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JP5515770B2 - 窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法および窒化物半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法および窒化物半導体デバイスの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、窒化物半導体デバイスに好適に用いられる窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法およびかかる窒化物半導体エピタキシャル層を含む窒化物半導体デバイスの製造方法に関する。
基板上に形成した窒化物半導体エピタキシャル層を基板から分離することにより、小型で高性能の窒化物半導体デバイスを得る方法が種々検討されている。
たとえば、特開２００３−０３７２８６号公報（以下、特許文献１という）は、半導体層装置の製造方法に関して、半導体層が基板から受ける応力を低減するとともに半導体層からの基板の分離を容易にするために、母材基板の上に第１の半導体層を形成する工程と、母材基板に対して第１の半導体層の反対側の面から光を照射することにより、第１の半導体層と母材基板との間に第１の半導体層が熱分解されてなる熱分解層を形成する工程と、熱分解層が形成された第１の半導体層の上に、能動層を含む第２の半導体層を形成する工程と、熱分解層を除去することにより第１の半導体層から母材基板を分離する工程と、を開示する。
また、特開２００７−２２１０５１号公報（以下、特許文献２という）は、窒化物系半導体素子の製造方法に関して、半導体素子層からの基板の分離を良好にして歩留まりの低下を抑制するために、第一の基板上に少なくとも１層以上の窒化物系半導体からなる層を有する半導体素子層を成長する工程と、半導体素子層上に第二の基板を形成する工程と、第二の基板と半導体素子層を透過し、かつ、第一の基板に吸収されるレーザ光を第２の基板側から照射して、第一の基板を分離する工程と、を開示する。
また、特開２００３−１７８９７６号公報（以下、特許文献３という）は、半導体装置の製造方法に関して、エピタキシャル成長させる際のクラックを抑制しＣ面内でのａ軸配向性分布を向上させるために、Ｓｉ系基板上に少なくともＩＩＩ族元素およびＮを含む層を有する半導体装置の製造の際に、Ｓｉ系基板表面上に７００℃以下で少なくともＩｎＮを含む層を形成し、９００℃以上に昇温することにより、ＩＩＩ族元素Ｓｉ系基板の表面が周期的なリセス状ストライプからなる段差形状を有しリセス部がエアギャップとなる構造を形成することを開示する。
また、特開２００５−０６４１８８号公報（以下、特許文献４という）は、基板の回収方法および再生方法、ならびに半導体ウエハの製造方法に関して、第１の基板上にエピタキシャル成長させられた半導体層に第２の基板を貼りつける工程と、半導体層と第１の基板とを分離する工程とを含む第１の基板を回収する方法を開示する。
特開２００３−０３７２８６号公報 特開２００７−２２１０５１号公報 特開２００３−１７８９７６号公報 特開２００５−０６４１８８号公報
しかし、特許文献１に記載の半導体層装置の製造方法においては、光照射による熱分解を行うため、熱の局所的な伝導により、半導体層装置を形成する半導体層にダメージを与えるという問題があった。
また、特許文献２に記載の窒化物系半導体素子の製造方法においては、レーザ光の照射による熱分解を行うため、窒化物系半導体素子を形成する半導体素子層にダメージを与えるという問題があった。特に、レーザ光をスキャンさせるため半導体素子層から第一の基板を分離するのに時間がかかる点、レーザ光にはエネルギーが集中しているため局所的な熱ストレスによる歪みが避けられない点、半導体素子層をレーザ光が通過するため半導体素子層全体にダメージを与える点などの問題があった。
また、特許文献３に記載の半導体装置の製造方法においては、Ｓｉ系基板とＩＩＩ族窒化物半導体層との熱膨張係数の違いにより発生するクラックをエアギャップで緩和しているが、ＩＩＩ族窒化物半導体層に依然として熱ストレスによる歪みがかかることから、ＩＩＩ族窒化物半導体基板に比べてＳｉ系基板上に成長するＩＩＩ族窒化物半導体層の転位密度が大きくなるという問題があった。
また、特許文献４に記載の第１の基板の回収方法においては、半導体層と第１の基板とを分離する方法として、機械的にスライスする方法、電解エッチングなどの化学的処理方法などが挙げられている。電解エッチングの例として、ＩＩＩ族窒化物基板である第１の基板とＩＩＩ族窒化物半導体層である半導体層との間に、導電層としてＳｉなどを大量にドープした比抵抗が１０-2Ω・ｃｍ程度のＩＩＩ族窒化物層を形成し、１Ｎ程度のＫＯＨ水溶液で、Ｐｔの陰極を設け、導電層を陽極として１ｍＡ程度の電流を流すことにより、導電層がエッチングされることが記載されている。しかし、かかる導電層をエッチングすることによる分離方法では、分離する半導体層もエッチングされるという問題があった。
本発明は、上記の問題を解決して、窒化物半導体基板から窒化物半導体エピタキシャル層を分離する際に窒化物半導体エピタキシャル層に与えるダメージが低く高品質な窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法および窒化物半導体エピタキシャル層を含む窒化物半導体デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、転位密度が１×１０7ｃｍ-2以下の窒化物半導体基板上に、ガスおよび電解液の少なくともいずれかにより化学的に分解する化学的分解層を介在させて、少なくとも１層の窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程と、窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程中およびこの工程後の少なくともいずれかにおいて、ガスおよび電解液の少なくともいずれかを用いて化学的分解層を分解させることにより、窒化物半導体基板から窒化物半導体エピタキシャル層を分離する工程と、を備え、化学的分解層はインジウムを含む窒化物半導体層である窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法である。
本発明にかかる窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法において、窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程後における化学的分解層の分解は、少なくとも化学的分解層に電解液を接触させることにより行うことができる。ここで、電解液は、化学的分解層および窒化物半導体エピタキシャル層に接触し、化学的分解層の分解を促進する化学物質および窒化物半導体エピタキシャル層の分解を抑制する化学物質の少なくともいずれかを含むことができる。
また、本発明にかかる窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法において、窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程中における化学的分解層の分解は、少なくとも化学的分解層に水素ガスおよびアンモニアガスの少なくともいずれかを含むガスを接触させることにより行い、窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程後における化学的分解層の分解は少なくとも化学的分解層に電解液を接触させることにより行うことができる。
また、本発明にかかる窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法においては、窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程において、化学的分解層にホールを供給するホール供給層を、化学的分解層に隣接させかつ窒化物半導体基板と窒化物半導体エピタキシャル層との間に形成することができる。また、少なくとも化学的分解層に電解液を接触させながら、化学的分解層に光を照射することができる。また、電解液中に陰極を配置し、少なくとも化学的分解層に電解液を接触させながら、化学的分解層が陽極になるように、化学的分解層と陰極との間に電圧を印加することができる。また、窒化物半導体基板、化学的分解層および窒化物半導体エピタキシャル層に電解液を接触させながら、窒化物半導体基板が陽極となり窒化物半導体エピタキシャル層が陰極となるように、窒化物半導体基板と窒化物半導体エピタキシャル層との間に電圧を印加することができる。
また、本発明にかかる窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法において、窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程中およびこの工程後の少なくともいずれかにおける化学的分解層の分解は、化学的分解層に水素ガスおよびアンモニアガスの少なくともいずれかを含むガスを接触させることにより行うことができる。ここで、窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程において、９００℃以下の雰囲気温度で化学的分解層を成長させ、１０００℃以上の雰囲気温度で化学的分解層を分解させることができる。
また、本発明にかかる窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法において、上記ガスおよび上記電解液の少なくともいずれかを用いる化学的分解層の分解は、さらに化学的分解層の少なくとも一部分に応力を加えて行うことができる。また、上記ガスおよび上記電解液の少なくともいずれかを用いる化学的分解層の分解は、ガスおよび電解液の少なくともいずれかを化学的分解層の少なくとも一部分に噴流させて行うことができる。また、上記ガスおよび上記電解液の少なくともいずれかを用いる化学的分解層の分解は、さらに化学的分解層の少なくとも一部分に光または熱を加えて行うことができる。ここで、上記ガスおよび上記電解液の少なくともいずれかは、前記窒化物半導体エピタキシャル層の分解を抑制する化学物質を含むことができる。
また、本発明にかかる窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法において、窒化物半導体エピタキシャル層は、インジウム以外のＩＩＩ族元素を含むことができる。また、化学的分解層は、窒素に対するインジウムの組成を１５ｍｏｌ％以上とすることができる。また、化学的分解層は、窒素に対するインジウムの組成が化学的分解層において第１の主面から内部にかけて増大し内部から第２の主面にかけて減少する、インジウム組成の傾斜構造を有することができる。
また、本発明にかかる窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法において、化学的分解層は、インジウムに加えてアルミニウムをさらに含むことができる。ここで、化学的分解層の格子定数とＧａＮ半導体の格子定数との差を、ＧａＮ半導体の格子定数に対して１％以下とすることができる。また、化学的分解層は、窒素に対するインジウムの組成を１５ｍｏｌ％以上２０ｍｏｌ％以下とすることができる。ここで、電解液は、インジウムのイオンと選択的に配位する化合物を含むことができる。
また、本発明にかかる窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法において、窒化物半導体エピタキシャル層の転位密度を１×１０17ｃｍ-2以下とすることができる。
また、本発明にかかる窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法において、窒化物半導体基板をＧａＮ基板とし、窒化物半導体エピタキシャル層をＧａＮエピタキシャル層とすることができる。ここで、電解液は、ガリウムのイオンを含むことができる。
また、本発明にかかる窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法において、分離された窒化物半導体エピタキシャル層の厚さを３μｍ以上１００μｍとすることができる。また、分離された窒化物半導体エピタキシャル層は、厚さが３μｍ以上２０μｍ以下かつキャリア濃度が２×１０16ｃｍ-3以下の層を含むことができる。
また、本発明にかかる本発明にかかる窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法において、窒化物半導体基板から窒化物半導体エピタキシャル層を分離する工程の後、分離された窒化物半導体基板の主面を表面処理して窒化物半導体基板を再生する工程と、再生された窒化物半導体基板上に、もうひとつの化学的分解層を介在させて、少なくとも１層のさらなる窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程と、さらなる窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程中およびこの工程後の少なくともいずれかにおいて、ガスおよび電解液の少なくともいずれかを用いてもうひとつの化学的分解層を分解させることにより、再生された窒化物半導体基板からさらなる窒化物半導体エピタキシャル層を分離する工程と、をさらに備えることができる。
本発明は、転位密度が１×１０7ｃｍ-2以下の窒化物半導体基板上に、ガスおよび電解液の少なくともいずれかにより化学的に分解する化学的分解層を介在させて、少なくとも１層の窒化物半導体エピタキシャルを成長させる工程と、窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程中およびこの工程後の少なくともいずれかにおいて、ガスおよび電解液の少なくともいずれかを用いて化学的分解層を分解させることにより、窒化物半導体基板から窒化物半導体エピタキシャル層を分離する工程と、分離された半導体エピタキシャル層を支持基板に接合する工程と、を備え、化学的分解層はインジウムを含む窒化物半導体層である窒化物半導体デバイスの製造方法である。
本発明にかかる窒化物半導体デバイスの製造方法において、支持基板を面抵抗が０．０５ｍΩ・ｃｍ2以下の導電性支持基板とすることができる。また、窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程の後、窒化物半導体基板から窒化物半導体エピタキシャル層を分離する工程の前に、窒化物半導体エピタキシャル層の主面から化学的分解層に達する深さの凹部を形成する工程を、さらに備えることができる。ここで、凹部は、気相エッチングを用いて形成することができる。
本発明によれば、窒化物半導体基板から窒化物半導体エピタキシャル層を分離する際に窒化物半導体エピタキシャル層に与えるダメージが低く高品質な窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法および窒化物半導体エピタキシャル層を含む窒化物半導体デバイスの製造方法を提供することができる。
本発明にかかる窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法および窒化物半導体デバイスの製造方法の一実施形態を示す概略断面図である。ここで、（Ａ）は窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程を示し、（Ｂ）は窒化物半導体基板から窒化物半導体エピタキシャル層を分離する工程を示し、（Ｃ）は分離された窒化物半導体エピタキシャル層を支持基板に接合する工程を示し、（Ｄ）は分離された窒化物半導体基板を再生させる工程を示す。 化学的分解層にガスを接触させることにより、化学的分解層を分解する方法を示す概略断面図である。ここで、（Ａ）は化学的分解層が分解される前の状態を示し、（Ｂ）は化学的分解層が分解された後の状態を示す。 化学的分解層に電解液を接触させることにより、化学的分解層を分解する方法を示す概略断面図である。ここで、（Ａ）は化学的分解層が分解される前の状態を示し、（Ｂ）は化学的分解層が分解された後の状態を示す。 化学的分解層に電解液を接触させながら化学的分解層に光を照射することにより、化学的分解層を分解する方法を示す概略断面図である。ここで、（Ａ）は化学的分解層が分解される前の状態を示し、（Ｂ）は化学的分解層が分解された後の状態を示す。 電解液中に陰極を配置し、少なくとも化学的分解層に電解液を接触させながら、化学的分解層が陽極になるように、化学的分解層と陰極との間に電圧を印加することにより、化学的分解層を分解する方法を示す概略断面図である。ここで、（Ａ）は化学的分解層が分解される前の状態を示し、（Ｂ）は化学的分解層が分解された後の状態を示す。 窒化物半導体基板、化学的分解層および窒化物半導体エピタキシャル層に電解液を接触させながら、窒化物半導体基板が陽極となり窒化物半導体エピタキシャル層が陰極となるように、窒化物半導体基板と窒化物半導体エピタキシャル層との間に電圧を印加することにより、化学的分解層を分解する方法を示す概略断面図である。ここで、（Ａ）は化学的分解層が分解される前の状態を示し、（Ｂ）は化学的分解層が分解された後の状態を示す。 ガスを用いてさらに化学的分解層の少なくとも一部分に応力を加えて化学的分解層を分解する方法を示す概略断面図である。ここで、（Ａ）は化学的分解層が分解される前の状態を示し、（Ｂ）は化学的分解層が分解される途中の状態を示し、（Ｃ）は化学的分解層が分解された後の状態を示す。 電解液を用いてさらに化学的分解層の少なくとも一部分に応力を加えて化学的分解層を分解する方法を示す概略断面図である。ここで、（Ａ）は化学的分解層が分解される前の状態を示し、（Ｂ）は化学的分解層が分解される途中の状態を示し、（Ｃ）は化学的分解層が分解された後の状態を示す。 ガスおよび電解液の少なくともいずれかを用いてさらに化学的分解層の少なくとも一部分に応力を加えて化学的分解層を分解する方法における化学的分解層の分解のメカニズムを示す概略断面図である。 ガスまたは電解液を化学的分解層に噴流させて化学的分解層を分解する方法を示す概略断面図である。ここで、（Ａ）は化学的分解層が分解される前の状態を示し、（Ｂ）は化学的分解層が分解される途中の状態を示し、（Ｃ）は化学的分解層が分解された後の状態を示す。 電解液中で電解液を化学的分解層に噴流させて化学的分解層を分解する方法を示す概略断面図である。ここで、（Ａ）は化学的分解層が分解される前の状態を示し、（Ｂ）は化学的分解層が分解される途中の状態を示し、（Ｃ）は化学的分解層が分解された後の状態を示す。 ガスおよび電解液の少なくともいずれかを化学的分解層に噴流させて化学的分解層を分解する方法における化学的分解層の分解のメカニズムを示す概略断面図である。 ガスを用いてさらに化学的分解層の少なくとも一部分に光または熱を加えて化学的分解層を分解する方法を示す概略断面図である。ここで、（Ａ）は化学的分解層が分解される前の状態を示し、（Ｂ）は化学的分解層が分解される途中の状態を示し、（Ｃ）は化学的分解層が分解された後の状態を示す。 電解液を用いてさらに化学的分解層の少なくとも一部分に光または熱を加えて化学的分解層を分解する方法を示す概略断面図である。ここで、（Ａ）は化学的分解層が分解される前の状態を示し、（Ｂ）は化学的分解層が分解される途中の状態を示し、（Ｃ）は化学的分解層が分解された後の状態を示す。 ガスおよび電解液の少なくともいずれかを用いてさらに化学的分解層の少なくとも一部分に光または熱を加えて化学的分解層を分解する方法における化学的分解層の分解のメカニズムを示す概略断面図である。 化学的分解層の一例の拡大概略断面図である。 窒化物半導体の格子定数とバンドギャップエネルギーとの関係を示すグラフである。 窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程においてホール供給層が形成される位置を示す概略断面図である。ここで、（Ａ）はホール供給層が窒化物半導体基板と化学的分解層との間に形成される場合を示し、（Ｂ）はホール供給層が化学的分解層と窒化物半導体エピタキシャル層との間に形成される場合を示し、（Ｃ）はホール供給層が窒化物半導体基板と化学的分解層との間および窒化物半導体基板と化学的分解層との間に形成される場合を示す。 本発明にかかる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。ここで、（Ａ）は窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程を示し、（Ｂ）は窒化物半導体基板から窒化物半導体エピタキシャル層を分離する工程を示し、（Ｃ）は分離された窒化物半導体エピタキシャル層を支持基板に接合する工程を示す。 本発明にかかる窒化物半導体デバイスの製造方法の他の例を示す概略断面図である。ここで、（Ａ）は窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程を示し、（Ｂ）は窒化物半導体基板から窒化物半導体エピタキシャル層を分離する工程を示し、（Ｃ）は分離された窒化物半導体エピタキシャル層を支持基板に接合する工程を示す。 本発明にかかる窒化物半導体デバイスの製造方法のさらに他の例の前半の工程を示す概略断面図である。ここで、（Ａ）は窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程を示し、（Ｂ）は窒化物半導体エピタキシャル層に電極およびマスクを形成する工程を示し、（Ｃ）は窒化物半導体エピタキシャル層に凹部を形成する工程を示す。 本発明にかかる窒化物半導体デバイスの製造方法のさらに他の例の後半の工程を示す概略断面図である。ここで、（Ａ）はマスクを除去する工程を示し、（Ｂ）は窒化物半導体基板から窒化物半導体エピタキシャル層を分離する工程を示し、（Ｃ）は分離された窒化物半導体エピタキシャル層を支持基板に接合する工程を示す。 本発明にかかる窒化物半導体デバイスの製造方法のさらに他の例を示す概略断面図である。ここで、（Ａ）は窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程を示し、（Ｂ）は窒化物半導体基板から窒化物半導体エピタキシャル層を分離する工程を示し、（Ｃ）は分離された窒化物半導体エピタキシャル層を支持基板に接合する工程を示す。 本発明にかかる窒化物半導体デバイスの製造方法のさらに他の例を示す概略断面図である。ここで、（Ａ）は窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程を示し、（Ｂ）は窒化物半導体基板から窒化物半導体エピタキシャル層を分離する工程を示し、（Ｃ）は分離された窒化物半導体エピタキシャル層を支持基板に接合する工程を示す。 本発明にかかる窒化物半導体デバイスの製造方法のさらに他の例を示す概略断面図である。ここで、（Ａ）は窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程を示し、（Ｂ）は窒化物半導体基板から窒化物半導体エピタキシャル層を分離する工程を示し、（Ｃ）は分離された窒化物半導体エピタキシャル層を支持基板に接合する工程を示す。 本発明にかかる窒化物半導体デバイスの製造方法のさらに他の例を示す概略断面図である。ここで、（Ａ）は窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程を示し、（Ｂ）は窒化物半導体基板から窒化物半導体エピタキシャル層を分離する工程を示し、（Ｃ）は分離された窒化物半導体エピタキシャル層を支持基板に接合する工程を示す。
［実施形態１：窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法の実施形態］
図１を参照して、本実施形態の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法は、転位密度が１×１０7ｃｍ-2以下の窒化物半導体基板１０上に、ガスおよび電解液の少なくともいずれかにより化学的に分解する化学的分解層２０を介在させて、少なくとも１層の窒化物半導体エピタキシャル層３０を成長させる工程（図１（Ａ））と、窒化物半導体エピタキシャル層３０を成長させる工程中およびこの工程後の少なくともいずれかにおいて、ガスおよび電解液の少なくともいずれかを用いて化学的分解層２０を分解させることにより、窒化物半導体基板１０から窒化物半導体エピタキシャル層３０を分離する工程（図１（Ｂ））と、を備える。
本実施形態の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法は、ガスおよび電解液の少なくともいずれかにより化学的分解層２０を分解することにより、窒化物半導体基板１０から窒化物半導体エピタキシャル層３０を分離するため、窒化物半導体エピタキシャル層３０に与えるダメージが低く高品質の窒化物半導体エピタキシャル層３０が得られる。本実施形態の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法について、以下に詳細に説明する。
（窒化物半導体エピタキシャル層を形成する工程）
図１（Ａ）を参照して、本実施形態の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法は、転位密度が１×１０7ｃｍ-2以下の窒化物半導体基板１０上に、ガスおよび電解液の少なくともいずれかにより化学的に分解する化学的分解層２０を介在させて、少なくとも１層の窒化物半導体エピタキシャル層３０を成長させる工程を備える。かかる工程により、窒化物半導体エピタキシャル層３０に比べて化学的に分解しやすい化学的分離層２０と、高品質の窒化物半導体エピタキシャル層３０が得られる。
ここで、窒化物半導体基板１０は、転位密度が１×１０7ｃｍ-2以下である。窒化物半導体基板１０の転位密度が１×１０7ｃｍ-2より高いと、その窒化物半導体基板１０上に、化学的分解層２０を介在させて成長させた窒化物半導体エピタキシャル層３０の転位密度が高くなり、化学的分解層２０を分解するときに、窒化物半導体エピタキシャル層３０はその転位密度が高い部分から一部分解してしまう。かかる観点から、窒化物半導体基板１０は、１×１０7ｃｍ-2以下の転位密度が必要であり、１×１０6ｃｍ-2以下の転位密度が好ましい。
また、化学的分離層２０は、ガスおよび電解液の少なくともいずれかにより、窒化物半導体エピタキシャル層３０に比べて、化学的に分解しやすいものであれば特に制限はないが、分解が容易でありかつ高品質の窒化物半導体エピタキシャル層３０を成長させる観点から、Ｉｎ（インジウム）を含む窒化物半導体であることが好ましい。また、窒化物半導体エピタキシャル層３０にＩｎが含まれる場合には、窒化物半導体エピタキシャル層３０のＩｎ含有量に比べて化学的分解層２０のＩｎ含有量がより大きいことが好ましい。また、窒化物半導体エピタキシャル層３０の分解を抑制する観点から、窒化物半導体エピタキシャル層３０はＩｎ以外のＩＩＩ族元素（たとえば、Ｇａ（ガリウム）、Ａｌ（アルミニウム）など）を含むことが好ましい。また、化学的分解層の分解をより容易にするために、化学的分解層であるＩｎを含む窒化物半導体層において、Ｎ（窒素）に対するＩｎ（インジウム）の組成は１５ｍｏｌ％以上であることが好ましい。すなわち、化学的分解層は、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層（０．１５≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）などが好ましい。
また、図１６を参照して、化学的分解層２０は、Ｎ（窒素）に対するＩｎ（インジウム）の組成が、化学的分解層２０において第１の主面２０ａから内部２０ｃにかけて増大し内部２０ｃから第２の主面２０ｂにかけて減少する、Ｉｎ（インジウム）組成の傾斜構造を有することが好ましい。かかるＩｎ組成の傾斜構造を有する化学的分解層２０は、窒化物半導体基板１０および窒化物半導体エピタキシャル層３０との格子定数の整合性が高いため窒化物半導体エピタキシャル層３０に歪みが発生するのを抑制するとともに、Ｉｎ組成が高い部分から効率的に分解が進む。
ここで、化学的分解層２０および窒化物半導体エピタキシャル層３０におけるＩｎ、Ｇａ、Ａｌなどの元素の含有量および化学的分解層の厚さ方向におけるＩｎ組成の変化は、グロー放電分光分析法、２次イオン質量分析法(ＳＩＭＳ）などにより測定することができる。
また、化学的分解層２０は、Ｉｎに加えてＡｌを含む窒化物半導体層であることが好ましい。図１７を参照して、ＩｎxＧａ1-xＮ半導体（０≦ｘ≦１）においてＩｎ組成が大きくなるほど、その格子定数がＧａＮ結晶との格子定数に比べて大きくなる。このため、窒化物半導体基板１０および／または窒化物半導体エピタキシャル層３０がＧａＮ半導体で形成されている場合には、窒化物半導体基板１０および／または窒化物半導体エピタキシャル層３０と化学的分解層２０と間の格子定数の不整合が大きくなり、窒化物半導体エピタキシャル層３０の結晶性が低下する。一方、ＡｌＮ半導体はＧａＮ半導体およびＩｎＮ半導体に比べて格子定数が小さい。このため、Ｉｎを含む窒化物半導体層は、Ａｌをさらに含むことにより、その格子定数が小さくなり、または窒化物半導体エピタキシャル層３０と化学的分解層２０と間の格子定数の不整合を小さくして、窒化物半導体エピタキシャル層３０の結晶性を向上させることができる。
上記の観点から、化学的分解層の格子定数とＧａＮ半導体の格子定数との差がＧａＮ半導体の格子定数に対して１％以下であることが好ましい。また、化学的分解層は、Ｎに対するＩｎの組成が１５ｍｏｌ％以上２０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。図１７を参照して、たとえば、化学的分解層がＩｎxＡｌ1-xＮ半導体（０≦ｘ≦１）の場合、Ｎに対するＩｎの組成が１８ｍｏｌ％（ｘ＝０．１８）のとき化学的分解層の格子定数とＧａＮ半導体の格子定数がほぼ一致する。したがって、Ｎに対するＩｎの組成が１５ｍｏｌ％以上２０ｍｏｌ％以下の化学的分解層の格子定数は、ＧａＮ半導体の格子定数との差が小さい。このような化学的分解層（ＩｎxＡｌ1-xＮ（０．１５≦ｘ≦０．２０）半導体層）を用いると、窒化物半導体エピタキシャル層として高品質のＧａＮエピタキシャル層が得られるだけでなく、化学的分解層（ＩｎxＡｌ1-xＮ（０．１５≦ｘ≦０．２０）半導体層）と窒化物半導体エピタキシャル層（ＧａＮエピタキシャル層）との化学的性質が大きく異なるため、ガスおよび／または電解液の種類を選択することにより、窒化物半導体エピタキシャル層の分解を抑制して化学的分解層の分解を促進することができる。
また、化学的分離層２０は、ガスおよび電解液の少なくともいずれかにより、窒化物半導体エピタキシャル層３０に比べて、化学的に分解しやすいものであれば特に制限はなく、金属層、金属酸化物層およびシリコン（Ｓｉ）含有層のいずれかを用いることができる。金属層としては、モリブデン（Ｍｏ）層、チタン（Ｔｉ）層、タングステン（Ｗ）層などが好適に用いられ、金属酸化物層としては、酸化亜鉛（ＺｎＯ）層などが好適に用いられ、シリコン含有層としては多結晶シリコン層、非結晶シリコン層、酸化シリコン（ＳｉＯ2）層、窒化シリコン（ＳｉxＮy）層などが好適に用いられる。
また、化学的分解層の厚さは、特に制限はないが、化学的分解層を分解するガスおよび／または電解液と十分に接触できる厚さ以上に制御するとともに化学的分解層の形成および分解に多くの時間を必要としない厚さ以下に制御する観点から、１ｎｍ以上１０μｍ以下が好ましく、５ｎｍ以上３μｍ以下がより好ましい。
成長させる窒化物半導体エピタキシャル層の転位密度は、ガスまたは電解液による窒化物半導体エピタキシャル層の分解を抑制する観点から、１×１０7ｃｍ-2以下が好ましく、１×１０6ｃｍ-2以下がより好ましい。
また、窒化物半導体エピタキシャル層の厚さは、特に制限はないが、窒化物半導体デバイスとして高耐圧（高耐電圧、以下同じ）で低オン抵抗を有するパワーデバイスを製造する観点から、窒化物半導体基板から分離された窒化物半導体エピタキシャル層の厚さが３μｍ以上１００μｍ以下となることが好ましい。
また、成長させる窒化物半導体エピタキシャル層は、特に制限はないが、窒化物半導体デバイスとして高耐圧で低オン抵抗を有するパワーデバイスのドリフト層を製造する観点から、窒化物半導体基板から分離されたときの窒化物半導体エピタキシャル層が厚さ３μｍ以上２０μｍ以下かつキャリア濃度２×１０16ｃｍ-3以下の層を含むことが好ましい。
また、後述する電解液に接触させたときの化学的分解層の分解を促進する観点から、図１８を参照して、窒化物半導体エピタキシャル層３０を成長させる工程において、化学的分解層２０にホールを供給するホール供給層２５を、化学的分解層２０に隣接させかつ窒化物半導体基板１０と窒化物半導体エピタキシャル層３０との間に形成することが好ましい。ここで、ホール供給層２５は、窒化物半導体基板１０と化学的分解層２０との間に位置していてもよく（図１８（Ａ））、化学的分解層２０と窒化物半導体エピタキシャル層３０との間に位置していてもよく（図１８（Ｂ））、また窒化物半導体基板１０と化学的分解層２０との間および化学的分解層２０と窒化物半導体エピタキシャル層３０との間の両方に位置していてもよい（図１８（Ｃ））。
ここで、ホール供給層２５は、化学的分解層２０にホールを供給できるものであれば特に制限はないが、高品質の窒化物半導体エピタキシャル層３０を成長させる観点から、窒化物半導体層であることが好ましく、たとえば、ＧａＮ層／ＡｌxＧａ1-xＮ層（０＜ｘ＜１）／ＧａＮ層などの積層が好ましく挙げられる。
また、高品質の窒化物半導体エピタキシャル層３０を成長させる観点から、窒化物半導体基板と化学的分解層またはホール供給層との間に、バッファ層を形成してもよい。
また、高特性の半導体デバイス（特にパワーデバイス）を製造する観点から、窒化物半導体基板１０はＧａＮ基板であり、窒化物半導体エピタキシャル層３０はＧａＮエピタキシャル層であることが好ましい。
窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程において、窒化物半導体エピタキシャル層、化学的分解層、ホール供給層、およびバッファ層を成長させる方法には、特に制限はないが、高品質の窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる観点から、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学堆積）法などの気相法が好ましく用いられる。
（窒化物半導体基板から窒化物半導体エピタキシャル層を分離する工程）
図１（Ｂ）を参照して、本実施形態の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法は、窒化物半導体エピタキシャル層３０を成長させる工程中およびこの工程後の少なくともいずれかにおいて、ガスおよび電解液の少なくともいずれかを用い化学的分解層２０を分解させることにより、窒化物半導体基板１０から窒化物半導体エピタキシャル層３０を分離する工程を備える。かかる工程により、窒化物半導体エピタキシャル層３０にダメージをほとんど与えることなく、窒化物半導体基板１０から窒化物半導体エピタキシャル層３０を分離することにより、高品質の窒化物半導体エピタキシャル層３０が得られる。
ここで、化学的分解層を分解させるためには、ガスおよび電解液の少なくともいずれかが用いられる。ここで、ガスは、化学的分解層を分解できるものあれば特に制限はなく、水素ガス、アンモニアガス、塩化水素ガス、塩素ガスなどを含むガスが挙げられるが、ガスによる窒化物半導体エピタキシャル層の分解を抑制して、化学的分解層の分解の選択性を高める観点から、水素ガスおよびアンモニアガスの少なくともいずれかを含むガスが好ましく用いられる。
また、電解液は、化学的分解層を分解できるものあれば特に制限はなく、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）などのアルカリを含む溶液、またはこれらのアルカリと過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）などの酸化剤を含む溶液などが用いられる。ここで、窒化物半導体エピタキシャル層の分解の抑制および／または化学的分解層の分解の促進により化学的分解層の分解の選択性を高める観点から、電解液は化学的分解層の分解を促進する化学物質および窒化物半導体エピタキシャル層の分解を抑制する化学物質の少なくともいずれかを含むことが好ましい。化学的分解層の分解を促進する化学物質としては、化学的分解層の組成成分の一つであるインジウム（Ｉｎ）のイオンと選択的に配位する化合物、たとえばジメチルアミン、エチレンジアミン四酢酸などが挙げられる。ここで、Ｉｎのイオンと選択的に配位する化合物とは、Ｉｎ以外のＩＩＩ族元素に比べてＩｎのイオンに配位する傾向が大きい化合物を意味する。窒化物半導体エピタキシャル層の分解を抑制する化学物質としては、窒化物半導体エピタキシャル層の組成成分の一つであるガリウム（Ｇａ）またはアルミニウム（Ａｌ）のイオンを含む化学物質、たとえば水酸化ガリウム（Ｇａ(ＯＨ)3)、水酸化アルミニウム（Ａｌ(ＯＨ)3）などが挙げられる。たとえば、窒化物半導体基板１０はＧａＮ基板であり、窒化物半導体エピタキシャル層３０はＧａＮエピタキシャル層である場合には、Ｇａのイオンを含む電解液を用いることにより、ＧａＮ基板およびＧａＮエピタキシャル層の分解を抑制することができる。以下、化学的分解層の分解について詳細に説明する。
（ガスを用いる化学的分解層の分解）
図２を参照して、ガス２１０を用いる化学的分解層２０の分解は、窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程中およびこの工程後の少なくともいずれかにおいて、化学的分解層２０に水素ガスおよびアンモニアガスの少なくともいずれかを含むガス２１０を接触させることにより行うことができる。
図２（Ａ）を参照して、窒化物半導体基板１０上に化学的分解層２０を介在させて成長させた窒化物半導体エピタキシャル層３０を、仮支持基材１００上に粘着剤などを用いて仮支持させた後、化学的分解層２０に水素ガスおよびアンモニアガスの少なくともいずれかを含むガス２１０を接触させる。これにより、図２（Ｂ）を参照して、水素ガスおよびアンモニアガスの少なくともいずれかを含むガス２１０により化学的分解層２０が分解して、窒化物半導体基板１０から窒化物半導体エピタキシャル層３０が分離される。
また、ガスを用いる化学的分解層の分解においては、窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程中において、９００℃以下の雰囲気温度で化学的分解層を成長させ、１０００℃以上の雰囲気温度で前記化学的分解層を分解させることもできる。かかる方法によれば、窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程中において、窒化物半導体エピタキシャル層の成長および化学的分解層の少なくとも部分的な分解（たとえば、空孔などの増加など）を行うことができる。
（電解液を用いる化学的分解層の分解）
図３を参照して、電解液２２０を用いる化学的分解層２０の分解は、窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程後において、化学的分解層２０に電解液２２０を接触させることにより行うことができる。
ここで、電解液とは、広い意味であり、イオン性物質を水などの極性溶媒に溶解させて作製された、電気伝導性を有する溶液を意味する。たとえば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）などのアルカリを含む溶液、これらのアルカリと過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）などの酸化剤を含む溶液、これらのアルカリと化学的分解層の分解を促進する化学物質（ジメチルアミン、エチレンジアミン四酢酸など）を含む溶液、これらのアルカリと窒化物半導体エピタキシャル層の分解を抑制する化学物質（水酸化ガリウム、水酸化アルミニウムなど）を含む溶液などが挙げられる。
酸化剤を含む電解液は、その酸化剤による酸化作用により、化学的分解層の分解を促進する。化学的分解層の分解を促進する化学物質を含む電解液は、かかる化学物質が化学的分解層の組成成分の一つであるインジウムのイオンと選択的に配位することにより電解液中の配位していないインジウムイオンの濃度を化学的平衡濃度よりも低くするため、化学的分解層中のインジウムがイオンとして電解液中に流出するのを促進し、化学的分解層の分解を促進する。窒化物半導体エピタキシャル層の分解を抑制する化学物質を含む電解液は、かかる化学物質が電解液中で窒化物半導体エピタキシャル層の組成成分の一つであるガリウム（Ｇａ）またはアルミニウム（Ａｌ）のイオンに解離して、これらのイオンの濃度を化学的平衡濃度よりも高くするため、窒化物半導体エピタキシャル層中のガリウムまたはアルミニウムがイオンとして電解液中に流出するのを抑制し、窒化物半導体エピタキシャル層の分解を抑制する。
少なくとも化学的分解層２０に電解液を接触させる方法には、具体的には、図３（Ａ）を参照して、窒化物半導体基板１０上に化学的分解層２０を介在させて成長させた窒化物半導体エピタキシャル層３０を、仮支持基材１００上に粘着剤などを用いて仮支持させた後、上記窒化物半導体基板１０、化学的分解層２０および窒化物半導体エピタキシャル層３０を電解液２２０に浸漬させる方法などがある。これにより、図３（Ｂ）を参照して、電解液２２０により化学的分解層２０が分解して、窒化物半導体基板１０から窒化物半導体エピタキシャル層３０が分離される。
また、図３および図１８を参照して、電解液を用いる化学的分解層の分解においては、化学的分解層２０にホールを供給するホール供給層２５が、化学的分解層２０に隣接させかつ窒化物半導体基板１０と窒化物半導体エピタキシャル層３０との間に形成することが好ましい。ホール供給層２５から化学的分解層２０にホールが供給されることにより、電解液を用いる化学的分解層の分解において、化学的分解層２０の分解が促進されるからである。
また、図４を参照して、電解液を用いる化学的分解層の分解においては、化学的分解層２０に電解液２２０を接触させながら、化学的分解層２０に光２２２を照射することが好ましい。光励起によりホールが誘起されることにより、化学的分解層２０の分解が促進されるからである。光２２２の波長は、化学的分解層によって異なり、その化学的分解層のバンドギャップエネルギーに対応する波長の光と効果的に分解できる。ここで、化学的分解層２０への光２２２の照射効率を高める観点から、仮支持基材１１０は、光透過性が高いもの、たとえば透明なものが好適に用いられる。
また、図５を参照して、電解液を用いる化学的分解層の分解においては、電解液２２０中に陰極２２４ｃを配置し、少なくとも化学的分解層２０に電解液２２０を接触させながら、化学的分解層２０が陽極２２４ａになるように、化学的分解層２０と電解液２２０中の陰極２２４ｃとの間に電圧を印加することが好ましい。このような電圧を印加することにより、化学的分解層２０にホールが供給されるため、電解液を用いる化学的分解層の分解において、化学的分解層２０の分解が促進されるからである。
具体的には、図５（Ａ）を参照して、窒化物半導体基板１０上に化学的分解層２０を介在させて形成された窒化物半導体エピタキシャル層３０の窒化物半導体基板１０に接触してこれを仮支持している仮支持基材１２２および窒化物半導体エピタキシャル層３０に接触してこれを仮支持している仮支持基材１２４を陽極２２４ａとし、電解液２２０中に陰極２２４ｃを配置して、電圧印加装置２２４を用いて、陽極２２４ａと陰極２２４ｃとの間に電圧を印加する。このとき、仮支持基材１２２、窒化物半導体基板１０、化学的分解層２０、窒化物半導体エピタキシャル層３０および仮支持基板１２４は、いずれも陽極２２４ａとなる。これにより、図５（Ｂ）を参照して、かかる電圧が印加されることにより、陰極部となった電解液２２０近傍の化学的分解層２０が効率的に分解して、窒化物半導体基板１０から窒化物半導体エピタキシャル層３０が分離される。ここで、化学的分解層２０と電解液２２０中の陰極２２４ｃとの間に電圧を印加する観点から、仮支持基材１２２，１２４は、導電性のものが好適に用いられる。
なお、図５においては、窒化物半導体基板１０に接触してこれを仮支持している仮支持基材１２２および窒化物半導体エピタキシャル層３０に接触してこれを仮支持している仮支持基材１２４の両方を陽極２２４ａとしたが、これらの仮支持基材１２２，１２４のいずれか一方を陽極２２４ａとしても同様の効果が得られる。
また、図６を参照して、電解液を用いる化学的分解層の分解においては、窒化物半導体基板１０、化学的分解層２０および窒化物半導体エピタキシャル層３０に電解液２２０を接触させながら、窒化物半導体基板１０が陽極２２６ａとなり、窒化物半導体エピタキシャル層３０が陰極２２６ｃとなるように、窒化物半導体基板１０と窒化物半導体エピタキシャル層３０との間に電圧を印加することが好ましい。このような電圧を印加することにより、化学的分解層２０にホールが供給されるため、電解液２２０を用いる化学的分解層２０の分解において、化学的分解層２０の分解が促進されるとともに、化学的分解層２０が分解した後の窒化物半導体エピタキシャル層３０は陰極２２６ｃとなるため、窒化物半導体エピタキシャル層３０の分解が抑制されるからである。
具体的には、図６（Ａ）を参照して、窒化物半導体基板１０上に化学的分解層２０を介在させて形成された窒化物半導体エピタキシャル層３０の窒化物半導体基板１０に接触してこれを仮支持している仮支持基材１２２を陽極２２６ａとし、窒化物半導体エピタキシャル層３０に接触してこれを仮支持している仮支持基材１２４を陰極２２６ｃとして、電圧印加装置２２６を用いて、陽極２２６ａと陰極２２６ｃとの間に電圧を印加する。このとき、仮支持基材１２２および窒化物半導体基板１０は陽極２２６ａとなり、仮支持基板１２４および窒化物半導体エピタキシャル層３０は陰極２２６ｃとなる。これにより、図６（Ｂ）を参照して、かかる電圧が印加されることにより、陰極部となっている窒化物半導体エピタキシャル層３０の分解が抑制されつつ化学的分解層２０が効率的に分解して窒化物半導体基板１０から窒化物半導体エピタキシャル層３０が分離される。また、分離後も陰極２２６ｃにより陰極部となっている窒化物半導体エピタキシャル層３０は、分解が抑制される。
また、図４〜図６を参照して、電解液２２０が化学的分解層２０に効率的に接触するように、電解液２２０に液流を生じさせて、その液流が化学的分解層２０に接触するようにすることが好ましい。
（ガスおよび電解液を用いる化学的分解層の分解）
ガスおよび電解液を用いる化学的分解層の分解は、窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程中において化学的分解層に水素ガスおよびアンモニアガスの少なくともいずれかのガスを接触させることにより行い、窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程後において化学的分解層に電解液を接触させることにより行うことができる。かかる分解方位によれば、窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程中は上記ガスにより、窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程後は上記電解液により、効率的に化学的分解層を分解することができる。ここで、本分解方法のガスを用いる化学的分解層の分解および電解液を用いる化学的分解層の分解について、それぞれ利点を受けることができる。
上記のようにして分離された窒化物半導体エピタキシャル層の厚さは、窒化物半導体デバイスとして高耐圧で低オン抵抗を有するパワーデバイスを製造する観点から、３μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
また、上記のようにして分離された窒化物半導体エピタキシャル層は、窒化物半導体デバイスとして高耐圧で低オン抵抗を有するパワーデバイスのドリフト層を製造する観点から、窒化物半導体基板から分離されたときの窒化物半導体エピタキシャル層が厚さ３μｍ以上２０μｍ以下かつキャリア濃度２×１０16ｃｍ-3以下の層を含むことが好ましい。
（ガスおよび電解液の少なくともいずれかを用いてさらに化学的分解層の少なくとも一部分に応力を加える化学的分解層の分解）
図７〜図９を参照して、ガス２１０および電解液２２０の少なくともいずれかを用いる化学的分解層２０の分解は、さらに化学的分解層２０の少なくとも一部分に応力Ｆを加えて行うことができる。化学的分解層２０の少なくとも一部分に応力Ｆを加えることにより、化学的分解層２０の少なくとも一部分に応力Ｆを集中させてその部分の化学的分解を促進させる。
図７（Ａ）、図８（Ａ）および図９を参照して、化学的分解層２０に応力Ｆを加える方法および部分には特に制限はないが、たとえば、窒化物半導体基板１０上に化学的分解層２０を介在させて成長させた窒化物半導体エピタキシャル層３０を、仮支持基材１００に粘着剤などを用いて仮支持させた後、少なくとも化学的分解層２０をガス２１０または電解液２２０の雰囲気内に配置し、この仮支持基材１００の中央部に圧縮応力を加え外周部に引張応力を加える（すなわち、図７〜図９において、仮支持基材１００の主面においてその中央部が下に凸になるようなせん断応力を加える）ことができる。仮支持基材１００に上記のような応力を加える方法には、特に制限はなく、たとえば、仮支持基材１００の中央部を押し下げる応力Ｆとともに周辺部を引き上げる応力Ｆを加えることができる。
仮支持基材１００に上記のような応力Ｆが加えられると、化学的分解層２０は、隣接する窒化物半導体エピタキシャル層３０および窒化物半導体基板１０に比べて剛性が低いため、図７〜図９において、窒化物半導体エピタキシャル層３０に接する化学的分解層２０の主面はその中央部が下に凸になるような応力Ｆが加えられ、かかる応力の反作用として窒化物半導体基板１０に接する化学的分解層２０の主面はその中央部が上に凸になるようなせん断応力が加えられ、化学的分解層２０の中央部に圧縮応力が加えられ外周部に引張応力が加えられる。
図９を参照して、上記のような応力Ｆが化学的分解層２０に加えられると、化学的分解層２０の外周部に応力集中領域が形成される。かかる応力集中領域においては化学的分解層２０を形成する化学種２０ｓ間の結合が弱められる。化学種２０ｓ間の結合が弱められた化学種２０ｓに、ガス２１０または電解液２２０の化学種２００ｓが接触して反応することにより反応生成物２９０ｓが形成される。このため、化学的分解層２０は、その応力集中領域において、その分解が促進される。すなわち、化学的分解層２０の応力集中領域は分解促進領域２０ｒに相当し、化学的分解層２０は、その分解促進領域２０ｒにおいて効率的に分解される。
ここで、化学的分解層に加えられる応力は、特に制限はないが、化学的分解層の分解を促進する観点から１０ｋＰａ以上が好ましく、窒化物半導体エピタキシャル層の劣化を抑制する観点から１０ＧＰａ以下が好ましい。
化学的分解層２０において、ある分解促進領域が分解されると、その分解された領域に隣接する領域に応力が集中する。このようにして形成される次の応力集中領域が次の分解促進領域に相当する。すなわち、図７（Ｂ）、図８（Ｂ）および図９を参照して、化学的分解層２０において分解促進領域２０ｒは外周部から中央部に移動して行くことにより、化学的分解層２０の分解が促進される。このようにして、図７（Ｃ）および図８（Ｃ）を参照して、化学的分解層２０が効率よく分解される。また、化学的分解層２０にガス２１０または電解液２２０を接触させて応力を加える際に、化学的分解層２０をその主面に垂直な中心軸の回りに回転させることにより、化学的分解層２０の分解をより向上させることができる。回転数は、分解における均一性を高めるとともに回転の際の機械的振動を抑制する観点から、５ｒｐｍ以上１００ｒｐｍ以下が好ましい。
（ガスおよび電解液の少なくともいずれかを化学的分解層の少なくとも一部分に噴流させる化学的分解層の分解）
図１０〜図１２を参照して、ガス２１０および電解液２２０の少なくともいずれかを用いる化学的分解層２０の分解は、ガス２１０および電解液２２０の少なくともいずれかを化学的分解層２０の少なくとも一部分に噴流させて行うことができる。化学的分解層２０の少なくとも一部分にガス２１０または電解液２２０の噴流２１０ｊ，２２０ｊを接触させることにより、その部分の化学的分解を促進させる。
図１０（Ａ）、図１１（Ａ）および図１２を参照して、化学的分解層２０にガス２１０または電解液２２０の噴流２１０ｊ，２２０ｊを接触させる方法および部分には特に制限はないが、たとえば、窒化物半導体基板１０上に化学的分解層２０を介在させて成長させた窒化物半導体エピタキシャル層３０を、仮支持基材１００に粘着剤などを用いて仮支持させた後、化学的分解層２０の外周部にガス２１０または電解液２２０の噴流２１０ｊ，２２０ｊを接触させる。または、上記の窒化物半導体エピタキシャル層３０を上記のように仮支持させた後、少なくとも化学的分解層２０をガス２１０または電解液２２０の雰囲気内に配置し、化学的分解層２０の外周部にガス２１０または電解液２２０の噴流２１０ｊ，２２０ｊを接触させる。ここで、ガス２１０または電解液２２０の噴流２１０ｊ，２２０ｊは、たとえば、噴流形成装置２３０を用いて、噴流形成装置２３０の流体入口にガス２１０または電解液２２０の入流２１０ｉ，２２０ｉを入れることにより、噴流形成装置２３０の流体出口から取り出すことができる。また、噴流形成装置２３０としては、特に制限はないが、部分的に高い圧力を発生させる観点から、噴流ポンプ、渦流ポンプ、気泡ポンプなどが用いられる。
図１２を参照して、上記のようにして化学的分解層２０の外周部にガス２１０または電解液２２０の噴流２１０ｊ，２２０ｊを接触させると、ガス２１０または電解液２２０の噴流２１０ｊ，２２０ｊにより、噴流接触領域において化学的分解層２０を形成する化学種２０ｓ間の結合が弱められる。化学種間の結合が弱められた化学種２０ｓに、ガス２１０または電解液２２０の化学種２００ｓが接触して反応することにより反応生成物２９０ｓが形成される。このため、化学的分解層２０は、その噴流接触領域において、その分解が促進される。すなわち、化学的分解層２０における噴流接触領域は分解促進領域２０ｒに相当し、化学的分解層２０は、その分解促進領域２０ｒにおいて効率的に分解される。
ここで、ガス２１０または電解液２２０の噴流２１０ｊ，２２０ｊの噴流量は、特に制限はないが、化学的分解層２０の分解を促進する観点から１０ｍｌ／秒以上が好ましく、窒化物半導体エピタキシャル層３０の破損を防止する観点から５００ｍｌ／秒以下が好ましい。化学的分解層２０において、ある分解促進領域が分解されると、その分解された領域に隣接する領域に噴流が接触する。このようにして形成される次の噴流接触領域が次の分解促進領域に相当する。すなわち、図１０（Ｂ）、図１１（Ｂ）および図１２を参照して、化学的分解層２０において分解促進領域２０ｒが、外周部から中央部に移動すること、または、外周部の一方から中央部を経て外周部の他方に移動することにより、化学的分解層２０の分解が促進される。このようにして、図１０（Ｃ）および図１１（Ｃ）を参照して、化学的分解層２０が効率よく分解される。さらに、化学的分解層２０にガス２１０または電解液２２０の噴流２１０ｊ，２２０ｊを接触させる際に、化学的分解層２０をその主面に垂直な中心軸の回りに回転させることにより、化学的分解層２０における分解促進領域を外周部から中央部に移動させて、化学的分解層の分解の効率をさらに向上できる（図２５（Ｂ）を参照）。回転数は、分解における均一性を高めるとともに回転の際の機械的振動を抑制する観点から、５ｒｐｍ以上１００ｒｐｍ以下が好ましい。
（ガスおよび電解液の少なくともいずれかを用いてさらに化学的分解層の少なくとも一部分に光または熱を加える化学的分解層の分解）
図１３〜図１５を参照して、ガス２１０および電解液２２０の少なくともいずれかを用いる化学的分解層２０の分解は、さらに化学的分解層２０の少なくとも一部分に光または熱２４０を加えて行うことができる。化学的分解層２０の少なくとも一部分に光または熱２４０を加えることにより、その部分の化学的分解を促進させる。
図１３（Ａ）、図１４（Ａ）および図１５を参照して、化学的分解層２０の少なくとも一部分に光または熱２４０を加える方法および部分には特に制限はないが、たとえば、窒化物半導体基板１０上に化学的分解層２０を介在させて成長させた窒化物半導体エピタキシャル層３０を、仮支持基材１００に粘着剤などを用いて仮支持させた後、少なくとも化学的分解層２０をガス２１０または電解液２２０の雰囲気内に配置し、化学的分解層２０の外周部に光または熱２４０を加える。
図１５を参照して、上記のようにして化学的分解層２０の外周部に光または熱２４０が加えられると、光または熱２４０が有するエネルギーにより、光または熱が加えられた領域において化学的分解層２０を形成する化学種２０ｓ間の結合が弱められる。化学種間の結合が弱められた化学種２０ｓに、ガス２１０または電解液２２０の化学種２００ｓが接触して反応することにより、反応生成物２９０ｓが形成される。このため、化学的分解層２０は、その光または熱２４０が加えられた領域において、その分解が促進される。すなわち、化学的分解層２０における光または熱２４０が加えられた領域は分解促進領域２０ｒに相当し、化学的分解層２０はその分解促進領域２０ｒにおいて効率的に分解される。
ここで、化学的分解層２０に加えられる光または熱２４０は、特に制限はないが、化学的分解層２０の分解を促進する観点から０．６２ｅＶ以上のエネルギーを有するピーク波長が２μｍ以下のレーザ光、またはかかるレーザ光から得られる１００ｍＪ／ｃｍ2以上のエネルギーを有する熱が好ましく、窒化物半導体エピタキシャル層の劣化を抑制する観点から、３．１ｅＶ以下のエネルギーを有するピーク波長が４００ｎｍ以上のレーザ光、またはかかるレーザ光から得られる１０００ｍＪ／ｃｍ2以下のエネルギーを有する熱が好ましい。また、加えられた光または熱２４０により化学的分解層２０が加熱される温度は、化学的分解層２０の分解を促進する観点から５０℃以上が好ましく、窒化物半導体エピタキシャル層の劣化を抑制する観点から６００℃以下が好ましい。
化学的分解層２０において、ある分解促進領域が分解されたときに、その分解された領域に隣接する領域に次に光または熱２４０を加えると、次の光または熱が加えられた領域が次の分解促進領域に相当する。すなわち、図１３（Ｂ）、図１４（Ｂ）および図１５を参照して、化学的分解層２０において分解促進領域２０ｒを、外周部から中央部に移動させること、または、外周部の一方から中央部を経て外周部の他方に移動させることにより、化学的分解層２０の分解が促進される。このようにして、図１３（Ｃ）および図１４（Ｃ）を参照して、化学的分解層２０が効率よく分解される。さらに、化学的分解層２０に光または熱を加える際に化学的分解層２０をその主面に垂直な中心軸の回りに回転させて、化学的分解層２０に光または熱２４０が加えられて形成される分解促進領域を外周部全体から中央部に移動させることにより、化学的分解層２０の分解の効率をさらに向上できる（図２６（Ｂ）を参照）。
また、化学的分解層の分離においては、化学的分解層の分解を促進する観点から、上記のガスおよび電解液の少なくともいずれかを用いてさらに化学的分解層の少なくとも一部分に応力を加える方法、ガスおよび電解液の少なくともいずれかを化学的分解層の少なくとも一部分に噴流させる方法、およびガスおよび電解液の少なくともいずれかを用いてさらに化学的分解層の少なくとも一部分に光または熱を加える方法の２つ以上の方法を組み合わせて用いることも好適である。
（再生された窒化物半導体基板を用いた窒化物半導体エピタキシャル層の成長）
図１を参照して、本実施形態の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法は、窒化物半導体基板１０から窒化物半導体エピタキシャル層３０を分離する工程（図１（Ｂ））の後、分離された窒化物半導体基板１０の主面を表面処理して窒化物半導体基板１０を再生する工程（図１（Ｄ）、図中のＴは表面処理を示す）と、再生された窒化物半導体基板１０上に、もうひとつの化学的分解層２０を介在させて、少なくとも１層のさらなる窒化物半導体エピタキシャル層３０を成長させる工程（図１（Ａ））と、さらなる窒化物半導体エピタキシャル層３０を成長させる工程中およびこの工程後の少なくともいずれかにおいて、ガスおよび電解液の少なくともいずれかを用いてもうひとつの化学的分解層２０を分解させることにより、再生された窒化物半導体基板１０からさらなる窒化物半導体エピタキシャル層３０を分離する工程（図１（Ｂ））と、をさらに備えることができる。
かかる工程により、高価な窒化物半導体基板を表面処理により再生して、窒化物半導体基板上における窒化物半導体エピタキシャル層の成長および窒化物半導体基板からの窒化物半導体エピタキシャル層の分離を繰り返し行うことにより、経済的にかつ効率よく窒化物半導体エピタキシャル層を形成することができる。
ここで、分離された窒化物半導体基板の主面の表面処理は、分離された窒化物半導体基板上に窒化物半導体エピタキシャル層を成長させることができるものであれば、その方法には特に制限はなく、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行うことができる。
［実施形態２：窒化物半導体デバイスの製造方法の実施形態］
図１を参照して、本実施形態の窒化物半導体デバイスの製造方法は、実施形態１の形成方法により形成される窒化物半導体エピタキシャル層を含む窒化物半導体デバイスの製造方法であって、窒化物半導体基板１０上に、化学的分解層２０を介在させて、少なくとも１層の窒化物半導体エピタキシャル層３０を成長させる工程（図１（Ａ））と、窒化物半導体エピタキシャル層３０を成長させる工程中およびこの工程後の少なくともいずれかにおいて、ガスおよび電解液の少なくともいずれかを用いて化学的分解層２０を分解させることにより、窒化物半導体基板１０から窒化物半導体エピタキシャル層３０を分離する工程と、分離された窒化物半導体エピタキシャル層３０を支持基板４０に接合する工程と、を備える。
すなわち、本実施形態の窒化物半導体デバイスの製造方法は、実施形態１の形成方法により形成される窒化物半導体エピタキシャル層３０を準備する工程（図１（Ａ）および（Ｂ））と、準備された窒化物半導体エピタキシャル層３０を支持基板４０に接合する工程（図１（Ｃ））と、を備える。本実施形態の窒化物半導体デバイスの製造方法において形成される窒化物半導体エピタキシャル層３０は、実施形態１と同様の方法により形成されたものであり、実施形態１の記載と同等の特性を有する。
本実施形態の窒化物半導体デバイスの製造方法は、上記の工程を備えることにより、高品質の窒化物半導体エピタキシャル層が得られるため、高特性の窒化物半導体デバイスが得られる。
本実施形態の窒化物半導体デバイスの製造方法において、窒化物半導体デバイスとして低オン抵抗のパワーデバイスを製造する観点から、支持基板４０は面抵抗が０．０５ｍΩ・ｃｍ2以下の導電性支持基板であることが好ましい。
図２１および図２２を参照して、本実施形態の窒化物半導体デバイスの製造方法において、窒化物半導体エピタキシャル層３０を成長させる工程（図２１（Ａ））の後、窒化物半導体基板１０から窒化物半導体エピタキシャル層３０を分離する工程（図２２（Ｂ））の前に、窒化物半導体エピタキシャル層３０の主面から化学的分解層２０に達する深さの凹部３０ｃｐを形成する工程（図２１（Ｃ））を、さらに備えることができる。本実施形態の窒化物半導体デバイスの製造方法は、かかる工程を備えることにより、化学的分解層２０の分解が促進され、効率よく窒化物半導体デバイスを製造することができる。ここで、凹部３０ｃｐを形成する方法は、特に制限はないが、形成する凹部の幅および深さの精度が高い観点から、気相エッチングが好ましい。
（実施例１）
１．窒化物半導体エピタキシャル層の成長
図１９（Ａ）を参照して、窒化物半導体基板１０として、主面がＣ面に対して０．６°のオフ角を有するｎ型の導電性を有する転位密度が５×１０6ｃｍ-2のＧａＮ基板を準備した。
次に、ＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）上に、ＭＯＣＶＤ法により、バッファ層１１としてキャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3の厚さ２μｍのＧａＮバッファ層を成長させた。ＧａＮバッファ層１１の成長条件は、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）ガスを含むＨ2（水素）ガスの流量が０．０５ｓｌｍ（ここで、ｓｌｍは標準状態の気体が１分間に流れるリットル量を示す単位である。）（ＴＭＧガス流量が３２０μｍｏｌ／分）ＮＨ3（アンモニア）ガスの流量が９ｓｌｍ（０．４ｍｏｌ／分）、キャリアガスであるＨ2（水素）ガスの流量が１１ｓｌｍ、雰囲気温度（サセプタ温度）が８５０℃〜１２００℃、雰囲気圧力（反応炉内圧力）が２００〜５００Ｔｏｒｒ（２６．７〜６６．７ｋＰａ）であった。
次に、ＧａＮバッファ層１１上に、ＭＯＣＶＤ法により、化学的分解層２０としてＩｎの組成が第１の主面から内部にかけて０ｍｏｌ％から１５ｍｏｌ％に増大し内部から第２の主面にかけて１５ｍｏｌ％から０ｍｏｌ％に減少するＩｎ組成の傾斜構造を有する厚さ１．５μｍのＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層（ｘ：０〜０．１５）を成長させた。ＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層の成長条件は、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）ガスを含むＨ2（水素）ガスの流量が０．００１〜０．０５６ｓｌｍ（ＴＭＧガスの流量が５．７〜３２０μｍｏｌ／分）、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）ガスを含むＨ2（水素）ガスの流量が０．０５〜０．５ｓｌｍ（ＴＭＩガスの流量が１２．３〜１２３μｍｏｌ／分）、ＮＨ3（アンモニア）ガスの流量が９ｓｌｍ（０．４ｍｏｌ／分）、キャリアガスであるＨ2（水素）ガスの流量が５ｓｌｍ、同じくキャリアガスであるＮ2（窒素）ガスの流量が５ｓｌｍ、雰囲気温度（サセプタ温度）が５００℃〜９００℃、雰囲気圧力（反応炉内圧力）が５０〜５００Ｔｏｒｒ（６．７〜６６．７ｋＰａ）であった。
次に、ＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０上に、ＭＯＣＶＤ法により、少なくとも１層の窒化物半導体エピタキシャル層３０として、キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3で厚さが１μｍのｎ+型ＧａＮストップ層３０ｐ、キャリア濃度が７×１０15ｃｍ-3で厚さが５μｍのｎ-型ＧａＮドリフト層３０ｑを順次成長させた。ｎ+型ＧａＮストップ層３０ｐおよびｎ-型ＧａＮドリフト層３０ｑの成長条件は、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）ガスを含むＨ2（水素）ガスの流量が０．０５６ｓｌｍ（ＴＭＧガスの流量が３２０μｍｏｌ／分）、ＮＨ3（アンモニア）ガスの流量が９ｓｌｍ（０．４ｍｏｌ／分）、キャリアガスであるＨ2（水素）ガスの流量が１１ｓｌｍ、雰囲気温度（サセプタ温度）が１０５０℃、雰囲気圧力（反応炉内圧力）が２００〜５００Ｔｏｒｒ（２６．７〜６６．７ｋＰａ）であった。上記のｎ+型ＧａＮストップ層３０ｐおよびｎ-型ＧａＮドリフト層３０ｑ（窒化物半導体エピタキシャル層３０）の成長の際、ＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０は、ＮＨ3ガスおよびＨ2ガス雰囲気下１０５０℃で２時間以上置かれるため、部分的に分解する。
２．窒化物半導体エピタキシャル層の分離
図３および図１９（Ｂ）を参照して、窒化物半導体エピタキシャル層３０のｎ-型ＧａＮドリフト層３０ｑを仮支持基材１００上に粘着剤などを用いて仮支持させた後、上記ＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）、ＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０および窒化物半導体エピタキシャル層３０を電解液２２０に浸漬させて、ＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０に電解液２２０を接触させることにより、ＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０を分解させて、ｎ+型ＧａＮストップ層３０ｐおよびｎ-型ＧａＮドリフト層３０ｑ（窒化物半導体エピタキシャル層３０）をＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）から分離した。ここで、電解液２２０としては、１２質量％の水酸化カリウムと５質量％のエチレンジアミンとを含む３０℃に加温された水溶液を用いた。
３．窒化物半導体デバイスの作製
次に、窒化物半導体エピタキシャル層３０のｎ+型ＧａＮストップ層３０ｐの主面を、支持基板４０であるＭｏ（モリブデン）基板の主面に貼り合わせて接合した。次いで、仮支持基材１００を外し、窒化物半導体エピタキシャル層３０のｎ-型ＧａＮドリフト層３０ｑの主面上に、スパッタ法により、ショットキー電極５０としてＡｕ／Ｎｉ電極を形成した。こうして、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。こうして得られたＳＢＤは、耐圧（耐電圧、以下同じ）が６００Ｖで、オン抵抗は０．７ｍΩ・ｃｍ2であり、高い特性を有していた。ここで、耐圧およびオン抵抗は、高耐圧プローバーにより測定した。
（実施例２）
実施例１においてｎ+型ＧａＮストップ層およびｎ-型ＧａＮドリフト層からなる窒化物半導体エピタキシャル層から分離されたｎ型の導電性を有するＧａＮ基板（窒化物半導体基板）の主面をＣＭＰして、ＧａＮ基板（窒化物半導体基板）を再生させた。
上記の再生されたＧａＮ基板（窒化物半導体基板）上に、実施例１と同様にして、ＧａＮバッファ層を成長させた。
次に、上記ＧａＮバッファ層上に、化学的分解層としてＩｎの組成が第１の主面から内部にかけて０ｍｏｌ％から２０ｍｏｌ％に増大し内部から第２の主面にかけて２０ｍｏｌ％から０ｍｏｌ％に減少するＩｎ組成の傾斜構造を有するＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層（ｘ：０〜０．２）を成長させた。このＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層の成長条件は、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）ガスを含むＮ2（窒素）ガスの流量が０．００１〜０．０５６ｓｌｍ（ＴＭＧガスの流量が５．７〜３２０μｍｏｌ／分）、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）ガスを含むＮ2（窒素）ガスの流量が０．０５〜０．５ｓｌｍ（ＴＭＩガスの流量が１２．３〜１２３μｍｏｌ／分）、ＮＨ3（アンモニア）ガスの流量が９ｓｌｍ（０．４ｍｏｌ／分）、キャリアガスであるＮ2（窒素）ガスの流量が１０ｓｌｍ、雰囲気温度（サセプタ温度）が５００℃〜９００℃、雰囲気圧力（反応炉内圧力）が５０〜５００Ｔｏｒｒ（６．７〜６６．７ｋＰａ）であった。
次に、上記ＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層上に、実施例１と同様にして、少なくとも１層の窒化物半導体エピタキシャル層として、キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3で厚さが１μｍのｎ+型ＧａＮストップ層、キャリア濃度が７×１０15ｃｍ-3で厚さが５μｍのｎ-型ＧａＮドリフト層を順次成長させた。
次に、実施例１と同様にして、ＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）からｎ+型ＧａＮストップ層およびｎ-型ＧａＮドリフト層からなる窒化物半導体エピタキシャル層を分離して、窒化物半導体エピタキシャル層のｎ+型ＧａＮストップ層の主面にＭｏ基板（支持基板）を接合し、窒化物半導体エピタキシャル層のｎ-型ＧａＮドリフト層の主面上にＡｕ／Ｎｉ電極（ショットキー電極）を形成して、窒化物半導体デバイスとしてＳＢＤを作製した。
こうして得られたＳＢＤは、耐圧が６００Ｖで、オン抵抗は０．７ｍΩ・ｃｍ2であり、高い特性を有していた。
（実施例３）
実施例１と同様のＧａＮ基板（窒化物半導体基板）を準備した。このＧａＮ基板（窒化物半導体基板）上に、実施例１と同様にして、ＧａＮバッファ層を成長させた。
次に、上記ＧａＮバッファ層上に、化学的分解層としてＩｎxＡｌ1-xＮ化学的分解層を成長させた。このＩｎxＡｌ1-xＮ化学的分解層の成長条件は、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）ガスを含むＮ2（窒素）ガスの流量が０．０２〜０．０７ｓｌｍ（ＴＭＡガスの流量が１５．６〜５４．５μｍｏｌ／分）、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）ガスを含むＮ2（窒素）ガスの流量が０．１〜０．５ｓｌｍ（ＴＭＩガスの流量が２４．６〜１２３μｍｏｌ／分）、ＮＨ3（アンモニア）ガスの流量が３〜１２ｓｌｍ（０．１３〜０．５４ｍｏｌ／分）、キャリアガスであるＮ2（窒素）ガスの流量が１１ｓｌｍ、雰囲気温度（サセプタ温度）が７００℃〜８００℃、雰囲気圧力（反応炉内圧力）が５０〜１５０Ｔｏｒｒ（６．７〜２０．０ｋＰａ）であった。
次に、上記ＩｎxＡｌ1-xＮ化学的分解層上に、実施例１と同様にして、少なくとも１層の窒化物半導体エピタキシャル層として、キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3で厚さが１μｍのｎ+型ＧａＮストップ層、キャリア濃度が７×１０15ｃｍ-3で厚さが１０μｍのｎ-型ＧａＮドリフト層を順次成長させた。
次に、実施例１と同様にして、ＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）からｎ+型ＧａＮストップ層およびｎ-型ＧａＮドリフト層からなる窒化物半導体エピタキシャル層を分離して、窒化物半導体エピタキシャル層のｎ+型ＧａＮストップ層の主面にＭｏ基板（支持基板）を接合し、窒化物半導体エピタキシャル層のｎ-型ＧａＮドリフト層の主面上にＡｕ／Ｎｉ電極（ショットキー電極）を形成して、窒化物半導体デバイスとしてＳＢＤを作製した。
こうして得られたＳＢＤは、耐圧が１２００Ｖで、オン抵抗は１．１ｍΩ・ｃｍ2であり、高い特性を有していた。
本実施例のＩｎxＡｌ1-xＮ化学的分解層のＩｎ組成は、Ｘ線回折において検証したところ、ｘ＝０．１８であった。かかるＩｎxＡｌ1-xＮ化学的分解層（ｘ＝０．１８）の格子定数はＧａＮ半導体の格子定数にほぼ等しい。このため、本実施例においては、クラックを発生させることなく、厚さが１μｍのｎ+型ＧａＮストップ層および厚さが１０μｍのｎ-型ＧａＮドリフト層からなる厚い窒化物半導体エピタキシャル層を形成することができた。
ａ軸方向とｃ軸方向との格子定数の比は、層の化学組成の種類および比によって異なるため、（０００２）面に関するＸ線回折の結果、ＩｎxＡｌ1-xＮ層（化学的分解層）の（０００２）面に関する回折角２θが、ＧａＮ層（窒化物半導体エピタキシャル層）の（０００２）面に関する回折角２θよりも２０００〜３０００ａｒｃｓｅｃ高い値で、ａ軸方向でＩｎxＡｌ1-xＮ層およびＧａＮ層の格子定数が一致して、そのＩｎxＡｌ1-xＮ層（化学的分解層）上に高品質のＧａＮ層（窒化物半導体エピタキシャル層）を成長させることができた。
（実施例４）
実施例１と同様のＧａＮ基板（窒化物半導体基板）を準備した。このＧａＮ基板（窒化物半導体基板）上に、実施例１と同様にして、ＧａＮバッファ層を成長させた。
次に、上記ＧａＮバッファ層上に、化学的分解層としてＩｎxＡｌyＧａ1-xーyＮ化学的分解層を成長させた。このＩｎxＡｌyＧａ1-xーyＮ化学的分解層の成長条件は、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）ガスを含むＮ2（窒素）ガスの流量が０．０２〜０．０７ｓｌｍ（ＴＭＡガスの流量が１５．６〜５４．５μｍｏｌ／分）、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）ガスを含むＮ2（窒素）ガスの流量が０．１〜０．５ｓｌｍ（ＴＭＧガスの流量が２４．６〜１２３μｍ／分）、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）ガスを含むＮ2（窒素）ガスの流量が０．００１〜０．０５６ｓｌｍ（ＴＭＩガスの流量が５．７〜３２０μｍｏｌ／分）、ＮＨ3（アンモニア）ガスの流量が３〜１２ｓｌｍ（０．１３〜０．５４ｍｏｌ／分）、キャリアガスであるＮ2（窒素）ガスの流量が１１ｓｌｍ、雰囲気温度（サセプタ温度）が７００℃〜８００℃、雰囲気圧力（反応炉内圧力）が５０〜１５０Ｔｏｒｒ（６．７〜２０．０ｋＰａ）であった。
次に、上記ＩｎxＡｌ1-xＮ化学的分解層上に、実施例１と同様にして、少なくとも１層の窒化物半導体エピタキシャル層として、キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3で厚さが１μｍのｎ+型ＧａＮストップ層、キャリア濃度が７×１０15ｃｍ-3で厚さが５μｍのｎ-型ＧａＮドリフト層を順次成長させた。
次に、実施例１と同様にして、ＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）からｎ+型ＧａＮストップ層およびｎ-型ＧａＮドリフト層からなる窒化物半導体エピタキシャル層を分離して、窒化物半導体エピタキシャル層のｎ+型ＧａＮストップ層の主面にＭｏ基板（支持基板）を接合し、窒化物半導体エピタキシャル層のｎ-型ＧａＮドリフト層の主面上にＡｕ／Ｎｉ電極（ショットキー電極）を形成して、窒化物半導体デバイスとしてＳＢＤを作製した。
こうして得られたＳＢＤは、耐圧が６００Ｖで、オン抵抗は０．７ｍΩ・ｃｍ2であり、高い特性を有していた。
（実施例５）
図１８（Ａ）および図１９（Ａ）を参照して、ＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）上に窒化物半導体エピタキシャル層３０を成長させる工程において、ＧａＮバッファ層１１とＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０との間に、ホール供給層として、ホール濃度が５×１０17ｃｍ-3で厚さが０．２μｍのＧａＮ層、ホール濃度が１×１０16ｃｍ-3で厚さが０．０５μｍのＡｌxＧａ1-xＮ層（ｘ＝０．０８）、ホール濃度が１×１０16ｃｍ-3で厚さが０．２μｍのＧａＮ層を順次形成したこと以外は、実施例１と同様とした。ここで、ホール濃度は、別途Ｃ−Ｖ測定法により測定した。その後、実施例１と同様にして、ＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）から窒化物半導体エピタキシャル層３０を分離した後、ＳＢＤを作製した。こうして得られたＳＢＤは、耐圧が６００Ｖで、オン抵抗は０．８ｍΩ・ｃｍ2であり、高い特性を有していた。
本実施例においては、ＧａＮ基板（窒化物半導体基板）から窒化物半導体エピタキシャル層を分離するための時間が、実施例１に比べて、約７０％に短縮にされた。
（実施例６）
図４を参照して、ＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）からのｎ+型ＧａＮストップ層３０ｐおよびｎ-型ＧａＮドリフト層３０ｑからなる窒化物半導体エピタキシャル層３０の分離は、ＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）上にＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０を介在させて形成された窒化物半導体エピタキシャル層３０を透明な仮支持基材１１０上に粘着剤などを用いて仮支持させた後、上記ＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）、ＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０および窒化物半導体エピタキシャル層３０を電解液２２０に浸漬させて、ＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０に電解液２２０を接触させながら、ＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０に波長３２０〜４００ｎｍの光２２２を照射させることにより行ったこと以外は、実施例１と同様にして、ＳＢＤを作製した。
本実施例においては、ＧａＮ基板（窒化物半導体基板）から窒化物半導体エピタキシャル層を分離するための時間が、実施例１に比べて、約５０％に短縮された。
（実施例７）
図５を参照して、ＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）からのｎ+型ＧａＮストップ層３０ｐおよびｎ-型ＧａＮドリフト層３０ｑからなる窒化物半導体エピタキシャル層３０の分離を以下のように行ったこと以外は、実施例１と同様にしてＳＢＤを作製した。すなわち、ＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）上にＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０を介在させて形成された窒化物半導体エピタキシャル層３０について、その窒化物半導体基板１０を導電性の仮支持基材１２２に導電性接着剤などを用いて仮支持させ、その窒化物半導体エピタキシャル層３０を導電性の仮支持基材１２４に導電性接着剤などを用いて仮支持させた。また、電解液２２０中に陰極２２４ｃとして白金（Ｐｔ）電極を配置した。次に、上記ＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）、ＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０および窒化物半導体エピタキシャル層３０を電解液２２０に浸漬させることにより接触させながら、仮支持基材１２２を陽極２２６ａとし、仮支持基材１２４を陰極２２６ｃとして、陽極２２６ａと陰極２２６ｃとの間に電圧を印加することにより、ＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０を分解して、ＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）から窒化物半導体エピタキシャル層３０を分離した。
こうして得られたＳＢＤは、耐圧が８００Ｖで、オン抵抗は０．７ｍΩ・ｃｍ2であり、高い特性を有していた。
本実施例においては、ＧａＮ基板（窒化物半導体基板）から窒化物半導体エピタキシャル層を分離するための時間が、実施例１に比べて、約８０％に短縮された。
（実施例８）
図６を参照して、ＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）からのｎ+型ＧａＮストップ層３０ｐおよびｎ-型ＧａＮドリフト層３０ｑからなる窒化物半導体エピタキシャル層３０の分離を以下のように行ったこと以外は、実施例１と同様にしてＳＢＤを作製した。すなわち、ＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）上にＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０を介在させて形成された窒化物半導体エピタキシャル層３０について、その窒化物半導体基板１０を導電性の仮支持基材１２２に導電性接着剤などを用いて仮支持させ、その窒化物半導体エピタキシャル層３０を導電性の仮支持基材１２４に導電性接着剤などを用いて仮支持させた。次に、上記ＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）、ＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０および窒化物半導体エピタキシャル層３０を電解液２２０に浸漬させることにより接触させながら、仮支持基材１２２を陽極２２６ａとし、仮支持基材１２４を陰極２２６ｃとして、陽極２２６ａと陰極２２６ｃとの間に電圧を印加することにより、ＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０を分解して、ＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）から窒化物半導体エピタキシャル層３０を分離した。
こうして得られたＳＢＤは、耐圧が８００Ｖで、オン抵抗は０．７ｍΩ・ｃｍ2であり、高い特性を有していた。
本実施例においては、ＧａＮ基板（窒化物半導体基板）から窒化物半導体エピタキシャル層を分離するための時間が、実施例１に比べて、約９０％に短縮された程度であったが、電解液による窒化物半導体エピタキシャル層の分解が実施例１に比べて抑制されて、分離された窒化物半導体エピタキシャル層の表面状態が実施例１に比べて良くなった。
（実施例９）
１．窒化物半導体エピタキシャル層の成長
図２０（Ａ）を参照して、窒化物半導体基板１０として、実施例１と同様のＧａＮ基板を準備した。次に、実施例１と同様にして、ＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）上にＧａＮバッファ層（バッファ層１１）を成長させ、ＧａＮバッファ層（バッファ層１１）上にＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０（ｘ：０〜０．１５）を成長させた。
次に、ＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０上に、ＭＯＣＶＤ法により、少なくとも１層の窒化物半導体エピタキシャル層３０として、キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3で厚さが１μｍのｎ+型ＧａＮストップ層３０ｐ、キャリア濃度が７×１０15ｃｍ-3で厚さが５μｍのｎ-型ＧａＮドリフト層３０ｑ、キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3の厚さが０．５μｍのｐ型ＧａＮガードリング層３０ｒを順次成長させた。これらの窒化物半導体エピタキシャル層３０の成長条件は、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）ガスを含むＨ2（水素）ガスの流量が０．０５ｓｌｍ（ＴＭＧガスの流量が３２０μｍｏｌ／分）、ＮＨ3（アンモニア）ガスの流量が９ｓｌｍ（０．４ｍｏｌ／分）、キャリアガスであるＨ2（水素）ガスの流量が１１ｓｌｍ、雰囲気温度（サセプタ温度）が１０５０℃、雰囲気圧力（反応炉内圧力）が２００〜５００Ｔｏｒｒ（２６．７〜６６．７ｋＰａ）であった。上記の窒化物半導体エピタキシャル層３０の成長の際、ＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０は、ＮＨ3ガスおよびＨ2ガス雰囲気下１０５０℃で２時間以上置かれるため、部分的に分解する。
２．窒化物半導体エピタキシャル層の分離
図２０（Ｂ）を参照して、実施例８と同様にして、ＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）から窒化物半導体エピタキシャル層３０を分離した。
３．窒化物半導体デバイスの作製
次に、図２０（Ｃ）を参照して、窒化物半導体エピタキシャル層３０のｎ+型ＧａＮストップ層３０ｐの主面に、スパッタ法により、支持基板４０であるＭｏ（モリブデン）基板を形成した。次いで、仮支持基材１００を外し、窒化物半導体エピタキシャル層３０のｐ型ＧａＮガードリング層３０ｒの一部を、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）エッチングにより除去して、その除去部に、スパッタ法により、ショットキー電極５０としてＡｕ／Ｎｉ電極を形成した。こうして、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。こうして得られたＳＢＤは、耐圧が８００Ｖで、オン抵抗は０．７ｍΩ・ｃｍ2であり、高い特性を有していた。
（実施例１０）
１．窒化物半導体エピタキシャル層の成長
図２１（Ａ）を参照して、窒化物半導体基板１０として、主面がＣ面から０．４°のオフ角を有すること以外は、実施例１と同様のＧａＮ基板を準備した。次に、実施例３と同様にして、ＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）上にＧａＮバッファ層（バッファ層１１）を成長させ、ＧａＮバッファ層（バッファ層１１）上にＩｎxＡｌ1-xＮ化学的分解層２０（ｘ＝０．１８）を成長させた。
次に、実施例９と同様にして、ＩｎxＡｌ1-xＮ化学的分解層２０上に、ＭＯＣＶＤ法により、少なくとも１層の窒化物半導体エピタキシャル層３０として、キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3で厚さが１μｍのｎ+型ＧａＮストップ層３０ｐ、キャリア濃度が７×１０15ｃｍ-3で厚さが５μｍのｎ-型ＧａＮドリフト層３０ｑ、キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3の厚さが０．５μｍのｐ型ＧａＮガードリング層３０ｒを順次成長させた。上記の窒化物半導体エピタキシャル層３０の成長の際、ＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０は、ＮＨ3ガスおよびＨ2ガス雰囲気下１０５０℃で２時間以上置かれるため、部分的に分解する。
２．窒化物半導体エピタキシャル層に凹部を形成する工程
図２１（Ｂ）を参照して、窒化物半導体エピタキシャル層３０のｐ型ＧａＮガードリング層３０ｒの一部を、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）エッチングにより除去して、その除去部に、スパッタ法により、ショットキー電極５０としてＡｕ／Ｎｉ電極を形成した。
次に、ショットキー電極５０が形成されたｐ型ＧａＮガードリング層３０ｒを保護するマスク３００を形成した。マスク３００には、ＳｉＯ2で形成されており、マスク３００の主面から見て、格子状に１．２ｍｍ間隔で幅３０μｍの開口部３００ｗが形成された。
次に、図２１（Ｃ）を参照して、ＩＣＰエッチングにより、マスク３００の開口部３００ｗに、窒化物半導体エピタキシャル層３０のｐ型ＧａＮガードリング層３０ｒの主面から、ｎ-型ＧａＮドリフト層３０ｑおよびｎ+型ＧａＮストップ層３０ｐを貫通して、ＩｎxＡｌ1-xＮ化学的分解層２０に達する溝状の凹部３０ｃｐを形成した。ここで、ＩＣＰエッチングおいて、Ｉｎおよび／またはＡｌによる発光を指標として、凹部の先端がＩｎxＡｌ1-xＮ化学的分解層２０内に達するまでエッチングを行った。次に、図２２（Ａ）を参照して、マスク３００を、フッ酸（ＨＦ）水溶液を用いて除去した。
３．窒化物半導体エピタキシャル層の分離
図２２（Ｂ）を参照して、凹部３０ｃｐが形成された窒化物半導体エピタキシャル層３０のショットキー電極５０が形成されたｐ型ＧａＮガードリング層３０ｒを、ワックス１５０を用いて仮支持基材１００上に仮支持させた後、上記ＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）、ＩｎxＡｌ1-xＮ化学的分解層２０および窒化物半導体エピタキシャル層３０を電解液２２０に浸漬させて、ＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０に電解液２２０を接触させることにより、ＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）から窒化物半導体エピタキシャル層３０を分離した。ここで、分離方法としては、実施例８と同様の方法を用いた。
４．窒化物半導体デバイスの作製
図２２（Ｃ）を参照して、窒化物半導体エピタキシャル層３０のｎ+型ＧａＮストップ層３０ｐ上に、スパッタ法により、オーミック電極４００としてＭｏ（モリブデン）電極を形成した。次に、かかるオーミック電極４００を、メタルボンディング４４０により、支持基板４０に接合した。こうして、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。こうして得られたＳＢＤは、耐圧が９００Ｖで、オン抵抗は０．７ｍΩ・ｃｍ2であり、高い特性を有していた。
本実施においては、窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程の後、窒化物半導体基板から窒化物半導体エピタキシャル層を分離する工程の前に、窒化物半導体エピタキシャル層の主面から化学的分解層に達する深さの凹部を形成することにより、窒化物半導体基板からの窒化物半導体エピタキシャル層の分離が促進され、効率よく高特性のＳＢＤが得られた。
（実施例１１）
１．窒化物半導体エピタキシャル層の成長
図２３（Ａ）を参照して、実施例１と同様のＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）を準備した。
次に、ＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）上に、ＭＯＣＶＤ法により、バッファ層１１としてキャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3の厚さ２μｍのＧａＮバッファ層を成長させた。ＧａＮバッファ層の成長条件は、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）ガスを含むＮ2（窒素）ガスの流量が０．０５ｓｌｍ（ＴＭＧガスの流量が３２０μｍｏｌ／分）、ＮＨ3ガスの流量が１２ｓｌｍ（０．５４ｍｏｌ／分）、キャリアガスであるＮ2ガスの流量が８ｓｌｍ、雰囲気温度（サセプタ温度）が１０５０℃、雰囲気圧力（反応炉内圧力）が１００Ｔｏｒｒ（１３．３ｋＰａ）であった。
次に、ＧａＮバッファ層１１上に、ＭＯＣＶＤ法により、化学的分解層２０としてＩｎxＡｌ1-xＮ化学的分解層を成長させた。このＩｎxＡｌ1-xＮ化学的分解層の成長条件は、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）ガスを含むＮ2（窒素）ガスの流量が０．４ｓｌｍ（ＴＭＡガスの流量が３１．２μｍｏｌ／分）、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）ガスを含むＮ2（窒素）ガスの流量が０．４ｓｌｍ（ＴＭＩガスの流量が１００μｍｏｌ／分）、ＮＨ3（アンモニア）ガスの流量が１２ｓｌｍ（０．５４ｍｏｌ／分）、キャリアガスであるＮ2（窒素）ガスの流量が８ｓｌｍ、雰囲気温度（サセプタ温度）が８１０℃、雰囲気圧力（反応炉内圧力）が１００Ｔｏｒｒ（１３．３ｋＰａ）であった。
次に、ＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０上に、ＭＯＣＶＤ法により、少なくとも１層の窒化物半導体エピタキシャル層３０として、キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3で厚さが１μｍのｎ+型ＧａＮストップ層３０ｐ、キャリア濃度が９×１０15ｃｍ-3で厚さが５μｍのｎ-型ＧａＮドリフト層３０ｑを順次成長させた。ｎ+型ＧａＮストップ層３０ｐの成長条件は、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）ガスを含むＮ2（窒素）ガスの流量が０．０５６ｓｌｍ（３２０μｍｏｌ／分）、ＮＨ3（アンモニア）ガスの流量が１２ｓｌｍ（０．５４ｍｏｌ／分）、ＳｉＨ4（モノシラン）ガスを２ｐｐｍ含むＨ2（水素）ガスの流量が０．２ｓｌｍ（ＳｉＨ4ガスの流量が１７ｎｍｏｌ／分）、キャリアガスであるＮ2（窒素）ガスの流量が８ｓｌｍ、雰囲気温度（サセプタ温度）が１０５０℃、雰囲気圧力（反応炉内圧力）が１００Ｔｏｒｒ（１３．３ｋＰａ）であった。また、ｎ-型ＧａＮドリフト層３０ｑの成長条件は、ＳｉＨ4（モノシラン）ガスを２ｐｐｍ含むＨ2（水素）ガスの流量が０．０２ｓｌｍ（ＳｉＨ4ガスの流量が１．７ｎｍｏｌ／分）であったこと以外は、ｎ+型ＧａＮストップ層３０ｐの成長条件と同様であった。上記のｎ+型ＧａＮストップ層３０ｐおよびｎ-型ＧａＮドリフト層３０ｑ（窒化物半導体エピタキシャル層３０）の成長の際、ＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０は、ＮＨ3ガスとＨ2ガス雰囲気下１０５０℃で３時間以上置かれるため、部分的に分解する。
次に、窒化物半導体エピタキシャル層３０のｎ-型ＧａＮドリフト層３０ｑ上に、スパッタ法により、ショットキー電極５０として、Ａｕ／Ｎｉ電極５０ａおよびＳｉxＮyフィールドプレート５０ｂを形成した。
２．窒化物半導体エピタキシャル層の分離
次に、図２３（Ｂ）を参照して、窒化物半導体エピタキシャル層３０上に形成されたショットキー電極５０のＳｉxＮyフィールドプレート５０ｂを仮支持基材１００上に粘着剤などを用いて仮支持させた後、上記のＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）、ＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０および窒化物半導体エピタキシャル層３０を電解液２２０に浸漬させて、ＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０に電解液２２０を接触させることにより、ＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０を分解させて、ｎ+型ＧａＮストップ層３０ｐおよびｎ-型ＧａＮドリフト層３０ｑ（窒化物半導体エピタキシャル層３０）をＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）から分離した。ここで、電解液２２０としては、１２質量％の水酸化カリウムと５質量％のエチレンジアミンとを含む３０℃に加温された水溶液を用いた。
３．窒化物半導体デバイスの作製
次に、図２３（Ｃ）を参照して、窒化物半導体エピタキシャル層３０のｎ+型ＧａＮストップ層３０ｐ上に、スパッタ法によりオーミック電極４００としてＭｏ電極を形成した。次いで、このＭｏ電極（オーミック電極４００）にＡｕＳｎを用いて支持基板４０としてＭｏ基板を貼り付けた後、仮支持基材を除去した。
こうして、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。こうして得られたＳＢＤは、耐圧（耐電圧、以下同じ）が８００Ｖで、オン抵抗は０．７ｍΩ・ｃｍ2であり、高い特性を有していた。ここで、耐圧およびオン抵抗は、高耐圧プローバーにより測定した。
（実施例１２）
１．窒化物半導体エピタキシャル層の成長
図２４（Ａ）を参照して、実施例１と同様のＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）を準備した。次いで、このＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）上に、実施例１１と同様にして、窒化物半導体エピタキシャル層３０（ｎ+型ＧａＮストップ層３０ｐおよびｎ-型ＧａＮドリフト層３０ｑ）ならびにショットキー電極５０（Ａｕ／Ｎｉ電極５０ａおよびＳｉxＮyフィールドプレート５０ｂ）を順次形成した。
２．窒化物半導体エピタキシャル層の分離
次に、図２４（Ｂ）を参照して、窒化物半導体エピタキシャル層３０上に形成されたショットキー電極５０のＳｉxＮyフィールドプレート５０ｂを仮支持基材１００上に粘着剤などを用いて仮支持させた後、仮支持基材１００の外周部を固定してその中央部に圧縮応力として５０ｋＰａの圧力をかけて、上記のＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）、ＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０および窒化物半導体エピタキシャル層３０を電解液２２０に浸漬させて、ＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０に電解液２２０を接触させたこと以外は、実施例１１と同様にして、ＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０を分解させて、ｎ+型ＧａＮストップ層３０ｐおよびｎ-型ＧａＮドリフト層３０ｑ（窒化物半導体エピタキシャル層３０）をＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）から分離した。本実施例においては、ＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）から、窒化物半導体エピタキシャル層３０を分離するための時間が実施例１１に比べて、約５０％に短縮された。
３．窒化物半導体デバイスの作製
次に、図２４（Ｃ）を参照して、実施例１１と同様にして、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。こうして得られたＳＢＤは、耐圧（耐電圧、以下同じ）が８００Ｖで、オン抵抗は０．７ｍΩ・ｃｍ2であり、高い特性を有していた。
（実施例１３）
１．窒化物半導体エピタキシャル層の成長
図２５（Ａ）を参照して、実施例１と同様のＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）を準備した。次いで、このＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）上に、実施例１１と同様にして、窒化物半導体エピタキシャル層３０（ｎ+型ＧａＮストップ層３０ｐおよびｎ-型ＧａＮドリフト層３０ｑ）ならびにショットキー電極５０（Ａｕ／Ｎｉ電極５０ａおよびＳｉxＮyフィールドプレート５０ｂ）を順次形成した。
２．窒化物半導体エピタキシャル層の分離
次に、図２５（Ｂ）を参照して、窒化物半導体エピタキシャル層３０上に形成されたショットキー電極５０のＳｉxＮyフィールドプレート５０ｂを仮支持基材１００上に粘着剤などを用いて仮支持させた後、上記のＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）、ＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０および窒化物半導体エピタキシャル層３０を電解液２２０に浸漬させて、ＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）、ＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０および窒化物半導体エピタキシャル層３０をそれらの主面に垂直な中心軸の回りに１０ｒｐｍで回転させながら、電解液２２０中に配置された噴流形成装置２３０である小型ウォータジェット装置（ディスコ社製ＤＡＷ４１１０）を用いて電解液２２０の噴流２２０ｊをＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０の外周部から中央部に約１００ｍｌ／秒の噴流量で順次接触させることにより、ＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０を分解させて、ｎ+型ＧａＮストップ層３０ｐおよびｎ-型ＧａＮドリフト層３０ｑ（窒化物半導体エピタキシャル層３０）をＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）から分離した。本実施例においては、ＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）から、窒化物半導体エピタキシャル層３０を分離するための時間が実施例１１に比べて、約３０％に短縮された。
３．窒化物半導体デバイスの作製
次に、図２５（Ｃ）を参照して、実施例１１と同様にして、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。こうして得られたＳＢＤは、耐圧（耐電圧、以下同じ）が８００Ｖで、オン抵抗は０．７ｍΩ・ｃｍ2であり、高い特性を有していた。
（実施例１４）
１．窒化物半導体エピタキシャル層の成長
図２６（Ａ）を参照して、実施例１と同様のＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）を準備した。次いで、このＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）上に、実施例１１と同様にして、窒化物半導体エピタキシャル層３０（ｎ+型ＧａＮストップ層３０ｐおよびｎ-型ＧａＮドリフト層３０ｑ）ならびにショットキー電極５０（Ａｕ／Ｎｉ電極５０ａおよびＳｉxＮyフィールドプレート５０ｂ）を順次形成した。
２．窒化物半導体エピタキシャル層の分離
次に、図２６（Ｂ）を参照して、窒化物半導体エピタキシャル層３０上に形成されたショットキー電極５０のＳｉxＮyフィールドプレート５０ｂを仮支持基材１００上に粘着剤などを用いて仮支持させた後、上記のＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）、ＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０および窒化物半導体エピタキシャル層３０を電解液２２０に浸漬させて、ＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）、ＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０および窒化物半導体エピタキシャル層３０をそれらの主面に垂直な中心軸の回りに１０ｒｐｍで回転させながらＹＡＧレーザ（日本レーザー社製ｂｒｉｌｌｉａｎｔ ｂ ５３２ｎｍ）を用いて化学的分解層２０の外周部から中央部にピーク波長が１０６０ｎｍでエネルギーが１００ｍＪ／ｃｍ2のレーザ光を順次加えてそれらの部分を局所的に加熱することにより、ＩｎxＧａ1-xＮ化学的分解層２０を分解させて、ｎ+型ＧａＮストップ層３０ｐおよびｎ-型ＧａＮドリフト層３０ｑ（窒化物半導体エピタキシャル層３０）をＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）から分離した。本実施例においては、ＧａＮ基板（窒化物半導体基板１０）から、窒化物半導体エピタキシャル層３０を分離するための時間が実施例１１に比べて、約３０％に短縮された。
３．窒化物半導体デバイスの作製
次に、図２６（Ｃ）を参照して、実施例１１と同様にして、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。こうして得られたＳＢＤは、耐圧（耐電圧、以下同じ）が９００Ｖで、オン抵抗は０．７ｍΩ・ｃｍ2であり、高い特性を有していた。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。
１０ 窒化物半導体基板、１１ バッファ層、２０ 化学的分解層、２０ａ ，２０ｂ 主面、２０ｃ 内部、２０ｒ 分解促進領域、２０ｓ，２００ｓ 化学種、２５ ホール供給層、３０ 窒化物半導体エピタキシャル層、３０ｃｐ 凹部、３００ｗ 開口部、３０ｐ ｎ+型ＧａＮストップ層、３０ｑ ｎ-型ＧａＮドリフト層、３０ｒ ｐ型ＧａＮガードリング層、４０ 支持基板、５０ ショットキー電極、５０ａ Ａｕ／Ｎｉ電極、５０ｂ ＳｉxＮyフィールドプレート、１００，１１０，１２２，１２４ 仮支持基材、１５０ ワックス、２１０ ガス、２１０ｉ，２２０ｉ 入流、２１０ｊ，２２０ｊ 噴流、２２０ 電解液、２２２ 光、２２４，２２６ 電圧印加装置、２２４ａ，２２６ａ 陽極、２２４ｃ，２２６ｃ 陰極、２３０ 噴流形成装置、２４０ 光または熱、２９０ｓ 反応生成物、３００ マスク、３００ｗ 開口部、４００ オーミック電極、４４０ メタルボンディング。

Claims (31)

  1. 転位密度が１×１０7ｃｍ-2以下の窒化物半導体基板上に、ガスおよび電解液の少なくともいずれかにより化学的に分解する化学的分解層を介在させて、少なくとも１層の窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程と、
    前記窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程中およびこの工程後の少なくともいずれかにおいて、前記ガスおよび前記電解液の少なくともいずれかを用いて前記化学的分解層を分解させることにより、前記窒化物半導体基板から前記窒化物半導体エピタキシャル層を分離する工程と、を備え、
    前記化学的分解層は、インジウムを含む窒化物半導体層である窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
  2. 前記窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程後における前記化学的分解層の分解は、少なくとも前記化学的分解層に電解液を接触させることにより行う請求項１に記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
  3. 前記電解液は、前記化学的分解層および前記窒化物半導体エピタキシャル層に接触し、前記化学的分解層の分解を促進する化学物質および前記窒化物半導体エピタキシャル層の分解を抑制する化学物質の少なくともいずれかを含む請求項２に記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
  4. 前記窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程中における前記化学的分解層の分解は少なくとも前記化学的分解層に水素ガスおよびアンモニアガスの少なくともいずれかを含む前記ガスを接触させることにより行い、前記窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程後における前記化学的分解層の分解は少なくとも前記化学的分解層に前記電解液を接触させることにより行う請求項１から請求項３までのいずれかに記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
  5. 前記窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程において、化学的分解層にホールを供給するホール供給層を、前記化学的分解層に隣接させかつ前記窒化物半導体基板と前記窒化物半導体エピタキシャル層との間に形成する請求項１から請求項４までのいずれかに記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
  6. 少なくとも前記化学的分解層に前記電解液を接触させながら、前記化学的分解層に光を照射する請求項２から請求項５までのいずれかに記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
  7. 前記電解液中に陰極を配置し、
    少なくとも前記化学的分解層に前記電解液を接触させながら、前記化学的分解層が陽極になるように、前記化学的分解層と前記陰極との間に電圧を印加する請求項２から請求項６までのいずれかに記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
  8. 前記窒化物半導体基板、前記化学的分解層および前記窒化物半導体エピタキシャル層に前記電解液を接触させながら、
    前記窒化物半導体基板が陽極となり、前記窒化物半導体エピタキシャル層が陰極となるように、前記窒化物半導体基板と前記窒化物半導体エピタキシャル層との間に電圧を印加する請求項２から請求項６までのいずれかに記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
  9. 前記窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程中およびこの工程後の少なくともいずれかにおける前記化学的分解層の分解は、前記化学的分解層に水素ガスおよびアンモニアガスの少なくともいずれかを含む前記ガスを接触させることにより行う請求項１に記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
  10. 前記窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程において、９００℃以下の雰囲気温度で前記化学的分解層を成長させ、１０００℃以上の雰囲気温度で前記化学的分解層を分解させる請求項４または請求項９に記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
  11. 前記ガスおよび前記電解液の少なくともいずれかを用いる前記化学的分解層の分解は、さらに前記化学的分解層の少なくとも一部分に応力を加えて行う請求項１に記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
  12. 前記ガスおよび前記電解液の少なくともいずれかを用いる前記化学的分解層の分解は、前記ガスおよび前記電解液の少なくともいずれかを前記化学的分解層の少なくとも一部分に噴流させて行う請求項１または請求項１１に記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
  13. 前記ガスおよび前記電解液の少なくともいずれかを用いる前記化学的分解層の分解は、さらに前記化学的分解層の少なくとも一部分に光または熱を加えて行う請求項１、請求項１１および請求項１２のいずれかに記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
  14. 前記ガスおよび前記電解液の少なくともいずれかは、前記窒化物半導体エピタキシャル層の分解を抑制する化学物質を含む請求項１１から請求項１３までのいずれかに記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
  15. 前記窒化物半導体エピタキシャル層は、インジウム以外のＩＩＩ族元素を含む請求項１に記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
  16. 前記化学的分解層は、窒素に対する前記インジウムの組成が１５ｍｏｌ％以上である請求項１から請求項１５までのいずれかに記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
  17. 前記化学的分解層は、窒素に対する前記インジウムの組成が前記化学的分解層において第１の主面から内部にかけて増大し前記内部から第２の主面にかけて減少する、インジウム組成の傾斜構造を有する請求項１から請求項１６までのいずれかに記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
  18. 前記化学的分解層は、アルミニウムをさらに含む請求項１から請求項１７までのいずれかに記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
  19. 前記化学的分解層の格子定数とＧａＮ半導体の格子定数との差が、前記ＧａＮ半導体の格子定数に対して１％以下である請求項１８に記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
  20. 前記化学的分解層は、窒素に対する前記インジウムの組成が１５ｍｏｌ％以上２０ｍｏｌ％以下である請求項１９に記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
  21. 前記電解液は、インジウムのイオンと選択的に配位する化合物を含む請求項１から請求項２０までのいずれかに記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
  22. 前記窒化物半導体エピタキシャル層の転位密度が１×１０7ｃｍ-2以下である請求項１から請求項２１までのいずれかに記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
  23. 前記窒化物半導体基板はＧａＮ基板であり、前記窒化物半導体エピタキシャル層はＧａＮエピタキシャル層である請求項１から請求項２２までのいずれかに記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
  24. 前記電解液は、ガリウムのイオンを含む請求項２３に記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
  25. 分離された前記窒化物半導体エピタキシャル層の厚さが３μｍ以上１００μｍである請求項１から請求項２４までのいずれかに記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
  26. 分離された前記窒化物半導体エピタキシャル層は、厚さが３μｍ以上２０μｍ以下かつキャリア濃度が２×１０16ｃｍ-3以下の層を含む請求項１から請求項２５までのいずれかに記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
  27. 前記窒化物半導体基板から前記窒化物半導体エピタキシャル層を分離する工程の後、
    分離された前記窒化物半導体基板の主面を表面処理して前記窒化物半導体基板を再生する工程と、
    再生された前記窒化物半導体基板上に、もうひとつの化学的分解層を介在させて、少なくとも１層のさらなる窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程と、
    前記さらなる窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程中およびこの工程後の少なくともいずれかにおいて、前記ガスおよび前記電解液の少なくともいずれかを用いて前記もうひとつの化学的分解層を分解させることにより、再生された前記窒化物半導体基板から前記さらなる窒化物半導体エピタキシャル層を分離する工程と、をさらに備える請求項１に記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
  28. 転位密度が１×１０7ｃｍ-2以下の窒化物半導体基板上に、ガスおよび電解液の少なくともいずれかにより化学的に分解する化学的分解層を介在させて、少なくとも１層の窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程と、
    前記窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程中およびこの工程後の少なくともいずれかにおいて、前記ガスおよび前記電解液の少なくともいずれかを用いて前記化学的分解層を分解させることにより、前記窒化物半導体基板から前記窒化物半導体エピタキシャル層を分離する工程と、
    分離された前記半導体エピタキシャル層を支持基板に接合する工程と、を備え、
    前記化学的分解層は、インジウムを含む窒化物半導体層である窒化物半導体デバイスの製造方法。
  29. 前記支持基板は、面抵抗が０．０５ｍΩ・ｃｍ2以下の導電性支持基板である請求項２８に記載の窒化物半導体デバイスの製造方法。
  30. 前記窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程の後、前記窒化物半導体基板から前記窒化物半導体エピタキシャル層を分離する工程の前に、
    前記窒化物半導体エピタキシャル層の主面から前記化学的分解層に達する深さの凹部を形成する工程を、さらに備える請求項２８または請求項２９に記載の窒化物半導体デバイスの製造方法。
  31. 前記凹部は、気相エッチングを用いて形成する請求項３０に記載の窒化物半導体デバイスの製造方法。
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