(57)【要約】      （修正有）【課題】耐薬品性の結晶材料の化学的ウェットエッチング法に用いるエッチング剤の提供。【解決手段】クライオライト（Ｎａ３ＡｌＦ６）及びテトラフルオロホウ酸カリウム（ＫＢＦ４）のようなハロゲン塩を含有するエッチング剤を提供する。塩は、支持層のエッチングに十分な量でエッチング剤中に存在し、約２００℃を上回る溶融温度を有し得る。ウェットエッチング法は、多層積層体の酸化アルミニウムを含有する支持層１３０の１以上の表面にクライオライト及び／又はテトラフルオロホウ酸カリウムを含有するエッチング剤を接触させ、次いで支持層１３０の少なくとも一部をエッチングする工程を含む。酸化アルミニウム支持層１３０上での結晶成長によって製造された窒化ガリウムを含有する自立積層体を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェットエッチング法であって、
多層積層体の酸化アルミニウムを含有する支持層の１以上の表面にエッチング剤を接触させるか、或いは多層積層体の支持層の１以上の表面にクライオライト（Ｎａ３ＡｌＦ６）及び／又はテトラフルオロホウ酸カリウム（ＫＢＦ４）を含有するエッチング剤を接触させ、
支持層の少なくとも一部をエッチングする
ことを含む方法。
【請求項２】
単結晶又は準単結晶半導体層を単結晶又は準単結晶酸化アルミニウム基板で支持してなる自立積層体であって、基板の少なくとも一部がウェットエッチングで化学的に除去され、除去された部分が基板体積の１％超である、自立積層体。
【請求項３】
前記積層体が、以下：
ウェットエッチングに露出された半導体層の表面がガリウム金属を含有しないこと、
ウェットエッチングに露出された基板の表面がアルミニウム金属を含有しないこと、
ウェットエッチングに露出された半導体層又は基板の表面に複数のペンダントフッ素基が化学的に結合していること、
ウェットエッチングに露出された半導体層又は基板の表面に拡散したカリウム及び／又はナトリウムイオンの深さが５μｍ未満であること、及び
ウェットエッチングに露出された基板の表面及びウェットエッチングに露出されない基板の別の表面において、非露出表面に隣接する露出表面の部分が側壁を画成し、側壁が１５°〜４５°の範囲の曲率を有すること、
からなる群から選択される１以上の特性を有する、請求項２記載の積層体。
【請求項４】
前記半導体層が第ＩＩＩ族窒化物を含有する、請求項２又は請求項３記載の積層体。
【請求項５】
前記半導体層が窒化ガリウムを含有する、請求項２乃至請求項４のいずれか１項記載の積層体。
【請求項６】
光導波路製品であって、
第１層と第１層に隣接した第２層とを含む多層積層体を備え、第１層が単結晶又は準単結晶第ＩＩＩ族金属窒化物を含有し、第２層が単結晶又は準単結晶酸化アルミニウムを含有し、第２層が光結合作用するか、第１層及び第２層が一緒に光結合作用するか、又は両方である、光導波路製品。
【請求項７】
圧力センサ製品であって、
基板と半導体層とを含む多層積層体を備え、基板が単結晶又は準単結晶酸化アルミニウムを含有し、周辺エッジから離隔した基板の部分がウェットエッチングされていて空間を画成する内向き側壁を形成し、
多層積層体が固定された基板を備え、
前記空間が基板表面でさらに画成された包囲空間である、
圧力センサ製品。
【請求項８】
有用な作動温度範囲が２００℃を上回る、請求項６又は請求項７記載の製品。
【請求項９】
半導体層が第ＩＩＩ族金属窒化物を含有する、請求項７記載の製品。
【請求項１０】
側壁が湾曲した輪郭を有する、請求項７記載の製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエッチング剤及びエッチング法に関する実施形態を包含する。本発明は、エッチングで形成した積層体及び積層体が組み込まれだデバイスに関する実施形態を包含する。
【背景技術】
【０００２】
半導体結晶などは別種の基板又は支持層上で成長させて積層体を形成することがある。支持層としては、例えばサファイア（酸化アルミニウム）があり、その固有の物理的及び化学的特性ゆえに用いられる。最終用途によっては、半導体層の形成後、支持層の一部又は全部を除去する必要がある。積層体からの支持層の除去は、ＭＥＭＳ（微小電気機械）デバイス、集積回路のような半導体デバイスなどの形成には有利なことがある。しかし、除去プロセスは、半導体層が損傷を受けるおそれがある、或いは除去プロセス自体が望ましくないという問題がある。
【０００３】
支持層は、例えばエッチング、レーザーアブレーション又は機械的手段で除去することができる。ある材料では、材料の種類、エッチング剤の種類、加工パラメータなどによって、他の材料とは異なるエッチング挙動を呈する。例えば、多結晶酸化アルミニウム又は非晶質酸化アルミニウムは、単結晶又は準単結晶酸化アルミニウム（サファイア）と比べて、表面積が大きく化学結合強度が低いことがある。
【０００４】
エッチング剤及びその使用法によって、得られる自立又は処理済み積層体に差が生じることがある。これらの構造的、化学的及び／又は物理的な差異は、電気特性、光学特性、物理特性などの１以上の性質に影響し、後続の加工工程における処理済み積層体の応答にも影響しかねない。ドライエッチングは、ガス又はプラズマを用いて基板から材料を選択的に除去することのできる方法である。工業的に利用可能なドライエッチング法は３通り以上あるが、いずれもウェットエッチングに比べると経済性に劣る。化学的気相エッチングにはフッ化水素（ＨＦ）を用いることができ、等方性エッチングにはフッ化キセノン（ＸｅＦ２）を用いることができる。スパッタリングでは、イオン衝撃によって表面をエッチングできる。ウェットエッチングは、液体及び／又は化学作用を用いて、物理的エッチングが起きたとしてもそれを最小限に抑えて、材料を除去できる点で、ドライエッチングと異なる。
【０００５】
支持層又は酸化物層には、他の層よりも除去の困難なものがある。例えば、酸化ケイ素は比較的低温で簡単に除去できる。しかし、例えば酸化アルミニウムは、化学的安定性、耐熱性及び剛性が比較的高く、除去が難しいか、一段と過酷な除去法が必要とされることがある。化学的安定性が高いと、ウェットエッチング法による除去の難度が上がる。さらに、多結晶材料から材料を除去するのは、単結晶及び準単結晶と比べて簡単である。例えば、多結晶材料では結晶粒界での歪みの増加から、多結晶材料は、特に界面における化学的作用を受けやすくなる。したがって、多結晶材料に有用なエッチング剤が、同一又は類似の化学組成の単結晶及び準単結晶用のエッチング剤として有用でないことがある。
【０００６】
結晶の剛性が高いと、これらの結晶のダイシング及び／又は研磨が問題となるおそれがある。ダイシングでは、ブレードを層間にて積層体に強制的に押し込む。研磨は表面を物理的に摩滅する。使用する積層体の剛性が高いほど、破壊及び損傷を受ける積層体が増すおそれがある。
【０００７】
支持層の一部又は全部を除去すれば、自立半導体層を、発光ダイオードやレーザーのような光電子デバイスに使用することができる。自立窒化ガリウム半導体層を用いるこの種のデバイスは、青色光及びＵＶレーザーを発光することができ、光磁気メモリーやＣＤ−ＲＯＭにおける高記憶密度化を達成でき、またフルカラー発光ディスプレイの製造が可能になると考えられる。
【特許文献１】米国特許第５７７０８８７号明細書
【特許文献２】米国特許第６４１３６２７号明細書
【特許文献３】米国特許第６４８８７６７号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００５／００５９２２９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
エッチング剤、そのエッチング剤の使用方法、エッチング加工済み積層体又は自立結晶、並びにエッチング加工済み積層体又は自立結晶を含むデバイスのうちの１以上を実現できれば望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、耐薬品性の結晶材料の化学的ウェットエッチング法に用いるエッチング剤に関する実施形態を含む。エッチング剤は、含ハロゲン塩を基板をエッチングするのに十分な量含有し得る。基板は、単結晶酸化アルミニウム又は準単結晶酸化アルミニウムの少なくとも一方を含有し得る。含ハロゲン塩は、約２００℃を上回る範囲の溶融温度でフラックスを形成することができる。１実施形態では、塩はクライオライト（氷晶石Ｎａ３ＡｌＦ６）及びテトラフルオロホウ酸カリウム（ＫＢＦ４）の一方又は両方を含有し得る。
【００１０】
本発明は、ウェットエッチング法に関する実施形態を含む。本方法は、多層積層体の支持層の１以上の表面にエッチング剤を接触させ、この場合支持層が酸化アルミニウムを含有することができ、次いで支持層の少なくとも一部をエッチングする工程を含むことができる。
【００１１】
本方法は、多層積層体の支持層の１以上の表面にクライオライト（Ｎａ３ＡｌＦ６）及び／又はテトラフルオロホウ酸カリウム（ＫＢＦ４）を含有するエッチング剤を接触させ、次いで支持層の少なくとも一部をエッチングする工程を含むことができる。
【００１２】
本発明は、エッチング加工済み、即ち自立積層体に関する実施形態を含む。積層体は、単層でも多層積層体でもよく、酸化アルミニウム支持層上に直接単結晶又は準単結晶を成長させるか、支持層と単結晶又は準単結晶間に介在する中間層上に単結晶又は準単結晶を成長させることにより製造することができる。支持層の少なくとも一部をウェットエッチングで化学的に除去することができる。
【００１３】
さらに本発明は、自立、即ちエッチング加工済み積層体を含むことができる電子デバイス、光デバイス又はそれらを組み合わせたデバイスに関する実施形態を含む。１実施形態では、デバイスは圧力センサを含むことができる。別の実施形態では、デバイスは導波路を含むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、エッチング剤及びエッチング法に関する実施形態を含む。本発明は、エッチングで形成した積層体及びその積層体を組み込んだデバイスに関する実施形態を含む。積層体は、単結晶又は準単結晶からなるエッチング加工済み、即ち自立積層体とすることができる。
【００１５】
本明細書及び特許請求の範囲では、それが関与する基本機能に変化をもたらすことなく変動することが許される定量的表現を修飾するのに近似的な言語を適用することがある。したがって、「約」のような用語で修飾された値は、特定された正確な値に限定されず、その特定値から外れる値も包含する。少なくとも幾つかの例で、近似的な言語はその値を測定する計器の精度に対応する。同様に、「含有しない」をある用語と共に用いることがあり、これは有意でない量、即ち痕跡量を包含し、それでもなおその修飾された用語を含有しないとみなされる。例えば、ガリウム又はアルミニウム金属を含有しないとは、約５ｐｐｍ未満の金属の存在を許容する。
【００１６】
本発明の実施形態による適当なエッチング剤は、含ハロゲン塩を含有し得る。適当な含ハロゲン塩は、含フッ素塩、例えばクライオライト（Ｎａ３ＡｌＦ６）、テトラフルオロホウ酸カリウム（ＫＢＦ４）又はクライオライト（Ｎａ３ＡｌＦ６）及びテトラフルオロホウ酸カリウム（ＫＢＦ４）両方を含有し得る。１実施形態では、エッチング剤は第Ｉ族金属（アルカリ土類）、第ＩＩＩ族金属もしくは半金属又は両方の１つ以上の含ハロゲン塩を含有し得る。
【００１７】
所望に応じて、１種以上の添加剤をエッチング剤に含有させて、エッチング剤の特性及び／又は機能を制御又は調節することができる。適当な添加剤には、反応抑制又は促進材料（例えば非反応性希釈塩又は反応性含ハロゲン材料）、ドーパントもしくはドーパント前駆体などの１つ以上があるが、これらに限らない。
【００１８】
適当なドーパントもしくはドーパント前駆体（共に「ドーパント」と表記）には、金属又は半金属（メタロイド）の１つ以上がある。適当な金属又は半金属には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属などの１つ以上がある。１実施形態では、ヒ素、アンチモン、ホウ素、リチウム、マグネシウム、リン、カリウム、ルビジウム、ナトリウムなどの１つ以上を多層構造の１層に拡散させることができる。１実施形態では、マグネシウム系ドーパントをフッ化マグネシウム又は酸化マグネシウムから形成することができる。
【００１９】
エッチングプロセス前又はその途中でドーパントをエッチング剤に添加し、１つ以上の積層体層に拡散させることができる。１実施形態では、ドーパント拡散を、ドーパント原子が露出表面中に所定の深さまでかつ制御可能な濃度で均一に分配されるように、所定の時間行うことができる。適当な拡散時間は、例えば約０．５〜約１時間、約１〜約５時間、約５〜約１０時間、又は約１０時間超とすることができる。露出表面中への適当なドーパント原子分布深さは、例えば約０．５μｍ未満、約０．５〜約１μｍ、約１〜約５μｍ、又は約５μｍ超とすることができる。適当なドーパント原子濃度は、例えば約１０００ｃｍ−３未満、約１０００ｃｍ−３〜約１０１０ｃｍ−３、約１０１０ｃｍ−３〜約１０２０ｃｍ−３、又は約１０２０ｃｍ−３超とすることができる。本明細書及び特許請求の範囲において、範囲限定は組み合わせたり、入れ替えたりしてもよく、このような範囲は確認され、文脈又は文言上そうでないと明記されていない限り、その範囲に含まれる下位範囲すべてを包含する。
【００２０】
１実施形態では、エッチング法は、エッチング液を多層積層体の酸化アルミニウム層の１以上の表面に接触させる工程を含むことができる。接触に応じて、酸化アルミニウム層の少なくとも一部を除去することができる。エッチされる区域は、エッチング剤の接触区域を限定するマスク、即ち保護層を用いることにより定めることができる。マスクは、基板の露出表面の少なくとも一部の上に形成するか重ねることができる。マスクは１つ以上の保護表面区域と１つ以上の露出表面区域を画成することができる。露出表面区域に対する保護表面区域のパターンを制御することにより、予め画成された区域からの材料除去を実現することができる。予め画成された区域のエッチングを利用して、例えば誘電層に１つ以上の接点開口を形成することができる（例えば誘電又は絶縁層を介して金属層を半導体層に接続するために）。
【００２１】
当然ながら、上記方法は、基板の画成された部分だけでなくほかの部分も除去するように拡張することができ、即ち、基板全体を除去して自立積層体を残すことができ、この場合自立積層体は、（最初２層の積層体の場合）単層を有するか、（最初３層以上の積層体の場合）２層以上を有する。或いはまた、マスクなしで材料を除去して所定の厚さの残留基板を得ることもできる。
【００２２】
マスクの使用に加えて、或いはそれとは別に、裸の積層体表面を別の材料に、おそらくはウェーハボンディングにより、取り付け、これにより基板だけを処理温度でエッチング剤に露出することができる。１実施形態では、熱分離により、感温性及び／又は易エッチ性材料、例えばＩｎＧａＮ系ＬＥＤヘテロストラクチャから基板を除去することが可能になる。１実施形態では、多層積層体の基板の中心部分を、マスク、Ｏリング又はシールを用いて除去することができる。その部分を取り囲む基板の部分、即ち周囲部分は、比較的無影響状態に保たれ、積層体への機械的支持を与えることができる。こうして得られる部分的に支持されたメンブランデバイスは圧電特性を持つことができ、例えば圧力センサ、トランスジューサ、マイクロホン又は音響発生器などに有用である。
【００２３】
本方法は、酸化物層の第１部分を、酸化物層の第２部分のエッチング速度を上回るエッチング速度でエッチングする工程を含むことができる。同様に、酸化物層のある部分を多層積層体の異なる層のエッチング速度とは異なるエッチング速度でエッチングすることができる。例えば、適当な多層積層体に、単結晶（ＳＣ）サファイア基板又は支持層上に支持された窒化ガリウム（ＧａＮ）層を含むものがあり、エッチング剤は窒化ガリウム層の除去速度を上回る速度でサファイア層を除去することができる。
【００２４】
エッチング剤で除去できる適当な基板には、酸化アルミニウムがある。１実施形態では、酸化アルミニウムは、サファイア、エメラルド又はルビーの１つ以上を含むことができ、また単結晶とすることができる。基板に用いるのに適当な他の材料には、炭化物、窒化物又はその両方がある。適当な基板はチョクラルスキー法で形成することができる。
【００２５】
上に開示した基板又は支持層のほかに、多層積層体は少なくとも１つの他の層を含む。この第２層は、半導体材料の１つ以上を含むか、酸化物、セラミック、重合体、有機化合物、無機結晶、多結晶材料、金属、半金属、放射性材料、固体、流体、ゲル、懸濁物などから形成したフィルムを含むことができる。適当な半導体材料には、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ケイ素、ケイ素−ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、窒化インジウム又は窒化ホウ素の１つ以上がある。１実施形態では、半導体は、ガリウム、インジウム、ゲルマニウム、ヒ素、ケイ素、窒素、炭素、ホウ素などの１つ以上を含有する結晶構造とすることができる。半導体の例には、窒化ガリウム、窒化ガリウムインジウムアルミニウム、ヒ化ガリウムインジウムゲルマニウムなどがある。半導体層は、単結晶、準単結晶又は多結晶材料から形成することができる。
【００２６】
単結晶は、原子が周期的配列を形成している材料を含む。準単結晶は、所定の範囲の結晶欠陥、例えば約１０００欠陥／ｃｍ２〜約１０１２欠陥／ｃｍ２の結晶欠陥を有してもよい。多結晶材料は、多数のランダムに配向した粒子（グレイン）を含み、各粒子が単結晶を含んでもよい。
【００２７】
ここで用いる用語「結晶欠陥」は、文脈か文言が対象は特定の下位概念の欠陥であると示唆していなければ、１つもしくは複数のマイクロクラックもしくはボイド、点欠陥、線欠陥、面欠陥又はマトリックス（３Ｄ）欠陥を包含する。欠陥は劈開点、粒界なども包含する。
【００２８】
点欠陥は、１つもしくは複数の空孔（空格子点）、空隙又は不純物を包含する。点欠陥には元の結晶成長時に組み込まれるものも、熱エネルギー、放射線又は電流に応答して形成されるものもある。
【００２９】
線欠陥は、結晶のある部分が同じ結晶の別の部分に対してすべることにより生成した欠陥線であってよい。線転位は、刃状転位及びらせん転位の片方又は両方を含むことができる。
【００３０】
多結晶材料には、方位の異なる粒子（グレイン）が存在してもよい。方位の異なる２つの粒子が接する場合、粒子間の領域、即ち界面を粒界と呼ぶことができる。粒界は界面欠陥であってよい。隣接する粒子間の方位のずれに応じて、異なるタイプの粒界が形成され得る。傾角境界は粒子の平面に平行な回転軸を有する。捩れ境界（小傾角境界）は粒界の平面に垂直な回転軸を有する。粒界で、格子が乱されることがあり、その結果歪み場が生じることがある。相境界転位は積層欠陥を含んでよい。積層欠陥は、結晶面の順序に変化がある時に生じることがある。この例は、正常な面順序がＡＢＣＡＢＣである面心立方結晶に見られることがある。積層欠陥があると面順序が、例えばＡＢＣＡＢＡＢＣとなる。
【００３１】
面積当たりの相境界転位の数は、エッチング速度及び基板のエッチングの方法又はタイプに影響する可能性がある。相境界転位には、例えば結晶欠陥などがある。面積当たりの結晶欠陥の数が少ないと、エッチング材料と接触する表面積が少なくなるかもしれない。結晶欠陥は、結晶特性、例えば構造的特性、電子的特性、化学的特性、熱力学的特性及び散乱特性に影響し得る。
【００３２】
エッチング剤は基板をその粒界界面又は表面又はその両方で攻撃することができる。一般に、表面でのエッチング速度は、粒界界面での歪みが大きいので、粒界界面でのエッチング速度に対して低くなりうる。したがって、単位面積当たりの粒界の数がないか少ない基板のエッチング挙動は、例えば多結晶材料又は焼結粉末材料とは異なることになる。１実施形態では、粒界界面でのみ顕著な材料除去を発揮する普通のエッチング剤とは対照的に、エッチング剤が基板表面からも粒界界面でも材料を除去することができる。したがって、このような実施形態は、単結晶基板及び／又は準単結晶基板で見られるように、結晶欠陥をほとんど又は全くもたない基板のエッチングに使用することができる。
【００３３】
基板上の半導体層のエピタキシャル成長は、例えば、気相エピタキシ（ＶＰＥ）、ハライド気相エピタキシ（ＨＶＰＥ）、有機金属気相エピタキシ（ＭＯＶＰＥ）、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）、ガスソース分子線エピタキシ（ＧＳ−ＭＢＥ）、化学ビームエピタキシ（ＣＢＥ）、有機金属塩化物（ＭＯＣ）、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）又は昇華によって達成することができる。ＭＯＣ法は、高温壁型の炉内で有機金属化合物（例えばトリメチルガリウム）をハロゲン系ガス（例えばＨＣｌ）と反応させることにより、基板上に半導体フィルムを形成することができる。生成物は、金属ハロゲン化物（例えば塩化ガリウムＧａＣｌ）を含有し得る。金属ハロゲン化物をプニクトゲン（ｐｎｉｃｔｏｇｅｎ）又はカルコゲンガス（例えばアンモニアＮＨ３）と反応させ、反応生成物を基板と接触させることができる。ＭＯＣＶＤでは、低温壁型の炉内で有機金属化合物（例えばトリメチルガリウム）を水素ガス及びプニクトゲン又はカルコゲンガス（例えばアンモニアＮＨ３）とともに加熱された基板に供給することができる。こにより、有機金属化合物をプニクトゲン又はカルコゲンガスと反応させ、基板上に結晶層を形成することができる。ＨＶＰＥでは、結晶成長中に炭素をなくすのに純粋な金属（例えばＧａ）を用いることができる。この方法では、高温壁型の炉内の容器内で金属を製造することができる。ハロゲンガスを容器内の溶融金属の上に流し、揮発性の金属ハライド種を形成する。キャリヤガスにより揮発種を加熱された基板に運び、そこで揮発種にプニクトゲン又はカルコゲンガスを衝突させることができる。得られる結晶層（例えばＧａＮ）が加熱基板上に結晶フィルムとして生成する。
【００３４】
エッチング条件を制御して処理環境を調節することができる。適当な制御変数には、温度、圧力、濃度、材料の種類及び特性、接触時間などがある。温度は、エッチング剤、多層積層板、単結晶層、これらのいずれかを収容する容器、又は容器を収容する環境について測定することができる。１実施形態では、温度を約２００℃超、約２００℃〜約３００℃の範囲、約３００℃〜約４００℃の範囲、約４００℃〜約５００℃の範囲、又は約６００℃超となるように上げることができる。１実施形態では、温度を約６００℃超、約６００℃〜約７００℃の範囲、約７００℃〜約８００℃の範囲、約８００℃〜約９００℃の範囲、約９００℃〜約１０００℃の範囲、約１０００℃〜約１１００℃の範囲、又は約１１００℃超となるように上げることができる。１実施形態では、積層体の基板と残りの層との界面に本質的にストレスがかからない温度で基板を除去することができる。冷却前に溶融フラックスから積層体を除去することにより、応力低下を達成することができる。これは、フラックスの凝固を回避することにより応力を減らすことができる。界面での応力を減らすことにより、積層体が割れを生じる傾向を抑えることができる。
【００３５】
エッチング中の圧力は直接測定しても、間接的に測定してもよい。適当な圧力は、負圧、ほぼ室内圧力（１気圧）又は室内圧力より高い圧力とすることができる。１実施形態では、エッチングを行う反応室へブランケットガスをポンプ供給することにより圧力を制御することができる。ブランケットガスを過度に又は低度に加圧して反応室内の圧力を増加又は減少することができる。
【００３６】
エッチング剤濃度に関しては、有効量は、溶融塩溶液の全重量に基づいて約１重量％超の範囲とすることができる。１実施形態では、溶融塩溶液中のエッチング剤の濃度を、溶融塩溶液の全重量に基づいて、約１重量％〜約１０重量％の範囲、約１０重量％〜約２０重量％の範囲、約２０重量％〜約３０重量％の範囲、約３０重量％〜約４０重量％の範囲、約４０重量％〜約５０重量％の範囲、約５０重量％〜約６０重量％の範囲、約６０重量％〜約７０重量％の範囲、約７０重量％〜約８０重量％の範囲、約８０重量％〜約９０重量％の範囲、約９０重量％〜約１００重量％の範囲とすることができる。残部の材料は、１実施形態では、本明細書で開示するような添加剤とすることができる。
【００３７】
適当なエッチング時間は、例えば約０．５時間未満、約０．５時間〜約１時間の範囲、約１時間〜約５時間の範囲、約５時間〜約１０時間の範囲、又は約１０時間超とすることができる。
【００３８】
１実施形態では、積層体は積層体に固着されたリードを介して通信することができる。リードは、電気又は光エネルギーを介して積層体との通信を可能にすることができる。リードが光ファイバーである場合、積層体は光パイプを形成することができる。光パイプは導波路フォーマットとすることができ、各リードと１つ以上の光ファイバー界面を有することができる。界面は多層積層体の周縁、最外側もしくは底層に配置するか、中間もしくは介在層上に配置することができる。或いはまた、光学活性なポリマー層を積層体の上に配置することができる。ポリマー層を積層体に結合して光通路を画成することができる。界面は光デバイスを積層体に直接連結するか、或いは積層体は光ファイバーを通して１つ以上の光デバイスと通信することができる。
【００３９】
適当な光ファイバーは市販品を入手することができる。積層体及び／又はポリマー層は、平面から又は側壁から内向きにレーザーミリング又はイオンミリングすることができる。ファイバーは光学的活性層と自己整合フォーマットで界面を形成することができる。例えばポリマー層は光学指数整合用カップリング媒体を使用することができる。積層体又はダイ上の層に直接光ファイバーを深く正確に挿入することができる。このような直接連結は、プロセッサとメモリーもしくは他のプロセッサとの間の高速直列通信を可能にし、（本発明以外では高速直列ファイバーに必要とされる）ピン数の多いダイを減らすことができる。
【００４０】
露出された表面積層体の活性区域は、１つのホトダイオード又は複数のホトダイオードの配列体を必要に応じて、特にアドレシング又はメモリー記憶のために、クロックサイクルでオンにしたり、感知したりできるように、プログラムすることができる。１つ以上の波長の放射線又は多色光を、積層体の層内の適当なフィルター、例えば媒体、ホトダイオードなどとともに使用することができる。フィルターは光信号のデコードのために信号を分離することにより使用を可能にする。
【００４１】
所望に応じて、電極又は電気リードを積層体に固着することができる。パワー及び／又はデータ信号をリードを介して積層体に通信することができる。エッチング中に基板の一部だけを除去する場合、基板の残りの部分が、例えば電極設置に役立つ。電極設置の援助は、他の横型デバイスと比較して、比較的簡単なアーキテクチャー及び／又は低減した全体的フットプリントを有する縦型デバイスの作製を可能にする。さらにこのような縦配向は、熱伝導又は熱消散を改良し、例えば発光装置では光抽出を増加することができる。
【００４２】
別の実施形態では、本発明の実施形態にしたがう方法によって製造された自立半導体層上に混成酸化物又は他の同様な分布型ブラッグレフレクター（ＤＢＲ）を配置することができる。このような配置は、共鳴キャビティＬＥＤ、又は高屈折率コントラスト材料から作製した高効率ミラーを有する垂直共振器面発光レーザーの作製を可能にする。
【００４３】
エッチング加工済み積層体を用いて、金属絶縁膜電界効果トランジスタ（ＭＩＳＦＥＴ）、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、金属半導体電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）、金属酸化物電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、ｐ−ｎ接合電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ）、ショットキー整流器又はショットキー障壁、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）−ヘテロ接合電界効果トランジスタ（ＨＦＥＴ）ともいう−、変調ドープ電界効果トランジスタ（ＭＯＤＦＥＴ）、二次元電子ガス電界効果トランジスタ（ＴＥＧＦＥＴ）、選択ドープヘテロ構造トランジスタ（ＳＤＨＴ）、受光素子、アバランシェホトダイオード、ダイオード、金属−半導体−金属ダイオード、電力用絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、カスコードスイッチ、内部サブバンドエミッタ、量子井戸赤外受光素子、量子ドット赤外受光素子、又は他の光電子及び電子デバイスの１つ以上を形成することができる。１実施形態では、エッチング加工済み積層体をパワースイッチとして用いることができる。
【００４４】
本発明の１実施形態による１つ以上の第ＩＩＩ族窒化物層（例えばＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ及び／又はＴｌＮ）を含む積層体は、光電子及び電子半導体デバイスに有用である。適当な電子デバイスには、マイクロ波電力増幅器、低雑音増幅器、又はパワー電子用途があり、パワー電子用途は具体的にはトランジスタ、整流器、サイリスタ、ｐ−ｉ−ｎダイオード、パワー縦型ＭＯＳＦＥＴ、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ又はパワー垂直接合電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ）及びカスケードスイッチなどである。他の適当な用途には、発光ダイオード、レーザーダイオードなどがある。例えば、半導体レーザーは、第ＩＩＩ族窒化物単結晶基板の上に単結晶エピタキシャル層を成長させたものを用いて形成することができる。このような半導体レーザーは、次世代のＣＤ及びＤＶＤリーダー／ライターに有用である。これらのリーダー／ライターは紫のレーザー光に適合可能であり、ＧａＮが紫のレーザー光を発光できる。比較的短い波長の紫色の光は望ましい媒体のデータ密度を増加することができる。
【００４５】
本発明の実施形態によるエッチング剤の使用中及びエッチング加工済み、即ち自立積層体の製造中、熱源、温度センサ及び制御ユニットを用いて、エッチング剤、多層積層体、単結晶、これらのいずれかを収容する容器、又はこれらのいずれかが配置される環境の１つ以上のものの温度を制御することができる。
【００４６】
所望に応じて、昇華／分解防止材料を、エッチング剤及び多層積層体を収容する環境中に導入してもよい。エッチング過程の前に又は同時に、エッチング剤及び多層積層体を、例えばガス状の昇華／分解防止材料で覆うことにより、多層積層体の所定層の昇華又は分解を抑制するかなくすことができる。例えば気体状アンモニア（ＮＨ３）を用いて、サファイア支持基板及び窒化ガリウム（ＧａＮ）層を含む多層積層体を覆うことができる。約１０００℃を上回る温度で、窒化ガリウム層は通常ならＧａ＋Ｎ２に分解するが、アンモニアガスブランケットを存在させることで、エッチング剤がサファイア層の少なくとも一部を除去するのを許容しながら、窒化ガリウム層の分解を抑制するかなくすことができる。
【００４７】
酸化物層のエッチング速度は、１つ以上の処理パラメータ（例えば温度、圧力、時間、反応順序など）を調節又は選択することにより、所定の材料を選択することにより、又は他の方法により、制御することができる。１実施形態では、プロセスを実施する画成空間における圧力及び／又は温度を予め選択することによりエッチング速度を制御することができる。温度の上昇及び／又は圧力の降下により、エッチング速度、即ち対象基板に対するエッチング剤の攻撃性を増加することができる。エッチング速度は、エッチング処理の前又は同時にエッチ剤に反応防止材料又は非反応性希釈剤を添加することにより下げることができる。ほかに、温度の低下、圧力の上昇及び接触時間の短縮も、エッチング速度を下げる適当な方法である。１実施形態では、エッチング速度を下げることで、エッチング深さを一層正確に制御できる。エッチング剤を処理中に撹拌して、撹拌なしの場合のエッチング速度に対して、エッチング速度を上げることができる。適当な撹拌は、例えば音波かきまぜにより行うことができる。
【００４８】
１実施形態では、基板を半導体層から除去することができ、そして得られる自立半導体層に追加の処理を施すことができる。例えば、自立半導体層の上に核形成層又は低温緩衝層のような追加の層を形成することができる。追加の層をさらに加工してエピタキシャル層用のベースを形成することができる。所望に応じて、追加の層をその後除去して、得られる積層体の結晶性を調節又は改良することができる。別の実施形態では、自立半導体層の上に電気接点を堆積する。所望に応じて、自立半導体層と電気接点との間に高濃度にドープされた接点層を介在させる。
【００４９】
エッチング速度は、エッチングすべき物質の結晶方位とは又は完全に無関係であり、したがってエッチング剤は材料をすべての方向でほぼ同じ速度で除去することができる。エッチング剤は等方性エッチング剤として機能し、単結晶層に、円弧又は曲率が１５°未満、約１５°〜約４５°の範囲、又は約４５°超である側壁を有するエッチング加工済みチャネル、ピット又は溝を形成することができる。曲率は所定の円弧に沿って移動する接線の角度の変化とその円弧の長さとの比である。所望に応じて、間にマスキング工程を挟みながら一連の浅いエッチングを行うことができる。この方法によりアスペクト比のきわめて高い構造を形成することができる。この方法の特徴として、ホタテ貝状の外観の垂直側壁が挙げられる。
【００５０】
積層体は、基板上に単結晶又は準単結晶を介在層なしで直接成長させたものとすることができ、この場合、基板の除去により単結晶又は準単結晶の表面を露出させることができる。特に、酸化物層を除去する結果として、第２層の表面が新しく露出されることになり、この第２層のあとから露出される表面上に微細組織表面プロファイルを得ることができる。こうして得られる表面粗さは、実効値（ＲＭＳ）表面粗さで表示して、１０μｍ２区域当たり約０．１μｍ未満、１０μｍ２区域当たり約０．１μｍ〜約１μｍの範囲、又は１０μｍ２区域当たり約１μｍ超とすることができる。エッチングされた領域の表面組織（テキスチャ）は、エッチング条件に応じて、粗い組織から滑らかな組織まで変えることができる。
【００５１】
１実施形態では、エッチングで露出された半導体層表面に、多数のペンダントフッ素基を化学的に結合させることができる。露出表面は元素状アルミニウムを含有しないか、保護酸化物外側層を有し元素状アルミニウムを含有しないことができる。露出表面は元素状ガリウムを含有しないことができる。しかし、露出表面に、カリウムイオン又はナトリウムイオン又は両方を約５μｍの深さまで拡散させることができる。
【００５２】
積層体基板、例えば単結晶酸化アルミニウムは、エッチング剤により等方的に部分除去することができる。等方性除去は、残存する基板の側壁に丸いエッチプロファイルを生成しうる。この丸いプロファイルの曲率は約１５°〜約４５°の範囲とすることができる。
【００５３】
多層積層体の場合、支持層の除去により自立積層体、即ちエッチングされた多層積層体を形成することができる。使用温度が比較的低いので、又は他の方法と比べて機械的応力の量が少ないので、又は低温と低応力の両方、その他の理由で、自立積層体は、単結晶、単一材料又は複数の異なる層からなる薄い自立フィルムとすることができる。１実施形態では、薄い自立フィルムは厚さが、約１００μｍ未満、約１００〜約８０μｍの範囲、約８０〜約７０μｍの範囲、約７０μｍ〜約６０μｍの範囲、約６０μｍ〜約５０μｍの範囲、約５０μｍ〜約２５μｍの範囲、約２５μｍ〜約１５μｍの範囲、又は約１５μｍ未満とすることができる。
【００５４】
エッチング剤の性質を選択でき、機械的応力が低下し、大きなかつ純粋な酸化物基板を入手でき、基板の除去が容易で、そして比較的低い温度を使用できるので、厚い自立フィルムの製造が可能になる。１実施形態では、厚い自立フィルムは厚さが、約１００μｍ以上、約１００μｍ〜約３００μｍの範囲、約３００μｍ〜約３２５μｍの範囲、約３２５μｍ〜約３５０μｍの範囲、約３５０μｍ〜約４００μｍの範囲、又は約４００μｍ超とすることができる。
【００５５】
１実施形態では、本方法により形成された積層体は、準単結晶としてもよく、変位密度が約１０５／ｃｍ２未満、約１０５／ｃｍ２〜約１０３／ｃｍ２の範囲、又は約１０３／ｃｍ２未満とすることができる。１実施形態では、本方法により形成された積層体は、酸素不純物濃度が３ｘ１０１８ｃｍ−３未満、約３ｘ１０１８ｃｍ−３〜約３ｘ１０１７ｃｍ−３の範囲、又は約３ｘ１０１７ｃｍ−３未満とすることができる。単結晶又は準単結晶半導体層を形成する適当な方法が、係属中の米国特許出願ＳＮ１０／３２９，９８２号（このような方法及び関連する電子デバイスを開示する範囲で本発明の先行技術として援用する）に開示されている。
【００５６】
１実施形態では、多層積層体は、ダイ又はダイオードの光感知部分が、光ファイバーデバイスを介して少なくとも１つの層に注入された光を検出することを可能にし、光パイプを形成することができる。光パイプを通しての光の透過は、光注入が、例えば絶縁体上の半導体（ＳＯＩ）のサファイア層部分の垂直エッジ又は側エッジからであっても、或いは光注入が下向きの光透過デバイス、例えばレーザーダイオード、発光ダイオード（ＬＥＤ）、多色ＬＥＤなどからであっても、可能であろう。このような光検出配置は、あるダイから別のダイへの、ダイからバックプレーンへの、ダイからプリント配線板（ＰＣＢ）への、その他への高速直列路を実現する。
【００５７】
図１及び図２に、電気的及び光学的圧力センサデバイスを示す。図１及び図２では同様の部品を示すのに同じ参照番号を使用する。圧力センサ１００は、例えば窒化アルミニウム、石英又はサファイアセラミックから形成したマウント基板１１０を含むことができる。真空ウェーハボンド層１２０をマウント基板１１０の表面に固着することができる。ボンド層１２０はチタン／アルミニウムから形成することができる。部分的にエッチングされたサファイア基板１３０をマウント基板１１０にボンド層１２０により固着することができる。圧力センサ１００の組立に先立って、窒化ガリウムのような半導体層１４０を基板１３０上にエピタキシャル成長により形成することができる。適当な厚さは、例えば約３０μｍとすることができる。オーム接点１３０の配列を基板１３０の外向き表面に固着することができる。基板１３０をエッチングしておき、中空区域を形成することができ、この中空区域は、マウント基板１１０と結合されると、包囲された空間１６０を画成することができる。電気的圧力センサ１００は圧力変化を感知し、これらの圧力変化に応答して圧電及び／又は容量手段を介して信号を発生することができる。圧力センサ１００は半径方向及び接線方向の応力のいずれか又は両方を測定することができる。
【００５８】
図２に示す光学的圧力センサ２００が図１の圧力センサと相違する点は、オーム接点が必要でなく、所望に応じて設ける金属製リフレクタ層２１０が示され、また異なる形状のボンド層１２０が示されていることである。
【００５９】
本発明の実施形態による圧力センサは、約２００℃超、約３００℃超、又は約３００℃〜約６２５℃の範囲の温度範囲に有用である。ＧａＮのような材料を半導体層として用いる場合、１Ｃ／ｍ２に近い強い圧電分極係数を有するワイドギャップ半導体の使用が、石英はその分極係数の数分の一であるので、特に有用である。１実施形態では、圧力センサは、耐放射線性、耐熱性、耐薬品性、耐極圧性の１つ以上をもつことができる。
【００６０】
図３に導波路３００を示す。導波路３００は、第１層又は基板３１０及びこれに固着された１つ以上の第２層３２０，３２２を含む。図３に示すように、マスク、即ち保護層３２４が第２層３２０の保護された、即ち露出されていない表面に配置されている。第２層３２０，３２２は互いに協働して相互間に領域又は区域を画成し、それは基板３１０の露出表面３３０である。第２層３２２の保護、即ち非露出表面３３２からは保護層が除去されている。第２層３２２の側壁は湾曲しており、基板表面３３０の平面に垂直である。曲率半径は図示例では約４５°である。
【００６１】
基板表面は、元素状ガリウム金属を含有しないか、元素状アルミニウム金属を含有しないか、或いはその両方を含有しないことができる。特に、基板表面は、レーザーアブレージョン処理中に形成される種類のガリウム及び／又はアルミニウム金属を含有しないことができる。或いはまた又はその上、基板表面は、複数のペンダントフッ素基が化学結合していることができる。所望に応じて、その後の酸洗いなどによりフッ素基を除去することができる。或いはまた又はその上、１種以上の金属イオン、例えばカリウムイオン又はナトリウムイオンを基板表面中に約５μｍ未満の深さまで拡散することができる。
【実施例】
【００６２】
以下の実施例は本発明による方法及び実施形態を具体的に示すためだけのもので、特許請求の範囲に何らかの限定を加えるものと解すべきではない。特記しない限り、すべての成分は、Ａｌｐｈａ  Ａｅｓａｒ，Ｉｎｃ．（米国マサチューセッツ州ワードヒル所在）、Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｇｆ．  Ｃｏｒｐ．（米国カルフォルニア州ガーデナ所在）などの普通の化学材料供給元から市販されている。
【００６３】
実施例１  −  窒化ガリウム層から酸化アルミニウム（サファイア）基板の選択的除去
サンプル１は、単結晶サファイア基板を得、水素化物気相エピタキシ（ＨＶＰＥ）法を用いてサファイア基板上に窒化ガリウムエピタキシャル層を形成することにより、製造する。サンプル１は、サファイア層と窒化ガリウム層とを有する多層積層体である。サファイア層は厚さ約３００μｍで、窒化ガリウム層は厚さ約３００μｍである。各層は幅２０ｍｍ未満で、両層は互いに同延である。
【００６４】
サンプル１をエッチング剤とともにグラファイトボートに入れる。エッチング剤は塩の混合物を含む。特に、塩混合物は、ナトリウムクライオライト（Ｎａ３ＡｌＦ６）、リチウムクライオライト（Ｌｉ３ＡｌＦ６）、カリウムクライオライト（Ｋ３ＡｌＦ６）、リチウム、ナトリウム及びカリウムアルミニウムフッ化物、アルカリガリウムフッ化物、アルカリハロゲン化物（ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＮａＦ、ＫＦ及びＬｉＦ）及び水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を含む。
【００６５】
エッチング剤及びサンプル１を入れたグラファイトボートを管炉に入れ、そして気体状アンモニアブランケットを管炉にポンプ圧送し、ボート、サンプル及びエッチング剤を覆う。炉内温度を所定の昇温速度及びステップ速度で６００℃まで上昇させる。圧力を標準室内圧力に維持する。温度及び圧力を高いレベル（約６００℃）に約１０時間維持する。加工間、サンプルに撹拌や摂動を加えない。
【００６６】
加工中、サファイア層が、窒化ガリウム層に対して優先的に又は選択的に除去される。サンプル１を高温の溶融物から取り出すか、或いは放冷し、例えば王水又は鉱酸で洗う。本実施例では、サンプルを冷却し、鉱酸で洗う。洗ったサンプルを適当な計測装置で観察すると、サファイア層が完全に除去されており、窒化ガリウム層が自立層として残されていることが分かる。以前はサファイア層に接触しそれで被覆されていた側の窒化ガリウム層表面を検査すると、高さ又は深さが約１μｍより大きいピット及び溝を有するマクロな表面プロファイルが見られる。
【００６７】
実施例１の手順を撹拌を加えて繰り返す。撹拌に伴うエッチング速度の増加に対処するために、時間を短くする。上記と同様、以前はサファイア層に接触しそれで被覆されていた側の窒化ガリウム層表面を検査すると、高さ又は深さが約１μｍより大きいピット及び溝を有するマクロな表面プロファイルが見られる。
【００６８】
実施例２  −  窒化ガリウム層から酸化アルミニウム（サファイア）基板の選択的除去
サンプル２は、上述したサンプル１と同様に製造した多層積層体である。
【００６９】
サンプル２をエッチング剤とともにグラファイトボートに入れる。エッチング剤は塩の混合物を含む。特に、塩混合物は、フルオロケイ酸（Ｈ２ＳｉＦ６）、フルオロケイ酸ナトリウム（Ｎａ２ＳｉＦ６）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド及びアルカリ水酸化物のアルコール溶液を含む。炉内温度を所定の昇温速度及びステップ速度で２００℃まで上昇させる。圧力を標準室内圧力に維持する。温度及び圧力を高いレベル（約２００℃）に約１０時間維持する。加工間、サンプルに撹拌や摂動を加えない。
【００７０】
洗ったサンプルを適当な計測装置で観察すると、サファイア層が完全に除去されており、窒化ガリウム層が自立層として残されていることが分かる。
【００７１】
実施例３  −  窒化ガリウム層から酸化アルミニウム（サファイア）基板の選択的除去
サンプル３は、上述したサンプル１と同様に製造した多層積層体である。
【００７２】
サンプル３をエッチング剤とともにグラファイトボートに入れる。エッチング剤は塩の混合物を含む。特に、塩混合物は、テトラフルオロホウ酸カリウム（ＫＢＦ４）を含む。炉内温度を所定の昇温速度及びステップ速度で６００℃まで上昇させる。圧力を標準室内圧力に維持する。温度及び圧力を高いレベル（約６００℃）に約１０時間維持する。加工間、サンプルに撹拌や摂動を加えない。サンプルを、冷却以前又は冷却中に、溶融塩から取り出す。
【００７３】
回収したサンプルを適当な計測装置で観察すると、サファイア層が完全に除去されており、窒化ガリウム層が自立層として残されていることが分かる。
【００７４】
実施例４〜１０  −  半導体層から酸化アルミニウム基板の選択的除去
実施例４は、エッチング剤としてナトリウムクライオライトのみを用いる以外は、実施例１と同じである。酸化アルミニウム基板が完全に除去される。
【００７５】
実施例５は、エッチング剤としてナトリウムクライオライトのみを用い、エッチング工程前又はその間にサファイアの一部の上に白金マスクを置く以外は、実施例１と同じである。マスクは、サファイア層の表面の露出区域とサファイア層の表面の保護区域とを画成する。酸化アルミニウム基板は、露出表面区域から除去されるが、保護表面区域からは除去されない。サファイア層に白金マスクの設計と相補的なパターンが形成される。
【００７６】
異なるパターンのマスクを用いて実施例５を繰り返す。これらのマスクは、ダイ分離用のグリッド形成や光抽出制御用のダイ整形に有用なグリッド及びドラムヘッドダイその他の形状のダイを含む、酸化アルミニウム含有区域／酸化アルミニウム非含有区域の（マスクに対応する）パターンを形成する。
【００７７】
実施例６は、マスクがチタン／タングステン合金上に白金を設けたものである以外は、実施例５と同じである。得られる多層積層体は、窒化ガリウム層の表面にパターン形成されたサファイア層が重なったものである。
【００７８】
実施例７は、基板層がサファイアではなくエメラルドである以外は、実施例１と同じである。エメラルド層が、サファイアとほぼ同じエッチング速度で窒化ガリウム層から選択的に除去される。
【００７９】
実施例８は、基板層にエメラルドではなくルビーを用いる以外は、実施例７と同じである。結果は同じで、ルビー層が、サファイアとほぼ同じエッチング速度で窒化ガリウム層から選択的に除去される。
【００８０】
実施例９は、種々の別個の試作において、窒化ガリウム基板の代わりに、ヒ化ガリウム、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ケイ素、ケイ素ゲルマニウム、窒化インジウム、インジウムアルミニウムガリウム窒素、窒化ホウ素及び他の第ＩＩＩ族窒化物を用いる以外は、実施例１と同じであり、それぞれ最初に酸化アルミニウム層を有する。各例で、酸化アルミニウム層をエッチング法により除去する。
【００８１】
実施例１０  −  窒化ガリウム層から酸化アルミニウムの選択的除去
サンプル１０は、酸化アルミニウム（サファイア）上にＨＶＰＥにより窒化ガリウム（ＧａＮ）を設層した１ｃｍ２の試験片である。サンプル１０の合計厚さは７００μｍである。合計厚さのうち２００μｍはＧａＮ層により、残りの３００μｍはサファイア層による。
【００８２】
サンプル１０を２．００１０ｇのナトリウムクライオライトと共にグラファイトるつぼに入れる。るつぼを、ＧｒａｆＴｅｃｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｌｔｄ．（米国デラウェア州ウィルミントン所在）から市販されているブランド名ＧＲＡＦＯＩＬの可撓性グラファイトで内張りした石英管炉に入れる。炉内温度を２５０℃／時の速度で、炉温度が１０５０℃に達するまで、昇温する。炉温度が１０５０℃で平衡に達したら、炉温度（及び炉内のサンプル１０保持るつぼ）を１０５０℃に２時間維持する。炉内温度を２５０℃／時の速度で、室温に達するまで、降下する。
【００８３】
サンプル１０をるつぼから回収する。回収後、サンプル１０を王水溶解により洗浄する。目で観察すると、サファイア層が完全に除去される一方、ＧａＮ表面が無影響状態にあることが分かる。回収したサンプルの測定から、ＧａＮの厚さが変わらず、２００μｍであり、一方３００μｍのサファイア層が除去されることが、示される。
【００８４】
実施例１１  −  薄膜半導体層から酸化アルミニウム層の除去
酸化アルミニウム単結晶基板上に薄膜エピタキシャル層（約５０μｍ未満）を形成することにより、複数のサンプルを製造する。サンプル１１Ａは平均厚さ０．１μｍで、サンプル１１Ｂは平均厚さ１μｍで、サンプル１１Ｃは平均厚さ１０μｍで、サンプル１１Ｄは平均厚さ２０μｍで、サンプル１１Ｅは平均厚さ５０μｍである。
【００８５】
サンプル１１Ａ〜１１Ｅを実施例３に概略を示した手順で処理する。サンプル１１Ａ〜１１Ｅのそれぞれの場合に、エッチング法により酸化アルミニウム層を除去する。窒化ガリウム層が自立層として残される。
【００８６】
実施例１２  −  厚膜半導体層から酸化アルミニウム層の除去
実施例１２は、サンプルを合計厚さ７００μｍに形成する以外、実施例１１と同じである。合計厚さのうち３００μｍは酸化アルミニウム基板により、残りの４００μｍは窒化ガリウム単結晶又は準単結晶層による。処理後、窒化ガリウム層が、平均厚さ３００μｍ超の範囲の、特に平均厚さ約４００μｍの範囲の自立積層体として残される。
【００８７】
実施例１３  −  薄膜半導体層から酸化アルミニウム層の除去
実施例１３は、サンプルを窒化ガリウムではなく、アルミニウムインジウムガリウム窒化物（ＡｌＩｎＧａＮ）から形成する以外、実施例１１と同じである。処理後、アルミニウムインジウムガリウム窒化物層が自立層として残される。
【００８８】
ここに説明した実施形態は、特許請求の範囲に記載した本発明の構成要素に対応する要素を有する組成、構造、システム及び方法の例である。この説明があれば、当業者は特許請求の範囲に記載した本発明の構成要素に対応する代替要素を有する実施形態を作製し、使用することができる。したがって、本発明は、特許請求の範囲の文言から相違しない組成、構造、システム及び方法を包含し、またさらに特許請求の範囲の文言から実質的でない相違のある他の組成、構造、システム及び方法を包含する。幾つかの特徴及び実施形態だけを説明し、具体的に示したが、当業者には多数の改変や変更が自明であろう。特許請求の範囲はそのような改変や変更すべてを包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の１実施形態による圧力センサの断面側面図である。
【図２】本発明の１実施形態による別の圧力センサの断面側面図である。
【図３】本発明の１実施形態による導波路の側面図である。
【符号の説明】
【００９０】
１００  圧力センサ
１１０  マウント基板
１２０  ボンド層
１３０  サファイア基板
１４０  半導体層
１６０  包囲空間
３００  導波路
３１０  第１層
３２０，３２２  第２層
３３０  露出表面
３３２  非露出表面
【図１】
2007005752.tif 000003
【図２】
2007005752.tif 000004
【図３】
2007005752.tif 000005