(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子加工のための複合基板であって、前記複合基板は、高配向多結晶または単結晶ＧａｘＡｌｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）から成る第１の層と、前記第１の層の表面に取着された第２の層とを備え、前記第２の層は、金属酸化物から成り、前記金属酸化物は、前記第１の層を部分的または完全に被覆し、素子加工反応器内で原位置エッチングによって除去されることができ、前記第２の層は、亜鉛酸化物を含み、前記第２の層は、前記複合基板の保管の間、前記第１の層の大気酸化を防止するために必要とされる厚さを有し、前記第２の層は、前記第１の層の表面が露出されるまでアンモニアを用いて１０５０℃以下での前記原位置エッチングによって除去されることができ、
前記高配向多結晶または単結晶ＧａｘＡｌｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の転位密度および粒界密度は、１０５ｃｍ−２未満である、複合基板。
【請求項２】
前記金属酸化物は、２以上の原子層厚である、請求項１に記載の複合基板。
【請求項３】
前記金属酸化物の厚さは、Ｘ線光電子分光法を用いて検出されるほど十分に大きい、請求項２に記載の複合基板。
【請求項４】
前記金属酸化物は、前記第１の層のガリウム面上にある、請求項１に記載の複合基板。
【請求項５】
前記金属酸化物は、前記第１の層の窒素面上にある、請求項１に記載の複合基板。
【請求項６】
前記金属酸化物は、前記第１の層の非極性ｍ−面またはａ−面上にある、請求項１に記載の複合基板。
【請求項７】
前記金属酸化物は、前記第１の層のガリウム側半極性面上にある、請求項１に記載の複合基板。
【請求項８】
前記金属酸化物は、前記第１の層の窒素側半極性面上にある、請求項１に記載の複合基板。
【請求項９】
前記金属酸化物は、前記第１の層上に堆積され、したがって、前記第１の層上に意図的に形成される、請求項１から８のいずれかに記載の複合基板。
【請求項１０】
高配向多結晶または単結晶ＩＩＩ族窒化物ウエハの表面を保護する方法であって、前記方法は、前記ウエハの面上に保護層を形成することを含み、前記保護層は、前記ウエハの保管の間、前記ウエハの前記面を大気酸化から保護するために必要とされる厚さを有し、前記保護層は、前記ウエハの前記面が露出されるまでアンモニアを用いて１０５０℃以下での原位置エッチングによって除去されることができ、前記保護層は、亜鉛酸化物を含み、
前記ウエハの転位密度および粒界密度は、１０５ｃｍ−２未満である、方法。
【請求項１１】
光学、電子、または光電子素子を作製する方法であって、前記方法は、堆積反応器内で保護層を高配向多結晶または単結晶ＩＩＩ族窒化物ウエハの面から除去することと、続いて、電子、光学、または光電子素子が形成される、第１の電子、光学、または光電子材料を堆積することとを含み、前記保護層は、亜鉛酸化物を含み、前記保護層は、前記ウエハの保管の間、前記ウエハの前記面を大気酸化から保護するために必要とされる厚さを有し、前記保護層は、前記ウエハの前記面が露出されるまでアンモニアを用いて１０５０℃以下での原位置エッチングによって除去されることができ、
前記ウエハの転位密度および粒界密度は、１０５ｃｍ−２未満である、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願への相互参照）
本出願は、２０１２年８月２３日に出願された、「ＣＯＭＰＯＳＩＴＥ  ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ  ＯＦ  ＧＡＬＬＩＵＭ  ＮＩＴＲＩＤＥ  ＡＮＤ  ＭＥＴＡＬ  ＯＸＩＤＥ」とう題名の米国出願第６１／６９２，４１１号（発明者：Ｔａｄａｏ  Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ）に対して優先権の利益を主張する。上記出願は、以下に全てを提示するようにその全体として参照することによって援用される。
本出願は、以下の米国特許出願：
２００５年７月８日に出願された、Ｋｅｎｊｉ  Ｆｕｊｉｔｏ，Ｔａｄａｏ  Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ，およびＳｈｕｊｉ  Ｎａｋａｍｕｒａの「ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＧＲＯＷＩＮＧ  ＧＲＯＵＰ  ＩＩＩ−ＮＩＴＲＩＤＥ  ＣＲＹＳＴＡＬＳ  ＩＮ  ＳＵＰＥＲＣＲＩＴＩＣＡＬ  ＡＭＭＯＮＩＡ  ＵＳＩＮＧ  ＡＮ  ＡＵＴＯＣＬＡＶＥ」という題名のＰＣＴ特許出願第ＵＳ２００５／０２４２３９号（ａｔｔｏｒｎｅｙｓ’  ｄｏｃｋｅｔ  ｎｕｍｂｅｒ  ３０７９４．０１２９−ＷＯ−０１  （２００５−３３９−１））、
米国特許法Ｓｅｃｔｉｏｎ  １１９（ｅ）下で、２００６年４月７日に出願された、Ｔａｄａｏ  Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ，Ｍａｋｏｔｏ  Ｓａｉｔｏ，およびＳｈｕｊｉ  Ｎａｋａｍｕｒａの「ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＧＲＯＷＩＮＧ  ＬＡＲＧＥ  ＳＵＲＦＡＣＥ  ＡＲＥＡ  ＧＡＬＬＩＵＭ  ＮＩＴＲＩＤＥ  ＣＲＹＳＴＡＬＳ  ＩＮ  ＳＵＰＥＲＣＲＩＴＩＣＡＬ  ＡＭＭＯＮＩＡ  ＡＮＤ  ＬＡＲＧＥ  ＳＵＲＦＡＣＥ  ＡＲＥＡ  ＧＡＬＬＩＵＭ  ＮＩＴＲＩＤＥ  ＣＲＹＳＴＡＬＳ」という題名の米国仮特許出願第６０／７９０，３１０号（ａｔｔｏｒｎｅｙｓ  ｄｏｃｋｅｔ  ｎｕｍｂｅｒ  ３０７９４．１７９−ＵＳ−Ｐ１  （２００６−２０４））の利益を主張する、２００７年４月６日に出願された、Ｔａｄａｏ  Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ，Ｍａｋｏｔｏ  Ｓａｉｔｏ，およびＳｈｕｊｉ  Ｎａｋａｍｕｒａの「ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＧＲＯＷＩＮＧ  ＬＡＲＧＥ  ＳＵＲＦＡＣＥ  ＡＲＥＡ  ＧＡＬＬＩＵＭ  ＮＩＴＲＩＤＥ  ＣＲＹＳＴＡＬＳ  ＩＮ  ＳＵＰＥＲＣＲＩＴＩＣＡＬ  ＡＭＭＯＮＩＡ  ＡＮＤ  ＬＡＲＧＥ  ＳＵＲＦＡＣＥ  ＡＲＥＡ  ＧＡＬＬＩＵＭ  ＮＩＴＲＩＤＥ  ＣＲＹＳＴＡＬＳ」という題名の米国特許出願第１１／７８４，３３９号（ａｔｔｏｒｎｅｙｓ  ｄｏｃｋｅｔ  ｎｕｍｂｅｒ  ３０７９４．１７９−ＵＳ−Ｕ１  （２００６−２０４））、
２００７年９月１９日に出願された、Ｔａｄａｏ  ＨａｓｈｉｍｏｔｏおよびＳｈｕｊｉ  Ｎａｋａｍｕｒａの「ＧＡＬＬＩＵＭ  ＮＩＴＲＩＤＥ  ＢＵＬＫ  ＣＲＹＳＴＡＬＳ  ＡＮＤ  ＴＨＥＩＲ  ＧＲＯＷＴＨ  ＭＥＴＨＯＤ」という題名の米国特許出願第６０／９７３，６６２号（ａｔｔｏｒｎｅｙｓ  ｄｏｃｋｅｔ  ｎｕｍｂｅｒ  ３０７９４．２４４−ＵＳ−Ｐ１  （２００７−８０９−１））、
２００７年１０月２５日に出願された、Ｔａｄａｏ  Ｈａｓｈｉｍｏｔｏの「ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＧＲＯＷＩＮＧ  ＧＲＯＵＰ  ＩＩＩ−ＮＩＴＲＩＤＥ  ＣＲＹＳＴＡＬＳ  ＩＮ  Ａ  ＭＩＸＴＵＲＥ  ＯＦ  ＳＵＰＥＲＣＲＩＴＩＣＡＬ  ＡＭＭＯＮＩＡ  ＡＮＤ  ＮＩＴＲＯＧＥＮ，  ＡＮＤ  ＧＲＯＵＰ  ＩＩＩ−ＮＩＴＲＩＤＥ  ＣＲＹＳＴＡＬＳ  ＧＲＯＷＮ  ＴＨＥＲＥＢＹ」という題名の米国特許出願第１１／９７７，６６１号（ａｔｔｏｒｎｅｙｓ  ｄｏｃｋｅｔ  ｎｕｍｂｅｒ  ３０７９４．２５３−ＵＳ−Ｕ１  （２００７−７７４−２））、
２００８年２月２５日に出願された、Ｔａｄａｏ  Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ，Ｅｄｗａｒｄ  Ｌｅｔｔｓ，Ｍａｓａｎｏｒｉ  Ｉｋａｒｉの「ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＰＲＯＤＵＣＩＮＧ  ＧＲＯＵＰ  ＩＩＩ−ＮＩＴＲＩＤＥ  ＷＡＦＥＲＳ  ＡＮＤ  ＧＲＯＵＰ  ＩＩＩ−ＮＩＴＲＩＤＥ  ＷＡＦＥＲＳ」という題名の米国特許出願第６１／０６７，１１７号（ａｔｔｏｒｎｅｙｓ  ｄｏｃｋｅｔ  ｎｕｍｂｅｒ  ６２１５８−３０００２．００）、
２００８年６月４日に出願された、Ｅｄｗａｒｄ  Ｌｅｔｔｓ，Ｔａｄａｏ  Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ，Ｍａｓａｎｏｒｉ  Ｉｋａｒｉの「ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＰＲＯＤＵＣＩＮＧ  ＩＭＰＲＯＶＥＤ  ＣＲＹＳＴＡＬＬＩＮＩＴＹ  ＧＲＯＵＰ  ＩＩＩ−ＮＩＴＲＩＤＥ  ＣＲＹＳＴＡＬＳ  ＦＲＯＭ  ＩＮＩＴＩＡＬ  ＧＲＯＵＰ  ＩＩＩ−ＮＩＴＲＩＤＥ  ＳＥＥＤ  ＢＹ  ＡＭＭＯＮＯＴＨＥＲＭＡＬ  ＧＲＯＷＴＨ」という題名の米国特許出願第６１／０５８，９００号（ａｔｔｏｒｎｅｙｓ  ｄｏｃｋｅｔ  ｎｕｍｂｅｒ  ６２１５８−３０００４．００）、
２００８年６月４日に出願された、Ｔａｄａｏ  Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ，Ｅｄｗａｒｄ  Ｌｅｔｔｓ，Ｍａｓａｎｏｒｉ  Ｉｋａｒｉの「ＨＩＧＨ−ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＶＥＳＳＥＬ  ＦＯＲ  ＧＲＯＷＩＮＧ  ＧＲＯＵＰ  ＩＩＩ  ＮＩＴＲＩＤＥ  ＣＲＹＳＴＡＬＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＧＲＯＷＩＮＧ  ＧＲＯＵＰ  ＩＩＩ  ＮＩＴＲＩＤＥ  ＣＲＹＳＴＡＬＳ  ＵＳＩＮＧ  ＨＩＧＨ−ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＶＥＳＳＥＬ  ＡＮＤ  ＧＲＯＵＰ  ＩＩＩ  ＮＩＴＲＩＤＥ  ＣＲＹＳＴＡＬ」という題名の米国特許出願第６１／０５８，９１０号（ａｔｔｏｒｎｅｙｓ  ｄｏｃｋｅｔ  ｎｕｍｂｅｒ  ６２１５８−３０００５．００）、
２００８年６月１２日に出願された、Ｔａｄａｏ  Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ，  Ｍａｓａｎｏｒｉ  Ｉｋａｒｉ，  Ｅｄｗａｒｄ  Ｌｅｔｔｓの「ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＴＥＳＴＩＮＧ  ＩＩＩ−ＮＩＴＲＩＤＥ  ＷＡＦＥＲＳ  ＡＮＤ  ＩＩＩ−ＮＩＴＲＩＤＥ  ＷＡＦＥＲＳ  ＷＩＴＨ  ＴＥＳＴ  ＤＡＴＡ」という題名の米国特許出願第６１／１３１，９１７号（ａｔｔｏｒｎｅｙｓ  ｄｏｃｋｅｔ  ｎｕｍｂｅｒ  ６２１５８−３０００６．００）
に関連する。上記出願の全ては、以下に全てを提示するようにそれらの全体として参照することによって援用される。
【０００２】
（背景）
発明の分野
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）およびレーザダイオード（ＬＤ）等の光電子素子ならびにトランジスタ等の電子素子を含む、種々の素子のために使用される、半導体基板に関する。より具体的には、本発明は、ガリウムを含むＩＩＩ族窒化物から成る、化合物半導体基板に関する。
【背景技術】
【０００３】
現存テクノロジーの説明
（注：本特許出願は、括弧内の数字、例えば、［ｘ］を用いて示されるように、いくつかの刊行物および特許を参照する。これらの刊行物および特許の一覧は、「参考文献」という表題の項に見出すことができる。）
【０００４】
窒化ガリウム（ＧａＮ）およびその関連ＩＩＩ族窒化物合金は、ＬＥＤ、ＬＤ、マイクロ波電力トランジスタ、およびソーラー・ブラインド型光検出器等の種々の光電子および電子素子のための重要な材料である。現在、ＬＥＤは、ディスプレイ、インジケータ、汎用照明において広く使用されており、ＬＤは、データ保管用ディスクドライブにおいて使用されている。しかしながら、これらの素子の大部分は、ＧａＮ基板が、ヘテロエピタキシャル基板と比較して、非常に高価であるため、サファイアおよび炭化ケイ素等の異種基板上にエピタキシャル成長される。ＩＩＩ族窒化物のヘテロエピタキシャル成長は、著しく欠陥またはさらに亀裂がある膜を生じさせ、汎用電灯または高電力マイクロ波トランジスタのための高輝度ＬＥＤ等の高性能光学および電子素子の実現を妨害する。
【０００５】
へテロエピタキシによって生じるあらゆる基本問題を解決するために、バルクＩＩＩ族窒化物結晶インゴットからスライスされた結晶ＩＩＩ族窒化物ウエハを利用することが不可欠である。素子の大部分に関して、結晶ＧａＮウエハは、ウエハの伝導性を制御することが比較的に容易であり、ＧａＮウエハが、素子層と最小格子／熱不整合を提供するであろうため、好ましい。しかしながら、高融点および高温における高窒素蒸気圧のため、ＧａＮ結晶インゴットを成長させることは困難である。現在、市販のＧａＮ基板の大部分は、水素化物気相エピタキシ（ＨＶＰＥ）と呼ばれる方法によって生産される。ＨＶＰＥは、気相法であり、転位密度を１０５ｃｍ−２未満に低減させることが困難である。
【０００６】
転位密度が１０５ｃｍ−２未満の高品質ＧａＮ基板を得るために、アモノサーマル成長と呼ばれる新しい方法が、開発されている［１−６］。最近は、１０５ｃｍ−２未満の転位密度を有する高品質ＧａＮ基板は、アモノサーマル成長によって得られることができる。しかしながら、ＧａＮ基板の転位密度が、あるレベルまで低減されるとき、素子が加工される上部表面の品質は、そのような素子の高性能を達成するためにより重要となる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（発明の要約）
本発明は、基板表面の品質と関連付けられた問題を解決する、新規複合基板を開示する。複合基板は、ＧａｘＡｌｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）から成る第１の層と、金属酸化物から成る第２の層とを備える、少なくとも２つの層を有し、第２の層は、素子の堆積反応器内において高温で原位置エッチングを用いて除去されることができる。金属酸化物層は、素子層または構造が堆積されるまで、第１の層の保護層として作用するように設計される。金属酸化物層は、アンモニア等の反応性ガスを用いた原位置エッチングを通して、素子の堆積反応器内で除去され得るように設計される。
【０００８】
ここで、類似参照番号が全体を通して対応する部品を表す図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、複合基板の概略図である。  図中、各番号は、以下を表す。  １．ＧａｘＡｌｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）から成る第１の層  ２．金属酸化物から成る第２の層
【図２】図２は、複合基板を調製および使用するためのプロセスフローの実施例である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（発明の詳細な説明）
概要
本発明の複合基板は、ＬＥＤ、ＬＤ、トランジスタ、および光検出器等の種々の光電子および電子素子を加工するための好適な表面を提供する。多くの光電子および電子素子は、ＩＩＩ族窒化物合金（すなわち、ＧａＮ、ＡｌＮ、およびＩｎＮの合金）の薄膜を用いて加工される。ＩＩＩ族窒化物の単結晶基板の欠如のため、これらの素子は、いわゆる、サファイアおよび炭化ケイ素等のヘテロエピタキシャル基板上に加工される。ヘテロエピタキシャル基板は、ＩＩＩ族窒化物と化学的および物理的に異なるため、素子は、ヘテロエピタキシャル基板と素子層との間の界面に生成される高密度の転位（１０８〜１０１０ｃｍ−２）を含有する。そのような転位は、素子の性能および信頼性を劣化させ、したがって、ＧａＮおよびＡｌＮ等の結晶ＩＩＩ族窒化物から成る基板が、開発されている。現在、市販のＧａＮ基板の大部分は、ＨＶＰＥを用いて生産されるが、転位密度を１０５ｃｍ−２未満に低減させることが困難である。ＨＶＰＥ−ＧａＮ基板の転位密度は、ヘテロエピタキシャル基板上のＧａＮ膜より数桁小さいが、転位密度は、依然として、電子機器内の典型的シリコン素子より数桁大きい。より高い素子性能を達成するために、より低い転位密度が、要求される。１０５ｃｍ−２未満の転位密度を達成するために、超臨界アンモニアを利用する、アモノサーマル成長が、これまで開発されている。現在、アモノサーマル法は、１０５ｃｍ−２未満の転位密度を伴うＧａＮ基板を生産することができる。しかしながら、転位密度がより低くなるとき、基板と素子層との間の界面の品質は、界面の品質が不良である場合、新しい転位が生成されるため、高性能を達成するためにより重要となる。本発明の複合基板は、高温で原位置エッチングによって除去されることができる、ＩＩＩ族窒化物の第１の層に取着された金属酸化物層を提供することによって、ＬＥＤ、ＬＤ、トランジスタ、および光検出器等の種々の光電子および電子素子を加工するための好適な表面を提供することができる。
【００１１】
加えて、ナノスケールまたはミクロンスケールの金属酸化物が、表面における貫通転位または積層欠陥の終端点（基板が、大きなミスカットを伴うｃ−平面である場合、非極性または半極性）に留まり、局所マスクとして作用し、素子層内への欠陥伝搬を防止するように、金属酸化物の除去ステップを制御することが可能であり得る。本除去の選択は、欠陥を伴う基板と伴わない基板の表面エネルギーのわずかな差異によって達成され得る、すなわち、貫通転位の終端点または積層欠陥の終端線は、それを伴わない表面と異なる表面エネルギーを有する。
【００１２】
本発明の技術説明
複合基板の本発明は、金属酸化物層［図１−２］を素子が加工される表面上に取着することによって、低転位ＩＩＩ族基板［図１−１］（例えば、ＧａＮ）の利点を最大限にすることが予想される。ＩＩＩ族窒化物基板の表面上の金属酸化物層は、素子層が上に堆積されるまで、ＩＩＩ族窒化物基板の表面を機械的、物理的、および／または化学的損傷から保護する。
【００１３】
複合基板を調製し、それを使用するプロセスフローは、図２に表される。アモノサーマル法または他のバルク成長法（フラックス法、高圧溶液成長等）を使用することによって、１０５ｃｍ−２未満の転位密度を伴うＩＩＩ族窒化物基板（ＧａＮ基板等）が、調製される。商業使用のために、直径１インチより大きく、２００ミクロンより厚い基板が、好ましい。素子層または構造が形成される表面は、原子レベルまで研磨される。研磨プロセスは、典型的には、ダイヤモンドツールを用いた研削と、ダイヤモンドスラリーを用いたラップ仕上げと、典型的には、コロイド状シリカを用いた化学機械的研磨とから成る。次いで、複合基板が、金属酸化物層をＩＩＩ族窒化物基板の研磨された表面上に堆積／形成することによって加工される。研磨プロセスが、金属酸化物層を形成する場合、その層を第２の層として使用することができる、または金属酸化物の付加的層をその上部に形成することができる。また、表面上に、化学機械的に研磨する際に使用されるコロイド状シリカを保護金属酸化物層として意図的に残すことができる。複合基板は、反応器内に装填され、素子層または構造を形成する。素子形成直前に、金属酸化物層は、ＩＩＩ族窒化物の高品質表面が露出されるように、原位置エッチングによって除去される。
【００１４】
金属酸化物層は、物理蒸着（ＰＶＤ）、スパッタリング、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＭＢＥ、水素化物気相エピタキシ（ＨＶＰＥ）、水熱堆積、スピンコーティング、および酸酸化を含む、任意の膜堆積法によって形成されることができる。重要な点は、好適な堆積方法を選択し、原位置エッチングを用いて、ＩＩＩ族窒化物材料の「エピレディ」表面（素子を構築するために使用される後続材料のエピタキシャル堆積に好適な表面）を露出させるように除去されることができる、金属酸化物膜を形成することである。第１の層の表面が、酸化物層を非意図的に形成する場合（高割合のＡｌを含有するＩＩＩ族窒化物等）、非意図的層はまた、第２の層のためにそのまま使用されることができる、または付加的金属酸化物層が、非意図的層上に追加されることができる。金属酸化物層の形成は、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）等の表面分析を用いて確認されることができる。ＸＰＳは、表面化学組成物に非常に敏感である。酸素からの信号ピークの形状が分析される場合、酸素ピークが、基板の表面に結合される大気または酸素に由来することが分かる。このように、十分な量の第２の層が第１の層上に形成されていることを容易に確認することができる。酸化物層は、ＩＩＩ族窒化物の表面をさらなる酸化から保護するために十分に厚くあるべきであり、好ましくは、層は、ＩＩＩ族窒化物をウエハ取扱および保管の間に生じ得る摩耗または他の損傷から保護するために十分に厚い。同時に、酸化物層は、原位置エッチングを用いて除去されるために十分に薄くあるべきである。また、選択的に、基板表面上の貫通転位の終端点に留まり、局所マスクとして作用し、素子層内への転位伝搬を防止するであろう、金属酸化物を選定することができる。
【００１５】
金属酸化物は、金属酸化物層が、原位置エッチング（すなわち、金属有機化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、スパッタリング、および蒸発等、素子加工の反応器の内側でエッチングされる）を用いて除去されることができるように、ガリウム、アルミニウム、インジウム、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、シリコン、スズ、チタン、または他の金属の酸化物から選択される。金属酸化物層の物理および化学特性は、金属酸化物層が、アンモニア、水素、一酸化炭素、塩化水素、フッ化水素、臭化水素、ヨウ化水素、塩素、フッ素、および三塩化ホウ素等の少なくとも１種類のエッチング剤を含有する雰囲気内で原位置エッチングによって除去されることができるように最適化される。ＩＩＩ族窒化物は、アンモニア下で熱的に安定するため、アンモニアの使用は、最も好ましい。熱エッチングのための温度は、１２００℃未満の任意の温度であることができるが、１０５０℃未満の温度を使用することが好ましい。これは、素子のためのＩＩＩ族窒化物膜の典型的堆積温度が１０５０℃であるためである。
【００１６】
複合基板の第２の層は、第１の層の表面を保護し、第１の層と素子層との間の界面となるであろう。金属酸化物層が、第１の層を物理的および／または化学的に保護するため、原子スケールの平坦度が、予想され得る。
【００１７】
（実施例１）
酸化亜鉛層が、水熱堆積を用いて３００℃で１０５ｃｍ−２未満の転位密度を有するｃ−平面ＧａＮ基板のＧａ−極性表面上に堆積されることができる。第１の層の厚さは、約３００ミクロンであることができ、第２の層の厚さは、１ミクロンであることができる。酸化亜鉛層は、基板温度を漸増させながら、ＭＯＣＶＤ反応器内のアンモニア流下でエッチングされることができる。漸増時間が、全酸化亜鉛層を除去するために十分に長くない場合、基板は、ＧａＮ層が露出されるまで、アンモニア雰囲気下で約１０５０℃に維持される。このように、ＧａＮ基板と素子層との間の界面は、平滑であることができ、新しい転位の生成は、回避されることができる。
【００１８】
（実施例２）
シリコン酸化物層が、スピンコーティング技法を用いて、１０５ｃｍ−２未満の転位密度を有するｃ−平面ＧａＮ基板のＧａ−極性表面上に堆積されることができる。スピンコーティングされた複合基板は、約１５０℃で焼成される。第１の層の厚さは、約３００ミクロンであることができ、第２の層の厚さは、１０ミクロンであることができる。シリコン酸化物層が、低温で形成される場合、層は、基板温度を漸増させながら、ＭＯＣＶＤ反応器内のアンモニア流下でエッチングされることができる。漸増時間が、全シリコン酸化物層を除去するために十分に長くない場合、基板は、ＧａＮ層が露出されるまで、アンモニア雰囲気下で約１０５０℃に維持される。このように、ＧａＮ基板と素子層との間の界面は、平滑であることができ、新しい転位の生成は、回避されることができる。
【００１９】
（実施例３）
ガリウム酸化物層が、酸エッチングを用いて、１０５ｃｍ−２未満の転位密度を有するｃ−平面ＧａＮ基板のＧａ−極性表面上に形成されることができる。第１の層の厚さは、約３００ミクロンであることができ、第２の層の厚さは、数単分子層であることができる。ガリウム酸化物層は、基板温度を漸増させながら、ＭＯＣＶＤ反応器内のアンモニア流下でエッチングされることができる。漸増時間が、全ガリウム酸化物層を除去するために十分に長くない場合、基板は、ＧａＮ層が露出されるまで、アンモニア雰囲気下で約１０５０℃に維持される。このように、ＧａＮ基板と素子層との間の界面は、平滑であることができ、新しい転位の生成は、回避されることができる。
【００２０】
（実施例４）
ガリウム酸化物およびシリコン酸化物層の混合物が、１０５ｃｍ−２未満の転位密度を有するｃ−平面ＧａＮ基板のＧａ−極性表面の研磨プロセスの間に形成されることができる。研磨プロセスでは、コロイド状シリカが、シリコン酸化物薄層を形成するために使用される。第１の層の厚さは、約３００ミクロンであることができ、第２の層の厚さは、数単分子層であることができる。ガリウム酸化物およびシリコン酸化物層の混合物は、基板温度を漸増させながら、ＭＯＣＶＤ反応器内のアンモニア流下でエッチングされることができる。漸増時間が、全酸化物層を除去するために十分に長くない場合、基板は、ＧａＮ層が露出されるまで、アンモニア雰囲気下で約１０５０℃に維持される。このように、ＧａＮ基板と素子層との間の界面は、平滑であることができ、新しい転位の生成は、回避されることができる。
【００２１】
利点および改良点
ＩＩＩ族窒化物基板の微細な研磨を用いても、基板の表面は、化学汚染物質から汚れる、物理的損傷から擦過される、または種々の理由から損なわれ得る。複合基板の本発明は、第２の層をＩＩＩ族窒化物基板上に設置し、素子層の堆積が開始するまで、ＩＩＩ族窒化物の表面を化学的および／または物理的に保護することによって、ＩＩＩ族窒化物基板と素子層との間に平滑界面を提供することができる。
【００２２】
可能性として考えられる修正
好ましい実施形態は、ＧａＮ基板を説明するが、基板は、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＧａＮ、またはＧａＡｌＩｎＮ等の種々の組成物のＩＩＩ族窒化物合金であることができる。
【００２３】
好ましい実施形態は、亜鉛、シリコン、およびガリウムの酸化物を説明するが、アルミニウム、インジウム、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、スズ、またはチタン等の他の金属の酸化物もまた、使用されることができる。加えて、金属酸化物の混合物（インジウムスズ酸化物等）もまた、使用されることができる。
【００２４】
好ましい実施形態は、厚さ３００ミクロンを有するＧａＮ基板を説明するが、他の厚さも、第１の層が自立性を持続する限り、使用されることができる。
【００２５】
好ましい実施形態は、ｃ−平面ＧａＮ基板のＧａ面を説明するが、Ｎ面、ａ−面、ｍ−面、および種々の半極性表面等の他の面もまた、使用されることができる。加えて、ＩＩＩ族窒化物合金の場合、表面は、ＩＩＩ族極性表面であることができる。また、表面は、若干、これらの配向からミスカット（ずれてスライス）されることができる。
【００２６】
好ましい実施形態は、ＭＯＣＶＤ反応器内での原位置エッチングを説明するが、ＭＢＥ、ＣＶＤ、スパッタリング、蒸発、ＨＶＰＥ等の他の反応器も、使用されることができる。
【００２７】
好ましい実施形態は、酸化物形成のいくつかの方法を説明するが、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＭＢＥ、スパッタリング、蒸発、ＨＶＰＥ等の他の堆積方法も、金属酸化物層が原位置エッチングを用いて除去されることができる限り、使用されることができる。
【００２８】
参考文献
以下の参考文献は、参照することによって本明細書に組み込まれる。
［１］Ｒ．  Ｄｗｉｌｉｎｓｋｉ，  Ｒ．  Ｄｏｒａｄｚｉｎｓｋｉ，  Ｊ．  Ｇａｒｃｚｙｎｓｋｉ，  Ｌ．  Ｓｉｅｒｚｐｕｔｏｗｓｋｉ，  Ｙ．  Ｋａｎｂａｒａ（米国特許第６，６５６，６１５号）
［２］Ｒ．  Ｄｗｉｌｉｎｓｋｉ，  Ｒ．  Ｄｏｒａｄｚｉｎｓｋｉ，  Ｊ．  Ｇａｒｃｚｙｎｓｋｉ，  Ｌ．  Ｓｉｅｒｚｐｕｔｏｗｓｋｉ，  Ｙ．  Ｋａｎｂａｒａ（米国特許第７，１３２，７３０号）
［３］Ｒ．  Ｄｗｉｌｉｎｓｋｉ，  Ｒ．  Ｄｏｒａｄｚｉｎｓｋｉ，  Ｊ．  Ｇａｒｃｚｙｎｓｋｉ，  Ｌ．  Ｓｉｅｒｚｐｕｔｏｗｓｋｉ，  Ｙ．  Ｋａｎｂａｒａ（米国特許第７，１６０，３８８号）
［４］Ｋ．  Ｆｕｊｉｔｏ，  Ｔ．  Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ，  Ｓ．  Ｎａｋａｍｕｒａ（国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０２４２３９号、第ＷＯ０７００８１９８号）
［５］Ｔ．  Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ，  Ｍ．  Ｓａｉｔｏ，  Ｓ．  Ｎａｋａｍｕｒａ（国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００７／００８７４３号、第ＷＯ０７１１７６８９号。また、第ＵＳ２００７０２３４９４６号、２００７年４月６日出願の米国出願第１１／７８４，３３９号も参照。）
［６］Ｄ’  Ｅｙｅｌｙｎ（米国特許第７，０７８，７３１号）
前述の参考文献はそれぞれ、特に、アモノサーマル法を作製、使用し、これらの窒化ガリウム基板を使用する方法の説明に関して、本明細書に完全に記載される場合と同様に、参照することによって全体として組み込まれる。
【００２９】
以下は、限定としてではなく、一例として、開示される。
（段落１）
素子加工のための複合基板であって、上記複合基板は、ＧａｘＡｌｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）から成る第１の層と、上記第１の層の１つの表面に取着された第２の層とを備え、上記第２の層は、金属酸化物から成り、素子加工反応器内で原位置エッチングによって除去されることができる、複合基板。
（段落２）
素子加工のための複合基板であって、上記複合基板は、ＧａｘＡｌｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）から成る第１の層と、上記第１の層の１つの表面に取着された第２の層とを備え、上記第２の層は、金属酸化物から成り、素子加工反応器内で原位置エッチングによって部分的に除去されることができ、さらに、上記金属酸化物の一部は、貫通転位の終端点または積層欠陥の終端線に選択的に残り、局所マスクとして作用し、上記貫通転位または積層欠陥の伝搬を防止する、複合基板。
（段落３）
上記第２の層は、アンモニアを用いて、１０５０℃以下でエッチングすることによって除去されることができる、段落１および２に記載の素子のための複合基板。
（段落４）
上記金属酸化物は、少なくとも、ガリウム、アルミニウム、インジウム、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、シリコン、スズ、またはチタンの酸化物を含有する、段落１−３に記載の素子のための複合基板。
（段落５）
上記第２の層は、２以上の原子層である、段落１−４に記載の素子のための複合基板。
（段落６）
上記第２の層の厚さは、Ｘ線光電子分光法を用いて検出されるほど十分に大きい、段落５に記載の素子のための複合基板。
（段落７）
上記第１の層は、高配向多結晶または単結晶ＧａＮである、段落１から６に記載の素子のための複合基板。
（段落８）
上記結晶ＧａＮの転位および粒界の密度は、１０５ｃｍ−２未満である、段落７に記載の素子のための複合基板。
（段落９）
上記第２の層は、上記第１の層のガリウム面上にある、段落７に記載の素子のための複合基板。
（段落１０）
上記第２の層は、上記第１の層の窒素面上にある、段落７に記載の素子のための複合基板。
（段落１１）
上記第２の層は、上記第１の層の非極性ｍ−面またはａ−面上にある、段落７に記載の素子のための複合基板。
（段落１２）
上記第２の層は、上記第１の層のガリウム側半極性面上にある、段落７に記載の素子のための複合基板。
（段落１３）
上記第２の層は、上記第１の層の窒素側半極性面上にある、段落７に記載の素子のための複合基板。
（段落１４）
上記第２の層は、上記第１の層上に意図的に形成される、段落１から１３に記載の素子のための複合基板。
（段落１５）
ＩＩＩ族窒化物ウエハの表面を保護する方法であって、上記方法は、上記ウエハの面上に保護層を形成することを含み、上記保護層は、上記ウエハの保管の間、上記面を大気酸化から保護するために十分な厚さを有する、方法。
（段落１６）
光学、電子、または光電子素子を作製する方法であって、上記方法は、堆積反応器内で保護層をＩＩＩ族窒化物ウエハの面から除去することと、続いて、電子、光学、または光電子素子が形成される、第１の電子、光学、または光電子材料を堆積することとを含む、方法。
【図１】
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【図２】
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