(57)【要約】【課題】品質の高いＩＩＩ族窒化物膜の製造方法およびそれを用いた歩留まりが良くかつ特性の高いＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】ＩＩＩ族窒化物膜３０の製造方法は、ＩＩＩ族窒化物基板１０上に光熱変換層２２を含みかつ開口部２０ｗを有する中間膜２０を形成する工程と、開口部２０ｗを有する中間膜２０上および中間膜２０の開口部２０ｗにおけるＩＩＩ族窒化物基板１０上にＩＩＩ族窒化物膜３０を形成する工程と、ＩＩＩ族窒化物基板１０およびＩＩＩ族窒化物膜３０のバンドギャップエネルギーのなかで最も低いバンドギャップエネルギーに対応する波長よりも長い波長でかつ光熱変換層２２が吸収し得る波長の光を照射することにより、ＩＩＩ族窒化物基板１０からＩＩＩ族窒化物膜３０を分離する工程と、を含む。【選択図】図１
2015040136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＩＩ族窒化物基板上に、光熱変換層を含みかつ開口部を有する中間膜を形成する工程と、
前記開口部を有する前記中間膜上および前記中間膜の前記開口部における前記ＩＩＩ族窒化物基板上に、ＩＩＩ族窒化物膜を形成する工程と、
前記ＩＩＩ族窒化物基板および前記ＩＩＩ族窒化物膜のバンドギャップエネルギーのなかで最も低いバンドギャップエネルギーに対応する波長よりも長い波長でかつ前記光熱変換層が吸収し得る波長の光を照射することにより、前記ＩＩＩ族窒化物基板から前記ＩＩＩ族窒化物膜を分離する工程と、を含むＩＩＩ族窒化物膜の製造方法。
【請求項２】
前記中間膜は、その幅が２μｍ以上２０μｍ以下であり、その開口部の幅が０．１μｍ以上１０μｍ以下である請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物膜の製造方法。
【請求項３】
前記ＩＩＩ族窒化物基板および前記ＩＩＩ族窒化物膜は波長５００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の光に対する光吸収係数が１×１０3ｃｍ-1未満であり、前記光熱変換層は波長５００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の光に対する光吸収係数が１×１０3ｃｍ-1以上である請求項１または請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物膜の製造方法。
【請求項４】
前記中間膜は、前記光熱変換層の少なくとも一方の主面側に、前記最も低いバンドギャップエネルギーに対応する波長よりも長い波長でかつ前記光熱変換層が吸収し得る波長の光を透過する保護層をさらに含む請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物膜の製造方法。
【請求項５】
前記保護層は、波長５００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の光に対する光吸収係数が１×１０3ｃｍ-1未満である請求項４に記載のＩＩＩ族窒化物膜の製造方法。
【請求項６】
請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物膜の製造方法を用いたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法であって、
前記ＩＩＩ族窒化物基板上に、前記光熱変換層を含みかつ前記開口部を有する前記中間膜を形成する工程と、
前記開口部を有する前記中間膜上および前記中間膜の前記開口部における前記ＩＩＩ族窒化物基板上に、ＩＩＩ族窒化物膜を形成する工程と、
前記ＩＩＩ族窒化物膜上に、第１の電極を形成する工程と、
前記ＩＩＩ族窒化物基板および前記ＩＩＩ族窒化物膜のバンドギャップエネルギーのなかで最も低いバンドギャップエネルギーに対応する波長よりも長い波長でかつ前記光熱変換層が吸収し得る波長の光を照射することにより、前記ＩＩＩ族窒化物基板から前記ＩＩＩ族窒化物膜を分離する工程と、
前記ＩＩＩ族窒化物膜の分離により露出した部分上に、第２の電極を形成する工程と、を含む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族窒化物膜の製造方法、およびそれを用いたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高価なＩＩＩ族窒化物を含む高特性のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを効率よく低コストで製造するために、ＧａＮ基板などのＧａ含有透明支持基板と、Ｇａ含有透明支持基板上に配置された光熱変換層を含む中間層と、中間層上に配置されたＧａＮ層と、を含むエピ成長用支持基板を作製し、かかるエピ成長用支持基板を用いてＩＩＩ族窒化物半導体基板を製造する方法が提案されている。
【０００３】
たとえば、特開２０１１−２３３８６１号公報（特許文献１）は、Ｇａ含有透明支持基板上に光熱変換層を含む中間層を形成して積層支持基板を作製する工程と、積層支持基板の中間層にＧａＮ基板を貼り合わせて積層貼り合わせ基板を作製する工程と、積層貼り合わせ基板のＧａＮ基板を、中間層との貼り合わせ面から所定の深さの面において分離することにより、積層支持基板の中間層上にＧａＮ層が形成されたエピ成長用積層支持基板を作製する工程と、エピ成長用積層支持基板に、Ｇａ含有透明支持基板およびＧａＮ層上に少なくとも１層の透明半導体層をエピタキシャル成長させることにより、デバイス用積層支持基板を作製する工程と、デバイス用積層支持基板に、Ｇａ含有透明支持基板およびＧａＮ層および透明半導体層のバンドギャップエネルギーのなかで最も低いバンドギャップエネルギーに対応する波長よりも長い波長でかつ光熱変換層が吸収し得る波長の光を照射して、Ｇａ含有透明支持基板と中間層とを分離することにより、透明半導体層とＧａＮ層と中間層とを含むデバイス用積層ウエハを作製する工程と、デバイス用積層ウエハから中間層を除去して透明半導体層とＧａＮ層とを含む透明半導体積層ウエハを含む半導体デバイスを作製する工程と、を備える半導体デバイスの製造方法を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２３３８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特開２０１１−２３３８６１号公報（特許文献１）においては、半導体デバイスの製造のためのエピ成長用積層支持基板は、積層貼り合わせ基板のＧａＮ基板を中間層との貼り合わせ面から所定の深さの面において分離することにより作製されるため、主面上にＧａＮ層が形成されていない部分が生じる場合がある。かかる場合には、エピ成長用積層基板の主面上のＧａＮ層が形成されていない部分上では透明半導体層をエピタキシャル成長させることができず、特性の高い半導体デバイスを歩留良く製造することが困難という問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記の問題点を解決して、品質の高いＩＩＩ族窒化物膜の製造方法およびかかるＩＩＩ族窒化物膜の製造方法を用いた歩留まりが良くかつ特性の高いＩＩＩ族窒化物半導体デバイス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】
【０００７】
本発明は、ある局面に従えば、ＩＩＩ族窒化物基板上に、光熱変換層を含みかつ開口部を有する中間膜を形成する工程と、開口部を有する中間膜上および中間膜の開口部におけるＩＩＩ族窒化物基板上に、ＩＩＩ族窒化物膜を形成する工程と、ＩＩＩ族窒化物基板およびＩＩＩ族窒化物膜のバンドギャップエネルギーのなかで最も低いバンドギャップエネルギーに対応する波長よりも長い波長でかつ光熱変換層が吸収し得る波長の光を照射することにより、ＩＩＩ族窒化物基板からＩＩＩ族窒化物膜を分離する工程と、を含むＩＩＩ族窒化物膜の製造方法である。
【０００８】
本発明は、別の局面に従えば、上記の局面に従うＩＩＩ族窒化物膜の製造方法を用いたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法であって、ＩＩＩ族窒化物基板上に、光熱変換層を含みかつ開口部を有する中間膜を形成する工程と、開口部を有する中間膜上および中間膜の開口部におけるＩＩＩ族窒化物基板上に、ＩＩＩ族窒化物膜を形成する工程と、ＩＩＩ族窒化物膜上に、第１の電極を形成する工程と、ＩＩＩ族窒化物基板およびＩＩＩ族窒化物膜のバンドギャップエネルギーのなかで最も低いバンドギャップエネルギーに対応する波長よりも長い波長でかつ光熱変換層が吸収し得る波長の光を照射することにより、ＩＩＩ族窒化物基板からＩＩＩ族窒化物膜を分離する工程と、ＩＩＩ族窒化物膜の分離により露出した部分上に、第２の電極を形成する工程と、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】
【０００９】
本発明によれば、品質の高いＩＩＩ族窒化物膜の製造方法およびかかるＩＩＩ族窒化物膜の製造方法を用いた歩留まりが良くかつ特性の高いＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明にかかるＩＩＩ族窒化物膜の製造方法のある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３】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。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜本願発明の実施形態の説明＞
本発明のある実施形態であるＩＩＩ族窒化物膜３０の製造方法は、ＩＩＩ族窒化物基板１０上に、光熱変換層２２を含みかつ開口部２０ｗを有する中間膜２０を形成する工程と、開口部２０ｗを有する中間膜２０上および中間膜２０の開口部２０ｗにおけるＩＩＩ族窒化物基板１０上に、ＩＩＩ族窒化物膜３０を形成する工程と、ＩＩＩ族窒化物基板１０およびＩＩＩ族窒化物膜３０のバンドギャップエネルギーのなかで最も低いバンドギャップエネルギーに対応する波長よりも長い波長でかつ光熱変換層２２が吸収し得る波長の光Ｌを照射することにより、ＩＩＩ族窒化物基板１０からＩＩＩ族窒化物膜３０を分離する工程と、を含む。これにより、ＩＩＩ族窒化物基板１０上に品質の高いＩＩＩ族窒化物膜３０を形成するともに、ＩＩＩ族窒化物膜３０およびＩＩＩ族窒化物基板１０の品質を低下させることなく、形成したＩＩＩ族窒化物膜３０をＩＩＩ族窒化物基板１０から効率よく分離することができ、品質の高いＩＩＩ族窒化物膜３０が歩留良く得られる。
【００１２】
本発明のかかる実施形態であるＩＩＩ族窒化物膜３０の製造方法において、中間膜２０は、その幅が２μｍ以上２０μｍ以下であり、その開口部２０ｗの幅が０．１μｍ以上１０μｍ以下とすることができる。これにより、ＩＩＩ族窒化物基板１０上に形成されるＩＩＩ族窒化物膜３０の品質がより高くなるとともに、形成したＩＩＩ族窒化物膜３０のＩＩＩ族窒化物基板１０からの分離がより容易になる。
【００１３】
本発明のかかる実施形態であるＩＩＩ族窒化物膜３０の製造方法において、ＩＩＩ族窒化物基板１０およびＩＩＩ族窒化物膜３０は波長５００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の光に対する光吸収係数が１×１０3ｃｍ-1未満であり、光熱変換層２２は波長５００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の光に対する光吸収係数が１×１０3ｃｍ-1以上とすることができる。これにより、ＩＩＩ族窒化物膜３０およびＩＩＩ族窒化物基板１０の品質を低下させることなく、波長５００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の光を用いて、ＩＩＩ族窒化物膜３０をＩＩＩ族窒化物基板１０から分離することができる。
【００１４】
本発明のかかる実施形態であるＩＩＩ族窒化物膜３０の製造方法において、中間膜２０は、光熱変換層２２の少なくとも一方の主面側に、最も低いバンドギャップエネルギーに対応する波長よりも長い波長でかつ光熱変換層２２が吸収し得る波長の光を透過する保護層２１，２３をさらに含むことができる。これにより、ＩＩＩ族窒化物膜３０をＩＩＩ族窒化物基板１０から分離する際に、中間膜２０に接するまたは近傍のＩＩＩ族窒化物膜３０および／またはＩＩＩ族窒化物基板１０の品質の低下を抑制することができる。
【００１５】
本発明のかかる実施形態であるＩＩＩ族窒化物膜３０の製造方法において、保護層２１，２３は、波長５００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の光に対する光吸収係数が１×１０3ｃｍ-1未満とすることができる。これにより、波長５００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の光を用いて、ＩＩＩ族窒化物膜３０をＩＩＩ族窒化物基板１０から効率よく分離することができる。
【００１６】
本発明の別の実施形態であるＩＩＩ族窒化物半導体デバイス１の製造方法は、上記の実施形態であるＩＩＩ族窒化物膜３０の製造方法を用いたＩＩＩ族窒化物半導体デバイス１の製造方法であって、ＩＩＩ族窒化物基板１０上に、光熱変換層２２を含みかつ開口部２０ｗを有する中間膜２０を形成する工程と、開口部２０ｗを有する中間膜２０上および中間膜２０の開口部２０ｗにおけるＩＩＩ族窒化物基板１０上に、ＩＩＩ族窒化物膜３０を形成する工程と、ＩＩＩ族窒化物膜３０上に、第１の電極４０を形成する工程と、ＩＩＩ族窒化物基板１０およびＩＩＩ族窒化物膜３０のバンドギャップエネルギーのなかで最も低いバンドギャップエネルギーに対応する波長よりも長い波長でかつ光熱変換層２２が吸収し得る波長の光を照射することにより、ＩＩＩ族窒化物基板１０からＩＩＩ族窒化物膜３０を分離する工程と、ＩＩＩ族窒化物膜３０の分離により露出した部分上に、第２の電極５０を形成する工程と、を含む。これにより、ＩＩＩ族窒化物基板１０上に品質の高いＩＩＩ族窒化物膜３０を形成するともに、ＩＩＩ族窒化物膜３０およびＩＩＩ族窒化物基板１０の品質を低下させることなく、形成したＩＩＩ族窒化物膜３０をＩＩＩ族窒化物基板１０から効率よく分離することができ、品質の高いＩＩＩ族窒化物膜３０を含む特性の高いＩＩＩ族窒化物半導体デバイス１が歩留良く得られる。
【００１７】
＜本願発明の実施形態の詳細＞
［実施形態１：ＩＩＩ族窒化物膜の製造方法］
図１を参照して、本発明のある実施形態であるＩＩＩ族窒化物膜３０の製造方法は、ＩＩＩ族窒化物基板１０上に、光熱変換層２２を含みかつ開口部２０ｗを有する中間膜２０を形成する工程（図１（Ａ）および（Ｂ））と、開口部２０ｗを有する中間膜２０上および中間膜２０の開口部２０ｗにおけるＩＩＩ族窒化物基板１０上に、ＩＩＩ族窒化物膜３０を形成する工程（図１（Ｃ））と、ＩＩＩ族窒化物基板１０およびＩＩＩ族窒化物膜３０のバンドギャップエネルギーのなかで最も低いバンドギャップエネルギーに対応する波長よりも長い波長でかつ光熱変換層２２が吸収し得る波長の光Ｌを照射することにより、ＩＩＩ族窒化物基板１０からＩＩＩ族窒化物膜３０を分離する工程（図１（Ｄ）および（Ｅ））と、を含む。
【００１８】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物膜３０の製造方法によれば、ＩＩＩ族窒化物基板１０上に品質の高いＩＩＩ族窒化物膜３０を形成するともに、ＩＩＩ族窒化物膜３０およびＩＩＩ族窒化物基板１０の品質を低下させることなく、形成したＩＩＩ族窒化物膜３０をＩＩＩ族窒化物基板１０から効率よく分離することができ、品質の高いＩＩＩ族窒化物膜３０が歩留良く得られる。
【００１９】
（中間膜の形成工程）
図１（Ａ）および（Ｂ）を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物膜３０の製造方法において、ＩＩＩ族窒化物基板１０上に、光熱変換層２２を含みかつ開口部２０ｗを有する中間膜２０を形成する工程は、特に制限はないが、効率的に光熱変換層２２を含みかつ開口部２０ｗを有する中間膜２０を形成する観点から、ＩＩＩ族窒化物基板１０上に光熱変換層２２を含む中間膜２０を形成するサブ工程（図１（Ａ））と、中間膜２０に開口部２０ｗを形成するサブ工程（図１（Ｂ））とを含むことが好ましい。
【００２０】
図１（Ａ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物基板１０は、ＩＩＩ族窒化物であれば特に制限はないが、光照射の際の品質の低下を抑制する観点から、波長５００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の光に対する光吸収係数が１×１０3ｃｍ-1未満であることが好ましく、たとえば、ＧａＮ基板、ＡｌＮ基板などが用いられる。また、ＩＩＩ族窒化物基板１０の形成方法は、特に制限はないが、品質の高いＩＩＩ族窒化物基板１０を形成する観点から、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長）法、昇華法などの気相法、高窒素圧溶液法、フラックス法などの液相法が好適である。ＩＩＩ族窒化物基板１０上に光熱変換層２２を含む中間膜２０を形成する方法は、中間膜２０の形成に適した方法であれば特に制限はなく、プラズマＣＶＤ（化学気相堆積）法、スパッタ法、真空蒸着法などが挙げられる。
【００２１】
光熱変換層２２を含む中間膜２０は、光熱変換層２２による発熱により高温となり、また、開口部２０ｗを有する中間膜２０上にＩＩＩ族窒化物膜３０を形成する際にも高温雰囲気に曝されるため、高い耐熱性を有することが好ましく、たとえば１２００℃以上の融点を有することが好ましい。
【００２２】
中間膜２０に含まれる光熱変換層２２は、光照射によるＩＩＩ族窒化物基板１０およびＩＩＩ族窒化物膜３０の品質の低下を抑制する観点から、ＩＩＩ族窒化物基板およびＩＩＩ族窒化物膜のバンドギャップエネルギーのなかで最も低いバンドギャップエネルギーに対応する波長よりも長い波長の光を吸収することにより発熱するものであれば特に制限はない。光熱変換層２２は、中間膜２０に接触してまたはその近傍に形成するＩＩＩ族窒化物膜３０をＩＩＩ族窒化物基板１０から波長５００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の光を用いて効率的に分離する観点から、波長５００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の光に対する光吸収係数が１×１０3ｃｍ-1以上であることが好ましく、たとえば、アモルファスシリコン層、または、モリブデン、タングステン、タンタル、チタン、白金、パラジウム、炭素、およびこれらのケイ化物、およびこれらの窒化物からなる群から選ばれる少なくとも１つを含む層であることが好ましい。
【００２３】
また、中間膜２０は、中間膜２０に接するまたは近傍のＩＩＩ族窒化物基板１０および／またはＩＩＩ族窒化物膜３０の品質の低下を抑制する観点から、光熱変換層２２の少なくとも一方の主面側に、ＩＩＩ族窒化物基板１０およびＩＩＩ族窒化物膜３０のバンドギャップエネルギーのなかで最も低いバンドギャップエネルギーに対応する波長よりも長い波長でかつ光熱変換層２２が吸収し得る波長の光を透過する保護層２１，２３をさらに含むことが好ましい。かかる保護層２１，２３は、波長５００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の光を用いてＩＩＩ族窒化物膜３０をＩＩＩ族窒化物基板１０から効率よく分離する観点から、波長５００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の光に対する光吸収係数が１×１０3ｃｍ-1未満であることが好ましく、たとえば、二酸化シリコン層、窒化シリコン層および酸窒化シリコン層のいずれかであることが好ましい。
【００２４】
図１（Ｂ）を参照して、中間膜２０に開口部２０ｗを形成する方法は、特に制限はないが、効率よく開口部２０ｗを形成する観点から、フォトリソグラフィー技術により開口部パターンを形成した後に、ドライエッチング法、ウェットエッチング法、ブラスト法などにより開口部を形成する方法が好適である。
【００２５】
開口部２０ｗが形成された中間膜２０が形成された側の主面に垂直な方向からみた開口部２０ｗが形成された中間膜２０のパターン形状は、特に制限はないが、品質の高いＩＩＩ族窒化物膜３０を形成するとともにＩＩＩ族窒化物膜３０の分離を効率よく行なう観点から、開口部２０ｗが多角格子点上に位置する円状または多角形状あるいはストライプ状であることが好ましい。また、同様の観点から、中間膜２０の幅は、２μｍ以上２０μｍ以下が好ましく、５μｍ以上１０μｍ以下がより好ましく、中間膜２０の開口部２０ｗの幅は、０．１μｍ以上１０μｍ以下が好ましく、２μｍ以上５μｍ以下がより好ましい。
【００２６】
（ＩＩＩ族窒化物膜の形成工程）
図１（Ｃ）を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物膜３０の製造方法において、開口部２０ｗを有する中間膜２０上および中間膜２０の開口部２０ｗにおけるＩＩＩ族窒化物基板１０上にＩＩＩ族窒化物膜３０を形成する工程におけるＩＩＩ族窒化物膜３０の形成方法は、特に制限はないが、品質の高いＩＩＩ族窒化物膜３０を効率よく形成する観点から、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長）法、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相堆積）法、ＭＢＥ（分子線成長）法、昇華法などの気相法、高窒素圧溶液法、フラックス法などの液相法が好適である。
【００２７】
形成するＩＩＩ族窒化物膜３０は、ＩＩＩ族窒化物であれば特に制限はないが、光照射の際の品質の低下を抑制する観点から、波長５００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の光に対する光吸収係数が１×１０3ｃｍ-1未満であることが好ましく、たとえば、ＧａＮ膜、ＡｌＮ膜、ＡｌＧａＮ膜、ＩｎＧａＮ膜などが好適である。
【００２８】
（ＩＩＩ族窒化物基板からのＩＩＩ族窒化物膜の分離工程）
図１（Ｄ）および（Ｅ）を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物膜３０の製造方法において、ＩＩＩ族窒化物基板１０およびＩＩＩ族窒化物膜３０のバンドギャップエネルギーのなかで最も低いバンドギャップエネルギーに対応する波長よりも長い波長でかつ光熱変換層２２が吸収し得る波長の光Ｌを照射することによりＩＩＩ族窒化物基板１０からＩＩＩ族窒化物膜３０を分離する工程により、ＩＩＩ族窒化物基板１０およびＩＩＩ族窒化物膜３０の品質の低下を抑制して、効率よくＩＩＩ族窒化物基板１０からＩＩＩ族窒化物膜３０を分離することができる。具体的には、以下のとおりである。
【００２９】
図１（Ｄ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物基板１０、開口部２０ｗを有する中間膜２０およびＩＩＩ族窒化物膜３０で構成される積層体に照射される光Ｌは、その波長がＩＩＩ族窒化物基板１０およびＩＩＩ族窒化物膜３０のバンドギャップエネルギーのなかで最も低いバンドギャップエネルギーに対応する波長よりも長い波長を有するものであれば制限はないが、比較的低い投入エネルギーで効率よくＩＩＩ族窒化物基板１０とＩＩＩ族窒化物膜３０とを分離する観点から、波長５００ｎｍ以上６００ｎｍ未満のレーザ光であることが好ましく、たとえば波長８０８ｎｍの半導体レーザで励起された波長１０６４ｎｍのＮｄ：ＹＡＧレーザ光（ここで、Ｎｄ：ＹＡＧとは、Ｎｄ（ネオジム）を添加したＹ（イットリウム）・Ａ（アルミニウム）・Ｇ（ガーネット）により形成される結晶をいう）またはＮｄ：ＹＶＯ4レーザ光（ここで、Ｎｄ：ＹＶＯ4とは、Ｎｄ（ネオジム）を添加したＹ（イットリウム）・Ｖ（バナジウム）・Ｏ4（オキサイド）またはＹ（イットリウム）・ＶＯ4（バナデート））により形成される結晶をいう）をＬｉＢ3Ｏ5のなどのいわゆるＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ  Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ；第２高調波）結晶で変換した波長５３２ｎｍのレーザ光が好ましく用いられる。
【００３０】
図１（Ｄ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物基板１０、開口部２０ｗを有する中間膜２０およびＩＩＩ族窒化物膜３０で構成される積層体への上記の光Ｌの照射は、特に制限はないが、ＩＩＩ族窒化物膜３０への直接的な光照射を回避してＩＩＩ族窒化物膜３０の品質低下を回避する観点から、ＩＩＩ族窒化物基板１０側の主面側から行なうことが好ましい。
【００３１】
上記照射された光Ｌは中間膜２０の光熱変換層２２で吸収されて、光熱変換層２２は高温となり、光熱変換層２２を含む中間膜２０に接するまたはその近傍に位置するＩＩＩ族窒化物基板１０およびＩＩＩ族窒化物膜３０が低融点のＩＩＩ族窒化物金属と窒素とに分解する。このため、図１（Ｅ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物基板１０およびＩＩＩ族窒化物膜３０は、応力を加えることなくまたは少しの応力を加えるだけで、ＩＩＩ族窒化物基板１０とＩＩＩ族窒化物膜３０とに分離する。このようにして、品質の高いＩＩＩ族窒化物膜３０が品質の高いＩＩＩ族窒化物膜３０が歩留良く得られる。
【００３２】
［実施形態２：ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法］
図２および図３を参照して、本発明の別の実施形態であるＩＩＩ族窒化物半導体デバイス１の製造方法は、実施形態１のＩＩＩ族窒化物膜３０の製造方法を用いたＩＩＩ族窒化物半導体デバイス１の製造方法であって、ＩＩＩ族窒化物基板１０上に、光熱変換層２２を含みかつ開口部２０ｗを有する中間膜２０を形成する工程（図２（Ａ）および（Ｂ）、図３（Ａ）および（Ｂ））と、開口部２０ｗを有する中間膜２０上および中間膜２０の開口部２０ｗにおけるＩＩＩ族窒化物基板１０上に、ＩＩＩ族窒化物膜３０を形成する工程（図２（Ｃ）、図３（Ｃ））と、ＩＩＩ族窒化物膜３０上に、第１の電極４０を形成する工程（図２（Ｄ）、図３（Ｄ））と、ＩＩＩ族窒化物基板１０およびＩＩＩ族窒化物膜３０のバンドギャップエネルギーのなかで最も低いバンドギャップエネルギーに対応する波長よりも長い波長でかつ光熱変換層２２が吸収し得る波長の光Ｌを照射することにより、ＩＩＩ族窒化物基板１０からＩＩＩ族窒化物膜３０を分離する工程（図２（Ｅ）および（Ｆ）、図３（Ｅ）および（Ｆ））と、ＩＩＩ族窒化物膜３０の分離により露出した部分上に、第２の電極５０を形成する工程（図２（Ｇ）、図３（Ｇ））と、を含む。
【００３３】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス１の製造方法によれば、ＩＩＩ族窒化物基板１０上に品質の高いＩＩＩ族窒化物膜３０を形成するともに、ＩＩＩ族窒化物膜３０およびＩＩＩ族窒化物基板１０の品質を低下させることなく、形成したＩＩＩ族窒化物膜３０をＩＩＩ族窒化物基板１０から効率よく分離することができ、品質の高いＩＩＩ族窒化物膜３０を含む特性の高いＩＩＩ族窒化物半導体デバイス１が歩留良く得られる。
【００３４】
（中間膜の形成工程）
図２（Ａ）および（Ｂ）ならびに図３（Ａ）および（Ｂ）を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス１の製造方法におけるＩＩＩ族窒化物基板１０上に、光熱変換層２２を含みかつ開口部２０ｗを有する中間膜２０を形成する工程は、実施形態１のＩＩＩ族窒化物膜３０の製造方法におけるＩＩＩ族窒化物基板１０上に、光熱変換層２２を含みかつ開口部２０ｗを有する中間膜２０を形成する工程と同様である。
【００３５】
（ＩＩＩ族窒化物膜の形成工程）
図２（Ｃ）および図３（Ｃ）を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス１の製造方法における開口部２０ｗを有する中間膜２０上および中間膜２０の開口部２０ｗにおけるＩＩＩ族窒化物基板１０上に、ＩＩＩ族窒化物膜３０を形成する工程は、ＩＩＩ族窒化物膜３０の構成をＩＩＩ族窒化物半導体デバイス１の種類に応じた構成とすること以外は、実施形態１のＩＩＩ族窒化物膜３０の製造方法における開口部２０ｗを有する中間膜２０上および中間膜２０の開口部２０ｗにおけるＩＩＩ族窒化物基板１０上に、ＩＩＩ族窒化物膜３０を形成する工程と同様である。
【００３６】
ＩＩＩ族窒化物膜３０の構成は、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス１の種類に応じて異なる。たとえば、図２（Ｃ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス１がＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）の場合、ＩＩＩ族窒化物膜３０は、ｎ+−ＧａＮ層３１とｎ-−ＧａＮ層３２とで構成することができる。また、図３（Ｃ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス１がＬＥＤ（発光ダイオード）の場合、ＩＩＩ族窒化物膜３０は、ｎ−ＧａＮ層３６，３７と発光層３８とｐ−ＧａＮ層３９とで構成することができる。
【００３７】
（第１の電極の形成工程）
図２（Ｄ）および図３（Ｄ）を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス１の製造方法において、ＩＩＩ族窒化物膜３０上に第１の電極４０を形成する工程における第１の電極４０の形成方法は、第１の電極４０の形成に適した方法であれば特に制限はなく、真空蒸着法、ＥＢ（電子線）蒸着法、スパッタ法などが挙げられる。
【００３８】
ここで、形成される第１の電極４０の種類は、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス１の種類に応じて異なる。たとえば、図２（Ｄ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス１がＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）の場合、第１の電極４０としてショットキー電極が形成される。
【００３９】
（ＩＩＩ族窒化物基板からのＩＩＩ族窒化物膜の分離工程）
図２（Ｅ）および（Ｆ）ならびに図３（Ｅ）および（Ｆ）を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス１の製造方法におけるＩＩＩ族窒化物基板１０およびＩＩＩ族窒化物膜３０のバンドギャップエネルギーのなかで最も低いバンドギャップエネルギーに対応する波長よりも長い波長でかつ光熱変換層２２が吸収し得る波長の光を照射することにより、ＩＩＩ族窒化物基板１０からＩＩＩ族窒化物膜３０を分離する工程は、実施形態１のＩＩＩ族窒化物膜３０の製造方法におけるＩＩＩ族窒化物基板１０およびＩＩＩ族窒化物膜３０のバンドギャップエネルギーのなかで最も低いバンドギャップエネルギーに対応する波長よりも長い波長でかつ光熱変換層２２が吸収し得る波長の光を照射することにより、ＩＩＩ族窒化物基板１０からＩＩＩ族窒化物膜３０を分離する工程と同様である。
【００４０】
（第２の電極の形成工程）
図２（Ｇ）および図３（Ｇ）を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス１の製造方法において、ＩＩＩ族窒化物膜３０の分離により露出した部分上に第２の電極５０を形成する工程における第２の電極５０の形成方法は、第２の電極５０の形成に適した方法であれば特に制限はなく、真空蒸着法、ＥＢ蒸着法、スパッタ法などが挙げられる。このようにして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス１が得られる。
【実施例】
【００４１】
（実施例１）
本実施例は、ＩＩＩ族窒化物膜としてＧａＮ基板を作製する例である。
【００４２】
１．中間膜の形成
図１（Ａ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物基板１０として、ＨＶＰＥ法により形成された直径２インチ（５．０８ｃｍ）で厚さ５００μｍのＧａＮ基板を準備した。かかるＩＩＩ族窒化物基板１０は、一主面が（０００１）面であるＧａ原子面であり、別の主面が（０００−１）面であるＮ原子面であった。
【００４３】
このＩＩＩ族窒化物基板１０のＧａ原子面側の主面上に、プラズマＣＶＤ法により、中間膜２０として、第１の保護層２１である厚さ１０ｎｍの二酸化シリコン層と、光熱変換層２２である厚さ６０ｎｍのアモルファスシリコン層と、第２の保護層２３である厚さ１３０ｎｍの二酸化シリコン層とを、この順に形成した。
【００４４】
次に、図１（Ｂ）を参照して、中間膜２０を、フォトリソグラフィーおよびエッチングにより、中間膜２０が形成されている主面に垂直な方向から見て、ストライプ状の開口部２０ｗを形成した。開口部２０ｗの幅は２μｍで、中間膜２０の幅は２μｍであった。
【００４５】
２．ＩＩＩ族窒化物膜の形成
次に、図１（Ｃ）を参照して、開口部２０ｗを有する中間膜２０上および中間膜２０の開口部２０ｗにおけるＩＩＩ族窒化物基板１０上に、ＨＶＰＥ法により、ＩＩＩ族窒化物膜３０として、厚さ５００μｍのＧａＮ膜を形成した。
【００４６】
３．ＩＩＩ族窒化物基板からのＩＩＩ族窒化物膜の分離
次に、図１（Ｄ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物基板１０のＮ原子面側の主面側から、波長が５３２ｎｍの緑色パルスレーザの光Ｌを照射した。照射条件は、出力が０．２Ｗ、繰り返し周期が１０ｋＨｚ、パルス幅が１０ｎｓ、光熱変換層２２上のスポットサイズが直径２５ｎｍ、スキャンスピードが１００ｍｍ／ｓであった。これにより、光熱変換層２２を含む中間膜２０に接触するまたは近傍のＩＩＩ族窒化物基板１０およびＩＩＩ族窒化物膜３０は、その温度が９００℃を超えたため、金属ＧａとＮ2とに熱分解した。
【００４７】
次いで、図１（Ｅ）を参照して、一部が熱分解した上記の積層体を、表面温度が６０℃のホットプレート（図示せず）上に配置して、金属Ｇａ（融点２９．８℃）を融解させた状態で、ＩＩＩ族窒化物膜３０をＩＩＩ族窒化物基板１０から相対的に移動させることにより分離した。このようにして、分離したＩＩＩ族窒化物膜３０として、厚さ５００μｍのＧａＮ基板が得られた。
【００４８】
（実施例２）
本実施例は、半導体デバイスとしてＳＢＤを作製する例である。
【００４９】
１．中間膜の形成
図２（Ａ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物基板１０として、ＨＶＰＥ法により形成された直径２インチ（５．０８ｃｍ）で厚さ５００μｍのＧａＮ基板を準備した。かかるＩＩＩ族窒化物基板１０は、一主面が（０００１）面であるＧａ原子面であり、別の主面が（０００−１）面であるＮ原子面であった。
【００５０】
このＩＩＩ族窒化物基板１０のＧａ原子面側の主面上に、プラズマＣＶＤ法により、中間膜２０として、第１の保護層２１である厚さ１０ｎｍの二酸化シリコン層と、光熱変換層２２である厚さ６０ｎｍのアモルファスシリコン層と、第２の保護層２３である厚さ１３０ｎｍの二酸化シリコン層とを、この順に形成した。
【００５１】
次に、図２（Ｂ）を参照して、中間膜２０を、フォトリソグラフィーおよびエッチングにより、中間膜２０が形成されている主面に垂直な方向から見て、ストライプ状の開口部２０ｗを形成した。開口部２０ｗの幅は２μｍで、中間膜２０の幅は２μｍであった。
【００５２】
２．ＩＩＩ族窒化物膜の形成
次に、図２（Ｃ）を参照して、開口部２０ｗを有する中間膜２０上および中間膜２０の開口部２０ｗにおけるＩＩＩ族窒化物基板１０上に、ＭＯＣＶＤ法により、ＩＩＩ族窒化物膜３０として、Ｓｉのドーピングによりキャリア濃度が２×１０18ｃｍ-3で厚さ１００μｍのｎ+−ＧａＮ層３１と、Ｓｉのドーピングによりキャリア濃度が５×１０15ｃｍ-3で厚さ１０μｍのｎ-−ＧａＮ層３２と、をこの順に形成した。
【００５３】
３．第１の電極の形成
次に、図２（Ｄ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物膜３０のｎ-−ＧａＮ層３２上に、フォトリソグラフィー、エッチングおよび真空蒸着法により、第１の電極４０として、ショットキー電極であるＮｉ／Ａｕ電極を形成した。
【００５４】
４．ＩＩＩ族窒化物基板からのＩＩＩ族窒化物膜の分離
次に、図２（Ｅ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物基板１０のＮ原子面側の主面側から、波長が５３２ｎｍの緑色パルスレーザの光Ｌを照射した。照射条件は、出力が０．２Ｗ、繰り返し周期が１０ｋＨｚ、パルス幅が１０ｎｓ、光熱変換層２２上のスポットサイズが直径２５ｎｍ、スキャンスピードが１００ｍｍ／ｓであった。これにより、光熱変換層２２を含む中間膜２０に接触するまたは近傍のＩＩＩ族窒化物基板１０およびＩＩＩ族窒化物膜３０は、その温度が９００℃を超えたため、金属ＧａとＮ2とに熱分解した。
【００５５】
次いで、図２（Ｆ）を参照して、一部が熱分解した上記の積層体を、表面温度が６０℃のホットプレート（図示せず）上に配置して、金属Ｇａ（融点２９．８℃）を融解させた状態で、ＩＩＩ族窒化物膜３０をＩＩＩ族窒化物基板１０から相対的に移動させることにより分離した。
【００５６】
５．第２の電極の形成
次に、図２（Ｇ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物膜３０の分離により露出した部分上に、真空蒸着法により、第２の電極５０として、オーミック電極であるＡｌ／Ｔｉ電極を形成した。このようにして、特性の高いＳＢＤが歩留良く得られた。
【００５７】
（実施例３）
本実施例は、半導体デバイスとしてＬＥＤを作製する例である。
【００５８】
１．中間膜の形成
図３（Ａ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物基板１０として、ＨＶＰＥ法により形成された直径２インチ（５．０８ｃｍ）で厚さ５００μｍのＧａＮ基板を準備した。かかるＩＩＩ族窒化物基板１０は、一主面が（０００１）面であるＧａ原子面であり、別の主面が（０００−１）面であるＮ原子面であった。
【００５９】
このＩＩＩ族窒化物基板１０のＧａ原子面側の主面上に、プラズマＣＶＤ法により、中間膜２０として、第１の保護層２１である厚さ１０ｎｍの二酸化シリコン層と、光熱変換層２２である厚さ６０ｎｍのアモルファスシリコン層と、第２の保護層２３である厚さ１３０ｎｍの二酸化シリコン層とを、この順に形成した。
【００６０】
次に、図３（Ｂ）を参照して、中間膜２０を、フォトリソグラフィーおよびエッチングにより、中間膜２０が形成されている主面に垂直な方向から見て、ストライプ状の開口部２０ｗを形成した。開口部２０ｗの幅は２μｍで、中間膜２０の幅は２μｍであった。
【００６１】
２．ＩＩＩ族窒化物膜の形成
次に、図３（Ｃ）を参照して、開口部２０ｗを有する中間膜２０上および中間膜２０の開口部２０ｗにおけるＩＩＩ族窒化物基板１０上に、ＭＯＣＶＤ法により、ＩＩＩ族窒化物膜３０として、Ｓｉのドーピングによりキャリア濃度が２×１０18ｃｍ-3で厚さ２μｍのｎ−ＧａＮ層３６と、Ｓｉのドーピングによりキャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3で厚さ０．５μｍのｎ−ＧａＮ層３７と、３周期のＩｎＧａＮ層およびＧａＮ層で構成される多重量子井戸層である厚さ７０ｎｍの発光層３８と、Ｍｇのドーピングによりキャリア濃度が１×１０19ｃｍ-3で厚さ８０ｎｍのｐ−ＧａＮ層３９と、をこの順に形成した。
【００６２】
３．第１の電極の形成
次に、図３（Ｄ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物膜３０のｐ−ＧａＮ層３９上に、フォトリソグラフィー、エッチングおよび真空蒸着法により、第１の電極４０として、ｐ−電極であるＮｉ／Ａｕ電極を形成した。
【００６３】
４．ＩＩＩ族窒化物基板からのＩＩＩ族窒化物膜の分離
次に、図３（Ｅ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物基板１０のＮ原子面側の主面側から、波長が５３２ｎｍの緑色パルスレーザの光Ｌを照射した。照射条件は、出力が０．２Ｗ、繰り返し周期が１０ｋＨｚ、パルス幅が１０ｎｓ、光熱変換層２２上のスポットサイズが直径２５ｎｍ、スキャンスピードが１００ｍｍ／ｓであった。これにより、光熱変換層２２を含む中間膜２０に接触するまたは近傍のＩＩＩ族窒化物基板１０およびＩＩＩ族窒化物膜３０は、その温度が９００℃を超えたため、金属ＧａとＮ2とに熱分解した。
【００６４】
次いで、図３（Ｆ）を参照して、一部が熱分解した上記の積層体を、表面温度が６０℃のホットプレート（図示せず）上に配置して、金属Ｇａ（融点２９．８℃）を融解させた状態で、ＩＩＩ族窒化物膜３０をＩＩＩ族窒化物基板１０から相対的に移動させることにより分離した。
【００６５】
５．第２の電極の形成
次に、図３（Ｇ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物膜３０の分離により露出した部分上に、真空蒸着法により、第２の電極５０として、ｎ−電極であるＴｉ／Ａｌ電極を形成した。このようにして、特性の高いＬＥＤが歩留良く得られた。
【００６６】
今回開示された実施の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は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で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】
【００６７】
１  ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス、１０  ＩＩＩ族窒化物基板、２０  中間膜、２０ｗ  開口部、２１，２３  保護層、２２  光熱変換層、３０  ＩＩＩ族窒化物膜、３１  ｎ+−ＧａＮ層、３２  ｎ-−ＧａＮ層、３６，３７  ｎ−ＧａＮ層、３８  発光層、３９  ｐ−ＧａＮ層、４０  第１の電極、５０  第２の電極。
【図１】
2015040136.tif 000003
【図２】
2015040136.tif 000004
【図３】
2015040136.tif 000005