(57)【要約】      （修正有）【課題】高品質なＡｌ含有窒化物半導体層を有する新規な窒化物半導体テンプレートを提供する。【解決手段】窒化物半導体テンプレート１００は、基板４０と、基板に積層され、アルミニウム含有窒化物半導体で構成され、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（０００２）回折の半値幅が１，０００秒以下である窒化物半導体層２０と、を有する。窒化物半導体層は、基板に直接に接合されており、基板は、サファイア、炭化シリコンおよび窒化物半導体のいずれでもない材料で構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に積層され、アルミニウム含有窒化物半導体で構成され、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（０００２）回折の半値幅が１，０００秒以下である窒化物半導体層と、
を有し、
前記窒化物半導体層は、前記基板に直接に接合されており、
前記基板は、サファイア、炭化シリコンおよび窒化物半導体のいずれでもない材料で構成されている、
窒化物半導体テンプレート。
【請求項２】
基板と、
前記基板に積層され、アルミニウム含有窒化物半導体で構成され、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（０００２）回折の半値幅が１，０００秒以下である窒化物半導体層と、
を有し、
前記窒化物半導体層は、前記基板に中間層を介して接合されており、
前記中間層は、サファイア、炭化シリコンおよび窒化物半導体のいずれでもない材料で構成されている、
窒化物半導体テンプレート。
【請求項３】
前記窒化物半導体層の、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（０００２）回折の半値幅は、３００秒以下である、請求項１または２に記載の窒化物半導体テンプレート。
【請求項４】
前記窒化物半導体層の、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（１０−１２）回折の半値幅は、１，０００秒以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の窒化物半導体テンプレート。
【請求項５】
前記窒化物半導体層のＲＭＳ表面粗さは、１０ｎｍ以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の窒化物半導体テンプレート。
【請求項６】
前記基板は、結晶性基板または非晶質基板である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の窒化物半導体テンプレート。
【請求項７】
前記中間層は、導電材料で構成されている、請求項２に記載の窒化物半導体テンプレート。
【請求項８】
デバイスを製造するための部材として流通される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の窒化物半導体テンプレート。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の窒化物半導体テンプレートを用いて製造されたデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体テンプレート、および、それを用いて製造されたデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
異種基板上にアルミニウム（Ａｌ）含有窒化物半導体層が積層された窒化物半導体テンプレート（以下単に、テンプレートともいう）は、各種デバイスを製造するための部材として用いられている（窒化アルミニウム（ＡｌＮ）テンプレートの作製例について、例えば特許文献１参照）。テンプレートは、例えば、紫外発光ダイオード（ＬＥＤ）の下地として、また例えば、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）フィルタ、ＢＡＷ（Ｂｕｌｋ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）フィルタ、ＦＢＡＲ（Ｆｉｌｍ  Ｂｕｌｋ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）フィルタ等の材料として、用いられている。
【０００３】
テンプレートの基板として、サファイア基板、炭化シリコン基板および窒化物半導体基板のいずれかを用いることで、基板上に高品質なＡｌ含有窒化物半導体層を成長させることは可能であるが、これら以外の基板を有するテンプレートも求められている。
【０００４】
例えば、紫外ＬＥＤ用途では、シリコン（Ｓｉ）基板上にＡｌ含有窒化物半導体層が形成される。また例えば、フィルタ用途では、Ｓｉ基板上、ガラス基板上等に、下部電極となる金属層を介してＡｌ含有窒化物半導体層が形成される。しかしながら、これらの基板上には、高品質なＡｌ含有窒化物半導体層を成長させることが困難であり、Ａｌ含有窒化物半導体層の、Ｘ線回折半値幅は、数千秒になってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１７３２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一目的は、高品質なＡｌ含有窒化物半導体層を有する新規な窒化物半導体テンプレート、および、それを用いて製造されたデバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１態様によれば、
基板と、
前記基板に積層され、アルミニウム含有窒化物半導体で構成され、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（０００２）回折の半値幅が１，０００秒以下である窒化物半導体層と、
を有し、
前記窒化物半導体層は、前記基板に直接に接合されており、
前記基板は、サファイア、炭化シリコンおよび窒化物半導体のいずれでもない材料で構成されている、
窒化物半導体テンプレート
が提供される。
【０００８】
本発明の第２態様によれば、
基板と、
前記基板に積層され、アルミニウム含有窒化物半導体で構成され、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（０００２）回折の半値幅が１，０００秒以下である窒化物半導体層と、
を有し、
前記窒化物半導体層は、前記基板に中間層を介して接合されており、
前記中間層は、サファイア、炭化シリコンおよび窒化物半導体のいずれでもない材料で構成されている、
窒化物半導体テンプレート
が提供される。
【０００９】
本発明の第３態様によれば、
第１態様または第２態様の窒化物半導体テンプレートを用いて製造されたデバイス
が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
高品質なＡｌ含有窒化物半導体層を有する新規な窒化物半導体テンプレート、および、それを用いて製造されたデバイスが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の第１および第２実施形態によるテンプレートの構造を示す概略断面図である。
【図２】図２（ａ）〜２（ｃ）は、第１実施形態によるテンプレートの製造工程を示す概略断面図である。
【図３】図３（ａ）〜３（ｄ）は、第１実施形態によるテンプレートの製造工程を示す概略断面図である。
【図４】図４（ａ）および４（ｂ）は、第２実施形態によるテンプレートの製造工程を示す概略断面図である。
【図５】図５は、第３および第４実施形態によるテンプレートの構造を示す概略断面図である。
【図６】図６は、第３実施形態によるテンプレートの製造工程を示す概略断面図である。
【図７】図７は、第４実施形態によるテンプレートの製造工程を示す概略断面図である。
【図８】図８は、第６実施形態における成長基板の構造を示す概略断面図である。
【図９】図９は、応用例の紫外ＬＥＤを示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態による窒化物半導体テンプレート１００（以下、テンプレート１００ともいう）について説明する。まず、テンプレート１００の構造について説明する。図１は、第１実施形態によるテンプレート１００の構造を示す概略断面図である。テンプレート１００は、支持基板４０（以下、基板４０ともいう）と、基板４０に積層された窒化物半導体層２０（以下、層２０ともいう）と、を有する。
【００１３】
層２０は、アルミニウム（Ａｌ）含有窒化物半導体で構成されている。Ａｌ含有窒化物半導体としては、以下、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が例示される。層２０の、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（０００２）回折（以下単に、（０００２）回折ともいう）の半値幅は、１，０００秒以下である。層２０は、少なくとも、（０００２）回折の半値幅が１，０００秒以下である結晶性を有し、以下、このような結晶性を、「高い結晶性」ともいう。層２０の（０００２）回折の半値幅は、好ましくは３００秒以下であり、より好ましくは２００秒以下である。また、層２０の、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（１０−１２）回折（以下単に、（１０−１２）回折ともいう）の半値幅は、好ましくは１，０００秒以下であり、より好ましくは５００秒以下である。
【００１４】
基板４０は、ＡｌＮを高い結晶性を有するように成長させる下地としては適さない材料で構成されている。以下、このような材料を「ＡｌＮの結晶性が低い下地材料」ともいう。ＡｌＮを高い結晶性を有するように成長させる下地材料としては、サファイア、炭化シリコン（ＳｉＣ）および窒化物半導体が挙げられる。基板４０は、サファイア、ＳｉＣおよび窒化物半導体のいずれでもない材料で構成されている。基板４０は、例えば結晶性基板であり、結晶性基板を構成する材料としては、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、シリコン（Ｓｉ）等が挙げられる。基板４０は、また例えば非晶質基板であり、非晶質基板を構成する材料としては、ガラス、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の高分子材料等が挙げられる。
【００１５】
第１実施形態において、層２０は、基板４０との間に他の層を介さないで、基板４０に直接に接合されることにより、基板４０に積層されている。このように、テンプレート１００は、ＡｌＮの結晶性が低い下地材料で構成された基板４０に、高い結晶性を有するＡｌＮで構成された層２０が積層されているという特徴を有する。
【００１６】
従来の技術では、例えばＳｉ基板等の、ＡｌＮの結晶性が低い下地材料で構成された基板上に、例えばスパッタリングでＡｌＮを堆積して窒化物半導体層を形成することにより、窒化物半導体テンプレート（以下、比較例によるテンプレートともいう）が製造されている。比較例によるテンプレートでは、窒化物半導体層の（０００２）回折の半値幅が数千秒と大きく、窒化物半導体層の結晶性が低い。
【００１７】
これに対し、本実施形態によるテンプレート１００では、ＡｌＮの結晶性が低い下地材料で基板４０が構成されていても、高い結晶性、つまり高い品質を有するＡｌＮで層２０が構成されている。したがって、本実施形態によるテンプレート１００を用いて製造されるデバイスにおいて、比較例によるテンプレートを用いて製造されるデバイスよりも、高い性能を得ることができる。また、本実施形態によるテンプレート１００では、層２０に高い結晶性を付与しつつ、基板４０の材料選択の自由度を高めることができる。このため、基板４０が多様な特性を有するテンプレート１００を得ることができる。
【００１８】
次に、テンプレート１００の製造方法について説明する。図２（ａ）〜２（ｃ）および図３（ａ）〜３（ｄ）は、第１実施形態によるテンプレート１００の製造工程を示す概略断面図である。図２（ａ）を参照する。まず、成長基板１０（以下、基板１０ともいう）を準備する。第１実施形態（および後述の第２〜第４実施形態）では、基板１０として、サファイア基板およびＳｉＣ基板のいずれかが好ましく用いられ、以下、サファイア基板が例示される。なお、後述の第５、第６実施形態では、基板１０として、少なくとも表層が窒化物半導体で構成された基板が好ましく用いられる。基板１０は、後述のような層２０の成長における１，０００〜１，３００℃の温度条件に耐えるものであり、さらに、後述のような層２０のアニールにおける１，６００〜１，８００℃の温度条件に耐えるものであることが好ましい。
【００１９】
基板１０上に、剥離性の膜１１（以下、膜１１ともいう）を形成する。膜１１としては、六方晶窒化ホウ素（ｈＢＮ）膜が好ましく用いられる。膜１１は、例えば、ホウ素（Ｂ）原料ガスとしてトリエチルボロン（ＴＥＢ）ガスを用い、窒素（Ｎ）原料ガスとしてアンモニア（ＮＨ３）ガスを用いて、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）によりｈＢＮを成長させることで、形成される。ｈＢＮは、層状構造を有する窒化物半導体である。ｈＢＮの各層間は、ファンデルワールス力により弱く結合しているため、膜１１の厚さ方向の途中の位置で、ｈＢＮの層同士を互いに剥離させることができる。なお、膜１１として、グラフェン膜を用いることができる可能性もある。
【００２０】
図２（ｂ）を参照する。膜１１上に、ＡｌＮを成長させることで、層２０を形成する。層２０は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）原料ガスとして一塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ）ガスまたは三塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）ガスを用い、Ｎ原料ガスとしてＮＨ３ガスを用いて、ハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ）によりＡｌＮを成長させることで、形成される。これらの原料ガスを、水素ガス（Ｈ２ガス）、窒素ガス（Ｎ２ガス）またはこれらの混合ガスから成るキャリアガスと混合して供給してもよい。
【００２１】
成長温度は、１，０００〜１，３００℃が例示され、成長速度は、０．５〜５００ｎｍ／分が例示される。Ａｌ原料ガスに対するＮ原料ガスの供給量比であるＶ／ＩＩＩ比は、０．２〜２００が例示される。なお、ＨＶＰＥ装置の成長室内に各種ガスを導入するガス供給管のノズルへのＡｌＮの付着を防止するために、塩化水素（ＨＣｌ）ガスを流してもよく、ＨＣｌガスの供給量は、ＡｌＣｌガスまたはＡｌＣｌ３ガスに対して０．１〜１００の比率となるような量が例示される。
【００２２】
層２０を連続膜として形成する観点から、層２０の厚さは好ましくは５０ｎｍ以上、より好ましくは１００ｎｍ以上、さらに好ましくは２００ｎｍ以上である。また、層２０にクラックが発生することを抑制する観点から、層２０の厚さは好ましくは８００ｎｍ以下である。層２０は、成長側の面が、ＩＩＩ族極性面（本例ではＡｌ極性面）となり、その反対側である基板１０側の面が、Ｎ極性面となる。以下、層２０の成長側の面を「上面」と称し、層２０の基板１０側の面を「下面」と称することがある。
【００２３】
このように、例えばサファイア基板である基板１０上に、例えばｈＢＮ膜である膜１１を介してＡｌＮを成長させることで、層２０を形成することにより、層２０の結晶性を高めることができる。これにより、層２０の（０００２）回折の半値幅を、１，０００秒以下とすることができる。
【００２４】
層２０にクラックが発生することを抑制するために層２０の厚さを８００ｎｍ以下とすることで、層２０におけるＡｌＮの転位密度が高くなることが懸念される。そこで、層２０の転位密度を低下させるためのアニール（以下単に、アニールともいう）を行うとよい。アニールは、例えば以下のようにして行われる。層２０を所望の厚さまで成長させた後、ＨＶＰＥ装置の成長室内への、Ａｌ原料ガス、Ｎ原料ガスおよびＨ２ガスの供給を停止し、全てのガス供給管からＮ２ガスを供給することで、成長室内の雰囲気をＮ２ガスへ置換する。ＨＶＰＥ装置の成長室内をＮ２ガス雰囲気とした状態で、層２０を所望のアニール処理温度に加熱することで、アニールを行う。アニール処理温度は、１，６００〜１，８００℃であるとよく、アニール時間は、３０〜１，８００分であるとよい。このような条件でのアニールにより、層２０を構成するＡｌＮの転位密度を低下させることで、（０００２）回折の半値幅を３００秒以下より好ましくは２００秒以下とすることができ、また、（１０−１２）回折の半値幅を１，０００秒以下より好ましくは５００秒以下とすることができる。
【００２５】
図２（ｃ）を参照する。層２０上に、転写基板３０を接合する。転写基板３０としては、例えば、Ｓｉ基板、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）基板、サファイア基板等が用いられる。ここでは、転写基板３０として、酸またはアルカリ溶液でエッチングが可能なＳｉ基板またはＧａＡｓ基板を例示する。層２０と転写基板３０との接合方法は、特に限定されない。例えば、層２０の表面と、転写基板３０の接合面とを、プラズマ照射などで清浄化および活性化することにより、直接的に相互を接着する方法（いわゆる表面活性化法）を用いることができる。このようにして、層２０に転写基板３０が接合される。
【００２６】
図３（ａ）を参照する。層２０を、膜１１を境界として、基板１０から剥離させる。膜１１が、その厚さの途中で、基板１０側の膜１１ａと、層２０側の膜１１ｂとに分離することにより、基板１０から層２０が剥離される。
【００２７】
図３（ｂ）を参照する。層２０を基板１０から剥離させた後、層２０の下面上に残った膜１１ｂを除去する。
【００２８】
図３（ｃ）を参照する。層２０の下面上に、層２０の最終的な支持体となる基板４０を接合する。第１実施形態では、基板４０に直接に層２０が接合される。層２０と基板４０との接合方法は、特に限定されず、例えば表面活性化法を用いることができる。
【００２９】
図３（ｄ）を参照する。エッチング液として酸あるいはアルカリ溶液を用いて転写基板３０をエッチングすることで、転写基板３０を除去する。なお、基板４０が当該エッチング液でエッチングされやすい材料で構成されている場合、基板４０と層２０とが積層されたテンプレート１００の側面および裏面を、当該エッチング液によりエッチングされにくい材料で形成された保護膜（例えば、酸化シリコン膜またはレジスト膜等）で覆うことにより、基板４０のエッチングを防止するとよい。ＡｌＮで構成された層２０は、酸およびアルカリに対しては容易に溶解しないので、層２０自体がいわゆるエッチ・ストップ層として働く。このため、層２０のエッチングは防止される。第１実施形態では、層２０のＡｌ極性面がテンプレート１００の表面として配置され、層２０のＮ極性面が基板４０との接合面として配置された構造のテンプレート１００が製造される。以下、このような構造のテンプレート１００を、Ａｌ極性のテンプレート１００ともいう。以上のようにして、第１実施形態によるテンプレート１００が製造される。
【００３０】
＜第１実施形態の変形例＞
次に、第１実施形態の変形例について説明する。本変形例は、層２０のアニール方法が第１実施形態と異なり、それ以外は、第１実施形態と同様である。まず、第１実施形態と同様にして、基板１０上に膜１１を介し層２０が形成された積層体（以下、層２０が形成された積層体ともいう）を得る（図２（ｂ）参照）。第１実施形態では、層２０を形成した後、ＨＶＰＥ装置内で層２０のアニールを行う場合について例示した。本変形例では、層２０のアニールを、ＨＶＰＥ装置外に設置した別のアニール装置により行う場合について例示する。
【００３１】
本変形例では、２枚の、層２０が形成された積層体を、層２０同士が対向するように重ね合せた状態で、アニール処理を行う。アニール処理温度は、１，６００〜１，８００℃であるとよく、アニール時間は、３０〜１，８００分であるとよい。アニールが終了した後の工程は、第１実施形態と同様である。以上のようにして、第１実施形態の変形例によるテンプレート１００が製造される。
【００３２】
第１実施形態では、アニールによって、層２０の結晶性は向上するものの、層２０の表面が荒れやすい。本変形例では、層２０が形成された積層体を重ね合わせた状態でアニールを行うことにより、ＡｌＮの熱分解を抑制できるため、層２０の表面の荒れを抑制することができる。本変形例のテンプレート１００における層２０の二乗平均平方根（ＲＭＳ）表面粗さは、例えば、１０ｎｍ以下であり、好ましくは５ｎｍ以下である。ここで、当該ＲＭＳは、テンプレート１００における層２０の表面の５μｍ角の領域を、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で観察して得られる値である。なお、後述の第２〜第４実施形態におけるアニールを、本変形例と同様に行ってもよい。
【００３３】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態によるテンプレート１００について説明する。第２実施形態は、第１実施形態と同様に、基板４０に直接に層２０が接合されたテンプレート１００を例示する（図１参照）。ただし、第１実施形態がＡｌ極性のテンプレート１００を例示したのに対し、第２実施形態は、後述のようなＮ極性のテンプレート１００を例示する。
【００３４】
第２実施形態によるテンプレート１００の製造方法では、まず、第１実施形態と同様にして、ＡｌＮの成長により層２０を形成し、層２０をアニールするまでの工程を行う（図２（ｂ）参照）。
【００３５】
図４（ａ）および４（ｂ）を参照して、その次の工程について説明する。図４（ａ）および４（ｂ）は、第２実施形態によるテンプレート１００の製造工程を示す概略断面図である。図４（ａ）を参照する。層２０上に（層２０の上面上に）、層２０の最終的な支持体となる基板４０を接合する。第１実施形態で説明したように、層２０と基板４０との接合方法は、特に限定されない。
【００３６】
図４（ｂ）を参照する。第１実施形態で図３（ａ）を参照して説明した工程と同様に、層２０を、膜１１を境界として、基板１０から剥離させる。層２０を基板１０から剥離させた後、層２０の下面上に残った膜１１ｂを除去する。第２実施形態では、層２０のＮ極性面がテンプレート１００の表面として配置され、層２０のＡｌ極性面が基板４０との接合面として配置された構造のテンプレート１００が製造される。以下、このような構造のテンプレート１００を、Ｎ極性のテンプレート１００ともいう。以上のようにして、第２実施形態によるテンプレート１００が製造される。
【００３７】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態によるテンプレート１００について説明する。第１および第２実施形態が、基板４０に直接に層２０が接合されたテンプレート１００を例示したのに対し、第３実施形態は、基板４０に中間層５０を介して層２０が接合されたテンプレート１００を例示する。第３実施形態は、第１実施形態と同様に、Ａｌ極性のテンプレート１００を例示する。
【００３８】
図５は、第３実施形態によるテンプレート１００の構造を示す概略断面図である。テンプレート１００は、基板４０と、基板４０に積層された層２０と、を有し、さらに、基板４０と層２０との間に介在する中間層５０を有する。つまり、層２０は、基板４０に中間層５０を介して接合されることにより、換言すると、中間層５０に直接に接合されることにより、基板４０に積層されている。
【００３９】
中間層５０を構成する材料としては、基板４０と層２０との接着層となり、また、中間層５０に所望の機能を付与できるような材料を、適宜選択して用いることができる。以下、中間層５０の材料として、導電材料である金属を例示する。中間層５０が金属で構成されていることで、中間層５０に、導電層としての機能を付与することができる。
【００４０】
中間層５０を構成する材料としては、ＡｌＮの結晶性が低い下地材料が、つまり、サファイア、ＳｉＣおよび窒化物半導体のいずれでもない材料が用いられる。なお、テンプレート１００が中間層５０を有する場合、つまり、層２０が直接には基板４０に接合されない場合、結晶性の基板４０を構成する材料として、ＡｌＮの結晶性が低い下地材料に限らず、サファイア、ＳｉＣおよび窒化物半導体のいずれかを用いてもよい。
【００４１】
第３実施形態によるテンプレート１００の製造方法では、まず、第１実施形態と同様にして、層２０の上面上に転写基板３０が接合され、基板１０が剥離された状態の積層体を得るまでの工程を行う（図３（ｂ）参照）。
【００４２】
図６を参照して、その次の工程について説明する。図６は、第３実施形態によるテンプレート１００の製造工程を示す概略断面図である。層２０の下面上に、金属層５０ａを形成する。また、基板４０の、層２０との接合面上に、金属層５０ｂを形成する。金属層５０ａおよび５０ｂのそれぞれとしては、例えば、ＰｔあるいはＡｕ単層膜が用いられ、また例えば、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｏ等の基板４０や層２０との密着性が良い金属材料で構成された下地層と、ＡｕやＰｔなどの上部層との２層構造で形成された膜が用いられる。そして、金属層５０ａと金属層５０ｂそれぞれあるいはそれらの上部層（ＡｕあるいはＰｔ）が対向するように、層２０と基板４０とを配置し、金属層５０ａと金属層５０ｂとを互いに融着させる。金属層５０ａと金属層５０ｂとが互いに融着した一体の金属層として中間層５０が形成されることで、層２０と基板４０とが接合される。層２０と基板４０との接合が終了した後、第１実施形態で図３（ｄ）を参照して説明した工程と同様にして、転写基板３０をエッチングにより除去する。なお、本実施形態では、中間層５０のエッチングを防止するために、少なくとも中間層５０の側面を保護膜で覆った状態で、エッチングを行うとよい。以上のようにして、第３実施形態によるテンプレート１００が製造される。
【００４３】
＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態によるテンプレート１００について説明する。第４実施形態は、第３実施形態と同様に、基板４０に中間層５０を介して層２０が接合されたテンプレート１００を例示する（図５参照）。ただし、第３実施形態がＡｌ極性のテンプレート１００を例示したのに対し、第４実施形態は、第２実施形態と同様に、Ｎ極性のテンプレート１００を例示する。
【００４４】
第４実施形態によるテンプレート１００の製造方法では、まず、第２実施形態と同様にして、ＡｌＮの成長により層２０を形成し、層２０をアニールするまでの工程を行う（図２（ｂ）参照）。
【００４５】
図７を参照して、その次の工程について説明する。図７は、第４実施形態によるテンプレート１００の製造工程を示す概略断面図である。層２０の上面上に、金属層５０ａを形成する。また、基板４０の、層２０との接合面上に、金属層５０ｂを形成する。そして、金属層５０ａと金属層５０ｂとが対向するように、層２０と基板４０とを配置し、金属層５０ａと金属層５０ｂとを互いに融着させる。金属層５０ａと金属層５０ｂとが互いに融着した一体の金属層として中間層５０が形成されることで、層２０と基板４０とが接合される。層２０と基板４０との接合が終了した後、第２実施形態で図４（ｂ）を参照して説明した工程と同様にして、層２０を、膜１１を境界として、基板１０から剥離させる。層２０を基板１０から剥離させた後、層２０の下面上に残った膜１１ｂを除去する。以上のようにして、第４実施形態によるテンプレート１００が製造される。
【００４６】
＜第５実施形態＞
次に、第５実施形態によるテンプレート１００について説明する。第５実施形態は、層２０の成長に用いる基板１０が第１実施形態と異なり、それ以外は、第１実施形態と同様である。第１実施形態では、基板１０としてサファイア基板またはＳｉＣ基板を例示したのに対し、第５実施形態では、基板１０として窒化物半導体基板を例示する。第５実施形態の基板１０は、層２０と同様に、Ａｌ含有窒化物半導体で構成されていることが好ましい。基板１０として、以下、ＡｌＮ単結晶基板を例示する。ＡｌＮ単結晶基板としては、例えば昇華法で形成された、転位密度が１×１０６／ｃｍ２台かそれ以下の低転位な基板を用いるとよい。
【００４７】
第５実施形態によるテンプレート１００の製造方法は、第１実施形態と同様である。ただし、層２０のアニールは、省略されてよい。第５実施形態では、基板１０がＡｌＮ単結晶で構成されているため、この上にｈＢＮ等の膜１１の形成後ＡｌＮを成長させることで形成される層２０の結晶性を、より高めることができる。このため、アニールを行わずとも、以下のように高品質な層２０を得ることが可能である。第５実施形態において、層２０の（０００２）回折の半値幅は、１００秒以下であり、層２０の（１０−１２）回折の半値幅は、２００秒以下である。なお、第２〜第４実施形態において、第５実施形態と同様に、基板１０を窒化物半導体基板とすることで、層２０の結晶性をより高めてもよい。
【００４８】
＜第６実施形態＞
次に、第６実施形態によるテンプレート１００について説明する。第６実施形態は、層２０の成長に用いる基板１０が第１実施形態と異なり、それ以外は、第１実施形態と同様である。第１実施形態では、基板１０としてサファイア基板またはＳｉＣ基板を例示したのに対し、第５実施形態では、図８に示すように、基板１０として、サファイアまたはＳｉＣで構成された基板１０ａ上に直接に窒化物半導体層１０ｂ（以下、層１０ｂともいう）が成長されたテンプレート基板を例示する。層１０ｂは、層２０と同様に、Ａｌ含有窒化物半導体で構成されていることが好ましく、層１０ｂとして、以下、ＡｌＮ層を例示する。
【００４９】
テンプレート基板である基板１０は、基板１０ａ上に直接に層１０ｂを成長させ、層１０ｂをアニールすることで準備される。層１０ｂの成長およびアニールは、層２０の成長およびアニールと同様にして行うことができる。
【００５０】
第６実施形態によるテンプレート１００の製造方法は、第１実施形態と同様である。ただし、層２０のアニールは、省略されてよい。第６実施形態では、基板１０が、表層がＡｌＮで構成されたテンプレート基板であるため、この上にｈＢＮ等の膜１１の形成後ＡｌＮを成長させることで形成される層２０の結晶性を、より高めることができる。このため、アニールを行わずとも、以下のように高品質な層２０を得ることが可能である。第６実施形態において、層２０の（０００２）回折の半値幅は、２００秒以下であり、層２０の（１０−１２）回折の半値幅は、３００秒以下である。なお、第２〜第４実施形態において、第６実施形態と同様に、基板１０をテンプレート基板とすることで、層２０の結晶性をより高めてもよい。
【００５１】
第５実施形態のように、基板１０をＡｌＮ単結晶基板とすることで、第６実施形態のように、基板１０をテンプレート基板とする場合よりも、層２０の結晶性を高めることができる。しかし、現状得られるＡｌＮ単結晶基板は、１インチ径以下とサイズが小さい。一方、サファイア基板またはＳｉＣ基板を用いたテンプレート基板は、現状で最大６インチ径までのものが実現可能である。したがって、第６実施形態は、第５実施形態よりは結晶性がやや低いが大面積である層２０を形成する手法として、好ましく用いることができる。
【００５２】
以上説明したように、第１〜第６実施形態のテンプレート１００は、層２０が直接に接合されている部材である、基板４０または中間層５０が、ＡｌＮの結晶性が低い下地材料で構成されていても、層２０が高い結晶性を有する。これにより、テンプレート１００を用いて製造されるデバイスの性能を高めることができる。また、基板４０および中間層５０の材料選択の自由度が高いことで、多様な特性を有するテンプレート１００を得ることができる。
【００５３】
＜他の実施形態＞
本発明は上述の実施形態および変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行ってもよい。また、種々の実施形態および変形例は、適宜組み合わせてよい。
【００５４】
上述の第１および第３実施形態では、Ａｌ極性のテンプレート１００を製造する際、転写基板３０を用いて層２０を基板４０に接合する工程を例示したが、層２０を自立可能な厚さに成長させられる場合は、転写基板３０を用いずに接合を行ってもよい。このような場合、層２０を成長させた後、転写基板３０を接合せずに、層２０を基板１０から剥離し、膜１１ｂを除去することで、自立した層２０を得ることができる。そして、層２０の下面を、直接に、または中間層５０を介して、基板４０と接合することで、Ａｌ極性のテンプレート１００を得ることができる。転写基板３０を用いることで、層２０が自立可能でない厚さであっても、層２０の基板４０への接合を行うことができる。なお、層２０が自立可能である場合に、転写基板３０を用いて層２０の基板４０への接合を行ってもよい。
【００５５】
なお、層２０と転写基板３０とを接合させる場合、層２０と転写基板３０とを仮接着層を介して接合してもよい。仮接着層を用いた接合は、例えば以下のようなものである。層２０および転写基板３０のそれぞれの上に、真空蒸着法あるいはスパッタ法により、最表面層が金層である金属層を形成し、金層同士が接触する状態で圧着することにより、層２０と転写基板３０とを接合することができる。仮接着層を用いる場合は、転写基板３０自体をエッチングで除去せずとも、仮接着層を、例えば酸またはアルカリ溶液を用いてエッチングで除去することにより、転写基板３０を層２０から分離させてもよい。
【００５６】
上述の第２および第４実施形態では、Ｎ極性のテンプレート１００を製造する際、層２０と基板４０との接合を行った後に、層２０を基板１０から剥離する工程を例示したが、層２０を自立可能な厚さに成長させられる場合は、基板４０との接合の前に、層２０を基板１０から剥離させてもよい。このような場合、層２０を成長させた後、層２０を基板１０から剥離し、膜１１ｂを除去することで、自立した層２０を得ることができる。そして、層２０の上面を、直接に、または中間層５０を介して、基板４０と接合することで、Ｎ極性のテンプレート１００を得ることができる。
【００５７】
層２０には、必要に応じ、導電型決定不純物等の不純物を添加してもよい。また、層２０は、必要に応じ、積層構造で構成されてもよく、例えば、異なる導電型の層の積層構造で構成されてもよい。
【００５８】
＜応用例＞
テンプレート１００は、各種デバイスを製造するための部材として流通されて、各種デバイスを製造するための部材として用いられる。図９を参照して、テンプレート１００を用いて製造される応用例のデバイスの一例として、紫外発光ダイオード（ＬＥＤ）について説明する。図９は、応用例の紫外ＬＥＤ２００を示す概略断面図である。本例において、基板４０は、導電性基板である。動作層２１０は、層２０を含み、ｎ型ＡｌＮ層と、ｎ型ＡｌＮ層上に積層されたｐ型ＡｌＮ層を含む。基板４０の下面上にｎ側電極２２０が設けられ、動作層２１０の上面上にｐ側電極２３０が設けられている。テンプレート１００は、紫外ＬＥＤ２００の下地部材に限らず、紫外受光素子の下地部材、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）フィルタ、ＢＡＷ（Ｂｕｌｋ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）フィルタ、ＦＢＡＲ（Ｆｉｌｍ  Ｂｕｌｋ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）フィルタ等のフィルタを製造するための部材等として用いられてもよい。
【００５９】
＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
【００６０】
（付記１）
基板と、
前記基板に積層され、アルミニウム含有窒化物半導体で構成され、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（０００２）回折の半値幅が１，０００秒以下である窒化物半導体層と、
を有し、
前記窒化物半導体層は、前記基板に直接に接合されており、
前記基板は、サファイア、炭化シリコンおよび窒化物半導体のいずれでもない材料で構成されている、
窒化物半導体テンプレート。
【００６１】
（付記２）
前記基板と、前記窒化物半導体層と、からなる付記１に記載の窒化物半導体テンプレート。
【００６２】
（付記３）
基板と、
前記基板に積層され、アルミニウム含有窒化物半導体で構成され、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（０００２）回折の半値幅が１，０００秒以下である窒化物半導体層と、
を有し、
前記窒化物半導体層は、前記基板に中間層を介して接合されており、
前記中間層は、サファイア、炭化シリコンおよび窒化物半導体のいずれでもない材料で構成されている、
窒化物半導体テンプレート。
【００６３】
（付記４）
前記基板と、前記中間層と、前記窒化物半導体層と、からなる付記３に記載の窒化物半導体テンプレート。
【００６４】
（付記５）
前記窒化物半導体層の、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（０００２）回折の半値幅は、３００秒以下である、付記１〜４のいずれか１つに記載の窒化物半導体テンプレート。
【００６５】
（付記６）
前記窒化物半導体層の、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（０００２）回折の半値幅は、２００秒以下である、付記１〜５のいずれか１つに記載の窒化物半導体テンプレート。
【００６６】
（付記７）
前記窒化物半導体層の、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（０００２）回折の半値幅は、１００秒以下である、付記１〜６のいずれか１つに記載の窒化物半導体テンプレート。
【００６７】
（付記８）
前記窒化物半導体層の、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（１０−１２）回折の半値幅は、１，０００秒以下である、付記１〜７のいずれか１つに記載の窒化物半導体テンプレート。
【００６８】
（付記９）
前記窒化物半導体層の、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（１０−１２）回折の半値幅は、５００秒以下である、付記１〜８のいずれか１つに記載の窒化物半導体テンプレート。
【００６９】
（付記１０）
前記窒化物半導体層の、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（１０−１２）回折の半値幅は、３００秒以下である、付記１〜９のいずれか１つに記載の窒化物半導体テンプレート。
【００７０】
（付記１１）
前記窒化物半導体層の、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（１０−１２）回折の半値幅は、２００秒以下である、付記１〜１０のいずれか１つに記載の窒化物半導体テンプレート。
【００７１】
（付記１２）
前記窒化物半導体層のＲＭＳ表面粗さは、１０ｎｍ以下であり、好ましくは５ｎｍ以下である、付記１〜１１のいずれか１つに記載の窒化物半導体テンプレート。
【００７２】
（付記１３）
前記窒化物半導体層のＩＩＩ族極性面が前記テンプレートの表面として配置され、前記窒化物半導体層の窒素極性面が前記窒化物半導体層と前記基板との接合面として配置されている、付記１〜１２のいずれか１つに記載の窒化物半導体テンプレート。
【００７３】
（付記１４）
前記窒化物半導体層の窒素極性面が前記テンプレートの表面として配置され、前記窒化物半導体層のＩＩＩ族極性面が前記窒化物半導体層と前記基板との接合面として配置されている、付記１〜１２のいずれか１つに記載の窒化物半導体テンプレート。
【００７４】
（付記１５）
前記基板は、結晶性基板または非晶質基板である、付記１〜１４のいずれか１つに記載の窒化物半導体テンプレート。
【００７５】
（付記１６）
前記中間層は、導電材料で構成されている、付記３または４に記載の窒化物半導体テンプレート。
【００７６】
（付記１７）
デバイスを製造するための部材として流通される、付記１〜１６のいずれか１つに記載の窒化物半導体テンプレート。
【００７７】
（付記１８）
サファイア、炭化シリコンおよび窒化物半導体のいずれかで構成された第１基板上に、剥離性の膜を介して、アルミニウム含有窒化物半導体で構成された窒化物半導体層を成長させる工程と、
前記剥離性の膜を境界として、前記第１基板から前記窒化物半導体層を剥離させる工程と、
サファイア、炭化シリコンおよび窒化物半導体のいずれでもない材料で構成された第２基板に、前記窒化物半導体層を接合する工程と、
を有する、窒化物半導体テンプレートの製造方法。
【００７８】
（付記１９）
前記窒化物半導体層を接合する工程では、前記窒化物半導体層を、前記第２基板に直接に接合する、付記１８に記載の窒化物半導体テンプレートの製造方法。
【００７９】
（付記２０）
前記窒化物半導体層を接合する工程では、前記窒化物半導体層を、前記第２基板に中間層を介して接合する、付記１８に記載の窒化物半導体テンプレートの製造方法。
【００８０】
（付記２１）
前記中間層は、金属で構成され、
前記窒化物半導体層を接合する工程では、前記金属の融着により、前記窒化物半導体層を接合する、付記２０に記載の窒化物半導体テンプレートの製造方法。
【００８１】
（付記２２）
前記窒化物半導体層を成長させる工程と、前記窒化物半導体層を剥離させる工程との間に、
前記窒化物半導体層の転位密度を低下させるアニール工程を有する、
付記１８〜２１のいずれか１つに記載の窒化物半導体テンプレートの製造方法。
【００８２】
（付記２３）
前記アニール工程は、２枚の、前記第１基板上に前記窒化物半導体層を成長させた積層体を、前記窒化物半導体層同士が対向するように重ね合せた状態で行われる、
付記２２に記載の窒化物半導体テンプレートの製造方法。
【００８３】
（付記２４）
付記１〜１７のいずれか１つに記載の窒化物半導体テンプレートを用いて、または、付記１８〜２３のいずれか１つの窒化物半導体テンプレートの製造方法により、製造されたデバイス。
【符号の説明】
【００８４】
１０  成長基板
１１  剥離性の膜
２０  窒化物半導体層
３０  転写基板
４０  支持基板
５０  中間層
１００  窒化物半導体テンプレート
２００  紫外ＬＥＤ
２１０  動作層
２２０  ｎ側電極
２３０  ｐ側電極
【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】
2019197873.tif 000009
【図８】
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【図９】
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