JP6232853B2 - Ｉｉｉ族窒化物複合基板およびその製造方法、積層ｉｉｉ族窒化物複合基板、ならびにｉｉｉ族窒化物半導体デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＩＩＩ族窒化物複合基板およびその製造方法、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板、ならびにＩＩＩ族窒化物半導体デバイスおよびその製造方法に関する。

ＧａＮなどのＩＩＩ族窒化物は、優れた半導体特性を有していることから、半導体デバイスに好適に用いられている。

たとえば、特開２００９−１２６７２２号公報（特許文献１）は、半導体デバイス用基板として、直径が２５ｍｍ以上１６０ｍｍ以下で厚さが１００μｍ以上１０００μｍ以下の自立ＩＩＩ族窒化物基板、具体的な実施例として直径が１００ｍｍで厚さが４００μｍの自立ＧａＮ基板を開示する。

また、特開２００８−０１０７６６号公報（特許文献２）は、半導体デバイスを製造するための基板として、ＧａＮと化学組成の異なる異種基板と、異種基板に貼り合わされている０．１μｍ以上１００μｍ以下の厚さのＧａＮ薄膜と、を含むＧａＮ薄膜貼り合わせ基板、具体的な実施例としてサファイア基板と厚さが０．１μｍまたは１００μｍのＧａＮ薄膜とを貼り合わされている直径が５０．８ｍｍのＧａＮ薄膜貼り合わせ基板を開示する。

また、特開２０１０−１８２９３６号公報（特許文献３）は、半導体デバイス用基板として、支持基板と、窒化物半導体層と、支持基板と窒化物半導体層との間に設けられた接合層とを備える複合基板、具体的な実施例としてサファイア基板とＧａＮ層と両者間に圧着により形成される接合層で接合されたＧａＮ層の厚さが５μｍ〜２２０μｍで直径が５０．８ｍｍの複合基板を開示する。

特開２００９−１２６７２２号公報 特開２００８−０１０７６６号公報 特開２０１０−１８２９３６号公報

特開２００９−１２６７２２号公報（特許公報１）に開示される自立ＩＩＩ族窒化物基板は、製造コストが高いため非常に高価であり、また、割れやすいため口径の拡大化、厚さの低減化が困難という問題があった。

特開２００８−０１０７６６号公報（特許公報２）に開示されるＧａＮ薄膜の厚さが０．１μｍであるＧａＮ薄膜貼り合わせ基板は、ＧａＮ薄膜の形成のためにイオン注入を行なっているが、イオン注入により、ＧａＮ薄膜の結晶の品質が低下するという問題があった。また、形成する半導体デバイスの特性を高くする観点からＧａＮ薄膜の厚さを１０μｍ以上にすることが好ましいが、ＧａＮ薄膜の厚さを大きくすると、イオン注入されるイオンの主面からの深さのバラツキが大きくなり、得られるＧａＮ薄膜貼り合わせ基板のＧａＮ薄膜の厚さのバラツキが大きくなるという問題があった。

また、特開２００８−０１０７６６号公報（特許文献２）に開示されるＧａＮ薄膜の厚さが１００μｍのＧａＮ薄膜貼り合わせ基板、および特開２０１０−１８２９３６号公報（特許文献３）に開示されるＧａＮ層の厚さが５μｍ〜２２０μｍの複合基板は、いずれも直径が５０．８ｍｍ程度であり、直径を大きくするとＧａＮ薄膜またはＧａＮ層の厚さの主面内分布が大きくなるという問題があった。

なお、サファイア基板などのようなＩＩＩ族窒化物基板と化学組成が異なり熱膨張係数が異なる異種基板上に、厚さの厚いＩＩＩ族窒化物膜を成長させると大きな反りが発生し、また割れが発生するという問題があった。

本発明は、上記の問題を解決して、コストが低く大口径で膜厚が大きく膜厚の分布が小さく結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物膜を有するＩＩＩ族窒化物複合基板およびその製造方法、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板、ならびにＩＩＩ族窒化物半導体デバイスおよびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、ある局面に従えば、ＩＩＩ族窒化物と化学組成が異なる異組成基板である支持基板と、厚さが１０μｍ以上２５０μｍ以下のＩＩＩ族窒化物膜と、が貼り合わされた直径が７５ｍｍ以上のＩＩＩ族窒化物複合基板であって、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの平均値ｍ_tに対する厚さの標準偏差ｓ_tの比ｓ_t／ｍ_tが０．００１以上０．２以下であり、ＩＩＩ族窒化物膜の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍ_oに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓ_oの比ｓ_o／ｍ_oが０．００５以上０．６以下である、ＩＩＩ族窒化物複合基板である。ここで、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さを１０μｍ以上２００μｍ以下ともできる。

本発明は、別の局面に従えば、上記局面に従うＩＩＩ族窒化物複合基板と、ＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物膜上に配置されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層と、を含む積層ＩＩＩ族窒化物複合基板である。

本発明は、さらに別の局面に従えば、上記局面に従うＩＩＩ族窒化物複合基板中のＩＩＩ族窒化物膜と、ＩＩＩ族窒化物膜上に配置されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層と、を含むＩＩＩ族窒化物半導体デバイスである。

本発明は、さらに別の局面に従えば、上記局面に従うＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法であって、上記支持基板と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板と、を貼り合わせることにより、直径が７５ｍｍ以上の接合基板を形成する工程と、接合基板のＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板の貼り合わせ主面から内部に所定の距離に位置する面でＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板を切断することにより、上記ＩＩＩ族窒化物複合基板を形成する工程と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法である。

本発明は、さらに別の局面に従えば、上記局面に従うＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法であって、上記支持基板と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板と、を貼り合わせることにより、直径が７５ｍｍ以上の接合基板を形成する工程と、接合基板のＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板の貼り合わせ主面と反対側の主面から研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかを行なうことにより、ＩＩＩ族窒化物複合基板を形成する工程と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法である。

本発明は、さらに別の局面に従えば、上記局面に従うＩＩＩ族窒化物複合基板を準備する工程と、ＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物膜上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層を成長させる工程と、を含むＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法である。

本発明によれば、コストが低く大口径で膜厚が大きく膜厚の分布が小さく結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物膜を有するＩＩＩ族窒化物複合基板およびその製造方法、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板、ならびにＩＩＩ族窒化物半導体デバイスおよびその製造方法を提供できる。

本発明にかかるＩＩＩ族窒化物複合基板のある例を示す概略断面図である。 ＩＩＩ族窒化物複合基板における物性値の測定点を示す概略平面図である。 本発明にかかる積層ＩＩＩ族窒化物複合基板のある例を示す概略断面図である。 本発明にかかるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスのある例を示す概略断面図である。 本発明にかかるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの別の例を示す概略断面図である。 本発明にかかるＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法のある例を示す概略断面図である。 本発明にかかるＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法の別の例を示す概略断面図である。 本発明にかかるＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法のさらに別の例を示す概略断面図である。 本発明にかかるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法のある例を示す概略断面図である。 イオン注入法を用いるＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法のある例を示す概略断面図である。

＜本願発明の実施形態の説明＞
本発明のある実施形態であるＩＩＩ族窒化物複合基板１は、支持基板１１と、厚さが１０μｍ以上２５０μｍ以下のＩＩＩ族窒化物膜１３と、が貼り合わされた直径が７５ｍｍ以上のＩＩＩ族窒化物複合基板１であって、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍ_tに対する厚さの標準偏差ｓ_tの比ｓ_t／ｍ_tが０．００１以上０．２以下であり、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍ_oに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓ_oの比ｓ_o／ｍ_oが０．００５以上０．６以下である。本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、その上に大口径で結晶品質の高い少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０を成長させることができるため、特性の高いＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを歩留よく形成することができる。

本発明のかかる実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１において、ＩＩＩ族窒化物膜を１０μｍ以上２００μｍ以下とすることができる。これにより、その上に大口径で結晶品質の高い少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０を成長させることができるため、特性の高いＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを歩留よく形成することができる。

本発明のかかる実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１において、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面における反りを５０μｍ以下とし、ＩＩＩ族窒化物複合基板の全体厚さ分布（ＴＴＶともいう。以下同じ。）が３０μｍ以下とすることができる。これにより、形成する半導体デバイスの歩留を高くすることができる。

本発明のかかる実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１において、支持基板１１の熱膨張係数α_Sに対するＩＩＩ族窒化物膜１３の熱膨張係数α_III-Nの比α_III-N／α_Sを０．７５以上１．２５以下とし、支持基板１１の厚さｔ_Sに対するＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さｔ_III-Nの比ｔ_III-N／ｔ_Sを０．０２以上１以下とすることができる。これにより、ＩＩＩ族窒化物複合基板１およびその上に成長させるＩＩＩ族窒化物膜１３の反りおよび割れを低減することができる。

本発明のかかる実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１において、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面における不純物金属原子を３×１０¹²原子／ｃｍ²以下とすることができる。これにより、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に成長させるＩＩＩ族窒化物層２０の結晶品質を高め、形成する半導体デバイスの特性を高くすることができる。

本発明のかかる実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１において、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の二乗平均平方根粗さ（ＲＭＳともいう。以下同じ。）を３ｎｍ以下とすることができる。これにより、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に成長させるＩＩＩ族窒化物層２０の結晶品質を高め、形成する半導体デバイスの特性を高くすることができる。

本発明のかかる実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１において、支持基板１１の主面のＲＭＳを１２ｎｍ以下とすることができる。これにより、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に成長させるＩＩＩ族窒化物層２０の結晶品質を高め、形成する半導体デバイスの特性を高くすることができる。

本発明のかかる実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１において、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の直径を１００ｍｍ以上とすること、さらに、１２５ｍｍ以上３００ｍｍ以下とすることができる。これにより、大口径のＩＩＩ族窒化物複合基板１およびＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が得られる。

本発明のかかる実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１において、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面は、そのＲＭＳの平均値ｍ_III-Nを０．１ｎｍ以上２ｎｍ以下とし、そのＲＭＳの標準偏差ｓ_III-Nを０．４ｎｍ以下とし、支持基板１１の主面は、そのＲＭＳの平均値ｍ_Sを０．３ｎｍ以上１０ｎｍ以下とし、そのＲＭＳの標準偏差ｓ_Sを３ｎｍ以下とすることができる。これにより、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に成長させるＩＩＩ族窒化物層２０の結晶品質を高め、形成する半導体デバイスの特性を高くすることができる。

本発明の別の実施形態である積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２は、上記実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１と、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３上に配置されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０と、を含む。本実施形態の積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２は、結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物層２０を含むため、高特性の半導体デバイスを形成することができる。

本発明のさらに別の実施形態であるＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、上記実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１中のＩＩＩ族窒化物膜１３と、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に配置されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０と、を含む。本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は高特性である。

本発明のさらに別の実施形態であるＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法は、上記実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法であって、支持基板１１と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄと、を貼り合わせることにより、直径が７５ｍｍ以上の接合基板１Ｌ，１ＬＳを形成する工程と、接合基板１Ｌ，１ＬＳのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ主面から内部に所定の距離に位置する面でＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを切断することにより、上記ＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程と、を含む。本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法は、結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物膜１３を有するＩＩＩ族窒化物複合基板１を効率よく製造することができる。

本発明のさらに別の実施形態であるＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法は、上記実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法であって、支持基板１１と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄと、を貼り合わせることにより、直径が７５ｍｍ以上の接合基板１Ｌを形成する工程と、接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ主面と反対側の主面から研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかを行なうことにより、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程と、を含む。本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法は、結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物膜１３を有するＩＩＩ族窒化物複合基板１を効率よく製造することができる。

本発明のさらに別の実施形態であるＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の製造方法は、上記実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１を準備する工程と、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０を成長させる工程と、を含む。本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の製造方法は、高特性のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を歩留よく製造できる。

本発明のかかる実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の製造方法は、ＩＩＩ族窒化物層２０上にさらにデバイス支持基板４０を貼り合わせる工程と、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１１を除去する工程と、をさらに含むことができる。これにより、デバイス支持基板４０により支持された機械的強度が高く高特性のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を歩留よく製造できる。

＜本願発明の実施形態の詳細＞
［実施形態１：ＩＩＩ族窒化物複合基板］
図１を参照して、本発明の一実施形態であるＩＩＩ族窒化物複合基板１は、支持基板１１と、厚さが１０μｍ以上２５０μｍ以下のＩＩＩ族窒化物膜１３と、が貼り合わされた直径が７５ｍｍ以上のＩＩＩ族窒化物複合基板１であって、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍ_tに対する厚さの標準偏差ｓ_tの比ｓ_t／ｍ_tが０．００１以上０．２以下であり、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍ_oに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓ_oの比ｓ_o／ｍ_oが０．００５以上０．６以下である。

本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、その直径が７５ｍｍ以上であり、その支持基板１１上に貼り合わされたＩＩＩ族窒化物膜１３が、その厚さが１０μｍ以上２５０μｍ以下で、厚さの平均値ｍ_tに対する厚さの標準偏差ｓ_tの比ｓ_t／ｍ_tが０．００１以上０．２以下で、その主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍ_oに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓ_oの比ｓ_o／ｍ_oが０．００５以上０．６以下であることにより、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に、大口径で結晶品質の高い少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層を成長させることができるため、特性の高いＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを歩留まりよく得ることができる。

本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１において、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３との貼り合わせ形態は、特に制限はないが、貼り合わせによる接合強度を高めるために、接合膜１２を介在させることが好ましい。

（ＩＩＩ族窒化物複合基板の直径）
ＩＩＩ族窒化物複合基板１の直径は、１枚の複合基板から半導体デバイスのチップの取れ数を多くする観点から、７５ｍｍ以上であり、１００ｍｍ以上が好ましく、１２５ｍｍ以上がより好ましく、１５０ｍｍ以上がさらに好ましい。また、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の直径は、複合基板の反りを低減し半導体デバイスの歩留を高くする観点から、３００ｍｍ以下が好ましく、２００ｍｍ以下がより好ましい。

（ＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物膜側の反り）
ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の反りは、形成する半導体デバイスの歩留を高くする観点から、５０μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下がより好ましく、２０μｍ以下がさらに好ましい。ここで、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の反りとは、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面内の任意の各点との距離の二乗の和が最小となる最小二乗平面に対して、一方側に最も大きく離れた上記主面上の点との距離および他方側に最も大きく離れた上記主面上の点との距離の和として算出される値をいい、光干渉式の平坦度測定装置、レーザー変位計などにより測定される。

（ＩＩＩ族窒化物複合基板のＴＴＶ）
ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＴＴＶ（Total Thickness Variation；全体厚さ分布をいう。また、ＧＢＩＲ（Global Backside Ideal Range）などの平坦度ともいう。）は、形成する半導体デバイスの歩留を高くする観点から、３０μｍ以下が好ましく、２０μｍ以下がより好ましく、１０μｍ以下がさらに好ましい。ここで、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＴＴＶとは、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の裏面である支持基板１１の主面を基準面として、厚さ方向に測定したＩＩＩ族窒化物複合基板１の表面（おもてめん）であるＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の全面における最大値と最小値との差をいい、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の裏面である支持基板１１の主面を基準面として基準面として平坦に矯正した状態でＩＩＩ族窒化物複合基板１の表面（おもてめん）であるＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の高低差が光干渉式の平坦度測定装置、レーザ変位計などにより測定される。

（ＩＩＩ族窒化物複合基板における支持基板とＩＩＩ族窒化物膜との関係）
支持基板の熱膨張係数α_Sに対するＩＩＩ族窒化物膜の熱膨張係数α_III-Nの比α_III-N／α_Sは、ＩＩＩ族窒化物複合基板１およびそのＩＩＩ族窒化物膜１３上に成長させるＩＩＩ族窒化物層の反りおよび割れを低減する観点から、０．７５以上１．２５以下が好ましく、０．８以上１．２以下がより好ましく、０．９以上１．１以下がさらに好ましく、０．９５以上１．０５以下が特に好ましい。

また、支持基板の厚さｔ_Sに対するＩＩＩ族窒化物膜の厚さｔ_III-Nの比ｔ_III-N／ｔ_Sは、ＩＩＩ族窒化物複合基板１およびそのＩＩＩ族窒化物膜１３上に成長させるＩＩＩ族窒化物層の反りおよび割れを低減する観点から、０．０２以上１以下が好ましく、０．０６以上０．７以下がより好ましく、０．１５以上０．５以下がさらに好ましく、０．２以上０．４以下が特に好ましい。

（支持基板）
支持基板１１は、ＩＩＩ族窒化物膜１３を支持できるものであれば特に制限はないが、高価なＩＩＩ族窒化物の使用量を低減してコストを低減する観点から、ＩＩＩ族窒化物と化学組成が異なる異組成基板であることが好ましい。さらに、上記のように、支持基板１１の熱膨張係数α_Sに対するＩＩＩ族窒化物膜１３の熱膨張係数α_III-Nの比α_III-N／α_Sが０．７５以上１．２５以下であることが好ましい観点から、支持基板１１は、ムライト（３Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂〜２Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂）、ムライト−ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、スピネル（ＭｇＡｌ₂Ｏ₄）、Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系複合酸化物の焼結体、およびこれらに酸化物、炭酸塩などを添加した焼結体により形成される基板、モリブデン（Ｍｏ）基板、タングステン(Ｗ)基板などが好ましい。ここで、酸化物、炭酸塩に含まれる元素は、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ｓｃ、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎなどが好適に挙げられる。

なお、ＩＩＩ族窒化物複合基板１における支持基板１１の主面のＲＭＳ（Root Mean Square roughness；二乗平均平方根粗さ）は、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３上に成長させるＩＩＩ族窒化物層の結晶品質を高くする観点から、１２ｎｍ以下が好ましく、６ｎｍ以下がより好ましく、２ｎｍ以下がさらに好ましい。ここで、支持基板１１の主面のＲＭＳは、ＩＩＩ族窒化物膜１３を貼り合わせる前に支持基板１１の両主面を研磨したり、ＩＩＩ族窒化物膜１３を貼り合わせた後に、貼り合わせていない主面を研磨することにより、調整することができる。ここで、支持基板１１の主面のＲＭＳは、支持基板１１の主面の各点から基準平面を算出し、基準平面からの各点までの距離の二乗の平均の正の平方根の値をいい、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）、光干渉式粗さ計、触針式粗さ計などにより測定される。

支持基板１１の主面は、そのＲＭＳの平均値ｍ_Sが０．３ｎｍ以上１０ｎｍ以下であり、そのＲＭＳの標準偏差ｓ_Sが３ｎｍ以下であることが好ましい。支持基板１１の主面について、そのＲＭＳの平均値ｍ_Sを１０ｎｍ以下とし、そのＲＭＳの標準偏差ｓ_Sを３ｎｍ以下とすることにより、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の全面に結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物層を成長させることができるため、高い歩留で半導体デバイスが得られる。支持基板１１の主面のＲＭＳの平均値ｍ_Sを０．３ｎｍより小さくするためには、高度な表面研磨が必要になり、コストが大幅に増加する。これらの観点から、支持基板１１の主面のＲＭＳの平均値ｍ_Sは、０．３ｎｍ以上５ｎｍ以下がより好ましく、０．３ｎｍ以上２ｎｍ以下がさらに好ましい。また、支持基板１１の主面のＲＭＳの標準偏差ｓ_Sは、２ｎｍ以下がより好ましく、１ｎｍ以下がさらに好ましい。

ここで、支持基板１１の主面のＲＭＳの平均値ｍ_Sおよび標準偏差ｓ_Sは、それぞれ、図２に示す支持基板１１の主面上の１３点の測定点において測定したＲＭＳから算出した平均値および標準偏差である。図２に示す支持基板１１の主面上の１３点の測定点Ｐは、支持基板１１の直径の大小にかかわらず、１つの中心点Ｐ_Cと、その中心点Ｐ_Cから互いに直角な４方向上でかつ外縁から５ｍｍ内側にある４つの外側点Ｐ_Oと、１つの中心点Ｐ_Cと４つの外側点Ｐ_Oとの中間に位置する４つの点および４つの外側点の互いの中間に位置する４つの点をあわせた８つの中間点Ｐ_Mとで構成される。ここでいう標準偏差とは、不偏分散の正の平方根を意味する。

（接合膜）
接合膜１２は、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを接合できるものであれば特に制限はないが、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３との接合性が高い観点から、ＳｉＯ₂膜、Ｓｉ₃Ｎ₄膜、ＴｉＯ₂膜、Ｇａ₂Ｏ₃膜などが好ましい。

（ＩＩＩ族窒化物膜）
ＩＩＩ族窒化物膜１３は、ＩＩＩ族窒化物で形成される膜であり、ＧａＮ膜、ＡｌＮ膜などのＩｎ_xＡｌ_yＧａ_1-x-yＮ膜（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）などが挙げられる。

ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さは、高特性のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを形成する観点から、１０μｍ以上であり、３０μｍ以上が好ましく、５０μｍ以上がより好ましく、１００μｍ以上がさらに好ましい。また、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さは、高価なＩＩＩ族窒化物の使用量を低減する観点から、２５０μｍ以下であり、２００μｍ以下が好ましく、１７０μｍ以下がより好ましく、１５０μｍ以下がさらに好ましい。

ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍ_tに対する厚さの標準偏差ｓ_tの比ｓ_t／ｍ_tは、０．００１以上０．２以下であり、０．００１以上０．１５以下が好ましく、０．００２以上０．１以下がより好ましく、０．０１以上０．０５以下がさらに好ましい。比ｓ_t／ｍ_tを０．００１より小さくするためには、高度に厚さを制御するための切断および研磨が必要となるため、コストが増大する。比ｓ_t／ｍ_tが０．２より大きくなると、膜厚の均一性が低下するため、得られる半導体デバイスの特性が低下する。

ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍ_oに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓ_oの比ｓ_o／ｍ_oは、０．００５以上０．６以下であり、０．００５以上０．５以下が好ましく、０．００８以上０．４以下がより好ましく、０．０５以上０．２以下がさらに好ましい。比ｓ_o／ｍ_oを０．００５より小さくするためには、高度にオフ角を制御するための切断および研磨が必要となるため、コストが増大する。比ｓ_o／ｍ_oが０．６より大きくなるとＩＩＩ族窒化物膜１３上に成長させるＩＩＩ族窒化物層のモフォロジーが低下した部分が主面の面内に生じ、また主面への不純物取り込みの面内分布が大きくなるため、得られる半導体デバイスの歩留まりが低下する。

ＩＩＩ族窒化物膜１３の結晶構造は、良好な特性の半導体デバイスが得られる観点から、ウルツ鉱型構造が好ましい。ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面が最も近似する上記の所定の面方位は、所望の半導体デバイスに適したものであれば制限はなく、｛０００１｝、｛１０−１０｝、｛１１−２０｝、｛２１−３０｝、｛２０−２１｝、｛１０−１１｝、｛１１−２２｝、｛２２−４３｝、およびこれらのそれぞれの面方位から１５°以下でオフした面方位でもよい。また、これらのそれぞれの面方位の面の裏面の面方位およびかかる裏面の面方位から１５°以下でオフした面方位でもよい。すなわち、ＩＩＩ族窒化物膜１３は、極性面、非極性面、および半極性面のいずれであってもよい。また、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面は、大口径化が容易な観点から｛０００１｝面およびその裏面が好ましく、得られる発光デバイスのブルーシフトを抑制する観点から｛１０−１０｝面、｛２０−２１｝面およびそれらの裏面が好ましい。

ここで、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍ_t、厚さの標準偏差ｓ_t、オフ角の絶対値の平均値ｍ_o、およびオフ角の絶対値の標準偏差ｓ_oは、それぞれ、図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３の主面上の１３点の測定点において測定した厚さおよびオフ角から算出した平均値および標準偏差である。図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３の主面上の１３点の測定点Ｐは、ＩＩＩ族窒化物膜の直径の大小にかかわらず、１つの中心点Ｐ_Cと、その中心点Ｐ_Cから互いに直角な４方向上でかつ外縁から５ｍｍ内側にある４つの外側点Ｐ_Oと、１つの中心点Ｐ_Cと４つの外側点Ｐ_Oとの中間に位置する４つの点および４つの外側点の互いの中間に位置する４つの点をあわせた８つの中間点Ｐ_Mとで構成される。ここでいう標準偏差とは、不偏分散の正の平方根を意味する。

ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面における不純物金属原子は、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に成長させるＩＩＩ族窒化物層の結晶品質を高め、形成する半導体デバイスの特性を高くする観点から、３×１０¹²原子／ｃｍ²以下が好ましく、４×１０¹¹原子／ｃｍ²以下がより好ましく、１×１０¹¹原子／ｃｍ²以下がさらに好ましい。また、ＩＩＩ族窒化物膜１３の表面におけるその他の不純物は、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に成長させるＩＩＩ族窒化物層の結晶品質を高め、形成する半導体デバイスの特性を高くする観点から、Ｃｌ原子が２×１０¹⁴原子／ｃｍ²以下が好ましく、Ｓｉ原子が９×１０¹³原子／ｃｍ²以下が好ましい。

ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面のＲＭＳは、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に成長させるＩＩＩ族窒化物層の結晶品質を高くする観点から、３ｎｍ以下が好ましく、２ｎｍ以下がより好ましく、１ｎｍ以下がさらに好ましい。

ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面は、そのＲＭＳの平均値ｍ_III-Nが０．１ｎｍ以上２ｎｍ以下であり、そのＲＭＳの標準偏差ｓ_III-Nが０．４ｎｍ以下であることが好ましい。ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面について、そのＲＭＳの平均値ｍ_III-Nを２ｎｍ以下とし、そのＲＭＳの標準偏差ｓ_III-Nを０．４ｎｍ以下とすることにより、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の全面に結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物層を成長させることができるため、高い歩留で半導体デバイスが得られる。ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面のＲＭＳの平均値ｍ_III-Nを０．１ｎｍより小さくするためには、高度な表面研磨が必要になり、コストが大幅に増加する。これらの観点から、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面のＲＭＳの平均値ｍ_III-Nは、０．１ｎｍ以上１．５ｎｍ以下がより好ましく、０．２ｎｍ以上１ｎｍ以下がさらに好ましい。また、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面のＲＭＳの標準偏差ｓ_III-Nは、０．３ｎｍ以下がより好ましく、０．２ｎｍ以下がさらに好ましい。

ここで、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面のＲＭＳの平均値ｍ_III-Nおよび標準偏差ｓ_III-Nは、それぞれ、図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３の主面上の１３点の測定点において測定したＲＭＳから算出した平均値および標準偏差であり、上述のとおりである。また、ＩＩＩ族窒化物膜１３については、その転位密度は１×１０⁸ｃｍ^-2以下がよく、キャリア濃度は１×１０¹⁷ｃｍ^-3以上がよい。

［実施形態２：積層ＩＩＩ族窒化物複合基板］
図３を参照して、本発明の別の実施形態である積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２は、実施形態１のＩＩＩ族窒化物複合基板１と、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３上に配置されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０と、を含む。

本実施形態の積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２は、結晶品質が高く厚さ分布およびオフ角分布が小さいＩＩＩ族窒化物膜１３上に成長することにより配置されているＩＩＩ族窒化物層２０も結晶品質が高いことから、高特性の半導体デバイスを歩留よく作製することができる。

本実施形態の積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２において、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に配置されているＩＩＩ族窒化物層２０は、作製する半導体デバイスの種類に応じて異なる。半導体デバイスとして発光デバイスを作製する場合は、ＩＩＩ族窒化物層２０は、たとえば、ｎ−ＧａＮ層２１、ｎ−Ｉｎ_0.05Ｇａ_0.95Ｎ層２２、多重量子井戸構造を有する活性層２３、ｐ−Ａｌ_0.09Ｇａ_0.91Ｎ層２４、およびｐ−ＧａＮ層２５で構成することができる。半導体デバイスとして電子デバイスの１例であるＨＥＭＴ（高電子移動度トランジスタ）を作製する場合は、ＩＩＩ族窒化物層は、たとえば、ＧａＮ層、Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層で構成することができる。半導体デバイスとして電子デバイスの別の例であるＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）を作製する場合は、ＩＩＩ族窒化物層は、たとえば、ｎ⁺−ＧａＮ層(キャリア濃度がたとえば２×１０¹⁸ｃｍ^-3)、ｎ^-−ＧａＮ層(キャリア濃度がたとえば５×１０¹⁵ｃｍ^-3)で構成することができる。

［実施形態３：ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス］
図４および図５を参照して、本発明のさらに別の実施形態であるＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、実施形態１のＩＩＩ族窒化物複合基板中のＩＩＩ族窒化物膜１３と、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に配置されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０と、を含む。

本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、結晶品質が高く厚さ分布およびオフ角分布が小さいＩＩＩ族窒化物膜１３と、その上に成長することにより配置されている結晶品質が高いＩＩＩ族窒化物層２０と、を含んでいるため、高い特性を有する。

ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４のＩＩＩ族窒化物層２０は、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の種類に応じて異なる。図４を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が発光デバイスの場合は、ＩＩＩ族窒化物層２０は、たとえば、ｎ−ＧａＮ層２１、ｎ−Ｉｎ_0.05Ｇａ_0.95Ｎ層２２、多重量子井戸構造を有する活性層２３、ｐ−Ａｌ_0.09Ｇａ_0.91Ｎ層２４、およびｐ−ＧａＮ層２５で構成することができる。図５を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が電子デバイスの１例であるＨＥＭＴの場合は、ＩＩＩ族窒化物層２０は、たとえば、ＧａＮ層２６、Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層２７で構成することができる。半導体デバイスとして電子デバイスの別の例であるＳＢＤを作製する場合は、ＩＩＩ族窒化物層は、たとえば、ｎ⁺−ＧａＮ層（キャリア濃度がたとえば２×１０¹⁸ｃｍ^-3）、ｎ^-−ＧａＮ層（キャリア濃度がたとえば５×１０¹⁵ｃｍ^-3）で構成することができる。

ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、ＩＩＩ族窒化物層２０を支持するための支持基板１１およびデバイス支持基板４０の少なくともひとつをさらに含むことが好ましい。ここで、デバイス支持基板４０の形状は、平板形状に限らず、ＩＩＩ族窒化物膜１３およびＩＩＩ族窒化物層２０を支持してＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を形成することができるものである限り、任意の形状をとることができる。

［実施形態４：ＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法］
図６および図７を参照して、本発明のさらに別の実施形態であるＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法は、実施形態１のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法であって、支持基板１１と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄと、を貼り合わせることにより、直径が７５ｍｍ以上の接合基板１Ｌ，１ＬＳを形成する工程（図６（Ａ）〜（Ｃ）、図７（Ａ）〜（Ｃ））と、接合基板１Ｌ，１ＬＳのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ主面から内部に所定の距離に位置する面でＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを切断することにより、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程（図６（Ｄ）、図７（Ｄ））と、を含む。

本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法によれば、コストが低く大口径で膜厚が大きく結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物膜を有するＩＩＩ族窒化物複合基板１を効率よく製造することができる。

ここで、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程において、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを切断する際のＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ主面から内部に所定の距離に位置する面における所定の距離は、製造の目的とするＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さに応じて決められる。

また、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程において、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを切断してＩＩＩ族窒化物膜１３を形成した後に、ＩＩＩ族窒化物膜１３の貼り合わせ主面と反対側の主面から、研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかを行なうことにより、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さを低減することができる。特に、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの切断により形成されるＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さ分布およびオフ角分布を低減する観点から、切断により得られたＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の主面を研磨することが好ましい。研磨方法は、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さ分布およびオフ角分布を低減する観点から、ＣＭＰ（化学機械的研磨）、化学的研磨などによる精密研磨が好ましい。

上記の観点から、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを切断する際のＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ主面から内部に所定の距離に位置する面における所定の距離は、製造の目的とするＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さに研磨代（けんましろ）の厚さを加えた距離とすることが好ましい。

本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法において、接合基板１Ｌ，１ＬＳのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ主面から内部に所定の距離に位置する面でＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを切断してＩＩＩ族窒化物膜１３を形成し、好ましくはＩＩＩ族窒化物膜１３の貼り合わせ主面と反対側の主面から、研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかを行なうことにより、膜厚を減少させて調整して、１０μｍ以上２５０μｍ以下の所望の厚さのＩＩＩ族窒化物膜１３を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１が得られる。

なお、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法においては、ＩＩＩ族窒化物複合基板を形成する工程においてＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板を切断するため、製造の際の作業性および効率を向上させる観点から、用いられるＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの厚さは、５００μｍより大きいことが好ましく、１ｍｍ以上がより好ましく、２ｍｍ以上がさらに好ましい。

（接合基板の形成工程）
図６（Ａ）〜（Ｃ）および図７（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、接合基板１Ｌ，１ＬＳを形成する工程は、支持基板１１の主面上に接合膜１２ａを形成するサブ工程（図６（Ａ）、図７（Ａ））と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面上に接合膜１２ｂを形成するサブ工程（図６（Ｂ）、図７（Ｂ））と、支持基板１１に形成された接合膜１２ａとＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに形成された接合膜１２ｂとを貼り合わせるサブ工程（図６（Ｃ）、図７（Ｃ））と、を含む。

図６（Ａ）および図７（Ａ）を参照して、支持基板１１の主面上に接合膜１２ａを形成するサブ工程において、接合膜１２ａは、後述する接合膜１２ｂと一体化して接合膜１２を形成するものであり、接合膜１２と同じ材料で形成される。また、接合膜１２ａを形成する方法は、その接合膜１２ａの形成に適している限り特に制限はないが、品質のよい接合膜１２ａを効率的に形成する観点から、スパッタ法、ＣＶＤ（化学気相堆積）法、ＰＬＤ（パルスレーザ堆積）法、ＭＢＥ（分子線成長）法、電子線蒸着法などが好ましい。接合膜の品質を高くするとともに成膜速度を高めるから、特にＣＶＤが好ましい。ここで、ＣＶＤのうち、低温で成膜できかつ成膜速度が高い観点からＰ−ＣＶＤ（プラズマ−化学気相堆積）法、ＰＥ−ＣＶＤ（プラズマ援用−化学気相堆積）法などがさらに好ましく、膜質を高めかつ大量製造が容易な観点からＬＰ−ＣＶＤ（減圧−化学気相堆積）法などがさらに好ましい。

さらに、接合強度を向上させるために、接合膜１２ａ，１２ｂの形成後、接合させる前にアニールすることができる。かかるアニールにより、接合膜１２ａ，１２ｂから脱ガスさせて、接合膜１２ａ，１２ｂを緻密化させることができる。

さらに、接合膜１２ａは、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとの接合強度を高める観点から、その主面を鏡面（たとえば、ＲＭＳが０．３ｎｍ以下の鏡面）に研磨することが好ましい。接合膜１２ａの主面を研磨する方法は、特に制限はなく、たとえばＣＭＰ（化学機械的研磨）などが用いられる。接合強度を高める観点から、接合膜の清浄度を向上させるためにＣＭＰ後に砥粒を含まない液での無砥粒ポリシングを実施することができる。砥粒の除去効果を高めるため、ＫＯＨ、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）などのアルカリ、ＨＣｌ、ＨＮＯ₃、Ｈ₂ＳＯ₄などの酸による無砥粒ポリシングを実施することができる。また、接合強度を高める観点から、接合膜の清浄度を向上させるために、スポンジ、ブラシなどを用いたスクラブ洗浄を実施することができる。また、二流体洗浄、メガソニック洗浄、超音波洗浄なども、好適に実施することができる。

図６（Ｂ）および図７（Ｂ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面上に接合膜１２ｂを形成するサブ工程において、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄは、後サブ工程における分離によりＩＩＩ族窒化物膜１３を提供するドナー基板である。かかるＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを準備する方法は、特に制限はないが、結晶性のよいＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを得る観点から、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長）法、ＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長）法、ＭＢＥ（分子線成長）法、昇華法などの気相法、フラックス法、高窒素圧溶液法、アモノサーマル法などの液相法などが好適である。こうして準備されるＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄは、特に制限はないが、結晶性のよいＩＩＩ族窒化物膜１３を提供する観点から、提供すべきＩＩＩ族窒化物膜１３と同程度の結晶性を有していることが好ましく、具体的には、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍ_oに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓ_oの比ｓ_o／ｍ_oが０．００５以上０．６以下であることが好ましい。

接合膜１２ｂを形成する材料および方法ならびにその主面の研磨は、上記の接合膜１２ａを形成する材料および方法ならびにその主面の研磨とそれぞれ同様である。

図６（Ｃ）および図７（Ｃ）を参照して、支持基板１１に形成された接合膜１２ａとＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに形成された接合膜１２ｂとを貼り合わせるサブ工程において、その貼り合わせ方法は、特に制限はなく、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処理した後に室温（たとえば２５℃）〜４００℃程度の低温雰囲気下で接合する表面活性化接合法、貼り合わせ面を薬液と純水で洗浄処理した後、０．１ＭＰａ〜１０ＭＰａ程度の圧力を掛けて接合する高圧接合法、貼り合わせ面を薬液と純水で洗浄処理した後、１０^-6Ｐａ〜１０^-3Ｐａ程度の高真空雰囲気下で接合する超高真空接合法、などが好適である。上記のいずれの接合法においてもそれらの接合後に６００℃〜１２００℃程度に昇温することによりさらに接合強度を高めることができる。特に、表面活性化接合法、高圧接合法、および超高真空接合法においては、それらの接合後に６００℃〜１２００℃程度に昇温することによる接合強度を高める効果が大きい。

上記の貼り合わせにより、接合膜１２ａと接合膜１２ｂとが接合により一体化して接合膜１２が形成され、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとが接合膜１２を介在させて接合されて、接合基板１Ｌ，１ＬＳが形成される。

上記のように、接合膜１２ａ，１２ｂの貼り合わせ面を貼り合わせ前に活性化することにより接合強度を高めることができる。貼り合わせ面の活性化は、特に制限はないが、活性化効果が高い観点から、プラズマ処理、イオン処理、薬液による化学処理、洗浄処理、ＣＭＰ処理などにより行なうことが好ましい。

（ＩＩＩ族窒化物複合基板の形成工程）
図６（Ｄ）および図７（Ｄ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程において、接合基板１Ｌ，１ＬＳのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ主面から内部に所定の距離に位置する面でＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを切断することにより、支持基板１１に接合膜１２を介在させて接合したＩＩＩ族窒化物膜１３と、残りのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄｒと、に分離して、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とが接合膜１２を介在させて貼り合わされたＩＩＩ族窒化物複合基板１が形成される。

ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを切断する方法は、特に制限はなく、ワイヤーソー、ブレードソー、レーザ加工、放電加工、ウォータージェットなどの方法が挙げられる。ワイヤーソーでは、同時に多数枚に切断できるため、切断コストを低減するとともに、単位時間当たりの処理能力を高めることができる。

ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄをワイヤーソーで切断する場合、大口径のＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを平坦に切断するためには固定砥粒ワイヤーを用いることが好ましく、切断代（せつだんしろ）を低減するためには細線ワイヤーを用いることが好ましい。切断代を低減するためには遊離砥粒方式が好ましい。また、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄをワイヤーソーで切断する際には、切断抵抗によるワイヤーの曲がりを低減して厚さの精度および平坦性を高めるために、ワイヤーの張力を増加し、線速を増加させることが好ましい。そのためには、高剛性のワイヤーソー装置が好ましい。

また、切断抵抗を低減して厚さの精度および平坦性を高めるために、ワイヤーを揺動させ、それに同期してＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを振動させることが好ましい。具体的には、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの切断の進行方向に対して垂直またはそれに近い角度にワイヤーソーが位置しているときはＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄが切断の進行方向に動き、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの切断の進行方向に対して垂直から遠い角度にワイヤーソーが位置しているときはＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄが切断の進行方向と反対方向に動くことにより、切断抵抗を低減することができる。

なお、ＧａＮなどのＩＩＩ族窒化物は、サファイアおよびＳｉＣなどに比べて脆くて割れ易いため、サファイアおよびＳｉＣと同様の切断方法では良好に切断することができない。ＩＩＩ族窒化物の切断においてはその切断抵抗をさらに低減することが必要である。切断抵抗を低減して厚さの精度および平坦性を高めるためには、スライス用加工液の粘度η(Ｐａ・ｓ)、加工液の流量Ｑ(ｍ³／ｓ)、ワイヤー線速度Ｖ(ｍ／ｓ)、最大切断長さＬ(ｍ)、切断速度Ｐ（ｍ／ｓ）、および同時切断数ｎを用いて、（η×Ｑ×Ｖ）／（Ｌ×Ｐ×ｎ）で表される抵抗係数Ｒ(Ｎ)が、適切な範囲にあること、具体的には４０００以上５０００以下であることが好ましい。

また、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄは、放電加工により切断することができる。放電加工では、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとツール電極（たとえば、ワイヤー電極、棒電極、形状電極など）との間に放電を発生させ、その放電による局所的熱によってＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを部分的に除去して加工する。ＩＩＩ族窒化物材料は硬度が高く靱性が低いため、機械加工ではクラックや割れが生じやすい。そのため、機械加工では、切断速度の増加に制約があり、単位時間当たりの処理能力に制約がある。これに対して、放電加工では、局所発熱により除去するため、高硬度低靱性のＩＩＩ族窒化物材料でも高速度で切断することができる。また、通常のワイヤーソーを用いる機械加工とは異なり、放電加工では細線を用いて切断することができるためカーフロスを低減することができる。放電加工では、高価なＩＩＩ族窒化物材料のロスを低減して低コスト化できる。さらに、放電加工においては、ダイヤモンド砥粒が不要であり、低コスト化できる。

放電加工のツール電極は、ワイヤー電極が好ましい。ワイヤー電極に用いられるワイヤーは、導電性であれば特に制約はなく、タングステン線、モリブデン線、真鍮線、真鍮コート鋼線（芯部が鋼、コート部が真鍮）、亜鉛コート真鍮線（芯部が真鍮、コート部が亜鉛）、真鍮および亜鉛コート鋼線（芯部が鋼、内コート部が真鍮、外コート部が亜鉛）を用いることができる。ここで、真鍮の銅（Ｃｕ）と亜鉛（Ｚｎ）との質量比Ｃｕ：Ｚｎは、５６：４４〜８０：２０が好ましい。ワイヤーは、鉄、スズ、鉛および／または他の金属を含有してもよい。ワイヤー線径（ワイヤー全体の線径をいう、以下同じ）は、カーフロスを低減する観点から、２００μｍ以下が好ましく、１００μｍ以下がより好ましく、８０μｍ以下がさらに好ましい。また、ワイヤー線径は、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを切断する際のワイヤーの振れを抑制して切断面の厚み分布を低減する観点から、５０μｍ以上が好ましく、７０μｍ以上がより好ましい。

放電加工により効率よく切断する観点から、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの抵抗率は１×１０^-2Ωｃｍ以下が好ましい。ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄは、その抵抗率の低減のため、酸素、ケイ素がドーピングされていることが好ましい。ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄは、複数のドーパントを用いて抵抗率を低減することができる。たとえば、ファセット成長部およびＣ面成長部が混在するＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄにおいては、ファセット成長部に酸素、Ｃ面成長部にケイ素をドーピングすることができる。

ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを切断することにより形成されたＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の主面を研磨により平滑化することができる。切断により厚さの薄いＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製する際には、加工ダメージにより反りが生じる。作製するＩＩＩ族窒化物複合基板１の反りを抑制するために、接合基板１Ｌの支持基板１１を加工ホルダに貼り付けて固定した状態で、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを切断することができる。反りが生じたＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを含む接合基板１Ｌを加工ホルダに貼りつけて加工した場合には、反りに対応した厚み分布、オフ角分布が生じる。厚さが厚く反りの生じないＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを含む接合基板１Ｌを加工ホルダに固定することにより、切断後に形成されるＩＩＩ族窒化物複合基板１の反りを抑制することができる。そのため、研磨後のＩＩＩ族窒化物複合基板１の厚さ分布およびオフ角分布を低減することができる。かかる観点から、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの厚さは、２ｍｍ以上が好ましく、４ｍｍ以上がより好ましく、６ｍｍ以上がさらに好ましい。

切断により得られたＩＩＩ族窒化物複合基板１は、そのＩＩＩ族窒化物膜１３および支持基板１１の主面を研磨することにより、所望の厚さおよびオフ角ならびにそれらの均一性を得ることができる。具体的には、研磨時の研磨装置へのＩＩＩ族窒化物複合基板１の貼付には、吸着固定、バックパッドによる固定を行うことができる。また、保持プレートへＩＩＩ族窒化物複合基板１を貼り付けた後に研磨装置に貼り付けることもできる。真空チャック、エアバッグ加圧、重りなどの機械的加圧により、傾きを抑制し、反りを矯正して貼り付けることができる。ＩＩＩ族窒化物複合基板１を吸着固定することもできる。ＩＩＩ族窒化物複合基板１を研磨装置に均一に貼り付けることで、研磨後の厚さ分布、オフ角分布を低減することができる。

上記のように、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法においては、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さ分布およびオフ角分布を低減するとともにＩＩＩ族窒化物膜１３の切断によるダメージ層を除去して結晶品質を高く維持し、主面を平滑化する観点から、切断により得られたＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の主面を研磨することが好ましい。

このため、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法において、接合基板１Ｌ，１ＬＳのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを切断する面であるＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ主面から内部に所定の距離に位置する面における所定の距離とは、製造の目的とするＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さに研磨代（けんましろ）の厚さを加えた距離とすることが好ましい。ここで、研磨代は、特に制限はないが、厚さ分布およびオフ角分布を低減しかつダメージ層を除去する観点から、１０μｍ以上が好ましく、２０μｍ以上がより好ましく、３０μｍ以上がさらに好ましい。また、研磨代は、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの材料ロスを低減する観点から、１００μｍ以下が好ましく、８０μｍ以下がより好ましく、６０μｍ以下がさらに好ましい。

また、図６（Ｄ）および（Ｂ）ならびに図７（Ｄ）および（Ｂ）を参照して、残りのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄｒは、その主面を研磨することにより、繰り返し用いることができる。

（支持体付ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板の利用）
図７（Ｂ）〜（Ｄ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３ＤにＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板支持体１５が貼り合わされた支持体付ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板５Ｄを用いて、上記と同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を製造することができる。支持体付ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板５Ｄは、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板支持体１５によりＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄが支持されているため、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄが自立できない程度に薄くなっても、繰り返し用いることができる。

支持体付ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板５Ｄにおいて、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板支持体１５とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとの貼り合わせ形態は、特に制限はないが、貼り合わせによる接合強度を高めるために接合膜１４を介在させることが好ましい。また、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板支持体１５は、特に制限はないが、支持強度が高くまた割れおよび反りの発生を防止する観点から、支持基板１１と同様の物性の材料で形成されていることが好ましい。接合膜１４は、特に制限はないが、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板支持体１５とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとの接合性が高い観点から、ＳｉＯ₂膜、Ｓｉ₃Ｎ₄膜、ＴｉＯ₂膜、Ｇａ₂Ｏ₃膜などが好ましい。

［実施形態５：ＩＩＩ族窒化物複合基板の別の製造方法］
図８を参照して、本発明のさらに別の実施形態であるＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法は、実施形態１のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法であって、支持基板１１と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄと、を貼り合わせることにより、直径が７５ｍｍ以上の接合基板１Ｌを形成する工程（図８（Ａ）〜（Ｃ））と、接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ主面と反対側の主面から研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかを行なうことにより、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程（図８（Ｄ））と、を含む。

本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法によれば、コストが低く大口径で膜厚が大きく結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物膜を有するＩＩＩ族窒化物複合基板１を効率よく製造することができる。

本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法において、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ主面と反対側の主面から研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかを行なうことにより、膜厚を減少させて調整して、１０μｍ以上２５０μｍ以下の所望の厚さのＩＩＩ族窒化物膜１３を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１が得られる。

なお、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法においては、ＩＩＩ族窒化物複合基板を形成する工程においてＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板の貼り合わせ主面と反対側の主面から研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかを行なうため、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの材料ロスを低減する観点から、用いられるＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの厚さは、５００μｍ以下が好ましく、４００μｍ以下がより好ましい。

（接合基板の形成工程）
図８（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、接合基板１Ｌを形成する工程は、実施形態４のＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法と同様に、支持基板１１の主面上に接合膜１２ａを形成するサブ工程（図８（Ａ））と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面上に接合膜１２ｂを形成するサブ工程（図８（Ｂ））と、支持基板１１に形成された接合膜１２ａとＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに形成された接合膜１２ｂとを貼り合わせるサブ工程（図８（Ｃ））と、を含む。

ここで、図８（Ａ）に示す支持基板１１の主面上に接合膜１２ａを形成するサブ工程は図６（Ａ）に示す支持基板１１の主面上に接合膜１２ａを形成するサブ工程と同様である。図８（Ｂ）に示すＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面上に接合膜１２ｂを形成するサブ工程は図６（Ｂ）に示すＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面上に接合膜１２ｂを形成するサブ工程と同様である。図８（Ｃ）に示す支持基板１１に形成された接合膜１２ａとＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに形成された接合膜１２ｂとを貼り合わせるサブ工程は図６（Ｃ）に示す支持基板１１に形成された接合膜１２ａとＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに形成された接合膜１２ｂとを貼り合わせるサブ工程と同様である。このため、それらの説明は繰り返さない。

（ＩＩＩ族窒化物複合基板の形成工程）
図８（Ｄ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程において、接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ主面と反対側の主面から研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかを行なうことにより、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄからその厚さが減少したＩＩＩ族窒化物膜１３が形成されて、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とが接合膜１２を介在させて貼り合わされたＩＩＩ族窒化物複合基板１が形成される。

ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを研削する方法は、特に制限はなく、砥石および砥粒のいずれかを用いた研削などが挙げられる。ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを研磨する方法は、特に制限はなく、機械的研磨などの粗研磨、ＣＭＰ、化学的研磨などの精密研磨などが挙げられる。ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄをエッチングする方法は、特に制限はなく、薬液を用いたウェットエッチング、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）などのドライエッチングなどが挙げられる。

また、形成されるＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さ分布およびオフ角分布を低減する観点から、研削およびエッチングの少なくともいずれかにより得られたＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の主面を研磨することが好ましい。研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかによる厚さの減少量は、厚さ分布およびオフ角分布を低減しかつダメージ層を除去する観点から、１０μｍ以上が好ましく、２０μｍ以上がより好ましく、３０μｍ以上がさらに好ましい。また、研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかによる厚さの減少量は、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの材料ロスを低減する観点から、１００μｍ以下が好ましく、８０μｍ以下がより好ましく、６０μｍ以下がさらに好ましい。

［実施形態６：ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法］
図９を参照して、本発明のさらに別の実施形態であるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法は、実施形態１のＩＩＩ族窒化物複合基板１を準備する工程と、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０を成長させる工程（図９（Ａ））と、を含む。本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法により、高特性のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを歩留よく製造できる。

本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法において、ＩＩＩ族窒化物層２０上にさらにデバイス支持基板４０を貼り合わせる工程（図９（Ｂ））と、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１１を除去する工程（図９（Ｃ））と、をさらに含むことができる。これらの工程を加えることにより、デバイス支持基板４０により支持された機械的強度が強く高特性のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを歩留よく製造できる。

本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法は、具体的には、以下の工程により、行なうことができる。

（ＩＩＩ族窒化物層の成長工程）
図９（Ａ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０を成長させる工程において、ＩＩＩ族窒化物層２０を成長させる方法は、結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物層２０をエピタキシャル成長させる観点から、ＭＯＶＰＥ法、ＭＢＥ法、ＨＶＰＥ法、昇華法などの気相法、フラックス法などの液相法などが好適であり、特にＭＯＶＰＥ法が好適である。

ＩＩＩ族窒化物層２０の構成は、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の種類に応じて異なる。ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が発光デバイスの場合は、ＩＩＩ族窒化物層２０は、たとえば、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に、ｎ−ＧａＮ層２１、ｎ−Ｉｎ_0.05Ｇａ_0.95Ｎ層２２、多重量子井戸構造を有する活性層２３、ｐ−Ａｌ_0.09Ｇａ_0.91Ｎ層２４、およびｐ−ＧａＮ層２５を順に成長させることにより構成することができる。

上記のようにして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０を成長させることにより、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２が得られる。

（デバイス支持基板の貼り合わせ工程）
図９（Ｂ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物層２０上にさらにデバイス支持基板４０を貼り合わせる工程は、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２のＩＩＩ族窒化物層２０上に、第１電極３０およびパッド電極３３を形成するとともに、デバイス支持基板４０上にパッド電極４３および接合金属膜４４を形成し、パッド電極３３に接合金属膜４４を貼り合わせることにより行なう。かかる工程により、積層基板３が得られる。デバイス支持基板４０には、Ｓｉ基板、ＣｕＷ基板などが用いられる。

（支持基板の除去工程）
図９（Ｃ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１１を除去する工程は、積層基板３から、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の支持基板を１１を除去することにより行なう。ＩＩＩ族窒化物複合基板１において支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３との間に接合膜１２が介在している場合には、接合膜１２をも除去することができる。支持基板１１および接合膜１２の除去方法は、特に制限はなく、研削、エッチングなどが好適に用いられる。たとえば、硬度、強度、および耐摩耗性が低く削られ易い材料で形成される支持基板１１は、製造コストを低減する観点から、研削および研磨の少なくともいずれかにより除去することができる。また、酸、アルカリなどの薬液に溶解する材料で形成される支持基板１１は、製造コストが低い観点から薬液でエッチングして除去することができる。なお、支持基板１１の除去が容易な観点から、支持基板１１は、サファイア、ＳｉＣ、ＩＩＩ族窒化物（たとえばＧａＮ）などの単結晶材料で形成されている支持基板に比べて、セラミックスなどの多結晶材料で形成されている支持基板の方が好ましい。

（電極の形成工程）
図９（Ｄ）を参照して、積層基板３から支持基板１１および接合膜１２が除去されることにより露出したＩＩＩ族窒化物膜１３上に第２電極５０を形成し、デバイス支持基板４０上にデバイス支持基板電極４５を形成する。

（実施例Ａ）
１．ＩＩＩ族窒化物複合基板の作製
図６（Ａ）を参照して、支持基板１１として直径７５ｍｍのムライト基板を準備し、支持基板１１の両主面をダイヤモンド砥粒と銅系定盤を用いた粗研磨、ダイヤモンド砥粒とスズ定盤を用いた中間研磨、不織布研磨パッドを用いた仕上げ研磨によりＲＭＳを５ｎｍ以下に鏡面化した後、それらの主面の少なくともひとつの上に厚さ８００ｎｍのＳｉＯ₂膜をＬＰ−ＣＶＤ（減圧−化学気相堆積）法により成長させ、平均粒径が４０ｎｍのコロイダルシルカ砥粒を含みｐＨが１０のスラリーを用いたＣＭＰにより、主面のＲＭＳが０．３ｎｍ以下に平坦化された厚さ４００ｎｍの接合膜１２ａを形成した。ＣＭＰで用いた砥粒を除去するために、ＫＯＨ水溶液による無砥粒ポリシング洗浄および純水による洗浄を行なった。

図６（Ｂ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとして直径７５ｍｍで厚さ８ｍｍのＧａＮ結晶体を準備し、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面を機械研磨およびＣＭＰによりＲＭＳを２ｎｍ以下に鏡面化した後、その貼り合わせ面上に厚さ８００ｎｍのＳｉＯ₂膜をＬＰ−ＣＶＤ（減圧−化学気相堆積）法により成長させ、平均粒径が４０ｎｍのコロイダルシルカ砥粒を含みｐＨが１０のスラリーを用いたＣＭＰにより、主面がＲＭＳで０．３ｎｍ以下に平坦化された厚さ５００ｎｍの接合膜１２ｂを形成した。ＣＭＰに用いた砥粒を除去するために、ＫＯＨ水溶液による無砥粒ポリシング洗浄および純水による洗浄を行なった。ここで、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄは、下地基板としてＧａＡｓ基板を用いて、ＨＶＰＥ法により成長させたものであった。

図６（Ｃ）を参照して、接合膜１２ａと接合膜１２ｂとを貼り合わせることにより、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを接合膜１２を介在させて貼り合わせた接合基板１Ｌを得た。貼り合わせ後に、接合基板１Ｌを窒素ガス雰囲気中で８００℃まで昇温することによりアニールして接合強度を高めた。

図６（Ｄ）を参照して、接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを接合膜１２との貼り合わせ面から内部に１８０μｍの距離の深さに位置する面でワイヤーソーにより切断することにより、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３であるＧａＮ膜とが接合膜１２を介在させて貼り合わされたＩＩＩ族窒化物複合基板１を得た。ワイヤーは、ダイヤモンド砥粒を電着した固定砥粒ワイヤーを用いた。切断抵抗を低減して厚さの精度および平坦性を高めるために、切断方式としてはワイヤーを揺動させ、それに同期してＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを振動させる方式とした。ワイヤーソー切断の抵抗係数は、４２００Ｎとした。切断後に、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３を機械研磨およびＣＭＰを行なった。ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さ、オフ角の均一化のため、ＣＭＰでの複合基板の装置への取り付けには、予備的に真空チャック吸着で基板形状を矯正した後に、装置に吸着固定する方式とした。

得られたＩＩＩ族窒化物複合基板１について、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍ_tに対する厚さの標準偏差ｓ_tの比ｓ_t／ｍ_tおよびＩＩＩ族窒化物膜の主面の（０００１）面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍ_oに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓ_oの比ｓ_o／ｍ_oを表１に示した。ここで、厚さの平均値ｍ_t、厚さの標準偏差ｓ_t、オフ角の絶対値の平均値ｍ_o、およびオフ角の絶対値の標準偏差ｓ_oは、図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３の主面上において、１つの中心点Ｐ_Cと、その中心点Ｐ_Cから互いに直角な４方向上でかつ外縁から５ｍｍ内側にある４つの外側点Ｐ_Oと、１つの中心点Ｐ_Cと４つの外側点Ｐ_Oとの中間に位置する４つの点および４つの外側点の互いの中間に位置する４つの点をあわせた８つの中間点Ｐ_Mとで構成される１３点の測定点ＰにおけるＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さおよびオフ角の絶対値から算出した。

２．ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの作製
図９（Ａ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３上に、ＭＯＶＰＥ法により、ＩＩＩ族窒化物層２０として、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に、厚さ５μｍのｎ−ＧａＮ層２１、厚さ５０ｎｍのｎ−Ｉｎ_0.05Ｇａ_0.95Ｎ層２２、厚さ３ｎｍのＩｎ_0.14Ｇａ_0.86Ｎ井戸層と厚さ１５ｎｍのＧａＮ障壁層とで構成される３周期の多重量子井戸構造を有する活性層２３、厚さ２０ｎｍのｐ−Ａｌ_0.09Ｇａ_0.91Ｎ層２４、および厚さ１５０ｎｍのｐ−ＧａＮ層２５を順にエピタキシャル成長させることにより、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２を得た。その後、ＲＴＡ（高速熱処理装置）によりアニールして活性化させた。

図９（Ｂ）を参照して、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２のＩＩＩ族窒化物層２０の最上層であるｐ−ＧａＮ層２５上に、ＥＢ（電子線）蒸着法により、厚さ４ｎｍのＮｉ層および厚さ２００ｎｍのＡｕ層を順次形成し、アニールにより合金化することにより第１電極３０を形成した。第１電極３０上に、ＥＢ蒸着法により、厚さ２００ｎｍのＴｉ層、厚さ１００ｎｍのＰｔ層、および厚さ１０００ｎｍのＡｕ層を順次形成することによりパッド電極３３を形成した。

また、デバイス支持基板４０としてＣｕＷ基板を準備し、デバイス支持基板４０上に、ＥＢ蒸着法により、厚さ２００ｎｍのＴｉ層、厚さ１００ｎｍのＰｔ層、および厚さ１０００ｎｍのＡｕ層を順次形成することによりパッド電極４３を形成した。パッド電極４３上に、接合金属膜４４としてＡｕＳｎはんだ膜を形成した。

次に、パッド電極３３に接合金属膜４４を貼り合わせることにより、積層基板３を得た。

図９（Ｃ）を参照して、積層基板３から、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の支持基板１１および接合膜１２を、フッ化水素酸を用いて、エッチングにより除去した。

図９（Ｄ）を参照して、積層基板３から支持基板１１および接合膜１２が除去されて露出したＩＩＩ族窒化物膜１３上に、ＥＢ蒸着法により、厚さ２０ｎｍのＴｉ層、厚さ２００ｎｍのＡｌ層、および厚さ３００ｎｍのＡｕ層を順次形成し、アニールすることにより、第２電極５０を形成した。また、デバイス支持基板４０上に、ＥＢ蒸着法により、厚さ２０ｎｍのＴｉ層、および厚さ３００ｎｍのＡｕ層を順次形成し、アニールすることにより、デバイス支持基板電極４５を形成した。こうして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が得られた。

得られたＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４について、光出力を、積分球を用いて、注入電流４Ａの条件で測定した。発光素子の光出力は、以下のように測定した。すなわち、積分球内に載置された発光素子に所定の電流を注入し、その発光素子から集光された光を受けるディテクタによって光出力を測定した。そして、光出力が２Ｗ以上の基準に適合したものを良品、適合しなかったものを不良品とし、良品を良品と不良品との合計で除したものの百分率を歩留率とした。ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留率を表１にまとめた。

表１を参照して、厚さ１５０μｍのＩＩＩ族窒化物膜を有する直径７５ｍｍのＩＩＩ族窒化物複合基板であって、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの平均値ｍ_tに対する厚さの標準偏差ｓ_tの比ｓ_t／ｍ_tが０．００１以上０．２以下であり、ＩＩＩ族窒化物膜の主面の（０００１）面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍ_oに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓ_oの比ｓ_o／ｍ_oが０．００５以上０．６以下のＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留が高かった。なお、実施例Ａ１においては、厚さ分布およびオフ角分布を低減するために、切断および研磨の際に高度な制御が必要となり、切断および研磨に長時間を要した。

（実施例Ｂ）
図６および図８を参照して、支持基板１１としてムライト−ＹＳＺ基板（基板全体に対してムライトが７０質量％でＹＳＺが３０質量％であり、ＹＳＺに対してＺｒＯ₂が９０モル％でＹ₂Ｏ₃が１０モル％である）を用いて、表２に示すようにＩＩＩ族窒化物膜の厚さを変えた直径がそれぞれ７５ｍｍ、１００ｍｍ、１２５ｍｍ、および１５０ｍｍのＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製したこと以外は、実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１およびＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を作製した。

実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１について、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍ_tに対する厚さの標準偏差ｓ_tの比ｓ_t／ｍ_tおよびＩＩＩ族窒化物膜の主面の（０００１）面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍ_oに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓ_oの比ｓ_o／ｍ_oを算出して、表２にまとめた。また、実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の歩留率を算出して、表２にまとめた。

表２を参照して、厚さ１０μｍ〜２５０μｍのＩＩＩ族窒化物膜を有する直径７５ｍｍ〜１５０ｍｍのＩＩＩ族窒化物複合基板であって、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの平均値ｍ_tに対する厚さの標準偏差ｓ_tの比ｓ_t／ｍ_tが０．００１以上０．２以下の０．１２であり、ＩＩＩ族窒化物膜の主面の（０００１）面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍ_oに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓ_oの比ｓ_o／ｍ_oが０．００５以上０．６以下の０．３であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留が高かった。

（実施例Ｃ）
半導体デバイス用基板として、ＩＩＩ族窒化物自立基板（以下、ＦＳ基板ともいう）、イオン注入法により作製されたＩＩＩ族窒化物複合基板（以下、ＢＰ基板ともいう）、および本発明の実施形態４により作製されたＩＩＩ族窒化物複合基板（以下、ＢＳ基板ともいう）を準備した。

ＦＳ基板は、所定の直径を有するＧａＮ結晶体をワイヤーソーで切断し研磨することにより表３に示す直径および厚さの基板とした。

ＢＰ基板は、図１０（Ｂ）に示すように、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄである所定の直径を有するＧａＮ結晶体にその主面から内部に所定の深さの位置に水素イオンを注入することによりイオン注入領域１３ｉを形成した後、図１０（Ｃ）に示すように、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄのイオン注入領域１３ｉ側とを接合膜１２を介在させて貼り合わせた後、図１０（Ｄ）に示すように、８５０℃でアニールすることにより、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄをそのイオン注入領域１３ｉで分離することにより、表３に示す直径およびＩＩＩ族窒化物膜の厚さの基板とした。ここで、支持基板１１としては、ムライト基板を用いた。

ＢＳ基板は、支持基板としてムライト基板を用いたこと以外は、実施例Ｂと同様にして、表３に示す直径およびＩＩＩ族窒化物膜の厚さの基板とした。

上記のＦＳ基板、ＢＰ基板、およびＢＳ基板を用いたこと以外は、実施例Ｂと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１およびＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を作製した。

実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１について、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍ_tに対する厚さの標準偏差ｓ_tの比ｓ_t／ｍ_tおよびＩＩＩ族窒化物膜の主面の（０００１）面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍ_oに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓ_oの比ｓ_o／ｍ_oを算出して、表３にまとめた。また、実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の歩留率を算出して、表３にまとめた。

表３を参照して、直径５０ｍｍ〜１２５ｍｍで厚さ２００μｍ〜５００μｍのＦＳ基板を用いて作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、直径が大きく厚さが小さいものは反りが大きくまた割れが発生しやすく、いずれも歩留率が６０％に満たなかった。

また、直径が７５ｍｍ〜１２５ｍｍでＩＩＩ族窒化物膜の厚さが０．５μｍのＢＰ基板を用いて作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さが小さいため、良好なデバイス特性が発現せず、歩留率が低下した。

これらに対して、ＢＳ基板を用いて作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、歩留率が６５％以上と高かった。

（実施例Ｄ）
支持基板としてＡｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂複合酸化物基板（基板全体に対してＡｌ₂Ｏ₃が８５質量％でＳｉＯ₂が１５質量％である）を用いたこと以外は、実施例Ｂと同様の要領で作製した複数のＩＩＩ族窒化物複合基板の反りおよびＴＴＶを測定したところ、表４に示すとおりであった。ここで、ＩＩＩ族窒化物複合基板の反りおよびＴＴＶは、光干渉式のフラットネステスターにより測定した。

これらのＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて、実施例Ｂと同様にして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを作製した。

ＩＩＩ族窒化物複合基板について、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの平均値ｍ_tに対する厚さの標準偏差ｓ_tの比ｓ_t／ｍ_tおよびＩＩＩ族窒化物膜の主面の（０００１）面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍ_oに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓ_oの比ｓ_o／ｍ_o、ならびにＩＩＩ族窒化物複合基板の反りおよびＴＴＶを表４にまとめた。また、実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の歩留率を算出して、表４にまとめた。

表４を参照して、ＩＩＩ族窒化物膜側の主面における反りが５０μｍ以下であり、ＴＴＶが３０μｍ以下であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、歩留率が高かった。

（実施例Ｅ）
支持基板の熱膨張係数α_Sに対するＩＩＩ族窒化物膜の熱膨張係数α_III-Nの比α_III-N／α_Sが異なり、かつ、支持基板の厚さｔ_Sに対するＩＩＩ族窒化物膜の厚さｔ_III-Nの比ｔ_III-N／ｔ_Sが異なる複数のＩＩＩ族窒化物複合基板を用いたこと以外は、実施例Ｂと同様にして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを作製した。ここで、上記の比を変化させるために、下地基板として厚さの異なるムライト基板、ムライト−ＹＳＺ基板、Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂複合酸化物基板を用いた。

支持基板の熱膨張係数α_Sに対するＩＩＩ族窒化物膜の熱膨張係数α_III-Nの比α_III-N／α_Sおよび支持基板の厚さｔ_Sに対するＩＩＩ族窒化物膜の厚さｔ_III-Nの比ｔ_III-N／ｔ_S、ならびにＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留率を表５にまとめた。

表５を参照して、支持基板の熱膨張係数α_Sに対するＩＩＩ族窒化物膜の熱膨張係数α_III-Nの比α_III-N／α_Sが０．７５以上１．２５以下であり、支持基板の厚さｔ_Sに対するＩＩＩ族窒化物膜の厚さｔ_III-Nの比ｔ_III-N／ｔ_Sが０．０２以上１以下であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留率は高かった。

（実施例Ｆ）
洗浄条件を調節することによって、ＩＩＩ族窒化物膜の表面における不純物金属原子の量を調整したこと以外は、実施例Ｂと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板およびＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを作製した。ＩＩＩ族窒化物複合基板の直径およびＩＩＩ族窒化物膜の表面における不純物金属原子の量、ならびにＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留率を表６にまとめた。ここで、ＩＩＩ族窒化物膜の表面における不純物金属原子の量は、ＴＸＲＦ（全反射蛍光Ｘ線）法により測定した。ここで、ＴＸＲＦ法による測定は、タングステン（Ｗ）線源を用いて、０．０５°の入射角の条件で行なった。

表６を参照して、ＩＩＩ族窒化物膜の主面における不純物金属原子が３×１０¹²原子／ｃｍ²以下であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いた作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留率は高かった。

（実施例Ｇ）
支持基板としてムライト基板を用い、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板として、ドーパントとしてＯおよびＳｉが添加され、転位密度が４×１０⁶ｃｍ^-2でキャリア濃度が２×１０¹⁸ｃｍ^-3である、転位集中領域のない均一なＧａＮ結晶体を用いたこと以外は、実施例Ｂと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板およびＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを作製した。ここで、研磨条件を調整することにより、ＩＩＩ族窒化物膜および支持基板の主面の最大ＲＭＳを調整した。

ＩＩＩ族窒化物複合基板におけるＩＩＩ族窒化物膜および支持基板の主面の最大ＲＭＳ、ならびにＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留率を表７にまとめた。

表７を参照して、ＩＩＩ族窒化物膜の主面のＲＭＳが３ｎｍ以下であり、支持基板の主面のＲＭＳが１２ｎｍ以下であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留率は高かった。

（実施例Ｈ）
支持基板としてＡｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂複合酸化物基板（基板全体に対してＡｌ₂Ｏ₃が８２質量％でＳｉＯ₂が１８質量％である）を用い、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板として、ドーパントとしてＦｅが添加され比抵抗が１×１０⁷Ωｃｍである半絶縁性のＧａＮ結晶体を用いたこと以外は、実施例Ｂと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板を作製した。ここで、研磨条件を調整することにより、ＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物膜の主面のＲＭＳの平均値ｍ_III-Nおよび標準偏差ｓ_III-N、ならびに支持基板の主面のＲＭＳの平均値ｍ_Sおよび標準偏差ｓ_Sを調整した。

さらに、図５を参照して、以下のようにして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４として、ＨＥＭＴを作製した。

まず、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３上に、ＭＯＶＰＥ法により、ＩＩＩ族窒化物層２０として、厚さ１．５μｍのＧａＮ層２６、厚さ３０ｎｍのＡｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層２７を順にエピタキシャル成長させることにより、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２を得た。

次に、Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層２７上にフォトリソグラフィ、ＥＢ蒸着、およびリフトオフによって、ソース電極６０およびドレイン電極７０を作製した。これらの電極には、厚さ２０ｎｍのＴｉ層、厚さ１００ｎｍのＡｌ層、厚さ２０ｎｍのＴｉ層、および厚さ３００ｎｍのＡｕ層を順次形成し、リフトオフした後、６００℃で１分間のアニールにより合金化した。

次に、ソース電極６０およびドレイン電極７０の作製と同様の工程により、ゲート電極８０を作製した。ゲート電極８０の作製においては、厚さ５０ｎｍＮｉ層および厚さ５００ｎｍのＡｕ層を順次形成した。ゲート長は２μｍとした。

こうして得られたＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４であるＨＥＭＴは、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３上に、少なくとも１層の１層のＩＩＩ族窒化物層２０としてＧａＮ層２６およびＡｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層２７が形成され、Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層２７上にソース電極６０、ドレイン電極７０、およびゲート電極８０が、お互いに分離され、かつ、ゲート電極８０がソース電極６０とドレイン電極７０との間に位置するように、配置されていた。

得られたＨＥＭＴのリークするゲート電流密度を検査した。具体的には、５Ｖのゲート電圧を与えたときに、リークしたゲート電流密度が１×１０^-6Ａ／ｃｍ²以下の基準に適合したものを良品、適合しなかったものを不良品とし、良品を良品と不良品の合計で除したものの百分率を歩留率とした。

ＩＩＩ族窒化物複合基板におけるＩＩＩ族窒化物膜の主面のＲＭＳの平均値ｍ_III-Nおよび標準偏差ｓ_III-N、および支持基板の主面のＲＭＳの平均値ｍ_Sおよび標準偏差ｓ_S、ならびにＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留率を表８にまとめた。

表８を参照して、ＩＩＩ族窒化物膜の主面は、そのＲＭＳの平均値ｍ_III-Nが０．１ｎｍ以上２ｎｍ以下でありそのＲＭＳの標準偏差ｓ_III-Nが０．４ｎｍ以下であり、支持基板の主面は、そのＲＭＳの平均値ｍ_Sが０．３ｎｍ以上１０ｎｍ以下であり、そのＲＭＳの標準偏差ｓ_Sが３ｎｍ以下であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留率は高かった。

（実施例Ｉ）
１．ＩＩＩ族窒化物複合基板の作製
図８（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、支持基板１１として直径１００ｍｍのＡｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂複合酸化物基板（基板全体に対してＡｌ₂Ｏ₃が８８質量％でＳｉＯ₂が１２質量％である）を準備したこと、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとして直径１００ｍｍで厚さが４００μｍのＧａＮ結晶基板を準備したこと、支持基板１１およびＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄのそれぞれの主面上にＰＥ−ＣＶＤ法により厚さ５００ｎｍのＳｉＯ₂膜を成長させた後、平均粒径が２０ｎｍのコロイダルシリカを含みｐＨが９のスラリー用いたＣＭＰにより主面がＲＭＳ粗さで０．１５ｎｍ以下に平坦化された厚さ２５０ｎｍの接合膜１２ａ，１２ｂを形成したこと、純水による洗浄として純水とＰＶＡ（ポリビニルアルコール）製スポンジとを用いたスクラブ洗浄を行なったこと、以外は実施例Ａと同様にして接合基板１Ｌを得た。

図８（Ｄ）を参照して、接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ主面と反対側の主面から研削および研磨を行なった。研削においては、平均粒径が２５μｍ〜３５μｍのダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石を用いた。研磨においては、平均粒径が３μｍ、２μｍ、０．２５μｍのダイヤモンド砥粒をそれぞれ含むスラリーを用いて段階的に機械研磨を実施した。かかる研磨は、厚み分布およびオフ角分布を低減するため、予備的に機械加圧で基板の反りを矯正した状態で保持プレートに貼り付けて実施した。研磨後にＩＣＰ−ＲＩＥ（誘導結合プラズマ−反応性イオンエッチング）法により発生させた塩素ガスプラズマによるドライエッチング処理を実施した。なお、実施例Ｉ８については、上記の研削の代わりに平均粒径が９μｍのダイヤモンド砥粒を用いた粗研磨を実施した。こうして、厚さが１５０μｍのＩＩＩ族窒化物膜１３を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１を得た。

２．ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの作製
図９を参照して、本実施例におけるＩＩＩ族窒化物複合基板１を用いたこと、積層基板３からの支持基板１１および接合膜１２の除去を平均粒径が３５μｍ〜４５μｍのダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石を用いた研削により実施したこと、特に実施例Ｉ９については平均粒径が１５μｍのダイヤモンド砥粒を用いた研磨により実施したこと、かかる研削および／または研磨後に接合膜及び支持基板の残渣の除去のため、フッ化水素酸によるエッチング洗浄したこと以外は、実施例Ａと同様にしてＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を得た。

実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１について、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍ_tに対する厚さの標準偏差ｓ_tの比ｓ_t／ｍ_tおよびＩＩＩ族窒化物膜の主面の（０００１）面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍ_oに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓ_oの比ｓ_o／ｍ_oを算出して、表９にまとめた。また、実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の歩留率を算出して、表９にまとめた。

表９を参照して、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの平均値ｍ_tに対する厚さの標準偏差ｓ_tの比ｓ_t／ｍ_tが０．００１以上０．２以下であり、ＩＩＩ族窒化物膜の主面の（０００１）面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍ_oに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓ_oの比ｓ_o／ｍ_oが０．００５以上０．６以下であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留が高かった。なお、実施例Ｉ１においては、厚さ分布およびオフ角分布を低減するために、研削および研磨の際に高度な制御が必要となり、研削および研磨に長時間を要した。

（実施例Ｊ）
１．ＩＩＩ族窒化物複合基板の作製
図６（Ａ）を参照して、支持基板１１として直径１００ｍｍで厚さ５００μｍのＡｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂複合酸化物基板（基板全体に対してＡｌ₂Ｏ₃が７８質量％でＳｉＯ₂が２２質量％である）を準備し、支持基板１１の両主面をダイヤモンド砥粒と銅系定盤を用いた粗研磨、ダイヤモンド砥粒とスズ定盤を用いた中間研磨、不織布研磨パッドを用いた仕上げ研磨によりＲＭＳを５ｎｍ以下に鏡面化した後、それらの主面の少なくともひとつの上に厚さ１０００ｎｍのＳｉＯ₂膜をＡＰ−ＣＶＤ（大気圧−化学気相堆積）法により成長させ、平均粒径が１００ｎｍのヒュームドシルカ砥粒を含みｐＨが１０のスラリーを用いたＣＭＰおよび平均粒径が３０ｎｍのコロイダルシルカ砥粒を含みｐＨが９のスラリーを用いたＣＭＰにより、主面のＲＭＳが０．１５ｎｍ以下に平坦化された厚さ２５０ｎｍの接合膜１２ａを形成した。ＣＭＰで用いた砥粒を除去するために、アンモニア水溶液およびＰＶＡ（ポリビニルアルコール）スポンジによるスクラブ洗浄および純水による洗浄を行なった。

図６（Ｂ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとして直径１００ｍｍで厚さ７ｍｍのＧａＮ結晶体を準備し、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面を機械研磨およびＣＭＰによりＲＭＳを２ｎｍ以下に鏡面化した後、その貼り合わせ面上に厚さ１０００ｎｍのＳｉＯ₂膜をＡＰ−ＣＶＤ（大気圧−化学気相堆積）法により成長させ、平均粒径が１００ｎｍのヒュームドシルカ砥粒を含みｐＨが１０のスラリーを用いたＣＭＰおよび平均粒径が３０ｎｍのコロイダルシルカ砥粒を含みｐＨが９のスラリーを用いたＣＭＰにより、主面のＲＭＳが０．１５ｎｍ以下に平坦化された厚さ２５０ｎｍの接合膜１２ｂを形成した。ＣＭＰで用いた砥粒を除去するために、アンモニア水溶液およびＰＶＡ（ポリビニルアルコール）スポンジによるスクラブ洗浄および純水による洗浄を行なった。ここで、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄは、下地基板としてＧａＡｓ基板を用いて、ＨＶＰＥ法により成長させたＧａＮ結晶体であった。このＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３ＤたるＧａＮ結晶体は、ＯおよびＳｉがドーピングされており、抵抗率が５×１０^-3Ωｃｍであった。

図６（Ｃ）を参照して、接合膜１２ａと接合膜１２ｂとを貼り合わせることにより、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを接合膜１２を介在させて貼り合わせた接合基板１Ｌを得た。貼り合わせ後に、接合基板１Ｌを窒素ガス雰囲気中で８００℃まで昇温することによりアニールして接合強度を高めた。

図６（Ｄ）を参照して、接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを接合膜１２との貼り合わせ面から内部に１５０μｍの距離の深さに位置する面でワイヤー電極を用いた放電加工により切断することにより、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３であるＧａＮ膜とが接合膜１２を介在させて貼り合わされたＩＩＩ族窒化物複合基板１を得た。ワイヤー電極には、線径が１００μｍのワイヤーを用いた。ワイヤーは、実施例Ｊ１〜Ｊ７においては真鍮コートピアノ線（芯部がピアノ線、コート部が真鍮（質量比Ｃｕ：Ｚｎが７０：３０））を用い、実施例Ｊ８においては真鍮および亜鉛コートピアノ線（芯部がピアノ線、内コート部が真鍮（質量比Ｃｕ：Ｚｎが７０：３０）、外コート部が亜鉛）、実施例Ｊ９においてはタングステン線を用いた。

切断後の加工ダメージによる反り発生を抑制し、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さ、オフ角の均一化のため、切断前に接合基板１Ｌの支持基板１１側を加工ホルダーに接着した。切断後に、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の主面を、研削、機械研磨およびドライエッチングにより平滑化した。まず、平均粒径が２５μｍ〜３５μｍのダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石、および平均粒径が５μｍのダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石を用いて研削を行なった。次に、平均粒径が２μｍのダイヤモンド砥粒を含むスラリー、および平均粒径が０．５μｍのダイヤモンド砥粒を含むスラリーをこの順に用いて、機械研磨を行なった。次に、ＩＣＰ−ＲＩＥ（誘導結合プラズマ−反応性イオンエッチング）装置を用いて塩素ガスプラズマによるドライエッチングを行なった。ＩＣＰ−ＲＩＥ後のＩＩＩ族窒化物膜の厚さは１１０μｍであった。

上記のようにして得られたＩＩＩ族窒化物複合基板１について、実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍ_tに対する厚さの標準偏差ｓ_tの比ｓ_t／ｍ_tおよびＩＩＩ族窒化物膜の主面の（０００１）面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍ_oに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓ_oの比ｓ_o／ｍ_oを算出して、表１０にまとめた。

２．ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの作製
図９を参照して、図９（Ｃ）に示す積層基板３からの支持基板１１および接合膜１２の除去の際、支持基板１１および接合膜１２のフッ化水素酸を用いたエッチングの前に、研削により支持基板１１の厚さを５００μｍから１００μｍに低減したこと以外は、実施例Ａと同様にしてＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を作製した。支持基板１１の研削は、平均粒径が３５μｍ〜４５μｍのダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石を用いて行った。こうして得られたＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４について、実施例Ａと同様にして、その歩留率を算出して、表１０にまとめた。

表１０を参照して、厚さ１１０μｍのＩＩＩ族窒化物膜を有する直径１００ｍｍのＩＩＩ族窒化物複合基板であって、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの平均値ｍ_tに対する厚さの標準偏差ｓ_tの比ｓ_t／ｍ_tが０．００１以上０．２以下であり、ＩＩＩ族窒化物膜の主面の（０００１）面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍ_oに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓ_oの比ｓ_o／ｍ_oが０．００５以上０．６以下のＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留が高かった。なお、実施例Ｊ１においては、厚さ分布およびオフ角分布を低減するために、切断および研磨の際に高度な制御が必要となり、切断および研磨に長時間を要した。

今回開示された実施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のすべての変更が含まれることが意図される。

１ ＩＩＩ族窒化物複合基板
１Ｌ，１ＬＳ 接合基板
２ 積層ＩＩＩ族窒化物複合基板
３ 積層基板
４ ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス
５Ｄ，５Ｄｒ 支持体付ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板
１１ 支持基板
１２，１４ 接合膜
１３ ＩＩＩ族窒化物膜
１３Ｄ，１３Ｄｒ ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板
１３ｉ イオン注入領域
１５ ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板支持体
２０ ＩＩＩ族窒化物層
２１ ｎ−ＧａＮ層
２２ ｎ−Ｉｎ_0.05Ｇａ_0.95Ｎ層
２３ 活性層
２４ ｐ−Ａｌ_0.09Ｇａ_0.91Ｎ層
２５ ｐ−ＧａＮ層
２６ ＧａＮ層
２７ Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層
３０ 第１電極
３３，４３ パッド電極
４０ デバイス支持基板
４４ 接合金属膜
４５ デバイス支持基板電極
５０ 第２電極
６０ ソース電極
７０ ドレイン電極
８０ ゲート電極

Claims (16)

1. ＩＩＩ族窒化物と化学組成が異なる異組成基板である支持基板と、厚さが１０μｍ以上２５０μｍ以下のＩＩＩ族窒化物膜と、が貼り合わされた直径が７５ｍｍ以上のＩＩＩ族窒化物複合基板であって、
   前記ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの平均値ｍ_tに対する厚さの標準偏差ｓ_tの比ｓ_t／ｍ_tが０．００１以上０．２以下であり、前記ＩＩＩ族窒化物膜の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍ_oに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓ_oの比ｓ_o／ｍ_oが０．００５以上０．６以下である、ＩＩＩ族窒化物複合基板。
2. ＩＩＩ族窒化物と化学組成が異なる異組成基板である支持基板と、厚さが１０μｍ以上２００μｍ以下のＩＩＩ族窒化物膜と、が貼り合わされた直径が７５ｍｍ以上のＩＩＩ族窒化物複合基板であって、
   前記ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの平均値ｍ_tに対する厚さの標準偏差ｓ_tの比ｓ_t／ｍ_tが０．００１以上０．２以下であり、前記ＩＩＩ族窒化物膜の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍ_oに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓ_oの比ｓ_o／ｍ_oが０．００５以上０．６以下である、ＩＩＩ族窒化物複合基板。
3. 前記ＩＩＩ族窒化物複合基板の前記ＩＩＩ族窒化物膜側の主面における反りが５０μｍ以下であり、前記ＩＩＩ族窒化物複合基板の全体厚さ分布が３０μｍ以下である請求項１または請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板。
4. 前記支持基板の熱膨張係数α_Sに対する前記ＩＩＩ族窒化物膜の熱膨張係数α_III-Nの比α_III-N／α_Sが０．７５以上１．２５以下であり、前記支持基板の厚さｔ_Sに対する前記ＩＩＩ族窒化物膜の厚さｔ_III-Nの比ｔ_III-N／ｔ_Sが０．０２以上１以下である請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板。
5. 前記ＩＩＩ族窒化物膜の主面における不純物金属原子が３×１０¹²原子／ｃｍ²以下である請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板。
6. 前記ＩＩＩ族窒化物膜の主面の二乗平均平方根粗さが３ｎｍ以下である請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板。
7. 前記支持基板の主面の二乗平均平方根粗さが１２ｎｍ以下である請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板。
8. 直径が１００ｍｍ以上である請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板。
9. 直径が１２５ｍｍ以上３００ｍｍ以下である請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板。
10. 前記ＩＩＩ族窒化物膜の主面は、その二乗平均平方根粗さの平均値ｍ_III-Nが０．１ｎｍ以上２ｎｍ以下であり、その二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓ_III-Nが０．４ｎｍ以下であり、
    前記支持基板の主面は、その二乗平均平方根粗さの平均値ｍ_Sが０．３ｎｍ以上１０ｎｍ以下であり、その二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓ_Sが３ｎｍ以下である請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板。
11. 請求項１または請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板と、前記ＩＩＩ族窒化物複合基板の前記ＩＩＩ族窒化物膜上に配置されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層と、を含む積層ＩＩＩ族窒化物複合基板。
12. 請求項１または請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板中の前記ＩＩＩ族窒化物膜と、前記ＩＩＩ族窒化物膜上に配置されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層と、を含むＩＩＩ族窒化物半導体デバイス。
13. 請求項１または請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法であって、
    前記支持基板と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板と、を貼り合わせることにより、直径が７５ｍｍ以上の接合基板を形成する工程と、
    前記接合基板の前記ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板の貼り合わせ主面から内部に所定の距離に位置する面で前記ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板を切断することにより、前記ＩＩＩ族窒化物複合基板を形成する工程と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法。
14. 請求項１または請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法であって、
    前記支持基板と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板と、を貼り合わせることにより、直径が７５ｍｍ以上の接合基板を形成する工程と、
    前記接合基板の前記ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板の貼り合わせ主面と反対側の主面から研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかを行なうことにより、前記ＩＩＩ族窒化物複合基板を形成する工程と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法。
15. 請求項１または請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板を準備する工程と、
    前記ＩＩＩ族窒化物複合基板の前記ＩＩＩ族窒化物膜上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層を成長させる工程と、を含むＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法。
16. 前記ＩＩＩ族窒化物層上にさらにデバイス支持基板を貼り合わせる工程と、前記ＩＩＩ族窒化物複合基板から前記支持基板を除去する工程と、をさらに含む請求項１５に記載のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法。

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