(57)【要約】  絶縁性単結晶炭化ケイ素または絶縁性単結晶窒化ガリウムの層を、導電性単結晶炭化ケイ素または窒化ガリウムの第一の基板中に形成することを含む、エピタキシー用支持体の製造方法である。本発明はまた、前記炭化ケイ素または窒化ガリウムの単結晶層の、１．５Ｗ・ｃｍ-1・Ｋ-1以上の熱伝導度を有する多結晶セラミック材料から形成される第二の基板上への転写を含む。当該方法によれば、特に高周波数電源用途に用いる、高性能電子部品を安価に製造することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性単結晶炭化ケイ素または絶縁性単結晶窒化ガリウムの層を、導電性単結晶炭化ケイ素または窒化ガリウムの第一の基板中に形成すること；および
前記単結晶炭化ケイ素または窒化ガリウムの層を、１．５Ｗ・ｃｍ-1・Ｋ-1以上の熱伝導度を有する多結晶セラミック材料から形成される第二の基板上へ転写すること
を含む、エピタキシー用支持体の製造方法。
【請求項２】
前記単結晶炭化ケイ素または窒化ガリウムの層を、前記第一の基板へのイオン注入により作製する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記イオン注入が、水素または希ガスのイオン注入、または水素と希ガスの混合ガスの共注入からなる請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第二の基板は、少なくとも１０4Ω・ｃｍの電気抵抗率を有する多結晶炭化ケイ素基板である請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第二の基板は、絶縁性の、または少なくとも１０4Ω・ｃｍの電気抵抗率を有する多結晶窒化アルミニウム基板である請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記単結晶炭化ケイ素または窒化ガリウムの層が、１０4Ω・ｃｍ〜１０5Ω・ｃｍの範囲の抵抗率を有する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
絶縁性の材料から形成される層を、第一の基板および第二の基板の少なくとも一つの上に作製することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
絶縁性材料の層が、一層につき１０ｎｍ〜３μｍの範囲の厚みを有する請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記単結晶炭化ケイ素または窒化ガリウムの層を、第一の基板を分割することにより転写する請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第一の基板を、脆弱な層または平面に沿って分割する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第一の基板を、３００℃〜１１００℃の範囲の温度で分割する請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
転写工程が、２つの基板をモレキュラーボンディングで組み合わせることを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
転写工程の前に、化学洗浄、化学的機械的洗浄、“ＵＶ−オゾン”洗浄として知られる洗浄、およびプラズマ表面活性化から選ばれる、１以上の洗浄工程がある請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
転写工程の後に、９００℃〜１２００℃の範囲の温度でのアニール工程がある請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
１．５Ｗ・ｃｍ-1・Ｋ-1以上の熱伝導度を有する多結晶材料から形成される基板と、
絶縁性単結晶炭化ケイ素または窒化ガリウムから形成される、エピタキシャル成長用の層とを含む、エピタキシー用支持体。
【請求項１６】
前記基板が、多結晶炭化ケイ素から形成される請求項１５に記載のエピタキシー用支持体。
【請求項１７】
前記基板が、多結晶窒化アルミニウムから形成される請求項１５に記載のエピタキシー用支持体。
【請求項１８】
前記多結晶基板と前記単結晶炭化ケイ素または窒化ガリウム層との間に、絶縁層をさらに含む請求項１５〜１７のいずれか１項に記載のエピタキシー用支持体。
【請求項１９】
前記絶縁層が、酸化ケイ素または窒化ケイ素から形成される請求項１８に記載のエピタキシー用支持体。
【請求項２０】
前記絶縁層が、１０ｎｍ〜３μｍの範囲の厚さを有する請求項１９に記載のエピタキシー用支持体。
【請求項２１】
請求項１６〜２０のいずれか１項に記載の支持体と、
少なくとも１つの電子部品が作製された、窒化物系材料の少なくとも１つの層とを含む電子構造体。
【請求項２２】
前記材料が、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、窒化インジウム、窒化ガリウム−インジウム、または窒化ガリウムと窒化アルミニウムの複合物である請求項２１に記載の構造体。
【請求項２３】
窒化物系材料層のエピタキシャル成長の方法であって、前記層を、請求項１６〜２０のいずれか１項に記載の支持体上に作製する方法。
【請求項２４】
前記材料が、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、窒化インジウム、窒化ガリウム−インジウム、または窒化ガリウムと窒化アルミニウムの複合物である請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
導電性活性層もまた形成する請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記活性層をエッチングして、少なくとも１つの電子部品を形成する請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記電子部品が、インダクタおよび／またはコンデンサおよび／または送電線および／またはトランジスタを含む請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エピタキシー技術の分野に関し、特に、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、またはこれらの複合物などの材料の層の製造技術の分野に関する。
【０００２】
本発明はまた、ＧａＮ、ＡｌＮおよびこれらの複合物などの材料に基づく、高周波（ＲＦ）回路およびマイクロ波回路の分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
これまでのところ、シリコンの引き上げ法と同様にして、インゴットを引き上げてＧａＮまたはその他の窒化物の単結晶基板を製造する方法はない。このような材料は、基本的にサファイア（Ａｌ2Ｏ3）、場合により炭化ケイ素（ＳｉＣ）またはシリコン（Ｓｉ）からも形成される基板上に、ヘテロエピタキシーにより薄膜を形成することによって主に得られるものである。窒化物は、通常は薄膜の形態で使用されるが、バルク材の形態の単結晶ＧａＮも見られる。当該基板は、特定の表面パターンを有し、かつガリウム砒素（ＧａＡｓ）（１１１）などの異なる性質を有する基板上での、ＧａＮの厚い層（通常、基板の厚み）のへテロエピタキシーにより得られ、当該基材は、特許文献１に記載されるように、エピタキシーの後に除去される。このアプローチは、比較的高品質の基板を製造することができるが、少量しかできず（非工業的）、比較的高コストである。
【０００４】
窒化物系（ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮおよびその複合物）ワイドバンドギャップ材料について、多くの研究・開発が非常に活発に行われている。このような材料は、かなり幅広い用途を有している。このような材料の重要な特性の一つは、大きな直接バンドギャップであり、この大きな直接バンドギャップにより、材料が他の種と複合化されて（例えば、窒化ガリウム−インジウム（ＩｎＧａＮ））適当な部品構造体（レーザＵＶ、青色ＬＥＤ、白色ＬＥＤ等）に用いられた際に、青色光、または紫色光および紫外光のエミッタとなる。この広い直接バンドギャップ特性のため、窒化物族（例えば、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮなど）の材料を、非常に多くのオプトエレクトロニクス用途に使用することができる。また一方、このワイドバンドギャップ特性は、当該材料の族に、例えば、高周波電源用途において、非常に有利な他の特性を与える。
【０００５】
当該材料について、エネルギーギャップ、破壊電界、電荷担体飽和速度などのＧａＮの特性は、高周波電源用途に関しては非常に有利である。
【０００６】
ＳｉＣもまた非常に有利な特性を有しており、ＧａＮに対するＳｉＣの主な長所は、熱伝導率であり、この熱伝導率は、ＧａＮの熱伝導率よりも４倍を超えて高い。部品から発生した自然な熱は、電源部品の稼動に影響がないように可能なだけ多く排出されなければならないため、当該特徴は、電源部品の稼動において重要である。
【０００７】
窒化物、特にＧａＮおよびその複合物は、異種材料上のヘテロエピタキシーにより得られる。薄膜エピタキシー用基板または支持体として用いられる主な材料は、サファイア（Ａｌ2Ｏ3）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、シリコン（Ｓｉ）（１１１）である。これら３種の材料は、例えば、発光ダイオード、レーザ、ＲＦおよびマイクロ波部品等の用途に向けて、異種構造体および上部構造体のＧａＮの単層またはより複雑な積層物の作製に用いられる。
【０００８】
シリコンは、入手が容易で安価であり、用いる微細加工技術のスキルも研ぎ澄まされているため、非常に有利である。
【０００９】
しかし、シリコンとＧａＮとの、格子定数および熱膨張係数の違いが、Ｓｉ（１１１）上で得られるＧａＮ層の品質を害している。
【００１０】
シリコンと同様に、ＳｉＣは、ＧａＮよりも低い熱膨張係数を有する。よって、炭化ケイ素上でエピタキシャル成長したＧａＮ膜は、高温のエピタキシャル成長工程の後温度が低下すると、張力を受ける。しかし、この作用は、熱膨張係数の差が、ＳｉＣとＧａＮよりも、ＳｉとＧａＮとの方が大きいため、シリコン上での方がより顕著である。従って、張力下のＧａＮ層の欠陥の数は、シリコン上では増加する傾向にあり、冷却時、クラックが生じることもある。このため、また、ＳｉＣの六方晶構造と、ＧａＮに近い格子定数のために、シリコン上よりもＳｉＣ上の方がより良質な層が得られる。
【００１１】
サファイアは、シリコンおよびＳｉＣとは対照的に、熱膨張係数が、ＧａＮの熱膨張係数よりも高いため（これは、エピタキシー後温度が降下した際、エピタキシャル成長ＧａＮ層が圧縮力下に保たれていることを意味する）、良質のエピタキシャル成長層を形成することができる。この圧縮状態は、ＳｉＣにおいて起きるようなＧａＮ層の外観上の欠陥、特に膜のクラックを制限するには最良の手段である。クラックの発生可能性は、ＧａＮの厚みの制限に結びつくため、サファイアの使用は、クラックまたは外観上の欠陥無しに、より厚い層を作製できることを意味する。層を厚くすることは、エピタキシャル成長層と基板との格子定数の差によって起きる欠陥の数を、（欠陥の対消滅により）部分的に減少できることを意味する。従って、エピタキシャル層は、ＳｉＣ上と同じ結晶品質で、サファイア上で成長することができる。
【００１２】
現在のところ、大抵のヘテロエピタキシャルＧａＮは、想定する用途とは無関係に、ＳｉＣまたはサファイア基板上で成長されたものである。複雑性の上がったまたは下がった緩衝層の使用、エピタキシャルラテラルオーバーグロースまたはペンデオエピタキシーなどの多くの進歩したエピタキシー技術は、ますます欠陥が少なくなった層、はるかに複雑で性能のよい部品、量子超格子レーザまたは高電子移動トランジスタ（ＨＥＭＴ）の製造を可能にしている。
【００１３】
最良のＧａＮ層を製造する技術は、ホモエピタキシー、すなわちＧａＮ基板上でのＧａＮのエピタキシー成長であることは明らかである。当該ＧａＮ基板は、現在は、ヘテロエピタキシーによっても得られており、このような基板には、多くの結晶欠陥が存在する。にもかかわらず、その密度は、ヘテロエピタキシーにより得られた薄膜のものよりも大幅に小さい（例えば、１００〜１０００倍少ない転位）。これは、優れた品質の層の製造を可能にするが、製造される基板の大きさ（現在のところ、５０．８ｍｍ（２インチ）より小さい）、または市場での入手容易性（入手容易性が低く十分な供給が保証されない）に制限がある。さらに、ＳｉＣ基板とは対照的に、入手可能なＧａＮ基板は、導電性タイプのみである。
【００１４】
技術的に言って、全種類の部品を、シリコン（１１１）上とサファイアまたはＳｉＣ上との両方で作製することは可能である。しかし、得られるエピタキシャル成長構造体が、高周波電源用途に用いられるのであれば、２つの基準を考慮に入れなければならない：
・部品の自己発熱を制限し、部品が安定に動作し、十分に性能を発揮することを保証するための、基板により確保される熱排出；および
・良好な特性と最小限の信号損失を有する、受動部品（コンデンサ、インダクタ等）および送電線（電気導波管）の製造を可能にする、回路支持体の絶縁特性。
【００１５】
サファイアは天然の絶縁体であり、上述したように、良質のＧａＮおよびその複合物の層を製造できるものである。しかし、その熱伝導性が、熱排出を制限している。
【００１６】
ＳｉＣの熱伝導性は、サファイアの熱伝導性よりも１０倍を超えて高く、これにより、ＧａＮに基づく高周波電源部品において、良好な熱排出が確保されている。さらに、最小限の欠陥数の層を製造するためのエピタキシャル技術が存在している。
【００１７】
しかし、ＳｉＣは、非常に高コストであるために、めったに使用されることはない。一例として、ヘテロエピタキシー処理について、サファイア構造体のコストと比較すると、ＳｉＣ基板のコストは、導電性ウェハで１０倍を超える高いコスト〜半絶縁性ウェハで５０倍を超える高いコストとなっている。ＳｉＣの使用に関する割増のコストは、この種の基板の高周波電源用途への使用を制限する。
【００１８】
さらに、バルクＧａＮ基板は、未だ非常に多くの欠点に害されており、工業的解法を構築できていない。当該基板は、ＳｉＣよりも熱特性に劣り、特に、その熱伝導度は、Ｓｉの熱伝導度と同じオーダーである。さらに、市場で入手できる、ＧａＮのその小さい寸法は、工業的用途には小さすぎるものであり、また、未だ非常に高価である（ＳｉＣ基板の価格の１〜２倍）。結局、基板形態での半絶縁体ＧａＮはなく、エピタキシャル成長薄膜の形態であるのみである。
【００１９】
よって、現在の技術の状態においては、非常に高コストの高性能部品（ＳｉＣ上）と低コストの低性能部品（サファイアまたはシリコン上）との選択が課されている。
【特許文献１】米国特許６４１３６２７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
従って、高性能の電子部品、特にＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮもしくはこれらの複合物などの窒化物系材料に基づく部品を、手ごろなコストで製造できる、別のエピタキシー技術およびそれに対応する基板または支持体を見出すことが課題である。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明によれば、高熱伝導性を有する多結晶材料の支持体上にある、半絶縁性または絶縁性材料、好ましくはＳｉＣまたはＧａＮの薄層より構成される、ハイブリッドエピタキシー用基板を製造することができる。
【００２２】
従って、本発明の方法の一実施態様は、
・絶縁性単結晶ＳｉＣまたはＧａＮの層を、導電性単結晶ＳｉＣまたはＧａＮの第一の基板中に形成する；
・当該単結晶ＳｉＣまたはＧａＮの層を、１．５ワット毎センチメートル毎ケルビン（Ｗ・ｃｍ-1・Ｋ-1）以上の熱伝導度を有する多結晶セラミック材料から形成された第二の基板上に転写する、
ことを含む。
【００２３】
従って、導電性ＳｉＣの基板中に単結晶ＳｉＣの層を形成することによって、エピタキシー用支持体の製造コストを大幅に削減することができる。実際、導電性ＳｉＣ基板のコストは、半絶縁性ＳｉＣ基板のコストに比べ、５倍低い。
【００２４】
さらに、ＧａＮの場合には、導電性ＧａＮ基板中に半絶縁ＧａＮ層を形成することにより、現在入手できるバルク形態のＧａＮでは不可能な、高周波電源用途に適合した電気伝導性のあるＧａＮ基板を製造することができる。
【００２５】
特定の実施態様では、第一の導電性単結晶ＳｉＣまたは導電性単結晶ＧａＮ基板への、水素、もしくはヘリウム、アルゴンなどの希ガスのイオン注入、または水素／希ガスの混合ガスのイオン注入（共注入）によって、前記単結晶ＳｉＣまたはＧａＮの層を製造することができる。
【００２６】
この実施態様では、当初導電性ＳｉＣまたはＧａＮであったものが、第一の基板に最初に用いられるＳｉＣのポリタイプとは無関係に、注入後、絶縁性または半絶縁性になることが利点である。
【００２７】
注入とそれに続く高温アニールによる転写の後の膜の高抵抗率のこの特性は、１３００℃で数時間アニールした後でも維持されている。
【００２８】
よって、転写された薄膜のこの高抵抗率は、例えば、窒化物（ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮまたはそれらの複合物）のエピタキシーの後でも維持されるものである。
【００２９】
絶縁性単結晶ＳｉＣ層が転写されてくる第二の基板は、少なくとも１０4オームセンチメートル（Ω・ｃｍ）の電気抵抗率を有する多結晶ＳｉＣ、または絶縁性の、もしくは少なくとも１０4Ω・ｃｍの電気抵抗率を有する多結晶ＡｌＮ基板であってよい。
【００３０】
多結晶ＳｉＣは、単結晶ＳｉＣと同じ熱膨張特性および熱伝導特性を有し、１０4Ω・ｃｍ以上、例えば１０4Ω・ｃｍ〜１０5Ω・ｃｍの範囲の抵抗率を有する半絶縁性の形態で得ることができる。従って、多結晶ＳｉＣを用いて、単結晶ＳｉＣを用いて得られるのと同等の電気特性および熱特性を有するＲＦおよびマイクロ波回路用の支持体を、はるかに低コストで製造することができる。
【００３１】
第一の基板の一部を、単結晶ＳｉＣ層から非破壊で分離することにより、第一基板のこの部分を、例えば、他のエピタキシー用支持体を製造するためにリサイクルまたは再利用することができる。
【００３２】
単結晶ＳｉＣ層の多結晶ＳｉＣ支持体への転写は、中間層を介することなく直接行うことができ、あるいは酸化ケイ素もしくは窒素ケイ素、または熱伝導性が良好な他の絶縁性材料であってよい絶縁層を介して行うこともできる。
【００３３】
窒化ケイ素は、０．３Ｗ・ｃｍ-1・Ｋ-1と比較的高い（酸化ケイ素よりはるかに高い）熱伝導度を有しているので、この種の用途に特に適している。さらに、多結晶ＳｉＣ支持体（数百ミクロン（μｍ）の厚みともなる）により主に確保される熱排出への影響が非常に小さくなるように、中間絶縁層の厚みを、最小化することができる（例えば、５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲）。
【００３４】
単結晶ＳｉＣ層は、第一の基板を、例えば、脆弱な層または平面に沿って、好ましくは３００℃〜１１００℃の範囲の温度で、分割することによって転写することができる。
【００３５】
単結晶ＳｉＣ層の第二の基板への転写工程は、モレキュラーボンディングによって２つの基板を組み合わせることにより行うことができる。当該工程の前には、化学的または化学的機械的洗浄工程を行ってよく、当該工程の後には、９００℃〜１２００℃の範囲の温度でアニール工程を行ってもよい。
【００３６】
本発明はまた、１．５Ｗ・ｃｍ-1・Ｋ-1以上の熱伝導度を有する多結晶材料の基板と、絶縁性単結晶ＳｉＣまたはＧａＮから形成される、エピタキシャル成長用の層とを含む、エピタキシー用支持体を提供する。
【００３７】
当該基板は、絶縁性多結晶ＳｉＣ基板、または絶縁性もしくは少なくとも１０4Ω・ｃｍの電気抵抗率を有する多結晶ＡｌＮ基板から形成された基板であってよい。当該基板はまた、１．５Ｗ・ｃｍ-1・Ｋ-1以上の熱伝導度と、少なくとも１０4Ω・ｃｍの電気抵抗率とを有する他のセラミック材料より形成されていてもよい。
【００３８】
本発明の特徴の一つによれば、エピタキシー用支持体は、多結晶基板と単結晶炭化ケイ素層との間に、さらに絶縁層を含んでいてもよく、当該絶縁層は、酸化ケイ素または窒素ケイ素であってよい。絶縁層の厚さは、１０ｎｍ〜３μｍの範囲とすることができる。
【００３９】
本発明はまた、上記のエピタキシー用支持体と、少なくとも１つの電子部品が作製された、窒化物系材料の少なくとも１つの層とを含む、電子構造体を提供する。当該材料は、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、窒化ガリウム−インジウム（ＩｎＧａＮ）、または窒化ガリウムと窒化アルミニウムの複合物であってよい。
【００４０】
窒化物系材料の層は、上記エピタキシー用支持体上で行われるエピタキシャル成長により得られるものである。
【００４１】
本発明の特定の側面によれば、導電性活性層をまた、窒化物系層の少なくとも一部の上に形成する。次いで、当該活性層をエッチングして、インダクタおよび／またはコンデンサおよび／または送電線および／またはトランジスタなどの１以上の電子部品を形成してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
本発明の方法の工程を、図１Ａ〜１Ｆに示す。
【００４３】
ここで検討する例では、第一の基板２（図１Ａ）は、６Ｈ、４Ｈまたは３Ｃのポリタイプの標準的な導電性単結晶炭化ケイ素ＳｉＣから形成されている。しかし、本発明では、第一の基板２は、導電性単結晶窒化ガリウムＧａＮから形成されてもよい。この場合、以下単結晶ＳｉＣ基板に関して記載する本方法の工程は、ＳｉＣ基板に代えて単結晶ＧａＮ基板を用いて実施し、当該ＧａＮ基板は、バルクＧａＮ基板、またはガリウム以外の基板上でのエピタキシーとそれに続く水素注入によって得られるＧａＮ基板である。
【００４４】
第二の基板４は、絶縁性多結晶炭化ケイ素ＳｉＣ（通常、１０4Ω・ｃｍ以上の抵抗率）から形成される。本発明のバリエーションでは、第二の基板４は、多結晶窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から形成されていてもよい。
【００４５】
次の工程では（図１Ｂ）、例えば酸化ケイ素または窒化ケイ素タイプの絶縁性材料の層６，８を、堆積または成長させる。他の材料も、絶縁体であり、良好な熱伝導性を有するのであれば、用いることができる（例、酸窒化ケイ素）。当該層の厚さは、１０ｎｍまたは数十ｎｍ〜１μｍまたは１μｍ超、例えば３μｍであってよい。層６，８の両方またはそれらの一方のみを使用することができる。当該層は、同じ性質のものであっても異なる性質のものであってもよい。
【００４６】
層６を介して、原子またはイオン注入１０が基板２に行われ（図１Ｃ）、基板２の表面１３に実質的に平行に広がる薄層１２が形成される。すなわち、基板２の体積中に、薄層を構成することを意図し、領域６，１４の範囲を規定する脆弱または分割の層または平面と、基板２の大部分を構成する領域１５とが形成される。当該注入は、通常、例えば１×１０16〜１×１０17Ｈ-／ｃｍ2の範囲の線量で、２０キロ電子ボルト（ｋｅＶ）〜２００ｋｅＶの範囲のエネルギーでの、水素注入である。注入はまた、他の種を用いて、またはＨ／Ｈｅ共注入によって行うこともできる。
【００４７】
注入により欠陥が作られた埋設層１２がこのようにして得られる。当該層は、１０ｎｍ〜１μｍの範囲の厚みを有する単結晶ＳｉＣ層１４から基板２を分離するものであり、イオン注入により、半絶縁性となっている。
【００４８】
基板を組み合わせる前に、最適な接合を得るために、ＣＡＲＯもしくはＲＣＡ（ＳＣ１、ＳＣ２）タイプの化学洗浄、“ＵＶ−オゾン”洗浄、プラズマ表面活性化、層６および８の化学的機械的研磨、化学的機械的洗浄機系洗浄、またはこれら異なる方法の組み合わせなどの方法を、接合させる表面の前処理に用いてもよい。
【００４９】
本発明のバリエーションでは、想定される全ての形態においてモレキュラーボンディングによる接合を得るために、特に、層１４の表面と基板４の表面との間で直接的な接合を可能にするために、層６および／または層８を、接合の前に除去してもよい。
【００５０】
次いで、２つの基板を組み合わせ（図１Ｄ）、３００℃〜１１００℃の範囲の温度で、温度に依存するが２、３分間〜数時間、転写アニールを行う。熱転写法の一例では、９００℃で１時間、必要により機械的エネルギーの供給と組み合わせて、アニールしてよい。これにより、イオン層１２により形成された脆弱平面に沿って分離が起こる。
【００５１】
より正確には、２つの基板２および４を、ウェハボンディング系技術または接着接触、例えば、モレキュラーボンディングまたは接着により組み合わせる。これらの技術に関しては、Q.Y.TongおよびU.Goseleの著書“Semiconductor Wafer Bonding”(Science and Technology)、Wiley Interscience Publicationsを参照すべきである。
【００５２】
次いで、基板２の一部を、脆弱平面１２に沿って分割を起こし得る処理によって、取り外す。この技術の一例は、A. J. Auberton-Herveらによる論文、“Why can Smart-Cut change the future of microelectronics?”，International Journal of High Speed Electronics and Systems，Vol. 10，No.1，2000，P. 131-146に記載されている。
【００５３】
これにより構造体１６（図１Ｅ）が得られ、当該構造体は、完全に絶縁性である（絶縁性基板４、ならびに絶縁層６および１４）。続く工程において、この特性が変わることはない。
【００５４】
次いで、以後の膜１４の層間剥離の危険性を避けるために、接合界面を強化または消失させるべく、高温アニール工程（９００℃〜１２００℃）を行ってよい。将来エピタキシャル成長工程を、可能な限り最良な条件で行うために、犠牲酸化もしくは化学的機械的研磨工程、またはこれら２つの技術の組み合わせを行って、表面１８の粗さを減少させてもよい。表面１８の粗さは、ドライプラズマエッチング工程、イオンビームエッチング工程、または非酸化性雰囲気中のアニール操作によっても減少させることができる。
【００５５】
この後、単結晶ＳｉＣ基板２（図１Ｆ）を、例えば化学的機械研磨または化学洗浄した後、リサイクルすることができ、同種の用途に再利用することができる。当該リサイクルにより、構造体１６の最終コストを大幅に削減することができる。
【００５６】
次いで、例えば、ＧａＮまたは他の材料、特に窒化物系材料（ＩｎＮ、ＡｌＮまたはＧａＮとＡｌＮの複合物）のエピタキシャル層２２を作製し、最終部品を作製してもよい（図２Ａ）。使用するエピタキシー技術は、例えば、ＭＯＣＶＤ、ＭＢＥまたはＨＶＰＥである。
【００５７】
また、例えば、量子井戸または高移動度電子ガスを含むタイプの、複雑な構造体を製造することもできる。
【００５８】
ＳｉＣ層１４の絶縁性を保つために、好ましくは、エピタキシー温度は、１３００℃を超えず、数時間とする。このエピタキシー温度は、例えば、７００℃から１２００℃の範囲である。一例では、高周波電力回路を製造するためには、半絶縁性ＧａＮ層２２を、最初にエピタキシャル成長させ、次いで高移動度電子のガスを含む導電性活性層２４を成長させて、続いてＨＥＭＴトランジスタを製造する。
【００５９】
受動部品（インダクタ、コンデンサ、送電線など）が製造されることになる領域３０中にて、ウェットまたはドライエッチングにより活性層を除去して、最終回路を製造することができる（図２Ｂ）。
【００６０】
導電性層２４が除去される領域３０では、非常に良好な熱排出特性を有する完全に絶縁性の構造のみが残っており、これは、製造される回路について、高周波数および高出力でさえ、非常に良質なパフォーマンスが得られることを意味している。
【００６１】
図３は、本発明により得られる絶縁性単結晶ＳｉＣ層１４を備えたＳｉＣ基板、およびＧａＮ層２２とＡｌＧａＮ層２３を含むエピタキシャル成長構造体、を含むＴＥＭＴ構造体の断面図を示す。層２６は受動層である。参照文字Ｓ、ＤおよびＧはそれぞれ、得られるトランジスタのソース、ドレインおよびグリッドを示す。
【００６２】
以下の表は、提案する構造体と、半絶縁性ＳｉＣおよびサファイアとの比較である。
【００６３】
【表１】
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【００６４】
本発明の提案する構造体（多結晶ＳｉＣまたはＡｌＮ基板上に絶縁性単結晶ＳｉＣ層）は、半絶縁性ＳｉＣに匹敵する熱特性（熱排出）および電気特性（構造体の絶縁特性）を有していることがわかる。しかし本発明の提案する構造体は、特に、構造体の総コストの大部分を占める単結晶ＳｉＣ基板２がリサイクル可能であるために、はるかに低コスト（半絶縁性単結晶ＳｉＣ基板よりも約３倍低い）である。
【００６５】
さらに、出発基板として導電性単結晶ＧａＮを用いると、上述したような、基板の形態での半絶縁性ＧａＮ層、すなわち、ある支持体から別の支持体（すなわち、多結晶ＳｉＣまたはＡｌＮ基板上）への転写が困難な、薄層の形態でのエピタキシーによってのみ、今まで得ることができた半絶縁性ＧａＮ層、を有する構造体を作製することが可能である。
【００６６】
さらにまた、本発明の構造体は、半絶縁性単結晶ＳｉＣと同程度に、ＧａＮのエピタキシーに完全に適合する。その特性、特に絶縁性は、エピタキシーの間に変わることがない。単結晶ＳｉＣ／多結晶ＳｉＣ構造体、単結晶ＳｉＣ／絶縁体／多結晶ＳｉＣ構造体、単結晶ＳｉＣ／多結晶ＡｌＮ構造体、単結晶ＳｉＣ／絶縁体／多結晶ＡｌＮ構造体、単結晶ＧａＮ／多結晶ＳｉＣ構造体、単結晶ＧａＮ／絶縁体／多結晶ＳｉＣ構造体、単結晶ＧａＮ／多結晶ＡｌＮ構造体、または単結晶ＧａＮ／絶縁体／多結晶ＡｌＮ構造体の製造に用いる本発明の方法は、例えば、高周波電源用途において、特に窒化物のエピタキシー用の、半絶縁性単結晶ＳｉＣまたは導電性単結晶ＧａＮの基板の使用に代わるものを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】図１Ａ〜１Ｆは、本発明の方法の工程を示す。
【図２】図２Ａおよび２Ｂは、本発明のエピタキシー用基板を用いた、エピタキシー工程と絶縁性構造体の製造工程を示す。
【図３】図３は、ＧａＮおよびＡｌＧａＮに基づくＨＥＭＴ構造の例である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【国際調査報告】
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