JP2014157983A - 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

Abstract

【課題】半導体デバイスの製造の際のコストを低減し、コストが低く大口径で膜厚が薄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。
【解決手段】ＩＩＩ族窒化物複合基板１は、支持基板１１と、厚さが５０ｎｍ以上１０μｍ未満の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０．０１以上０．５以下であり、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ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。
【選択図】図１

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。また、ＧａＮなどのＩＩＩ族窒化物は、半導体デバイスの種類別、たとえば、発光デバイス、電子デバイスにおいて、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＳｉＣなどとは異なる良好な材料特性を有するため、種々のデバイスに用いることができる。

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以上で厚さが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薄膜とが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層とが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。さらに、半導体デバイス形成の際に自立ＩＩＩ族窒化物基板の厚さを低減する必要があり、自立ＩＩＩ族窒化物基板の裏面（デバイス機能を発現させるＩＩＩ族窒化物層を形成する主面と反対側の主面をいう。以下同じ。）の研削などの加工工程により製造コストが増加する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。特に、ＧａＮ薄膜の厚さが０．１μｍ程度と薄いＧａＮ薄膜貼り合わせ基板においては、ＧａＮ薄膜の厚さの主面内における分布（すなわちバラツキ）が大きいという問題があった。さらに、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薄膜複合基板のＧａＮ薄膜の厚さの主面内分布が大きくなるという問題があった。さらにＧａＮ薄膜複合基板を大口径化した際には、ＧａＮ薄膜の厚さの主面内分布がさらに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〜２２μｍ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。

このようなＧａＮ薄膜またはＧａＮ層の厚さの主面内分布の大きいＧａＮ薄膜貼り合わせ基板または複合基板は、そのＧａＮ薄膜またはＧａＮ層の主面上に結晶品質の高い半導体層を成長させることが難しく、得られる半導体デバイスの歩留を高めることが難しいという問題があった。

本発明は、上記の問題を解決して、半導体デバイスの製造の際のコストを低減し、コストが低く大口径で膜厚が薄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、支持基板と、厚さが５０ｎｍ以上１０μｍ未満の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０．０１以上０．５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。

本発明のかかる局面に従うＩＩＩ族窒化物複合基板において、ＩＩＩ族窒化物膜側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍ_III-Nを０．４ｎｍ以上１０ｎｍ以下とし、ＩＩＩ族窒化物膜側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍ_III-Nに対する標準偏差ｓ_III-Nの比ｓ_III-N／ｍ_III-Nを０．００８以上０．５以下とすることができる。また、直径Ｄに対するＩＩＩ族窒化物膜側の主面の反りＷの比Ｗ／Ｄを−７×１０^-4以上８×１０^-4以下とすることができる。また、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を０．７５以上１．２５以下とし、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を１×１０^-4以上２×１０^-2以下とすることができる。また、ＩＩＩ族窒化物膜の主面における不純物金属原子を１×１０¹³原子／ｃｍ²以下とすることができる。また、支持基板の熱伝導率λ_Sを３Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以上２８０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以下とすることができる。また、支持基板のヤング率Ｅ_Sを１５０ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下とすることができる。また、直径を１００ｍｍ以上とすることができる。

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族窒化物膜側の主面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、支持基板の主面側にＩＩＩ族窒化物膜を配置することによりＩＩＩ族窒化物複合基板を形成する工程と、ＩＩＩ族窒化物複合基板を形成する工程の後に、ＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物膜側の主面に研磨およびエッチングの少なくともひとつを行なうことにより、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さおよび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を調整する工程と、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族窒化物膜側の主面上に、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。

本発明のかかる局面に従うＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法は、ＩＩＩ族窒化物層を成長させる工程の後に、ＩＩＩ族窒化物複合基板から支持基板を除去する工程をさらに含むことができる。さらに、ＩＩＩ族窒化物層を成長させる工程の後、支持基板を除去する工程の前に、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をさらに含むことができる。

本発明によれば、半導体デバイスの製造の際のコストを低減し、コストが低く大口径で膜厚が薄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族窒化物半導体デバイス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。

［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５０ｎｍ以上１０μｍ未満の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０．０１以上０．５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５０ｎｍ以上１０μｍ未満で、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０．０１以上０．５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よく得ることができる。

ＩＩＩ族窒化物複合基板に関して、従来は、基板全体の厚さ分布であるＴＴＶ（Total Thickness Variation。ウェハ平坦度の評価項目の１つである。基板の裏面を基準面として厚み方向に測定した高さの基板全面における最大値と最小値の差をいう。）および基板全体の形状である反りが重要物性値であると理解されていた。本願においては、さらに、ＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物膜の厚さの分布（具体的には、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所定の面方位の面に対するオフ角の分布（具体的には、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）を上記の範囲内とすることにより、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、特性の高いＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを歩留よく得ることができることを見出したものである。

なお、図１を参照して、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族窒化物膜の厚さ）
図１および図２を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さは、５０ｎｍ以上１０μｍ未満である。ここで、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さとは、図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上の１３点の測定点において測定した厚さから算出した平均値を意味する。図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ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。ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さは、反射率分光法により測定することができる。

ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さは、結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物層を成長させる観点から、５０ｎｍ以上が必要であり、８０ｎｍ以上が好ましく、１００ｎｍ以上がより好ましく、１２０ｎｍ以上がさらに好ましく，１５０ｎｍ以上が特に好ましく、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の材料コストを著しく抑制する観点から、１０μｍ未満が必要であり、５μｍ以下が好ましく、１μｍ以下がより好ましく、５００ｎｍ以下がさらに好ましく、２５０ｎｍ以下が特に好ましい。

（ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの平均値に対する厚さの標準偏差の比）
図１および図２を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、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０．０１以上０．５以下である。比ｓ_t／ｍ_tは、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上に結晶品質が高いＩＩＩ族窒化物層を成長させる観点から、０．５以下が必要であり、０．４以下が好ましく、０．３以下がより好ましく、０．２以下がさらに好ましい。また、比ｓ_t／ｍ_tは、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍの表面処理コストを抑制する観点から、０．０１以上が必要であり、０．０２以上が好ましく、０．０３以上がより好ましく、０．０５以上がさらに好ましい。

ここで、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍ_tおよび標準偏差ｓ_tは、それぞれ、図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上の１３点の測定点において測定した厚さ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１３ｍ上の１３点の測定点Ｐは、上記のとおり、１つの中心点Ｐ_Cと、４つの外側点Ｐ_Oと、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族窒化物膜の厚さが５０ｎｍ以上１０μｍ未満のＩＩＩ族窒化物複合基板１において、比ｓ_t／ｍ_tを０．０１以上０．５以下とするためには、後述するようにＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍに特別な手順および条件で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が好適である。

（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に対するオフ角の絶対値の標準偏差の比）
図１を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍの所定の面方位の面に対するオフ角（ずれ角）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。比ｓ_o／ｍ_oは、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上に結晶品質が高いＩＩＩ族窒化物層を成長させる観点から、０．６以下が必要であり、０．５以下が好ましく、０．４以下がより好ましく、０．２以下がさらに好ましい。また、比ｓ_o／ｍ_oは、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍの表面処理コストを抑制する観点から、０．００５以上が必要であり、０．００８以上が好ましく、０．０２以上がより好ましい。

ここで、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍのオフ角の平均値ｍ_Oおよび標準偏差ｓ_Oは、それぞれ図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上の１３点の測定点において測定した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１３ｍ上の１３点の測定点Ｐは、上記のとおり、１つの中心点Ｐ_Cと、４つの外側点Ｐ_Oと、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、上記のとおり、不偏分散の正の平方根を意味する。

ＩＩＩ族窒化物膜の厚さが５０ｎｍ以上１０μｍ未満のＩＩＩ族窒化物複合基板１において、比ｓ_o／ｍ_oを０．００５以上０．６以下とするためには、後述するようにＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍに特別な手順および条件で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が好適である。

（ＩＩＩ族窒化物膜側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値および平均値に対する標準偏差の比）
図１および図２を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍ_III-Nが０．４ｎｍ以上１０ｎｍ以下が好ましく、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍ_III-Nに対する標準偏差ｓ_III-Nの比ｓ_III-N／ｍ_III-Nが０．００８以上０．５以下が好ましい。

ＩＩＩ族窒化物複合基板１の表面側であるＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍについて、その上に結晶品質が高く均一なＩＩＩ族窒化物層を成長させる観点から、その二乗平均平方根粗さの平均値ｍ_III-Nは、１０ｎｍ以下が好ましく、５ｎｍ以下がより好ましく、３ｎｍ以下がさらに好ましく、その二乗平均平方根粗さの平均値ｍ_III-Nに対するその二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓ_III-Nの比ｓ_III-N／ｍ_III-Nは、０．５以下が好ましく、０．４以下がより好ましく、０．２以下がさらに好ましい。

また、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の表面側であるＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍについて、かかる主面１３ｍの表面処理コストを抑制する観点から、その二乗平均平方根粗さの平均値ｍ_III-Nは、０．４ｎｍ以上が好ましく、１ｎｍ以上がより好ましく、１．５ｎｍ以上がさらに好ましく、その二乗平均平方根粗さの平均値ｍ_III-Nに対するその二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓ_III-Nの比ｓ_III-N／ｍ_III-Nは、０．００８以上が好ましく、０．０２以上がより好ましく、０．０５以上がさらに好ましい。

ここで、図２を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍ_III-Nおよび標準偏差ｓ_III-Nは、それぞれ、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上の１３点の測定点Ｐにおいて測定した二乗平均平方根粗さ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１３ｍ上の１３点の測定点Ｐは、上記のとおり、１つの中心点Ｐ_Cと、４つの外側点Ｐ_Oと、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、上記のとおり、不偏分散の正の平方根を意味する。

また、図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上の１３点の測定点Ｐにおいて測定した二乗平均平方根粗さとは、その測定点Ｐを中心とする８５μｍ×８５μｍ角の大きさの測定領域内の各点から標準平面を算出し、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、レーザ顕微鏡、触針式粗さ計などにより測定される。

なお、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍ_III-Nおよび標準偏差ｓ_III-Nは、後述するように、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍを研磨およびエッチングの少なくともいずれかを行なう際の研磨条件および／またはエッチング条件によって調整することができる。

（直径に対するＩＩＩ族窒化物膜側の反りの比）
図１を参照して、図１を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１については、直径Ｄに対するＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの反りＷの比Ｗ／Ｄは、−７×１０^-4以上８×１０^-4以下が好ましく、−４×１０^-4以上５×１０^-4以下がより好ましく、−２．５×１０^-4以上３×１０^-4以下がさらに好ましく、−１×１０^-4以上１．５×１０^-4以下が特に好ましい。ここで、反りＷおよび比Ｗ／Ｄの符号は、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍが凸に反っているものを＋（正）符号とし、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面が凹に反っているものを−（負）符号とする。ＩＩＩ族窒化物複合基板１の直径Ｄに対するＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの反りＷの比Ｗ／Ｄが、好ましくは−７×１０^-4以上８×１０^-4以下、より好ましくは−４×１０^-4以上５×１０^-4以下、さらに好ましくは−２．５×１０^-4以上３×１０^-4以下、特に好ましくは−１×１０^-4以上１．５×１０^-4以下と小さいと、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上に結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物層を成長させることができるため、特性の高いＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを歩留よく得ることができる。

（支持基板の熱膨張係数に対するＩＩＩ族窒化物膜の熱膨張係数の比）
図１を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、ＩＩＩ族窒化物複合基板１およびそのＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上に成長させるＩＩＩ族窒化物層の反りおよび割れを抑制してＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留を高める観点から、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以下が好ましく、０．８５以上１．１５以下がより好ましく、０．９５以上１．０５以下がさらに好ましい。ここで、支持基板１１の熱膨張係数α_SおよびＩＩＩ族窒化物膜１３の熱膨張係数α_III-Nは、熱機械分析装置により測定することができる。

（支持基板の厚さに対するＩＩＩ族窒化物膜の厚さの比）
図１を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、ＩＩＩ族窒化物複合基板１およびそのＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上に成長させるＩＩＩ族窒化物層の反りおよび割れを抑制してＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留を高める観点から、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が１×１０^-4以上２×１０^-2以下が好ましく、２×１０^-4以上２×１０^-3以下がより好ましく、５×１０^-4以上１×１０^-3以下がさらに好ましい。ここで、支持基板１１の厚さｔ_SおよびＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さｔ_III-Nは、光学顕微鏡および／またはＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）による膜の断面の観察、反射率分光法、デジタルインジケーターなどにより測定することができる。

したがって、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抑制してＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留を高める観点から、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以下かつ支持基板１１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１×１０^-4以上２×１０^-2以下が好ましく、比α_III-N／α_Sが０．８５以上１．１５以下かつ比ｔ_III-N／ｔ_Sが２×１０^-4以上２×１０^-3以下がより好ましく、比α_III-N／α_Sが０．９５以上１．０５以下かつ比ｔ_III-N／ｔ_Sが５×１０^-4以上１×１０^-3以下がさらに好ましい。

（ＩＩＩ族窒化物膜の主面における不純物金属原子）
図１および図２を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ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、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍにおける不純物金属原子が、１×１０¹³原子／ｃｍ²以下が好ましく、３×１０¹²原子／ｃｍ²以下がより好ましく、１×１０¹²原子／ｃｍ²以下がさらに好ましく、１×１０¹¹原子／ｃｍ²以下が特に好ましい。ここで、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍにおける不純物金属原子の濃度は、ＴＸＲＦ（全反射蛍光Ｘ分析）法により測定することができる。

ここで、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍにおける不純物金属原子の濃度を低減するための洗浄方法は、特に制限はないが、支持基板１１として、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などの基板を含む場合は、支持基板１１からの金属原子の溶出を抑制した洗浄、たとえば、界面活性剤と純水とを用いたスクラブ洗浄、二流体洗浄もしくはメガソニック洗浄（５００ｋＨｚ〜５ＭＨｚのメガソニック帯域の周波数の超音波を用いた洗浄）、ならびに低濃度の酸および／またはアルカリを用いた枚葉洗浄などの片面（この片面はＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍである）の洗浄などが好ましい。

なお、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍにおける不純物金属原子以外の不純物は、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。ここで、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍにおける不純物金属原子以外の不純物の濃度は、ＴＸＲＦ法により測定することができる。

（支持基板の熱伝導率）
図１を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、支持基板１１の熱伝導率λ_Sが３Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以上２８０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以下が好ましく、５Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以上２１０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以下がより好ましく、１０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以上１２０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以下がさらに好ましい。ここで、支持基板１１の熱伝導率λ_Sは、レーザフラッシュ法により測定することができる。熱伝導率λ_Sが好ましくは３Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以上、より好ましくは５Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以上、さらに好ましくは１０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以上である支持基板１１を有するＩＩＩ族窒化物複合基板１は、ＩＩＩ族窒化物層を成長させる際に、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を支持するサセプタの主面からの熱を効率よくＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍに伝えることができる。熱伝導率λ_Sが好ましくは２８０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以下、より好ましくは２１０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以下、さらに好ましくは１２０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以下、特に好ましくは５０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以下である支持基板１１を有するＩＩＩ族窒化物複合基板１は、ＩＩＩ族窒化物層を成長させる際にサセプタの主面からの熱をＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の全体に均一に伝えることができる。熱伝導率λ_Sが２８０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以下の支持基板１１は、熱伝導率λ_Sが約３００Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1のＳｉＣ基板を支持基板として用いる場合よりも、ＩＩＩ族窒化物層を成長させる際にサセプタの主面からの熱をＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の全体に均一に伝えることができる。

（支持基板のヤング率）
本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、支持基板１１のヤング率Ｅ_Sが１５０ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下が好ましく、２００ＧＰａ以上３５０ＧＰａ以下がより好ましい。ここで、支持基板１１のヤング率Ｅ_Sは、共振法により測定することができる。ヤング率Ｅ_Sが好ましくは１５０ＧＰａ以上、より好ましくは２００ＧＰａ以上の支持基板１１を有するＩＩＩ族窒化物複合基板１は、その上にＩＩＩ族窒化物層を成長させてＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを形成する際に、ＩＩＩ族窒化物複合基板１および／またはＩＩＩ族窒化物層に反りが発生するのを抑制することができる。ヤング率Ｅ_Sが好ましくは５００ＧａＰａ以下、より好ましくは３５０ＧＰａ以下の支持基板１１を有するＩＩＩ族窒化物複合基板１は、その上にＩＩＩ族窒化物層を成長させてＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを形成する際に、ＩＩＩ族窒化物複合基板１および／またはＩＩＩ族窒化物層に割れおよび／またはクラックが発生するのを抑制することができる。

（支持基板）
本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１に含まれる支持基板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。

本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、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。また、支持基板１１の熱伝導率λ_Sが３Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以上２８０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以下が好ましく、支持基板１１のヤング率Ｅ_Sが１５０ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下が好ましい。

支持基板１１は、特に制限はないが、上記の特性の少なくともいずれかを満たすものが好ましく、たとえば、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。

支持基板１１は、単結晶、多結晶、および非結晶のいずれを含んでいてもよいが、半導体デバイスの形成の際に、研削および／またはエッチングによる支持基板の除去が容易であり、反りおよび／または割れを抑制できる強度を維持できる観点から、多結晶を含むことが好ましい。

（接合膜）
図１を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１に含まれ得る接合膜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）
図１を参照して、本実施形態の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、上記のように、５０ｎｍ以上が必要であり、８０ｎｍ以上が好ましく、１００ｎｍ以上がより好ましく、１２０ｎｍ以上がさらに好ましく、１５０ｎｍ以上が特に好ましい。また、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さは、上記のように、高価なＩＩＩ族窒化物の使用量を著しく低減する観点から、１０μｍ未満が必要であり、５μｍ以下が好ましく、１μｍ以下がより好ましく、５００ｎｍ以下がさらに好ましく、２５０ｎｍ以下が特に好ましい。

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（１５°以下の角度でずらした）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。

また、ＩＩＩ族窒化物膜１３は、半導体デバイスの抵抗を低減する観点からキャリア濃度が１×１０¹⁷ｃｍ^-3以上が好ましく、半導体デバイスのリーク電流を低減する観点から転位密度が１×１０⁸ｃｍ^-2以下が好ましく、ＩＩＩ族窒化物膜の結晶品質を高める観点からＸ線回折のロッキングカーブにおける回折ピークの半値幅が２０ａｒｃｓｅｃ以上１５０ａｒｃｓｅｃ以下が好ましい。

［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側の主面１３ｍ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、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの分布が小さく（具体的には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０．０１以上０．５以下）、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分布が小さい（具体的には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）ＩＩＩ族窒化物複合基板１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の高いＩＩＩ族窒化物層２０とを含むため、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側の主面１３ｍ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。図４を参照して、半導体デバイスとして電子デバイスの１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２０は、たとえば、ｎ⁺−ＧａＮ層２８（キャリア濃度がたとえば２×１０¹⁸ｃｍ^-3）、ｎ^-−ＧａＮ層２９（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。図５を参照して、半導体デバイスとして電子デバイスの別の例である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。図６を参照して、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。

［実施形態３：ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス］
図４〜図６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、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの分布が小さく（具体的には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０．０１以上０．５以下）、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分布が小さい（具体的には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）ＩＩＩ族窒化物複合基板１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の高いＩＩＩ族窒化物層２０とを含むため、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が電子デバイスの１例であるＳＢＤの場合は、ＩＩＩ族窒化物層２０は、たとえば、ｎ⁺−ＧａＮ層２８（キャリア濃度がたとえば２×１０¹⁸ｃｍ^-3）、ｎ^-−ＧａＮ層２９（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。図５を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が電子デバイスの別の例である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。図６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。電子デバイスのさらに別の例として、ＰＮＤ（ＰＮダイオード）、トランジスタなどが挙げられる。なお、上記のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、縦型であっても、横型であってもよい。

図４〜図６を参照して、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。

なお、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、図４または図６に示すＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４からＩＩＩ族窒化物膜１３を除去した構造とすることもできる。ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、ＩＩＩ族窒化物膜１３を除去した構造とすることにより、デバイス特性をより向上することができる。

［実施形態４：ＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法］
図７〜図１１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族窒化物複合基板の製造方法であって、支持基板１１の主面１１ｍ側にＩＩＩ族窒化物膜１３を配置することによりＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程と、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程の後に、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍに研磨およびエッチングの少なくともひとつを行なうことにより、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さおよびＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍの所定の面方位の面に対するオフ角を調整する工程と、を含む
本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法によれば、高い歩留でＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造が可能な、コストが低く大口径でＩＩＩ族窒化物膜が薄く、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの分布およびＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍの所定の面方位の面に対するオフ角の分布が小さい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。

｛ＩＩＩ族窒化物複合基板の形成工程｝
本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法は、支持基板１１の主面１１ｍ側にＩＩＩ族窒化物膜１３を配置することによりＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程を含む。かかる工程において、支持基板１１の主面１１ｍ側にＩＩＩ族窒化物膜１３を配置する方法は、特に制限はなく、以下の第１〜第３の方法が挙げられる。

第１の方法は、図７に示すように、支持基板１１の主面１１ｍに、下地基板１３０の主面１３０ｎ上に成膜させたＩＩＩ族窒化物膜１３を貼り合わせた後、下地基板１３０を除去する方法である。第２の方法は、図８〜図１０に示すように、支持基板１１の主面１１ｍにＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせた後、そのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄ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ＩＩＩ族窒化物膜１３を形成する方法である。第３の方法は、図１１に示すように、支持基板１１の主面１１ｍにＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせた後、そのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせ面の反対側の主面１３ｍから研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかにより厚さを減少させて調整することにより支持基板１１の主面１１ｍ上にＩＩＩ族窒化物膜１３を形成する方法である。

上記の第１の方法において、支持基板１１にＩＩＩ族窒化物膜１３を貼り合わせる方法には、支持基板１１の主面１１ｍに接合膜１２を介在させてＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｎを貼り合わせる方法（図７を参照）などが挙げられる。また、上記の第２および第３の方法において、支持基板１１にＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせる方法には、支持基板１１の主面１１ｍに接合膜１２を介在させてＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面１３ｎを貼り合わせる方法（図８〜図１１を参照）などが挙げられる。

なお、図７〜図１１には、支持基板１１に接合膜１２ａを形成するとともに、ＩＩＩ族窒化物膜１３またはＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに接合膜１２ｂを形成し、それらを貼り合わせる方法が図示されているが、たとえば、支持基板１１にのみ接合膜１２を形成しておきＩＩＩ族窒化物膜１３またはＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄと貼り合わせてもよいし、ＩＩＩ族窒化物膜１３またはＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄにのみ接合膜１２を形成しておき支持基板１１と貼り合わせてもよい。

（第１の方法）
図７を参照して、第１の方法によりＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程は、特に制限はないが、効率的に複合基板を製造する観点から、支持基板１１を準備するサブ工程（図７（Ａ１））と、支持基板１１の主面１１ｍ上に接合膜１２ａを形成するサブ工程（図７（Ａ２））と、下地基板１３０の主面１３０ｎ上にＩＩＩ族窒化物膜１３を形成する工程（図７（Ｂ１））と、下地基板１３０に形成されたＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｎ上に接合膜１２ｂを形成するサブ工程（図７（Ｂ２））と、支持基板１１に形成された接合膜１２ａの主面１２ａｍと下地基板１３０に形成されたＩＩＩ族窒化物膜１３に形成された接合膜１２ｂの主面１２ｂｎとを貼り合わせて接合基板１Ｌを形成する工程（図５（Ｃ））と、接合基板１Ｌから下地基板１３０を除去する工程（図５（Ｄ））と、を含むことが好ましい。

図７（Ａ１）に示す、支持基板１１を準備するサブ工程は、特に制限はなく、たとえば、金属元素Ｍを含む酸化物であるＭＯ_x（ｘは任意の正の実数）、Ａｌを含む酸化物であるＡｌ₂Ｏ₃、およびＳｉを含む酸化物であるＳｉＯ₂を所定のモル比で混合し焼結して得られる焼結体を所定の大きさに切り出して得られる基板の主面を研磨することにより行なうことができる。

図７（Ａ２）に示す、支持基板１１の主面１１ｍ上に接合膜１２ａを形成するサブ工程は、特に制限はないが、膜形成コストを抑制する観点から、スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ（化学気相堆積）法などが好適に行なわれる。

図７（Ｂ１）に示す、下地基板１３０の主面１３０ｎ上にＩＩＩ族窒化物膜１３を形成するサブ工程は、特に制限はないが、結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物膜１３を形成する観点から、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相堆積）法、スパッタ法、ＭＢＥ（分子線エピタキシ）法、ＰＬＤ（パルス・レーザ堆積）法、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相エピタキシ）法、昇華法、フラックス法、高窒素圧溶液法などにより好適に行なうことができる。

図７（Ｂ２）に示す、下地基板１３０に形成されたＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｎ上に接合膜１２ｂを形成するサブ工程は、上記の支持基板１１の主面１１ｍ上に接合膜１２ａを形成するサブ工程と同様にして行なわれる。

図７（Ｃ）に示す、支持基板１１に形成された接合膜１２ａの主面１２ａｍと下地基板１３０に形成されたＩＩＩ族窒化物膜１３に形成された接合膜１２ｂの主面１２ｂｎとを貼り合わせて接合基板１Ｌを形成するサブ工程において、接合膜１２ａと接合膜１２ｂとを貼り合わせる方法には、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。

図７（Ｄ）に示す、接合基板１Ｌから下地基板１３０を除去する工程は、特に制限はないが、下地基板１３０を効率的に除去する観点から、下地基板１３０をフッ化水素酸などのエッチャントにより溶解させて除去する方法、下地基板１３０の露出している主面側から研削または研磨により除去する方法などが好適に行なわれる。ここで、下地基板１３０をフッ化水素酸などのエッチャントにより溶解させて除去する場合には、支持基板１１を保護するための保護部材１４０を支持基板１１の回りに形成することが好ましい。

このようにして、支持基板１１と、支持基板１１の主面１１ｍ上に配置された接合膜１２と、接合膜１２の主面１２ｍ上に配置されたＩＩＩ族窒化物膜１３と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１が得られる。

（第２の方法）
図８〜１０を参照して、第２の方法によりＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程は、特に制限はないが、効率的に複合基板を製造する観点から、図８および図９に示す切断法あるいは図１０に示すイオン注入法が好適に用いられる。以下、切断法、イオン注入法について説明する。

（切断法）
図８および図９を参照して、切断法によりＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程は、特に制限はないが、効率的に複合基板を製造する観点から、支持基板１１の主面１１ｍ上に接合膜１２ａを形成するサブ工程（図８（Ａ）および図９（Ａ））と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面１３ｎ上に接合膜１２ｂを形成するサブ工程（図８（Ｂ）および図９（Ｂ））と、支持基板１１に形成された接合膜１２ａの主面１２ａｍとＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに形成された接合膜１２ｂの主面１２ｂｎとを貼り合わせて接合基板１Ｌ，１ＬＳを形成するサブ工程（図８（Ｃ）および図９（Ｃ））と、接合基板１Ｌ，１ＬＳのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎから内部に所定の深さに位置する面でＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを切断するサブ工程（図８（Ｄ）および図９（Ｄ））と、を含むことが好ましい。

ここで、ＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとは、後工程において分離により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を形成する方法は、上記の第１の方法により複合基板を製造する方法におけるＩＩＩ族窒化物膜１３を形成する方法と同様である。また、接合膜１２ａ，１２ｂの形成方法は、第１の方法により複合基板を製造する方法における接合膜１２ａ，１２ｂの形成方法と同様である。また、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとを貼り合わせる方法は、上記の第１の方法により複合基板を製造する方法における支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを貼り合わせる方法と同様である。

また、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを切断するサブ工程において用いられる切断方法は、特に制限なく、ワイヤソー、ブレード、レーザ、放電加工、ウォータージェットなどが好適に用いられる。大口径を平坦にワイヤーソーで切断するには、固定砥粒ワイヤーが好ましい。切断代（せつだんしろ）を低減させるためには、細線ワイヤーを用いた遊離砥粒方式が好ましい。スライス装置はワイヤーが揺動し、同期してインゴットが上下動することが好ましい。切断抵抗を減少して高精度に切断することができる。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（単位：Ｐａ・ｓ）、加工液の流量Ｑ（単位：ｍ³／ｓ）、ワイヤー線速度Ｖ（単位：ｍ／ｓ）、最大切断長さＬ(単位：ｍ)、切断速度Ｐ（単位：ｍ／ｓ）、同時切断数ｎを用いて、Ｒ＝η×Ｑ×Ｖ／（Ｌ×Ｐ×ｎ）の式で定義される抵抗係数Ｒ（単位：Ｎ）が適切な範囲にあることが好ましい。Ｒは４０００Ｎ以上５０００Ｎ以下であることが好ましい。

このようにして、接合基板１Ｌ，１ＬＳがＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎから内部に所定の深さに位置する面で分離して、支持基板１１と、支持基板１１の主面１１ｍ上に配置された接合膜１２と、接合膜１２の主面１２ｍ上に配置されたＩＩＩ族窒化物膜１３と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１が得られる。

（支持体付ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板の利用）
図９（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。

（イオン注入法）
図１０を参照して、イオン注入法によりＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程は、特に制限はないが、効率的に複合基板を製造する観点から、支持基板１１の主面１１ｍ上に接合膜１２ａを形成するサブ工程（図１０（Ａ））と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面１３ｎ側からイオンＩを注入することにより主面１３ｎから内部に所定の深さの位置の面にイオン注入領域１３ｉを形成するとともに主面１３ｎ上に接合膜１２ｂを形成するサブ工程（図１０（Ｂ））と、支持基板１１に形成された接合膜１２ａの主面１２ａｍとＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに形成された接合膜１２ｂの主面１２ｂｎとを貼り合わせて接合基板１Ｌを形成するサブ工程（図１０（Ｃ））と、で接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄをそのイオン注入領域１３ｉで分離するサブ工程（図１０（Ｄ））と、を含むことが好ましい。

ここで、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを形成する方法は、上記の第１の方法により複合基板を製造する方法におけるＩＩＩ族窒化物膜１３を形成する方法と同様である。また、接合膜１２ａ，１２ｂの形成方法は、第１の方法により複合基板を製造する方法における接合膜１２ａ，１２ｂの形成方法と同様である。また、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとを貼り合わせる方法は、上記の第１の方法により複合基板を製造する方法における支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを貼り合わせる方法と同様である。

ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに注入されるイオンＩは、特に制限はないが、主膜の品質の低下を抑制する観点およびイオン注入領域１３ｉに注入されたイオンＩのガス化温度をＩＩＩ族窒化物膜１３の分解温度より低くする観点から、質量の小さい原子のイオン、たとえば、水素イオン、ヘリウムイオンなどが好ましい。また、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄをそのイオン注入領域１３ｉで分離する方法は、イオン注入領域１３ｉに注入されたイオンＩをガス化させる方法であれば特に制限はない。たとえば、熱を加えたり、超音波を加えたりする方法などで、接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面から所定の深さの位置に形成されているイオン注入領域１３ｉに注入されているイオンＩをガス化させて急激な体積膨張をさせることにより行なう。

このようにして、接合基板１ＬがＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎから内部に所定の深さに位置する面で分離して、支持基板１１と、支持基板１１の主面１１ｍ上に配置された接合膜１２と、接合膜１２の主面１２ｍ上に配置されたＩＩＩ族窒化物膜１３と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１が得られる。なお、上記イオン注入法においても、図９に示すような支持体付ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板５Ｄを利用することができる。

（第３の方法）
図１１を参照して、第３の方法によりＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程は、特に制限はないが、効率的に複合基板を製造する観点から、支持基板１１の主面１１ｍ上に接合膜１２ａを形成するサブ工程（図１１（Ａ））と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面１３ｎ上に接合膜１２ｂを形成するサブ工程（図１１（Ｂ））と、支持基板１１に形成された接合膜１２ａの主面１２ａｍとＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに形成された接合膜１２ｂの主面１２ｂｎととを貼り合わせて接合基板１Ｌを形成するサブ工程（図１１（Ｃ））と、、接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎと反対側の主面１３ｍ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サブ工程（図１１（Ｄ））と、を含むことが好ましい。

ここで、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとは、後工程において、第２の方法における分離による以外にも研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかにより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を形成する方法は、上記の第１および第２の方法により複合基板を製造する方法におけるＩＩＩ族窒化物膜１３を形成する方法と同様である。また、接合膜１２ａ，１２ｂの形成方法は、第１および第２の方法により複合基板を製造する方法における接合膜１２ａ，１２ｂの形成方法と同様である。また、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとを貼り合わせる方法は、上記の第１および２第の方法により複合基板を製造する方法における支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを貼り合わせる方法と同様である。

また、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、砥石による研削（平面研削）、ショット・ブラストなどが挙げられる。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、ＣＭＰ（化学機械的研磨）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、薬液による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。

このようにして、支持基板１１と、支持基板１１の主面１１ｍ上に配置された接合膜１２と、接合膜１２の主面１２ｍ上に配置されたＩＩＩ族窒化物膜１３と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１が得られる。

｛ＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物膜の厚さおよび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調整工程｝
本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法は、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程の後に、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍに研磨およびエッチングの少なくともひとつを行なうことにより、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さおよびＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍの所定の面方位の面に対するオフ角を調整する工程を含む。かかる工程により、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の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を０．０１以上０．５以下とし、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ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を０．００５以上０．６以下とすることができる。

ここで、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの分布（具体的には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１３の主面１３ｍの所定の面方位の面に対するオフ角の分布（具体的にはＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ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）を上記の所定の範囲内に調整するためには、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍに研磨およびエッチングの少なくともひとつを複数段階で行なうことが好ましく、複数段階の研磨およびエッチングの内、最後の段階である仕上げ研磨および仕上げエッチング、最終から２番目の段階である仕上げ前研磨および仕上げ前エッチングの条件が特に重要である。

エッチングは、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの制御が容易な観点から、ドライエッチング、特にＲＩＥ（反応性イオンエッチング）が好ましい。特にＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さが５μｍ以下の薄い場合は、ドライエッチング、特にＲＩＥが好ましい。

仕上げ前研磨においては、研磨剤は水性よりも油性が好ましく、研磨剤の粘度は高い方が好ましく、砥粒径は小さい方が好ましく、定盤および研磨パッドは硬質である方が好ましい。。研磨条件としては、低圧力、低周速が好ましい。また、研磨液の粘度η（単位：ｍＰａ・ｓ）、流量Ｑ（単位：ｍ³／ｓ)、定盤の面積Ｓ（単位：ｍ²）、研磨圧力Ｐ（単位：ｋＰａ）、周速Ｖ（単位：ｍ／ｓ）を用いて、ＦＥ＝η×Ｑ×Ｖ／Ｓ×Ｐの式で定義される作用係数ＦＥ（単位：ｍ²／ｓ）を所定範囲、具体的には、４×１０^-17ｍ²／ｓ以上１×１０^-16ｍ²／ｓ以下とすることが好ましい。

仕上げ研磨においては、研磨剤の粘度は高い方が好ましく、砥粒径は小さい方が好ましく、定盤および研磨パッドは硬質である方が好ましい。研磨条件としては、低圧力、低周速が好ましい。また、上記のようにして定義される作用係数ＦＥ（単位：ｍ²／ｓ）を所定範囲、具体的には、４×１０^-14ｍ²／ｓ以上１×１０^-13ｍ²／ｓ以下とすることが好ましい。

仕上げ前エッチングにおいては、エッチング速度増加、面内分布抑制、エッチング安定化のために、Ｃｌ₂、ＢＣｌ₃などの塩素系ガス、Ａｒ、Ｎ₂などの不活性ガスを用いるのが好ましい。これらのガスにＨ₂を添加してもよい。エッチング条件は、高流量、高圧力、高電力の条件が好ましい。エッチングの面内分布抑制のためには、チャンバ内の圧力Ｐ（単位：Ｐａ）、混合ガスの流量Ｑ（単位：ｓｃｃｍ）、チャンバ容積Ｖ（単位：ｌ（リットル））およびエッチング面積Ｓ(単位：ｍ²）が、３５０≦ＰＶ／ＳＱ≦５００の関係を満たすことが好ましい。

仕上げエッチングにおいては、エッチング速度増加、面内分布抑制、エッチング安定化、表面粗さ低減、ダメージ抑制のために、Ｃｌ₂、ＢＣｌ₃などの塩素系ガスを用いるのが好ましい。これらのガスにＨ₂を添加してもよい。条件は、低流量、低圧力、低電力の条件が好ましい。エッチングの面内分布抑制のためには、チャンバ内の圧力Ｐ（単位：Ｐａ）、混合ガスの流量Ｑ（単位：ｓｃｃｍ）、チャンバ容積Ｖ（単位：ｌ（リットル））およびエッチング面積Ｓ(単位：ｍ²）が、３１０≦ＰＶ／ＳＱ≦３８０の関係を満たすことが好ましい。

ここで、研磨とエッチングとの選択は、特に制限はなく、任意である。したがしたがって、仕上げ前段階および仕上げ段階の処理方法の選択としては、仕上げ前研磨および仕上げ研磨、仕上げ前研磨および仕上げエッチング、仕上げ前エッチングおよび仕上げ研磨、および仕上げ前エッチングおよび仕上げエッチングのいずれも可能である。

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族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍ_III-Nおよび分布（具体的には平均値ｍ_III-Nに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓ_III-Nの比ｓ_III-N／ｍ_III-N）は、仕上げ研磨または仕上げエッチングの条件により制御することができる。

ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍ_III-Nを小さくするためには、仕上げ研磨の場合は、研磨剤の粘度は高い方が好ましく、砥粒径は小さい方が好ましく、定盤および研磨パッドは軟質である方が好ましい。定盤および研磨パッドの表面形状は、スラッジ除去のための溝を形成した形状が好ましい。ここで、スラッジ除去のための溝とは、研磨界面のスラッジおよび／または凝集砥粒を排除して除去するために形成される、比較的幅が広くピッチの広い溝をいう。研磨条件としては、低圧力、低周速が好ましい。仕上げエッチングの場合は、Ｃｌ₂、ＢＣｌ₃などの塩素系ガス、Ｈ₂を用いるのが好ましく、低流量、低圧力、低電力の条件が好ましい。

ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの二乗平均平方根粗さの平均値ｍ_III-Nに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓ_III-Nの比ｓ_III-N／ｍ_III-Nは、研磨液の粘度η（単位：ｍＰａ・ｓ）、流量Ｑ（単位：ｍ³／ｓ)、定盤の面積Ｓ（単位：ｍ²）、研磨圧力Ｐ（単位：ｋＰａ）、周速Ｖ（単位：ｍ／ｓ）を用いて、ＦＥ＝η×Ｑ×Ｖ／Ｓ×Ｐの式で定義される作用係数ＦＥ（単位：ｍ²／ｓ）を所定範囲、具体的には、４×１０^-14ｍ²／ｓ以上１×１０^-13ｍ²／ｓ以下とすることが好ましく、定盤および研磨パッドの表面形状としては、研磨剤の均一化のための溝を形成した形状が好ましい。ここで、研磨剤の均一化のための溝とは、研磨剤を基板の中央部で均一に保持するために形成される、比較的幅が狭くピッチの狭い溝をいう。仕上げエッチングの場合は、チャンバ内の圧力Ｐ（単位：Ｐａ）、混合ガスの流量Ｑ（単位：ｓｃｃｍ）およびチャンバ容積Ｖ（単位：ｌ（リットル））およびエッチング面積Ｓ(単位：ｍ²)が、３１０≦ＰＶ／ＳＱ≦３８０の関係を満たすことが好ましい。

［実施形態５：ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法］
図１２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（図１２（Ａ））と、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ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１０（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は、ＩＩＩ族窒化物層の成長の際にＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ内における厚さ分布およびオフ角分布が小さいＩＩＩ族窒化物複合基板１の主面１３ｍ上にＩＩＩ族窒化物層を成長させるため、高い歩留で高特性のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを製造できる。

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を成長させる工程（図１２（Ａ））の後に、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１２（Ｃ））をさらに含むことができる。かかる工程により、多様な形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを製造できる。

さらに、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族窒化物層を成長させる工程（図１２（Ａ））の後、支持基板を除去する工程（図１２（Ｃ））の前に、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１２（Ｂ））をさらに含むことができる。かかる工程により、高い歩留でデバイス支持基板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族窒化物複合基板の準備工程）
図１２（Ａ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を準備する工程は、上記のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法と同様である。

（ＩＩＩ族窒化物層の成長工程）
図１２（Ａ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ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ＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）の場合は、ＩＩＩ族窒化物層２０は、たとえば、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上に、ｎ⁺−ＧａＮ層２８（キャリア濃度がたとえば２×１０¹⁸ｃｍ^-3）およびｎ^-−ＧａＮ層２９（キャリア濃度がたとえば５×１０¹⁵ｃｍ^-3）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側の主面１３ｍ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１２（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、ショットキー電極となる第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、Ｍｏ基板、ＣｕＷ基板などが用いられる。

（支持基板の除去工程）
図１２（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。

なお、ＩＩＩ族窒化物自立基板を用いたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造においては、デバイスの厚みを低減させるために、ＩＩＩ族窒化物自立基板の裏面（ＩＩＩ族窒化物層が形成されている主面と反対側の主面をいう。以下、同じ。）からの研削加工などが行われる。これに対して、ＩＩＩ族窒化物複合基板を用いたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造においては、デバイスの厚みを低減させるために、支持基板をエッチングや研削で除去することが容易なことから、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造コストを低減することができる。

上記のように、支持基板１１、さらには接合膜１２を除去した際に、ＩＩＩ族窒化物膜１３を除去することができる。ＩＩＩ族窒化物層２０はＩＩＩ族窒化物膜１３に比べて結晶性の向上、転位密度の低減、キャリア濃度の調整が容易である。ＩＩＩ族窒化物膜１３を除去することにより、デバイス特性をより向上することができる。ＩＩＩ族窒化物膜１３の除去には、研磨、エッチングを用いることができる。除去厚みの制御が容易である観点から、ドライエッチングを用いることが好ましい。

（電極の形成工程）
図１２（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。

このようにして、特性の高いＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを歩留よく製造できる。

（実施例Ａ）
１．ＩＩＩ族窒化物複合基板の作製
図８（Ａ）を参照して、支持基板１１として直径７５ｍｍで厚さ４００μｍのムライト基板（基板全体に対してＡｌ₂Ｏ₃が６０モル％でＳｉＯ₂が４０モル％である）を準備した。支持基板１１は、その熱伝導率が３Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1であり、そのヤング率が２００ＧＰａであった。支持基板１１の両側の主面１１ｍ，１１ｎを、研磨剤としてダイヤモンドスラリーを用いて、銅系定盤により粗研磨、スズ定盤により仕上げ前研磨、不織布研磨パッドにより仕上げ研磨を行なった。

次に、支持基板１１の仕上げ研磨後の主面１１ｍ上に、厚さ８００ｎｍのＳｉＯ₂膜をＰＥ−ＣＶＤ（プラズマ援用−化学気相堆積）法により成長させ、窒素雰囲気中で８００℃で１時間のアニールを行った後に、平均粒径４０ｎｍのコロイダルシリカ砥粒を含みｐＨが１０のスラリーを用いたＣＭＰ（化学機械的研磨）により、主面１２ａｍが二乗平均平方根粗さで０．３ｎｍ以下に鏡面化された厚さ４００ｎｍの接合膜１２ａを形成した。次いで、ＣＭＰで用いたコロイダルシリカ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、純水によるポリシング洗浄、および純水によるメガソニック洗浄（５００ｋＨｚ〜５ＭＨｚのメガソニック帯域の周波数の超音波を用いた洗浄）を行なった。

また、図８（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により二乗平均平方根粗さを２ｎｍ以下に平坦化した後、その上に厚さ８００ｎｍのＳｉＯ₂膜をＰＥ−ＣＶＤ法により成長させ、窒素雰囲気中で８００℃で１時間のアニールを行った後に、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、主面が二乗平均平方根粗さで０．３ｎｍ以下に鏡面化された厚さ５００ｎｍの接合膜１２ｂを形成した。次いで、ＣＭＰで用いたコロイダルシリカ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、純水によるポリシング洗浄、および５００ｋＨｚ〜５ＭＨｚのメガソニック帯域の周波数の超音波を用いた純水による超音波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。ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄは、その導電型がｎ型で、その転位密度が１×１０⁸ｃｍ^-2で、そのキャリア濃度が１×１０¹⁷ｃｍ^-3であった。

次に、図８（Ｃ）を参照して、接合膜１２ａの主面１２ａｍと接合膜１２ｂの主面１２ｂｎ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。

次に、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を接合膜１２との貼り合わせ面から内部に４０μｍ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線径１２０μｍの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。研磨剤としてダイヤモンドスラリーを用いて、銅系定盤により粗研磨、スズ定盤により仕上げ前研磨を実施した。さらに、ｐＨ１１のコロイダルシリカスラリー（平均粒径８０μｍのコロイダルシリカ砥粒を含むｐＨ１１のスラリー）と不織布研磨パッドにより仕上げ研磨を行なった。ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの均一化のため、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。仕上げ前研磨は作用係数ＦＥが４×１０^-17ｍ²／ｓ〜１×１０^-16ｍ²／ｓの条件で行ない、仕上げ研磨は作用係数ＦＥが４×１０^-14ｍ²／ｓ〜１×１０^-13ｍ²／ｓの条件で行なった。仕上げ研磨後のＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さは０．３μｍであった。

上記仕上げ研磨後の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１３の主面１３ｍ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を表１にまとめた。

ここで、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１３の主面１３ｍ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、図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ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ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍの所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値からそれぞれ算出した。

２．ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの作製
図１２を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスとしてＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）を作製した。

まず、図１２（Ａ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に、ＭＯＶＰＥ法により、ＩＩＩ族窒化物層２０として、厚さ２μｍのｎ⁺−ＧａＮ層２８（キャリア濃度が２×１０¹⁸ｃｍ^-3）、厚さ７μｍのｎ^-−ＧａＮ層２９（キャリア濃度が５×１０¹⁵ｃｍ^-3）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、図１２（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ｎ^-−ＧａＮ層２９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ショットキー電極である第１電極３０を形成した。第１電極３０の径は２００μｍとした。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Ｍｏ基板を準備し、デバイス支持基板４０の一方の主面上に、接合金属膜４４としてＡｕＳｎはんだ膜を形成した。デバイス支持基板４０の他方の主面上に、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デバイス支持基板電極４６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。

次に、図１２（Ｃ）を参照して、積層基板３から支持基板１１および接合膜１２をエッチングにより除去した。エッチングにはフッ化水素酸を用いた。

次に、図１２（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、オーミック電極である第２電極５０を形成した。こうして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４としてＳＢＤが得られた。

得られたＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４であるＳＢＤの歩留率は、以下のようにして算出した。すなわち、ＳＢＤについて逆方向の電流―電圧特性を測定し、そのＳＢＤの耐圧が２５０Ｖ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、良品を表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、支持基板と、厚さ０．３μｍ（この値は５０ｎｍ以上１０μｍ未満）のＩＩＩ族窒化物膜と、を有する直径７５ｍｍ（この値は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０．０１以上０．５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Ｂ）
図８、図１０および図１２を参照して、直径を７５ｍｍ〜１５０ｍｍの間で変動させ、例Ｂ２〜例Ｂ１０については、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５０μｍの距離の深さに位置する面でワイヤーソーにより切断し、研磨およびＩＣＰ−ＲＩＥ（誘導結合プラズマ−反応性イオンエッチング）によりドライエッチングしたこと、例Ｂ１、例Ｂ１１および例１２については、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに１×１０¹⁸ｃｍ^-2のドーズ量で水素イオンを注入して貼り合わせた後、８００℃まで加熱することにより、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄをイオン注入領域１３ｉで分離し、さらにＩＣＰ−ＲＩＥによりドライエッチングしたこと、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの仕上げ研磨の作用係数ＦＥを５．０×１０^-14ｍ²／ｓとしたこと、仕上げ研磨後のＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さを０．０３μｍ〜９．５μｍの間で変動させた１ＩＩＩ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１３の主面１３ｍ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０．０５μｍ〜９．５μｍ（すなわち５０ｎｍ以上１０μｍ未満）のＩＩＩ族窒化物膜を有する直径７５ｍｍ〜１５０ｍｍ（すなわち７５ｍｍ以上）のＩＩＩ族窒化物複合基板であって、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０．３（この値は０．０１以上０．５以下）であり、ＩＩ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０．４５（この値は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。

（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、および、直径７５ｍｍ〜１５０ｍｍで変動させたこと、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの仕上げ研磨の作用係数ＦＥを５．５×１０^-14ｍ²／ｓとしたこと以外は実施例Ａと同様にして作製されたＩＩＩ族窒化物複合基板を準備した。ＩＩＩ族窒化物自立基板は、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４に示す直径および厚さの基板とした。

上記のＩＩＩ族窒化物複合基板およびＩＩＩ族窒化物自立基板を用いたこと以外は、実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを作製した。例Ｃ１〜例Ｃ１５ではＩＩＩ族窒化物複合基板を用いてＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを作製し、例Ｃ１６〜例Ｃ１８ではＩＩＩ族窒化物自立基板を用いてＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを作製した。

得られたＩＩＩ族窒化物複合基板について、反りＷ、比Ｗ／Ｄ、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１３の主面１３ｍ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を算出して、表３および表４にまとめた。また、ＩＩＩ族窒化物自立基板について、反りＷ、比Ｗ／Ｄ、そのＩＩＩ族窒化物自立基板の厚さの平均値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族窒化物自立基板の表面（おもてめん）側の主面１３ｍ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を算出して、表４にまとめた。さらに、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および表４にまとめた。

表３および表４を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス作製の際の基板としてＩＩＩ族窒化物自立基板を用いた場合は、直径が大きく厚さが小さいと反りが大きくなり、割れが発生した。これに対して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス作製の際の基板としてＩＩＩ族窒化物複合基板を用いた場合は、直径が大きくＩＩＩ族窒化物膜の厚さが小さくても、割れは発生せず、高い歩留でＩＩＩ族窒化物半導体デバイスが得られた。

（実施例Ｄ）
図８および図１２を参照して、支持基板１１として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）を用いたこと、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３ＤとしてＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３ＤとしてＯ（酸素）原子およびＳｉ（ケイ素）原子がドーピングされ転位集中領域がなく転位密度が５×１０⁶ｃｍ^-2で均一でありキャリア濃度が２×１０¹⁸ｃｍ^-3の導電性が高いＧａＮ基板を用いたこと、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの切断を放電ワイヤー加工で実施したこと、、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの仕上げ研磨の作用係数ＦＥを６．２×１０^-14ｍ²／ｓとしたこと、仕上げ研磨後のＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さを０．１５μｍとしたこと以外は、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。支持基板１１は、熱伝導率が４Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1で、ヤング率が２２０ＧＰａであった。

実施例Ａと同様にして、仕上げ研磨後の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１３の主面１３ｍ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を算出して、表５にまとめた。

また、仕上げ研磨後のＩＩＩ族窒化物複合基板１について、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍ_III-N、およびＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍ_III-Nに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓ_III-Nの比ｓ_III-N／ｍ_III-Nを算出して、表５にまとめた。ここで、二乗平均平方根粗さの平均値ｍ_III-Nおよび二乗平均平方根粗さの平均値ｍ_III-Nに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓ_III-Nの比ｓ_III-N／ｍ_III-Nは、図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ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側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さから算出した。

さらに、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５にまとめた。

表５を参照して、厚さ０．１５μｍ（この値は５０ｎｍ以上１０μｍ未満）のＩＩＩ族窒化物膜を有する直径１００ｍｍ（この値は７５ｍｍ以上）のＩＩＩ族窒化物複合基板であって、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０．１５（この値は０．０１以上０．５以下）であり、ＩＩ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０．３（この値は０．００５以上０．６以下）であり、ＩＩＩ族窒化物膜側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍ_III-Nが０．４ｎｍ以上１０ｎｍ以下であり、ＩＩＩ族窒化物膜側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍ_III-Nに対する標準偏差ｓ_III-Nの比ｓ_III-N／ｍ_III-Nが０．００８以上０．５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。

（実施例Ｅ）
図８および図１２を参照して、支持基板１１として、Ａｌ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂の化学組成比が異なる２種類のムライト基板とＡｌ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂の化学組成比が異なる６種類のＡｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂複合酸化物基板を用いたこと、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの仕上げ研磨の作用係数ＦＥを４．５×１０^-14ｍ²／ｓとしたこと、仕上げ研磨後における支持基板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５×１０^-5〜３×１０^-2の間で変動させたこと、直径を７５ｍｍ〜１５０ｍｍの間で変動させたこと以外は、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１３の主面１３ｍ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を算出して、表６および表６および表７にまとめた。さらに、支持基板１１の熱膨張係数α_SおよびＩＩＩ族窒化物膜１３の熱膨張係数α_III-Nを熱機械分析装置により測定し、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を算出して、結果を表６および表７にまとめた。さらに、支持基板１１の厚さｔ_SおよびＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さｔ_III-Nを、それぞれデジタルインジケーターおよび反射率分光法により測定し、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を算出して、結果を表６および表７にまとめた。さらに、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６および表７にまとめた。

表６および表７を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板であれば、支持基板１１として化学組成がそれぞれ異なるムライト基板、化学組成がそれぞれ異なるＡｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂複合酸化物基板のいずれかを有するＩＩＩ族窒化物複合基板１を用いても、そのＩＩＩ族窒化物膜の厚さが５０ｎｍ以上１０μｍ未満とし、直径が７５ｍｍ〜１５０ｍｍであり、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０．４（この値は０．０１以上０．５以下）であり、ＩＩ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０．５（この値は０．００５以上０．６以下）であるＩＩＩ族窒化物複合基板１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。また、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以下である場合、支持基板１１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以下である場合に、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Ｆ）
図８および図１２を参照して、支持基板１１として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％であるを用いたこと、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの仕上げ研磨の作用係数ＦＥを８．２×１０^-14ｍ²／ｓとしたこと、直径を７５ｍｍ〜１５０ｍｍの間で変動させたＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製したこと、得られたＩＩＩ族窒化物複合基板１をさらに洗浄したこと以外は、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。ここで、支持基板１１は、熱伝導率が４Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1で、ヤング率が２２０ＧＰａであった。また、洗浄方法は、界面活性剤と純水とを用いたスクラブ洗浄、純水を用いた二流体洗浄、および純水を用いたメガソニック洗浄を組み合わせることにより実施した。

実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１について、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍ_Sを算出して、表８にまとめた。また、ＩＩＩ族窒化物複合基板１について、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍにおける不純物金属原子の濃度を、ＴＸＲＦ（全反射蛍光Ｘ分析）法により測定して、表８にまとめた。ここで、ＴＸＲＦ法による測定は、Ｗ（タングステン）線源を用いて、０．０５°の入射角で行なった。さらに、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８にまとめた。

表８を参照して、厚さ０．３μｍ（この値は５０ｎｍ以上１０μｍ未満）のＩＩＩ族窒化物膜を有する直径７５ｍｍ〜１５０ｍｍであり、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０．０８（この値は０．０１以上０．５以下）であり、ＩＩ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０．２２（この値は０．００５以上０．６以下）であり、ＩＩＩ族窒化物膜側の主面における不純物金属原子の濃度が１×１０¹³原子／ｃｍ²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。

（実施例Ｇ）
図１１および図１２を参照して、支持基板１１として熱伝導率が２Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1〜３００Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1の間にある直径７５ｍｍの基板を用いたこと、直径７５ｍｍ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１３ｍから研削および研磨を行なってＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さを０．３μｍとしたこと、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの仕上げ研磨の作用係数ＦＥを８．８×１０^-14ｍ²／ｓとしたこと以外は、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。ここで、支持基板１１の熱伝導率は、酸化物原料の配合比率、および焼成条件を調整することにより行った。また、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの研削には、平均砥粒が２５μｍ〜３５μｍのダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥粒を用いた。

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１３の主面１３ｍ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を算出して、表９にまとめた。また、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の支持基板の熱伝導率をレーザフラッシュ法により測定して表９にまとめた。さらに、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、厚さ０．３μｍ（この値は５０ｎｍ以上１０μｍ未満）のＩＩＩ族窒化物膜を有する直径７５ｍｍ（この値は７５ｍｍ以上）のＩＩＩ族窒化物複合基板であり、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０．１２（この値は０．０１以上０．５以下）であり、ＩＩ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０．１６（この値は０．００５以上０．６以下）であり、熱伝導率が３Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以上２８０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以下である支持基板を有する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。

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。

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、１１ｍ，１１ｎ，１２ａｍ，１２ｂｎ，１２ｍ，１３ｍ，１３ｎ，１３０ｎ 主面、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、２８ ｎ⁺−ＧａＮ層、２９ ｎ^-−ＧａＮ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、４５，４６ 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、１３０ 下地基板、１４０ 保護部材。

Claims (14)

1. 支持基板と、厚さが５０ｎｍ以上１０μｍ未満の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０．０１以上０．５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. 前記ＩＩＩ族窒化物膜側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍ_III-Nが０．４ｎｍ以上１０ｎｍ以下であり、前記ＩＩＩ族窒化物膜側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍ_III-Nに対する標準偏差ｓ_III-Nの比ｓ_III-N／ｍ_III-Nが０．００８以上０．５以下である請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板。
3. 直径Ｄに対する前記ＩＩＩ族窒化物膜側の主面の反りＷの比Ｗ／Ｄが−７×１０^-4以上８×１０^-4以下である請求項１または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１×１０^-4以上２×１０^-2以下である請求項１〜３のいずれかに記載の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１×１０¹³原子／ｃｍ²以下である請求項１〜４のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物複合基板。
6. 前記支持基板の熱伝導率λ_Sが３Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以上２８０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以下である請求項１〜５のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物複合基板。
7. 前記支持基板のヤング率Ｅ_Sが１５０ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下である請求項１〜６のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物複合基板。
8. 直径が１００ｍｍ以上である請求項１〜７のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物複合基板。
9. 請求項１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族窒化物膜側の主面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。
10. 請求項１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。
11. 請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法であって、
    前記支持基板の主面側に前記ＩＩＩ族窒化物膜を配置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、
    前記ＩＩＩ族窒化物複合基板を形成する工程の後に、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研磨およびエッチングの少なくともひとつを行なうことにより、前記ＩＩＩ族窒化物膜の厚さおよび前記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を調整する工程と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法。
12. 請求項１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族窒化物膜側の主面上に、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。
13. 前記ＩＩＩ族窒化物層を成長させる工程の後に、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をさらに含む請求項１２に記載のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法。
14. 前記ＩＩＩ族窒化物層を成長させる工程の後、前記支持基板を除去する工程の前に、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をさらに含む請求項１３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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