JP2004281865A - ＧａＮの研磨方法及びＧａＮ用研磨剤 - Google Patents
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Abstract
【課題】ＧａＮ結晶の研磨面にエッチピットが発生しにくく、良好な研磨面が得られるＧａＮの研磨方法を提供すること。
【解決手段】ＧａＮの研磨方法において、水酸化ナトリウム溶液又は水酸化カリウム溶液に水酸化ガリウムを混合した研磨液を用いてメカノケミカル研磨する工程を含むことを特徴とするＧａＮの研磨方法である。これにより、ＧａＮ結晶の研磨面にエッチピットが発生しにくく、良好な研磨面が得られるため、この研磨面にＧａＮ膜をエピタキシャル成長させると、非常に良好なＧａＮ膜を得ることができる。
【解決手段】ＧａＮの研磨方法において、水酸化ナトリウム溶液又は水酸化カリウム溶液に水酸化ガリウムを混合した研磨液を用いてメカノケミカル研磨する工程を含むことを特徴とするＧａＮの研磨方法である。これにより、ＧａＮ結晶の研磨面にエッチピットが発生しにくく、良好な研磨面が得られるため、この研磨面にＧａＮ膜をエピタキシャル成長させると、非常に良好なＧａＮ膜を得ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＧａＮ単結晶基板又はＧａＮ単結晶膜の研磨方法に関し、特に、メカノケミカル研磨工程を含むＧａＮの研磨方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＧａＮ単結晶厚膜は、長時間のＭＯＣＶＤ法や合成速度の速いＨＶＰＥ法などによって合成されているが、この厚膜の合成のためにＧａＮ表面が非常に粗くなり、デバイス等の基板として用いるためにはＧａＮ膜を研磨する必要がある。
【０００３】
このＧａＮの研磨方法として、ＧａＮ基板の表面平坦性の改善のために、従来からＫＯＨ等のアルカリを加熱して表面のＧａＮ層を化学的にエッチングする方法が知られている（特許文献１）。
【０００４】
また、従来からＧａＮの結晶の表面から不規則性及び重大な欠陥領域を機械―化学研摩により除去する方法であって、その表面には濃度０．０１Ｎ以上の塩基性水溶液からなる化学的エッチング剤の存在下において、１０秒間にわたり圧力を加えて、ソフトパッドで研摩し、次いで、エッチング剤を純粋で置換するとともに、少なくとも１分間研摩し、さらに圧力の低下に伴って研摩機を停止し、研摩されたＧａＮ結晶が研摩機より除去されるとともに、乾燥窒素ガス流中で乾燥させる技術が知られている（特許文献２）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３２２８９９号公報（段落１２参照）
【０００６】
【特許文献２】特表２００１−５１８８７０号公報（要約参照）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載されているように、強アルカリによるエッチング研磨を行う場合、ＧａＮの研磨面にＧａＮ結晶にある欠陥を反映したエッチピット（転位）が発生し良好な研磨面が得られないという問題点がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、エッチピットが発生しにくく、良好な研磨面が得られるＧａＮの研磨方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、ＧａＮの研磨方法において、水酸化ナトリウム溶液又は水酸化カリウム溶液に水酸化ガリウムを混合した研磨液を用いてメカノケミカル研磨する工程を含むことを特徴とするＧａＮの研磨方法である。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の工程に加えて、前記水酸化ナトリウム溶液又は水酸化カリウム溶液の濃度が、０．０００１モル毎リットル以上であることを特徴とするＧａＮの研磨方法である。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明の工程に加えて、前記研磨液は、ｐＨ１０±２の範囲内であることを特徴とするＧａＮの研磨方法である。
【００１２】
請求項４記載の発明は、水酸化ナトリウム溶液又は水酸化カリウム溶液に水酸化ガリウムを混合したＧａＮ用研磨剤である。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明の構成に加えて、前記水酸化ナトリウム溶液又は水酸化カリウム溶液の濃度が、０．０００１モル毎リットル以上であることを特徴とするＧａＮ用研磨剤である。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項４記載の発明の構成に加えて、前記研磨剤が、ｐＨ１０±２の範囲内であることを特徴とするＧａＮ用研磨剤である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本実施形態に係るＧａＮ用研磨剤について説明する。ＧａＮ用研磨剤は、水酸化ナトリウム溶液又は水酸化カリウム溶液に水酸化ガリウムを混合した研磨液である。この研磨液は、０．０００１モル毎リットルの水酸化ナトリウム溶液に水酸化ガリウムが残留するまで加えた上澄みである。
【００１６】
この水酸化ナトリウム溶液の水酸化ナトリウム濃度又は水酸化カリウム溶液の水酸化カリウム濃度は、０．０００１モル毎リットル（０．０００１規定）以上が好ましいが、より好ましくは０．００１モル毎リットル以上である。
【００１７】
また、ＧａＮ用研磨剤のｐＨは、１０±２の範囲が好ましく、より好ましくは１０±１の範囲である。
【００１８】
次に、本実施形態に係るＧａＮの研磨方法について説明する。まず、本発明の主要工程である、メカノケミカル研磨の前に、ダイヤモンド砥粒を用いた、公知の機械研磨を行う。この機械研磨工程では、ＧａＮ表面粗さに応じてダイヤモンド砥粒の粒径を数段階で小さくして研磨する。
【００１９】
メカノケミカル研磨工程
所定の表面粗さまで機械研磨した後、上記のＧａＮ用研磨剤を供給しながらソフト研磨クロスを用いた研磨装置で研磨する。
【００２０】
【実施例】
▲１▼０．０００１モル毎リットルの水酸化ナトリウム溶液に水酸化ガリウムが残留するまで加えた上澄みをＧａＮ用研磨剤とした。
▲２▼厚みが０．２ｍｍ（２００μｍ）のサファイア基板上に膜厚が０．０１ｍｍ（１０μｍ）のＧａＮをエピタキシャル成長させた基板を被研磨物とした。
【００２１】
▲１▼▲２▼の条件の下で上述した研磨を行うと、ＧａＮ結晶の良好な研磨面が得られ、この研磨面にＧａＮ膜をエピタキシャル成長させた結果、非常に良好なＧａＮ膜を得ることができた。
【００２２】
【比較例１】
▲１▼水酸化ナトリウム水溶液を用いたエッチング研磨を行った。
▲２▼被研磨物は実施例と同様のものを用いた。
【００２３】
▲１▼▲２▼の条件の下でエッチング研磨を行ったところ、ＧａＮ結晶の研磨面にＧａＮ結晶にある欠陥を反映したエッチピットが発生し、良好な研磨面が得られなかった。
【００２４】
【比較例２】
▲１▼コロイダルシリカを用いたメカノケミカル研磨を行った。
▲２▼被研磨物は実施例と同様のものを用いた。
【００２５】
▲１▼▲２▼の条件の下でメカノケミカル研磨を行ったところ、研磨レートが遅く、長時間研磨したが、ＧａＮ結晶の研磨面にＧａＮ結晶にある欠陥を反映したエッチピットが発生し、良好な研磨面が得られなかった。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１乃至請求項６記載の発明によれば、ＧａＮ結晶の研磨面にエッチピットが発生しにくく、良好な研磨面が得られるため、この研磨面にＧａＮ膜をエピタキシャル成長させると、非常に良好なＧａＮ膜を得ることができるという効果を奏する。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＧａＮ単結晶基板又はＧａＮ単結晶膜の研磨方法に関し、特に、メカノケミカル研磨工程を含むＧａＮの研磨方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＧａＮ単結晶厚膜は、長時間のＭＯＣＶＤ法や合成速度の速いＨＶＰＥ法などによって合成されているが、この厚膜の合成のためにＧａＮ表面が非常に粗くなり、デバイス等の基板として用いるためにはＧａＮ膜を研磨する必要がある。
【０００３】
このＧａＮの研磨方法として、ＧａＮ基板の表面平坦性の改善のために、従来からＫＯＨ等のアルカリを加熱して表面のＧａＮ層を化学的にエッチングする方法が知られている（特許文献１）。
【０００４】
また、従来からＧａＮの結晶の表面から不規則性及び重大な欠陥領域を機械―化学研摩により除去する方法であって、その表面には濃度０．０１Ｎ以上の塩基性水溶液からなる化学的エッチング剤の存在下において、１０秒間にわたり圧力を加えて、ソフトパッドで研摩し、次いで、エッチング剤を純粋で置換するとともに、少なくとも１分間研摩し、さらに圧力の低下に伴って研摩機を停止し、研摩されたＧａＮ結晶が研摩機より除去されるとともに、乾燥窒素ガス流中で乾燥させる技術が知られている（特許文献２）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３２２８９９号公報（段落１２参照）
【０００６】
【特許文献２】特表２００１−５１８８７０号公報（要約参照）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載されているように、強アルカリによるエッチング研磨を行う場合、ＧａＮの研磨面にＧａＮ結晶にある欠陥を反映したエッチピット（転位）が発生し良好な研磨面が得られないという問題点がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、エッチピットが発生しにくく、良好な研磨面が得られるＧａＮの研磨方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、ＧａＮの研磨方法において、水酸化ナトリウム溶液又は水酸化カリウム溶液に水酸化ガリウムを混合した研磨液を用いてメカノケミカル研磨する工程を含むことを特徴とするＧａＮの研磨方法である。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の工程に加えて、前記水酸化ナトリウム溶液又は水酸化カリウム溶液の濃度が、０．０００１モル毎リットル以上であることを特徴とするＧａＮの研磨方法である。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明の工程に加えて、前記研磨液は、ｐＨ１０±２の範囲内であることを特徴とするＧａＮの研磨方法である。
【００１２】
請求項４記載の発明は、水酸化ナトリウム溶液又は水酸化カリウム溶液に水酸化ガリウムを混合したＧａＮ用研磨剤である。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明の構成に加えて、前記水酸化ナトリウム溶液又は水酸化カリウム溶液の濃度が、０．０００１モル毎リットル以上であることを特徴とするＧａＮ用研磨剤である。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項４記載の発明の構成に加えて、前記研磨剤が、ｐＨ１０±２の範囲内であることを特徴とするＧａＮ用研磨剤である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本実施形態に係るＧａＮ用研磨剤について説明する。ＧａＮ用研磨剤は、水酸化ナトリウム溶液又は水酸化カリウム溶液に水酸化ガリウムを混合した研磨液である。この研磨液は、０．０００１モル毎リットルの水酸化ナトリウム溶液に水酸化ガリウムが残留するまで加えた上澄みである。
【００１６】
この水酸化ナトリウム溶液の水酸化ナトリウム濃度又は水酸化カリウム溶液の水酸化カリウム濃度は、０．０００１モル毎リットル（０．０００１規定）以上が好ましいが、より好ましくは０．００１モル毎リットル以上である。
【００１７】
また、ＧａＮ用研磨剤のｐＨは、１０±２の範囲が好ましく、より好ましくは１０±１の範囲である。
【００１８】
次に、本実施形態に係るＧａＮの研磨方法について説明する。まず、本発明の主要工程である、メカノケミカル研磨の前に、ダイヤモンド砥粒を用いた、公知の機械研磨を行う。この機械研磨工程では、ＧａＮ表面粗さに応じてダイヤモンド砥粒の粒径を数段階で小さくして研磨する。
【００１９】
メカノケミカル研磨工程
所定の表面粗さまで機械研磨した後、上記のＧａＮ用研磨剤を供給しながらソフト研磨クロスを用いた研磨装置で研磨する。
【００２０】
【実施例】
▲１▼０．０００１モル毎リットルの水酸化ナトリウム溶液に水酸化ガリウムが残留するまで加えた上澄みをＧａＮ用研磨剤とした。
▲２▼厚みが０．２ｍｍ（２００μｍ）のサファイア基板上に膜厚が０．０１ｍｍ（１０μｍ）のＧａＮをエピタキシャル成長させた基板を被研磨物とした。
【００２１】
▲１▼▲２▼の条件の下で上述した研磨を行うと、ＧａＮ結晶の良好な研磨面が得られ、この研磨面にＧａＮ膜をエピタキシャル成長させた結果、非常に良好なＧａＮ膜を得ることができた。
【００２２】
【比較例１】
▲１▼水酸化ナトリウム水溶液を用いたエッチング研磨を行った。
▲２▼被研磨物は実施例と同様のものを用いた。
【００２３】
▲１▼▲２▼の条件の下でエッチング研磨を行ったところ、ＧａＮ結晶の研磨面にＧａＮ結晶にある欠陥を反映したエッチピットが発生し、良好な研磨面が得られなかった。
【００２４】
【比較例２】
▲１▼コロイダルシリカを用いたメカノケミカル研磨を行った。
▲２▼被研磨物は実施例と同様のものを用いた。
【００２５】
▲１▼▲２▼の条件の下でメカノケミカル研磨を行ったところ、研磨レートが遅く、長時間研磨したが、ＧａＮ結晶の研磨面にＧａＮ結晶にある欠陥を反映したエッチピットが発生し、良好な研磨面が得られなかった。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１乃至請求項６記載の発明によれば、ＧａＮ結晶の研磨面にエッチピットが発生しにくく、良好な研磨面が得られるため、この研磨面にＧａＮ膜をエピタキシャル成長させると、非常に良好なＧａＮ膜を得ることができるという効果を奏する。
Claims (6)
- ＧａＮの研磨方法において、
水酸化ナトリウム溶液又は水酸化カリウム溶液に水酸化ガリウムを混合した研磨液を用いてメカノケミカル研磨する工程を含むことを特徴とするＧａＮの研磨方法。 - 前記水酸化ナトリウム溶液又は水酸化カリウム溶液の濃度は、０．０００１モル毎リットル以上であることを特徴とする請求項１記載のＧａＮの研磨方法。
- 前記研磨液は、ｐＨ１０±２の範囲内であることを特徴とする請求項１記載のＧａＮの研磨方法。
- 水酸化ナトリウム溶液又は水酸化カリウム溶液に水酸化ガリウムを混合したＧａＮ用研磨剤。
- 前記水酸化ナトリウム溶液又は水酸化カリウム溶液の濃度は、０．０００１モル毎リットル以上であることを特徴とする請求項４記載のＧａＮ用研磨剤。
- 前記研磨剤は、ｐＨ１０±２の範囲内であることを特徴とする請求項４記載のＧａＮ用研磨剤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003073390A JP2004281865A (ja) | 2003-03-18 | 2003-03-18 | ＧａＮの研磨方法及びＧａＮ用研磨剤 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003073390A JP2004281865A (ja) | 2003-03-18 | 2003-03-18 | ＧａＮの研磨方法及びＧａＮ用研磨剤 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004281865A true JP2004281865A (ja) | 2004-10-07 |
Family
ID=33289299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003073390A Withdrawn JP2004281865A (ja) | 2003-03-18 | 2003-03-18 | ＧａＮの研磨方法及びＧａＮ用研磨剤 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004281865A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006075527A1 (ja) * | 2005-01-12 | 2006-07-20 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | ＧａＮ基板の研磨方法 |
| DE102008046854A1 (de) * | 2008-09-12 | 2010-03-18 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Verfahren zur Bearbeitung der Oberfläche von Substraten für Halbleiterbauelemente, hiermit hergestellte Substrate und Halbleiterbauelemente, die diese Substrate enthalten |
| JP2010118668A (ja) * | 2009-12-11 | 2010-05-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体部材のダメージ評価方法、化合物半導体部材の製造方法、窒化ガリウム系化合物半導体部材及び窒化ガリウム系化合物半導体膜 |
-
2003
- 2003-03-18 JP JP2003073390A patent/JP2004281865A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006075527A1 (ja) * | 2005-01-12 | 2006-07-20 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | ＧａＮ基板の研磨方法 |
| CN100421224C (zh) * | 2005-01-12 | 2008-09-24 | 住友电气工业株式会社 | GaN基板的研磨方法 |
| US7452814B2 (en) | 2005-01-12 | 2008-11-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of polishing GaN substrate |
| DE102008046854A1 (de) * | 2008-09-12 | 2010-03-18 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Verfahren zur Bearbeitung der Oberfläche von Substraten für Halbleiterbauelemente, hiermit hergestellte Substrate und Halbleiterbauelemente, die diese Substrate enthalten |
| JP2010118668A (ja) * | 2009-12-11 | 2010-05-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体部材のダメージ評価方法、化合物半導体部材の製造方法、窒化ガリウム系化合物半導体部材及び窒化ガリウム系化合物半導体膜 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060606 |