JP5928238B2 - Ｉｉｉ族窒化物半導体ウエハの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、下地基板と接合酸化物膜とＩＩＩ族窒化物半導体膜とを含む複合基板を用いたＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法に関する。

発光デバイス、電子デバイスなどの半導体デバイスに好適に用いられるＩＩＩ族窒化物半導体ウエハを効率的に製造するために、下地基板とＩＩＩ族窒化物半導体膜とが貼り合わされた複合基板が用いられる。

たとえば、特開２００６−２１０６６０号公報（特許文献１）は、第１の窒化物半導体基板の表面層を下地基板である第２の基板に重ね合わせた半導体基板の製造方法を開示する。

また、特開２０１０−２３２６２５号公報（特許文献２）は、第１緩衝膜を介してＩＩＩ族窒化物半導体層を下地基板である第１支持基板に貼り合わせることによる貼り合わせ基板の製造方法を開示する。さらに、貼り合わせ基板の製造方法において、第１支持基板の貼り合わせ面、ＩＩＩ族窒化物半導体層の貼り合わせ面、および第１緩衝膜の表面のうちいずれか１つの凸部を形成することを開示する。

特開２００６−２１０６６０号公報 特開２０１０−２３２６２５号公報

上記の貼り合わせ基板を用いたＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造においては、貼り合わせ基板のＩＩＩ族窒化物層上にＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層を成長させた後、貼り合わせ基板のＩＩＩ族窒化物層から下地基板を分離することが必要となる場合がある。かかる場合に、特開２００６−２１０６６０号公報（特許文献１）に開示された半導体基板の製造方法では、第１の窒化物半導体基板の表面層と下地基板である第２の基板とが直接接合しているため、第２の基板を第１の窒化物半導体基板の表面層から分離するのが困難である。

また、特開２０１０−２３２６２５号公報（特許文献２）に開示された貼り合わせ基板の製造方法では、ＩＩＩ族窒化物半導体層と下地基板である第１支持基板とが第１緩衝膜を介して接合されているため、エッチングなどにより第１緩衝膜を除去することにより第１支持基板をＩＩＩ族窒化物半導体層から分離することが可能である。しかし、第１緩衝膜は露出している側面の膜厚が薄いため、エッチング時間が長くなり、製造コストが高くなるという問題点があった。

上記の問題を解決するために、特開２０１０−２３２６２５号公報（特許文献２）の貼り合わせ基板の製造方法においては、下地基板である第１支持基板の貼り合わせ面、ＩＩＩ族窒化物半導体層の貼り合わせ面、および第１緩衝膜の表面のうちいずれか１つの凹部を形成した。しかしながら、上記のような凹部を形成するには複雑な工程を必要とするため、製造効率が低下し製造コストが高くなるという問題点があった。

また、下地基板全体をエッチング液でエッチングさせると、エッチング時間が長いため製造効率が低く製造コストが高くなる、場合によってはエッチングを避けたい部分にまでエッチング液が侵入して歩留まりが著しく低下するという問題点があった。

そこで、上記の問題点を解決するため、エッチャントにより一部がポーラス状にエッチングされる下地基板と、下地基板上に配置されたエッチャントによりエッチングされる接合膜と、接合膜上に配置されたＩＩＩ族窒化物半導体膜と、を含む複合基板を準備する工程と、エッチャントにより下地基板の一部および接合膜をエッチングすることにより除去する工程と、を含むＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法を開発する。

上記のＩＩＩ窒化物半導体ウエハの製造方法においては、下地基板としてムライト（３Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂〜２Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂）焼結体基板などのＡｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂焼結体基板、ムライト−イットリア安定化ジルコニア焼結体基板などのＡｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−ＺｒＯ₂−Ｙ₂Ｏ₃焼結体基板など、エッチャントとしてフッ化水素酸などが用いられている。ここで、下地基板としてムライト−イットリア安定化ジルコニア焼結体基板、エッチャントとしてフッ化水素酸を用いた場合には、ムライト−イットリア安定化ジルコニア焼結体基板中のイットリアがフッ化水素酸によりフッ化されてフッ化イットリウムなどのフッ化物が生成する。かかるフッ化イットリウムは、フッ化水素酸に実質的に不溶であるため、下地基板へのフッ化水素酸のさらなる浸透を阻害する。このため、下地基板のエッチングを抑制するという問題点があった。

本発明は、上記の問題点を解決して、下地基板のエッチングを促進させることにより、下地基板を効率的に分離することができるＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、フッ化水素酸と反応してフッ化水素酸に実質的に不溶のフッ化物を生成する第１の酸化物を含む下地基板と、下地基板上に配置されたフッ化水素酸に可溶の接合酸化物膜と、接合酸化物膜上に配置されたＩＩＩ族窒化物半導体膜と、を含む複合基板を準備する工程と、複合基板をフッ化水素酸に接触させるＨＦ接触サブ工程および複合基板を第１の酸化物から生成するフッ化物を溶かす酸に接触させるＦＳＡ接触サブ工程を含むサブ工程セットを１セット以上行なう酸接触セットサブ工程と、酸接触セットサブ工程後の複合基板をフッ化水素酸に接触させる最終ＨＦ接触サブ工程と、を含み、酸接触セットサブ工程および最終ＨＦ接触サブ工程において、下地基板の一部および接合酸化物膜をエッチングすることにより、複合基板のＩＩＩ族窒化物半導体膜から下地基板を分離する工程と、含むＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法である。

本発明にかかるＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法において、下地基板を分離する工程は、フッ化水素酸による接合酸化物膜のエッチングによるＩＩＩ族窒化物半導体膜からの下地基板のリフトオフにより行われ得る。また、下地基板を分離する工程において、接合酸化物膜をエッチングするフッ化水素酸は、ＨＦ接触サブ工程において第１の酸化物から形成されたフッ化物がＦＳＡ接触サブ工程において溶かされることにより、下地基板の一部に形成された被エッチング領域を経由して接合酸化物膜に供給され得る。ここで、ＨＦ接触サブ工程、ＦＳＡ接触サブ工程、および最終ＨＦ接触サブ工程のそれぞれの後に、複合基板を水洗した後乾燥させる水洗および乾燥サブ工程をさらに含むことができる。

また、本発明にかかるＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法において、下地基板を分離する工程は、最終ＨＦ接触サブ工程の後に、複合基板を第１の酸化物のフッ化物を溶かす酸に接触させる最終ＦＳＡ接触サブ工程をさらに含むことができる。ここで、最終ＦＳＡ接触サブ工程の後に、複合基板を水洗した後乾燥させる水洗および乾燥サブ工程をさらに含むことができる。

また、本発明にかかるＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法において、第１の酸化物から生成するフッ化物を溶かす酸は、硝酸および塩酸からなる群から選ばれる少なくとも１種類の酸を含むことができる。また、第１の酸化物から生成するフッ化物を溶かす酸は、１０質量％以上５０質量％以下の硝酸水溶液とすることができる。

また、本発明にかかるＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法において、下地基板は、フッ化水素酸に実質的に不溶の第２の酸化物をさらに含むことができる。また、下地基板は、フッ化水素酸に可溶の第３の酸化物をさらに含むことができる。

また、本発明にかかるＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法において、複合基板を準備する工程の後、複合基板のＩＩＩ族窒化物半導体膜から下地基板を分離する工程の前に、ＩＩＩ族窒化物半導体膜上に少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層を成長させる工程を、さらに含むことができる。

また、本発明にかかるＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法において、ＨＦ接触サブ工程における下地基板とフッ化水素酸との接触時間は、ＦＳＡ接触サブ工程における下地基板と第１の酸化物から生成するフッ化物を溶かす酸との接触時間の０．５倍以上２０倍以下とすることができる。

本発明によれば、下地基板のエッチングを促進させることにより、下地基板を効率的に分離することができるＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法を提供することができる。

本発明にかかるＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法の各工程を示すフローチャートである。 本発明にかかるＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法の各工程を示す概略断面図である。 本発明にかかるＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法の複合基板から下地基板を分離する工程におけるＨＦ接触サブ工程における複合基板の状態を示す概略断面図である。 本発明にかかるＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法の複合基板から下地基板を分離する工程におけるＦＳＡ接触サブ工程における複合基板の状態を示す概略断面図である。 本発明にかかるＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法の複合基板から下地基板を分離する工程における最終ＨＦ接触サブ工程における複合基板の状態を示す概略断面図である。 本発明にかかるＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法において、エッチング質量とエッチング深さとの相関を示すグラフである。

図１および２を参照して、本発明の一実施形態であるＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法は、フッ化水素酸と反応してフッ化水素酸に実質的に不溶のフッ化物を生成する第１の酸化物を含む下地基板１１と、下地基板１１上に配置されたフッ化水素酸に可溶の接合酸化物膜１２と、接合酸化物膜１２上に配置されたＩＩＩ族窒化物半導体膜１３と、を含む複合基板１を準備する工程Ｓ１と、複合基板１をフッ化水素酸に接触させるＨＦ接触サブ工程Ｓ６１および複合基板１を第１の酸化物から生成するフッ化物を溶かす酸に接触させるＦＳＡ接触サブ工程Ｓ６３を含むサブ工程セットを１セット以上行なう酸接触セットサブ工程Ｓ６０と、酸接触セットサブ工程Ｓ６０後の複合基板１をフッ化水素酸に接触させる最終ＨＦ接触サブ工程Ｓ６５と、を含み、酸接触セットサブ工程Ｓ６０および最終ＨＦ接触サブ工程Ｓ６５において、下地基板１１の一部および接合酸化物膜１２をエッチングすることにより、複合基板１のＩＩＩ族窒化物半導体膜１３から下地基板１１を分離する工程Ｓ６と、含む。

本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法は、複合基板１のＩＩＩ族窒化物半導体膜１３から下地基板１１を分離する工程Ｓ６において、複合基板１をフッ化水素酸に接触させるＨＦ接触サブ工程Ｓ６１および複合基板１を第１の酸化物から生成するフッ化物を溶かす酸に接触させるＦＳＡ接触サブ工程Ｓ６３を含むサブ工程セットを１セット以上行なう酸接触セットサブ工程Ｓ６０により、下地基板１１のエッチングを促進させることにより、下地基板１１を効率的に分離することができる。

（複合基板の準備工程）
図１および２（Ａ）を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法は、まず、フッ化水素酸と反応してフッ化水素酸に実質的に不溶のフッ化物を生成する第１の酸化物を含む下地基板１１と、下地基板１１上に配置されたフッ化水素酸に可溶の接合酸化物膜１２と、接合酸化物膜１２上に配置されたＩＩＩ族窒化物半導体膜１３と、を含む複合基板１を準備する工程Ｓ１を含む。

本工程において準備される複合基板１は、複合基板１に含まれる下地基板１１がフッ化水素酸と反応してフッ化水素酸に実質的に不溶のフッ化物を生成する第１の酸化物を含んでいるため、下地基板１１のフッ化水素酸によるエッチングが生成したフッ化物により阻害される。このため、かかるフッ化物をそれを溶かす酸に接触させて除去することにより下地基板１１のエッチングを促進させる必要がある。

本願発明において、ある物質がフッ化水素酸に実質的に不溶とは、マグネチックスターラにより２００ｒｐｍ（回転／分）の回転速度で撹拌されている十分大量（エッチング対象とする物質の質量の１０００倍以上の質量）の４９質量％のフッ化水素酸水溶液中に、その物質を１時間浸漬させたときに、その物質のエッチング深さが１μｍに満たないものをいう。

ここで、フッ化水素と反応してフッ化水素酸に実質的に不溶のフッ化物を生成する第１の酸化物は、特に制限はないが、複合基板１のＩＩＩ族窒化物半導体膜１３上に少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層２０を成長させるのに好適な下地基板１１を形成する観点から、イットリア（Ｙ₂Ｏ₃）、マグネシア（ＭｇＯ）、カルシア（ＣａＯ）、スカンジア（Ｓｃ₂Ｏ₃）、およびセリア（ＣｅＯ）からなる群から選ばれる少なくとも１種類の酸化物を含むことが好ましい。

また、下地基板１１は、フッ化水素酸に実質的に不溶の第２の酸化物をさらに含むことができる。下地基板１１は、かかる第２の酸化物を含んでいても、上記の第１の酸化物を含んでいれば、フッ化水素酸と接触させることによりフッ化水素酸に実質的不溶のフッ化物が生成しても、かかるフッ化物を溶かす酸に接触させることにより下地基板１１のエッチングを促進させることが可能である。

ここで、フッ化水素酸に実質的に不溶の第２の酸化物は、特に制限はないが、複合基板１のＩＩＩ族窒化物半導体膜１３上に少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層２０を成長させるのに好適な下地基板１１を形成する観点から、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）およびジルコン（ＺｒＳｉＯ₄）からなる群から選ばれる少なくとも１種類の酸化物を含むことが好ましい。

また、下地基板１１は、下地基板１１のフッ化水素酸によるエッチングを促進させる観点から、フッ化水素酸に可溶の第３の酸化物をさらに含むことが好ましい。本願発明において、ある物質がフッ化水素酸に可溶とは、マグネチックスターラにより２００ｒｐｍ（回転／分）の回転速度で撹拌されている十分大量（エッチング対象とする物質の質量の１０００倍以上の質量）の４９質量％のフッ化水素酸水溶液中に、その物質を１時間浸漬させたときに、その物質のエッチング深さが１μｍ以上のものをいう。

ここで、フッ化水素酸に可溶の第３の酸化物は、特に制限はないが、複合基板１のＩＩＩ族窒化物半導体膜１３上に少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層２０を成長させるのに好適な下地基板１１を形成する観点から、シリカ（ＳｉＯ₂）、チタニア（ＴｉＯ₂）、ジルコニア（ＺｒＯ₂）およびハフニア（ＨｆＯ₂）からなる群から選ばれる少なくとも１種類の酸化物を含むことが好ましい。

また、下地基板１１は、特に制限はないが、フッ化水素酸との接触およびフッ化物を溶解する酸との接触による部分的なエッチングが容易な観点から、多結晶体で形成されていることが好ましく、複数の酸化物で構成される複合酸化物で形成されていることが好ましい。多結晶体は多結晶体の粒子間の粒界が優先的にエッチングされるため部分的にポーラス状にエッチングがされ易く、複合酸化物はフッ化水素酸およびフッ化物を溶かす酸に溶け易い酸化物が優先的にエッチングされるため部分的にポーラス状にエッチングがされ易い。さらに、上記の観点から、下地基板１１は、第１の酸化物と、第２の酸化物および第３の酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種類の酸化物と、を焼結させることにより形成される焼結体であることがより好ましい。

下地基板１１として、具体的には、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）焼結体などのＹ₂Ｏ₃−ＺｒＯ₂系焼結体、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）−ムライト（３Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂〜２Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂）焼結体などのＹ₂Ｏ₃−ＺｒＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系焼結体、マグネシア−ムライト（３Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂〜２Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂）焼結体などのＭｇＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系焼結体などが好適に挙げられる。

複合基板１は、下地基板１１上に配置されたフッ化水素酸に可溶の接合酸化物膜１２を含む。接合酸化物膜１２は、下地基板１１とＩＩＩ族窒化物半導体膜１３とを接合するものであり、かつ、フッ化水素酸に可溶であれば特に制限はないが、それらの接合強度を高くするとともにフッ化水素酸に容易に溶ける観点から、シリカ（ＳｉＯ₂）、チタニア（ＴｉＯ₂）、ジルコニア（ＺｒＯ₂）およびハフニア（ＨｆＯ₂）からなる群から選ばれる少なくとも１種類の酸化物を含む膜が好ましい。

複合基板１は、接合酸化物膜１２上に配置されたＩＩＩ族窒化物半導体膜１３を含む。ＩＩＩ族窒化物半導体膜１３は、特に制限はないが、その上に結晶品質の高い少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層２０をエピタキシャル成長させる観点から、エピタキシャル成長させるＩＩＩ族窒化物半導体層２０と原子配列および原子間距離（格子定数）が同一または近似であることが好ましい。さらに、エピタキシャル成長時の高温（ＩＩＩ族窒化物半導体層２０としてＧａＮ、Ａｌ_xＧａ_1-xＮ層（０＜ｘ＜１）、および／またはＩｎ_yＧａ_1-yＮ層（０＜ｙ＜１）を考える場合、エピタキシャル成長時の温度は１１００℃に達する）に耐える材料であることが好ましい。さらに、エピタキシャル成長では成長開始面（ここではＩＩＩ族窒化物半導体膜１３の主表面）の欠陥などの情報に大きく影響されるため、ＩＩＩ族窒化物半導体膜１３の主表面は、欠陥などのなるべく少ない材料からなっていることが好ましい。たとば、ＨＶＰＥ法などで作製されたバルク状のＧａＮ基板から切り出されたＧａＮ薄膜などが好適である。

複合基板１を準備する方法には、特に制限はなく、たとえば、ＩＩＩ族窒化物半導体基板の一主面から所定の深さにイオン注入領域を形成し、下地基板１１の一主面に接合酸化物膜１２を介在させて上記のＩＩＩ族窒化物半導体基板のイオン注入領域側の一主面を貼り合わせた後、上記のＩＩＩ族窒化物半導体基板をイオン注入領域において分離することにより、下地基板１１上に配置された接合酸化物膜１２上に配置されたＩＩＩ族窒化物半導体膜１３を形成する方法などが好適に用いられる。

（少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層の成長工程）
図１および２（Ｂ）を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法は、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法は、次に、複合基板１のＩＩＩ族窒化物半導体膜１３上に少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層２０を成長させる工程Ｓ２を含むことができる。

本工程において、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層２０を成長させる方法は、特に制限はないが、結晶欠陥が少なく結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物半導体層２０をエピタキシャル成長させる観点から、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相堆積）法、ＭＢＥ（分子線成長）法、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長）法、昇華法などの気相法、フラックス法、高窒素圧溶解法などの液相法などが好適である。

本工程により、複合基板１のＩＩＩ族窒化物半導体膜１３上に半導体デバイスとしての機能を発現する機能層を含む少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層２０が形成された半導体層付複合基板２が得られる。

（第１の電極の形成工程）
図１および２（Ｃ）を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法は、次に、半導体層付複合基板２の少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層２０上に第１の電極３０を形成する工程Ｓ３を含むことができる。

本工程において、第１の電極３０を形成する方法は、特に制限はないが、品質の高い電極を効率よく形成する観点から、ＥＢ（電子線）蒸着法、スパッタ法、抵抗加熱法などが好適である。

本工程により、半導体層付複合基板２のＩＩＩ族窒化物半導体層２０上に第１の電極３０が形成された電極付半導体層付複合基板３が得られる。

（支持基板の貼り合わせ工程）
図１、２（Ｄ）および（Ｅ）を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法は、次に、電極付半導体層付複合基板３の第１の電極３０上に支持基板４０を貼り合わせる工程Ｓ４を含むことができる。

本工程は、特に制限はないが、電極付半導体層付複合基板３の導電性を確保しかつ接合強度を高める観点から、以下のようにして、第１の電極３０に支持基板４０を貼り合わせることができる。まず、電極付半導体層付複合基板３の第１の電極３０上に接合用パッド金属層３１を形成する。接合用パッド金属層３１を形成する方法は、特に制限はないが、品質の高い金属層を効率よく形成する観点から、ＥＢ蒸着法、スパッタ法、抵抗加熱法、めっき法などが好適である。また、支持基板４０の両主面上にオーミック接合金属層４１を形成する。オーミック接合金属層４１を形成する方法は、特に制限はないが、品質の高い金属層を効率よく形成する観点から、ＥＢ蒸着法、スパッタ法、抵抗加熱法、めっき法などが好適である。次いで、支持基板４０の一方のオーミック接合金属層４１上に接合金属層４２を形成する。接合金属層４２を形成する方法は、特に制限はないが、接合強度の高い金属層を効率よく形成する観点から、抵抗加熱法、ＥＢ蒸着法、スパッタ法などが好適である。

本工程により、電極付半導体層付複合基板３に支持基板４０が貼り合わされた貼り合わせ基板４が得られる。

（支持基板の一部除去による基板厚さの低減工程）
図１および２（Ｅ）を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造工程は、次に、貼り合わせ基板４の下地基板１１の一部を除去することにより、下地基板１１の厚さを低減する工程Ｓ５を含むことができる。

本工程において、下地基板１１の一部を除去する方法は、特に制限はなく、必要に応じて研削、切削などの方法を用いることができる。本工程において、貼り合わせ基板４は、下地基板１１の厚さを低減することにより、下地基板１１をエッチングにより分離するための時間を短くすることができる。

（複合基板のＩＩＩ族窒化物半導体膜からの下地基板の分離工程）
図１および２（Ｆ）を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造工程は、次に、貼り合わせ基板４の複合基板１をフッ化水素酸に接触させるＨＦ（フッ化水素酸）接触サブ工程Ｓ６１および複合基板１を第１の酸化物から生成するフッ化物を溶かす酸に接触させるＦＳＡ（フッ化物を溶かす酸）接触サブ工程Ｓ６３を含むサブ工程セットを１セット以上行なう酸接触セットサブ工程Ｓ６０と、酸接触セットサブ工程Ｓ６０後の複合基板１１をフッ化水素酸に接触させる最終ＨＦ接触サブ工程Ｓ６５と、を含み、酸接触セットサブ工程Ｓ６０および最終ＨＦ接触サブ工程Ｓ６５において、下地基板１１の一部および接合酸化物膜１２をエッチングすることにより、複合基板１のＩＩＩ族窒化物半導体膜１３から下地基板１１を分離する工程Ｓ６を含む。

本工程において、ＨＦ接触サブ工程Ｓ６１およびＦＳＡ接触サブ工程Ｓ６３を含むサブ工程セットを１セット以上行なう酸接触セットサブ工程Ｓ６０により、下地基板１１のエッチングを促進させることにより、下地基板１１を効率的に分離することができる。

図１および３を参照して、複合基板１をフッ化水素酸Ａ１に接触させるＨＦ（フッ化水素酸）接触サブ工程Ｓ６１においては、複合基板１の下地基板１１の主面に接触するフッ化水素酸Ａ１は、下地基板１１を形成する多結晶体の粒子間の粒界領域１１ｂに優先的に浸透して形成されるフッ化水素酸浸透領域１１ｆによりエッチングが進行する。ここで、本実施形態の下地基板１１は、フッ化水素酸Ａ１と反応してフッ化水素酸に実質的に不溶のフッ化物を生成する第１の酸化物を含んでいることから、フッ化水素酸浸透領域１１ｆには、第１の酸化物から生成したフッ化水素酸Ａ１に実質的に不溶のフッ化物が蓄積されるため、フッ化水素酸Ａ１によるエッチングが抑制される。このため、以下のサブ工程により、フッ化水素酸浸透領域１１ｆ内に蓄積されたフッ化物を除去することにより、下地基板１１のエッチングを促進する必要がある。

次いで、図１および４を参照して、図３に示すＨＦ接触サブ工程により下地基板１１に形成されたフッ化水素酸浸透領域１１ｆに第１の酸化物から生成したフッ化物が蓄積した複合基板１をフッ化物を溶かす酸Ａ２に接触させるＦＳＡ（フッ化物を溶かす酸）接触サブ工程Ｓ６３においては、フッ化水素酸浸透領域１１ｆに蓄積されたフッ化物がフッ化物を溶かす酸により溶解されて除去されることにより、被エッチング領域１１ｅが形成される。

このようにして、ＨＦ接触サブ工程Ｓ６１およびＦＳＡ接触サブ工程Ｓ６３を含むサブ工程セットを１セット以上行なう酸接触セットサブ工程Ｓ６０により、ＨＦ接触サブ工程Ｓ６１における粒界領域１１ｂからのフッ化水素酸浸透領域１１ｆの形成とＦＳＡ接触サブ工程Ｓ６３におけるフッ化水素酸浸透領域１１ｆからの被エッチング領域１１ｅの形成とが交互に繰り返されることにより、下地基板１１の主面側から内部にかけて順次所定の粒界領域１１ｂがフッ化水素酸浸透領域１１ｆを経て被エッチング領域１１ｅとなり、下地基板１１がその主面側から内部にかけて順次効率よく部分的にエッチングされていくため、下地基板１１のエッチングが促進される。

上記の酸接触セットサブ工程Ｓ６０により、下地基板１１の露出している主面側から接合酸化物膜１２に接合している主面側にかけて下地基板１１を貫通する被エッチング領域１１ｅが形成される。

図２（Ｆ）および５を参照して、最終ＨＦ接触サブ工程において、上記の下地基板１１の一部にその下地基板１１をその厚さ方向に貫通する被エッチング領域１１ｅが形成された下地基板１１の露出された主面にフッ化水素酸Ａ１を接触させると、そのフッ化水素酸はＡ１は、その被エッチング領域１１ｅを経由して接合酸化物膜１２に到達して、接合酸化物膜１２をエッチングにより除去するため、複合基板１のＩＩＩ族窒化物半導体膜１３から下地基板１１をリフトオフすることにより分離する。

すなわち、図１〜５を参照して、下地基板１１を分離する工程Ｓ６は、上記のように、フッ化水素酸Ａ１による接合酸化物膜１２のエッチングによるＩＩＩ族窒化物半導体膜１３からの下地基板１１のリフトオフにより行われる。また、下地基板１１を分離する工程Ｓ６において、接合酸化物膜１２をエッチングするフッ化水素酸は、ＨＦ接触サブ工程Ｓ６１において第１の酸化物から形成されたフッ化物がＦＳＡ接触サブ工程Ｓ６３において溶かされることにより、下地基板１１の一部に形成された被エッチング領域１１ｅを経由して接合酸化物膜１２に供給される。

図１を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法において、ＨＦ接触サブ工程Ｓ６１、ＦＳＡ接触サブ工程Ｓ６３、および最終ＨＦ接触サブ工程Ｓ６５のそれぞれの後に、複合基板１を水洗した後乾燥させる水洗および乾燥サブ工程Ｓ６２，Ｓ６４，Ｓ６６をさらに含むことが好ましい。かかる水洗および乾燥サブ工程Ｓ６２，Ｓ６４，Ｓ６６を含むことにより、ＨＦ接触サブ工程Ｓ６１で用いられたフッ化水素酸がそれより後工程のＦＳＡ接触サブ工程Ｓ６３で用いられるフッ化物を溶かす酸に混入すること、ＦＳＡ接触サブ工程Ｓ６３で用いられたフッ化物を溶かす酸がそれより後工程のＨＦ接触サブ工程Ｓ６１または最終ＨＦ接触サブ工程Ｓ６５で用いられるフッ化水素酸に混入すること、および最終ＨＦ接触サブ工程Ｓ６５で用いられたフッ化水素酸がそれより後工程に残留することまたはそれより後工程に最終ＦＳＡ接触サブ工程Ｓ６７が含まれる場合には最終ＦＳＡ接触サブ工程Ｓ６７で用いられるフッ化物を溶かす酸に混入すること、を防止することにより、下地基板１１のエッチングをさらに促進させて、下地基板１１をさらに効率的に分離することができる。

図１を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法において、複合基板１のＩＩＩ族窒化物半導体膜１３から下地基板１１を分離する工程Ｓ６は、最終ＨＦ接触サブ工程Ｓ６５の後に、複合基板１を第１の酸化物のフッ化物を溶かす酸に接触させる最終ＦＳＡ接触サブ工程Ｓ６７をさらに含むことが好ましい。かかる最終ＦＳＡ接触サブ工程Ｓ６７により、複合基板１に残留するフッ化物を確実に除去することができる。

図１を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法において、複合基板１のＩＩＩ族窒化物半導体膜１３から下地基板１１を分離する工程Ｓ６は、最終ＦＳＡ接触サブ工程Ｓ６７の後に、複合基板１を水洗した後乾燥させる水洗および乾燥サブ工程Ｓ６８をさらに含むことが好ましい。かかる水洗および乾燥サブ工程Ｓ６８により、複合基板１に残留するフッ化物を溶かす酸を確実に除去することができる。

本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法において、第１の酸化物から生成するフッ化物を溶かす酸は、フッ化物の溶解性が高い観点から、硝酸および塩酸からなる群から選ばれる少なくとも１種類の酸を含むことが好ましい。ここで、硝酸および塩酸からなる群から選ばれる少なくとも１種類の酸とは、特に制限はなく、硝酸、塩酸、および王水（濃塩酸（３０質量％）水溶液と濃硝酸（７０質量％）水溶液とを３：１の体積比で混合したもの）などが挙げられる。また、第１の酸化物から生成するフッ化物を溶かす酸は、フッ化物の溶解性が高い観点から、１０質量％以上５０質量％以下の硝酸水溶液であることが好ましい。

本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法において、酸接触セットサブ工程Ｓ６０におけるＨＦ接触サブ工程Ｓ６１における複合基板１とフッ化水素酸との好適な接触時間（エッチング時間）、ＦＳＡ接触サブ工程Ｓ６３における複合基板１と第１の酸化物から生成するフッ化物を溶かす酸との好適な接触時間（エッチング時間）、それらの接触時間の好適な比率、および酸接触セットサブ工程Ｓ６０の好適なセット数は、第１の酸化物とフッ化水素酸との反応によりフッ化物を生成する速度およびフッ化物を溶かす酸によりフッ化物が溶解する速度、すなわち、下地基板１１の化学組成ならびにフッ化水素酸およびフッ化物を溶かす酸のそれぞれの濃度によって変動する。しかしながら、下地基板１１のエッチングを促進させる観点から、ＨＦ接触サブ工程Ｓ６１における下地基板１１とフッ化水素酸との接触時間は、ＦＳＡ接触サブ工程Ｓ６３における下地基板１１と第１の酸化物から生成するフッ化物を溶かす酸との接触時間の０．５倍以上２０倍以下であることが好ましい。

また、最終ＨＦ接触サブ工程Ｓ６５における複合基板１とフッ化水素酸との好適な接触時間（エッチング時間）、最終ＦＳＡ接触サブ工程Ｓ６７における複合基板１と第１の酸化物から生成するフッ化物を溶かす酸との好適な接触時間（エッチング時間）、およびそれらの接触時間の好適な比率についても、上記と同様である。

本工程（複合基板１のＩＩＩ族窒化物半導体膜１３から下地基板１１を分離する工程Ｓ６）により、貼り合わせ基板４の複合基板１の部分における下地基板１１の一部および接合酸化物膜１２をエッチングすることにより、複合基板１のＩＩＩ族窒化物半導体膜１３から下地基板１１を分離することにより、ＩＩＩ族窒化物半導体ウエハ５が得られる。

（第２の電極の形成工程）
図１および２（Ｇ）を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法は、次に、ＩＩＩ族窒化物半導体膜１３上に第２の電極５０を形成する工程Ｓ７を含むことができる。

本工程において、第２の電極５０を形成する方法は、特に制限はないが、品質の高い電極を効率よく形成する観点から、ＥＢ（電子線）蒸着法、スパッタ法、抵抗加熱法などが好適である。

本工程により、ＩＩＩ族窒化物半導体ウエハ５のＩＩＩ族窒化物半導体膜１３上に第２の電極５０が形成された半導体デバイスとしての機能を備えるＩＩＩ族窒化物半導体ウエハ６が得られる。

（チップ化による半導体デバイスの形成工程）
図１を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法は、次に、ＩＩＩ族窒化物半導体ウエハ６をチップ化して半導体デバイスを形成する工程Ｓ８をさらに含むことができる。本工程において、ＩＩＩ族窒化物半導体ウエハ６をチップ化する方法は、特に制限はなく、ダイシング法、レーザスクライブ法、劈開法などが挙げられる。本工程により、特性の高い半導体デバイスが歩留まり良くかつ効率よく得られる。

（参考例Ａ）
本参考例においては、下地基板となるＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）−ムライト焼結体基板を、フッ化水素酸に接触（例ＡＲ１）、フッ化水素酸および硝酸の混合酸に接触（例ＡＲ２）、ならびにフッ化水素酸および硝酸に交互に接触（例Ａ１〜Ａ４）させたときのエッチング質量およびエッチング深さを評価した。本参考例においては、フッ化水素酸に実質的に不溶のフッ化物を溶かす酸として硝酸を用いた。

１．下地基板の準備
下地基板として、複数の１２ｍｍ×１２ｍｍ×厚さ４５０μｍのＹＳＺ−ムライト焼結体基板を準備した。かかるＹＳＺ−ムライト基板は、ＹＳＺが３０質量％でムライトが７０質量％の割合で焼結されたものであり、ＹＳＺの化学組成はＺｒＯ₂が９０モル％でＹ₂Ｏ₃が１０モル％であり、ムライトの化学組成はＡｌ₂Ｏ₃が６０モル％でＳｉＯ₂が４０モル％であった。

２．エッチング液の準備
下地基板にフッ化水素酸に接触させるためのエッチング液として、４９質量％フッ化水素酸水溶液５００ｍｌを準備した。下地基板に硝酸を接触させるためのエッチング液として、７０質量％硝酸水溶液２５０ｍｌを純水２５０ｍｌで希釈して３５質量％硝酸水溶液５００ｍｌを準備した。下地基板にフッ化水素酸および硝酸の混合酸を接触させるためのエッチング液として４９質量％フッ化水素酸水溶液４５０ｍｌと７０質量％硝酸水溶液５０ｍｌとを混合した混合水溶液５００ｍｌを準備した。

３．エッチング
下地基板を、室温（２３℃）中マグネチックスターラにより２００ｒｐｍで撹拌されている上記の少なくともひとつのエッチング液中に、上記の下地基板を２時間浸漬することによりエッチングをおこなった。

具体的には、例ＡＲ１では、エッチング液として４９質量％フッ化水素酸水溶液を用いて、下地基板を４９質量％フッ化水素酸水溶液中に１２０分間浸漬した後３０秒間の流水洗浄および窒素ガスブロー乾燥をした。例ＡＲ２では、エッチング液として４９質量％フッ化水素酸水溶液と７０質量％硝酸水溶液とが９：１の体積比で均一に混合された混合水溶液を用いて、下地基板をかかる混合水溶液中に１２０分間浸漬した後３０秒間の流水洗浄および窒素ガスブロー乾燥をした。なお、例ＡＲ２で用いたエッチング液は、４９質量％フッ化水素酸水溶液と７０質量％硝酸水溶液とを混合した場合に最もエッチング速度が速くなる混合体積比のものであった。

例Ａ１〜Ａ４については、エッチング液として４９質量％フッ化水素酸水溶液および３５質量％硝酸水溶液を交互に用いて、以下の浸漬パターンによりエッチングを行なった。

例Ａ１では、下地基板を、４９質量％フッ化水素酸水溶液に中に下地基板を５５分間浸漬した後３０秒間の流水洗浄および窒素ガスブロー乾燥をし、次いで、３５質量％硝酸水溶液中に５分間浸漬した後３０秒間の流水洗浄および窒素ガスブロー乾燥をすることを１セットとして、これを２セット行なった。すなわち、下地基板とフッ化水素酸との接触時間は、下地基板と硝酸との接触時間の１１倍であった。

例Ａ２では、下地基板を、４９質量％フッ化水素酸水溶液に中に下地基板を２５分間浸漬した後３０秒間の流水洗浄および窒素ガスブロー乾燥をし、次いで、３５質量％硝酸水溶液中に５分間浸漬した後３０秒間の流水洗浄および窒素ガスブロー乾燥をすることを１セットとして、これを４セット行なった。すなわち、下地基板とフッ化水素酸との接触時間は、下地基板と硝酸との接触時間の５倍であった。

例Ａ３では、下地基板を、４９質量％フッ化水素酸水溶液に中に下地基板を１０分間浸漬した後３０秒間の流水洗浄および窒素ガスブロー乾燥をし、次いで、３５質量％硝酸水溶液中に５分間浸漬した後３０秒間の流水洗浄および窒素ガスブロー乾燥をすることを１セットとして、これを８セット行なった。すなわち、下地基板とフッ化水素酸との接触時間は、下地基板と硝酸との接触時間の２倍であった。

例Ａ４では、下地基板を、４９質量％フッ化水素酸水溶液に中に下地基板を５分間浸漬した後３０秒間の流水洗浄および窒素ガスブロー乾燥をし、次いで、３５質量％硝酸水溶液中に５分間浸漬した後３０秒間の流水洗浄および窒素ガスブロー乾燥をすることを１セットとして、これを１２セット行なった。すなわち、下地基板とフッ化水素酸との接触時間は、下地基板と硝酸との接触時間の１倍であった。

４．エッチング質量の評価
上記の各例について、エッチング前の下地基板の乾燥質量とエッチング後の下地基板の乾燥質量との差から下地基板の１ｍｍ²当たりの２時間でエッチングされた質量（以下、エッチング質量という）を算出した。

算出されたエッチング質量は、例ＡＲ１では３１．６μｇ／ｍｍ²であり、例ＡＲ２では３６．２μｇ／ｍｍ²であり、例Ａ１では４１．７μｇ／ｍｍ²であり、例Ａ２では６４．７μｇ／ｍｍ²であり、例Ａ３では８４．１μｇ／ｍｍ²であり、例Ａ４では１０７μｇ／ｍｍ²であった。結果を表１にまとめた。

５．エッチング深さの評価
上記の各例について、エッチング後の下地基板を中央で劈開してその断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）−ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光）法により観察した。ＺｒＯ₂およびＹ₂Ｏ₃すなわちＹＳＺはムライトと独立した粒状に存在するため、断面の元素組成分布をＥＤＸでマッピング撮影すると、ＹＳＺの存在する場所は浮島のように飛び飛びに存在する。エッチングの進行により形成されるフッ化水素酸浸透領域および被エッチング領域では、ＺｒＯ₂およびＹ₂Ｏ₃が存在するべき場所においてＺｒが有意に減少しかつＦおよびＹが有意に増加している様子が観察された。また、このＺｒ減少およびＦおよびＹの増加領域の末端面（深さ方向に下地基板の露出主面から遠い側の面）は、末端面の任意の場所において下地基板の露出主面からの距離が同じであることがわかった。ここで、Ｆが検出されなくなる領域の末端面から下地基板の露出主面までの距離をエッチング深さと定義した。

算出されたエッチング深さは、例ＡＲ１では１５μｍであり、例ＡＲ２では１７μｍ、例Ａ１では２０μｍであり、例Ａ２では２７μｍであり、例Ａ３では４５μｍであり、例Ａ４では４５μｍであった。結果を表１にまとめた。また、例ＡＲ１、ＡＲ２およびＡ１〜Ａ４についてのエッチング質量とエッチング深さとの相関関係を図６に示した。

また、各例において、２時間エッチングしたときのエッチング深さ（単位：μｍ）から１分間当たりのエッチング速度（単位：ｎｍ／ｍｉｎ）を算出した。

算出されたエッチング平均速度は、平均例ＡＲ１では１３０ｎｍ／ｍｉｎであり、例ＡＲ２では１４０ｎｍ／ｍｉｎであり、例Ａ１では１７０ｎｍ／ｍｉｎであり、例Ａ２では２３０ｎｍ／ｍｉｎであり、例Ａ３では３８０ｎｍ／ｍｉｎであり、例Ａ４では３８０ｎｍ／ｍｉｎであった。結果を表１にまとめた。

表１を参照して、例ＡＲ１〜ＡＲ２およびＡ１〜Ａ４を参照して、エッチング液としてフッ化水素酸水溶液またはフッ化水素酸および硝酸の混酸の水溶液のみを用いてエッチングした場合に比べて、エッチング液としてフッ化水素酸水溶液および硝酸水溶液を用いて交互にエッチングした場合は、下地基板のエッチング質量およびエッチング深さはいずれも大きくなった。具体的には、エッチング質量は、例ＡＲ１の場合に比べて、例Ａ３の場合は２．７倍に、例Ａ４の場合は３．４倍にまで大きくなった。また、エッチング深さは、例ＡＲ１の場合に比べて、例Ａ３の場合は３．０倍に、例Ａ４の場合は３．０倍にまで大きくなった。また、図６を参照して、エッチング質量とエッチング深さとは、相関係数ｒは０．９５であり、強い正の相関を有していた。

（参考例Ｂ）
本参考例においては、下地基板となるＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）−ムライト焼結体基板を、フッ化水素酸と、フッ化水素酸に実質的に不溶のフッ化物を溶かす酸として硝酸（例Ｂ１および例Ｂ４）、塩酸（例Ｂ２）、または王水（例Ｂ３）と、に交互に接触させたときのエッチング質量およびエッチング深さを評価した。

１．下地基板の準備
参考例Ａと同様の下地基板を複数準備した。

２．エッチング液の準備
下地基板にフッ化水素酸に接触させるためのエッチング液として、４９質量％フッ化水素酸水溶液５００ｍｌを準備した。下地基板に硝酸を接触させるためのエッチング液として、３５質量％硝酸水溶液５００ｍｌおよび７０質量％硝酸水溶液５００ｍｌを準備した。下地基板に塩酸を接触させるためのエッチング液として３０質量％塩酸水溶液５００ｍｌを準備した。下地基板に王水を接触させるためのエッチング液として、３０質量％の塩酸水溶液と７０質量％の硝酸水溶液とを３：１の体積比で混合した王水５００ｍｌを準備した。

３．エッチング
下地基板を、室温（２３℃）中マグネチックスターラにより２００ｒｐｍで撹拌されている上記のエッチング液中に、上記の下地基板を２時間浸漬することによりエッチングをおこなった。

具体的には、例Ｂ１では、下地基板を、４９質量％フッ化水素酸水溶液に中に下地基板を１０分間浸漬した後３０秒間の流水洗浄および窒素ガスブロー乾燥をし、次いで、３５質量％硝酸水溶液中に５分間浸漬した後３０秒間の流水洗浄および窒素ガスブロー乾燥をすることを１セットとして、これを８セット行なった。例Ｂ２では、下地基板を、４９質量％フッ化水素酸水溶液に中に下地基板を１０分間浸漬した後３０秒間の流水洗浄および窒素ガスブロー乾燥をし、次いで、３０質量％塩酸水溶液中に５分間浸漬した後３０秒間の流水洗浄および窒素ガスブロー乾燥をすることを１セットとして、これを８セット行なった。例Ｂ３では、下地基板を、４９質量％フッ化水素酸水溶液に中に下地基板を１０分間浸漬した後３０秒間の流水洗浄および窒素ガスブロー乾燥をし、次いで、王水中に５分間浸漬した後３０秒間の流水洗浄および窒素ガスブロー乾燥をすることを１セットとして、これを８セット行なった。例Ｂ４では、下地基板を、４９質量％フッ化水素酸水溶液に中に下地基板を１０分間浸漬した後３０秒間の流水洗浄および窒素ガスブロー乾燥をし、次いで、７０質量％硝酸水溶液中に５分間浸漬した後３０秒間の流水洗浄および窒素ガスブロー乾燥をすることを１セットとして、これを８セット行なった。

４．エッチング質量の評価
上記の各例について、参考例Ａと同様にして、エッチング質量を算出した。算出されたエッチング質量は、フッ化物を溶かす酸として、例Ｂ１のように３５質量％硝酸水溶液を用いた場合では８２．６μｇ／ｍｍ²であり、例Ｂ２のように３０質量％塩酸水溶液を用いた場合では７３．７μｇ／ｍｍ²であり、例Ｂ３のように王水を用いた場合では６６．９μｇ／ｍｍ²であり、例Ｂ４のように７０質量％硝酸水溶液を用いた場合では５２．０μｇ／ｍｍ²であった。結果を表２にまとめた。

表２を参照して、フッ化水素酸に実質的に不溶のフッ化物を溶かす酸としては、硝酸、塩酸、王水などの硝酸および塩酸からなる群から選ばれる少なくとも１種類の酸が好ましく、なかでも３５質量％の硝酸がより好ましかった。

（実施例１）
１．複合基板の準備
下地基板１１として、直径２インチ（５０．８ｍｍ）×厚さ４５０μｍのＹＳＺ−ムライト焼結体基板を準備した。かかるＹＳＺ−ムライト基板は、ＹＳＺが３０質量％でムライトが７０質量％の割合で焼結されたものであり、ＹＳＺの化学組成はＺｒＯ₂が９０モル％でＹ₂Ｏ₃が１０モル％であり、ムライトの化学組成はＡｌ₂Ｏ₃が６０モル％でＳｉＯ₂が４０モル％であった。下地基板１１の主面はＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１に規定される算術平均粗さＲａが１０ｎｍ以下に鏡面研磨した。

図２（Ａ）を参照して、この下地基板１１の主面と、主面から１５０ｎｍの深さに水素イオン注入領域が形成されているＧａＮからなる厚さ３５０μｍのＩＩＩ族窒化物半導体基板の水素イオン注入領域が形成されている側の主面と、をＳｉＯからなる厚さ４００ｎｍの接合酸化物膜を介在させて貼り合わせ、その後、ＩＩＩ族窒化物半導体基板をその水素イオン注入領域で分離することにより、下地基板１１と、下地基板１１上に配置された厚さ４００ｎｍの接合酸化物膜１２と、接合酸化物膜１２上に配置された厚さ１５０ｎｍのＩＩＩ族窒化物半導体膜１３と、で構成される複合基板１を準備した。

かかる複合基板１は、下地基板１１が室温（２３℃）から１２００℃までＧａＮ結晶と同じ熱膨張係数を示し、ＩＩＩ族窒化物半導体膜１３の結晶欠陥密度が１０⁵ｃｍ^-2オーダーと低いため、ＩＩＩ族窒化物半導体膜１３上に結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物半導体層をエピタキシャル成長させることが可能である。

２．ＩＩＩ族窒化物半導体層の成長
図２（Ｂ）を参照して、複合基板１のＩＩＩ族窒化物半導体膜１３上に、ＭＯＣＶＤ法により、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層２０として、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_0.08Ｇａ_0.92Ｎ層２４、および厚さ５０ｎｍのｐ⁺−ＧａＮ層２５をこの順にエピタキシャル成長させて、半導体層付複合基板２を得た。この間に、ＩＩＩ族窒化物半導体層２０の成長温度は最高で１０５０℃に達したが、半導体層付複合基板２のＩＩＩ族窒化物半導体層２０にはクラックの発生は見られなかった。ＩＩＩ族窒化物半導体層２０の結晶欠陥密度は、ＣＬ（カソードルミネッセンス）法により測定したところ、１０⁵ｃｍ^-2オーダーであった。この半導体層付複合基板２の発光中心波長は、ＰＬ（フォトルミネッセンス）マッパーにより測定したところ、４６０ｎｍであった。

さらに、ＲＴＡ装置（ラピッドサーマルアニーリング装置、これは赤外線により急速加熱する装置である）を用いて、半導体層付複合基板２を窒素ガス雰囲気中８００℃で３分間アニールし、ｐ−Ａｌ_0.08Ｇａ_0.92Ｎ層２４およびｐ⁺−ＧａＮ層２５を活性化させた。

３．第１の電極の形成
図２（Ｃ）を参照して、半導体層付複合基板２のＩＩＩ族窒化物半導体層２０の最上層であるｐ−ＧａＮ層２５上に、ＥＢ蒸着装置を用いて厚さ７ｎｍのＮｉ層および厚さ３００ｎｍのＡｕ層を順次形成し、次いで、ＲＴＡ装置で窒素ガス雰囲気中５００℃で１分間アニールすることにより合金化処理して、第１の電極３０を形成することにより、電極付半導体層付複合基板３を得た。

４．支持基板の貼り合わせ
図２（Ｄ）および（Ｅ）を参照して、電極付半導体層付複合基板３の第１の電極３０上に、ＥＢ蒸着装置を用いて、厚さ１０ｎｍのＴｉ層、厚さ８０ｎｍのＰｔ層、および厚さ３００ｎｍのＡｕ層を順次形成することにより、接合用パッド金属層３１を形成した。

また、Ｓｉで形成され直径２インチ（５０．８ｍｍ）×厚さ３００μｍの両主面がＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１に規定される算術平均粗さＲａで１０ｎｍ以下に鏡面化されている支持基板４０を準備した。ここで、Ｓｉで形成された支持基板４０は、ｐ型にドープされており、抵抗率は０．０１Ωｃｍ以下であった。

支持基板４０の一方の主面には、ＥＢ蒸着法装置を用いて厚さ１０ｎｍのＴｉ層および厚さ８０ｎｍのＰｔ層を順次形成し、抵抗加熱装置を用いて厚さ３００ｎｍのＡｕ層を順次形成することによりオーミック接合金属層４１を形成した。支持基板４０の他方の主面には、上記と同様にしてオーミック接合金属層４１を形成し後、オーミック接合金属層４１上に、抵抗加熱装置を用いて厚さ１．５μｍのＡｕＳｎ（質量比Ａｕ：Ｓｎが８：２）層を形成することにより、接合金属層４２を形成した。

電極付半導体層付複合基板３０上に形成された接合用パッド金属層３１と、支持基板４０のひとつの主面上に形成されたオーミック接合金属層４１上に形成された接合金属層４２と、をウエハボンダを用いて貼り合わせて接合することにより、貼り合わせ基板４を得た。かかる接合は、１Ｐａ以下の真空中３００℃で３ＭＰａの圧力を両層間に１０分間加えることにより行なった。接合後、超音波顕微鏡を用いて接合面内に空隙などの接合不良がないことを確認した。

５．下地基板の一部除去による基板厚さの低減工程
図２（Ｅ）を参照して、貼り合わせ基板４の支持基板４０側を、ワックス（日化精工株式会社製アルコワックス８１９）およびウエハボンダを用いて、真空中（１０Ｐａ未満）１２０℃で３ＭＰａの圧力で研削冶具に貼り付けた後、平面研削機を用いて、貼り合わせ基板４の下地基板１１をその厚さが４５０μｍから５０μｍになるように研削した。

６．下地基板の分離
下地基板１１にフッ化水素酸に接触させるためのエッチング液として、４９質量％フッ化水素酸水溶液５００ｍｌを準備した。下地基板１１に硝酸を接触させるためのエッチング液として３５質量％硝酸水溶液５００ｍｌを準備した。

図２（Ｆ）を参照して、研削された貼り合わせ基板４を、１２０℃のホットプレート上で研削冶具から取り外した後、上記と同様にして、直径３インチ×厚さ５００μｍのサファイア基板に貼り付けた。その後、その貼り合わせ基板４を、室温（２３℃）環境下でマグネチックスターラにより２００ｒｐｍで撹拌されている上記のいずれかのエッチング液中に、以下に示す手順で浸漬して、エッチングを行なった。

貼り合わせ基板４を、４９質量％フッ化水素酸水溶液中に１０分間浸漬した後３０秒間の流水洗浄および窒素ガスブロー乾燥をし、次いで、３５質量％硝酸水溶液中に５分間浸漬した後３０秒間の流水洗浄および窒素ガスブロー乾燥をすることを１セットとして、このセットを繰り返したところ、このセットを８セット行なった後、９回目に４９質量％フッ化水素酸水溶液中に１０分間浸漬したときに、貼り合わせ基板４から下地基板１１が分離した。貼り合わせ基板４は、接合酸化物膜１２までエッチングにより除去されていた。

このようにして、貼り合わせ基板４から、下地基板１１が分離するとともに接合酸化物膜１２が除去されて、ＩＩＩ族窒化物半導体膜１３が主面に露出したＩＩＩ族窒化物半導体ウエハ５が得られた。

得られたＩＩＩ族窒化物半導体ウエハ５は、可視光に対して透明であるＩＩＩ族窒化物半導体膜１３およびＩＩＩ族窒化物半導体層２０を通して見える金属接合面には変化が見られなかった。

７．第２の電極の形成
図２（Ｇ）を参照して、得られたＩＩＩ族窒化物半導体ウエハ５を１２０℃のホットプレート上でサファイア基板から取り外した後、ＩＩＩ族窒化物半導体ウエハ５のＩＩＩ族窒化物半導体膜１３上に、ｎ−電極である第２の電極５０を形成した。かかる第２の電極５０は、ＩＩＩ族窒化物半導体膜１３上フォトリソグラフィー法により形成したレジストマスク（図示せず）に、ＥＢ蒸着法により、厚さ２０ｎｍのＴｉ層、厚さ２００ｎｍのＡｌ層、厚さ２０ｎｍのＴｉ層、および厚さ３００ｎｍのＡｕ層を形成し、リフトオフしてパターンを形成した後、ＲＴＡ装置を用いて窒素ガス雰囲気中２５０℃で３分間アニールすることにより形成した。これにより、ＬＥＤとしての半導体デバイス機能を発現するＩＩＩ族窒化物半導体ウエハ６が得られた。

８．チップ化による半導体デバイスの形成
ＩＩＩ族窒化物半導体ウエハ６を、ダイシングによりチップ化して半導体デバイスとした後、ステムに実装した。かかるチップ化および実装の際の歩留まりは１００％であった。また、実装された半導体デバイスについて、面内均一な発光が得られた。

（比較例１）
実施例１と同様にして作製した貼り合わせ基板４を、実施例１と同様にして下地基板１１をその厚さが４５０μｍから５０μｍになるように研削した。研削された貼り合わせ基板４を、実施例１と同様にして直径３インチ×厚さ５００μｍのサファイア基板に貼り付けた後、室温（２３℃）中マグネチックスターラにより２００ｒｐｍで撹拌されている４９質量％のフッ化水素酸水溶液５００ｍｌ中に浸漬した。浸漬開始から１０時間後に、貼り合わせ基板４から下地基板１１が分離するとともに接合酸化物膜１２が除去されて、ＩＩＩ族窒化物半導体膜１３が主面に露出したＩＩＩ族窒化物半導体ウエハ５が得られた。

得られたＩＩＩ族窒化物半導体ウエハ５は、可視光に対して透明であるＩＩＩ族窒化物半導体膜１３およびＩＩＩ族窒化物半導体層２０を通して見える金属接合面の金属が変色しており、また、第１の電極３０（特にＴｉ層およびＮｉ層）が冒されていた。さらに一部のＩＩＩ族窒化物半導体膜１３およびＩＩＩ族窒化物半導体層２０は第１の電極３０の侵食にともない除去されてしまっていた。サンプルにもよるが、残存したＩＩＩ族窒化物半導体膜１３およびＩＩＩ族窒化物半導体層２０の面積（以下、残存面積という）は、エッチング前の１８％であった。

かかるＩＩＩ族窒化物半導体ウエハ５（残存面積１８％）を、実施例１と同様にして、第２の電極５０を形成してＩＩＩ族窒化物半導体ウエハ６とし、ダイシングによりチップ化して半導体デバイスとした後、ステムに実装した。かかるチップ化および実装の際の歩留まりは５％であった。かかるＩＩＩ族窒化物半導体ウエハ６においては、ダンシングの際に第１の電極３０とＩＩＩ族窒化物半導体層２０とが剥離したり、ステムに実装する際に第２の電極５０とボンディングワイヤとが剥離したりする問題があった。また、実装された半導体デバイスについて、面内均一な発光が得られなかった。不良解析の結果、これらは貼り合わせ基板４がフッ化水素酸に長時間浸漬されたため、第１の電極３０および第２の電極５０に及ぼされたフッ化水素酸による腐食によることがわかった。

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 複合基板、２ 半導体層付複合基板、３ 電極付半導体層付複合基板、４ 貼り合わせ基板、５，６ ＩＩＩ族窒化物半導体ウエハ、１１ 下地基板、１１ｂ 粒界領域、１１ｅ 被エッチング領域、１１ｆ フッ化水素酸浸透領域、１２ 接合酸化物膜、１３ ＩＩＩ族窒化物半導体膜、２０ ＩＩＩ族窒化物半導体層、２１ ｎ−ＧａＮ層、２２ ｎ−Ｉｎ_0.05Ｇａ_0.95Ｎ層、２３ 活性層、２４ ｐ−Ａｌ_0.08Ｇａ_0.92Ｎ層、２５ ｐ⁺−ＧａＮ層、３０ 第１の電極、３１ 接合用パッド金属層、４０ 支持基板、４１ オーミック接合金属層、４２ 接合金属層、５０ 第２の電極、Ａ１ フッ化水素酸、Ａ２ フッ化物を溶かす酸、Ｓ１ 複合基板を準備する工程、Ｓ２ 少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層を成長させる工程、Ｓ３ 第１の電極を形成する工程、Ｓ４ 支持基板を貼り合わせる工程、Ｓ５ 下地基板の厚さを低減する工程、Ｓ６ 下地基板を分離する工程、Ｓ７ 第２の電極を形成する工程、Ｓ８ チップ化してデバイスを形成する工程、Ｓ６０ 酸接触セットサブ工程、Ｓ６１ ＨＦ接触サブ工程、Ｓ６２，Ｓ６４，Ｓ６６，Ｓ６８ 水洗および乾燥サブ工程、Ｓ６３ ＦＳＡ接触サブ工程、Ｓ６５ 最終ＨＦ接触サブ工程、Ｓ６７ 最終ＦＳＡ接触サブ工程。

Claims (12)

1. フッ化水素酸と反応してフッ化水素酸に実質的に不溶のフッ化物を生成する第１の酸化物を含む下地基板と、前記下地基板上に配置されたフッ化水素酸に可溶の接合酸化物膜と、前記接合酸化物膜上に配置されたＩＩＩ族窒化物半導体膜と、を含む複合基板を準備する工程と、
   前記複合基板をフッ化水素酸に接触させるＨＦ接触サブ工程および前記複合基板を前記第１の酸化物から生成する前記フッ化物を溶かす酸に接触させるＦＳＡ接触サブ工程を含むサブ工程セットを１セット以上行なう酸接触セットサブ工程と、前記酸接触セットサブ工程後の前記複合基板をフッ化水素酸に接触させる最終ＨＦ接触サブ工程と、を含み、前記酸接触セットサブ工程および前記最終ＨＦ接触サブ工程において、前記下地基板の一部および前記接合酸化物膜をエッチングすることにより、前記複合基板の前記ＩＩＩ族窒化物半導体膜から前記下地基板を分離する工程と、含むＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法。
2. 前記下地基板を分離する工程は、フッ化水素酸による前記接合酸化物膜のエッチングによる前記ＩＩＩ族窒化物半導体膜からの前記下地基板のリフトオフにより行われる請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法。
3. 前記下地基板を分離する工程において、前記接合酸化物膜をエッチングするフッ化水素酸は、前記ＨＦ接触サブ工程において前記第１の酸化物から形成された前記フッ化物が前記ＦＳＡ接触サブ工程において溶かされることにより、前記下地基板の一部に形成されたエッチング空隙領域を経由して、前記接合酸化物膜に供給される請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法。
4. 前記ＨＦ接触サブ工程、前記ＦＳＡ接触サブ工程、および前記最終ＨＦ接触工程のそれぞれの後に、前記複合基板を水洗した後乾燥させる水洗および乾燥サブ工程をさらに含む請求項１から３のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法。
5. 前記下地基板を分離する工程は、前記最終ＨＦ接触サブ工程の後に、前記複合基板を前記第１の酸化物の前記フッ化物を溶かす酸に接触させる最終ＦＳＡ接触サブ工程をさらに含む請求項１から４のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法。
6. 前記下地基板を分離する工程は、前記最終ＦＳＡ接触サブ工程の後に、前記複合基板を水洗した後乾燥させる水洗および乾燥サブ工程をさらに含む請求項５に記載のＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法。
7. 前記第１の酸化物から生成する前記フッ化物を溶かす酸は、硝酸および塩酸からなる群から選ばれる少なくとも１種類の酸を含む請求項１から６のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法。
8. 前記第１の酸化物から生成する前記フッ化物を溶かす酸は、１０質量％以上５０質量％以下の硝酸水溶液である請求項１から６のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法。
9. 前記下地基板は、フッ化水素酸に実質的に不溶の第２の酸化物をさらに含む請求項１から８のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法。
10. 前記下地基板は、フッ化水素酸に可溶の第３の酸化物をさらに含む請求項１から９のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法。
11. 前記複合基板を準備する工程の後、前記複合基板の前記ＩＩＩ族窒化物半導体膜から前記下地基板を分離する工程の前に、
    前記ＩＩＩ族窒化物半導体膜上に少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物半導体層を成長させる工程を、さらに含む請求項１から１０のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法。
12. 前記ＨＦ接触サブ工程における前記下地基板とフッ化水素酸との接触時間は、前記ＦＳＡ接触サブ工程における前記下地基板と前記第１の酸化物から生成する前記フッ化物を溶かす酸との接触時間の０．５倍以上２０倍以下である請求項１から１１のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物半導体ウエハの製造方法。

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