(57)【要約】【課題】主面の面積が大きく反りが小さく結晶性が良好なＧａＡｓ膜が低コストで得られるＧａＡｓ系膜の製造方法およびそれに用いられる複合基板を提供する。【解決手段】本ＧａＡｓ系膜の製造方法は、フッ化水素酸に溶解する支持基板１１と、支持基板１１の主面１１ｍ側に配置されている単結晶膜１３と、を含み、支持基板１１の主面１１ｍ内の熱膨張係数が、ＧａＡｓ結晶の熱膨張係数に比べて、０．８倍より大きく１．２倍より小さい複合基板１０を準備する工程と、支持基板１１の主面１１ｍ側に配置されている単結晶膜１３の主面１３上にＧａＡｓ系膜２０を成膜する工程と、支持基板１１を、フッ化水素酸に溶解することにより、除去する工程と、を含む。【選択図】図２
2013116848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ化水素酸に溶解する支持基板と、前記支持基板の主面側に配置されている単結晶膜と、を含み、
前記支持基板の主面内の熱膨張係数が、ＧａＡｓ結晶の熱膨張係数に比べて、０．８倍より大きく１．２倍より小さい複合基板。
【請求項２】
前記支持基板は、ジルコニアとシリカとで形成されるＺｒＯ2−ＳｉＯ2複合酸化物と、ジルコニアおよびシリカの少なくともいずれかと、を含む請求項１に記載の複合基板。
【請求項３】
前記支持基板は、アルミナとシリカとで形成されるＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2複合酸化物と、イットリア安定化ジルコニアと、を含む請求項１に記載の複合基板。
【請求項４】
前記支持基板は、アルミナとシリカとで形成されるＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2複合酸化物と、マグネシアと、を含む請求項１に記載の複合基板。
【請求項５】
前記複合基板における前記単結晶膜の主面の面積が４５ｃｍ2以上である請求項１から請求項４のいずれかに記載の複合基板。
【請求項６】
フッ化水素酸に溶解する支持基板と、前記支持基板の主面側に配置されている単結晶膜と、を含み、前記支持基板の主面内の熱膨張係数が、ＧａＡｓ結晶の熱膨張係数に比べて、０．８倍より大きく１．２倍より小さい複合基板を準備する工程と、
前記支持基板の主面側に配置されている前記単結晶膜の主面上にＧａＡｓ系膜を成膜する工程と、
前記支持基板を、フッ化水素酸に溶解することにより、除去する工程と、を含むＧａＡｓ系膜の製造方法。
【請求項７】
前記支持基板は、ジルコニアとシリカとで形成されるＺｒＯ2−ＳｉＯ2複合酸化物と、ジルコニアおよびシリカの少なくともいずれかと、を含む請求項６に記載のＧａＡｓ系膜の製造方法。
【請求項８】
前記支持基板は、アルミナとシリカとで形成されるＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2複合酸化物と、イットリア安定化ジルコニアと、を含む請求項６に記載のＧａＡｓ系膜の製造方法。
【請求項９】
前記支持基板は、アルミナとシリカとで形成されるＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2複合酸化物と、マグネシアと、を含む請求項６に記載のＧａＡｓ系膜の製造方法。
【請求項１０】
前記複合基板における前記単結晶膜の主面の面積が４５ｃｍ2以上である請求項６から請求項９のいずれかに記載のＧａＡｓ系膜の製造方法。
【請求項１１】
前記ＧａＡｓ系膜を成膜する工程は、前記単結晶膜の主面上にＧａＡｓ系バッファ層を形成するサブ工程と、前記ＧａＡｓ系バッファ層の主面上にＧａＡｓ系単結晶層を形成するサブ工程と、を含む請求項６から請求項１０のいずれかに記載のＧａＡｓ系膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主面の面積が大きく反りの小さいＧａＡｓ系膜の製造方法およびそれに用いられる複合基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＡｓ系膜は、発光デバイス、電子デバイスなどの半導体デバイスの基板および半導体層として、好適に用いられる。かかるＧａＡｓ系膜を製造するための基板としては、その基板とＧａＡｓ系膜との間で、格子定数および熱膨張係数を一致させるまたは一致に近づける観点から、ＧａＡｓ基板が最も優れている。ところが、ＧａＡｓ基板は、希少金属であるＧａを含有しているため、Ｓｉ基板などに比べて非常に高価である。
【０００３】
このため、特開平０７−０１４７７６号公報（特許文献１）は、シリコン基板上にＧａＡｓ層をエピタキシャル成長させたＧａＡｓ基板の製造方法を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−０１４７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特開平０７−０１４７７６号公報（特許文献１）で開示される製造方法により得られるシリコン基板上にＧａＡｓ層をエピタキシャル成長させたＧａＡｓ基板は、Ｓｉ基板とＧａＡｓ層との間の熱膨張係数が異なるため、反りが発生する場合があり、また主面の面積を大きくすることが難しいという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決して、ＧａＡｓ結晶と熱膨張係数が一致または近似しかつ除去が容易な支持基板を含む低コストの複合基板を用いて主面の面積が大きく反りが小さく結晶性が良好なＧａＡｓ系膜を成膜し、その後支持基板を除去することにより、主面の面積が大きく反りが小さく結晶性が良好なＧａＡｓ系膜を効率よく低コストで取り出すことができるＧａＡｓ系膜の製造方法およびそれに用いられる複合基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、フッ化水素酸に溶解する支持基板と支持基板の主面側に配置されている単結晶膜とを含み、支持基板の主面内の熱膨張係数がＧａＡｓ結晶の熱膨張係数に比べて０．８倍より大きく１．２倍より小さい複合基板である。
【０００８】
本発明にかかる複合基板において、支持基板は、ジルコニアとシリカとで形成されるＺｒＯ2−ＳｉＯ2複合酸化物と、ジルコニアおよびシリカの少なくともいずれかと、を含むことができる。また、支持基板は、アルミナとシリカとで形成されるＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2複合酸化物と、イットリア安定化ジルコニアと、を含むことができる。また、支持基板は、アルミナとシリカとで形成されるＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2複合酸化物と、マグネシアと、を含むことができる。また、本発明にかかる複合基板における単結晶膜の主面の面積を４５ｃｍ2以上とすることができる。
【０００９】
また、本発明は、フッ化水素酸に溶解する支持基板と支持基板の主面側に配置されている単結晶膜とを含み、支持基板の主面内の熱膨張係数がＧａＡｓ結晶の熱膨張係数に比べて０．８倍より大きく１．２倍より小さい複合基板を準備する工程と、支持基板の主面側に配置されている単結晶膜の主面上にＧａＡｓ系膜を成膜する工程と、支持基板をフッ化水素酸に溶解することにより除去する工程と、を含むＧａＡｓ系膜の製造方法である。
【００１０】
本発明にかかるＧａＡｓ系膜の製造方法において、支持基板は、ジルコニアとシリカとで形成されるＺｒＯ2−ＳｉＯ2複合酸化物と、ジルコニアおよびシリカの少なくともいずれかと、を含むことができる。また、支持基板は、アルミナとシリカとで形成されるＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2複合酸化物と、イットリア安定化ジルコニアと、を含むことができる。また、支持基板は、アルミナとシリカとで形成されるＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2複合酸化物と、マグネシアと、を含むことができる。また、本発明にかかる複合基板における単結晶膜の主面の面積を４５ｃｍ2以上とすることができる。また、ＧａＡｓ系膜を成膜する工程は、単結晶膜の主面上にＧａＡｓ系バッファ層を形成するサブ工程と、ＧａＡｓ系バッファ層の主面上にＧａＡｓ系単結晶層を形成するサブ工程と、を含むことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ＧａＡｓ結晶と熱膨張係数が一致または近似しかつ除去が容易な支持基板を含む低コストの複合基板を用いて主面の面積が大きく反りが小さく結晶性が良好なＧａＡｓ系膜を成膜し、その後支持基板を除去することにより、主面の面積が大きく反りが小さく結晶性が良好なＧａＡｓ系膜を効率よく低コストで取り出すことができるＧａＡｓ系膜の製造方法およびそれに用いられる複合基板が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明にかかる複合基板の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明にかかるＧａＡｓ系膜の製造方法の一例を示す概略断面図である。ここで、（Ａ）は複合基板を準備する工程を示し、（Ｂ）はＧａＡｓ系膜を成膜する工程を示し、（Ｃ）は支持基板を除去する工程を示す。
【図３】本発明における複合基板を準備する工程の一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［複合基板］
図１を参照して、本発明の一実施形態である複合基板１０は、フッ化水素酸に溶解する支持基板１１と、支持基板１１の主面１１ｍ側に配置されている単結晶膜１３と、を含み、支持基板１１の主面１１ｍ内の熱膨張係数が、ＧａＡｓ結晶の熱膨張係数に比べて、０．８倍より大きく１．２倍より小さい。
【００１４】
本実施形態の複合基板１０は、支持基板１１の主面１１ｍ内の熱膨張係数が、ＧａＡｓ結晶の熱膨張係数に比べて０．８倍より大きく１．２倍より小さいため、支持基板１１の主面１１ｍ上に形成された単結晶膜１３の主面１３ｍ上に、主面１３ｍの面積が大きくても、転位密度が低く結晶性が良好なＧａＡｓ系膜を成膜することができる。また、支持基板１１がフッ化水素酸に溶解するため、複合基板１０の単結晶膜１３の主面１３ｍ上にＧａＡｓ系膜を成膜した後、支持基板１１をフッ化水素酸により除去することにより、単結晶膜１３の主面１３ｍ上に成膜された転位密度が低く結晶性が良好なＧａＡｓ系膜が効率よく低コストで得られる。
【００１５】
（支持基板）
本実施形態の複合基板１０の支持基板１１は、支持基板１１の主面１１ｍ上に形成された単結晶膜１３の主面１３ｍ上に、主面の面積が大きく転位密度が低く結晶性が良好なＧａＡｓ系膜を成膜する観点から、支持基板１１の主面１１ｍ内の熱膨張係数が、ＧａＡｓ結晶の熱膨張係数に比べて０．８倍より大きく１．２倍より小さいことが必要であり、０．９倍より大きく１．１５倍より小さいことが好ましく、０．９５倍より大きく１．１倍より小さいことがより好ましい。また、支持基板１１は、成膜したＧａＡｓ系膜から支持基板を効率よく低コストで除去する観点から、フッ化水素酸に溶解する必要がある。
【００１６】
支持基板１１は、支持基板１１の主面１１ｍ内の熱膨張係数が、ＧａＡｓ結晶の熱膨張係数に比べて０．８倍より大きく１．２倍より小さく、かつ、フッ化水素酸で溶解するものであれば特に制限はなく、単結晶であっても、多結晶であっても、非結晶であってもよい。支持基板１１は、その熱膨張係数の調整が容易で、フッ化水素酸に溶解する観点から、金属酸化物およびケイ素酸化物の少なくともいずれかを含むことが好ましい。
【００１７】
ここで、支持基板１１は、ジルコニア（ＺｒＯ2）とシリカ（ＳｉＯ2）とで形成されるＺｒＯ2−ＳｉＯ2複合酸化物と、ジルコニアおよびシリカの少なくともいずれかと、を含むことが特に好ましい。ここで、ＺｒＯ2−ＳｉＯ2複合酸化物とは、ＺｒＯ2とＳｉＯ2とにより形成されるジルコン（ＺｒＳｉＯ4）などの複合酸化物をいう。かかるＺｒＯ2−ＳｉＯ2複合酸化物は、フッ化水素酸に溶解しないかまたは溶解し難い。このため、支持基板１１は、ＺｒＯ2−ＳｉＯ2複合酸化物に加えて、フッ化水素酸に溶解する観点から、ジルコニア（ＺｒＯ2）およびシリカ（ＳｉＯ2）の少なくともいずれかを含む。ＺｒＳｉＯ4などの複合酸化物、ＺｒＯ2およびＳｉＯ2の存在の有無ならびにそれらの組成比率は、Ｘ線回折により測定することができる。
【００１８】
上記のようなＺｒＯ2−ＳｉＯ2複合酸化物（たとえばＺｒＳｉＯ4）と、ジルコニア（ＺｒＯ2）およびシリカ（ＳｉＯ2）の少なくともいずれかとを含む支持基板１１は、ＺｒＯ2とＳｉＯ2とを１：１以外のモル比で完全に反応させることにより、または、ＺｒＯ2とＳｉＯ2とを１：１のモル比で不完全に反応させることにより、得られる。
【００１９】
また、支持基板１１は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）とシリカ（ＳｉＯ2）とで形成されるＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2複合酸化物と、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）と、を含むことが特に好ましい。ここで、Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2複合酸化物とは、Ａｌ2Ｏ3とＳｉＯ2とにより形成されるムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2〜２Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ2）などの複合酸化物をいう。また、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア、以下同じ）とは、ジルコニア（ＺｒＯ2）にイットリア（Ｙ2Ｏ3）を添加することによりジルコニアの結晶構造を正方晶または立方晶で安定化させたものをいう。ムライトおよびＹＳＺの存在の有無ならびにそれらの組成比率は、Ｘ線回折により測定することができる。
【００２０】
また、支持基板１１は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）とシリカ（ＳｉＯ2）とで形成されるＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2複合酸化物と、マグネシア（ＭｇＯ）と、を含むことが特に好ましい。ムライトおよびＭｇＯの存在の有無ならびにそれらの組成比率は、Ｘ線回折により測定することができる。
【００２１】
このとき、支持基板１１およびＧａＡｓ結晶の熱膨張係数は、一般に、それらの温度により大きく変動することから、如何なる温度または温度領域における熱膨張係数によって決めるかが重要である。本発明においては、複合基板上に反りの小さいＧａＡｓ系膜を製造することを目的とするものであり、室温から昇温させてＧａＡｓ系膜の成膜温度で複合基板上にＧａＡｓ系膜を成膜した後室温まで降温させて複合基板上に成膜されたＧａＡｓ系膜を取り出すことから、室温からＧａＡｓ系膜の成膜温度までにおける支持基板およびＧａＡｓ結晶の平均熱膨張係数を、それぞれ支持基板およびＧａＡｓ結晶の熱膨張係数として取り扱うことが適正と考えられる。このため、本発明においては、支持基板およびＧａＡｓ結晶の熱膨張係数は、室温（具体的に２５℃）から１０００℃までにおける平均熱膨張係数により決定することにする。
【００２２】
（単結晶膜）
本実施形態の複合基板１０の支持基板１１の主面１１ｍ側に配置される単結晶膜１３は、反りが小さく転位密度が低く結晶性の良好なＧａＡｓ系膜を成長させる観点から、ＧａＡｓ結晶（正方晶系の閃亜鉛鉱型構造）と同じ正方晶系の結晶構造を有するものが好ましく、主面１３ｍが（００１）面であるＳｉ膜（正方晶系のダイヤモンド型構造）、主面１３ｍが（００１）面であるＧａＡｓ膜（正方晶系の閃亜鉛鉱型構造）などが好ましい。
【００２３】
また、複合基板１０における単結晶膜１３の主面１３ｍの面積は、特に制限はいが、主面の面積が大きいＧａＡｓ系膜を成長させる観点から、４５ｃｍ2以上であることが好ましい。
【００２４】
（接着層）
本実施形態の複合基板１０は、支持基板１１と単結晶膜１３との接合強度を高める観点から、支持基板１１と単結晶膜１３との間に接着層１２が形成されていることが好ましい。接着層１２は、特に制限はないが、支持基板１１と単結晶膜１３との接合強度を高める効果が高い観点から、ＳｉＯ2層、ＴｉＯ2層などが好ましい。さらに、フッ化水素酸により除去できる観点から、ＳｉＯ2層がより好ましい。
【００２５】
（複合基板の製造方法）
複合基板の製造方法は、後述するＧａＡｓ系膜の製造方法における複合基板の準備工程と同様である。
【００２６】
［ＧａＡｓ系膜の製造方法］
図２を参照して、本発明の別の実施形態であるＧａＡｓ系膜の製造方法は、フッ化水素酸に溶解する支持基板１１と、支持基板１１の主面１１ｍ側に配置されている単結晶膜１３と、を含み、支持基板１１の主面１１ｍ内の熱膨張係数が、ＧａＡｓ結晶の熱膨張係数に比べて、０．８倍より大きく１．２倍より小さい複合基板１０を準備する工程（図２（Ａ））と、支持基板１１の主面１１ｍ側に配置されている単結晶膜１３の主面１３ｍ上にＧａＡｓ系膜を成膜する工程（図２（Ｂ））と、支持基板１１を、フッ化水素酸に溶解することにより、除去する工程（図２（Ｃ））と、を含む。ここで、ＧａＡｓ系膜とは、ＩＩＩ族元素としてＧａを含むＩＩＩ族ヒ化物で形成されている膜をいい、たとえばＧａxＩｎyＡｌ1-x-yＡｓ膜（ｘ＞０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）が挙げられる。
【００２７】
本実施形態のＧａＡｓＮ系膜の製造方法によれば、フッ化水素酸に溶解する支持基板１１と、支持基板１１の主面１１ｍ側に配置されている単結晶膜１３と、を含み、支持基板１１の主面１１ｍ内の熱膨張係数が、ＧａＡｓ結晶の熱膨張係数に比べて、０．８倍より大きく１．２倍より小さい複合基板１０を用いて、複合基板１０の単結晶膜１３の主面１３ｍ上にＧａＡｓ系膜２０を成膜した後、複合基板１０の支持基板１１をフッ化水素酸に溶解して除去することにより、主面の面積が大きく反りが小さく結晶性が良好なＧａＡｓ系膜が効率よく低コストで得られる。
【００２８】
（複合基板の準備工程）
図２（Ａ）を参照して、本実施形態のＧａＡｓＮ系膜の製造方法は、まず、フッ化水素酸に溶解する支持基板１１と、支持基板１１の主面１１ｍ側に配置されている単結晶膜１３と、を含み、支持基板１１の主面１１ｍ内の熱膨張係数が、ＧａＡｓ結晶の熱膨張係数に比べて、０．８倍より大きく１．２倍より小さい複合基板１０を準備する工程を含む。
【００２９】
上記の複合基板１０は、支持基板１１の主面１１ｍ内の熱膨張係数が、ＧａＡｓ結晶の熱膨張係数に比べて、０．８倍より大きく１．２倍より小さい支持基板１１と単結晶膜１３を含んでいるため、単結晶膜１３の主面１３ｍ上に主面の面積が大きく反りが小さく結晶性が良好なＧａＡｓ系膜を成膜することができる。また、上記の複合基板１０は、支持基板１１がフッ化水素酸に溶解するため、支持基板１１を除去することにより、主面の面積が大きく反りが小さく結晶性が良好なＧａＡｓ系膜を効率よく低コストで取り出すことができる。
【００３０】
また、複合基板１０の支持基板１１の主面１１ｍ側に単結晶膜１３を配置する方法には、特に制限はなく、支持基板１１の主面１１ｍ上に単結晶膜１３を成長させる方法（第１の方法）、支持基板１１の主面１１ｍに、下地基板の主面上に成膜させた単結晶膜１３を貼り合わせた後下地基板を除去する方法（第２の方法）、支持基板１１の主面１１ｍに単結晶（図示せず）を貼り合わせた後その単結晶を貼り合わせ面から所定の深さの面で分離することにより支持基板１１の主面１１ｍ上に単結晶膜１３を形成する方法（第３の方法）などが挙げられる。支持基板が多結晶の焼結体である場合には、上記の第１の方法が困難であるため、上記の第２および第３のいずれかの方法が好ましく用いられる。上記の第２の方法において、支持基板１１に単結晶膜１３を貼り合わせる方法には、特に制限はなく、支持基板１１の主面１１ｍに直接単結晶膜１３を貼り合わせる方法、支持基板１１の主面１１ｍに接着層１２を介在させて単結晶膜１３を貼り合わせる方法などが挙げられる。上記の第３の方法において、支持基板１１に単結晶を貼り合わせる方法には、特に制限はなく、支持基板１１の主面１１ｍに直接単結晶を貼り合わせる方法、支持基板１１の主面１１ｍに接着層１２を介在させて単結晶を貼り合わせる方法などが挙げられる。
【００３１】
上記の複合基板１０を準備する工程は、特に制限はないが、効率的に低コストで品質の高い複合基板１０を準備する観点から、たとえば、図３を参照して、上記の第２の方法においては、支持基板１１を準備するサブ工程（図３（Ａ））と、下地基板３０の主面３０ｎ上に単結晶膜１３を成膜するサブ工程（図３（Ｂ））と、支持基板１１と単結晶膜１３とを貼り合わせるサブ工程（図３（Ｃ））と、下地基板３０を除去するサブ工程（図３（Ｄ））と、含むことができる。
【００３２】
図３（Ｃ）では、支持基板１１と単結晶膜１３とを貼り合わせるサブ工程において、支持基板１１の主面１１ｍ上に接着層１２ａに形成し（図３（Ｃ１））、下地基板３０の主面３０ｎ上に成長させられた単結晶膜１３の主面１３ｎ上に接着層１２ｂを形成した（図３（Ｃ２））後、支持基板１１上に形成された接着層１２ａの主面１２ａｍと下地基板３０上に成膜された単結晶膜１３上に形成された接着層１２ｂの主面１２ｂｎとを貼り合わせることにより、接着層１２ａと接着層１２ｂとが接合して形成された接着層１２を介在させて支持基板１１と単結晶膜１３とが貼り合わされる（図３（Ｃ３））。しかし、支持基板１１と単結晶膜１３とが互いに接合可能なものであれば、支持基板１１と単結晶膜１３とを、接着層１２を介在させることなく直接貼り合わせることができる。
【００３３】
支持基板１１と単結晶膜１３とを貼り合わせる具体的な手法としては、特に制限はないが、貼り合わせ後高温でも接合強度を保持できる観点から、貼り合わせ面を洗浄しそのまま貼り合わせた後６００℃〜１２００℃程度に昇温して接合する直接接合法、貼り合わせ面を洗浄しプラズマやイオンなどで活性化させた後に室温（たとえば２５℃）〜４００℃程度の低温で接合する表面活性化法などが好ましく用いられる。
【００３４】
こうして得られる複合基板１０において、支持基板１１、単結晶膜１３および接着層１２の材料および物性については、上述の通りであるため、ここでは繰り返さない。
【００３５】
（ＧａＡｓ系膜の成膜工程）
図２（Ｂ）を参照して、本実施形態のＧａＡｓ系膜の製造方法は、次に、複合基板１０における単結晶膜１３の主面１３ｍ上にＧａＡｓ系膜２０を成膜する工程を含む。
【００３６】
上記の複合基板の準備工程において準備された複合基板１０は、支持基板１１の主面１１ｍ内の熱膨張係数が、ＧａＡｓ結晶の熱膨張係数に比べて、０．８倍より大きく１．２倍より小さい支持基板１１と単結晶膜１３を含んでいるため、単結晶膜１３の主面１３ｍ上に主面２０ｍの面積が大きく反りが小さく結晶性が良好なＧａＡｓ系膜２０を成膜することができる。
【００３７】
ＧａＡｓ系膜を成膜する方法には、特に制限はないが、転位密度が低く結晶性の良好なＧａＡｓ系膜を成膜する観点から、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相堆積）法、ＭＢＥ（分子線エピタキシ）法などの気相法、ＨＢ（水平ブリッジマン）法、ＶＢ（垂直ブリッジマン）法、ＬＥＣ（液体封止チョクラルスキー）法などの液相法などが好ましく挙げられる。
【００３８】
ＧａＡｓ系膜を成膜する工程は、特に制限はないが、転位密度が低く結晶性が良好なＧａＡｓ系膜を成膜する観点から、複合基板１０の単結晶膜１３の主面１３ｍ上にＧａＡｓ系バッファ層２１を形成するサブ工程と、ＧａＡｓ系バッファ層２１の主面２１ｍ上にＧａＡｓ系単結晶層２３を形成するサブ工程と、を含むことが好ましい。ここで、ＧａＡｓ系バッファ層２１とは、ＧａＡｓ系膜２０の一部分であり、ＧａＡｓ系膜２０の別の一部分であるＧａＡｓ系単結晶層２３の成長温度に比べて低い温度で成長させられる結晶性が低いまたは非結晶の層をいう。
【００３９】
ＧａＡｓ系バッファ層２１を形成することにより、ＧａＡｓ系バッファ層２１上に形成されるＧａＡｓ系単結晶層２３と単結晶膜１３との間の格子定数の不整合が緩和されるため、ＧａＡｓ系単結晶層２３の結晶性が向上しその転位密度が低くなる。この結果、ＧａＡｓ系膜２０の結晶性が向上しその転位密度が低くなる。
【００４０】
なお、単結晶膜１３上にＧａＡｓ系膜２０として、ＧａＡｓ系バッファ層２１を成長させることなく、ＧａＡｓ系単結晶層２３を成長させることもできる。かかる方法は、単結晶膜１３とその上に成膜するＧａＡｓ系膜２０との間の格子定数の不整合が小さい場合に好適である。
【００４１】
（支持基板の除去工程）
図２（Ｃ）を参照して、本実施形態のＧａＡｓ系膜の製造方法は、次に、支持基板１１を、フッ化水素酸に溶解することにより、除去する工程を含む。
【００４２】
上記の複合基板の準備工程において準備された複合基板１０は、支持基板１１がフッ化水素酸に溶解するため、フッ化水素酸に溶解させて支持基板１１を除去することにより、単結晶膜１３の主面１３ｍ上に成膜された主面２０ｍの面積が大きく反りが小さく結晶性が良好なＧａＡｓ系膜２０が得られる。ここで、単結晶膜１３がＧａＡｓ単結晶膜などのＧａＡｓ系単結晶膜で形成されている場合には、全体がＧａＡｓ系材料で形成されているＧａＡｓ系膜が得られる。
【実施例】
【００４３】
（実施例１）
１．ＧａＡｓ結晶の熱膨張係数の測定
ＶＢ法により成長させた、転位密度が１×１０6ｃｍ-2、Ｓｉ濃度が１×１０18ｃｍ-2、酸素濃度が１×１０17ｃｍ-2、炭素濃度が１×１０16ｃｍ-2のＧａＡｓ単結晶から、サイズが２×２×２０ｍｍの評価用サンプルを切り出した。ここで、ＧａＡｓ単結晶は熱膨張係数に関して方向特異性がないため、切り出し方向は任意とした。
【００４４】
上記の評価用サンプルについて、室温（２５℃）から１０００℃まで昇温したときの平均熱膨張係数をＴＭＡ（熱機械分析）により測定した。具体的には、（株）リガク製ＴＭＡ８３１０を用いて示差膨張方式により窒素ガス流通雰囲気下で評価サンプルの熱膨張係数を測定した。かかる測定により得られたＧａＡｓ結晶の２５℃から１０００℃までにおける平均熱膨張係数αGaAsは、５．８４×１０-6／℃であった。
【００４５】
２．複合基板の準備工程
（１）支持基板を準備するサブ工程
図３（Ａ）を参照して、支持基板１１の材料として、ＺｒＯ2とＳｉＯ2との所定のモル比の混合物をアルゴンガス雰囲気下一軸方向に５０ＭＰａの圧力をかけて１７００℃で１時間焼結させることにより、１３種類のＺｒＯ2−ＳｉＯ2系焼結体Ａ〜Ｍを準備した。かかる１３種類のＺｒＯ2−ＳｉＯ2系焼結体Ａ〜Ｍには、Ｘ線回折により確認したところ、いずれについてもＺｒＳｉＯ4、ＺｒＯ2およびＳｉＯ2が存在していた。また、上記１３種類のＺｒＯ2−ＳｉＯ2系焼結体のそれぞれからサイズが２×２×２０ｍｍ（長手方向は焼結体から切り出される支持基板の主面に実質的に平行な方向）の測定用サンプルを切り出した。ここで、ＺｒＯ2−ＳｉＯ2系焼結体は熱膨張係数に関して方向特異性がないため、切り出し方向は任意とした。それらの測定用サンプルについて、上記と同様にして、室温（２５℃）から１０００℃まで昇温下時の平均熱膨張係数αSを測定した。
【００４６】
ＺｒＯ2−ＳｉＯ2系焼結体Ａは、ＺｒＯ2とＳｉＯ2とのモル比（以下、モル比ＺｒＯ2：ＳｉＯ2という）が８２：１８であり、２５℃から１０００℃までにおける平均熱膨張係数αS（以下、単に平均熱膨張係数αSという）は４．２５×１０-6／℃であり、ＧａＡｓ結晶の平均熱膨張係数αGaAsに対する焼結体の熱膨張係数αSの比（以下、αS／αGaAs比という）は０．７２８であった。ＺｒＯ2−ＳｉＯ2系焼結体Ｂは、モル比ＺｒＯ2：ＳｉＯ2が７７：２３であり、平均熱膨張係数αSが４．７５×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が０．８１３であった。ＺｒＯ2−ＳｉＯ2系焼結体Ｃは、モル比ＺｒＯ2：ＳｉＯ2が７１：２９であり、平均熱膨張係数αSが５．００×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が０．８５６であった。ＺｒＯ2−ＳｉＯ2系焼結体Ｄは、モル比ＺｒＯ2：ＳｉＯ2は６９：３１であり、平均熱膨張係数αSが５．２０×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が０．８９０であった。ＺｒＯ2−ＳｉＯ2系焼結体Ｅは、モル比ＺｒＯ2：ＳｉＯ2が６６：３４であり、平均熱膨張係数αSが５．４０×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が０．９２５であった。ＺｒＯ2−ＳｉＯ2系焼結体Ｆは、モル比ＺｒＯ2：ＳｉＯ2が６３：３７であり、平均熱膨張係数αSが５．６０×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が０．９５９であった。ＺｒＯ2−ＳｉＯ2系焼結体Ｇは、モル比ＺｒＯ2：ＳｉＯ2が５８：４２であり、平均熱膨張係数αSが５．８０×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が０．９９３であった。ＺｒＯ2−ＳｉＯ2系焼結体Ｈは、モル比ＺｒＯ2：ＳｉＯ2が５７：４３であり、平均熱膨張係数αSが６．００×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が１．０２７であった。ＺｒＯ2−ＳｉＯ2系焼結体Ｉは、モル比ＺｒＯ2：ＳｉＯ2が５３：４７であり、平均熱膨張係数αSが６．３３×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が１．０８４であった。ＺｒＯ2−ＳｉＯ2系焼結体Ｊは、モル比ＺｒＯ2：ＳｉＯ2が４６：５４であり、平均熱膨張係数αSが６．６７×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が１．１４２であった。ＺｒＯ2−ＳｉＯ2系焼結体Ｋは、モル比ＺｒＯ2：ＳｉＯ2が４２：５８であり、平均熱膨張係数αSが７．００×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が１．１９９であった。ＺｒＯ2−ＳｉＯ2系焼結体Ｌは、モル比ＺｒＯ2：ＳｉＯ2が３８：６２であり、平均熱膨張係数αSが７．２５×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が１．２４１であった。ＺｒＯ2−ＳｉＯ2系焼結体Ｍは、モル比ＺｒＯ2：ＳｉＯ2が３５：６５であり、平均熱膨張係数αSが７．５０×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が１．２８４であった。
【００４７】
上記のＺｒＯ2−ＳｉＯ2系焼結体Ａ〜Ｍから、直径４インチ（１０１．６ｍｍ）で厚さ１ｍｍの支持基板をそれぞれ切り出して、それぞれの支持基板の両主面を鏡面に研磨して、支持基板Ａ〜Ｍとした。すなわち、支持基板Ａ〜Ｍの２５℃から１０００℃までにおける平均熱膨張係数は、それぞれＺｒＯ2−ＳｉＯ2系焼結体Ａ〜Ｍの２５℃から１０００℃までにおける平均熱膨張係数に等しい。結果を表１にまとめた。
【００４８】
（２）下地基板上に単結晶膜を成膜するサブ工程
図３（Ｂ）を参照して、下地基板３０として、鏡面に研磨された（００１）面の主面３０ｎを有する直径５インチ（１２７ｍｍ）で厚さ０．５ｍｍのＳｉ基板を準備した。
【００４９】
上記のＳｉ基板（下地基板３０）の主面３０ｎ上に、単結晶膜１３として厚さ０．４μｍのＧａＡｓ膜をＭＯＣＶＤ法により成膜した。成膜条件は、原料ガスとしてＴＭＧ（トリメチルガリウム）ガスおよびＡｓＨ3（アルシン）ガスを使用し、キャリアガスとしてＨ2ガスを使用し、成膜温度（基板温度）６２０℃、成膜圧力は１気圧とした。なお、こうして得られたＧａＡｓ膜（単結晶膜１３）の主面１３ｍは、（００１）面からのオフ角が±１°以内の面方位を有し、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を用いて測定した１０μｍ×１０μｍの正方形領域におけるＲＭＳ（二乗平均平方根）粗さ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１に規定する二乗平均平方根粗さＲｑをいう。以下同じ）が１ｎｍ以下の鏡面であった。
【００５０】
（３）支持基板と単結晶膜とを貼り合わせるサブ工程
図３（Ｃ）中の（Ｃ１）を参照して、図３（Ａ）の支持基板Ａ〜Ｍ（支持基板１１）のそれぞれの主面１１ｍ上に厚さ２μｍのＳｉＯ2膜をＣＶＤ（化学気相堆積）法により成膜した。次いで、支持基板Ａ〜Ｍ（支持基板１１）のそれぞれの主面１１ｍ上の厚さ２μｍのＳｉＯ2膜を、ＣｅＯ2スラリーを用いて研磨することにより、厚さ０．２μｍのＳｉＯ2層だけ残存させて、接着層１２ａとした。これにより、支持基板Ａ〜Ｍ（支持基板１１）のそれぞれの主面１１ｍの空隙が埋められ、平坦な主面１２ａｍを有する厚さ０．２μｍのＳｉＯ2層（接着層１２ａ）が得られた。
【００５１】
また、図３（Ｃ）中の（Ｃ２）を参照して、図３（Ｂ）のＳｉ基板（下地基板３０）上に成膜されたＧａＡｓ膜（単結晶膜１３）の主面１３ｎ上に厚さ２μｍのＳｉＯ2膜をＣＶＤ法により成膜した。次いで、この厚さ２μｍのＳｉＯ2膜を、ＣｅＯ2スラリーを用いて研磨することにより、厚さ０．２μｍのＳｉＯ2層だけ残存させて、接着層１２ｂとした。
【００５２】
次いで、図３（Ｃ）中の（Ｃ３）を参照して、支持基板Ａ〜Ｍ（支持基板１１）のそれぞれに形成されたＳｉＯ2層（接着層１２ａ）の主面１２ａｍおよびＳｉ基板（下地基板３０）上に成膜されたＧａＡｓ膜（単結晶膜１３）上に形成されたＳｉＯ2層（接着層１２ｂ）の主面１２ｂｎをアルゴンプラズマにより清浄化および活性化させた後、ＳｉＯ2層（接着層１２ａ）の主面１２ａｍとＳｉＯ2層（接着層１２ｂ）の主面１２ｂｎとを貼り合わせて、窒素雰囲気下３００℃で２時間熱処理した。
【００５３】
（４）下地基板を除去するサブ工程
図３（Ｄ）を参照して、支持基板Ａ〜Ｍ（支持基板１１）の裏側（単結晶膜１３が貼り合わされていない側）の主面および側面をワックス４０で覆って保護した後、１０質量％のフッ化水素酸および３質量％の硝酸を含む混酸水溶液を用いて、エッチングによりＳｉ基板（下地基板３０）を除去した。こうして、図２（Ａ）に示すように、支持基板Ａ〜Ｍ（支持基板１１）のそれぞれの主面１１ｍ側にＧａＡｓ膜（単結晶膜１３）が配置された複合基板Ａ〜Ｍ（複合基板１０）が得られた。
【００５４】
３．ＧａＡｓ系膜の成膜工程
図２（Ｂ）を参照して、複合基板Ａ〜Ｍ（複合基板１０）のＧａＡｓ膜（単結晶膜１３）の主面１３ｍ（かかる主面は（００１）面である。）上に、それぞれＭＯＣＶＤ法によりＧａＡｓ膜（ＧａＡｓ系膜２０）を成膜した。ＧａＡｓ膜（ＧａＡｓ系膜２０）の成膜においては、成膜条件は、原料ガスとしてＴＭＧ（トリメチルガリウム）ガスおよびＡｓＨ3（アルシン）ガスを使用し、キャリアガスとしてＨ2ガスを使用し、成膜温度（基板温度）６８０℃で厚さ５μｍのＧａＡｓ単結晶層（ＧａＡｓ系単結晶層２３）を成長させた。ここで、ＧａＡｓ単結晶層の成長速度は１μｍ／ｈｒであった。その後、複合基板Ａ〜ＭのそれぞれにＧａＡｓ膜が成膜されたウエハＡ〜Ｍを１０℃／ｍｉｎの速度で室温（２５℃）まで冷却した。
【００５５】
室温まで冷却後に成膜装置から取り出されたウエハＡ〜Ｍについて、ウエハの反り、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度および転位密度を測定した。ここで、ウエハの反りの形状および反り量は、ＧａＡｓ膜の主面をＣｏｒｎｉｎｇ  Ｔｒｏｐｅｌ社のＦＭ２００ＥＷａｆｅｒを用いて観察される光干渉縞により測定した。ＧａＡｓＮ膜のクラック本数密度は、ノマルスキー顕微鏡を用いて単位長さ当りのクラック本数を測定し、１本／ｍｍ未満を「極少」、１本／ｍｍ以上５本／ｍｍ未満を「少」、５本／ｍｍ以上１０本／ｍｍ未満を「多」、１０本／ｍｍ以上を「極多」と評価した。ＧａＡｓ膜の転位密度は、Ｌ（カソードルミネッセンス）による暗点の単位面積当たりの個数を測定した。なお、本実施例においてＧａＡｓ膜に発生したクラックは、膜を貫通しない微小なものであった。
【００５６】
ウエハＡは、ＧａＡｓ膜側が凹状に反り、反り量が６８０μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が極多であった。ウエハＢは、ＧａＡｓ膜側が凹状に反り、反り量が６３０μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が４×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＣは、ＧａＡｓ膜側が凹状に反り、反り量が５００μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が３×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＤは、ＧａＡｓ膜側が凹状に反り、反り量が４００μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が２．５×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＥは、ＧａＡｓ膜側が凹状に反り、反り量が３５０μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が２×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＦは、ＧａＡｓ膜側が凹状に反り、反り量が２３０μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が極少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が１×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＧは、ＧａＡｓ膜側が凹状に反り、反り量が１５０μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が極少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が１×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＨは、ＧａＡｓ膜側が凹状に反り、反り量が１０μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が極少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が１×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＩは、ＧａＡｓ膜側が凸状に反り、反り量が１５μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が極少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が１×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＪは、ＧａＡｓ膜側が凸状に反り、反り量が１２０μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が２×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＫは、ＧａＡｓ膜側が凸状に反り、反り量が２３０μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が３×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＬは、ＧａＡｓ膜側が凸状に反り、反り量が７４５μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が４×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＭは、支持基板に割れが発生し、十分なＧａＡｓ膜が得られなかった。これらの結果を表１にまとめた。表１において、「−」は、その物性値が未測定であることを示す。
【００５７】
４．支持基板の除去工程
図２（Ｃ）を参照して、上記で得られたウエハＡ〜Ｌを、１０質量％のフッ化水素酸水溶液に浸漬することにより、支持基板Ａ〜Ｌ（支持基板１１）およびＳｉＯ2層を溶解させることにより除去して、ＧａＡｓ単結晶膜（単結晶膜１３）の主面１３ｍ上に成膜されたＧａＡｓ膜Ａ〜Ｌ（ＧａＡｓ系膜２０）が得られた。なお、ウエハＡ〜Ｌから支持基板Ａ〜ＬおよびＳｉＯ2層が除去されたＧａＡｓ膜Ａ〜Ｌ（ＧａＡｓ系膜２０）においても反りがＣｏｒｎｉｎｇ  Ｔｒｏｐｅｌ社のＦＭ２００ＥＷａｆｅｒを用いて観察される光干渉縞による測定により認められ、ＧａＡｓ膜Ａ〜Ｌの反りの大小関係には、ウエハＡ〜Ｌにおける反りの大小関係が維持されていた。
【００５８】
【表１】
2013116848.tif 000003
【００５９】
表１を参照して、主面内の熱膨張係数αSがＧａＡｓ結晶の熱膨張係数αGaAsの０．８倍より大きく１．２倍より小さい（すなわち、０．８＜（αS／αGaAs比）＜１．２）支持基板を有する複合基板を用いることにより（ウエハＢ〜Ｋ）、反り小さく転位密度が低く結晶性の良好なＧａＡｓ膜を成膜することができた。また、ＧａＡｓ膜の反りおよび転位密度をさらに低減する観点から、複合基板の支持基板の主面内の熱膨張係数αSは、ＧａＡｓ結晶の熱膨張係数αGaAsの０．９倍より大きく１．１５倍より小さいこと（すなわち、０．９＜（αS／αGaAs比）＜１．１５）（ウエハＥ〜Ｊ）が好ましく、ＧａＡｓ結晶の熱膨張係数αGaAsの０．９５倍より大きく１．１倍より小さいこと（すなわち、０．９５＜（αS／αGaAs比）＜１．１）（ウエハＦ〜Ｉ）がより好ましい。
【００６０】
（実施例２）
１．ＧａＡｓ結晶の熱膨張係数の測定
実施例１と同様に測定したところ、ＧａＡｓ結晶の２５℃から１０００℃までにおける平均熱膨張係数αGaAsは、５．８４×１０-6／℃であった。
【００６１】
２．複合基板の準備工程
（１）支持基板を準備するサブ工程
図３（Ａ）を参照して、支持基板１１の材料として、ムライトとＹＳＺ（ＹＳＺにおけるＹ2Ｏ3含有率は３０モル％）との所定のモル比の混合物をアルゴンガス雰囲気下一軸方向に５０ＭＰａの圧力をかけて１７００℃で１時間焼結させることにより、１３種類のムライト−ＹＳＺ系焼結体Ａ〜Ｍを準備した。また、上記１３種類のムライト−ＹＳＺ系焼結体のそれぞれからサイズが４×４×２０ｍｍ（長手方向は焼結体から切り出される支持基板の主面に実質的に平行な方向）の測定用サンプルを切り出した。ここで、ムライト−ＹＳＺ系焼結体は熱膨張係数に関して方向特異性がないため、切り出し方向は任意とした。それらの測定用サンプルについて、上記と同様にして、室温（２５℃）から１０００℃まで昇温下時の平均熱膨張係数αSを測定した。
【００６２】
ムライト−ＹＳＺ系焼結体Ａは、ムライトとＹＳＺとのモル比（以下、モル比ムライト：ＹＳＺという）が９９．９：０．１であり、２５℃から１０００℃までにおける平均熱膨張係数αS（以下、単に平均熱膨張係数αSという）は４．２５×１０-6／℃であり、ＧａＡｓ結晶の平均熱膨張係数αGaAsに対する焼結体の熱膨張係数αSの比（以下、αS／αGaAs比という）は０．７２８であった。ムライト−ＹＳＺ系焼結体Ｂは、モル比ムライト：ＹＳＺが９９．６：０．４であり、平均熱膨張係数αSが４．７５×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が０．８１３であった。ムライト−ＹＳＺ系焼結体Ｃは、モル比ムライト：ＹＳＺが９９．３：０．７であり、平均熱膨張係数αSが５．００×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が０．８５６であった。ムライト−ＹＳＺ系焼結体Ｄは、モル比ムライト：ＹＳＺは９９：１であり、平均熱膨張係数αSが５．２０×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が０．８９０であった。ムライト−ＹＳＺ系焼結体Ｅは、モル比ムライト：ＹＳＺが９８．７：１．３であり、平均熱膨張係数αSが５．４０×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が０．９２５であった。ムライト−ＹＳＺ系焼結体Ｆは、モル比ムライト：ＹＳＺが９８．４：１．６であり、平均熱膨張係数αSが５．６０×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が０．９５９であった。ムライト−ＹＳＺ系焼結体Ｇは、モル比ムライト：ＹＳＺが９８．２：１．８であり、平均熱膨張係数αSが５．８０×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が０．９９３であった。ムライト−ＹＳＺ系焼結体Ｈは、モル比ムライト：ＹＳＺが９８：２であり、平均熱膨張係数αSが６．００×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が１．０２７であった。ムライト−ＹＳＺ系焼結体Ｉは、モル比ムライト：ＹＳＺが９０：１０であり、平均熱膨張係数αSが６．３３×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が１．０８４であった。ムライト−ＹＳＺ系焼結体Ｊは、モル比ムライト：ＹＳＺが８２：１８であり、平均熱膨張係数αSが６．６７×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が１．１４２であった。ムライト−ＹＳＺ系焼結体Ｋは、モル比ムライト：ＹＳＺが７５：２５であり、平均熱膨張係数αSが７．００×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が１．１９９であった。ムライト−ＹＳＺ系焼結体Ｌは、モル比ムライト：ＹＳＺが６９：３１であり、平均熱膨張係数αSが７．２５×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が１．２４１であった。ムライト−ＹＳＺ系焼結体Ｍは、モル比ムライト：ＹＳＺが６３：３７であり、平均熱膨張係数αSが７．５０×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が１．２８４であった。
【００６３】
上記のムライト−ＹＳＺ系焼結体Ａ〜Ｍから、直径４インチ（１０１．６ｍｍ）で厚さ１ｍｍの支持基板をそれぞれ切り出して、それぞれの支持基板の両主面を鏡面に研磨して、支持基板Ａ〜Ｍとした。すなわち、支持基板Ａ〜Ｍの２５℃から１０００℃までにおける平均熱膨張係数は、それぞれムライト−ＹＳＺ系焼結体Ａ〜Ｍの２５℃から１０００℃までにおける平均熱膨張係数に等しい。結果を表２にまとめた。
【００６４】
（２）下地基板上に単結晶膜を成膜するサブ工程
図３（Ｂ）を参照して、下地基板３０として、鏡面に研磨された（００１）面の主面３０ｎを有する直径５インチ（１２７ｍｍ）で厚さ０．５ｍｍのＳｉ基板を準備した。
【００６５】
上記のＳｉ基板（下地基板３０）の主面３０ｎ上に、単結晶膜１３として厚さ０．４μｍのＧａＡｓ膜をＭＯＣＶＤ法により成膜した。成膜条件は、原料ガスとしてＴＭＧ（トリメチルガリウム）ガスおよびＡｓＨ3（アルシン）ガスを使用し、キャリアガスとしてＨ2ガスを使用し、成膜温度（基板温度）６２０℃、成膜圧力は１気圧とした。なお、こうして得られたＧａＡｓ膜（単結晶膜１３）の主面１３ｍは、（００１）面からのオフ角が±１°以内の面方位を有し、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を用いて測定した１０μｍ×１０μｍの正方形領域におけるＲＭＳ（二乗平均平方根）粗さ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１に規定する二乗平均平方根粗さＲｑをいう。以下同じ）が１ｎｍ以下の鏡面であった。
【００６６】
（３）支持基板と単結晶膜とを貼り合わせるサブ工程
図３（Ｃ）中の（Ｃ１）を参照して、図３（Ａ）の支持基板Ａ〜Ｍ（支持基板１１）のそれぞれの主面１１ｍ上に厚さ２μｍのＳｉＯ2膜をＣＶＤ（化学気相堆積）法により成膜した。次いで、支持基板Ａ〜Ｍ（支持基板１１）のそれぞれの主面１１ｍ上の厚さ２μｍのＳｉＯ2膜を、ＣｅＯ2スラリーを用いて研磨することにより、厚さ０．２μｍのＳｉＯ2層だけ残存させて、接着層１２ａとした。これにより、支持基板Ａ〜Ｍ（支持基板１１）のそれぞれの主面１１ｍの空隙が埋められ、平坦な主面１２ａｍを有する厚さ０．２μｍのＳｉＯ2層（接着層１２ａ）が得られた。
【００６７】
また、図３（Ｃ）中の（Ｃ２）を参照して、図３（Ｂ）のＳｉ基板（下地基板３０）上に成膜されたＧａＡｓ膜（単結晶膜１３）の主面１３ｎ上に厚さ２μｍのＳｉＯ2膜をＣＶＤ法により成膜した。次いで、この厚さ２μｍのＳｉＯ2膜を、ＣｅＯ2スラリーを用いて研磨することにより、厚さ０．２μｍのＳｉＯ2層だけ残存させて、接着層１２ｂとした。
【００６８】
次いで、図３（Ｃ）中の（Ｃ３）を参照して、支持基板Ａ〜Ｍ（支持基板１１）のそれぞれに形成されたＳｉＯ2層（接着層１２ａ）の主面１２ａｍおよびＳｉ基板（下地基板３０）上に成膜されたＧａＡｓ膜（単結晶膜１３）上に形成されたＳｉＯ2層（接着層１２ｂ）の主面１２ｂｎをアルゴンプラズマにより清浄化および活性化させた後、ＳｉＯ2層（接着層１２ａ）の主面１２ａｍとＳｉＯ2層（接着層１２ｂ）の主面１２ｂｎとを貼り合わせて、窒素雰囲気下３００℃で２時間熱処理した。
【００６９】
（４）下地基板を除去するサブ工程
図３（Ｄ）を参照して、支持基板Ａ〜Ｍ（支持基板１１）の裏側（単結晶膜１３が貼り合わされていない側）の主面および側面をワックス４０で覆って保護した後、１０質量％のフッ化水素酸および３質量％の硝酸を含む混酸水溶液を用いて、エッチングによりＳｉ基板（下地基板３０）を除去した。こうして、図２（Ａ）に示すように、支持基板Ａ〜Ｍ（支持基板１１）のそれぞれの主面１１ｍ側にＧａＡｓ膜（単結晶膜１３）が配置された複合基板Ａ〜Ｍ（複合基板１０）が得られた。
【００７０】
３．ＧａＡｓ系膜の成膜工程
図２（Ｂ）を参照して、複合基板Ａ〜Ｍ（複合基板１０）のＧａＡｓ膜（単結晶膜１３）の主面１３ｍ（かかる主面は（００１）面である。）上に、それぞれＭＯＣＶＤ法によりＧａＡｓ膜（ＧａＡｓ系膜２０）を成膜した。ＧａＡｓ膜（ＧａＡｓ系膜２０）の成膜においては、成膜条件は、原料ガスとしてＴＭＧ（トリメチルガリウム）ガスおよびＡｓＨ3（アルシン）ガスを使用し、キャリアガスとしてＨ2ガスを使用し、成膜温度（基板温度）６８０℃で厚さ５μｍのＧａＡｓ単結晶層（ＧａＡｓ系単結晶層２３）を成長させた。ここで、ＧａＡｓ単結晶層の成長速度は１μｍ／ｈｒであった。その後、複合基板Ａ〜ＭのそれぞれにＧａＡｓ膜が成膜されたウエハＡ〜Ｍを１０℃／ｍｉｎの速度で室温（２５℃）まで冷却した。
【００７１】
室温まで冷却後に成膜装置から取り出されたウエハＡ〜Ｍについて、ウエハの反り、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度および転位密度を測定した。ここで、ウエハの反りの形状および反り量は、ＧａＡｓ膜の主面をＣｏｒｎｉｎｇ  Ｔｒｏｐｅｌ社のＦＭ２００ＥＷａｆｅｒを用いて観察される光干渉縞により測定した。ＧａＡｓＮ膜のクラック本数密度は、ノマルスキー顕微鏡を用いて単位長さ当りのクラック本数を測定し、１本／ｍｍ未満を「極少」、１本／ｍｍ以上５本／ｍｍ未満を「少」、５本／ｍｍ以上１０本／ｍｍ未満を「多」、１０本／ｍｍ以上を「極多」と評価した。ＧａＡｓ膜の転位密度は、Ｌ（カソードルミネッセンス）による暗点の単位面積当たりの個数を測定した。なお、本実施例においてＧａＡｓ膜に発生したクラックは、膜を貫通しない微小なものであった。
【００７２】
ウエハＡは、ＧａＡｓ膜側が凹状に反り、反り量が６８０μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が極多であった。ウエハＢは、ＧａＡｓ膜側が凹状に反り、反り量が６３０μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が４×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＣは、ＧａＡｓ膜側が凹状に反り、反り量が５００μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が３×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＤは、ＧａＡｓ膜側が凹状に反り、反り量が４００μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が２．５×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＥは、ＧａＡｓ膜側が凹状に反り、反り量が３５０μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が２×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＦは、ＧａＡｓ膜側が凹状に反り、反り量が２３０μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が極少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が１×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＧは、ＧａＡｓ膜側が凹状に反り、反り量が１５０μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が極少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が１×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＨは、ＧａＡｓ膜側が凹状に反り、反り量が１０μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が極少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が１×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＩは、ＧａＡｓ膜側が凸状に反り、反り量が１５μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が極少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が１×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＪは、ＧａＡｓ膜側が凸状に反り、反り量が１２０μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が２×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＫは、ＧａＡｓ膜側が凸状に反り、反り量が２３０μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が３×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＬは、ＧａＡｓ膜側が凸状に反り、反り量が７４５μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が４×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＭは、支持基板に割れが発生し、十分なＧａＡｓ膜が得られなかった。これらの結果を表２にまとめた。表２において、「−」は、その物性値が未測定であることを示す。
【００７３】
４．支持基板の除去工程
図２（Ｃ）を参照して、上記で得られたウエハＡ〜Ｌを、１０質量％のフッ化水素酸水溶液に浸漬することにより、支持基板Ａ〜Ｌ（支持基板１１）およびＳｉＯ2層を溶解させることにより除去して、ＧａＡｓ単結晶膜（単結晶膜１３）の主面１３ｍ上に成膜されたＧａＡｓ膜Ａ〜Ｌ（ＧａＡｓ系膜２０）が得られた。なお、ウエハＡ〜Ｌから支持基板Ａ〜ＬおよびＳｉＯ2層が除去されたＧａＡｓ膜Ａ〜Ｌ（ＧａＡｓ系膜２０）においても反りがＣｏｒｎｉｎｇ  Ｔｒｏｐｅｌ社のＦＭ２００ＥＷａｆｅｒを用いて観察される光干渉縞による測定により認められ、ＧａＡｓ膜Ａ〜Ｌの反りの大小関係には、ウエハＡ〜Ｌにおける反りの大小関係が維持されていた。
【００７４】
【表２】
2013116848.tif 000004
【００７５】
表２を参照して、主面内の熱膨張係数αSがＧａＡｓ結晶の熱膨張係数αGaAsの０．８倍より大きく１．２倍より小さい（すなわち、０．８＜（αS／αGaAs比）＜１．２）支持基板を有する複合基板を用いることにより（ウエハＢ〜Ｋ）、反り小さく転位密度が低く結晶性の良好なＧａＡｓ膜を成膜することができた。また、ＧａＡｓ膜の反りおよび転位密度をさらに低減する観点から、複合基板の支持基板の主面内の熱膨張係数αSは、ＧａＡｓ結晶の熱膨張係数αGaAsの０．９倍より大きく１．１５倍より小さいこと（すなわち、０．９＜（αS／αGaAs比）＜１．１５）（ウエハＥ〜Ｊ）が好ましく、ＧａＡｓ結晶の熱膨張係数αGaAsの０．９５倍より大きく１．１倍より小さいこと（すなわち、０．９５＜（αS／αGaAs比）＜１．１）（ウエハＦ〜Ｉ）がより好ましい。
【００７６】
（実施例３）
１．ＧａＡｓ結晶の熱膨張係数の測定
実施例１と同様に測定したところ、ＧａＡｓ結晶の２５℃から１０００℃までにおける平均熱膨張係数αGaAsは、５．８４×１０-6／℃であった。
【００７７】
２．複合基板の準備工程
（１）支持基板を準備するサブ工程
図３（Ａ）を参照して、支持基板１１の材料として、ムライトとＭｇＯとの所定のモル比の混合物をアルゴンガス雰囲気下一軸方向に５０ＭＰａの圧力をかけて１７００℃で１時間焼結させることにより、１３種類のムライト−ＭｇＯ系焼結体Ａ〜Ｍを準備した。また、上記１３種類のムライト−ＭｇＯ系焼結体のそれぞれからサイズが４×４×２０ｍｍ（長手方向は焼結体から切り出される支持基板の主面に実質的に平行な方向）の測定用サンプルを切り出した。ここで、ムライト−ＭｇＯ系焼結体は熱膨張係数に関して方向特異性がないため、切り出し方向は任意とした。それらの測定用サンプルについて、上記と同様にして、室温（２５℃）から１０００℃まで昇温下時の平均熱膨張係数αSを測定した。
【００７８】
ムライト−ＭｇＯ系焼結体Ａは、ムライトとＭｇＯとのモル比（以下、モル比ムライト：ＭｇＯという）が９９．９：０．１であり、２５℃から１０００℃までにおける平均熱膨張係数αS（以下、単に平均熱膨張係数αSという）は４．２５×１０-6／℃であり、ＧａＡｓ結晶の平均熱膨張係数αGaAsに対する焼結体の熱膨張係数αSの比（以下、αS／αGaAs比という）は０．７２８であった。ムライト−ＭｇＯ系焼結体Ｂは、モル比ムライト：ＭｇＯが９９．８：０．２であり、平均熱膨張係数αSが４．７５×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が０．８１３であった。ムライト−ＭｇＯ系焼結体Ｃは、モル比ムライト：ＭｇＯが９９．４：０．６であり、平均熱膨張係数αSが５．００×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が０．８５６であった。ムライト−ＭｇＯ系焼結体Ｄは、モル比ムライト：ＭｇＯは９９．１：０．９であり、平均熱膨張係数αSが５．２０×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が０．８９０であった。ムライト−ＭｇＯ系焼結体Ｅは、モル比ムライト：ＭｇＯが９８．８：１．２であり、平均熱膨張係数αSが５．４０×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が０．９２５であった。ムライト−ＭｇＯ系焼結体Ｆは、モル比ムライト：ＭｇＯが９８．５：１．５であり、平均熱膨張係数αSが５．６０×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が０．９５９であった。ムライト−ＭｇＯ系焼結体Ｇは、モル比ムライト：ＭｇＯが９８．３：１．７であり、平均熱膨張係数αSが５．８０×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が０．９９３であった。ムライト−ＭｇＯ系焼結体Ｈは、モル比ムライト：ＭｇＯが９８：２であり、平均熱膨張係数αSが６．００×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が１．０２７であった。ムライト−ＭｇＯ系焼結体Ｉは、モル比ムライト：ＭｇＯが９４：６であり、平均熱膨張係数αSが６．３３×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が１．０８４であった。ムライト−ＭｇＯ系焼結体Ｊは、モル比ムライト：ＭｇＯが８９：１１であり、平均熱膨張係数αSが６．６７×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が１．１４２であった。ムライト−ＭｇＯ系焼結体Ｋは、モル比ムライト：ＭｇＯが８５：１５であり、平均熱膨張係数αSが７．００×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が１．１９９であった。ムライト−ＭｇＯ系焼結体Ｌは、モル比ムライト：ＭｇＯが８１：１９であり、平均熱膨張係数αSが７．２５×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が１．２４１であった。ムライト−ＭｇＯ系焼結体Ｍは、モル比ムライト：ＭｇＯが７８：２２であり、平均熱膨張係数αSが７．５０×１０-6／℃であり、αS／αGaAs比が１．２８４であった。
【００７９】
上記のムライト−ＭｇＯ系焼結体Ａ〜Ｍから、直径４インチ（１０１．６ｍｍ）で厚さ１ｍｍの支持基板をそれぞれ切り出して、それぞれの支持基板の両主面を鏡面に研磨して、支持基板Ａ〜Ｍとした。すなわち、支持基板Ａ〜Ｍの２５℃から１０００℃までにおける平均熱膨張係数は、それぞれムライト−ＭｇＯ系焼結体Ａ〜Ｍの２５℃から１０００℃までにおける平均熱膨張係数に等しい。結果を表３にまとめた。
【００８０】
（２）下地基板上に単結晶膜を成膜するサブ工程
図３（Ｂ）を参照して、下地基板３０として、鏡面に研磨された（００１）面の主面３０ｎを有する直径５インチ（１２７ｍｍ）で厚さ０．５ｍｍのＳｉ基板を準備した。
【００８１】
上記のＳｉ基板（下地基板３０）の主面３０ｎ上に、単結晶膜１３として厚さ０．４μｍのＧａＡｓ膜をＭＯＣＶＤ法により成膜した。成膜条件は、原料ガスとしてＴＭＧ（トリメチルガリウム）ガスおよびＡｓＨ3（アルシン）ガスを使用し、キャリアガスとしてＨ2ガスを使用し、成膜温度（基板温度）６２０℃、成膜圧力は１気圧とした。なお、こうして得られたＧａＡｓ膜（単結晶膜１３）の主面１３ｍは、（００１）面からのオフ角が±１°以内の面方位を有し、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を用いて測定した１０μｍ×１０μｍの正方形領域におけるＲＭＳ（二乗平均平方根）粗さ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１に規定する二乗平均平方根粗さＲｑをいう。以下同じ）が１ｎｍ以下の鏡面であった。
【００８２】
（３）支持基板と単結晶膜とを貼り合わせるサブ工程
図３（Ｃ）中の（Ｃ１）を参照して、図３（Ａ）の支持基板Ａ〜Ｍ（支持基板１１）のそれぞれの主面１１ｍ上に厚さ２μｍのＳｉＯ2膜をＣＶＤ（化学気相堆積）法により成膜した。次いで、支持基板Ａ〜Ｍ（支持基板１１）のそれぞれの主面１１ｍ上の厚さ２μｍのＳｉＯ2膜を、ＣｅＯ2スラリーを用いて研磨することにより、厚さ０．２μｍのＳｉＯ2層だけ残存させて、接着層１２ａとした。これにより、支持基板Ａ〜Ｍ（支持基板１１）のそれぞれの主面１１ｍの空隙が埋められ、平坦な主面１２ａｍを有する厚さ０．２μｍのＳｉＯ2層（接着層１２ａ）が得られた。
【００８３】
また、図３（Ｃ）中の（Ｃ２）を参照して、図３（Ｂ）のＳｉ基板（下地基板３０）上に成膜されたＧａＡｓ膜（単結晶膜１３）の主面１３ｎ上に厚さ２μｍのＳｉＯ2膜をＣＶＤ法により成膜した。次いで、この厚さ２μｍのＳｉＯ2膜を、ＣｅＯ2スラリーを用いて研磨することにより、厚さ０．２μｍのＳｉＯ2層だけ残存させて、接着層１２ｂとした。
【００８４】
次いで、図３（Ｃ）中の（Ｃ３）を参照して、支持基板Ａ〜Ｍ（支持基板１１）のそれぞれに形成されたＳｉＯ2層（接着層１２ａ）の主面１２ａｍおよびＳｉ基板（下地基板３０）上に成膜されたＧａＡｓ膜（単結晶膜１３）上に形成されたＳｉＯ2層（接着層１２ｂ）の主面１２ｂｎをアルゴンプラズマにより清浄化および活性化させた後、ＳｉＯ2層（接着層１２ａ）の主面１２ａｍとＳｉＯ2層（接着層１２ｂ）の主面１２ｂｎとを貼り合わせて、窒素雰囲気下３００℃で２時間熱処理した。
【００８５】
（４）下地基板を除去するサブ工程
図３（Ｄ）を参照して、支持基板Ａ〜Ｍ（支持基板１１）の裏側（単結晶膜１３が貼り合わされていない側）の主面および側面をワックス４０で覆って保護した後、１０質量％のフッ化水素酸および３質量％の硝酸を含む混酸水溶液を用いて、エッチングによりＳｉ基板（下地基板３０）を除去した。こうして、図２（Ａ）に示すように、支持基板Ａ〜Ｍ（支持基板１１）のそれぞれの主面１１ｍ側にＧａＡｓ膜（単結晶膜１３）が配置された複合基板Ａ〜Ｍ（複合基板１０）が得られた。
【００８６】
３．ＧａＡｓ系膜の成膜工程
図２（Ｂ）を参照して、複合基板Ａ〜Ｍ（複合基板１０）のＧａＡｓ膜（単結晶膜１３）の主面１３ｍ（かかる主面は（００１）面である。）上に、それぞれＭＯＣＶＤ法によりＧａＡｓ膜（ＧａＡｓ系膜２０）を成膜した。ＧａＡｓ膜（ＧａＡｓ系膜２０）の成膜においては、成膜条件は、原料ガスとしてＴＭＧ（トリメチルガリウム）ガスおよびＡｓＨ3（アルシン）ガスを使用し、キャリアガスとしてＨ2ガスを使用し、成膜温度（基板温度）６８０℃で厚さ５μｍのＧａＡｓ単結晶層（ＧａＡｓ系単結晶層２３）を成長させた。ここで、ＧａＡｓ単結晶層の成長速度は１μｍ／ｈｒであった。その後、複合基板Ａ〜ＭのそれぞれにＧａＡｓ膜が成膜されたウエハＡ〜Ｍを１０℃／ｍｉｎの速度で室温（２５℃）まで冷却した。
【００８７】
室温まで冷却後に成膜装置から取り出されたウエハＡ〜Ｍについて、ウエハの反り、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度および転位密度を測定した。ここで、ウエハの反りの形状および反り量は、ＧａＡｓ膜の主面をＣｏｒｎｉｎｇ  Ｔｒｏｐｅｌ社のＦＭ２００ＥＷａｆｅｒを用いて観察される光干渉縞により測定した。ＧａＡｓＮ膜のクラック本数密度は、ノマルスキー顕微鏡を用いて単位長さ当りのクラック本数を測定し、１本／ｍｍ未満を「極少」、１本／ｍｍ以上５本／ｍｍ未満を「少」、５本／ｍｍ以上１０本／ｍｍ未満を「多」、１０本／ｍｍ以上を「極多」と評価した。ＧａＡｓ膜の転位密度は、Ｌ（カソードルミネッセンス）による暗点の単位面積当たりの個数を測定した。なお、本実施例においてＧａＡｓ膜に発生したクラックは、膜を貫通しない微小なものであった。
【００８８】
ウエハＡは、ＧａＡｓ膜側が凹状に反り、反り量が６８０μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が極多であった。ウエハＢは、ＧａＡｓ膜側が凹状に反り、反り量が６３０μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が４×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＣは、ＧａＡｓ膜側が凹状に反り、反り量が５００μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が３×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＤは、ＧａＡｓ膜側が凹状に反り、反り量が４００μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が２．５×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＥは、ＧａＡｓ膜側が凹状に反り、反り量が３５０μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が２×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＦは、ＧａＡｓ膜側が凹状に反り、反り量が２３０μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が極少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が１×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＧは、ＧａＡｓ膜側が凹状に反り、反り量が１５０μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が極少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が１×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＨは、ＧａＡｓ膜側が凹状に反り、反り量が１０μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が極少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が１×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＩは、ＧａＡｓ膜側が凸状に反り、反り量が１５μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が極少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が１×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＪは、ＧａＡｓ膜側が凸状に反り、反り量が１２０μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が２×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＫは、ＧａＡｓ膜側が凸状に反り、反り量が２３０μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が３×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＬは、ＧａＡｓ膜側が凸状に反り、反り量が７４５μｍであり、ＧａＡｓ膜のクラック本数密度が少であり、ＧａＡｓ膜の転位密度が４×１０4ｃｍ-2であった。ウエハＭは、支持基板に割れが発生し、十分なＧａＡｓ膜が得られなかった。これらの結果を表３にまとめた。表３において、「−」は、その物性値が未測定であることを示す。
【００８９】
４．支持基板の除去工程
図２（Ｃ）を参照して、上記で得られたウエハＡ〜Ｌを、１０質量％のフッ化水素酸水溶液に浸漬することにより、支持基板Ａ〜Ｌ（支持基板１１）およびＳｉＯ2層を溶解させることにより除去して、ＧａＡｓ単結晶膜（単結晶膜１３）の主面１３ｍ上に成膜されたＧａＡｓ膜Ａ〜Ｌ（ＧａＡｓ系膜２０）が得られた。なお、ウエハＡ〜Ｌから支持基板Ａ〜ＬおよびＳｉＯ2層が除去されたＧａＡｓ膜Ａ〜Ｌ（ＧａＡｓ系膜２０）においても反りがＣｏｒｎｉｎｇ  Ｔｒｏｐｅｌ社のＦＭ２００ＥＷａｆｅｒを用いて観察される光干渉縞による測定により認められ、ＧａＡｓ膜Ａ〜Ｌの反りの大小関係には、ウエハＡ〜Ｌにおける反りの大小関係が維持されていた。
【００９０】
【表３】
2013116848.tif 000005
【００９１】
表３を参照して、主面内の熱膨張係数αSがＧａＡｓ結晶の熱膨張係数αGaAsの０．８倍より大きく１．２倍より小さい（すなわち、０．８＜（αS／αGaAs比）＜１．２）支持基板を有する複合基板を用いることにより（ウエハＢ〜Ｋ）、反り小さく転位密度が低く結晶性の良好なＧａＡｓ膜を成膜することができた。また、ＧａＡｓ膜の反りおよび転位密度をさらに低減する観点から、複合基板の支持基板の主面内の熱膨張係数αSは、ＧａＡｓ結晶の熱膨張係数αGaAsの０．９倍より大きく１．１５倍より小さいこと（すなわち、０．９＜（αS／αGaAs比）＜１．１５）（ウエハＥ〜Ｊ）が好ましく、ＧａＡｓ結晶の熱膨張係数αGaAsの０．９５倍より大きく１．１倍より小さいこと（すなわち、０．９５＜（αS／αGaAs比）＜１．１）（ウエハＦ〜Ｉ）がより好ましい。
【００９２】
なお、上記実施例においては、複合基板上に非ドーピングのＧａＡｓ膜を成膜した例を示したが、ドーピングによりｎ型またはｐ型の導電性が付与されたＧａＡｓ膜を成膜した場合、ドーピングにより比抵抗が高められたＧａＡｓ膜を成膜した場合にも、上記実施例とほぼ同一の結果が得られた。
【００９３】
また、ＧａＡｓ膜に替えてＧａxＩｎyＡｌ1-x-yＡｓ膜（０＜ｘ＜１、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）などのＧａＡｓ系膜を成膜した場合にも上記実施例と同様の結果が得られた。特に、ＧａＡｓ膜に替えてＧａxＩｎyＡｌ1-x-yＡｓ膜（０．５＜ｘ＜１、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）を成膜する場合には、上記実施例とほぼ同一の結果が得られた。
【００９４】
また、ＧａＡｓ系膜（具体的にはＧａxＩｎyＡｌ1-x-yＡｓ膜（ｘ＞０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）など）は、Ｇａ、Ｉｎ、ＡｌなどのＩＩＩ族元素の組成比を変えて複数成膜することもできる。すなわち、ＧａＡｓ膜に替えてＧａxＩｎyＡｌ1-x-yＡｓ膜（ｘ＞０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）などのＧａＡｓ系膜を、Ｇａ、Ｉｎ、ＡｌなどのＩＩＩ族元素の組成比を変えて、複数成膜することができる。
【００９５】
本発明の実施においては、ＧａＡｓ系膜の成膜の際にＥＬＯ（Epitaxial Lateral Overgrowth；ラテラル成長）技術などの公知の転位低減技術を適用できる。
【００９６】
また、複合基板にＧａＡｓ系膜を成膜した後に、複合基板の支持基板などを除去する際には、ＧａＡｓ系膜を別の支持基板に転写してもよい。
【００９７】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９８】
１０  複合基板、１１  支持基板、１１ｍ，１２ｍ，１２ａｍ，１２ｂｎ，１３ｍ，１３ｎ，２０ｍ，２１ｍ，２３ｍ，３０ｎ  主面、１２，１２ａ，１２ｂ  接着層、１３  単結晶膜、２０  ＧａＡｓ系膜、２１  ＧａＡｓ系バッファ層、２３  ＧａＡｓ系単結晶層、３０  下地基板、４０  ワックス。
【図１】
2013116848.tif 000006
【図２】
2013116848.tif 000007
【図３】
2013116848.tif 000008