【事件の表示】
　特許第３４１８１５０号「ホスト基板上に半導体構造を形成する方法および半導体構造」の請求項１ないし７に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３４１８１５０号の請求項１ないし７に係る特許を維持する。
【理　由】
【１】手続の経緯
　特許第３４１８１５０号の発明は、平成１２年２月２４日(パリ条約による優先権主張；平成１１年２月２６日，米国)に特許出願され、平成１５年４月１１日にその特許権の設定登録がなされ、その後、受野　博より特許異議の申立てがなされ、平成１７年１月３１日付けで第１回目の取消理由が通知され、さらにその後、平成１７年６月１５日付けで第２回目の取消理由が通知され、その指定期間内である平成１７年９月６日付けで訂正請求がなされたものである。
　　　
【２】平成１７年９月６日付け訂正の適否判断
［１］訂正内容
　訂正事項ａ；【特許請求の範囲】の【請求項１】を、
「ホスト基板上に実質的に単結晶または多結晶の半導体を形成する方法であって、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、窒化インジウム、およびそれらの合金から成るグループから選択された１つまたは複数の窒化物膜から成る窒化物材料の層をサファイア基板の第１の表面に付着させるステップと、半導体構造を形成するための１つまたは複数のIV族半導体材料の層を前記窒化物材料の層上に成長させるステップと、前記サファイア基板と、前記窒化物材料の層と、前記半導体構造と、前記ホスト基板とから成る複合構造を形成するステップと、前記サファイア基板を前記複合構造からリフトオフさせることができる十分な窒素を前記窒化物材料から実質的に解離させるのに十分なエネルギーを、前記第１の表面の反対側にある前記サファイア基板の第２の表面に照射して、前記窒化物材料の層を全て除去するステップと、前記複合構造から前記サファイア基板をリフトオフするステップと、前記半導体構造から金属残留物を除去するステップとを含む方法。」と訂正する。
　訂正事項ｂ；【特許請求の範囲】の【請求項５】の引用請求項を、請求項３として、
「前記ホスト基板が半導体材料で形成された、請求項３に記載の方法。」と訂正する。
　訂正事項ｃ；段落【0021】を、
「図５に示すように、シリコン膜１４の下面２３上に窒化物層１０からの金属残留物２２が残る。残留物２２、たとえば、ガリウム、アルミニウム、またはインジウムは、半導体構造を、酸浴、たとえば塩化水素酸と硝酸の混合物に浸けるなど、周知の方法で除去することができる。」と訂正する。
　訂正事項ｄ；段落【0035】を、
「（１）ホスト基板上に実質的に単結晶または多結晶の半導体を形成する方法であって、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、窒化インジウム、およびそれらの合金から成るグループから選択された１つまたは複数の窒化物膜から成る窒化物材料の層をサファイア基板の第１の表面に付着させるステップと、半導体構造を形成するための１つまたは複数のIV族半導体材料の層を前記窒化物材料の層上に成長させるステップと、前記サファイア基板と、前記窒化物材料の層と、前記半導体構造と、前記ホスト基板とから成る複合構造を形成するステップと、前記サファイア基板を前記複合構造からリフトオフさせることができる十分な窒素を前記窒化物材料から実質的に解離させるのに十分なエネルギーを、前記第１の表面の反対側にある前記サファイア基板の第２の表面に照射して、前記窒化物材料の層を全て除去するステップと、前記複合構造から前記サファイア基板をリフトオフするステップと、前記半導体構造から金属残留物を除去するステップとを含む方法。
（２）前記複合構造が、前記半導体構造の露出表面を前記ホスト基板に取り付けることによって形成される、上記（１）に記載の方法。
（３）前記露出表面が接着剤またはボンディング剤によって前記ホスト基板に取り付けられる、上記（２）に記載の方法。
（４）前記ホスト基板がガラスまたはポリマー材料で形成された、上記(３)に記載の方法。
（５）前記ホスト基板が半導体材料で形成された、上記(３)に記載の方法。
（６）前記半導体構造内に半導体デバイスを形成するように前記半導体構造に製作処置が施される、上記（１）に記載の方法。
（７）上記（１）に記載の方法によって製造されたホスト基板上の半導体構造。」と訂正する。
　　　
［２］訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　上記訂正事項ａの「IV族半導体材料の層」については、訂正前の特許明細書(以下、「訂正前明細書」という)の段落【0015】の記載に基づき、特許請求の範囲において、発明特定事項を付加するものである。
　また、「窒化物材料の層を全て除去する」ことについては、訂正前明細書の段落【0020】の記載及び【図５】の明示に基づき、発明特定事項を付加するものである。
　さらに、「半導体構造」とする訂正は、【図５】の明示に基づき、明りようでない記載の釈明をしたものである。
　上記訂正事項ｂは、訂正前明細書の【請求項５】の引用請求項を、明りようでない記載の釈明を目的として、請求項３としたものである。
　上記訂正事項ｃは、【図５】の明示に基づく明りようでない記載の釈明にあたる。
　上記訂正事項ｄは、訂正後の特許明細書(以下、「訂正明細書」という)の発明の詳細な説明の記載を、訂正明細書の特許請求の範囲の記載と整合させるためのものであり、明りようでない記載の釈明を目的としている。
　　　
　上述のとおり、前記訂正事項ａ〜ｄは、特許請求の範囲の減縮を目的としたもの、及び、明りようでない記載の釈明を目的としたものであり、かつ、新規事項の追加にはあたらず、実質上特許請求の範囲を拡張し、または変更するものではない。
　　　
［３］まとめ
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法第１２０条の４第２項、及び同条第３項において準用する同法第１２６条第２項から第４項までの規定に適合するので、当該訂正を認める。
　　　
【３】特許異議申立て理由の概要
　特許異議申立人　受野　博は、下記の甲第１〜３号証及び参考文献を提示し、
　本件の請求項１〜７に係る発明は、前記甲第１〜３号証に記載された発明に基づいて、当業者が容易に発明をすることができたものであるから、その特許は特許法第２９条第２項の規定に違反してされたものであり、取り消されるべきであると主張している。
　また、本件は、その明細書の記載が不備であり、その特許請求の範囲の請求項５に係る発明の特許は、特許法第３６条第６項第２号に規定する要件を満たしていない特許出願に対してなされたものであるから、当該特許は取り消されるべきであるとも主張している。
　　　　　　　　　　　　　　　　　記
　甲第１号証；特開平１０−４１５８６号公報・・・以下、「刊行物１」という。
　甲第２号証；Electrochemical Society Proceedings Volume 98-2, 1998, p377〜p384・・・以下、「刊行物２」という。
　甲第３号証；ＷＯ９８／１４９８６・・・以下、「刊行物３」という。
　参考文献；Appl. Phys. Lett. 72(5), 2 February 1998, p599〜p601・・・以下、「刊行物４」という。
　　　
【４】本件特許発明
　本件については、上記【２】段落で示したように上記訂正が認められるから、本件の請求項１〜７に係る発明(以下、「本件発明１〜７」という)は、本件訂正明細書の、特許請求の範囲の請求項１〜７に記載された事項により特定されるとおりの、
「【請求項１】ホスト基板上に実質的に単結晶または多結晶の半導体を形成する方法であって、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、窒化インジウム、およびそれらの合金から成るグループから選択された１つまたは複数の窒化物膜から成る窒化物材料の層をサファイア基板の第１の表面に付着させるステップと、半導体構造を形成するための１つまたは複数のIV族半導体材料の層を前記窒化物材料の層上に成長させるステップと、前記サファイア基板と、前記窒化物材料の層と、前記半導体構造と、前記ホスト基板とから成る複合構造を形成するステップと、前記サファイア基板を前記複合構造からリフトオフさせることができる十分な窒素を前記窒化物材料から実質的に解離させるのに十分なエネルギーを、前記第１の表面の反対側にある前記サファイア基板の第２の表面に照射して、前記窒化物材料の層を全て除去するステップと、前記複合構造から前記サファイア基板をリフトオフするステップと、前記半導体構造から金属残留物を除去するステップとを含む方法。
　【請求項２】前記複合構造が、前記半導体構造の露出表面を前記ホスト基板に取り付けることによって形成される、請求項１に記載の方法。
　【請求項３】前記露出表面が接着剤またはボンディング剤によって前記ホスト基板に取り付けられる、請求項２に記載の方法。
　【請求項４】前記ホスト基板がガラスまたはポリマー材料で形成された、請求項３に記載の方法。
　【請求項５】前記ホスト基板が半導体材料で形成された、請求項３に記載の方法。
　【請求項６】前記半導体構造内に半導体デバイスを形成するように前記半導体構造に製作処置が施される、請求項１に記載の方法。
　【請求項７】請求項１に記載の方法によって製造されたホスト基板上の半導体構造。」である。
　　　
【５】刊行物１〜４の記載事項
【５-1】刊行物１の記載事項
　第１頁【要約】欄の段落【解決手段】に、
(刊1a)「Ｃ面サファイア基板１上にＧａＮ系半導体層を多層に積層してレーザ構造を形成した後、その上にＮｉ／Ａｕ膜７を形成する。（１００）面方位のｐ型ＧａＰ基板８上にＮｉ／Ａｕ／Ｉｎ膜９を形成する。Ｎｉ／Ａｕ膜７およびＮｉ／Ａｕ／Ｉｎ膜９を介してＣ面サファイア基板１上のＧａＮ系半導体層とｐ型ＧａＰ基板８とを接合する。その際、ｐ型ＧａＰ基板８の劈開容易方向とＧａＮ系半導体層の劈開容易方向とを一致させる。接合後、Ｃ面サファイア基板１を除去し、ｐ型ＧａＰ基板８をその劈開容易方向に沿って劈開することによりＧａＮ系半導体層を劈開して共振器端面、すなわち光放出端面を形成する」と記載され、
　段落【0044】に、
(刊1b)「・・・Ｃ面サファイア基板２１の除去などのプロセスを経て、ｐ型ＧａＰ基板３１上に、Ｎｉ／Ａｕ膜３０およびＮｉ／Ａｕ／Ｉｎ膜３２を介して、ｐ型ＧａＮコンタクト層２９、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２８、ｐ型ＧａＮ光導波層２７、活性層２６、ｎ型ＧａＮ光導波層２５、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２４およびｎ型ＧａＮコンタクト層２３が順次積層された構造を形成する・・・」と記載されている。
　　　
【５-2】刊行物２の記載事項
　第３７７頁［ABSTRACT］の第１〜７行に、
「Gallium nitride (GaN) thin films on sapphire substrates were successfully separated and transferred onto Si substrates by pulsed UV-laser processing.  A single 600 mJ/cm2, 38ns KrF excimer laser pulse was directed through the transparent substrate to induce a rapid thermal decomposition of the GaN at the GaN/sapphire interface.  The decomposition yields metallic Ga and N2 gas that allows separation of the GaN film from the substrate.」と記載され、その内容は、
(刊2a)「サファイア基板上の窒化ガリウム（ＧａＮ）薄膜が、パルスＵＶレーザ処理によって良好に分離されてＳｉ基板上に転写された。ＧａＮ／サファイア境界のＧａＮの急速な熱分解を起こさせるために、１回600mJ/cm2、３８nsＫｒＦエキシマレーザパルスが透明基板を介して照射された。その分解は、サファイア基板からＧａＮ膜の分離を可能にする、金属ＧａとＮ２ガスを発生させる」というものである。
　第３７８頁［EXPERIMENTAL］の第１〜８行に、
「Commercially purchased GaN films of thickness 3 μｍ on a single-sided polished sapphire substrate were used as the starting material.  A boron doped, p-type Si (001) wafer was bonded to the surface of the GaN thin film using a low-melting temperature wax forming a sapphire/GaN/wax/Si structure.  Prior to the wafer bonding, the backside of the sapphire substrate was polished using diamond paste.  All laser processing of the sapphire/GaN/wax/Si structures was performed in air using a Lambda Physik Lextra 200 KrF pulsed excimer laser (38 ns pulse width) with the incident beam directed through the sapphire substrate.」と記載され、その内容は、
(刊2b)「市販の片面研磨サファイア基板上の３μｍ厚のＧａＮ膜を出発材料として使用した。ボロンドープのｐ型Ｓｉ（００１）ウエハをＧａＮ薄膜の表面に低融点ワックスを用いて接合して、サファイア／ＧａＮ／ワックス／Ｓｉ構造を形成した。ウエハ接合の前に、サファイア基板の背面をダイヤモンドペーストで研磨した。サファイア／ＧａＮ／ワックス／Ｓｉ構造の全てのレーザ処理は、大気中でラムダ・フィジック・レクトラ２００ＫｒＦパルスエキシマレーザ（３８ｎｓパルス幅）を用い、サファイア基板を介してビームを入射して行った」というものである。
　第３８０頁第２〜４行に、
「A thin Ga rich layer on the surface of the now exposed interface was easily removed with a 1:1 solution of HCl and de-ionized water.」と記載され、その内容は、
(刊2c)「露出された境界表面上のGaリッチ層は、HClと脱イオン水の１：１の溶液で容易に除去された」というものである。
　　　
【５-3】刊行物３の記載内容
　特許請求の範囲１〜３，８，１２，１３に、
(刊3a)「１．２つに分離された材料層がほぼ完全に得られるように２つの材料層を相互に分離する方法において、双方の材料層の一方を通して、材料層が分離されるべき箇所の前記の両方の材料層の間にある界面又はこの界面付近の領域を電磁放射線で露光し、前記の電磁放射線は界面で又は界面付近の領域内で吸収され、この吸収により界面での材料の分解が誘導されることを特徴とする、２つの材料層を相互に分離する方法。
　２．基板上に設置された、少なくとも１種のIII族の窒化物材料からなる半導体層又は半導体積層物を横側方向に構造化する方法において、基板を通して又は半導体層又は半導体積層物を通して、基板と半導体層又は半導体積層物との界面、又は前記の界面付近の領域を電磁放射線で露光し、前記の電磁放射線は界面で又は界面付近の領域で吸収され、この吸収により界面での材料の分解が誘導されることを特徴とする、半導体層又は半導体積層体を横側方向に構造化する方法。
　３．前記放射線を吸収して、分解される犠牲層が、界面に配置される、請求項１又は２記載の方法。
　８．一方の材料層が基板であり、他方の材料層が半導体層、半導体積層物又は半導体層状構造体であり、電磁放射線は基板を通して界面又は犠牲層に達する、請求項１記載の方法又は請求項１及び請求項３から７までのいずれか１項記載の方法。
　１２．半導体層、半導体積層物又は半導体積層構造体又は場合により犠牲層が、完全に又は部分的にＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ又はこれらの混晶からなるか、又はこれらの材料からの積層物、積層構造体又は部品構造体からなる、請求項８記載の方法又は請求項８及び請求項９から１１までのいずれか１項記載の方法。
　１３．基板が主にサファイア，ＬｉＡｌＯ2，ＬｉＧａＯ2，ＭｇＡｌ2Ｏ4，ＳｃＡｌＭｇＯ4又はＳｉＣからなる、請求項２又は１２記載の方法」と記載され、
　第６頁第３２行〜第７頁第４行に、
(刊3b)「分離する層及び積層の製造は、その構造上の特性、機械的特性及び熱的特性においてIII族の窒化物の特性とは著しく異なることができる他の基板（例えばシリコン）上へIII族の窒化物からなる層を移行させるのを可能にする。この方法は、平面スクリーンの製造のためのIII族の窒化物からなる発光ダイオード及び半導体レーザと通常の支持体材料との組合せ、又は回路及び集積回路中へのこのような部品の組込を可能にする」と記載され、
　第１１頁第３３行〜第１２頁第３行に、
(刊3c)「界面の分解により分離された部品は著しく薄いか又は著しく小さいことがあり、従って、機械的に不安定であり、取り扱いが困難である。この部品は図７の実施例により分離の前又は分離の後で、例えば接着剤１２を用いて新規の支持体１４上に載せることも可能である。界面の分解の前に固定する場合が図７に例示されている。分離の後に基板６から分離された半導体薄層４が支持体材料１４上に提供される」と記載され、
　第１２頁第３４行〜第１３頁第６行に、
(刊3d)「この作業は特にIII族の窒化物の層又は層系に適している、それというのもこの種の材料はこの方法にとって特に適した物理的特性を有しているためである。第１に、III族の窒化物は個々の光パルスの吸収により、空間的に限定的にかつ制御されてその分解温度を越えて加熱することができる。光パルスの吸収により生じた温度で、窒化物の分解及びガス状の窒素の形成が行われる(６００℃〜１８００℃，窒化物の組成に依存する)」と記載され、
　第１４頁第２２〜２７行に、
(刊3e)「このレーザ放射線は、ＧａＮの約１００ｎｍの深さまでの界面付近で吸収され、それにより界面は加熱される。８５０℃より高い温度が達成されると、窒素ガスを形成しながらのＧａＮの分解が起こる」と記載され、
　第１４頁第３１〜３４行に、
(刊3f)「分離された層を安定化するために、この試料は露光の前に層の側を樹脂又はワックス１２を使用して支持板又はシート１４上に接着することができる」と記載されている。
　　　
【５-4】刊行物４の記載内容
　第５９９頁の「要約」部分に、
(刊4a)「サファイア基板上に成長させた窒化ガリウムの薄膜が、１回３８ns ＫｒＦエキシマレーザパルスを透明基板を介して４００−６００mJ／cm2の範囲で一様に照射することによって、良好に分離されシリコン基板上に転写された。窒化ガリウムの界面における２４８nmの放射線の吸収は、界面層の急速な熱分解を発生し、金属ＧａとＮ２ガスを生じさせた。基板は、３０℃のＧａ溶融温度以上に加熱することにより、容易に除去できた。基板のリフト・オフ(除去)前後の窒化ガリウム・フィルムに対する走査電子顕微鏡及びＸ線回折の結果は、基板の分離及び薄膜の転写工程によって、窒化ガリウム・フィルムの構造的品質が変化していないことを証明した」と記載されている。
　　　
【６】特許異議申立てに対する当審の判断
【６-1】明細書(訂正前の請求項５)の記載不備(３６条)
　特許異議申立人は下記のように主張して、本件の訂正前の請求項５に係る特許を取り消すべきであるとしている。
　　　　　　　　　　　　　　　　記
　本件請求項５の記載は、請求項４において、ホスト基板が半導体材料で形成されたとしたものであるが、請求項４の記載では、ホスト基板がガラスまたはポリマー材料で形成されたとされている。
　また、本件明細書の段落【0016】には、ホスト基板は、ガラス、金属、ポリマー材料、または半導体材料であることが好ましいと記載されており、半導体材料で形成されたガラスまたはポリマー材料で形成された基板とは、いかなる範囲のものをいうのか不明である。
　したがって、本件請求項５に係る特許は、特許法第３６条第６項第２号に規定する要件を満たしていない特許出願についてなされたものであり、取り消されるべきである。
　　　
　しかし、ここで問題としている【請求項５】は、訂正によりその引用項を【請求項３】とされた結果、特許異議申立人の主張した「明細書の記載不備」は解消されたと認められる。
　　　
【６-2】本件発明１〜７の容易性(２９条２項)
［１］本件発明１について、
　本件発明１は、その発明特定事項に、要点a)「半導体構造を形成するための１つまたは複数のIV族半導体材料の層を窒化物材料の層上に成長させるステップ」を有し、及び、要点b)「窒素を窒化物材料から実質的に解離させるのに十分なエネルギーを、サファイア基板の第２の表面に照射して、前記窒化物材料の層を全て除去するステップ」を有する。
　一方、刊行物１〜４には、前記要点a)及び要点b)については、何らの記載も示唆もない。
　そして、本件発明１は、当該発明特定事項を含むことにより、訂正明細書記載の「ホスト基板上に実質的に単結晶の半導体(IV族)を安価に製作することができ、メタライゼーション処置を使用して、サファイア基板上に付着させた窒化膜上に成長させた半導体構造(IV族)を、ホスト基板に移し換えることができる」という作用効果を奏するものと認められる。
　したがって、刊行物１〜４の記載内容を如何様に組み合わせても、本件発明１を当業者が容易に想到できたということはできない。
　　　
［２］本件発明２〜６について、
　本件発明２〜６は、本件発明１を直接又は間接的に引用し、かつ更なる発明特定事項を付加して、その発明を限定したものである。
　したがって、前記［１］段落で述べたように、本件発明１が刊行物１〜４に記載された発明から当業者が容易に想到できたものでない以上、必然の帰結として、本件発明２〜６も刊行物１〜４に記載された発明から当業者が容易に想到できたものであるということはできない。
　　　
［３］本件発明７について、
　本件発明７は、本件発明１の方法によって製造された、ホスト基板上の半導体構造であるが、刊行物１〜４の記載内容では、ホスト基板上にIV族半導体構造を形成することは想定できず、また、窒化物材料を全て犠牲にして除去するという発想も想起されない。
　したがって、本件発明７は、前記刊行物１〜４に記載された発明から当業者が容易に想到できたものとは認められない。
　　　
【７】むすび
　以上のとおりであるから、特許異議申立ての理由および証拠によっては、本件発明１〜７に係る特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件発明１〜７に係る特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１７年１０月６日（２００５．１０．６）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
ホスト基板上に半導体構造を形成する方法および半導体構造
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】
　ホスト基板上に実質的に単結晶または多結晶の半導体を形成する方法であって、
　窒化ガリウム、窒化アルミニウム、窒化インジウム、およびそれらの合金から成るグループから選択された１つまたは複数の窒化物膜から成る窒化物材料の層をサファイア基板の第１の表面に付着させるステップと、
　半導体構造を形成するための１つまたは複数の
ＩＶ族
　前記サファイア基板と、前記窒化物材料の層と、前記半導体構造と、前記ホスト基板とから成る複合構造を形成するステップと、
　前記サファイア基板を前記複合構造からリフトオフさせることができる十分な窒素を前記窒化物材料から実質的に解離させるのに十分なエネルギーを、前記第１の表面の反対側にある前記サファイア基板の第２の表面に照射
して、前記窒化物材料の層を全て除去する
　前記複合構造から前記サファイア基板をリフトオフするステップと、
　前記
半導体
　【請求項２】
　前記複合構造が、前記半導体構造の露出表面を前記ホスト基板に取り付けることによって形成される、請求項１に記載の方法。
　【請求項３】
　前記露出表面が接着剤またはボンディング剤によって前記ホスト基板に取り付けられる、請求項２に記載の方法。
　【請求項４】
　前記ホスト基板がガラスまたはポリマー材料で形成された、請求項３に記載の方法。
　【請求項５】
　前記ホスト基板が半導体材料で形成された、請求項
３
　【請求項６】
　前記半導体構造内に半導体デバイスを形成するように前記半導体構造に製作処置が施される、請求項１に記載の方法。
　【請求項７】
　請求項１に記載の方法によって製造されたホスト基板上の半導体構造。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】
　本発明は、半導体製造方法およびその方法により製作される製品に関する。具体的には、本発明は、ガラス、ポリマー材料、半導体材料、または金属などのホスト基板上に実質的に単結晶の半導体構造を形成する方法に関する。
　【０００２】
　【従来の技術】
　液晶表示装置では、ガラス基板上に付着させたシリコン・ベースのマイクロ電子装置回路が広く使用されている。現在、使用されているシリコンは、アモルファスまたは近アモルファス構造である。したがって、シリコンが示すキャリヤ移動度は、１平方センチメートル／ボルト秒（１ｃｍ２／Ｖｓ）未満である。この問題は、ガラスがアモルファス基板であるために起こる。したがって、ガラス上に付着させたシリコンはすべてアモルファスまたは多結晶であるが、単結晶膜の方がキャリヤ移動度がはるかに高いため、ガラス基板上にシリコンの単結晶膜を経済的な方式で形成することが望ましい。
　【０００３】
　多結晶シリコンのキャリヤ移動度が低いのは、散乱中心の役割を果たす粒界の密度が高いためである。きわめて粒度が小さい極端な場合には、その結果としての不規則度が高くなる。一方、単結晶膜または近単結晶膜は、粒界がまったくないかまたはきわめて少ない。したがって、単結晶または近単結晶シリコンのキャリヤ移動度はきわめて高い。
　【０００４】
　単結晶膜には２つのタイプがある。第１のタイプは、粒界がなく、転位などの広範な欠陥を有さないものである。このような膜は、最高のキャリヤ移動度を有し、通常は、ホモエピタキシまたは近ホモエピタキシの場合のみに見られる。第２のタイプの単結晶膜は、粒界はないが、ドメイン界または高密度の転位あるいはその両方を有しうるものである。このような膜は、第１のタイプほど高くはないが、かなり高いキャリヤ移動度を有することがある。たとえば、ビーン（Ｂｅａｎ）はＡｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌｕｍｅ　Ｎｏ．３６（７４１〜７４３ページ、１９８０年）で、高い格子不整合によりきわめて高密度の転位が生じる、サファイア基板上に成長させた単結晶シリコンについて記載している。しかし、キャリヤ移動度は２００〜３００ｃｍ２／Ｖｓ程度であり、これはアモルファス・シリコンから期待できる移動度よりも２桁高い。
　【０００５】
　プラスチックなどの可撓性基板上の有機薄膜ベースのマイクロ電子回路は、スマート・カードやフレキシブル・ディスプレイなどの応用分野の新しい研究分野である。しかし、この種の材料も、キャリヤ移動度が１ｃｍ２／Ｖｓ未満と低い。この種の薄膜の１つの利点は可撓性である。しかし、プラスチック基板またはポリマー基板上に単結晶シリコン薄膜を低コストで成長または移植することができれば、有機薄膜ベースのデバイスよりもすぐれた電気特性が得られる。さらに、シリコンは、すぐれた弾性を有し、それによって薄い（数ミクロン未満）膜が可撓性基板の形に容易に従う。
　【０００６】
　問題は、ガラス上のアモルファス・シリコンまたはプラスチック上の有機物電子回路よりもすぐれた代替物となる高移動度のデバイスを製作するために、広い面積のガラスまたはプラスチック基板上に単結晶シリコン薄膜を経済的な方式で形成する方法である。
　【０００７】
　考えられる解決策は、プラスチック基板またはガラス基板上に高品質の単結晶シリコン層を移植または成長させることである。アモルファス基板上での単結晶膜の成長は、未解決の課題である。任意の基板にシリコン層を移植する方法は様々あるが、そのほとんどは経済的でないかまたは実用的ではない。１つの方法は、ガラスまたはプラスチック基板にシリコン・ウエハを拡散ボンディングし、その後で裏面からシリコンをエッチング除去して基板の大部分を除去するものである。しかし、この方法は、シリコン・ウエハ全体を破壊し、それによって広い面積の被覆は不経済になる。他の方法は、拡散ボンディングを行い、次に、「スマートカット」Ｈ脆化プロセスを使用して、ウエハからシリコン層を剥離することである。これで、１つのウエハからたくさんの半導体層が得られる。しかし、スマートカット・プロセスは、６００℃のアニールを必要とし、これは一般的に使用されるガラスやプラスチックの基板とは適合しない。
　【０００８】
　米国特許第５２２５２５１号には、基板表面上に窒化アルミニウムの層を付着させることによって、基板表面をアルミニウムで被覆するプロセスが記載されている。このプロセスは、メタライゼーション・ステップを使用し、基板表面上にアルミニウムの被覆が残るように窒化アルミニウムに紫外線を照射して窒素を解離させる。
　【０００９】
　ウォン（Ｗｏｎｇ）およびサンズ（Ｓａｎｄｓ）による、「Ｄａｍａｇｅ−ｆｒｅｅ　Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＧａＮ　Ｆｉｌｍｓ　Ｆｒｏｍ　Ｓａｐｐｈｉｒｅ　Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」（Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌｕｍｅ　Ｎｏ．７２，５９９〜６０１ページ、１９９８年）という名称の論文には、サファイア基板からリフトオフまたは移動させるメタライゼーション・ステップの使用が記載されている。この論文は、サファイア基板上に付着させた窒化ガリウム膜を有する構造から始まる。次に、窒化ガリウム膜にエポキシによってシリコン・ウエハをボンディングする。その後、メタライゼーション・ステップを使用して、この窒化ガリウム膜／シリコン・ウエハ構造からサファイア基板をリフトオフする。
　【００１０】
　【発明が解決しようとする課題】
　本発明の一目的は、ホスト基板上に実質的に単結晶の半導体を安価に製作する問題を解決することである。
　【００１１】
　本発明の他の目的は、メタライゼーション処置を使用して、サファイア基板上に付着させた窒化膜上に成長させた半導体構造を、ホスト基板に移し換えることである。
　【００１２】
　【課題を解決するための手段】
　本発明による方法は、ホスト基板上に実質上単結晶または多結晶の半導体を形成する。まず、サファイア基板の上面に窒化物材料の層を付着させる。この窒化物材料層は、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、窒化インジウム、またはそれらの合金から成るグループから選択された１つまたは複数の窒化膜から成る。次に、窒化材料層の上に、実質上単結晶または多結晶の半導体材料の１つまたは複数の層を成長させる。この１つまたは複数のシリコン材料層は、半導体構造を形成する。次に、サファイア基板、窒化物層、半導体構造、およびホスト基板の層から成る複合構造を形成する。この複合構造からサファイア基板をリフトオフすなわち剥離させるのに十分な窒素を窒化物材料からほぼ解離させることができるように、十分なエネルギーでサファイア基板の裏面にレーザを照射する。次に、複合構造からサファイア基板をリフトオフする。複合構造に金属残留物があればそれを除去する。
　【００１３】
　本発明による製品は、本発明の方法により形成される製品である。
　【００１４】
　【発明の実施の形態】
　本発明による方法は、比較的低い温度で、ホスト基板上に実質上単結晶または多結晶の半導体層を形成する。この方法は、半導体をホスト基板上に移植するために１つのサファイア基板を一貫して再使用することができるという意味で、非破壊的である。
　【００１５】
　この方法は、ＩＶ族半導体に適用可能であり、特にシリコンおよびゲルマニウムに適用可能であるが、これはこれらが同じダイヤモンド型立方晶系構造を有し、互いに約４％以内の範囲の格子定数を有するためである。説明しやすいように、本明細書では半導体をシリコンと呼ぶが、他のＩＶ族半導体、特にゲルマニウムも使用可能であることを理解されたい。
　【００１６】
　ホスト基板は任意の基板とすることができる。ホスト基板は、ガラス、金属、ポリマー材料、または半導体材料であることが好ましい。
　【００１７】
　図１から図６を参照すると、サファイア基板１１の上面１２上に、広バンド・ギャップの窒化物材料１０の薄い層を付着または成長させる。窒化物材料１０は、ＩＩＩ族窒化物、好ましくは、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、および窒化インジウムを含むグループから選択された窒化物の１つまたは複数の層から成る。サファイア基板１１は、（０００１）、（１，−１，０２）、（１１，−２，０）またはその他の配向を有することが好ましい。次に、従来の付着プロセスを使用して、窒化物層１０上にシリコン薄膜１４を所望の厚さまで付着させる。この方式で成長させたシリコンは、ほぼ単結晶の性質である。これは、プラスチックまたはガラスのホスト基板上に直接付着させた場合に生じるアモルファス・シリコンまたは多結晶シリコンよりも結晶品質が良い。この方法のこの段階で、従来の半導体製作法を使用して、図に参照番号１５で一般的に示されている他の層または構造を形成して、マイクロ電子回路のためのシリコン構造１６を形成することができる。
　【００１８】
　図３および図４を参照すると、次にサファイア基板１１、窒化物層１０、シリコン構造１６、およびホスト基板１８によって複合構造１７を形成する。具体的には、エポキシや軟質金属などの接着剤またはボンディング剤２０を使用して、シリコン構造１６の最上部または露出面１９をホスト基板１８にボンディングする。
　【００１９】
　次に、サファイア基板１１の下面１３にエネルギー２１を照射する（図４）。エネルギー２１はレーザによって発生させることが好ましく、ナノ秒期間のパルスによって得られる二、三百ミリジュール／１平方センチメートル（ｍＪ／ｃｍ２）以上のフルエンスを有することが好ましい。レーザ照射システムは、広い面積のメタライゼーションおよび移植のために広い面積にわたってラスタするように構成することができる。光子エネルギー２１は、窒化物層１０のバンド・ギャップ付近またはそれ以上である。
　【００２０】
　光子エネルギー２１は、最小限の吸収率で透明サファイア基板１１を通過する。光子エネルギー２１は、２４８ｎｍのエキシマ・レーザ放射の場合、サファイア／窒化物界面から約１５０ナノメートル（ｎｍ）の深さ内で、窒化物層１０に吸収され、ＩＩＩ族金属から窒素をほぼ解離させるメタライゼーション反応を引き起こす。この解離によって、サファイア基板１１を（図５に示すようにホスト基板１８にボンディングされた）シリコン基板１６からリフトオフさせることができる。必要であれば、ホット・プレート上などで複合構造１７をわずかに加熱して、ガリウム、アルミニウム、またはインジウム金属をサファイア基板１１を分離するのに十分な柔らかさに軟化させることもできる。このようにして、単結晶シリコン膜１４がプラスチックまたはガラスの基板１８上に容易に移し換えられる。
　【００２１】
　図５に示すように、シリコン膜１４の下面２３上に窒化物層１０からの金属残留物２２が残る。残留物２２、たとえば、ガリウム、アルミニウム、またはインジウムは、
半導体構造
　【００２２】
　ホスト基板１８をシリコン構造１６に張り付け、サファイア基板１１をリフトオフするのに使用される方法ステップは、ホスト基板１８を室温から著しく逸脱した温度にさらさないため、ホスト基板１８には多様な材料を使用することができる。ホスト基板１８は、ガラス、ポリマー材料、半導体材料、または金属製であることが好ましい。
　【００２３】
　窒化物層１０の厚さが約１５０ｎｍのエネルギー吸収深さよりも厚い場合、残留物２２はいくらかの非メタライズ窒素も含む。必要であれば、この残留窒素を、研磨、たとえば機械接触研磨または化学機械研磨によって除去する。
　【００２４】
　移し換え操作後、表面１２上の残留Ｇａ、Ａｌ、またはＩｎをエッチング除去することによって、サファイア基板１１を再使用に備えることができる。これは、サファイアのきわめて不活性かつ堅牢な性質により可能なものである。したがって、再使用可能サファイア基板をテンプレートとして使用して並行した安価な方式で、単結晶シリコン層を広い面積のガラスまたはプラスチック基板上に容易に移植することができる。
　【００２５】
　単結晶膜１４は、シリコンと窒化物層１０との格子不整合のためにきわめて欠陥を生じやすい。しかし、キャリヤ移動度は約５０〜５００ｃｍ２／Ｖｓの範囲になると予測される。
　【００２６】
　この方法により製造された、ボンディング剤２０によって絶縁性ホスト基板１８にボンディングされた単結晶シリコン膜１４を含むシリコン構造１６を有する製品を図６に示す。この製品は、ガラスなどの絶縁性ホスト基板上の多結晶シリコンまたはその他の半導体材料を使用した従来技術よりも性能がすぐれている。
　【００２７】
　この方法の実際の一例を、テスト半導体材料としてシリコンの代わりにゲルマニウム（Ｇｅ）を使用して形成した。ｃ軸配向（０００１）サファイア基板を分子線エピタキシ・システムに装填した。次に、標準処置に従って、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の窒化物緩衝層を成長させた。このサファイア基板を約８００℃に加熱し、ＡｌＮを約４０ｎｍ付着させた。温度を７００〜７５０℃に維持しながら、ＡｌＮ層上に窒化ガリウム（ＧａＮ）を６０〜１００ｎｍ付着させた。（あるいは、サファイア基板を５２０℃に加熱し、ＧａＮ層を約５０〜１００ｎｍの厚さに成長させた後、温度を７５０℃に上げ、ＧａＮの成長をさらに５０〜９００ｎｍ続けることもできる。）このようにして、合計１００〜１０００ｎｍの範囲の総厚さの窒化物層をサファイア基板上に付着させた。この例では、（０００１）配向サファイア基板を使用した。しかし、（１，−１，０２）またはその他の配向のウエハを使用することもできた。
　【００２８】
　次に、この窒化物／サファイア基板を、（真空中でまたは大気にさらして）Ｇｅ付着システムに移した。ＧａＮおよびＡｌＮはきわめて不活性であるため、窒化物表面の品質を損なうことなく、これらの層は空気中で扱い、付着室中に入れ直すことができる。
　【００２９】
　次に、サファイア基板を約７００℃に加熱し、Ｇｅセルを約１２００℃に保持して、毎時約１００ｎｍのＧｅ付着速度でＧｅ層を付着させた。明瞭に再現されたＧｅ反射電子線回折パターンによって明らかになったところによると、Ｇｅ成長は本質的に単結晶またはマルチドメインであった。Ｇｅ層が約１ミクロンの厚さに成長した後、真空システムからこの複合サンプルを取り出した。
　【００３０】
　次に、サファイア基板のボンディングを離す準備をした。まず、ダイヤモンド研磨紙でサファイア基板の下面を光学的平滑まで研磨した。サファイア基板の下面がすでに研磨されている場合、このステップは省略可能である。次に、サファイア基板の表を下にしてホスト基板上に装着した。この例では、ホスト基板は、シリコン・ウエハ上に成長させた５０ｎｍの二酸化シリコン層であった。取り付けには、標準の工業用５分間エポキシ処置を使用した。
　【００３１】
　次に、約二、三百ｍＪ／ｃｍ２のフルエンスでナノ秒パルスを使用して、サファイア基板の下面に２４８ｎｍのエキシマ・レーザを照射した。照射面積は、約５ｍｍ×５ｍｍの概寸を有する。窒化物／サファイア界面のメタライゼーション反応が明確に観察された。次に、この複合構造を、ホット・プレート上で約５０℃に軽く熱し、サファイア基板が容易に除去された。このようにして、Ｇｅ層がその上に重なった残りの非メタライズＧａＮ層と共に、ホスト基板上にそのまま残された。Ｇｅ層の厚さは約３０ｎｍで、ＧａＮ層の厚さは約１ミクロンであった。
　【００３２】
　便宜のため、より薄いＧａＮ層も使用可能である。層が約１５０ｎｍ以下の場合、ＧａＮ層全体がメタライズされると予想される。他方、ＧａＮ層が約１５０ｎｍより厚い場合、Ｇｅ層上にいくらかのＧａＮが残る。いずれの場合も、余分な金属Ｇａは、塩化水素酸浴に浸漬することによってエッチング除去することができ、ＧａＮを研磨除去して、きれいな移植Ｇｅ面を残すことができる。これと同じことをサファイア基板に対して行って、後続の成長のために準備することができる。
　【００３３】
　サファイアの下面が光学的にクリアであることが重要である。傷がある場合、照射レーザ光の散乱によりメタライゼーションが不完全になり、その結果、場合によっては傷がメタライズされないＧａＮの面を含むため、移植面上に傷が複写される。
　【００３４】
　まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
　【００３５】
　（１）ホスト基板上に実質的に単結晶または多結晶の半導体を形成する方法であって、
　窒化ガリウム、窒化アルミニウム、窒化インジウム、およびそれらの合金から成るグループから選択された１つまたは複数の窒化物膜から成る窒化物材料の層をサファイア基板の第１の表面に付着させるステップと、
　半導体構造を形成するための１つまたは複数の
ＩＶ族
　前記サファイア基板と、前記窒化物材料の層と、前記半導体構造と、前記ホスト基板とから成る複合構造を形成するステップと、
　前記サファイア基板を前記複合構造からリフトオフさせることができる十分な窒素を前記窒化物材料から実質的に解離させるのに十分なエネルギーを、前記第１の表面の反対側にある前記サファイア基板の第２の表面に照射
して、前記窒化物材料の層を全て除去する
　前記複合構造から前記サファイア基板をリフトオフするステップと、
　前記
半導体
　（２）前記複合構造が、前記半導体構造の露出表面を前記ホスト基板に取り付けることによって形成される、上記（１）に記載の方法。
　（３）前記露出表面が接着剤またはボンディング剤によって前記ホスト基板に取り付けられる、上記（２）に記載の方法。
　（４）前記ホスト基板がガラスまたはポリマー材料で形成された、上記（３）に記載の方法。
　（５）前記ホスト基板が半導体材料で形成された、上記（
３
　（６）前記半導体構造内に半導体デバイスを形成するように前記半導体構造に製作処置が施される、上記（１）に記載の方法。
　（７）上記（１）に記載の方法によって製造されたホスト基板上の半導体構造。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　本発明の方法で使用されるサファイア基板を示す側面図である。
　【図２】
　本発明の方法の中間製品を示す側面図である。
　【図３】
　本発明の方法の他の中間製品を示す側面図である。
　【図４】
　本発明の方法の他の中間製品を示す側面図である。
　【図５】
　本発明の方法の他の中間製品を示す側面図である。
　【図６】
　本発明の方法の完成品を示す側面図である。
　【符号の説明】
　１０　窒化物材料
　１１　サファイア基板
　１２　上面
　１３　下面
　１４　シリコン薄膜
　１６　シリコン構造
　１７　複合構造
　１８　ホスト基板
　２１　エネルギー
　２２　金属残留物