(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３００Ｋにおいて６Ｗ／（ｃｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有する多結晶ダイヤモンド基板である放熱性基板と、
前記放熱性基板の第１主面側に設けられ、窒化物半導体からなる第１反り抑制層と、
前記放熱性基板の前記第１主面と反対の第２主面側に設けられ、前記第１反り抑制層と同じ材料からなる第２反り抑制層と、
前記第１反り抑制層に接し、単結晶の窒化物半導体からなる成長下地層と、を有し、
前記第１反り抑制層および前記第２反り抑制層は、アモルファス又は多結晶からなる
窒化物半導体テンプレート。
【請求項２】
前記第１反り抑制層および前記第２反り抑制層は、窒化アルミニウムからなる請求項１に記載の窒化物半導体テンプレート。
【請求項３】
前記第１反り抑制層の厚さと前記第２反り抑制層の厚さとの差の絶対値は、１．４μｍ以下である請求項１又は２に記載の窒化物半導体テンプレート。
【請求項４】
前記第１反り抑制層の厚さ及び前記成長下地層の厚さの合計と前記第２反り抑制層の厚さとの差の絶対値は、１．４μｍ以下である請求項１又は２に記載の窒化物半導体テンプレート。
【請求項５】
前記第２反り抑制層の前記放熱性基板と反対側には、他の層が設けられていない
請求項１〜４のいずれか１項に記載の窒化物半導体テンプレート。
【請求項６】
前記放熱性基板の厚さは、０．１ｍｍ超１ｍｍ以下である
請求項１〜５のいずれか１項に記載の窒化物半導体テンプレート。
【請求項７】
前記成長下地層の表面の平均転位密度は、１×１０７個／ｃｍ２未満である請求項１〜６のいずれか１項に記載の窒化物半導体テンプレート。
【請求項８】
前記成長下地層の抵抗率は、１０５Ω・ｃｍ以上である請求項１〜７のいずれか１項に記載の窒化物半導体テンプレート。
【請求項９】
前記成長下地層の膜厚は、１０μｍ未満である請求項１〜８のいずれか１項に記載の窒化物半導体テンプレート。
【請求項１０】
３００Ｋにおいて６Ｗ／（ｃｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有する多結晶ダイヤモンド基板である放熱性基板と、
前記放熱性基板の第１主面側に設けられ、窒化物半導体からなる第１反り抑制層と、
前記放熱性基板の前記第１主面と反対の第２主面側に設けられ、前記第１反り抑制層と同じ材料からなる第２反り抑制層と、
前記第１反り抑制層に接し、単結晶の窒化物半導体からなる成長下地層と、
前記成長下地層上に設けられ、少なくとも電子走行層および電子供給層を有する窒化物半導体の積層体と、を有し、
前記第１反り抑制層および前記第２反り抑制層は、アモルファス又は多結晶からなる
窒化物半導体積層物。
【請求項１１】
３００Ｋにおいて６Ｗ／（ｃｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有する多結晶ダイヤモンド基板である放熱性基板を用意する工程と、
前記放熱性基板の第１主面側に窒化物半導体からなる第１反り抑制層を形成するとともに、前記放熱性基板の前記第１主面と反対の第２主面側に前記第１反り抑制層と同じ材料からなる第２反り抑制層を形成する工程と、
前記第１反り抑制層に接し、単結晶の窒化物半導体からなる成長下地層を形成する工程と、を有し、
前記第１反り抑制層および前記第２反り抑制層を形成する工程では、
前記第１反り抑制層および前記第２反り抑制層を、アモルファス又は多結晶とする
窒化物半導体テンプレートの製造方法。
【請求項１２】
３００Ｋにおいて６Ｗ／（ｃｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有する多結晶ダイヤモンド基板である放熱性基板を用意する工程と、
前記放熱性基板の第１主面側に窒化物半導体からなる第１反り抑制層を形成するとともに、前記放熱性基板の前記第１主面と反対の第２主面側に前記第１反り抑制層と同じ材料からなる第２反り抑制層を形成する工程と、
前記第１反り抑制層に接し、単結晶の窒化物半導体からなる成長下地層を形成する工程と、
前記成長下地層上に、少なくとも電子走行層および電子供給層を有する窒化物半導体の積層体を形成する工程と、を有し、
前記第１反り抑制層および前記第２反り抑制層を形成する工程では、
前記第１反り抑制層および前記第２反り抑制層を、アモルファス又は多結晶とする
窒化物半導体積層物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体テンプレート、窒化物半導体積層物、窒化物半導体テンプレートの製造方法、および窒化物半導体積層物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウムなどのＩＩＩ族窒化物半導体は、シリコンよりも高い飽和自由電子速度や高い絶縁破壊耐圧を有している。このため、窒化物半導体は、例えば携帯電話の基地局用などの高周波用途の半導体装置への応用が期待されている。
【０００３】
従来では、窒化物半導体系の半導体装置は、サファイア基板等を用いて製造されることが多かった。しかしながら、サファイア基板等は熱伝導率が低く、半導体装置の放熱性が不充分となっていた。そこで、窒化物半導体系の半導体装置の放熱性を向上させるため、多結晶ダイヤモンド基板等の放熱性基板を利用することが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１６６１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような放熱性基板を用いて窒化物半導体系の半導体装置を製造する場合では、放熱性基板の線膨張係数と窒化物半導体の線膨張係数との差が大きいため、高品質な単結晶の窒化物半導体層を放熱性基板上に直接形成することが困難となっていた。
【０００６】
本発明の目的は、放熱性基板を有する半導体装置を高品質かつ容易に製造することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、
３００Ｋにおいて６Ｗ／（ｃｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有する放熱性基板と、
前記放熱性基板の第１主面側に設けられ、窒化物半導体からなる第１反り抑制層と、
前記放熱性基板の前記第１主面と反対の第２主面側に設けられ、前記第１反り抑制層と同じ材料からなる第２反り抑制層と、
前記第１反り抑制層上に設けられ、単結晶の窒化物半導体からなる成長下地層と、を有する窒化物半導体テンプレートが提供される。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、
３００Ｋにおいて６Ｗ／（ｃｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有する放熱性基板と、
前記放熱性基板の第１主面側に設けられ、窒化物半導体からなる第１反り抑制層と、
前記放熱性基板の前記第１主面と反対の第２主面側に設けられ、前記第１反り抑制層と同じ材料からなる第２反り抑制層と、
前記第１反り抑制層上に設けられ、単結晶の窒化物半導体からなる成長下地層と、
前記成長下地層上に設けられ、少なくとも電子走行層および電子供給層を有する窒化物半導体の積層体と、を有する窒化物半導体積層物が提供される。
【０００９】
本発明のさらに他の態様によれば、
３００Ｋにおいて６Ｗ／（ｃｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有する放熱性基板を用意する工程と、
前記放熱性基板の第１主面側に窒化物半導体からなる第１反り抑制層を形成するとともに、前記放熱性基板の前記第１主面と反対の第２主面側に前記第１反り抑制層と同じ材料からなる第２反り抑制層を形成する工程と、
前記第１反り抑制層上に、単結晶の窒化物半導体からなる成長下地層を形成する工程と、を有する窒化物半導体テンプレートの製造方法が提供される。
【００１０】
本発明のさらに他の態様によれば、
３００Ｋにおいて６Ｗ／（ｃｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有する放熱性基板を用意する工程と、
前記放熱性基板の第１主面側に窒化物半導体からなる第１反り抑制層を形成するとともに、前記放熱性基板の前記第１主面と反対の第２主面側に前記第１反り抑制層と同じ材料からなる第２反り抑制層を形成する工程と、
前記第１反り抑制層上に、単結晶の窒化物半導体からなる成長下地層を形成する工程と、
前記成長下地層上に、少なくとも電子走行層および電子供給層を有する窒化物半導体の積層体を形成する工程と、を有する窒化物半導体積層物の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、放熱性基板を有する半導体装置を高品質かつ容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る窒化物半導体テンプレートを示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】反り抑制層を形成する成膜装置を示す概略構成図である。
【図４】反り抑制層形成工程を示す断面図である。
【図５】イオン注入工程を示す断面図である。
【図６】基板接合工程を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る窒化物半導体積層物を示す断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜本発明の一実施形態＞
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（１）窒化物半導体テンプレート
まず、図１を用い、本実施形態に係る窒化物半導体テンプレートについて説明する。図１は、本実施形態に係る窒化物半導体テンプレートを示す断面図である。
【００１５】
窒化物半導体テンプレート１０は、後述する窒化物半導体積層物２０を製造する際に基体として用いられる基板状の構造体として構成されている。具体的には、窒化物半導体テンプレート１０は、例えば、放熱性基板１００と、第１反り抑制層１１２と、第２反り抑制層１１４と、成長下地層１２０と、を有している。
【００１６】
（放熱性基板）
放熱性基板１００は、その上に形成される層（後述の窒化物半導体の積層体２００）で生じた熱を外部に効率よく放出するヒートシンクとして機能するとともに、後述する成長下地層１２０等を支持する支持基板として機能するよう構成されている。なお、以下において、放熱性基板１００の第１主面を「表面１０２」とし、放熱性基板１００の第１主面と反対の第２主面を「裏面１０４」とする。
【００１７】
放熱性基板１００の熱伝導率（熱伝導度）は、例えば、室温（３００Ｋ）において６Ｗ／（ｃｍ・Ｋ）以上とする。放熱性基板１００の熱伝導率が３００Ｋにおいて６Ｗ／（ｃｍ・Ｋ）未満であると、放熱性基板１００の放熱性が不充分となる。これに対して、放熱性基板１００の熱伝導率を、窒化ガリウム（ＧａＮ）の熱伝導率（３００Ｋにおいて約２．２Ｗ／（ｃｍ・Ｋ））よりも高く、３００Ｋにおいて６Ｗ／（ｃｍ・Ｋ）以上とすることにより、放熱性基板１００の放熱性を向上させ、後述する半導体装置３０の性能を向上させることができる。なお、放熱性基板１００の熱伝導率は高ければ高いほどよいため、熱伝導率の上限については特に制限はないが、放熱性基板１００の入手性の観点から、放熱性基板１００の熱伝導率は、例えば、３００Ｋにおいて３０Ｗ／（ｃｍ・Ｋ）以下とすることが好ましい。
【００１８】
放熱性基板１００は、例えば、多結晶ダイヤモンド基板とする。なお、放熱性基板１００として適用される多結晶ダイヤモンド基板としては、０．１％程度の窒素を含むタイプＩ、または窒素をほとんど含まないタイプＩＩａが挙げられる。なお、放熱性基板１００として適用される多結晶ダイヤモンドとしては、窒素をほとんど含まずホウ素を含むタイプＩＩｂは除かれる。放熱性基板１００が多結晶ダイヤモンド基板であれば、その熱伝導率は６〜１５Ｗ／（ｃｍ・Ｋ）程度となり、充分な放熱性を確保することができる。また、多結晶ダイヤモンド基板（タイプＩＩｂを除く）は高抵抗であるため（約１０１６Ω・ｃｍ）、後述する半導体装置３０において放熱性基板１００側へのリーク電流を抑制することができる。また、放熱性基板１００として用いられるダイヤモンド基板を多結晶とすることにより、単結晶のダイヤモンド基板よりも安価に入手することができる。
【００１９】
なお、放熱性基板１００の厚さは、例えば、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である。
【００２０】
（反り抑制層）
第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４は、それらの間に放熱性基板１００を挟み込むことにより、放熱性基板１００の反りを抑制するよう構成されている。具体的には、第１反り抑制層１１２は、放熱性基板１００の表面１０２側に設けられ、第２反り抑制層１１４は、放熱性基板１００の裏面１０４側に設けられている。また、第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４は、互いに同一の窒化物半導体からなっている。
【００２１】
ここで、放熱性基板１００として用いられる多結晶ダイヤモンド基板の線膨張係数は、１．１×１０−６／Ｋであり、ＧａＮのａ軸方向の線膨張係数（５．５９×１０−６／Ｋ）よりも低くなっている。このため、放熱性基板の片面にのみ直接ＧａＮ層を形成する（例えば接合する）と、放熱性基板の温度を変化させた際に、放熱性基板とＧａＮ層との線膨張係数差に起因して、ＧａＮ層を形成した放熱性基板が反ってしまう可能性がある。
【００２２】
これに対して、本実施形態では、上述のように放熱性基板１００の両面に反り抑制層（１１２，１１４）を設けることにより、窒化物半導体テンプレート１０を後述する窒化物半導体の積層体の結晶成長温度に加熱した場合や、窒化物半導体テンプレート１０の温度を結晶成長温度から下降させた場合であっても、後述する成長下地層１２０を有する窒化物半導体テンプレート１０に反りが生じることを抑制することができる。
【００２３】
また、本実施形態では、第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４を窒化物半導体により構成することにより、第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４と放熱性基板１００との接合体としての線膨張係数を、後述する単結晶の窒化物半導体からなる成長下地層１２０の線膨張係数と近づけることができる。これにより、第１反り抑制層１１２と成長下地層１２０との間に生じる熱応力を低減することができる。
【００２４】
第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４は、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなっている。ＡｌＮは、窒化物半導体の中でも、比較的、基板の種類に依存せずに成膜することが可能である。したがって、放熱性基板１００が例えば多結晶ダイヤモンド基板であっても、放熱性基板１００の表面１０２側および裏面１０４側にそれぞれ第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４を容易に形成することが可能となる。また、ＡｌＮは、１０００℃を超える高温でも安定で、分解し難い性質を有している。これにより、窒化物半導体テンプレート１０を後述する窒化物半導体の積層体の結晶成長温度に加熱した場合であっても、第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４の分解または結晶性の低下を抑制することができる。
【００２５】
第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４のそれぞれは、例えば、アモルファスまたは多結晶とする。なお、放熱性基板１００としての多結晶ダイヤモンド基板に第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４を形成すれば、必然的に第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４は、アモルファスまたは多結晶となる。これにより、第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４のそれぞれにおいて、主面に沿った方向の熱膨張および熱収縮を特定の方向に偏らせずに等方的とすることができる。その結果、第１反り抑制層１１２上に形成される層や放熱性基板１００に対して、第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４のそれぞれの主面に沿った方向に均等に熱応力がかかるようにすることができ、特定の方向への窒化物半導体テンプレート１０の反りの発生を抑制することができる。
【００２６】
また、第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４のそれぞれの厚さは、例えば、０．１μｍ以上５０μｍ以下とする。第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４のそれぞれの厚さが０．１μｍ未満であると、第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４のそれぞれの強度が不足し、第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４のうちの少なくともいずれか一方が破れてしまう可能性がある。その結果、第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４による反り抑制効果が不充分となるか、或いは得られない可能性がある。これに対して、第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４のそれぞれの厚さを０．１μｍ以上とすることにより、第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４のそれぞれにおいて所定の強度を確保し、第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４のうちの少なくともいずれか一方が破れてしまうことを抑制することができる。その結果、第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４による反り抑制効果を充分に得ることができる。一方で、第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４のそれぞれの厚さが５０μｍ超であると、第１反り抑制層１１２が厚くなることで、第１反り抑制層１１２を介した熱伝導性が低下し、後述する半導体装置において第１反り抑制層１１２から放熱性基板１００への放熱性が低下する可能性がある。また、第２反り抑制層１１４が厚くなることで、第２反り抑制層１１４を介した熱伝導性が低下し、後述する窒化物半導体の積層体の結晶成長を行う際に放熱性基板１００の温度を制御し難くなる可能性がある。これに対して、第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４のそれぞれの厚さを５０μｍ以下とすることにより、第１反り抑制層１１２を介した熱伝導性の低下を抑制し、後述する半導体装置において第１反り抑制層１１２から放熱性基板１００への放熱性を向上させることができる。また、第２反り抑制層１１４を介した熱伝導性の低下を抑制し、後述する窒化物半導体の積層体の結晶成長を行う際に放熱性基板１００の温度を制御し易くすることができる。
【００２７】
また、第１反り抑制層１１２の厚さと第２反り抑制層１１４の厚さとの差の絶対値（第１反り抑制層１１２の厚さをｄ１、第２反り抑制層１１４の厚さをｄ２としたとき、｜ｄ１−ｄ２｜）は、例えば、１．４μｍ以下とする。第１反り抑制層１１２の厚さと第２反り抑制層１１４の厚さとの差の絶対値が１．４μｍ超であると、第１反り抑制層１１２の曲げ剛性と第２反り抑制層１１４の曲げ剛性との差が大きくなり、放熱性基板１００を有する窒化物半導体テンプレート１０を窒化物半導体の結晶成長温度まで上昇させた際などに、窒化物半導体テンプレート１０が反ってしまう可能性がある。具体的には、例えば放熱性基板１００の板厚を４００μｍとし、｜ｄ１−ｄ２｜を１．５μｍとし、放熱性基板１００の直径を４インチとした場合に、９８０℃に加熱したときの放熱性基板１００の反りが５０μｍ以上となる。このため、反りによる温度ムラ（熱分布）の発生などに起因して放熱性基板１００の使用が困難となる。これに対して、第１反り抑制層１１２の厚さと第２反り抑制層１１４の厚さとの差の絶対値を１．４μｍ以下とすることにより、第１反り抑制層１１２の曲げ剛性と第２反り抑制層１１４の曲げ剛性とを近づけることができ、放熱性基板１００を有する窒化物半導体テンプレート１０を窒化物半導体の結晶成長温度まで上昇させた際などに、窒化物半導体テンプレート１０の反りの発生を抑制することができる。なお、第１反り抑制層１１２の厚さと第２反り抑制層１１４の厚さとの差の絶対値は小さければ小さいほどよいため、第１反り抑制層１１２の厚さと第２反り抑制層１１４の厚さとの差の絶対値の下限については、特に制限はなく、０以上とする。
【００２８】
（成長下地層）
成長下地層１２０は、後述する窒化物半導体の積層体をエピタキシャル成長させる下地層として構成され、第１反り抑制層１１２上に設けられている。成長下地層１２０は、例えば、単結晶の窒化物半導体からなっており、具体的には、単結晶のＧａＮからなっている。本実施形態では、成長下地層１２０は、例えば、後述するように、単結晶のＧａＮ基板としての下地層提供基板の一部を切り出すことにより形成されている。
【００２９】
成長下地層１２０の表面の平均転位密度は、例えば、１×１０７個／ｃｍ２未満とする。成長下地層１２０の表面の平均転位密度が１×１０７個／ｃｍ２以上であると、成長下地層１２０の上に形成される後述の窒化物半導体の積層体の結晶性が低下する可能性がある。これに対して、成長下地層１２０の表面の平均転位密度を１×１０７個／ｃｍ２未満とすることにより、当該平均転位密度は、一般的なＧａＮ膜の平均転位密度（例えば１×１０８個／ｃｍ２以上）よりも低くなる。これにより、成長下地層１２０の上に形成される後述の窒化物半導体の積層体の結晶性を向上させることができる。
【００３０】
成長下地層１２０は、例えば、半絶縁性を有している。具体的には、成長下地層１２０の抵抗率（比抵抗）は、例えば、１０５Ω・ｃｍ以上とし、好ましくは、１０５Ω・ｃｍ以上１０１２Ω・ｃｍ以下とする。成長下地層１２０の抵抗率が１０５Ω・ｃｍ未満であると、後述の半導体装置において、成長下地層１２０上の窒化物半導体の積層体から成長下地層１２０への自由電子の拡散（リーク電流）等が生じる可能性がある。これに対して、成長下地層１２０の抵抗率を１０５Ω・ｃｍ以上とすることにより、当該抵抗率は、例えば半導体レーザ用ＧａＮ基板に用いられる一般的な下地層の抵抗率（例えば１０−３〜１０−２Ω・ｃｍ）よりも高くなる。これにより、後述の半導体装置において、窒化物半導体の積層体から成長下地層１２０への自由電子の拡散（リーク電流）等を抑制することができる。
【００３１】
なお、成長下地層１２０は、例えば、鉄（Ｆｅ）等の遷移金属を含んでいる。これにより、成長下地層１２０において、上記した抵抗率を実現することができる。
【００３２】
成長下地層１２０の厚さは、例えば、１μｍ以上１０μｍ未満とする。成長下地層１２０の厚さが１μｍ未満であると、成長下地層１２０の上に窒化物半導体の積層体を安定してエピタキシャル成長させることが困難となる。これに対して、成長下地層１２０の厚さを１μｍ以上とすることにより、成長下地層１２０の上に窒化物半導体の積層体を安定してエピタキシャル成長させることができる。一方で、成長下地層１２０の厚さが１０μｍ以上であると、形成材料の増加によってコストが増加する可能性があり、また、成長下地層１２０を介した熱伝導性が低下する可能性がある。これに対して、成長下地層１２０の厚さを１０μｍ未満とすることにより、形成材料の削減によって低コスト化を図ることができ、さらには成長下地層１２０を薄膜化することにより、成長下地層１２０を介した熱伝導性を向上させることができる。
【００３３】
なお、第１反り抑制層１１２上に形成される成長下地層１２０が上述の第１反り抑制層１１２とともに反り抑制層として機能する場合は、第１反り抑制層１１２の厚さ及び成長下地層１２０の厚さの合計と第２反り抑制層１１４の厚さとの差の絶対値（第１反り抑制層１１２の厚さをｄ１、第２反り抑制層１１４の厚さをｄ２とし、成長下地層１２０の厚さをｄ３としたとき、｜（ｄ１＋ｄ３）−ｄ２｜）は、例えば、１．４μｍ以下とすることが好ましい。これにより、第１反り抑制層１１２および成長下地層１２０の合計の曲げ剛性と第２反り抑制層１１４の曲げ剛性とを近づけることができ、放熱性基板１００を有する窒化物半導体テンプレート１０を窒化物半導体の結晶成長温度まで上昇させた際などに、窒化物半導体テンプレート１０の反りの発生を抑制することができる。
【００３４】
（２）窒化物半導体テンプレートの製造方法
次に、図１〜図６を用い、本実施形態に係る窒化物半導体テンプレートの製造方法について説明する。なお、本実施形態に係る窒化物半導体テンプレートの製造方法は、半導体装置の製造方法の一部を構成している。図２は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。なお、ステップをＳと略している。図３は、反り抑制層を形成する成膜装置を示す概略構成図である。図４は、反り抑制層形成工程を示す断面図である。図５は、イオン注入工程を示す断面図である。図６は、基板接合工程を示す断面図である。
【００３５】
本実施形態では、以下に示すＳ１１０〜Ｓ１３６を実施することで、窒化物半導体テンプレート１０を製造する例について説明する。
【００３６】
（Ｓ１１０：放熱性基板用意工程）
図２に示すように、まず、放熱性基板１００を用意する。具体的には、放熱性基板１００として、例えば、多結晶ダイヤモンド基板を用意する。なお、このとき、例えば、放熱性基板１００の表面１０２と裏面１０４とを鏡面となるように研磨しておく。これにより、放熱性基板１００の表面１０２側および裏面１０４側にそれぞれ第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４を滑らかに形成することができる。その結果、第１反り抑制層１１２と成長下地層１２０との密着性を向上させるとともに、第１反り抑制層１１２を介した熱伝導性を向上させることができる。一方で、例えば、放熱性基板１００の表面１０２と裏面１０４とを所定の面粗さとなるよう形成してもよい。これにより、アンカー効果により、第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４のそれぞれの放熱性基板１００への密着性を向上させることができる。その結果、第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４の反り抑制効果を向上させることができる。
【００３７】
（Ｓ１２０：第１，第２反り抑制層形成工程）
次に、例えば図３に示す成膜装置４００を用い、放熱性基板１００の表面１０２側に窒化物半導体からなる第１反り抑制層１１２を形成するとともに、放熱性基板１００の裏面１０４側に第１反り抑制層１１２と同じ材料からなる第２反り抑制層１１４を形成する。
【００３８】
図３に示すように、成膜装置４００は、加熱手段としてのヒータ４０７を有している。ヒータ４０７は、例えば筒形状を有し、鉛直方向に立設されている。ヒータ４０７の内側には、石英等の耐熱性材料からなる気密容器４０３が設けられている。気密容器４０３の内部には、成膜室４０１が構成されている。成膜室４０１内には、放熱性基板１００を水平姿勢で鉛直方向に所定の間隔をあけて多段に保持する基板保持具４１７が設けられている。なお、基板保持具４１７は、それぞれの放熱性基板１００の周縁部を保持するようになっている。また、基板保持具４１７は、中心軸を中心として回転するよう構成されている。成膜室４０１内には、第１ノズル４４９ａと、第２ノズル４４９ｂとが設けられている。第１ノズル４４９ａには、ＩＩＩ族原料ガス（例えば、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）ガス）と、キャリアガスとしての水素（Ｈ２）ガスと、を供給するガス供給管と、窒素（Ｎ２）ガスを供給するガス供給管（不図示）とが接続されている。一方、第２ノズル４４９ｂには、Ｖ族原料ガス（窒素含有ガス）としてのアンモニア（ＮＨ３）ガスを供給するガス供給管が接続されている。第１ノズル４４９ａおよび第２ノズル４４９ｂのそれぞれは、成膜室４０１内の放熱性基板１００の周縁部に隣接して配置され、気密容器４０３の内壁の下部から上部に沿って、放熱性基板１００の配列方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。第１ノズル４４９ａおよび第２ノズル４４９ｂには、成膜室４０１内の放熱性基板１００に向けて上記した原料ガスを供給するガス供給孔４５０ａ，４５０ｂがそれぞれ設けられている。ガス供給孔４５０ａ，４５０ｂのそれぞれは、気密容器４０３の下部から上部に亘って互いに均等な間隔で複数設けられている。一方、気密容器４０３には、基板保持具４１７を挟んで第１ノズル４４９ａおよび第２ノズル４４９ｂと反対側の位置に、成膜室４０１内の雰囲気を排気する排気管４３１が設けられている。排気管４３１には、圧力調整弁（不図示）を介して、真空ポンプ（不図示）等が接続されている。
【００３９】
第１，第２反り抑制層形成工程Ｓ１２０は、上述の成膜装置４００を用い、例えば以下の処理手順で実施することができる。まず、基板保持具４１７に所定数の放熱性基板１００を装填させ、成膜室４０１内に基板保持具４１７を搬入する。次に、成膜室４０１内の放熱性基板１００の加熱および成膜室４０１内の雰囲気の排気を実施しながら、第１ノズル４４９ａから成膜室４０１内へキャリアガスとしてのＨ２ガスを供給する。そして、成膜室４０１内の放熱性基板１００の温度が所望の成膜温度に達し、成膜室４０１内の圧力が所望の成膜圧力に到達したとき、第１ノズル４４９ａのガス供給孔４５０ａから放熱性基板１００に対してＨ２ガスおよびＴＭＡガスを供給するとともに、第２ノズル４４９ｂのガス供給孔４５０ｂから放熱性基板１００に対してＮＨ３ガスを供給する。これにより、複数の放熱性基板１００に対して均等に原料ガスを供給することができるとともに、それぞれの放熱性基板１００の表面１０２および裏面１０４の両方に対しても原料ガスを同時に供給することができる。
【００４０】
その結果、図４に示すように、放熱性基板１００の表面１０２側および裏面１０４側のそれぞれに、互いに同一の窒化物半導体（例えばＡｌＮ）からなる第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４を同時に形成することができる。これにより、第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４によって放熱性基板１００を挟み込む（サンドイッチする）ことができる。
【００４１】
このとき、第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４の成膜温度を、例えば５００℃以上１４５０℃以下とする。成膜温度を５００℃以上１４５０℃以下として、多結晶ダイヤモンド基板からなる放熱性基板１００に反り抑制層（１１２，１１４）を形成することにより、第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４のそれぞれを、アモルファスまたは多結晶とすることができる。
【００４２】
また、このとき、上述の成膜装置４００において、第１ノズル４４９ａのガス供給孔４５０ａおよび第２ノズル４４９ｂのガス供給孔４５０ｂから放熱性基板１００の表面１０２および裏面１０４の両方に対して原料ガスを同時かつ均等に供給する。これにより、第１反り抑制層１１２の厚さと第２反り抑制層１１４の厚さとの差の絶対値を１．４μｍ以下とすることができ、好ましくは、第１反り抑制層１１２の厚さと第２反り抑制層１１４の厚さとをほぼ等しくすることができる。
【００４３】
第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４のそれぞれの厚さが所定の厚さ（例えば０．１μｍ以上５０μｍ以下）となったら、成膜室４０１内へのＴＭＡガスの供給を停止し、ヒータ４０７による加熱を停止する。そして、成膜室４０１内の温度が５００℃以下となったらＮＨ３ガスの供給を停止し、成膜室４０１内の雰囲気をＮ２ガスへ置換して大気圧に復帰させる。その後、成膜室４０１内を搬出可能な温度まで低下させた後、第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４が形成された放熱性基板１００を成膜室４０１内から搬出する。
【００４４】
（Ｓ１３０：成長下地層形成工程）
次に、以下の成長下地層形成工程Ｓ１３０により、第１反り抑制層１１２上に、単結晶の窒化物半導体からなる成長下地層１２０を形成する。本実施形態の成長下地層形成工程Ｓ１３０は、例えば、イオン注入工程Ｓ１３２と、基板接合工程Ｓ１３４と、基板切断工程Ｓ１３６と、を有している。
【００４５】
（Ｓ１３２：イオン注入工程）
図５に示すように、まず、成長下地層１２０の基となる下地層提供基板１３０を用意する。下地層提供基板１３０は、単結晶の窒化物半導体からなる基板とし、例えば、単結晶のＧａＮ基板（自立ＧａＮ基板）とする。なお、下地層提供基板１３０の主面を、ｃ面（（０００１）面）とする。
【００４６】
このとき、下地層提供基板１３０の表面の平均転位密度を例えば１×１０７個／ｃｍ２未満とする。例えば、下地層提供基板１３０を形成する成長手法や成長条件（例えば、成長温度、成長圧力、Ｖ／ＩＩＩ比（ＩＩＩ族原料ガス流量に対するＶ族原料ガス流量の比率）、成長速度）等を適宜調整することにより、下地層提供基板１３０の表面の平均転位密度を上記所定値とすることができる。
【００４７】
また、このとき、下地層提供基板１３０を半絶縁性とし、下地層提供基板１３０の抵抗率を例えば１０５Ω・ｃｍ以上とする。下地層提供基板１３０を形成する際に、例えば遷移金属等をドープすることにより、下地層提供基板１３０の抵抗率を上記所定値とすることができる。
【００４８】
次に、図５に示すように、下地層提供基板１３０に対して、イオン注入法により、水素（Ｈ＋）イオンの注入を行う。このとき、下地層提供基板１３０のＧａ極性面（ｃ＋面）およびＮ極性面（ｃ−面）のうち、Ｎ極性面の側からイオン注入を行う。これにより、下地層提供基板１３０内には、Ｎ極性面から注入エネルギー（加速電圧）に応じて所定の深さにＨ＋イオンが高濃度に注入されたイオン注入領域１３２が形成される。Ｎ極性面からのイオン注入領域１３２の深さは、例えば１μｍ以上１０μｍ未満とする。
【００４９】
（Ｓ１３４：基板接合工程）
次に、図６に示すように、イオン注入後の下地層提供基板１３０を、放熱性基板１００上の第１反り抑制層１１２に接合させる。このとき、例えば、プラズマ活性化接合法（表面活性化接合法）により、下地層提供基板１３０を第１反り抑制層１１２に接合させる。プラズマ活性化接合法では、例えば、高真空中でＡｒプラズマ等を生成させ、Ａｒイオンを第１反り抑制層１１２に照射させる。これにより、第１反り抑制層１１２の表面を、ダングリングボンドが露出した状態とする。そして、下地層提供基板１３０を第１反り抑制層１１２の活性化された表面と接合する。これにより、原子レベルで下地層提供基板１３０と第１反り抑制層１１２とを接合することができる。なお、このとき、下地層提供基板１３０のＮ極性面と第１反り抑制層１１２とを接合させる。
【００５０】
（Ｓ１３６：基板切断工程）
次に、下地層提供基板１３０において、イオン注入領域１３２での剥離を行う。具体的には、下地層提供基板１３０と放熱性基板１００との接合体に対して熱処理を行うことで、下地層提供基板１３０内の結晶の結合をイオン注入領域１３２で切断する。これにより、下地層提供基板１３０の一部を第１反り抑制層１１２に接合させた状態で残存させつつ、下地層提供基板１３０の他部を剥離する。このように、下地層提供基板１３０の一部を第１反り抑制層１１２から所定の厚さで切断することで、単結晶のＧａＮからなる成長下地層１２０を形成する（図１参照）。なお、このとき、成長下地層１２０の表面（第１反り抑制層１１２との接合面と反対側の面）は、Ｇａ極性面となる。
【００５１】
以上により、図１に示すように、本実施形態の窒化物半導体テンプレート１０が製造される。
【００５２】
（３）窒化物半導体積層物の製造方法
次に、図２および図７を用い、本実施形態に係る窒化物半導体積層物の製造方法について説明する。なお、本実施形態に係る窒化物半導体積層物の製造方法は、半導体装置の製造方法の一部を構成している。図７は、本実施形態に係る窒化物半導体積層物を示す断面図である。
【００５３】
本実施形態の窒化物半導体積層物２０は、後述する半導体装置を製造する際に基体として用いられる基板状の構造体である。本実施形態では、上述のＳ１１０〜Ｓ１３６の後に、以下に示すＳ１４０を実施することで、窒化物半導体積層物２０を製造する例について説明する。なお、本実施形態では、例えば、半導体装置として、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の一つである高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ：Ｈｉｇｈ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を製造する際に基体として用いられる窒化物半導体積層物２０を製造する場合を説明する。
【００５４】
（Ｓ１４０：積層体形成工程）
図７に示すように、例えば、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ：Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ）装置を用い、以下の手順により、上述した窒化物半導体テンプレート１０を基体とし、窒化物半導体テンプレート１０の成長下地層１２０上に窒化物半導体の積層体２００を形成する。
【００５５】
まず、ＭＯＶＰＥ装置の処理室内に、窒化物半導体テンプレート１０を搬入する。そして、ＭＯＶＰＥ装置の処理室内に、Ｈ２ガス（または、Ｈ２ガスおよびＮ２ガスの混合ガス）を供給し、窒化物半導体テンプレート１０を所定の成長温度（例えば１０００℃以上１１００℃以下）まで昇温させる。窒化物半導体テンプレート１０の温度が所定の成長温度となったら、例えば、ＩＩＩ族原料ガスとしてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）ガスと、Ｖ族原料としてＮＨ３ガスとを、窒化物半導体テンプレート１０に対して供給する。これにより、単結晶ＧａＮからなる成長下地層１２０上に、単結晶ＧａＮからなる中間層２１０をエピタキシャル成長させる。なお、中間層２１０は、その上に電子走行層２２０および電子供給層２３０を安定的にエピタキシャル成長させるバッファ層として機能するようになる。
【００５６】
なお、中間層２１０は、炭素（Ｃ）またはＦｅをドープすることにより、中間層２１０を高抵抗化させることが好ましい。これにより、後述する電子走行層２２０から中間層２１０へのリーク電流を抑制することができる。炭素ドープは、中間層２１０の成長条件を適宜調整し、ＩＩＩ族原料ガスのＴＭＧガスから分解して生じるメチル基中の炭素を中間層２１０中に導入することで、実現することができる。一方、鉄ドープは、ＴＭＧガスおよびＮＨ３ガスと同時に、Ｃｐ２Ｆｅ（ジシクロペンタジエニル鉄）を供給することで実現することができる。
【００５７】
次に、中間層２１０の形成と同様にして、所定の成長温度（例えば１０００℃以上１１００℃以下）で、ＴＭＧガスとＮＨ３ガスとを窒化物半導体テンプレート１０に対して供給することで、中間層２１０上に単結晶ＧａＮからなる電子走行層（チャネル層）２２０をエピタキシャル成長させる。なお、電子走行層２２０の形成においては、炭素または鉄のドープは行わない。
【００５８】
次に、所定の成長温度（例えば１０００℃以上１２００℃以下）で、ＴＭＡガス、ＴＭＧガス、およびＮＨ３ガスを窒化物半導体テンプレート１０に対して供給することで、電子走行層２２０上に単結晶ＡｌＧａＮからなる電子供給層（バリア層）２３０をエピタキシャル成長させる。これにより、窒化物半導体テンプレート１０上に窒化物半導体の積層体２００を有する窒化物半導体積層物２０が形成される。
【００５９】
電子供給層２３０の成長が完了したら、ＩＩＩ族原料ガスの供給と、窒化物半導体積層物２０の加熱とを停止する。そして、窒化物半導体積層物２０の温度が５００℃以下となったら、ＮＨ３ガスの供給を停止する。その後、ＭＯＶＰＥ装置の処理室内の雰囲気をＮ２ガスへ置換して大気圧に復帰させるとともに、処理室内を基板搬出可能な温度にまで低下させた後、窒化物半導体積層物２０を処理室内から搬出する。
【００６０】
以上により、本実施形態の窒化物半導体積層物２０が製造される。
【００６１】
なお、上述の積層体形成工程Ｓ１４０では、上述のように、窒化物半導体テンプレート１０において放熱性基板１００の両面に反り抑制層（１１２，１１４）が設けられていることにより、放熱性基板１００を有する窒化物半導体テンプレート１０を窒化物半導体の積層体２００の結晶成長温度に加熱した場合や、窒化物半導体テンプレート１０の温度を結晶成長温度から下降させた場合であっても、窒化物半導体テンプレート１０の反りの発生を抑制することができる。これにより、窒化物半導体の積層体２００の結晶成長時において、ヒータが内蔵されたサセプタ上に窒化物テンプレート１０を載置した際に、窒化物半導体テンプレート１０の反りに起因した温度ムラの発生を抑制することができ、面内均一な結晶性を有する窒化物半導体の積層体２００を形成することができる。また、降温時において窒化物半導体テンプレート１０の反りを抑制することにより、窒化物半導体の積層体２００におけるクラック等の発生を抑制することができる。
【００６２】
また、上述の積層体形成工程Ｓ１４０では、上述のように、窒化物半導体テンプレート１０における成長下地層１２０の表面の平均転位密度を１×１０７個／ｃｍ２未満とすることにより、成長下地層１２０の上に形成される窒化物半導体の積層体２００の結晶性を向上させることができる。また、窒化物半導体の積層体２００の結晶成長時において、成長下地層１２０に熱応力が印加された場合であっても、成長下地層１２０や、その上に成長される窒化物半導体の積層体２００において転位を起点としてクラックが発生することを抑制することができる。
【００６３】
（４）窒化物半導体積層物
図７に示すように、本実施形態の窒化物半導体積層物２０は、例えば、放熱性基板１００、第１反り抑制層１１２、第２反り抑制層１１４、および成長下地層１２０を有する窒化物半導体テンプレート１０と、中間層２１０、電子走行層２２０、および電子供給層２３０を有する積層体２００と、を備えている。
【００６４】
窒化物半導体積層物２０が上記のように構成されていることにより、後述の半導体装置を製造する際の基体として窒化物半導体積層物２０を非常に好適に用いることが可能となる。
【００６５】
（５）半導体装置の製造方法
次に、図２および図８を用い、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図８は、本実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
【００６６】
本実施形態の半導体装置３０は、上述のように、ＨＥＭＴとして構成されている。本実施形態では、上述のＳ１１０〜Ｓ１４０の後に、以下に示すＳ１５０〜Ｓ１６０を実施することで、半導体装置３０を製造する例について説明する。
【００６７】
（Ｓ１５０：電極形成工程）
図８に示すように、窒化物半導体積層物２０の電子供給層２３０上に、例えば、所定パターンのフォトレジスト層を形成し、次いで、ニッケル（Ｎｉ）および金（Ａｕ）の複層構造を形成し、次いで、フォトレジスト層をリフトオフにより除去する。これにより、電子供給層２３０上に、Ｎｉ／Ａｕからなるゲート電極３１０が形成される。また、窒化物半導体積層物２０の電子供給層２３０上に、例えば、所定パターンのフォトレジスト層を形成し、次いで、チタン（Ｔｉ）およびアルミニウム（Ａｌ）の複層構造を形成し、次いで、フォトレジスト層をリフトオフにより除去する。これにより、電子供給層２３０上において、ゲート電極３１０から所定距離離れた位置に、Ｔｉ／Ａｌからなるソース電極３２０およびドレイン電極３３０が形成される。
【００６８】
次に、電子供給層２３０上にゲート電極３１０、ソース電極３２０およびドレイン電極３３０が形成された窒化物半導体積層物２０を所定の温度で熱処理する。これにより、電子供給層２３０に対するゲート電極３１０、ソース電極３２０およびドレイン電極３３０のそれぞれの密着性を向上させるとともに、ゲート電極３１０、ソース電極３２０およびドレイン電極３３０のそれぞれのコンタクト抵抗を低減することができる。このとき、上述のように、窒化物半導体テンプレート１０において放熱性基板１００の両面に反り抑制層（１１２，１１４）が設けられていることにより、当該熱処理時においても、窒化物半導体積層物２０の反りの発生を抑制することができる。
【００６９】
（Ｓ１６０：第２反り抑制層除去工程）
次に、図８に示すように、例えばＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）により、窒化物半導体積層物２０から第２反り抑制層１１４のみを選択的に除去する。これにより、放熱性基板１００の裏面１０４側からの放熱性を向上させることができる。
【００７０】
以上により、本実施形態の半導体装置３０が製造される。
【００７１】
（６）半導体装置
図８に示すように、本実施形態の半導体装置３０は、例えば、放熱性基板１００と、第１反り抑制層１１２と、中間層２１０、電子走行層２２０、および電子供給層２３０を有する積層体２００と、ゲート電極３１０と、ソース電極３２０と、ドレイン電極３３０と、を備えている。
【００７２】
本実施形態の半導体装置３０では、電子走行層２２０および電子供給層２３０の分極により、電子走行層２２０内の、電子走行層２２０と電子供給層２３０とのヘテロ接合界面付近に、高濃度かつ高移動度を有する二次元電子ガスが生成される。これにより、半導体装置３０を、ＨＥＭＴとして機能させることができる。その結果、例えば無線通信機器やこれに関連する機器等に用いられる高周波デバイスとして、本実施形態の半導体装置３０を好適に用いることが可能となる。
【００７３】
また、本実施形態では、放熱性基板１００を半導体装置３０のヒートシンクとして機能させることができる。これにより、窒化物半導体の積層体２００で発生する熱を放熱性基板１００から効率よく逃がすことができる。その結果、半導体装置３０の高周波高出力特性等を向上させることが可能となる。
【００７４】
また、本実施形態では、成長下地層１２０の表面の平均転位密度を１×１０７個／ｃｍ２未満とすることにより、電子走行層２２０のチャネル領域内の平均転位密度も１×１０７個／ｃｍ２未満とすることができる。これにより、欠陥起因の電子トラップによる電流コラプス現象を抑制することができ、同時にゲートリーク電流の増大も抑制することができる。その結果、半導体装置３０の高周波高出力特性を向上させることができる。
【００７５】
（７）本実施形態により得られる効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果が得られる。
【００７６】
（ａ）本実施形態の窒化物半導体テンプレート１０では、同一の窒化物半導体からなる第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４が、窒化物半導体と異なる線膨張係数を有する放熱性基板１００の表面１０２側および裏面１０４側にそれぞれ設けられている。窒化物半導体テンプレート１０の温度を変化させたとき、放熱性基板１００の表面１０２側において第１反り抑制層１１２が放熱性基板１００に対して熱膨張または熱収縮することによって生じる熱応力は、放熱性基板１００の裏面１０４側において第２反り抑制層１１４が放熱性基板１００に対して熱膨張または熱収縮することによって生じる熱応力とほぼ等しくなる。これにより、窒化物半導体テンプレート１０を窒化物半導体の積層体２００の結晶成長温度に加熱した場合や、窒化物半導体テンプレート１０の温度を結晶成長温度から下降させた場合であっても、窒化物半導体テンプレート１０の反りの発生を抑制することができる。このように、窒化物半導体テンプレート１０の反りの発生が抑制されることにより、窒化物半導体の積層体２００の結晶成長時において、窒化物半導体テンプレート１０の反りに起因した温度ムラの発生を抑制することができ、面内均一な結晶性を有する窒化物半導体の積層体２００を形成することができる。また、降温時において、窒化物半導体の積層体２００におけるクラック等の発生を抑制することができる。その結果、放熱性基板１００を有する半導体装置３０を高品質に製造することが可能となる。
【００７７】
（ｂ）第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４は、成長下地層１２０と同種の窒化物半導体により構成されている。これにより、第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４と放熱性基板１００との接合体としての線膨張係数を、単結晶の窒化物半導体からなる成長下地層１２０の線膨張係数と近づけることができ、窒化物半導体の積層体２００の結晶成長時に、第１反り抑制層１１２と成長下地層１２０との間に生じる熱応力を低減することができる。その結果、第１反り抑制層１１２と成長下地層１２０との間におけるクラック等の発生を抑制することができ、窒化物半導体の積層体２００の結晶成長を安定的に行うことが可能となる。
【００７８】
（ｃ）第１反り抑制層１１２上には、高品質の単結晶の窒化物半導体からなる成長下地層１２０が設けられている（接合されている）。これにより、窒化物半導体と異なる線膨張係数を有する放熱性基板１００を用いていても、成長下地層１２０上に窒化物半導体の積層体２００を安定的にエピタキシャル成長させることができる。その結果、窒化物半導体テンプレート１０上に成長させる積層体２００の結晶性を向上させることができる。
【００７９】
（ｄ）放熱性基板１００を有する窒化物半導体テンプレート１０上に高品質の窒化物半導体の積層体２００を直接エピタキシャル成長させることにより、例えば従来のように仮支持基板から放熱性基板へ貼り替える工程（仮支持基板の除去工程、放熱性基板の接合工程）などを行うことなく、放熱性基板１００を有する半導体装置３０を容易に製造することが可能となる。また、製造工程を簡素化させることで、半導体装置３０の製造コストを低減させ、歩留まりを向上させることが可能となる。
【００８０】
＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。しかしながら、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００８１】
上述の実施形態では、放熱性基板１００が多結晶ダイヤモンド基板である場合について説明したが、放熱性基板の熱伝導率が３００Ｋにおいて６Ｗ／（ｃｍ・Ｋ）以上であれば、放熱性基板は多結晶ダイヤモンド基板でなくてもよい。具体的には、放熱性基板は、単結晶ダイヤモンド基板、またはカーボンナノチューブを複合化した基板などであってもよい。
【００８２】
上述の実施形態では、第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４がＡｌＮからなっている場合について説明したが、第１反り抑制層および第２反り抑制層は、ＧａＮ、窒化インジウム（ＩｎＮ）、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、またはＩｎＡｌＮ、すなわちＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（ただし、０≦ｘ＋ｙ≦１）からなっていてもよい。
【００８３】
上述の実施形態では、第１反り抑制層１１２および第２反り抑制層１１４が上述の成膜方法により形成される場合について説明したが、第１反り抑制層および第２反り抑制層は、成長下地層と同様に、例えば窒化物半導体基板の一部を切り出すことにより形成されていてもよい。この場合、窒化物半導体基板が単結晶であれば、第１反り抑制層は、成長下地層を兼ねていてもよい。
【００８４】
上述の実施形態では、成長下地層１２０が単結晶ＧａＮからなっている場合について説明したが、成長下地層が単結晶の窒化物半導体からなり、その上に窒化物半導体の積層体をエピタキシャル成長させることが可能であれば、成長下地層は必ずしもＧａＮからなっていなくてもよい。具体的には、成長下地層は、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、またはＩｎＡｌＮ、すなわちＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（ただし、０≦ｘ＋ｙ≦１）からなっていてもよい。
【００８５】
上述の実施形態では、窒化物半導体積層物２０を構成する窒化物半導体の積層体２００が中間層２１０、電子走行層２２０、および電子供給層２３０を有している場合について説明したが、窒化物半導体の積層体は、少なくとも電子走行層および電子供給層を有していればよい。つまり、積層体は、中間層を有していなくてもよく、または上述の実施形態で説明しない他の層を有していてもよい。
【００８６】
上述の実施形態では、窒化物半導体テンプレート１０や窒化物半導体積層物２０を用いて製造される半導体装置３０が、ＦＥＴの一つであるＨＥＭＴとして構成されている場合について説明したが、半導体装置は、他の半導体デバイスとして構成されていてもよい。
【００８７】
上述の実施形態では、成長下地層形成工程Ｓ１３０のうちの基板接合工程Ｓ１３４において、プラズマ活性化接合法を用いる場合について説明したが、下地層提供基板を放熱性基板上の第１反り抑制層に接合可能であれば、他の方法を用いてもよい。具体的には、下地層提供基板を放熱性基板上の第１反り抑制層に接合した状態で６００℃〜１２００℃程度に加熱して接合する直接接合法、下地層提供基板を放熱性基板上の第１反り抑制層に接合した状態で０．１ＭＰａ〜１０ＭＰａ程度の高い圧力を掛けて接合する高圧接合法、下地層提供基板を放熱性基板上の第１反り抑制層に接合した状態で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を用いてもよい。
【００８８】
上述の実施形態では、成長下地層形成工程Ｓ１３０のうちの基板切断工程Ｓ１３６において、下地層提供基板１３０と放熱性基板１００との接合体に対して熱処理を行うことで、下地層提供基板１３０を切断する場合について説明したが、下地層提供基板を切断可能であれば、他の方法を用いてもよい。具体的には、ワイヤソー、ブレード、レーザ、放電加工、ウォータジェット等による切断方法を用いてもよい。
【００８９】
＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
【００９０】
（付記１）
３００Ｋにおいて６Ｗ／（ｃｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有する放熱性基板と、
前記放熱性基板の第１主面側に設けられ、窒化物半導体からなる第１反り抑制層と、
前記放熱性基板の前記第１主面と反対の第２主面側に設けられ、前記第１反り抑制層と同じ材料からなる第２反り抑制層と、
前記第１反り抑制層上に設けられ、単結晶の窒化物半導体からなる成長下地層と、を有する窒化物半導体テンプレート。
【００９１】
（付記２）
前記放熱性基板は、多結晶ダイヤモンド基板である付記１に記載の窒化物半導体テンプレート。
【００９２】
（付記３）
前記第１反り抑制層および前記第２反り抑制層は、窒化アルミニウムからなる付記１又は２に記載の窒化物半導体テンプレート。
【００９３】
（付記４）
前記第１反り抑制層の厚さと前記第２反り抑制層の厚さとの差の絶対値は、１．４μｍ以下である付記１〜３のいずれか１項に記載の窒化物半導体テンプレート。
【００９４】
（付記５）
前記第１反り抑制層の厚さ及び前記成長下地層の厚さの合計と前記第２反り抑制層の厚さとの差の絶対値は、１．４μｍ以下である付記１〜３のいずれか１項に記載の窒化物半導体テンプレート。
【００９５】
（付記６）
前記第１反り抑制層および前記第２反り抑制層は、アモルファスまたは多結晶である付記１〜５のいずれか１項に記載の窒化物半導体テンプレート。
【００９６】
（付記７）
前記成長下地層の表面の平均転位密度は、１×１０７個／ｃｍ２未満である付記１〜６のいずれか１項に記載の窒化物半導体テンプレート。
【００９７】
（付記８）
前記成長下地層の抵抗率は、１０５Ω・ｃｍ以上である付記１〜７のいずれか１項に記載の窒化物半導体テンプレート。
【００９８】
（付記９）
前記成長下地膜の膜厚は、１０μｍ未満である付記１〜８のいずれか１項に記載の窒化物半導体テンプレート。
【００９９】
（付記１０）
３００Ｋにおいて６Ｗ／（ｃｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有する放熱性基板と、
前記放熱性基板の第１主面側に設けられ、窒化物半導体からなる第１反り抑制層と、
前記放熱性基板の前記第１主面と反対の第２主面側に設けられ、前記第１反り抑制層と同じ材料からなる第２反り抑制層と、
前記第１反り抑制層上に設けられ、単結晶の窒化物半導体からなる成長下地層と、
前記成長下地層上に設けられ、少なくとも電子走行層および電子供給層を有する窒化物半導体の積層体と、を有する窒化物半導体積層物。
【０１００】
（付記１１）
３００Ｋにおいて６Ｗ／（ｃｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有する放熱性基板と、
前記放熱性基板の第１主面側に設けられ、窒化物半導体からなる第１反り抑制層と、
前記第１反り抑制層上に設けられ、単結晶の窒化物半導体からなる成長下地層と、
前記成長下地層上に設けられ、少なくとも電子走行層および電子供給層を有する窒化物半導体の積層体と、を有する半導体装置。
【０１０１】
（付記１２）
３００Ｋにおいて６Ｗ／（ｃｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有する放熱性基板を用意する工程と、
前記放熱性基板の第１主面側に窒化物半導体からなる第１反り抑制層を形成するとともに、前記放熱性基板の前記第１主面と反対の第２主面側に前記第１反り抑制層と同じ材料からなる第２反り抑制層を形成する工程と、
前記第１反り抑制層上に、単結晶の窒化物半導体からなる成長下地層を形成する工程と、を有する窒化物半導体テンプレートの製造方法。
【０１０２】
（付記１３）
前記第１反り抑制層および前記第２反り抑制層を形成する工程では、
前記放熱性基板を所定温度に加熱し、前記放熱性基板の前記第１主面側および前記第２主面側の両方にＩＩＩ族原料ガスおよびＶ族原料ガスを同時に供給する付記１２に記載の窒化物半導体テンプレートの製造方法。
【０１０３】
（付記１４）
前記成長下地層を形成する工程は、
前記第１反り抑制層上に単結晶の窒化物半導体からなる下地層提供基板を貼り付ける工程と、
前記下地層提供基板の一部を前記第１反り抑制層から所定の厚さで切断することで、前記第１反り抑制層上に前記成長下地層を形成する工程と、を有する付記１２又は１３に記載の窒化物半導体テンプレートの製造方法。
【０１０４】
（付記１５）
３００Ｋにおいて６Ｗ／（ｃｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有する放熱性基板を用意する工程と、
前記放熱性基板の第１主面側に窒化物半導体からなる第１反り抑制層を形成するとともに、前記放熱性基板の前記第１主面と反対の第２主面側に前記第１反り抑制層と同じ材料からなる第２反り抑制層を形成する工程と、
前記第１反り抑制層上に、単結晶の窒化物半導体からなる成長下地層を形成する工程と、
前記成長下地層上に、少なくとも電子走行層および電子供給層を有する窒化物半導体の積層体を形成する工程と、を有する窒化物半導体積層物の製造方法。
【０１０５】
（付記１６）
３００Ｋにおいて６Ｗ／（ｃｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有する放熱性基板を用意する工程と、
前記放熱性基板の第１主面側に窒化物半導体からなる第１反り抑制層を形成するとともに、前記放熱性基板の前記第１主面と反対の第２主面側に前記第１反り抑制層と同じ材料からなる第２反り抑制層を形成する工程と、
前記第１反り抑制層上に、単結晶の窒化物半導体からなる成長下地層を形成する工程と、
前記成長下地層上に、少なくとも電子走行層および電子供給層を有する窒化物半導体の積層体を形成する工程と、を有する半導体装置の製造方法。
【符号の説明】
【０１０６】
１０  窒化物半導体テンプレート
２０  窒化物半導体積層物
３０  半導体装置
１００  放熱性基板
１１２  第１反り抑制層
１１４  第２反り抑制層
１２０  成長下地層
２００  積層体
２１０  中間層
２２０  電子走行層
２３０  電子供給層
【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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【図８】
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