WO2014125688A1 - Ｉｉｉ族窒化物複合基板およびその製造方法、積層ｉｉｉ族窒化物複合基板、ならびにｉｉｉ族窒化物半導体デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

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

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iii nitride
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石橋　恵二
拓弥 柳澤
上松　康二
裕紀 関
喜之 山本
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住友電気工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a group III nitride composite substrate and a manufacturing method thereof, a laminated group III nitride composite substrate, a group III nitride semiconductor device, and a manufacturing method thereof.
  • Group III nitrides such as GaN have excellent semiconductor characteristics and are therefore preferably used in semiconductor devices.
  • group III nitrides such as GaN have good material characteristics different from those of Si, GaAs, SiC, and the like in various types of semiconductor devices, for example, light emitting devices and electronic devices, and therefore can be used for various devices. it can.
  • Patent Document 1 discloses a self-standing group III nitride substrate having a diameter of 25 mm to 160 mm and a thickness of 100 ⁇ m to 1000 ⁇ m as a semiconductor device substrate, as a specific example.
  • a self-supporting GaN substrate having a diameter of 100 mm and a thickness of 400 ⁇ m is disclosed.
  • Patent Document 2 discloses a substrate for manufacturing a semiconductor device, a heterogeneous substrate having a chemical composition different from that of GaN, and a thickness of 0.1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less bonded to the heterogeneous substrate.
  • a GaN thin film bonded substrate including a GaN thin film having a thickness and as a specific example, a GaN thin film bonded with a sapphire substrate and a GaN thin film having a thickness of 0.1 ⁇ m or 100 ⁇ m is bonded to a GaN thin film having a diameter of 50.8 mm
  • a laminated substrate is disclosed.
  • Patent Document 3 discloses a substrate for a semiconductor device, a support substrate, a nitride semiconductor layer, and a bonding layer provided between the support substrate and the nitride semiconductor layer.
  • a composite substrate having a thickness of 5 ⁇ m to 220 ⁇ m and a diameter of 50.8 mm, in which a sapphire substrate and a GaN layer are bonded together by a bonding layer formed by pressure bonding as a specific example, is provided.
  • Patent Document 1 The self-supporting group III nitride substrate disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-126722 (Patent Document 1) is very expensive due to high manufacturing cost, and is easily cracked, so that the diameter is increased and the thickness is reduced. There was a problem of difficulty. Furthermore, it is necessary to reduce the thickness of the free-standing group III nitride substrate during the formation of the semiconductor device. There is a problem that the manufacturing cost increases due to a processing step such as grinding.
  • the GaN thin film bonded substrate disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-010766 having a GaN thin film thickness of 0.1 ⁇ m
  • ion implantation is performed to form the GaN thin film.
  • the quality of the crystal of the GaN thin film is lowered by the implantation.
  • the thickness of the GaN thin film is preferably 10 ⁇ m or more.
  • the thickness of the GaN thin film is increased, the depth of ions implanted from the main surface is increased. There is a problem that the variation becomes large and the distribution in the main surface of the thickness of the GaN thin film of the obtained GaN thin film composite substrate becomes large. Further, when the diameter of the GaN thin film composite substrate is increased, there is a problem that the distribution in the main surface of the thickness of the GaN thin film is further increased.
  • Such a GaN thin film bonded substrate or composite substrate having a large distribution in the main surface of the GaN thin film or GaN layer can grow a semiconductor layer having a high crystal quality on the main surface of the GaN thin film or GaN layer. There is a problem that it is difficult to increase the yield of the obtained semiconductor device.
  • the present invention solves the above problems, reduces the cost of manufacturing a semiconductor device, and provides a group III nitride film having a low cost, a large diameter, a thin film thickness, a small film thickness distribution, and a high crystal quality. It is an object of the present invention to provide a group III nitride composite substrate and a method for manufacturing the same, a group III nitride composite substrate, a group III nitride semiconductor device, and a method for manufacturing the same.
  • a group III nitride composite substrate having a diameter of 75 mm or more in which a supporting substrate and a group III nitride film having a thickness of 50 nm or more and less than 10 ⁇ m are bonded to each other.
  • the ratio s t / m t of the standard deviation s t of the thickness to the average value m t of the thickness of the nitride film is 0.01 to 0.5, predetermined surface of the principal plane of the group III nitride layer in absolute value average absolute value III nitride composite substrate ratio s o / m o of the standard deviation s o is 0.005 to 0.6 of the off-angle with respect to m o of the off-angle relative to the plane of orientation is there.
  • the average value m III-N of the root mean square roughness of the main surface on the group III nitride film side is set to 0.4 nm or more and 10 nm or less, and the group III nitride film
  • the ratio s III-N / m III-N of the standard deviation s III-N to the mean value m III-N of the root mean square roughness of the main surface on the side can be 0.008 or more and 0.5 or less.
  • the ratio W III-N / D of the curvature W III-N of the main surface on the group III nitride film side to the diameter D can be set to ⁇ 7 ⁇ 10 ⁇ 4 or more and 8 ⁇ 10 ⁇ 4 or less.
  • the ratio ⁇ III-N / ⁇ S of the thermal expansion coefficient of the III nitride film to the thermal expansion coefficient alpha S of the supporting substrate alpha III-N and 0.75 to 1.25, the thickness of the support substrate t the ratio t III-N / t S of thickness t III-N III nitride layer may be 1 ⁇ 10 -4 or more 2 ⁇ 10 -2 or less against S.
  • the impurity metal atoms in the main surface of the group III nitride film can be set to 1 ⁇ 10 13 atoms / cm 2 or less.
  • the thermal conductivity lambda S of the supporting substrate may be a 3W ⁇ m -1 ⁇ K -1 or more 280W ⁇ m -1 ⁇ K -1 or less.
  • the Young's modulus E S of the supporting substrate can be 150GPa than 500GPa or less.
  • a diameter can be 100 mm or more.
  • a group III nitride composite substrate according to the above aspect and at least one layer of group III disposed on the main surface of the group III nitride composite substrate on the group III nitride film side A laminated group III nitride composite substrate including a nitride layer.
  • a group III nitride film in the group III nitride composite substrate according to the above aspect and at least one group III nitride layer disposed on the group III nitride film are provided. And a group III nitride semiconductor device.
  • a method for manufacturing a group III nitride composite substrate according to the above aspect wherein a group III nitride film is disposed on the main surface side of the support substrate. After the step of forming the substrate and the step of forming the group III nitride composite substrate, performing at least one of polishing and etching on the main surface of the group III nitride composite substrate on the group III nitride film side, Adjusting the thickness of the nitride film and the off-angle of the main surface of the group III nitride film with respect to a plane having a predetermined plane orientation.
  • the method for manufacturing a group III nitride semiconductor device may further include a step of removing the support substrate from the group III nitride composite substrate after the step of growing the group III nitride layer. Furthermore, after the step of growing the group III nitride layer and before the step of removing the support substrate, a step of further bonding a device support substrate on the group III nitride layer can be further included.
  • a group III nitride composite having a group III nitride film having a low crystal cost, a large diameter, a small film thickness, a small film thickness distribution, and a high crystal quality is reduced.
  • a substrate and a manufacturing method thereof, a laminated group III nitride composite substrate, a group III nitride semiconductor device, and a manufacturing method thereof can be provided.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a laminated group III nitride composite substrate according to the present invention and Reference Invention I.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a group III nitride semiconductor device according to the present invention and reference invention I.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing another example of a group III nitride semiconductor device according to the present invention and reference invention I.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing still another example of a group III nitride semiconductor device according to the present invention and reference invention I. It is a schematic sectional drawing which shows a certain example of the manufacturing method of the group III nitride composite substrate concerning this invention and the reference invention I.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing another example of a method for producing a group III nitride composite substrate according to the present invention and reference invention I.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing still another example of a method for producing a group III nitride composite substrate according to the present invention and reference invention I.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing still another example of a method for producing a group III nitride composite substrate according to the present invention and reference invention I.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing still another example of a method for producing a group III nitride composite substrate according to the present invention and reference invention I.
  • a group III nitride composite substrate 1 has a diameter in which a support substrate 11 and a group III nitride film 13 having a thickness of 50 nm or more and less than 10 ⁇ m are bonded together.
  • the ratio s t / m t of the standard deviation s t of the thickness to the average value m t of the thickness of the III nitride film 13 is 0.01 or more and a .5 or less
  • the ratio s of the standard deviation s o of the absolute value of the off-angle with respect to the average value m o of the absolute value of the off angle relative to the plane of the predetermined plane orientation of the principal plane of the group III nitride layer 13 o / m o is 0.005 or more and 0.6 or less.
  • the group III nitride composite substrate 1 of this embodiment has a diameter of 75 mm or more, and the group III nitride film 13 bonded onto the support substrate 11 has a thickness of 50 nm or more and less than 10 ⁇ m.
  • mean value 0.5 or less is 0.01 or more ratio s t / m t of the standard deviation s t of the thickness to m t of the average value of the absolute value of the off angle relative to the plane of the predetermined plane orientation of the main surface by the ratio s o / m o of the standard deviation s o of the absolute value of the off angle for m o is 0.005 to 0.6, on the III nitride film 13, high crystal quality with large diameter Since at least one group III nitride layer can be grown, a group III nitride semiconductor device having high characteristics can be obtained with high yield.
  • TTV Total Thickness Variation
  • Group III thickness distribution of the nitride composite substrate of the III nitride film (specifically, a group III standard deviation of thickness to the average thickness value m t of the nitride film s t the ratio s t / m t) and the group III distribution of the off-angle with respect to a predetermined plane surface of the orientation of the principal surface of the nitride film (specifically, the surface of the predetermined plane orientation of the principal plane of the group III nitride films of the ratio s o / m o) of the standard deviation s o of the absolute value of the off-angle with respect to the average value m o of the absolute value of the off-angle is made within the above range, on the III nitride film 13 for a large It has been found that at least one group III nitride layer having a large diameter and high crystal quality can be grown, and a group III nitride semiconductor device having high characteristics can be obtained with high
  • the bonding form of the support substrate 11 and the group III nitride film 13 is not particularly limited, but in order to increase the bonding strength by bonding. It is preferable to interpose the bonding film 12.
  • the diameter of the group III nitride composite substrate 1 is 75 mm or more, preferably 100 mm or more, more preferably 125 mm or more, and more preferably 150 mm or more from the viewpoint of increasing the number of chips of a semiconductor device from one composite substrate. preferable. Further, the diameter of the group III nitride composite substrate 1 is preferably 300 mm or less, and more preferably 200 mm or less, from the viewpoint of reducing the warpage of the composite substrate and increasing the yield of the semiconductor device.
  • the thickness of group III nitride film 13 of group III nitride composite substrate 1 of the present embodiment is not less than 50 nm and less than 10 ⁇ m.
  • the thickness of group III nitride film 13 means an average value calculated from the thicknesses measured at 13 measurement points on main surface 13m of group III nitride film 13 shown in FIG.
  • the 13 measurement points P on the main surface 13m of the group III nitride film 13 shown in FIG. 2 are one center point P C and its center point P C regardless of the diameter of the group III nitride film.
  • the thickness of the group III nitride film 13 is required to be 50 nm or more, preferably 80 nm or more, more preferably 100 nm or more, still more preferably 120 nm or more, from the viewpoint of growing a group III nitride layer having high crystal quality.
  • 150 nm or more is particularly preferable, and from the viewpoint of significantly suppressing the material cost of the group III nitride composite substrate 1, it is required to be less than 10 ⁇ m, preferably 5 ⁇ m or less, more preferably 1 ⁇ m or less, further preferably 500 nm or less, and 250 nm or less. Particularly preferred.
  • the standard deviation of the thickness to the average value m t of the thickness of the III nitride film 13 s t ratio s t / m t is 0.01 or more and 0.5 or less.
  • the ratio s t / m t, in view of crystal quality on the main surface 13m of group III nitride layer 13 is grown high III-nitride layer, it is necessary to 0.5 or less, preferably 0.4 or less 0.3 or less is more preferable, and 0.2 or less is more preferable.
  • the ratio s t / m t is required at least 0.01, preferably 0.02 or more, 0.03 or more Is more preferable, and 0.05 or more is more preferable.
  • the average thickness value m t and standard deviation s t III nitride layer 13, respectively, were measured at measurement points of 13 points on the major surface 13m of the III nitride film 13 shown in FIG. 2 An average value and a standard deviation calculated from the thickness.
  • the 13 measurement points P on the main surface 13m of the group III nitride film 13 shown in FIG. 2 are, as described above, one center point P C , four outer points P O , and eight intermediate points P M. It consists of.
  • the standard deviation here means the positive square root of unbiased variance.
  • group III nitride III-nitride composite substrate 1 thickness of less than 10 ⁇ m more than 50nm in film, in order to make the ratio s t / m t 0.01 to 0.5 is, group III as described below It is preferable to perform at least one of polishing and etching on the main surface 13m of the nitride film 13 by a special procedure and condition.
  • group III nitride composite substrate 1 of the present embodiment has an average value of absolute values of off angles (shift angles) with respect to a plane of a predetermined plane orientation of main surface 13 m of group III nitride film 13.
  • the ratio s o / m o of the standard deviation s o of the absolute value of the off angle for m o is 0.005 to 0.6.
  • the ratio s o / m o from the viewpoint of crystal quality on the main surface 13m of group III nitride layer 13 is grown high III-nitride layer, it is necessary to 0.6 or less, preferably 0.5 or less 0.4 or less is more preferable, and 0.2 or less is more preferable.
  • the ratio s o / m o from the viewpoint of suppressing surface treatment cost of the main surface 13m of group III nitride layer 13, it is necessary to 0.005 or more, preferably 0.008 or more, 0.02 or more Is more preferable.
  • the 13 measurement points P on the main surface 13m of the group III nitride film 13 shown in FIG. 2 are, as described above, one center point P C , four outer points P O , and eight intermediate points P M. It consists of.
  • the standard deviation here means the positive square root of unbiased dispersion as described above.
  • group III nitride III-nitride composite substrate 1 thickness of less than 10 ⁇ m more than 50nm in film, in order to make the ratio s o / m o 0.005 to 0.6 is, group III as described below It is preferable to perform at least one of polishing and etching on the main surface 13m of the nitride film 13 by a special procedure and condition.
  • the average value m III-N of the root mean square roughness of main surface 13 m on the group III nitride film 13 side is 0. 4 nm or more and 10 nm or less is preferable, and the ratio s III-N / m III-N of the standard deviation s III-N to the average value m III-N of the root mean square roughness of the main surface 13m on the group III nitride film 13 side is 0.008 or more and 0.5 or less are preferable.
  • the average value m III-N is preferably 10 nm or less, more preferably 5 nm or less, and even more preferably 3 nm or less.
  • the standard deviation of the root mean square roughness relative to the mean value m III-N of the root mean square roughness s III-N ratio s III-N / m III- N of preferably 0.5 or less, more preferably 0.4 or less, more preferably 0.2 or less.
  • m III-N is preferably 0.4 nm or more, more preferably 1 nm or more, and even more preferably 1.5 nm or more.
  • the standard deviation of the root mean square roughness with respect to the mean value of root mean square roughness m III-N s III-N ratio s III-N / m III- N of preferably 0.008 or more, more preferably 0.02 or more, more preferably 0.05 or more.
  • the mean value m III-N and the standard deviation s III-N of the root mean square roughness of the main surface 13m on the group III nitride film 13 side of the group III nitride composite substrate 1 are: These are the average value and the standard deviation calculated from the root mean square roughness measured at 13 measurement points P on the main surface 13m of the group III nitride film 13, respectively.
  • the 13 measurement points P on the main surface 13m of the group III nitride film 13 shown in FIG. 2 are, as described above, one center point P C , four outer points P O , and eight intermediate points P M. It consists of.
  • the standard deviation here means the positive square root of unbiased dispersion as described above.
  • the root mean square roughness measured at 13 measurement points P on the main surface 13m of the group III nitride film 13 shown in FIG. 2 is a size of 85 ⁇ m ⁇ 85 ⁇ m square centering on the measurement point P.
  • a standard plane is calculated from each point in the measurement region, and is a positive square root of the mean square of the distance to each point from the reference plane.
  • AFM Anatomic Force Microscope
  • optical interference roughness meter It is measured by a laser microscope, a stylus type roughness meter or the like.
  • the average value m III-N and the standard deviation s III-N of the root mean square roughness of the main surface 13m on the group III nitride film 13 side of the group III nitride composite substrate 1 are the group III as will be described later.
  • the main surface 13m of the nitride film 13 can be adjusted by polishing conditions and / or etching conditions when performing at least one of polishing and etching.
  • the ratio of warpage W III-N of main surface 13 m on group III nitride film 13 side to diameter D with respect to diameter D W III-N / D is preferably ⁇ 7 ⁇ 10 ⁇ 4 or more and 8 ⁇ 10 ⁇ 4 or less, more preferably ⁇ 4 ⁇ 10 ⁇ 4 or more and 5 ⁇ 10 ⁇ 4 or less, and ⁇ 2.5 ⁇ 10 ⁇ 4 or more. It is more preferably 3 ⁇ 10 ⁇ 4 or less, and particularly preferably from 1 ⁇ 10 ⁇ 4 to 1.5 ⁇ 10 ⁇ 4 .
  • the signs of the warp W III-N and the ratio W III-N / D are those in which the main surface 13m on the side of the group III nitride film 13 is convexly warped, and is the + (positive) sign.
  • a negative surface sign is given to the case where the main surface on the film 13 side is warped concavely.
  • the ratio W III-N / D of the warp W III-N of the main surface 13 m on the group III nitride film 13 side to the diameter D of the group III nitride composite substrate 1 is preferably ⁇ 7 ⁇ 10 ⁇ 4 or more and 8 ⁇ 10 ⁇ 4 or less, more preferably ⁇ 4 ⁇ 10 ⁇ 4 or more and 5 ⁇ 10 ⁇ 4 or less, further preferably ⁇ 2.5 ⁇ 10 ⁇ 4 or more and 3 ⁇ 10 ⁇ 4 or less, and particularly preferably ⁇ 1 ⁇ 10 ⁇ 4 or more.
  • a group III nitride layer with high crystal quality can be grown on the main surface 13m of the group III nitride film 13, and thus a group III nitride semiconductor device with high characteristics can be obtained. Can be obtained with good yield.
  • group III nitride composite substrate 1 of the present embodiment is warped of a group III nitride layer grown on main surface 13 m of group III nitride composite substrate 1 and group III nitride film 13 thereof. and from the viewpoint of crack while suppressing increase the yield of the group III nitride semiconductor device, the ratio of the thermal expansion coefficient alpha III-N III nitride film 13 for thermal expansion coefficient alpha S of the supporting substrate 11 alpha III-N / ⁇ S is preferably from 0.75 to 1.25, more preferably from 0.85 to 1.15, and even more preferably from 0.95 to 1.05.
  • the thermal expansion coefficient ⁇ S of the support substrate 11 and the thermal expansion coefficient ⁇ III-N of the group III nitride film 13 can be measured by a thermomechanical analyzer.
  • group III nitride composite substrate 1 of the present embodiment is warped of a group III nitride layer grown on main surface 13 m of group III nitride composite substrate 1 and group III nitride film 13 thereof.
  • the ratio of the thickness t III-N of the group III nitride film 13 to the thickness t S of the support substrate 11 from the viewpoint of suppressing the cracking and increasing the yield of the group III nitride semiconductor device t III-N / t S is preferably from 1 ⁇ 10 ⁇ 4 to 2 ⁇ 10 ⁇ 2, more preferably from 2 ⁇ 10 ⁇ 4 to 2 ⁇ 10 ⁇ 3 , and even more preferably from 5 ⁇ 10 ⁇ 4 to 1 ⁇ 10 ⁇ 3 .
  • the thickness t S of the support substrate 11 and the thickness t III-N of the group III nitride film 13 are determined by observation of the cross section of the film by an optical microscope and / or SEM (scanning electron microscope), reflectance spectroscopy. It can be measured with a digital indicator.
  • the support substrate with respect to the thickness t S of the thermal expansion coefficient alpha III-N ratio ⁇ III-N / ⁇ S 0.75 to 1.25 and the supporting substrate 11 of the group III nitride layer 13 on the thermal expansion coefficient alpha S 11
  • the ratio t III-N / t S of the group III nitride film thickness t III-N is preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 4 or more and 2 ⁇ 10 ⁇ 2 or less, and the ratio ⁇ III-N / ⁇ S is 0.85 or more.
  • the ratio t III-N / t S is more preferably 2 ⁇ 10 ⁇ 4 or more and 2 ⁇ 10 ⁇ 3 or less, and the ratio ⁇ III-N / ⁇ S is 0.95 or more and 1.05 or less and the ratio t III-N / t S is 5 ⁇ 10 -4 or more 1 ⁇ 10 -3 or less is more preferred.
  • group III nitride composite substrate 1 of the present embodiment increases the crystal quality of a group III nitride layer grown on main surface 13 m of group III nitride film 13 and forms it.
  • the impurity metal atoms in the main surface 13m of the group III nitride film 13 are preferably 1 ⁇ 10 13 atoms / cm 2 or less, more preferably 3 ⁇ 10 12 atoms / cm 2 or less.
  • the concentration of the impurity metal atoms on the main surface 13m of the group III nitride film 13 can be measured by a TXRF (total reflection fluorescence X analysis) method.
  • the cleaning method for reducing the concentration of impurity metal atoms in the main surface 13m of the group III nitride film 13 of the group III nitride composite substrate 1 is not particularly limited, but the support substrate 11 may be mullite (3Al 2 O 3 ⁇ 2SiO 2 ⁇ 2Al 2 O 3 ⁇ SiO 2), mullite -YSZ (yttria stabilized zirconia), spinel (MgAl 2 O 4), a sintered body of Al 2 O 3 -SiO 2 -based composite oxides If the substrate is included, cleaning that suppresses elution of metal atoms from the support substrate 11, for example, scrub cleaning using a surfactant and pure water, two-fluid cleaning or megasonic cleaning (megasonic of 500 kHz to 5 MHz) Cleaning with ultrasonic waves of a band frequency) and single-sided cleaning such as single-wafer cleaning with a low concentration of acid and / or alkali (this one side is the group III
  • Impurities other than the impurity metal atoms on the main surface 13m of the group III nitride film 13 improve the crystal quality of the group III nitride layer grown on the group III nitride film 13 and enhance the characteristics of the semiconductor device to be formed.
  • Cl atoms are preferably 2 ⁇ 10 14 atoms / cm 2 or less
  • Si atoms are preferably 9 ⁇ 10 13 atoms / cm 2 or less.
  • the concentration of impurities other than the impurity metal atoms in the main surface 13m of the group III nitride film 13 can be measured by the TXRF method.
  • the thermal conductivity lambda S of the supporting substrate 11 is 3W ⁇ m -1 ⁇ K -1 or more 280W ⁇ m -1 ⁇ K -1 or less Is preferably 5 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 or more and 210 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 or less, more preferably 10 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 or more and 120 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 or less.
  • the thermal conductivity ⁇ S of the support substrate 11 can be measured by a laser flash method.
  • Support substrate having a thermal conductivity ⁇ S of preferably 3 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 or more, more preferably 5 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 or more, more preferably 10 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 or more.
  • the group III nitride composite substrate 1 efficiently generates heat from the main surface of the susceptor that supports the group III nitride composite substrate 1 when the group III nitride layer is grown. This can be transmitted to the main surface 13 m of the group III nitride film 13.
  • Thermal conductivity lambda S is preferably 280W ⁇ m -1 ⁇ K -1 or less, more preferably 210W ⁇ m -1 ⁇ K -1 or less, more preferably 120W ⁇ m -1 ⁇ K -1 or less, particularly preferably
  • the group III nitride composite substrate 1 having the support substrate 11 of 50 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 or less is a group III nitride composite substrate that generates heat from the main surface of the susceptor when the group III nitride layer is grown. 1 can be transmitted uniformly to the entire main surface of the group III nitride film 13.
  • Thermal conductivity lambda S is 280W ⁇ m -1 ⁇ K -1 or less of the supporting substrate 11, than when the heat conductivity lambda S is used SiC substrate of approximately 300W ⁇ m -1 ⁇ K -1 as a supporting substrate,
  • the group III nitride layer is grown, heat from the main surface of the susceptor can be uniformly transmitted to the entire main surface of the group III nitride film 13 of the group III nitride composite substrate 1.
  • the Young's modulus E S is less preferred 500GPa than 150GPa of the support substrate 11 or less, more preferably more than 200 GPa 350 GPa.
  • the Young's modulus E S of the supporting substrate 11 can be measured by a resonance method.
  • Young's modulus E S is preferably 150GPa or more, more preferably Group III nitride composite substrate 1 having the above supporting substrate 11 200 GPa may form a group III nitride semiconductor devices by growing a Group III nitride layer thereon In doing so, it is possible to prevent the group III nitride composite substrate 1 and / or the group III nitride layer from warping.
  • Young's modulus E S is preferably not more than 500GaPa, more preferably Group III nitride composite substrate 1 having the supporting substrate 11 350 GPa is formed a Group III nitride semiconductor devices by growing a Group III nitride layer thereon In doing so, it is possible to suppress the occurrence of cracks and / or cracks in the group III nitride composite substrate 1 and / or the group III nitride layer.
  • the support substrate 11 included in the group III nitride composite substrate 1 of this embodiment is not particularly limited as long as it can support the group III nitride film 13, but reduces the amount of expensive group III nitride used. From the viewpoint of reducing costs, it is preferable to use a different composition substrate having a chemical composition different from that of the group III nitride.
  • the ratio of the thermal expansion coefficient ⁇ III-N of the group III nitride film 13 to the thermal expansion coefficient ⁇ S of the support substrate 11 is ⁇ III-N / ⁇ .
  • S is preferably 0.75 or more and 1.25 or less.
  • the thermal conductivity lambda S is preferably 3W ⁇ m -1 ⁇ K -1 or more 280W ⁇ m -1 ⁇ K -1 or less of the supporting substrate 11, Young's modulus E S of the supporting substrate 11 is preferably not more than 500GPa than 150GPa .
  • the support substrate 11 is not particularly limited, it is preferable that the support substrate 11 satisfies at least one of the above characteristics.
  • mullite 3Al 2 O 3 .2SiO 2 to 2Al 2 O 3 .SiO 2
  • mullite-YSZ yttria) Stabilized zirconia
  • spinel MgAl 2 O 4
  • sintered body of Al 2 O 3 —SiO 2 composite oxide and a substrate formed of a sintered body obtained by adding an oxide, carbonate, etc. to these
  • a molybdenum (Mo) substrate, a tungsten (W) substrate, or the like is preferable.
  • the elements contained in the oxide and carbonate are Ca, Mg, Sr, Ba, Al, Sc, Y, Ce, Pr, Si, Ti, Zr, V, Nb, Ta, Cr, Mn, Fe, Preferred examples include Co, Ni, Cu, and Zn.
  • the support substrate 11 may include any of single crystal, polycrystal, and non-crystal. However, when the semiconductor device is formed, the support substrate 11 can be easily removed by grinding and / or etching. Or it is preferable that a polycrystal is included from a viewpoint which can maintain the intensity
  • the bonding film 12 that can be included in the group III nitride composite substrate 1 of the present embodiment is not particularly limited as long as it can bond the support substrate 11 and the group III nitride film 13. From the viewpoint of high bondability between the support substrate 11 and the group III nitride film 13, a SiO 2 film, a Si 3 N 4 film, a TiO 2 film, a Ga 2 O 3 film, or the like is preferable.
  • the group III nitride film 13 of the present embodiment is a film formed of a group III nitride, and is an In x Al y Ga 1-xy N film (0, such as a GaN film or an AlN film). ⁇ x, 0 ⁇ y, x + y ⁇ 1) and the like.
  • the thickness of the group III nitride film 13 is required to be 50 nm or more, preferably 80 nm or more, more preferably 100 nm or more, further preferably 120 nm or more, and particularly preferably 150 nm or more. Further, as described above, the thickness of the group III nitride film 13 is required to be less than 10 ⁇ m, preferably 5 ⁇ m or less, more preferably 1 ⁇ m or less, from the viewpoint of significantly reducing the amount of expensive group III nitride used. Preferably, 500 nm or less is more preferable, and 250 nm or less is particularly preferable.
  • the crystal structure of the group III nitride film 13 is preferably a wurtzite structure from the viewpoint of obtaining a semiconductor device with good characteristics.
  • the above-mentioned predetermined plane orientation that is most approximate to the main surface 13m of the group III nitride film 13 is not limited as long as it is suitable for a desired semiconductor device, and is ⁇ 0001 ⁇ , ⁇ 10-10 ⁇ , ⁇ 11- 20 ⁇ , ⁇ 21-30 ⁇ , ⁇ 20-21 ⁇ , ⁇ 10-11 ⁇ , ⁇ 11-22 ⁇ , ⁇ 22-43 ⁇ , and their respective plane orientations were turned off at 15 ° or less (15 ° It may be a plane orientation (shifted by the following angle).
  • the surface orientation of the back surface of each of these surface orientations and the surface orientation turned off at 15 ° or less from the surface orientation of the back surface may be used. That is, the main surface 13m of the group III nitride film 13 may be any of a polar surface, a nonpolar surface, and a semipolar surface. Further, the principal surface 13m of the group III nitride film 13 is preferably a ⁇ 0001 ⁇ surface and its back surface from the viewpoint of easily increasing the diameter, and a ⁇ 10-10 ⁇ surface from the viewpoint of suppressing the blue shift of the resulting light emitting device. , ⁇ 20-21 ⁇ surfaces and their back surfaces are preferred.
  • the group III nitride film 13 preferably has a carrier concentration of 1 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 or more from the viewpoint of reducing the resistance of the semiconductor device, and has a dislocation density of 1 ⁇ 10 8 from the viewpoint of reducing the leakage current of the semiconductor device. cm ⁇ 2 or less is preferable, and the half width of the diffraction peak in the rocking curve of X-ray diffraction is preferably 20 arcsec or more and 150 arcsec or less from the viewpoint of improving the crystal quality of the group III nitride film.
  • a laminated group III nitride composite substrate 2 includes a group III nitride composite substrate 1 of embodiment 1 and a group III nitride of group III nitride composite substrate 1. And at least one group III nitride layer 20 disposed on the main surface 13m on the material film 13 side.
  • the standard deviation of the thickness to the average value m t of the thickness of the III nitride film has the smaller thickness distribution of the group III nitride layer (specifically s ratio s t / m t of t is 0.01 to 0.5), a small distribution of the off angle relative to the plane of the predetermined plane orientation of the principal plane of the group III nitride layer (specifically, the group III nitride the ratio s o / m o of the standard deviation s o of the absolute value of the off-angle with respect to the average value m o of the absolute value of the off angle of 0.005 or more with respect to the surface of a given plane orientation of the main surface of the object film 0.6 ) Since the group III nitride composite substrate 1 and the group III nitride layer 20 having a high crystal quality disposed by growing on the group III nitride composite substrate 1 are included, a high
  • group III nitride layer 20 disposed on the main surface 13m on the group III nitride film 13 side varies depending on the type of semiconductor device to be manufactured.
  • group III nitride layer 20 when fabricating an SBD (Schottky barrier diode) as an example of an electronic device as a semiconductor device, group III nitride layer 20 includes, for example, n + -GaN layer 28 (with a carrier concentration of For example, it can be composed of 2 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 ) and an n ⁇ -GaN layer 29 (carrier concentration is, for example, 5 ⁇ 10 15 cm ⁇ 3 ).
  • SBD Schottky barrier diode
  • group III nitride layer 20 when fabricating a HEMT (High Electron Mobility Transistor) which is another example of an electronic device as a semiconductor device, group III nitride layer 20 includes, for example, GaN layer 26, Al 0.2 Ga 0.8. An N layer 27 can be used.
  • group III nitride layer 20 when fabricating a light emitting device as a semiconductor device, group III nitride layer 20 has, for example, n-GaN layer 21, n-In 0.05 Ga 0.95 N layer 22, and multiple quantum well structure.
  • the active layer 23, the p-Al 0.09 Ga 0.91 N layer 24, and the p-GaN layer 25 can be used.
  • a group III nitride semiconductor device 4 which is still another embodiment of the present invention includes a group III nitride film 13 in the group III nitride composite substrate of embodiment 1, and III And at least one group III nitride layer 20 disposed on group nitride film 13.
  • III-nitride semiconductor device 4 of this embodiment III-group distribution of thickness of the nitride film is small (specifically, a group III thickness standard deviation s to the average value m t of the thickness of the nitride film t ratio s t / m t 0.01 to 0.5 in), the group III small distribution of the off-angle with respect to a predetermined plane surface of the orientation of the principal surface of the nitride film (specifically, a group III nitride the ratio s o / m o standard deviation s o of the absolute value of the off-angle with respect to the average value m o of the absolute value of the off-angle with respect to a predetermined plane surface of the orientation of the major surface of the film is 0.005 or more and 0.6 or less) Since the group III nitride composite substrate 1 and the group III nitride layer 20 of high crystal quality disposed by growing on the group III nitride composite substrate 1 are included, it has high characteristics
  • group III nitride layer 20 of the group III nitride semiconductor device 4 differs depending on the type of the group III nitride semiconductor device 4.
  • group III nitride layer 20 includes, for example, n + -GaN layer 28 (with a carrier concentration of, for example, 2 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 ), n ⁇ -GaN layer 29 (carrier concentration is, for example, 5 ⁇ 10 15 cm ⁇ 3 ).
  • group III nitride layer 20 includes, for example, GaN layer 26 and Al 0.2 Ga 0.8 N layer 27. Can be configured.
  • group III nitride layer 20 when group III nitride semiconductor device 4 is a light emitting device, group III nitride layer 20 includes, for example, n-GaN layer 21, n-In 0.05 Ga 0.95 N layer 22, multiple quantum wells.
  • the active layer 23 having the structure, the p-Al 0.09 Ga 0.91 N layer 24, and the p-GaN layer 25 can be used.
  • Still other examples of electronic devices include PNDs (PN diodes) and transistors.
  • the group III nitride semiconductor device 4 may be a vertical type or a horizontal type.
  • group III nitride semiconductor device 4 preferably further includes at least one of support substrate 11 and device support substrate 40 for supporting group III nitride layer 20.
  • the shape of the device support substrate 40 is not limited to a flat plate shape, and the group III nitride semiconductor device 4 can be formed by supporting the group III nitride film 13 and the group III nitride layer 20. As long as it can take any shape.
  • the group III nitride semiconductor device may have a structure in which the group III nitride film 13 is removed from the group III nitride semiconductor device 4 shown in FIG. 4 or FIG.
  • the group III nitride semiconductor device has a structure in which the group III nitride film 13 is removed, so that the device characteristics can be further improved.
  • a method for manufacturing a group III nitride composite substrate according to still another embodiment of the present invention is a method for manufacturing a group III nitride composite substrate according to embodiment 1, and includes a support substrate.
  • the group III nitride composite After the step of forming the group III nitride composite substrate 1 by disposing the group III nitride film 13 on the main surface 11m side of 11 and the step of forming the group III nitride composite substrate 1, the group III nitride composite By performing at least one of polishing and etching on the main surface 13m of the substrate 1 on the group III nitride film 13 side, the thickness of the group III nitride film 13 and a predetermined surface of the main surface 13m of the group III nitride film 13 are determined. Adjusting the off-angle with respect to the azimuth plane.
  • the group III nitride semiconductor device can be manufactured with a high yield, the cost is low, the diameter is large, the group III nitride film is thin, and the group III The group III nitride composite substrate 1 having a small thickness distribution of the nitride film 13 and a distribution of the off angles with respect to the plane of the predetermined plane orientation of the main surface 13m of the group III nitride film 13 can be efficiently manufactured.
  • the manufacturing method of the group III nitride composite substrate 1 of the present embodiment includes a step of forming the group III nitride composite substrate 1 by disposing the group III nitride film 13 on the main surface 11 m side of the support substrate 11.
  • the method for disposing the group III nitride film 13 on the main surface 11m side of the support substrate 11 is not particularly limited, and the following first to third methods can be mentioned.
  • a group III nitride film 13 formed on the main surface 130n of the base substrate 130 is bonded to the main surface 11m of the support substrate 11, and then the base substrate 130 is bonded. It is a method of removing.
  • the group III nitride film donor substrate 13D is bonded to the main surface 11m of the support substrate 11, the group III nitride film donor substrate 13D is bonded.
  • the group III nitride film 13 is formed on the main surface 11m of the support substrate 11 by separating the surface at a predetermined depth.
  • the third method as shown in FIG.
  • the group III nitride film donor substrate 13D is bonded to the main surface 11m of the support substrate 11, after the group III nitride film donor substrate 13D is bonded to the main surface 11m of the support substrate 11, the group III nitride film donor substrate 13D is opposite to the bonded surface.
  • the group III nitride film 13 is formed on the main surface 11m of the support substrate 11 by adjusting the thickness from the main surface 13m on the side by decreasing the thickness by at least one of grinding, polishing and etching.
  • the group III nitride film 13 is bonded to the support substrate 11 by joining the main surface 11m of the support substrate 11 with the bonding film 12 interposed between the main surface 13n of the group III nitride film 13. And the like (see FIG. 7).
  • the method of bonding the group III nitride film donor substrate 13D to the support substrate 11 includes group III nitridation with the bonding film 12 interposed on the main surface 11m of the support substrate 11. Examples thereof include a method of bonding the main surface 13n of the physical film donor substrate 13D (see FIGS. 8 to 11).
  • a method of forming the bonding film 12a on the support substrate 11 and forming the bonding film 12b on the group III nitride film 13 or the group III nitride film donor substrate 13D and bonding them together may be formed only on the support substrate 11 and bonded to the group III nitride film 13 or the group III nitride film donor substrate 13D, or the group III nitride film Alternatively, the bonding film 12 may be formed only on the 13- or III-nitride film donor substrate 13D and bonded to the support substrate 11.
  • the step of forming group III nitride composite substrate 1 by the first method is not particularly limited, but from the viewpoint of efficiently manufacturing the composite substrate, a sub-step of preparing support substrate 11 (FIG. 7A1), a sub-process (FIG. 7A2) for forming the bonding film 12a on the main surface 11m of the support substrate 11, and the group III nitride film 13 on the main surface 130n of the base substrate 130.
  • a sub-step of preparing support substrate 11 FIG. 7A1
  • a sub-process FIG. 7A2
  • Forming the bonding film 12b on the main surface 13n of the group III nitride film 13 formed on the base substrate 130 (FIG.
  • the sub-process for preparing the support substrate 11 shown in FIG. 7A1 is not particularly limited.
  • MO x which is an oxide containing a metal element M (x is an arbitrary positive real number)
  • oxidation containing Al an oxide containing Al
  • the main surface of the substrate obtained by cutting a sintered body obtained by mixing and sintering Al 2 O 3 which is an object and SiO 2 which is an oxide containing Si at a predetermined molar ratio to a predetermined size This can be done by polishing.
  • the sub-process for forming the bonding film 12a on the main surface 11m of the support substrate 11 shown in FIG. 7A2 is not particularly limited, but from the viewpoint of suppressing the film formation cost, sputtering, vapor deposition, CVD ( A chemical vapor deposition method or the like is preferably performed.
  • the sub-process for forming the group III nitride film 13 on the main surface 130n of the base substrate 130 shown in FIG. 7B1 is not particularly limited, but the viewpoint of forming the group III nitride film 13 with high crystal quality is not limited.
  • MOCVD metal organic chemical vapor deposition
  • MBE molecular beam epitaxy
  • PLD pulse laser deposition
  • HVPE hydrogen vapor phase epitaxy
  • the sub-process for forming the bonding film 12b on the main surface 13n of the group III nitride film 13 formed on the base substrate 130 shown in FIG. 7B2 is performed on the main surface 11m of the support substrate 11 described above. This is performed in the same manner as the sub-process for forming 12a.
  • the main surface 12am of the bonding film 12a formed on the support substrate 11 and the main surface 12bn of the bonding film 12b formed on the group III nitride film 13 formed on the base substrate 130 are pasted.
  • the temperature is about 600 ° C. to 1200 ° C.
  • Direct bonding method in which bonding is performed by raising the temperature, surface activated bonding method in which bonding surfaces are cleaned and activated with plasma or ions, and then bonded in a low temperature atmosphere of room temperature (for example, 25 ° C.) to 400 ° C., bonding
  • the bonding surface is cleaned with a chemical solution and pure water, and then bonded by applying a high pressure of about 0.1 MPa to 10 MPa.
  • 10 -6 A high vacuum bonding method in which bonding is performed in a high vacuum atmosphere of about Pa to 10 ⁇ 3 Pa is suitable.
  • the bonding strength can be further increased by raising the temperature to about 600 ° C. to 1200 ° C.
  • the effect of increasing the bonding strength by raising the temperature to about 600 ° C. to 1200 ° C. after the bonding is large.
  • the step of removing the base substrate 130 from the bonding substrate 1L shown in FIG. 7D is not particularly limited, but from the viewpoint of efficiently removing the base substrate 130, the base substrate 130 is made of an etchant such as hydrofluoric acid.
  • an etchant such as hydrofluoric acid
  • a method of dissolving and removing the base substrate 130 and a method of removing the ground substrate from the exposed main surface side by grinding or polishing are preferably performed.
  • a protective member 140 for protecting the support substrate 11 is preferably formed around the support substrate 11.
  • the support substrate 11, the bonding film 12 disposed on the main surface 11m of the support substrate 11, and the group III nitride film 13 disposed on the main surface 12m of the bonding film 12 are included.
  • a group nitride composite substrate 1 is obtained.
  • the step of forming group III nitride composite substrate 1 by the second method is not particularly limited, but from the viewpoint of efficiently manufacturing the composite substrate, FIGS.
  • the cutting method shown in FIG. 10 or the ion implantation method shown in FIG. 10 is preferably used.
  • the cutting method and the ion implantation method will be described.
  • the step of forming group III nitride composite substrate 1 by a cutting method is not particularly limited, but from the viewpoint of efficiently manufacturing the composite substrate, main surface 11m of support substrate 11 is used.
  • B) and FIG. 9 (B)) are bonded to the main surface 12am of the bonding film 12a formed on the support substrate 11 and the main surface 12bn of the bonding film 12b formed on the group III nitride film donor substrate 13D.
  • the group III nitride film donor substrate 13D is a donor substrate that provides the group III nitride film 13 by separation in a later step.
  • the method of forming the group III nitride film donor substrate 13D is the same as the method of forming the group III nitride film 13 in the method of manufacturing the composite substrate by the first method.
  • the method for forming the bonding films 12a and 12b is the same as the method for forming the bonding films 12a and 12b in the method of manufacturing the composite substrate by the first method.
  • the method of bonding the support substrate 11 and the group III nitride film donor substrate 13D is a method of bonding the support substrate 11 and the group III nitride film 13 in the method of manufacturing the composite substrate by the first method described above. It is the same.
  • the cutting method used in the sub-process for cutting the group III nitride film donor substrate 13D is not particularly limited, and a wire saw, blade, laser, electric discharge machining, water jet, or the like is preferably used.
  • a wire saw, blade, laser, electric discharge machining, water jet, or the like is preferably used.
  • a fixed abrasive wire is preferable.
  • a loose abrasive system using a fine wire is preferable.
  • the wire swings and the ingot moves up and down synchronously. Cutting can be performed with high accuracy by reducing cutting resistance.
  • viscosity ⁇ (unit: Pa ⁇ s) of machining fluid for slicing, flow rate Q (unit: m 3 / s) of machining fluid, wire wire Using speed V (unit: m / s), maximum cutting length L (unit: m), cutting speed P (unit: m / s), and simultaneous cutting number n
  • R ⁇ ⁇ Q ⁇ V / (L)
  • R is preferably 4000 N or more and 5000 N or less.
  • the bonding substrates 1L and 1LS are separated from the main surface 13n, which is the bonding surface of the group III nitride film donor substrate 13D, at a surface located at a predetermined depth, and the supporting substrate 11 and the supporting substrate 11L are supported.
  • the group III nitride composite substrate 1 including the bonding film 12 disposed on the main surface 11m of the substrate 11 and the group III nitride film 13 disposed on the main surface 12m of the bonding film 12 is obtained.
  • a group III nitride film donor substrate 5D with a support in which a group III nitride film donor substrate support 15 is bonded to a group III nitride film donor substrate 13D is used.
  • the group III nitride composite substrate 1 can be manufactured in the same manner as described above.
  • the group III nitride film donor substrate 5D with the support since the group III nitride film donor substrate 13D is supported by the group III nitride film donor substrate support 15, the group III nitride film donor substrate 13D cannot stand alone. Even if it becomes as thin as possible, it can be used repeatedly.
  • the bonding form of the group III nitride film donor substrate support 15 and the group III nitride film donor substrate 13D is not particularly limited, but the bonding strength by bonding is not limited. In order to increase the thickness, it is preferable to interpose the bonding film 14. Further, the group III nitride film donor substrate support 15 is not particularly limited, but is formed of a material having the same physical properties as the support substrate 11 from the viewpoint of high support strength and prevention of cracking and warping. It is preferable.
  • the bonding film 14 is not particularly limited, but from the viewpoint of high bondability between the group III nitride film donor substrate support 15 and the group III nitride film donor substrate 13D, the SiO 2 film, the Si 3 N 4 film, the TiO 2 Two films, a Ga 2 O 3 film, and the like are preferable.
  • the step of forming group III nitride composite substrate 1 by the ion implantation method is not particularly limited. However, from the viewpoint of efficiently manufacturing the composite substrate, it is formed on main surface 11 m of support substrate 11.
  • the method of forming the group III nitride film donor substrate 13D is the same as the method of forming the group III nitride film 13 in the method of manufacturing the composite substrate by the first method.
  • the method for forming the bonding films 12a and 12b is the same as the method for forming the bonding films 12a and 12b in the method of manufacturing the composite substrate by the first method.
  • the method of bonding the support substrate 11 and the group III nitride film donor substrate 13D is a method of bonding the support substrate 11 and the group III nitride film 13 in the method of manufacturing the composite substrate by the first method described above. It is the same.
  • the ions I implanted into the group III nitride film donor substrate 13D are not particularly limited, but the gasification temperature of the ions I implanted into the ion implantation region 13i can be determined from the viewpoint of suppressing the deterioration of the quality of the main film. From the viewpoint of lowering the decomposition temperature of the nitride film 13, ions of atoms with a small mass, such as hydrogen ions and helium ions, are preferable.
  • the method for separating the group III nitride film donor substrate 13D by the ion implantation region 13i is not particularly limited as long as it is a method for gasifying the ions I implanted into the ion implantation region 13i.
  • the bonding substrate 1L is separated from the main surface 13n, which is a bonding surface of the group III nitride film donor substrate 13D, at a surface located at a predetermined depth inside, and the supporting substrate 11 and the supporting substrate 11 are separated.
  • the group III nitride composite substrate 1 including the bonding film 12 disposed on the main surface 11m of the metal and the group III nitride film 13 disposed on the main surface 12m of the bonding film 12 is obtained.
  • a group III nitride film donor substrate 5D with a support as shown in FIG. 9 can be used.
  • the step of forming group III nitride composite substrate 1 by the third method is not particularly limited, but from the viewpoint of efficiently manufacturing the composite substrate, on main surface 11 m of support substrate 11.
  • a sub-process for forming the bonding film 12a (FIG. 11A), a sub-process for forming the bonding film 12b on the main surface 13n of the group III nitride film donor substrate 13D (FIG. 11B), A sub-process for bonding the main surface 12am of the bonding film 12a formed on the substrate 11 and the main surface 12bn of the bonding film 12b formed on the group III nitride film donor substrate 13D to form the bonding substrate 1L (FIG.
  • the group III nitride film donor substrate 13D is a donor substrate that provides the group III nitride film 13 by at least one of grinding, polishing, and etching in addition to the separation in the second method in a later step. is there.
  • the method of forming the group III nitride film donor substrate 13D is the same as the method of forming the group III nitride film 13 in the method of manufacturing the composite substrate by the first method.
  • the method for forming the bonding films 12a and 12b is the same as the method for forming the bonding films 12a and 12b in the method of manufacturing the composite substrate by the first method.
  • the method of bonding the support substrate 11 and the group III nitride film donor substrate 13D is a method of bonding the support substrate 11 and the group III nitride film 13 in the method of manufacturing the composite substrate by the first method described above. It is the same.
  • the method for grinding the group III nitride film donor substrate 13D is not particularly limited, and examples thereof include grinding with a grindstone (surface grinding) and shot blasting.
  • a method for polishing the group III nitride film donor substrate 13D is not particularly limited, and examples thereof include mechanical polishing and CMP (chemical mechanical polishing).
  • the method for etching the group III nitride film donor substrate 13D is not particularly limited, and examples include wet etching with a chemical solution and dry etching such as RIE (reactive ion etching).
  • the support substrate 11, the bonding film 12 disposed on the main surface 11m of the support substrate 11, and the group III nitride film 13 disposed on the main surface 12m of the bonding film 12 are included.
  • a group nitride composite substrate 1 is obtained.
  • Step of adjusting the thickness of the group III nitride film of the group III nitride composite substrate and the off angle of the principal surface of the group III nitride film with respect to the surface of a predetermined plane orientation ⁇ In the manufacturing method of the group III nitride composite substrate 1 of the present embodiment, after the step of forming the group III nitride composite substrate 1, the main surface 13m on the group III nitride film 13 side of the group III nitride composite substrate 1 is formed.
  • a step of adjusting the thickness of the group III nitride film 13 and the off angle of the main surface 13m of the group III nitride film 13 with respect to a plane having a predetermined plane orientation is included.
  • the ratio s t / m t of the standard deviation s t of the thickness to the average value m t of the thickness of the group III nitride composite substrate 1 of the III nitride film 13 0.01 to 0.5 and then, the ratio s o / m o of the standard deviation s o of the absolute value of the off-angle with respect to the average value m o of the absolute value of the off angle relative to the plane of the predetermined surface orientation of the main 13m of group III nitride film 13 0 0.005 or more and 0.6 or less.
  • the thickness distribution of the group III nitride film 13 (the ratio s t / m t of the standard deviation s t of specifically thickness to the average value m t of the thickness of the III nitride film 13) and Off-angle distribution with respect to a plane of a predetermined plane orientation of main surface 13m of group III nitride film 13 (specifically, an absolute value of an off-angle with respect to a plane of predetermined plane orientation of main surface 13m of group III nitride film 13) in order to adjust the ratio s o / m o of the standard deviation s o of the absolute value of the off-angle with respect to the average value m o) within the predetermined range described above, III-nitride group III nitride composite substrate 1 It is preferable that at least one of polishing and etching be performed on the main surface 13m on the film 13 side in a plurality of stages. Among the plurality of stages of polishing and etching, final polishing
  • Etching is preferably dry etching, particularly RIE (reactive ion etching) from the viewpoint of easy control of the thickness of the group III nitride film 13.
  • dry etching particularly RIE is preferable.
  • the abrasive is preferably oily rather than aqueous, the viscosity of the abrasive is preferably higher, the abrasive grain size is preferably smaller, and the surface plate and the polishing pad are preferably harder.
  • the polishing conditions are preferably low pressure and low peripheral speed.
  • the viscosity ⁇ (unit: mPa ⁇ s) of the polishing liquid, the flow rate Q (unit: m 3 / s), the area S (unit: m 2 ) of the surface plate, the polishing pressure P (unit: kPa), and the peripheral speed V
  • the polishing conditions are preferably low pressure and low peripheral speed.
  • the coefficient of action FE (unit: m 2 / s) defined as described above is in a predetermined range, specifically, 4 ⁇ 10 ⁇ 14 m 2 / s to 1 ⁇ 10 ⁇ 13 m 2 / s. It is preferable that
  • a chlorine-based gas such as Cl 2 or BCl 3 or an inert gas such as Ar or N 2 in order to increase the etching rate, suppress the in-plane distribution, and stabilize the etching.
  • H 2 may be added to these gases.
  • Etching conditions are preferably high flow, high pressure, and high power.
  • the pressure P (unit: Pa) in the chamber, the flow rate Q (unit: sccm) of the mixed gas, the chamber volume V (unit: l (liter)), and the etching area S (unit) : M 2 ) preferably satisfies the relationship of 350 ⁇ PV / SQ ⁇ 500.
  • a chlorine-based gas such as Cl 2 or BCl 3 in order to increase the etching rate, suppress in-plane distribution, stabilize etching, reduce surface roughness, and suppress damage.
  • H 2 may be added to these gases.
  • the conditions are preferably low flow, low pressure, and low power.
  • the pressure P (unit: Pa) in the chamber, the flow rate Q (unit: sccm) of the mixed gas, the chamber volume V (unit: l (liter)), and the etching area S (unit) : M 2 ) preferably satisfies the relationship of 310 ⁇ PV / SQ ⁇ 380.
  • pre-finishing and finishing stage processing methods can be selected from pre-finishing and finishing polishing, pre-finishing and finishing etching, pre-finishing and finishing polishing, and pre-finishing and finishing etching. .
  • the average value m III-N and the distribution of the root mean square roughness of the main surface 13m on the group III nitride film 13 side of the group III nitride composite substrate 1 are distributed.
  • the ratio sIII -N / mIII-N of the standard deviation sIII -N of the root mean square roughness to the average value mIII-N can be controlled by the condition of finish polishing or finish etching. it can.
  • the viscosity of the polishing agent is The higher one is preferable, the smaller the abrasive grain size is preferable, and the surface plate and the polishing pad are preferably soft.
  • the surface shape of the surface plate and the polishing pad is preferably a shape in which grooves for removing sludge are formed.
  • the groove for removing sludge refers to a groove having a relatively wide width and a wide pitch, which is formed to remove sludge and / or agglomerated abrasive grains at the polishing interface.
  • the polishing conditions are preferably low pressure and low peripheral speed. In the case of finish etching, it is preferable to use chlorine gas such as Cl 2 and BCl 3 and H 2, and conditions of low flow rate, low pressure and low power are preferable.
  • the groove for uniformizing the abrasive means a groove having a relatively narrow width and a narrow pitch, which is formed in order to hold the abrasive uniformly at the center of the substrate.
  • the pressure P (unit: Pa) in the chamber, the flow rate Q (unit: sccm) of the mixed gas, the chamber volume V (unit: l (liter)), and the etching area S (unit: m 2 ) are: , 310 ⁇ PV / SQ ⁇ 380 is preferably satisfied.
  • FIG. 12A a step of preparing group III nitride composite substrate 1 of embodiment 1 (FIG. 12A) And a step of growing at least one group III nitride layer 20 on the main surface 13m of the group III nitride composite substrate 1 on the group III nitride film 13 side (FIG. 10A).
  • the group III nitride having a small thickness distribution and off-angle distribution in the main surface 13m of the group III nitride film 13 when the group III nitride layer 20 is grown Since the group III nitride layer is grown on the main surface 13m of the compound composite substrate 1, a group III nitride semiconductor device with high characteristics and high characteristics can be manufactured.
  • the step of removing the support substrate 11 from the group III nitride composite substrate 1 after the step of growing the group III nitride layer 20 (FIG. 12A).
  • FIG. 12C the step of removing the support substrate 11 from the group III nitride composite substrate 1 after the step of growing the group III nitride layer 20
  • FIG. 12C the step of removing the support substrate 11 from the group III nitride composite substrate 1 after the step of growing the group III nitride layer 20
  • FIG. 12C the step of removing the support substrate 11 from the group III nitride composite substrate 1 after the step of growing the group III nitride layer 20
  • the step of growing the group III nitride layer (FIG. 12A)
  • the step of removing the support substrate (FIG. 12C)
  • the method for producing a group III nitride semiconductor device of the present embodiment can be performed by the following steps.
  • Step of preparing group III nitride composite substrate 1 is the same as the method for manufacturing group III nitride composite substrate 1 described above.
  • group III nitride layer growth process Referring to FIG. 12A, in the step of growing at least one group III nitride layer 20 on main surface 13m of group III nitride composite substrate 1 on the group III nitride film 13 side, group III The method for growing the nitride layer 20 is a liquid phase method such as a MOCVD method, MBE method, HVPE method, sublimation method, or other vapor phase method, or a flux method, from the viewpoint of epitaxially growing the group III nitride layer 20 with high crystal quality. Etc. are preferable, and the MOCVD method is particularly preferable.
  • group III nitride layer 20 differs depending on the type of group III nitride semiconductor device 4.
  • group III nitride semiconductor device 4 is an SBD (Schottky barrier diode)
  • group III nitride layer 20 is, for example, on main surface 13m of group III nitride film 13 of group III nitride composite substrate 1
  • the n + -GaN layer 28 carrier concentration is, for example, 2 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3
  • the n ⁇ -GaN layer 29 carrier concentration is, for example, 5 ⁇ 10 15 cm ⁇ 3
  • At least one group III-nitride layer 20 is grown on the main surface 13m on the group-III nitride film 13 side of the group-III nitride composite substrate 1, thereby stacking the group III-nitride composite.
  • a substrate 2 is obtained.
  • the step of further bonding the device support substrate 40 on the group III nitride layer 20 includes the Schottky electrode on the group III nitride layer 20 of the laminated group III nitride composite substrate 2.
  • the first electrode 30 and the pad electrode 33 are formed, the pad electrode 43 and the bonding metal film 44 are formed on the device support substrate 40, and the bonding metal film 44 is bonded to the pad electrode 33.
  • the laminated substrate 3 is obtained by this process.
  • a Si substrate, a Mo substrate, a CuW substrate, or the like is used for the device support substrate 40.
  • the step of removing support substrate 11 from group III nitride composite substrate 1 is performed by removing support substrate 11 of group III nitride composite substrate 1 from laminated substrate 3. .
  • the bonding film 12 can also be removed.
  • a method for removing the support substrate 11 and the bonding film 12 is not particularly limited, and grinding, etching, and the like are preferably used.
  • the support substrate 11 formed of a material that has low hardness, strength, and wear resistance and is easily cut can be removed by at least one of grinding and polishing from the viewpoint of reducing manufacturing costs.
  • the support substrate 11 formed of a material that dissolves in a chemical solution such as acid or alkali can be removed by etching with a chemical solution from the viewpoint of low manufacturing cost.
  • the support substrate 11 has a larger number of ceramics or the like than a support substrate formed of a single crystal material such as sapphire, SiC, or a group III nitride (for example, GaN).
  • a support substrate made of a crystalline material is preferred.
  • the group III nitride film 13 can be removed.
  • the group III nitride layer 20 is easier to improve the crystallinity, lower the dislocation density, and adjust the carrier concentration than the group III nitride film 13.
  • polishing and etching can be used to remove the group III nitride film 13. From the viewpoint of easy control of the removal thickness, it is preferable to use dry etching.
  • the second electrode 50 is formed on the group III nitride film 13 exposed by removing the support substrate 11 and the bonding film 12 from the laminated substrate 3, and the device support substrate 40 is formed.
  • a device supporting substrate electrode 45 is formed on the substrate.
  • Reference invention I relates to a group III nitride composite substrate and a manufacturing method thereof, a laminated group III nitride composite substrate, a group III nitride semiconductor device, and a manufacturing method thereof.
  • Group III nitrides such as GaN are suitably used for semiconductor devices because they have excellent semiconductor properties.
  • group III nitrides such as GaN have good material characteristics different from those of Si, GaAs, SiC, and the like in various types of semiconductor devices, for example, light emitting devices and electronic devices, and therefore can be used for various devices. it can.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2009-126722 discloses a self-standing group III nitride substrate having a diameter of 25 mm or more and 160 mm or more and a thickness of 100 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less as a semiconductor device substrate, as a specific example, a diameter of 100 mm and a thickness.
  • a self-standing GaN substrate having a thickness of 400 ⁇ m is disclosed.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-010766 discloses a heterogeneous substrate having a chemical composition different from that of GaN as a substrate for manufacturing a semiconductor device, and a GaN thin film having a thickness of 0.1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less bonded to the heterogeneous substrate. And a GaN thin film bonded substrate having a diameter of 50.8 mm in which a sapphire substrate and a GaN thin film having a thickness of 0.1 ⁇ m or 100 ⁇ m are bonded as a specific example. .
  • Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2010-182936 discloses a composite substrate including a support substrate, a nitride semiconductor layer, and a bonding layer provided between the support substrate and the nitride semiconductor layer as a semiconductor device substrate.
  • a composite substrate is disclosed in which the thickness of a GaN layer bonded to a sapphire substrate and a GaN layer by a bonding layer formed by pressure bonding is 5 ⁇ m to 220 ⁇ m and the diameter is 50.8 mm.
  • the GaN thin film composite substrate disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-010766 and the composite substrate disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-182936 are both bonded with a group III nitride film or layer on a support substrate.
  • a group III nitride layer is grown on the substrate to manufacture a group III nitride semiconductor device.
  • the temperature variation on the main surface of the substrate tends to increase, there is a problem that it is difficult to increase the yield of the manufactured semiconductor device when the diameter of the substrate is increased.
  • Reference invention I solves the above-mentioned problems, reduces the cost of manufacturing a semiconductor device, enables the manufacture of a group III nitride semiconductor device with a high yield, and has a low cost and a large diameter group III nitride.
  • Group III nitride composite substrate having a thin material film and a small temperature distribution (ie, variation, the same shall apply hereinafter) on the main surface during the growth of the group III nitride layer, a manufacturing method thereof, and a laminated group III nitride composite It is an object of the present invention to provide a substrate, a group III nitride semiconductor device, and a manufacturing method thereof.
  • Reference invention I is a group III nitride composite substrate having a diameter of 75 mm or more in which a supporting substrate and a group III nitride film having a thickness of 50 nm or more and less than 10 ⁇ m are bonded to each other.
  • the average value m S of the root mean square roughness of the main surface on the substrate side is 0.3 nm or more and 20 nm or less, and the root mean square roughness of the mean value m S of the root mean square roughness of the main surface on the support substrate side is This is a group III nitride composite substrate having a standard deviation s S ratio s S / m S of 0.005 or more and 0.4 or less.
  • the average value m III-N of the root mean square roughness of the main surface on the group III nitride film side is set to 0.4 nm or more and 10 nm or less
  • the group III nitride the ratio s III-N / m III- N of the standard deviation s III-N to the average value m III-N root mean square roughness of the main surface of the film side can be 0.008 to 0.5
  • the ratio W S / D of the warp W S of the main surface on the support substrate side to the diameter D can be set to ⁇ 7 ⁇ 10 ⁇ 4 or more and 8 ⁇ 10 ⁇ 4 or less.
  • the ratio ⁇ III-N / ⁇ S of the thermal expansion coefficient of the III nitride film to the thermal expansion coefficient alpha S of the supporting substrate alpha III-N and 0.75 to 1.25, the thickness of the support substrate t the ratio t III-N / t S of thickness t III-N III nitride layer may be 1 ⁇ 10 -4 or more 2 ⁇ 10 -2 or less against S.
  • the thermal conductivity lambda S of the supporting substrate may be a 3W ⁇ m -1 ⁇ K -1 or more 280W ⁇ m -1 ⁇ K -1 or less.
  • the Young's modulus E S of the supporting substrate can be 150GPa than 500GPa or less.
  • the support substrate can include a polycrystal.
  • the impurity metal atoms in the main surface of the group III nitride film can be set to 1 ⁇ 10 13 atoms / cm 2 or less.
  • a diameter can be 100 mm or more.
  • the diameter can be 125 mm or more and 300 mm or less.
  • the reference invention I is a group III nitride composite substrate according to the above aspect, and at least one layer of III disposed on the main surface of the group III nitride composite substrate on the group III nitride film side And a group III nitride composite substrate including a group nitride layer.
  • the group III nitride film in the group III nitride composite substrate according to the above aspect and at least one group III nitride arranged on the group III nitride film
  • a III-nitride semiconductor device comprising a layer.
  • Reference invention I is a method for producing a group III nitride composite substrate according to the above aspect, according to still another aspect, wherein a group III nitride film is disposed on one main surface side of the support substrate.
  • a group III nitride film is disposed on one main surface side of the support substrate.
  • At least one layer is provided on the main surface of the group III nitride composite substrate on the group III nitride film side of the step of preparing the group III nitride composite substrate according to the above aspect. And a step of growing a group III nitride layer.
  • the method for manufacturing a Group III nitride semiconductor device can further include a step of removing the support substrate from the Group III nitride composite substrate after the step of growing the Group III nitride layer. Furthermore, after the step of growing the group III nitride layer and before the step of removing the support substrate, a step of bonding the device support substrate onto the group III nitride layer can be further included. [Effect of Reference Invention I] According to Reference Invention I, the cost for manufacturing a semiconductor device can be reduced, and a Group III nitride semiconductor device can be manufactured with a high yield.
  • the cost is low, the diameter is large, the Group III nitride film is thin, and III Provided are a group III nitride composite substrate having a small temperature distribution on the main surface during the growth of the group nitride layer, a manufacturing method thereof, a laminated group III nitride composite substrate, a group III nitride semiconductor device, and a manufacturing method thereof can do.
  • group III nitride composite substrate 1 which is a reference form of reference invention I is bonded to support substrate 11 and group III nitride film 13 having a thickness of 50 nm or more and less than 10 ⁇ m. It is a group III nitride composite substrate 1 having a diameter of 75 mm or more, and an average value of root mean square roughness m S of the main surface 11n on the support substrate 11 side is 0.3 nm or more and 20 nm or less.
  • the ratio s S / m S of the standard deviation s S of the root mean square roughness to the mean square root mean square roughness m S of the main surface 11n is 0.005 or more and 0.4 or less.
  • the group III nitride composite substrate 1 of the present embodiment has a small temperature distribution (that is, variation) on the main surface during the growth of the group III nitride layer for manufacturing the group III nitride semiconductor device, A high-quality group III nitride layer can be grown, and thus a high-quality group III nitride semiconductor device can be manufactured with a high yield. This will be described in more detail below.
  • group III nitride composite substrate 1 of the present embodiment has a structure in which group III nitride film 13 is bonded onto support substrate 11, and a group III nitride semiconductor is obtained.
  • the main surface 11n on the side of the support substrate 11 corresponding to the back surface side of the group III nitride composite substrate 1 is arranged to face the main surface of a susceptor (not shown) provided with a temperature raising device.
  • at least one group III nitride layer 20 is grown on the main surface 13m on the group III nitride film 13 side corresponding to the front surface side of the group III nitride composite substrate 1.
  • the group III nitride composite substrate 1 of this reference embodiment has a diameter of 75 mm or more, and the thickness of the group III nitride film 13 bonded to the support substrate 11 is 50 nm or more and less than 10 ⁇ m.
  • side average value m S of the root mean square roughness of the main surface 11n is at 0.3nm or 20nm or less, the root-mean-square roughness to the average value m S of the root mean square roughness of the supporting substrate 11 side of the main surface 11n Since the ratio s S / m S of the standard deviation s S is 0.005 or more and 0.4 or less, it is from the main surface of the heated susceptor to the back surface side of the large-diameter group III nitride composite substrate 1.
  • the entire group III nitride composite substrate 1 having a large diameter is uniformly heated.
  • the temperature distribution on the main surface 13m on the group III nitride film 13 side, which is the surface side of the large-diameter group III nitride composite substrate 1 is small and uniform. Since the group III nitride layer 20 having a high crystal quality and a uniform large diameter can be grown on the main surface 13m on the group III nitride film 13 side of the substrate 1, a group III nitride semiconductor device having high characteristics can be manufactured. Can be manufactured well.
  • the form in which the support substrate 11 and the group III nitride film 13 are bonded is not particularly limited, but in order to increase the bonding strength by bonding. It is preferable to interpose the bonding film 12.
  • the thickness of group III nitride film 13 of group III nitride composite substrate 1 of the present embodiment is not less than 50 nm and less than 10 ⁇ m.
  • the thickness of group III nitride film 13 means an average value calculated from the thicknesses measured at 13 measurement points on main surface 13m of group III nitride film 13 shown in FIG.
  • the three measurement points P on the main surface of the group III nitride film 13 shown in FIG. 2 are based on one center point P C and its center point P C regardless of the diameter of the group III nitride film.
  • the thickness of the group III nitride film 13 is required to be 50 nm or more, preferably 80 nm or more, more preferably 100 nm or more, still more preferably 120 nm or more, from the viewpoint of growing a group III nitride layer having high crystal quality.
  • 150 nm or more is particularly preferable, and from the viewpoint of significantly suppressing the material cost of the group III nitride composite substrate 1, it is required to be less than 10 ⁇ m, preferably 5 ⁇ m or less, more preferably 1 ⁇ m or less, further preferably 500 nm or less, and 250 nm or less. Particularly preferred.
  • the diameter of group III nitride composite substrate 1 of the present embodiment is 75 ⁇ m or more.
  • the diameter of the group III nitride composite substrate 1 is required to be 75 mm or more, preferably 100 mm or more, more preferably 125 mm or more, and 150 mm or more from the viewpoint of increasing the number of chips of a semiconductor device from one composite substrate. Is more preferable.
  • the diameter of the group III nitride composite substrate 1 is preferably 300 mm or less, and more preferably 200 mm or less, from the viewpoint of reducing the warpage of the composite substrate and increasing the yield of the semiconductor device.
  • group III nitride composite substrate 1 of the present embodiment has an average value m S of the root mean square roughness of main surface 11n on support substrate 11 side of 0.3 nm or more and 20 nm or less.
  • the ratio s S / m S of the standard deviation s S of the root mean square roughness to the mean square root mean square roughness m S of the main surface 11n on the support substrate 11 side is 0.005 or more and 0.4 or less. .
  • the main surface 11n on the support substrate 11 side which is the back side of the group III nitride composite substrate 1, has a high crystal quality and a uniform III on the main surface 13m on the group III nitride film 13 side of the group III nitride composite substrate 1
  • the mean value m S of the root mean square roughness is required to be 20 nm or less, preferably 10 nm or less, more preferably 5 nm or less, and the mean value of the root mean square roughness.
  • the ratio s S / m S of the standard deviation s S of the root mean square roughness for the m S is the required 0.4 or less, preferably 0.3 or less, more preferably 0.2 or less.
  • the mean value m S of the root mean square roughness is 0.3 nm or more, 0.5 nm or more is preferable, 1 nm or more is more preferable, and the ratio s S of the standard deviation s S of the root mean square roughness to the mean value m S of the root mean square roughness thereof / M S is required to be 0.005 or more, preferably 0.01 or more, and more preferably 0.05 or more.
  • the mean value square root mean square roughness m S and standard deviation s S of the main surface 11 n of the group III nitride composite substrate 1 on the support substrate 11 side are respectively the values of the support substrate 11. These are the average value and standard deviation calculated from the root mean square roughness measured at 13 measurement points P on the main surface 11n.
  • the 13 measurement points P on the main surface 11n of the support substrate 11 shown in FIG. 2 are one center point P C and 4 perpendicular to the center point P C regardless of the diameter of the support substrate 11.
  • the standard deviation here means the positive square root of unbiased variance.
  • the root mean square roughness measured at 13 measurement points P on the main surface 11n of the support substrate 11 shown in FIG. 2 is within a measurement region having a size of 85 ⁇ m ⁇ 85 ⁇ m square with the measurement point P as the center.
  • the standard plane is calculated from each point, and the value of the positive square root of the mean square of the distance to each point from the reference plane is used.
  • AFM Anatomic Force Microscope
  • optical interference roughness meter laser microscope, Measured with a stylus roughness meter.
  • the average value m S and the standard deviation s S of the root mean square roughness of the main surface 11n of the group III nitride composite substrate 1 on the support substrate 11 side are polished on the main surface 11n of the support substrate 11 as will be described later.
  • the polishing agent, the surface plate, and the physical properties of the polishing pad, the shape of the surface plate and the polishing pad, and the polishing conditions can be adjusted.
  • the average value m III-N of the root mean square roughness of main surface 13m on the group III nitride film 13 side is 0. 4 nm or more and 10 nm or less is preferable, and the ratio s III-N / m III-N of the standard deviation s III-N to the average value m III-N of the root mean square roughness of the main surface 13m on the group III nitride film 13 side is 0.008 or more and 0.5 or less are preferable.
  • the average value m III-N is preferably 10 nm or less, more preferably 5 nm or less, and even more preferably 3 nm or less.
  • the standard deviation of the root mean square roughness relative to the mean value m III-N of the root mean square roughness s III-N ratio s III-N / m III- N of preferably 0.5 or less, more preferably 0.4 or less, more preferably 0.2 or less.
  • m III-N is preferably 0.4 nm or more, more preferably 1 nm or more, and even more preferably 1.5 nm or more.
  • the standard deviation of the root mean square roughness with respect to the mean value of root mean square roughness m III-N s III-N ratio s III-N / m III- N of preferably 0.008 or more, more preferably 0.02 or more, more preferably 0.05 or more.
  • the mean value m III-N and the standard deviation s III-N of the root mean square roughness of the main surface 13m on the group III nitride film 13 side of the group III nitride composite substrate 1 are: These are the average value and the standard deviation calculated from the root mean square roughness measured at 13 measurement points P on the main surface 13m of the group III nitride film 13, respectively.
  • the 13 measurement points P on the main surface 13m of the group III nitride film 13 shown in FIG. 2 are one center point P C and the center point P C regardless of the diameter of the group III nitride film 13.
  • the root mean square roughness measured at 13 measurement points P on the main surface 13m of the group III nitride film 13 shown in FIG. 2 is a size of 85 ⁇ m ⁇ 85 ⁇ m square centering on the measurement point P.
  • a standard plane is calculated from each point in the measurement region, and is a positive square root of the mean square of the distance to each point from the reference plane.
  • AFM Anatomic Force Microscope
  • optical interference roughness meter It is measured by a laser microscope, a stylus type roughness meter or the like.
  • the average value m III-N and the standard deviation s III-N of the root mean square roughness of the main surface 13m on the group III nitride film 13 side of the group III nitride composite substrate 1 are the group III as will be described later. It can be adjusted according to the physical properties of the polishing agent, the surface plate, and the polishing pad, the shape of the surface plate, the polishing pad, and the polishing conditions when the main surface 13m of the nitride film 13 is polished.
  • the ratio W S / D of the warp W S of the main surface 11n on the support substrate 11 side with respect to the diameter D is ⁇ 7 ⁇ 10 ⁇ 4. It is preferably 8 ⁇ 10 ⁇ 4 or less, more preferably ⁇ 4 ⁇ 10 ⁇ 4 or more and 5 ⁇ 10 ⁇ 4 or less, further preferably ⁇ 2.5 ⁇ 10 ⁇ 4 or more and 3 ⁇ 10 ⁇ 4 or less, and ⁇ 1 ⁇ 10 ⁇ 4 to 1.5 ⁇ 10 ⁇ 4 is particularly preferable.
  • the sign of the warp W S and the ratio W S / D is a + (positive) sign when the main surface 11n on the support substrate 11 side is warped concavely, and the main surface on the support substrate 11 side warps convexly.
  • the minus sign is used.
  • the ratio W S / D of the warp W S of the main surface 11n on the support substrate 11 side to the diameter D of the group III nitride composite substrate 1 is preferably ⁇ 7 ⁇ 10 ⁇ 4 or more and 8 ⁇ 10 ⁇ 4 or less, more preferably -4 ⁇ 10 ⁇ 4 or more and 5 ⁇ 10 ⁇ 4 or less, more preferably ⁇ 2.5 ⁇ 10 ⁇ 4 or more and 3 ⁇ 10 ⁇ 4 or less, particularly preferably ⁇ 1 ⁇ 10 ⁇ 4 or more and 1.5 ⁇ 10 ⁇ 4.
  • the large diameter III is increased from the main surface of the susceptor that has been heated. Since heat is uniformly transmitted to the entire main surface 11n of the group nitride composite substrate 1 on the support substrate 11 side, the entire group III nitride composite substrate 1 is uniformly heated. As a result, the temperature on the main surface 13m on the group III nitride film 13 side which is the surface side of the group III nitride composite substrate 1 has a small distribution and becomes uniform. Since a group III nitride layer having a high crystal quality and a uniform large diameter can be grown on the main surface 13m on the material film 13 side, a group III nitride semiconductor device having high characteristics can be manufactured with a high yield.
  • group III nitride composite substrate 1 of the present embodiment suppresses warpage and cracking of group III nitride composite substrate 1 and group III nitride layer grown on group III nitride film 13.
  • the ratio ⁇ III-N / ⁇ S of the thermal expansion coefficient ⁇ III-N of the group III nitride film 13 to the thermal expansion coefficient ⁇ S of the support substrate 11 is 0.75 or more and 1.25 or less are preferable, 0.85 or more and 1.15 or less are more preferable, and 0.95 or more and 1.05 or less are more preferable.
  • the thermal expansion coefficient ⁇ S of the support substrate 11 and the thermal expansion coefficient ⁇ III-N of the group III nitride film 13 can be measured by a thermomechanical analyzer.
  • group III nitride composite substrate 1 of the present embodiment suppresses warpage and cracking of group III nitride composite substrate 1 and group III nitride layer grown on group III nitride film 13.
  • the ratio t III-N / t S of the thickness t III-N of the group III nitride film 13 to the thickness t S of the support substrate 11 is 1 ⁇ .
  • the thickness t S of the support substrate 11 can be measured by observation of a cross section of the film with an optical microscope and / or SEM (scanning electron microscope), a digital indicator, or the like.
  • the thickness t III-N of the group III nitride film 13 can be measured by observation of a cross section of the film with an optical microscope and / or SEM, reflectance spectroscopy, or the like.
  • the support substrate with respect to the thickness t S of the thermal expansion coefficient alpha III-N ratio ⁇ III-N / ⁇ S 0.75 to 1.25 and the supporting substrate 11 of the group III nitride layer 13 on the thermal expansion coefficient alpha S 11
  • the ratio t III-N / t S of the group III nitride film thickness t III-N is preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 4 or more and 2 ⁇ 10 ⁇ 2 or less, and the ratio ⁇ III-N / ⁇ S is 0.85 or more.
  • the ratio t III-N / t S is more preferably 2 ⁇ 10 ⁇ 4 or more and 2 ⁇ 10 ⁇ 3 or less, and the ratio ⁇ III-N / ⁇ S is 0.95 or more and 1.05 or less and the ratio t III-N / t S is 5 ⁇ 10 -4 or more 1 ⁇ 10 -3 or less is more preferred.
  • the support substrate 11 included in the group III nitride composite substrate 1 of the present embodiment is not particularly limited as long as it can support the group III nitride film 13, but reduces the amount of expensive group III nitride used. From the viewpoint of reducing costs, it is preferable to use a different composition substrate having a chemical composition different from that of the group III nitride.
  • the group III nitride composite substrate 1 of the present embodiment has the ratio ⁇ III-N / ⁇ of the thermal expansion coefficient ⁇ III-N of the group III nitride film 13 to the thermal expansion coefficient ⁇ S of the support substrate 11.
  • S is preferably 0.75 or more and 1.25 or less.
  • the thermal conductivity lambda S is preferably 3W ⁇ m -1 ⁇ K -1 or more 280W ⁇ m -1 ⁇ K -1 or less of the supporting substrate 11, 5W ⁇ m - 1 ⁇ K ⁇ 1 or more and 210 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 or less is more preferable, and 10 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 or more and 120 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 or less is more preferable.
  • the thermal conductivity ⁇ S of the support substrate 11 can be measured by a laser flash method.
  • Support substrate having a thermal conductivity ⁇ S of preferably 3 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 or more, more preferably 5 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 or more, more preferably 10 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 or more.
  • the group III nitride composite substrate 1 having the main surface 13m of the group III nitride film 13 of the group III nitride composite substrate 1 efficiently generates heat from the main surface of the susceptor when the group III nitride layer is grown. Can tell.
  • Thermal conductivity lambda S is preferably 280W ⁇ m -1 ⁇ K -1 or less, more preferably 210W ⁇ m -1 ⁇ K -1 or less, more preferably 120W ⁇ m -1 ⁇ K -1 or less, particularly preferably
  • the group III nitride composite substrate 1 having the support substrate 11 of 50 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 or less is a group III nitride composite substrate that generates heat from the main surface of the susceptor when the group III nitride layer is grown. 1 can be transmitted uniformly to the entire main surface of the group III nitride film 13.
  • Thermal conductivity lambda S is 280W ⁇ m -1 ⁇ K -1 or less of the supporting substrate 11, than when the heat conductivity lambda S is used SiC substrate of approximately 300W ⁇ m -1 ⁇ K -1 as a supporting substrate,
  • the group III nitride layer is grown, heat from the main surface of the susceptor can be uniformly transmitted to the entire main surface of the group III nitride film 13 of the group III nitride composite substrate 1.
  • the Young's modulus E S is less preferred 500GPa than 150GPa of the support substrate 11 or less, more preferably more than 200 GPa 350 GPa.
  • the Young's modulus E S of the supporting substrate 11 can be measured by a resonance method.
  • Young's modulus E S is preferably 150GPa or more, more preferably Group III nitride composite substrate 1 having the above supporting substrate 11 200 GPa may form a group III nitride semiconductor devices by growing a Group III nitride layer thereon In doing so, it is possible to prevent the group III nitride composite substrate 1 and / or the group III nitride layer from warping.
  • Young's modulus E S is preferably not more than 500GaPa, more preferably Group III nitride composite substrate 1 having the supporting substrate 11 350 GPa is formed a Group III nitride semiconductor devices by growing a Group III nitride layer thereon In doing so, it is possible to suppress the occurrence of cracks and / or cracks in the group III nitride composite substrate 1 and / or the group III nitride layer.
  • the support substrate 11 is not particularly limited. From the above viewpoint, the ratio ⁇ III-N / ⁇ S of the thermal expansion coefficient ⁇ III-N of the group III nitride film 13 to the thermal expansion coefficient ⁇ S of the support substrate 11 is 0.75 to 1.25, the thermal conductivity lambda S is 3W ⁇ m -1 ⁇ K -1 or more 280W ⁇ m -1 ⁇ K -1 or less of the supporting substrate 11, and the Young's modulus E S of the supporting substrate 11 is Those satisfying at least one of 150 GPa or more and 500 GPa or less are preferable.
  • mullite 3Al 2 O 3 .2SiO 2 to 2Al 2 O 3 .SiO 2
  • mullite-YSZ yttria stabilized zirconia
  • spinel MgAl 2 O 4
  • a sintered body of Al 2 O 3 —SiO 2 composite oxide and a substrate formed of a sintered body obtained by adding an oxide, carbonate, etc., molybdenum (Mo) substrate, tungsten (W)
  • Mo molybdenum
  • W tungsten
  • the elements contained in the oxide and carbonate are Ca, Mg, Sr, Ba, Al, Sc, Y, Ce, Pr, Si, Ti, Zr, V, Nb, Ta, Cr, Mn, Fe, Preferred examples include Co, Ni, Cu, and Zn.
  • the support substrate 11 may include any of single crystal, polycrystal, and non-crystal. However, when the semiconductor device is formed, the support substrate 11 can be easily removed by grinding and / or etching. From the viewpoint of maintaining the strength capable of suppressing warpage and cracking, it is preferable to contain polycrystals.
  • the bonding film 12 that can be included in the group III nitride composite substrate 1 of the present embodiment is not particularly limited as long as it can bond the support substrate 11 and the group III nitride film 13. From the viewpoint of high bondability between the support substrate 11 and the group III nitride film 13, a SiO 2 film, a Si 3 N 4 film, a TiO 2 film, a Ga 2 O 3 film, or the like is preferable.
  • III-nitride layer 13 of this preferred embodiment is a film formed of a group III nitride, In x Al y Ga 1- xy N film (0, such as GaN film, AlN film ⁇ x, 0 ⁇ y, x + y ⁇ 1) and the like.
  • the thickness of the group III nitride film 13 is required to be 50 nm or more, preferably 80 nm or more, more preferably 100 nm or more, and 120 nm. The above is more preferable. Further, as described above, the thickness of the group III nitride film 13 is required to be less than 10 ⁇ m, preferably 5 ⁇ m or less, more preferably 1 ⁇ m or less, from the viewpoint of significantly reducing the amount of expensive group III nitride used. Preferably, it is 0.25 ⁇ m or less.
  • the crystal structure of the group III nitride film 13 is preferably a wurtzite structure from the viewpoint of obtaining a semiconductor device with good characteristics.
  • the above-mentioned predetermined plane orientation that is most approximate to the main surface 13m of the group III nitride film 13 is not limited as long as it is suitable for a desired semiconductor device, and is ⁇ 0001 ⁇ , ⁇ 10-10 ⁇ , ⁇ 11- 20 ⁇ , ⁇ 21-30 ⁇ , ⁇ 20-21 ⁇ , ⁇ 10-11 ⁇ , ⁇ 11-22 ⁇ , ⁇ 22-43 ⁇ , and their respective plane orientations were turned off at 15 ° or less (15 ° It may be a plane orientation (shifted by the following angle).
  • the surface orientation of the back surface of each of these surface orientations and the surface orientation turned off at 15 ° or less from the surface orientation of the back surface may be used. That is, the main surface 13m of the group III nitride film 13 may be any of a polar surface, a nonpolar surface, and a semipolar surface. Further, the principal surface 13m of the group III nitride film 13 is preferably a ⁇ 0001 ⁇ surface and its back surface from the viewpoint of easily increasing the diameter, and a ⁇ 10-10 ⁇ surface from the viewpoint of suppressing the blue shift of the resulting light emitting device. , ⁇ 20-21 ⁇ surfaces and their back surfaces are preferred.
  • the impurity metal atoms in the main surface 13m of the group III nitride film 13 are 1 ⁇ 10 13 atoms / cm 2 or less is preferable, 3 ⁇ 10 12 atoms / cm 2 or less is more preferable, 1 ⁇ 10 12 atoms / cm 2 or less is more preferable, and 1 ⁇ 10 11 atoms / cm 2 or less is particularly preferable.
  • Support substrate 11 includes mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 to 2Al 2 O 3 .SiO 2 ), mullite-YSZ (yttria stabilized zirconia), spinel (MgAl 2 O 4 ), Al 2 O 3 —SiO 2 system.
  • the group III nitride composite substrate 1 including a substrate such as a composite oxide sintered body is cleaned with suppressed elution of metal atoms from the support substrate 11, for example, scrub cleaning using a surfactant and / or pure water.
  • Single-sided cleaning such as two-fluid cleaning or megasonic cleaning (cleaning using ultrasonic waves in the frequency range of 500 kHz to 5 MHz) and single-wafer cleaning using low concentrations of acid and / or alkali (this side is III
  • This side is III
  • the concentration of impurity metal atoms on the main surface 13m of the group III nitride film 13 is reduced by cleaning the main surface 13m of the group nitride film 13).
  • a protective film can be formed on the support substrate side to suppress elution of metal atoms.
  • Impurities other than the impurity metal atoms on the main surface 13m of the group III nitride film 13 improve the crystal quality of the group III nitride layer grown on the group III nitride film 13 and enhance the characteristics of the semiconductor device to be formed.
  • Cl atoms are preferably 2 ⁇ 10 14 atoms / cm 2 or less
  • Si atoms are preferably 9 ⁇ 10 13 atoms / cm 2 or less.
  • the dislocation density of the group III nitride film 13 is not particularly limited, but is preferably 1 ⁇ 10 8 cm ⁇ 2 or less and more preferably 1 ⁇ 10 7 cm ⁇ 2 or less from the viewpoint of reducing the leakage current of the semiconductor device.
  • the carrier concentration of group III nitride film 13 is not particularly limited, but is preferably 1 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 or more and more preferably 1 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 or more from the viewpoint of reducing the resistance of the semiconductor device.
  • laminated group III nitride composite substrate 2 which is another reference form of reference invention I includes group III nitride composite substrate 1 of reference form I-1 and group III nitride composite substrate 1. And at least one group III nitride layer 20 disposed on the main surface 13m on the group III nitride film 13 side.
  • the laminated group III nitride composite substrate 2 of the present embodiment includes a group III nitride composite substrate 1 having a small average value m S and a standard deviation s S of the main surface 11n root mean square roughness on the support substrate 11 side, and a top thereof. Since it includes the group III nitride layer 20 with high crystal quality disposed by growing, a high-performance semiconductor device can be manufactured with a high yield.
  • group III nitride layer 20 disposed on the main surface 13m on the group III nitride film 13 side differs depending on the type of semiconductor device to be fabricated.
  • group III nitride layer 20 when fabricating an SBD (Schottky barrier diode) as an example of an electronic device as a semiconductor device, group III nitride layer 20 includes, for example, n + -GaN layer 28 (with a carrier concentration of For example, it can be composed of 2 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 ) and an n ⁇ -GaN layer 29 (carrier concentration is, for example, 5 ⁇ 10 15 cm ⁇ 3 ).
  • SBD Schottky barrier diode
  • group III nitride layer 20 when fabricating a HEMT (High Electron Mobility Transistor) which is another example of an electronic device as a semiconductor device, group III nitride layer 20 includes, for example, GaN layer 26, Al 0.2 Ga 0.8. An N layer 27 can be used.
  • group III nitride layer 20 when fabricating a light emitting device as a semiconductor device, group III nitride layer 20 has, for example, n-GaN layer 21, n-In 0.05 Ga 0.95 N layer 22, and multiple quantum well structure.
  • the active layer 23, the p-Al 0.09 Ga 0.91 N layer 24, and the p-GaN layer 25 can be used.
  • a group III nitride semiconductor device 4 which is still another reference form of reference invention I is a group III nitride film 13 in a group III nitride composite substrate of reference form I-1. And at least one group III nitride layer 20 disposed on the group III nitride film 13.
  • the group III nitride semiconductor device 4 of the present embodiment includes a group III nitride composite substrate 1 having a small mean square root mean square roughness m S and a standard deviation s S of the main surface 11n on the support substrate 11 side, and a group III nitride composite substrate 1 thereon. Since it includes the group III nitride layer 20 with high crystal quality arranged by growing, it has high characteristics.
  • group III nitride layer 20 of the group III nitride semiconductor device 4 differs depending on the type of the group III nitride semiconductor device 4.
  • group III nitride layer 20 includes, for example, n + -GaN layer 28 (with a carrier concentration of, for example, 2 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 ), n ⁇ -GaN layer 29 (carrier concentration is, for example, 5 ⁇ 10 15 cm ⁇ 3 ).
  • group III nitride layer 20 includes, for example, GaN layer 26 and Al 0.2 Ga 0.8 N layer 27. Can be configured.
  • group III nitride layer 20 when group III nitride semiconductor device 4 is a light emitting device, group III nitride layer 20 includes, for example, n-GaN layer 21, n-In 0.05 Ga 0.95 N layer 22, multiple quantum wells.
  • the active layer 23 having the structure, the p-Al 0.09 Ga 0.91 N layer 24, and the p-GaN layer 25 can be used.
  • Still other examples of electronic devices include PNDs (PN diodes) and transistors.
  • the group III nitride semiconductor device 4 may be a vertical type or a horizontal type.
  • group III nitride semiconductor device 4 preferably further includes at least one of support substrate 11 and device support substrate 40 for supporting group III nitride layer 20.
  • the shape of the device support substrate 40 is not limited to a flat plate shape, and the group III nitride semiconductor device 4 can be formed by supporting the group III nitride film 13 and the group III nitride layer 20. As long as it can take any shape.
  • the group III nitride semiconductor device may have a structure in which the group III nitride film 13 is removed from the group III nitride semiconductor device 4 shown in FIG. 4 or FIG.
  • the group III nitride semiconductor device has a structure in which the group III nitride film 13 is removed, so that the device characteristics can be further improved.
  • the step of adjusting the root mean square roughness of the main surface 11n on the support substrate 11 side by polishing the main surface 11n on the support substrate 11 side of the group III nitride composite substrate 1 is included.
  • the group III nitride semiconductor device can be manufactured with a high yield, the cost is low, the diameter is large, the group III nitride film is thick, and the group III The group III nitride composite substrate 1 having a small temperature distribution on the main surface during the growth of the nitride layer can be efficiently manufactured.
  • the manufacturing method of the group III nitride composite substrate 1 of the present embodiment includes the step of forming the group III nitride composite substrate 1 by disposing the group III nitride film 13 on the one main surface 11m side of the support substrate 11. Including.
  • the method for disposing the group III nitride film 13 on the one main surface 11m side of the support substrate 11 is not particularly limited, and the following first to third methods can be mentioned.
  • a group III nitride film 13 formed on the main surface 130n of the base substrate 130 is bonded to the main surface 11m of the support substrate 11, and then the base substrate 130 is bonded. It is a method of removing.
  • the group III nitride film donor substrate 13D is bonded to the main surface 11m of the support substrate 11, the group III nitride film donor substrate 13D is bonded.
  • the group III nitride film 13 is formed on the main surface 11m of the support substrate 11 by separating the surface at a predetermined depth.
  • the third method as shown in FIG.
  • the group III nitride film donor substrate 13D is bonded to the main surface 11m of the support substrate 11, after the group III nitride film donor substrate 13D is bonded to the main surface 11m of the support substrate 11, the group III nitride film donor substrate 13D is opposite to the bonded surface.
  • the group III nitride film 13 is formed on the main surface 11m of the support substrate 11 by adjusting the thickness from the main surface 13m on the side by decreasing the thickness by at least one of grinding, polishing and etching.
  • the group III nitride film 13 is bonded to the support substrate 11 by joining the main surface 11m of the support substrate 11 with the bonding film 12 interposed between the main surface 13n of the group III nitride film 13. And the like (see FIG. 7).
  • the method of bonding the group III nitride film donor substrate 13D to the support substrate 11 includes group III nitridation with the bonding film 12 interposed on the main surface 11m of the support substrate 11. Examples thereof include a method of bonding the main surface 13n of the physical film donor substrate 13D (see FIGS. 8 to 11).
  • a method of forming the bonding film 12a on the support substrate 11 and forming the bonding film 12b on the group III nitride film 13 or the group III nitride film donor substrate 13D and bonding them together may be formed only on the support substrate 11 and bonded to the group III nitride film 13 or the group III nitride film donor substrate 13D, or the group III nitride film Alternatively, the bonding film 12 may be formed only on the 13- or III-nitride film donor substrate 13D and bonded to the support substrate 11.
  • the step of forming group III nitride composite substrate 1 by the first method is not particularly limited, but the sub-step of preparing support substrate 11 from the viewpoint of efficiently manufacturing the composite substrate (FIG. 7A1), a sub-process (FIG. 7A2) for forming the bonding film 12a on the main surface 11m of the support substrate 11, and the group III nitride film 13 on the main surface 130n of the base substrate 130. Forming a bonding film 12b on the main surface 13n of the group III nitride film 13 formed on the base substrate 130 (FIG.
  • the sub-process for preparing the support substrate 11 shown in FIG. 7A1 is not particularly limited.
  • MO x which is an oxide containing a metal element M (x is an arbitrary positive real number)
  • oxidation containing Al an oxide containing Al
  • the main surface of the substrate obtained by cutting a sintered body obtained by mixing and sintering Al 2 O 3 which is an object and SiO 2 which is an oxide containing Si at a predetermined molar ratio to a predetermined size This can be done by polishing.
  • the sub-process for forming the bonding film 12a on the main surface 11m of the support substrate 11 shown in FIG. 7A2 is not particularly limited, but from the viewpoint of suppressing the film formation cost, sputtering, vapor deposition, CVD ( A chemical vapor deposition method or the like is preferably performed.
  • the sub-process for forming the group III nitride film 13 on the main surface 130n of the base substrate 130 shown in FIG. 7B1 is not particularly limited, but the viewpoint of forming the group III nitride film 13 with high crystal quality is not limited.
  • MOCVD metal organic chemical vapor deposition
  • MBE molecular beam epitaxy
  • PLD pulse laser deposition
  • HVPE hydrogen vapor phase epitaxy
  • the sub-process for forming the bonding film 12b on the main surface 13n of the group III nitride film 13 formed on the base substrate 130 shown in FIG. 7B2 is performed on the main surface 11m of the support substrate 11 described above. This is performed in the same manner as the sub-process for forming 12a.
  • the main surface 12am of the bonding film 12a formed on the support substrate 11 and the main surface 12bn of the bonding film 12b formed on the group III nitride film 13 formed on the base substrate 130 are pasted.
  • the temperature is about 600 ° C. to 1200 ° C.
  • Direct bonding method in which bonding is performed by raising the temperature, surface activated bonding method in which bonding surfaces are cleaned and activated with plasma or ions, and then bonded in a low temperature atmosphere of room temperature (for example, 25 ° C.) to 400 ° C., bonding
  • the bonding surface is cleaned with a chemical solution and pure water, and then bonded by applying a high pressure of about 0.1 MPa to 10 MPa.
  • 10 -6 A high vacuum bonding method in which bonding is performed in a high vacuum atmosphere of about Pa to 10 ⁇ 3 Pa is suitable.
  • the bonding strength can be further increased by raising the temperature to about 600 ° C. to 1200 ° C.
  • the effect of increasing the bonding strength by raising the temperature to about 600 ° C. to 1200 ° C. after the bonding is large.
  • the step of removing the base substrate 130 from the bonding substrate 1L shown in FIG. 7D is not particularly limited, but from the viewpoint of efficiently removing the base substrate 130, the base substrate 130 is made of an etchant such as hydrofluoric acid.
  • an etchant such as hydrofluoric acid
  • a method of dissolving and removing the base substrate 130 and a method of removing the ground substrate from the exposed main surface side by grinding or polishing are preferably performed.
  • a protective member 140 for protecting the support substrate 11 is preferably formed around the support substrate 11.
  • the support substrate 11, the bonding film 12 disposed on the main surface 11m of the support substrate 11, and the group III nitride film 13 disposed on the main surface 12m of the bonding film 12 are included.
  • a group nitride composite substrate 1 is obtained.
  • the step of forming group III nitride composite substrate 1 by the second method is not particularly limited, but from the viewpoint of efficiently manufacturing the composite substrate, FIGS.
  • the cutting method shown in FIG. 10 or the ion implantation method shown in FIG. 10 is preferably used.
  • the cutting method and the ion implantation method will be described.
  • the step of forming group III nitride composite substrate 1 by a cutting method is not particularly limited, but from the viewpoint of efficiently manufacturing the composite substrate, main surface 11m of support substrate 11 is used.
  • B) and FIG. 9 (B)) are bonded to the main surface 12am of the bonding film 12a formed on the support substrate 11 and the main surface 12bn of the bonding film 12b formed on the group III nitride film donor substrate 13D.
  • the group II nitride film donor substrate 13D is a donor substrate that provides the group III nitride film 13 by separation in a later step.
  • the method of forming the group III nitride film donor substrate 13D is the same as the method of forming the group III nitride film 13 in the method of manufacturing the composite substrate by the first method.
  • the method for forming the bonding films 12a and 12b is the same as the method for forming the bonding films 12a and 12b in the method of manufacturing the composite substrate by the first method.
  • the method of bonding the support substrate 11 and the group III nitride film donor substrate 13D is a method of bonding the support substrate 11 and the group III nitride film 13 in the method of manufacturing the composite substrate by the first method described above. It is the same.
  • the cutting method used in the sub-process for cutting the group III nitride film donor substrate 13D is not particularly limited, and a wire saw, an inner peripheral blade, an outer peripheral blade, laser processing, electric discharge processing, water jet, and the like are preferably used. .
  • the bonding substrates 1L and 1LS are separated from the main surface 13n, which is the bonding surface of the group III nitride film donor substrate 13D, at a surface located at a predetermined depth, and the supporting substrate 11 and the supporting substrate 11L are supported.
  • the group III nitride composite substrate 1 including the bonding film 12 disposed on the main surface 11m of the substrate 11 and the group III nitride film 13 disposed on the main surface 12m of the bonding film 12 is obtained.
  • a group III nitride film donor substrate 5D with a support in which a group III nitride film donor substrate support 15 is bonded to a group III nitride film donor substrate 13D is used.
  • the group III nitride composite substrate 1 can be manufactured in the same manner as described above.
  • the group III nitride film donor substrate 5D with the support since the group III nitride film donor substrate 13D is supported by the group III nitride film donor substrate support 15, the group III nitride film donor substrate 13D cannot stand alone. Even if it becomes as thin as possible, it can be used repeatedly.
  • the bonding form of the group III nitride film donor substrate support 15 and the group III nitride film donor substrate 13D is not particularly limited, but the bonding strength by bonding is not limited. In order to increase the thickness, it is preferable to interpose the bonding film 14. Further, the group III nitride film donor substrate support 15 is not particularly limited, but is formed of a material having the same physical properties as the support substrate 11 from the viewpoint of high support strength and prevention of cracking and warping. It is preferable.
  • the bonding film 14 is not particularly limited, but from the viewpoint of high bondability between the group III nitride film donor substrate support 15 and the group III nitride film donor substrate 13D, the SiO 2 film, the Si 3 N 4 film, the TiO 2 Two films, a Ga 2 O 3 film, and the like are preferable.
  • the step of forming group III nitride composite substrate 1 by the ion implantation method is not particularly limited. However, from the viewpoint of efficiently manufacturing the composite substrate, it is formed on main surface 11 m of support substrate 11.
  • a sub-process (FIG. 10A) and a position at a predetermined depth from the main surface 13n by implanting ions I from the main surface 13n side of the group III nitride film donor substrate 13D.
  • the method of forming the group III nitride film donor substrate 13D is the same as the method of forming the group III nitride film 13 in the method of manufacturing the composite substrate by the first method.
  • the method for forming the bonding films 12a and 12b is the same as the method for forming the bonding films 12a and 12b in the method of manufacturing the composite substrate by the first method.
  • the method of bonding the support substrate 11 and the group III nitride film donor substrate 13D is a method of bonding the support substrate 11 and the group III nitride film 13 in the method of manufacturing the composite substrate by the first method described above. It is the same.
  • the ions I implanted into the group III nitride film donor substrate 13D are not particularly limited, but the gasification temperature of the ions I implanted into the ion implantation region 13i can be determined from the viewpoint of suppressing the deterioration of the quality of the main film. From the viewpoint of lowering the decomposition temperature of the nitride film 13, ions of atoms with a small mass, such as hydrogen ions and helium ions, are preferable.
  • the method for separating the group III nitride film donor substrate 13D by the ion implantation region 13i is not particularly limited as long as it is a method for gasifying the ions I implanted into the ion implantation region 13i.
  • the bonding substrate 1L is separated from the main surface 13n, which is a bonding surface of the group III nitride film donor substrate 13D, at a surface located at a predetermined depth inside, and the supporting substrate 11 and the supporting substrate 11 are separated.
  • the group III nitride composite substrate 1 including the bonding film 12 disposed on the main surface 11m of the metal and the group III nitride film 13 disposed on the main surface 12m of the bonding film 12 is obtained.
  • a group III nitride film donor substrate 5D with a support as shown in FIG. 9 can be used.
  • the step of forming group III nitride composite substrate 1 by the third method is not particularly limited, but from the viewpoint of efficiently manufacturing the composite substrate, on main surface 11 m of support substrate 11.
  • a sub-process for forming the bonding film 12a (FIG. 11A), a sub-process for forming the bonding film 12b on the main surface 13n of the group III nitride film donor substrate 13D (FIG. 11B),
  • the group III nitride film donor substrate 13D is a donor substrate that provides the group III nitride film 13 by at least one of grinding, polishing, and etching in addition to the separation in the second method in a later step. is there.
  • the method of forming the group III nitride film donor substrate 13D is the same as the method of forming the group III nitride film 13 in the method of manufacturing the composite substrate by the first method.
  • the method for forming the bonding films 12a and 12b is the same as the method for forming the bonding films 12a and 12b in the method of manufacturing the composite substrate by the first method.
  • the method of bonding the support substrate 11 and the group III nitride film donor substrate 13D is a method of bonding the support substrate 11 and the group III nitride film 13 in the method of manufacturing the composite substrate by the first method described above. It is the same.
  • the method for grinding the group III nitride film donor substrate 13D is not particularly limited, and examples thereof include grinding with a grindstone (surface grinding) and shot blasting.
  • a method for polishing the group III nitride film donor substrate 13D is not particularly limited, and examples thereof include mechanical polishing and CMP (chemical mechanical polishing).
  • the method for etching the group III nitride film donor substrate 13D is not particularly limited, and examples include wet etching with a chemical solution and dry etching such as RIE (reactive ion etching).
  • the manufacturing method of the group III nitride composite substrate 1 of the present embodiment is the main method of the group III nitride composite substrate 1 on the support substrate 11 side before, during or after the step of forming the group III nitride composite substrate 1. It includes a step of adjusting the root mean square roughness of the main surface 11n on the support substrate 11 side by polishing the surface 11n.
  • the mean value m S of the root mean square roughness of the main surface 11n on the support substrate 11 side is set to 0.3 nm or more and 20 nm or less, and the mean value m of the root mean square roughness of the main surface 11n on the support substrate 11 side.
  • the ratio s S / m S of the standard deviation s S of root mean square roughness for S can be 0.005 to 0.4.
  • the average value m S of the root mean square roughness of the main surface 11n on the support substrate 11 side is controlled by the viscosity of the abrasive, the abrasive grain size, the material and surface shape of the surface plate and the polishing pad, and the polishing conditions. can do.
  • the abrasive is preferably oily rather than aqueous, the viscosity of the abrasive is preferably higher, the abrasive grain size is preferably smaller, the surface plate and the polishing The pad is preferably soft.
  • the surface shape of the surface plate and the polishing pad is preferably a shape in which grooves for removing sludge are formed.
  • the groove for removing sludge refers to a groove having a relatively wide width and a wide pitch, which is formed to remove sludge and / or agglomerated abrasive grains at the polishing interface.
  • the polishing conditions are preferably low pressure and low peripheral speed.
  • the surface shape of the surface plate and the polishing pad is preferably a shape in which grooves for uniformizing the abrasive are formed.
  • the groove for uniformizing the abrasive means a groove having a relatively narrow width and a narrow pitch, which is formed in order to hold the abrasive uniformly at the center of the substrate.
  • the main surface 13m on the group III nitride film 13 side of the group III nitride composite substrate 1 is polished after the step of forming the group III nitride composite substrate. It is preferable to include a step of adjusting the root mean square roughness of the main surface 13m on the group III nitride film 13 side.
  • the root mean square roughness of the main surface 13m on the group III nitride film 13 side of the group III nitride composite substrate 1 is adjusted.
  • the average value m III-N is set to 0.4 nm or more and 10 nm or less, and the standard deviation s III of the root mean square roughness with respect to the mean value m III-N of the root mean square roughness of the main surface 13m on the group III nitride film 13 side.
  • the -N ratio sIII -N / mIII -N can be 0.008 or more and 0.5 or less.
  • the mean value m S of the root mean square roughness of the main surface 13m on the group III nitride film 13 side is the viscosity of the abrasive, the abrasive grain size, the material and surface shape of the surface plate and the polishing pad, and the polishing. It can be controlled according to conditions.
  • the viscosity of the abrasive is preferably high, the abrasive grain size is preferably small, and the surface plate and the polishing pad are preferably soft.
  • the surface shape of the surface plate and the polishing pad is preferably a shape in which grooves for removing sludge are formed.
  • the polishing conditions are preferably low pressure and low peripheral speed.
  • the surface shape of the surface plate and the polishing pad is preferably
  • the group III nitride compound substrate 1 has a small temperature distribution on the main surface 13m during the growth of the group III nitride layer. Since the nitride layer is grown, a high-performance group III nitride semiconductor device can be manufactured with a high yield.
  • the step of removing the support substrate 11 from the group III nitride composite substrate 1 after the step of growing the group III nitride layer 20 (FIG. 12A).
  • FIG. 12C the step of removing the support substrate 11 from the group III nitride composite substrate 1 after the step of growing the group III nitride layer 20
  • FIG. 12C the step of removing the support substrate 11 from the group III nitride composite substrate 1 after the step of growing the group III nitride layer 20
  • FIG. 12C the step of removing the support substrate 11 from the group III nitride composite substrate 1 after the step of growing the group III nitride layer 20
  • a step of attaching the device support substrate 40 to the group III nitride layer 20 (FIG. 12B) may be further included.
  • the method of manufacturing a group III nitride semiconductor device of the present embodiment can be performed by the following steps.
  • Step of preparing group III nitride composite substrate 1 is the same as the method for manufacturing group III nitride composite substrate 1 described above.
  • group III nitride layer growth process Referring to FIG. 12A, in the step of growing at least one group III nitride layer 20 on main surface 13m of group III nitride composite substrate 1 on the group III nitride film 13 side, group III The method for growing the nitride layer 20 is a liquid phase method such as a MOCVD method, MBE method, HVPE method, sublimation method, or other vapor phase method, or a flux method, from the viewpoint of epitaxially growing the group III nitride layer 20 with high crystal quality. Etc. are preferable, and the MOCVD method is particularly preferable.
  • group III nitride layer 20 differs depending on the type of group III nitride semiconductor device 4.
  • group III nitride semiconductor device 4 is an SBD (Schottky barrier diode)
  • group III nitride layer 20 is, for example, on main surface 13m of group III nitride film 13 of group III nitride composite substrate 1
  • the n + -GaN layer 28 carrier concentration is, for example, 2 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3
  • the n ⁇ -GaN layer 29 carrier concentration is, for example, 5 ⁇ 10 15 cm ⁇ 3
  • At least one group III-nitride layer 20 is grown on the main surface 13m on the group-III nitride film 13 side of the group-III nitride composite substrate 1, thereby stacking the group III-nitride composite.
  • a substrate 2 is obtained.
  • the step of bonding the device support substrate 40 on the group III nitride layer 20 includes a Schottky electrode on the group III nitride layer 20 of the laminated group III nitride composite substrate 2.
  • the first electrode 30 and the pad electrode 33 are formed, the pad electrode 43 and the bonding metal film 44 are formed on the device support substrate 40, and the bonding metal film 44 is bonded to the pad electrode 33.
  • the laminated substrate 3 is obtained by this process.
  • a Si substrate, a Mo substrate, a CuW substrate, or the like is used for the device support substrate 40.
  • the step of removing support substrate 11 from group III nitride composite substrate 1 is performed by removing support substrate 11 of group III nitride composite substrate 1 from laminated substrate 3. .
  • the bonding film 12 can also be removed.
  • a method for removing the support substrate 11 and the bonding film 12 is not particularly limited, and grinding, etching, and the like are preferably used.
  • the support substrate 11 formed of a material that has low hardness, strength, and wear resistance and is easily cut can be removed by at least one of grinding and polishing from the viewpoint of reducing manufacturing costs.
  • the support substrate 11 formed of a material that dissolves in a chemical solution such as an acid or an alkali can be removed by etching with a chemical solution from the viewpoint of reducing the manufacturing cost.
  • the support substrate 11 has a larger number of ceramics or the like than a support substrate formed of a single crystal material such as sapphire, SiC, or a group III nitride (for example, GaN).
  • a support substrate made of a crystalline material is preferred.
  • the group III nitride film 13 can be removed.
  • the group III nitride layer 20 is easier to improve the crystallinity, lower the dislocation density, and adjust the carrier concentration than the group III nitride film 13.
  • polishing and etching can be used to remove the group III nitride film 13. From the viewpoint of easy control of the removal thickness, it is preferable to use dry etching.
  • the second electrode 50 is formed on the group III nitride film 13 exposed by removing the support substrate 11 and the bonding film 12 from the laminated substrate 3, and the device support substrate 40 is formed.
  • a device supporting substrate electrode 45 is formed on the substrate.
  • Reference invention II relates to a group III nitride composite substrate, a laminated group III nitride composite substrate, a group III nitride semiconductor device, and a method for manufacturing the same.
  • Group III nitrides such as GaN are suitably used for semiconductor devices because they have excellent semiconductor properties.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-126722 discloses a self-standing group III nitride substrate having a diameter of 25 mm to 160 mm and a thickness of 100 ⁇ m to 1000 ⁇ m as a semiconductor device substrate.
  • a self-standing GaN substrate having a thickness of 400 ⁇ m is disclosed.
  • the substrate when the substrate is thinned, the substrate is likely to be warped, and in the process of growing the epitaxial layer on the substrate, the crystal quality may be deteriorated or the substrate may be peeled off. In order to reduce the manufacturing yield, it has been difficult to increase the added value of semiconductor devices.
  • the reference invention II solves the above-mentioned problems, can be manufactured at low cost, and has a group III nitride composite substrate and a laminated layer III having a group III nitride film having a large diameter, a small thickness, and a high crystal quality. It is an object of the present invention to provide a group nitride composite substrate, a group III nitride semiconductor device, and a method for manufacturing the same.
  • Reference invention II is a group III nitride composite substrate having a diameter of 75 mm or more in which a support substrate and a group III nitride film having a thickness of 50 nm or more and less than 10 ⁇ m are bonded to each other.
  • III It is a group nitride composite substrate.
  • Reference Invention II is a Group III nitride composite substrate having a diameter of 75 mm or more obtained by bonding a supporting substrate and a Group III nitride film having a thickness of 50 nm or more and less than 10 ⁇ m, A bonding film is provided between the support substrate and the group III nitride film to bond the support substrate and the group III nitride film, and a shear bonding strength between the support substrate and the group III nitride film is 4 MPa or more and 40 MPa.
  • the group III nitride composite substrate has a bonding area ratio between the support substrate and the group III nitride film of 60% or more and 98% or less.
  • the ratio ⁇ III-N / ⁇ S of the thermal expansion coefficient ⁇ III-N of the III nitride film to the thermal expansion coefficient ⁇ S of the support substrate is 0.
  • the ratio t III-N / t S of the thickness t III-N of the group III nitride film to the thickness t S of the support substrate is 0.0002 or more and 0.02 or less. It can be.
  • the thermal conductivity lambda S of the supporting substrate may be a 3W ⁇ m -1 ⁇ K -1 or more 280W ⁇ m -1 ⁇ K -1 or less.
  • the Young's modulus E S of the supporting substrate may be a less 500GPa least 150 GPa.
  • the diameter of the group III nitride composite substrate can be 125 mm or more and 300 mm or less.
  • the group III nitride composite substrate according to the above aspect and at least one layer disposed on the main surface of the group III nitride composite substrate on the group III nitride film side are provided.
  • the group III nitride film in the group III nitride composite substrate according to the above aspect and at least one group III nitride disposed on the group III nitride film A group III nitride semiconductor device.
  • a step of preparing a Group III nitride composite substrate, and at least one Group III nitride layer on the Group III nitride film of the Group III nitride composite substrate are provided.
  • a method of manufacturing a group III nitride semiconductor device is provided.
  • a method for producing a group III nitride semiconductor device includes a step of further bonding a device support substrate on the group III nitride layer, a step of removing the support substrate from the group III nitride composite substrate, Can further be included.
  • a Group III nitride composite substrate having a Group III nitride film having a large diameter, a small thickness, and a high crystal quality that can be manufactured at low cost, a method for manufacturing the same, and a group III stacked layer A nitride composite substrate, a group III nitride semiconductor device, and a manufacturing method thereof can be provided.
  • the group III nitride composite substrate 1 which is a reference form of the reference invention II will be described.
  • the group III nitride composite substrate 1 is a substrate having a diameter of 75 mm or more obtained by bonding a support substrate 11 and a group III nitride film 13 having a thickness of 50 nm or more and less than 10 ⁇ m.
  • the group III nitride composite substrate 1 includes a bonding film 12 interposed between the support substrate 11 and the group III nitride film 13 and bonding the support substrate 11 and the group III nitride film 13.
  • the bonding film 12 has a thickness distribution of 2% to 40%.
  • This reference embodiment is a composite substrate in which a group III nitride film 13 is bonded to a support substrate 11 unlike a conventional free-standing group III nitride substrate.
  • the susceptor mounting the substrate is used. Since the heat is uniformly conducted in the film, an epitaxial layer having a good thickness distribution and a high crystal quality can be obtained, thereby increasing the manufacturing yield of semiconductor devices. .
  • the group III nitride composite substrate 1 has a shear bonding strength between the support substrate 11 and the group III nitride film 13 bonded by the bonding film 12 of 4 MPa or more and 40 MPa or less, and the support substrate. 11 and the group III nitride film 13 have a junction area ratio of 60% to 98%.
  • the bonding strength and the bonding area ratio between the support substrate 11 and the group III nitride film 13 are controlled to a specific range, the stress applied to the bonding film is relieved and the occurrence of warpage can be suppressed. Therefore, the manufacturing yield of semiconductor devices can be increased.
  • the group III nitride composite substrate 1 according to the present embodiment is characterized in the thickness distribution of the bonding film 12 as described above, the bonding strength between the support substrate 11 and the group III nitride film 13, and the characteristics of the bonding area ratio. By having at least one of these, the manufacturing yield of a semiconductor device can be improved. When the group III nitride composite substrate 1 has both characteristics, these effects work synergistically and the effects of the present invention can be further enhanced, which is particularly preferable.
  • the diameter of the group III nitride composite substrate 1 is 75 mm or more, preferably 100 mm or more, more preferably 125 mm or more, and more preferably 150 mm or more from the viewpoint of increasing the number of chips of a semiconductor device from one composite substrate. preferable. Further, the diameter of the group III nitride composite substrate 1 is preferably 300 mm or less, and more preferably 200 mm or less, from the viewpoint of reducing the warpage of the composite substrate and increasing the yield of the semiconductor device.
  • the bonding film 12 of the present embodiment absorbs and relaxes the unevenness of the bonding surface of the support substrate 11 and the group III nitride film 13 and increases the bonding strength between the support substrate 11 and the group III nitride film 13.
  • the bonding film 12 is not particularly limited as long as it can bond the support substrate 11 and the group III nitride film 13, but from the viewpoint of high bondability between the support substrate 11 and the group III nitride film 13, the SiO 2 film Si 3 N 4 film, TiO 2 film, Ga 2 O 3 film and the like are preferable.
  • the average thickness of the bonding film 12 is not particularly limited, but can be, for example, about 100 nm to 4 ⁇ m.
  • the thickness distribution of the bonding film 12 is 2% or more and 40% or less.
  • the “thickness distribution” is an index indicating the uniformity of the thickness of the bonding film 12.
  • the “thickness distribution” It is a value calculated by the following equation from the “maximum value t max ” and the “minimum thickness value t min ”.
  • the reference surface for the thickness of the bonding film can be, for example, the main surface 11 m of the support substrate 11.
  • the thickness measurement points are preferably at least 13, and the intervals between adjacent measurement points are preferably substantially uniform.
  • the thickness of the bonding film can be measured by a conventionally known optical interference film thickness meter or level difference meter.
  • the thickness of the bonding film can also be measured by observing a cross section perpendicular to the main surface of the bonding film 12 with a scanning electron microscope (SEM (Scanning Electron Microscope)) or the like.
  • the thickness distribution is less than 2%, when the epitaxial layer is grown, the heat conduction from the susceptor on which the substrate is mounted becomes non-uniform, and the central portion and the outer peripheral portion are deformed by warping the substrate in a concave shape. As a result, the quality difference of the semiconductor device cannot be grown, so that a high-quality epitaxial layer cannot be grown, the manufacturing yield of the semiconductor device is lowered, and the characteristics of the semiconductor device are lowered.
  • the thickness distribution exceeds 40%, the thin region of the bonding film and the region where the bonding film has disappeared (that is, the non-bonded region) increase. In this case as well, a high-quality epitaxial layer can be grown. Therefore, the manufacturing yield of semiconductor devices is reduced.
  • the thickness distribution of the bonding film of this reference embodiment is 2% or more and 40% or less.
  • the thickness distribution of the bonding film 12 occupies such a range the temperature distribution of the entire composite substrate is made uniform during epitaxial growth, and an excellent effect that a high-quality epitaxial layer having high crystal quality can be grown is shown.
  • the thickness distribution is more preferably 5% or more and 25% or less, and further preferably 7% or more and 16% or less.
  • the thickness distribution occupies such a range, the uniformity of the thickness of the bonding film can be further increased, and the crystal quality of the epitaxial layer formed on the group III nitride film 13 can be further enhanced. .
  • the thickness distribution of the bonding film is controlled to a desired range by appropriately adjusting the conditions when the surface of the bonding film is subjected to chemical mechanical polishing (hereinafter also referred to as “CMP (chemical mechanical polishing)”), for example.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • Examples of such conditions include the material of the abrasive, the linear velocity of polishing, and the material of the polishing pad.
  • the shear bonding strength between the support substrate 11 and the group III nitride film 13 bonded by the bonding film 12 is 4 MPa or more and 40 MPa or less. Since the shear bonding strength occupies such a range, in the manufacturing process of the semiconductor device, the substrate is not peeled and the warpage of the substrate is alleviated, so that the manufacturing yield of the semiconductor device is remarkably improved.
  • Such shear bonding strength is more preferably 10 MPa or more and 30 MPa or less. In this case, it is preferable because the effect of reducing the warpage of the substrate tends to be further increased.
  • the shear bonding strength is less than 4 MPa, the bonding strength is not sufficient, and during the epitaxial growth, the substrate is peeled off due to the deformation of the substrate due to the heat conduction from the susceptor on which the substrate is mounted. Decreases.
  • the shear bonding strength exceeds 40 MPa, the stress applied to the bonding film 12 increases, and the warpage of the substrate tends to be promoted, and the manufacturing yield of the semiconductor device decreases.
  • the shear bond strength can be measured by a method based on JIS K 6850 “Tensile shear bond strength test method for rigid adherends” using a die shear tester, a tensile tester, or the like. . That is, a rectangular composite substrate (6 mm long ⁇ 8 mm wide) is prepared as a measurement sample, the support substrate side is faced down, the composite substrate is placed flat on the sample stage of the testing machine, and then 9 mm wide. Maximum shear load when a load is applied to a group III nitride film in a test jig in a direction parallel to the joint surface between the support substrate and the group III nitride film (ie, shear direction) and the joint surface is broken. Measure. Then, the shear joint strength is calculated by dividing the maximum shear load by the area of the joint surface (4.8 ⁇ 10 ⁇ 5 m 2 ).
  • a method for setting the shear bonding strength between the support substrate 11 and the group III nitride film 13 to 4 MPa or more and 40 MPa or less for example, a method of performing an annealing process before and after the support substrate 11 and the group III nitride film 13 are bonded is preferable.
  • the annealing conditions are preferably 400 ° C. or higher for 1 hour or longer in a nitrogen atmosphere, more preferably 600 ° C. or higher and 1 hour or longer in a nitrogen atmosphere, and particularly preferably 800 ° C. or higher in a nitrogen atmosphere. 1 hour or more.
  • the temperature condition for the annealing treatment is preferably 1200 ° C. or less, and the treatment time is preferably 48 hours or less.
  • the shear bonding strength can be controlled by the surface state (ie, surface roughness) of the bonding film before bonding.
  • the group III nitride composite substrate 1 of the present embodiment has a shear bonding strength between the support substrate 11 and the group III nitride film 13 of 4 MPa or more and 40 MPa or less, and the support substrate 11 and the group III nitride. It is necessary that the bonding area ratio with the film 13 is 60% or more and 98% or less.
  • the group III nitride composite substrate 1 of the present embodiment has a remarkable substrate warpage during epitaxial growth. Therefore, it is possible to grow a high-quality epitaxial layer with reduced flatness.
  • the junction area ratio is less than 60%, the substrate peeling occurs frequently in the epitaxial growth process and the semiconductor device manufacturing process, and the semiconductor device manufacturing yield decreases.
  • the bonding area ratio exceeds 98%, the stress applied to the bonding film 12 is increased, and the substrate is likely to be warped. In this case also, the manufacturing yield of the semiconductor device is lowered.
  • the “bonding area ratio” is a bonding defect (void or peeling) when the bonding film 12 that is a bonding surface between the support substrate 11 and the group III nitride film 13 is observed with an ultrasonic microscope. ) Is a value obtained by dividing the sum of the areas detected as) by the area of the main surface 11 m of the support substrate 11 and multiplying by 100.
  • Such a bonding area ratio is more preferably 70% or more and 90% or less, and further preferably 80% or more and 86% or less. When the bonding area ratio occupies this range, the stress applied to the bonding film 12 is greatly relaxed, and the manufacturing yield of the semiconductor device can be further increased.
  • a method of cleaning the surface of the bonding film 12 can be used. Specifically, a method of ultrasonically cleaning the surface of the bonding film 12 with water after removing dirt on the surface by CMP can be suitably used. Further, as a more preferable method, a method is used in which the stain on the surface of the bonding film 12 is removed by CMP, and then the stain is further removed by abrasive-free polishing cleaning using a chemical solution such as a potassium hydroxide (KOH) aqueous solution or water. You can also. For example, ultrasonic cleaning and abrasive-free polishing cleaning may be used in combination.
  • KOH potassium hydroxide
  • the bonding area ratio can be controlled more precisely by setting the thickness distribution of the bonding film 12 to 2% or more and 40% or less. That is, it is particularly preferable that the thickness distribution of the bonding film 12 is 2% or more and 40% or less and the bonding area ratio is 60% or more and 98% or less.
  • the support substrate 11 is not particularly limited as long as it can support the group III nitride film 13, but from the viewpoint of reducing the cost by reducing the amount of expensive group III nitride used, A different composition substrate having a different composition is preferable.
  • the support substrate 11 may be transparent or opaque, and can be appropriately selected according to the semiconductor device to be used.
  • Ceramic materials As a material constituting the support substrate 11, conventionally known ceramic materials, semiconductor materials, metal materials, polycrystalline materials, single crystal materials, and the like can be used.
  • sintered materials such as aluminum nitride (AlN), spinel (MgAl 2 O 4 ), mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 to 2Al 2 O 3 .SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), graphite, etc.
  • single-crystal materials such as AlN and sapphire, metal materials such as molybdenum (Mo) and tungsten (W), and alloy materials such as copper-tungsten (Cu-W).
  • the support substrate 11 is preferably a substrate having corrosion resistance because it may be exposed to a high-temperature corrosive gas such as ammonia gas during epitaxial growth. Therefore, for example, various surface protective coatings may be attached to increase the corrosion resistance of the surface.
  • Thermal conductivity lambda s of the supporting substrate 11 is preferably 3W ⁇ m -1 ⁇ K -1 or more 280W ⁇ m -1 ⁇ K -1 or less, 5W ⁇ m -1 ⁇ K -1 or more 210W ⁇ m -1 ⁇ K- 1 or less is more preferable, and 10 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 or more and 120 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 or less is more preferable.
  • the thermal conductivity ⁇ s of the support substrate 11 can be measured by a laser flash method.
  • Support substrate having a thermal conductivity ⁇ s of preferably 3 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 or more, more preferably 5 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 or more, more preferably 10 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 or more.
  • the group III nitride composite substrate 1 having the main surface 13m of the group III nitride film 13 of the group III nitride composite substrate 1 efficiently generates heat from the main surface of the susceptor when the group III nitride layer is grown. Can tell.
  • Thermal conductivity lambda s is preferably 280W ⁇ m -1 ⁇ K -1 or less, more preferably 210W ⁇ m -1 ⁇ K -1 or less, still more preferably not more than 120W ⁇ m -1 ⁇ K -1 support substrate
  • heat from the main surface of the susceptor is grown on the entire main surface of the group III nitride film 13 of the group III nitride composite substrate 1 when the group III nitride layer is grown. Can communicate evenly.
  • Thermal conductivity lambda s is 280W ⁇ m -1 ⁇ K -1 or less of the supporting substrate 11, than when the heat conductivity lambda s is used SiC substrate of approximately 300W ⁇ m -1 ⁇ K -1 as a supporting substrate,
  • the thermal conductivity of the support substrate 11 may be different from the thermal conductivity of the group III nitride film 13.
  • the support substrate 11 is preferably a substrate that is difficult to break.
  • the thermal expansion coefficient of the support substrate 11 is preferably approximate to the thermal expansion coefficient of the group III nitride film 13.
  • the support substrate 11 having such properties is suitable because the group III nitride film 13 is hardly broken even when the group III nitride composite substrate 1 is heated in an epitaxial growth process, a semiconductor device manufacturing process, or the like. .
  • the ratio ⁇ III-N / ⁇ S of the thermal expansion coefficient ⁇ III-N of the group III nitride film 13 to the thermal expansion coefficient ⁇ S of the support substrate 11 is preferably 0.75 or more and 1.25 or less. 0.8 to 1.2, more preferably 0.9 to 1.1, and particularly preferably 0.95 to 1.05.
  • the thickness of the support substrate 11 is not particularly limited, but from the viewpoint of suppressing warping or cracking of the group III nitride film 13 during heating, the thickness of the group III nitride film 13 is as follows. It is preferable to satisfy the relationship. That is, the ratio t III-N / t S of the thickness t III-N of the group III nitride film 13 to the thickness t S of the support substrate 11 is preferably 0.0002 or more and 0.02 or less.
  • the thermal expansion coefficient ratio ⁇ III-N / ⁇ S is 0.75 or more and 1.25 or less
  • the thickness ratio t III-N / t S is 0.0002 or more and 0.02 or less.
  • the thickness ratio t III-N / t S is more preferably 0.0005 or more and 0.02 or less.
  • Young's modulus of support substrate Young's modulus of support substrate 11, from the viewpoint of suppressing the occurrence of warpage when the group III nitride composite substrate 1 is heated, it is preferred that E S is less than or equal to 500GPa least 150 GPa. E S is tend to warp is likely to occur during the heating is less than 150 GPa, E S is not preferable because there is a tendency that cracks or cracks at the time of heating is likely to occur and more than 500 GPa. Here, a more preferred range of E S is not less than 200 GPa 350 GPa or less. Note that the Young's modulus of the support substrate 11 may be different from that of the group III nitride film 13.
  • examples of materials having a thermal expansion coefficient and Young's modulus close to those of the group III nitride film 13 include mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 to 2Al 2 O 3 .SiO 2). 2 ), sintered body of mullite-YSZ (yttria stabilized zirconia), spinel (MgAl 2 O 4 ), Al 2 O 3 —SiO 2 composite oxide, and oxide, nitride, carbonate, etc.
  • a substrate formed by the added sintered body, a molybdenum (Mo) substrate, a tungsten (W) substrate, and the like can be given.
  • the elements contained in oxide, nitride and carbonate are Ca, Mg, Sr, Ba, Al, Sc, Y, Ce, Pr, Si, Ti, Zr, V, Nb, Ta, Cr, Mn Fe, Co, Ni, Cu, Zn and the like are preferable.
  • III-nitride film 13 is a film formed of a group III nitride, GaN film, In x Al y Ga 1- xy N film (0 ⁇ x, 0 ⁇ y , x + y ⁇ 1) such as AlN film Etc.
  • the thickness of the group III nitride film 13 is not less than 50 nm and less than 10 ⁇ m. When the thickness is less than 50 nm, the group III nitride film 13 tends to break, and it is difficult to grow a high-quality epitaxial layer thereon. Further, when the thickness is less than 10 ⁇ m, the amount of expensive group III nitride used can be suppressed, and the added value of the semiconductor device can be increased.
  • the crystal structure of the group III nitride film 13 is preferably a wurtzite structure from the viewpoint of obtaining a semiconductor device with good characteristics.
  • the above-mentioned predetermined plane orientation that is most approximate to the main surface 13m of the group III nitride film 13 is not limited as long as it is suitable for a desired semiconductor device, and is ⁇ 0001 ⁇ , ⁇ 10-10 ⁇ , ⁇ 11- 20 ⁇ , ⁇ 21-30 ⁇ , ⁇ 20-21 ⁇ , ⁇ 10-11 ⁇ , ⁇ 11-22 ⁇ , ⁇ 22-43 ⁇ , and their respective plane orientations are shifted by an angle of 15 ° or less ( It may be a plane orientation (off at 15 ° or less).
  • the surface orientation of the back surface of each of these surface orientations and the surface orientation shifted from the surface orientation of the back surface by an angle of 15 ° or less may be used. That is, the main surface 13m of the group III nitride film 13 may be any of a polar surface, a nonpolar surface, and a semipolar surface. Further, the main surface 13m of the group III nitride film 13 is preferably the ⁇ 0001 ⁇ plane and its back surface from the viewpoint that it is easy to increase the diameter, and from the viewpoint of suppressing the blue shift of the resulting light emitting device. 10 ⁇ planes, ⁇ 20-21 ⁇ planes and their backs are preferred.
  • the impurity metal atoms in the main surface 13m of the group III nitride film 13 are 3 ⁇ 10 13 atoms / cm 2 or less is preferable, 1 ⁇ 10 13 atoms / cm 2 or less is more preferable, and 1 ⁇ 10 12 atoms / cm 2 or less is more preferable.
  • Support substrate 11 includes mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 to 2Al 2 O 3 .SiO 2 ), mullite-YSZ (yttria stabilized zirconia), spinel (MgAl 2 O 4 ), Al 2 O 3 —SiO 2 system.
  • mullite 3Al 2 O 3 .2SiO 2 to 2Al 2 O 3 .SiO 2
  • mullite-YSZ yttria stabilized zirconia
  • spinel MgAl 2 O 4
  • Al 2 O 3 —SiO 2 system Al 2 O 3 —SiO 2 system.
  • the group III nitride composite substrate 1 including a substrate such as a composite oxide sintered body is cleaned while suppressing elution of metal atoms from the support substrate 11, for example, scrub cleaning using a surfactant and pure water,
  • concentration of impurity metal atoms on the main surface 13m of the group III nitride film 13 is preferably reduced by two-fluid cleaning, megasonic cleaning, single-sided single-wafer cleaning using a low concentration acid or alkali, and the like.
  • group III nitride film 13 improves crystal quality of the group III nitride layer grown on the group III nitride film 13 and improve the characteristics of the semiconductor device to be formed.
  • Cl atoms are preferably 2 ⁇ 10 14 atoms / cm 2 or less
  • Si atoms are preferably 9 ⁇ 10 13 atoms / cm 2 or less.
  • the dislocation density of group III nitride film 13 is not particularly limited, but is preferably 1 ⁇ 10 8 cm ⁇ 2 or less from the viewpoint of reducing the leakage current of the semiconductor device.
  • the carrier concentration of group III nitride film 13 is not particularly limited, but is preferably 1 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 or more from the viewpoint of reducing the resistance of the semiconductor device.
  • the laminated group III nitride composite substrate 2 is disposed on the group III nitride composite substrate 1 of Reference Form II-1 and the main surface 13m of the group III nitride composite substrate 1 on the group III nitride film 13 side. And at least one group III nitride layer 20.
  • the group III nitride layer 20 is disposed on the main surface 13m on the group III nitride film 13 side of the group III nitride composite substrate 1, whereby the group III nitride layer 20 is a good quality epitaxial layer. Can grow as.
  • the group III nitride layer 20 disposed on the main surface 13m on the group III nitride film 13 side differs depending on the type of semiconductor device to be fabricated.
  • the group III nitride layer 20 includes, for example, an n-GaN layer 21, an n-In 0.05 Ga 0.95 N layer 22, an active layer 23 having a multiple quantum well structure, p-Al It can be composed of a 0.09 Ga 0.91 N layer 24 and a p-GaN layer 25.
  • the group III nitride layer can be composed of, for example, a GaN layer or an Al 0.2 Ga 0.8 N layer.
  • the group III nitride layer is, for example, an n + -GaN layer (with a carrier concentration of 2 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3, for example). ), N ⁇ -GaN layer (carrier concentration is, for example, 5 ⁇ 10 15 cm ⁇ 3 ).
  • the group III nitride semiconductor device 4 includes a group III nitride film 13 in the group III nitride composite substrate of the reference form II-1 and at least one group III group nitride disposed on the group III nitride film 13.
  • a physical layer 20 is provided.
  • the group III nitride semiconductor device 4 of the present embodiment includes the group III nitride composite substrate 1 and the group III nitride layer 20 having an extremely high crystal quality disposed by growing on the group III nitride composite substrate 1. Therefore, it has high semiconductor characteristics.
  • the group III nitride layer 20 of the group III nitride semiconductor device 4 differs depending on the type of the group III nitride semiconductor device 4. As shown in FIG. 15, when the group III nitride semiconductor device 4 is a light emitting device, the group III nitride layer 20 includes, for example, an n-GaN layer 21, an n-In 0.05 Ga 0.95 N layer 22, a multiple quantum well.
  • the active layer 23 having the structure, the p-Al 0.09 Ga 0.91 N layer 24, and the p-GaN layer 25 can be used. As shown in FIG.
  • the group III nitride layer 20 includes, for example, a GaN layer 26 and an Al 0.2 Ga 0.8 N layer 27.
  • the source electrode 60, the drain electrode 70, the gate electrode 80, and the like can be formed on the Al 0.2 Ga 0.8 N layer 27.
  • the group III nitride layer is, for example, an n + -GaN layer (carrier concentration is 2 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 ), n ⁇ -GaN, for example. It can be composed of layers (carrier concentration is, for example, 5 ⁇ 10 15 cm ⁇ 3 ).
  • the group III nitride semiconductor device 4 preferably further includes at least one of a support substrate 11 and a device support substrate 40 for supporting the group III nitride layer 20.
  • the shape of the device support substrate 40 is not limited to a flat plate shape, and the group III nitride semiconductor device 4 can be formed by supporting the group III nitride film 13 and the group III nitride layer 20. As long as it can take any shape.
  • the step of preparing the group III nitride composite substrate 1 and the main surface 13m on the group III nitride film 13 side of the group III nitride composite substrate 1 Growing at least one group III-nitride layer 20.
  • Step of preparing a group III nitride composite substrate First, with reference to FIGS. 17 to 20, a process of preparing the group III nitride composite substrate 1 will be described.
  • the group III nitride composite substrate 1 In the step of preparing the group III nitride composite substrate 1, the group III nitride composite substrate 1 according to Reference Mode II-1 is manufactured.
  • the method of manufacturing the group III nitride composite substrate 1 is not particularly limited as long as the group III nitride film 13 is disposed on the main surface 11m side of the support substrate 11, and the following first to third methods are listed. It is done.
  • the base substrate 130 is then bonded. It is a method of removing.
  • the second method as shown in FIGS. 18 and 19, after the group III nitride film donor substrate 13D is bonded to the main surface 11m of the support substrate 11, the group III nitride film donor substrate 13D is bonded. In this method, the group III nitride film 13 is formed on the main surface 11m of the support substrate 11 by separating the surface at a predetermined depth.
  • the third method as shown in FIG.
  • the group III nitride film donor substrate 13D is bonded to the main surface 11m of the support substrate 11, the group III nitride film donor substrate 13D is opposite to the bonded surface.
  • the group III nitride film 13 is formed on the main surface 11m of the support substrate 11 by adjusting the thickness from the main surface on the side by decreasing the thickness by at least one of grinding, polishing and etching.
  • the group III nitride film 13 is bonded to the support substrate 11 by bonding the group III nitride film 13 with the bonding film 12 interposed between the main surface 11m of the support substrate 11. (See FIG. 17).
  • the method of bonding the group III nitride film donor substrate 13D to the support substrate 11 includes group III nitridation with the bonding film 12 interposed on the main surface 11m of the support substrate 11. Examples thereof include a method of bonding the physical film donor substrate 13D (see FIGS. 18 to 20).
  • FIG. 17 shows a method of forming the bonding film 12a on the support substrate 11 and forming the bonding film 12b on the group III nitride film 13 and bonding them together. Even if the bonding film 12 is formed only on the surface and bonded to the group III nitride film 13, there is no problem.
  • the method of manufacturing the composite substrate by the first method is not particularly limited, but the step of preparing the support substrate 11 from the viewpoint of efficiently manufacturing the composite substrate (FIG. 17A). ), A step of forming the group III nitride film 13 on the main surface 130n of the base substrate 130 (FIG. 17B), and the supporting substrate 11 and the group III nitride film 13 are bonded together to form the bonded substrate 1L. It is preferable to include a step of forming (FIG. 17C) and a step of removing the base substrate 130 from the bonding substrate 1L (FIG. 17D).
  • the process for preparing the support substrate 11 shown in FIG. 17A is not particularly limited.
  • MO x (x is an arbitrary positive real number) which is an oxide containing a metal element M, and an oxide containing Al polished Al 2 O 3, and the main surface of the substrate obtained by cutting the obtained sintered body of SiO 2 as an oxide are mixed and sintered at a predetermined molar ratio in a predetermined size containing Si is This can be done.
  • the step of forming the group III nitride film 13 on the main surface 130n of the base substrate 130 shown in FIG. 17B includes MOCVD (metal organic chemical vapor deposition), sputtering, and MBE (molecular beam epitaxy). , PLD (pulse laser deposition) method, HVPE (hydride vapor phase epitaxy) method, sublimation method, flux method, high nitrogen pressure solution method, etc.
  • the step of forming the bonding substrate 1L by bonding the supporting substrate 11 and the group III nitride film 13 is a sub-process for forming the bonding film 12a on the main surface 11m of the supporting substrate 11.
  • the bonding film 12a formed on the main surface 11m of the support substrate 11 and the bonding film 12b formed on the main surface 13n of the group III nitride film 13 formed on the main surface 130n of the base substrate 130 are pasted.
  • the bonding film 12a and the bonding film 12b bonded together are integrated by bonding to form the bonding film 12, and the group III nitride film 13 formed on the support substrate 11 and the base substrate 130 is formed. Are bonded with the bonding film 12 interposed therebetween, whereby the bonded substrate 1L is formed.
  • the method of forming the bonding films 12a and 12b is not particularly limited, but from the viewpoint of suppressing the film formation cost, a sputtering method, a vapor deposition method, a CVD (chemical vapor deposition) method, or the like is preferably performed.
  • the method of bonding the bonding film 12a and the bonding film 12b is not particularly limited, and the bonding surface is cleaned and bonded as it is, and then heated to about 600 ° C. to 1200 ° C. and bonded.
  • Surface activated bonding method in which the bonded surface is cleaned and activated with plasma or ions, and then bonded in a low temperature atmosphere of room temperature (for example, 25 ° C.) to 400 ° C.
  • the bonded surface is cleaned with a chemical solution and pure water.
  • a high pressure bonding method in which a high pressure of about 0.1 MPa to 10 MPa is applied and the bonded surface is cleaned with a chemical solution and pure water, and then in a high vacuum atmosphere of about 10 ⁇ 6 Pa to 10 ⁇ 3 Pa.
  • a high vacuum bonding method in which bonding is performed by, for example, is preferable.
  • the bonding strength can be further increased by raising the temperature to about 600 ° C. to 1200 ° C. after the bonding.
  • the effect of increasing the bonding strength by raising the temperature to about 600 ° C. to 1200 ° C. after the bonding is large.
  • the step of removing the base substrate 130 from the bonding substrate 1L shown in FIG. 17D is not particularly limited, but from the viewpoint of efficiently removing the base substrate 130, the base substrate 130 is etched with an etchant such as hydrofluoric acid.
  • an etchant such as hydrofluoric acid
  • a method of dissolving and removing the base substrate 130 and a method of removing the ground substrate from the exposed main surface side by grinding or polishing are preferably performed.
  • a protective member 140 for protecting the support substrate 11 is preferably formed around the support substrate 11.
  • the group III including the support substrate 11, the bonding film 12 disposed on the main surface 11 m of the support substrate 11, and the group III nitride film 13 disposed on the main surface of the bonding film 12.
  • a nitride composite substrate 1 is obtained.
  • the method of manufacturing the composite substrate by the second method shown in FIGS. 18 and 19 is not particularly limited, but from the viewpoint of efficiently manufacturing the composite substrate, the support substrate 11 and the group III nitride film donor substrate 13D are used. And a main surface 13n which is a bonding surface of the group III nitride film donor substrate 13D of the bonding substrate 1L (FIG. 18A and FIG. 19A). It is preferable to include a step (FIG. 18 (B) and FIG. 19 (B)) of separating at a surface located at a predetermined depth inside.
  • the method of separating the main surface 13n which is the bonding surface of the group III nitride film donor substrate 13D of the bonding substrate 1L, on the surface located at a predetermined depth, but efficient separation is possible. From the viewpoint of performing, an ion implantation method as shown in FIG. 18 and a cutting method as shown in FIG. 19 are preferable.
  • the ion implantation method shown in FIG. 18 will be described below.
  • the bonding film 12a is formed on the main surface 11m of the supporting substrate 11.
  • the ions I implanted into the group III nitride film donor substrate 13D of the group III nitride composite substrate 1 of the bonding substrate 1L are gasified in a subsequent process to cause rapid volume expansion, thereby causing a group III nitride film.
  • the donor substrate 13D is separated at the ion implantation region 13i.
  • the group III nitride film donor substrate 13D is a donor substrate that provides the group III nitride film 13 by separation in a later step.
  • the method of forming the group III nitride film donor substrate 13D is the same as the method of forming the group III nitride film 13 in the method of manufacturing the composite substrate by the first method.
  • the method for forming the bonding films 12a and 12b is the same as the method for forming the bonding films 12a and 12b in the method of manufacturing the composite substrate by the first method.
  • the method of bonding the support substrate 11 and the group III nitride film donor substrate 13D is a method of bonding the support substrate 11 and the group III nitride film 13 in the method of manufacturing the composite substrate by the first method described above. It is the same.
  • the ions I implanted into the group III nitride film donor substrate 13D are not particularly limited, but the viewpoint of suppressing the quality deterioration of the group III nitride film 13 and the gasification of the ions I implanted into the ion implantation region 13i. From the viewpoint of making the temperature lower than the decomposition temperature of the group III nitride film 13, ions of atoms having a small mass, such as hydrogen ions and helium ions, are preferable.
  • ions formed at a predetermined depth from the main surface, which is the bonding surface of the group III nitride film donor substrate 13D of the bonding substrate 1L by applying heat or applying ultrasonic waves. This is performed by gasifying the ions I implanted into the implantation region 13i and causing rapid volume expansion.
  • the bonding substrate 1L is separated from the main surface 13n, which is a bonding surface of the group III nitride film donor substrate 13D, at a surface located at a predetermined depth inside, and the supporting substrate 11 and the supporting substrate 11 are separated.
  • the group III nitride composite substrate 1 including the bonding film 12 disposed on the main surface 11m of the metal and the group III nitride film 13 disposed on the main surface of the bonding film 12 is obtained.
  • FIG. 19A in the step of bonding the supporting substrate 11 and the group III nitride film donor substrate 13D to form the bonding substrate 1L, the bonding film 12a is formed on the main surface 11m of the supporting substrate 11.
  • a sub-process FIG. 19A1
  • the bonding film 12a and the bonding film 12b bonded together are integrated by bonding to form the bonding film 12, and the support substrate 11 and the group III nitride film donor substrate 13D are bonded to the bonding film 12.
  • the bonding substrate 1L is formed by interposing.
  • the step of separating the main surface 13n which is the bonding surface of the group III nitride film donor substrate 13D of the bonding substrate 1L shown in FIG. This is performed by cutting group III nitride film donor substrate 13D along a surface located at a predetermined depth from main surface 13n, which is a bonding surface of group III nitride film donor substrate 13D.
  • a method for cutting the group III nitride film donor substrate is not particularly limited, and a wire saw, an inner peripheral blade, an outer peripheral blade, or the like is preferably used.
  • the bonding substrate 1L is separated from the main surface 13n, which is a bonding surface of the group III nitride film donor substrate 13D, at a surface located at a predetermined depth inside, and the supporting substrate 11 and the supporting substrate 11 are separated.
  • the group III nitride composite substrate 1 including the bonding film 12 disposed on the main surface 11m of the metal and the group III nitride film 13 disposed on the main surface of the bonding film 12 is obtained.
  • the method of manufacturing the composite substrate by the third method is not particularly limited, but from the viewpoint of efficiently manufacturing the composite substrate, the support substrate 11 and the group III nitride film donor substrate 13D And a main surface 13m opposite to the main surface 13n which is a bonding surface of the group III nitride film donor substrate 13D of the bonding substrate 1L (FIG. 20A). And a step of performing at least one of grinding, polishing, and etching (FIG. 20B).
  • the bonding film 12a is formed on the main surface 11m of the supporting substrate 11.
  • a sub-process (FIG. 20A1), a sub-process (FIG. 20A2) for forming the bonding film 12b on the main surface 13n of the group III nitride film donor substrate 13D, and a main surface 11m of the support substrate 11.
  • a sub-process (FIG. 20 (A3)) for bonding the bonding film 12a formed thereon and the bonding film 12b formed on the main surface 13n of the group III nitride film donor substrate 13D.
  • the bonding film 12a and the bonding film 12b bonded together are integrated by bonding to form the bonding film 12, and the support substrate 11 and the group III nitride film donor substrate 13D are bonded to the bonding film 12.
  • the bonding substrate 1L is formed by interposing.
  • the group III nitride film donor substrate 13D is a donor substrate that provides the group III nitride film 13 by separation in a later step, as in the second method.
  • the method of forming the group III nitride film donor substrate 13D is the same as the method of forming the group III nitride film 13 in the method of manufacturing the composite substrate by the first method.
  • the method for forming the bonding films 12a and 12b is the same as the method for forming the bonding films 12a and 12b in the method of manufacturing the composite substrate by the first method.
  • the method of bonding the support substrate 11 and the group III nitride film donor substrate 13D is a method of bonding the support substrate 11 and the group III nitride film 13 in the method of manufacturing the composite substrate by the first method described above. It is the same.
  • At least one of grinding, polishing, and etching is performed from the main surface 13m opposite to the main surface 13n that is the bonding surface of the group III nitride film donor substrate 13D of the bonding substrate 1L. Since the group III nitride film 13 having a desired thickness is formed by reducing the thickness of the group III nitride film donor substrate 13D by the process, the support substrate 11 and the main surface 11m of the support substrate 11 are arranged. Thus, the group III nitride composite substrate 1 including the bonded film 12 and the group III nitride film 13 disposed on the main surface of the bonding film 12 is obtained.
  • the method of grinding the group III nitride film donor substrate 13D is not particularly limited, and examples thereof include grinding with a grindstone (surface grinding) and shot blasting.
  • the method for polishing the group III nitride film donor substrate 13D is not particularly limited, and examples thereof include mechanical polishing and chemical mechanical polishing.
  • the method for etching the group III nitride film donor substrate 13D is not particularly limited, and examples include wet etching with a chemical solution and dry etching such as RIE (reactive ion etching).
  • the group III nitride composite substrate 1 can be manufactured as described above.
  • the group III nitride composite substrate 1 manufactured as described above has an excellent effect that a high-quality epitaxial layer can be grown thereon and the manufacturing yield of semiconductor devices is improved.
  • the method for manufacturing a group III nitride semiconductor device includes a step of preparing the group III nitride composite substrate 1 described above. As shown in FIG. A step (FIG. 21A) of growing at least one group III nitride layer 20 on the main surface 13m on the material film 13 side is included.
  • the manufacturing method of the group III nitride semiconductor device of the present embodiment is high because the group III nitride layer is grown on the main surface 13m of the group III nitride composite substrate 1 when the group III nitride layer is grown.
  • a high-performance group III nitride semiconductor device can be manufactured with a yield.
  • a step of bonding a device support substrate 40 onto the group III nitride layer 20 (FIG. 21B) and a support from the group III nitride composite substrate 1 And a step of removing the substrate 11 (FIG. 21C).
  • the method of manufacturing a group III nitride semiconductor device of the present embodiment can be performed by the following steps.
  • the method for growing the layer 20 includes a vapor phase method such as MOCVD method, MBE method, HVPE method, sublimation method, and liquid phase method such as a flux method from the viewpoint of epitaxial growth of the group III nitride layer 20 having high crystal quality.
  • the MOCVD method is particularly preferable.
  • the configuration of group III nitride layer 20 differs depending on the type of group III nitride semiconductor device 4.
  • the group III nitride layer 20 includes, for example, an n-GaN layer 21, an n-In 0.05 Ga 0.95 N layer 22, a multiple layer on the group III nitride film 13.
  • An active layer 23 having a quantum well structure, a p-Al 0.09 Ga 0.91 N layer 24, and a p-GaN layer 25 can be grown in this order.
  • the laminated group III nitride composite substrate 2 is obtained by growing at least one group III nitride layer 20 on the group III nitride film 13 of the group III nitride composite substrate 1. .
  • the first electrode 30 and the group III nitride layer 20 of the laminated group III nitride composite substrate 2 are formed.
  • the pad electrode 33 is formed, the pad electrode 43 and the bonding metal film 44 are formed on the device support substrate 40, and the bonding metal film 44 is bonded to the pad electrode 33.
  • the laminated substrate 3 is obtained by this process.
  • a Si substrate, a CuW substrate, or the like is used for the device support substrate 40.
  • the step of removing support substrate 11 from group III nitride composite substrate 1 shown in FIG. 21C is performed by removing support substrate 11 of group III nitride composite substrate 1 from laminated substrate 3. Thereby, the bonding film 12 interposed between the support substrate 11 and the group III nitride film 13 can also be removed at the same time.
  • the method for removing the support substrate 11 and the bonding film 12 is not particularly limited, and grinding, etching, and the like are preferably used.
  • the support substrate 11 formed of a material that has low hardness, strength, and wear resistance and is easily cut can be removed by at least one of grinding and polishing from the viewpoint of reducing manufacturing costs.
  • the support substrate 11 formed of a material that dissolves in a chemical solution such as acid or alkali can be removed by etching with a chemical solution from the viewpoint of low manufacturing cost.
  • the support substrate 11 has a larger number of ceramics or the like than a support substrate formed of a single crystal material such as sapphire, SiC, or a group III nitride (for example, GaN).
  • a support substrate made of a crystalline material is preferred.
  • a second electrode 50 is formed on the group III nitride film 13 exposed by removing the support substrate 11 and the bonding film 12 from the multilayer substrate 3 shown in FIG.
  • a support substrate electrode 45 is formed.
  • a group III nitride semiconductor device having extremely good characteristics can be manufactured with a high yield.
  • support substrate 11 is a mullite substrate having a diameter of 75 mm and a thickness of 400 ⁇ m (60% by mole of Al 2 O 3 and 40% of SiO 2 with respect to the whole substrate). Mol%) was prepared.
  • the support substrate 11 had a thermal conductivity of 3 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 and a Young's modulus of 200 GPa.
  • the main surfaces 11m and 11n on both sides of the support substrate 11 were subjected to rough polishing with a copper-based surface plate, pre-finishing polishing with a tin surface plate, and final polishing with a nonwoven fabric polishing pad, using diamond slurry as an abrasive.
  • an SiO 2 film having a thickness of 800 nm is grown by PE-CVD (plasma assisted chemical vapor deposition) on the main surface 11 m of the support substrate 11 after the final polishing, and the SiO 2 film is grown at 800 ° C. in a nitrogen atmosphere.
  • the main surface 12am After annealing for a period of time, the main surface 12am has a root mean square roughness of 0.3 nm or less by CMP (chemical mechanical polishing) using a slurry containing colloidal silica abrasive grains having an average particle diameter of 40 nm and a pH of 10.
  • a 400 nm thick bonding film 12a having a mirror surface was formed.
  • a GaN crystal body having a diameter of 75 mm and a thickness of 8 mm is prepared as the group III nitride film donor substrate 13D, and the bonded surface of the group III nitride film donor substrate 13D is mechanically polished.
  • an SiO 2 film having a thickness of 800 nm was grown thereon by PE-CVD, and annealed at 800 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere.
  • CMP CMP-free polishing with KOH aqueous solution, polishing with pure water, and pure water using ultrasonic waves having a frequency in the megasonic band of 500 kHz to 5 MHz. Ultrasonic cleaning was performed.
  • the group III nitride film donor substrate 13D was grown by HVPE using a GaAs substrate as a base substrate.
  • Group III nitride film donor substrate 13D had an n-type conductivity, a dislocation density of 1 ⁇ 10 8 cm ⁇ 2 , and a carrier concentration of 1 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 .
  • the support substrate 11 and the group III nitride film 13 are bonded to each other by bonding the main surface 12am of the bonding film 12a and the main surface 12bn of the bonding film 12b.
  • a bonded substrate 1L bonded together was obtained.
  • the bonding substrate 1L was annealed by raising the temperature to 800 ° C. in a nitrogen gas atmosphere to increase the bonding strength.
  • the group III nitride film donor substrate 13D of the bonding substrate 1L is a wire saw on the surface located at a depth of 40 ⁇ m from the bonding surface with the bonding film 12.
  • the group III nitride composite substrate 1 in which the support substrate 11 and the GaN film as the group III nitride film 13 were bonded with the bonding film 12 interposed therebetween was obtained.
  • As the wire a fixed abrasive wire having a wire diameter of 120 ⁇ m and electrodeposited with diamond abrasive grains was used.
  • the cutting method is a method in which the wire is swung and the group III nitride film donor substrate 13D is vibrated in synchronization therewith.
  • the resistance coefficient of wire saw cutting was 4200N.
  • the group III nitride film 13 of the group III nitride composite substrate 1 was subjected to mechanical polishing and CMP. Using diamond slurry as an abrasive, rough polishing was performed with a copper surface plate, and pre-finish polishing was performed with a tin surface plate.
  • finish polishing was performed with a colloidal silica slurry having a pH of 11 (a slurry having a pH of 11 containing colloidal silica abrasive grains having an average particle diameter of 80 ⁇ m) and a nonwoven fabric polishing pad.
  • the composite substrate is attached to the apparatus by CMP by preliminarily correcting the shape of the substrate by vacuum chuck adsorption and then adsorbing and fixing to the apparatus.
  • the pre-finish polishing is performed under the condition that the operation coefficient FE is 4 ⁇ 10 ⁇ 17 m 2 / s to 1 ⁇ 10 ⁇ 16 m 2 / s, and the final polishing is performed with the operation coefficient FE of 4 ⁇ 10 ⁇ 14 m 2 / s to 1. This was carried out under the condition of ⁇ 10 ⁇ 13 m 2 / s.
  • the thickness of the group III nitride film 13 after final polishing was 0.3 ⁇ m.
  • III-nitride films ratio s t / m t of the standard deviation s t thickness relative to the thickness of the average value m t of 13, and the Group III nitride layer the ratio s o / m o of the standard deviation s o of the absolute value of the off-angle with respect to the average value m o of the absolute value of the off-angle with respect to a predetermined plane surface of the orientation of the principal surface 13m of 13 are summarized in Table 1.
  • a center point P C four outer points P O on four directions perpendicular to the center point P C and 5 mm inside the outer edge, one center point P C and four outer points P O.
  • a group III nitride layer 20 having a thickness of 2 ⁇ m is formed on the main surface 13m of the group III nitride composite substrate 1 on the group III nitride film 13 side by MOCVD.
  • An n + -GaN layer 28 (carrier concentration is 2 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 ) and a 7 ⁇ m thick n ⁇ -GaN layer 29 (carrier concentration is 5 ⁇ 10 15 cm ⁇ 3 ) are epitaxially grown in this order, so that the layer III A group nitride composite substrate 2 was obtained.
  • an EB (electron beam) evaporation method is performed on the n ⁇ -GaN layer 29 that is the uppermost layer of the group III nitride layer 20 of the laminated group III nitride composite substrate 2.
  • a Ni layer having a thickness of 4 nm and an Au layer having a thickness of 200 nm were sequentially formed and alloyed by annealing to form the first electrode 30 which is a Schottky electrode.
  • the diameter of the first electrode 30 was 200 ⁇ m.
  • a pad electrode 33 was formed on the first electrode 30 by sequentially forming a Ti layer having a thickness of 200 nm, a Pt layer having a thickness of 100 nm, and an Au layer having a thickness of 1000 nm by an EB vapor deposition method.
  • an Mo substrate was prepared as the device support substrate 40, and an AuSn solder film was formed as the bonding metal film 44 on one main surface of the device support substrate 40.
  • a device support substrate electrode 46 is formed by sequentially forming a Ti layer having a thickness of 200 nm, a Pt layer having a thickness of 100 nm, and an Au layer having a thickness of 1000 nm by EB vapor deposition. Formed.
  • the laminated metal substrate 3 was obtained by bonding the bonding metal film 44 to the pad electrode 33.
  • the support substrate 11 and the bonding film 12 were removed from the laminated substrate 3 by etching.
  • Hydrofluoric acid was used for etching.
  • a Ti layer having a thickness of 20 nm is formed on the group III nitride film 13 exposed by removing the support substrate 11 and the bonding film 12 from the laminated substrate 3 by EB vapor deposition. Then, an Al layer having a thickness of 200 nm and an Au layer having a thickness of 300 nm were sequentially formed and annealed to form the second electrode 50 that is an ohmic electrode. Thus, SBD was obtained as the group III nitride semiconductor device 4.
  • the yield of the SBD that is the obtained group III nitride semiconductor device 4 was calculated as follows. In other words, the current-voltage characteristics in the reverse direction of SBD are measured, and those that comply with the standard with a breakdown voltage of 250 V or higher are regarded as non-defective products, those that do not conform are regarded as defective products, and non-defective products are classified as surface products and defective products. The percentage obtained by dividing the total was used as the yield rate.
  • the yields of group III nitride semiconductor devices are summarized in Table 1.
  • a Group III nitride composite having a support substrate and a Group III nitride film having a thickness of 0.3 ⁇ m (this value is 50 nm or more and less than 10 ⁇ m) and having a diameter of 75 mm (this value is 75 mm or more).
  • the ratio s t / m t of the standard deviation s t of the thickness to the average value m t of the thickness of the III nitride film is 0.01 to 0.5, III nitride layer the ratio s o / m o of the standard deviation s o of the absolute value of the off angle is 0.005 to 0.6 with respect to the average value m o of the absolute value of the off angle relative to the plane of the predetermined surface orientation of the principal surface of the
  • the yield of group III nitride semiconductor devices fabricated using group III nitride composite substrates was high.
  • Example B 8 10, and 12
  • the diameter is varied between 75 mm and 150 mm.
  • the group III nitride film donor substrate 13D of the bonding substrate 1L is connected to the bonding film 12.
  • ICP-RIE inductively coupled plasma-reactive ion etching
  • the substrate 13D was separated at the ion implantation region 13i and further dry-etched by ICP-RIE, and the main surface 1 on the group III nitride film 13 side it was finish polishing action factor FE of 5.0 ⁇ 10 -14 m 2 / s of m, varying the thickness of the III nitride film 13 after the finish polishing between 0.03 .mu.m ⁇ 9.5 .mu.m
  • a group III nitride composite substrate 1 and a group III nitride semiconductor device 4 were manufactured in the same manner as in Example A except that the group III nitride composite substrate 1 was manufactured.
  • the group III nitride composite substrate 1, III-ratio s t / m t of the standard deviation s t thickness relative to the average value m t of the thickness of the nitride film 13, and the Group III by calculating the ratio s o / m o of the standard deviation s o of the absolute value of the off-angle with respect to the average value m o of the absolute value of the off-angle with respect to a predetermined plane surface of the orientation of the principal surface 13m of the nitride film 13, the table It was summarized in 2. Further, in the same manner as in Example A, the yield of the group III nitride semiconductor device 4 was calculated and summarized in Table 2.
  • Example C As a semiconductor device substrate, a group III nitride self-supporting substrate, and a diameter of 75 mm to 150 mm were varied, and the final polishing action coefficient FE of the main surface 13 m on the group III nitride film 13 side was 5.5 ⁇ 10 ⁇ .
  • the group III nitride free-standing substrate was made into a substrate having a diameter and thickness shown in Tables 3 and 4 by cutting and polishing a GaN crystal body having a predetermined diameter with a wire saw.
  • a group III nitride semiconductor device was produced in the same manner as in Example A except that the above group III nitride composite substrate and group III nitride free-standing substrate were used.
  • a Group III nitride semiconductor device was manufactured using a Group III nitride composite substrate
  • a Group III nitride semiconductor device was manufactured using a Group III nitride free-standing substrate.
  • the obtained group III nitride composite substrate, warpage W III-N, the ratio W III-N / D, group III ratio s of the standard deviation s t thickness relative to the average value m t of the thickness of the nitride film 13 t / m t, and the group III standard deviation of the absolute value of the off-angle with respect to the average value m o of the absolute value of the off-angle with respect to a predetermined plane surface of the orientation of the principal surface 13m of the nitride film 13 s o ratio s o / m o was calculated and summarized in Tables 3 and 4.
  • the group III nitride freestanding substrate, warpage W III-N, the ratio W III-N / D, the ratio s of the standard deviation s t of the thickness to the average value m t of the thickness of the III-nitride self-supporting substrate t / m t , and the absolute value of the off angle with respect to the average value m o of the absolute value of the off angle with respect to the surface of the predetermined surface orientation of the main surface 13m on the surface (front side) of the group III nitride free-standing substrate by calculating the ratio s o / m o of the standard deviation s o, summarized in Table 4. Further, in the same manner as in Example A, the yield of group III nitride semiconductor device 4 was calculated and summarized in Tables 3 and 4.
  • Example D Referring to FIGS. 8 and 12, Al 2 O 3 —SiO 2 composite oxide substrate having a diameter of 100 mm is used as supporting substrate 11 (78% by mass of Al 2 O 3 and 22% by mass of SiO 2 with respect to the entire substrate). And a group III nitride film donor substrate 13D doped with O (oxygen) atoms and Si (silicon) atoms, having no dislocation concentration region, and having a uniform dislocation density of 5 ⁇ 10 6 cm ⁇ 2 and carriers.
  • the group III nitride composite substrate 1 after the finish polishing the ratio s of the thickness of the standard deviation s t to the average value m t of the thickness of the III nitride film 13 t / m t , and calculates the ratio s o / m o of the standard deviation s o of the absolute value of the off-angle with respect to the average value m o of the absolute value of the off-angle with respect to a predetermined plane surface of the orientation of the main 13m of the III nitride film 13
  • Table 5 The results are summarized in Table 5.
  • the average value m III-N of the root mean square roughness of the main surface 13m on the group III nitride film 13 side, and the main value on the group III nitride film 13 side The ratio s III-N / m III-N of the standard deviation s III-N of the root mean square roughness to the mean value m III-N of the mean square root roughness of the surface 13 m was calculated and summarized in Table 5.
  • the ratio s III-N / m III of the standard deviation s III-N of the root mean square roughness to the mean value m III-N of the root mean square roughness and the mean value m III-N of the root mean square roughness On the main surface 13m on the group III nitride film 13 side shown in FIG. 2, -N is located on one central point P C and four directions perpendicular to the central point P C and 5 mm inside from the outer edge.
  • the four outer points P O , the four points located in the middle of one central point P C and the four outer points P O, and the four points located in the middle of the four outer points P O are combined. It was calculated from the root-mean-square roughness of the main surface 13m of group III nitride film 13 side at the measurement point P of 13 points consisting of the eight intermediate point P M.
  • Example E Referring to FIGS. 8 and 12, the support as the substrate 11, Al 2 O 3 and a chemical composition ratio of SiO 2 is two different mullite substrate and Al 2 O 3 and a chemical composition ratio of SiO 2 is six different
  • the Al 2 O 3 —SiO 2 composite oxide substrate was used, and the final polishing action coefficient FE of the main surface 13m on the group III nitride film 13 side was 4.5 ⁇ 10 ⁇ 14 m 2 / s.
  • the ratio t III-N / t S of the thickness t III-N of the group III nitride film 13 to the thickness t S of the support substrate 11 after finish polishing is between 5 ⁇ 10 ⁇ 5 and 3 ⁇ 10 ⁇ 2 .
  • a group III nitride composite substrate 1 and a group III nitride semiconductor device 4 were produced in the same manner as in Example A, except that the diameter was varied and the diameter was varied between 75 mm and 150 mm.
  • the group III nitride composite substrate 1, III-ratio s t / m t of the standard deviation s t thickness relative to the average value m t of the thickness of the nitride film 13, and the Group III by calculating the ratio s o / m o of the standard deviation s o of the absolute value of the off-angle with respect to the average value m o of the absolute value of the off-angle with respect to a predetermined plane surface of the orientation of the principal surface 13m of the nitride film 13, the table 6 and Table 7.
  • the thermal expansion coefficient ⁇ S of the support substrate 11 and the thermal expansion coefficient ⁇ III-N of the group III nitride film 13 are measured by a thermomechanical analyzer, and the group III nitride film with respect to the thermal expansion coefficient ⁇ S of the support substrate is measured.
  • the ratio ⁇ III-N / ⁇ S of the thermal expansion coefficient ⁇ III-N was calculated, and the results are summarized in Table 6 and Table 7.
  • the thickness t S of the support substrate 11 and the thickness t III-N of the group III nitride film 13 are measured by a digital indicator and reflectance spectroscopy, respectively, and the group III nitride with respect to the thickness t S of the support substrate 11 is measured.
  • the group III nitride film has a thickness of 50 nm or more and less than 10 ⁇ m, a diameter of 75 mm to 150 mm, and the average thickness of the group III nitride film 13 value ratio s t / m t of the standard deviation s t of thickness to m t is 0.4 (this value is 0.01 to 0.5), and a predetermined surface of the main surface of the II-nitride film off angle ratio s o / m o of the standard deviation s o of the absolute value of the off-angle with respect to the average value m o of the absolute value of 0.5 with respect to the surface of the orientation at (this value is
  • the support substrate 11 When the ratio ⁇ III-N / ⁇ S of the thermal expansion coefficient ⁇ III-N of the group III nitride film 13 to the thermal expansion coefficient ⁇ S of the support substrate 11 is 0.75 or more and 1.25 or less, the support substrate If the ratio t III-N / t S of thickness t III-N III nitride layer to the thickness t S of 11 is 2 ⁇ 10 -2 or less 1 ⁇ 10 -4 or more, fabricated III The yield of group nitride semiconductor devices was high.
  • Example F an Al 2 O 3 —SiO 2 composite oxide substrate (78% by mass of Al 2 O 3 and 22% by mass of SiO 2 with respect to the entire substrate) is used as the support substrate 11.
  • the effect coefficient FE of final polishing of the main surface 13m on the group III nitride film 13 side was set to 8.2 ⁇ 10 ⁇ 14 m 2 / s, and the group III whose diameter was varied between 75 mm and 150 mm.
  • a group III nitride composite substrate 1 and a group III nitride semiconductor device were prepared in the same manner as in Example A except that the nitride composite substrate 1 was manufactured and the obtained group III nitride composite substrate 1 was further washed.
  • the support substrate 11 had a thermal conductivity of 4 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 and a Young's modulus of 220 GPa, and the cleaning method used a surfactant and pure water. Scrub cleaning used, two-fluid cleaning using pure water, and This was performed by combining megasonic cleaning with pure water.
  • the average value m S of the root mean square roughness of the main surface 11n on the support substrate 11 side of the group III nitride composite substrate 1 was calculated and summarized in Table 8. Further, with respect to the group III nitride composite substrate 1, the concentration of impurity metal atoms in the main surface 13m on the group III nitride film 13 side was measured by TXRF (total reflection fluorescence X analysis) method and summarized in Table 8. Here, the measurement by the TXRF method was performed at an incident angle of 0.05 ° using a W (tungsten) radiation source. Further, in the same manner as in Example A, the yield of the group III nitride semiconductor device 4 was calculated and summarized in Table 8.
  • the diameter is 75 mm to 150 mm having a group III nitride film having a thickness of 0.3 ⁇ m (this value is not less than 50 nm and less than 10 ⁇ m), and the average thickness m t of group III nitride film 13 the ratio s t / m t of the thickness of the standard deviation s t against 0.08 (this value is 0.01 to 0.5), and the surface of the predetermined plane orientation of the principal surface of the II-nitride film the ratio s o / m o of the standard deviation s o of the absolute value of the off-angle with respect to the average value m o of the absolute value of the off angle relative is 0.22 (this value is 0.005 to 0.6), III
  • III The yield of group III nitride semiconductor devices manufactured using a group III nitride composite substrate in which the concentration of impurity metal atoms on the main surface on the group nitride film side is 1 ⁇ 10 13 atoms
  • Example G With reference to FIG. 11 and FIG. 12, a substrate having a diameter of 75 mm having a thermal conductivity between 2 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 and 300 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 was used as the support substrate 11.
  • the group III nitride composite substrate 1 and III are the same as in Example A except that the coefficient of action FE for final polishing of the main surface 13m on the material film 13 side is 8.8 ⁇ 10 ⁇ 14 m 2 / s.
  • a group nitride semiconductor device 4 was produced.
  • the thermal conductivity of the support substrate 11 was performed by adjusting the blending ratio of the oxide raw materials and the firing conditions.
  • vitrified abrasive grains containing diamond grains having an average grain size of 25 ⁇ m to 35 ⁇ m were used for grinding the group III nitride film donor substrate 13D.
  • the group III nitride composite substrate 1 the ratio of the Group III for nitride composite substrate 1, III-standard deviation s t thickness relative to the average value m t of the thickness of the nitride film 13 s t / m t, and group III ratio s o of the standard deviation s o of the absolute value of the off-angle with respect to the average value m o of the absolute value of the off-angle with respect to a predetermined plane surface of the orientation of the principal surface 13m nitride film 13 / M o was calculated and summarized in Table 9.
  • the thermal conductivity of the support substrate of the group III nitride composite substrate 1 was measured by a laser flash method and summarized in Table 9. Further, in the same manner as in Example A, the yield of the group III nitride semiconductor device 4 was calculated and summarized in Table 9.
  • a III-nitride composite substrate having a diameter of 75 mm (this value is 75 mm or more) having a III-nitride film having a thickness of 0.3 ⁇ m (this value is 50 nm or more and less than 10 ⁇ m).
  • the ratio s t / m t of the standard deviation s t thickness relative to the average value m t of the thickness of the nitride film 13 is 0.12 (this value is 0.01 to 0.5) and, II nitride things ratio s o / m o of the standard deviation s o of the absolute value of the off-angle with respect to the average value m o of the absolute value of the off angle relative to the plane of the predetermined plane orientation of main surface of the film is 0.16 (this value is 0 a .005 to 0.6), using a group III nitride composite substrate thermal conductivity has a support substrate is not more than 3W ⁇ m -1 ⁇ K -1 or more 280W ⁇ m -1 ⁇ K -1 The yield of the manufactured group III nitride semiconductor device was high.
  • support substrate 11 is a mullite substrate having a diameter of 75 mm and a thickness of 400 ⁇ m (60% by mole of Al 2 O 3 and 40% of SiO 2 with respect to the whole substrate). Mol%) was prepared.
  • the support substrate 11 had a thermal conductivity of 3 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 and a Young's modulus of 200 GPa.
  • the main surfaces 11m and 11n on both sides of the support substrate 11 were subjected to rough polishing using a copper-based surface plate, intermediate polishing using a tin surface plate, and final polishing using a nonwoven fabric polishing pad, using diamond slurry as an abrasive.
  • polishing was performed under the condition that the coefficient of action FE was 4 ⁇ 10 ⁇ 17 m 2 / s or more and 1 ⁇ 10 ⁇ 16 m 2 / s or less.
  • an SiO 2 film having a thickness of 800 nm is grown by PE-CVD (plasma assisted chemical vapor deposition) on the main surface 11 m of the support substrate 11 after the final polishing, and the SiO 2 film is grown at 800 ° C. in a nitrogen atmosphere.
  • the main surface 12am After annealing for a period of time, the main surface 12am has a root mean square roughness of 0.3 nm or less by CMP (chemical mechanical polishing) using a slurry containing colloidal silica abrasive grains having an average particle diameter of 40 nm and a pH of 10.
  • a 400 nm thick bonding film 12a having a mirror surface was formed.
  • a GaN crystal body having a diameter of 75 mm and a thickness of 8 mm is prepared as the group III nitride film donor substrate 13D, and the bonded surface of the group III nitride film donor substrate 13D is mechanically polished.
  • an SiO 2 film having a thickness of 800 nm was grown thereon by PE-CVD, and annealed at 800 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere.
  • a bonding film having a thickness of 500 nm in which the main surface 12bn is mirror-polished to a root mean square roughness of 0.3 nm or less by CMP using a slurry containing colloidal silica abrasive grains having an average particle diameter of 40 nm and a pH of 10. 12b was formed.
  • abrasive-free polishing with KOH aqueous solution, polishing with pure water, and megasonic cleaning with pure water (exceeding the frequency of the megasonic band of 500 kHz to 5 MHz). Cleaning with sonic waves).
  • the group III nitride film donor substrate 13D was grown by HVPE using a GaAs substrate as a base substrate.
  • Group III nitride film donor substrate 13D had an n-type conductivity, a dislocation density of 1 ⁇ 10 8 cm ⁇ 2 , and a carrier concentration of 1 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 .
  • the support substrate 11 and the group III nitride film 13 are bonded to each other by bonding the main surface 12am of the bonding film 12a and the main surface 12bn of the bonding film 12b.
  • a bonded substrate 1L bonded together was obtained.
  • the bonding substrate 1L was annealed by raising the temperature to 800 ° C. in a nitrogen gas atmosphere to increase the bonding strength.
  • the group III nitride film donor substrate 13D of the bonding substrate 1L is a wire saw on the surface located at a depth of 40 ⁇ m from the bonding surface with the bonding film 12.
  • the group III nitride composite substrate 1 in which the support substrate 11 and the GaN film as the group III nitride film 13 were bonded with the bonding film 12 interposed therebetween was obtained.
  • As the wire a fixed abrasive wire having a wire diameter of 180 ⁇ m and electrodeposited with diamond abrasive grains was used.
  • the cutting method is a method in which the wire is swung and the group III nitride film donor substrate 13D is vibrated in synchronization therewith.
  • the resistance coefficient of wire saw cutting was 4200N.
  • the group III nitride film 13 of the group III nitride composite substrate 1 was subjected to mechanical polishing and CMP. Using diamond slurry as an abrasive, rough polishing was performed with a copper-based surface plate, and intermediate polishing was performed with a tin surface plate.
  • finish polishing was performed with a nonwoven fabric polishing pad using a colloidal silica slurry having a pH of 11 (containing a colloidal silica abrasive having an average particle diameter of 60 nm and having a pH of 11).
  • the composite substrate is attached to the apparatus by CMP in such a manner that the substrate shape is preliminarily corrected by vacuum chuck adsorption and then adsorbed and fixed to the apparatus. .
  • the polishing was performed under the condition that the action coefficient FE was 7 ⁇ 10 ⁇ 14 m 2 / s.
  • the thickness of the group III nitride film 13 after finish polishing was 0.6 ⁇ m.
  • the ratio s S / m S of the standard deviation s S of the root mean square roughness to the mean value m S of the root mean square roughness and the mean value m S of the root mean square roughness is represented by the support substrate shown in FIG.
  • the root mean square roughness of the main surface 11n on the support substrate 11 side at the measurement point P was calculated.
  • a group III nitride layer 20 having a thickness of 2 ⁇ m is formed on the main surface 13m of the group III nitride composite substrate 1 on the group III nitride film 13 side by MOCVD.
  • An n + -GaN layer 28 (carrier concentration is 2 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 ) and a 7 ⁇ m thick n ⁇ -GaN layer 29 (carrier concentration is 5 ⁇ 10 15 cm ⁇ 3 ) are epitaxially grown in this order, so that the layer III A group nitride composite substrate 2 was obtained.
  • EB (electron beam) deposition is performed on the n ⁇ -GaN layer 29 that is the uppermost layer of the group III nitride layer 20 of the laminated group III nitride composite substrate 2. Then, a Ni layer having a thickness of 4 nm and an Au layer having a thickness of 200 nm were sequentially formed, and alloyed by annealing to form the first electrode 30 as a Schottky electrode. The diameter of the first electrode 30 was 200 ⁇ m.
  • a pad electrode 33 was formed on the first electrode 30 by sequentially forming a Ti layer having a thickness of 200 nm, a Pt layer having a thickness of 100 nm, and an Au layer having a thickness of 1000 nm by an EB vapor deposition method.
  • an Mo substrate was prepared as the device support substrate 40, and an AuSn solder film was formed as the bonding metal film 44 on one main surface of the device support substrate 40.
  • a device support substrate electrode 46 is formed by sequentially forming a Ti layer having a thickness of 200 nm, a Pt layer having a thickness of 100 nm, and an Au layer having a thickness of 1000 nm by EB vapor deposition. Formed.
  • the laminated metal substrate 3 was obtained by bonding the bonding metal film 44 to the pad electrode 33.
  • the support substrate 11 and the bonding film 12 were removed from the laminated substrate 3 by etching.
  • Hydrofluoric acid was used for etching.
  • a Ti layer having a thickness of 20 nm is formed on the group III nitride film 13 exposed by removing the support substrate 11 and the bonding film 12 from the laminated substrate 3 by EB vapor deposition. Then, an Al layer having a thickness of 200 nm and an Au layer having a thickness of 300 nm were sequentially formed and annealed to form the second electrode 50 that is an ohmic electrode. Thus, SBD was obtained as the group III nitride semiconductor device 4.
  • the yield of the SBD that is the obtained group III nitride semiconductor device 4 was calculated as follows. In other words, the current-voltage characteristics in the reverse direction of SBD are measured, and those that comply with the standard with a breakdown voltage of 250 V or higher are regarded as non-defective products, those that do not conform are regarded as defective products, and non-defective products are classified as surface products and defective products. The percentage obtained by dividing the total was used as the yield rate. Table 10 summarizes the yields of group III nitride semiconductor devices.
  • the average value m S of the root mean square roughness of the main surface on the support substrate side is 0.3 nm or more and 20 nm or less, and the mean value m S of the root mean square roughness of the main surface on the support substrate side.
  • the diameter is varied between 75 mm and 150 mm.
  • the group III nitride film donor substrate 13D of the bonding substrate 1L is used.
  • ICP-RIE inductively coupled plasma-reactive ion etching
  • Group III nitride film donor substrate 13D was separated by ion implantation region 13i and further dry-etched by ICP-RIE. In the final polishing of the main surface 11n of the plate 11 side to effect coefficient FE it was polished under the conditions of 9.0 ⁇ 10 -17 m 2 / s , the thickness of the III nitride film 13 after the finish polishing 0.
  • the group III nitride composite substrate 1 and the group III nitride semiconductor device 4 were the same as in Reference Example IA except that the group III nitride composite substrate 1 was varied between 03 ⁇ m and 9.5 ⁇ m. Was made.
  • the support substrate 11 had a thermal conductivity of 3 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 and a Young's modulus of 200 GPa.
  • the average value m S is 1.2 nm (this value is 0.3 nm or more and 20 nm or less), and the standard deviation of the root mean square roughness with respect to the mean value m S of the root mean square roughness of the main surface on the support substrate side the ratio s S / m S of s S 0.06 (this value is 0.005 to 0.4) cut step of manufacturing III-nitride semiconductor device using the group III nitride composite substrate is that it was high.
  • Reference Example IC As a semiconductor device substrate, a III-nitride free-standing substrate having a diameter varied between 75 mm and 150 mm, and III manufactured in the same manner as Reference Example IA except that the diameter was varied between 75 mm and 150 mm. A group nitride composite substrate was prepared. The group III nitride free-standing substrate was formed into a substrate having a diameter and thickness shown in Table 13 by cutting and polishing a GaN crystal body having a predetermined diameter with a wire saw.
  • a group III nitride semiconductor device was fabricated in the same manner as in Reference Example IA except that the above group III nitride composite substrate and group III nitride free-standing substrate were used.
  • a Group III nitride semiconductor device was manufactured using a Group III nitride composite substrate
  • a Group III nitride semiconductor device was manufactured using a Group III nitride free-standing substrate.
  • the group III nitride freestanding substrate, warpage W S, the ratio W S / D, the root mean square roughness average value m S, the back side main surface 11n of the root mean square roughness of the main surface of the back side The ratio s S / m S of the standard deviation s S of the root mean square roughness with respect to the average value m S was calculated and summarized in Tables 12 and 13. Further, in the same manner as in Reference Example IA, the yield of group III nitride semiconductor device 4 was calculated and summarized in Tables 12 and 13.
  • Al 2 O 3 —SiO 2 composite oxide substrate having a diameter of 125 mm is used as supporting substrate 11 (Al 2 O 3 is 82% by mass and SiO 2 is 18% by mass with respect to the entire substrate).
  • the group III nitride film donor substrate 13D is doped with O (oxygen) atoms and Si (silicon) atoms as the group III nitride film donor substrate 13D, and there is no dislocation concentration region, and the dislocation density is 5 ⁇ .
  • Table 14 shows the ratio s III-N / m III-N of the standard deviation s III-N of the root mean square roughness to the mean value m III-N of the root mean square roughness of 13 m.
  • the ratio s III-N / m III of the standard deviation s III-N of the root mean square roughness to the mean value m III-N of the root mean square roughness and the mean value m III-N of the root mean square roughness On the main surface 13m on the group III nitride film 13 side shown in FIG. 2, -N is located on one central point P C and four directions perpendicular to the central point P C and 5 mm inside from the outer edge.
  • the mean value m S of the root mean square roughness of the principal surface of the substrate is 5 nm (this value is 0.3 nm or more and 20 nm or less), and the mean square with respect to the mean value m S of the root mean square roughness of the principal surface on the support substrate side
  • the ratio s S / m S of the standard deviation s S of the square root roughness is 0.15 (this value is not less than 0.005 and not more than 0.4), and the root mean square roughness of the main surface on the group III nitride film side average m III-N of is not less less 10nm least 0.4 nm, standard deviation to the average value m III-N root mean square roughness of the main surface of the
  • the support as the substrate 11, Al 2 O 3 and a chemical composition ratio of SiO 2 is two different mullite substrate and Al 2 O 3 and a chemical composition ratio of SiO 2 is six different
  • the Al 2 O 3 —SiO 2 composite oxide substrate was used, and the final polishing of the main surface 11n on the support substrate 11 side was polished under the condition that the coefficient of action FE was 7.2 ⁇ 10 ⁇ 17 m 2 / s.
  • the group III nitride composite was prepared in the same manner as in Reference Example IA, except that the thickness of the group III nitride film 13 after final polishing was varied and the diameter was varied between 75 mm and 150 mm.
  • a substrate 1 and a group III nitride semiconductor device 4 were produced.
  • the average value m S of the root mean square roughness of the main surface 11n on the support substrate 11 side, and the root mean square of the main surface 11n on the support substrate 11 side The ratio s S / m S of the standard deviation s S of the root mean square roughness to the average value m S of the square root roughness was calculated and summarized in Table 15 and Table 16. Further, the thermal expansion coefficient ⁇ S of the support substrate 11 and the thermal expansion coefficient ⁇ III-N of the group III nitride film 13 are measured by a thermomechanical analyzer, and the group III nitride film with respect to the thermal expansion coefficient ⁇ S of the support substrate is measured.
  • the ratio ⁇ III-N / ⁇ S of the thermal expansion coefficient ⁇ III-N was calculated, and the results are summarized in Table 15 and Table 16. Further, the thickness t S of the support substrate 11 and the thickness t III-N of the group III nitride film 13 are measured by a digital indicator and reflectance spectroscopy, respectively, and the group III nitride with respect to the thickness t S of the support substrate 11 is measured. The ratio t III-N / t S of the thickness t III-N of the material film 13 was calculated, and the results are summarized in Table 15 and Table 16. Further, in the same manner as in Reference Example IA, the yield of the group III nitride semiconductor device 4 was calculated and summarized in Tables 15 and 16.
  • the group III nitride film has a thickness of 50 nm or more and less than 10 ⁇ m, a diameter of 75 mm to 150 mm, and the root mean square roughness of the main surface on the support substrate side
  • the average value m S is 4 nm (this value is 0.3 nm or more and 20 nm or less), and the standard deviation s S of the root mean square roughness with respect to the mean square root mean square roughness m S of the main surface on the support substrate side.
  • the yield of group III nitride semiconductor devices manufactured using group III nitride composite substrate 1 having a ratio s S / m S of 0.12 (this value is not less than 0.005 and not more than 0.4) is high. It was.
  • the ratio ⁇ III-N / ⁇ S of the thermal expansion coefficient ⁇ III-N of the group III nitride film 13 to the thermal expansion coefficient ⁇ S of the support substrate 11 is 0.75 or more and 1.25 or less
  • the support substrate If the ratio t III-N / t S of thickness t III-N III nitride layer to the thickness t S of 11 is 2 ⁇ 10 -2 or less 1 ⁇ 10 -4 or more, fabricated III
  • the yield of group nitride semiconductor devices was high.
  • an Al 2 O 3 —SiO 2 composite oxide substrate (80% by mass of Al 2 O 3 and 20% by mass of SiO 2 with respect to the entire substrate) is used as support substrate 11.
  • the thickness of the support substrate 11 was set to 500 ⁇ m by grinding and the final polishing with a working coefficient FE of 8.9 ⁇ 10 ⁇ 17 m 2 / s, and the thickness of the group III nitride film 13 was 0.4 ⁇ m.
  • Reference Example IA except that the Group III nitride composite substrate 1 having a diameter varied between 75 mm and 150 mm was manufactured and the Group III nitride composite substrate 1 obtained was further washed.
  • the group III nitride composite substrate 1 and the group III nitride semiconductor device 4 were produced in the same manner as described above.
  • the support substrate 11 had a thermal conductivity of 4 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 and a Young's modulus of 220 GPa.
  • the cleaning method uses scrub cleaning using a surfactant and pure water, two-fluid cleaning using hydrochloric acid or TMAH (tetramethylammonium hydroxide) and pure water, and hydrochloric acid or TMAH and pure water. It was carried out by combining megasonic cleaning.
  • the average value m S of the root mean square roughness of the main surface 11n on the support substrate 11 side of the group III nitride composite substrate 1 was calculated and summarized in Table 17. Further, with respect to the group III nitride composite substrate 1, the concentrations of impurity metal atoms on the main surface 13m on the group III nitride film 13 side were measured by TXRF (total reflection fluorescence X analysis) method, and are summarized in Table 17. Here, the measurement by the TXRF method was performed at an incident angle of 0.05 ° using a W (tungsten) radiation source. Further, in the same manner as in Reference Example IA, the yield of the group III nitride semiconductor device 4 was calculated and summarized in Table 17.
  • the average of the root mean square roughness of the main surface on the support substrate side having a diameter of 75 mm to 150 mm having a group III nitride film having a thickness of 0.4 ⁇ m (this value is 50 nm or more and less than 10 ⁇ m)
  • the value m S is 7 nm (this value is 0.3 nm or more and 20 nm or less), and the ratio s of the standard deviation s S of the root mean square roughness to the mean square root mean square roughness m S of the main surface on the support substrate side S / m S is 0.06 (this value is 0.005 or more and 0.4 or less), and the concentration of impurity metal atoms on the main surface on the group III nitride film side is 3 ⁇ 10 12 atoms / cm 2 or less.
  • the yield of Group III nitride semiconductor devices fabricated using a certain Group III nitride composite substrate was high.
  • a substrate having a diameter of 75 mm having a thermal conductivity between 2 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 and 300 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 was used as the support substrate 11.
  • the thickness of the group III nitride film 13 is set to 1 ⁇ m by grinding and polishing from the main surface 13m opposite to the bonded main surface of the group III nitride film donor substrate 13D having a diameter of 75 mm.
  • a group III nitride composite substrate 1 was prepared in the same manner as in Reference Example IA, except that the polishing was performed under the condition that the coefficient of action FE was 8.7 ⁇ 10 ⁇ 17 m 2 / s. And the group III nitride semiconductor device 4 was produced.
  • the group III nitride film donor substrate 13D vitrified abrasive grains containing diamond grains having an average grain size of 25 ⁇ m to 35 ⁇ m were used.
  • the heat conductivity of the support substrate 11 was performed by adjusting the compounding ratio of an oxide raw material, and baking conditions.
  • the average value m S of the root mean square roughness of the main surface 11n on the support substrate 11 side of the group III nitride composite substrate 1 was calculated and summarized in Table 18. Further, the thermal conductivity of the supporting substrate of the group III nitride composite substrate 1 was measured by a laser flash method and summarized in Table 18. Further, in the same manner as in Reference Example IA, the yield of the group III nitride semiconductor device 4 was calculated and summarized in Table 18.
  • the ratio s S / m S of the standard deviation s S of roughness is 0.07 (this value is 0.005 or more and 0.4 or less), and the thermal conductivity is 3 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 or more and 280 W ⁇
  • the yield of group III nitride semiconductor devices manufactured using a group III nitride composite substrate having a support substrate of m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 or less was high.
  • an Al 2 O 3 —SiO 2 composite oxide substrate having a diameter of 75 mm and a thickness of 500 ⁇ m is used as the support substrate 11 (the Al 2 O 3 content is 85 mass% with respect to the entire substrate).
  • a composite oxide substrate having a SiO 2 content of 15% by mass was prepared.
  • This support substrate 11 had a thermal conductivity of 10 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 and a Young's modulus of 250 GPa.
  • polishing was performed under the condition that the coefficient of action FE was 4 ⁇ 10 ⁇ 17 m 2 / s or more and 1 ⁇ 10 ⁇ 16 m 2 / s or less.
  • an SiO 2 film having a thickness of 800 nm is grown by PE-CVD (plasma assisted chemical vapor deposition) on the main surface 11 m of the support substrate 11 after the final polishing, and the SiO 2 film is grown at 800 ° C. in a nitrogen atmosphere. Time annealing was performed.
  • PE-CVD plasma assisted chemical vapor deposition
  • the main surface 12am has a root mean square roughness (hereinafter also referred to as “RMS (Root-Mean-Square roughness)”) by CMP using a slurry having colloidal silica abrasive grains having an average particle diameter of 40 nm and a pH of 10.
  • the 400 nm-thick bonding film 12a mirrored to 0.3 nm or less was formed.
  • abrasive-free polishing with KOH aqueous solution, polishing with pure water, and megasonic cleaning with pure water (frequency in the megasonic band of 500 kHz to 5 MHz) (Cleaning using ultrasonic waves).
  • a group III nitride film donor substrate 13D having a diameter of 75 mm and a thickness of 8 mm was prepared using a GaN bulk crystal.
  • the group III nitride film donor substrate 13D is a GaN crystal.
  • the main surface 13n on the bonding surface side of the group III nitride film donor substrate 13D was planarized by mechanical polishing and CMP to have an RMS of 2 nm or less. Thereafter, an SiO 2 film having a thickness of 800 nm was grown on the main surface 13n on the bonding surface side by PE-CVD, and annealed at 800 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere.
  • a bonding film 12b having a thickness of 500 nm in which the main surface 12bn is mirror-finished to 0.3 nm or less by RMS is formed by CMP using a slurry having a colloidal silica abrasive particle having an average particle diameter of 40 nm and a pH of 10. did.
  • abrasive-free polishing with KOH aqueous solution, polishing with pure water, and megasonic cleaning with pure water were performed.
  • an ion implantation apparatus is used to bond the main surface 13n on the bonding surface side of the group III nitride film donor substrate 13D, which is a GaN crystal, under conditions of a dose amount of 1 ⁇ 10 17 cm ⁇ 2 and an acceleration voltage of 50 keV.
  • Hydrogen ions were implanted as ions I into the ion implantation region 13i having a depth t of 110 nm from the main surface 13n on the mating surface side.
  • ion implantation region 13i indicates a surface into which hydrogen ions are implanted.
  • the group III nitride film donor substrate 13D was grown by HVPE using a GaAs substrate as a base substrate.
  • the group III nitride film donor substrate 13D was an n-type conductivity type, had a transition density of 1 ⁇ 10 8 cm ⁇ 2 and a carrier concentration of 1 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 .
  • the main surface 12am of the bonding film 12a and the main surface 12bn of the bonding film 12b are bonded to each other, whereby the support substrate 11 and the group III nitride film 13 are bonded.
  • a bonded substrate 1L was obtained by bonding together with a bonding film 12 interposed therebetween. After bonding, the bonding substrate 1L was annealed by raising the temperature to 800 ° C. in a nitrogen atmosphere to increase the bonding strength.
  • the group III nitride film donor substrate 13D is heat-treated at 400 ° C. to embrittle the ion implantation region 13i, and on this surface, the group III nitride film 13 is formed.
  • a group III nitride film donor substrate 13Dr and a group III nitride composite substrate 1 were obtained.
  • a Group III nitride composite substrate 1 having a diameter of 75 mm was obtained, in which the supporting substrate and the GaN thin film having a thickness of 110 nm were bonded together via the SiO 2 film.
  • the group III nitride layer 20 having a thickness of 2 ⁇ m is formed on the main surface 13m of the group III nitride composite substrate 1 on the group III nitride film 13 side by MOCVD.
  • MOCVD Metal Organic Chemical Vapor Deposition
  • n + -GaN layer 28 carrier concentration 2 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3
  • n ⁇ -GaN layer 29 carrier concentration 5 ⁇ 10 15 cm ⁇ 3
  • an electron beam evaporation method (hereinafter referred to as EB) is formed on the n ⁇ -GaN layer 29 which is the uppermost layer of the group III nitride layer 20 of the laminated group III nitride composite substrate 2.
  • the first electrode 30 that is a Schottky electrode was formed by sequentially forming an Ni layer having a thickness of 4 nm and an Au layer having a thickness of 200 nm by alloying by (Electron Beam) evaporation method). At this time, the diameter of the first electrode 30 was set to 200 ⁇ m.
  • a pad electrode 33 was formed on the first electrode 30 by sequentially forming a Ti layer having a thickness of 200 nm, a Pt layer having a thickness of 100 nm, and an Au layer having a thickness of 1000 nm by an EB vapor deposition method.
  • a Mo substrate is prepared as the device support substrate 40, and a 200 nm thick Ti layer, a 100 nm thick Pt layer, and a 1000 nm thick Au layer are sequentially formed on the device support substrate 40 by EB vapor deposition.
  • the pad electrode 43 was formed.
  • an AuSn solder film was formed as the bonding metal film 44 on the pad electrode 43.
  • the laminated metal substrate 3 was obtained by bonding the bonding metal film 44 to the pad electrode 33.
  • the support substrate 11 and the bonding film 12 of the group III nitride composite substrate 1 were removed from the laminated substrate 3 by etching using hydrofluoric acid.
  • a 20 nm-thickness is formed on the group III nitride film 13 exposed by removing the support substrate 11 and the bonding film 12 from the laminated substrate 3 by EB vapor deposition.
  • a Ti layer, an Al layer with a thickness of 200 nm, and an Au layer with a thickness of 300 nm were sequentially formed and annealed to form a second electrode 50 that is an ohmic electrode.
  • a 20 nm thick Ti layer and a 300 nm thick Au layer were sequentially formed on the device support substrate 40 by EB vapor deposition, and annealed to form a device support substrate electrode 45. In this way, the group III nitride semiconductor device 4 which is SBD was obtained.
  • the yield of group III nitride semiconductor device 4 obtained as described above was calculated as follows. That is, the current-voltage characteristics in the reverse direction for SBD are measured, and those that meet the standard with a withstand voltage of 250V or more are regarded as non-defective products, those that do not conform are regarded as defective products, the number of good products, the number of good products and the number of defective products The percentage of the value divided by the total was used as the yield rate.
  • group III nitride composite substrates are composite substrates having a diameter of 75 mm (ie, 75 mm or more) in which a supporting substrate and a group III nitride film having a thickness of 110 nm (ie, 50 nm or more and less than 10 ⁇ m) are bonded together. It is.
  • Table 19 shows the relationship between the thickness distribution of the bonding film and the yield rate of the group III nitride semiconductor device calculated by the above-described method.
  • the semiconductor device (A2 to A6) using the group III nitride composite substrate in which the thickness distribution of the bonding film is 2% or more and 40% or less is a group III nitride that does not satisfy such conditions.
  • the yield was good.
  • group III nitride composite substrates are composite substrates having a diameter of 75 mm (ie, 75 mm or more) in which a supporting substrate and a group III nitride film having a thickness of 110 nm (ie, 50 nm or more and less than 10 ⁇ m) are bonded together. It is.
  • Table 20 shows the relationship between the shear bonding strength and the bonding area ratio and the yield rate of the group III nitride semiconductor device calculated by the above-described method.
  • the shear bonding strength between the support substrate and the group III nitride film is 4 MPa or more and 40 MPa or less, and the bonding area ratio between the support substrate and the group III nitride film is 60% or more and 98% or less.
  • a semiconductor device (B2 to B5, B7, and B8) using a certain group III nitride composite substrate is compared with a semiconductor device (B1, B6, and B9) using a group III nitride composite substrate that does not satisfy such conditions. The yield rate was good.
  • an Al 2 O 3 —SiO 2 composite oxide substrate (a composite oxide substrate in which Al 2 O 3 is 82% by mass and SiO 2 is 18% by mass with respect to the entire substrate),
  • the composite oxide substrate selected from mullite-YSZ and mullite was used (ii) the diameter was varied between 75 mm and 150 mm, respectively (iii) the bonding film 12 was formed by AP-CVD (Iv)
  • the coefficient of action FE is 8.5 ⁇ 10 ⁇ 17 m 2 / s or more and 1 ⁇ 10 ⁇ 16 m 2 / s in the final polishing of the main surface 11m on the support substrate 11 side.
  • the thickness of the group III nitride film 13 after final polishing was varied between 100 nm and 1 ⁇ m, respectively. Note that the group III nitride composite according to Reference Example II-C was used. The thickness distribution of the bonding film on the substrate is all 5% (i.e., 2% or more than 40%) was.
  • Table 21 shows the relationship between the structure of the group III nitride composite substrate according to Reference Example II-C and the yield rate of the group III semiconductor device using them.
  • ⁇ III-N / ⁇ S represents the ratio of the thermal expansion coefficient alpha III-N III nitride film to the thermal expansion coefficient alpha S of the supporting substrate
  • t III-N / t S is the support substrate
  • the ratio of the thickness t III-N of the group III nitride film to the thickness t S is shown.
  • a III-nitride composite substrate having a diameter of 75 mm or more obtained by laminating a supporting substrate and a group III nitride film having a thickness of 100 nm to 1 ⁇ m (that is, 50 nm or more and less than 10 ⁇ m).
  • group III nitride composite substrates having a thickness distribution of the bonding film of 5% that is, 2% or more and 40% or less
  • t III-N / t S is 0.0002 or more and 0.02 or less.
  • Group III nitride semiconductor devices using a composite substrate could be manufactured with a particularly high yield.
  • the composite substrate having ⁇ III-N / ⁇ S of 0.75 or more and 1.25 or less had no cracks and good yield.
  • Table 22 shows the relationship between the thermal conductivity ⁇ s of the support substrate and the yield of the group III nitride semiconductor device.
  • a III-nitride composite substrate having a diameter of 75 mm or more obtained by laminating a supporting substrate and a group III nitride film having a thickness of 100 nm to 1 ⁇ m (that is, 50 nm or more and less than 10 ⁇ m).
  • the thermal conductivity ⁇ S is 3 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 or more and 280 W ⁇
  • a group III nitride semiconductor device using a composite substrate having m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 or less could be produced with a particularly high yield.
  • Group III nitride composite substrate 1L, 1LS bonded substrate, 2 layered group III nitride composite substrate, 3 layered substrate, 4 group III nitride semiconductor device, 5D, 5Dr Group III nitride film donor substrate with support, 11 Support substrate, 11m, 11n, 12am, 12bn, 12m, 13m, 13n, 130n main surface, 12, 14 junction film, 13 group III nitride film, 13D, 13Dr group III nitride film donor substrate, 13i ion implantation region, 15 Group III nitride film donor substrate support, 20 Group III nitride layer, 21 n-GaN layer, 22 n-In 0.05 Ga 0.95 N layer, 23 active layer, 24 p-Al 0.09 Ga 0.91 N layer, 25 p -GaN layer, 26 GaN layer, 27 Al 0.2 Ga 0.8 n layer, 28 n + -GaN layer, 29 n - -GaN layer, 30 first electrode, 33

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Abstract

　ＩＩＩ族窒化物複合基板（１）は、支持基板（１１）と、厚さが５０ｎｍ以上１０μｍ未満のＩＩＩ族窒化物膜（１３）と、が貼り合わされた直径が７５ｍｍ以上のＩＩＩ族窒化物複合基板（１）であって、ＩＩＩ族窒化物膜（１３）の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍtが０．０１以上０．５以下であり、ＩＩＩ族窒化物膜（１３）の主面（１３ｍ）の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoが０．００５以上０．６以下である。これにより、半導体デバイスの製造の際のコストを低減し、コストが低く大口径で膜厚が薄く膜厚の分布が小さく結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物膜を有するＩＩＩ族窒化物複合基板およびその製造方法、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板、ならびにＩＩＩ族窒化物半導体デバイスおよびその製造方法が提供される。

Description

ＩＩＩ族窒化物複合基板およびその製造方法、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板、ならびにＩＩＩ族窒化物半導体デバイスおよびその製造方法
　本発明は、ＩＩＩ族窒化物複合基板およびその製造方法、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板、ならびにＩＩＩ族窒化物半導体デバイスおよびその製造方法に関する。
　ＧａＮなどのＩＩＩ族窒化物は、優れた半導体特性を有していることから、半導体デバイスに好適に用いられている。また、ＧａＮなどのＩＩＩ族窒化物は、半導体デバイスの種類別、たとえば、発光デバイス、電子デバイスにおいて、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＳｉＣなどとは異なる良好な材料特性を有するため、種々のデバイスに用いることができる。
　たとえば、特開２００９－１２６７２２号公報（特許文献１）は、半導体デバイス用基板として、直径が２５ｍｍ以上１６０ｍｍ以上で厚さが１００μｍ以上１０００μｍ以下の自立ＩＩＩ族窒化物基板、具体的な実施例として直径が１００ｍｍで厚さが４００μｍの自立ＧａＮ基板を開示する。
　また、特開２００８－０１０７６６号公報（特許文献２）は、半導体デバイスを製造するための基板として、ＧａＮと化学組成の異なる異種基板と、異種基板に貼り合わされている０．１μｍ以上１００μｍ以下の厚さのＧａＮ薄膜と、を含むＧａＮ薄膜貼り合わせ基板、具体的な実施例としてサファイア基板と厚さが０．１μｍまたは１００μｍのＧａＮ薄膜とが貼り合わされている直径が５０．８ｍｍのＧａＮ薄膜貼り合わせ基板を開示する。
　また、特開２０１０－１８２９３６号公報（特許文献３）は、半導体デバイス用基板として、支持基板と、窒化物半導体層と、支持基板と窒化物半導体層との間に設けられた接合層とを備える複合基板、具体的な実施例としてサファイア基板とＧａＮ層とが両者間に圧着により形成される接合層で接合されたＧａＮ層の厚さが５μｍ～２２０μｍで直径が５０．８ｍｍの複合基板を開示する。
特開２００９－１２６７２２号公報 特開２００８－０１０７６６号公報 特開２０１０－１８２９３６号公報
　特開２００９－１２６７２２号公報（特許文献１）に開示される自立ＩＩＩ族窒化物基板は、製造コストが高いため非常に高価であり、また、割れやすいため口径の拡大化、厚さの低減化が困難という問題があった。さらに、半導体デバイス形成の際に自立ＩＩＩ族窒化物基板の厚さを低減する必要があり、自立ＩＩＩ族窒化物基板の裏面（デバイス機能を発現させるＩＩＩ族窒化物層を形成する主面と反対側の主面をいう。以下同じ。）の研削などの加工工程により製造コストが増加するという問題があった。
　特開２００８－０１０７６６号公報（特許文献２）に開示されるＧａＮ薄膜の厚さが０．１μｍであるＧａＮ薄膜貼り合わせ基板は、ＧａＮ薄膜の形成のためにイオン注入を行なっているが、イオン注入により、ＧａＮ薄膜の結晶の品質が低下するという問題があった。特に、ＧａＮ薄膜の厚さが０．１μｍ程度と薄いＧａＮ薄膜貼り合わせ基板においては、ＧａＮ薄膜の厚さの主面内における分布（すなわちバラツキ）が大きいという問題があった。さらに、形成する半導体デバイスの特性を高くする観点からＧａＮ薄膜の厚さを１０μｍ以上にすることが好ましいが、ＧａＮ薄膜の厚さを大きくすると、イオン注入されるイオンの主面からの深さのバラツキが大きくなり、得られるＧａＮ薄膜複合基板のＧａＮ薄膜の厚さの主面内分布が大きくなるという問題があった。さらにＧａＮ薄膜複合基板を大口径化した際には、ＧａＮ薄膜の厚さの主面内分布がさらに大きくなるという問題があった。
　また、特開２００８－０１０７６６号公報（特許文献２）に開示されるＧａＮ薄膜の厚さが１００μｍのＧａＮ薄膜貼り合わせ基板、および特開２０１０－１８２９３６号公報（特許文献３）に開示されるＧａＮ層の厚さが５μｍ～２２μｍの複合基板は、いずれも直径が５０．８ｍｍ程度であり、直径を大きくするとＧａＮ薄膜またはＧａＮ層の厚さの主面内分布が大きくなるという問題があった。
　このようなＧａＮ薄膜またはＧａＮ層の厚さの主面内分布の大きいＧａＮ薄膜貼り合わせ基板または複合基板は、そのＧａＮ薄膜またはＧａＮ層の主面上に結晶品質の高い半導体層を成長させることが難しく、得られる半導体デバイスの歩留を高めることが難しいという問題があった。
　本発明は、上記の問題を解決して、半導体デバイスの製造の際のコストを低減し、コストが低く大口径で膜厚が薄く膜厚の分布が小さく結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物膜を有するＩＩＩ族窒化物複合基板およびその製造方法、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板、ならびにＩＩＩ族窒化物半導体デバイスおよびその製造方法を提供することを目的とする。
　本発明は、ある局面に従えば、支持基板と、厚さが５０ｎｍ以上１０μｍ未満のＩＩＩ族窒化物膜と、が貼り合わされた直径が７５ｍｍ以上のＩＩＩ族窒化物複合基板であって、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍtが０．０１以上０．５以下であり、ＩＩＩ族窒化物膜の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoが０．００５以上０．６以下であるＩＩＩ族窒化物複合基板である。
　本発明のかかる局面に従うＩＩＩ族窒化物複合基板において、ＩＩＩ族窒化物膜側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nを０．４ｎｍ以上１０ｎｍ以下とし、ＩＩＩ族窒化物膜側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nに対する標準偏差ｓIII-Nの比ｓIII-N／ｍIII-Nを０．００８以上０．５以下とすることができる。また、直径Ｄに対するＩＩＩ族窒化物膜側の主面の反りＷIII-Nの比ＷIII-N／Ｄを－７×１０-4以上８×１０-4以下とすることができる。また、支持基板の熱膨張係数αSに対するＩＩＩ族窒化物膜の熱膨張係数αIII-Nの比αIII-N／αSを０．７５以上１．２５以下とし、支持基板の厚さｔSに対するＩＩＩ族窒化物膜の厚さｔIII-Nの比ｔIII-N／ｔSを１×１０-4以上２×１０-2以下とすることができる。また、ＩＩＩ族窒化物膜の主面における不純物金属原子を１×１０13原子／ｃｍ2以下とすることができる。また、支持基板の熱伝導率λSを３Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上２８０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下とすることができる。また、支持基板のヤング率ＥSを１５０ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下とすることができる。また、直径を１００ｍｍ以上とすることができる。
　本発明は、別の局面に従えば、上記局面に従うＩＩＩ族窒化物複合基板と、ＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物膜側の主面上に配置されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層と、を含む積層ＩＩＩ族窒化物複合基板である。
　本発明は、さらに別の局面に従えば、上記局面に従うＩＩＩ族窒化物複合基板中のＩＩＩ族窒化物膜と、ＩＩＩ族窒化物膜上に配置されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層と、を含むＩＩＩ族窒化物半導体デバイスである。
　本発明は、さらに別の局面に従えば、上記局面に従うＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法であって、支持基板の主面側にＩＩＩ族窒化物膜を配置することによりＩＩＩ族窒化物複合基板を形成する工程と、ＩＩＩ族窒化物複合基板を形成する工程の後に、ＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物膜側の主面に研磨およびエッチングの少なくともひとつを行なうことにより、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さおよびＩＩＩ族窒化物膜の主面の所定の面方位の面に対するオフ角を調整する工程と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法である。
　本発明は、さらに別の局面に従えば、上記局面に従うＩＩＩ族窒化物複合基板を準備する工程と、ＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物膜側の主面上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層を成長させる工程と、を含むＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法である。
　本発明のかかる局面に従うＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法は、ＩＩＩ族窒化物層を成長させる工程の後に、ＩＩＩ族窒化物複合基板から支持基板を除去する工程をさらに含むことができる。さらに、ＩＩＩ族窒化物層を成長させる工程の後、支持基板を除去する工程の前に、前記ＩＩＩ族窒化物層上にさらにデバイス支持基板を貼り合わせる工程をさらに含むことができる。
　本発明によれば、半導体デバイスの製造の際のコストを低減し、コストが低く大口径で膜厚が薄く膜厚の分布が小さく結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物膜を有するＩＩＩ族窒化物複合基板およびその製造方法、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板、ならびにＩＩＩ族窒化物半導体デバイスおよびその製造方法を提供できる。
本発明および参考発明ＩにかかるＩＩＩ族窒化物複合基板のある例を示す概略断面図である。 ＩＩＩ族窒化物複合基板における物性値の測定点を示す概略平面図である。 本発明および参考発明Ｉにかかる積層ＩＩＩ族窒化物複合基板のある例を示す概略断面図である。 本発明および参考発明ＩにかかるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスのある例を示す概略断面図である。 本発明および参考発明ＩにかかるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの別の例を示す概略断面図である。 本発明および参考発明ＩにかかるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスのさらに別の例を示す概略断面図である。 本発明および参考発明ＩにかかるＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法のある例を示す概略断面図である。 本発明および参考発明ＩにかかるＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法の別の例を示す概略断面図である。 本発明および参考発明ＩにかかるＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法のさらに別の例を示す概略断面図である。 本発明および参考発明ＩにかかるＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法のさらに別の例を示す概略断面図である。 本発明および参考発明ＩにかかるＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法のさらに別の例を示す概略断面図である。 本発明および参考発明ＩにかかるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法のある例を示す概略断面図である。 参考発明ＩＩにかかるＩＩＩ族窒化物複合基板の一例を示す概略断面図である。 参考発明ＩＩにかかる積層ＩＩＩ族窒化物複合基板の一例を示す概略断面図である。 参考発明ＩＩにかかるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの一例を示す概略断面図である。 参考発明ＩＩにかかるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの一例を示す概略断面図である。 参考発明ＩＩにかかるＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法の一例を示す概略断面図である。 参考発明ＩＩにかかるＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法の一例を示す概略断面図である。 参考発明ＩＩにかかるＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法の一例を示す概略断面図である。 参考発明ＩＩにかかるＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法の一例を示す概略断面図である。 参考発明ＩＩにかかるＩＩＩ族窒化物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。 参考発明ＩＩにかかるＩＩＩ族窒化物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。
　［実施形態１：ＩＩＩ族窒化物複合基板］
　図１を参照して、本発明のある実施形態であるＩＩＩ族窒化物複合基板１は、支持基板１１と、厚さが５０ｎｍ以上１０μｍ未満のＩＩＩ族窒化物膜１３と、が貼り合わされた直径が７５ｍｍ以上のＩＩＩ族窒化物複合基板１であって、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍtが０．０１以上０．５以下であり、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoが０．００５以上０．６以下である。
　本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、その直径が７５ｍｍ以上であり、その支持基板１１上に貼り合わされたＩＩＩ族窒化物膜１３が、その厚さが５０ｎｍ以上１０μｍ未満で、厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍtが０．０１以上０．５以下で、その主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoが０．００５以上０．６以下であることにより、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に、大口径で結晶品質の高い少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層を成長させることができるため、特性の高いＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを歩留よく得ることができる。
　ＩＩＩ族窒化物複合基板に関して、従来は、基板全体の厚さ分布であるＴＴＶ（Total　Thickness　Variation。ウェハ平坦度の評価項目の１つである。基板の裏面を基準面として厚み方向に測定した高さの基板全面における最大値と最小値の差をいう。）および基板全体の形状である反りが重要物性値であると理解されていた。本願においては、さらに、ＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物膜の厚さの分布（具体的には、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍt）およびＩＩＩ族窒化物膜の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の分布（具体的には、ＩＩＩ族窒化物膜の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍo）を上記の範囲内とすることにより、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に、大口径で結晶品質の高い少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層を成長させることができ、特性の高いＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを歩留よく得ることができることを見出したものである。
　なお、図１を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１において、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３との貼り合わせ形態は、特に制限はないが、貼り合わせによる接合強度を高めるために、接合膜１２を介在させることが好ましい。
　（ＩＩＩ族窒化物複合基板の直径）
　ＩＩＩ族窒化物複合基板１の直径は、１枚の複合基板から半導体デバイスのチップの取れ数を多くする観点から、７５ｍｍ以上であり、１００ｍｍ以上が好ましく、１２５ｍｍ以上がより好ましく、１５０ｍｍ以上がさらに好ましい。また、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の直径は、複合基板の反りを低減し半導体デバイスの歩留を高くする観点から、３００ｍｍ以下が好ましく、２００ｍｍ以下がより好ましい。
　（ＩＩＩ族窒化物膜の厚さ）
　図１および図２を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さは、５０ｎｍ以上１０μｍ未満である。ここで、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さとは、図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上の１３点の測定点において測定した厚さから算出した平均値を意味する。図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上の１３点の測定点Ｐは、ＩＩＩ族窒化物膜の直径の大小にかかわらず、１つの中心点ＰCと、その中心点ＰCから互いに直角な４方向上でかつ外縁から５ｍｍ内側にある４つの外側点ＰOと、１つの中心点ＰCと４つの外側点ＰOとの中間に位置する４つの点および４つの外側点ＰOの互いの中間に位置する４つの点をあわせた８つの中間点ＰMとで構成される。ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さは、反射率分光法により測定することができる。
　ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さは、結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物層を成長させる観点から、５０ｎｍ以上が必要であり、８０ｎｍ以上が好ましく、１００ｎｍ以上がより好ましく、１２０ｎｍ以上がさらに好ましく，１５０ｎｍ以上が特に好ましく、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の材料コストを著しく抑制する観点から、１０μｍ未満が必要であり、５μｍ以下が好ましく、１μｍ以下がより好ましく、５００ｎｍ以下がさらに好ましく、２５０ｎｍ以下が特に好ましい。
　（ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの平均値に対する厚さの標準偏差の比）
　図１および図２を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍtが０．０１以上０．５以下である。比ｓt／ｍtは、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上に結晶品質が高いＩＩＩ族窒化物層を成長させる観点から、０．５以下が必要であり、０．４以下が好ましく、０．３以下がより好ましく、０．２以下がさらに好ましい。また、比ｓt／ｍtは、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍの表面処理コストを抑制する観点から、０．０１以上が必要であり、０．０２以上が好ましく、０．０３以上がより好ましく、０．０５以上がさらに好ましい。
　ここで、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍtおよび標準偏差ｓtは、それぞれ、図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上の１３点の測定点において測定した厚さから算出した平均値および標準偏差である。図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上の１３点の測定点Ｐは、上記のとおり、１つの中心点ＰCと、４つの外側点ＰOと、８つの中間点ＰMとで構成される。ここでいう標準偏差とは、不偏分散の正の平方根を意味する。
　ＩＩＩ族窒化物膜の厚さが５０ｎｍ以上１０μｍ未満のＩＩＩ族窒化物複合基板１において、比ｓt／ｍtを０．０１以上０．５以下とするためには、後述するようにＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍに特別な手順および条件で研磨およびエッチングの少なくともいずれかを行なうことが好適である。
　（ＩＩＩ族窒化物膜の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値に対するオフ角の絶対値の標準偏差の比）
　図１を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍの所定の面方位の面に対するオフ角（ずれ角）の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoが０．００５以上０．６以下である。比ｓo／ｍoは、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上に結晶品質が高いＩＩＩ族窒化物層を成長させる観点から、０．６以下が必要であり、０．５以下が好ましく、０．４以下がより好ましく、０．２以下がさらに好ましい。また、比ｓo／ｍoは、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍの表面処理コストを抑制する観点から、０．００５以上が必要であり、０．００８以上が好ましく、０．０２以上がより好ましい。
　ここで、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍのオフ角の平均値ｍOおよび標準偏差ｓOは、それぞれ図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上の１３点の測定点において測定したオフ角から算出した平均値および標準偏差である。図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上の１３点の測定点Ｐは、上記のとおり、１つの中心点ＰCと、４つの外側点ＰOと、８つの中間点ＰMとで構成される。ここでいう標準偏差とは、上記のとおり、不偏分散の正の平方根を意味する。
　ＩＩＩ族窒化物膜の厚さが５０ｎｍ以上１０μｍ未満のＩＩＩ族窒化物複合基板１において、比ｓo／ｍoを０．００５以上０．６以下とするためには、後述するようにＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍに特別な手順および条件で研磨およびエッチングの少なくともいずれかを行なうことが好適である。
　（ＩＩＩ族窒化物膜側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値および平均値に対する標準偏差の比）
　図１および図２を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nが０．４ｎｍ以上１０ｎｍ以下が好ましく、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nに対する標準偏差ｓIII-Nの比ｓIII-N／ｍIII-Nが０．００８以上０．５以下が好ましい。
　ＩＩＩ族窒化物複合基板１の表面側であるＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍについて、その上に結晶品質が高く均一なＩＩＩ族窒化物層を成長させる観点から、その二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nは、１０ｎｍ以下が好ましく、５ｎｍ以下がより好ましく、３ｎｍ以下がさらに好ましく、その二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nに対するその二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓIII-Nの比ｓIII-N／ｍIII-Nは、０．５以下が好ましく、０．４以下がより好ましく、０．２以下がさらに好ましい。
　また、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の表面側であるＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍについて、かかる主面１３ｍの表面処理コストを抑制する観点から、その二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nは、０．４ｎｍ以上が好ましく、１ｎｍ以上がより好ましく、１．５ｎｍ以上がさらに好ましく、その二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nに対するその二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓIII-Nの比ｓIII-N／ｍIII-Nは、０．００８以上が好ましく、０．０２以上がより好ましく、０．０５以上がさらに好ましい。
　ここで、図２を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nおよび標準偏差ｓIII-Nは、それぞれ、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上の１３点の測定点Ｐにおいて測定した二乗平均平方根粗さから算出した平均値および標準偏差である。図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上の１３点の測定点Ｐは、上記のとおり、１つの中心点ＰCと、４つの外側点ＰOと、８つの中間点ＰMとで構成される。ここでいう標準偏差とは、上記のとおり、不偏分散の正の平方根を意味する。
　また、図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上の１３点の測定点Ｐにおいて測定した二乗平均平方根粗さとは、その測定点Ｐを中心とする８５μｍ×８５μｍ角の大きさの測定領域内の各点から標準平面を算出し、基準平面からの各点までの距離の二乗の平均の正の平方根の値をいい、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）、光干渉式粗さ計、レーザ顕微鏡、触針式粗さ計などにより測定される。
　なお、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nおよび標準偏差ｓIII-Nは、後述するように、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍを研磨およびエッチングの少なくともいずれかを行なう際の研磨条件および／またはエッチング条件によって調整することができる。
　（直径に対するＩＩＩ族窒化物膜側の反りの比）
　図１を参照して、図１を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１については、直径Ｄに対するＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの反りＷIII-Nの比ＷIII-N／Ｄは、－７×１０-4以上８×１０-4以下が好ましく、－４×１０-4以上５×１０-4以下がより好ましく、－２．５×１０-4以上３×１０-4以下がさらに好ましく、－１×１０-4以上１．５×１０-4以下が特に好ましい。ここで、反りＷIII-Nおよび比ＷIII-N／Ｄの符号は、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍが凸に反っているものを＋（正）符号とし、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面が凹に反っているものを－（負）符号とする。ＩＩＩ族窒化物複合基板１の直径Ｄに対するＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの反りＷIII-Nの比ＷIII-N／Ｄが、好ましくは－７×１０-4以上８×１０-4以下、より好ましくは－４×１０-4以上５×１０-4以下、さらに好ましくは－２．５×１０-4以上３×１０-4以下、特に好ましくは－１×１０-4以上１．５×１０-4以下と小さいと、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上に結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物層を成長させることができるため、特性の高いＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを歩留よく得ることができる。
　（支持基板の熱膨張係数に対するＩＩＩ族窒化物膜の熱膨張係数の比）
　図１を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、ＩＩＩ族窒化物複合基板１およびそのＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上に成長させるＩＩＩ族窒化物層の反りおよび割れを抑制してＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留を高める観点から、支持基板１１の熱膨張係数αSに対するＩＩＩ族窒化物膜１３の熱膨張係数αIII-Nの比αIII-N／αSが０．７５以上１．２５以下が好ましく、０．８５以上１．１５以下がより好ましく、０．９５以上１．０５以下がさらに好ましい。ここで、支持基板１１の熱膨張係数αSおよびＩＩＩ族窒化物膜１３の熱膨張係数αIII-Nは、熱機械分析装置により測定することができる。
　（支持基板の厚さに対するＩＩＩ族窒化物膜の厚さの比）
　図１を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、ＩＩＩ族窒化物複合基板１およびそのＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上に成長させるＩＩＩ族窒化物層の反りおよび割れを抑制してＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留を高める観点から、支持基板１１の厚さｔSに対するＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さｔIII-Nの比ｔIII-N／ｔSが１×１０-4以上２×１０-2以下が好ましく、２×１０-4以上２×１０-3以下がより好ましく、５×１０-4以上１×１０-3以下がさらに好ましい。ここで、支持基板１１の厚さｔSおよびＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さｔIII-Nは、光学顕微鏡および／またはＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）による膜の断面の観察、反射率分光法、デジタルインジケーターなどにより測定することができる。
　したがって、ＩＩＩ族窒化物複合基板１およびそのＩＩＩ族窒化物膜１３上に成長させるＩＩＩ族窒化物層の反りおよび割れを抑制してＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留を高める観点から、支持基板１１の熱膨張係数αSに対するＩＩＩ族窒化物膜１３の熱膨張係数αIII-Nの比αIII-N／αSが０．７５以上１．２５以下かつ支持基板１１の厚さｔSに対するＩＩＩ族窒化物膜の厚さｔIII-Nの比ｔIII-N／ｔSが１×１０-4以上２×１０-2以下が好ましく、比αIII-N／αSが０．８５以上１．１５以下かつ比ｔIII-N／ｔSが２×１０-4以上２×１０-3以下がより好ましく、比αIII-N／αSが０．９５以上１．０５以下かつ比ｔIII-N／ｔSが５×１０-4以上１×１０-3以下がさらに好ましい。
　（ＩＩＩ族窒化物膜の主面における不純物金属原子）
　図１および図２を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上に成長させるＩＩＩ族窒化物層の結晶品質を高め、形成する半導体デバイスの特性を高くする観点から、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍにおける不純物金属原子が、１×１０13原子／ｃｍ2以下が好ましく、３×１０12原子／ｃｍ2以下がより好ましく、１×１０12原子／ｃｍ2以下がさらに好ましく、１×１０11原子／ｃｍ2以下が特に好ましい。ここで、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍにおける不純物金属原子の濃度は、ＴＸＲＦ（全反射蛍光Ｘ分析）法により測定することができる。
　ここで、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍにおける不純物金属原子の濃度を低減するための洗浄方法は、特に制限はないが、支持基板１１として、ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2～２Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ2）、ムライト－ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）、Ａｌ2Ｏ3－ＳｉＯ2系複合酸化物の焼結体などの基板を含む場合は、支持基板１１からの金属原子の溶出を抑制した洗浄、たとえば、界面活性剤と純水とを用いたスクラブ洗浄、二流体洗浄もしくはメガソニック洗浄（５００ｋＨｚ～５ＭＨｚのメガソニック帯域の周波数の超音波を用いた洗浄）、ならびに低濃度の酸および／またはアルカリを用いた枚葉洗浄などの片面（この片面はＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍである）の洗浄などが好ましい。
　なお、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍにおける不純物金属原子以外の不純物は、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に成長させるＩＩＩ族窒化物層の結晶品質を高め、形成する半導体デバイスの特性を高くする観点から、Ｃｌ原子が２×１０14原子／ｃｍ2以下が好ましく、Ｓｉ原子が９×１０13原子／ｃｍ2以下が好ましい。ここで、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍにおける不純物金属原子以外の不純物の濃度は、ＴＸＲＦ法により測定することができる。
　（支持基板の熱伝導率）
　図１を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、支持基板１１の熱伝導率λSが３Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上２８０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下が好ましく、５Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上２１０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下がより好ましく、１０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上１２０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下がさらに好ましい。ここで、支持基板１１の熱伝導率λSは、レーザフラッシュ法により測定することができる。熱伝導率λSが好ましくは３Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上、より好ましくは５Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上、さらに好ましくは１０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上である支持基板１１を有するＩＩＩ族窒化物複合基板１は、ＩＩＩ族窒化物層を成長させる際に、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を支持するサセプタの主面からの熱を効率よくＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍに伝えることができる。熱伝導率λSが好ましくは２８０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下、より好ましくは２１０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下、さらに好ましくは１２０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下、特に好ましくは５０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下である支持基板１１を有するＩＩＩ族窒化物複合基板１は、ＩＩＩ族窒化物層を成長させる際にサセプタの主面からの熱をＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の全体に均一に伝えることができる。熱伝導率λSが２８０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下の支持基板１１は、熱伝導率λSが約３００Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1のＳｉＣ基板を支持基板として用いる場合よりも、ＩＩＩ族窒化物層を成長させる際にサセプタの主面からの熱をＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の全体に均一に伝えることができる。
　（支持基板のヤング率）
　本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、支持基板１１のヤング率ＥSが１５０ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下が好ましく、２００ＧＰａ以上３５０ＧＰａ以下がより好ましい。ここで、支持基板１１のヤング率ＥSは、共振法により測定することができる。ヤング率ＥSが好ましくは１５０ＧＰａ以上、より好ましくは２００ＧＰａ以上の支持基板１１を有するＩＩＩ族窒化物複合基板１は、その上にＩＩＩ族窒化物層を成長させてＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを形成する際に、ＩＩＩ族窒化物複合基板１および／またはＩＩＩ族窒化物層に反りが発生するのを抑制することができる。ヤング率ＥSが好ましくは５００ＧａＰａ以下、より好ましくは３５０ＧＰａ以下の支持基板１１を有するＩＩＩ族窒化物複合基板１は、その上にＩＩＩ族窒化物層を成長させてＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを形成する際に、ＩＩＩ族窒化物複合基板１および／またはＩＩＩ族窒化物層に割れおよび／またはクラックが発生するのを抑制することができる。
　（支持基板）
　本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１に含まれる支持基板１１は、ＩＩＩ族窒化物膜１３を支持できるものであれば特に制限はないが、高価なＩＩＩ族窒化物の使用量を低減してコストを低減する観点から、ＩＩＩ族窒化物と化学組成が異なる異組成基板であることが好ましい。
　本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、上記のように、支持基板１１の熱膨張係数αSに対するＩＩＩ族窒化物膜１３の熱膨張係数αIII-Nの比αIII-N／αSが０．７５以上１．２５以下であることが好ましい。また、支持基板１１の熱伝導率λSが３Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上２８０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下が好ましく、支持基板１１のヤング率ＥSが１５０ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下が好ましい。
　支持基板１１は、特に制限はないが、上記の特性の少なくともいずれかを満たすものが好ましく、たとえば、ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2～２Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ2）、ムライト－ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）、Ａｌ2Ｏ3－ＳｉＯ2系複合酸化物の焼結体、およびこれらに酸化物、炭酸塩などを添加した焼結体により形成される基板、モリブデン（Ｍｏ）基板、タングステン(Ｗ)基板などが好ましい。ここで、酸化物、炭酸塩に含まれる元素は、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ｓｃ、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎなどが好適に挙げられる。
　支持基板１１は、単結晶、多結晶、および非結晶のいずれを含んでいてもよいが、半導体デバイスの形成の際に、研削および／またはエッチングによる支持基板の除去が容易であり、反りおよび／または割れを抑制できる強度を維持できる観点から、多結晶を含むことが好ましい。
　（接合膜）
　図１を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１に含まれ得る接合膜１２は、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを接合できるものであれば特に制限はないが、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３との接合性が高い観点から、ＳｉＯ2膜、Ｓｉ3Ｎ4膜、ＴｉＯ2膜、Ｇａ2Ｏ3膜などが好ましい。
　（ＩＩＩ族窒化物膜）
　図１を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物膜１３は、ＩＩＩ族窒化物で形成される膜であり、ＧａＮ膜、ＡｌＮ膜などのＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ膜（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）などが挙げられる。
　ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さは、上記のように、５０ｎｍ以上が必要であり、８０ｎｍ以上が好ましく、１００ｎｍ以上がより好ましく、１２０ｎｍ以上がさらに好ましく、１５０ｎｍ以上が特に好ましい。また、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さは、上記のように、高価なＩＩＩ族窒化物の使用量を著しく低減する観点から、１０μｍ未満が必要であり、５μｍ以下が好ましく、１μｍ以下がより好ましく、５００ｎｍ以下がさらに好ましく、２５０ｎｍ以下が特に好ましい。
　ＩＩＩ族窒化物膜１３の結晶構造は、良好な特性の半導体デバイスが得られる観点から、ウルツ鉱型構造が好ましい。ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍが最も近似する上記の所定の面方位は、所望の半導体デバイスに適したものであれば制限はなく、｛０００１｝、｛１０－１０｝、｛１１－２０｝、｛２１－３０｝、｛２０－２１｝、｛１０－１１｝、｛１１－２２｝、｛２２－４３｝、およびこれらのそれぞれの面方位から１５°以下でオフした（１５°以下の角度でずらした）面方位でもよい。また、これらのそれぞれの面方位の面の裏面の面方位およびかかる裏面の面方位から１５°以下でオフした面方位でもよい。すなわち、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍは、極性面、非極性面、および半極性面のいずれであってもよい。また、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍは、大口径化が容易な観点から｛０００１｝面およびその裏面が好ましく、得られる発光デバイスのブルーシフトを抑制する観点から｛１０－１０｝面、｛２０－２１｝面およびそれらの裏面が好ましい。
　また、ＩＩＩ族窒化物膜１３は、半導体デバイスの抵抗を低減する観点からキャリア濃度が１×１０17ｃｍ-3以上が好ましく、半導体デバイスのリーク電流を低減する観点から転位密度が１×１０8ｃｍ-2以下が好ましく、ＩＩＩ族窒化物膜の結晶品質を高める観点からＸ線回折のロッキングカーブにおける回折ピークの半値幅が２０ａｒｃｓｅｃ以上１５０ａｒｃｓｅｃ以下が好ましい。
　［実施形態２：積層ＩＩＩ族窒化物複合基板］
　図３を参照して、本発明の別の実施形態である積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２は、実施形態１のＩＩＩ族窒化物複合基板１と、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に配置されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０と、を含む。
　本実施形態の積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２は、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの分布が小さく（具体的にはＩＩＩ族窒化物膜の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍtが０．０１以上０．５以下）、ＩＩＩ族窒化物膜の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の分布が小さい（具体的にはＩＩＩ族窒化物膜の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoが０．００５以上０．６以下）ＩＩＩ族窒化物複合基板１とその上に成長することにより配置されている結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物層２０とを含むため、高特性の半導体デバイスを歩留よく作製することができる。
　本実施形態の積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２において、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に配置されているＩＩＩ族窒化物層２０は、作製する半導体デバイスの種類に応じて異なる。図４を参照して、半導体デバイスとして電子デバイスの１例であるＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）を作製する場合は、ＩＩＩ族窒化物層２０は、たとえば、ｎ+－ＧａＮ層２８（キャリア濃度がたとえば２×１０18ｃｍ-3）、ｎ-－ＧａＮ層２９（キャリア濃度がたとえば５×１０15ｃｍ-3）で構成することができる。図５を参照して、半導体デバイスとして電子デバイスの別の例であるＨＥＭＴ（高電子移動度トランジスタ）を作製する場合は、ＩＩＩ族窒化物層２０は、たとえば、ＧａＮ層２６、Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層２７で構成することができる。図６を参照して、半導体デバイスとして発光デバイスを作製する場合は、ＩＩＩ族窒化物層２０は、たとえば、ｎ－ＧａＮ層２１、ｎ－Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層２２、多重量子井戸構造を有する活性層２３、ｐ－Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎ層２４、およびｐ－ＧａＮ層２５で構成することができる。
　［実施形態３：ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス］
　図４～図６を参照して、本発明のさらに別の実施形態であるＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、実施形態１のＩＩＩ族窒化物複合基板中のＩＩＩ族窒化物膜１３と、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に配置されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０と、を含む。
　本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの分布が小さく（具体的にはＩＩＩ族窒化物膜の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍtが０．０１以上０．５以下）、ＩＩＩ族窒化物膜の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の分布が小さい（具体的にはＩＩＩ族窒化物膜の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoが０．００５以上０．６以下）ＩＩＩ族窒化物複合基板１とその上に成長することにより配置されている結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物層２０とを含むため、高い特性を有する。
　ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４のＩＩＩ族窒化物層２０は、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の種類に応じて異なる。図４を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が電子デバイスの１例であるＳＢＤの場合は、ＩＩＩ族窒化物層２０は、たとえば、ｎ+－ＧａＮ層２８（キャリア濃度がたとえば２×１０18ｃｍ-3）、ｎ-－ＧａＮ層２９（キャリア濃度がたとえば５×１０15ｃｍ-3）で構成することができる。図５を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が電子デバイスの別の例であるＨＥＭＴの場合は、ＩＩＩ族窒化物層２０は、たとえば、ＧａＮ層２６、Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層２７で構成することができる。図６を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が発光デバイスの場合は、ＩＩＩ族窒化物層２０は、たとえば、ｎ－ＧａＮ層２１、ｎ－Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層２２、多重量子井戸構造を有する活性層２３、ｐ－Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎ層２４、およびｐ－ＧａＮ層２５で構成することができる。電子デバイスのさらに別の例として、ＰＮＤ（ＰＮダイオード）、トランジスタなどが挙げられる。なお、上記のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、縦型であっても、横型であってもよい。
　図４～図６を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、ＩＩＩ族窒化物層２０を支持するための支持基板１１およびデバイス支持基板４０の少なくともひとつをさらに含むことが好ましい。ここで、デバイス支持基板４０の形状は、平板形状に限らず、ＩＩＩ族窒化物膜１３およびＩＩＩ族窒化物層２０を支持してＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を形成することができるものである限り、任意の形状をとることができる。
　なお、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、図４または図６に示すＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４からＩＩＩ族窒化物膜１３を除去した構造とすることもできる。ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、ＩＩＩ族窒化物膜１３を除去した構造とすることにより、デバイス特性をより向上することができる。
　［実施形態４：ＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法］
　図７～図１１を参照して、本発明のさらに別の実施形態であるＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法は、実施形態１のＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法であって、支持基板１１の主面１１ｍ側にＩＩＩ族窒化物膜１３を配置することによりＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程と、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程の後に、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍに研磨およびエッチングの少なくともひとつを行なうことにより、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さおよびＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍの所定の面方位の面に対するオフ角を調整する工程と、を含む。
　本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法によれば、高い歩留でＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造が可能な、コストが低く大口径でＩＩＩ族窒化物膜が薄く、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの分布およびＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍの所定の面方位の面に対するオフ角の分布が小さいＩＩＩ族窒化物複合基板１を効率よく製造することができる。
　｛ＩＩＩ族窒化物複合基板の形成工程｝
　本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法は、支持基板１１の主面１１ｍ側にＩＩＩ族窒化物膜１３を配置することによりＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程を含む。かかる工程において、支持基板１１の主面１１ｍ側にＩＩＩ族窒化物膜１３を配置する方法は、特に制限はなく、以下の第１～第３の方法が挙げられる。
　第１の方法は、図７に示すように、支持基板１１の主面１１ｍに、下地基板１３０の主面１３０ｎ上に成膜させたＩＩＩ族窒化物膜１３を貼り合わせた後、下地基板１３０を除去する方法である。第２の方法は、図８～図１０に示すように、支持基板１１の主面１１ｍにＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせた後、そのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせ面から所定の深さの面で分離することにより支持基板１１の主面１１ｍ上にＩＩＩ族窒化物膜１３を形成する方法である。第３の方法は、図１１に示すように、支持基板１１の主面１１ｍにＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせた後、そのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせ面の反対側の主面１３ｍから研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかにより厚さを減少させて調整することにより支持基板１１の主面１１ｍ上にＩＩＩ族窒化物膜１３を形成する方法である。
　上記の第１の方法において、支持基板１１にＩＩＩ族窒化物膜１３を貼り合わせる方法には、支持基板１１の主面１１ｍに接合膜１２を介在させてＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｎを貼り合わせる方法（図７を参照）などが挙げられる。また、上記の第２および第３の方法において、支持基板１１にＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせる方法には、支持基板１１の主面１１ｍに接合膜１２を介在させてＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面１３ｎを貼り合わせる方法（図８～図１１を参照）などが挙げられる。
　なお、図７～図１１には、支持基板１１に接合膜１２ａを形成するとともに、ＩＩＩ族窒化物膜１３またはＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに接合膜１２ｂを形成し、それらを貼り合わせる方法が図示されているが、たとえば、支持基板１１にのみ接合膜１２を形成しておきＩＩＩ族窒化物膜１３またはＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄと貼り合わせてもよいし、ＩＩＩ族窒化物膜１３またはＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄにのみ接合膜１２を形成しておき支持基板１１と貼り合わせてもよい。
　（第１の方法）
　図７を参照して、第１の方法によりＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程は、特に制限はないが、効率的に複合基板を製造する観点から、支持基板１１を準備するサブ工程（図７（Ａ１））と、支持基板１１の主面１１ｍ上に接合膜１２ａを形成するサブ工程（図７（Ａ２））と、下地基板１３０の主面１３０ｎ上にＩＩＩ族窒化物膜１３を形成する工程（図７（Ｂ１））と、下地基板１３０に形成されたＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｎ上に接合膜１２ｂを形成するサブ工程（図７（Ｂ２））と、支持基板１１に形成された接合膜１２ａの主面１２ａｍと下地基板１３０に形成されたＩＩＩ族窒化物膜１３に形成された接合膜１２ｂの主面１２ｂｎとを貼り合わせて接合基板１Ｌを形成する工程（図５（Ｃ））と、接合基板１Ｌから下地基板１３０を除去する工程（図５（Ｄ））と、を含むことが好ましい。
　図７（Ａ１）に示す、支持基板１１を準備するサブ工程は、特に制限はなく、たとえば、金属元素Ｍを含む酸化物であるＭＯx（ｘは任意の正の実数）、Ａｌを含む酸化物であるＡｌ2Ｏ3、およびＳｉを含む酸化物であるＳｉＯ2を所定のモル比で混合し焼結して得られる焼結体を所定の大きさに切り出して得られる基板の主面を研磨することにより行なうことができる。
　図７（Ａ２）に示す、支持基板１１の主面１１ｍ上に接合膜１２ａを形成するサブ工程は、特に制限はないが、膜形成コストを抑制する観点から、スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ（化学気相堆積）法などが好適に行なわれる。
　図７（Ｂ１）に示す、下地基板１３０の主面１３０ｎ上にＩＩＩ族窒化物膜１３を形成するサブ工程は、特に制限はないが、結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物膜１３を形成する観点から、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相堆積）法、スパッタ法、ＭＢＥ（分子線エピタキシ）法、ＰＬＤ（パルス・レーザ堆積）法、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相エピタキシ）法、昇華法、フラックス法、高窒素圧溶液法などにより好適に行なうことができる。
　図７（Ｂ２）に示す、下地基板１３０に形成されたＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｎ上に接合膜１２ｂを形成するサブ工程は、上記の支持基板１１の主面１１ｍ上に接合膜１２ａを形成するサブ工程と同様にして行なわれる。
　図７（Ｃ）に示す、支持基板１１に形成された接合膜１２ａの主面１２ａｍと下地基板１３０に形成されたＩＩＩ族窒化物膜１３に形成された接合膜１２ｂの主面１２ｂｎとを貼り合わせて接合基板１Ｌを形成するサブ工程において、接合膜１２ａと接合膜１２ｂとを貼り合わせる方法には、特に制限はなく、貼り合わせ面を洗浄しそのまま貼り合わせた後６００℃～１２００℃程度に昇温して接合する直接接合法、貼り合わせ面を洗浄しプラズマやイオンなどで活性化処理した後に室温（たとえば２５℃）～４００℃程度の低温雰囲気下で接合する表面活性化接合法、貼り合わせ面を薬液と純水で洗浄処理した後、０．１ＭＰａ～１０ＭＰａ程度の高圧力を掛けて接合する高圧接合法、貼り合わせ面を薬液と純水で洗浄処理した後、１０-6Ｐａ～１０-3Ｐａ程度の高真空雰囲気下で接合する高真空接合法、などが好適である。上記のいずれの接合法においてもそれらの接合後に６００℃～１２００℃程度に昇温することによりさらに接合強度を高めることができる。特に、表面活性化接合法、高圧接合法、および高真空接合法においては、それらの接合後に６００℃～１２００℃程度に昇温することによる接合強度を高める効果が大きい。
　図７（Ｄ）に示す、接合基板１Ｌから下地基板１３０を除去する工程は、特に制限はないが、下地基板１３０を効率的に除去する観点から、下地基板１３０をフッ化水素酸などのエッチャントにより溶解させて除去する方法、下地基板１３０の露出している主面側から研削または研磨により除去する方法などが好適に行なわれる。ここで、下地基板１３０をフッ化水素酸などのエッチャントにより溶解させて除去する場合には、支持基板１１を保護するための保護部材１４０を支持基板１１の回りに形成することが好ましい。
　このようにして、支持基板１１と、支持基板１１の主面１１ｍ上に配置された接合膜１２と、接合膜１２の主面１２ｍ上に配置されたＩＩＩ族窒化物膜１３と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１が得られる。
　（第２の方法）
　図８～図１０を参照して、第２の方法によりＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程は、特に制限はないが、効率的に複合基板を製造する観点から、図８および図９に示す切断法あるいは図１０に示すイオン注入法が好適に用いられる。以下、切断法、イオン注入法について説明する。
　（切断法）
　図８および図９を参照して、切断法によりＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程は、特に制限はないが、効率的に複合基板を製造する観点から、支持基板１１の主面１１ｍ上に接合膜１２ａを形成するサブ工程（図８（Ａ）および図９（Ａ））と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面１３ｎ上に接合膜１２ｂを形成するサブ工程（図８（Ｂ）および図９（Ｂ））と、支持基板１１に形成された接合膜１２ａの主面１２ａｍとＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに形成された接合膜１２ｂの主面１２ｂｎとを貼り合わせて接合基板１Ｌ，１ＬＳを形成するサブ工程（図８（Ｃ）および図９（Ｃ））と、接合基板１Ｌ，１ＬＳのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎから内部に所定の深さに位置する面でＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを切断するサブ工程（図８（Ｄ）および図９（Ｄ））と、を含むことが好ましい。
　ここで、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとは、後工程において分離によりＩＩＩ族窒化物膜１３を提供するドナー基板である。かかるＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを形成する方法は、上記の第１の方法により複合基板を製造する方法におけるＩＩＩ族窒化物膜１３を形成する方法と同様である。また、接合膜１２ａ，１２ｂの形成方法は、第１の方法により複合基板を製造する方法における接合膜１２ａ，１２ｂの形成方法と同様である。また、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとを貼り合わせる方法は、上記の第１の方法により複合基板を製造する方法における支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを貼り合わせる方法と同様である。
　また、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを切断するサブ工程において用いられる切断方法は、特に制限なく、ワイヤーソー、ブレード、レーザ、放電加工、ウォータージェットなどが好適に用いられる。大口径を平坦にワイヤーソーで切断するには、固定砥粒ワイヤーが好ましい。切断代（せつだんしろ）を低減させるためには、細線ワイヤーを用いた遊離砥粒方式が好ましい。スライス装置はワイヤーが揺動し、同期してインゴットが上下動することが好ましい。切断抵抗を減少して高精度に切断することができる。切断抵抗を低減して厚さの精度および平坦性を高めるためには、スライス用加工液の粘度η（単位：Ｐａ・ｓ）、加工液の流量Ｑ（単位：ｍ3／ｓ）、ワイヤー線速度Ｖ（単位：ｍ／ｓ）、最大切断長さＬ(単位：ｍ)、切断速度Ｐ（単位：ｍ／ｓ）、同時切断数ｎを用いて、Ｒ＝η×Ｑ×Ｖ／（Ｌ×Ｐ×ｎ）の式で定義される抵抗係数Ｒ（単位：Ｎ）が適切な範囲にあることが好ましい。Ｒは４０００Ｎ以上５０００Ｎ以下であることが好ましい。
　このようにして、接合基板１Ｌ，１ＬＳがＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎから内部に所定の深さに位置する面で分離して、支持基板１１と、支持基板１１の主面１１ｍ上に配置された接合膜１２と、接合膜１２の主面１２ｍ上に配置されたＩＩＩ族窒化物膜１３と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１が得られる。
　（支持体付ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板の利用）
　図９（Ｂ）～（Ｄ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３ＤにＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板支持体１５が貼り合わされた支持体付ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板５Ｄを用いて、上記と同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を製造することができる。支持体付ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板５Ｄは、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板支持体１５によりＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄが支持されているため、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄが自立できない程度に薄くなっても、繰り返し用いることができる。
　支持体付ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板５Ｄにおいて、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板支持体１５とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとの貼り合わせ形態は、特に制限はないが、貼り合わせによる接合強度を高めるために接合膜１４を介在させることが好ましい。また、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板支持体１５は、特に制限はないが、支持強度が高くまた割れおよび反りの発生を防止する観点から、支持基板１１と同様の物性の材料で形成されていることが好ましい。接合膜１４は、特に制限はないが、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板支持体１５とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとの接合性が高い観点から、ＳｉＯ2膜、Ｓｉ3Ｎ4膜、ＴｉＯ2膜、Ｇａ2Ｏ3膜などが好ましい。
　（イオン注入法）
　図１０を参照して、イオン注入法によりＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程は、特に制限はないが、効率的に複合基板を製造する観点から、支持基板１１の主面１１ｍ上に接合膜１２ａを形成するサブ工程（図１０（Ａ））と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面１３ｎ側からイオンＩを注入することにより主面１３ｎから内部に所定の深さの位置の面にイオン注入領域１３ｉを形成するとともに主面１３ｎ上に接合膜１２ｂを形成するサブ工程（図１０（Ｂ））と、支持基板１１に形成された接合膜１２ａの主面１２ａｍとＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに形成された接合膜１２ｂの主面１２ｂｎとを貼り合わせて接合基板１Ｌを形成するサブ工程（図１０（Ｃ））と、で接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄをそのイオン注入領域１３ｉで分離するサブ工程（図１０（Ｄ））と、を含むことが好ましい。
　ここで、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを形成する方法は、上記の第１の方法により複合基板を製造する方法におけるＩＩＩ族窒化物膜１３を形成する方法と同様である。また、接合膜１２ａ，１２ｂの形成方法は、第１の方法により複合基板を製造する方法における接合膜１２ａ，１２ｂの形成方法と同様である。また、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとを貼り合わせる方法は、上記の第１の方法により複合基板を製造する方法における支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを貼り合わせる方法と同様である。
　ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに注入されるイオンＩは、特に制限はないが、主膜の品質の低下を抑制する観点およびイオン注入領域１３ｉに注入されたイオンＩのガス化温度をＩＩＩ族窒化物膜１３の分解温度より低くする観点から、質量の小さい原子のイオン、たとえば、水素イオン、ヘリウムイオンなどが好ましい。また、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄをそのイオン注入領域１３ｉで分離する方法は、イオン注入領域１３ｉに注入されたイオンＩをガス化させる方法であれば特に制限はない。たとえば、熱を加えたり、超音波を加えたりする方法などで、接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面から所定の深さの位置に形成されているイオン注入領域１３ｉに注入されているイオンＩをガス化させて急激な体積膨張をさせることにより行なう。
　このようにして、接合基板１ＬがＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎから内部に所定の深さに位置する面で分離して、支持基板１１と、支持基板１１の主面１１ｍ上に配置された接合膜１２と、接合膜１２の主面１２ｍ上に配置されたＩＩＩ族窒化物膜１３と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１が得られる。なお、上記イオン注入法においても、図９に示すような支持体付ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板５Ｄを利用することができる。
　（第３の方法）
　図１１を参照して、第３の方法によりＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程は、特に制限はないが、効率的に複合基板を製造する観点から、支持基板１１の主面１１ｍ上に接合膜１２ａを形成するサブ工程（図１１（Ａ））と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面１３ｎ上に接合膜１２ｂを形成するサブ工程（図１１（Ｂ））と、支持基板１１に形成された接合膜１２ａの主面１２ａｍとＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに形成された接合膜１２ｂの主面１２ｂｎとを貼り合わせて接合基板１Ｌを形成するサブ工程（図１１（Ｃ））と、接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎと反対側の主面１３ｍから研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかを行なうサブ工程（図１１（Ｄ））と、を含むことが好ましい。
　ここで、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとは、後工程において、第２の方法における分離による以外にも研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかによりＩＩＩ族窒化物膜１３を提供するドナー基板である。かかるＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを形成する方法は、上記の第１の方法により複合基板を製造する方法におけるＩＩＩ族窒化物膜１３を形成する方法と同様である。また、接合膜１２ａ，１２ｂの形成方法は、第１の方法により複合基板を製造する方法における接合膜１２ａ，１２ｂの形成方法と同様である。また、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとを貼り合わせる方法は、上記の第１の方法により複合基板を製造する方法における支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを貼り合わせる方法と同様である。
　また、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを研削する方法は、特に制限はなく、砥石による研削（平面研削）、ショット・ブラストなどが挙げられる。ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを研磨する方法は、特に制限はなく、機械的研磨、ＣＭＰ（化学機械的研磨）などが挙げられる。ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄをエッチングする方法は、特に制限はなく、薬液によるウェットエッチング、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）などのドライエッチングなどが挙げられる。
　このようにして、支持基板１１と、支持基板１１の主面１１ｍ上に配置された接合膜１２と、接合膜１２の主面１２ｍ上に配置されたＩＩＩ族窒化物膜１３と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１が得られる。
　｛ＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物膜の厚さおよびＩＩＩ族窒化物膜の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の調整工程｝
　本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法は、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程の後に、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍに研磨およびエッチングの少なくともひとつを行なうことにより、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さおよびＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍの所定の面方位の面に対するオフ角を調整する工程を含む。かかる工程により、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍtを０．０１以上０．５以下とし、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍの所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoを０．００５以上０．６以下とすることができる。
　ここで、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの分布（具体的にはＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍt）およびＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍの所定の面方位の面に対するオフ角の分布（具体的にはＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍの所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍo）を上記の所定の範囲内に調整するためには、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍに研磨およびエッチングの少なくともひとつを複数段階で行なうことが好ましく、複数段階の研磨およびエッチングの内、最後の段階である仕上げ研磨および仕上げエッチング、最終から２番目の段階である仕上げ前研磨および仕上げ前エッチングの条件が特に重要である。
　エッチングは、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの制御が容易な観点から、ドライエッチング、特にＲＩＥ（反応性イオンエッチング）が好ましい。特にＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さが５μｍ以下の薄い場合は、ドライエッチング、特にＲＩＥが好ましい。
　仕上げ前研磨においては、研磨剤は水性よりも油性が好ましく、研磨剤の粘度は高い方が好ましく、砥粒径は小さい方が好ましく、定盤および研磨パッドは硬質である方が好ましい。研磨条件としては、低圧力、低周速が好ましい。また、研磨液の粘度η（単位：ｍＰａ・ｓ）、流量Ｑ（単位：ｍ3／ｓ)、定盤の面積Ｓ（単位：ｍ2）、研磨圧力Ｐ（単位：ｋＰａ）、周速Ｖ（単位：ｍ／ｓ）を用いて、ＦＥ＝η×Ｑ×Ｖ／Ｓ×Ｐの式で定義される作用係数ＦＥ（単位：ｍ2／ｓ）を所定範囲、具体的には、４×１０-17ｍ2／ｓ以上１×１０-16ｍ2／ｓ以下とすることが好ましい。
　仕上げ研磨においては、研磨剤の粘度は高い方が好ましく、砥粒径は小さい方が好ましく、定盤および研磨パッドは硬質である方が好ましい。研磨条件としては、低圧力、低周速が好ましい。また、上記のようにして定義される作用係数ＦＥ（単位：ｍ2／ｓ）を所定範囲、具体的には、４×１０-14ｍ2／ｓ以上１×１０-13ｍ2／ｓ以下とすることが好ましい。
　仕上げ前エッチングにおいては、エッチング速度増加、面内分布抑制、エッチング安定化のために、Ｃｌ2、ＢＣｌ3などの塩素系ガス、Ａｒ、Ｎ2などの不活性ガスを用いるのが好ましい。これらのガスにＨ2を添加してもよい。エッチング条件は、高流量、高圧力、高電力の条件が好ましい。エッチングの面内分布抑制のためには、チャンバ内の圧力Ｐ（単位：Ｐａ）、混合ガスの流量Ｑ（単位：ｓｃｃｍ）、チャンバ容積Ｖ（単位：ｌ（リットル））およびエッチング面積Ｓ(単位：ｍ2）が、３５０≦ＰＶ／ＳＱ≦５００の関係を満たすことが好ましい。
　仕上げエッチングにおいては、エッチング速度増加、面内分布抑制、エッチング安定化、表面粗さ低減、ダメージ抑制のために、Ｃｌ2、ＢＣｌ3などの塩素系ガスを用いるのが好ましい。これらのガスにＨ2を添加してもよい。条件は、低流量、低圧力、低電力の条件が好ましい。エッチングの面内分布抑制のためには、チャンバ内の圧力Ｐ（単位：Ｐａ）、混合ガスの流量Ｑ（単位：ｓｃｃｍ）、チャンバ容積Ｖ（単位：ｌ（リットル））およびエッチング面積Ｓ(単位：ｍ2）が、３１０≦ＰＶ／ＳＱ≦３８０の関係を満たすことが好ましい。
　ここで、研磨とエッチングとの選択は、特に制限はなく、任意である。したがって、仕上げ前段階および仕上げ段階の処理方法の選択としては、仕上げ前研磨および仕上げ研磨、仕上げ前研磨および仕上げエッチング、仕上げ前エッチングおよび仕上げ研磨、および仕上げ前エッチングおよび仕上げエッチングのいずれも可能である。
　本実施形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法において、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nおよび分布（具体的には平均値ｍIII-Nに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓIII-Nの比ｓIII-N／ｍIII-N）は、仕上げ研磨または仕上げエッチングの条件により制御することができる。
　ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nを小さくするためには、仕上げ研磨の場合は、研磨剤の粘度は高い方が好ましく、砥粒径は小さい方が好ましく、定盤および研磨パッドは軟質である方が好ましい。定盤および研磨パッドの表面形状は、スラッジ除去のための溝を形成した形状が好ましい。ここで、スラッジ除去のための溝とは、研磨界面のスラッジおよび／または凝集砥粒を排除して除去するために形成される、比較的幅が広くピッチの広い溝をいう。研磨条件としては、低圧力、低周速が好ましい。仕上げエッチングの場合は、Ｃｌ2、ＢＣｌ3などの塩素系ガス、Ｈ2を用いるのが好ましく、低流量、低圧力、低電力の条件が好ましい。
　ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓIII-Nの比ｓIII-N／ｍIII-Nは、研磨液の粘度η（単位：ｍＰａ・ｓ）、流量Ｑ（単位：ｍ3／ｓ)、定盤の面積Ｓ（単位：ｍ2）、研磨圧力Ｐ（単位：ｋＰａ）、周速Ｖ（単位：ｍ／ｓ）を用いて、ＦＥ＝η×Ｑ×Ｖ／Ｓ×Ｐの式で定義される作用係数ＦＥ（単位：ｍ2／ｓ）を所定範囲、具体的には、４×１０-14ｍ2／ｓ以上１×１０-13ｍ2／ｓ以下とすることが好ましく、定盤および研磨パッドの表面形状としては、研磨剤の均一化のための溝を形成した形状が好ましい。ここで、研磨剤の均一化のための溝とは、研磨剤を基板の中央部で均一に保持するために形成される、比較的幅が狭くピッチの狭い溝をいう。仕上げエッチングの場合は、チャンバ内の圧力Ｐ（単位：Ｐａ）、混合ガスの流量Ｑ（単位：ｓｃｃｍ）およびチャンバ容積Ｖ（単位：ｌ（リットル））およびエッチング面積Ｓ(単位：ｍ2)が、３１０≦ＰＶ／ＳＱ≦３８０の関係を満たすことが好ましい。
　［実施形態５：ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法］
　図１２を参照して、本発明のさらに別の実施形態であるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法は、実施形態１のＩＩＩ族窒化物複合基板１を準備する工程（図１２（Ａ））と、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０を成長させる工程（図１０（Ａ））と、を含む。本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法は、ＩＩＩ族窒化物層２０の成長の際にＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ内における厚さ分布およびオフ角分布が小さいＩＩＩ族窒化物複合基板１の主面１３ｍ上にＩＩＩ族窒化物層を成長させるため、高い歩留で高特性のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを製造できる。
　本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法において、ＩＩＩ族窒化物層２０を成長させる工程（図１２（Ａ））の後に、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１１を除去する工程（図１２（Ｃ））をさらに含むことができる。かかる工程により、多様な形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを製造できる。
　さらに、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法において、ＩＩＩ族窒化物層を成長させる工程（図１２（Ａ））の後、支持基板を除去する工程（図１２（Ｃ））の前に、ＩＩＩ族窒化物層２０上にさらにデバイス支持基板４０を貼り合わせる工程（図１２（Ｂ））をさらに含むことができる。かかる工程により、高い歩留でデバイス支持基板４０により支持された機械的強度が強く高特性のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを製造できる。
　本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法は、具体的には、以下の工程により、行なうことができる。
　（ＩＩＩ族窒化物複合基板の準備工程）
　図１２（Ａ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を準備する工程は、上記のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法と同様である。
　（ＩＩＩ族窒化物層の成長工程）
　図１２（Ａ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０を成長させる工程において、ＩＩＩ族窒化物層２０を成長させる方法は、結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物層２０をエピタキシャル成長させる観点から、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＨＶＰＥ法、昇華法などの気相法、フラックス法などの液相法などが好適であり、特にＭＯＣＶＤ法が好適である。
　ＩＩＩ族窒化物層２０の構成は、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の種類に応じて異なる。ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４がＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）の場合は、ＩＩＩ族窒化物層２０は、たとえば、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上に、ｎ+－ＧａＮ層２８（キャリア濃度がたとえば２×１０18ｃｍ-3）およびｎ-－ＧａＮ層２９（キャリア濃度がたとえば５×１０15ｃｍ-3）を順に成長させることにより構成することができる。
　上記のようにして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０を成長させることにより、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２が得られる。
　（デバイス支持基板の貼り合わせ工程）
　図１２（Ｂ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物層２０上にさらにデバイス支持基板４０を貼り合わせる工程は、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２のＩＩＩ族窒化物層２０上に、ショットキー電極となる第１電極３０、およびパッド電極３３を形成するとともに、デバイス支持基板４０上にパッド電極４３および接合金属膜４４を形成し、パッド電極３３に接合金属膜４４を貼り合わせることにより行なう。かかる工程により、積層基板３が得られる。デバイス支持基板４０には、Ｓｉ基板、Ｍｏ基板、ＣｕＷ基板などが用いられる。
　（支持基板の除去工程）
　図１２（Ｃ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１１を除去する工程は、積層基板３から、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の支持基板を１１を除去することにより行なう。ＩＩＩ族窒化物複合基板１において支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３との間に接合膜１２が介在している場合には、接合膜１２をも除去することができる。支持基板１１および接合膜１２の除去方法は、特に制限はなく、研削、エッチングなどが好適に用いられる。たとえば、硬度、強度、および耐摩耗性が低く削られ易い材料で形成される支持基板１１は、製造コストを低減する観点から、研削および研磨の少なくともいずれかにより除去することができる。また、酸、アルカリなどの薬液に溶解する材料で形成される支持基板１１は、製造コストが低い観点から薬液でエッチングして除去することができる。なお、支持基板１１の除去が容易な観点から、支持基板１１は、サファイア、ＳｉＣ、ＩＩＩ族窒化物（たとえばＧａＮ）などの単結晶材料で形成されている支持基板に比べて、セラミックスなどの多結晶材料で形成されている支持基板の方が好ましい。
　なお、ＩＩＩ族窒化物自立基板を用いたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造においては、デバイスの厚みを低減させるために、ＩＩＩ族窒化物自立基板の裏面（ＩＩＩ族窒化物層が形成されている主面と反対側の主面をいう。以下、同じ。）からの研削加工などが行われる。これに対して、ＩＩＩ族窒化物複合基板を用いたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造においては、デバイスの厚みを低減させるために、支持基板をエッチングや研削で除去することが容易なことから、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造コストを低減することができる。
　上記のように、支持基板１１、さらには接合膜１２を除去した際に、ＩＩＩ族窒化物膜１３を除去することができる。ＩＩＩ族窒化物層２０はＩＩＩ族窒化物膜１３に比べて結晶性の向上、転位密度の低減、キャリア濃度の調整が容易である。ＩＩＩ族窒化物膜１３を除去することにより、デバイス特性をより向上することができる。ＩＩＩ族窒化物膜１３の除去には、研磨、エッチングを用いることができる。除去厚みの制御が容易である観点から、ドライエッチングを用いることが好ましい。
　（電極の形成工程）
　図１２（Ｄ）を参照して、積層基板３から支持基板１１および接合膜１２が除去されることにより露出したＩＩＩ族窒化物膜１３上に第２電極５０を形成し、デバイス支持基板４０上にデバイス支持基板電極４５を形成する。
　このようにして、特性の高いＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを歩留よく製造できる。
　本発明の参考となるいくつかの参考発明として、参考発明Ｉおよび参考発明ＩＩについて、以下に説明する。
　＜参考発明Ｉ＞
　参考発明Ｉは、ＩＩＩ族窒化物複合基板およびその製造方法、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板、ならびにＩＩＩ族窒化物半導体デバイスおよびその製造方法に関する。
　［参考発明Ｉに関する背景技術］
　ＧａＮなどのＩＩＩ族窒化物は、優れた半導体特性を有していることから、半導体デバイスに好適に用いられている。また、ＧａＮなどのＩＩＩ族窒化物は、半導体デバイスの種類別、たとえば、発光デバイス、電子デバイスにおいて、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＳｉＣなどとは異なる良好な材料特性を有するため、種々のデバイスに用いることができる。
　たとえば、特開２００９－１２６７２２号公報は、半導体デバイス用基板として、直径が２５ｍｍ以上１６０ｍｍ以上で厚さが１００μｍ以上１０００μｍ以下の自立ＩＩＩ族窒化物基板、具体的な実施例として直径が１００ｍｍで厚さが４００μｍの自立ＧａＮ基板を開示する。
　また、特開２００８－０１０７６６号公報は、半導体デバイスを製造するための基板として、ＧａＮと化学組成の異なる異種基板と、異種基板に貼り合わされている０．１μｍ以上１００μｍ以下の厚さのＧａＮ薄膜と、を含むＧａＮ薄膜貼り合わせ基板、具体的な実施例としてサファイア基板と厚さが０．１μｍまたは１００μｍのＧａＮ薄膜とを貼り合わされている直径が５０．８ｍｍのＧａＮ薄膜貼り合わせ基板を開示する。
　また、特開２０１０－１８２９３６号公報は、半導体デバイス用基板として、支持基板と、窒化物半導体層と、支持基板と窒化物半導体層との間に設けられた接合層とを備える複合基板、具体的な実施例としてサファイア基板とＧａＮ層と両者間に圧着により形成される接合層で接合されたＧａＮ層の厚さが５μｍ～２２０μｍで直径が５０．８ｍｍの複合基板を開示する。
　［参考発明Ｉが解決しようとする課題］
　特開２００９－１２６７２２号公報に開示される自立ＩＩＩ族窒化物基板は、製造コストが高いため非常に高価であり、また、割れやすいため口径の拡大化、厚さの低減化が困難という問題があった。さらに、半導体デバイス形成の際に自立ＩＩＩ族窒化物基板の厚さを低減する必要があり、自立ＩＩＩ族窒化物基板の裏面（デバイス機能を発現させるＩＩＩ族窒化物層を形成する主面と反対側の主面をいう。以下同じ。）の研削などの加工工程により製造コストが増加するという問題があった。
　また、特開２００８－０１０７６６号公報に開示されるＧａＮ薄膜複合基板および特開２０１０－１８２９３６号公報に開示される複合基板は、いずれも支持基板上にＩＩＩ族窒化物の膜または層が接合された複合基板であるため、特開２００９－１２６７２２号公報に開示された自立ＩＩＩ族窒化物基板に比べて、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを製造するために基板上にＩＩＩ族窒化物層を成長させる際に基板の主面上における温度のバラツキが大きくなり易いため、基板の直径を大きくすると製造される半導体デバイスの歩留を高くすることが困難という問題があった。
　参考発明Ｉは、上記の問題を解決して、半導体デバイスの製造の際のコストを低減し、高い歩留でＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造が可能な、コストが低く大口径でＩＩＩ族窒化物膜が薄く、ＩＩＩ族窒化物層の成長の際に主面上における温度の分布（すなわち、バラツキ、以下同じ。）が小さいＩＩＩ族窒化物複合基板およびその製造方法、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板、ならびにＩＩＩ族窒化物半導体デバイスおよびその製造方法を提供することを目的とする。
　［課題を解決するための手段］
　参考発明Ｉは、ある局面に従えば、支持基板と、厚さが５０ｎｍ以上１０μｍ未満のＩＩＩ族窒化物膜と、が貼り合わされた直径が７５ｍｍ以上のＩＩＩ族窒化物複合基板であって、支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍSが０．３ｎｍ以上２０ｎｍ以下であり、支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSが０．００５以上０．４以下であるＩＩＩ族窒化物複合基板である。
　参考発明Ｉのかかる局面に従うＩＩＩ族窒化物複合基板において、ＩＩＩ族窒化物膜側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nを０．４ｎｍ以上１０ｎｍ以下とし、ＩＩＩ族窒化物膜側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nに対する標準偏差ｓIII-Nの比ｓIII-N／ｍIII-Nを０．００８以上０．５以下とすることができる。また、直径Ｄに対する支持基板側の主面の反りＷSの比ＷS／Ｄを－７×１０-4以上８×１０-4以下とすることができる。また、支持基板の熱膨張係数αSに対するＩＩＩ族窒化物膜の熱膨張係数αIII-Nの比αIII-N／αSを０．７５以上１．２５以下とし、支持基板の厚さｔSに対するＩＩＩ族窒化物膜の厚さｔIII-Nの比ｔIII-N／ｔSを１×１０-4以上２×１０-2以下とすることができる。また、支持基板の熱伝導率λSを３Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上２８０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下とすることができる。また、支持基板のヤング率ＥSを１５０ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下とすることができる。また、支持基板は多結晶を含むことができる。また、ＩＩＩ族窒化物膜の主面における不純物金属原子を１×１０13原子／ｃｍ2以下とすることができる。また、直径を１００ｍｍ以上とすることができる。さらに、直径を１２５ｍｍ以上３００ｍｍ以下とすることができる。
　参考発明Ｉは、別の局面に従えば、上記局面に従うＩＩＩ族窒化物複合基板と、ＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物膜側の主面上に配置されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層と、を含む積層ＩＩＩ族窒化物複合基板である。
　参考発明Ｉは、さらに別の局面に従えば、上記局面に従うＩＩＩ族窒化物複合基板中のＩＩＩ族窒化物膜と、ＩＩＩ族窒化物膜上に配置されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層と、を含むＩＩＩ族窒化物半導体デバイスである。
　参考発明Ｉは、さらに別の局面に従えば、上記局面に従うＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法であって、支持基板の一方の主面側にＩＩＩ族窒化物膜を配置することによりＩＩＩ族窒化物複合基板を形成する工程と、ＩＩＩ族窒化物複合基板を形成する工程の前、途中または後に、ＩＩＩ族窒化物複合基板の支持基板側の主面を研磨することにより、支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さを調整する工程と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法である。
　参考発明Ｉは、さらに別の局面に従えば、上記局面に従うＩＩＩ族窒化物複合基板を準備する工程と、ＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物膜側の主面上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層を成長させる工程と、を含むＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法である。
　参考発明Ｉのかかる局面に従うＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法は、ＩＩＩ族窒化物層を成長させる工程の後に、ＩＩＩ族窒化物複合基板から支持基板を除去する工程をさらに含むことができる。さらに、ＩＩＩ族窒化物層を成長させる工程の後、支持基板を除去する工程の前に、ＩＩＩ族窒化物層上にデバイス支持基板を貼り合わせる工程をさらに含むことができる。
［参考発明Ｉの効果］
　参考発明Ｉによれば、半導体デバイスの製造の際のコストを低減し、高い歩留でＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造が可能な、コストが低く大口径でＩＩＩ族窒化物膜が薄く、ＩＩＩ族窒化物層の成長の際に主面上における温度の分布が小さいＩＩＩ族窒化物複合基板およびその製造方法、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板、ならびにＩＩＩ族窒化物半導体デバイスおよびその製造方法を提供することができる。
　［参考形態Ｉ－１：ＩＩＩ族窒化物複合基板］
　図１を参照して、参考発明Ｉのある参考形態であるＩＩＩ族窒化物複合基板１は、支持基板１１と、厚さが５０ｎｍ以上１０μｍ未満のＩＩＩ族窒化物膜１３と、が貼り合わされた直径が７５ｍｍ以上のＩＩＩ族窒化物複合基板１であって、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSが０．３ｎｍ以上２０ｎｍ以下であり、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSが０．００５以上０．４以下である。
　本参考形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを製造するためのＩＩＩ族窒化物層の成長の際に主面上における温度の分布（すなわちバラツキ）が小さいため、結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物層を成長させることができ、このため高い歩留で高品質のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを製造することができる。以下に、より詳しく説明する。
　図１および図３を参照して、本参考形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、支持基板１１上にＩＩＩ族窒化物膜１３が貼り合わされた構造を有しており、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを製造する際に、昇温装置を備えるサセプタ（図示せず）の主面にＩＩＩ族窒化物複合基板１の裏面側に相当する支持基板１１側の主面１１ｎが対向するように配置して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の表（おもて）面側に相当するＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０を成長させる。
　本参考形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、その直径が７５ｍｍ以上であり、その支持基板１１上に貼り合わされたＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さが５０ｎｍ以上１０μｍ未満であり、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSが０．３ｎｍ以上２０ｎｍ以下で、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSが０．００５以上０．４以下であることから、昇温されたサセプタの主面から大口径のＩＩＩ族窒化物複合基板１の裏面側である二乗平均平方根粗さの平均および分布が小さな支持基板１１側の主面１１ｎの全体に均一に熱が伝わるため、大口径のＩＩＩ族窒化物複合基板１の全体が均一に加熱される。これにより、大口径のＩＩＩ族窒化物複合基板１の表面側であるＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上における温度の分布が小さく均一になることから、大口径のＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に結晶品質が高く均一な大口径のＩＩＩ族窒化物層２０を成長させることができるため、特性の高いＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを歩留よく製造できる。
　なお、図１を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１において、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを貼り合わせる形態は、特に制限はないが、貼り合わせによる接合強度を高めるために、接合膜１２を介在させることが好ましい。
　（ＩＩＩ族窒化物膜の厚さ）
　図１を参照して、本参考形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さは、５０ｎｍ以上１０μｍ未満である。ここで、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さとは、図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上の１３点の測定点において測定した厚さから算出した平均値を意味する。図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３の主面上の１３点の測定点Ｐは、ＩＩＩ族窒化物膜の直径の大小にかかわらず、１つの中心点ＰCと、その中心点ＰCから互いに直角な４方向上でかつ外縁から５ｍｍ内側にある４つの外側点ＰOと、１つの中心点ＰCと４つの外側点ＰOとの中間に位置する４つの点および４つの外側点ＰOの互いの中間に位置する４つの点をあわせた８つの中間点ＰMとで構成される。
　ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さは、結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物層を成長させる観点から、５０ｎｍ以上が必要であり、８０ｎｍ以上が好ましく、１００ｎｍ以上がより好ましく、１２０ｎｍ以上がさらに好ましく、１５０ｎｍ以上が特に好ましく、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の材料コストを著しく抑制する観点から、１０μｍ未満が必要であり、５μｍ以下が好ましく、１μｍ以下がより好ましく、５００ｎｍ以下がさらに好ましく、２５０ｎｍ以下が特に好ましい。
　（ＩＩＩ族窒化物複合基板の直径）
　図１を参照して、本参考形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の直径は、７５μｍ以上である。ＩＩＩ族窒化物複合基板１の直径は、１枚の複合基板から半導体デバイスのチップの取れ数を多くする観点から、７５ｍｍ以上が必要であり、１００ｍｍ以上が好ましく、１２５ｍｍ以上がより好ましく、１５０ｍｍ以上がさらに好ましい。また、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の直径は、複合基板の反りを低減し半導体デバイスの歩留を高くする観点から、３００ｍｍ以下が好ましく、２００ｍｍ以下がより好ましい。
　（支持基板側の二乗平均平方根粗さ）
　図１および図２を参照して、本参考形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSが０．３ｎｍ以上２０ｎｍ以下であり、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSが０．００５以上０．４以下である。
　ＩＩＩ族窒化物複合基板１の裏面側である支持基板１１側の主面１１ｎについて、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に結晶品質が高く均一なＩＩＩ族窒化物層を成長させる観点から、その二乗平均平方根粗さの平均値ｍSは、２０ｎｍ以下が必要であり、１０ｎｍ以下が好ましく、５ｎｍ以下がより好ましく、その二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対するその二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSは、０．４以下が必要であり、０．３以下が好ましく、０．２以下がより好ましい。
　また、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の裏面側である支持基板１１側の主面１１ｎについて、かかる主面１１ｎの表面処理コストを抑制する観点から、その二乗平均平方根粗さの平均値ｍSは、０．３ｎｍ以上が必要であり、０．５ｎｍ以上が好ましく、１ｎｍ以上がより好ましく、その二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対するその二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSは、０．００５以上が必要であり、０．０１以上が好ましく、０．０５以上がより好ましい。
　ここで、図２を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSおよび標準偏差ｓSは、それぞれ、支持基板１１の主面１１ｎ上の１３点の測定点Ｐにおいて測定した二乗平均平方根粗さから算出した平均値および標準偏差である。図２に示す支持基板１１の主面１１ｎ上の１３点の測定点Ｐは、支持基板１１の直径の大小にかかわらず、１つの中心点ＰCと、その中心点ＰCから互いに直角な４方向上でかつ外縁から５ｍｍ内側にある４つの外側点ＰOと、１つの中心点ＰCと４つの外側点ＰOとの中間に位置する４つの点および４つの外側点ＰOの互いの中間に位置する４つの点をあわせた８つの中間点ＰMとで構成される。ここでいう標準偏差とは、不偏分散の正の平方根を意味する。
　また、図２に示す支持基板１１の主面１１ｎ上の１３点の測定点Ｐにおいて測定した二乗平均平方根粗さとは、その測定点Ｐを中心とする８５μｍ×８５μｍ角の大きさの測定領域内の各点から標準平面を算出し、基準平面からの各点までの距離の二乗の平均の正の平方根の値をいい、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）、光干渉式粗さ計、レーザ顕微鏡、触針式粗さ計などにより測定される。
　なお、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSおよび標準偏差ｓSは、後述するように、支持基板１１の主面１１ｎを研磨する際の研磨剤、定盤、および研磨パッドの物性、定盤、および研磨パッドの形状、ならびに研磨条件によって調整することができる。
　（ＩＩＩ族窒化物膜側の二乗平均平方根粗さ）
　図１および図２を参照して、本参考形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nが０．４ｎｍ以上１０ｎｍ以下が好ましく、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nに対する標準偏差ｓIII-Nの比ｓIII-N／ｍIII-Nが０．００８以上０．５以下が好ましい。
　ＩＩＩ族窒化物複合基板１の表面側であるＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍについて、その上に結晶品質が高く均一なＩＩＩ族窒化物層を成長させる観点から、その二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nは、１０ｎｍ以下が好ましく、５ｎｍ以下がより好ましく、３ｎｍ以下がさらに好ましく、その二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nに対するその二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓIII-Nの比ｓIII-N／ｍIII-Nは、０．５以下が好ましく、０．４以下がより好ましく、０．２以下がさらに好ましい。
　また、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の表面側であるＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍについて、かかる主面１３ｍの表面処理コストを抑制する観点から、その二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nは、０．４ｎｍ以上が好ましく、１ｎｍ以上がより好ましく、１．５ｎｍ以上がさらに好ましく、その二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nに対するその二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓIII-Nの比ｓIII-N／ｍIII-Nは、０．００８以上が好ましく、０．０２以上がより好ましく、０．０５以上がさらに好ましい。
　ここで、図２を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nおよび標準偏差ｓIII-Nは、それぞれ、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上の１３点の測定点Ｐにおいて測定した二乗平均平方根粗さから算出した平均値および標準偏差である。図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上の１３点の測定点Ｐは、ＩＩＩ族窒化物膜１３の直径の大小にかかわらず、１つの中心点ＰCと、その中心点ＰCから互いに直角な４方向上でかつ外縁から５ｍｍ内側にある４つの外側点ＰOと、１つの中心点ＰCと４つの外側点ＰOとの中間に位置する４つの点および４つの外側点ＰOの互いの中間に位置する４つの点をあわせた８つの中間点ＰMとで構成される。ここでいう標準偏差とは、不偏分散の正の平方根を意味する。
　また、図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上の１３点の測定点Ｐにおいて測定した二乗平均平方根粗さとは、その測定点Ｐを中心とする８５μｍ×８５μｍ角の大きさの測定領域内の各点から標準平面を算出し、基準平面からの各点までの距離の二乗の平均の正の平方根の値をいい、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）、光干渉式粗さ計、レーザ顕微鏡、触針式粗さ計などにより測定される。
　なお、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nおよび標準偏差ｓIII-Nは、後述するように、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍを研磨する際の研磨剤、定盤、および研磨パッドの物性、定盤、および研磨パッドの形状、ならびに研磨条件によって調整することができる。
　（直径に対する支持基板側の主面の反りの比）
　図１を参照して、本参考形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１については、直径Ｄに対する支持基板１１側の主面１１ｎの反りＷSの比ＷS／Ｄは、－７×１０-4以上８×１０-4以下が好ましく、－４×１０-4以上５×１０-4以下がより好ましく、－２．５×１０-4以上３×１０-4以下がさらに好ましく、－１×１０-4以上１．５×１０-4以下が特に好ましい。ここで、反りＷSおよび比ＷS／Ｄの符号は、支持基板１１側の主面１１ｎが凹に反っているものを＋（正）符号とし、支持基板１１側の主面が凸に反っているものを－（負）符号とする。ＩＩＩ族窒化物複合基板１の直径Ｄに対する支持基板１１側の主面１１ｎの反りＷSの比ＷS／Ｄが、好ましくは－７×１０-4以上８×１０-4以下、より好ましくは－４×１０-4以上５×１０-4以下、さらに好ましくは－２．５×１０-4以上３×１０-4以下、特に好ましくは－１×１０-4以上１．５×１０-4以下と小さいと、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上にＩＩＩ族窒化物層を成長させる際に、昇温されたサセプタの主面から大口径のＩＩＩ族窒化物複合基板１の支持基板１１側の主面１１ｎの全体に均一に熱が伝わるため、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の全体が均一に加熱される。これにより、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の表面側であるＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上における温度は分布が小さく均一になることから、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に結晶品質が高く均一な大口径のＩＩＩ族窒化物層を成長させることができるため、特性の高いＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを歩留よく製造できる。
　（支持基板の熱膨張係数に対するＩＩＩ族窒化物膜の熱膨張係数の比）
　図１を参照して、本参考形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、ＩＩＩ族窒化物複合基板１およびそのＩＩＩ族窒化物膜１３上に成長させるＩＩＩ族窒化物層の反りおよび割れを抑制してＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留を高める観点から、支持基板１１の熱膨張係数αSに対するＩＩＩ族窒化物膜１３の熱膨張係数αIII-Nの比αIII-N／αSが０．７５以上１．２５以下が好ましく、０．８５以上１．１５以下がより好ましく、０．９５以上１．０５以下がさらに好ましい。ここで、支持基板１１の熱膨張係数αSおよびＩＩＩ族窒化物膜１３の熱膨張係数αIII-Nは、熱機械分析装置により測定することができる。
　（支持基板の厚さに対するＩＩＩ族窒化物膜の厚さの比）
　図１を参照して、本参考形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、ＩＩＩ族窒化物複合基板１およびそのＩＩＩ族窒化物膜１３上に成長させるＩＩＩ族窒化物層の反りおよび割れを抑制してＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留を高める観点から、支持基板１１の厚さｔSに対するＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さｔIII-Nの比ｔIII-N／ｔSが１×１０-4以上２×１０-2以下が好ましく、２×１０-4以上２×１０-3以下がより好ましく、５×１０-4以上１×１０-3以下がさらに好ましい。ここで、支持基板１１の厚さｔSは、光学顕微鏡および／またはＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）による膜の断面の観察、デジタルインジケーターなどにより測定することができる。また、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さｔIII-Nは、光学顕微鏡および／またはＳＥＭによる膜の断面の観察、反射率分光法などにより測定することができる。
　したがって、ＩＩＩ族窒化物複合基板１およびそのＩＩＩ族窒化物膜１３上に成長させるＩＩＩ族窒化物層の反りおよび割れを抑制してＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留を高める観点から、支持基板１１の熱膨張係数αSに対するＩＩＩ族窒化物膜１３の熱膨張係数αIII-Nの比αIII-N／αSが０．７５以上１．２５以下かつ支持基板１１の厚さｔSに対するＩＩＩ族窒化物膜の厚さｔIII-Nの比ｔIII-N／ｔSが１×１０-4以上２×１０-2以下が好ましく、比αIII-N／αSが０．８５以上１．１５以下かつ比ｔIII-N／ｔSが２×１０-4以上２×１０-3以下がより好ましく、比αIII-N／αSが０．９５以上１．０５以下かつ比ｔIII-N／ｔSが５×１０-4以上１×１０-3以下がさらに好ましい。
　（支持基板）
　本参考形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１に含まれる支持基板１１は、ＩＩＩ族窒化物膜１３を支持できるものであれば特に制限はないが、高価なＩＩＩ族窒化物の使用量を低減してコストを低減する観点から、ＩＩＩ族窒化物と化学組成が異なる異組成基板であることが好ましい。
　本参考形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、上記のように、支持基板１１の熱膨張係数αSに対するＩＩＩ族窒化物膜１３の熱膨張係数αIII-Nの比αIII-N／αSが０．７５以上１．２５以下であることが好ましい。
　本参考形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、支持基板１１の熱伝導率λSが３Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上２８０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下が好ましく、５Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上２１０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下がより好ましく、１０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上１２０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下がさらに好ましい。ここで、支持基板１１の熱伝導率λSは、レーザフラッシュ法により測定することができる。熱伝導率λSが好ましくは３Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上、より好ましくは５Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上、さらに好ましくは１０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上である支持基板１１を有するＩＩＩ族窒化物複合基板１は、ＩＩＩ族窒化物層を成長させる際にサセプタの主面からの熱を効率よくＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍに伝えることができる。熱伝導率λSが好ましくは２８０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下、より好ましくは２１０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下、さらに好ましくは１２０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下、特に好ましくは５０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下である支持基板１１を有するＩＩＩ族窒化物複合基板１は、ＩＩＩ族窒化物層を成長させる際にサセプタの主面からの熱をＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の全体に均一に伝えることができる。熱伝導率λSが２８０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下の支持基板１１は、熱伝導率λSが約３００Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1のＳｉＣ基板を支持基板として用いる場合よりも、ＩＩＩ族窒化物層を成長させる際にサセプタの主面からの熱をＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の全体に均一に伝えることができる。
　本参考形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、支持基板１１のヤング率ＥSが１５０ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下が好ましく、２００ＧＰａ以上３５０ＧＰａ以下がより好ましい。ここで、支持基板１１のヤング率ＥSは、共振法により測定することができる。ヤング率ＥSが好ましくは１５０ＧＰａ以上、より好ましくは２００ＧＰａ以上の支持基板１１を有するＩＩＩ族窒化物複合基板１は、その上にＩＩＩ族窒化物層を成長させてＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを形成する際に、ＩＩＩ族窒化物複合基板１および／またはＩＩＩ族窒化物層に反りが発生するのを抑制することができる。ヤング率ＥSが好ましくは５００ＧａＰａ以下、より好ましくは３５０ＧＰａ以下の支持基板１１を有するＩＩＩ族窒化物複合基板１は、その上にＩＩＩ族窒化物層を成長させてＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを形成する際に、ＩＩＩ族窒化物複合基板１および／またはＩＩＩ族窒化物層に割れおよび／またはクラックが発生するのを抑制することができる。
　支持基板１１は、特に制限はないが、上記の観点から、支持基板１１の熱膨張係数αSに対するＩＩＩ族窒化物膜１３の熱膨張係数αIII-Nの比αIII-N／αSが０．７５以上１．２５以下、支持基板１１の熱伝導率λSが３Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上２８０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下、および支持基板１１のヤング率ＥSが１５０ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下の少なくともいずれかを満たすものが好ましく、たとえば、ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2～２Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ2）、ムライト－ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）、Ａｌ2Ｏ3－ＳｉＯ2系複合酸化物の焼結体、およびこれらに酸化物、炭酸塩などを添加した焼結体により形成される基板、モリブデン（Ｍｏ）基板、タングステン(Ｗ)基板などが好ましい。ここで、酸化物、炭酸塩に含まれる元素は、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ｓｃ、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎなどが好適に挙げられる。
　支持基板１１は、単結晶、多結晶、および非結晶のいずれを含んでいてもよいが、半導体デバイスを形成する際に、研削および／またはエッチングによる支持基板１１の除去が容易であり、半導体デバイスの反りや割れを抑制できる強度を維持できる観点から、多結晶を含むことが好ましい。
　（接合膜）
　図１を参照して、本参考形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１に含まれ得る接合膜１２は、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを接合できるものであれば特に制限はないが、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３との接合性が高い観点から、ＳｉＯ2膜、Ｓｉ3Ｎ4膜、ＴｉＯ2膜、Ｇａ2Ｏ3膜などが好ましい。
　（ＩＩＩ族窒化物膜）
　図１を参照して、本参考形態のＩＩＩ族窒化物膜１３は、ＩＩＩ族窒化物で形成される膜であり、ＧａＮ膜、ＡｌＮ膜などのＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ膜（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）などが挙げられる。
　ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さは、上記のように、高特性のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを形成する観点から、５０ｎｍ以上が必要であり、８０ｎｍ以上が好ましく、１００ｎｍ以上がより好ましく、１２０ｎｍ以上がさらに好ましい。また、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さは、上記のように、高価なＩＩＩ族窒化物の使用量を著しく低減する観点から、１０μｍ未満が必要であり、５μｍ以下が好ましく、１μｍ以下がより好ましく、０．２５μｍ以下がさらに好ましい。
　ＩＩＩ族窒化物膜１３の結晶構造は、良好な特性の半導体デバイスが得られる観点から、ウルツ鉱型構造が好ましい。ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍが最も近似する上記の所定の面方位は、所望の半導体デバイスに適したものであれば制限はなく、｛０００１｝、｛１０－１０｝、｛１１－２０｝、｛２１－３０｝、｛２０－２１｝、｛１０－１１｝、｛１１－２２｝、｛２２－４３｝、およびこれらのそれぞれの面方位から１５°以下でオフした（１５°以下の角度でずらした）面方位でもよい。また、これらのそれぞれの面方位の面の裏面の面方位およびかかる裏面の面方位から１５°以下でオフした面方位でもよい。すなわち、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍは、極性面、非極性面、および半極性面のいずれであってもよい。また、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍは、大口径化が容易な観点から｛０００１｝面およびその裏面が好ましく、得られる発光デバイスのブルーシフトを抑制する観点から｛１０－１０｝面、｛２０－２１｝面およびそれらの裏面が好ましい。
　ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍにおける不純物金属原子は、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に成長させるＩＩＩ族窒化物層の結晶品質を高め、形成する半導体デバイスの特性を高くする観点から、１×１０13原子／ｃｍ2以下が好ましく、３×１０12原子／ｃｍ2以下がより好ましく、１×１０12原子／ｃｍ2以下がさらに好ましく、１×１０11原子／ｃｍ2以下が特に好ましい。
　支持基板１１として、ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2～２Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ2）、ムライト－ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）、Ａｌ2Ｏ3－ＳｉＯ2系複合酸化物の焼結体などの基板を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１は、支持基板１１からの金属原子の溶出を抑制した洗浄、たとえば、界面活性剤および／または純水を用いたスクラブ洗浄、二流体洗浄もしくはメガソニック洗浄（５００ｋＨｚ～５ＭＨｚのメガソニック帯域の周波数の超音波を用いた洗浄）、ならびに低濃度の酸および／またはアルカリを用いた枚葉洗浄などの片面（この片面はＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍである）の洗浄などにより、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍにおける不純物金属原子の濃度を低減することが好ましい。また、支持基板側に保護膜を形成して金属原子の溶出を抑制することもできる。
　また、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍにおける不純物金属原子以外の不純物は、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に成長させるＩＩＩ族窒化物層の結晶品質を高め、形成する半導体デバイスの特性を高くする観点から、Ｃｌ原子が２×１０14原子／ｃｍ2以下が好ましく、Ｓｉ原子が９×１０13原子／ｃｍ2以下が好ましい。ＩＩＩ族窒化物膜１３の転位密度は、特に制限はないが、半導体デバイスのリーク電流を低減する観点から、１×１０8ｃｍ-2以下が好ましく、１×１０7ｃｍ-2以下がより好ましい。ＩＩＩ族窒化物膜１３のキャリア濃度は、特に制限はないが、半導体デバイスの抵抗を低減する観点から、１×１０17ｃｍ-3以上が好ましく、１×１０18ｃｍ-3以上がより好ましい。
　［参考形態Ｉ－２：積層ＩＩＩ族窒化物複合基板］
　図３を参照して、参考発明Ｉの別の参考形態である積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２は、参考形態Ｉ－１のＩＩＩ族窒化物複合基板１と、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に配置されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０と、を含む。
　本参考形態の積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２は、支持基板１１側の主面１１ｎ二乗平均平方根粗さの平均値ｍSおよび標準偏差ｓSが小さいＩＩＩ族窒化物複合基板１とその上に成長することにより配置されている結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物層２０とを含むため、高特性の半導体デバイスを歩留よく作製することができる。
　本参考形態の積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２において、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に配置されているＩＩＩ族窒化物層２０は、作製する半導体デバイスの種類に応じて異なる。図４を参照して、半導体デバイスとして電子デバイスの１例であるＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）を作製する場合は、ＩＩＩ族窒化物層２０は、たとえば、ｎ+－ＧａＮ層２８（キャリア濃度がたとえば２×１０18ｃｍ-3）、ｎ-－ＧａＮ層２９（キャリア濃度がたとえば５×１０15ｃｍ-3）で構成することができる。図５を参照して、半導体デバイスとして電子デバイスの別の例であるＨＥＭＴ（高電子移動度トランジスタ）を作製する場合は、ＩＩＩ族窒化物層２０は、たとえば、ＧａＮ層２６、Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層２７で構成することができる。図６を参照して、半導体デバイスとして発光デバイスを作製する場合は、ＩＩＩ族窒化物層２０は、たとえば、ｎ－ＧａＮ層２１、ｎ－Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層２２、多重量子井戸構造を有する活性層２３、ｐ－Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎ層２４、およびｐ－ＧａＮ層２５で構成することができる。
　［参考形態Ｉ－３：ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス］
　図４～図６を参照して、参考発明Ｉのさらに別の参考形態であるＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、参考形態Ｉ－１のＩＩＩ族窒化物複合基板中のＩＩＩ族窒化物膜１３と、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に配置されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０と、を含む。
　本参考形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSおよび標準偏差ｓSが小さいＩＩＩ族窒化物複合基板１とその上に成長することにより配置されている結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物層２０とを含むため、高い特性を有する。
　ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４のＩＩＩ族窒化物層２０は、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の種類に応じて異なる。図４を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が電子デバイスの１例であるＳＢＤの場合は、ＩＩＩ族窒化物層２０は、たとえば、ｎ+－ＧａＮ層２８（キャリア濃度がたとえば２×１０18ｃｍ-3）、ｎ-－ＧａＮ層２９（キャリア濃度がたとえば５×１０15ｃｍ-3）で構成することができる。図５を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が電子デバイスの別の例であるＨＥＭＴの場合は、ＩＩＩ族窒化物層２０は、たとえば、ＧａＮ層２６、Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層２７で構成することができる。図６を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が発光デバイスの場合は、ＩＩＩ族窒化物層２０は、たとえば、ｎ－ＧａＮ層２１、ｎ－Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層２２、多重量子井戸構造を有する活性層２３、ｐ－Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎ層２４、およびｐ－ＧａＮ層２５で構成することができる。電子デバイスのさらに別の例として、ＰＮＤ（ＰＮダイオード）、トランジスタなどが挙げられる。なお、上記のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、縦型であっても、横型であってもよい。
　図４～図６を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、ＩＩＩ族窒化物層２０を支持するための支持基板１１およびデバイス支持基板４０の少なくともひとつをさらに含むことが好ましい。ここで、デバイス支持基板４０の形状は、平板形状に限らず、ＩＩＩ族窒化物膜１３およびＩＩＩ族窒化物層２０を支持してＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を形成することができるものである限り、任意の形状をとることができる。
　なお、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、図４または図６に示すＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４からＩＩＩ族窒化物膜１３を除去した構造とすることもできる。ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、ＩＩＩ族窒化物膜１３を除去した構造とすることにより、デバイス特性をより向上することができる。
　［参考形態Ｉ－４：ＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法］
　図７～図１１を参照して、参考発明Ｉのさらに別の参考形態であるＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法は、参考形態Ｉ－１のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法であって、支持基板１１の一方の主面１１ｍ側にＩＩＩ族窒化物膜１３を配置することによりＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程と、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程の前、途中または後に、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の支持基板１１側の主面１１ｎを研磨することにより、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さを調整する工程と、を含む。
　本参考形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法によれば、高い歩留でＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造が可能な、コストが低く大口径でＩＩＩ族窒化物膜が厚く、ＩＩＩ族窒化物層の成長の際に主面上における温度の分布が小さいＩＩＩ族窒化物複合基板１を効率よく製造することができる。
　｛ＩＩＩ族窒化物複合基板の形成工程｝
　本参考形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法は、支持基板１１の一方の主面１１ｍ側にＩＩＩ族窒化物膜１３を配置することによりＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程を含む。かかる工程において、支持基板１１の一方の主面１１ｍ側にＩＩＩ族窒化物膜１３を配置する方法は、特に制限はなく、以下の第１～第３の方法が挙げられる。
　第１の方法は、図７に示すように、支持基板１１の主面１１ｍに、下地基板１３０の主面１３０ｎ上に成膜させたＩＩＩ族窒化物膜１３を貼り合わせた後、下地基板１３０を除去する方法である。第２の方法は、図８～図１０に示すように、支持基板１１の主面１１ｍにＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせた後、そのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせ面から所定の深さの面で分離することにより支持基板１１の主面１１ｍ上にＩＩＩ族窒化物膜１３を形成する方法である。第３の方法は、図１１に示すように、支持基板１１の主面１１ｍにＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせた後、そのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせ面の反対側の主面１３ｍから研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかにより厚さを減少させて調整することにより支持基板１１の主面１１ｍ上にＩＩＩ族窒化物膜１３を形成する方法である。
　上記の第１の方法において、支持基板１１にＩＩＩ族窒化物膜１３を貼り合わせる方法には、支持基板１１の主面１１ｍに接合膜１２を介在させてＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｎを貼り合わせる方法（図７を参照）などが挙げられる。また、上記の第２および第３の方法において、支持基板１１にＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせる方法には、支持基板１１の主面１１ｍに接合膜１２を介在させてＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面１３ｎを貼り合わせる方法（図８～図１１を参照）などが挙げられる。
　なお、図７～図１１には、支持基板１１に接合膜１２ａを形成するとともに、ＩＩＩ族窒化物膜１３またはＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに接合膜１２ｂを形成し、それらを貼り合わせる方法が図示されているが、たとえば、支持基板１１にのみ接合膜１２を形成しておきＩＩＩ族窒化物膜１３またはＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄと貼り合わせてもよいし、ＩＩＩ族窒化物膜１３またはＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄにのみ接合膜１２を形成しておき支持基板１１と貼り合わせてもよい。
　（第１の方法）
　図７を参照して、第１の方法によりＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程は、特に制限はないが、効率的に複合基板を製造する観点から、支持基板１１を準備するサブ工程（図７（Ａ１））と、支持基板１１の主面１１ｍ上に接合膜１２ａを形成するサブ工程（図７（Ａ２））と、下地基板１３０の主面１３０ｎ上にＩＩＩ族窒化物膜１３を形成する工程（図７（Ｂ１））と、下地基板１３０に形成されたＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｎ上に接合膜１２ｂを形成するサブ工程（図７（Ｂ２））と、支持基板１１に形成された接合膜１２ａの主面１２ａｍと下地基板１３０に形成されたＩＩＩ族窒化物膜１３に形成された接合膜１２ｂの主面１２ｂｎとを貼り合わせて接合基板１Ｌを形成する工程（図７（Ｃ））と、接合基板１Ｌから下地基板１３０を除去する工程（図７（Ｄ））と、を含むことが好ましい。
　図７（Ａ１）に示す、支持基板１１を準備するサブ工程は、特に制限はなく、たとえば、金属元素Ｍを含む酸化物であるＭＯx（ｘは任意の正の実数）、Ａｌを含む酸化物であるＡｌ2Ｏ3、およびＳｉを含む酸化物であるＳｉＯ2を所定のモル比で混合し焼結して得られる焼結体を所定の大きさに切り出して得られる基板の主面を研磨することにより行なうことができる。
　図７（Ａ２）に示す、支持基板１１の主面１１ｍ上に接合膜１２ａを形成するサブ工程は、特に制限はないが、膜形成コストを抑制する観点から、スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ（化学気相堆積）法などが好適に行なわれる。
　図７（Ｂ１）に示す、下地基板１３０の主面１３０ｎ上にＩＩＩ族窒化物膜１３を形成するサブ工程は、特に制限はないが、結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物膜１３を形成する観点から、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相堆積）法、スパッタ法、ＭＢＥ（分子線エピタキシ）法、ＰＬＤ（パルス・レーザ堆積）法、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相エピタキシ）法、昇華法、フラックス法、高窒素圧溶液法などにより好適に行なうことができる。
　図７（Ｂ２）に示す、下地基板１３０に形成されたＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｎ上に接合膜１２ｂを形成するサブ工程は、上記の支持基板１１の主面１１ｍ上に接合膜１２ａを形成するサブ工程と同様にして行なわれる。
　図７（Ｃ）に示す、支持基板１１に形成された接合膜１２ａの主面１２ａｍと下地基板１３０に形成されたＩＩＩ族窒化物膜１３に形成された接合膜１２ｂの主面１２ｂｎとを貼り合わせて接合基板１Ｌを形成するサブ工程において、接合膜１２ａと接合膜１２ｂとを貼り合わせる方法には、特に制限はなく、貼り合わせ面を洗浄しそのまま貼り合わせた後６００℃～１２００℃程度に昇温して接合する直接接合法、貼り合わせ面を洗浄しプラズマやイオンなどで活性化処理した後に室温（たとえば２５℃）～４００℃程度の低温雰囲気下で接合する表面活性化接合法、貼り合わせ面を薬液と純水で洗浄処理した後、０．１ＭＰａ～１０ＭＰａ程度の高圧力を掛けて接合する高圧接合法、貼り合わせ面を薬液と純水で洗浄処理した後、１０-6Ｐａ～１０-3Ｐａ程度の高真空雰囲気下で接合する高真空接合法、などが好適である。上記のいずれの接合法においてもそれらの接合後に６００℃～１２００℃程度に昇温することによりさらに接合強度を高めることができる。特に、表面活性化接合法、高圧接合法、および高真空接合法においては、それらの接合後に６００℃～１２００℃程度に昇温することによる接合強度を高める効果が大きい。
　図７（Ｄ）に示す、接合基板１Ｌから下地基板１３０を除去する工程は、特に制限はないが、下地基板１３０を効率的に除去する観点から、下地基板１３０をフッ化水素酸などのエッチャントにより溶解させて除去する方法、下地基板１３０の露出している主面側から研削または研磨により除去する方法などが好適に行なわれる。ここで、下地基板１３０をフッ化水素酸などのエッチャントにより溶解させて除去する場合には、支持基板１１を保護するための保護部材１４０を支持基板１１の回りに形成することが好ましい。
　このようにして、支持基板１１と、支持基板１１の主面１１ｍ上に配置された接合膜１２と、接合膜１２の主面１２ｍ上に配置されたＩＩＩ族窒化物膜１３と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１が得られる。
　（第２の方法）
　図８～図１０を参照して、第２の方法によりＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程は、特に制限はないが、効率的に複合基板を製造する観点から、図８および図９に示す切断法あるいは図１０に示すイオン注入法が好適に用いられる。以下、切断法、イオン注入法について説明する。
　（切断法）
　図８および図９を参照して、切断法によりＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程は、特に制限はないが、効率的に複合基板を製造する観点から、支持基板１１の主面１１ｍ上に接合膜１２ａを形成するサブ工程（図８（Ａ）および図９（Ａ））と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面１３ｎ上に接合膜１２ｂを形成するサブ工程（図８（Ｂ）および図９（Ｂ））と、支持基板１１に形成された接合膜１２ａの主面１２ａｍとＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに形成された接合膜１２ｂの主面１２ｂｎとを貼り合わせて接合基板１Ｌ，１ＬＳを形成するサブ工程（図８（Ｃ）および図９（Ｃ））と、接合基板１Ｌ，１ＬＳのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎから内部に所定の深さに位置する面でＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを切断するサブ工程（図８（Ｄ）および図９（Ｄ））と、を含むことが好ましい。
　ここで、ＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとは、後工程において分離によりＩＩＩ族窒化物膜１３を提供するドナー基板である。かかるＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを形成する方法は、上記の第１の方法により複合基板を製造する方法におけるＩＩＩ族窒化物膜１３を形成する方法と同様である。また、接合膜１２ａ，１２ｂの形成方法は、第１の方法により複合基板を製造する方法における接合膜１２ａ，１２ｂの形成方法と同様である。また、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとを貼り合わせる方法は、上記の第１の方法により複合基板を製造する方法における支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを貼り合わせる方法と同様である。また、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを切断するサブ工程において用いられる切断方法は、特に制限なく、ワイヤーソー、内周刃、外周刃、レーザ加工、放電加工、ウォータージェットなどが好適に用いられる。
　このようにして、接合基板１Ｌ，１ＬＳがＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎから内部に所定の深さに位置する面で分離して、支持基板１１と、支持基板１１の主面１１ｍ上に配置された接合膜１２と、接合膜１２の主面１２ｍ上に配置されたＩＩＩ族窒化物膜１３と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１が得られる。
　（支持体付ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板の利用）
　図９（Ｂ）～（Ｄ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３ＤにＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板支持体１５が貼り合わされた支持体付ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板５Ｄを用いて、上記と同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を製造することができる。支持体付ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板５Ｄは、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板支持体１５によりＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄが支持されているため、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄが自立できない程度に薄くなっても、繰り返し用いることができる。
　支持体付ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板５Ｄにおいて、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板支持体１５とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとの貼り合わせ形態は、特に制限はないが、貼り合わせによる接合強度を高めるために接合膜１４を介在させることが好ましい。また、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板支持体１５は、特に制限はないが、支持強度が高くまた割れおよび反りの発生を防止する観点から、支持基板１１と同様の物性の材料で形成されていることが好ましい。接合膜１４は、特に制限はないが、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板支持体１５とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとの接合性が高い観点から、ＳｉＯ2膜、Ｓｉ3Ｎ4膜、ＴｉＯ2膜、Ｇａ2Ｏ3膜などが好ましい。
　（イオン注入法）
　図１０を参照して、イオン注入法によりＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程は、特に制限はないが、効率的に複合基板を製造する観点から、支持基板１１の主面１１ｍ上に接合膜１２ａを形成するサブ工程（図１０（Ａ））と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面１３ｎ側からイオンＩを注入することにより主面１３ｎから内部に所定の深さの位置の面にイオン注入領域１３ｉを形成するとともに主面１３ｎ上に接合膜１２ｂを形成するサブ工程（図１０（Ｂ））と、支持基板１１に形成された接合膜１２ａの主面１２ａｍとＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに形成された接合膜１２ｂの主面１２ｂｎとを貼り合わせて接合基板１Ｌを形成するサブ工程（図１０（Ｃ））と、接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄをそのイオン注入領域１３ｉで分離するサブ工程（図１０（Ｄ））と、を含むことが好ましい。
　ここで、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを形成する方法は、上記の第１の方法により複合基板を製造する方法におけるＩＩＩ族窒化物膜１３を形成する方法と同様である。また、接合膜１２ａ，１２ｂの形成方法は、第１の方法により複合基板を製造する方法における接合膜１２ａ，１２ｂの形成方法と同様である。また、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとを貼り合わせる方法は、上記の第１の方法により複合基板を製造する方法における支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを貼り合わせる方法と同様である。
　ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに注入されるイオンＩは、特に制限はないが、主膜の品質の低下を抑制する観点およびイオン注入領域１３ｉに注入されたイオンＩのガス化温度をＩＩＩ族窒化物膜１３の分解温度より低くする観点から、質量の小さい原子のイオン、たとえば、水素イオン、ヘリウムイオンなどが好ましい。また、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄをそのイオン注入領域１３ｉで分離する方法は、イオン注入領域１３ｉに注入されたイオンＩをガス化させる方法であれば特に制限はない。たとえば、熱を加えたり、超音波を加えたりする方法などで、接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面から所定の深さの位置に形成されているイオン注入領域１３ｉに注入されているイオンＩをガス化させて急激な体積膨張をさせることにより行なう。
　このようにして、接合基板１ＬがＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎから内部に所定の深さに位置する面で分離して、支持基板１１と、支持基板１１の主面１１ｍ上に配置された接合膜１２と、接合膜１２の主面１２ｍ上に配置されたＩＩＩ族窒化物膜１３と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１が得られる。なお、上記イオン注入法においても、図９に示すような支持体付ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板５Ｄを利用することができる。
　（第３の方法）
　図１１を参照して、第３の方法によりＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程は、特に制限はないが、効率的に複合基板を製造する観点から、支持基板１１の主面１１ｍ上に接合膜１２ａを形成するサブ工程（図１１（Ａ））と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面１３ｎ上に接合膜１２ｂを形成するサブ工程（図１１（Ｂ））と、支持基板１１に形成された接合膜１２ａの主面１２ａｍとＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに形成された接合膜１２ｂの主面１２ｂｎととを貼り合わせて接合基板１Ｌを形成するサブ工程（図１１（Ｃ））と、接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎと反対側の主面１３ｍから研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかを行なうサブ工程（図１１（Ｄ））と、を含むことが好ましい。
　ここで、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとは、後工程において、第２の方法における分離による以外にも研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかによりＩＩＩ族窒化物膜１３を提供するドナー基板である。かかるＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを形成する方法は、上記の第１の方法により複合基板を製造する方法におけるＩＩＩ族窒化物膜１３を形成する方法と同様である。また、接合膜１２ａ，１２ｂの形成方法は、第１の方法により複合基板を製造する方法における接合膜１２ａ，１２ｂの形成方法と同様である。また、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとを貼り合わせる方法は、上記の第１の方法により複合基板を製造する方法における支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを貼り合わせる方法と同様である。
　また、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを研削する方法は、特に制限はなく、砥石による研削（平面研削）、ショット・ブラストなどが挙げられる。ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを研磨する方法は、特に制限はなく、機械的研磨、ＣＭＰ（化学機械的研磨）などが挙げられる。ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄをエッチングする方法は、特に制限はなく、薬液によるウェットエッチング、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）などのドライエッチングなどが挙げられる。
　｛ＩＩＩ族窒化物複合基板の支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さの調整工程｝
　本参考形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法は、上記のＩＩＩ族窒化物複合基板１を形成する工程の前、途中または後に、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の支持基板１１側の主面１１ｎを研磨することにより支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さを調整する工程を含む。かかる工程により、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSを０．３ｎｍ以上２０ｎｍ以下とし、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSを０．００５以上０．４以下とすることができる。
　ここで、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSは、研磨剤の粘度、砥粒サイズと、定盤や研磨パッドの材質および表面形状、ならびに研磨条件により制御することができる。二乗平均平方根粗さの平均値ｍSを小さくするためには、研磨剤は水性よりも油性が好ましく、研磨剤の粘度は高い方が好ましく、砥粒径は小さい方が好ましく、定盤および研磨パッドは軟質である方が好ましい。定盤および研磨パッドの表面形状は、スラッジ除去のための溝を形成した形状が好ましい。ここで、スラッジ除去のための溝とは、研磨界面のスラッジおよび／または凝集砥粒を排除して除去するために形成される、比較的幅が広くピッチの広い溝をいう。研磨条件としては、低圧力、低周速が好ましい。
　また、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSの制御のためには、研磨液の粘度η（単位：ｍＰａ・ｓ）、流量Ｑ（単位：ｍ3／ｓ)、定盤の面積Ｓ（単位：ｍ2）、研磨圧力Ｐ（単位：ｋＰａ）、周速Ｖ（単位：ｍ／ｓ）を用いて、ＦＥ＝η×Ｑ×Ｖ／Ｓ×Ｐの式で定義される作用係数ＦＥ（単位：ｍ2／ｓ）を所定範囲、具体的には、４×１０-17ｍ2／ｓ以上１×１０-16ｍ2／ｓ以下とすることが好ましい。また、定盤および研磨パッドの表面形状としては、研磨剤の均一化のための溝を形成した形状が好ましい。ここで、研磨剤の均一化のための溝とは、研磨剤を基板の中央部で均一に保持するために形成される、比較的幅が狭くピッチの狭い溝をいう。
　｛ＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物膜側の主面の二乗平均平方根粗さの調整工程｝
　本参考形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法は、ＩＩＩ族窒化物複合基板を形成する工程の後、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍを研磨することによりＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さを調整する工程を含むことが好ましい。かかるＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さを調整する工程により、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nを０．４ｎｍ以上１０ｎｍ以下とし、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓIII-Nの比ｓIII-N／ｍIII-Nを０．００８以上０．５以下とすることができる。
　ここで、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSは、研磨剤の粘度、砥粒サイズと、定盤や研磨パッドの材質および表面形状、ならびに研磨条件により制御することができる。二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nを小さくするためには、研磨剤の粘度は高い方が好ましく、砥粒径は小さい方が好ましく、定盤および研磨パッドは軟質である方が好ましい。定盤および研磨パッドの表面形状は、スラッジ除去のための溝を形成した形状が好ましい。研磨条件としては、低圧力、低周速が好ましい。
　また、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓIII-Nの比ｓIII-N／ｍIII-Nは、研磨液の粘度η（単位：ｍＰａ・ｓ）、流量Ｑ（単位：ｍ3／ｓ)、定盤の面積Ｓ（単位：ｍ2）、研磨圧力Ｐ（単位：ｋＰａ）、周速Ｖ（単位：ｍ／ｓ）を用いて、ＦＥ＝η×Ｑ×Ｖ／Ｓ×Ｐの式で定義される作用係数ＦＥ（単位：ｍ2／ｓ）を所定範囲、具体的には、４×１０-14ｍ2／ｓ以上１×１０-13ｍ2／ｓ以下とすることが好ましい。また、定盤および研磨パッドの表面形状としては、研磨剤の均一化のための溝を形成した形状が好ましい。
　［参考形態Ｉ－５：ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法］
　図１２を参照して、参考発明Ｉのさらに別の参考形態であるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法は、参考形態Ｉ－１のＩＩＩ族窒化物複合基板１を準備する工程（図１２（Ａ））と、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０を成長させる工程（図１２（Ａ））と、を含む。本参考形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法は、ＩＩＩ族窒化物層の成長の際に主面１３ｍ上における温度の分布が小さいＩＩＩ族窒化物複合基板１の主面１３ｍ上にＩＩＩ族窒化物層を成長させるため、高い歩留で高特性のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを製造できる。
　本参考形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法において、ＩＩＩ族窒化物層２０を成長させる工程（図１２（Ａ））の後に、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１１を除去する工程（図１２（Ｃ））をさらに含むことができる。かかる工程により、多様な形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを製造できる。
　さらに、本参考形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法において、ＩＩＩ族窒化物層を成長させる工程（図１２（Ａ））の後、支持基板を除去する工程（図１２（Ｃ））の前に、ＩＩＩ族窒化物層２０上にデバイス支持基板４０を貼り合わせる工程（図１２（Ｂ））をさらに含むことができる。かかる工程により、高い歩留でデバイス支持基板４０により支持された機械的強度が強く高特性のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを製造できる。
　本参考形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法は、具体的には、以下の工程により、行なうことができる。
　（ＩＩＩ族窒化物複合基板の準備工程）
　図１２（Ａ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を準備する工程は、上記のＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法と同様である。
　（ＩＩＩ族窒化物層の成長工程）
　図１２（Ａ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０を成長させる工程において、ＩＩＩ族窒化物層２０を成長させる方法は、結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物層２０をエピタキシャル成長させる観点から、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＨＶＰＥ法、昇華法などの気相法、フラックス法などの液相法などが好適であり、特にＭＯＣＶＤ法が好適である。
　ＩＩＩ族窒化物層２０の構成は、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の種類に応じて異なる。ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４がＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）の場合は、ＩＩＩ族窒化物層２０は、たとえば、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍ上に、ｎ+－ＧａＮ層２８（キャリア濃度がたとえば２×１０18ｃｍ-3）およびｎ-－ＧａＮ層２９（キャリア濃度がたとえば５×１０15ｃｍ-3）を順に成長させることにより構成することができる。
　上記のようにして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０を成長させることにより、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２が得られる。
　（デバイス支持基板の貼り合わせ工程）
　図１２（Ｂ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物層２０上にデバイス支持基板４０を貼り合わせる工程は、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２のＩＩＩ族窒化物層２０上に、ショットキー電極となる第１電極３０、およびパッド電極３３を形成するとともに、デバイス支持基板４０上にパッド電極４３および接合金属膜４４を形成し、パッド電極３３に接合金属膜４４を貼り合わせることにより行なう。かかる工程により、積層基板３が得られる。デバイス支持基板４０には、Ｓｉ基板、Ｍｏ基板、ＣｕＷ基板などが用いられる。
　（支持基板の除去工程）
　図１２（Ｃ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１１を除去する工程は、積層基板３から、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の支持基板を１１を除去することにより行なう。ＩＩＩ族窒化物複合基板１において支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３との間に接合膜１２が介在している場合には、接合膜１２をも除去することができる。支持基板１１および接合膜１２の除去方法は、特に制限はなく、研削、エッチングなどが好適に用いられる。たとえば、硬度、強度、および耐摩耗性が低く削られ易い材料で形成される支持基板１１は、製造コストを低減する観点から、研削および研磨の少なくともいずれかにより除去することができる。また、酸、アルカリなどの薬液に溶解する材料で形成される支持基板１１は、製造コストを低減する観点から薬液でエッチングして除去することができる。なお、支持基板１１の除去が容易な観点から、支持基板１１は、サファイア、ＳｉＣ、ＩＩＩ族窒化物（たとえばＧａＮ）などの単結晶材料で形成されている支持基板に比べて、セラミックスなどの多結晶材料で形成されている支持基板の方が好ましい。
　なお、ＩＩＩ族窒化物自立基板を用いたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造においては、デバイスの厚みを低減させるために、ＩＩＩ族窒化物自立基板の裏面（ＩＩＩ族窒化物層が形成されている主面と反対側の主面をいう。以下、同じ。）からの研削加工などが行われる。これに対して、ＩＩＩ族窒化物複合基板を用いたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造においては、デバイスの厚みを低減させるために、支持基板をエッチングや研削で除去することが容易なことから、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造コストを低減することができる。
　上記のように、支持基板１１、さらには接合膜１２を除去した際に、ＩＩＩ族窒化物膜１３を除去することができる。ＩＩＩ族窒化物層２０はＩＩＩ族窒化物膜１３に比べて結晶性の向上、転位密度の低減、キャリア濃度の調整が容易である。ＩＩＩ族窒化物膜１３を除去することにより、デバイス特性をより向上することができる。ＩＩＩ族窒化物膜１３の除去には、研磨、エッチングを用いることができる。除去厚みの制御が容易である観点から、ドライエッチングを用いることが好ましい。
　（電極の形成工程）
　図１２（Ｄ）を参照して、積層基板３から支持基板１１および接合膜１２が除去されることにより露出したＩＩＩ族窒化物膜１３上に第２電極５０を形成し、デバイス支持基板４０上にデバイス支持基板電極４５を形成する。
　このようにして、特性の高いＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを歩留よく製造できる。
　＜参考発明ＩＩ＞
　参考発明ＩＩは、ＩＩＩ族窒化物複合基板および積層ＩＩＩ族窒化物複合基板、ならびにＩＩＩ族窒化物半導体デバイスおよびその製造方法に関する。
　［参考発明ＩＩに関する背景技術］
　ＧａＮなどのＩＩＩ族窒化物は、優れた半導体特性を有していることから、半導体デバイスに好適に用いられている。
　たとえば、特開２００９－１２６７２２号公報は、半導体デバイス用基板として、直径が２５ｍｍ以上１６０ｍｍ以下で厚さが１００μｍ以上１０００μｍ以下の自立ＩＩＩ族窒化物基板、具体的な実施例として直径が１００ｍｍで厚さが４００μｍの自立ＧａＮ基板を開示する。
　［参考発明ＩＩが解決しようとする課題］
　しかしながら、特開２００９－１２６７２２号公報に開示される自立ＩＩＩ族窒化物基板は非常に高価である。これは主に、ＩＩＩ族窒化物は液相を形成しないため、安価な製造方法である液相成長法を採用することができず、収率が低い気相成長法を採用せざるを得ないからである。また、ＩＩＩ族窒化物は、破壊靱性が低く、非常に割れやすい材料である。そのため、基板の大口径化が困難である。また、基板を薄厚化すると、基板に反りが生じやすく、基板の上にエピタキシャル層を成長させる工程において、結晶品質が低下したり、基板剥離が発生したりするなどの場合があり、半導体デバイスの製造歩留を低下させるため、半導体デバイスの高付加価値化が困難であった。
　参考発明ＩＩは上記の課題を解決して、安価に製造することができるとともに、大口径で厚さが薄く、かつ結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物膜を有するＩＩＩ族窒化物複合基板および積層ＩＩＩ族窒化物複合基板、ならびにＩＩＩ族窒化物半導体デバイスおよびその製造方法を提供することを目的とする。
　［課題を解決するための手段］
　参考発明ＩＩは、ある局面に従えば、支持基板と、厚さが５０ｎｍ以上１０μｍ未満のＩＩＩ族窒化物膜と、が貼り合わされた直径が７５ｍｍ以上のＩＩＩ族窒化物複合基板であって、支持基板とＩＩＩ族窒化物膜との間に介在して、支持基板とＩＩＩ族窒化物膜とを接合する接合膜を備え、接合膜は、厚さ分布が２％以上４０％以下である、ＩＩＩ族窒化物複合基板である。
　参考発明ＩＩは、別の局面に従えば、支持基板と、厚さが５０ｎｍ以上１０μｍ未満のＩＩＩ族窒化物膜と、が貼り合わされた直径が７５ｍｍ以上のＩＩＩ族窒化物複合基板であって、支持基板とＩＩＩ族窒化物膜との間に介在して、支持基板とＩＩＩ族窒化物膜とを接合する接合膜を備え、支持基板とＩＩＩ族窒化物膜とのせん断接合強度が４ＭＰａ以上４０ＭＰａ以下であり、支持基板とＩＩＩ族窒化物膜との接合面積率が６０％以上９８％以下である、ＩＩＩ族窒化物複合基板である。
　参考発明ＩＩのこれらの局面に従うＩＩＩ族窒化物複合基板において、支持基板の熱膨張係数αSに対する上記ＩＩＩ族窒化物膜の熱膨張係数αIII-Nの比αIII-N／αSは０．７５以上１．２５以下であり、上記支持基板の厚さｔSに対する上記ＩＩＩ族窒化物膜の厚さｔIII-Nの比ｔIII-N／ｔSは０．０００２以上０．０２以下とすることができる。
　また、支持基板の熱伝導率λSは３Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上２８０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下とすることができる。
　また、支持基板のヤング率ＥSは１５０ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下とすることができる。
　さらに、ＩＩＩ族窒化物複合基板の直径は１２５ｍｍ以上３００ｍｍ以下とすることができる。
　参考発明ＩＩは、さらに別の局面に従えば、上記局面に従うＩＩＩ族窒化物複合基板と、ＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物膜側の主面上に配置されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層と、を含む積層ＩＩＩ族窒化物複合基板である。
　参考発明ＩＩは、さらに別の局面に従えば、上記局面に従うＩＩＩ族窒化物複合基板中のＩＩＩ族窒化物膜と、ＩＩＩ族窒化物膜上に配置されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層と、を含む、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスである。
　参考発明ＩＩは、さらに別の局面に従えば、ＩＩＩ族窒化物複合基板を準備する工程と、ＩＩＩ族窒化物複合基板のＩＩＩ族窒化物膜上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層を成長させる工程と、を含む、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法である。
　参考発明ＩＩのかかる局面に従うＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法は、ＩＩＩ族窒化物層上にさらにデバイス支持基板を貼り合わせる工程と、ＩＩＩ族窒化物複合基板から支持基板を除去する工程と、をさらに含むことができる。
　［参考発明ＩＩの効果］
　参考発明ＩＩによれば、安価に製造することができるとともに、大口径で厚さが薄く、かつ結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物膜を有するＩＩＩ族窒化物複合基板およびその製造方法、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板、ならびにＩＩＩ族窒化物半導体デバイスおよびその製造方法を提供することができる。
　［参考形態ＩＩ－１：ＩＩＩ族窒化物複合基板］
　図１３を参照して、参考発明ＩＩのある参考形態であるＩＩＩ族窒化物複合基板１を説明する。ＩＩＩ族窒化物複合基板１は、支持基板１１と、厚さが５０ｎｍ以上１０μｍ未満のＩＩＩ族窒化物膜１３と、が貼り合わされた直径が７５ｍｍ以上の基板である。ＩＩＩ族窒化物複合基板１は、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３との間に介在して、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを接合する接合膜１２を備えている。そして、接合膜１２は、厚さ分布が２％以上４０％以下であることを特徴とする。
　本参考形態は、従来の自立ＩＩＩ族窒化物基板と異なり、ＩＩＩ族窒化物膜１３が支持基板１１に接合された複合基板である。かかる構成を採用することにより、高価なＩＩＩ族窒化物膜の厚さを低減することができ、半導体デバイスの低廉化を図ることができる。
　また、上記のように、厚さ分布が特定の範囲に制御された接合膜１２を備えることにより、ＩＩＩ族窒化物膜１３上にエピタキシャル層を形成する半導体デバイス工程において、基板を搭載するサセプタからの熱が膜内に均一に伝導されるため、良好な厚さ分布を有し、高い結晶品質を有するエピタキシャル層を得ることができ、以って、半導体デバイスの製造歩留を高めることができる。
　また、本参考形態であるＩＩＩ族窒化物複合基板１は、接合膜１２によって、接合された支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とのせん断接合強度が４ＭＰａ以上４０ＭＰａ以下であり、かつ支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３との接合面積率が６０％以上９８％以下であることを特徴とする。
　このように、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３との接合強度および接合面積率を特定の範囲に制御することにより、接合膜にかかる応力が緩和され、反りの発生を抑制することができ、以って、半導体デバイスの製造歩留を高めることができる。
　本参考形態であるＩＩＩ族窒化物複合基板１は、上記のような接合膜１２の厚さ分布の特徴と、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３との接合強度および接合面積率の特徴と、の少なくとも一方を有することにより、半導体デバイスの製造歩留を高めることができる。そして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１が両方の特徴を併せ持つ場合には、それらの効果が相乗的に作用し、本発明の効果をより一層高めることができるため特に好ましい。
　（ＩＩＩ族窒化物複合基板の直径）
　ＩＩＩ族窒化物複合基板１の直径は、１枚の複合基板から半導体デバイスのチップの取れ数を多くする観点から、７５ｍｍ以上であり、１００ｍｍ以上が好ましく、１２５ｍｍ以上がより好ましく、１５０ｍｍ以上がさらに好ましい。また、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の直径は、複合基板の反りを低減し半導体デバイスの歩留を高くする観点から、３００ｍｍ以下が好ましく、２００ｍｍ以下がより好ましい。
　以下、本参考形態であるＩＩＩ族窒化物複合基板１を構成する各部について説明する。
　（接合膜）
　本参考形態の接合膜１２は、支持基板１１の接合面およびＩＩＩ族窒化物膜１３の接合面の凹凸を吸収、緩和して支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３との接合強度を高める機能を有する。
　接合膜１２は、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを接合できるものであれば特に制限されないが、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３との接合性が高い観点から、ＳｉＯ2膜、Ｓｉ3Ｎ4膜、ＴｉＯ2膜、Ｇａ2Ｏ3膜などが好ましい。接合膜１２の平均厚さは、特に制限されないが、たとえば、１００ｎｍ～４μｍ程度とすることができる。
　（接合膜の厚さ分布）
　本実施の形態において、接合膜１２の厚さ分布は２％以上４０％以下である。ここで、「厚さ分布」とは、接合膜１２の厚みの均一性を示す指標であり、接合膜１２の主面の面内全域に亘って測定された厚さのうち、「厚さの最大値ｔmax」と「厚さの最小値ｔmin」とから次式により算出された値である。
　式：厚さ分布（％）＝｛（ｔmax－ｔmin）／（ｔmax＋ｔmin）｝×１００
　ここで、接合膜の厚さの基準面は、たとえば、支持基板１１の主面１１ｍとすることができる。また、厚さの測定点は少なくとも１３点とすることが好ましく、隣接する各測定点の間隔は略均等間隔であることが好ましい。
　なお、接合膜の厚さは、従来公知の光干渉式膜厚計や段差計などにより測定することができる。また、接合膜の厚さは接合膜１２の主面に対する垂直断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ（Scanning　Electron　Microscope））などにより観察することによっても測定することができる。
　かかる厚さ分布が２％未満である場合には、エピタキシャル層を成長させる際に、基板を搭載するサセプタからの熱伝導が不均一となり、基板が凹状に反ることで中央部と外周部との温度差が大きくなり、良質なエピタキシャル層を成長させることができず、半導体デバイスの製造歩留が低下するとともに、半導体デバイスの特性が低下する。厚さ分布が４０％を超える場合には、接合膜の薄い領域や接合膜が消失した領域（すなわち、未接合領域）が増加するため、この場合にも良質なエピタキシャル層を成長させることができず、半導体デバイスの製造歩留が低下する。したがって、本参考形態の接合膜の厚さ分布は、２％以上４０％以下である。接合膜１２の厚さ分布がかかる範囲を占めることにより、エピタキシャル成長時に複合基板全体の温度分布が均一化され、高い結晶品質を有する良質なエピタキシャル層を成長させることができるという優れた効果を示す。かかる厚さ分布は、より好ましくは５％以上２５％以下であり、さらに好ましくは７％以上１６％以下である。厚さ分布がかかる範囲を占めることにより、さらに接合膜の厚みの均一性が高められ、ＩＩＩ族窒化物膜１３の上に形成されるエピタキシャル層の結晶品質をより一層高いものとすることができる。
　接合膜の厚さ分布は、たとえば、接合膜の表面を化学機械的研磨（以下「ＣＭＰ（chemical　mechanical　polishing）」とも記す）する際の条件を適宜調整することにより、所望の範囲に制御することができる。かかる条件としては、たとえば、研磨材の材質、研磨の線速度、研磨パッドの材質などを挙げることができる。
　（せん断接合強度）
　本参考形態において、接合膜１２によって接合された支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とのせん断接合強度は４ＭＰａ以上４０ＭＰａ以下である。せん断接合強度がかかる範囲を占めることにより、半導体デバイスの製造工程おいて、基板剥離が発生することなく、基板の反りも緩和されるため、半導体デバイスの製造歩留が顕著に向上する。かかるせん断接合強度は、より好ましくは１０ＭＰａ以上３０ＭＰａ以下である。この場合、基板の反りを緩和させる効果がより一層高まる傾向にあるため好適である。せん断接合強度が４ＭＰａ未満の場合には、接合強度が十分ではなく、エピタキシャル成長時に、基板を搭載するサセプタからの熱伝導に起因する基板の変形により、基板剥離が発生し、半導体デバイスの製造歩留が低下する。せん断接合強度が４０ＭＰａを超える場合には、接合膜１２に加わる応力が大きくなり、基板の反りが促進される傾向にあり、半導体デバイスの製造歩留が低下する。
　本参考形態において、かかるせん断接合強度は、ダイシェア試験機、引張試験機などを用いて、ＪＩＳ　Ｋ　６８５０「剛性被着材の引張せん断接着強さ試験方法」に準拠した方法によって測定することができる。すなわち、測定試料として矩形の複合基板（縦６ｍｍ×横８ｍｍ）を準備し、支持基板側を下にして、その複合基板を試験機の試料ステージ上に平置きにして固定した後、幅９ｍｍの試験ジグでＩＩＩ族窒化物膜に、支持基板とＩＩＩ族窒化物膜との接合面に対して平行方向（すなわち、せん断方向）に荷重を印加し、接合面が破壊される際の最大せん断荷重を測定する。そして、最大せん断荷重を接合面の面積（４．８×１０-5ｍ2）で除すことにより、せん断接合強度を算出する。
　支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とのせん断接合強度を４ＭＰａ以上４０ＭＰａ以下とする方法としては、たとえば、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを接合する前後にアニール処理する方法を好適に用いることができる。すなわち、支持基板１１およびＩＩＩ族窒化物膜１３それぞれの一主表面に接合膜を形成した後、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とをそれぞれアニール処理し、アニール処理後の支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを、接合膜を介して接合した後、再度アニール処理を行なう方法が好適である。
　かかるアニール処理の条件は、好ましくは窒素雰囲気下、４００℃以上で１時間以上であり、より好ましくは窒素雰囲気下、６００℃以上で１時間以上であり、特に好ましくは窒素雰囲気下、８００℃以上１時間以上である。
　ここで、接合膜の品質の観点から、アニール処理の温度条件は、１２００℃以下であることが好ましく、処理時間は４８時間以下であることが好ましい。
　また、せん断接合強度は、接合膜の接合前における表面状態（すなわち、表面粗さ）によっても制御することができる。
　（接合面積率）
　本参考形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、上記のように、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とのせん断接合強度が４ＭＰａ以上４０ＭＰａ以下であるとともに、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３との接合面積率が６０％以上９８％以下であることを要する。このように、２つの観点から、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３との関係を規定したことにより、本参考形態のＩＩＩ族窒化物複合基板１は、エピタキシャル成長時の基板の反りを顕著に低減し、平坦性が高く良質なエピタキシャル層を成長させることができる。また、これにより、半導体デバイスの製造工程において、基板剥離の発生頻度が極めて低く、半導体デバイスの製造歩留が高いという優れた効果を有する。接合面積率が６０％未満である場合には、エピタキシャル成長工程および半導体デバイス製造工程において、基板剥離の発生頻度が高く、半導体デバイスの製造歩留が低下する。接合面積率が９８％を超える場合には、接合膜１２に加わる応力が大きくなり、基板に反りが生じやすくなるため、この場合にも半導体デバイスの製造歩留が低下する。
　ここで、本参考形態において、「接合面積率」は、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３との接合面である接合膜１２を超音波顕微鏡により観測した場合に、接合欠陥（ボイドあるいは剥離）として検出される面積の総和を、支持基板１１の主面１１ｍの面積で除した値に１００を乗じた値である。かかる接合面積率は、より好ましくは７０％以上９０％以下であり、さらに好ましくは８０％以上８６％以下である。接合面積率が該範囲を占める場合には、接合膜１２に加わる応力が大幅に緩和され、半導体デバイスの製造歩留をより一層高めることができる。
　接合面積率を６０％以上９８％以下とする方法としては、たとえば、接合膜１２の表面を清浄化する方法を用いることができる。具体的には、接合膜１２の表面の汚れをＣＭＰにより除去した後に、該表面をさらに水で超音波洗浄する方法を好適に用いることができる。また、より好ましい方法として、接合膜１２の表面の汚れをＣＭＰにより除去した後に、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液や水などの薬液を用いた無砥粒ポリシング洗浄によりさらに汚れを除去する方法を用いることもできる。また、たとえば、超音波洗浄と無砥粒ポリシング洗浄とを併用しても良い。
　なお、接合面積率は、接合膜１２の厚さ分布を２％以上４０％以下とすることにより、より精細に制御することができる。すなわち、接合膜１２の厚さ分布が２％以上４０％以下であり、かつ接合面積率が６０％以上９８％以下であることが特に好ましい。
　（支持基板）
　支持基板１１は、ＩＩＩ族窒化物膜１３を支持できるものであれば特に制限はないが、高価なＩＩＩ族窒化物の使用量を低減してコストを低減する観点から、ＩＩＩ族窒化物と化学組成が異なる異組成基板であることが好ましい。支持基板１１は透明であっても、不透明であっても良く、利用される半導体デバイスに応じて適宜選択することができる。
　支持基板１１を構成する材料としては、従来公知のセラミックス材料、半導体材料、金属材料、多結晶材料、単結晶材料などを用いることができる。たとえば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）、ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2～２Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、グラファイトなどの焼結体材料、ＡｌＮ、サファイアなどの単結晶材料、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）などの金属材料、ならびに銅－タングステン（Ｃｕ－Ｗ）などの合金材料などを挙げることができる。
　また、支持基板１１は、エピタキシャル成長時などにおいて、アンモニアガスをはじめとする高温の腐食性ガスに曝されることもあるため、耐食性を有する基板であることが好ましい。したがって、たとえば、表面の耐食性を高めるため各種の表面保護コーティングなどが付されていても良い。
　（支持基板の熱伝導率）
　支持基板１１の熱伝導率λsは、３Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上２８０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下が好ましく、５Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上２１０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下がより好ましく、１０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上１２０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下がさらに好ましい。ここで、支持基板１１の熱伝導率λsは、レーザフラッシュ法により測定することができる。熱伝導率λsが好ましくは３Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上、より好ましくは５Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上、さらに好ましくは１０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上である支持基板１１を有するＩＩＩ族窒化物複合基板１は、ＩＩＩ族窒化物層を成長させる際にサセプタの主面からの熱を効率よくＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍに伝えることができる。熱伝導率λsが好ましくは２８０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下、より好ましくは２１０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下、さらに好ましくは１２０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下である支持基板１１を有するＩＩＩ族窒化物複合基板１は、ＩＩＩ族窒化物層を成長させる際にサセプタの主面からの熱をＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の全体に均一に伝えることができる。熱伝導率λsが２８０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下の支持基板１１は、熱伝導率λsが約３００Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1のＳｉＣ基板を支持基板として用いる場合よりも、ＩＩＩ族窒化物層を成長させる際にサセプタの主面からの熱をＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３の主面の全体に均一に伝えることができる。なお、支持基板１１の熱伝導率は、ＩＩＩ族窒化物膜１３の熱伝導率と異なっていても良い。
　（支持基板の熱膨張係数）
　支持基板１１は、割れ難い基板であることが好ましい。そして、支持基板１１の熱膨張係数は、ＩＩＩ族窒化物膜１３の熱膨張係数と近似していることが好ましい。支持基板１１がこのような性質を有することにより、ＩＩＩ族窒化物複合基板１が、エピタキシャル成長工程、半導体デバイス製造工程などで加熱されても、ＩＩＩ族窒化物膜１３が割れ難くなるため好適である。
　具体的には、支持基板１１の熱膨張係数αSに対するＩＩＩ族窒化物膜１３の熱膨張係数αIII-Nの比αIII-N／αSは、０．７５以上１．２５以下が好ましく、０．８以上１．２以下がより好ましく、０．９以上１．１以下がさらに好ましく、０．９５以上１．０５以下が特に好ましい。
　（支持基板１１の厚さ）
　支持基板１１の厚さ自体は特に制限されないが、加熱時にＩＩＩ族窒化物膜１３の反りや割れなどを抑制するという観点から、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さとの間で、次のような関係を満たすことが好ましい。すなわち、支持基板１１の厚さｔSに対するＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さｔIII-Nの比ｔIII-N／ｔSは、０．０００２以上０．０２以下であることが好ましい。ここで、上記の熱膨張係数の比αIII-N／αSが０．７５以上１．２５以下であり、かつ厚さの比ｔIII-N／ｔSが０．０００２以上０．０２以下であることにより、複合基板の製造工程、エピタキシャル成長工程、半導体デバイス製造工程などのあらゆる場面において、ＩＩＩ族窒化物膜１３の反りや割れなどに起因する不良の発生を大幅に低減することができる。なお、厚さの比ｔIII-N／ｔSは、より好ましくは、０．０００５以上０．０２以下である。
　（支持基板のヤング率）
　支持基板１１のヤング率Ｅsは、ＩＩＩ族窒化物複合基板１が加熱された際の反りの発生を抑制するとの観点から、ＥSが１５０ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下であることが好ましい。ＥSが１５０ＧＰａ未満であると加熱時に反りが発生しやすい傾向にあり、ＥSが５００ＧＰａを超えると加熱時に割れやクラックが発生しやすい傾向にあるため好ましくない。ここで、ＥSのより好ましい範囲は、２００ＧＰａ以上３５０ＧＰａ以下である。なお、支持基板１１のヤング率は、ＩＩＩ族窒化物膜１３と異なっていても良い。
　支持基板１１を構成する材料のうち、ＩＩＩ族窒化物膜１３と熱膨張係数やヤング率が近い値である材料としては、たとえば、ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2～２Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ2）、ムライト－ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）、Ａｌ2Ｏ3－ＳｉＯ2系複合酸化物の焼結体、およびこれらに酸化物、窒化物、炭酸塩などを添加した焼結体により形成される基板、モリブデン（Ｍｏ）基板、タングステン(Ｗ)基板などを挙げることができる。ここで、酸化物、窒化物および炭酸塩に含まれる元素は、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ｓｃ、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎなどが好適に挙げられる。
　（ＩＩＩ族窒化物膜）
　ＩＩＩ族窒化物膜１３は、ＩＩＩ族窒化物で形成される膜であり、ＧａＮ膜、ＡｌＮ膜などのＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ膜（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）などが挙げられる。
　ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さは、５０ｎｍ以上１０μｍ未満である。厚さが５０ｎｍ未満の場合は、ＩＩＩ族窒化物膜１３が割れやすい傾向にあり、その上に良質なエピタキシャル層を成長させることが困難となる。また、厚さが１０μｍ未満であることにより、高価なＩＩＩ族窒化物の使用量を抑え、半導体デバイスの付加価値を高めることができる。
　ＩＩＩ族窒化物膜１３の結晶構造は、良好な特性の半導体デバイスが得られる観点から、ウルツ鉱型構造が好ましい。ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍが最も近似する上記の所定の面方位は、所望の半導体デバイスに適したものであれば制限はなく、｛０００１｝、｛１０－１０｝、｛１１－２０｝、｛２１－３０｝、｛２０－２１｝、｛１０－１１｝、｛１１－２２｝、｛２２－４３｝、およびこれらのそれぞれの面方位から１５°以下の角度でずらした（１５°以下でオフした）面方位でもよい。また、これらのそれぞれの面方位の面の裏面の面方位およびかかる裏面の面方位から１５°以下の角度でずらした（１５°以下でオフした）面方位でもよい。すなわち、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍは、極性面、非極性面、および半極性面のいずれであってもよい。また、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍは、大口径化が容易であるとの観点から｛０００１｝面およびその裏面が好ましく、得られる発光デバイスのブルーシフトを抑制する観点から｛１０－１０｝面、｛２０－２１｝面およびそれらの裏面が好ましい。
　ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍにおける不純物金属原子は、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に成長させるＩＩＩ族窒化物層の結晶品質を高め、形成する半導体デバイスの特性を高くする観点から、３×１０13原子／ｃｍ2以下が好ましく、１×１０13原子／ｃｍ2以下がより好ましく、１×１０12原子／ｃｍ2以下がさらに好ましい。支持基板１１として、ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2～２Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ2）、ムライト－ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）、Ａｌ2Ｏ3－ＳｉＯ2系複合酸化物の焼結体などの基板を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１は、支持基板１１からの金属原子の溶出を抑制した洗浄、たとえば、界面活性剤と純水とを用いたスクラブ洗浄、二流体洗浄、メガソニック洗浄、低濃度の酸またはアルカリを用いた片面の枚葉洗浄などにより、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍにおける不純物金属原子の濃度が低減されていることが好ましい。
　また、ＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍにおけるその他の不純物は、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に成長させるＩＩＩ族窒化物層の結晶品質を高め、形成する半導体デバイスの特性を高くする観点から、Ｃｌ原子が２×１０14原子／ｃｍ2以下が好ましく、Ｓｉ原子が９×１０13原子／ｃｍ2以下が好ましい。ＩＩＩ族窒化物膜１３の転位密度は、特に制限はないが、半導体デバイスのリーク電流低減化の観点から、１×１０8ｃｍ-2以下が好ましい。ＩＩＩ族窒化物膜１３のキャリア濃度は、特に制限はないが、半導体デバイスの低抵抗化の観点から、１×１０17ｃｍ-3以上が好ましい。
　［参考形態ＩＩ－２：積層ＩＩＩ族窒化物複合基板］
　以下、図１４を参照して、参考発明ＩＩの別の参考形態である積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２を説明する。
　積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２は、参考形態ＩＩ－１のＩＩＩ族窒化物複合基板１と、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に配置されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０と、を含む。
　このように、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に、ＩＩＩ族窒化物層２０が配置されることにより、ＩＩＩ族窒化物層２０は良質なエピタキシャル層として成長することができる。
　本参考形態の積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２において、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に配置されているＩＩＩ族窒化物層２０は、作製する半導体デバイスの種類に応じて異なる。半導体デバイスとして発光デバイスを作製する場合は、ＩＩＩ族窒化物層２０は、たとえば、ｎ－ＧａＮ層２１、ｎ－Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層２２、多重量子井戸構造を有する活性層２３、ｐ－Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎ層２４、およびｐ－ＧａＮ層２５で構成することができる。半導体デバイスとして電子デバイスの１例であるＨＥＭＴ（高電子移動度トランジスタ）を作製する場合は、ＩＩＩ族窒化物層は、たとえば、ＧａＮ層、Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層で構成することができる。半導体デバイスとして電子デバイスの別の例であるＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）を作製する場合は、ＩＩＩ族窒化物層は、たとえば、ｎ+－ＧａＮ層(キャリア濃度がたとえば２×１０18ｃｍ-3)、ｎ-－ＧａＮ層(キャリア濃度がたとえば５×１０15ｃｍ-3)で構成することができる。
　［参考形態ＩＩ－３：ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス］
　以下、図１５および図１６を参照して、参考発明ＩＩのさらに別の参考形態であるＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を説明する。
　ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、参考形態ＩＩ－１のＩＩＩ族窒化物複合基板中のＩＩＩ族窒化物膜１３と、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に配置されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０と、を含む。
　このように、本参考形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、ＩＩＩ族窒化物複合基板１とその上に成長することにより配置されている結晶品質の極めて高いＩＩＩ族窒化物層２０とを含むため、高い半導体特性を有する。
　ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４のＩＩＩ族窒化物層２０は、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の種類に応じて異なる。図１５に示すように、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が発光デバイスの場合は、ＩＩＩ族窒化物層２０は、たとえば、ｎ－ＧａＮ層２１、ｎ－Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層２２、多重量子井戸構造を有する活性層２３、ｐ－Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎ層２４、およびｐ－ＧａＮ層２５で構成することができる。図１６に示すように、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が電子デバイスの一例であるＨＥＭＴの場合は、ＩＩＩ族窒化物層２０は、たとえば、ＧａＮ層２６、Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層２７で構成することができ、Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層２７上に、ソース電極６０、ドレイン電極７０、ゲート電極８０などを形成することができる。半導体デバイスとして電子デバイスの別の例であるＳＢＤを作製する場合は、ＩＩＩ族窒化物層は、たとえば、ｎ+－ＧａＮ層（キャリア濃度がたとえば２×１０18ｃｍ-3）、ｎ-－ＧａＮ層（キャリア濃度がたとえば５×１０15ｃｍ-3）で構成することができる。
　また、図１５および図１６に示すように、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４は、ＩＩＩ族窒化物層２０を支持するための支持基板１１およびデバイス支持基板４０の少なくともひとつをさらに含むことが好ましい。ここで、デバイス支持基板４０の形状は、平板形状に限らず、ＩＩＩ族窒化物膜１３およびＩＩＩ族窒化物層２０を支持してＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を形成することができるものである限り、任意の形状をとることができる。
　［参考形態ＩＩ－４：ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法］
　以下、図１７～図２１を参照して、参考発明ＩＩのさらに別の参考形態であるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法について説明する。
　本参考形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法は、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を準備する工程と、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０を成長させる工程と、を含む。
　（ＩＩＩ族窒化物複合基板を準備する工程）
　まず、図１７～図２０を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を準備する工程について説明する。
　ＩＩＩ族窒化物複合基板１を準備する工程では、参考形態ＩＩ－１にかかるＩＩＩ族窒化物複合基板１を製造する。ＩＩＩ族窒化物複合基板１の製造方法は、支持基板１１の主面１１ｍ側にＩＩＩ族窒化物膜１３を配置する方法であれば特に制限はなく、次の第１～第３の方法が挙げられる。
　第１の方法は、図１７に示すように、支持基板１１の主面１１ｍに、下地基板１３０の主面３０ｎ上に成膜させたＩＩＩ族窒化物膜１３を貼り合わせた後、下地基板１３０を除去する方法である。第２の方法は、図１８および図１９に示すように、支持基板１１の主面１１ｍにＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせた後、そのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせ面から所定の深さの面で分離することにより支持基板１１の主面１１ｍ上にＩＩＩ族窒化物膜１３を形成する方法である。第３の方法は、図２０に示すように、支持基板１１の主面１１ｍにＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせた後、そのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせ面の反対側の主面から研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかにより厚さを減少させて調整することにより支持基板１１の主面１１ｍ上にＩＩＩ族窒化物膜１３を形成する方法である。
　上記の第１の方法において、支持基板１１にＩＩＩ族窒化物膜１３を貼り合わせる方法には、支持基板１１の主面１１ｍに接合膜１２を介在させてＩＩＩ族窒化物膜１３を貼り合わせる方法（図１７を参照）などが挙げられる。また、上記の第２および第３の方法において、支持基板１１にＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせる方法には、支持基板１１の主面１１ｍに接合膜１２を介在させてＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを貼り合わせる方法（図１８～図２０を参照）などが挙げられる。
　なお、図１７には、支持基板１１に接合膜１２ａを形成するとともに、ＩＩＩ族窒化物膜１３に接合膜１２ｂを形成し、それらを貼り合わせる方法が図示されているが、たとえば、支持基板１１のみに接合膜１２を形成しておき、ＩＩＩ族窒化物膜１３と貼り合わせても何ら差し支えない。
　（第１の方法）
　図１７に示すように、第１の方法により複合基板を製造する方法は、特に制限はないが、効率的に複合基板を製造する観点から、支持基板１１を準備する工程（図１７（Ａ））と、下地基板１３０の主面１３０ｎ上にＩＩＩ族窒化物膜１３を形成する工程（図１７（Ｂ））と、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを貼り合わせて接合基板１Ｌを形成する工程（図１７（Ｃ））と、接合基板１Ｌから下地基板１３０を除去する工程（図１７（Ｄ））と、を含むことが好ましい。
　図１７（Ａ）に示す、支持基板１１を準備する工程は、特に制限はなく、たとえば、金属元素Ｍを含む酸化物であるＭＯx（ｘは任意の正の実数）、Ａｌを含む酸化物であるＡｌ2Ｏ3、およびＳｉを含む酸化物であるＳｉＯ2を所定のモル比で混合し焼結して得られる焼結体を所定の大きさに切り出して得られる基板の主面を研磨することにより行なうことができる。
　図１７（Ｂ）に示す、下地基板１３０の主面１３０ｎ上にＩＩＩ族窒化物膜１３を形成する工程は、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相堆積）法、スパッタ法、ＭＢＥ（分子線エピタキシ）法、ＰＬＤ（パルス・レーザ堆積）法、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相エピタキシ）法、昇華法、フラックス法、高窒素圧溶液法などにより好適に行なうことができる。
　図１７（Ｃ）に示すように、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを貼り合わせて接合基板１Ｌを形成する工程は、支持基板１１の主面１１ｍ上に接合膜１２ａを形成するサブ工程（図１７（Ｃ１））と、下地基板１３０の主面１３０ｎ上に形成されたＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｎ上に接合膜１２ｂを形成するサブ工程（図１７（Ｃ２））と、支持基板１１の主面１１ｍ上に形成された接合膜１２ａと下地基板１３０の主面１３０ｎ上に形成されたＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｎ上に形成された接合膜１２ｂとを貼り合わせるサブ工程（図１７（Ｃ３））と、を含む。これらのサブ工程により、互いに貼り合わされた接合膜１２ａと接合膜１２ｂとが接合により一体化して接合膜１２が形成され、支持基板１１と、下地基板１３０上に形成されたＩＩＩ族窒化物膜１３とが、接合膜１２を介在させて接合されることにより、接合基板１Ｌが形成される。
　ここで、接合膜１２ａ，１２ｂの形成方法は、特に制限はないが、膜形成コストを抑制する観点から、スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ（化学気相堆積）法などが好適に行なわれる。また、接合膜１２ａと接合膜１２ｂとを貼り合わせる方法には、特に制限はなく、貼り合わせ面を洗浄しそのまま貼り合わせた後６００℃～１２００℃程度に昇温して接合する直接接合法、貼り合わせ面を洗浄しプラズマやイオンなどで活性化処理した後に室温（たとえば２５℃）～４００℃程度の低温雰囲気下で接合する表面活性化接合法、貼り合わせ面を薬液と純水で洗浄処理した後、０．１ＭＰａ～１０ＭＰａ程度の高圧力を掛けて接合する高圧接合法、貼り合わせ面を薬液と純水で洗浄処理した後、１０-6Ｐａ～１０-3Ｐａ程度の高真空雰囲気下で接合する高真空接合法、などが好適である。上記のいずれの接合法においてもそれらの接合後に６００℃～１２００℃程度に昇温することによりさらに接合強度を高めることができる。特に、表面活性化接合法、高圧接合法、および高真空接合法においては、それらの接合後に６００℃～１２００℃程度に昇温することによる接合強度を高める効果が大きい。
　図１７（Ｄ）に示す、接合基板１Ｌから下地基板１３０を除去する工程は、特に制限はないが、下地基板１３０を効率的に除去する観点から、下地基板１３０をフッ化水素酸などのエッチャントにより溶解させて除去する方法、下地基板１３０の露出している主面側から研削または研磨により除去する方法などが好適に行なわれる。ここで、下地基板１３０をフッ化水素酸などのエッチャントにより溶解させて除去する場合には、支持基板１１を保護するための保護部材１４０を支持基板１１の回りに形成することが好ましい。
　このようにして、支持基板１１と、支持基板１１の主面１１ｍ上に配置された接合膜１２と、接合膜１２の主面上に配置されたＩＩＩ族窒化物膜１３と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１が得られる。
　（第２の方法）
　図１８および図１９に示す、第２の方法により複合基板を製造する方法は、特に制限はないが、効率的に複合基板を製造する観点から、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとを貼り合わせて接合基板１Ｌを形成する工程と（図１８（Ａ）および図１９（Ａ））と、接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎから内部に所定の深さに位置する面で分離する工程（図１８（Ｂ）および図１９（Ｂ））と、を含むことが好ましい。接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎから内部に所定の深さに位置する面で分離する方法には、特に制限はないが、効率的な分離を行なう観点から、図１８に示すようなイオン注入法、図１９に示す切断法などが好ましい。
　（イオン注入法）
　図１８に示すイオン注入法について以下に説明する。図１８（Ａ）に示すように、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとを貼り合わせて接合基板１Ｌを形成する工程は、支持基板１１の主面１１ｍ上に接合膜１２ａを形成するサブ工程（図１８（Ａ１））と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面１３ｎ側からイオンＩを注入することにより主面１３ｎから内部に所定の深さの位置の面にイオン注入領域１３ｉを形成するとともに主面１３ｎ上に接合膜１２ｂを形成するサブ工程（図１８（Ａ２））と、支持基板１１の主面１１ｍ上に形成された接合膜１２ａとＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面１３ｎ上に形成された接合膜１２ｂとを貼り合わせるサブ工程（図１８（Ａ３））と、を含む。これらのサブ工程により、互いに貼り合わされた接合膜１２ａと接合膜１２ｂとが接合により一体化して接合膜１２が形成され、支持基板１１と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとが、接合膜１２を介在させて接合されて、接合基板１Ｌが形成される。接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの内部に注入されたイオンＩは、後工程においてガス化して急激な体積膨張を起こすことにより、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄをイオン注入領域１３ｉで分離させる。
　ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとは、後工程において分離によりＩＩＩ族窒化物膜１３を提供するドナー基板である。かかるＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを形成する方法は、上記の第１の方法により複合基板を製造する方法におけるＩＩＩ族窒化物膜１３を形成する方法と同様である。また、接合膜１２ａ，１２ｂの形成方法は、第１の方法により複合基板を製造する方法における接合膜１２ａ，１２ｂの形成方法と同様である。また、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとを貼り合わせる方法は、上記の第１の方法により複合基板を製造する方法における支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを貼り合わせる方法と同様である。
　ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに注入されるイオンＩは、特に制限はないが、ＩＩＩ族窒化物膜１３の品質の低下を抑制する観点およびイオン注入領域１３ｉに注入されたイオンＩのガス化温度をＩＩＩ族窒化物膜１３の分解温度より低くする観点から、質量の小さい原子のイオン、たとえば、水素イオン、ヘリウムイオンなどが好ましい。
　図１８（Ｂ）に示す、接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎから内部に所定の深さに位置する面で分離する工程は、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに注入されたイオンＩをガス化させる方法であれば特に制限はない。たとえば、熱を加えたり、超音波を加えたりする方法などで、接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面から所定の深さの位置に形成されているイオン注入領域１３ｉに注入されているイオンＩをガス化させて急激な体積膨張をさせることにより行なう。
　このようにして、接合基板１ＬがＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎから内部に所定の深さに位置する面で分離して、支持基板１１と、支持基板１１の主面１１ｍ上に配置された接合膜１２と、接合膜１２の主面上に配置されたＩＩＩ族窒化物膜１３と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１が得られる。
　（切断法）
　図１９に示す切断法について以下に説明する。図１９（Ａ）に示すように、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとを貼り合わせて接合基板１Ｌを形成する工程は、支持基板１１の主面１１ｍ上に接合膜１２ａを形成するサブ工程（図１９（Ａ１））と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面１３ｎ上に接合膜１２ｂを形成するサブ工程（図１９（Ａ２））と、支持基板１１の主面１１ｍ上に形成された接合膜１２ａとＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面１３ｎ上に形成された接合膜１２ｂとを貼り合わせるサブ工程（図１９（Ａ３））と、を含む。これらのサブ工程により、互いに貼り合わされた接合膜１２ａと接合膜１２ｂとが接合により一体化して接合膜１２が形成され、支持基板１１と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとが、接合膜１２を介在させて接合されて、接合基板１Ｌが形成される。
　図２０（Ｂ）に示す、接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎから内部に所定の深さに位置する面で分離する工程は、接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎから内部に所定の深さに位置する面でＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを切断することにより行なう。ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板を切断する方法は、特に制限なく、ワイヤーソー、内周刃、外周刃などが好適に用いられる。
　このようにして、接合基板１ＬがＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎから内部に所定の深さに位置する面で分離して、支持基板１１と、支持基板１１の主面１１ｍ上に配置された接合膜１２と、接合膜１２の主面上に配置されたＩＩＩ族窒化物膜１３と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１が得られる。
　（第３の方法）
　図２０に示すように、第３の方法により複合基板を製造する方法は、特に制限はないが、効率的に複合基板を製造する観点から、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとを貼り合わせて接合基板１Ｌを形成する工程と（図２０（Ａ））と、接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎと反対側の主面１３ｍから研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかを行なう工程（図２０（Ｂ））と、を含むことが好ましい。
　図２０（Ａ）に示すように、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとを貼り合わせて接合基板１Ｌを形成する工程は、支持基板１１の主面１１ｍ上に接合膜１２ａを形成するサブ工程（図２０（Ａ１））と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面１３ｎ上に接合膜１２ｂを形成するサブ工程（図２０（Ａ２））と、支持基板１１の主面１１ｍ上に形成された接合膜１２ａとＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの主面１３ｎ上に形成された接合膜１２ｂとを貼り合わせるサブ工程（図２０（Ａ３））と、を含む。これらのサブ工程により、互いに貼り合わされた接合膜１２ａと接合膜１２ｂとが接合により一体化して接合膜１２が形成され、支持基板１１と、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとが、接合膜１２を介在させて接合されて、接合基板１Ｌが形成される。
　ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとは、上記第２の方法と同様に、後工程において分離によりＩＩＩ族窒化物膜１３を提供するドナー基板である。かかるＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを形成する方法は、上記の第１の方法により複合基板を製造する方法におけるＩＩＩ族窒化物膜１３を形成する方法と同様である。また、接合膜１２ａ，１２ｂの形成方法は、第１の方法により複合基板を製造する方法における接合膜１２ａ，１２ｂの形成方法と同様である。また、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとを貼り合わせる方法は、上記の第１の方法により複合基板を製造する方法における支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを貼り合わせる方法と同様である。
　図２０（Ｂ）に示すように、接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面である主面１３ｎと反対側の主面１３ｍから研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかを行なう工程により、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの厚さを減少させて所望の厚さのＩＩＩ族窒化物膜１３が形成されるため、支持基板１１と、支持基板１１の主面１１ｍ上に配置された接合膜１２と、接合膜１２の主面上に配置されたＩＩＩ族窒化物膜１３と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板１が得られる。
　ここで、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを研削する方法は、特に制限はなく、砥石による研削（平面研削）、ショット・ブラストなどが挙げられる。ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを研磨する方法は、特に制限はなく、機械的研磨、化学機械的研磨などが挙げられる。ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄをエッチングする方法は、特に制限はなく、薬液によるウェットエッチング、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）などのドライエッチングなどが挙げられる。
　以上のようにして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１を製造することができる。以上のようにして製造されたＩＩＩ族窒化物複合基板１は、その上に良質なエピタキシャル層を成長させることができるとともに、半導体デバイスの製造歩留を向上させるという優れた効果を有する。
　（ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造工程）
　次に、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造工程について説明する。
　本参考形態であるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法は、上記のＩＩＩ族窒化物複合基板１を準備する工程を含み、図２１に示すように、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０を成長させる工程（図２１（Ａ））を含む。本参考形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法は、ＩＩＩ族窒化物層の成長の際に、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の主面１３ｍ上にＩＩＩ族窒化物層を成長させるため、高い歩留で高特性のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを製造できる。
　本参考形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法において、ＩＩＩ族窒化物層２０上にさらにデバイス支持基板４０を貼り合わせる工程（図２１（Ｂ））と、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１１を除去する工程（図２１（Ｃ））と、をさらに含むことができる。これらの工程を加えることにより、高い歩留でデバイス支持基板４０により支持された機械的強度が強く高特性のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを製造できる。
　本参考形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法は、具体的には、以下の工程により、行なうことができる。
　（ＩＩＩ族窒化物層の成長工程）
　図２１（Ａ）に示す、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０を成長させる工程において、ＩＩＩ族窒化物層２０を成長させる方法は、結晶品質の高いＩＩＩ族窒化物層２０をエピタキシャル成長させる観点から、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＨＶＰＥ法、昇華法などの気相法、フラックス法などの液相法などが好適であり、特にＭＯＣＶＤ法が好適である。
　ＩＩＩ族窒化物層２０の構成は、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の種類に応じて異なる。ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が発光デバイスの場合は、ＩＩＩ族窒化物層２０は、たとえば、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に、ｎ－ＧａＮ層２１、ｎ－Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層２２、多重量子井戸構造を有する活性層２３、ｐ－Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎ層２４、およびｐ－ＧａＮ層２５を順に成長させることにより構成することができる。
　上記のようにして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層２０を成長させることにより、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２が得られる。
　（デバイス支持基板の貼り合わせ工程）
　図２１（Ｂ）に示す、ＩＩＩ族窒化物層２０上にさらにデバイス支持基板４０を貼り合わせる工程は、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２のＩＩＩ族窒化物層２０上に、第１電極３０およびパッド電極３３を形成するとともに、デバイス支持基板４０上にパッド電極４３および接合金属膜４４を形成し、パッド電極３３に接合金属膜４４を貼り合わせることにより行なう。かかる工程により、積層基板３が得られる。デバイス支持基板４０には、Ｓｉ基板、ＣｕＷ基板などが用いられる。
　（支持基板の除去工程）
　図２１（Ｃ）に示す、ＩＩＩ族窒化物複合基板１から支持基板１１を除去する工程は、積層基板３から、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の支持基板１１を除去することにより行なう。これにより、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３との間に介在している接合膜１２も同時に除去することができる。
　支持基板１１および接合膜１２の除去方法は、特に制限はなく、研削、エッチングなどが好適に用いられる。たとえば、硬度、強度、および耐摩耗性が低く削られ易い材料で形成される支持基板１１は、製造コストを低減する観点から、研削および研磨の少なくともいずれかにより除去することができる。また、酸、アルカリなどの薬液に溶解する材料で形成される支持基板１１は、製造コストが低い観点から薬液でエッチングして除去することができる。なお、支持基板１１の除去が容易な観点から、支持基板１１は、サファイア、ＳｉＣ、ＩＩＩ族窒化物（たとえばＧａＮ）などの単結晶材料で形成されている支持基板に比べて、セラミックスなどの多結晶材料で形成されている支持基板の方が好ましい。
　（電極の形成工程）
　図２１（Ｄ）に示す、積層基板３から支持基板１１および接合膜１２が除去されることにより露出したＩＩＩ族窒化物膜１３上に第２電極５０を形成し、デバイス支持基板４０上にデバイス支持基板電極４５を形成する。
　以上のようにして、高い歩留で極めて良好な特性を有するＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを製造することができる。
　（実施例Ａ）
　１．ＩＩＩ族窒化物複合基板の作製
　図８（Ａ）を参照して、支持基板１１として直径７５ｍｍで厚さ４００μｍのムライト基板（基板全体に対してＡｌ2Ｏ3が６０モル％でＳｉＯ2が４０モル％である）を準備した。支持基板１１は、その熱伝導率が３Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1であり、そのヤング率が２００ＧＰａであった。支持基板１１の両側の主面１１ｍ，１１ｎを、研磨剤としてダイヤモンドスラリーを用いて、銅系定盤により粗研磨、スズ定盤により仕上げ前研磨、不織布研磨パッドにより仕上げ研磨を行なった。
　次に、支持基板１１の仕上げ研磨後の主面１１ｍ上に、厚さ８００ｎｍのＳｉＯ2膜をＰＥ－ＣＶＤ（プラズマ援用－化学気相堆積）法により成長させ、窒素雰囲気中で８００℃で１時間のアニールを行った後に、平均粒径４０ｎｍのコロイダルシリカ砥粒を含みｐＨが１０のスラリーを用いたＣＭＰ（化学機械的研磨）により、主面１２ａｍが二乗平均平方根粗さで０．３ｎｍ以下に鏡面化された厚さ４００ｎｍの接合膜１２ａを形成した。次いで、ＣＭＰで用いたコロイダルシリカ砥粒を除去するために、ＫＯＨ水溶液による無砥粒ポリシング洗浄、純水によるポリシング洗浄、および純水によるメガソニック洗浄（５００ｋＨｚ～５ＭＨｚのメガソニック帯域の周波数の超音波を用いた洗浄）を行なった。
　また、図８（Ｂ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとして直径７５ｍｍで厚さ８ｍｍのＧａＮ結晶体を準備し、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面を機械研磨およびＣＭＰにより二乗平均平方根粗さを２ｎｍ以下に平坦化した後、その上に厚さ８００ｎｍのＳｉＯ2膜をＰＥ－ＣＶＤ法により成長させ、窒素雰囲気中で８００℃で１時間のアニールを行った後に、平均粒径が４０ｎｍのコロイダルシルカ砥粒を含みｐＨが１０のスラリーを用いたＣＭＰにより、主面が二乗平均平方根粗さで０．３ｎｍ以下に鏡面化された厚さ５００ｎｍの接合膜１２ｂを形成した。次いで、ＣＭＰで用いたコロイダルシリカ砥粒を除去するために、ＫＯＨ水溶液による無砥粒ポリシング洗浄、純水によるポリシング洗浄、および５００ｋＨｚ～５ＭＨｚのメガソニック帯域の周波数の超音波を用いた純水による超音波洗浄を行なった。ここで、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄは、下地基板としてＧａＡｓ基板を用いて、ＨＶＰＥ法により成長させたものであった。ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄは、その導電型がｎ型で、その転位密度が１×１０8ｃｍ-2で、そのキャリア濃度が１×１０17ｃｍ-3であった。
　次に、図８（Ｃ）を参照して、接合膜１２ａの主面１２ａｍと接合膜１２ｂの主面１２ｂｎとを貼り合わせることにより、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを接合膜１２を介在させて貼り合わせた接合基板１Ｌを得た。貼り合わせ後に、接合基板１Ｌを窒素ガス雰囲気中で８００℃まで昇温することによりアニールして接合強度を高めた。
　次に、図８（Ｄ）を参照して、接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを接合膜１２との貼り合わせ面から内部に４０μｍの距離の深さに位置する面でワイヤーソーにより切断することにより、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３であるＧａＮ膜とが接合膜１２を介在させて貼り合わされたＩＩＩ族窒化物複合基板１を得た。ワイヤーは、ダイヤモンド砥粒を電着した線径１２０μｍの固定砥粒ワイヤーを用いた。切断抵抗を低減して厚さの精度および平坦性を高めるために、切断方式としてはワイヤーを揺動させ、それに同期してＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを振動させる方式とした。ワイヤーソー切断の抵抗係数は、４２００Ｎとした。切断後に、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３を機械研磨およびＣＭＰを行なった。研磨剤としてダイヤモンドスラリーを用いて、銅系定盤により粗研磨、スズ定盤により仕上げ前研磨を実施した。さらに、ｐＨ１１のコロイダルシリカスラリー（平均粒径８０μｍのコロイダルシリカ砥粒を含むｐＨ１１のスラリー）と不織布研磨パッドにより仕上げ研磨を行なった。ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの均一化のため、ＣＭＰでの複合基板の装置への取り付けには、予備的に真空チャック吸着で基板形状を矯正した後に、装置に吸着固定する方式とした。仕上げ前研磨は作用係数ＦＥが４×１０-17ｍ2／ｓ～１×１０-16ｍ2／ｓの条件で行ない、仕上げ研磨は作用係数ＦＥが４×１０-14ｍ2／ｓ～１×１０-13ｍ2／ｓの条件で行なった。仕上げ研磨後のＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さは０．３μｍであった。
　上記仕上げ研磨後のＩＩＩ族窒化物複合基板１について、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍt、およびＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍの所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoを表１にまとめた。
　ここで、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍtおよびＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍの所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoは、図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上において、１つの中心点ＰCと、その中心点ＰCから互いに直角な４方向上でかつ外縁から５ｍｍ内側にある４つの外側点ＰOと、１つの中心点ＰCと４つの外側点ＰOとの中間に位置する４つの点および４つの外側点ＰOの互いの中間に位置する４つの点をあわせた８つの中間点ＰMとで構成される１３点の測定点ＰにおけるＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さおよびＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍの所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値からそれぞれ算出した。
　２．ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの作製
　図１２を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスとしてＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）を作製した。
　まず、図１２（Ａ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に、ＭＯＣＶＤ法により、ＩＩＩ族窒化物層２０として、厚さ２μｍのｎ+－ＧａＮ層２８（キャリア濃度が２×１０18ｃｍ-3）、厚さ７μｍのｎ-－ＧａＮ層２９（キャリア濃度が５×１０15ｃｍ-3）を順にエピタキシャル成長させることにより、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２を得た。
　次に、図１２（Ｂ）を参照して、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２のＩＩＩ族窒化物層２０の最上層であるｎ-－ＧａＮ層２９上にＥＢ（電子線）蒸着法により、厚さ４ｎｍのＮｉ層および厚さ２００ｎｍのＡｕ層を順次形成し、アニールにより合金化することによりショットキー電極である第１電極３０を形成した。第１電極３０の径は２００μｍとした。第１電極３０上に、ＥＢ蒸着法により、厚さ２００ｎｍのＴｉ層、厚さ１００ｎｍのＰｔ層、および厚さ１０００ｎｍのＡｕ層を順次形成することによりパッド電極３３を形成した。
　また、デバイス支持基板４０としてＭｏ基板を準備し、デバイス支持基板４０の一方の主面上に、接合金属膜４４としてＡｕＳｎはんだ膜を形成した。デバイス支持基板４０の他方の主面上に、ＥＢ蒸着法により、厚さ２００ｎｍのＴｉ層、厚さ１００ｎｍのＰｔ層、および厚さ１０００ｎｍのＡｕ層を順次形成することによりデバイス支持基板電極４６を形成した。
　次に、パッド電極３３に接合金属膜４４を貼り合わせることにより、積層基板３を得た。
　次に、図１２（Ｃ）を参照して、積層基板３から支持基板１１および接合膜１２をエッチングにより除去した。エッチングにはフッ化水素酸を用いた。
　次に、図１２（Ｄ）を参照して、積層基板３から支持基板１１および接合膜１２が除去されて露出したＩＩＩ族窒化物膜１３上に、ＥＢ蒸着法により、厚さ２０ｎｍのＴｉ層、厚さ２００ｎｍのＡｌ層、および厚さ３００ｎｍのＡｕ層を順次形成し、アニールすることにより、オーミック電極である第２電極５０を形成した。こうして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４としてＳＢＤが得られた。
　得られたＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４であるＳＢＤの歩留率は、以下のようにして算出した。すなわち、ＳＢＤについて逆方向の電流―電圧特性を測定し、そのＳＢＤの耐圧が２５０Ｖ以上の基準に適合したものを良品、適合しなかったものを不良品とし、良品を表品と不良品との合計で除したものの百分率を歩留率とした。ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留率を表１にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１を参照して、支持基板と、厚さ０．３μｍ（この値は５０ｎｍ以上１０μｍ未満）のＩＩＩ族窒化物膜と、を有する直径７５ｍｍ（この値は７５ｍｍ以上）のＩＩＩ族窒化物複合基板であって、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍtが０．０１以上０．５以下であり、ＩＩＩ族窒化物膜の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoが０．００５以上０．６以下であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留が高かった。
　（実施例Ｂ）
　図８、図１０および図１２を参照して、直径を７５ｍｍ～１５０ｍｍの間で変動させ、例Ｂ２～例Ｂ１０については、接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを接合膜１２との貼り合わせ面から内部に５０μｍの距離の深さに位置する面でワイヤーソーにより切断し、研磨およびＩＣＰ－ＲＩＥ（誘導結合プラズマ－反応性イオンエッチング）によりドライエッチングしたこと、例Ｂ１、例Ｂ１１および例１２については、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに１×１０18ｃｍ-2のドーズ量で水素イオンを注入して貼り合わせた後、８００℃まで加熱することにより、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄをイオン注入領域１３ｉで分離し、さらにＩＣＰ－ＲＩＥによりドライエッチングしたこと、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの仕上げ研磨の作用係数ＦＥを５．０×１０-14ｍ2／ｓとしたこと、仕上げ研磨後のＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さを０．０３μｍ～９．５μｍの間で変動させた１ＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製したこと以外は、実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１およびＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を作製した。
　実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１について、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍt、およびＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍの所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoを算出して、表２にまとめた。また、実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の歩留率を算出して、表２にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２を参照して、厚さ０．０５μｍ～９．５μｍ（すなわち５０ｎｍ以上１０μｍ未満）のＩＩＩ族窒化物膜を有する直径７５ｍｍ～１５０ｍｍ（すなわち７５ｍｍ以上）のＩＩＩ族窒化物複合基板であって、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍtが０．３（この値は０．０１以上０．５以下）であり、ＩＩＩ族窒化物膜の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoが０．４５（この値は０．００５以上０．６以下）であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留が高かった。
　（実施例Ｃ）
　半導体デバイス用基板として、ＩＩＩ族窒化物自立基板、および、直径７５ｍｍ～１５０ｍｍで変動させたこと、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの仕上げ研磨の作用係数ＦＥを５．５×１０-14ｍ2／ｓとしたこと以外は実施例Ａと同様にして作製されたＩＩＩ族窒化物複合基板を準備した。ＩＩＩ族窒化物自立基板は、所定の直径を有するＧａＮ結晶体をワイヤーソーで切断し研磨することにより表３および表４に示す直径および厚さの基板とした。
　上記のＩＩＩ族窒化物複合基板およびＩＩＩ族窒化物自立基板を用いたこと以外は、実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを作製した。例Ｃ１～例Ｃ１５ではＩＩＩ族窒化物複合基板を用いてＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを作製し、例Ｃ１６～例Ｃ１８ではＩＩＩ族窒化物自立基板を用いてＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを作製した。
　得られたＩＩＩ族窒化物複合基板について、反りＷIII-N、比ＷIII-N／Ｄ、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍt、およびＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍの所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoを算出して、表３および表４にまとめた。また、ＩＩＩ族窒化物自立基板について、反りＷIII-N、比ＷIII-N／Ｄ、そのＩＩＩ族窒化物自立基板の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍt、およびＩＩＩ族窒化物自立基板の表面（おもてめん）側の主面１３ｍの所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoを算出して、表４にまとめた。さらに、実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の歩留率を算出して、表３および表４にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表３および表４を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス作製の際の基板としてＩＩＩ族窒化物自立基板を用いた場合は、直径が大きく厚さが小さいと反りが大きくなり、割れが発生した。これに対して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス作製の際の基板としてＩＩＩ族窒化物複合基板を用いた場合は、直径が大きくＩＩＩ族窒化物膜の厚さが小さくても、割れは発生せず、高い歩留でＩＩＩ族窒化物半導体デバイスが得られた。
　（実施例Ｄ）
　図８および図１２を参照して、支持基板１１として直径１００ｍｍのＡｌ2Ｏ3－ＳｉＯ2複合酸化物基板（基板全体に対してＡｌ2Ｏ3が７８質量％でＳｉＯ2が２２質量％である）を用いたこと、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３ＤとしてＯ（酸素）原子およびＳｉ（ケイ素）原子がドーピングされ転位集中領域がなく転位密度が５×１０6ｃｍ-2で均一でありキャリア濃度が２×１０18ｃｍ-3の導電性が高い直径１００ｍｍのＧａＮ基板を用いたこと、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの切断を放電ワイヤー加工で実施したこと、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの仕上げ研磨の作用係数ＦＥを６．２×１０-14ｍ2／ｓとしたこと、仕上げ研磨後のＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さを０．１５μｍとしたこと以外は、実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１およびＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を作製した。支持基板１１は、熱伝導率が４Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1で、ヤング率が２２０ＧＰａであった。
　実施例Ａと同様にして、仕上げ研磨後のＩＩＩ族窒化物複合基板１について、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍt、およびＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍの所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoを算出して、表５にまとめた。
　また、仕上げ研磨後のＩＩＩ族窒化物複合基板１について、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-N、およびＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓIII-Nの比ｓIII-N／ｍIII-Nを算出して、表５にまとめた。ここで、二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nおよび二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓIII-Nの比ｓIII-N／ｍIII-Nは、図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上において、１つの中心点ＰCと、その中心点ＰCから互いに直角な４方向上でかつ外縁から５ｍｍ内側にある４つの外側点ＰOと、１つの中心点ＰCと４つの外側点ＰOとの中間に位置する４つの点および４つの外側点ＰOの互いの中間に位置する４つの点をあわせた８つの中間点ＰMとで構成される１３点の測定点ＰにおけるＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さから算出した。
　さらに、実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の歩留率を算出して、表５にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　表５を参照して、厚さ０．１５μｍ（この値は５０ｎｍ以上１０μｍ未満）のＩＩＩ族窒化物膜を有する直径１００ｍｍ（この値は７５ｍｍ以上）のＩＩＩ族窒化物複合基板であって、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍtが０．１５（この値は０．０１以上０．５以下）であり、ＩＩ族窒化物膜の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoが０．３（この値は０．００５以上０．６以下）であり、ＩＩＩ族窒化物膜側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nが０．４ｎｍ以上１０ｎｍ以下であり、ＩＩＩ族窒化物膜側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nに対する標準偏差ｓIII-Nの比ｓIII-N／ｍIII-Nが０．００８以上０．５以下であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留が高かった。
　（実施例Ｅ）
　図８および図１２を参照して、支持基板１１として、Ａｌ2Ｏ3とＳｉＯ2の化学組成比が異なる２種類のムライト基板とＡｌ2Ｏ3とＳｉＯ2の化学組成比が異なる６種類のＡｌ2Ｏ3－ＳｉＯ2複合酸化物基板を用いたこと、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの仕上げ研磨の作用係数ＦＥを４．５×１０-14ｍ2／ｓとしたこと、仕上げ研磨後における支持基板１１の厚さｔSに対するＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さｔIII-Nの比ｔIII-N／ｔSを５×１０-5～３×１０-2の間で変動させたこと、直径を７５ｍｍ～１５０ｍｍの間で変動させたこと以外は、実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１およびＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を作製した。
　実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１について、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍt、およびＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍの所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoを算出して、表６および表７にまとめた。さらに、支持基板１１の熱膨張係数αSおよびＩＩＩ族窒化物膜１３の熱膨張係数αIII-Nを熱機械分析装置により測定し、支持基板の熱膨張係数αSに対するＩＩＩ族窒化物膜の熱膨張係数αIII-Nの比αIII-N／αSを算出して、結果を表６および表７にまとめた。さらに、支持基板１１の厚さｔSおよびＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さｔIII-Nを、それぞれデジタルインジケーターおよび反射率分光法により測定し、支持基板１１の厚さｔSに対するＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さｔIII-Nの比ｔIII-N／ｔSを算出して、結果を表６および表７にまとめた。さらに、実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の歩留率を算出して、表６および表７にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　表６および表７を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板であれば、支持基板１１として化学組成がそれぞれ異なるムライト基板、化学組成がそれぞれ異なるＡｌ2Ｏ3－ＳｉＯ2複合酸化物基板のいずれかを有するＩＩＩ族窒化物複合基板１を用いても、そのＩＩＩ族窒化物膜の厚さが５０ｎｍ以上１０μｍ未満とし、直径が７５ｍｍ～１５０ｍｍであり、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍtが０．４（この値は０．０１以上０．５以下）であり、ＩＩ族窒化物膜の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoが０．５（この値は０．００５以上０．６以下）であるＩＩＩ族窒化物複合基板１を用いて作製されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留が高かった。また、支持基板１１の熱膨張係数αSに対するＩＩＩ族窒化物膜１３の熱膨張係数αIII-Nの比αIII-N／αSが０．７５以上１．２５以下である場合、支持基板１１の厚さｔSに対するＩＩＩ族窒化物膜の厚さｔIII-Nの比ｔIII-N／ｔSが１×１０-4以上２×１０-2以下である場合に、作製されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留が高かった。
　（実施例Ｆ）
　図８および図１２を参照して、支持基板１１としてＡｌ2Ｏ3－ＳｉＯ2複合酸化物基板（基板全体に対してＡｌ2Ｏ3が７８質量％でＳｉＯ2が２２質量％であるを用いたこと、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの仕上げ研磨の作用係数ＦＥを８．２×１０-14ｍ2／ｓとしたこと、直径を７５ｍｍ～１５０ｍｍの間で変動させたＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製したこと、得られたＩＩＩ族窒化物複合基板１をさらに洗浄したこと以外は、実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１およびＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を作製した。ここで、支持基板１１は、熱伝導率が４Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1で、ヤング率が２２０ＧＰａであった。また、洗浄方法は、界面活性剤と純水とを用いたスクラブ洗浄、純水を用いた二流体洗浄、および純水を用いたメガソニック洗浄を組み合わせることにより実施した。
　実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１について、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSを算出して、表８にまとめた。また、ＩＩＩ族窒化物複合基板１について、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍにおける不純物金属原子の濃度を、ＴＸＲＦ（全反射蛍光Ｘ分析）法により測定して、表８にまとめた。ここで、ＴＸＲＦ法による測定は、Ｗ（タングステン）線源を用いて、０．０５°の入射角で行なった。さらに、実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の歩留率を算出して、表８にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　表８を参照して、厚さ０．３μｍ（この値は５０ｎｍ以上１０μｍ未満）のＩＩＩ族窒化物膜を有する直径７５ｍｍ～１５０ｍｍであり、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍtが０．０８（この値は０．０１以上０．５以下）であり、ＩＩ族窒化物膜の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoが０．２２（この値は０．００５以上０．６以下）であり、ＩＩＩ族窒化物膜側の主面における不純物金属原子の濃度が１×１０13原子／ｃｍ2以下であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留が高かった。
　（実施例Ｇ）
　図１１および図１２を参照して、支持基板１１として熱伝導率が２Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1～３００Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1の間にある直径７５ｍｍの基板を用いたこと、直径７５ｍｍのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ主面と反対側の主面１３ｍから研削および研磨を行なってＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さを０．３μｍとしたこと、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの仕上げ研磨の作用係数ＦＥを８．８×１０-14ｍ2／ｓとしたこと以外は、実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１およびＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を作製した。ここで、支持基板１１の熱伝導率は、酸化物原料の配合比率、および焼成条件を調整することにより行った。また、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの研削には、平均砥粒が２５μｍ～３５μｍのダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥粒を用いた。
　実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１について、ＩＩＩ族窒化物複合基板１について、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍt、およびＩＩＩ族窒化物膜１３の主面１３ｍの所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoを算出して、表９にまとめた。また、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の支持基板の熱伝導率をレーザフラッシュ法により測定して表９にまとめた。さらに、実施例Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の歩留率を算出して、表９にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
　表９を参照して、厚さ０．３μｍ（この値は５０ｎｍ以上１０μｍ未満）のＩＩＩ族窒化物膜を有する直径７５ｍｍ（この値は７５ｍｍ以上）のＩＩＩ族窒化物複合基板であり、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍtが０．１２（この値は０．０１以上０．５以下）であり、ＩＩ族窒化物膜の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoが０．１６（この値は０．００５以上０．６以下）であり、熱伝導率が３Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上２８０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下である支持基板を有するＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留が高かった。
　参考発明Ｉにかかる参考例Ｉ－Ａ～参考例Ｉ－Ｇについて以下に示す。
　（参考例Ｉ－Ａ）
　１．ＩＩＩ族窒化物複合基板の作製
　図８（Ａ）を参照して、支持基板１１として直径７５ｍｍで厚さ４００μｍのムライト基板（基板全体に対してＡｌ2Ｏ3が６０モル％でＳｉＯ2が４０モル％である）を準備した。支持基板１１は、その熱伝導率が３Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1であり、そのヤング率が２００ＧＰａであった。支持基板１１の両側の主面１１ｍ，１１ｎを、研磨剤としてダイヤモンドスラリーを用いて、銅系定盤により粗研磨、スズ定盤により中間研磨、不織布研磨パッドにより仕上げ研磨を行なった。仕上げ研磨においては、作用係数ＦＥが４×１０-17ｍ2／ｓ以上１×１０-16ｍ2／ｓ以下の条件で研磨した。
　次に、支持基板１１の仕上げ研磨後の主面１１ｍ上に、厚さ８００ｎｍのＳｉＯ2膜をＰＥ－ＣＶＤ（プラズマ援用－化学気相堆積）法により成長させ、窒素雰囲気中で８００℃で１時間のアニールを行った後に、平均粒径４０ｎｍのコロイダルシリカ砥粒を含みｐＨが１０のスラリーを用いたＣＭＰ（化学機械的研磨）により、主面１２ａｍが二乗平均平方根粗さで０．３ｎｍ以下に鏡面化された厚さ４００ｎｍの接合膜１２ａを形成した。次いで、ＣＭＰで用いたコロイダルシリカ砥粒を除去するために、ＫＯＨ水溶液による無砥粒ポリシング洗浄、純水によるポリシング洗浄、および純水によるメガソニック洗浄（５００ｋＨｚ～５ＭＨｚのメガソニック帯域の周波数の超音波を用いた洗浄）を行なった。
　また、図８（Ｂ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄとして直径７５ｍｍで厚さ８ｍｍのＧａＮ結晶体を準備し、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面を機械研磨およびＣＭＰにより二乗平均平方根粗さを２ｎｍ以下に平坦化した後、その上に厚さ８００ｎｍのＳｉＯ2膜をＰＥ－ＣＶＤ法により成長させ、窒素雰囲気中で８００℃で１時間のアニールを行った後に、平均粒径が４０ｎｍのコロイダルシルカ砥粒を含みｐＨが１０のスラリーを用いたＣＭＰにより、主面１２ｂｎが二乗平均平方根粗さで０．３ｎｍ以下に鏡面化された厚さ５００ｎｍの接合膜１２ｂを形成した。次いで、ＣＭＰで用いたコロイダルシリカ砥粒を除去するために、ＫＯＨ水溶液による無砥粒ポリシング洗浄、純水によるポリシング洗浄、および純水によるメガソニック洗浄（５００ｋＨｚ～５ＭＨｚのメガソニック帯域の周波数の超音波を用いた洗浄）を行なった。ここで、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄは、下地基板としてＧａＡｓ基板を用いて、ＨＶＰＥ法により成長させたものであった。ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄは、その導電型がｎ型で、その転位密度が１×１０8ｃｍ-2で、そのキャリア濃度が１×１０17ｃｍ-3であった。
　次に、図８（Ｃ）を参照して、接合膜１２ａの主面１２ａｍと接合膜１２ｂの主面１２ｂｎとを貼り合わせることにより、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを接合膜１２を介在させて貼り合わせた接合基板１Ｌを得た。貼り合わせ後に、接合基板１Ｌを窒素ガス雰囲気中で８００℃まで昇温することによりアニールして接合強度を高めた。
　次に、図８（Ｄ）を参照して、接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを接合膜１２との貼り合わせ面から内部に４０μｍの距離の深さに位置する面でワイヤーソーにより切断することにより、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３であるＧａＮ膜とが接合膜１２を介在させて貼り合わされたＩＩＩ族窒化物複合基板１を得た。ワイヤーは、ダイヤモンド砥粒を電着した線径１８０μｍの固定砥粒ワイヤーを用いた。切断抵抗を低減して厚さの精度および平坦性を高めるために、切断方式としてはワイヤーを揺動させ、それに同期してＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを振動させる方式とした。ワイヤーソー切断の抵抗係数は、４２００Ｎとした。切断後に、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３を機械研磨およびＣＭＰを行なった。研磨剤としてダイヤモンドスラリーを用いて、銅系定盤により粗研磨、スズ定盤により中間研磨を実施した。さらに、ｐＨ１１のコロイダルシリカスラリー（平均粒径６０ｎｍのコロイダルシリカ砥粒を含みｐＨ１１のスラリー）を用いて不織布研磨パッドにより仕上げ研磨を行なった。ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さの均一化のため、ＣＭＰでの複合基板の装置への取り付けには、予備的に真空チャック吸着で基板形状を矯正した後に、装置に吸着固定する方式とした。仕上げ研磨においては、作用係数ＦＥが７×１０-14ｍ2／ｓの条件で研磨した。仕上げ研磨後のＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さは０．６μｍであった。
　上記仕上げ研磨後のＩＩＩ族窒化物複合基板１について、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍS、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSを表１０にまとめた。
　ここで、二乗平均平方根粗さの平均値ｍSおよび二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSは、図２に示す支持基板１１側の主面１１ｎ上において、１つの中心点ＰCと、その中心点ＰCから互いに直角な４方向上でかつ外縁から５ｍｍ内側にある４つの外側点ＰOと、１つの中心点ＰCと４つの外側点ＰOとの中間に位置する４つの点および４つの外側点ＰOの互いの中間に位置する４つの点をあわせた８つの中間点ＰMとで構成される１３点の測定点Ｐにおける支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さから算出した。
　２．ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの作製
　図１２を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスとしてＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）を作製した。
　まず、図１２（Ａ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に、ＭＯＣＶＤ法により、ＩＩＩ族窒化物層２０として、厚さ２μｍのｎ+－ＧａＮ層２８（キャリア濃度が２×１０18ｃｍ-3）、厚さ７μｍのｎ-－ＧａＮ層２９（キャリア濃度が５×１０15ｃｍ-3）を順にエピタキシャル成長させることにより、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２を得た。
　次に、図１２（Ｂ）を参照して、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２のＩＩＩ族窒化物層２０の最上層であるｎ-－ＧａＮ層２９上に、ＥＢ（電子線）蒸着法により、厚さ４ｎｍのＮｉ層および厚さ２００ｎｍのＡｕ層を順次形成し、アニールにより合金化することによりショットキー電極である第１電極３０を形成した。第１電極３０の径は２００μｍとした。第１電極３０上に、ＥＢ蒸着法により、厚さ２００ｎｍのＴｉ層、厚さ１００ｎｍのＰｔ層、および厚さ１０００ｎｍのＡｕ層を順次形成することによりパッド電極３３を形成した。
　また、デバイス支持基板４０としてＭｏ基板を準備し、デバイス支持基板４０の一方の主面上に、接合金属膜４４としてＡｕＳｎはんだ膜を形成した。デバイス支持基板４０の他方の主面上に、ＥＢ蒸着法により、厚さ２００ｎｍのＴｉ層、厚さ１００ｎｍのＰｔ層、および厚さ１０００ｎｍのＡｕ層を順次形成することによりデバイス支持基板電極４６を形成した。
　次に、パッド電極３３に接合金属膜４４を貼り合わせることにより、積層基板３を得た。
　次に、図１２（Ｃ）を参照して、積層基板３から支持基板１１および接合膜１２をエッチングにより除去した。エッチングにはフッ化水素酸を用いた。
　次に、図１２（Ｄ）を参照して、積層基板３から支持基板１１および接合膜１２が除去されて露出したＩＩＩ族窒化物膜１３上に、ＥＢ蒸着法により、厚さ２０ｎｍのＴｉ層、厚さ２００ｎｍのＡｌ層、および厚さ３００ｎｍのＡｕ層を順次形成し、アニールすることにより、オーミック電極である第２電極５０を形成した。こうして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４としてＳＢＤが得られた。
　得られたＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４であるＳＢＤの歩留率は、以下のようにして算出した。すなわち、ＳＢＤについて逆方向の電流―電圧特性を測定し、そのＳＢＤの耐圧が２５０Ｖ以上の基準に適合したものを良品、適合しなかったものを不良品とし、良品を表品と不良品との合計で除したものの百分率を歩留率とした。ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留率を表１０にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
　表１０を参照して、支持基板と、厚さ０．６μｍ（この値は５０ｎｍ以上１０μｍ未満）のＩＩＩ族窒化物膜と、を有する直径７５ｍｍ（この値は７５ｍｍ以上）のＩＩＩ族窒化物複合基板であって、支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍSが０．３ｎｍ以上２０ｎｍ以下であり、前記支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSが０．００５以上０．４以下であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留が高かった。
　（参考例Ｉ－Ｂ）
　図８、図１０および図１２を参照して、直径を７５ｍｍ～１５０ｍｍの間で変動させ、例Ｂ２～例Ｂ１０、例Ｂ１２および例Ｂ１３については、接合基板１ＬのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを接合膜１２との貼り合わせ面から内部に５０μｍの距離の深さに位置する面でワイヤーソーにより切断し、研磨およびＩＣＰ－ＲＩＥ（誘導結合プラズマ－反応性イオンエッチング）によりドライエッチングしたこと、例Ｂ１、例Ｂ１１および例Ｂ１４については、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄに１×１０18ｃｍ-2のドーズ量で水素イオンを注入して貼り合わせた後、８００℃まで加熱することにより、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄをイオン注入領域１３ｉで分離し、さらにＩＣＰ－ＲＩＥによりドライエッチングしたこと、支持基板１１側の主面１１ｎの仕上げ研磨においては作用係数ＦＥが９．０×１０-17ｍ2／ｓの条件で研磨したこと、仕上げ研磨後のＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さを０．０３μｍ～９．５μｍの間で変動させた１ＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製したこと以外は、参考例Ｉ－Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１およびＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を作製した。支持基板１１は、熱伝導率が３Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1で、ヤング率が２００ＧＰａであった。
　参考例Ｉ－Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１について、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍS、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSを算出して、表１１にまとめた。また、参考例Ｉ－Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の歩留率を算出して、表１１にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
　表１１を参照して、厚さ０．０５μｍ～９．５μｍのＩＩＩ族窒化物膜を有する直径７５ｍｍ～１５０ｍｍのＩＩＩ族窒化物複合基板であって、支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍSが１．２ｎｍ（この値は０．３ｎｍ以上２０ｎｍ以下）であり、支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSが０．０６（この値は０．００５以上０．４以下）であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留が高かった。
　（参考例Ｉ－Ｃ）
　半導体デバイス用基板として、直径を７５ｍｍ～１５０ｍｍ間で変動させたＩＩＩ族窒化物自立基板、および直径を７５ｍｍ～１５０ｍｍ間で変動させたこと以外は参考例Ｉ－Ａと同様にして作製されたＩＩＩ族窒化物複合基板を準備した。ＩＩＩ族窒化物自立基板は、所定の直径を有するＧａＮ結晶体をワイヤーソーで切断し研磨することにより表１３に示す直径および厚さの基板とした。
　上記のＩＩＩ族窒化物複合基板およびＩＩＩ族窒化物自立基板を用いたこと以外は、参考例Ｉ－Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを作製した。例Ｃ１～例Ｃ１５ではＩＩＩ族窒化物複合基板を用いてＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを作製し、例Ｃ１６～例Ｃ１８ではＩＩＩ族窒化物自立基板を用いてＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを作製した。
　得られたＩＩＩ族窒化物複合基板について、反りＷS、比ＷS／Ｄ、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍS、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSを算出して、表１２および表１３にまとめた。また、ＩＩＩ族窒化物自立基板について、反りＷS、比ＷS／Ｄ、その裏面側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍS、裏面側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSを算出して、表１２および表１３にまとめた。さらに、参考例Ｉ－Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の歩留率を算出して、表１２および表１３にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
　表１２および表１３を参照して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス作製の際の基板としてＩＩＩ族窒化物自立基板を用いた場合は、直径が大きく厚さが小さいと反りが大きくなり、割れが発生した。これに対して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス作製の際の基板としてＩＩＩ族窒化物複合基板を用いた場合は、直径が大きくＩＩＩ族窒化物膜の厚さが小さくても、割れは発生せず、高い歩留でＩＩＩ族窒化物半導体デバイスが得られた。
　（参考例Ｉ－Ｄ）
　図８および図１２を参照して、支持基板１１として直径が１２５ｍｍのＡｌ2Ｏ3－ＳｉＯ2複合酸化物基板（基板全体に対してＡｌ2Ｏ3が８２質量％でＳｉＯ2が１８質量％である）を用いたこと、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３ＤとしてＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３ＤとしてＯ（酸素）原子およびＳｉ（ケイ素）原子がドーピングされ転位集中領域がなく転位密度が５×１０6ｃｍ-2で均一でありキャリア濃度が２×１０18ｃｍ-3の導電性が高い直径が１２５ｍｍのＧａＮ基板を用いたこと、支持基板１１側の主面１１ｎの仕上げ研磨においては作用係数ＦＥが６．５×１０-17ｍ2／ｓの条件で研磨したこと、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの切断を放電ワイヤー加工で実施したこと、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの仕上げ研磨の際に粒径が２０ｎｍ～４００ｎｍのコロイダルシリカを含むスラリーを用いて作用係数ＦＥを４×１０-14ｍ2／ｓ以上１×１０-13ｍ2／ｓ以下としたこと、ＩＩＩ族窒化物膜の厚さを１５０ｎｍとしたこと以外は、参考例Ｉ－Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１およびＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を作製した。支持基板１１は、熱伝導率が５Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1で、ヤング率が２３０ＧＰａであった。
　参考例Ｉ－Ａと同様にして、仕上げ研磨後のＩＩＩ族窒化物複合基板１について、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍS、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSを算出して、表１４にまとめた。
　また、仕上げ研磨後のＩＩＩ族窒化物複合基板１について、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-N、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓIII-Nの比ｓIII-N／ｍIII-Nを表１４にまとめた。ここで、二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nおよび二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓIII-Nの比ｓIII-N／ｍIII-Nは、図２に示すＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上において、１つの中心点ＰCと、その中心点ＰCから互いに直角な４方向上でかつ外縁から５ｍｍ内側にある４つの外側点ＰOと、１つの中心点ＰCと４つの外側点ＰOとの中間に位置する４つの点および４つの外側点の互いの中間に位置する４つの点をあわせた８つの中間点ＰMとで構成される１３点の測定点ＰにおけるＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍの二乗平均平方根粗さから算出した。
　さらに、参考例Ｉ－Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の歩留率を算出して、表１４にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
　表１４を参照して、厚さ１５０ｎｍ（この値は５０ｎｍ以上１０μｍ未満）のＩＩＩ族窒化物膜を有する直径１２５ｍｍ（この値は７５ｍｍ以上）のＩＩＩ族窒化物複合基板であって、支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍSが５ｎｍ（この値は０．３ｎｍ以上２０ｎｍ以下）であり、支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSが０．１５（この値は０．００５以上０．４以下）であり、ＩＩＩ族窒化物膜側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nが０．４ｎｍ以上１０ｎｍ以下であり、ＩＩＩ族窒化物膜側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nに対する標準偏差ｓIII-Nの比ｓIII-N／ｍIII-Nが０．００８以上０．５以下であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留が高かった。
　（参考例Ｉ－Ｅ）
　図８および図１２を参照して、支持基板１１として、Ａｌ2Ｏ3とＳｉＯ2の化学組成比が異なる２種類のムライト基板とＡｌ2Ｏ3とＳｉＯ2の化学組成比が異なる６種類のＡｌ2Ｏ3－ＳｉＯ2複合酸化物基板を用いたこと、支持基板１１側の主面１１ｎの仕上げ研磨においては作用係数ＦＥが７．２×１０-17ｍ2／ｓの条件で研磨したこと、仕上げ研磨後のＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さを変動させたこと、直径を７５ｍｍ～１５０ｍｍの間で変動させたこと以外は、参考例Ｉ－Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１およびＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を作製した。
　参考例Ｉ－Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１について、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍS、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSを算出して、表１５および表１６にまとめた。さらに、支持基板１１の熱膨張係数αSおよびＩＩＩ族窒化物膜１３の熱膨張係数αIII-Nを熱機械分析装置により測定し、支持基板の熱膨張係数αSに対するＩＩＩ族窒化物膜の熱膨張係数αIII-Nの比αIII-N／αSを算出して、結果を表１５および表１６にまとめた。さらに、支持基板１１の厚さｔSおよびＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さｔIII-Nを、それぞれデジタルインジケーターおよび反射率分光法により測定し、支持基板１１の厚さｔSに対するＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さｔIII-Nの比ｔIII-N／ｔSを算出して、結果を表１５および表１６にまとめた。さらに、参考例Ｉ－Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の歩留率を算出して、表１５および表１６にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
　表１５および表１６を参照して、ＩＩＩ族窒化物複合基板であれば、支持基板１１として化学組成がそれぞれ異なるムライト基板、化学組成がそれぞれ異なるＡｌ2Ｏ3－ＳｉＯ2複合酸化物基板のいずれかを有するＩＩＩ族窒化物複合基板１を用いても、そのＩＩＩ族窒化物膜の厚さが５０ｎｍ以上１０μｍ未満とし、直径が７５ｍｍ～１５０ｍｍであり、支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍSが４ｎｍ（この値は０．３ｎｍ以上２０ｎｍ以下）であり、支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSが０．１２（この値は０．００５以上０．４以下）であるＩＩＩ族窒化物複合基板１を用いて作製されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留が高かった。また、支持基板１１の熱膨張係数αSに対するＩＩＩ族窒化物膜１３の熱膨張係数αIII-Nの比αIII-N／αSが０．７５以上１．２５以下である場合、支持基板１１の厚さｔSに対するＩＩＩ族窒化物膜の厚さｔIII-Nの比ｔIII-N／ｔSが１×１０-4以上２×１０-2以下である場合に、作製されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留が高かった。
　（参考例Ｉ－Ｆ）
　図８および図１２を参照して、支持基板１１としてＡｌ2Ｏ3－ＳｉＯ2複合酸化物基板（基板全体に対してＡｌ2Ｏ3が８０質量％でＳｉＯ2が２０質量％である）を用いたこと、研削および作用係数ＦＥが８．９×１０-17ｍ2／ｓの仕上げ研磨により支持基板１１の厚さを５００μｍとしたこと、ＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さを０．４μｍとしたこと、直径を７５ｍｍ～１５０ｍｍの間で変動させた１ＩＩＩ族窒化物複合基板１を作製したこと、得られたＩＩＩ族窒化物複合基板１をさらに洗浄したこと以外は、参考例Ｉ－Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１およびＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を作製した。ここで、支持基板１１は、熱伝導率が４Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1で、ヤング率が２２０ＧＰａであった。また、洗浄方法は、界面活性剤と純水とを用いたスクラブ洗浄、塩酸またはＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）と純水とを用いた二流体洗浄、および塩酸またはＴＭＡＨと純水とを用いたメガソニック洗浄を組み合わせることにより実施した。
　参考例Ｉ－Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１について、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSを算出して、表１７にまとめた。また、ＩＩＩ族窒化物複合基板１について、ＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍにおける不純物金属原子の濃度を、ＴＸＲＦ（全反射蛍光Ｘ分析）法により測定して、表１７にまとめた。ここで、ＴＸＲＦ法による測定は、Ｗ（タングステン）線源を用いて、０．０５°の入射角で行なった。さらに、参考例Ｉ－Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の歩留率を算出して、表１７にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
　表１７を参照して、厚さ０．４μｍ（この値は５０ｎｍ以上１０μｍ未満）のＩＩＩ族窒化物膜を有する直径７５ｍｍ～１５０ｍｍであり、支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍSが７ｎｍ（この値は０．３ｎｍ以上２０ｎｍ以下）であり、支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSが０．０６（この値は０．００５以上０．４以下）であり、ＩＩＩ族窒化物膜側の主面における不純物金属原子の濃度が３×１０12原子／ｃｍ2以下であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留が高かった。
　（参考例Ｉ－Ｇ）
　図１１および図１２を参照して、支持基板１１として熱伝導率が２Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1～３００Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1の間にある直径７５ｍｍの基板を用いたこと、直径７５ｍｍのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ主面と反対側の主面１３ｍから研削および研磨を行なってＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さを１μｍとしたこと、支持基板１１側の主面１１ｎの仕上げ研磨においては作用係数ＦＥが８．７×１０-17ｍ2／ｓの条件で研磨したこと、以外は、参考例Ｉ－Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１およびＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４を作製した。ここで、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの研削には、平均砥粒が２５μｍ～３５μｍのダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥粒を用いた。また、支持基板１１の熱伝導率は、酸化物原料の配合比率、および焼成条件を調整することにより行った。
　参考例Ｉ－Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板１について、支持基板１１側の主面１１ｎの二乗平均平方根粗さの平均値ｍSを算出して、表１８にまとめた。また、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の支持基板の熱伝導率をレーザフラッシュ法により測定して表１８にまとめた。さらに、参考例Ｉ－Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の歩留率を算出して、表１８にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
　表１８を参照して、厚さ１μｍ（この値は５０ｎｍ以上１０μｍ未満）のＩＩＩ族窒化物膜を有する直径７５ｍｍ（この値は７５ｍｍ以上）のＩＩＩ族窒化物複合基板であり、支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍSが３ｎｍ（この値は０．３ｎｍ以上２０ｎｍ以下）であり、支持基板側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍSに対する二乗平均平方根粗さの標準偏差ｓSの比ｓS／ｍSが０．０７（この値は０．００５以上０．４以下）であり、熱伝導率が３Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上２８０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下である支持基板を有するＩＩＩ族窒化物複合基板を用いて作製されたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留が高かった。
　参考発明ＩＩにかかる参考例ＩＩ－Ａ～参考例ＩＩ－Ｈについて以下に示す。
　［（１）　ＩＩＩ族窒化物複合基板の作製］
　（参考例ＩＩ－Ａ）
　以下、図１８を参照して、参考例ＩＩ－ＡにかかるＩＩＩ族窒化物複合基板を説明する。
　まず、図１８（Ａ１）に示すように、支持基板１１として直径７５ｍｍで厚さ５００μｍのＡｌ2Ｏ3－ＳｉＯ2複合酸化物基板（基板全体に対してＡｌ2Ｏ3が８５質量％であり、ＳｉＯ2が１５質量％である複合酸化物基板）を準備した。この支持基板１１は、熱伝導率が１０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1であり、ヤング率が２５０ＧＰａであった。
　次いで、支持基板１１の両側の主面１１ｍを、研磨剤としてダイヤモンドスラリーを用いて、銅系定盤により粗研磨、スズ系定盤により中間研磨、不織布研磨パッドにより仕上げ研磨を行なった。仕上げ研磨においては、作用係数ＦＥが４×１０-17ｍ2／ｓ以上１×１０-16ｍ2／ｓ以下の条件で研磨した。
　次に、支持基板１１の仕上げ研磨後の主面１１ｍ上に、厚さ８００ｎｍのＳｉＯ2膜をＰＥ－ＣＶＤ（プラズマ援用－化学気相堆積）法により成長させ、窒素雰囲気中で８００℃で１時間のアニールを行なった。
　次に、平均粒径４０ｎｍのコロイダルシリカ砥粒を含みｐＨが１０のスラリーを用いたＣＭＰにより、主面１２ａｍが二乗平均平方根粗さ（以下「ＲＭＳ（Root-Mean-Square　roughness）」とも記す）で０．３ｎｍ以下に鏡面化された厚さ４００ｎｍの接合膜１２ａを形成した。次いで、ＣＭＰの際に用いたコロイダルシリカ砥粒を除去するために、ＫＯＨ水溶液による無砥粒ポリシング洗浄、純水によるポリシング洗浄、および純水によるメガソニック洗浄（５００ｋＨｚ～５ＭＨｚのメガソニック帯域の周波数の超音波を用いた洗浄）を行なった。
　次に、図１８（Ａ２）に示すように、ＧａＮバルク結晶を用いて、直径７５ｍｍで厚さ８ｍｍのＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを準備した。ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄは、ＧａＮ結晶体である。
　次いで、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面側の主面１３ｎを機械研磨およびＣＭＰによりＲＭＳを２ｎｍ以下に平坦化した。その後、貼り合わせ面側の主面１３ｎ上に厚さ８００ｎｍのＳｉＯ2膜をＰＥ－ＣＶＤ法により成長させ、窒素雰囲気中、８００℃で１時間のアニールを行なった。続いて、平均粒径が４０ｎｍのコロイダルシリカ砥粒を含みｐＨが１０のスラリーを用いたＣＭＰにより、主面１２ｂｎがＲＭＳで０．３ｎｍ以下に鏡面化された厚さ５００ｎｍの接合膜１２ｂを形成した。次いで、ＣＭＰの際に用いたコロイダルシリカ砥粒を除去するために、ＫＯＨ水溶液による無砥粒ポリシング洗浄、純水によるポリシング洗浄、および純水によるメガソニック洗浄を行なった。
　次いで、イオン注入装置により、ドーズ量１×１０17ｃｍ-2および加速電圧５０ｋｅＶの条件で、ＧａＮ結晶体であるＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄの貼り合わせ面側の主面１３ｎ側から、貼り合わせ面側の主面１３ｎからの深さｔが１１０ｎｍであるイオン注入領域１３ｉに、イオンＩとして水素イオンを注入した。なお、ここで「イオン注入領域１３ｉ」は、水素イオンが注入された面を示す。
　なお、ここで、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄは、下地基板としてＧａＡｓ基板を用いて、ＨＶＰＥ法により成長させたものであった。ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄは、ｎ型の導電型であり、転移密度が１×１０8ｃｍ-2であり、キャリア濃度が１×１０17ｃｍ-3であった。
　次に、図１８（Ａ１）～（Ａ３）に示すように、接合膜１２ａの主面１２ａｍと接合膜１２ｂの主面１２ｂｎとを貼り合わせることにより、支持基板１１とＩＩＩ族窒化物膜１３とを接合膜１２を介在させて貼り合わせた接合基板１Ｌを得た。貼り合わせた後に、接合基板１Ｌを窒素雰囲気中で８００℃まで昇温することによりアニールして接合強度を高めた。
　次に、図１８（Ｂ）に示すように、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３Ｄを４００℃で熱処理して、イオン注入領域１３ｉを脆化させて、この面において、ＩＩＩ族窒化物膜１３を分割して、ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板１３ＤｒとＩＩＩ族窒化物複合基板１とを得た。
　以上のようにして、支持基板と、厚さが１１０ｎｍのＧａＮ薄膜とが、ＳｉＯ2膜を介して、貼り合わされた直径７５ｍｍのＩＩＩ族窒化物複合基板１が得られた。
　さらに、上記の工程を繰り返すことにより、同ＩＩＩ族窒化物複合基板１を２４枚得た。
　［（２）　ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの作製］
　以下、図２２を参照して、参考例に係るＩＩＩ族窒化物半導体デバイスであるＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）を説明する。
　まず、図２２（Ａ）に示すように、ＩＩＩ族窒化物複合基板１のＩＩＩ族窒化物膜１３側の主面１３ｍ上に、ＭＯＣＶＤ法により、ＩＩＩ族窒化物層２０として、厚さ２μｍのｎ+－ＧａＮ層２８（キャリア濃度が２×１０18ｃｍ-3）、厚さ７μｍのｎ-－ＧａＮ層２９（キャリア濃度が５×１０15ｃｍ-3）を、この順序でエピタキシャル成長させることにより、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２を得た。
　次に、図２２（Ｂ）に示すように、積層ＩＩＩ族窒化物複合基板２のＩＩＩ族窒化物層２０の最上層であるｎ-－ＧａＮ層２９上に、電子線蒸着法（以下、ＥＢ（Electron　Beam）蒸着法とも記す）により、厚さ４ｎｍのＮｉ層と厚さ２００ｎｍのＡｕ層とを順次形成し、アニールにより合金化することによってショットキー電極である第１電極３０を形成した。なお、このとき、第１電極３０の径は２００μｍとした。さらに、第１電極３０上に、ＥＢ蒸着法により、厚さ２００ｎｍのＴｉ層と、厚さ１００ｎｍのＰｔ層と、厚さ１０００ｎｍのＡｕ層とを順次形成することによりパッド電極３３を形成した。
　また、デバイス支持基板４０としてＭｏ基板を準備し、デバイス支持基板４０上にＥＢ蒸着法により、厚さ２００ｎｍのＴｉ層と、厚さ１００ｎｍのＰｔ層と、厚さ１０００ｎｍのＡｕ層とを順次形成することによりパッド電極４３を形成した。そして、パッド電極４３上に、接合金属膜４４として、ＡｕＳｎはんだ膜を形成した。
　次に、パッド電極３３に接合金属膜４４を貼り合わせることにより、積層基板３を得た。
　次に、図２２（Ｃ）に示すように、積層基板３から、ＩＩＩ族窒化物複合基板１の支持基板１１および接合膜１２を、フッ化水素酸を用いたエッチングにより除去した。
　次に、図２２（Ｄ）に示すように、積層基板３から支持基板１１および接合膜１２が除去されることによって露出したＩＩＩ族窒化物膜１３上に、ＥＢ蒸着法により、厚さ２０ｎｍのＴｉ層と、厚さ２００ｎｍのＡｌ層と、厚さ３００ｎｍのＡｕ層とを順次形成し、アニールすることにより、オーミック電極である第２電極５０を形成した。また、デバイス支持基板４０上に、ＥＢ蒸着により、厚さ２０ｎｍのＴｉ層と、厚さ３００ｎｍのＡｕ層とを順次形成し、アニールすることにより、デバイス支持基板電極４５を形成した。こうして、ＳＢＤであるＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４が得られた。
　以上のようにして得られたＩＩＩ族窒化物半導体デバイス４の歩留率は、以下のようにして算出した。すなわち、ＳＢＤについて逆方向の電流－電圧特性を測定し、耐電圧が２５０Ｖ以上の基準に適合したものを良品とし、適合しなかったものを不良品として、良品数を、良品数と不良品数との合計で除した値の百分率を歩留率とした。
　以上に説明した方法により、表１９に示す厚さ分布を有する接合膜を含むＩＩＩ族窒化物複合基板、および、それらを用いたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを作製した。
　これらのＩＩＩ族窒化物複合基板は、支持基板と、厚さが１１０ｎｍ（すなわち、５０ｎｍ以上１０μｍ未満）のＩＩＩ族窒化物膜と、が貼り合わされた直径が７５ｍｍ（すなわち、７５ｍｍ以上）の複合基板である。
　接合膜の厚さ分布と、前述の方法により算出したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留率との関係を表１９に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
　表１９より明らかなように、接合膜の厚さ分布が２％以上４０％以下であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いた半導体デバイス（Ａ２～Ａ６）は、かかる条件を満たさないＩＩＩ族窒化物複合基板を用いた半導体デバイス（Ａ１およびＡ７）に比べて、歩留率が良好であった。
　（参考例ＩＩ－Ｂ）
　参考例ＩＩ－Ａと同様にして、表２０に示すせん断接合強度および接合面積率で、支持基板とＩＩＩ族窒化物膜とが接合されたＩＩＩ族窒化物複合基板、および、それらを用いたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを作製した。
　これらのＩＩＩ族窒化物複合基板は、支持基板と、厚さが１１０ｎｍ（すなわち、５０ｎｍ以上１０μｍ未満）のＩＩＩ族窒化物膜と、が貼り合わされた直径が７５ｍｍ（すなわち、７５ｍｍ以上）の複合基板である。
　せん断接合強度および接合面積率と、前述の方法により算出したＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留率との関係を表２０に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
　表２０より明らかなように、支持基板とＩＩＩ族窒化物膜とのせん断接合強度が４ＭＰａ以上４０ＭＰａ以下であり、支持基板とＩＩＩ族窒化物膜との接合面積率が６０％以上９８％以下であるＩＩＩ族窒化物複合基板を用いた半導体デバイス（Ｂ２～Ｂ５、Ｂ７およびＢ８）は、かかる条件を満たさないＩＩＩ族窒化物複合基板を用いた半導体デバイス（Ｂ１、Ｂ６およびＢ９）に比べて、歩留率が良好であった。
　（参考例ＩＩ－Ｃ）
　以下の（ｉ）～（ｖ）以外の条件は、参考例ＩＩ－Ａと同様にして、参考例ＩＩ－ＣにかかるＩＩＩ族窒化物複合基板、および、それらを用いたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを作製した。
（ｉ）支持基板１１として、Ａｌ2Ｏ3－ＳｉＯ2複合酸化物基板（基板全体に対してＡｌ2Ｏ3が８２質量％であり、ＳｉＯ2が１８質量％である複合酸化物基板）、ムライト－ＹＳＺ、およびムライトから選択される複合酸化物基板を用いたこと
（ｉｉ）直径をそれぞれ７５ｍｍ～１５０ｍｍの間で変動させたこと
（ｉｉｉ）接合膜１２をＡＰ－ＣＶＤ（常圧－化学気相堆積）法により成長させたこと
（ｉｖ）支持基板１１側の主面１１ｍの仕上げ研磨の際に作用係数ＦＥが８．５×１０-17ｍ2／ｓ以上１×１０-16ｍ2／ｓ以下の条件で研磨したこと
（ｖ）仕上げ研磨後のＩＩＩ族窒化物膜１３の厚さをそれぞれ１００ｎｍ～１μｍの間で変動させたこと
　なお、参考例ＩＩ－ＣにかかるＩＩＩ族窒化物複合基板の接合膜の厚さ分布はすべて５％（すなわち、２％以上４０％以下）とした。
　参考例ＩＩ－Ｃに係るＩＩＩ族窒化物複合基板の構成と、それらを用いたＩＩＩ族半導体デバイスの歩留率との関係を表２１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
　表２１中、αIII-N／αSは支持基板の熱膨張係数αSに対するＩＩＩ族窒化物膜の熱膨張係数αIII-Nの比を示し、ｔIII-N／ｔSは支持基板の厚さｔSに対するＩＩＩ族窒化物膜の厚さｔIII-Nの比を示している。
　表２１より明らかなように、支持基板と、厚さが１００ｎｍ～１μｍ（すなわち、５０ｎｍ以上１０μｍ未満）のＩＩＩ族窒化物膜と、が貼り合わされた直径が７５ｍｍ以上のＩＩＩ族窒化物複合基板であり、接合膜の厚さ分布が５％（すなわち、２％以上４０％以下）であるＩＩＩ族窒化物複合基板のうち、ｔIII-N／ｔSが０．０００２以上０．０２以下である複合基板を用いたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは特に高い歩留率で製造することができた。
　上記に加えて、αIII-N／αSが０．７５以上１．２５以下である複合基板には、割れが全く発生しておらず、歩留も良好であった。
　（参考例ＩＩ－Ｄ）
　表２２に示す熱伝導率λsを有する支持基板を使用した以外は、参考例ＩＩ－Ａと同様にして、ＩＩＩ族窒化物複合基板、および、それらを用いたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを作製した。
　支持基板の熱伝導率λsとＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留率との関係を表２２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
　表２２より明らかなように、支持基板と、厚さが１００ｎｍ～１μｍ（すなわち、５０ｎｍ以上１０μｍ未満）のＩＩＩ族窒化物膜と、が貼り合わされた直径が７５ｍｍ以上のＩＩＩ族窒化物複合基板であり、接合膜の厚さ分布が５％（すなわち、２％以上４０％以下）であるＩＩＩ族窒化物複合基板のうち、熱伝導率λSが３Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上２８０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下である複合基板を用いたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは特に高い歩留率で製造することができた。
　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　ＩＩＩ族窒化物複合基板、１Ｌ，１ＬＳ　接合基板、２　積層ＩＩＩ族窒化物複合基板、３　積層基板、４　ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス、５Ｄ，５Ｄｒ　支持体付ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板、１１　支持基板、１１ｍ，１１ｎ，１２ａｍ，１２ｂｎ，１２ｍ，１３ｍ，１３ｎ，１３０ｎ　主面、１２，１４　接合膜、１３　ＩＩＩ族窒化物膜、１３Ｄ，１３Ｄｒ　ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板、１３ｉ　イオン注入領域、１５　ＩＩＩ族窒化物膜ドナー基板支持体、２０　ＩＩＩ族窒化物層、２１　ｎ－ＧａＮ層、２２　ｎ－Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層、２３　活性層、２４　ｐ－Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎ層、２５　ｐ－ＧａＮ層、２６　ＧａＮ層、２７　Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層、２８　ｎ+－ＧａＮ層、２９　ｎ-－ＧａＮ層、３０　第１電極、３３，４３　パッド電極、４０　デバイス支持基板、４４　接合金属膜、４５，４６　デバイス支持基板電極、５０　第２電極、６０　ソース電極、７０　ドレイン電極、８０　ゲート電極、１３０　下地基板、１４０　保護部材。

Claims (14)

  1. 　支持基板と、厚さが５０ｎｍ以上１０μｍ未満のＩＩＩ族窒化物膜と、が貼り合わされた直径が７５ｍｍ以上のＩＩＩ族窒化物複合基板であって、
    　前記ＩＩＩ族窒化物膜の厚さの平均値ｍtに対する厚さの標準偏差ｓtの比ｓt／ｍtが０．０１以上０．５以下であり、前記ＩＩＩ族窒化物膜の主面の所定の面方位の面に対するオフ角の絶対値の平均値ｍoに対するオフ角の絶対値の標準偏差ｓoの比ｓo／ｍoが０．００５以上０．６以下である、ＩＩＩ族窒化物複合基板。
  2. 　前記ＩＩＩ族窒化物膜側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nが０．４ｎｍ以上１０ｎｍ以下であり、前記ＩＩＩ族窒化物膜側の主面の二乗平均平方根粗さの平均値ｍIII-Nに対する標準偏差ｓIII-Nの比ｓIII-N／ｍIII-Nが０．００８以上０．５以下である請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板。
  3. 　直径Ｄに対する前記ＩＩＩ族窒化物膜側の主面の反りＷIII-Nの比ＷIII-N／Ｄが－７×１０-4以上８×１０-4以下である請求項１または請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板。
  4. 　前記支持基板の熱膨張係数αSに対する前記ＩＩＩ族窒化物膜の熱膨張係数αIII-Nの比αIII-N／αSが０．７５以上１．２５以下であり、前記支持基板の厚さｔSに対する前記ＩＩＩ族窒化物膜の厚さｔIII-Nの比ｔIII-N／ｔSが１×１０-4以上２×１０-2以下である請求項１～請求項３のいずれか１項に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板。
  5. 　前記ＩＩＩ族窒化物膜の主面における不純物金属原子が１×１０13原子／ｃｍ2以下である請求項１～請求項４のいずれか１項に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板。
  6. 　前記支持基板の熱伝導率λSが３Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上２８０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下である請求項１～請求項５のいずれか１項に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板。
  7. 　前記支持基板のヤング率ＥSが１５０ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下である請求項１～請求項６のいずれか１項に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板。
  8. 　直径が１００ｍｍ以上である請求項１～請求項７のいずれか１項に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板。
  9. 　請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板と、前記ＩＩＩ族窒化物複合基板の前記ＩＩＩ族窒化物膜側の主面上に配置されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層と、を含む積層ＩＩＩ族窒化物複合基板。
  10. 　請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板中の前記ＩＩＩ族窒化物膜と、前記ＩＩＩ族窒化物膜上に配置されている少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層と、を含むＩＩＩ族窒化物半導体デバイス。
  11. 　請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法であって、
    　前記支持基板の主面側に前記ＩＩＩ族窒化物膜を配置することにより前記ＩＩＩ族窒化物複合基板を形成する工程と、
    　前記ＩＩＩ族窒化物複合基板を形成する工程の後に、前記ＩＩＩ族窒化物複合基板の前記ＩＩＩ族窒化物膜側の主面に研磨およびエッチングの少なくともひとつを行なうことにより、前記ＩＩＩ族窒化物膜の厚さおよび前記ＩＩＩ族窒化物膜の主面の所定の面方位の面に対するオフ角を調整する工程と、を含むＩＩＩ族窒化物複合基板の製造方法。
  12. 　請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物複合基板を準備する工程と、
    　前記ＩＩＩ族窒化物複合基板の前記ＩＩＩ族窒化物膜側の主面上に、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層を成長させる工程と、を含むＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法。
  13. 　前記ＩＩＩ族窒化物層を成長させる工程の後に、前記ＩＩＩ族窒化物複合基板から前記支持基板を除去する工程をさらに含む請求項１２に記載のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法。
  14. 　前記ＩＩＩ族窒化物層を成長させる工程の後、前記支持基板を除去する工程の前に、前記ＩＩＩ族窒化物層上にさらにデバイス支持基板を貼り合わせる工程をさらに含む請求項１３に記載のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法。
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