(57)【要約】【課題】機械的応力を与えることなく、バッファ層が堆積された単結晶基板と素子部とをエッチング剥離することができる。【解決手段】単結晶基板１と、単結晶基板の表面に堆積させたバッファ層２と、バッファ層の表面に設けられたＳｉＯ２マスク３と、該ＳｉＯ２マスクパターン上及びＳｉＯ２マスクパターンから露出するバッファ層２上を覆っている窒化物半導体素子構造層４ａ，４ｂとを備え、窒化物半導体素子構造層は、ＳｉＯ２マスクパターンの外部領域と内部領域とに分割する周回溝部５が形成され、内部領域は、ＳｉＯ２マスクパターンがウェットエッチングされることにより、単結晶基板から剥離可能な素子部４ｂを形成している。なお、ウェットエッチングされるときに、素子部４ｂは、支持体７に固定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶基板と該単結晶基板の表面に堆積させたバッファ層と該バッファ層の表面に積層された窒化物半導体素子構造層とを備えた窒化物半導体装置から、該窒化物半導体素子構造層に形成された素子部を剥離する素子部剥離方法であって、
前記バッファ層の表面の前記素子部の領域にマスクパターンが形成されるステップと、
前記バッファ層の前記素子部の領域外、及び前記マスクパターンの表面に窒化物半導体素子構造層が積層されるステップと、
前記マスクパターンの外周部の直上部から少なくとも該外周部まで前記窒化物半導体素子構造層がドライエッチングされることにより、前記素子部と他の窒化物半導体素子構造層との間に周回溝部が形成されるステップと、
前記素子部が支持体に固定されてから、前記周回溝部を用いて前記マスクパターンがウェットエッチングされるステップと
を備えることを特徴とする素子部剥離方法。
【請求項２】
請求項１に記載の素子部剥離方法であって、
前記ドライエッチングは、前記マスクパターンの表面に到達するまで行われることを特徴とする素子部剥離方法。
【請求項３】
請求項１に記載の素子部剥離方法であって、
前記ドライエッチングは、前記外周部、及び前記バッファ層の一部を含めて前記周回溝部を形成するものであることを特徴とする素子部剥離方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の素子部剥離方法であって、
前記窒化物半導体素子構造層が積層されるステップは、積層される直前にアンモニア雰囲気中でアニールされるステップを含んでいることを特徴とする素子部剥離方法。
【請求項５】
単結晶基板と該単結晶基板の表面に堆積させたバッファ層と該バッファ層の表面に設けられたマスクパターンと、該マスクパターンの表面及びマスクパターンから露出しているバッファ層の表面を覆っている窒化物半導体素子構造層とを備え、
前記窒化物半導体素子構造層は、前記マスクパターンの外部領域と内部領域とに分割する周回溝部が形成され、
前記内部領域は、前記マスクパターンがウェットエッチングされることにより、前記単結晶基板から剥離可能な素子部を形成していることを特徴とする窒化物半導体装置。
【請求項６】
請求項５に記載の窒化物半導体装置において、
前記マスクパターンは、ＳｉＯ２で形成されていることを特徴とする窒化物半導体装置。
【請求項７】
請求項６に記載の窒化物半導体装置において、
前記マスクパターンは、アンモニア雰囲気中での高温アニールにより表面が変質しており、
前記表面と前記バッファ層側の面とで変質状態が異なっていることを特徴とする窒化物半導体装置。
【請求項８】
請求項５乃至請求項７の何れか一項に記載の窒化物半導体装置において、
前記素子部は、ｎ−ＧａＮ層、ＭＱＷ層、及びｐ−ＧａＮ層の順で積層されていることを特徴とする窒化物半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素子部剥離方法、及び該素子部を備える窒化物半導体装置に関し、特に、装置単体を簡単に剥離することができる構造を有する窒化物光デバイス、窒化物電子デバイス、及びその素子部剥離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、窒化ガリウム（ＧａＮ）単結晶は、光デバイスや電子デバイス作製用のエピタキシャル膜成長基板として多用されてきており、この基板を得るためにバルク単結晶の作製方法が多くの機関で研究・開発されている。しかしながら、窒化ガリウムは、蒸気圧が高いために、シリコンや砒化ガリウムのように融液から大きなバルク単結晶を再現性良く得ることは難しい。このため、窒化ガリウム素子として利用できるような大口径バルク単結晶の作製は容易ではない。近年注目されている窒化ガリウム単結晶基板は、サファイア、シリコン、炭化ケイ素のような窒化ガリウムと格子定数・熱膨張係数の異なる異種基板上に、窒化ガリウムを成長させ、その後異種基板を除去することにより得られている。
【０００３】
例えば、非特許文献１には、異種基板であるサファイア基板上に窒化ガリウムを成長させ、その後、サファイア基板を分離する方法が報告されている。この方法は、サファイア基板側からＫｒＦパルスエキシマレーザを照射して、サファイア基板と境界面で接している窒化ガリウムを分解し、サファイア基板を剥離する方法である。この方法は、サファイア基板と窒化ガリウムとが接触している境界面にレーザ光を照射させ、このレーザ光を窒化ガリウムに吸収させて金属ガリウムと窒素に分解させ、サファイアとの間に空隙を作るものである。
【０００４】
また、特許文献１には、成長用基板上を部分的に覆った選択成長用のマスクをパターン形成し、このマスクの構成材料を蒸発させて、これを成長用基板上のマスクで覆われていない開口部に再度付着させた「再付着物」を形成する。次に、成長用基板の開口部から半導体膜をエピタキシャル成長させてマスク上を覆う半導体層を形成する。最後に半導体層上に支持基板を接着し、マスクおよび再付着物をウェットエッチングにより除去して、成長用基板を支持基板から剥離することにより窒化ガリウム単結晶基板を得ると記載されている。
【０００５】
さらに、特許文献２には、ＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy）法を用いた窒化ガリウム単結晶基板の製造方法が開示されている。この製造方法は、サファイア基板上に、ストライプ状又は格子状に配置された断面矩形形状の被覆部、及び被覆部間に形成された開口部を有するマスクを形成するものである。この製造方法は、パターンを形成した後、その開口部から窒化ガリウム層を再成長させ、マスク被覆部上面を覆わない状態で成長を停止するようにしている。その後、マスクをドライエッチングにより除去し、窒化物半導体の下部に空間を形成するようにしている。次いで、窒化ガリウム層上にさらに厚い窒化ガリウム層を成長させた後、サファイア基板を剥離し、窒化ガリウム単結晶基板を得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１４７１６３号公報
【特許文献２】特開２００３−５５０９７号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】W.S.Wong et a1：Proceedings of the Symposium on LED for Optoelectronic Applications and 28th state of the Art Programs on Compound Semiconductors 98-2，377(1998)．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、非特許文献１の段落０００６には、「窒化ガリウムの単体基板を形成する場合に窒化ガリウムの分解によって発生する窒素ガスのガス圧によりサファイアが割れ、この割れが原因でサファイアと接触している窒化ガリウム面に欠陥が生じる。」と記載されている。このような割れが発生すると、デバイス作製プロセスが困難となることはもちろん、窒化ガリウム基板上に形成した光デバイスの発光特性や電子デバイスの特性劣化等を引き起こすことが考えられる。
【０００９】
また、特許文献１の段落００４９には、「ウェットエッチング処理により、ＳｉＯ２マスク２０と、サファイア基板１０とＧａＮ膜との間に介在するＳｉＯ２の再付着物２３とが選択的にエッチングされて消失すると、サファイア基板１０が剥離する。」と記載されている。しかしながら、実際にはサファイア基板と窒化ガリウム層との間に存在するＳｉＯ２の再付着物は点状に分布してしまい、ウェットエッチング液が層間に完全に浸食することは難しい。また、再付着物が存在しない領域では、サファイア基板と窒化ガリウムとが直接結合しており、ウェットエッチングにより基板を剥離することは困難である。このため、特許文献１の段落００４９にも、「剥離に至らない場合であっても、その後、機械的衝撃、熱的衝撃、超音波等の外力を印加することによりサファイア基板は容易に剥離に至る」と記載されている。これは窒化ガリウム単結晶基板に亀裂や欠陥が導入される原因となる。
【００１０】
さらに、特許文献２に記載の方法は、（特許文献１も同様であるが）サファイア基板から剥離した窒化ガリウム単結晶面側に凹凸を生じさせてしまう。この凹凸は、マスクと開口部に元々段差があるために生じるものであり、原理的に回避することができない。つまり、特許文献２に記載の方法は、基本的にラッピングを行うことを前提とした方法であり、特許文献２の段落００３９には、「第３の窒化物半導体５を３００μｍ以上であればラッピングにより窒化物半導体基板から支持基板１を除去後に、砥石と基板ウェハーとを回転させながら、お互い押し当てて窒化物半導体基板の支持基板側を研削するものである。」と記載されている。よって、特許文献２に記載の方法は、基板剥離後に裏面ラッピングの工程が余分に必要なことは明らかな上に、特許文献１と同様にラッピング中に窒化ガリウム単結晶基板に亀裂や欠陥が導入される原因となるため、この方法で作製された基板を使用して均質な性能のデバイスを作製することは容易ではない。
【００１１】
そこで、本発明は、機械的応力を与えることなく、バッファ層が堆積された単結晶基板と素子部とをエッチング剥離することができる素子部剥離方法、及び窒化物半導体装置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】
前記目的を達成するため、本発明の一の手段は、単結晶基板と該単結晶基板の表面に堆積させたバッファ層と該バッファ層の表面に積層された窒化物半導体素子構造層とを備えた窒化物半導体装置から、該窒化物半導体素子構造層に形成された素子部を剥離する素子部剥離方法であって、前記バッファ層の表面の前記素子部の領域にマスクパターンが形成されるステップと、前記バッファ層の前記素子部の領域外、及び前記マスクパターンの表面に窒化物半導体素子構造層を積層するステップと、前記マスクパターンの外周部の直上部から少なくとも該外周部まで前記窒化物半導体素子構造層がドライエッチングされることにより、前記素子部と他の窒化物半導体素子構造層との間に周回溝部が形成されるステップと、前記素子部が支持体に固定されてから、前記周回溝部を用いて前記マスクパターンがウェットエッチングされるステップとを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の他の手段の窒化物半導体装置は、単結晶基板と、該単結晶基板の表面に堆積させたバッファ層と、該バッファ層の表面に設けられたマスクパターンと、該マスクパターンの表面及びマスクパターンから露出しているバッファ層の表面を覆っている窒化物半導体素子構造層とを備え、前記窒化物半導体素子構造層は、前記マスクパターンの外部領域と内部領域とに分割する周回溝部が形成され、前記内部領域は、前記マスクパターンがウェットエッチングされることにより、前記単結晶基板から剥離可能な素子部を形成していることを特徴とする。
【００１４】
これらによれば、素子部はＳｉＯ２マスクパターンの内部領域に形成されているので、ＳｉＯ２マスクパターンをウェットエッチングすることにより剥離される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、機械的応力を与えることなく、バッファ層が堆積された単結晶基板と素子部とをエッチング剥離することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態である剥離可能な窒化ガリウム素子構造を示す断面概略図である。
【図２】本発明による窒化ガリウム素子を剥離するまでの作製工程を示す工程図である。
【図３Ａ】実験用マスク（mask）とウィンドウ（window）の形状を示す写真である。
【図３Ｂ】ウィンドウの拡大写真である。
【図４Ａ】窒化ガリウムのウィンドウ幅と再成長幅との関係を示すグラフである。
【図４Ｂ】窒化ガリウムのウィンドウ幅と再成長膜厚との関係を示すグラフである。
【図５】第１実施形態によるアンモニア雰囲気中高温アニール後のフッ酸によるＳｉＯ２エッチングレートを示すグラフである。
【図６】本発明によるアンモニア雰囲気中高温アニール後のフッ酸によるＳｉＮエッチングレートを示すグラフである。
【図７】本発明の第２実施形態による素子構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態（以下、「本実施形態」と称する）につき詳細に説明する。なお、各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
【００１８】
(第１実施形態)
本発明は、前記した課題を踏まえて開発され、成長基板から簡単に剥離することができる構造を有する窒化物光デバイス、窒化物電子デバイス、及びその製造方法に関するものである。具体的な製造方法は、窒化ガリウム選択再成長において、マスク領域上にＥＬＯ（Epitaxial Lateral Overgrowth）成長した後、続けてＬＥＤ（Light Emitting Diode）やトランジスタなどの素子構造をエピタキシャル成長により形成し、フォトリソグラフィ（Photolithography）によるパターニングを施した後にマスクパターン領域の端部をマスクがある深さまでドライエッチングにより窒化ガリウムを除去し、開口部を設けるものである。その後、支持体を素子部に接着剤により固定し、最後にウェットエッチングによりマスクを除去する。この方法により高品質な窒化ガリウム系光デバイスや電子デバイスを所望の大きさで作製することができる。デバイス単体として利用することは勿論、支持体に接着した素子を素子設置用基板上に貼り合わせ、支持基板側を剥離すればモジュールとして複数のデバイス配置も簡単に行える。
【００１９】
（構成の説明）
図１は、本発明の第１実施形態である剥離可能な窒化ガリウム素子構造を示す断面概略図である。窒化物半導体装置１０（１０Ａ）は、単結晶基板１と、この単結晶基板１の全表面に、堆積させたバッファ層２と、バッファ層２の基板反対側表面に設けられている四角形状のマスクパターンとしてのＳｉＯ２マスク３と、該ＳｉＯ２マスク３から露出するバッファ層上を覆っている素子構造部４ａと、該素子構造部４ａの凹部であって、ＳｉＯ２マスク３の表面に形成された素子部としての素子４ｂと、該素子４ｂの中央を接着剤６により接合された支持体７とを備えている。
【００２０】
該素子構造部４ａ及び素子４ｂは、例えばｎ−ＧａＮ層、ＭＱＷ（Multi Quantum Well）層と最上部のクラッド層（Ｍｇドープされたｐ−ＧａＮ層）が堆積している窒化物半導体素子構造層であり、素子４ｂが発光素子として機能する。ＭＱＷ層は、通常は、ＩｎＧａＮ井戸層と、ＧａＮ又はＩｎＧａＮ障壁層とした多重量子井戸構造である。
【００２１】
素子４ｂは、ＳｉＯ２マスク３の直上領域端部に設けられている周回溝部としてのドライエッチング領域５（５ａ）で仕切られている。つまり、この周回溝部は、窒化物半導体素子構造層をＳｉＯ２マスク３の外部領域と内部領域とを分割しており、該内部領域の外周部表面に形成されている。また、この周回溝部は、外気に露出しており、後記するウェットエッチング時に、フッ酸に晒される。
【００２２】
なお、発光素子の構成は一例であり、例えば、電子デバイスであれば、ｎ−ＧａＮ層、ＭＱＷ層とその上部クラッド層の代わりにＵＩＤ（Un-Intentionally doped）−ＧａＮ層、ＡｌＧａＮ層を成長し、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）構造とすることができる。
【００２３】
（製造方法）
図２は、本発明による窒化ガリウム素子を剥離するまでの作製工程を示す工程図である。以下、本発明の実施形態としてのＬＥＤの製造工程について説明する。以下、原理的に本発明が適用可能なので、再成長される窒化ガリウム系結晶が、いかなる混晶・層構造・不純物ドーピングプロファイルを持つ場合でも、本発明の範囲内とする。
【００２４】
まず、作製者は、絶縁性サファイア単結晶基板１（例えば、２インチ径であれば通常３３０μｍの厚さ）の表面にバッファ層２をＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法もしくはＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法で基板全領域にエピタキシャル成長を行う（図２（Ｓ２））。このバッファ層２は、膜厚５０ｎｍのＧａＮ低温バッファ層、及び膜厚１０００ｎｍのＧａＮエピタキシャル層からなる。なお、ＧａＮの成長は、主原料にはＴＭＧ、ＴＭＡ（TriMethyl Aluminum）、ＴＭＩ（TriMethyl Indium）、アンモニア（ＮＨ３）を用い、特に、Ｇａの原料であるＴＭＧ（TriMethyl Gallium）を８８μｍｏｌ／ｍｉｎ、Ｖ／III比２５００、常圧雰囲気７６０Ｔｏｒｒで、ＧａＮ低温バッファ層のみ基板温度を４７５℃とし、その上のＧａＮエピタキシャル層成長温度は通常１１００℃である。
【００２５】
（ＳｉＯ２マスク成長）
次に、作製者は、準備した単結晶基板上にマスク材料であるＳｉＯ２を例えばプラズマＣＶＤ法で１００ｎｍの厚さに成長する（図２（Ｓ４））。
さらに、作製者は、通常のフォトリソグラフィによるパターン形成を行う（図２（Ｓ６））。レジストの種類や現像液、エッチング液などは汎用のもので構わない。マスクパターンのサイズは作製する素子のサイズによるが、ＬＥＤ素子による表示デバイスを念頭におけば、各寸法を例えば、発光領域を１０μｍ×１０μｍ、下層にあるＳｉ−ＧａＮ層の電極を表側に設置する（表側からコンタクトを取る）場合、電極領域も１０μｍ×１０μｍとすると、縦方向１０μｍ、横方向（１０＋１０）μｍとなる。
【００２６】
次に、作製者は、パターンが開口し、ウィンドウ部となっているバッファ層２の表面上にＳｉＯ２膜をマスクとして、窒化ガリウム層である素子構造部４を再成長（選択成長）させる（図２（Ｓ８））。この素子構造部４は、ノンドープＧａＮエピタキシャル層、ＳｉドープＧａＮエピタキシャル成長層、ＭＱＷ部：Ｉｎ０．２Ｇａ０．８Ｎウェル層、ＧａＮバリア層を５ペア、クラッド層としてＭｇドープＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層、同じくＭｇドープＧａＮ層から構成されている。
【００２７】
図３Ａは、実験用マスク（mask）とウィンドウ（window）の形状を示す写真であり、図３Ｂはウィンドウの拡大写真である。図３Ａ，３Ｂは、六方晶の＜１−１００＞の方向、及び＜１１−２０＞の方向を含む面を撮像している。ウィンドウは、ＧａＮの表面を長方形状に残すようにＳｉＯ２が堆積されている。選択成長は、ＭＯＣＶＤ法により行い、ＴＭＧを８８μｍｏｌ／ｍｉｎ、Ｖ／III比２５００、減圧雰囲気（５０Ｔｏｒｒ）、成長時間２ｍｉｎ、成長温度１０７０℃が条件である。
【００２８】
ここで、本方法は、ＧａＮエピタキシャル層の縦方向の成長（マスクの領域外）と横方向の成長（マスク上）の成長速度比が重要となってくる。発明者の実験では、Ｇａの原料であるＴＭＧ８８μｍｏｌ／ｍｉｎ，Ｖ／III比２５００，減圧雰囲気５０Ｔｏｒｒ，成長温度１０７０℃のときに、マスク上とマスク領域外との成長速度比（再成長速度比）が５．７倍のものが得られた。
【００２９】
図４Ａは、窒化ガリウムのウィンドウ幅と再成長幅との関係を示すグラフであり、図４Ｂは、ウィンドウ幅と再成長高さとの関係を示すグラフである。横軸はウィンドウ幅［μｍ］を示し、縦軸が再成長幅／再成長高さ［μｍ］を示している。なお、各図は、４種類の系列で測定されている。この時に得られた膜は、２μｍの開口部幅（ウィンドウ幅）に対してマスク幅が２０μｍのパターンで、再成長幅５μｍとなった。再成長高さは、マスク上に０．２μｍであり、再成長スタート位置からは０．３μｍとなった。これらの結果から、１０μｍ角の素子領域が所望の場合、成長時間が１０μｍ／｛（５μｍ−２μｍ）／２｝×２ｍｉｎ＝１６．６分間になることがわかった。
【００３０】
次に、作製者は、フォトリソグラフィによるパターニングでマスクパターン端部に開口部を設け、三塩化ホウ素（ＢＣl３）ガス等を用いたＩＣＰ−ＲＩＥ（Inductively Coupled Plasma Reactive Ion Etching）ドライエッチングによりＳｉＯ２マスク３の表面に到達するまで窒化ガリウムを除去する。これにより、ドライエッチング領域５（周回溝部、周回凹部）が形成され、素子４ｂが分離島として形成される（図２（Ｓ１０））。例えば、背圧が２．５ｍＴｏｒｒの場合、５分間で２０ｎｍエッチングされる。
【００３１】
以下に、本実施形態で重要となるＳｉＯ２マスクのウェットエッチングについて説明する。
図５は、第１実施形態によるアンモニア雰囲気中高温アニール後のフッ化水素酸（フッ酸）によるＳｉＯ２エッチングレートを示すグラフである。具体的には、サファイア基板上にプラズマＣＶＤで成長したＳｉＯ２膜と、その膜をアンモニア雰囲気中で１０７０℃、５分間アニールした後に５０％フッ酸でウェットエッチングした場合のエッチングレートを示している。なお、縦軸は膜厚平均値［ｎｍ］であり、横軸はエッチング時間［秒］である。
【００３２】
プラズマＣＶＤで成長しただけのＳｉＯ２膜（図５にて「■」で示す。）は２６秒間で１２０ｎｍのエッチングレートとなっている。この値は、１０μｍのＳｉＯ２膜をエッチングするのに３６分間かかる計算となる。しかしながら、アンモニア雰囲気中で高温アニールしたＳｉＯ２膜（図５にて「●」で示す。）はエッチングレートが低下し、１０μｍのＳｉＯ２膜をエッチングするのに２．５時間かかってしまう。実際のＳｉＯ２マスク３は、窒化ガリウム再成長時のマスクとして用いられるために、窒化ガリウムを再成長する直前にアンモニア雰囲気中でアニールされる工程を含んでいる。このため、ＳｉＯ２マスク３のウェットエッチングについては１０μｍのエッチングに数時間かける必要がある。
【００３３】
言い換えれば、ＳｉＯ２マスク３は、アンモニア雰囲気中でのアニールにより変質するが、厚さ（１００ｎｍ）があるので、バッファ２側の面と素子４ｂ側の面とで変質度合いが異なる。つまり、ＳｉＯ２マスク３は、バッファ２側の面と素子４ｂ側の面とでエッチングレートが異なり得る。
【００３４】
次に、製造者は、素子４ｂの上部に接着剤６を塗布し（図２（Ｓ１２））、支持体７に素子４ｂを固定する（図２（Ｓ１４））。最後に、製造者は、ウェットエッチングを用いてＳｉＯ２マスク３を除去する。これにより、支持体７に固定された素子４ｂが成長用の単結晶基板１から剥離され（図２（Ｓ１６））、窒化ガリウム素子の作製工程が終了する。素子４ｂは、支持体７に固定されているので、機械的応力を受けることなく、単結晶基板１からエッチング剥離される。
【００３５】
なお、再成長技術でシリコン窒化膜（ＳｉｘＮｙ）が用いられる例もあることから、ＳｉｘＮｙについても同様の知見を得るために実験を行った。図６は、サファイア基板上にプラズマＣＶＤで成長したＳｉｘＮｙ膜と、その膜をアンモニア雰囲気中で１０７０℃、５分間アニールした後に５０％フッ酸でウェットエッチングした場合のエッチングレートを示すグラフである。縦軸は膜厚平均値［ｎｍ］であり、横軸はエッチング時間［秒］である。
【００３６】
プラズマＣＶＤで成長しただけのＳｉｘＮｙ膜は７５秒間で１００ｎｍのエッチングレートとなっている。これは１０μｍのＳｉｘＮｙ膜をエッチングするのに１２５分間かかる計算となる。しかしながら、アンモニア雰囲気中で高温アニールしたＳｉｘＮｙ膜はエッチングレートが極端に低下し、１０μｍのＳｉｘＮｙ膜をエッチングするのに８３３時間（約３５日）かかる。ＳｉｘＮｙ膜は窒化ガリウム成長時のマスクとして用いるために、窒化ガリウムを再成長する直前にアンモニア雰囲気中でアニールされる工程を含んでいる。よって、ＳｉＮマスクのウェットエッチングは、実際の製造・量産工程には使用できないことが分かる。なお、特許文献１，２には、このＳｉｘＮｙ膜をマスク材に用いることが記載されているが、これは基板全体を一括で剥離することを前提としているためであり、本実施形態のようにデバイス単体に適用することは困難である。
【００３７】
（第２実施形態）
図７は、本発明による第２実施形態の素子構造を示す断面図である。
単結晶基板１と、この単結晶基板１の全表面に堆積されたバッファ層２と、バッファ層２の基板反対側表面に設けられている四角形状のＳｉＯ２マスク３と、ＳｉＯ２マスク３の表面、及びＳｉＯ２マスク３から露出するバッファ層２の表面を覆っている素子構造部（例えば、ｎ−ＧａＮ層、ＭＱＷ層と最上部のクラッド層であって、ＳｉＯ２マスクパターンの直上領域端部に設けられている開口部があるところ）とは図１と同一構造である。また、素子４ｂの中央を接着剤６により支持体７に接合させた部分についても、図１と同一構造である。
【００３８】
相違点は、ドライエッチングによる周回溝部（ドライエッチング領域５）作製において、ＢＣｌ３ガス等を用いたＩＣＰ−ＲＩＥドライエッチングによりＳｉＯ２マスク３に到達するまで窒化ガリウムを削る工程に続いて、ＳＦ６（Sulfa hexa Fluoride）ガス等によるドライエッチングでマスクとして用いたＳｉＯ２（ＳｉＯ２マスク３の外周部）を除去し、単結晶基板１の表面のバッファ層２の一部まで溝を掘った構造となっている点である。つまり、周回溝部は、窒化物半導体素子構造層（４ａ，４ｂ）をＳｉＯ２マスク３の外部領域と内部領域とを分割するものであるが、ＳｉＯ２マスク３の外周側面に形成されている。
【００３９】
この構造によれば、ＳｉＯ２マスクにウェットエッチングを施す場合に、横方向（基板表面に対して垂直）からウェットエッチング液が浸食する。この部分は、窒化ガリウム再成長において、アンモニア雰囲気に晒されていない部分であり、ウェットエッチングによるエッチングレートの増加が見込める。
【００４０】
（変形例）
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような種々の変形が可能である。
（１）前記各実施形態は、主にデバイスとして、窒化ガリウム系ＬＥＤやＨＥＭＴについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＬＤ（Laser Diode）やＭＥＳＦＥＴ（Metal Semiconductor Field Effect Transistor）、ゲート領域にｐｎ接合を有するＪＦＥＴ（Junction Field Effect Transistor）にも適用しうるものである。また例えば、ＡｌＧａＮバリア層としてＡｌ組成が０．３以上の場合、さらにはＡｌＮ層などの絶縁ゲートを有するＭＩＳ（Metal Insulator Semiconductor）構造のＨＥＭＴにも本発明のプロセスを適用できる。さらに、本発明にかかる半導体光・電子装置の具体的な応用として、ディスプレイやバックライト、高耐圧特性が要求される電力用の高出力スイッチング素子あるいは大電力高周波素子などに有用である。
（２）前記実施形態は、単結晶基板としてサファイア基板を用いたが、（１１１）Ｓｉ基板やＳｉＣ基板を用いることもできる。また、前記実施形態では、マスクパターンとして、ＳｉＯ２を用い、シリコン窒化膜を試したが、ＴｉＯ，ＺｒＯを用いることもできる。
【符号の説明】
【００４１】
１  単結晶基板
２  バッファ層
３  ＳｉＯ２マスク
４，４ａ  素子構造部
４ｂ  素子（素子部）
５ａ，５ｂ  ドライエッチング領域（周回溝部）
６  接着剤
７  支持体
１０，１０Ａ，１０Ｂ  窒化物半導体装置
【図１】
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【図２】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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