JP2003007616A

JP2003007616A - 半導体膜の製造方法

Info

Publication number: JP2003007616A
Application number: JP2002063281A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Ogawa; 雅弘小川; Daisuke Ueda; 大助上田; Masahiro Ishida; 昌宏石田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2003-01-10

Abstract

(57)【要約】【課題】窒化物半導体膜を基板と同程度に広く確保し
つつ、割れや反りの発生を抑制しうる半導体膜の製造方
法を提供することにある。【解決手段】サファイア基板１１の上に、第１の半導
体膜であるＧａＮ膜１２をエピタキシャル成長させる。
レーザ光をサファイア基板１１の裏面からＧａＮ膜１２
に照射して、サファイア基板１１とＧａＮ膜１２との間
に熱分解層１４を介在させる。サファイア基板１１の上
にＧａＮ膜１２を載せたまま、第２の半導体膜であるＧ
ａＮ膜１５をエピタキシャル成長させた後、基板温度を
室温まで下げる。その後、サファイア基板１１をＧａＮ
膜１２及びＧａＮ膜１５から分離除去すると、サファイ
ア基板１１とほぼ同じ面積を有するＧａＮ基板１６が得
られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザや電
界効果トランジスタなどの半導体装置の作製に用いられ
る半導体膜又は半導体基板の製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、Ｇａ，Ａｌ，Ｂ，Ａｓ，Ｉ
ｎ，Ｐ及びＳｂのうちの少なくとも１つの元素とＮとを
組成に含む化合物半導体（以下、「窒化物半導体」とい
う）は、そのバンドギャップが１．９〜６．２ｅＶと広
範囲であり、紫外から可視域におよぶ広範なバンドギャ
ップエネルギーを有することから、発光・受光デバイス
用半導体材料として有望であることが知られている。こ
の窒化物半導体の代表例としては、一般式がＢ_xＡｌ_yＧ
ａ_zＩｎ_1-x-y-zＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦
１，０≦ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）で表される化合物半導体があ
る。そして、窒化物半導体デバイスは、主としてサファ
イアを成長用基板として形成され、現在、サファイア基
板上に設けられたＧａＮ膜及びその上の窒化物半導体膜
を利用した発光ダイオードが市販されるに至っている。

【０００３】ところが、サファイア基板とＧａＮの格子
不整合率は約１６％と大きく、サファイア基板上に成長
したＧａＮ膜の欠陥密度は１０⁹ 〜１０¹⁰ｃｍ^-2にも達
している。このような高い欠陥密度は、とりわけサファ
イア基板上に形成された青色半導体レーザの寿命を短く
する原因となっていた。

【０００４】ここで、ＧａＮ膜の作製に用いることがで
きる最も理想的な基板は、やはりＧａＮ基板である。し
かし、ＧａＮは窒素の平衡蒸気圧がＧａに比べて極端に
高いために、従来の引き上げ法などを利用してバルク結
晶を成長させることが困難である。そのため、窒化物半
導体とは異なる材料からなる基板すなわち異種材料から
なる基板（例えばサファイア基板、ＳｉＣ基板、Ｓｉ基
板、ＧａＡｓ基板等があり、以下、「異種基板」とい
う）上に厚いＧａＮ膜を成長させた後、異種基板を除去
することにより、窒化物半導体基板を作製する方法が提
案されている。

【０００５】例えば、文献１（特開平１０−２５６６６
２号公報）に記載されているように、サファイア基板に
厚膜のＧａＮ膜を高温で成長させた後、サファイア基板
を研磨により除去することにより、窒化物半導体基板を
作製する方法が提案されている。

【０００６】文献２（Michael K.Kelly et al.,Japanes
e Journal of Applied Physics,Vol.38,p.L217,1999）
に記載されているように、サファイア基板に厚膜のＧａ
Ｎ膜を高温で成長させた後、レーザを照射してＧａＮ膜
とサファイア基板とを分離することにより、窒化物半導
体基板を作製する方法が提案されている。

【０００７】文献３（特開平２０００−１２９００号公
報）に記載されているように、ＧａＡｓ基板上に窓を有
するマスクを形成しておいて、マスクの窓内から低温で
ＧａＮバッファ層を形成した後、ＨＶＰＥ法により、Ｇ
ａＮバッファ層の上に厚膜のＧａＮエピタキシャル層を
高温で成長し、その後、ＧａＡｓ基板を除去することに
より、窒化物半導体基板を作製する方法が提案されてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記各
従来の半導体膜の製造方法では、以下のような共通の不
具合があった。

【０００９】ＧａＮ結晶の成長には１０００℃以上の高
温を必要とするため、高温でＧａＮをエピタキシャル成
長させた後に冷却すると、成長させたＧａＮ膜と異種基
板との熱膨張係数の違いによる影響を受ける。すなわ
ち、熱膨張係数の違いにより、ＧａＮ膜に熱応力が印加
されると、ＧａＮ膜にクラックや欠陥が生じたり、Ｇａ
Ｎ膜全体に反りが発生するおそれがあった。特に、Ｇａ
Ｎ膜の厚さが数１００μｍ程度になると、ＧａＮ膜にか
かる熱応力が著しくなり、反りや割れがさらに発生しや
すくなるため、ＧａＮ膜の面積を異種基板と同程度の面
積を保つように冷却することは困難であった。

【００１０】本発明の目的は、窒化物半導体膜を基板と
同程度に広く確保しつつ、割れや反りの発生を抑制しう
る半導体膜の製造方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体膜の製造
方法は、光透過性の基板上に第１の半導体膜を形成する
工程（ａ）と、上記基板と上記第１の半導体膜との間に
光を照射して、上記第１の半導体膜と上記基板との界面
の少なくとも一部において両者間の接合を分離させる工
程（ｂ）と、上記基板上に上記第１の半導体膜を載せた
状態で、上記第１の半導体膜上に第２の半導体膜を成長
させる工程（ｃ）とを含み、少なくとも上記第１及び第
２の半導体膜を半導体基板として用いる方法である。

【００１２】この方法により、工程（ｂ）において第１
の半導体膜と基板との間に熱分解層が形成され、工程
（ｃ）において第１の半導体膜上に第２の半導体膜を形
成した後、基板を冷却する際に、熱分解層が応力を吸収
するので、第２の半導体膜にかかる応力を極力低減させ
ることができる。

【００１３】上記工程（ｂ）では、上記第１の半導体膜
のうち上記基板に隣接する領域の少なくとも一部を熱分
解層にすることができる。その場合、上記工程（ｂ）で
は、上記第１の半導体膜と上記基板との界面のほぼ全域
において両者間の接合を分離させてもよいし、上記第１
の半導体膜と上記基板との界面の一部のみにおいて両者
間の接合を分離させてもよい。

【００１４】上記工程（ａ）の前に、上記基板の上に、
開口部を有する第１マスクを形成する工程をさらに含
み、上記工程（ａ）では、上記基板のうち上記第１マス
クの開口部において露出している部分から上記第１の半
導体膜を成長させることにより、マスクの上方に転位な
どの欠陥の少ない領域を有する第１の半導体膜が得られ
る。

【００１５】上記第１マスクは、上記基板の側面を覆っ
ていることにより、基板と第１，第２の半導体膜とを分
離させて、フリースタンディングのウエハを得るのが容
易となる。

【００１６】上記第１マスクは、光透過性を有してお
り、上記工程（ｂ）では、上記第１の半導体膜と上記第
１マスクとの界面の少なくとも一部において、上記第１
の半導体膜と上記第１マスクとの接合を分離させること
が好ましい。

【００１７】上記工程（ａ）の後で上記工程（ｂ）の前
に、上記第１の半導体膜の上に、少なくとも上記第１マ
スクの開口部の上方を覆い、上記第１マスクの上方に開
口部を有する第２マスクを形成する工程をさらに含み、
上記工程（ｃ）では、上記第１半導体膜のうち上記第２
マスクの開口部に位置する部分から上記第２の半導体膜
を成長させることにより、全体的に欠陥の少ない第２の
半導体膜が得られる。

【００１８】上記第１マスクは、酸化膜，窒化膜，酸窒
化膜及びリフラクトリ金属膜のうちから選ばれるいずれ
か１つの膜によって構成されていることが好ましい。

【００１９】上記工程（ａ）の後で上記工程（ｂ）の前
に、上記第１の半導体膜の上に、開口部を有し，上記第
２の半導体膜の結晶成長を阻害する機能を有する第３マ
スクを形成する工程をさらに含み、上記工程（ｃ）で
は、上記第１の半導体膜のうち上記第３マスクの開口部
において露出している部分から上記第２の半導体膜を成
長させることにより、第３マスクの上方に欠陥の少ない
領域を有する第２の半導体膜が得られる。

【００２０】上記工程（ａ）の後で上記工程（ｂ）の前
に、上記第１の半導体膜の上に、開口部を有する第４マ
スクを形成する工程と、上記工程（ｂ）の後で上記工程
（ｃ）の前に、上記第４マスクを用いて、上記第１の半
導体膜をエッチングして、上記第１の半導体膜のうち上
記第４マスクの開口部に位置する領域を除去する工程と
をさらに含み、上記工程（ｃ）では、上記第１の半導体
膜のうち上記第１の半導体膜の開口部において露出して
いる部分から上記第２の半導体膜を成長させることによ
り、全体として欠陥密度の低い第２の半導体膜が得られ
る。

【００２１】上記工程（ａ）では、上記第１の半導体膜
として窒素を含む化合物半導体膜を形成することができ
る。

【００２２】上記工程（ａ）では、上記第１の半導体膜
として、Ｇａ，Ａｌ，Ｂ，Ａｓ，Ｉｎ，Ｐ及びＳｂのう
ちの少なくとも１つの元素とＮとを組成に含む化合物半
導体膜を形成することができる。

【００２３】上記工程（ｃ）では、上記第２の半導体膜
として窒素を含む化合物半導体膜を形成することができ
る。

【００２４】上記工程（ｃ）では、上記第２の半導体膜
として、Ｇａ，Ａｌ，Ｂ，Ａｓ，Ｉｎ，Ｐ及びＳｂのう
ちの少なくとも１つの元素とＮとを組成に含む化合物半
導体膜を形成することができる。

【００２５】上記工程（ａ）では、上記第１の半導体膜
の厚さを２００μｍ以下とすることが好ましい。

【００２６】上記工程（ｂ）では、上記光の照射エネル
ギーの値を０．１Ｊ／ｃｍ² 以上２０Ｊ／ｃｍ² 以下の
範囲とすることが好ましい。

【００２７】上記工程（ｃ）の後に、上記基板を除去す
る工程（ｄ）をさらに含むことにより、フリースタンデ
ィングのウエハとして機能する第２の半導体膜が得られ
る。

【００２８】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１（ａ）〜
（ｅ）は、本発明の第１の実施形態における半導体膜の
製造方法を示す部分断面図（基板のこの断面における両
側面の図示は省略されている）である。

【００２９】図１（ａ）に示す工程で、まず、主面がＣ
面すなわち（０００１）面である直径２インチ（約５
０．８ｍｍ），厚さ３００μｍのサファイア基板１１を
準備する。そして、サファイア基板１１を、ＨＶＰＥ装
置にセットし、サファイア基板１１を加熱した状態で、
反応炉の上流側から、Ｇａ金属とＨＣｌガスとによって
生成されたＧａＣｌガスと、アンモニアガス（ＮＨ₃ ）
とを原料ガスとして供給し、窒素ガス（Ｎ₂ ）をキャリ
アガスとして供給する。このハイドライド気相成長法
（ＨＶＰＥ法）により、まず、サファイア基板１１を５
００℃に加熱した状態で、サファイア基板１１の主面上
に、厚さ３０ｎｍのＧａＮバッファ層（図示せず）をエ
ピタキシャル成長させる。次いで、サファイア基板１１
の温度を１０００℃にして、第１の半導体膜である厚さ
５０μｍのＧａＮ膜１２をエピタキシャル成長させる。
なお、ＧａＮバッファ層の厚さはＧａＮ膜１２に比べる
とほとんど無視しうるので、以下の説明においては、単
に、「ＧａＮ膜１２」というときは、ＧａＮバッファ層
が含まれているものとする。また、サファイア基板１１
上にＧａＮ膜１２等を形成したものを、単に「エピタキ
シャル基板」という。

【００３０】その後、ＨＶＰＥ装置内でサファイア基板
１１及びＧａＮ膜１２を室温まで冷却する。

【００３１】このとき、ＧａＮ膜１２の厚さは約５０μ
ｍであり、いわゆる厚膜ではないことから、サファイア
基板１１とＧａＮ膜１２との間の熱膨張係数差に起因す
るエピタキシャル基板全体の反りは多少あるものの小さ
い。また、エピタキシャル基板全体として、割れや欠け
はほとんどない。

【００３２】なお、ＧａＮ膜１２の厚さを厚くすると反
りが顕著になるので、２インチのサファイア基板を用い
る場合には、ＧａＮ膜１２の厚さが２００μｍ以下であ
ることが好ましく、１００μｍ以下であることがより好
ましい。ただし、ＧａＮ膜１２の厚さの好ましい範囲の
上限は、使用するサファイア基板１１の厚さにも依存す
る。また、ＧａＮ膜１２における反りや割れの抑制とい
う観点からは、ＧａＮ膜１２の厚さに下限はなく、Ｇａ
Ｎ膜１２及びＧａＮバッファ層の合計厚さが１０μｍ程
度であっても、後述する処理が可能である限り、本発明
の効果を発揮することができる。

【００３３】次に、図１（ｂ）に示す工程で、エピタキ
シャル基板をＨＶＰＥ装置から取り出して、レーザ光を
サファイア基板１１の裏面からＧａＮ膜１２（ＧａＮバ
ッファ層を含む）に照射して、サファイア基板１１とＧ
ａＮ膜１２との分離を行なう。このとき使用したレーザ
は、Ｎｄ／ＹＡＧレーザの３次高調波（３５５ｎｍ）
で、照射エネルギー０．３Ｊ／ｃｍ² 、パルス幅５ｎ
ｓ、レーザ光の照射時のビーム径は１００μｍである。
サファイアの吸収端波長はレーザ光の波長よりも短く、
ＧａＮの吸収端波長（約３６０〜３７０ｎｍ）はレーザ
光の波長よりも長い。したがって、レーザ光はサファイ
ア基板１１を通過し、ＧａＮはレーザ光を吸収し発熱す
る。レーザ光のエネルギー密度が十分大きくすれば、こ
の発熱によってＧａＮ膜１２（ＧａＮバッファ層を含
む）のうちサファイア基板１１に接する部分，つまり裏
面部が界面近傍で分解され、サファイア基板１１とＧａ
Ｎ膜１２との間に、ＧａＮの分解によって生じた熱分解
層１４が形成される。本実施形態においては、レーザ光
のエネルギー密度が概ね０．４Ｊ／ｃｍ² 以上のときに
このような現象を確認することができた。

【００３４】そして、図１（ｃ）に示す工程で、レーザ
光のビームをサファイア基板１１の全面にわたって走査
すると、サファイア基板１１とＧａＮ膜１２との間に、
全面に亘って、ＧａＮの分解によって生じた熱分解層１
４が介在することになる。この熱分解層１４は、一般的
には、Ｎが蒸発することにより形成されるＧａの液滴す
なわちＧａのドロップレットと、固体微粒子とが混在し
た相である。

【００３５】そして、熱分解層１４の表面張力を利用す
れば、サファイア基板１１とＧａＮ膜１２とを、互いに
付着しておくことが可能である。熱分解層１４により、
サファイア基板１１とＧａＮ膜１２とを互いに付着して
おくための好ましいＧａのドロップレットの量を決める
のはレーザの照射エネルギーであり、そのエネルギーの
値は０．１Ｊ／ｃｍ² 〜２０Ｊ／ｃｍ² の範囲である。

【００３６】次に、図１（ｄ）に示す工程で、サファイ
ア基板１１の上にＧａＮ膜１２を載せたまま、エピタキ
シャル基板を再びＨＶＰＥ装置内に導入する。そして、
エピタキシャル基板を７００℃にしてサーマルクリーニ
ングを行なった後、エピタキシャル基板の温度を１００
０℃まで上げ、ＧａＮ膜１２の上に第２の半導体膜であ
る厚さ５００μｍのＧａＮ膜１５をエピタキシャル成長
させる。

【００３７】その後、図１（ｅ）に示す工程で、基板温
度を室温まで下げる。このとき、熱分解層１４によって
サファイア基板１１とＧａＮ膜１２，１５とが付着した
状態であっても、熱分解層１４は液滴を含む流動体によ
って構成されているので、ＧａＮ膜１２，１５には、サ
ファイア基板１１とＧａＮ膜１２，１５との熱膨張率差
による熱応力はほとんど印加されない。その後、サファ
イア基板１１をＧａＮ膜１２及びＧａＮ膜１５から分離
除去する。その結果、ＧａＮ膜１２，１５及び熱分解層
１４により、サファイア基板１１とほぼ同じ面積を有す
るＧａＮ基板１６が構成される。

【００３８】本実施形態の半導体膜の製造方法によれ
ば、サファイア基板１１の上に形成された薄い第１の半
導体膜であるＧａＮ膜１２（本実施形態においては、Ｇ
ａＮバッファ層を含む）にレーザ光をサファイア基板１
１の裏面から照射して、サファイア基板１１とＧａＮ膜
１２とを分離させてから、厚膜のＧａＮ膜１５をエピタ
キシャル成長させている。したがって、その後、エピタ
キシャル基板を冷却する時には、ＧａＮ膜１２，１５が
熱分解層１４によってサファイア基板１１とは分離して
いるので、ＧａＮ膜１５を厚く成長しても熱膨張係数差
による熱応力がほとんど生じない。よって、広い面積を
有しつつ、割れや反りのほとんどない，いわゆるフリー
スタンディングの窒化物半導体ウエハ（窒化物半導体以
外の材料は含まれない，窒化物半導体のみから構成され
るウエハ）となるＧａＮ基板１６を得ることができる。

【００３９】なお、ＧａＮ基板１６の裏面，つまりＧａ
Ｎ膜１２側の表面にはレーザ照射時の熱分解により不規
則な凹凸が生じているので、研磨により平坦化を行なっ
てもよい。

【００４０】（第２の実施形態）図２（ａ）〜（ｅ）
は、本発明の第２の実施形態における半導体膜の製造方
法を示す部分断面図（基板の両側面の図示は省略されて
いる）である。

【００４１】図２（ａ）に示す工程で、第１の実施形態
における図１（ａ）に示す工程と同じ処理を行なう。す
なわち、ＨＶＰＥ法により、サファイア基板１１の上
に、ＧａＮバッファ層（図示せず）及びＧａＮ膜１２を
エピタキシャル成長させる。このときの条件は、第１の
実施形態で述べた通りである。

【００４２】本実施形態においても、単に、「ＧａＮ膜
１２」というときは、ＧａＮバッファ層が含まれている
ものとする。また、サファイア基板１１上にＧａＮ膜１
２等を形成したものを、単に「エピタキシャル基板」と
いう。

【００４３】その後、ＨＶＰＥ装置内でサファイア基板
１１及びＧａＮ膜１２を室温まで冷却する。

【００４４】このとき、本実施形態においては、ＧａＮ
膜１２の厚さは約１０μｍであり、いわゆる厚膜ではな
いことから、サファイア基板１１とＧａＮ膜１２との間
の熱膨張係数差に起因するエピタキシャル基板全体の反
りは多少あるものの小さい。また、エピタキシャル基板
全体として、割れや欠けはほとんどない。

【００４５】次に、図２（ｂ）に示す工程で、エピタキ
シャル基板をＨＶＰＥ装置から取り出して、レーザ光を
サファイア基板１１の裏面からＧａＮ膜１２（ＧａＮバ
ッファ層を含む）に照射して、サファイア基板１１とＧ
ａＮ膜１２との分離を行なう。このとき使用したレーザ
は、第１の実施形態と同じである。そして、第１の実施
形態と同様に、ＧａＮ膜１２の裏面部のうちレーザ光が
照射された部分においてはＧａＮが分解され、ＧａＮ膜
１２のうちレーザ光が照射された領域とサファイア基板
１１とが互いに分離される。そして、レーザ光が照射さ
れた領域では、サファイア基板１１とＧａＮ膜１２との
間に、ＧａＮの分解によって生じた熱分解層１４が介在
する。本実施形態においても、レーザ光のエネルギー密
度が概ね０．４Ｊ／ｃｍ² 以上のときにこのような現象
を確認することができた。

【００４６】ここで、本実施形態においては、図２
（ｂ）に示すように、レーザ光のビームをサファイア基
板１１の＜ 1 1 -2 0 ＞方向に線状に走査し、この線状
の走査を＜ 1 1 -2 0 ＞方向に直交する方向におけるピ
ッチ間隔を１ｍｍとして繰り返す。なお、＜ 1 1 -2 0
＞という表記中の「−２」とは、結晶構造の表記法とし
て定義されている符号の「２バー」を表すものとする。
すなわち、バーはその数字の前にマイナスの符号を付け
て表すものとする。以下、面方位についても、例えば２
バーを−２と表す表記を用いることにする。

【００４７】そして、図２（ｃ）に示す工程で、レーザ
光のビームをサファイア基板１１の一端から他端まで走
査すると、サファイア基板１１とＧａＮ膜１２との間
に、ＧａＮの分解によって生じた熱分解層１８が、長さ
方向が＜ 1 1 -2 0 ＞方向であるストライプパターンで
介在することになる。この熱分解層１８は、一般的に
は、Ｎが蒸発することにより形成されるＧａの液滴すな
わちＧａのドロップレットと、固体微粒子とが混在した
相である。

【００４８】次に、図２（ｄ）に示す工程で、サファイ
ア基板１１の上にＧａＮ膜１２を載せたまま、エピタキ
シャル基板を再びＨＶＰＥ装置内に導入する。そして、
エピタキシャル基板を７００℃にしてサーマルクリーニ
ングを行なった後、エピタキシャル基板の温度を１００
０℃まで上げ、ＧａＮ膜１２の上に第２の半導体膜であ
る厚さ５００μｍのＧａＮ膜１５をエピタキシャル成長
させる。

【００４９】その後、基板温度を室温まで下げる。この
とき、ストライプ状の熱分解層１８が存在することによ
り、サファイア基板１１とＧａＮ膜１２とが互いに部分
的にしか接合していないので、降温中に生じる熱応力
は、全面的に接合している場合に生じる熱応力と比べて
低減される。

【００５０】その後、図２（ｅ）に示す工程で、再びレ
ーザ照射によりＧａＮ膜１２のうちサファイア基板１１
と接している領域を分解する，あるいはサファイア基板
１１を研磨することにより、サファイア基板１１をＧａ
Ｎ膜１２及びＧａＮ膜１５から分離除去する。その結
果、ＧａＮ膜１２，１５及び熱分解層１８により、サフ
ァイア基板１１とほぼ同じ面積を有するＧａＮ基板１９
（フリースタンディングの窒化物半導体ウエハ）が構成
される。

【００５１】本実施形態においては、ＧａＮ膜１５を形
成した後に、エピタキシャル基板を冷却したときにも、
ＧａＮ膜１２，１５における，サファイア基板１１とＧ
ａＮ膜１２，１５との熱膨張率差による熱応力はごく弱
いので、ＧａＮ膜１２，１５の割れや反りの発生を抑制
することができる。本実施形態においては、特に、Ｇａ
Ｎ膜１５のエピタキシャル成長時において、ＧａＮ膜１
２とサファイア基板１１との接合状態をより確実に保持
しつつ、ＨＶＰＥプロセスや昇温，降温を行なうことが
できるという利点がある。

【００５２】特に、冷却後にサファイア基板１１をＧａ
Ｎ膜１２，１５から分離除去すれば、ＧａＮ基板１９に
おける熱応力はほとんどなくなる。したがって、２イン
チの大きさのフリースタンディングウエハである、Ｇａ
Ｎ基板１９が得られる。

【００５３】なお、ＧａＮ基板１９の裏面，つまりＧａ
Ｎ膜１２側の表面にはレーザ照射時の熱分解により不規
則な凹凸が生じているので、研磨により平坦化を行なっ
てもよい。

【００５４】また、サファイア基板１１とＧａＮ膜１２
との間に、部分的にストライプ状の熱分解層１８を形成
したが、部分的に形成される熱分解層１８のパターンは
特にストライプ状に限定されるものでなく、ドット状，
碁盤目状であっても本実施形態と同様の効果を発揮する
ことができる。

【００５５】また、本実施形態においては、サファイア
基板１１をＧａＮ膜１２，１５から除去したが、サファ
イア基板１１を除去せずに、サファイア基板１１及びＧ
ａＮ膜１２，１５の全体を基板として、レーザ素子など
のデバイスの作製のために使用してもよい。

【００５６】（第３の実施形態）図３（ａ）〜（ｅ）
は、本発明の第３の実施形態における半導体膜の製造方
法を示す部分断面図（基板の両側面の図示は省略されて
いる）である。

【００５７】図３（ａ）に示す工程で、第１の実施形態
における図１（ａ）に示す工程と同じ処理を行なう。す
なわち、ＨＶＰＥ法により、サファイア基板１１の上
に、厚さ３０ｎｍのＧａＮバッファ層（図示せず）と、
厚さ５０μｍのＧａＮ膜１２とをエピタキシャル成長さ
せる。このときの条件は、第１の実施形態で述べた通り
である。

【００５８】本実施形態においても、単に、「ＧａＮ膜
１２」というときは、ＧａＮバッファ層が含まれている
ものとする。また、サファイア基板１１上にＧａＮ膜１
２等を形成したものを、単に「エピタキシャル基板」と
いう。

【００５９】その後、ＨＶＰＥ装置内でサファイア基板
１１及びＧａＮ膜１２を室温まで冷却する。

【００６０】次に、スパッタ法により、ＧａＮ膜１２の
上に厚さ１００ｎｍのＳｉＯ₂ 膜を形成した後、フォト
リソグラフィーとウエットエッチングとによりＳｉＯ₂
膜をパターニングして、ＳｉＯ₂ からなるマスク２１を
形成する。マスク２１は、幅５μｍ，ピッチ間隔５μｍ
のストライプパターンを有しており、そのストライプパ
ターンの長さ方向はＧａＮ膜１２の＜ 1 1 -2 0 ＞方向
である。

【００６１】次に、図３（ｂ）に示す工程で、エピタキ
シャル基板をＨＶＰＥ装置から取り出して、レーザ光を
サファイア基板１１の裏面からＧａＮ膜１２（ＧａＮバ
ッファ層を含む）に照射して、サファイア基板１１とＧ
ａＮ膜１２との分離を行なう。このとき使用したレーザ
及びレーザ光のビーム径は、第１の実施形態と同じであ
る。そして、レーザ光のビームをサファイア基板１１の
全面にわたって走査すると、サファイア基板１１とＧａ
Ｎ膜１２との間に、全面に亘って、ＧａＮの分解によっ
て生じた熱分解層１４が介在することになる。この熱分
解層１４は、一般的には、Ｎが蒸発することにより形成
されるＧａの液滴すなわちＧａのドロップレットと、固
体微粒子とが混在した相である。

【００６２】次に、図３（ｃ）に示す工程で、サファイ
ア基板１１の上にＧａＮ膜１２を載せたまま、エピタキ
シャル基板を再びＨＶＰＥ装置内に導入する。そして、
エピタキシャル基板を７００℃にしてサーマルクリーニ
ングを行なった後、エピタキシャル基板の温度を１００
０℃まで上げ、ＧａＮ膜１２の上に第２の半導体膜であ
る厚さ５００μｍのＧａＮ膜１５をエピタキシャル成長
させる。

【００６３】このとき、マスク２１はＧａＮ結晶のエピ
タキシャル成長を阻害する材料であるＳｉＯ₂ によって
構成されているので、ＧａＮ膜１５はマスク２１の上に
は成長せず、ＧａＮ膜１２のうちマスク２１の開口部に
位置する部分の上からエピタキシャル成長を始める。そ
して、ＧａＮ膜１５がエピタキシャル成長を続けていっ
て、マスク２１の上端に達すると、マスク２１の上に沿
ってＧａＮ結晶のラテラル成長が始まる。

【００６４】そして、図３（ｄ）に示すように、マスク
２１の開口部の上方に成長するＧａＮ結晶と、マスク２
１の各開口部の上端からマスク２１の上に沿ってラテラ
ル成長するＧａＮ結晶とが合体して、最終的に、マスク
２１及びその開口部全体を覆うＧａＮ膜１５が形成され
る。

【００６５】このとき、ＧａＮ膜１５のうちマスク２１
の開口部の上方に位置する領域においては、ＧａＮ膜１
２とサファイア基板１１との格子不整合により生じた，
垂直方向に伸びる転位などの欠陥が伝搬しているが、Ｇ
ａＮ膜１５のうちマスク２１の上方に位置する領域にお
いては、ＧａＮ膜１２中の転位などの欠陥の伝播は妨げ
られていて、ほとんど転位が存在しない。本実施形態に
おいては、ＧａＮ膜１５のうちマスク２１の上方に位置
する領域の転位密度は、第１の実施形態で作製したＧａ
Ｎ膜１５よりも１〜２桁低い。

【００６６】その後、図３（ｅ）に示す工程で、基板温
度を室温まで下げる。このとき、熱分解層１４によって
サファイア基板１１とＧａＮ膜１２，１５とが付着した
状態であっても、熱分解層１４は液滴を含む流動体によ
って構成されているので、ＧａＮ膜１２，１５には、サ
ファイア基板１１とＧａＮ膜１２，１５との熱膨張率差
による熱応力はほとんど印加されない。その後、サファ
イア基板１１をＧａＮ膜１２，１５及びマスク２１から
分離除去する。その結果、ＧａＮ膜１２，１５，マスク
２１及び熱分解層１４により、サファイア基板１１とほ
ぼ同じ面積を有するＧａＮ基板２３（フリースタンディ
ングの窒化物半導体ウエハ）が得られる。

【００６７】本実施形態によると、第１の実施形態と同
じ効果を発揮することができる。加えて、本実施形態に
よると、部分的に転位密度の低い領域を有するＧａＮ基
板２３を得ることができる。

【００６８】なお、ＧａＮ基板２３の裏面，つまりサフ
ァイア基板１１と接合されていた面を研磨により平坦に
してもよい。さらにＳｉＯ₂ からなるマスク２１膜が後
の工程に不都合を来たす場合などの場合には、ＧａＮ膜
１２及びマスク２１が除去されるまで研磨を行なっても
よい。

【００６９】また、本実施形態においては、マスク２１
の形成後にレーザ光の照射を行なってＧａＮ膜１２とサ
ファイア基板１１との界面を全面において分離したが、
第２の実施形態のように、界面の部分的な領域において
両者間の接合を分離するだけでもよい。この場合、Ｇａ
Ｎ膜１５形成後、再びレーザ照射により接合部を分解す
る、あるいは研磨によりサファイア基板１１を除去する
ことで、ＧａＮ基板を得ることができる。あるいは、サ
ファイア基板１１を除去せずに、サファイア基板１１及
びＧａＮ膜１２，１５の全体を基板として、レーザ素子
などのデバイスの作製のために使用してもよい。

【００７０】また、本実施形態おいては、マスク２１の
平面パターンをストライプ状としたが、ドット状、碁盤
目状等であっても、本実施形態と同様の効果が得られ
る。

【００７１】さらに、本実施形態においては、サファイ
ア基板１１の側面にはほとんどＳｉＯ₂ 膜が堆積されな
いので、サファイア基板１１の側面はマスク２１によっ
て覆われないことを前提にしているが、ＳｉＯ₂ 膜をＣ
ＶＤによって厚めに堆積することにより、サファイア基
板１１の側面をマスク２１で覆うことができる。その場
合には、サファイア基板１１の側面上には、ＧａＮ膜１
２，１５が堆積されないので、サファイア基板の除去が
容易になるという利点がある。

【００７２】（第４の実施形態）図４（ａ）〜（ｆ）
は、本発明の第４の実施形態における半導体膜の製造方
法を示す部分断面図（基板の両側面の図示は省略されて
いる）である。

【００７３】図４（ａ）に示す工程で、スパッタ法によ
り、サファイア基板１１の上に厚さ１００ｎｍのＳｉＯ
₂ 膜を形成した後、フォトリソグラフィーとウエットエ
ッチングとによりＳｉＯ₂ 膜をパターニングして、Ｓｉ
Ｏ₂ からなるマスク２４を形成する。マスク２４は、幅
５μｍ，ピッチ間隔５μｍのストライプパターンを有し
ており、そのストライプパターンの長さ方向はサファイ
ア基板１１の＜ 1 -10 0 ＞方向である。

【００７４】そして、図４（ｂ）に示す工程で、サファ
イア基板１１をＨＶＰＥ装置内に導入し、ＨＶＰＥ法に
より、サファイア基板１１の上に、厚さ３０ｎｍのＧａ
Ｎバッファ層（図示せず）と、厚さ８０μｍのＧａＮ膜
１２とをエピタキシャル成長させる。このときの条件
は、第１の実施形態で述べた通りである。

【００７５】このとき、マスク２４はＧａＮ結晶のエピ
タキシャル成長を阻害する材料であるＳｉＯ₂ によって
構成されているので、ＧａＮ膜１２はマスク２４の上に
は成長せず、サファイア基板１１のうちマスク２４の開
口部に位置する部分の上からエピタキシャル成長を始め
る。そして、ＧａＮ膜１２がエピタキシャル成長を続け
ていって、マスク２４の上端に達すると、マスク２４の
上に沿ってＧａＮ結晶のラテラル成長が始まる。

【００７６】そして、図４（ｃ）に示すように、マスク
２４の開口部の上方に成長するＧａＮ結晶と、マスク２
４の各開口部の上端からマスク２４の上に沿ってラテラ
ル成長するＧａＮ結晶とが合体して、最終的に、マスク
２４及びその開口部全体を覆うＧａＮ膜１２が形成され
る。

【００７７】このとき、ＧａＮ膜１２のうちマスク２４
の開口部の上方に位置する領域においては、ＧａＮ膜１
２とサファイア基板１１との格子不整合により生じた，
垂直方向に伸びる転位などの欠陥が伝搬しているが、Ｇ
ａＮ膜１２のうちマスク２４の上方に位置する領域にお
いては、転位などの欠陥の伝播は妨げられていて、ほと
んど転位が存在しない。本実施形態においては、ＧａＮ
膜１２のうちマスク２４の上方に位置する領域の転位密
度は、第１の実施形態で作製したＧａＮ膜１２よりも１
〜２桁低い。

【００７８】次に、図４（ｄ）に示す工程で、エピタキ
シャル基板をＨＶＰＥ装置から取り出して、レーザ光を
サファイア基板１１の裏面からＧａＮ膜１２（ＧａＮバ
ッファ層を含む）に照射して、サファイア基板１１とＧ
ａＮ膜１２との分離を行なう。このとき使用したレーザ
は、第１の実施形態と同じである。

【００７９】このとき、レーザ光はサファイア基板１１
及びマスク２４を通過し、ＧａＮ膜１２の裏面部はレー
ザ光を吸収し発熱する。レーザ光のエネルギー密度が十
分大きくすれば、この発熱によってＧａＮ膜１２（Ｇａ
Ｎバッファ層を含む）のうちサファイア基板１１及びマ
スク２４に接する部分，つまり裏面部が界面近傍で分解
される。その結果、ＧａＮ膜１２のうちレーザ光が照射
された領域と、サファイア基板１１及びマスク２４とが
互いに分離される。本実施形態においては、レーザ光の
エネルギー密度が概ね０．４Ｊ／ｃｍ² 以上のときにこ
のような現象を確認することができた。

【００８０】そして、レーザ光のビームをサファイア基
板１１の全面にわたって走査すると、サファイア基板１
１及びマスク２４と、ＧａＮ膜１２との間に、ＧａＮの
分解によって生じた熱分解層２５が介在することにな
る。この熱分解層２５は、一般的には、Ｎが蒸発するこ
とにより形成されるＧａの液滴すなわちＧａのドロップ
レットと、固体微粒子とが混在した相である。

【００８１】なお、分解時に生じたＧａドロップレット
の表面張力のため、サファイア基板１１からＧａＮ膜１
２が剥がれ落ちることはほとんどない。

【００８２】次に、図４（ｅ）に示す工程で、サファイ
ア基板１１の上にＧａＮ膜１２を載せたまま、エピタキ
シャル基板を再びＨＶＰＥ装置内に導入する。そして、
エピタキシャル基板を７００℃にしてサーマルクリーニ
ングを行なった後、エピタキシャル基板の温度を１００
０℃まで上げ、ＧａＮ膜１２の上に第２の半導体膜であ
る厚さ５００μｍのＧａＮ膜１５をエピタキシャル成長
させる。

【００８３】その後、図４（ｆ）に示す工程で、基板温
度を室温まで下げる。このとき、熱分解層２５によって
サファイア基板１１とＧａＮ膜１２，１５とが付着した
状態であっても、熱分解層２５は液滴を含む流動体によ
って構成されているので、ＧａＮ膜１２，１５には、サ
ファイア基板１１とＧａＮ膜１２，１５との熱膨張率差
による熱応力はほとんど印加されない。その後、サファ
イア基板１１をＧａＮ膜１２及びＧａＮ膜１５から分離
除去する。その結果、ＧａＮ膜１２，１５及び熱分解層
２５により、サファイア基板１１とほぼ同じ面積を有す
るＧａＮ基板２６（フリースタンディングの窒化物半導
体ウエハ）が構成される。

【００８４】本実施形態によると、第１の実施形態と同
じ効果を発揮する。加えて、本実施形態では、ＧａＮ膜
１２の転位密度を低減することができ、その結果、Ｇａ
Ｎ膜１２の上にエピタキシャル成長されるＧａＮ膜１５
の転位密度をも低減することができる。

【００８５】なお、マスク２４をレーザ光が透過しない
材料により形成すると、マスク２４を介して、サファイ
ア基板１１とＧａＮ膜１２とが互いに固着された状態の
ままとなる。この場合にも、サファイア基板１１の除去
後、さらに、マスク２４をウエットエッチングで除去す
ることにより、ＧａＮ基板２６を得ることができる。

【００８６】本実施形態においては、サファイア基板１
１とＧａＮ膜１２を完全に分離したが、第２の実施形態
と同様に、両者を部分的に分離してもよい。その場合
は、ＧａＮ膜１５の形成後に、再びレーザ照射により、
ＧａＮ膜１２のサファイア基板１１との接合部を分解す
る、あるいは研磨によりサファイア基板１１を除去する
ことによって、ＧａＮ基板を得ることができる。あるい
は、サファイア基板１１を除去せずに、サファイア基板
１１及びＧａＮ膜１２，１５の全体を基板として、レー
ザ素子などのデバイスの作製のために使用してもよい。

【００８７】また、マスク２４の形状はストライプとし
たが、ドット状、碁盤目状等であっても同様の効果が得
られる。

【００８８】（第５の実施形態）上記第１〜第４の実施
形態においては、サファイア基板１１の部分断面のみを
示し、両端部の図示は省略されているが、ＨＶＰＥ法に
よるＧａＮ膜１２（ＧａＮバッファ膜を含む）及びＧａ
Ｎ膜１５は、サファイア基板１１の側面にもエピタキシ
ャル成長するのが一般的である。そして、レーザ光の照
射による熱分解層の形成時において、ＧａＮ膜１２の平
面部の裏面部は容易に分解されるが、側面部にはレーザ
光が照射されにくいので、ＧａＮ膜１２のサファイア基
板１１との界面付近の領域を分解することは一般には困
難である。したがって、後に、例えばサファイア基板１
１とＧａＮ膜１２，１５などとを加熱して、サファイア
基板１１を除去しようとすると、ＧａＮ膜１２，１５の
外周部に熱応力の集中などによるクラックが発生するお
それがある。これを防止するためには、サファイア基板
１１の外周を研磨して削る等の処理を行なう必要があ
る。

【００８９】そこで、本実施形態においては、かかる処
理を不要とするための対策について説明する。

【００９０】図５（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第５の実
施形態における半導体膜の製造方法を示す断面図であ
る。

【００９１】図５（ａ）に示す工程で、ＣＶＤにより、
サファイア基板１１の上面及び側面の上に厚さ１００ｎ
ｍのＳｉＯ₂ 膜を形成した後、フォトリソグラフィーと
ウエットエッチングとによりＳｉＯ₂ 膜をパターニング
して、ＳｉＯ₂ からなるマスク３１を形成する。マスク
３１は、サファイア基板１１の側面と上面の外周部とを
覆っている。

【００９２】そして、図５（ｂ）に示す工程で、サファ
イア基板１１をＨＶＰＥ装置内に導入し、ＨＶＰＥ法に
より、サファイア基板１１の上に、厚さ３０ｎｍのＧａ
Ｎバッファ層（図示せず）と、厚さ５０μｍのＧａＮ膜
１２とをエピタキシャル成長させる。このときの条件
は、第１の実施形態で述べた通りである。

【００９３】このとき、マスク３１はＧａＮ結晶のエピ
タキシャル成長を阻害する材料であるＳｉＯ₂ によって
構成されているので、ＧａＮ膜１２はマスク３１の上に
は成長せず、サファイア基板１１のうちマスク３１の開
口部に位置する部分の上からエピタキシャル成長を始め
る。そして、ＧａＮ膜１２がエピタキシャル成長を続け
ていって、マスク３１の上端に達すると、マスク３１の
上に沿って外方にＧａＮ結晶のラテラル成長が始まる。
そして、最終的に、マスク３１の開口部を覆うととも
に、マスク３１の開口部の周辺部を覆うＧａＮ膜１２が
形成される。

【００９４】次に、図５（ｃ）に示す工程で、エピタキ
シャル基板をＨＶＰＥ装置から取り出して、レーザ光を
サファイア基板１１の裏面からＧａＮ膜１２（ＧａＮバ
ッファ層を含む）に照射して、サファイア基板１１とＧ
ａＮ膜１２との分離を行なう。このとき使用したレーザ
は、第１の実施形態と同じである。

【００９５】このとき、レーザ光はサファイア基板１１
及びマスク３１を通過し、ＧａＮ膜１２の裏面部はレー
ザ光を吸収し発熱する。レーザ光のエネルギー密度が十
分大きくすれば、この発熱によってＧａＮ膜１２（Ｇａ
Ｎバッファ層を含む）のうちサファイア基板１１及びマ
スク３１に接する部分，つまり裏面部が界面近傍で分解
される。その結果、ＧａＮ膜１２のうちレーザ光が照射
された領域と、サファイア基板１１及びマスク３１とが
互いに分離される。本実施形態においては、レーザ光の
エネルギー密度が概ね０．４Ｊ／ｃｍ² 以上のときにこ
のような現象を確認することができた。

【００９６】そして、レーザ光のビームをサファイア基
板１１の全面にわたって走査すると、サファイア基板１
１及びマスク３１と、ＧａＮ膜１２との間に、全面に亘
って、ＧａＮの分解によって生じた熱分解層３２が介在
することになる。この熱分解層３２は、一般的には、Ｎ
が蒸発することにより形成されるＧａの液滴すなわちＧ
ａのドロップレットと、固体微粒子とが混在した相であ
る。

【００９７】なお、分解時に生じたＧａドロップレット
の表面張力のため、サファイア基板１１からＧａＮ膜１
２が剥がれ落ちることはほとんどない。

【００９８】次に、図５（ｄ）に示す工程で、サファイ
ア基板１１の上にＧａＮ膜１２を載せたまま、エピタキ
シャル基板を再びＨＶＰＥ装置内に導入する。そして、
エピタキシャル基板を７００℃にしてサーマルクリーニ
ングを行なった後、エピタキシャル基板の温度を１００
０℃まで上げ、ＧａＮ膜１２の上に第２の半導体膜であ
る厚さ５００μｍのＧａＮ膜１５をエピタキシャル成長
させる。

【００９９】その後、図５（ｅ）に示す工程で、基板温
度を室温まで下げる。このとき、熱分解層３２によって
サファイア基板１１とＧａＮ膜１２，１５とが付着した
状態であっても、熱分解層３２は液滴を含む流動体によ
って構成されているので、ＧａＮ膜１２，１５には、サ
ファイア基板１１とＧａＮ膜１２，１５との熱膨張率差
による熱応力はほとんど印加されない。その後、サファ
イア基板１１をＧａＮ膜１２及びＧａＮ膜１５から分離
除去する。その結果、ＧａＮ膜１２，１５及び熱分解層
３２により、サファイア基板１１とほぼ同じ面積を有す
るＧａＮ基板３５（フリースタンディングの窒化物半導
体ウエハ）が構成される。

【０１００】本実施形態によると、第１の実施形態と同
じ効果を発揮することができる。加えて、本実施形態に
よると、サファイア基板１１の側面の上には、ＧａＮ結
晶は成長しないので、ＧａＮ膜１２のうちサファイア基
板１１に接している裏面部全体を確実に分解することが
できる。よって、ＧａＮ膜１２，１５とサファイア基板
１とを円滑に互いに分離させることができ、フリースタ
ンディングのＧａＮウエハ（窒化物半導体ウエハ）を再
現性よく得ることができる。

【０１０１】なお、本実施形態においても、第４の実施
形態のごとく、マスク３１によってサファイア基板１１
のほぼ全面を覆い、一部に開口部を設けることで、転位
密度の低減を図ることができる。

【０１０２】また、本実施形態においても、第２の実施
形態のごとく、レーザ光の照射を行なってＧａＮ膜１２
とサファイア基板１１との界面の部分的な領域において
両者間の接合を分離するだけでもよい。この場合、Ｇａ
Ｎ膜１５形成後、再びレーザ照射により接合部を分解す
る、あるいは研磨によりサファイア基板１１を除去する
ことで、ＧａＮ基板を得ることができる。あるいは、サ
ファイア基板１１を除去せずに、サファイア基板１１及
びＧａＮ膜１２，１５の全体を基板として、レーザ素子
などのデバイスの作製のために使用してもよい。

【０１０３】（第６の実施形態）図６（ａ）〜（ｅ）
は、本発明の第６の実施形態における半導体膜の製造方
法を示す部分断面図（基板の両側面の図示は省略されて
いる）である。

【０１０４】図６（ａ）に示す工程で、第１の実施形態
における図１（ａ）に示す工程と同じ処理を行なう。す
なわち、ＨＶＰＥ法により、サファイア基板１１の上
に、厚さ３０ｎｍのＧａＮバッファ層（図示せず）と、
厚さ１０μｍのＧａＮ膜１２とをエピタキシャル成長さ
せる。このときの条件は、第１の実施形態で述べた通り
である。

【０１０５】本実施形態においても、単に、「ＧａＮ膜
１２」というときは、ＧａＮバッファ層が含まれている
ものとする。また、サファイア基板１１上にＧａＮ膜１
２等を形成したものを、単に「エピタキシャル基板」と
いう。

【０１０６】その後、ＨＶＰＥ装置内でサファイア基板
１１及びＧａＮ膜１２を室温まで冷却する。

【０１０７】次に、スパッタ法により、ＧａＮ膜１２の
上に厚さ１００ｎｍのＳｉＯ₂ 膜を形成した後、フォト
リソグラフィーとウエットエッチングとによりＳｉＯ₂
膜をパターニングして、ＳｉＯ₂ からなるマスク２１を
形成する。マスク２１は、幅１０μｍ，ピッチ間隔５μ
ｍのストライプパターンを有しており、そのストライプ
パターンの長さ方向はＧａＮ膜１２の＜ 1 1 -2 0 ＞方
向である。

【０１０８】次に、図６（ｂ）に示す工程で、反応性イ
オンエッチング法により、ＧａＮ膜１２のうちマスク２
１の開口部に位置する領域をサファイア基板１１が露出
するまでエッチングする。

【０１０９】次に、エピタキシャル基板をＨＶＰＥ装置
から取り出して、レーザ光をサファイア基板１１の裏面
からＧａＮ膜１２（ＧａＮバッファ層を含む）に照射し
て、サファイア基板１１とＧａＮ膜１２との分離を行な
う。このとき、使用したレーザ及びレーザ光のビーム径
は、第１の実施形態と同じである。その際、レーザ光の
ビームを、マスク２１のストライプパターンの長さ方向
とは直交する方向であるＧａＮ膜１２の＜ 1 -1 0 0 ＞
方向に線状に走査し、この線状の走査を＜ 1 -1 0 0 ＞
方向に直交する方向におけるピッチ間隔を１ｍｍとして
繰り返す。そして、レーザ光のビームをサファイア基板
１１の一端から他端まで走査すると、サファイア基板１
１とＧａＮ膜１２との間に、ＧａＮの分解によって生じ
た熱分解層３７が、ドット状に介在することになる。こ
の熱分解層３７は、一般的には、Ｎが蒸発することによ
り形成されるＧａの液滴すなわちＧａのドロップレット
と、固体微粒子とが混在した相である。

【０１１０】次に、図６（ｃ）に示す工程で、サファイ
ア基板１１の上にＧａＮ膜１２を載せたまま、エピタキ
シャル基板を再びＨＶＰＥ装置内に導入する。そして、
エピタキシャル基板を７００℃にしてサーマルクリーニ
ングを行なった後、エピタキシャル基板の温度を１００
０℃まで上げ、ＧａＮ膜１２の上に第２の半導体膜であ
る厚さ５００μｍのＧａＮ膜１５をエピタキシャル成長
させる。

【０１１１】このとき、マスク２１はＧａＮ結晶のエピ
タキシャル成長を阻害する材料であるＳｉＯ₂ によって
構成されている。また、ＧａＮ膜１２のうちマスク２１
の開口部に位置する部分は除去されている。したがっ
て、ＧａＮ膜１５は、マスク２１の上には成長せず、Ｇ
ａＮ膜１２のうちマスク２１の開口部に露出している側
面と、サファイア基板１１のマスク２１の開口部に露出
している部分とからエピタキシャル成長を始める。この
とき、ＧａＮ膜１２の側面からは横方向に成長が起こる
ので、開口部内で相対向している各側面からラテラル成
長してきくＧａＮ結晶同士が接合すると、開口部の底面
には原料が供給されなくなるので、サファイア基板１１
からのエピタキシャル成長は止まる。そして、ＧａＮ膜
１５がエピタキシャル成長を続けていって、マスク２１
の上端に達すると、マスク２１の上に沿ってＧａＮ結晶
のラテラル成長が始まる。

【０１１２】そして、図６（ｄ）に示すように、マスク
２１の開口部の上方に成長するＧａＮ結晶と、マスク２
１の各開口部の上端からマスク２１の上に沿ってラテラ
ル成長するＧａＮ結晶とが合体して、最終的に、マスク
２１及びその開口部全体を覆うＧａＮ膜１５が形成され
る。

【０１１３】このとき、ＧａＮ膜１５は、ほとんどＧａ
Ｎ膜１２のラテラル成長によって形成されたＧａＮ結晶
によって構成されている。したがって、ＧａＮ膜１２と
サファイア基板１１との格子不整合により生じた，垂直
方向に伸びる転位などの欠陥の欠陥の伝播は妨げられて
いて、ほとんど転位が存在しない。本実施形態において
は、ＧａＮ膜１５の転位密度は、全領域において第１の
実施形態で作製したＧａＮ膜１５よりも１〜２桁低い。

【０１１４】その後、図６（ｅ）に示す工程で、基板温
度を室温まで下げる。このとき、熱分解層３７によって
サファイア基板１１とＧａＮ膜１２，１５とが付着した
状態であっても、熱分解層３７は液滴を含む流動体によ
って構成されている。また、マスク２１の開口部には原
料供給が中断されたことにより生じたギャップ４０が生
じるので、サファイア基板１１とＧａＮ膜１２，１５は
レーザ未照射部でのみ接合しているだけである。したが
って、ＧａＮ膜１２，１５には、サファイア基板１１と
ＧａＮ膜１２，１５との熱膨張率差による熱応力は極め
て小さい。その後、サファイア基板１１をＧａＮ膜１
２，１５及びマスク２１から分離除去する。その結果、
ＧａＮ膜１２，１５，マスク２１及び熱分解層３７によ
り、サファイア基板１１とほぼ同じ面積を有するＧａＮ
基板３９（フリースタンディングの窒化物半導体ウエ
ハ）が得られる。

【０１１５】本実施形態によると、第１の実施形態と同
じ効果を発揮することができる。加えて、本実施形態に
よると、ＧａＮ膜１５が、ほとんどＧａＮ膜１２のラテ
ラル成長によって形成されたＧａＮ結晶によって構成さ
れているので、極めて転位密度の低い良質のＧａＮ膜１
５が得られる。

【０１１６】また、図６（ｄ）に示す工程で、マスク２
１の開口部には原料供給が中断されたことにより生じた
ギャップが生じるので、接合面積の低減によって、冷却
時における割れや欠けの原因となる熱応力を低減でき
る。

【０１１７】なお、ＧａＮ基板３９の裏面，つまりサフ
ァイア基板１１と接合されていた面を研磨により平坦に
してもよい。さらにＳｉＯ₂ からなるマスク２１膜が後
の工程に不都合を来たす場合などの場合には、ＧａＮ膜
１２及びマスク２１が除去されるまで研磨を行なっても
よい。

【０１１８】また、本実施形態においては、マスク２１
の形成後にレーザ光の照射を行なってＧａＮ膜１２とサ
ファイア基板１１との界面を部分的に分離したが、両者
の界面を全面的に分離してもよい。

【０１１９】また、本実施形態においては、サファイア
基板１１をＧａＮ膜１２，１５から除去したが、サファ
イア基板１１を除去せずに、サファイア基板１１及びＧ
ａＮ膜１２，１５の全体を基板として、レーザ素子など
のデバイスの作製のために使用してもよい。

【０１２０】（第７の実施形態）図７（ａ）〜（ｅ）
は、本発明の第７の実施形態における半導体膜の製造方
法を示す部分断面図（基板の両側面の図示は省略されて
いる）である。

【０１２１】図７（ａ）に示す工程で、ＣＶＤにより、
サファイア基板１１の上に厚さ１００ｎｍのＳｉＯ₂ 膜
を形成した後、フォトリソグラフィーとウエットエッチ
ングとによりＳｉＯ₂ 膜をパターニングして、ＳｉＯ₂
からなるマスク２４を形成する。マスク２４は、幅５μ
ｍ，ピッチ間隔５μｍのストライプパターンを有してお
り、そのストライプパターンの長さ方向はサファイア基
板１１の＜ 1 -1 0 0＞方向である。

【０１２２】そして、図７（ｂ）に示す工程で、サファ
イア基板１１をＨＶＰＥ装置内に導入し、ＨＶＰＥ法に
より、サファイア基板１１の上に、厚さ３０ｎｍのＧａ
Ｎバッファ層（図示せず）と、厚さ５０μｍのＧａＮ膜
１２とをエピタキシャル成長させる。このときの条件
は、第１の実施形態で述べた通りである。

【０１２３】このとき、マスク２４はＧａＮ結晶のエピ
タキシャル成長を阻害する材料であるＳｉＯ₂ によって
構成されているので、ＧａＮ膜１２はマスク２４の上に
は成長せず、サファイア基板１１のうちマスク２４の開
口部に位置する部分の上からエピタキシャル成長を始め
る。そして、ＧａＮ膜１２がエピタキシャル成長を続け
ていって、マスク２４の上端に達すると、マスク２４の
上に沿ってＧａＮ結晶のラテラル成長が始まる。

【０１２４】そして、マスク２４の開口部の上方に成長
するＧａＮ結晶と、マスク２４の各開口部の上端からマ
スク２４の上に沿ってラテラル成長するＧａＮ結晶とが
合体して、最終的に、マスク２４及びその開口部全体を
覆うＧａＮ膜１２が形成される。

【０１２５】このとき、ＧａＮ膜１２のうちマスク２４
の開口部の上方に位置する領域においては、ＧａＮ膜１
２とサファイア基板１１との格子不整合により生じた，
垂直方向に伸びる転位などの欠陥が伝搬しているが、Ｇ
ａＮ膜１２のうちマスク２４の上方に位置する領域にお
いては、転位などの欠陥の伝播は妨げられていて、ほと
んど転位が存在しない。

【０１２６】次に、図７（ｃ）に示す工程で、スパッタ
法により、ＧａＮ膜１２の上に厚さ１００ｎｍのＳｉＯ
₂ 膜を形成した後、フォトリソグラフィーとウエットエ
ッチングとによりＳｉＯ₂ 膜をパターニングして、Ｓｉ
Ｏ₂ からなるマスク４１を形成する。マスク４１は、幅
５μｍ，ピッチ間隔５μｍのストライプパターンを有し
ており、マスク２４の開口部の上方を覆っている。

【０１２７】次に、図７（ｃ）に示す工程で、エピタキ
シャル基板をＨＶＰＥ装置から取り出して、レーザ光を
サファイア基板１１の裏面からＧａＮ膜１２（ＧａＮバ
ッファ層を含む）に照射して、サファイア基板１１とＧ
ａＮ膜１２との分離を行なう。このとき使用したレーザ
は、第１の実施形態と同じである。

【０１２８】このとき、レーザ光はサファイア基板１１
及びマスク２４を通過し、ＧａＮ膜１２の裏面部はレー
ザ光を吸収し発熱する。レーザ光のエネルギー密度が十
分大きくすれば、この発熱によってＧａＮ膜１２（Ｇａ
Ｎバッファ層を含む）のうちサファイア基板１１及びマ
スク２４に接する部分，つまり裏面部が界面近傍で分解
される。その結果、ＧａＮ膜１２のうちレーザ光が照射
された領域と、サファイア基板１１及びマスク２４とが
互いに分離される。本実施形態においては、レーザ光の
エネルギー密度が概ね０．４Ｊ／ｃｍ² 以上のときにこ
のような現象を確認することができた。

【０１２９】そして、レーザ光のビームをサファイア基
板１１の全面にわたって走査すると、サファイア基板１
１及びマスク２４と、ＧａＮ膜１２との間に、ＧａＮの
分解によって生じた熱分解層２５が介在することにな
る。この熱分解層２５は、一般的には、Ｎが蒸発するこ
とにより形成されるＧａの液滴すなわちＧａのドロップ
レットと、固体微粒子とが混在した相である。

【０１３０】なお、分解時に生じたＧａドロップレット
の表面張力のため、サファイア基板１１からＧａＮ膜１
２が剥がれ落ちることはほとんどない。

【０１３１】次に、図７（ｄ）に示す工程で、サファイ
ア基板１１の上にＧａＮ膜１２を載せたまま、エピタキ
シャル基板を再びＨＶＰＥ装置内に導入する。そして、
エピタキシャル基板を７００℃にしてサーマルクリーニ
ングを行なった後、エピタキシャル基板の温度を１００
０℃まで上げ、ＧａＮ膜１２の上に第２の半導体膜であ
る厚さ５００μｍのＧａＮ膜１５をエピタキシャル成長
させる。

【０１３２】このとき、マスク４１はＧａＮ結晶のエピ
タキシャル成長を阻害する材料であるＳｉＯ₂ によって
構成されているので、ＧａＮ膜１５はマスク４１の上に
は成長せず、ＧａＮ膜１２のうちマスク４１の開口部に
位置する部分の上からエピタキシャル成長を始める。そ
して、ＧａＮ膜１５がエピタキシャル成長を続けていっ
て、マスク４１の上端に達すると、マスク４１の上に沿
ってＧａＮ結晶のラテラル成長が始まる。

【０１３３】そして、マスク４１の開口部の上方に成長
するＧａＮ結晶と、マスク４１の各開口部の上端からマ
スク４１の上に沿ってラテラル成長するＧａＮ結晶とが
合体して、最終的に、マスク４１及びその開口部全体を
覆うＧａＮ膜１５が形成される。

【０１３４】このとき、ＧａＮ膜１２のうちマスク２４
の開口部の上方に位置する領域，つまり転位などの欠陥
が伝搬している領域は、マスク４１によって覆われてい
るので、ＧａＮ膜１５への転位などの欠陥の伝搬が止め
られる。そして、ＧａＮ膜１５は、ＧａＮ膜１２のうち
マスク２４の上方に位置する領域，つまり転位などの欠
陥がほとんど伝搬していない領域上へのエピタキシャル
成長によって形成されているので、ＧａＮ膜１５全体が
低転位密度領域となっている。本実施形態においては、
ＧａＮ膜１５全体の転位密度は、第１の実施形態で作製
したＧａＮ膜１５よりも１〜２桁低い。

【０１３５】その後、図７（ｅ）に示す工程で、基板温
度を室温まで下げる。このとき、熱分解層２５によって
サファイア基板１１とＧａＮ膜１２，１５とが付着した
状態であっても、熱分解層２５は液滴を含む流動体によ
って構成されているので、ＧａＮ膜１２，１５には、サ
ファイア基板１１とＧａＮ膜１２，１５との熱膨張率差
による熱応力はほとんど印加されない。その後、サファ
イア基板１１をＧａＮ膜１２，１５及びマスク２４，４
１から分離除去する。その結果、ＧａＮ膜１２，１５，
マスク２４，４１及び熱分解層２５により、サファイア
基板１１とほぼ同じ面積を有するＧａＮ基板４５（フリ
ースタンディングの窒化物半導体ウエハ）が得られる。

【０１３６】本実施形態によると、第１の実施形態と同
じ効果を発揮することができる。加えて、本実施形態に
よると、全体的に転位密度の低い領域を有するＧａＮ基
板４５を得ることができる。

【０１３７】なお、ＧａＮ基板４５の裏面，つまりサフ
ァイア基板１１と接合されていた面を研磨により平坦に
してもよい。さらにＳｉＯ₂ からなるマスク２４，４１
が後の工程に不都合を来たす場合などの場合には、Ｇａ
Ｎ膜１２及びマスク２４，４１が除去されるまで研磨を
行なってもよい。

【０１３８】また、本実施形態においては、マスク２
４，４１の形成後にレーザ光の照射を行なってＧａＮ膜
１２とサファイア基板１１との界面を全面において分離
したが、第２の実施形態のように、界面の部分的な領域
において両者間の接合を分離するだけでもよい。この場
合、ＧａＮ膜１５の形成後、再びレーザ照射により接合
部を分解する、あるいは研磨によりサファイア基板１１
を除去することで、ＧａＮ基板を得ることができる。あ
るいは、サファイア基板１１を除去せずに、サファイア
基板１１及びＧａＮ膜１２，１５の全体を基板として、
レーザ素子などのデバイスの作製のために使用してもよ
い。

【０１３９】また、本実施形態おいては、マスク２４の
平面パターンをストライプ状としたが、ドット状、碁盤
目状等であっても、本実施形態と同様の効果が得られ
る。

【０１４０】さらに、本実施形態においては、サファイ
ア基板１１の側面もＳｉＯ₂ 膜からなるマスク２４によ
って覆われるので、サファイア基板１１の側面上には、
ＧａＮ膜１２，１５が堆積されないので、サファイア基
板の除去が容易になるという利点がある。

【０１４１】−実施例− 本実施例においては、上記各実施形態において製造され
たＧａＮウエハ（ＧａＮ膜１５）を用いて作成した発光
ダイオードについて説明する。

【０１４２】まず、有機金属気相成長装置を用いて、Ｇ
ａＮウエハ上に厚み約４μｍのｎ型ＧａＮ結晶膜をエピ
タキシャル成長させる。成長温度は１０３０℃で、Ｇａ
原料としてはトリメチルガリウム、Ｎ原料としてはＮＨ
₃ を用いる。また、ドナー不純物であるＳｉの原料には
ＳｉＨ₄ を、キャリアガスにはＨ₂ を用いる。次に、キ
ャリアガスをＮ₂ に切り替え、成長温度を８００℃に降
温して、ｎ型ＧａＮ端結晶膜の上に厚み約２０ｎｍのｎ
型ＩｎＧａＮ結晶膜をエピタキシャル成長させる。Ｉｎ
の原料としてはトリメチルインジウムを用いる。その
後、再び１０２０℃まで昇温し、厚み約８００ｎｍのｐ
型ＧａＮ結晶膜をエピタキシャル成長させる。アクセプ
タ不純物であるＭｇの原料には、シクロペンタジエニル
マグネシウムを用いる。

【０１４３】次に、ｐ型ＧａＮ結晶膜のエピタキシャル
成長後、ＧａＮウエハを、アニーリング装置で窒素雰囲
気中、７００℃で２０分間アニーリングして、最上層の
ｐ型ＧａＮ結晶膜をさらに低抵抗化する。

【０１４４】次に、アニール後、オーミック電極として
ｎ型ＧａＮ結晶膜の上には、Ｔｉ／Ａｌの多層構造の電
極を形成し、ｐ型ＧａＮ結晶膜の上には、Ｎｉ／Ａｕ電
極を形成する。その後、ウエハをカットして、ウエハを
５００μｍ角のチップに分割し、各チップを発光ダイオ
ードとする。

【０１４５】この発光ダイオードの特性を評価したとこ
ろ、基板全面に対して、非常に良好な特性が得られた。

【０１４６】これらの結果より、本発明の製造方法によ
り、ＧａＮ層１５における割れ，反り（歪み）などを抑
制することができるので、発光ダイオードや半導体レー
ザの歩留まりを向上させることができることがわかっ
た。

【０１４７】（その他の実施形態）上記各実施形態にお
いては、サファイア基板の大きさは２インチとしたが、
さらに面積の大きいサファイア基板又はその他の材料か
らなる基板であっても、割れや欠けを抑制しつつ，窒化
物半導体基板を作製することが可能である。

【０１４８】上記各実施形態においては、サファイア基
板とＧａＮ膜との分離用のレーザとしてＮｄ／ＹＡＧレ
ーザを用いたが、窒化物半導体の吸収端よりも大きなエ
ネルギーに相当する波長を有し、かつ基板に対して透明
であるレーザであればよい。例えば、ＫｒＦエキシマレ
ーザ（２４８ｎｍ）や、ＸｅＣｌエキシマレーザ（３０
８ｎｍ）などでも分離可能である。

【０１４９】また、窒化物半導体基板に相当する窒化物
半導体膜（上記各実施形態においてはＧａＮ膜）を形成
する際に、II族、IV族またはVI族元素を含む原料を用
い、II族、IV族またはVI族元素に添加してもよい。例え
ば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｅ等を不純物として添加すれば、ｎ
型の導電性を有する窒化物半導体基板が得られ、Ｂｅ、
Ｍｇ、Ｚｎ等を不純物として添加すれば、ｐ型の導電性
を有する窒化物半導体基板が得られる。

【０１５０】上記第３，第４，第５，第６及び第７の実
施形態においては、マスクの材料としてシリコン酸化膜
（ＳｉＯ₂ ）を用いたが、実質的に窒化物半導体がその
上に成長しない材料であればよい。例えば、酸化チタン
（ＴｉＯ_x ），酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_x ）などの酸
化物や、窒化シリコン（Ｓｉ_x Ｎ_y ）などの窒化物や、
Ｎｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃｏなどの高融点金属（リフラクトリ
金属）などをマスク材料として用いることができる。

【０１５１】上記各実施形態において、ＧａＮ膜を形成
する際のキャリアガスとして、Ｈ₂や、Ｎ₂ ／Ｈ₂ の混
合ガスなどを用いてもよい。

【０１５２】また、以上の各実施形態では、サファイア
基板上にＧａＮ膜を形成する場合、又はフリースタンデ
ィングのＧａＮ基板（ＧａＮウエハ）を作製する場合に
ついて述べたが、本発明の半導体膜の製造方法は、Ｇａ
Ｎ膜又はＧａＮ基板に限らず他の窒化を含む半導体膜
（又は半導体基板）の製造にも適用することができ、そ
れらの場合にも同様の効果を得ることができる。つま
り、本発明は、Ｇａ，Ａｌ，Ｂ，Ａｓ，Ｉｎ，Ｐ及びＳ
ｂのうちの少なくとも１つの元素とＮとを組成に含む半
導体膜（又は半導体基板）に適用することができる。そ
の代表的なものとしては、一般式がＢ_xＡｌ_yＧａ_zＩｎ
_1-x-y-zＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，０
≦ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）で表される半導体膜（又は半導体基
板）、具体的には、ＡｌＮ膜（又はＡｌＮ基板）、Ａｌ
ＧａＮ膜（又はＡｌＧａＮ基板）、ＩｎＧａＮ膜（又は
ＩｎＧａＮ基板）、ＡｌＧａＩｎＮ（又はＡｌＧａＩｎ
Ｎ基板），ＢＮ膜（又はＢＮ基板）、ＢＡｌＮ膜（又は
ＢＡｌＮ基板）、ＢＧａＮ膜（又はＢＧａＮ基板）等が
ある。

【０１５３】また、本発明の半導体膜又は半導体基板を
形成する下地となる基板として、上記各実施形態におい
ては、サファイア基板を用いたが、サファイア基板以外
に、スピネル基板などの光透過性基板を用いた場合に
も、レーザ光を通過させることができるので、レーザ光
がＧａＮ膜のみに吸収されることを利用した基板の分離
が可能になる。

【０１５４】なお、レーザとしては、エネルギーがＧａ
Ｎのバンドギャップよりも大きいものを用い、Ｎｄ／Ｙ
ＡＧレーザの３次高調波の他にはエキシマＫｒＦレーザ
（波長２４８ｎｍ）等を用いることが好ましい。

【０１５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体膜
の製造方法によると、割れや欠けのない広い面積を有す
る基板が作製可能となり、基板の歩留まり率を向上させ
ることができる。

【０１５６】また、半導体膜の欠陥密度を低減できるの
で、この半導体膜上を用いて低閾値、長寿命のデバイス
が作製可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第１の実施形態に
おける半導体膜の製造方法を示す部分断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第２の実施形態に
おける半導体膜の製造方法を示す部分断面図である。

【図３】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第３の実施形態に
おける半導体膜の製造方法を示す部分断面図である。

【図４】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第４の実施形態に
おける半導体膜の製造方法を示す部分断面図である。

【図５】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第５の実施形態に
おける半導体膜の製造方法を示す断面図である。

【図６】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第６の実施形態に
おける半導体膜の製造方法を示す部分断面図である。

【図７】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第７の実施形態に
おける半導体膜の製造方法を示す部分断面図である。

【符号の説明】

１１サファイア基板１２ＧａＮ膜１４，１８，２５，３２，３７熱分解層１５ＧａＮ膜１６，１９，２３，２６，３５，３９，４５ＧａＮ基
板２１，２４，２４，３１マスク４０ギャップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石田昌宏大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 4G077 AA02 AA03 BE15 DB04 EA02 ED06 EE05 EF03 FE16 FJ03 HA12 5F041 AA40 CA40 CA64 CA77 5F045 AB14 AF09 BB13 HA18 5F052 JA01 JA07 KA01 5F073 AA51 CB05 DA04 DA16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光透過性の基板上に第１の半導体膜を形
成する工程（ａ）と、上記基板と上記第１の半導体膜との間に光を照射して、
上記第１の半導体膜と上記基板との界面の少なくとも一
部において両者間の接合を分離させる工程（ｂ）と、上記基板上に上記第１の半導体膜を載せた状態で、上記
第１の半導体膜上に第２の半導体膜を成長させる工程
（ｃ）とを含み、少なくとも上記第１及び第２の半導体膜を半導体基板と
して用いる半導体膜の製造方法。
【請求項２】請求項１に記載の半導体膜の製造方法に
おいて、上記工程（ｂ）では、上記第１の半導体膜のうち上記基
板に隣接する領域の少なくとも一部を熱分解層にするこ
とを特徴とする半導体膜の製造方法。
【請求項３】請求項１又は２に記載の半導体膜の製造
方法において、上記工程（ｂ）では、上記第１の半導体膜と上記基板と
の界面のほぼ全域において両者間の接合を分離させるこ
とを特徴とする半導体膜の製造方法。
【請求項４】請求項１又は２に記載の半導体膜の製造
方法において、上記工程（ｂ）では、上記第１の半導体膜と上記基板と
の界面の一部のみにおいて両者間の接合を分離させるこ
とを特徴とする半導体膜の製造方法。
【請求項５】請求項１又は２に記載の半導体膜の製造
方法において、上記工程（ａ）の前に、上記基板の上に、開口部を有す
る第１マスクを形成する工程をさらに含み、上記工程（ａ）では、上記基板のうち上記第１マスクの
開口部において露出している部分から上記第１の半導体
膜を成長させることを特徴とする半導体膜の製造方法。
【請求項６】請求項５に記載の半導体膜の製造方法に
おいて、上記第１マスクは、上記基板の側面を覆っていることを
特徴とする半導体膜の製造方法。
【請求項７】請求項５又は６に記載の半導体膜の製造
方法において、上記第１マスクは、光透過性を有しており、上記工程（ｂ）では、上記第１の半導体膜と上記第１マ
スクとの界面の少なくとも一部において、上記第１の半
導体膜と上記第１マスクとの接合を分離させることを特
徴とする半導体膜の製造方法。
【請求項８】請求項５〜７のうちいずれか１つに記載
の半導体膜の製造方法において、上記工程（ａ）の後で上記工程（ｂ）の前に、上記第１
の半導体膜の上に、少なくとも上記第１マスクの開口部
の上方を覆い、上記第１マスクの上方に開口部を有する
第２マスクを形成する工程をさらに含み、上記工程（ｃ）では、上記第１半導体膜のうち上記第２
マスクの開口部に位置する部分から上記第２の半導体膜
を成長させることを特徴とする半導体膜の製造方法。
【請求項９】請求項５〜８のうちいずれか１つに記載
の半導体膜の製造方法において、上記第１マスクは、酸化膜，窒化膜，酸窒化膜及びリフ
ラクトリ金属膜のうちから選ばれるいずれか１つの膜に
よって構成されていることを特徴とする半導体膜の製造
方法。
【請求項１０】請求項１又は２に記載の半導体膜の製
造方法において、上記工程（ａ）の後で上記工程（ｂ）の前に、上記第１
の半導体膜の上に、開口部を有し，上記第２の半導体膜
の結晶成長を阻害する機能を有する第３マスクを形成す
る工程をさらに含み、上記工程（ｃ）では、上記第１の半導体膜のうち上記第
３マスクの開口部において露出している部分から上記第
２の半導体膜を成長させることを特徴とする半導体膜の
製造方法。
【請求項１１】請求項１又は２に記載の半導体膜の製
造方法において、上記工程（ａ）の後で上記工程（ｂ）の前に、上記第１
の半導体膜の上に、開口部を有する第４マスクを形成す
る工程と、上記工程（ｂ）の後で上記工程（ｃ）の前に、上記第４
マスクを用いて、上記第１の半導体膜をエッチングし
て、上記第１の半導体膜のうち上記第４マスクの開口部
に位置する領域を除去する工程とをさらに含み、上記工程（ｃ）では、上記第１の半導体膜のうち上記第
１の半導体膜の開口部において露出している部分から上
記第２の半導体膜を成長させることを特徴とする半導体
膜の製造方法。
【請求項１２】請求項１〜１１のうちいずれか１つに
記載の半導体膜の製造方法において、上記工程（ａ）では、上記第１の半導体膜として窒素を
含む化合物半導体膜を形成することを特徴とする半導体
膜の製造方法。
【請求項１３】請求項１２に記載の半導体膜の製造方
法において、上記工程（ａ）では、上記第１の半導体膜として、Ｇ
ａ，Ａｌ，Ｂ，Ａｓ，Ｉｎ，Ｐ及びＳｂのうちの少なく
とも１つの元素とＮとを組成に含む化合物半導体膜を形
成することを特徴とする半導体膜の製造方法。
【請求項１４】請求項１〜１３のうちいずれか１つに
記載の半導体膜の製造方法において、上記工程（ｃ）では、上記第２の半導体膜として窒素を
含む化合物半導体膜を形成することを特徴とする半導体
膜の製造方法。
【請求項１５】請求項１４に記載の半導体膜の製造方
法において、上記工程（ｃ）では、上記第２の半導体膜として、Ｇ
ａ，Ａｌ，Ｂ，Ａｓ，Ｉｎ，Ｐ及びＳｂのうちの少なく
とも１つの元素とＮとを組成に含む化合物半導体膜を形
成することを特徴とする半導体膜の製造方法。
【請求項１６】請求項１〜１５のうちいずれか１つに
記載の半導体膜の製造方法において、上記工程（ａ）では、上記第１の半導体膜の厚さを２０
０μｍ以下とすることを特徴とする半導体膜の製造方
法。
【請求項１７】請求項１〜１６のうちいずれか１つに
記載の半導体膜の製造方法において、上記工程（ｂ）では、上記光の照射エネルギーの値を
０．１Ｊ／ｃｍ² 以上２０Ｊ／ｃｍ² 以下の範囲とする
ことを特徴とする半導体膜の製造方法。
【請求項１８】請求項１〜１７のうちいずれか１つに
記載の半導体膜の製造方法において、上記工程（ｃ）の後に、上記基板を除去する工程（ｄ）
をさらに含むことを特徴とする半導体膜の製造方法。