(57)【要約】【課題】めっき金属層と転位密度が低いＩＩＩ族窒化物半導体層とを含む高特性のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスおよびかかるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを効率よくかつ高歩留まりで製造できる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族窒化物半導体デバイス４は、めっき金属層６０と、めっきシード層５０と、第１の電極４０と、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層２０と、第２の電極７０と、をこの順の配置で含み、ＩＩＩ族窒化物半導体層２０の転位密度が１×１０9ｃｍ-2未満である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき金属層と、めっきシード層と、第１の電極と、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層と、第２の電極と、をこの順の配置で含み、
前記ＩＩＩ族窒化物半導体層の転位密度が１×１０9ｃｍ-2未満であるＩＩＩ族窒化物半導体デバイス。
【請求項２】
前記ＩＩＩ族窒化物半導体層の全体の厚さが２０μｍ未満である請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス。
【請求項３】
前記めっき金属層の厚さが１０μｍ以上５００μｍ以下である請求項１または請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス。
【請求項４】
前記めっき金属層の主面の算術平均粗さＲａが１０μｍ未満である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス。
【請求項５】
前記めっき金属層は、ニッケル、金、タングステン、モリブデン、銅、スズ、銀、コバルト、クロム、鉄、および亜鉛からなる群から選ばれる少なくとも１種類の金属元素を含む請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス。
【請求項６】
支持基板とＩＩＩ族窒化物膜とが貼り合わされた複合基板を準備する工程と、
前記複合基板のＩＩＩ族窒化物膜上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層を形成する工程と、
前記ＩＩＩ族窒化物半導体層上に、第１の電極を形成する工程と、
前記第１の電極上に、めっきシード層を形成する工程と、
前記めっきシード層上に、めっき金属層を形成する工程と、
前記複合基板から支持基板を除去する工程と、
前記ＩＩＩ族窒化物半導体層の前記第１の電極が形成されている主面と反対側の主面側に第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族窒化物半導体デバイスおよびその製造方法に関し、詳しくは、高特性のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスおよびかかるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを高歩留まりで製造する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】
ＧａＮなどのＩＩＩ族窒化物半導体は、そのバンドギャップエネルギーが紫外光領域およびその近傍領域にありＳｉに比べて約３倍大きく、その絶縁破壊電界強度がＳｉに比べて約１０倍大きいため、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＬＤ（レーザダイオード）などの発光デバイス、ＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）、ＨＥＭＴ（高電子移動度トランジスタ）などの電子デバイスなどに好適に用いられる。
【０００３】
特開２０１２−２３０９６９号公報（特許文献１）は、高特性のＧａＮ系半導体デバイスを効率よく製造する観点から、支持基板と支持基板に貼り合わされたＧａＮ層とを含む複合基板を準備する工程と、複合基板のＧａＮ層上に少なくとも１層のＧａＮ系半導体層を成長させる工程と、ＧａＮ系半導体層に転写支持基板を貼り合わせる工程と、複合基板の支持基板を溶解することにより除去する工程とを含むＧａＮ系デバイスの製造方法を開示する。
【０００４】
さらに、特開２０１３−１１５１１２号公報（特許文献２）は、高特性の半導体デバイスを歩留まりよく製造する観点から、支持基板と、支持基板の主面の少なくとも一部上に配置された中間層およびＩＩＩ族窒化物層とを含み、露出している支持基板の主面の部分が所定の深さまで選択的にエッチングにより除去された複合基板を準備する工程、および複合基板のＩＩＩ族窒化物層の主面上に少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層をエピタキシャル成長させる工程を含む半導体デバイスの製造方法を開示する。
【０００５】
また、国際公開第２０１３／０９４０８３号（特許文献３）は、任意の基板に実装した後にＩＩＩ族窒化物半導体層にクラックが生じにくいＩＩＩ族窒化物半導体素子を提供する観点から、Ｃｕを主材料とする導電性サポート体と、導電性サポート体上に設けられたＩＩＩ族窒化物半導体層と、を有し、導電性サポート体の厚みが１４０μｍ以上であり、かつ、ＩＩＩ族窒化物半導体層の厚みが６μｍ以上であるＩＩＩ族窒化物半導体素子を開示するとともに、成長用基板上にリフトオフ層およびＩＩＩ族窒化物半導体層をこの順に形成する第１工程と、ＩＩＩ族窒化物半導体層上にＣｕを主材料とする導電性サポート体をメッキ法により形成する第２工程と、リフトオフ層を除去することで成長用基板をＩＩＩ族窒化物半導体層から剥離する第３工程と、を有し、導電性サポート体の厚みを１４０μｍ以上とし、かつ、ＩＩＩ族窒化物半導体層の厚みを６μｍ以上とするＩＩＩ族窒化物半導体素子の製造方法を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２３０９６９号公報
【特許文献２】特開２０１３−１１５１１２号公報
【特許文献３】国際公開第２０１３／０９４０８３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特開２０１２−２３０９６９号公報（特許文献１）で開示されるＧａＮ系半導体デバイスの製造方法においては、支持基板とＧａＮ層とが貼り合わされた複合基板のＧａＮ層上に少なくとも１層のＧａＮ系半導体層を成長させ、かかるＧａＮ系半導体層に転写支持基板を貼り合わせることが必要である。ここで、実際の複合基板には、支持基板にＧａＮ層が貼り合わされていない部分、すなわち支持基板または接合層（支持基板とＧａＮ層とを接合する層）が露出している部分があり、かかる部分には均一に成長したＧａＮ系半導体層ではなく異常成長（不均一に成長）したＧａＮ系半導体が形成される。かかるＧａＮ系半導体は、ＧａＮ系半導体層に比べて成長速度が高く、ＧａＮ系半導体層よりも突出する。このため、ＧａＮ系半導体層に転写支持基板を歩留まりよく貼り合わせることが困難となり、ＧａＮ系半導体デバイスの歩留まりが低くなるという問題点があった。
【０００８】
特開２０１３−１１５１１２号公報（特許文献２）で開示される半導体デバイスの製造方法においては、複合基板のＩＩＩ族窒化物層の主面上にエピタキシャル成長（均一に成長）させた少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層の最上主面の高さが、複合基板において主面の部分が所定の深さまで除去されて露出している支持基板上に異常成長（不均一に成長）したＩＩＩ族窒化物半導体の最高高さよりも高いため、ＩＩＩ族窒化物半導体層にデバイス用支持基板を歩留まりよく貼り合わせることができ、半導体デバイスの歩留まりが高くなる。しかしながら、支持基板の露出した部分が所定の深さまで除去された複合基板を準備する必要があるため、製造効率が低下し製造コストが増大するという問題点があった。
【０００９】
なお、国際公開第２０１３／０９４０８３号（特許文献３）で開示されるＩＩＩ族窒化物半導体素子は、ＩＩＩ族窒化物半導体層上にメッキ法により形成されたＣｕを主材料とする導電性サポート体を有するが、成長用基板上に形成されたリフトオフ層上に形成されたＩＩＩ族窒化物層の転位密度が高いため、高い特性が得られない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、めっき金属層と転位密度が低いＩＩＩ族窒化物半導体層とを含む高特性のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスおよびかかるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを効率よくかつ高歩留まりで製造できる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】
【００１１】
本発明は、ある局面に従えば、めっき金属層と、めっきシード層と、第１の電極と、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層と、第２の電極と、をこの順の配置で含み、ＩＩＩ族窒化物半導体層の転位密度が１×１０9ｃｍ-2未満であるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスである。
【００１２】
本発明は、別の局面に従えば、支持基板とＩＩＩ族窒化物膜とが貼り合わされた複合基板を準備する工程と、複合基板のＩＩＩ族窒化物膜上に少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層を形成する工程と、ＩＩＩ族窒化物半導体層上に第１の電極を形成する工程と、第１の電極上にめっきシード層を形成する工程と、めっきシード層上にめっき金属層を形成する工程と、複合基板から支持基板を除去する工程と、ＩＩＩ族窒化物半導体層の第１の電極が形成されている主面と反対側の主面側に第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】
【００１３】
本発明によれば、めっき金属層と転位密度が低いＩＩＩ族窒化物半導体層とを含む高特性のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスおよびかかるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを効率よくかつ高歩留まりで製造できるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のある局面に従う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２】本発明の別の局面に従う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】本発明の別の局面に従うＩＩＩ族窒化物デバイスの製造方法において、複合基板を準備する工程のある例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜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族窒化物半導体デバイス４は、めっき金属層６０と、めっきシード層５０と、第１の電極４０と、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層２０と、第２の電極７０と、をこの順の配置で含み、ＩＩＩ族窒化物半導体層２０の転位密度が１×１０9ｃｍ-2未満である。本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、ＩＩＩ族窒化物半導体層２０の転位密度が１×１０9ｃｍ-2未満と低いため、高い特性を有する。
【００１６】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４において、ＩＩＩ族窒化物半導体層の全体の厚さを２０μｍ未満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のオン抵抗を低くすることができる。
【００１７】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４において、めっき金属層６０の厚さを１０μｍ以上５００μｍ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は自立可能な機械的強度を有するとともにＩＩＩ族窒化物半導体層２０のクラック発生を防止できる。
【００１８】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４において、めっき金属層６０の主面の算術平均粗さＲａを１０μｍ未満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の実装が容易になる。
【００１９】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４において、めっき金属層６０は、ニッケル、金、タングステン、モリブデン、銅、スズ、銀、コバルト、クロム、鉄、および亜鉛からなる群から選ばれる少なくとも１種類の金属元素を含むことができる。これにより、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、良好な電気特性および放熱性、実装に適した裏面状態を有することができる。
【００２０】
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４の製造方法は、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とが貼り合わされた複合基板１０を準備する工程と、複合基板１０のＩＩＩ族窒化物膜１３上に少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層２０を形成する工程と、ＩＩＩ族窒化物半導体層２０上に第１の電極４０を形成する工程と、第１の電極４０上にめっきシード層５０を形成する工程と、めっきシード層５０上にめっき金属層６０を形成する工程と、複合基板１０から支持基板１１を除去する工程と、ＩＩＩ族窒化物半導体層２０の第１の電極４０が形成されている主面と反対側の主面側に第２の電極７０を形成する工程と、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を高歩留まりで製造することができる。
【００２１】
＜本発明の実施形態の詳細＞
［実施形態１：ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス］
図１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、めっき金属層６０と、めっきシード層５０と、第１の電極４０と、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層２０と、第２の電極７０と、をこの順の配置で含み、ＩＩＩ族窒化物半導体層２０の転位密度が１×１０9ｃｍ-2未満である。
【００２２】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、めっき金属層６０と、めっきシード層５０と、第１の電極４０と、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層２０と、第２の電極７０と、をこの順の配置で含み、ＩＩＩ族窒化物半導体層２０の転位密度が１×１０9ｃｍ-2未満であるため、特性が高い。
【００２３】
（めっき金属層）
本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４に含まれるめっき金属層６０は、めっきにより形成される金属層であれば特に制限はないが、第１の電極４０と良好な密着性を有し、かつ良好な電気特性および放熱性、実装に適した裏面状態を有することができる観点から、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、スズ（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、および亜鉛（Ｚｎ）からなる群から選ばれる少なくとも１種類の金属元素を含むことが好ましい。かかる金属元素の分析は、特に制限はなく、誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ−ＭＳ）法、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ）法、グロー放電質量分析（ＧＤＭＳ）法などにより行なう。
【００２４】
めっき金属層６０であること、すなわち、めっきで形成されている金属層であることは、めっき金属層６０におけるめっき由来の不純物を分析することにより、確認する。めっき由来の不純物は、電気めっき、無電解めっき、溶融めっきなどのめっき方法、硝酸ニッケル、硫酸銅、硝酸銀などのめっき原料などによって異なる。めっき由来の不純物の分析は、特に制限はなく、ＩＣＰ−ＭＳ法、ＧＤＭＳ法などにより行なう。たとえば、ワット浴やスルファミン酸浴によるニッケルの電気めっきの場合、硫酸ニッケルやスルファミン酸ニッケルを用いるためそれらの化合物の主元素である硫黄やそれらの化合物の混入元素であるコバルトが混入し、また、添加剤としてクマリンやサッカリンなどの有機添加剤を用いるため炭素が混入する。これらはたとえば、めっき金属層６０を溶解させた液体をＩＣＰ−ＭＳ法により分析させることで検出される。
【００２５】
めっき金属層６０は、単層であっても、２層以上の複層であってもよい。ここで、めっき金属層６０は、実装時にはんだ濡れ性をよりよくするなどの観点から、第１のめっき金属層として厚い内部層と第２のめっき金属層として薄い表面層との２層構造を有することも好ましい。
【００２６】
めっき金属層６０の厚さは、特に制限はないが、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスが自立可能でかつＩＩＩ族窒化物半導体層のクラック発生を抑制可能な観点から、１０μｍ以上５００μｍ以下が好ましく、２０μｍ以上１００μｍ以下がより好ましい。
【００２７】
めっき金属層６０の主面６０ｍの算術平均粗さＲａは、特に制限はないが、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの実装が容易になる観点から、１０μｍ未満が好ましく、５μｍ未満がより好ましい。ここで、算術平均粗さＲａとは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２０１３で定義される算術平均粗さＲａをいい、具体的には、粗さ曲面から、その平均平面の方向に標準面積だけ抜き取り、この抜き取り部分の平均平面から測定曲面までの偏差の絶対値（距離）を合計して平均した値をいう。算術平均粗さＲａは、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）、触針式表面粗さ計（いわゆる段差計）、レーザ顕微鏡などにより測定できる。
【００２８】
（めっきシード層）
本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４に含まれるめっきシード層５０は、その上にめっき金属層６０を形成するためのシード層であれば特に制限はないが、高品質のめっき金属層６０を効率よく形成する観点から、めっき金属層６０と同一または類似の化学組成を有することが好ましい。ここで、化学組成が同一とは、９５質量％までを占める構成元素の組み合わせが同じであり、かつ、それぞれの元素の占有比率の違いが１０％未満であることをいう。化学組成が類似とは、上記構成元素のうち最も質量％が高い元素の種類が同じであり、かつ、それらの占有比率がそれぞれ５０質量％以上であることをいう。
【００２９】
また、めっきシード層５０は、第１の電極４０と密着性が高く、かつメッキの開始表面として適しているとの観点から、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、スズ（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、および亜鉛（Ｚｎ）からなる群から選ばれる少なくとも１種類の金属元素を含むことが好ましい。かかる金属元素の分析は、特に制限はなく、ＩＣＰ−ＭＳ法、ＥＤＸ法、ＧＤＭＳ法などにより行う。
【００３０】
（めっき金属層およびめっきシード層の構成）
本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４に含まれるめっき金属層６０およびめっきシード層５０の構成は、特に制限はないが、再現性よく均一なめっき膜が得られる観点から、表１に示す構成を有することが好ましい。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
（第１の電極）
本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４に含まれる第１の電極４０は、ＩＩＩ族窒化物半導体層２０とめっきシード層５０およびめっき金属層６０とを電気的に接続するものであれば特に制限はなく、ＩＩＩ族窒化物半導体層２０に対してショットキー接触（ショットキー電極）であってもオーミック接触（オーミック電極）であってもよい。
【００３３】
第１の電極４０は、特に制限はないが、ＩＩＩ族窒化物半導体層２０に対してショットキー接触する観点から、Ｎｉ電極、Ｐｄ電極、Ｐｔ電極、Ａｕ電極、Ｗ電極、Ｎｉ／Ａｕ電極などが好ましく、ＩＩＩ族窒化物半導体層２０に対してオーミック接触する観点から、Ａｌ電極、Ｐｄ電極、Ａｕ電極、Ｎｉ電極、Ａｇ電極、Ｍｇ電極、Ｎｉ／Ａｕ電極、Ｔｉ／Ａｌ電極、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ電極、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）電極などが好ましい。
【００３４】
（ＩＩＩ族窒化物半導体層）
本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４に含まれるＩＩＩ族窒化物半導体層２０は、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の種類に応じたものであれば特に制限はない。たとえば、図１を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が電子デバイスであるＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）は、ＩＩＩ族窒化物半導体層２０として、第１のＩＩＩ族窒化物半導体層２１であるｎ-型ＧａＮバッファ層と、第２のＩＩＩ族窒化物半導体層２２であるｎ+型ＧａＮドリフト層とを含む。ここで、第２のＩＩＩ族窒化物半導体層２２に第１の電極４０がショットキー接触している。また、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスが発光デバイスであるＬＥＤ（発光ダイオード）（図示せず）は、ＩＩＩ族窒化物半導体層として、ｐ+型ＧａＮコンタクト層、ｐ型ＡｌＧａＮキャリアブロック層、発光層、ｎ型ＧａＮクラッド層などを含む。
【００３５】
ＩＩＩ族窒化物半導体層２０の転位密度は、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の特性を高くする観点から、１×１０9ｃｍ-2未満であり、１×１０7ｃｍ-2未満が好ましく、８×１０5ｃｍ-2未満でがより好ましい。ここで、ＩＩＩ族窒化物半導体層２０の転位密度は、ＣＬ（カソードルミネッセンス）法で測定される。
【００３６】
ＩＩＩ族窒化物半導体層２０の全体の厚さは、特に制限はないが、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４のオン抵抗を低くする観点から、２０μｍ未満が好ましく、１０μｍ未満がより好ましい。
【００３７】
（第２の電極）
本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４に含まれる第２の電極７０は、ＩＩＩ族窒化物半導体層２０と電気的に接続するものであれば特に制限はなく、ＩＩＩ族窒化物膜１３の一部が除去されて露出したＩＩＩ族窒化物半導体層２０上に配置されていてもよく（図２（Ｈ）および（Ｉ）を参照）、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に配置されていてもよい（図示せず）。
【００３８】
ここで、第２の電極７０は、ＩＩＩ族窒化物半導体層２０またはＩＩＩ族窒化物膜１３に対してショットキー接触（ショットキー電極）であってもオーミック接触（オーミック電極）であってもよい。第２の電極７０は、特に制限はないが、ＩＩＩ族窒化物半導体層２０に対してショットキー接触する観点から、Ｎｉ電極、Ｐｄ電極、Ｐｔ電極、Ａｕ電極、Ｗ電極、Ｎｉ／Ａｕ電極などが好ましく、ＩＩＩ族窒化物半導体層２０に対してオーミック接触する観点から、Ａｌ電極、Ｐｄ電極、Ａｕ電極、Ｎｉ電極、Ａｇ電極、Ｍｇ電極、Ｎｉ／Ａｕ電極、Ｔｉ／Ａｌ電極、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ電極、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）電極などが好ましい。
【００３９】
（絶縁膜）
本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、特に制限はないが、チップ化工程でのチップ外周への加工ダメージがデバイス特性に影響を及ぼさないようにする観点から、ＩＩＩ族窒化物半導体層２０とめっきシード層５０との間に第１の電極４０を取り囲むように形成されている絶縁膜３０を含むことが好ましい。
【００４０】
絶縁膜３０は、ＩＩ族窒化物半導体層２０とめっきシード層５０との直接的な電気的接続を防止するものであれば特に制限はなく、窒化ケイ素（ＳｉＮx）膜、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）膜、酸窒化ケイ素（ＳｉＯxＮy）膜、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）膜、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）膜などが挙げられる。
【００４１】
［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、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の製造方法は、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とが貼り合わされた複合基板１０を準備する工程（図２（Ａ）および図３）と、複合基板１０のＩＩＩ族窒化物膜１３上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層２０を形成する工程（図２（Ｂ））と、ＩＩＩ族窒化物半導体層２０上に、第１の電極４０を形成する工程（図２（Ｄ））と、第１の電極４０上に、めっきシード層５０を形成する工程（図２（Ｅ））と、めっきシード層５０上に、めっき金属層６０を形成する工程（図２（Ｆ））と、複合基板１０から支持基板１１を除去する工程（図２（Ｇ））と、ＩＩＩ族窒化物半導体層２０の第１の電極４０が形成されている主面と反対側の主面側に第２の電極７０を形成する工程（図２（Ｈ））と、を含む。
【００４２】
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、上記工程を含むことにより、高特性のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を高歩留まりで製造することができる。
【００４３】
（複合基板を準備する工程）
図２（Ａ）および図３を参照して、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、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とが貼り合わされた複合基板１０を準備する工程を含む。かかる工程により、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に転位密度がたとえば１×１０9ｃｍ-3未満と低く品質の高い少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層２０を成長させることができる複合基板１０が得られる。
【００４４】
図３を参照して、複合基板１０を準備する工程は、特に制限はないが、転位密度が低く品質の高いＩＩＩ族窒化物膜１３を含む複合基板１０を得る観点から、イオン注入法として、支持基板１１に接合膜１２ａを形成するサブ工程（図３（Ａ））と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに接合膜１２ｂおよびイオン注入領域１３ｉを形成するサブ工程（図３（Ｂ））と、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとを接合膜１２を介在させて貼り合わせるサブ工程（図３（Ｃ））と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄをイオン注入領域１３ｉで分離することにより、ＩＩＩ族窒化物膜１３が接合膜１２を介在させて支持基板１１に貼り合わされた複合基板１０を得るサブ工程（図３（Ｄ）および（Ｅ））と、を含むことが好ましい。
【００４５】
図３（Ａ）を参照して、支持基板１１に接合膜１２ａを形成するサブ工程は、支持基板１１の主面上に接合膜１２ａを形成することにより行なう。接合膜１２ａを形成することにより支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとの接合強度を高くできる。
【００４６】
支持基板１１は、それに貼り合わされるＩＩＩ族窒化物膜１３を支持できる基板であれば特に制限はないが、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に転位密度が低く品質の高いＩＩＩ族窒化物半導体層を成長させる観点から、ＩＩＩ族窒化物膜１３およびその上に成長させるＩＩＩ族窒化物半導体層の熱膨張係数と同一または近似の熱膨張係数を有することが好ましく、シリカ（ＳｉＯ2）などのケイ素酸化物、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、イットリア（Ｙ2Ｏ3）などの金属酸化物、ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2〜２Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ2）、ジルコン（ＺｒＯ2・ＳｉＯ2）、スピネル（ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3）、イットリア安定化ジルコニアなどの複合酸化物、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、Ｍｏ（モリブデン）などの金属、多結晶ＧａＮなどの多結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物、多結晶ＳｉＣなどの多結晶ＩＶ族化合物などの少なくとも１つを含むことが好ましい。
【００４７】
接合膜１２ａは、特に制限はないが、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３との接合強度を高くする観点から、シリカ（ＳｉＯ2）などのケイ素酸化物、窒化ケイ素（ＳｉＮx）などのケイ素窒化物、チタニア（ＴｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、イットリア（Ｙ2Ｏ3）などの金属酸化物、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの金属窒化物などが好ましい。
【００４８】
接合膜１２ａを形成する方法は、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、電子線蒸着法などが好ましい。
【００４９】
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、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）などが挙げられる。
【００５０】
図３（Ｂ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに接合膜１２ｂおよびイオン注入領域１３ｉを形成するサブ工程は、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面上に接合膜１２ｂを形成するとともに、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの接合膜１２ｂが形成された主面側からイオンＩを注入することにより接合膜１２ｂとの界面となるＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面から所定の深さの位置にイオン注入領域１３ｉ形成することにより行なう。接合膜１２ｂを形成することによりＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄと支持基板１１との接合強度を高くできる。また、イオン注入領域１３ｉを形成することにより、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄから効率的にＩＩＩ族窒化物膜１３が得られる。
【００５１】
ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄは、後サブ工程においてＩＩＩ族窒化物膜１３を形成するための基板であり、転位密度が低く品質の高いＩＩＩ族窒化物膜１３を得る観点から、その転位密度が１×１０9ｃｍ-2未満が好ましく、１×１０7ｃｍ-2未満がより好ましく、８×１０5ｃｍ-2未満がさらに好ましい。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、転位密度が低く品質の高い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、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相堆積）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などが好ましい。
【００５２】
接合膜１２ｂ、その形成方法およびその研磨方法は、上記の接合膜１２ａ、その形成方法およびその研磨方法とそれぞれ同様であるため、ここでは繰り返さない。
【００５３】
ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに注入するイオンＩは、イオン注入されるＩＩＩ族窒化物膜１３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が注入される深さ（すなわちイオン注入領域１３ｉの深さ）は、適正な厚さのＩＩＩ族窒化物膜１３を得る観点から、５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００５４】
図３（Ｃ）を参照して、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとを接合膜１２を介在させて貼り合わせるサブ工程は、支持基板１１の主面上に形成された接合膜１２ａの主面と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面上に形成された接合膜１２ｂの主面と、を貼り合わせることにより行なう。かかるサブ工程により、接合膜１２ａと接合膜１２ｂとが一体化して接合膜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た接合基板１０Ｌが得られる。
【００５５】
支持基板１１の主面上に形成された接合膜１２ａの主面とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面上に形成された接合膜１２ｂの主面とを貼り合わせる方法は、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程度の高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高真空接合法、などが挙げられる。
【００５６】
図３（Ｄ）および（Ｅ）を参照して、複合基板１０を得るサブ工程は、接合基板１０ＬにおけるＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄをイオン注入領域１３ｉで分離することにより行なう。かかるサブ工程により、接合基板１０ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄが、接合膜１２を介在させて支持基板１１と接合しているＩＩＩ族窒化物膜１３と残りのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄｒとに分離される。このようにして、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とが接合膜１２を介在させて接合された複合基板１０が得られる。ここで、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さは、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄにおけるイオン注入領域１３ｉの深さとほぼ同じであり、好ましくは５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下である。
【００５７】
ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄをイオン注入領域１３ｉで分離する方法は、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄのイオン注入領域１３ｉに何らかのエネルギーを与える方法であれば特に制限なく、イオン注入領域１３ｉに、応力を加える方法、熱を加える方法、超音波を印加する方法などが挙げられる。
【００５８】
このようにして得られる複合基板１０は、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄのイオン注入領域１３ｉにおけるイオン注入の不均一、支持基板１１、接合膜１２およびＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄ間の接合の不均一などより、複合基板１０において支持基板１１にＩＩＩ族窒化物膜１３が貼り合わされていない部分、すなわちＩＩＩ族窒化物膜１３の欠落部分（接合膜１２などが露出している部分、以下ボイド１０ｖともいう。）が含まれている。
【００５９】
なお、上記の複合基板１０の準備工程においては、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３ＤからＩＩＩ族窒化物膜１３を形成する際にイオン注入を用いるイオン注入法について説明した。しかし、図示はしないが、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板へのイオン注入を行なわずに、支持基板とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板と接合膜を介在させてを貼り合わせた後に、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板を貼り合わせ面から所定の深さの位置で切断することによりＩＩＩ族窒化物膜を形成する切断法、または、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板の貼り合わせ面と反対側の主面から貼り合わせ面から所定の深さの面までＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板を研削、研磨、およびエッチングの少なくとも１つを用いてＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板の厚さを減少させることによりＩＩＩ族窒化物膜を形成する減厚法などを用いることもできる。かかる切断法および減厚法により形成される複合基板おいても、上記のイオン注入法と同様に、ボイド（ＩＩＩ族窒化物膜の欠落部分、すなわち接合膜などが露出している部分）が含まれている。
【００６０】
（ＩＩＩ族窒化物半導体層を形成する工程）
図２（Ｂ）を参照して、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、複合基板１０のＩＩＩ族窒化物膜１３上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層２０を形成する工程を含む。
【００６１】
ＩＩＩ族窒化物半導体層２０を成長させる方法は、特に制限はないが、転位密度が低く品質が高いＩＩＩ族窒化物半導体層２０をエピタキシャル成長させる観点から、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＨＶＰＥ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ましい。
【００６２】
ボイド１０ｖ（ＩＩＩ族窒化物膜１３の欠落部分）を有する複合基板１０のＩＩＩ族窒化物膜１３上に少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層２０を成長させると、ＩＩＩ族窒化物膜１３上にはＩＩＩ族窒化物半導体層２０が均一に成長するが、ボイド１０ｖ（ＩＩＩ族窒化物膜１３の欠落部分である接合膜１２などの露出部分）上にはＩＩＩ族窒化物体２０Ｂが不均一に成長（異常成長）し、ボイド１０ｖ近傍のＩＩＩ族窒化物膜１３上のＩＩＩ族窒化物半導体層２０にはＩＩＩ族窒化物突起２０ｐが不均一に成長（異常成長）する。
【００６３】
ここで、不均一に成長したＩＩＩ族窒化物体２０ＢおよびＩＩＩ族窒化物突起２０ｐは、均一に成長したＩＩＩ族窒化物半導体層２０に比べて成長速度が高いため、ＩＩＩ族窒化物体２０ＢおよびＩＩＩ族窒化物突起２０ｐはＩＩＩ族窒化物半導体層２０よりも突出する。ＩＩＩ族窒化物体２０ＢおよびＩＩＩ族窒化物突起２０ｐがＩＩＩ族窒化物半導体層２０の主面に対して突出している高さ（以下、突出高さという。）は、ＩＩＩ族窒化物半導体層２０の成長条件や成長させる厚さにもよるが、標準的なＬＥＤやＳＢＤの場合、すなわち成長させるＩＩＩ族窒化物半導体層２０の厚さが２μｍ〜５μｍの場合、１μｍ〜５０μｍ程度であり、よりしばしば３μｍ〜２０μｍ程度である。ここで、ＩＩＩ族窒化物体２０Ｂの突出高さは５μｍ〜２０μｍ程度であることが多く、ＩＩＩ族窒化物突起２０ｐの突出高さは３μｍ〜１０μｍ程度であることが多い。ＩＩＩ族窒化物突起２０ｐおよびＩＩＩ族窒化物体２０Ｂの突出高さは、レーザ顕微鏡、段差計、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）などにより測定される。
【００６４】
（絶縁膜を形成する工程）
図２（Ｃ）を参照して、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ＩＩＩ族窒化物半導体層２０を形成する工程（図２（Ｂ））の後、後記する第１の電極４０を形成する工程（図２（Ｄ））の前に、ＩＩＩ族窒化物半導体層２０上に絶縁膜３０を形成する工程を含むことができる。絶縁膜３０を形成する方法は、特に制限はなく、プラズマＣＶＤ（化学気相堆積）法、スパッタ法などが挙げられる。
上記のようにＩＩＩ族窒化物体２０ＢおよびＩＩＩ族窒化物突起２０ｐはＩＩＩ族窒化物半導体層２０よりも突出しているため、形成された絶縁膜３０において、ＩＩＩ族窒化物体２０ＢおよびＩＩＩ族窒化物突起２０ｐの上に形成された絶縁膜部分はＩＩＩ族窒化物半導体層２０上に形成された絶縁膜部分よりも突出する。
【００６５】
（第１の電極を形成する工程）
図２（Ｄ）を参照して、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、ＩＩＩ族窒化物半導体層２０上に第１の電極４０を形成する工程を含む。第１の電極４０を形成する方法は、特に制限はなく、ＥＢ（電子線）蒸着法、抵抗加熱法、スパッタ法などが挙げられる。
【００６６】
ＩＩＩ族窒化物半導体層２０上に絶縁膜３０が形成されている場合は、絶縁膜３０の一部を除去して開口部を形成し、その開口部に露出したＩＩＩ族窒化物半導体層２０上に第１の電極４０を形成する。絶縁膜３０に開口部を形成する方法は、特に制限はなく、フォトリソグラフィー法で形成したレジストマスク（図示せず）を用いて絶縁膜３０をエッチングする方法などが挙げられる。
【００６７】
このようにして、複合基板１０のＩＩＩ族窒化物膜１３上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層２０、および第１の電極４０（開口部を有する絶縁膜３０が形成される場合は、その絶縁膜３０および絶縁膜３０の開口部に形成される第１の電極４０）がこの順に配置された電極−ＩＩＩ族窒化物半導体層付複合基板１が得られる。
【００６８】
電極−ＩＩＩ族窒化物半導体層付複合基板１において、上記のようにＩＩＩ族窒化物体２０ＢおよびＩＩＩ族窒化物突起２０ｐはＩＩＩ族窒化物半導体層２０よりも突出しているため、形成された第１の電極４０においては、ＩＩＩ族窒化物体２０ＢおよびＩＩＩ族窒化物突起２０ｐの上に形成された第１の電極部分はＩＩＩ族窒化物半導体層２０上に形成された第１の電極部分よりも突出する。
【００６９】
このため、電極−ＩＩＩ族窒化物半導体層付複合基板１の突出した第１の電極部分を含む第１の電極４０が形成されているＩＩＩ族窒化物半導体層２０あるいは突出した絶縁膜部分および第１の電極部分を含む絶縁膜３０および第１の電極４０が形成されているＩＩＩ族窒化物半導体層２０に、別の支持基板を貼り合わせることが困難となる問題が発生する。
【００７０】
かかる問題を解決するために、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の製造方法においては、電極−ＩＩＩ族窒化物半導体層付複合基板１の突出した部分を有するＩＩＩ族窒化物半導体層２０側にめっき金属層を形成することにより、ＩＩＩ族窒化物半導体層２０側を別の支持基板に貼り合わせる工程を経ることなくＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を製造することを目的とする。
【００７１】
（めっきシード層を形成する工程）
図２（Ｅ）を参照して、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、第１の電極４０上にめっきシード層５０を形成する工程を含む。めっきシード層５０を形成する方法は、特に制限はなく、電子ビーム蒸着法、抵抗加熱蒸着法、スパッタ法などが挙げられる。
【００７２】
（めっき金属層を形成する工程）
図２（Ｆ）を参照して、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、めっきシード層５０上にめっき金属層６０を形成する工程を含む。めっき金属層６０を形成する方法は、特に制限はなく、電気めっき法、無電解めっき法などが挙げられる。このようにして、複合基板１０のＩＩＩ族窒化物膜１３上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層２０、第１の電極４０（開口部を有する絶縁膜３０が形成される場合は、その絶縁膜３０および絶縁膜３０の開口部に形成される第１の電極４０）、めっきシード層５０、およびめっき金属層６０がこの順に配置されためっき金属層−電極−ＩＩＩ族窒化物半導体層付複合基板２が得られる。
【００７３】
なお、めっき金属層−電極−ＩＩＩ族窒化物半導体層付複合基板２において、形成されためっきシード層５０において、ＩＩＩ族窒化物体２０ＢおよびＩＩＩ族窒化物突起２０ｐの上方に形成されためっきシード層部分はＩＩＩ族窒化物半導体層２０上に形成されためっきシード層部分よりも突出する。これに対し、めっきシード層５０上に形成されためっき金属層６０においては、そのめっき後の主面の粗さが一般的に算術平均粗さＲａで数μｍのレベルになるため、ＩＩＩ族窒化物体２０ＢおよびＩＩＩ族窒化物突起２０ｐの上方に形成されためっき金属層部分は、ＩＩＩ族窒化物半導体層２０上に形成されためっき金属層部分からの突出が目立たなくなる。
【００７４】
さらに、めっき金属層６０の主面を、研削、研磨およびエッチングの少なくとも１つにより、めっき金属層６０の主面の粗さ、たとえば、算術平均粗さＲａを小さくすることができる。これにより、ＩＩＩ族窒化物体２０ＢおよびＩＩＩ族窒化物突起２０ｐの上方に形成されためっき金属層部分の有無にかかわらずめっき金属層６０の主面はほぼ平坦となる。
【００７５】
（支持基板を除去する工程）
図２（Ｇ）を参照して、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、複合基板１０から支持基板１１を除去する工程を含む。支持基板１１を除去する工程は、めっき金属層−電極−ＩＩＩ族窒化物半導体層付複合基板２の複合基板１０から支持基板１１および接合膜１２を除去することにより行なう。支持基板１１および接合膜１２を除去する方法は、特に制限はなく、エッチング、研削、研磨などが挙げられる。このようにして、めっき金属層６０、めっきシード層５０、第１の電極４０（開口部を有する絶縁膜３０が形成される場合は、その絶縁膜３０および絶縁膜３０の開口部に形成される第１の電極４０）、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層２０、およびＩＩＩ族窒化物膜１３がこの順に配置されためっき金属層−電極付ＩＩＩ族窒化物半導体層ウエハ３が得られる。
【００７６】
（第２の電極を形成する工程）
図２（Ｈ）を参照して、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、ＩＩＩ族窒化物半導体層２０の第１の電極４０が形成されている主面と反対側の主面側に第２の電極７０を形成する工程を含む。第２の電極７０を形成する工程は、めっき金属層−電極付ＩＩＩ族窒化物半導体層ウエハ３のＩＩＩ族窒化物半導体層２０の第１の電極４０が形成されている主面と反対側の主面に形成されているＩＩＩ族窒化物膜１３の一部を除去して開口部を形成し、その開口部に露出したＩＩＩ族窒化物半導体層２０上に第２の電極７０を形成することにより行なう。また、図示しないが、作製するＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の用途によっては、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に第２の電極７０を形成することにより行なってもよい。
【００７７】
第２の電極７０を形成する方法は、特に制限はなく、ＥＢ（電子線）蒸着法、抵抗加熱法、スパッタ法などが挙げられる。
【００７８】
このようにして、めっき金属層６０、めっきシード層５０、第１の電極４０（開口部を有する絶縁膜３０が形成される場合は、その絶縁膜３０および絶縁膜３０の開口部に形成される第１の電極４０）、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層２０、および第２の電極７０がこの順に配置されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が得られる。
【００７９】
（チップ化する工程）
図２（Ｉ）を参照して、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、さらに、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４をチップ化する工程を含むことができる。ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４をチップ化する工程は、特に制限はなく、ダイシングブレードを用いたダイシング法、レーザによるダイシング法、ウェットエッチングによる分離法などが挙げられる。このようにして、チップ化されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が得られる。
【００８０】
上記のように、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、突出した部分を有するＩＩＩ族窒化物半導体層２０側にめっき金属層を形成することにより、ＩＩＩ族窒化物半導体層２０側を別の支持基板に貼り合わせる工程を経ることなくＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を製造することができ、また、第１の電極４０および第２の電極７０の少なくとも１つがＩＩＩ族窒化物半導体層２０のＩＩＩ族窒化物突起２０ｐ上およびＩＩＩ族窒化物体２０Ｂ上の少なくとも１つに形成される場合（たとえば、図２（Ｉ）において、×印を付したＩＩＩ族窒化物半導体デバイス）を除き、特性が高いＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が得られるため、特性の高いＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を効率よくかつ高歩留まりで製造できる。
【実施例】
【００８１】
（実施例１）
１．複合基板の準備
図２（Ａ）および図３を参照して、以下のようにして、支持基板１１である厚さ４００μｍのムライト基板に接合膜１２である厚さ５００ｎｍのＳｉＯ2膜を介在させてＩＩＩ族窒化物膜１３である厚さ２００ｎｍで転位密度が６×１０5ｃｍ-2のＧａＮ膜が貼り合わされた複合基板１０を準備した。
【００８２】
図３（Ａ）を参照して、支持基板１１として直径が１００ｍｍで厚さが４００μｍのムライト基板を準備した。かかる支持基板１１の主面上に、厚さ５００ｎｍのＳｉＯ2膜をプラズマＣＶＤ法により形成した後ＣＭＰ（化学機械的研磨）により、接合膜１２ａとして主面の算術平均粗さＲａが１ｎｍ以下で厚さが２５０ｎｍのＳｉＯ2膜を形成した。
【００８３】
また、図３（Ｂ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３ＤとしてＨＶＰＥ法により形成された直径が１００ｍｍで厚さが３００μｍで転位密度が６×１０5ｃｍ-2のＧａＮ基板を準備した。かかるＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの窒素原子面側の主面上に厚さ５００ｎｍのＳｉＯ2膜をプラズマＣＶＤ法により形成した。次いで、ＳｉＯ2膜が形成された窒素原子面側の主面側からイオンＩとして水素イオンを注入することにより、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３ＤのＳｉＯ2膜が形成された窒素原子面側の主面から２００ｎｍの深さの位置にイオン注入領域１３ｉを形成した。次いで、窒素原子面側の主面上に形成されたＳｉＯ2膜をＣＭＰ（化学機械的研磨）により、接合膜１２ｂとして主面の算術平均粗さＲａが１ｎｍ以下で厚さが２５０ｎｍのＳｉＯ2膜を形成した。
【００８４】
次に、図３（Ｃ）を参照して、支持基板１１上に形成された接合膜１２ａの主面とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄ上に形成された接合膜１２ｂの主面とを重ね合わせて、７ＭＰａの荷重を掛ける高圧接合法により、貼り合わせた。２つの接合膜１２ａ，１２ｂが一体化して１つの接合膜１２が形成されて、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとが接合膜１２を介在させて貼り合わされた接合基板１０Ｌが得られた。
【００８５】
次に、図３（Ｄ）および（Ｅ）を参照して、接合基板１０Ｌを５００℃に加熱して熱応力を掛けることにより、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄをそのイオン注入領域１３ｉでＩＩＩ族窒化物膜１３と残りのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板とに分離した。
【００８６】
ここで、図３（Ｅ）および図２（Ａ）を参照して、こうして得られた複合基板１０は、主面の中央部の直径９０ｍｍの領域内にボイド１０ｖ（ＩＩＩ族窒化物膜１３であるＧａＮ膜の欠落部分、すなわち接合膜１２であるＳｉＯ2膜などの露出部分）が約１０００個見られた。ここで、各ボイド１０ｖの直径は１μｍ〜３００μｍ程度であった。
【００８７】
２．ＩＩＩ族窒化物半導体層の形成
次に、図２（Ｂ）を参照して、上記で得られたボイド１０ｖを含む複合基板１０のＩＩＩ族窒化物膜１３の主面上に、ＭＯＣＶＤ法により、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層２０として、第１のＩＩＩ族窒化物半導体層２１である厚さ１μｍのドナー濃度が１×１０18ｃｍ-3のｎ+型ＧａＮバッファ層および第２のＩＩＩ族窒化物半導体層２２である厚さ７μｍのドナー濃度が６×１０15ｃｍ-3のｎ-型ＧａＮドリフト層を形成した。第２のＩＩＩ族窒化物半導体層２２の主面の転位密度は、ＣＬ法により測定したところ、８×１０5ｃｍ-2であった。
【００８８】
このとき、ＩＩＩ族窒化物膜１３の欠陥部分（ボイド１０ｖ）の外縁部上のＩＩＩ族窒化物半導体層２０上にはＩＩＩ族窒化物突起２０ｐであるＧａＮ突起が形成され、直径が約１２０μｍ以上の大きなボイド１０ｖの接合膜１２上にはＩＩＩ族窒化物体２０ＢであるＧａＮ体が形成された。形成されたＩＩＩ族窒化物突起２０ｐおよびＩＩＩ族窒化物体２０Ｂの突出高さ（ＩＩＩ族窒化物半導体層２０の主面に対して突出している高さ）は、レーザ顕微鏡により測定したところ、それぞれ３μｍ〜１０μｍおよび５μｍ〜２０μｍであった。
【００８９】
３．絶縁膜の形成
次に、図２（Ｃ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物体２０ＢおよびＩＩＩ族窒化物突起２０ｐを含むＩＩＩ族窒化物半導体層２０上に、プラズマＣＶＤ法により絶縁膜３０として厚さ５００ｎｍのＳｉＮx膜を形成し、ＲＴＡ（高速アニール炉）を用いて窒素雰囲気中６００℃で３分間アニールした。
【００９０】
形成された絶縁膜３０において、ＩＩＩ族窒化物体２０ＢおよびＩＩＩ族窒化物突起２０ｐの上に形成された絶縁膜部分はＩＩＩ族窒化物半導体層２０上に形成された絶縁膜部分よりも突出していた。
【００９１】
４．第１の電極の形成
次に、図２（Ｄ）を参照して、絶縁膜３０上にフォトリソグラフィー法によりパターン化されたレジストマスクを形成し、バッファードフッ酸（ダイキン社製ＢＨＦ−１１０）でエッチングすることにより、絶縁膜３０の一部を除去して開口部を形成し、アセトンを用いてレジストマスクを除去することにより、絶縁膜３０にパターン化された開口部を形成した。
【００９２】
次いで、パターン化された開口部を有する絶縁膜３０上にフォトリソグラフィー法によりパターン化されたレジストマスクを形成し、絶縁膜３０の開口部に露出したＩＩＩ族窒化物半導体層２０の第２のＩＩＩ族窒化物半導体層２２上に、第１の電極４０として、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、アセトンを用いてレジストマスクを除去することにより、パターン化されたＮｉ／Ａｕ電極を形成した後、ＲＴＡを用いて窒素雰囲気中４００℃で３分間アニールした。第１の電極４０は、ＩＩＩ族窒化物半導体層２０の第２のＩＩＩ族窒化物半導体層２２とショットキー接触するショットキー電極となった。このようにして、電極−ＩＩＩ族窒化物半導体層付複合基板１が得られた。
【００９３】
電極−ＩＩＩ族窒化物半導体層付複合基板１の第１の電極４０において、ＩＩＩ族窒化物体２０ＢおよびＩＩＩ族窒化物突起２０ｐの上に形成された第１の電極部分はＩＩＩ族窒化物半導体層２０上に形成された第１の電極部分よりも突出していた。
【００９４】
５．めっきシード層の形成
次に、図２（Ｅ）を参照し、パターン化された絶縁膜３０および第１の電極４０上に電子ビーム蒸着法によりめっきシード層５０として厚さ２０ｎｍのＴｉ層および厚さ３００ｎｍのＮｉ層を形成した。
【００９５】
形成されためっきシード層５０において、ＩＩＩ族窒化物体２０ＢおよびＩＩＩ族窒化物突起２０ｐの上方に形成されためっきシード層部分はＩＩＩ族窒化物半導体層２０上に形成されためっきシード層部分よりも突出していた。
【００９６】
６．めっき金属層の形成
次に、図２（Ｆ）を参照して、めっきシード層５０上に、電気めっき法により厚さ５０μｍのめっきＮｉ層を形成した。こうして、めっき金属層−電極−ＩＩＩ族窒化物半導体層付複合基板２が得られた。
【００９７】
形成されためっき金属層６０においては、ＩＩＩ族窒化物体２０ＢおよびＩＩＩ族窒化物突起２０ｐの上方に形成されためっき金属層部分は、ＩＩＩ族窒化物半導体層２０上に形成されためっき金属層部分に埋め込まれており、目視で判別できるほどの特定の突出は見られなかった
次いで、めっき金属層６０の主面を機械研磨により、その算術平均粗さＲａが１μｍ以下に平坦化した。
【００９８】
主面が平坦化されためっき金属層６０の電気抵抗率は、四探針法で測定したところ、３×１０-5Ωｃｍ未満であった。
【００９９】
なお、全く同様にして作製した別のめっき金属層−電極−ＩＩＩ族窒化物半導体層付複合基板２を用いて、めっき金属層６０中の不純物を以下のようにして測定した。めっき金属層６０の主面をエッチング液として１０質量％の希硝酸水溶液を用いてエッチングした。最初の１０秒間エッチングした後のエッチング液を捨て、予め調製した新たなエッチング液でさらに３０秒間エッチングして、かかる３０秒間エッチングした後のエッチング液を希釈してＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ−質量分析）法によりしたところ、炭素と硫黄がそれぞれ０．０１質量％〜０．１質量％の範囲で確認された。しかし、かかる不純物およびその濃度は、我々が目的とする用途（たとえばＳＢＤ）の半導体デバイスにおける電気抵抗率には問題のないレベルであった。
【０１００】
７．支持基板の除去
次に、図２（Ｇ）を参照して、めっき金属層−電極−ＩＩＩ族窒化物半導体層付複合基板２のめっき金属層６０側を耐フッ化水素酸性のあるワックス（日化精工社製アルコワックス８１９）で研磨冶具に貼り付けて、支持基板１１をその厚さが４０μｍになるまで研磨した。その後、５０質量％のフッ化水素酸水溶液（ダイキン社製ＨＤＨＦ−５０）に支持基板を浸透エッチングすることにより、接合膜１２を溶解させて、支持基板１１をリフトオフすることにより除去した。こうして、ＩＩＩ族窒化物膜１３が露出しためっき金属層−電極付ＩＩＩ族窒化物半導体層ウエハ３が得られた。
【０１０１】
８．第２の電極の形成
次に、図２（Ｈ）を参照して、めっき金属層−電極付ＩＩＩ族窒化物半導体層ウエハ３のＩＩＩ族窒化物膜１３の一部を、Ｃｌ2ガスを原料ガスとする誘導結合プラズマ−反応性イオンエッチング（ＩＣＰ−ＲＩＥ）により除去して開口部を形成し、ＩＩＩ族窒化物膜１３の開口部に露出したＩＩＩ族窒化物半導体層２０の第１のＩＩＩ族窒化物半導体層２１上に、電子ビーム蒸着法により第２の電極７０として厚さ５００ｎｍのＡｌ層を形成することにより、Ａｌ電極をを形成した。第２の電極７０は、ＩＩＩ族窒化物半導体層２０の第１のＩＩＩ族窒化物半導体層２１とオーミック接触するオーミック電極となった。このようにして、ＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）として機能するＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が得られた。
【０１０２】
９．チップ化
次に、図２（Ｉ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４のめっき金属層６０側をダイシングテープに貼り付けて、ダイサーで１．５ｍｍ×１．５ｍｍの正方形のチップパターンに合わせてカットすることにより、チップ化して、１８００個のチップ化されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を得た。
【０１０３】
次いで、チップ化されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４のボイドの有無の外観検査を行なった。ボイドの有るチップは９９６個であり、このうちボイドの少なくとも一部がショットキー電極である第１の電極４０の少なくとも一部と重複しているチップ（以下、電極重複ボイド含有チップという。たとえば、図２（Ｉ）において×印を付したチップ。）は２９５個であり、ボイドとショットキー電極である第１の電極４０とが重複していないチップ（以下、電極非重複ボイド含有チップという。たとえば、図２（Ｉ）において○印を付したチップ。）は７０１個であった。ボイドの無いチップ（以下、無ボイドチップという。たとえば、図２（Ｉ）において◎印を付したチップ）は８０４個であった。電極重複ボイド含有チップは外観不合格として不良品とカウントした。
【０１０４】
１０．実装
次に、電極非重複ボイド含有チップおよび無ボイドチップを、それぞれのチップのショットキー電極である第１の電極４０側をＳｎ−Ａｇ−Ｃｕはんだによるダイボンディングにより、それぞれのチップのオーミック電極である第２の電極７０側をＡｌワイヤによるワイヤボンディングにより、ステムに実装した。
【０１０５】
１１．評価
ステムに実装したチップの特性をカーブトレーサを用いて測定した。良好に作動したチップにおいて、オン抵抗値は０．９ｍΩｃｍ2以下であり、逆バイアスに対する耐圧は６００Ｖ以上であった。ここで、オン抵抗値は立ち上がり電圧に０．５Ｖを加えた電圧における微分抵抗値とし、耐圧は逆方向電流が１０ｍＡ／ｃｍ2になったときの逆バイアスの電圧値とした。また、上記特性値において上記の測定値が得られるものを良品、上記の測定値が得られないものを不良品として、それぞれのチップ数を算出した。７０１個の電極非重複ボイド含有チップ中、良品は４７３個であり、不良品は２２８個であった。８０４個の無ボイドチップ中、良品は６６２個であり、不良品は１４２個であった。歩留まり率として、チップ総数に対する良品チップ数の百分率を算出したところ、６３％であった。結果を表２にまとめた。
【０１０６】
【表２】
2015211186.tif 000004
【０１０７】
（比較例１）
実施例１と同様の複合基板を準備し、実施例１と同様にしてＩＩＩ族窒化物半導体の形成、絶縁膜の形成、および第１の電極の形成を行なうことにより、電極−ＩＩＩ族窒化物半導体層付複合基板を形成し、電極−ＩＩＩ族窒化物半導体層付複合基板の第１の電極側に電子ビーム蒸着法により厚さ２００ｎｍのＴｉ層、厚さ３００ｎｍのＰｔ層、および厚さ５０ｎｍのＡｕ層で構成される金属層を形成した。
【０１０８】
また、別の支持基板として、直径が１００ｍｍで厚さが５２５μｍで電気抵抗率が０．１ｍΩｃｍの一方の主面が算術平均粗さＲａが５ｎｍ以下に鏡面化されたＳｉ基板の両主面に電子ビーム蒸着法により厚さ２００ｎｍのＴｉ層、厚さ３００ｎｍのＰｔ層、および厚さ５０ｎｍのＡｕ層で構成されるオーミック電極が形成され、鏡面化された主面のオーミック電極上には抵抗加熱蒸着法により厚さ２μｍのＡｕＳｎはんだ層が形成されている基板を準備した。
【０１０９】
電極−ＩＩＩ族窒化物半導体層付複合基板に形成された金属層のＡｕ層と別の支持基板に形成されたＡｕＳｎはんだ層と重ね合わせて、ウエハボンディングを用いて３２０℃で共晶接合させた。接合時の荷重は１０００ｋｇｆとした。こうして、積層基板が得られた。
【０１１０】
積層基板を用いて実施例１と同様にして支持基板の除去、第２の電極の形成、およびチップ化を行なうことにより、チップ化されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを得た。
【０１１１】
次いで、チップ化されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスのボイドの有無の外観検査を行なった。ボイドの有るチップは１０１１個であり、このうち電極重複ボイド含有チップは３１３個であり、電極非重複ボイド含有チップは６９８個であった。ボイドの無いチップ（以下、無ボイドチップという。）は７８９個であった。電極重複ボイド含有チップは外観不合格として不良品とカウントした。
【０１１２】
次に、電極非重複ボイド含有チップおよび無ボイドチップを、実施例１と同様にしてステムに実装した。
【０１１３】
ステムに実装したチップの特性を実施例１と同様にして測定した。良好に作動したチップにおいて、オン抵抗値は１．０ｍΩｃｍ2以下であり、逆バイアスに対する耐圧は６００Ｖ以上であった。また、上記特性値において上記の測定値が得られるものを良品、上記の測定値が得られないものを不良品として、それぞれのチップ数を算出した。６９８個の電極非重複ボイド含有チップ中、良品は０個であり、不良品は６９８個であった。７８９個の無ボイドチップ中、良品は５２個であり、不良品は７３７個であった。歩留まり率として、チップ総数に対する良品チップ数の百分率を算出したところ、２．９％であった。結果を表３にまとめた。
【０１１４】
【表３】
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【０１１５】
表２および表３を参照して、比較例１に示すＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留まり率が２．９％と３％未満であったのに対し、実施例１に示すＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留まり率は６３％と６０％以上に著しく高くなった。これは、比較例１に示すＩＩＩ族窒化物半導体デバイスにおいては、ボイド部分だけでなくボイドの周辺部にも別の支持基板との未接合領域が発生したが、実施例１に示すボイド部分およびその周辺部においても別の支持基板となるめっき金属層との未接合領域の発生が抑制されたためと考えられた。
【０１１６】
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】
【０１１７】
１  電極−ＩＩＩ族窒化物半導体層付複合基板
２  めっき金属層−電極−ＩＩＩ族窒化物半導体層付複合基板
３  めっき金属層−電極付ＩＩＩ族窒化物半導体層ウエハ
４  ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス
１０  複合基板
１０Ｌ  接合基板
１１  支持基板
１２  接合膜
１３  ＩＩＩ族窒化物膜
１３ｉ  イオン注入領域
１３Ｄ，１３Ｄｒ  ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板
２０  ＩＩＩ族窒化物半導体層
２０ｐ  ＩＩＩ族窒化物突起
２０Ｂ  ＩＩＩ族窒化物体
２１  第１のＩＩＩ族窒化物半導体層
２２  第２のＩＩＩ族窒化物半導体層
３０  絶縁膜
４０  第１の電極
５０  めっきシード層
６０  めっき金属層
６０ｍ  主面
７０  第２の電極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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