図３（Ｃ）を参照して、支持基板１０に形成された接合層２０ａの鏡面化された主面と、ＩＩＩ族窒化物基板３０に形成された接合層２０ｂの鏡面化された主面とを、Ａｒイオンガンを用いて活性化した後、大気中で貼り合わせた。貼り合わせ後、大気中で室温（たとえば２５℃）から２００℃まで３時間かけてゆっくり加熱することにより接合強度を向上させた。
【０１６２】
１−４．ＩＩＩ族窒化物複合基板の形成
図３（Ｄ）を参照して、支持基板１０およびＩＩＩ族窒化物基板３０とが貼り合わされた積層基板を、さらに、５００℃に加熱して応力をかけることにより、ＩＩＩ族窒化物基板３０をイオン注入領域３０ｉで分離して、図２（Ａ）に示すように、支持基板１０であるムライト−シリカ−ＳｒＴｉＯ3焼結体基板の主面上に、接合層２０である厚さ５４０ｎｍのＳｉＯ2層を介在させて、ＩＩＩ族窒化物層３０ａである厚さ３００ｎｍのＧａＮ層が形成されたＩＩＩ族窒化物複合基板１が得られた。
【０１６３】
２．ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層の成長
図２（Ｂ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物層３０ａ）の主面上に、ＭＯＶＰＥ法によりＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０として厚さ１０００ｎｍのＧａＮエピタキシャル層を成長させた。
【０１６４】
３．ＩＩＩ族窒化物複合基板からの支持基板の一部および接合層の除去
図２（Ｃ）〜（Ｅ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物層３０ａの主面上にＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０を成長させたＩＩＩ族窒化物複合基板１（ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１）を、エッチャントＥとして液温が３０℃で２００ｒｐｍの速度で攪拌されている１０００ｃｍ3の５０質量％のフッ化水素酸（ＨＦ）水溶液中に浸漬させた。エッチング時間０．２時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。
【０１６５】
分離された支持基板１０における接合層２０と接合されていた側の主面は、電子顕微鏡を用いて観察したところ、エッチングにより形成された多孔１０ｐが見られ、平坦でなかった。また、分離された支持基板１０の断面（主面とほぼ垂直方向の面）も、電子顕微鏡を用いて観察したところ、エッチングにより形成された連続した多孔１０ｐが見られた。このことから、エッチャントＥは、支持基板１０の一部がエッチングにより除去されて形成された連続した多孔１０ｐを経由して接合層２０に到達し、次いで、接合層２０をエッチングして除去したことが確認された。結果を表８にまとめた。
【０１６６】
（実施例Ｅ２）
実施例Ｅ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製し、エッチャントＥとして１０質量％のフッ化水素酸（ＨＦ）水溶液を用いたこと以外は実施例Ｅ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１をエッチングした。エッチング時間１．１時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表８にまとめた。
【０１６７】
（実施例Ｅ３）
実施例Ｅ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製し、エッチャントＥとして１質量％のフッ化水素酸（ＨＦ）水溶液を用いたこと以外は実施例Ｅ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１をエッチングした。エッチング時間１．７時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表８にまとめた。
【０１６８】
（実施例Ｅ４）
実施例Ｅ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した後、そのＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１の支持基板１０の露出している主面側から研削することにより支持基板１０の厚さを４０μｍとした。支持基板１０の厚さが４０μｍであるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ｅ２と同様にしてエッチングした。エッチング時間０．３時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表８にまとめた。
【０１６９】
（実施例Ｅ５）
支持基板１０として厚さが５００μｍのムライト−シリカ−ＳｒＴｉＯ3焼結体基板を用いたこと以外は、実施例Ｅ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した。支持基板１０の厚さが５００μｍであるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ｅ２と同様にしてエッチングした。エッチング時間２．８時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表８にまとめた。
【０１７０】
（実施例Ｅ６）
支持基板１０として厚さが１０００μｍのムライト−シリカ−ＳｒＴｉＯ3焼結体基板を用いたこと以外は、実施例Ｅ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した。支持基板１０の厚さが１０００μｍであるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ｅ２と同様にしてエッチングした。エッチング時間７．７時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表８にまとめた。
【０１７１】
（実施例Ｅ７）
支持基板１０として平均粒子径が３０μｍのムライト−シリカ−ＳｒＴｉＯ3焼結体基板を用いたこと以外は、実施例Ｅ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した。支持基板１０の平均粒子径が３０μｍであるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ｅ２と同様にしてエッチングした。エッチング時間０．８時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表８にまとめた。
【０１７２】
（実施例Ｅ８）
支持基板１０として平均粒子径が１μｍのムライト−シリカ−ＳｒＴｉＯ3焼結体基板を用いたこと以外は、実施例Ｅ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した。支持基板１０の平均粒子径が１μｍであるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ｅ２と同様にしてエッチングした。エッチング時間２．２時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表８にまとめた。
【０１７３】
（実施例Ｅ９）
支持基板１０として平均粒子径が０．１μｍのムライト−シリカ−ＳｒＴｉＯ3焼結体基板を用いたこと以外は、実施例Ｅ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した。支持基板１０の平均粒子径が０．１μｍであるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ｅ１と同様にしてエッチングした。エッチング時間１１時間で、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０が分離され、ＩＩＩ族窒化物層３０ａとＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０とが積層したＩＩＩ族窒化物ウエハ２が得られた。結果を表８にまとめた。
【０１７４】
（比較例Ｅ１）
支持基板１０としてムライト−シリカ−ＳｒＴｉＯ3単結晶基板を用いたこと以外は、実施例Ｂ１と同様にしてＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製した。支持基板１０がムライト−シリカ−ＳｒＴｉＯ3単結晶基板であるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層付のＩＩＩ族窒化物複合基板１を、実施例Ｅ２と同様にしてエッチングした。７９時間エッチングを行なっても、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１０を分離することはできなかった。これは、支持基板１０がムライト−シリカ−ＳｒＴｉＯ3単結晶基板であったため、支持基板１０がエッチャントＥにほとんどエッチングされなかったため、ほとんどのエッチャントＥが接合層２０に到達できなかったためと考えられる。結果を表８にまとめた。
【０１７５】
【表８】
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【０１７６】
表８を参照して、エッチャントであるフッ化水素酸により一部がエッチングされて多孔が形成される支持基板であるムライト−シリカ−ＳｒＴｉＯ3焼結体基板と、支持基板上に配置されたエッチャントによりエッチングされる接合層と、接合層上に配置されたＩＩＩ族窒化物層と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板を準備し、ＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物層上にＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層を成長させ、エッチャントにより支持基板の一部および接合層をエッチングすることにより除去することにより、高効率かつ低コストで、ＩＩＩ族窒化物複合基板から支持基板を分離して、ＩＩＩ族窒化物層とＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層とが積層されたＩＩＩ族窒化物ウエハを製造することができた。
【０１７７】
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】
【０１７８】
１  ＩＩＩ族窒化物複合基板、２  ＩＩＩ族窒化物ウエハ、１０  支持基板、１０ｎ，３０ｎ  主面、１０ｐ  多孔、２０，２０ａ，２０ｂ  接合層、３０  ＩＩＩ族窒化物基板、３０ａ  ＩＩＩ族窒化物層、３０ｂ  残りのＩＩＩ族窒化物基板、３０ｉ  イオン注入領域、４０  ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層、Ｅ  エッチャント、Ｉ  イオン。
【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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