JP2002316893A - 化合物半導体ウエハの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クラック，欠けなどの少ないフリースタンデ
ィングの化合物半導体ウエハを得る。 【解決手段】 サファイア基板１の表面上に、少なくと
もサファイア基板１の側面を覆う保護膜２を形成する。
次に、サファイア基板１の露出している部分の上に、Ｇ
ａＮ膜３（窒素を含む化合物半導体膜）をエピタキシャ
ル成長させる。次に、サファイア基板１とＧａＮ膜３と
を、レーザ光の照射，基板の研磨，エッチング，切断等
を利用して互いに分離させる。これにより、ＧａＮ膜３
をフリースタンディングのウエハとして用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、短波長レーザや高
温動作トランジスタ等に用いられる窒素を組成に含む化
合物半導体からなる化合物半導体ウエハの製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、Ｇａ，Ａｌ，Ｂ，Ａｓ，Ｉ
ｎ，Ｐ及びＳｂのうちの少なくとも１つの元素とＮとを
組成に含む化合物半導体（以下、「窒化物半導体」とい
う）は、紫外から可視域におよぶ広範なバンドギャップ
エネルギーを有し、発光・受光デバイス用半導体材料と
して有望であることが知られている。この窒化物半導体
の代表例としては、一般式がＢ_xＡｌ_yＧａ_zＩｎ_1-x-y-z
Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，０≦ｘ＋ｙ
＋ｚ≦１）で表される化合物半導体がある。そして、こ
の窒化物半導体を用いたデバイスを作製する際の下地基
板として、良質で大面積の窒化物半導体ウエハ、とりわ
けフリースタンディングウエハ（自立ウエハ）の実現が
強く求められている。

【０００３】フリースタンディングの窒化物半導体ウエ
ハとは、窒化物半導体以外の材料は含まれない，窒化物
半導体のみから構成されるウエハである。一般に、フリ
ースタンディングの窒化物半導体ウエハを得るために
は、窒化物半導体とは異なる材料からなる基板上に窒化
物半導体膜をエピタキシャル成長させ、その後、基板を
除去するという方法が用いられている。基板を除去する
方法の一つとして、例えば、ＵＳＰ６，０７１，７９５
号に開示されているように、基板の裏面からエキシマＫ
ｒＦレーザ、Ｎｄ／ＹＡＧレーザを照射する手法（レー
ザリフトオフ）が知られている。

【０００４】図１３（ａ），（ｂ）は、従来のフリース
タンディングの窒化物半導体膜を形成する工程を示す断
面図である。

【０００５】まず、エキシマＫｒＦレーザやＮｄ／ＹＡ
Ｇレーザのレーザ光に対して透明であるサファイア基板
１０１（例えば２インチ径のサファイアウエハ）を準備
する。そして、サファイア基板１０１をハイドライド気
相成長（以下ＨＶＰＥという）装置内に導入する。

【０００６】そして、図１３（ａ）に示す工程で、ＨＶ
ＰＥにより、サファイア基板１０１の上に、例えば厚み
が約３００μｍのＧａＮからなる窒化物半導体膜１０２
を形成する。このとき、窒化物半導体膜１０２は、サフ
ァイア基板１０１の上面上に位置する平面部１０２ａ
と、サファイア基板１０１の側面上に位置する側面部１
０２ｂとを有している。

【０００７】次に、サファイア基板１０１の裏面から例
えば波長３５５ｎｍの強いレーザ光を照射する。サファ
イア基板１０１は光を透過し、また照射するレーザ光の
パルス幅は非常に短いので、レーザ光は窒化物半導体膜
１０２のうち平面部１０２ａのサファイア基板１０１に
接する領域つまり裏面部のみに吸収される。その結果、
窒化物半導体膜１０２の平面部１０２ａの裏面部は加熱
され、熱解離によりガリウムと窒素とに分解し、窒素ガ
スが発散する。そして、レーザ光をサファイア基板１０
１の全面に亘って走査することにより、窒化物半導体膜
１０２とサファイア基板１０１とが分離する。そして、
サファイア基板１０１を取り外すことにより、フリース
タンディングの窒化物半導体ウエハとなる窒化物半導体
膜１０２が得られる。その後、窒化物半導体膜１０２の
上に、Ｇａ，Ａｌ，Ｂ，Ａｓ，Ｉｎ，Ｐ及びＳｂのうち
の少なくとも１つの元素とＮとを組成に含む化合物半導
体（一般式がＢ_xＡｌ_yＧａ_zＩｎ_1-x-y-zＮ（０≦ｘ≦
１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，０≦ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）で
表される化合物半導体）の１又は２以上の結晶層をエピ
タキシャル成長させることにより、各種の化合物半導体
デバイスが得られる。

【０００８】また、フリースタンディングの窒化物半導
体ウエハを得るための他の方法として、サファイア基板
１０１を機械的に研磨することにより、フリースタンデ
ィングの窒化物半導体ウエハとなる窒化物半導体膜を得
る方法も知られている。

【０００９】また、フリースタンディングの窒化物半導
体ウエハを得るための別の方法としては、サファイア基
板の代わりにＧａＡｓ基板やＳｉ基板等のエッチングに
より容易に除去できる材料を用い、ＨＶＰＥによる窒化
物半導体膜のエピタキシャル成長後に、研磨ではなくウ
ェットエッチングによってＧａＡｓ基板やＳｉ基板を除
去する方法も試みられている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法では以下のような不具合があった。

【００１１】図１３（ａ），（ｂ）に示す方法では、窒
化物半導体膜１０２のうち平面部１０２ａの裏面部はレ
ーザ光の照射によって分解され、窒化物半導体膜１０２
の平面部１０２ａとサファイア基板１０１とは比較的容
易に分離する。ところが、窒化物半導体膜１０２の側面
部１０２ｂにはレーザ光が照射されにくいので、側面部
１０２ｂのサファイア基板１０１との界面付近の領域を
分解することは一般には困難である。したがって、例え
ばサファイア基板１０１と窒化物半導体膜１０２とを加
熱して、窒化物半導体膜１０２とサファイア基板１０１
とを互いに分離しようとすると、窒化物半導体膜１０２
の側面部１０２ｂに窒化物半導体膜１０２の側面部１０
２ｂとサファイア基板１０１との熱膨張係数差による応
力が集中し、側面部１０２ｂにクラックが発生し、つい
には窒化物半導体膜１０２の平面部１０２ａが割れてし
まうというおそれがあった。

【００１２】また、サファイア基板１０１の側面部は、
上面部とは結晶方位が異なり、しかも、基板製造時の加
工処理などによって結晶性が乱れているので、窒化物半
導体膜１０２の側面部１０２ｂは、結晶性が悪くほとん
ど多結晶構造に近い部分もある。そのために、窒化物半
導体膜１０２の側面部１０２ｂは、一般に割れや欠けが
容易に生じやすいことも、不具合を生じる原因の１つに
なっている。

【００１３】また、サファイア基板１０１を研磨により
除去する方法においては、研磨中にサファイア基板１０
１とともに窒化物半導体膜１０２の側面部１０２ｂも同
時に研磨されるので、機械的ストレスによってこの側面
部１０２ｂを起点として窒化物半導体膜１０２の平面部
１０２ａに達するクラックや割れが生じやすい。そのた
めに、この方法を利用しても、独立した大面積の窒化物
半導体膜１０２を再現性よく得ることが困難であった。

【００１４】また、ＧａＡｓ基板やＳｉ基板を用い、研
磨ではなくエッチングによってＧａＡｓ基板やＳｉ基板
を除去する方法においては、基板除去後のウエハのハン
ドリング中に窒化物半導体膜１０２が割れやすく、そこ
を起点として窒化物半導体膜１０２に大きくクラックや
割れが生じやすい。そのために、この方法を利用して
も、独立した大面積の窒化物半導体膜１０２を再現性よ
く得ることが困難であった。

【００１５】さらに、このようにして得られた独立した
窒化物半導体ウエハ（窒化物半導体膜１０２）は、その
上に半導体デバイスなどを形成する前に表面研磨処理を
行うのが一般的であるが、その表面研磨工程の際にも、
機械的ストレスによって側面部１０２ｂが割れやすく、
そこを起点としてウエハ全体が割れてしまうというおそ
れがあった。

【００１６】また、ウエハ全体に割れが生じない場合で
も、分離あるいは研磨の過程での過剰な機械的ストレス
によってウエハ内にクラックが残留しているおそれがあ
った。そして、クラックが残留している窒化物半導体ウ
エハの上に、電界効果トランジスタ、ＬＥＤ、レーザダ
イオードなどの半導体素子を形成した場合、残留してい
るクラックが電流リークの原因となり信頼性が低下した
り、クラックが光の散乱中心となり発光効率が低下する
おそれもあった。

【００１７】本発明の目的は、フリースタンディングの
大面積の窒化物半導体ウエハを歩留まりよく、かつ、再
現性よく得るための化合物半導体ウエハの製造方法を提
供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の化合物半
導体ウエハの製造方法は、基板の上面及び側面のうちの
一部を覆う閉環状の保護膜を形成する工程（ａ）と、上
記工程（ａ）の後に、上記基板の上面及び側面のうち上
記保護膜によって覆われていない領域の上に、窒素を組
成に含む化合物半導体膜をエピタキシャル成長させる工
程（ｂ）と、上記工程（ｂ）の後に、上記基板を除去す
る工程（ｃ）とを含み、上記工程（ａ）で形成される保
護膜は、上記工程（ｂ）で形成される化合物半導体膜の
エピタキシャル成長を阻害する機能を有するものであ
る。

【００１９】この方法により、化合物半導体膜のうち基
板の上面からエピタキシャル成長した部分だけをフリー
スタンディングウエハとして利用することが可能にな
る。そして、この部分には、基板の側面から成長した部
分がないので、後工程におけるクラックや欠けの発生を
抑制することができる。また、基板の側面付近における
エピタキシャル成長条件の変動の影響が少ない良質のウ
エハが得られる。

【００２０】上記工程（ａ）では、少なくとも上記基板
の側面全体を覆うように上記保護膜を形成することによ
り、化合物半導体膜が基板の上面からエピタキシャル成
長した部分のみによって構成されるので、上述の作用効
果を確実に発揮することができる。

【００２１】上記工程（ａ）では、上記基板の上面の一
部のみを覆うように上記保護膜を形成することにより、
基板の上面からエピタキシャル成長した化合物半導体膜
と、基板の側面からエピタキシャル成長した化合物半導
体膜とが得られるので、前者のみをフリースタンディン
グのウエハとして用いることができる。

【００２２】上記工程（ａ）では、上記保護膜の環幅の
最小値が上記化合物半導体膜の膜厚よりも大きくなるよ
うに上記保護膜を形成することにより、基板の上面から
エピタキシャル成長した化合物半導体膜と、基板の側面
からエピタキシャル成長した化合物半導体膜とを確実に
分離することができる。

【００２３】上記保護膜は、シリコン酸化膜，シリコン
窒化膜，シリコン酸窒化膜及びリフラクトリ金属膜のう
ちから選ばれるいずれか１つの膜によって構成されてい
ることが好ましい。

【００２４】上記工程（ｃ）では、上記基板を研磨によ
って除去することができる。

【００２５】上記工程（ｂ）では、上記基板の吸収端波
長よりも長い吸収端波長を有する化合物半導体により上
記化合物半導体膜を形成し、上記工程（ｃ）では、上記
基板側から上記基板の吸収端波長と上記化合物半導体膜
の吸収端波長との中間の波長を有する光を照射すること
により、上記化合物半導体膜の一部を分解して上記基板
と上記化合物半導体膜とを分離させることができる。

【００２６】上記工程（ｃ）では、上記基板をエッチン
グによって除去することもできる。

【００２７】また、上記工程（ｃ）の後に、上記化合物
半導体膜の裏面を研磨することが好ましい。

【００２８】本発明の第２の化合物半導体ウエハの製造
方法は、基板上に窒素を組成に含む化合物半導体膜をエ
ピタキシャル成長させる工程（ａ）と、上記化合物半導
体膜のうち少なくとも上記基板の側面上に位置する部分
を除去する工程（ｂ）と、上記工程（ｂ）の後で、上記
基板を除去する工程（ｃ）とを含んでいる。

【００２９】この方法により、化合物半導体膜のうち基
板の上面からエピタキシャル成長した部分だけをフリー
スタンディングウエハとして利用することが可能にな
る。そして、この部分には、基板の側面から成長した部
分がないので、後工程におけるクラックや欠けの発生を
抑制することができる。特に、基板の側面付近における
エピタキシャル成長条件の変動の影響を受けた部分をよ
り確実に除去できるので、良質のウエハが得られる。

【００３０】上記工程（ｂ）では、上記化合物半導体膜
のうち少なくとも上記基板の側面上に位置する部分を研
磨により除去することができる。

【００３１】上記工程（ｂ）では、上記基板及び化合物
半導体膜のうち側面からある距離だけ内側に位置する部
位を閉環状に切断していくことができる。

【００３２】上記工程（ｂ）では、上記化合物半導体膜
のうち側面からある距離だけ内側に位置する部位までの
部分を除去することができる。

【００３３】この第２の化合物半導体ウエハの製造方法
においても、上述の第１の化合物半導体ウエハの製造方
法と同様の好ましい形態を採用することができる。

【００３４】本発明の第３の化合物半導体ウエハの製造
方法は、基板の上面及び側面を覆う膜を堆積する工程
（ａ）と、上記膜を少なくとも上記基板の上面が露出す
るまで除去することにより、上記基板及び上記膜の上面
を平坦化して、上記基板の少なくとも側面を覆う閉環状
の保護膜を形成する工程（ｂ）と、上記工程（ｂ）の後
に、上記基板の上面のうち上記保護膜によって覆われて
いない領域の上に、窒素を組成に含む化合物半導体膜を
エピタキシャル成長させる工程（ｃ）と、上記工程
（ｃ）の後に、上記基板を除去する工程（ｄ）とを含
み、上記工程（ｂ）で形成される保護膜は、上記工程
（ｃ）で形成される化合物半導体膜のエピタキシャル成
長を阻害する機能を有するものである。

【００３５】この方法により、化合物半導体膜のうち基
板の上面からエピタキシャル成長した部分だけをフリー
スタンディングウエハとして利用することが可能にな
る。そして、この部分には、基板の側面から成長した部
分がないので、後工程におけるクラックや欠けの発生を
抑制することができる。また、基板の側面付近における
エピタキシャル成長条件の変動の影響が少ない良質のウ
エハが得られる。

【００３６】上記工程（ａ）の前に、上記基板の外周部
をある深さまで除去して切り欠き部を形成する工程をさ
らに含み、上記工程（ｂ）では、上記保護膜が上記基板
の側面及び切り欠き部を覆うように上記保護膜を形成す
ることにより、上述の効果に加えて、基板の側面付近に
おけるエピタキシャル成長条件の変動の影響がさらに少
ない良質のウエハが得られる。

【００３７】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１（ａ）〜
（ｅ）は、本発明の第１の実施形態における化合物半導
体ウエハの製造方法を示す縦断面図及び平面図である。
なお、図１（ａ）〜（ｅ）において、サファイア基板及
びＧａＮ膜は円形で図示されているが、一部に、ウエハ
の結晶方位を示すいわゆるオリフラ（オリエンテーショ
ンフラット）が設けられているのが一般的である。その
場合にも、本実施形態及び各変形例や、後述する各実施
形態における作用効果には変わりがないので、以下の説
明においては、「円形」とは、オリフラがある場合をも
含むものとする。

【００３８】まず、図１（ａ）に示す工程で、直径約５
０．８ｍｍ，厚さ約３００μｍのサファイア基板１（サ
ファイアウエハ）の表面上に、ＣＶＤにより、厚さ約１
００ｎｍのＳｉＯ₂ 膜２ｘを形成する。このとき、Ｓｉ
Ｏ₂ 膜２ｘは、サファイア基板１の上面及び側面を覆っ
ている。

【００３９】次に、図１（ｂ）に示す工程で、フォトリ
ソグラフィー及びウエットエッチングによりＳｉＯ₂ 膜
２ｘをパターニングして、ＳｉＯ₂ 膜２ｘのうちサファ
イア基板１の上面を覆う環幅ｄ１（例えば２ｍｍ）の閉
環状部２ａと、サファイア基板１の側面を覆う側面部２
ｂとからなる保護膜２を形成する。

【００４０】次に、図１（ｃ）に示す工程で、保護膜２
が付設されたサファイア基板１を、ＨＶＰＥ装置の反応
炉にセットし、サファイア基板１を約１０００℃に加熱
した状態で、反応炉の上流側から、Ｇａ金属とＨＣｌガ
スとによって生成されたＧａＣｌガスと、アンモニアガ
ス（ＮＨ₃ ）とを原料ガスとして供給し、窒素ガス（Ｎ
₂ ）をキャリアガスとして供給する。これにより、約
７．５時間で、サファイア基板１の上面のうち露出して
いる部分の上に、厚さ約３００μｍのＧａＮ膜３がエピ
タキシャル成長する。その際、ＧａＮ結晶はＳｉＯ₂ 膜
である保護膜２の上にはエピタキシャル成長しないの
で、ＧａＮ膜３の下部の直径は、保護膜２の閉環状部２
ａの内径（本実施形態では、約４６ｍｍ）にほぼ等しく
なる。しかし、ＧａＮ結晶は、上方にエピタキシャル成
長して保護膜２の上面に達すると、保護膜２の上面上に
沿って側方にもラテラル成長する。したがって、最終的
には、ＧａＮ膜３の上部の直径は４６ｍｍよりもやや大
きくなる。例えば本実施形態では、ＧａＮ膜３の上部の
直径は、約４６．６ｍｍであり、図１（ｃ）に示す寸法
ｄ２＝０．３ｍｍであった。

【００４１】次に、図１（ｄ）に示す工程で、ウエハを
ＨＶＰＥ装置の反応炉から取り出し、波長３５５ｎｍの
Ｎｄ／ＹＡＧレーザの３倍高調波を用いたレーザ光のビ
ームをサファイア基板１の裏面からＧａＮ膜３に照射す
る。ＧａＮの吸収端波長は約３６０〜３７０ｎｍであ
り、レーザ光の波長よりも長いため、ＧａＮはレーザ光
を吸収し発熱する。レーザ光のエネルギー密度が十分大
きくすれば、この発熱によってＧａＮ膜３のうちサファ
イア基板１に接する部分，つまり裏面部が界面近傍で分
解される。本実施形態においては、レーザ光のエネルギ
ー密度が概ね０．４Ｊ／ｃｍ² 以上のときにこのような
現象を確認することができた。

【００４２】そして、このような条件でレーザ光のビー
ムをウエハ全面に亘って走査することにより、図１
（ｅ）に示すように、サファイア基板１と分離したフリ
ースタンディングのＧａＮ膜３（ＧａＮウエハ）が得ら
れる。

【００４３】本実施形態では、サファイア基板１の上面
の一部及び側面を覆う閉環状の保護膜２を形成しておい
て、保護膜２を残した状態で、サファイア基板１のうち
保護膜２によって覆われていない領域の上に窒化物半導
体膜であるＧａＮ膜３をエピタキシャル成長させてい
る。したがって、サファイア基板１の側面の上には、Ｇ
ａＮ結晶は成長しないので、ＧａＮ膜３のうちサファイ
ア基板１に接している裏面部全体を確実に分解すること
ができる。よって、ＧａＮ膜３とサファイア基板１とを
円滑に互いに分離させることができ、フリースタンディ
ングのＧａＮウエハ（窒化物半導体ウエハ）を再現性よ
く得ることができる。

【００４４】また、以上のようにして得られたフリース
タンディングのＧａＮ膜３（ＧａＮウエハ）の上に、Ｇ
ａ，Ａｌ，Ｂ，Ａｓ，Ｉｎ，Ｐ及びＳｂのうちの少なく
とも１つの元素とＮとを組成に含む化合物半導体（例え
ば一般式がＢ_xＡｌ_yＧａ_zＩｎ_1-x-y-zＮ（０≦ｘ≦１，
０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，０≦ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）で表さ
れる化合物半導体）からなるＬＥＤを形成した場合、電
流リークがほとんどなく信頼性の高い素子を得ることが
できた。これは、サファイア基板１を分離する過程で、
ＧａＮ膜３に過剰な機械的ストレスがかからないために
ＧａＮ膜３（ＧａＮウエハ）内にクラックが残留しなか
ったためと考えられる。

【００４５】なお、本実施形態で得られたＧａＮ膜３
（ＧａＮウエハ）の裏面には、保護膜２の上面上に沿っ
てラテラル成長した部分（上部）と、保護膜２の開口部
内で上方にエピタキシャル成長した部分（下部）との間
に、ある程度の段差が生じるが、ＧａＮ膜３をサファイ
ア基板１と分離させた後に、ＧａＮ膜３（ＧａＮウエ
ハ）の裏面を研磨することにより、段差を容易に除去す
ることができる。そして、このような裏面研磨工程にお
いても、ＧａＮ膜３の周辺部分には、サファイア基板１
の側面からエピタキシャル成長した部分が存在しないの
で、機械的ストレスによるＧａＮ膜３（ＧａＮウエハ）
の割れはほとんど生じることがなく、大面積のＧａＮウ
エハを再現性よく得ることができる。

【００４６】一方、閉環状のＳｉＯ₂ からなる保護膜２
の閉環状部２ａの環幅ｄ１は、ＧａＮ膜３のうち保護膜
２の上面に沿ってラテラル成長する部分がウエハの外周
端に達しない程度の環幅であることが好ましい。ＧａＮ
膜３のうちラテラル成長した部分がウエハの側面にまで
まわり込むと、ＧａＮ膜３とサファイア基板１との分離
や、ＧａＮ膜３の裏面の研磨に手間を要するおそれがあ
るからである。

【００４７】ただし、図１（ｂ）に示す閉環状の保護膜
２の平面部２ａの環幅ｄ１がほとんど０であってもよ
い。その場合、窒化物半導体膜のうちラテラル成長した
部分がウエハの側面に沿って成長することになるが、そ
の場合にも、ＧａＮ膜３とサファイア基板１との分離
や、ＧａＮ膜３の裏面の研磨は可能だからである。

【００４８】−変形例１− 上記第１の実施形態では、サファイア基板１に対して同
心円状にＳｉＯ₂ からなる保護膜２を残したが、必ずし
も同心円である必要はない。

【００４９】図２は、第１の実施形態の変形例１におけ
るサファイア基板１及び保護膜２の平面図及びII−II線
における縦断面図である。図２は、変形例１の製造工程
中の図１（ｂ）に示す工程に相当する工程のみを示して
いる。図２に示すように、この変形例１では、保護膜２
の閉環状部２ａがサファイア基板１の同心位置からオフ
セットしている。この場合にも、閉環状部２ａの環幅の
最小値ｄmin が、ＧａＮ膜３のうち保護膜２の上面に沿
ってラテラル成長する部分がウエハの外周端に達しない
程度の環幅であることが好ましい。第１の実施形態と同
じ理由による。

【００５０】−変形例２− 上記第１の実施形態では、ほぼ円形のサファイア基板１
の上にほぼ円形のＧａＮ膜３を形成する場合について説
明したが、サファイア基板１ならびにＧａＮ膜３の形状
は任意に選ぶことができる。

【００５１】図３は、第１の実施形態の変形例２におけ
るサファイア基板１及び保護膜２の平面図及びIII−III
線における縦断面図である。図３は、変形例２の製造工
程中の図１（ｂ）に示す工程に相当する工程のみを示し
ている。図３に示すように、この変形例２では、サファ
イア基板１がほぼ円形であるのに対し、保護膜２の閉環
状部２ａの内周部が矩形である。したがって、ほぼ円形
のサファイア基板１の上に矩形のＧａＮ膜がエピタキシ
ャル成長することになる。この場合にも、閉環状部２ａ
の環幅の最小値ｄmin が、ＧａＮ膜３のうち保護膜２の
上面に沿ってラテラル成長する部分がウエハの外周端に
達しない程度の環幅であることが好ましい。第１の実施
形態と同じ理由による。

【００５２】−変形例３− 図４は、第１の実施形態の変形例３におけるサファイア
基板１及び保護膜２の平面図及びIV−IV線における縦断
面図である。図４は、変形例３の製造工程中の図１
（ｂ）に示す工程に相当する工程のみを示している。図
４に示すように、この変形例３では、サファイア基板１
が矩形で、保護膜２の閉環状部２ａの内周部も矩形であ
る。したがって、矩形のサファイア基板１の上に矩形の
ＧａＮ膜がエピタキシャル成長することになる。この場
合にも、閉環状部２ａの環幅ｄ１が、ＧａＮ膜３のうち
保護膜２の上面に沿ってラテラル成長する部分がウエハ
の外周端に達しない程度の環幅であることが好ましい。
第１の実施形態と同じ理由による。

【００５３】−変形例４− 図１５（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施形態の変
形例４における化合物半導体ウエハの製造方法を示す縦
断面図である。

【００５４】まず、図１５（ａ）に示す工程で、直径約
５０．８ｍｍ，厚さ約３００μｍのサファイア基板１
（サファイアウエハ）のコーナー部を例えばダイヤモン
ド砥石を用いて研削して、例えば幅２ｍｍ，深さ１μｍ
の切り欠き部１ｘを形成する。

【００５５】次に、図１５（ｂ）に示す工程で、サファ
イア基板１の表面上に、ＣＶＤにより、厚さ約１．１μ
ｍのＳｉＯ₂ 膜２ｘを形成する。このとき、ＳｉＯ₂ 膜
２ｘは、サファイア基板１（切り欠き部１ｘを含む）の
上面及び側面を覆っている。

【００５６】次に、図１５（ｃ）に示す工程で、サファ
イア基板１の上面が露出するまでＣＭＰ（化学機械的研
磨）を行なって、ＳｉＯ₂ 膜２ｘ及びサファイア基板１
の上面を平坦化する。これにより、ＳｉＯ₂ 膜２ｘのう
ちサファイア基板１の切り欠き部１ｘを覆う環幅２ｍｍ
の閉環状部２ａと、サファイア基板１の側面を覆う側面
部２ｂとからなる保護膜２を形成する。

【００５７】次に、図１５（ｄ）に示す工程で、第１の
実施形態と同様の手順及び条件で、サファイア基板１の
上面のうち露出している部分の上に、厚さ約３００μｍ
のＧａＮ膜３をエピタキシャル成長させる。その際、Ｇ
ａＮ結晶は、保護膜２の上面上に沿って側方にもラテラ
ル成長する。したがって、ＧａＮ膜３の直径は、保護膜
２の閉環状部２ａの内径（本実施形態では、約４６ｍ
ｍ）よりも大きくなる。

【００５８】次に、ウエハをＨＶＰＥ装置の反応炉から
取り出し、第１の実施形態と同じ手順及び条件で、レー
ザ光のビームをサファイア基板１の裏面からＧａＮ膜３
に照射する。そして、レーザ光のビームをウエハ全面に
亘って走査することにより、第１の実施形態と同様に、
サファイア基板１と分離したフリースタンディングのＧ
ａＮ膜３（ＧａＮウエハ）が得られる。

【００５９】本変形例では、サファイア基板１の外周部
に予め切り欠き部１ｘを形成しておいて、その後、Ｓｉ
Ｏ₂ 膜の堆積及びＣＭＰによってサファイア基板１の切
り欠き部１ｘ及び側面を覆う閉環状の保護膜２を形成し
ておいて、保護膜２を残した状態で、サファイア基板１
のうち保護膜２によって覆われていない領域の上に窒化
物半導体膜であるＧａＮ膜３をエピタキシャル成長させ
ている。したがって、サファイア基板１の側面の上に
は、ＧａＮ結晶は成長しないので、ＧａＮ膜３のうちサ
ファイア基板１および保護膜２に接している裏面部全体
を確実に分解することができる。よって、第１の実施形
態と同様に、ＧａＮ膜３とサファイア基板１とを円滑に
互いに分離させることができ、フリースタンディングの
ＧａＮウエハ（窒化物半導体ウエハ）を再現性よく得る
ことができる。

【００６０】この変形例においては、特に、ＧａＮ膜３
の裏面を研磨しなくても、裏面がほぼ平坦なフリースタ
ンディングのＧａＮウエハを得ることができるという利
点がある。

【００６１】また、ＧａＮ膜３とサファイア基板１とを
分離した後、ごく短時間のＣＭＰを行なうだけで、保護
膜２付きのサファイア基板１を再利用することができる
という利点がある。

【００６２】−変形例５− 図１６（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施形態の変
形例５における化合物半導体ウエハの製造方法を示す縦
断面図である。

【００６３】まず、図１６（ａ）に示す工程で、直径約
５０．８ｍｍ，厚さ約３００μｍのサファイア基板１
（サファイアウエハ）の表面上に、ＣＶＤにより、厚さ
約１μｍのＳｉＯ₂ 膜２ｘを形成する。このとき、Ｓｉ
Ｏ₂ 膜２ｘは、サファイア基板１の上面及び側面を覆っ
ている。

【００６４】次に、図１６（ｂ）に示す工程で、サファ
イア基板１の上面が露出するまでＣＭＰ（化学機械的研
磨）を行なって、ＳｉＯ₂ 膜２ｘ及びサファイア基板１
の上面を平坦化する。これにより、サファイア基板１の
側面を覆う環幅約１μｍの保護膜２を形成する。

【００６５】次に、図１６（ｃ）に示す工程で、第１の
実施形態と同様の手順及び条件で、サファイア基板１の
上面のうち露出している部分の上に、厚さ約３００μｍ
のＧａＮ膜３をエピタキシャル成長させる。その際、Ｇ
ａＮ結晶は、保護膜２の上面上に沿って側方にもラテラ
ル成長する。したがって、ＧａＮ膜３の直径は、サファ
イア基板１の外径（本実施形態では、約５０．８ｍｍ）
よりも大きくなる。

【００６６】次に、ウエハをＨＶＰＥ装置の反応炉から
取り出し、第１の実施形態と同じ手順及び条件で、レー
ザ光のビームをサファイア基板１の裏面からＧａＮ膜３
に照射する。そして、レーザ光のビームをウエハ全面に
亘って走査することにより、第１の実施形態と同様に、
サファイア基板１と分離したフリースタンディングのＧ
ａＮ膜３（ＧａＮウエハ）が得られる。

【００６７】本変形例では、ＳｉＯ₂ 膜の堆積及びＣＭ
Ｐによってサファイア基板１の側面のみを覆う閉環状の
保護膜２を形成しておいて、保護膜２を残した状態で、
サファイア基板１のうち保護膜２によって覆われていな
い領域の上に窒化物半導体膜であるＧａＮ膜３をエピタ
キシャル成長させている。したがって、サファイア基板
１の側面の上には、ＧａＮ結晶は成長しないので、Ｇａ
Ｎ膜３のうちサファイア基板１および保護膜２に接して
いる裏面部全体を確実に分解することができる。よっ
て、第１の実施形態と同様に、ＧａＮ膜３とサファイア
基板１とを円滑に互いに分離させることができ、フリー
スタンディングのＧａＮウエハ（窒化物半導体ウエハ）
を再現性よく得ることができる。

【００６８】また、この変形例においては、変形例４と
同様に、特に、ＧａＮ膜３の裏面を研磨しなくても、裏
面がほぼ平坦なフリースタンディングのＧａＮウエハを
得ることができるという利点がある。

【００６９】また、ＧａＮ膜３とサファイア基板１とを
分離した後、ごく短時間のＣＭＰを行なうだけで、保護
膜２付きのサファイア基板１を再利用することができる
という利点がある。

【００７０】ただし、変形例４の場合には、保護膜２の
厚みを厚くしなくても、保護膜の幅を厚く（上記変形例
４では、約２ｍｍ）確保することができるので、変形例
５に比べて、サファイア基板１の側面付近におけるエピ
タキシャル成長条件の変動の影響がさらに少ない良質の
化合物半導体ウエハを得らることができる。

【００７１】（第２の実施形態）上記第１の実施形態及
び各変形例においては、図１（ｂ）に示す工程で、保護
膜２の閉環状部２ａの内側はすべて開口されており、サ
ファイア基板１のうち閉環状部２ａの内側に位置する部
分はすべて露出されている。しかし、本発明の製造方法
は、必ずしもかかる第１の実施形態及び各変形例の方法
に限定されるものではない。

【００７２】図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２の実
施形態における化合物半導体ウエハの製造工程を示す断
面図である。本実施形態の説明においては、平面図の図
示を省略する。

【００７３】まず、図５（ａ）に示す工程で、直径約５
０．８ｍｍ，厚さ約３００μｍのサファイア基板１（サ
ファイアウエハ）の表面上に、ＣＶＤにより、厚さ約１
００ｎｍのＳｉＯ₂ 膜１１ｘを形成する。このとき、Ｓ
ｉＯ₂ 膜１１ｘは、サファイア基板１の上面及び側面を
覆っている。

【００７４】次に、図５（ｂ）に示す工程で、フォトリ
ソグラフィー及びドライエッチングによりＳｉＯ₂ 膜１
１ｘをパターニングして、ＳｉＯ₂ 膜１１ｘのうちサフ
ァイア基板１の上面の一部を覆う上面部１１ａと、サフ
ァイア基板１の側面を覆う側面部１１ｂとからなる保護
膜１１を形成する。このとき、上面部１１ａは、第１の
実施形態と同じ閉環状部を有するとともに、閉環状部の
内側においてもサファイア基板１の上面をほぼ覆ってい
る。そして、保護膜１１の上面部１１ａには、約１０μ
ｍの間隔で直径約２μｍの孔１２が２次元的に設けられ
ている。

【００７５】次に、図５（ｃ）に示す工程で、保護膜１
１が付設されたサファイア基板１を、ＨＶＰＥ装置の反
応炉にセットし、サファイア基板１を約１０００℃に加
熱した状態で、反応炉の上流側から、Ｇａ金属とＨＣｌ
ガスとによって生成されたＧａＣｌガスと、アンモニア
ガス（ＮＨ₃ ）とを原料ガスとして供給し、窒素ガス
（Ｎ₂ ）をキャリアガスとして供給する。これにより、
約７．５時間で、サファイア基板１の上面のうち露出し
ている部分の上に、厚さ約３００μｍのＧａＮ膜３がエ
ピタキシャル成長する。このとき、ＧａＮ結晶は、各孔
１２内を上方にエピタキシャル成長して保護膜１１の上
面に達すると、保護膜１１の上面上に沿って側方にもラ
テラル成長する。そして、各孔１２の上方においてラテ
ラル成長したＧａＮ結晶同士がやがて合体して、連続的
なＧａＮ膜３が形成される。

【００７６】このとき、ＧａＮ膜３には、サファイア基
板１との格子不整合などによってある程度の転位などの
欠陥が生じる。そして、ＧａＮ膜３のうち孔１２の上方
に縦方向にエピタキシャル成長する部分には、転位など
の欠陥が伝搬するが、ＧａＮ膜３のうち保護膜１１の上
方に位置する部分はラテラル成長によって形成されてい
るので、転位などの欠陥はほとんど伝搬しておらず、高
い結晶性を有している。

【００７７】その後の工程の図示は省略するが、第１の
実施形態と同様に、ウエハをＨＶＰＥ装置の反応炉から
取り出し、波長３５５ｎｍのＮｄ／ＹＡＧレーザの３倍
高調波を用いたレーザ光のビームをサファイア基板１の
裏面からＧａＮ膜３に照射し、レーザ光のビームをウエ
ハ全面に亘って走査することにより、サファイア基板１
と分離したフリースタンディングのＧａＮ膜３（ＧａＮ
ウエハ）を得る。このときの条件は、第１の実施形態で
説明したとおりである。

【００７８】本実施形態によれば、基本的には第１の実
施形態と同じ作用効果を発揮することができる。加え
て、保護膜１１によってサファイア基板１の上面の大部
分を覆った状態で、保護膜１１の開口部からＧａＮ結晶
をエピタキシャル成長させた後、保護膜１１の上面上に
沿ってＧａＮ結晶をラテラル成長させることで、ＧａＮ
膜３を形成しているので、保護膜１１上には転位などの
欠陥の伝搬のほとんどない良質の結晶層を形成すること
ができる。よって、ＧａＮ膜３全体の欠陥密度を低減す
ることができる。

【００７９】（第３の実施形態）上記第１の実施形態で
は、ＳｉＯ₂ からなる保護膜２によってサファイア基板
１の外周部を覆っているが、保護膜２がサファイア基板
１の外周部や側面を覆っている必要はない。

【００８０】図６（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第３の実
施形態における化合物半導体ウエハの製造工程を示す断
面図である。本実施形態の説明においては、平面図の図
示を省略する。

【００８１】まず、図６（ａ）に示す工程で、直径約５
０．８ｍｍ，厚さ約３００μｍのサファイア基板１（サ
ファイアウエハ）の表面上に、ＣＶＤにより、厚さ約１
００ｎｍのＳｉＯ₂ 膜１５ｘを形成する。このとき、Ｓ
ｉＯ₂ 膜１５ｘは、サファイア基板１の上面及び側面を
覆っている。

【００８２】次に、図６（ｂ）に示す工程で、フォトリ
ソグラフィー及びドライエッチングによりＳｉＯ₂ 膜１
５ｘをパターニングして、ＳｉＯ₂ 膜１５ｘのうちサフ
ァイア基板１の上面の一部を覆う環幅ｄ３の閉環状の保
護膜１５を形成する。このとき、ＳｉＯ₂ 膜１５ｘのう
ちサファイア基板１の側面及び側面に隣接する外周部は
除去される。

【００８３】次に、図６（ｃ）に示す工程で、保護膜１
５が付設されたサファイア基板１を、ＨＶＰＥ装置の反
応炉にセットし、サファイア基板１を約１０００℃に加
熱した状態で、反応炉の上流側から、Ｇａ金属とＨＣｌ
ガスとによって生成されたＧａＣｌガスと、アンモニア
ガス（ＮＨ₃ ）とを原料ガスとして供給し、窒素ガス
（Ｎ₂ ）をキャリアガスとして供給する。これにより、
約７．５時間で、サファイア基板１の上面のうち露出し
ている部分の上に、厚さ約３００μｍのＧａＮ膜３がエ
ピタキシャル成長する。このとき、サファイア基板１の
上面のうち保護膜１５の内側に位置する部分からは下地
基板として利用するＧａＮ膜３が成長し、サファイア基
板１の上面のうち保護膜１５の外側に位置する部分及び
側面からは、利用しない部分であるＧａＮ膜３’が成長
する。そして、各ＧａＮ膜３，３’の厚みが保護膜１５
の厚みを越えると、保護膜１５の上面に沿ってラテラル
成長する。そして、保護膜１５の外周部と内周部とから
個別にラテラル成長するＧａＮ膜３，３’が互いに接し
ないうちにエピタキシャル成長を停止する。

【００８４】その後の工程の図示は省略するが、第１の
実施形態と同様に、ウエハをＨＶＰＥ装置の反応炉から
取り出し、波長３５５ｎｍのＮｄ／ＹＡＧレーザの３倍
高調波を用いたレーザ光のビームをサファイア基板１の
裏面からＧａＮ膜３に照射し、レーザ光のビームをウエ
ハ全面に亘って走査することにより、サファイア基板１
と分離したフリースタンディングのＧａＮ膜３（ＧａＮ
ウエハ）を得る。このときの条件は、第１の実施形態で
説明したとおりである。

【００８５】以上の説明では、レーザ光の照射によりサ
ファイア基板１を分離したが、本発明におけるサファイ
ア基板１を除去する方法は、上記実施形態に限定される
ものではなく、研磨による除去方法を用いることができ
る。また、サファイア基板の代わりにＳｉ基板やＧａＡ
ｓ基板を用いた場合には、エッチングによる除去方法を
用いることができる。

【００８６】本実施形態においても、保護膜１５の環幅
ｄ３はＧａＮ膜３の膜厚よりも大きいことが必要であ
る。

【００８７】本実施形態においては、サファイア基板１
の径よりも小さい外径を有する保護膜１５を形成し、２
つのＧａＮ膜３，３’を個別に設けて、保護膜１５の内
方のＧａＮ膜３のみをフリースタンディングのＧａＮウ
エハとして用いるようにしている。したがって、本実施
形態においても、保護膜１５を用いることにより、第１
の実施形態の効果が得られる。

【００８８】それに加えて、本実施形態においては、特
に、サファイア基板１を研磨によって除去する手法を採
用するときに、以下のような格別の効果が得られる。す
なわち、サファイア基板１の研磨の際に、保護膜１５の
外側に形成されたＧａＮ膜３’の存在により、保護膜１
５の内方に形成されたＧａＮ膜３に印加される機械的ス
トレスが相対的に弱くなる。したがって、フリースタン
ディングのＧａＮウエハであるＧａＮ膜３における割れ
の発生が抑制される。

【００８９】上記第１〜第３の実施形態（変形例を含
む）においては、ＧａＮ膜３のエピタキシャル成長を妨
げるための保護膜として、ＳｉＯ₂ 膜を用いたが、本発
明の保護膜を構成する材料は上記各実施形態に限定され
るものではない。ＳｉＯ₂ 膜（シリコン酸化膜）以外
に、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜），シリコン酸窒化膜
（ＳｉＯＮ膜），リフラクトリ金属膜（Ｗ膜，Ｍｏ膜，
Ｔａ膜，Ｃｏ膜，Ｔｉ膜など）などを用いることができ
る。

【００９０】また、本発明によって製造されるフリース
タンディングウエハの大きさについては、上記第１〜第
３の実施形態（変形例を含む）おける大きさに限定され
るものではないが、ウエハの大きさが大きくなるにつれ
て従来技術と比較してより顕著な効果が得られる。とり
わけ、従来の方法では約５ｍｍ角以上の大きさのフリー
スタンディングウエハを再現性よく得ることが困難であ
ったが、本発明による技術を用いることにより、再現性
よくフリースタンディングウエハを得ることができる。

【００９１】（第４の実施形態）図７（ａ）〜（ｅ）
は、本発明の第４の実施形態における化合物半導体ウエ
ハの製造方法を示す縦断面図及び平面図である。なお、
図７（ａ）〜（ｅ）において、サファイア基板及びＧａ
Ｎ膜は円形で図示されているが、一部に、ウエハの結晶
方位を示すいわゆるオリフラ（オリエンテーションフラ
ット）が設けられているのが一般的である。その場合に
も、本実施形態における作用効果には変わりがないの
で、以下の説明においては、「円形」とは、オリフラが
ある場合をも含むものとする。

【００９２】まず、図７（ａ）に示す工程で、直径約５
０．８ｍｍ，厚さ約３００μｍのサファイア基板１（サ
ファイアウエハ）を準備する。そして、図７（ｂ）に示
す工程で、サファイア基板１を、ＨＶＰＥ装置の反応炉
にセットし、サファイア基板１を約１０００℃に加熱し
た状態で、反応炉の上流側から、Ｇａ金属とＨＣｌガス
とによって生成されたＧａＣｌガスと、アンモニアガス
（ＮＨ₃ ）とを原料ガスとして供給し、窒素ガス（Ｎ
₂ ）をキャリアガスとして供給する。これにより、約
７．５時間で、サファイア基板１の表面上に、厚さ約３
００μｍのＧａＮ膜３ｘがエピタキシャル成長する。こ
のとき、ＧａＮ膜３ｘは、サファイア基板１の上面を覆
う部分３ａとサファイア基板１の側面を覆う部分３ｂと
を有している。

【００９３】次に、図７（ｃ）に示す工程で、ウエハを
ＨＶＰＥ装置の反応炉から取り出し、ウエハの外周部を
研磨して、ＧａＮ膜３ｘの外周部を除去するとともに、
サファイア基板１の外周部のある深さまで掘り下げる。
これにより、サファイア基板１の外周部が段付き形状に
なり、ＧａＮ膜３ｘは、サファイア基板１の上面の上に
もに位置するＧａＮ膜３と、サファイア基板１の側面上
のみに位置するＧａＮ膜３’とに分離される。

【００９４】次に、図７（ｄ）に示す工程で、波長３５
５ｎｍのＮｄ／ＹＡＧレーザの３倍高調波を用いたレー
ザ光のビームをサファイア基板１の裏面からＧａＮ膜３
に照射する。ＧａＮの吸収端波長は約３６０〜３７０ｎ
ｍであり、レーザ光の波長よりも長いため、ＧａＮはレ
ーザ光を吸収し発熱する。レーザ光のエネルギー密度が
十分大きくすれば、この発熱によってＧａＮ膜３のうち
サファイア基板１に接する部分，つまり裏面部が界面近
傍で分解される。本実施形態においては、レーザ光のエ
ネルギー密度が概ね０．４Ｊ／ｃｍ² 以上のときにこの
ような現象を確認することができた。

【００９５】そして、このような条件でレーザ光のビー
ムをウエハ全面に亘って走査することにより、図７
（ｅ）に示すように、サファイア基板１と分離したフリ
ースタンディングのＧａＮ膜３（ＧａＮウエハ）が得ら
れる。

【００９６】図８は、図７（ｃ）に示す研磨工程を概略
的に示す斜視図である。同図に示すように、研磨装置
は、ほぼ垂直方向の回転軸を有する回転ステージ５１
と、回転ステージ５１の回転軸とほぼ９０度の角度をな
す回転軸を有する研磨板５２とを備えている。そして、
ウエハを回転ステージ５１に固定し、高速回転する研磨
板５２をウエハの外周部に押し当てる。この状態で、回
転ステージ５１をゆっくりと回転させることにより、Ｇ
ａＮ膜３ｘの外周部を除去して、個別のＧａＮ膜３，
３’に分離させる。

【００９７】以上の説明では、レーザ光の照射によりサ
ファイア基板１を分離したが、本発明におけるサファイ
ア基板１を除去する方法は、上記実施形態に限定される
ものではなく、研磨による除去方法を用いることができ
る。また、サファイア基板の代わりにＳｉ基板やＧａＡ
ｓ基板を用いた場合には、エッチングによる除去方法を
用いることができる。

【００９８】本実施形態においても、上記第３の実施形
態と同じ効果を発揮することができる。すなわち、第１
の実施形態の効果に加えて、サファイア基板１を研磨に
よって基板を分離する場合には、サファイア基板１の側
面上に形成されたＧａＮ膜３’の存在により、サファイ
ア基板１の上面上に形成されたＧａＮ膜３に印加される
機械的ストレスが相対的に弱くなる。したがって、フリ
ースタンディングのＧａＮウエハであるＧａＮ膜３にお
ける割れの発生が抑制される。

【００９９】（第５の実施形態）図９（ａ）〜（ｃ）
は、本発明の第５の実施形態における化合物半導体ウエ
ハの製造方法を示す断面図である。本実施形態において
は、ウエハの平面図の図示は省略する。

【０１００】まず、図９（ａ）に示す工程で、直径約５
０．８ｍｍ，厚さ約３００μｍのサファイア基板１（サ
ファイアウエハ）を準備する。そして、サファイア基板
１を、ＨＶＰＥ装置の反応炉にセットし、サファイア基
板１を約１０００℃に加熱した状態で、反応炉の上流側
から、Ｇａ金属とＨＣｌガスとによって生成されたＧａ
Ｃｌガスと、アンモニアガス（ＮＨ₃ ）とを原料ガスと
して供給し、窒素ガス（Ｎ₂ ）をキャリアガスとして供
給する。これにより、約７．５時間でサファイア基板１
の表面上に、厚さ約３００μｍのＧａＮ膜３ｘがエピタ
キシャル成長する。このとき、ＧａＮ膜３ｘは、サファ
イア基板１の上面を覆う部分３ａとサファイア基板１の
側面を覆う部分３ｂとを有している。

【０１０１】次に、図９（ｂ）に示す工程で、ウエハを
ＨＶＰＥ装置の反応炉から取り出し、ウエハの外周部を
研磨して、ＧａＮ膜３ｘの外周部及び側面部を除去する
とともに、サファイア基板１の外周部も除去する。これ
により、サファイア基板１の上面上に位置するＧａＮ膜
３のみが残存することになる。

【０１０２】次に、図９（ｃ）に示す工程で、サファイ
ア基板１の裏面からＧａＮ膜３にＮｄ／ＹＡＧレーザの
３次高調波（波長３５５ｎｍ）を照射する。Ｎｄ／ＹＡ
Ｇレーザのパルス幅は５ｎｓ、光強度３００ｍＪ／ｃｍ
² 、ビーム径は７ｍｍである。また、Ｎｄ／ＹＡＧレー
ザのパルス幅は５ｎｓと非常に短いので、レーザ光はＧ
ａＮ膜３のサファイア基板１との界面のごく近傍の領域
に局所的に吸収される。レーザ光のエネルギー密度が十
分大きくすれば、この発熱によってＧａＮ膜３のうちサ
ファイア基板１に接する部分，つまり裏面部が界面近傍
で分解される。本実施形態においては、レーザ光のエネ
ルギー密度が概ね０．４Ｊ／ｃｍ² 以上のときにこのよ
うな現象を確認することができた。

【０１０３】そして、このような条件でレーザ光のビー
ムをウエハ全面に亘って走査することにより、サファイ
ア基板１と分離したフリースタンディングのＧａＮ膜３
（ＧａＮウエハ）が得られる。

【０１０４】図１０は、図９（ｂ）に示す研磨工程を概
略的に示す斜視図である。同図に示すように、研磨装置
は、ほぼ垂直方向の回転軸を有する回転ステージ５５
と、研磨板５６とを備えている。研磨板５６としては、
例えばダイヤモンド砥石が用いられる。そして、ウエハ
を回転ステージ５５に固定し、研磨板５６をウエハの外
周部に押し当てる。この状態で、回転ステージ５５をゆ
っくりと回転させることにより、ＧａＮ膜３ｘ及びサフ
ァイア基板１の外周部を除去する。次工程で行なわれる
レーザリフトオフ工程で、ＧａＮ膜のクラックや割れを
防ぐには、ＧａＮ膜３ｘのうちサファイア基板１の側面
上に位置する部分３ｂのみを除去すれば十分であるが、
本実施形態のようにサファイア基板１の側面をもある程
度研磨してもよい。ただし、サファイア基板１を除去す
ることなく、ＧａＮ膜３ｘ中の部分３ｂのみを除去する
ことがより好ましい。

【０１０５】本実施形態においても、上記第１の実施形
態と同じ効果を発揮することができる。さらに、第１の
実施形態の効果に加えて、フリースタンディングウエハ
であるＧａＮ膜３の裏面がほぼ平坦であるので、第１の
実施形態のごとく裏面を研磨する必要がないという利点
がある。

【０１０６】加えて、最終的にＧａＮウエハであるＧａ
Ｎ膜３の平面寸法は、サファイア基板１の平面寸法とほ
とんど変わらないという効果が得られる。すなわち、サ
ファイア基板１の大きさを選択することで、任意の大き
さのＧａＮウエハを得ることが可能となる。

【０１０７】（第６の実施形態）図１１（ａ）〜（ｄ）
は、本発明の第６の実施形態における化合物半導体ウエ
ハの製造方法を示す断面図である。本実施形態において
は、ウエハの平面図の図示は省略する。

【０１０８】まず、図１１（ａ）に示す工程で、直径約
５０．８ｍｍ，厚さ約３００μｍのＧａＡｓ基板５（Ｇ
ａＡｓウエハ）を準備する。そして、ＧａＡｓ基板５
を、ＨＶＰＥ装置の反応炉にセットし、ＧａＡｓ基板５
を約１０００℃に加熱した状態で、反応炉の上流側か
ら、Ｇａ金属とＨＣｌガスとによって生成されたＧａＣ
ｌガスと、アンモニアガス（ＮＨ₃ ）とを原料ガスとし
て供給し、窒素ガス（Ｎ₂）をキャリアガスとして供給
する。これにより、約５時間でＧａＡｓ基板５の表面上
に、厚さ約２００μｍのＧａＮ膜３ｘを形成する。この
とき、ＧａＮ膜３ｘは、ＧａＡｓ基板５の上面を覆う部
分３ａとＧａＡｓ基板５の側面を覆う部分３ｂとを有し
ている。そして、ＧａＮ膜３ｘのうちＧａＡｓ基板５の
側面上に位置する部分３ｂの膜厚も、ＧａＮ膜３ｘのう
ちＧａＡｓ基板５の上面上に位置する部分３ａの膜厚と
同程度である。

【０１０９】次に、図１１（ｂ）に示す工程で、ウエハ
をＨＶＰＥ装置の反応炉から取り出し、ウエハの外周部
を研磨して、ＧａＮ膜３ｘの外周部及び側面部を除去す
るとともに、ＧａＡｓ基板５の外周部も除去する。これ
により、ＧａＡｓ基板５の上面上に位置するＧａＮ膜３
のみが残存することになる。このとき、本実施形態のよ
うにＧａＡｓ基板５の側面をもある程度研磨してもよい
が、ＧａＡｓ基板５を除去することなく、ＧａＮ膜３ｘ
中の部分３ｂのみを除去することがより好ましい。

【０１１０】次に、図１１（ｃ）に示す工程で、ＧａＡ
ｓ基板５を研磨によって除去する。これにより、図１１
（ｄ）に示すように、フリースタンディングのＧａＮウ
エハであるＧａＮ膜３が得られる。このとき、研磨剤と
して、ダイヤモンド、ＳｉＣ等の微粉末を用いることが
好ましい。最終仕上げの研磨剤の粒径を細かくすれば、
フリースタンディングウエハであるＧａＮ膜３の裏面を
平坦かつ鏡面にすることもできる。

【０１１１】なお、ＧａＡｓ基板５に代えて、サファイ
ア基板，ＳｉＣ基板，ダイヤモンド基板などを用いるこ
とができる。ただし、ＧａＡｓ基板やＳｉ基板の場合に
は、研磨ではなく、エッチングを用いて除去することも
可能である。

【０１１２】本実施形態においても、上記第１の実施形
態と同じ効果を発揮することができる。さらに、第１の
実施形態の効果に加えて、最終的にＧａＮウエハである
ＧａＮ膜３の平面寸法は、ＧａＡｓ基板５の平面寸法と
ほとんど変わらないという効果が得られる。すなわち、
ＧａＡｓ基板５の大きさを選択することで、任意の大き
さのＧａＮウエハを得ることが可能となる。

【０１１３】（第７の実施形態）図１２（ａ）〜（ｃ）
は、本発明の第７の実施形態における化合物半導体ウエ
ハの製造方法を示す断面図である。本実施形態において
は、ウエハの平面図の図示は省略する。

【０１１４】まず、図１２（ａ）に示す工程で、直径約
５０．８ｍｍ，厚さ約３００μｍのサファイア基板１
（サファイアウエハ）を準備する。そして、サファイア
基板１を、ＨＶＰＥ装置の反応炉にセットし、サファイ
ア基板１を約１０００℃に加熱した状態で、反応炉の上
流側から、Ｇａ金属とＨＣｌガスとによって生成された
ＧａＣｌガスと、アンモニアガス（ＮＨ₃ ）とを原料ガ
スとして供給し、窒素ガス（Ｎ₂ ）をキャリアガスとし
て供給する。これにより、約５時間でサファイア基板１
の表面上に、厚さ約２００μｍのＧａＮ膜３ｘがエピタ
キシャル成長する。このとき、ＧａＮ膜３ｘは、サファ
イア基板１の上面を覆う部分３ａとサファイア基板１の
側面を覆う部分３ｂとを有している。

【０１１５】次に、図１２（ｂ）に示す工程で、ウエハ
をＨＶＰＥ装置の反応炉から取り出し、ウエハの外周部
を閉環状に切断して、ＧａＮ膜３ｘの外周部及び側面部
を除去するとともに、サファイア基板１の外周部も除去
する。これにより、サファイア基板１の上面上に位置す
るＧａＮ膜３のみが残存することになる。

【０１１６】このとき、ウエハを切断する方法として
は、へき開やダイヤモンドカッターを用いる方法が好ま
しい。ダイヤモンドカッターで切断を行なう場合には、
多角形に切断する方法や円形に切断する方法がある。切
断により除去する量は、大きすぎると、ＧａＮウエハの
面積が小さくなってしまうので、結晶性のよくない除去
されるべき外周部の幅ｄ４を、原料ガスの流速、圧力等
を変化させて検討すると、最大で７．５ｍｍ程度であっ
た。この幅ｄ４は、反応管内における原料ガスの拡散過
程から決まると考えられる。そこで、本実施形態の条件
においては、切断により除去する外周部の幅ｄ４は、
７．５ｍｍ以下とするのが好ましい。ただし、ウエハの
外径やガスの種類，流量などの条件によって、適正な幅
ｄ４が変わる可能性がある。

【０１１７】次に、図１２（ｃ）に示す工程で、サファ
イア基板１の裏面からＧａＮ膜３にＮｄ／ＹＡＧレーザ
の３次高調波（波長３５５ｎｍ）を照射する。Ｎｄ／Ｙ
ＡＧレーザのパルス幅は５ｎｓ、光強度３００ｍＪ／ｃ
ｍ² 、ビーム径は７ｍｍである。また、Ｎｄ／ＹＡＧレ
ーザのパルス幅は５ｎｓと非常に短いので、レーザ光は
ＧａＮ膜３のサファイア基板１との界面のごく近傍の領
域に局所的に吸収される。レーザ光のエネルギー密度が
十分大きくすれば、この発熱によってＧａＮ膜３のうち
サファイア基板１に接する部分，つまり裏面部が界面近
傍で分解される。本実施形態においては、レーザ光のエ
ネルギー密度が概ね０．４Ｊ／ｃｍ² 以上のときにこの
ような現象を確認することができた。

【０１１８】そして、このような条件でレーザ光のビー
ムをウエハ全面に亘って走査することにより、サファイ
ア基板１と分離したフリースタンディングのＧａＮ膜３
（ＧａＮウエハ）が得られる。

【０１１９】本実施形態においても、第１の実施形態と
同様の効果を発揮することができる。本実施形態におい
ては、ＧａＮウエハの面積が加工前のサファイア基板１
の面積よりも小さくなるので、面積の減少を見込んでサ
ファイア基板１をあらかじめ大きくしておくことによ
り、所望の大きさのフリースタンディングのＧａＮウエ
ハを得ることができる。

【０１２０】−実施例− 本実施例においては、上記第７の実施形態において製造
されたＧａＮウエハ（ＧａＮ膜３）を用いて作成した発
光ダイオードについて説明する。

【０１２１】図１４（ａ）〜（ｃ）は、第７の実施形態
の実施例における発光ダイオードの製造工程を示す断面
図である。

【０１２２】まず、図１４（ａ）に示す工程で、有機金
属気相成長装置を用いて、ＧａＮウエハ２０の上に厚み
約４μｍのｎ型ＧａＮ結晶膜２１をエピタキシャル成長
させる。成長温度は１０３０℃で、Ｇａ原料としてはト
リメチルガリウム、Ｎ原料としてはＮＨ₃ を用いる。ま
た、ドナー不純物であるＳｉの原料にはＳｉＨ₄ を、キ
ャリアガスにはＨ₂ を用いる。次に、キャリアガスをＮ
₂ に切り替え、成長温度を８００℃に降温して、ｎ型Ｇ
ａＮ結晶膜２１の上に厚み約２０ｎｍのｎ型ＩｎＧａＮ
結晶膜２２をエピタキシャル成長させる。Ｉｎの原料と
してはトリメチルインジウムを用いる。その後、再び１
０２０℃まで昇温し、厚み約８００ｎｍのｐ型ＧａＮ結
晶膜２３をエピタキシャル成長させる。アクセプタ不純
物であるＭｇの原料には、シクロペンタジエニルマグネ
シウムを用いる。

【０１２３】次に、図１４（ｂ）に示す工程で、ｐ型Ｇ
ａＮ結晶膜２３のエピタキシャル成長後、ＧａＮウエハ
を、アニーリング装置で窒素雰囲気中、７００℃で２０
分間アニーリングして、最上層のｐ型ＧａＮ結晶膜２３
をさらに低抵抗化する。

【０１２４】次に、アニール後、オーミック電極とし
て、ＧａＮウエハ２０の裏面上には、Ｔｉ／Ａｌの多層
構造の裏面電極２４を、ｐ型ＧａＮ結晶膜２３の上に
は、Ｎｉ／Ａｕ電極２５をそれぞれ形成する。

【０１２５】その後、図１４（ｃ）に示す工程で、ウエ
ハをカットして、ウエハを５００μｍ角のチップ３０に
分割し、各チップ３０を発光ダイオードとする。

【０１２６】この発光ダイオードの特性を評価したとこ
ろ、基板全面に対して、非常に良好な特性が得られた。

【０１２７】従来の製造方法によって製造された化合物
半導体ウエハ（ＧａＮウエハ）では、基板（サファイア
基板やＧａＡｓ基板など）の側面からの成長部分を含ん
でいることから、ウエハの外周部に形成された発光ダイ
オードにおいて良好な特性が得られなかった。また、従
来の製造方法によって製造されたＧａＮ膜（化合物半導
体ウエハ）を用いると、プロセス中にＧａＮ膜の外周部
や側面部が欠けて、それがＧａＮ膜の表面に付着するた
め、基板の外周部や側面上に形成されたＧａＮ膜以外で
もダイオードの特性が劣化した部分が見られた。

【０１２８】これらの結果より、ＧａＮ膜のうち外周部
を除去することにより、発光ダイオードや半導体レーザ
の歩留まりを向上させることができることがわかった。

【０１２９】（その他の実施形態）上記各実施形態にお
いて、サファイア基板１上に、低温緩衝層（図示せず）
を形成した後、ＧａＮ膜３を形成してもよい。

【０１３０】また、ＧａＮ膜を形成する際のキャリアガ
スとして、Ｈ₂ や、Ｎ₂ ／Ｈ₂ の混合ガスなどを用いて
もよい。

【０１３１】また、以上の各実施形態では、フリースタ
ンディングのＧａＮウエハ（ＧａＮ膜３）を作製する場
合について述べたが、本発明の化合物半導体ウエハの製
造方法は、ＧａＮウエハに限らず他の窒素を含む化合物
半導体ウエハの製造にも適用することができ、それらの
場合にも同様の効果を得ることができる。つまり、本発
明は、Ｇａ，Ａｌ，Ｂ，Ａｓ，Ｉｎ，Ｐ及びＳｂのうち
の少なくとも１つの元素とＮとを組成に含む化合物半導
体のウエハに適用することができる。その代表的なもの
としては、一般式がＢ_xＡｌ_yＧａ_zＩｎ_1-x-y-zＮ（０≦
ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，０≦ｘ＋ｙ＋ｚ≦
１）で表される化合物半導体のウエハ、具体的には、Ａ
ｌＮウエハ、ＡｌＧａＮウエハ、ＩｎＧａＮウエハ、Ａ
ｌＧａＩｎＮウエハ，ＢＮウエハ、ＢＡｌＮウエハ、Ｂ
ＧａＮウエハ等がある。

【０１３２】また、化合物半導体ウエハを形成する下地
となる基板として、上記各実施形態においては、サファ
イア基板又はＧａＡｓ基板を用いたが、サファイア基
板，ＧａＡｓ基板以外の基板であっても、窒素を含む化
合物半導体膜のエピタキシャル成長が可能である限り、
上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。サフ
ァイア基板，ＧａＡｓ基板以外の例としては、スピネル
基板，Ｓｉ基板，ＳｉＣ基板等が挙げられる。また、こ
れら基板の表面に予めＧａＮ膜、ＡｌＧａＮ膜、ＡｌＮ
膜等の窒素を含む化合物半導体の薄膜を形成したものを
用いてもよい。

【０１３３】なお、レーザとしては、エネルギーがＧａ
Ｎのバンドギャップよりも大きいものを用い、Ｎｄ／Ｙ
ＡＧレーザの３次高調波の他にはエキシマＫｒＦレーザ
（波長２４８ｎｍ）等を用いることが好ましい。また、
サファイア基板１以外に、スピネル基板を用いた場合に
も、レーザ光を通過させることができるので、レーザ光
がＧａＮ膜３のみに吸収されることを利用した基板の分
離が可能になる。

【０１３４】なお、上記各実施形態及びその変形例にお
いては、保護膜２としてＳｉＯ₂ 膜を用いたが、本発明
の保護膜はこれに限定されるものではない。本発明の保
護膜としては、ＳｉＯ₂ 膜だけでなく、窒素を組成に含
む化合物半導体膜のエピタキシャル成長を阻害する機能
を有するものであれば、例えばＡｌ₂ Ｏ₃ 膜，ＺｒＯ ₂
膜，ＭｇＯ膜等の各種の酸化膜はじめ他の材料を用いる
ことができる。特に、保護膜としては、レーザ光を透過
させる透明性のあるものが好ましい。

【０１３５】

【発明の効果】本発明の化合物半導体ウエハの製造方法
によると、基板の上面からエピタキシャル成長させた化
合物半導体膜のみをフリースタンディングウエハとして
利用することができるので、クラック，欠けの少ない良
質の化合物半導体ウエハを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第１の実施形態に
おける化合物半導体ウエハの製造方法を示す縦断面図及
び平面図である。

【図２】第１の実施形態の変形例１におけるサファイア
基板及び保護膜の平面図及びII−II線における縦断面図
である。

【図３】第１の実施形態の変形例２におけるサファイア
基板及び保護膜の平面図及びIII−III線における縦断面
図である。

【図４】第１の実施形態の変形例３におけるサファイア
基板及び保護膜の平面図及びIV−IV線における縦断面図
である。

【図５】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２の実施形態に
おける化合物半導体ウエハの製造工程を示す断面図であ
る。

【図６】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第３の実施形態に
おける化合物半導体ウエハの製造工程を示す断面図であ
る。

【図７】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第４の実施形態に
おける化合物半導体ウエハの製造方法を示す縦断面図及
び平面図である。

【図８】図７（ｃ）に示す研磨工程を概略的に示す斜視
図である。

【図９】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第５の実施形態に
おける化合物半導体ウエハの製造方法を示す断面図であ
る。

【図１０】図９（ｃ）に示す研磨工程を概略的に示す斜
視図である。

【図１１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第６の実施形態
における化合物半導体ウエハの製造方法を示す断面図で
ある。

【図１２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第７の実施形態
における化合物半導体ウエハの製造方法を示す断面図で
ある。

【図１３】（ａ），（ｂ）は、従来のフリースタンディ
ングの窒化物半導体膜を形成する工程を示す断面図であ
る。

【図１４】（ａ）〜（ｃ）は、第７の実施形態の実施例
における発光ダイオードの製造工程を示す断面図であ
る。

【図１５】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施形態
の変形例４における化合物半導体ウエハの製造方法を示
す縦断面図である。

【図１６】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施形態
の変形例５における化合物半導体ウエハの製造方法を示
す縦断面図である。

【符号の説明】

１ サファイア基板 ２ 保護膜 ２ｘ ＳｉＯ₂ 膜 ２ａ 閉環状部 ２ｂ 側面部 ３ ＧａＮ膜 ５ ＧａＡｓ基板 １１ 保護膜 １１ｘ ＳｉＯ₂ 膜 １１ａ 上面部 １１ｂ 側面部 １２ 孔 １５ 保護膜 １５ｘ ＳｉＯ₂ 膜 １５ａ 上面部 １５ｂ 側面部 ５１ 回転ステ−ジ ５２ 研磨板 ５５ 回転ステージ ５６ 研磨板

フロントページの続き (72)発明者 石田 昌宏 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 油利 正昭 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4G077 AA02 AA03 BE15 DB05 EA02 ED06 FJ03 HA02 HA12 TA04 TB04 TK11 5F041 AA03 CA22 CA40 CA67 5F045 AA04 AB14 AC03 AC12 AC15 AD14 AF09 DB02

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の上面及び側面のうちの一部を覆う
   閉環状の保護膜を形成する工程（ａ）と、 上記工程（ａ）の後に、上記基板の上面及び側面のうち
   上記保護膜によって覆われていない領域の上に、窒素を
   組成に含む化合物半導体膜をエピタキシャル成長させる
   工程（ｂ）と、 上記工程（ｂ）の後に、上記基板を除去する工程（ｃ）
   とを含み、 上記工程（ａ）で形成される保護膜は、上記工程（ｂ）
   で形成される化合物半導体膜のエピタキシャル成長を阻
   害する機能を有するものであることを特徴とする化合物
   半導体ウエハの製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の化合物半導体ウエハの製
   造方法において、 上記工程（ａ）では、少なくとも上記基板の側面全体を
   覆うように上記保護膜を形成することを特徴とする化合
   物半導体ウエハの製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の化合物半導体ウエハの製
   造方法において、 上記工程（ａ）では、上記基板の上面の一部のみを覆う
   ように上記保護膜を形成することを特徴とする化合物半
   導体ウエハの製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の化合物半導体ウエハの製
   造方法において、 上記工程（ａ）では、上記保護膜の環幅の最小値が上記
   化合物半導体膜の膜厚よりも大きくなるように上記保護
   膜を形成することを特徴とする化合物半導体ウエハの製
   造方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のうちいずれか１つに記載
   の化合物半導体ウエハの製造方法において、 上記保護膜は、シリコン酸化膜，シリコン窒化膜，シリ
   コン酸窒化膜及びリフラクトリ金属膜のうちから選ばれ
   るいずれか１つの膜によって構成されていることを特徴
   とする化合物半導体ウエハの製造方法。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のうちいずれか１つに記載
   の化合物半導体ウエハの製造方法において、 上記工程（ｃ）では、上記基板を研磨によって除去する
   ことを特徴とする化合物半導体ウエハの製造方法。
7. 【請求項７】 請求項１〜５のうちいずれか１つに記載
   の化合物半導体ウエハの製造方法において、 上記工程（ｂ）では、上記基板の吸収端波長よりも長い
   吸収端波長を有する化合物半導体により上記化合物半導
   体膜を形成し、 上記工程（ｃ）では、上記基板側から上記基板の吸収端
   波長と上記化合物半導体膜の吸収端波長との中間の波長
   を有する光を照射することにより、上記化合物半導体膜
   の一部を分解して上記基板と上記化合物半導体膜とを分
   離させることを特徴とする化合物半導体ウエハの製造方
   法。
8. 【請求項８】 請求項１〜５のうちいずれか１つに記載
   の化合物半導体ウエハの製造方法において、 上記工程（ｃ）では、上記基板をエッチングによって除
   去することを特徴とする化合物半導体ウエハの製造方
   法。
9. 【請求項９】 請求項１〜８のうちいずれか１つに記載
   の化合物半導体ウエハの製造方法において、 上記工程（ｃ）の後に、上記化合物半導体膜の裏面を研
   磨することを特徴とする化合物半導体ウエハの製造方
   法。
10. 【請求項１０】 請求項１〜１０のうちいずれか１つに
    記載の化合物半導体ウエハの製造方法において、 上記工程（ｂ）では、上記化合物半導体膜として、Ｇ
    ａ，Ａｌ，Ｂ，Ａｓ，Ｉｎ，Ｐ及びＳｂのうちの少なく
    とも１つの元素とＮとを組成に含む化合物半導体膜を形
    成することを特徴とする化合物半導体ウエハの製造方
    法。
11. 【請求項１１】 基板上に窒素を組成に含む化合物半導
    体膜をエピタキシャル成長させる工程（ａ）と、 上記化合物半導体膜のうち少なくとも上記基板の側面上
    に位置する部分を除去する工程（ｂ）と、 上記工程（ｂ）の後で、上記基板を除去する工程（ｃ）
    とを含む化合物半導体ウエハの製造方法。
12. 【請求項１２】 請求項１１記載の化合物半導体ウエハ
    の製造方法において、 上記工程（ｂ）では、上記化合物半導体膜のうち少なく
    とも上記基板の側面上に位置する部分を研磨により除去
    することを特徴とする化合物半導体ウエハの製造方法。
13. 【請求項１３】 請求項１１記載の化合物半導体ウエハ
    の製造方法において、 上記工程（ｂ）では、上記基板及び化合物半導体膜のう
    ち側面からある距離だけ内側に位置する部位を閉環状に
    切断していくことを特徴とする化合物半導体ウエハの製
    造方法。
14. 【請求項１４】 請求項１１記載の化合物半導体ウエハ
    の製造方法において、 上記工程（ｂ）では、上記化合物半導体膜のうち側面か
    らある距離だけ内側に位置する部位までの部分を除去す
    ることを特徴とする化合物半導体ウエハの製造方法。
15. 【請求項１５】 請求項１１〜１４のうちいずれか１つ
    に記載の化合物半導体ウエハの製造方法において、 上記工程（ｃ）では、上記基板を研磨によって除去する
    ことを特徴とする化合物半導体ウエハの製造方法。
16. 【請求項１６】 請求項１１〜１４のうちいずれか１つ
    に記載の化合物半導体ウエハの製造方法において、 上記工程（ｂ）では、上記基板の吸収端波長よりも大き
    い吸収端波長を有する化合物半導体により上記化合物半
    導体膜を形成し、 上記工程（ｃ）では、上記基板側から上記基板の吸収端
    波長と上記化合物半導体膜の吸収端波長との中間の波長
    を有する光を照射することにより、上記化合物半導体膜
    の一部を分解して上記基板と上記化合物半導体膜とを分
    離させることを特徴とする化合物半導体ウエハの製造方
    法。
17. 【請求項１７】 請求項１１〜１４のうちいずれか１つ
    に記載の化合物半導体ウエハの製造方法において、 上記工程（ｃ）では、上記基板をエッチングによって除
    去することを特徴とする化合物半導体ウエハの製造方
    法。
18. 【請求項１８】 請求項１１〜１７のうちいずれか１つ
    に記載の化合物半導体ウエハの製造方法において、 上記工程（ｃ）の後に、上記化合物半導体膜の裏面を研
    磨することを特徴とする化合物半導体ウエハの製造方
    法。
19. 【請求項１９】 請求項１１〜１８のうちいずれか１つ
    に記載の化合物半導体ウエハの製造方法において、 上記工程（ａ）では、上記化合物半導体膜として、Ｇ
    ａ，Ａｌ，Ｂ，Ａｓ，Ｉｎ，Ｐ及びＳｂのうちの少なく
    とも１つの元素とＮとを組成に含む化合物半導体膜を形
    成することを特徴とする化合物半導体ウエハの製造方
    法。
20. 【請求項２０】 基板の上面及び側面を覆う膜を堆積す
    る工程（ａ）と、 上記膜を少なくとも上記基板の上面が露出するまで除去
    することにより、上記基板及び上記膜の上面を平坦化し
    て、上記基板の少なくとも側面を覆う閉環状の保護膜を
    形成する工程（ｂ）と、 上記工程（ｂ）の後に、上記基板の上面のうち上記保護
    膜によって覆われていない領域の上に、窒素を組成に含
    む化合物半導体膜をエピタキシャル成長させる工程
    （ｃ）と、 上記工程（ｃ）の後に、上記基板を除去する工程（ｄ）
    とを含み、 上記工程（ｂ）で形成される保護膜は、上記工程（ｃ）
    で形成される化合物半導体膜のエピタキシャル成長を阻
    害する機能を有するものであることを特徴とする化合物
    半導体ウエハの製造方法。
21. 【請求項２１】 請求項２０記載の化合物半導体ウエハ
    の製造方法において、 上記工程（ａ）の前に、上記基板の外周部をある深さま
    で除去して切り欠き部を形成する工程をさらに含み、 上記工程（ｂ）では、上記保護膜が上記基板の側面及び
    切り欠き部を覆うように上記保護膜を形成することを特
    徴とする化合物半導体ウエハの製造方法。