WO2012111616A9 - 保護膜付複合基板、および半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

保護膜付複合基板、および半導体デバイスの製造方法 Download PDF

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一成 佐藤
吉田　浩章
喜之 山本
昭広 八郷
松原　秀樹
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住友電気工業株式会社
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    • H01L21/76254—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using bonding techniques with separation/delamination along an ion implanted layer, e.g. Smart-cut, Unibond

Definitions

  • the present invention relates to a composite substrate with a protective film including a support substrate, an oxide film, a semiconductor layer, and a protective film for protecting the oxide film, and a method for manufacturing a semiconductor device using the composite substrate with a protective film.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-201429
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-201430
  • Disclosed is a method for making a composite substrate comprising at least one thin insulating layer interposed between layers.
  • the composite substrate manufactured by the method disclosed in the above Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2007-201429 (Patent Document 1) and Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2007-201430 (Patent Document 2) uses an oxide layer as an insulating layer. It has been. For this reason, when, for example, a group III nitride layer is further epitaxially grown on the active layer of the semiconductor material of the composite substrate as a semiconductor layer, there is a problem that the yield is lowered.
  • the present inventors have found that [1] the oxide layer (insulating layer) of the composite substrate is not covered with the support substrate and the active layer. Exposed portions (for example, the side surface portion of the oxide layer exposed on the side surface of the composite substrate, the main surface portion of the oxide layer exposed on the main surface of the composite substrate due to the loss of the active layer, etc.) And [2] Ammonia having an oxide layer (insulating layer) of about 800 ° C. or more and 1500 ° C.
  • the oxide layer (insulating layer) is corroded under gas-containing atmosphere conditions, group-nitride gas-containing atmosphere conditions of about 800 ° C. to 1500 ° C. in the HVPE (hydride vapor phase epitaxy) method, etc. Is possible, in particular to be significantly corroded from the portion that is exposed without being covered with the supporting substrate and the active layer of the oxide layer was found to be in.
  • group-nitride gas-containing atmosphere conditions of about 800 ° C. to 1500 ° C. in the HVPE (hydride vapor phase epitaxy) method, etc.
  • An object is to provide a composite substrate with a protective film including a film, a semiconductor layer, and a protective film for protecting an oxide film, and a method for manufacturing a semiconductor device using the composite substrate with a protective film.
  • the present invention provides a support substrate, an oxide film disposed on the support substrate, a semiconductor layer disposed on the oxide film, and any of the support substrate and the semiconductor layer among the oxide films.
  • a protective film with a protective film including a protective film that protects the oxide film by covering a portion not covered with the protective film.
  • the oxide film is selected from the group consisting of a TiO 2 film, a SrTiO 3 film, an indium tin oxide film, an antimony tin oxide film, a ZnO film, and a Ga 2 O 3 film.
  • the support substrate and the semiconductor layer can be formed of a group III nitride.
  • a protective film for protecting a support substrate, an oxide film, a semiconductor layer, and an oxide film having a large effective region capable of epitaxially growing a functional semiconductor layer exhibiting the function of a semiconductor device with high quality is provided. And a method of manufacturing a semiconductor device using such a composite substrate with a protective film.
  • composite substrate 2P, 2Q with a protective film which is an embodiment in one aspect of the present invention, includes support substrate 10, oxide film 20 disposed on support substrate 10, and oxidation Protection for protecting the oxide film 20 by covering the semiconductor layer 30a disposed on the material film 20 and the portions 20s and 20t of the oxide film 20 that are not covered by any of the support substrate 10 and the semiconductor layer 30a.
  • a film 40 the portions 20 s and 20 t of the oxide film 20 that are not covered by any of the support substrate 10 and the semiconductor layer 30 a are, for example, the side surfaces of the oxide film 20 and the support substrate 10 and the semiconductor layer 30 a.
  • the portions 20s, 20t of the oxide film 20 that are not covered by either the support substrate 10 or the semiconductor layer 30a are covered with the protective film 40.
  • the protective film 40 On the main surface of the semiconductor layer 30a of the composite substrate with protective films 2P and 2Q, there is a large effective area in which a functional semiconductor layer that exhibits a function as a semiconductor device can be epitaxially grown with high quality.
  • the composite substrate with protective film 2P shown in FIG. 1A includes the main surface of the semiconductor layer 30a in addition to the portions 20s and 20t of the oxide film 20 that are not covered by either the support substrate 10 or the semiconductor layer 30a. Is also covered with the protective film 40.
  • the functional semiconductor layer is epitaxially grown on the semiconductor layer 30a of the composite substrate with the protective film, it is necessary to remove the portion of the protective film 40 that covers the main surface of the semiconductor layer 30a, but the functional semiconductor layer is epitaxially grown. Before the deposition, the protective film 40 can protect not only the oxide film 20 but also the semiconductor layer 30a.
  • the composite substrate with protective film 2Q shown in FIG. 1B is obtained by removing the portion of the protective film 40 covering the main surface of the semiconductor layer 30a from the composite substrate with protective film 2P shown in FIG. 1A. The main surface is exposed.
  • the composite substrate with protective film 2Q having such a configuration has a large effective region in which a high-quality functional semiconductor layer can be epitaxially grown on the main surface of the semiconductor layer 30a.
  • the support substrate 10 in the composite substrate with protective film 2P, 2Q of the present embodiment is not particularly limited as long as the oxide film 20 can be formed thereon, and is a sapphire support substrate, Si support substrate, SiC support.
  • a substrate, a group III nitride supporting substrate and the like are preferable.
  • the support substrate 10 is a group III nitride support formed of a group III nitride, which is a semiconductor material, from the viewpoint that the difference in thermal expansion coefficient and refractive index with the semiconductor layer 30a is small, high consistency, and conductivity.
  • a substrate is particularly preferred.
  • the support substrate 10 is particularly preferably a sapphire support substrate formed of sapphire, which is a transparent material, from the viewpoint of low cost and high optical transparency in the case of an optical device.
  • the support substrate 10 having the same or similar chemical composition as the semiconductor layer 30a is preferable.
  • the support substrate 10 is preferably a Si support substrate
  • the support substrate 10 is preferably a group III nitride support substrate.
  • the support substrate 10 may be a single crystal, a polycrystal such as a non-oriented polycrystal (for example, a sintered body), an oriented polycrystal, or a non-crystalline. However, from the viewpoint of reducing the manufacturing cost, it is preferably a polycrystalline body or an amorphous body.
  • the thickness of the support substrate 10 is not particularly limited as long as it can support the oxide film 20 and the semiconductor layer 30a, but is preferably 300 ⁇ m or more from the viewpoint of easy handling, and 1000 ⁇ m or less from the viewpoint of reducing material costs. Is preferred.
  • the oxide film 20 in the composite substrate with protective film 2P, 2Q of the present embodiment can form the semiconductor layer 30a thereon, can be formed on the support substrate 10, and the support substrate 10 and the semiconductor layer 30a.
  • the bonding strength is high, there is no particular limitation, TiO 2 film, SrTiO 3 film, ITO (indium tin oxide) film, ATO (antimony tin oxide) film, ZnO film, Ga 2 O 3 film, An Al 2 O 3 film is preferable.
  • the oxide film 20 is preferably at least one selected from the group consisting of a TiO 2 film, a SrTiO 3 film, an ITO film, an ATO film, a ZnO film, and a Ga 2 O 3 film.
  • the oxide film 20 is made of an oxide film having a high refractive index, such as a TiO 2 film (the refractive index of light having a wavelength of 400 nm is about 2.8) and an SrTiO 3 film (light having a wavelength of 400 nm) Is preferably at least one selected from the group consisting of about 2.4).
  • the thickness of the oxide film 20 is not particularly limited as long as it increases the bonding strength between the support substrate 10 and the semiconductor layer 30a.
  • the thickness is preferably 50 nm or more from the viewpoint of increasing the bonding strength. 1000 nm or less is preferable from the viewpoint of reduction.
  • the semiconductor layer 30a in the composite substrate with protective film 2P, 2Q of the present embodiment is not particularly limited as long as it can epitaxially grow a functional semiconductor layer on which the function of the target semiconductor device is manifested.
  • Preferred examples include group nitride layers and Si layers.
  • the semiconductor layer 30a has the same or approximate chemical composition as the functional semiconductor layer from the viewpoint of improving the quality of the functional semiconductor layer.
  • Particularly preferred is a group III nitride layer made of group III nitride.
  • the support substrate 10 is preferably formed of a group III nitride that is a semiconductor from the viewpoint of conductivity. Therefore, it is preferable that at least one of the support substrate 10 and the semiconductor layer 30a is formed of a group III nitride.
  • the support substrate 10 and the semiconductor layer 30a are preferably the support substrate 10 having the same or similar chemical composition from the viewpoint of reducing the difference in thermal expansion coefficient between them. Therefore, it is preferable that both the support substrate 10 and the semiconductor layer 30a are formed of group III nitride.
  • the thickness of the semiconductor layer 30a is not particularly limited as long as a high-quality functional semiconductor layer can be epitaxially grown thereon, but is preferably 100 nm or more from the viewpoint of forming the semiconductor layer 30a without cracking.
  • the thickness is preferably 1000 ⁇ m or less from the viewpoint of maintaining high quality of the semiconductor layer 30a and accuracy of its thickness.
  • the protective film 40 in the composite substrates with protective films 2P and 2Q of the present embodiment covers the oxide films 20 by covering the portions 20s and 20t of the oxide film 20 that are not covered by either the support substrate 10 or the semiconductor layer 30a. If it protects 20, there will be no restriction
  • the protective film 40 is preferably a film having high heat resistance and corrosion resistance under conditions for epitaxial growth of a functional semiconductor layer on the semiconductor layer 30 a.
  • the preferable heat resistance and corrosion resistance of the protective film 40 are, for example, when the method of epitaxially growing a group III nitride layer as a functional semiconductor layer on the semiconductor layer 30a is a MOCVD (metal organic chemical vapor deposition) method. It means having heat resistance and corrosion resistance in an atmosphere containing ammonia gas having a partial pressure of 1 kPa to 100 kPa at 800 ° C. to 1500 ° C.
  • the group III when the method of epitaxially growing a group III nitride layer as a functional semiconductor layer on the semiconductor layer 30a is the HVPE (hydride vapor phase epitaxy) method, the group III having a partial pressure of 800 to 1500 ° C. and 1 to 100 kPa It means having heat resistance and corrosion resistance in an atmosphere containing chloride gas.
  • HVPE hydrogen vapor phase epitaxy
  • the protective film 40 covers the supporting substrate 10 and the oxide film 20 from the viewpoint of reliably covering and separating the portions 20 s and 20 t of the oxide film 20 that are not covered by either the supporting substrate 10 or the semiconductor layer 30 a.
  • the bonding strength with at least one of the semiconductor layers 30a is high and the thermal expansion coefficient is the same as or close to that of at least one of the support substrate 10, the oxide film 20, and the semiconductor layer 30a.
  • the thermal expansion coefficient of the protective film 40 is preferably such that the difference from at least one thermal expansion coefficient of the support substrate 10, the oxide film 20, and the semiconductor layer 30a is 3 ⁇ 10 ⁇ 6 ° C. ⁇ 1 or less. .
  • the protective film 40 for example, III-nitride (III group element and a compound formed by a nitrogen, for example In x Al y Ga 1-xy N (0 ⁇ x, 0 ⁇ y, x + y ⁇ 1)), mullite (aluminosilicate minerals having a single chain structure, chemical formula 3Al 2 O 3 ⁇ 2SiO 2 ⁇ 2Al 2 O 3 ⁇ SiO 2 or Al 6 O 13 Si 2), silicon (Si), molybdenum (Mo ) Or the like.
  • III-nitride III group element and a compound formed by a nitrogen, for example In x Al y Ga 1-xy N (0 ⁇ x, 0 ⁇ y, x + y ⁇ 1)
  • mullite aluminosilicate minerals having a single chain structure, chemical formula 3Al 2 O 3 ⁇ 2SiO 2 ⁇ 2Al 2 O 3 ⁇ SiO 2 or Al 6 O 13 Si 2
  • silicon Si
  • Mo moly
  • the thickness of the protective film 40 is not particularly limited as long as it is sufficient to protect the oxide film 20, but is preferably 10 nm or more from the viewpoint of enhancing the protection of the oxide film 20. 20 nm or less is preferable from the viewpoint of reducing the amount of light absorption in 20 and reducing the film formation cost.
  • the main surface of the semiconductor layer 30a is exposed in the composite substrate with a protective film 2Q.
  • a functional semiconductor layer that exhibits the function of the target semiconductor device can be easily epitaxially grown.
  • the manufacturing method of composite substrate with protective film 2P, 2Q of the present embodiment is a step of preparing composite substrate 1 including support substrate 10, oxide film 20, and semiconductor layer 30a (FIG. 2A). )), A step of obtaining the composite substrate 2P with protective film by forming the protective film 40 on the composite substrate 1 (FIG. 2B), and the protective film 40 by processing the composite substrate 2P with protective film. And a step of removing the portion covering the main surface of the semiconductor layer 30a to obtain the composite substrate 2Q with a protective film in which the main surface of the semiconductor layer 30a is exposed (FIG. 2C). it can.
  • the composite substrates with protective films 2P and 2Q capable of epitaxially growing a high-quality functional semiconductor layer on the main surface of the semiconductor layer 30a can be efficiently manufactured.
  • the preparation process of composite substrate 1 is not particularly limited, but from the viewpoint of efficiently preparing composite substrate 1, a sub-process of preparing support substrate 10 (FIG. 3A).
  • a sub-process for forming the oxide film 20 on the main surface of the support substrate 10 (FIG. 3A), and a sub-process for injecting ions I into the semiconductor substrate 30 into a region having a certain depth from one main surface.
  • FIG. 3B an ion implantation region 30i (referred to as a region where ions I are implanted) of the semiconductor substrate 30 on the main surface of the oxide film 20 formed on the main surface of the support substrate 10.
  • Sub-process for bonding the main surface on the side (FIG.
  • the semiconductor substrate 30 is separated into the semiconductor layer 30a and the remaining semiconductor substrate 30b at the ion implantation region 30i, and the main surface of the support substrate 10 is separated.
  • a semiconductor is formed on the main surface of the oxide film 20 formed thereon.
  • Substep (FIG. 3 (D)) to form the 30a and may include.
  • support substrate 10 can be prepared by a general method suitable for the material and shape thereof.
  • a group III nitride supporting substrate is a group III nitride crystal obtained by a vapor phase method such as HVPE (hydride vapor phase epitaxy) method, a sublimation method, a liquid phase method such as a flux method or a high nitrogen pressure solution method.
  • HVPE hydrogen vapor phase epitaxy
  • a sublimation method a liquid phase method such as a flux method or a high nitrogen pressure solution method.
  • the sapphire support substrate can be prepared by processing a sapphire crystal into a predetermined shape.
  • the method for forming the oxide film 20 on the main surface of the support substrate 10 is the formation of the oxide film.
  • general methods such as sputtering, pulse laser deposition, molecular beam epitaxy, electron beam evaporation, and chemical vapor deposition can be used.
  • the depth at which the ions I are implanted is not particularly limited, but is 100 nm or more. 1000 ⁇ m or less is preferable. If the depth at which the ions I are implanted is smaller than 100 nm, the semiconductor layer 30a formed by separating the semiconductor substrate 30 by the ion implantation region 30i tends to break, and if the depth is larger than 1000 ⁇ m, the distribution of ions is widened and separated. Since it becomes difficult to adjust the depth, it is difficult to adjust the thickness of the semiconductor layer 30a.
  • the type of ions to be implanted is not particularly limited, but ions having a small mass are preferable from the viewpoint of suppressing deterioration of the quality of the semiconductor layer to be formed.
  • ions having a small mass are preferable from the viewpoint of suppressing deterioration of the quality of the semiconductor layer to be formed.
  • hydrogen ions and helium ions are preferable.
  • the ion implantation region 30i formed in this way is embrittled by the implanted ions.
  • the method is not particularly limited, but from the viewpoint of maintaining the bonding strength even in a high temperature atmosphere after bonding, the surfaces of the surfaces to be bonded are washed and directly bonded, and then heated to about 600 ° C. to 1200 ° C.
  • a direct bonding method by bonding, a surface activation method by activating the bonding surface with plasma or ions, and bonding at a low temperature of about room temperature (for example, 25 ° C.) to 400 ° C. are preferable.
  • the semiconductor substrate 30 shown in FIG. 3D is separated into the semiconductor layer 30a and the remaining semiconductor substrate 30b at the ion implantation region 30i, and the oxide film 20 formed on the main surface of the support substrate 10 is formed.
  • the method for separating the semiconductor substrate 30 by the ion implantation region 30i is not particularly limited as long as it is a method for applying some energy to the ion implantation region 30i of the semiconductor substrate 30. At least one of a method of applying stress to the ion implantation region 30i, a method of applying heat, a method of irradiating light, and a method of applying ultrasonic waves can be used.
  • the semiconductor substrate 30 Since the ion implantation region 30i is embrittled by the implanted ions, the semiconductor substrate 30 is bonded onto the oxide film 20 formed on the main surface of the support substrate 10 by receiving the energy. The semiconductor layer 30a and the remaining semiconductor substrate 30b are easily separated.
  • the support substrate 10 and the main surface of the support substrate 10 are formed.
  • the composite substrate 1 including the oxide film 20 and the semiconductor layer 30a formed on the main surface of the oxide film 20 is obtained.
  • the composite substrate 1 obtained in this way has a portion 20s that is the side surface of the oxide film 20 and is not covered by either the support substrate 10 or the semiconductor layer 30a.
  • the semiconductor substrate 30 may be caused by a problem in forming the oxide film 20, a problem in ion implantation into the semiconductor substrate 30, a problem in bonding the oxide film 20 and the semiconductor substrate 30, and the like. May be separated at the interface between the semiconductor substrate 30 and the oxide film 20 without being separated by the ion implantation region 30i when the semiconductor layer 30a and the remaining semiconductor substrate 30b are separated. .
  • an abnormal separation region R of the composite substrate 1 there is a portion 20t of the main surface of the oxide film 20 that is not covered by either the support substrate 10 or the semiconductor layer 30a.
  • a functional semiconductor layer is epitaxially grown on the main surface of the semiconductor layer 30a. Since the oxide film 20 has poor heat resistance and corrosion resistance under the conditions, the oxide film 20 is significantly corroded from the portions 20s and 20t that are not covered by the support substrate 10 and the semiconductor layer 30a. As a result, there has been a problem in that the effective region when the semiconductor device is manufactured by epitaxially growing the functional semiconductor layer is lowered.
  • composite substrates 2P and 2Q with protective films are manufactured by the following steps.
  • the manufacturing method of composite substrate 2P, 2Q with a protective film of this embodiment is a process for obtaining composite substrate 2P with protective film by forming protective film 40 on composite substrate 1 described above. Can be included.
  • the method of forming the protective film 40 on the composite substrate 1 is that the portions 20s and 20t of the oxide film 20 that are not covered by either the support substrate 10 or the semiconductor layer 30a are formed.
  • the composite substrate with protective film 2P obtained in this way protects the main surface of the semiconductor layer 30a in addition to the portions 20s and 20t of the oxide film 20 that are not covered by either the support substrate 10 or the semiconductor layer 30a. Since it has a form covered with the film 40, not only the oxide film 20 but also the semiconductor layer 30 a can be protected by the protective film 40 before the functional semiconductor layer is epitaxially grown.
  • Step of obtaining composite substrate 2Q with protective film Referring to FIG. 2C, in the manufacturing method of composite substrate with protective film 2Q of this embodiment, the main surface of semiconductor layer 30a in protective film 40 is covered by processing composite substrate with protective film 2P. A step of removing the exposed portion to obtain the composite substrate with protective film 2Q in which the main surface of the semiconductor layer 30a is exposed.
  • the method for removing the portion of the protective film 40 covering the main surface of the semiconductor layer 30a by processing the composite substrate with protective film 2P there is no particular limitation on the method for removing the portion of the protective film 40 covering the main surface of the semiconductor layer 30a by processing the composite substrate with protective film 2P.
  • General methods such as dry etching such as RIE (reactive ion etching), wet etching using an acid solution, an alkali solution, etc., grinding, mechanical polishing, chemical mechanical polishing, and chemical polishing can be used.
  • portions 20s and 20t of the oxide film 20 that are not covered with either the support substrate 10 or the semiconductor layer 30a are covered with the protective film 40, and the semiconductor layer 30a. Since the main surface is exposed, the effective area in which a high-quality functional semiconductor layer can be epitaxially grown on the main surface of the semiconductor layer 30a is large.
  • the composite substrate with protective film 2Q obtained by the manufacturing method described above is subjected to the step of epitaxially growing the functional semiconductor layer 50 on the main surface of the semiconductor layer 30a. Since an effective region in which a high-quality functional semiconductor layer can be epitaxially grown is large, a semiconductor device having high characteristics can be manufactured with a high yield.
  • a method for manufacturing a semiconductor device includes a step of preparing the composite substrate with protective film 2Q (FIGS. 2A to 2C), And a step (FIG. 2D) of epitaxially growing at least one functional semiconductor layer 50 that develops the function as the semiconductor device 3 on the semiconductor layer 30a of the composite substrate with protective film 2Q. It is.
  • the support substrate 10, the oxide film 20, the semiconductor layer 30a, and the protective film 40 are included, and the oxide film 20 covers either the support substrate 10 or the semiconductor layer 30a.
  • a composite substrate 2Q with a protective film in which the unseen portions 20s and 20t are covered with a protective film 40 is prepared, and at least one functional semiconductor layer 50 is epitaxially grown on the semiconductor layer 30a of the composite substrate with a protective film 2Q.
  • the method for manufacturing a semiconductor device of this embodiment includes a step of preparing the composite substrate with protective film 2Q described above.
  • the preparation step of the composite substrate with protective film 2Q includes the preparation step of the composite substrate 1 described above, the step of obtaining the composite substrate with protective film 2P, and the step of obtaining the composite substrate with protective film 2Q. This is the same as the manufacturing method of the attached composite substrate 2Q.
  • At least one functional semiconductor layer that causes the function as the semiconductor device 3 to be exhibited on the semiconductor layer 30a of the composite substrate 2Q with the protective film. 50 is epitaxially grown.
  • the method for epitaxially growing the functional semiconductor layer 50 is not particularly limited, but from the viewpoint of growing the high-quality functional semiconductor layer 50, MOCVD method, HVPE method, MBE (molecular beam growth) method, sublimation method, etc.
  • MOCVD method MOCVD method
  • HVPE method molecular beam growth
  • MBE molecular beam growth method
  • sublimation method etc.
  • the vapor phase method, the flux method, and the liquid phase method such as the high nitrogen pressure solution method are preferable.
  • At least one functional semiconductor layer 50 that exhibits the function as the semiconductor device 3 differs depending on the type of the semiconductor device.
  • the functional semiconductor layer 50 includes a light emitting layer having an MQW (multiple quantum well) structure.
  • examples of the functional semiconductor layer include an electron stop layer and an electron drift layer.
  • Example 1-1 Preparation of Support Substrate With reference to FIG. 3A, a substrate having a diameter of 50 mm and a thickness of 500 ⁇ m is cut out from a GaN crystal (not shown) grown by the HVPE method, and its main surface is polished. A GaN support substrate (support substrate 10) was prepared.
  • Oxide film 20 is grown on the GaN support substrate (support substrate 10) by sputtering. It was.
  • a substrate having a diameter of 50 mm and a thickness of 500 ⁇ m is cut out from a GaN crystal (not shown) grown by the HVPE method.
  • the main surface was subjected to chemical mechanical polishing to prepare a GaN substrate (semiconductor substrate 30), and hydrogen ions were implanted to a depth of 300 nm from one main surface of the substrate.
  • the bonded substrates are heat-treated at 300 ° C. for 2 hours to increase the bonding strength of the bonded substrates, and the GaN substrate (semiconductor substrate 30). Is separated by the ion implantation region 30i to form a GaN layer (semiconductor layer 30a) having a thickness of 300 nm on the TiO 2 film (oxide film 20), and a GaN support substrate (support substrate 10), TiO 2 A composite substrate 1 in which two films (oxide film 20) and a GaN layer (semiconductor layer 30a) were formed in this order was obtained.
  • the obtained composite substrate 1 was observed with an optical microscope, it was a side surface of the TiO 2 film (oxide film 20), and was applied to both the GaN support substrate (support substrate 10) and the GaN layer (semiconductor layer 30a). There was an uncovered portion 20s and a portion 20t of the main surface of the TiO 2 film (oxide film 20) that was not covered by either the support substrate 10 or the semiconductor layer 30a.
  • a thickness of 300 nm is formed on the main surface of the composite substrate 1 on which the TiO 2 film (oxide film 20) and the GaN layer (semiconductor layer 30a) are formed.
  • the composite substrate 2P with a protective film was obtained by forming the GaN film (protective film 40) of this by sputtering.
  • the obtained composite substrate with protective film 2P was observed with an optical microscope, it was on the side surface of the TiO 2 film (oxide film 20) and formed of the GaN support substrate (support substrate 10) and GaN layer (semiconductor layer 30a).
  • a GaN layer semiconductor The main surface and side surface of the layer 30a were also covered with the GaN film (protective film 40).
  • the portion of the protective film 40 covering the main surface of the semiconductor layer 30a is removed by chemical mechanical polishing (CMP) to obtain a semiconductor.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • the obtained composite substrate with a protective film 2Q was observed with an optical microscope, the side surface of the oxide film 20 that was not covered with either the support substrate 10 or the semiconductor layer 30a, and the oxide A portion 20t of the main surface of the film 20 that is not covered with either the support substrate 10 or the semiconductor layer 30a was covered with the GaN film (protective film 40).
  • Example 1-2 a composite with a protective film as shown in FIG. 2C is formed in the same manner as in Example 1-1 except that a mullite film having a thickness of 300 ⁇ m is formed as the protective film 40 by sputtering.
  • a substrate 2Q was obtained.
  • the transmittance of light with a wavelength of 500 nm in the obtained composite substrate with a protective film 2Q was measured in the same manner as in Example 1-1, and was 59.4%.
  • a 300 nm-thick GaN layer (functional semiconductor layer 50) was epitaxially grown on the main surface of the GaN layer (semiconductor layer 30a) of the composite substrate with protective film 2Q.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the composite substrate with protective film 2Q after the GaN layer (functional semiconductor layer 50) was epitaxially grown was measured in the same manner as in Example 1-1, and was 58.8%. The results are summarized in Table 1.
  • Example 1-3 a composite with a protective film as shown in FIG. 2C is formed in the same manner as in Example 1-1 except that a 300 ⁇ m-thick molybdenum film is formed as the protective film 40 by sputtering.
  • a substrate 2Q was obtained.
  • the transmittance of light with a wavelength of 500 nm in the obtained composite substrate with a protective film 2Q was measured in the same manner as in Example 1-1, and was 59.4%.
  • a 300 nm-thick GaN layer (functional semiconductor layer 50) was epitaxially grown on the main surface of the GaN layer (semiconductor layer 30a) of the composite substrate with protective film 2Q.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the composite substrate with protective film 2Q after the GaN layer (functional semiconductor layer 50) was epitaxially grown was measured in the same manner as in Example 1-1, and was 58.8%. The results are summarized in Table 1.
  • Example 1 A composite substrate 1 was obtained in the same manner as in Example 1-1.
  • the transmittance of light with a wavelength of 500 nm in the obtained composite substrate 1 was 62.5% when measured in the same manner as in Example 1.
  • a 300 nm-thick GaN layer (functional semiconductor layer) was epitaxially grown on the main surface of the GaN layer (semiconductor layer) of the composite substrate 1 in the same manner as in Example 1-1.
  • the transmittance of light with a wavelength of 500 nm in the composite substrate 1 after the GaN layer (functional semiconductor layer) was epitaxially grown was 43.8% as measured in the same manner as in Example 1-1.
  • Table 1 The results are summarized in Table 1.
  • the composite substrate without the protective film of Comparative Example 1 has a light transmittance significantly reduced from 62.5% to 43.8% due to the epitaxial growth of the functional semiconductor layer.
  • their light transmittance hardly decreased from 59.4% to 58.8% even by the epitaxial growth of the functional semiconductor layer. .
  • Such a decrease in light transmittance in the composite substrates with protective films of Examples 1-1, 1-2, and 1-3 and the composite substrate without the protective film of Comparative Example 1 is caused when the functional semiconductor layer is grown epitaxially.
  • the composite substrate with a protective film has a TiO 2 film (oxide film) protected by one of the GaN film, mullite film, and molybdenum film, which are protective films, and therefore functions more than a composite substrate without a protective film. It has been found that a highly effective semiconductor device can be obtained with high yield because the effective region is largely maintained by greatly reducing deterioration of the oxide film during epitaxial growth of the semiconductor layer.
  • Example 2 Referring to FIGS. 2 and 3, as shown in FIG. 2C, similar to Example 1-1, except that an SrTiO 3 film having a thickness of 300 nm is grown as the oxide film 20 by the sputtering method. A composite substrate 2Q with such a protective film was obtained. The transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the obtained composite substrate with a protective film 2Q was measured in the same manner as in Example 1-1, and was 61.1%. A 300 nm-thick GaN layer (functional semiconductor layer) was epitaxially grown on the main surface of the GaN layer (semiconductor layer) of the composite substrate with protective film 2Q in the same manner as in Example 1-1.
  • an SrTiO 3 film having a thickness of 300 nm is grown as the oxide film 20 by the sputtering method.
  • a composite substrate 2Q with such a protective film was obtained.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the composite substrate with protective film 2Q after the GaN layer (functional semiconductor layer) was epitaxially grown was 60.5% as measured in the same manner as in Example 1-1.
  • the results are summarized in Table 2.
  • Example 2-2 a composite with a protective film as shown in FIG. 2C is formed in the same manner as in Example 2-1, except that a mullite film having a thickness of 300 ⁇ m is formed as the protective film 40 by sputtering.
  • a substrate 2Q was obtained.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the obtained composite substrate with a protective film 2Q was measured in the same manner as in Example 1-1, and was 61.1%.
  • a 300 nm-thick GaN layer (functional semiconductor layer 50) was epitaxially grown on the main surface of the GaN layer (semiconductor layer 30a) of the composite substrate with protective film 2Q.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the composite substrate with protective film 2Q after the GaN layer (functional semiconductor layer 50) was epitaxially grown was measured in the same manner as in Example 1-1, and found to be 60.5%. The results are summarized in Table 2.
  • Example 2-3 a composite with a protective film as shown in FIG. 2C is formed in the same manner as in Example 2-1, except that a 300 ⁇ m-thick molybdenum film is formed as the protective film 40 by sputtering.
  • a substrate 2Q was obtained.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the obtained composite substrate with a protective film 2Q was measured in the same manner as in Example 1-1, and was 61.1%.
  • a 300 nm-thick GaN layer (functional semiconductor layer 50) was epitaxially grown on the main surface of the GaN layer (semiconductor layer 30a) of the composite substrate with protective film 2Q.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the composite substrate with protective film 2Q after the GaN layer (functional semiconductor layer 50) was epitaxially grown was measured in the same manner as in Example 1-1, and found to be 60.5%. The results are summarized in Table 2.
  • Example 2 [Correction based on Rule 91 28.12.2012]
  • a composite substrate 1 as shown in FIG. 2A was obtained in the same manner as in Example 2-1.
  • the transmittance of light with a wavelength of 500 nm in the obtained composite substrate 1 was measured in the same manner as in Example 1-1, and was found to be 64.3%.
  • a 300 nm-thick GaN layer (functional semiconductor layer) was epitaxially grown on the main surface of the GaN layer (semiconductor layer) of the composite substrate 1 in the same manner as in Example 1-1.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the composite substrate 1 after the GaN layer (functional semiconductor layer) was epitaxially grown was 45.0% as measured in the same manner as in Example 1-1.
  • Table 2 The results are summarized in Table 2.
  • the composite substrate without the protective film of Comparative Example 2 has a light transmittance significantly reduced from 64.3% to 45.0% due to the epitaxial growth of the functional semiconductor layer.
  • their light transmittance hardly decreased from 61.1% to 60.5% even by the epitaxial growth of the functional semiconductor layer.
  • Such a decrease in light transmittance in the composite substrates with protective films of Examples 2-1, 2-2, and 2-3 and the composite substrate without the protective film of Comparative Example 2 is caused by SrTiO during epitaxial growth of the functional semiconductor layer. It was derived from devitrification due to deterioration of the three films (oxide films) due to heat and corrosion.
  • the composite substrate with a protective film has a function compared to a composite substrate without a protective film because the SrTiO 3 film (oxide film) is protected by one of the protective film GaN film, mullite film, and molybdenum film. It has been found that a highly effective semiconductor device can be obtained with high yield because the effective region is largely maintained by greatly reducing deterioration of the oxide film during epitaxial growth of the semiconductor layer.
  • Example 3-1 Referring to FIGS. 2 and 3, in the same manner as in Example 1-1, except that an ITO (indium tin oxide) film having a thickness of 300 nm was grown as the oxide film 20 by the sputtering method, FIG. A composite substrate 2Q with a protective film as shown in (C) was obtained. The transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the obtained composite substrate with a protective film 2Q was 57.3% as measured in the same manner as in Example 1-1. A 300 nm-thick GaN layer (functional semiconductor layer) was epitaxially grown on the main surface of the GaN layer (semiconductor layer) of the composite substrate with protective film 2Q in the same manner as in Example 1-1.
  • ITO indium tin oxide
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the composite substrate with protective film 2Q after the GaN layer (functional semiconductor layer) was epitaxially grown was measured in the same manner as in Example 1-1, and found to be 56.7%. The results are summarized in Table 3.
  • Example 3-2 a composite with a protective film as shown in FIG. 2C is formed in the same manner as in Example 3-1, except that a mullite film having a thickness of 300 ⁇ m is formed as the protective film 40 by sputtering.
  • a substrate 2Q was obtained.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the obtained composite substrate with a protective film 2Q was 57.3% as measured in the same manner as in Example 1-1.
  • a 300 nm-thick GaN layer (functional semiconductor layer 50) was epitaxially grown on the main surface of the GaN layer (semiconductor layer 30a) of the composite substrate with protective film 2Q.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the composite substrate with protective film 2Q after the GaN layer (functional semiconductor layer 50) was epitaxially grown was measured in the same manner as in Example 1-1, and found to be 56.7%. The results are summarized in Table 3.
  • Example 3-3 a composite with a protective film as shown in FIG. 2C is formed in the same manner as in Example 3-1, except that a 300 ⁇ m-thick molybdenum film is formed as the protective film 40 by sputtering.
  • a substrate 2Q was obtained.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the obtained composite substrate with a protective film 2Q was 57.3% as measured in the same manner as in Example 1-1.
  • a 300 nm-thick GaN layer (functional semiconductor layer 50) was epitaxially grown on the main surface of the GaN layer (semiconductor layer 30a) of the composite substrate with protective film 2Q.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the composite substrate with protective film 2Q after the GaN layer (functional semiconductor layer 50) was epitaxially grown was measured in the same manner as in Example 1-1, and found to be 56.7%. The results are summarized in Table 3.
  • Example 3 [Correction based on Rule 91 28.12.2012]
  • a composite substrate 1 as shown in FIG. 2A was obtained in the same manner as in Example 3-1.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the obtained composite substrate 1 was 60.3% when measured in the same manner as in Example 1-1.
  • a 300 nm-thick GaN layer (functional semiconductor layer) was epitaxially grown on the main surface of the GaN layer (semiconductor layer) of the composite substrate 1 in the same manner as in Example 1-1.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the composite substrate 1 after the GaN layer (functional semiconductor layer) was epitaxially grown was measured in the same manner as in Example 1-1, and was 42.2%.
  • Table 3 The results are summarized in Table 3.
  • the composite substrate without the protective film of Comparative Example 3 has a light transmittance significantly reduced from 60.3% to 42.2% due to the epitaxial growth of the functional semiconductor layer.
  • their light transmittance hardly decreased from 57.3% to 56.7% even by the epitaxial growth of the functional semiconductor layer.
  • Such a decrease in light transmittance in the composite substrate with protective film of Examples 3-1, 3-2 and 3-3 and the composite substrate without the protective film of Comparative Example 3 is caused by the ITO during epitaxial growth of the functional semiconductor layer. It was derived from devitrification due to deterioration of the film (oxide film) due to heat and corrosion.
  • the ITO film oxide film
  • the GaN film the GaN film
  • the mullite film the molybdenum film that are protective films. It has been found that a highly effective semiconductor device can be obtained with a high yield because the effective region is largely maintained by greatly reducing the deterioration of the oxide film during the epitaxial growth of the layer.
  • Example 4-1 2 and 3 the same procedure as in Example 1-1 was performed except that an ATO (antimony tin oxide) film having a thickness of 300 nm was grown as the oxide film 20 by the sputtering method.
  • a composite substrate 2Q with a protective film as shown in (C) was obtained.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the obtained composite substrate with a protective film 2Q was measured in the same manner as in Example 1-1, and was 57.8%.
  • a 300 nm-thick GaN layer (functional semiconductor layer) was epitaxially grown on the main surface of the GaN layer (semiconductor layer) of the composite substrate with protective film 2Q in the same manner as in Example 1-1.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the composite substrate with protective film 2Q after the GaN layer (functional semiconductor layer) was epitaxially grown was measured in the same manner as in Example 1-1, and found to be 57.2%. The results are summarized in Table 4.
  • Example 4-2 a composite with a protective film as shown in FIG. 2C is formed in the same manner as in Example 4-1, except that a mullite film having a thickness of 300 ⁇ m is formed as the protective film 40 by sputtering.
  • a substrate 2Q was obtained.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the obtained composite substrate with a protective film 2Q was measured in the same manner as in Example 1-1, and was 57.8%.
  • a 300 nm-thick GaN layer (functional semiconductor layer 50) was epitaxially grown on the main surface of the GaN layer (semiconductor layer 30a) of the composite substrate with protective film 2Q.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the composite substrate with protective film 2Q after the GaN layer (functional semiconductor layer 50) was epitaxially grown was measured in the same manner as in Example 1-1, and found to be 57.2%. The results are summarized in Table 4.
  • Example 4-3 a composite with a protective film as shown in FIG. 2C is formed in the same manner as in Example 4-1, except that a 300 ⁇ m-thick molybdenum film is formed as the protective film 40 by sputtering.
  • a substrate 2Q was obtained.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the obtained composite substrate with a protective film 2Q was measured in the same manner as in Example 1-1, and was 57.8%.
  • a 300 nm-thick GaN layer (functional semiconductor layer 50) was epitaxially grown on the main surface of the GaN layer (semiconductor layer 30a) of the composite substrate with protective film 2Q.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the composite substrate with protective film 2Q after the GaN layer (functional semiconductor layer 50) was epitaxially grown was measured in the same manner as in Example 1-1, and found to be 57.2%. The results are summarized in Table 4.
  • Example 4 [Correction based on Rule 91 28.12.2012]
  • a composite substrate 1 as shown in FIG. 2A was obtained in the same manner as in Example 4-1.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the obtained composite substrate 1 was 60.8% as measured in the same manner as in Example 1-1.
  • a 300 nm-thick GaN layer (functional semiconductor layer) was epitaxially grown on the main surface of the GaN layer (semiconductor layer) of the composite substrate 1 in the same manner as in Example 1-1.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the composite substrate 1 after the GaN layer (functional semiconductor layer) was epitaxially grown was 42.6% as measured in the same manner as in Example 1-1.
  • Table 4 The results are summarized in Table 4.
  • the composite substrate without the protective film of Comparative Example 4 has a light transmittance significantly reduced from 60.8% to 42.6% due to the epitaxial growth of the functional semiconductor layer.
  • their light transmittance was hardly lowered from 57.8% to 57.2% even by the epitaxial growth of the functional semiconductor layer.
  • Such a decrease in light transmittance in the composite substrate with a protective film of Examples 4-1, 4-2 and 4-3 and the composite substrate without the protective film of Comparative Example 4 is caused by the ATO during epitaxial growth of the functional semiconductor layer. It was derived from devitrification due to deterioration of the film (oxide film) due to heat and corrosion.
  • the ATO film oxide film
  • the GaN film the GaN film
  • the mullite film the molybdenum film
  • a highly effective semiconductor device can be obtained with a high yield because the effective region is largely maintained by greatly reducing the deterioration of the oxide film during the epitaxial growth of the layer.
  • Example 5-1 Referring to FIGS. 2 and 3, as shown in FIG. 2C, similar to Example 1-1, except that a 300 nm thick ZnO film was grown as the oxide film 20 by sputtering. A composite substrate 2Q with a protective film was obtained. The transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the obtained composite substrate with a protective film 2Q was measured in the same manner as in Example 1-1, and was 57.1%. A 300 nm-thick GaN layer (functional semiconductor layer) was epitaxially grown on the main surface of the GaN layer (semiconductor layer) of the composite substrate with protective film 2Q in the same manner as in Example 1-1.
  • a 300 nm thick ZnO film was grown as the oxide film 20 by sputtering.
  • a composite substrate 2Q with a protective film was obtained.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the obtained composite substrate with a protective film 2Q was measured in the same manner as in Example 1-1,
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the composite substrate with protective film 2Q after the GaN layer (functional semiconductor layer) was epitaxially grown was measured in the same manner as in Example 1-1, and found to be 56.5%. The results are summarized in Table 5.
  • Example 5-2 a composite with a protective film as shown in FIG. 2C is obtained in the same manner as in Example 5-1, except that a mullite film having a thickness of 300 ⁇ m is formed as the protective film 40 by sputtering.
  • a substrate 2Q was obtained.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the obtained composite substrate with a protective film 2Q was measured in the same manner as in Example 1-1, and was 57.1%.
  • a 300 nm-thick GaN layer (functional semiconductor layer 50) was epitaxially grown on the main surface of the GaN layer (semiconductor layer 30a) of the composite substrate with protective film 2Q.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the composite substrate with protective film 2Q after the GaN layer (functional semiconductor layer 50) was epitaxially grown was measured in the same manner as in Example 1-1, and found to be 56.5%. The results are summarized in Table 5.
  • Example 5-3 a composite with a protective film as shown in FIG. 2C is formed in the same manner as in Example 5-1, except that a 300 ⁇ m-thick molybdenum film is formed as the protective film 40 by sputtering.
  • a substrate 2Q was obtained.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the obtained composite substrate with a protective film 2Q was measured in the same manner as in Example 1-1, and was 57.1%.
  • a 300 nm-thick GaN layer (functional semiconductor layer 50) was epitaxially grown on the main surface of the GaN layer (semiconductor layer 30a) of the composite substrate with protective film 2Q.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the composite substrate with protective film 2Q after the GaN layer (functional semiconductor layer 50) was epitaxially grown was measured in the same manner as in Example 1-1, and found to be 56.5%. The results are summarized in Table 5.
  • Example 5 [Correction based on Rule 91 28.12.2012]
  • a composite substrate 1 as shown in FIG. 2A was obtained in the same manner as in Example 5-1.
  • the transmittance of light with a wavelength of 500 nm in the obtained composite substrate 1 was 60.1% when measured in the same manner as in Example 1-1.
  • a 300 nm-thick GaN layer (functional semiconductor layer) was epitaxially grown on the main surface of the GaN layer (semiconductor layer) of the composite substrate 1 in the same manner as in Example 1-1.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the composite substrate 1 after the GaN layer (functional semiconductor layer) was epitaxially grown was 42.1% as measured in the same manner as in Example 1-1.
  • the results are summarized in Table 5.
  • the composite substrate without the protective film of Comparative Example 5 has a light transmittance significantly reduced from 60.1% to 42.1% due to the epitaxial growth of the functional semiconductor layer.
  • their light transmittance was hardly lowered from 57.1% to 56.5% even by the epitaxial growth of the functional semiconductor layer.
  • Such a decrease in light transmittance in the composite substrate with protective film of Examples 5-1, 5-2 and 5-3 and the composite substrate without the protective film of Comparative Example 5 is caused by ZnO during epitaxial growth of the functional semiconductor layer. It was derived from devitrification due to deterioration of the film (oxide film) due to heat and corrosion.
  • the ZnO film (oxide film) is protected by one of the GaN film, the mullite film, and the molybdenum film, which is a protective film. It has been found that a highly effective semiconductor device can be obtained with a high yield because the effective region is largely maintained by greatly reducing the deterioration of the oxide film during the epitaxial growth of the layer.
  • Example 6-1 2 and 3 the same procedure as in Example 1-1 was performed except that a 300 nm-thick Ga 2 O 3 film was grown as the oxide film 20 by the sputtering method. As a result, a composite substrate 2Q with a protective film was obtained. The transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the obtained composite substrate with a protective film 2Q was 54.7% as measured in the same manner as in Example 1-1.
  • a 300 nm-thick GaN layer (functional semiconductor layer) was epitaxially grown on the main surface of the GaN layer (semiconductor layer) of the composite substrate with protective film 2Q in the same manner as in Example 1-1.
  • the transmittance of light with a wavelength of 500 nm in the composite substrate with protective film 2Q after the GaN layer (functional semiconductor layer) was epitaxially grown was measured in the same manner as in Example 1-1, and found to be 54.2%. The results are summarized in Table 6.
  • Example 6-2 a composite with a protective film as shown in FIG. 2C is obtained in the same manner as in Example 6-1 except that a mullite film having a thickness of 300 ⁇ m is formed as the protective film 40 by sputtering.
  • a substrate 2Q was obtained.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the obtained composite substrate with a protective film 2Q was 54.7% as measured in the same manner as in Example 1-1.
  • a 300 nm-thick GaN layer (functional semiconductor layer 50) was epitaxially grown on the main surface of the GaN layer (semiconductor layer 30a) of the composite substrate with protective film 2Q.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the composite substrate with protective film 2Q after the GaN layer (functional semiconductor layer 50) was epitaxially grown was measured in the same manner as in Example 1-1, and found to be 54.2%. The results are summarized in Table 6.
  • Example 6-3 a composite with a protective film as shown in FIG. 2C is formed in the same manner as in Example 6-1 except that a 300 ⁇ m-thick molybdenum film is formed as the protective film 40 by sputtering.
  • a substrate 2Q was obtained.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the obtained composite substrate with a protective film 2Q was 54.7% as measured in the same manner as in Example 1-1.
  • a 300 nm-thick GaN layer (functional semiconductor layer 50) was epitaxially grown on the main surface of the GaN layer (semiconductor layer 30a) of the composite substrate with protective film 2Q.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the composite substrate with protective film 2Q after the GaN layer (functional semiconductor layer 50) was epitaxially grown was measured in the same manner as in Example 1-1, and found to be 54.2%. The results are summarized in Table 6.
  • Example 6 [Correction based on Rule 91 28.12.2012] (Comparative Example 6)
  • a composite substrate 1 as shown in FIG. 2A was obtained in the same manner as in Example 6-1.
  • the transmittance of light with a wavelength of 500 nm in the obtained composite substrate 1 was 57.6% as measured in the same manner as in Example 1-1.
  • a 300 nm-thick GaN layer (functional semiconductor layer) was epitaxially grown on the main surface of the GaN layer (semiconductor layer) of the composite substrate 1 in the same manner as in Example 1-1.
  • the transmittance of light having a wavelength of 500 nm in the composite substrate 1 after the GaN layer (functional semiconductor layer) was epitaxially grown was 51.8% as measured in the same manner as in Example 1-1.
  • Table 6 The results are summarized in Table 6.
  • the composite substrate without the protective film of Comparative Example 6 has a light transmittance significantly reduced from 57.6% to 51.8% due to the epitaxial growth of the functional semiconductor layer.
  • their light transmittance hardly decreased from 54.7% to 54.2% even by the epitaxial growth of the functional semiconductor layer. .
  • Such a decrease in light transmittance in the composite substrates with protective films of Examples 6-1, 6-2, and 6-3 and the composite substrate without the protective film of Comparative Example 6 is caused by Ga during epitaxial growth of the functional semiconductor layer. This was derived from devitrification due to heat and corrosion of the 2 O 3 film (oxide film).
  • the Ga 2 O 3 film (oxide film) is protected by one of the GaN film, the mullite film, and the molybdenum film, which are protective films, and therefore, compared with the composite substrate without the protective film. It has been found that a highly effective semiconductor device can be obtained with a high yield because the effective region is largely maintained by greatly reducing deterioration of the oxide film during epitaxial growth of the functional semiconductor layer.

Abstract

　本保護膜付複合基板（２Ｑ）は、支持基板（１０）と、支持基板（１０）上に配置された酸化物膜（２０）と、酸化物膜（２０）上に配置された半導体層（３０ａ）と、酸化物膜（２０）のうち支持基板（１０）および半導体層（３０ａ）のいずれにも覆われていない部分（２０ｓ，２０ｔ）を覆うことにより酸化物膜（２０）を保護する保護膜（４０）と、を含む。本半導体デバイスの製造方法は、保護膜付複合基板（２Ｑ）を準備する工程と、保護膜付複合基板（２Ｑ）の半導体層（３０ａ）上に、半導体デバイスとしての機能を発現させる少なくとも１層の機能半導体層をエピタキシャル成長させる工程と、を含む。これにより、品質の高い機能半導体層をエピタキシャル成長させることができる有効領域が大きい保護膜付複合基板およびかかる保護膜付複合基板を用いた半導体デバイスの製造方法を提供する。

Description

保護膜付複合基板、および半導体デバイスの製造方法
　本発明は、支持基板と酸化物膜と半導体層と酸化物膜を保護するための保護膜とを含む保護膜付複合基板、およびかかる保護膜付複合基板を用いた半導体デバイスの製造方法に関する。
　半導体デバイスの製造に有用な複合基板の製造方法として、たとえば、特開２００７－２０１４２９号公報（特許文献１）および特開２００７－２０１４３０号公報（特許文献２）は、支持基板と半導体材料の活性層との間に介在させた少なくとも１つの薄い絶縁層を備える複合基板の作製方法を開示する。
特開２００７－２０１４２９号公報 特開２００７－２０１４３０号公報
　しかし、上記の特開２００７－２０１４２９号公報（特許文献１）および特開２００７－２０１４３０号公報（特許文献２）に開示された方法により作製される複合基板は、絶縁層として酸化物層が用いられている。このため、上記の複合基板の半導体材料の活性層上に、さらに半導体層としてたとえばＩＩＩ族窒化物層をエピタキシャル成長させる場合には、歩留まりが低下するという問題点があった。
　本発明者らは、この問題点について鋭意検討した結果、この問題点の原因は、［１］上記の複合基板の酸化物層（絶縁層）には、支持基板および活性層に覆われずに露出している部分（たとえば複合基板の側表面に露出している酸化物層の側表面部分、活性層の欠損により複合基板の主表面に露出している酸化物層の主表面部分など）があること、および、［２］酸化物層（絶縁層）が上記のＩＩＩ族窒化物層をエピタキシャル成長させる条件（たとえば、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相堆積）法における８００℃以上１５００℃以下程度のアンモニアガス含有雰囲気条件、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長）法における８００℃以上１５００℃以下程度のＩＩＩ族窒化物ガス含有雰囲気条件など）においては、酸化物層（絶縁層）が腐食されること、特に酸化物層のうち支持基板および活性層に覆われずに露出している部分から著しく腐食されること、にあることを見出した。
　本発明者らは、上記の知見に基づき、上記の問題点を解決して、半導体デバイスの機能を発現させる機能半導体層を高品質でエピタキシャル成長させることができる有効領域が大きい、支持基板と酸化物膜と半導体層と酸化物膜を保護するための保護膜とを含む保護膜付複合基板、およびかかる保護膜付複合基板を用いた半導体デバイス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、支持基板上に配置された酸化物膜と、酸化物膜上に配置された半導体層と、酸化物膜のうち支持基板および半導体層のいずれにも覆われていない部分を覆うことにより酸化物膜を保護する保護膜と、を含む保護膜付複合基板である。
　本発明にかかる保護膜付複合基板において、酸化物膜は、ＴｉＯ2膜、ＳｒＴｉＯ3膜、インジウムスズ酸化物膜、アンチモンスズ酸化物膜、ＺｎＯ膜およびＧａ2Ｏ3膜からなる群から選ばれる少なくともひとつとすることができる。また、支持基板および半導体層の少なくともひとつをＩＩＩ族窒化物で形成することができる。
　また、本発明は、別の局面に従えば、上記の保護膜付複合基板を準備する工程と、保護膜付複合基板の半導体層上に、半導体デバイスとしての機能を発現させる少なくとも１層の機能半導体層をエピタキシャル成長させる工程と、を含む半導体デバイスの製造方法である。
　本発明によれば、半導体デバイスの機能を発現させる機能半導体層を高品質でエピタキシャル成長させることができる有効領域が大きい、支持基板と酸化物膜と半導体層と酸化物膜を保護するための保護膜とを含む保護膜付複合基板、およびかかる保護膜付複合基板を用いた半導体デバイスの製造方法を提供することができる。
本発明にかかる保護膜付複合基板の一例を示す概略断面図である。 本発明にかかる保護膜付複合基板の別の例を示す概略断面図である。 本発明にかかる保護膜付複合基板の製造方法および半導体デバイスの製造方法の一例を示す概略断面図である。 複合基板の製造方法の一例を示す概略断面図である。
　［保護膜付複合基板］
　図１Ａおよび図１Ｂを参照して、本発明のある局面における実施形態である保護膜付複合基板２Ｐ，２Ｑは、支持基板１０と、支持基板１０上に配置された酸化物膜２０と、酸化物膜２０上に配置された半導体層３０ａと、酸化物膜２０のうち支持基板１０および半導体層３０ａのいずれにも覆われていない部分２０ｓ，２０ｔを覆うことにより酸化物膜２０を保護する保護膜４０と、を含む。ここで、酸化物膜２０のうち支持基板１０および半導体層３０ａのいずれにも覆われていない部分２０ｓ，２０ｔとは、たとえば、酸化物膜２０の側表面であって支持基板１０および半導体層３０ａのいずれにも覆われていない部分２０ｓ、酸化物膜２０の主表面のうち支持基板１０および半導体層３０ａのいずれにも覆われていない部分２０ｔなどを含む。
　本実施形態の保護膜付複合基板２Ｐ，２Ｑは、酸化物膜２０のうち支持基板１０および半導体層３０ａのいずれにも覆われていない部分２０ｓ，２０ｔが保護膜４０により覆われているため、この保護膜付複合基板２Ｐ，２Ｑの半導体層３０ａの主表面上に、半導体デバイスとしての機能を発現させる機能半導体層を高品質でエピタキシャル成長させることができる有効領域が大きい。
　ここで、図１Ａに示す保護膜付複合基板２Ｐは、酸化物膜２０のうち支持基板１０および半導体層３０ａのいずれにも覆われていない部分２０ｓ，２０ｔに加えて、半導体層３０ａの主表面も保護膜４０で覆われている形態を有する。保護膜付複合基板の半導体層３０ａ上に機能半導体層をエピタキシャル成長させる際には、保護膜４０のうち半導体層３０ａの主表面を覆っている部分を除去する必要があるが、機能半導体層をエピタキシャル成長させる前においては、上記保護膜４０により酸化物膜２０のみならず半導体層３０ａも保護できる。
　また、図１Ｂに示す保護膜付複合基板２Ｑは、図１Ａに示す保護膜付複合基板２Ｐから保護膜４０のうち半導体層３０ａの主表面を覆っている部分が除去されて、半導体層３０ａの主表面が露出した形態を有する。かかる形態を有する保護膜付複合基板２Ｑは、その半導体層３０ａの主表面上に品質の高い機能半導体層をエピタキシャル成長させることができる有効領域が大きい。
[規則91に基づく訂正 28.12.2012]　
　（支持基板）
　本実施形態の保護膜付複合基板２Ｐ，２Ｑにおける支持基板１０は、その上に酸化物膜２０を形成することができるものであれば特に制限はなく、サファイア支持基板、Ｓｉ支持基板、ＳｉＣ支持基板、ＩＩＩ族窒化物支持基板などが好適に挙げられる。支持基板１０は、半導体層３０ａとの熱膨張係数および屈折率の差が小さく整合性が高くまた導電性である観点から、半導体材料であるＩＩＩ族窒化物で形成されているＩＩＩ族窒化物支持基板が特に好ましい。また、支持基板１０は、安価でありまた光デバイスの場合は光透過性が高い観点から、透明材料であるサファイアで形成されているサファイア支持基板が特に好ましい。
　ここで、保護膜付複合基板２Ｐ，２Ｑにおいて支持基板１０と半導体層３０ａとの間の熱膨張係数の差を低減する観点から、半導体層３０ａと化学組成が同一または近似の支持基板１０が好ましい。たとえば、半導体層３０ａがＳｉ層のとき支持基板１０はＳｉ支持基板が好ましく、半導体層３０ａがＩＩＩ族窒化物層のとき支持基板１０はＩＩＩ族窒化物支持基板が好ましい。
　また、支持基板１０は、単結晶体であっても、非配向性多結晶体（たとえば焼結体）、配向性多結晶体などの多結晶体であっても、非結晶体であってもよいが、製造コストの低減の観点から、多結晶体、非結晶体であることが好ましい。
　また、支持基板１０の厚さは、酸化物膜２０および半導体層３０ａを支持できる厚さであれば特に制限はないが、取り扱い易い観点から３００μｍ以上が好ましく、材料コストを低減する観点から１０００μｍ以下が好ましい。
　（酸化物膜）
　本実施形態の保護膜付複合基板２Ｐ，２Ｑにおける酸化物膜２０は、その上に半導体層３０ａを形成することができ、支持基板１０上に形成することができ、支持基板１０と半導体層３０ａとの接合強度が高いものであれば特に制限はなく、ＴｉＯ2膜、ＳｒＴｉＯ3膜、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）膜、ＡＴＯ（アンチモンスズ酸化物）膜、ＺｎＯ膜、Ｇａ2Ｏ3膜、Ａｌ2Ｏ3膜などが好適に挙げられる。以下の観点から、酸化物膜２０は、ＴｉＯ2膜、ＳｒＴｉＯ3膜、ＩＴＯ膜、ＡＴＯ膜、ＺｎＯ膜およびＧａ2Ｏ3膜からなる群から選ばれる少なくともひとつであるであることが好ましい。光の透過性を高める観点から、酸化物膜２０は、屈折率が高い酸化物膜、たとえばＴｉＯ2膜（波長４００ｎｍの光の屈折率が約２．８）およびＳｒＴｉＯ3膜（波長４００ｎｍの光の屈折率が約２．４）からなる群から選ばれる少なくともひとつであることが好ましい。
　また、酸化物膜２０の厚さは、支持基板１０と半導体層３０ａとの接合強度を高める厚さであれば特に制限はないが、接合強度を高める観点から５０ｎｍ以上が好ましく、成膜コストを低減する観点から１０００ｎｍ以下が好ましい。
　（半導体層）
　本実施形態の保護膜付複合基板２Ｐ，２Ｑにおける半導体層３０ａは、その上に目的とする半導体デバイスの機能を発現させる機能半導体層をエピタキシャル成長させることができるものであれば特に制限はなく、ＩＩＩ族窒化物層、Ｓｉ層などが好適に挙げられる。目的とする半導体デバイスが光デバイスであって機能半導体層としてＩＩＩ族窒化物層をエピタキシャル成長させる場合は、機能半導体層の品質を高める観点から、半導体層３０ａは機能半導体層と化学組成が同一または近似するＩＩＩ族窒化物で形成されているＩＩＩ族窒化物層であることが特に好ましい。
[規則91に基づく訂正 28.12.2012]　
　また、上記のように、支持基板１０は、導電性である観点から半導体であるＩＩＩ族窒化物から形成されていることが好ましい。したがって、支持基板１０および半導体層３０ａの少なくともひとつがＩＩＩ族窒化物で形成されていることが好ましい。
　さらに、上記のように、支持基板１０と半導体層３０ａとは、両者間の熱膨張係数の差を低減する観点から、化学組成が同一または近似の支持基板１０が好ましい。したがって、支持基板１０および半導体層３０ａはいずれもＩＩＩ族窒化物で形成されていることが好ましい。
　半導体層３０ａの厚さは、その上に品質の高い機能半導体層をエピタキシャル成長させることができる厚さであれば特に制限はないが、半導体層３０ａを割れることなく形成する観点から１００ｎｍ以上が好ましく、半導体層３０ａの品質およびその厚さの精度を高く維持する観点から１０００μｍ以下が好ましい。
　（保護膜）
　本実施形態の保護膜付複合基板２Ｐ，２Ｑにおける保護膜４０は、酸化物膜２０のうち支持基板１０および半導体層３０ａのいずれにも覆われていない部分２０ｓ，２０ｔを覆うことにより酸化物膜２０を保護するものであれば特に制限はない。
　保護膜４０は、酸化物膜２０を保護する観点から、半導体層３０ａ上に機能半導体層をエピタキシャル成長させる条件において耐熱性および耐腐食性が高い膜が好ましい。保護膜４０の有する好ましい耐熱性および耐腐食性とは、たとえば、半導体層３０ａ上に機能半導体層としてＩＩＩ族窒化物層をエピタキシャル成長させる方法がＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相堆積）法の場合は、８００℃以上１５００℃以下で１ｋＰａ以上１００ｋＰａ以下の分圧のアンモニアガスが含有される雰囲気中において耐熱性および耐腐食性を有することを意味する。また、半導体層３０ａ上に機能半導体層としてＩＩＩ族窒化物層をエピタキシャル成長させる方法がＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長）法の場合は、８００℃以上１５００℃以下で１ｋＰａ以上１００ｋＰａ以下の分圧のＩＩＩ族塩化物ガスが含有される雰囲気中において耐熱性および耐腐食性を有することを意味する。
　また、保護膜４０は、酸化物膜２０のうち支持基板１０および半導体層３０ａのいずれにも覆われていない部分２０ｓ，２０ｔを確実に覆って分離させない観点から、支持基板１０、酸化物膜２０および半導体層３０ａの少なくともひとつとの接合強度が高く、支持基板１０、酸化物膜２０および半導体層３０ａの少なくともひとつの熱膨張係数と同一または近似の熱膨張係数を有していることが好ましい。かかる観点から、保護膜４０の熱膨張係数は、支持基板１０、酸化物膜２０および半導体層３０ａの少なくともひとつの熱膨張係数との差が３×１０-6℃-1以下であることが好ましい。
　上記の観点から、保護膜４０は、たとえば、ＩＩＩ族窒化物（ＩＩＩ族元素と窒素とにより形成される化合物、たとえばＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１））、ムライト（単鎖構造を有するアルミノケイ酸塩鉱物、化学式は３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2～２Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ2またはＡｌ6Ｏ13Ｓｉ2）、ケイ素（Ｓｉ）、モリブデン（Ｍｏ）などの少なくともひとつにより形成されていることが好ましい。
　また、保護膜４０の厚さは、酸化物膜２０を保護するのに十分な厚さであれば特に制限はないが、酸化物膜２０の保護を高める観点から１０ｎｍ以上が好ましく、酸化物膜２０中の光吸収量の低減および成膜コスト低減の観点から５００ｎｍ以下が好ましい。
[規則91に基づく訂正 28.12.2012]　
　また、図１Ｂに示すように、保護膜付複合基板２Ｑは、半導体層３０ａの主表面が露出していることが好ましい。かかる保護膜付複合基板２Ｑの半導体層３０ａの露出した主表面上に、目的とする半導体デバイスの機能を発現させる機能半導体層を容易にエピタキシャル成長させることができる。
　［保護膜付複合基板の製造方法］
　図２を参照して、本実施形態の保護膜付複合基板２Ｐ，２Ｑの製造方法は、支持基板１０と酸化物膜２０と半導体層３０ａを含む複合基板１を準備する工程（図２（Ａ））と、複合基板１上に保護膜４０を形成することにより保護膜付複合基板２Ｐを得る工程（図２（Ｂ））と、保護膜付複合基板２Ｐを加工することにより、保護膜４０のうち半導体層３０ａの主表面を覆っている部分を除去して、半導体層３０ａの主表面を露出させた保護膜付複合基板２Ｑを得る工程（図２（Ｃ））と、を含むことができる。
　上記の工程により、半導体層３０ａの主表面上に品質の高い機能半導体層をエピタキシャル成長させることができる保護膜付複合基板２Ｐ，２Ｑを効率よく製造することができる。
　（複合基板１の準備工程）
　図２（Ａ）を参照して、本実施形態の保護膜付複合基板２Ｐ，２Ｑの製造方法は、支持基板１０と酸化物膜２０と半導体層３０ａを含む複合基板１を準備する工程（複合基板１の準備工程）を含むことができる。
　ここで、図３を参照して、複合基板１の準備工程は、特に制限はないが、効率よく複合基板１を準備する観点から、支持基板１０を準備するサブ工程（図３（Ａ））、支持基板１０の主表面上に酸化物膜２０を形成するサブ工程（図３（Ａ））、半導体基板３０にその一方の主表面から一定の深さの領域にイオンＩを注入するサブ工程（図３（Ｂ））、支持基板１０の主表面上に形成された酸化物膜２０の主表面に半導体基板３０のイオン注入領域３０ｉ（イオンＩが注入された領域をいう。以下同じ。）側の主表面を貼り合わせるサブ工程（図３（Ｃ））、半導体基板３０を、そのイオン注入領域３０ｉで、半導体層３０ａと残りの半導体基板３０ｂとに分離して、支持基板１０の主表面上に形成された酸化物膜２０の主表面上に半導体層３０ａを形成するサブ工程（図３（Ｄ））と、を含むことができる。
　図３（Ａ）を参照して、支持基板１０を準備するサブ工程において、支持基板１０は、その材質および形状に適した一般的な方法で準備することができる。たとえば、ＩＩＩ族窒化物支持基板は、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、高窒素圧溶液法などの液相法により得られたＩＩＩ族窒化物結晶体を、所定の形状に加工することにより準備することができる。また、サファイア支持基板は、サファイア結晶体を所定の形状に加工することにより準備することができる。
　また、図３（Ａ）に示す支持基板１０上に酸化物膜２０を形成するサブ工程において、支持基板１０の主表面上に、酸化物膜２０を形成する方法は、その酸化物膜の形成に適している限り特に制限はなく、スパッタ法、パルスレーザ堆積法、分子線エピタキシ法、電子線蒸着法、化学気相成長法などの一般的な方法を用いることができる。
　図３（Ｂ）に示す半導体基板３０にその一方の主表面から一定の深さの領域にイオンＩを注入するサブ工程において、イオンＩを注入する深さは、特に制限はないが、１００ｎｍ以上１０００μｍ以下が好ましい。イオンＩを注入する深さが、１００ｎｍより小さいと半導体基板３０をそのイオン注入領域３０ｉで分離することにより形成される半導体層３０ａが割れやすくなり、１０００μｍより大きいとイオンの分布が広くなり分離する深さを調節することが難しくなるため半導体層３０ａの厚さを調節することが難しくなる。また、注入するイオンの種類は、特に制限はないが、形成する半導体層の品質の低下を抑制する観点から、質量が小さいイオンが好ましく、たとえば、水素イオン、ヘリウムイオンなどが好ましい。こうして形成されたイオン注入領域３０ｉは、注入されたイオンにより脆化する。
　図３（Ｃ）に示す支持基板１０の主表面上に形成された酸化物膜２０の主表面上に、半導体基板３０のイオン注入領域３０ｉ側の主表面を貼り合わせるサブ工程において、その貼り合わせ方法は、特に制限はないが、貼り合わせ後高温雰囲気下においても接合強度を保持できる観点から、貼り合わせる面の表面を洗浄して直接貼り合わせた後６００℃～１２００℃程度に昇温して接合することによる直接接合法、プラズマやイオンなどで貼り合わせ面を活性化させ室温（たとえば２５℃）～４００℃程度の低温で接合することによる表面活性化法などが好ましい。
　図３（Ｄ）に示す半導体基板３０を、そのイオン注入領域３０ｉで、半導体層３０ａと残りの半導体基板３０ｂとに分離して、支持基板１０の主表面上に形成された酸化物膜２０の主表面上に半導体層３０ａを形成するサブ工程において、半導体基板３０をそのイオン注入領域３０ｉで分離する方法は、半導体基板３０のイオン注入領域３０ｉに何らかのエネルギーを与える方法であれば特に制限はなく、イオン注入領域３０ｉに、応力を加える方法、熱を加える方法、光を照射する方法、および超音波を印加する方法の少なくともひとつの方法を用いることができる。かかるイオン注入領域３０ｉは、注入されたイオンにより脆化しているため、上記エネルギーを受けることにより、半導体基板３０は、支持基板１０の主表面上に形成された酸化物膜２０上に貼り合わされた半導体層３０ａと、残りの半導体基板３０ｂと、に容易に分離される。
　上記のようにして、支持基板１０の主表面上に形成された酸化物膜２０の主表面上に半導体層３０ａを形成することにより、支持基板１０と、支持基板１０の主表面上に形成されている酸化物膜２０と、酸化物膜２０の主表面上に形成されている半導体層３０ａと、を含む複合基板１が得られる。
　図３（Ｄ）を参照して、こうして得られた複合基板１には、酸化物膜２０の側表面であって支持基板１０および半導体層３０ａのいずれにも覆われていない部分２０ｓが存在する。また、上記サブ工程において、酸化物膜２０を形成する際の不具合、半導体基板３０にイオン注入する際の不具合、酸化物膜２０と半導体基板３０とを貼り合わせる際の不具合などにより、半導体基板３０を半導体層３０ａと残りの半導体基板３０ｂとに分離する際に、イオン注入領域３０ｉで分離されずに半導体基板３０と酸化物膜２０との界面で分離する分離異常領域Ｒが発生する場合がある。複合基板１のかかる分離異常領域Ｒにおいては、酸化物膜２０の主表面のうち支持基板１０および半導体層３０ａのいずれにも覆われていない部分２０ｔが存在する。
　上記のような酸化物膜２０のうち支持基板１０および半導体層３０ａのいずれにも覆われていない部分２０ｓ，２０ｔを有する複合基板１は、半導体層３０ａの主表面上に機能半導体層をエピタキシャル成長させる条件において酸化物膜２０の耐熱性および耐腐食性に乏しいため、上記の酸化物膜２０が上記の支持基板１０および半導体層３０ａのいずれにも覆われていない部分２０ｓ，２０ｔから著しく腐食されることにより、機能半導体層をエピタキシャル成長させて半導体デバイスを製造する際の有効領域が低下する問題点があった。
　図２（Ｂ）～（Ｃ）を参照して、上記問題点を解決するため、以下の工程により保護膜付複合基板２Ｐ，２Ｑを製造する。
　（保護膜付複合基板２Ｐを得る工程）
　図２（Ｂ）を参照して、本実施形態の保護膜付複合基板２Ｐ，２Ｑの製造方法は、上記の複合基板１に保護膜４０を形成することにより保護膜付複合基板２Ｐを得る工程を含むことができる。
　保護膜付複合基板２Ｐを得る工程において、複合基板１に保護膜４０を形成する方法は、酸化物膜２０のうち支持基板１０および半導体層３０ａのいずれにも覆われていない部分２０ｓ，２０ｔを覆うことができる方法であれば特に制限はなく、スパッタ法、パルスレーザ堆積法、分子線エピタキシ法、電子線蒸着法、化学気相成長法、ゾルゲル法などの一般的な方法を用いることができる。
　こうして得られた保護膜付複合基板２Ｐは、酸化物膜２０のうち支持基板１０および半導体層３０ａのいずれにも覆われていない部分２０ｓ，２０ｔに加えて、半導体層３０ａの主表面も、保護膜４０で覆われている形態を有するため、機能半導体層をエピタキシャル成長させる前において、上記保護膜４０により酸化物膜２０のみならず半導体層３０ａも保護できる。
　（保護膜付複合基板２Ｑを得る工程）
　図２（Ｃ）を参照して、本実施形態の保護膜付複合基板２Ｑの製造方法は、保護膜付複合基板２Ｐを加工することにより、保護膜４０のうち半導体層３０ａの主表面を覆っている部分を除去して、半導体層３０ａの主表面を露出させた保護膜付複合基板２Ｑを得る工程を含むことができる。
　保護膜付複合基板２Ｑを得る工程において、保護膜付複合基板２Ｐを加工することにより、保護膜４０のうち半導体層３０ａの主表面を覆っている部分を除去する方法には、特に制限はなく、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）などのドライエッチング、酸溶液、アルカリ溶液などによるウェットエッチング、研削、機械的研磨、化学機械的研磨、化学的研磨などの一般的な方法を用いることができる。
　こうして得られた保護膜付複合基板２Ｑは、酸化物膜２０のうち支持基板１０および半導体層３０ａのいずれにも覆われていない部分２０ｓ，２０ｔが保護膜４０に覆われており、半導体層３０ａの主表面が露出しているため、半導体層３０ａの主表面上に品質の高い機能半導体層をエピタキシャル成長させることができる有効領域が大きい。
　すなわち、図２（Ｄ）を参照して、上記の製造方法により得られた保護膜付複合基板２Ｑは、その半導体層３０ａの主表面上に機能半導体層５０をエピタキシャル成長させる工程を加えることにより、品質の高い機能半導体層をエピタキシャル成長させることができる有効領域が大きいため、特性の高い半導体デバイスを歩留まりよく製造することができる。
　［半導体デバイスの製造方法］
　図２を参照して、本発明の別の局面における実施形態である半導体デバイスの製造方法は、上記の保護膜付複合基板２Ｑを準備する工程（図２（Ａ）～（Ｃ））と、保護膜付複合基板２Ｑの半導体層３０ａ上に、半導体デバイス３としての機能を発現させる少なくとも１層の機能半導体層５０をエピタキシャル成長させる工程（図２（Ｄ））と、を含む半導体デバイスの製造方法である。
　本実施形態の半導体デバイスの製造方法によれば、支持基板１０、酸化物膜２０、半導体層３０ａおよび保護膜４０を含み、酸化物膜２０のうち支持基板１０および半導体層３０ａのいずれにも覆われていない部分２０ｓ，２０ｔが保護膜４０に覆われた保護膜付複合基板２Ｑを準備し、その保護膜付複合基板２Ｑの半導体層３０ａ上に少なくとも１層の機能半導体層５０をエピタキシャル成長させることにより、エピタキシャル成長の際の高温および高腐食性の雰囲気下においても酸化物膜の腐食が抑制され、広い有効領域において品質の高い機能半導体層を成長させることができるため、特性の高い半導体デバイスを歩留まりよく製造することができる。
　（保護膜付複合基板の準備工程）
　図２（Ａ）～（Ｃ）を参照して、本実施形態の半導体デバイスの製造方法は、上記の保護膜付複合基板２Ｑを準備する工程を含む。かかる保護膜付複合基板２Ｑの準備工程は、上記の複合基板１の準備工程と、保護膜付複合基板２Ｐを得る工程と、および保護膜付複合基板２Ｑを得る工程とを含む、すなわち保護膜付複合基板２Ｑの製造方法と同様である。
　（機能半導体層のエピタキシャル成長工程）
　図２（Ｄ）を参照して、本実施形態の半導体デバイスの製造方法は、保護膜付複合基板２Ｑの半導体層３０ａ上に、半導体デバイス３としての機能を発現させる少なくとも１層の機能半導体層５０をエピタキシャル成長させる工程を含む。
　ここで、機能半導体層５０をエピタキシャル成長させる方法には、特に制限はないが、品質の高い機能半導体層５０を成長させる観点から、ＭＯＣＶＤ法、ＨＶＰＥ法、ＭＢＥ（分子線成長）法、昇華法などの気相法、フラックス法、高窒素圧溶液法などの液相法などが好ましい。
　また、半導体デバイス３としての機能を発現させる少なくとも１層の機能半導体層５０は、半導体デバイスの種類により異なる。たとえば、半導体デバイスが光デバイスであれば、機能半導体層５０としてＭＱＷ（多重量子井戸）構造の発光層などが挙げられる。半導体デバイスが電子デバイスであれば、機能半導体層として電子ストップ層、電子ドリフト層などが挙げられる。
　［実施例１］
　（実施例１－１）
　１．支持基板の準備
　図３（Ａ）を参照して、ＨＶＰＥ法により成長させたＧａＮ結晶体（図示せず）から直径が５０ｍｍで厚さが５００μｍの基板を切り出して、その主表面を研磨して、ＧａＮ支持基板（支持基板１０）を準備した。
　２．支持基板上への酸化物膜の形成
　図３（Ａ）を参照して、スパッタ法により、ＧａＮ支持基板（支持基板１０）上に厚さ３００ｎｍのＴｉＯ2膜（酸化物膜２０）を成長させた。
　３．酸化物膜上への半導体層の形成
　図３（Ｂ）を参照して、ＨＶＰＥ法により成長させたＧａＮ結晶体（図示せず）から直径が５０ｍｍで厚さが５００μｍの基板を切り出して、その主表面を化学機械的研磨して、ＧａＮ基板（半導体基板３０）を準備し、その基板の一方の主表面から３００ｎｍの深さに水素イオンを注入した。
　図３（Ｃ）を参照して、ＧａＮ支持基板（支持基板１０）上のＴｉＯ2膜（酸化物膜２０）の主表面と、ＧａＮ基板（半導体基板３０）のイオン注入側の主表面とを、それぞれアルゴンプラズマにより清浄化させた後、接合圧力８ＭＰａで貼り合わせた。
　図３（Ｄ）および図２（Ａ）を参照して、貼り合わせた基板を、３００℃で２時間熱処理することにより、貼り合わせた基板の接合強度を高めるとともに、ＧａＮ基板（半導体基板３０）をそのイオン注入領域３０ｉで分離することにより、ＴｉＯ2膜（酸化物膜２０）上に厚さが３００ｎｍのＧａＮ層（半導体層３０ａ）を形成して、ＧａＮ支持基板（支持基板１０）、ＴｉＯ2膜（酸化物膜２０）およびＧａＮ層（半導体層３０ａ）がこの順に形成された複合基板１が得られた。
　得られた複合基板１は、光学顕微鏡により観察したところ、ＴｉＯ2膜（酸化物膜２０）の側表面であってＧａＮ支持基板（支持基板１０）およびＧａＮ層（半導体層３０ａ）のいずれにも覆われていない部分２０ｓ、および、ＴｉＯ2膜（酸化物膜２０）の主表面のうち支持基板１０および半導体層３０ａのいずれにも覆われていない部分２０ｔが存在していた。
　４．保護膜の形成
　図２（Ｂ）を参照して、上記の複合基板１のＴｉＯ2膜（酸化物膜２０）およびＧａＮ層（半導体層３０ａ）が形成されている主表面上に、厚さ３００ｎｍのＧａＮ膜（保護膜４０）を、スパッタ法で形成することにより、保護膜付複合基板２Ｐが得られた。
　得られた保護膜付複合基板２Ｐは、光学顕微鏡により観察したところ、ＴｉＯ2膜（酸化物膜２０）の側表面であってＧａＮ支持基板（支持基板１０）およびＧａＮ層（半導体層３０ａ）のいずれにも覆われていない部分２０ｓ、および、ＴｉＯ2膜（酸化物膜２０）の主表面のうち支持基板１０および半導体層３０ａのいずれにも覆われていない部分２０ｔに加えてＧａＮ層（半導体層３０ａ）の主表面および側表面も、ＧａＮ膜（保護膜４０）で覆われていた。
　図２（Ｃ）を参照して、上記の保護膜付複合基板２Ｐにおいて、保護膜４０のうち半導体層３０ａの主表面を覆っている部分を化学機械的研磨（ＣＭＰ）により除去して、半導体層３０ａの主表面を露出させることにより、保護膜付複合基板２Ｑが得られた。
　得られた保護膜付複合基板２Ｑは、光学顕微鏡により観察したところ、酸化物膜２０の側表面であって支持基板１０および半導体層３０ａのいずれにも覆われていない部分２０ｓ、ならびに、酸化物膜２０の主表面のうち支持基板１０および半導体層３０ａのいずれにも覆われていない部分２０ｔがＧａＮ膜（保護膜４０）で覆われていた。
　５．保護膜付複合基板の透過率測定
　上記の保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、紫外可視分光光度計により測定したところ、５９．４％であった。
　６．機能半導体層のエピタキシャル成長
　上記の保護膜付複合基板２ＱのＧａＮ層（半導体層３０ａ）の主表面上に、ＭＯＣＶＤ法により、厚さ３００ｎｍのＧａＮ層（機能半導体層５０）をエピタキシャル成長させた。
　７．エピタキシャル成長後の保護膜付複合基板の透過率測定
　上記のようにしてＧａＮ層（機能半導体層５０）がエピタキシャル成長された後の保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、紫外可視分光光度計により測定したところ、５８．８％であった。結果を表１にまとめた。
　（実施例１－２）
　図２を参照して、保護膜４０として厚さ３００μｍのムライト膜をスパッタ法により形成したこと以外は、実施例１－１と同様にして、図２（Ｃ）に示すような保護膜付複合基板２Ｑを得た。得られた保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、５９．４％であった。上記の保護膜付複合基板２ＱのＧａＮ層（半導体層３０ａ）の主表面上に、厚さ３００ｎｍのＧａＮ層（機能半導体層５０）をエピタキシャル成長させた。ＧａＮ層（機能半導体層５０）がエピタキシャル成長された後の保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、５８．８％であった。結果を表１にまとめた。
　（実施例１－３）
　図２を参照して、保護膜４０として厚さ３００μｍのモリブデン膜をスパッタ法により形成したこと以外は、実施例１－１と同様にして、図２（Ｃ）に示すような保護膜付複合基板２Ｑを得た。得られた保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、５９．４％であった。上記の保護膜付複合基板２ＱのＧａＮ層（半導体層３０ａ）の主表面上に、厚さ３００ｎｍのＧａＮ層（機能半導体層５０）をエピタキシャル成長させた。ＧａＮ層（機能半導体層５０）がエピタキシャル成長された後の保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、５８．８％であった。結果を表１にまとめた。
　（比較例１）
　実施例１－１と同様にして、複合基板１を得た。得られた複合基板１における波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１と同様に測定したところ、６２．５％であった。上記の複合基板１のＧａＮ層（半導体層）の主表面上に、実施例１－１と同様にして、厚さ３００ｎｍのＧａＮ層（機能半導体層）をエピタキシャル成長させた。ＧａＮ層（機能半導体層）がエピタキシャル成長された後の複合基板１における波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、４３．８％であった。結果を表１にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
[規則91に基づく訂正 28.12.2012]　
　表１から明らかなように、比較例１の保護膜のない複合基板は、その光透過率が、機能半導体層のエピタキシャル成長により６２．５％から４３．８％と著しく低下したのに比べて、実施例１－１、１－２および１－３の保護膜付複合基板は、それらの光透過率が、機能半導体層のエピタキシャル成長によっても５９．４％から５８．８％とほとんど低下しなかった。実施例１－１、１－２、および１－３の保護膜付複合基板ならびに比較例１の保護膜のない複合基板におけるこのような光透過率の低下は、機能半導体層をエピタキシャル成長させる際のＴｉＯ2膜（酸化物膜）の熱および腐食による劣化による失透に由来するものであった。すなわち、保護膜付複合基板は、保護膜であるＧａＮ膜、ムライト膜およびモリブデン膜のひとつによってＴｉＯ2膜（酸化物膜）が保護されているため、保護膜のない複合基板に比べて、機能半導体層をエピタキシャル成長させる際の酸化物膜の劣化を極めて低減されることにより有効領域が大きく維持されるため、特性の高い半導体デバイスが歩留まりよく得られることがわかった。
　［実施例２］
　（実施例２－１）
　図２および図３を参照して、酸化物膜２０として厚さ３００ｎｍのＳｒＴｉＯ3膜をスパッタ法により成長させたこと以外は、実施例１－１と同様にして、図２（Ｃ）に示すような保護膜付複合基板２Ｑを得た。得られた保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、６１．１％であった。上記の保護膜付複合基板２ＱのＧａＮ層（半導体層）の主表面上に、実施例１－１と同様にして、厚さ３００ｎｍのＧａＮ層（機能半導体層）をエピタキシャル成長させた。ＧａＮ層（機能半導体層）がエピタキシャル成長された後の保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、６０．５％であった。結果を表２にまとめた。
　（実施例２－２）
　図２を参照して、保護膜４０として厚さ３００μｍのムライト膜をスパッタ法により形成したこと以外は、実施例２－１と同様にして、図２（Ｃ）に示すような保護膜付複合基板２Ｑを得た。得られた保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、６１．１％であった。上記の保護膜付複合基板２ＱのＧａＮ層（半導体層３０ａ）の主表面上に、厚さ３００ｎｍのＧａＮ層（機能半導体層５０）をエピタキシャル成長させた。ＧａＮ層（機能半導体層５０）がエピタキシャル成長された後の保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、６０．５％であった。結果を表２にまとめた。
　（実施例２－３）
　図２を参照して、保護膜４０として厚さ３００μｍのモリブデン膜をスパッタ法により形成したこと以外は、実施例２－１と同様にして、図２（Ｃ）に示すような保護膜付複合基板２Ｑを得た。得られた保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、６１．１％であった。上記の保護膜付複合基板２ＱのＧａＮ層（半導体層３０ａ）の主表面上に、厚さ３００ｎｍのＧａＮ層（機能半導体層５０）をエピタキシャル成長させた。ＧａＮ層（機能半導体層５０）がエピタキシャル成長された後の保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、６０．５％であった。結果を表２にまとめた。
[規則91に基づく訂正 28.12.2012]　
　（比較例２）
　図２を参照して、実施例２－１と同様にして、図２（Ａ）に示すような複合基板１を得た。得られた複合基板１における波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、６４．３％であった。上記の複合基板１のＧａＮ層（半導体層）の主表面上に、実施例１－１と同様にして、厚さ３００ｎｍのＧａＮ層（機能半導体層）をエピタキシャル成長させた。ＧａＮ層（機能半導体層）がエピタキシャル成長された後の複合基板１における波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、４５．０％であった。結果を表２にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２から明らかなように、比較例２の保護膜のない複合基板は、その光透過率が、機能半導体層のエピタキシャル成長により６４．３％から４５．０％と著しく低下したのに比べて、実施例２－１、２－２および２－３の保護膜付複合基板は、それらの光透過率が、機能半導体層のエピタキシャル成長によっても６１．１％から６０．５％とほとんど低下しなかった。実施例２－１、２－２および２－３の保護膜付複合基板ならびに比較例２の保護膜のない複合基板におけるこのような光透過率の低下は、機能半導体層をエピタキシャル成長させる際のＳｒＴｉＯ3膜（酸化物膜）の熱および腐食による劣化による失透に由来するものであった。すなわち、保護膜付複合基板は、保護膜であるＧａＮ膜、ムライト膜およびモリブデン膜のひとつによってＳｒＴｉＯ3膜（酸化物膜）が保護されているため、保護膜のない複合基板に比べて、機能半導体層をエピタキシャル成長させる際の酸化物膜の劣化を極めて低減されることにより有効領域が大きく維持されるため、特性の高い半導体デバイスが歩留まりよく得られることがわかった。
　［実施例３］
　（実施例３－１）
　図２および図３を参照して、酸化物膜２０として厚さ３００ｎｍのＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）膜をスパッタ法により成長させたこと以外は、実施例１－１と同様にして、図２（Ｃ）に示すような保護膜付複合基板２Ｑを得た。得られた保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、５７．３％であった。上記の保護膜付複合基板２ＱのＧａＮ層（半導体層）の主表面上に、実施例１－１と同様にして、厚さ３００ｎｍのＧａＮ層（機能半導体層）をエピタキシャル成長させた。ＧａＮ層（機能半導体層）がエピタキシャル成長された後の保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、５６．７％であった。結果を表３にまとめた。
　（実施例３－２）
　図２を参照して、保護膜４０として厚さ３００μｍのムライト膜をスパッタ法により形成したこと以外は、実施例３－１と同様にして、図２（Ｃ）に示すような保護膜付複合基板２Ｑを得た。得られた保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、５７．３％であった。上記の保護膜付複合基板２ＱのＧａＮ層（半導体層３０ａ）の主表面上に、厚さ３００ｎｍのＧａＮ層（機能半導体層５０）をエピタキシャル成長させた。ＧａＮ層（機能半導体層５０）がエピタキシャル成長された後の保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、５６．７％であった。結果を表３にまとめた。
　（実施例３－３）
　図２を参照して、保護膜４０として厚さ３００μｍのモリブデン膜をスパッタ法により形成したこと以外は、実施例３－１と同様にして、図２（Ｃ）に示すような保護膜付複合基板２Ｑを得た。得られた保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、５７．３％であった。上記の保護膜付複合基板２ＱのＧａＮ層（半導体層３０ａ）の主表面上に、厚さ３００ｎｍのＧａＮ層（機能半導体層５０）をエピタキシャル成長させた。ＧａＮ層（機能半導体層５０）がエピタキシャル成長された後の保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、５６．７％であった。結果を表３にまとめた。
[規則91に基づく訂正 28.12.2012]　
　（比較例３）
　図２を参照して、実施例３－１と同様にして、図２（Ａ）に示すような複合基板１を得た。得られた複合基板１における波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、６０．３％であった。上記の複合基板１のＧａＮ層（半導体層）の主表面上に、実施例１－１と同様にして、厚さ３００ｎｍのＧａＮ層（機能半導体層）をエピタキシャル成長させた。ＧａＮ層（機能半導体層）がエピタキシャル成長された後の複合基板１における波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、４２．２％であった。結果を表３にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３から明らかなように、比較例３の保護膜のない複合基板は、その光透過率が、機能半導体層のエピタキシャル成長により６０．３％から４２．２％と著しく低下したのに比べて、実施例３－１、３－２および３－３の保護膜付複合基板は、それらの光透過率が、機能半導体層のエピタキシャル成長によっても５７．３％から５６．７％とほとんど低下しなかった。実施例３－１、３－２および３－３の保護膜付複合基板ならびに比較例３の保護膜のない複合基板におけるこのような光透過率の低下は、機能半導体層をエピタキシャル成長させる際のＩＴＯ膜（酸化物膜）の熱および腐食による劣化による失透に由来するものであった。すなわち、保護膜付複合基板は、保護膜であるＧａＮ膜、ムライト膜およびモリブデン膜のひとつによってＩＴＯ膜（酸化物膜）が保護されているため、保護膜のない複合基板に比べて、機能半導体層をエピタキシャル成長させる際の酸化物膜の劣化を極めて低減されることにより有効領域が大きく維持されるため、特性の高い半導体デバイスが歩留まりよく得られることがわかった。
　［実施例４］
　（実施例４－１）
　図２および図３を参照して、酸化物膜２０として厚さ３００ｎｍのＡＴＯ（アンチモンスズ酸化物）膜をスパッタ法により成長させたこと以外は、実施例１－１と同様にして、図２（Ｃ）に示すような保護膜付複合基板２Ｑを得た。得られた保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、５７．８％であった。上記の保護膜付複合基板２ＱのＧａＮ層（半導体層）の主表面上に、実施例１－１と同様にして、厚さ３００ｎｍのＧａＮ層（機能半導体層）をエピタキシャル成長させた。ＧａＮ層（機能半導体層）がエピタキシャル成長された後の保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、５７．２％であった。結果を表４にまとめた。
　（実施例４－２）
　図２を参照して、保護膜４０として厚さ３００μｍのムライト膜をスパッタ法により形成したこと以外は、実施例４－１と同様にして、図２（Ｃ）に示すような保護膜付複合基板２Ｑを得た。得られた保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、５７．８％であった。上記の保護膜付複合基板２ＱのＧａＮ層（半導体層３０ａ）の主表面上に、厚さ３００ｎｍのＧａＮ層（機能半導体層５０）をエピタキシャル成長させた。ＧａＮ層（機能半導体層５０）がエピタキシャル成長された後の保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、５７．２％であった。結果を表４にまとめた。
　（実施例４－３）
　図２を参照して、保護膜４０として厚さ３００μｍのモリブデン膜をスパッタ法により形成したこと以外は、実施例４－１と同様にして、図２（Ｃ）に示すような保護膜付複合基板２Ｑを得た。得られた保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、５７．８％であった。上記の保護膜付複合基板２ＱのＧａＮ層（半導体層３０ａ）の主表面上に、厚さ３００ｎｍのＧａＮ層（機能半導体層５０）をエピタキシャル成長させた。ＧａＮ層（機能半導体層５０）がエピタキシャル成長された後の保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、５７．２％であった。結果を表４にまとめた。
[規則91に基づく訂正 28.12.2012]　
　（比較例４）
　図２を参照して、実施例４－１と同様にして、図２（Ａ）に示すような複合基板１を得た。得られた複合基板１における波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、６０．８％であった。上記の複合基板１のＧａＮ層（半導体層）の主表面上に、実施例１－１と同様にして、厚さ３００ｎｍのＧａＮ層（機能半導体層）をエピタキシャル成長させた。ＧａＮ層（機能半導体層）がエピタキシャル成長された後の複合基板１における波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、４２．６％であった。結果を表４にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表４から明らかなように、比較例４の保護膜のない複合基板は、その光透過率が、機能半導体層のエピタキシャル成長により６０．８％から４２．６％と著しく低下したのに比べて、実施例４－１、４－２および４－３の保護膜付複合基板は、それらの光透過率が、機能半導体層のエピタキシャル成長によっても５７．８％から５７．２％とほとんど低下しなかった。実施例４－１、４－２および４－３の保護膜付複合基板ならびに比較例４の保護膜のない複合基板におけるこのような光透過率の低下は、機能半導体層をエピタキシャル成長させる際のＡＴＯ膜（酸化物膜）の熱および腐食による劣化による失透に由来するものであった。すなわち、保護膜付複合基板は、保護膜であるＧａＮ膜、ムライト膜およびモリブデン膜のひとつによってＡＴＯ膜（酸化物膜）が保護されているため、保護膜のない複合基板に比べて、機能半導体層をエピタキシャル成長させる際の酸化物膜の劣化を極めて低減されることにより有効領域が大きく維持されるため、特性の高い半導体デバイスが歩留まりよく得られることがわかった。
　［実施例５］
　（実施例５－１）
　図２および図３を参照して、酸化物膜２０として厚さ３００ｎｍのＺｎＯ膜をスパッタ法により成長させたこと以外は、実施例１－１と同様にして、図２（Ｃ）に示すような保護膜付複合基板２Ｑを得た。得られた保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、５７．１％であった。上記の保護膜付複合基板２ＱのＧａＮ層（半導体層）の主表面上に、実施例１－１と同様にして、厚さ３００ｎｍのＧａＮ層（機能半導体層）をエピタキシャル成長させた。ＧａＮ層（機能半導体層）がエピタキシャル成長された後の保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、５６．５％であった。結果を表５にまとめた。
　（実施例５－２）
　図２を参照して、保護膜４０として厚さ３００μｍのムライト膜をスパッタ法により形成したこと以外は、実施例５－１と同様にして、図２（Ｃ）に示すような保護膜付複合基板２Ｑを得た。得られた保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、５７．１％であった。上記の保護膜付複合基板２ＱのＧａＮ層（半導体層３０ａ）の主表面上に、厚さ３００ｎｍのＧａＮ層（機能半導体層５０）をエピタキシャル成長させた。ＧａＮ層（機能半導体層５０）がエピタキシャル成長された後の保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、５６．５％であった。結果を表５にまとめた。
　（実施例５－３）
　図２を参照して、保護膜４０として厚さ３００μｍのモリブデン膜をスパッタ法により形成したこと以外は、実施例５－１と同様にして、図２（Ｃ）に示すような保護膜付複合基板２Ｑを得た。得られた保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、５７．１％であった。上記の保護膜付複合基板２ＱのＧａＮ層（半導体層３０ａ）の主表面上に、厚さ３００ｎｍのＧａＮ層（機能半導体層５０）をエピタキシャル成長させた。ＧａＮ層（機能半導体層５０）がエピタキシャル成長された後の保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、５６．５％であった。結果を表５にまとめた。
[規則91に基づく訂正 28.12.2012]　
　（比較例５）
　図２を参照して、実施例５－１と同様にして、図２（Ａ）に示すような複合基板１を得た。得られた複合基板１における波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、６０．１％であった。上記の複合基板１のＧａＮ層（半導体層）の主表面上に、実施例１－１と同様にして、厚さ３００ｎｍのＧａＮ層（機能半導体層）をエピタキシャル成長させた。ＧａＮ層（機能半導体層）がエピタキシャル成長された後の複合基板１における波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、４２．１％であった。結果を表５にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　表５から明らかなように、比較例５の保護膜のない複合基板は、その光透過率が、機能半導体層のエピタキシャル成長により６０．１％から４２．１％と著しく低下したのに比べて、実施例５－１、５－２および５－３の保護膜付複合基板は、それらの光透過率が、機能半導体層のエピタキシャル成長によっても５７．１％から５６．５％とほとんど低下しなかった。実施例５－１、５－２および５－３の保護膜付複合基板ならびに比較例５の保護膜のない複合基板におけるこのような光透過率の低下は、機能半導体層をエピタキシャル成長させる際のＺｎＯ膜（酸化物膜）の熱および腐食による劣化による失透に由来するものであった。すなわち、保護膜付複合基板は、保護膜であるＧａＮ膜、ムライト膜およびモリブデン膜のひとつによってＺｎＯ膜（酸化物膜）が保護されているため、保護膜のない複合基板に比べて、機能半導体層をエピタキシャル成長させる際の酸化物膜の劣化を極めて低減されることにより有効領域が大きく維持されるため、特性の高い半導体デバイスが歩留まりよく得られることがわかった。
　［実施例６］
　（実施例６－１）
　図２および図３を参照して、酸化物膜２０として厚さ３００ｎｍのＧａ2Ｏ3膜をスパッタ法により成長させたこと以外は、実施例１－１と同様にして、図２（Ｃ）に示すような保護膜付複合基板２Ｑを得た。得られた保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、５４．７％であった。上記の保護膜付複合基板２ＱのＧａＮ層（半導体層）の主表面上に、実施例１－１と同様にして、厚さ３００ｎｍのＧａＮ層（機能半導体層）をエピタキシャル成長させた。ＧａＮ層（機能半導体層）がエピタキシャル成長された後の保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、５４．２％であった。結果を表６にまとめた。
　（実施例６－２）
　図２を参照して、保護膜４０として厚さ３００μｍのムライト膜をスパッタ法により形成したこと以外は、実施例６－１と同様にして、図２（Ｃ）に示すような保護膜付複合基板２Ｑを得た。得られた保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、５４．７％であった。上記の保護膜付複合基板２ＱのＧａＮ層（半導体層３０ａ）の主表面上に、厚さ３００ｎｍのＧａＮ層（機能半導体層５０）をエピタキシャル成長させた。ＧａＮ層（機能半導体層５０）がエピタキシャル成長された後の保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、５４．２％であった。結果を表６にまとめた。
　（実施例６－３）
　図２を参照して、保護膜４０として厚さ３００μｍのモリブデン膜をスパッタ法により形成したこと以外は、実施例６－１と同様にして、図２（Ｃ）に示すような保護膜付複合基板２Ｑを得た。得られた保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、５４．７％であった。上記の保護膜付複合基板２ＱのＧａＮ層（半導体層３０ａ）の主表面上に、厚さ３００ｎｍのＧａＮ層（機能半導体層５０）をエピタキシャル成長させた。ＧａＮ層（機能半導体層５０）がエピタキシャル成長された後の保護膜付複合基板２Ｑにおける波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、５４．２％であった。結果を表６にまとめた。
[規則91に基づく訂正 28.12.2012]　
　（比較例６）
　図２を参照して、実施例６－１と同様にして、図２（Ａ）に示すような複合基板１を得た。得られた複合基板１における波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、５７．６％であった。上記の複合基板１のＧａＮ層（半導体層）の主表面上に、実施例１－１と同様にして、厚さ３００ｎｍのＧａＮ層（機能半導体層）をエピタキシャル成長させた。ＧａＮ層（機能半導体層）がエピタキシャル成長された後の複合基板１における波長５００ｎｍの光の透過率は、実施例１－１と同様に測定したところ、５１．８％であった。結果を表６にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　表６から明らかなように、比較例６の保護膜のない複合基板は、その光透過率が、機能半導体層のエピタキシャル成長により５７．６％から５１．８％と著しく低下したのに比べて、実施例６－１、６－２および６－３の保護膜付複合基板は、それらの光透過率が、機能半導体層のエピタキシャル成長によっても５４．７％から５４．２％とほとんど低下しなかった。実施例６－１、６－２および６－３の保護膜付複合基板ならびに比較例６の保護膜のない複合基板におけるこのような光透過率の低下は、機能半導体層をエピタキシャル成長させる際のＧａ2Ｏ3膜（酸化物膜）の熱および腐食による劣化による失透に由来するものであった。すなわち、保護膜付複合基板は、保護膜であるＧａＮ膜、ムライト膜およびモリブデン膜のひとつによってＧａ2Ｏ3膜（酸化物膜）が保護されているため、保護膜のない複合基板に比べて、機能半導体層をエピタキシャル成長させる際の酸化物膜の劣化を極めて低減されることにより有効領域が大きく維持されるため、特性の高い半導体デバイスが歩留まりよく得られることがわかった。
　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はなくて請求の範囲によって示され、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　複合基板、２Ｐ，２Ｑ　保護膜付複合基板、３　半導体デバイス、１０　支持基板、２０　酸化物膜、２０ｓ，２０ｔ　覆われていない部分、３０　半導体基板、３０ａ　半導体層、３０ｂ　残りの半導体基板、３０ｉ　イオン注入領域、４０　保護膜、５０　機能半導体層。

Claims (5)

  1. [規則91に基づく訂正 28.12.2012]　
    　支持基板（１０）と、前記支持基板（１０）上に配置された酸化物膜（２０）と、前記酸化物膜（２０）上に配置された半導体層（３０ａ）と、前記酸化物膜（２０）のうち前記支持基板（１０）および前記半導体層（３０ａ）のいずれにも覆われていない部分（２０ｓ，２０ｔ）を覆うことにより前記酸化物膜（２０）を保護する保護膜（４０）と、を含む保護膜付複合基板。
  2. 　前記酸化物膜（２０）は、ＴｉＯ2膜、ＳｒＴｉＯ3膜、インジウムスズ酸化物膜、アンチモンスズ酸化物膜、ＺｎＯ膜およびＧａ2Ｏ3膜からなる群から選ばれる少なくともひとつである請求項１に記載の保護膜付複合基板。
  3. 　前記支持基板（１０）および前記半導体層（３０ａ）の少なくともひとつがＩＩＩ族窒化物で形成されている請求項２に記載の保護膜付複合基板。
  4. 　前記支持基板（１０）および前記半導体層（３０ａ）の少なくともひとつがＩＩＩ族窒化物で形成されている請求項１に記載の保護膜付複合基板。
  5. 　請求項１に記載の保護膜付複合基板（２Ｑ）を準備する工程と、
    　前記保護膜付複合基板（２Ｑ）の前記半導体層（３０ａ）上に、半導体デバイス（３）としての機能を発現させる少なくとも１層の機能半導体層（５０）をエピタキシャル成長させる工程と、を含む半導体デバイスの製造方法。
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