(57)【要約】  複合基板用支持基板１１は、セラミックスからなり、接合に供される研磨面１５を有する。支持基板を構成するセラミックスの研磨面１５における配向度が５０％以上であり、支持基板１１を構成する結晶粒のアスペクト比が５．０以下である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックスからなり、接合に供される研磨面を有する複合基板用支持基板であって、
前記セラミックスの前記研磨面における配向度が５０％以上であり、前記支持基板を構成する結晶粒のアスペクト比が５．０以下であることを特徴とする、複合基板用支持基板。
【請求項２】
前記セラミックスの平均結晶粒径が１００μｍ以下であることを特徴とする、請求項１記載の複合基板用支持基板。
【請求項３】
前記セラミックスの平均結晶粒径が２μｍ以上であることを特徴とする、請求項１または２記載の複合基板用支持基板。
【請求項４】
前記セラミックスがアルミナ、コーディエライトまたは酸化亜鉛を主成分とすることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つの請求項に記載の複合基板用支持基板。
【請求項５】
前記支持基板の前記研磨面が非極性面であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つの請求項に記載の複合基板用支持基板。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一つの請求項に記載の支持基板、および前記支持基板の前記研磨面に対して直接または接合層を介して接合されている機能性層であって、半導体、圧電体または誘電体からなる機能性層を有することを特徴とする、複合基板。
【請求項７】
前記機能性層が、圧電単結晶からなり、弾性波を伝搬させる伝搬基板であることを特徴とする、請求項６記載の複合基板。
【請求項８】
前記機能性層が単結晶シリコンからなることを特徴とする、請求項６記載の複合基板。
【請求項９】
前記機能性層がＧａＮ系半導体からなることを特徴とする、請求項６記載の複合基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電体や半導体などの機能性層を接合して支持する複合基板用支持基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
弾性表面波（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）素子は、携帯電話機等のような通信機器におけるバンドパスフィルタとして幅広く使用されている。携帯電話機等の高性能化に伴い、弾性表面波素子を利用したフィルタにも、高性能化が求められている。【０００３】
しかし、弾性表面波素子は、温度変化によって通過帯域が移動してしまうという問題がある。特に、現在多用されているニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムは、電気機械結合係数が大きく、広帯域のフィルタ特性を実現するのに有利である。しかし、ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムは温度安定性に劣る。【０００４】
例えば、タンタル酸リチウムを用いた弾性表面波フィルタの周波数変化の温度係数は−３５ｐｐｍ／℃であり、想定される使用温度範囲での周波数変動が大きい。このため、周波数変化の温度係数を低減することが必要である。
周波数温度特性が良好な弾性波素子を作製する等の目的で、圧電材料等の機能性基板と低熱膨張を有する材料の支持基板とを貼り合わせた複合基板を利用することが知られている（特許文献１）。【０００５】
一方、ＧａＮ等の窒化物系化合物半導体を用いた発光素子の作製においては、高価なＧａＮ系半導体からなる基板の使用量を削減する等の目的で、ＧａＮ系半導体基板を異なる材料（例：ＺｎＯ、β―Ｇａ２Ｏ３）からなる支持基板へ接合し、ＧａＮ系半導体の薄層のみを支持基板上に残して半導体基板の大部分を分離する方法が知られている（特許文献３）。【０００６】
又、携帯電話に用いられるアンテナ切り替え用スイッチにおいて、多モード多バンド化及び、小型化・低コスト化に対応するため、近年SOS（Silicon on Sapphire）技術が注目されている。これはサファイヤ基板上に、Siをエピ成長させ、このSi層を用いてCMOSスイッチを形成するものである。特徴は、絶縁性のサファイヤを用いることから、基板へのリークが無く、低消費電力化に大変有効である。さらにSiプラットフォームに近いため、デコーダ回路等を1チップに集積することが可能となり、小型化、低コスト化に有利な技術となっている。一方、前記の技術においては、格子定数の異なる単結晶サファイヤ基板へSiをエピ成長させることに起因するSi層の品質低下が発生する場合があるが、これを抑制するため、サファイヤ基板（支持基板）上に単結晶Si（機能性基板）を接合した基板が検討されている（特許文献４）。【０００７】
上記機能性基板と支持基板は、接合層や接着層を介して接合される場合や、直接接合により接合される場合があるが、いずれの場合も接合力を最大化するためには、CMP等により表面を平坦に加工する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許4657002号
【特許文献２】特開２０１０−０１８５１０
【特許文献３】特開２０１１−１４６６５２
【特許文献４】特開2003-224042
【特許文献５】特許3556886号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一般的に、支持基板には、高い表面平坦度を比較的容易に実現できる単結晶材料が用いられるが、コストが高いという問題がある。また、単結晶は強度が十分でなく、研磨や切断といった加工時に割れが発生する問題がある。【００１０】
本発明の課題は、接合に供される研磨面を有する複合基板用支持基板であって、良好な加工面の精度を確保できると共に、単結晶の加工時に起こりやすい割れを防止できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、セラミックスからなり、接合に供される研磨面を有する複合基板用支持基板であって、
前記セラミックスの研磨面における配向度が５０％以上であり、支持基板を構成する結晶粒のアスペクト比が５．０以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明者は、複合基板用支持基板を、強度が高く、割れの生じにくいセラミックスによって形成することを検討した。しかし、通常のセラミックスでは、多結晶構造なので、単結晶研磨後の表面の平坦性を高度に向上させることが難しく、また加工時の脱粒によって表面平坦性が損なわれる。【００１３】
ここで、本発明者は、配向性セラミックスを複合基板用支持基板に適用することを想到した。配向性セラミックスは、セラミックスを構成する結晶粒子が、所定方向に向かって配向するように制御されたものである。すなわち、支持基板の接合面（研磨面）を配向させることで、研磨時に単結晶に匹敵するレベルの表面精度を実現でき、しかも割れを生じないことを見いだし、本発明に到達した。これによって、複合基板の生産性を著しく向上させることができるので、産業上の利用性は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は、弾性表面波素子６を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の素子６を模式的に示す上面図である。図１（ａ）は、図１（ｂ）のＩａ−Ｉａ断面に相当する。
【図２】（ａ）は、他の弾性表面波素子１０を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の素子１０を模式的に示す上面図である。図２（ａ）は図２（ｂ）のＩＩａ−ＩＩａ断面に相当する。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、更に他の弾性表面波素子６Ａ、１０Ａを模式的に示す断面図である。
【図４】（ａ）は、セラミックスからなるブランク基板１２を示し、（ｂ）は、ブランク基板１２を研磨加工して得られた基材１を示し、（ｃ）は、基材１を更に研磨加工して得られた支持基板１１を示し、（ｄ）は、支持基板１１上に機能性基板１７を接合層１６を介して接合して得られた複合基板２０Ａを示し、（ｅ）は、支持基板１１上に機能性基板１７を直接接合して得られた複合基板２０Ｂを示す。
【図５】図５は、機能性基板（例：ＧａＮ）の一部（薄層）２１を支持基板１１上に残して分離した複合基板２０Ｃを示す。
【図６】支持基板が導電性を有する場合の発光素子の構成例を模式的に示す断面図である。
【図７】支持基板が導電性を有しない場合の発光素子の構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（支持基板）
本発明では、複合基板用の支持基板として、特定の結晶面が配向したセラミックスを用いる。これにより、単結晶に匹敵する良好な加工面の精度を確保できると共に、単結晶の加工時に起こりやすい割れを防止することが可能となる。
【００１６】
支持基板の研磨面の配向度とは、特許文献２（特開２０１０−０１８５１０）に記載のような、ロットゲーリング法による配向度であり、セラミックスを構成する結晶粒子の配向性を表す指標である。これは、実施例に記載の方法によって測定可能である。
【００１７】
支持基板の研磨面における配向度を５０％以上とすることによって、加工面の表面平坦度を十分に高くすることができる。この観点からは、支持基板の研磨面の配向度を６０％以上とすることが好ましく、７０％以上とすることが更に好ましい。また、この観点からは、支持基板の研磨面の配向度の上限は特にないが、実際上は９８％以下のものが製造しやすい。
【００１８】
また、本発明では、支持基板の断面観察より求めた結晶粒のアスペクト比（研磨面に平行な方向／研磨面に垂直な方向）が５．０以下である。これにより、表面加工時の脱粒を防ぎ、良好な加工面の状態を確保できる。この理由として、前記アスペクト比が小さいことで、表面に存在する粒子において、粒子体積に対する表面に露出する面積の割合が小さくなり、加工時に粒界から剥離して粒子が脱落する現象が起き難くなるためと推測される。この観点からは、前記アスペクト比は、３．０以下が好ましく、２．５以下が更に好ましい。このアスペクト比は、実施例記載の方法によって測定可能である。
【００１９】
また、前記アスペクト比は１．０以上が好ましく、１．１以上が更に好ましく、１．２以上が特に好ましい。
【００２０】
支持基板を構成するセラミックスの平均結晶粒径は、１００μｍ以下とすることが好ましい。これにより基板強度が向上し、加工時の割れを効果的に抑制することが可能となる。この観点からは、支持基板を構成するセラミックスの平均結晶粒径は、８０μｍ以下とすることが更に好ましい。
【００２１】
また、支持基板を構成するセラミックスの平均結晶粒径は、２μｍ以上とすることが好ましい。これにより表面加工時の脱粒を抑制することが可能となる。理由は定かでないが、粒径が一定以上に大きくなると、粒子1つを脱落させるために必要なエネルギーが増大するためではないかと考えられる。この観点からは、支持基板を構成するセラミックスの平均結晶粒径は、４μｍ以上とすることが更に好ましい。
【００２２】
支持基板を構成するセラミックスとしては、アルミナ、炭化珪素、窒化アルミニウム、窒化珪素、コーディエライト、酸化ガリウム、酸化亜鉛を例示できるが、アルミナ、コーディエライト、酸化亜鉛が、比較的低い熱膨張率を有することから特に好ましい。
【００２３】
また、酸化亜鉛のような極性を有する材料の場合は、ｃ面のような極性面よりも、ｍ面やａ面といった非極性面を配向させることが望ましい。これは面極性により加工レートが異なるため、非極性面のほうが表面平坦度がいっそう向上するからである。
【００２４】
また、支持基板を構成するセラミックスの相対密度は、表面平坦性および汚染防止の観点から、９８％以上とすることが好ましく、９９％以上とすることが更に好ましい。
【００２５】
また、ＧａＮ系半導体を用いた発光素子用途に用いる場合には、支持基板を構成するセラミックスの体積抵抗率を１×１０−２Ω・ｃｍ以下とすることが好ましく、２×１０−３Ω・ｃｍ以下とすることが更に好ましい。これにより基板に電流を流す縦型構造を採用することが可能となり、構造の簡素化に伴う低コスト化並びに発光効率の向上が可能となるためである。
【００２６】
また、発光素子用途に用いる場合には、支持基板を構成するセラミックスが透光性を有することが好ましい。これにより、発生した光を有効に外部に取り出すことが可能となる。透光性を生じさせるためには、支持基板の厚さを薄く加工することの他、製法としてホットプレスや熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）等を用い、緻密度を高めると共に、粒径を大きく成長させることが効果的である。
【００２７】
（複合基板）
本発明によって提供可能な複合基板は、支持基板、および支持基板の研磨面に対して直接または接合層を介して接合されている機能性層であって、半導体、圧電体または誘電体からなる機能性層を有する。
【００２８】
機能性層は、半導体、圧電体、誘電体からなる層であって、本発明の支持基板に接合されている層を指している。この機能性層としては、以下の形態が好ましい。
（１）  自立可能な機能性基板を支持基板に対して接合した後、機能性基板を加工せずに用いる。
（２）  自立可能な機能性基板を支持基板に対して接合した後、機能性基板の厚さを薄くする加工を行う。こうした加工としては、研磨、研削、一部剥離等がある。
（３）  （２）のうち、自立可能な機能性基板を支持基板に対して接合した後、機能性基板の厚さを薄くする加工を行うことによって、厚さが自立不可能な厚さ（例：１μｍ以下）にまで低減して薄層とする。こうした加工としては、研磨、研削、一部剥離等がある。
【００２９】
複合基板が提供する機能としては、以下を例示できる。
加速度センサ、焦電センサ、超音波センサ、電界センサ、温度センサ、ガスセンサ、ノッキングセンサ、ヨーレートセンサ、エアバックセンサ、圧電ジャイロセンサ等の各種センサ、圧電トランス等のエネルギー変換素子、圧電アクチュエータ、超音波モータ、レゾネータ等の低損失アクチュエータ又は低損失レゾネータ、キャパシタ、バイモルフ圧電素子、振動ピックアップ、圧電マイクロホン、圧電点火素子、ソナー、圧電ブザー、圧電スピーカ、発振子、フィルタ、誘電素子、マイクロ波誘電素子、熱電変換素子、焦電素子、プロジェクター、高周波デバイス、高性能レーザー、パワーデバイス、発光素子、レーザー、受光素子、太陽電池、アンテナ切り替え用スイッチ
【００３０】
好適な実施形態の１例においては、機能性層が、圧電単結晶からなり、弾性波を伝搬させる伝搬基板である。図１〜図３は、この実施形態に係るものである。
【００３１】
図１（ａ）、図１（ｂ）の弾性表面波素子６においては、支持基板１の接合面１ｂに接着剤層2を介して伝搬基板３の接合面３ｂを接合している。１ａは支持基板１の底面である。伝搬基板の表面３ａに、入力電極４および出力電極５を形成し、トランスバーサル型の弾性表面波素子６を得る。入力電極４から出力電極５へと向かって、弾性表面波が矢印７のように伝搬され、弾性表面波フィルタを構成する。
【００３２】
また、携帯電話用の弾性表面波フィルタでは、主として共振型の弾性表面波素子を使用する。図２（ａ）、図２（ｂ）は、この例に係るものである。図２（ｂ）は、共振型の弾性表面波素子の電極パターン例を示す。
【００３３】
図２（ａ）、図２（ｂ）の弾性表面波素子１０においては、支持基板１の接合面１ｂに接着剤層2を介して伝搬基板３の接合面３ｂを接合している。１ａは支持基板１の底面である。伝搬基板の表面３ａに、電極１６、１７、１８を形成し、共振型の弾性表面波素子を得る。
【００３４】
図３（ａ）の弾性表面波素子６Ａにおいては、支持基板１の接合面１ｂに伝搬基板３の接合面３ｂを直接接合している。伝搬基板の表面３ａに、入力電極４および出力電極５を形成し、トランスバーサル型の弾性表面波素子６Ａを得る。入力電極４から出力電極５へと向かって、弾性表面波が矢印７のように伝搬され、弾性表面波フィルタを構成する。
【００３５】
図３（ｂ）の弾性表面波素子１０Ａにおいては、支持基板１の接合面１ｂに伝搬基板３の接合面３ｂを直接接合している。１ａは支持基板１の底面である。伝搬基板の表面３ａに、電極１６、１７、１８を形成し、共振型の弾性表面波素子を得る。
【００３６】
弾性波素子は、弾性表面波の他、伝搬基板内部を伝搬するラム波を用いた素子であってよい。弾性波素子は、特に好ましくは弾性表面波フィルタまたはレゾネ―タである。弾性表面波フィルタは帯域通過フィルタが好ましく、またレゾネータは、弾性表面波発振素子であり、１ポートタイプと２ポートタイプのいずれも含む。
【００３７】
弾性波素子は、伝搬基板の表面に設けられる複数の電極指を間挿してなるＩＤＴ電極と、ＩＤＴ電極のラム波の伝播方向両側に配設される一対の反射器とを備えるラム波型共振子であってよい。ラム波とは、伝播させる波の数波長以下に基板厚みを薄くすることで、基板内部を伝播するバルク波が基板の上下面での反射を繰り返し伝播する板波である。基板表面から深さ１波長以内にエネルギーの９０％を有するレイリー波、漏洩弾性表面波、擬似縦波型漏洩弾性表面波の表面波とは異なり、ラム波は基板内部を伝播するバルク波であるためエネルギーは基板全体に分布している。
【００３８】
支持基板の厚さＴ１は、温度特性改善という観点からは、１００μｍ以上が好ましく、１５０μｍ以上がさらに好ましく、２００μｍ以上が一層好ましい。また、Ｔ１は、製品の小型化という観点からは、５００μｍ以下が好ましい。所望の厚さへの加工は、機能性（伝播）基板を支持基板に接合した後、グラインダー等による粗研磨及びコロイダルシリカとウレタンパッド等を用いた精密研磨により行うことが可能である。
【００３９】
伝搬基板の材質は、電気機械結合定数の大きいニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムおよびニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体単結晶からなる群より選ばれることが好ましい。好ましくは、圧電単結晶がタンタル酸リチウムからなる。
【００４０】
また、好ましくは、伝搬基板における弾性表面波伝播方向がＸ方向であり、切り出し角を回転Ｙカット板とする。特に好ましくは、ニオブ酸リチウムでは３５〜１３０°Ｙカット板である。タンタル酸リチウムでは伝搬基板が３６〜４７°Ｙカット板である。
【００４１】
伝搬基板の厚さＴ２は、弾性表面波デバイスの場合、周波数の温度特性の改善という観点からは、１０〜５０μｍが好ましく、１０〜４０μｍがさらに好ましく、１０〜３０μｍが特に好ましい。ラム波やバルク弾性波を用いた弾性波デバイスでは、伝搬基板の厚さＴ２は、０．１〜１０μmが好ましく、０．１〜１μmが特に好ましい。
【００４２】
好適な実施形態においては、有機接着剤層の厚さｔを０．１μｍ以上、１．０μｍ以下とする。弾性波素子の周波数の温度特性を更に向上させるという観点からは、有機接着剤層の厚さは、０．１μｍ以上が好ましく、また、０．８μｍ以下が好ましい。
【００４３】
電極パターンを構成する材質は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、金が好ましく、アルミニウムまたはアルミニウム合金がさらに好ましい。アルミニウム合金は、Ａｌに0.3から5重量％のＣｕを混ぜたものを使用するのが好ましい。この場合、ＣｕのかわりにＴｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｔａを使用しても良い。
【００４４】
電極パターンの厚さの弾性波波長λに対する比率（ｔ／λ）は、３〜１５％であることが好ましく、５％以上であることが更に好ましく、また１５％以下であることが更に好ましい。
【００４５】
（支持基板の製造）
本発明の支持基板および複合基板の好適な製造プロセスについて例示する。
まず、図４（ａ）に示すように、配向性セラミックスからなるブランク基板１２を準備する。ブランク基板１２の表面１２ａ、底面１２ｂは、研削面であってよく、また焼成面（アズファイアー面）であってよい。
【００４６】
配向性セラミックスは、例えば特許文献２に記載のような方法で製造できる。
具体的には、まず特定の結晶面が露出した板状の粒子からなる原料粉末を準備する。例えば、市販の粉末（例：キンセイマテック製セラフ（Ａｌ２Ｏ３））を使用しても良いし、他の公知の方法により作製しても良い。
【００４７】
板状の粒子からなる原料粉末作成方法の一例を以下に示す。まず、薄いセラミックスシートを製造する。このシートは、原料粒子を例えば厚さ１５μｍ以下のシート状に成形して焼成することにより、結晶粒子をシート面に沿って粒成長させたものである。シート面方向に、より粒成長が促進されるので、特定の結晶面をシート表面に揃えた状態（配向した状態）で、平板状のアスペクト比のより大きな結晶粒子に成長させることができる。これを適切な粒径までボールミル等の方法により粉砕することで、特定の結晶面が露出した板状粒子からなる粉末を作製することが可能である。セラミックスシートの原料としては、目的の成分の酸化物、水酸化物、炭酸塩、硫酸塩及び硝酸塩などを用いることができるが、主として酸化物、炭酸塩を用いることが好ましい。また、シートの粉砕では、シートの厚さに応じた粒径とすることが好ましく、原料のメディアン径（Ｄ５０）をシート厚さの２％以上６０％以下とすることが好ましい。メディアン径がシート厚さの２％以上であれば粉砕処理が容易であり、６０％以下であればシート厚さを調整しやすい。この粒径は、レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置を用いて分散媒（有機溶剤や水など）に分散させて測定した値を用いるものとする。原料の粉砕は、湿式粉砕することが好ましく、例えばボールミルやビーズミル、トロンメル、アトライターなどを用いてもよい。
【００４８】
上記の方法にて得られた板状粒子からなる原料粉末を成形することで、成形体シートを得る。この成形方法としては、例えば、板状粒子を含むスラリーを用いたドクターブレード法や、板状粒子を含む坏土を用いた押出成形法を例示できる。ドクターブレード法を用いる場合、可撓性を有する板（例えばＰＥＴフィルムなどの有機ポリマー板など）にスラリーを塗布し、塗布したスラリーを乾燥固化して成形体とし、この成形体と板とを剥がすことによりセラミックスシートを作製してもよい。成形前にスラリーや坏土を調製するときには、平板状粒子を適当な分散媒に分散させ、バインダーや可塑剤などを適宜加えてもよい。また、スラリーは、粘度が５０００〜５００００ｃＰとなるように調製するのが好ましく、減圧下で脱泡するのが好ましい。
【００４９】
成形体シートの厚さとしては、３００μｍ以下とすることが好ましく、２００μｍ以下が更に好ましく、１００μｍ以下がより好ましく、５０μｍ以下とすることが一層好ましい。また、成形体シートの厚さは、１０μｍ以上とするのが好ましい。
【００５０】
次いで成形体シートを焼成する。この際、成形体シートを複数層積層しても良い。積層時には静水圧プレス処理（ＣＩＰ）を行うのが好ましい。シート間の接着性を高めるため、静水圧プレス処理を１００℃以下の温水中で行っても良い（ＷＩＰ）。焼成工程での焼成温度は、平衡形の結晶が得られる焼成温度としてもよいし、この温度よりも高い温度としてもよい。なお、バインダーなどを含む成形体の場合は、焼成を行う前に脱脂を主目的とする熱処理を行ってもよい。このとき、脱脂の温度は、少なくともバインダーなどの有機物を熱分解させるに十分な温度（例えば４００〜６００℃）とする。
又、配向性セラミックスは、例えば特許文献５に記載のような、磁場を用いた方法でも製造できる。
【００５１】
（研磨加工）
例えば図４（ａ）に示すようなブランク基板１２の表面１２ａを研磨加工することによって、図４（ｂ）に示す基材１を得る。５は研磨面であり、１ｂは未研磨の底面である。次いで、研磨面５を精密研磨加工することによって、各結晶粒子が平面に沿って削られ、それぞれ平坦面を有する、研磨された結晶粒子が表面に露出することになる。この研磨された結晶粒子の表面は平滑となっている。このようにして支持基板１１を得る。１５は研磨面であり、機能性基板との接合に供する。１１ｂは底面である。
【００５２】
支持基板１１を得た後、支持基板１１の表面１５に対して機能性基板１７を接合できる。図４（ｄ）の複合基板２０Ａでは、支持基板１１の表面１５上に接合層１６を介して機能性基板１７が接合されている。また、図４（ｅ）の複合基板２０Ｂでは、支持基板１１の表面１５上に接合層１６を介さずに機能性基板１７が直接接合されている。いずれも、支持基板１１の表面が微視的に見て平滑であることから、機能性基板との接合強度を高くすることができる。
【００５３】
好適な実施形態においては、支持基板の表面の微視的な中心線平均表面粗さＲａが３０ｎｍ以下である。これが大きいと、機能性層の接合強度を低減させる。これは、本発明の観点からは、２５ｎｍ以下が更に好ましい。なお、これは、表面に表れる各結晶粒子の露出面について原子間力電子顕微鏡によって撮像し、後述のようにして算出する数値のことである。
【００５４】
研磨加工の段階においては、以下の工程を例示できる。
すなわち、金属定盤(Sn、Cu)上に、ダイヤモンドスラリー(平均粒径0.5〜3μm)を滴下し、定盤を回転させる。基材の表面を金属定盤と接触するように置き、圧力を加えながら研磨する。
【００５５】
好適な実施形態においては、研磨パッド上に、コロイダルシリカスラリー(平均粒径20〜80nm)を滴下し、パッドを回転させる。基板材料の表面をパッドと接触するように置き、圧力を加えながら研磨する。
【００５６】
硬質パッドとしては、発泡ポリウレタンパッドやウレタン含浸不織布パッドが好ましい。発砲ウレタンは、ウレタンのプレポリマー、硬化剤、発泡剤からなる。ウレタン樹脂には、耐水性や耐薬品性の観点から、エーテル系のウレタン、硬化剤にはジアミンなどが使われる。発泡倍率は、用途に応じて0.4〜1.0g/cm3のものが使われる。ウレタン樹脂以外には、エポキシ樹脂製のパッドも開発されている。
【００５７】
不織布パッドの不織布の繊維品種として主にレーヨン、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ポリプロピレンなどがある。これらの不織布にウレタン樹脂を含浸させ、不織布とポリウレタン樹脂との混合体にする。
【００５８】
また、硬質パッドによって鏡面を仕上げ加工する段階では、コロイダルシリカスラリーを用いて研磨することができる。
【００５９】
（接合形態）
支持基板と機能性層との接合に用いられる技術としては、特に限定される訳ではないが、例えば表面活性化による直接接合や、接着層を用いた基板接合技術が用いられる。
【００６０】
直接接合には、界面活性化による低温接合技術が好適に用いられる。１０−６Pa程度の真空状態にてＡｒガスによる表面活性化を実施後、常温にてＳｉ等の単結晶材料がＳｉＯ２等の接着層を介して多結晶材料と接合されることができる。
【００６１】
図５は、機能性基板（例：ＧａＮ）の一部（薄層）２１を支持基板１１上に残して分離した複合基板２０Ｃを示す。図６は、支持基板が導電性を有する場合の発光素子の構成例を模式的に示す断面図である。
【００６２】
図５の複合基板２０Ｃにおいては、支持基板１１の接合面１５に対して機能性薄層２１が接合されている。
【００６３】
図６の発光素子４０は、図５の複合基板２０Ｃがチップ状に切断されて成る複合基板４１を備えている。複合基板４１は、支持基板１４と、支持基板１４の接合面１４ａに設けられたＧａＮ薄層２１からなる。
【００６４】
また、発光素子４０は、ＧａＮ薄層２１の表面２１ａ上に順に積層された、ｎ型ＧａＮ層４２及びｎ型ＡｌＧａＮ層４３といった窒化物系化合物半導体層を備えている。ｎ型ＧａＮ層４２は、９００℃以上１１５０℃以下という高い成長温度でＧａＮ薄層２１の直上に成長された層である。また、発光素子は、ｎ型ＡｌＧａＮ層４３上に設けられた発光層４４を備えている。発光層４４上には、ｐ型ＡｌＧａＮ層４５及びｐ型ＧａＮ層４６といった窒化物系化合物半導体層を備えている。
【００６５】
発光層４４は、Ｉｎを含む単一層からなることができ、または量子井戸構造を有することができる。必要な場合には、量子井戸構造は、交互に配列された井戸層及び障壁層を含むことができる。井戸層はＩｎを含む窒化物系化合物半導体、例えばＩｎＧａＮ等からなることができ、障壁層は井戸層よりバンドギャップエネルギーの大きいＩｎＧａＮ又はＧａＮ等からなることができる。発光層４４の発光波長は、井戸層のバンドギャップやＩｎ組成、その厚さ等によって制御される。ＧａＮ薄層２１の表面２１ａを非極性面または半極性面とした場合、発光層４４は、波長５００ｎｍ以上、５５０ｎｍ以下の範囲のピーク波長を有する緑色光を発生するようなＩｎ組成とすることも可能である。
【００６６】
発光素子には、アノード電極４７及びカソード電極４８が設けられている。アノード電極４７は、ｐ型ＧａＮ層４６上に設けられている。アノード電極は、例えばＮｉ／Ａｕ／Ａｌ／Ａｕといった金属を順次積層してなり、アノード電極４７とｐ型ＧａＮ層４６との間でオーミック接触が実現されている。カソード電極４８は、導電性の支持基板１４の裏面１４ｂ上に設けられている。カソード電極４８は、例えばＴｉ／Ａｌ／Ａｕといった金属を順次積層してなり、カソード電極４８と支持基板１４との間でオーミック接触が実現されている。
【００６７】
図７は、支持基板４３が導電性を有しない場合の発光素子５０の構成例を示す断面図である。図６と同じ部分には同じ符号を付け、その説明を省略する。４２は複合基板である。
【００６８】
本例では、支持基板４３が導電性を有しないため、アノード電極４７とカソード電極４８が支持基板に対して同じ側に配置されている。すなわち、アノード電極４７はｐ型ＧａＮ層４６上に設けられており、カソード電極４８は薄層２１上に設けられている。
【００６９】
支持基板上に機能性基板の一部（薄層）を残して機能性基板の大分部分を分離する方法として、下記の方法が使用可能である。まず、機能性基板の表面にイオン注入を行い、その機能性基板の表面と支持基板の主面とを互いに接合する。接合方法としては、様々な方法がある。例えば、超高真空中で両基板を押圧してもよく、或いは、低真空のプラズマ雰囲気の中で、２００℃程度の加熱を行って接合しても良い。そして、接合した後に、更に高い温度（例えば３００℃〜５００℃）で加熱することにより、イオン注入により生成した機能性基板のダメージ層付近の領域から剥離を生じさせる。これにより、機能性基板の一部（薄層）のみを支持基板上に残して他の部分を分離することが可能となる。分離した機能性基板部分は、表面加工により、再度薄層形成用基板として用いることが可能である。
【００７０】
（接着層）
接着層の例としては、樹脂による接着の他に、SiO2、Al2O3、Si3N4が用いられる。
【００７１】
支持基板と機能性層とを接着する有機接着剤層の材質は限定されないが、アクリル系樹脂、あるいはエポキシ系樹脂が好ましい。
接着剤層の形成方法は限定されないが、印刷、スピンコーティングを例示できる。
【実施例】
【００７２】
（実施例1 （ZnO、m面配向））
ZnOの板状一次粒子は以下の方法にて作製した。
関東化学製硝酸亜鉛六水和物を用い、濃度0.1MのZn(NO3)2水溶液を作製した。又、シグマアルドリッチ製水酸化ナトリウムを用い、濃度0.1MのNaOH水溶液を作製した。NaOH水溶液に対し、Zn(NO3)2水溶液を体積比1:1で混合し、攪拌しながら80℃で6時間保持し、沈殿物を得た。沈殿物をイオン交換水で3回洗浄した後、乾燥することで、板状のZnO一次粒子が凝集した球状の二次粒子を得た。
φ2mmのZrO2製ボールを用い、エタノールを溶媒として、3hrのボールミル粉砕処理を行うことにより、ZnO二次粒子を平均粒径0.6μmの板状一次粒子へ粉砕した。【００７３】
得られたZnO板状一次粒子100重量部に対し、バインダー（ポリビニルブチラール:品番BM-2、積水化学工業株式会社製）9重量部と、可塑剤（DOP：Di（2-ethylhexyl）phthalate、黒金化成株式会社製）4.5重量部と、分散剤（製品名レオドールSP-O30、花王株式会社製）3重量部と、分散媒（2-エチルヘキサノール）を混合した。分散媒の量は、スラリー粘度が12000cPとなる様に調整した。上記のようにして調製されたスラリーを、ドクターブレード法によって、PETフィルムの上に、乾燥後の厚さが20μｍとなるように、シート状に成形した。得られたテープをφ140mmの円形に切断した後50枚積層し、厚さ10mmのAl板の上に載置した後、真空パックを行った。この真空パックを85℃の温水中で、100kgf/cm2の圧力にて静水圧プレスを行い、円盤状の成形体を作製した。【００７４】
得られた成形体を脱脂炉中に配置し、600℃×20hrの条件で脱脂を行った。得られた脱脂体を大気中1300℃×5hrの条件で常圧焼成し、円盤状ZnO焼結体（ブランク基板１２：図４（ａ）参照）を得た。【００７５】
得られたブランク基板１２を固定砥石を用いて研削処理し、厚みを０．５ｍｍに調整した後、接合面を約０．５ｕｍのダイヤモンド砥粒と錫定盤を用いて研磨した。更に接合面をコロイダルシリカスラリーと硬質ウレタンパッドを用いてポリッシングした。【００７６】
得られた支持基板１１の接合面１５の結晶粒間段差を把握するため、三次元光干渉粗さ計を用い、□300μｍの視野における中心線平均表面粗さＲａ値を評価した。【００７７】
また得られた支持基板１１の配向度を確認するため、接合面１５においてＸＲＤにより配向度を測定した。ＸＲＤ装置（株式会社リガク製  製品名「ＲＩＮＴ-ＴＴＲIII」）を用い、基板接合面に対してＸ線を照射したときのXRDプロファイルを測定した。配向度はＸ線としてＣｕＫα線（波長１．５４１８Å）を用いた場合に２θ位置が３０°〜４５°の範囲に出現する全ての回折ピークを用いて、ロットゲーリング法により算出した。尚、測定対象とする結晶面の回折ピークが前記角度範囲に現れない場合は、前記角度範囲に出現する全ての回折ピーク及び測定対象とする結晶面の回折ピークを用いて、ロットゲーリング法により算出した。本実験例における測定対象とする結晶面は(100)面であり、その配向度は、以下の式により算出した。この結果、本実験例における(100)配向度の値は0.71であった。【００７８】
【数１】
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【００７９】
また、支持基板１１の接合面１５の平均結晶粒径を以下の方法にて測定した。
接合面１５を濃度０．３Ｍの硝酸にて１０秒間エッチングを行い、粒界を明確化した後、走査電子顕微鏡にて画像を撮影した。視野範囲は、視野範囲内で平行な直線を３本引いた場合に、いずれの直線も１０個から３０個の粒子と交わるような直線が引けるような視野範囲とした。前記３本の直線において、直線が交わる全ての粒子に対し、個々の粒子の内側の線分の長さを平均したものに１．５を乗じた値を接合面の平均粒径とした。【００８０】
支持基板の断面の結晶粒アスペクト比を以下の方法にて測定した。
支持基板から約１０ｍｍ角の試料を切り出し、接合面と垂直な面を研磨し、濃度０．３Ｍの硝酸にて１０秒間エッチングを行った後、走査電子顕微鏡にて画像を撮影した。視野範囲は、接合面に平行な直線を３本引いた場合に、いずれの直線も１０個から３０個の粒子と交わるような直線が引けるような視野範囲とした。接合面に平行に引いた３本の直線において、直線が交わる全ての粒子に対し、個々の粒子の内側の線分の長さを平均したものをａ１とし、同様に、接合面に垂直に引いた３本の直線において、直線が交わる全ての粒子に対し、個々の粒子の内側の線分の長さを平均したものａ２とし、ａ１／ａ２をアスペクト比とした。【００８１】
（実施例2（ZnO、m面配向））
実施例１において、スラリー粘度が24000cPとなるよう、分散媒の量を少なくした。又、焼成温度を1400℃とした。その他は実験例1と同様とした。この結果、支持基板の(100)配向度は0.83に上昇した。その他の指標も表１に示した。【００８２】
（実施例3（ZnO、m面配向））
実施例１において、スラリー粘度が42000cPとなるように、分散媒の量を少なくした。又、焼成温度を1450℃とした。その他は実験例1と同様とした。この結果、(100)配向度は0.90に上昇した。その他の指標も表１に示す。【００８３】
（実施例4（ZnO、ｃ面配向））
硫酸亜鉛七水和物（高純度化学研究所製）１７３０ｇとグルコン酸ナトリウム（和光純薬工業製）４．５ｇをイオン交換水３０００ｇに溶解した。この溶液をビーカーに入れ、マグネットスターラーで攪拌しながら９０℃に加熱した。この溶液を９０℃に保持し且つ攪拌しながら、２５％アンモニウム水４９０ｇをマイクロチューブポンプにて滴下した。滴下終了後、９０℃にて攪拌しながら４時間保持した後、静置した。沈殿物をろ過により分離し、更にイオン交換水による洗浄を３回行い、乾燥して白色粉末状の酸化亜鉛前駆物質を得た。得られた酸化亜鉛前駆物質のうち１００ｇをジルコニア製のセッターに載置し、電気炉にて大気中で仮焼することにより、６５ｇの板状多孔質酸化亜鉛粉末を得た。仮焼時の温度スケジュールは、室温から９００℃まで昇温速度１００℃／ｈにて昇温した後、９００℃で３０分間保持し、自然放冷とした。得られた板状酸化亜鉛粉末をＺｒＯ２製ボールを用い、ボールミルにて平均粒径１．０μｍまで粉砕した。【００８４】
上記の方法により得た酸化亜鉛板状粒子１００重量部に対し、バインダー（ポリビニルブチラール：品番ＢＭ−２、積水化学工業株式会社製）１５重量部と、可塑剤（ＤＯＰ：ジ（２−エチルヘキシル）フタレート、黒金化成株式会社製）６．２重量部と、分散剤（製品名レオドールＳＰ−Ｏ３０、花王株式会社製）３重量部と、分散媒（２−エチルヘキサノール）とを混合した。分散媒の量はスラリー粘度が１００００ｃＰとなるように調整した。こうして調製されたスラリーを、ドクターブレード法により、ＰＥＴフィルムの上に、乾燥後の厚さが２０μｍとなるようにシート状に成形した。
その後の工程は、実施例1と同様とした。【００８５】
得られた支持基板の配向度を確認するため、研磨面においてXRDにより本実験例における測定対象とする結晶面である(002)面の配向度を測定した。ＸＲＤ装置（株式会社リガク製  製品名「ＲＩＮＴ-ＴＴＲIII」）を用い、円盤状ZnOの接合面に対してＸ線を照射したときのXRDプロファイルを測定した。(002)配向度は、以下の式により算出した。【００８６】
【数２】
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【００８７】
（実施例5  （Al2O3 ｃ面配向））
原料として、キンセイマテック製板状Al2O3（グレード00610）を用い、実施例1と同様にして、厚さ20μmのテープを50枚積層したテープ積層体を作製した。実施例1と同様にして脱脂を行った後、黒鉛製の型を用い、ホットプレスにて窒素中1700℃×4ｈの条件で焼結体を作製した。その後、実施例1と同様に接合面を加工し、支持基板を作製した。【００８８】
得られた支持基板の配向度を確認するため、研磨面においてXRDにより本実験例における測定対象とする結晶面である(006)面の配向度を測定した。ＸＲＤ装置（株式会社リガク製  製品名「ＲＩＮＴ-ＴＴＲIII」）を用い、円盤状Al2O3の接合面に対してＸ線を照射したときのXRDプロファイルを測定した。(006)配向度は、以下の式により算出した。【００８９】
【数３】
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【００９０】
（比較例１ （ZnO 無配向））
市販のZnO粉末（正同化学製、酸化亜鉛1種、平均粒径0.6μm）を用い、実施例1と同様の方法により支持基板を作製した。【００９１】
（比較例２ （ZnO ｃ面配向  高アスペクト比））
ボールミルでの粉砕後の平均粒径を３．０μｍとした。これ以外は実施例４と同様の方法により、支持基板を作製した。【００９２】
【表１】
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【００９３】
本発明の実施例においては、いずれも、接合面の微視的な中心線平均表面粗さを小さくでき、脱粒や基板の割れが生じず、接合に適するものであった。【００９４】
比較例１では、配向性セラミックスを使用していないが、接合面の微視的なＲａが大きく、機能性基板との接合に適さないものであった。【００９５】
比較例２では、支持基板の配向度は大きいが、脱粒が非常に多くなり、機能性基板との接合には使用できないものであった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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